JPH07116251A - 輸液装置 - Google Patents

輸液装置

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Publication number
JPH07116251A
JPH07116251A JP5263362A JP26336293A JPH07116251A JP H07116251 A JPH07116251 A JP H07116251A JP 5263362 A JP5263362 A JP 5263362A JP 26336293 A JP26336293 A JP 26336293A JP H07116251 A JPH07116251 A JP H07116251A
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JP
Japan
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fingers
finger
tube
infusion
motor
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JP5263362A
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English (en)
Inventor
Toshio Furukawa
登志夫 古川
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 リニアペリスタルティック方式の輸液装置に
おいて、カム10に設けられ輸液チューブ3を押圧する
フィンガー4の位置を上流側から#1,#2・・・#
(N−1),#Nとしたとき、端に設置されたフィンガ
ー#1、#2間もしくは#(N−1)、#2間の位相差
を、次の隣り合う#2、#3間・・・#(N−2)、#
(N−1)間の位相差より大きくするものである。 【効果】 位相差が同じ状態におけるフィンガーで囲ま
れる容積より、位相差を変えたフィンガーで囲まれた容
積の方が増加できる。従って輸液作動部の1周期当りの
送液流量を増加でき、同じ流量を送液するのに、輸液作
動部(モータ)の回転数を減少でき、ひいてはモータを
駆動する電流を減少でき、電源部を小型化できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、患者に治療用薬液を注
入するための輸液ポンプのような、チューブを順次押さ
えて液を送る輸液装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の輸液装置は、図1,図2(本発明
による輸液装置も同様である)に示す扉1を有する本体
と、その扉1で覆われる壁部2に輸液チューブ3を装着
し、扉2を閉めた状態で、複数のフィンガー4から構成
される輸液作動部5により、輸液チューブ3の一部を輸
液方向に順次扉に押しつけて輸液チューブ3内の薬液を
輸送するようにした輸液装置は、一般にリニアペリスタ
ルティック方式と呼ばれており、壁部2に輸液チューブ
3を装着する溝6と、フィンガーで構成された輸液作動
部5があり、この輸液作動部5に対向して扉1にはスプ
リング7でフィンガー4に対して押しつけられたプレッ
シャープレート8がある。次に、リニアペリスタルティ
ック方式の送液部の動作原理を説明すると、 ○ モータで回転するシャフト9に対し2mm偏心させ
たカム10が取りつけられ、このカム10が回転するこ
とにより、カム10に対応したフィンガー4は4mmの
往復運動をする、 ○ プレッシャープレート8はスプリング7により強い
圧で基準面に押しつけられており、カム10が上死点に
達する時、チューブ3はフィンガー5とプレッシャープ
レート8で挟まれ閉塞する、 ○ そしてカム10が下死点に達することによりフィン
ガー4は、チューブ3を閉塞状態から最大限に解放す
る、 ○ この例では8本のフィンガー4が取りつけられてお
り、上記の様に作動するカム10がシャフト9に45°
(360°÷8)ずつずれて固定されている( 偏心
角:45°)、 ○ そのカム10にそれぞれフィンガー4を対応させ、
シャフト9が回転することにより、#1〜#8のフィン
ガー4が順次チューブを閉塞し、チューブ3内の薬液を
吐出する、等である。
【0003】以上のようにして液を送り出すことがで
き、隣合うフィンガー4間の偏心角の位相は同一になっ
ている。また、この例で使用されるチューブ3の直径は
約3mmであり、フィンガー4が下死点に達したとき、
フィンガー4は基準面から4mmの距離にあり、チュー
ブ3を完全に開放できる。また、両端のフィンガー#
1,#8の移動距離は、他のフィンガー#2〜#7と同
じで(4mm)、チューブ3を押さえる幅も他のフィン
ガー#2〜#7と同じである。
【0004】また、特公平4−74027公報には、長
時間輸液した場合の送液速度補正方法として、送液速度
と、経過時間の関数として、送液速度の補正式を導き、
一定時間毎に送液速度を補正する方式や、あらかじめ、
チューブの疲労を考慮して、各フィンガーがチューブを
閉塞する位置から、チューブを閉塞状態から最大限に開
放する位置までの距離が、チューブ直径より短く、長時
間輸液した場合の流量変化を少なくした装置が提案され
ている。
【0005】また、従来のフィンガー4はプレッシャー
プレート8をバネ7で押しており、プレッシャープレー
ト8に加わる圧力分布は図20に示すように、プレッシ
ャープレート8の端で少なく、中心部で大きくなってい
る。また、フィンガー4がチューブ3を閉塞させると
き、プレッシャープレート8の圧力がフィンガー4に加
わり、フィンガー4を動作させるモータの駆動トルクは
プレッシャープレート8の圧力に比例しているため、プ
レッシャープレート8の中心付近を押す#3,#4のフ
ィンガー4がチューブ3を押すときは、フィンガー4は
チューブ3を大きな力で押さねばならず、モータの駆動
トルクが増大する原因となっている。このため、図7
(本発明による輸液装置も同様である)に示すフィンガ
ーを2個のフィンガー4A,4Bに分ける方法が提案さ
れており、2個に分けて駆動する場合、各フィンガー4
Bのばね11の圧力をほば同じにすることで、チューブ
3を押す圧力分布を一様にでき、ばね圧を図15に示す
プレッシャープレート8を押す一番低い圧力P1 にすれ
ば、プレッシャープレート8の後からばね7で押すより
も各フィンガー4Bに設置するばね11の圧力を低くで
き、駆動系の電力を低下することができる。
【0006】また、特公平3−70501公報には、モ
ータが回転し、フィンガー#1〜#Nが1回チューブ3
を押す事による、輸液作動部5の1周期動作中の送液流
量の制御方法として、中心部の2本のフィンガーを同一
位相で押し、常に薬液の吐出量を増加させ、薬液の逆流
現象を防止するようにしたものが提案されている。
【0007】輸液装置においては、主に電池駆動時の消
費電流を下げるため、モータに印加するモータ駆動電流
を徐々に低下させ、脱調現象(モータトルクが不足し、
パルス入力してもモータが空回りする現象)の検出後、
モータ駆動電流を増加させ、モータ駆動に必要最低限の
電流で動作させている。また、ソフト上で、他の処理に
おいてプログラムの処理時間が長くなり、ステッピング
モータにパルスを入力するタイミングがずれ、脱調現象
が発生することがある。脱調によるモータの不足回転分
を補正する方法として、プログラム上の問題で脱調が発
生した場合は、ソフト上でモータに印加したパルス数を
計数し、輸液予定量の輸液終了後、不足パルス分をモー
タへ出力して輸液することで不足分を補正する方法が提
案されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】フィンガー4でチュー
ブを押すようにしたリニアペリスタルティック方式の輸
液装置では、両端のフィンガー#1,#8がチューブ3
を押さえて閉塞させたときに、他のフィンガー#2〜#
7で囲まれる容積Aが、フィンガー#1〜#8が順次チ
ューブ3を押し、輸液作動部5が1周期の期間に送液で
きる輸液量である。この1周期間に送り出す輸液量を増
加させるためには、フィンガー4がチューブ3を押す部
分の幅d1・・・d8を大きくすることで、フィンガー
#1から#8までの長さdtを長くし、フィンガー4が
チューブ3を囲む容積Aを大きくする。もしくは、カム
10の偏心を大きくしてフィンガー4の軸方向の移動距
離を長くして、フィンガー4がチューブ3を囲む容積A
を大きくする等が考えられる。
【0009】フィンガー4の幅を大きくして輸液量を増
やす場合、輸液作動部5の長さdが長くなり、装置を小
型化出来ない。また、フィンガー4の幅を増やすと、チ
ューブ3を閉塞する面積が増加し、チューブ3を閉塞す
るためにフィンガー4に加える力を増加させる必要があ
る。例えば、フィンガー4の幅(面積)が2倍になれ
ば、加える力を2倍にする必要があり、輸液作動部を駆
動するモータの駆動トルクが増加し、モータに流す電流
が増え、装置の電源部が大きくなる等の課題がある。
【0010】輸液装置においては、薬液が上から自然落
下で自由に流れ出さないよう、どれかのフィンガー4が
常にチューブ3を閉塞するようになっている。8本フィ
ンガーで隣り合うカム10の位相差が45度の装置で
は、カム10が回転し、フィンガー#6の位相が67.
5度(90−45/2)の時点で、隣のフィンガー#5
(位相:112.5度)とチューブ3を押す位置が同じ
になり、更に回転が進むと、フィンガー#6は更にチュ
ーブ3を押し、隣のフィンガー#5はチューブ3から離
れる。位相が67.5度から45度進み、112.5度
になったとき、フィンガー#6と、もう一方の隣のフィ
ンガー#7はチューブ3を押す位置が同じになり、常に
チューブ3を閉塞させるためには、67.5度から11
2.5度の位相においてチューブ3を閉塞する必要があ
る。
【0011】フィンガー4の軸(上下)方向の移動距離
を長くして輸液量を増加させる場合、従来の2倍の移動
距離にすると、67.5度から112.5度の位相にお
いてフィンガー4が移動する距離が2倍になり、フィン
ガー4がチューブ3を閉塞した後、プレッシャープレー
ト8を従来の2倍押す。このため、プレッシャープレー
ト8の後のスプリング7を従来の2倍圧縮することにな
り、従来よりも大きい力でフィンガー4を駆動する必要
があり、輸液作動部5を駆動するモータの駆動トルクが
増加し、モータに流す電流が増え、装置の電源部が大き
くなる等の問題が発生する。
【0012】従来の輸液装置では、長時間チューブ3を
フィンガー4で押すと、チューブ3は徐々に偏平にな
り、単位時間当りの送液流量が変化してくる。このた
め、長時間輸液した場合の送液速度補正方法として、送
液速度と、経過時間の関数として、送液速度の補正式を
導き、一定時間毎に送液速度を補正する方式や、あらか
じめ、チューブ3の疲労を考慮して、各フィンガー4が
チューブ3を閉塞する位置から、チューブ3を閉塞状態
から最大限に開放する位置までの距離をチューブ直径よ
り短くし、長時間輸液した場合の流量変化を少なくした
装置が提案されているが送液速度補正を行う場合は、チ
ューブ3のばらつきにより、チューブ個々の疲労度合い
が異なり、同じストレスに対する偏平化率が異なるた
め、チューブ内容積の変化率が異なり、チューブ3のば
らつきが流量誤差となる。また、フィンガー4の移動距
離を短くし、チューブ3の疲労を考慮して、各フィンガ
ー4がチューブ3を閉塞する位置から、チューブ3を閉
塞状態から最大限に開放する位置までの距離をチューブ
直径より短くした場合、フィンガー4の軸方向の移動距
離が短くなり、フィンガー4がチューブ3を囲む容積A
が少なくなり、輸液作動部の1周期間に送液する流量が
減少する。このため、フィンガー4の移動距離が短くな
いものと比べ、同じ流量を送液するのに、輸液作動部の
回転数を上げる必要がある。回転数を上げるために、輸
液作動部を駆動する電流が増加し、電源部が大型化し、
装置が大型化する等の問題が発生する。
【0013】また、輸液作動部5が1周期の期間に送液
できる輸液量は、上記のように両端のフィンガー#1,
#8がチューブ3を押さえて閉塞させたときに、他のフ
ィンガー#2〜#7で囲まれる容積Aであり、両端のフ
ィンガー#1,#8の軸(上下)方向の移動距離や、両
端のフィンガー#1,#8のチューブ3を押す幅d1,
d8は、輸液作動部5が1周期間に送液できる輸液量の
大小に関係しない。従来の両端のフィンガー#1,#8
は、軸方向の移動距離が他のフィンガー#2〜#7と同
じであり、チューブ閉塞時のモータの駆動トルクが、他
のフィンガー#2〜#7によるチューブ閉塞時の駆動ト
ルクと同じになり、両端のフィンガー駆動時の消費電流
を低下できず、低消費電流、装置の小型化等の妨げにな
っていた。
【0014】また、輸液装置においては、薬液が上から
自然落下で自由に流れ出さないよう、どれかのフィンガ
ー4が常にチューブ3を閉塞するようになっており、隣
り合うフィンガーの位相差が大きくなった場合、例えば
フィンガー#8と#1間が20度、フィンガー#1と#
2間が120度、フィンガー#2と#3間が20度の
時、カム10が回転し、フィンガー#1の位相が30度
(90−120/2)の時点で、他方の端のフィンガー
#8(位相:100度(90+20/2))とチューブ
3を押す位置が同じになり、更に回転が進むと、フィン
ガー#1は更にチューブ3を押し、フィンガー#8はチ
ューブ3から離れる。位相が30度から120度進み、
150度になったとき、フィンガー#1と、隣のフィン
ガー#2はチューブを押す位置が同じになり、フィンガ
ー#1が常にチューブを閉塞させる為には、30度から
150度まで120度の位相期間においてチューブ3を
閉塞する必要がある。図21に示すように、チューブ閉
塞時の位相期間(t)がtA→tB →tC と大きくなる
に従って、チューブ閉塞期間のフィンガー4の移動距離
(L)もLA →LB →LC と長くなり、フィンガー4が
チューブを閉塞した後、プレッシャープレート8を押す
距離が従来より長くなる。このため、プレッシャープレ
ート8の後のスプリング7を従来より圧縮することにな
り、フィンガー#1駆動時のトルクが増え、駆動トルク
を増加させるために消費電流が増えるという問題があっ
た。
【0015】また、両端のフィンガー#1,#8がチュ
ーブ3を押す幅が他のフィンガー#2〜#7と同じで、
両端のフィンガー#1,#8は必要以上にチューブ3を
押さえ、チューブ3を押さえるのに他のフィンガー#2
〜#7と同じトルクが必要であり、両端のフィンガー駆
動時の消費電流を低下できず、低消費電流、装置の小型
化等の妨げになっていた。また、両端のフィンガー#
1,#8の幅が他のフィンガーと同じであった為、幅を
短くすれば出来るはずの小型化が出来ていなかった。
【0016】また、フィンガー4を2個のフィンガー4
A,4Bに分けて駆動する場合も、従来は、両端のフィ
ンガーの幅及び、上下方向の移動距離が他のフィンガー
と同じであるため、各フィンガーのばね圧がほぼ同じ
で、チューブ3を押す圧力分布が一様になり、両端のフ
ィンガーの駆動トルクが、他のフィンガーの駆動トルク
と同じになり、両端のフィンガー駆動時の消費電流を低
下できず、低消費電流、装置の小型化等の妨げになって
いた。
【0017】また、モータが回転し、フィンガー#1〜
#Nが1回チューブを押すことによる、輸液作動部5の
1周期動作中の送液流量の制御方法として、中心部の2
本のフィンガーを同一位相で押し、常に薬液の吐出量を
増加させ、薬液の逆流現象を防止するようにしたものが
提案されている。2本のフィンガーを同一位相で駆動す
れば、フィンガーの幅を2倍にすることになり、上述し
たように、フィンガー4の幅を2倍にしてチューブを閉
塞すれば、チューブ3を閉塞する面積が2倍に増加し、
チューブ3を閉塞するためにフィンガー4に加える力を
2倍にする必要があり、輸液作動部5を駆動するモータ
の駆動トルクが増加し、モータに流す電流が増え、装置
の電源部が大きくなる等の問題がある。また、2本のフ
ィンガー4を同一位相で駆動することは、1本のフィン
ガー4で駆動するのに比べて部品点数が多くなり、コス
トアップとなる。
【0018】各フィンガー4の幅が異なったり、移動距
離が異なる場合、輸液作動部5の中心に近い部分ではフ
ィンガー4がプレッシャープレート8を押す圧が高くな
るため、この部分でフィンガー4の幅が広くなると、幅
に比例して押し圧が増加するため、フィンガー4は大き
な力でプレッシャープレート8を押すことになり、駆動
トルクが増加し、消費電流も増加する。
【0019】輸液装置においては、主に電池駆動時の消
費電流を下げるため、モータに印加するモータ駆動電流
を徐々に低下させ、脱調現象の検出後、モータ駆動電流
を復帰させ、モータ駆動に必要最低限の電流で動作させ
ている。また、ソフト上の他の処理においてプログラム
の処理時間が長くなり、ステッピングモータにパルスを
入力するタイミングがずれ、脱調現象が発生することが
ある。脱調によるモータの不足回転分を補正する方法と
して、プログラム上の問題で脱調が発生した場合は、ソ
フト上でモータに印加したパルス数を計数し、輸液予定
量の輸液終了後、不足パルス分をモータへ出力して輸液
することで不足分を補正する方法が提案されており、機
械的にモータが脱調した場合、従来の装置では、モータ
駆動電流を制御して、モータ駆動電流の最適化を頻繁に
行わなかったため、脱調現象があまり起こらず、脱調に
よる輸液流量誤差が大きな問題にならなかった。
【0020】輸液に使用されるチューブ3はフィンガー
4で何度も押されることによって、徐々に硬度が低下し
柔らかくなる。これによってモータ駆動に必要なトルク
も徐々に低下する。また、現在の市場においては、より
軽量小型化が求められており、頻繁にモータ電流の最適
化を行い、消費電流低下による電源部の小型化をする必
要があり、機械的な脱調による輸液流量誤差が累積され
ることによって、誤差が大きくなる問題がある。
【0021】また、0.1ml/Hrのような低流量速
度で注入する薬剤には、流量速度を高精度で制御する必
要のあるものが多いが、機械的な脱調による流量誤差
や、脱調による送液速度の変化が、流量速度や注入流量
の精度を低下させる原因となっている。また、1回転に
1回程度の位置検出では、脱調による誤差を補正するの
に1時間かかることもあり、より細かな制御をする必要
がある。
【0022】また、短期間に脱調による流量誤差を補正
すれば、流量速度が変化し、安定した注入が行えない等
の問題があり、流量速度を安定させる為に、所定時間内
に脱調による誤差を補正するようにすれば、途中で輸液
動作を停止したときに、注入流量に誤差が発生する等の
問題がある。
【0023】
【課題を解決するための手段】上記従来の輸液装置の課
題を解決するため、扉を有する本体と、その扉で覆われ
る壁部に輸液チューブを装着し、扉を閉めた状態で、複
数のフィンガーから構成される輸液作動部により、輸液
チューブの一部を輸液方向に順次扉に押しつけて輸液チ
ューブ内の薬液を輸送するようにした輸液装置であっ
て、押しつけるフィンガーの位置を上流から順にフィン
ガー#1、フィンガー#2、・・・フィンガー#(N−
1)、フィンガー#Nとしたとき、端に設置されたフィ
ンガー#1、#2間もしくは、フィンガー#(N−
1)、#N間の2本のフィンガーの位相差、もしくはフ
ィンガー#1、#2間とフィンガー#(N−1)、#N
間の両方の、2本のフィンガーの位相差が他の隣り合う
フィンガー#2、#3間・・・フィンガー#(N−
2)、#(N−1)間の位相差より大きくするものであ
る。
【0024】また、上記輸液装置において、両端に位置
するフィンガー#1もしくはフィンガー#Nもしくはそ
の両方のフィンガーがチューブを最大限に閉塞させる位
置から、チューブを最大限に開放する位置までの距離
(フィンガーの移動距離)が他のフィンガーの移動距離
より短くするものである。
【0025】また、扉を有する本体と、その扉で覆われ
る壁部に輸液チューブを装着し、扉を閉めた状態で、複
数のフィンガーから構成される輸液作動部により、輸液
チューブの一部を輸液方向に順次扉に押しつけて輸液チ
ューブ内の薬液を輸送するようにした輸液装置であっ
て、押しつけるフィンガーの位置を上流から順にフィン
ガー#1、フィンガー#2、・・・フィンガー#(N−
1)、フィンガー#Nとしたとき、両端に位置するフィ
ンガー#1もしくはフィンガー#N、もしくはこの両方
のフィンガーのチューブを押さえる幅が他のフィンガー
のチューブを押さえる幅より短くするものである。
【0026】また、上記輸液装置において、フィンガー
がカムの動きを伝えるカム側フィンガー部と、チューブ
を押さえるチューブ側フィンガー部の2個に分かれ、両
フィンガー部間にばねを介在して設置し、フィンガー#
1もしくはフィンガー#Nもしくはその両方のフィンガ
ーに設置されているばねのばね圧が他のフィンガーに設
置されているばねのばね圧より弱くするものである。
【0027】扉を有する本体と、その扉で覆われる壁部
に輸液チューブを装着し、扉を閉めた状態で、複数のフ
ィンガーから構成される輸液作動部により、輸液チュー
ブの一部を輸液方向に順次扉に押しつけて輸液チューブ
内の薬液を輸送するようにした輸液装置であって、押し
つけるフィンガーの位置を上流から順にフィンガー#
1、フィンガー#2、・・・フィンガー#(N−1)、
フィンガー#Nとしたとき、上流部のフィンガー#1、
#2、・・の一部もしくは全部のフィンガーの幅が、下
流部のフィンガー#N、#(N−1)、・・の一部もし
くは全部のフィンガーの幅より広くするものである。
【0028】また、上記輸液装置において、上記フィン
ガーがカムの動きを伝えるカム側フィンガー部と、チュ
ーブを押さえるチューブ側フィンガー部の2個に分か
れ、両フィンガー部間にばねを介在して設置し、1部の
フィンガーもしくは全部のフィンガーに設置されている
ばねのばね圧を他のフィンガーに設置されているばねの
ばね圧と異ならしめるものである。
【0029】また、扉を有する本体と、その扉で覆われ
る壁部に輸液チューブを装着し、扉を閉めた状態で、複
数のフィンガーから構成される輸液作動部により、輸液
チューブの一部を輸液方向に順次扉に押しつけて輸液チ
ューブ内の薬液を輸送するようにした輸液装置であっ
て、ステッピングモータを使用して輸液作動部を駆動
し、回転位置(位相)検出機能と、時間測定機能と、モ
ータに印加するモータ駆動電流を制御する機能を有し、
モータ電流を低下させ、脱調現象の検出後、モータ駆動
電流を脱調検出前の電流値以上に上昇させ、回転速度を
補正し、脱調による不足回転分の流量を補正するもので
ある。
【0030】また、上記輸液装置のステッピングモータ
を駆動するステップ数を計数し、そのステップ数で、ス
リットの開、閉(閉、開)の間隔を測定し、時間測定機
能でステッピングモータのスリットの開、閉(閉、開)
の間隔を時間で測定し、また、脱調検出時、次のスリッ
ト検出まで回転速度を速くするものである。
【0031】
【作用】本輸液装置においては、複数のフィンガーの両
端に設置されたフィンガー#1,#2間、フィンガー#
(N−1),#N間の2本のフィンガーの位相差が、他
の隣り合うフィンガー#2,#3間、フィンガー#(N
−2),#(N−1)間の位相差より大きくすることに
よって、両端のフィンガーがチューブを閉塞した時点に
おける、フィンガー#2,#(N−1)の位置をチュー
ブから離すことができ、位相差が同じ状態におけるフィ
ンガーで囲まれる容積より増加することができ、また、
両端のフィンガーの軸(上下)方向の移動距離を短くす
ればチューブ閉塞後、プレッシャープレートをフィンガ
ーで押す距離が短くなる等の作用を有する。
【0032】
【実施例】本発明の輸液装置の一実施例について図面と
共に説明する。本例は両端のフィンガーの位相差を大き
くした例であり、図1,図2に示すように、扉1を有す
る本体と、その扉1で覆われる壁部2に輸液チューブ3
を装着し、扉1を閉めた状態で、複数のフィンガー4か
ら構成される輸液作動部5により、輸液チューブ3の一
部を上流から下流への輸液方向に順次扉に押しつけて輸
液チューブ3内の薬液を輸送するようにした輸液装置
で、一般にリニアペリスタルティック方式と呼ばれてお
り、壁部2にチューブ3を装着する溝6と、フィンガー
で構成された輸液作動部5があり、この輸液作動部5に
対向して扉1にはスプリング7でフィンガー4に対して
押しつけられたプレッシャープレート8がある。このリ
ニアペリスタルティック方式の送液部の動作を説明す
る。
【0033】○ モータで回転するシャフト9に対しd
mm偏心させたカム10が取りつけられ、このカム10
が回転することにより、フィンガー4は2dmmの往復
運動をする。 ○ プレッシャープレート8はスプリング固定板12に
設けたスプリング7により強い圧で基準面に押しつけら
れており、カム10が上死点に達する時、チューブ3は
フィンガー4とプレッシャープレート8で挟まれ閉塞す
る。 ○ そしてカム10が下死点に達することによりフィン
ガー4は、チューブ3を閉塞状態から最大限に解放す
る。 ○ カム10には、図3に示すように、そのカム10の
側面に基準凹部13と基準凸部14があり、隣り合うカ
ム10の凹部13に凸部14が接続されることによっ
て、凹部13と凸部14の位相差(θ)が隣り合うフィ
ンガーの位相差となる。 ○ 本例では8本のフィンガー4が取りつけられてお
り、上記の様に作動するカム10がシャフト9に次の位
相差分ずつずれて固定されている。
【0034】フィンガー#1、#2間:110度 フィンガー#2、#3間: 20度 フィンガー#3、#4間: 20度 フィンガー#4、#5間: 20度 フィンガー#5、#6間: 20度 フィンガー#6、#7間: 20度 フィンガー#7、#8間:105度 フィンガー#8、#1間: 45度 ○ そのカム10にそれぞれフィンガー4を対応させ、
シャフト9が回転することにより、#1〜#8のフィン
ガー4が順次チューブ3を閉塞し、このチューブ3内の
薬液を吐出する。 ○ フィンガー#1,#8のカム10は、110度〜1
05度の間隔をフィンガー4が駆動する間、チューブ3
を閉塞する必要があるため、偏心量dmmが他のフィン
ガー4より、大きくなっている。シャフト9の周囲を、
図4に示すように、半径rmmのカム10の円が動いた
時、シャフトとカムの円の中心のずれ(偏心)をdmm
とした時、シャフト9の 中心から、位相θにおけるカ
ム10の位置Hは次式で表される。 r+d×sinθ フィンガー#1と#8がチューブ3を同時に閉塞する位
相は、上死点(位相:90度)から22.5度(45/
2)離れた位置である。従って、フィンガー#1と#8
がチューブ3を同時に閉塞した時、フィンガー#2のチ
ューブからの距離は次式で表される。 r+d−(r+d×sin(90−22.5−11
0)) =d(1−sin(67.5−110))=1.68d 同様にフィンガー#3〜#7の距離は次式で表される。 フィンガー#3 : d(1−sin(67.5−13
0))=1.89d フィンガー#4 : d(1−sin(67.5−15
0))=1.99d フィンガー#5 : d(1−sin(67.5−17
0))=1.98d フィンガー#6 : d(1−sin(67.5−19
0))=1.84d フィンガー#7 : d(1−sin(67.5−21
0))=1.61d フィンガー4の幅を5mmとすると、このフィンガー4
がチューブ3を囲む面積は、22.5度のフィンガーの
移動距離に相当するチューブ3の厚みも含めると距離×
幅であり、次式で表される。
【0035】 5×d(1.68+1.89+1.99+1.98+1.84+1.61) =54.95d ・・・(1) 同様にして、45度の位相差で8本のフィンガーが取り
つけられた場合、フィンガー#1と#8がチューブを同
時に閉塞したときのフィンガー#2のチューブ3からの
距離は次式で表される。
【0036】 r+d−(r+d×sin(90−22.5−45)) =d(1−sin(67.5−45))=0.62d 同様にフィンガー#3の〜#7の距離は次式で表され
る。
【0037】フィンガー#3 : d(1−sin(6
7.5−90))=1.38d フィンガー#4 : d(1−sin(67.5−13
5))=1.92d フィンガー#5 : d(1−sin(67.5−18
0))=1.92d フィンガー#6 : d(1−sin(67.5−22
5))=1.38d フィンガー#7 : d(1−sin(67.5−27
0))=0.62d フィンガー4の幅を5mmとすると、このフィンガー4
がチューブ3を囲む面積は、22.5度のフィンガー4
の移動距離に相当するチューブ3の厚みも含めると距離
×幅であり、次式で表される。
【0038】 5×d(0.62+1.38+1.92+1.92+1.38+0.62)=39.2d ・・・(2) フィンガー4がチューブ3を囲む容積は、上式(1),
(2)の値に、チューブ3の幅(h)を乗算すれば近似
でき、 54.95h/39.2h=1.4 ・・・(3) (3)式より、本例におけるフィンガー#1と#8の位
相を変えた場合のチューブを囲む容積は、同位相に比
べ、約1.4倍となり、輸液作動部5の1周期当りの送
液流量を増加でき、同じ流量を送液するのに、輸液作動
部5の回転数を減少できる。これによって、輸液作動部
5を駆動する電流を減少でき、電源部の小型化が実現で
きる。
【0039】次に、本発明の輸液装置の別の実施例につ
いて説明する。本例は、図1,図2に示すように、フィ
ンガー4がチューブ3を最大限に開放する位置までの距
離をチューブ直径より短くした例で、機構部等は前述の
両端フィンガーの位相差を大きくした例と同じである。
【0040】チューブ3が長期間フィンガー4で押さ
れ、偏平化すると、楕円に似た形状になる。本例では、
偏平化した時の形状を楕円に近似し、チューブ内容積の
変化から、楕円の短径、長径を求め、フィンガーの移動
距離の最適値を決定する。
【0041】図5に示すように、チューブ3が偏平化
し、楕円状になったとき、チューブ内容積の変化は、図
5(a)に示す元の円形チューブ3の半径をr、図5
(b)に示す楕円化した時のチューブ3′の短径の半径
をa、長径の半径をbとすると、楕円の外周は、 π(a+b)(1+((a−b)/(a+b))/4+
・・・) となり、 (a−b)/(a+b) 上式の絶対値が1より小さくなることから、外周を π(a+b) に近似すると、元のチューブの外形は 2πr であり、チューブ外形はほとんど変化しないから、 a+b=2r と近似できる。また、楕円の面積は πab であり、24時間継続して輸液作動部を駆動させた時、
単位時間当りの送液流量は約4%前後少なくなるため、
4%流量低下時の楕円の短径と長径を求めると、 0.96πr2=πab a+b=2r 上の2式より、 a=0.8r b=1.2r が求まる。これから、フィンガー4の移動距離2dをチ
ューブ内径の80%+チューブの厚さ×2の値以下とす
ると、24時間継続動作におけるチューブ疲労があって
も、フィンガー4がチューブ開放時も常にチューブ3に
接触するようになり、常にチューブ3を押すことにな
る。
【0042】また、最近市場において、96時間継続動
作が要求されるようになっている。96時間動作して輸
液作動部5を駆動させた時、単位時間当りの送液流量は
約15%前後少なくなるため、15%流量低下時の楕円
の短径と長径を求めると、 0.85πr2=πab a+b=2r 上の2式より、 a=0.61r b=1.39r が求まる。これから、フィンガーの移動距離2dをチュ
ーブ内径の60%+チューブの厚さ×2の値以下とする
と、96時間継続動作におけるチューブ疲労があって
も、フィンガー4がチューブ開放時も常にチューブ3に
接触するようになり、常にチューブ3を押すことにな
る。このため、チューブ3が疲労した後もチューブ3は
フィンガー4の動きに追随し、チューブ疲労前後で流量
変化が悪くなる。また、上記の隣り合うフィンガー4の
位相差を大きくすれば、輸液作動部の1周期当りの送液
流量が1.4倍になり、フィンガーの移動距離が少なく
なることによる送液流量の減少分(15%)より、送液
流量を増加できる。これにより、輸液作動部5の回転数
を下げることができ、輸液作動部5の駆動電流を低下す
ることができ、従来の電源を小さくし、装置の小型化を
した上で、長時間輸液した場合の流量変化を少なくする
ことができる。
【0043】次に、本発明の輸液装置の別の実施例につ
て説明する。本例は、両端のフィンガーの移動距離が他
のフィンガーの移動距離より短い例であり、図1,図2
に示すように、扉1を有する本体と、その扉1で覆われ
る壁部2に輸液チューブ3を装着し、扉1を閉めた状態
で、複数のフィンガー4から構成される輸液作動部5に
より、輸液チューブ3の一部を輸液方向に順次扉1に押
しつけて輸液チューブ3内の薬液を輸送するようにした
輸送装置で、一般にリニアペリスタルティック方式と呼
ばれており、壁部2にチューブ3を装着する溝6と、フ
ィンガー4で構成された輸送作動部があり、輸送作動部
に対向して扉部分にはスプリングでフィンガー4に対し
て押しつけられたプレッシャープレート8がある。本例
のリニアぺリスタルティック方式の送液部分の動作を説
明する。
【0044】○ モータで回転するシャフト9に対しd
mm偏心させたカム10が取りつけられ、このカム10
が回転することにより、フィンガー4は2dmmの往復
運動をする、 ○ フィンガー#2〜#7は、図6(a)に示すよう
に、d=3 で、フィンガー#1,#8は、図6(b)
に示すように、d=0.5 である、 ○ プレッシャープレート8はスプリング7により強い
圧で基準面に押しつけられており、カム10が上死点に
達する時、チューブ3はフィンガー4とプレッシャープ
レート8で挟まれ閉塞する。尚、チューブ3は上死点か
ら0.15mm離れた位置から、閉塞されるようになっ
ている、 ○ そしてカム10が下死点に達することによりフィン
ガー4は、チューブ3を閉塞状態から最大限に解放す
る、 ○ カム10には、上記図3に示すように、そのカム1
0の側面に凹部13と凸部14があり、隣り合うカム1
0の凹部13に凸部14が接続されることによって、凹
部13と凸部14の位相差(θ)が隣り合うフィンガー
4の位相差となる、 ○ 本例では8本のフィンガー4が取りつけられてお
り、上記の様に作動するカム10がシャフト9に次の位
相差分ずつずれて固定されている、 フィンガー#1、#2間: 90度 フィンガー#2、#3間: 36度 フィンガー#3、#4間: 36度 フィンガー#4、#5間: 36度 フィンガー#5、#6間: 36度 フィンガー#6、#7間: 36度 フィンガー#7、#8間: 90度 フィンガー#8、#1間; 0度 ○ そのカム10にそれぞれフィンガー4を対応させ、
シャフト9が回転することにより、#1〜#8のフィン
ガー4が順次チューブ3を閉塞し、このチューブ3内の
薬液を吐出する。
【0045】シャフト9の周囲を、図4に示すように、
半径rmmのカム10の円が動いた時、シャフト9とカ
ム10の円の中心のずれ(偏心)をdmmとした時、位
相θにおけるフィンガー4のチューブ3からの距離(位
置H)は次式で表される。
【0046】r+d−(r+d×sin(90−θ)) フィンガー#2〜#7のカム10は、72度から108
度までの36度の間隔をフィンガー4が駆動する間、チ
ューブ3を閉塞する必要があり、d=3であるから、 3×(1−sin72)=0.15 となり、フィンガー#2〜#7は6mmの距離を移動
し、上死点から、0.15mmの間、チューブを閉塞で
きるようになっている。
【0047】フィンガー#1、#8のカムは、45度か
ら135度までの90度の間隔をフィンガーが駆動する
間、チューブを閉塞する必要があり、d=0.5である
から、 0.5×(1−sin45)=0.15 となり、フィンガー#1、#8は1mmの距離を移動
し、上死点から、0.15mmの間、チューブを閉塞で
きるようになっている。
【0048】フィンガー#1、#8の偏心がd=3で他
のフィンガーと同じであれば 3×(1−sin45)=0.9 フィンガー#1,#8は6mmの距離を移動し、上死点
から0.9mmの間、チューブ3を閉塞するため、プレ
ッシャープレート8の後ろのスプリング7の圧縮量が増
加し、フィンガー#1,#8の駆動時のトルクが増える
が、移動距離を短くすることで閉塞距離が0.15mm
となり、プレッシャープレート8の後ろのスプリング7
の圧縮量が減少し、フィンガー#1、#8の駆動時のト
ルクが増えることなく、輸液作動部5の1周期当りの送
液流量を増加できる。
【0049】次に、本発明の輸液装置の別の実施例につ
いて説明する。本例は、両端のフィンガーの幅を他のフ
ィンガーの幅より短くした例で、機構部等は前述の両端
フィンガーの移動距離を短くした例と同じである。
【0050】本例のリニアペリスタルティック方式の送
液部の動作を説明する。
【0051】○ モータで回転するシャフト9に対しd
mm偏心させたカム10が取りつけられ、このカム10
が回転することにより、フィンガー4は2dmmの往復
運動をする、 ○ フィンガー#2〜#7は、図6(a)に示すよう
に、d=3 で、フィンガー#1,#8は、図6(b)
に示すように、d=0.5 である、 ○ 各フィンガーの幅d1〜d8(mm)は、 d1=3、d2=6、d3=6、d4=6、d5=6、
d6=6、d7=6、 d8=3 であり、両端のフィンガーの幅が他のフィンガーの幅の
1/2になっている、 ○ プレッシャープレート8はスプリング7により強い
圧で基準面に押しつけられており、カム10が上死点に
達する時、チューブ3はフィンガー4とプレッシャープ
レート8で挟まれ閉塞する。尚、チューブは上死点か
ら、0.15mm離れた位置から、閉塞されるようにな
っている、 ○ そしてカム10が下死点に達することによりフィン
ガー4は、チューブ3を閉塞状態から最大限に解放す
る、 ○ カム10には上記図3に示すように、そのカム10
の側面に、凹部13と凸部14があり、隣り合うカムの
凹部13に凸部14が接続されることによって、凹部1
3と凸部14の位相差(θ)が隣り合うフィンガーの位
相差となる、 ○ 本例では8本のフィンガー4が取りつけられてお
り、上記の様に作動するカムがシャフトに次の位相差分
ずつずれて固定されている。
【0052】フィンガー#1、#2間: 90度 フィンガー#2、#3間: 36度 フィンガー#3、#4間: 36度 フィンガー#4、#5間: 36度 フィンガー#5、#6間: 36度 フィンガー#6、#7間: 36度 フィンガー#7、#8間: 90度 フィンガー#8、#1間: 0度 ○ そのカム10にそれぞれフィンガー4を対応させ、
シャフト9が回転することにより、#1〜#8のフィン
ガーが順次チューブ3を閉塞し、チューブ3内の薬液を
吐出する。
【0053】本例から、両端のフィンガーがチューブ3
を押す幅が短くなることから、フィンガー部の距離dが
短くなり、装置を従来より小型化できる。また、フィン
ガー4の幅を短くすると、チューブ3を閉塞する面積が
減少することより、チューブ3を閉塞させるために、フ
ィンガーに加える力を減少することが出来る。本例で
は、フィンガー4の幅(面積)が1/2倍になること
で、チューブ閉塞に必要な力も1/2倍になり、輸液作
動部5を駆動するモータの駆動トルクが減少し、モータ
の消費電流を低減出来る。また、前述した内容より、フ
ィンガー#1、#8駆動時のトルクが増えることなく、
輸液作動部5の1周期当りの送液流量を増加できる。
【0054】次に、本発明の輸液装置の別の実施例につ
いて説明する。本例は、上記図7に示すように、フィン
ガー部を2個に分けた例で、機構部等は上記の両端のフ
ィンガー4の幅を他のフィンガーの幅より短くした例と
同じであり、 ○ 各フィンガー4の幅d1〜d8(mm)は、 d1=3、d2=6、d3=6、d4=6、d5=6、
d6=6、d7=6、d8=3 であり、両端のフィンガーの幅が他のフィンガーの幅の
1/2になっている。上記チューブ3を押さえるフィン
ガーはカム側フィンガー4A、チューブ側フィンガー4
Bに分離されており、フィンガー4Aとフィンガー4B
の間にはバネ11が入っている。このばね11は(D4
−D5)の距離でチューブ3を閉塞できる最低の圧力に
なっている。また、本例は(D1>D0)となっており、
フィンガー4Bは取り付け部に当たらず、ばね圧によっ
て、チューブ3を押える。また、フィンガー4Aの孔1
5の部分にカム10があり、フィンガー4A,4Bはカ
ム10に従って上下運動する。(D2−D0)の距離がチ
ューブ3を閉塞する距離になっており、フィンガー4が
チューブ3を閉塞した時のばね11の長さは、(D4
5)より短く、ばね圧はチューブ3を閉塞させる最低
の圧力よりも強い圧力になっており、チューブ3を閉塞
できるようになっている。
【0055】上記のように、このようなフィンガー4
A,4Bとカム10が8個、各々偏心してシャフト9に
取りつけられており、モータで駆動されている。また、
各々のフィンガー4Bにばね11を取り付け、チューブ
3を閉塞させるため、低い圧力で圧力分布が一様にでき
る。更に両端のフィンガー#1、#8の幅が、他のフィ
ンガー#2〜#7の幅の1/2になっており、フィンガ
ー#1、#8のばね圧を他のフィンガーの1/2にする
ことで、チューブ3を押す力も他のフィンガーの半分と
なり、フィンガーを動かすモータの駆動トルクを減少す
ることができ、モータの消費電流を低減し、モータの形
状及び電源部を小型化することができる。また、低い圧
力でチューブ3を押すため、チューブ3が必要以上に変
位せず、長時間輸液ポンプを駆動させた場合でも、流量
精度の悪化が少なくなる。
【0056】また、上記のように、両端のフィンガーの
移動距離を他のフィンガーの移動距離より短くすること
によって、両端のフィンガーのばね圧を減少でき、モー
タの消費電流を低減できる。
【0057】次に、本発明の輸液装置の別の実施例につ
いて説明する。本例は、上流のフィンガーの幅を下流の
フィンガーの幅より広くした例で、機構部等は上記の両
端のフィンガーの幅を他のフィンガーの幅より短くした
例と同じである。
【0058】本例のリニアペリスタルティック方式の送
液部の動作は、 ○ モータで回転するシャフト9に対しdmm偏心させ
たカム10が取りつけられ、このカム10が回転するこ
とにより、フィンガー4は2dmmの往復運動をする。
本例ではd=1.65mmでフィンガーは3.3mmの
往復運動をする、 ○ プレッシャープレート8はスプリング7により強い
圧で基準面に押しつけられており、カム10が上死点に
達する時、チューブ3はフィンガー4とプレッシャープ
レート8で挟まれ閉塞する。この時、図8に示すよう
に、フィンガー4がチューブ3を0.45mm押すよう
にフィンガー4の長さが設計されている、 ○ そしてカム10が下死点に達することによりフィン
ガー4は、チューブ3を閉塞状態から最大限に解放す
る、 ○ カム10には上記した図3に示すように、そのカム
10の側面に、凹部13と凸部14があり、隣り合うカ
ムの凹部13に凸部14が接続されることによって、凹
部13と凸部14の位相差(θ)が隣り合うフィンガー
の位相差となる、 ○ 上記の例は8本フィンガー4であるが、本例では7
本のフィンガー4が取りつけられており、上記のように
作動するカム10がシャフト9に(360/7)度ずつ
ずれて固定されている。
【0059】○ 各フィンガー4の幅はフィンガー#1
の幅d1をHmmとした時、次のようになっている、 フィンガー#1 : d1=1.0H フィンガー#2 : d2=1.33H フィンガー#3 : d3=1.33H フィンガー#4 : d4=1.33H フィンガー#5 : d5=1.0H フィンガー#6 : d6=1.0H フィンガー#7 : d7=0.75H ○ 各カム10にそれぞれフィンガー4を対応させ、シ
ャフト9が回転することにより、#1〜#7のフィンガ
ーが順次チューブ3を閉塞し、チューブ3内の薬液を吐
出する、 ○ シャフト9を回転させるモータにはステッピングモ
ータが使用され、モータに400パルスを入力すると、
シャフト9が1回転するようになっている。
【0060】シャフト9の周囲を半径rmmのカム10
の円が動いた時、シャフト9とカム10の円の中心のず
れ(偏心)をdmmとした時、シャフト9の中心から、
位相θにおけるカム10の位置Hは次式で表される、 r+d×sinθ 従って、ステッピングモータへm発のパルスを入力し、
モータがm発分回転した時、n番目のカムの位置Hは次
式で表される。
【0061】 r+d×sin2π(m/400−n/7) カム10が上死点に達する時、チューブ3はフィンガー
4とプレッシャープレート8で挟まれ、この時、フィン
ガー4がチューブ3を0.45mm押すようにフィンガ
ー4の長さが設計されているから、この時のフィンガー
先端部のチューブ3からの距離は、次式で表される。
【0062】r+d−(r+d×sin2π(m/40
0−n/7))−0.45 =d(1−sin2π(m/400−n/7))−0.
45 各フィンガー4の幅をh(n)とすると、n番目のフィ
ンガーで囲まれる面積Sは、次式で表される。
【0063】S=h(n)×(d(1−sin2π(m
/400−n/7))−0.45) フィンガー4で囲まれた図9で示された斜線部分の面積
は、図10に示すフローチャートで計算できる。まず、
7番目のフィンガー部分で囲まれる面積を計算して、面
積Sに入力し(S1)、次に、nが1になるまでnを引
いて(S1、S2)、上流側の隣のフィンガーで囲まれる
面積を計算して、面積S1に入力する(S4)。S1の
面積が負であれば、その部分のフィンガー4がチューブ
3を閉塞しているため、計算を終了し(S5)、正であ
れば、SにS1を加算して面積を計算する(S6)。この
計算をモータへ印加したパルス数(m)毎に計算すれ
ば、モータが回転し、図9の(a)→(b)→(c)と
変化するフィンガー4で囲まれた面積Sを計算できる。
図15はパルス数(m)が0から400まで変化した時
の面積Sの計算結果をプロットしたものであり、単調減
少の変化になっている。
【0064】同様に、フィンガー4の幅が同じ8本フィ
ンガーで、カム10がシャフト9に(360/8)度ず
つずれて取りつけられている従来の装置におけるフィン
ガー4で囲まれた面積の変化を計算する。各フィンガー
4の幅をhとすると、このフィンガー4で囲まれる面積
Sは、次式で表され、 S=h×(d×(1−sin2π(m/400−n/
8))−0.45) これから、同様にパルス数(m)が0から400まで変
化したときの面積Sを計算した結果が図16に示す通り
である。1度面積が増加した後、減少しており、フィン
ガー4がチューブ3を囲む容積はフィンガー4で囲まれ
る面積にチューブ3の幅を乗算すればよく、ほぼ面積の
変化で容積の変化を近似できる。この面積増加時に、従
来の薬液の逆流減少が発生していることになるが、本例
では、図15に示す単調減少変化になるため、常に液を
送り出し、逆流減少が発生していない。
【0065】これにより、逆流現象を防止でき、また、
フィンガーの幅が1.5倍以下で、2本のフィンガーを
同一位相で駆動する場合に比べ、モータ駆動トルクの増
加量も減り、フィンガーの部品点数も増加しないため、
コストアップも防げる。
【0066】次に、本発明の輸液装置の別の実施例につ
いて説明する。本例は、上記図7に示すように、フィン
ガー部を2個に分けた例で、機構部等は上記の上部のカ
ム側フィンガー4Aの幅を下部のチューブ側フィンガー
4Bの幅より広くした例と同じであり、フィンガー4B
の幅とばね圧は、フィンガー#1の幅をH、ばね圧をP
とした時、各フィンガー4Bの幅とばね圧は次のように
なっている。
【0067】フィンガー#1 : H1=1.0H
P1=1.0P フィンガー#2 : H2=1.33H P2=1.
33P フィンガー#3 : H3=1.33H P3=1.
33P フィンガー#4 : H4=1.33H P4=1.
33P フィンガー#5 : H5=1.0H P5=1.
0P フィンガー#6 : H6=1.0H P6=1.
0P フィンガー#7 : H7=0.75H P7=0.
75P 上記したようにフィンガーの幅が変わるとフィンガー4
がチューブ3を閉塞するために必要な力も変わる。本例
の各フィンガー4Bに設置されるばね11のばね圧は各
フィンガー4Bの幅に対応し、1.33倍の幅の部分で
はばね圧も1.33倍になり、フィンガー4がチューブ
3を押す面積の変化に応じてばね圧も変化し、各フィン
ガー4の幅に応じて、チューブを閉塞できるばね圧にな
っている。
【0068】以上より、フィンガー部を2個に分けるこ
とで、各フィンガー4にばねを設置出来るため、各フィ
ンガー4の幅が異なるような装置においても、各フィン
ガー4がチューブ3を閉塞できる押し圧にばね圧を設定
できる。各フィンガー毎にばね圧の異なるばねを設置で
きるため、各フィンガー4がそのフィンガー4にとって
最低の圧でチューブ3を閉塞出来るため、モータ駆動ト
ルクを減らし、消費電流を減らす事が出来る。
【0069】次に、本発明の輸液装置の別の実施例につ
いて説明する。本例は、脱調検出時モータ回転速度を補
正する例である。図1,図2に示すように、扉1を有す
る本体と、その扉1で覆われる壁部2に輸液チューブ3
を装着し、扉1を閉めた状態で、複数のフィンガー4か
ら構成される輸液作動部5により、輸液チューブ3の一
部を輸液方向に順次扉1を押しつけて輸液チューブ内の
薬液を輸送するようにした輸液装置であり、壁部分にチ
ューブ3を装着する溝6と、フィンガー4で構成された
輸液作動部5があり、輸液作動部5に対向して扉1には
スプリング7でフィンガー4に対して押しつけられたプ
レッシャープレート8がある。次に本例のリニアペリス
タルティック方式の送液部の動作を説明する。
【0070】○ モータで回転するシャフト9に対し2
mm偏心させたカム10が取りつけられ、このカム10
が回転することにより、フィンガー4は4mmの往復運
動をする、 ○ プレッシャープレート8はスプリング7により強い
圧で基準面に押しつけられており、カム10が上死点に
達する時、チューブ3はフィンガー4とプレッシャープ
レート8で挟まれ閉塞する、 ○ そしてカム10が下死点に達することによりフィン
ガー4は、チューブ3を閉塞状態から最大限に解放す
る、 ○ この例では8本のフィンガー4が取りつけられてお
り、上記の様に作動するカム10がシャフト9に45°
(360°÷8)ずつずれて固定されている、 ○ そのカム10にそれぞれフィンガー4を対応させ、
シャフト9が回転することにより、#1〜#8のフィン
ガーが順次チューブ3を閉塞し、チューブ3内の薬液を
吐出する、 以上のようにして液を送り出すことができ、次に、本例
の回路のブロック図について説明する。
【0071】図17は本例のブロック回路図であり、2
1は輸液制御、送液速度補正等の仕事をするマイクロコ
ンピュータ(LSI)であり、22はプログラムの入っ
ているROM、23は輸液速度等を記憶するRAMであ
り、24,25は輸液流量等を表示する液晶(LC
D)、及び液晶を駆動させる液晶ドライバーである。2
6はスリットの開閉状態を検出するスリットセンサーで
あり、27は輸液開始、停止、流量設定等を行う為のキ
ー、及びスイッチである。28はアラーム発生時等に鳴
らすブザーであり、29は輸液装置に必要な閉塞、気泡
検出等のセンサーである。30はセンサー等の波形処理
用増幅器及びA/D変換器を含むLSIの周辺回路用I
/Oドライバーであり、31は時間を測定するためのタ
イマーである。 32,33は送液部を駆動させるため
のステッピングモータ、及びモータドライバーであり、
34は20KHzパルスのパルス幅のデューティ比を変
えるデューティ制御部であり、モータドライバー32で
LSIから出力される図18に示す通常モータ駆動パル
ス(a)と、20KHzデューティ変更パルス(b)を
ANDして、モータ駆動パルス(c)をモータ33へ出
力する。この回路では、図18(d)に示す20KHz
のハイレベルの期間Tが長くなれば、モータ33に多く
の電流が流れ、Tが短くなれば、モータに流れる電流が
少なくなる。図1,図2に示す輸液作動部5に図19に
示すモータ33とエンコーダ35が取りつけられ、モー
タ33は400パルスで1回転し、モータ1回転で輸液
作動部5は、0.1mlを送液するようになっている。
エンコーダ35のスリット円板36には2種類のスリッ
トが開いており、1つはモータ動作検出用スリットで、
開閉間隔が同じで、次のように、モータ33の2駆動ス
テップ毎に開閉する間隔になっている。
【0072】(開→閉):(2→2)→(2→2)→・
・・→(2→2) もう1つは、基準位置用のスリットで開の間隔がモータ
33の2駆動ステップ、閉の間隔がモータ33の398
駆動ステップとなっている。この2種類のスリットを、
エンコーダ35の2種類のフォトセンサー37が検出し
ている。スリットの間隔を時間で測定する場合は、1時
間の設定流量をYml、開、閉のスリット間隔のステッ
プ数をZとしたとき、 3600(秒)÷(10Y×400)×Z=0.9Z/
Y 上式で表される時間がスリットの開、閉期間を通過する
時間となる。
【0073】本例は、1ml/Hr以上の流量を送液す
る輸液装置で、図11は本例の動作フローチャートであ
る。
【0074】まず、スタートSWが押されるのを待ち
(S11)、押されれば、1時間当りの流量速度(Rml
/Hr)に従って、所定時間分の流量を送液する為に必
要なモータ駆動用パルス数をPLにセットする。本例で
は、1時間毎にPLを再設定しており(S22)、1時間
分の流量を送液するために必要なモータ駆動パルス数を
PLにセットする。本例の輸液作動部5は1回転当り
0.1ml送液し、400パルスで1回転するから、P
Lは次式で表される。
【0075】PL=10×400×R=4000R 次に、PLに設定された、パルスを出力する時間をRA
M(T)にセットする。初期値として、PLには1時間
分の流量を送液するためのパルス数がセットされている
ので、送液の残り時間用RAM(T)には1時間の36
00秒をセットし、本例ではTも1時間毎に再設定され
る(S22)。また、モータ駆動用パルスの出力時間
(t)は、時間をパルス数で除算すれば求まり、tは次
式で表される。 t=T/PL 次に、モータ駆動電流制御用20KHzパルスのハイレ
ベルのデューティ比(D)を100%に設定して、脱調
が発生しない電流でモータを駆動し、脱調現象が発生し
たか否かのフラグ(F)と、モータ出力パルス数を計数
するカウンタ(P)と、タイマー(J)をクリアーする
(S12)。タイマー(J)はマイクロコンピュータ内で
自動的にカウントアップされ、輸液ポンプ動作を行いな
がら(S13)、モータ駆動用パルスの出力時間がオーバ
ーしているかを J>t でチェックし(S14)、オーバーしていれば、モータ駆
動用パルスを出力し、パルスの計数カウンタPを1アッ
プし、時間用RAM(T)から、経過時間分Jを減算
し、タイマー(J)をクリアーする(S15)。本例のス
リットには基準位置検出用スリット(SA)と、モータ
が脱調せず正常に回転しているかをチェックするモータ
動作検出用スリット(SB)の2種類があり、モータ動
作によって、1回目の基準位置が検出されたかをSA検
出でチェックする(S16)。
【0076】基準位置が検出されれば、基準位置検出ま
でに出力したパルス数が400以上であるかをチェック
し(S17)、基準位置検出から、次の基準位置検出まで
に必要なモータパルス数は、モータ1回転分の400パ
ルスであるから、400以上の時は、回転途中で脱調が
発生したものと考えられ、Pを400にして(S18)、
残り時間に薬液を送液するのに必要なパルス数PLをP
L−Pでセットし(S19)、送液に必要なパルス数PL
を補正する。送液に必要なパルス数PLや、送液の時間
Tの値が小さい時点で、脱調による流量速度の補正をす
れば、モータ駆動速度の変化が大きくなり、送液速度変
化が大きくなるため、PL、Tの値が小さいときの補正
は問題がある。このため、PLとTが500以下の時は
(S20、S21)、1時間分の流量を送液するために必要
なモータ駆動用パルス数(4000R)をPLに加算
し、Tも1時間分の3600秒を加算し、急な速度変化
を無くする(S22)。次に、所定時間内に送液するため
に、送液の残り時間Tを、残りの流量を送液するのに必
要なパルス数PLで除算し、 t=T/PL モータパルス出力時間を再計算する。これにより、脱調
を起こして、送液の残り時間Tに誤差が生じても、モー
タパルス出力時間が補正されて、所定時間に残りの流量
を送液するために必要なモータパルス数を出力できる。
また、1回転中のモータ出力パルスのカウンタ(P)
と、モータ動作検出用スリットSBを検出するまでに出
力するモータパルスのカウンタ(S)をクリアしておく
(S23)。次に、モータ駆動電流低下による脱調がある
発生しているか否かをチェックし(S24)、発生してい
なければモータ駆動電流のデューティ比(D)を1ダウ
ンさせ(S27)、発生していれば、10回転に1回電流
の最適化を行うため、回転数のカウンタ(I)を1アッ
プし(S25)、Iが10以上かをチェックする
(S26)。10以上であれば、モータ駆動電流を最適化
するため、モータ駆動電流のデューティ比(D)を1ダ
ウンさせ、脱調発生のフラグ(F)をリセットする(S
27)。
【0077】以上で基準位置用スリット検出時の作業が
終了し、次に、輸液ポンプ動作を行いながら(S28)、
モータ駆動用パルスの出力時間がオーバーしているかを J>t でチェックし(S29)、オーバーしていれば、モータ駆
動用パルスを出力し、パルスの計数カウンタ(P)と
(S)を1アップし、時間用RAM(T)から、経過時
間分Jを減算し、タイマー(J)をクリアーする
(S30)。次に、モータ動作によって、基準位置が検出
されたかをSA検出でチェックし(S31)、検出すれ
ば、7以降の作業を行い、検出しなければ、モータ動作
検出用スリットSBを検出したかをチェックする
(S32)。検出していれば、モータパルスのカウンタ
(S)をリセットして(S35)、S28からの動作を継続
し、SBを検出していなければ、正常にモータが駆動し
ているかをチェックする。モータ駆動用スリットは、モ
ータ駆動パルスの2パルス毎に開閉するから、モータパ
ルス(S)が3以上か否かでチェックする。3以上であ
れば、モータが脱調現象を起こしており、モータ駆動電
流のデューティ比を1アップして、モータ駆動電流を増
加させ、脱調検出のフラグ(F)をセットし、回転数の
計数カウンタ(I)をリセットする(S34)。次に、モ
ータパルスのカウンタ(S)をリセットして(S35)、
35からの動作を継続する。
【0078】以上で、モータ駆動の機械的な脱調が発生
しても、モータパルスの出力時間を補正することによっ
て脱調による流量の誤差を補正できる。
【0079】次に、本発明の輸液装置の別の実施例につ
いて説明する。本例は、図19に示すスリット円板36
のスリットの間隔をモータ33への出力パルス数で測定
し、脱調検出時、モータ33の回転速度を補正する例で
あり、機構部及び、回路等は上述の脱調検出時、モータ
33の回転速度を補正する例と同じで本例のブロック図
は先に説明した図17であり、図12が本例の動作フロ
ーチャートである。
【0080】まず、スタートSWが押されるのを待ち
(S41)、押されれば、1時間当りの流量速度(Rml
/Hr)に従って、所定時間分の流量を送液するために
必要なモータ駆動用パルス数をPLにセットする。本例
では、1時間毎にPLを再設定しており(S52)、1時
間分の流量を送液するために必要なモータ駆動パルス数
をPLにセットする。本例の輸液作動部5は1回転当り
0.1ml送液し、400パルスで1回転するから、P
Lは次式で表される。
【0081】PL=10×400×R=4000R 次に、PLに設定された、パルスを出力する時間をRA
M(T)にセットする。初期値として、PLには1時間
分の流量を送液するためのパルス数がセットされている
ので、送液の残り時間用RAM(T)には1時間の36
00秒をセットし、本例ではTも1時間毎に再設定され
る(S52)。また、モータ駆動用パルスの出力時間
(t)は、時間をパルス数で除算すれば求まり、tは次
式で表される。
【0082】t=T/PL 次に、モータ駆動電流制御用20KHzパルスのハイレ
ベルのデューティ比(D)を100%に設定して、脱調
が発生しない電流でモータを駆動し、脱調現象が発生し
たか否かのフラグ(F)と、モータ出力パルス数を計数
するカウンタ(P)と、タイマー(J)をクリアーする
(S42)。タイマー(J)はマイクロコンピュータ内で
自動的にカウントアップされ、輸液ポンプ動作を行いな
がら(S43)、モータ駆動用パルスの出力時間がオーバ
ーしているかを J>t でチェックし(S44)、オーバーしていれば、モータ駆
動用パルスを出力し、パルスの計数カウンタPを1アッ
プし、時間用RAM(T)から、経過時間分Jを減算
し、タイマー(J)をクリアーする(S45)。本例のス
リットには基準位置検出用スリット(SA)と、モータ
が脱調せず正常に回転しているかをチェックするモータ
動作検出用スリット(SB)の2種類あり、モータ動作
によって1回目のモータ動作検出用スリットが検出され
たかをSB検出でチェックする(S46)。
【0083】スリットが検出されれば、スリット検出ま
でに出力したパルス数が2以上であるかをチェックし
(S47)、スリットの開→閉間隔、閉→開間隔はモータ
出力パルスの2パルス分であるから、2以上の時は、回
転途中で脱調が発生したものと考えられ、Pを2にして
(S48)、残り時間に薬液を送液するのに必要なパルス
数PLからPを引き(S49)、送液に必要なパルス数P
Lを補正する。送液に必要なパルス数PLや、送液の時
間Tの値の時間Tの値が小さい時点で、脱調による流量
速度の補正をすれば、モータ駆動速度の変化が大きくな
るため、PL、Tの値が小さいときの補正は問題があ
る。このため、PLとTが100以下の時は(S50、S
51)、1時間分の流量を送液するために必要なモータ駆
動用パルス数(4000R)をPLに加算し、Tも1時
間分の3600秒を加算し、急な速度変化をなくする
(S52)。次に、所定時間内に送液するために、送液の
残り時間Tを、残りの流量を送液するのに必要なパルス
数PLで除算し、 t=T/PL モータパルス出力時間を再計算する。これにより、脱調
が発生して、送液の残り時間Tに誤差が生じても、モー
タパルス出力時間が補正されて、所定時間に必要なモー
タパルス数を出力できる。また、モータ動作検出用スリ
ットSBを検出するまでに出力するモータパルスのカウ
ンタ(P,S)をクリアしておく(S53)。次に、モ
ータ駆動電流低下による脱調が発生しているか否かをチ
ェックし(S54)、発生していなければ、モータ駆動電
流のデューティ比(D)を1ダウンさせ(S57)、発生
していれば、10回転に1回電流の最適化行うため、回
転数のカウンタ(I)を1アップし(S55)、Iが20
00以上かをチェックする(S56)。Iはスリット検出
の2パルスに1回アップされるため、200×10で1
0回転をチェックできる。2000以上であれば、モー
タ駆動電流最適化のため、モータ駆動電流のデューティ
比(D)を1ダウンさせ、脱調発生のフラグ(F)をリ
セットする(S57)。
【0084】以上で基準位置用スリット検出時の作業が
終了し、次に、輸液ポンプ動作を行いながら(S58)、
モータ駆動用パルスの出力時間がオーバーしているかを J>t でチェックし(S59)、オーバーしていれば、モータ駆
動用パルスを出力し、パルスの計数カウンタ(P)と
(S)を1アップし、時間用RAM(T)から、経過時
間分Jを減算し、タイマー(J)をクリアーする
(S60)。次に、正常にモータ33が駆動しているかを
モータ動作用スリットSBの検出でチェックする
(S61)。SBを検出しなければ、モータ駆動用スリッ
トは、モータ駆動パルスの2パルス毎に開閉するから、
モータパルス(S)が3以上か否かで脱調検出をチェッ
クする(S62)。3以上であれば、モータが脱調現象を
起こしており、モータ駆動電流のデューティ比を1アッ
プして、モータ駆動電流を増加させ、脱調検出のフラグ
(F)をセットし、回転数の計数カウンタ(I)をリセ
ットし、モータパルスのカウンタ(S)をリセットして
(S63)、S58からの動作を継続する。
【0085】以上で、モータ駆動の機械的な脱調が発生
しても、スリット検出毎にモータパルスの出力時間を補
正することによって基準位置検出までの1回転を待たず
に、脱調による注入速度と注入流量の誤差を細かく補正
でき、0.1ml/Hrのような低流量駆動時も、薬液
を高精度で輸液することができる。また、頻繁にモータ
電流の最適化を行うことができ、消費電流低下による電
源部の小型化が可能である。
【0086】次に、本発明の輸液装置の別の実施例につ
いて説明する。本例は、図19に示すスリット円板36
のスリットの間隔を時間で測定し、脱調検出時、モータ
33の回転速度を補正する例であり、機構部及び、回路
等は上記の脱調検出時、モータ33の回転速度を補正す
る例と同じで本例のブロック図は先に説明した図17で
あり、図13が本例の動作フローチャートである。
【0087】まず、スタートSWが押されるのを待ち
(S71)、押されれば、1時間当りの流量速度(Rml
/Hr)に従って、所定時間分の流量を送液するために
必要なモータ駆動用パルス数をPLにセットする。本例
では、1時間毎にPLを再設定しており(S82)、1時
間分の流量を送液する為に必要なモータ駆動パルス数を
PLにセットする。本例の輸液作動部は1回転当り0.
1ml送液し、400パルスで1回転するから、PLは
次式で表される。
【0088】PL=10×400×R=4000R 次に、PLに設定された、パルスを出力する時間をRA
M(T)にセットする。
【0089】初期値として、PLには1時間分の流量を
送液するためのパルス数がセットされているので、送液
の残り時間用RAM(T)には1時間の3600秒をセ
ットし、本例ではTも1時間毎に再設定される
(S82)。また、モータ駆動用パルスの出力時間(t)
は、時間をパルス数で除算すれば求まり、tは次式で表
される。
【0090】t=T/PL 次に、モータ駆動電流制御用20KHzパルスのハイレ
ベルのデューティ比(D)を100%に設定して、脱調
が発生しない電流でモータを駆動し、脱調現象が発生し
たか否かのフラグ(F)と、モータ出力パルス数を計数
するカウンタ(P)と、タイマー(J)、(M)をクリ
アーする(S72)。タイマー(J)、(M)はマイクロ
コンピュータ内で自動的にカウントアップされ、輸液ポ
ンプ動作を行いながら(S73)、モータ駆動用パルスの
出力時間がオーバーしているかを J>t でチェックし(S74)、オーバーしていれば、モータ駆
動用パルスを出力し、パルスの計数カウンタPを1アッ
プし、時間用RAM(T)から、経過時間分Jを減算
し、タイマー(J)をクリアーする(S75)。本例のス
リットには基準位置検出用スリット(SA)とモータが
脱調せず正常に回転しているかをチェックするモータ動
作検出用スリット(SB)の2種類あり、モータ動作に
よって1回目のモータ動作検出用スリットが検出された
かをSB検出でチェックする(S76)。
【0091】スリットが検出されれば、スリット検出ま
でに出力したパルス数が2以上であるかをチェックし
(S77)、スリットの開→閉間隔、閉→開間隔はモータ
出力パルスの2パルス分であるから、2以上の時は、回
転途中で脱調が発生したものと考えられ、Pを2にして
(S78)、残り時間に薬液を送液するのに必要なパルス
数PLからPを引き(S79)、送液に必要なパルス数P
Lを補正する。送液に必要なパルス数PLや、送液の時
間Tの値が小さい時点で、脱調による流量速度の補正を
すれば、モータ駆動速度の変化が大きくなり、送液速度
変化が大きくなるため、PL、Tの値が小さいときの補
正は問題がある。このため、PLとTが100以下の時
は(S80、S81)、1時間分の流量を送液するために必
要なモータ駆動用パルス数(4000R)をPLに加算
し、Tも1時間分の3600秒を加算し、急な速度変化
を無くする(S82)。次に、所定時間内に送液するため
に、送液の残り時間Tを、残りの流量を送液するのに必
要なパルス数PLで除算し、 t=T/PL モータパルス出力時間を再計算する。これにより、脱調
が発生して、送液の残り時間Tに誤差が生じても、モー
タパルス出力時間が補正されて、所定時間に必要なモー
タパルス数を出力できる。また、モータ動作検出用スリ
ットSBを検出するまでの出力するモータパルスのカウ
ンタ(P)と、スリットの開閉間隔測定用タイマー
(M)をクリアしておく(S83)。次に、モータ駆動電
流低下による脱調が発生しているか否かをチェックし
(S84)、発生していなければモータ駆動電流のデュー
ティ比(D)を1ダウンさせ(S87)、発生していれ
ば、10回転に1回電流の最適化を行うため、回転数の
カウンタ(I)を1アップし(S85)、Iが2000以
上かをチェックする(S86)。Iはスリット検出の2パ
ルスに1回アップされるため、200×10で10回転
をチェックできる。2000以上であれば、モータ駆動
電流の最適化を行うため、モータ駆動電流のデューティ
比(D)を1ダウンさせ、脱調発生のフラグ(F)をリ
セットする(S87)。
【0092】以上で基準位置用スリット検出時の作業が
終了し、次に、輸液ポンプ動作を行いながら(S88)、
モータ駆動用パルスの出力時間がオーバーしているかを J>t でチェック(S89)、オーバーしていれば、モータ駆動
用パルスを出力し、パルスの計数カウンタ(P)を1ア
ップし、時間用RAM(T)から、経過時間分Jを減算
し、タイマー(J)をクリアーする(S90)。次に、正
常にモータ33が駆動しているかをモータ動作用スリッ
トSBの検出でチェックする(S91)。SBが検出でき
ていない場合、モータ駆動用スリットは、モータ駆動パ
ルスの2パルス毎に開閉し、フォトセンサー37の前を
スリットが移動する時間は、モータ出力時間(t)の2
倍であるから、タイマー(M)の時間が3t以上か否か
で脱調が発生したか否かをチェックする(S92)。3t
以上であれば、モータが脱調現象を起こしており、モー
タ駆動電流のデューティ比を1アップして、モータ駆動
電流を増加させ、脱調検出のフラグ(F)をセットし、
回転数の計数カウンタ(I)をリセットし、タイマー
(M)をリセットして(S93)、S88からの動作を継続
する。
【0093】以上で、モータ駆動の機械的な脱調が発生
しても、スリット検出毎にモータパルスの出力時間を補
正することによって、基準位置検出までの1回転を待た
ず、脱調による注入速度と注入流量の誤差を細かく補正
でき、0.1ml/Hrのような低流量駆動時も、薬液
を高精度で輸液することができる。また、頻繁にモータ
電流の最適化を行うことができ、消費電流低下による電
源部の小型化が可能である。
【0094】次に、本発明の輸液装置の別の実施例につ
いて説明する。本例は、脱調検出時、次にスリット検出
まで回転速度を速くする装置の例であり、機構部及び、
回路等は前述の脱調検出時、モータ33の回転速度を補
正する例と同じで本例のブロック図は先に説明した図1
7であり、図14が本例の動作フローチャートである。
【0095】まず、スタートSWが押されるのを待ち
(S101)、押されれば、1時間当りの流量速度(Rm
l/Hr)に従って、所定時間分の流量を送液するため
に必要なモータ駆動用パルス数をPLにセットする。本
例では、1時間毎にPLを再設定しており(S112)、
1時間分の流量を送液するために必要なモータ駆動パル
ス数をPLにセットする。本例の輸液作動部は1回転当
り0.1ml送液し、400パルスで1回転するから、
PLは次式で表される。
【0096】PL=10×400×R=4000R 次に、PLに設定された、パルスを出力する時間をRA
M(T)にセットする。初期値として、PLには1時間
分の流量を送液するためのパルス数がセットされている
ので、送液の残り時間用RAM(T)には1時間の36
00秒をセットし、本例ではTも1時間毎に再設定され
る(S112)。また、モータ駆動用パルスの出力時間
(t)は、時間をパルス数で除算すれば求まり、tは次
式で表される。
【0097】t=T/PL 次に、モータ駆動電流制御用20KHzパルスのハイレ
ベルのデューティ比(D)を100%に設定して、脱調
が発生しない電流でモータを駆動し、脱調現象が発生し
たか否かのフラグ(F)と、タイマー(J)、(M)を
クリアーする(S102)。タイマー(J)、(M)はマ
イクロコンピュータ内で自動的にカウントアップされ、
輸液ポンプ動作を行いながら(S103)、モータ駆動用
パルスの出力時間がオーバーしているかを J>t でチェックし(S104)、オーバーしていれば、モータ
駆動用パルスを出力し、タイマー(J)をクリアーする
(S105)。本例の図19に示すスリット円板36のス
リットには基準位置検出用スリット(SA)と、モータ
が脱調せず正常に回転しているかをチェックするモータ
動作検出用スリット(SB)の2種類あり、モータ動作
によって1回目のモータ動作検出用スリットが検出され
たかをSB検出でチェックする(S106)。
【0098】スリットが検出されれば、モータ動作検出
用スリットSBを検出するまでに出力したモータパルス
数を計数するカウンタ(S)をクリアし(S107)、モ
ータ駆動電流低下による脱調が発生しているか否かをフ
ラグ(F)でチェックし(S108)、発生していなけれ
ばモータ駆動電流のデューティ比(D)を1ダウンさせ
(S111)、発生していれば、10回転に1回電流の最
適化を行うため、回転数のカウンタ(I)を1アップし
(S109)、Iが2000以上かをチェックする
(S110)。Iはスリット検出の2パルスに1回アップ
される為、200×10で10回転をチェックできる。
2000以上であれば、モータ駆動電流を最適化するた
め、モータ駆動電流のデューティ比(D)を1ダウンさ
せ、脱調発生のフラグ(F)をリセットする
(S111)。
【0099】以上で基準位置用スリット検出時の作業が
終了し、次に、輸液ポンプ動作を行いながら
(S112)、モータ駆動用パルスの出力時間がオーバー
しているかを J>t でチェックし(S113)、オーバーしていれば、モータ
駆動用パルスを出力し、パルスの計数カウンタ(S)を
1アップし、タイマー(J)をクリアーする
(S114)。次に、正常にモータが駆動しているかをモ
ータ動作用スリットSBの検出でチェックする
(S115)。SBを検出しなければ、モータ駆動用スリ
ットは、モータ駆動パルスの2パルス毎に開閉するか
ら、モータパルス(S)が2以上か否かで脱調検出をチ
ェックする(S116)。2以上であれば、モータが脱調
現象を起こしており、モータ駆動電流のデューティ比を
1アップして、モータ駆動電流を増加させ、脱調検出の
フラグ(F)をセットし、回転数の計数カウンタ(I)
をリセットし、モータパルスのカウンタ(S)とタイマ
ー(M)をリセットする(S117)。次に、モータ駆動
用スリットSBを検出するまで正規のモータ出力時間
(t)の1/5の時間でモータパルスを出力し
(S118、S119、S120)、SB検出後は、S107からの
作業を継続する。SBはモータパルス2発以内に検出さ
れるから、S118、S119、S120の作業時のモータ出力
時間のトータルは(t)の2/5以下であり、正規のモ
ータ出力時間(t)より短いため、(S113)のJ>t
チェック時点で時間誤差が発生せず、時間誤差無く、ス
リット検出毎にモータパルスの出力時間を補正できる。
【0100】以上で、モータ駆動の機械的な脱調が発生
しても、スリット検出毎にモータパルスの出力時間を補
正することによって脱調による注入速度と注入流量の誤
差を細かく補正でき、0.1ml/Hrのような低流量
駆動時も、薬液を高精度で輸液することができる。ま
た、頻繁にモータ電流の最適化を行うことができ、消費
電流低下による電源部の小型化が可能である。
【0101】また、上記の2例は、所定時間内に脱調に
よる誤差を無くす方法であるが、本例は、1スリット通
過毎に脱調による誤差を無くすため、途中で、輸液動作
を停止しても流量誤差が発生しない。
【0102】
【発明の効果】本発明による輸液装置は、次のような効
果を奏する。
【0103】フィンガーでチューブを押すようにしたリ
ニアペリスタルティック方式の輸液装置では、両端のフ
ィンガーがチューブを押さえて閉塞させたときに、他の
フィンガーで囲まれる容積が、フィンガー#1〜#8が
順次チューブを押し、輸液作動部が1周期の期間に送液
出来る輸液量である。両端のフィンガーがチューブを閉
塞した時点における、フィンガー#2、#(N−1)の
位置をチューブから離すことができ、位相差が同じ状態
におけるフィンガーで囲まれる容積より、フィンガーで
囲まれる容積を増加することが出来る。これによって、
輸液作動部1周期当りの送液流量を増加でき、同じ流量
を送液するのに、輸液作動部の回転数を減少できる。回
転数が減少するため、輸液作動部を駆動する電流を減少
でき、電源部を小型化できる。
【0104】また、輸液作動部が1周期の期間に送液出
来る輸液量は、上記のように両端のフィンガーがチュー
ブを押さえて閉塞させたときに、他のフィンガーで囲ま
れる容積であり、両端のフィンガーの上下方向の移動距
離は、輸液作動部が1周期間に送液出来る輸液量の大小
に関係しない。両端のフィンガーの上下方向の移動距離
を短くすればチューブ閉塞後、プレッシャープレートを
フィンガーが押す距離が短くなり、プレッシャープレー
トの後のスプリングを従来より圧縮する必要がなく、フ
ィンガー#1、#8駆動時のトルクを減少でき、駆動ト
ルク減少により消費電流を減少できる。
【0105】また、請求項3の輸液装置においては、薬
液が上から自然落下で自由に流れ出さないよう、どれか
のフィンガーが常にチューブを閉塞するようになってお
り、隣り合うフィンガーの位相差が大きくなった場合、
例えばフィンガー#6と#7間が20度、フィンガー#
7と#8間が120度、フィンガー#8と#1間が20
度の時、カムが回転し、フィンガー#8の位相が30度
(90−120/2)の時点で、隣のフィンガー#7
(位相:100度(90+20/2))とチューブを押
す位置が同じになり、更に回転が進むと、フィンガー#
8は更にチューブを押し、フィンガー#7はチューブか
ら離れる。位相が30度から120度進み、150度に
なったとき、フィンガー#8と、もう一方の端のフィン
ガー#1はチューブを押す位置が同じになり、フィンガ
ー#8が常にチューブを閉塞させるためには、30度か
ら150度まで120度の位相期間においてチューブを
閉塞する必要がある。この場合、チューブ閉塞時の位相
期間が大きくなるに従って、チューブ閉塞期間のフィン
ガーの移動距離も順次長くなり、フィンガーがチューブ
を閉塞した後、プレッシャープレートを押す距離が従来
より長くなる。ここで、フィンガー#8の上下方向の移
動距離を短くし、フィンガー#7の80度〜90度の移
動距離と、フィンガー#8の30度〜90度までの移動
距離を同じ、もしくはフィンガー#8の方の移動距離を
短くすれば、チューブ閉塞後、プレッシャープレートの
後のスプリングを従来より圧縮することが無くなり、フ
ィンガー#1駆動時のトルクが増えることなく、輸液作
動部1周期当りの送液流量を増加できる。
【0106】また、輸液作動部が1周期の期間に送液出
来る輸液量は、両端のフィンガーがチューブを押さえて
閉塞させたときに、他のフィンガーで囲まれる容積であ
り、両端のフィンガーのチューブを押す幅(d1、d
8)は、輸液作動部が1周期間に送液出来る輸液量の大
小に関係しない。フィンガーがチューブを押す幅を短く
すると、フィンガーの幅が短くなり、装置を従来より小
型化できる。また、フィンガーの幅を短くすると、チュ
ーブを閉塞する面積が減少することより、チューブを閉
塞させるために、フィンガーに加える力を減少すること
ができる。例えば、フィンガーの幅(面積)が1/2倍
になれば、加える力も1/2倍になり、輸液作動部を駆
動するモータの駆動トルクが減少し、モータの消費電流
を低減出来る。
【0107】また、フィンガーを2個に分けて駆動する
場合、プレッシャープレートをフィンガーが押すのでは
なく、各フィンガーに取りつけられたばねを各フィンガ
ーが押すため、チューブを押すフィンガーのばね圧を各
フィンガー毎に設定でき、両端のフィンガーに加える力
を減少させれるのであれば、その部分のフィンガーに取
りつけるばねにばね圧を小さくすることで、フィンガー
がチューブを押す力を弱くでき、チューブ閉塞時のモー
タ駆動トルクを減少でき、モータの消費電流を低減出来
る。
【0108】薬液の逆流現象は、両端のフィンガー#
1、#Nによるチューブ同時閉塞後、モータ回転によっ
て、上部のフィンガー#2、#3、・・がチューブを押
さえ始めた時のチューブを押さえ、チューブ内容積を減
少させる量より、下部のフィンガー#N、#(N−
1)、#(N−2)、・・がチューブを開放し始めた時
のチューブ内容積の増加量の方が多いため、増加した容
積分をチューブ下流部から吸い上げることによって起こ
っている。
【0109】上部のフィンガーの幅を広くし、下部のフ
ィンガーの幅を狭くすれば、両端のフィンガー#1、#
Nによるチューブ同時閉塞後、モータ回転によって、上
部のフィンガー#2、#3、#4、・・がチューブを押
さえ始めた時のチューブを押さえ、チューブ内容積を減
少させる量が増加し、下部のフィンガー#N、#(N−
1),#(N−2)、・・がチューブを開放し始めた時
のチューブ内容積の増加量が減少するため、逆流現象を
防止できる。
【0110】また、0.1ml/Hrのような低流量速
度で注入する薬剤には、流量速度を高精度で制御する必
要のあるものが多く、薬液の逆流現象は非常に大きな問
題となるが、本発明により、逆流現象を防止でき、ま
た、フィンガーの幅を2倍まで広げる必要もないいこと
より、2本のフィンガーを同一位相で駆動する場合に比
べ、モータ駆動トルクの増加量も減り、フィンガーの部
品点数も増加しないため、コストアップにもならない。
【0111】また、フィンガーを2個に分けて駆動する
場合、プレッシャープレートをフィンガーが押すのでは
なく、各フィンガーに取りつけられたばねを各フィンガ
ーが押すため、チューブを押すフィンガーのばね圧を各
フィンガー毎に設定でき、上記のように、ある部分のフ
ィンガー毎に加える力が異なるのであれば、その部分の
フィンガーに取りつけるばねのばね圧を最適のばね圧に
変えることで、各フィンガーがチューブを押す力を必要
最低限の力にでき、チューブ閉塞時のモータ駆動トルク
が減少し、モータの消費電流を低減できる。
【0112】モータ回転時の位置を検出し、脱調検出時
に所定期間、モータにパルスを出力する間隔を短くし、
脱調による出力パルス不足分を補正することによって、
脱調による輸液流量誤差を無くせば、頻繁にモータ電流
の最適化を行うことができ、消費電流低下による電源部
の小型化が可能である。
【0113】また、エンコーダのスリット検出毎に脱調
検出を行う等、モータ回転の位置検出を細かく行い、位
置検出毎に脱調による流量速度の補正をすれば、0.1
ml/Hrのような低流量駆動時も、基準位置検出等で
1回転待たずに、脱調による流量誤差を早い時期から補
正でき、薬液の注入速度と注入流量を高精度に制御する
ことができる。
【0114】更に、エンコーダのスリット検出毎に脱調
検出を行う等、モータ回転の位置検出を細かく行い、ス
リット検出時に脱調による流量の補正をすれば、0.1
ml/Hrのような低流量駆動時も、基準位置検出等で
1回転待たずに、脱調による流量誤差を早く補正でき、
薬液の注入速度と注入流量を高精度に制御することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施した輸液装置の概略断面図であ
る。
【図2】本装置の輸液作動部の概略展開図である。
【図3】本装置のカム部の平面図(a)及び側面図
(b)である。
【図4】本装置のカム部の回転を示す説明図である。
【図5】本装置を実施した輸液チューブの経時変化によ
る断面図である。
【図6】本装置に実施したフィンガーとカム部との関係
を示すフィンガーの平面図である。
【図7】本装置に実施した2個のフィンガー部からなる
フィンガーの平面図である。
【図8】本装置に実施したフィンガーで輸液チューブを
押圧したときの断面図である。
【図9】本装置に実施したフィンガーで輸液が送られる
状態を示す説明図である。
【図10】本装置に実施したフィンガーで囲まれた図9
に示す斜線部の面積を計算するフローチャートである。
【図11】本装置で輸液が送られる動作フローチャート
である。
【図12】本装置で輸液が送られる、モータの回転速度
を補正する動作フローチャートである。
【図13】本装置で輸液が送られる、モータの回転速度
を補正する他の動作フローチャートである。
【図14】本装置で輸液が送られる、モータの回転速度
を補正する他の動作フローチャートである。
【図15】本装置によるモータパルス数に対するフィン
ガーで囲まれた面積の特性曲線図である。
【図16】従来装置によるモータパルス数に対するフィ
ンガーで囲まれた面積の特性曲線図である。
【図17】本装置のブロック回路図である。
【図18】本装置のLSIから出力される各種パルスを
示す図である。
【図19】本装置の輸液作動部にモータとエンコーダが
取り付けられた概略図である。
【図20】従来装置によるプレッシャープレートの位置
に対する圧力の圧力分布特性曲線図である。
【図21】従来装置による輸液チューブ閉塞時の位相期
間に対するフィンガーの移動距離の特性曲線図である。
【符号の説明】
3 輸液チューブ 4 フィンガー 5 輸液作動部 6 輸液チューブを装着する溝 8 プレッシャープレート 9 シャフト 10 カム 13 カムの側面に設けた凹部 14 カムの側面に設けた凸部 21 マイクロコンピュータ 24 液晶ドライバー 30 周辺回路用I/Oドライバー 33 モータ 34 20KHzデューティー制御部 35 エンコーダ 37 フォトセンサー

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 扉を有する本体と、該扉で覆われる壁部
    に輸液チューブを装着し、該扉を閉めた状態で、複数の
    フィンガーから構成される輸液作動部により、輸液チュ
    ーブの一部を輸液方向に順次扉に押しつけて輸液チュー
    ブ内の薬液を輸送するようにした輸液装置であって、押
    しつけるフィンガーの位置を上流から順にフィンガー#
    1、フィンガー#2、・・・フィンガー#(N−1)、
    フィンガー#Nとしたとき、端に設置されたフィンガー
    #1、#2間もしくは、フィンガー#(N−1)、#N
    間の2本のフィンガーの位相差、もしくはフィンガー#
    1、#2間とフィンガー#(N−1)、#N間の両方
    の、2本のフィンガーの位相差が他の隣り合うフィンガ
    ー#2、#3間・・・フィンガー#(N−2)、#(N
    −1)間の位相差より大きくすることを特徴とする輸液
    装置。
  2. 【請求項2】 上記両端に位置するフィンガー#1もし
    くはフィンガー#Nもしくはその両方のフィンガーがチ
    ューブを最大限に閉塞させる位置から、チューブを最大
    限に開放する位置までの距離が他のフィンガーの移動距
    離より短くすることを特徴とする、請求項1に記載の輸
    液装置。
  3. 【請求項3】 扉を有する本体と、該扉で覆われる壁部
    に輸液チューブを装着し、該扉を閉めた状態で、複数の
    フィンガーから構成される輸液作動部により、輸液チュ
    ーブの一部を輸液方向に順次扉に押しつけて輸液チュー
    ブ内の薬液を輸送するようにした輸液装置であって、押
    しつけるフィンガーの位置を上流から順にフィンガー#
    1、フィンガー#2、・・・フィンガー#(N−1)、
    フィンガー#Nとしたとき、両端に位置するフィンガー
    #1もしくはフィンガー#N、もしくはこの両方のフィ
    ンガーのチューブを押さえる幅が他のフィンガーのチュ
    ーブを押さえる幅より短くすることを特徴とする輸液装
    置。
  4. 【請求項4】 上記フィンガーがカムの動きを伝えるカ
    ム側フィンガー部と、チューブを押さえるチューブ側フ
    ィンガー部の2個に分け、両フィンガー部間にばねを介
    在して設置し、フィンガー#1もしくはフィンガー#N
    もしくはその両方のフィンガーに設置されているばねの
    ばね圧が他のフィンガーに設置されているばねのばね圧
    より弱くすることを特徴とする、請求項2または請求項
    3に記載の輸液装置。
  5. 【請求項5】 扉を有する本体と、該扉で覆われる壁部
    に輸液チューブを装着し、扉を閉めた状態で、複数のフ
    ィンガーから構成される輸液作動部により、輸液チュー
    ブの一部を輸液方向に順次扉に押しつけて輸液チューブ
    内の薬液を輸送するようにした輸液装置であって、押し
    つけるフィンガーの位置を上流から順にフィンガー#
    1、フィンガー#2、・・・フィンガー#(N−1)、
    フィンガー#Nとしたとき、上流のフィンガー#1、#
    2、・・の一部もしくは全部のフィンガーの幅が、下流
    のフィンガー#N、#(N−1)、・・の一部もしくは
    全部のフィンガーの幅より広くすることを特徴とする輸
    液装置。
  6. 【請求項6】 上記フィンガーがカムの動きを伝えるカ
    ム側フィンガー部と、チューブを押さえるチューブ側フ
    ィンガー部の2個に分け、両フィンガー部間にばねを介
    在して設置し、1部のフィンガーもしくは全部のフィン
    ガーに設置されているばねのばね圧を他のフィンガーに
    設置されているばねのばね圧と異ならしめることを特徴
    とする、請求項5に記載の輸液装置。
  7. 【請求項7】 扉を有する本体と、該扉で覆われる壁部
    に輸液チューブを装着し、扉を閉めた状態で、複数のフ
    ィンガーから構成される輸液作動部により、輸液チュー
    ブの一部を輸液方向に順次扉に押しつけて輸液チューブ
    内の薬液を輸送するようにした輸液装置であって、ステ
    ッピングモータを使用して該輸液作動部を駆動し、モー
    タ電流を低下させ、脱調現象の検出後、モータ駆動電流
    を脱調検出前の電流値以上に上昇させ、回転速度を補正
    し、脱調による不足回転分の流量を補正することを特徴
    とする輸液装置。
  8. 【請求項8】 上記ステッピングモータを駆動するステ
    ップ数を計数し、該ステップ数で、スリットの開、閉の
    間隔を測定することを特徴とする、請求項7に記載の輸
    液装置。
  9. 【請求項9】 上記ステッピングモータのスリットの
    開、閉の間隔を時間で測定することを特徴とする、請求
    項7に記載の輸液装置。
  10. 【請求項10】 上記ステッピングモータの脱調検出
    時、次のスリット検出まで回転速度を速くすることを特
    徴とする、請求項8または請求項9に記載の輸液装置。
JP5263362A 1993-10-21 1993-10-21 輸液装置 Pending JPH07116251A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007046565A (ja) * 2005-08-11 2007-02-22 Saginomiya Seisakusho Inc ローラ式ポンプ装置
JP2007167316A (ja) * 2005-12-21 2007-07-05 Ntn Corp 輸液ポンプおよびその製造方法

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