薬液投与装置および薬液投与装置の作動方法
【課題】小型化を図りつつ、流量範囲が大きく高精度な流量制御を実現する。
【解決手段】薬液を貯留可能な収縮自在のリザーバ１１と、患者に挿入可能に設けられ、リザーバ１１に貯留されている薬液を患者の体内に注入するニードル１３と、流量範囲が互いに異なり並列に接続された大流量ポンプ２５Ａおよび小流量ポンプ２５Ｂを有し、リザーバ１１からニードル１３に薬液を供給するポンプユニット１５と、流量範囲が大きい大流量ポンプ２５Ａにより設定されるニードル１３への薬液の供給量に対して、流量範囲が小さい小流量ポンプ２５Ｂを正転駆動または逆転駆動することにより薬液の供給量を追加または削減するようにポンプユニット１５を制御する制御部１７とを備える薬液投与装置１００を提供する。
【解決手段】薬液を貯留可能な収縮自在のリザーバ１１と、患者に挿入可能に設けられ、リザーバ１１に貯留されている薬液を患者の体内に注入するニードル１３と、流量範囲が互いに異なり並列に接続された大流量ポンプ２５Ａおよび小流量ポンプ２５Ｂを有し、リザーバ１１からニードル１３に薬液を供給するポンプユニット１５と、流量範囲が大きい大流量ポンプ２５Ａにより設定されるニードル１３への薬液の供給量に対して、流量範囲が小さい小流量ポンプ２５Ｂを正転駆動または逆転駆動することにより薬液の供給量を追加または削減するようにポンプユニット１５を制御する制御部１７とを備える薬液投与装置１００を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬液投与装置およびその作動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、患者の体内に薬液を投与する携帯可能な薬液投与装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の薬液投与装置は、薬液を収容する輸液バッグと、圧電素子によって駆動され、輸液バッグに収容されている薬液を吐出させるマイクロポンプと、輸液バッグから吐出された薬液を患者の体内に注入する翼状針とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−６３７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、単一のマイクロポンプでは、高精度な流量制御を実現しようとすると流量範囲を小さくしなければならず、一方、流量範囲を大きくすると高精度な流量制御を実現することができないという不都合がある。これに対し、高精度に流量制御可能な複数のマイクロポンプを並列に接続することにより高流量を確保しようとすると、相当数のマイクロポンプを設けなければならず、装置全体が大型化しコストもかかるという不都合がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、小型化を図りつつ、流量範囲が大きく高精度な流量制御を実現することができる薬液投与装置および薬液投与装置の作動方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、薬液を貯留するリザーバと、該リザーバに貯留されている前記薬液を患者の体内に注入するニードルと、流量範囲が互いに異なり並列に接続され、前記リザーバから前記ニードルに前記薬液を供給する複数のポンプと、流量範囲が大きい前記ポンプが供給する前記薬液の供給量を増やすよう流量範囲が小さい前記ポンプの駆動を制御する制御部とを備える薬液投与装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、制御部の制御によりポンプが作動し、リザーバに貯留されている薬液がニードルに供給されて、ニードルから患者の体内に注入される。この場合において、制御部により、流量範囲が大きいポンプにより大流量の薬液を送り出し、流量範囲が小さいポンプにより小流量の薬液を追加して、薬液の供給量を微調整することができる。
【０００８】
すなわち、制御部により、流量範囲が大きいポンプによって目標設定流量よりも若干少ない量の薬液を送り出しつつ、流量範囲が小さいポンプを正転駆動させて足りない分の薬液を追加し、効率的かつ精度よく目標設定流量を供給することができる。これにより、低流量で高精度に流量制御可能なポンプを複数設ける場合のようにポンプ数を増大することなく、小型化を図りつつ、流量範囲が大きく高精度な流量制御を実現することができる。
【０００９】
上記発明においては、前記制御部が、流量範囲が大きい前記ポンプの停止中に、流量範囲が小さい前記ポンプを正転駆動して前記ニードルに前記薬液を供給することとしてもよい。
【００１０】
このように構成することで、流量範囲が小さいポンプにより薬液の供給量を追加する場合に、流量範囲が大きいポンプにより送り出される薬液の圧力によって、流量範囲が小さいポンプによる薬液の送り出しが妨げられるのを防ぐことができる。したがって、流量範囲が大きいポンプと流量範囲が小さいポンプとの間で、薬液の供給量の追加による微調整を効率的に行うことができる。
【００１１】
本発明は、薬液を貯留するリザーバと、該リザーバに貯留されている前記薬液を患者の体内に注入するニードルと、流量範囲が互いに異なり並列に接続され、前記リザーバから前記ニードルに前記薬液を供給する複数のポンプと、流量範囲が大きい前記ポンプが供給する前記薬液の供給量を減らすよう流量範囲が小さい前記ポンプの駆動を制御する制御部とを備える薬液投与装置を提供する。
【００１２】
本発明によれば、制御部により、流量範囲が大きいポンプにより大流量の薬液を送り出し、流量範囲が小さいポンプにより小流量の薬液を削減して、薬液の供給量を微調整することができる。すなわち、制御部により、流量範囲が大きいポンプによって目標設定流量を若干超える量の薬液を送り出しつつ、流量範囲が小さいポンプにより余分な薬液を削減し、効率的かつ精度よく目標設定流量を供給することができる。これにより、低流量で高精度に流量制御可能なポンプを複数設ける場合のようにポンプ数を増大することなく、小型化を図りつつ、流量範囲が大きく高精度な流量制御を実現することができる。
【００１３】
上記発明においては、前記制御部が、流量範囲が大きい前記ポンプにより前記薬液を供給中に、流量範囲が小さい前記ポンプを逆転駆動して前記ニードルに供給される前記薬液の一部を供給方向とは逆方向に流動させることとしてもよい。
【００１４】
このように構成することで、流量範囲が小さいポンプにより薬液の供給量を削減する場合に、流量範囲が大きいポンプによりチューブに送り出される薬液の圧力によって、薬液が逆流するのを防止しつつ、流量範囲が小さいポンプにより薬液を吸引することができる。したがって、流量範囲が大きいポンプと流量範囲が小さいポンプとの間で、薬液の供給量の削減による微調整を効率的に行うことができる。
【００１５】
また、上記発明においては、流量範囲が大きい前記ポンプの流量の誤差量を示す補正値を記憶する記憶部を備え、前記制御部が、前記ニードルに供給する前記薬液の供給量が所望の値を満たすように、前記記憶部に記憶されている前記補正値に基づいて、前記流量範囲が大きいポンプにより設定されるニードルへの薬液の供給量を予め補正することとしてもよい。
【００１６】
このように構成することで、流量範囲が大きいポンプに流量誤差がある場合でも、制御部により、記憶部に記憶されているその誤差量を示す補正値に基づいて予め補正され補正後の供給量に従って、流量範囲が大きいポンプにより薬液が供給される。これにより、流量範囲が大きいポンプの流量の誤差量を考慮して、流量範囲が大きいポンプにより薬液の所望の供給量にできるだけ近付けた状態で、流量範囲が小さいポンプにより薬液の供給量を微調整することができる。したがって、より効率的に高精度な流量制御を実現することができる。
【００１７】
本発明は、流量範囲が互いに異なり並列に接続された複数のポンプにより、リザーバに貯留されている薬液をニードルに供給して患者に注入する薬液投与装置の作動方法であって、流量範囲が大きい前記ポンプが、大流量の薬液を前記ニードルに供給し、流量範囲が小さい前記ポンプが、前記流量範囲が大きいポンプにより前記ニードルに供給される薬液の供給量が目標設定流量を満たさない場合に、該流量範囲が大きいポンプを停止した状態で流量範囲が小さい前記ポンプにより小流量の薬液を追加する一方、流量範囲が大きい前記ポンプにより前記ニードルに供給される薬液の流量が目標設定流量を超える場合に、該流量範囲が大きいポンプにより前記ニードルに薬液を供給中に前記薬液の一部を供給方向とは逆方向に流動させて削減する薬液投与装置の作動方法を提供する。
【００１８】
本発明によれば、流量範囲が大きいポンプが大流量の薬液をニードルに供給することで、薬液を小流量ずつ複数回に分けて供給する場合と比較して、時間短縮を図ることができる。そして、流量範囲が大きいポンプによりニードルに供給される薬液の流量が目標設定流量を満たさない場合に、流量範囲が大きいポンプを停止した状態で、流量範囲が小さいポンプが小流量の薬液を供給することで、流量範囲が大きいポンプにより送り出される薬液の圧力によって、流量範囲が小さいポンプによる薬液の送り出しが妨げられることなく、足りない薬液を精度よく追加することができる。
【００１９】
一方、流量範囲が大きいポンプによりニードルに供給される薬液の流量が目標設定流量を超える場合に、流量範囲が大きいポンプによりニードルに薬液を供給中に、流量範囲が小さいポンプがその薬液の一部を供給方向とは逆方向に流動させることで、流量範囲が大きいポンプにより送り出される薬液の圧力によって薬液が逆流するのを防止しつつ、余分な薬液を精度よく削減することができる。したがって、低流量で高精度に流量制御可能なポンプを複数設ける場合のようにポンプ数を増大することなく、流量範囲が大きく高精度な流量制御を実現することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、小型化を図りつつ、流量範囲が大きく高精度な流量制御を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る薬液投与装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の薬液投与装置のブロック図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る薬液投与装置を示す全体構成図である。
【図４】（ａ）は大流量ポンプの流量誤差に関するトランペットカーブ特性の一例を示す図であり、（ｂ）は（ａ）における補正期間と累積誤差を示す図である。
【図５】図３の薬液投与装置の大流量ポンプに対する間歇制御のＯＮ／ＯＦＦの一例を示す図である。
【図６】図３の薬液投与装置によりニードルに供給される薬液の供給量の調整例を示す図である。
【図７】図３の薬液投与装置の大流量ポンプによる１回のステップの薬液の供給量と小流量ポンプによる１回のステップの薬液の供給量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る薬液投与装置およびその作動方法について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る薬液投与装置１００は、患者に携帯され、予め設定された投与量および時間間隔で患者に薬液を自動的に投与することができるようになっている。この薬液投与装置１００は、図１および図２に示されるように、薬液を貯留可能な収縮自在のリザーバ１１と、リザーバ１１に貯留されている薬液を患者の体内に注入するニードル１３と、リザーバ１１からニードル１３に薬液を供給するポンプユニット１５と、ポンプユニット１５を制御する制御部１７と、制御部１７に電力を供給する電池１９と、これらリザーバ１１、ポンプユニット１５、制御部１７および電池１９を収容する箱型のケース２１とを備えている。
【００２３】
ケース２１は、例えば、シリコン材料からなり、患者に装着し易いように軽量で略直方体形状に形成されている。このケース２１は、患者の体表に貼付け可能な平らな装着面２１Ａを有している。ケース２１には、ユーザに薬液の設定流量および供給時間間隔等を入力させる入力部（図示略）が設けられている。入力部は、ユーザが入力した薬液の設定流量および供給時間間隔等を制御部１７に送るようになっている。
【００２４】
リザーバ１１は、柔軟性および収縮性を有している。リザーバ１１には、気密性の高い圧縮されたシリコーンゴムからなるセプタム（薬液注入部）１２が設けられている。セプタム１２はケース２１の表面に露出して配置されており、セプタム１２に針等を刺してリザーバ１１内に薬液を注入することができるようになっている。
【００２５】
ニードル１３（ソフトカニューレ）は、例えば、柔軟性材料により形成されている。このニードル１３は、一端がケース２１の内部に配置され、他端がケース２１の装着面２１Ａから外方に突出して配置されている。患者の体表にケース２１の装着面２１Ａが貼り付けられることにより、患者の皮下にニードル１３の他端を穿刺することができるようになっている。
【００２６】
ポンプユニット１５は、流量範囲が互いに異なり並列に接続された複数（本実施形態においては、２つ。）のポンプ２５Ａ，２５Ｂを備えている。以下、流量範囲を大きいポンプを「大流量ポンプ（Ｈ＿Ｐｕｍｐ）２５Ａ」とし、流量範囲が小さいポンプを「小流量ポンプ（Ｌ＿Ｐｕｍｐ）２５Ｂ」とする。
【００２７】
大流量ポンプ２５Ａは、小流量ポンプ２５Ｂと比較して、１回のステップで大流量の薬液を送出させることができるようになっている。一方、小流量ポンプ２５Ｂは、大流量ポンプ２５Ａと比較して、１回のステップで小流量の薬液を送出させることができるようになっている。これらの大流量ポンプ２５Ａおよび小流量ポンプ２５Ｂは、制御部１７の作動により個別に駆動されるようになっている。
【００２８】
大流量ポンプ２５Ａおよび小流量ポンプ２５Ｂとリザーバ１１とは、１本のチューブ２７により接続されている。チューブ２７は、一端がリザーバ１１に接続され、他端が二股に分かれてそれぞれ大流量ポンプ２５Ａと小流量ポンプ２５Ｂとに接続されている。
【００２９】
また、大流量ポンプ２５Ａおよび小流量ポンプ２５Ｂとニードル１３も、１本のチューブ２９により接続されている。チューブ２９は、ニードル１３の一端に接続される本体部２９Ａと、本体部２９Ａから二股に分かれて大流量ポンプ２５Ａに接続される一方の分岐部２９Ｂと、小流量ポンプ２５Ｂに接続される他方の分岐２９Ｃとを備えている。
【００３０】
制御部１７は、入力部によりユーザから入力される薬液の設定流量および供給時間間隔等に基づいて、大流量ポンプ２５Ａおよび小流量ポンプ２５Ｂによる薬液の供給を制御するようになっている。この制御部１７は、大流量ポンプ２５Ａを正転駆動させることにより、リザーバ１１からチューブ２７を介して薬液を吸引させ、チューブ２９を介してニードル１３に薬液を送り出させるようになっている。また、制御部１７は、小流量ポンプ２５Ｂを正転駆動と逆転駆動とを切り替えて駆動させることにより、ニードル１３に供給される薬液の供給量を追加したり削減したりすることができるようになっている。
【００３１】
具体的には、制御部１７は、大流量ポンプ２５Ａの駆動を停止中に小流量ポンプ２５Ｂを正転駆動するようになっている。そして、小流量ポンプ２５Ｂにより、リザーバ１１からチューブ２７を介して薬液を吸引し、チューブ２９を介してニードル１３に薬液を送り出させるようになっている。これにより、大流量ポンプ２５Ａにより送り出される薬液の圧力によって、小流量ポンプ２５Ｂによる薬液の送り出しが妨げられることなく、薬液の供給量を追加することができるようになっている。
【００３２】
一方、制御部１７は、大流量ポンプ２５Ａの駆動中（すなわち、大流量ポンプ２５Ａによりニードル１３に薬液を供給中）に、小流量ポンプ２５Ｂを逆転駆動するようになっている。そして、大流量ポンプ２５Ａによりチューブ２９の分岐部２９Ｂから本体部２９Ａに送り出される薬液の一部を、小流量ポンプ２５Ｂにより供給方向とは逆方向、すなわち、分岐部２９Ｃに向かって流動させるようになっている。これにより、大流量ポンプ２５Ａによりニードル１３に送り出される薬液の圧力によって、薬液が逆流するのを防止しつつ、小流量ポンプ２５Ｂにより薬液の供給量を削減することができるようになっている。
【００３３】
次に、このように構成された本実施形態に係る薬液投与装置１００の作動方法について、以下に説明する。
本実施形態に係る薬液投与装置１００の作動方法は、まず、制御部１７の作動により、入力部によってユーザから入力される薬液の設定流量および供給時間間隔に従い、大流量ポンプ２５Ａを駆動し、リザーバ１１から大流量の薬液をニードル１３に供給させるようになっている。
【００３４】
そして、大流量ポンプ２５Ａによりニードル１３に供給される薬液の供給量が設定流量を満たさない場合に、制御部１７の作動により、大流量ポンプ２５Ａの駆動を停止させた状態で、小流量ポンプ２５Ｂを正転駆動させ、リザーバ１１から小流量の薬液を送り出してニードル１３に供給させるようになっている。
【００３５】
一方、大流量ポンプ２５Ａによりニードル１３に供給される薬液の供給量が設定流量を超える場合に、制御部１７の作動により、大流量ポンプ２５Ａによってリザーバ１１からニードル１３に薬液が供給されている際中に小流量ポンプ２５Ｂを逆転駆動させ、大流量ポンプ２５Ａによりチューブ２９の分岐部２９Ｂから本体部２９Ａに流れ込む薬液の一部を分岐部２９Ｃに流入させて吸引させるようになっている。
これにより、大流量ポンプ２５Ａにより設定されるニードル１３への薬液の供給量に対して、小流量ポンプ２５Ｂが、薬液の供給量を追加または削減するようになっている。
【００３６】
このように構成された本実施形態に係る薬液投与装置１００の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る薬液投与装置１００を用いて患者に薬液を投与するには、まず、リザーバ１１に薬液が貯留された薬液投与装置１００を患者の体表に押し当て、患者の体表にニードル１３の他端を穿刺させながら装着面２１Ａを貼り付ける。これにより、患者に薬液投与装置１００を装着させる。
【００３７】
次いで、制御部１７を作動させ、入力部により入力された薬液の設定流量および供給時間間隔に従い、ポンプユニット１５の大流量ポンプ２５Ａおよび小流量ポンプ２５Ｂを駆動させる。具体的には、大流量ポンプ２５Ａの駆動により、リザーバ１１に貯留されている薬液の大流量がニードル１３に供給され、小流量ポンプ２５Ｂの駆動により、その供給量が微調整されて、患者の体内に定期的に注入される。
【００３８】
以下、薬液の供給量を加算制御する場合と減算制御する場合とを分けて説明する。
例えば、大流量ポンプ２５Ａは、流量範囲が２５μＬ/ｈ〜５００μＬ/ｈで、最小ステップが２５μＬ／ｈとする。また、小流量ポンプ２５Ｂは、流量範囲が０．１μＬ／ｈ〜３０μＬ／ｈで、最小ステップが０．１μＬ／ｈとする。
【００３９】
［加算制御］
制御部１７の作動により、大流量ポンプ２５Ａが駆動させられて、設定流量よりも若干少ない量の薬液がリザーバ１１からニードル１３に供給された後、小流量ポンプ２５Ｂが正転駆動させられて、足りない分の薬液がリザーバ１１からニードル１３に供給される。
【００４０】
例えば、１４５．２μＬ／ｈの定量流量制御を実施する場合は、まず、大流量ポンプ２５Ａの駆動により、１２５μＬ／ｈの薬液がリザーバ１１からニードル１３に供給される。次いで、大流量ポンプ２５Ａの駆動が停止された後、小流量ポンプ２５Ｂの正転駆動により、２０．２μＬ／ｈの薬液がニードル１３に追加される。
【００４１】
また、例えば、２３１．４μＬ／ｈで２０分間投与する場合は、まず、大流量ポンプ２５Ａの駆動により、２２５μＬ／ｈの薬液がリザーバ１１からニードル１３に供給される。次いで、大流量ポンプ２５Ａが駆動停止された後、小流量ポンプ２５Ｂの正転駆動により、６．４μＬ／ｈの薬液がリザーバ１１からニードル１３に追加される。
【００４２】
［減算制御］
制御部１７の作動により、大流量ポンプ２５Ａが駆動させられて、設定流量を若干超える量の薬液がリザーバ１１からニードル１３に供給されつつ、小流量ポンプ２５Ｂが逆転駆動させられて、大流量ポンプ２５Ａにより供給される薬液の一部が吸引される。
【００４３】
例えば、１４８．８μＬ／ｈの定量流量制御を実施する場合は、大流量ポンプ２５Ａの駆動により、１５０μＬ／ｈの薬液がリザーバ１１からニードル１３に供給される。次いで、大流量ポンプ２５Ａによる薬液の供給中に、小流量ポンプ２５Ｂの逆転駆動により、１．２μＬ／ｈの薬液が供給方向とは逆方向に流動させられ、これにより余分な薬液が削減される。
【００４４】
また、例えば、１９４．０μＬ／ｈで３０分間投与する場合は、大流量ポンプ２５Ａの駆動により、２００．０μＬ／ｈの薬液がリザーバ１１からニードル１３に３０分間供給される。その間に、小流量ポンプ２５Ｂの逆転駆動により、１０分間隔で１８．０μＬ／ｈの薬液が供給方向とは逆方向に流動させられ、これにより余分な薬液が削減される。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態に係る薬液投与装置１００によれば、制御部１７の作動により、大流量ポンプ２５Ａによって設定流量よりも若干少ない量の薬液を送り出しつつ、小流量ポンプ２５Ｂにより足りない分の薬液を追加したり、また、大流量ポンプ２５Ａによって設定流量を若干超える量の薬液を送り出しつつ、小流量ポンプ２５Ｂにより余分な薬液を削減したりすることにより、効率的かつ精度よく設定流量を供給することができる。これにより、低流量で高精度に流量制御可能なポンプを複数設ける場合のようにポンプ数を増大することなく、小型化を図りつつ、流量範囲が大きく高精度な流量制御を実現することができる。
【００４６】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る薬液投与装置について説明する。
本実施形態に係る薬液投与装置２００は、図３に示すように、大流量ポンプ２５Ａの流量の誤差量を示す補正値を記憶する記憶部３１を備え、制御部１７が、記憶部３１に記憶されている補正値に基づいて、大流量ポンプ２５Ａにより設定されるニードル１３への薬液の供給量を予め補正する点で第１実施形態と異なる。
以下、第１実施形態に係る薬液投与装置１００と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
高流量制御可能な圧電型ダイヤフラム方式のポンプは、間歇駆動した場合に、流れ初めの立ち上がりの流量誤差が大きくなることがある。例えば、ポンプの流量誤差が、図４（ａ）に示されるようなトランペットカーブ特性を有する場合は、流量精度が安定するまでに数ｍ秒〜数秒程度必要になることとなる。図４（ａ）において、ラインＬは設定流量を示している（図４（ｂ）において同様である。）。
【００４８】
記憶部３１には、工場出荷前の段階で予め計測された大流量ポンプ２５Ａのトランペトカーブ特性データに基づいて計測された、図４（ｂ）に示されるような、薬液の供給量の目標精度が±５％以内に収束する時間ｔと、その時間内での累積誤差±ｙ％が補正値として記憶されている。
【００４９】
制御部１７は、図５に示すように、大流量ポンプ２５Ａの駆動のＯＮ／ＯＦＦを所定の時間間隔で切り替える間歇制御を行うようになっている。また、制御部１７は、リザーバ１１からニードル１３に供給される薬液の供給量が設定流量を満たすように、記憶部３１に記憶されている補正値に基づいて、大流量ポンプ２５Ａにより設定されるニードル１３への薬液の供給量を予め増減することにより補正するようになっている。
【００５０】
次に、このように構成された本実施形態に係る薬液投与装置２００の作用について説明する。
本実施形態に係る薬液投与装置２００を用いて患者に薬液を投与するには、患者の体表にニードル１３の他端を穿刺させて、患者に薬液投与装置２００を装着させる。
【００５１】
次いで、制御部１７を作動させ、入力部により入力された設定流量および供給時間間隔に従い、ポンプユニット１５の大流量ポンプ２５Ａおよび小流量ポンプ２５Ｂを間歇駆動させる。
この場合において、図６に示されるように、設定流量（理想）に対して、大流量ポンプ２５Ａの立ち上がりの流量誤差（立ち上がり誤差）により、ニードル１３に供給される薬液の供給量が設定流量よりも多いとする。
【００５２】
本実施形態においては、制御部１７の作動により、記憶部３１に記憶されている補正値に基づいて、大流量ポンプ２５Ａにより供給される薬液の供給量が少なくなるように予め補正される。これにより、設定流量よりも少ない薬液がニードル１３に供給される（補正１制御）。
【００５３】
次いで、制御部１７の作動により、大流量ポンプ２５Ａの駆動が停止された状態で小流量ポンプ２５Ｂが正転駆動させられ、大流量ポンプ２５Ａによる薬液の供給量に小流量の薬液が追加される（補正２制御）。すなわち、図７に示されるように、大流量ポンプ２５Ａにより１回のステップで供給される大流量の薬液のステップ間の差分の量の範囲内で、小流量ポンプ２５Ｂにより薬液が追加または削減される。これにより、トータルで所望の設定流量の±５％の範囲内の誤差量に収められる。
【００５４】
例えば、記憶部３１に記憶されている補正値として、補正期間ｔ＝２秒間、設定流量の累積誤差ｙ＝＋２０％とする。また、大流量ポンプ２５Ａの間歇制御の周期は、駆動ＯＮ期間が１０秒間で、駆動ＯＦＦ期間が２０秒間とする。
また、設定流量は、例えば、１時間で５２μＬを投与することとする。
【００５５】
制御部１７の作動により、大流量ポンプ２５Ａによる薬液の供給量を５０μＬ/ｈに補正して大流量ポンプ２５Ａを駆動させると、リザーバ１１からニードル１３に供給される薬液の実際の供給量は、流量誤差により５２μＬ／ｈとなる。この場合は、小流量ポンプ２５Ｂによる薬液の追加または削減を行うことなく、大流量ポンプ２５Ａによる薬液の供給量の補正だけで設定流量を達成することができる。
【００５６】
本実施形態においては、小流量ポンプ２５Ｂによる薬液の追加または削減を行うことなく、大流量ポンプ２５Ａによる薬液の供給量の補正だけで設定流量を達成することができる一例を示したが、設定流量と大流量ポンプ２５Ａによる薬液の補正後の供給量との関係で、小流量ポンプ２５Ｂにより薬液の供給量を追加または削減することとしてもよい。
【００５７】
なお、参考例として、例えば、５０μＬ／ｈずつ１５０μＬ／ｈの間歇制御を行う場合に、大流量ポンプ２５Ａによる供給量を補正せず、小流量ポンプ２５Ｂにより２μＬ／ｈずつ薬液を追加することとすると、大流量ポンプ２５Ａによる２０％の累積誤差と小流量ポンプ２５Ｂによる追加量とを合わせて、累積２μＬ増加の５４μＬ／ｈずつ薬液が供給されることになり、設定流量を超えてしまうことになる。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態に係る薬液投与装置２００によれば、大流量ポンプ２５Ａの流量の誤差量を考慮して予め補正した補正後の供給量に従って大流量ポンプ２５Ａにより薬液の設定流量にできるだけ近付けることができる。また、この状態で、小流量ポンプ２５Ｂにより薬液の供給量を追加または削減し微調整することで、より効率的に高精度な流量制御を実現することができる。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記各実施形態および変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。また、例えば、上記各実施形態においては、ポンプとして、大流量ポンプ２５Ａと小流量ポンプ２５Ｂを例示して説明したが、流量範囲が互いに異なる３つ以上のポンプを並列に接続することとしてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１１ リザーバ
１３ ニードル
１７ 制御部
２５Ａ 大流量ポンプ（流量範囲の大きいポンプ）
２５Ｂ 小流量ポンプ（流量範囲の小さいポンプ）
３１ 記憶部
１００，２００ 薬液投与装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬液投与装置およびその作動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、患者の体内に薬液を投与する携帯可能な薬液投与装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の薬液投与装置は、薬液を収容する輸液バッグと、圧電素子によって駆動され、輸液バッグに収容されている薬液を吐出させるマイクロポンプと、輸液バッグから吐出された薬液を患者の体内に注入する翼状針とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−６３７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、単一のマイクロポンプでは、高精度な流量制御を実現しようとすると流量範囲を小さくしなければならず、一方、流量範囲を大きくすると高精度な流量制御を実現することができないという不都合がある。これに対し、高精度に流量制御可能な複数のマイクロポンプを並列に接続することにより高流量を確保しようとすると、相当数のマイクロポンプを設けなければならず、装置全体が大型化しコストもかかるという不都合がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、小型化を図りつつ、流量範囲が大きく高精度な流量制御を実現することができる薬液投与装置および薬液投与装置の作動方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、薬液を貯留するリザーバと、該リザーバに貯留されている前記薬液を患者の体内に注入するニードルと、流量範囲が互いに異なり並列に接続され、前記リザーバから前記ニードルに前記薬液を供給する複数のポンプと、流量範囲が大きい前記ポンプが供給する前記薬液の供給量を増やすよう流量範囲が小さい前記ポンプの駆動を制御する制御部とを備える薬液投与装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、制御部の制御によりポンプが作動し、リザーバに貯留されている薬液がニードルに供給されて、ニードルから患者の体内に注入される。この場合において、制御部により、流量範囲が大きいポンプにより大流量の薬液を送り出し、流量範囲が小さいポンプにより小流量の薬液を追加して、薬液の供給量を微調整することができる。
【０００８】
すなわち、制御部により、流量範囲が大きいポンプによって目標設定流量よりも若干少ない量の薬液を送り出しつつ、流量範囲が小さいポンプを正転駆動させて足りない分の薬液を追加し、効率的かつ精度よく目標設定流量を供給することができる。これにより、低流量で高精度に流量制御可能なポンプを複数設ける場合のようにポンプ数を増大することなく、小型化を図りつつ、流量範囲が大きく高精度な流量制御を実現することができる。
【０００９】
上記発明においては、前記制御部が、流量範囲が大きい前記ポンプの停止中に、流量範囲が小さい前記ポンプを正転駆動して前記ニードルに前記薬液を供給することとしてもよい。
【００１０】
このように構成することで、流量範囲が小さいポンプにより薬液の供給量を追加する場合に、流量範囲が大きいポンプにより送り出される薬液の圧力によって、流量範囲が小さいポンプによる薬液の送り出しが妨げられるのを防ぐことができる。したがって、流量範囲が大きいポンプと流量範囲が小さいポンプとの間で、薬液の供給量の追加による微調整を効率的に行うことができる。
【００１１】
本発明は、薬液を貯留するリザーバと、該リザーバに貯留されている前記薬液を患者の体内に注入するニードルと、流量範囲が互いに異なり並列に接続され、前記リザーバから前記ニードルに前記薬液を供給する複数のポンプと、流量範囲が大きい前記ポンプが供給する前記薬液の供給量を減らすよう流量範囲が小さい前記ポンプの駆動を制御する制御部とを備える薬液投与装置を提供する。
【００１２】
本発明によれば、制御部により、流量範囲が大きいポンプにより大流量の薬液を送り出し、流量範囲が小さいポンプにより小流量の薬液を削減して、薬液の供給量を微調整することができる。すなわち、制御部により、流量範囲が大きいポンプによって目標設定流量を若干超える量の薬液を送り出しつつ、流量範囲が小さいポンプにより余分な薬液を削減し、効率的かつ精度よく目標設定流量を供給することができる。これにより、低流量で高精度に流量制御可能なポンプを複数設ける場合のようにポンプ数を増大することなく、小型化を図りつつ、流量範囲が大きく高精度な流量制御を実現することができる。
【００１３】
上記発明においては、前記制御部が、流量範囲が大きい前記ポンプにより前記薬液を供給中に、流量範囲が小さい前記ポンプを逆転駆動して前記ニードルに供給される前記薬液の一部を供給方向とは逆方向に流動させることとしてもよい。
【００１４】
このように構成することで、流量範囲が小さいポンプにより薬液の供給量を削減する場合に、流量範囲が大きいポンプによりチューブに送り出される薬液の圧力によって、薬液が逆流するのを防止しつつ、流量範囲が小さいポンプにより薬液を吸引することができる。したがって、流量範囲が大きいポンプと流量範囲が小さいポンプとの間で、薬液の供給量の削減による微調整を効率的に行うことができる。
【００１５】
また、上記発明においては、流量範囲が大きい前記ポンプの流量の誤差量を示す補正値を記憶する記憶部を備え、前記制御部が、前記ニードルに供給する前記薬液の供給量が所望の値を満たすように、前記記憶部に記憶されている前記補正値に基づいて、前記流量範囲が大きいポンプにより設定されるニードルへの薬液の供給量を予め補正することとしてもよい。
【００１６】
このように構成することで、流量範囲が大きいポンプに流量誤差がある場合でも、制御部により、記憶部に記憶されているその誤差量を示す補正値に基づいて予め補正され補正後の供給量に従って、流量範囲が大きいポンプにより薬液が供給される。これにより、流量範囲が大きいポンプの流量の誤差量を考慮して、流量範囲が大きいポンプにより薬液の所望の供給量にできるだけ近付けた状態で、流量範囲が小さいポンプにより薬液の供給量を微調整することができる。したがって、より効率的に高精度な流量制御を実現することができる。
【００１７】
本発明は、流量範囲が互いに異なり並列に接続された複数のポンプにより、リザーバに貯留されている薬液をニードルに供給して患者に注入する薬液投与装置の作動方法であって、流量範囲が大きい前記ポンプが、大流量の薬液を前記ニードルに供給し、流量範囲が小さい前記ポンプが、前記流量範囲が大きいポンプにより前記ニードルに供給される薬液の供給量が目標設定流量を満たさない場合に、該流量範囲が大きいポンプを停止した状態で流量範囲が小さい前記ポンプにより小流量の薬液を追加する一方、流量範囲が大きい前記ポンプにより前記ニードルに供給される薬液の流量が目標設定流量を超える場合に、該流量範囲が大きいポンプにより前記ニードルに薬液を供給中に前記薬液の一部を供給方向とは逆方向に流動させて削減する薬液投与装置の作動方法を提供する。
【００１８】
本発明によれば、流量範囲が大きいポンプが大流量の薬液をニードルに供給することで、薬液を小流量ずつ複数回に分けて供給する場合と比較して、時間短縮を図ることができる。そして、流量範囲が大きいポンプによりニードルに供給される薬液の流量が目標設定流量を満たさない場合に、流量範囲が大きいポンプを停止した状態で、流量範囲が小さいポンプが小流量の薬液を供給することで、流量範囲が大きいポンプにより送り出される薬液の圧力によって、流量範囲が小さいポンプによる薬液の送り出しが妨げられることなく、足りない薬液を精度よく追加することができる。
【００１９】
一方、流量範囲が大きいポンプによりニードルに供給される薬液の流量が目標設定流量を超える場合に、流量範囲が大きいポンプによりニードルに薬液を供給中に、流量範囲が小さいポンプがその薬液の一部を供給方向とは逆方向に流動させることで、流量範囲が大きいポンプにより送り出される薬液の圧力によって薬液が逆流するのを防止しつつ、余分な薬液を精度よく削減することができる。したがって、低流量で高精度に流量制御可能なポンプを複数設ける場合のようにポンプ数を増大することなく、流量範囲が大きく高精度な流量制御を実現することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、小型化を図りつつ、流量範囲が大きく高精度な流量制御を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る薬液投与装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の薬液投与装置のブロック図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る薬液投与装置を示す全体構成図である。
【図４】（ａ）は大流量ポンプの流量誤差に関するトランペットカーブ特性の一例を示す図であり、（ｂ）は（ａ）における補正期間と累積誤差を示す図である。
【図５】図３の薬液投与装置の大流量ポンプに対する間歇制御のＯＮ／ＯＦＦの一例を示す図である。
【図６】図３の薬液投与装置によりニードルに供給される薬液の供給量の調整例を示す図である。
【図７】図３の薬液投与装置の大流量ポンプによる１回のステップの薬液の供給量と小流量ポンプによる１回のステップの薬液の供給量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る薬液投与装置およびその作動方法について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る薬液投与装置１００は、患者に携帯され、予め設定された投与量および時間間隔で患者に薬液を自動的に投与することができるようになっている。この薬液投与装置１００は、図１および図２に示されるように、薬液を貯留可能な収縮自在のリザーバ１１と、リザーバ１１に貯留されている薬液を患者の体内に注入するニードル１３と、リザーバ１１からニードル１３に薬液を供給するポンプユニット１５と、ポンプユニット１５を制御する制御部１７と、制御部１７に電力を供給する電池１９と、これらリザーバ１１、ポンプユニット１５、制御部１７および電池１９を収容する箱型のケース２１とを備えている。
【００２３】
ケース２１は、例えば、シリコン材料からなり、患者に装着し易いように軽量で略直方体形状に形成されている。このケース２１は、患者の体表に貼付け可能な平らな装着面２１Ａを有している。ケース２１には、ユーザに薬液の設定流量および供給時間間隔等を入力させる入力部（図示略）が設けられている。入力部は、ユーザが入力した薬液の設定流量および供給時間間隔等を制御部１７に送るようになっている。
【００２４】
リザーバ１１は、柔軟性および収縮性を有している。リザーバ１１には、気密性の高い圧縮されたシリコーンゴムからなるセプタム（薬液注入部）１２が設けられている。セプタム１２はケース２１の表面に露出して配置されており、セプタム１２に針等を刺してリザーバ１１内に薬液を注入することができるようになっている。
【００２５】
ニードル１３（ソフトカニューレ）は、例えば、柔軟性材料により形成されている。このニードル１３は、一端がケース２１の内部に配置され、他端がケース２１の装着面２１Ａから外方に突出して配置されている。患者の体表にケース２１の装着面２１Ａが貼り付けられることにより、患者の皮下にニードル１３の他端を穿刺することができるようになっている。
【００２６】
ポンプユニット１５は、流量範囲が互いに異なり並列に接続された複数（本実施形態においては、２つ。）のポンプ２５Ａ，２５Ｂを備えている。以下、流量範囲を大きいポンプを「大流量ポンプ（Ｈ＿Ｐｕｍｐ）２５Ａ」とし、流量範囲が小さいポンプを「小流量ポンプ（Ｌ＿Ｐｕｍｐ）２５Ｂ」とする。
【００２７】
大流量ポンプ２５Ａは、小流量ポンプ２５Ｂと比較して、１回のステップで大流量の薬液を送出させることができるようになっている。一方、小流量ポンプ２５Ｂは、大流量ポンプ２５Ａと比較して、１回のステップで小流量の薬液を送出させることができるようになっている。これらの大流量ポンプ２５Ａおよび小流量ポンプ２５Ｂは、制御部１７の作動により個別に駆動されるようになっている。
【００２８】
大流量ポンプ２５Ａおよび小流量ポンプ２５Ｂとリザーバ１１とは、１本のチューブ２７により接続されている。チューブ２７は、一端がリザーバ１１に接続され、他端が二股に分かれてそれぞれ大流量ポンプ２５Ａと小流量ポンプ２５Ｂとに接続されている。
【００２９】
また、大流量ポンプ２５Ａおよび小流量ポンプ２５Ｂとニードル１３も、１本のチューブ２９により接続されている。チューブ２９は、ニードル１３の一端に接続される本体部２９Ａと、本体部２９Ａから二股に分かれて大流量ポンプ２５Ａに接続される一方の分岐部２９Ｂと、小流量ポンプ２５Ｂに接続される他方の分岐２９Ｃとを備えている。
【００３０】
制御部１７は、入力部によりユーザから入力される薬液の設定流量および供給時間間隔等に基づいて、大流量ポンプ２５Ａおよび小流量ポンプ２５Ｂによる薬液の供給を制御するようになっている。この制御部１７は、大流量ポンプ２５Ａを正転駆動させることにより、リザーバ１１からチューブ２７を介して薬液を吸引させ、チューブ２９を介してニードル１３に薬液を送り出させるようになっている。また、制御部１７は、小流量ポンプ２５Ｂを正転駆動と逆転駆動とを切り替えて駆動させることにより、ニードル１３に供給される薬液の供給量を追加したり削減したりすることができるようになっている。
【００３１】
具体的には、制御部１７は、大流量ポンプ２５Ａの駆動を停止中に小流量ポンプ２５Ｂを正転駆動するようになっている。そして、小流量ポンプ２５Ｂにより、リザーバ１１からチューブ２７を介して薬液を吸引し、チューブ２９を介してニードル１３に薬液を送り出させるようになっている。これにより、大流量ポンプ２５Ａにより送り出される薬液の圧力によって、小流量ポンプ２５Ｂによる薬液の送り出しが妨げられることなく、薬液の供給量を追加することができるようになっている。
【００３２】
一方、制御部１７は、大流量ポンプ２５Ａの駆動中（すなわち、大流量ポンプ２５Ａによりニードル１３に薬液を供給中）に、小流量ポンプ２５Ｂを逆転駆動するようになっている。そして、大流量ポンプ２５Ａによりチューブ２９の分岐部２９Ｂから本体部２９Ａに送り出される薬液の一部を、小流量ポンプ２５Ｂにより供給方向とは逆方向、すなわち、分岐部２９Ｃに向かって流動させるようになっている。これにより、大流量ポンプ２５Ａによりニードル１３に送り出される薬液の圧力によって、薬液が逆流するのを防止しつつ、小流量ポンプ２５Ｂにより薬液の供給量を削減することができるようになっている。
【００３３】
次に、このように構成された本実施形態に係る薬液投与装置１００の作動方法について、以下に説明する。
本実施形態に係る薬液投与装置１００の作動方法は、まず、制御部１７の作動により、入力部によってユーザから入力される薬液の設定流量および供給時間間隔に従い、大流量ポンプ２５Ａを駆動し、リザーバ１１から大流量の薬液をニードル１３に供給させるようになっている。
【００３４】
そして、大流量ポンプ２５Ａによりニードル１３に供給される薬液の供給量が設定流量を満たさない場合に、制御部１７の作動により、大流量ポンプ２５Ａの駆動を停止させた状態で、小流量ポンプ２５Ｂを正転駆動させ、リザーバ１１から小流量の薬液を送り出してニードル１３に供給させるようになっている。
【００３５】
一方、大流量ポンプ２５Ａによりニードル１３に供給される薬液の供給量が設定流量を超える場合に、制御部１７の作動により、大流量ポンプ２５Ａによってリザーバ１１からニードル１３に薬液が供給されている際中に小流量ポンプ２５Ｂを逆転駆動させ、大流量ポンプ２５Ａによりチューブ２９の分岐部２９Ｂから本体部２９Ａに流れ込む薬液の一部を分岐部２９Ｃに流入させて吸引させるようになっている。
これにより、大流量ポンプ２５Ａにより設定されるニードル１３への薬液の供給量に対して、小流量ポンプ２５Ｂが、薬液の供給量を追加または削減するようになっている。
【００３６】
このように構成された本実施形態に係る薬液投与装置１００の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る薬液投与装置１００を用いて患者に薬液を投与するには、まず、リザーバ１１に薬液が貯留された薬液投与装置１００を患者の体表に押し当て、患者の体表にニードル１３の他端を穿刺させながら装着面２１Ａを貼り付ける。これにより、患者に薬液投与装置１００を装着させる。
【００３７】
次いで、制御部１７を作動させ、入力部により入力された薬液の設定流量および供給時間間隔に従い、ポンプユニット１５の大流量ポンプ２５Ａおよび小流量ポンプ２５Ｂを駆動させる。具体的には、大流量ポンプ２５Ａの駆動により、リザーバ１１に貯留されている薬液の大流量がニードル１３に供給され、小流量ポンプ２５Ｂの駆動により、その供給量が微調整されて、患者の体内に定期的に注入される。
【００３８】
以下、薬液の供給量を加算制御する場合と減算制御する場合とを分けて説明する。
例えば、大流量ポンプ２５Ａは、流量範囲が２５μＬ/ｈ〜５００μＬ/ｈで、最小ステップが２５μＬ／ｈとする。また、小流量ポンプ２５Ｂは、流量範囲が０．１μＬ／ｈ〜３０μＬ／ｈで、最小ステップが０．１μＬ／ｈとする。
【００３９】
［加算制御］
制御部１７の作動により、大流量ポンプ２５Ａが駆動させられて、設定流量よりも若干少ない量の薬液がリザーバ１１からニードル１３に供給された後、小流量ポンプ２５Ｂが正転駆動させられて、足りない分の薬液がリザーバ１１からニードル１３に供給される。
【００４０】
例えば、１４５．２μＬ／ｈの定量流量制御を実施する場合は、まず、大流量ポンプ２５Ａの駆動により、１２５μＬ／ｈの薬液がリザーバ１１からニードル１３に供給される。次いで、大流量ポンプ２５Ａの駆動が停止された後、小流量ポンプ２５Ｂの正転駆動により、２０．２μＬ／ｈの薬液がニードル１３に追加される。
【００４１】
また、例えば、２３１．４μＬ／ｈで２０分間投与する場合は、まず、大流量ポンプ２５Ａの駆動により、２２５μＬ／ｈの薬液がリザーバ１１からニードル１３に供給される。次いで、大流量ポンプ２５Ａが駆動停止された後、小流量ポンプ２５Ｂの正転駆動により、６．４μＬ／ｈの薬液がリザーバ１１からニードル１３に追加される。
【００４２】
［減算制御］
制御部１７の作動により、大流量ポンプ２５Ａが駆動させられて、設定流量を若干超える量の薬液がリザーバ１１からニードル１３に供給されつつ、小流量ポンプ２５Ｂが逆転駆動させられて、大流量ポンプ２５Ａにより供給される薬液の一部が吸引される。
【００４３】
例えば、１４８．８μＬ／ｈの定量流量制御を実施する場合は、大流量ポンプ２５Ａの駆動により、１５０μＬ／ｈの薬液がリザーバ１１からニードル１３に供給される。次いで、大流量ポンプ２５Ａによる薬液の供給中に、小流量ポンプ２５Ｂの逆転駆動により、１．２μＬ／ｈの薬液が供給方向とは逆方向に流動させられ、これにより余分な薬液が削減される。
【００４４】
また、例えば、１９４．０μＬ／ｈで３０分間投与する場合は、大流量ポンプ２５Ａの駆動により、２００．０μＬ／ｈの薬液がリザーバ１１からニードル１３に３０分間供給される。その間に、小流量ポンプ２５Ｂの逆転駆動により、１０分間隔で１８．０μＬ／ｈの薬液が供給方向とは逆方向に流動させられ、これにより余分な薬液が削減される。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態に係る薬液投与装置１００によれば、制御部１７の作動により、大流量ポンプ２５Ａによって設定流量よりも若干少ない量の薬液を送り出しつつ、小流量ポンプ２５Ｂにより足りない分の薬液を追加したり、また、大流量ポンプ２５Ａによって設定流量を若干超える量の薬液を送り出しつつ、小流量ポンプ２５Ｂにより余分な薬液を削減したりすることにより、効率的かつ精度よく設定流量を供給することができる。これにより、低流量で高精度に流量制御可能なポンプを複数設ける場合のようにポンプ数を増大することなく、小型化を図りつつ、流量範囲が大きく高精度な流量制御を実現することができる。
【００４６】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る薬液投与装置について説明する。
本実施形態に係る薬液投与装置２００は、図３に示すように、大流量ポンプ２５Ａの流量の誤差量を示す補正値を記憶する記憶部３１を備え、制御部１７が、記憶部３１に記憶されている補正値に基づいて、大流量ポンプ２５Ａにより設定されるニードル１３への薬液の供給量を予め補正する点で第１実施形態と異なる。
以下、第１実施形態に係る薬液投与装置１００と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
高流量制御可能な圧電型ダイヤフラム方式のポンプは、間歇駆動した場合に、流れ初めの立ち上がりの流量誤差が大きくなることがある。例えば、ポンプの流量誤差が、図４（ａ）に示されるようなトランペットカーブ特性を有する場合は、流量精度が安定するまでに数ｍ秒〜数秒程度必要になることとなる。図４（ａ）において、ラインＬは設定流量を示している（図４（ｂ）において同様である。）。
【００４８】
記憶部３１には、工場出荷前の段階で予め計測された大流量ポンプ２５Ａのトランペトカーブ特性データに基づいて計測された、図４（ｂ）に示されるような、薬液の供給量の目標精度が±５％以内に収束する時間ｔと、その時間内での累積誤差±ｙ％が補正値として記憶されている。
【００４９】
制御部１７は、図５に示すように、大流量ポンプ２５Ａの駆動のＯＮ／ＯＦＦを所定の時間間隔で切り替える間歇制御を行うようになっている。また、制御部１７は、リザーバ１１からニードル１３に供給される薬液の供給量が設定流量を満たすように、記憶部３１に記憶されている補正値に基づいて、大流量ポンプ２５Ａにより設定されるニードル１３への薬液の供給量を予め増減することにより補正するようになっている。
【００５０】
次に、このように構成された本実施形態に係る薬液投与装置２００の作用について説明する。
本実施形態に係る薬液投与装置２００を用いて患者に薬液を投与するには、患者の体表にニードル１３の他端を穿刺させて、患者に薬液投与装置２００を装着させる。
【００５１】
次いで、制御部１７を作動させ、入力部により入力された設定流量および供給時間間隔に従い、ポンプユニット１５の大流量ポンプ２５Ａおよび小流量ポンプ２５Ｂを間歇駆動させる。
この場合において、図６に示されるように、設定流量（理想）に対して、大流量ポンプ２５Ａの立ち上がりの流量誤差（立ち上がり誤差）により、ニードル１３に供給される薬液の供給量が設定流量よりも多いとする。
【００５２】
本実施形態においては、制御部１７の作動により、記憶部３１に記憶されている補正値に基づいて、大流量ポンプ２５Ａにより供給される薬液の供給量が少なくなるように予め補正される。これにより、設定流量よりも少ない薬液がニードル１３に供給される（補正１制御）。
【００５３】
次いで、制御部１７の作動により、大流量ポンプ２５Ａの駆動が停止された状態で小流量ポンプ２５Ｂが正転駆動させられ、大流量ポンプ２５Ａによる薬液の供給量に小流量の薬液が追加される（補正２制御）。すなわち、図７に示されるように、大流量ポンプ２５Ａにより１回のステップで供給される大流量の薬液のステップ間の差分の量の範囲内で、小流量ポンプ２５Ｂにより薬液が追加または削減される。これにより、トータルで所望の設定流量の±５％の範囲内の誤差量に収められる。
【００５４】
例えば、記憶部３１に記憶されている補正値として、補正期間ｔ＝２秒間、設定流量の累積誤差ｙ＝＋２０％とする。また、大流量ポンプ２５Ａの間歇制御の周期は、駆動ＯＮ期間が１０秒間で、駆動ＯＦＦ期間が２０秒間とする。
また、設定流量は、例えば、１時間で５２μＬを投与することとする。
【００５５】
制御部１７の作動により、大流量ポンプ２５Ａによる薬液の供給量を５０μＬ/ｈに補正して大流量ポンプ２５Ａを駆動させると、リザーバ１１からニードル１３に供給される薬液の実際の供給量は、流量誤差により５２μＬ／ｈとなる。この場合は、小流量ポンプ２５Ｂによる薬液の追加または削減を行うことなく、大流量ポンプ２５Ａによる薬液の供給量の補正だけで設定流量を達成することができる。
【００５６】
本実施形態においては、小流量ポンプ２５Ｂによる薬液の追加または削減を行うことなく、大流量ポンプ２５Ａによる薬液の供給量の補正だけで設定流量を達成することができる一例を示したが、設定流量と大流量ポンプ２５Ａによる薬液の補正後の供給量との関係で、小流量ポンプ２５Ｂにより薬液の供給量を追加または削減することとしてもよい。
【００５７】
なお、参考例として、例えば、５０μＬ／ｈずつ１５０μＬ／ｈの間歇制御を行う場合に、大流量ポンプ２５Ａによる供給量を補正せず、小流量ポンプ２５Ｂにより２μＬ／ｈずつ薬液を追加することとすると、大流量ポンプ２５Ａによる２０％の累積誤差と小流量ポンプ２５Ｂによる追加量とを合わせて、累積２μＬ増加の５４μＬ／ｈずつ薬液が供給されることになり、設定流量を超えてしまうことになる。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態に係る薬液投与装置２００によれば、大流量ポンプ２５Ａの流量の誤差量を考慮して予め補正した補正後の供給量に従って大流量ポンプ２５Ａにより薬液の設定流量にできるだけ近付けることができる。また、この状態で、小流量ポンプ２５Ｂにより薬液の供給量を追加または削減し微調整することで、より効率的に高精度な流量制御を実現することができる。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記各実施形態および変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。また、例えば、上記各実施形態においては、ポンプとして、大流量ポンプ２５Ａと小流量ポンプ２５Ｂを例示して説明したが、流量範囲が互いに異なる３つ以上のポンプを並列に接続することとしてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１１ リザーバ
１３ ニードル
１７ 制御部
２５Ａ 大流量ポンプ（流量範囲の大きいポンプ）
２５Ｂ 小流量ポンプ（流量範囲の小さいポンプ）
３１ 記憶部
１００，２００ 薬液投与装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬液を貯留するリザーバと、
該リザーバに貯留されている前記薬液を患者の体内に注入するニードルと、
流量範囲が互いに異なり並列に接続され、前記リザーバから前記ニードルに前記薬液を供給する複数のポンプと、
流量範囲が大きい前記ポンプが供給する前記薬液の供給量を増やすよう流量範囲が小さい前記ポンプの駆動を制御する制御部とを備える薬液投与装置。
【請求項２】
前記制御部が、流量範囲が大きい前記ポンプの停止中に、流量範囲が小さい前記ポンプを正転駆動して前記ニードルに前記薬液を供給する請求項１に記載の薬液投与装置。
【請求項３】
薬液を貯留するリザーバと、
該リザーバに貯留されている前記薬液を患者の体内に注入するニードルと、
流量範囲が互いに異なり並列に接続され、前記リザーバから前記ニードルに前記薬液を供給する複数のポンプと、
流量範囲が大きい前記ポンプが供給する前記薬液の供給量を減らすよう流量範囲が小さい前記ポンプの駆動を制御する制御部とを備える薬液投与装置。
【請求項４】
前記制御部が、流量範囲が大きい前記ポンプにより前記薬液を供給中に、流量範囲が小さい前記ポンプを逆転駆動して前記ニードルに供給される前記薬液の一部を供給方向とは逆方向に流動させる請求項３に記載の薬液投与装置。
【請求項５】
流量範囲が大きい前記ポンプの流量の誤差量を示す補正値を記憶する記憶部を備え、
前記制御部が、前記ニードルに供給する前記薬液の供給量が所望の値を満たすように、前記記憶部に記憶されている前記補正値に基づいて、前記流量範囲が大きいポンプにより設定されるニードルへの薬液の供給量を予め補正する請求項１から請求項４のいずれかに記載の薬液投与装置。
【請求項６】
流量範囲が互いに異なり並列に接続された複数のポンプにより、リザーバに貯留されている薬液を二―ドルに供給して患者に注入する薬液投与装置の作動方法であって、
流量範囲が大きい前記ポンプが、大流量の薬液を前記ニードルに供給し、
流量範囲が小さい前記ポンプが、前記流量範囲が大きい前記ポンプにより前記ニードルに供給される薬液の供給量が目標設定流量を満たさない場合に、該流量範囲が大きいポンプを停止した状態で小流量の薬液を追加する一方、流量範囲が大きい前記ポンプにより前記ニードルに供給される薬液の流量が目標設定流量を超える場合に、該流量範囲が大きいポンプにより前記ニードルに薬液を供給中に前記薬液の一部を供給方向とは逆方向に流動させて削減する薬液投与装置の作動方法。
【請求項１】
薬液を貯留するリザーバと、
該リザーバに貯留されている前記薬液を患者の体内に注入するニードルと、
流量範囲が互いに異なり並列に接続され、前記リザーバから前記ニードルに前記薬液を供給する複数のポンプと、
流量範囲が大きい前記ポンプが供給する前記薬液の供給量を増やすよう流量範囲が小さい前記ポンプの駆動を制御する制御部とを備える薬液投与装置。
【請求項２】
前記制御部が、流量範囲が大きい前記ポンプの停止中に、流量範囲が小さい前記ポンプを正転駆動して前記ニードルに前記薬液を供給する請求項１に記載の薬液投与装置。
【請求項３】
薬液を貯留するリザーバと、
該リザーバに貯留されている前記薬液を患者の体内に注入するニードルと、
流量範囲が互いに異なり並列に接続され、前記リザーバから前記ニードルに前記薬液を供給する複数のポンプと、
流量範囲が大きい前記ポンプが供給する前記薬液の供給量を減らすよう流量範囲が小さい前記ポンプの駆動を制御する制御部とを備える薬液投与装置。
【請求項４】
前記制御部が、流量範囲が大きい前記ポンプにより前記薬液を供給中に、流量範囲が小さい前記ポンプを逆転駆動して前記ニードルに供給される前記薬液の一部を供給方向とは逆方向に流動させる請求項３に記載の薬液投与装置。
【請求項５】
流量範囲が大きい前記ポンプの流量の誤差量を示す補正値を記憶する記憶部を備え、
前記制御部が、前記ニードルに供給する前記薬液の供給量が所望の値を満たすように、前記記憶部に記憶されている前記補正値に基づいて、前記流量範囲が大きいポンプにより設定されるニードルへの薬液の供給量を予め補正する請求項１から請求項４のいずれかに記載の薬液投与装置。
【請求項６】
流量範囲が互いに異なり並列に接続された複数のポンプにより、リザーバに貯留されている薬液を二―ドルに供給して患者に注入する薬液投与装置の作動方法であって、
流量範囲が大きい前記ポンプが、大流量の薬液を前記ニードルに供給し、
流量範囲が小さい前記ポンプが、前記流量範囲が大きい前記ポンプにより前記ニードルに供給される薬液の供給量が目標設定流量を満たさない場合に、該流量範囲が大きいポンプを停止した状態で小流量の薬液を追加する一方、流量範囲が大きい前記ポンプにより前記ニードルに供給される薬液の流量が目標設定流量を超える場合に、該流量範囲が大きいポンプにより前記ニードルに薬液を供給中に前記薬液の一部を供給方向とは逆方向に流動させて削減する薬液投与装置の作動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−５９３９２（Ｐ２０１３−５９３９２Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９８３６５（Ｐ２０１１−１９８３６５）
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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