JPH02206467A - Pumping apparatus - Google Patents

Pumping apparatus

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JPH02206467A
JPH02206467A JP1025369A JP2536989A JPH02206467A JP H02206467 A JPH02206467 A JP H02206467A JP 1025369 A JP1025369 A JP 1025369A JP 2536989 A JP2536989 A JP 2536989A JP H02206467 A JPH02206467 A JP H02206467A
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JP
Japan
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coil
electric coil
pressure
current
discharge
Prior art date
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Pending
Application number
JP1025369A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kinji Tsukahara
塚原 金二
Akiyoshi Takada
明美 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Research Development Corp of Japan
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Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd, Research Development Corp of Japan filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP1025369A priority Critical patent/JPH02206467A/en
Publication of JPH02206467A publication Critical patent/JPH02206467A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce the number of the mechanism elements of the title apparatus and the volume of said apparatus by using a liquid pump driven by a linear motor having a magnetic field generating means generating the moving force in a forward/rearward direction corresponding to a positive/reverse current supply direction in an electric coil. CONSTITUTION:A liquid pump 12 driven by a linear motor alternately gives high discharge pressure and low suction pressure to the operation chamber of an artificial heart through a non-compressible liquid. This operation is performed by alternately supplying positive and reverse current to the electric coil 30 of the liquid pump 12 by current supply means 33-35 equipped with current supply direction control means 43 each indicating the reversal of a current supply direction. By this method, the rising and falling of pressure at the time of the change-over from suction to discharge as well as at the time of the change-over from discharge to suction are rapid and the absorption of pressure by a hydraulic fluid is eliminated and the discharge flow amount of a liquid can be also adjusted. Therefore, an accumulator or a high and low pressure electromagnetic opening and closing valve is omitted and the number of the mechanism elements of a pumping apparatus can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、リニアモータで往復動部材を駆動する液体ポ
ンプに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a liquid pump in which a reciprocating member is driven by a linear motor.

(従来の技術) 例えば人工心臓は、外容器内の作動室にダイアフラムを
収納してこのダイアプラムで血液室と作動室とを区分し
、作動室に高圧(高圧エアー)と低圧(吸引圧)とを交
互に与えるようになっており、血液室は第1逆止弁を介
して吸入ポートと接続されまた第2逆止弁を介して吐出
ポートに連通している。作動室に高圧が与えられるとダ
イアフラムが加圧されて血液室を収縮しようとし、これ
により血液室の流体(血液)が第2逆止弁を介して吐出
ポートに吐出される。作動室が低圧に切換えられると、
ダイアフラムが作動室に吸引されて血液室を膨張させよ
うとし、これにより血液室に第1逆止弁を介して吸入ポ
ートより流体(血液)が吸入される。したがって、人工
心臓の作動室に正圧と負圧を交互に与えることにより1
人工心臓が、吸入ポートに流体(血液)を吸入し、吐出
ポートに吐出する。人工心臓は、その作動室に高/低圧
(エアー)を交互に与えることにより駆動される。
(Prior art) For example, in an artificial heart, a diaphragm is housed in a working chamber inside an outer container, and the diaphragm separates the blood chamber from the working chamber, and the working chamber has high pressure (high pressure air) and low pressure (suction pressure). The blood chamber is connected to the suction port via the first check valve and communicated with the discharge port via the second check valve. When high pressure is applied to the working chamber, the diaphragm is pressurized to try to contract the blood chamber, thereby causing fluid (blood) in the blood chamber to be discharged to the discharge port via the second check valve. When the working chamber is switched to low pressure,
The diaphragm is sucked into the working chamber and attempts to expand the blood chamber, which causes fluid (blood) to be sucked into the blood chamber from the suction port via the first check valve. Therefore, by alternately applying positive and negative pressure to the working chamber of the artificial heart,
The artificial heart inhales fluid (blood) into an inlet port and expels it out an outlet port. An artificial heart is driven by alternately applying high and low pressure (air) to its working chamber.

従来は、この高/低圧(エアー)の供給はエアーポンピ
ング装置で行なっている。このポンピング装置は、電気
モータ、該電気モータで駆動するエアーポンプ、エアー
ポンプの吐出圧が与えられる高圧アキュムレータ、エア
ーポンプの吸引圧が与えられる低圧アキュムレータ、高
圧アキュムレータと低圧アキュムレータを、人工心臓の
空気室に選択的に接続する高圧電磁開閉弁および低圧電
磁開閉弁で構成されており(例えば特開昭58−999
67号公報、特開昭58−169460号公報)、低圧
電磁開閉弁を閉、高圧電磁開閉弁を開にすることにより
人工心臓の空気室に高圧エアーを供給し、高圧電磁開閉
弁を閉、低圧電磁開示弁を開にすることにより人工心臓
の空気室に低圧(吸引圧)を与える。
Conventionally, this high/low pressure (air) supply is performed using an air pumping device. This pumping device includes an electric motor, an air pump driven by the electric motor, a high-pressure accumulator to which the discharge pressure of the air pump is applied, a low-pressure accumulator to which the suction pressure of the air pump is applied, and a high-pressure accumulator and a low-pressure accumulator that are connected to the air pump of an artificial heart. It consists of a high-pressure electromagnetic on-off valve and a low-pressure electromagnetic on-off valve that are selectively connected to the chamber (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-999
67, Japanese Patent Application Laid-open No. 58-169460), by closing the low-pressure solenoid on-off valve and opening the high-pressure solenoid on-off valve, high-pressure air is supplied to the air chamber of the artificial heart, and the high-pressure solenoid on-off valve is closed. Low pressure (suction pressure) is applied to the air chamber of the artificial heart by opening the low-pressure electromagnetic opening valve.

(発明が解決しようとする課題) 例えばこの種のポンピング装置は、電気モータ。(Problem to be solved by the invention) For example, a pumping device of this type is an electric motor.

エアーポンプ、アキュムレータおよび高、低圧電磁開閉
弁を含み1機器要素が多い。また、アキュムレータなど
が比較的に大きい空間を占めるので。
There are many single equipment elements, including an air pump, an accumulator, and high and low pressure electromagnetic on-off valves. Also, accumulators etc. occupy a relatively large space.

装置全体が比較的に大型となる。例えばアキュムレータ
を省略してレシプロポンプで直接に人工心臓に高圧(吐
出圧)/低圧(吸引圧)を与えようとすれば、作動流体
であるエアーが圧縮性であるので、作動流体の体積収縮
および膨張があってポンプの往復ストロークに対する空
気圧昇降量が小さい上に、吸引から吐出への切換わり時
の圧力の立」ニリが遅れまた吐出から吸引への切換ねり
時の圧力の立下りが遅れるので、エアーポンプを比較的
に大型高出力にする必要がある。
The entire device is relatively large. For example, if you try to omit the accumulator and directly apply high pressure (discharge pressure)/low pressure (suction pressure) to the artificial heart using a reciprocating pump, since the working fluid air is compressible, the volumetric contraction of the working fluid and Due to expansion, the amount of air pressure rise and fall relative to the reciprocating stroke of the pump is small, and the rise in pressure when switching from suction to discharge is delayed, and the fall in pressure when switching from discharge to suction is delayed. , it is necessary to make the air pump relatively large and high output.

本発明は、ポンピング装置の機器要素を低減しかつ装置
体積を低減することを目的とする。
The invention aims at reducing the equipment elements of a pumping device and reducing the device volume.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) 本発明のポンピング装置は、流体出力ポート(15)に
連通し非圧縮性の液体(シリコンオイル)が収納された
流体空間(50)を縮小/拡大する往復動部材(18,
19) 、該往復動部材(18,19)を往復駆動する
ための電気コイル(30)、および、該電気コイール(
30)の延びる方向と直交する方向の磁界を該電気コイ
ル(30)に与え該電気コイルに正/逆通電方向に対応
する往/復方向の移動力を発生させる磁界発生手段(2
5〜28)、を有するリニアモータ駆動の液体ポンプ(
12) ;前記電気コイル(30)に正/逆通電する通
電手段(33〜36);前記電気コイル(30)の通電
電流を検出する電流検出手段(37〜41);該電流検
出手段が検出した通電電流を積分する積分手段(43)
 ;および、li?J記積分手段(43)の積分値が設
定値(Lp)になると前記通電手段(33〜36)に通
電方向の反転を指示する通電方向制御手段(43) ;
を備える。なお、カッコ内の記号は、図面に示し後述す
る実施例の対応要素を示すものである。
(Means for Solving the Problems) The pumping device of the present invention has a reciprocating motion that reduces/enlarges a fluid space (50) that communicates with a fluid output port (15) and stores an incompressible liquid (silicone oil). Parts (18,
19), an electric coil (30) for reciprocating the reciprocating member (18, 19), and an electric coil (30) for reciprocating the reciprocating member (18, 19);
A magnetic field generating means (2) for applying a magnetic field to the electric coil (30) in a direction perpendicular to the extending direction of the electric coil (30) and generating a moving force in the reciprocating direction corresponding to the forward/reverse energization direction in the electric coil (30).
5-28), a linear motor-driven liquid pump (
12); Energizing means (33-36) for forward/reversely energizing the electric coil (30); Current detecting means (37-41) for detecting the energizing current of the electric coil (30); Integrating means (43) for integrating the applied current
; and li? energization direction control means (43) that instructs the energization means (33 to 36) to reverse the energization direction when the integral value of the integration means (43) reaches the set value (Lp);
Equipped with Note that symbols in parentheses indicate corresponding elements in the embodiments shown in the drawings and described later.

(作用) このポンピング装置を例えば、前述の人工心臓駆動に使
用する場合、リニアモータ駆動の液体ポンプ(12)が
、その流体量カポ−1〜(15)を通して人工心臓の作
動室に非圧縮性の液体(シリコンオイル)を介して高圧
(吐出圧)と低圧(吸引圧)を交互に与える。これは、
通電手段(33〜36)が液体ポンプ(12)の電気コ
イル(30)に交互に正/逆通電することにより行なわ
れる。このように液体ポンプ(12)が非圧縮性の作動
液体を人工心臓に供給するので、吸引から吐出への切換
ねり時の圧力の立上りが速くまた吐出から吸引への切換
わり時の圧力の立下りが速く、作動流体による圧力吸収
がないので、従来のポンピング装置の構成要素であるア
キュムレータや高、低圧電磁開閉弁を省略してすなわち
ポンピング装置の機構要素を低減してしかも装置体積を
小さくできる。
(Function) When this pumping device is used, for example, to drive the artificial heart described above, the linear motor-driven liquid pump (12) is incompressible into the working chamber of the artificial heart through its fluid volume capos 1 to (15). High pressure (discharge pressure) and low pressure (suction pressure) are applied alternately through the liquid (silicone oil). this is,
The energization means (33 to 36) alternately energizes the electric coil (30) of the liquid pump (12) in forward and reverse directions. Since the liquid pump (12) supplies incompressible working fluid to the artificial heart, the pressure rises quickly when switching from suction to ejection, and the pressure rises quickly when switching from ejection to suction. Since the flow rate is fast and there is no pressure absorption by the working fluid, the accumulator and high and low pressure electromagnetic on-off valves that are the components of conventional pumping equipment can be omitted, which means that the mechanical elements of the pumping equipment can be reduced and the volume of the equipment can be reduced. .

ところで人工心臓は、それを接続した生体心臓の脈動に
対して同期させて、あるいは、所要の周期に設定して駆
動しかつ、所要の流量とする必要があるが、吐出流量が
、リニアモータ駆動の液体ポンプ(12)の往復動体の
往復動ストロークで定まる。したがって上述の液体ポン
プ(12)を用いる場合に吐出流量を調整しようとする
ときには、リニアモータにリニアポテンショメータなど
の位置センサを結合して位置検出信号を得て、位置検出
信号を参照して、それが設定ストロークになると、吐出
から吸引に切換えることが考えられるが、リニアポテン
ショメータのスライダが液体ポンプの往復動体と同じく
往復動するので、その耐久性が低いという問題がある。
By the way, an artificial heart needs to be driven in synchronization with the pulsation of the biological heart to which it is connected, or set at a required cycle, and must be driven to produce the required flow rate. It is determined by the reciprocating stroke of the reciprocating body of the liquid pump (12). Therefore, when trying to adjust the discharge flow rate when using the above-mentioned liquid pump (12), a position sensor such as a linear potentiometer is coupled to the linear motor to obtain a position detection signal, and the position detection signal is referred to. When the set stroke is reached, it is conceivable to switch from discharge to suction, but since the slider of the linear potentiometer reciprocates like the reciprocating body of the liquid pump, there is a problem that its durability is low.

ところが本願発明では、上述のようにリニアモータの電
流を積分して往復動体の移動量(積分値)を得て、これ
が設定値(設定ストローク)になると通電手段(33〜
36)に通電方向の反転を指示して通電方向(つまりは
往復動体の移動方向)を反転するようにしているので、
往復動体の位置フィードバック用のリニアポテンショメ
ータなどの可動体が不要であり、その耐久性が問題にな
ることはない。
However, in the present invention, as described above, the current of the linear motor is integrated to obtain the amount of movement (integral value) of the reciprocating body, and when this reaches a set value (set stroke), the energizing means (33 to
36) to reverse the energization direction (that is, the direction of movement of the reciprocating body).
There is no need for a movable body such as a linear potentiometer for position feedback of the reciprocating body, and there is no problem with its durability.

ここで、リニアモータの電流の積分により、ストローク
が求まることを説明する。リニアモータの電気コイルに
電圧を加えると、該電気コイルには、その電気抵抗値と
該電圧に応じた電流が流れ、電気コイルは、磁界と電流
の向きから決まる方向へ動き出す。ところが、磁界中で
電気コイルが移動すると、電気コイルの動きを妨げよう
と誘導逆起電力が生じる。したがって、コイルに流れる
電流は、制御ユニットから指令された電圧とコイル抵抗
から決まる電流から、逆起電力により流れる電流を引い
た値となる。ところが、この逆起電力は、磁界の強さ及
びコイルの移動速度に比例する。
Here, it will be explained that the stroke is determined by integrating the current of the linear motor. When a voltage is applied to the electric coil of a linear motor, a current flows through the electric coil according to its electric resistance value and the voltage, and the electric coil starts moving in a direction determined by the magnetic field and the direction of the current. However, when an electric coil moves in a magnetic field, an induced back electromotive force is generated to hinder the movement of the electric coil. Therefore, the current flowing through the coil is the value obtained by subtracting the current flowing due to the back electromotive force from the current determined by the voltage commanded from the control unit and the coil resistance. However, this back electromotive force is proportional to the strength of the magnetic field and the moving speed of the coil.

したがって、逆起電力と磁界の強さがわかれば、コイル
の移動速度を計算することが可能となる。
Therefore, if the back electromotive force and the strength of the magnetic field are known, it is possible to calculate the moving speed of the coil.

ところで、コイルの動く範囲では、磁界の強さはほぼ等
しく保たれているため、逆起電力からのみで移動速度は
検知可能である。そこで移動速度を計算しそれを積分す
ることにより、ストローク量を知ることができる。
By the way, since the strength of the magnetic field is maintained approximately equal in the range in which the coil moves, the moving speed can be detected only from the back electromotive force. Therefore, by calculating the moving speed and integrating it, the stroke amount can be determined.

コイルの長さをL (m)、コイルに作用する磁界の磁
束密度をB (T)とすると、誘導逆起電力Vr(V)
は、 Vr=−B −L ・ (dX/d t)となる。なお
(dX/dt)はコイル移動速度である。そこでコイル
の抵抗をR(Ω)とすると、逆起電力による電流1 (
A)は、 Ir=Vr/R=−B−T−・ (dX/d t)/R
となる。また、通電手段(33〜36)が出力する電圧
をV (V)とすると、実際にコイルに流れる電流IC
(A)は、 I c=(V−Vr)/(R+、R37)となる。なお
、R37は、コイルに直列に接続した、コイル電流検出
用抵抗(37)の抵抗値である。
When the length of the coil is L (m) and the magnetic flux density of the magnetic field acting on the coil is B (T), the induced back electromotive force Vr (V)
becomes Vr=−B−L·(dX/dt). Note that (dX/dt) is the coil moving speed. Therefore, if the resistance of the coil is R (Ω), then the current due to the back electromotive force 1 (
A) is Ir=Vr/R=-B-T- (dX/d t)/R
becomes. Furthermore, if the voltage output by the energizing means (33 to 36) is V (V), the current that actually flows through the coil is
(A) becomes Ic=(V-Vr)/(R+, R37). Note that R37 is the resistance value of a coil current detection resistor (37) connected in series with the coil.

従って、コイルの移動速度(dX/dt)は、(d X
/ d t )=(R/(B−L))・(re  Io
 )となる。ここで、IOは、コイルの移動速度が零の
ときにコイルに流れる電流(コイルが移動し始める直前
の電流値)である。すなわちコイルの移動速度(dX/
dt)は、移動中のコイルに流れている電流Icより停
止中電流丁0を減算した値に比例する。このように、コ
イル電流を検出してコイルの移動速度(dx/dt)を
算出することができる。
Therefore, the moving speed of the coil (dX/dt) is (dX
/dt)=(R/(BL))・(re Io
). Here, IO is the current flowing through the coil when the moving speed of the coil is zero (current value immediately before the coil starts moving). In other words, the moving speed of the coil (dX/
dt) is proportional to the value obtained by subtracting the current Ic flowing through the moving coil from the current Ic flowing during stopping. In this way, the moving speed (dx/dt) of the coil can be calculated by detecting the coil current.

この移動速度(dX/dt)を積分すると、次の通りに
、コイルの移動量Xが得られる。
By integrating this moving speed (dX/dt), the moving amount X of the coil is obtained as follows.

x=4 (R/(B −L))・(Ic−Io)・dt
すなわち、コイル電流Icを検出して、上式のように積
分することにより、コイルの移動量すなわちストローク
を知ることができる。
x=4 (R/(B-L))・(Ic-Io)・dt
That is, by detecting the coil current Ic and integrating it as shown in the above equation, the amount of movement of the coil, that is, the stroke can be determined.

ところで、上式の比例係数の内、コイル抵抗Rは、温度
に依存するため、リニアモータの作動中に経時変化する
。したがって、コイル抵抗Rを一定として上式でストロ
ークを演算すると、算出ストロークが実ストロークから
ずれるようになる。
Incidentally, among the proportional coefficients in the above equation, the coil resistance R depends on the temperature and therefore changes over time during operation of the linear motor. Therefore, if the stroke is calculated using the above formula with the coil resistance R constant, the calculated stroke will deviate from the actual stroke.

そこで本発明の好ましい実施例では、コイル電流を、コ
イルに直列に接続した抵抗(37)で検出して、コイル
印加電圧(V −Ic−R37)とコイル電流(I c
)の関係からコイル抵抗(R=V/IcR37)を算出
して、上記積分式中のコイル抵抗Rをこの算出値に更新
してストローク(X)を算出する。後述する、人工心臓
駆動態様の実施例では、人工心臓の収縮期(吐出期)は
りニアモー夕の電気コイルに加える電圧を一定に保ち、
拡張期(吸入期)には、それ以下の電圧に設定する。
Therefore, in a preferred embodiment of the present invention, the coil current is detected by a resistor (37) connected in series with the coil, and the coil applied voltage (V - Ic - R37) and coil current (I c
) is calculated from the relationship (R=V/IcR37), and the stroke (X) is calculated by updating the coil resistance R in the above integral equation to this calculated value. In the embodiment of the artificial heart drive mode described later, the voltage applied to the electrical coil of the near motor during the systolic phase (ejection phase) of the artificial heart is kept constant,
During the diastolic phase (inhalation phase), the voltage is set lower than that.

そこで収縮期(吐出期)の中で電流値の最大の時に、コ
イル速度(dX/dt)が最低になる。このときの通電
手段(33〜36)の出力電圧Voをコイル電流で除し
た値(R+R37)より、電流検出用抵抗の抵抗値R3
7を減算した値を、コイル抵抗Rとして用いる。このよ
うに、往復動部材の1周期(人工心臓の吐出期)毎に現
状のコイル抵抗Rを算出して、ストローク量(X)を算
出する上記積分式中のコイル抵抗Rを現状のものに更新
することにより、リニアモータ作動中の温度変化(作動
スタート時は低く、作動時間の経過と共に高くなる)に
よる、ストローク(人工心臓の流量)の変動が防止され
る。
Therefore, the coil speed (dX/dt) becomes the lowest when the current value is maximum during the systolic phase (exhalation phase). At this time, the resistance value R3 of the current detection resistor is calculated from the value (R+R37) obtained by dividing the output voltage Vo of the energizing means (33 to 36) by the coil current.
The value obtained by subtracting 7 is used as the coil resistance R. In this way, the current coil resistance R is calculated for each cycle of the reciprocating member (the ejection period of the artificial heart), and the coil resistance R in the above integral formula for calculating the stroke amount (X) is set to the current value. By updating, fluctuations in the stroke (flow rate of the artificial heart) due to temperature changes during operation of the linear motor (low at the start of operation, increasing as the operation time elapses) are prevented.

本発明の他の目的および特徴は1図面を参照した以下の
実施例の説明より明らかになろう。
Other objects and features of the invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to one drawing.

(実施例) 第1図に5本発明の一実施例を1人工心臓に結合した態
様で示す。人工心臓lは、外容器内の作動室3にダイア
フラム2を収納し、ダイアフラム2の内空間4に吸引用
逆止弁5を介して第1カニユーレ7を連通とし、かつ吐
出用逆止弁6を介して第2カニユーレ8を連通とした公
知の構造のものであり1図示状態では、第1カニユーレ
7を生体心臓の左心房lOに接続し、第2カニユーレ8
を大動脈11に接続している。人工心臓1の、シリコン
オイル3を収納した作動室3は、チューブ9を介して、
リニアモータ駆動の流体ポンプ12の出力ポート15に
接続されている。第1図には、もう1組の人工心臓10
1を生体心臓に接続した態様を示している。この人工心
IQ 101の作動室はチューブ9を介して、もう1つ
の流体ポンプ1201の出力ポート15o1に接続され
ている。
(Embodiment) FIG. 1 shows five embodiments of the present invention coupled to an artificial heart. The artificial heart 1 houses a diaphragm 2 in a working chamber 3 in an outer container, communicates with the inner space 4 of the diaphragm 2 via a suction check valve 5, and has a discharge check valve 6. It has a known structure in which the second cannula 8 is in communication with the second cannula 8 through a
is connected to the aorta 11. The working chamber 3 of the artificial heart 1 containing the silicone oil 3 is connected to the working chamber 3 via the tube 9.
It is connected to an output port 15 of a fluid pump 12 driven by a linear motor. In Figure 1, another set of artificial hearts 10
1 is connected to a living heart. The working chamber of this artificial heart IQ 101 is connected via a tube 9 to an output port 15o1 of another fluid pump 1201.

流体ポンプ1201は、流体ポンプ12の構造と全く同
一構造であり、かつ同一寸法である。
Fluid pump 1201 has exactly the same structure and dimensions as fluid pump 12.

第2a図に、リニアモータ駆動の流体ポンプ12の拡大
縦断面を示し、第2b図に、第2a図のTIB−IIB
線断面を示す。これらの図面を参照すると、流体出力ポ
ート15が形成された端部材14は、外ケース16と共
に、リング13に固着されている。リング13には大略
円筒状のベローズ19の右端が固着されている。ベロー
ズ19の左端には、隔壁部材17が固着されている。こ
れら端部材14.ベローズ19および隔壁部材17で、
出力ポート15に連通ずる流体空間50が区画されてい
る。
FIG. 2a shows an enlarged vertical section of the linear motor-driven fluid pump 12, and FIG. 2b shows the TIB-IIB of FIG. 2a.
A line cross section is shown. Referring to these figures, an end member 14 having a fluid output port 15 formed therein is secured to the ring 13 along with an outer case 16. The right end of a substantially cylindrical bellows 19 is fixed to the ring 13. A partition member 17 is fixed to the left end of the bellows 19. These end members 14. With the bellows 19 and the partition member 17,
A fluid space 50 communicating with the output port 15 is defined.

隔壁部材17の中心には、ロッド18の右端が固着され
ている。このロッド18を右/左に往/復駆動すること
により、流体空間50が縮小/拡大し、出力ポート15
より流体空間50のシリコンオイルが人工心91の作動
室3に供給され、また、作動室3のシリコンオイルが出
力ポート15を通して流体空間50に吸入される。
A right end of a rod 18 is fixed to the center of the partition member 17. By driving this rod 18 back and forth to the right/left, the fluid space 50 is contracted/expanded, and the output port 15
The silicone oil in the fluid space 50 is then supplied to the working chamber 3 of the artificial heart 91, and the silicone oil in the working chamber 3 is sucked into the fluid space 50 through the output port 15.

外ケース16の左端壁には、リニアモータの端板51が
固着されており、この端板51の中心点を間に置いて、
相対向する2つの、磁性体の支持板21.22の右端が
、磁性体の端板51に固着されている。支持板21.2
2の左端は、もう1つの、磁性体の端板52に固着され
ている。支持板21.22で、それらの間に第1および
第2の軸受け20Aおよび20Bが支持されており、こ
れらの軸受け2OAおよび20Bを、ロッド18が貫通
している。支持板21の上面には永久磁石板25が、支
持板22の下面には永久磁石板26が固着されている。
An end plate 51 of the linear motor is fixed to the left end wall of the outer case 16, and the center point of the end plate 51 is placed in between.
The right ends of the two opposing magnetic support plates 21 and 22 are fixed to the magnetic end plate 51. Support plate 21.2
The left end of 2 is fixed to another end plate 52 of magnetic material. Support plates 21.22 support between them first and second bearings 20A and 20B, through which the rod 18 passes. A permanent magnet plate 25 is fixed to the upper surface of the support plate 21, and a permanent magnet plate 26 is fixed to the lower surface of the support plate 22.

端板51および5゛2の上端には磁性体の支持板23が
、また端板51および52の下端には磁性体の支持板2
4が固着されており、支持板23の下面には永久磁石板
27が、支持板24の上面には永久磁石板28が固着さ
れている。永久磁石板25と27の間、および永久磁石
板26と28の間には、コイルボビン29が通る空間が
あり、そこにコイルボビン29が配設されている。この
コイルボビン29を、永久磁石板25.支持板21゜ロ
ッド18.支持板22および永久磁石板26が貫通して
いる。コイルボビン29には電気コイル30が巻回され
ている。また、このコイルボビン29には、第2b図に
示すように、支持板21と22の間の空隙を通るアーム
29Aが一体になっており、このアーム29Aにロッド
18が固着されている。したがって、コイルボビン29
が右左に移動することによりロッド18が右左に移動し
、隔壁部材17が右左に駆動され、流体空間50が縮小
/拡大し、出力ポート15より流体空間50のシリコン
オイルが人工心ffa 1の作動室3に供給され、また
、作動室3の空気が出力ポート15を通して流体空間5
0に吸入される。
A magnetic support plate 23 is provided at the upper end of the end plates 51 and 52, and a magnetic support plate 23 is provided at the lower end of the end plates 51 and 52.
A permanent magnet plate 27 is fixed to the lower surface of the support plate 23, and a permanent magnet plate 28 is fixed to the upper surface of the support plate 24. Between the permanent magnet plates 25 and 27 and between the permanent magnet plates 26 and 28, there is a space through which the coil bobbin 29 passes, and the coil bobbin 29 is disposed therein. This coil bobbin 29 is attached to the permanent magnet plate 25. Support plate 21° rod 18. A support plate 22 and a permanent magnet plate 26 penetrate therethrough. An electric coil 30 is wound around the coil bobbin 29. Moreover, as shown in FIG. 2b, this coil bobbin 29 is integrated with an arm 29A that passes through the gap between the support plates 21 and 22, and the rod 18 is fixed to this arm 29A. Therefore, the coil bobbin 29
moves to the right and left, the rod 18 moves to the right and left, the partition member 17 is driven right and left, the fluid space 50 contracts/expands, and the silicone oil in the fluid space 50 is released from the output port 15 to operate the artificial heart ffa 1. The air in the working chamber 3 is supplied to the fluid space 5 through the output port 15.
Inhaled to 0.

永久磁石板25は、上表面がN極に、下表面がS極にな
るように均一に永久磁化しており、永久磁石板27は、
上表面がN t4に、下表面がS極になるように均一に
永久磁化しており、永久磁石板25と27の間の空間す
なわち電気コイル30が移動する空間には、永久磁石板
25側がN極で、永久磁石板27側がS極の、実質上均
一な磁界(平行磁界)が形成されている。磁束は、永久
磁石板25の上面−永久磁石板27の下面−永久磁石板
27の上面−支持板23一端板51.52−支持板21
−永久磁石板25の下面−永久磁石板25の上面、とい
う経路で流れる。
The permanent magnet plate 25 is uniformly permanently magnetized so that the upper surface becomes the N pole and the lower surface becomes the S pole, and the permanent magnet plate 27 is
It is uniformly permanently magnetized so that the upper surface is N t4 and the lower surface is S pole, and in the space between permanent magnet plates 25 and 27, that is, the space in which the electric coil 30 moves, A substantially uniform magnetic field (parallel magnetic field) is formed, with the north pole being the south pole and the permanent magnet plate 27 side being the south pole. The magnetic flux is: the upper surface of the permanent magnet plate 25 - the lower surface of the permanent magnet plate 27 - the upper surface of the permanent magnet plate 27 - the one end plate 51, 52 of the support plate 23 - the support plate 21
- The lower surface of the permanent magnet plate 25 - The upper surface of the permanent magnet plate 25.

永久磁石板26は、下表面がN極に、上表面がS極にな
るように均一に永久磁化しており、永久磁石板28は、
上表面がS極に、下表面がN極になるように均一に永久
磁化しており、永久磁石板26と28の間の空間すなわ
ち電気コイル30が移動する空間には、永久磁石板26
側がN極で、永久磁石板28側がS極の、実質上均一な
磁界が形成されている。磁束は、永久磁石板26の下面
−永久磁石板28の上面−永久磁石板28の下面−支持
板24一端板51.52−支持板22−永久磁石板26
の上面〜永久磁石板26の下面、という経路で流れる。
The permanent magnet plate 26 is uniformly permanently magnetized so that the lower surface becomes the N pole and the upper surface becomes the S pole.
It is uniformly permanently magnetized so that the upper surface becomes the S pole and the lower surface becomes the N pole, and the space between the permanent magnet plates 26 and 28, that is, the space where the electric coil 30 moves, is
A substantially uniform magnetic field is formed with the north pole on the side and the south pole on the permanent magnet plate 28 side. The magnetic flux is: the lower surface of the permanent magnet plate 26 - the upper surface of the permanent magnet plate 28 - the lower surface of the permanent magnet plate 28 - the support plate 24 one end plate 51.52 - the support plate 22 - the permanent magnet plate 26
It flows along a path from the upper surface to the lower surface of the permanent magnet plate 26.

今、電気コイル30に、それの、永久磁石25−27間
の部分で、第2a図紙面を表から裏に抜ける方向の電流
(正方向電流)が流れると、フレミングの左手の法則に
より、電気コイル3oの、永久磁石25−27間の部分
、ならびに、永久磁石26−28間の部分に、右方に向
かう電磁力が作用し、電気コイル30つまりはコイルボ
ビン29が第2a図で右方に移動しロッド18が右方に
駆動される(吐出)。電気コイル30に、上記とは逆方
向の電流(逆方向電流)が流れると、コイルボビン29
が左方に移動しロッド18が左方に駆動される(吸入)
Now, if a current (positive direction current) flows through the electric coil 30 between the permanent magnets 25 and 27 in the direction of passing from the front to the back of the paper in Figure 2a, then according to Fleming's left hand rule, the electric current An electromagnetic force directed to the right acts on the portion of the coil 3o between the permanent magnets 25 and 27 and between the permanent magnets 26 and 28, causing the electric coil 30, that is, the coil bobbin 29 to move to the right in FIG. 2a. The rod 18 is moved to the right (discharge). When a current in the opposite direction to the above (reverse direction current) flows through the electric coil 30, the coil bobbin 29
moves to the left and the rod 18 is driven to the left (inhalation)
.

iU気ココイル30モータドライバ31に接続されてい
る。モータドライバ31およびそれの通電制御を行なう
ポンピングコントロ〜う42の構成を第3図に示す。第
3図を参照すると、前述のりニアモータの電気コイル3
0は1通電方向切換リレー33の給電接点に接続されて
いる。リレー33のコイルは、リレードライバ(増幅器
)34に接続されている。リレー33は、そのコイルに
通電がない(リレードライバ34への信号Sが低レベル
0=L)とき、第3図に示すようにリレー接片が位置し
、このときりニアモータ12の電気コイル30は正方向
通電(吐出)となる。信号Sが高レベル1=Hになると
、リレードライバ34がリレー33のコイルに通電し、
リレー接片が切換わって、電気コイル30は逆方向通電
(吸入)となる。
The iU air coil 30 is connected to the motor driver 31. FIG. 3 shows the configuration of the motor driver 31 and the pumping controller 42 that controls the energization of the motor driver 31. Referring to FIG. 3, the electric coil 3 of the linear motor described above
0 is connected to the power supply contact of the 1 energization direction switching relay 33. The coil of the relay 33 is connected to a relay driver (amplifier) 34. When the coil of the relay 33 is not energized (the signal S to the relay driver 34 is at low level 0=L), the relay contact is positioned as shown in FIG. is positive direction energization (discharge). When the signal S becomes high level 1=H, the relay driver 34 energizes the coil of the relay 33,
The relay contact is switched, and the electric coil 30 is energized in the reverse direction (suction).

電気コイル30には、定電圧コイルドライバ(指定され
たレベルの電圧を出力する定電圧増幅器)35が、D/
Aコンバータ36の出力信号に対応するレベルの電圧を
印加する。電気コイル30には、電流検出用の、低抵抗
値の抵抗37がリレー33を介して接続され、この抵抗
37の電圧(コイル電流信号:電気コイル30の電流I
cに比例する電圧)がローパスフィルタ38を通して増
幅器39に与えられ、そこでレベル校正されてホールド
回路40に与えられる。ホールド回路40の保持電圧は
、A/Dコンバータ41でデジタルデータに変換されて
、ポンピングコントローラ42のマイクロプロセッサ(
以下CPUと称す)43に与えられる。なお、リレー3
3の切換え信号Sおよび電気コイル30印加ボ圧を指定
するデータV。は、CPU43がモータドライバ31に
与える。
The electric coil 30 has a constant voltage coil driver (a constant voltage amplifier that outputs a voltage at a specified level) 35 that connects the D/
A voltage at a level corresponding to the output signal of the A converter 36 is applied. A resistor 37 with a low resistance value for current detection is connected to the electric coil 30 via a relay 33, and the voltage of this resistor 37 (coil current signal: current I of the electric coil 30) is connected to the electric coil 30 via a relay 33.
(a voltage proportional to c) is applied to an amplifier 39 through a low-pass filter 38, where the level is calibrated and applied to a hold circuit 40. The holding voltage of the hold circuit 40 is converted into digital data by the A/D converter 41, and the microprocessor (
(hereinafter referred to as CPU) 43. In addition, relay 3
3 switching signal S and data V specifying the voltage to be applied to the electric coil 30. is given to the motor driver 31 by the CPU 43.

ポンピングコントローラ42は、CPU43と操作ボー
ド42で構成されている。操作ボード42には1図示し
ないが、各種駆動パラメータの調整を指示する多数のキ
ースイッチと、その時の各パラメータの値を表示する様
々な表示器が備わっている。調整可能なパラメータとし
ては、人工心Ika1に印加する駆動液体(シリコンオ
イル)を駆動する力(正、逆通電電流値)、正圧を印加
する期間及び拍動周期が含まれる。また、この例では、
人工心臓1に正圧を印加するタイミングと負圧を印加す
るタイミングと、をCPU43の内部で生成する(内部
同期)か、又は外部から印加される同期信号(第3図の
「外部同期」)に同期するかを切換え可能になっている
。なお、第1図に示すモータドライバ3101の構成も
モータドライバ31の構成と同一であり、また、ポンピ
ングコントローラ4201の構成もポンピングコントロ
ーラ42の構成と同一である。
The pumping controller 42 includes a CPU 43 and an operation board 42. Although not shown, the operation board 42 is equipped with a large number of key switches for instructing adjustment of various drive parameters, and various indicators for displaying the values of each parameter at that time. The adjustable parameters include the force (positive and reverse current values) for driving the driving liquid (silicon oil) applied to the artificial heart Ika1, the period for applying positive pressure, and the pulsation cycle. Also, in this example,
The timing for applying positive pressure and the timing for applying negative pressure to the artificial heart 1 are generated within the CPU 43 (internal synchronization), or synchronization signals are applied from outside ("external synchronization" in FIG. 3). It is possible to switch whether to synchronize with The configuration of the motor driver 3101 shown in FIG. 1 is also the same as that of the motor driver 31, and the configuration of the pumping controller 4201 is also the same as that of the pumping controller 42.

第4図に、第3図に示すCPU43の制御動作の概要を
示す、電源が投入される(ステップ1:以下カッコ内で
はステップという語を省略)と、CPU60は初期化(
2)を行なう。即ち、内部メモリの内容をクリアし、出
力ポートには時期時の出力信号レベルを出力し、内部メ
モリの各種パラメータ値を書込む領域(レジスタ)に予
め定めている初期値(標準値)を設定(書込み)する。
FIG. 4 shows an overview of the control operation of the CPU 43 shown in FIG.
Do 2). In other words, the contents of the internal memory are cleared, the output signal level at the specified time is output to the output port, and the predetermined initial value (standard value) is set in the area (register) in which various parameter values of the internal memory are written. (write).

この初期化(2)において、吐出期に電気コイル30に
印加する電圧データVPを書込むレジスタVpに、標準
値Vpsを書込み、吐出期ストローク(吐出期間)デー
タLpを書込むレジスタLPに標準値Lpsを、吸入期
に電気コイル30に印加する電圧データVnを書込むレ
ジスタVnに標準値Vnsを、内部同期駆動の場合の拍
周期データTcを書込むレジスタTcに標準値Tcsを
、電気コイル30の温度変化による抵抗値変化によるス
トローク計算値の誤差を補正する係数データA(A=R
/Rs;Rは時々刻々のコイル抵抗、Rsは標準温度で
のコイル抵抗)を書込むレジスタAに標準値As(As
 =1)を、電気コイル30が移動を開始する直前の電
流値上。(通電レベルを次第に上げたときコイル30が
停止を維持する最高電流値)を書込むレジスタI。に標
準値Iosを、ストローク計算式中のR/(B −L)
を表わすデータDを書込むレジスタDに標準値Ds=R
s/(B−L)を。
In this initialization (2), the standard value Vps is written in the register Vp in which the voltage data VP applied to the electric coil 30 during the discharge period is written, and the standard value Vps is written in the register LP in which the discharge period stroke (discharge period) data Lp is written. Lps, the standard value Vns to the register Vn which writes the voltage data Vn applied to the electric coil 30 during the inhalation period, the standard value Tcs to the register Tc which writes the pulse cycle data Tc in the case of internal synchronous drive, and the electric coil 30. Coefficient data A (A=R
/Rs; R is the instantaneous coil resistance, Rs is the coil resistance at standard temperature). The standard value As (As
= 1) above the current value immediately before the electric coil 30 starts moving. (The maximum current value at which the coil 30 remains stopped when the energization level is gradually increased) is written in the register I. The standard value Ios is set to R/(B - L) in the stroke calculation formula.
Standard value Ds=R is written in register D to which data D representing
s/(BL).

また、コイル電流検出用抵抗37の抵抗値R37を書込
むレジスタR37に標準値R37sを、書込む。
Further, the standard value R37s is written in the register R37 in which the resistance value R37 of the coil current detection resistor 37 is written.

初期化(2)を終えるとCPU43は、操作ボード42
に備わった各種キースイッチの入力操作の読取りと入力
に応じた設定値(上記各種レジスタの内容)の変更、及
び、その時の各種パラメータの設定値の、操作ボード4
2への表示出力処理を行なう (4)。
After completing the initialization (2), the CPU 43
The operation board 4 reads the input operations of the various key switches provided on the board, changes the setting values (contents of the above-mentioned various registers) according to the input, and changes the setting values of various parameters at that time.
2 (4).

操作ボード42のスタートキースイッチが操作されると
、CPU43は、拍動回数カウント用のレジスタPの内
容を1として(6)、まず吐出期の電圧Vp(レジスタ
Vpの内容)をD/Aコンバータ36に出力する(この
時点では、初期化によりS二〇を出力している)が、瞬
間に出力を0からVPに切換えると、電気コイル30へ
の過渡突入電流が過大になり過ぎるため、微小時間の経
過毎に所定ステップづつ出力データVOを上昇させて、
過渡突入期間t1を終了する時点に、出力データvoを
VPとする(7)。これにより吐出期の電圧VPが、コ
イルドライバ35から電気コイル30に印加され、電気
コイル30に正方向電流が流れる(第2a図の流体空間
50が縮小され高圧が人工心臓1に印加される)。
When the start key switch on the operation board 42 is operated, the CPU 43 sets the content of the register P for counting the number of beats to 1 (6), and first converts the voltage Vp in the ejection period (the content of the register Vp) to the D/A converter. 36 (at this point, it is outputting S20 due to initialization), but if the output is instantaneously switched from 0 to VP, the transient rush current to the electric coil 30 will be too large, so Increase the output data VO by a predetermined step every time the time elapses,
At the end of the transient entry period t1, the output data vo is set to VP (7). As a result, the voltage VP during the exhalation phase is applied from the coil driver 35 to the electric coil 30, and a positive current flows through the electric coil 30 (the fluid space 50 in FIG. 2a is reduced and high voltage is applied to the artificial heart 1). .

吐出期電圧Vpを出力する(7)とCPU43は。The CPU 43 outputs the ejection phase voltage Vp (7).

微小時間dtのタイミングをとるためタイマdtをスタ
ートして(8)そのタイムオーバを待ち(9)、タイム
オーバすると、電気コイル30の電流値Icを読込む(
10)。これは、まずホールド回路40にホールドを指
示して、その時点の電流検出信号を保持させ、A/Dコ
ンバータ41にデジタル変換を指示して、A/Dコンバ
ータ41が出力するデジタルデータを読込むことにより
行なう。読込んだ電流値データIcは、レジスタRIc
に書込む。
In order to take the timing of the minute time dt, start the timer dt (8), wait for the time to elapse (9), and when the time elapses, read the current value Ic of the electric coil 30 (
10). This first instructs the hold circuit 40 to hold to hold the current detection signal at that point, instructs the A/D converter 41 to perform digital conversion, and reads the digital data output by the A/D converter 41. Do it by doing this. The read current value data Ic is stored in register RIc.
write to.

次にCPU43は、dtの間の、電気コイル30(ロッ
ド18)の移動量 D・(Rlc  Io)・A−dt を算出して、レジスタXの内容に加えて(積分して)、
加えた和を該レジスタXに更新書込みする(11)。す
なわち、ロッド18の移動量を算出し、レジスタXの内
容を算出した値に更新する。
Next, the CPU 43 calculates the amount of movement D・(Rlc Io)・A−dt of the electric coil 30 (rod 18) during dt, adds it to the contents of the register X (integrates it),
The added sum is updated and written to the register X (11). That is, the amount of movement of the rod 18 is calculated, and the contents of register X are updated to the calculated value.

なお、D、Rlc、IOおよびAは、それぞれ前述のレ
ジスタD、R1c、IOおよびAの内容であり、RIc
は、この時点のコイル電流値1cを示すものである。
Note that D, Rlc, IO, and A are the contents of the aforementioned registers D, R1c, IO, and A, respectively, and RIc
indicates the coil current value 1c at this point.

次に、レジスタXの内容X(ロッド18の右方向移af
i)がレジスタLPの内容Lp(ロッド18の右方向駆
動ストローク設定値;吐出期間)以上になっているかを
チエツクして(12) 、なっていないと、タイマdt
をスタートする(18)。
Next, the contents of register X (rightward movement af of rod 18)
i) is equal to or greater than the content Lp of the register LP (rightward drive stroke setting value of the rod 18; discharge period) (12), and if not, the timer dt
Start (18).

このようにして、ステップ8−9−10−11−12−
8をめぐり、X≧LPになる(スタート指示後、第1拍
の吐出期間が終了する)と、電気コイル30の通電電流
を零としく13)、リレー33を切換えて電気コイル3
0の通電方向を反転して逆方向通電を設定しく14)、
この時点(第1拍)ではレジスタPの内容Pが1である
ので(I5)、レジスタPの内容を2にして(16)、
今度は、第1拍の吸入期電圧を印加するため、微小時間
の経過毎に所定ステップづつ出力データ■oを上昇させ
て、過渡突入期間t2を終了する時点に、出力データV
OをVnとする(17)。これにより吸入期の電圧Vn
が、コイルドライバ35から電気コイル30に印加され
、電気コイル30に逆方向電流が流れる(第2a図の流
体空間50が拡大され負圧が人工心臓1に印加される)
In this way, step 8-9-10-11-12-
8, when X≧LP (after the start instruction, the ejection period of the first beat ends), the current flowing through the electric coil 30 is reduced to zero (13), the relay 33 is switched, and the electric coil 3
Reverse the energization direction of 0 and set the reverse direction energization14),
At this point (first beat), the content P of register P is 1 (I5), so the content of register P is set to 2 (16),
This time, in order to apply the inhalation phase voltage of the first beat, the output data ■o is increased by a predetermined step every minute time elapses, and when the transient rush period t2 ends, the output data V
Let O be Vn (17). As a result, the voltage Vn during the inhalation phase
is applied to the electric coil 30 from the coil driver 35, and a reverse current flows through the electric coil 30 (the fluid space 50 in FIG. 2a is expanded and negative pressure is applied to the artificial heart 1).
.

吸入期電圧Vnを出力する(17)とCPU43は、吸
入期から吐出期への切換えタイミングになるのを待つ(
18)。すなわち、外部同期が設定されているときには
、外部同期信号パルス(生体心臓の1拍毎に1パルス発
生される信号で5人工心臓lの吐出期始点に割り当てら
れた信号)が到来するのを待ち、内部同期が設定されて
いるときには1図示しない拍動設定フローにより設定し
た内部タイマ(T cの時限をとるプログラムタイマ)
のタイムオーバを待つ。
After outputting the inhalation phase voltage Vn (17), the CPU 43 waits for the switching timing from the inhalation phase to the exhalation phase (
18). That is, when external synchronization is set, the system waits for the arrival of an external synchronization signal pulse (a signal that is generated one pulse per beat of the living heart and is assigned to the start point of the ejection period of the artificial heart). , when internal synchronization is set, an internal timer (program timer that takes a time limit of Tc) set by the pulsation setting flow (not shown) is used.
wait for timeout.

吸入期から吐出期への切換えタイミングになると、電気
コイル30の電流を零としく19)、 リレー33を正
方向通電に切換えて(20)、レジスタXをクリアしく
21)、ステップ7に進む。
When the timing for switching from the inhalation period to the exhalation period comes, the current in the electric coil 30 is reduced to zero (19), the relay 33 is switched to positive direction energization (20), the register X is cleared (21), and the process proceeds to step 7.

以上により、スタートから1拍分の吐出/吸入工程の制
御を終了したことになる。なお、スタート直後は、ロッ
ド18の位置が不明であるので、ロッドの初期位置が右
寄りであったときには正方向通電(吐出期通電)をして
いる間に、ベローズ19が過度に圧縮されてロッド18
の右移動が停止し、しかもなお正方向通電が継続するか
も知れないし、逆に、ロッド18の初期位置が左寄りで
あったときには、ベローズ19を過度に圧縮するまでに
吐出期間を終了しまだ圧縮しうるのに正方向通電を停止
するかも知れない。したがって、スタート直後の第1拍
の吐出期の、電気コイル30負荷および移動速度にはば
らつきが予想されるので、第1拍の吐出期の検出電流(
RIc)に基づいた電気コイル30の抵抗値Rの計算(
22)と抵抗値に基づいた補正係数への変更(23)は
実行しない。なお1以上の第1拍の制御を完了した時点
には、レジスタPの内容が、ステップ16の実行により
、2になっている。
With the above, the control of the exhalation/inhalation process for one beat from the start is completed. Immediately after the start, the position of the rod 18 is unknown, so if the initial position of the rod is on the right side, the bellows 19 will be excessively compressed during forward energization (discharge phase energization) and the rod 18
may stop moving to the right and continue to be energized in the forward direction, or conversely, if the initial position of the rod 18 is to the left, the discharge period will end before the bellows 19 is compressed excessively, and the compression may still continue. Even though it is possible to do so, the forward current supply may be stopped. Therefore, since it is expected that there will be variations in the load and moving speed of the electric coil 30 during the ejection period of the first beat immediately after the start, the detected current (
Calculation of the resistance value R of the electric coil 30 based on RIc) (
22) and the change to the correction coefficient based on the resistance value (23) are not executed. Note that at the time when control of one or more first beats is completed, the contents of register P are 2 due to execution of step 16.

第2拍の吐出期のCPU43の処理も、前述のステップ
7〜14の処理と同じであるが、これを終了したとき、
レジスタPの内容が2であるので、CPU43は、ステ
ップ15が622に進んで、電気コイル30の抵抗値R
を算出釘る。すなわちR=V o/RIc−R37を算
出する。なお、voは、電気コイル30に印加した電圧
、RI cはレジスタRIcの内容であって、吐出期未
尾の電気コイル30の電流値Ic、R37はレジスタR
37の内容であって、電流検出用抵抗37の抵抗値であ
る。次にCPU43は、補正係数A=R/Rsを算出し
てレジスタAに更新書込みする。
The processing of the CPU 43 during the ejection period of the second beat is also the same as the processing of steps 7 to 14 described above, but when this is finished,
Since the content of the register P is 2, the CPU 43 proceeds from step 15 to 622 and calculates the resistance value R of the electric coil 30.
Calculate it. That is, R=Vo/RIc-R37 is calculated. Note that vo is the voltage applied to the electric coil 30, RIc is the content of the register RIc, the current value Ic of the electric coil 30 before the ejection period, and R37 is the register R
37, which is the resistance value of the current detection resistor 37. Next, the CPU 43 calculates the correction coefficient A=R/Rs and updates it in the register A.

Rsは、電気コイル3oの標僧抵抗値である。このよう
に更新した補正係数Aは、次回の吐出期のストロークX
の算出(ステップ11)で用いられる。
Rs is the standard resistance value of the electric coil 3o. The correction coefficient A updated in this way is the stroke X of the next discharge period.
is used in the calculation (step 11).

補正係数Aを更新するとCPU43は、第2拍の吸入期
の処理(17〜21)を実行する。この内容は、前述の
第1拍の吸入期の処理の内容と同様である。
After updating the correction coefficient A, the CPU 43 executes the processes (17 to 21) for the inhalation period of the second beat. This content is similar to the content of the process during the inhalation period of the first beat described above.

以下同様に、第3拍、第4拍、第5拍、・・・の処理を
実行する。第3拍の吐出期のストロークXの算出(11
)においては、第2拍の吐出期の処理の終了後、吸入期
の処理に進むまでに算出(22)した電気コイル30の
抵抗値Rに基づいて算出(23)した補正係数Aが用い
られ、同様に、第4拍の吐出期のストロークの算出にお
いては第3拍の吐出期の終了直後に算出した補正係数A
が用いられる。以下同様である。
Thereafter, the processing for the third beat, fourth beat, fifth beat, etc. is executed in the same manner. Calculation of stroke X during the exhalation period of the third beat (11
), the correction coefficient A calculated (23) is used based on the resistance value R of the electric coil 30 calculated (22) after the processing of the exhalation period of the second beat ends and before proceeding to the processing of the inhalation period. Similarly, in calculating the stroke of the ejection period of the fourth beat, the correction coefficient A calculated immediately after the end of the ejection period of the third beat is used.
is used. The same applies below.

このように、電気コイル30の通電電流値Icを積分(
11)してロッド18のストロークXを算出してそれが
設定値Lpになると、吐出から吸入に切換えるので、設
定値LPおよび又は吐出期印加電圧Vpを調整すること
により、液体ポンプ12の吐出流量、つまりは人工心臓
1の吐出流量。
In this way, the current value Ic of the electric coil 30 is integrated (
11) When the stroke X of the rod 18 is calculated and it reaches the set value Lp, the discharge is switched to suction. , that is, the discharge flow rate of the artificial heart 1.

が調整される。この調整は、この実施例では、操作ボー
ド44のキー操作により、レジスタLpおよび又はVp
の内容を変更することにより可能である。このように、
ポテンショメータなどの、位置検出手段を用いることな
く、吐出流量の調整が可能である。
is adjusted. In this embodiment, this adjustment is performed by operating the keys on the operation board 44 to register Lp and/or Vp.
This is possible by changing the contents of . in this way,
The discharge flow rate can be adjusted without using a position detection means such as a potentiometer.

また、電気コイル30の抵抗値Rを検出して、それに対
応してストローク演算式(積分式)の補正係数Aを更新
するので、すなわち電気コイル30の抵抗値Rの変動(
主に温度変化に原因する)に対応してストローク演算式
を修正するので、電気コイル30の温度変化による抵抗
値の変化があっても、正確なストロークすなわち吐出流
量が維持される。
In addition, since the resistance value R of the electric coil 30 is detected and the correction coefficient A of the stroke calculation formula (integral formula) is updated accordingly, the variation in the resistance value R of the electric coil 30 (
Since the stroke calculation formula is corrected in response to changes in temperature (mainly caused by temperature changes), an accurate stroke, that is, a discharge flow rate, is maintained even if there is a change in resistance value due to a change in temperature of the electric coil 30.

なお、上記実施例においては、吐出圧および吸入圧の立
上り特性は固定にしているが、前述のように、電気コイ
ル30の電流値1cを検出して移動速度dX/dtを算
出することができるので、吐出圧および又は吸引圧の立
上りおよび又は立下りの速度を制御することも出来る。
In the above embodiment, the rising characteristics of the discharge pressure and suction pressure are fixed, but as described above, the moving speed dX/dt can be calculated by detecting the current value 1c of the electric coil 30. Therefore, it is also possible to control the rising and/or falling speeds of the discharge pressure and/or suction pressure.

すなわち、所定の立上り、立下りパターンで電気コイル
30に流す電流を制御する(これはD/Aコンバータ3
6に与えるデータV。を時系列で所定の立上り、立下が
りパターンで出力する)ことにより実現する。
That is, the current flowing through the electric coil 30 is controlled in a predetermined rising and falling pattern (this is done by the D/A converter 3).
Data V given to 6. This is achieved by outputting the data in a time-series manner in a predetermined rising and falling pattern.

また上記実施例の液体ポンプ12は、往復動部材として
ロッド18およびベローズ19を用いているが、外ケー
ス16をシリンダにして、ベローズ19をピストンに代
えてもよい。
Further, although the liquid pump 12 of the above embodiment uses the rod 18 and the bellows 19 as reciprocating members, the outer case 16 may be made into a cylinder and the bellows 19 may be replaced with a piston.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の通り本発明のポンピング装置は1機横要素を大幅
に低減することができ、装置占有空間を極く小さくする
ことができる。のみならず、ポテンショメータなどの、
位1iフィードバック用のセンサを省略することができ
、センサの耐久性の問題も改善しうる。
As described above, the pumping device of the present invention can significantly reduce the number of lateral elements per machine, and the space occupied by the device can be made extremely small. Not only potentiometers, etc.
The sensor for 1i feedback can be omitted, and the problem of sensor durability can also be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の一実施例の外観を示す側面図である
。 第2a図は、第1図に示す流体ポンプ12の拡大縦断面
図である。 第2b図は第2a図のIIB−11B線断面図である。 第3図は、第1図に示すモータドライバ31およびポン
ピングコントローラ42の41+1g成を示す電気回路
図である。 第4図は、第3図に示すマイクロプロセッサ43の制御
動作の概要を示すフローチャートである。 1.101:人工心臓      2:ダイアフラム3
:作動室         4:内空間5.6:逆止弁
        7,8:カニユーレ!It、901 
:チューブ      12.1201 :液体ポンプ
(液体ポンプ)13:リング        14:端
部材15:出力ポート      16:外ケース17
:隔壁部材       】8:ロツド19:ベローズ
(18,+9:往復動部材)20A 、 20口:軸受
け      21,22,23.2/I :支持板2
5.26,27,28 :永久磁石板(磁界発生手段)
29:コイルボビン     29A:アーム30:電
気コイル(電気コイル)31:モータドライバ33:通
電方向切換用のリレー34=リレードライバ35:コイ
ルドライバ 36 : D/Aコンバータ(33〜36:通電手段)
37:電流検出用の抵抗   38二ローバスフィルタ
39:増幅器 40:ホールド回路 41 : A/Dコンバータ(37〜41:電流検出手
段)42.4201 :ポンピングコントローラ43:
マイクロプロセッサ(積分手段2通電方向制御手段)4
4:操作ボード 50:流体空間(流体空間) 51.52:端板
FIG. 1 is a side view showing the appearance of an embodiment of the present invention. FIG. 2a is an enlarged longitudinal sectional view of the fluid pump 12 shown in FIG. FIG. 2b is a sectional view taken along line IIB-11B in FIG. 2a. FIG. 3 is an electric circuit diagram showing a 41+1g configuration of the motor driver 31 and pumping controller 42 shown in FIG. 1. FIG. 4 is a flowchart showing an overview of the control operation of the microprocessor 43 shown in FIG. 1.101: Artificial heart 2: Diaphragm 3
: Working chamber 4: Inner space 5.6: Check valve 7, 8: Cannulation! It, 901
:Tube 12.1201 :Liquid pump (liquid pump) 13:Ring 14:End member 15:Output port 16:Outer case 17
: Partition wall member ]8: Rod 19: Bellows (18, +9: Reciprocating member) 20A, 20 ports: Bearing 21, 22, 23.2/I: Support plate 2
5.26, 27, 28: Permanent magnet plate (magnetic field generation means)
29: Coil bobbin 29A: Arm 30: Electric coil (electric coil) 31: Motor driver 33: Relay 34 for switching current direction = Relay driver 35: Coil driver 36: D/A converter (33 to 36: Current supply means)
37: Resistor for current detection 38 Two low-pass filter 39: Amplifier 40: Hold circuit 41: A/D converter (37-41: Current detection means) 42.4201: Pumping controller 43:
Microprocessor (integration means 2 energization direction control means) 4
4: Operation board 50: Fluid space (fluid space) 51.52: End plate

Claims (1)

【特許請求の範囲】 流体出力ポートに連通し非圧縮性の液体が収納された流
体空間を縮小/拡大する往復動部材、該往復動部材を往
復駆動するための電気コイル、および、該電気コイルの
延びる方向と直交する方向の磁界を該電気コイルに与え
該電気コイルに正/逆通電方向に対応する往/復方向の
移動力を発生させる磁界発生手段、を有するリニアモー
タ駆動の液体ポンプ; 前記電気コイルに正/逆通電する通電手段;前記電気コ
イルの通電電流を検出する電流検出手段; 該電流検出手段が検出した通電電流を積分する積分手段
;および、 前記積分手段の積分値が設定値になると前記通電手段に
通電方向の反転を指示する通電方向制御手段; を備えるポンピング装置。
[Claims] A reciprocating member communicating with a fluid output port and contracting/expanding a fluid space containing an incompressible liquid, an electric coil for reciprocating the reciprocating member, and the electric coil. A liquid pump driven by a linear motor, comprising: magnetic field generating means for applying a magnetic field to the electric coil in a direction perpendicular to the direction in which it extends, and generating a moving force in the forward/backward direction corresponding to the forward/reverse energization direction in the electric coil; An energizing means for energizing the electric coil in the forward/reverse direction; a current detecting means for detecting the energizing current of the electric coil; an integrating means for integrating the energizing current detected by the current detecting means; and an integral value of the integrating means is set. A pumping device comprising: energization direction control means for instructing the energization means to reverse the energization direction when the value is reached.
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