JP2004211579A

JP2004211579A - Liquid pump device

Info

Publication number: JP2004211579A
Application number: JP2002380927A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Yanai; 正道柳井
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2022-12-27
Also published as: JP4004401B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid pump device which has a function of determining whether or not an inside of a housing of a pump is filled with a liquid at powering-on. <P>SOLUTION: This liquid pump device 1 comprises: a liquid pump device body part 5; and a control mechanism 6. The liquid pump device body part 5 includes: the housing 20; a liquid pump part 2 having a rotor 21 rotating inside the housing; a rotation torque generation part 3 provided with a rotation part 31 having a magnet 33 which attracts the rotor 21; an electromagnet 41 which attracts the rotor; and a position control part 4 having a position sensor 42 for detecting a position of the rotor. In the liquid pump device body part 5, the rotor 21 is rotated in a state in which the rotor is not in contact with the housing. The control mechanism 6 is provided with the function of determining a state in which the housing is not filled with the liquid. The determining function determines the state in which the housing is not filled with the liquid, using a rotor moving function for determination which moves the rotor in the housing using the electromagnet, a moving time calculating function of the rotor, a moving time threshold memory part, a moving time calculation value, and a threshold value. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、血液などの医療用液体を送液するための液体ポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近では、人工心肺装置における体外血液循環に遠心式血液ポンプを使用する例が増加している。遠心ポンプとしては、外部とポンプ内の血液室との物理的な連通を完全に排除し、細菌等の侵入を防止できることにより、外部モータからの駆動トルクを磁気結合を用いて伝達する方式のものが用いられている。そして、このような遠心式血液ポンプは、血液流入ポートと血液流出ポートを有するハウジングと、ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラを有している。また、インペラは、内部に永久磁石を備え、インペラの磁石を吸引するための磁石を備えるロータおよびこのロータを回転させるモータを備えた回転トルク発生機構により回転する。また、インペラは、ロータと反対側にも磁力により吸引されており、ハウジングに対して非接触状態にて回転する。この状態を磁気浮上状態と呼んでいる。
【０００３】
上記のような磁気浮上状態にて回転するタイプの遠心式血液ポンプ装置として、例えば、本件出願人は、特許文献（特開２００２−２１７７３号公報）に示すものを提案している。この遠心式血液ポンプ装置は、特有の効果を奏し有効なものである。しかし、このタイプのポンプにおいて、間違って、ポンプ装置のハウジング内に液体が充填されていない状態において電源を投入すると、通常液体の充填を前提として制御することを予定しているため、インペラがハウジング内壁に当接し、内壁もしくはインペラが損傷を受けることが考えられる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２１７７３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、電源投入時にポンプのハウジング内に液体が充填されているかどうか判断する機能を備え、液体非充填時における電源投入に起因するポンプへの損傷負担を防止することができる液体ポンプ装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するものは、以下のものである。
（１）液体流入ポートと液体流出ポートとを有するハウジングと、内部に第１の磁性体および第２の磁性体を備え、前記ハウジング内で回転することにより液体を送液する回転体を有するポンプ部と、該ポンプ部の前記回転体の第１の磁性体を吸引するための磁石を備える回転部と、該回転部を回転させるモータを備える回転体回転トルク発生部と、前記回転体の第２の磁性体を吸引するための電磁石を備える回転体位置制御部と、前記回転体の位置を検出するための位置センサとを備え、前記ハウジングに対して前記回転体が非接触状態にて回転するポンプ装置本体部と、該ポンプ装置本体部のための制御機構とを備える液体ポンプ装置であって、該液体ポンプ装置の制御機構は、前記ハウジング内の液体非充填状態を判断する液体充填状態判断機能を備え、該液体充填状態判断機能は、前記電磁石を用いて前記回転体を前記ハウジング内の前記回転部側と前記電磁石側間を移動させる判断用回転体移動機能と、前記位置センサを用いて、前記判断用回転体移動機能による前記ハウジング内での前記回転体の移動速度もしくは移動時間を算出する移動関連情報算出機能と、移動速度閾値もしくは移動時間閾値を記憶する移動関連情報閾値記憶部と、前記移動関連情報算出機能により算出される算出値と前記移動関連情報閾値記憶部が記憶する閾値とを用いて、ハウジング内の液体非充填状態を判断する液体非充填状態判断機能を備える液体ポンプ装置。
【０００７】
（２）前記移動関連情報算出機能は、前記判断用回転体移動機能による前記回転体の前記回転部側から前記電磁石側への移動時の移動速度もしくは移動時間を算出するものである（１）に記載の液体ポンプ装置。
（３）前記判断用回転体移動機能は、前記電磁石電流を徐々に上昇させる判断用電磁石電流調整機能を備えている（２）に記載の液体ポンプ装置。
（４）前記移動関連情報算出機能は、前記判断用回転体移動機能による前記回転体の前記電磁石側から前記回転部側への移動時の移動速度もしくは移動時間を算出するものである（１）に記載の液体ポンプ装置。
（５）前記判断用回転体移動機能は、前記電磁石電流を徐々に低下させる判断用電磁石電流調整機能を備えている（４）に記載の液体ポンプ装置。
（６）前記移動関連情報算出機能は、前記判断用回転体移動機能による前記回転体の前記回転部側から前記電磁石側への移動時の移動速度もしくは移動時間を算出する第１の算出機能と、前記判断用回転体移動機能による前記回転体の前記電磁石側から前記回転部側への移動時の移動速度もしくは移動時間を算出する第２の算出機能と、前記第１の算出機能による第１の算出値と第２の算出機能による第２の算出値を用いて移動関連情報を算出するものである（１）に記載の液体ポンプ装置。
（７）前記判断用回転体移動機能は、前記回転体を前記回転部側から前記電磁石側へ移動させる際に、前記電磁石電流を徐々に上昇させる判断用電磁石電流調整機能を備えている（６）に記載の液体ポンプ装置。
【０００８】
（８）前記判断用回転体移動機能は、前記回転体を前記電磁石側から前記回転部側へ移動させる際に、前記電磁石電流を徐々に低下させる判断用電磁石電流調整機能を備えている（６）または（７）に記載の液体ポンプ装置。
（９）前記液体ポンプ装置は、前記液体非充填状態判断機能により、液体非充填状態であると判断された場合に作動する警報手段を備えている（１）ないし（８）のいずれかに記載の液体ポンプ装置。
（１０）前記回転体は、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラである（１）ないし（９）のいずれかに記載の液体ポンプ装置。
（１１）前記液体ポンプ装置は、液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、内部に磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液する前記回転体であるインペラを有する遠心式液体ポンプ部と、前記遠心式液体ポンプ部の前記インペラの磁性体を吸引するための磁石を備える前記回転部であるロータと、該ロータを回転させるモータを備えるインペラ回転トルク発生部と、電磁石を備えるインペラ位置制御部とを備え、前記ハウジングに対して前記インペラが非接触状態にて回転するものである（１）ないし（１０）のいずれかに記載の液体ポンプ装置。
（１２）前記液体ポンプ装置は、直接的な充填液体有無検知手段を備えていない（１）ないし（１１）のいずれかに記載の液体ポンプ装置。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の液体ポンプ装置の実施例のブロック図である。図２は、本発明の液体ポンプ装置に使用される液体ポンプ装置本体部の一例の正面図である。図３は、図２に示した液体ポンプ装置本体部の平面図である。図４は、図２に示した実施例の液体ポンプ装置本体部の縦断面図である。図５は、図２の液体ポンプ装置本体部のＡ−Ａ線断面図である。
【００１０】
本発明の液体ポンプ装置１は、液体流入ポート２２と液体流出ポート２３を有するハウジング２０と、内部に第１の磁性体２５と第２の磁性体２８を備え、ハウジング２０内で回転し、回転することにより液体を送液する回転体２１を有する液体ポンプ部２と、液体ポンプ部２の回転体２１の第１の磁性体２５を吸引するための磁石３３を備える回転部３１と、回転部３１を回転させるモータ３４を備える回転体回転トルク発生部３と、回転体２１を吸引するための電磁石４１（具体的には、回転体２１に設けられた第２の磁性体２８を吸引するための電磁石４１）を備える回転体位置制御部４と、回転体の位置を検出するための位置センサ４２（具体的には、回転体２１に設けられた第２の磁性体２８の位置を検出するための位置センサ）を備え、ハウジングに対して回転体２１が非接触状態にて回転する液体ポンプ装置本体部５と、液体ポンプ装置本体部５のための制御機構６とを備える。
【００１１】
そして、液体ポンプ装置１の制御機構６は、ハウジング２０内の液体非充填状態を判断する液体充填状態判断機能を備え、液体充填状態判断機能は、電磁石４１を用いて回転体２１をハウジング２０内の回転部３１側と電磁石４１側間を移動させる判断用回転体移動機能と、位置センサ４２を用いて、判断用回転体移動機能によるハウジング２０内での回転体２１の移動速度もしくは移動時間を算出する移動関連情報算出機能と、移動速度閾値もしくは移動時間閾値を記憶する移動関連情報閾値記憶部と、移動関連情報算出機能により算出される算出値と移動関連情報閾値記憶部が記憶する閾値とを用いて、ハウジング内の液体非充填状態を判断する液体非充填状態判断機能を備えている。
【００１２】
図示する実施例は、本発明の液体ポンプ装置を遠心式血液ポンプ装置に応用したものである。
この実施例の血液ポンプ装置１は、液体流入ポート２２と液体流出ポート２３を有するハウジング２０と、ハウジング２０内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液する回転体であるインペラ２１と、インペラ２１を回転させるためのモータ３４を備えている。
【００１３】
そして、図１ないし図５に示す実施例の血液ポンプ装置１は、液体流入ポート２２と液体流出ポート２３を有するハウジング２０と、内部に磁性体２５を備え、ハウジング２０内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラ２１を有する遠心式液体ポンプ部２と、遠心式液体ポンプ部２のインペラ２１の磁性体２５を吸引するための磁石３３を備える回転部であるロータ３１と、ロータ３１を回転させるモータ３４を備えるインペラ回転トルク発生部３と、電磁石４１を備えるインペラ位置制御部４とを備え、ハウジング２０に対してインペラ２１が非接触状態にて回転するものである。
なお、本発明の液体ポンプ装置は、上記のような遠心式のポンプ装置に限定されるものではない。例えば、軸流式の液体ポンプ装置であってもよい。
【００１４】
図２ないし図６に示すように、この実施例の血液ポンプ装置本体部５は、血液流入ポート２２と血液流出ポート２３を有するハウジング２０と、ハウジング２０内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラ２１を有する遠心式液体ポンプ部２と、インペラ２１のためのインペラ回転トルク発生部（非制御式磁気軸受構成部）３と、インペラ２１のためのインペラ位置制御部（制御式磁気軸受構成部）４とを備える。
インペラ２１は、図４に示すように、非制御式磁気軸受構成部３および制御式磁気軸受構成部４の作用により、ハウジング２０内の所定位置に保持され、ハウジング内面に接触することなく通常は回転する。
【００１５】
ハウジング２０は、血液流入ポート２２と血液流出ポート２３とを備え、非磁性材料により形成されている。ハウジング２０内には、血液流入ポート２２および血液流出ポート２３と連通する血液室２４が形成されている。このハウジング２０内には、インペラ２１が収納されている。血液流入ポート２２は、ハウジング２０の上面の中央付近より突出するように設けられている。血液流出ポート２３は、図３および図５に示すように、ほぼ円筒状に形成されたハウジング２０の側面より接線方向に突出するように設けられている。
【００１６】
図５に示すように、ハウジング２０内に形成された血液室２４内には、中央に貫通口を有する円板状のインペラ２１が収納されている。インペラ２１は、図４に示すように、下面を形成するドーナツ板状部材（下部シュラウド）２７と、上面を形成する中央が開口したドーナツ板状部材（上部シュラウド）２８と、両者間に形成された複数（例えば、７つ）のベーン１８を有する。そして、下部シュラウドと上部シュラウドの間には、隣り合うベーン１８で仕切られた複数（７つ）の血液通路２６が形成されている。血液通路２６は、図５に示すように、インペラ２１の中央開口と連通し、インペラ２１の中央開口を始端とし、外周縁まで徐々に幅が広がるように延びている。言い換えれば、隣り合う血液通路２６間にベーン１８が形成されている。なお、この実施例では、それぞれの血液通路２６およびそれぞれのベーン１８は、等角度間隔にかつほぼ同じ形状に設けられている。
【００１７】
そして、図４に示すように、インペラ２１には、複数（例えば、２４個）の第１の磁性体２５（永久磁石、従動マグネット）が埋設されている。この実施例では、第１の磁性体２５は、下部シュラウド２７内に埋設されている。埋設された磁性体２５（永久磁石）は、後述するインペラ回転トルク発生部３のロータ３１に設けられた永久磁石３３によりインペラ２１を血液流入ポート２２と反対側に吸引され、回転トルクをインペラ回転トルク発生部より伝達するために設けられている。
また、この実施例のように、ある程度の個数の磁性体２５を埋設することにより、後述するロータ３１との磁気的結合も十分に確保できる。磁性体２５（永久磁石）の形状としては、円形であることが好ましい。あるいは、リング状のマグネットを多極（例えば、２４極）に分極したもの、言い換えれば、複数の小さな磁石を磁極が交互となるように、かつ、リング状に並べたものでもよい。
【００１８】
また、インペラ２１は、上部シュラウドそのものもしくは上部シュラウド内に設けられた第２の磁性体２８を備える。この実施例では、上部シュラウドの全体が、磁性体２８により形成されている。磁性体２８は、後述するインペラ位置制御部の電磁石４１によりインペラ２１を血液流入ポート２２側に吸引するために設けられている。磁性体２８としては、磁性ステンレス等が使用される。
インペラ位置制御部４およびインペラ回転トルク発生部３により、非接触式磁気軸受が構成され、インペラ２１は、相反する方向より引っ張られることにより、ハウジング２０内において、ハウジング２０の内面と接触しない適宜位置にて安定し、非接触状態にてハウジング２０内を回転する。
【００１９】
インペラ回転トルク発生部３は、図４に示すように、ハウジング２０内に収納されたロータ３１とロータ３１を回転させるためのモータ３４を備える。ロータ３１は、液体ポンプ部２側の面に設けられた複数の永久磁石３３を備える。ロータ３１の中心は、モータ３４の回転軸に固定されている。永久磁石３３は、インペラ２１の永久磁石２５の配置形態（数および配置位置）に対応するように、複数かつ等角度ごとに設けられている。
インペラ回転トルク発生部３としては、上述のロータおよびモータを備えるものに限られず、例えば、インペラ２１の永久磁石２５を吸引し、かつ回転駆動させるための複数のステーターコイルからなるものでもよい。
【００２０】
インペラ位置制御部４は、図３および図４に示すように、インペラの磁性体２８を吸引するための固定された複数の電磁石４１と、インペラの磁性体２８の位置を検出するための位置センサ４２を備えている。具体的には、インペラ位置制御部４は、ハウジング２０内に収納された複数の電磁石４１と、複数の位置センサ４２を有する。インペラ位置制御部の複数（３つ）の電磁石４１および複数（３つ）の位置センサ４２は、それぞれ等角度間隔にて設けられており、電磁石４１と位置センサ４２も等角度間隔にて設けられている。電磁石４１は、鉄心とコイルからなる。電磁石４１は、この実施例では、３個設けられている。電磁石４１は、３個以上、例えば、４つでもよい。３個以上設け、これらの電磁力を位置センサ４２の検知結果を用いて調整することにより、インペラ２１の回転軸（ｚ軸）方向の力を釣り合わせ、かつ回転軸（ｚ軸）に直交するｘ軸およびｙ軸まわりのモーメントを制御することができる。
【００２１】
位置センサ４２は、電磁石４１と磁性体２８との隙間の間隔を検知し、この検知出力は、電磁石４１のコイルに与えられる電流もしくは電圧を制御する制御機構（言い換えれば、コントローラ）６の制御部５１に送られる。また、インペラ２１に重力等による半径方向の力が作用しても、インペラ２１の永久磁石２５とロータ３１の永久磁石３３との間の磁束の剪断力および電磁石４１と磁性体２８との間の磁束の剪断力が作用するため、インペラ２１はハウジング２０の中心に保持される。
【００２２】
制御機構６は、図１に示すように、磁気カップリング用のモータ３４のためのパワーアンプ５２およびモータ制御回路５３、電磁石４１のためのパワーアンプ５４および制御回路５７、センサ４２のためのセンサ回路５５、センサ出力をモニタリングするためのセンサ出力モニタリング部（図示せず）、制御部５１、電源部５６、液体充填判断部５８、警報手段５９を備える。また、制御機構６は、液体充填判断部５８を備えている。この実施例では、制御部５１がこの液体充填判断部５８を備えている。この液体充填判断部５８では、ポンプ装置の電源投入開始時に、ポンプ装置本体部内（ハウジング２０内）に液体が充填されているか否か、言い換えれば、ポンプ装置本体部内が空気か液体かを判断する。すなわち、液体充填判断部５８では、回転体２１の移動速度もしくは移動時間を用いてハウジング内の液体非充填状態であるかどうかを判断する。警報手段５９は、液体充填判断部５８により、ポンプ装置本体部内に液体が充填されていないと判断された場合に作動する。警報手段としては、鳴動手段、点灯手段などが好適である。鳴動手段としては、ブザーが好ましい。点灯手段としては、ランプが好ましい。
【００２３】
また、センサ回路からの信号は、液体充填判断部に入力される。
さらに、制御部５１は、モータ制御回路５３に対してモータ回転数を指示する機能を備えている。このため、制御部５１により指示されるモータ回転数によりモータおよびインペラは回転する。そして、この実施例では、制御部５１において指示されるモータ回転数は、液体充填判断部５８にも送信される。
なお、上記のようなタイプのものに限定されるものではなく、モータ制御回路と電気的に接続されたモータ回転数検出器（図示せず）を備えるものとしてもよい。この場合、制御機構６は、モータ回転数モニタリング機能を備えるものとなる。モータ回転数検出器により検知されたモータ回転数は、制御部に入力される。
【００２４】
次に、液体充填判断部５８の液体充填状態判断機能について説明する。
本発明の液体ポンプ装置の制御機構は、液体充填状態判断機能を備え、液体充填状態判断機能は、判断用回転体移動機能と、回転体２１の移動速度もしくは移動時間を算出する移動関連情報算出機能と、移動速度閾値もしくは移動時間閾値を記憶する移動関連情報閾値記憶部と、移動関連情報算出機能により算出される算出値と移動関連情報閾値記憶部が記憶する閾値とを用いて、ハウジング内の液体非充填状態を判断する液体非充填状態判断機能を備えている。
特に、図６に示す実施例のポンプ装置では、液体充填判断部５８における判断に、移動関連情報算出機能により算出される、判断用回転体移動機能による回転体（具体的には、インペラ）２１の回転部側から電磁石側への移動時の移動時間を用いるタイプのものである。
【００２５】
具体的には、図６に示すように、液体充填判断部５８は、電磁石作動後回転体張付時間算出部６１と、回転体張付時間閾値記憶部６２を備えている。この実施例の制御機構では、電磁石作動後、位置センサからの信号を用いて、回転体２１の回転部側（この実施例では、ロータ側）から電磁石側への移動時間を算出する移動関連情報算出機能である電磁石作動後回転体張付時間算出部６１と、移動関連情報閾値記憶部である回転体張付時間閾値記憶部６２と、電磁石作動後回転体張付時間算出部６１により算出される算出値と回転体張付時間閾値記憶部６２が記憶する閾値とを用いて、ハウジング内の液体非充填状態を判断する。
特に、図６に示す実施例のポンプ装置の制御機構は、電磁石作動後、位置センサからの信号を用いて、回転体（インペラ）２１の回転部（ロータ）側から電磁石側への移動時間を用いてハウジング内の液体非充填状態を判断するタイプのものとなっている。
【００２６】
ハウジング内が、空気（言い換えれば、非液体充填時）の場合と、液体（例えば、プライミング液、血液）の場合では、回転体であるインペラの移動抵抗（減衰力）が異なるため、インペラの移動速度、移動時間に差異が生じる。そこで、その差異を利用して、ハウジング内の液体充填状態を検知するものである。また、好適な移動時間閾値は、後述する好適な移動速度と、ハウジングとインペラの大きさから決めることができる。
【００２７】
図１７に、徐々に電磁石電流を増やしていったときのインペラ位置と時間の関係を示す。破線のラインがポンプ内が液体非充填の場合であり、実線ラインがポンプ内が十分に水で満たされている場合である。ここでインペラは、位置センサ出力が−１Ｖの時にモータ側に位置し、位置センサ出力が１Ｖの時に電磁石側に張り付いている。このグラフにおいても、液体が充填されている実線のグラフに比べて、液体が充填されていない破線のグラフでは、−１Ｖから１Ｖまでの到達時間がかなり短いことがわかる。ここで位置センサ出力１Ｖは、２５０μｍである。つまり、この例におけるインペラは、ハウジング内において５００μｍ移動する。この時間の違いは、空気と水の粘性の違いから生じるものである。水は空気よりも粘性率が高く、血液の場合は水よりも更に粘性率が高いため、インペラの移動時間は長いものとなる。なお、システムノイズ等のために移動開始時刻と張付時刻を検出するのが難しい場合は、立ち上がり時間（１０％と９０％の間の時間）で規定してもよい。これは、図１７でいうと、−０．８Ｖから＋０．８Ｖに至る時間である。
【００２８】
また、図７に示す実施例のポンプ装置の制御機構では、回転体（インペラ）２１の回転部（ロータ）側から電磁石側への移動速度を用いてハウジング内の液体非充填状態を判断するタイプのものとなっている。
なお、図７に示す実施例のポンプ装置では、液体充填判断部５８は、電磁石作動後回転体電磁石側移動速度算出部７１と、回転体移動速度閾値記憶部７２を備えている。この実施例の制御機構では、電磁石作動後、位置センサからの信号を用いて、回転体２１の回転部側（この実施例では、ロータ側）から電磁石側への移動速度を算出する移動関連情報算出機能である電磁石作動後回転体移動速度算出部７１と、移動関連情報閾値記憶部である回転体移動速度閾値記憶部７２と、電磁石作動後回転体移動速度算出部７１により算出される算出値と回転体移動速度閾値記憶部７２が記憶する閾値とを用いて、ハウジング内の液体非充填状態を判断する。例えば、時間変化する移動速度が閾値を越えた区間があった場合、また移動速度の最大値が閾値を越えた場合に液体非充填状態を判断する。
【００２９】
また、移動速度閾値としては、例えば、ポンプ装置本体部のハウジング２０内に水が充填されている状態におけるインペラのロータ側から電磁石側への測定移動速度がＸ［μｍ／ｓｅｃ］であり、ポンプ装置本体部のハウジング２０内に液体非充填状態におけるインペラのロータ側から電磁石側への測定移動速度がＹ［μｍ／ｓｅｃ］である場合において、閾値Ｃは、０．１（Ｘ＋Ｙ）〜０．８（Ｘ＋Ｙ）程度であることが好ましい。特に、０．２（Ｘ＋Ｙ）〜０．６（Ｘ＋Ｙ）であることが好ましい。
【００３０】
図１７に示したインペラの位置情報を微分値（デジタルデータの場合は差分値）にて表示すると、図１８のようになり、速度にて表すと、破線のラインであるポンプ内が液体非充填の場合と、実線ラインであるポンプ内が十分に水で満たされている場合との差異がより明確となる。この速度の違いは、空気と水の粘性の違いから生じるものである。血液の場合は水よりも更に粘性率が高いため、インペラの立ち上がり速度は遅くなる。この実施例のものでは、インペラ移動速度閾値は、２００〜８００Ｖ／ｓｅｃとすることが好ましく、特に、４００Ｖ／ｓｅｃとすることが好ましい。なお、この閾値は、通常使用する液体を満たした場合の最大速度と、液体が満たされてない場合の最大速度の中間値付近とすることが妥当と考える。厳密には重力の影響を考慮し、液体が満たされている場合には、電磁石側を下にしてインペラの速度を測定し、液体が空の場合は、電磁石側を上にしてインペラの速度を測定することで、適した閾値の設定が可能である。
【００３１】
上記図６および図７に示す実施例のポンプ装置における液体非充填状態判断過程を図８に示すフローチャートを用いて説明する。
液体ポンプ装置の電源がオンとなると、制御部が作動を開始し、電磁石および位置センサの作動を開始させる。電磁石の作動開始により、回転体であるインペラは、電磁石側への吸引が始まる。そして、位置センサにより回転体（インペラ）の移動開始が検知されると、回転体の移動時間計測が開始される。また、位置センサにより、回転体の電磁石側への張り付けが検知されると、回転体の移動時間計測が終了し、電磁石電流をゼロにする。そして、制御部は、回転体移動時間を算出する。なお、制御部は、回転体移動速度を演算するものであってもよい。そして、制御部は、算出された移動時間が記憶する移動時間閾値以下（もしくは、移動速度が記憶する移動速度閾値以上）の場合には、ハウジング内に液体が充填されていないものと判断し、警報手段を作動させる。また、制御部は、算出された移動時間が記憶する移動時間閾値より大きい（もしくは、移動速度が記憶する移動速度閾値より小さい）場合には、ハウジング内に液体が充填されているものと判断し、磁気浮上制御を用いたポンプ装置による送液を開始する。
【００３２】
そして、制御機構は、液体非充填状態の判断時には、電磁石電流を徐々に上昇させる判断用電磁石電流調整機能を備えていることが好ましい。このような電流調整機能を備えることにより、ハウジング内の液体充填時と非充填時との回転体の移動速度もしくは移動時間に顕著な差異を発現させることができ、より正確な液体非充填の判断を行うことができる。特に、電磁石電流を所定値（第１の所定値）まで上昇させた後に、インペラが移動を開始するまで電磁石電流を所定量ずつ増加させることが好ましい。つまり、一定時間毎に徐々に電流を増加させることが好ましい。
【００３３】
この場合における液体非充填状態判断過程を図９に示すフローチャートを用いて説明する。
液体ポンプ装置の電源がオンとなると、制御部が作動を開始し、電磁石および位置センサの作動を開始させる。電磁石の作動開始により、回転体であるインペラは、電磁石側への吸引が始まる。そして、電磁石電流を所定値まで上昇させる。この所定値としては、回転体であるインペラの移動が開始しないが、開始に近い状態となる値とすることが好ましい。また、この所定値は、ポンプ装置本体部の大きさ、回転体であるインペラの大きさ、回転部であるロータの永久磁石の磁力などにより相違する。具体的には、１００〜１０００ｍＡ程度が好適である。そして、電磁石電流が所定値に到達した後は、回転体の移動が開始されたかを判断しながら移動が開始されるまで徐々に電磁石電流を増加させていく。電磁石電流の増分の程度としては、５〜１００ｍＡ程度が好適であり、増加時間間隔としては、０．００１〜０．０５ｓｅｃ程度が好適である。
【００３４】
そして、位置センサにより回転体（インペラ）の移動開始が検知されると、回転体の移動時間計測が開始される。そして、位置センサにより、回転体の電磁石側への張り付けが検知されると、回転体の移動時間計測が終了し、電磁石電流をゼロにする。そして、制御部は、回転体移動時間を算出する。なお、制御部は、回転体移動速度を演算するものであってもよい。そして、制御部は、算出された移動時間が記憶する移動時間閾値以下（もしくは、移動速度が記憶する移動速度閾値以上）の場合には、ハウジング内に液体が充填されていないものと判断し、警報手段を作動させる。また、制御部は、算出された移動時間が記憶する移動時間閾値より大きい（もしくは、移動速度が記憶する移動速度閾値より小さい）場合には、ハウジング内に液体が充填されているものと判断し、磁気浮上制御を用いたポンプ装置による送液を開始する。
【００３５】
また、制御機構における液体非充填状態判断機能は、上述したタイプのものに限定されるものではない。
例えば、図１０ないし図１３に示すようなものであってもよい。
図１０に示す実施例のポンプ装置の制御機構では、回転体（インペラ）２１の電磁石側から回転部（ロータ）側への移動時間を用いてハウジング内の液体非充填状態を判断するタイプのものとなっている。
【００３６】
図１０に示す実施例のポンプ装置では、液体充填判断部５８は、電磁石作動停止後回転体回転部側張付時間算出部８１と、回転体張付時間閾値記憶部８２を備えている。この実施例の制御機構では、電磁石を作動させ一旦回転体を電磁石側に張り付けた後、電磁石の作動を停止するとともに位置センサからの信号を用いて、回転体２１の電磁石側から回転部側（この実施例では、ロータ側）への移動時間を算出する移動関連情報算出機能である回転体回転部側張付時間算出部８１と、移動関連情報閾値記憶部である回転体張付時間閾値記憶部８２と、回転体回転部側張付時間算出部８１により算出される算出値と回転体張付時間閾値記憶部８２が記憶する閾値とを用いて、ハウジング内の液体非充填状態を判断する。
特に、図１０に示す実施例のポンプ装置の制御機構は、電磁石を作動させ一旦回転体を電磁石側に張り付けた後、電磁石作動を停止させて、位置センサからの信号を用いて、回転体（インペラ）２１の電磁石側から回転部（ロータ）側への移動時間を用いてハウジング内の液体非充填状態を判断するタイプのものである。
【００３７】
また、図１１に示す実施例のポンプ装置の制御機構では、回転体（インペラ）２１の電磁石側から回転部側（ロータ側）への移動速度を用いてハウジング内の液体非充填状態を判断するタイプのものとなっている。
なお、図１１に示す実施例のポンプ装置では、液体充填判断部５８は、電磁石作動停止後回転体回転部側移動速度算出部９１と、回転体移動速度閾値記憶部９２を備えている。この実施例の制御機構では、電磁石を作動させ一旦回転体を電磁石側に張り付けた後、電磁石の作動を停止するとともに位置センサからの信号を用いて、回転体２１の電磁石側から回転部（ロータ）電磁石側への移動速度を算出する移動関連情報算出機能である電磁石作動後回転体移動速度算出部９１と、移動関連情報閾値記憶部である回転体移動速度閾値記憶部９２と、回転体移動速度算出部９１により算出される算出値と回転体移動速度閾値記憶部９２が記憶する閾値とを用いて、ハウジング内の液体非充填状態を判断する。
【００３８】
上記図１０および図１１に示す実施例のポンプ装置における液体非充填状態判断過程を図１２に示すフローチャートを用いて説明する。
液体ポンプ装置の電源がオンとなると、制御部が作動を開始し、電磁石および位置センサの作動を開始させる。電磁石の作動開始により、回転体であるインペラは、電磁石側への吸引が始まり、位置センサにより、回転体の電磁石側への張り付けが検知された後、電磁石の作動を停止する。具体的には、電磁石をＯＦＦにする。これにより、位置センサにより回転体（インペラ）の移動開始が検知され、回転体の移動時間計測が開始される。また、位置センサにより、回転体の回転部（ロータ）側への張り付けが検知されると、回転体の移動時間計測が終了する。そして、制御部は、回転体移動時間を算出する。なお、制御部は、回転体移動速度を演算するものであってもよい。そして、制御部は、算出された移動時間が記憶する移動時間閾値以下（もしくは、移動速度が記憶する移動速度閾値以上）の場合には、ハウジング内に液体が充填されていないものと判断し、警報手段を作動させる。また、制御部は、算出された移動時間が記憶する移動時間閾値より大きい（もしくは、移動速度が記憶する移動速度閾値より小さい）場合には、ハウジング内に液体が充填されているものと判断し、磁気浮上制御を用いたポンプ装置による送液を開始する。
【００３９】
そして、制御機構は、液体非充填状態の判断時には、回転体の移動が開始されたかを判断しながら移動が開始されるまで、電磁石電流を徐々に低下させる判断用電磁石電流調整機能を備えていることが好ましい。このような電流調整機能を備えることにより、ハウジング内の液体充填時と非充填時との回転体の移動速度もしくは移動時間に顕著な差異を発現させることができ、より正確な液体非充填の判断を行うことができる。
【００４０】
この場合における液体非充填状態判断過程を図１３に示すフローチャートを用いて説明する。
液体ポンプ装置の電源がオンとなると、制御部が作動を開始し、電磁石および位置センサの作動を開始させる。電磁石の作動開始により、回転体であるインペラは、電磁石側への吸引が始まり、位置センサにより、回転体の電磁石側への張り付けが検知された後、電磁石電流を徐々に低下させる。電磁石電流の低下分の程度としては、５〜１００ｍＡ程度が好適であり、低下時間間隔としては、０．００１〜０．０５ｓｅｃ程度が好適である。
【００４１】
そして、位置センサにより回転体（インペラ）の移動開始が検知されると、回転体の移動時間計測が開始される。そして、位置センサにより、回転体の回転部（ロータ）側への張り付けが検知されると、回転体の移動時間計測が終了する。そして、制御部は、回転体移動時間を算出する。なお、制御部は、回転体移動速度を演算するものであってもよい。そして、制御部は、算出された移動時間が記憶する移動時間閾値以下（もしくは、移動速度が記憶する移動速度閾値以上）の場合には、ハウジング内に液体が充填されていないものと判断し、警報手段を作動させる。また、制御部は、算出された移動時間が記憶する移動時間閾値より大きい（もしくは、移動速度が記憶する移動速度閾値より小さい）場合には、ハウジング内に液体が充填されているものと判断し、磁気浮上制御を用いたポンプ装置による送液を開始する。
【００４２】
さらに、制御機構における液体非充填状態判断機能は、下記のようなタイプのものであってもよい。
以下に述べる実施例のポンプ装置では、移動関連情報算出機能は、判断用回転体移動機能による回転体の回転部側から電磁石側への移動時の移動速度もしくは移動時間を算出する第１の算出機能と、判断用回転体移動機能による回転体の電磁石側から回転部側への移動時の移動速度もしくは移動時間を算出する第２の算出機能と、第１の算出機能による第１の算出値と第２の算出機能による第２の算出値を用いて移動関連情報を算出するものである。
図１４に示す実施例のポンプ装置の制御機構では、回転体（インペラ）２１の回転部（ロータ）側から電磁石側への移動時間および電磁石側から回転部側（ロータ側）への移動時間との両者を用いてハウジング内の液体非充填状態を判断するタイプのものとなっている。
【００４３】
図１４に示す実施例のポンプ装置では、液体充填判断部５８は、電磁石作動後、位置センサからの信号を用いて、回転体２１の回転部側（ロータ側）から電磁石側への移動時間を算出する電磁石作動後回転体張付時間算出部６１と、電磁石の作動を停止するとともに位置センサからの信号を用いて、回転体２１の電磁石側から回転部側（この実施例では、ロータ側）への移動時間を算出する回転体回転部側張付時間算出部８１と、上記算出部６１と算出部８１より算出された回転体移動時間と回転体移動時間関連値（例えば、移動時間加算値、移動時間平均値）を算出する回転体移動時間関連値算出部９５と、移動関連情報閾値記憶部である回転体移動時間関連値閾値記憶部９６と、回転体移動時間関連値算出部９５により算出される算出値と回転体移動時間関連値閾値記憶部９６が記憶する閾値とを用いて、ハウジング内の液体非充填状態を判断する。
【００４４】
また、図１５に示す実施例のポンプ装置の制御機構では、回転体（インペラ）２１の回転部（ロータ）側から電磁石側への移動速度および電磁石側から回転部側（ロータ側）への移動速度の両者を用いてハウジング内の液体非充填状態を判断するタイプのものとなっている。
図１５に示す実施例のポンプ装置では、液体充填判断部５８は、電磁石作動後、位置センサからの信号を用いて、回転体２１の回転部側（ロータ側）から電磁石側への移動速度を算出する回転体電磁石側移動速度算出部７１と、電磁石の作動を停止するとともに位置センサからの信号を用いて、回転体２１の電磁石側から回転部側（この実施例では、ロータ側）への移動速度を算出する回転体回転部側移動速度算出部９１と、上記算出部７１と算出部９１より回転体移動速度関連値（例えば、移動速度加算値、移動速度平均値）を算出する移動関連情報算出部である回転体移動速度関連値算出部９７と、移動関連情報閾値記憶部である回転体移動速度関連値閾値記憶部９８と、回転体移動速度関連値算出部９７により算出される算出値と回転体移動速度関連値閾値記憶部９８が記憶する閾値とを用いて、ハウジング内の液体非充填状態を判断する。
【００４５】
上記図１４および図１５に示す実施例のポンプ装置における液体非充填状態判断過程を図１６に示すフローチャートを用いて説明する。
液体ポンプ装置の電源がオンとなると、制御部が作動を開始し、電磁石および位置センサの作動を開始させる。電磁石の作動開始により、回転体であるインペラは、電磁石側への吸引が始まる。そして、位置センサにより回転体（インペラ）の移動開始が検知されると、回転体の移動時間計測が開始される。また、位置センサにより、回転体の電磁石側への張り付けが検知されると、回転体の第１の移動時間計測が終了する。そして、制御部は、第１の回転体移動時間を算出する。なお、制御部は、第１の回転体移動速度を演算するものであってもよい。
続いて、制御部は、電磁石をＯＦＦにする。これにより、位置センサにより回転体（インペラ）の移動開始が検知され、回転体の第２の移動時間計測が開始される。そして、位置センサにより、回転体の回転部（ロータ）側への張り付けが検知されると、回転体の第２の移動時間計測が終了する。そして、制御部は、第２の回転体移動時間を算出する。なお、制御部は、第２の回転体移動速度を演算するものであってもよい。
【００４６】
そして、制御部は、計測された第１の移動時間と第２の移動時間を用いて、回転体移動時間を算出し（または、算出された第１の移動速度と第２の移動速度を用いて、回転体移動速度関連値を算出し）、記憶する移動時間閾値以下（または、記憶する移動速度関連値閾値以上）の場合には、ハウジング内に液体が充填されていないものと判断し、警報手段を作動させる。また、制御部は、算出された移動時間が記憶する移動時間閾値より大きい場合（または、記憶する移動速度関連値閾値より小さい場合）には、ハウジング内に液体が充填されているものと判断し、磁気浮上制御を用いたポンプ装置による送液を開始する。
そして、この実施例においても制御機構は、液体非充填状態の判断時には、電磁石電流の徐々の増加および／または徐々の減少を行わせる判断用電磁石電流調整機能を備えていることが好ましい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の液体ポンプ装置は、液体流入ポートと液体流出ポートとを有するハウジングと、内部に第１の磁性体および第２の磁性体を備え、前記ハウジング内で回転することにより液体を送液する回転体を有するポンプ部と、該ポンプ部の前記回転体の第１の磁性体を吸引するための磁石を備える回転部と、該回転部を回転させるモータを備える回転体回転トルク発生部と、前記回転体の第２の磁性体を吸引するための電磁石を備える回転体位置制御部と、前記回転体の位置を検出するための位置センサとを備え、前記ハウジングに対して前記回転体が非接触状態にて回転するポンプ装置本体部と、該ポンプ装置本体部のための制御機構とを備える液体ポンプ装置であって、該液体ポンプ装置の制御機構は、前記ハウジング内の液体非充填状態を判断する液体充填状態判断機能を備え、該液体充填状態判断機能は、前記電磁石を用いて前記回転体を前記ハウジング内の前記回転部側と前記電磁石側間を移動させる判断用回転体移動機能と、前記位置センサを用いて、前記判断用回転体移動機能による前記ハウジング内での前記回転体の移動速度もしくは移動時間を算出する移動関連情報算出機能と、移動速度閾値もしくは移動時間閾値を記憶する移動関連情報閾値記憶部と、前記移動関連情報算出機能により算出される算出値と前記移動関連情報閾値記憶部が記憶する閾値とを用いて、ハウジング内の液体非充填状態を判断する液体非充填状態判断機能を備えている。
このため、このポンプ装置では、電源投入時にポンプのハウジング内に液体が充填されているかどうかが判断されるため、液体非充填時における電源投入に起因するポンプへの損傷負担を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の液体ポンプ装置の実施例のブロック図である。
【図２】図２は、本発明の液体ポンプ装置に使用される液体ポンプ装置本体部の一例の正面図である。
【図３】図３は、図２に示した液体ポンプ装置本体部の平面図である。
【図４】図４は、図２に示した実施例の液体ポンプ装置本体部の縦断面図である。
【図５】図５は、図２の液体ポンプ装置本体部のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図６は、本発明の液体ポンプ装置における液体充填状態判断機能の一例を説明するためのブロック図である。
【図７】図７は、本発明の液体ポンプ装置における液体充填状態判断機能の一例を説明するためのブロック図である。
【図８】図８は、本発明の一実施例の液体ポンプ装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の一実施例の液体ポンプ装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の液体ポンプ装置における液体充填状態判断機能の一例を説明するためのブロック図である。
【図１１】図１１は、本発明の液体ポンプ装置における液体充填状態判断機能の一例を説明するためのブロック図である。
【図１２】図１２は、本発明の他の実施例の液体ポンプ装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図１３】図１３は、本発明の他の実施例の液体ポンプ装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図１４】図１４は、本発明の液体ポンプ装置における液体充填状態判断機能の一例を説明するためのブロック図である。
【図１５】図１５は、本発明の液体ポンプ装置における液体充填状態判断機能の一例を説明するためのブロック図である。
【図１６】図１６は、本発明の他の実施例の液体ポンプ装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図１７】図１７は、回転体（インペラ）の位置変化と時間との関係を示すグラフである。
【図１８】図１８は、回転体（インペラ）の移動戸九度と時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１液体ポンプ装置
２液体ポンプ部
３回転体回転トルク発生部
４回転体位置制御部
５液体ポンプ装置本体部
６制御機構
２１回転体（インペラ）
２５磁性体
３１回転部（ロータ）
３４モータ
４１電磁石[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid pump device for sending a medical liquid such as blood.
[0002]
[Prior art]
Recently, the use of a centrifugal blood pump for extracorporeal blood circulation in a heart-lung machine has been increasing. A centrifugal pump that completely eliminates physical communication between the outside and the blood chamber in the pump and prevents invasion of bacteria, etc., so that the drive torque from an external motor is transmitted using magnetic coupling. Is used. Such a centrifugal blood pump has a housing having a blood inflow port and a blood outflow port, and an impeller that rotates in the housing and feeds blood by centrifugal force during rotation. The impeller is provided with a permanent magnet therein, and is rotated by a rotor having a magnet for attracting the magnet of the impeller and a rotation torque generating mechanism having a motor for rotating the rotor. The impeller is also attracted to the opposite side to the rotor by magnetic force, and rotates without contact with the housing. This state is called a magnetic levitation state.
[0003]
As the centrifugal blood pump device that rotates in the magnetic levitation state as described above, for example, the present applicant has proposed the one shown in Patent Document (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-21773). This centrifugal blood pump device has a specific effect and is effective. However, in this type of pump, if the power is turned on by mistake while the housing of the pump device is not filled with liquid, the impeller is usually designed to be controlled on the assumption that the liquid is filled. It is considered that the inner wall or the impeller may be damaged by contact with the inner wall.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-21773
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, an object of the present invention is to provide a liquid having a function of determining whether or not a liquid is filled in a housing of a pump when power is turned on, and to prevent a pump from being damaged due to power being turned on when liquid is not charged. A pump device is provided.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
What achieves the above object is as follows.
(1) A pump including a housing having a liquid inflow port and a liquid outflow port, a first magnetic body and a second magnetic body therein, and having a rotating body that sends liquid by rotating inside the housing. A rotating unit including a magnet for attracting a first magnetic body of the rotating body of the pump unit; a rotating body rotating torque generating unit including a motor that rotates the rotating unit; A rotating body position control unit including an electromagnet for attracting the magnetic body, and a position sensor for detecting a position of the rotating body, wherein the rotating body rotates in a non-contact state with respect to the housing. And a control mechanism for the pump device main body, wherein the control mechanism of the liquid pump device is configured to determine a liquid filling state in the housing. The liquid filling state determination function includes a determination rotator moving function for moving the rotator between the rotating part side and the electromagnet side in the housing using the electromagnet, and the position sensor. A movement-related information calculating function of calculating a moving speed or a moving time of the rotating body in the housing by the determining rotating body moving function; and a moving-related information threshold storing a moving speed threshold or a moving time threshold. A liquid non-filling state determining function of determining a liquid non-filling state in the housing using a value calculated by the movement-related information calculating function and a threshold value stored by the movement-related information threshold storage unit. Liquid pump device.
[0007]
(2) The movement-related information calculating function is for calculating a moving speed or a moving time when the rotating body is moved from the rotating section side to the electromagnet side by the determining rotating body moving function (1). The liquid pump device according to claim 1.
(3) The liquid pump device according to (2), wherein the determination rotating body moving function includes a determination electromagnet current adjustment function for gradually increasing the electromagnet current.
(4) The movement-related information calculating function is for calculating a moving speed or a moving time when the rotating body is moved from the electromagnet side to the rotating section side by the determination rotating body moving function (1). The liquid pump device according to claim 1.
(5) The liquid pump device according to (4), wherein the determination rotating body moving function includes a determination electromagnet current adjustment function for gradually reducing the electromagnet current.
(6) the movement-related information calculation function includes a first calculation function for calculating a movement speed or a movement time when the rotator moves from the rotating unit side to the electromagnet side by the determination rotator moving function. A second calculating function for calculating a moving speed or a moving time when the rotating body moves from the electromagnet side to the rotating unit side by the determining rotating body moving function, and a first calculating function for the first calculating function. The liquid pump device according to (1), wherein the movement-related information is calculated by using the calculated value of (i) and the second calculated value by the second calculating function.
(7) The rotator moving function for determination has an electromagnet current adjustment function for gradual increase of the electromagnet current when the rotator is moved from the rotating section side to the electromagnet side (6). 2. The liquid pump device according to 1.).
[0008]
(8) The rotator moving function for determination has an electromagnet current adjustment function for gradual reduction of the electromagnet current when the rotator is moved from the electromagnet side to the rotating unit side (6). ) Or (7).
(9) The liquid pump device according to any one of (1) to (8), further including an alarm unit that is activated when it is determined that the liquid is not filled by the liquid unfilled state determination function. Liquid pumping equipment.
(10) The liquid pump device according to any one of (1) to (9), wherein the rotating body is an impeller that sends blood by centrifugal force during rotation.
(11) The liquid pump device includes a housing having a liquid inflow port and a liquid outflow port, and a magnetic body therein, wherein the rotating body rotates in the housing and sends blood by centrifugal force during rotation. A centrifugal liquid pump unit having an impeller, a rotor as the rotating unit including a magnet for attracting a magnetic material of the impeller of the centrifugal liquid pump unit, and an impeller rotation torque including a motor for rotating the rotor The liquid pump device according to any one of (1) to (10), further including: a generator, and an impeller position controller including an electromagnet, wherein the impeller rotates in a non-contact state with respect to the housing.
(12) The liquid pump device according to any one of (1) to (11), wherein the liquid pump device does not include a direct detection unit for detecting presence or absence of a filled liquid.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the liquid pump device of the present invention. FIG. 2 is a front view of an example of a liquid pump device main body used in the liquid pump device of the present invention. FIG. 3 is a plan view of the liquid pump device main body shown in FIG. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the liquid pump device main body of the embodiment shown in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of the liquid pump device main body of FIG. 2 taken along line AA.
[0010]
The liquid pump device 1 of the present invention includes a housing 20 having a liquid inflow port 22 and a liquid outflow port 23, and a first magnetic body 25 and a second magnetic body 28 therein. And a rotating unit 31 having a magnet 33 for attracting the first magnetic body 25 of the rotating body 21 of the liquid pump unit 2; A rotating body rotating torque generator 3 having a motor 34 for rotating the rotating body 31; and an electromagnet 41 for attracting the rotating body 21 (specifically, for attracting the second magnetic body 28 provided on the rotating body 21). And a position sensor 42 for detecting the position of the rotating body (specifically, detecting the position of the second magnetic body 28 provided on the rotating body 21). Position sensor for Provided, comprising a liquid pump apparatus body 5 rotating the rotating body 21 is in a non-contact state with respect to the housing, and a control mechanism 6 for the liquid pump apparatus body 5.
[0011]
The control mechanism 6 of the liquid pump device 1 has a liquid filling state determining function for determining the liquid non-filling state in the housing 20. The liquid filling state determining function uses the electromagnet 41 to move the rotating body 21 inside the housing 20. The moving speed or the moving time of the rotating body 21 in the housing 20 by the determining rotating body moving function using the rotating body moving function for determination that moves between the rotating unit 31 side and the electromagnet 41 side and the position sensor 42 is used. A movement-related information calculation function to calculate, a movement-related information threshold storage unit that stores a movement speed threshold or a movement time threshold, and a calculation value calculated by the movement-related information calculation function and a threshold that the movement-related information threshold storage unit stores. And a liquid non-filled state determination function for determining the liquid non-filled state in the housing by using.
[0012]
In the illustrated embodiment, the liquid pump device of the present invention is applied to a centrifugal blood pump device.
The blood pump device 1 of this embodiment includes a housing 20 having a liquid inflow port 22 and a liquid outflow port 23, an impeller 21 which is a rotating body that rotates in the housing 20 and sends blood by centrifugal force during rotation. , A motor 34 for rotating the impeller 21.
[0013]
The blood pump device 1 of the embodiment shown in FIGS. 1 to 5 includes a housing 20 having a liquid inflow port 22 and a liquid outflow port 23, and a magnetic body 25 therein. A centrifugal liquid pump unit 2 having an impeller 21 for sending blood by the centrifugal force of the centrifugal force, and a rotor 31 which is a rotating unit including a magnet 33 for attracting the magnetic body 25 of the impeller 21 of the centrifugal liquid pump unit 2. , An impeller rotation torque generating unit 3 including a motor 34 for rotating the rotor 31 and an impeller position control unit 4 including an electromagnet 41. The impeller 21 rotates in a non-contact state with respect to the housing 20.
Note that the liquid pump device of the present invention is not limited to the centrifugal pump device as described above. For example, an axial flow type liquid pump device may be used.
[0014]
As shown in FIGS. 2 to 6, the blood pump device main body 5 of this embodiment includes a housing 20 having a blood inflow port 22 and a blood outflow port 23, rotates in the housing 20, and generates a centrifugal force during rotation. A centrifugal liquid pump unit 2 having an impeller 21 for sending blood, an impeller rotational torque generating unit (non-control magnetic bearing component) 3 for the impeller 21, and an impeller position control unit (control for the impeller 21) Type magnetic bearing component 4).
As shown in FIG. 4, the impeller 21 is held at a predetermined position in the housing 20 by the action of the non-control type magnetic bearing component 3 and the control type magnetic bearing component 4, and usually does not contact the inner surface of the housing. Rotate.
[0015]
The housing 20 includes a blood inflow port 22 and a blood outflow port 23, and is formed of a non-magnetic material. In the housing 20, a blood chamber 24 communicating with the blood inflow port 22 and the blood outflow port 23 is formed. An impeller 21 is housed in the housing 20. The blood inflow port 22 is provided so as to protrude from the vicinity of the center of the upper surface of the housing 20. The blood outflow port 23 is provided so as to project in a tangential direction from a side surface of the housing 20 formed in a substantially cylindrical shape, as shown in FIGS.
[0016]
As shown in FIG. 5, a disk-shaped impeller 21 having a through hole in the center is housed in a blood chamber 24 formed in the housing 20. As shown in FIG. 4, the impeller 21 is formed with a donut plate-like member (lower shroud) 27 forming a lower surface, a donut plate-like member (upper shroud) 28 forming an upper surface, and having an open center. (E.g., seven). A plurality of (seven) blood passages 26 are formed between the lower shroud and the upper shroud and are partitioned by adjacent vanes 18. As shown in FIG. 5, the blood passage 26 communicates with the central opening of the impeller 21 and starts from the central opening of the impeller 21 and extends so as to gradually increase in width to the outer peripheral edge. In other words, the vanes 18 are formed between the adjacent blood passages 26. In this embodiment, each blood passage 26 and each vane 18 are provided at equal angular intervals and in substantially the same shape.
[0017]
As shown in FIG. 4, a plurality (for example, 24) of first magnetic bodies 25 (permanent magnets and driven magnets) are embedded in the impeller 21. In this embodiment, the first magnetic body 25 is embedded in the lower shroud 27. The embedded magnetic body 25 (permanent magnet) attracts the impeller 21 to the side opposite to the blood inflow port 22 by a permanent magnet 33 provided on the rotor 31 of the impeller rotation torque generating unit 3 described later, and rotates the impeller to rotate the impeller. It is provided for transmission from the torque generating section.
By embedding a certain number of magnetic bodies 25 as in this embodiment, a sufficient magnetic coupling with the rotor 31 described later can be sufficiently ensured. The shape of the magnetic body 25 (permanent magnet) is preferably circular. Alternatively, a ring-shaped magnet may be polarized into multiple poles (for example, 24 poles), in other words, a plurality of small magnets may be arranged in a ring shape such that the magnetic poles are alternated.
[0018]
Further, the impeller 21 includes the upper shroud itself or a second magnetic body 28 provided in the upper shroud. In this embodiment, the entire upper shroud is formed by the magnetic body 28. The magnetic body 28 is provided for attracting the impeller 21 to the blood inflow port 22 side by an electromagnet 41 of an impeller position control unit described later. As the magnetic body 28, magnetic stainless steel or the like is used.
The impeller position control unit 4 and the impeller rotation torque generating unit 3 constitute a non-contact type magnetic bearing, and the impeller 21 is pulled from the opposite directions so that the impeller 21 does not contact the inner surface of the housing 20 at an appropriate position. And rotates inside the housing 20 in a non-contact state.
[0019]
As shown in FIG. 4, the impeller rotation torque generating section 3 includes a rotor 31 housed in the housing 20 and a motor 34 for rotating the rotor 31. The rotor 31 includes a plurality of permanent magnets 33 provided on a surface on the liquid pump unit 2 side. The center of the rotor 31 is fixed to the rotation shaft of the motor 34. The plurality of permanent magnets 33 are provided at equal angles so as to correspond to the arrangement form (number and arrangement position) of the permanent magnets 25 of the impeller 21.
The impeller rotation torque generating unit 3 is not limited to the one including the rotor and the motor described above, and may be, for example, a plurality of stator coils for attracting and rotating the permanent magnet 25 of the impeller 21.
[0020]
As shown in FIGS. 3 and 4, the impeller position control unit 4 includes a plurality of fixed electromagnets 41 for attracting the magnetic body 28 of the impeller and a position sensor for detecting the position of the magnetic body 28 of the impeller. 42. Specifically, the impeller position control unit 4 has a plurality of electromagnets 41 housed in the housing 20 and a plurality of position sensors 42. The plurality (three) of electromagnets 41 and the plurality (three) of position sensors 42 of the impeller position control unit are respectively provided at equal angular intervals, and the electromagnet 41 and the position sensor 42 are also provided at equal angular intervals. ing. The electromagnet 41 includes an iron core and a coil. In this embodiment, three electromagnets 41 are provided. The number of the electromagnets 41 may be three or more, for example, four. By providing three or more, and adjusting these electromagnetic forces using the detection result of the position sensor 42, the forces in the direction of the rotation axis (z axis) of the impeller 21 are balanced and orthogonal to the rotation axis (z axis). The moment about the x-axis and the y-axis can be controlled.
[0021]
The position sensor 42 detects an interval of a gap between the electromagnet 41 and the magnetic body 28, and the detection output is a control unit of a control mechanism (in other words, a controller) 6 that controls a current or a voltage applied to a coil of the electromagnet 41. It is sent to 51. Further, even when a radial force due to gravity or the like acts on the impeller 21, the shear force of the magnetic flux between the permanent magnet 25 of the impeller 21 and the permanent magnet 33 of the rotor 31 and the force between the electromagnet 41 and the magnetic body 28 Since the shear force of the magnetic flux acts, the impeller 21 is held at the center of the housing 20.
[0022]
As shown in FIG. 1, the control mechanism 6 includes a power amplifier 52 and a motor control circuit 53 for a motor 34 for magnetic coupling, a power amplifier 54 and a control circuit 57 for the electromagnet 41, and a sensor for the sensor 42. A circuit 55, a sensor output monitoring unit (not shown) for monitoring a sensor output, a control unit 51, a power supply unit 56, a liquid filling determination unit 58, and an alarm unit 59 are provided. In addition, the control mechanism 6 includes a liquid filling determination unit 58. In this embodiment, the control unit 51 includes the liquid filling determination unit 58. The liquid filling determination section 58 determines whether or not the pump device main body (in the housing 20) is filled with liquid at the time of starting the power supply of the pump device, in other words, whether the inside of the pump device main body is air or liquid. . That is, the liquid filling determination unit 58 determines whether the housing is in the liquid non-filled state using the moving speed or the moving time of the rotating body 21. The alarm means 59 is activated when the liquid filling determination section 58 determines that the liquid is not filled in the pump device main body. Sounding means, lighting means, and the like are suitable as the alarm means. As a sounding means, a buzzer is preferable. As the lighting means, a lamp is preferable.
[0023]
Further, a signal from the sensor circuit is input to the liquid filling determination unit.
Further, the control unit 51 has a function of instructing the motor control circuit 53 of the motor rotation speed. Therefore, the motor and the impeller rotate according to the motor rotation speed specified by the control unit 51. Then, in this embodiment, the motor rotation speed instructed by the control unit 51 is also transmitted to the liquid filling determination unit 58.
Note that the present invention is not limited to the above-described type, and may include a motor rotation speed detector (not shown) electrically connected to the motor control circuit. In this case, the control mechanism 6 has a motor rotation speed monitoring function. The motor speed detected by the motor speed detector is input to the control unit.
[0024]
Next, the liquid filling state determining function of the liquid filling determining unit 58 will be described.
The control mechanism of the liquid pump device according to the present invention includes a liquid filling state determining function. The liquid filling state determining function includes a determination rotating body moving function and a movement-related information calculation for calculating a moving speed or a moving time of the rotating body 21. A function, a movement-related information threshold value storage unit that stores a movement speed threshold value or a movement time threshold value, and a calculated value calculated by the movement-related information calculation function and a threshold value stored in the movement-related information threshold value storage unit. And a liquid non-filled state determination function for determining the liquid non-filled state.
In particular, in the pump device of the embodiment shown in FIG. 6, the rotation (specifically, the impeller) 21 by the determination rotating body moving function, which is calculated by the movement related information calculating function, is used in the determination by the liquid filling determining unit 58. This type uses the moving time when moving from the rotating part side to the electromagnet side.
[0025]
Specifically, as shown in FIG. 6, the liquid filling determination unit 58 includes a rotating body sticking time calculation unit 61 after the electromagnet operation and a rotating body sticking time threshold storage unit 62. In the control mechanism of this embodiment, after the electromagnet is actuated, using the signal from the position sensor, the movement-related information for calculating the travel time from the rotating part side (in this embodiment, the rotor side) of the rotating body 21 to the electromagnet side. Calculated by a rotating body sticking time after electromagnet operation calculating section 61, a rotating body sticking time threshold storing section 62 as a movement-related information threshold storing section, and a rotating body sticking time calculating section 61 after electromagnet operating. Using the calculated value and the threshold value stored in the rotating body sticking time threshold value storage unit 62, the liquid unfilled state in the housing is determined.
In particular, the control mechanism of the pump device of the embodiment shown in FIG. 6 uses the signal from the position sensor after the operation of the electromagnet to determine the moving time from the rotating part (rotor) side of the rotating body (impeller) 21 to the electromagnet side. It is of a type that determines the liquid non-filled state in the housing by using this.
[0026]
When the housing is filled with air (in other words, when the liquid is not filled) and a liquid (for example, priming liquid or blood), the impeller, which is a rotating body, has different movement resistance (damping force). Differences occur in speed and travel time. Therefore, by utilizing the difference, the state of liquid filling in the housing is detected. Further, a suitable moving time threshold can be determined from a suitable moving speed described later and the sizes of the housing and the impeller.
[0027]
FIG. 17 shows the relationship between the impeller position and time when the electromagnet current is gradually increased. The broken line indicates the case where the inside of the pump is not filled with liquid, and the solid line indicates the case where the inside of the pump is sufficiently filled with water. Here, the impeller is located on the motor side when the position sensor output is -1V, and is attached to the electromagnet side when the position sensor output is 1V. Also in this graph, it can be seen that the arriving time from -1 V to 1 V is considerably shorter in the broken line graph not filled with liquid than in the solid line graph filled with liquid. Here, the position sensor output 1 V is 250 μm. That is, the impeller in this example moves within the housing by 500 μm. This difference in time results from the difference in viscosity between air and water. Water has a higher viscosity than air, and blood has a higher viscosity than water, so that the movement time of the impeller becomes longer. If it is difficult to detect the movement start time and the sticking time due to system noise or the like, the rise time (time between 10% and 90%) may be specified. This is the time from -0.8 V to +0.8 V in FIG.
[0028]
Further, in the control mechanism of the pump device of the embodiment shown in FIG. 7, the liquid unfilled state in the housing is determined by using the moving speed from the rotating part (rotor) side of the rotating body (impeller) 21 to the electromagnet side. It has become.
In the pump device of the embodiment shown in FIG. 7, the liquid filling determination unit 58 includes a rotating body electromagnet side moving speed calculating unit 71 after the operation of the electromagnet and a rotating body moving speed threshold storage unit 72. In the control mechanism of this embodiment, after the operation of the electromagnet, the movement-related information for calculating the moving speed from the rotating portion side (in this embodiment, the rotor side) of the rotating body 21 to the electromagnet side using the signal from the position sensor. A calculated value calculated by the rotating body moving speed calculating unit 71 after the electromagnet operation, which is a calculating function, a rotating body moving speed threshold storing unit 72, which is a moving-related information threshold storing unit, and a rotating body moving speed calculating unit 71 after the electromagnet operating. The liquid unfilled state in the housing is determined by using the threshold value stored in the rotating body moving speed threshold value storage unit 72. For example, when there is a section where the time-varying moving speed exceeds the threshold, or when the maximum value of the moving speed exceeds the threshold, the liquid non-filled state is determined.
[0029]
As the moving speed threshold, for example, the measured moving speed from the rotor side to the electromagnet side of the impeller when the housing 20 of the pump device main body is filled with water is X [μm / sec]. When the measured moving speed of the impeller from the rotor side to the electromagnet side when the liquid is not filled in the housing 20 of the apparatus main body is Y [μm / sec], the threshold value C is 0.1 (X + Y) to 0. It is preferably about 8 (X + Y). In particular, it is preferable that it is 0.2 (X + Y) to 0.6 (X + Y).
[0030]
When the position information of the impeller shown in FIG. 17 is displayed as a differential value (difference value in the case of digital data), the result is as shown in FIG. 18, and when expressed as speed, the inside of the pump, which is a broken line, is not filled with liquid. And the case where the inside of the pump, which is the solid line, is sufficiently filled with water becomes clearer. This difference in speed results from the difference in viscosity between air and water. Since blood has a higher viscosity than water, the rising speed of the impeller becomes slow. In this embodiment, the impeller moving speed threshold value is preferably 200 to 800 V / sec, and particularly preferably 400 V / sec. It is considered appropriate that this threshold value is set to a value around an intermediate value between the maximum speed when the liquid normally used is filled and the maximum speed when the liquid is not filled. Strictly considering the effect of gravity, if the liquid is full, measure the speed of the impeller with the electromagnet side down, and if the liquid is empty, increase the speed of the impeller with the electromagnet side up. By measuring, a suitable threshold can be set.
[0031]
The liquid non-filled state determination process in the pump device of the embodiment shown in FIGS. 6 and 7 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
When the power of the liquid pump device is turned on, the control unit starts operating, and starts the operations of the electromagnet and the position sensor. When the operation of the electromagnet is started, the impeller, which is a rotating body, starts to be attracted to the electromagnet side. Then, when the start of movement of the rotating body (impeller) is detected by the position sensor, measurement of the moving time of the rotating body is started. When the position sensor detects the sticking of the rotating body to the electromagnet, the measurement of the moving time of the rotating body ends, and the electromagnet current is reduced to zero. Then, the control unit calculates the rotating body moving time. The control unit may calculate the moving speed of the rotating body. If the calculated moving time is equal to or less than the moving time threshold that is stored (or the moving speed is equal to or greater than the moving speed threshold that is stored), the control unit determines that the housing is not filled with the liquid, Activate alarm means. If the calculated moving time is larger than the moving time threshold stored (or the moving speed is smaller than the stored moving speed threshold), the control unit determines that the liquid is filled in the housing. Then, the liquid supply by the pump device using the magnetic levitation control is started.
[0032]
Preferably, the control mechanism has a determination electromagnet current adjustment function for gradually increasing the electromagnet current when determining the liquid non-filled state. By providing such a current adjustment function, a remarkable difference can be expressed in the moving speed or moving time of the rotating body between when the liquid is filled in the housing and when the liquid is not filled, and a more accurate determination of liquid non-filling can be made. It can be performed. In particular, it is preferable that after increasing the electromagnet current to a predetermined value (first predetermined value), the electromagnet current is increased by a predetermined amount until the impeller starts moving. That is, it is preferable to gradually increase the current at regular intervals.
[0033]
The liquid non-filled state determination process in this case will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
When the power of the liquid pump device is turned on, the control unit starts operating, and starts the operations of the electromagnet and the position sensor. When the operation of the electromagnet is started, the impeller, which is a rotating body, starts to be attracted to the electromagnet side. Then, the electromagnet current is increased to a predetermined value. The predetermined value is preferably a value that does not start the movement of the impeller, which is a rotating body, but is close to the start. The predetermined value differs depending on the size of the pump device main body, the size of the impeller as the rotating body, the magnetic force of the permanent magnet of the rotor as the rotating portion, and the like. Specifically, about 100 to 1000 mA is suitable. Then, after the electromagnet current reaches a predetermined value, the electromagnet current is gradually increased until the start of the movement while judging whether the movement of the rotating body has started. The magnitude of the increase in the electromagnet current is preferably about 5 to 100 mA, and the time interval for the increase is preferably about 0.001 to 0.05 sec.
[0034]
Then, when the start of movement of the rotating body (impeller) is detected by the position sensor, measurement of the moving time of the rotating body is started. When the position sensor detects the sticking of the rotating body to the electromagnet side, the measurement of the moving time of the rotating body ends, and the electromagnet current is reduced to zero. Then, the control unit calculates the rotating body moving time. The control unit may calculate the moving speed of the rotating body. If the calculated moving time is equal to or less than the moving time threshold that is stored (or the moving speed is equal to or greater than the moving speed threshold that is stored), the control unit determines that the housing is not filled with the liquid, Activate alarm means. If the calculated moving time is larger than the moving time threshold stored (or the moving speed is smaller than the stored moving speed threshold), the control unit determines that the liquid is filled in the housing. Then, the liquid supply by the pump device using the magnetic levitation control is started.
[0035]
Further, the function of judging the liquid non-fill state in the control mechanism is not limited to the above-described type.
For example, the configuration shown in FIGS. 10 to 13 may be used.
The control mechanism of the pump device of the embodiment shown in FIG. 10 is of a type in which the liquid unfilled state in the housing is determined by using the moving time of the rotating body (impeller) 21 from the electromagnet side to the rotating part (rotor) side. It has become.
[0036]
In the pump device of the embodiment shown in FIG. 10, the liquid filling determination unit 58 includes a rotating body rotating unit side sticking time calculating unit 81 after the stop of the electromagnet operation, and a rotating body sticking time threshold storage unit 82. In the control mechanism of this embodiment, after the electromagnet is actuated and the rotating body is once attached to the electromagnet side, the operation of the electromagnet is stopped, and the signal from the position sensor is used to change the rotating body 21 from the electromagnet side to the rotating unit side ( In this embodiment, a rotating body rotating unit side sticking time calculating unit 81 which is a movement related information calculating function for calculating a moving time to the rotor side) and a rotating body sticking time threshold storage which is a movement related information threshold storing unit. The liquid non-filling state in the housing is determined using the unit 82, the calculated value calculated by the rotating body rotating unit side sticking time calculating unit 81, and the threshold value stored in the rotating body sticking time threshold storage unit 82. .
In particular, the control mechanism of the pump device according to the embodiment shown in FIG. 10 operates the electromagnet, temporarily attaches the rotating body to the electromagnet side, stops the electromagnet operation, and uses the signal from the position sensor to generate the rotating body ( This is a type in which the liquid non-filling state in the housing is determined by using the movement time of the impeller 21 from the electromagnet side to the rotating part (rotor) side.
[0037]
Further, in the control mechanism of the pump device of the embodiment shown in FIG. 11, the non-filled state of the liquid in the housing is determined by using the moving speed of the rotating body (impeller) 21 from the electromagnet side to the rotating unit side (rotor side). It is of the type.
In the pump device of the embodiment shown in FIG. 11, the liquid filling determination unit 58 includes a rotating body rotating unit side moving speed calculating unit 91 after the stop of the electromagnet operation, and a rotating body moving speed threshold storage unit 92. In the control mechanism of this embodiment, after the electromagnet is operated and the rotating body is once attached to the electromagnet side, the operation of the electromagnet is stopped, and a signal from the position sensor is used to rotate the rotating part (rotor) from the electromagnet side of the rotating body 21. ) Rotating body moving speed calculating section 91 after operation of the electromagnet, which is a moving related information calculating function for calculating a moving speed to the electromagnet side, rotating body moving speed threshold storing section 92, which is a moving related information threshold storing section, and rotating body moving. Using the value calculated by the speed calculation unit 91 and the threshold value stored in the rotating body moving speed threshold value storage unit 92, the liquid non-filling state in the housing is determined.
[0038]
The liquid unfilled state determination process in the pump device of the embodiment shown in FIGS. 10 and 11 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
When the power of the liquid pump device is turned on, the control unit starts operating, and starts the operations of the electromagnet and the position sensor. When the operation of the electromagnet is started, the impeller, which is a rotating body, starts to be attracted to the electromagnet side, and stops operating the electromagnet after the position sensor detects that the rotating body is stuck to the electromagnet side. Specifically, the electromagnet is turned off. Thus, the start of the movement of the rotating body (impeller) is detected by the position sensor, and the measurement of the moving time of the rotating body is started. When the position sensor detects that the rotating body is attached to the rotating portion (rotor) side, the measurement of the moving time of the rotating body ends. Then, the control unit calculates the rotating body moving time. The control unit may calculate the moving speed of the rotating body. If the calculated moving time is equal to or less than the moving time threshold that is stored (or the moving speed is equal to or greater than the moving speed threshold that is stored), the control unit determines that the housing is not filled with the liquid, Activate alarm means. If the calculated moving time is larger than the moving time threshold stored (or the moving speed is smaller than the stored moving speed threshold), the control unit determines that the liquid is filled in the housing. Then, the liquid supply by the pump device using the magnetic levitation control is started.
[0039]
Then, the control mechanism has a determination electromagnet current adjustment function for gradually reducing the electromagnet current until the movement is started while judging whether the rotation of the rotator has started when the liquid is not filled. Is preferred. By providing such a current adjustment function, a remarkable difference can be expressed in the moving speed or moving time of the rotating body between when the liquid is filled in the housing and when the liquid is not filled, and a more accurate determination of liquid non-filling can be made. It can be performed.
[0040]
The liquid unfilled state determination process in this case will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
When the power of the liquid pump device is turned on, the control unit starts operating, and starts the operations of the electromagnet and the position sensor. With the start of the operation of the electromagnet, the impeller, which is the rotating body, starts to be attracted to the electromagnet side, and after the position sensor detects the sticking of the rotating body to the electromagnet side, the electromagnet current is gradually reduced. The magnitude of the decrease in the electromagnet current is preferably about 5 to 100 mA, and the duration of the decrease is preferably about 0.001 to 0.05 sec.
[0041]
Then, when the start of movement of the rotating body (impeller) is detected by the position sensor, measurement of the moving time of the rotating body is started. Then, when the position sensor detects that the rotating body is attached to the rotating portion (rotor) side, the measurement of the moving time of the rotating body ends. Then, the control unit calculates the rotating body moving time. The control unit may calculate the moving speed of the rotating body. If the calculated moving time is equal to or less than the moving time threshold that is stored (or the moving speed is equal to or greater than the moving speed threshold that is stored), the control unit determines that the housing is not filled with the liquid, Activate alarm means. If the calculated moving time is larger than the moving time threshold stored (or the moving speed is smaller than the stored moving speed threshold), the control unit determines that the liquid is filled in the housing. Then, the liquid supply by the pump device using the magnetic levitation control is started.
[0042]
Further, the liquid non-fill state determination function in the control mechanism may be of the following type.
In the pump device of the embodiment described below, the movement-related information calculation function is a first calculation for calculating a moving speed or a moving time when the rotating body is moved from the rotating unit side to the electromagnet side by the determining rotating body moving function. Function, a second calculation function for calculating a moving speed or a moving time of the rotating body from the electromagnet side to the rotating unit side by the determination rotating body moving function, and a first calculated value by the first calculating function The movement-related information is calculated using the second calculation value obtained by the second calculation function.
In the control mechanism of the pump device of the embodiment shown in FIG. 14, the moving time of the rotating body (impeller) 21 from the rotating part (rotor) side to the electromagnet side and the moving time from the electromagnet side to the rotating part side (rotor side) The liquid-filled state in the housing is determined by using both of them.
[0043]
In the pump device of the embodiment shown in FIG. 14, the liquid filling determination unit 58 uses the signal from the position sensor after the electromagnet operation to determine the moving time of the rotating body 21 from the rotating unit side (rotor side) to the electromagnet side. Using the calculated post-electromagnet rotating body sticking time calculation unit 61 and the signal from the position sensor while stopping the operation of the electromagnet, the electromagnet side of the rotating body 21 to the rotating unit side (in this embodiment, the rotor side). A rotating body rotating unit side sticking time calculating unit 81 for calculating a moving time to the rotating body, a rotating body moving time calculated by the calculating unit 61 and the calculating unit 81, and a rotating body moving time related value (for example, a moving time addition value). , A rotating body moving time related value calculating unit 95 for calculating the moving body average value), a rotating body moving time related value threshold storing unit 96 which is a moving related information threshold storing unit, and a rotating body moving time related value calculating unit 95. Calculated value to be calculated By using the threshold for storing the rotating body traveling time related value threshold storage unit 96, it determines the liquid unfilled state in the housing.
[0044]
Further, in the control mechanism of the pump device of the embodiment shown in FIG. 15, the moving speed of the rotating body (impeller) 21 from the rotating part (rotor) side to the electromagnet side and the moving speed from the electromagnet side to the rotating part side (rotor side). It is of a type in which the liquid non-filling state in the housing is determined using both of the speed.
In the pump device of the embodiment shown in FIG. 15, after the electromagnet is actuated, the liquid filling determination unit 58 uses the signal from the position sensor to determine the moving speed of the rotating body 21 from the rotating unit side (rotor side) to the electromagnet side. Using the calculated rotating body electromagnet-side moving speed calculating unit 71 and the signal from the position sensor while stopping the operation of the electromagnet, the rotating body 21 is moved from the electromagnet side to the rotating unit side (in this embodiment, the rotor side). A rotating body rotating unit side moving speed calculating unit 91 for calculating a moving speed, and a moving related value for calculating a rotating body moving speed related value (for example, a moving speed added value, a moving speed average value) from the calculating unit 71 and the calculating unit 91. Calculation performed by a rotating body moving speed related value calculating unit 97 that is an information calculating unit, a rotating body moving speed related value threshold storing unit 98 that is a moving related information threshold storing unit, and a calculation calculated by a rotating body moving speed related value calculating unit 97. Value and rotation By using the threshold for storing the moving speed related value threshold storage unit 98, it determines the liquid unfilled state in the housing.
[0045]
The liquid non-filled state determination process in the pump device of the embodiment shown in FIGS.
When the power of the liquid pump device is turned on, the control unit starts operating, and starts the operations of the electromagnet and the position sensor. When the operation of the electromagnet is started, the impeller, which is a rotating body, starts to be attracted to the electromagnet side. Then, when the start of movement of the rotating body (impeller) is detected by the position sensor, measurement of the moving time of the rotating body is started. Further, when the position sensor detects the attachment of the rotating body to the electromagnet side, the first movement time measurement of the rotating body ends. Then, the control unit calculates the first rotating body moving time. The control unit may calculate the first moving speed of the rotating body.
Subsequently, the control unit turns off the electromagnet. Thus, the start of movement of the rotating body (impeller) is detected by the position sensor, and the second movement time measurement of the rotating body is started. Then, when the position sensor detects that the rotating body is attached to the rotating portion (rotor) side, the second movement time measurement of the rotating body ends. Then, the control unit calculates a second rotating body moving time. The control unit may calculate the second rotating body moving speed.
[0046]
Then, the control unit calculates the rotating body moving time using the measured first moving time and the second moving time (or uses the calculated first moving speed and the second moving speed. In the case where the value is equal to or less than the moving time threshold value to be stored (or equal to or more than the stored moving speed-related value threshold value), it is determined that the housing is not filled with the liquid, Activate alarm means. When the calculated moving time is larger than the moving time threshold value to be stored (or smaller than the moving speed related value threshold to be stored), the control unit determines that the liquid is filled in the housing. Then, the liquid supply by the pump device using the magnetic levitation control is started.
Also in this embodiment, it is preferable that the control mechanism has a determination electromagnet current adjustment function for gradually increasing and / or gradually decreasing the electromagnet current when determining the liquid non-filled state.
[0047]
【The invention's effect】
The liquid pump device of the present invention includes a housing having a liquid inflow port and a liquid outflow port, and a first magnetic body and a second magnetic body therein, and sends the liquid by rotating in the housing. A pump unit having a rotating body, a rotating unit including a magnet for attracting a first magnetic body of the rotating body of the pump unit, a rotating body rotating torque generating unit including a motor that rotates the rotating unit, A rotating body position control unit including an electromagnet for attracting a second magnetic body of the rotating body; and a position sensor for detecting a position of the rotating body. A liquid pump device comprising: a pump device main body rotating in a contact state; and a control mechanism for the pump device main body, wherein the control mechanism of the liquid pump device is in a liquid unfilled state in the housing. A liquid filling state determining function for determining, the liquid filling state determining function includes a determining rotator moving function of moving the rotator between the rotating part side and the electromagnet side in the housing using the electromagnet. And a movement-related information calculating function of calculating a moving speed or a moving time of the rotating body in the housing by the determining rotating body moving function using the position sensor, and a moving speed threshold or a moving time threshold. A liquid-unfilled state that determines a liquid-unfilled state in the housing by using a movement-related information threshold storage unit and a threshold value stored by the movement-related information threshold storage unit and a value calculated by the movement-related information calculation function. It has a state judgment function.
For this reason, in this pump device, it is determined whether or not the liquid is filled in the housing of the pump when the power is turned on. Therefore, it is possible to prevent the pump from being damaged due to the power being turned on when the liquid is not filled. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a liquid pump device according to the present invention.
FIG. 2 is a front view of an example of a liquid pump device main body used in the liquid pump device of the present invention.
FIG. 3 is a plan view of a liquid pump device main body shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the liquid pump device main body of the embodiment shown in FIG. 2;
FIG. 5 is a cross-sectional view of the liquid pump device main body of FIG. 2 taken along line AA.
FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a liquid filling state determination function in the liquid pump device according to the present invention.
FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a liquid filling state determination function in the liquid pump device according to the present invention.
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the liquid pump device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of the liquid pump device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram for explaining an example of a liquid filling state determination function in the liquid pump device of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram illustrating an example of a liquid filling state determination function in the liquid pump device according to the present invention.
FIG. 12 is a flowchart for explaining the operation of a liquid pump device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a flowchart for explaining the operation of a liquid pump device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a block diagram illustrating an example of a liquid filling state determination function in the liquid pump device according to the present invention.
FIG. 15 is a block diagram illustrating an example of a liquid filling state determination function in the liquid pump device according to the present invention.
FIG. 16 is a flowchart for explaining the operation of a liquid pump device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a graph showing a relationship between a position change of a rotating body (impeller) and time.
FIG. 18 is a graph illustrating a relationship between a moving door angle of a rotating body (impeller) and time.
[Explanation of symbols]
1 liquid pump device
2 Liquid pump section
3 Rotating body rotation torque generator
4 Rotary body position controller
5 Liquid pump device main body
6 Control mechanism
21 Rotating body (impeller)
25 Magnetic material
31 Rotating part (rotor)
34 motor
41 Electromagnet

Claims

A housing having a liquid inflow port and a liquid outflow port, a pump unit having a first magnetic body and a second magnetic body therein, and having a rotating body that sends liquid by rotating in the housing; A rotating unit including a magnet for attracting a first magnetic body of the rotating body of the pump unit; a rotating body rotating torque generating unit including a motor for rotating the rotating unit; and a second magnetism of the rotating body. A pump device comprising: a rotating body position control unit including an electromagnet for sucking a body; and a position sensor for detecting a position of the rotating body, wherein the rotating body rotates in a non-contact state with respect to the housing. A liquid pump device including a main body and a control mechanism for the pump device main body, wherein the control mechanism of the liquid pump device determines a liquid non-fill state in the housing. The liquid filling state determination function includes a determination rotator moving function of moving the rotator between the rotating part side and the electromagnet side in the housing using the electromagnet, and the position sensor. A moving-related information calculating function of calculating a moving speed or a moving time of the rotating body in the housing by the determining rotating body moving function; and a moving-related information threshold storage unit storing a moving speed threshold or a moving time threshold. A liquid-unfilled state determination function for determining a liquid-unfilled state in the housing by using a calculated value calculated by the movement-related information calculation function and a threshold value stored in the movement-related information threshold storage unit. A liquid pump device characterized by the above-mentioned.

The moving-related information calculating function is for calculating a moving speed or a moving time when the rotating body moves from the rotating unit side to the electromagnet side by the determination rotating body moving function. Liquid pump device.

The liquid pump device according to claim 2, wherein the determination rotating body moving function includes a determination electromagnet current adjustment function for gradually increasing the electromagnet current.

The moving-related information calculating function is for calculating a moving speed or a moving time when the rotating body is moved from the electromagnet side to the rotating unit side by the determination rotating body moving function. Liquid pump device.

The liquid pump device according to claim 4, wherein the determination rotating body moving function includes a determination electromagnet current adjustment function for gradually reducing the electromagnet current.

The movement-related information calculating function includes a first calculating function of calculating a moving speed or a moving time when the rotating body moves from the rotating unit side to the electromagnet side by the determining rotating body moving function, A second calculating function for calculating a moving speed or a moving time when the rotating body moves from the electromagnet side to the rotating unit side by the rotating body moving function, and a first calculated value by the first calculating function. The liquid pump device according to claim 1, wherein the movement-related information is calculated by using the second calculation value obtained by the second calculation function.

7. The judgment rotating body moving function includes a judgment electromagnet current adjustment function for gradually increasing the electromagnet current when the rotating body is moved from the rotating section side to the electromagnet side. 8. Liquid pumping equipment.

8. The judgment rotating body moving function includes a judgment electromagnet current adjusting function for gradually decreasing the electromagnet current when the rotating body is moved from the electromagnet side to the rotating section side. The liquid pump device according to claim 1.

The liquid pump device according to any one of claims 1 to 8, wherein the liquid pump device includes an alarm unit that is activated when the liquid non-filled state determination function determines that the liquid is in a non-filled state.

The liquid pump device according to claim 1, wherein the rotating body is an impeller that sends blood by centrifugal force during rotation.

The liquid pump device includes a housing having a liquid inflow port and a liquid outflow port, a magnetic body therein, and an impeller that is the rotating body that rotates in the housing and sends blood by centrifugal force during rotation. A centrifugal liquid pump unit, a rotor as the rotating unit including a magnet for attracting a magnetic material of the impeller of the centrifugal liquid pump unit, and an impeller rotation torque generating unit including a motor that rotates the rotor. The liquid pump device according to any one of claims 1 to 10, further comprising an impeller position control unit including an electromagnet, wherein the impeller rotates in a non-contact state with respect to the housing.

The liquid pump device according to any one of claims 1 to 11, wherein the liquid pump device does not include a direct filling liquid presence / absence detecting unit.