DE60032678T2

DE60032678T2 - Zentrifugalpumpenaggregat

Info

Publication number: DE60032678T2
Application number: DE60032678T
Authority: DE
Inventors: Jun c/o Terumo Kabushiki Kaisha Ashigarakami-gun Maekawa; Takayoshi Ozaki
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp; NTN Corp
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 2000-07-24
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2020-07-25
Also published as: EP1818068A3; EP1070510A2; DE60032678D1; EP1070510B1; EP1818068A8; DE10035989A1; EP1070510A3; US6398506B1; EP1818068A2; ATE350079T1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Zentrifugalfluidpumpenaggregat zum Pumpen eines medizinischen Fluids, typischerweise Blut.
Bei medizinischen Behandlungen wurden in letzter Zeit zunehmend häufig Zentrifugalblutpumpen in künstlichen Herz-/Lungeneinheiten für einen extrakorporalen Blutkreislauf verwendet. Zentrifugalpumpen vom magnetischen Kopplungstyp, bei denen ein Antriebsdrehmoment von einem externen Motor auf ein Förderelement (Impeller) über eine magnetische Kopplung übertragen wird, werden üblicherweise verwendet, da eine physische Verbindung zwischen der Blutkammer der Pumpe und dem Äußeren vollständig ausgeschlossen werden kann, um ein Eindringen von Bakterien zu verhindern. US 5,894,273 offenbart eine Pumpe dieses Typs.
Die Zentrifugalblutpumpe beinhaltet ein Gehäuse, das einen Bluteinlassanschluss und einen Blutauslassanschluss aufweist, und ein Förderelement, das im Gehäuse drehbar untergebracht ist und durch eine durch diese Rotation erzeugte Zentrifugalkraft Blut fördert. Das Förderelement, das in diesem angeordnete magnetische Materialien (Permanentmagnet) aufweist, wird durch einen Rotor, der Magnete zum Anziehen der magnetischen Materialien des Förderelementes aufweist, sowie durch einen Drehmomenterzeugungsmechanismus in Drehung versetzt, der einen Motor aufweist, um den Rotor in Rotation zu versetzen. Das Förderelement rotiert, ohne mit dem Gehäuse in Kontakt zu kommen, wobei das Förderelement durch eine Magnetkraft zu derjenigen Seite hin angezogen wird, welche zu der Seite entgegengesetzt ist, auf der der Rotor angeordnet ist.
DE-A-19840399 offenbart eine Zentrifugalfluidpumpe, die weiter ein Förderelement-Positionssteuerglied aufweist.
Bei der eine magnetische Kopplung verwendenden Zentrifugalfluidpumpe besteht die Gefahr, dass in der magnetischen Kopplung ein Power-Swing (mit anderen Worten eine Entkopplung zwischen dem Förderelement und dem Rotor) auftreten kann, wenn eine übermäßig vergrößerte Last auf das rotierende Förderelement aufgebracht wird, und dergleichen. Wenn der Power-Swing auftritt, stoppt die Rotation des Förderelementes.
Die Verwendung eines Magneten, der eine große Magnetkraft hat, ist denkbar, um zu verhindern, dass der Power-Swing in der magnetischen Kopplung auftritt. Das Förderelement ist in der Lage, zu rotieren, ohne mit dem Gehäuse in Kontakt zu kommen, und zwar aufgrund des Gleichgewichtes zwischen der Anziehungskraft, die durch die magnetische Kopplung zwischen dem Förderelement und dem Rotor erzeugt wird, und einer Anziehungskraft, die umgekehrt zur Anziehungskraft dieser magnetischen Kopplung wirkt und die durch einen Elektromagneten oder dergleichen erzeugt wird. Es ist möglich, das Auftreten des Power-Swing durch Vergrößern der magnetischen Kraft in der magnetischen Kopplung zu verhindern. Aber es ist erforderlich, den Elektromagneten mit einem großen Strom zu versorgen. Jedoch ist die Verringerung des Stromverbrauchs ein wichtiges Thema bei einer Blutpumpe, die in den menschlichen Körper implantiert werden soll.
Es ist ein erstes Ziel der Erfindung, ein Zentrifugalfluidpumpenaggregat bereitzustellen, das in der Lage ist, das Auftreten eines Power-Swing in einer magnetischen Kopplung, und zwar zwischen einem Förderelement und einem Rotor, zu verhindern, ohne die magnetische Kraft in der magnetischen Kopplung zu vergrößern.
Bei der eine magnetische Kopplung verwendenden Zentrifugalfluidpumpe besteht die Gefahr, dass in der magnetischen Kopplung ein Power-Swing auftreten kann, wenn eine übermäßig vergrößerte Last auf das rotierende Förderelement aufgebracht wird, und dergleichen. Wenn der Power-Swing auftritt, stoppt die Rotation des Förderelementes. Daher ist es erwünscht, das Auftreten des Power-Swing bei der magnetischen Kopplung zuverlässig zu erfassen. Es ist ebenfalls erwünscht, dass eine Bestimmungsfunktion nicht irrtümlicherweise einen Zustand, bei dem der Power-Swing nicht aufgetreten ist, als Zustand erfasst, bei dem der Power-Swing aufgetreten ist.
Es ist ein zweites Ziel der Erfindung, ein Zentrifugalfluidpumpenaggregat bereitzustellen, das eine Power-Swing-Erfassungsfunktion aufweist, die es erlaubt, von außen her sicher zu überprüfen, ob der Power-Swing in der magnetischen Kopplung aufgetreten ist, oder nicht, und die selten einen Zustand, bei dem der Power-Swing nicht aufgetreten ist, als Zustand bestimmt, bei dem der Power-Swing aufgetreten ist.
INHALT DER ERFINDUNG
Gemäß der Erfindung wird ein Zentrifugalfluidpumpenaggregat gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen klar hervor; in diesen sind:
1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform des Zentrifugalfluidpumpenaggregates gemäß der Erfindung;
2 eine Vorderansicht eines Beispiels einer Zentrifugalfluidpumpe, die bei der Erfindung verwendet wird;
3 ein Querschnitt, horizontal an der Position eines Förderelementes geschnitten, welcher die in 2 dargestellte Zentrifugalfluidpumpe zeigt;
4 ein Vertikalquerschnitt der in 2 dargestellten Zentrifugalfluidpumpe;
5 eine Draufsicht der in 2 dargestellten Zentrifugalfluidpumpe;
6 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform des Zentrifugalfluidpumpenaggregats der Erfindung;
7 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform des Zentrifugalfluidpumpenaggregats der Erfindung;
8 ein Blockdiagramm noch einer weiteren Ausführungsform des Zentrifugalfluidpumpenaggregats der Erfindung;
9 ein Blockdiagramm noch einer weiteren Ausführungsform des Zentrifugalfluidpumpenaggregats der Erfindung;
10 ein Blockdiagramm noch einer weiteren Ausführungsform des Zentrifugalfluidpumpenaggregats der Erfindung;
11 ein Ablaufdiagramm, das ein Steuersystem der Ausführungsform des in 10 dargestellten Zentrifugalfluidpumpenaggregats zeigt;
12 ein Blockdiagramm noch einer weiteren Ausführungsform des Zentrifugalfluidpumpenaggregats der Erfindung;
13 ein Ablaufdiagramm, das ein Steuersystem der Ausführungsform des in 12 dargestellten Zentrifugalfluidpumpenaggregats zeigt;
14 ein Ablaufdiagramm, das ein Steuersystem noch einer weiteren Ausführungsform des Zentrifugalfluidpumpenaggregats der Erfindung beschreibt;
15 ein Blockdiagramm noch einer weiteren Ausführungsform des Zentrifugalfluidpumpenaggregats der Erfindung;
16 eine Vorderansicht eines Beispiels einer Zentrifugalfluidpumpe, die bei der Erfindung verwendet wird;
17 ein Querschnitt, horizontal an der Position eines Förderelementes geschnitten, welcher die in 16 dargestellte Zentrifugalfluidpumpe zeigt;
18 ein Vertikalquerschnitt der in 16 dargestellten Zentrifugalfluidpumpe;
19 eine Draufsicht der in 16 dargestellten Zentrifugalfluidpumpe;
20 eine erläuternde Ansicht, welche die Änderung eines durch ein Magnetlager fließenden elektrischen Stroms erläutert, wenn ein Förderelement zur Verwendung bei dem Zentrifugalfluidpumpenaggregat ein Power-Swing (Power-Swing der magnetischen Kopplung) auftritt;
21 ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Schaltung zur Erfassung eines Auftretens des Power-Swing (Power-Swing der magnetischen Kopplung) des Förderelementes zur Verwendung in dem Zentrifugalfluidpumpenaggregat der Erfindung;
22 eine erläuternde Ansicht, welche die Beziehung zwischen der Drehzahl des Motors und dem diesem zugeführten elektrischen Strom im Zentrifugalfluidpumpenaggregat der Erfindung erläutert;
23 ein Blockdiagramm eines Beispiels einer zweiten Schaltung zur Erfassung eines Auftretens des Power-Swing (zweiter Power-Swing der magnetischen Kopplung) des Förderelementes zur Verwendung im Zentrifugalfluidpumpenaggregat der Erfindung;
24 ein Blockdiagrammn eines Beispiels der zweiten Schaltung zur Erfassung eines Auftretens des Power-Swing (zweiter Power-Swing der magnetischen Kopplung) des Förderelementes zur Verwendung im Zentrifugalfluidpumpenaggregat der Erfindung;
25 ein Blockdiagramm eines weiteren Beispiels der zweiten Schaltung zur Erfassung eines Auftretens des Power-Swing (zweiter Power-Swing der magnetischen Kopplung) des Förderelementes zur Verwendung im Zentrifugalfluidpumpenaggregat der Erfindung;
26 ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel einer Power-Swing-Aufhebungsfunktion zur Verwendung in dem Zentrifugalfluidpumpenaggregat der Erfindung darstellt;
27 ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres Beispiel einer Power-Swing-Aufhebungsfunktion zur Verwendung in dem Zentrifugalfluidpumpenaggregat der Erfindung darstellt;
28 ein Ablaufdiagramm, das noch ein weiteres Beispiel einer Power-Swing-Aufhebungsfunktion zur Verwendung in dem Zentrifugalfluidpumpenaggregat der Erfindung darstellt;
29 ein Ablaufdiagramm, das noch ein weiteres Beispiel einer Power-Swing-Aufhebungsfunktion zur Verwendung in dem Zentrifugalfluidpumpenaggregat der Erfindung darstellt;
30 ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Schaltung, welche bestimmt, ob der Motor in einem Zustand großer Last rotiert, zur Verwendung in dem Zentrifugalfluidpumpenaggregat der Erfindung;
31 ein Blockdiagramm eines weiteren Beispiels einer Schaltung, welche bestimmt, ob der Motor in einem Zustand großer Last rotiert, zur Verwendung in dem Zentrifugalfluidpumpenaggregat der Erfindung;
32 ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Schaltung zur Erfassung einer Abnormalität der Position des Förderelementes (Magnetlagers) zur Verwendung in dem Zentrifugalfluidpumpenaggregat der Erfindung;
33 eine erläuternde Ansicht zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Zeit und einer Ausgangsgröße eines Magnetlagersensors sowie eines integrierten Werts abnormaler Ausgangsgrößen des Magnetlagersensors, wenn das Magnetlager abnormal ist (Abnormalität der Förderelementposition in dem Zentrifugalfluidpumpenaggregat);
34 eine erläuternde Ansicht zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Zeit und einer Ausgangsgröße eines Magnetlagersensors sowie eines integrierten Werts abnormaler Ausgangsgrößen des Magnetlagersensors, wenn das Magnetlager einen unterschiedlichen Typ von Abnormalität aufweist (Abnormalität der Förderelementposition) im Zentrifugalfluidpumpenaggregat;
35 eine erläuternde Ansicht zur Erläuterung der Beziehung zwischen einer Zeit und einer Ausgangsgröße des Magnetlagersensors sowie eines Wertes des elektrischen Stroms, der durch den Elektromagneten fließt, wenn das Magnetlager abnormal ist (Abnormalität des durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Stroms), und zwar in dem Zentrifugalfluidpumpenaggregat; und
36 ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Erfassungsschaltung zum Erfassen einer Abnormalität (Abnormalität des durch den Elektromagneten flie ßenden elektrischen Stroms) des Magnetlagers, das in dem Zentrifugalfluidpumpenaggregat der Erfindung verwendet wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform des Zentrifugalfluidpumpenaggregats der Erfindung, das für eine Blutpumpe angewandt wird, wird nachfolgend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben.
Ein Zentrifugalfluidpumpenaggregat 1 der Erfindung beinhaltet eine Zentrifugalfluidpumpe 5 und eine Steuervorrichtung 6.
Die Zentrifugalfluidpumpe 5 umfasst ein Pumpenglied 2, das ein Gehäuse 20 und ein Förderelement 21 beinhaltet, welches ein erstes magnetisches Material 25 und ein zweites magnetisches Material 28 aufweist und für eine Rotation im Gehäuse, ohne mit dem Gehäuse in Kontakt zu kommen, untergebracht ist, ein Förderelement-Drehmomenterzeugungsglied 3, das einen Rotor 31 mit einem Magneten 33 zum Anziehen des ersten magnetischen Materials 25 des Förderelementes 21 und einen Motor 34 zum Rotieren des Rotors 31 beinhaltet, und ein Förderelement-Positionssteuerglied 4 mit einem Elektromagneten 41 zum Anziehen des zweiten magnetischen Materials 28 des Förderelementes 21.
Wie in 1 und 6 dargestellt, weist die Steuervorrichtung 6 einen Abschnitt 69a zum Eingeben eines eingestellten Motoransteuerstromwertes (nachfolgend als Einstell-Motoransteuerstrom-Eingabeabschnitt 69a bezeichnet) und einen Abschnitt 69b zum Eingeben einer eingestellten Motordrehzahl (nachfolgend als Einstell-Motordrehzahl-Eingabeabschnitt 69b bezeichnet) sowie eine Eingabeeinschränkungsfunktion auf, welche eine Eingabe einer Motordrehzahl einschränkt, die größer als eine vorbestimmte Drehzahl ist, und eine Eingabe des Motorantriebsstroms einschränkt, deren Wert größer ist als ein vorbestimmter Wert. Die Steuervorrichtung 6 weist ein Eingabemodus-Auswahlglied 68 zum Auswählen der Eingabe des eingestellten Motoransteuerstromwertes oder der Eingabe der eingestellten Motordrehzahl auf.
Beim Pumpenaggregat 1 der Ausführungsform weist die Steuervorrichtung 6 das Glied 69 zum Eingeben des eingestellten Motorantriebsstroms und ein Motorrotationssteuerglied 65 auf. Das Motorrotationssteuerglied 65 weist eine Funktion zum Speichern eines oberen Grenzwertes des Motorantriebsstroms und eine Funktion zum Einschränken einer Eingabegröße eines eingestellten Ansteuerstromwertes des Motors auf, der größer ist als dessen gespeicherter oberer Grenzwert. Unter Verwendung einer Flüssigkeit (beispielsweise Blut oder eine Flüssigkeit, deren Eigenschaft derjenigen von Blut nahekommt) wird ein Motoransteuerstromwert, bei der die Zentrifugalpumpe einen Power-Swing (mit anderen Worten ein Entkoppeln) aufweist, untersucht. Power-Swing bedeutet einen Power-Swing der Kopplung des magnetischen Lagers (mit anderen Worten, einen Power-Swing der magnetischen Kopplung). Beispielsweise wird der auf diese Weise erfasste, einen Power-Swing verursachende Stromwert, oder ein Wert, der um 20 bis 50% unter diesem Wert liegt, als oberer Grenzwert des Motorantriebsstroms festgelegt. Der obere Grenzwert wird im Speicherabschnitt 64 des Steuerglieds 65 gespeichert. Wenn eine Bedienperson den Motorantriebsstrom eingibt, dessen Wert größer ist als der gespeicherte obere Grenzwert, gibt das Steuerglied 65 eine Anweisung aus, bei der eine Alarmlampe 38 aufblinkt oder ein Summer 82 ertönt, um die Bedienperson zu informieren, dass die Eingabe des Motorantriebsstromwertes inakzeptabel ist. Daher gibt die Bedienperson einen unterschiedlichen Stromwert ein. Da die Steuervorrichtung 6 die zuvor beschriebene Funktion aufweist, kann verhindert werden, dass der Motor mit einem Motorantriebsstrom angetrieben wird, dessen Wert größer ist als der Motorantriebsstromwert, bei dem ein Gefahr des Auftretens des Power-Swing bestehen kann. Somit besteht kaum eine Möglichkeit des Auftretens des Power-Swing.
Zusätzlich zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform weist die Steuervorrichtung 6 des Pumpenaggregats 1 einen Abschnitt 69b zum Eingeben der eingestellten Motordrehzahl und das Motorrotations-Steuerglied 65 auf. Das Motorrotations- Steuerglied 65 weist eine Funktion zum Speichern einer oberen Grenze der Motordrehzahl und eine Funktion zum Einschränken einer Eingabe einer eingestellten Motordrehzahl auf einen Wert oberhalb dessen gespeichertem oberen Grenzwert auf. Durch Verwendung einer zu fördernden Flüssigkeit (beispielsweise Blut oder eine Flüssigkeit, deren Eigenschaft derjenigen von Blut nahekommt) wird eine Motordrehzahl, bei der bei der Zentrifugalpumpe ein Power-Swing auftritt, untersucht. Aus Sicherheitsgründen wird die auf diese Weise erfasste, einen Power-Swing verursachende Motordrehzahl oder ein um 20 bis 50% unter dieser liegender Wert als oberer Grenzwert der Drehzahl des Motors festgelegt. Der obere Grenzwert wird im Speicherabschnitt 64 des Steuergliedes 65 gespeichert. Wenn die Bedienperson eine Drehzahl des Motors eingibt, die größer ist als der gespeicherte obere Grenzwert, gibt das Steuerglied 65 eine Anweisung aus, bei dem eine Alarmlampe 83 aufblinkt oder ein Summer 82 ertönt, um die Bedienperson zu informieren, dass ein Eingeben dieser Motordrehzahl inakzeptabel ist. Daher gibt die Bedienperson eine unterschiedliche Motordrehzahl ein. Da die Steuervorrichtung 6 die zuvor beschriebene Funktion aufweist, kann verhindert werden, dass der Motor mit einer Motordrehzahl angetrieben wird, die größer ist als die Motordrehzahl, bei der die Gefahr eines Auftretens des Power-Swing bestehen kann. Daher besteht kaum eine Möglichkeit des Auftretens des Power-Swing.
Wie in 2 bis 5 dargestellt, beinhaltet die Zentrifugalfluidpumpe 5 ein Zentrifugalfluidpumpenglied 2, welches das Gehäuse 20, das den Bluteinlassanschluss 22 und den Blutauslassanschluss 23 aufweist, und das Förderelement 21, das im Inneren des Gehäuses 20 rotiert, um durch die während seiner Rotation erzeugte Zentrifugalkraft Blut zu fördern, das Förderelement-Drehmomenterzeugungsglied 3 (ungesteuertes magnetisches Lagerglied) für das Förderelement 21 und das Förderelement-Positionssteuerglied 4 (gesteuertes magnetisches Lagerglied) für das Förderelement 21.
Das ungesteuerte magnetische Lagerglied 3 und das gesteuerte magnetische Lagerglied 4 arbeiten derart zusammen, dass das Förderelement 21 rotiert, während es im Inneren des Gehäuses 20 in Position gehalten wird.
Das Gehäuse 20 weist den Bluteinlassanschluss 22 und den Blutauslassanschluss 23 auf und ist aus einem nicht-magnetischen Material ausgebildet. Das Gehäuse 20 definiert die Blutkammer 24, die sich in Fluidverbindung mit den Bluteinlass- und -auslassanschlüssen 22 und 23 befindet. Das Förderelement 21 ist im Inneren des Gehäuses 20 untergebracht. Der Bluteinlassanschluss 22 steht in der Nähe der Mitte der Oberseite des Gehäuses 20 in im Wesentlichen vertikaler Richtung vor. Der Blutauslassanschluss 23 steht von einer Seitenfläche des im Wesentlichen zylindrischen Gehäuses 20 in tangentialer Richtung vor.
Das scheibenförmige Förderelement 21, das ein Durchgangsloch in seiner Mitte aufweist, ist im Inneren der Blutkammer 24 des Gehäuses 20 untergebracht. Das Förderelement 21 beinhaltet ein scheibenförmiges Element oder ein unteres Deckband 27, das dessen Unterseite definiert, ein ringförmiges plattenförmiges Element oder ein oberes Deckband 28, das seine Oberseite definiert, und eine Öffnung in seiner Mitte, und eine Mehrzahl von (sechs in der Ausführungsform) Schaufeln 18 (siehe 3), die zwischen den oberen und unteren Deckblättern 27 und 28 ausgebildet sind.
Die Schaufeln 18 definieren eine entsprechende Mehrzahl von (sechs in der Ausführungsform) Blutkanälen 26 zwischen jeweils zwei benachbarten Kanälen und zwischen den oberen und unteren Deckbändern.
Jeder Blutkanal 26 erstreckt sich von der mittleren Öffnung zum Außenumfang des Förderelementes 21 in gekrümmter Weise. Anders gesagt, sind die Schaufeln 18 zwischen benachbarten Blutkanälen 26 ausgebildet. Bei der Ausführungsform sind die Schaufeln 18 und die Blutkanäle 26 jeweils in gleichen Winkelabständen und im Wesentlichen in der gleichen Form ausgebildet.
Eine Mehrzahl von ersten magnetischen Materialien 25 (sechs bei der Ausführungsform) sind in das Förderelement 21 eingebettet. Die magnetischen Materialien (beispielsweise Permanentmagneten) 25 sind dauerhafte Magneten und dienen als Fol germagneten. Die magnetischen Materialien 25 sind im Förderelement 21 so vorgesehen, dass das Förderelement 21 von dem Bluteinlassanschluss 22 durch einen Permanentmagneten 33, der im Rotor 31 des später noch beschriebenen Drehmomenterzeugungsglieds 3 vorgesehen ist, angezogen wird, und dass das Drehmoment vom Drehmomenterzeugungsglied 3 auf das Förderelement 21 übertragen wird. Eine derartige Mehrzahl von einzelnen Magnetmaterialien 25, die im Förderelement 21 eingebettet sind, sorgen dafür, dass eine später noch zu beschreibende magnetische Kopplung mit dem Rotor 31 gewährleistet werden kann. Jedes magnetische Material 25 (Permanentmagnet) ist vorzugsweise kreisförmig in einem horizontalen Querschnitt. Anstelle von diesem ist es möglich, einen ringförmigen Magneten zu verwenden, der mehrere Pole (beispielsweise 24 Pole) aufweist. Mit anderen Worten kann eine Mehrzahl von kleinen Magneten in Form eines Rings angeordnet sein, derart, dass positive und negative Pole einander abwechseln.
Das Förderelement 21 beinhaltet weiter ein zweites magnetisches Element 28, das selbst ein oberes Deckband bildet oder das am oberen Deckband befestigt ist. Bei der Ausführungsform ist das obere Deckband in seiner Gesamtheit aus dem zweiten magnetischen Element 28 aufgebaut. Das zweite magnetische Element 28 ist so vorgesehen, dass ein Elektromagnet 41 des später noch beschriebenen Förderelement-Positionssteuergliedes 4 das Förderelement 21 zum Bluteinlassanschluss 22 hin magnetisch anzieht. Das magnetische Element 28 kann aus magnetischem rostfreien Stahl, Nickel oder Weicheisen hergestellt sein.
Das Förderelement-Positionssteuerglied 4 und das Drehmomenterzeugungsglied 3 bilden ein Magnetlager vom kontaktlosen Typ, welches das Förderelement 21 von entgegengesetzten Richtungen magnetisch anzieht, um das Förderelement 21 andauernd in einer korrekten Position außer Kontakt mit der Innenfläche des Gehäuses 20 zu halten, so dass das Förderelement 21 im Inneren des Gehäuses 20 rotieren kann, ohne mit dessen Innenfläche in Kontakt zu kommen.
Das Drehmoment-Erzeugungsglied 3 beinhaltet das Gehäuse 20, den im Gehäuse 20 untergebrachten Rotor 31 und einen Motor (dessen innerer Aufbau nicht dargestellt ist), der den Rotor 31 in Drehung versetzt. Der Rotor 31 beinhaltet eine rotierende Scheibe 32 und eine Mehrzahl von Permanentmagneten 33, die auf der einen Fläche (dem Zentrifugalfluidpumpenglied 2 zugewandt) der rotierenden Scheibe 32 angeordnet sind. Der Rotor 31 ist in seiner Mitte mit dem rotierenden Schaft des Motors 34 fest verbunden. Eine Mehrzahl von Permanentmagneten 33 sind in gleichen Winkelabständen in Übereinstimmung mit dem Anordnungsmodus der Permanentmagneten 25 des Förderelementes 21 verteilt. Das heißt, die Anzahl und der Ort der Permanentmagneten 33 stimmt mit der Anzahl und dem Ort der Permanentmagneten 25 überein.
Das Förderelement-Drehmomenterzeugungsglied 3 ist nicht auf die dargestellte Gestaltung, die den Rotor und den Motor aufweist, eingeschränkt. Beispielsweise können eine Mehrzahl von Statorspulen verwendet werden, solange dieses die Permanentmagneten 25 des Förderelementes 21 anziehen kann und das Förderelement 21 für eine Rotation antreibt.
Das Förderelement-Drehmomenterzeugungsglied 3 ist mit einem Sensor 35 zum Erfassen der Drehzahl des Motors 34 oder des Rotors 31 versehen. Optische oder magnetische Sensoren können als Sensor 35 verwendet werden. Die Drehzahl des Motors 34 oder des Rotors 31 kann auch durch eine elektromotorische Gegenkraft erfasst werden, die in der Spule des Motors erzeugt wird.
Im Förderelement-Positionssteuerglied 4 sind eine Mehrzahl von Elektromagneten 41, die im Gehäuse 20 untergebracht sind und das magnetische Element 28 des Förderelementes 21 zu sich anziehen, und eine Mehrzahl von Positionssensoren 42 enthalten, welche die Position des magnetischen Elementes 28 des Förderelementes 21 erfassen. Im Förderelement-Positionssteuerglied 4 sind eine Mehrzahl von (typischerweise drei) Elektromagneten 41 und eine Mehrzahl von (typischerweise drei) Sensoren 42 jeweils in gleichen Winkelabständen angeordnet, derart, dass die Elektromagneten 41 und die Sensoren 42 in gleichen Winkelabständen beabstandet sind. Der Elektromagnet 41 besteht im Wesentlichen aus einem Kern und einer Spule. Drei Elektromagneten 41 sind bei der Ausführungsform angeordnet. Es kön nen mehr als drei Elektromagneten, beispielsweise vier Elektromagneten angeordnet sein. Durch Anpassen der elektromagnetischen Kräfte der Elektromagneten 41 in Übereinstimmung mit den Ergebnissen der Erfassung der Positionssensoren 42, das später noch beschrieben wird, können Kräfte, die auf das Förderelement in einer Mittelachsen-(z-Achsen)-Richtung einwirken, ausgeglichen werden, und Momente um x- und x-Achsen senkrecht zur Mittelachse (z-Achse) können gleich groß sein.
Der Positionssensor 42 erfasst die Strecke des Spaltes zwischen dem Elektromagneten 41 und den Magnetelementen 28. Eine die Erfassung angebende Ausgangsgröße wird zu einem Steuerglied 63 zurückgeführt, um einen elektrischen Strom oder eine Spannung zu steuern, die der Spule des Elektromagneten 41 zuzuführen ist. Wenn eine Radialkraft, beispielsweise durch Schwerkraft bedingt, auf das Förderelement 21 einwirkt, wird das Förderelement 21 in der Mitte des Gehäuse 20 dank Rückstellkräften eines magnetischen Flusses zwischen dem ersten Permanentmagneten 25 des Förderelementes 21 und dem Permanentmagneten 33 des Rotors 31, sowie Rückstellkräften eines magnetischen Flusses zwischen dem Elektromagneten 41 und dem zweiten magnetischen Element 28 gehalten. Anstelle einer Verwendung des Positionssensors 42 ist es möglich, einen Sensor zu verwenden, der eine Berechnungsschaltung aufweist, welche die Position des Magnetelementes 28 des Förderelementes 21 mittels einer Wellenform eines durch den Elektromagneten 41 fließenden elektrischen Stroms erfasst.
Die Steuervorrichtung 6 wird nachfolgend mit Bezug auf 1 beschrieben.
Die Steuervorrichtung 6 weist eine Förderelement-Positionssteuerfunktion, eine Förderelement-Drehmomentsteuerfunktion und die Förderelement-Schwimmpositionssteuerfunktion zum Ändern der Förderelement-Schwimmposition des Förderelementes 21 im Inneren des Gehäuses 20 unter Verwendung der Förderelement-Positionssteuerfunktion auf.
Insbesondere weist die Steuervorrichtung 6 einen Steuerssystem-Hauptkörper 61, eine Motoransteuereinrichtung 62 und das Förderelement-Positionssteuerglied 63 auf.
Die Motoransteuereinrichtung 62 gibt einen Strom an den Motor 34 aus, der einem Motoransteuerstromwert oder einer Drehzahl des Motors 34 entspricht, der zu dieser vom Steuerglied 65 übertragen (angewiesen) wurde, um den Motor 34 zu rotieren.
Um die schwimmende Position des Förderelementes 21 beizubehalten, die durch den Körper 61 angewiesen (ausgegeben) wird, steuert das Förderelement-Positionssteuerglied 63 einen elektrischen Strom und/oder eine Spannung, die den drei Elektromagneten 41 zugeführt wird. Signale, welche das Ergebnis der durch die drei Positionssensoren 42 vorgenommenen Erfassung angeben, werden an das Förderelement-Positionssteuerglied 63 übertragen. Beim Empfang der Signale steuert das Förderelement-Positionssteuerglied 63 einen durch die drei Elektromagneten 41 fließenden elektrischen Strom so, dass die in Richtung der Mittelachse (z-Achse) des Förderelementes 21 wirkenden Kräfte zueinander ausgeglichen sind und die Momente um die x-Achse und die y-Achse senkrecht zur Mittelachse (z-Achse) gleich groß sein können. Es ist möglich, das Ergebnis der durch die drei Positionssensoren 42 vorgenommenen Erfassung an den Körper 61 zu übertragen, so dass der Körper 61 Spannungen an die drei Elektromagneten 41 separat ausgibt.
Der Körper 61 beinhaltet einen Speicherabschnitt (ROM) 64 des Steuerglieds 65, eine (nicht dargestellte) CPU, ein Anzeigeglied 66, ein Eingabeglied 67, eine Alarmlampe 83 und einen Summer 82, die als Alarmeinrichtungen dienen. Das Anzeigeglied 66 beinhaltet einen Abschnitt 71 zum Anzeigen eines eingestellten Motoransteuerstromwertes, einen Abschnitt 72 zum Anzeigen der eingestellten Motordrehzahl, einen Abschnitt 76 zum Anzeigen einer Drehzahl des Förderelementes 21 und einen Abschnitt 76b zum Anzeigen eines Motoransteuerstroms. Der Körper 61 beinhaltet das Eingabemodus-Auswahlglied 68 und ein Glied 69 zum Eingeben von Einstellwerten bezüglich der Rotation des Motors. Das Glied 69 zum Eingeben von Einstellwerten, welche die Rotation des Motors betreffen, beinhaltet den Abschnitt 69a zum Eingeben des eingestellten Motoransteuerstromwertes und den Abschnitt 69b zum Eingeben der eingestellten Motordrehzahl, wie dargestellt in 1 und 6.
Der Speicherabschnitt 64 des Steuergliedes 65 der Ausführungsform speichert die obere Grenze des Motoransteuerstroms und die obere Grenze der Motordrehzahl. Die oberen Grenzwerte können im ROM als analoge Spannungen gespeichert werden. Das Steuerglied 65 gibt eine Anweisung aus, dass die Alarmlampe 83 aufblinkt oder der Summer 82 ertönt, wenn die Bedienperson einen eingestellten Motoransteuerstromwert, der größer ist als dessen gespeicherter oberer Grenzwert, vom Abschnitt 69a zum Eingeben des eingestellten Motoransteuerstromwertes eingibt. Dies dient dazu, die Bedienperson zu informieren, dass die Eingabe des eingestellten Motoransteuerstromwertes inakzeptabel ist. Daher gibt die Bedienperson einen unterschiedlichen Stromwert ein. In ähnlicher Weise gibt das Steuerglied 65 eine Anweisung aus, dass die Alarmlampe 83 aufblinkt und der Summer 82 ertönt, wenn die Bedienperson eine eingestellte Motordrehzahl, die größer ist als deren gespeicherter oberer Grenzwert, vom Glied 69b zum Eingeben der eingestellten Motordrehzahl eingibt. Dies dient dazu, die Bedienperson zu informieren, dass die Eingabe der eingestellten Drehzahl inakzeptabel ist. Daher gibt die Bedienperson eine unterschiedliche Drehzahl ein. Aufgrund der Funktion des Steuergliedes 5 ist es möglich, zu verhindern, dass der Motor bei einem Zustand rotiert, bei dem ein Auftreten des Power-Swing befürchtet werden muss. Das Eingabeglied kann so aufgebaut sein, dass in dieses, anstelle von digitalen Werten, analoge Werte wie beispielsweise ein Ausmaß oder eine Menge oder dergleichen eingegeben werden können.
Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform wird das Auftreten des Power-Swing durch das Eingabeeinschränkungsverfahren verhindert. Stattdessen kann das Auftreten des Power-Swing durch Einschränken eines Ausgabewertes verhindert werden, wie in 7 dargestellt.
Beim Ausgangswert-Beschränkungsverfahren beinhaltet eine Steuervorrichtung 73 des Pumpenaggregats, wie dargestellt in 7, einen Abschnitt 69a zum Eingeben eines Motoransteuerstromwertes und den Abschnitt 69b zum Eingeben der eingestellten Motordrehzahl; und das Motorrotations-Steuerglied 65. Das Motorrotations-Steuerglied 65 hat eine Funktion zum Speichern eines oberen Grenzwertes des Motoransteuerstroms und eine Funktion zum Begrenzen einer Zuführung des Motoransteuerstroms, dessen Wert größer als der gespeicherte obere Grenzwert des Motors ist. Da die Motorrotations-Steuervorrichtung 65 die zuvor beschriebene Funktion aufweist, kann verhindert werden, dass der Motor mit einem Motoransteuerstromwert angetrieben wird, der größer ist als der Motoransteuerstromwert, bei dem die Gefahr eines Auftretens des Power-Swing bestehen kann. Somit besteht kaum eine Möglichkeit des Auftretens des Power-Swing.
Unter Verwendung einer zu fördernden Flüssigkeit (beispielsweise Blut oder eine Flüssigkeit, deren Eigenschaft derjenigen von Blut nahekommt, wie zuvor beschrieben) wird ein Motoransteuerstromwert, bei dem die Zentrifugalpumpe einen Power-Swing aufweist, untersucht. Aus Sicherheitsgründen wird ein auf diese Weise erfasster, den Power-Swing verursachender Stromwert, oder ein Wert, der um 20 bis 50% unterhalb von diesem liegt, als oberer Grenzwert des Motoransteuerstromwertes festgelegt. Die Funktion des Begrenzens der Zuführung des Motoransteuerstroms, dessen Wert größer ist als der gespeicherte obere Grenzwert des Motors, beinhaltet eine Funktion zum Vergleichen des auf diese Weise gespeicherten oberen Grenzwertes mit einem Motoransteuerstromwert, der beim Abschnitt 69a zum Eingeben des Motoransteuerstroms eingegeben wurde, und mit einem Motoransteuerstromwert, der aus einer Motordrehzahl berechnet wurde, die bei Glied 69b zum Eingeben der eingestellten Motordrehzahl eingegeben wurde, und eine Motorrotations-Steuerfunktion, welche die Rotation des Motors derart steuert, dass der Motor mit einem eingegebenen Motoransteuerstromwert rotiert, wenn der eingegebene Motoransteuerstromwert geringer ist als dessen gespeicherter oberer Grenzwert, und welchen die Rotation des Motors derart steuert, dass der Motor mit seinem gespeicherten oberen Grenzwert rotiert, wenn der eingegebene Motoransteuerstromwert größer ist als dessen gespeicherter oberer Grenzwert.
Beim Ausgabebeschränkungsverfahren speichert der Speicherabschnitt 64 des Steuerglieds 65 sowohl den oberen Grenzwert des Motoransteuerstromwertes als auch die obere Grenze der Motordrehzahl. Somit gibt, wenn der Motoransteuerstromwert, der beim Abschnitt 69a zum Eingeben des Motoransteuerstroms eingegeben wird, größer ist als der gespeicherte obere Grenzwert, das Steuerglied 65 die obere Grenze des Motoransteuerstromwertes aus und gibt eine Anweisung aus, dass die Alarmlampe 83 aufblinkt und der Summer 82 ertönt, um die Bedienperson darüber zu informieren, dass der eingestellte Zustand auf die obere Grenze des Motoransteuerstromwertes geändert wurde. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, dass die Bedienperson einen unterschiedlichen Stromwert eingibt. Außerdem führt, wenn eine eingestellte Motordrehzahl, die beim Abschnitt 69b zum Eingeben der Motordrehzahl eingegeben wird, größer ist als der gespeicherte obere Grenzwert, das Steuerglied 65 eine Ausgabe entsprechend dem oberen Grenzwert der Motordrehzahl aus und gibt eine Anweisung aus, dass die Alarmlampe 83 aufblinkt und der Summer 82 ertönt, um die Bedienperson darüber zu informieren, dass der eingestellte Zustand auf die obere Grenze der Motordrehzahl verändert wurde. In diesem Fall ist es ebenfalls nicht erforderlich, dass die Bedienperson einen unterschiedlichen Stromwert eingibt.
Die Vergleichsfunktion des Steuerglieds 65 wird unter Verwendung von deren (nicht dargestellter) CPU oder unter Verwendung eines elektrischen Schaltkreises durchgeführt. Wenn die Vergleichsfunktion unter Verwendung des elektrischen Schaltkreises durchgeführt wird, wie im Blockdiagramm von 8 dargestellt, weist ein Steuerglied (Steuerglied zum Steuern des maximalen Wertes des Motoransteuerstromwertes) 74 eine Steuereinrichtung 74a, eine Strombegrenzungsschaltung 74b und einen Komparator 74c auf. Die Strombegrenzungsschaltung 74b verhindert, dass ein elektrischer Strom, dessen Wert größer ist als der obere Grenzwert des Motoransteuerstromwertes, an den Motor ausgegeben wird. Der Komparator 74c vergleicht die obere Grenze des Wertes des Motoransteuerstroms, der von der Strombegrenzungsschaltung 74b ausgegeben wird, mit einem von der Steuereinrichtung 74a ausgegebenen Motoransteuerstromwert oder mit einem Motoransteuer stromwert, der aus einer angegebenen Motordrehzahl berechnet wird, und gibt dadurch den kleineren Stromwert an die Motoransteuereinrichtung 62 aus.
Beim Ausgangsgrößen-Beschränkungsverfahren weist die Steuervorrichtung einen Eingabeabschnitt zum Eingeben einer eingestellten Motordrehzahl und ein Motorrotationssteuerglied auf. Das Steuerglied weist eine Funktion zum Speichern des oberen Grenzwertes der Motordrehzahl, eine Vergleichsfunktion zum Vergleichen des gespeicherten oberen Grenzwerts der Motordrehzahl mit einer eingestellten Motordrehzahl, die beim Abschnitt zum Eingeben der eingestellten Motordrehzahl eingegeben wird, und eine Motorrotations-Steuerfunktion auf, welche die Rotation des Motors derart steuert, dass der Motor mit der eingestellten Motordrehzahl rotiert, wenn die eingestellte Motordrehzahl geringer ist als der gespeicherte obere Grenzwert der Motordrehzahl, und die Rotation des Motors derart steuert, dass der Motor mit dem gespeicherten oberen Grenzwert der Motordrehzahl rotiert, wenn die eingestellte Motordrehzahl größer als deren gespeicherter oberer Grenzwert ist.
Das durch das Steuerglied auszuführende Steuerverfahren ist nicht auf das zuvor beschriebene Eingabebegrenzungsverfahren und das Ausgabebegrenzungsverfahren eingeschränkt. Beispielsweise kann, wie im Blockdiagramm von 9 dargestellt, das Steuerverfahren durch Erfassen der Drehzahl des Rotors ausgeführt werden.
Die Steuervorrichtung der Ausführungsform weist ein Motorrotationssteuerglied 75 auf, das mit einem Abschnitt 35 zum Erfassen der Motordrehzahl elektrisch verbunden ist. Das Motorrotationssteuerglied 75 weist eine Funktion zum Speichern des oberen Grenzwertes der Motordrehzahl und eine Steuerfunktion zum Steuern der Rotation des Motors auf, derart, dass eine erfasste Motordrehzahl den oberen Grenzwert der Drehzahl nicht überschreitet.
Das Förderelement-Drehmomenterzeugungsglied 3 weist den Sensor 35 zum Erfassen der Drehzahl des Motors 34 oder derjenigen des Motors 31 auf. Bei Empfang eines vom Sensor 35 ausgegebenen Signals berechnet das Steuerglied 75 die Drehzahl des Motors 34 oder diejenige des Rotors 31. Ein optischer oder ein magneti scher Sensor kann als Sensor 35 verwendet werden. Die Drehzahl des Motors 34 oder diejenige des Rotors 31 kann durch eine elektromotorische Gegenkraft erfasst werden, die in der Motorspule erzeugt wird.
Das Steuerglied 75 weist die Funktion zum Speichern des oberen Grenzwertes der Motordrehzahl und die Vergleichsfunktion auf, bei der sie den gespeicherten oberen Grenzwert der Motordrehzahl mit einer tatsächlichen (eingegebenen) Motordrehzahl vergleicht. Wenn die tatsächliche Motordrehzahl geringer ist als der obere Grenzwert der Motordrehzahl, führt das Steuerglied 75 keine Steuerung aus. Wenn die tatsächliche Motordrehzahl in der Nähe des oberen Grenzwertes der Motordrehzahl liegt, passt das Steuerglied 75 ein an die Motoransteuereinrichtung auszugebendes Signal so an, dass die tatsächliche Motordrehzahl den oberen Grenzwert der Motordrehzahl nicht überschreitet. Dieses Steuerverfahren kann auch das Auftreten des Power-Swing verhindern.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform des Pumpenaggregats der Erfindung wie dargestellt in 10 beschrieben.
10 ist ein Blockdiagramm noch einer weiteren Ausführungsform des Zentrifugalfluidpumpenaggregats der Erfindung. 11 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Steuersystem der Ausführungsform des in 10 dargestellten Pumpenaggregats beschreibt.
Wenn eine Last zunehmend auf das rotierende Förderelement aufgebracht wird, verschiebt es sich in seiner Rotationsrichtung in der magnetischen Kopplung zwischen Förderelement und Rotor. Wenn der Grad der Verschiebung übermäßig groß wird, tritt der Power-Swing (mit anderen Worten eine Entkopplung zwischen Förderelement und Rotor) auf. Es gibt keinen mechanisch gelagerten Rotationsmittelpunkt an der Lastseite bei dem in der Erfindung verwendeten Pumpenaggregat. Daher kann eine radiale Verschiebung zwischen Förderelement und Rotor auftreten, bedingt durch eine Exzentrizität oder ein "Wirbeln" der Lastseite. Der Power-Swing wird verursacht, wenn die Exzentrizität oder das Wirbeln in hohem Maße auftritt.
Der Grad der Exzentrizität oder des Wirbelns wird durch die Formgießgenauigkeit des Förderelementes, das Vorhandensein von Fremdstoffen wie beispielsweise eines in der Kammer gebildeten Gerinnsels und dergleichen beeinflusst.
Als Ergebnis der energetischen Untersuchungen der Erfinder der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, dass, wenn eine Verschiebung (Exzentrizität oder Wirbeln) in radialer Richtung oder in einer Rotationsrichtung zwischen dem Förderelement und dem Rotor auftritt, die Anziehungskraft der magnetischen Kopplung sich ändert (insbesondere schwankt die Anziehungskraft oder nimmt ab), und dass die Änderung der Anziehungskraft bedingt durch Änderungen des elektrischen Stroms auftritt, der durch den Elektromagneten des Förderelement-Positionssteuergliedes fließt. Insbesondere wurde gefunden, dass die Schwankungen des elektrischen Stromes, der durch den Elektromagneten des Förderelement-Positionssteuergliedes fließt, durch Berechnen einer Amplitude (Differenz zwischen dem maximalen Stromwert und dem minimalen Stromwert) des durch diesen hindurch fließenden elektrischen Stroms oder durch Berechnen eines Mittelwertes des durch diesen in einem vorbestimmten Zeitraum fließenden Stromes überprüft werden können.
Ein Zentrifugalfluidpumpenaggregat 100 der Erfindung beinhaltet die Zentrifugalfluidpumpe 5, in der das Förderelement 21 rotiert, ohne mit dem Gehäuse 20 in Kontakt zu kommen, und eine Steuervorrichtung 106 für die Zentrifugalfluidpumpe 5.
Die Zentrifugalfluidpumpe 5 beinhaltet das Gehäuse 20, welches den Bluteinlassanschluss 22 und den Blutauslassanschluss 23 aufweist, das Zentrifugalfluidpumpenglied 2, welches das Förderelement 21 beinhaltet, das das erste magnetische Material 25 und ein zweites magnetisches Material 228 aufweist und im Gehäuse 20 rotiert, um ein Fluid durch eine während seiner Rotation erzeugte Zentrifugalkraft zu fördern, das Förderelement-Drehmomenterzeugungsglied 3, das den Rotor 31, der den Magneten 33 zum Anziehen des ersten magnetischen Materials 25 des Förderelementes 21 und den Motor 34 zum Rotieren des Rotors 31 umfasst, und das Förderelement-Positionssteuerglied 4, das den Elektromagneten 41 zum Anziehen des zweiten magnetischen Materials 28 des Förderelementes 21 aufweist.
Die Steuervorrichtung 106 weist eine Überwachungsfunktion zum Überwachen des durch den Elektromagneten 41 fließenden elektrischen Stroms und eine Motorsteuerfunktion zum Steuern der Rotation des Motors auf, derart, dass die Drehzahl des Motors verringert wird, wenn die Amplitude (Differenz zwischen dem maximalen Stromwert und dem minimalen Stromwert) des elektrischen Stroms, der durch den Elektromagneten hindurchfließt, und der durch die Stromüberwachungsfunktion erfasst wird, größer ist als ein vorbestimmter Wert.
Der grundlegende Aufbau des Pumpenaggregats 100 ist derselbe wie bei dem in 1 dargestellten zuvor beschriebenen Pumpenaggregat 1, abgesehen davon, dass sich die Motorsteuerfunktion der Steuervorrichtung 106 des Pumpenaggregats 100 sich von derjenigen der Steuervorrichtung 6 des Pumpenaggregats 1 unterscheidet.
Um die schwimmende Position des Förderelementes 21 beizubehalten, die vom Steuervorrichtungshauptkörper 61 angewiesen (ausgegeben) wird, steuert das Förderelement-Positionssteuerglied 63 der Steuervorrichtung 106 einen elektrischen Strom und/oder eine Spannung, die an die drei Elektromagneten 41 angelegt wird. Die Steuervorrichtung 106 hat die Funktion, den durch den Elektromagneten 41 fließenden elektrischen Strom zu überwachen. Ein Signal, das einem überwachten Stromwert entspricht, wird von einem Abschnitt zur Ausgabe eines Stromwertes des Elektromagneten an das Steuerglied 105 ausgegeben. Basierend auf dem Signal, das dem Wert des durch den Elektromagneten 41 fließenden Stroms entspricht, berechnet das Steuerglied 105 die Amplitude (Differenz zwischen dem maximalen Stromwert und dem minimalen Stromwert) des durch diesen hindurch fließenden elektrischen Stroms. Da drei Elektromagneten 41 bei der Ausführungsform vorgesehen sind, ist die Amplitude des durch diese fließenden elektrischen Stroms der Mittelwert der Amplituden der durch die drei Elektromagneten fließenden elektrischen Ströme. Eine zulässige maximale Amplitude (vorbestimmte Amplitude) des durch diese fließenden elektrischen Stroms ist im Speicherabschnitt 104 des Steu erglieds 105 gespeichert. Das Steuerglied 105 weist die Funktion auf, die zulässige vorbestimmte Amplitude des durch den Elektromagneten 41 fließenden elektrischen Stroms und eine berechnete Amplitude des durch diesen fließenden elektrischen Stroms miteinander zu vergleichen. Somit steuert, wenn die berechnete Amplitude des durch diesen fließenden elektrischen Stroms größer ist als die vorbestimmte Amplitude, das Steuerglied 105 die Rotation des Motors, derart, dass die Motordrehzahl durch Ausgeben eines Anweisungssignals an die Motoransteuereinrichtung 62 reduziert wird. Die zulässige maximale Amplitude (vorbestimmte Amplitude des durch den Elektromagneten 41 fließenden elektrischen Stroms beträgt 1,0 bis 1,4 A, obschon diese von der Größe der Pumpe abhängt.
Die Steueroperation wird nachfolgend mit Bezug auf das Ablaufdiagramm von 11 beschrieben.
Der Motor 34 rotiert mit einem eingestellten Motoransteuerstromwert, der beim Motoransteuerstrom-Eingabeabschnitt 69a eingegeben wird. Während der Rotation des Motors 34 berechnet das Steuerglied immer die Amplitude des durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Stroms und bestimmt bei jeder vorbestimmten Zeitdauer, ob die Amplitude des durch diesen fließenden elektrischen Stroms innerhalb eines vorbestimmten Bereiches zu liegen kommt (obere Grenze: zulässige maximale Amplitude des durch diesen fließenden elektrischen Stroms). Falls JA (er liegt innerhalb eines vorgeschriebenen Bereiches oder unterhalb der zulässigen maximalen Amplitude des elektrischen Stroms), kehrt das Steuerglied wiederholt zum Schritt zurück, bei dem es die Amplitude des durch diesen fließenden elektrischen Stroms berechnet. Wenn bestimmt wird, dass die Amplitude des durch diesen fließenden elektrischen Stroms außerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt (wenn beispielsweise der durch diesen fließende elektrische Strom die maximale zulässige Amplitude übersteigt), geht das Steuerglied in einen Motordrehzahl-Reduktionsmodus, bei dem das Steuerglied den Motoransteuerstrom auf einen Standardwert verringert [Stromwert, der um ein gewisses Ausmaß unter dem Stromwert liegt, der beim Motoransteuerstrom-Eingabeabschnitt eingegeben wurde, vorzugsweise 70 bis 80% des eingestellten Stromwertes oder ein vorbestimmter Standard wert (0,3 bis 1,0 A)], oder das Steuerglied reduziert die Motordrehzahl auf 1600 bis 2000 U/min. Danach berechnet das Steuerglied die Amplitude des durch diesen fließenden elektrischen Stroms und bestimmt bei jedem vorbestimmten Zeitraum, ob die Amplitude des durch diesen fließenden elektrischen Stroms innerhalb des vorbestimmten Bereiches zu liegen kommt (obere Grenze: zulässige maximale Amplitude). Falls JA (elektrischer Strom liegt innerhalb eines vorbestimmten Bereiches oder unterhalb der zulässigen maximalen Amplitude), geht das Steuerglied auf einen Schritt, bei dem es den Motoransteuerstromwert um das vorbestimmte Ausmaß (Ausmaß geringer als Reduktionsausmaß zu anfänglichem Zeitpunkt, vorzugsweise 5 bis 10% des eingestellten Stromwertes oder 0,05 bis 0,1 A), oder vergrößert die Motordrehzahl um 50 bis 100 U/min. Dann bestimmt das Steuerglied, ob der vergrößerte Motoransteuerstromwert den eingestellten Motoransteuerstromwert (anfänglich eingestellten Wert) erreicht hat. Falls NEIN, berechnet das Steuerglied die Amplitude des durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Stroms erneut und bestimmt, ob die Amplitude des durch diesen fließenden elektrischen Stroms innerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt. Falls JA (elektrischer Strom liegt innerhalb eines vorbestimmten Bereiches oder unterhalb der zulässigen maximalen Amplitude), geht das Steuerglied auf den Schritt zurück, bei dem es den Motoransteuerstromwert um das vorbestimmte Ausmaß (Ausmaß geringer als Reduktionsausmaß zu anfänglichem Zeitpunkt, vorzugsweise 5 bis 10% des eingestellten Stromwertes oder 0,05 bis 0,1 A), oder vergrößert die Motordrehzahl um 50 bis 100 U/min. Das heißt, bei diesem Steuerverfahren wird, nachdem der Stromwert oder die Motordrehzahl um ein gewisses Ausmaß verringert wird, der Stromwert oder die Motordrehzahl stufenweise vergrößert. Wenn bestimmt wird, dass die Amplitude des durch diesen fließenden elektrischen Stroms bei dem Schritt des Vergrößerns des Stromwertes oder der Motordrehzahl außerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt, wird der Motoransteuerstromwert um einen vorbestimmten Wert (geringer als das Reduktionsausmaß zum anfänglichen Zeitpunkt) verringert. Dann berechnet das Steuerglied erneut die Amplitude des durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Stroms und bestimmt, ob die Amplitude des durch diesen fließenden elektrischen Stroms innerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt. Wenn bestimmt wird, dass die Amplitude des durch diesen fließenden elektrischen Stroms außerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt, wird der Motoransteuerstromwert um den vorbestimmten Wert weiter verringert. Die Verringerung des Stromwertes wird wiederholt, bis die Amplitude des durch diesen fließenden elektrischen Stroms innerhalb des vorbestimmten Bereiches zu liegen kommt. Der verringerte Stromwert wird beibehalten, bis die Amplitude des durch diesen fließenden elektrischen Stroms erneut außerhalb des vorbestimmten Bereiches zu liegen kommt. Wenn die Amplitude des durch diesen fließenden elektrischen Stroms außerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt, wird der Motoransteuerstromwert verringert, bis die Amplitude des durch diesen fließenden elektrischen Stroms innerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt.
Das Ausführen einer derartigen Steuerung verhindert das Auftreten des Power-Swing, ermöglicht, dass der Motor mit dem maximalen Stromwert in einem Bereich rotiert wird, in dem das Auftreten des Power-Swing vermieden werden kann, ein Durchsatz in einem gewissen Ausmaß gewährleistet werden kann und ein Rückströmen der Flüssigkeit in der Pumpe verhindert wird. Weiter kann bei der Steuerung, wenn der Motoransteuerstrom den eingestellten Motoransteuerstromwert, als Ergebnis eines wiederholten Vergrößerns von diesem um den vorbestimmten Wert, erreicht hat, das Steuerglied in den normalen Modus zurückkehren.
Wenn das Steuerglied 105 in den Motordrehzahl-Verringerungsmodus geht, blinkt die Alarmlampe 83, oder der Summer 82 ertönt, um über den Modusübergang zu informieren. Wenn das Steuerglied aus dem Motordrehzahl-Verringerungsmodus in den normalen Modus zurückgekehrt ist, wird die Operation der Alarmlampe 83 oder des Summers 82 gestoppt.
Eine Ausführungsform des in 12 dargestellten Pumpenaggregats der Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
12 ist ein Blockdiagramm, das noch eine weitere Ausführungsform des Zentrifugalfluidpumpenaggregats der Erfindung darstellt. 13 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Steuersystem des in 12 dargestellten Pumpenaggregats beschreibt.
Ein Zentrifugalfluidpumpenaggregat 110 der Erfindung beinhaltet die Zentrifugalfluidpumpe 5, in der das Förderelement 21 rotiert, ohne mit dem Gehäuse 20 in Kontakt zu kommen, und eine Steuervorrichtung 116 für die Zentrifugalfluidpumpe 5.
Die Zentrifugalfluidpumpe 5 beinhaltet das Gehäuse 20, welches den Bluteinlassanschluss 22 und den Blutauslassanschluss 23 aufweist, das Zentrifugalfluidpumpenglied 2, welches das Förderelement 21 beinhaltet, das das erste magnetische Material 25 und ein zweites magnetisches Material 28 aufweist und im Gehäuse 20 rotiert, um ein Fluid durch eine während seiner Rotation erzeugte Zentrifugalkraft zu fördern, das Förderelement-Drehmomenterzeugungsglied 3, das den Rotor 31, der den Magneten 33 zum Anziehen des ersten magnetischen Materials 25 des Förderelementes 21 und den Motor 34 zum Rotieren des Rotors 31 umfasst, und das Förderelement-Positionssteuerglied 4, das den Elektromagneten 41 zum Anziehen des zweiten magnetischen Materials 28 des Förderelementes 21 aufweist.
Die Steuervorrichtung 116 weist eine Stromüberwachungsfunktion zum Überwachen eines Durchschnittes der Werte der durch den Elektromagneten 41 fließenden elektrischen Strömen in einem vorbestimmten Zeitraum und eine Motorsteuerfunktion zum Steuern der Drehzahl des Motors auf, derart, dass die Drehzahl des Motors abnimmt, wenn der Durchschnitt der Werte der elektrischen Ströme geringer wird als ein vorbestimmter Wert.
Der Grundaufbau des Pumpenaggregats 110 ist derselbe wie bei dem zuvor beschriebenen in 1 dargestellten Pumpenaggregat 1, abgesehen davon, dass die Motorsteuerfunktion der Steuervorrichtung 116 des Pumpenaggregats 110 sich von derjenigen der Steuervorrichtung 6 des Pumpenaggregats 1 unterscheidet. Bei der Motorsteuerung, die durch die Steuervorrichtung des in 10 und 11 dargestellten Pumpenaggregats vorzunehmen ist, wird der Übergang auf die Motorsteuerung basierend auf der Amplitude der durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Ströme ausgeführt, hingegen wird bei der Motorsteuerung, die durch die Steuervorrichtung des Pumpenaggregats 110 vorgenommen werden soll, der Übergang auf die Motorsteuerung basierend auf dem Durchschnitt der Werte der durch diesen fließenden elektrischen Ströme ausgeführt.
Um die schwimmende Position des Förderelementes 21 beizubehalten, die vom Steuervorrichtungshauptkörper 111 angewiesen (ausgegeben) wird, steuert das Förderelement-Positionssteuerglied 63 der Steuervorrichtung 116 einen elektrischen Strom und/oder eine Spannung, die an die drei Elektromagneten 41 angelegt wird. Die Steuervorrichtung 116 hat die Funktion, den durch den Elektromagneten 41 fließenden elektrischen Strom zu überwachen. Ein Signal, das einem überwachten Stromwert entspricht, wird von einem Abschnitt zur Ausgabe eines Stromwertes des Elektromagneten an das Steuerglied 115 ausgegeben. Basierend auf dem Signal, das dem überwachten Stromwert entspricht, berechnet das Steuerglied 115 einen Durchschnitt der Werte der in einem vorbestimmten Zeitraum (beispielsweise 0,2 bis 5,0 Sekunden) durch diesen fließenden elektrischen Ströme. Da das Förderelement-Positionssteuerglied 4 drei Elektromagneten 41 bei der Ausführungsform aufweist, berechnet das Steuerglied 115 den Durchschnittswert für drei Durchschnitte von Werten der durch jeden der drei Elektromagneten 41 fließenden elektrischen Ströme. Der Speicherabschnitt 114 des Steuergliedes 115 speichert einen Durchschnittswert (vorbestimmter Durchschnittswert) von zulässigen minimalen Werten des durch den Elektromagneten 41 fließenden elektrischen Stroms oder Werte, die einen zulässigen minimalen Wert des durch diesen fließenden elektrischen Stroms betreffen, und zwar einen integrierten minimalen Wert des durch diesen fließenden elektrischen Stroms. Das Steuerglied 115 weist die Funktion auf, dass es einen berechneten Durchschnitt (oder integrierten Wert) von Werten der durch diesen fließenden elektrischen Ströme mit dem vorbestimmten Durchschnittswert vergleicht. Wenn der berechnete Durchschnitt (oder integrierte Wert) der Werte der durch diesen fließenden elektrischen Ströme größer als der vorbestimmte Durchschnittswert ist, steuert das Steuerglied 105 die Rotation des Motors derart, dass die Drehzahl des Motors zur Ausgeben eines Anweisungssignals an die Motoransteuereinrichtung verringert wird. Der Durchschnitt (vorbestimmter Durchschnittswert) der zulässigen minimalen Werte der durch den Elektromagneten 41 fließenden elektrischen Ströme beträgt 0,7 bis 1,0 A, obschon dies von der Größe der Pumpe abhängt.
Die Steueroperation der Steuervorrichtung 116 des Pumpenaggregats 110 dieser Ausführungsform wird nachfolgend mit Bezug auf das Ablaufdiagramm von 13 beschrieben.
Der Motor 34 rotiert mit einem eingestellten Motoransteuerstromwert, der beim Motoransteuerstrom-Eingabeabschnitt 69a eingegeben wurde. Während der Rotation des Motors 34 berechnet das Steuerglied 115 immer den Durchschnitt der Werte des durch den Elektromagneten 14 fließenden elektrischen Stroms, hingegen bestimmt das Steuerglied bei jedem vorbestimmten Zeitraum, ob der Durchschnitt der durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Ströme innerhalb eines vorbestimmten Bereiches zu liegen kommt [obere Grenze: 2-3 A, untere Grenze: Durchschnitt (integrierter Wert) von zulässigen minimalen Werten der durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Ströme]. Falls JA (innerhalb eines vorbestimmten Bereichs), kehrt das Steuerglied wiederholt zu dem Schritt zurück, bei dem das Steuerglied den Durchschnitt (integrierter Wert) der Werte des durch diesen fließenden elektrischen Stroms berechnet. Es wird bestimmt, das der Durchschnitt (integrierter Wert) der Werte des durch diesen fließenden elektrischen Stroms außerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt [wenn beispielsweise ein Durchschnitt der Werte des durch diesen fließenden elektrischen Stroms geringer als der Durchschnitt (integrierter Wert) der zulässigen minimalen Werte der durch diesen fließenden elektrischen Ströme ist], geht das Steuerglied 115 auf einen Motordrehzahl-Verringerungsmodus, bei dem das Steuerglied 115 den Motoransteuerstromwert auf einen eingestellten Wert verringert (der Wert ist um eine gewisse Größe kleiner als der Standardstromwert, der beim Motoransteuerstrom-Eingabeabschnitt 69a eingegeben wird, und beträgt vorzugsweise 70 bis 80% des eingestellten Stromwerts). Danach berechnet das Steuerglied den Durchschnitt (integrierter Wert) der Werte der durch diesen fließenden elektrischen Ströme und bestimmt bei jedem vorbestimmten Zeitraum, ob der Durchschnitt (integrierter Wert) der Werte der durch diesen fließenden elektrischen Ströme im vorbestimmten Bereich zu liegen kommt [obere Grenze: 2-3 A, untere Grenze: Durchschnitt (integrierter Wert) der zulässigen minimalen Werte der durch diesen fließenden elektrischen Ströme]. Falls JA (innerhalb eines vorbestimmten Bereiches), erhöht das Steuerglied den Motoransteuerstromwert um ein vorbestimmtes Ausmaß (ein Ausmaß, das geringer ist als ein Reduktionsausmaß zu einem vorhergehenden Zeitpunkt, vorzugsweise 70 bis 80% oder 5 bis 10% des eingestellten Stromwertes). Dann bestimmt das Steuerglied 115, ob der vergrößerte Motoransteuerstrom den eingestellten Motoransteuerstromwert (anfänglich eingestellten Wert) erreicht hat. Falls NEIN, berechnet das Steuerglied den Durchschnitt der Werte der durch diese fließenden elektrischen Ströme erneut und bestimmt, ob der Durchschnitt der Werte der durch diese fließenden elektrischen Ströme innerhalb des vorbestimmten Bereiches zu liegen kommt. Falls JA, erhöht das Steuerglied 115 den Motoransteuerstrom um das vorbestimmte Ausmaß (Ausmaß, das geringer ist als das Verringerungsausmaß zum vorhergehenden Zeitpunkt), und zwar wiederholt. Das heißt, bei diesem Steuerverfahren wird, nachdem der Stromwert um ein gewisses Ausmaß verringert wird, der Stromwert stufenweise vergrößert. Falls bestimmt wird, dass der Durchschnitt der Werte der durch diese fließenden elektrischen Ströme beim Prozess des Vergrößerns des Stromwertes außerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt, verringert das Steuerglied 115 den Motoransteuerstromwert um das vorbestimmte Ausmaß (Ausmaß, das geringer ist als das Verringerungsausmaß zum anfänglichen Zeitpunkt, vorzugsweise 70 bis 80% des eingestellten Stromwertes oder 5 bis 10% des Verringerungsausmaßes des elektrischen Stroms zum vorhergehenden Zeitpunkt). Dann berechnet das Steuerglied 115 den Durchschnitt der Werte der durch diese fließenden elektrischen Ströme erneut und bestimmt, ob der Durchschnitt der Werte der durch diese fließenden elektrischen Ströme innerhalb des vorbestimmten Bereiches zu liegen kommt. Wenn bestimmt wird, dass der Durchschnitt der Werte der durch diese fließenden elektrischen Ströme außerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt, verringert das Steuerglied 115 weiter den Motoransteuerstromn um das vorbestimmte Ausmaß. Die Verringerung des Stromwertes wird wiederholt, bis der Durchschnitt der Werte der durch diese fließenden elektrischen Ströme innerhalb des vorbestimmten Bereiches zu liegen kommt. Der verringerte Stromwert wird beibehalten, bis der Durchschnitt der Werte der durch diese fließenden elektrischen Ströme er neut außerhalb des vorbestimmten Bereiches zu liegen kommt. Wenn bestimmt wird, dass der Durchschnitt der Werte der durch diese fließenden elektrischen Ströme erneut außerhalb des vorbestimmten Bereiches zu liegen kommt, verringert das Steuerglied 115 den Motoransteuerstromwert, bis der Durchschnitt der Werte der durch diese fließenden elektrischen Ströme innerhalb des vorbestimmten Bereiches zu liegen kommt.
Die Ausführung einer derartigen Steuerung verhindert das Auftreten des Power-Swing und ermöglicht, dass der Motor mit dem maximalen Stromwert rotiert wird, und zwar bei dem Pegel, bei dem das Auftreten des Power-Swing vermieden werden kann und ein Durchsatz in einem gewissen Maße sichergestellt werden kann. Bei der Steuerung kann, wenn der Motoransteuerstrom den eingestellten Motoransteuerstromwert als Ergebnis eines wiederholten Vergrößerns des Motoransteuerstromwertes um den vorbestimmten Wert erreicht hat, das Steuerglied aus dem Motordrehzahl-Verringerungsmodus in den normalen Modus zurückkehren.
Wenn das Steuerglied 115 aus dem Motordrehzahl-Reduktionsmodus in den normalen Modus zurückgekehrt ist, wird die Operation der Alarmlampe 83 oder des Summers 82 gestoppt.
Zusätzlich zu der zuvor beschriebenen Steuerung, die durch direktes Verwenden der Durchschnitte der Werte der durch diese fließenden elektrischen Ströme vorgenommen wird, ist es möglich, den Motor unter Verwendung eines Abfallgrades des Durchschnittes der Werte der durch diese fließenden elektrischen Ströme relativ zum Durchschnitt der Werte der durch diese fließenden elektrischen Ströme in einem frühen Zeitraum nach der Betätigung der Zentrifugalpumpe zu steuern. In diesem Fall weist das Steuerglied eine Funktion auf, dass sie den Durchschnitt der Werte der durch diese fließenden elektrischen Ströme in den frühen Zeitraum nach der Betätigung der Zentrifugalpumpe berechnet, eine Funktion, bei der es ein Berechnungsergebnis speichert, eine Funktion, bei der es kontinuierlich den Durchschnitt der Werte der durch diese fließenden elektrischen Ströme berechnet, und eine Funktion, bei dem der Abfallgrad (1-Aktuellzeit-Durchschnitt der Werte von durch diese fließenden elektrischen Strömen/Durchschnitt der Werte von durch diese fließenden elektrischen Ströme in einem frühen Zeitraum nach der Betätigung der Zentrifugalpumpe) des Durchschnittes der Werte der durch diese fließenden elektrischen Ströme unter Verwendung des Durchschnittes der Werte der zum anfänglichen Zeitpunkt durch diese fließenden elektrischen Ströme und eines Aktuellzeit-Durchschnittes der Werte der durch diese fließenden elektrischen Ströme berechnet wird. Wenn der Abfallgrad des Durchschnittes einen vorbestimmten Bereich übersteigt (und zwar der Abfallgrad des Durchschnittes der zulässigen maximalen Werte der durch diese fließenden elektrischen Ströme oder der zulässige maximale Abfallgrad des Durchschnittes der durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Ströme), steuert das Steuerglied die Rotation des Motors derart, dass die Drehzahl des Motors durch Ausgeben eines Anweisungssignals an die Motoransteuereinrichtung reduziert wird. Der Abfallgrad (Aktuellzeit-Durchschnitt der Werte der durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Ströme/Stromwert, wenn die Zentrifugalpumpe schwimmt und nicht rotiert) des Durchschnittes der zulässigen Maximalwerte der durch diese fließenden elektrischen Ströme beträgt vorzugsweise 60 bis 80%. Der Ablauf bei dieser Steuerung ist in 14 dargestellt.
Mit Bezug auf das Ablaufdiagramm von 14 wird nachfolgend eine Ausführungsform der Steuerung beschrieben.
Der Motor 34 beginnt bei einem eingestellten Motoransteuerstromwert zu rotieren, der beim Motoransteuerstrom-Eingabeabschnitt 69a eingegeben wird. Das Steuerglied berechnet den Durchschnitt der Werte der durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Ströme oder, nachdem der Motor zu rotieren beginnt, verstreicht ein vorbestimmter Zeitraum, und ein Anfangswert wird im Speicherabschnitt des Steuergliedes gespeichert. Während der Rotation des Motors 34 berechnet das Steuerglied immer den Durchschnitt der Werte der durch diese fließenden elektrischen Ströme und vergleicht den Durchschnitt von deren Werten und einen Anfangswert des Durchschnittes miteinander, um den Abfallgrad (1-Aktuellzeit-Durchschnitt der Werte der durch diese fließenden elektrischen Ströme/Durch schnitt der Werte der durch diese fließenden Ströme bei einem frühen Zeitraum nach der Betätigung der Zentrifugalpumpe) des Durchschnitte der Werte der durch diese fließenden elektrischen Ströme zu berechnen. Es wird bei jedem vorbestimmten Zeitraum bestimmt, ob der Durchschnitt der Werte der durch diese fließenden elektrischen Ströme innerhalb eines vorbestimmten Bereiches zu liegen kommt (kleiner als der zulässige maximale Abfallgrad des Durchschnittes der durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Ströme). Falls JA (liegt innerhalb eines vorbestimmten Bereiches), geht das Steuerglied wiederholt auf den Schritt zurück, bei dem es den Abfallgrad des Durchschnittes der Werte der durch diesen fließenden elektrischen Ströme berechnet. Falls bestimmt wird, dass der Abfallgrad des Durchschnittes der Werte der durch diesen fließenden elektrischen Ströme außerhalb des vorbestimmten Bereiches zu liegen kommt (größer ist als der zulässige maximale Abfallgrad des Durchschnittes der durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Ströme), geht das Steuerglied in einen Motordrehzahl-Verringerungsmodus, bei dem das Steuerglied 115 den Motoransteuerstrom auf den eingestellten Wert reduziert (Wert, der um ein gewisses Ausmaß niedriger als der beim Motoransteuerstrom-Eingabeabschnitt 69a eingegeben wurde, vorzugsweise 70 bis 80% des eingestellten Stromwertes). Danach berechnet das Steuerglied den Abfallgrad des Durchschnittes der Werte der durch diesen fließenden elektrischen Ströme und bestimmt bei jedem vorbestimmten Zeitraum, ob der Abfallgrad des Durchschnittes der Werte der durch diesen fließenden elektrischen Ströme innerhalb des vorbestimmten Bereiches zu liegen kommt (ob der Abfallgrad von deren Durchschnitt den zulässigen maximalen Abfallgrad des Durchschnittes der durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Ströme nicht übersteigt). Falls JA (liegt in einem vorbestimmten Bereich), vergrößert das Steuerglied den Motoransteuerstrom um ein vorbestimmtes Ausmaß (Ausmaß, das geringer ist als das Verringerungsausmaß zur vorhergehenden Zeit, vorzugsweise 70 bis 80% des eingestellten Stromwertes oder 5 bis 10% des Verringerungsausmaßes des elektrischen Stroms zum vorhergehenden Zeitpunkt). Dann bestimmt das Steuerglied, ob der vergrößerte Motoransteuerstrom den Motoransteuerstromwert (anfänglich eingestellten Wert) erreicht hat. Falls NEIN, berechnet das Steuerglied den Abfallgrad des Durchschnitte der Werte der durch diesen fließenden elektrischen Ströme er neut und bestimmt, ob der Abfallgrad des Durchschnittes der Werte der durch diese fließenden elektrischen Ströme innerhalb des vorbestimmten Bereiches zu liegen kommt. Falls JA (liegt in einem vorbestimmten Bereich), vergrößert das Steuerglied den Motoransteuerstrom um das vorbestimmte Ausmaß (Ausmaß, das geringer ist als das Verringerungsausmaß zur vorhergehenden Zeit, vorzugsweise 70 bis 80% des eingestellten Stromwertes oder 5 bis 10% des Verringerungsausmaßes des elektrischen Stroms zur vorhergehenden Zeit), und zwar wiederholt. Das heißt, bei diesem Steuerverfahren wird, nachdem der Stromwert in einem gewissen Ausmaß verringert ist, der Stromwert stufenweise vergrößert. Wenn bestimmt wird, dass der Abfallgrad der durch diesen fließenden elektrischen Ströme außerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt (größer ist als der zulässige maximale Abfallgrad des Durchschnittes der durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Ströme) beim Prozess des Vergrößerns des Stromwertes, wird der Motoransteuerstrom um das vorbestimmte Ausmaß verringert (Ausmaß, das geringer ist als das Reduktionsausmaß zum anfänglichen Zeitpunkt, vorzugsweise 70 bis 80% des eingestellten Stromwertes oder 5 bis 10% des Verringerungsausmaßes des Stromwertes zum vorhergehenden Zeitpunkt). Dann berechnet das Steuerglied den Abfallgrad des Durchschnittes der Werte der durch diesen fließenden elektrischen Ströme erneut und bestimmt, ob der Abfallgrad des Durchschnittes der Werte der durch diesen fließenden elektrischen Ströme innerhalb des vorbestimmten Bereiches zu liegen kommt. Wenn bestimmt wird, dass der Abfallgrad des Durchschnittes der Werte der durch diesen fließenden elektrischen Ströme außerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt, verringert das Steuerglied weiter den Motoransteuerstromwert um den vorbestimmten Wert. Die Verringerung des Stromwertes wird wiederholt, bis der Abfallgrad des Durchschnittes der Werte der durch diesen fließenden elektrischen Ströme innerhalb des vorbestimmten Bereiches zu liegen kommt. Der verringerte Stromwert wird beibehalten, bis der Abfallgrad des Durchschnittes der Werte der durch diesen fließenden elektrischen Ströme erneut außerhalb des vorbestimmten Bereiches zu liegen kommt. Wenn bestimmt wird, dass der Abfallgrad des Durchschnittes der Werte der durch diesen fließenden elektrischen Ströme erneut außerhalb des vorbestimmten Bereiches zu liegen kommt, verringert das Steuerglied den Motoransteuerstrom, bis der Abfallgrad des Durchschnittes der Werte der durch diesen fließenden elektrischen Ströme innerhalb des vorbestimmten Bereiches zu liegen kommt.
Die Ausführung einer derartigen Steuerung verhindert das Auftreten des Power-Swing und ermöglicht, dass der Motor mit dem maximalen Stromwert rotiert wird, und zwar bei dem Pegel, bei dem das Auftreten des Power-Swing vermieden werden kann und ein Durchsatz in einem geeigneten Ausmaß sichergestellt werden kann. Bei der Steuerung kann, wenn der Motoransteuerstrom den Einstellwert als Ergebnis eines wiederholten Vergrößerns des Motoransteuerstromwertes um den vorbestimmten Wert erreicht hat, das Steuerglied aus dem Motordrehzahl-Verringerungsmodus in den normalen Modus zurückkehren.
Wenn das Steuerglied 115 aus dem Motordrehzahl-Reduktionsmodus in den normalen Modus zurückgekehrt ist, wird die Operation der Alarmlampe 83 oder des Summers 82 gestoppt.
Das Zentrifugalfluidpumpenaggregat der Erfindung weist die Zentrifugalfluidpumpe und die Steuervorrichtung für die Zentrifugalfluidpumpe auf.
Die Steuervorrichtung weist den Eingabeabschnitt zum Eingeben einer eingestellten Motordrehzahl und den Eingabeabschnitt zum Eingeben eines eingestellten Motoransteuerstromwertes auf; und die Funktion zum Begrenzen einer Eingabe einer Motordrehzahl, die größer als die vorbestimmte Drehzahl ist, und zum Begrenzen einer Eingabe des Motoransteuerstroms, der einen größeren Wert als der vorbestimmte Wert hat. Bei diesem Aufbau erfolgt kein Rotieren des Motors bei einer größeren Drehzahl als die vorbestimmte Drehzahl. Somit ist es möglich, zu verhindern, dass der Power-Swing zwischen dem Förderelement und dem Rotor auftritt.
Die Steuervorrichtung weist den Eingabeabschnitt zum Eingeben eines eingestellten Motoransteuerstromwertes und den Eingabeabschnitt zum Eingeben einer eingestellten Motordrehzahl sowie das Motordrehzahlsteuerglied auf. Das Motordrehzahlsteuerglied weist die Funktion auf, den oberen Grenzwert des Motoransteuer stroms zu speichern, sowie die Funktion, die Eingabe des eingestellten Motoransteuerstroms zu begrenzen, dessen Wert größer ist als dessen gespeicherter oberer Grenzwert. Bei diesem Aufbau dreht sich der Motor nicht bei einem Stromwert, der größer ist als die obere Grenze des Motoransteuerstroms. Somit ist es möglich, ein Auftreten des Power-Swing zwischen dem Förderelement und dem Rotor zu verhindern.
Die Steuervorrichtung weist weiter den Eingabeabschnitt zum Eingeben einer festgelegten Motordrehzahl und das Motordrehzahlsteuerglied auf. Das Steuerglied beinhaltet die Funktion zum Speichern des oberen Grenzwertes der Motordrehzahl; die Vergleichsfunktion zum Vergleichen des gespeicherten oberen Grenzwerts der Motordrehzahl mit einer eingestellten Motordrehzahl, die beim Eingabeabschnitt eingegeben wird; und die Motorrotations-Steuerfunktion, welche die Motordrehzahl derart steuert, dass der Motor mit der eingestellten Motordrehzahl rotiert, wenn die eingestellte Motordrehzahl geringer ist als der gespeicherte obere Grenzwert der Motordrehzahl, und derart, dass der Motor mit dem oberen Grenzwert von dessen Wert rotiert. Bei diesem Aufbau dreht sich der Motor nicht mit einer Drehzahl, die größer ist als die obere Grenze der Motordrehzahl. Somit ist es möglich, ein Auftreten des Power-Swing zwischen dem Förderelement und dem Rotor zu verhindern.
Das Motorrotationssteuerglied weist eine Funktion zum Speichern des oberen Grenzwertes der Motordrehzahl und eine Steuerfunktion zum Steuern der Rotation des Motors auf, derart, dass eine erfasste Motordrehzahl den oberen Grenzwert der Drehzahl nicht überschreitet. Bei diesem Aufbau dreht sich der Motor nicht mit einer Drehzahl, die größer ist als die obere Grenze der Motordrehzahl. Somit ist es mnöglich, ein Auftreten des Power-Swing zwischen dem Förderelement und dem Rotor zu verhindern.
Die Steuervorrichtung beinhaltet die Überwachungsfunktion zum Überwachen des durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Stroms; und die Motorsteuerfunktion zum Steuern der Rotation des Motors, derart, dass die Drehzahl des Motors verringert wird, wenn die Amplitude des durch den Elektromagneten fließen den elektrischen Stroms, die durch die Stromüberwachungsfunktion erfasst wird, größer ist als der vorbestimmte Wert. Bei diesem Aufbau ist es möglich, zu verhindern, dass der Power-Swing zwischen dem Förderelement und dem Rotor auftritt.
Die Steuervorrichtung beinhaltet die Überwachungsfunktion zum Überwachen des durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Stroms; und die Motorsteuerfunktion zum Steuern der Rotation des Motors, derart, dass die Drehzahl des Motors verringert wird, wenn ein Durchschnitt der Werte der elektrischen Ströme, die durch die Überwachungsfunktion erfasst werden und die durch den Elektromagneten in einem vorbestimmten Zeitraum fließen, geringer ist als der vorbestimmte Wert. Bei diesem Aufbau ist es möglich, zu verhindern, dass der Power-Swing zwischen dem Förderelement und dem Rotor auftritt.
Die Steuervorrichtung beinhaltet die Überwachungsfunktion zum Überwachen des durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Stroms; und die Motorsteuerfunktion zum Steuern der Rotation des Motors, derart, dass die Drehzahl des Motors verringert wird, wenn der Abfallgrad des Durchschnittes der Werte der durch diesen fließenden elektrischen Ströme relativ zum Durchschnitt der Werte der elektrischen Ströme, die durch diesen bei einem frühen Zeitraum nach einer Betätigung des Pumpenaggregats fließen, einen vorbestimmten Bereich übersteigt. Bei diesem Aufbau ist es möglich, zu verhindern, dass der Power-Swing zwischen dem Förderelement und dem Rotor auftritt.
Eine Ausführungsform des Pumpenaggregats der Erfindung, die auf eine Blutpumpe angewandt wird, wird nachfolgend beschrieben.
Ein Zentrifugalfluidpumpenaggregat 200 der Erfindung beinhaltet eine Zentrifugalfluidpumpe 205, in der ein Förderelement 221 ohne in Kontakt mit dem Gehäuse 220 zu kommen, rotiert; und eine Steuervorrichtung 206 für die Zentrifugalfluidpumpe 205.
Die Zentrifugalfluidpumpe 205 beinhaltet ein Gehäuse 220, das einen Bluteinlassanschluss 222 und einen Blutauslassanschluss 223 aufweist, ein Zentrifugalfluidpumpenglied 202, das ein Förderelement 221 beinhaltet, das ein erstes magnetisches Material (Permanentmagnet) 225 und ein zweites magnetisches Material 228 in diesem angeordnet aufweist und im Gehäuse 220 rotiert, um durch eine während seiner Rotation erzeugte Zentrifugalkraft ein Fluid zu fördern, ein Förderelement-Drehmomenterzeugungsglied 203, das einen Rotor 231, der einen Magneten 233 zum Anziehen des ersten magnetischen Materials 225 des Förderelementes 221 und einen Motor 234 zum Rotieren des Rotors 231 umfasst, und das Förderelement-Positionssteuerglied 204, das einen Elektromagneten 241 zum Anziehen des Förderelementes 221 (insbesondere zum Anziehen des magnetischen Elementes 228 des Förderelementes 221) aufweist, und einen Positionssensor 242 (Positionssensor zum Erfassen der Position des magnetischen Elementes des Förderelementes).
Die Steuervorrichtung 206 beinhaltet eine Überwachungsfunktion zum Überwachen eines durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Stroms; eine Überwachungsfunktion zum Überwachen eines Motoransteuerstroms; eine Überwachungsfunktion zum Überwachen der Motordrehzahl; und eine Funktion zum Bestimmen, ob beim Förderelement ein Power-Swing auftritt, oder nicht (mit anderen Worten eine Funktion zum Bestimmen, ob eine Entkopplung zwischen dem Förderelement und dem Rotor auftritt), und zwar durch Verwenden eines Stromwertes, der durch die Überwachungsfunktion zum Überwachen des durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Stroms überwacht wird, eines Wertes des Motoransteuerstroms, der durch die Überwachungsfunktion zum Überwachen des Motoransteuerstroms überwacht wird, und der Motordrehzahl, die durch die Überwachungsfunktion zum Überwachen der Drehzahl von diesem überwacht wird.
Wie in 16 bis 19 dargestellt, beinhaltet die Zentrifugalfluidpumpe 205 der Zentrifugalfluidpumpenaggregats ein Gehäuse 220, das den Bluteinlassanschluss 222 und den Blutauslassanschluss 223 aufweist, das Zentrifugalfluidpumpenglied 202, das das Förderelement 21 beinhaltet, welches im Inneren des Gehäuses 220 rotiert, um durch die während seiner Rotation erzeugte Zentrifugalkraft Blut zu för dern, das Förderelement-Drehmomenterzeugungsglied 203 (nicht-gesteuertes magnetisches Lagerglied) für das Förderelement 221 und das Förderelement-Positionssteuerglied 204 (gesteuertes magnetisches Lagerglied) für das Förderelement 221.
Das nicht-gesteuerte magnetische Lagerglied 203 und das gesteuerte magnetische Lagerglied 204 arbeiten derart zusammen, dass das Förderelement 221 rotiert und es dabei in Position im Inneren des Gehäuses 220 gehalten wird.
Das Gehäuse 220 weist den Bluteinlassanschluss 222 und den Blutauslassanschluss 223 auf und ist aus einem nicht-magnetischen Material ausgebildet. Das Gehäuse 220 begrenzt die Blutkammer 224, die sich in Fluidverbindung mit den Bluteinlass- und -auslassanschlüssen 222 und 223 befindet. Das Förderelement 221 ist im Inneren des Gehäuses 220 untergebracht. Der Bluteinlassanschluss 222 steht nahe der Mitte der Oberseite des Gehäuses 220 in im Wesentlichen vertikaler Richtung vor. Der Blutauslassanschluss 223 steht von einer Seitenfläche des im Wesentlichen zylindrischen Gehäuses 220 in tangentialer Richtung vor.
Das scheibenförmige Förderelement 221, das ein Durchgangsloch in seiner Mitte aufweist, ist im Inneren der Blutkammer 224 des Gehäuses 220 untergebracht. Das Förderelement 221 beinhaltet ein scheibenförmiges Element oder ein unteres Deckband 227, das dessen Unterseite definiert, ein ringförmiges plattenförmiges Element oder ein oberes Deckband 228, das seine Oberseite definiert, und eine Öffnung in seiner Mitte, und eine Mehrzahl von (sechs in der Ausführungsform) Schaufeln 218 (siehe 3), die zwischen den oberen und unteren Deckblättern 227 und 228 ausgebildet sind. Die Schaufeln 218 definieren eine entsprechende Mehrzahl von (sechs in der Ausführungsform) Blutkanälen 226 zwischen jeweils zwei benachbarten Kanälen und zwischen den oberen und unteren Deckbändern. Jeder Blutkanal 226 erstreckt sich von der mittleren Öffnung zum Außenumfang des Förderelementes 221 in gekrümmter Weise. Anders gesagt, sind die Schaufeln 218 zwischen benachbarten Blutkanälen 226 ausgebildet. Bei der Ausführungsform sind die Schaufeln 218 und die Blutkanäle 226 jeweils in gleichen Winkelabständen und im Wesentlichen in der gleichen Form ausgebildet.
Eine Mehrzahl von ersten magnetischen Materialien 225 (sechs bei der Ausführungsform) sind in das Förderelement 221 eingebettet. Die magnetischen Materialien 225 sind Permanentmagneten und dienen als Folgermagneten. Die magnetischen Materialien 225 sind im Förderelement 221 so vorgesehen, dass das Förderelement 221 von dem Bluteinlassanschluss 222 durch einen Permanentmagneten 233, der im Rotor 231 des später noch beschriebenen Drehmoment-Erzeugungsglieds 203 vorgesehen ist, angezogen wird, und dass das Drehmoment vom Drehmoment-Erzeugungsglied 203 auf das Förderelement 221 übertragen wird. Eine derartige Mehrzahl von einzelnen Magnetmaterialien 225, die in das Förderelement 221 eingebettet sind, sorgen dafür, dass eine später noch zu beschreibende magnetische Kopplung mit dem Rotor 231 gewährleistet werden kann. Jedes magnetische Material 225 (Permanentmagnet) ist vorzugsweise kreisförmig in einem horizontalen Querschnitt. Anstelle von diesem ist es möglich, einen ringförmigen Magneten zu verwenden, der mehrere Pole (beispielsweise 24 Pole) aufweist. Mit anderen Worten kann eine Mehrzahl von kleinen Magneten in Form eines Rings angeordnet sein, derart, dass positive und negative Pole einander abwechseln.
Das Förderelement 221 beinhaltet weiter ein zweites magnetisches Element 228, das selbst ein oberes Deckband bildet oder das am oberen Deckband befestigt ist. Bei der Ausführungsform ist das obere Deckband in seiner Gesamtheit aus dem zweiten magnetischen Element 228 aufgebaut. Das zweite magnetische Element 228 ist so vorgesehen, dass ein Elektromagnet 241 des später noch beschriebenen Förderelement-Positionssteuergliedes 204 das Förderelement 221 zum Bluteinlassanschluss 222 hin magnetisch anzieht. Das magnetische Element 228 kann aus magnetischem rostfreien Stahl, Nickel oder Weicheisen hergestellt sein.
Das Förderelement-Positionssteuerglied 204 und das Drehmoment-Erzeugungsglied 203 bilden ein Magnetlager vom kontaktlosen Typ, welches das Förderelement 221 von entgegengesetzten Richtungen magnetisch anzieht, um das Förderelement 221 andauernd in einer korrekten Position außer Kontakt mit der Innenfläche des Gehäuses 220 zu halten, so dass das Förderelement 221 im Inneren des Gehäuses 220 rotieren kann, ohne mit dessen Innenfläche in Kontakt zu kommen.
Das Drehmoment-Erzeugungsglied 203 beinhaltet das Gehäuse 220, den im Gehäuse 220 untergebrachten Rotor 231 und einen Motor (dessen innerer Aufbau nicht dargestellt ist), der den Rotor 231 in Drehung versetzt. Der Rotor 231 beinhaltet eine rotierende Scheibe 232 und eine Mehrzahl von Permanentmagneten 233, die auf der einen Fläche (der Fluidpumpe zugewandt) der rotierenden Scheibe 232 angeordnet sind. Der Rotor 231 ist in seiner Mitte mit dem rotierenden Schaft des Motors 234 fest verbunden. Eine Mehrzahl von Permanentmagneten 233 sind in gleichen Winkelabständen in Übereinstimmung mit dem Anordnungsmodus der Permanentmagneten 225 des Förderelementes 221 verteilt. Das heißt, die Anzahl und der Ort der Permanentmagneten 233 stimmt mit der Anzahl und dem Ort der Permanentmagneten 225 überein.
Das Förderelement-Drehmomenterzeugungsglied 203 ist nicht auf die dargestellte Gestaltung, die den Rotor und den Motor aufweist, eingeschränkt. Beispielsweise können eine Mehrzahl von Statorspulen verwendet werden, solange dieses die Permanentmagneten 225 des Förderelementes 221 anziehen kann und das Förderelement 221 für eine Rotation antreibt.
Im Förderelement-Positionssteuerglied 204 sind eine Mehrzahl von Elektromagneten 241, die im Gehäuse 220 untergebracht sind und das magnetische Element 228 des Förderelementes 221 zu sich anziehen, und eine Mehrzahl von Positionssensoren 242 enthalten, welche die Position des magnetischen Elementes 228 des Förderelementes 221 erfassen. Im Förderelement-Positionssteuerglied 204 sind eine Mehrzahl von (typischerweise drei) Elektromagneten 241 und eine Mehrzahl von (typischerweise drei) Sensoren 242 jeweils in gleichen Winkelabständen angeordnet, derart, dass die Elektromagneten 241 und die Sensoren 242 in gleichen Winkelabständen beabstandet sind. Der Elektromagnet 241 besteht im Wesentlichen aus einem Kern und einer Spule. Drei Elektromagneten 241 sind bei der Ausführungsform angeordnet. Es können mehr als drei Elektromagneten, beispielsweise vier Elektromagneten angeordnet sein. Durch Anpassen der elektromagnetischen Kräfte der Elektromagneten 241 in Übereinstimmung mit den Ergebnissen der Erfassung der Positionssensoren 242, das später noch beschrieben wird, können Kräfte, die auf das Förderelement in einer Mittelachsen-(z-Achsen)-Richtung einwirken, ausgeglichen werden, und Momente um x- und x-Achsen senkrecht zur Mittelachse (z-Achse) können gleich groß sein.
Der Positionssensor 242 erfasst die Strecke des Spaltes zwischen dem Elektromagneten 241 und den Magnetelementen 228. Eine die Erfassung angebende Ausgangsgröße wird zu einem Steuerglied 256 zurückgeführt, um einen elektrischen Strom oder eine Spannung zu steuern, die der Spule des Elektromagneten 241 zuzuführen ist. Wenn eine Radialkraft, beispielsweise durch Schwerkraft bedingt, auf das Förderelement 221 einwirkt, wird das Förderelement 221 in der Mitte des Gehäuse 220 dank Rückstellkräften eines magnetischen Flusses zwischen dem ersten Permanentmagneten 225 des Förderelementes 221 und dem Permanentmagneten 233 des Rotors 231, sowie Rückstellkräften eines magnetischen Flusses zwischen dem Elektromagneten 41 und dem zweiten magnetischen Element 228 gehalten. Anstelle einer Verwendung des Positionssensors 242 ist es möglich, einen Sensor zu verwenden, der eine Berechnungsschaltung aufweist, welche die Position des Magnetelementes 228 des Förderelementes 221 mittels einer Wellenform eines durch den Elektromagneten 241 fließenden elektrischen Stroms erfasst.
Die Steuervorrichtung 206 wird nachfolgend mit Bezug auf 15 beschrieben.
Die Steuervorrichtung 206 beinhaltet einen Motoransteuereinrichtung, die einen Stromverstärker 252 für einen Magnetkopplungsmotor 234 und eine Motorsteuerschaltung 253 aufweist; eine Magnetlagersteuereinrichtung, die einen Stromverstärker 254 für den Elektromagneten 251 aufweist, einen Sensorschaltung 255 für den Sensor 242 und einen PID-Kompensator 256 für den Sensor 242; eine erste Magnetkopplungs-Abnormalitäts-Erfassungseinrichtung 257, die einen Strom ü berwacht, welcher dem Elektromagneten 241 durch den Stromverstärker 254 zuzuführen ist; eine zweite Magnetkopplungs-Abnormalitäts-Erfassungseinrichtung 258, welche den Motoransteuerstrom, der dem Motor 234 durch den Stromverstärker 252 zuzuführen ist, und ein Signal überwacht, welche die Drehzahl des Motors angibt, die von der Motorsteuerschaltung 253 an diesen auszugeben ist; und ein Steuerglied 251. Das Steuerglied 251 ist mit der ersten Magnetkopplungs-Abnormalitäts-Erfassungseinrichtung 257 und der zweiten Magnetkopplungs-Abnormalitäts-Erfassungseinrichtung 258 elektrisch verbunden. Insbesondere ist das Steuerglied 251 mit diesen derart verbunden, dass Signale dem Steuerglied 251 von den Erfassungseinrichtungen 257, 258 zugeführt werden. Das Steuerglied 251 ist auch mit der Motorsteuerschaltung 253 der Motoransteuereinrichtung und dem Stromverstärker 254 der Magnetlagersteuereinrichtung elektrisch verbunden und weist eine Funktion zum Steuern der Motorsteuerschaltung 253 und des Stromverstärkers 254 auf. Weiter beinhaltet die Steuervorrichtung 206 eine Motorstrom-Abnormalitäts-Erfassungseinrichtung 263, eine Motordrehzahl-Abnormalitäts-Erfassungseinrichtung 262, eine Erfassungseinrichtung 261 zum Erfassen einer Abnormalität der Motordrehzahl und eine Temperatur-Abnormalitäts-Erfassungseinrichtung 266.
Die Steuervorrichtung 206 weist eine Funktion auf, um zu bestimmen, ob das Förderelement den Power-Swing (mit anderen Worten ein Entkoppeln der magnetischen Kopplung oder ein Entkoppeln zwischen dem Förderelement und dem Rotor) aufweist, oder nicht, und zwar durch Verwenden eines Stromwertes, der durch die Funktion zum Uberwachen des durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Stroms überwacht wird, eines Wertes des Motoransteuerstroms, der durch die Funktion zum Überwachen von dessen Wert überwacht wird, und einer Motordrehzahl, die durch die Funktion zum Überwachen von dessen Drehzahl überwacht wird. Die Funktion zum Bestimmen, ob das Förderelement den Power-Swing aufweist, ist eine Funktion zum Bestimmen, ob das Förderelement und der Rotor "entkoppeln". Insbesondere bestimmt die Funktion zum Bestimmen, ob das Förderelement den Power-Swing aufweist, oder nicht, dass das Förderelement den Power-Swing aufweist, wenn ein Stromwert, der durch die Funktion zum Überwachen des durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Stroms überwacht wird, geringer ist als ein erster vorbestimmter Wert, oder wenn ein Motoransteuerstromwert, der durch die Funktion zum Überwachen des Motoransteuerstroms überwacht wird, geringer ist als ein erster vorbestimmter Motoransteuerstromwert entsprechend der Drehzahl des Motors, die durch die Funktion zum Überwachen von dessen Drehzahl überwacht wird.
Bei der Funktion zum Bestimmen, ob das Förderelement den Power-Swing aufweist, oder nicht, werden die zuvor beschriebenen zwei Verfahren verwendet. Um zu verhindern, dass die Funktion zum Bestimmen, ob das Förderelement den Power-Swing aufweist, oder nicht, einen normalen Zustand als abnormalen Zustand bestimmt, können die zwei Verfahren in effektiver Weise in Kombination verwendet werden.
Die Funktion zum Bestimmen, ob das Förderelement den Power-Swing aufweist, oder nicht, weist die erste Magnetkopplungs-Abnormalitäts-Erfassungseinrichtung 257 auf, die als Einrichtung zum Bestimmen dient, ob ein Stromwert, der durch die Funktion zum Überwachen des durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Stroms überwacht wird, geringer als der erste vorbestimmte Wert ist.
20 ist eine erläuternde Ansicht zum Erläutern der Änderung des durch das Magnetlager fließenden elektrischen Stroms, wenn das Förderelement den Power-Swing aufweist (Power-Swing der Kopplung des Magnetlagers). Wenn die magnetische Kopplung den Power-Swing aufweist, weist das Förderelement eine unregelmäßige Verschiebung im Gehäuse auf oder wird vom Motor weg zum Elektromagneten hin verschoben. Somit wird das Förderelement nicht zum Motor hin angezogen und der Wert des durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Stroms nimmt ab. Wenn der durch den Elektromagneten fließende elektrische Strom niedriger wird als ein Schwellenwert (D in 20), wird bestimmt, dass die magnetische Kopplung abnormal ist.
Eine in 21 dargestellte Schaltung 300 wird als erste Magnetkopplungs-Abnormalitäts-Erfassungseinrichtung 257 bevorzugt, welche den durch den Elekt romagneten fließenden elektrischen Strom überwacht. 21 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Schaltung zum Erfassen eines Auftretens des Power-Swing des Förderelementes (Power-Swing der Kopplung des Magnetlagers) zur Verwendung im Pumpenaggregat der Erfindung darstellt.
In der Schaltung 300 werden Stromwerte (I1, I2, I3), die den jeweiligen Elektromagneten (drei bei der Ausführungsform) der Zentrifugalpumpe für das magnetische Lager entsprechen, überwacht. Der erste Operationsverstärker führt eine Addition der Stromwerte durch. Wenn der Additionswert geringer ist als der Schwellenwert D (wenn die Ausgangsgröße des zweiten Operationsverstärkers den Wert H hat), wird bestimmt, dass beim Förderelement ein abnormaler Zustand vorliegt. Die Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Abnormalität der magnetischen Kopplung ist nicht auf die Schaltung 300 eingeschränkt. Beispielsweise ist es möglich, eine Erfassungseinrichtung zu verwenden, die eine Abnormalität eines jeden durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Stroms erfasst, wenn ein beliebiger oder zwei oder mehr von diesen kleiner als der Schwellenwert sind. Anstelle einer Erfassungseinrichtung vom analogen Typ kann eine Erfassungseinrichtung vom digitalen Typ verwendet werden. Es ist möglich, als Wert des elektrischen Stroms, der in der Erfassungseinrichtung als Information zu verwenden ist, um zu bestimmen, ob die magnetische Kopplung abnormal ist, dass eine Addition der elektrischen Stromwerte in einem vorbestimmten Zeitraum, ein Durchschnitt einer Addition der elektrischen Stromwerte in einem vorbestimmten Zeitraum, und ein Durchschnitt der elektrischen Stromwerte in einem vorbestimmten Zeitraum verwendet wird.
In dem Fall, bei dem die Addition der elektrischen Stromwerte in einem vorbestimmten Zeitraum verwendet wird, wird eine digitale Verarbeitung verwendet. In dem Fall, bei dem der Durchschnitt der Addition der elektrischen Stromwerte in einem vorbestimmten Zeitraum verwendet wird, wird ebenfalls eine digitale Verarbeitung verwendet. In dem Fall, bei dem der Durchschnitt der elektrischen Stromwerte in einem vorbestimmten Zeitraum verwendet wird, kann einen analoge Schaltung, die einen Tiefpassfilter verwendet, oder auch eine digitale Verarbeitung verwendet werden.
Die Funktion zum Bestimmen, ob beim Förderelement der Power-Swing vorliegt, oder nicht, weist die zweite Magnetkopplungs-Abnormalitäts-Erfassungseinrichtung 258 auf, welche bestimmt, ob ein Motoransteuerstromwert, der durch die Funktion zum Überwachen von dessen Wert überwacht wird, geringer ist als ein erster vorbestimmten Motoransteuerstromwert, welcher der Drehzahl des Motors entspricht, die durch die Funktion zum Überwachen von dessen Drehzahl überwacht wird.
22 ist eine erläuternde Ansicht zum Erläutern der Beziehung zwischen der Drehzahl des Motors und dem diesem zugeführten elektrischen Strom beim Pumpenaggregat der Erfindung. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben bei Versuchen bestätigt, dass der Wert des dem Motor zugeführten elektrischen Stroms bei jeder Motordrehzahl sich in einem Gebiet B von 22 befindet, wenn das Förderelement schwimmend in einem normalen Zustand rotiert, und sich in ein Gebiet A von 22 bewegt, wenn bei der magnetischen Kopplung der Power-Swing auftritt. Somit wird, wenn der Wert des elektrischen Stroms sich im Gebiet A von 22 befindet, bestimmt, dass die magnetische Kopplung abnormal ist.
Der folgende Fall wird als abnormal bestimmt: Der Fall, bei dem der Wert des dem Motor zugeführten elektrischen Stroms geringer ist als der Wert des elektrischen Stroms, der diesem zu dem Zeitpunkt zugeführt wird, bei dem das Förderelement schwimmend in einem dicht abgeschlossenen Zustand rotiert (Durchflussrate 0 L/min), wobei Blut von vorbestimmter Viskosität (beispielsweise 3 × 10^–3 Pa·s) in eine Blutpumpe wie beispielsweise ein künstliches Herz eingefüllt ist. Werte von dem Motor zugeführten elektrischen Strömen wurden gemessen, wenn der Motor bei verschiedenen Drehzahlen beim zuvor beschriebenen Zustand rotiert wurde. Ein relationaler Ausdruck (erster relationaler Ausdruck), der zu verwenden ist, um zu bestimmen, ob die magnetische Kopplung abnormal ist, oder nicht, wurde aus den gemessenen Werten erhalten. Der relationale Ausdruck war eine primäre Regressionsgleichung, die durch Verwenden der Methode der kleinsten Quadrate erhalten wurde. Der relationale Ausdruck kann eine Regressionsgleichung zweiten oder höheren Grades sein.
Eine Schaltung 310, wie dargestellt in 23, wird vorzugsweise als zweite Magnetkopplungs-Abnormalitäts-Erfassungseinrichtung 258 verwendet. 23 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel einer zweiten Schaltung zum Erfassen eines Auftretens des Power-Swing des Förderelementes (zweiter Power-Swing der magnetischen Kopplung) zur Verwendung im Pumpenaggregat der Erfindung darstellt.
In der Schaltung 310 wird ein Stromwert, bei dem die magnetische Kopplung als abnormal bestimmt wird, aus einer überwachten Motordrehzahl berechnet. Ein berechneter Stromwert wird mit einem dem Motor zugeführten überwachten Stromwert verglichen. Wenn der überwachte Wert des dem Motor zugeführten elektrischen Stroms geringer als der berechnete Stromwert ist, wird bestimmt, dass die magnetische Kopplung abnormal ist. Eine Schaltung 281 zum Berechnen des Stromwertes weist eine Funktion zum Speichern eines relationalen Ausdrucks (der verwendet wird, um zu bestimmen, ob bei dem Förderelement der Power-Swing vorliegt, oder nicht) zwischen der Motordrehzahl und dem Wert des Motoransteuerstroms auf. Beispielsweise weist die Schaltung 281 eine Funktion auf, um den relationalen Ausdruck (erster relationaler Ausdruck) zu speichern, der verwendet wird, um zu bestimmen, ob die magnetische Kopplung abnormal ist, oder nicht, oder um eine Stromwert-Berechnungsgleichung zu speichern, die vom ersten relationalen Ausdruck hergeleitet wird. Die Schaltung 281 weist auch eine Funktion zum Berechnen eine Stromgrenzwertes (unterer Stromgrenzwert) auf, und zwar unter Verwendung des gespeicherten relationalen Ausdrucks oder unter Verwendung der Stromwert-Berechnungsgleichung und einer eingegebenen Motordrehzahl. Insbesondere wird, durch Verwenden eines eingegebenen Signals, das die Motordrehzahl angibt, oder durch Umwandeln eines analogen Signals in das digitale Signal, das die Motordrehzahl angebende digitale Signal einem Berechnungsabschnitt zugeführt, und der Berechnungsabschnitt berechnet den Stromgrenzwert (unteren Stromgrenzwert) aus dem gespeicherten ersten relationalen Ausdruck, der verwen det wird, um zu bestimmen, ob die magnetische Kopplung abnormal ist, oder nicht, oder der aus dem ersten relationalen Ausdruck hergeleiteten Stromwert-Berechnungsgleichung. Dann wird eine Digital-Analog-Wandlung des berechneten Stromwerts durchgeführt und dann wird ein analoger Wert einem Komparator zugeführt, um den überwachten Wert des dem Motor zugeführten elektrischen Stroms mit dem berechneten Stromwert zu vergleichen. Wenn der überwachte Wert des dem Motor zugeführten Stroms geringer ist als der berechnete Stromwert, wird bestimmt, dass die magnetische Kopplung abnormal ist. Die zweite Magnetkopplungs-Abnormalitäts-Erfassungseinrichtung 258 ist nicht auf den digitalen Typ eingeschränkt. Beispielsweise kann sie, wie in 24 dargestellt, vom analogen Typ sein. Bei einer analogen Schaltung 310a von 24 wird angenommen, dass eine Ausgangsgröße I' eines Berechnungsabschnittes 281 zum Berechnen eines Wertes des dem Motor zugeführten elektrischen Stroms proportional zur Motordrehzahl ist.
Es ist möglich, als Wert des Motorstroms, der in der Magnetkopplungs-Abnormalitäts-Erfassungseinrichtung als Information verwendet wird, um zu bestimmen, ob die magnetische Kopplung abnormal ist, eine Addition von Stromwerten in einem vorbestimmten Zeitraum, einen Durchschnitt einer Addition elektrischer Stromwerte in einem vorbestimmten Zeitraum und einen Durchschnitt von Stromwerten in einem vorbestimmten Zeitraum zu verwenden.
In dem Fall, bei dem die Addition der elektrischen Stromwerte in einem vorbestimmten Zeitraum verwendet wird, wird eine digitale Verarbeitung verwendet. In dem Fall, bei dem der Durchschnitt der Addition der elektrischen Stromwerte in einem vorbestimmten Zeitraum verwendet wird, wird ebenfalls eine digitale Verarbeitung verwendet. In dem Fall, bei dem der Durchschnitt der elektrischen Stromwerte in einem vorbestimmten Zeitraum verwendet wird, kann einen analoge Schaltung, die einen Tiefpassfilter verwendet, oder auch eine digitale Verarbeitung verwendet werden.
Die zweite Magnetkopplungs-Abnormalitäts-Erfassungseinrichtung 258 ist nicht auf den zuvor beschriebenen Typ eingeschränkt. Beispielsweise kann eine Schaltung 320 wie dargestellt in 25 verwendet werden. 25 ist ein Blockdiagramm, welches ein weiteres Beispiel der zweiten Schaltung (zweites Erfassungsverfahren des Power-Swing) der magnetischen Kopplung) zum Erfassen eines Auftretens des Power-Swing des Förderelementes zur Verwendung im Pumpenaggregat der Erfindung darstellt.
In der Schaltung 320 wird eine Motordrehzahl, bei der die magnetische Kopplung als abnormal bestimmt wird, aus einem überwachten Wert des dem Motor zugeführten elektrischen Stroms berechnet. Die berechnete Motordrehzahl wird mit einer überwachten Drehzahl von diesem verglichen. Wenn die überwachte Drehzahl des Motors größer ist als die berechnete Drehzahl, wird bestimmt, dass die magnetische Kopplung abnormal ist. In diesem Fall weist die zweite Magnetkopplungs-Abnormalitäts-Erfassungseinrichtung 258 nicht die Schaltung 281 zum Berechnen des elektrischen Stromwertes auf, sondern eine Schaltung 282 zum Berechnen der Motordrehzahl. Die Schaltung 282 weist eine Funktion auf, um einen relationalen Ausdruck zwischen der zu verwendenden Motordrehzahl, um zu bestimmen, ob bei dem Förderelement der Power-Swing vorliegt, oder nicht, und den Motoransteuerstromwert zu speichern. Beispielsweise weist die Schaltung 281 eine Funktion zum Speichern des relationalen Ausdrucks (erster relationaler Ausdruck), der verwendet wird, um zu bestimmen, ob die magnetische Kopplung abnormal ist, oder nicht, oder zum Speichern einer Gleichung zum Berechnen der Motordrehzahl, die aus dem ersten relationalen Ausdruck hergeleitet wird, auf. Die Schaltung 282 weist auch eine Funktion zum Berechnen einer Grenzdrehzahl (obere Grenzdrehzahl) unter Verwendung des gespeicherten relationalen Ausdrucks oder unter Verwendung der Gleichung zum Berechnen der Motordrehzahl und eines eingegebenen Wertes des dem Motor zuzuführenden elektrischen Stroms auf. Insbesondere wird ein eingegebenes Stromwertsignal in ein digitales Signal umgewandelt, das den Stromwert bezeichnende digitale Signal wird einem Berechnungsglied zugeführt, und das Berechnungsglied berechnet eine Drehzahl (Grenzdrehzahl, obere Grenzdrehzahl) aus dem gespeicherten ersten relationalen Ausdruck, der zu verwenden ist, um zu bestimmen, ob die magnetische Kopplung abnormal ist, oder nicht, oder aus der Gleichung zum Berechnen der Motordrehzahl, die aus dem ersten relationalen Ausdruck hergeleitet wird. Dann wird eine Digital-Analog-Wandlung der berechneten Drehzahl durchgeführt, und dann wird ein analoger Wert einem Komparator zugeführt, um die berechnete Drehzahl und die überwachte Motordrehzahl zu vergleichen. Wenn die überwachte Motordrehzahl größer ist als die berechnete Motordrehzahl, wird bestimmt, dass die magnetische Kopplung abnormal ist.
Es ist möglich, als Motordrehzahl, die in der Magnetkopplungs-Abnormalitäts-Erfassungseinrichtung als Information verwendet wird, um zu bestimmen, ob die magnetische Kopplung abnormal ist, eine Addition von Drehzahlen des Motors in einem vorbestimmten Zeitraum, einen Durchschnitt einer Addition von Drehzahlen von diesem in einem vorbestimmten Zeitraum und einen Durchschnitt von Drehzahlen von diesem in einem vorbestimmten Zeitraum zu verwenden.
In dem Fall, bei dem die Addition der Drehzahlen des Motors in einem vorbestimmten Zeitraum verwendet wird, wird eine digitale Verarbeitung verwendet. In dem Fall, bei dem der Durchschnitt der Addition von Drehzahlen von diesem in einem vorbestimmten Zeitraum verwendet wird, wird ebenfalls eine digitale Verarbeitung verwendet. In dem Fall, bei dem der Durchschnitt von Drehzahlen von diesem in einem vorbestimmten Zeitraum verwendet wird, kann einen analoge Schaltung, die einen Tiefpassfilter verwendet, oder auch eine digitale Verarbeitung verwendet werden.
Es ist zu bevorzugen, dass die Steuervorrichtung 206 eine Power-Swing-Aufhebungsfunktion (mit anderen Worten eine Entkopplungs-Aufhebungsfunktion) erfasst, die auszuführen ist, wenn bestimmt wird, das bei dem Förderelement der Power-Swing vorliegt (mit anderen Worten ein Power-Swing der magnetischen Kopplung oder eine Entkopplung zwischen Förderelement und Rotor), und zwar durch die Funktion zum Bestimmen, ob bei dem Förderelement der Power-Swing vorliegt.
Die Erfinder haben bestätigt, dass aus dem Power-Swing die magnetische Kopplung häufig dadurch wiederhergestellt werden kann, dass die Rotation des Motors gestoppt wird oder dieser mit niedriger Drehzahl rotiert wird (beispielsweise 300 U/min).
Als Power-Swing-Aufhebungsfunktion ist es zu bevorzugen, eine solche vom Typ eines vorübergehenden Stoppens zu verwenden, die eine Funktion für ein vorübergehendes Unterbrechen und eine Wiederaufnahme des Drehens des Motors verfügt, nachdem die Funktion zum Bestimmen, ob bei dem Förderelement der Power-Swing vorliegt (mit anderen Worten, ob bei der magnetischen Kopplung ein Power-Swing vorliegt) bestimmt hat, dass bei dem Förderelement der Power-Swing vorliegt.
Die Power-Swing-Aufhebungsfunktion vom Typ eines temporären Stoppens kann so ausgeführt werden, wie im Ablaufdiagramm von 26 dargestellt ist. 26 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel der Power-Swing-Aufhebungsfunktion darstellt (mit anderen Worten eine Entkopplungs-Aufhebungsfunktion), und zwar zur Verwendung im Pumpenaggregat der Erfindung.
Bei der Power-Swing-Aufhebungsfunktion vom Typ eines vorübergehenden Stoppens, wie dargestellt in 26, wird während des Rotierens des Motors bestimmt, ob bei dem Förderelement der Power-Swing vorliegt. Wenn bestimmt wird, dass bei dem Förderelement der Power-Swing vorliegt, wird die Rotation des Motors gestoppt und wird erneut mit einer normalen Drehzahl begonnen. Es wird erneut bestimmt, ob bei dem Förderelement der Power-Swing vorliegt, und zwar nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer, beispielsweise 10 bis 20 Sekunden. Falls die erneute Bestimmung ergibt, dass bei dem Förderelement der Power-Swing nicht vorliegt, wird die Rotation des Motors fortgesetzt. Es sei nun angenommen, dass eine Wiederherstellung des Förderelementes aus dem Power-Swing nicht erfolgen kann, sogar wenn die Rotation des Motors mehrmals gestoppt und wieder aufgenommen wird (beispielsweise drei- bis zehnmal, dreimal bei der Ausführungsform). In diesem Fall wird, nachdem die Rotation des Motors gestoppt wird, die Rotation des Motor bei einer vorbestimmten Drehzahl begonnen, beispielsweise 1000 bis 1500 U/min.
Die Rotation des Motors kann wie folgt gesteuert werden: Bezug nehmend auf 27 wird, nachdem das Förderelement aus dem Power-Swing wiederhergestellt wird, die Drehzahl des Motors nicht auf die normale Drehzahl, sondern auf die vorbestimmte Drehzahl erhöht (beispielsweise 1000 bis 1500 U/min). Nach Verstreichen eines vorbestimmten Zeitraums (beispielsweise 10 bis 300 Sekunden) wird bestimmt, ob beim Förderelement der Power-Swing vorliegt, oder nicht. Falls bestimmt wird, dass beim Förderelement der Power-Swing nicht vorliegt, wird der Motor mit normaler Drehzahl rotiert und dessen Rotation wird fortgesetzt. Falls beim Förderelement nach mehrmaliger Wiederholung (beispielsweise drei- bis zehnmal, dreimal bei der Ausführungsform) der Power-Swing vorliegt, nachdem der Motor mit normaler Drehzahl rotiert wird, wird der Motor kontinuierlich mit der vorbestimmten Drehzahl (beispielsweise 1000 bis 1500 U/min) rotiert.
Als Power-Swing-Aufhebungsfunktion ist es zu bevorzugen, eine solche vom Typ einer vorübergehend niedrigen Geschwindigkeit zu verwenden, die eine Funktion aufweist, dass sie den Motor mit niedriger Drehzahl (beispielsweise 100 bis 500 U/min) während eines vorbestimmten Zeitraums (2 bis 10 Sekunden) rotiert und dann die Motordrehzahl erhöht, nachdem die Funktion zum Bestimmen, ob beim Förderelement ein Power-Swing vorliegt, bestimmt hat, dass beim Förderelement der Power-Swing vorliegt.
Die Power-Swing-Aufhebungsfunktion vom Typ einer vorübergehend niedrigen Drehzahl kann so ausgeführt werden, wie im Ablaufdiagramm von 28 dargestellt ist. Bei der Ausführungsform der Power-Swing-Aufhebungsfunktion vom Typ einer vorübergehend niedrigen Drehzahl wird, wenn ein Wiederherstellen des Förderelementes aus dem Power-Swing nicht erfolgen kann, sogar wenn der Motor vorübergehend mit niedriger Drehzahl rotiert wird, die Power-Swing-Aufhebungsfunktion vom Typ, bei dem ein vorübergehendes Stoppen des Motors durchgeführt wird, in Kombination verwendet. Bezug nehmend auf 28 wird bestimmt, ob während der Rotation des Motors beim Förderelement der Power-Swing vorliegt. Wenn bestimmt wird, dass beim Förderelement der Power-Swing vorliegt, wird die Drehzahl des Motors auf eine vorbestimmte Drehzahl (beispielsweise 100 bis 500 U/min) reduziert. Es wird bestimmt, ob beim Förderelement der Power-Swing vorliegt, oder nicht, nachdem ein vorbestimmter Zeitraum (beispielsweise 2 bis 20 Sekunden) verstrichen ist. Wenn beim Förderelement der Power-Swing nicht vorliegt, wird die Motordrehzahl auf die normale Drehzahl erhöht und die Rotation von diesem wird fortgesetzt. Wenn kein Wiederherstellen des Förderelementes aus dem Power-Swing erfolgen kann, sogar wenn die Drehzahl des Motors verringert wird, wird dessen Rotation gestoppt und erneut mit normaler Drehzahl wiederaufgenommen. Nach Verstreichen eines vorbestimmten Zeitraums (beispielsweise 2 bis 10 Sekunden) wird erneut bestimmt, ob beim Förderelement der Power-Swing vorliegt. In dem Fall, bei dem ein Wiederherstellen des Förderelementes aus dem Power-Swing nicht erfolgen kann, wird die Rotation des Motors mehrmals gestoppt und wieder aufgenommen (beispielsweise drei- bis zehnmal, dreimal bei der Ausführungsform), die Rotation des Motors wird gestoppt und dann mit einer vorbestimmten Drehzahl (beispielsweise 100 bis 500 U/min) gestartet.
Die folgende Steuerung kann so ausgeführt werden, wie in 29 dargestellt ist. Das heißt, nachdem ein Wiederherstellen des Förderelementes aus dem Power-Swing erfolgt ist, wird die Motordrehzahl nicht auf die normale Drehzahl, sondern auf die vorbestimmte Drehzahl erhöht (beispielsweise 100 bis 500 U/min). Dann wird nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer (beispielsweise 10 bis 300 Sekunden) erneut bestimmt, ob beim Förderelement der Power-Swing vorliegt. Wenn beim Förderelement der Power-Swing nicht vorliegt, wird die Drehzahl des Motors auf die normale Drehzahl erhöht und dessen Rotation wird fortgesetzt. In diesem Fall wird, wenn der Power-Swing mehrmals wiederholt auftritt (beispielsweise drei- bis zehnmal, dreimal bei der Ausführungsform), nachdem die Drehzahl des Motors auf die normale Drehzahl erhöht wurde, die Rotation des Motors mit der vorbestimmten Drehzahl fortgesetzt (beispielsweise 100 bis 500 U/min).
Es ist zu bevorzugen, dass die Steuervorrichtung 206 eine Funktion aufweist, um zu bestimmen, ob der Rotor in einem Hochlastzustand (Zustand hoher anliegender Last) rotiert. Die Funktion zum Bestimmen, ob der Motor bei einem Zustand hoher Last rotiert, bestimmt, dass der Motor in einem Zustand hoher Last rotiert, wenn der Wert des Motoransteuerstroms, der durch die Funktion zum Überwachen von dessen Wert überwacht wird, größer ist als ein zweiter vorbestimmter Motoransteuerstromwert, entsprechend der Drehzahl des Motors, die durch die Funktion zum Überwachen von dessen Drehzahl überwacht wird.
Die Funktion zum Bestimmen, ob der Motor in einem Zustand hoher Last rotiert, speichert einen relationalen Ausdruck zwischen der Motordrehzahl und dem Wert des Motoransteuerstroms. Der relationale Ausdruck wird verwendet, um zu bestimmen, ob der Motor in einem Hochlastzustand rotiert.
Wie zuvor beschrieben, befindet sich der Wert des dem Motor zugeführten Stroms bei jeder Drehzahl des Motors im Gebiet B von 22, wenn das Förderelement schwimmend in einem normalen Zustand rotiert, jedoch kann der Wert des diesem zugeführten Stroms sich zu einem Gebiet B oder C von 22 bewegt, wenn die folgenden Abnormalitäten auftreten: Ausbildung eines Blutgerinnsels in der Pumpenkammer, abnormales Schwimmen des Förderelements, Eindringen von Fremdstoffen in den Motor, ein Lagerdefekt des Motors, ein Defekt der Motorsteuerschaltung und dergleichen. Dies ist der Fall, wenn die Beziehung zwischen der Motordrehzahl und dem Wert des dem Motor zugeführten elektrischen Stroms sich im Gebiet C von 22 befindet. Insbesondere wird der folgende Fall als abnormal bestimmt: Der Fall, bei dem der Wert des dem Motor zugeführten elektrischen Stroms größer ist als der Wert des elektrischen Stroms, der diesem zu einem Zeitpunkt zugeführt wird, wenn das Förderelement schwimmend mit einer vorbestimmten Durchflussrate (beispielsweise 10 bis 15 L/min) rotiert, wobei Blut von einer Viskosität von 6 × 10^–3 Pa·s in eine Blutpumpe wie beispielsweise ein künstliches Herz eingefüllt ist. Der Zustand, bei dem der Motor in einem Zustand hoher Last rotiert, kann durch ein Verfahren (eine Schaltung) ähnlich dem/der zum Erfassen der Abnormalität der magnetischen Kopplung erfasst werden.
Eine Schaltung 330, wie dargestellt in 30, ist als Motor-Abnormalitäts-Erfassungseinrichtung 263 zu bevorzugen, die als Einrichtung dient, um zu bestimmen, ob der Motor in einem Zustand hoher Last rotiert. 30 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Schaltung zum Erfassen darstellt, ob der Motor in einem Zustand hoher Last rotiert, und zwar zur Verwendung beim Pumpenaggregat der Erfindung.
In der Schaltung 330 wird ein Stromwert, bei dem der Motor in einem Hochlastzustand rotiert, aus einer überwachten Motordrehzahl berechnet. Der berechnete Stromwert wird mit einem überwachten Wert des dem Motor zugeführten elektrischen Stroms verglichen. Wenn der überwachte Wert des dem Motor zugeführten elektrischen Stroms höher ist als der berechnete Stromwert, wird bestimmt, dass der Motor in einem Hochlastzustand rotiert. Eine Schaltung 283 zum Berechnen des Stromwertes, bei dem der Motor in einem Hochlastzustand rotiert, weist eine Funktion zum Speichern eines relationalen Ausdrucks zwischen der Motordrehzahl und dem Wert des Motoransteuerstroms auf (der relationale Ausdruck wird verwendet, um zu bestimmen, ob der Motor in einem Hochlastzustand rotiert, oder nicht). Beispielsweise speichert die Schaltung den relationalen Ausdruck (zweiter relationaler Ausdruck), der zu verwenden ist, um zu bestimmen, ob der Motor in einem Hochlastzustand rotiert, oder speichert eine Stromwert-Berechnungsgleichung, die aus dem zweiten relationalen Ausdruck hergeleitet wird. Die Schaltung 283 weist auch eine Funktion zum Berechnen eine Stromgrenzwertes (oberer Stromgrenzwert) auf, und zwar unter Verwendung des gespeicherten relationalen Ausdrucks oder unter Verwendung der Stromwert-Berechnungsgleichung und einer eingegebenen Motordrehzahl. Insbesondere wird, durch Verwenden eines eingegebenen Signals, das die Motordrehzahl angibt, oder durch Umwandeln eines analogen Signals in das digitale Signal, das die Motordrehzahl angebende digitale Signal einem Berechnungsabschnitt zugeführt, und der Berechnungsabschnitt berechnet den Stromgrenzwert (oberen Stromgrenzwert) aus dem gespeicherten zweiten relationalen Ausdruck, der verwendet wird, um zu bestimmen, ob der Motor in einem Hochlastzustand rotiert, oder der aus dem ersten relationalen Ausdruck hergeleiteten Stromwert- Berechnungsgleichung. Dann wird eine Digital-Analog-Wandlung des berechneten Stromwerts durchgeführt und dann wird ein analoger Wert einem Komparator zugeführt, um den überwachten Wert des dem Motor zugeführten elektrischen Stroms mit dem berechneten Stromwert zu vergleichen. Wenn der überwachte Wert des dem Motor zugeführten Stroms geringer ist als der berechnete Stromwert, wird bestimmt, dass der Motor in einem Hochlastzustand rotiert.
Als Wert des Motorstroms und der Motordrehzahl, die beide in der Erfassungseinrichtung zu verwenden sind, um zu erfassen, ob der Motor in einem Hochlastzustand rotiert, ist es möglich, eine Addition der Stromwerte oder eine Addition der Motordrehzahl in einem vorbestimmten Zeitraum, einen Durchschnitt einer Addition der Stromwerte oder einen solchen von dessen Drehzahl in einem vorbestimmten Zeitraum, und einen Durchschnitt der Stromwerte oder einen solchen von dessen Drehzahl in einem vorbestimmten Zeitraum zu verwenden.
In dem Fall, bei dem die Addition der elektrischen Stromwerte in einem vorbestimmten Zeitraum verwendet wird, wird eine digitale Verarbeitung verwendet. In dem Fall, bei dem der Durchschnitt der Addition der elektrischen Stromwerte in einem vorbestimmten Zeitraum verwendet wird, wird ebenfalls eine digitale Verarbeitung verwendet. In dem Fall, bei dem der Durchschnitt der elektrischen Stromwerte in einem vorbestimmten Zeitraum verwendet wird, kann einen analoge Schaltung, die einen Tiefpassfilter verwendet, oder auch eine digitale Verarbeitung verwendet werden.
Die Motor-Abnormalitäts-Erfassungseinrichtung 263 ist nicht auf den zuvor beschriebenen Typ eingeschränkt. Beispielsweise kann eine Schaltung 340, wie dargestellt in 31, verwendet werden. 31 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel einer Schaltung darstellt, welche bestimmt, ob der Motor in einem Hochlastzustand rotiert, und zwar zur Verwendung im Pumpenaggregat der Erfindung.
In der Schaltung 340 wird eine vorbestimmte Motordrehzahl, bei der bestimmt wird, dass der Motor in einem Hochlastzustand rotiert, aus einem überwachten Wert des dem Motor zugeführten elektrischen Stroms berechnet. Die berechnete Drehzahl wird mit einer überwachten Motordrehzahl verglichen. Wenn die überwachte Drehzahl des Motors geringer ist als die berechnete Drehzahl, wird bestimmt, dass der Motor in einem Hochlastzustand rotiert. Daher weist die Schaltung von 31 nicht die Schaltung 283 zum Berechnen des Wertes des dem Motor zugeführten elektrischen Stroms auf, sondern weist eine Schaltung 284 zum Berechnen der Motordrehzahl auf. Die Schaltung 284 zum Berechnen der Motordrehzahl weist eine Funktion auf, um einen relationalen Ausdruck (der verwendet wird, um zu bestimmen, ob der Motor in einem Hochlastzustand rotiert) zwischen der Drehzahl des Motors und den Motoransteuerstromwert zu speichern. Beispielsweise weist die Schaltung 284 eine Funktion zum Speichern des relationalen Ausdrucks (zweiter relationaler Ausdruck), der zu verwenden ist, um zu bestimmen, ob der Motor in einem Hochlastzustand rotiert, oder zum Speichern einer Gleichung zur Berechnung der aus dem zweiten relationalen Ausdruck hergeleiteten Motordrehzahl auf. Die Schaltung 284 weist auch eine Funktion zum Berechnen einer Grenzdrehzahl (untere Grenzdrehzahl) auf, und zwar unter Verwendung des gespeicherten relationalen Ausdrucks oder unter Verwendung der Gleichung zur Berechnung der Motordrehzahl und eines eingegebenen Wertes des dem Motor zugeführten elektrischen Stroms. Insbesondere wird ein eingegebenes Signal, das die Drehzahl des Motors angibt, in ein digitales Signal umgewandelt, das digitale Signal, welches den Wert des dem Motor zugeführten elektrischen Stroms angibt, wird einem Berechnungsglied zugeführt, und das Berechnungsglied berechnet die Drehzahl (Grenzdrehzahl, untere Grenzdrehzahl) aus dem gespeicherten zweiten relationalen Ausdruck, der zu verwenden ist, um zu bestimmen, ob der Motor im Hochlastzustand rotiert, oder aus der Gleichung zur Berechnung der Drehzahl, die aus dem zweiten relationalen Ausdruck hergeleitet wird. Dann wird eine Digital-Analog-Wandlung der berechneten Drehzahl durchgeführt und dann wird ein erhaltener analoger Wert einem Komparator zugeführt, um die berechnete Drehzahl und die vorbestimmte Drehzahl des Motors zu vergleichen. Wenn die vorbestimmte Dreh zahl des Motors geringer ist als die berechnete Drehzahl, wird bestimmt, dass der Motor in einem Hochlastzustand rotiert.
In dem Fall, bei dem die Addition der Drehzahlen des Motors in einem vorbestimmten Zeitraum verwendet wird, wird eine digitale Verarbeitung verwendet. In dem Fall, bei dem der Durchschnitt der Addition von Drehzahlen von diesem in einem vorbestimmten Zeitraum verwendet wird, wird ebenfalls eine digitale Verarbeitung verwendet. In dem Fall, bei dem der Durchschnitt von Drehzahlen von diesem in einem vorbestimmten Zeitraum verwendet wird, kann einen analoge Schaltung, die einen Tiefpassfilter verwendet, oder auch eine digitale Verarbeitung verwendet werden.
Es ist zu bevorzugen, dass die Steuervorrichtung 206 eine Funktion zum Überwachen eines Ausgabewertes des Förderelement-Positionssensors und eine Funktion zum Bestimmen aufweist, ob die Förderelementposition abnormal ist. Die Funktion zum Bestimmen, ob die Förderelementposition abnormal ist, bestimmt, dass die Förderelementposition abnormal ist, wenn ein Ausgabewert der Funktion zum Uberwachen des Ausgabewertes des Förderelement-Positionssensors größer als ein erster vorbestimmter gespeicherter Wert ist oder kleiner als ein zweiter vorbestimmter gespeicherter Wert ist.
Eine Ausgangsgröße eines Magnetlager-Positionssensors gibt die Schwimmposition des Förderelementes in dessen Axialrichtung an. Die Steuervorrichtung steuert das Schwimmen des Förderelementes derart, dass die Ausgabegröße des Magnetlager-Positionssensors Null ist. Wenn die Schaltung des Magnetlager-Positionssensors abnormal wird oder ein Fremdmaterial, wie beispielsweise ein Blutgerinnsel, in der Pumpenkammer ausgebildet wird, entfernt sich der Ausgabewert des Magnetlager-Positionssensors von Null. Somit wird, wenn der Ausgabewert des Magnetlager-Positionssensors größer als ein gegebener Wert wird, bestimmt, dass die Förderelement-Position abnormal ist (erste Abnormalität des Magnetlagers).
Es wird eine Erfassungseinrichtung 265 zum Erfassen einer Abnormalität bei der Steuerung des Magnetlagers verwendet, um eine Abnormalität (erste Abnormalität des Magnetlagers) der Position des Förderelementes zu erfassen. Als Erfassungseinrichtung 265 kann eine Schaltung 350, wie dargestellt in 32, verwendet werden. 32 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Schaltung zur Erfassung einer Abnormalität (Abnormalität des Magnetlagers) der Position des Förderelementes zur Verwendung im Pumpenaggregat der Erfindung darstellt.
Ausgabegrößen (S1, S2, S3) von drei Sensoren werden in der Steuervorrichtung 200 verwendet. In der Schaltung 350 vergleicht ein Operationsverstärker OP1 die Ausgabegrößen der Sensoren mit einem Schwellenwert A, und ein Operationsverstärker OP2 vergleicht die Ausgabegrößen der Sensoren mit einem Schwellenwert – A. Die Operationsverstärker OP1, OP2 geben jeweils eine positive Spannung aus, wenn die Ausgabegrößen der Sensoren den Schwellenwert überschreiten, hingegen geben die Operationsverstärker OP1, OP2 jeweils eine negative Spannung aus, wenn die Ausgabegrößen der Sensoren den Schwellenwert nicht überschreiten. Dioden D1 und D2 verhindern, dass die Ausgabegröße der Operationsverstärker OP1, OP2 einem Widerstand R1 zugeführt wird. Die Ausgabegröße positiver Spannung wird einem nicht-invertierenden Anschluss eines Operationsverstärkers OP3 über ein primäres Tiefpassfilter zugeführt, das aus einem Widerstand R1 und einem Kondensator C2 besteht. Das heißt, eine Spannung, die zu einem integrierten Zeitraum der eine positive Spannung aufweisenden Ausgangsgröße der Operationsverstärker OP1, OP2 proportional ist, wird dem nicht-invertierenden Anschluss des Operationsverstärkers OP3 zugeführt. Die Spannung des nicht-invertierenden Anschlusses des Operationsverstärkers OP3 wird mit dem Schwellenwert B verglichen, um zu bestimmen, ob die Position des Förderelementes abnormal ist, oder nicht. Ein Widerstand R2 dient als Einrichtung zur Entladung des nicht-invertierenden Anschlusses des Operationsverstärkers OP3. Wenn ein abnormer Zustand der Ausgangsgrößen des Sensors nicht fortgesetzt auftritt, wird nicht bestimmt, dass die Position des Förderelementes abnormal ist.
In der Schaltung 350 wird die Ausgabegröße eines jeden Sensors überwacht, um eine Bestimmung betreffend eine Abnormalität auszuführen. Stattdessen ist es möglich, die Summe der Ausgabegrößen der jeweiligen Sensoren zu überwachen, um eine Bestimmung betreffend eine Abnormalität auszuführen.
Zusätzlich zum Verfahren, bei dem bestimmt wird, dass die Position des Förderelementes abnormal ist, wenn die Ausgabegröße eines beliebigen der Sensoren abnormal ist, wie dies bei der Schaltung 350 durchgeführt wird, welche die Sensoren überwacht, ist es möglich, ein Verfahren zu verwenden, bei dem lediglich dann bestimmt wird, dass die Position des Förderelementes abnormal ist, wenn die Ausgabegrößen von zwei oder mehr Sensoren abnormal sind.
Es ist möglich, als Wert der Ausgabegröße des Sensors, der als Information für die Erfassungseinrichtung verwendet wird, um eine Abnormalität bei der Steuerung des Magnetlagers zu erfassen, eine Addition von Ausgabewerten in einem vorbestimmten Zeitraum, einen Durchschnitt einer Addition der Ausgabewerte in einem vorbestimmten Zeitraum, und einen Durchschnitt der Ausgabewerte in einem vorbestimmten Zeitraum zu verwenden.
33 und 34 sind erläuternde Ansichten, welche die Beziehung zwischen einer Zeit und einer Ausgabegröße des Magnetlagersensors und eines integrierten Wertes abnormaler Ausgabegrößen des Magnetlagersensors erläutern, wenn das Magnetlager im Pumpenaggregat abnormal ist (Abnormalität der Förderelementposition).
Insbesondere ist in 33 die Ausgabegröße des Sensors mit einer durchgezogenen Linie in einem statischen abnormalen Zustand dargestellt, bei dem das Förderelement motorseitig stationär ist. Ein strichpunktierte Linie von 33 zeigt die Spannung des nicht-invertierenden Anschlusses des Operationsverstärkers OP3. Wenn die Spannung (strichpunktierte Linie) des nicht-invertierenden Anschlusses des Operationsverstärkers OP3 den Schwellenwert B übersteigt, wird bestimmt, dass die magnetische Lagerung abnormal ist.
34 ist eine modellhafte Ansicht, welche die Ausgabegröße des Sensors mit einer durchgezogenen Linie in einem dynamisch-abnormalen Zustand darstellt, bei dem das Förderelement in Axialrichtung starke Schwingungen ausführt. Eine strichpunktierte Linie von 34 zeigt einen integrierten Wert der Ausgabespannung des nicht-invertierenden Anschlusses des Operationsverstärkers OP3. Wenn die Spannung (strichpunktierte Linie) des nicht-invertierenden Anschlusses des Operationsverstärkers OP3 den Schwellenwert B überschreitet, wird bestimmt, dass das magnetische Lager abnormal ist.
Es ist möglich, als Wert der Ausgabegröße des Sensors, der als Information für die Erfassungseinrichtung verwendet wird, um eine Abnormalität bei der Steuerung des Magnetlagers zu erfassen, eine Addition von Ausgabewerten in einem vorbestimmten Zeitraum, einen Durchschnitt einer Addition der Ausgabewerte in einem vorbestimmten Zeitraum, und einen Durchschnitt der Ausgabewerte in einem vorbestimmten Zeitraum zu verwenden.
In dem Fall, bei dem die Addition von Ausgabewerten des Sensors in einem vorbestimmten Zeitraum verwendet wird, wird eine digitale Verarbeitung verwendet. In dem Fall, bei dem der Durchschnitt der Addition der Ausgabewerte des Sensors in einem vorbestimmten Zeitraum verwendet wird, wird ebenfalls eine digitale Verarbeitung verwendet. In dem Fall, bei dem der Durchschnitt der Ausgabewerte des Sensors in einem vorbestimmten Zeitraum verwendet wird, kann eine analoge Schaltung, die ein Tiefpassfilter verwendet, oder auch eine digitale Verarbeitung verwendet werden.
Es ist zu bevorzugen, dass die Steuervorrichtung 206 eine Funktion zum Bestimmen aufweist, ob die magnetische Lagerung abnormal ist (zweite Funktion zum Bestimmen, ob die magnetische Lagerung abnormal ist, Funktion zum Bestimmen, ob der an die magnetische Lagerung angelegte elektrische Strom abnormal ist). Die Funktion zum Bestimmen, ob die magnetische Lagerung abnormal ist, bestimmt, dass die magnetische Lagerung abnormal ist, wenn der Wert des elektrischen Stroms, der durch die Funktion zum Überwachen des dem Elektromagneten zuge führten elektrischen Stroms erfasst wird, größer als ein zweiter vorbestimmter Wert wird.
35 ist eine erläuternde Ansicht, welche die Beziehung zwischen der Zeit und der Ausgabegröße des Magnetlagersensors sowie des Wertes des durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Stroms erläutert, wenn die magnetische Lagerung im Pumpenaggregat abnormal ist (Abnormalität des durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Stroms). Wie in 35 dargestellt, kann, wenn ein Blutgerinnsel im Spalt zwischen dem Förderelement und dem Gehäuse an der Seite des Elektromagneten ausgebildet wird, der Wert des durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Stroms zunehmen, sogar wenn sich die Ausgabegröße des Sensors nicht ändert. Somit wird, wenn der durch den Elektromagneten fließende elektrische Strom größer wird als der Schwellenwert, bestimmt, dass die magnetische Lagerung abnormal ist (dem magnetischen Lager zugeführter elektrischer Strom ist abnormal).
Als Erfassungseinrichtung 264 zum Erfassen einer Abnormalität des an das magnetische Lager angelegten elektrischen Stroms, um zu bestimmen, ob die magnetische Lagerung abnormal ist, oder nicht, kann vorzugsweise eine Schaltung 370, wie dargestellt in 36, verwendet werden. 36 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Erfassungsschaltung zum Erfassen einer Abnormalität der magnetischen Lagerung (Abnormalität des durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Stroms) zur Verwendung im Pumpenaggregat der Erfindung darstellt.
In der Schaltung 370 werden Stromwerte (I1, I2, I3), die jeweiligen Elektromagneten (drei bei der Ausführungsform) der Zentrifugalpumpe für das magnetische Lager entsprechen, überwacht. Wenn die Summe der Stromwerte größer als ein Schwellenwert C ist, wird bestimmt, dass das magnetische Lager abnormal ist. Insbesondere addiert der erste Operationsverstärker die Stromwerte (I1, I2, I3) zueinander, und der zweite Operationsverstärker vergleicht die Summe der Stromwerte (I1, I2, I3) mit dem Schwellenwert C. Wenn die Ausgabegröße des zweiten Operationsverstärkers den Wert H hat (wenn der Eingangswert geringer ist als der Schwellenwert, beträgt die Ausgabegröße H), wird bestimmt, dass die magnetische Lagerung abnormal ist. Die Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Abnormalität der magnetischen Kopplung ist nicht auf die Schaltung 370 eingeschränkt. Beispielsweise ist es möglich, eine Erfassungseinrichtung zu verwenden, die eine Abnormalität der magnetischen Kopplung erfasst, wenn ein beliebiger oder zwei oder mehr der durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Ströme kleiner ist/sind als der Schwellenwert. Anstelle der Erfassungseinrichtung vom analogen Typ kann eine Erfassungseinrichtung vom digitalen Typ verwendet werden. Als Wert des elektrischen Stroms, der als Bestimmungsinformation in der Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Abnormalität des dem magnetischen Lager zugeführten elektrischen Stroms verwendet wird, ist es möglich, eine Addition eines elektrischen Stroms in einem vorbestimmten Zeitraum, einen Durchschnitt der Addition des elektrischen Stroms in einem vorbestimmten Zeitraum, und einen Durchschnitt des elektrischen Stroms in einem vorbestimmten Zeitraum zu verwenden.
In dem Fall, bei dem die Addition der elektrischen Stromwerte in einem vorbestimmten Zeitraum verwendet wird, wird eine digitale Verarbeitung verwendet. In dem Fall, bei dem der Durchschnitt der Addition der elektrischen Stromwerte in einem vorbestimmten Zeitraum verwendet wird, wird ebenfalls eine digitale Verarbeitung verwendet. In dem Fall, bei dem der Durchschnitt der elektrischen Stromwerte in einem vorbestimmten Zeitraum verwendet wird, kann einen analoge Schaltung, die einen Tiefpassfilter verwendet, oder auch eine digitale Verarbeitung verwendet werden.
Es ist zu bevorzugen, dass die Steuervorrichtung 206 eine Funktion zum Erfassen einer Temperatur aufweist. Bei der Ausführungsform weist die Steuervorrichtung 206 eine Erfassungseinrichtung 266 zum Erfassen einer Abnormalität der Temperatur auf, um eine Funktion zum Erfassen der Temperatur durchzuführen. Die Erfassungseinrichtung 266 zum Erfassen der Abnormalität der Temperatur besteht aus Temperaturerfassungselementen wie beispielsweise einem Thermistor und einem Thermoelement. Wenn eine Temperatur von mehr als 60°C erfasst wird, wird bestimmt, dass die Temperatur in der Steuervorrichtung abnormal ist.
Die Steuervorrichtung 206 weist eine Alarmausgabevorrichtung 259 auf, die arbeitet, wenn die zuvor beschriebenen Bestimmungsfunktionen bestimmen, dass eine Abnormalität aufgetreten ist. Die Alarmausgabevorrichtung 259 gibt einen Alarm in unterschiedlichen Modi aus, in Abhängigkeit von der Art der durch die Bestimmungsfunktionen bestimmten Abnormalität. Nimmt man an, dass die Alarmausgabevorrichtung 259 einen Ton von sich gibt, wird bevorzugt, dass der Tonpegel in Abhängigkeit von den einzelnen Punkten oder Posten geringer wird, die durch die Bestimmungsfunktionen als abnormal bestimmt werden: Wenn bestimmt wird, dass bei dem Förderelement der Power-Swing vorliegt (mit anderen Worten, wenn bestimmt wird, dass bei der magnetischen Kopplung ein Power-Swing vorliegt), gibt die Alarmausgabevorrichtung 259 den Alarmton mit dem höchsten Pegel aus. Wenn bestimmt wird, dass der Motor in einem Hochlastzustand rotiert, gibt die Alarmausgabevorrichtung 259 den zweithöchsten Tonpegel aus. Wenn bestimmt wird, dass die Position des Förderelementes abnormal ist (erstes magnetisches Lager ist abnormal), gibt die Alarmausgabevorrichtung 259 den dritthöchsten Tonpegel aus. Wenn bestimmt wird, dass der dem magnetischen Lager zugeführte elektrische Strom abnormal ist (zweites magnetisches Lager ist abnormal), gibt die Alarmausgabevorrichtung 259 den vierthöchsten Tonpegel aus. Wenn bestimmt wird, dass die Temperatur in der Steuervorrichtung abnormal ist, gibt die Alarmausgabevorrichtung 259 den fünfthöchsten Alarmtonpegel aus. Der Pegel des Alarmtons kann mittels Tonlautstärke, Frequenz, Zeitdauer, Art des Alarmtons, oder einer Kombination aus diesen verändert werden. Es ist zu bevorzugen, eine Priorität der Abnormalitäten aufzustellen, so dass, wenn eine Mehrzahl von Abnormalitäten gleichzeitig erfasst wird, Alarme in der Reihenfolge der Priorität ausgegeben werden. Die zuvor beschriebene Priorität der Abnormalitäten ist gemäß dem Grad des Einflusses auf den menschlichen Körper bestimmt.
Als Mittel zum Ausgeben eines Alarms, wenn eine Abnormalität aufgetreten ist, ist es, zusätzlich zur Verwendung eines Summertons, möglich, eine abnormale Situation auf einer Anzeigeeinrichtung anzuzeigen, die auf der Steuervorrichtung oder dergleichen vorgesehen ist, eine Fehlerlampe einzuschalten und eine Sprachausgabe mittels einer Sprachfunktion zu verwenden. In diesem Fall ist es ebenfalls zu bevorzugen, eine Priorität der Abnormalitäten aufzustellen, um abnormale Situationen zu bewältigen.
Gemäß dem Pumpenaggregat der Erfindung ist es möglich, das Auftreten des Power-Swing zuverlässig zu erfassen, der das Fördern einer Flüssigkeit verhindert, welches die schwerwiegendste Abnormalität der Zentrifugalpumpe darstellt. Weiter kommt es selten vor, dass die Funktion zum Bestimmen, ob der Power-Swing aufgetreten ist, oder nicht, irrtümlicherweise einen Zustand, bei dem der Power-Swing nicht aufgetreten ist, irrtümlicherweise als einen Zustand erfasst, bei dem der Power-Swing aufgetreten ist.
Zwar wurden einige bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, jedoch können bei diesen im Licht der zuvor angeführten Lehren viele Modifikationen und Variationen vorgenommen werden. Es versteht sich daher, dass die Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der anliegenden Ansprüche anders ausgeführt sein kann, als speziell beschrieben.

Claims

Zentrifugalfluidpumpenanordnung (1) umfassend eine Zentrifugalfiuidpumpe (5) umfassend einen Zentrifugalfluidpumpenabschnitt (2), der ein Gehäuse (20) mit einem Bluteinlassanschluss (22) und einem Blutauslassanschluss (23) und einen Impeller (21) mit einem ersten magnetischen Material (25) und einem zweiten darauf angeordneten magnetischen Material (28) umfasst, welcher zur Rotation in dem Gehäuse (20) ohne Kontaktieren des Gehäuses untergebracht ist, um Fluid durch eine Zentrifugalkraft zuzuführen, die bei seiner Rotation entwickelt wird, einen Abschnitt (3) zur Erzeugung von Impellerdrehmoment, umfassend einen Rotor (31) mit einem Magneten (33) zum Anziehen des ersten magnetischen Materials (25) des Impellers (21) und einen Motor (34), um den Rotor (31) in Rotation zu versetzen, und einen Impellerpositionssteuerabschnitt (4) mit einem Elektromagneten (41) zum Anziehen des zweiten magnetischen Materials (28) des Impellers (21), dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrifugalfluidpumpenanordnung (1) ferner umfasst: eine Steuervorrichtung (6) mit einem Eingabeteil (69b) zum Eingeben einer eingestellten Anzahl von Rotationen des Motors und einem Motorrotationssteuerteil (65) mit einer Funktion zum Speichern einer Obergrenze der Anzahl von Rotationen des Motors, eine Vergleichsfunktion zum Vergleichen der abgespeicherten Obergrenze der Anzahl von Rotationen des Motors mit einer am Eingabeteil zur Eingabe einer eingestellten Anzahl von Rotationen des Motors eingegebenen eingestellten Anzahl von Rotationen des Motors und einer Motorrotationssteuerfunktion zum Steuern einer Rotation des Motors derart, dass der Motor mit der eingestellten Anzahl von Rotationen des Motors rotiert, wenn die eingestellte Anzahl von Rotationen kleiner als die Obergrenze der Anzahl von Rotationen des Motors ist, und derart, dass der Motor mit der Obergrenze der Anzahl von Rotationen des Motors rotiert, wenn die eingestellte Anzahl von Rotationen des Motors größer als der Wert der Obergrenze davon ist.
Zentrifugalfluidpumpenanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei der Abschnitt zur Erzeugung von Impellerdrehmoment (3) einen Sensor (35) zum Erfassen der Anzahl von Rotationen des Motors (34) oder des Rotors (31) besitzt und der Motorrotationssteuerteil (65) eine Funktion zum Berechnen der Anzahl von Rotationen des Motors oder des Rotors beim Empfang eines von dem Sensor ausgegebenen Signals und eine Funktion zum Einstellen eines Signals besitzt, das an einen Motorantrieb (62) ausgegeben wird, so dass die eingegebene Anzahl von Rotationen des Motors nicht die Obergrenze von Rotationen des Motors überschreitet.
Zentrifugalfluidpumpenanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (6) ferner einen Eingabeteil (69a) zum Eingeben eines Motorantriebsstromwertes hat und der Motorrotationssteuerteil (65) eine Funktion zum Abspeichern eines oberen Grenzwertes des Motorantriebsstromwertes und eine Funktion zum Begrenzen einer Eingabe des eingestellten Motorantriebsstroms mit einem Wert hat, der größer als der gespeicherte obere Grenzwert davon ist.
Zentrifugalpumpenanordnung (1) nach Anspruch 3, wobei der Motorrotationssteuerteil (65) eine Funktion zum Begrenzen einer Zuführung des Motorantriebsstromes mit einem Wert größer als die abgespeicherte Obergrenze des Motors hat.
Zentrifugalfluidpumpenanordnung (1) nach Anspruch 4, wobei die Funktion des Begrenzens einer Zuführung des Motorantriebsstroms mit einem Wert größer als der gespeicherte obere Grenzwert für den Motor umfasst: eine Funktion zum Vergleichen des gespeicherten oberen Grenzwertes mit einem am Eingabeteil zum Eingeben eines eingestellten Motorantriebsstromwertes eingegebenen Motorantriebsstromwert oder mit einem zum Antreiben des Motors mit einer Anzahl von Rotationen des Motors, die eingegeben wird beim Eingabeteil zum Eingeben einer eingestellten Anzahl von Rotationen des Motors, notwendigen Motorantriebsstromwert und eine Motorrotationssteuerfunktion zum Steuern einer Rotation des Motors derart, dass der Motor mit einem eingegebenen Motorantriebsstromwert rotiert, wenn der eingegebene Motorsantriebsstromwert kleiner als der obere Grenzwert des Motoran triebsstromes ist, und zum Steuern der Rotation des Motors derart, dass der Motor mit dem oberen Grenzwert des Motorantriebsstroms rotiert, wenn der eingegebene Motorantriebsstromwert größer als der abgespeicherte obere Grenzwert ist.
Zentrifugalfluidpumpenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, wobei die Funktion des Begrenzens einer Zuführung von Motorantriebsstrom mit einem Wert größer als der gespeicherte obere Grenzwert für den Motor einen Strombegrenzerkreis (74b) besitzt, um elektrischen Strom mit einem Wert größer der obere Grenzwert des Motorantriebsstromwertes daran zu hindern, dem Motor zugeführt zu werden.
Zentrifugalfluidpumpenanordnung (1) nach Anspruch 5, wobei die Funktion des Begrenzens einer Zuführung des Motorantriebsstromes mit einem Wert größer als der gespeicherte obere Grenzwert zu dem Motor den Strombegrenzungskreis (74b) und einen Komparator (74c) besitzt, der den oberen Grenzwert des Motorantriebsstromes, der von dem Strombegrenzungskreis ausgegeben wird, mit dem Motorantriebsstromwert vergleicht und einen geringeren Stromwert ausgibt.
Zentrifugalfluidpumpenanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei der Motorrotationssteuerteil (65) eine Funktion des Begrenzens einer Eingabe einer eingestellten Anzahl von Rotationen des Motors größer als der gespeicherte obere Grenzwert davon hat.
Zentrifugalfluidpumpenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1, 3 und 8, wobei die Steuervorrichtung (6) einen Eingabemodusauswahlteil (68) zur Auswahl einer Eingabe des eingestellten Motorantriebsstromwertes oder einer Eingabe einer eingestellten Anzahl von Rotationen des Motors hat.