和27b而平滑后，α-β固定坐標系的兩相電流信號1。和I e輸入到第一轉換單元26。同樣地，借助編碼器E檢測指示的轉子角度的角度信號Φ輸入到第一轉換單元26。
[0032]第一轉換單元26將兩相電流信號1。和I e轉換成d-q坐標系(d:直軸，q:正交軸)的電流信號、和〗，。第一轉換單元26通過使用已知的數學坐標轉換法執行轉換處理。第一轉換單元26將借助轉換處理獲得的d軸和q軸的電流信號IjP I ,分別輸出到該一對加法器25b和25a。
[0033]q軸的電流信號I,從第一轉換單元26輸入到加法器25a，并且步進馬達M的扭矩的指示信號Iqtl從控制單元30輸入到加法器25a。加法器25a檢測q軸的電流信號I ,與扭矩的指示信號Iqtl之間的信號值的差，并且將指示上述差的差分信號Δ I ,輸出到PI控制單元 24a0
[0034]d軸的電流信號^從第一轉換單元26輸入到另一個加法器25b，并且步進馬達M的場磁體的指示信號Idtl從控制單元30輸入到另一個加法器25b。加法器25b在檢測d軸的電流信號Id與場磁體的指示信號I d(1之間的信號值的差，并且將指示上述差的差分信號Δ Id輸出到另一個PI控制單元24b。另外，因為步進馬達M的感應電壓遠遠低于電源電壓，所以從控制單元30輸入到加法器25b的場磁體指示信號Idtl被固定為O。
[0035]d軸和q軸的差分信號Δ 1^和Δ I ,從加法器25a和25b分別輸入到PI控制單元24a和24b，并且指示PI控制的增益的增益信號G從控制單元30輸入到PI控制單元24a和24b。PI控制單元24a和24b基于差分信號Λ、和Λ I d的信號值和增益信號G的增益來執行PI控制。PI控制單元24a和24b基于PI控制分別生成d軸和q軸的電流控制信號I/和I/，并且將它們輸出到第二轉換單元23。
[0036]第二轉換單元23將d軸和q軸的電流控制信號I/和I/轉換成α - β固定坐標系的兩相電流信號I /和I/。第二轉換單元23通過使用已知的數學坐標轉換法執行轉換處理。第二轉換單元23將通過轉換處理獲得的α軸和β軸的電流信號I/和I/輸出到第三轉換單元22。
[0037]第三轉換單元22將α軸和β軸的電流信號I α ’和I ρ ’分別轉換成驅動器40的開關元件的A相和B相的P麗控制信號IPWM_dP I PWM_B。第三轉換單元22分別輸出與α軸和β軸的電流信號Ia ’和Ifi ’成比例的PWM控制信號IPWM_dP I PWM_B。第三轉換單元22通過低通濾波器21將借助轉換處理獲得的A相和B相的PWM控制信號IPWM_dP I PWM_B輸出到驅動器40。這些PWM控制信號IPWM_JP 1??是用于步進馬達M的矢量控制的控制信號的示例。
[0038]這樣，PWM控制信號IPWM_dP I !^^通過低通濾波器21輸出。由此，與未穿過低通濾波器21的情況相比，PWM控制信號Ipwi^P I PWM_B逐漸變化。即，針對PWM控制信號I PWM_#Ι?-Β執行漸變處理的低通濾波器21設置在矢量控制單元20的輸出級中。
[0039]由此，步進馬達M的扭矩變化減小。由于該原因，抑制了從步進馬達M產生的振動和噪聲。因此，根據該實施方式的用于人工透析的泵設備減小了透析患者H的壓力。
[0040]因為步進馬達M在本實施方式中用于人工透析，所以以低速旋轉就足夠了。由于該原因，用于步進馬達M的控制系統可以設置有低通濾波器21。相反，在低速與高速之間的旋轉速度范圍內旋轉的馬達的情況下，如果上述低通濾波器21設置在用于馬達的控制系統中，則存在無法響應高速旋轉的缺點。
[0041]另外，矢量控制不僅可以是需要來自編碼器E的輸入的反饋控制，還可以是不使用這種位置傳感器的無傳感器矢量控制。在無傳感器控制中，基于在線圈中借助步進馬達M的轉子的磁通量生成的感應電壓計算和估計步進馬達M的旋轉位置和旋轉速度，并且基于估計值與設定值之間的比較結果對步進馬達M進行控制。進一步地，基于從借助編碼器E檢測的位置信息獲得的速度信息和線圈電流值對施加于步進馬達M的負載的變化量進行計算，并且根據變化量執行控制。因此，可以快速響應負載變化。同樣地，可以快速響應抵靠管T的推力和推動量，從而可以抑制從步進馬達M和輥R生成的驅動噪聲和振動。
[0042]這樣，步進馬達M用作施加了極大變化的負載的血泵P的驅動源，并且進一步地，步進馬達M受矢量控制。因此，可以通過高扭矩驅動血泵P，而不使用減速器。同樣地，由于步進馬達M受矢量控制，所以可以靈活響應負載變化并降低功耗。這意味著在電源故障時降低電池消耗，所以可以降低針對電源故障而必須的安裝發電設施的醫療設施的負擔。
[0043]雖然已經詳細例示了本發明的示例性實施方式，但是本發明不限于上述實施方式，而是在不脫離本發明的范圍的情況下可以做出其他實施方式、變型例以及修改例。
【主權項】
1.一種用于人工透析的泵設備，所述泵設備包括: 輸送血液的血泵；和 不使用減速器而驅動所述血泵的步進馬達。
2.根據權利要求1所述的用于人工透析的泵設備，其中，針對所述步進馬達執行矢量控制。
3.根據權利要求2所述的用于人工透析的泵設備，該泵設備還包括低通濾波器， 其中，針對所述步進馬達執行的所述矢量控制的控制信號通過所述低通濾波器輸出。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的用于人工透析的泵設備，其中， 所述血泵包括: 旋轉構件，所述步進馬達使該旋轉構件旋轉；和 輥，該輥設置在所述旋轉構件中，并且推動所述血液流過的管， 所述輥響應于所述旋轉構件的旋轉而與所述管重復地接觸和脫離。
【專利摘要】本發明提供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；和不使用減速器而驅動血泵的步進馬達。
【IPC分類】A61M1-10
【公開號】CN104841028
【申請號】CN201510071290
【發明人】下形伸介, 高松正英, 關和也, 小林直樹, 饗場啟太
【申請人】信濃絹糸株式會社
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年2月11日
【公告號】US20150233367