(57)【要約】      （修正有）【課題】異常発生時に確実にモーターを停止できる医療用輸液ポンプを提供する。【解決手段】スイッチ素子４の開閉による電圧の変化を観測し、スイッチ素子を挿駆動回路の電解コンデンサ３と電源回路１の間挿入することにより、スイッチ素子を遮断した状態で、モーターに電流が流れていない状態でも駆動回路が消費する電流によって電圧比較回路の入力電圧と等しい電解コンデンサの端子電圧が徐々に低下していく。そのため、状況に応じた遅延時間後に入力電圧が閾値以上を保持している場合を異常と判定することで、モータ駆動中以外も含めた常時監視が可能となる。【選択図】図１
2007202643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療用の輸液ポンプのうち、モータが制御不能となる異常発生時の安全対策としてモータ駆動回路への電源供給を遮断する機能と、その遮断機能が正常に作動することを常時確認することが可能な監視機能を持つことを特徴とする輸液ポンプ。
【請求項２】
請求項1に記載の輸液ポンプで、信頼性向上のため複数のマイコンを搭載し、モータ駆動回路の制御信号と、モータ電源遮断機能の制御信号が、異なるマイコンから出力される構成とすることで、異常発生時により確実にモータを停止させられる機能を持つことを特徴とする輸液ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスポーザブル・シリンジを使用する医療用輸液ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医療機器は高い安全性が求められるため、異常発生時には確実にモータを停止できることが要求される。モータ停止回路には回路自体が正常に機能することを確認する手段をもつ必要があった。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６２６４７  シリンジポンプ装置
【特許文献２】特開２００４−２１５９６６  シリンジポンプ  従来技術としては、図３のような回路構成とすることで、この要求に対応していた。１は電源回路、２はモータ駆動回路のトランジスタ回路、３は電解コンデンサ、４はスイッチ素子、５は電流検出抵抗、６は還流ダイオード、７はモータ、８は電圧比較回路、９は比較閾値電圧、１０は異常監視機能を受け持つマイコンである。従来の方法は、モータ駆動回路のトランジスタから電解コンデンサへの電流経路にMOSFETなどのスイッチ素子を挿入し、このスイッチ素子によって異常時のモータへの印可電圧を遮断する。遮断機能の確認方法としては、このスイッチ素子の開閉によって発生する電圧変化を観測することで行っていた。
【０００４】
図４はスイッチ素子の開閉とそれに伴う各部の電流、電圧の変化を示したものである。通常はスイッチ素子を閉じた状態にして、モータへの通電を行い、一定間隔でスイッチ素子を短期間開放してモータへの電流供給を遮断する。このとき、スイッチ素子が正常に動作すれば、モータ巻線のインダクタンス成分により電流は還流ダイオードを経由して連続的に流れようとするため、電圧比較回路の入力電圧Ｖｉｎが電源電圧Ｖｍまで上昇する。スイッチ素子を閉じてから、定められた遅延時間Ｔｔｈ2後にＶｉｎの値が閾値Ｖｔｈ2以下の場合に、スイッチ素子の故障と判断し、動作の中止、警報発生等の安全措置を講じている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
遮断機能の確認にモータに流れる電流とモータ巻線のインダクタンス成分による作用を利用しているため、モータに電流が流れていない状態ではＶｉｎはスイッチ素子の状態にかかわらず、常に零であり確認不能となる。例えば、故障していてもモータ動作前には発見出来ず、動作開始後になって初めて故障が発見できる装置となる。また、確認のため、モータ動作中に電流供給を遮断することから、一時的なモータの出力低下が発生するため、装置の動作に影響しない短時間での確認が必要となる。さらに、モータとしてステッピングモータやブラシレスモータなど駆動回路による相切替機能を必要とする場合には、モータ電流の切り替えタイミングと重ならないような配慮が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
今回発明した方法では、スイッチ素子の開閉による電圧の変化を観測する点は共通であるが、図１のようにスイッチ素子の挿入位置を駆動回路の電解コンデンサと電源回路の間に移動している点が異なる。
【発明の効果】
【０００７】
スイッチ素子を遮断した状態ではモータに電流が流れていない状態でも駆動回路が消費する電流によって、電圧比較回路の入力電圧Ｖｉｎと等しい電解コンデンサの端子電圧が当初はＶｍであったものが徐々に低下していく。そのため、状況に応じた遅延時間Ｔｔｈ１後にＶｉｎの値が閾値Ｖｔｈ１以上を保持している場合を異常と判定することで、モータ駆動中以外も含めた常時監視が可能となる。また、駆動回路がＰＷＭ制御などの機能を有していれば、電解コンデンサの端子電圧が低下しても、モータ出力は一定に保つことが可能であり、相切替タイミングとも無関係な確認が可能となり、処理の自由度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
スイッチ素子の状態はマイコンの出力信号で制御され、また、電圧比較回路の出力信号もマイコンに入力されて遮断機能の故障判定がプログラムによって実行される。使用するスイッチ素子にはMOSFET以外の半導体素子、たとえばバイポーラトランジスタなどを使用してもよい。また、電圧比較回路は、コンパレータなどのICで規準電圧と比較する方法のほか、論理ICの入力端子やトランジスタのベース・エミッタ間の動作電圧を利用する方法で２値化した結果をマイコンにデジタルデータとして入力するか、もしくはＡ／Ｄコンバータを使用してマイコンプログラムで規準データと比較してもよい。
【実施例】
【０００９】
図１は、本発明装置の実施例の回路構成であって、１〜１０は、図３と同様である。また、１１は１０とは独立したモータ制御用マイコンである。
【００１０】
図２はスイッチ素子の開閉とそれに伴う各部の電流、電圧の変化を示したものである。モータ駆動中にスイッチ素子を開放すると、電源回路からのモータ電流が遮断されるが、電解コンデンサから供給される電流によりモータ電流は流れ続ける。そして、電圧比較回路の入力電圧Ｖｉｎである電解コンデンサの端子電圧が低下していく。このＶｉｎを観測し、あらかじめ定められた遅延時間Ｔｔｈ１までに、通常の使用状態で起こりうる電源回路の出力電圧Ｖｍ以下のあらかじめ定められた電圧Ｖｔｈ１よりも低いと判定した場合には遮断回路は正常に機能したと判断する。さらに、ＶｉｎがＶｔｈ１を下回った時点で、Ｔｔｈ１を待たずにスイッチ素子を閉じるようなマイコンプログラムとすることでモータ動作への影響を最小限にとどめている。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
簡素な部品追加で装置の安全性を向上させることが可能なため、医療機器以外の分野でも人体、器物への損傷を防ぐ目的で適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のモータ印可電圧遮断回路
【図２】本発明での各部の電圧、電流
【図３】従来技術のモータ印可電圧遮断回路
【図４】従来技術の各部の電圧、電流
【符号の説明】
【００１３】
１      電源回路
２      モータ駆動回路
３      電解コンデンサ
４      スイッチ素子
５      電流検出抵抗
６      還流ダイオード
７      モータ
８      電圧比較回路
９      比較閾値電圧
１０、１１        マイコン
Ｖｉｎ            電圧比較回路の入力電圧
Ｖｍ              電源回路の出力電圧
Ｖｔｎ１、Ｖｔｈ２        比較閾値電圧
Ｔｔｈ１、Ｔｔｎ２        異常判定遅延時間
【図１】
2007202643.tif 000003
【図２】
2007202643.tif 000004
【図３】
2007202643.tif 000005
【図４】
2007202643.tif 000006