JP4230640B2 - Blood pump device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は血液ポンプ装置に関し、特に、人工心臓などに用いられ、インペラ(羽根車)を磁気軸受で磁気浮上させて血液を給送する血液ポンプ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図13は従来の血液ポンプ装置のポンプ本体の一例を示す縦断面図である。図13おいて、ポンプ本体のハウジング1は、隔壁11,12,13および14によって内部が仕切られていて、電磁石部20とポンプ部30とモータ部40とが形成されている。電磁石部20には電磁石21と磁気軸受用センサ22とが内蔵されている。ケーシング1の一方側面の中心部には血液が流入する流入口15が形成されており、電磁石21と磁気軸受用センサ22は流入口15のまわりにそれぞれ少なくとも3個ずつ配置されている。これらの電磁石21と磁気軸受用センサ22は外側と電磁石部20とを仕切る隔壁11の内壁面に取付けられている。
【0003】
ポンプ部30内にはインペラ(羽根車)31が回転可能に収納されており、インペラ31の電磁石部20側(一方側)は隔壁12を介して電磁石部21によって非接触で支持され、磁気軸受用センサ22によってインペラ31の一方側との間の距離が検出される。インペラ31の他方側には永久磁石32が埋込まれている。
【0004】
モータ部40にはモータステータ41とモータロータ42とが収納されており、モータステータ41は外側とモータ部40とを仕切る隔壁14の内壁面から円筒状に延びるように形成された円筒部材43の外周面に配置され、円筒部材43の内周面には転がり軸受からなるモータ用軸受44を介してモータロータ42の回転軸が支持されている。モータロータ42にはモータステータ41の電磁石46に対向するように永久磁石47が設けられていて、モータロータ42はこれらの磁気力により、モータ用軸受44によって軸受されて回転する。モータロータ42のポンプ部30に対向する面にはインペラ31に埋込まれた永久磁石32に隔壁13を介して対向するように永久磁石45が埋込まれている。
【0005】
上述のごとく構成された血液ポンプ装置において、磁気軸受センサ22のセンサ出力に基づいて、後述のコントローラ10によって電磁石21に流れる電流が制御され、電磁石21によるインペラ31の対向する面への吸引力が制御される。
【0006】
一方、インペラ31のモータ部40側には、永久磁石32と45とからなる吸引力が働き、インペラ31は永久磁石32と45とによる非制御式軸受と、電磁石21による制御式軸受とによってインペラ31が磁気浮上し、インペラ31はモータ部40の駆動力によって回転し、流入口15に流入した血液がポンプ部30に形成された吐出口(図示せず)から流出される。
【0007】
図14において、コントローラ10は外部から回転指令や浮上指令などの制御信号が与えられるシーケンス回路101と、AC電源が与えられるAC/DCコンバータ102と、血液ポンプの動作状況をモニタして外部との間で通信を行なうモニタ回路103とを含む。AC/DCコンバータ102はAC電圧をDC電圧に変換し、モータパワーアンプ104と磁気軸受パワーアンプ124とDC/DCコンバータ105とに直流電圧を与える。DC/DCコンバータ105はDC電圧を安定化し、以下に述べる回路にDC電圧を供給する。
【0008】
さらに、コントローラ10はセンサ回路110を含み、センサ回路110には搬送波発生回路111と同調回路112と増幅器113とが内蔵されている。搬送波発生回路111から発生された搬送波はコネクタ150を介してポンプ本体側のハウジング1内の磁気軸受センサ22に供給される。磁気軸受センサ22は図13に示したようにインペラ31までの距離に応じた振幅の信号を出力し、同調回路112はその信号に同調して検出信号を取出し、増幅器113はその検出信号を増幅し、磁気軸受制御回路121に与える。磁気軸受制御回路121はその検出信号に基づいてPID制御を行ない、その制御出力を磁気軸受PWM回路122に与える。磁気軸受PWM回路122は与えられた制御信号をPWM(パルス幅変調)によりパルス幅を可変させ、磁気軸受ゲートドライブ回路123でPWM信号をゲートし、磁気軸受パワーアンプ124はPWM信号に基づいて電磁石21を駆動する。
【0009】
一方、モータ制御回路131はシーケンス回路101に入力された指令に基づく制御信号をモータPWM回路132に与え、モータPWM回路132はPWMされた制御信号をモータゲートドライブ回路133に与え、モータゲートドライブ回路133はモータパワーアンプ104にドライブ信号を与える。モータパワーアンプ104はそのドライブ信号によりモータステータ41を駆動する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
図13および図14に示した血液ポンプ装置において、血液ポンプの各ロッドごとに磁気軸受センサ22の特性が少しずつ異なっている。このため、センサ回路110内で各センサごとに合せた調整を行なう必要がある。その結果、コントローラ10は各血液ポンプ本体と互換性がなく、量産化のネックとなっていた。
【0011】
また、磁気軸受パワーアンプ124やモータパワーアンプ104などはスイッチング損失のために発熱が大きく、コントローラ10も熱を持ってしまい、体内に埋込んだときに悪影響を及ぼすおそれがある。
【0012】
それゆえに、この発明の主たる目的は、ポンプ本体とコントローラとの互換性を持たせることができ、かつ発熱部分を血液で冷却できるような血液ポンプ装置を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ケーシングと、浮上して駆動されるインペラと、インペラを駆動させるモータと、インペラの浮上位置を検出するためのセンサと、インペラを非接触で支持する制御式磁気軸受部とを備えた磁気浮上式の血液ポンプ装置において、センサの出力に基づいてインペラの浮上位置を判別する位置検出回路と、モータを制御する駆動回路と、位置検出回路の出力信号に基づいて制御式磁気軸受を制御する磁気軸受制御回路とを備えたものである。ケーシングは、第1および第2の隔壁によって仕切られた第1〜第3の室と、第1の室内を貫通し、ケーシングの外から流入する血液を第2の室内に流すための流入口と、第2の室内に流入する血液をケーシングの外に吐出するための吐出口とを含む。インペラは第2の室内に設けられ、モータは第3の室内に設けられ、センサおよび制御式磁気軸受部は第1の室内に設けられる。モータは、第2の隔壁に立設された円柱部と、円柱部の周囲に回転可能に設けられたロータと、円柱部の先端部に設けられたステータとを含む。位置検出回路はケーシングに内蔵され、位置検出回路、駆動回路、および磁気軸受制御回路のうちの少なくともいずれか1つの回路は、第1の室内の流入口の周囲または第3の室内の円柱部の先端に設けられ、流入口または第2の室内を流れる血液によって冷却されることを特徴とする。
【0014】
したがって、位置検出回路をケーシングに内蔵するので、内蔵されているセンサの特性に合わせて位置検出回路を調整することができ、コントローラの互換性を保つことができる。また、駆動回路または磁気軸受制御回路をケーシングに内蔵すれば、これらから発する熱を流入する血液で冷却できる。
【0015】
好ましくは、交流電圧を直流電圧に変換する交流/直流変換手段と、変換された直流電圧をさらに異なる直流電圧に変換する直流/直流変換手段とを含み、直流/直流変換手段は第1の室内の流入口の周囲または第3の室内の円柱部の先端に設けられ、流入口または第2の室内を流れる血液によって冷却されることを特徴とする。この場合も直流/直流変換手段で発する熱を血液で冷却できる。
【0016】
より好ましくは、位置検出回路は、搬送波を発生する搬送波発生回路と、搬送波発生回路からの搬送波に同調するセンサの同調信号を検出して前記インぺラの浮上位置を検出する同調回路を含み、搬送波発生回路と同調回路とが第1の室内の流入口の周囲または第3の室内の円柱部の先端に設けられ、流入口または第2の室内を流れる血液によって冷却されることを特徴とする。この場合も搬送波発生回路と同調回路で発する熱を血液で冷却できる。また、搬送波発生回路と同調回路をセンサの特性に合わせて調整することにより、コントローラとの互換性をとることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1はこの発明の第1の実施形態を示すブロック図である。この実施形態は、センサ回路110をポンプ本体1aに収納したものである。そして、コントローラ10aからコネクタ50を介して直流電圧がセンサ回路110に供給される。また、センサ回路110の出力はコネクタ50を介して磁気軸受制御回路121に与えられる。なお、センサ回路110は図14と同様にして、搬送波発生回路111と同調回路112と増幅器113とを含んで構成される。
【0018】
一方、コントローラ10aは、外部から回転指令や浮上指令などの制御信号が与えられるシーケンス回路101と、AC電源が与えられるAC/DCコンバータ102と、血液ポンプの動作状況をモニタして外部との間で通信を行うモニタ回路103とを含む。さらに、コントローラ10aはAC/DCコンバータ102から直流電源が与えられるモータパワーアンプ104と磁気軸受パワーアンプ124とDC/DCコンバータ105も含む。コントローラ10aは、その他磁気軸受PWM回路122と磁気軸受ゲートドライブ回路123とモータ制御回路131とモータPWM回路132とモータゲートドライブ回路133を含んでいる。これらの回路の動作および接続については、前述の図14の説明と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【0019】
また、後述の図10から図12において説明するように、構造,取り付け位置などが異なるため、磁気軸受センサは24,電磁石は23,モータステータは67と図13,図14と符号が異なるが、基本的な機能は同じである。
【0020】
図1に示した実施形態では、ポンプ本体1a内にセンサ回路110を内蔵させたことによって、磁気軸受センサ24に合せてセンサ回路110を調整することができ、コントローラ10aとの互換性を持たせることができる。
【0021】
以下に説明する第2〜第9の実施形態においては、図14に示された同一符号の回路は動作および接続が同じであり、重複した説明を避けるため省略する。また、ポンプ本体1b〜1iに内蔵される回路についてのみ説明し、コントローラ10b〜10iに内蔵される他の回路の説明は省略する。
【0022】
図2はこの発明の第2の実施形態を示す図である。この実施形態は、スイッチング損失により発熱の著しい磁気軸受パワーアンプ124とモータパワーアンプ104をポンプ本体1bに内蔵するようにしたものである。この例においても、コネクタ50を介して磁気軸受パワーアンプ124とモータパワーアンプ104にコントローラ10b内にあるAC/DCコンバータ102から直流電圧が供給される。
【0023】
この実施形態では、磁気軸受パワーアンプ124とモータパワーアンプ104をポンプ本体1bに内蔵し、ポンプ本体1bによって給送される血液により磁気軸受パワーアンプ124とモータパワーアンプ104からの熱を冷却することができ、コントローラ10bの発熱を抑制できる。
【0024】
なお、図2に示した実施形態において、ポンプ本体1b内に磁気軸受パワーアンプ124とモータパワーアンプ104のみならず図1に示したようにセンサ回路110を内蔵させてもよい。その場合、コントローラ10bの発熱を抑制できるというだけでなく、ポンプ本体1bとコントローラ10bとの互換性を持たせることができるという利点がある。
【0025】
図3はこの発明の第3の実施形態のブロック図である。この実施形態は、ポンプ本体1cにセンサ回路110とモータ制御回路131とモータPWM回路132とモータゲートドライブ回路133とモータパワーアンプ104を内蔵したものである。コントローラ10cにはそれ以外の構成が設けられる。
【0026】
この実施形態は、センサ回路110をポンプ本体1cに内蔵させてコントローラ10cに対して互換性を持たせるとともに、ポンプ本体1cの形状が大きくなるのを避けるために、モータ関連の構成のみを内蔵したものである。
【0027】
図4はこの発明の第4の実施形態を示すブロック図である。この実施形態は、ポンプ本体1dに電磁石23を制御するための磁気軸受PWM回路122,磁気軸受ゲートドライブ回路123および磁気軸受パワーアンプ124(以下、これら3つの回路を電磁石23の駆動系と称する)を内蔵するとともに、モータステータ41を制御するためのモータPWM回路132とモータゲートドライブ回路133とモータパワーアンプ104(以下、これらの3つの回路をモータステータ67の駆動系と称する)を内蔵したものである。
【0028】
この実施形態では、磁気軸受PWM回路122とモータPWM回路132のようにスイッチング信号を扱う回路部分をポンプ本体1dに内蔵することによって、電磁石23およびモータステータ67とそれらの駆動系との距離を短くでき、その結果制御信号が鈍ったり歪が生じるのを少なくできる。制御信号が鈍ったり歪を生じると発熱を生じるが、この実施形態ではそのような発熱を抑制できる。また、コントローラ10dには、センサ回路110と磁気軸受制御回路121とモータ制御回路131などが内蔵される。
【0029】
図5はこの発明の第5の実施形態を示すブロック図である。この実施形態は、図4に示した実施形態と図1に示した実施形態とを合せたものであり、電磁石23の駆動系とモータステータ67の駆動系のみならずセンサ回路110もポンプ本体1eに内蔵したものであり、図1と図4の実施形態の効果を合せてもたらすことができる。
【0030】
図6はこの発明の第6の実施形態を示すブロック図である。この実施形態は、センサ回路110と電磁石23の駆動系を優先的にポンプ本体1fに内蔵したものである。
【0031】
図7はこの発明の第7の実施形態を示すブロック図である。この実施形態は、ポンプ本体1gにセンサ回路110と電磁石23の駆動系およびモータステータ67への駆動系をポンプ本体1gに内蔵し、その他の電源回路,シーケンス回路,モニタ回路をコントローラ10gに内蔵したものである。
【0032】
図8はこの発明の第8の実施形態を示すブロック図であり、ポンプ本体1hにはAD/DCコンバータ102とDC/DCコンバータ105のみをコントローラ10hに内蔵し、その他のシーケンス回路101とモニタ回路103とセンサ回路110と電磁石23の駆動系とモータステータ67の駆動系をすべてポンプ本体1hに内蔵したものである。
【0033】
図9はこの発明の第9の実施形態を示すブロック図である。この実施形態は、AC/DCコンバータ102のみをコントローラ10iに内蔵し、その他の各構成のすべてをポンプ本体1iに内蔵したものである。
【0034】
上述の図6から図9に示した各実施例では、駆動系をポンプ本体に内蔵することにより、ポンプ本体は大型化するが、放熱効果を良好にでき、ポンプ本体とコントローラとの互換性を持たせることができるという利点がある。
【0035】
図10はこの発明が適用される血液ポンプ本体の一例を示す図であり、図1〜図9の1a〜1iに相当するものである。そして、図10(a)は縦断面図を示し、図10(b)は図10(a)の線A−Aに沿う断面図であり、図11は図10(a)の線B−Bに沿う断面図であり、図12は図10(a)の線C−Cに沿う断面図である。
【0036】
図10において、血液ポンプ本体は、ケーシング1が隔壁11と12と13と14とによって区切られ、各区域に磁気軸受部20と、ポンプ部30と、モータ部60とが設けられる。ケーシング1はプラスチック,セラミック,金属などから形成されるが、ケーシング1のうち電磁石部20とポンプ部30との間の隔壁12およびポンプ部30とモータ部60との間の隔壁14には磁性材料を使用することができないので非磁性材料で構成される。
【0037】
ポンプ部30のケーシング1内にはポンプ室33が設けられていて、このポンプ室33内でインペラ31が回転し、流体を吐出口16から排出する(図10(b)参照)。インペラ31は複数の羽根34を有しており、羽根34は図10(b)に示すように渦巻型に形成されている。インペラ31は非制御式磁気軸受を構成する永久磁石32を有する非磁性部材35と、制御式磁気軸受のロータに相当する軟質磁性部材36とを含む。永久磁石32はインペラ31の円周方向に分割されていて、互いに隣接する磁石は互いに反対方向の磁極に着磁されている。
【0038】
なお、ポンプ室33内全体に抗凝固剤であるヘパリンをコーティングすることによって、これらの部分での血栓形成を防ぎ、血液輸送用ポンプとして利用することができる。この場合、ヘパリングコーティングは、凝固系活性化抑制,血小板保護、活性化抑制,炎症系活性抑制,線溶系活性化抑制,感染抑制などの効果をもたらす。
【0039】
また、図10において、インペラ31の斑点部分は軟質磁性材料を示し、その他の部分は非磁性材料を示している。血液のような腐食性の流体を搬送する用途に用いる場合には、軟質磁性材料としては高耐食性フェライト系ステンレススチール(SUS447J、SUS444等)、非磁性材料としては高耐食性オーステナイト系ステンレススチール(SUS316L等)、もしくはチタン合金、純チタン等が好ましい。
【0040】
インペラ31の永久磁石32を有する側に対向するようにして、モータ部60には隔壁13の中心部から隔壁14側に伸びる円柱部68が形成されている。この円柱部68の外周面にはころ転がり軸受からなるモータ用軸受69が設けられ、このモータ用軸受69に軸支されて、モータロータ66が回転可能に設けられ、円柱部68の先端部にはモータステータ67が取付けられる。モータロータ66はモータステータ67によって駆動されて回転する。モータロータ66にはインペラ31の永久磁石32に対向しかつ吸引力が作用するようにインペラ31側と同数の永久磁石65が設けられる。この永久磁石65も互いに隣接する磁石は互いに反対方向の磁極に着磁されている。
【0041】
なお、モータとしては、DCブラシレスモータを含む同期モータや、インダクションモータを含む非同期モータなどが使用されるが、モータの種類は問わない。
【0042】
電磁石部20には、電磁石部20とポンプ部30とを仕切る隔壁12の内壁に、インペラ31の軟質磁性部材36を有する側に対向するようにして、電磁石23と磁気軸受センサ24とが取り付けられる。この電磁石23と磁気軸受センサ24によりポンプ室33において永久磁石32と45の吸引力に釣り合ってインペラ31を、ポンプ室33の中心に保持することができる。
【0043】
このように構成することによって、電磁石23で生じた熱を隔壁12に伝達してポンプ部30内の液体によって冷却することができる。同様にして、モータステータ67で生じた熱も円柱部68から隔壁13に伝達され、モータ部30内の液体によって冷却される。その結果、ケーシング1の外側に熱が伝わるのを減少できる。また、磁気軸受用センサ24に伝わる熱も少なくでき、センシングを安定化できる。さらに、隔壁12と13の厚みをある程度厚くして電磁石23と磁気軸受用センサ24とモータステータ67を取付けるだけの強度を持たせれば、ハウジング1の外径部分の厚みを薄くできるという利点がある。
【0044】
電磁石23と磁気軸受センサ24は、図11および図12に示すように配置される。すなわち、各対をなす電磁石23の磁極51と52との間にはセンサ241が配置され、磁極53と54との間にはセンサ242が配置され、磁極55と56との間にはセンサ243が配置されている。これらのセンサ241ないし243としては、一般的に渦電流式センサやリラクタンス式センサなどの磁気式センサが用いられる。
【0045】
さらに、図12に示すように、各電磁石23のヨーク71〜76は円柱形状で形成されていて、各電磁石ヨーク71〜76には電磁石コイル81〜86がそれぞれ巻回されている。
【0046】
このように、磁極51ないし56を円周方向に配置することで、磁気軸受部40内に収納できる電磁石コイル81〜86の収納スペースを増加でき、ポンプサイズを大きくすることなく、コイルの巻スペースを広く確保できる。このようにコイル収納スペースを広げることにより、電磁石コイルの巻数を増加させたり、コイルの線径を太くすることも可能となった結果、電磁石の省電力化を図ることができる。
【0047】
また、電磁石ヨーク71〜76の形状を円柱形状とすることにより、各電磁石ヨーク71〜76への電磁石コイル81〜86の巻付作業が容易となる。さらに、各電磁石ヨーク71〜76の形状が単純であるため、電磁石コイル81〜86との絶縁が確実となる。なお、電磁石ヨーク71〜76は円柱にしているが、これは角柱であってもよく、それによって、コイルの巻き作業が容易となり、その結果コイルとヨークとの間の絶縁耐圧を確保しやすくなる。
【0048】
さらに、図11および図12ではすべての電磁石ヨーク71〜76と電磁石コイル81〜86を同一円周上に配置しているが、収納スペースを有効に確保するために、各電磁石ヨーク71〜76および電磁石コイル81〜86は同一円周上になくてもよい。
【0049】
磁気軸受の各電磁石の磁極とヨークを円周方向に配置することにより、磁気軸受部のスペースを増やすことなく、すなわちさらに、電磁石のヨークを円柱もしくは角柱にすることが可能になり、コイルの巻き作業が容易となり、その結果コイルとヨークとの間の絶縁耐圧を確保し易くなる。
【0050】
前述の図1〜図9の各実施形態でポンプ本体1a〜1iに収納した回路は、図10のモータステータ67の背面側あるいは流入口15の周囲の空きスペース(図10(a)の斜線部分など)に取付けることが可能である。特に、流入口15の周辺に取付ければ、流入口15に流れる血液によって熱を効率よく冷却することができ、モータステータ67の背面側に取り付ければ、円柱部68から隔壁13を介して放熱効果を得ることができる。
【0051】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0052】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、センサの出力によりインペラの浮上位置を判別する位置検出回路をケーシングに内蔵させれば、血液ポンプ本体のセンサに特性を合せて位置検出回路を調整することができ、コントローラとの互換性を保つことができる。
【0053】
また、駆動手段を制御する駆動回路または制御式磁気軸受部を制御する磁気軸受制御回路のいずれかをケーシングに内蔵させれば、駆動回路からの発熱を流体により効率よく冷却することができ、コントローラ本体からの発熱を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の第1の実施形態を示すブロック図である。
【図2】 この発明の第2の実施形態を示すブロック図である。
【図3】 この発明の第3の実施形態を示すブロック図である。
【図4】 この発明の第4の実施形態を示すブロック図である。
【図5】 この発明の第5の実施形態を示すブロック図である。
【図6】 この発明の第6の実施形態を示すブロック図である。
【図7】 この発明の第7の実施形態を示すブロック図である。
【図8】 この発明の第8の実施形態を示すブロック図である。
【図9】 この発明の第9の実施形態を示すブロック図である。
【図10】 この発明が適用される血液ポンプ本体を示す図である。
【図11】 図10に示した線B−Bに沿う断面図である。
【図12】 図10に示した線C−Cに沿う断面図である。
【図13】 従来の血液ポンプ本体の縦断面図である。
【図14】 従来のポンプ本体とコントローラのブロック図である。
【符号の説明】
1,1a〜1i ポンプ本体、21,23 電磁石、22,24 磁気軸受センサ、41,67 モータステータ、50,150 コネクタ、10,10a〜10i コントローラ、101 シーケンス回路、102 AC/DCコンバータ、103 モニタ回路、104 モータパワーアンプ、105 DC/DCコンバータ、110 センサ回路、111 搬送波発生回路、112 同調回路、113 増幅器、121 磁気軸受制御回路、122 磁気軸受PWM回路、123 磁気軸受ゲートドライブ回路、124 磁気軸受パワーアンプ、131 モータ制御回路、132 モータPWM回路、133 モータゲートドライブ回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a blood pump device, and more particularly, to a blood pump device that is used in an artificial heart or the like and feeds blood by magnetically levitating an impeller (impeller) with a magnetic bearing.
[0002]
[Prior art]
FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing an example of a pump body of a conventional blood pump apparatus. In FIG. 13, the housing 1 of the pump main body is partitioned by
[0003]
An impeller (impeller) 31 is rotatably accommodated in the
[0004]
A
[0005]
In the blood pump device configured as described above, based on the sensor output of the
[0006]
On the other hand, an attractive force composed of
[0007]
In FIG. 14, the
[0008]
Furthermore, the
[0009]
On the other hand, the
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the blood pump apparatus shown in FIGS. 13 and 14, the characteristics of the
[0011]
Further, the magnetic bearing
[0012]
Therefore, a main object of the present invention is to provide a blood pump device that can be compatible with a pump body and a controller and that can cool a heat generating portion with blood.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
This invention includes a casing, an impeller driven floated to, a motor Ru drives the impeller, a sensor for detecting a floating position of the impeller, and a controlled magnetic bearing portion for supporting the impeller in a non-contact in the magnetic levitation type blood pump apparatus having, a position detecting circuit for determining the floating position of the impeller on the basis of the output of the sensor, a drive circuit for controlling the motor, control type magnetic bearing based on the output signal of the position detection circuit And a magnetic bearing control circuit for controlling the motor . The casing includes first to third chambers partitioned by first and second partition walls, and an inflow port for allowing blood flowing from outside the casing to flow into the second chamber through the first chamber. And a discharge port for discharging the blood flowing into the second chamber out of the casing. The impeller is provided in the second chamber, the motor is provided in the third chamber, and the sensor and the control type magnetic bearing portion are provided in the first chamber. The motor includes a columnar portion standing on the second partition wall, a rotor provided rotatably around the columnar portion, and a stator provided at the tip of the columnar portion. The position detection circuit is built in the casing, and at least one of the position detection circuit, the drive circuit, and the magnetic bearing control circuit is provided around the inlet in the first chamber or the cylindrical portion in the third chamber. And is cooled by blood flowing through the inlet or the second chamber .
[0014]
Therefore, it is possible to adjust the position detection circuit in accordance with the characteristics of Runode be built position detection circuit in the casing are built-in sensor, it is possible to maintain the compatibility of the controller. Moreover, if a drive circuit or a magnetic bearing control circuit is built in the casing, the heat generated from these can be cooled by the flowing blood.
[0015]
Preferably, it includes an AC / DC converting means for converting an AC voltage into a DC voltage, and a DC / DC converting means for converting the converted DC voltage into a different DC voltage, the DC / DC converting means being in the first room. It is provided around the inflow port or at the tip of the cylindrical portion in the third chamber, and is cooled by blood flowing through the inflow port or the second chamber . Also in this case, the heat generated by the direct current / direct current conversion means can be cooled by blood.
[0016]
More preferably, the position detection circuit includes a carrier wave generation circuit that generates a carrier wave, and a tuning circuit that detects a tuning signal of a sensor that is tuned to the carrier wave from the carrier wave generation circuit to detect the flying position of the impeller, The carrier wave generation circuit and the tuning circuit are provided around the inlet of the first chamber or at the tip of the cylindrical portion of the third chamber, and are cooled by blood flowing in the inlet or the second chamber. . Heat generated in the tuning circuit and the carrier wave generating circuit in the case of this the possible cooling with blood. Further , by adjusting the carrier wave generation circuit and the tuning circuit in accordance with the characteristics of the sensor, compatibility with the controller can be achieved.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. In this embodiment, the
[0018]
On the other hand, the
[0019]
Also, as will be described later with reference to FIGS. 10 to 12, the structure, mounting position, and the like are different, so the magnetic bearing sensor is 24, the electromagnet is 23, the motor stator is 67, and the signs are different from those in FIGS. The basic functions are the same.
[0020]
In the embodiment shown in FIG. 1, by incorporating the
[0021]
In the second to ninth embodiments described below, the circuits denoted by the same reference numerals shown in FIG. 14 are the same in operation and connection, and will be omitted to avoid redundant description. Only the circuits built in the pump bodies 1b to 1i will be described, and the description of other circuits built in the
[0022]
FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the magnetic
[0023]
In this embodiment, the magnetic
[0024]
In the embodiment shown in FIG. 2, not only the magnetic
[0025]
FIG. 3 is a block diagram of a third embodiment of the present invention. In this embodiment, a
[0026]
In this embodiment, the
[0027]
FIG. 4 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, a magnetic
[0028]
In this embodiment, circuit portions that handle switching signals, such as the magnetic
[0029]
FIG. 5 is a block diagram showing a fifth embodiment of the present invention. This embodiment is a combination of the embodiment shown in FIG. 4 and the embodiment shown in FIG. 1, and not only the drive system of the
[0030]
FIG. 6 is a block diagram showing a sixth embodiment of the present invention. In this embodiment, the drive system of the
[0031]
FIG. 7 is a block diagram showing a seventh embodiment of the present invention. In this embodiment, the
[0032]
FIG. 8 is a block diagram showing an eighth embodiment of the present invention. In the
[0033]
FIG. 9 is a block diagram showing a ninth embodiment of the present invention. In this embodiment, only the AC /
[0034]
In each of the embodiments shown in FIGS. 6 to 9, the pump body is enlarged by incorporating the drive system in the pump body. However, the heat dissipation effect can be improved, and the compatibility between the pump body and the controller is improved. There is an advantage that it can have.
[0035]
Figure 10 is a diagram showing an example of a blood pump body to which the present invention is applied, and corresponds to 1A~1 i in FIGS. 1-9. 10A shows a longitudinal sectional view, FIG. 10B is a sectional view taken along line AA in FIG. 10A, and FIG. 11 shows a line BB in FIG. 10A. 12 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 10A.
[0036]
10, in the blood pump main body, the casing 1 is partitioned by
[0037]
A
[0038]
In addition, by coating heparin which is an anticoagulant in the
[0039]
In FIG. 10, the speckled portion of the
[0040]
A
[0041]
As the motor, a synchronous motor including a DC brushless motor, an asynchronous motor including an induction motor, or the like is used, but the type of motor is not limited.
[0042]
The
[0043]
With this configuration, the heat generated by the
[0044]
The
[0045]
Furthermore, as shown in FIG. 12, the
[0046]
Thus, by arranging the
[0047]
Further, by making the shape of the electromagnet yokes 71 to 76 cylindrical, the winding operation of the electromagnet coils 81 to 86 around the electromagnet yokes 71 to 76 is facilitated. Furthermore, since the shapes of the electromagnet yokes 71 to 76 are simple, insulation from the electromagnet coils 81 to 86 is ensured. Although the electromagnet yokes 71 to 76 are cylindrical, this may be a prism, which facilitates the coil winding operation, and as a result, it is easy to ensure the insulation withstand voltage between the coil and the yoke. .
[0048]
Further, in FIG. 11 and FIG. 12, all the
[0049]
By arranging the magnetic poles and yokes of each electromagnet of the magnetic bearing in the circumferential direction, it becomes possible to increase the space of the magnetic bearing portion, that is, to further change the yoke of the electromagnet to a cylinder or a prism, and to wind the coil. The work is facilitated, and as a result, the withstand voltage between the coil and the yoke is easily secured.
[0050]
The circuits housed in the pump
[0051]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, if the casing includes a position detection circuit that determines the flying position of the impeller based on the output of the sensor, the position detection circuit can be adjusted according to the characteristics of the blood pump body sensor. And compatibility with the controller can be maintained.
[0053]
Also, if either the drive circuit for controlling the drive means or the magnetic bearing control circuit for controlling the control type magnetic bearing portion is built in the casing, the heat generated from the drive circuit can be efficiently cooled by the fluid, and the controller Heat generated from the main body can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram showing an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view showing a blood pump body to which the present invention is applied.
11 is a cross-sectional view taken along line BB shown in FIG.
12 is a cross-sectional view taken along the line CC shown in FIG.
FIG. 13 is a longitudinal sectional view of a conventional blood pump main body.
FIG. 14 is a block diagram of a conventional pump body and controller.
[Explanation of symbols]
1,1a to 1i pump body, 21,23 electromagnet, 22,24 magnetic bearing sensor, 41,67 motor stator, 50,150 connector, 10,10a-10i controller, 101 sequence circuit, 102 AC / DC converter, 103 monitor Circuit, 104 motor power amplifier, 105 DC / DC converter, 110 sensor circuit, 111 carrier wave generation circuit, 112 tuning circuit, 113 amplifier, 121 magnetic bearing control circuit, 122 magnetic bearing PWM circuit, 123 magnetic bearing gate drive circuit, 124 magnetic Bearing power amplifier, 131 motor control circuit, 132 motor PWM circuit, 133 motor gate drive circuit.
Claims (3)
前記センサの出力に基づいて前記インペラの浮上位置を判別する位置検出回路と、前記モータを制御する駆動回路と、前記位置検出回路の出力信号に基づいて前記制御式磁気軸受を制御する磁気軸受制御回路とを備え、
前記ケーシングは、第1および第2の隔壁によって仕切られた第1〜第3の室と、前記第1の室内を貫通し、前記ケーシングの外から流入する血液を前記第2の室内に流すための流入口と、前記第2の室内に流入する血液を前記ケーシングの外に吐出するための吐出口とを含み、
前記インペラは前記第2の室内に設けられ、前記モータは前記第3の室内に設けられ、前記センサおよび前記制御式磁気軸受部は前記第1の室内に設けられ、
前記モータは、前記第2の隔壁に立設された円柱部と、前記円柱部の周囲に回転可能に設けられたロータと、前記円柱部の先端部に設けられたステータとを含み、
前記位置検出回路は前記ケーシングに内蔵され、
前記位置検出回路、前記駆動回路、および前記磁気軸受制御回路のうちの少なくともいずれか1つの回路は、前記第1の室内の前記流入口の周囲または前記第3の室内の前記円柱部の先端に設けられ、前記流入口または前記第2の室内を流れる血液によって冷却されることを特徴とする、血液ポンプ装置。A casing, an impeller driven floated to, a motor Ru by driving the impeller, a sensor for detecting the floating position of the impeller, and a controlled magnetic bearing portion for supporting the front Symbol impeller in a non-contact in the magnetic levitation type blood pump having,
A position detection circuit for determining the flying position of the impeller based on the output of the sensor, a drive circuit for controlling the motor, and a magnetic bearing control for controlling the control type magnetic bearing based on an output signal of the position detection circuit With circuit ,
The casing penetrates the first to third chambers partitioned by the first and second partition walls and the first chamber, and allows blood flowing from outside the casing to flow into the second chamber. And an outlet for discharging the blood flowing into the second chamber out of the casing,
The impeller is provided in the second chamber, the motor is provided in the third chamber, the sensor and the control type magnetic bearing portion are provided in the first chamber,
The motor includes a columnar portion erected on the second partition wall, a rotor provided rotatably around the columnar portion, and a stator provided at a tip portion of the columnar portion,
The position detection circuit is built in the casing,
At least one of the position detection circuit, the drive circuit, and the magnetic bearing control circuit is provided around the inflow port in the first chamber or the tip of the cylindrical portion in the third chamber. A blood pump device, wherein the blood pump device is cooled by blood flowing through the inlet or the second chamber .
前記変換された直流電圧をさらに異なる直流電圧に変換する直流/直流変換手段とを含み、
前記直流/直流変換手段は前記第1の室内の前記流入口の周囲または前記第3の室内の前記円柱部の先端に設けられ、前記流入口または前記第2の室内を流れる血液によって冷却されることを特徴とする、請求項1に記載の血液ポンプ装置。And AC / DC converting means for converting AC voltage to DC voltage;
DC / DC converting means for converting the converted DC voltage into a different DC voltage,
The direct current / direct current conversion means is provided around the inlet in the first chamber or at the tip of the cylindrical portion in the third chamber, and is cooled by blood flowing in the inlet or the second chamber. The blood pump device according to claim 1, wherein
搬送波を発生する搬送波発生回路と、
前記搬送波発生回路からの搬送波に同調するセンサの同調信号を検出して前記インぺラの浮上位置を検出する同調回路を含み、
前記搬送波発生回路と前記同調回路とが前記第1の室内の前記流入口の周囲または前記第3の室内の前記円柱部の先端に設けられ、前記流入口または前記第2の室内を流れる血液によって冷却されることを特徴とする、請求項1に記載の血液ポンプ装置。The position detection circuit includes:
A carrier wave generating circuit for generating a carrier wave;
A tuning circuit that detects a tuning signal of a sensor that is tuned to a carrier wave from the carrier wave generation circuit to detect a flying position of the impeller;
The carrier wave generation circuit and the tuning circuit are provided around the inflow port in the first chamber or at the tip of the cylindrical portion in the third chamber, and by blood flowing through the inflow port or the second chamber The blood pump device according to claim 1, wherein the blood pump device is cooled .
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