JPH0568709A - 医療用送液装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ポンプ部２を駆動部３に着脱自在に装着でき
る構造とし、ポンプ部２内の回転子２２に永久磁石２２
３を配設し、駆動部３には回転磁界を生じさせる回転駆
動手段３１を設け、該回転駆動手段３１の生じさせた回
転磁界によって前記回転子２２を回転させる構成におい
て、駆動部３にはポンプ部２の装着の有無を検出する検
出手段３４を設け、前記検出手段３４を介してポンプ部
２装着の有無を判断し、ポンプ部２が装着されている場
合のみ装置の駆動ができるようにした医療用送液装置。 【効果】 装置のコンパクト化、無負荷運転による損傷
の防止。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば送血装置などの
ように、医療用として用いられる送液装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、体外循環装置に使用される送液装
置としては、例えば、ローラがゴム管をしごいてゴム管
内の血液を送り出していくローラポンプが広く用いられ
ている。このような、ローラ方式では、ゴム管の耐久性
が必要とされるといった問題があり、前記ゴム管を交換
する頻度が高くなるとともに、装置全体が大型となると
いった問題があった。

【０００３】一方、送液装置の他の例として、遠心式ポ
ンプがある。この遠心式ポンプは、ポンプ室内に回転子
を収容しているポンプ部と、前記ポンプ部内の回転子を
回転駆動させる駆動部とを有し、これらを分割して接合
自在とし、接合時に駆動部に設けられた永久磁石を回転
させることによって、永久磁石が配設された回転子を、
ポンプ部内で回転させる構造となっている。

【０００４】このような遠心式ポンプでは、駆動部に設
けられている永久磁石を回転せさるためのモータが必要
である。送血ポンプ等の体外循環装置は、手術室の空間
を有効に利用する必要から、コンパクトであることが望
ましい。しかし、前記モータの搭載によって、遠心式ポ
ンプの大きさが大型化し、重量が重くなるといった欠点
がある。

【０００５】また、ポンプ部を装着しない状態で、駆動
部のみを駆動させることも構造上可能であり、ポンプ部
を装着していない時に、誤って駆動部を駆動させると、
モータが無負荷で駆動してしまう。このような場合、特
に直流直巻式モータなどでは、モータの回転数が急激に
上昇するといった欠点があり、場合によっては駆動部が
破損するなどの問題があった。また、その他の種類のモ
ータを用いた場合でも、駆動部自体が過熱するなど好ま
しくない状態が生じる等、問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ポン
プ部を装着していない状態での駆動部の駆動を防止する
ことによって、送液装置自体の損傷を防止し、さらに、
安全でコンパクトな送液装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的は、以下
の本発明により達成される。即ち、 （１）回転磁界を生じさせる回転駆動手段を有する駆動
部と、永久磁石が配設され、前記回転磁界によって回転
する回転子と、前記回転子を収容するポンプ室を形成す
るハウジングと、前記ハウジングに形成され、前記ポン
プ室と連通する吐出口および吸入口とを有するポンプ部
とから構成され、前記駆動部には前記ポンプ部が着脱自
在に装着される送液装置であって、前記ポンプ部の装着
の有無を検出する検出手段を設け、前記検出手段を介し
てポンプ部の装着が検出された時にのみ前記駆動部が駆
動することを特徴とする医療用送液装置。

【０００８】（２）前記検出手段を介して前記ポンプ部
の装着の有無を判断し、駆動部の駆動を制御する制御手
段を有する上記（１）に記載の医療用送液装置。

【０００９】（３）前記回転駆動手段は、前記回転子の
回転中心まわりに多相に配置された複数のコイルから構
成され、前記複数のコイルに多相電流を流すことによっ
て回転磁界を形成するものである上記（１）または
（２）に記載の医療用送液装置。

【００１０】（４）前記検出手段は、回転子の位置検出
を行なう位置検出素子である上記（３）に記載の医療用
送液装置。

【００１１】

【作用】ポンプ部は、駆動部の作用によって駆動して送
液作用を発揮する。すなわち、ポンプ室を形成するハウ
ジング内で回転子が回転することによって、吸入口から
液が吸入され、排出口から排出される。回転子には、磁
石が配置されているため、駆動部の回転駆動手段によっ
て回転磁界が発生されると、該回転磁界によって回転子
が回転する。

【００１２】このようなポンプ部は、駆動部に対して着
脱自在に装着されているが、ポンプ部が装着されていな
い場合には、駆動部は駆動せず、無負荷状態での駆動に
よって、駆動部が傷むことはない。

【００１３】上記のようなポンプ部の装着の有無は、検
出手段を介して知ることができる。検出手段としては、
例えば、ポンプ部の装着によって機械的に切り替わるＯ
Ｎ，ＯＦＦスイッチなどでよく、さらに、電気的に検出
するセンサーなどの場合には、駆動部の駆動を制御する
制御手段に前記検出手段を接続して、制御手段によって
ポンプ部非装着時の駆動部の駆動を規制してもよい。

【００１４】複数のコイルに多相電流を流すことによっ
て上記回転磁界を発生させ、これにより直接回転子を駆
動させる構造とすれば駆動部の構造がコンパクトとな
る。

【００１５】そして、このような場合、設けられている
回転子の位置を検出する位置検出素子を、前記ポンプ部
の装着の有無を検出する検出手段として併用することが
できる。

【００１６】

【具体的構成】以下、添付図面に基づいて、本発明を送
血装置として実施例した場合について詳述する。図１
は、本発明の送血装置１の部分断面全体斜視図である。
図示されているように送血装置１は、ポンプ部２、駆動
部３および制御部４とから構成されており、前記駆動部
３と制御部４は、ケーブル５によって接続され、図１な
いし図３に示されている前記ポンプ部２は駆動部３に着
脱自在に装着されている。

【００１７】ポンプ部２には、ハウジング２０によっ
て、その内側にポンプ室２１が形成されている。該ポン
プ室２１内には円板状の回転子２２が収容されている。
回転子２２には、ポンプ室２１内の中央に軸支されてい
る回転軸２３が挿通して嵌合されており、回転子２２
は、該回転軸２３を中心として回転するように構成され
ている。該回転子２２は、円板状の本体２２０と、該本
体２２０の片側面に等角度間隔で径方向に立設されてい
る板状の攪拌部材２２１とから構成されている。

【００１８】そして、上記円板状の本体２２０内には、
板状の永久磁石２２３が１個または複数個埋設されてお
り、磁極を交互に換えて配置されている。このような永
久磁石を埋設することによって、後述する駆動部３の発
生させた回転磁界により、回転子２２が回転駆動するこ
とができる。

【００１９】なお、ハウジング２０には、ポンプ室２１
の外周端部にに吐出口２４が、前記回転軸２３の支持部
分の近傍に吸入口２５がそれぞれ設けられている。これ
らの吐出口２４および吸入口２５の開口方向は、吐出さ
れ吸入される液体の流れる方向が、回転子の回転方向に
沿う方向に向けられている。このような構成とすること
によって、血液は回転子２２の回転に沿って流れ、その
まま吐出されるため、溶血など血液成分の破壊が抑制さ
れる。

【００２０】上記永久磁石の表面磁束密度は１０００Ｇ
程度以上であるとよい。このような範囲であれば、後述
する回転磁界によって、回転子２２が効率よく回転駆動
することができる。

【００２１】なお、上記ポンプ部２のポンプ室２１の容
積は、成人用、小児用とも５０cc程度、吐出量は成人用
で６ l程度、小児用で３ l程度、回転子の回転数は１０
００〜３０００rpm 程度、回転トルクは１．５〜０．１
４７kg・cm 程度であればよい。この様な範囲としたの
は、回転数をあまりに大きくすると、回転子の回転によ
り血液成分を破壊しやすくなり、また小さいと十分な送
液作用か得られないからである。

【００２２】以上説明したポンプ部２のハウジング２０
の構成材料は、例えば、ポリカーボネート、ポリサルフ
ォン等であるとよい。

【００２３】さらに、少なくともポンプ室２１の内壁お
よび回転子２２の表面は、生体に悪影響のない、ポリエ
ーテルナイロン、ポリエーテルポリウレタン、ヘパリン
化材料などによって被覆またはコーティングされている
ことが好ましい。このような材質で構成することによっ
て、溶血や血栓発生の抑制効果がさらに高められる。

【００２４】上記永久磁石２２３の配列は、等角度間隔
で、円周方向に配置されていることが好ましい。

【００２５】またハウジング２０の駆動部３接触側に
は、平な装着面２６が形成され、中央には前記回転軸２
３を支持する支持部を形成するために、凸部２６１が形
成されている。

【００２６】次に、駆動部３の構造について説明する。
駆動部３は、図３ないし図５に示されているように、円
筒状のハウジング３０内に回転駆動手段３１を収納して
構成されている。また、ハウジング３０の中心には前記
回転駆動手段３１の中心を規定する円筒体３３が立設さ
ている。前記円筒体３３の中心は、前記回転子２２の回
転中心線の延長線状に位置している。該円筒体３３の周
囲には、平断面形状がほぼ扇型である電磁石３２が配置
されている。この電磁石３２は、平断面が扇型の磁心３
２１の回りにコイル３２２を巻き付けたものであって、
隣接する各電磁石３２は、相互に異なる磁極が発生する
ようにコイル３２２に電流が流れる。

【００２７】前記電磁石３２の配置姿勢は、前記円筒体
３３の軸方向にコイル３２２内磁界が生ずるように設け
られ、各電磁石３２はそれぞれ平行に配置されている。
そして、前記電磁石３２の数は、前記回転子２２内に配
設されている永久磁石２２３の磁極数と同じ数でよい
が、特にこれに限定されるものではない。電磁石３２の
配設位置は、ポンプ部２の装着時には、各電磁石３２の
端面と互いに対向するように配置されていることが好ま
しい。なお、ハウジング３０の外周には、電磁石３２か
ら発せられる熱を逃がすためのリング状の放熱部３０３
が形成されている。

【００２８】このような電磁石３２を収納したハウジン
グ３０の開口部には蓋体３５が覆い被され、前記電磁石
３２は密封される。さらに、ハウジング３０の上端周縁
部３０１には、段部３０２が形成され、その内側に前記
ポンプ部２が装着される平面状の装着部３７が形成され
ている。そして、該装着部３７に、前記ポンプ部２の装
着面２６が重ねられて装着される。この時、ポンプ部２
の装着面２６の中央に形成されている凸部２６１は、駆
動部３の中央の円筒３３の孔３３１に係合する。

【００２９】前記電磁石３２と蓋体３５の間には、回転
子２２の位置を検出する位置検出素子３４が設けられて
いる。この位置検出素子３４は、磁電変換素子であっ
て、回転子２２内の永久磁石２２３の磁界を検出して、
永久磁石の動きを検出する。そして、検出された回転子
２２の動きに対応して、回転磁界を発生させ、回転子２
２を所望の方向へ回転させる。

【００３０】位置検出素子３４は、４つの隣接する電磁
石３２の間に配置され、回転子の位置を検出する。本実
施例の装置においては、磁電変換素子は、例えばホール
素子である。磁電変換素子としては、この他磁気抵抗素
子、リードスイッチ、ホールエフェクトスイッチ、コイ
ル等が挙げられる。

【００３１】このような磁電変換素子からなる位置検出
素子３４は、電磁石３２を通電していないときでも、ポ
ンプ部２を装着することによって、回転子２２の有する
永久磁石２２３の磁界を検出するため、前記位置検出素
子３４からの出力によってポンプ部２が装着されている
か否かを検出することができる。従って、この位置検出
素子３４は、ポンプ部２の装着の有無を判断する検出手
段３４としても機能させることができる。検出手段３４
の配置位置は、図示するように、回転子２２に設けられ
ている永久磁石２２３の配置間隔と同じ間隔で配置され
ていることが好ましいが、扇型に配置されている検出手
段３４の前記扇の中心から見た配置角度は、コイルの配
置角度の正数倍でもよい。

【００３２】駆動部３のハウジング３０の底部には、図
示されているように、検出手段３４やコイルのリード線
が挿通するケーブル孔３６が穿設され、該ケーブル孔３
６には、ケーブル５のコネクタが接続されている。

【００３３】該ケーブル５の他端は以下に説明する制御
手段たる制御部４に接続されている。

【００３４】本実施例の装置における制御部４は、駆動
部３の各電磁石３２に異なる位相の電流を流すことによ
って、駆動部３に回転磁界を発生させる。図６は制御部
４における回転磁界発生用の回路を示すブロック図であ
る。

【００３５】図示されているように、制御部４内には、
各電磁石３２への送電タイミングを制御する出力制御回
路４２、ゲート回路４３、パワーアンプ４４、回転子２
２の位置検出を行なう位置検出回路４１、ポンプ部２の
装着の有無を検出する装着検出回路４５、および設定回
路４６とから構成されている。位置検出回路４１および
装着検出回路４５には、それぞれコンパレータが内蔵さ
れ、検出手段３４からの出力をデジタル信号に変換す
る。

【００３６】位置検出回路４１は、前記ホール素子によ
って構成された検出手段３４ａ、３４ｂ、３４ｃからの
出力に基づいて、回転子２２の位置を知ることができ
る。即ち、図７に示されているように、３つの検出手段
の各出力の組み合せによって、回転子２２の位置する角
度範囲を知ることができる。

【００３７】出力制御回路４２は、前記各電磁石の磁極
が交互に交番するように、電流の向きを所定周期で切り
替え、回転子２２が安定した回転を維持できるように、
回転子２２の位置に応じて、前記電磁石に磁極を発生さ
せる。

【００３８】また、出力制御回路４２では、前記位置検
出回路４１から入力される回転子２２の位置と、設定回
路４６に記憶されている値とを比較して、適正な駆動力
がえられる磁極と、該磁極を切り替えるタイミングを決
定する。

【００３９】該出力制御回路４２は、ゲート回路４３を
介して、パワーアンプ４４に接続されており、該パワー
アンプ４４は、駆動部３内に収容されている電磁石３２
の各コイルに接続されている。

【００４０】従来の送血装置の駆動部は、上記説明した
電磁石３２の中心、即ち円筒体３３の位置に、磁石を配
置した回転子が軸支されている。そして、この回転子に
よって、ポンプ部に対向して、円形に設置されている磁
石を回転させ、ポンプ部を駆動させる回転磁界を生じさ
せていた。この場合、前記位置検出素子は、電磁石の間
に軸支された回転子に対向して設けられるので、ポンプ
部の有無とは無関係に、位置検出素子は軸支された回転
子の位置を検出することができる。ポンプ部を装着して
いない時に電源をオンしても、駆動部は正常に駆動す
る。

【００４１】一方本発明にあって、電磁石３２が発生さ
せている回転磁界によって、直接ポンプ部２の回転子２
２を回転させるため、ポンプ部２が装着されていないと
きには、位置検出素子（検出手段）３４は、回転子２２
の磁石の磁界を検出できない。このため、ポンプ部２を
装着していない時に駆動部の電源をオンすると、出力制
御回路４２は、回転子２２が回転してないものと判断
し、さらに大きな値の電流をコイルに供給し、制御回路
やコイルを破損させる可能性がある。

【００４２】このようなトラブルを防止するため、ポン
プ部２が装着されている時のみゲート回路４３をオンさ
せる装着検出回路４５が設けられている。

【００４３】前記装着検出回路４５には、前記検出手段
３４からの出力が入力される。図５に示されるように、
駆動部３にポンプ部２が装着されていれば、必ずオンす
る素子とオフとなる素子が存在し、３つの素子が全てオ
ンまたはオフすることはない。従って、装着検出回路４
５には、前記図７に示されたパターンの出力が生じた場
合には、ゲート回路４３をオンさせるゲート信号が出力
される。このようなゲート信号を出力させる論理回路
は、図８に示されている。

【００４４】検出手段３４たる各ホール素子３４ａ、３
４ｂ、３４ｃからの出力Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ同じＡ
ＮＤ回路６２に入力され、同時に該出力はＮＯＴ回路６
１ａ、６１ｂ、６１ｃを介して同じＡＮＤ回路６３に入
力されている。そして、前記各ＡＮＤ回路６２、６３か
らの出力は、ＮＯＲ回路６４に入力される。ＮＯＲ回路
６４からの出力Ｘにより、ゲート信号がゲート回路４３
へ出力され、電磁石３２に電圧が印加される。このよう
な論理回路の動作を真理値表に示すと表１の通りであ
る。

【００４５】

【表１】

【００４６】従って、装着検出回路４５により、ポンプ
部２の装着時には、ゲート回路４３は開放され、電磁石
３２のコイルに電流が流れる。

【００４７】このような構成とすることによって、ポン
プ部２が装着されている場合にのみ、ゲート回路４３が
開放し、電磁石３２のコイルに電流が流れ、回転磁界が
発生する。このため、ポンプ部２の非装着時に駆動部３
を誤って駆動させて、駆動部３を破損させたり、過熱さ
せるなどといった問題も解消される。

【００４８】以上のようにして、電磁石３２に発生する
磁界の磁束密度は、永久磁石が前記条件の範囲である場
合には、１０００Ｇ程度以上、より好ましくは２０００
〜３０００Ｇ程度であるとよい。上記回転数およびトル
クを得るためには、この程度で十分だからである。

【００４９】ポンプ部２が装着されているか否かを検出
するための検出手段３４は、上記磁電変換素子で構成す
る場合に限られない。例えば、図９に示されているよう
に、同様の磁電変換素子を孔３３１の開口部分に独自に
設け、該素子からの出力があったときにのみゲート回路
４３が開放する回路としてもよい。

【００５０】また、図１０に示されているように、駆動
部３の装着部３７の中央に設けられている孔３３１内
に、接触部材４７１の出没によってオン、オフ作動する
スイッチ４７を設け、該接触部材４７１をポンプ部２の
凸部２６１が押し込んだ時に回路が閉じて通電可能状態
となるような構成としてもよい。この構成では、接触部
材４７１が孔３３１内に設けられているため、接触部材
４７１自体が保護されるとともに、ポンプ部２の非装着
時に、他のものに触れてスイッチ４７がオンするといっ
たトラブルは防止される。

【００５１】さらに、図１１に示されているように、前
記孔３３１内に発光部４８ａと受光部４８ｂを設け、ポ
ンプ部２の凸部２６１からの反射光を受光部４８ｂで検
出して、ポンプ部２の装着を検出する方法や、前記光の
代わりに超音波を用い、ポンプ部２から反射される超音
波を検出する方法を用いることもできる。ここで、受光
部４８ｂを、図示されているように、孔３３１内に設け
れば、外部からの光によって誤動作する可能性が少なく
なるため好ましい。

【００５２】以上説明した送液装置は、送血に使用する
場合に限らず広く医療用の送液装置として利用すること
ができる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の医療用送
液装置によれば、ポンプ部を装着していない状態での駆
動部の駆動を防止することによって、送液装置自体の損
傷を防止し、さらに、安全でコンパクトな送液装置を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の送血装置の部分断面全体斜視図であ
る。

【図２】ポンプ部の全体平面図である。

【図３】駆動部の一部切欠断面を示す、送血装置の分解
側面図である。

【図４】駆動部の断面平面図である。

【図５】ポンプ部を駆動部に装着した状態を示す、一部
切欠全体側面図である。

【図６】制御部の構成を示すブロック図である。

【図７】各検出手段の出力タイミングと回転子の回転位
置の関係を示すチャート図である。

【図８】装着検出回路の論理回路図である。

【図９】検出手段の他の装着例を示す駆動部の全体斜視
図である。

【図１０】検出手段の他の構成例を示す部分拡大断面側
面図である。

【図１１】検出手段が発光部と受光部とから構成されて
いる構成例を示す部分拡大断面側面図である。

【符号の説明】

１ 送液（送血）装置 ２０ ハウジング ２１ ポンプ室 ２２ 回転子 ２２０ 本体 ２２１ 攪拌部材 ２２３ 永久磁石 ２３ 回転軸 ２４ 吐出口 ２５ 吸入口 ２６ 装着面 ２６１ 凸部 ３ 駆動部 ３０ ハウジング ３０１ 上端周縁部 ３０２ 段部 ３０３ 放熱部 ３１ 回転駆動手段 ３２ 電磁石 ３２１ 磁心 ３２２ コイル ３３ 円筒体 ３３１ 孔 ３４ 検出手段 ３５ 蓋体 ３６ ケーブル孔 ３７ 装着部 ４ 制御部（制御手段） ４１ 位置検出回路 ４２ 出力制御回路 ４３ ゲート回路 ４４ パワーアンプ ４５ 装着検出回路 ４６ 設定回路 ４７ スイッチ ４７１ 接触部材 ４８ａ 発光部 ４８ｂ 受光部 ５ ケーブル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転磁界を生じさせる回転駆動手段を有
   する駆動部と、 永久磁石が配設され、前記回転磁界によって回転する回
   転子と、 前記回転子を収容するポンプ室を形成するハウジング
   と、 前記ハウジングに形成され、前記ポンプ室と連通する吐
   出口および吸入口とを有するポンプ部とから構成され、 前記駆動部には前記ポンプ部が着脱自在に装着される送
   液装置であって、 前記ポンプ部の装着の有無を検出する検出手段を設け、
   前記検出手段を介してポンプ部の装着が検出された時に
   のみ前記駆動部が駆動することを特徴とする医療用送液
   装置。
2. 【請求項２】 前記検出手段を介して前記ポンプ部の装
   着の有無を判断し、駆動部の駆動を制御する制御手段を
   有する請求項１に記載の医療用送液装置。
3. 【請求項３】 前記回転駆動手段は、前記回転子の回転
   中心まわりに多相に配置された複数のコイルから構成さ
   れ、前記複数のコイルに多相電流を流すことによって回
   転磁界を形成するものである請求項１または２に記載の
   医療用送液装置。
4. 【請求項４】 前記検出手段は、回転子の位置検出を行
   なう位置検出素子である請求項３に記載の医療用送液装
   置。