JPH08270595A - Magnetic levitation pump - Google Patents

Magnetic levitation pump

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JPH08270595A
JPH08270595A JP7077876A JP7787695A JPH08270595A JP H08270595 A JPH08270595 A JP H08270595A JP 7077876 A JP7077876 A JP 7077876A JP 7787695 A JP7787695 A JP 7787695A JP H08270595 A JPH08270595 A JP H08270595A
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JP
Japan
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pump
flow rate
impeller
motor
current
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Akinori Akamatsu
Hiroyoshi Ito
Tsuguto Nakaseki
嗣人 中関
浩義 伊藤
映明 赤松
Original Assignee
Ntn Corp
エヌティエヌ株式会社
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Abstract

PURPOSE: To prevent the occurrence of coagulation by enabling the operation state of a pump to be obtained, without using a pressure gauge or a flow meter, and enabling the connections of passages to be lessened when applied to a blood pump. CONSTITUTION: Each correlative relation between the current flowing to a motor 13 and the flow or between the current and the pressure is obtained in advance, and based on the correlative relation between the obtained current and flow or between the current and pressure, a revolution control circuit 42 varies the revolution of the motor, based on the command from a CPU circuit 41, whereby it controls flow or pressure.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は磁気浮上型ポンプに関
し、特に、血液ポンプのような医療機器に用いられ、イ
ンペラを駆動するモータ電流とモータ回転数とからポン
プ流量を求めるような磁気浮上型ポンプに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic levitation type pump, and more particularly to a magnetic levitation type pump used in medical equipment such as a blood pump and for determining a pump flow rate from a motor current for driving an impeller and a motor speed. Regarding pumps.
【0002】[0002]
【従来の技術】血液ポンプに限らず、ポンプの動作状態
を常に監視し、装置を最適条件で運転する場合がある。
ポンプの動作状態を示すものとして、駆動モータ入力
(電流,電圧),ポンプ入口圧力,出口出力,ポンプ流
量がある。
2. Description of the Related Art Not only blood pumps, but also operating states of pumps may be constantly monitored to operate the apparatus under optimum conditions.
The drive motor input (current, voltage), pump inlet pressure, outlet output, and pump flow rate indicate the operating state of the pump.
【0003】図10および図11はこれらの検出装置を
ポンプ回路に挿入した状態を示す図である。図10にお
いて、ポンプ71を駆動するモータに印加される電圧,
流れる電流および回転数は比較的容易に検出できるが、
圧力を検出するためにはポンプ71の入口側と出口側に
差圧計72を接続し、流量を検出するためにポンプ71
の出口側に流量計73を接続する必要がある。
FIG. 10 and FIG. 11 are views showing a state in which these detecting devices are inserted in a pump circuit. In FIG. 10, the voltage applied to the motor that drives the pump 71,
Current flowing and rotation speed can be detected relatively easily,
In order to detect the pressure, a differential pressure gauge 72 is connected to the inlet side and the outlet side of the pump 71, and the pump 71 is used to detect the flow rate.
It is necessary to connect the flow meter 73 to the outlet side of the.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の差圧
計72や流量計73などの測定装置は高価であるととも
に、人工心臓としての血液ポンプに用いた場合、図11
に示すような回路の接続部が増加し、ここで凝血が発生
する可能性が増大する。しかし、血液の回路には微小な
隙間や流れのよどみ、渦を極力避ける必要がある。
However, the measuring devices such as the differential pressure gauge 72 and the flowmeter 73 described above are expensive, and when used in a blood pump as an artificial heart, the measurement apparatus shown in FIG.
The number of connections in the circuit as shown in FIG. 2 increases, and the possibility that blood clots occur here increases. However, it is necessary to avoid tiny gaps, stagnation of flow, and vortices in the blood circuit as much as possible.
【0005】それゆえに、この発明の主たる目的は、圧
力計や流量計を用いることなく、ポンプの動作状態を求
めることができ、血液ポンプへ適用した場合、流量の供
給部分を少なくでき、凝血の発生を防止できるような磁
気浮上型ポンプを提供することである。
Therefore, the main object of the present invention is to determine the operating state of a pump without using a pressure gauge or a flow meter, and when it is applied to a blood pump, it is possible to reduce the supply portion of the flow rate and to prevent blood clotting. An object of the present invention is to provide a magnetic levitation pump that can prevent the occurrence of the magnetic levitation.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
インペラを磁気軸受によって支持し、磁気カップリング
により隔壁を介して速度制御が可能なモータによって駆
動される磁気浮上型ポンプにおいて、モータに流れる電
流と流量または電流と圧力とのそれぞれの相関関係を予
め求めておき、求められた電流と流量または電流と圧力
との相関関係に基づいて、モータの回転数を可変し、流
量制御または圧力制御する制御手段を備えて構成され
る。
The invention according to claim 1 is
In a magnetic levitation pump in which the impeller is supported by a magnetic bearing and the speed can be controlled via a partition wall by a magnetic coupling, a magnetic levitation pump is used. Based on the obtained correlation between the electric current and the flow rate or the electric current and the pressure, the control unit is configured to control the flow rate or the pressure by varying the rotation speed of the motor.
【0007】請求項2に係る発明では、さらに、磁気軸
受によるインペラの外乱応答により得られる血液粘度に
よって得られる流量または圧力を補正する補正手段を含
む。
The invention according to claim 2 further includes a correction means for correcting the flow rate or pressure obtained by the blood viscosity obtained by the disturbance response of the impeller by the magnetic bearing.
【0008】請求項3に係る発明では、粘度を測定する
ために周期的に外乱を与える。請求項4に係る発明で
は、与える外乱の周波数はインペラの支持剛性が最も小
さい周波数域に選ばれる。
In the invention according to claim 3, disturbance is periodically applied to measure the viscosity. In the invention according to claim 4, the frequency of the applied disturbance is selected in the frequency range in which the support rigidity of the impeller is the smallest.
【0009】請求項5に係る発明では、粘度を測定する
ためにバンドパスフィルタに外乱周波数のみを通過させ
て変位を検出する。
According to the fifth aspect of the invention, in order to measure the viscosity, only the disturbance frequency is passed through the bandpass filter to detect the displacement.
【0010】請求項6に係る発明では、粘度を測定する
ために、回転数による補正を加える。
According to the sixth aspect of the invention, in order to measure the viscosity, the correction based on the rotational speed is added.
【0011】[0011]
【作用】この発明に係る磁気浮上型ポンプは、ポンプを
駆動するモータに流れる電流と流量または電流と圧力と
のそれぞれの相関関係を予め求めておき、求められた電
流と流量または電流と圧力との相関関係に基づいて、モ
ータの回転数を可変し、流量制御または圧力制御をする
ことによって、従来のように圧力計や流量計を用いるこ
となく、流量制御または圧力制御することができ、しか
も流路の接続部分を少なくできるので、血液ポンプへ適
用した場合であっても凝血の発生を防止できる。
In the magnetic levitation pump according to the present invention, the correlation between the current and the flow rate or the current and the pressure flowing in the motor for driving the pump is obtained in advance, and the obtained current and flow rate or the current and the pressure are obtained. By varying the rotation speed of the motor based on the correlation of, and controlling the flow rate or pressure, it is possible to control the flow rate or pressure without using a pressure gauge or flow meter as in the past. Since the connecting portion of the flow path can be reduced, the occurrence of blood coagulation can be prevented even when applied to a blood pump.
【0012】[0012]
【実施例】図1はこの発明の一実施例の磁気浮上型ポン
プの断面図および制御回路を示す図である。図1におい
て、磁気浮上型ポンプ1はモータ部10とポンプ部20
と磁気軸受部30とから構成される。ポンプ部20のケ
ーシング21内にはインペラ22が設けられる。ケーシ
ング21は非磁性部材からなり、インペラ22は非制御
式磁気軸受を構成する永久磁石24を有する非磁性部材
25と、制御式磁気軸受のロータに相当する軟鉄部材2
6とを含む。永久磁石24はインペラ22の円周方向に
分割されていて、互いに隣接する磁石が互いに反対方向
に着磁されている。
1 is a sectional view of a magnetic levitation pump according to an embodiment of the present invention and a diagram showing a control circuit. In FIG. 1, the magnetic levitation pump 1 includes a motor unit 10 and a pump unit 20.
And a magnetic bearing portion 30. An impeller 22 is provided in the casing 21 of the pump unit 20. The casing 21 is made of a non-magnetic member, and the impeller 22 is a non-magnetic member 25 having a permanent magnet 24 constituting a non-controlled magnetic bearing, and a soft iron member 2 corresponding to the rotor of the controlled magnetic bearing.
6 and. The permanent magnets 24 are divided in the circumferential direction of the impeller 22, and adjacent magnets are magnetized in opposite directions.
【0013】インペラ22の永久磁石24を有する側に
対向するようにして、ケーシング21外部には軸11に
軸支されたロータ12が設けられる。ロータ12はモー
タ13によって駆動されて回転する。ロータ12にはイ
ンペラ22の永久磁石24に対向しかつ吸引力が作用す
るようにインペラ22側と同数の永久磁石14が設けら
れている。一方、インペラ22の軟鉄部材26を有する
側に対向するようにして、ケーシング21において永久
磁石24と14の吸引力に打勝ってインペラ22をケー
シング21の中心に保持するように電磁石31と図示し
ない位置センサとが磁気軸受部30に設けられている。
A rotor 12 supported by a shaft 11 is provided outside the casing 21 so as to face the side of the impeller 22 having the permanent magnet 24. The rotor 12 is driven by a motor 13 to rotate. The rotor 12 is provided with the same number of permanent magnets 14 as the impeller 22 side so as to face the permanent magnets 24 of the impeller 22 and to exert an attractive force. On the other hand, the electromagnet 31 and the electromagnet 31 are not shown so as to face the side of the impeller 22 having the soft iron member 26 and overcome the attractive force of the permanent magnets 24 and 14 in the casing 21 to hold the impeller 22 in the center of the casing 21. A position sensor is provided on the magnetic bearing portion 30.
【0014】上述のごとく構成された磁気浮上型ポンプ
において、ロータ12に埋込まれている永久磁石14は
インペラ22の駆動や半径方向を支持し、インペラ22
に設けられている永久磁石24との間の軸方向の吸引力
を生じさせる。この吸引力と釣合うように電磁石31の
コイルに電流が流され、インペラ22が浮上する。そし
て、ロータ12がモータ13の駆動力によって回転する
と、永久磁石14と24とが磁気カップリングを構成
し、インペラ22が回転して、液体は注入口から図示し
ない吐出口に送り込まれる。インペラ22はケーシング
21によってロータ12から隔離されておりかつ電磁石
31からの汚染を受けることがないので、磁気浮上型ポ
ンプ1から吐出された血液はクリーンな状態を保持す
る。
In the magnetically levitated pump constructed as described above, the permanent magnet 14 embedded in the rotor 12 supports the drive and radial direction of the impeller 22 and the impeller 22.
An axial attractive force is generated between the permanent magnet 24 and the permanent magnet 24. An electric current is passed through the coil of the electromagnet 31 so as to balance with this attractive force, and the impeller 22 floats. When the rotor 12 is rotated by the driving force of the motor 13, the permanent magnets 14 and 24 form a magnetic coupling, the impeller 22 is rotated, and the liquid is sent from the injection port to the discharge port (not shown). Since the impeller 22 is isolated from the rotor 12 by the casing 21 and is not contaminated by the electromagnet 31, the blood discharged from the magnetic levitation pump 1 maintains a clean state.
【0015】制御回路40は、CPU41と回転数制御
回路42と磁気軸受制御回路43とを含む。回転数制御
回路42はCPU回路41からの指定を受け、モータ1
3の回転数を制御し、磁気軸受制御回路43は図示しな
い位置センサの信号をもとに電磁石31を制御する。さ
らに、制御部40には、回転数を表示する表示器51と
流量を表示する表示器52と圧力を表示する表示器53
とが設けられる。
The control circuit 40 includes a CPU 41, a rotation speed control circuit 42, and a magnetic bearing control circuit 43. The rotation speed control circuit 42 receives the designation from the CPU circuit 41, and receives the motor 1
3, the magnetic bearing control circuit 43 controls the electromagnet 31 based on a signal from a position sensor (not shown). Furthermore, the control unit 40 has an indicator 51 for displaying the number of revolutions, an indicator 52 for indicating the flow rate, and an indicator 53 for indicating the pressure.
And are provided.
【0016】図2は磁気浮上型ポンプの吐出流量とモー
タの駆動電流との関係を回転数を変えて測定した結果を
示す図であり、図3は各回転数ごとのポンプ吐出流量−
圧力特性を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the results of measurement of the relationship between the discharge flow rate of the magnetic levitation pump and the drive current of the motor at different rotation speeds, and FIG. 3 is the pump discharge flow rate for each rotation speed--
It is a figure which shows a pressure characteristic.
【0017】図2は、磁気浮上型ポンプの特性は、ケー
シング21とインペラ22との隙間や、流体の粘度によ
り変化するが、予めポンプごとに検定しておけば、図2
に示すようにモータ駆動電流と回転数とから吐出流量を
容易に得ることができ、また図3の特性から流量と回転
数とから吐出圧を求めることができる。
FIG. 2 shows that the characteristics of the magnetic levitation pump vary depending on the clearance between the casing 21 and the impeller 22 and the viscosity of the fluid.
As shown in FIG. 3, the discharge flow rate can be easily obtained from the motor drive current and the rotation speed, and the discharge pressure can be obtained from the flow rate and the rotation speed from the characteristics of FIG.
【0018】次に、図1〜図3を参照して、この発明の
一実施例の具体的な動作について説明する。制御回路4
0の回転数制御回路42によってモータ13に一定の電
流が供給されて、インペラ22がたとえば2200rp
mの一定回転数で回転中の場合、図2に示す特性から回
転数とモータ駆動電流とから流量を求めることができ、
また、求めた回転数とポンプ流量とから図3の特性によ
って吐出圧を求めることができる。この場合、回転数制
御回路42はCPU回路41からの指令に基づいて、モ
ータ13の回転数がたとえば2200rpmとなるよう
にモータ13を駆動する。そして、CPU回路41は回
転数を表示器51に表示し、流量を表示器52に表示
し、吐出圧力を表示器53に表示する。また、一定流量
が吐出されるように制御されるためには、現在の回転数
とモータ駆動電流とからポンプ流量を求め、予め設定さ
れている設定流量と比較し、少なければ回転数を増加
し、逆であれば減速するためのフィードバック制御を行
なう。また、一定吐出圧運転においては、設定圧に対し
てフィードバック制御を行なえばよい。
The specific operation of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Control circuit 4
A constant current is supplied to the motor 13 by the rotation speed control circuit 42 of 0, and the impeller 22 operates at 2200 rp, for example.
When rotating at a constant rotation speed of m, the flow rate can be obtained from the rotation speed and the motor drive current from the characteristics shown in FIG.
Further, the discharge pressure can be obtained from the obtained rotation speed and pump flow rate according to the characteristic shown in FIG. In this case, the rotation speed control circuit 42 drives the motor 13 based on a command from the CPU circuit 41 so that the rotation speed of the motor 13 is, for example, 2200 rpm. Then, the CPU circuit 41 displays the rotation speed on the display 51, the flow rate on the display 52, and the discharge pressure on the display 53. Further, in order to control so that a constant flow rate is discharged, the pump flow rate is calculated from the current rotation speed and the motor drive current, compared with the preset flow rate, and if it is less, the rotation speed is increased. , In the opposite case, feedback control for deceleration is performed. Further, in the constant discharge pressure operation, feedback control may be performed on the set pressure.
【0019】したがって、この実施例によれば、圧力計
流量計を用いることなく、ポンプの動作状態を求めるこ
とができるため、安価な磁気浮上型ポンプシステムを構
成できる。また、この実施例の磁気浮上型ポンプシステ
ムを人工心臓の血液ポンプに適用した場合、流路の接続
部分を少なくでき、凝血の発生を防止できる。
Therefore, according to this embodiment, since the operating state of the pump can be obtained without using the pressure gauge and the flow meter, an inexpensive magnetic levitation pump system can be constructed. Further, when the magnetic levitation pump system of this embodiment is applied to a blood pump of an artificial heart, the connecting portion of the flow path can be reduced and the occurrence of coagulation can be prevented.
【0020】図4は一定回転数でのモータ駆動電流と流
量との関係を粘度を変えて測定した特性を示す図であ
る。前述の図1に示した実施例では、モータ13の駆動
電流と回転数とから流量を演算するようにしたが、図4
に示すように、たとえば回転数が2000rpmで一定
回転していても、血液粘度μ=1,2,3,4によって
一定の流量を得るための駆動電流が異なり、血液粘度の
変化が誤差になってしまうおそれがある。
FIG. 4 is a diagram showing the characteristics of the relationship between the motor drive current and the flow rate at a constant rotation speed, measured by changing the viscosity. In the embodiment shown in FIG. 1 described above, the flow rate is calculated from the drive current of the motor 13 and the rotation speed.
As shown in, even if the number of revolutions is constant at 2000 rpm, the driving current for obtaining a constant flow rate differs depending on the blood viscosity μ = 1, 2, 3, 4, and the change in blood viscosity causes an error. There is a risk that
【0021】そこで、以下に血液の粘度に応じて流量と
圧力を補正する実施例について説明する。
Therefore, an embodiment for correcting the flow rate and pressure according to the viscosity of blood will be described below.
【0022】図5はこの発明の他の実施例のブロック線
図である。この実施例に用いられる磁気浮上型ポンプ
は、図1に示したように、Z,θx ,θy の3軸の制御
ループを有しており、それぞれの制御軸は図5に示すブ
ロック線図で表わすことができる。図5において、PI
D回路81はインペラ22を安定に浮上させるための補
償回路である。PID回路81の出力に一定周波数で一
定振幅の信号を加算すると、インペラ22には一定の周
期的な外乱が作用する。図5において、Cs84は流体
から作用する粘度による力である。つまり、流体粘度C
に変化が生ずると、インペラ22に生ずる外乱による変
位も変化することになり、インペラ変位により粘度を求
めることができる。この方法は3つの制御軸のいずれに
適用しても効果がある。なお、図5において、KVF82
は、PID回路81の出力電圧をコイル電流、すなわち
電磁吸収引力(F)に変換する定数を意味しており、1
/(MS 2 −K)は、電磁軸受の制御対象を表わす位置
関数である。
FIG. 5 is a block diagram of another embodiment of the present invention. The magnetic levitation pump used in this embodiment has a three-axis control loop of Z, θ x , and θ y as shown in FIG. 1, and each control axis has a block line shown in FIG. Can be represented graphically. In FIG. 5, PI
The D circuit 81 is a compensation circuit for stably floating the impeller 22. When a signal with a constant frequency and a constant amplitude is added to the output of the PID circuit 81, a constant periodic disturbance acts on the impeller 22. In FIG. 5, Cs84 is a force due to the viscosity acting from the fluid. That is, the fluid viscosity C
When the change occurs, the displacement due to the disturbance generated in the impeller 22 also changes, and the viscosity can be obtained from the impeller displacement. This method is effective when applied to any of the three control axes. In FIG. 5, K VF 82
Means a constant for converting the output voltage of the PID circuit 81 into a coil current, that is, an electromagnetic absorption attractive force (F).
/ (M S 2 -K) is the position function representing the control target of the electromagnetic bearing.
【0023】図6はこの発明の他の実施例のブロック図
である。図6において、制御回路60は、モータ制御回
路61と磁気軸受制御装置62とCPU63とバンドパ
スフィルタ64と外乱信号発生装置65とスイッチ66
とを含む。モータ制御装置61からCPU63に対し
て、モータの駆動電流と回転数信号とが与えられる。C
PU63は回転数信号と駆動電流値とに基づいて、図2
に示した特性から流量を計算する。磁気軸受制御装置6
2からインペラの変位量が取出され、バンドパスフィル
タ64を介してCPU63に与えられる。バンドパスフ
ィルタ64は外乱周波数と同じ周波数のインペラ変位を
取出してCPU63に与える。また、外乱信号発生装置
65から外乱信号が発生され、スイッチ66を介して磁
気軸受制御装置62に外乱が与えられる。スイッチ66
はCPU63からの外乱制御信号に応じてオンオフされ
る。
FIG. 6 is a block diagram of another embodiment of the present invention. 6, the control circuit 60 includes a motor control circuit 61, a magnetic bearing control device 62, a CPU 63, a bandpass filter 64, a disturbance signal generation device 65, and a switch 66.
And A motor drive current and a rotation speed signal are given from the motor control device 61 to the CPU 63. C
Based on the rotation speed signal and the drive current value, the PU 63 is shown in FIG.
Calculate the flow rate from the characteristics shown in. Magnetic bearing control device 6
The displacement amount of the impeller is taken out from No. 2 and given to the CPU 63 via the bandpass filter 64. The bandpass filter 64 takes out the impeller displacement having the same frequency as the disturbance frequency and gives it to the CPU 63. Further, a disturbance signal is generated from the disturbance signal generator 65, and the disturbance is given to the magnetic bearing control device 62 via the switch 66. Switch 66
Is turned on / off according to a disturbance control signal from the CPU 63.
【0024】図7は一定の粘度の下で得られるモータ駆
動電流とポンプ流量との関係を示す図であり、図8はイ
ンペラにsin波状で一定振幅の外乱(Fd)を与えた
ときのインペラに生ずる変位(z)と粘度との関係を外
乱周波数を変えて測定した結果を示す図であり、図9は
70Hzの外乱を加えた場合のインペラの変位をインペ
ラ回転数を変えて測定した結果を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the motor drive current and the pump flow rate obtained under a constant viscosity, and FIG. 8 is an impeller when a sin wave-like disturbance (Fd) of a constant amplitude is applied to the impeller. FIG. 9 is a diagram showing the results of measurement of the relationship between the displacement (z) and the viscosity generated in Fig. 9 by changing the disturbance frequency. Fig. 9 shows the results of measuring the displacement of the impeller when a disturbance of 70 Hz is applied, by changing the impeller rotation speed. FIG.
【0025】図4に示すように、一定の粘度の下で得ら
れるモータ電流とポンプ流量の関係はほぼ直線関係にあ
り、CPU63はモータ制御装置61から与えられる回
転数とモータ電流値とから流量を計算する。
As shown in FIG. 4, the relationship between the motor current and the pump flow rate obtained under a constant viscosity is almost linear, and the CPU 63 determines the flow rate based on the rotation speed and the motor current value given from the motor control device 61. To calculate.
【0026】一方、図8に示すように、インペラにsi
n波状で一定振幅の外乱Fdを与えたときのインペラに
生ずる変位zが低周波および高周波に対してはz/Fd
より粘度を求めることが難しいが、インペラ支持剛性が
最も小さくなる70Hz程度の周波数(制御系の設定で
変化する)に対しては良い感度が得られているのがわか
る。つまり、磁気軸受を用いて流体の粘度が求められる
ことがわかる。CPU63は図7の特性を求めたときの
粘度を標準粘度とし、上述の方法で求められた動作中の
粘度との差により図7のデータを修正することにより、
流量の検出精度が向上する。しかし、外乱信号発生装置
65から磁気軸受制御装置62に対して外乱を常に与え
ることは血球の破損(溶血)を増すことになるため、周
期的に行なうのが望ましい。このため、CPU63はス
イッチ66をオンオフする。また、バンドパスフィルタ
64は磁気軸受制御装置62から出力されるインペラ変
位のうち、外乱周波数と同じ周波数のインペラ変位を取
出してCPU63に与える。また、図9に示すように、
インペラの回転により粘度が大きく現われる傾向がある
ため、補正精度を向上するためには、回転数を考慮する
必要がある。
On the other hand, as shown in FIG.
The displacement z generated in the impeller when an n-wave-shaped disturbance Fd of constant amplitude is given is z / Fd for low and high frequencies.
Although it is more difficult to obtain the viscosity, it can be seen that good sensitivity is obtained for a frequency of about 70 Hz (which varies depending on the setting of the control system) where the impeller support rigidity is the smallest. That is, it is understood that the viscosity of the fluid can be obtained by using the magnetic bearing. The CPU 63 sets the viscosity when the characteristic of FIG. 7 is obtained as the standard viscosity, and corrects the data of FIG. 7 by the difference with the viscosity during operation obtained by the above method,
Flow rate detection accuracy is improved. However, it is desirable to periodically apply a disturbance from the disturbance signal generator 65 to the magnetic bearing controller 62 because it increases the damage (hemolysis) of blood cells. Therefore, the CPU 63 turns the switch 66 on and off. Further, the bandpass filter 64 takes out the impeller displacement having the same frequency as the disturbance frequency from the impeller displacement output from the magnetic bearing control device 62, and gives it to the CPU 63. Also, as shown in FIG.
Since the viscosity tends to appear largely due to the rotation of the impeller, it is necessary to consider the rotation speed in order to improve the correction accuracy.
【0027】上述のごとく、この実施例によれば、粘度
による補正ができるため、流量の検出精度が向上する。
As described above, according to this embodiment, since the correction can be made by the viscosity, the flow rate detection accuracy is improved.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、圧力
計や流量計を用いることなく、ポンプの動作状態を求め
ることができるため、磁気浮上型ポンプシステムを低コ
ストで実現できる。しかも、血液ポンプへ適用した場
合、流路の接続部分を少なくでき、凝血の発生を防止す
ることができる。さらに、より好ましくは、粘度による
補正ができるため、流量の検出精度が向上する。
As described above, according to the present invention, the operating state of the pump can be obtained without using a pressure gauge or a flow meter, so that the magnetic levitation pump system can be realized at low cost. Moreover, when applied to a blood pump, it is possible to reduce the connecting portion of the flow path and prevent the occurrence of blood coagulation. Further, more preferably, since the correction can be performed by the viscosity, the flow rate detection accuracy is improved.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】この発明の一実施例の磁気浮上型ポンプの断面
図および制御回路を示す図である。
FIG. 1 is a sectional view of a magnetic levitation pump according to an embodiment of the present invention and a diagram showing a control circuit.
【図2】磁気浮上型ポンプの吐出流量とモータの駆動電
流との関係を回転数を変えて測定した結果を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a result of measuring a relationship between a discharge flow rate of a magnetic levitation pump and a drive current of a motor while changing a rotation speed.
【図3】各回転数ごとのポンプ吐出流量−圧力特性を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a pump discharge flow rate-pressure characteristic for each rotation speed.
【図4】一定回転数でのモータ電流と流量の関係を粘度
を変えて測定した特性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a characteristic of a relationship between a motor current and a flow rate at a constant rotation speed measured by changing a viscosity.
【図5】この発明の他の実施例のブロック線図である。FIG. 5 is a block diagram of another embodiment of the present invention.
【図6】この発明の他の実施例を示すブロック図であ
る。
FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.
【図7】一定の粘度の下で得られるモータ駆動電流とポ
ンプ流量との関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a motor drive current and a pump flow rate obtained under a constant viscosity.
【図8】インペラにsin波状で一定振幅の外乱を与え
たときのインペラに生ずる変位と粘度の関係を外乱周波
数を変えて測定した結果を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a result of measurement of a relationship between displacement and viscosity generated in an impeller when a sin wave-shaped disturbance having a constant amplitude is applied to the impeller by changing a disturbance frequency.
【図9】70Hzの外乱を加えた場合のインペラの変位
をインペラ回転数を変えて測定した結果を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing the results of measuring the displacement of the impeller when a disturbance of 70 Hz is applied, while changing the impeller rotation speed.
【図10】従来の血液ポンプシステムを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a conventional blood pump system.
【図11】従来のポンプシステムにおいて凝血が発生す
る状態を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a state in which blood coagulation occurs in the conventional pump system.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
1 磁気浮上型ポンプ 10 モータ部 11 軸 12 ロータ 13 モータ 14 永久磁石 20 ポンプ部 21 ケーシング 22 インペラ 24 永久磁石 30 磁気軸受部 31 永久磁石 40 制御部 41 CPU回路 42 回転数制御回路 43 磁気軸受制御回路 51,52,53 表示器 61 モータ制御装置 62 磁気軸受制御装置 63 CPU 64 バンドパスフィルタ 65 外乱信号発生装置 66 スイッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetically levitated pump 10 Motor part 11 Shaft 12 Rotor 13 Motor 14 Permanent magnet 20 Pump part 21 Casing 22 Impeller 24 Permanent magnet 30 Magnetic bearing part 31 Permanent magnet 40 Control part 41 CPU circuit 42 Rotation speed control circuit 43 Magnetic bearing control circuit 51, 52, 53 indicator 61 motor controller 62 magnetic bearing controller 63 CPU 64 bandpass filter 65 disturbance signal generator 66 switch

Claims (6)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】 インペラを磁気軸受によって支持し、磁
    気カップリングにより隔壁を介して速度制御が可能なモ
    ータによって駆動される磁気浮上型ポンプにおいて、 前記モータに流れる電流と流量または電流と圧力とのそ
    れぞれの相関関係を予め求めておき、 前記求められた電流と流量または電流と圧力との相関関
    係に基づいて、前記モータの回転数を可変し、流量制御
    または圧力制御する制御手段を備えた、磁気浮上型ポン
    プ。
    1. A magnetic levitation pump in which an impeller is supported by a magnetic bearing and is driven by a motor whose speed can be controlled through a partition wall by a magnetic coupling, wherein a current and a flow rate or a current and a pressure flowing through the motor Each correlation is obtained in advance, based on the correlation between the obtained current and flow rate or current and pressure, the number of rotations of the motor is varied, and a control means for controlling flow rate or pressure is provided. Magnetically levitated pump.
  2. 【請求項2】 さらに、前記磁気軸受によるインペラの
    外乱応答により得られる血液粘度によって得られる流量
    または圧力を補正する補正手段を含む、請求項1の磁気
    浮上型ポンプ。
    2. The magnetic levitation pump according to claim 1, further comprising a correction means for correcting a flow rate or a pressure obtained by a blood viscosity obtained by a disturbance response of the impeller by the magnetic bearing.
  3. 【請求項3】 前記粘度を測定するために周期的に外乱
    を与えることを特徴とする、請求項2の磁気浮上型ポン
    プ。
    3. The magnetic levitation pump according to claim 2, wherein a disturbance is periodically applied to measure the viscosity.
  4. 【請求項4】 前記与える外乱の周波数は前記インペラ
    の支持剛性が最も小さい周波数域に選ばれることを特徴
    とする、請求項3の磁気浮上型ポンプ。
    4. The magnetic levitation pump according to claim 3, wherein the frequency of the applied disturbance is selected in a frequency range in which the supporting rigidity of the impeller is the smallest.
  5. 【請求項5】 前記粘度を測定するためにバンドパスフ
    ィルタに外乱周波数のみを通過させて変位を検出するこ
    とを特徴とする、請求項3の磁気浮上型ポンプ。
    5. The magnetic levitation pump according to claim 3, wherein only the disturbance frequency is passed through the bandpass filter to measure the viscosity, and the displacement is detected.
  6. 【請求項6】 前記粘度を測定するために、回転数によ
    る補正を加えることを特徴とする、請求項5の磁気浮上
    型ポンプ。
    6. The magnetic levitation pump according to claim 5, wherein a correction based on a rotational speed is added to measure the viscosity.
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