JP2006122572A - 把持制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一端に送液部を有する容器に収納された液体を他端側から押子で押し出す動作に先立ち，送液路を一時的に閉塞しながら押子を自動的に把持する動作完了後に前記閉塞を解放の際に容器内の圧力を減圧する機能を，簡素で安価な構成で実現する。
【解決手段】押子の自動把持を完了後に押子を後退させる動作シーケンスを備え，特別な機構を追加することなく送液路の閉塞を解放する前に把持した押子を後退させて容器内圧を減圧する構成とし，以て簡素で安価な把持制御装置を実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は，予め容器に収納された液体を押子で送液する押し出し式送液装置や医療用装置などに搭載される押子把持制御装置の改良に関する。

一般に，容器に収納された液体を容器の内筒に沿って移動する押子で容器外へ押し出す機構では，押子の端部に備えられた鍔部を押圧しながら押子を移動させて収納された液体を押し出す方式が採られる。この場合，液体を収納した容器は，押子で押圧される面と反対側に送液のために小径の穴を有する送液部が設けられている。多くの場合，この送液部に送液経路を構成するチューブが接続され，押子の押圧動作によって所望の場所へ液体を送液可能となっている。この押子に対する押圧は，送液制御に正確さを必要としない場合は手動で押し込むことがあるが，送液を長時間に亘って一定速度で行う場合は，機械装置を使用して行われる。

このように機械装置を使用した送液の一例として，特許文献１や特許文献２に開示された従来例がある。これらどちらの例も，医療機関で使用されるシリンジポンプ（輸液装置）を示している。特許文献１では操作者の手による押しボタン４−１の押し込みに応じてシリンジの吸子２の鍔部２−１に対し，回動可能で直線往復動する保持アーム５で保持または解放する把持機構となっている。また特許文献２では，第９図などに示されたように，操作者の手によってスライダ組立体５０に設けられたクラッチレバー５２を操作することによって左右のフック５３，５４が回動して押子ＳＰの保持または解放が可能な把持機構を採用している。

しかし，これらの従来例で示した装置に搭載されている押子の把持機構は，いずれも操作者の手動操作によって押子の保持または解放を行っており，特に緊急時に１人の操作者が，複数台の送液装置に薬剤を収納したシリンジを次々と装着して送液を開始する作業は困難である。
特許第３１９３２８１号公報 特許第３１５８０６６号公報

このような作業の困難性を改善するため，本発明者らは押子の自動把持機構を提案して良好な結果を得ているが，同機構が送液路を一時的に閉塞して押子把持動作を実行するため，シリンジの内圧が上昇し，前記閉塞を解放すると送液路内の液体が一気に送液される危険性もあった。

解決しようとする問題点は，一端に送液部を有する容器に収納された液体を他端側から押子で押し出す動作に先立ち，送液路を一時的に閉塞しながら押子を自動的に把持する動作完了後に前記閉塞を解放の際に容器内の圧力を減圧する機能を，簡素で安価な構成で実現していない点である。

本発明は，押子の自動把持を完了後に押子を後退させる動作シーケンスを備え，送液路の閉塞を解放する前に把持した押子を後退させて容器内圧を減圧する構成としていることを最も主要な特徴とする。

本発明の把持制御装置は，一端に送液部を有する容器に収納された液体を他端側から押子で押し出す動作に先立ち，送液路を一時的に閉塞しながら押子の自動把持を完了後に押子を後退させる動作シーケンスを備えているので，送液路の閉塞を解放する前に把持した押子を後退させて容器内圧を減圧することが可能となり，以て容器内圧の減圧のために特別な機構を追加することなく簡素で且つ安価な構成で押子の把持制御装置を提供できると共に，操作者が複数の送液装置で液体を格納した容器の装着と押子の把持を短時間に完了し，安全に送液を実行することができるという利点がある。

一端に送液部を有する容器に収納された液体を他端側から自動的に把持された押子で押し出すために，押子の自動把持の際に送液路を閉塞して上昇した容器内圧を減圧し，前記閉塞を解放した際に液体が一気に送液される危険性を防止するという目的を，簡素で且つ安価な構成で押子の把持機能を損なわずに実現した。

図２は，本発明の把持制御装置を搭載した送液装置の概略図であって，１は送液装置，２は液体を収納した容器，３は容器フランジ，５は押子，６は押子の押圧面を構成する鍔部，７はホルダ，８Ａおよび８Ｂは鈎状フック，９Ａおよび９Ｂは鈎状フック８Ａおよび８Ｂの回動支点，１０は鈎状フック８Ａおよび８Ｂに対する弾性付勢手段のバネ，１１は解放ボタン，１２は押子把持検出器，１３は押子把持検出チップ，１４はホルダ７に結合されたガイド棒，１７は駆動モータ，２０はリードスクリュウ，２１はリードスクリュウ２０と噛み合うナットを内包しリードスクリュウ２０の回転に応じてガイド棒１４を移動するキャリッジ，２３はキャリッジ２１の移動位置を検出するリニアエンコーダ，２４は指令に応じて送液経路２５を閉塞するクランプである。

同図で，支持フレーム１６に取り付けられた駆動モータ１７の動力は，ピニオンギヤ１８とリードスクリュウ２０の一端にピニオンギヤ１８と噛み合う従動ギヤ１９を介してリードスクリュウ２０へ伝達されてリードスクリュウ２０を回転し，この回転に応じてリードスクリュウ２０と噛み合うナット（図示せず）を内包したキャリッジ２１を直線移動させる構成となっている。キャリッジ２１には光学式センサ２２が備えられており，この光学式センサ２２に対向するように配置されたリニアエンコーダ２３のスリット信号からキャリッジ２２の現在位置を把握可能としている。ガイド棒１４およびホルダ７はキャリッジ２１に対して一体に結合されており，キャリッジ２１が直線移動するとホルダ７も同時に直線移動する。また，キャリッジ２１内部には，内包するナットとリードスクリュウ２０の噛み合いを解除できるクラッチ機構も内包されており，解放ボタン１１を押すとクラッチ機構が作動してキャリッジ２１に内包されたナットとリードスクリュウ２０の噛み合いが解放されてホルダ７は手動で移動可能となる仕組みとなっている。尚，駆動モータ１７は一般にステッピングモータやＤＣモータが採用され，リニアエンコーダ２３として光学式の他に磁気式や，更にリニアエンコーダ２３の代替としてリードスクリュウ２０の他端に光学式あるいは磁気式ロータリエンコーダを搭載しても同様の機能を実現できる。また，このような駆動機構をリニアモータとリニアエンコーダで構成しても同様の機能を実現できる。

図３は，以上のような送液装置１で使用される容器２とその周辺部材を示している。容器２の内部に挿入される押子５の接液面側には容器２の内壁に密接するパッキン４が備えられ，フランジ３を支持して押子５の鍔部６を押し込むと，容器２の送液部２６に接続された送液経路２５から容器２内部の収納された液体が送液される。送液経路２５の途中にはクランプ２４Ａおよび２４Ｂが設けられており，各々内蔵された直動ピン２７Ａおよび２７Ｂが指令信号に応じて送液経路２５を閉塞するように対向して配置されている。尚，クランプ２４Ａまたはクランプ２４Ｂのいずれかを単なる壁として１個のクランプで同様の目的を達成できることも明白である。

図４は，クランプ２４Ａおよび２４Ｂが能動化されて直動ピン２７Ａおよび２７Ｂによって送液経路２５が閉塞されている状態を示している。この状態で，押子５を押し込んだ場合，容器２内部の液圧は上昇するが送液経路２５の閉塞位置から先へは容器２内の液体は流れない。

図４に示された閉塞状態で，押子５の鍔部６を把持する過程を図５の（ａ），，（ｂ），（ｃ）に示す。送液装置１の動作開始指令に従って駆動モータ１７が回転されると，図５−（ａ）に示されるようにホルダ７が矢印Ｍの方向へ移動される。この時，バネ１０で閉じる方向へ付勢された鈎状フック８Ａおよび８Ｂの先端部に形成された斜め当接面が予め鍔部６の角に当たるように設計されており，ホルダ７を矢印Ｍの方向へ更に移動させると図５−（ｂ）で示したように鈎状フック８Ａおよび８Ｂは斜め当接面の効果でバネ１０の付勢力に抗しながら鍔部６の最大寸法部に乗り上げる。ホルダ７を更に矢印Ｍ方向へ移動させると，図５−（ｃ）に示したように，鈎状フック８Ａおよび８Ｂが最終的に鍔部６を乗り越え，鈎状フック８Ａおよび８Ｂ引っかけ部がバネ１０の付勢力で鍔部６を自動的に把持し，送液の準備が完了する。

ホルダ７に鍔部６の押圧面に向き合い且つ直動可能に押子把持検出チップ１３とその先に機械的可動接点を有する押子把持検出器１２が準備されているので，図５−（ｂ）から図５−（ｃ）へ移行する過程で，鍔部６が押子把持検出チップ１３を矢印Ｍ方向と逆方向へ押し込み，連接する検出器アーム１２Ａを押し込んで最終的に押子把持検出器１２をオンとする。従って，送液装置１の内部に備えられた制御回路でこの押子把持検出器１２の出力を監視すれば，ホルダ７が鍔部６すなわち押子５を把持したかどうかを検知することが可能である。 尚，上述の説明で，押子把持検出器として機械的可動接点を有する検出器を例に説明したが，が押子把持検出チップを廃止するために磁気式近接スイッチや，鍔部６の押圧面に面接する荷重センサを代用しても同様に押子５の把持状態を検知可能である。

このようにして押子５を自動的に把持した後は，所定のシーケンスに従って送液が実行されるが，送液完了後は，空となった容器２を交換し且つホルダを所定の位置へ引き戻す作業を迅速に行う必要があるが，このような要求には手動で操作を行った方が好都合の場合が多い。従って本発明の把持制御装置を搭載した送液装置では，図６に示すように手動式の解放手段を備えている。同図で，操作者が手で解放ボタン１１を矢印Ｐの方向へ押し込むと，鈎状フック８Ａおよび８Ｂの後端と接する解放ボタン１１内部壁の斜め当接面が矢印Ｐ方向へ移動し，バネ１０の付勢力に抗して鈎状フック８Ａおよび８Ｂの後端相互の距離を縮める動きを生じさせるので，鈎状フック８Ａおよび８Ｂの先端部は回動支点９Ａおよび９Ｂを支点として回動し，鍔部６の把持を解放することになる。この時，前述のように解放ボタン１１を押すとクラッチ機構が作動してキャリッジ２１に内包されたナットとリードスクリュウ２０の噛み合いが解放されてホルダ７は手動で移動可能となる仕組みとなっていることから，解放ボタン１１を矢印Ｐ方向へ押し込んだ状態でホルダ７を矢印Ｐ方向と逆方向へ移動すると，鍔部６の把持解放と同時にホルダ７を送液開始時の位置側へ素早く移動させることが可能である。

図１は，本発明の把持制御装置を搭載した送液装置の制御に用いられる制御回路の一例として，その主要部のみをブロック図で示している。６０１はマイクロプロセッサ，６０２は操作・表示パネル，６０３は初期設定入力回路，６１２は押子把持検出器１２から生成される検知信号を処理するセンサ信号処理回路，６１７はモータ駆動回路，６２２はキャリッジ２１の位置情報処理回路，６２４Ａおよび６２４Ｂはそれぞれクランプ２４Ａおよび２４Ｂのクランプ駆動回路を示している。

操作者が送液装置１に対して容器２の装着と送液経路２５の準備を終え操作・表示パネル６０２から送液開始のキー入力が行われると，マイクロプロセッサ６０１は最初にクランプ駆動回路６２４Ａおよび２２４Ｂへクランプ指令を出力し，クランプ２４Ａおよび２４Ｂによって送液経路２５を閉塞状態とする。その後，マイクロプロセッサ６０１はモータ駆動回路６１７に回転指令を出力し，駆動モータ１７を回転させてキャリッジ２１を移動させホルダ７を図５−（ａ）の矢印Ｍ方向へ移動させる。更に図５−（ｂ）および図５−（ｃ）に示した過程の様に，ホルダ７を移動させて押子５の把持を実行する。この間，マイクロプロセッサ６０１は，センサ信号処理回路６１２を経由して入力される押子把持検出器１２の把持検知信号を監視して押子５に対する把持状態を把握すると共に，キャリッジ２１に備えられた光学式センサ２２から生成されるエンコーダ信号信号を位置情報処理回路６２２を経由して取得し，キャリッジ２１の現在位置を正確に把握することが可能となっている。

このように押子５の顎部６がホルダ７に把持されると送液開始が可能となるが，前述の把持動作に際し，僅かではあるがホルダ７の矢印Ｍ方向（図５）への移動に伴って，容器２の内圧が上昇している。この状態で送液開始のために送液経路２５の閉塞を解放すると，容器２に格納されている液体が一気に送液されることになる。このような現象を防止するため，マイクロプロセッサ６０１は，押子把持検出器１２の把持検知信号によって押子５に対する把持状態を確認後，送液経路２５を閉塞したままホルダ７を矢印Ｍと逆方向へ所定量後退させ，容器２の内圧を減圧する。ホルダ７の内部に押子５の鍔部６の押圧面に面接する荷重センサを備えている場合は，押子５の把持を通じて検知される荷重（閉塞圧）をマイクロプロセッサ６０１で監視し，容器２の内圧が規定値以下となるまでホルダ７を後退させればよい。この後，マイクロプロセッサ６０１は，クランプ２４Ａおよび２４Ｂによる送液経路２５の閉塞を解放して送液を開始可能となる。

以上のように本発明では，一端に送液部を有する容器に収納された液体を他端側から押子で押し出す動作に先立ち，送液路を一時的に閉塞しながら押子の自動把持を完了後に押子を後退させる動作シーケンスを備えているので，送液路の閉塞を解放する前に把持した押子を後退させて容器内圧を減圧することが可能となり，以て容器内圧の減圧のために特別な機構を追加することなく簡素で且つ安価な構成で安全に送液を実行する押子の把持制御装置を提供できるという点でおおいに役立つものである。

予め容器に収納された液体を押子で送液する押し出し式送液装置やシリンジポンプなどの医療用装置などに利用でき，簡素な構成で押子の自動把持を行い且つ安全な送液を必要とする用途に適用できる。

本発明の把持制御装置を搭載した送液装置の主要な制御回路をブロック図で示した説明図である。（実施例１） 本発明の把持制御装置を搭載した送液装置の説明図である。 容器と送液経路とクランプの配置関係を示した説明図である。 クランプによる送液経路の閉塞状態を示した説明図である。 押子に対する自動把持過程を示した説明図である。 押子に対する把持を解放した状態を示した説明図である。

符号の説明

１ 送液装置
２ 容器
５ 押子
６ 鍔部
７ ホルダ
８Ａ，８Ｂ 鈎状フック
１０ バネ
１１ 解放ボタン
１２ 押子把持検出器
１３ 押子把持検出チップ
１４ ガイド棒
１７ 駆動モータ
２０ リードスクリュウ
２１ キャリッジ
２２ 光学式センサ
２３ リニアエンコーダ
２４ クランプ

Claims (1)

1. 一端に送液部を有する容器に収納された液体を他端側から押子で押し出すために押子を把持する把持機構を備え，該把持機構で押子を把持する際に送液路を閉塞しながら該把持機構を所定量だけ押子側へ押しつけることによって押子を自動把持する把持制御装置において，把持完了後に押子を一旦後退させて容器内圧を減圧した後に前記閉塞を解放し送液を開始することを特徴とする把持制御装置。