(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
速度指令信号の入力により、駆動制御信号を生成する制御部と、
前記駆動制御信号の入力により、駆動信号を生成しモータに出力するモータ駆動部と、
を備え、
前記速度指令信号は、単位時間当たりのパルス数が回転速度となるパルス信号であり、
前記制御部は、
前記速度指令信号の入力期間で前記駆動制御信号を生成し、前記速度指令信号の入力停止期間で前記駆動制御信号の生成を停止することを繰り返すことで、前記モータが回転する運転期間と、非励磁状態で前記モータが停止する停止期間とを繰り返させるとともに、
前記運転期間と前記停止期間とを繰り返させることで、前記モータの１回転当たりの回転速度を、前記速度指令信号に対応する第１の回転速度より低速度の第２の回転速度とする、モータ駆動制御装置。
【請求項２】
前記モータは、ブラシレスＤＣモータである、請求項１に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項３】
前記運転期間の長さと、前記停止期間の長さと、前記運転期間と前記停止期間との合計の全期間の長さとは、前記第１の回転速度と前記第２の回転速度との比率によって設定される、請求項１または２に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項４】
前記第１の回転速度は、前記モータの回転を維持可能な単位時間当たりの下限回転数である、請求項１〜３のいずれか１つに記載のモータ駆動制御装置。
【請求項５】
前記下限回転数は、前記モータ駆動部が生成可能な駆動信号のパルス幅の下限値に対応する、請求項４に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項６】
前記モータ駆動部は、チューブ内の液体が送出されるように、前記チューブを押圧するローラを回転させるための前記モータを駆動し、
前記制御部は、前記停止期間において、前記チューブの押さえ度合いにより発生する前記モータの移動を検知した場合、非励磁状態から励磁状態にして前記モータを前記運転期間の終了時の停止位置に戻す制御を行う、請求項１〜５のいずれか１つに記載のモータ駆動制御装置。
【請求項７】
前記モータの位置を検出する位置検出器、を更に備え、
前記位置検出器は、前記速度指令信号と同期したパルス信号を出力し、当該パルス信号のカウント数に基づく検出信号を出力し、
前記制御部は、前記位置検出器から出力された検出信号に基づく前記モータの位置を記憶する、請求項６に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記停止期間中に前記位置検出器から出力された検出信号に基づくカウント数に基づいて、前記モータを前記停止位置に戻す駆動制御信号を生成する、請求項７に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項９】
前記速度指令信号は、外部装置が生成し、前記制御部に出力される、請求項１〜８のいずれか１つに記載のモータ駆動制御装置。
【請求項１０】
前記速度指令信号を生成する速度指令信号生成部、を更に備える、請求項１〜８のいずれか１つに記載のモータ駆動制御装置。
【請求項１１】
速度指令信号の入力期間において生成された駆動制御信号の入力により、駆動信号を生成しモータに出力する出力ステップと、
前記速度指令信号の入力停止期間において前記駆動制御信号の生成が停止されることにより、前記駆動信号の出力を停止する停止ステップと、
前記出力ステップと前記停止ステップとを繰り返すことで、前記モータが回転する運転期間と、非励磁状態で前記モータが停止する停止期間とを繰り返させる繰り返しステップと、
を含み、
前記速度指令信号は、単位時間当たりのパルス数が回転速度となるパルス信号であり、
前記繰り返しステップは、前記運転期間と前記停止期間とを繰り返させることで、前記モータの１回転当たりの回転速度を、前記速度指令信号に対応する第１の回転速度より低速度の第２の回転速度とする、モータ駆動制御方法。
【請求項１２】
モータと、
前記モータの駆動により回転することでチューブを押圧し、該チューブ内の液体を送出するローラと、
速度指令信号の入力により、駆動制御信号を生成する制御部と、前記駆動制御信号の入力により、駆動信号を生成し前記モータに出力するモータ駆動部とを有するモータ駆動制御装置と、
を備え、
前記速度指令信号は、単位時間当たりのパルス数が回転速度となるパルス信号であり、
前記制御部は、
前記速度指令信号の入力期間で前記駆動制御信号を生成し、前記速度指令信号の入力停止期間で前記駆動制御信号の生成を停止することを繰り返すことで、前記モータが回転する運転期間と、非励磁状態で前記モータが停止する停止期間とを繰り返させるとともに、
前記運転期間と前記停止期間とを繰り返させることで、前記モータの１回転当たりの回転速度を、前記速度指令信号に対応する第１の回転速度より低速度の第２の回転速度とする、チューブポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動装置、モータ駆動方法及びチューブポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポンプ装置として、チューブポンプが知られている。チューブポンプは、モータによりローラを回転させながらチューブを押し潰すことにより、チューブ内の液体を送出する。チューブポンプは、医療機器に使用されており、例えば、ブラシレスＤＣモータにより、ローラを有するロータを回転させる人工透析用ポンプ装置（血液ポンプ）が知られている。
【０００３】
例えば、人工透析用ポンプ装置では、ロータとブラシレスＤＣモータとの間に、減速機が設けられる。減速機は、血液ポンプのロータを低速で回転させ、また、低速回転でも高いトルクを発生させるために、必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２９０８３１号公報
【特許文献２】特開２０１５−１４６７２８号公報
【特許文献３】特開２００８−６７５６０号公報
【特許文献４】特開平１０−６６３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、利用者によっては、例えば、モータの仕様を下回る回転速度で、人工透析用ポンプ装置を動作させたいという要求がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、仕様範囲外の低速の回転速度でモータを回転させることができるモータ駆動制御装置、モータ駆動制御方法及びチューブポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るモータ駆動制御装置は、速度指令信号の入力により、駆動制御信号を生成する制御部と、前記駆動制御信号の入力により、駆動信号を生成しモータに出力するモータ駆動部と、を備え、前記速度指令信号は、単位時間当たりのパルス数が回転速度となるパルス信号であり、前記制御部は、前記速度指令信号の入力期間で前記駆動制御信号を生成し、前記速度指令信号の入力停止期間で前記駆動制御信号の生成を停止することを繰り返すことで、前記モータが回転する運転期間と、非励磁状態で前記モータが停止する停止期間とを繰り返させるとともに、前記運転期間と前記停止期間とを繰り返させることで、前記モータの１回転当たりの回転速度を、前記速度指令信号に対応する第１の回転速度より低速度の第２の回転速度とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、仕様範囲外の低速の回転速度でモータを回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施形態に係る血液ポンプが組み込まれる人工透析システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、図１に示す血液ポンプを説明するための図（１）である。
【図３】図３は、図１に示す血液ポンプを説明するための図（２）である。
【図４】図４は、図１に示すモータ装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】図５は、本実施形態で実行される間欠動作を説明するための図（１）である。
【図６】図６は、本実施形態で実行される間欠動作を説明するための図（２）である。
【図７】図７は、本実施形態に係るモータ位置保持機能の一例を示す図である。
【図８】図８は、図７に示すモータ位置保持機能により行われる処理を説明するフローチャートである。
【図９】図９は、本実施形態に係るモータ位置保持機能の別の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、図９に示すモータ位置保持機能により行われる処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態に係るモータ駆動制御装置、モータ駆動制御方法及びチューブポンプについて図面を参照して説明する。
【００１１】
（実施形態）
以下では、本実施形態に係るモータ駆動制御装置が用いられるチューブポンプが、人工透析システムの血液ポンプである場合について説明する。図１は、本実施形態に係る血液ポンプが組み込まれる人工透析システムの構成例を示す図である。
【００１２】
図１に示す人工透析システムは、血液ポンプ１、ダイアライザー３及び透析液供給装置４を有する。血液ポンプ１は、チューブ２を介して、患者Ｐの血液をダイアライザー３に搬送する（脱血）。ダイアライザー３は、半透膜と、透析液供給装置４から供給される透析液とにより、患者Ｐの血液に対して、老廃物除去、電解質維持、水分量維持の処理を行う。血液ポンプ１は、チューブ２を介して、ダイアライザー３により処理された血液を患者Ｐに戻す（返血）。
【００１３】
図２及び図３は、図１に示す血液ポンプ１を説明するための図である。図２に示すように、血液ポンプ１は、モータ装置１０、減速機２０及びポンプシステム３０を有する。なお、図２は、図１に示す血液ポンプ１を側面側から見た図であり、図３は、図１に示す血液ポンプ１をポンプシステム３０側から見た図である。
【００１４】
図２において、モータ装置１０は、減速機２０を介して、ポンプシステム３０のロータ３２に回転駆動力を供給する駆動源であり、後述するモータ１１を内蔵する。減速機２０は、モータ装置１０（モータ１１）の回転軸と接続され、モータ１１の回転速度を所定の減速比で減速する。ポンプシステム３０は、減速機２０の回転軸（出力軸）と接続される。
【００１５】
ポンプシステム３０は、図３に示すように、ハウジング３１と、ロータ３２と、ローラ支持部３３と、ローラ３４ａと、ローラ３４ｂとを有する。ハウジング３１は、内部にチューブ２及びロータ３２の収納空間が形成されている。チューブ２は、ハウジング３１が有する円弧状の内周壁面に沿って配設される。ロータ３２は、減速機２０の回転軸（出力軸）と接続される。
【００１６】
ローラ支持部３３は、ロータ３２と接続され、ロータ３２の回転とともに回転する。ローラ支持部３３の両端には、ローラ３４ａ及びローラ３４ｂがそれぞれ取り付けられている。ローラ支持部３３は、チューブ２を押圧するローラ３４ａ及びローラ３４ｂを回転自在に支持する。ローラ３４ａ及びローラ３４ｂは、ローラ支持部３３の回転とともに回転する。すなわち、ローラ３４ａ及びローラ３４ｂは、モータ装置１０（モータ１１）の駆動により回転することで、ハウジング３１の内周壁面に沿って配設されたチューブ２を押圧し、チューブ２内の液体（血液）を送出する。
【００１７】
図４は、図１に示すモータ装置１０の構成例を示すブロック図である。モータ装置１０は、図４に示すように、モータ１１と、制御部１２と、モータ駆動部１３と、エンコーダ（位置検出器の一例）１４と、ホール素子１５とを有する。
【００１８】
モータ１１は、減速機２０を介して、ポンプシステム３０と接続される。モータ１１は、例えば、３相のブラシレスＤＣモータである。モータ１１は、制御部１２及びモータ駆動部１３を含むモータ駆動制御装置により駆動制御される。なお、モータ駆動制御装置として、エンコーダ１４及びホール素子１５が含まれても良い。
【００１９】
モータ駆動部１３は、直流電源（図４のＤＣを参照）に接続され、制御部１２が生成した駆動制御信号（後述）の入力により、駆動信号を生成しモータ１１に出力する。例えば、モータ駆動部１３は、アナログ集積回路であるプリドライブ回路と、インバータ回路とを有する。インバータ回路は、プリドライブ回路から出力された出力信号に基づいてモータ１１に駆動信号を出力し、モータ１１が備える３つの電機子コイルに通電する。インバータ回路は、例えば、直流電源の両端に設けられた２つのスイッチ素子の直列回路の対が、３つの電機子コイルの各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に対してそれぞれ配置されて構成されている。２つのスイッチ素子の各対において、スイッチ素子同士の接続点に、モータ１１の各相の端子が接続されている。
【００２０】
プリドライブ回路は、駆動制御信号（後述）による制御に基づいて、インバータ回路を駆動するための出力信号を生成し、インバータ回路に出力する。出力信号としては、例えば、インバータ回路の各スイッチ素子に対応する６種類のスイッチング信号が出力される。これらの出力信号が出力されることで、それぞれの出力信号に対応するスイッチ素子がオン、オフ動作を行い、モータ１１に駆動信号が出力されてモータ１１の各相に電力が供給される。
【００２１】
ホール素子１５は、モータ１１（回転子）の回転位置を検出するための信号（ホール信号）を、モータ駆動部１３のプリドライブ回路に出力する。プリドライブ回路は、ホール信号に基づいて、インバータ回路の各スイッチ素子のオン、オフ動作を切り替えるタイミングを調整する。なお、ホール素子１５の代わりに、ホールＩＣが用いられる場合であっても良い。
【００２２】
制御部１２は、外部装置である速度指令信号生成部１００と接続される。制御部１２は、例えば、マイクロプロセッサ（Micro-Processing  Unit：ＭＰＵ）により構成される。制御部１２は、速度指令信号の入力により、駆動制御信号を生成する。速度指令信号は、速度指令信号生成部１００により生成される信号であり、モータ１１の目標回転速度を指定する指令情報である。具体的には、速度指令信号は、パルス数が回転ステップ数となり、単位時間当たりのパルス数が回転速度となるパルス信号である。
【００２３】
速度指令信号生成部１００は、例えば、パルス周波数変調（Pulse  Frequency  Modulation：ＰＦＭ）により、目標回転速度に応じた周波数のクロック信号を速度指令信号として生成し、制御部１２に出力する。制御部１２は、例えば、パルス幅変調（Pulse  Width  Modulation：ＰＷＭ）により、クロック信号に対応する回転速度でモータ１１を回転させるためのＰＷＭ信号を駆動制御信号として生成する。
【００２４】
エンコーダ１４は、モータ１１（回転子）の位置を検出する位置検出器の一例である。エンコーダ１４は、速度指令信号（クロック信号）と同期したパルス信号を出力し、当該パルス信号のカウント数に基づく検出信号（エンコーダ信号）を出力する。例えば、エンコーダ１４は、クロック信号に対応する回転速度でモータ１１が回転している場合、クロック信号の立ち上がりエッジのタイミングで、Ａ相からの信号と、Ｂ相からの信号とを交互に出力する。エンコーダ１４は、カウンタにより、Ａ相の出力波形の立ち上がり位置／立ち下がり位置と、Ｂ相の出力波形の立ち上がり位置／立ち下がり位置とをカウントすることで、エンコーダ信号を出力する。
【００２５】
制御部１２は、速度指令信号（クロック信号）とともに、エンコーダ１４が出力するエンコーダ信号とに基づいて、駆動制御信号（ＰＷＭ信号）を生成し、モータ駆動部１３に出力する。例えば、制御部１２は、クロック信号の入力により、モータ１１が回転している間、クロック信号のカウント数と、エンコーダ信号のカウント数とを比較する。カウント数が異なる場合、制御部１２は、カウント数が一致するよう、デューティ比を変更したＰＷＭ信号を生成し、モータ駆動部１３に出力する。なお、制御部１２は、クロック信号の入力によりモータ１１が回転している間、エンコーダ１４が出力するエンコーダ信号の代わりに、ホール素子１５が出力する信号を用いて、モータ１１の回転速度を維持する制御を行っても良い。
【００２６】
ところで、図１に示す血液ポンプ１が有する減速機２０は、ロータ３２を低速で回転させ、また、低速回転でも高いトルクを発生させるために、血液ポンプ１に設置される。しかし、利用者によっては、例えば、モータ１１の仕様を下回る回転速度で、血液ポンプ１を動作させたいという要求がある。
【００２７】
そこで、本実施形態では、仕様範囲外の低速の回転速度でモータ装置１０（モータ１１）を回転させるため、モータ駆動制御装置としての制御部１２及びモータ駆動部１３は、以下に説明するモータ駆動制御方法を実行する。
【００２８】
制御部１２は、速度指令信号の入力期間で駆動制御信号を生成し、速度指令信号の入力停止期間で駆動制御信号の生成を停止することを繰り返す。モータ駆動部１３は、速度指令信号の入力期間において生成された駆動制御信号の入力により、駆動信号を生成しモータ１１に出力し（出力ステップ）、速度指令信号の入力停止期間において駆動制御信号の生成が停止されることにより、駆動信号の出力を停止する（停止ステップ）ことを繰り返す（繰り返しステップ）。
【００２９】
これにより、制御部１２は、モータ１１が回転する運転期間と、非励磁状態でモータ１１が停止する停止期間とを繰り返させる。すなわち、モータ１１は、運転期間と停止期間とを繰り返す間欠動作を実行する。図５及び図６は、本実施形態で実行される間欠動作を説明するための図である。
【００３０】
図５に示すタイミングチャートの一例では、説明の簡略化のため、運転期間のために入力されるクロック信号（ＣＬＫ）の数を８個としている。速度指令信号生成部１００は、例えば、ユーザの指示により、クロック信号の出力を開始する。制御部１２は、クロック信号が入力するとＰＷＭ信号を生成し、モータ駆動部１３に出力する。モータ駆動部１３は、ＰＷＭ信号に基づき、モータ１１に駆動信号を出力し、モータ１１を駆動する。なお、実際には、モータ１１の３相それぞれに、６種類の信号がそれぞれのタイミングで駆動信号として出力されるが、図５の「駆動信号」では、６種類の信号のいずれかが出力している期間を、１つのパルス波で示している。
【００３１】
駆動信号の入力により、運転期間が開始し、モータ１１の回転が開始する。エンコーダ１４は、クロック信号の立ち上がりエッジのタイミングで、Ａ相からの信号と、Ｂ相からの信号とを交互に出力する（図５の「エンコーダＡ相」及び「エンコーダＢ相」を参照）。エンコーダ１４は、カウンタにより、Ａ相の出力波形の立ち上がり位置／立ち下がり位置と、Ｂ相の出力波形の立ち上がり位置／立ち下がり位置とをカウントしたエンコーダ信号を出力する（図５の「エンコーダカウント」を参照）。なお、制御部１２は、上述したように、運転期間中、クロック信号とエンコーダ信号とに基づいて、回転速度を一定に維持する通常の制御を行う。
【００３２】
そして、速度指令信号生成部１００は、８個のクロック信号を出力し、クロック信号の生成を停止する（図５の「ＣＬＫ」を参照）。制御部１２は、クロック信号の入力停止により、ＰＷＭ信号の生成を停止する。これにより、モータ駆動部１３は、駆動信号の出力を停止する（図５の「駆動信号」を参照）。これにより、運転期間が終了し、停止期間となり、モータ１１は、非励磁状態となって停止する。モータ１１の駆動が停止すると、エンコーダ１４は、クロック信号と同じカウント数のエンコーダ信号を出力し、出力を停止する。図５の「エンコーダカウント」では、エンコーダ１４が、クロック信号のカウント数と同じ８個のエンコーダ信号を出力して、エンコーダ信号の出力を停止することを示している。モータ１１は、再度、速度指令信号生成部１００がクロック信号の出力を開始するまで、停止期間となる。
【００３３】
次に、間欠動作の設定について、図６等を用いて説明する。図６は、間欠動作において、クロック信号（ＣＬＫ）が入力する期間Ａと、クロック信号（ＣＬＫ）の入力が停止する期間Ｂとが交互に繰り返されることを示している。期間Ａは、モータ１１が励磁状態となって回転する運転期間に対応し、期間Ｂは、モータ１１が非励磁状態となって停止する停止期間に対応する。運転期間と停止期間とを交互に繰り返すことで、モータ１１の１回転当たりの回転速度は、速度指令信号（クロック信号）に対応する第１の回転速度より低速度の第２の回転速度となる。
【００３４】
ここで、運転期間（期間Ａ）の長さと、停止期間（期間Ｂ）の長さとは、第１の回転速度と第２の回転速度との比率によって設定される。第２の回転速度は、ユーザが所望する、モータ１１の仕様範囲外の超低速の回転速度である。第１の回転速度は、モータ１１の回転を維持可能な単位時間当たりの下限回転数に設定される。この下限回転数は、例えば、モータ駆動部１３が生成可能な駆動信号のパルス幅の下限値に対応する。
【００３５】
以下、運転期間（期間Ａ）及び停止期間（期間Ｂ）の設定例を具体的な数値により説明する。例えば、モータ１１の下限回転数を４５ｒｐｍ、エンコーダ１４が１回転当たりに出力するパルス数を４００個と仮定した場合、１秒当たりのパルス数は、「３００ｐｐｓ＝（４５ｒｐｍ＊４００）／６０ｓｅｃ」となり、パルスの周期は「３．３ｍＳ（＝１／３００）」となる。なお、エンコーダ１４は、クロック信号と同期したエンコーダ信号を出力することから、クロック信号でも、１秒当たりのパルス数は３００ｐｐｓとなり、パルスの周期は、３．３ｍＳとなる。上述したエンコーダ信号と同期して、４５ｒｐｍを指示するクロック信号が入力しているならば、図６に示すＴ（クロック信号の立ち上がりエッジの間隔）は、３．３ｍＳとなる。なお、クロック信号及びエンコーダ信号の１パルスに対応するモータ１１の回転角度は、「０．９度（＝３６０度／４００）」となる。
【００３６】
例えば、ユーザが所望する回転速度が１５ｒｐｍの場合、全期間（＝期間Ａ＋期間Ｂ）に対する期間Ａの比率は、「１５／４５＝１／３」となるため、「期間Ａ：期間Ｂ＝１：２」となる。また、運転期間のパルス数を２０に固定して、運転期間の長さを固定する場合、期間Ａは「６６ｍＳ（＝３．３ｍＳ＊２０パルス）」と設定され、期間Ｂは「１３２ｍＳ（＝３．３ｍＳ＊４０パルス）」と設定される。
【００３７】
また、例えば、ユーザが所望する回転速度が９ｒｐｍの場合、全期間に対する期間Ａの比率は、「９／４５＝１／５」となるため、「期間Ａ：期間Ｂ＝１：４」となる。運転期間のパルス数を２０に固定する場合、期間Ａは「６６ｍＳ（＝３．３ｍＳ＊２０パルス）」と設定され、期間Ｂは「２６４ｍＳ（＝３．３ｍＳ＊８０パルス）」と設定される。
【００３８】
このように、本実施形態では、間欠動作における運転期間の長さと停止期間の長さとを調整することで、ユーザが所望するモータ１１の下限回転速度より低い回転速度で、モータ１１を使用することができる。
【００３９】
上記の設定例では、モータ１１が１回転する間に、運転期間及び停止期間が約２０回繰り返され、仕様範囲外の超低速状態を実現することができる。なお、上記の設定例は、あくまでも一例であり、ユーザが所望する回転速度とクロック信号に対応する回転速度とにより定まる「運転期間と停止期間との比率」となるのであれば、運転期間と停止期間との絶対値は、任意に調整可能である。ただし、運転期間を短くしすぎると、駆動信号のオンデューティ比が小さくなり、モータ１１が起動しなくなる。従って、モータ１１の起動が保障されるように、運転期間の長さを調整することが好適となる。
【００４０】
一方、運転期間を長くすると、停止期間も長くなり、その結果、モータ１１の回転が円滑ではなくなる。しかし、モータ１１の回転は、減速機２０により減速される。例えば、減速機２０の減速比が１／３０の場合、間欠動作による１５ｒｐｍに対して、ロータ３２は、更に、０．５ｒｐｍの低速回転となる。間欠動作によりモータ１１の回転が円滑とはならなくとも、減速機２０を介することで、血液ポンプ１としては、円滑な回転動作を実現できる。
【００４１】
なお、上記の間欠動作は、速度指令信号生成部１００による速度指令信号の入力及び入力停止に連動した制御部１２の駆動制御により実行される。本実施形態では、速度指令信号生成部１００は、外部装置である。例えば、血液ポンプ１のユーザは、上述した設定例を使用方法として参照して、所望の回転速度に応じた速度指令信号の入力期間及び入力停止期間を、速度指令信号生成部１００に設定する。これにより、ユーザは、モータ装置１０の仕様を変更することなく、本実施形態に係る間欠動作を実行させることができる。
【００４２】
ところで、間欠動作による超低速状態でブラシレスＤＣモータ（モータ１１）を使用する場合、非励磁状態の停止期間では、外的要因により、モータ１１の位置が移動することがある。例えば、ポンプシステム３０において、チューブ２の押さえ度合いの強弱により、トルク変動が大きくなる。このため、停止期間では、チューブ２によるトルク変動により、モータ１１が、運転期間中の回転方向と同じ方向の回転（正回転）をするだけでなく、運転期間中の回転方向と逆方向の回転（逆回転）をする可能性がある。
【００４３】
トルク変動により、停止期間中の位置ズレが発生すると、超低速状態でのモータ１１並びに血液ポンプ１の動作保証ができなくなる。そこで、本実施形態に係る制御部１２は、非励磁状態の停止期間でもトルクを一定とするため、モータ位置保持機能を実行する。
【００４４】
すなわち、制御部１２は、停止期間でモータ１１の移動を検知すると、非励磁状態から励磁状態にしてモータ１１を運転期間終了時の停止位置に戻す制御を行う。制御部１２は、エンコーダ１４から出力された検出信号（エンコーダ信号）に基づくモータ１１の位置を、例えば内部メモリに記憶する。制御部１２は、運転期間終了時のエンコーダ信号のカウント値から、運転期間終了時のモータ１１の停止位置を記憶している。
【００４５】
そして、制御部１２は、停止期間中にエンコーダ１４から出力されたエンコーダ信号に基づくカウント数に基づいて、モータ１１を停止位置に戻す駆動制御信号を生成する。例えば、制御部１２は、停止期間中にエンコーダ１４から出力されたエンコーダ信号に基づくカウント数と、運転期間に入力されたクロック信号のカウント数とを比較して、モータ１１を停止位置に戻す駆動制御信号を生成する。これにより、モータ駆動部１３は、モータ１１を停止位置に戻す駆動信号を生成する。
【００４６】
以下、図７〜図１０を用いて、モータ位置保持機能の具体例を説明する。図７は、本実施形態に係るモータ位置保持機能の一例を示す図である。なお、図７は、図５を用いて説明した間欠動作が実行されている場合に行われるモータ位置保持機能を示している。
【００４７】
図７に示す一例では、停止期間中の外的要因によるモータ１１の回転により、エンコーダ信号のカウントが、運転期間終了時の「８」から「９、１０、・・・、１５、１６」と、８カウント増加したことを示している。これは、モータ１１が停止期間中に、正方向に８カウント分回転したことを示している。上述した設定例のように、エンコーダ１４の１回転当たりのパルス数を４００個とすると、エンコーダ信号の１カウントは０．９度となるので、図７では、停止期間中に、モータ１１は、７．２度、正回転したことになる。
【００４８】
そこで、制御部１２は、８カウント分、モータ１１を逆回転させる駆動制御信号を生成し、モータ駆動部１３に出力する。これにより、モータ駆動部１３は、モータ１１を停止位置まで戻す駆動信号を出力する（図７の点線の丸を参照）。その結果、モータ１１は逆回転し、エンコーダ１４が出力するエンコーダ信号のカウントは、図７に示すように、「１６」から「１５、１４、・・・、９、８」と、８カウント減少し、停止位置に対応するカウント数「８」に戻る。
【００４９】
図７に示す一例では、制御部１２は、クロック信号のカウント数（ＣＬＫカウント）とエンコーダ信号のカウント数（エンコーダカウント）の差の絶対値が「閾値＝８」となった場合、モータ位置保持機能を行うように設定されている。そして、制御部１２は、図７に示すように、「ＣＬＫカウント＜エンコーダカウント」ならば、モータ１１の位置を、逆回転で８カウント分移動させる。また、制御部１２は、図示していないが、「ＣＬＫカウント＞エンコーダカウント」ならば、モータ１１の位置を、正回転で８カウント分移動させる。
【００５０】
図８は、図７に示すモータ位置保持機能により行われる処理を説明するフローチャートである。図８のフローチャートでは、図７に例示したモータ位置保持機能の処理を「閾値＝Ｎ」（Ｎ≧１とする）として説明している。図８に示すように、制御部１２は、クロック信号の入力があるか否かを判定する（ステップＳ１）。クロック信号の入力がある場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、制御部１２は、通常動作を実行させる（ステップＳ６）。通常動作とは、運転期間におけるモータ１１の回転動作のことである。
【００５１】
一方、クロック信号の入力がない場合（ステップＳ１；Ｎｏ）、制御部１２は、カウント差の絶対値がＮより小さいか否かを判定する（ステップＳ２）。カウント差の絶対値がＮより小さい場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、制御部１２は、ステップＳ１に戻って、クロック信号の入力があるか否かを判定する。
【００５２】
一方、カウント差の絶対値がＮ以上である場合（ステップＳ２；Ｎｏ）、制御部１２は、ＣＬＫカウントがエンコーダカウントより大きいか否かを判定する（ステップＳ３）。ＣＬＫカウントがエンコーダカウントより大きい場合（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、制御部１２は、モータ１１を正回転させる制御を行う（ステップＳ４）。ステップＳ４では、制御部１２は、モータ１１をＮカウント分、正回転させる制御を行う。
【００５３】
一方、ＣＬＫカウントがエンコーダカウントより小さい場合（ステップＳ３；Ｎｏ）、制御部１２は、モータ１１を逆回転させる制御を行う（ステップＳ５）。ステップＳ５では、制御部１２は、モータ１１をＮカウント分、逆回転させる制御を行う。そして、ステップＳ４、又は、ステップＳ５の処理の後、制御部１２は、ステップＳ１に戻って、クロック信号の入力があるか否かを判定する。
【００５４】
次に、図７及び図８とは異なるモータ位置保持機能の一例について図９等を用いて説明する。図９は、本実施形態に係るモータ位置保持機能の別の一例を示す図である。なお、図９は、図５を用いて説明した間欠動作が実行されている場合に行われるモータ位置保持機能を示している。図９は、「Ｎ＝１」とし、カウント差が「１」になるごとに、モータ位置保持機能を実行する処理を示している。
【００５５】
図９に示す一例では、まず、停止期間中の外的要因によるモータ１１の回転により、エンコーダ信号のカウントが、運転期間終了時の「８」から「９」に１カウント増加したことを示している。これは、モータ１１が停止期間中に、正方向に１カウント分（０．９度）、回転したことを示している。そこで、制御部１２は、１カウント分、モータ１１を逆回転させる駆動制御信号を生成し、モータ駆動部１３に出力する。これにより、モータ駆動部１３は、モータ１１を停止位置まで戻す駆動信号を出力する（図９の点線の丸を参照）。その結果、モータ１１は逆回転し、エンコーダ１４が出力するエンコーダ信号のカウントが、９から８と、１カウント減少し、停止位置に対応するカウント数「８」に戻る。
【００５６】
その後、図９に示す一例では、停止期間中の外的要因によるモータ１１の回転により、エンコーダ信号のカウントが、「８」から「７」に１カウント減少したことを示している。これは、モータ１１が停止期間中に、逆方向に１カウント分（０．９度）、回転したことを示している。そこで、制御部１２は、１カウント分、モータ１１を正回転させる駆動制御信号を生成し、モータ駆動部１３に出力する。これにより、モータ駆動部１３は、モータ１１を停止位置まで戻す駆動信号を出力する（図９の一点鎖線の丸を参照）。その結果、モータ１１は逆回転し、エンコーダ１４が出力するエンコーダ信号のカウントが、７から８と、１カウント増加し、停止位置に対応するカウント数「８」に戻る。
【００５７】
図１０は、図９に示すモータ位置保持機能により行われる処理を説明するフローチャートである。図１０に示すように、制御部１２は、クロック信号の入力があるか否かを判定する（ステップＳ１０）。クロック信号の入力がある場合（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）、制御部１２は、通常動作を実行させる（ステップＳ６０）。
【００５８】
一方、クロック信号の入力がない場合（ステップＳ１０；Ｎｏ）、制御部１２は、ＣＬＫカウントとエンコーダカウントとが等しいか否かを判定する（ステップＳ２０）。等しい場合（ステップＳ２０；Ｙｅｓ）、制御部１２は、ステップＳ１０に戻って、クロック信号の入力があるか否かを判定する。
【００５９】
一方、等しくない場合（ステップＳ２０；Ｎｏ）、制御部１２は、ＣＬＫカウントがエンコーダカウントより大きいか否かを判定する（ステップＳ３０）。ＣＬＫカウントがエンコーダカウントより大きい場合（ステップＳ３０；Ｙｅｓ）、制御部１２は、モータ１１を正回転させる制御を行う（ステップＳ４０）。ステップＳ４では、制御部１２は、モータ１１を１カウント分、正回転させる制御を行う。
【００６０】
一方、ＣＬＫカウントがエンコーダカウントより小さい場合（ステップＳ３０；Ｎｏ）、制御部１２は、モータ１１を逆回転させる制御を行う（ステップＳ５０）。ステップＳ５０では、制御部１２は、モータ１１を１カウント分、逆回転させる制御を行う。そして、ステップＳ４０、又は、ステップＳ５０の処理の後、制御部１２は、ステップＳ１０に戻って、クロック信号の入力があるか否かを判定する。
【００６１】
本実施形態では、上述したモータ位置保持機能により、非励磁状態の停止期間において、トルク変動による位置ズレを解消することができ、安定した超低速状態を実現することができる。特に、チューブ２の押さえ度合いの強弱によりトルク変動が大きくなる血液ポンプ１では、モータ位置保持機能を実行することで、トルク変動を抑えることができ、超低速状態での血液ポンプ１の動作を保証することができる。また、上述したモータ位置保持機能により、運転期間（励磁状態）から停止期間（非励磁状態）に移行したモータ１１が慣性モーメントにより移動した場合でも、停止位置に戻すことができる。なお、閾値（Ｎ）の値は、制御部１２に固定値が設定されている場合であっても、ユーザより変更可能とされる場合であっても良い。また、制御部１２は、停止期間中のカウント値の変動率が高い場合は閾値を小さくし、変動率が低い場合は閾値を大きくするといった処理を行っても良い。更に、閾値の設定に限界がある場合は、エンコーダの分解能を高くすることで変動率を低くすることができる。
【００６２】
また、本実施形態では、停止期間で非励磁状態としても、上述したモータ位置保持機能によりモータ１１の位置を維持できるので、停止期間も励磁状態にしてモータ１１の位置を維持するよりも、消費電力を抑えることができる。
【００６３】
なお、上記では、速度指令信号生成部１００が外部装置である場合について説明したが本実施形態は、速度指令信号生成部１００が、モータ駆動制御装置としてモータ装置１０の内部に設置される場合であっても良い。
【００６４】
また、上記では、モータ１１がブラシレスＤＣモータである場合について説明した。しかし、クロック信号に同期したパルス信号を出力する位置検出器が配置され、クロック信号による回転速度制御が可能なモータであれば、本実施形態で説明したモータ駆動制御方法を適用することが可能である。
【００６５】
また、上記では、チューブ２内の血液を送出する血液ポンプ１をチューブポンプの一例として説明したが、実施形態で説明したモータ駆動制御方法は、例えば、生理食塩水等の液体を送出するチューブポンプであっても適用することが可能である。
【００６６】
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１  血液ポンプ
２  チューブ
３  ダイアライザー
４  透析液供給装置
Ｐ  患者
１０  モータ装置
１１  モータ
１２  制御部（モータ駆動制御装置の一部）
１３  モータ駆動部（モータ駆動制御装置の一部）
１４  エンコーダ（位置検出器の一例）
１５  ホール素子
２０  減速機
３０  ポンプシステム
３１  ハウジング
３２  ロータ
３３  ローラ支持部
３４ａ，３４ｂ  ローラ
１００  速度指令信号生成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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