(57)【要約】  選択的に保護される電気システムであり、電源（１５１４）と、負荷（１５１２）と、電源（１５１４）から負荷（１５１２）へと電力を伝達する可制御な電力駆動回路（１５０６）と、電力駆動回路を稼働／非稼働状態とするコントローラ（１５１８）とを備え、又はこれと共に動作する。ポッティング素材によりカプセル化されるのは電力駆動回路（１５０６）であり、コントローラ（１５１８）はカプセル化されない。汚濁物に起因した電気的故障が当該選択的保護電気システム内にて発生するのであれば、当該電気的故障はまずカプセル化されていないコントローラにおいて起きるであろうし、それに応じて当該選択的保護電気システムが非稼働状態に移行される。従って、汚濁物が電力駆動回路に接触して電気的故障を引き起こすことは防がれ、選択的保護電気システム内において制御された形態にて故障を発生させうる。
2005512495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から電力を供給して負荷を活性するための選択保護電気システムであって、
電源からの電力を負荷へと制御可能に伝達する電力駆動回路であってカプセル化されている電力駆動回路と、
電力駆動回路を稼働化(enabling)及び不稼働化(disabling)するカプセル化されていないコントローラとを、備え、
上記保護電気システム内における汚濁物が、カプセル化されていないコントローラに電気的故障を発生させて不稼働化する一方、カプセル化されている電力駆動回路については、電気的故障の発生が実質的に阻害されているシステム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムにおいて、上記電力駆動回路がポッティング素材によりカプセル化されているシステム。
【請求項３】
請求項１記載のシステムにおいて、システムが不稼働化されるよう汚濁物に対して可溶なカプセル化されていない回路部品を少なくとも１個、備えるシステム。
【請求項４】
請求項３記載のシステムにおいて、上記少なくとも１個の回路部品が、その溶融によって電力を阻害しシステムを不稼働化するシステム。
【請求項５】
請求項３記載のシステムにおいて、上記少なくとも１個の回路部品が、電力駆動回路及びコントローラのうち少なくとも一方の内部に配置されているシステム。
【請求項６】
請求項１記載のシステムにおいて、更に、汚濁物を検出するためのカプセル化されていない回路部品であって、汚濁物が検出されたときにはシステムが不稼働化されるようコントローラへと信号を通過させる回路部品を、少なくとも１個備えるシステム。
【請求項７】
請求項６記載のシステムにおいて、上記少なくとも１個の回路部品が湿度センサを含むシステム。
【請求項８】
請求項７記載のシステムにおいて、上記湿度センサが、汚濁物を検出したときコントローラへと信号を通過させコントローラにてシステムを不稼働化させるシステム。
【請求項９】
請求項６記載のシステムにおいて、上記少なくとも１個の回路部品が、電気的に分離された導電板の対を含み、当該導電板同士が、当該導電板の間に汚濁物を受容し当該汚濁物によって互いに短絡されるよう定められた間隔を以て、分離されているシステム。
【請求項１０】
請求項８記載のシステムにおいて、上記信号に応じ、コントローラが、ユーザが認知可能な警報を起動するシステム。
【請求項１１】
請求項１０記載のシステムにおいて、上記ユーザが認知可能な警報が、音響信号、表示メッセージ及び振動のうち少なくとも１個を含むシステム。
【請求項１２】
請求項１記載のシステムにおいて、上記コントローラが、一旦不稼働化されるとリセットされるまで動作不能状態となるシステム。
【請求項１３】
請求項１記載のシステムにおいて、上記電力駆動回路が、Ｈブリッジ配置されたスイッチング素子を含むシステム。
【請求項１４】
請求項１記載のシステムにおいて、上記コントローラが電子制御回路を含むシステム。
【請求項１５】
請求項１記載のシステムにおいて、上記コントローラが少なくとも１個のマイクロプロセッサを含むシステム。
【請求項１６】
請求項１記載のシステムにおいて、上記汚濁物が導電性であるシステム。
【請求項１７】
請求項１記載のシステムにおいて、上記汚濁物が水分乃至湿気であるシステム。
【請求項１８】
請求項１記載のシステムにおいて、上記電気的故障が回路短絡状態を含むシステム。
【請求項１９】
請求項２記載のシステムにおいて、上記ポッティング素材が耐水性ポッティング素材であるシステム。
【請求項２０】
請求項１９記載のシステムにおいて、上記耐水性ポッティング素材が、本質的にパリレン、室温硬化シリコンエラストマ（ＲＴＶ）、シリコーン、エポキシ、接着剤及びプラスチックよりなるグループから選択されたものであるシステム。
【請求項２１】
電源と、負荷と、電源から負荷へと制御可能に電力を伝達する電力駆動回路と、電力駆動回路を稼働化及び不稼働化するコントローラとを、備え、電力駆動回路がカプセル化されており、コントローラがカプセル化されておらず、システム内に存しうる汚濁物が上記カプセル化されていないコントローラを電気的故障を発生させて不稼働化し、上記カプセル化されているコントローラにおける電気的故障の発生を防ぐ選択保護電気システム。
【請求項２２】
請求項２１記載のシステムにおいて、上記負荷がＤＣモータであるシステム。
【請求項２３】
請求項２２記載のシステムにおいて、上記ＤＣモータが、流体送給用ポンプを駆動するのに使用されるシステム。
【請求項２４】
請求項２３記載のシステムにおいて、上記ポンプが注入ポンプであり、コントローラの不稼働化によって、流体の不意な過剰供給の可能性が低減されるシステム。
【請求項２５】
電源から安全に電力を供給して負荷を励起させる電力供給システムであって、電力駆動回路を制御するためのコントローラを含む制御部と、上記コントローラに応答し上記電源から上記負荷へと制御可能に電力を伝達する上記電力駆動回路を含む電力駆動部と、上記電力駆動回路がポッティング素材によりカプセル化されるよう且つ上記制御部がポッティング素材によりカプセル化されないまま残されるよう上記電力駆動部を選択的に覆う当該ポッティング素材と、を備え、システム内に存しうる汚濁物が、カプセル化されないまま残されている制御部において電気的故障を引き起こして不稼働化させ、カプセル化されている電力駆動回路については、電気的故障の発生が阻害されるシステム。
【請求項２６】
請求項２５記載のシステムにおいて、上記電力駆動回路が、Ｈブリッジ配置されたスイッチング素子を含むシステム。
【請求項２７】
請求項２５記載のシステムにおいて、上記コントローラが電子制御回路を含むシステム。
【請求項２８】
請求項２５記載のシステムにおいて、上記コントローラが少なくとも１個のマイクロプロセッサを含むシステム。
【請求項２９】
請求項２５記載のシステムにおいて、更に、上記コントローラ及び上記電力駆動部に接続された安全回路を備え、上記電源から上記負荷への電力伝達が、当該安全回路が不稼働状態にあるときには禁止され稼働状態にあるときには許容されるよう、上記コントローラにより上記安全回路が制御されるシステム。
【請求項３０】
請求項２９記載のシステムにおいて、上記安全回路が上記コントローラと併置されているシステム。
【請求項３１】
請求項２９記載のシステムにおいて、上記安全回路が上記負荷と一体化されているシステム。
【請求項３２】
請求項３１記載のシステムにおいて、上記安全回路が上記ポッティング素材によりカプセル化されているシステム。
【請求項３３】
請求項２５記載のシステムにおいて、上記電気的故障が回路短絡状態を含むシステム。
【請求項３４】
請求項２５記載のシステムにおいて、上記ポッティング素材が耐水性ポッティング素材であるシステム。
【請求項３５】
請求項３４記載のシステムにおいて、上記耐水性ポッティング素材が、本質的にパリレン、室温硬化シリコンエラストマ（ＲＴＶ）、シリコーン、エポキシ、接着剤及びプラスチックよりなるグループから選択されたものであるシステム。
【請求項３６】
電気システムの選択された部位に関し汚濁物に起因した電気的故障の可能性を低減すべく、汚濁物に曝されうるシステムにおいて実行される方法であって、上記電気システムのクリティカルな動作を実行するクリティカル部分を提供するステップと、上記電気システムにおいて上記クリティカル部分によるクリティカルな動作を稼働化させるための非クリティカル部分を提供するステップと、非クリティカル部分がカプセル化されないまま残されるよう、また、カプセル化されていない非クリティカル部分にてシステム内の汚濁物が電気的故障を発生させて非クリティカル部分がクリティカル部分を不稼働化する一方当該汚濁物がカプセル化されたクリティカル部分にて電気的故障を引き起こさないよう、クリティカル部分をカプセル化し当該クリティカル部分と汚濁物との間に障壁を発生させるステップと、を含む方法。
【請求項３７】
請求項３６記載の方法において、クリティカル部分をカプセル化するステップが、クリティカル部分を耐水性ポッティング素材によりポッティングするステップを含む方法。
【請求項３８】
請求項３７記載の方法において、上記耐水性ポッティング素材が、本質的にパリレン、室温硬化シリコンエラストマ（ＲＴＶ）、シリコーン、エポキシ、接着剤及びプラスチックよりなるグループから選択されたものである方法。
【請求項３９】
電気システムの選択された部位に関し汚濁物に起因した電気的故障の可能性を低減すべく、汚濁物に曝されうるシステムにおいて実行される方法であって、上記電気システムのクリティカルな動作を実行するクリティカル部分を提供するステップと、汚濁物に曝されたとき上記電気システムを不稼働化するよう動作する回路部品を少なくとも１個提供するステップと、上記少なくとも１個の回路部品がカプセル化されないまま残されるよう、また、上記電気システムが汚濁物に曝されたとき当該汚濁物が上記少なくとも１個のカプセル化されていない回路部品に接触して上記電気システムを不稼働化させる一方当該汚濁物がカプセル化されたクリティカル部品には接触しないよう、上記クリティカル部分をカプセル化するステップと、を含む方法。
【請求項４０】
請求項３９記載の方法において、上記少なくとも１個の回路部品が汚濁物に対して可溶であり、当該少なくと１個の回路部品を汚濁物に曝すことによって当該少なくとも１個の回路部品が溶融して上記電気システムが不稼働化される方法。
【請求項４１】
請求項３９記載の方法において、上記少なくとも１個の回路部品がヒューズである方法。
【請求項４２】
請求項３９記載の方法において、上記少なくとも１個の回路部品が汚濁物を感知し、当該少なくとも１個の回路部品が、汚濁物を感知したとき上記電気システムを不稼働化するよう動作する方法。
【請求項４３】
請求項４２記載の方法において、上記少なくとも１個の回路部品が湿度センサである方法。
【請求項４４】
汚濁物に起因した回路短絡が生じうる複数の電流経路を有する電気システムにて実行される方法であって、クリティカル動作を実行する少なくとも１個のクリティカル部品を有する少なくとも１個のクリティカル電流経路を提供するステップと、クリティカル動作を実行するようクリティカル部品を稼働化する少なくとも１個の非クリティカル部品を有する少なくとも１個の非クリティカル電流経路を提供するステップと、上記少なくとも１個の非クリティカル電流経路がカプセル化されずに残されるよう、且つ上記少なくとも１個のカプセル化されていない非クリティカル電流経路において回路短絡が生じて上記電気システムが不稼働化され上記少なくとも１個のクリティカル電流経路における回路短絡発生が阻害されるよう、上記少なくとも１個のクリティカル電流経路をカプセル化することによって当該クリティカル電流経路と汚濁物との間に障壁を発生させるステップと、を有する方法。
【請求項４５】
請求項１記載のシステムにおいて、上記コントローラが、一旦不稼働化されると稼働化できなくなるシステム。
【請求項４６】
請求項１記載のシステムにおいて、上記電気的故障が回路開放状態を含むシステム。
【請求項４７】
請求項２１記載のシステムにおいて、上記負荷がセンサであるシステム。
【請求項４８】
請求項２１記載のシステムにおいて、上記負荷がセンサモニタであるシステム。
【請求項４９】
請求項２１記載のシステムにおいて、上記負荷がセンサメータであるシステム。
【請求項５０】
請求項２１記載のシステムにおいて、上記負荷が医用デバイスであるシステム。
【請求項５１】
請求項２１記載のシステムにおいて、上記負荷が携帯情報端末（ＰＤＡ）内のプロセッサであるシステム。
【請求項５２】
電気回路に電力を供給する電源と、上記電源から上記電気回路へと制御可能に電力を伝達する電力駆動回路と、上記電力駆動回路を稼働化及び不稼働化するコントローラとを、備え、上記電力駆動回路はカプセル化され、上記電源はカプセル化されずに残され、保護対象電気システム内の汚濁物が、カプセル化されていない電源に電気的故障を引き起こし不稼働化させる一方、カプセル化されている電力駆動回路における電気的故障の発生を実質的に阻害する選択保護電気システム。
【請求項５３】
請求項５２記載のシステムにおいて、上記電力駆動回路がポッティング素材によりカプセル化されているシステム。
【請求項５４】
電気回路に電力を供給する電源と、上記電源から上記電気回路へと制御可能に電力を伝達する電力駆動回路と、上記電力駆動回路を稼働化及び不稼働化するコントローラとを、備え、上記コントローラはカプセル化され、上記電源はカプセル化されずに残され、保護対象電気システム内の汚濁物が、カプセル化されていない電源に電気的故障を引き起こし不稼働化させる一方、カプセル化されているコントローラにおける電気的故障の発生を実質的に阻害する選択保護電気システム。
【請求項５５】
請求項５４記載のシステムにおいて、上記コントローラがポッティング素材によりカプセル化されているシステム。
【請求項５６】
請求項５４記載のシステムにおいて、上記電力駆動回路がカプセル化されているシステム。
【請求項５７】
請求項５６記載のシステムにおいて、上記電力駆動回路及び上記コントローラがポッティング素材によりカプセル化されているシステム。
【請求項５８】
電気システムにおいてクリティカル動作を実行するクリティカル部分と、電気システムにおいてクリティカル動作を実行するようクリティカル部分を稼働化する非クリティカル部分とを、備え、上記クリティカル部分と汚濁物との間に障壁が生じるよう当該クリティカル部分がカプセル化されており、上記非クリティカル部分はカプセル化されずに残されており、上記システム内の汚濁物はカプセル化されていない非クリティカル部分に電気的故障を引き起こしてクリティカル部分を不稼働化させる一方カプセル化されているクリティカル部分における電気的故障の発生は実質的に阻害されている選択保護電気システム。
【請求項５９】
請求項５８記載のシステムにおいて、上記クリティカル部分がポッティング素材によりカプセル化されているシステム。
【請求項６０】
請求項５９記載のシステムにおいて、上記ポッティング素材が耐水性ポッティング素材であるシステム。
【請求項６１】
請求項３記載のシステムにおいて、上記少なくとも１個の回路部品がヒューズであるシステム。
【請求項６２】
請求項１記載のシステムにおいて、上記汚濁物が電解性であるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願））
本願は、「流体送給システム用直流モータ安全回路」（Direct Current Motor Safety Circuits For Fluid Delivery Systems）と題する米国特許出願第０９／８３８６９９号（２００１年４月１９日提出）に関連する出願であり、この参照を以て当該関連出願を本願に繰り入れることとする。
【０００２】
本発明は、電子デバイスにおける故障制御(controlled failure)方法及びシステムに関する。本発明の特定の実施形態は、患者に対し医薬品乃至薬物を送給するためのポンプドライバにおける故障制御等、ある定められた動作における故障制御のための選択的ポッティングに関する。
【背景技術】
【０００３】
医用デバイス、センシングデバイス等を初めとする多くの電子デバイスにおいては、当該電子デバイスに接する湿気等の環境的汚濁物による故障が発生しうる。この種の故障に共通する機構は、汚濁部分に水分が侵入して導電性のイオン溶液となり、そのイオン溶液が当該電子デバイスに故障を引き起こす、というものである。場合によっては、この種のデバイス故障は、そのデバイスが構成要素となっているシステムのユーザに対して、冗談ではすまないような影響を与えてしまう。例えば、医薬品乃至薬物を送給するための注入ポンプ等の医用システムにおいて使用されるデバイスが故障したとすると、当該医薬品乃至薬物が不意に過剰供給乃至供給途絶され、ユーザが傷害を受け或いは死に追いやられることがあり得る。
【０００４】
その種のシステムの構成電気及び電子部品及び回路が湿気その他の環境的汚濁物に触れないようにするため一般に採用される方法としては、湿気等の環境的汚濁物に対して強いポッティング素材により当該システムの電子部品乃至電子回路を被覆する、という方法がある。しかしながら、この方法には、既知のポッティング素材では長時間に亘る浸透から電気システムを保護し損なうことがある、という欠点がある。例えば、時間をかけてポッティング素材内に拡散し浸透した水分は、電気システムの性能・能力に対して有害な影響を及ぼし、予測不可能で大概危険なシステム故障を引き起こすことがある。また、ポッティング素材の劣化、電気及び電子部品及び回路からの脱落乃至剥離、更には当該部品及び回路の露出が生じると、それによって各種部品及びシステムが汚濁物に対して曝されることとなり、保護の実効性が低下する。また、汚濁物が通過又は拡散したポッティング素材が、システムのクリティカル動作に影響するクリティカルな特定電気乃至電子部品を覆っているポッティング素材であったとすると、深刻な結果を招くことになりかねない。ここでいうクリティカル動作とは、例えば、患者に医薬品を送給するための注入ポンプを駆動するモータの制御である。汚濁物との接触によってかかるクリティカルな電気乃至電子部品が故障すると、先に述べた様な深刻な結果を招きかねない。
【０００５】
上述のように、注入ポンプ等の従来型薬物送給システムは、そのシステムの電子部品乃至回路が故障することによって深刻な結果を招くシステムの一例である。注入ポンプシステムは電子制御回路、電力駆動回路等の回路を備える。電子制御回路は電力駆動回路を制御することによってモータを駆動し、ひいては注入ポンプを駆動する。薬物送給システムの一例としては、ある時間周期毎にインシュリンを送給するためのシステムがあり、この種のシステムにおいては注入ポンプを駆動するため様々なモータ技術が使用されている。使用される典型的なモータ技術としては、直流（ＤＣ）モータ技術、ステッピングモータ技術、ソレノイドモータ技術等がある。モータの種類が異なると、コスト、信頼性、性能、重量、安全性等の面における長短が異なる。例えばインシュリンやＨＩＶ薬の送給等、注入ポンプを用いた薬物送給においては、医薬品送給の精度が重要（クリティカル）である。それは、医薬品の量がわずかに違うだけで患者の健康に対する影響が大きく変わるからである。従って、医薬品の過剰供給及び供給不足から患者を保護するためには、設計段階で送給システム内に安全策を盛り込んでおかねばならない。例えば、糖尿病（過血糖症）患者に対し注入ポンプを用いてインシュリンを施す場合、薬物の過剰供給は低血糖症という合併症を招き、顕著な場合には死に至ることがある。
【０００６】
このように、薬物の過剰供給が合併症ひいては恒久的ダメージ乃至死亡につながることから、医薬品の過剰供給に対する安全対策が施された制御された形態での送給なるものが、薬物送給システムには要求されている。従来のシステムにおいては、過剰供給に対する安全対策は、注入ポンプ駆動システムに様々な形で組み込まれていた。例えば、モータ制御用電子回路においては、クロスチェック結果、エンコーダ計数値、モータ消費電流値、目詰まり検出結果等が、医薬品の過剰供給乃至供給不足から守るためフィードバックされていた。しかしながら、このやり方には問題点がある。例えば、ＤＣモータ駆動型注入ポンプ内の電子制御回路に故障、例えば電源から注入ポンプ内のＤＣモータへの直接短絡が発生したとする。ある種の故障モードにおいては、例えば電源が枯れ若しくは取り外されるまで、或いは短絡が解消されるまで、ＤＣモータが通常より長い時間に亘り連続して動作する。この状態は一般にモータ「暴走」(run away)と呼ばれる状態であり、この状態においては注入ポンプ内の医薬品全てがごく短時間で（いわば即座に）注入されてしまい、患者に傷害乃至死をもたらしてしまう。
【０００７】
この欠点を解消するため、注入ポンプ製造者によっては、ＤＣモータの使用をやめ、その代わりにソレノイド又はステッピングモータ技術を使用している。後者の種類に係るモータにおいては、電子制御回路における短絡は高々１個のモータステップを引き起こすのみである。従って、このような種類のモータを用いることにより「暴走」故障の危険を最小化することができる。しかしながら、ソレノイド又はステッピングモータ技術を用いることには、また他の問題点がある。即ち、この種のモータは一般にバッテリエネルギの利用効率が低く、ＤＣモータに比べてコストが高い傾向にあり、更に一方向にしか駆動できない（逆転させられない）等の問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の実施形態における目的は、電気及び／又は電子部品又は回路を選択的に保護するシステム及び方法を提供することにある。特に、ダメージ乃至望まない（或いは危険な）状態を招く故障の可能性を抑えるべくシステム故障を制御する特定システムにおいて、そのようなシステム及び方法を提供することを、目的とする。本発明の実施形態においては、この目的を達成すべく、選択的ポッティングシステム及び方法を採用する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、システム内のクリティカルな電気及び電子部品及び／又は回路がポッティング素材によりカプセル化される。システム内の非クリティカルな部品はカプセル化されない。カプセル化されない非クリティカル部品は、汚濁物と接して故障するとしても予測できる又は望ましい形態にて故障するよう、選択される。即ち、システムが汚濁されたときには、非クリティカル部品の故障によって、保護対象システムが不稼働状態になる。従って、システムは、クリティカルな電気及び電子部品及び／又は回路が汚濁物と接するより前に、不稼働状態になる。即ち、望ましくなく危険でダメージのある形態にてシステムが故障することはない。本発明の目的は、システムの構成部品を意図的に汚濁物に曝すことによって他のシステム構成部品を保護し、それによってシステムの故障を制御することにある。
【００１０】
本発明の実施形態は、各種の電気及び電子システムにおいて採用されうる。例えば、制御（管制）システム、案内システム、航法システム、導火システム、捕捉追尾システム、指令システム、センサシステム、電力システム、通信システム、コンピュータシステム、ネットワークシステム、プロセッサ等である。特に、自動車及び航空機管制システム、センサその他の監視デバイス、軍用布告システム、医用デバイス、コンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）等である。本発明の一実施形態は、医薬品／薬物／流体を送給するための注入装置を備えた流体送給システムにおいて採用される。注入装置の一例としては、ＤＣモータにより駆動されるものがある。ＤＣモータはまた、安全増進手段例えば安全回路を備え、当該安全増進手段によって、実際上、前述の問題点を解消する。
【００１１】
本発明の一実施形態に係る選択保護電気システムは、電源と、負荷と、電源から負荷へと電力を伝達する可制御な電力駆動回路と、電力駆動回路を稼働／非稼働状態とするコントローラとを備える（又はこれと共に動作する）。ポッティング素材によりカプセル化されるのは電力駆動回路であり、コントローラはカプセル化されない。汚濁物に起因した電気的故障が当該選択保護電気システム内にて発生するのであれば、当該電気的故障はまずカプセル化されていないコントローラにおいて起きるであろうし、それに応じて当該選択保護電気システムが非稼働状態に移行される。従って、汚濁物が電力駆動回路に電気的故障を引き起こすことは、防がれる。なお、クリティカルな部品と非クリティカルな部品とを備える限り他種のモータ駆動回路において本発明を実施することも可能である。
【００１２】
本発明の実施形態に係る選択的保護は、他種の安全回路システムと共に又はこれに代えて、実施することができる。本発明の他の実施形態に係る安全回路システムは、流体送給システムと共に使用されるＤＣ駆動デバイス向けに、用いられる。当該システムは、第１電位ＤＣ電力線、第２電位ＤＣ電力線、コントローラ及び安全回路を備える。第１電位ＤＣ電力線はＤＣ駆動デバイスに対し第１電位を供給できるよう接続され、第２電位ＤＣ電力線はＤＣ駆動デバイスに対し第２電位を供給できるよう接続される。第１電位と第２電位は異なる電位である。コントローラは、少なくとも、第１電位ＤＣ電力線上の第１電位を制御する。安全回路は稼働状態と非稼働状態とを採り得、そのデフォルト状態は非稼働状態である。安全回路はコントローラに接続される。コントローラは、第１電位ＤＣ電力線上の第１電位の制御からは独立して安全回路を制御し、これを稼働状態とする。安全回路は、第１及び第２電位ＤＣ電力線のうち少なくとも一方と機能的に結合している。安全回路は、非稼働状態にあるときには、ＤＣフロー及びＤＣ駆動デバイスの動作を禁止し、稼働状態にあるときには、ＤＣフロー及びＤＣ駆動デバイスの動作を許可する。即ち、ＤＣ駆動デバイスは、安全回路が稼働状態にあるときに動作する。
【００１３】
好適な実施形態においては、ＤＣ駆動デバイスは注入ポンプ内のＤＣモータである。或いは、ＤＣ駆動デバイスは注入ポンプ内のガス発生器である。好適な実施形態においては、安全回路はコントローラからの交流信号により制御され、ＤＣフローを許可するＡＣ信号により稼働状態となり、コントローラによりこのＡＣ信号が供給されている間、ＤＣモータの順方向動作を可能にする。ＤＣモータと共に安全回路を使用している実施形態においては、非稼働状態にある安全回路は、第２電位に対する第１電位の差が正であるときＤＣモータの順方向動作を禁止するよう動作する。加えて、非稼働状態にある安全回路は、第２電位に対する第１電位の差が負であるときＤＣモータの逆方向動作を禁止するようには動作しない。或いは、又はこれに加えて、非稼働状態にある安全回路は、第２電位に対する第１電位の差が負であるときＤＣモータの逆方向動作を禁止するよう動作する。加えて、非稼働状態にある安全回路は、第２電位に対する第１電位の差が負であるときＤＣモータの順方向動作を禁止するよう動作する。更に、非稼働状態にある安全回路は、第２電位に対する第１電位の差が正であるときＤＣモータの逆方向動作を禁止するようには動作しない。或いは、非稼働状態にある安全回路は、第２電位に対する第１電位の差が正であるときＤＣモータの逆方向動作を禁止するよう動作する。
【００１４】
好適な実施形態に係る注入ポンプにおいては、コントローラ故障の間にＤＣモータが動作し余分な流体が不意に送給されてしまうことを防ぐため、安全回路が用いられる。特定の実施形態においては、安全回路はＤＣモータと一体化される。他の実施形態においては、安全回路はコントローラと併置される。
【００１５】
本発明の他の構成要素及び他の利点については、本発明の実施形態を描いた添付図面を参照して行う以後の詳細な説明から、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図面に示した通り、本発明の実施形態に係るシステム及び方法は、特定の電気及び／又は電子部品及び／又は回路を選択的にカプセル化乃至ポッティングするものであり、クリティカルな故障が少なくなるようにシステム故障を制御する。ここで、特定の電気及び／又は電子部品及び／又は回路をカプセル化又はポッティングする工程は、１個又はそれ以上の個数の電気及び／又は電子部品及び／又は回路を（１個又はそれ以上の側から）ポッティング素材により覆う工程を、含むものである。この工程はまた、電気及び／又は電子部品及び／又は回路を部分的に又は全体的に覆う工程を含みうる。
【００１７】
本発明の好適な実施形態においては、特定の電気又は電子システムにおけるクリティカルな部分（複数可）をポッティング素材により選択的にカプセル化する。システムのクリティカルな部分とは、例えば、クリティカルな動作を実行するためのクリティカルな部品を含む部分である。電気又は電子システムにおけるクリティカルな部品とは、例えば、システムの動作に望ましくなく危険で及び／又はダメージを与える様な形態で故障する部品である。特定システムのクリティカルな部分とは、例えば、負荷を制御するための電子回路又は回路部品を含む部分である。負荷とは例えばモータ、アクチュエータ、圧力（水圧／油圧）システム、空気システム、ポンプ、コンプレッサ、タービン、発電機、弁等々である。負荷は例えば自動車制動のようなクリティカル動作を実行しうる。特定システムのクリティカル部分は更に、航空電子システムにて管制等のクリティカル動作のため採用される電子回路又は回路部品、例えば航空機やミサイルを制御又は案内するのに使用される補助翼、方向舵、昇降舵等を含みうる。
【００１８】
更なる例としては、注入ポンプ、センサ及びモニタ、ペースメーカ等のデバイスを制御するため医用システムにて使用される電子回路又は回路部品がある。注入ポンプは、医薬品／薬物送給等のクリティカルな動作を実行する。センサ及びモニタは、患者の状態を検出又は監視するというクリティカルな動作を実行する。ペースメーカは、患者の心臓収縮速度を刺激乃至制御するというクリティカルな動作を実行する。クリティカルな部品は、以上述べた他にも、管制システム、案内システム、航法システム、導火システム、捕捉追尾システム、指令システム、センサシステム、電力システム、通信システム、コンピュータシステム、ネットワークシステム、プロセッサシステム等、特に自動車及び航空機の管制システム、センサ及びその他の監視デバイス、軍用布告システム、医用デバイス、コンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）等、意図的に或いは制御された形態を以て故障乃至不稼働化させることが望ましく又は必要とされるシステムにおいて、散見される。他方、電気又は電子システムの非クリティカルな部品とは、デバイス又はシステムに不稼働化乃至予測可能な（又は望ましい）故障を発生させる部品等であり、電気又は電子システムに望ましくない動作を引き起こしにくいものである。
【００１９】
本発明の実施形態は、電源、電力駆動回路、コントローラ及び負荷を含む。電源は、バッテリ、発電機、交流（ＡＣ）若しくは直流（ＤＣ）電流源、電力源等のうち１個又はそれ以上を含む。電源は電力駆動回路に対して電力を供給する。電力駆動回路は負荷に接続され、負荷は電源に接続され、これにより回路が完成する。コントローラは、電力駆動回路に対し信号を供給することにより、電力駆動回路を電源から負荷に至る電力に接続しまた当該電力から切断する。以下の説明において、本発明の好適な実施形態は、医薬品／薬物の送給のための流体送給システムとの関連にて、記述される。しかしながら、クリティカルな部品及び非クリティカルな部品を含む限りにおいて、他の電気及び電子システムでも本発明を実施することができる。
【００２０】
実施形態のうち一つは、ＤＣモータによって駆動される注入ポンプを用いた流体送給システムに関する実施形態である。ある実施形態においては、ＤＣモータはスイッチング素子のＨブリッジにより構成された電力駆動回路により、駆動される。他の実施形態においては、後述の通り、他の好適な電力駆動回路が使用される。電力駆動回路はコントローラにより制御される。コントローラは電子制御回路及び／又は少なくとも１個のマイクロプロセッサを含む。また、電力駆動回路に対して電力を供給するため１個又はそれ以上の個数のバッテリが設けられる。電力駆動回路は、コントローラからの指令に応じ、ＤＣモータに対しする電力供給を接続し又は開放する。
【００２１】
ある実施形態においては、電力駆動回路がクリティカルな部品でありコントローラは非クリティカルな部品である。この実施形態においては、電力駆動回路がポッティング対象として選択され、コントローラはポッティングされずに残される。従って、汚濁物例えばイオン汚濁物がシステムに侵入すると、大概は、電力駆動回路が汚濁物に触れる前に、コントローラが故障することによってシステムが不稼働状態となる。その結果、負荷（特定の実施形態におけるモータ）に対して意図しない電力供給が行われる可能性が減る。他の実施形態においては、電力駆動回路がクリティカルな部品であり電源が非クリティカルな部品である。この実施形態においては、電力駆動回路がポッティング対象として選択され、電源はポッティングされずに残される。従って、汚濁物がシステムに侵入すると、大概は、電力駆動回路が汚濁物に触れる前に、電源が故障することによってシステムが不稼働状態となる。その結果、負荷に対して意図しない電力供給が行われる可能性が減る。
【００２２】
特定の実施形態においては、電源の各極からのリードやトレースが互いに近接した状態で露出したままに残され、時においては汚濁物がリード間を短絡し、電力駆動回路及び／又はＤＣモータ等の負荷に対する電力供給が消失し乃至は減少する。他の実施形態においては、電源内に或いは露出した１本乃至は複数本のリード上に、ヒューズが設けられる。電源からの２本又はそれ以上のリードが汚濁物によって互いに短絡すると、ヒューズが溶融して電力が消失する。ヒューズは、汚濁物がヒューズを短絡しないように、汚濁物から保護される。
【００２３】
ある実施形態においては、医薬品／薬物の不意な過剰供給を防ぐため設けられたＤＣモータ用の安全回路に代わり又はこれと共に、流体送給システムの部品を汚濁物から選択的に保護する選択的ポッティングが、採用される。更なる実施形態においては、１個又はそれ以上の個数の溶融回路部品例えばヒューズが、選択的ポッティングに代えて又はこれと共に使用される。当該１個又はそれ以上の個数の溶融回路部品は、汚濁物と接すると溶融し、例えば回路を開放する。一旦当該１個又はそれ以上の個数の溶融回路部品が溶融すると、システムは不稼働状態となる。この現象は、電力駆動回路が汚濁物に接する前に起こる。更なる実施形態においては、１個又はそれ以上の個数の溶融回路部品が、その溶融回路部品によって被覆されている回路の抵抗値が低減されるように溶融する。これにより当該被覆されている回路は閉じて短絡が生じる。
【００２４】
本発明の更に他の実施形態においては、１個又はそれ以上の個数の汚濁物検出素子例えば湿度センサが、選択的ポッティングに代えて又はこれと共に用いられる。当該１個又はそれ以上の個数の汚濁物検出素子は、汚濁物が当該電気システムの他の部位に接する前に当該汚濁物検出素子によって汚濁物が検出されるよう、ポッティング素材によりカプセル化されずに残される。ある実施形態においては、当該１個又はそれ以上の個数の汚濁物検出素子はコントローラその他のデバイスと通信し、可聴警報、振動、衝撃、光指示、表示、対他装置送信等、ユーザが認知することができる（取り扱うことができる）信号を発生させることによって、システム内にて汚濁物が検出された旨をユーザに対し警報する。他の実施形態においては、当該１個又はそれ以上の個数の汚濁物検出素子は、汚濁物が検出されると電気システムが安全に遮断されるよう動作する。
【００２５】
本発明の実施形態に関し説明するに当たって注入ポンプを制御する医用システムとの関連において説明を行っているが、本件技術分野において通常の熟練を積んだものであれば、本発明を多くの他の電気乃至電子システムにおいて使用することができ、それによって電気回路の誤動作及び／又はセンサ若しくはモニタによる誤計測・誤表示を防ぐことができることは、理解できるであろう。ここで述べたセンサシステムは、例えば、血中グルコースセンサ、連続グルコースモニタ、心拍モニタ、酸素（濃度）センサ等と共に使用できる。これらのセンサは療法を監視又は調整するために用いうる。センサの制御された形態下における故障及び／又は不稼働化は、不正確な情報に基づく療法調整ひいては患者に対する不利益な結果を防ぐ上で、必要になる。
【００２６】
また、本発明の実施形態は、管制（制御）システム、案内システム、航法システム、導火システム、捕捉追尾システム、指令システム、センサシステム、電力システム、通信システム、コンピュータシステム、ネットワークシステム、プロセッサ等において採用されうる。特に、自動車及び航空機管制システム、センサその他監視デバイス、軍用布告システム、医用デバイス、コンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）等において採用されうる。実際のところ、本発明の実施形態は、システム故障を制御環境下で発生せしめるのが利益となりうる限り、どのような電気又は電子システムにおいても採用されうる。上述したように、本は梅井の実施形態は、医薬品、薬物及び／又は流体を送給するための注入駆動機構を含む流体送給システムにおいて採用されうる。
【００２７】
本発明の実施形態においては、更に、選択的ポッティングに加えて、ＤＣモータ制御回路の故障に起因した医薬品／薬物の不意な過剰供給を避けるための安全回路を、採用しうる。安全回路についてまずいくつかの実施形態を説明することによって、それに続く記述即ち選択的ポッティングシステム及び方法の実施形態についての記述が、当該回路との関連において、よりよく理解されるであろう。しかしながら、理解されるべきことに、本発明の実施形態は後述の通り安全回路なしでも安全回路付きでも実施・使用しうるものである。安全回路は単に選択的ポッティングを利用する上での改良事項を強調するために付加されているのみであり、これら後述の特定回路における選択的ポッティングへと本発明を限定して解釈すべきではない。
【００２８】
安全回路の好適な実施形態においては、注入ポンプ内のＤＣモータ用に電力を供給するのに加えて、コントローラが安全回路に対し信号を供給する。ＤＣモータを動作させるには、安全回路に対してこの信号即ちイネーブル信号（稼働化信号）を供給しなければならない。しかしながら、認識されるべきことに、ある信号を与えることによって（或いは注入ポンプの他の部分を制御することによって）モータ動作を禁止する、という形態で、本発明を実施することもできる。
【００２９】
また、安全回路は、まず以て、人体の皮下組織に医薬品（又は流体）を送給する注入ポンプ向けに構成される。しかしながら、他種組織（例えば筋肉、リンパ、内蔵組織、静脈、動脈）用の或いは動物用の注入ポンプ向けに、本発明を実施することもできる。また、注入ポンプは主に体外装着用であるが、患者体内に埋め込む形態で実施することもできる。流体送給システムはまた主に医薬品、薬物及び／又は流体を患者に送給するためのものであるが、ＤＣモータにおける暴走(run away)発生防止という高度信頼性が求められる他種の流体送給システム例えばある種の生産技術等において、本発明を実施することもできる。
【００３０】
本発明の好適な実施形態はＤＣモータの安全回路を志向している。しかしながら、他種のＤＣ駆動デバイス、例えば注入ポンプ内のＤＣ駆動型気体発生器等において本発明を実施することもできる。本発明の好適な実施形態は流体送給システムにおけるＤＣモータ技術の使用回路及び方法、特にＤＣモータ暴走防止という面における安全性の増進を志向している。ＤＣモータ技術を当該安全性増進策と共に利用することにより、比較的不効率で高価なステッピングモータやソレノイドモータを利用する必要がなくなる。ＤＣモータ以外の部品乃至ＤＣ駆動装置を使用して本発明を実施することもできるが、図示した実施形態は全てＤＣモータ及び何らかのＤＣモータ用電子制御回路を含んでいる。各実施形態における電子制御回路は比較的単純であり、例えばキーを押している間電力を供給することによってＤＣモータをオンオフする機能のみを有するものである。電子制御回路は、また、より複雑なもの、例えばエンコーダからのフィードバックや駆動電流のフィードバックを利用した複数のプログラマブル制御プロファイルを有するマイクロプロセッサを用いるものであってもよい。
【００３１】
図１に、本発明の第１実施形態に係る安全回路１１０を示す。この実施形態においては、ＤＣモータ１１２がバッテリ１１４の端子間電圧に比べて有意に高い定格巻線電圧を有している。ＤＣモータ１１２を動作させるのに充分な電圧を発生させるため、安全回路１１０においては、バッテリ１１４とＤＣモータ１１２の間に、一体化されたコントローラ１１８を含むＤＣ−ＤＣステップアップコンバータ１１６（或いはこれと同類のもの）が設けられている。ＤＣ−ＤＣステップアップコンバータ１１６は、ＤＣモータ１１２をその定格電圧にて駆動する（図１参照）。
【００３２】
一般に、ＤＣモータに定格電圧を供給すると（また充分な電流が流れるものとすると）、そのＤＣモータには既知のトルクが発生する。もし、バッテリからの印加電圧が例えば半分になると、ＤＣモータからの出力トルクは定格電圧印加時のおよそ半分になる。しかしながら、バッテリ電圧が半分になった場合でも、２倍又はそれ以上のステップアップコンバータをバッテリとＤＣモータとの間で使用すれば、ＤＣモータに定格電圧を印加できる。そこで、安全回路を設けるに当たって、定格巻線電圧は、バッテリ電圧の数倍例えば１０倍となるよう選択する。従って、例えば電子制御回路１１８やＤＣ−ＤＣステップアップコンバータ１１６が故障した結果、短絡によってバッテリ１１４がＤＣモータ１１２に直結してしまうと、ＤＣモータ１１２の出力トルクは定格値の例えば１／１０になる。一般的にいって、もし全駆動システム（駆動ギア、シャフト等）における摩擦が定格値のほぼ１／１０に相当するとすれば、ＤＣモータ１１２の出力トルクはシステムを駆動し暴走状態を引き起こすのに充分な値にはならない。ＤＣモータ１１２を充分なトルクで駆動するには、ＤＣ−ＤＣステップアップコンバータ１１６としてほぼ１０倍のステップアップ能力を有するものが必要とされる。
【００３３】
安全性を向上させるため、安全回路１１０の他の実施形態においては、ＤＣ−ＤＣステップアップコンバータ１１６内に、破線で示されるように一体型電子制御回路１１８からの信号線Ｓ１を付加し、この信号線Ｓ１を介しＤＣ−ＤＣステップアップコンバータ１１６にイネーブル信号を与えるようにする。この構成において電子制御回路１１８が故障すると、ＤＣモータ１１２にステップアップ電圧を供給するために必要なイネーブル信号が消失するため、ＤＣモータ１１２は暴走状態にならない。本発明の他の実施形態においては、以上述べたものとは異なるバッテリ電圧対モータ定格電圧比を使用する。使用する電圧比は、システムにおける摩擦、運動の公差、電子制御回路及びＤＣモータのコスト等に応じて、選択する。
【００３４】
更に他の実施形態においては、電子制御回路１１８をＤＣ−ＤＣステップアップコンバータ１１６とは別体とし、ＤＣ−ＤＣステップアップコンバータ１１６の前段又は後段にディスクリート部品を設ける。
【００３５】
図２に、本発明の第２実施形態に係る安全回路２００を示す。この実施形態は図１に示した実施形態をもとにして構成されている。安全回路２００においては、一体型電子制御回路２１０を含むＤＣ−ＤＣステップアップコンバータ２０２及びツェナーダイオード２０４が用いられている。ＤＣ−ＤＣステップアップコンバータ２０２はバッテリからの印加電圧をＤＣモータ２０８の定格巻線電圧とツェナーダイオード２０４の定格電圧との和に相当する値の電圧に変換する。例えば、ＤＣモータ２０８の定格巻線電圧が３．０Ｖでありツェナーダイオード２０４のブレークダウン電圧が２．０Ｖであり、ＤＣモータをその定格電圧で動作させたいのであれば、ＤＣ−ＤＣステップアップコンバータ２０２から５．０Ｖを供給しなければ、ＤＣモータ２０８を定格電圧で動作させられない。即ち、この例では、バッテリ２０６からの印加電圧を５Ｖの正電圧にステップアップしたとき、ツェナーダイオード２０４において２Ｖが失われ、ＤＣモータ２０８の動作用には３Ｖが供給される。逆方向動作即ち負電圧にステップアップするときは、ツェナーダイオード２０４における逆方向時のロスが微小であることから、ＤＣ−ＤＣステップアップコンバータ２０２はバッテリ２０６からの１．５Ｖの電圧を３Ｖにステップアップするのみでよい。
【００３６】
他の実施形態においては、図２中に破線で示すように、ショットキダイオード２５０をツェナーダイオード２０４に対して並列に接続し、逆方向時即ち負電圧時における電圧降下を小さくし予測可能なものとしている。或いは、高速での巻き戻し即ち大きなトルクが望まれる及び／又は必要とされるときには、ＤＣ−ＤＣステップアップコンバータ２０２は５Ｖへのステップアップを実行して３Ｖ定格のＤＣモータ２０８をオーバドライブすることができる。或いは、ＤＣ−ＤＣステップアップコンバータ２０２は、ＤＣモータ２０８を順方向又は逆方向に可変電圧駆動すべく、可変電圧出力を供給することができる。この実施形態においては、一体型電子制御回路２１０が故障しバッテリ２０６とＤＣモータ２０８が（逆バイアスされたツェナーダイオード２０４又はこれとショットキダイオード２５０との並列接続回路によって）直結されると、ＤＣモータ２０８は順方向には動作せず（従って薬物送給は行われず）、逆方向に定格トルクの一部が出力されうる（駆動機構に充分な摩擦がある場合には逆回転もしない）。
【００３７】
安全性を高めるため、安全回路２００の他の実施形態においては、ＤＣ−ＤＣステップアップコンバータ２０２内に設けた電子制御回路２１０からの信号線Ｓ２（図中破線）を付加し、この信号線Ｓ２によってＤＣ−ＤＣステップアップコンバータ２０２をイネーブリングするようにしている。即ち、電子制御回路２１０が故障した場合、このイネーブル信号が供給されなくなるため、ＤＣモータ２０８に対してステップアップ電圧が供給されなくなり、ＤＣモータ２０８が暴走状態に陥ることがない。好適な実施形態においては、ＤＣモータ２０８がその接続先電子制御回路２１０の種類によらず保護されるよう、ツェナーダイオード２０４をＤＣモータパッケージ２１２内に設ける（図７も参照のこと）。他の実施形態においては、ツェナーダイオード２０４を内蔵している電子制御回路を、従来型のＤＣモータに接続する（図８も参照のこと）。他の実施形態においては、第２のツェナーダイオードを用いる。この第２のツェナーダイオードは、第１のツェナーダイオードに対して逆方向直列接続する。このようにすると、ＤＣモータの動作は順方向と逆方向とで同一の動作になる。逆方向動作時にＤＣモータが直結されると、バッテリ電圧が、モータ２０８をどちらの方向に運転するのにも充分でなくなる。更に他の実施形態においては、電子制御回路２１０が、ＤＣ−ＤＣステップアップコンバータ２０２から分離してＤＣ−ＤＣステップアップコンバータの前段又は後段に配置されたディスクリート素子として、構成される。
【００３８】
これまで述べた２個の実施形態においては、ＤＣモータの暴走が実質的に防止されるが、しかしながら、ＤＣ−ＤＣコンバータからのＤＣモータへのステップアップ電圧の短絡が保持されるようシステムが故障した場合及び／又はツェナーダイオードが故障した場合、当該実施形態においてもモータ暴走の可能性が残る。図３に、本発明の第３実施形態に係る安全回路３００を示す。この実施形態においては、ＤＣモータ３０２の暴走に対して保護を更に拡張している。安全回路３００は、ＤＣモータパッケージ（図７参照）に付加した電子回路を含んでおり、またこの追加電子回路は電子制御回路からは独立している。或いは、当該追加電子回路は電子制御回路内に組み込むこともでき（図８参照）、またそれ自体独立の電子制御回路として構成することもできる（図示せず）。
【００３９】
好適な実施形態においては、電子制御回路は端子３から追加電子回路に対して特定の信号を供給し、ＤＣモータ３０２を動作させる。図３に示すように、端子１側が負になり端子２側が正になるようこれらの端子間に図示しないバッテリからの定格印加電圧が印加されると、ＤＣモータ３０２を順方向に運転する制御動作が実行される。しかしながら、電子制御回路によって特定のＡＣ信号（例えば３２ｋＨｚ、ピークトゥピークで３Ｖの方形波。図９〜図１１参照）が端子３と安全回路３００に印加されるまでは、ＤＣモータ３０２に電流は流れない。これにより、ＤＣモータ３０２の動作を制御するための第２の独立したシステムが提供される。即ち、暴走が生じるには、電子制御回路がバッテリを端子１及び２に短絡させ且つかつ安全回路３００の端子３にＡＣ信号を印加しなければならない。言い換えれば、バッテリと電力端子１及び２との間が安全回路３００により直結されたとしても、必要なＡＣ信号が端子３に加わらなければ、ＤＣモータ３０２は動作しない。
【００４０】
好ましくは、安全回路３００においては２個のショットキダイオード３０４及び３０６（例えばＺｅｔｅｘによるＢＡＴ５４ＳＣＴ−ＮＤ）並びにＦＥＴ３０８（例えばＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ＲｅｃｔｉｆｉｅｒによるＩＲＭＬＭＳ１９０２）を使用する。動作時においては、電子制御回路が正のＤＣ電位を端子２にまた負の電位を端子１に供給しただけでは、安全回路３００の端子３における入力からＦＥＴ３０８のゲートＧに正電位が加わらないため、ＤＣモータ３０２は動作しない。この状態においては、ゲートＧはドレインＤからソースＳへの電流をブロックしている。端子３を介したＤＣの流れはキャパシタＣ１によりブロックされる。従って、安全回路３００の端子３にＡＣ信号が加わらない限り、ＤＣモータ３０２は動作しない。ＡＣ電位信号（例えば３２ｋＨｚ、ピークトゥピークで３Ｖの方形波。図９〜図１１参照）が安全回路３００の端子３に印加されると、ショットキダイオード３０４及び３０６はこの信号を整流及び倍圧し、ゲートＧを正にバイアスする。その結果、ＦＥＴ３０８のドレインＤからソースＳへ、更には端子１へと、電流が流れる。これによって、端子２に印加されている正のＤＣ電位に接続されるため、ＤＣモータ３０２は駆動される。なお、部品例えばダイオードやキャパシタや抵抗等の個数を変えて本発明を実施することも可能である。加えて、ＦＥＴやダイオードのタイプ、端子１，２及び３における電圧値、ＡＣ信号のタイプ（ピーク持続時間、波形及び周波数）を、モータの定格動作電圧、システム摩擦、公差、安全性、電子制御回路等をいかに選択するかに応じて変えてもよい。
【００４１】
好適な実施形態においては、このように、ＤＣモータ３０２の順方向動作を制御するために安全回路３００においてＡＣ信号を追加的に使用する。これは、主として安全回路３００の故障による流体供給過剰の可能性からくるＤＣモータの暴走懸念への対策として、である。逆の状況、即ち流体送給システムが逆転する状況については、流体が送給されなくなるのみであるため、あまり懸念していない。しかしながら、代替的な実施形態として、ＤＣモータの逆方向動作を制御するために信号を追加使用する実施形態もまた可能である。図４に、本発明の第４実施形態に係る安全回路４００を示す。安全回路４００は図３に示した実施形態と類似しているが、ＦＥＴ３０８に代えてＢＪＴ４０２（ＺｅｔｅｘによるＦＭＭＴ  ４９１ＡＣＴ−ＮＤ）を用いていることと、ショットキダイオード４０４（例えばＺｅｔｅｘによるＢＡＴ５４ＣＴ−ＮＤ）を追加していることにおいて、図３に示した実施形態とは異なっている。図５（ａ）〜図５（ｃ）に、本発明の第５実施形態に係る安全回路５００を示す。安全回路５００も図３に示した実施形態と類似しているが、ＦＥＴ３０８に代えてＦＥＴ５０２（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｎａｌ  ＲｅｃｔｉｆｉｅｒによるＩＲＬＭ１９０２）を使用していることと、ショットキダイオード（例えばＺｅｔｅｘによるＢＡＴ５４ＣＴ−ＮＤ）を追加していることにおいて、図３に示した実施形態とは異なっている。図６に、本発明の第６実施形態に係る安全回路６００を示す。この安全回路６００は図３に示した実施形態と類似しているが、ＦＥＴ３０８に代えてＦＥＴ６０６（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｎａｌ  ＲｅｃｔｉｆｉｅｒによるＩＲＬＭ１９０２）を使用していることと、ショットキダイオード（例えばＺｅｔｅｘによるＢＡＴ５４５ＣＴ−ＮＤ）を追加していることにおいて、図３に示した実施形態とは異なっている。加えて、バンドパスフィルタを構成するようキャパシタ及び抵抗が選択されており、これによってノイズのアイソレーションを高め回路性能を向上させている。安全回路６００は、図９乃至図１１に示されるように、バッテリ６０２からＤＣモータ６０４へと電力を供給させる。
【００４２】
図７に、ＤＣモータパッケージ７００の斜視外観を示す。この図に示すパッケージ７００は、ＤＣモータ７０４を保持するパッケージ７００内に安全回路７０２を設けたものである。この構成における利点の一つは、ＤＣモータ７０４がその安全回路７０２を含む構成であるため、安全回路７０２を接続してイネーブリングしない限りＤＣモータ７０４が動作しないことである。このようにすることによって、ワイヤ７０６上の入力端子３にＡＣ信号を供給しないとＤＣモータ７０４をイネーブリング及び動作させられなくなるため、ＤＣモータ７０４が流体送給装置内に不適切に実装される危険が最小化される。これに代わる実施形態においては、図８に示すように、安全回路８０２付きの（即ち回路中に散見されるスイッチ等の他に安全回路８０２が設けられた）流体送給システム８００を、電子制御回路８０４内に設けている。電子制御回路８０４は標準的な二入力ＤＣモータ８０６に接続される。ＤＣモータ８０６に他種の接続構造を設ける必要はない。例えば、安全回路８０２は、スイッチ８０８を動作させることによって電力供給をイネーブリングしＤＣモータ８０６を駆動する。
【００４３】
図９〜図１１に、回路にＤＣ電流を供給している状態における安全回路６００（図６参照）の動作波形を示す。図９に示すように、グラフ中の９０２の部分においては、ＤＣがＤＣモータ６０４に印加されているが電流は流れない。これは、９０８の部分に示すようにＡＣイネーブル信号が存在していないためである。グラフ中の９１０の部分に示すようにＡＣ信号が印加されると、９０４の部分に示すように、バッテリ６０２からＤＣモータ６０４へとＤＣ電流が急峻に供給される。グラフ中の９１２の部分に示すように、ＡＣイネーブル信号が解除されると、９０６の部分に示すように、ＤＣモータ６０４に対するＤＣ電力の供給は遮断される。図１０及び図１１は、図９の一部分に注目して、使用しているＡＣ信号とそれに対する安全回路６００の応答を拡大図示したものである。図示したＡＣ信号はピークトゥピークで約３Ｖ、周波数が３２ｋＨｚの信号である。しかしながら、他の実施形態としては、他の波形例えばのこぎり波や正弦波を用いる実施形態もあり得る。加えて、電圧レンジを異なるレンジとしてもよい。これは、定格モータ出力や当該モータの用途に応じて選択する。更に、より高い又は低い周波数を用いてもよい。これは、安全回路の応答特性や雑音等に応じて選択する。また、図１０及び図１１から看取できる遅延は、安全回路６００において用いている平滑化及びバンドパスフィルタにより、生じたものである。ＡＣ信号が供給されてからＤＣモータ６０４が応答するまでには例えばおよそ１２５μｓが、またＡＣ信号が終了してからＤＣモータ６０４が応答するまでには例えばおよそ８０μｓが、かかっている。ＤＣ電流にランプアップ及びダウンを設ける利点の一つは、電圧スパイク及び電磁干渉の影響を最小化できることにある。
【００４４】
更なる実施形態においては、回路部分及び／又は部品の選択的ポッティングを含む安全策を、既述の安全策と共に又はこれに代えて、採用している。
【００４５】
周知の通り、ポッティング素材は電気及び電子部品を外部からの影響例えば湿気その他の汚濁物等から保護する。しかしながら、湿気等の汚濁物による浸透に対して全般的に好適にシールされていたとしても、既知のポッティング素材では、通常、電気システムを長期に亘る深い汚濁物浸透環境下で保護することはできず故障するに至る。汚濁物の浸透は、通常、クリープ、熱膨張率の相違（ヒートサイクリング）、貧弱なシール又は接着、作業者の貧弱な技量、機械的操作（曲げ、折り曲げ、ねじり、剪断、衝撃、振動、引っ張り、圧縮等）によるポッティング素材の劣化等によって、生じる。例えば、ポッティング素材中における水分の拡散は電気システムの性能に対して有害な影響を与え、予測不可能な故障を引き起こすであろう。一例として、既に述べたような注入装置においては、電力駆動部及び制御部を有する駆動装置が採用され得る。制御部は電力駆動部に信号を供給し当該電力駆動部を制御する。電力駆動部は、電源からの電力を、駆動システム例えばＤＣモータや電力及び／又は制御駆動機構等、注入装置を駆動する部分に伝達する。典型的な電源としては、これに限られるものではないが、バッテリ、電源、交流電源、直流電源、太陽電池等があげられる。
【００４６】
ある種の故障モードにおいては、湿気や水分は電力駆動部を被覆しているポッティング素材に浸透し、電源と駆動システムとを直結させてしまう。こうなると、駆動機構は暴走状態となる可能性がある。結果として、注入装置内にある全ての医薬品が非常に短時間の間に注入されてしまい患者に傷害を与え或いは死をもたらしてしまうこととなりうる。しかしながら、また他の故障モードにおいては、駆動システムの制御部及び／又は電源を覆うポッティング素材に汚濁物が浸透し、例えば制御部内において回路短絡を発生させ、駆動システムにおける暴走の危険を低減させる。これは、駆動システムの電力駆動部内に汚濁物が浸透して回路短絡を引き起こす前に、駆動システムの制御部及び／又は電源が不稼働化するためである。この場合、たとえ電力駆動部において短絡による電流経路が生じていたとしても、ＤＣモータには電力が到来しない。
【００４７】
従って、クリティカルな回路部分又は部品を選択的にポッティングすることによって、電気的な故障を選択的に特定の部位、部品又は回路経路に抑え込むこと、言い換えれば、ポッティングされているクリティカルな部位、部品又は回路において電気的故障が現れるより前にポッティングされていない非クリティカルな部位、部品又は回路においてのみ電気的故障が起きるようにすることが、できる。このようにすることによって、システム内の非クリティカルな部位においてのみ発生するよう、システムの故障を制御できる。言い換えれば、システムの非クリティカルな部分を汚濁物に対して曝された状態で残しておくことによって、システムがある定まった或いはある安全な形態にて（例えば注入装置及び／又はその駆動システムがターンオフする形態にて、或いは故障及び／又は漏洩の発生が通知される形態にて、或いは装置が安定不変な動作状態となる形態にて）故障するようにしている。
【００４８】
図１２に、ＤＣモータ１２０２用の駆動システムにおいて用いられる印刷回路基板１２００の一実施形態を示す。ＤＣモータ１２０２は例えば医用注入装置において使用される。回路基板１２００中、破線で括られたＣ視部分は、図示しない電源からの電力をＤＣモータ１２０２へと転送するための電力駆動回路として使用される駆動システム構成部分である。回路基板１２００の残りの部分は、駆動システムの制御部即ち電力駆動回路をイネーブリング及びディスエーブリングするための制御部を、構成している。制御部は、例えば、電子制御回路及び／又は１個又はそれ以上の個数のマイクロプロセッサから構成されている。制御部は、更に、図１及び図２を参照して説明したステップアップコンバータを含んでいる。更に、制御部は、例えば図６を参照して説明した安全回路を含む構成とすることができる。安全回路は、ＤＣモータと一体化させてもよい。
【００４９】
図１３に、図１２中のＣ視部分即ち電力駆動回路１３００の実施形態を単純化して示す。図１３には更に、コントローラ１３０２及び安全回路１３０４が一実施形態において電力駆動回路１３００とどのような接続関係を採るかを示すため、コントローラ１３０２及び安全回路１３０４の簡略化ブロック構成を示す。図１３においては、回路基板１２００上の電力駆動回路１３００に対してコントローラ１３０２は併置されていない（回路基板１２００上にない）。他の実施形態としては、回路基板１２００の制御部分上において安全回路１３０４をコントローラ１３０２と併置する実施形態がある。更に他の実施形態においては、安全回路１３０４をＤＣモータ１３１４と一体化する。図示した実施形態に代えてより複雑な又は簡素な回路を用いることもできる。
【００５０】
図１３に示した電力駆動回路１３００は、高導電状態及び低導電状態を有する第１及び第２のスイッチング素子対を備えたＨブリッジ型の回路構成を、有している。第１及び第２のスイッチング素子対は、安全回路１３０４と共に、図中破線で示した如くコントローラに接続されている。バッテリ１３１６の第１の端子からＤＣモータ１３１４の巻線を介してバッテリ１３１６の第２の端子へと、第１の電流を流すには、コントローラから第１の信号を与えて、第１のスイッチング素子対１３０６，１３１２をイネーブリングし導通状態とする。この状態で、コントローラ１３０２が安全回路にもイネーブル信号を与えると、第１の電流がＤＣモータ１３１４の巻線に流れ、当該モータが第１の方向に回転する。バッテリ１３１６の第１の端子からＤＣモータ１３１４の巻線を介してバッテリ１３１６の第２の端子へと、第２の電流を流すには、コントローラから第２の信号を与えて、第２のスイッチング素子対１３０８，１３１０をイネーブリングし導通状態とする。この状態で、コントローラ１３０２が安全回路にもイネーブル信号を与えると、第２の電流がＤＣモータ１３１４の巻線に流れ、当該モータが第２の方向に回転する。第１の電流が巻線上において第２の電流と逆方向であることから、このようにすることによって、ステータ巻線上に双方向に電流を流すことができる。
【００５１】
図１３から看取できる通り、汚濁物によって電力駆動回路１３００内にて回路短絡が引き起こされ、第１又は第２のスイッチング素子対が短絡したとすると、ＤＣモータ１３１４が暴走する可能性がある。更にまた図１３から看取できる通り、第１及び第２のスイッチング素子対はコントローラ１３０２によってイネーブリング及びディスエーブリングされる。そこで、本発明の一実施形態においては、コントローラ１３０２をポッティングせずにおく。即ち、汚濁物に曝されやすくする。従って、第１又は第２のＨブリッジスイッチング素子対にて汚濁物による短絡が発生するより前に、コントローラ１３０２が不稼働化する。一旦コントローラ１３０２が不稼働化すると、コントローラから第１若しくは第２のスイッチング素子対及び／又は安全回路１３０４へのイネーブル信号供給が欠落することとなる。従って、駆動システムは、第１及び／又は第２のスイッチング素子対が回路短絡するより前に、不稼働化し、ＤＣモータの暴走は防がれる。
【００５２】
図１３に示した電力駆動回路における汚濁物による短絡効果の詳細を、図１４Ａを参照して説明する。図１４Ａは、図１３に示した駆動システムの一実施形態を部品レベルで示す図である。この図に示されるシステムは、ＤＣモータ１４０８、スイッチング素子１４１４，１４２０，１４４０及び１４４２によるＨブリッジ、コントローラ１４０２、並びに電源１４０４，１４０６を含んでいる。明瞭化のため、図１４Ａに示した電力駆動回路の動作について説明するときは、ＤＣモータ１４０８が通常のＤＣモータでありセーフティモータではないものとする。従って、安全回路例えば図１３に示した安全回路１３０４は、図１４Ａには示されていない。しかしながら、理解されるべきことに、通常のＤＣモータに代えてセーフティモータを使ったとしても、図１４Ａに関して次に述べるＤＣモータ１４０８の順方向動作は、安全回路の状態が安全回路の各種実施形態に関して説明した状態に合致しない限り、生じない。また、図１４Ｂに、水晶発振子１４３８を有するＡＳＩＣチップとして実現された安全回路１４０５の一実施形態を示す。
【００５３】
再び図１４Ａを参照するに、破線１４０１にて括られた駆動システムの部分は、スイッチング素子及び関連部品によるＨブリッジの一実施形態を表しており、これは図１３に示した電力駆動回路においてより一般的な形態で表現したものに対応している。コントローラ（図１３におけるコントローラ１３０２に対応）は、水晶発振子１４３６を有するモータマイクロコントローラ１４０２から、構成されている。電源はバッテリ１４０４及びモータ電源１４０６から構成されており、ＤＣモータ１４０８に電力を供給すべく電力駆動回路に接続されている。ある実施形態においては、モータ電源１４０６の電源出力１４１０は順方向モード時には２Ｖに設定され逆方向モード時には５Ｖに設定される。電源の構成上、モータ電源１４０６が不稼働状態にあるときでも電源出力１４１０にはバッテリ１４０４の電圧が現れる。即ち、バッテリが取り外されるか短絡されるかしない限り、最低約１．５Ｖが電源出力１４１０に現れる。
【００５４】
駆動システムにおいては、様々な種類の回路短絡状態が、更にはＤＣモータ暴走が生じうる。例えば、点１４１２を接地１４０３に短絡するというように、汚濁物が原因となった回路短絡状態が生じうる。点１４１２が接地１４０３に短絡するとスイッチング素子１４１４がターンオンし、それによって、電源出力１４１０に存する電圧がＤＣモータ１４０８の第１の端子１４１６に加わることとなる。同様に、もし点１４１８が接地１４０３に短絡すると、スイッチング素子１４２０がターンオンし、ＤＣモータ１４０８のもう一つの端子１４２２に、電源出力１４１０に存する電圧が加わる。従って、これらの回路短絡は何れも、ＤＣモータ１４０８の一方の端子に対する電力印加を許容する性質のものである。もし回路短絡が点１４２４又は１４２６と接地１４０３との間でも生じると、閉じた回路が形成されＤＣモータ１４０８が走行するに至る。更に、汚濁物に起因した回路短絡状態は、スイッチング素子１４１４のソース端子とドレイン端子との間でも生じうる。もしこのような短絡が生じると、スイッチング素子１４１４はバイパスされてしまい、ＤＣモータ１４０８の端子１４１６に、電源出力１４１０に現れれている電圧が加わってしまう。同様に、スイッチング素子１４２０のソース端子とドレイン端子の間にも短絡状態が生じうる。もしこのような短絡が生じると、スイッチング素子１４２０はバイパスされてしまい、ＤＣモータ１４０８の端子１４２２に、電源出力１４１０に現れている電圧が加わってしまう。もし回路短絡が点１４２４又は１４２６と接地１４０３との間でも生じると、閉じた回路が形成されＤＣモータ１４０８が走行するに至る。また、汚濁物に起因した回路短絡状態は、スイッチング素子１４３０のソース端子とドレイン端子との間でも生じうる。もしこのような短絡が生じると、スイッチング素子１４３０はバイパスされてしまい、Ｈブリッジの１本の腕全体がターンオンしＤＣモータが順方向に動いてしまう。同様に、回路短絡状態は、スイッチング素子１４３４のソース端子とドレイン端子との間でも生じうる。もしこのような短絡が生じると、スイッチング素子１４３４はバイパスされてしまい、Ｈブリッジの１本の腕全体がターンオンしＤＣモータが逆方向に動いてしまう。
【００５５】
他方、駆動システム内で生じうる回路短絡状態であっても、ＤＣモータ暴走が生じる前に駆動システムを不稼働化するものもある。例えば、汚濁物に起因した回路短絡状態は点１４２８と接地１４０３との間でも生じうる。もしこのような回路短絡状態が生じると、スイッチング素子１４３０はターンオンできなくなり、駆動回路は順方向について不稼働化される。同様に、汚濁物に起因した回路短絡状態は点１４３２と接地１４０３との間でも生じうる。もしこのような回路短絡状態が生じると、スイッチング素子１４３４はターンオンできなくなり、駆動回路は逆方向について不稼働化される。また、汚濁物に起因した回路短絡状態はモータマイクロコントローラ１４０２の水晶発振子１４３６においても生じうる。もしこの種の状態が生じると、モータマイクロコントローラ１４０２は動作しなくなりモータ制御信号を発生させ得なくなる。汚濁物に起因した回路短絡状態は、更に、バッテリ１４０４においても生じうる。もしこの種の状態が生じると、モータ電源を駆動するための電力が供給されなくなる結果駆動システムが不稼働化される。汚濁物に起因した回路短絡状態は、また、電源出力１４１０と接地１４０３の間でも生じうる。もしこの種の状態が生じると、モータに電力が供給されなくなる結果駆動システムが不稼働化される。セーフティモータを使用する実施形態においては、汚濁物に起因した回路短絡状態は、更に、安全回路１４０５の水晶発振子１４３８においても生じうる。セーフティモータを使用する実施形態において、もしこの種の状態が生じると、ＡＳＩＣにおいて、上述の通りセーフティモータに動くことを許す安全回路信号を、発生させられなくなる。
【００５６】
図１４Ａに関する以上の記述から理解できるように、一口に回路短絡状態という中でも、ある特定の種類のものは他の種類のものに比べて安全である。例えば、上述した回路短絡状態のうちのいくつかのものがＤＣモータに暴走を引き起こしうるのに対して、いくつかのものはＤＣモータの走行を禁止（不稼働化）する。駆動システムの一部分、特にその部分における回路短絡その他の電気的故障がモータ暴走につながるような部分（即ち図中の破線部分１４０１）を、選択的にカプセル化することにより、本発明の実施形態においては、そのような部分を汚濁物に曝されることから守ってモータ暴走が生じることを防ぎ、制御された予測可能なより望ましい形態による装置故障のみを許すようにしている。更に、本発明の実施形態においては、駆動システムの一部分、特にその部分における回路短絡その他の電気的故障が駆動システムにおいて安全で制御可能で望ましく予測可能な不稼働化乃至故障をもたらす部分を、カプセル化しないままで残すようにしている。このように特定の部分をカプセル化せずに残すことによって、汚濁物に起因した電気的故障が当該非カプセル化部分でまず生じる可能性が増し、汚濁物がカプセル化部分に浸透して回路短絡を引き起こす以前に駆動システムが不稼働化される可能性が増す。従って、本発明の実施形態によれば、電気システム例えば駆動システムその他上掲のシステムにおける故障を制御された形態で引き起こすことができる。
【００５７】
再び図１２を参照するに、本発明の一実施形態においてポッティング素材を用いて選択的にカプセル化されるのは、回路基板１２００上の電力駆動回路部分（Ｃ視部分）であり、この部分については図１３、図１４Ａ及び図１４Ｂにも模式的に示してある。ある実施形態においては、安全回路がＤＣモータに一体化される。この実施形態においては、汚濁物から保護するため安全回路がポッティング素材によりカプセル化される。ある実施形態においては、ポッティング素材として、耐水性のある(moisture-resistant)ポッティング素材素材を使用する。例えば、これに限られるものではないが、パリレン(parylene)、室温硬化シリコンエラストマ（ＲＴＶ）、シリコーン、エポキシ、接着剤、プラスチック等である。ある実施形態においては、回路基板１２００の残りの部分が、制御部を含め、カプセル化されないまま残される。従って、回路基板１２００が駆動システム内に組み込まれたとき、回路基板１２００上でカプセル化されないまま露出されている制御部が、回路基板１２００上で汚濁物に接する最初の部分となりうる。汚濁物に曝され、制御部における汚濁物との接触による電気的故障の結果、駆動システムが不稼働化することによって、カプセル化された電力駆動回路が汚濁物に曝されるより前に、制御部は電力駆動回路を制御しなくなる。従って、汚濁物に起因した電気的故障例えば回路短絡状態は、電気システムの選択した部位から意図的に(controllably)切り離される。
【００５８】
更なる実施形態においては、選択的ポッティングに代えて又はこれと共に、１個又はそれ以上の個数の可溶回路部品、例えばヒューズを、電気システムの電流経路上に設ける。例えば、可溶回路部品を構成するヒューズ又は回路は、スターチや砂糖等の可溶性マトリクス内に保持された金属粉若しくは単一方向性炭素繊維や汚濁物検知素材の組合せから形成されており、モータ電源１４０６の出力１４１０から破線１４０１で括られた電力駆動回路（図１４参照）への電流経路に直列に挿入される。従って、可溶回路部品が汚濁物に接すると、当該可溶回路部品は溶融して回路経路を開放するため、ＤＣモータ１４０８は電力を利用できなくなる。
【００５９】
他の実施形態においては、１個又はそれ以上の個数の可溶回路部品用の配設箇所或いは電流経路を設ける。図１５に単純化且つ模式化して示すように、他の実施形態においては、可溶ヒューズ１５０２又は回路を回路１５００の電源部１５０４の一部として設けている。スイッチ、リレーその他１５１０は、電源１５１４からの電力を電力線１５１６を介し電力駆動回路１５０６例えばＨブリッジ等に供給するために、用いられている。可溶ヒューズ１５０２又は回路は、信号線１５０８を介しリレー１５１０に信号を供給してリレー１５１０を閉じた状態に保つため、即ち電力線１５１６を介し電力を供給させるために、用いられている。もし可溶ヒューズ１５０２又は回路が溶融すると、信号線１５０８上の信号が消失し、リレー１５１０が開き、電力線１５１６を介して電力駆動回路１５０６に電力が供給されなくなる。従って、電力駆動回路１５０６は、仮にコントローラ１５１８が負荷をターンオンせよとの指令を発したとしても、或いはポッティングされている電力駆動回路１５０６が追って故障し不正常ながら負荷１５１２に電力を供給しようとしたとしても、負荷１５１２例えばモータ、アクチュエータ、ポンプ等に対し電力を供給しえない。この実施形態においては、可溶ヒューズ１５０２又は回路は薄く容易に溶融可能である。なぜなら、リレー１５１０を閉じた状態に保つための非常にわずかな電流を流すのみで足る部品乃至回路であるからである。
【００６０】
また、図１６及び図１７に部分的且つ模式的に示すように、実際に電力を搬送する電力線１６０４，１７０４上にて可溶ヒューズ１６０２，１７０２又は回路を用いている実施形態では、可溶ヒューズ１６０２，１７０２又は回路は、電源１６０８，１７０８から電力駆動回路１６０６，１７０６を介しＤＣモータ１６１０，１７１０等に負荷電流を搬送できるよう充分厚く、それでいて迅速に溶融するよう、注意深く設計されなければならない。更なる実施形態においては、可溶ヒューズ１６０２又は回路は、電力駆動回路における電力経路をそれぞれ制御する１個又はそれ以上の個数の個別スイッチ又はリレー（図示せず）を制御するよう、設けられる。
【００６１】
更なる実施形態においては、図１８に示すように、回路１８００のうちの残りのクリティカルな部分例えば電力駆動回路１８０４は保護のためポッティングされているが、可溶ヒューズ１８０２はポッティングせずに残されている。この実施形態では、汚濁物が回路１８００に接触すると可溶ヒューズ１８０２が溶融し、コントローラ１８０６からの信号が電力駆動回路１８０４に届くことを防いでいる。コントローラ１８０６からの信号が届かなければ、電力駆動回路１８０４は電源１８０８からの電力を負荷１８１０に接続しない。また、回路１８００は安全な形態で不稼働化される。可溶ヒューズ１８０２は非常にわずかな電流を搬送するよう設計されるため非常に迅速に溶融する。これは、回路１８００のうちでも電源１８０８からの電力を搬送する部分に比べて、取り扱うコントローラからの信号が低電力であるためである。
【００６２】
また更なる実施形態においては、図１９に示すように、回路１９００のうちの残りのクリティカルな部分例えば電力駆動回路１９０４は保護のためポッティングされているが、可溶ヒューズ１９０２がポッティングせずに残されている。この実施形態においては、汚濁物が回路１９００に接触すると、可溶ヒューズ１９０２が溶融し、電源１９０８からの電力が電力駆動回路１９０４に届くことを防いでいる。負荷１９１０に電力を供給させるべく電力駆動回路１９０４に対してコントローラ１９０６が信号を送り続けたとしても、負荷１９１０はいかなる電力も利用できない。また、電力駆動回路が故障し電源１９０８を負荷１９１０に接続しようとしたとしても、やはり負荷１９１０においてどのような電力も利用できない。更に他の実施形態においては、可溶ヒューズ１９０２は電力駆動回路１９０４と負荷１９１０の間の線Ｘに沿って配置され、又は負荷１９１０と電源１９０８の間の線Ｙに沿って配置される。実際のところ、電源１９０８、電力駆動回路１９０４及び負荷１９１０の三者間の何れかで１個又はそれ以上の個数の可溶ヒューズを用いればよい。これらのうち何れかのヒューズが汚濁物に接したならば、回路１９００のうち電力を搬送する部分が開放され、不稼働化される。
【００６３】
理解されるべきことに、可溶ヒューズを用いる全ての実施形態において可溶ヒューズはヒューズ、スイッチ又は回路の何れであってもよい。通常条件下で回路を開かせ、汚濁物を検知したときに当該回路を閉じるような形態で、可溶ヒューズ又は回路を用いてもよい。また、特定の汚濁物（例えば水分、流体、油、特定の気体等）との接触により溶融するような可溶ヒューズを用いてもよい。ある実施形態においては、電気システムの選択された部分（複数可）がポッティングされ、可溶回路部品はポッティング素材によりカプセル化されないで残される。このようにすることによって、可溶回路部品は汚濁物に曝されその結果溶融して回路経路を開放させ、ひいては、選択的にポッティングされたエリアにおいて汚濁物に起因した電気的故障が発生する以前に電気システムを不稼働化させる。他の実施形態においては、汚濁物により溶融する回路部品のみがポッティング素材によりカプセル化されずに残され、電気システムの残りの部分はカプセル化される。更に他の実施形態においては、可溶ヒューズ又は回路は過剰な温度、光、電流、電圧等に曝されたときに、溶融する。即ち、汚濁物は固体であってもよいし、気体であってもよいし、液体であってもよいし、電気的状態における受容できない変化であってもよいし、物理的状態における受容できない変化であってもよい。
【００６４】
また更なる実施形態においては、選択的ポッティング及び／又は汚濁物により溶融する回路部品に代えて又はこれと共に、１個又はそれ以上の個数の汚濁物検出素子を使用する。例えば、湿度センサ、ガスセンサ、流体センサ、圧力センサ、温度センサ、加速度センサ、光センサ、等である。ある実施形態においては、汚濁物が電気システムの他の部位に接触するより先に汚濁物検出素子によって汚濁物が検出されるよう、当該汚濁物検出素子はポッティング素材によりカプセル化されずに残される。ある実施形態においては、当該１個又はそれ以上の個数の汚濁物検出素子は、１個又はそれ以上の対数の導電板その他の導電部材である。それら導電部材間は小さな間隔を以て分離され、当該部材（板）間に汚濁物が受容捕捉されるような構造とされる。即ち、汚濁物によって導電板間が短絡するように当該導電板が間隔配置される。ある実施形態においては、導電板間の短絡により回路が形成される。形成された回路は例えば信号をコントローラその他のデバイスに伝達し、システムをある定まった或いは安全な形態で以てシャットダウンさせる。なお、他の好適な汚濁物検出素子を用いて他の形態により本発明を実施することも可能である。更なる実施形態においては、図１５乃至図１９に示した可溶ヒューズ１５０２，１６０２，１７０２，１８０２及び１９０２が、それぞれ、汚濁物の存在、電気的変化又は物理的変化を検出するのに応じて活性化される汚濁物検出素子と共に、配置される。即ち、汚濁物検出素子は汚濁物の存在、電気的変化又は物理的変化の検出に応じてスイッチを開かせ、システムを不稼働化させる。他の実施形態においては、汚濁物検出素子は通常の状態では回路を開かせており、汚濁物の存在、電気的変化又は物理的変化を検出するのに応じて回路を形成させる。
【００６５】
上述した全ての実施形態において、不稼働化イベントが生じたとき、コントローラは、システム内にて汚濁物が検出されたことを示す回路が構成されたことを、何らかの形態においてユーザが認知できるよう、その旨の信号を提供する。例えば、警告メッセージをその電気システムに係るディスプレイ上に表示させてもよい。他の例としては、電気システムに係るスピーカその他の出力デバイスにより音響トーンを発生させて、電気的故障が発生しまもなくシャットダウンする旨を当該電気システムのユーザに対して警報する例が、ある。更に他の例としては、ユーザが検知できるよう電気システムが振動する例がある。ある実施形態においては、デバイスが更に、一旦汚濁物が検出されると電気システムが安全にシャットダウンされるよう動作する。更なる実施形態においては、電気システムが再起動される前に、コントローラその他のデバイスがリセットを要求する。更に他の実施形態においては、システムは他のデバイスに信号を送信し、永久的にシャットダウンし、所定のステディステート又はレートで動作し、そのデバイス等の非可逆的破壊又は非可逆的不稼働化をトリガする。
【００６６】
上述した実施形態においては、選択的ポッティングが電力駆動回路、コントローラ及びＤＣモータ乃至駆動システムとの関係において語られていた。しかしながら、本発明の実施形態はこのような特定の構成に限定されるものではなく、レイアウト、デバイス種別及び部品に関して様々なバリエーションがあり得る。例えば、選択的ポッティングは、カプセル化せずに残して汚濁物存在時に故障させることによって、電源部を制御可能に故障させることを、志向している。他の実施形態としては、コントローラを含むモータシステム乃至駆動システムやモータを、カプセル化せずに残して汚濁物に曝し、制御可能な形態を以て故障させる、という形態での実施も可能である。
【００６７】
注入装置を念頭に置いて説明を行ったが、上述した本発明の実施形態は多くの他種デバイス及びシステム（既述）にも適用可能である。言い換えれば、上述した通り１個又はそれ以上の個数の回路部分（例えば、これに限られるものではないが、制御部、電力駆動回路部、電源、ＤＣモータ等）を、異なる部品又はシステムによって置き換え、当該部品又はシステムを選択的に制御下に故障させることができる。明瞭化のために例えれば、これに限られたものではないが、選択的ポッティングをセンサモニタ及びシステムに適用することもできる。選択的ポッティングはセンサからの信号を汚濁物に対して曝して不稼働化するのに利用できる。例えば、ある種のグルコースセンサにおいては、グルコース分子とリエージェント、オキシデイズ(oxidase)、リアクティブエージェント等との相互作用に応じた電気信号の発生という電流ベースの変化として、計測が実行される。本発明の実施形態においては、センサモニタが汚濁物に曝されると信号は途絶され又は短絡され、モニタへと誤った信号が届くことが防止される。センサは例えばエラーメッセージを表示し、或いは故障若しくはシステム汚濁を指示・表示する。更に他の実施形態においては、センサは、故障若しくは汚濁と表示する際に併せて最後の計測値に関しステディステート信号を生成するよう制御される。他の実施形態においては、センサに対する電力供給が中断される。センサは前述のように生物学的な機能又はプロセスを監視するのに使用され得るものであり、グルコースセンサに限定して解釈すべきではない。センサへの応用としては監視（モニタ）への応用と同様にメータへの応用もあり得る。センサへの応用は、離散計測、連続計測、擬連続計測、パルス計測、間欠計測等も包含する。制御された形態により故障を発生させることは、センサ監視という用途では重要である。それは、しばしばセンサが質或いはプロセス、セラピィ等における適合性を判別するために使用されるからである。医用においては、ユーザはセンサによる計測値に従って薬品の投与量を決定する。従って、誤ったデータは誤った又は致命的な措置につながる。センサが自動化或いは半自動化閉ループシステムの一部としてセンサシステムを構成しているとするならば、ユーザに対する通知がないままセンサに故障が生じると患者は悪い影響を受けてしまう。これは、閉ループシステムのそもそもの目的が、ユーザによる操作をシステムにより最小化させることにあるからであり、そうした場合にユーザが過剰な又は過小な医薬品、薬物及び／又は流体投与を受けることになるからである。
【００６８】
上述したように、本件技術分野において通常の熟練を積んだものであれば、本発明の実施形態の他種デバイス乃至システム（特にデバイス又はシステムのユーザに与える苦しみを最低限に抑え又はなくしてしまうためには制御された形態で故障を発生させることが求められ又はそれによって利益を受けるもの）への応用可能性を、理解できるであろう。またこれまでの既述は本発明の特定の実施形態を参照して行ったものであるが、理解されるべきことに、本発明の本質から乖離しないで様々に変形を施すことができる。添付した請求の範囲はその種の変形をも包含することを意図したものであり、本発明の技術的範囲及び本質を表すものである。従って、本願において開示した実施形態は全ての面において説明目的のものであり限定目的のものではなく、本発明の技術的範囲はこれまでの既述よりは添付した請求の範囲により画定されるべきものである。そして、請求の範囲の均等性の意味及び範囲における全ての修正は従ってここに包含されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
本発明の実施形態に関する詳細な記述は添付図面を参照して行う。各図面において、対応部材には同一符号を付す。
【図１】本発明の第１実施形態に係る安全回路の構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る安全回路の構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る安全回路の構成図である。
【図４】図３に示した実施形態の変形例に係る安全回路の構成図である。
【図５（ａ）】図３に示した実施形態の更なる変形例に係る安全回路の構成図である。
【図５（ｂ）】図５（ａ）に示した回路において用いられる部品のピンレイアウトを示す頂面図である。
【図５（ｃ）】図５（ａ）に示した回路において用いられる他の部品のピンレイアウトを示す頂面図である。
【図６】図３に示した実施形態のまた更なる変形例に係る安全回路の構成図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るモータの斜視図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係るモータ及び安全回路の構成を簡略化して示す図である。
【図９】本発明の一実施形態において安全回路の動作及びＤＣモータに供給される電力を示す波形図である。
【図１０】図９における破線円１０−１０に示した部分を拡大し、安全回路の動作及びＤＣモータに供給される電力を示す波形図である。
【図１１】図９における破線円１１−１１に示した部分を拡大し、安全回路の動作及びＤＣモータに供給される電力を示す波形図である。
【図１２】本発明の一実施形態によるＤＣモータ駆動システムにて使用される印刷回路基板の構成図である。
【図１３】本発明の一実施形態によるＤＣモータ駆動システムにて使用される電力駆動回路の一例を示す構成図である。
【図１４Ａ】本発明の一実施形態によるＤＣモータ駆動システムにおける回路構成図である。
【図１４Ｂ】本発明の一実施形態による安全回路を実施するためのＡＳＩＣチップを示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態による電力駆動回路への電力を遮断するための可溶スイッチ又は回路の簡略化構成図である。
【図１６】本発明の一実施形態による電力駆動回路と共に使用される可溶ヒューズ、スイッチ又は回路の簡略化部分構成図である。
【図１７】本発明の一実施形態によるＤＣモータ等と共に使用される可溶ヒューズ、スイッチ又は回路の簡略化部分構成図である。
【図１８】本発明の一実施形態による制御信号を搬送するための可溶ヒューズ、スイッチ又は回路の簡略化回路図である。
【図１９】本発明の一実施形態による電力搬送部において使用される可溶ヒューズ、スイッチ又は回路の簡略化回路図である。
【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（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図５（ｃ）】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2005512495.tif 000017
【図１４Ａ】
2005512495.tif 000018
【図１４Ｂ】
2005512495.tif 000019
【図１５】
2005512495.tif 000020
【図１６】
2005512495.tif 000021
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年8月10日(2004.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４Ａ】
2005512495.tif 000025
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１９】
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【国際調査報告】
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