JPS63177864A

JPS63177864A - シリンジ注入装置

Info

Publication number: JPS63177864A
Application number: JP62008844A
Authority: JP
Inventors: 大地　雅彰; 茂生林
Original assignee: Nippon Medical Supply Corp
Current assignee: Nippon Medical Supply Corp
Priority date: 1987-01-17
Filing date: 1987-01-17
Publication date: 1988-07-22
Also published as: JPH0433228B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は病気治療の目的（例えば栄養剤の注入。

抗ガン剤の注入等）で持続的に正確な量と速度で薬液を
体内に注入するためのシリンジ注入装置（以下シリンジ
ポンプという）に関する。

〔従来の技術〕

栄養剤や薬剤を生体内に持続的あるいは間歇的に注入す
るために従来よりシリンジポンプが使用されている。シ
リンジポンプの基本的構造は、第５図に示す如く、シリ
ンジ外筒１が装置Ｒの溝Ｒ１に固定され、シリンジ内筒
２がシリンジホルダー３に保持され、これが駆動部４内
のモーターの働きにより矢印Ｃの方向に移動してシリン
ジ内の液を吐出するようになっている０通常注入のとき
は移動速度が遅いのでシリンジ内の液圧力は小さく注入
部位の血圧程度の圧力しかかかっていないが、患者注入
部の針やチューブでつまりが生じたときには液圧力が上
昇してくる。モーターは設定された速度で回転している
ので、この状態で継続しているとチューブがシリンジか
ら外れたり患部を損傷するなどの障害が生じる。この為
、一定収上に液圧力が上った場合モーターが停止するか
、またはアラームを発生するような機能が必要である。

この過負荷の検出を、従来は実公昭６１−２２５９９号
公報に示される如く、バネ機構で行なっていた。−例を
第６図に示す。モーター５が矢印Ａの方向に回転すると
、ピニオン１（）がラック１１の上を転がる。ラック１
１は装置Ｒ側に固定されており、モーター５は移動板９
に取付けられているので、スライド軸１２．１２上をす
べってモーター５側は矢印Ｃの方向に進む。シリンジ内
筒２を保持するシリンジホルダー３はこのモーター５側
に取付けられているので、モーター５の回転と共にシリ
ンジ内筒２が移動して薬液が注入されることになる。こ
こでモーター５に固定されているフランジ板は移動板９
にＤ点を中心に回転できるように取付けられており、モ
ーター５の軸がＡの方向に回転すると、ピニオン１０と
ラック１１の噛合により推進される反作用でモーター５
自身は矢印Ｂの方向に回ろうとする。この力をバネ６で
押えているのでモーター５自身は回転できずピニオン１
０及びラック１１に回転を伝えることになる。しかし、
シリンジの負荷が大きくなりモーター５がピニオン１０
及びラック１１に回転を伝えるに必要な力が大きくなり
、バネ６の弾発力よりも大きくなるとモーター５自身が
矢印Ｂの方向に回転し、モーター５側に付いているツメ
８がマイクロスイッチ７を押して過負荷の信号を与える
ようになっていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の装置Ｒで過負荷を検知しようとす
ると、バネ６の弾発力は一定であるから、シリンジの種
類により検知できる液圧力が異なることになる。即ち、
モーター５によりシリンジ内筒２を押す力Ｆは一定であ
るので、液圧力Ｐは押す力Ｆをシリンジ内筒２の断面積
Ｓで割った値となることから、シリンジの断面積Ｓが変
わると検知できる過負荷液圧力Ｐ、の値が変わることに
なる。これでは断面積の大きいシリンジでは小さな液圧
力で過負荷となり、小さなシリンジでは大きな液圧力で
過負荷が検出されることになり精度上及び安全上問題が
ある。

また、通常注入では１時間当り数ｍｌｌという遅い注入
であり、このときの液圧力は血圧程度の小さい値である
ので問題はないが、それに比べ早送り動作によりプライ
ミングをするとき等は１時間当り数百ｍｌという速い注
入が好ましいので、特に細いチューブで高粘度の液体の
早送りのプライミングのときは大きな液圧力を生じる。

このため、従来のバネによるシリンジ装置では一定の力
でしか過負荷の検出ができないので、早送りのプライミ
ングのときの液圧力以下に通常注入時の過負荷圧を設定
することができないという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑み創案されたもので、シリン
ジの断面積の大きさによらず一定の液圧力で過負荷の検
知ができると共に、注入速度に応じて任意に過負荷の判
定条件が設定できる安全且つ能率的なシリンジ注入装置
を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段及びその作用〕上記の問
題点を解決するため、本発明においては、シリンジ外筒
を保持する部分とシリンジ内筒を保持する部分がモータ
ーによりその距離を所定の速度で接近せしめるようにし
、シリンジ内の液体を体内に注入するようにしたシリン
ジ注入装置において、モーターに印加する電気信号の大
きさとシリンジの断面積とに基づいて注入液圧力を感知
し、液圧力が所定値を越えたとき装置が過負荷状態にあ
ると判定する過負荷判定回路を備えたことを特徴とする
。

即ち、一般的にモーターの出し得る力（トルク）はモー
ターに流れる電流に関係する。直流モーターを例にとる
と第３図に示す如く、モーターに流す電流（電機子電流
）とモーター発生トルクは比例関係にあるので、電流値
をモニターすることによりモーターの発生トルク即ちモ
ーターによりシリンジを押す力を感知することができ、
更に使用するシリンジの断面積より最終的には注入液圧
力を求めることができる。

〔実施例〕以下本発明の一実施例について図面に基づき詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例の駆動部の構造を示す一部破
断斜視図、第２図は同じく駆動部の構成を示すブロック
図である。なお、第６図に示した従来装置と同一構成部
材には同符号を付し説明は省略する。

本発明による装置では、第１図に示す如く、モーター５
に直流モーターを使用し、注入液圧の過大（過負荷）を
モーター５の電流値により検知するようにしたものであ
る。従って、第６図に示す従来装置で必要とした過負荷
検知用のバネ、マイクロスインチは不要となり、新規に
モーター５のピニオン１０と反対側のモータ軸に回転速
度測定用の羽根１３と、該羽根１３と直交する方向に光
ビームを通す回転センサ１４とを移動板９に取付け、前
記羽根１３が前記回転センサｉ４の光をさえぎる周期を
測定できる構造としている。

次に第２図により装置Ｒの構成を説明する。前記したモ
ーター５の先端の羽根１３は回転センサ１４の光ビーム
をさえぎることにより回転センサ１４にパルス信号を発
生させる。該回転センサ１４は回転速度測定回路１５に
接続され、前記パルス信号は注入速度信号となる。一方
、注入速度設定器１７が設けられ、設定された目標注入
速度を設定している。そして、回転速度測定回路１５と
注入速度設定器１７の出力信号は速度制御回路１６に加
えられ、前記注入速度信号と目標注入速度信号とが比較
され、この偏差信号がモーター５に加えられてモーター
５が目標注入速度で回転するように制御される。即ちモ
ーター５が目標注入速度より速く回っていればモーター
５の電流値を下げ、遅ければその逆に電流値を上げるよ
うに実注入速度をフィードバックして速度制御を行なっ
ている。

前記速度制御回路１６及び注入速度設定器１７の出力側
と、シリンジの大きさを設定するシリンジ設定器１８の
出力側には過負荷判定回路１９が設けられ、以下に述べ
る原理及び動作により過負荷判定の電機子電流を計算し
、モーター印加電流がこの値を越えたとき過負荷表示回
路２０に信号を流す。

シリンジ注入装置は２０ｍ／、５０ｍ１シリンジ等複数
種類のシリンジが装着できる構造となっていて、各々の
シリンジは断面積が異なっている。

同じ液圧力Ｐを与えるために必要なシリンジ内筒を押す
力Ｆはシリンジの断面積Ｓに比例する。そこで液圧力Ｐ
、ｋｇ／ｒｕａのときシリンジ内筒を押す力をシリンジ
ＡについてＦＡ＋　シリンジＢについてＦｌ＋　　シリ
ンジＡの断面積ＳＡ＋　シリンジＢの断面積Ｓｓ　、Ｓ
Ａ＞Ｓｓとすれば、ＦＡ＝ＳＡｘＰｌ＋ＸＡＦ１＋＝ＳｍＸＰ１＋Ｘｍとなる。ＸＡ、ＸＩはシリンジ内筒の先端部のガスケッ
トと外筒との摩擦力である。また、モーターのトルクと
液圧力の関係は、液圧力Ｐ、ｋｇ／ｃｄのときに必要な
モータートルクをシリンジＡについてＴＡ、シリンジＢ
についてＴ、とすれば、ＴＡ＝Ｆａ十ｆ　（ｖ）Ｔｓ＝Ｆｍ＋ｆ　（ν）となり、ｆ　（ｖ）はモーターからプランジャーを押す
部分であるシリンジホルダーまでの間にある機構部での
摩擦等による負荷で、これは注入速度Ｖに関係して変化
する成分である。すなわち、ＴＡ。

Ｔ３はシリンジの断面積に依存して異なる成分ＦＡＦ８
と、注入速度に関係して変化するシリンジに無関係の成
分子　（ｖ）との和になる。また、第３図に示すように
モーターのトルクと電機子電流とは比例関係にあるから
、電機子電流も同様にＦＡ。

Ｆ、とｆ　（ｖ）とに依存して変化する。この様子を第
４図に示す。

本発明においては、液圧力が予め定めた値Ｐ。

ｋｇ／−を越えたとき過負荷と判定するが、この判定値
Ｐ＋ｋｇ／−となるときの電機子電流と注入速度との関
係式を予め各シリンジごとに実験によりもとめて記憶さ
せておき、使用するシリンジに応じて関係式を選択して
過負荷の判定を行う。即ち、第４図社示すように注入速
度Ｖのとき過負荷Ｐ。

ｋｇ　／　ｃｄを検出するための電機子電流の判定値は
、シリンジＡのときはｌＡ＋　シリンジＢのときはｉｌ
となり、この値を越えたとき過負荷と判定する。

このように過負荷判定のためのシリンジ種別をシリンジ
設定器１８から入力しくあるいはシリンジ種別を自動的
に検知して）、過負荷判定回路１、９でそのときの速度
とシリンジ断面積から過負荷判定の電機子電流を計算し
、モーター印加電流がこの値を越えたとき過負荷表示回
路２０に過負荷信号を送出する。

なお、本実施例では直流モーターでの電機子電流値によ
り注入速度を制御し、その電流値から過負荷を判定する
構成について取り上げたが、モーター回転制御にはモー
ターに印加するパルス幅を変化させて速度制御するＰＷ
Ｍ　（パルス幅変調）制御方式があり、この方式でパル
ス幅からモータートルクを計算して過負荷判定すること
もできることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明によれば、モーターに印加す
る電機子電流即ちモーターの出すトルクからシリンジの
種別毎に過負荷圧を設定することができるので、シリン
ジの断面積が異なっても同じ液圧力で過負荷を判定する
こができ精度を保て安全である。また、本発明によれば
注入速度に応じて任意に過負荷の判定条件を設定するこ
とができるので、通常注入時には低い値にすることがで
きて安全上好ましく、早送りのブライミング時には高い
値にすることができるので能率的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の駆動部の構造を示す一部破
断斜視図、第２図は同じく駆動部の構成を示すブロック
図、第３図は直流モーターの電機子電流とトルクの関係
を示す線図、第４図はシリンジ種別による注入速度と電
機子電流の関係を示す線図、第５図はシリンジ注入装置
の基本構成図、第６図は従来装置の駆動部の構造を示す
斜視図である。Ｒ・・・シリンジ注入装置１・・・シリンジ外筒　　２・・・シリンジ内筒３・・
・シリンジホルダー４・・・駆動部　　　　　５・・・モーター１０・・・
ピニオン　　　　１１・・・ラック１２・・・スライド
軸　　　１３・・・羽根１４・・・回転センサ　　　１
５・・・回転速度測定回路１６・・・速度制御回路　　
１７・・・注入速度設定器１８・・・シリンジ設定器　
１９・・・過負荷判定回路２０・・・過負荷表示回路第１図第２図第３図第４図；主Ｘ遣ノＩ

Claims

【特許請求の範囲】

シリンジ外筒を保持する部分とシリンジ内筒を保持する
部分がモーターによりその距離を所定の速度で接近せし
めるようにし、シリンジ内の液体を体内に注入するよう
にしたシリンジ注入装置において、モーターに印加する
電気信号の大きさとシリンジの断面積とに基づいて注入
液圧力を感知し、液圧力が所定値を越えたとき装置が過
負荷状態にあると判定する過負荷判定回路を備えたこと
を特徴とするシリンジ注入装置。