JPH1142286A

JPH1142286A - 体内埋込型薬液供給装置

Info

Publication number: JPH1142286A
Application number: JP9200659A
Authority: JP
Inventors: Ko Yamazaki; 皇山崎
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1997-07-25
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 1999-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】薬液の供給を行う駆動手段の負荷に対応した
駆動を行い消費電力を低減化できること。【解決手段】薬液タンク１０１からの薬液はポンプユ
ニット１０２によって給送チューブ１０６を介して患部
に供給される。ポンプユニット１０２の駆動手段９６
（ステップモータ）に供給する駆動パルスは、通常駆動
パルスと、この通常駆動パルスでステップモータ９６が
回転できなかった時に供給される補正駆動パルスで構成
され、パルス幅はその時々の状態でのステップモータ９
６を駆動し得る最小限のパルス幅となり消費電力を低減
化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、体内に埋め込まれ薬液
を患部に徐々に供給するための体内埋込型薬液供給装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】薬液を患部に供給する体内埋込型薬液供
給装置は、大略して薬液タンクと、ポンプユニット、及
び該ポンプユニットの駆動制御回路、装置動作用の電池
を備え、薬液タンク内の薬液をチューブを介して患部に
供給する。ポンプユニットは、薬液タンクに接続された
チューブの一部を馬蹄形状に配置し、このチューブに作
動レバーの両端のローラが所定圧力で接するよう構成さ
れ、この作動レバーをステップモータで回転駆動するこ
とによりチューブ内の薬液を同方向に押し出し、この圧
力で薬液が患部に供給されるようになっている。

【０００３】このステップモータの駆動は発振回路の発
振信号を分周回路によって順次分周して得られて分周信
号をパルス合成回路によって例えばパルス幅１０ｍｓｅ
ｃ、周期６２．５ｍｓｅｃで位相が３１．２５ｍｓｅｃ
ずれた２つの信号に変換し、これによりステップモータ
のコイルに３１．２５ｍｓｅｃ毎に電流の流れる向きの
変わる反転パルスを加え、２極に着磁されたロータを順
次、１８０度づつ回転する構成となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
体内埋込型薬液供給装置の駆動パルス幅（前述の例では
１０ｍｓｅｃ）、コイル抵抗、コイル巻数、ステップモ
ータ各部の寸法等は、この装置が遭遇すると予想される
あらゆる状況でも安定してステップモータを駆動できる
ように設計してある。この予想されるあらゆる状況と
は、チューブをローラが押しながら回転するためにロー
ラが最低１個だけ押す場合と、ローラが少なくとも２個
は押している場合があり、最大個数のローラがチューブ
を押しながらでも回転できるように設計してある。さら
に、チューブの硬さ、薬品の粘度等の状況が異なって
も、安定してステップモータが駆動できるように設計し
てあるため、大きな出カトルクを必要としない場合にも
或るレベル以上の実効電力を有する駆動パルスをステッ
プモータのコイルに供給している。

【０００５】したがってステップモータの負荷が軽い場
合には電池より無駄なエネルギーがステップモータに供
給されることとなり、電池の寿命を短縮してしまう一因
となっていた。

【０００６】本発明の目的は、薬液の供給を行うポンプ
ユニットの負荷状態に対応したパルスでステップモータ
の駆動を行うことにより消費電力を低減化して電池の寿
命を延ばすようにした体内埋込型薬液供給装置を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１の発明の特徴は、薬液タンクからの薬液を給
送チューブを介して患部に徐々に供給するため、該給送
チューブの途中にステップモータを含んで成るポンプユ
ニットを設け、該ポンプユニットの作動レバーを前記ス
テップモータで回転させ前記給送チューブに接するロー
ラで前記給送チューブ内の薬液を徐々に押し出して前記
患部に供給するように構成された体内埋込型薬液供給装
置において、異なった実効電力を有する駆動パルス群を
作る波形合成回路と、該駆動パルス群のうちのいずれか
一つを時間信号に同期してステップモータに供給する駆
動回路と、前記ステップモータに対する駆動パルスを供
給した後のステップモータの自由振動によって生じるス
テップモータ内の駆動コイルに発生する誘起電圧が所定
値以下のとき、非回転信号を発生する検出回路と、前記
非回転信号に応答して非回転時の駆動パルスより一つ上
の大きさの実効電力を有する駆動パルスを前記ステップ
モータに供給し、所定期間非回転信号が発生しないとき
はそれまでの駆動パルスより一つ下の大きさの実効電力
を有する駆動パルスを供給するよう前記駆動回路を制御
する制御回路とを備えた点にある。

【０００８】また、請求項２記載の発明の特徴は、薬液
タンクからの薬液を給送チューブを介して患部に徐々に
供給するため、該給送チューブの途中にステップモータ
を含んで成るポンプユニットを設け、該ポンプユニット
の作動レバーを前記ステップモータで回転させ部分円状
に配置された前記給送チューブに所定角度範囲でのみ接
するローラで前記給送チューブ内の薬液を徐々に押し出
して前記患部に供給するように構成された体内埋込型薬
液供給装置において、異なった実効電力を有する駆動パ
ルス群を作る波形合成回路と、該駆動パルス群のうちの
いずれか一つを時間信号に同期してステップモータに供
給する駆動回路と、前記ステップモータに対する駆動パ
ルスを供給した後のステップモータの自由振動によって
生じるステップモータ内の駆動コイルに発生する誘起電
圧が所定値以下のとき、非回転信号を発生する検出回路
と、該非回転信号に応答して前記ローラが前記送給チュ
ーブから離れている期間を示す軽負荷信号を出力するタ
イマ回路と、該タイマ回路に応答し、該軽負荷信号が出
力されていない場合には大きな実効電力を有する駆動パ
ルスを前記ステップモータに供給し、前記軽負荷信号が
出力されている場合には小さな実効電力を有する駆動パ
ルスを供給するよう前記駆動回路を制御する制御回路と
を備えた点にある。

【０００９】ステップモータに駆動パルス群のうちのい
ずれかを供給した場合に非回転信号が出力されると、１
つ上の実効電力を有する駆動パルスが出力される。一
方、非回転信号が出力されない場合には１つ下の大きさ
の実効電力を有する駆動パルスが出力される。この結
果、ステップモータの負荷に見合った適正な実効電力を
有する駆動パルスが出力され、ステップモータは最低限
の電力消費で運転されるので、電池の寿命を著しく延ば
すことができる。

【００１０】また、非回転信号の有無によらず、軽負荷
信号をタイマ回路により得る構成では、実効電力の小さ
い駆動パルスを実効電力の大きい駆動パルスとの切り変
えが簡単且つ確実となるので、雑音信号等に影響され
ず、作動レバーの負荷の周期的な変化に対応して駆動パ
ルスの実効電力を適確に変化させることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例につき詳細に説明する。図１は、本発明
による体内埋込型薬液供給装置の実施の形態の一例を示
すブロック図である。体内に埋め込まれる装置の収納ケ
ース１００内には、大略して薬液タンク１０１、ポンプ
ユニット１０２、制御手段１０３、駆動用の電源（電
池）１０４が設けられる。

【００１２】薬液タンク１０１には薬液注入ポートから
薬液が注入され、薬液給送手段（給送チューブ）１０６
によって患部に薬液が給送される。ポンプユニット１０
２は、薬液給送手段１０６による薬液給送の駆動源であ
り駆動手段（ステップモータ）９６とこの駆動手段（ス
テップモータ）９６により駆動される作動レバー１１０
で構成される。駆動手段（ステップモータ）９６は制御
手段１０３の制御で回転駆動され、電池（電源）１０４
から供給される電力で動作する。

【００１３】図２は、収納ケース１００の内部の構造を
示す斜視図である。収納ケース１００は、略円盤状に形
成され、上ケース１００Ａと下ケース１００Ｂの２分割
構造である。下ケース１００Ｂ内には、薬液を所定量収
容する薬液タンク１０１が設けられ、この薬液タンク１
０１内には所定量の薬液が充填され給送チューブ１０６
の一端１０６ａが連結されており、他端１０６ｂは収納
ケース１００外部の患部位置まで導出されている。

【００１４】上ケース１００Ａ内には、ポンプユニット
１０２と、制御手段１０３を構成する回路基板１０３Ａ
と、電池１０４が設けられる。これら上ケース１００Ａ
と下ケース１００Ｂ間には隔壁１０７が設けられる。

【００１５】図３はポンプユニット１０２の内部構造を
示す正面図、図４は同裏面図、図５は同断面図である。
ポンプユニット１０２の支持体１０８の正面側には、ス
テップモータ９６の機構部が組み込まれ、裏面側には薬
液給送手段１０６の各構成が組み込まれている。図３に
示す如くステップモータ９６は一体型ステータであり、
ステータ１には止めねじ７ａを介してコイル７が磁気的
に結合されている。ステータ１の内孔１ａには、径方向
に２極に着磁されたロータ６の回路方向を決めるために
ノッチ１８がつけてある。

【００１６】ロータ６は複数のギヤからなる輪列１１２
を介してポンプユニット１０２中央部に貫通する回転軸
１１３に対し所定のギヤ比で連結されている。そして、
コイル７の両端は、導通リ−ド線１１４を介して制御手
段１０３に接続されており、電池１０４から所要の電力
が供給される。

【００１７】図４に示す如く、支持体１０８の裏面側に
は回転軸１１３を中心として略馬蹄形状に内壁面１０８
ａ、チューブ案内溝１０８ｂ，１０８ｃが溝形成されて
いる。この内壁面１０８ａに沿って給送チューブ１０６
の一部１０６ｄが円弧状に配設される。回転軸１１３に
は作動レバー１１０の中央部が止めねじ１１５で固定さ
れており、作動レバー１１０の両端部にはそれぞれ回転
軸受け１１６を有し回転自在なローラ１１７ａ，１１７
ｂが設けられる。

【００１８】これらローラ１１７ａ，１１７ｂは、それ
ぞれ円弧状の給送チューブ１０６ｄの内周面に所定の圧
力で接触するよう配置されている。

【００１９】したがって、ステップモータ９６の駆動で
ロータ６が回転すると輪列１１２を介して回転軸１１３
および作動レバー１１０が回転し、ローラ１１７ａ，１
１７ｂが給送チューブ１０６の一部１０６ｄ内部の薬液
を徐々に回転方向に押し出し前記患部に供給する。

【００２０】図６は、ステップモータ９６の駆動回路を
示す図である。水晶発振回路３１０の発振信号は分周回
路３１１によって順次分周される。これらの分周信号
は、パルス合成回路３１２によってパルス幅１０ｍｓｅ
ｃ、周期６２．５ｍｓｅｃで位相が３１．２５ｍｓｅｃ
ずれた２つの信号に変換され、駆動インバータ１３ａ，
１３ｂの入力１５，１６に印加される結果、コイル７に
は３１．２５ｍｓｅｃ毎に電流の流れる向きの変わる反
転パルスが加えられ、２極に着磁されたロータ６は、順
次１８０度づつ回転する。ロータ６の通常駆動時におけ
るコイル電流波形の一例を図７に示す。

【００２１】次に、上記ステップモータ９６のロータ６
の回転位置検出動作の原理について説明する。ロータ６
の回転位置検出方法としては、機械式スイッチや、ホー
ル素子などの外部素子によって行う方法も考えられる
が、体内埋込型薬液供給装置のような極めて小容積内に
これらの機構を装備することは困難である。

【００２２】本願発明では、外部素子を必要とせず発
振、分周、駆動回路等と共に同一集積回路内に検出回路
を実装可能とする。このロータ６の回転位置検出方法の
一例として２種類の異なる検出原理の説明を行う。

【００２３】第１の方法は、一体式ステータを用いた場
合にロータ６の位置によって駆動電流波形が異なる事を
利用したものである。図８は、コイル７に電流が加えら
れた直後の状態を示しており、コイル７に電流が加えら
れていない時は、ロータ６は、ノッチ１８とロータ磁極
のなす角度が、ほば９０度の位置で静止している。この
状態で、コイル７に矢印の方向に電流を流すと、ステー
タ１に図８のように磁極ができ、ロータ６は反発して時
計方向に回転する。コイル７を流れる電流が切れると、
ロータ６は、図８と磁極が逆になった状態で静止する。
この後コイル７に反対方向に電流を流すことによりロー
タ６は順次、時計方向に回転を続ける。

【００２４】上記のような可飽和部１７を持つ一体ステ
ータで構成されたステップモータ９６では、コイル７に
電流を流した時の電流波形は図７のようになだらかな立
ち上がり部を有する。これはステータ１の可飽和部１７
が飽和するまでの問はコイル７から見た磁気回路の磁気
抵抗が非常に低く、その結果、抵抗、コイル直列回路の
時定数γが大きくなるためである。これを式で表すと次
のようになる。

【００２５】γ＝Ｌ／ＲＬ≒Ｎ²／Ｒｍこれから γ＝Ｎ²／（Ｒ×Ｒｍ）但し、Ｌ：コイル７のインダクタンス、Ｎ：コイル７の
巻数、Ｒｍ：磁気抵抗である。

【００２６】ステータ１の可飽和部１７ａ、１７ｂが飽
和すると、飽和した部分の透磁率は空気と同じになるの
でＲｍは増加し、前記回路の時定数γは、小さくなり、
図７の如く、電流波形は急に立ち上がる。また、この飽
和時間はモータの磁化の状態にも影響されるので、パル
スしゃ断時の電流レベルが高い程、飽和時間が長くな
る。したがって補正駆動パルスをステップモータ９６に
供給した後は飽和時間が良くなるので、この効果を打ち
消すための消磁パルスをステップモータ９６に供給する
と良い。本例のロータ６の動作検出は、通常パルスで駆
動後の前述の抵抗−コイル直列回路の時定数の違いとし
てとらえている。

【００２７】次に、図面を用いて時定数の差がでる理由
を説明する。図９は、コイル７に電流を流し始めた時の
磁界の様子を示したもので、ロータ６は回転可能な位置
に磁極が出来ている。磁束線２０ａ、２０ｂはロータ６
から発生した磁束の様子を示したもので実際にはコイル
７と鎖交する磁束も存在するが、ここでは省略した。磁
束線２０ａと２０ｂはステータ１の可飽和部１７ａ，１
７ｂで図９の矢印の方向に向いている。可飽和部１７
ａ、１７ｂは多くの場合、まだ飽和していない。この状
態でロータ６を時計方向へ回転すべく、コイル７に矢印
の如く電流を流す。コイル７によって発生する磁束１９
ａ，１９ｂはステータ１の可飽和部１７ａ．１７ｂでロ
ータ６から発生した磁束２０ａ，２０ｂとそれぞれ強め
合うためにステータ１の可飽和部１７ａ、１７ｂは、す
みやかに飽和する。

【００２８】この後、ロータ６にはロータ６を回転させ
るのに十分な磁束が発生するが図９では省略した。この
時のコイルに流れる電流の波形を示したのが図１１の２
２でる。

【００２９】一方、ロータ６がなんらかの理由で回転で
きずに戻ってしまったところへコイル７に電流を流した
時の磁束の状態を示したのが図１０である。本来、ロー
タ６を回転させるためには、コイル７には、矢印と反
対、の向き、つまり、図９と同じ向きに電流を流さなけ
ればいけないのであるが、コイル７には、１回毎に電流
の向きが変わる反転電流が加えられるので、ロータ６が
回転できなかった時は、このような状態になるのであ
る。

【００３０】ロータ６は、回転できなかったのであるか
ら、ロータ６から発生する磁束の向きは、図９と同じで
ある。コイル７には図９と反対の方向に電流が流れるの
で磁束の向きは２１ａ，２１ｂのようになる。ステータ
１の可飽和部１７ａ，１７ｂでは、ロータ６とコイル７
によって発生する磁束が互いに打ち消し合っており、ス
テータ１の可飽和部を飽和させるためには、より長い時
間を必要とする。この状態を示したのが図１１の２３で
ある。

【００３１】以上の現象を利用したロータ６の回転位置
検出手段の一例を図１２、図１３に示す。図１２は、従
来の駆動回路、即ち駆動インバータを構成するＭＯＳゲ
ート２４，２５，２６，２７に検出用ゲート２８，２
９、検出抵抗３０、コンデンサー充電用トランスミッシ
ョンゲート３１、コンデンサ３３、電圧比較器３２を付
加して構成したロータ６の位置検出回路である。

【００３２】先ず、通常の駆動のタイミングの一例をあ
げると経路３４で電流を流し、コイル７を励磁し、ロー
タ６を駆動する。ロータ６の運動がはぼ終了した後に、
経路３５で短時間（約３０ｍｓｅｃ〜１ｍｓｅｃ位）第
１検出パルスをコイル７に印如し、その後今度は経路３
６で第２検出パルスをコイル７に印加する。

【００３３】今、仮に通常駆動パルスによって、ロータ
６が正常に１ステップ回転したとした場合、第１検出パ
ルスがコイルに印加された時、ロータ磁極とステータ磁
極の関係は、図９の様にロータ６を再び１ステップ駆動
できる関係になっている。この時の電流波形の立ち上が
り部は図１１の２２のように立ち上がりの早い波形を示
す。次に第２検出パルスが印加された時には、ロータ６
の位置は第１検出パルスの時と同様で（検出パルスのパ
ルス幅は短く、コイル７に直列に高抵抗３０が接続され
ているので、検出パルスによってロータ６は回転しな
い。）励磁の方向が逆であるのでロータ磁極とステータ
磁極の関係は図１０の様になり電流波形の立ち上がり部
は図１１の２３のように立ち上がりの遅い波形となる。
但し検出パルス印加時はコイルに直列に検出抵抗３０が
接続されているので、厳密には図１１の波形とは一致し
ないが立ち上がり部の特徴は変わらない。

【００３４】そこで検出抵抗３０の端子電位を観察する
と、図１３ａのように第１検出パルスによる電位Ｖｓ₁
が第２検出パルスによる電位Ｖｓ₂よりも高電位まで立
ち上がる。次にロー夕６が通常駆動パルスによって１ス
テップ回転できずに、最初の位置にもどってしまった場
合には、第１検出パルス、第２検出パルス印加時のロー
タ磁極とステータ磁極の関係は、前述の正常回転時とは
逆になり、その結果、検出抵抗３０の端子電位は図１３
ｂの様にＶｓ₁＜Ｖｓ₂となる。

【００３５】したがってＶｓ₁とＶｓ₂の大小比較を行え
ばロータ６が通常駆動パルスによって正常動作をしたか
否かの動作検出が行える。実験ではＶｓ₁とＶｓ₂の電位
差は０．４Ｖ位であった。この程度の電位差であれば容
易に検出は可能である。例えば図１２の様な構成で、第
１検出パルスのタイミングゲート３１をＯＮ状態として
Ｖｓ₁をコンデンサ３３に充電し、次に第２検出パルス
印加時にコンデンサ３３に充電された電位Ｖｓ₁と検出
抵抗３０の端子電位Ｖｓ₂を電圧比較器３３で大小判定
を行えば良い。

【００３６】以上でロータ６の回転位置検出の第１の方
法の説明を終え、次にロータ駆動後のロータ６の自由振
動によってコイルに誘起される電圧波形から、ロータ６
の回転位置動作検出を行う原理を説明する。図１４ａは
コイルに通常駆動パルス加工後コイル両端を数１０ｋΩ
の高抵抗に接続した時に高抵抗の両端に生ずるコイルの
誘起電圧波形とロータ６の回転角を示したもので、θは
図１４ｂに示す様にステータ平行軸と磁極との角度を示
すものである。

【００３７】区間Ｔ₁は駆動パルスがコイルに印加され
ている区間であり、前記高抵抗（検出抵抗）は回路に接
続されていないので誘起電圧波形は現れない。次の区間
Ｔ₂は駆動終了後のロータ６の回転、振動連動によって
コイルに誘起される電圧である。この区間Ｔ₂での電圧
波形がステップモータ９６の負荷状態、駆動条件に応じ
て変化するので、この電圧波形の変化を検出することに
よってステップモータ９６の回転位置検出が可能にな
る。

【００３８】図１５は本原理に係わる検出回路の一例で
ある。ゲート２４，２５，２６，２７，２８，２９、検
出抵抗３０、コイル７は図１２と入力信号が異なるだけ
で全く同じ構成である。検出抵抗３０の接続点は所定の
閾値を有する電圧検出器４０の入力端に接続されてい
る。通常駆動パルスで経路４１でコイルが励磁される
と、ロータ６が駆動される。

【００３９】その後、ロータ６の運動中にコイル７の両
端を経路４２で接地し短絡する状懸と、経路４３で高抵
抗検出抵抗３０を含む閉ループを形成する状態とを断続
的に切り換える。断続的に切り換える効果は後に述べる
事にして、先ず、ロータ６駆動直後から検出抵抗３０を
含む閉ループを形成した状態について述べる。

【００４０】図１４はこの様な状態での検出抵抗３０の
端子電位波形であった。図１４のステップモータ９６は
ほぼ無負荷状態である。次の図１６ａに最大負荷時と、
過負荷時の誘起電圧波形及びロータ６の回転角をａ，ｂ
で示す。θは図１６ｂに示す様にステータ平行軸と磁極
の角度である。最大負荷時ａではロータ６の回転が遅
く、また１ステップ回転後の振動も小さいために誘起電
圧は起伏の少ない波形となる。また、過負荷時ｂではロ
ータ６が初期位置にもどる時に負方向に大きなピーク電
圧が誘起される他は誘起電圧波形の起伏は少ない。

【００４１】誘起電圧波形からロータ６の回転、非回転
を判定する方法は種々考えられるが、図１４で示したピ
ークＰの有無で判定するのが回路的にも簡単であり確実
である。つまり通常駆動パルス印加終了数ｍｓｅｃ後か
らピークＰが発生すると考えられる所定時間内に検出抵
抗３０の端子電圧が所定の電位以上に達したか否かによ
ってロータ６の回転、非回転を判断する。

【００４２】但し、この方法では図１６ａのように、最
大負荷時では回転しているにもかかわらず、非回転と見
做されてしまうが、本発明のような補正躯動方式等に本
検出原理を用いている場合には、安全側の誤差であり、
同方向の補正駆動パルスが余計に出すぎるだけなのでロ
ータ６が回転し過ぎる事はない。

【００４３】図１７は通常躯動パルスのパルス幅を種々
変化させた時の駆動後のコイル誘起電圧波形を示したも
のである。この図から判るように、通常駆動パルスのパ
ルス幅がある程度以上の長さになると、無負荷、正常回
転であるにもかかわらず誘起電圧波形のピークＰの高さ
が低くなる事である。これを更にわかりやすく、通常駆
動パルスのパルス幅を横軸に、誘起電圧のピークＰの電
位を縦軸にとったものが図１８である。４５は上述の説
明の様に駆動後連続的にコイルに検出抵抗を直列に接続
し閉ループを形成した場合、４６は次に説明する様に断
続的に検出抵抗を閉ループ内に接続した場合である。

【００４４】通常駆動パルス印加後に高抵抗検出抵抗を
断続的にコイルを含む閉ループ内に接続する効果につい
て述べる。駆動回路は図６の如く２個のインバータで駆
動するため非駆動時はインバータを形成するドライバー
内の低抵抗でモータのコイル両端は短絡されており、コ
イルに誘起される電圧によって流れる電流が図１５の経
路４２の短絡回路に流れ、この電流をドライバー用抵抗
トランジスタでジュール熱として消費する事によりロー
タ６に制動をかけている。

【００４５】又、誘起電圧を検出するために、図１５の
経路４３で閉ループを形成した場合には、ドライバー回
路の他に更に高抵抗の検出抵抗３０が直列に接続されて
おり制動回路の電流は前者と比較すると小さくなる。

【００４６】そこで、ロータ６の制動時に、この両者の
回路をスイッチングを行う事により、回路には急激な電
流の変化が起こる。ところがモータのコイルはインダク
タンスが大きいため、この電流の変化には追従できず
に、制動回路の抵抗Ｒｄ（＝Ｒ＋Ｒ３０）とコイルのイ
ンダクタンスＬによる時定数γ＝Ｌ／Ｒｄなる一次遅れ
の応答を示す。

【００４７】このとき検出抵抗３０（Ｒ３０）の両端に
発生する電圧は、図１５の経路４２の制動回路の時は零
ボルトであり、経路４３に切り換えた瞬間コイル７は経
路４２で制動時の電流をそのまま流し続けようとするた
め、比較的高抵抗である検出抵抗３０の両端には一瞬高
い電圧が発生し、その後、前記の時定数γでこの高い電
圧は減衰する。この時の検出抵抗３０の端子電圧の一例
を図１９に示す。

【００４８】この方式の特徴はロータ制動を行う回路の
抵抗値を切り換えるだけで制動時にモータが誘起する電
圧を増幅する事が可能であり、図１８の４５に示す連続
的に誘起電圧を検出する場合のピーク電圧の高圧の最大
値が高々０．８Ｖ位であるのに対し、４６に示す断続的
に検出抵抗を接続する場合では駆動回路の電源電圧（約
３Ｖ）以上にも達する事である。したがってこの様な電
圧を検出することは極めて容易である。ところで図１８
からもわかるように、通常駆動パルスのパルス幅がある
程度以上になると、誘起電圧の起伏が小さくなる現象が
あるのでこの点に注意しなければならない。

【００４９】以上、２種類のロータ動作検出回路の原理
について述べたが、あくまでも本発明の要旨は、通常駆
動パルス幅の増減であり、ステップモータ９６の構成、
ステップモータ９６の動作検出回路は重要な要素ではあ
るが、上記で記述されたものに限定されるものではな
い。

【００５０】次に、本発明の実施の形態の主要部につい
て説明する。図２０は、制御手段１０３の構成を示すブ
ロック図である。９０は発振回路であり、通常は３２７
６８Ｈｚで発振する水晶振動子が用いられている。９１
は分周回路で、前記の発振周波数の場合フリップフロッ
プ１０段で分周し、３１．２５ｍｓｅｃのタイミングを
得ている。９７はリセット入力で、リセットされると分
周段は全てリセットされる。

【００５１】９２は波形合成回路であり、分周回路９１
によって得られるフリップフロップの出力から所望のパ
ルスをＮＡＮＤゲート，ＮＯＲゲート等で図２１に示す
タイムチャートのように波形を合成する。この合成は論
理的に容易に回路設計が可能であるため、回路図は省略
する。

【００５２】図２２は図２０に示す駆動回路９４と検出
回路９５の回路図であり、入力端子Ｔ₁は図２０の制御
回路９３の出力であり、Ｔ₁端子が“Ｈ”（Ｈｉｇｈレ
ベルの略）になっている間のみ、ステップモータ９６に
電流が流れる。Ｔ₂端子は図２０の制御回路９３の出力
が入力され、Ｔ₂を“Ｈ”とすると、その問だけフリッ
プフロップ１００のＱ、反転Ｑ信号は、ＥＸ・ＯＲに入
力されているため、ＥＸ・ＯＲの出力が、フリップフロ
ップ１００の出力に対し否定論理となり、ステップモー
タ９６に流れる電流の向きを逆にできる。

【００５３】この実施の形態では、通常躯動パルスで非
回転であった場合補正パルスＰ₂で駆動し、続けてＰ₂と
は逆向きのパルスＰ₃を再び印加している。これは一体
ステータ型モータでは、Ｐ₂で補正駆動を行った場合、
次の駆動パルスでは一体ステータの可飽和磁路の磁気飽
和時間が長くなり実行パルス幅が短くなってしまうた
め、Ｐ₂で補正駆動を行った場合は、逆方向パルスＰ₃を
ステップモータ９６のコイルに印加することにより、次
に駆動するパルスの方向にステータを磁化し、一体部の
飽和に要する時間を短くする。

【００５４】入力端子Ｔ₃は、図２０の制御回路９３の
出力Ｔ₃が入力され、このパルスで、前に説明したロー
タ６の回転後の誘起電圧検出方法により回転の検出を行
う。３１．２５ｍｓｅｃ周期のパルスＰ₀をフリップフ
ロップ（以後Ｆ／Ｆと略す）１００に入力するとＦ／Ｆ
ｌ００は１／６４Ｈｚを出力するＦ／Ｆとなり、その出
力ＱはＥＸ・ＯＲ１２１に、反転出力ＱはＥＸ・０Ｒ１
２２に入力される。ＥＸ・ＯＲ１２１、１２２の他の人
力端子はＴ₂が入力され、ＥＸ・ＯＲ１２１の出力はＮ
ＯＲゲート１０２，１０３、ＥＸ・ＯＲ１２２の出力は
ＮＯＲゲート１０４，１０５に各々接続されている。

【００５５】ＮＯＴゲート１０１の出力は、ＮＯＲゲー
ト１０３，１０４に入力されている制御回路９３の出力
Ｔ₃は、ＮＯＴゲート１２０を介し、ＮＯＲゲート１０
２・１０５に入力される。ＮＯＲゲート１０２の出力
は、Ｎ−ＭＯＳ−ＦＥＴｌ１５とＮＯＲゲート１０６の
第一入力に接続されている。ＮＯＲゲート１０３の出力
は、ＮＯＲゲート１２３を介しステップモータ９６駆動
用Ｐ−ＭＯＳ−ＦＥＴｌ１３の入力及びＮＯＲゲート１
０６の第二入力に接続されている。

【００５６】ＮＯＲゲート１０４の出力は、ＮＯＴゲー
ト１２４を介しステップモータ９６の駆動用Ｐ−ＭＯＳ
−ＦＥＴｌ１８の入力とＮＯＲゲート１０７の第一入力
に接続される。ＮＯＲゲート１０５の出力はＮ−ＭＯＳ
−ＦＥＴｌ１６とＮＯＲゲート１０７の第二入力に接続
される。ＮＯＲゲート１０６の出力はステップモータ９
６駆動用Ｎ−ＭＯＳ−ＦＥＴｌ１４に接続され、ＮＯＲ
ゲート１０７はステップモータ９６駆動用Ｎ−ＭＯＳ−
ＦＥＴｌ１９に接続される。

【００５７】電源端子Ｖ_DDは、＋電源入力端子であり、
Ｐ−ＭＯＳ−ＦＥＴｌ１３，１１８のソースが接続され
ている。Ｎ−ＭＯＳ−ＦＥＴｌ１４，１１９は、そのソ
ースを接地され、Ｐ−ＭＯＳ−ＦＥＴｌ１３，Ｎ−ＭＯ
Ｓ−ＦＥＴｌ１４のドレンは互いに接続されるととも
に、ステップモータ９６のコイルの出力端子及び検出用
Ｎ−ＭＯＳ−ＦＥＴｌ１５のドレンと各々接続されてい
る。

【００５８】Ｐ−ＭＯＳ−ＦＥＴｌ１８，Ｎ−ＭＯＳ−
ＦＥＴｌ１９は、そのドレンを互いに接続され、更にス
テップモータ９６のコイルの他端出力端子及び検出用Ｎ
−ＭＯＳ−ＦＥＴｌ１６のドレンに接続されている。Ｎ
−ＭＯＳ−ＦＥＴｌ１５，１１６は、互いにソース電極
を接続されその接続点は抵抗１１７の一端に接続されて
いる。また抵抗１１７の他端は接地されている。

【００５９】Ｎ−ＭＯＳ−ＦＥＴｌ１５，１１６，抵抗
１１７の前記接続点はまたコンパレータ１１０の＋入力
に接続されている。

【００６０】又、この接続点Ｔ₀はロータ６の回転、非
回転の信号であり、コンパレータ１１０，抵抗１０８，
１０９、Ｎ−ＭＯＳ−ＦＥＴｌｌｌは検出回路９５を構
成しており、検出信号Ｔ₀が、Ｃ−ＭＯＳゲート回路の
スレッショルド電圧でも十分検出可能なときは、Ｃ−Ｍ
ＯＳ−ＮＯＴゲートを使用することも可能である。抵抗
１０８は、電源電圧Ｖ_DDに接続され他端は抵抗１０９に
接続され、この接続点はコンパレータ１１０の−入力端
子に接続される。抵抗１０９の他端は検出禁止用Ｎ−Ｍ
ＯＳ−ＦＥＴｌｌｌのドレンに接続されソースを通じて
接地される。又、コンパレータ１１０は接地端子がＮ−
ＭＯＳ−ＦＥＴｌｌｌのドレンに接続されソースを通じ
て設置される。

【００６１】コンパレータ１１０の出力は、端子１１２
に信号Ｔ₄が出力され、制御回路９３に入力される。

【００６２】本発明の制御回路９３に用いたコンパレー
タは、Ｃ−ＭＯＳで構成されるコンパレータであり動作
を簡単に説明する。図２３はコンパレータ１１０の一例
であり、図２３ａは詳細説明図、図２３ｂはブロック図
である。端子１６４は“＋”入力端子、端子１６５は
“−”入力端子、端子１６６は出力端子、端子Ｔ₃はイ
ネーブル（Ｅｎａｂｌｅ）端子である。

【００６３】その機能をまとめると図２６の様になる。
Ｖ_DDは電源端子であり、Ｐ−ＭＯＳ−ＦＥＴ１６０，１
６２のソース電極と各々接続されている。

【００６４】Ｐ−ＭＯＳ−ＦＥＴ１６０はそのゲート、
ドレン電極を接続され、その接続点はＰ−ＭＯＳ−ＦＥ
Ｔ１６２のゲート及びＮ−ＭＯＳ−ＦＥＴ１６１のドレ
ンに各々接続されている。Ｎ−ＭＯＳ−ＦＥＴ１６１の
ゲートは端子１６４に接続され、そのソースはＮ−ＭＯ
Ｓ−ＦＥＴｌｌｌのドレンに接続されている。Ｐ−ＭＯ
Ｓ−ＦＥＴ１６２のドレンは、Ｎ−ＭＯＳ−ＦＥＴ１６
３のドレン及び出力端子１６６に接続されている。Ｎ−
ＭＯＳ−ＦＥＴ１６３のゲートは端子１６５に接続さ
れ、そのソースは、Ｎ−ＭＯＳ−ＦＥＴ１６１のソース
と共にＮ−ＭＯＳ−ＦＥＴｌｌｌのドレンに接続されて
いる。

【００６５】Ｎ−ＭＯＳ−ＦＥＴｌｌｌは、そのソース
を接地され、ゲートは端子Ｔ₃に接続されている。ま
た、Ｎ−ＭＯＳ−ＦＥＴ１６１と１６３の特性は互いに
等しく、さらにＰ−ＭＯＳ−ＦＥＴ１６０と１６２の特
性は互いに等しく構成されている。

【００６６】以上の様な構成のコンパレータについてそ
の動作を説明すると、イネーブル端子Ｔ₃が“Ｌ”の
時、Ｎ−ＭＯＳ−ＦＥＴｌｌｌはオフし、コンパレータ
は動作しない。端子Ｔ₃が“Ｈ”になるとＮ−ＭＯＳ−
ＦＥＴｌｌｌはＯＮしコンパレータ動作する。又、本実
施の形態では検出信号の閾値電圧を抵抗１０８，１０９
の分圧電圧で得ているため、常時電流を流していては電
力の消費があるので、Ｎ−ＭＯＳ−ＦＥＴｌｌｌでパル
スＴ₃が“Ｈ”になった時のみ、電流が流れるようにし
て、回路の低電流化を図っている。端子１６４に入力の
電圧Ｖ₁を印加すると、接続点１６８の電位、電流は図
２４ａのようになる。

【００６７】図２４ａにおいて、Ｖ１６８は端子１６８
の電位、Ｉ１６８は端子１６８を流れる電流である。

【００６８】Ｐ−ＭＯＳ−ＦＥＴ１６２のゲートには、
上記Ｖ１６８が印加されるため、その飽和電流はＩ１６
８に等しくなる。その様子を図２４ｂに１６２の特性を
示す一方、端子１６５に印加する電圧をＶ₂とすると、
Ｖ₂＞Ｖ₄の時Ｎ一ＭＯＳ−ＦＥＴ１６３の飽和電流はＩ
１６８より大きくなる。したがって、出力端子１６６の
電位Ｖ１６６は“Ｌ”レベルに近くなる。

【００６９】その様子を図２４ｂに動作点Ｘで示す。反
対にＶ₂＜Ｖ₁の場合、出力Ｖ１６６は“Ｈ”レベルとな
り、その様子を図２４ｂに動作点Ｙで示す。したがって
その機能をまとめると図２６の如くなる。

【００７０】図２５は、図２０における制御回路９３の
回路例である。検出回路９５からの出力信号Ｔ₄は、Ｓ
Ｒ−Ｆ／Ｆ１４０のセット入力端子Ｓに入力される。波
形合成回路９２からの信号Ｐ₁はＳＲ−Ｆ／Ｆのリセッ
ト入力端子Ｒ、バイナリカウンタ１４３のクロック入力
端子、ＡＮＤゲート１５６の入力端子、ＮＯＴゲート１
５７を介してＳＲ−Ｆ／Ｆ１５８のリセット端子Ｒに入
力される。

【００７１】ＡＮＤゲート１４１は、波形合成回路９２
の出力信号Ｐ₂とＳＲ−Ｆ／Ｆ１４０の反転Ｑ出力が入
力される。ＡＮＤゲート１４２は、波形合成回路９２の
出力Ｐ₃とＳＲ−Ｆ／Ｆ１４０の反転Ｑ出力が入力さ
れ、出力信号はＴ₂として駆動回路に入力される。ＡＮ
Ｄゲート１５９は、波形合成回路の出力Ｐ₅とＳＲ−Ｆ
Ｆの反転Ｑが入力されその出力信号Ｔ₃は駆動回路９４
に入力される。

【００７２】バイナリカウンタ１４３は、図示の例では
４段のフリップフロップで構成されており、各段の出力
信号はＡＮＤゲートに入力される。ＯＲゲート１４５に
はＡＮＤゲート１４４の出力とＡＮＤゲート１４２の出
力が入力される。ＡＮＤゲート１４６には、ＳＲ−Ｆ／
Ｆの反転Ｑ出力とＮＡＮＤゲート１４７の出力が入力さ
れる。アップダウンカウンタ１４８のＵ／Ｄ入力（アッ
プダウン制御入力）にはＡＮＤゲート１４６の出力、ク
ロック入力ＣにはＯＲゲート１４５の出力が入力され
る。この構成例では、アップダウンカウンタ１４８は３
段のフリップフロップを有しており、出力Ｑ₁・Ｑ₂・Ｑ
₃はそれぞれＮＡＮＤゲート１４７に入力され、又、そ
れぞれ、ＥＸ・ＯＲゲート１５０、１５１、１５２に入
力される。

【００７３】ＡＮＤゲート１５６は波形合成回路９２の
出力Ｐ₀，Ｐ₁ならびにＳＲ−Ｆ／Ｆの反転Ｑ出力が入力
される。バイナリカウンタ１４９は、クロック入力Ｃに
はＡＮＤゲート１５９の出力が入力され、リセット入力
ＲにはＳＲ−Ｆ／Ｆ１５８のＱ出力が入力される。本実
施の形態では、バイナリカウンタ１４９は３段のフリッ
プフロップで構成され、その各々の出力Ｑ₁・Ｑ₂・Ｑ₃
はＯＲゲート１５４に入力されるとともに、ＥＸ・ＯＲ
ゲート１５０，１５１，１５２にそれぞれ入力される。
ＮＯＲゲート１５３は、ＥＸ・ＯＲゲート１５０，１５
１，１５２の出力が入力され、その出力はＳＲ−Ｆ／Ｆ
１５８のリセット入力Ｓに入力される。ＯＲゲート１５
５には、ＡＮＤゲート１４１の出力、ＡＮＤゲート１４
２の出力、ＯＲゲート１５４の出力、波形合成回路９２
の出力Ｐ₀がそれぞれ入力され出力Ｔ₁は駆動回路に入力
される。

【００７４】次に上記構成による制御手段１０３の動作
説明を行う。ＳＲ−Ｆ／Ｆ１４０は、ロータ６が回転し
た時は検出信号Ｔ₄の入力によってセット状態となり反
転Ｑは“Ｌ”となるため、ＡＮＤゲート１４１，１４
２，１４６，１５９の出力は全て“Ｌ”となる。このた
め、ＡＮＤゲート１５９の出力Ｔ₃は波形合成回路の出
力Ｐ₃信号は画転検出と同時に“Ｌ”信号となり、以後
検出回路は禁止される。また、アップダウンカウンタ１
４８のＵ／Ｄ入力は、“Ｈ”のときアップカウンタ、
“Ｌ”の時ダウンカウンタとなるため、ロータ６が回転
している時はダウンカウンタとなる。

【００７５】このとき、パイナリカウンタ１４３のクロ
ック入力Ｃには３１．２５ｍｓｅｃ毎に波形合成回路か
ら出力Ｐ₁が入力されるため、上記４段のフリップフロ
ップ構成の場合には１秒ごとにＡＮＤゲート１４４の出
力は“Ｈ”となりＯＲゲート１４５を介してアップダウ
ンカウンタ１４８のクロック入力Ｃに入力され、アップ
ダウンカウンタ１４８のカウント内容は１秒毎に１だけ
減ぜられる。

【００７６】一方、波形合成回路９２の出力Ｐ₄は１０
２４Ｈｚの信号であるため、周期は約０．９８ｍｓｅｃ
となり、波形合成回路９２の出力Ｐ₁が“Ｈ”の時の
み、ＡＮＤゲート１５６を介してバイナリカウンタ１４
９のクロック入力Ｃに入力される。この実施の形態で
は、バイナリカウンタ１４９は３段のフリップフロップ
で構成されている。

【００７７】ＥＸ・ＯＲ１５０，１５１，１５２は、バ
イナリカウンタ１４９とアップダウンカウンタ１４８の
出力の一致を常に監視しており内容が一致したときＥＸ
・ＯＲの出力は全て“Ｌ”となり、ＮＯＲゲート１５３
の出力は“Ｈ”となり、ＳＲ−Ｆ／Ｆ１５８をセット状
態とし、出力Ｑは“Ｈ”となりバイナリカウンタ１４９
はリセットされる。このためＯＲゲート１５４の出力は
アップダウンカウンタのカウンタ数と０．９８ｍｓｅｃ
の積だけ時間幅の信号が“Ｈ”として出力される。

【００７８】一方、検出回路９５の出力Ｔ₀が検出の時
間内で一度も“Ｈ”信号がでなかった場合、ロータ６は
最初の駆動パルスでは回転できなかったと判断され、Ｓ
Ｒ−Ｆ／Ｆ１４０の反転Ｑ出力は、“Ｈ”の状態を続け
る。このため、ＡＮＤゲート１４１の出力は、波形合成
回路９２からの出力Ｔ₂がそのままＯＲゲート１５５の
出力としてモータの補正駆動を行う。

【００７９】また、ＡＮＤゲート１４２の出力は波形合
成回路９２の出力信号Ｐ₃に出力され、Ｔ₂信号として駆
動回路９４に入力され、このときは補正駆動状態のステ
ップモータ９６のコイルに流れる電流の方向と逆向きの
方向に電流が流れる様に制御するとともに、ＯＲゲート
１５５の出力Ｔ₁からも駆動回路９４に入力されるた
め、ステップモータ９６の残留磁気の影響を除くことが
でき、一体ステータの場合の可飽和磁路飽和時間の消去
が行われる。

【００８０】更にＳＲ−Ｆ／Ｆ１４０の反転Ｑ出力が
“Ｈ”であるため、ＡＮＤゲート１４６の出力が“Ｈ”
となり、アップダウンカウンタ１４８のＵ／Ｄ入力が
“Ｈ”となる。アップダウンカウンタ１４８はアップカ
ウンタにセットされ、波形合成回路９２の出力Ｐ₃がＡ
ＮＤゲート１４２、ＯＲゲート１４５を介してアップダ
ウンカウンタ１４８のクロック入力Ｃに入力される。

【００８１】このためアップダウンカウンタ１４８のカ
ウント内容は＋１となり、次回に出力される駆動パルス
の長さは０．９８ｍｓｅｃだけ長くなる。アップダウン
カウンタ１４８のフリップフロップの出力Ｑ₁・Ｑ₂・Ｑ
₃が全て“Ｈ”となり次にアップ入力が入るとカウンタ
の内容は全て“Ｌ”となってしまう。これを禁止するた
めＮＡＮＤゲート１４７の入力が全て“Ｈ”となったと
き、ＡＮＤゲート１４６の出力を“Ｌ”としてアップダ
ウンカウンタ１４８をダウンカウンタとして、全て
“Ｌ”となることを禁止している。

【００８２】波形合成回路の出力Ｐ₀は、通常駆動パル
スの最低パルス幅を決定するためにある。これはパルス
幅が０ｍｓｅｃから開始されると、一定のパルス幅で駆
動するまで、エネルギーのロスが大きいためであり、本
実施の形態では最低駆動パルス幅を約４．８８ｍｓｅｃ
に設定してある。アップダウンカウンタ１４８は、分周
回路９１のリセットではカウント内容はリセットされず
リセット解除後もリセット前の駆動パルス幅から開始さ
れる。

【００８３】ステップモータ９６の駆動パルスがステッ
プモータ９６が回転できない程短いパルス幅であるとき
は、通常駆動パルス幅のままでは作動レバー１１０を回
転駆動できない。従って、検出回路からの出力信号Ｔ₄
は“Ｌ”の信号であるため、ＳＲ−Ｆ／Ｆ１４０の反転
Ｑ出力は、“Ｈ”となっており、補正駆動パルスとして
波形合成回路９２の出力信号Ｐ₂がステップモータ９６
に印加される。このパルス幅は、モータの最大トルクを
保証できる幅に設定される。本実施の形態ではこの幅は
１１．７ｍｓｅｃである。

【００８４】そして波形合成回路９２の出力Ｐ₃が入力
されると、アップダウンカウンタ１４８はアップカウン
タになっているため、カウンタ内容は＋１となる。従っ
て、１秒目の駆動パルス幅が４．８８ｍｓｅｃであった
場合２秒目の通常駆動パルスは、波形合成回路の出力Ｔ
₁＝４．８８ｍｓｅｃと０．９８ｍｓｅｃの長さ、つま
り５．８６ｍｓｅｃの長さの駆動パルスとなる。

【００８５】更に、このパルス幅で回転しきれないとき
は１１．７ｍｓｅｃの補正駆動を行う。この１１．７ｍ
ｓｅｃというパルス幅は前記作動レバー１１０の輪列負
荷が重くなったとき等でも安定してステップモータ９６
が駆動できるパルス幅として設定されている。その後、
波形合成回路９２の出力Ｔ₃でアップダウンカウンタの
カウンタを２に設定する。２発目では通常駆動パルスの
長さは、６．８４ｍｓｅｃとなる。

【００８６】もし、このパルス幅で回転できないときは
同じ動作を繰り返し、通常駆動パルス幅はロータ６が回
転できる限界に近いパルス幅で駆動を行える。ところ
が、バイナリカウンタ１４３のカウンタ内容が１６とな
ったとき、ＡＮＤゲート１４４の出力が“Ｈ”となり、
アップダウンカウンタ１４８の内容は−１となる。この
ため、例えば７．８１ｍｓｅｃで通常駆動を行っていた
場合、次の通常駆動パルスは６．８４ｍｓｅｃとなる。

【００８７】従って、６．８４ｍｓｅｃで回転できる場
合はこのまま６．８４ｍｓｅｃで駆動を続けるが、６．
８４ｍｓｅｃでは回転しきれない場合には、６．８４ｍ
ｓｅｃで駆動し非回転であることを検出し、補正駆動パ
ルスでロータ６を回転させアップダウンカウンタの内容
を＋１し、次の通常駆動パルスの長さは再び７．８１ｍ
ｓｅｃとなる。

【００８８】そして、上記ポンプユニット１０２の場
合、１回転３６０度のうち約２１０度は作動レバー１１
０の両端に設けられるローラ１１７ａ，１１７ｂのいず
れもが給送チューブ１０６に接していてステップモータ
９６に所定負荷がかかる一方、残りの１５０度の範囲で
は給送チューブ１０６に対しローラ１１７ａ，１１７ｂ
の一方だけが接するため負荷が軽くなる。このように１
回転中でも負荷の変動がある構成であり、また、各位置
で細かく負荷変動などが生じても、前述のように通常駆
動パルスと補正駆動パルスを用いて常にロータ６が回転
できるぎりぎりの駆動パルス幅で駆動できることにな
り、ステップモータ９６の消費電力は最低の状態でポン
プユニット１０２を駆動できるようになる。

【００８９】本実施の形態では、バイナリカウンタ１４
３はフリップフロップ４段のバイナリカウンタであるた
め、１秒に１回は駆動パルスと通常駆動パルスが同時に
出ることになる。このため、更に低電力化をねらう場
合、バイナリカウンタ１４３の段数を更に増すことによ
り、通常駆動パルスと補正駆動パルスが１秒内に両方発
生する率を少なくできる。

【００９０】ところが、あまりカウンタの段数を増しす
ぎると負荷が大きくなり、通常駆動パルス幅が長くなっ
てしまった後、負荷が小さくなったときに元のパルス幅
にもどるために時間がかかってしまう。このため、この
バイナリカウンタの段数はあまり多すぎても無意味にな
る。

【００９１】次に、本発明の実験結果を示す。使用した
体内埋込型薬液供給装置のステップモータ９６はロータ
６の直径が２．４ｍｍ、厚さが０．７ｍｍ、ステータと
ロータ６の間隔が０．３ｍｍ，コイルの抵抗が１．５ｋ
Ω、コイルの巻数が９０００ターンである。図２７は、
各パルスでステップモータ９６を駆動したときの電流
と、作動レバーで測った出カトルクの実験値およびこの
ステップモ一夕９６を上記の体内埋込型薬液供給装置に
組み込んで１日分動かした時に、Ｐ₁の各パルスとＰ₂が
どの位の割合で発生したかを測定したもので、この場
合、Ｐ₁のあるパルスが６４パルス連続してステップモ
ータ９６に供給された時に、パルス幅を１ステップ短く
なるように設定して実験を行った。

【００９２】即ち、図２７の各パルスの発生割合と電流
の積の和が、この体内埋込型薬液供給装置の１日の平均
電流である。計算の結果、この値は３２０μＡであっ
た。このステップモータ９６は９．７７ｍｓｅｃのパル
ス幅で駆動されるように本来設計されていたのである
が、本発明による体内埋込型薬液供給装置は従来のもの
と変わらない性能をもっているにもかかわらず、電流が
５２０μＡから３２０μＡへ６２％も低下させることが
できた。

【００９３】上記実施の形態では、ステップモータ９６
の回転状態に基づさ制御回路９３が対応して通常駆動パ
ルスあるいは補正駆動パルスを加えてステップモータ９
６に供給し、また、非回転信号が発生しないときはそれ
までの通常駆動パルスより一つ下の大きさの実効電力を
有する駆動パルスを供給する構成としたものである。し
かし、体内埋込型薬液供給装置のポンプユニット１０２
の構成では、給送チューブ１０６の配置が略馬蹄形状で
あり、これに接する作動レバー１１０は、１回転３６０
度のうち所定角度範囲（図面上では略１５０度）の範囲
では作動レバー１１０の一端に設けられるローラ１１７
ａ，１１７ｂの一方がこの給送チューブ１０６から離
れ、この所定角度範囲を通過する期間は、他の２１０度
の範囲と比して負荷が大分軽くなることが明らかであ
る。すなわち、受荷の大きさが周期的に変化することが
明らかである。

【００９４】このような構成であると、作動レバー１１
０のローラ１１７ａ，１１７ｂのいずれもが給送チュー
ブ１０６に接する２１０度の範囲では、実効電力の大き
い駆動パルスを出力し、作動レバー１１０のローラ１１
７ａ，１１７ｂの一方だけが給送チューブ１０６に接す
る１５０度の範囲では実効電力の小さい駆動パルスを出
力する制御を行ってもよい。

【００９５】図２８には、そのような考え方を採用した
場合の、図２０に示す制御手段１０３の構成の変形例が
示されている。図２８に示した制御手段１０３’は、検
出回路９５からの出刃Ｔ₄に応答し、作動レバー１１０
が軽負荷状態、すなわち、作動レバー１１０のローラ１
１７ａ，１１７ｂの一方だけが給送チューブ１０６に接
する１５０度の範囲内に入ったことに応答し分周回路９
１からの分周パルスの計数動作を開始するタイマ９８を
備えている。そして、計数動作の開始と共にタイマ９８
から軽負荷信号ＴＬが出力されこれにより制御回路９３
が通常駆動パルスの幅より狭い軽負荷用の所定のパルス
幅の駆動パルスを出力するように制御される。この結
果、制御回路９３からは作動レバー１１０の軽負荷状態
に見合った小さい実効電力の駆動パルスが出力される。

【００９６】作動レバー１１０が所定の軽負荷状態とな
っている回転角度範囲は予め判っているので、タイマ９
８はそれに見合った数のパルスを計数し終わるまで制御
回路９３に対する上述の制御状態を継続する。作動レバ
ー１１０の所定の軽負荷運転状態が終了するタイミング
でタイマ９８からの軽負荷信号ＴＬの出力が停止され、
制御回路９３からは再びより実効電力の大きい駆動パル
スが出力される。

【００９７】このように、給送チューブ１０６に対しロ
ーラ１１７ａ，１１７ｂの一方のみが接しパルスモータ
９６への負荷が軽くなる状態にあるとき、実効電力の小
さい駆動パルスで作動レバー１１０を回転駆動し、タイ
マ９８のタイムアップにより実効電力の大きい駆動パル
スを再度出力する構成によれば、ステップモータ９６の
消費電力をさらに低減化してポンプユニット１０２を駆
動できるようになる。また、作動レバー１１０の回転角
度範囲に応して駆動パルスの状態が確実に切り替えられ
るので、ノイズ等の影響なしに無駄な電力の消費を確実
に防止することができる。

【００９８】図２８の構成では、ステップモータ９６が
軽負荷運転に入ったときにタイマ回路９８の計数動作を
開始させてタイマ回路９８から軽負荷信号ＴＬを出力し
て制御回路９３からの駆動パルスの出力を制御するよう
にしたが、タイマ回路９８からステップモータ９６の通
常負荷、すなわち、作動レバー１１０のローラ１１７
ａ、１１７ｂの両方が給送チューブ１０６を押圧してい
る状態の期間を示す通常負荷信号を出力し、これにより
制御回路９３からの駆動パルスの出力を制御するように
構成してもよい。

【００９９】尚、上記実施の形態で説明したステップモ
ータ９６は、一体ステータ型モータで説明したが、２体
ステータ型モータを含む他のモータでもこの効果は何ら
変わることがなく、同様に大きな効果を得ることができ
る。上記実施の形態で説明した駆動パルスの波形形状は
矩形形状で説明したが、矩形形状波を間引いたくし歯状
の波形としてもよく、その効果は何ら変わることがな
く、同様に大きな効果を得ることができる。

【０１００】

【発明の効果】本発明では、全てＣ−ＭＯＳ−ＩＣに内
蔵できる構成要素からなり、常にステップモータを、駆
動できる最小限のパルス幅で駆動するため、何らコスト
アップの要因がなく、汎用のモータを最低限の消費電力
で駆動できるようになり、装置の薄型化、小型化、ロー
コスト化を図ることができ、体内埋込用の薬液供給装置
にとって効果は非常に大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の体内埋込型薬液供給装置の全体構成を
示すブロック図。

【図２】同装置の外観を示す斜視図。

【図３】同装置の内部構造を示す正面図。

【図４】同装置の内部構造を示す裏面図。

【図５】同装置の内部構造を示す断面図。

【図６】ポンプユニットの基本的回路構成例を示す回路
図。

【図７】ステップモータの駆動電流波形の一例を示す
図。

【図８】ロータの回転位置検出の一原理の説明図。

【図９】ロータの回転位置検出の一原理の説明図。

【図１０】ロータの回転位置検出の一原理の説明図。

【図１１】ステップモータの駆動電流波形の一例を示す
図。

【図１２】ロータの動作検出回路の一例を示す図。

【図１３】図１２の回路の検出電圧波形の一例を示す
図。

【図１４】ロータ駆動後のロータの回転角と誘起電圧の
関係を示す図。

【図１５】他の原理によるロータの動作検出回路の一例
を示す図。

【図１６】ロータ駆動後のロータの回転角と誘起電圧の
関係を示す図。

【図１７】駆動パルス幅を種々変化させた時の電流波形
と誘起電圧波形を示す図。

【図１８】駆動パルス幅とその後の誘起電圧のピーク電
位の関係を示すグラフ。

【図１９】ロータの動作検出誘起電圧波形の一例を示す
図。

【図２０】本発明の一実施形態を示すブロック図。

【図２１】本発明に必要なパルスを示すタイムチャー
ト。

【図２２】駆動回路と検出回路の構成例を示す図。

【図２３】ａ，ｂはコンパレータの詳細構成図及びブロ
ック図。

【図２４】ａ，ｂはコンパレータの動作説明図。

【図２５】制御回路の構成例を示す図。

【図２６】検出回路内のコンパレータの動作状態を示す
図。

【図２７】ステップモータ駆動時における各駆動パルス
の発生状況を示す図。

【図２８】本発明の他の構成例を示すブロック図。

【符号の説明】

１ステータ６ロータ７コイル１０水晶発振回路１１分周回路１２パルス合成回路９０発振回路９１分周回路９２波形合成回路９３制御回路９４駆動回格９５検出回路９６ステップモータ９８タイマ１０１１薬液タンク１０２ポンプユニット１０３制御手段１０４電池１０６給送チューブ１１０作動レバー１１７ａ、１１７ｂローラ

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年４月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】符号の説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【符号の説明】１ステータ６ロータ７コイル１０水晶発振回路１１分周回路１２パルス合成回路９０発振回路９１分周回路９２波形合成回路９３制御回路９４駆動回格９５検出回路９６ステップモータ９８タイマ１０１薬液タンク１０２ポンプユニット１０３制御手段１０４電池１０６給送チューブ１１０作動レバー１１７ａ、１１７ｂローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薬液タンクからの薬液を給送チューブを
介して患部に徐々に供給するため、該給送チューブの途
中にステップモータを含んで成るポンプユニットを設
け、該ポンプユニットの作動レバーを前記ステップモー
タで回転させ前記給送チューブに接するローラで前記給
送チューブ内の薬液を徐々に押し出して前記患部に供給
するように構成された体内埋込型薬液供給装置におい
て、異なった実効電力を有する駆動パルス群を作る波形合成
回路と、該駆動パルス群のうちのいずれか一つを時間信号に同期
してステップモータに供給する駆動回路と、前記ステップモータに対する駆動パルスを供給した後の
ステップモータの自由振動によって生じる前記ステップ
モータ内の駆動コイルに発生する誘起電圧が所定値以下
のとき、非回転信号を発生する検出回路と、前記非回転信号に応答して非回転時の駆動パルスより一
つ上の大きさの実効電力を有する駆動パルスを前記ステ
ップモータに供給し、所定期間非回転信号が発生しない
ときはそれまでの駆動パルスより一つ下の大きさの実効
電力を有する駆動パルスを供給するよう前記駆動回路を
制御する制御回路とを備えたことを特徴とする体内埋込
型薬液供給装置。
【請求項２】薬液タンクからの薬液を給送チューブを
介して患部に徐々に供給するため、該給送チューブの途
中にステップモータを含んで成るポンプユニットを設
け、該ポンプユニットの作動レバーを前記ステップモー
タで回転させ部分円状に配置された前記給送チューブに
所定角度範囲でのみ接するローラで前記給送チューブ内
の薬液を徐々に押し出して前記患部に供給するように構
成された体内埋込型薬液供給装置において、異なった実効電力を有する駆動パルス群を作る波形合成
回路と、該駆動パルス群のうちのいずれか一つを時間信号に同期
してステップモータに供給する駆動回路と、前記ステップモータに対する駆動パルスを供給した後の
ステップモータの自由振動によって生じるステップモー
タ内の駆動コイルに発生する誘起電圧が所定値以下のと
き、非回転信号を発生する検出回路と、該非回転信号に応答して前記ローラが前記送給チューブ
から離れている期間を示す軽負荷信号を出力するタイマ
回路と、該タイマ回路に応答し、該軽負荷信号が出力されていな
い場合には大きな実効電力を有する駆動パルスを前記ス
テップモータに供給し、前記軽負荷信号が出力されてい
る場合は小さな実効電力を有する駆動パルスを供給する
よう前記駆動回路を制御する制御回路とを備えたことを
特徴とする体内埋込型薬液供給装置。