JPH08270595A - 磁気浮上型ポンプ - Google Patents
磁気浮上型ポンプInfo
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- JPH08270595A JPH08270595A JP7077876A JP7787695A JPH08270595A JP H08270595 A JPH08270595 A JP H08270595A JP 7077876 A JP7077876 A JP 7077876A JP 7787695 A JP7787695 A JP 7787695A JP H08270595 A JPH08270595 A JP H08270595A
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Landscapes
- External Artificial Organs (AREA)
- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧力計や流量計を用いることなく、ポンプの
動作状態を求めることができ、血液ポンプへ適用した場
合、流路の接続部分を少なくでき、凝血の発生を防止す
る。 【構成】 モータ１３に流れる電流と流量または電流と
圧力とのそれぞれの相関関係を予め求めておき、求めら
れた電流と流量または電流と圧力の相関関係に基づい
て、ＣＰＵ回路４１からの指令に基づいて、回転数制御
回路４２がモータの回転数を可変し、流量制御または圧
力制御する。
動作状態を求めることができ、血液ポンプへ適用した場
合、流路の接続部分を少なくでき、凝血の発生を防止す
る。 【構成】 モータ１３に流れる電流と流量または電流と
圧力とのそれぞれの相関関係を予め求めておき、求めら
れた電流と流量または電流と圧力の相関関係に基づい
て、ＣＰＵ回路４１からの指令に基づいて、回転数制御
回路４２がモータの回転数を可変し、流量制御または圧
力制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は磁気浮上型ポンプに関
し、特に、血液ポンプのような医療機器に用いられ、イ
ンペラを駆動するモータ電流とモータ回転数とからポン
プ流量を求めるような磁気浮上型ポンプに関する。
し、特に、血液ポンプのような医療機器に用いられ、イ
ンペラを駆動するモータ電流とモータ回転数とからポン
プ流量を求めるような磁気浮上型ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】血液ポンプに限らず、ポンプの動作状態
を常に監視し、装置を最適条件で運転する場合がある。
ポンプの動作状態を示すものとして、駆動モータ入力
（電流，電圧），ポンプ入口圧力，出口出力，ポンプ流
量がある。
を常に監視し、装置を最適条件で運転する場合がある。
ポンプの動作状態を示すものとして、駆動モータ入力
（電流，電圧），ポンプ入口圧力，出口出力，ポンプ流
量がある。
【０００３】図１０および図１１はこれらの検出装置を
ポンプ回路に挿入した状態を示す図である。図１０にお
いて、ポンプ７１を駆動するモータに印加される電圧，
流れる電流および回転数は比較的容易に検出できるが、
圧力を検出するためにはポンプ７１の入口側と出口側に
差圧計７２を接続し、流量を検出するためにポンプ７１
の出口側に流量計７３を接続する必要がある。
ポンプ回路に挿入した状態を示す図である。図１０にお
いて、ポンプ７１を駆動するモータに印加される電圧，
流れる電流および回転数は比較的容易に検出できるが、
圧力を検出するためにはポンプ７１の入口側と出口側に
差圧計７２を接続し、流量を検出するためにポンプ７１
の出口側に流量計７３を接続する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の差圧
計７２や流量計７３などの測定装置は高価であるととも
に、人工心臓としての血液ポンプに用いた場合、図１１
に示すような回路の接続部が増加し、ここで凝血が発生
する可能性が増大する。しかし、血液の回路には微小な
隙間や流れのよどみ、渦を極力避ける必要がある。
計７２や流量計７３などの測定装置は高価であるととも
に、人工心臓としての血液ポンプに用いた場合、図１１
に示すような回路の接続部が増加し、ここで凝血が発生
する可能性が増大する。しかし、血液の回路には微小な
隙間や流れのよどみ、渦を極力避ける必要がある。
【０００５】それゆえに、この発明の主たる目的は、圧
力計や流量計を用いることなく、ポンプの動作状態を求
めることができ、血液ポンプへ適用した場合、流量の供
給部分を少なくでき、凝血の発生を防止できるような磁
気浮上型ポンプを提供することである。
力計や流量計を用いることなく、ポンプの動作状態を求
めることができ、血液ポンプへ適用した場合、流量の供
給部分を少なくでき、凝血の発生を防止できるような磁
気浮上型ポンプを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
インペラを磁気軸受によって支持し、磁気カップリング
により隔壁を介して速度制御が可能なモータによって駆
動される磁気浮上型ポンプにおいて、モータに流れる電
流と流量または電流と圧力とのそれぞれの相関関係を予
め求めておき、求められた電流と流量または電流と圧力
との相関関係に基づいて、モータの回転数を可変し、流
量制御または圧力制御する制御手段を備えて構成され
る。
インペラを磁気軸受によって支持し、磁気カップリング
により隔壁を介して速度制御が可能なモータによって駆
動される磁気浮上型ポンプにおいて、モータに流れる電
流と流量または電流と圧力とのそれぞれの相関関係を予
め求めておき、求められた電流と流量または電流と圧力
との相関関係に基づいて、モータの回転数を可変し、流
量制御または圧力制御する制御手段を備えて構成され
る。
【０００７】請求項２に係る発明では、さらに、磁気軸
受によるインペラの外乱応答により得られる血液粘度に
よって得られる流量または圧力を補正する補正手段を含
む。
受によるインペラの外乱応答により得られる血液粘度に
よって得られる流量または圧力を補正する補正手段を含
む。
【０００８】請求項３に係る発明では、粘度を測定する
ために周期的に外乱を与える。請求項４に係る発明で
は、与える外乱の周波数はインペラの支持剛性が最も小
さい周波数域に選ばれる。
ために周期的に外乱を与える。請求項４に係る発明で
は、与える外乱の周波数はインペラの支持剛性が最も小
さい周波数域に選ばれる。
【０００９】請求項５に係る発明では、粘度を測定する
ためにバンドパスフィルタに外乱周波数のみを通過させ
て変位を検出する。
ためにバンドパスフィルタに外乱周波数のみを通過させ
て変位を検出する。
【００１０】請求項６に係る発明では、粘度を測定する
ために、回転数による補正を加える。
ために、回転数による補正を加える。
【００１１】
【作用】この発明に係る磁気浮上型ポンプは、ポンプを
駆動するモータに流れる電流と流量または電流と圧力と
のそれぞれの相関関係を予め求めておき、求められた電
流と流量または電流と圧力との相関関係に基づいて、モ
ータの回転数を可変し、流量制御または圧力制御をする
ことによって、従来のように圧力計や流量計を用いるこ
となく、流量制御または圧力制御することができ、しか
も流路の接続部分を少なくできるので、血液ポンプへ適
用した場合であっても凝血の発生を防止できる。
駆動するモータに流れる電流と流量または電流と圧力と
のそれぞれの相関関係を予め求めておき、求められた電
流と流量または電流と圧力との相関関係に基づいて、モ
ータの回転数を可変し、流量制御または圧力制御をする
ことによって、従来のように圧力計や流量計を用いるこ
となく、流量制御または圧力制御することができ、しか
も流路の接続部分を少なくできるので、血液ポンプへ適
用した場合であっても凝血の発生を防止できる。
【００１２】
【実施例】図１はこの発明の一実施例の磁気浮上型ポン
プの断面図および制御回路を示す図である。図１におい
て、磁気浮上型ポンプ１はモータ部１０とポンプ部２０
と磁気軸受部３０とから構成される。ポンプ部２０のケ
ーシング２１内にはインペラ２２が設けられる。ケーシ
ング２１は非磁性部材からなり、インペラ２２は非制御
式磁気軸受を構成する永久磁石２４を有する非磁性部材
２５と、制御式磁気軸受のロータに相当する軟鉄部材２
６とを含む。永久磁石２４はインペラ２２の円周方向に
分割されていて、互いに隣接する磁石が互いに反対方向
に着磁されている。
プの断面図および制御回路を示す図である。図１におい
て、磁気浮上型ポンプ１はモータ部１０とポンプ部２０
と磁気軸受部３０とから構成される。ポンプ部２０のケ
ーシング２１内にはインペラ２２が設けられる。ケーシ
ング２１は非磁性部材からなり、インペラ２２は非制御
式磁気軸受を構成する永久磁石２４を有する非磁性部材
２５と、制御式磁気軸受のロータに相当する軟鉄部材２
６とを含む。永久磁石２４はインペラ２２の円周方向に
分割されていて、互いに隣接する磁石が互いに反対方向
に着磁されている。
【００１３】インペラ２２の永久磁石２４を有する側に
対向するようにして、ケーシング２１外部には軸１１に
軸支されたロータ１２が設けられる。ロータ１２はモー
タ１３によって駆動されて回転する。ロータ１２にはイ
ンペラ２２の永久磁石２４に対向しかつ吸引力が作用す
るようにインペラ２２側と同数の永久磁石１４が設けら
れている。一方、インペラ２２の軟鉄部材２６を有する
側に対向するようにして、ケーシング２１において永久
磁石２４と１４の吸引力に打勝ってインペラ２２をケー
シング２１の中心に保持するように電磁石３１と図示し
ない位置センサとが磁気軸受部３０に設けられている。
対向するようにして、ケーシング２１外部には軸１１に
軸支されたロータ１２が設けられる。ロータ１２はモー
タ１３によって駆動されて回転する。ロータ１２にはイ
ンペラ２２の永久磁石２４に対向しかつ吸引力が作用す
るようにインペラ２２側と同数の永久磁石１４が設けら
れている。一方、インペラ２２の軟鉄部材２６を有する
側に対向するようにして、ケーシング２１において永久
磁石２４と１４の吸引力に打勝ってインペラ２２をケー
シング２１の中心に保持するように電磁石３１と図示し
ない位置センサとが磁気軸受部３０に設けられている。
【００１４】上述のごとく構成された磁気浮上型ポンプ
において、ロータ１２に埋込まれている永久磁石１４は
インペラ２２の駆動や半径方向を支持し、インペラ２２
に設けられている永久磁石２４との間の軸方向の吸引力
を生じさせる。この吸引力と釣合うように電磁石３１の
コイルに電流が流され、インペラ２２が浮上する。そし
て、ロータ１２がモータ１３の駆動力によって回転する
と、永久磁石１４と２４とが磁気カップリングを構成
し、インペラ２２が回転して、液体は注入口から図示し
ない吐出口に送り込まれる。インペラ２２はケーシング
２１によってロータ１２から隔離されておりかつ電磁石
３１からの汚染を受けることがないので、磁気浮上型ポ
ンプ１から吐出された血液はクリーンな状態を保持す
る。
において、ロータ１２に埋込まれている永久磁石１４は
インペラ２２の駆動や半径方向を支持し、インペラ２２
に設けられている永久磁石２４との間の軸方向の吸引力
を生じさせる。この吸引力と釣合うように電磁石３１の
コイルに電流が流され、インペラ２２が浮上する。そし
て、ロータ１２がモータ１３の駆動力によって回転する
と、永久磁石１４と２４とが磁気カップリングを構成
し、インペラ２２が回転して、液体は注入口から図示し
ない吐出口に送り込まれる。インペラ２２はケーシング
２１によってロータ１２から隔離されておりかつ電磁石
３１からの汚染を受けることがないので、磁気浮上型ポ
ンプ１から吐出された血液はクリーンな状態を保持す
る。
【００１５】制御回路４０は、ＣＰＵ４１と回転数制御
回路４２と磁気軸受制御回路４３とを含む。回転数制御
回路４２はＣＰＵ回路４１からの指定を受け、モータ１
３の回転数を制御し、磁気軸受制御回路４３は図示しな
い位置センサの信号をもとに電磁石３１を制御する。さ
らに、制御部４０には、回転数を表示する表示器５１と
流量を表示する表示器５２と圧力を表示する表示器５３
とが設けられる。
回路４２と磁気軸受制御回路４３とを含む。回転数制御
回路４２はＣＰＵ回路４１からの指定を受け、モータ１
３の回転数を制御し、磁気軸受制御回路４３は図示しな
い位置センサの信号をもとに電磁石３１を制御する。さ
らに、制御部４０には、回転数を表示する表示器５１と
流量を表示する表示器５２と圧力を表示する表示器５３
とが設けられる。
【００１６】図２は磁気浮上型ポンプの吐出流量とモー
タの駆動電流との関係を回転数を変えて測定した結果を
示す図であり、図３は各回転数ごとのポンプ吐出流量−
圧力特性を示す図である。
タの駆動電流との関係を回転数を変えて測定した結果を
示す図であり、図３は各回転数ごとのポンプ吐出流量−
圧力特性を示す図である。
【００１７】図２は、磁気浮上型ポンプの特性は、ケー
シング２１とインペラ２２との隙間や、流体の粘度によ
り変化するが、予めポンプごとに検定しておけば、図２
に示すようにモータ駆動電流と回転数とから吐出流量を
容易に得ることができ、また図３の特性から流量と回転
数とから吐出圧を求めることができる。
シング２１とインペラ２２との隙間や、流体の粘度によ
り変化するが、予めポンプごとに検定しておけば、図２
に示すようにモータ駆動電流と回転数とから吐出流量を
容易に得ることができ、また図３の特性から流量と回転
数とから吐出圧を求めることができる。
【００１８】次に、図１〜図３を参照して、この発明の
一実施例の具体的な動作について説明する。制御回路４
０の回転数制御回路４２によってモータ１３に一定の電
流が供給されて、インペラ２２がたとえば２２００ｒｐ
ｍの一定回転数で回転中の場合、図２に示す特性から回
転数とモータ駆動電流とから流量を求めることができ、
また、求めた回転数とポンプ流量とから図３の特性によ
って吐出圧を求めることができる。この場合、回転数制
御回路４２はＣＰＵ回路４１からの指令に基づいて、モ
ータ１３の回転数がたとえば２２００ｒｐｍとなるよう
にモータ１３を駆動する。そして、ＣＰＵ回路４１は回
転数を表示器５１に表示し、流量を表示器５２に表示
し、吐出圧力を表示器５３に表示する。また、一定流量
が吐出されるように制御されるためには、現在の回転数
とモータ駆動電流とからポンプ流量を求め、予め設定さ
れている設定流量と比較し、少なければ回転数を増加
し、逆であれば減速するためのフィードバック制御を行
なう。また、一定吐出圧運転においては、設定圧に対し
てフィードバック制御を行なえばよい。
一実施例の具体的な動作について説明する。制御回路４
０の回転数制御回路４２によってモータ１３に一定の電
流が供給されて、インペラ２２がたとえば２２００ｒｐ
ｍの一定回転数で回転中の場合、図２に示す特性から回
転数とモータ駆動電流とから流量を求めることができ、
また、求めた回転数とポンプ流量とから図３の特性によ
って吐出圧を求めることができる。この場合、回転数制
御回路４２はＣＰＵ回路４１からの指令に基づいて、モ
ータ１３の回転数がたとえば２２００ｒｐｍとなるよう
にモータ１３を駆動する。そして、ＣＰＵ回路４１は回
転数を表示器５１に表示し、流量を表示器５２に表示
し、吐出圧力を表示器５３に表示する。また、一定流量
が吐出されるように制御されるためには、現在の回転数
とモータ駆動電流とからポンプ流量を求め、予め設定さ
れている設定流量と比較し、少なければ回転数を増加
し、逆であれば減速するためのフィードバック制御を行
なう。また、一定吐出圧運転においては、設定圧に対し
てフィードバック制御を行なえばよい。
【００１９】したがって、この実施例によれば、圧力計
流量計を用いることなく、ポンプの動作状態を求めるこ
とができるため、安価な磁気浮上型ポンプシステムを構
成できる。また、この実施例の磁気浮上型ポンプシステ
ムを人工心臓の血液ポンプに適用した場合、流路の接続
部分を少なくでき、凝血の発生を防止できる。
流量計を用いることなく、ポンプの動作状態を求めるこ
とができるため、安価な磁気浮上型ポンプシステムを構
成できる。また、この実施例の磁気浮上型ポンプシステ
ムを人工心臓の血液ポンプに適用した場合、流路の接続
部分を少なくでき、凝血の発生を防止できる。
【００２０】図４は一定回転数でのモータ駆動電流と流
量との関係を粘度を変えて測定した特性を示す図であ
る。前述の図１に示した実施例では、モータ１３の駆動
電流と回転数とから流量を演算するようにしたが、図４
に示すように、たとえば回転数が２０００ｒｐｍで一定
回転していても、血液粘度μ＝１，２，３，４によって
一定の流量を得るための駆動電流が異なり、血液粘度の
変化が誤差になってしまうおそれがある。
量との関係を粘度を変えて測定した特性を示す図であ
る。前述の図１に示した実施例では、モータ１３の駆動
電流と回転数とから流量を演算するようにしたが、図４
に示すように、たとえば回転数が２０００ｒｐｍで一定
回転していても、血液粘度μ＝１，２，３，４によって
一定の流量を得るための駆動電流が異なり、血液粘度の
変化が誤差になってしまうおそれがある。
【００２１】そこで、以下に血液の粘度に応じて流量と
圧力を補正する実施例について説明する。
圧力を補正する実施例について説明する。
【００２２】図５はこの発明の他の実施例のブロック線
図である。この実施例に用いられる磁気浮上型ポンプ
は、図１に示したように、Ｚ，θx ，θy の３軸の制御
ループを有しており、それぞれの制御軸は図５に示すブ
ロック線図で表わすことができる。図５において、ＰＩ
Ｄ回路８１はインペラ２２を安定に浮上させるための補
償回路である。ＰＩＤ回路８１の出力に一定周波数で一
定振幅の信号を加算すると、インペラ２２には一定の周
期的な外乱が作用する。図５において、Ｃｓ８４は流体
から作用する粘度による力である。つまり、流体粘度Ｃ
に変化が生ずると、インペラ２２に生ずる外乱による変
位も変化することになり、インペラ変位により粘度を求
めることができる。この方法は３つの制御軸のいずれに
適用しても効果がある。なお、図５において、ＫVF８２
は、ＰＩＤ回路８１の出力電圧をコイル電流、すなわち
電磁吸収引力（Ｆ）に変換する定数を意味しており、１
／（ＭS 2 −Ｋ）は、電磁軸受の制御対象を表わす位置
関数である。
図である。この実施例に用いられる磁気浮上型ポンプ
は、図１に示したように、Ｚ，θx ，θy の３軸の制御
ループを有しており、それぞれの制御軸は図５に示すブ
ロック線図で表わすことができる。図５において、ＰＩ
Ｄ回路８１はインペラ２２を安定に浮上させるための補
償回路である。ＰＩＤ回路８１の出力に一定周波数で一
定振幅の信号を加算すると、インペラ２２には一定の周
期的な外乱が作用する。図５において、Ｃｓ８４は流体
から作用する粘度による力である。つまり、流体粘度Ｃ
に変化が生ずると、インペラ２２に生ずる外乱による変
位も変化することになり、インペラ変位により粘度を求
めることができる。この方法は３つの制御軸のいずれに
適用しても効果がある。なお、図５において、ＫVF８２
は、ＰＩＤ回路８１の出力電圧をコイル電流、すなわち
電磁吸収引力（Ｆ）に変換する定数を意味しており、１
／（ＭS 2 −Ｋ）は、電磁軸受の制御対象を表わす位置
関数である。
【００２３】図６はこの発明の他の実施例のブロック図
である。図６において、制御回路６０は、モータ制御回
路６１と磁気軸受制御装置６２とＣＰＵ６３とバンドパ
スフィルタ６４と外乱信号発生装置６５とスイッチ６６
とを含む。モータ制御装置６１からＣＰＵ６３に対し
て、モータの駆動電流と回転数信号とが与えられる。Ｃ
ＰＵ６３は回転数信号と駆動電流値とに基づいて、図２
に示した特性から流量を計算する。磁気軸受制御装置６
２からインペラの変位量が取出され、バンドパスフィル
タ６４を介してＣＰＵ６３に与えられる。バンドパスフ
ィルタ６４は外乱周波数と同じ周波数のインペラ変位を
取出してＣＰＵ６３に与える。また、外乱信号発生装置
６５から外乱信号が発生され、スイッチ６６を介して磁
気軸受制御装置６２に外乱が与えられる。スイッチ６６
はＣＰＵ６３からの外乱制御信号に応じてオンオフされ
る。
である。図６において、制御回路６０は、モータ制御回
路６１と磁気軸受制御装置６２とＣＰＵ６３とバンドパ
スフィルタ６４と外乱信号発生装置６５とスイッチ６６
とを含む。モータ制御装置６１からＣＰＵ６３に対し
て、モータの駆動電流と回転数信号とが与えられる。Ｃ
ＰＵ６３は回転数信号と駆動電流値とに基づいて、図２
に示した特性から流量を計算する。磁気軸受制御装置６
２からインペラの変位量が取出され、バンドパスフィル
タ６４を介してＣＰＵ６３に与えられる。バンドパスフ
ィルタ６４は外乱周波数と同じ周波数のインペラ変位を
取出してＣＰＵ６３に与える。また、外乱信号発生装置
６５から外乱信号が発生され、スイッチ６６を介して磁
気軸受制御装置６２に外乱が与えられる。スイッチ６６
はＣＰＵ６３からの外乱制御信号に応じてオンオフされ
る。
【００２４】図７は一定の粘度の下で得られるモータ駆
動電流とポンプ流量との関係を示す図であり、図８はイ
ンペラにｓｉｎ波状で一定振幅の外乱（Ｆｄ）を与えた
ときのインペラに生ずる変位（ｚ）と粘度との関係を外
乱周波数を変えて測定した結果を示す図であり、図９は
７０Ｈｚの外乱を加えた場合のインペラの変位をインペ
ラ回転数を変えて測定した結果を示す図である。
動電流とポンプ流量との関係を示す図であり、図８はイ
ンペラにｓｉｎ波状で一定振幅の外乱（Ｆｄ）を与えた
ときのインペラに生ずる変位（ｚ）と粘度との関係を外
乱周波数を変えて測定した結果を示す図であり、図９は
７０Ｈｚの外乱を加えた場合のインペラの変位をインペ
ラ回転数を変えて測定した結果を示す図である。
【００２５】図４に示すように、一定の粘度の下で得ら
れるモータ電流とポンプ流量の関係はほぼ直線関係にあ
り、ＣＰＵ６３はモータ制御装置６１から与えられる回
転数とモータ電流値とから流量を計算する。
れるモータ電流とポンプ流量の関係はほぼ直線関係にあ
り、ＣＰＵ６３はモータ制御装置６１から与えられる回
転数とモータ電流値とから流量を計算する。
【００２６】一方、図８に示すように、インペラにｓｉ
ｎ波状で一定振幅の外乱Ｆｄを与えたときのインペラに
生ずる変位ｚが低周波および高周波に対してはｚ／Ｆｄ
より粘度を求めることが難しいが、インペラ支持剛性が
最も小さくなる７０Ｈｚ程度の周波数（制御系の設定で
変化する）に対しては良い感度が得られているのがわか
る。つまり、磁気軸受を用いて流体の粘度が求められる
ことがわかる。ＣＰＵ６３は図７の特性を求めたときの
粘度を標準粘度とし、上述の方法で求められた動作中の
粘度との差により図７のデータを修正することにより、
流量の検出精度が向上する。しかし、外乱信号発生装置
６５から磁気軸受制御装置６２に対して外乱を常に与え
ることは血球の破損（溶血）を増すことになるため、周
期的に行なうのが望ましい。このため、ＣＰＵ６３はス
イッチ６６をオンオフする。また、バンドパスフィルタ
６４は磁気軸受制御装置６２から出力されるインペラ変
位のうち、外乱周波数と同じ周波数のインペラ変位を取
出してＣＰＵ６３に与える。また、図９に示すように、
インペラの回転により粘度が大きく現われる傾向がある
ため、補正精度を向上するためには、回転数を考慮する
必要がある。
ｎ波状で一定振幅の外乱Ｆｄを与えたときのインペラに
生ずる変位ｚが低周波および高周波に対してはｚ／Ｆｄ
より粘度を求めることが難しいが、インペラ支持剛性が
最も小さくなる７０Ｈｚ程度の周波数（制御系の設定で
変化する）に対しては良い感度が得られているのがわか
る。つまり、磁気軸受を用いて流体の粘度が求められる
ことがわかる。ＣＰＵ６３は図７の特性を求めたときの
粘度を標準粘度とし、上述の方法で求められた動作中の
粘度との差により図７のデータを修正することにより、
流量の検出精度が向上する。しかし、外乱信号発生装置
６５から磁気軸受制御装置６２に対して外乱を常に与え
ることは血球の破損（溶血）を増すことになるため、周
期的に行なうのが望ましい。このため、ＣＰＵ６３はス
イッチ６６をオンオフする。また、バンドパスフィルタ
６４は磁気軸受制御装置６２から出力されるインペラ変
位のうち、外乱周波数と同じ周波数のインペラ変位を取
出してＣＰＵ６３に与える。また、図９に示すように、
インペラの回転により粘度が大きく現われる傾向がある
ため、補正精度を向上するためには、回転数を考慮する
必要がある。
【００２７】上述のごとく、この実施例によれば、粘度
による補正ができるため、流量の検出精度が向上する。
による補正ができるため、流量の検出精度が向上する。
【００２８】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、圧力
計や流量計を用いることなく、ポンプの動作状態を求め
ることができるため、磁気浮上型ポンプシステムを低コ
ストで実現できる。しかも、血液ポンプへ適用した場
合、流路の接続部分を少なくでき、凝血の発生を防止す
ることができる。さらに、より好ましくは、粘度による
補正ができるため、流量の検出精度が向上する。
計や流量計を用いることなく、ポンプの動作状態を求め
ることができるため、磁気浮上型ポンプシステムを低コ
ストで実現できる。しかも、血液ポンプへ適用した場
合、流路の接続部分を少なくでき、凝血の発生を防止す
ることができる。さらに、より好ましくは、粘度による
補正ができるため、流量の検出精度が向上する。
【図１】この発明の一実施例の磁気浮上型ポンプの断面
図および制御回路を示す図である。
図および制御回路を示す図である。
【図２】磁気浮上型ポンプの吐出流量とモータの駆動電
流との関係を回転数を変えて測定した結果を示す図であ
る。
流との関係を回転数を変えて測定した結果を示す図であ
る。
【図３】各回転数ごとのポンプ吐出流量−圧力特性を示
す図である。
す図である。
【図４】一定回転数でのモータ電流と流量の関係を粘度
を変えて測定した特性を示す図である。
を変えて測定した特性を示す図である。
【図５】この発明の他の実施例のブロック線図である。
【図６】この発明の他の実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図７】一定の粘度の下で得られるモータ駆動電流とポ
ンプ流量との関係を示す図である。
ンプ流量との関係を示す図である。
【図８】インペラにｓｉｎ波状で一定振幅の外乱を与え
たときのインペラに生ずる変位と粘度の関係を外乱周波
数を変えて測定した結果を示す図である。
たときのインペラに生ずる変位と粘度の関係を外乱周波
数を変えて測定した結果を示す図である。
【図９】７０Ｈｚの外乱を加えた場合のインペラの変位
をインペラ回転数を変えて測定した結果を示す図であ
る。
をインペラ回転数を変えて測定した結果を示す図であ
る。
【図１０】従来の血液ポンプシステムを示す図である。
【図１１】従来のポンプシステムにおいて凝血が発生す
る状態を示す図である。
る状態を示す図である。
１ 磁気浮上型ポンプ １０ モータ部 １１ 軸 １２ ロータ １３ モータ １４ 永久磁石 ２０ ポンプ部 ２１ ケーシング ２２ インペラ ２４ 永久磁石 ３０ 磁気軸受部 ３１ 永久磁石 ４０ 制御部 ４１ ＣＰＵ回路 ４２ 回転数制御回路 ４３ 磁気軸受制御回路 ５１，５２，５３ 表示器 ６１ モータ制御装置 ６２ 磁気軸受制御装置 ６３ ＣＰＵ ６４ バンドパスフィルタ ６５ 外乱信号発生装置 ６６ スイッチ
Claims (6)
- 【請求項１】 インペラを磁気軸受によって支持し、磁
気カップリングにより隔壁を介して速度制御が可能なモ
ータによって駆動される磁気浮上型ポンプにおいて、 前記モータに流れる電流と流量または電流と圧力とのそ
れぞれの相関関係を予め求めておき、 前記求められた電流と流量または電流と圧力との相関関
係に基づいて、前記モータの回転数を可変し、流量制御
または圧力制御する制御手段を備えた、磁気浮上型ポン
プ。 - 【請求項２】 さらに、前記磁気軸受によるインペラの
外乱応答により得られる血液粘度によって得られる流量
または圧力を補正する補正手段を含む、請求項１の磁気
浮上型ポンプ。 - 【請求項３】 前記粘度を測定するために周期的に外乱
を与えることを特徴とする、請求項２の磁気浮上型ポン
プ。 - 【請求項４】 前記与える外乱の周波数は前記インペラ
の支持剛性が最も小さい周波数域に選ばれることを特徴
とする、請求項３の磁気浮上型ポンプ。 - 【請求項５】 前記粘度を測定するためにバンドパスフ
ィルタに外乱周波数のみを通過させて変位を検出するこ
とを特徴とする、請求項３の磁気浮上型ポンプ。 - 【請求項６】 前記粘度を測定するために、回転数によ
る補正を加えることを特徴とする、請求項５の磁気浮上
型ポンプ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07787695A JP3546092B2 (ja) | 1995-04-03 | 1995-04-03 | 磁気浮上型ポンプ |
| US08/623,760 US5725357A (en) | 1995-04-03 | 1996-03-29 | Magnetically suspended type pump |
| DE19613388A DE19613388C2 (de) | 1995-04-03 | 1996-04-03 | Magnetisch gelagerte Blutpumpe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07787695A JP3546092B2 (ja) | 1995-04-03 | 1995-04-03 | 磁気浮上型ポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08270595A true JPH08270595A (ja) | 1996-10-15 |
| JP3546092B2 JP3546092B2 (ja) | 2004-07-21 |
Family
ID=13646270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07787695A Expired - Lifetime JP3546092B2 (ja) | 1995-04-03 | 1995-04-03 | 磁気浮上型ポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3546092B2 (ja) |
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| JP2000511455A (ja) * | 1997-04-02 | 2000-09-05 | インペラ カーディオテヒニック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクター ハフツング | 心臓内ポンプ装置 |
| JP2004501678A (ja) * | 2000-03-27 | 2004-01-22 | ザ・クリーブランド・クリニック・ファンデーション | ターボ形血液ポンプ用長期性能制御システム |
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| JP2005344601A (ja) * | 2004-06-02 | 2005-12-15 | Toyota Motor Corp | 電動ポンプ |
| WO2007018044A1 (ja) * | 2005-08-10 | 2007-02-15 | National University Corporation Tokyo Medical And Dental University | 遠心ポンプの流量及び揚程測定方法、装置、及び、拍動する循環系の循環状態評価装置 |
| WO2008096731A1 (ja) * | 2007-02-05 | 2008-08-14 | Nidec Shibaura Corporation | ポンプ |
| JP2010119859A (ja) * | 2010-01-15 | 2010-06-03 | San Medical Gijutsu Kenkyusho:Kk | 血液ポンプの流量推定方法 |
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-
1995
- 1995-04-03 JP JP07787695A patent/JP3546092B2/ja not_active Expired - Lifetime
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