CN111669079A - 马达识别方法、驱动方法、控制器及辅助人工心脏系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可排除人为错误来识别马达的医用泵的识别方法。具体而言，血液泵(3)(医用泵)具有马达(5)，所述马达(5)为U相线圈、V相线圈及W相线圈的3相Y接线方式的马达(5)，医用泵的马达识别方法为，通过血液泵控制器1(控制器)，向驱动对象的马达(5)的3相的线圈之中的任意2相的线圈外加直流电压或交流电压，对2相的线圈间的电流值进行检测，判定检测到的电流值在预先设定的阈值以上或阈值以下来识别驱动对象的马达(5)。

Description

马达识别方法、驱动方法、控制器及辅助人工心脏系统

技术领域

本发明涉及医用泵的马达识别方法、医用泵的马达驱动方法、控制器及辅助人工心脏系统。

背景技术

以往，作为医用泵，存在有辅助人工心脏系统所使用的血液泵、或者医用抽吸器所使用的真空泵等。辅助人工心脏系统由埋入并留存在生物体内的血液泵、在生物体外控制血液泵的控制器(称为血液泵控制器)构成。此外，医用抽吸器由吸取用的真空泵、驱动真空泵的马达、控制马达的控制器(称为控制单元)构成。

由于必须通过血液泵控制器来适当控制血液泵，因此通常使用有与作为留存对象的血液泵相对应的专用的血液泵控制器。可是，在存在有多种血液泵的情况下，需选择使用与各个血液泵相对应的控制器。因而，必须与血液泵的种类相对应地准备多个血液泵控制器。由于血液泵被留存在生物体内，因此无法直接确认哪位患者使用哪种血液泵。当然，可通过参照医用记录来进行辨别，但可能会导致产生读取错误、记录错误等人为错误。

另一方面，在医用抽吸器上，在使用后将真空泵单元从马达单元卸下并废弃。其后，在接下来使用时，在使用时将未使用的真空泵单元安装到马达单元。在存在有多种马达的情况下，必须选择符合马达规格的真空泵单元来安装到马达单元。在医用抽吸器上，也难以在医疗现场直接对马达进行直接视觉辨认，不可否认在将真空泵单元安装到马达单元时会产生与马达选择相关的人为错误。

由于血液泵以及真空泵被马达驱动，因此只要在驱动开始时能够识别马达，即可防止向血液泵以及真空泵的安装时的人为错误。在专利文献1中公开有马达的识别方法。

专利文献1所记述的马达的识别方法为，将马达识别信号线与U相线圈、V相线圈及W相线圈的任意一个或两个连接，向该线圈外加电压脉冲来辨别线圈规格。即，向3相的线圈的任一外加电压脉冲，从马达识别信号的变化中识别马达，并从预先准备的目录中选择与该识别出的马达相匹配的控制参数，进而通过选择的控制参数来驱动马达。

专利文献

专利文献1：日本国特开2017-123729号公报

发明内容

然而，在专利文献1所记述的马达的识别方法中，首先存在有下述这样的课题，即，除非是在3相的线圈的任意一个或两个上连接有马达识别信号线的马达，否则无法进行马达识别。此外，需预先设定控制参数，在基于识别出的马达(线圈规格)而从该控制参数的目录中选择出线圈的线圈规格后，使用选择出的控制参数来驱动马达。因此，可能会导致在控制参数及目录制作中产生人为的错误。在医用泵上，必要条件是切实地识别无法直接视觉辨认的马达并在适当的驱动条件下进行驱动。

因此，本发明是为了解决这样的课题而进行的，所要解决的技术问题是，在存在多个种类的医用泵上实现下述内容，即，不用连接马达识别信号线即可用短时间来识别马达的医用泵的马达识别方法、可在从马达的识别至马达的正常驱动期间排除人为错误的医用泵的马达驱动方法、用1台来实现存在多个种类的医用泵的马达识别。此外，所要解决的技术问题是实现一种可在从起动至正常驱动期间排除人为的错误的控制器及辅助人工心脏系统。

(1)本发明的医用泵的马达识别方法其特征在于，所述医用泵的马达为由U相线圈、V相线圈及W相线圈的3相的线圈构成的3相Y接线方式的马达，通过控制器向驱动对象的所述马达的所述3相的线圈之中的任意2相的线圈外加直流电压或交流电压，对所述2相的线圈间的电流值进行检测，判定检测到的所述电流值在预先设定的阈值以上或阈值以下，来识别驱动对象的所述马达。

例如，在辅助人工心脏系统上，泵(以下称为血液泵)被埋入并留存在生物体内，并通过配置在生物体外的控制器来进行驱动控制。通常，几乎没有更换血液泵自身的情况，但更换人进行操作或是进行接触的控制器的机会很多。在更换控制器时，必须更换成可以用与留存的血液泵一体构成的马达的规格相匹配的控制参数来驱动马达的控制器。可是，在存在有多种血液泵时，无法直接视觉辨认留存在生物体内的马达来进行识别。例如，在医用抽吸器上，也难以直接视觉辨认收纳于装置内的马达来进行识别。

因此，根据本发明的医用泵的马达识别方法，可通过向3相的线圈之中的U相及V相的2相的线圈外加电压脉冲，对在2相间流动的电流值进行测定，并与预先设定的阈值进行比较，进而通过测定电流值相对于阈值的大小来识别马达。识别与医用泵一体构成的马达只能通过识别医用泵。根据这样的识别方法，在难以直接视觉辨认且存在有多个种类的医用泵的马达上，无需连接像现有技术那样的马达识别信号线，即可用短时间来识别马达，并可在马达识别过程中排除人为的错误。

(2)在本发明的医用泵的马达识别方法中，优选其特征在于，在规定时间内间歇性多次执行所述电流值的检测，通过判定测定到的所述电流值全部在所述阈值以上或在所述阈值以下，来特定驱动对象的所述马达。

例如，可在1秒中进行9次电流测定，并判定测定到的所述电流值全部在所述阈值以上还是在所述阈值以下。如此，只需在规定时间内间歇性多次执行电流测定，并每次与阈值进行比较，即可用短时间来识别马达，而且可以提高马达识别的信赖性。

(3)在本发明的医用泵的马达识别方法中，优选考虑电流值的偏差来设定所述阈值，所述电流值的偏差包含测定对象的线圈阻抗及所述马达的驱动时的表面温度的影响。

如果驱动医用泵即马达，则存在有发热而导致温度上升的情况。此外，留存在体内的医用泵也会受到体温的影响。线圈的电阻值因温度变化而发生变化，进而与其相伴的电流值发生变化。因此，通过设定考虑了伴随温度变化的线圈阻抗的变化的阈值，可实现适合实际驱动的信赖性较高的马达的识别。

(4)在本发明的医用泵的马达识别方法中，优选从多个控制参数中选择与识别出的所述马达相匹配的控制参数。

在此所说的控制参数中，例如包含与马达规格相关的作为主要要素的磁极数、线圈阻抗及电感等。因此，只需从每个马达的控制参数之中选择此驱动对象的马达的控制参数，即可确定马达的驱动条件，因而可在从马达的识别至马达驱动的过程中防止人为的错误。

(5)本发明的医用泵的马达驱动方法其特征在于，根据所述控制器中编程的顺序来自主性切换下述工序，即：通过技术方案1至技术方案3所述的医用泵的马达识别方法来识别驱动对象的所述马达的工序；选择与识别出的所述马达相匹配的控制参数的工序；向所述马达外加一定时间的电压来进行转子和定子的磁极校准的工序；向所述马达外加一定时间的马达起动脉冲以便使所述马达的转速恒定上升的工序；及用所述医用泵的正常驱动的转速来驱动所述马达的工序。

根据这样的医用泵的马达驱动方法，可根据顺序顺次自动切换成识别马达、选择控制参数、进行磁极校准、进一步使马达的转速恒定上升至正常驱动的转速。如此，可排除从马达的识别至正常驱动期间内的人为错误。另外，正常驱动是指，用下述转速来驱动马达的状态，即，在医用泵正常工作时所设定的转速。

(6)在本发明的医用泵的马达驱动方法中，优选所述马达通过PWM控制而被驱动控制，外加在所述马达上的电压脉冲顺次在经过一定时间后，切换成所述磁极校准的电压脉冲的占空比、马达起动电压脉冲的占空比及正常驱动电压脉冲的占空比。

通过在起动马达时，调整转子和定子(线圈)的磁极位置，可控制为在起动时不会发生失调。在磁极校准中不会使马达旋转。此外，由于在马达起动时(马达开始旋转时)，马达的旋转负荷较大，因此使驱动转矩增大。在正常驱动中，则设定成可稳定旋转的驱动转矩。如此，只需调整磁极位置，并在马达起动及马达的正常驱动各自的工序中形成适当的占空比，即可用短时间使医用泵稳定工作。例如，在留存在生物体内的血液泵上，需要用短时间来形成正常驱动状态。

(7)本发明的控制器是对前述的医用泵的马达进行控制的控制器，其特征在于，具有：开关电路部，以规定的顺序分别对所述3相的线圈外加直流电压或交流电压；及控制部，对电流检测电路部、比较判定部及控制参数选择部进行控制，所述电流检测电路部对在所述3相的线圈之中的任意2相的线圈上流动的电流进行测定，所述电流比较判定部将测定到的电流值与阈值进行比较来判定驱动对象的所述马达，所述控制参数选择部基于测定到的电流值，从预先设定的多个控制参数之中选择与驱动对象的所述马达相匹配的控制参数。

控制器通过检测到的电流值来识别驱动对象的马达，并选择与该马达相匹配的控制参数来驱动马达。控制部担当医用泵及控制器整体的控制。开关电路部具有下述功能，即，基于控制参数，以设定的顺序向U相、V相、W相的任一或全部外加电压，并将马达驱动信号输入到马达的功能。通过从马达的识别起顺次自主性切换至正常驱动，由于没有人的判断行为，因此可排除人为错误。此外，通过在控制器上预先准备与多种马达相对应的控制参数，可以用1台控制器来识别多种马达，并用选择出的与驱动对象的马达相匹配的控制参数来进行驱动。

(8)本发明的辅助人工心脏系统其特征在于，具有：埋入并留存在生物体内的所述医用泵、配置在生物体外并通过医用软管与所述医用泵连接的上述(7)所述的所述控制器。

本发明的辅助人工心脏系统具有上述(7)所记述的控制器。因此，根据这样的辅助人工心脏系统，只需将血液泵控制器与血液泵连接并起动，即可不介由人的操作、判断而从留存在生物体内的马达即血液泵的识别自主性过渡至正常的驱动。因而，根据本发明的辅助人工心脏系统，可防止人为的错误，因而可放心使用。另外，在医用软管内例如穿通有连接控制器和泵的电信号线等。

附图说明

图1是表示血液泵控制器1的系统构成的框图。

图2是表示血液泵3的驱动方法的主要工序的流程图。

图3是模式化表示从起动起随着时间经过而变化的消耗电流及转速的曲线图。

图4是说明测定的电流值的分布与阈值的关系的1个例子的图。

图5是表示辅助人工心脏系统的1个例子的说明图。

符号说明

1-血液泵控制器(控制器)；2-接口；3-血液泵(医用泵)；4-泵部；5-马达；6-血液泵控制部(控制部)；7-开关电路部；8-电流检测电路部；9-电流比较判定部；10-控制参数选择部；11-分流电阻；12-电流表；13-电源控制部；14-用户界面(User interface)部；30-辅助人工心脏系统；33-医用软管。

具体实施方式

在以下说明的实施方式中，作为医用泵以被用于辅助人工心脏系统30(参照图5)并被留存在生物体内的血液泵3为例，并以血液泵控制器1为控制器，以血液泵控制部6为控制部来进行说明。

(血液泵控制器1的构成)

图1是表示血液泵控制器1的系统构成的框图。在血液泵控制器1上，通过接口2而连接有血液泵3。血液泵3为包含泵部4和对泵部4的叶轮(未图示)进行旋转的马达5的构成。另外，在以后的说明中，将存在有多种马达的情况总称并记述为马达5。马达5为DC无刷马达，由3相Y接线的线圈及永久磁铁的转子(未图示)构成。3相的线圈为包含U相线圈、V相线圈及W相线圈的构成。另外，在以后的说明中，存在有将这些线圈各记述为U相、V相及W相的情况。

血液泵控制器1具有：血液泵控制部6，通过无传感器·矢量控制来进行血液泵3(即马达5)的驱动控制；开关电路部7，根据来自血液泵控制部6的输出信号，以设定的顺序将电压输入到U相、V相、W相的任一或全部上；及电流检测电路部8。血液泵控制部6具有编入于软件的电流比较判定部9及控制参数选择部10。血液泵控制部6为对血液泵3的驱动控制及血液泵控制器1的整体进行控制的微型电子计算机(CPU)。电流检测电路部8由分流电阻11和与分流电阻11并联连接的电流表12构成。在图1所示的例子中，电流表12对从U相向V相流动的电流进行测定，在U相上外加有15V的电压，V相介由分流电阻11及电流表12而接地(GRAND)。即，电流从U相向V相流动(在图1中以虚线的箭头表示)。

但是，也可以在V相上外加15V的电压，将W相与GRAND连接，测定从V相向W相流动的电流。或者，也可以在W相上外加15V的电压，将U相与GRAND连接，测定从W相向U相流动的电流，均可在编入于血液泵控制部6中的软件中任意设定。另外，外加在线圈上的电压15V为1个例子，不受限制。

电流比较判定部9具有下述功能，即，将被电流检测电路部8测定到的电流值与预先编入于血液泵控制部6的存储部的阈值进行比较，并判定是与规定的哪个阈值范围相对应的电流值。该阈值为，与使用对象的血液泵5相对应而预先设定的值。即，电流比较判定部9对留存在生物体内部的血液泵3所使用的马达5的规格进行识别。

控制参数选择部10选择控制参数，并将驱动信号输入到开关电路部7，所述控制参数为与在电流比较判定部9中识别的马达5相对应的控制参数。虽然作为控制参数而有很多项目，但作为与马达规格相关的主要要素，主要有磁极数、线圈阻抗及电感，且还包括附属于它们的多个参数。从选择的控制参数，确定与驱动对象相对应的外加电压及电压脉冲的频率，进而驱动马达5。基于来自血液泵控制部6的指令，开关电路部7以设定的顺序向U相、V相、W相的任意或全部外加电压，并将马达驱动信号输入到马达5。控制参数被收藏在血液泵控制部6的软件的存储部中。

血液泵控制器1还具有电源控制部13和用户界面部14。血液泵控制器1具有4个路径的电源。在图1所示的例子中，作为4路径的电源，具有第1电池15、第2电池16、紧急用电池17及商用电源输入部18。由于在使用者(患者)移动时也可携带，因此血液泵控制器1以电池为主电源。第2电池16对第1电池15进行补充。并且，血液泵控制器1可使用商用电源。在认为第2电池15及商用电源上发生异常时，通过电源控制部13而自动切换到紧急用电池16。电源控制部13具有将从前述的各电源输入的电控制成适当的电压的功能、将来自商用电源的电转换成直流电的功能等。也可以将来自商用电源的交流电经过RLC串联电路转换成直流。

用户界面部14对表示部20、灯21、输入部22、蜂鸣器23及主开关24进行控制。表示部20为液晶表示显示器、有机EL显示器等，对血液泵3的驱动条件等设定信息、驱动信息及使用者信息等进行表示。灯21及蜂鸣器23是在血液泵3检测到非正常驱动时进行通知的装置。非正常驱动是指，电池的电压降低、马达5失调或者检测到过电流时等。输入部22具有输入使用者名、设定信息等的功能。作为输入部，也可以使表示部20为触控面板来兼做输入部22。主开关24具有血液泵控制器1的起动/停止(ON/OFF)功能。

另外，虽然省略了图示，但血液泵控制器1具备始终检测马达5的转速并反馈到血液泵控制部6的反馈部、马达5的过电流停止电路等。并且，血液泵控制器1也可以与外部监视器连接，以便医生、护士等医务人员可监视血液泵3的驱动状态。

以上说明的血液泵控制器1是对辅助人工心脏系统30(参照图5)所使用的血液泵3进行控制的装置。具有：开关电路部7，以规定的顺序分别向3相的线圈(U相、V相、W相)外加直流或交流电压；及血液泵控制部6，对电流检测电路部8、电流比较判定部9、控制参数选择部10进行控制，所述电流检测电路部8对在3相的线圈(U相、V相、W相)之中的任意2相的线圈中流动的电流进行测定，所述电流比较判定部9将测定到的电流值与阈值进行比较，来判定驱动对象的马达5，所述控制参数选择部10基于所测定的电流值，从多个控制参数之中选择与驱动对象的马达5相对应的控制参数。

根据这样的构成，可通过检测到的电流值来识别驱动对象的马达5，并选择与马达5相匹配的控制参数来驱动马达5。因此，由于通过在识别马达5后自主性顺次切换至正常驱动，血液泵控制器1可排除人的判断行为，因此可排除人为错误。此外，通过在血液泵控制器1中预先准备与多个马达各个相匹配的控制参数，可以用1台血液泵控制器1来识别多种马达5即血液泵3，进而用与驱动对象的马达5相匹配的控制参数来进行驱动。

(医用泵的马达识别方法及驱动方法)

接下来，作为医用泵，列举了血液泵3为例，并参照图2、图3及图4对马达识别方法及驱动方法进行说明。另外，从马达识别至正常驱动期间的各工序是由软件及顺序来自主性进行。

图2是表示血液泵3的驱动方法的主要工序的流程图。图3是模式化表示从起动开始(主开关ON)起随着时间经过而在各工序上发生变化的消耗电流及马达5的转速的曲线图，图4是表示测定到的电流值的分布和阈值的关系的1个例子的图。另外，在图4中，例示有血液泵3(即马达5)为2种时的用于识别的阈值。按照图2的流程图来进行说明。

首先，将主开关24打开ON，起动马达5(步骤S1)。在此，起动马达5与启动血液泵控制器1意思相同。血液泵控制部6介由开关电路部7在U相-V相间外加电流测定用的电压(步骤S2)。接下来，电流检测电路部8对U相-V相间的电流进行测定(步骤S3)。在本例子中，以每1秒每50μS总计9次外加电压15V、20kHz的电压脉冲，并计算出马达电压变为5V的PWM(脉冲宽度调制Pulse Width Modulation)。其后，用载波来形成PWM信号并输出到开关电路7，并每次用电流检测电路部8测定U相-V相间的电流。由于在测定电流期间，仅为U相-V相间的通电，因此马达5不旋转(参照图3的a所示的区域)。接下来，将测定到的电流值与阈值进行比较来识别马达5(步骤S4)。另外，上述外加电压及频率为1个例子，不受限制。

在对马达5进行识别后，选择控制参数(步骤S5)。例如，在马达5为马达5A和马达5B这2种时，在识别出马达5A的情况下，则选择与马达5A相匹配的控制参数。在控制参数上，作为主要要素，有磁极数、线圈阻抗及电感，且还包括附属于它们的多个参数。接下来，使电流在U相、V相及W相上一定时间(例如2秒)流动，来进行转子和定子(线圈)的磁极校准(步骤S6：参照图3的b所示的区域)。在此，将PWM恒定控制的信号输入到开关电路部7，以便马达5A及马达B的电流值成为相同的电平。经过2秒后，外加马达驱动用的电压脉冲来使马达5A旋转。在此，由于需要马达起动转矩，因此马达5A的转速以一定的速率使上升(步骤S7：参照图3的c所示的区域)。具体而言，规定了每单位时间的升角，以便使转速逐渐上升(称为强制整流模式)。在到达规定转速(转速)时，以正常的转速继续驱动马达5A(步骤S8：参照图3的d所示的区域)。

接下来，参照图3并列举1个例子对马达识别、磁极校准、马达起动及正常驱动的时间轴进行说明。在横轴上表示有从起动开始(开关ON)的经过时间(秒)。a所示的区域的时间范围是电流测定的与马达识别相关的区域，为1秒。b所示的区域的时间范围是转子和定子的磁极校准的区域，为2秒。在电流测定(马达识别)及磁极校准的范围(a+b)中，马达5不旋转。在c所示的区域的时间范围中，在1秒之中，使马达5的转速逐渐上升(称为起动动作)，在经过1秒后，结束马达的起动动作，进入正常驱动(规定的转速rpm)的区域，以后至驱动停止为止维持该转速(d所示的区域)。

如图3所示，马达起动开始后的消耗电流处于下述关系，即，马达识别(a所示的区域)<磁极校准(b所示的区域)所涉及的消耗电流。由于马达5的消耗电流与通过PWM控制时的脉冲的占空比相关，因此在马达识别区域中，使得占空比比磁极校准的占空比更小。在马达起动时，使转速以一定的速率上升。而后，在到达正常驱动的转速时，将过渡到正常驱动的占空比。

由于马达5通过PWM控制而被驱动控制，因此马达识别的消耗电力比磁极校准的消耗电力更小。即，在马达识别的区域中，占空比比磁极校准的区域更小。另一方面，由于在马达旋转开始区域中，在起动后，逐渐过渡到正常驱动的占空比，因此消耗电流逐渐降低，至马达5停止为止，能够以消耗电力最小的占空比来继续进行驱动。

接下来，参照图4对马达识别与阈值的关系进行说明。图4表示有存在有2种马达5A、5B时的例子。且为，在马达5A、5B上，外加有15V且20kHz的电压脉冲时的例子。作为1个例子，在图4的上层中表示有阻抗(电阻值)为3Ω的马达5A的电流值分布，在下层中表示有阻抗为6Ω的马达5B的电流值分布。在图4所示的例子中，将875mA作为阈值。即，如果测定值为875mA以上则判定为马达5A，如果测定值为875mA以下则判定为马达5B。另外，在马达5A、5B上，留存在生物体内且静止时的表面温度皆为体温水平。另一方面，在驱动血液泵5时，马达5A、5B的表面温度存在有上升到40℃左右的情况。在线圈的材质为铜时，当温度上升时则阻抗上升电流值下降。当温度下降时，则阻抗下降电流值上升。

因此，在马达5A、5B上，将阈值设定成留有余量并带有0℃～120℃的温度变化的值。图4所示的电流值分布的例子表示有考虑到阻抗和预先温度变化的影响的电流值的5σ分布。马达5A的电流下限值为1000mA，马达5B的上限值为750mA，由于预先确认了马达5A的下限值和马达5B的上限值不会交叉，因此可知，通过测定从U相向V相流动的电流值，可实现马达识别。

在以上说明的医用泵的马达识别方法中，医用泵即血液泵3具有由3相的线圈构成的U相线圈、V相线圈及W相线圈为3相Y接线方式的马达5，是通过控制器即血液泵控制器1，向驱动对象的马达5的3相的线圈之中的任意2相(本例子中为U相-V相)外加直流电压或交流电压，检测2相(U相-V相)的线圈间的电流值，并判定检测到的电流值为预先设定的阈值以上或阈值以下，来识别驱动对象的马达5。

根据这样的医用泵的识别方法，可通过向3相的线圈之中的U相及V相的2相的线圈外加直流或交流电压，对在2相间流动的电流值进行测定，与预先设定的阈值进行比较，进而通过测定的电流值的大小来识别马达。在图4所示的例子中，如果电流值比阈值(875mA)更大则判定为马达5A，如果比阈值更小则为判定马达5B。如此，不用连接像现有技术那样的马达识别信号线，即可用短时间来识别马达。此外，不会导致受到像连接有马达识别信号线的现有技术那样的外来噪音、配线电阻的影响。另外，以上说明的医用泵的马达识别方法也可应用于像医用抽吸器那样的驱动真空泵的马达的识别等。

此外，医用泵的马达识别方法可通过在规定时间内间歇性多次执行U相-V相间流动的电流值的检测，对测定到的电流值全部在阈值以上或所述阈值以下进行判定，来特定驱动对象的马达5。在图4所示的例子中，在电流值比阈值875mA更大时，选择为马达5A，在电流值比785mA更小时，选择为马达5B。通过在一定时间内反复多次执行电流测定，可以用短时间进行马达识别，而且可以提高马达5(血液泵3)识别的信赖性。

此外，应考虑电流值的偏差来设定阈值，所述电流值的偏差为测定对象的线圈阻抗及因马达驱动时的表面温度的影响所导致的电流值的偏差。线圈的电阻因温度变化而发生变化，进而与其相伴的电流值发生变化。在血液泵上，静态温度为体温，在驱动时存在有表面温度进一步上升的情况。由于在本例子中，使设定温度为0℃～120℃，因此对于实际使用具有足够的余量。因而，通过设定包含温度变化的影响的阈值，可实现与实际的驱动相匹配的马达识别。另外，在医用抽吸器的真空泵上，静态温度为室温，由于在驱动时表面温度上升，因此只需设定考虑了温度上升量的阈值即可。

此外，在血液泵3的马达识别方法中，从多个控制参数中选择与识别出的所述马达相匹配的控制参数。在控制参数中，包含与马达规格相关的作为主要要素的磁极数、线圈阻抗及电感等。通过选择驱动对象的马达5的控制参数，并利用血液泵控制部6的软件来确定马达5的外加电压、电压脉冲的频率等驱动条件，可在马达5的识别至马达起动及正常驱动的过程中防止人为的错误。

此外，以上说明的血液泵3的驱动方法根据控制器即血液泵控制器1中编程的顺序来自主性切换下述工序，即：通过前述的医用泵即血液泵3的马达识别方法来识别驱动对象的马达5的工序、选择与识别出的马达5相匹配的控制参数的工序、向马达5外加一定时间电压来进行转子和定子的磁极校准的工序、向马达5外加一定时间的马达起动电压脉冲以便使马达5的转速恒定上升的工序、用血液泵3的正常驱动的转速来驱动马达5的工序。

根据这样的血液泵3的驱动方法，当对马达5进行识别时，可按照顺序自动顺次切换至下述一系列的工序，即，选择控制参数、进行磁极校准、使马达的转速进一步恒定上升并在到达正常驱动的转速时维持正常驱动的转速。如此，通过消除从马达的识别起至正常驱动期间的人的操作、判断，可排除人为错误。

此外，马达5通过PWM控制而被驱动控制。外加在马达5上的电压脉冲顺次在经过一定时间后，切换成磁极校准的电压脉冲的占空比、马达起动电压脉冲的占空比及正常驱动脉冲的占空比。

通过在起动马达5时，调整转子和定子(线圈)的磁极位置，可控制为在马达起动时不会发生失调。由于在磁极校准中，不会使马达旋转，因此没有与驱动转矩相关的电压脉冲的限制。此外，由于在马达起动时，血液泵3的泵部4(叶轮)的旋转负荷较大，因此使驱动转矩增大。此外，在从马达起动时至正常驱动期间，通过强制整流模式的驱动来使转速恒定上升。在正常驱动中，设定成可稳定旋转的驱动转矩。正常驱动时的转矩也可以比马达起动时更小。如此，只需在各自的驱动区域中形成适当的占空比，即可在抑制消耗电流的同时，用短时间进行起动并使其稳定在规定的转速上。

另外，需要在留存在生物体内的血液泵3上，用短时间起动，并且使其过渡到正常驱动。如前所述，在本实施方式的例子中，可以用4秒从马达识别过渡至正常驱动。

此外，血液泵控制器1对前述的医用泵即血液泵3的马达5进行控制。其具有：开关电路部7，以规定的顺序分别对3相的线圈U相、V相、W相外加直流电压或交流电压；及血液泵控制部6，对电流检测电路部8、电流比较判定部9及控制参数选择部10进行控制，所述电流检测电路部8对在3相的线圈U相、V相、W相之中的任意2相的线圈上流动的电流进行测定，所述电流比较判定部9将测定到的电流值与阈值进行比较来判定驱动对象的马达5，所述控制参数选择部10基于测定到的电流值，从预先设定的多个控制参数之中选择与驱动对象的所述马达相匹配的控制参数。

血液泵控制器1通过检测的电流值来识别驱动对象的马达5，并选择与该马达5相匹配的控制参数来驱动马达。血液泵控制部6担当血液泵3及血液泵控制器1整体的控制。开关电路部7具有下述功能，即，基于控制参数，以设定的顺序向U相、V相、W相的任一或全部外加电压，并将马达驱动信号输入到马达5的功能。通过从马达5的识别起顺次自主性切换至正常驱动，由于没有人的判断行为，因此可排除人为错误。此外，通过在血液泵控制器1上准备与多种马达5相对应的控制参数，可以用1台血液泵控制器1来识别多种马达5，并用选择出的与驱动对象的马达5相匹配的控制参数来进行驱动。

(辅助人工心脏系统30的构成)

图5是表示辅助人工心脏系统30的1个例子的说明图。辅助人工心脏系统30具有埋入并留存在生物体内的血液泵3、用于连接血液泵3和心脏的血流的人工血管31、32、具有在生物体外控制血液泵3的功能的血液泵控制器1。血液泵控制器1和血液泵3被作为驱动线的医用软管33连接。医用软管33被医用软管固定件34固定在透皮部上。

在医用软管33的内部，内插有电信号线(未图示)。电信号线是与构成血液泵3的马达5的U相线圈、V相线圈及W相线圈连接的电缆。电信号线通过接口2(参照图1)而与血液泵控制器1电连接。在血液泵控制器1的壳体上配置有表示部20、灯21、输入部22、蜂鸣器23及主开关24，图5是表示这些配置的1个例子的图，被分别配置在便于目视的部位及便于操作的部位上。在壳体内，收纳有第1电池15、第2电池16、紧急用电池17(参照图1)。

根据如此构成的辅助人工心脏系统30，如果起动血液泵控制器1，则可进行留存在生物体内的马达5(血液泵3)的识别，且由于从起动起自主性过渡至正常驱动，因此可防止人为的错误。此外，在马达5(血液泵3)例如为2种的情况下，只需连接并起动1台具有与多个马达规格相对应的控制参数的血液泵控制器1，即可自动识别留存在生物体内的马达5(血液泵3)，用匹配的控制参数来起动血液泵3，并且继续进行稳定驱动。

另外，本发明不局限于前述的实施方式，本发明也包括在可达成本发明的目的范围内的变形、改良等。

例如，虽然在前述的实施方式中，作为具体例而例示说明了马达5为2种的情况，但马达5不局限于2种类，也可适于3种或者4种这样的较多的情况。例如，只需设定电流的阶段性的阈值，并在血液泵控制器1上准备与马达5的种类相对应的控制参数，即可用1台血液泵控制器1来控制多种马达。

Claims (8)

1.一种医用泵的马达识别方法，所述医用泵的马达为由U相线圈、V相线圈及W相线圈的3相的线圈构成的3相Y接线方式的马达，其特征在于，

通过控制器向驱动对象的所述马达的所述3相的线圈之中的任意2相的线圈外加直流电压或交流电压，对所述2相的线圈间的电流值进行检测，

判定检测到的所述电流值在预先设定的阈值以上或阈值以下，来识别驱动对象的所述马达。

2.根据权利要求1所述的医用泵的马达识别方法，其特征在于，

在规定时间内间歇性多次执行所述电流值的检测，通过判定测定到的所述电流值全部在所述阈值以上或在所述阈值以下，来特定驱动对象的所述马达。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的医用泵的马达识别方法，其特征在于，

考虑电流值的偏差来设定所述阈值，所述电流值的偏差包含测定对象的线圈阻抗及所述马达的驱动时的表面温度的影响。

4.根据权利要求1所述的医用泵的马达识别方法，其特征在于，

从多个控制参数中选择与识别出的所述马达相匹配的控制参数。

5.一种医用泵的马达驱动方法，其特征在于，根据所述控制器中编程的顺序来自主性切换下述工序，即：

通过权利要求1至权利要求3所述的医用泵的马达识别方法来识别驱动对象的所述马达的工序；

选择与识别出的所述马达相匹配的控制参数的工序；

向所述马达外加一定时间的电压来进行转子和定子的磁极校准的工序；

向所述马达外加一定时间的马达起动脉冲以便使所述马达的转速恒定上升的工序；

及用所述医用泵的正常驱动的转速来驱动所述马达的工序。

6.根据权利要求5所述的医用泵的马达驱动方法，其特征在于，

所述马达通过PWM控制而被驱动控制，

外加在所述马达上的电压脉冲顺次在经过一定时间后，切换成所述磁极校准的电压脉冲的占空比、马达起动电压脉冲的占空比及正常驱动电压脉冲的占空比。

7.一种控制器，对权利要求1所述的所述医用泵的马达进行控制，其特征在于，具有：

开关电路部，以规定的顺序分别对所述3相的线圈外加直流电压或交流电压；

及控制部，对电流检测电路部、电流比较判定部及控制参数选择部进行控制，所述电流检测电路部对在所述3相的线圈之中的任意2相的线圈上流动的电流进行测定，所述电流比较判定部将测定到的电流值与阈值进行比较来判定驱动对象的所述马达，所述控制参数选择部基于测定到的电流值，从预先设定的多个控制参数之中选择与驱动对象的所述马达相匹配的控制参数。

8.一种辅助人工心脏系统，其特征在于，具有：

埋入并留存在生物体内的权利要求1至权利要求6的任一所述的所述医用泵；

及配置在生物体外并通过医用软管与所述医用泵连接的权利要求7所述的所述控制器。

Images