(57)【要約】      （修正有）【課題】低温時においても装置を安定して動作させるようにする。【解決手段】液体を輸送するためのポンプ１０と、ポンプを駆動するための電力を供給する電池４２を収容する電池収容部４１と、ポンプの駆動を制御する制御部４４と、温度を測定する温度測定部４５とを備える。制御部は、単位時間当たりに所定の駆動量ずつポンプを駆動させる第１モードと、温度測定部によって測定された温度が所定値よりも低くなったとき、単位時間よりも短い時間毎に、所定の駆動量よりも少ない駆動量ずつ、ポンプを駆動させる第２モードとによって、ポンプの駆動を制御する。【選択図】図１
2016133006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を輸送するためのポンプと、
前記ポンプを駆動するための電力を供給する電池を収容する電池収容部と、
前記ポンプの駆動を制御する制御部と、
温度を測定する温度測定部と
を備え、
前記制御部は、
単位時間当たりに所定の駆動量ずつ前記ポンプを駆動させる第１モードと、
前記温度測定部によって測定された前記温度が所定値よりも低くなったとき、前記単位時間よりも短い時間毎に前記所定の駆動量よりも少ない駆動量ずつ前記ポンプを駆動させる第２モードと
によって前記ポンプの駆動を制御することを特徴とする液体輸送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体輸送装置であって、
前記電池の電圧を昇圧させる昇圧回路を有し、
前記昇圧回路を介して前記ポンプに前記電力が供給される
ことを特徴とする液体輸送装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液体輸送装置であって、
前記ポンプとは別の電力消費要素を更に備え、
前記電力消費要素は、前記制御部から独立して駆動可能である
ことを特徴とする液体輸送装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の液体輸送装置であって、
前記ポンプは、チューブに沿って配置された複数のフィンガーをカムで順に押圧して前記チューブを圧搾することによって、前記液体を輸送するものであり、
前記第１モードでは、前記制御部は、前記複数のフィンガーのうちの最下流側の前記フィンガーが前記チューブを閉塞して前記液体が輸送されない期間と、前記最下流側の前記フィンガーが開放されて前記液体が逆流する期間とをスキップさせるように、前記カムを駆動させるスキップ駆動を行い、
前記第２モードでは、前記制御部は、前記スキップ駆動を行わない
ことを特徴とする液体輸送装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の液体輸送装置であって、
前記電池収容部は、前記電池を断熱するための断熱材を有することを特徴とする液体輸送装置。
【請求項６】
請求項５に記載の液体輸送装置であって、
前記温度測定部は、前記断熱材によって前記電池とともに収容されている
ことを特徴とする液体輸送装置。
【請求項７】
電池から供給される電池の電力でポンプを駆動することによって液体を輸送する液体輸送方法であって、
単位時間当たりに所定の駆動量ずつ前記ポンプを駆動させること、及び
温度測定部によって測定された温度が所定値よりも低くなったとき、前記単位時間よりも短い時間毎に前記所定の駆動量よりも少ない駆動量ずつ前記ポンプを駆動させること
を行う液体輸送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体輸送装置及び液体輸送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を輸送する液体輸送装置として、特許文献１記載の装置が知られている。特許文献１記載の装置では、チューブに沿って複数のフィンガーが配置されており、カムがフィンガーを順次押すことによって、チューブが圧搾されて液体が輸送されている。また、特許文献１記載の装置では、小刻みな駆動・停止を繰り返すと電力の消費が大きいため、電池残量の少ないときに、単位時間よりも長い時間毎に所定の駆動量よりも多い駆動量ずつポンプを駆動している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２４１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
低温時には、電池から供給される電力（電流）が低下することがある。電池からの供給電力の低下した状況下でポンプを通常通り駆動すると、装置内の回路が必要とする電圧を確保できず、装置の動作が不安定になるおそれがある。
【０００５】
本発明は、低温時においても装置を安定して動作させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための主たる発明は、液体を輸送するためのポンプと、前記ポンプを駆動するための電力を供給する電池を収容する電池収容部と、前記ポンプの駆動を制御する制御部と、温度を測定する温度測定部とを備え、前記制御部は、単位時間当たりに所定の駆動量ずつ前記ポンプを駆動させる第１モードと、前記温度測定部によって測定された前記温度が所定値よりも低くなったとき、前記単位時間よりも短い時間毎に前記所定の駆動量よりも少ない駆動量ずつ前記ポンプを駆動させる第２モードとによって前記ポンプの駆動を制御することを特徴とする液体輸送装置である。
【０００７】
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１実施形態の液体輸送装置１のブロック図である。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、ポンプ１０の構成の説明図である。図２Ａは、カム２３の回転軸と平行な方向から見たポンプ１０の平面図である。図２Ｂは、図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢ断面図である。
【図３】図３Ａは、ＤＣ−ＤＣコンバーター４３の出力電流の説明図である。図３Ｂは、通常時の電池電圧の波形の説明図である。図３Ｃは、低温時の電池電圧の波形の説明図である。
【図４】図４Ａは、通常モード時のＤＣ−ＤＣコンバーター４３の出力電流の説明図である。図４Ｂは、低温モード時のＤＣ−ＤＣコンバーター４３の出力電流の説明図である。
【図５】図５は、通常モード及び低温モードにおける電池電圧の降下量の概念説明図である。
【図６】図６Ａ〜図６Ｃは、第２実施形態のＤＣ−ＤＣコンバーター４３の出力電流の説明図である。図６Ａは、通常モード時のＤＣ−ＤＣコンバーター４３の出力電流の説明図である。図６Ｂは、低温モード時のＤＣ−ＤＣコンバーター４３の出力電流の説明図である。図６Ｃは、極低温モード時のＤＣ−ＤＣコンバーター４３の出力電流の説明図である。
【図７】図７は、カム２３の回転量と、累積輸送量との関係のグラフである。
【図８】図８Ａ及び図８Ｂは、逆流期間における液体の逆流の説明図である。
【図９】図９は、第５実施形態の液体輸送装置１のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
【００１０】
液体を輸送するためのポンプと、前記ポンプを駆動するための電力を供給する電池を収容する電池収容部と、前記ポンプの駆動を制御する制御部と、温度を測定する温度測定部とを備え、前記制御部は、単位時間当たりに所定の駆動量ずつ前記ポンプを駆動させる第１モードと、前記温度測定部によって測定された前記温度が所定値よりも低くなったとき、前記単位時間よりも短い時間毎に前記所定の駆動量よりも少ない駆動量ずつ前記ポンプを駆動させる第２モードとによって前記ポンプの駆動を制御することを特徴とする液体輸送装置が明らかとなる。このような液体輸送装置によれば、低温時においても装置を安定して動作させることができる。
【００１１】
前記電池の電圧を昇圧させる昇圧回路を有し、前記昇圧回路を介して前記ポンプに前記電力が供給されることが望ましい。これにより、昇圧回路の出力電力を安定させることができる。
【００１２】
前記ポンプとは別の電力消費要素を更に備え、前記電力消費要素は、前記制御部から独立して駆動可能であることが望ましい。このように電力消費要素の電力消費タイミングを制御部が制御できない場合に特に有効である。
【００１３】
前記ポンプは、チューブに沿って配置された複数のフィンガーをカムで順に押圧して前記チューブを圧搾することによって、前記液体を輸送するものであり、前記第１モードでは、前記制御部は、前記複数のフィンガーのうちの最下流側の前記フィンガーが前記チューブを閉塞して前記液体が輸送されない期間と、前記最下流側の前記フィンガーが開放されて前記液体が逆流する期間とをスキップさせるように、前記カムを駆動させるスキップ駆動を行い、前記第２モードでは、前記制御部は、前記スキップ駆動を行わないことが望ましい。これにより、通常時には高精度に液体を輸送できるとともに、低温時には装置を安定して動作させることができる。
【００１４】
前記電池収容部は、前記電池を断熱するための断熱材を有することが望ましい。これにより、電池の温度低下を抑制できる。
【００１５】
前記温度測定部は、前記断熱材によって前記電池とともに収容されていることが望ましい。これにより、電池の温度を精度良く測定できる。
【００１６】
電池から供給される電池の電力でポンプを駆動することによって液体を輸送する液体輸送方法であって、単位時間当たりに所定の駆動量ずつ前記ポンプを駆動させること、及び、温度測定部によって測定された温度が所定値よりも低くなったとき、前記単位時間よりも短い時間毎に前記所定の駆動量よりも少ない駆動量ずつ前記ポンプを駆動させることを行う液体輸送方法が明らかとなる。このような液体輸送方法によれば、低温時においても装置を安定して動作させることができる。
【００１７】
＝＝＝第１実施形態＝＝＝
＜液体輸送装置１の構成＞
図１は、第１実施形態の液体輸送装置１のブロック図である。液体輸送装置１は、ポンプ１０を駆動することによって液体を輸送する装置である。ここでは液体輸送装置１はインスリンポンプであり、ポンプ１０は、液体貯留部１１に貯留しているインスリン（薬液）をカテーテル１２に供給し、カテーテル１２から生体に薬液を注入することになる。  
液体輸送装置１は、ポンプ１０と、電池ホルダ４１と、ＤＣ−ＤＣコンバーター４３と、制御部４４と、温度センサー４５と、通信部４６とを有する。電池ホルダ４１には電池４２が収容されており、電池４２から１．５Ｖの電源電圧が供給される。電池４２は着脱可能であり、工場から液体輸送装置１が出荷されるとき、液体輸送装置１が電池４２を備えていないことがある。同様に、液体貯留部１１がカートリッジ式に着脱可能であっても良い。
【００１８】
図２Ａ及び図２Ｂは、ポンプ１０の構成の説明図である。図２Ａは、カム２３の回転軸と平行な方向から見たポンプ１０の平面図である。図２Ｂは、図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢ断面図である。
ポンプ１０は、液体貯留部１１に貯留された液体を輸送する装置である。ポンプ１０は、ポンプ機構２０と、駆動部３０とを有する。
【００１９】
ポンプ機構２０は、液体を輸送するための機構であり、チューブ２１と、複数のフィンガー２２と、カム２３とを備える。
チューブ２１は、液体を輸送するための管である。チューブ２１の一端は液体貯留部１１に連通しており、他端はカテーテル１２に連通している。チューブ２１は、フィンガー２２から押されると閉塞し、フィンガー２２からの力が解除されると元に戻る程度の弾性を有している。チューブ２１は、部分的に円弧形状に配置されている。この円弧形状の部分は、壁部とフィンガー２２との間に配置されており、円弧の中心にはカム２３の回転軸が配置されている。
フィンガー２２は、チューブ２１を閉塞させるための部材である。フィンガー２２は、カム２３から力を受けて従動的に動作する。フィンガー２２は、棒状の軸部２２Ａと、鍔状の押圧部２２Ｂとを有し、Ｔ字形状になっている。フィンガー２２は、軸部２２Ａが軸方向に可動になるように支持されている。軸部２２Ａのカム２３側の一端はカム２３と接触しており、軸部２２Ａの他端に配置された押圧部２２Ｂはチューブ２１と接触している。
複数のフィンガー２２は、チューブ２１に沿って配置されており、カム２３の回転中心から放射状に配置されている。複数のフィンガー２２は、カム２３の外面とチューブ２１との間に配置されている。ここでは、７本のフィンガー２２が設けられており、液体の輸送方向の上流側から順に第１フィンガー２２−１、第２フィンガー２２−２、・・・第７フィンガー２２−７と呼ぶことがある。
カム２３は、回転することによって複数のフィンガー２２を順に押圧する部材である。カム２３が複数のフィンガー２２を順に押圧することによって、チューブ２１が圧搾されて、液体が輸送されることになる。カム２３の外周には、フィンガー２２を押圧するための突起部２３Ａが複数（ここでは４つ）形成されている。フィンガー２２が突起部２３Ａから外れると、チューブ２１の弾性力によってチューブ２１が元の形状に戻ることになる。流体の逆流を防止するため、少なくとも１つのフィンガー２２がチューブ２１を閉塞するように、複数の突起部２３Ａが形成されている。
【００２０】
駆動部３０は、カム２３を回転駆動するための機構である。駆動部３０は、圧電アクチュエーター３１と、ローター３２と、減速伝達機構３３とを有する。
圧電アクチュエーター３１は、圧電素子の振動を利用してローター３２を回転させる部材である。圧電アクチュエーター３１は、圧電素子（不図示）と、接触部３１Ａを端部に有する振動体とを備えている。圧電素子を振動させると、接触部３１Ａが楕円軌道を描くように振動体が振動する。なお、矩形状の振動体が長手方向に沿って伸縮する縦一次振動モードと、振動体が長手方向と直交する方向に屈曲する屈曲二次振動モードとを振動体に励起させることによって、楕円軌道を描くように接触部３１Ａを振動させる。このため、振動体は、縦一次振動モードと屈曲二次振動モードとを励起できるような固有振動数を持つ形状になっている。接触部３１Ａはローター３２と接触しており、接触部３１Ａが楕円軌道を描いて振動すると、ローター３２が回転駆動する。
ローター３２は、圧電アクチュエーター３１によって回転させられる被駆動体である。減速伝達機構３３は、ローター３２の回転を所定の減速比でカム２３に伝達する機構（減速ギア）である。
【００２１】
図１に示すように、駆動部３０は、エンコーダー３４を有する。エンコーダー３４は、カム２３の回転量を検出するための検出部である。ここではエンコーダー３４は、発光部と受光部とを備えたロータリー式エンコーダーであり、発光部からローター３２に検出光を照射し、ローター３２上に形成されたマークやスリットによる検出光（反射光又は透過光）の変化を受光部で検出し、受光部の検出結果に応じたカウント値（ローター３２の回転量）を検出する。減速伝達機構３３の減速比が既知であるため、ローター３２の回転量からカム２３の回転量を検出することができる。但し、エンコーダー３４がカム２３の回転量を直接的に検出しても良い。なお、エンコーダー３４が原点センサーを備えていれば、カム２３の原点（基準位置）からの回転量を検出できるため、カム２３の回転位置も検出できる。エンコーダー３４は、カウント値（ローター３２の回転量）を制御部４４に出力する。
【００２２】
電池ホルダ４１は、電池４２を収容する収容部（電池収容部）である。既に説明した通り、電池ホルダ４１は電池４２を着脱可能に収容する。ここでは、電池４２は、電池容量の比較的低いボタン型電池又はコイン型電池などの扁平型電池である。電池ホルダ４１に収容された電池４２は、１．５Ｖの電力をＤＣ−ＤＣコンバーター４３に出力する。
【００２３】
ＤＣ−ＤＣコンバーター４３は、電池４２の電圧を昇圧させる昇圧回路である。ここでは、ＤＣ−ＤＣコンバーター４３は、１．５Ｖの電源電圧（電池電圧）を３．３Ｖに昇圧する。ＤＣ−ＤＣコンバーター４３は、ポンプ１０の駆動部３０（圧電アクチュエーター３１など）に電力を供給する。また、ＤＣ−ＤＣコンバーター４３は、ポンプ１０の駆動部３０とは別の電力消費要素にも電力を供給する。具体的には、ＤＣ−ＤＣコンバーター４３は、通信部４６や、制御部４４や、不図示のクロック回路やメモリーなどにも電力を供給する。
【００２４】
制御部４４は、液体輸送装置１の制御を司るコントローラーである。後述するように、制御部４４は、駆動部３０に所定の駆動信号を出力することによって、所定の駆動モード（通常モード、低温モード）にてポンプ１０を駆動させることができる。
【００２５】
温度センサー４５は、温度を測定するための温度測定部である。温度センサー４５は、測定結果を制御部４４に出力する。後述するように、制御部４４は、温度センサー４５の測定結果に基づいて、ポンプ１０の駆動モード（通常モード、低温モード）を切り替えることになる。
【００２６】
通信部４６は、外部の装置との間で情報を送受信する通信回路である。例えば、通信部４６は、ブルートゥース（登録商標）などの近距離無線通信規格に沿った通信回路である。なお、通信部４６として汎用装置（汎用チップ）を用いた場合、制御部４４から独立して駆動可能であり、制御部４４の指令が無くても通信部４６が所定タイミングで通信を行うことがある。
【００２７】
＜液体輸送方法について＞
図３Ａは、ＤＣ−ＤＣコンバーター４３の出力電流の説明図である（但し、説明の便宜上、グラフの横軸（時間軸）の図中の長さは、時間の長さとは完全には一致していない）。ＤＣ−ＤＣコンバーター４３は、ポンプ１０と通信部４６に電力を供給している。図中のグラフには、通信部４６に供給される電流に相当する部分に網掛けが施されている。ポンプ１０の駆動時には、Ｘミリアンペアの電流がＤＣ−ＤＣコンバーター４３からポンプ１０に供給される。また、通信部４６の通信時には、Ｙミリアンペアの電流がＤＣ−ＤＣコンバーター４３から通信部４６に供給される。なお、ＤＣ−ＤＣコンバーター４３の出力電圧は、ここでは３．３Ｖである。
【００２８】
図中には、通常モードでポンプ１０を駆動させたときのＤＣ−ＤＣコンバーター４３の出力電流の時間変化が示されている。通常モードとは、単位時間当たりに所定の駆動量ずつポンプ１０を駆動させて、液体を輸送する輸送方式である。ここでは、制御部４４は、単位時間（繰り返し期間）を０．５秒とし、単位時間毎に２０カウント分のローター３２の回転量をエンコーダー３４が検出するようにポンプ１０を駆動させて、液体を輸送する。図に示すように、制御部４４は、単位時間（０．５秒）の間にローター３２を一定速度で回転させ続けるのではなく、エンコーダー３４が２０カウント分の回転量を検出するまでポンプ１０を駆動させ（ローター３２を回転させ）、その後、次の単位時間の開始までポンプ１０の駆動を一旦停止させている。これは、圧電アクチュエーター３１の接触部３１Ａの楕円振動周期が振動板の固有振動数で決まるため、圧電アクチュエーター３１の接触部３１Ａの楕円振動周期を任意に変更できないためである。
【００２９】
ポンプ１０の駆動時には、所定の電流量（Ｘミリアンペア）の駆動電流がＤＣ−ＤＣコンバーター４３からポンプ１０に供給されることになる。また、エンコーダー３４が２０カウント分の回転量を検出するまでの時間は、ここでは約５３ミリ秒である。つまり、ＤＣ−ＤＣコンバーター４３からポンプ１０にＸミリアンペア（３．３Ｖ）の電流が約５３ミリ秒間だけ通電されることが０．５秒おきに繰り返されることになる。
【００３０】
通信部４６の通信時には、所定の電流量（Ｙミリアンペア）の駆動電流がＤＣ−ＤＣコンバーター４３から通信部４６に供給されることになる。ここでは、通信時にＤＣ−ＤＣコンバーター４３から通信部４６に３ミリ秒間だけ電流が供給されるものとする。
通信部４６として汎用装置（汎用チップ）を用いた場合、制御部４４からの指令が無くても通信部４６が所定タイミングで通信を行うことがある。つまり、制御部４４は、通信部４６の電力消費タイミングを制御できない状態である。ここでは、通信部４６は、ポンプ１０の駆動開始と同じタイミングで３ミリ秒間の通信を行うものとする。なお、他のタイミングで通信部４６が通信することもあるが、通信部４６の電力消費タイミングを制御部４４が制御できないため、ここでは最悪のタイミングを想定している。通信時のＤＣ−ＤＣコンバーター４３の出力電流は、少なくともＸ＋Ｙミリアンペアとなる。
【００３１】
図３Ｂは、通常時の電池電圧の波形の説明図である。図３Ｃは、低温時の電池電圧の波形の説明図である。なお、電池電圧とは、ＤＣ−ＤＣコンバーター４３の入力側の電圧である。図中の点線は、ＤＣ−ＤＣコンバーター４３が３．３Ｖの出力電圧を保つのに必要な電圧値（許容値）を示している。
【００３２】
図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、ポンプ１０の駆動時に所定の電流量（Ｘミリアンペア）の駆動電流をＤＣ−ＤＣコンバーター４３からポンプ１０に出力し続けている間、電池電圧が降下する。また、図３Ｃに示すように、低温時には、ポンプ１０の駆動時における電池電圧の降下が顕著となる。これは、低温時に電池４２の電流供給能力が通常時よりも低下するためである。
【００３３】
更に通信時には、ＤＣ−ＤＣコンバーター４３が比較的大電流（少なくともＸ＋Ｙミリアンペア）を出力するため、ＤＣ−ＤＣコンバーター４３の入力側の電圧は大きく降下する。通信終了後には、ＤＣ−ＤＣコンバーター４３の出力電流は小さくなるため、電池電圧が若干回復する。但し、通信終了後に電池電圧が若干回復した後もポンプ１０の駆動が継続するため、通信終了後においてもポンプ１０の駆動中に電池電圧が降下することになる。
【００３４】
低温時には、図３Ｃに示すように、ポンプ１０の駆動時における電池電圧の降下が顕著となるため、通信終了後における電池電圧の回復量Ｖ１よりも、通信終了後のポンプ１０の駆動による電池電圧の降下量Ｖ２が大きくなることがある。この結果、低温時には、通信部４６の通信タイミングとポンプ１０の駆動タイミングとが重なったときの電池電圧が許容値以下にならなくても（言い換えるとＤＣ−ＤＣコンバーター４３がＸ＋Ｙミリアンペアを３ミリ秒間出力したときの電池電圧が許容値以下にならなくても）、低温時には、通信終了後に電池電圧が許容値以下になるおそれがある。電池電圧が許容値以下になってしまうと、ＤＣ−ＤＣコンバーター４３の出力電圧（３．３Ｖ）が降下し、この結果、制御部４４などのロジック回路の誤動作を招くおそれがある。
【００３５】
ところで、図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、ポンプ１０の駆動中における電池電圧の降下は、ポンプ１０の駆動を継続する時間（連続駆動時間、ここでは約５３ミリ秒）が長いほど、大きくなる。したがって、ポンプ１０の連続駆動時間を短縮すれば、電池電圧の降下を抑制できることになる。そこで、制御部４４は、温度センサー４５によって測定された温度が所定値よりも低くなったとき、次に説明する低温モードを実行する。
【００３６】
図４Ｂは、低温モード時のＤＣ−ＤＣコンバーター４３の出力電流の説明図である。図中のグラフには、通信部４６に供給される電流に相当する部分に網掛けが施されている。なお、比較のため、図４Ａに通常モード時のＤＣ−ＤＣコンバーター４３の出力電流の説明図を示している。図４Ａに示す通常モード時の出力電流は、図３Ａに示す出力電流と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００３７】
低温モードとは、温度センサー４５によって測定された温度が所定値よりも低くなったとき、通常モード時の単位時間（ここでは０．５秒）よりも短い時間毎に、通常モード時の駆動量（ここでは２０カウント分）よりも少ない駆動量ずつポンプ１０を駆動させて、液体を輸送する輸送方式である。具体的には、制御部４４は、低温モード時の単位時間（繰り返し時間）を０．１秒とし、温度センサー４５によって測定された温度が１０℃よりも低くなったとき、単位時間毎に４カウント分のローター３２の回転量をエンコーダー３４が検出するようにポンプ１０を駆動させて、液体を輸送する。制御部４４は、単位時間（低温モードでは０．１秒）の間にローター３２を一定速度で回転させ続けるのではなく、エンコーダー３４が４カウント分の回転量を検出するまでポンプ１０を駆動させ（ローター３２を回転させ）、その後、次の単位時間の開始までポンプ１０の駆動を一旦停止させている。
【００３８】
図５は、通常モード及び低温モードにおける電池電圧の降下量の概念説明図である。図中の左側のグラフに示すように、通常モードにてポンプ１０を駆動すると、ポンプ１０の駆動の継続時間（連続駆動時間）が長くなり、この結果、電圧降下量が大きくなる。これに対し、図中の右側のグラフに示すように、低温モードにてポンプ１０を駆動すると、ポンプ１０の連続駆動時間を短縮できる。具体的には、低温モードでは、制御部４４が４カウント分の駆動量ずつポンプ１０を駆動させるため、２０カウント分の駆動量でポンプ１０を駆動させる通常モードと比べて、ポンプ１０の連続駆動時間を短縮できる。これにより、低温モードにてポンプ１０を駆動すると、電池４２の電流供給能力が低下する低温時においても、ポンプ１０の駆動中における電池電圧の降下を抑制できる。
【００３９】
なお、低温モードには、制御部４４は、通常モード時の単位時間（０．５秒）においてポンプ１０の駆動と停止を５回繰り返すことによって、通常モード時の単位時間において通常モードと同じ駆動量（２０サイクル分）でポンプ１０を駆動している。つまり、低温モードでは、制御部４４は、通常モード時の１回分の駆動量（２０カウント分）を複数回に分割してポンプ１０を駆動している。このため、低温モードでは１回の駆動当たりの駆動量が４カウント分になり、通常モード時の駆動量（２０カウント）よりも少なくなるが、時間当たりの平均駆動量は通常モードと同程度である。
【００４０】
通信部４６の通信時には、通常モード時と同様に、所定の電流量（Ｙミリアンペア）の駆動電流がＤＣ−ＤＣコンバーター４３から通信部４６に３ミリ秒間だけ供給されることになる。そして、通信部４６の通信タイミングがポンプ１０の駆動タイミングと重なってしまうと、ＤＣ−ＤＣコンバーター４３は、通常モードと同様に、比較的大電流を出力することになる。但し、低温モードでは、通常モードと比べると、通信終了後のポンプ１０の駆動時間が短いため、通信終了後の電池電圧の降下量（図３ＣのＶ２に相当）が小さくて済む。このため、低温モードでは、通信終了後における電池電圧の回復量（図３ＣのＶ１に相当）の方が、通信終了後のポンプ１０の駆動による電池電圧の降下量（図３ＣのＶ２に相当）よりも大きくなりやすい。したがって、通信部４６の通信タイミングとポンプ１０の駆動タイミングとが重なったときの電池電圧が許容値以下にならないように設計されていれば、低温モードを行うことによって、通信終了後のポンプ１０の駆動によって電池電圧が許容値以下になることを抑制できる。この結果、ＤＣ−ＤＣコンバーター４３の出力電圧（３．３Ｖ）を維持しやすくなり、制御部４４などのロジック回路の誤動作を抑制できる。
【００４１】
なお、低温モードは通常モードと比べると効率が悪いため、制御部４４は、低温でない場合には、低温モードではなく、通常モードを実行する。低温モードの効率が悪い理由は、ローター３２の加速（停止状態のローター３２を回転状態にすること）を小刻みに繰り返すためである。また、停止状態では圧電アクチュエーター３１の振動体の接触部３１Ａがローター３２に固着したような状態になるため、駆動開始時の振動体の共振周波数が定常振動時の共振周波数と若干異なり、駆動信号の印加開始からローター３２が回転状態に達するまでに時間を要することからも、低温モードは通常モードよりも効率が悪いと考えられる。このため、ローター３２を所定の回転量で回転させる場合、低温モードよりも通常モードの方が、電力の消費が少なくて済むことになる。
【００４２】
上記の説明の通り、本実施形態では、制御部４４は、通常モード（第１モード）と低温モード（第２モード）とによってポンプ１０の駆動を制御することができる。制御部４４は、温度センサー４５によって測定された温度が所定値よりも低くなったときに、低温モードによる輸送方法を実行する。この低温モードでは、制御部４４は、通常モード時の単位時間（ここでは０．５秒）よりも短い時間毎に、通常モード時の駆動量（ここでは２０カウント分）よりも少ない駆動量ずつポンプ１０を駆動させて、液体を輸送する。これにより、ポンプ１０の連続駆動時間を短縮できるため、電池４２の電流供給能力が低下する低温時においても、ポンプ１０の駆動中における電池電圧の降下を抑制できる（図５参照）。
【００４３】
また、本実施形態では、液体輸送装置１は、昇圧回路であるＤＣ−ＤＣコンバーター４３を有し、ＤＣ−ＤＣコンバーター４３を介してポンプ１０に電力が供給されている。このような構成では、電池電圧が許容値以下になるとＤＣ−ＤＣコンバーター４３から供給される電圧を３．３Ｖに保てなくなるが、本実施形態では、低温時には低温モードによる液体輸送が行われるため、電池電圧が許容値以下になることを抑制できるので、ＤＣ−ＤＣコンバーター４３の出力電圧を所定電圧（３．３Ｖ）に保つことができる。
【００４４】
また、本実施形態では、液体輸送装置１は、ポンプ１０とは別の電力消費要素として通信部４６を備えており、通信部４６は、制御部４４から独立して通信可能であり、制御部４４からの指令が無くても通信部４６が通信を行うことがある。このような場合、通信部４６の通信タイミングがポンプ１０の駆動タイミングと重なると、ＤＣ−ＤＣコンバーター４３の入力側の電圧は大きく降下し、通信終了後に電池電圧が若干回復してもポンプ１０の駆動が継続していると電池電圧が降下する（図３Ｂ及び図３Ｃ参照）。そして、低温時には、図３Ｃに示すように、通信終了後における電池電圧の回復量Ｖ１よりも、通信終了後のポンプ１０の駆動による電池電圧の降下量Ｖ２が大きくなり、この場合、電池電圧が許容値以下になるおそれがある。但し、本実施形態では、低温時には低温モードによる液体輸送が行われるため、通信終了後のポンプ１０の駆動時間が短くなるので、通信終了後の電池電圧の降下量（図３ＣのＶ２に相当）が小さくて済む。したがって、通信部４６の通信タイミングとポンプ１０の駆動タイミングとが重なったときの電池電圧が許容値以下にならないように設計されていれば、低温モードを行うことによって、通信終了後のポンプ１０の駆動によって電池電圧が許容値以下になることを抑制できる。
【００４５】
＝＝＝第２実施形態＝＝＝
前述の第１実施形態では、通常モード時の単位時間を０．５秒としていた。但し、通常モード時の単位時間は、他の時間でも良い。また、前述の第１実施形態では、低温モードが１種類であったが、低温モードが２種類以上でも良い。
【００４６】
図６Ａ〜図６Ｃは、第２実施形態のＤＣ−ＤＣコンバーター４３の出力電流の説明図である。図６Ａは、通常モード時のＤＣ−ＤＣコンバーター４３の出力電流の説明図である。図６Ｂは、低温モード時のＤＣ−ＤＣコンバーター４３の出力電流の説明図である。図６Ｃは、極低温モード時のＤＣ−ＤＣコンバーター４３の出力電流の説明図である。
【００４７】
制御部４４は、温度センサー４５によって測定された温度が第１閾値Ｔ１（例えば１０℃）よりも低くなったとき、通常モード時の単位時間（ここでは２秒）よりも短い０．５秒毎に、通常モード時の駆動量（ここでは８０カウント分）よりも少ない２０カウント分の駆動量ずつポンプ１０を駆動させて、液体を輸送する（図６Ｂ参照：低温モード）。  
また、制御部４４は、温度センサー４５によって測定された温度が第２閾値Ｔ２（例えば５℃：Ｔ２＜Ｔ１）よりも低くなったとき、通常モード時の単位時間（ここでは２秒）よりも短い０．１秒毎に、通常モード時の駆動量（ここでは８０カウント分）よりも少ない４カウント分の駆動量ずつポンプ１０を駆動させて、液体を輸送する（図６Ｃ参照：極低温モード）。
【００４８】
第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、低温モード時及び極低温モード時にはポンプ１０の連続駆動時間を短縮できるため、電池４２の電流供給能力が低下する低温時においても、ポンプ１０の駆動中における電池電圧の降下を抑制できる。
【００４９】
更に第２実施形態では、温度センサー４５によって測定された温度が、第１閾値Ｔ１よりも低い温度である第２閾値Ｔ２よりも低くなったときに、極低温モードによる輸送方法が行われることになる。この極低温モードでは、制御部４４は、低温モード時の単位時間（ここでは０．５秒）よりも短い時間毎に、低温モード時の駆動量（ここでは２０カウント分）よりも少ない駆動量ずつポンプ１０を駆動させて、液体を輸送する。このため、電池４２の電流供給能力が更に低下する極低温時においても、ポンプ１０の駆動中における電池電圧の降下を抑制できる。
【００５０】
＝＝＝第３実施形態＝＝＝
図７は、カム２３の回転量と、累積輸送量との関係のグラフである。このグラフは、カム２３の或る位置（基準位置）を０度とし、基準位置からのカム２３の回転量に対する液体の輸送量の累積を測定したものである。
【００５１】
ここでは、カム２３が０度から６０度まで回転するまでの間（以下、「輸送期間」という）では、輸送量は、回転角にほぼ比例している。この輸送期間では、第１フィンガー２２−１から順にチューブ２１を閉塞させて、液体が輸送されている状態になる。
カム２３が６０度から８０度まで回転する間（以下、「定常期間」という）では、累積輸送量は変化していない。この定常期間では、第７フィンガー２２−７（複数のフィンガー２２のうちの最下流側のフィンガー２２）がチューブ２１を閉塞させ続けている状態になる。
カム２３が８０度から８５度まで回転するまでの間（以下、「逆流期間」という）では、累積輸送量が減少している。つまり、逆流期間では、液体がチューブ２１を逆流していることになる。
【００５２】
図８Ａ及び図８Ｂは、逆流期間における液体の逆流の説明図である。本来であればチューブ２１は円弧状に配置されているが、ここでは便宜上、チューブ２１を直線状に配置している。
【００５３】
カム２３が回転することによって、第７フィンガー２２−７がチューブ２１を閉塞した状態（図８Ａ参照）からチューブ２１を開放した状態（図８Ｂ参照）に移行する。このとき、図８Ｂの斜線部に示す容量（正確には、図８Ｂの斜線部の容量から図８Ａの斜線部の容量を引いた容量）の分だけ、液体が逆流することになる。
【００５４】
なお、カム２３が８５度から９０度まで回転するまでの間（以下、「復帰期間」という）では、逆流分に相当する量の液体が輸送される。なお、基準位置である０度は、復帰期間後のカム２３の位置としている。カム２３の９０度分の回転を１サイクルとし、基準位置から９０度回転した位置を次のサイクルの新たな基準位置とすると、各サイクルにおいて上記の輸送期間・定常期間・逆流期間・復帰期間があることになる。カム２３を１サイクル分回転させた場合には、カム２３の回転開始位置に関わらず、ほぼ等量（約１．５μＬ）にて液体が輸送されることになる。カム２３には４つの突起部２３Ａが設けられているため、カム２３の９０度分の回転が１サイクルとなる。
【００５５】
上記の通り、カム２３を回転させたときに、カム２３の回転量に応じた量の液体が輸送される場合と、液体が輸送されない場合と、液体が逆流する場合とがあることになる。この結果、図７に示すように、カム２３の回転量に対する液体の輸送量は、カム２３の回転位置に応じて異なることになる。例えば、カム２３を４５度回転させて液体を輸送する場合であっても、基準位置である０度から４５度まで回転させたときの輸送量（約１．２μＬ）と、４５度から９０度まで回転させたときの輸送量（約０．３μＬ）とでは、異なることになる。
【００５６】
そこで、制御部４４は、輸送期間（カム２３が基準位置０度から６０度までの間）においては通常通りにローター３２を所定角度ずつ回転させて、液体を輸送する。但し、輸送期間を終えてカム２３の回転位置が６０度に達したとき、制御部４４は、次の輸送期間に達するまで、ローター３２を回転させる。つまり、カム２３の回転位置が６０度に達したとき、制御部４４は、カム２３の回転位置が９０度（次のサイクルの基準位置）になるまでスキップさせるように、カム２３を連続駆動させる。これにより、制御部４４は、定常期間・逆流期間・復帰期間をスキップさせるように、カム２３を駆動できる。このように定常期間・逆流期間・復帰期間をスキップさせるようにカム２３を駆動させることを「スキップ駆動」と呼ぶ。スキップ駆動を行うことにより、時間当たりの液体の輸送量を一定にできるため、高精度に液体を輸送できる。
【００５７】
一方、スキップ駆動では、カム２３の回転位置が６０度から９０度になるまでカム２３を連続駆動する必要があるため、電流供給能力の低い電池４２に高い負荷がかかる。また、スキップ駆動ではポンプ１０の連続駆動時間が長くなる。このため、低温時にスキップ駆動を行うと、電池電圧の降下が大きくなることが予想される。
【００５８】
そこで、第３実施形態では、制御部４４は、通常モードを行う場合にのみステップ駆動を行うこととし、温度センサー４５によって測定された温度が所定値よりも低くなって低温モードを行う場合には、スキップ駆動を行わないこととしている。これにより、通常モード時には高精度に液体を輸送できるとともに、低温モード時には電池電圧の降下を抑制することができる。
【００５９】
＝＝＝第４実施形態＝＝＝
既に説明したように、電池４２は、低温時に電流供給能力が低下する。そこで、第４実施形態では、電池４２を収容する電池ホルダ４１は、電池４２を断熱するための断熱材を有している。言い換えると、電池４２が、電池ホルダ４１の断熱材の内部に収容されており、断熱材によって外部から断熱されている。これにより、液体輸送装置１の外部環境が低温下であっても電池４２の温度が低下しにくくなるとともに、電池４２の使用時の発熱によって電池４２が保温されやすくなる。このため、電池４２の温度低下を抑制でき、電池４２の電流供給能力を維持できる。
【００６０】
このように断熱材に電池４２を収容した場合には、前述の温度センサー４５も電池４２とともに断熱材に収容することが望ましい。これにより、温度センサー４５は電池４２の温度を精度良く測定できるため、制御部４４は、電池４２の電流供給能力に応じて通常モードと低温モードとを適切に切り替えることができる。
【００６１】
＝＝＝第５実施形態＝＝＝
前述の実施形態では、液体輸送装置１が１つのＤＣ−ＤＣコンバーター４３を備えており、共通のＤＣ−ＤＣコンバーター４３からポンプ１０と通信部４６（及び制御部４４）に電力が供給されている。但し、液体輸送装置１は、このような構成に限られるものではない。
【００６２】
図９は、第５実施形態の液体輸送装置１のブロック図である。第５実施形態では、液体輸送装置１が２つのＤＣ−ＤＣコンバーター４３（４３Ａ，４３Ｂ）を備えている。いずれのＤＣ−ＤＣコンバーター４３（４３Ａ，４３Ｂ）とも、１．５Ｖの電源電圧（電池電圧）を昇圧している。一方のＤＣ−ＤＣコンバーター４３Ａはポンプ１０に電力を供給し、他方のＤＣ−ＤＣコンバーター４３Ｂは通信部４６（及び制御部４４）に電力を供給している。なお、２つのＤＣ−ＤＣコンバーター４３の出力電圧は互いに異なっている。
【００６３】
第５実施形態においても、制御部４４は、温度センサー４５によって測定された温度が所定値よりも低くなったときに、低温モードによる輸送方法を実行することが望ましい。これにより、電池４２の電流供給能力が低下する低温時においても、ポンプ１０の駆動中における電池電圧の降下を抑制できる。
【００６４】
また、第５実施形態においても、通信部４６の通信タイミングがポンプ１０の駆動タイミングと重なると、ＤＣ−ＤＣコンバーター４３（４３Ａ，４３Ｂ）の入力側の電圧（電池電圧）は大きく降下する。また、通信終了後に電池電圧が若干回復してもポンプ１０の駆動が継続していると電池電圧が降下する（図３Ｂ及び図３Ｃ参照）。そして、第５実施形態においても、低温時には、図３Ｃの場合と同様に、通信終了後における電池電圧の回復量Ｖ１よりも、通信終了後のポンプ１０の駆動による電池電圧の降下量Ｖ２が大きくなりやすく、この場合、電池電圧が許容値以下になるおそれがある。但し、第５実施形態においても、低温時には低温モードによる液体輸送が行われるため、通信終了後のポンプ１０の駆動時間が短くなるので、通信終了後の電池電圧の降下量（図３ＣのＶ２に相当）が小さくて済む。したがって、第５実施形態においても、通信部４６の通信タイミングとポンプ１０の駆動タイミングとが重なったときの電池電圧が許容値以下にならないように設計されていれば、低温モードを行うことによって、通信終了後のポンプ１０の駆動によって電池電圧が許容値以下になることを抑制できる。
【００６５】
＝＝＝その他＝＝＝
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。
【００６６】
＜液体輸送装置１について＞
前述の液体輸送装置１は、いわゆるインスリンポンプであった。但し、液体輸送装置１はインスリンポンプに限られるものではない。また、液体輸送装置１は、生体に液体を注入する装置でなくてもよく、液体を輸送する装置であればよい。
【００６７】
＜ポンプ１０について＞
前述のポンプ１０は、カム２３がフィンガー２２を順次押すことによって、チューブ２１を圧搾させて液体を輸送していた。但し、ポンプ１０は、チューブ２１を圧搾させて液体を輸送するものに限られるものではなく、他の駆動方式によって液体を輸送するものであっても良い。
【符号の説明】
【００６８】
１  液体輸送装置、１０  ポンプ、
１１  液体貯留部、１２  カテーテル、
２０  ポンプ機構、２１  チューブ、
２２  フィンガー、２２Ａ  軸部、２２Ｂ  押圧部、
２３  カム、２３Ａ  突起部、
３０  駆動部、３１  圧電アクチュエーター、３１Ａ  接触部、
３２  ローター、３３  減速伝達機構、３４  エンコーダー、
４１  電池ホルダ（電池収容部）、４２  電池、
４３  ＤＣ−ＤＣコンバーター（昇圧回路）
４４  制御部、４５  温度センサー（温度測定部）、
４６  通信部（別の電力消費要素）
【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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【図６】
2016133006.tif 000008
【図７】
2016133006.tif 000009
【図８】
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【図９】
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