WO2019064888A1 - 薬液投与装置及び薬液投与装置の制御方法 - Google Patents

薬液投与装置及び薬液投与装置の制御方法 Download PDF

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喜晴 萩野
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テルモ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a drug solution administration apparatus, and more particularly to a drug solution administration apparatus for performing continuous drug solution administration such as an insulin pump and a control method of the drug solution administration apparatus.
  • a therapeutic method of continuously administering a drug solution into a patient's body has been performed by subcutaneous injection or intravenous injection.
  • a treatment in which a small amount of insulin is continuously infused into the patient's body is practiced.
  • a portable drug delivery device which can be fixed and carried on the patient's body or clothes is used.
  • Patent Document 1 describes a technique in which a motor indicating a drive unit for operating a presser and an encoder detecting a change in rotational speed of the motor are provided. Then, in the technology described in Patent Document 1, the blockage of the flow path of the chemical solution is detected from the change in the rotational speed of the motor detected by the encoder.
  • the pressure of the drug solution in the flow path has been increased since the drive unit is driven even after the detection of the blockage until the drive unit is stopped.
  • the chemical solution whose pressure is increased is discharged from the liquid feed pipe, so when the connection port cannula and the liquid feed pipe are connected, an unintended amount of There was a risk that the drug solution would be administered to the patient. Therefore, in the conventional drug solution administration apparatus, after stopping the drive of the drive unit, the drive unit is rotated (reverse rotation) in the direction opposite to the direction of administering the drug solution to weaken the pressure of the drug solution in the flow path.
  • An object of the present invention is to provide a drug solution administration apparatus and a control method for a drug solution administration apparatus capable of appropriately controlling the number of reverse rotation numbers of a drive unit after detecting an occlusion in consideration of the above problems. I assume.
  • a drug solution administration apparatus comprises a drug solution storage unit, a presser member, a presser operation unit, a drive unit, a rotation detection unit, and a control unit. And a storage unit.
  • a drug solution is filled in the drug solution storage unit.
  • the pusher member pushes out the drug solution filled in the drug solution storage unit.
  • the pusher operating unit operates movement of the pusher member.
  • the drive unit applies a drive force to the pusher operating unit.
  • the rotation detection unit detects a rotation sensor value that is the number of rotations of the rotating body connected to the drive unit when the drive signal for causing the drive unit to rotate once is output.
  • the control unit detects blockage of the flow path through which the chemical solution is discharged based on the rotation sensor value detected by the rotation detection unit, and controls the drive unit.
  • an occlusion detection threshold which is a threshold of the rotation sensor value when the control unit detects occlusion
  • an occlusion detection value which is a normal value of the rotation sensor value detected by the rotation detection unit in a state where the flow path is not obstructed
  • An occlusion start threshold set to a value closer to the threshold is stored.
  • control unit counts the number of rotations of the drive unit from when the rotation sensor value reaches the occlusion start threshold to when the occlusion detection threshold is reached, and when the rotation sensor value reaches the occlusion detection threshold, the flow passage is blocked. Is detected, and based on the counted number of rotations, the drive unit is rotated in the opposite direction to the direction of administering the drug solution.
  • control method of the drug solution administration device of the present invention includes the following steps (1) to (6).
  • Determining whether or not (5) A step of starting to count the number of rotations of the drive unit when the rotation sensor value reaches the occlusion start threshold. (6) A step of detecting the blockage of the flow path when the rotation sensor value reaches the blockage detection threshold, and rotating the drive unit in a direction opposite to the direction of administering the drug solution based on the counted number of rotations.
  • FIG. 5A is an explanatory view showing a state before the occurrence of an occlusion
  • FIG. 5B is an explanatory view showing a state where the occlusion has occurred, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a drug solution administration apparatus
  • FIG. 2 is a plan view showing the drug solution administration apparatus.
  • the apparatus shown in FIG. 1 is a portable insulin pump for continuously administering a drug solution into the patient's body, such as a patch-type or tube-type insulin pump or any other portable drug administration apparatus.
  • the drug solution administration apparatus 1 includes a drug solution administration unit 2, a cradle device 3 to which the drug solution administration unit 2 is detachably mounted, and a connection port 6 to be attached to the cradle device 3. Have.
  • the cradle device 3 is provided with a mounting portion 5 to which the connection port 6 is mounted.
  • the connection port 6 has a cannula 6a.
  • the connection port 6 is attached to the attachment portion 5 by sticking the cradle device 3 to the skin of the patient and using a puncture mechanism (not shown).
  • a puncture mechanism not shown.
  • connection port 6 is stored in the back surface storage portion of the case 11 of the drug solution administration portion 2 when the drug solution administration portion 2 described later is mounted in a state where the connection port 6 is attached to the cradle device 3.
  • the connection port 6 is connected to the liquid delivery pipe 19 of the drug solution administration unit 2.
  • the drug solution administration unit 2 includes a case 11, a lid 12, a drug solution storage unit 13, a transmission mechanism 14, a drive motor 15 showing an example of a drive unit, a notification unit 16, a power supply unit 17, and drug solution storage.
  • the pusher member 18 for pushing out the chemical solution filled in the portion 13, the liquid feed pipe 19, the rotation detection unit 21, and the pusher operation unit 22 for operating the pusher member 18 are provided.
  • the housing 11 is formed in a hollow substantially rectangular parallelepiped shape whose one surface is open.
  • the housing 11 is formed with a first storage portion 11 a and a second storage portion 11 b.
  • the drive motor 15, the power supply unit 17, the rotation detection unit 21, and part of the transmission mechanism 14 are accommodated in the first accommodation unit 11a.
  • the chemical solution storage unit 13, the pusher member 18, the pusher operation unit 22, and part of the transmission mechanism 14 are stored in the second storage unit 11 b. Further, a first bearing portion 11c and a second bearing portion 11d are provided in the second housing portion 11b. The first bearing portion 11c and the second bearing portion 11d protrude from the bottom surface portion of the second storage portion 11b toward the opening. A feed screw shaft 22b of a pusher operating portion 22 described later is rotatably supported by the first bearing portion 11c.
  • the shaft support member 24 is attached to the second bearing 11 d. Then, the shaft portion 23a of the operation gear 23 in the pusher operation portion 22 described later is rotatably supported by the second bearing portion 11d and the shaft support member 24.
  • the lid 12 is formed in a substantially flat plate shape.
  • the lid 12 covers the first storage portion 11 a and the second storage portion 11 b formed in the housing 11 and closes the opening of the housing 11. Further, the transmission mechanism 14, the drive motor 15, the notification unit 16, the power supply unit 17, and the rotation detection unit 21 are attached to the lid 12.
  • the drug solution storage portion 13 is formed in a cylindrical shape in which one end in the axial direction is closed and the other end in the axial direction is opened.
  • the inner diameter of the cylindrical hole 13c in the chemical solution storage portion 13 is set to the same size from the other end in the axial direction which is open to one end in the axial direction which is closed. Therefore, the amount of the chemical solution discharged from the chemical solution storage unit 13 is substantially constant according to the operation of the pusher member 18.
  • a drug solution is stored in the cylindrical hole 13 c of the drug solution storage unit 13. At one end in the axial direction of the drug solution storage portion 13, a liquid feeding port 13a and a filling port 13b are formed.
  • the liquid sending port 13 a is connected to the liquid sending pipe 19.
  • the end of the liquid feed pipe 19 opposite to the liquid feed port 13 a is connected to the connection port 6.
  • the connection port 6 is punctured and indwelled in the living body of the patient. Then, the drug solution stored in the cylindrical hole 13 c of the drug solution storage unit 13 is discharged from the liquid transfer port 13 a, passes through the liquid transfer pipe 19 and the connection port 6, and is administered to the patient.
  • a filling device (not shown) is connected to the filling port 13b. Then, the cylindrical hole of the chemical solution storage unit 13 is filled with the chemical solution via the filling port 13 b.
  • the pusher member 18 is slidably inserted into the cylindrical hole 13 c of the drug solution storage unit 13.
  • the pusher member 18 has a gasket 18a at its front end and a shaft 18b at its rear end.
  • the gasket 18 a is slidably disposed in the cylindrical hole 13 c of the chemical solution storage unit 13.
  • the gasket 18 a moves in close contact with the inner peripheral surface of the cylindrical hole 13 c of the chemical solution storage portion 13 in a liquid tight manner.
  • the shape of the tip end portion of the gasket 18 a is formed to correspond to the shape of one end side of the cylindrical hole 13 c of the chemical solution storage portion 13 in the axial direction.
  • a shaft portion 18 b is provided on the rear end side of the pusher member 18 opposite to the gasket 18 a.
  • the shaft portion 18 b is extended outward from an opening formed at the other axial end of the drug solution storage portion 13.
  • a connecting portion 18c that connects with a connecting nut 22c of a pusher operating portion 22 described later is provided on the rear end side of the shaft portion 18b.
  • the pusher operating portion 22 has an operation gear 23, a feed screw shaft 22b, and a connection nut 22c.
  • the operation gear 23 meshes with a gear of the transmission mechanism 14 described later. Further, one end of the shaft portion 23a of the operation gear 23 is connected to the rear end side in the axial direction of the feed screw shaft 22b. Furthermore, the other end of the shaft portion 23 a of the operation gear 23 is rotatably supported by the second bearing portion 11 d and the shaft support member 24.
  • the feed screw shaft 22b is rotatably supported by the first bearing portion 11c. Further, the feed screw shaft 22b is disposed such that its axial direction is parallel to the shaft portion 18b. That is, the feed screw shaft 22 b is disposed in parallel with the moving direction of the pusher member 18. A connection nut 22c is screwed into the feed screw shaft 22b.
  • connection nut 22 c When the connection nut 22 c is housed in the housing 11, the rotation of the feed screw shaft 22 b in the circumferential direction is restricted. Accordingly, when the operation gear 23 rotates and the feed screw shaft 22b rotates, the connection nut 22c moves along the axial direction of the feed screw shaft 22b. Then, when the connection portion 18c of the pusher member 18 is engaged with the connection nut 22c, the pusher member 18 moves along the axial direction of the feed screw shaft 22b together with the connection nut 22c. Further, the driving force of the drive motor 15 is transmitted to the pusher operating unit 22 via the transmission mechanism 14.
  • the drive motor 15 for example, a stepping motor is applied.
  • the drive motor 15 is connected to the electrodes of the power supply unit 17 housed in the housing 11 in a state in which the opening of the housing 11 is closed by the lid 12 and power is supplied.
  • the drive shaft 15a of the drive motor 15 is provided with a rotation detection unit 21 that detects the rotation of the drive shaft 15a.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the rotation detection unit 21.
  • the rotation detection unit 21 is a rotary encoder having a detection sensor 25 and a rotating body 26.
  • the rotary body 26 includes a rotary body main portion 26a fixed to the drive shaft 15a of the drive motor 15, three shielding plates 26b provided on the rotary body main portion 26a, and a shaft provided on the rotary body main portion 26a. And a portion 26d.
  • the rotating body main part 26a is formed in a substantially cylindrical shape.
  • the rotating body main portion 26a rotates in synchronization with the rotation of the drive shaft 15a.
  • a shaft portion 26d protrudes on the side opposite to the drive shaft 15a in the axial direction of the rotary body main portion 26a.
  • the shaft portion 26 d is provided with a gear (not shown), and meshes with the gear of the transmission mechanism 14.
  • three shielding plates 26b are provided at equal angular intervals on the outer peripheral surface of the rotary body main portion 26a. Therefore, three slits 26c are formed at equal angular intervals by the three shielding plates 26b at the peripheral edge of the rotating body main portion 26a.
  • the detection sensor 25 is disposed in the housing 11.
  • the detection sensor 25 is an optical sensor having a light emitting unit 25 a that emits light and a light receiving unit 25 b that receives light emitted from the light emitting unit 25 a.
  • the light emitted from the light emitting unit 25 a is blocked by the shielding plate 26 b of the rotating body 26 or passes through the slit 26 c of the rotating body 26.
  • the rotary body 26 is formed with three shielding plates 26 b and three slits 26 c. Therefore, when the drive shaft 15a of the drive motor 15 makes one rotation, that is, when the rotary body 26 makes one rotation, the light receiving unit 25b of the detection sensor 25 has a "dark” state in which light is blocked by the shielding plate 26b. The "bright” state of detecting light passing through changes six times. Then, when the rotary body 26 makes one rotation, the detection sensor 25 detects a pulse signal in which “bright” and “dark” are repeated three times. Thus, the detection sensor 25 detects the rotation of the rotating body 26.
  • the number of shielding plates 26b is not limited to three, and may be two or four or more. Therefore, the pulse signal generated when the rotating body 26 makes one rotation changes appropriately in accordance with the number of the shielding plates 26 b and the slits 26 c.
  • the detection sensor 25 calculates rotation information (hereinafter referred to as “rotation sensor value”) regarding the number of rotations of the rotating body 26 when the drive signal of one rotation is output from the calculation unit 101 to the drive motor 15. Output to 101.
  • the notification unit 16 is connected to the calculation unit 101 described later.
  • the notification unit 16 is driven by an instruction from the calculation unit 101 and outputs an alarm when a malfunction occurs in the drug solution administration device 1 or when a blockage is detected.
  • reporting part 16 outputs you may emit vibration, a sound, etc. independently, for example, or you may make it emit it using vibration, a sound, etc. together.
  • the power supply unit 17 is for supplying power to each component constituting the drug solution administration apparatus 1.
  • the power supply unit 17 includes, for example, a battery 17a, a battery box that houses the battery 17a, and a switch that turns on / off the supply of power from the battery.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the drug solution administration apparatus 1.
  • the drug solution administration apparatus 1 includes the drive motor 15 described above, a rotation detection unit 21, a notification unit 16, and a power supply unit 17. Further, the drug solution administration apparatus 1 includes an operation unit 101 indicating an example of a control unit, a communication unit 103, a storage unit 104, and a date and time management unit 105.
  • the drive motor 15, the rotation detection unit 21, the notification unit 16, the power supply unit 17, the communication unit 103, the storage unit 104, and the date and time management unit 105 are connected to the calculation unit 101.
  • the rotation sensor value detected by the detection sensor 25 (see FIGS. 1 and 3) of the rotation detection unit 21 is output to the calculation unit 101.
  • the driving of the drive motor 15 is controlled by the computing unit 101.
  • the communication unit 103 is connected to a controller (not shown) for operating the drug solution administration apparatus 1, an external portable information processing terminal, and a PC (personal computer) via a wired or wireless network.
  • the communication unit 103 receives operation information operated by the user via a controller (not shown) or a portable information processing terminal or the like, or measurement data measured by an external device. Then, the communication unit 103 outputs the received operation information and measurement data to the calculation unit 101.
  • the communication unit 103 is controlled by the calculation unit 101 to prevent the occlusion information, information on the amount of the drug solution stored in the drug solution storage unit 13, and various information on the drug solution administration apparatus 1 such as the administration pattern. It outputs to a controller or a portable information processing terminal etc.
  • the storage unit 104 is a part that stores various data.
  • the storage unit 104 stores a control program for controlling an administration profile or the like indicating an administration pattern for administering a drug solution.
  • the storage unit 104 a threshold value used during the blockage detection, the closing start threshold value x 1, blockage detection threshold x 2 are stored.
  • the occlusion start threshold value x 1 and the occlusion detection threshold value x 2 are threshold values of the rotation sensor value detected by the rotation detection unit 21 or an average value of the rotation sensor values. Closure start threshold value x 1 is set to a narrower range than the blockage detection threshold x 2.
  • the storage unit 104 stores information received by the communication unit 103, a rotation sensor value detected by the rotation detection unit 21, a reverse rotation number counter for counting the number of rotations when the drive motor 15 is reversely rotated, etc. Be done. Then, the storage unit 104 outputs the control program stored in advance, the rotation sensor value received from another processing unit, the average value of the rotation sensor values, and the like to the calculation unit 101.
  • the date and time management unit 105 is a program portion for performing date and time management, and may be installed in a general microcomputer, and outputs date and time information based on an instruction from the calculation unit 101.
  • the date and time management unit 105 outputs accurate date and time information by supplying power even when the power is off.
  • the calculation unit 101 a program for controlling various devices such as the drive motor 15, the communication unit 103, the storage unit 104, and the date and time management unit 105 is implemented. Then, the calculation unit 101 controls various operations of the drug solution administration device 1 based on the program. Further, in the calculation unit 101, the rotation detection unit 21 receives the rotation sensor value. Further, the calculation unit 101 calculates an average value of the received rotation sensor values. Then, the calculation unit 101 stores the received information and the average value of the calculated rotation sensor values in the storage unit 104. The process of calculating the average value of the rotation sensor values in the calculation unit 101 will be described later.
  • the calculation unit 101 determines the presence or absence of the blockage of the flow path of the chemical solution based on the received rotation sensor value or the average value of the rotation sensor value, and counts the number of rotations of the drive motor 15. Further, when the blockage is detected, the calculation unit 101 stops driving of the drive motor 15 and performs so-called reverse rotation of rotating the drive motor 15 by the number of rotations counted in the direction opposite to the direction of administering the drug solution. Furthermore, the calculation unit 101 sets the reverse rotation number of the drive motor 15 based on the rotation sensor value or the average value of the rotation sensor values.
  • the calculation unit 101 drives the drive motor 15 based on the administration profile indicating the administration pattern of the drug solution stored in the storage unit 104. Thereby, the user is administered a drug solution based on a predetermined administration profile.
  • the arithmetic unit 101 includes, for example, a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM), and a read only memory (ROM), which are not shown here.
  • the ROM Read Only Memory
  • the storage unit 104 may be the storage unit 104.
  • FIGS. 5A and 5B are plan views showing the periphery of the operation gear 23. Further, FIG. 5A shows a state before the occurrence of the blockage, and FIG. 5B shows a state where the blockage has occurred. FIG. 6 is a graph showing a rotation sensor value in a state in which an occlusion has occurred.
  • the operating gear 23 and the second bearing portion 11d are illustrated in a state where the flow path of the drug solution such as the cannula 6a and the liquid delivery pipe 19 (see FIGS. 1 and 2) is not blocked. It is disposed at the normal initial position shown in 5A.
  • the gasket 18a see FIGS. 1 and 2) receives resistance in the opposite direction to the direction in which it is pushed out from the liquid flow according to the law of action and reaction.
  • connection nut 22c of the pusher operating portion 22 The drag applied to the gasket 18a is transmitted to the connection nut 22c of the pusher operating portion 22 through the shaft portion 18b.
  • the feed screw shaft 22b screwed with the connection nut 22c is in a direction away from the chemical solution storage unit 13 via the connection nut 22c, that is, the axial rear end of the shaft 18b. We receive resistance to the club side.
  • the shaft 23a of the operation gear 23 also receives a drag force away from the chemical solution storage 13, ie, toward the other end in the axial direction, via the feed screw shaft 22b. Then, the second bearing portion 11 d for supporting the operation gear 23 and the shaft support member 24 bend in the direction away from the chemical solution storage portion 13. Therefore, the rotational resistance of the operating gear 23 is increased due to the reaction when the blocking occurs, and the rotation of the operating gear 23 is stopped after the second bearing portion 11 d and the shaft support member 24 are completely bent. Further, the number of rotations from the occurrence of the blockage until the rotation of the operation gear 23 is stopped varies according to the degree of bending of the second bearing portion 11 d and the shaft support member 24.
  • the rotational resistance of the operation gear 23 also changes until the second bearing portion 11 d or the shaft support member 24 receives resistance and is completely flexed. Therefore, as shown in FIG. 6, in the state where the blockage has not occurred, the number of rotations of the rotating body 26 when the arithmetic operation unit 101 outputs the drive signal (number of shots) for rotating the drive motor 15 one time is one. Therefore, the rotation sensor value detected by the rotation detection unit 21 is “6” (a pulse signal in which “bright” and “dark” are repeated three times). In addition, when the blockage occurs, the rotational speed of the rotating body 26 varies with respect to the number of shots. Therefore, the rotation sensor value detected by the rotation detection unit 21 is displaced from the normal value “6”. Finally, the rotation sensor value is converged to “1” because the rotation of the operation gear 23 is stopped by the drag of the blockage.
  • FIG. 7 is a flow chart showing an operation example of the blockage detection operation
  • FIG. 8 is a graph showing rotation sensor values when blockage occurs.
  • Figure 9 is a graph of the rotation sensor value that indicates the state where the rotation sensor value is below the one blockage detection threshold x 2 (outliers).
  • the storage unit 104, and the closure start threshold value x 1, blockage detection threshold x 2 are stored in advance.
  • the occlusion start threshold value x 1 is a threshold value of the rotation sensor value used when the calculation unit 101 counts the reverse rotation number.
  • Blockage detection threshold x 2, the operating section 101, a threshold rotation sensor values for determining the blockage in the flow path occurs.
  • the computing unit 101 controls the drive motor 15 to rotate the drive motor 15.
  • the calculation unit 101 acquires a rotation sensor value from the rotation detection unit 21 when the number of shots is output (step S11). Then, the calculation unit 101 calculates an average value of the acquired rotation sensor values.
  • step S12 determines whether the average value of the rotation sensor values is equal to or more than the normal value “6” (step S12).
  • step S12 when the calculation unit 101 determines that the average value of the rotation sensor values is equal to or more than the normal value “6” (YES in step S12), the calculation unit 101 stores the reverse rotation stored in the storage unit 104. The value of the number counter is reset, that is, set to "0" (step S13). Then, the calculation unit 101 continues the rotational drive of the drive motor 15 (step S17).
  • step S14 when the calculation unit 101 determines that the average value of the rotation sensor values is less than the normal value “6” in the process of step S12 (NO determination of step S12), the calculation unit 101 detects the rotation sensor value It is determined whether or not the average value of is less than the occlusion detection threshold value x 2 ("5" in this example) (step S14).
  • step S14 when the computing unit 101 determines that the average value of the rotation sensor values is not less than the occlusion detection threshold value x 2 (NO in step S14), the computing unit 101 indicates that the average value of the rotation sensor values is blocked. It is determined whether it is less than the start threshold value x 1 ("5.5" in this example) (step S15).
  • step S15 when the arithmetic unit 101 determines that the average value of the rotation sensor values is not less than the occlusion start threshold value x 1 (NO in step S15), the rotational drive of the drive motor 15 is continued (step S17). . Then, the process returns to the process of step S11.
  • step S15 when the computing unit 101 determines that the average value of the rotation sensor values is less than the occlusion start threshold value x 1 (YES in step S15), the computing unit 101 detects that the blockage has been started. Then, the calculation unit 101 adds “1” to the value of the reverse rotation number counter stored in the storage unit 104 (step S16). The calculation unit 101 continues the rotational drive of the drive motor 15 (step S17). Then, the calculation unit 101 returns to the process of step S11.
  • step S14 when the computing unit 101 determines that the average value of the rotation sensor values is less than the occlusion detection threshold value x 2 (YES in step S14), the computing unit 101 Detect occlusion. Then, the calculation unit 101 reversely rotates the drive motor 15 by the number of reverse rotation number counters stored in the storage unit 104 in the process of step S16 (step S18). By performing the above-described steps, the occlusion detection operation of the drug solution administration device 1 is completed.
  • the number of reverse rotation counter to implement the reverse rotation the average value of the rotation sensor value becomes the rotational speed from below the closure start threshold value X 1 to blockage detection threshold X 2 , in order to reduce the calculation error from the time of occlusion occurs to below closure start threshold value X 1, may perform additional calculations.
  • the reverse rotation number can be obtained by adding a fixed number (for example, 1) to the number of reverse rotation number counters, or adding the rotation number calculated in advance based on the numerical value according to the inspection value at the time of production. Can be brought close to the actual rotational speed after occlusion.
  • the occlusion start threshold value X 1 can be set finely, and the difference between the rotation sensor value and the normal value can be reduced to similarly reduce the calculation error. can do.
  • the occlusion detection threshold value x 2 and the occlusion start threshold value x 1 having a value closer to the normal value of the rotation sensor value than the occlusion detection threshold value x 2 are provided. It is possible to count the number of rotations of the drive motor 15 from when occlusion is started to when the arithmetic operation unit 101 detects occlusion. Thereby, the reverse rotation number of the drive motor 15 can be controlled to an appropriate rotation number. As a result, excessive reverse rotation is performed, and fluid flowing back into the flow path mixes in, or the pressure in the flow path can not be sufficiently reduced due to the lack of reverse rotation speed, and the drug solution is discharged unintentionally Can be prevented.
  • the average value of the rotation sensor values calculated by the calculation unit 101 is used to prevent erroneous detection due to an outlier as shown in FIG.
  • the elapsed time until occlusion detection is shortened.
  • the average value of the rotation sensor values when the rotation sensor value continuously falls below the occlusion detection threshold value x 2 , it may be determined in the calculation unit 101 that the occlusion has occurred. Alternatively, if the rotation sensor value falls below the occlusion detection threshold value x 2 more than a prescribed number of times within a predetermined number of revolutions of the drive motor 15, the arithmetic unit 101 may determine that occlusion has occurred. .
  • the predetermined number of revolutions n and the prescribed number of times m are set arbitrarily, for example, the number of revolutions n is set to 3 times, the prescribed number of times m is set to 2 times, or the number of revolutions n is 4 times,
  • the prescribed number m may be set to three.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of an average value calculation process of rotation sensor values
  • FIG. 11 is a table showing an example of an average value calculation process of rotation sensor values.
  • step S21 the calculation unit 101 determines whether or not the currently acquired rotation sensor value falls below the occlusion detection threshold value x 2 (step S21).
  • step S21 when the computing unit 101 determines that the currently acquired rotation sensor value is less than the occlusion detection threshold value x 2 (YES in step S21), the arithmetic unit 101 detects occlusion of the previously acquired rotation sensor value It is determined whether it is below the threshold value x 2 (step S22).
  • step S22 when the computing unit 101 determines that the previously acquired rotation sensor value is less than the occlusion detection threshold value x 2 (YES in step S22), the computing unit 101 acquires the previously acquired rotation sensor value and this time The average value of the rotation sensor values is calculated including the calculated rotation sensor values (step S23). That is, as shown in pattern 2 shown in FIG. 11, the calculation unit 101 calculates the average value of the rotation sensor values including the last two rotation sensors values and all the rotation sensor values acquired this time.
  • step S21 when the computing unit 101 determines that the currently acquired rotation sensor value is not smaller than the occlusion detection threshold value x 2 (NO in step S21), the computing unit 101 determines that the previously acquired rotation sensor value is It is determined whether it is below the occlusion detection threshold value x 2 (step S24).
  • step S24 when the computing unit 101 determines that the previously acquired rotation sensor value is not smaller than the occlusion detection threshold value x 2 (NO in step S24), the computing unit 101 performs the process in step S23 described above. That is, as shown in pattern 3 shown in FIG. 11, the calculation unit 101 calculates the average value of the rotation sensor values including all the rotation sensor values acquired immediately before, last time, and this time.
  • step S24 when the computing unit 101 determines that the previously acquired rotation sensor value is less than the occlusion detection threshold value x 2 (YES in step S24), the computing unit 101 excludes the previously acquired rotation sensor value.
  • the average value of the rotation sensor values is calculated (step S25). That is, as shown in pattern 4 of FIG. 11, the rotation sensor value “2” acquired at the previous time is excluded, and the operation unit 101 uses the rotation sensor value acquired this time and the rotation sensor value acquired two times before Calculate the average of the values.
  • step S22 when the calculation unit 101 determines that the previously acquired rotation sensor value does not fall below the occlusion detection threshold value x 2 in step 22 (NO in step S22), the calculation unit 101 determines the currently acquired rotation sensor value.
  • the average value of the rotation sensor values is calculated and excluded (step S26). That is, as shown in pattern 1 of FIG. 11, the rotation sensor value “2” acquired this time is excluded, and the operation unit 101 uses the rotation sensor value acquired last time and the rotation sensor value acquired two times before. Calculate the average value of Thus, the process of calculating the average value of the rotation sensor values by the calculation unit 101 is completed.
  • the processing for calculating an average value of the rotation sensor value is not limited to the method of removing outliers threshold as described above as blockage detection threshold x 2.
  • a general moving average value data of continuous rotation sensor values in this example may be continuously calculated as average values from rotation sensor values in an arbitrarily continuous period, and acquired rotation sensors The average value of the rotation sensor value acquired this time and the rotation sensor value up to a predetermined number of times before may be calculated without removing the value.
  • the average value of the rotation sensor values may be calculated without using consecutive numerical values at any number of times.
  • FIG. 12 is a table showing the reverse rotation numbers of the conventional example and the present embodiment
  • FIG. 13 is a graph showing the reverse rotation numbers of the conventional example and the present embodiment.
  • the value of the reverse rotation number shown in FIG.12 and FIG.13 is an average value at the time of obstruction
  • the reverse rotation number in the conventional example is always constant, for example, 50 times.
  • the reverse rotation speed of the present embodiment is a value obtained by counting the number of revolutions of the drive motor 15 from the rotation sensor value falls below the closure start threshold value x 1 to below blockage detection threshold x 2.
  • the reverse rotation number of this example is the same as that of the conventional example in all of "rotation sensor value", "two-point average”, “three-point average” and "five-point average”. It can be seen that the number is less than 50 times. Thus, according to the drug solution administration apparatus of this embodiment, excessive reverse rotation can be prevented as in the prior art.
  • the rotation sensor value continuously falls below the occlusion detection threshold value x 2 rather than “rotation sensor value”.
  • the timing to start counting the reverse rotation number is when the rotation sensor value falls below the occlusion start threshold value x 1 even when using the rotation sensor value or when using the average value of the rotation sensor value. Therefore, the timing to start the counting of the reverse rotation number is the same timing for both the rotation sensor value and the average value of the rotation sensor values.
  • the fact that the reverse rotation number is low means that the elapsed time from the point of being below the blockage start threshold value x 1 to being below the blockage detection threshold value x 2 is small and the number of rotations of the drive motor 15 is small.
  • the example using “two-point average” is the shortest. Until the example of detecting the blockage during rotation sensor value is below the blockage detection threshold x 2 in succession, towards the example of calculating the average value of the rotation sensor values, computing unit 101 detects an obstruction It can be seen that the detection speed of is improved.
  • the closure start threshold value x 1 "5.5"
  • the blockage detection threshold x 2 describes an example of setting to "5", but is not limited thereto.
  • the values of the occlusion start threshold value x 1 and the occlusion detection threshold value x 2 are appropriately set according to the number of shielding plates 26b of the rotating body 26, the normal value of the rotation sensor value, the required detection accuracy, and the detection speed. It is a thing.
  • the average value of the rotation sensor value calculating unit 101 calculates an example has been described of determining whether below the closure start threshold value X 1 or blockage detection threshold X 2 Not limited to this.
  • the rotation sensor value may be used to determine whether or not the occlusion start threshold value X 1 is exceeded, and the average value of the calculated rotation sensor values may be used to determine whether the occlusion detection threshold value X 2 is exceeded.
  • the average value of the calculated rotation sensor values may be used to determine whether or not the occlusion start threshold value X 1 is exceeded, and the rotation sensor value may be used to determine whether the occlusion detection threshold value X 2 is exceeded. .
  • the arithmetic unit 101 when the rotation sensor value reaches the start of occlusion threshold X 1, may be detected occlusion. Then, it is possible to count the number of rotations from the detection of the blockade until the drive motor 15 is completely stopped, and to reversely rotate the drive motor 15 by the counted number.
  • the example which applied the insulin pump which administers insulin as a medical fluid administration device was explained as an example of an embodiment mentioned above, it is not limited to this.
  • a drug solution to be administered other various drug solutions such as an analgesic, an anti-cancer drug, an HIV drug, an iron chelating agent, a drug for treating pulmonary hypertension and the like may be used.
  • SYMBOLS 1 drug solution administration apparatus, 2 ... drug solution administration part, 3 ... cradle apparatus, 5 ... mounting part, 6 ... connection port, 6a ... cannula, 11 ... housing
  • 2nd bearing part 12: Lid body, 12a: One surface, 13: Chemical liquid storage unit, 14: Transmission mechanism, 15: Drive motor (drive unit), 15a: Drive shaft, 16: Notification unit, 17: Power supply unit, 18: Pusher member, 18a: Gasket, 18b: Shaft portion, 18c: Coupling portion, 19: Liquid transfer piping, 21: Rotation detection portion, 22: Pusher operating portion, 22b: Feed screw shaft, 22c: Coupling nut, 23: Operation gear, 23a ... shaft portion 24 shaft support member 25 detection sensor 26 rotating body 26a rotating body main body portion 26b shielding plate 26c slit 26d shaft portion 101 computing portion (control portion) 104 ...Memory , X 1 ... blockage start threshold value, x 2 ... blockage detection threshold

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Abstract

薬液投与装置は、薬液貯蔵部と、駆動部と、回転検出部と、制御部と、を備えている。制御部は、回転センサ値が閉塞開始閾値に達してから閉塞検知閾値に達するまでの駆動部の回転数をカウントする。また、制御部は、回転センサ値が閉塞検知閾値に達した際に、流路の閉塞を検知し、カウントした回転数に基づいて薬液を投与する方向とは逆方向に駆動部を回転させる。

Description

薬液投与装置及び薬液投与装置の制御方法
 本発明は、薬液投与装置に関し、例えばインスリンポンプのように持続的な薬液投与を行うための薬液投与装置及び薬液投与装置の制御方法に関する。
 近年、皮下注射や静脈内注射などによって、患者の体内に薬液を持続的に投与する治療法が行われている。例えば、糖尿病患者に対する治療法として、患者の体内に微量のインスリンを持続的に注入する治療法が実施されている。この治療法では、一日中患者に薬液(インスリン)を投与するために、患者の身体又は衣服に固定して持ち運び可能な携帯型の薬液投与装置(いわゆるインスリンポンプ)が用いられている。
 このような携帯型の薬液投与装置の一つとして、薬液が貯蔵されるシリンジと、シリンジの内部で駆動される押し子とを有するシリンジポンプ形式のものが提案されている。また、特許文献1には、押し子を操作する駆動部を示すモータと、このモータの回転速度の変化を検知するエンコーダを設けた技術が記載されている。そして、特許文献1に記載された技術では、エンコーダが検知したモータの回転速度の変化から、薬液の流路の閉塞を検知している。
 しかしながら、閉塞を検知してから駆動部の駆動を停止させるまでの間も、駆動部が駆動しているため、流路内の薬液の圧力が高まっていた。この状態で、閉塞された流路が開放されると、圧力が高まった薬液が送液配管から排出されるため、接続ポートのカニューレと送液配管が接続されている場合では、意図しない量の薬液が患者に投与されるおそれがあった。そのため、従来の薬液投与装置では、駆動部の駆動を停止させた後に、薬液を投与する方向とは逆方向に駆動部を回転(逆回転)させて、流路内の薬液の圧力を弱めていた。
特開2002-136594号公報
 しかしながら、閉塞を検知するまでの薬液の送液量にはバラツキがあるが、従来の薬液投与装置では、駆動部を逆方向に回転させる回転数(逆回転数)が一定であった。そのため、従来の薬液投与装置では、逆回転数が足りずに薬液が意図に反して排出されたり、過剰に逆回転されて流路に逆流した体液が混入されたり、するという問題を有していた。
 本目的は、上記の問題点を考慮し、閉塞を検知した後の駆動部の逆回転数の数を適正に制御することができる薬液投与装置及び薬液投与装置の制御方法を提供することを目的とする。
 上記課題を解決し、本目的を達成するため、本発明の薬液投与装置は、薬液貯蔵部と、押し子部材と、押し子操作部と、駆動部と、回転検出部と、制御部と、記憶部と、を備えている。
 薬液貯蔵部には、薬液が充填される。押し子部材は、薬液貯蔵部に充填された薬液を押し出す。押し子操作部は、押し子部材の移動を操作する。駆動部は、押し子操作部に駆動力を与える。回転検出部は、駆動部に1回転させる駆動信号が出力された際の、駆動部に接続された回転体の回転数である回転センサ値を検出する。制御部は、回転検出部が検出した回転センサ値に基づいて薬液が送り出される流路の閉塞を検知し、駆動部を制御する。記憶部には、制御部が閉塞を検知する際の回転センサ値の閾値である閉塞検知閾値、及び流路が閉塞されていない状態における回転検出部が検出した回転センサ値の正常値に閉塞検知閾値よりも近い値に設定された閉塞開始閾値が格納されている。
 そして、制御部は、回転センサ値が閉塞開始閾値に達してから閉塞検知閾値に達するまでの駆動部の回転数をカウントし、回転センサ値が閉塞検知閾値に達した際に、流路の閉塞を検知し、カウントした回転数に基づいて薬液を投与する方向とは逆方向に駆動部を回転させる。
 また、本発明の薬液投与装置の制御方法は、以下(1)から(6)に示す工程を含んでいる。
(1)駆動部を駆動させて、押し子部材を介して薬液貯蔵部に貯蔵された薬液を押し出す工程。
(2)駆動部に1回転させる駆動信号が出力された際の、駆動部に接続された回転体の回転数である回転センサ値を回転検出部により検出する工程。
(3)回転センサ値が閉塞検知閾値に達したか否かを判断する工程。
(4)薬液が送り出される流路が閉塞されていない状態において回転検出部が検出した回転センサ値の正常値に閉塞検知閾値よりも近い値に設定された閉塞開始閾値に回転センサ値が達したか否かを判断する工程。
(5)回転センサ値が閉塞開始閾値に達した際に、駆動部の回転数のカウントを開始する工程。
(6)回転センサ値が閉塞検知閾値に達した際に、流路の閉塞を検知し、カウントした回転数に基づいて薬液を投与する方向とは逆方向に駆動部を回転させる工程。
 上記構成の薬液投与装置及び薬液投与装置の制御方法によれば、閉塞を検知した後の駆動部の逆回転数を適正に制御することができる。
実施の形態例にかかる薬液投与装置を示す分解斜視図である。 実施の形態例にかかる薬液投与装置を示す平面図である。 実施の形態例にかかる薬液投与装置における回転検出部を示す斜視図である。 実施の形態例にかかる薬液投与装置の制御系を示すブロック図である。 実施の形態例にかかる薬液投与措置における閉塞の発生状態を示すもので、図5Aは閉塞が発生する前の状態を示す説明図、図5Bは閉塞が発生した状態を示す説明図である。 実施の形態例にかかる薬液投与装置における閉塞検知時の回転検出部の回転センサ値を示す説明図である。 実施の形態例にかかる薬液投与装置における閉塞検知動作を示すフローチャートである。 実施の形態例にかかる薬液投与装置における閉塞が発生した際の回転検出部の回転センサ値を示す説明図である。 実施の形態例にかかる薬液投与装置における回転センサ値が1回閉塞検知閾値を下回った状態、いわゆる外れ値が発生した状態を示す説明図である。 実施の形態例にかかる薬液投与装置における回転センサ値の平均値算出処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態例にかかる薬液投与装置における回転センサ値の平均値算出処理の一例を示す説明図である。 実施の形態例にかかる薬液投与装置の逆回転数と従来の薬液投与装置の逆回転数の比較例を示す表である。 図12を示すグラフである。
 以下、薬液投与装置の実施の形態例について、図1~図13を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。また、本発明は、以下の形態に限定されるものではない。
1.実施の形態例
1-1.薬液投与装置の構成
 まず、図1~図3を参照して、実施の形態例(以下、「本例」という。)にかかる薬液投与装置の構成例について説明する。
 図1は、薬液投与装置を示す分解斜視図、図2は、薬液投与装置を示す平面図である。
 図1に示す装置は、パッチ式や、チューブ式のインスリンポンプ、さらにその他の携帯型の薬液投与装置のように、患者の体内に持続的に薬液投与を行うための携帯型のインスリンポンプである。図1及び図2に示すように、薬液投与装置1は、薬液投与部2と、薬液投与部2が着脱可能に装着されるクレードル装置3と、クレードル装置3に装着される接続ポート6とを有している。
 クレードル装置3には、接続ポート6が装着される装着部5が設けられている。接続ポート6は、カニューレ6aを有している。クレードル装置3を患者の皮膚に貼着し、不図示の穿刺機構を用いることにより、接続ポート6は装着部5に装着される。接続ポート6をクレードル装置3の装着部5に装着した際に、クレードル装置3における薬液投与部2が装着される側と反対側からカニューレ6aが突出し、カニューレ6aが生体に穿刺・留置される。
 また、接続ポート6は、クレードル装置3に装着された状態において、後述する薬液投与部2が装着されると、薬液投与部2の筐体11の裏面収納部に収納される。そして、接続ポート6は、薬液投与部2の送液配管19に接続される。
 薬液投与部2は、筐体11と、蓋体12と、薬液貯蔵部13と、伝達機構14と、駆動部の一例を示す駆動モータ15と、報知部16と、電源部17と、薬液貯蔵部13に充填された薬液を押し出す押し子部材18と、送液配管19と、回転検出部21と、押し子部材18を操作する押し子操作部22と、を有している。
 筐体11は、一面が開口した中空の略直方体状に形成されている。筐体11には、第1収納部11aと、第2収納部11bが形成されている。第1収納部11aには、駆動モータ15と、電源部17と、回転検出部21と、伝達機構14の一部が収納される。
 第2収納部11bには、薬液貯蔵部13と、押し子部材18と、押し子操作部22と、伝達機構14の一部が収納される。また、第2収納部11bには、第1軸受け部11cと、第2軸受け部11dが設けられている。第1軸受け部11cと第2軸受け部11dは、第2収納部11bの底面部から開口に向けて突出している。第1軸受け部11cには、後述する押し子操作部22の送りねじ軸22bが回転可能に支持される。
 第2軸受け部11dには、軸支持部材24が取り付けられている。そして、第2軸受け部11d及び軸支持部材24には、後述する押し子操作部22における操作歯車23の軸部23aが回転可能に支持される。
 蓋体12は、略平板状に形成されている。蓋体12は、筐体11に形成された第1収納部11a及び第2収納部11bを覆い、筐体11の開口を閉じる。また、蓋体12には、伝達機構14、駆動モータ15、報知部16、電源部17及び回転検出部21が取り付けられる。
 薬液貯蔵部13は、軸方向の一端が閉塞し、軸方向の他端が開口した筒状に形成されている。薬液貯蔵部13における筒孔13cの内径は、開口した軸方向の他端から閉塞した軸方向の一端にかけて同じ大きさに設定されている。そのため、薬液貯蔵部13から排出される薬液の量は、押し子部材18の操作に応じて略一定の量が排出される。この薬液貯蔵部13の筒孔13c内には、薬液が貯蔵される。薬液貯蔵部13の軸方向の一端部には、送液ポート13aと、充填ポート13bが形成されている。
 送液ポート13aは、送液配管19に接続されている。送液配管19における送液ポート13aと反対側の端部は、接続ポート6に接続される。接続ポート6は、患者の生体に穿刺及び留置される。そして、薬液貯蔵部13の筒孔13c内に貯蔵された薬液は、送液ポート13aから排出され、送液配管19及び接続ポート6を通過して患者に投与される。
 充填ポート13bには、不図示の充填装置が接続される。そして、充填ポート13bを介して薬液貯蔵部13の筒孔内に薬液が充填される。
 また、薬液貯蔵部13の筒孔13c内には、押し子部材18が摺動可能に挿入されている。押し子部材18は、先端部にガスケット18aと、後端部にシャフト部18bとを有している。ガスケット18aは、薬液貯蔵部13の筒孔13c内において摺動可能に配置されている。ガスケット18aは、薬液貯蔵部13の筒孔13cの内周面に液密に密着しながら移動する。
 ガスケット18aにおける先端部の形状は、薬液貯蔵部13の筒孔13cの軸方向の一端側の形状に対応して形成されている。これにより、ガスケット18aが薬液貯蔵部13の軸方向の一端側に移動した際に、薬液貯蔵部13内に充填された薬液を無駄なく送液ポート13aから排出させることができる。
 押し子部材18におけるガスケット18aと反対側の後端部側には、シャフト部18bが設けられている。シャフト部18bは、薬液貯蔵部13の軸方向の他端に形成された開口から外側に延設されている。シャフト部18bの後端部側には、後述する押し子操作部22の連結ナット22cと連結する連結部18cが設けられている。連結部18cが連結ナット22cと連結されて押し子操作部22が駆動すると、押し子部材18は、薬液貯蔵部13の軸方向に沿って移動する。
 押し子操作部22は、操作歯車23と、送りねじ軸22bと、連結ナット22cとを有している。操作歯車23は、後述する伝達機構14の歯車と歯合する。また、操作歯車23の軸部23aの一端は、送りねじ軸22bの軸方向の後端部側に接続されている。さらに、操作歯車23の軸部23aの他端は、第2軸受け部11d及び軸支持部材24に回転可能に支持されている。
 送りねじ軸22bは、第1軸受け部11cに回転可能に支持されている。また、送りねじ軸22bは、その軸方向が、シャフト部18bに対して平行に配置される。すなわち、送りねじ軸22bは、押し子部材18の移動方向と平行に配置される。この送りねじ軸22bには、連結ナット22cが螺合されている。
 連結ナット22cは、筐体11に収納された際に、送りねじ軸22bの周方向回りの回転が規制される。これにより、操作歯車23が回転し、送りねじ軸22bが回転すると、連結ナット22cは、送りねじ軸22bの軸方向に沿って移動する。そして、連結ナット22cに押し子部材18の連結部18cが係合されると、押し子部材18は、連結ナット22cと共に送りねじ軸22bの軸方向に沿って移動する。また、押し子操作部22には、伝達機構14を介して駆動モータ15の駆動力が伝達される。
 駆動モータ15としては、例えば、ステッピングモータが適用される。駆動モータ15は、筐体11の開口を蓋体12で閉塞した状態において、筐体11に収納された電源部17の電極に接続されて電力が供給される。駆動モータ15の駆動軸15aには、駆動軸15aの回転を検知する回転検出部21が設けられている。
 図3は、回転検出部21を示す斜視図である。
 図3に示すように、回転検出部21は、検出センサ25と、回転体26とを有するロータリーエンコーダである。回転体26は、駆動モータ15の駆動軸15aに固定された回転体本体部26aと、回転体本体部26aに設けられた3枚の遮蔽板26bと、回転体本体部26aに設けられた軸部26dとを有している。
 回転体本体部26aは、略円柱状に形成されている。そして、回転体本体部26aは、駆動軸15aの回転に同期して回転する。回転体本体部26aの軸方向における駆動軸15aとは反対側には軸部26dが突出している。軸部26dには、不図示の歯車が設けられており、伝達機構14の歯車と歯合する。
 また、回転体本体部26aの外周面には、等角度間隔に3枚の遮蔽板26bが設けられている。そのため、回転体本体部26aの周縁には、3つの遮蔽板26bにより、3つのスリット26cが等角度間隔に形成されている。
 検出センサ25は、筐体11に配置されている。検出センサ25は、光を出射する発光部25aと、発光部25aから出射された光を受光する受光部25bとを有する光学式センサである。発光部25aから出射された光は、回転体26の遮蔽板26bにより遮られ、または回転体26のスリット26cを通過する。
 上述したように、回転体26には、3つの遮蔽板26bと、3つのスリット26cが形成されている。そのため、駆動モータ15の駆動軸15aが1回転、すなわち回転体26が1回転すると、検出センサ25の受光部25bは、遮蔽板26bにより光が遮られた「暗」の状態と、スリット26cを通過した光を検知する「明」の状態が6回変化する。そして、検出センサ25は、回転体26が1回転すると、「明」と「暗」が3回繰り返されたパルス信号を検知する。これにより、検出センサ25は、回転体26の回転を検知する。
 なお、遮蔽板26bの数は、3つに限定されるものではなく、2つ、あるいは4つ以上設けてもよい。そのため、回転体26が1回転した際に生じるパルス信号は、遮蔽板26b及びスリット26cの数に応じて適宜変化する。
 また、検出センサ25は、演算部101から駆動モータ15に1回転の駆動信号が出力された際の回転体26の回転数に関する回転情報(以下、「回転センサ値」と称す。)を演算部101に出力する。
 報知部16は、後述する演算部101に接続されている。報知部16は、薬液投与装置1に誤作動が生じた場合や、閉塞を検知した場合等に演算部101からの指示により駆動し、警報を出力する。この報知部16が出力する警報としては、例えば振動や音などを単独で発してもよく、または振動や音などを併用して発するようにしてもよい。
 電源部17は、薬液投与装置1を構成する各構成要素に電力を供給するためのものである。電源部17としては、例えば電池17a及びこれを収納する電池ボックス、さらには電池からの電力の供給をオン/オフするスイッチ等で構成されている。
1-2.薬液投与装置の制御系
 次に、図4を参照して薬液投与装置1の制御系について説明する。
 図4は、薬液投与装置1の制御系を示すブロック図である。
 図4に示すように、薬液投与装置1は、上述した駆動モータ15と、回転検出部21と報知部16と、電源部17とを有している。また、薬液投与装置1は、制御部の一例を示す演算部101と、通信部103と、記憶部104と、日時管理部105とを有している。
 駆動モータ15と、回転検出部21と、報知部16と、電源部17と、通信部103と、記憶部104と、日時管理部105は、演算部101に接続されている。
 回転検出部21の検出センサ25(図1及び図3参照)で検知した回転センサ値は、演算部101に出力される。そして、駆動モータ15の駆動は、演算部101により制御される。
 通信部103は、薬液投与装置1を操作する不図示のコントローラや、外部の携帯情報処理端末や、PC(パーソナルコンピュータ)と有線又は無線のネットワークを介して接続されている。通信部103は、不図示のコントローラや携帯情報処理端末等を介して使用者が操作した操作情報や、外部の装置が計測した計測データを受信する。そして、通信部103は、受信した操作情報や計測データを演算部101に出力する。
 また、通信部103は、演算部101により制御されることで、閉塞情報、薬液貯蔵部13に貯蔵された薬液の量に関する情報や、投与パターン等の薬液投与装置1に関する各種情報を不図示のコントローラや携帯情報処理端末等に出力する。
 記憶部104は、各種のデータを記憶する部分である。記憶部104には、薬液を投与するための投与パターンを示す投与プロファイル等を制御するための制御プログラムが格納されている。また、記憶部104には、閉塞検知の際に用いられる閾値として、閉塞開始閾値xと、閉塞検知閾値xが格納されている。閉塞開始閾値x及び閉塞検知閾値xは、回転検出部21が検知した回転センサ値、又は回転センサ値の平均値の閾値である。閉塞開始閾値xは、閉塞検知閾値xよりも狭い範囲に設定されている。
 さらに、記憶部104には、通信部103が受信した情報や、回転検出部21が検知した回転センサ値や、駆動モータ15を逆回転させる際の回転数をカウントする逆回転数カウンタ等が格納される。そして、記憶部104は、予め記憶されている制御プログラムや、他の処理部から受信した回転センサ値や回転センサ値の平均値等を演算部101に出力する。
 日時管理部105は、日時管理を行うためのプログラム部分であり、一般的なマイコンに搭載されているものであって良く、演算部101からの指令に基づいて日時情報を出力する。この日時管理部105は、電源がオフの状態であっても電力が供給されることにより、正確な日時情報を出力する。
 演算部101には、駆動モータ15、通信部103、記憶部104、日時管理部105等の各種装置を制御するプログラムが実装されている。そして、演算部101は、そのプログラムに基づいて薬液投与装置1の各種動作を制御する。また、演算部101は、回転検出部21が回転センサ値を受信する。さらに、演算部101は、受信した回転センサ値の平均値を算出する。そして、演算部101は、受信した情報や算出した回転センサ値の平均値を記憶部104に格納する。なお、演算部101における回転センサ値の平均値算出処理については、後述する。
 また、演算部101は、受信した回転センサ値や回転センサ値の平均値に基づいて、薬液の流路の閉塞の有無の判断を行うと共に駆動モータ15の回転数をカウントする。また、閉塞を検知した際、演算部101は、駆動モータ15の駆動を停止させ、薬液を投与する方向とは逆方向にカウントした回転数だけ駆動モータ15を回転させる、いわゆる逆回転を行う。さらに、演算部101は、回転センサ値や回転センサ値の平均値に基づいて、駆動モータ15の逆回転数を設定する。
 演算部101は、記憶部104に記憶された薬液の投与パターンを示す投与プロファイルに基づいて、駆動モータ15を駆動させる。これにより、使用者には、所定の投与プロファイルに基づいた薬液が投与される。演算部101は、例えばここでの図示を省略したCPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)を備えたものである。ROM(Read Only Memory)は、記憶部104であってもよい。
1-3.閉塞状態と回転センサ値の関係
 図5A及び図5Bは、操作歯車23の周囲を示す平面図である。また、図5Aは、閉塞が発生する前の状態を示しており、図5Bは、閉塞が発生した状態を示している。図6は、閉塞が発生した状態の回転センサ値を示すグラフである。
 図5Aに示すように、カニューレ6aや送液配管19(図1及び図2参照)等の薬液の流路に閉塞が発生していない状態では、操作歯車23や第2軸受け部11dは、図5Aに示す通常の初期位置に配置されている。これに対し、薬液の流路に閉塞が発生した場合、ガスケット18a(図1及び図2参照)は、作用・反作用の法則により薬液から押し出す向きと反対向きに抗力を受ける。
 ガスケット18aに加わった抗力は、シャフト部18bを介して押し子操作部22の連結ナット22cに伝わる。連結ナット22cに抗力が伝わることで、連結ナット22cと螺合する送りねじ軸22bには、連結ナット22cを介して、薬液貯蔵部13から離反する向き、すなわちシャフト部18bの軸方向の後端部側に向かう抗力を受ける。
 そのため、図5Bに示すように、操作歯車23の軸部23aにも送りねじ軸22bを介して、薬液貯蔵部13から離反する向き、すなわち軸方向の他端側に向かう抗力を受ける。そして、操作歯車23を支持する第2軸受け部11d及び軸支持部材24が薬液貯蔵部13から離反する向きに撓む。したがって、閉塞発生時の抗力によって操作歯車23の回転抵抗が増加し、操作歯車23の回転が停止するのは、第2軸受け部11dや軸支持部材24が撓みきった後になる。また、閉塞が発生してから操作歯車23の回転が停止するまでの回転数は、第2軸受け部11dや軸支持部材24の撓み具合に応じて変化する。
 さらに、第2軸受け部11dや軸支持部材24が抗力を受けて撓みきるまでの間は、操作歯車23の回転抵抗にも変化が生じる。そのため、図6に示すように、閉塞が発生していない状態では、演算部101が駆動モータ15を1回転させる駆動信号(ショット数)を出力した際の回転体26の回転数は、1回であるため、回転検出部21によって検知される回転センサ値は「6」(「明」と「暗」が3回繰り返されたパルス信号)となる。また、閉塞が発生すると、ショット数に対して、回転体26の回転数にバラツキが発生する。そのため、回転検出部21によって検知される回転センサ値は、正常値である「6」から変位する。最終的には、閉塞の抗力により、操作歯車23の回転が停止するため、回転センサ値は「1」に収束する。
2.薬液投与装置の閉塞検知動作
2-1.閉塞検知動作例
 次に、上述した構成を有する薬液投与装置1における薬液投与時での閉塞検知動作の第1の動作例について図7~図9を参照して説明する。
 図7は、閉塞検知動作の動作例を示すフローチャート、図8は、閉塞が発生した際の回転センサ値を示すグラフである。図9は、回転センサ値が1回閉塞検知閾値xを下回った状態(外れ値)を示す回転センサ値のグラフである。
 なお、記憶部104には、閉塞開始閾値xと、閉塞検知閾値xが予め格納されている。閉塞開始閾値xは、演算部101が逆回転数をカウントする際に用いられる回転センサ値の閾値である。閉塞検知閾値xは、演算部101が、流路に閉塞が発生したと判断する回転センサ値の閾値である。まず、演算部101は、駆動モータ15を制御し、駆動モータ15を回転させる。次に、演算部101は、ショット数を出力した際の回転検出部21から回転センサ値を取得する(ステップS11)。そして、演算部101は、取得した回転センサ値の平均値を算出する。
 次に、演算部101は、回転センサ値の平均値が正常値「6」以上であるか否かを判断する(ステップS12)。ステップS12の処理において、回転センサ値の平均値が正常値「6」以上であると演算部101が判断した場合(ステップS12のYES判定)、演算部101は、記憶部104に格納した逆回転数カウンタの値をリセット、すなわち「0」にする(ステップS13)。そして、演算部101は、駆動モータ15の回転駆動を継続させる(ステップS17)。
 これに対して、ステップS12の処理において、回転センサ値の平均値が正常値「6」未満であると演算部101が判断した場合(ステップS12のNO判定)、演算部101は、回転センサ値の平均値が閉塞検知閾値x(本例では、「5」)未満であるか否かを判断する(ステップS14)。ステップS14の処理において、回転センサ値の平均値が閉塞検知閾値x未満ではないと演算部101が判断した場合(ステップS14のNO判定)、演算部101は、回転センサ値の平均値が閉塞開始閾値x(本例では、「5.5」)未満であるか否かを判断する(ステップS15)。
 ステップS15の処理において、回転センサ値の平均値が閉塞開始閾値x未満ではないと演算部101が判断した場合(ステップS15のNO判定)、駆動モータ15の回転駆動を継続させる(ステップS17)。そして、ステップS11の処理に戻る。
 これに対して、ステップS15の処理において、図8に示すように、回転センサ値の平均値が閉塞開始閾値xを下回ったと演算部101が判断した場合(ステップS15のYES判定)、演算部101は、閉塞が開始されたことを検知する。そして、演算部101は、記憶部104に格納した逆回転数カウンタの値に「1」を加算する(ステップS16)。演算部101は、駆動モータ15の回転駆動を継続させる(ステップS17)。そして、演算部101は、ステップS11の処理に戻る。
 また、ステップS14の処理において、図8に示すように、回転センサ値の平均値が閉塞検知閾値xを下回ったと演算部101が判断した場合(ステップS14のYES判定)、演算部101は、閉塞を検知する。そして、演算部101は、ステップS16の処理において記憶部104に格納した逆回転数カウンタの数だけ駆動モータ15を逆回転させる(ステップS18)。上述した工程を行うことで、薬液投与装置1の閉塞検知動作が完了する。
 この時、ステップS18の処理において、逆回転を実施する逆回転数カウンタの数は、回転センサ値の平均値が閉塞開始閾値Xを下回ってから閉塞検知閾値Xまでの回転数となるが、閉塞発生時から閉塞開始閾値Xを下回るまでの計算誤差を少なくするために、追加計算を行ってもよい。例えば、逆回転数カウンタの数に、一定数(例えば、1)を加算したり、予め生産時の検査値に応じた数値に基づいて算出した回転数を加算したりすることで、逆回転数を実際の閉塞後の回転数に近づけることができる。なお、回転センサ値の平均値を用いる場合には、閉塞開始閾値Xを細かく設定することが可能となり、回転センサ値の正常値との差を小さくすることで、同様に、計算誤差を少なくすることができる。
 このように、本例の薬液投与装置1によれば、閉塞検知閾値xと、閉塞検知閾値xよりも回転センサ値の正常値に近い値の閉塞開始閾値xを設けたことで、閉塞が開始されてから演算部101によって閉塞を検知するまでの駆動モータ15の回転数をカウントすることができる。これにより、駆動モータ15の逆回転数を適正な回転数に制御することができる。その結果、過剰に逆回転が行われて流路に逆流した体液が混入したり、逆回転数の不足によって流路内の圧力を十分に弱めることができずに薬液が意図に反して排出されたり、することを防止することができる。
 なお、閉塞を早く検知するために、閉塞検知閾値xの範囲を狭く設定した場合、図9に示すような外れ値は一般的に検知異常値である場合が多く、演算部101において閉塞が発生したと判断する設定の場合、演算部101における誤検知が増加する。
 このような誤検知を防止するために、本例では、演算部101が算出した回転センサ値の平均値を用いることで、上述した図9に示すような外れ値による誤検知を防止しつつ、閉塞検知までの経過時間を短縮している。また、回転センサ値の平均値を用いる代わりに、回転センサ値が連続して閉塞検知閾値xを下回った場合に、演算部101において閉塞が発生したと判断してもよい。または、駆動モータ15の回転数が所定の回転数の中で、回転センサ値が規定回数以上、閉塞検知閾値xを下回った場合に、演算部101において閉塞が発生したと判断してもよい。例えば、駆動モータ15がn回転する中で、回転センサ値がm回以上、閉塞検知閾値xを下回った場合に、演算部101において閉塞が発生したと判断する。なお、所定の回転数n、及び規定回数mは、任意に設定されるものであり、例えば、回転数nは3回、規定回数mは2回に設定され、または回転数nを4回、規定回数mを3回に設定してもよい。
2-2.回転センサ値の平均値算出処理
 次に、回転センサ値の平均値算出処理の一例について図10及び図11を参照して説明する。平均値の算出においても図9に示す外れ値を排除することで、検知精度をさらに向上させることができる一例を以下のとおり説明する。
 図10は、回転センサ値の平均値算出処理の一例を示すフローチャート、図11は、回転センサ値の平均値算出処理の一例を示す表である。
 図10に示すように、まず演算部101は、今回取得した回転センサ値が閉塞検知閾値xを下回ったか否かを判断する(ステップS21)。ステップS21において、今回取得した回転センサ値が閉塞検知閾値xを下回っていると演算部101が判断した場合(ステップS21のYES判定)、演算部101は、前回取得した回転センサ値が閉塞検知閾値xを下回っていたか否かを判断する(ステップS22)。
 ステップS22において、前回取得した回転センサ値が閉塞検知閾値xを下回っていると演算部101が判断した場合(ステップS22のYES判定)、演算部101は、前回取得した回転センサ値と今回取得した回転センサ値を含めて回転センサ値の平均値の算出を行う(ステップS23)。すなわち、図11に示すパターン2に示すように、演算部101は、前々回、前回及び今回取得した全ての回転センサ値を含めて回転センサ値の平均値の算出を行う。
 また、ステップS21において、今回取得した回転センサ値が閉塞検知閾値xを下回っていないと演算部101が判断した場合(ステップS21のNO判定)、演算部101は、前回取得した回転センサ値が閉塞検知閾値xを下回ったか否かを判断する(ステップS24)。ステップS24において、前回取得した回転センサ値が閉塞検知閾値xを下回っていないと演算部101が判断した場合(ステップS24のNO判定)、演算部101は、上述したステップS23の処理を行う。すなわち、図11に示すパターン3に示すように、演算部101は、前々回、前回及び今回取得した全ての回転センサ値を含めて回転センサ値の平均値の算出を行う。
 ステップS24において、前回取得した回転センサ値が閉塞検知閾値xを下回っていると演算部101が判断した場合(ステップS24のYES判定)、演算部101は、前回取得した回転センサ値を除いて回転センサ値の平均値の算出を行う(ステップS25)。すなわち、図11のパターン4に示すように、前回取得した回転センサ値「2」を排除し、演算部101は、今回取得した回転センサ値と、前々回に取得した回転センサ値を用いて回転センサ値の平均値の算出を行う。
 さらに、ステップ22において、前回取得した回転センサ値が閉塞検知閾値xを下回っていないと演算部101が判断した場合(ステップS22のNO判定)、演算部101は、今回取得した回転センサ値を除いて回転センサ値の平均値の算出を行う(ステップS26)。すなわち、図11のパターン1に示すように、今回取得した回転センサ値「2」を排除し、演算部101は、前回取得した回転センサ値と前々回に取得した回転センサ値を用いて回転センサ値の平均値の算出を行う。これにより、演算部101による回転センサ値の平均値算出処理が完了する。
 なお、回転センサ値の平均値を算出する処理は、上述したような閾値を閉塞検知閾値xとして外れ値を除く方法に限定されるものではない。例えば、一般的な移動平均値、本例における連続する回転センサ値のデータを任意に連続する期間での回転センサ値から平均値を連続して算出したものであってもよく、取得した回転センサ値を除くことなく、今回取得した回転センサ値と過去の所定回数前までの回転センサ値の平均値を算出してもよい。または、任意の回数において連続した数値を用いずに回転センサ値の平均値を算出してもよい。
3.従来例との比較例
 次に、従来例と本例との逆回転数の比較例を図12及び図13を参照して説明する。 図12は、従来例と本例の逆回転数を示す表、図13は、従来例と本例の逆回転数を示すグラフである。なお、図12及び図13に示す逆回転数の値は、同じ薬液投与部2を用いて6回閉塞が発生した際の平均値である。
 図12及び図13に示すように、従来例の逆回転数は、常に一定であり、例えば、50回である。これに対して、本例の逆回転数は、回転センサ値が閉塞開始閾値xを下回ってから閉塞検知閾値xを下回るまでの駆動モータ15の回転数をカウントした値である。
 なお、本例の「回転センサ値」では、回転センサ値の平均値を算出することなく、回転センサ値が連続して閉塞検知閾値xを下回った場合に、閉塞したと検知している。また、「2点平均」は、今回取得した回転センサ値と前回取得した回転センサ値の2点の平均値が閉塞検知閾値xを下回った場合に、閉塞したと検知している。「3点平均」は、今回取得した回転センサ値を含めて連続する過去の3回分の回転センサ値の3点の平均値が閉塞検知閾値xを下回った場合に、閉塞したと検知している。そして、「5点平均」は、今回取得した回転センサ値を含めて連続する過去の5回分の回転センサ値の5点の平均値が閉塞検知閾値xを下回った場合に、閉塞したと検知している。
 図12及び図13に示すように、本例の逆回転数は、「回転センサ値」、「2点平均」、「3点平均」及び「5点平均」のいずれも、従来例の逆回転数の50回よりも少ないことが分かる。これにより、本例の薬液投与装置によれば、従来例のように、過剰に逆回転されることを防ぐことができる。
 さらに、図12及び図13に示すように、回転センサ値の平均値を算出した例のほうが、回転センサ値が連続して閉塞検知閾値xを下回った例である「回転センサ値」よりも、逆回転数が少ないことが分かる。なお、逆回転数のカウントを開始するタイミングは、回転センサ値を用いる場合でも、回転センサ値の平均値を用いる場合でも、回転センサ値が閉塞開始閾値xを下回った時である。そのため、逆回転数のカウントを開始するタイミングは、回転センサ値及び回転センサ値の平均値のいずれも同じタイミングである。
 従って、逆回転数が少ないということは、閉塞開始閾値xを下回ってから閉塞検知閾値xを下回るまでの経過時間が少なく、駆動モータ15の回転数が少ないことを意味している。特に、「2点平均」を使用した例が最短であることが分かる。これにより、回転センサ値が連続して閉塞検知閾値xを下回った際に閉塞を検知する例よりも、回転センサ値の平均値を算出した例のほうが、演算部101が閉塞を検知するまでの検知速度が向上していることが分かる。
 上述したように、閉塞検知閾値xの範囲を狭めて、より早く閉塞検知をしようとした場合、誤検知も増加する。これに対して、回転センサ値の平均値を用いることで、閉塞検知の精度の向上と、検知速度の向上を図ることができる。これにより、閉塞検知閾値xの範囲を狭めることができる。図12及び図13に示した例では、回転センサ値の平均値算出において、図10に示す外れ値の除く平均値算出処理を行っていないが、図10に示す平均値算出処理を行った場合とほぼ同様の効果が示せたものである。
 以上、本発明の実施の形態例について、その作用効果も含めて説明した。しかしながら、本発明の薬液投与装置は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
 なお、上述した実施の形態例では、閉塞開始閾値xを「5.5」、閉塞検知閾値xを「5」に設定した例を説明したが、これに限定されるものではない。閉塞開始閾値x及び閉塞検知閾値xの値は、回転体26の遮蔽板26bの数や、回転センサ値の正常値や、要求される検知精度や、検知速度に応じて適宜設定されるものである。
 さらに、上述した図7に示す閉塞検知動作では、演算部101が算出した回転センサ値の平均値が閉塞開始閾値X又は閉塞検知閾値Xを下回ったか否かを判断する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、閉塞開始閾値Xを下回ったか否かの判断には回転センサ値を用いて、閉塞検知閾値Xを下回ったか否かの判断には算出した回転センサ値の平均値を用いてもよい。または、閉塞開始閾値Xを下回ったか否かの判断には算出した回転センサ値の平均値を用いて、閉塞検知閾値Xを下回ったか否かの判断には回転センサ値を用いてもよい。
 また、演算部101は、回転センサ値が閉塞開始閾値Xに達した時点で、閉塞を検知してもよい。そして、閉塞を検知してから駆動モータ15が完全に停止するまでの回転数をカウントし、このカウントした数だけ、駆動モータ15を逆回転させてもよい。
 上述した実施の形態例では、薬液投与装置としてインスリンを投与するインスリンポンプを適用した例を説明したが、これに限定されるものではない。投与する薬液としては、鎮痛薬、抗癌治療薬、HIV薬、鉄キレート薬、肺高血圧症治療薬等のその他各種の薬液を用いてもよい。
 1…薬液投与装置、 2…薬液投与部、 3…クレードル装置、 5…装着部、 6…接続ポート、 6a…カニューレ、 11…筐体、 11c…第1軸受け部、 11d…第2軸受け部、 12…蓋体、 12a…一面、 13…薬液貯蔵部、 14…伝達機構、 15…駆動モータ(駆動部)、 15a…駆動軸、 16…報知部、 17…電源部、 18…押し子部材、 18a…ガスケット、 18b…シャフト部、 18c…連結部、 19…送液配管、 21…回転検出部、 22…押し子操作部、 22b…送りねじ軸、 22c…連結ナット、 23…操作歯車、 23a…軸部、 24…軸支持部材、 25…検出センサ、 26…回転体、 26a…回転体本体部、 26b…遮蔽板、 26c…スリット、 26d…軸部 101…演算部(制御部)、 104…記憶部、 x…閉塞開始閾値、 x…閉塞検知閾値

Claims (7)

  1.  薬液が充填された薬液貯蔵部と、
     前記薬液貯蔵部に充填された前記薬液を押し出す押し子部材と、
     前記押し子部材の移動を操作する押し子操作部と、
     前記押し子操作部に駆動力を与える駆動部と、
     前記駆動部に1回転させる駆動信号が出力された際の、前記駆動部に接続された回転体の回転数である回転センサ値を検出する回転検出部と、
     前記回転検出部が検出した前記回転センサ値に基づいて前記薬液が送り出される流路の閉塞を検知し、前記駆動部を制御する制御部と、
     前記制御部が閉塞を検知する際の前記回転センサ値の閾値である閉塞検知閾値、及び前記流路が閉塞されていない状態における前記回転検出部が検出した前記回転センサ値の正常値に前記閉塞検知閾値よりも近い値に設定された閉塞開始閾値が格納された記憶部と、を備え、
     前記制御部は、前記回転センサ値が前記閉塞開始閾値に達してから前記閉塞検知閾値に達するまでの前記駆動部の回転数をカウントし、前記回転センサ値が前記閉塞検知閾値に達した際に、前記流路の閉塞を検知し、カウントした回転数に基づいて前記薬液を投与する方向とは逆方向に前記駆動部を回転させる
     薬液投与装置。
  2.  前記制御部は、前記回転センサ値が連続して前記閉塞検知閾値に達した際に、前記流路の閉塞を検知する
     請求項1に記載の薬液投与装置。
  3.  前記制御部は、前記駆動部の回転数が所定の回転数中、前記回転センサ値が規定回数以上、前記閉塞検知閾値に達した際に、前記流路の閉塞を検知する
     請求項1に記載の薬液投与装置。
  4.  前記制御部は、前記回転検出部から複数回の前記回転センサ値を取得して複数回の前記回転センサ値の平均値を算出し、算出した平均値が前記閉塞検知閾値に達した際に、前記流路の閉塞を検知する
     請求項1に記載の薬液投与装置。
  5.  前記制御部は、取得した複数回の前記回転センサ値のうち単発で前記閉塞検知閾値に達した前記回転センサ値を排除して前記回転センサ値の平均値を算出する
     請求項4に記載の薬液投与装置。
  6.  前記制御部は、前記駆動部を逆方向に回転させる際に、カウントした前記回転数に、一定数、又は予め算出した回転数を追加する
     請求項1に記載の薬液投与装置。
  7.  駆動部を駆動させて、押し子部材を介して薬液貯蔵部に貯蔵された薬液を押し出す工程と、
     前記駆動部に1回転させる駆動信号が出力された際の、前記駆動部に接続された回転体の回転数である回転センサ値を回転検出部により検出する工程と、
     前記回転センサ値が閉塞検知閾値に達したか否かを判断する工程と、
     前記薬液が送り出される流路が閉塞されていない状態において前記回転検出部が検出した前記回転センサ値の正常値に前記閉塞検知閾値よりも近い値に設定された閉塞開始閾値に前記回転センサ値が達したか否かを判断する工程と、
     前記回転センサ値が前記閉塞開始閾値に達した際に、前記駆動部の回転数のカウントを開始する工程と、
     前記回転センサ値が前記閉塞検知閾値に達した際に、前記流路の閉塞を検知し、カウントした回転数に基づいて前記薬液を投与する方向とは逆方向に前記駆動部を回転させる工程と、を含む
     薬液投与装置の制御方法。
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