JP6572642B2 - Iabp駆動装置及びiabp駆動装置における送風機の動作制御方法 - Google Patents

Iabp駆動装置及びiabp駆動装置における送風機の動作制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、IABP(大動脈内バルーンポンピング)法においてバルーンカテーテルのバルーンを駆動するために用いられるIABP駆動装置及びIABP駆動装置における送風機の動作制御方法に関する。
IABP駆動装置は、交流電源に接続し、外部から継続的に電力を供給しながら使用するのが、一般的な使用態様である。しかし、IABP駆動装置には、交流電源に接続できない状態であっても、一定時間バルーンを継続的に駆動できるように、バッテリを搭載しているものがある。このようなIABP駆動装置は、例えば患者を手術室から病室へ搬送する間もバッテリからの電力を用いてバルーンを継続的に駆動し、患者にIABP法を連続的に適用し続けることができる(特許文献1参照)。
特開平9−266636号公報
しかし、従来のIABP駆動装置では、低温環境下でバッテリによる運転を行う場合、バッテリの放電容量が低下することにより、装置の連続駆動時間が短くなる問題があった。
本発明は、このような問題に鑑み、低温環境下においてバッテリ運転時の駆動時間を向上させ得るIABP駆動装置及びIABP駆動装置における送風機の動作制御方法に関する。
上記課題を解決するために、本発明に係るIABP駆動装置は、
バルーンが接続されたバルーンカテーテルを取り付け、前記バルーンを膨張及び収縮させるIABP駆動装置であって、
前記バルーンを駆動するための圧力を発生させるポンプと
前記ポンプに対して電力を供給する交流電源に接続される交流電源接続部と
前記交流電源と切り替えて、前記ポンプに対して電力を供給可能なバッテリと、
前記ポンプ及び前記バッテリが備えられる筐体の内部に気流を形成する送風機と、
前記筐体の内部の温度を検出する温度検出部と、
前記送風機の動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記温度検出部で検出された温度が所定の範囲にある場合、前記交流電源が前記ポンプに対して電力を供給する交流電源駆動状態では前記送風機を動作させるが、前記バッテリが前記ポンプに対して電力を供給するバッテリ駆動状態では前記送風機を動作させないことを特徴とする。
本発明に係るIABP駆動装置は、交流電源駆動状態とバッテリ駆動状態とで、装置に備えられる送風機の動作条件を変化させることにより、IABP駆動装置の連続稼働時間を向上させることが可能である。すなわち、所定の温度範囲、特に比較的低温におけるバッテリ駆動状態では、送風機を動作させないことにより筐体内部の温度を許容範囲内で上昇させる。これにより、バッテリの温度を上昇させ、低温放電時に見られるバッテリの放電容量の低下を防止し、IABP駆動装置のバッテリによる連続駆動時間を向上させることができる。一方、交流電源駆動状態では送風機を動作させて筐体内部の温度上昇を防ぐことにより、ポンプ等の温度上昇を防止できる。また、交流電源駆動状態では、交流電源からの電力を用いてバッテリの充電が行われる場合があるが、送風機を動作させてバッテリの温度上昇を防ぐことにより、適切な充電とバッテリ寿命の延長に資する。
また、例えば、前記送風機は、前記バッテリより前記ポンプの近くに配置されており、前記ポンプの駆動により生じた熱を前記筐体の外部に排出する第1送風機と、前記ポンプより前記バッテリの近くに配置されており、前記筐体の外部から内部へ空気を導入する第2送風機とを有してもよく、
前記温度検出部は、前記ポンプの温度を検出する第1温度検出部と、前記バッテリの温度を検出する第2温度検出部とを有してもよく、
前記制御部は、前記バッテリ駆動状態において、前記ポンプが第1の温度より低ければ前記第1送風機を動作させず、前記バッテリが第2の温度より低く、かつ前記ポンプが前記第3の温度より低ければ、前記第2送風機を動作させないように、前記送風機の動作を制御してもよい。
主としてポンプの熱を外部へ排出する第1送風機をポンプの近くに配置し、主に外部から内部へ空気を導入する第2送風機をバッテリの近くに配置することにより、このようなIABP駆動装置は、筐体内部の温度上昇を効果的に防止できる。また、ポンプの近くに配置された第1送風機についてはポンプの温度を用いて動作を制御し、バッテリの近くに配置された第2送風機については、ポンプとバッテリの両方の温度を用いて動作を制御することにより、ポンプが生じる熱でバッテリの温度を上昇させて放電容量の低下を防ぐ効果と、ポンプの過度な温度上昇を防止する効果とを、好適に両立させることができる。
また、本発明に係る送風機の動作制御方法は、
バルーンが接続されたバルーンカテーテルを取り付け、前記バルーンを膨張及び収縮させるIABP駆動装置において、前記バルーンを駆動するための圧力を発生させるポンプと、前記ポンプに対して電力を供給するバッテリとが収納された筐体の内部に気流を形成する送風機の動作を制御する方法であって、
前記ポンプの駆動状態が、前記筐体の外部の交流電源から前記ポンプに電力を供給する交流電源駆動状態であるか、前記バッテリから前記ポンプに電力を供給するバッテリ駆動状態であるかを検出するステップと、
前記筐体の内部の温度を検出する検出ステップと、
前記送風機の動作を制御する制御ステップと、を有し、
前記制御ステップにおいて、前記検出ステップで検出された温度が所定の範囲にある場合、前記交流電源駆動状態では前記送風機を動作させるが、前記バッテリ駆動状態では前記送風機を動作させないことを特徴とする。
このような制御方法によれば、バッテリ駆動状態では許容範囲でバッテリの温度を上昇させ、低温放電時に見られるバッテリの放電容量の低下を防止し、交流電源駆動状態ではバッテリの温度上昇を防ぐことにより、適切な充電とバッテリ寿命の延長に資する。
図1は、本発明の一実施形態に係るIABP駆動装置の概略構成図である。 図2は、図1に示すIABP駆動装置の外観図である。 図3は、図1に示すIABP駆動装置の筐体の内部おける各構成の配置を説明した概念図である。 図4は、図1に示す送風機の動作制御の一例を表すフローチャートである。 図5は、図4におけるバッテリ運転時の送風制御の一例を表すフローチャートである。 図6は、図4における交流電源運転時の送風制御の一例を表すフローチャートである。 図7は、バッテリが示す放電曲線の一例である。
以下、本発明に係るIABP駆動装置を、図面に示す実施形態に基づき、詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るIABP駆動装置10の概略構成図である。IABP駆動装置10は、バルーン82が接続されたIABP用バルーンカテーテル80を取り付けて、バルーン82を膨張及び収縮させるために用いられる駆動装置である。バルーンカテーテル80は、IABP駆動装置10のカテーテル接続部(不図示)に取り付けて使用される。バルーンカテーテル80の先端に接続されたバルーン82は、下行大動脈内に留置されて使用される。IABP駆動装置10は、心臓の拍動に合わせてバルーン82を膨張及び収縮させることにより、心臓の血液循環機能を補助することができる。
図1に示すように、IABP駆動装置10は、ポンプ30と、交流電源接続部16と、バッテリ12と、送風機50と、温度検出部42と、表示部36等を有する。ポンプ30やバッテリ12及び送風機50等は、図3に示すように筐体10aの内部に収納されている。
ポンプ30は、バルーン82を駆動するための圧力を発生させる。ポンプ30が発生させた圧力は、不図示の圧力タンク、電磁弁及び圧力伝達隔壁装置(アイソレータ)等を介してバルーン82に伝えられる。ポンプ30としては、ピストンタイプポンプ、ダイアフラムタイプポンプ等を採用可能であるが、ポンプのタイプは特に限定されない。
交流電源接続部16は、ポンプ30に対して電力を供給する交流電源に接続される。ポンプ30の他に、バルーン82の内圧等を表示する表示部36や、送風機50など、IABP駆動装置10に含まれる他の部分も、交流電源から電力を供給されて駆動される。
バッテリ12は、交流電源と切り替えて、ポンプ30等に対して電力を供給することが可能である。バッテリ12は、筐体10aから着脱自在である第1バッテリ12aと、常時筐体10aに固定された状態で使用される第2バッテリ12bとから構成される。
第2バッテリ12bがポンプ30等に対して電力を供給している間に、放電した第1バッテリ12aを、別途充電された第1バッテリ12aと交換することにより、IABP駆動装置10は、交流電源が使用できない環境でも、長時間の駆動が可能となる。
第1バッテリ12aと第2バッテリ12bは、繰り返し充放電が可能な二次電池であり、ニッケル水素(NiMH)蓄電池、リチウムイオン(Li・ION)蓄電池、ニッカド(NiCd)蓄電池等を採用可能であるが、二次電池の種類は特に限定されない。第1バッテリ12a及び第2バッテリ12bは、交流電源接続部16を介してIABP駆動装置10が交流電源に接続されると、筐体10aに取り付けられた状態で充電される。ただし、筐体10aに対して着脱可能な第1バッテリ12aは、IABP駆動装置10とは別途用意された充電器等を用いて充電することも可能である。
IABP駆動装置10の送風機50は、第1送風機52と第2送風機54とを有している。第1送風機52及び第2送風機54は、例えば回転モータ及び回転モータの回転軸に取り付けられた羽等で構成され、筐体10aの内部に気流を形成する。第1送風機52と第2送風機54の配置等については後述する。
IABP駆動装置10は、第1温度検出部42aと第2温度検出部42bで構成される2つの温度検出部42を有している。第1温度検出部42aと第2温度検出部42bは、例えば温度変化に応じて電気抵抗が変化するサーミスタ等で構成されるが、温度検出部のタイプについては特に限定されない。
第1温度検出部42a及び第2温度検出部42bは、いずれも筐体10aの内部の温度を検出する温度検出部42であるが、第1温度検出部42aがポンプ30の温度を検出するのに対して、第2温度検出部42bはバッテリ12の温度を検出する。第1温度検出部42a及び第2温度検出部42bで検出された温度は、電気信号として制御部20に入力される。
制御部20は、マイクロプロセッサやその他の電気回路等で構成され、筐体10aに備えられる各部の制御を行う。たとえば、制御部20は、図示しない圧力伝達隔壁装置に接続する電磁弁の開閉を制御してバルーン82の膨張・収縮タイミングを制御したり、表示部36を制御してバルーン82の内圧変動をグラフ形式で表示させたり、バルーン82へのガスの供給を制御したりすることができる。なお、制御部20によるバルーン82の駆動方法については、任意の公知技術を採用すればよく、その詳細な説明については省略する。
また、制御部20は、交流電源及びバッテリ12とポンプ30等の接続を制御することにより、交流電源がポンプ30等に対して電力を供給する交流電源駆動状態と、バッテリ12がポンプ30等に対して電力を供給するバッテリ駆動状態とを切り替える。さらに、制御部20は、第1温度検出部42aや第2温度検出部42bで検出された温度等を用いて、送風機50の動作を制御することができる。送風機50の動作制御については、後ほど詳述する。
図2はIABP駆動装置の外観図であり、図3は筐体10aの内部における各部分の配置を表したものである。図3に示すように、筐体10aの上部には表示部36が設けられている。ポンプ30は筐体10aの下部中央に収納されており、ポンプ30の前方には、第2バッテリ12bと第1バッテリ12aとが配置されている。
第1バッテリ12aと第2バッテリ12bは、筐体10aの下部前方に、前方からポンプ30がある下部中央に向かって第1バッテリ12a、第2バッテリ12bの順に配置されている。図2に示すように、第1バッテリ12aは、筐体10aの前面に設けられた扉11を開き、第1バッテリ12aを支持する可動支持板13を傾けることにより、容易に筐体10aから引き出すことが可能である。
第1送風機52は、図3に示すようにポンプ30の側面に取り付けられた第1送風機52aと、ポンプ30の前面に取り付けられ第2バッテリ12bに対向する第1送風機52bとで構成される。第1送風機52a、52bは、バッテリ12よりポンプ30の近くに配置され、ポンプ30の駆動により生じた熱を、筐体10aの外部に排出する。第2送風機54は、第1バッテリ12aと可動支持板13の間である筐体10a下部前方に配置されている。第2送風機54は、ポンプ30よりバッテリ12の近くに配置されており、筐体10aの外部から筐体10aの内部へ空気を導入する。
第1送風機52a、52bと第2送風機54とを両方とも動作させると、図2において矢印90で示すような気流が形成される。すなわち、送風機50により形成される気流は、筐体10aの前方から筐体10aの内部に導入され、第1バッテリ12aの周辺、第2バッテリ12bの周辺、ポンプ30の周辺の順に筐体10aの内部を通って、筐体10aの下部側方から排出される。第1送風機52a、52bと第2送風機54とを両方とも動作させ、矢印90で示されるような気流を形成することで、IABP駆動装置10は、バッテリ12やポンプ30の過度な温度上昇を、効果的に防止することができる。
以下、図4から図6を用いて、図1〜図3に示すIABP駆動装置10における送風機50の動作制御を、具体例を挙げて説明する。ただし、本発明は具体例に示される内容に限定されるものではない。
図4は、送風機50の動作制御の一例を表すフローチャートである。図4のステップS001では、図1に示す制御部20が、図3に示す第1送風機52a、52b及び第2送風機54の動作制御を開始する。ステップS001から始まる一連の制御は、例えばIABP駆動装置の電源が投入されたときや、ポンプ30等での電力供給元が切り換えられたときや、ポンプ30の駆動が開始されたときなどに開始される。
図4のステップS002では、図1に示す制御部20は、IABP駆動装置10が交流電源駆動状態であるか、バッテリ駆動状態であるかを判断する。IABP駆動装置10がバッテリ駆動状態である場合、ステップS003へ進み、制御部20はバッテリ駆動状態の送風機制御(図5参照)を行う。また、IABP駆動装置10が交流電源駆動状態である場合、ステップS004へ進み、制御部20は交流電源駆動状態の送風制御(図6参照)を行う。
図5は、図4のステップS003で行われるバッテリ駆動状態の送風制御を表すフローチャートである。図4で説明したように、図5のステップS101から始まる一連の制御は、IABP駆動装置10がバッテリ駆動状態である場合に行われる。
図5のステップS102では、制御部20が図3に示す第2送風機54を停止する。制御部20は、第2送風機54が動作中であれば第2送風機54を停止し、既に停止中であればそのまま停止状態を継続させる。
図5のステップS103では、制御部20が、第1温度検出部42aで検出されるポンプ30の温度が所定の第1の温度より低いか否かを判断する。ステップS103で用いられる第1の温度は、ポンプ30及びバッテリ12が第1の温度まで加熱された場合であっても、ポンプ30及びバッテリ12の寿命低下等の問題がほとんど生じない温度とすることが好ましく、たとえば30℃〜50℃の範囲における任意の温度とすることが好ましい。
ポンプ30の温度が第1の温度以上であればステップS104へ進み、制御部20は第1送風機52a、52bを動作させる。すなわち、ステップS104において、制御部20は、第1送風機52a、52bが停止中であれば第1送風機52a、52bの動作を開始し、既に動作中であればそのまま動作を継続させる。
ポンプ30の温度が第1の温度より低ければステップS105へ進み、制御部20は第1送風機52a、52bを停止する。すなわち、ステップS105において、制御部20は、第1送風機52a、52bが動作中であれば第1送風機52a、52bを停止し、既に停止中であればそのまま停止状態を継続させる。
図5のステップS106では、制御部20が、第2温度検出部42bで検出されるバッテリ12の温度が所定の第2の温度より低いか否かを判断する。ステップS106で用いられる第2の温度は、バッテリ12が第2の温度以上であれば低温での放電による放電容量低下を防止できる温度であることが好ましく、たとえば20℃〜40℃の範囲における任意の温度とすることが好ましい。また、第2の温度は、バッテリ12をポンプ30からの熱によって過度に加熱することがないように、第1の温度より低いことが好ましい。バッテリ12の温度が第2の温度より低ければステップS107へ進み、バッテリ12の温度が第2の温度以上であればステップS108へ進む。
ステップS107では、制御部20が、第1温度検出部42aで検出されるポンプ30の温度が所定の第3の温度より低いか否かを判断する。ステップS103で用いられる第3の温度は、第1の温度より高い温度とすることが好ましく、たとえば40℃〜60℃の範囲における任意の温度とすることが好ましい。ポンプ30の温度が第3の温度より低ければステップS102へ進んでステップS102〜ステップS107の動作を繰り返し、ポンプ30の温度が第3の温度以上であればステップS108へ進む。
バッテリ12の温度が第2の温度以上であるか(ステップS106がNO)、又はポンプ30の温度が第3の温度以上であれば(ステップS107がNO)、ステップS108へ進み、制御部20は第2送風機54を動作させる。すなわち、ステップS108において、制御部20は、第2送風機54が停止中であれば第2送風機54の動作を開始し、既に動作中であればそのまま動作を継続させる。これに対して、バッテリ12の温度が第2の温度より低く、かつポンプ30が第3の温度より低ければ、ステップS102へ進むことにより、制御部20は第2送風機54を停止する。
図6は、図4のステップS004で行われる交流電源駆動状態の送風制御を表すフローチャートである。図6のステップS201から始まる一連の制御は、IABP駆動装置10が交流電源駆動状態である場合に行われる。
図5のステップS202及びステップS203に示すように、IABP駆動装置10が交流電源駆動状態である場合、制御部20は、第1送風機52a、52bと第2送風機54の双方を、バッテリ12及びポンプ30の温度に関係なく動作させる。
図5と図6の比較から理解できるように、第1温度検出部42aで検出される温度が第1及び第3の温度より低く、かつ第2温度検出部42bで検出される温度が第2の温度より低くなるような低温範囲である場合、制御部20は、交流電源駆動状態では第1及び第2送風機52、54を動作させるが(図6参照)、バッテリ駆動状態では第1及び第2送風機52、54を動作させない(図5参照)。このようなIABP駆動装置10は、低温におけるバッテリ駆動状態では第1及び第2送風機52、54を動作させないことにより、ポンプ30で生じる熱を用いてバッテリ12の温度を上昇させ、図7に示すような低温放電時に見られる放電容量の低下を防止する。
図7のグラフは、同一のバッテリ12における40℃における放電曲線60(実線)と、0℃における放電曲線62(破線)とを表している。たとえば、冬期に気温の低い場所でIABP駆動装置10を使用する場合、第1及び第2送風機52、54を動作させてバッテリ駆動を実施すると、図7の放電曲線62に見られるようなバッテリの容量低下が生じる場合がある。しかし、IABP駆動装置10では、ポンプ30で生じる熱を用いてバッテリ12の温度を上昇させることで放電容量の低下を防ぎ、低温環境におけるバッテリ駆動による連続駆動時間を向上させることができる。
さらに、IABP駆動装置10では、交換可能な第1バッテリ12aに関する低温での放電容量低下を防止できるので、低温での駆動において、第1バッテリ12aが想定を上回る電圧降下を生じる問題を防止できる。これにより、IABP駆動装置10では、第1バッテリ12aから第2バッテリ12bへの電力供給元の切替が間に合わず、切替時にポンプ30等への電力供給が中断してしまう問題を防止できる。また、第1及び第2送風機52、54の駆動をするための電力を節電できる点でも、電力消費量の点で有利である。
一方で、IABP駆動装置10は、低温における駆動であっても、交流電源駆動状態では第1及び第2送風機52、54を動作させることにより、充電時におけるバッテリ12の温度上昇を防止して、発熱によるバッテリ12の劣化を防止することができる。
また、IABP駆動装置10は、ポンプ30の周りに設置された第1送風機52a、52bと、バッテリ12の周りに設置された第2送風機54とを動作させることにより、図2において矢印90で示すような気流を形成し、筐体10aの内部の温度上昇を効果的に防止することができる。さらに、図5で示すように、第1送風機52a、52bについてはポンプ30の温度を用いて動作を制御し、バッテリ12の近くに配置された第2送風機54については、ポンプ30とバッテリ12の両方の温度を用いて動作を制御することにより、ポンプ30が生じる熱でバッテリ12の温度を上昇させて放電容量の低下を防ぐ効果と、ポンプ30の過度な温度上昇を防止する効果とを、好適に両立させることができる。
なお、IABP駆動装置10の具体的構成は、上述した実施形態になんら限定されない。例えば第1及び第2送風機52、54の数及び配置等は、ポンプ30やバッテリ44の大きさ等に応じて適宜調整すればよい。また、第1及び第2送風機52、54の制御方法も、実施形態及び具体例で示す態様に限定されず、様々な変形例を有している。例えば、バッテリ12の温度を上昇させる方法としては、第1及び第2送風機52、54を停止させる方法だけでなく、第1及び第2送風機52、54の駆動を交流電源駆動状態と比較して弱める方法や、第1送風機52b(図3参照)によってポンプ30からバッテリ12へ向かう気流(交流電源駆動状態とは逆方向)を形成する方法も選択し得る。
10…IABP駆動装置
10a…筐体
12、12a、12b…バッテリ
16…交流電源接続部
20…制御部
30…ポンプ
42…温度検出部
42a…第1温度検出部
42b…第2温度検出部
52、52a、52b…第1送風機
54…第2送風機
60、62…放電曲線

Claims (3)

  1. バルーンが接続されたバルーンカテーテルを取り付け、前記バルーンを膨張及び収縮させるIABP駆動装置であって、
    前記バルーンを駆動するための圧力を発生させるポンプと
    前記ポンプに対して電力を供給する交流電源に接続される交流電源接続部と
    前記交流電源と切り替えて、前記ポンプに対して電力を供給可能なバッテリと、
    前記ポンプ及び前記バッテリが備えられる筐体の内部に気流を形成する送風機と、
    前記筐体の内部の温度を検出する温度検出部と、
    前記送風機の動作を制御する制御部と、を有し、
    前記送風機は、前記バッテリより前記ポンプの近くに配置されている第1送風機と、前記ポンプより前記バッテリの近くに配置されている第2送風機とを有しており、
    前記温度検出部は、前記ポンプの温度を検出する第1温度検出部と、前記バッテリの温度を検出する第2温度検出部とを有しており、
    前記制御部は、前記交流電源が前記ポンプに対して電力を供給する交流電源駆動状態では前記第1送風機および前記第2送風機を動作させるが、前記バッテリが前記ポンプに対して電力を供給するバッテリ駆動状態では、検出された前記ポンプの温度および前記バッテリの温度に基づいて、前記第1送風機および前記第2送風機のそれぞれを、動作させるか、動作させないか制御することを特徴とするIABP駆動装置。
  2. 記制御部は、前記バッテリ駆動状態において、前記ポンプの温度が第1の温度より低ければ前記第1送風機を動作させず、前記ポンプの温度が前記第1の温度以上であれば前記第1送風機を動作させ、また、前記バッテリの温度が第2の温度より低く、かつ前記ポンプの温度が前記第1の温度より高い第3の温度より低ければ、前記第2送風機を動作させず、前記バッテリの温度が前記第2の温度以上であるか、または前記ポンプの温度が前記第3の温度以上であれば前記第2送風機を動作させることを特徴とする請求項1に記載のIABP駆動装置。
  3. バルーンが接続されたバルーンカテーテルを取り付け、前記バルーンを膨張及び収縮させるIABP駆動装置において、制御部が、前記バルーンを駆動するための圧力を発生させるポンプと、前記ポンプに対して電力を供給するバッテリとが収納された筐体の内部に気流を形成する送風機の動作を制御する方法であって、
    前記制御部が、前記ポンプの駆動状態が、前記筐体の外部の交流電源から前記ポンプに電力を供給する交流電源駆動状態であるか、前記バッテリから前記ポンプに電力を供給するバッテリ駆動状態であるかを検出するステップと、
    温度検出部が、前記筐体の内部の温度を検出する検出ステップと、
    前記制御部が、前記送風機の動作を制御する制御ステップと、を有し、
    前記送風機は、前記バッテリより前記ポンプの近くに配置されている第1送風機と、前記ポンプより前記バッテリの近くに配置されている第2送風機とを有しており、
    前記温度検出部は、前記ポンプの温度と、前記バッテリの温度とを検出し、
    前記制御部は、前記交流電源駆動状態では前記第1送風機および前記第2送風機を動作させるが、前記バッテリ駆動状態では、検出された前記ポンプの温度および前記バッテリの温度に基づいて、前記第1送風機および前記第2送風機のそれぞれを、動作させるか、動作させないか制御することを特徴とするIABP駆動装置における送風機の動作制御方法。
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