(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって液体を送液するインペラと、該インペラを回転させるためのモータを備える遠心式液体ポンプ装置であって、該遠心式液体ポンプ装置は、所定液体粘度における異なる複数のインペラ回転数における複数のモータ電流吐出流量関係データからなる所定粘度関連吐出流量データを異なる複数の所定粘度について記憶するモータ電流吐出流量関連データ記憶部と、液体測定データ入力部と、インペラ回転数測定機能もしくはインペラ回転数算出機能と、モータ電流値計測機能と、前記液体測定データ入力部に入力もしくは入力された液体測定データにより演算された液体粘度値と前記インペラ回転数測定機能もしくはインペラ回転数算出機能より得られるインペラ回転数値とモータ電流値計測機能により得られるモータ電流測定値と前記モータ電流吐出流量関連データ記憶部に記憶されているデータを用いて、前記液体粘度値および前記モータ電流測定値ならびに前記インペラ回転数値における液体吐出流量を演算する吐出流量演算部を備えていることを特徴とする遠心式液体ポンプ装置。
【請求項２】
前記遠心式液体ポンプ装置は、液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、内部に磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって液体を送液するインペラを有する遠心式液体ポンプ部と、前記遠心式液体ポンプ部の前記インペラの磁性体を吸引するための磁石を備えるロータと、該ロータを回転させるモータを備えるインペラ回転トルク発生部と、電磁石を備えるインペラ位置制御部とを備え、前記ハウジングに対して前記インペラが非接触状態にて回転するものである請求項１に記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項３】
前記液体測定データ入力部は、液体粘度測定値入力部であり、前記液体粘度値は、液体粘度測定値である請求項１または２に記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項４】
前記液体測定データ入力部は、ヘマトクリット値入力部であり、前記遠心式液体ポンプ装置は、入力されたヘマトクリット値より粘度を演算する粘度演算機能を備えている請求項１または２に記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項５】
前記液体測定データ入力部は、ヘマトクリット値入力部であり、前記遠心式液体ポンプ装置は  入力されたヘマトクリット値より粘度を演算する粘度演算機能および比重を演算する比重演算機能を備えている請求項１または２に記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項６】
前記遠心式液体ポンプ装置は、比重入力部もしくは比重演算機能と、前記モータ電流測定値を該比重入力部により入力されたもしくは前記比重演算機能により演算された比重を用いて補正した値をモータ電流測定値とするモータ電流測定値補正機能を備えている請求項１ないし５のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項７】
前記モータ電流吐出流量関連データ記憶部は、第一の所定液体粘度における複数のインペラ回転数におけるモータ電流と吐出流量に関する複数のデータを記憶する第一所定粘度関連吐出流量データ記憶機能と、第二の所定液体粘度における複数のインペラ回転数におけるモータ電流と吐出流量に関する複数のデータを記憶する第二所定粘度関連吐出流量データ記憶機能と、第三の所定液体粘度における複数のインペラ回転数におけるモータ電流と吐出流量に関する複数のデータを記憶する第三所定粘度関連吐出流量データ記憶機能を少なくとも備えている請求項１ないし６のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項８】
前記モータ電流吐出流量関連データ記憶部は、第四の所定液体粘度における複数のインペラ回転数におけるモータ電流と吐出流量に関する複数のデータを記憶する第四所定粘度関連吐出流量データ記憶機能を備えている請求項７に記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項９】
前記モータ電流吐出流量関連データ記憶部は、第五の所定液体粘度における複数のインペラ回転数におけるモータ電流と吐出流量に関する複数のデータを記憶する第五所定粘度関連吐出流量データ記憶機能を備えている請求項８に記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項１０】
前記各所定粘度関連吐出流量データ記憶機能に記憶されているデータは、複数の同じインペラ回転数におけるモータ電流と吐出流量に関する複数のデータを記憶している請求項７ないし９のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項１１】
前記吐出流量演算部は、液体粘度値と近い２つの所定粘度関連吐出流量データ記憶機能のデータを用いて吐出流量を演算するものである請求項１ないし１０のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項１２】
前記吐出流量演算部は、液体粘度値が上記所定粘度関連吐出流量データ記憶機能のいずれかの所定粘度と同じ場合には、当該所定粘度関連吐出流量データ記憶機能のデータを用いて吐出流量を演算するものである請求項１ないし１１のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項１３】
前記吐出流量演算部は、液体粘度値と近い２つの所定粘度関連吐出流量データ記憶機能のデータであり、かつ、当該所定粘度関連吐出流量データ記憶機能のデータにおける前記インペラ回転数値と近い２つのインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関係データを用いて吐出流量を演算するものである請求項１ないし１０のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項１４】
前記吐出流量演算部は、液体粘度値と近い２つの前記所定粘度関連吐出流量データ記憶機能のデータであり、かつ、当該所定粘度関連吐出流量データ記憶機能のデータにおける前記インペラ回転数値と近い２つのインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関係データを用いるものであり、
一方の所定粘度関連吐出流量データ中の前記インペラ回転数値と近い一方のインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関連データであって前記モータ電流測定値と近い２つのモータ電流吐出流量関連データを用いて前記モータ電流測定値における吐出流量を比例演算もしくは上記２つのモータ電流吐出流量関連データより算出される回帰式より演算するもしくは前記モータ電流吐出流量関連データが前記モータ電流測定値と同じモータ電流値に関する吐出流量データを記憶する場合には当該吐出流量データを採択する第一の演算用吐出流量生成機能と、
前記一方の所定粘度関連吐出流量データ中の前記インペラ回転数値と近い他方のインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関連データであって前記モータ電流測定値と近い２つのモータ電流吐出流量関連データを用いて前記モータ電流測定値における吐出流量を比例演算もしくは上記２つのモータ電流吐出流量関連データより算出される回帰式より演算するもしくは前記モータ電流吐出流量関連データが前記モータ電流測定値と同じモータ電流値に関する吐出流量データを記憶する場合には当該吐出流量データを採択する第二の演算用吐出流量生成機能と、他方の所定粘度関連吐出流量データ中の前記インペラ回転数値と近い前記一方のインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関連データであって前記モータ電流測定値と近い２つのモータ電流吐出流量関連データを用いて前記モータ電流測定値における吐出流量を比例演算もしくは上記２つのモータ電流吐出流量関連データより算出される回帰式より演算するもしくは前記モータ電流吐出流量関連データが前記モータ電流測定値と同じモータ電流値に関する吐出流量データを記憶する場合には当該吐出流量データを採択する第三の演算用吐出流量生成機能と、前記他方の所定粘度関連吐出流量データ中の前記インペラ回転数値と近い前記他方のインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関連データであって前記モータ電流測定値と近い２つのモータ電流吐出流量関連データを用いて前記モータ電流測定値における吐出流量を比例演算もしくは上記２つのモータ電流吐出流量関連データより算出される回帰式より演算するもしくは前記モータ電流吐出流量関連データが前記モータ電流測定値と同じモータ電流値に関する吐出流量データを記憶する場合には当該吐出流量データを採択する第四の演算用吐出流量生成機能とを備え、
上記第一ないし第四の演算用吐出流量生成機能により生成される第一ないし第四の演算用吐出流量を用いて、前記液体粘度値、前記インペラ回転数値および前記モータ電流測定値における吐出流量を演算するものである請求項７ないし１３のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項１５】
前記吐出流量演算部は、前記一方の所定粘度に関する前記第一の演算用吐出流量値および前記他方の所定粘度に関する前記第三の演算用吐出流量値を用いて、前記液体粘度値における前記一方のインペラ回転数に関する吐出流量を算出する第五の演算用吐出流量生成機能と、前記一方の所定粘度に関する前記第二の演算用吐出流量値および前記他方の所定粘度に関する前記第四の演算用吐出流量値を用いて前記液体粘度値における前記他方のインペラ回転数に関する吐出流量を算出する第六の演算用吐出流量生成機能と、前記一方のインペラ回転数に関する第五の演算用吐出流量生成機能および前記他方のインペラ回転数に関する前記第六の演算用吐出流量生成機能により生成される第五および第六の演算用吐出流量を用いて、前記インペラ回転数値における吐出流量を演算するものである請求項１４に記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項１６】
前記吐出流量演算部は、前記一方の所定粘度に関する前記第一の演算用吐出流量値および前記一方の所定粘度に関する前記第二の演算用吐出流量値を用いて、前記一方の所定粘度における前記インペラ回転数値に関する吐出流量を算出する第五の演算用吐出流量生成機能と、前記他方の所定粘度に関する前記第三の演算用吐出流量値および前記他方の所定粘度に関する前記第四の演算用吐出流量値を用いて、前記他方の所定粘度における前記インペラ回転数値に関する吐出流量を算出する第六の演算用吐出流量生成機能と、前記一方の所定粘度における第五の演算用吐出流量生成機能および前記他方の所定粘度における前記第六の演算用吐出流量生成機能により生成される第五および第六の演算用吐出流量を用いて、前記液体粘度値における吐出流量を演算するものである請求項１４に記載の遠心式液体ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、血液などの医療用液体を搬送するための遠心式液体ポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人工心臓に使用されるポンプの一つに遠心式血液ポンプがある。そして、遠心式血液ポンプは、血液流入ポートと血液流出ポートを有するハウジングと、ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラを有している。このような血液ポンプが生体に対して正しく機能していることを把握するための重要なパラメータの一つに流量がある。この流量の計測には超音波流量計等の専用のセンサを用いた直接計測も考えられるが，長期にわたる安定した連続モニタリングという点では困難な点がある。また、部品数の増加は装置の大型化につながる。このため、流量計を設けることなく、ポンプのモータの回転数、その電流、血液の粘度と比重などより流量を間接計測する方式が期待されている。
間接計測方式としては、流量を回転数と電流の関数と見なしそれに粘度要因を加えて補正することにより算出可能である。すなわち、直接計測できるモータ回転数、モータ電流から流量を計算する。この場合、流量と回転数および電流の相関関係を求めておき，その相関関係より演算された近似式を用いることが考えられる。近似式は例えば下記数式（１）で表すことができる。
【数１】
0004004296.tif 000002
ここで、ｃｋｌｍは最小自乗法にて算出される係数であり、ｉ［Ａ］はモータ電流、ｖ［ｍＰａ・ｓ（ｃＰ）］は粘度、ｎ［ｒｐｍ］は回転数，ｑ［Ｌ／ｍｉｎ］は流量を示す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような多項式を使用した場合，近似の次数を低くすると，データ点（補間の用語で言うところの標本点）も含め、基本的に全領域での精度が低下する。また、近似の次数を高くすると、多項式補間の欠点である不要な振動が発生して、やはりデータ点以外での精度が低下する。
それを防ぐために、表で大量のデータを持っておき，与えられた回転数と電流に最も近い条件での流量を推定値とする方式も考えられるが，データをストアする領域が増えること，また，それを検索する処理の増加がポンプの制御装置の負荷になり，携帯用の制御装置の場合，リアルタイムでの表示が難しくなる。
また、補間をスプライン補間で行う場合も、精度の問題は解決されるが、計算量は多くなるという問題がある。
本発明の目的は、流量計を用いることなく、液体流量（吐出量）を容易かつ確実に算出できる流量算出機能を備えた遠心式液体ポンプ装置を提供することにある。特に、本発明の目的は，回転数，電流，粘度，流量の関係式を持つのではなく，必要な精度を満たす最小限の個別データを記憶し、演算対象電流値等と近い記憶するデータを用いて流量を計算する磁気浮上型遠心ポンプを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するものは、以下のものである。
（１）  液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって液体を送液するインペラと、該インペラを回転させるためのモータを備える遠心式液体ポンプ装置であって、該遠心式液体ポンプ装置は、所定液体粘度における異なる複数のインペラ回転数における複数のモータ電流吐出流量関係データからなる所定粘度関連吐出流量データを異なる複数の所定粘度について記憶するモータ電流吐出流量関連データ記憶部と、液体測定データ入力部と、インペラ回転数測定機能もしくはインペラ回転数算出機能と、モータ電流値計測機能と、前記液体測定データ入力部に入力もしくは入力された液体測定データにより演算された液体粘度値と前記インペラ回転数測定機能もしくはインペラ回転数算出機能より得られるインペラ回転数値とモータ電流値計測機能により得られるモータ電流測定値と前記モータ電流吐出流量関連データ記憶部に記憶されているデータを用いて、前記液体粘度値および前記モータ電流測定値ならびに前記インペラ回転数値における液体吐出流量を演算する吐出流量演算部を備える遠心式液体ポンプ装置。
【０００５】
（２）  前記遠心式液体ポンプ装置は、液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、内部に磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって液体を送液するインペラを有する遠心式液体ポンプ部と、前記遠心式液体ポンプ部の前記インペラの磁性体を吸引するための磁石を備えるロータと、該ロータを回転させるモータを備えるインペラ回転トルク発生部と、電磁石を備えるインペラ位置制御部とを備え、前記ハウジングに対して前記インペラが非接触状態にて回転するものである上記（１）に記載の遠心式液体ポンプ装置。
（３）  前記液体測定データ入力部は、液体粘度測定値入力部であり、前記液体粘度値は、液体粘度測定値である上記（１）または（２）に記載の遠心式液体ポンプ装置。
（４）  前記液体測定データ入力部は、ヘマトクリット値入力部であり、前記遠心式液体ポンプ装置は、入力されたヘマトクリット値より粘度を演算する粘度演算機能を備えている上記（１）または（２）に記載の遠心式液体ポンプ装置。
（５）  前記液体測定データ入力部は、ヘマトクリット値入力部であり、前記遠心式液体ポンプ装置は  入力されたヘマトクリット値より粘度を演算する粘度演算機能および比重を演算する比重演算機能を備えている上記（１）または（２）に記載の遠心式液体ポンプ装置。
【０００６】
（６）  前記遠心式液体ポンプ装置は、比重入力部もしくは比重演算機能と、前記モータ電流測定値を該比重入力部により入力されたもしくは前記比重演算機能により演算された比重を用いて補正した値をモータ電流測定値とするモータ電流測定値補正機能を備えている上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
（７）  前記モータ電流吐出流量関連データ記憶部は、第一の所定液体粘度における複数のインペラ回転数におけるモータ電流と吐出流量に関する複数のデータを記憶する第一所定粘度関連吐出流量データ記憶機能と、第二の所定液体粘度における複数のインペラ回転数におけるモータ電流と吐出流量に関する複数のデータを記憶する第二所定粘度関連吐出流量データ記憶機能と、第三の所定液体粘度における複数のインペラ回転数におけるモータ電流と吐出流量に関する複数のデータを記憶する第三所定粘度関連吐出流量データ記憶機能を少なくとも備えている上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
（８）  前記モータ電流吐出流量関連データ記憶部は、第四の所定液体粘度における複数のインペラ回転数におけるモータ電流と吐出流量に関する複数のデータを記憶する第四所定粘度関連吐出流量データ記憶機能を備えている上記（７）に記載の遠心式液体ポンプ装置。
（９）  前記モータ電流吐出流量関連データ記憶部は、第五の所定液体粘度における複数のインペラ回転数におけるモータ電流と吐出流量に関する複数のデータを記憶する第五所定粘度関連吐出流量データ記憶機能を備えている上記（８）に記載の遠心式液体ポンプ装置。
【０００７】
（１０）  前記各所定粘度関連吐出流量データ記憶機能に記憶されているデータは、複数の同じインペラ回転数におけるモータ電流と吐出流量に関する複数のデータを記憶している上記（７）ないし（９）のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
（１１）  前記吐出流量演算部は、液体粘度値と近い２つの所定粘度関連吐出流量データ記憶機能のデータを用いて吐出流量を演算するものである上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
（１２）  前記吐出流量演算部は、液体粘度値が上記所定粘度関連吐出流量データ記憶機能のいずれかの所定粘度と同じ場合には、当該所定粘度関連吐出流量データ記憶機能のデータを用いて吐出流量を演算するものである上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
（１３）  前記吐出流量演算部は、液体粘度値と近い２つの所定粘度関連吐出流量データ記憶機能のデータであり、かつ、当該所定粘度関連吐出流量データ記憶機能のデータにおける前記インペラ回転数値と近い２つのインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関係データを用いて吐出流量を演算するものである上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
【０００８】
（１４）  前記吐出流量演算部は、液体粘度値と近い２つの前記所定粘度関連吐出流量データ記憶機能のデータであり、かつ、当該所定粘度関連吐出流量データ記憶機能のデータにおける前記インペラ回転数値と近い２つのインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関係データを用いるものであり、
一方の所定粘度関連吐出流量データ中の前記インペラ回転数値と近い一方のインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関連データであって前記モータ電流測定値と近い２つのモータ電流吐出流量関連データを用いて前記モータ電流測定値における吐出流量を比例演算もしくは上記２つのモータ電流吐出流量関連データより算出される回帰式より演算するもしくは前記モータ電流吐出流量関連データが前記モータ電流測定値と同じモータ電流値に関する吐出流量データを記憶する場合には当該吐出流量データを採択する第一の演算用吐出流量生成機能と、
前記一方の所定粘度関連吐出流量データ中の前記インペラ回転数値と近い他方のインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関連データであって前記モータ電流測定値と近い２つのモータ電流吐出流量関連データを用いて前記モータ電流測定値における吐出流量を比例演算もしくは上記２つのモータ電流吐出流量関連データより算出される回帰式より演算するもしくは前記モータ電流吐出流量関連データが前記モータ電流測定値と同じモータ電流値に関する吐出流量データを記憶する場合には当該吐出流量データを採択する第二の演算用吐出流量生成機能と、他方の所定粘度関連吐出流量データ中の前記インペラ回転数値と近い前記一方のインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関連データであって前記モータ電流測定値と近い２つのモータ電流吐出流量関連データを用いて前記モータ電流測定値における吐出流量を比例演算もしくは上記２つのモータ電流吐出流量関連データより算出される回帰式より演算するもしくは前記モータ電流吐出流量関連データが前記モータ電流測定値と同じモータ電流値に関する吐出流量データを記憶する場合には当該吐出流量データを採択する第三の演算用吐出流量生成機能と、前記他方の所定粘度関連吐出流量データ中の前記インペラ回転数値と近い前記他方のインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関連データであって前記モータ電流測定値と近い２つのモータ電流吐出流量関連データを用いて前記モータ電流測定値における吐出流量を比例演算もしくは上記２つのモータ電流吐出流量関連データより算出される回帰式より演算するもしくは前記モータ電流吐出流量関連データが前記モータ電流測定値と同じモータ電流値に関する吐出流量データを記憶する場合には当該吐出流量データを採択する第四の演算用吐出流量生成機能とを備え、
上記第一ないし第四の演算用吐出流量生成機能により生成される第一ないし第四の演算用吐出流量を用いて、前記液体粘度値、前記インペラ回転数値および前記モータ電流測定値における吐出流量を演算するものである上記（７）ないし（１３）のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
【０００９】
（１５）  前記吐出流量演算部は、前記一方の所定粘度に関する前記第一の演算用吐出流量値および前記他方の所定粘度に関する前記第三の演算用吐出流量値を用いて、前記液体粘度値における前記一方のインペラ回転数に関する吐出流量を算出する第五の演算用吐出流量生成機能と、前記一方の所定粘度に関する前記第二の演算用吐出流量値および前記他方の所定粘度に関する前記第四の演算用吐出流量値を用いて前記液体粘度値における前記他方のインペラ回転数に関する吐出流量を算出する第六の演算用吐出流量生成機能と、前記一方のインペラ回転数に関する第五の演算用吐出流量生成機能および前記他方のインペラ回転数に関する前記第六の演算用吐出流量生成機能により生成される第五および第六の演算用吐出流量を用いて、前記インペラ回転数値における吐出流量を演算するものである上記（１４）に記載の遠心式液体ポンプ装置。
（１６）  前記吐出流量演算部は、前記一方の所定粘度に関する前記第一の演算用吐出流量値および前記一方の所定粘度に関する前記第二の演算用吐出流量値を用いて、前記一方の所定粘度における前記インペラ回転数値に関する吐出流量を算出する第五の演算用吐出流量生成機能と、前記他方の所定粘度に関する前記第三の演算用吐出流量値および前記他方の所定粘度に関する前記第四の演算用吐出流量値を用いて、前記他方の所定粘度における前記インペラ回転数値に関する吐出流量を算出する第六の演算用吐出流量生成機能と、前記一方の所定粘度における第五の演算用吐出流量生成機能および前記他方の所定粘度における前記第六の演算用吐出流量生成機能により生成される第五および第六の演算用吐出流量を用いて、前記液体粘度値における吐出流量を演算するものである上記（１４）に記載の遠心式液体ポンプ装置。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の遠心式液体ポンプ装置を血液ポンプに応用した実施例を用いて説明する。
図１は、本発明の遠心ポンプ装置の実施例のブロック図である。図２は、本発明の遠心ポンプ装置に使用される遠心ポンプ装置本体部の一例の正面図である。図３は、図２に示した遠心ポンプ装置本体部の平面図である。図４は、図２に示した実施例の遠心ポンプ装置本体部の縦断面図である。図５は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【００１１】
本発明の遠心式液体ポンプ装置１は、液体流入ポート２２と液体流出ポート２３を有するハウジング２０と、ハウジング２０内で回転し、回転時の遠心力によって液体を送液するインペラ２１と、インペラ２１を回転させるためのモータ３４を備える遠心式液体ポンプ装置である。そして、遠心式液体ポンプ装置１は、所定液体粘度における異なる複数のインペラ回転数における複数のモータ電流吐出流量関係データからなる所定粘度関連吐出流量データを異なる複数の所定粘度について記憶するモータ電流吐出流量関連データ記憶部（言い換えれば、粘度回転数モータ電流吐出流量関連データ記憶部）６０と、液体測定データ入力部（言い換えれば、液体粘度関連測定データ入力部）５７と、インペラ回転数測定機能もしくはインペラ回転数算出機能と、モータ電流値計測機能と、液体測定データ入力部に入力もしくは入力された液体測定データにより演算された液体粘度値とインペラ回転数測定機能もしくはインペラ回転数算出機能より得られるインペラ回転数値とモータ電流値計測機能により得られるモータ電流測定値とモータ電流吐出流量関連データ記憶部６０に記憶されているデータを用いて、液体粘度値およびモータ電流測定値ならびにインペラ回転数値における液体吐出流量を演算する吐出流量演算部５８を備えている。
このように、所定液体粘度における異なる複数のインペラ回転数における複数のモータ電流吐出流量関係データからなる所定粘度関連吐出流量データを異なる複数の所定粘度について記憶するモータ電流吐出流量関連データ記憶部６０におけるデータを用いて吐出流量を演算するものであるので、流量計を用いることなく、液体流量（吐出量）を容易かつ確実に算出でき、さらに、高次演算式を用いる場合に比べて早く演算することができる。
【００１２】
そして、図１ないし図５に示す実施例の液体ポンプ装置は、液体流入ポート２２と液体流出ポート２３を有するハウジング２０と、内部に磁性体２５を備え、ハウジング２０内で回転し、回転時の遠心力によって液体を送液するインペラ２１を有する遠心式液体ポンプ部２と、遠心式液体ポンプ部２のインペラ２１の磁性体２５を吸引するための磁石３３を備えるロータ３１と、ロータ３１を回転させるモータ３４を備えるインペラ回転トルク発生部３と、電磁石４１を備えるインペラ位置制御部４とを備え、ハウジング２０に対してインペラ２１が非接触状態にて回転するものである。
なお、本発明の遠心式血液ポンプ装置は、上記のようなインペラが非接触状態にて回転するタイプのものに限定されるものではない。例えば、インペラがモータのシャフトに接合され、モータの回転によりインペラが回転するタイプのものに用いることができる。
【００１３】
図２ないし図６に示すように、この実施例の遠心式液体ポンプ装置本体部５は、血液流入ポート２２と血液流出ポート２３を有するハウジング２０と、ハウジング２０内で回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペラ２１を有する遠心式液体ポンプ部２と、インペラ２１のためのインペラ回転トルク発生部（非制御式磁気軸受構成部）３と、インペラ２１のためのインペラ位置制御部（制御式磁気軸受構成部）４とを備える。
インペラ２１は、図４に示すように、非制御式磁気軸受構成部３および制御式磁気軸受構成部４の作用により、ハウジング２０内の所定位置に保持され、ハウジング内面に接触することなく通常は回転する。
ハウジング２０は、血液流入ポート２２と血液流出ポート２３とを備え、非磁性材料により形成されている。ハウジング２０内には、血液流入ポート２２および血液流出ポート２３と連通する血液室２４が形成されている。このハウジング２０内には、インペラ２１が収納されている。血液流入ポート２２は、ハウジング２０の上面の中央付近よりほぼ垂直に突出するように設けられている。血液流出ポート２３は、図３および図５に示すように、ほぼ円筒状に形成されたハウジング２０の側面より接線方向に突出するように設けられている。
【００１４】
図５に示すように、ハウジング２０内に形成された血液室２４内には、中央に貫通口を有する円板状のインペラ２１が収納されている。インペラ２１は、図４に示すように、下面を形成するドーナツ板状部材（下部シュラウド）２７と、上面を形成する中央が開口したドーナツ板状部材（上部シュラウド）２８と、両者間に形成された複数（例えば、７つ）のベーン１８を有する。そして、下部シュラウドと上部シュラウドの間には、隣り合うベーン１８で仕切られた複数（７つ）の血液通路２６が形成されている。血液通路２６は、図５に示すように、インペラ２１の中央開口と連通し、インペラ２１の中央開口を始端とし、外周縁まで徐々に幅が広がるように延びている。言い換えれば、隣り合う血液通路２６間にベーン１８が形成されている。なお、この実施例では、それぞれの血液通路２６およびそれぞれのベーン１８は、等角度間隔にかつほぼ同じ形状に設けられている。
【００１５】
そして、図４に示すように、インペラ２１には、複数（例えば、２４個）の第１の磁性体２５（永久磁石、従動マグネット）が埋設されている。この実施例では、第１の磁性体２５は、下部シュラウド２７内に埋設されている。埋設された磁性体２５（永久磁石）は、後述するインペラ回転トルク発生部３のロータ３１に設けられた永久磁石３３によりインペラ２１を血液流入ポート２２と反対側に吸引され、回転トルクをインペラ回転トルク発生部より伝達にするために設けられている。
また、この実施例のようにある程度の個数の磁性体２５を埋設することにより、後述するロータ３１との磁気的結合も十分に確保できる。磁性体２５（永久磁石）の形状としては、円形であることが好ましい。あるいは、リング状のマグネットを多極（例えば、２４極）に分極したもの、言い換えれば、複数の小さな磁石を磁極が交互となるように、かつ、リング状に並べたものでもよい。
【００１６】
また、インペラ２１は、上部シュラウドそのものもしくは上部シュラウド内に設けられた第２の磁性体２８を備える。この実施例では、上部シュラウドの全体が、磁性体２８により形成されている。磁性体２８は、後述するインペラ位置制御部の電磁石４１によりインペラ２１を血液流入ポート２２側に吸引するために設けられている。磁性体２８としては、磁性ステンレス等が使用される。
インペラ位置制御部４およびインペラ回転トルク発生部３により、非接触式磁気軸受が構成され、インペラ２１は、相反する方向より引っ張られることにより、ハウジング２０内において、ハウジング２０の内面と接触しない適宜位置にて安定し、非接触状態にてハウジング２０内を回転する。
【００１７】
インペラ回転トルク発生部３は、図４に示すように、ハウジング２０内に収納されたロータ３１とロータ３１を回転させるためのモータ３４を備える。ロータ３１は、液体ポンプ部２側の面に設けられた複数の永久磁石３３を備える。ロータ３１の中心は、モータ３４の回転軸に固定されている。永久磁石３３は、インペラ２１の永久磁石２５の配置形態（数および配置位置）に対応するように、複数かつ等角度ごとに設けられている。
インペラ回転トルク発生部３としては、上述のロータおよびモータを備えるものに限られず、例えば、インペラ２１の永久磁石２５を吸引し、かつ回転駆動させるための複数のステーターコイルからなるものでもよい。
【００１８】
インペラ位置制御部４は、図３および図４に示すように、インペラの磁性体２８を吸引するための固定された複数の電磁石４１と、インペラの磁性体２８の位置を検出するための位置センサ４２を備えている。具体的には、インペラ位置制御部４は、ハウジング２０内に収納された複数の電磁石４１と、複数の位置センサ４２を有する。インペラ位置制御部の複数（３つ）の電磁石４１および複数（３つ）の位置センサ４２は、それぞれ等角度間隔にて設けられており、電磁石４１と位置センサ４２も等角度間隔にて設けられている。電磁石４１は、鉄心とコイルからなる。電磁石４１は、この実施例では、３個設けられている。電磁石４１は、３個以上、例えば、４つでもよい。３個以上設け、これらの電磁力を位置センサ４２の検知結果を用いて調整することにより、インペラ２１の回転軸（ｚ軸）方向の力を釣り合わせ、かつ回転軸（ｚ軸）に直交するｘ軸およびｙ軸まわりのモーメントを制御することができる。
【００１９】
位置センサ４２は、電磁石４１と磁性体２８との隙間の間隔を検知し、この検知出力は、電磁石４１のコイルに与えられる電流もしくは電圧を制御する制御機構（言い換えれば、コントローラ）６の制御部５１に送られる。また、インペラ２１に重力等による半径方向の力が作用しても、インペラ２１の永久磁石２５とロータ３１の永久磁石３３との間の磁束の剪断力および電磁石４１と磁性体２８との間の磁束の剪断力が作用するため、インペラ２１はハウジング２０の中心に保持される。
制御機構６は、図１に示すように、磁気カップリング用のモータ３４のためのパワーアンプ５２およびモータ制御回路５３、電磁石４１のためのパワーアンプ５４、センサ４２のためのセンサ回路５５、センサ出力をモニタリングするためのセンサ出力モニタリング部（図示せず）、制御部５１、電源部５６、液体測定データ入力部（言い換えれば、血液パラメータ入力部）５７、吐出流量演算部５８、表示部５９、モータ電流吐出流量関連データ記憶部（言い換えれば、粘度回転数モータ電流吐出流量関連データ記憶部）６０を備える。制御部５１は、モータ電流モニタリング機能を備える。
【００２０】
液体測定データ入力部（血液パラメータ入力部）５７としては、例えば、液体粘度測定値入力部である。好ましくは、図１に示すように、血液粘度測定値入力部と比重入力部を備えることが好ましい。この場合、血液粘度および比重は使用者より採血した血液より外部機器を用いて測定される。
また、液体測定データ入力部（血液パラメータ入力部）５７としては、図１の括弧内に示すように、ヘマトクリット値入力部であってもよい。この場合、遠心式液体ポンプ装置は、入力されたヘマトクリット値より粘度を演算する粘度演算機能を備えているものとなる。つまり、吐出流量演算部５８は、粘度演算機能を備えるものとなる。粘度演算方法は以下のとおりである。
Ｖ＝ａ３Ｈｃｔ３＋ａ２Ｈｃｔ２＋ａ１Ｈｃｔ＋ａ０
Ｖ［ｍＰａ・ｓ］は粘度、Ｈｃｔ［％］はヘマトクリット値、ａ０〜ａ３＝係数
【００２１】
さらに、遠心式液体ポンプ装置は、入力されたヘマトクリット値より比重を演算する比重演算機能を備えていることが好ましい。つまり、吐出流量演算部５８は、比重演算機能を備えるものとなる。比重計算方法は、以下のとおりである。
ρ＝ｂ３Ｈｃｔ３＋ｂ２Ｈｃｔ２＋ｂ１Ｈｃｔ＋ｂ０
ρは比重、Ｈｃｔ［％］はヘマトクリット値、ｂ０〜ｂ３＝係数
そして、遠心式液体ポンプ装置は、入力もしくは演算された比重を用いて補正した値をモータ電流測定値とするモータ電流測定値補正機能を備えていることが好ましい。具体的には、下記式により補正される。
モータ電流測定値＝モータ電流実測値／比重
【００２２】
次に、吐出流量演算部による吐出流量演算機能について説明する。
制御機構６の粘度回転数モータ電流吐出流量関連データ記憶部６０は、所定液体粘度における異なる複数のインペラ回転数における複数のモータ電流吐出流量関係データからなる所定粘度関連吐出流量データを異なる複数の所定粘度について記憶している。具体的には、図７に示すように、複数の異なる粘度についてのデータを各粘度ごとにテーブルを形成するデータテーブルの形式で記憶している。つまり、粘度とインペラ回転数とモータ電流と吐出流量に関するデータベースを記憶している。各データテーブルは、例えば、図８から図１２に示すように、各粘度ごとに別テーブルとなるとともに、各粘度テーブルには、回転数とモータ電流と吐出流量に関する複数のデータが記憶されている。具体的には、図８から図１２に示すものでは、複数の所定回転数および複数の所定吐出流量におけるモータ電流値が記録されている。なお、このようなデータテーブルとすることがデータ記録上好ましいが、粘度とモータ回転数とモータ電流と吐出流量の４つのパラメータからなるものを１データとし、これを複数単に記憶するものとしてもよい。
【００２３】
具体的には、モータ電流吐出流量関連データ記憶部６０は、図７に示すように、第一の所定液体粘度における複数のインペラ回転数におけるモータ電流と吐出流量に関する複数のデータを記憶する第一所定粘度関連吐出流量データ記憶機能（言い換えれば、第一所定粘度関連吐出流量データテーブル）７１と、第二の所定液体粘度における複数のインペラ回転数におけるモータ電流と吐出流量に関する複数のデータを記憶する第二所定粘度関連吐出流量データ記憶機能（言い換えれば、第二所定粘度関連吐出流量データテーブル）７２と、第三の所定液体粘度における複数のインペラ回転数におけるモータ電流と吐出流量に関する複数のデータを記憶する第三所定粘度関連吐出流量データ記憶機能（言い換えれば、第三所定粘度関連吐出流量データテーブル）７３とを少なくとも備えている。特に、この実施例のように、モータ電流吐出流量関連データ記憶部は、第四の所定液体粘度における複数のインペラ回転数におけるモータ電流と吐出流量に関する複数のデータを記憶する第四所定粘度関連吐出流量データ記憶機能（言い換えれば、第四所定粘度関連データテーブル）７４を備えていることが好ましい。さらに、この実施例のように、モータ電流吐出流量関連データ記憶部は、第五の所定液体粘度における複数のインペラ回転数におけるモータ電流と吐出流量に関する複数のデータを記憶する第五所定粘度関連吐出流量データ記憶機能（言い換えれば、第五所定粘度関連データテーブル）７５を備えていることが好ましい。
【００２４】
図７に示すように、この実施例のポンプ装置１では、第一から第五までの所定粘度関連吐出流量データテーブル７１〜７５を備えている。さらに、第六以上の所定粘度関連吐出流量データテーブルを備えていてもよい。そして、第一から第五までの所定粘度関連吐出流量データテーブルとしては、図８ないし図１２に示すように、粘度（ｍＰａ・ｓ）が１，２，３，４，５のように間隔が等間隔ごとのテーブルを備えることが望ましい。そして、各データテーブルにおけるデータは、比重１の液体を用いてあらかじめ測定したものである。このため、吐出流量の演算に当たっては、測定もしくは演算された比重が１でない場合には、比重により測定された電流を除した値が用いられる。
そして、各所定粘度関連吐出流量データ記憶機能（各所定粘度関連データテーブル）に記憶されているデータは、複数の同じインペラ回転数におけるモータ電流と吐出流量に関する複数のデータを記憶していることが好ましい。
【００２５】
吐出流量演算部５８は、上記の粘度回転数モータ電流吐出流量関連データ記憶部６０に記憶されたデータと、液体粘度関連測定データ入力部（血液パラメータ入力部）５７に入力された粘度もしくは入力された液体測定データ（具体的には、ヘマトクリット値）より演算された液体粘度値とインペラ回転数測定機能もしくはインペラ回転数算出機能より得られるインペラ回転数値とモータ電流値計測機能により得られるモータ電流測定値とを用いて、液体粘度値およびモータ電流測定値ならびにインペラ回転数値における液体吐出流量を演算する。
【００２６】
具体的には、吐出流量演算部５８は、入力された粘度もしくは入力された液体測定データ（具体的には、ヘマトクリット値）より演算された液体粘度値と近い２つの所定粘度関連吐出流量データ記憶機能のデータを用いて吐出流量を演算するものである。また、吐出流量演算部５８は、入力された粘度もしくは入力された液体測定データ（具体的には、ヘマトクリット値）より演算された液体粘度値が上記所定粘度関連吐出流量データ記憶機能のいずれかの所定粘度と同じ場合には、当該所定粘度関連吐出流量データ記憶機能のデータを用いて吐出流量を演算するものである。さらに、吐出流量演算部５８は、入力された粘度もしくは入力された液体測定データ（具体的には、ヘマトクリット値）より演算された液体粘度値と近い２つの所定粘度関連吐出流量データ記憶機能のデータであり、かつ、当該所定粘度関連吐出流量データ記憶機能のデータにおける前記インペラ回転数値と近い２つのインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関係データを用いて吐出流量を演算するものである。
【００２７】
さらに、この実施例の遠心式液体本装置では、吐出流量演算部５８は、吐出流量をステップ演算により算出するものとなっている。このため、最終的な吐出流量算出までに、いくつかの演算用吐出流量生成する機能を備え、生成された複数の演算用吐出流量より目的とする条件での吐出流量を算出する。
具体的には、吐出流量演算部５８は、入力された粘度もしくは入力された液体測定データ（具体的には、ヘマトクリット値）より演算された液体粘度値と近い２つの所定粘度関連吐出流量データ記憶機能（言い換えれば、液体粘度値と近い２つの所定粘度関連データテーブル）のデータであり、かつ、当該所定粘度関連吐出流量データ記憶機能のデータにおけるインペラ回転数値と近い２つのインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関係データを用いるものであり、一方の所定粘度関連吐出流量データ中のインペラ回転数値と近い一方のインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関連データであってモータ電流測定値と近い２つのモータ電流吐出流量関連データを用いてモータ電流測定値における吐出流量を比例演算もしくは上記２つのモータ電流吐出流量関連データより算出される回帰式より演算するもしくはモータ電流吐出流量関連データがモータ電流測定値と同じモータ電流値に関する吐出流量データを記憶する場合には当該吐出流量データを採択する第一の演算用吐出流量生成機能を備える。
【００２８】
さらに、吐出流量演算部５８は、一方の所定粘度関連吐出流量データ中のインペラ回転数値と近い他方のインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関連データであってモータ電流測定値と近い２つのモータ電流吐出流量関連データを用いてモータ電流測定値における吐出流量を比例演算もしくは上記２つのモータ電流吐出流量関連データより算出される回帰式より演算するもしくはモータ電流吐出流量関連データがモータ電流測定値と同じモータ電流値に関する吐出流量データを記憶する場合には当該吐出流量データを採択する第二の演算用吐出流量生成機能を備えている。
第二の演算用吐出流量生成機能と上述した第一の演算用吐出流量生成機能との相違は、第一の演算用吐出流量生成機能では、一方の所定粘度関連吐出流量データ中のインペラ回転数値と近い一方のインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関連データを用いるのに対して、一方の所定粘度関連吐出流量データ中のインペラ回転数値と近い他方のインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関連データを用いる点のみである。
【００２９】
さらに、吐出流量演算部５８は、他方の所定粘度関連吐出流量データ中のインペラ回転数値と近い一方のインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関連データであってモータ電流測定値と近い２つのモータ電流吐出流量関連データを用いてモータ電流測定値における吐出流量を比例演算もしくは上記２つのモータ電流吐出流量関連データより算出される回帰式より演算するもしくはモータ電流吐出流量関連データがモータ電流測定値と同じモータ電流値に関する吐出流量データを記憶する場合には当該吐出流量データを採択する第三の演算用吐出流量生成機能を備えている。
第三の演算用吐出流量生成機能と上述した第一の演算用吐出流量生成機能との相違は、第一の演算用吐出流量生成機能では、一方の所定粘度関連吐出流量データ中のインペラ回転数値と近い一方のインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関連データを用いるのに対して、他方の所定粘度関連吐出流量データ中のインペラ回転数値と近い一方のインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関連データを用いる点のみである。
【００３０】
さらに、吐出流量演算部５８は、他方の所定粘度関連吐出流量データ中のインペラ回転数値と近い他方のインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関連データであってモータ電流測定値と近い２つのモータ電流吐出流量関連データを用いてモータ電流測定値における吐出流量を比例演算もしくは上記２つのモータ電流吐出流量関連データより算出される回帰式より演算するもしくはモータ電流吐出流量関連データがモータ電流測定値と同じモータ電流値に関する吐出流量データを記憶する場合には当該吐出流量データを採択する第四の演算用吐出流量生成機能を備えている。
第四の演算用吐出流量生成機能と上述した第一の演算用吐出流量生成機能との相違は、第一の演算用吐出流量生成機能では、一方の所定粘度関連吐出流量データ中のインペラ回転数値と近い一方のインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関連データを用いるのに対して、他方の所定粘度関連吐出流量データ中のインペラ回転数値と近い他方のインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関連データを用いる点のみである。
【００３１】
上記の第一から第四の各演算用吐出流量生成機能は、入力された粘度もしくは入力された液体測定データ（具体的には、ヘマトクリット値）より演算された液体粘度値と近い２つの所定粘度関連吐出流量データ記憶機能（言い換えれば、液体粘度値と近い２つの所定粘度関連データテーブル）のデータを用いるものである。つまり、各演算用吐出流量生成は、液体粘度値より低くかつ最も近い所定粘度関連データテーブルと高くかつ最も近い所定粘度関連データテーブルの２つの所定粘度関連データテーブルのデータを用いて行われる。なお、液体粘度値が、記憶する所定粘度関連データテーブルの最も低い所定粘度よりも低い場合および最も高い所定粘度よりも高い場合には、各演算用吐出流量生成は、近い２つの所定粘度関連データテーブルのデータを用いて行われる。
【００３２】
同様に、各演算用吐出流量生成は、使用する所定粘度関連吐出流量データテーブルにおけるインペラ回転数値と近い２つのインペラ回転数に関するモータ電流吐出流量関係データを用いて行われる。つまり、各演算用吐出流量生成は、インペラ回転数値より低くかつ最も近いインペラ回転数に関するデータとインペラ回転数値より高くかつ最も近いインペラ回転数に関するデータの２つインペラ回転数についてのデータを用いて行われる。なお、インペラ回転数値が、記憶する所定インペラ回転数データの最も低いインペラ回転数よりも低い場合および最も高いインペラ回転数よりも高い場合には、各演算用吐出流量生成は、近い２つのインペラ回転数に関するデータを用いて行われる。
【００３３】
そして、各演算用吐出流量生成は、モータ電流測定値と近く、そのモータ電流測定値より小さくかつ最も近いモータ電流吐出流量関連データとそのモータ電流測定値より大きくかつ最も近いモータ電流吐出流量関連データが存在する場合には、その両者を用いて比例演算もしくは上記２つのモータ電流吐出流量関連データより算出される回帰式より演算する。また、モータ電流測定値と近く、そのモータ電流測定値より小さいモータ電流吐出流量関連データもしくはそのモータ電流測定値より大きいモータ電流吐出流量関連データが存在しない場合には、そのモータ電流測定値と近い２つのモータ電流吐出流量関連データを用いて比例演算もしくは上記２つのモータ電流吐出流量関連データより算出される回帰式より演算する。また、モータ電流吐出流量関連データがモータ電流測定値と同じモータ電流値に関する吐出流量データを記憶する場合には当該吐出流量データを第一の演算用吐出流量として採択する。この場合には、演算はされず単に採択となる。
【００３４】
そして、吐出流量演算部５８は、上記の第一ないし第四の演算用吐出流量生成機能により演算される第一ないし第四の演算用吐出流量を用いて、液体粘度値、インペラ回転数値およびモータ電流測定値における吐出流量を演算する。なお、上記の記憶データより直接生成される演算用吐出流量を一次演算用吐出流量と表現することができる。そして、この実施例の遠心式液体ポンプ装置では、上記の一次演算用吐出流量を用いて２つの二次演算用吐出流量を演算し、それを用いて最終的な吐出流量を演算する。
具体的には、吐出流量演算部５８は、一方の所定粘度に関する第一の演算用吐出流量値および他方の所定粘度に関する第三の演算用吐出流量値を用いて、比例演算もしくは上記２つの演算用吐出流量値より算出される回帰式より液体粘度値における一方のインペラ回転数に関する吐出流量を算出する第五の演算用吐出流量生成機能を備える。
【００３５】
さらに、吐出流量演算部５８は、一方の所定粘度に関する第二の演算用吐出流量値および他方の所定粘度に関する第四の演算用吐出流量値を用いて、比例演算もしくは上記２つの演算用吐出流量値より算出される回帰式より液体粘度値における他方のインペラ回転数に関する吐出流量を算出する第六の演算用吐出流量生成機能を備える。
そして、吐出流量演算部５８は、一方のインペラ回転数に関する第五の演算用吐出流量生成機能および他方のインペラ回転数に関する第六の演算用吐出流量生成機能により生成される第五および第六の演算用吐出流量を用いて、比例演算もしくは上記２つの演算用吐出流量値より算出される回帰式より、前記インペラ回転数値における吐出流量を演算する機能を備える。
【００３６】
具体的に説明すると、
あらかじめ，
１，２，３，４，５［ｍＰａ・ｓ］
の各粘度における回転数：
１２００，１４００，１６００，１８００，２０００，２２００，
２４００，２６００［ｒｐｍ］
の各々について，流量
１，２，３，４，５，６，７，８，９［Ｌ／ｍｉｎ］
での、流体の比重が１の場合のモータ電流値を実験によって求めておく。なお、比重が１でない場合の補正は、たとえば、モータ電流値を比重で割って正規化する。
ここで，
Ｖｍ＝ｍ［ｍＰａ・ｓ］    （ｍ＝１，２，３，４，５）
Ｎｍ＝１０００＋２００ｍ［ｒｐｍ］  （ｍ＝１，２，３，４，５、６，７，８）
とする。ここでｍは正の整数である。以後、粘度をｖ，回転数をｎ，流量をｑ、モータ電流ｉとする。
【００３７】
今，粘度ｖ０，回転数ｎ０，モータ電流ｉ０が与えられ，そのときの流量を求めたいとする（粘度と比重は患者の個体差はあるが、同一人の場合、大きく変化することはないので、定期的な検査で測定しておけば、十分な精度が得られる）。
はじめに，この点（ｖ０，ｎ０）を囲んで、隣接する４つのデータ点（流量とモータ電流の関係があらかじめ計測によって求められている点）を求める。
すなわち，ｍを変化させて，
Ｖｊ＜ｖ０＜Ｖｊ＋１  
を満たすｊを求める。また，回転数についても同様に，
Ｎｋ＜ｎ０＜Ｎｋ＋１  
を満たすｋを求める。これにより，隣接する４つのデータ点は，
（Ｖｊ，Ｎｋ），（Ｖｊ＋１，Ｎｋ），
（Ｖｊ，Ｎｋ＋１），（Ｖｊ＋１，Ｎｋ＋１）
である。この４つの条件での流量とモータ電流の関係が求められている。すなわち、
データ点：
（Ｑｍ，Ｉｍ）  ｍ＝１，２，・・・，９
があるので，
Ｉｍ＜ｉ０＜Ｉｍ＋１  
を満たすｍを求め，区間［Ｑｍ，Ｑｍ＋１］
で直線近似を用いると（直線近似で必要精度が得られる程度の間隔で、あらかじめデータ点を計測しておく），
（ｑ，ｉ）の関係式は，
ｉ−Ｉｍ＝［（Ｉｍ＋１−Ｉｍ）／（Ｑｍ＋１−Ｑｍ）］（ｑ−Ｑｍ）
であるから，
ｑ００：（Ｖｊ，Ｎｋ，ｉ０）での流量（計算値）
ｑ１０：（Ｖｊ＋１，Ｎｋ，ｉ０）での流量（計算値）
ｑ０１：（Ｖｊ，Ｎｋ＋１，ｉ０）での流量（計算値）
ｑ１１：：（Ｖｊ＋１，Ｎｋ＋１，ｉ０）での流量（計算値）
を求めることができる。
【００３８】
Ｎｋとｉ０が等しい（Ｖｊ，ｑ００）と（Ｖｊ＋１，ｑ１０）から，
区間［Ｖｊ，Ｖｊ＋１］において直線近似を用いると（ｖ，ｑ）の関係式は，
ｑ−ｑ００＝｛（ｑ１０−ｑ００）／（Ｖｊ＋１−Ｖｊ）｝（ｖ−Ｖｊ）
であるから，ｖ０での流量をｑ２０とすると，
ｑ２０＝｛（ｑ１０−ｑ００）／（Ｖｊ＋１−Ｖｊ）｝（ｖ０−Ｖｊ）＋ｑ００
となる。同様に，Ｎｋ＋１とｉ０が等しい（Ｖｊ，ｑ０１）と（Ｖｊ＋１，ｑ１１）から，ｖ０での流量をｑ２１とすると，
ｑ２１＝［（ｑ１１−ｑ０１）／（Ｖｊ＋１−Ｖｊ）］（ｖ０−Ｖｊ）＋ｑ０１
となる。すなわち，
ｑ２０：（ｖ０，Ｎｋ，ｉ０）での流量（計算値）
ｑ２１：（ｖ０，Ｎｋ＋１，ｉ０）での流量（計算値）
である。
次に区間［Ｎｋ，Ｎｋ＋１］において直線近似を用いると，（ｎ，ｑ）の関係式は，
ｑ−ｑ２０＝［（ｑ２１−ｑ２０）／（Ｎｋ＋１−Ｎｋ）］（ｎ−Ｎｋ）
であるから，最終的に求めたい（ｖ０，ｎ０，ｉ０）の時の流量ｑ０は，
ｑ０＝［（ｑ２１−ｑ２０）／（Ｎｋ＋１−Ｎｋ）］（ｎ０−Ｎｋ）＋ｑ２０
となる。
【００３９】
具体的な例として、
粘度３．８［ｍＰａ・ｓ］、回転数１９５０［ｒｐｍ］、モータ電流０．２８［Ａ］（実測電流０．３Ａを比重１．０７により除した値）のときの流量を求める過程を、図７に示す。計算過程は以下の通りである。
（１）演算利用データ選択
３．８ｍＰａ・ｓ、１９５０ｒｐｍに隣接するデータ点は以下の４つである。
図１０の粘度３ｍＰａ・ｓのデータテーブルの１８００ｒｐｍにおける
（0.27A、5L/min:x1,y1）、(0.31A,6L/min:x2,y2)と
２０００ｒｐｍにおける（0.27A、3L/min:x3,y3）、(0.30A,4L/min:x4,y4)と
図１１の粘度４ｍＰａ・ｓのデータテーブルの１８００ｒｐｍにおける
（0.27A、4L/min:x5,y5）、(0.30A,5L/min:x6,y6)と
２０００ｒｐｍにおける（0.26A、2L/min:x7,y7）、(0.29A,3L/min:x8,y8)との計８点の「電流と流量」の特性から流量を計算する。なお、演算対象のモータ電流値と同じ値のデータをデータテーブルが記憶する場合には、その値を用いるものとなる。このため、最小では、４点のデータが用いられ、最大で上記の８点である。
【００４０】
（２）第一ないし第四の演算用吐出流量の生成（一次演算用吐出流量の生成）
図１０の粘度３ｍＰａ・ｓのデータテーブルの１８００ｒｐｍにおける（0.27A、5L/min:x1,y1）と(0.31A,6L/min:x2,y2)より、粘度３ｍＰａ・ｓ，１８００ｒｐｍ，０．２８Ａのときの流量を演算すると、((0.28A),3mPa・s,5.25L/min:xa,ya）となり第一の演算用吐出流量が演算される。
同様に、２０００ｒｐｍにおける（0.27A、3L/min:x3,y3）、(0.30A,4L/min:x4,y4)より、粘度３ｍＰａ・ｓ，２０００ｒｐｍ，０．２８Ａのときの流量を演算すると、((0.28A),3mPa・s,3.33L/min:xb,yb）となり、第二の演算用吐出流量が演算される。
図１１の粘度４ｍＰａ・ｓのデータテーブルの１８００ｒｐｍにおける（0.27A、4L/min:x5,y6）と(0.30A,5L/min:x6,y6)より、粘度４ｍＰａ・ｓ，１８００ｒｐｍ，０．２８Ａのときの流量を演算すると、((0.28A),4mPa・s,4.33L/min:xc,yc）となり第三の演算用吐出流量が演算される。
同様に、２０００ｒｐｍにおける（0.26A、2L/min:x7,y7）、(0.29A,3L/min:x8,y8)より、粘度４ｍＰａ・ｓ，２０００ｒｐｍ，０．２８Ａのときの流量を演算すると、((0.28A),4mPa・s,2.66L/min:xd,yd）となり第四の演算用吐出流量が演算される。
なお、上述したように演算対象のモータ電流値と同じ値のデータをデータテーブルが記憶する場合には、その値を第一ないし四の演算用吐出流量として生成する。
【００４１】
（３）第五および第六の演算用吐出流量の生成（二次演算用吐出流量の生成）
次に、求めたいのは３．８ｍＰａ・ｓのときの流量であるから、第一の演算用吐出流量(3mPa・s,5.25L/min:xa,ya）と第三の演算用吐出流量(4mPa・s,4.33L/min:xc,yc）を用いて、粘度３．８ｍＰａ・ｓ、回転数１８００ｒｐｍ、０．２８Ａのときの流量を演算すると((3.8mPa・s,0.28A),1800rpm,4.51L/min:xe,ye）となり、第五の演算用吐出流量が演算される。
同様に、求めたいのは３．８ｍＰａ・ｓのときの流量であるから、第二の演算用吐出流量(3mPa・s,3.33L/min:xb,yb）と第四の演算用吐出流量(4mPa・s,2.66L/min:xc,yc）を用いて、粘度３．８ｍＰａ・ｓ、回転数２０００ｒｐｍ、０．２８Ａのときの流量を演算すると((3.8mPa・s,0.28A,),2000rpm,2.79L/min:xf,yf）となり、第六の演算用吐出流量が演算される。
（４）吐出流量の算出
最後に、求めたいのは１９５０ｒｐｍのときの流量であるから、第五の演算用吐出流量(1800rpm,4.51L/min:xe,ye）と第六の演算用吐出流量(2000rpm,2.79L/min:xf,yf）を用いて、回転数１９５０ｒｐｍ、０．２８Ａ、粘度３．８ｍＰａ・ｓのときの流量を演算すると((3.8mPa・s,0.28A),1950rpm,3.22L/min:xe,ye）となり、吐出流量が演算される。
【００４２】
また、吐出流量演算部における上述した第五および第六演算用吐出流量（二次演算用吐出流量）の演算および吐出流量の演算は下記のようなものであってもよい。
この場合の吐出流量演算部５８は、一方の所定粘度に関する第一の演算用吐出流量値および一方の所定粘度に関する第二の演算用吐出流量値を用いて、比例演算もしくは上記２つの演算用吐出流量値より算出される回帰式より、一方の所定粘度におけるインペラ回転数値に関する吐出流量を算出する第五の演算用吐出流量生成機能を有する。
さらに、吐出流量演算部５８は、他方の所定粘度に関する第三の演算用吐出流量値および他方の所定粘度に関する第四の演算用吐出流量値を用いて、比例演算もしくは上記２つの演算用吐出流量値より算出される回帰式より、他方の所定粘度におけるインペラ回転数値に関する吐出流量を算出する第六の演算用吐出流量生成機能を有する。
【００４３】
そして、吐出流量演算部５８は、一方の所定粘度における第五の演算用吐出流量生成機能および他方の所定粘度における前記六の演算用吐出流量生成機能により生成される第五および第六の演算用吐出流量を用いて、比例演算もしくは上記２つの演算用吐出流量値より算出される回帰式より、液体粘度値における吐出流量を演算する機能を備える。
つまり、吐出流量の演算は、上記した演算方法に限られるものではなく、図７の破線に示すように、第一の演算用吐出流量と第二の演算用吐出流量用いて、粘度３ｍＰａ・ｓ、回転数１９５０ｒｐｍ、０．２８Ａのときの流量を演算して第五の演算用吐出流量を演算し、第三の演算用吐出流量と第四の演算用吐出流量用いて、粘度４ｍＰａ・ｓ、回転数１９５０ｒｐｍ、０．２８Ａのときの流量を演算して第六の演算用吐出流量を演算し、最後の粘度３．８ｍＰａ・ｓの時の流量を算出することにより吐出流量を算出してもよい。具体的に説明する。なお、上述した（１）演算利用データ選択および（２）第一ないし第四の演算用吐出流量の生成（一次演算用吐出流量の生成）は同じである。
【００４４】
（３’）第五および第六の演算用吐出流量の生成（二次演算用吐出流量の生成）
求めたいのは１９５０ｒｐｍのときの流量であるから、第一の演算用吐出流量(1800,5.25L/min:xa,ya）と第二の演算用吐出流量(2000rpm,3.33L/min:xb,yb）を用いて、粘度３ｍＰａ・ｓ、回転数１９５０ｒｐｍ、０．２８Ａのときの流量を演算すると((1950rpm,0.28A),3mPa・s,3.81L/min:xe,ye）となり、第五の演算用吐出流量が演算される。同様に、求めたいのは１９５０ｒｐｍのときの流量であるから、第三の演算用吐出流量(1800rpm,4.33L/min:xc,yc）と第四の演算用吐出流量(2000rpm,2.66L/min:xc,yc）を用いて、粘度４ｍＰａ・ｓ、回転数１９５０ｒｐｍ、０．２８Ａのときの流量を演算すると((1950rpm,0.28A,),4mPa・s,3.08L/min:xf,yf）となり、第六の演算用吐出流量が演算される。
【００４５】
（４’）吐出流量の算出
最後に、求めたいのは３．８ｍＰａ・ｓのときの流量であるから、第五の演算用吐出流量(3mPa・s,3.81 L/min:xe,ye）と第六の演算用吐出流量(4mPa・s,3.077L/min:xf,yf）を用いて、回転数１９５０ｒｐｍ、０．２８Ａ、粘度３．８ｍＰａ・ｓのときの流量を演算すると((1950rpm,0.28A),3.8mPa・s,3.22L/min:xe,ye）となり、吐出流量が演算される。
上述した具体的な実施例の遠心式液体ポンプ装置では、比例計算もしくは直線近似（言い換えれば、直線回帰式）によって簡単なサブルーチンを繰り返すことにより、吐出流量が演算できるため、データ容量および演算のための式等の記憶量が小さくてすみかつ演算処理も容易となる。これにより、携帯用の制御装置の場合にも組込可能でなおかつ、リアルタイムでの表示も容易になる。
そして、吐出流量演算部により演算された吐出流量は、表示部５９に表示される。
【００４６】
また、以上の方法を使用した間接計測流量と実流量との関係の一例を図１３に示す。図１３では各実流量に対し、複数点、間接計測流量があるが、ほとんど一致している。もともと、この方式では、測定点付近の精度が高くなるために、測定点での両者の誤差は非常に小さくなる。ただし本質的に直線近似であるから、測定点間にて推定する場合もこの直線上にのることは容易に理解され、高い相関関係であることがわかる。
これに対し、同データに対して、式（１）の関係式を用いた場合の間接計測流量と実流量との関係を図１４に示す。図１４でも各実流量に対し、複数点、間接計測流量があるが、あまり一致していない。すなわち、この変動幅がそのまま誤差を表している。
なお、点（ｖ０，ｎ０）がデータ点の外にある場合、たとえば、
Ｖ５＜ｖ０，
Ｎ８＜ｎ０
の場合も、それぞれ、一番近い区間：
［Ｖ４，Ｖ５］
［Ｎ７，Ｎ８］
での直線を延長して（補外）、同様に求めることができる。流量とモータ電流の関係についても、与えられた条件がデータ点の外にある場合は前述の補外による対応が可能である。
【００４７】
また、遠心式ポンプ装置としては、図６に示すようなタイプのものであってもよい。この実施例の遠心ポンプ装置１００は、遠心式液体ポンプ装置本体部５とこれと電気的に接続された制御機構（言い換えれば、コントローラ）６からなる遠心式液体ポンプ装置本体と、吐出流量演算器７とに分離している。そして、コントローラ６と吐出流量演算器７とは、それぞれが備える通信機能８によりデータ通信可能となっている。具体的には、通信機能８は、制御機構側通信インターフェース８１（コントローラ側通信インターフェース）と、吐出流量演算器側通信インターフェース８２により構成されている。少なくとも、制御機構側通信インターフェース８１（コントローラ側通信インターフェース）は、モータ電流値もしくはその関連信号を発信する機能を備えており、吐出流量演算器側通信インターフェース８２は、制御機構側通信インターフェース８１より発信されたモータ電流値もしくはその関連信号を受信する機能を備えている。なお、両者間の通信は、アナログ通信、デジタル通信のいずれでもよい。通信形式は、公知のものが使用できる。この実施例の遠心式液体ポンプ装置１００と上述した遠心式液体ポンプ装置１との相違は、制御機構より吐出流量演算器が分離された点のみであり、その他の構成については上述した遠心式液体ポンプ装置１と同じである。
【００４８】
この実施例の遠心式液体ポンプ装置１００における制御機構６は、図６に示すように、磁気カップリング用のモータ３４のためのパワーアンプ５２およびモータ制御回路５３、電磁石４１のためのパワーアンプ５４、センサ４２のためのセンサ回路５５、センサ出力をモニタリングするためのセンサ出力モニタリング部５６、制御部５１、電源部５６、制御機構側通信インターフェース８１を備えている。制御部５１は、モータ電流モニタリング機能を備える。
吐出流量演算器７は、液体測定データ入力部（言い換えれば、血液パラメータ入力部）５７、吐出流量演算部５８、表示部５９、モータ電流吐出流量関連データ記憶部（言い換えれば、粘度回転数モータ電流吐出流量関連データ記憶部）６０、電源部６２、吐出流量演算器側通信インターフェース８２を備える。
【００４９】
液体測定データ入力部（血液パラメータ入力部）５７としては、例えば、液体粘度測定値入力部である。好ましくは、図６に示すように、血液粘度測定値入力部と比重入力部を備えることが好ましい。この場合、血液粘度および比重は使用者より採血した血液より外部機器を用いて測定される。
また、液体測定データ入力部（血液パラメータ入力部）５７としては、図６の括弧内に示すように、ヘマトクリット値入力部であってもよい。この場合、遠心式液体ポンプ装置は、入力されたヘマトクリット値より粘度を演算する粘度演算機能を備えているものとなる。つまり、吐出流量演算部５８は、粘度演算機能を備えるものとなる。
その他の点については、上述した実施例と同じである。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の遠心式液体ポンプ装置は、液体流入ポートと液体流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内で回転し、回転時の遠心力によって液体を送液するインペラと、該インペラを回転させるためのモータを備える遠心式液体ポンプ装置であって、該遠心式液体ポンプ装置は、所定液体粘度における異なる複数のインペラ回転数における複数のモータ電流吐出流量関係データからなる所定粘度関連吐出流量データを異なる複数の所定粘度について記憶するモータ電流吐出流量関連データ記憶部と、液体測定データ入力部と、インペラ回転数測定機能もしくはインペラ回転数算出機能と、モータ電流値計測機能と、前記液体測定データ入力部に入力もしくは入力された液体測定データにより演算された液体粘度値と前記インペラ回転数測定機能もしくはインペラ回転数算出機能より得られるインペラ回転数値とモータ電流値計測機能により得られるモータ電流測定値と前記モータ電流吐出流量関連データ記憶部に記憶されているデータを用いて、前記液体粘度値および前記モータ電流測定値ならびに前記インペラ回転数値における液体吐出流量を演算する吐出流量演算部を備えている。
この遠心式液体ポンプ装置によれば、流量計を用いることなく、液体流量（吐出量）を容易かつ確実に算出できる。さらに、回転数，電流，粘度，流量の関係式を持つのではなく、必要な精度を満たす最小限の個別データを記憶し、演算対象電流値等と近い記憶するデータを用いて流量を計算するので、多項回帰式を用いた場合に比べて正確な吐出流量を演算により得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の遠心ポンプ装置の実施例のブロック図である。
【図２】図２は、本発明の遠心ポンプ装置に使用される遠心ポンプ装置本体部の一例の正面図である。
【図３】図３は、図２に示した遠心ポンプ装置本体部の平面図である。
【図４】図４は、図２に示した実施例の遠心ポンプ装置本体部の縦断面図である。
【図５】図５は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図６は、本発明の遠心ポンプ装置の他の実施例のブロック図である。
【図７】図７は、モータ電流吐出流量関連データ記憶部におけるデータ構造および吐出流量演算過程を説明するための説明図である。
【図８】図８は、モータ電流吐出流量関連データ記憶部に記憶された所定粘度関連データテーブルの具体例を説明するための説明図である。
【図９】図９は、モータ電流吐出流量関連データ記憶部に記憶された所定粘度関連データテーブルの具体例を説明するための説明図である。
【図１０】図１０は、モータ電流吐出流量関連データ記憶部に記憶された所定粘度関連データテーブルの具体例を説明するための説明図である。
【図１１】図１１は、モータ電流吐出流量関連データ記憶部に記憶された所定粘度関連データテーブルの具体例を説明するための説明図である。
【図１２】図１２は、モータ電流吐出流量関連データ記憶部に記憶された所定粘度関連データテーブルの具体例を説明するための説明図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施例の遠心式液体ポンプ装置により吐出流量を演算した結果をグラフに示す図である。
【図１４】図１４は、比較例の遠心式液体ポンプ装置により吐出流量を演算した結果をグラフに示す図である。
【符号の説明】
１  遠心式液体ポンプ装置
２  遠心式液体ポンプ部
３  インペラ回転トルク発生部
４  インペラ位置制御部
５  遠心式液体ポンプ装置本体部
６  制御機構
２１  インペラ
２５  磁性体
３１  ロータ
３４  モータ
４１  電磁石
２０  ハウジング
５７  液体測定データ入力部（液体粘度関連測定データ入力部）
５８  吐出流量演算部
５９  表示部
６０  モータ電流吐出流量関連データ記憶部（粘度回転数モータ電流吐出流量関連データ記憶部）
【図１】
0004004296.tif 000003
【図２】
0004004296.tif 000004
【図３】
0004004296.tif 000005
【図４】
0004004296.tif 000006
【図５】
0004004296.tif 000007
【図６】
0004004296.tif 000008
【図７】
0004004296.tif 000009
【図８】
0004004296.tif 000010
【図９】
0004004296.tif 000011
【図１０】
0004004296.tif 000012
【図１１】
0004004296.tif 000013
【図１２】
0004004296.tif 000014
【図１３】
0004004296.tif 000015
【図１４】
0004004296.tif 000016