用于人工透析的泵設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于人工透析的泵設備。
【背景技術】
[0002]專利文獻I公開了一種用于人工透析的泵設備。這種用于人工透析的泵設備包括:輸送血液的血泵；和驅動該血泵的直流無刷馬達。減速器設置在血泵與無刷馬達之間。這是因為血泵需要以低速并以高扭矩旋轉。
[0003]【現有技術文獻】
[0004]【專利文獻】
[0005]【專利文獻I】日本未審查專利申請第10-290831號公報
【發明內容】
[0006]本發明要解決的問題
[0007]然而，當使用這種減速器時，驅動噪聲和振動可能會增加。具體地，用于人工透析的泵設備緊鄰透析患者的旁邊放置，以便在多種情況下輸送血液。由此，驅動噪聲和振動可能在人工透析期間的若干小時內一直傳輸到透析患者，而且這可能是非常有壓力的。
[0008]因此，本發明的目的是提供一種抑制驅動噪聲和振動的用于人工透析的泵設備。
[0009]解決問題的手段
[0010]根據本發明的一個方面，提供了一種用于人工透析的泵設備，該泵設備包括:輸送血液的血泵；和不使用減速器來驅動所述血泵的步進馬達。
[0011]本發明的效果
[0012]根據本發明，可以提供一種抑制驅動噪聲和振動的用于人工透析的泵設備。
【附圖說明】
[0013]圖1是人工透析系統的說明圖；
[0014]圖2是血泵的說明圖；
[0015]圖3是該血泵的說明圖；
[0016]圖4是說明用于步進馬達的控制系統的框圖；以及
[0017]圖5是例示了矢量控制單元的示例的構造圖。
【具體實施方式】
[0018]圖1是人工透析系統A的說明圖。透析患者H的血液借助血泵P通過管T輸送。透析器D使多余的水和廢物通過半透膜從血液排出，并且清潔血液。此時，透析液供給設備F向透析器D供給透析液，并且與內部水和廢物混合的透析液被輸送到外部。
[0019]圖2和圖3是血泵P的說明圖。步進馬達M被固定到血泵P的后側。血泵P借助步進馬達M驅動。包括血泵P和步進馬達M的設備是用于人工透析的泵設備的示例。步進馬達M的輸出軸通過耦合構件12連接到血泵P的旋轉軸14。旋轉軸14的前端側裝入并固定到彼此面對的支撐構件16和17。兩個輥R可旋轉地支撐在支撐構件16與17之間。當步進馬達M旋轉時，旋轉軸14、支撐構件16和17以及輥R旋轉。旋轉軸14和支撐構件16和17是借助步進馬達M使旋轉構件旋轉的示例。輥R在推動管T的、以大體U形彎曲的部分的內側的同時旋轉。由此，可以沿該方向輸送血液。另外，步進馬達M的轉速大約從I至IlOrpm,但不限于此。
[0020]步進馬達M直接連接到血泵P的旋轉軸14，而不使用減速器。即，馬達M的輸出軸和血泵P的旋轉軸14以相同速度旋轉。因為減速器未設置在根據本實施方式的用于人工透析的泵設備中，所以與設置減速器的情況相比，抑制了驅動噪聲和振動。同時，實現了成本、尺寸以及重量的降低。
[0021]然而，即使在未使用減速器時，驅動噪聲和振動也可能由于另一個因素而出現。這將在下面進行描述。在血泵P中，存在充當輥R不推動管T的區域的空間V。當其中一個輥R到達該空間V時，僅另一個輥R推動管T。在其中一個輥R從該狀態繼續旋轉并運動離開空間V之后，兩個輥R再次推動管T。這樣，輥R與管T重復接觸和脫離。當其中一個輥R到達空間V并與管T脫離接觸時，并且當其中一個輥R與管T再次接觸時，施加于步進馬達M的負載可能改變。由于該原因，抵靠管T的推力和推動量可能改變，所以管T的推動可能太多或不足。這可能導致從步進馬達M或輥R生成驅動噪聲和振動。由此，在本實施方式中執行后面要描述的矢量控制。
[0022]同樣地，不采用無刷馬達作為驅動血泵P的馬達，而是采用傾向于具有低速和高扭矩特性的步進馬達M。這可以確保旋轉扭矩。由此，可以補償由于去掉減速器的而引起的扭矩減小。
[0023]圖4是說明用于步進馬達M的控制系統的框圖。步進馬達M裝配有編碼器E和電流傳感器I。編碼器E檢測步進馬達M的轉子的旋轉角度位置。電流傳感器I檢測流過步進馬達M的各個相(A相和B相)的電流值。步進馬達M受到基于從編碼器E和電流傳感器I發送的并且充當反饋信號的檢測信號的矢量控制。
[0024]轉換器50將從AC電源供給的交流電壓轉換成直流電壓，并且將直流電壓供給給驅動器40。步進馬達M通過驅動器40供給有具有預定頻率的兩相功率。
[0025]另一方面，關于驅動器40，頻率由矢量控制單元20控制。
[0026]關于速度和旋轉方向的指令從控制該血泵P的操作的控制單元30輸入到矢量控制單元20。
[0027]在驅動器40中，使用電壓型PWM逆變器。電壓型PWM逆變器是使用脈寬調制的電壓型逆變器。另外，可以使用電流型逆變器，而不是電壓型逆變器。
[0028]例如，驅動器40具有包括八個開關元件的兩相橋接電路、從輸入的直流電壓生成具有A和B兩相的驅動電壓、并且將所生成的兩相驅動電壓供給給步進馬達M0由此，控制驅動器40中設置的開關元件的接通或斷開狀態，從而控制步進馬達M的速度和扭矩。作為示例，驅動器40的開關元件是借助矢量控制單元20控制的脈寬調制(PWM)。另外，開關元件是例如場效應晶體管(FET)，但不限于此。
[0029]矢量控制單元20使用從解碼器E和電流傳感器I發送的檢測信號控制步進馬達M的磁通量和電樞電流的交叉狀態，并且改善步進馬達M的功率因數。因此，即使在低轉速，步進馬達M的輸出扭矩也被控制為大于血泵P所需的扭矩。下面將描述矢量控制單元20的構造的示例。
[0030]圖5是例示了矢量控制單元20的示例的構造圖。矢量控制單元20包括一對輸入側低通濾波器(LPF) 27a和27b ;第一轉換單元26 ;—對加法器25a和25b ;—對比例積分(PD控制單元24a和24b ;第二轉換單元23 ;第三轉換單元22 ;以及輸出側低通濾波器21。A相和B相的電流值14和I別輸入到該一對輸入側低通濾波器27a和27b。
[0031]在A相和B相的電流值14和IB分別借助輸入側低通濾波器27a