(57)【要約】  薬液投与装置（１０）は、薬液（Ｍ）が充填された筒体（１２）と、筒体（１２）内に配置されたガスケット（３４）と、ガスケット（３４）を先端方向へ前進させるための前進機構（３６）と、前進機構（３６）を駆動するモータ（４０）を有する駆動機構（４２）と、モータ（４０）に電力を供給する電池（２６）と、モータ（４０）の回転速度を制御する制御ユニット（２８）とを備える。制御ユニット（２８）は、第１移動区間（初期摺動区間）ではモータ（４０）を第１の回転速度（Ｓ１）で動作させ、その後の第２移動区間（常用摺動区間）ではモータ（４０）を第１の回転速度（Ｓ１）よりも速い第２の回転速度（Ｓ２）で動作させる。
2018181657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬液（Ｍ）を生体内に投与するための薬液投与装置（１０）であって、
前記薬液（Ｍ）が充填された筒体（１２）と、
前記筒体（１２）内に摺動可能に配置されたガスケット（３４）と、
前記筒体（１２）の内周面、又は、前記ガスケット（３４）の外周面に塗布された液体潤滑剤（ＬＭ）と、
前記ガスケット（３４）を先端方向へ前進させるための前進機構（３６）と、
前記前進機構（３６）を駆動するモータ（４０）を有する駆動機構（４２）と、
前記モータ（４０）に電力を供給する電池（２６）と、
前記モータ（４０）の回転速度を制御する制御ユニット（２８）と、
を備え、
前記制御ユニット（２８）は、前記筒体（１２）内において前記ガスケット（３４）が前進を開始してから所定距離だけ前進するまでの第１移動区間では前記モータ（４０）を第１の回転速度（Ｓ１）で動作させ、前記ガスケット（３４）が前記第１移動区間を過ぎた後の第２移動区間では前記モータ（４０）を前記第１の回転速度（Ｓ１）よりも速い第２の回転速度（Ｓ２）で動作させるように設定されたプログラム（２８ａ）を有し、
前記ガスケット（３４）が前記筒体（１２）内で摺動する際の摺動抵抗は、前記第１移動区間内において最も高くなる、
ことを特徴とする薬液投与装置（１０）。
【請求項２】
請求項１記載の薬液投与装置（１０）において、
前記第１移動区間は、前記第２移動区間よりも短い、
ことを特徴とする薬液投与装置（１０）。
【請求項３】
請求項１又は２記載の薬液投与装置（１０）において、
前記プログラム（２８ａ）は、前記モータ（４０）が前記第１の回転速度（Ｓ１）で動作する時間に基づいて前記ガスケット（３４）が前記第１移動区間を過ぎたことを判定して、前記モータ（４０）の動作を前記第１の回転速度（Ｓ１）から前記第２の回転速度（Ｓ２）に切り替える、
ことを特徴とする薬液投与装置（１０）。
【請求項４】
請求項１又は２記載の薬液投与装置（１０）において、
前記プログラム（２８ａ）は、前記第１の回転速度（Ｓ１）で動作する前記モータ（４０）の回転量に基づいて前記ガスケット（３４）が前記第１移動区間を過ぎたことを判定して、前記モータ（４０）の動作を前記第１の回転速度（Ｓ１）から前記第２の回転速度（Ｓ２）に切り替える、
ことを特徴とする薬液投与装置（１０）。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の薬液投与装置（１０）において、
前記制御ユニット（２８）は、前記第１移動区間において、前記第１の回転速度（Ｓ１）での動作と停止を繰り返すように前記モータ（４０）を制御する、
ことを特徴とする薬液投与装置（１０）。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の薬液投与装置（１０）において、
前記モータ（４０）が前記第１の回転速度（Ｓ１）で動作することにより、前記第１移動区間における前記ガスケット（３４）の摺動抵抗の最大値は、８Ｎ以下である、
ことを特徴とする薬液投与装置（１０）。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の薬液投与装置（１０）において、
前記モータ（４０）が前記第１の回転速度（Ｓ１）で動作する際の前記ガスケット（３４）の移動速度は、毎分１．０〜６．０ｍｍである、
ことを特徴とする薬液投与装置（１０）。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の薬液投与装置（１０）において、
前記第１移動区間の長さは、１．０〜３．０ｍｍである、
ことを特徴とする薬液投与装置（１０）。
【請求項９】
薬液（Ｍ）が充填されるとともに内周面に液体潤滑剤（ＬＭ）が塗布された筒体（１２）と、前記筒体（１２）内に摺動可能に配置されたガスケット（３４）と、前記ガスケット（３４）を先端方向へ前進させるための前進機構（３６）と、前記前進機構（３６）を駆動するモータ（４０）を有する駆動機構（４２）と、前記モータ（４０）に電力を供給する電池（２６）と、前記モータ（４０）の回転速度を制御するプログラム（２８ａ）を有する制御ユニット（２８）とを備えた薬液投与装置（１０）の動作方法であって、
前記ガスケット（３４）を初期位置から所定距離前進させるために、前記モータ（４０）を介して前記前進機構（３６）を駆動する第１駆動ステップと、
前記ガスケット（３４）が前記初期位置から所定距離移動したか否かを判定する移動距離判定ステップと、
前記移動距離判定ステップで前記ガスケット（３４）が前記所定距離移動したと判定した後に、前記モータ（４０）を介して前記前進機構（３６）をさらに駆動する第２駆動ステップ、とを有し、
前記第１駆動ステップでは、前記モータ（４０）を第１の回転速度（Ｓ１）で動作させ、
前記第２駆動ステップでは、前記モータ（４０）を第１の回転速度（Ｓ１）よりも早い第２の回転速度（Ｓ２）で動作させる、
ことを特徴とする薬液投与装置（１０）の動作方法。
【請求項１０】
請求項９記載の薬液投与装置（１０）の動作方法であって、
前記第１駆動ステップで前記ガスケット（３４）が移動する距離は、前記第２駆動ステップで前記ガスケット（３４）が移動する距離よりも短い、
ことを特徴とする薬液投与装置（１０）の動作方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０記載の薬液投与装置（１０）の動作方法であって、
前記移動距離判定ステップは、前記第１の回転速度（Ｓ１）で動作する前記モータ（４０）の回転数に基づいて前記ガスケット（３４）が前記所定距離移動したことを判定する、
ことを特徴とする薬液投与装置（１０）の動作方法。
【請求項１２】
請求項９又は１０記載の薬液投与装置（１０）の動作方法であって、
前記移動距離判定ステップは、前記モータ（４０）が前記第１の回転速度（Ｓ１）で動作する時間に基づいて前記ガスケット（３４）が前記所定距離移動したことを判定する、
ことを特徴とする薬液投与装置（１０）の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒体内から薬液を押し出し、薬液を生体に投与するための薬液投与装置及びその動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、筒体内に充填した薬液を押し子により押し出して生体内に投与するシリンジポンプ型の薬液投与装置は公知である。この種の薬液投与装置は、バレル型の筒体と、筒体内に摺動可能に配置されたガスケットと、ガスケットを前進させる押し子と、押し子を前進させるための駆動源であるモータとを備える（例えば、特許第５７７７６９１号公報を参照）。筒体内でガスケットを摺動させるために、筒体の内周面又はガスケットの外周面に液体潤滑剤が塗布されている場合、筒体内にガスケットが配置された状態で数ヶ月間保管されていると、筒体内でのガスケットの摺動抵抗は、筒体内でガスケットが前進を開始してからガスケットが所定距離前進するまでの区間（初期摺動区間）では大きいが、初期摺動区間を過ぎた後の区間（常用摺動区間）では小さいことが分かっている。
【発明の概要】
【０００３】
モータの駆動により押し子を前進させる際に、従来では、消費電力を低減するためにモータの高速駆動と停止とを繰り返し行う間欠駆動を採用している。しかしながら間欠駆動の場合、駆動区間では押し子の移動速度が一時的に早くなるため、ガスケットを前進させるために必要な駆動力（要求推力）は、摺動抵抗が特に大きい初期摺動区間で高くなってしまう。一方、必要な駆動力を下げるために、間欠駆動を行わず低速で連続的にモータを駆動させると、消費電力の増大を招く。また、ガスケットの移動速度が遅すぎると、所望の投与速度を満たせない場合がある。
【０００４】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、消費電力を増大させることなく、所望の投与速度を満たすことが可能な薬液投与装置及びその動作方法を提供することを目的とする。
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明は、薬液を生体内に投与するための薬液投与装置であって、前記薬液が充填された筒体と、前記筒体内に摺動可能に配置されたガスケットと、前記筒体の内周面、又は、前記ガスケットの外周面に塗布された液体潤滑剤と、前記ガスケットを先端方向へ前進させるための前進機構と、前記前進機構を駆動するモータを有する駆動機構と、前記モータに電力を供給する電池と、前記モータの回転速度を制御する制御ユニットと、を備え、前記制御ユニットは、前記筒体内において前記ガスケットが前進を開始してから所定距離だけ前進するまでの第１移動区間では前記モータを第１の回転速度で動作させ、前記ガスケットが前記第１移動区間を過ぎた後の第２移動区間では前記モータを前記第１の回転速度よりも速い第２の回転速度で動作させるように設定されたプログラムを有し、前記ガスケットが前記筒体内で摺動する際の摺動抵抗は、前記第１移動区間内において最も高くなる。
【０００６】
筒体内でのガスケットの初期摺動抵抗はガスケットの移動速度によって異なり、ガスケットの移動速度が速いほど初期摺動抵抗が大きくなる傾向がある一方、その後の摺動抵抗はガスケットの移動速度に依存した傾向がないことが、本発明者によって見出された。そこで、本発明の薬液投与装置では、初期摺動抵抗が発生する第１移動区間ではガスケットをゆっくり移動させ、その後の第２移動区間ではガスケットを素早く移動させる。このため、第１移動区間でガスケットを前進させるために必要な駆動力（要求推力）が抑えられることで消費電力の増大を回避しつつ、所望の投与速度を満たすことが可能となる。
【０００７】
前記第１移動区間は、前記第２移動区間よりも短くてもよい。
【０００８】
前記プログラムは、前記モータが前記第１の回転速度で動作する時間に基づいて前記ガスケットが前記第１移動区間を過ぎたことを判定して、前記モータの動作を前記第１の回転速度から前記第２の回転速度に切り替えてもよい。
【０００９】
前記プログラムは、前記第１の回転速度で動作する前記モータの回転量に基づいて前記ガスケットが前記第１移動区間を過ぎたことを判定して、前記モータの動作を前記第１の回転速度から前記第２の回転速度に切り替えてもよい。
【００１０】
前記制御ユニットは、前記第１移動区間において、前記第１の回転速度での動作と停止を繰り返すように前記モータを制御してもよい。
【００１１】
この構成により、消費電力を効果的に低減することができるとともに、電池に対する負担が軽減されることで電池の持ちを良くすることができる。
【００１２】
前記モータが前記第１の回転速度で動作することにより、前記第１移動区間における前記ガスケットの摺動抵抗の最大値は、８Ｎ以下であってもよい。
【００１３】
この構成により、モータの駆動による消費電力を効果的に低減することができる。
【００１４】
前記モータが前記第１の回転速度で動作する際の前記ガスケットの移動速度は、毎分１．０〜６．０ｍｍであってもよい。
【００１５】
この構成により、第１移動区間でガスケットを前進させるために必要な駆動力が十分に抑えられ、且つ所望の投与速度を容易に満たすことができる。
【００１６】
前記第１移動区間の長さは、１．０〜３．０ｍｍであってもよい。
【００１７】
この構成により、低速駆動を行う期間が適度に短いため、所望の投与速度を容易に満たすことができる。
【００１８】
また、本発明は、薬液が充填されるとともに内周面に液体潤滑剤が塗布された筒体と、前記筒体内に摺動可能に配置されたガスケットと、前記ガスケットを先端方向へ前進させるための前進機構と、前記前進機構を駆動するモータを有する駆動機構と、前記モータに電力を供給する電池と、前記モータの回転速度を制御するプログラムを有する制御ユニットとを備えた薬液投与装置の動作方法であって、前記ガスケットを初期位置から所定距離前進させるために、前記モータを介して前記前進機構を駆動する第１駆動ステップと、前記ガスケットが前記初期位置から所定距離移動したか否かを判定する移動距離判定ステップと、前記移動距離判定ステップで前記ガスケットが前記所定距離移動したと判定した後に、前記モータを介して前記前進機構をさらに駆動する第２駆動ステップ、とを有し、前記第１駆動ステップでは、前記モータを第１の回転速度で動作させ、前記第２駆動ステップでは、前記モータを第１の回転速度よりも早い第２の回転速度で動作させる。
【００１９】
前記第１駆動ステップで前記ガスケットが移動する距離は、前記第２駆動ステップで前記ガスケットが移動する距離よりも短くてもよい。
【００２０】
前記移動距離判定ステップは、前記第１の回転速度で動作する前記モータの回転数に基づいて前記ガスケットが前記第１移動区間を過ぎたことを判定してもよい。
【００２１】
前記移動距離判定ステップは、前記モータが前記第１の回転速度で動作する時間に基づいて前記ガスケットが前記第１移動区間を過ぎたことを判定してもよい。
【００２２】
本発明の薬液投与装置及びその動作方法によれば、消費電力を増大させることなく、所望の投与速度を満たすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る薬液投与装置の概略図である。
【図２】ガスケットの斜視図である。
【図３】薬液投与装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４】薬液投与装置の作用を説明する第１の図である。
【図５】薬液投与装置の作用を説明する第２の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る薬液投与装置及びその動作方法について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図１に示す本実施形態に係る薬液投与装置１０は、薬液Ｍを生体内に投与するために使用される。薬液投与装置１０は、筒体１２内に充填された薬液Ｍを押し子機構１４の押圧作用下に比較的長い時間（例えば、数分〜数時間程度）をかけて持続的に生体内に投与する。薬液投与装置１０は、薬液Ｍを間欠的に生体内に投与してもよい。薬液Ｍとしては、例えば、タンパク質製剤、麻薬性鎮痛薬、利尿薬等が挙げられる。
【００２６】
図１に示すように、薬液投与装置１０の使用時において、薬液投与装置１０には投与器具１６として例えばパッチ式の針付きチューブ１７が接続され、筒体１２から吐出された薬液Ｍが針付きチューブ１７を介して患者の体内に注入される。針付きチューブ１７は、筒体１２の筒先部１２ｃに接続可能なコネクタ１８と、一端部がコネクタ１８に接続された可撓性を有する送液チューブ１９と、送液チューブ１９の他端に接続され皮膚Ｓに貼着可能なパッチ部２０と、パッチ部２０から突出した穿刺針２１とを備える。穿刺針２１は皮膚Ｓに対して略垂直に穿刺される。なお、穿刺針２１は皮膚Ｓに対して斜めに穿刺されるものであってもよい。
【００２７】
なお、薬液投与装置１０に接続される投与器具１６は上述したパッチ式の針付きチューブ１７に限られず、例えば、送液チューブ１９の先端に穿刺針（翼状針等）が接続されたものであってもよい。あるいは、投与器具１６は、送液チューブ１９を介さずに筒体１２の筒先部１２ｃに接続可能な屈曲した針であってもよい。この場合、屈曲した針は、例えば筒体１２の筒先部１２ｃから下方に略９０°屈曲しており、薬液投与装置１０の皮膚Ｓへの固定（貼り付け）に伴い皮膚Ｓに対して垂直に穿刺される。また、筒体１２の筒先部１２ｃと投与器具及び針の一部は筒体１２の内部にあり、針の先端が筒体１２より突出している形であってもよい。この場合でも、薬液投与装置１０の皮膚Ｓへの固定（貼り付け）に伴い、針が皮膚Ｓに対して垂直に穿刺される。
【００２８】
薬液投与装置１０は、薬液Ｍが充填された筒体１２と、筒体１２内から薬液Ｍを押し出す押し子機構１４と、筒体１２及び押し子機構を収容するハウジング２４とを備える。ハウジング２４内には、薬液投与装置１０の動作に必要な電力を供給する電池２６、薬液投与装置１０の各種制御を行う制御ユニット２８（マイクロコンピュータ）、図示しないスピーカ等が配置されている。
【００２９】
筒体１２は、内部に薬液室１３を有する中空円筒状に形成されている。筒体１２は、その軸方向に内径及び外径が一定であり基端が開口した胴部１２ａと、胴部１２ａの先端から先端方向に向かって内径及び外径がテーパ状に縮径する肩部１２ｂと、肩部１２ｂから先端方向に突出した筒先部１２ｃとを有する。薬液室１３と連通する薬液吐出口１２ｄが筒先部１２ｃに形成されている。筒体１２の内周面（胴部１２ａの内周面）には、液体潤滑剤ＬＭ（例えば、シリコーンオイル）が塗布されている。
【００３０】
薬液Ｍは筒体１２内に予め充填されている。薬液吐出口１２ｄは、ゴム材やエラストマー材等の弾性樹脂材料からなる封止部材３０によって液密に封止されている。封止部材３０は、図１に示したコネクタ１８が筒先部１２ｃに接続される際に、コネクタ１８に設けられた針１８ａにより穿刺される。封止部材３０は、先端に開口部を有するキャップ３２によって筒体１２の先端部に固定されている。
【００３１】
押し子機構１４は、筒体１２内に摺動可能に配置されたガスケット３４と、ガスケット３４を先端方向へ前進させるための前進機構３６と、前進機構３６を駆動するモータ４０を有する駆動機構４２とを備える。
【００３２】
ガスケット３４は、ゴム材やエラストマー材等の弾性樹脂材料からなり、その外周部が筒体１２（胴部１２ａ）の内周面と液密に密着することにより、薬液室１３の基端側を液密に閉じている。図２に示すように、ガスケット３４の外周部には、径方向外側に突出した環状突起３４ａが軸方向に間隔を置いて複数（図示例では２つ）設けられている。ガスケット３４は、筒体１２の内周面によって環状突起３４ａが弾性圧縮変形した状態で筒体１２内に配置されている。上述した液体潤滑剤ＬＭは、筒体１２の内周面のうち、少なくともガスケット３４が摺動する軸方向範囲に全周に亘って塗布されている。なお、液体潤滑剤ＬＭは、初期位置にあるガスケット３４の周囲及びその近傍の先端側にのみ塗布されていてもよい。液体潤滑剤ＬＭは、ガスケット３４の外周面に塗布されていてもよい。
【００３３】
図１において、前進機構３６は、筒体１２に対して軸方向に移動可能でありガスケット３４を押圧することにより先端方向に前進させる押し子４６と、押し子４６に接続され、雌ねじが形成されたナット部材４８と、ナット部材４８の雌ねじに螺合した雄ねじ５０ａが形成された送りねじ５０とを有する。押し子４６は、薬液Ｍを押し出すために軸方向に移動可能な部材である。押し子４６の先端部にガスケット３４が接続されている。押し子４６の前進に伴って、ガスケット３４が押し子４６により先端方向に押圧されることで、ガスケット３４は前進する。
【００３４】
送りねじ５０は、筒体１２の軸に沿って配置されている。送りねじ５０は、従動歯車である大歯車５０ｂを有する。送りねじ５０の雄ねじ５０ａは、大歯車５０ｂよりも先端側の外周面に軸方向の所定範囲に亘って形成されている。送りねじ５０の回転に伴って、ナット部材４８は先端方向に移動する。その際、押し子４６はナット部材４８によって先端方向に押圧されることで前進する。なお、ナット部材４８を省略して、押し子４６自体に雌ねじを設けてもよい。
【００３５】
駆動機構４２は、電池２６からの電力が供給されて制御ユニット２８の制御作用下に駆動制御されるモータ４０と、モータ４０の出力軸に固定され、駆動歯車であるピニオン４３とを有する。ピニオン４３は、送りねじ５０の大歯車５０ｂと噛み合っている。
【００３６】
モータ４０は、制御周波数を上げると早く回転し、制御周波数を下げるとゆっくり回転することが可能な回転駆動源である。本実施形態ではモータ４０は、パルス信号に同期して動作するステッピングモータ４０Ａである。ステッピングモータ４０Ａは、パルス周波数を変化させることにより回転速度を制御することができる。
【００３７】
なお、モータ４０としては、回転速度を制御可能な他の形態のモータ、例えば、ＡＣモータ、ＤＣモータ、ブラシレスＤＣモータ等が用いられてもよい。ＡＣモータは、交流周波数を変化させることにより回転速度を変化させることができる。ＤＣモータは、モータ電圧を変化させることにより、回転速度を変化させることができる。ブラシレスＤＣモータは、パルス周波数を変化させることにより、回転速度を変化させることができる。
【００３８】
ハウジング２４には、電源のオン及びオフを操作するための電源ボタン５２と、複数の発光部５４ａ、５４ｂとが設けられている。
【００３９】
複数の発光部５４ａ、５４ｂは、互いに異なる色を発光する第１発光部５４ａ及び第２発光部５４ｂを有する。第１発光部５４ａは、薬液投与装置１０の動作状態を知らせるための発光部であり、異なる複数の色を発光可能である。第２発光部５４ｂは、エラー発生を知らせるために点灯又は点滅する発光部である。第１発光部５４ａ及び第２発光部５４ｂは、例えばＬＥＤにより構成される。
【００４０】
次に、上記のように構成された薬液投与装置１０の作用を説明する。
【００４１】
薬液投与装置１０の使用に際し、薬液投与装置１０は保冷庫から取り出され、ある程度の時間（例えば、３０分）、常温放置されて室温に戻される。次に、コネクタ１８との接続部である封止部材３０の表面（先端面）が例えばアルコール綿等で拭き取られることにより、接続部の消毒がなされる。次に、薬液投与装置１０には投与器具１６が接続される。
【００４２】
次に、電源ボタン５２が押される。そして、薬液投与装置１０は、皮膚Ｓに貼り付ける、あるいは衣服に装着する等して、患者に取り付けられる。次に、穿刺針２１が皮膚Ｓに穿刺される。なお、皮膚Ｓへの穿刺針２１の穿刺前に薬液投与装置１０が患者に取り付けられてもよい。
【００４３】
次に、送液（薬液Ｍの投与）が開始される。具体的には、モータ４０が駆動してピニオン４３から大歯車５０ｂを有する送りねじ５０へと回転力が伝達される。送りねじ５０の回転に伴い、送りねじ５０と螺合しているナット部材４８が前進し、ナット部材４８により押し子４６が押されて前進する。これにより、筒体１２内の薬液Ｍが押し出される。筒体１２内から押し出された薬液Ｍは、患者に穿刺された投与器具１６を介して患者の体内に投与（注入）される。
【００４４】
押し子４６が所定位置まで前進することで送液が完了すると、薬液投与装置１０に内蔵されたスピーカから送液完了を知らせる音が出力されるとともに、第１発光部５４ａが第１の色で点灯する。送液が完了したら、穿刺針２１が皮膚Ｓ（皮下）から抜き取られる。その後、薬液投与装置１０は廃棄される。
【００４５】
上述した薬液投与装置１０の動作において、モータ４０の回転速度は制御ユニット２８によって制御される。具体的に、制御ユニット２８は、筒体１２内においてガスケット３４が初期位置から前進を開始してからガスケット３４が所定距離だけ前進するまでの第１移動区間（以下、「初期摺動区間」ともいう）ではモータ４０を第１の回転速度Ｓ１で動作させ、ガスケット３４が第１移動区間を過ぎた後の第２移動区間（以下、「常用摺動区間」ともいう）ではモータ４０を第１の回転速度Ｓ１よりも速い第２の回転速度Ｓ２で動作させるように設定されたプログラム２８ａを有する。ガスケット３４が筒体１２内で摺動する際の摺動抵抗は、第１移動区間内において最も高くなる。本実施形態において、初期摺動区間は、ガスケット３４の一部が移動を開始してからガスケット３４全体が移動を開始するまでの区間である。薬液投与装置１０を長期間保管した場合、ガスケット３４の摺動面（図示例の場合、２つの環状突起３４ａ）が筒体１２の内周面に固着している。押し子４６の前進に伴い、ガスケット３４は前進を開始する。ガスケット３４の前進開始直後は、固着部分の一部のみ（基端側の環状突起３４ａ）が引き剥がされることで、ガスケット３４の一部のみが前進する。そして、すべての固着部分（先端側と基端側の環状突起３４ａ）が引き剥がされると、ガスケット３４の全体が前進を開始する（初期摺動区間から常用摺動区間へと移行する）。
【００４６】
薬液投与装置１０の動作方法は、ガスケット３４を初期位置から所定距離前進させるために、モータ４０を介して前進機構３６を駆動する第１駆動ステップと、ガスケット３４が初期位置から所定距離移動したか否かを判定する移動距離判定ステップと、移動距離判定ステップでガスケット３４が所定距離移動したと判定した後に、モータ４０を介して前進機構３６をさらに駆動する第２駆動ステップ、とを有し、第１駆動ステップでは、モータ４０を第１の回転速度Ｓ１で動作させ、第２駆動ステップでは、モータ４０を第１の回転速度Ｓ１よりも早い第２の回転速度Ｓ２で動作させる。
【００４７】
このように、薬液投与装置１０は、モータ４０の回転速度（ガスケット３４の駆動速度）を切り替える制御を行う。以下、このような速度切替えを含む薬液投与装置１０の動作について、より詳細に説明する。
【００４８】
図３において、薬液投与装置１０の電源ボタン５２（図１）が押されて電源がオンになると（ステップＳＴ１）、電池電圧を確認する処理が実行される（ステップＳＴ２）。電池電圧に異常がないと判断されると（ステップＳＴ２で、「ＹＥＳ」）、第１発光部５４ａの点灯（又はスピーカから出力されるブザー音）により異常のないことがユーザに報知され、所定時間（例えば、５分）のカウントが開始される（ステップＳＴ３）。次に、薬液投与装置１０が患者に取り付けられる。なお、電池電圧に異常がある場合（ステップＳＴ２で、「ＮＯ」）、異常処理が行われる（ステップＳＴ４）。異常処理では、第２発光部５４ｂが点灯又は点滅することにより、ユーザに異常が報知される。異常処理では、スピーカからブザー音が出力されてもよい。
【００４９】
ステップＳＴ３の後、所定時間が経過したら（ステップＳＴ５で、「ＹＥＳ」）、薬液投与装置１０の制御ユニット２８は、第１の回転速度Ｓ１による投与（初期摺動投与）（低速駆動）を開始するとともに、投与時間のカウントを開始する（ステップＳＴ６）。
【００５０】
次に、制御ユニット２８は、初期摺動投与が終了したか否か（ガスケット３４が所定距離移動したか否か）を判断する（ステップＳＴ７）。この場合、制御ユニット２８のプログラム２８ａは、例えば、モータ４０が第１の回転速度Ｓ１で動作する時間に基づいてガスケット３４が第１移動区間を過ぎたこと（初期摺動投与が終了したこと／ガスケット３４が所定距離移動したこと）を判定する。ステッピングモータは、１パルスで所定角度だけ回転するモータであり、１秒間にモータに送ったパルス数を表す単位がパルス周波数（ｐｐｓ）である。このため、所定のｐｐｓでステッピングモータを動かした時間を計測することで、ステッピングモータに送ったパルス数が分かり、そのパルス数に所定角度を掛けることで、回転量を割り出すことができる。モータ４０がステッピングモータである場合、モータ４０の回転量に、モータ４０の１回転でガスケット３４が前進する距離を掛けることで、ガスケット３４が動いた距離を算出することができる。従って、ガスケット３４が所定距離移動したか否かは、モータ４０が所定速度（ｐｐｓ）で動作した時間に基づいて判断することができる。なお、モータ４０がステッピングモータである場合、制御ユニット２８のプログラム２８ａは、第１の回転速度Ｓ１で動作するモータ４０の回転量（送ったパルス数）に基づいてガスケット３４が所定距離移動したか否かを判断してもよい。
【００５１】
初期摺動投与が完了したら（ステップＳＴ７で、「ＹＥＳ」）、薬液投与装置１０の制御ユニット２８は、低速駆動から第２の回転速度Ｓ２による投与（高速駆動）に切り替える（ステップＳＴ８）。そして、高速駆動での投与が行われ、制御ユニット２８が投与完了（薬液残量ゼロ）を判断すると（ステップＳＴ９で、「ＹＥＳ」）、投与終了となる（ステップＳＴ１０）。この場合、第１発光部５４ａの消灯（又はスピーカから出力されるブザー音）により投与完了がユーザに報知される。投与完了の判定がなされず（ステップＳＴ９で、「ＮＯ」）且つ投与時間のタイムオーバーと判断された場合（ステップＳＴ１１で、「ＹＥＳ」）、制御ユニット２８は、タイムオーバー検出処理を行う（ステップＳＴ１２）。タイムオーバー検出処理では、第２発光部５４ｂが点灯又は点滅することにより、ユーザに異常が報知される。タイムオーバー検出処理では、スピーカからブザー音が出力されてもよい。
【００５２】
初期摺動区間は、常用摺動区間と比べて相当に短く、その長さは、例えば、１．０〜３．０ｍｍあるいは１．５〜２．５ｍｍである。なお、常用摺動区間は、ガスケット３４が初期摺動区間を越えてから、薬液Ｍの送液の完了に伴って押し子４６の前進が停止するまでにガスケット３４が移動する区間であり、その長さは、例えば、１０〜２０ｍｍである。
【００５３】
図４は、ガスケット３４及び押し子４６を前進させる際のモータ４０の回転速度（制御ユニット２８がモータ４０に送信するパルス信号）のイメージ図である。初期摺動区間でのモータ４０の第１の回転速度Ｓ１は、例えば、１００〜６００ｐｐｓであり、好ましくは、１００〜１２０ｐｐｓである。常用摺動区間でのモータ４０の第２の回転速度Ｓ２は、例えば、６００〜１２００ｐｐｓであり、好ましくは、１０００〜１２００ｐｐｓである。第２の回転速度Ｓ２に対する第１の回転速度Ｓ１の割合は、例えば、８〜８０％であり、好ましくは、８〜６０％である。
【００５４】
本実施形態では、図４に示すように、制御ユニット２８は、初期摺動区間において、第１の回転速度Ｓ１での動作と停止を繰り返すようにモータ４０を制御する。また、制御ユニット２８は、常用摺動区間において、第２の回転速度Ｓ２での動作と停止を繰り返すようにモータ４０を制御する。
【００５５】
第１の回転速度Ｓ１での動作と停止を繰り返す間欠駆動において、各動作時間Ｔ１ａは、例えば、１〜６秒であり、好ましくは、２〜４秒であり、各停止時間Ｔ１ｂは、例えば、動作時間Ｔ１ａの１〜４倍であり、好ましくは、１．５〜３倍である。また、間欠駆動における動作と停止の１サイクルにおける動作時間Ｔ１ａの比であるデューティ比としては、例えば、２０〜５０％であり、好ましくは、２５〜３５％である。このような間欠駆動により、モータ４０を連続的に駆動する場合と比べて、モータ４０の駆動による消費電力を効果的に低減することができる。
【００５６】
第２の回転速度Ｓ２での動作と停止を繰り返す間欠駆動において、各動作時間Ｔ２ａは、例えば、８３〜５００ミリ秒であり、好ましくは、１６６〜３３３ミリ秒であり、各停止時間Ｔ２ｂは、例えば、動作時間Ｔ２ａの４〜１９倍であり、好ましくは、５〜９倍である。また、間欠駆動における動作と停止の１サイクルにおける動作時間Ｔ２ａの比であるデューティ比としては、例えば、５〜２０％であり、好ましくは、１０〜１５％である。このような間欠駆動により、モータ４０を連続的に駆動する場合と比べて、モータ４０の駆動による消費電力を効果的に低減することができる。
【００５７】
初期摺動区間でガスケット３４が前進する際の移動速度（モータ４０が第１の回転速度Ｓ１で回転する際のガスケット３４の移動速度）は、毎分１．０〜６．０ｍｍであり、好ましくは毎分１．０〜３．０ｍｍである。常用摺動区間でガスケット３４が前進する際の移動速度（モータ４０が第２の回転速度Ｓ２で回転する際のガスケット３４の移動速度）は、薬液Ｍを投与するための投与時間によるが、例えば、毎分７．５〜１２ｍｍである。
【００５８】
この場合、本実施形態に係る薬液投与装置１０は、以下の効果を奏する。
【００５９】
筒体１２内でのガスケット３４の初期摺動抵抗はガスケット３４の移動速度によって異なり、ガスケット３４の移動速度が速いほど初期摺動抵抗が大きくなる傾向がある一方、その後の摺動抵抗はガスケット３４の移動速度に依存した傾向がない。従って、初期摺動区間では、ガスケット３４の移動速度が遅いほど、摺動抵抗が小さくなる。一方、常用摺動区間では、ガスケット３４の移動速度に依存した傾向がない。そして、薬液投与装置１０の動作におけるガスケット３４の総前進距離（初期摺動区間と常用摺動区間とを合計した距離）に対する初期摺動区間の長さは、相当に小さい。すなわち、常用摺動区間と比較して初期摺動区間は相当に短い。
【００６０】
そこで、薬液投与装置１０では、初期摺動区間ではモータ４０を第１の回転速度Ｓ１で回転させることによりガスケット３４をゆっくり移動させる低速駆動を実施し、初期摺動区間を越えた常用摺動区間ではモータ４０を第２の回転速度Ｓ２で回転させることによりガスケット３４を素早く移動させる高速駆動を実施する。
【００６１】
このため、初期摺動区間で押し子４６を前進させるために必要な駆動力（要求推力）が抑えられることで消費電力の増大を回避しつつ、所望の投与速度を満たすことが可能となる。すなわち、本実施形態と異なり、図５において破線Ｌ２で示すように、初期摺動区間で押し子４６の高速駆動を行った場合、筒体１２に対するガスケット３４の摺動抵抗は相当に大きくなる。この場合、モータ４０を変更せずに大きな摺動抵抗に対応するために、モータ４０に対して大電力を供給すると、消費電力の増大を招く。消費電力を増大させずに必要な駆動力を得ることができるモータを用いると、高コストのモータ又はサイズの大きいモータが必要となる。
【００６２】
これに対し、図５において実線Ｌ１で示すように、初期摺動区間で押し子４６の低速駆動を行った場合、筒体１２に対するガスケット３４の摺動抵抗は、初期摺動区間で高速駆動を行った場合と比較して相当に小さい。従って、薬液投与装置１０によれば、高コストのモータ又はサイズの大きいモータを用いることなく、消費電力の増大を回避し、且つ、所望の投与速度で薬液Ｍを投与することができる。
【００６３】
薬液投与装置１０では、モータ４０が第１の回転速度Ｓ１で動作することにより、初期摺動区間におけるガスケット３４の摺動抵抗の最大値は、８Ｎ以下となるのがよい。これにより、モータ４０の駆動による消費電力を効果的に低減することができる。
【００６４】
制御ユニット２８は、初期摺動区間において、第１の回転速度Ｓ１での動作と停止を繰り返すようにモータ４０を制御する。この構成により、モータ４０の駆動による消費電力を効果的に低減することができる。また、電池２６に対する負担が軽減されることで電池２６の持ちを良くすることができる。
【００６５】
モータ４０が第１の回転速度Ｓ１で動作することにより、初期摺動区間におけるガスケット３４の摺動抵抗の最大値は、８Ｎ以下である。これにより、モータ４０の駆動による消費電力を効果的に低減することができる。
【００６６】
モータ４０が第１の回転速度Ｓ１で動作する際のガスケット３４の移動速度は、毎分１．０〜６．０ｍｍである。この構成により、初期摺動区間で押し子４６を前進させるために必要な駆動力が十分に抑えられ、且つ所望の投与時間内に薬液Ｍを投与することができる。
【００６７】
初期摺動区間の長さは、１．０〜３．０ｍｍである。これにより、低速駆動を行う期間が適度に短いため、所望の投与速度を容易に満たすことができる。
【００６８】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。
【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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【国際調査報告】
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