(57)【要約】【課題】【解決手段】  ＤＣブラシレスモータを調整する方法であって、ＤＣブラシレスモータの動作条件の変動に起因するトルク要求条件の変化を検出するために逆起電力電圧の測定が使用され、方法は、トルク要求条件の変化を補償するためにモータへの駆動信号のタイミングを変えることを含む。【選択図】図１
2009520454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣブラシレスモータを調整する（ｔｕｎｉｎｇ）方法であって、ＤＣブラシレスモータの動作条件の変動に起因するトルク要求条件（ｔｏｒｑｕｅ  ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ）の変化を検出するために逆起電力電圧の測定が使用され、前記方法は、トルク要求条件の変化を補償するためにモータへの駆動信号のタイミングを変えることを含む、方法。
【請求項２】
モータはロータおよびステータを備えており、前記ステータは少なくとも３つの相を含んでおり、交番する駆動信号が少なくとも３つの相のうちの少なくとも２つに同時に供給され、それにより各スイッチングサイクルは、そのサイクルの間に駆動信号を受信する少なくとも２つの相にとって駆動サイクルであり、そして同じスイッチングサイクルはそのサイクルの間に非通電とされる少なくとも１つの相にとってリスニングサイクルであり、前記モータは、所与のスイッチングサイクルにわたり、ロータの回転が、２つの極値（ｅｘｔｒｅｍｅ  ｖａｌｕｅｓ）間で変化する逆起電力電圧を少なくとも１つのリスニング相において生成するように構成されており、前記方法は、
少なくとも１つの基準スイッチングサイクルにわたり、
少なくとも１つのリスニング相から逆起電力電圧を検出するステップと、
基準電圧値を規定するために極値間の中間点値に対応する逆起電力電圧を決定するステップと、
基準遅延時間を規定するために中間点値から最終極値まで変化する逆起電力電圧についての時間遅延を計算するステップと、
その後、さらなる（ｆｕｒｔｈｅｒ；別の）少なくとも１つのリスニング相および少なくとも２つの駆動相のさらなる組を有するさらなる少なくとも１つのスイッチングサイクルにわたり、そのさらなるサイクルは基準サイクルに引き続くものであり、
そのさらなるリスニング相における逆起電力電圧および、起電力電圧が基準スイッチングサイクルの基準電圧値に等しい値に到達する時を監視するステップと、
基準電圧点に関する時間遅延を伴い対応する駆動相に駆動信号を供給するステップであって、その時間遅延は基準遅延時間に等しい、該ステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法はさらに、少なくとも１つの相の２つのリスニングサイクルについての逆起電力電圧グラフを比較すること、および以下のステップ、即ち、
両方のサイクルの極値を比較し、対応する極値間に差が存在する場合に基準遅延時間を修正するステップ、及び、
両方のグラフの勾配を比較し、勾配が異なる場合に、以前に決定した中間点値に関する電圧基準値を修正し、修正された基準電圧値に関する時間遅延を適用するステップ、
のうちの少なくとも１つを実行することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
基準遅延時間を修正することは、
後のサイクルの極限（ｅｘｔｒｅｍｅ）の逆起電力電圧値が以前のサイクルの対応する値よりも小さい場合に、以後の駆動サイクルについての基準遅延時間を低減することと、
後のサイクルの極限の逆起電力電圧値が以前のサイクルの対応する値よりも大きい場合に、以後の駆動サイクルについての基準遅延時間を増大することとを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
基準電圧値を修正することは、
後のサイクルの逆起電力電圧の勾配が以前のサイクルの逆起電力電圧の勾配よりも小さい場合に、以後の駆動サイクルについての基準電圧値を増大することと、
後のサイクルの逆起電力電圧の勾配が以前のサイクルの逆起電力電圧の勾配よりも大きい場合に、以後の駆動サイクルについての基準電圧値を低減することとを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
スイッチングサイクルは基準サイクルに隣接しており、および／または、２つの比較されたリスニングサイクルは隣接している、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記調整は、各スイッチングサイクルごとに、または、ある数の（ｅａｃｈ  ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ）スイッチングサイクルごとに行われる、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
モータは流体ポンプに含まれており、前記調整は流体特性および／または圧送流体の流体動力学特性の変動に応答する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
流体ポンプは植込み型医療機器に含まれており、流体は血液である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
入力駆動信号の可変特性を伴うＤＣブラシレスモータシステムであって、モータの動作条件の変動に起因するトルク要求条件の変化を検出するために逆起電力電圧の測定が使用され、前記システムは、トルク要求条件の変化を補償するためにモータへの駆動信号のタイミングを変えるように構成されている、ＤＣブラシレスモータシステム。
【請求項１１】
モータシステムはロータおよびステータを備えており、前記ステータは少なくとも３つの相を含んでおり、交番する駆動信号が少なくとも３つの相のうちの少なくとも２つに同時に供給され、それにより各スイッチングサイクルは、そのスイッチングサイクルの間に駆動信号を受信する少なくとも２つの相にとって駆動サイクルであり、そしてそのサイクルの間に非通電とされる少なくとも１つのリスニング相にとってリスニングサイクルであり、前記モータシステムは、所与のスイッチングサイクルにわたり、ロータの回転が、２つの極値間で変化する逆起電力電圧を少なくとも１つのリスニング相において生成するように構成されており、前記システムはさらに、
リスニング相からの逆起電力電圧を検出するためのセンサと、
前記センサと関係しており、基準スイッチングサイクルの間に２つの対応する極値間の中間点電圧値に等しい基準電圧値を決定し、中間点値から最終極値まで変化する逆起電力電圧の遅延時間に等しい基準遅延時間を計算するために構成された処理手段と、
基準サイクルに引き続く（ｆｕｒｔｈｅｒ  ｔｏ）少なくとも１つのサイクルの間に、決定された基準遅延時間に等しい基準電圧値に関する遅延を伴い対応する駆動相に駆動信号を供給するための制御手段と
を備える、請求項１０に記載のＤＣブラシレスモータシステム。
【請求項１２】
前記処理手段は、さらに、少なくとも１つの相の２つのリスニングサイクルについての逆起電力電圧グラフを比較すること、および以下のステップ、即ち、
両方のサイクルの極値を比較し、対応する極値間に差が存在する場合に基準遅延時間を修正するステップ、及び、
両方のグラフの勾配を比較し、勾配が異なる場合に、以前に決定した中間点値に関する電圧基準値を修正し、修正された基準電圧値に関する時間遅延を適用するステップ、
のうちの少なくとも１つを実行することを含むように構成されている、請求項１１に記載のＤＣブラシレスモータシステム。
【請求項１３】
基準遅延時間を修正することは、
後のサイクルの極限（ｅｘｔｒｅｍｅ）の逆起電力電圧値が以前のサイクルの対応する値よりも小さい場合に、以後の駆動サイクルについての基準遅延時間を低減することと、
後のサイクルの極限の逆起電力電圧値が以前のサイクルの対応する値よりも大きい場合に、以後の駆動サイクルについての基準遅延時間を増大することとを含む、請求項１２に記載のＤＣブラシレスモータシステム。
【請求項１４】
基準電圧値を修正することは、
後のサイクルの逆起電力電圧の勾配が以前のサイクルの逆起電力電圧の勾配よりも小さい場合に、以後の駆動サイクルについての基準電圧値を増大することと、
後のサイクルの逆起電力電圧の勾配が以前のサイクルの逆起電力電圧の勾配よりも大きい場合に、以後の駆動サイクルについての基準電圧値を低減することとを含む、請求項１２に記載のＤＣブラシレスモータシステム。
【請求項１５】
スイッチングサイクルは基準サイクルに隣接しており、および／または、２つの比較されたリスニングサイクルは隣接している、請求項１１に記載のＤＣブラシレスモータシステム。
【請求項１６】
前記調整は、各スイッチングサイクルごとに、または、ある数の（ｅａｃｈ  ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ）スイッチングサイクルごとに行われる、請求項１１に記載のＤＣブラシレスモータシステム。
【請求項１７】
前記システムは、流体ポンプを含むように構成され、前記調整は流体特性および／または圧送流体の流体動力学特性の変動に応答するように要求される、請求項１０に記載のＤＣブラシレスモータシステム。
【請求項１８】
流体ポンプは植込み型医療機器に含まれており、流体は血液である、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
血液ポンプに組み込まれたＤＣブラシレスモータを調整する方法であって、血液特性または血液動力学特性の変動に起因するトルク要求条件の変化を検出するために逆起電力電圧の測定が使用され、前記方法はトルク要求条件の変化を補償するためにモータへの駆動信号のタイミングを変えることを含んでおり、前記モータはロータおよびステータを備えており、前記ステータは少なくとも３つの相を含んでおり、交番する駆動信号が少なくとも３つの相のうちの少なくとも２つに同時に供給され、それにより各スイッチングサイクルは、駆動信号を受信する少なくとも２つの相にとって駆動サイクルであり、そして同じスイッチングサイクルはそのサイクルの間に非通電とされる少なくとも１つのリスニング相にとってリスニングサイクルであり、前記モータは、所与のスイッチングサイクルにわたり、ロータの回転が、２つの極値間で変化する逆起電力電圧を少なくとも１つのリスニング相において生成するように構成されており、前記方法は、
少なくとも１つの基準スイッチングサイクルにわたり、
少なくとも１つのリスニング相から逆起電力電圧を検出するステップと、
基準電圧値を規定するために極値間の中間点値に対応する逆起電力電圧を決定するステップと、
基準遅延時間を規定するために中間点値から最終極値まで変化する逆起電力電圧についての時間遅延を計算するステップと、
その後、さらなる（ｆｕｒｔｈｅｒ；別の）少なくとも１つのリスニング相および少なくとも２つの駆動相のさらなる組を有する少なくとも１つのさらなるスイッチングサイクルにわたり、そのさらなるサイクルは基準サイクルに引き続くものであり、
そのさらなるリスニング相における逆起電力電圧および、起電力電圧が基準電圧値に等しい値に到達する時を監視するステップと、
基準遅延時間に等しい、基準電圧点に関する時間遅延を伴い対応する駆動相に駆動信号を供給するステップとを
含む、前記方法。
【請求項２０】
前記方法はさらに、単一の相の２つの隣接するリスニングサイクルについての逆起電力電圧グラフを比較すること、および以下のステップ、即ち、
両方のサイクルについての極値を比較し、
後のサイクルの極限の逆起電力電圧値が以前のサイクルの対応する値よりも小さい場合に、以後の駆動サイクルについての基準遅延時間を低減し、
後のサイクルの極限の逆起電力電圧値が以前のサイクルの対応する値よりも大きい場合に、以後の駆動サイクルについての基準遅延時間を増大するステップ、及び、
両方のグラフの勾配を比較し、
後のサイクルの逆起電力電圧の勾配が以前のサイクルについての逆起電力電圧の勾配よりも小さい場合に、以後の駆動サイクルについての基準電圧値を増大し、
後のサイクルの逆起電力電圧の勾配が以前のサイクルについての逆起電力電圧の勾配よりも大きい場合に、以後の駆動サイクルについての基準電圧値を低減するステップ
のうちの少なくとも１つを実行することを含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆起電力検出を用いた最適効率のためのＤＣブラシレスモータの調整の改良に関する。詳細には、本発明は、植込み型血液ポンプに組み込まれたＤＣブラシレスモータを調整するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣブラシレスモータ（ここでは“ＤＣＢＭ”と称する）は、広範囲の一般用途において長年にわたり使用されてきた。近年、ＤＣＢＭは、小型ポンプを駆動するために医療用途においてますます使用されている。１つのそうした応用は、以下に限らないが血液ポンプや薬剤注入器を含む植込み型医療機器におけるこの種のモータの使用を含む。
【０００３】
ＤＣＢＭは通常、ロータおよびステータを備える。ステータはたいてい３以上の相を含んでおり、それらの相のうちの少なくとも２つはロータの回転を助成する駆動信号が供給され、１相は逆起電力（ＥＭＦ）（ｔｈｅ  ｂａｃｋ  ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ  ｆｏｒｃｅ）を測定するために使用される。測定された逆起電力電圧がＤＣブラシレスモータにおけるロータ位置を検出するために使用できることはこの技術分野において知られている。プランケット（Ｐｌｕｎｃｋｅｔｔ）外の米国特許第４９２８０４３号は、ＤＣブラシレスモータにおけるロータ位置が予測および予想される１例を記載している。
【０００４】
通常、モータにおいて相に供給される駆動信号のタイミングは、そのモータが遭遇すると予想される「典型的な」流体動力学条件に関して予め決定されている。しかし、これらの「典型的な」条件からの外部環境のあらゆる逸脱は、相に駆動信号を送るために予め決定されたタイミングの効率を低下させる。これは、逆起電力制御システムが血液の温度および粘度を変えることによって必要とされるヘマトクリット変化およびトルク変化を補正できない場合に、植込み型血液ポンプで使用されているＤＣＢＭにおいて具体的な懸念である。また、以下に限らないが生来の心臓の鼓動を含むＤＣＢＭの効率に影響を及ぼし得る他の負荷要因も存在するかもしれない。従って、ＤＣＢＭのモータ効率を改善するために、相のファイヤリングシーケンスがポンプの動作環境の変化する動力学特性に常に適合するようにモータが連続的に調整されるならば、それは好ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまで、逆起電力を測定する２つの従来技術の方法が存在している。第１のものは、パルス幅変調（ＰＷＭ）のＯＦＦ期間に基づきＥＭＦ測定を実行する。この場合、発生した逆起電力信号は、負電圧から正電圧に移り、いわゆる「ゼロ交差」技法が適用されるのを可能する。しかし、この方法は一般に、ＯＦＦ時間がまったく存在しないことからＰＷＭが１００％である場合にはうまく働かない。
【０００６】
第２の方法はＰＷＭのＯＮ期間での逆起電力の測定を含む。発生したＢＥＭＦ信号は常に正であり、理論上、ＤＣバスレール電圧間の中途まで交差するはずである。しかし実際には、これは回路および全体のＤＣＢＭの設計のためにしばしば起こることはない。さらに、この方法は一般に、動作スペクトル全体（例えば、低〜高速度または低〜高負荷）にわたって効率的ではない。
【０００７】
本発明は、上記の問題の１つ以上に少なくとも取り組みまたは改善しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のひとつの態様によると、ＤＣブラシレスモータを調整する（ｔｕｎｉｎｇ）方法であって、ＤＣブラシレスモータの動作条件の変動に起因するトルク要求条件（ｔｏｒｑｕｅ  ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ）の変化を検出するために逆起電力電圧の測定が使用され、前記方法は、トルク要求条件の変化を補償するためにモータへの駆動信号のタイミングを変えることを含む、方法が提供される。
【０００９】
さらに好ましくは、モータはロータおよびステータを備えており、前記ステータは少なくとも３つの相を含んでおり、交番する駆動信号が少なくとも３つの相のうちの少なくとも２つに同時に供給され、それにより各スイッチングサイクルは、そのサイクルの間に駆動信号を受信する少なくとも２つの相にとって駆動サイクルであり、そして同じスイッチングサイクルはそのサイクルの間に非通電とされる少なくとも１つの相にとってリスニングサイクルであり、前記モータは、所与のスイッチングサイクルにわたり、ロータの回転が、２つの極値（ｅｘｔｒｅｍｅ  ｖａｌｕｅｓ）間で変化する逆起電力電圧を少なくとも１つのリスニング相において生成するように構成されており、前記方法は、
少なくとも１つの基準スイッチングサイクルにわたり、
少なくとも１つのリスニング相から逆起電力電圧を検出するステップと、
基準電圧値を規定するために極値間の中間点値に対応する逆起電力電圧を決定するステップと、
基準遅延時間を規定するために中間点値から最終極値まで変化する逆起電力電圧についての時間遅延を計算するステップと、
その後、さらなる（ｆｕｒｔｈｅｒ；別の）少なくとも１つのリスニング相および少なくとも２つの駆動相のさらなる組を有するさらなる少なくとも１つのスイッチングサイクルにわたり、そのさらなるサイクルは基準サイクルに引き続くものであり、
そのさらなるリスニング相における逆起電力電圧および、起電力電圧が基準スイッチングサイクルの基準電圧値に等しい値に到達する時を監視するステップと、
基準電圧点に関する時間遅延を伴い対応する駆動相に駆動信号を供給するステップであって、その時間遅延は基準遅延時間に等しい、該ステップと
を含む。
【００１０】
好ましくは、前記方法はさらに、少なくとも１つの相の２つのリスニングサイクルについての逆起電力電圧グラフを比較すること、および以下のステップ、即ち、
両方のサイクルの極値を比較し、対応する極値間に差が存在する場合に基準遅延時間を修正するステップ、及び、
両方のグラフの勾配を比較し、勾配が異なる場合に、以前に決定した中間点値に関する電圧基準値を修正し、修正された基準電圧値に関する時間遅延を適用するステップ、
のうちの少なくとも１つを実行することを含む。
【００１１】
さらに好ましくは、基準遅延時間を修正することは、
後のサイクルの極限（ｅｘｔｒｅｍｅ）の逆起電力電圧値が以前のサイクルの対応する値よりも小さい場合に、以後の駆動サイクルについての基準遅延時間を低減することと、
後のサイクルの極限の逆起電力電圧値が以前のサイクルの対応する値よりも大きい場合に、以後の駆動サイクルについての基準遅延時間を増大することとを含む。
さらに好ましくは、基準電圧値を修正することは、
後のサイクルの逆起電力電圧の勾配が以前のサイクルの逆起電力電圧の勾配よりも小さい場合に、以後の駆動サイクルについての基準電圧値を増大することと、
後のサイクルの逆起電力電圧の勾配が以前のサイクルの逆起電力電圧の勾配よりも大きい場合に、以後の駆動サイクルについての基準電圧値を低減することとを含む。
好ましくは、スイッチングサイクルは基準サイクルに隣接しており、および／または、２つの比較されたリスニングサイクルは隣接している。
好ましくは、前記調整は、各スイッチングサイクルごとに、または、ある数の（ｅａｃｈ  ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ）スイッチングサイクルごとに行われる。
さらに好ましくは、モータは流体ポンプに含まれており、前記調整は流体特性および／または圧送流体の流体動力学特性の変動に応答する。
さらに好ましくは、流体ポンプは植込み型医療機器に含まれており、流体は血液である。
【００１２】
本発明の第２の態様によると、入力駆動信号の可変特性を伴うＤＣブラシレスモータシステムであって、モータの動作条件の変動に起因するトルク要求条件の変化を検出するために逆起電力電圧の測定が使用され、前記システムは、トルク要求条件の変化を補償するためにモータへの駆動信号のタイミングを変えるように構成されている、ＤＣブラシレスモータシステムが提供される。
【００１３】
さらに好ましくは、モータシステムはロータおよびステータを備えており、前記ステータは少なくとも３つの相を含んでおり、交番する駆動信号が少なくとも３つの相のうちの少なくとも２つに同時に供給され、それにより各スイッチングサイクルは、そのスイッチングサイクルの間に駆動信号を受信する少なくとも２つの相にとって駆動サイクルであり、そしてそのサイクルの間に非通電とされる少なくとも１つのリスニング相にとってリスニングサイクルであり、前記モータシステムは、所与のスイッチングサイクルにわたり、ロータの回転が、２つの極値間で変化する逆起電力電圧を少なくとも１つのリスニング相において生成するように構成されており、前記システムはさらに、
リスニング相からの逆起電力電圧を検出するためのセンサと、
前記センサと関係しており、基準スイッチングサイクルの間に２つの対応する極値間の中間点電圧値に等しい基準電圧値を決定し、中間点値から最終極値まで変化する逆起電力電圧の遅延時間に等しい基準遅延時間を計算するために構成された処理手段と、
基準サイクルに引き続く（ｆｕｒｔｈｅｒ  ｔｏ）少なくとも１つのサイクルの間に、決定された基準遅延時間に等しい基準電圧値に関する遅延を伴い対応する駆動相に駆動信号を供給するための制御手段と
を備える。
【００１４】
好ましくは、前記処理手段は、さらに、少なくとも１つの相の２つのリスニングサイクルについての逆起電力電圧グラフを比較すること、および以下のステップ、即ち、
両方のサイクルの極値を比較し、対応する極値間に差が存在する場合に基準遅延時間を修正するステップ、及び、
両方のグラフの勾配を比較し、勾配が異なる場合に、以前に決定した中間点値に関する電圧基準値を修正し、修正された基準電圧値に関する時間遅延を適用するステップ、
のうちの少なくとも１つを実行することを含むように構成されている。
さらに好ましくは、基準遅延時間を修正することは、
後のサイクルの極限（ｅｘｔｒｅｍｅ）の逆起電力電圧値が以前のサイクルの対応する値よりも小さい場合に、以後の駆動サイクルについての基準遅延時間を低減することと、
後のサイクルの極限の逆起電力電圧値が以前のサイクルの対応する値よりも大きい場合に、以後の駆動サイクルについての基準遅延時間を増大することとを含む。
また、さらに好ましくは、基準電圧値を修正することは、
後のサイクルの逆起電力電圧の勾配が以前のサイクルの逆起電力電圧の勾配よりも小さい場合に、以後の駆動サイクルについての基準電圧値を増大することと、
後のサイクルの逆起電力電圧の勾配が以前のサイクルの逆起電力電圧の勾配よりも大きい場合に、以後の駆動サイクルについての基準電圧値を低減することとを含む。
【００１５】
好ましくは、スイッチングサイクルは基準サイクルに隣接しており、および／または、２つの比較されたリスニングサイクルは隣接している。
さらに好ましくは、前記調整は、各スイッチングサイクルごとに、または、ある数の（ｅａｃｈ  ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ）スイッチングサイクルごとに行われる。
また、好ましくは、前記システムは、流体ポンプを含むように構成され、前記調整は流体特性および／または圧送流体の流体動力学特性の変動に応答するように要求される。
さらに好ましくは、流体ポンプは植込み型医療機器に含まれており、流体は血液である。
【００１６】
本発明の第３の態様によると、血液ポンプに組み込まれたＤＣブラシレスモータを調整する方法であって、血液特性または血液動力学特性の変動に起因するトルク要求条件の変化を検出するために逆起電力電圧の測定が使用され、前記方法はトルク要求条件の変化を補償するためにモータへの駆動信号のタイミングを変えることを含んでおり、前記モータはロータおよびステータを備えており、前記ステータは少なくとも３つの相を含んでおり、交番する駆動信号が少なくとも３つの相のうちの少なくとも２つに同時に供給され、それにより各スイッチングサイクルは、駆動信号を受信する少なくとも２つの相にとって駆動サイクルであり、そして同じスイッチングサイクルはそのサイクルの間に非通電とされる少なくとも１つのリスニング相にとってリスニングサイクルであり、前記モータは、所与のスイッチングサイクルにわたり、ロータの回転が、２つの極値間で変化する逆起電力電圧を少なくとも１つのリスニング相において生成するように構成されており、前記方法は、
少なくとも１つの基準スイッチングサイクルにわたり、
少なくとも１つのリスニング相から逆起電力電圧を検出するステップと、
基準電圧値を規定するために極値間の中間点値に対応する逆起電力電圧を決定するステップと、
基準遅延時間を規定するために中間点値から最終極値まで変化する逆起電力電圧についての時間遅延を計算するステップと、
その後、さらなる（ｆｕｒｔｈｅｒ；別の）少なくとも１つのリスニング相および少なくとも２つの駆動相のさらなる組を有する少なくとも１つのさらなるスイッチングサイクルにわたり、そのさらなるサイクルは基準サイクルに引き続くものであり、
そのさらなるリスニング相における逆起電力電圧および、起電力電圧が基準電圧値に等しい値に到達する時を監視するステップと、
基準遅延時間に等しい、基準電圧点に関する時間遅延を伴い対応する駆動相に駆動信号を供給するステップとを
含む、前記方法が提供される。
【００１７】
好ましくは、前記方法はさらに、単一の相の２つの隣接するリスニングサイクルについての逆起電力電圧グラフを比較すること、および以下のステップ、即ち、
両方のサイクルについての極値を比較し、
後のサイクルの極限の逆起電力電圧値が以前のサイクルの対応する値よりも小さい場合に、以後の駆動サイクルについての基準遅延時間を低減し、
後のサイクルの極限の逆起電力電圧値が以前のサイクルの対応する値よりも大きい場合に、以後の駆動サイクルについての基準遅延時間を増大するステップ、及び、
両方のグラフの勾配を比較し、
後のサイクルの逆起電力電圧の勾配が以前のサイクルについての逆起電力電圧の勾配よりも小さい場合に、以後の駆動サイクルについての基準電圧値を増大し、
後のサイクルの逆起電力電圧の勾配が以前のサイクルについての逆起電力電圧の勾配よりも大きい場合に、以後の駆動サイクルについての基準電圧値を低減するステップ
のうちの少なくとも１つを実行することを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
ここで、本発明の実施形態を添付図面に関して説明する。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態は、植込み型血液ポンプ内で利用されるＤＣブラシレスモータを調整するためのシステムおよび方法に言及する。システムおよび方法は密接に関係しているので、それらは以下の説明において同時に述べる。
【００２０】
詳細には、好ましい実施形態の方法およびシステムは、モータへのトルク要求条件の変化を補償するためにＤＣブラシレスモータにおけるステータ相に供給される駆動信号のタイミングを調整することに関連している。本発明の好ましい実施形態のシステムの詳細が図１に示されている。ＤＣブラシレスモータは、３つの固定した相４、５および６ならびに回転永久磁石構成８を備える。磁石構成８の位置は相４〜６に関して変化し得る。重要な側面は、駆動信号が相に供給された時に、通電された相と磁石構成との間の磁力が磁石構成の回転を生じ、従ってＤＣブラシレスモータを駆動する、ということである。この目的で、交番する駆動信号が相４、５および６に供給され、それにより駆動信号が供給されるたびごとに、スイッチングサイクルを規定するために、２つの相が駆動信号を受信し、それらは「駆動サイクル」にある、または「駆動相」であると言われ、そして１つの相は駆動信号を受信せず、それらは「リスニングサイクル」にある、または「リスニング相」であると言われる。表現「リスニング相」は、ロータの回転がこの相において逆起電力電圧を生成することから使用される。この電圧は、永久磁石構成に関する相の位置の情報を得るために検出および処理することができる。時間に関するこの位置のあらゆるシフトはモータへのトルク要求条件（ｔｏｒｑｕｅ  ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ）の変化を示し、それは通常、ＤＣブラシレスモータの動作条件の変動に起因する。条件の変動の１例は、外部要因に起因する血液の温度の変化または血液の流体動力学の変化である。
【００２１】
ロータ／ステータシステム４、５、６および８の他に、図１のシステムは、整流子３、パルス幅変調器２および速度コントローラ１をさらに含む。整流子３は、一組の電子スイッチによりシステムが各々の特定の相をオン／オフに切り替えることを可能にするインバータブリッジを備えるハードウェア装置である。整流子３によって各種相に供給される駆動信号は、連続電圧ではなく一連の方形パルスである。この一連の方形パルスのパルス幅は、システムに導入されるエネルギーおよびロータの回転速度を規定する。パルス幅変調器２は、このパルス幅を規定し整流子３を適切に命令する役割を担う。最終的に、ロータ／ステータシステムの駆動特性を規定することは速度コントローラ１に委ねられる。ブラシレスＤＣモータの動作を最適化できるように、速度コントローラ１は、対応するスイッチングサイクルのリスニング相において生成された逆起電力の測定を使用する。これらの測定は、検出器７によって実行され、計算器９によって処理される。この逆起電力電圧は相４、５および６に関する磁石の位置を指示しているので、発生した逆起電力の情報は、定常パラメータからの逸脱が検出された時に絶えず駆動パラメータを調整するために使用され、こうしてシステムの全効率を改善する。
【００２２】
調整をさらに詳細に説明するために、図２に提示されたロータ／ステータシステムの変化した回転構成位置を検討する必要があろう。永久磁石構成の磁極は、Ｎｌ、ＳｌおよびＮ２、Ｓ２で表記されている。この特定の駆動サイクルにおける２つの通電相は、ＳおよびＮで表現されている。第３の無表記の相は特定のスイッチングサイクルの間に駆動信号を受信せず、生成された逆起電力電圧を測定するために使用される。従って、それはこの特定のサイクルにわたり「リスニング」相である。
【００２３】
バランスのとれた回転動力学を有するために、相への駆動信号は、各相が特定のスイッチングサイクルに応じて駆動相またはリスニング相であるように絶えず変化する。モータの特定の構成のために、各スイッチングサイクルにわたり、特定のリスニング相において生成される逆起電力電圧は、最小値と最大値との間で、またはその逆も同様に最大値と最小値との間で変化する。この電圧ダイナミクスの詳細については図３〜５に例示されている。
【００２４】
図３の左上隅の形状（ｓｈａｐｅ；シェープ、形態、図形）３０４は、４つの駆動サイクルの間に単一の相において測定される電圧を表している。形状の線３１０は、相がリスニング相として使用されるサイクルの間の測定された逆起電力電圧を例示している。線３１０の下方のランピング形成部（ｒａｍｐｉｎｇ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ；傾斜形成部、ランプ形成部）は、たとえ相がこの特定の駆動サイクルにおいて通電されていなくても、他の２つの相に送られたＤＣ駆動信号からの何らかの干渉が依然として検出されるという事実によって規定される。駆動信号は通常、通常０ないし１２Ｖで発振する一連の方形パルスである。ランピング形成部の最下線は“ｏｆｆ”サイクルによって規定され、頂部線３１０は駆動信号の“ｏｎ”ステップによって規定され、それによりランプ形成部の「厚さ」は他の相における駆動信号による干渉の振幅を表現する。同時に、線３１０によって例示されたランプ形成部の勾配は、最小値から最大値までの逆起電力電圧変化を表している。線３１０によって規定された駆動信号の“ｏｎ”ステップは、明らかにより良好に規定されており常に利用可能であるが、ランピング形成部の最下線によって規定された“ｏｆｆ”線はＰＷＭが１００％であれば規定されず、その時“ｏｆｆ”ステップは存在せず、ランプ形成部は単一の線３１０によって代替される。このように、発明人らの今後の極値についての計算および参照は線３１０の最小値および最大値に言及する。しかし、類似の検討および計算が“ｏｆｆ”線にも適用可能であろうし、この線を使用することが依然として本発明の範囲内にあるはずであることは当業者には明らかであろう。
【００２５】
形状３０４の中央の主矩形体は、特定の相が駆動信号を受信する２つの連続するスイッチングサイクルを例示している。上述の通り、矩形形状は、０ないし１２ボルトで変化する方形信号の駆動列を表している。最後に、図３における形状３０４の右のランピング形成部は、この特定の相の別のリスニングサイクルを表している。回転した磁気構成に関するこの相の特定の位置のために、この時、発生した逆起電力電圧は反対方向で最大値から最小値へ移動する。やはり、発生した逆起電力電圧は他の２つの相における駆動信号の干渉に重なり合い、そして単一の線３０３の代わりに、ランプ形成部の偏菱形の形状が見られる。
【００２６】
左のランプ形成部の上昇する上辺３１０および形状３０４の右のランプ形成部の下降する上辺３０３は、ＤＣブラシレスモータの調整のために本発明の好ましい実施形態によって使用される。例示した例においてこれらの２つのランプ形成部は、任意の相の２つの隣接するリスニングサイクルの間に逆起電力検出器７によって測定された逆起電力電圧を表しているが、それはまた非隣接サイクルについても行うことができる。調整はいくつかの段階で行われる。
【００２７】
最初に、図１における逆起電力計算器９は、単一のリスニングサイクルの信号を処理し、増加または減少する逆起電力電圧信号における最小値と最大値との間の中間点電圧値を計算する。加えて、計算された中間点値から最終的な最小値または最大値に変化する逆起電力電圧についての時間遅延もまた計算される。計算された中間点ＥＭＦ電圧値は基準電圧値を規定し、最終的な極値に到達するための逆起電力の計算された時間遅延は基準遅延時間を規定する。これらの値はその後、次のスイッチングサイクルの間に使用される。検出器７は、この電圧が基準電圧点に到達する時を確定するために新しいリスニング相からの逆起電力電圧を監視するために使用される。システムは、速度コントローラ１がパルス幅変調器２および整流子３に命令して、基準電圧点に関する時間遅延を伴い対応する駆動相に駆動信号を供給するように構成されており、その時間遅延は先行サイクルについて計算された基準遅延時間に等しい。
【００２８】
ポンプの作業環境のいかなる変化も存在しない完全な状態において、相の各種リスニングサイクルからの測定された逆起電力電圧は、最小値から最大値へ、そして最大値から最小値へ変化し、各リスニングサイクルについての最小値および最大値はほぼ同じであろう。これは、調整されたＤＣブラシレスモータシステムを提示している図３の形状３０４に例示されている。上辺３０４および３０３は対応する等しい最大値および最小値を有しており、その図は対称であり、そして左右のランプ形成部は中央の矩形形状に関して同じ勾配を規定していることがわかる。
【００２９】
しかし、前述の通り、血液ポンプの実際の動作環境は種々の理由で急速に変化し得る。従って、対応する相への駆動信号のタイミングは変更される必要があろう。好ましい実施形態のシステムは、同時にまたは連続的に、２つの調整ルーチンを実行する。
【００３０】
それらのうちの１つが図３の形状３０８に例示されており、相の後半のリスニングサイクルの後半の逆起電力電圧信号（形状の右のランプ形成部）は、相の前半のリスニングサイクルの逆起電力電圧信号（形状の左のランプ形成部）の最小値および最大値よりも小さい最小値および最大値を有する。これは、駆動電圧信号が過度に遅く駆動相に送信されたという指標である。従って、速度コントローラは、整流子に対し所定量の時間により駆動信号を加速するように命令を生じる。この時間は特定の用途に応じて異なることができ、本発明を実行にとって本質的ではない。これは反復プロセスであり、２つの隣接するリスニングサイクルについて測定された逆起電力の対応する最大値および最小値がほぼ等しくなるまで、さらなる測定および調整が実行される。
【００３１】
反対の状況は図３の形状３０９に例示されており、ここで後半のリスニングサイクルにおいて測定された逆起電力最大値および最小値は前半のリスニングサイクルにおける対応する値よりも高い。これは、駆動信号が過度に早く対応する駆動相に送信されていることを指示している。従って、速度コントローラ１は、所定量の時間によりファイヤリング信号を遅延させるように整流子に命令を出すであろう。やはり反復的な測定および調整が、システムが調整されるまで実行される。
【００３２】
一連の隣接するリスニング相について測定された逆起電力電圧の上辺のシーケンスだけを提示する簡略化したグラフが図４に提示されている。簡単のために、中間の駆動サイクルは省略されている。対応するリスニングサイクル１０２および１０１の間に測定された逆起電力の谷１０７および１０８の間のオフセット１０５は、駆動信号が過度に遅くファイヤされたことを指示している。他方、対応するピーク間のオフセット１０４は、駆動信号が過度に早くファイヤされており、遅延を導入する必要があることを指示している。
【００３３】
異なる状況が図３の形状３０５により例示されている。この場合、２つの隣接するリスニングサイクルの最大値および最小値はほぼ等しいが、２つの隣接するリスニング相（形状３０５における左右のランピング形成部）の逆起電力電圧の勾配は異なる。形状３０５に例示された特定の場合において、第２のリスニングサイクルは第１のリスニングサイクルよりも小さい勾配を有する。これは、電圧基準レベルとして仮定されていた逆起電力の中間点が過度に低いことを指示している。従って、以後のスイッチングサイクルの逆起電力電圧についての基準値は所定のステップだけ増大される。
【００３４】
他方、形状３０６における配置は、第２のリスニングサイクルの逆起電力電圧勾配が第１のリスニングサイクルのそれよりも高く、基準逆起電力電圧中間点が過度に高いことを指示している。そのような配置が見られた場合、速度コントローラ１は所定のステップで基準中間点電圧を減少させるための命令を出す。以前の場合と同様に、これらの調整は反復的であり、図３の左上隅のそれのようなバランスのとれた対称図形が得られるまで実行される。好適に調整されたシステムの測定された逆起電力信号についての簡略化したリスニング相のグラフだけが図５に例示されている。このグラフは、好適に調整されたシステムの隣接するリスニング相の逆起電力電圧が等しい極値および勾配をどのように有するかを明確に示している。
【００３５】
駆動信号のタイミングおよび逆起電力中間点基準レベルの調整は、事実上、駆動信号のタイミングに関連する。従って、たとえそれらが依然として２つの別個の調整であり互いに別個に実行できるとしても、これらの２つの調整は組合わされた反復ルーチンにおいて一緒に実行されることが極めて推奨される。そのような計算および調整は、各駆動サイクルごとに、またはあるサイクル数おきにのみ実行することができる。
【００３６】
上述のルーチンは図３における左右のランプ形成部の上辺３１０および３０３により好適に実行され、従って、計算において使用される逆起電力電圧はすべて正になることが想定される。しかし、形状３０４の下辺が使用される場合、逆起電力電圧のゼロ交差点を中間点として使用することが望ましいかもしれない。
【００３７】
本発明に従ったシステムおよび方法がモータの作業環境の変化に対応してＤＣブラシレスモータを動的かつ連続的に調整するための有用な方法を提供することは、当業者には明らかであろう。
【００３８】
好ましい実施形態は植込み型血液ポンプの脈絡で説明したが、好ましい実施形態のシステムおよび方法があらゆる流体ポンプに、実際には、適切な調整をモータの作業方式に導入することによって周囲環境の変化が考慮されなければならない、あらゆるＤＣブラシレスモータに適用可能であることが理解される。１例は、駆動機構がＤＣブラシレスモータを含む、洗濯機の攪拌器に課せられる可変負荷である。
【００３９】
上記の説明は本発明の実施形態の一部だけを詳述している。修正は、当業者にとって明らかであろうし、本発明の範囲および精神を逸脱することなく行うことができる。
【００４０】
ここで使用された用語「備える」および「含む」ならびにそれらの文法的変異体は、包括的な意味で使用されており、「〜で構成される」という排他的な意味ではない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に従ったＤＣブラシレスモータシステムの概略図を図示している。
【図２】図１のＤＣブラシレスモータにおけるロータの回転中の各種ステップの略図を図示している。
【図３】図１のＤＣブラシレスモータにおける個々のリスニング相および通電相の隣接する駆動サイクルの見本の逆起電力電圧を図示している。
【図４】図１のＤＣブラシレスモータにおけるリスニング相の逆起電力電圧のグラフを図示している。
【図５】図１のＤＣブラシレスモータにおけるリスニング相の逆起電力電圧のグラフを図示している。
【符号の説明】
【００４２】
１  速度コントローラ
２  パルス幅変調器
３  整流子
４、５、６  固定した相
７  逆起電力検出器
８  回転永久磁石構成
９  計算器
【図１】
2009520454.tif 000003
【図２】
2009520454.tif 000004
【図３】
2009520454.tif 000005
【図４】
2009520454.tif 000006
【図５】
2009520454.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月10日(2007.10.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変化するトルク要求条件（ｔｏｒｑｕｅ  ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ）を補償するためにＤＣブラシレスモータの駆動信号を調整する（ｔｕｎｉｎｇ）ためのコントローラであって、前記モータはロータの回転が逆起電力電圧を生成するように構成されているロータを有しており、前記コントローラは、
それぞれ第１および第２の基準スイッチングサイクル間にロータの回転によって生成された逆起電力電圧を含む第１および第２のデータセットの検出のための検出器と、
前記第１および第２のデータセット内でデータによって規定された電圧範囲間の少なくとも１つの差および、前記第１および第２のデータセット内でデータによって規定された電圧の変化率間の少なくとも１つの差を決定するために、前記第１および第２のデータセットを処理するための計算器であって、前記計算器はスイッチングサイクルのさらなる（ｆｕｒｔｈｅｒ、別の）対に関係するデータセット間の同様の差（ｌｉｋｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ）を縮小する目的で調整された駆動信号を規定するために前記差に応答する、該計算機と、
を備えた前記コントローラ。
【請求項２】
前記第１および第２のデータセットは各々グラフとして描画可能である、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項３】
前記計算器は、
第１のデータセットにおけるデータによって規定された電圧範囲の第１の中間点を計算することと、
第２のデータセットにおけるデータによって規定された電圧範囲の第２の中間点を計算することと、
第１および第２の中間点間の差を計算すること
によって、前記第１および第２のデータセットの電圧範囲間の少なくとも１つの差を決定するように適応されている、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項４】
変化するトルク要求条件を補償するためにＤＣブラシレスモータを調整する方法であって、前記モータはロータを有しており、前記モータはロータの回転が２つの極値間で変化する逆起電力電圧を生成するように構成されており、前記方法は、
少なくとも１つの第１の基準スイッチングサイクルにわたり、
第１の逆起電力電圧グラフを規定するために第１の基準スイッチングサイクルの間に生成された逆起電力電圧を検出するステップと、
基準電圧値を規定するために極値間の中間点値に対応する逆起電力電圧を決定するステップと、
基準遅延時間を規定するために中間点値から最終極値まで変化する逆起電力電圧についての時間遅延を計算するステップと、

少なくとも１つの第２の基準スイッチングサイクルにわたり、
基準電圧点に関して時間遅延を有する駆動信号を供給するステップであって、その時間遅延は基準遅延時間に等しい、該ステップと、
第２の逆起電力電圧グラフを規定するために第２の基準スイッチングサイクルの間に生成された逆起電力電圧を検出するステップと、

両方のグラフについての極値を比較し、対応する極値間に差が存在する場合に基準遅延時間を修正するステップ、および
両方のグラフの勾配を比較し、勾配が異なる場合に電圧基準値を修正するステップ
を実行するために第１の逆起電力電圧グラフを第２の逆起電力電圧グラフと比較するステップと、

第１および第２の基準サイクルに引き続く少なくとも１つのさらなるスイッチングサイクルにわたり、
修正された基準電圧値に等しい値に逆起電力電圧が到達する時を決定するステップと、
修正された基準電圧点に関する時間遅延を有する駆動信号を供給するステップであって、その時間遅延は修正された基準遅延時間に等しい該ステップと、
を含む前記方法。
【請求項５】
変化するトルク要求条件を補償するためにＤＣブラシレスモータを調整する方法であって、前記モータはロータおよびステータを有しており、前記ステータは少なくとも３つの相を含んでおり、スイッチングサイクルにおいて交番する駆動信号が少なくとも３つの相のうちの少なくとも２つに同時に供給され、それにより各スイッチングサイクルは、そのサイクルの間に駆動信号を受信する少なくとも２つの相にとって駆動サイクルであり、そして同じスイッチングサイクルはそのサイクルの間に非通電とされる少なくとも１つの相にとってリスニングサイクルであり、前記モータは、所与のスイッチングサイクルにわたり、ロータの回転が、２つの極値間で変化する逆起電力電圧を少なくとも１つのリスニング相において生成するように構成されており、前記方法は、
少なくとも１つの第１の基準スイッチングサイクルにわたり、
第１の逆起電力電圧グラフを規定するために第１の基準サイクルのリスニング相において逆起電力電圧を検出するステップと、
基準電圧値を規定するために極値間の中間点値に対応する逆起電力電圧を決定するステップと、
基準遅延時間を規定するために中間点値から最終極値まで変化する逆起電力電圧についての時間遅延を計算するステップと、

少なくとも１つの第２の基準スイッチングサイクルにわたり、
基準電圧点に関する時間遅延を伴い第２の基準スイッチングサイクルの駆動相に駆動信号を供給するステップであって、その時間遅延は基準遅延時間に等しい、該ステップと、
第２の逆起電力電圧グラフを規定するために第２の基準スイッチングサイクルのリスニング相において逆起電力電圧を検出するステップと、

両方のグラフについての極値を比較し、対応する極値間に差が存在する場合に基準遅延時間を修正するステップ、および
両方のグラフの勾配を比較し、勾配が異なる場合に電圧基準値を修正するステップ
を実行するために、第１の逆起電力電圧グラフを第２の逆起電力電圧グラフと比較するステップと、

第１および第２の基準サイクルに引き続く少なくとも１つのさらなるスイッチングサイクルにわたり、
修正された基準電圧値に等しい値に逆起電力電圧が到達する時を決定するステップと、
修正された基準電圧点に関する時間遅延を伴いさらなるスイッチングサイクルの駆動相に駆動信号を供給するステップであって、その時間遅延は修正された基準遅延時間に等しい、該ステップと、
を含む前記方法。
【請求項６】
基準遅延時間を修正することは、
第２の逆起電力グラフの極限（ｅｘｔｒｅｍｅ）の逆起電力電圧値が第１の逆起電力グラフの対応する値よりも小さい場合に、基準遅延時間を低減することと、
第２の逆起電力グラフの極限の逆起電力電圧値が第１の逆起電力グラフの対応する値よりも大きい場合に、基準遅延時間を増大することとを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
基準電圧値を修正することは、
第２の逆起電力グラフの勾配が第１の逆起電力グラフの勾配よりも小さい場合に、基準電圧値を増大することと、
第２の逆起電力グラフの勾配が第１の逆起電力電圧グラフの勾配よりも大きい場合に、基準電圧値を低減することとを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
さらなるスイッチングサイクルは第２の基準サイクルに隣接しており、および／または、第１及び第２の比較されたリスニングサイクルは隣接している、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記調整は、各スイッチングサイクルごとに、または、ある数の（ｅａｃｈ  ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ）スイッチングサイクルごとに行われる、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
モータは流体ポンプに含まれており、前記調整は流体特性および／または圧送流体の流体動力学特性の変動に応答する、請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
流体ポンプは植込み型医療機器に含まれており、流体は血液である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ロータおよびステータを備えたＤＣブラシレスモータシステムであって、前記ステータは少なくとも３つの相を含んでおり、スイッチングサイクルの間、交番する駆動信号が少なくとも３つの相のうちの少なくとも２つに同時に供給され、それにより各スイッチングサイクルは、そのスイッチングサイクルの間に駆動信号を受信する少なくとも２つの相にとって駆動サイクルであり、そしてそのサイクルの間に非通電とされる少なくとも１つのリスニング相にとってリスニングサイクルであり、前記モータシステムは、所与のスイッチングサイクルにわたり、ロータの回転が、２つの極値間で変化する逆起電力電圧を少なくとも１つのリスニング相において生成するように構成されており、前記システムはさらに、
リスニング相からの逆起電力電圧を検出するためのセンサと、
前記センサと関係しており、基準スイッチングサイクルの間に２つの対応する極値間の中間点電圧値に等しい基準電圧値を決定し、中間点値から最終極値まで変化する逆起電力電圧の遅延時間に等しい基準遅延時間を計算するために構成された処理手段と、
基準サイクルに引き続く（ｆｕｒｔｈｅｒ  ｔｏ）少なくとも１つのサイクルの間に、決定された基準遅延時間に等しい基準電圧値に関する遅延を伴い対応する駆動相に駆動信号を供給するための制御手段と
を備え、
前記処理手段は、さらに、少なくとも１つの相の２つのリスニングサイクルについての逆起電力電圧グラフを比較すること、および以下のステップ、即ち、
両方のサイクルの極値を比較し、対応する極値間に差が存在する場合に基準遅延時間を修正するステップ、及び、
両方のグラフの勾配を比較し、勾配が異なる場合に、以前に決定した中間点値に関する電圧基準値を修正し、修正された基準電圧値に関する時間遅延を適用するステップ、
のうちの少なくとも１つを実行することを含むように構成されている、ＤＣブラシレスモータシステム。
【請求項１３】
基準遅延時間を修正することは、
後のサイクルの極限（ｅｘｔｒｅｍｅ）の逆起電力電圧値が以前のサイクルの対応する値よりも小さい場合に、以後の駆動サイクルについての基準遅延時間を低減することと、
後のサイクルの極限の逆起電力電圧値が以前のサイクルの対応する値よりも大きい場合に、以後の駆動サイクルについての基準遅延時間を増大することとを含む、請求項１２に記載のＤＣブラシレスモータシステム。
【請求項１４】
基準電圧値を修正することは、
後のサイクルの逆起電力電圧の勾配が以前のサイクルの逆起電力電圧の勾配よりも小さい場合に、以後の駆動サイクルについての基準電圧値を増大することと、
後のサイクルの逆起電力電圧の勾配が以前のサイクルの逆起電力電圧の勾配よりも大きい場合に、以後の駆動サイクルについての基準電圧値を低減することとを含む、請求項１２に記載のＤＣブラシレスモータシステム。
【請求項１５】
スイッチングサイクルは基準サイクルに隣接しており、および／または、２つの比較されたリスニングサイクルは隣接している、請求項１２に記載のＤＣブラシレスモータシステム。
【請求項１６】
前記調整は、各スイッチングサイクルごとに、または、ある数の（ｅａｃｈ  ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ）スイッチングサイクルごとに行われる、請求項１２に記載のＤＣブラシレスモータシステム。
【請求項１７】
前記システムは、流体ポンプを含むように構成され、前記調整は流体特性および／または圧送流体の流体動力学特性の変動に応答するように要求される、請求項１２に記載のＤＣブラシレスモータシステム。
【請求項１８】
流体ポンプは植込み型医療機器に含まれており、流体は血液である、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
血液ポンプに組み込まれたＤＣブラシレスモータを調整する方法であって、血液特性または血液動力学特性の変動に起因するトルク要求条件の変化を検出するために逆起電力電圧の測定が使用され、前記方法はトルク要求条件の変化を補償するためにモータへの駆動信号のタイミングを変えることを含んでおり、前記モータはロータおよびステータを備えており、前記ステータは少なくとも３つの相を含んでおり、交番する駆動信号が少なくとも３つの相のうちの少なくとも２つに同時に供給され、それにより各スイッチングサイクルは、駆動信号を受信する少なくとも２つの相にとって駆動サイクルであり、そして同じスイッチングサイクルはそのサイクルの間に非通電とされる少なくとも１つのリスニング相にとってリスニングサイクルであり、前記モータは、所与のスイッチングサイクルにわたり、ロータの回転が、２つの極値間で変化する逆起電力電圧を少なくとも１つのリスニング相において生成するように構成されており、前記方法は、
少なくとも１つの基準スイッチングサイクルにわたり、
少なくとも１つのリスニング相から逆起電力電圧を検出するステップと、
基準電圧値を規定するために極値間の中間点値に対応する逆起電力電圧を決定するステップと、
基準遅延時間を規定するために中間点値から最終極値まで変化する逆起電力電圧についての時間遅延を計算するステップと、
その後、さらなる（ｆｕｒｔｈｅｒ；別の）少なくとも１つのリスニング相および少なくとも２つの駆動相のさらなる組を有する少なくとも１つのさらなるスイッチングサイクルにわたり、そのさらなるサイクルは基準サイクルに引き続くものであり、
そのさらなるリスニング相における逆起電力電圧を監視し、および、起電力電圧が基準電圧値に等しい値に到達する時を監視するステップと、
基準遅延時間に等しい、基準電圧点に関する時間遅延を伴い対応する駆動相に駆動信号を供給するステップとを
含み、

前記方法はさらに、単一の相の２つの隣接するリスニングサイクルについての逆起電力電圧グラフを比較すること、および以下のステップ、即ち、

両方のサイクルについての極値を比較し、
後のサイクルの極限の逆起電力電圧値が以前のサイクルの対応する値よりも小さい場合に、以後の駆動サイクルについての基準遅延時間を低減し、
後のサイクルの極限の逆起電力電圧値が以前のサイクルの対応する値よりも大きい場合に、以後の駆動サイクルについての基準遅延時間を増大するステップ、及び、

両方のグラフの勾配を比較し、
後のサイクルの逆起電力電圧の勾配が以前のサイクルについての逆起電力電圧の勾配よりも小さい場合に、以後の駆動サイクルについての基準電圧値を増大し、
後のサイクルの逆起電力電圧の勾配が以前のサイクルについての逆起電力電圧の勾配よりも大きい場合に、以後の駆動サイクルについての基準電圧値を低減するステップ
のうちの少なくとも１つを実行することを含む、前記方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明のひとつの態様によると、変化するトルク要求条件（ｔｏｒｑｕｅ  ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ）を補償するためにＤＣブラシレスモータの駆動信号を調整する（ｔｕｎｉｎｇ）ためのコントローラであって、前記モータはロータの回転が逆起電力電圧を生成するように構成されているロータを有しており、前記コントローラは、
それぞれ第１および第２の基準スイッチングサイクル間にロータの回転によって生成された逆起電力電圧を含む第１および第２のデータセットの検出のための検出器と、
前記第１および第２のデータセット内でデータによって規定された電圧範囲間の少なくとも１つの差および、前記第１および第２のデータセット内でデータによって規定された電圧の変化率間の少なくとも１つの差を決定するために、前記第１および第２のデータセットを処理するための計算器であって、前記計算器はスイッチングサイクルのさらなる（ｆｕｒｔｈｅｒ、別の）対に関係するデータセット間の同様の差（ｌｉｋｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ）を縮小する目的で調整された駆動信号を規定するために前記差に応答する、該計算機と、
を備えた前記コントローラが提供される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
好ましくは、前記第１および第２のデータセットは各々グラフとして描画可能である。
ひとつの実施の形態によると、前記計算器は、
第１のデータセットにおけるデータによって規定された電圧範囲の第１の中間点を計算することと、
第２のデータセットにおけるデータによって規定された電圧範囲の第２の中間点を計算することと、
第１および第２の中間点間の差を計算すること
によって、前記第１および第２のデータセットの電圧範囲間の少なくとも１つの差を決定するように適応されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の第２の態様によると、変化するトルク要求条件を補償するためにＤＣブラシレスモータを調整する方法であって、前記モータはロータを有しており、前記モータはロータの回転が２つの極値間で変化する逆起電力電圧を生成するように構成されており、前記方法は、
少なくとも１つの第１の基準スイッチングサイクルにわたり、
第１の逆起電力電圧グラフを規定するために第１の基準スイッチングサイクルの間に生成された逆起電力電圧を検出するステップと、
基準電圧値を規定するために極値間の中間点値に対応する逆起電力電圧を決定するステップと、
基準遅延時間を規定するために中間点値から最終極値まで変化する逆起電力電圧についての時間遅延を計算するステップと、

少なくとも１つの第２の基準スイッチングサイクルにわたり、
基準電圧点に関して時間遅延を有する駆動信号を供給するステップであって、その時間遅延は基準遅延時間に等しい、該ステップと、
第２の逆起電力電圧グラフを規定するために第２の基準スイッチングサイクルの間に生成された逆起電力電圧を検出するステップと、

両方のグラフについての極値を比較し、対応する極値間に差が存在する場合に基準遅延時間を修正するステップ、および
両方のグラフの勾配を比較し、勾配が異なる場合に電圧基準値を修正するステップ
を実行するために第１の逆起電力電圧グラフを第２の逆起電力電圧グラフと比較するステップと、

第１および第２の基準サイクルに引き続く少なくとも１つのさらなるスイッチングサイクルにわたり、
修正された基準電圧値に等しい値に逆起電力電圧が到達する時を決定するステップと、
修正された基準電圧点に関する時間遅延を有する駆動信号を供給するステップであって、その時間遅延は修正された基準遅延時間に等しい該ステップと、
を含む前記方法が提供される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の第３の態様によると、変化するトルク要求条件を補償するためにＤＣブラシレスモータを調整する方法であって、前記モータはロータおよびステータを有しており、前記ステータは少なくとも３つの相を含んでおり、スイッチングサイクルにおいて交番する駆動信号が少なくとも３つの相のうちの少なくとも２つに同時に供給され、それにより各スイッチングサイクルは、そのサイクルの間に駆動信号を受信する少なくとも２つの相にとって駆動サイクルであり、そして同じスイッチングサイクルはそのサイクルの間に非通電とされる少なくとも１つの相にとってリスニングサイクルであり、前記モータは、所与のスイッチングサイクルにわたり、ロータの回転が、２つの極値間で変化する逆起電力電圧を少なくとも１つのリスニング相において生成するように構成されており、前記方法は、
少なくとも１つの第１の基準スイッチングサイクルにわたり、
第１の逆起電力電圧グラフを規定するために第１の基準サイクルのリスニング相において逆起電力電圧を検出するステップと、
基準電圧値を規定するために極値間の中間点値に対応する逆起電力電圧を決定するステップと、
基準遅延時間を規定するために中間点値から最終極値まで変化する逆起電力電圧についての時間遅延を計算するステップと、

少なくとも１つの第２の基準スイッチングサイクルにわたり、
基準電圧点に関する時間遅延を伴い第２の基準スイッチングサイクルの駆動相に駆動信号を供給するステップであって、その時間遅延は基準遅延時間に等しい、該ステップと、
第２の逆起電力電圧グラフを規定するために第２の基準スイッチングサイクルのリスニング相において逆起電力電圧を検出するステップと、

両方のグラフについての極値を比較し、対応する極値間に差が存在する場合に基準遅延時間を修正するステップ、および
両方のグラフの勾配を比較し、勾配が異なる場合に電圧基準値を修正するステップ
を実行するために、第１の逆起電力電圧グラフを第２の逆起電力電圧グラフと比較するステップと、

第１および第２の基準サイクルに引き続く少なくとも１つのさらなるスイッチングサイクルにわたり、
修正された基準電圧値に等しい値に逆起電力電圧が到達する時を決定するステップと、
修正された基準電圧点に関する時間遅延を伴いさらなるスイッチングサイクルの駆動相に駆動信号を供給するステップであって、その時間遅延は修正された基準遅延時間に等しい、該ステップと、
を含む前記方法が提供される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
好ましくは、基準遅延時間を修正することは、
第２の逆起電力グラフの極限（ｅｘｔｒｅｍｅ）の逆起電力電圧値が第１の逆起電力グラフの対応する値よりも小さい場合に、基準遅延時間を低減することと、
第２の逆起電力グラフの極限の逆起電力電圧値が第１の逆起電力グラフの対応する値よりも大きい場合に、基準遅延時間を増大することとを含む。
さらに好ましくは、基準電圧値を修正することは、
第２の逆起電力グラフの勾配が第１の逆起電力グラフの勾配よりも小さい場合に、基準電圧値を増大することと、
第２の逆起電力グラフの勾配が第１の逆起電力電圧グラフの勾配よりも大きい場合に、基準電圧値を低減することとを含む。
好ましくは、さらなるスイッチングサイクルは第２の基準サイクルに隣接しており、および／または、第１及び第２の比較されたリスニングサイクルは隣接している。
好ましくは、前記調整は、各スイッチングサイクルごとに、または、ある数の（ｅａｃｈ  ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ）スイッチングサイクルごとに行われる。
さらに好ましくは、モータは流体ポンプに含まれており、前記調整は流体特性および／または圧送流体の流体動力学特性の変動に応答する。
また、さらに好ましくは、流体ポンプは植込み型医療機器に含まれており、流体は血液である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の第４の態様によると、ロータおよびステータを備えたＤＣブラシレスモータシステムであって、前記ステータは少なくとも３つの相を含んでおり、スイッチングサイクルの間、交番する駆動信号が少なくとも３つの相のうちの少なくとも２つに同時に供給され、それにより各スイッチングサイクルは、そのスイッチングサイクルの間に駆動信号を受信する少なくとも２つの相にとって駆動サイクルであり、そしてそのサイクルの間に非通電とされる少なくとも１つのリスニング相にとってリスニングサイクルであり、前記モータシステムは、所与のスイッチングサイクルにわたり、ロータの回転が、２つの極値間で変化する逆起電力電圧を少なくとも１つのリスニング相において生成するように構成されており、前記システムはさらに、
リスニング相からの逆起電力電圧を検出するためのセンサと、
前記センサと関係しており、基準スイッチングサイクルの間に２つの対応する極値間の中間点電圧値に等しい基準電圧値を決定し、中間点値から最終極値まで変化する逆起電力電圧の遅延時間に等しい基準遅延時間を計算するために構成された処理手段と、
基準サイクルに引き続く（ｆｕｒｔｈｅｒ  ｔｏ）少なくとも１つのサイクルの間に、決定された基準遅延時間に等しい基準電圧値に関する遅延を伴い対応する駆動相に駆動信号を供給するための制御手段と
を備え、
前記処理手段は、さらに、少なくとも１つの相の２つのリスニングサイクルについての逆起電力電圧グラフを比較すること、および以下のステップ、即ち、
両方のサイクルの極値を比較し、対応する極値間に差が存在する場合に基準遅延時間を修正するステップ、及び、
両方のグラフの勾配を比較し、勾配が異なる場合に、以前に決定した中間点値に関する電圧基準値を修正し、修正された基準電圧値に関する時間遅延を適用するステップ、
のうちの少なくとも１つを実行することを含むように構成されている、ＤＣブラシレスモータシステムが提供される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
好ましくは、基準遅延時間を修正することは、
後のサイクルの極限（ｅｘｔｒｅｍｅ）の逆起電力電圧値が以前のサイクルの対応する値よりも小さい場合に、以後の駆動サイクルについての基準遅延時間を低減することと、
後のサイクルの極限の逆起電力電圧値が以前のサイクルの対応する値よりも大きい場合に、以後の駆動サイクルについての基準遅延時間を増大することとを含む。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、好ましくは、基準電圧値を修正することは、
後のサイクルの逆起電力電圧の勾配が以前のサイクルの逆起電力電圧の勾配よりも小さい場合に、以後の駆動サイクルについての基準電圧値を増大することと、
後のサイクルの逆起電力電圧の勾配が以前のサイクルの逆起電力電圧の勾配よりも大きい場合に、以後の駆動サイクルについての基準電圧値を低減することとを含む。
好ましくは、スイッチングサイクルは基準サイクルに隣接しており、および／または、２つの比較されたリスニングサイクルは隣接している。
さらに好ましくは、前記調整は、各スイッチングサイクルごとに、または、ある数の（ｅａｃｈ  ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ）スイッチングサイクルごとに行われる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、好ましくは、前記システムは、流体ポンプを含むように構成され、前記調整は流体特性および／または圧送流体の流体動力学特性の変動に応答するように要求される。
さらに好ましくは、流体ポンプは植込み型医療機器に含まれており、流体は血液である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の他の態様によると、血液ポンプに組み込まれたＤＣブラシレスモータを調整する方法であって、血液特性または血液動力学特性の変動に起因するトルク要求条件の変化を検出するために逆起電力電圧の測定が使用され、前記方法はトルク要求条件の変化を補償するためにモータへの駆動信号のタイミングを変えることを含んでおり、前記モータはロータおよびステータを備えており、前記ステータは少なくとも３つの相を含んでおり、交番する駆動信号が少なくとも３つの相のうちの少なくとも２つに同時に供給され、それにより各スイッチングサイクルは、駆動信号を受信する少なくとも２つの相にとって駆動サイクルであり、そして同じスイッチングサイクルはそのサイクルの間に非通電とされる少なくとも１つのリスニング相にとってリスニングサイクルであり、前記モータは、所与のスイッチングサイクルにわたり、ロータの回転が、２つの極値間で変化する逆起電力電圧を少なくとも１つのリスニング相において生成するように構成されており、前記方法は、
少なくとも１つの基準スイッチングサイクルにわたり、
少なくとも１つのリスニング相から逆起電力電圧を検出するステップと、
基準電圧値を規定するために極値間の中間点値に対応する逆起電力電圧を決定するステップと、
基準遅延時間を規定するために中間点値から最終極値まで変化する逆起電力電圧についての時間遅延を計算するステップと、

その後、さらなる（ｆｕｒｔｈｅｒ；別の）少なくとも１つのリスニング相および少なくとも２つの駆動相のさらなる組を有する少なくとも１つのさらなるスイッチングサイクルにわたり、そのさらなるサイクルは基準サイクルに引き続くものであり、
そのさらなるリスニング相における逆起電力電圧を監視し、および、起電力電圧が基準電圧値に等しい値に到達する時を監視するステップと、
基準遅延時間に等しい、基準電圧点に関する時間遅延を伴い対応する駆動相に駆動信号を供給するステップとを
含み、
前記方法はさらに、単一の相の２つの隣接するリスニングサイクルについての逆起電力電圧グラフを比較すること、および以下のステップ、即ち、
両方のサイクルについての極値を比較し、
後のサイクルの極限の逆起電力電圧値が以前のサイクルの対応する値よりも小さい場合に、以後の駆動サイクルについての基準遅延時間を低減し、
後のサイクルの極限の逆起電力電圧値が以前のサイクルの対応する値よりも大きい場合に、以後の駆動サイクルについての基準遅延時間を増大するステップ、及び、
両方のグラフの勾配を比較し、
後のサイクルの逆起電力電圧の勾配が以前のサイクルについての逆起電力電圧の勾配よりも小さい場合に、以後の駆動サイクルについての基準電圧値を増大し、
後のサイクルの逆起電力電圧の勾配が以前のサイクルについての逆起電力電圧の勾配よりも大きい場合に、以後の駆動サイクルについての基準電圧値を低減するステップ
のうちの少なくとも１つを実行することを含む、前記方法が提供される。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
形状３０４の中央の主矩形体は、特定の相が駆動信号を受信する２つの連続するスイッチングサイクルを例示している。上述の通り、矩形形状は、０ないし１２ボルトで変化する方形信号の駆動列を表している。最後に、図３における形状３０４の右のランピング形成部は、この特定の相の別のリスニングサイクルを表している。回転した磁気構成に関するこの相の特定の位置のために、この時、発生した逆起電力電圧は反対方向で最大値から最小値へ移動する。やはり、発生した逆起電力電圧は他の２つの相における駆動信号の干渉に重なり合い、そして単一の線３１１の代わりに、ランプ形成部の偏菱形の形状３０３が見られる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
左のランプ形成部の上昇する上辺３１０および形状３０４の右のランプ形成部の下降する上辺３１１は、ＤＣブラシレスモータの調整のために本発明の好ましい実施形態によって使用される。例示した例においてこれらの２つのランプ形成部は、任意の相の２つの隣接するリスニングサイクルの間に逆起電力検出器７によって測定された逆起電力電圧を表しているが、それはまた非隣接サイクルについても行うことができる。調整はいくつかの段階で行われる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
ポンプの作業環境のいかなる変化も存在しない完全な状態において、相の各種リスニングサイクルからの測定された逆起電力電圧は、最小値から最大値へ、そして最大値から最小値へ変化し、各リスニングサイクルについての最小値および最大値はほぼ同じであろう。これは、調整されたＤＣブラシレスモータシステムを提示している図３の形状３０７に例示されている。上辺３１０および３１１は対応する等しい最大値および最小値を有しており、その図は対称であり、そして左右のランプ形成部は中央の矩形形状に関して同じ勾配を規定していることがわかる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
上記の説明は本発明の実施形態の一部だけを詳述している。修正は、当業者にとって明らかであろうし、本発明の範囲および精神を逸脱することなく行うことができる。例えば、一部の代替実施形態は逆起電力グラフを利用しない。もっと正確に言えば、１つのそのような実施形態では、２つの基準スイッチングサイクル間に検出された逆起電力電圧の記録として２つのデータセットが使用される。データセットは、メモリ内にディジタルに記憶された複数の値の形態であるとしてよい。これらの値は、データセットに記録された電圧の電圧範囲および／または変化率間の差の計算を考慮するために計算器３によってアクセス可能である。それらの差は引き続き別のスイッチングサイクルを調整するために使用される。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2009520454.tif 000008
【国際調査報告】
2009520454.tif 000009
2009520454.tif 000010
2009520454.tif 000011