JPS60106465A - 医療機器駆動装置 - Google Patents

医療機器駆動装置

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JPS60106465A
JPS60106465A JP59063017A JP6301784A JPS60106465A JP S60106465 A JPS60106465 A JP S60106465A JP 59063017 A JP59063017 A JP 59063017A JP 6301784 A JP6301784 A JP 6301784A JP S60106465 A JPS60106465 A JP S60106465A
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JP
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pressure
solenoid valve
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medical device
output
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JP59063017A
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影山 利伸
虫鹿 貞彦
大海 武晴
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Aisin Corp
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Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、人工心臓や大動脈内バルーンポンプのような
医療機器を駆動する装置に関し、特に大動脈内バルーン
ポンプを駆動する装置において、指定されたパラメータ
に応じて規則的に流体圧を変化させる流体駆動装置に関
する。
〔従来技術〕
大動脈内バルーンポンプは、カウンターバルセイション
により左心補助を行うもので、末梢動脈より挿入したバ
ルーンを胸部下降大動脈内に留置し、左心室の収縮時に
バルーンを収縮させることにより左室の後負荷を減少さ
せ、反対に拡張期に(3) はバルーンを拡張し大動脈を上昇させて冠血流量の増加
を計るものである。
従来の大動脈内バルーンポンプの駆動装置としては、例
えば米国特許第4,028,871号に示されたものが
ある。このバルーンポンプ駆動装置は、駆動圧供給装置
とバルーンアダプタよりなり、駆動圧供給装置は、制御
信号に従って防圧(負圧)と陽圧(正圧)をバルーンア
ダプタに供給する。バルーンアダプタは、その内部が駆
動用ダイアフラムにより、駆動圧供給装置側の駆動圧室
と、バルーン側のヘリウムガス室とが区隔されており、
駆動圧供給装置の駆動陰陽圧の変化が駆動用ダイアフラ
ムを移動させ、これによりバルーンにヘリウムガスが供
給されて、バルーンが収縮、拡張するここで、バルーン
ポンプの容量は患者の状態あるいは区別(大人、小人等
)により異なるため、バルーンポンプの容量に合わせて
、バルーンに供給されるヘリウムガスの量を調整する必
要がある。そこで、上記従来例では、バルーンアダプタ
の(4) 駆動圧室をさらにストローク設定用ダイアフラムにより
区隔して、ストーク設定室を設けである。
ストローク設定室には、水が充満されており、ストロー
ク設定シリンジにより注入される水の量により、ストロ
ーク設定用ダイアフラムを移動させて、駆動用ダイアフ
ラムとの間の容量を変化させ、バルーンに供給されるヘ
リウムガスの量を調整する。
ところが、このストローク設定は、ストローク設定シリ
ンジを、医師等が手動で調整する必要がある。このため
、細かな操作が要求され、充分な注意を要する。さらに
、手動で調整するため、調整技術が必要であり、誤操作
の可能性も大きい。
〔目的〕
本発明は、バルーンアダプタのストローク設定を変える
ことにより、自動的に駆動用ダイアフラムのストローク
量を調整することを目的とする。
〔構成〕
本発明においては、駆動圧供給装置である第1の圧力調
整装置の印加圧力に応じて所定範囲で偏(5) 移する膜の偏移範囲を規制する可動部と、該可動部を駆
動する電気制御駆動手段と、出力側の出力圧を検出する
圧力検出手段と、設定手段とを配して、設定手段により
設定された設定値と圧力検出手段の出力に応じて、電気
制御駆動手段を制御する電子制御手段を備える。
これによれば、設定手段により膜の偏移範囲を設定し、
この設定に応じて電子制御手段が、電気#御駆動手段を
制御することにより、自動的に膜の偏移範囲を調整する
ことができる。
〔本発明の効果〕
本発明によれば、上記の如く膜の偏移範囲を設定値に応
じて自動的に調整することができる。また、従来例の如
(、水を用いていないため、水を他の部分と隔離する構
成を必要としないことから、構成が簡単となる。
加えて、出力側の圧力を検出することにより、出力側に
適切な圧力が供給されているかどうかを監視することが
できる。
さらに、本発明では、出力側の圧力に応じて膜(6) の偏移範囲を自動調整可能としたことにより、出力側に
供給される圧力を常に適切な値になるべく可動部材を調
整することができる。また、このため、膜の偏移範囲の
変更により生ずる容積変化分と膜の偏移範囲(すなわち
可動部の調整位置)との対応を校正する必要がない。
なお、本発明の好ましい態様においては、出力側にガス
を供給するガス供給手段に接続された電磁弁を制御する
圧力信号として圧力検出手段の信号を共用することがで
きる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図に人工心臓およびバルーンポンプ駆動装置のシス
テム構成を示す。第1図を参照すると、60Lおよび6
0Rが人工心臓であり、60Bは大動脈内バルーンポン
プである。流体駆動ユニツ)FDUには3つの流体駆動
出力端が備わっているが、実際には人工心@60Lおよ
び60Rとバルーンポンプ60Bを同時に使用する状況
は考え(7) られないので、そのうちの2つのみが同時に作動しうる
構成になっている。流体駆動ユニツ)FDUを制御する
電子制御ユニットECUには、リモーl−操作ボードR
EM、照明灯LMPおよびビデオカメラCAMが接続さ
れている。ビデオカメラの信号出力端はモニタテレビT
Vに接続されている。リモート操作ボードREMと電子
制御ユニットECUは、光フアイバケーブルFBOで接
続されている。
第2図に、第1図の流体駆動ユニツ)FDUの構成を示
す。まず概略を説明すると、このユニツ)FDUにはコ
ンプレッサ71.真空ポンプ72、空気圧制御機構AD
ULおよびADUR,ガス駆動機構GDUL、GDUR
A、GDURB、ヘリウムガスタンクHTAおよび減圧
弁61が備わっている。ガス駆動機構GDULの入力端
は空気圧制御機構ADULの出力端に接続されており、
ガス駆動機構GDURAおよびGDURBの入力端は空
気圧制御機構ADURの出力端に共通に接続されている
。ガス駆動機構GDUL、GDUR(8) AおよびGDURBの出力端は、それぞれ人工心臓60
L、60Rおよびバルーンポンプ60Bに接続されてい
る。
空気圧制御機構ADULを説明する。この機構には、6
つの電磁弁51,52,53,54..55および56
が備わっている。電磁弁51.52および53が正圧生
成用に使用され、電磁弁54.55および56が負圧生
成用に使用される。電磁弁51および52はアキューム
レータACIの内部に備わっており、電磁弁54および
55はアキュームレータAC2の内部に備わっている。
電磁弁51および53の入力端がコンプレッサ71の出
力端に接続されており、電磁弁54および56の入力端
(流体の流れ方向に関しては下流側)が真空ポンプ72
の負圧出力端に接続されており、電磁弁52,53.5
5および56の出力端が空気圧制御機構ADULの出力
端に接続されている。PSlおよびPS2は、それぞれ
アキュームレータACIおよびAC2内部の圧力を検出
するための圧力センサである。空気室制御機構ADU(
9) Rの構成はADULと同一である。
次に、ガス駆動機構GDULを説明する。この機構には
、電磁弁57.58,59.流体アイソレータAGA等
が備わっている。流体アイソレータAGAの1次側(空
気側)には機械式弁VAIを介して前記空気圧制御機構
ADULの出力端が接続されている。電磁弁57は入力
端が流体アイソレータAGAの1次側に接続され、出力
端が大気に開放されている。電磁弁59は入力端が減圧
弁61の出力端に接続され、出力端が流体アイソレータ
AGAの2次側に接続されている。電磁弁58は入力端
が流体アイソレータAGAの2次側に接続され、出力端
が前記アキュームレータAC2の内部に接続されている
。流体アイソレータAGAの1次側および2次側には、
それぞれ圧力センサPS3およびPS4が備わっている
。ガス駆動機構C,DURAおよびGDURBの構成は
、GDULと同様である。
第3図に、ガス駆動機構GDURBに備わった流体アイ
ソレータAGAの構成を示す。第3図を(10) 参照して説明する。簡単にいうと、AGAはハウジング
81および82に挟んだダイアフラム83で1次側ボー
ト81aに連通する空間と2次側ボト82 aに連通ず
る空間をしきるものであり、ダイアフラム83は図の左
右方向に偏移可能になっている。
ダイアフラム83の中央部には、プレート84および8
5がそれを挟むように装着されている。
86がプレート84と85を固着するためのボルトであ
る。ハウジング81の中央部には、プレート85の偏移
量を調整するための規制部材63が装着されている。規
制部材63にはねじ63aおよび63bが形成してあり
、ねじ63bの部分でハウジング81に係合している。
規制部材63を回動すると、係合位置が変化して規制部
材63が左右に移動する。左側に移動すればプレー)8
4.85の移動範囲が大きくなるし、右側に移動すれば
プレート84.85の移動範囲が小さくなる。Mlは直
流モータである。直流モータM1の駆動軸にはウオーム
ギア62を結合(11) してあり、ウオームギア62は、ねじ63aに噛み合っ
ている。したがって、モータM1を駆動することにより
、プレー1−84.85の移動範囲が変化する。モータ
M1は、ヘースプレート90を介してハウジング81の
フランジ部分81b固着しである。89はOリング、8
7および88はハウジング81と82を固定するための
ボルトである。
ガス駆動機構GDULおよびGDURAに備わった流体
アイソレータAGAば、モータM1が省略されている一
他は第3図のものと同一構成である第4図に、第1図に
示す電子制御ユニツl−E CUの構成を示す。第4図
を参照すると、電子制御ユニットECUは、制御ユニッ
トC0NI、CON2およびC0N3、リモコン用受信
ユニットSRU、本体側操作ボードMOB、表示ユニッ
1−DSPUおよびスコープ色ランプ制御ユニツ) S
 LCUでなっている。
制御ユニットC0N1ば、空気圧制御機構AD(12) ULおよびADURの圧力センサPSIおよびPS2の
出力信号を監視して、アキュームレータAC1およびA
C2内部の圧力が設定された圧力と一致するように、電
磁弁51および52を開閉制御する。
制御ユニツ)CON2は、空気圧制御機構ADULおよ
びADURの電磁弁52,53.55および56を、設
定された心拍周期、左および右のそれぞれの継続時間(
Systolic l1uration )又はデユー
ティ等に応じた所定タイミングで開閉制御する。
制御ユニツ)CON3は、ガス駆動機構GDUL、C,
DURAおよびGDURBの電磁弁57゜58および5
9を制御する。但し、GDURAとGDURBを同時に
制御することはない。GDULとGDURAおよびGD
URBの制御は、圧力センサPS3およびPS4の出力
信号(P G 1 。
PO2)又はPS4のみを監視して行なう。又GDUR
Bの制御においては、モータM1を制御する。
(13) 表示ユニツ)DSPUは、多数の7セグメント表示器で
なっており、制御ユニツ1−CONI、C○N2および
C0N3に接続されている。本体側操作ボードMOBは
、制御ユニツ1−CONI、CON2.C0N3および
スコープ及ラ制御ユニットット5LCUに接続されてい
る。リモコン用受信ユニットSRUの各々の出力ライン
は、本体側操作ボードMOHの対応する信号ラインと同
様に接続されている。
第5図に、第4図の制御ユニットC0N3の構成を示す
。第5図を参照して説明する。このユニットC0N3は
マイクロコンピュータユニットCPU3を中心として構
成しである。本体側操作ボードMOBおよびリモコン用
受信ユニットSRUが接続されるコネクタJ12は、バ
ッファBF3およびチャタリング除去回路CH3を介し
て、CPU3の入力ボートに接続されている。コネクタ
J12に印加される信号は、本体側操作ボードMOBか
らの、空気抜き指示信号、補助心臓/バルーンポンプ選
択信号等である。
(14) CPU3には716と同一構成のA/D変換器Z]6B
が接続されており、Z16Bのアナログ信号入力端子に
、ガス駆動機構GDUL、GDURAおよびGDURB
に備わった圧力センサの出力端子が接続されている。M
DIはストローク調整用モータM1を駆動するための回
路である。MDIの2つの入力端子を制御することによ
り、モータM1を正転、逆転又は停止制御することがで
きる。
CPU3の9つの出力ポートに、バッファZ15D、Z
15EおよびZ15Fを介して、ソリッドステートリレ
ー5SR13〜5SR21が接続されている。SSR]
、3.SSR14およびSSR15の出力端子が、それ
ぞれガス駆動機構GDUL、GDURAおよびGDUR
Bの電磁弁57に接続されており、5SR16,5SR
17および5SR1Bの出力端子が、それぞれガス駆動
機構GDUL、GDURAおよびGDURBの電磁弁5
9に接続されており、5SR19,5SR20および5
SR21の出力端子が、それぞれガス(15) 駆動機構GDtJL、GDURAおよびGDURBの電
磁弁58に接続されている。
第6図に、マイクロコンピュータユニットCPU3の概
略動作を示す。
第6図を参照して説明する。電源がオンすると、メモリ
、出力ポートの初期設定を行ない、空気抜き指示(81
8がオン)があるかどうかをチェックし、指示があれば
空気抜きサブルーチンを実行する。スイッチS19の状
態をチェック、右側駆動系が補助心臓モードかバルーン
ポンプモードかを判別する。
補助心臓モードの場合、圧力センサPS3とPS4の出
力信号PCIおよびPO2を読む。PGlのレベルがP
O2よりも所定値Re f 3だげ大きいと、電磁弁5
9を開にセットして、ヘリウムタンクHTAからヘリウ
ムガスを流体アイソレータAGAの2次側に供給する。
減圧弁61の出力には比較的高い(例えば150+nH
g)圧力が現れるので、電磁弁59を開くことによりA
GAの2次側圧力が上昇する。
(16) PCIとPO2の差がRef3以下であれば、電磁弁5
9を閉にセットする。また、PO2のレベルがPGIよ
りもRef4以上大きいと、電磁弁58を開にセットし
てAGAの2次側圧力を低下させる。PCIとPO2の
差が所定以下であれば電磁弁58を閉にセットする。
補助心臓モードの動作タイミングを、第7図に示す。通
常は、流体アイソレータAGAのプレート84. 85
 (およびダイアフラム83)がハウジング81.82
又は規制部材63に当たることなく、空気圧制御機構か
らの圧力変化に応じて振動している。この状態では、流
体アイソレータAGAの1次側と2次側の圧力に大きな
差は生じない。
しかし、流体アイソレータAGAの2次側に流体漏れ(
ヘリウムガスが大気側に漏れる)が生じると、2次側の
圧力が低下し、プレー)84.85の振動位置は第3図
における右側に移動する。
その移動が所定以上になると、プレート84がハウジン
グ82に接触する。プレート84がハウジ(17) ング82に接触すると、流体アイソレータAGAの2次
側の流体圧はそれ以上上昇しないから、1次側の圧力P
CIと2次側の圧力PG2の間に差が生ずる。
また電磁弁59を開いた後でAGAの2次側圧力PG2
が大きくなり、プレート84..85の振動位置は第6
図における左側に移動して、それが所定以上であるとプ
レート85が規制部材63又はハウジング81に接触し
、PCI<PO2になる。したがって、上記のようにP
CIとPO2の差が所定以下に維持されるように電磁弁
58および59を制御することにより、2次側圧力PG
2を所定範囲に維持して、プレート84.85の振動が
停止しないように駆動しうる。
スイッチ319がバルーン側にセットされていると、バ
ルーンモードになる。この実施例では、バルーンモード
では、2次側圧力PG2のみを監視する方法を用いてい
る。これは、PO2を監視し、プレート84および85
のストロークがハウジング82と規制部材63とで規制
される位置筒(18) 囲で振動するように電磁弁58.59およびモータM1
を制御する。
このモードでは、圧力PC2は第8図に示すような波形
になる。すなわち、駆動圧力が負圧から正圧に変化する
と、PCIと等しい圧力がPO2に現われて、プレート
84がハウジング82に接触したところで圧力が降下(
飽和)する。また駆動圧力が正圧から負圧に変化すると
、PCIと等しい圧力がPO2に現われて、プレート8
5が規制部材63に接触したところで圧力が上昇(絶対
値は低下)(飽和)する。
第6図に戻って説明すると、まずPO2の上。
下飽和圧力の差、すなわち第8図のPSTをめる。PS
Tはプレート84.85の移動範囲(ストローク)に対
応する。PSTがストローク上限値よりも大きいと、モ
ータM1を正転駆動して規制部材63を第3図における
右側に駆動し、PSTがストローク下限値よりも小さい
と、モータM1を逆転駆動して、規制部材63を第3図
における左側に駆動する。このようにして、まず最初に
(19) プレート84.85のストロークを所定範囲内に調整す
る。
ストローク調整を行なうのには理由がある。すなわち、
1つは患者の区別(大人、子供等)によってバルーンポ
ンプの容量が異なるため、小容量のバルーンポンプを駆
動する場合にはストローク小さくして無駄な動作をなく
し、バルーンポンプを動かし易くするためであり、もう
1つは、万一バルーンポンプが破裂した場合のガス流出
量を小さく制限するためである。
次いで、負側の飽和圧力PC21、(絶対値)を予め定
めた上限値および下限値と比較する。PG2Lが上限値
よりも大きいと電磁弁58を開にセットし、上限値より
も小さければ電磁弁58を閉にセットする。またPG2
Lが下限値よりも小さければ電磁弁59を開にセットし
、下限値よりも大きければ電磁弁59を閉にセットする
。これによりP G 2 Lは上限値と下限値との間に
維持され、流体アイソレータAGAの2次側のヘリウム
ガス量が大きく変化しないように制御される。
(20) なお、空気抜き動作は、同一出願人が先に出願した特願
昭5’8−213748号に示されたもので良く、ここ
では説明を省略する。この空気抜き動作により、通常の
室内でバルーンポンプ60Bのチューブを駆動装置本体
に取付けるような操作を行なっても、簡単なスイッチ操
作で、流体アイソレータAGAの2次側から空気を抜く
ことができる。
なお、第1図に示すリモート操作ボードREVおよび第
4図に示す、制御ユニツ)CONI、制御ユニツ1−C
ON2.スコープ&ランプ制御ユニット5LCU、本体
側操作ボードMOB、 リモコン用受信ユニットSRU
および表示ユニットDSPUの構成およびその作動は、
同一出願人が先に出願した特願昭58−213748号
に示されたもので良く、ここでは説明を省略する。
また、上記実施例では電気制御駆動手段は、直流モータ
Mlの駆動軸にウオームギヤ62を結合してあり、ウオ
ームギヤをねじ63aに噛み合わせているが、これは、
モータM1の駆動軸を直接(21) 規制部材63に結合しても良い。さらに、モータMは直
流モータのかわりに、ステッピングモータまたはリニア
パルスモータを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明を実施する一形式の人工心臓およびバ
ルーンポンプ駆動装置のシステム構成を示すブロック図
である。 第2図は、第1図の流体駆動ユニツ)FDUの構成を示
すブロック図である。 第3図は、第2図のガス駆動機構GDURBに パそな
わった流体アイソレータAGAの構成を示す縦断面図で
ある。 第4図は、第1図の電子制御ユニツ)ECUの構成を示
すブロック図である。 第5図は、第4図の制御ユニットC0N3の構成を示す
ブロック図である。 第6図は、第5図のCPU3の概略動作を示すフローチ
ャートである。 第7図および第8図は、装置の動作タイミング示す波形
図である。 (22) 1・・・人工心臓およびバルーンポンプ駆動装置、2a
、2b−チューブ、51,52,53.54,55,5
6,57.58.59・・・電磁弁、60L、60R・
・・人工心臓、60B・・・大1JJJ 脈内バルーン
ポンプ、71・・・コンプレッサ(正圧源)、72・・
・真空ポンプ(負圧源)、HTA・・・ヘリウムタンク
、61・・・減圧弁、AGA・・・流体アイソレータ(
医療機器駆動手段)、Psi、PS2・・・圧力センサ
、PS3.PS4・・・圧力センサ(圧力検出手段)、
CPUI、CPU2.CPU3・・・マイクロコンピュ
ータユニット(電子制御装置)、MOB・・・本体側操
作ボード(設定手段)、REM・・・リモート操作ボー
ド(設定手段)、FBO・・・光フアイバケーブル、S
P・・・スピーカ (23)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数のスイッチを備える設定手段;正圧源および
    負圧源を備え、設定された圧力を出力する第1の圧力調
    整装置; 該第1の圧力調整装置の印加圧力に応じて所定範囲で偏
    移する膜を介して入力端と出力端とを分離した医療機器
    駆動手段、該医療機器駆動手段の少なくとも出力側に配
    置された圧力検出手段、前記膜の偏移範囲を規制する可
    動部、該可動部を駆動する電気制御駆動手段、前記設定
    手段により設定された設定値と前記医療機器駆動手段の
    出力側の圧力に応じて、前記電気制御駆動手段を制御す
    る電子制御手段、を備え、 前記医療機器駆動手段の出力端が医療機器に接続された
    第2の圧力調整装置; を備える医療機器駆動装置。
  2. (2)第2の圧力調整装置は、ガス供給手段、医(1) 療機器駆動手段の出力側とガス供給手段とに接続された
    電磁弁、および前記設定手段により設定された設定値と
    圧力検出手段の出力信号に応じて電磁弁を開閉制御する
    第2の電子制御手段、を備えた、前記特許請求の範囲第
    (1)項記載の医療機器駆動装置。
  3. (3)圧力検出手段は、医療機器駆動手段の1次側およ
    び2次側に配置された複数の圧力検出手段でなり、第2
    の電子制御手段は1次側の圧力検出手段の出力信号と2
    次側の圧力検出手段の出力信号の差に応じて電磁弁を制
    御する、前記特許請求の範囲第(2)項記載の医療機器
    駆動装置。
  4. (4)第1の圧力調整装置は、入力端が正圧源の出力端
    に接続された第2の電磁弁、第2の電磁弁の出力端の圧
    力を検出する第2の圧力検出手段。 入力端が第2の電磁弁の出力端に接続された第3の電磁
    弁、入力端が負圧源の出力端に接続された第4の電磁弁
    、第4の電磁弁の出力端の圧力を検出する第3の圧力検
    出手段、入力端が第4の電磁弁の出力端に接続され出力
    端が第3の電磁弁の出(2) 力端に接続された第5の電磁弁、および、前記設定手段
    により設定された設定値と第2および第3の圧力検出手
    段の出力信号に応じて第2.第3゜第4および第5の電
    磁弁を#J御する第3の電子制御手段、を備え第3の電
    磁弁の出力端をその出力端とする、前記特許請求の範囲
    第(1)項記載の医療機器駆動装置。
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