JP4647429B2 - Roller type pump device - Google Patents

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Description

本発明は、チューブ内の液体をローラ等の圧搾部材により圧搾移動させることで送液するローラ式ポンプ装置に関する。   The present invention relates to a roller-type pump device that feeds liquid by squeezing and moving a liquid in a tube by a squeezing member such as a roller.

可撓性のチューブをモータにより駆動されるローラ等の圧搾部材でしごくことで、該チューブ内の液体を上流から下流へと送液するローラ式ポンプ装置は、例えば、医療の分野で人工透析器において血液を循環させる場合等、比較的大量の液体を定量移送する場合などに用いられている。
例えば、特許文献1には、送液量をモータの回転量を示すエンコーダの出力をカウントすることで計量し、該送液量が目標流量値となるようにモータの回転を制御することで、高精度の流量制御を行うローラ式ポンプ装置が記載されている。
また、特許文献2には、ローラの回転数が異常であるときに警報を発するようになされているローラ式ポンプ装置が記載されている。
さらに、特許文献3には、ローラポンプに連結された管路が閉塞された場合でも、比較的小さな一定の吐出圧でローラポンプを連続的に運転させるようにしたローラーポンプの駆動回路が記載されている。
さらにまた、特許文献4には、オクルージョン(圧閉度:ローラポンプがチューブをしごく程度)調整を自動制御することが可能なローラーポンプが記載されている。
特開2000−80989号公報 特開平6−218049号公報 特開平1−317449号公報 特開2003−113782号公報
A roller type pump device that feeds the liquid in the tube from upstream to downstream by squeezing the flexible tube with a pressing member such as a roller driven by a motor is used in, for example, an artificial dialyzer in the medical field. This is used when a relatively large amount of liquid is quantitatively transferred, such as when circulating blood.
For example, in Patent Document 1, the liquid supply amount is measured by counting the output of an encoder indicating the rotation amount of the motor, and the rotation of the motor is controlled so that the liquid supply amount becomes a target flow rate value. A roller-type pump device that performs high-precision flow rate control is described.
Patent Document 2 describes a roller type pump device that issues an alarm when the number of rotations of a roller is abnormal.
Furthermore, Patent Document 3 describes a roller pump drive circuit that continuously operates a roller pump with a relatively small constant discharge pressure even when a pipe connected to the roller pump is closed. ing.
Furthermore, Patent Document 4 describes a roller pump capable of automatically controlling adjustment of occlusion (closed degree: the degree to which the roller pump squeezes the tube).
JP 2000-80989 A JP-A-6-218049 JP-A-1-317449 JP 2003-113782 A

従来のローラ式ポンプ装置においては、その送液量を前記圧搾部材(ローラ)を駆動するモータの回転量を示すエンコーダの出力をカウントすることで計量していたため、前記チューブが何らかの原因で閉塞状態になり、チューブの内圧力が異常に上昇し送液ができない状態を検出することができないという問題があった。
また、前記チューブの内圧力が異常に上昇したことを検出するためには閉塞検出センサ等を用いてチューブ内圧力を監視する必要があった。
さらに、オクルージョン調整(ローラ締め付け調整)におけるローラの公転半径の調整が不適当(きつめに調整)な場合に、前記チューブの巻き込みが発生してローラがロック状態となり、モータの回転不能状態になるまで異常が検出できないという問題があった。
In the conventional roller-type pump device, the amount of liquid fed is measured by counting the output of the encoder that indicates the amount of rotation of the motor that drives the pressing member (roller), so that the tube is blocked for some reason. Thus, there is a problem in that it is impossible to detect a state in which the internal pressure of the tube rises abnormally and liquid feeding cannot be performed.
Further, in order to detect that the internal pressure of the tube has risen abnormally, it has been necessary to monitor the internal pressure of the tube using a blockage detection sensor or the like.
Furthermore, when the revolving radius of the roller in the occlusion adjustment (roller tightening adjustment) is inappropriate (tightly adjusted), the tube is caught and the roller is locked, and the motor cannot rotate. There was a problem that no abnormality could be detected.

そこで本発明は、簡易な構成でチューブの閉塞状態やオクルージョンの調整が不適切であることを迅速に検出することができるローラ式ポンプ装置を提供することを目的としている。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a roller type pump device that can quickly detect that the tube is closed and the occlusion is improperly adjusted with a simple configuration.

上記目的を達成するために、本発明のローラ式ポンプ装置は、液体を充満させた可撓性のチューブを圧搾して移動することでチューブ内の液体を上流から下流に流す圧搾部材と、前記圧搾部材を移動させるモータと、設定流量を設定する操作部と、送液量を前記モータの回転量で検出する流量検出部と、前記設定流量に基づいて前記モータの回転量の目標値を算出する目標値設定手段と、前記目標値と前記流量検出部の検出出力とを比較して前記モータの回転量が前記目標値となるように前記モータを制御する制御信号を出力する制御演算部と、前記制御演算部の出力が前記設定流量から求められる適正な制御演算部の出力に対して所定の割合以上大きい出力であるときに、チューブの閉塞又はオクルージョンの調整が不適切であるとして警報を出力する警報出力判定手段とを備えたものである。
また、前記適正な制御演算部の出力は、前記設定流量とそれに対応する適正な制御演算部の出力を示す近似式により求めるようになされているものである。
さらに、前記警報出力時にローラ式ポンプ装置を停止する手段が設けられているものである。
In order to achieve the above object, the roller-type pump device of the present invention includes a squeezing member that squeezes and moves a flexible tube filled with liquid to flow the liquid in the tube from upstream to downstream, and A motor for moving the squeezing member, an operation unit for setting a set flow rate, a flow rate detection unit for detecting the liquid feed amount by the rotation amount of the motor, and calculating a target value for the rotation amount of the motor based on the set flow rate A target value setting means that outputs a control signal for controlling the motor so that the rotation amount of the motor becomes the target value by comparing the target value with the detection output of the flow rate detection unit; , WARNING when the output of the control arithmetic unit is a predetermined ratio or more larger output to the output of the proper control calculation unit obtained from the set flow rate, as adjusted for occlusion or occlusion of the tube is inappropriate It is obtained by an alarm output judging means for outputting.
Further , the output of the appropriate control calculation unit is obtained by an approximate expression indicating the set flow rate and the output of the appropriate control calculation unit corresponding thereto.
Moreover, in which it means for stopping the roller pump device when the alarm output is provided.

本発明のローラ式ポンプ装置によれば、制御演算部の出力を監視することで、チューブの閉塞状態やオクルージョンの調整が不適切であることを迅速に検出することができる。
したがって、チューブ内の内圧力が異常に上昇する前に警報を出力することができ、それと同時にローラ式ポンプ装置を停止させることにより、チューブの破損等の不具合を回避することができる。
また、オクルージョンの調整が不適切であることによりローラにチューブを巻き込みロックする前に異常を検出することができるため、ローラ式ポンプ装置の異常状態を早く検出することができるため、異常状態からの復旧が容易になり、ローラ式ポンプ装置の運用を容易にすることができる。
According to the roller type pump device of the present invention, it is possible to quickly detect that the tube closing state or the occlusion adjustment is inappropriate by monitoring the output of the control calculation unit.
Therefore, an alarm can be output before the internal pressure in the tube abnormally increases, and at the same time, the roller type pump device is stopped, so that problems such as breakage of the tube can be avoided.
In addition, because the occlusion is improperly adjusted, it is possible to detect an abnormality before the tube is caught in the roller and locked, so that the abnormal state of the roller type pump device can be detected early. Recovery becomes easy, and the operation of the roller type pump device can be facilitated.

図1は、本発明のローラ式ポンプ装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
この図において、1はキー等の操作部からなる設定流量設定部である。ユーザはこの設定流量設定部1を操作することにより送液量と送液時間及び使用するチューブの内径などのデータを設定する。
2は前記設定流量設定部1により設定された送液量と送液時間に対応したローラ式ポンプの所定時間当たりの流量を得るためのモータの目標回転数を算出する目標値設定手段、3は該算出された目標値(モータの目標回転数)である。後述する制御演算部5は、モータの回転量がこの目標値3となるように制御を行う。
4は前記目標値3と後述する流量検出部9により検出された流量(具体的には、モータの回転量)とを比較して偏差を出力する比較部である。
5は前記比較部4で求められた偏差に基づいて該偏差が限りなく小さくなるようにモータの回転速度を制御する制御信号を出力する制御演算部である。具体的には、制御演算部5は、PI(P(Proportional):比例,I(Integral):積分)演算を実行し、該PI演算結果に基づいてローラ式ポンプを駆動するモータの回転数を制御するための制御信号を出力する。ローラ式ポンプを駆動するモータ(DCブラシレスモータ)の回転数はPWM(パルス幅変調)信号のパルス幅により制御されるようになされており、制御演算部5から該PWM信号のパルス幅を決定する出力(PWM出力値)MV(n)が出力される。この実施の形態では、PWM出力値MV(n)は、0〜1100の間の値をとるものとされている。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a roller type pump device of the present invention.
In this figure, reference numeral 1 denotes a set flow rate setting unit including an operation unit such as a key. The user operates the set flow rate setting unit 1 to set data such as a liquid supply amount, a liquid supply time, and an inner diameter of a tube to be used.
2 is a target value setting means for calculating a target rotational speed of the motor for obtaining a flow rate per predetermined time of the roller pump corresponding to the liquid feed amount and the liquid feed time set by the set flow rate setting unit 1; This is the calculated target value (target rotational speed of the motor). The control calculation unit 5 described later performs control so that the rotation amount of the motor becomes the target value 3.
Reference numeral 4 denotes a comparison unit that compares the target value 3 with a flow rate (specifically, the amount of rotation of the motor) detected by a flow rate detection unit 9 described later, and outputs a deviation.
Reference numeral 5 denotes a control calculation unit that outputs a control signal for controlling the rotation speed of the motor so that the deviation becomes as small as possible based on the deviation obtained by the comparison unit 4. Specifically, the control calculation unit 5 performs a PI (P (Proportional): proportional, I (Integral): integration) calculation, and determines the rotation speed of the motor that drives the roller pump based on the PI calculation result. A control signal for controlling is output. The rotation speed of the motor (DC brushless motor) that drives the roller pump is controlled by the pulse width of the PWM (pulse width modulation) signal, and the pulse width of the PWM signal is determined from the control calculation unit 5. An output (PWM output value) MV (n) is output. In this embodiment, the PWM output value MV (n) takes a value between 0 and 1100.

6は、前記制御演算部5から出力されるPWM出力値MV(n)を監視して該PWM出力値MV(n)が異常な値となっているか否かを判断し、異常であると判断されたときに警報出力を表示部などに出力するとともに、ローラ式ポンプを停止させる警報出力判定手段である。詳細については後述するが、この警報出力判定手段は、オクルージョンが適正に調整されたときの制御演算部5の出力(適正な出力)に対して、実際に制御演算部5から出力されたPWM出力値MV(n)が所定の割合(例えば、10%)以上超えているときに異常であると判定するようになされている。また、この警報出力判定手段6には、前記制御演算部5のPWM出力値MV(n)や警報を表示するための表示部が設けられている。
7は前記制御演算部5から出力されるPWM出力値MV(n)に対応するパルス幅を有するPWM信号を生成してポンプ部8のモータに供給する制御出力部である。この実施の形態では、キャリア周波数14kHzのPWM信号をモータに駆動信号として出力するようになされている。
6 monitors the PWM output value MV (n) output from the control calculation unit 5 to determine whether the PWM output value MV (n) is an abnormal value, and determines that it is abnormal. It is an alarm output determination means for outputting an alarm output to a display unit or the like when stopped, and stopping the roller pump. Although the details will be described later, this alarm output determination means is a PWM output actually output from the control calculation unit 5 with respect to the output (proper output) of the control calculation unit 5 when the occlusion is properly adjusted. When the value MV (n) exceeds a predetermined ratio (for example, 10%) or more, it is determined that there is an abnormality. In addition, the alarm output determination means 6 is provided with a display unit for displaying the PWM output value MV (n) of the control calculation unit 5 and an alarm.
A control output unit 7 generates a PWM signal having a pulse width corresponding to the PWM output value MV (n) output from the control calculation unit 5 and supplies the PWM signal to the motor of the pump unit 8. In this embodiment, a PWM signal having a carrier frequency of 14 kHz is output as a drive signal to the motor.

8は液体を充満させた可撓性のチューブを圧搾して移動することでチューブ内の液体を上流から下流に流す圧搾部材(ローラ)を備えるローラ式ポンプ部であり、前記制御出力部7から出力されるPWM信号により、そのパルス幅に比例した回転数で駆動されるモータ(DCブラシレスモータ)と、該モータのモータ軸に組み合わされたギアと、モータ軸に取り付けられたエンコーダ(二相エンコーダ)と、前記ギアのギア軸(出力軸)に取り付けられたアームと、該アームの両端に設けられた2つのローラ(圧搾部材)とを有し、前記ローラの公転半径に添ってハウジング内に配置された可撓性を有するチューブ上を前記ローラを圧搾回転させてしごくことで該チューブ内の液体を送液するものである。
9は前記モータのモータ軸に取り付けられたエンコーダからの出力パルスを4逓倍したパルスを所定時間(この実施の形態では、10ms)カウントすることで送液の流量を検出する流量検出部である。この実施の形態においては、前記エンコーダは、モータ軸の1回転当たり500個のパルスを出力するようになされており、流量検出部9は、該エンコーダからの出力パルスを4逓倍したパルスの10msごとの計数値を送液の流量を示すデータとして出力するようになされている。
このように、送液量をモータの回転量で検出し、該検出した送液量が設定された送液量及び送液時間に応じて算出された目標値となるようにPI制御を行っている。そして、PI演算を行う制御演算部5から出力されるPWM出力値MV(n)が適正な値を所定の割合以上超えていることを検出したときに異常が発生したと判断するようにしている。
8 is a roller-type pump part provided with the pressing member (roller) which flows the liquid in a tube from upstream to downstream by squeezing and moving the flexible tube filled with the liquid, from the said control output part 7 A motor (DC brushless motor) driven at a rotational speed proportional to the pulse width by the output PWM signal, a gear combined with the motor shaft of the motor, and an encoder (two-phase encoder) attached to the motor shaft ), An arm attached to the gear shaft (output shaft) of the gear, and two rollers (squeezing members) provided at both ends of the arm, and within the housing along the revolution radius of the roller The liquid in the tube is fed by squeezing and rotating the roller on the arranged flexible tube.
Reference numeral 9 denotes a flow rate detection unit that detects the flow rate of the liquid feeding by counting a pulse obtained by multiplying the output pulse from the encoder attached to the motor shaft of the motor by 4 for a predetermined time (in this embodiment, 10 ms). In this embodiment, the encoder is configured to output 500 pulses per rotation of the motor shaft, and the flow rate detection unit 9 is configured so that the output pulse from the encoder is multiplied by 4 every 10 ms. Is output as data indicating the flow rate of the liquid feeding.
In this way, the liquid feed amount is detected by the rotation amount of the motor, and PI control is performed so that the detected liquid feed amount becomes a target value calculated according to the set liquid feed amount and the liquid feed time. Yes. Then, it is determined that an abnormality has occurred when it is detected that the PWM output value MV (n) output from the control calculation unit 5 that performs PI calculation exceeds an appropriate value by a predetermined ratio or more. .

次に、下記の設定条件を付した場合を例にとって具体的に説明する。
<条件>
・送液時間 1時間 [h]
・送液量 12リットル [L]
・モータのギア軸の回転数に対する流量 61[mL/10回転](ギア軸)
・ギア比 1/60
・エンコーダパルス 500[P/R](モータ軸)
・サンプリング周期 10ms
ここで、前記「モータのギア軸の回転数に対する流量」は、使用するチューブの内径などによって決定されるデータである。
Next, the case where the following setting conditions are attached will be described in detail.
<Conditions>
・ Liquid feeding time 1 hour [h]
・ Liquid delivery volume: 12 liters [L]
・ Flow rate with respect to the rotation speed of the motor gear shaft 61 [mL / 10 rotation] (gear shaft)
・ Gear ratio 1/60
・ Encoder pulse 500 [P / R] (motor shaft)
・ Sampling period 10ms
Here, the “flow rate with respect to the rotation speed of the gear shaft of the motor” is data determined by the inner diameter of the tube to be used.

上述の条件が設定されたとき、前記目標値設定手段2では、下記の通りの計算式から前述した目標値3を求める。
まず、前記流量検出部9においてエンコーダパルスを4逓倍でカウントする構成をとっていることから、回転速度信号は、モータ軸で、500×4=2,000[P/R](モータ軸1回転当たり2,000パルス)となり、ギア軸で、2,000×ギア比=2,000×60=120,000[P/R](ギア軸1回転当たり120,000パルス)となる。
また、ギア軸の1[rpm]において(ギア軸が1分間当たり1回転するとき)、10msサンプリングでは、120,000/6,000=20[パルス]となる。すなわち、10msのサンプリング期間で20パルス計数されることとなる。
故に、1分間当たりの回転数[rpm]=4逓倍のエンコーダパルス数(10msサンプリング)/20となる。すなわち、10msのサンプリング期間において計数されたパルス数を20で割った値が、ギア軸の1分間当たりの回転数となる。
When the above conditions are set, the target value setting means 2 obtains the target value 3 described above from the following calculation formula.
First, since the flow rate detector 9 is configured to count encoder pulses by four times, the rotational speed signal is 500 × 4 = 2,000 [P / R] (2,000 per rotation of the motor shaft). Pulse) and 2,000 x gear ratio = 2,000 x 60 = 120,000 [P / R] (120,000 pulses per revolution of the gear shaft).
Further, at 1 [rpm] of the gear shaft (when the gear shaft makes one rotation per minute), 1020,000 sampling results in 120,000 / 6,000 = 20 [pulses]. That is, 20 pulses are counted in a sampling period of 10 ms.
Therefore, the number of revolutions per minute [rpm] = 4 times the number of encoder pulses (10 ms sampling) / 20. That is, the value obtained by dividing the number of pulses counted in the sampling period of 10 ms by 20 is the number of revolutions per minute of the gear shaft.

一方、流量データは、61[ml/10回転]であるから、ここで使用されるチューブにおけるギア軸1回転当たりの流量は6.1[mL]である。したがって、1分間当たりの流量[mL/min]は次式で求められる。
流量[mL/min]=回転数×1回転当たりの流量データ
=(4逓倍のエンコーダパルス数(10msサンプリング)/20)×6.1
また、1時間当たりの流量[L/h]は、次式で表される。
流量[L/h]=流量[mL/min]×60/1,000
=(4逓倍のエンコーダパルス数(10msサンプリング)/20)×6.1×60/1,000
故に、設定流量が12[L/h]のときの目標値(10msのサンプリング期間におけるパルス数)は、
目標値設定手段2による目標値(10msサンプリング)
=流量[L/h]×20×1,000/(6.1×60) ・・・(1)
=12.00×20×1,000/(6.1×60)
=655.7
と求まる。
On the other hand, since the flow rate data is 61 [ml / 10 rotation], the flow rate per rotation of the gear shaft in the tube used here is 6.1 [mL]. Accordingly, the flow rate [mL / min] per minute is obtained by the following equation.
Flow rate [mL / min] = Number of revolutions x Flow rate data per revolution = (Number of encoder pulses multiplied by 4 (10 ms sampling) / 20) x 6.1
Moreover, the flow rate [L / h] per hour is expressed by the following equation.
Flow rate [L / h] = Flow rate [mL / min] x 60 / 1,000
= (Number of encoder pulses multiplied by 4 (10ms sampling) / 20) x 6.1 x 60 / 1,000
Therefore, the target value (number of pulses in a sampling period of 10 ms) when the set flow rate is 12 [L / h] is
Target value by target value setting means 2 (10ms sampling)
= Flow rate [L / h] x 20 x 1,000 / (6.1 x 60) (1)
= 12.00 × 20 × 1,000 / (6.1 × 60)
= 655.7
It is obtained.

このようにして、上述した設定条件の場合は、前記目標値3は「655.7」とされる。
前述のように、前記制御演算部5は、目標値3(「655.7」)と前記流量検出部9の出力とを比較部4で比較して求めた偏差に基づいてPI演算を行うことにより、PWMの出力値MV(n)を求め、その結果を制御出力部7に出力する。制御出力部7によりポンプ部8のモータ(DCブラシレスモータ)をPWM駆動(本実施の形態では、キャリア周波数:14kHz、PWM出力の1周期内のクロックカウント:1,100)することで流量検出部9の出力が目標値3(「655.7」)となるようにPI制御される。
つまり、ポンプ部8のモータに設けられた二相エンコーダのパルス数が655.7/4となるように、フィードバック制御されることとなる。
なお、目標値の整数と小数点以下の処理については、本発明者らが特許第3423633号公報(特開2000−80989号公報)で処理した手段を用いて処理しても良い。すなわち、目標値3を目標値設定手段2により算出した目標値の整数部として制御を行う期間と、目標値3を該算出した目標値の整数部+1として制御を行う期間を、該算出した目標値の小数部の値に応じた期間に設定して制御を行うようにしてもよい。
In this way, in the case of the setting condition described above, the target value 3 is set to “655.7”.
As described above, the control calculation unit 5 performs the PI calculation based on the deviation obtained by comparing the target value 3 (“655.7”) with the output of the flow rate detection unit 9 by the comparison unit 4. Thus, the PWM output value MV (n) is obtained and the result is output to the control output unit 7. The motor (DC brushless motor) of the pump unit 8 is PWM-driven by the control output unit 7 (in this embodiment, the carrier frequency: 14 kHz, the clock count within one cycle of the PWM output: 1,100). PI control is performed so that the output becomes the target value 3 (“655.7”).
That is, feedback control is performed so that the number of pulses of the two-phase encoder provided in the motor of the pump unit 8 is 655.7 / 4.
In addition, about the integer of a target value, and the process below a decimal point, you may process using the means which the present inventors processed by the patent 3423633 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-80989). That is, a period during which control is performed using the target value 3 as the integer part of the target value calculated by the target value setting means 2 and a period during which control is performed using the target value 3 as the integer part of the calculated target value + 1. Control may be performed by setting the period according to the value of the decimal part of the value.

次に、前記警報出力判定手段6における警報判定処理について説明する。
表1は、10φのチューブをローラ式ポンプ装置に装着し、設定流量を0.9[L/h]〜20[L/h]まで変化させて、それぞれの設定流量に対するチューブのオクルージョン調整を適正に行なった場合の「正常値」、オクルージョンの調整をきつめに調整した場合の「オクルージョンきつめ調整」、及び、送出側のチューブを塞いだ場合の「送出側チューブ塞ぐ」のそれぞれの場合における前記制御演算部5の出力MV(n)(PWM出力値)の下限ピーク値(チューブを1個のローラが圧搾している状態のときのPWM出力値)を一覧にしたものである。このデータはそれぞれの条件について実際に計測して求めたものである。
Next, alarm determination processing in the alarm output determination means 6 will be described.
Table 1 shows that a 10φ tube is mounted on a roller-type pump device, and the set flow rate is changed from 0.9 [L / h] to 20 [L / h] to properly adjust the tube occlusion for each set flow rate. In the case of “normal value” in the case of performing the above, “occlusion tight adjustment” in the case of tight adjustment of the occlusion, and “blocking of the sending side tube” in the case of closing the tube on the sending side. The lower limit peak value (PWM output value when one roller is squeezing the tube) of the output MV (n) (PWM output value) of the control calculation unit 5 is listed. This data is obtained by actually measuring each condition.

Figure 0004647429
Figure 0004647429

図2は、前記表1に示した「正常値」、「オクルージョンきつめ調整」及び「送出側チューブ塞ぐ」の各場合における流量設定値に対する制御演算部5からのPWM出力値MV(n)の下限ピーク値をグラフにしたものである。
このように、各設定流量において、「オクルージョンきつめ調整」及び「送出側チューブ塞ぐ」の場合は、「正常値」よりもPWM出力値MV(n)が所定の割合以上大きくなっていることが分かる。
そこで、前記警報出力判定手段6は、設定された流量に対応する制御演算部5から出力されるPWM出力値MV(n)の正常値に対して、前記流量検出部9により検出された実際の流量値が所定の割合(例えば、10%)以上大きいときに、異常であると判定するようにしている。
FIG. 2 shows the PWM output value MV (n) from the control calculation unit 5 with respect to the flow rate setting value in each of the cases of “normal value”, “occlusion tightness adjustment” and “sending tube closing” shown in Table 1. The lower limit peak value is graphed.
Thus, at each set flow rate, in the case of “occlusion tight adjustment” and “sending tube on the delivery side”, the PWM output value MV (n) may be larger than the “normal value” by a predetermined ratio or more. I understand.
Therefore, the alarm output determination means 6 detects the actual value detected by the flow rate detection unit 9 with respect to the normal value of the PWM output value MV (n) output from the control calculation unit 5 corresponding to the set flow rate. When the flow rate value is larger than a predetermined ratio (for example, 10%) or more, it is determined to be abnormal.

ここで、本実施の形態の警報出力判定手段6においては、前記設定流量に対応するPWM出力値MV(n)の正常値を、前記図2に示したグラフに対応する近似式を用いて求めるようにしている。
正常値を求める近似式は、本実施の形態では、流量設定値の範囲ごとに下記の式を用いるようにした。
0.9[L/h]〜4[L/h] :MV(n)=17.308x+19.192 ・・・(2)
4[L/h]〜8[L/h] :MV(n)=13.4x+33.7 ・・・(3)
8[L/h]〜14[L/h] :MV(n)=13.1x+35.9 ・・・(4)
14[L/h]〜20[L/h] :MV(n)=13.05x+34.9 ・・・(5)
Here, in the alarm output determination means 6 of the present embodiment, the normal value of the PWM output value MV (n) corresponding to the set flow rate is obtained using the approximate expression corresponding to the graph shown in FIG. I am doing so.
In this embodiment, the approximate expression for obtaining the normal value is as follows for each range of the flow rate setting value.
0.9 [L / h] to 4 [L / h]: MV (n) = 17.308x + 19.192 (2)
4 [L / h] to 8 [L / h]: MV (n) = 13.4x + 33.7 (3)
8 [L / h] to 14 [L / h]: MV (n) = 13.1x + 35.9 (4)
14 [L / h] to 20 [L / h]: MV (n) = 13.05x + 34.9 (5)

このように、本実施の形態においては、可撓性チューブの内径ごとに、前述した正常値、オクルージョンきつめ調整及び送出側チューブ塞ぐの各場合における前記制御演算部5の出力MV(n)を計測し、それに基づいて、可撓性のチューブの内径ごとに正常値を求める近似式を決定し、記憶しておく。そして、前記設定流量設定部1による設定条件に応じた近似式を用いてその条件における正常値を求めるようにしている。   Thus, in the present embodiment, for each inner diameter of the flexible tube, the normal value, the occlusion tightness adjustment, and the output MV (n) of the control calculation unit 5 in each case of closing the delivery side tube are calculated. Based on the measurement, an approximate expression for obtaining a normal value is determined and stored for each inner diameter of the flexible tube. And the normal value in the condition is calculated | required using the approximate expression according to the setting condition by the said setting flow volume setting part 1. FIG.

図3は、前記制御演算部5から出力されるPWM出力値MV(n)の前記ポンプ部8におけるローラの公転の角度(アームの角度)に応じた変化の様子を説明するための図であり、図3の(a)はチューブに1箇所のローラが噛んでいる状態、同図(b)はチューブに2箇所のローラが噛んでいる状態、同図(c)は前記アームの角度に対するPWM出力値MV(n)の変化を示している。
この図において、11は前述したギア軸、12は両端に2つのローラが設けられたアーム、13及び14はローラ、15は可撓性のチューブ、16はハウジングである。ギア軸11の回転によりアーム12が回転し、アーム12の両端に取り付けられたローラ13及び14がギア軸11の周りをチューブ15を圧搾しつつ移動する。ここで、アームの角度は、紙面における左右方向を0°として説明する。
図3の(a)はアーム12の角度が0°(又は180°)の場合を示しており、このようにチューブ15に1個のローラ(13又は14)が噛んでいる場合には、制御演算部5から出力されるPWM出力値MV(n)は下限ピーク値となる。一方、図3の(b)はアームの角度が90°(又は、270°)の場合を示しており、このようにチューブ15に2個のローラ(13及び14)が噛んでいる場合には、モータの回転に対する抵抗が最大となるため、制御演算部5から出力されるPWM出力値MV(n)は、上限ピーク値となる。
FIG. 3 is a diagram for explaining how the PWM output value MV (n) output from the control arithmetic unit 5 changes in accordance with the revolution angle (arm angle) of the roller in the pump unit 8. 3 (a) shows a state where one roller is engaged with the tube, FIG. 3 (b) shows a state where two rollers are engaged with the tube, and FIG. 3 (c) shows a PWM with respect to the angle of the arm. A change in the output value MV (n) is shown.
In this figure, 11 is the gear shaft described above, 12 is an arm provided with two rollers at both ends, 13 and 14 are rollers, 15 is a flexible tube, and 16 is a housing. The arm 12 is rotated by the rotation of the gear shaft 11, and the rollers 13 and 14 attached to both ends of the arm 12 move around the gear shaft 11 while squeezing the tube 15. Here, the angle of the arm will be described assuming that the left-right direction on the paper surface is 0 °.
FIG. 3 (a) shows a case where the angle of the arm 12 is 0 ° (or 180 °). When one roller (13 or 14) is engaged with the tube 15 as described above, the control is performed. The PWM output value MV (n) output from the calculation unit 5 is the lower limit peak value. On the other hand, FIG. 3B shows a case where the angle of the arm is 90 ° (or 270 °), and when two rollers (13 and 14) are engaged with the tube 15 in this way, Since the resistance to rotation of the motor is maximized, the PWM output value MV (n) output from the control calculation unit 5 is the upper limit peak value.

図3の(c)は、アーム12の角度と前記制御演算部5から出力されるPWM出力値MV(n)との関係を示す図である。この図に示すように、1個のローラがチューブを圧搾する角度のとき(0°〜45°、135°〜225°、315°〜360°)はMV(n)は下限ピーク値を示しており、2個のローラがチューブを圧搾する90°と270°のときはMV(n)は上限ピーク値を示す。そして、ローラが1個から2個でチューブを圧搾する過程(図中a)で下限ピーク値から上限ピーク値に上昇し、ローラが2個から1個でチューブを圧搾する過程(図中b)で上限ピーク値から下限ピーク値に下降するように変化している。   FIG. 3C is a diagram showing the relationship between the angle of the arm 12 and the PWM output value MV (n) output from the control calculation unit 5. As shown in this figure, when the angle at which one roller squeezes the tube (0 ° to 45 °, 135 ° to 225 °, 315 ° to 360 °), MV (n) indicates the lower limit peak value. When the two rollers squeeze the tube at 90 ° and 270 °, MV (n) shows the upper limit peak value. In the process of squeezing the tube with one to two rollers (a in the figure), the lower limit peak value is increased to the upper limit peak value, and the process of squeezing the tube with two to one roller (b in the figure). It changes so that it may fall from the upper limit peak value to the lower limit peak value.

設定流量が12[L/h]に設定されたときを例にとって説明する。
設定流量が12[L/h]のときは、下限ピーク値の正常値は、前記近似式(4)から下記の通り、「194」と求められる。
MV(n)=13.1x+35.9=13.1×12+35.9=193.1≒194(小数点以下切上げ)
警報領域を仮に正常値の1.1倍を所定の割合として設定したとすると、
警報出力値=194×1.1=213.4≒214(小数点以下切上げ)
となる。すなわち、下限ピーク値が「214」である領域を警報領域とする。図中一点鎖線は警報出力値に対応する警報領域を示している。
A case where the set flow rate is set to 12 [L / h] will be described as an example.
When the set flow rate is 12 [L / h], the normal value of the lower limit peak value is obtained as “194” from the approximate expression (4) as follows.
MV (n) = 13.1x + 35.9 = 13.1 x 12 + 35.9 = 193.1 ≒ 194 (rounded up after the decimal point)
If the alarm area is set to 1.1 times the normal value as a predetermined ratio,
Alarm output value = 194 x 1.1 = 213.4 ≒ 214 (rounded up after the decimal point)
It becomes. That is, an area where the lower limit peak value is “214” is set as an alarm area. A one-dot chain line in the figure indicates an alarm region corresponding to the alarm output value.

ここで、設定流量が12[L/h]の場合のローラの1回転に要する時間は、
1回転に要する時間=3,600[秒]÷(12,000[ml]/6.1[ml/回])=1.83[秒/回]
となり、ローラが半回転(180°)する時間=0.915秒となる。
前記警報出力判定手段6は、ローラが半回転する0.915秒の間に、MV(n)の値が「MV(n)≦214(警報出力値)」の条件を1回でも満たせば正常と判断する。一方、そうならなかったとき、すなわち、「全てのMV(n)>214」のときは異常と判断して、警報を表示部等に出力すると同時にローラ式ポンプ装置を停止させる。
これにより、警報出力判定手段6はローラ式ポンプ装置のオクルージョンの調整が適正でないことによりオクルージョンにチューブを巻き込んでロックしたり、チューブの出口が何らかの原因で閉塞されることによりチューブが加圧されチューブが破裂する等の事故を未然に防止することができる効果がある。
Here, the time required for one rotation of the roller when the set flow rate is 12 [L / h] is
Time required for one rotation = 3,600 [seconds] ÷ (12,000 [ml] /6.1 [ml / time]) = 1.83 [seconds / time]
Thus, the time for the roller to make a half rotation (180 °) = 0.915 seconds.
The alarm output determination means 6 is normal if the value of MV (n) satisfies the condition “MV (n) ≦ 214 (alarm output value)” even once during 0.915 seconds when the roller makes a half rotation. Judge. On the other hand, if this is not the case, that is, if “all MV (n)> 214”, it is determined that there is an abnormality, and an alarm is output to the display unit etc., and at the same time, the roller pump device is stopped.
As a result, the alarm output determination means 6 is locked by wrapping the tube in the occlusion due to improper adjustment of the occlusion of the roller type pump device, or by closing the tube outlet for some reason. It is possible to prevent accidents such as ruptures.

なお、上記例では、MV(n)の値が「MV(n)≦214(警報出力値)」の条件を1回でも満たせば正常と判断するとしたが、所定時間継続(10msの整数倍の時間)又は所定回数(例えば、10回程度)正常の条件を満たしたときに正常と判断するようにしてもよい。
また、上記においては、設定流量に対応する制御演算部出力の正常値を近似式により算出するようにしたが、これに限られることはなく、各設定流量に対応する制御演算部出力の正常値を格納したテーブルを記憶しておき、該テーブルを参照することにより求めるようにしてもよい。
さらに、上記においては、警報出力値を正常値の1.1倍として説明したが、これにこだわることはなく、前記値より大きい値であってもよいし、小さい値であってもよい。
例えば、ローラ式ポンプ装置が血液ポンプとして使用される場合、オクルージョン調整がきつめであれば、高度の血液損傷が生じることが考えられる。このような場合、警報出力値を小さくして、前記第2のオクルージョン調整を実施することで前記高度の血液損傷から回避することができる効果がある。
さらにまた、使用するチューブごとに計測した正常時、オクルージョンきつめ調整時及び送出側チューブ塞ぎ時の実測データに基づいて、各チューブ及び各設定流量ごとに警報出力値を決定するようにしてもよい。各チューブ及び各設定流量ごとに実測データに基づいて警報出力値を決定しておき、該警報出力値を用いるようにしてもよい。
In the above example, if the value of MV (n) satisfies the condition “MV (n) ≦ 214 (alarm output value)” at least once, it is determined to be normal, but it continues for a predetermined time (an integral multiple of 10 ms). Time) or a predetermined number of times (for example, about 10 times) may be determined as normal when a normal condition is satisfied.
In the above, the normal value of the control calculation unit output corresponding to the set flow rate is calculated by the approximate expression, but the present invention is not limited to this, and the normal value of the control calculation unit output corresponding to each set flow rate It is also possible to store a table storing the information and obtain the value by referring to the table.
Furthermore, in the above description, the alarm output value has been described as 1.1 times the normal value. However, the alarm output value is not particularly limited, and may be a value greater than the value or a smaller value.
For example, when a roller-type pump device is used as a blood pump, a high degree of blood damage may occur if occlusion adjustment is tight. In such a case, it is possible to avoid the severe blood damage by reducing the alarm output value and performing the second occlusion adjustment.
Furthermore, the alarm output value may be determined for each tube and each set flow rate based on the actual measurement data measured for each tube used, the occlusion tightness adjustment time, and the sending side tube closing time. . An alarm output value may be determined based on the actual measurement data for each tube and each set flow rate, and the alarm output value may be used.

さらにまた、本発明のローラ式ポンプ装置によれば、次のようにして、個人差のない均一なオクルージョン調整を行うことが可能となる。
一般に、オクルージョンを調整する場合、所定の圧力をチューブの入口に加え、チューブの出口側に漏れがなくなる第1のオクルージョン調整と、漏れに対するマージンを取るため増し締めするための第2のオクルージョン調整がされる。このとき、第1のオクルージョン調整時の制御演算部5の出力MV(n)を前記警報出力判定手段6の表示部で確認し、該第1のオクルージョン調整時の制御演算部5の出力MV(n)より所定値大きい値になるように表示部で確認しながら第2のオクルージョン調整を行うようにすればよい。このように、表示部で制御演算部5の出力MV(n)を確認しながらオクルージョン調整をすることで個人差のない均一なオクルージョン調整が可能となる。このとき、出力MV(n)は複数回の平均値を表示するようにしてもよい。
Furthermore, according to the roller type pump device of the present invention, uniform occlusion adjustment without individual differences can be performed as follows.
In general, when adjusting the occlusion, there is a first occlusion adjustment in which a predetermined pressure is applied to the inlet of the tube so that there is no leakage on the outlet side of the tube, and a second occlusion adjustment for tightening to take a margin for leakage. Is done. At this time, the output MV (n) of the control calculation unit 5 at the time of the first occlusion adjustment is confirmed on the display unit of the alarm output determination means 6, and the output MV ( n) The second occlusion adjustment may be performed while confirming on the display unit so as to be a value larger than the predetermined value. In this way, by performing the occlusion adjustment while confirming the output MV (n) of the control calculation unit 5 on the display unit, uniform occlusion adjustment without individual differences is possible. At this time, the output MV (n) may display an average value of a plurality of times.

本発明のローラ式ポンプ装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of one Embodiment of the roller type pump apparatus of this invention. 表1に示した流量設定値と制御演算部の出力MV(n)の下限ピーク値をグラフにした図である。It is the figure which made the graph the lower limit peak value of flow volume setting value shown in Table 1, and output MV (n) of a control calculating part. 警報出力判定手段における判定について説明するための図であり、(a)はチューブに2箇所のローラが噛んでいる状態、(b)はチューブに1箇所のローラが噛んでいる状態、(c)はローラの回転に対する制御演算部の出力MV(n)の例を示す図である。It is a figure for demonstrating the determination in an alarm output determination means, (a) is the state in which the roller of two places is biting in a tube, (b) is the state in which the roller of one place is biting in a tube, (c). FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an output MV (n) of a control calculation unit with respect to rotation of a roller.

符号の説明Explanation of symbols

1:設定流量設定部、2:目標値設定手段、3:目標値、4:比較部、5:制御演算部、6:警報出力判定手段、7:制御出力部、8:ポンプ部、9:流量検出部、11:ギア軸、12:アーム、13,14:ローラ、15:チューブ、16:ハウジング   1: set flow rate setting unit, 2: target value setting unit, 3: target value, 4: comparison unit, 5: control calculation unit, 6: alarm output determination unit, 7: control output unit, 8: pump unit, 9: Flow rate detector, 11: gear shaft, 12: arm, 13, 14: roller, 15: tube, 16: housing

Claims (3)

液体を充満させた可撓性のチューブを圧搾して移動することでチューブ内の液体を上流から下流に流す圧搾部材と、
前記圧搾部材を移動させるモータと、
設定流量を設定する操作部と、
送液量を前記モータの回転量で検出する流量検出部と、
前記設定流量に基づいて前記モータの回転量の目標値を算出する目標値設定手段と、
前記目標値と前記流量検出部の検出出力とを比較して前記モータの回転量が前記目標値となるように前記モータを制御する制御信号を出力する制御演算部と、
前記制御演算部の出力が前記設定流量から求められる適正な制御演算部の出力に対して所定の割合以上大きい出力であるときに、チューブの閉塞又はオクルージョンの調整が不適切であるとして警報を出力する警報出力判定手段と
を備えたことを特徴とするローラ式ポンプ装置。
A squeezing member that squeezes and moves a flexible tube filled with liquid to flow the liquid in the tube from upstream to downstream; and
A motor for moving the pressing member;
An operation unit for setting the set flow rate;
A flow rate detector that detects the amount of liquid delivered by the amount of rotation of the motor;
Target value setting means for calculating a target value of the rotation amount of the motor based on the set flow rate;
A control calculation unit that compares the target value with the detection output of the flow rate detection unit and outputs a control signal for controlling the motor so that the rotation amount of the motor becomes the target value;
When the output of the control calculation unit is larger than a predetermined ratio with respect to the output of the appropriate control calculation unit obtained from the set flow rate, an alarm is output as inappropriate tube occlusion or occlusion adjustment A roller-type pump device, comprising:
前記適正な制御演算部の出力は、前記設定流量とそれに対応する適正な制御演算部の出力を示す近似式により求めるようになされていることを特徴とする請求項記載のローラ式ポンプ装置。 It said output of proper control arithmetic unit, the set flow rate and roller pump apparatus according to claim 1, characterized in that it is adapted to determine the approximate expression indicating the output of the proper control operation unit corresponding thereto. 前記警報出力時にローラ式ポンプ装置を停止する手段が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のローラ式ポンプ装置。 3. The roller pump device according to claim 1, further comprising means for stopping the roller pump device when the alarm is output.
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