(57)【要約】【解決手段】本発明の１つの目的は、インスリン供給を中断することなく一次バッテリーを交換することができるのみならず、バッテリー接点の縦揺れによって生じた電流供給又は電圧供給の無制御な短期中断に対して保障策を設けることができるようにし、更に、適切な緊急予備電力を提供することもできる電力供給装置を有する、液体薬剤を定量供給するための装置を提供することである。
2010508006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギーを供給するための第１の交換可能なエネルギー源（１）と、前記第１エネルギー源（１）からの供給の途切れに対し保障策を設けるための第２のエネルギー源（２）と、前記第１エネルギー源から送電され、前記第２エネルギー源が確実に適切な充電状態にあるようにする充電用電気機器（３）と、を有する医療用電気機器用の電力供給装置において、前記第２エネルギー源（２）は、高容量蓄電要素を備えており、前記第１エネルギー源が失陥した場合、前記医療用電気機器に対する無停電電力供給が確実に行われるようにすることを特徴とする医療用電気機器用の電力供給装置。
【請求項２】
前記第１エネルギー源（１）は、バッテリー接点を介して接続されている少なくとも１つの交換可能な一次電池又は二次電池を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の医療用電気機器用電力供給装置。
【請求項３】
前記高容量蓄電要素は、前記第１エネルギー源と並列に配置されている電圧変換器を介して作動し、それによって、前記医療用電気機器は、無停電主供給電圧が提供されることを特徴とする、請求項１及び２の何れかに記載の医療用電気機器用電力供給装置。
【請求項４】
無停電供給電圧と非無停電供給電圧が提供されていることを特徴とする、請求項１及び２の何れかに記載の医療用電気機器用電力供給装置。
【請求項５】
前記高容量蓄電要素は、前記第１エネルギー源と並列して作動しており、前記第１エネルギー源の誘電成分を適切に補償するように設計されていることを特徴とする、請求項１から４に記載の医療用電気機器用電力供給装置。
【請求項６】
前記医療用電気機器は、身体の外に着用されているインスリンポンプであることを特徴とする、請求項１から５に記載の医療用電気機器用電力供給装置。
【請求項７】
前記医療用電気機器は、少なくとも１つの生理学的特性値を検出するための装置を備えていることを特徴とする、請求項１から５に記載の医療用電気機器用電力供給装置。
【請求項８】
前記第２エネルギー源は、少なくとも０．５Ｆの電気容量を有する高容量蓄電装置によって形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の医療用電気機器用電力供給装置。
【請求項９】
測定装置（５ａ）は、前記高容量蓄電装置の充電状態をエネルギー測定によって判定し、無停電電力供給が依然確保されていることを正確に予測することができることを特徴とする、上記請求項に記載の医療用電気機器用電力供給装置。
【請求項１０】
前記測定装置（５ｂ）は、前記高容量蓄電装置の残存容量を推定することができ、前記使用者が警報信号に反応しない場合は、安全断線処理が開始されることを特徴とする、上記請求項に記載の医療用電気機器用電力供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用電気機器用の無停電電力供給装置に、厳密には、交換可能なエネルギー源を備えた液体薬剤放出用の医療用電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器は、医療用電子機器による自己投薬に使用されることが増えてきており、一般には、使用者がこれら電気機器を直接身に着け、液体薬剤を療法に合わせて継続的又は反継続的に供給するというやり方で利用されている。一例として、糖尿病の治療には、患者が、非糖尿病の生理学的な特性にかなり正確に一致するインスリンレベルの供給を受けることができるようにしたコンピュータ制御式インスリンポンプが使用されている。
【０００３】
治療目標を実現させるためには、一連の基本的な要件が満たされねばならない。あらゆる環境の下で、医療用電気機器への電力供給がそれと分からずに失陥することを回避する必要がある。
【０００４】
同装置は、普段日常的に使用している間も相当な機械的な力に曝されており、また、個々の部品は慣性モーメントが異なるため、例えば、使用者が突然動いて、その結果対応する力が作用した場合、バッテリーが接点スプリングから一瞬の間切り離され、電圧がしばらく途絶える事態が引き起こされる可能性がある。この様な不慮の、そして恐らくは気づかれない、装置のリセットは、薬剤製品の供給そして患者の安全にとって深刻な結果を招く恐れがある。
【０００５】
また、インスリンポンプの休止状態に対する監視及び時間の掛かるリセットの必要性を回避するためには、例えば、バッテリー交換中に起こる恐れがある比較的長時間の電力供給の失陥に対して保障策を設けておくことが望ましいであろう。
【０００６】
インスリンポンプ用の電力供給装置は、もっと広範囲な、いわゆる電力管理機能を可能にする先行技術から知られている。特許文献ＥＰ第０１６８，４７２号には、第１電力源が十分なエネルギー供給を受けることができるようにすることを目的とした支援エネルギー源を有する流体ポンプが開示されているが、この作動モードでは、インスリンポンプの機能性は大幅に制限される。エネルギー源が使い果たされたと確認された時、インスリンポンプを停止させる作動モードに変わる電力管理システムが、同じく先行技術から知られている。インスリンポンプ療法は、使用者が新しいバッテリーを挿入し、インスリンポンプが作動モードに設定されるまで、続行することができなくなる。
【０００７】
エネルギー源が放電状態になる時期は、例えば、保管条件、温度、及びバッテリー寿命の様な、エネルギー源の蓄積された定格エネルギーに作用する様々な影響により、正確には予測することができない。夜間に患者のエネルギー電池が放電してしまうと、バッテリーを充電しなければならないので、患者は睡眠から目覚めなければならない。昼間普段通り使用している間でも、例えば、ポンプ着用者にとって新しいエネルギー源がすぐ手に入らない場合には、或る種の緊急予備電力が利用できるようになっているのが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許ＥＰ第０１６８，４７２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の１つの目的は、インスリン供給を中断すること無く一次バッテリーを交換することができるのみならず、バッテリー接点の縦揺れによって生じた電流供給又は電圧供給の無制御な短期中断に対して保障策を設けることができるようにし、更には、適切な緊急予備電力を提供することもできる電力供給装置を有する、液体薬剤を定量供給するための装置を提供することである。
【００１０】
インスリン供給を中断することなしにエネルギー源を交換できるようにすることによって、取り扱いは、より好都合、より個別的、そしてより簡単になり、輸液用電気機器が単純な設計で容易に操作することができれば、制御誤差は殆ど発生しないので、患者の信頼性が高まることにもなる。
【００１１】
この目的は、特許請求の範囲の独立請求項の主題によって実現される。好都合な実施形態は、特許請求の範囲の従属請求項から作り出される。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、交換可能なエネルギー源、例えば、バッテリー接点を介して接続されているバッテリーを装備した、液体物質を供給するための装置に基づく。
この汎用型の供給装置は、エネルギー源、例えば、バッテリー、再充電式バッテリー、又は限られた寿命を有し特定の作動時間が経てば交換せねばならない燃料電池、を保持するための区画を有している。上記の様な一次電池は、充電された形態で生産され、一般的には、１回放電したら終わりの使い捨て物品として提供されている。バッテリーに蓄えられている電気エネルギーは、化合物として間接的に蓄えられており、ファラデー酸化及び電気化学的活性物質の還元による放電過程中に放出される。例えば、寿命が尽きて電池を交換する時、又は慣性力によって引き起こされる短期間の中断が接点ばねに影響を及ぼす場合に、供給の途切れが起こることがある。
【００１３】
本発明による解決法は、電圧供給装置に収納されていて、更にスーパーキャップ(SuperCap)の呼び名でも知られている高容量蓄電要素に基づいている。基本的に、スーパーキャップは、電解質に囲まれた電気化学的二層式コンデンサを備えている。充電状態の時は、コンデンサと同じ様に、電界の影響下にイオン輸送が起きる。スーパーキャップなら、電気容量に似た挙動を示し且つ最大１０，０００ｗ／ｋｇの飛びぬけて高い蓄積密度を有する構成要素を提供することが可能になる。
【００１４】
電気エネルギーを供給するための第１エネルギー源は、当業者には知られているアルカリ、リチウム、又は他のバッテリーの様な、従来の一次電池であってもよい。しかしながら、充電装置で充電した二次電池も、一次電池と同じように使用することができ、医療用電気機器又はポンプの収納区画に一次電池と同じように収納することができる。
【００１５】
第１の電力供給装置の供給失陥は、高容量コンデンサを一次エネルギー源と並列式に接続することによって、スーパーカップで直接緩衝される。
１つの好適な実施形態では、２つの異なる電圧回路が提供されており、この場合、主電圧供給回路は、スーパーカップによって緩衝される。二次的に重要なアッセンブリを提供している二次回路は、緩衝されない。
【００１６】
１つの特に好適な実施形態では、主供給の場合、スーパーカップは、電力供給装置全体に対する緩衝を行う。
第２の態様は、ピーク供給を提供するスーパーカップに関する。これは、ピーク負荷のための電力供給装置の空間要件の緩和と小型化を可能にしており、また、これは、電力供給装置からの電力の損失が大幅に低減することに関係付けられている。更に、その結果、電力供給装置の内部抵抗が好都合に小さくなる。
【００１７】
第３の態様は、スーパーカップを利用した、一次電池の誘電成分の補償に関する。市販されている一次電池は、充電の状態が低下していくにつれて誘電成分の増加を呈し、これにより、電力供給パルス、特に臨界電池電圧の電力供給パルスに対する反応として負の影響が表れ、無制御作動状態又は電圧変動が生じる原因となる。
【００１８】
高容量蓄電要素は、約０．５ファラッドの最小容量を有していなければならず、医療用電気機器に組み込めるハウジング寸法を有していなければならない。
別の態様は、医療用電気機器の緊急予備電力に関する。安全に作動させるためには、使用者にエネルギー貯蔵装置を交換するのに十分な時間を提供するために、貯蔵されたエネルギーがいつ放出されてしまうのか、可能な限り正確に知る必要がある。一次電池の蓄積された定格エネルギーは、保管条件、温度範囲、又はバッテリー寿命など様々な影響に左右されるので、近似的にしか予測することができない。しかしながら、いわゆる緊急予備電力は、スーパーキャップによる解決策を利用すれば、はるかに正確に確定することができる。単純充電状態監視装置は、スーパーキャップから取り出した電荷を測定し、積分回路を用いてそれを加算する装置（５ａ）によって形成することができる。スーパーキャップはコンデンサ要素によく似た放電曲線を有しているので、充電状態は、（この目的のために一時的に導入される）無負荷作動時の電圧測定を用い、更に要素５ａと５ｂを用いるか又は定められた抵抗型負荷を掛けることによって実施される充電状態測定により、かなり正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１エネルギー源と高容量蓄電要素のための充電装置を有する通常の回路配置を示している。
【図２】主回路をスーパーカップにより緩衝し、それ以上の電圧を適正なＤＣ／ＤＣ変換器で放出させる、電力供給装置用の回路を示している。
【図３】無停電電気機器供給機能と非無停電電気機器供給機能を提供するための電力供給回路を示している。
【図４】無停電電力供給装置を装備し、インスリンを供給する動作を中断することなしに、第１エネルギー源を交換することができるようにした、輸液装置の流れ図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の更に好適な実施形態は、特許請求の範囲の独立請求項に明記されており、各図に基づく以下の説明から明白になるであろう。
図１は、無停電電力供給装置用の回路配置を概略的に示している。高容量要素（２）には、一次電池（１）から充電装置（３）を介して電圧が供給されている。負荷要素、例えば、大きな電流を引き出すインスリンポンプは、電圧供給装置（４）に掛かる負荷として概略的に表されている。充電装置（３）は、１つの単純な実施形態では、順方向にバイアスを掛けられたダイオード、又は、バッテリーの電圧を、スーパーキャップ（２）の保守に最適な作動点のみならず電気機器の要求作動電圧にも対応している電圧レベルに変換する、ＤＣ/ＤＣ変換器の形態を取っていてもよい。高容量蓄電要素の充電状態は、充電監視装置を用いて監視することができる。
【００２１】
図２は、入力V_BATに、市販の一次電池、例えば、１．５Ｖアルカリ電池又は１．２ＶのＮｉＭＨ電池を用いている、本発明による電気機器送電用の回路設計を示している。電圧変換器V_Supply1を用いてバッテリー電圧が中間作動電圧V_Supply1に変換された後、スーパーキャップの充電状態は、電圧変換器（V_Supply2、V_Supply3）用のダイオード及び給電装置を介して引き続き維持される。それらの両方の目的は、様々な機能群へ電圧供給装置の出力で供給するための電位を提供することである。電位を監視するために別の出力信号が提供されており、同信号は患者に警報を発することを目的として使用されている。一次バッテリーが交換されるとき、電圧V_BATは失陥する。電圧出力V_Supply2とV_Supply3の間のショットキーダイオードは、電圧変換器V_Supply3が失陥すると必要になる。この場合、電圧は、供給経路V_Supply2を経由して供給される。
【００２２】
図３は、スーパーキャップを用いて主回路を緩衝するために、そして適切な下流ＤＣ／ＤＣ変換器を用いて異なる要求電圧を発生させるために使用されている電力供給回路を示している。
【００２３】
図４は、無停電電力供給装置を有するインスリンポンプでの、エネルギー源が充電された正常な作動状態から、全てのエネルギー源が完全に放電された状態までの、個別の手続き段階の流れ図を示している。正常な作動時（実行）の間は、使用可能な電力供給装置は第１エネルギー源によって提供されている。バッテリー又は再充電可能なバッテリーがバッテリー区画から取り外されるか、又はその放電状態が不適切であれば、インスリンの供給は、スーパーキャップの緊急予備電力の支援を受ける。周期的に警告が発せられ、使用者はすぐに電池を取り替えるよう求められる。バッテリーの交換が遅れて、最終的にスーパーキャップが初期放電状態に近づくと、まず供給装置が完全に停止され、そしてインスリン供給が止まる（「停止、インスリンは供給されていません、エラー信号が発信されました」）。スーパーキャップが完全に放電された場合（「スーパーキャップは放電しました」）、電気機器は自動的にスイッチが切られ、第１エネルギー源が交換されるまで正常な作動状態にリセットされることは無く、実際には、スーパーキャップが一旦充電状態になり操作者によって手動で起動（「停止−作動切替」）されて初めてリセットされる。
【符号の説明】
【００２４】
１  一次電池
２  高容量要素
３  充電装置
４  電圧供給装置
５ａ、５ｂ  測定装置
【図１】
2010508006.tif 000003
【図２】
2010508006.tif 000004
【図３】
2010508006.tif 000005
【図４】
2010508006.tif 000006
【国際調査報告】
2010508006.tif 000007
2010508006.tif 000008
2010508006.tif 000009