JP2015501433A - 携帯用分析装置およびその操作のための方法 - Google Patents

Abstract

特に血糖検査のための、携帯用分析装置であって、複数の分析材料２２を備えるテストテープ２０を含む交換可能なテストテープカセット１８と、分析材料２２の連続的な供給のためにテストテープカセット１８に連結可能なＤＣモータ３０および伝動装置３４、３６を備えるテープ駆動部１４と、直流モータ３０の速度を制御するための制御装置１６とを備えた携帯用分析装置において、本発明は、制御手段１６が、モータ出力シャフト３２の実速度を検出するための、直流モータ３０上に配置されるエンコーダ３８を有することを提案する。

Description

本発明は、特に血糖検査のための携帯用分析装置に関し、その携帯用分析装置は、複数の分析補助手段を備えるテストテープを含む、交換可能なテストテープカセットと、分析補助手段の連続的な供給のためにテストテープカセットに連結可能なＤＣモータおよび伝動装置を備えるテープ駆動部と、ＤＣモータの回転速度の制御のための制御装置とを備える。本発明はさらに、このような携帯用分析装置または医療装置を操作するための方法に関する。

市場で入手できるストリップシステムに対して、さらなるユーザの便宜を手に入れるために、このようなテストテープシステムは、本出願人による一連の特許出願においてすでに提案されてきた。実用的な目的のためには、テストエレメントの確実な位置決めに加えて、最小限の費用で、個別の検査に関する所定の供給時間にしたがうことを確実に可能にすることも必要である。

このことに基づき、本発明の目的は、先行技術で提案されたシステムおよび方法をさらに改良し、また、簡単な手段によって、耐用可能なテープ装填によるテストエレメントの迅速な提供を達成することである。

この目的を達成するために、請求項１および１４でそれぞれ特定する特徴の組み合わせが提案される。本発明の有利な構成および改良は、従属請求項に見ることができる。

本発明は、可能な限り簡単な回転速度の制御を備える高速モータを補うという思想に基づいている。したがって、本発明によれば、モータ駆動シャフトの実回転速度を記録するために、制御装置が、ＤＣモータ上に配置される回転式ピックアップを備えることが提案される。このようにして、経済的で小型の低電力モータを用いることができ、また、製造中にすでに必要となるモータの較正を行うことなく、そのデザインに関連する回転速度の変動を補うことができる。同時に、モータの回転速度は、一定のテストテープ速度が達成され、それにより一定の検査の提供時間が達成されるように、使用に応じて制御することができる。モータ駆動シャフトの回転を直接記録することにより、短いデッドタイムで、要求される制御精度を可能にするが、この発見は、モータの下流でのテストテープの駆動連結によって、顕著な干渉効果が生じないという事実に基づいている。

可能な限り最も簡単な手段を用いて、非常に正確な回転角度の記録を可能にするために、回転式ピックアップが、回転速度に比例する電気パルスレートを出力信号として生成する間に、モータ駆動シャフトの回転を光学的にサンプリングする電気工学エンコーダを備えていることが有利である。

回転式ピックアップが、モータ駆動シャフト上に回転不能に設置される遮断装置、特に羽根付ホイールまたは有孔円盤と、装置に固定され遮断装置と相互作用する光バリア、好ましくはフォークライトバリアとを備えることにより、さらなる改良を達成することができる。

可能な限り最も正確な信号評価のためには、タイムクロックパルスを生成するために形成されるクロック生成器と、回転式ピックアップの出力信号の２つの信号エッジの間で、タイムクロックパルスを計数するカウンターとを備えることが有利である。

可能な限り可変な制御のためには、制御装置が、実回転速度と、制御変数として特定される設定点回転速度との間で制御差を形成するためのコンパレータを備えることが好ましい。この場合、制御装置が、閉制御ループで設定点回転速度を調整するための、入力側において制御差を適用可能な制御プロセッサを備えることも有利である。

制御偏差を可能な限り最も早く低減するために、制御プロセッサは、好ましくは、ソフトウェアルーチンにより形成される比例制御要素および積分制御要素を備えるべきである。

正確な制御変数の調整のためには、制御装置が、作動要素として、パルス幅が変調されたＤＣ電圧を用いてＤＣモータを駆動させるためのパルス幅変調器を備えることが有利である。

有利には、制御装置は、０．１〜０．２５秒の範囲にある調整時間で、１５±２ｍｍ／秒のテストテープのテープ速度を達成するために構成される。

ユーザのためのさらなる使用の利点は、制御装置が、分析補助手段のそれぞれの供給に関する一定の供給時間にしたがって、最新の設定点回転速度を定めるための設定点値生成器を備えることより達成することができる。

これに関連して、ＤＣモータの設定点回転速度の値が、連続して番号を付された分析補助手段の検査番号にそれぞれ割り当てられる、設定点値テーブルを記憶するための設定点値メモリを備えることも有利である。

カセット交換の時であっても使用情報を提供できるようにするために、テストテープカセットが、特にＲＦＩＤチップとして形成され、最新で供給されるべき分析補助手段の検査番号の使用に応じた保管のための保管手段を備えていることが有利である。

テストテープ駆動部は、有利には、要求されると、環境から保護されているストックスプールからテープの搬送によって分析補助手段を引き出し、それらを装置のハウジングの塗布部位で供給するように構成される。

方法に関しても、導入部で示した目的は、モータ駆動シャフトの実回転速度が、ＤＣモータ上に配置される、制御装置の回転式ピックアップによって記録されることにより達成される。

本発明は、図面に示す例示的な実施形態を用いて、より詳細に説明される。

交換可能なテストテープカセットを使用するための携帯用分析装置を、回転式ピックアップを詳細に拡大して示す斜視図である。 テープ駆動部のための制御装置のブロック図である。 タイムクロック生成器のクロックパルスに対する、回転式ピックアップの出力信号の時間ダイアグラムである。

図１に示される携帯用装置は、ユーザが手に持って保持することができ、その場で迅速な血糖測定に用いることができる。この目的を達成するため、可動式の装置１０は、テープ駆動部１４と、その上で作動し、使い捨て手段として交換可能なテストテープカセット１８のテープ搬送の制御のための制御装置１６とを有する、蓋なしで示されるハウジング１２を備えている。

カバーなしで表されているテストテープカセット１８は、セクションに乾式化学検査域２２が設けられるテストテープ２０を含んでおり、乾式化学検査域２２には、塗布部位２４として、そのフリーな前側に、テープが周りを通る先端の領域において血液または体液を塗布することができる。同時に、瞬間的にまたは最新で使用されている検査域２２の後部において、光度測定ユニット（図示せず）によって測定が行われてもよい。この目的を達成するため、テストテープ２０は、シールされた保管チャンバ２５内に位置するストックスプール２６から保管チャンバ２５の外へと、テープ駆動部１４によって巻回され、巻き取りスプール２８上へ巻回されるので、相互に分離した検査域２２は、連続した検査のために、塗布部位２４での使用のために連続してもたらすことができる。この場合、巻き取りスプール２８だけが、駆動ピンによって連結されるテープ駆動部１４によって駆動される。また、テストテープ上の分析補助手段として、凹部エレメントまたは一体となった凹部／テストエレメントを用いることも考えられる。

テープ駆動部１４は、高速低電力ＤＣモータ３０として形成されるモータ３０と、モータ駆動シャフト３２上に設置されるウォームホイール３４および多段の平歯車３６を備える下流のステップダウン伝動装置とを備えている。モータ３０の角振動数がほぼ６００〜１０００ラジアン／秒の範囲にある場合、巻き取りスプール２８のスプール回転速度は、要求されるトルクがエネルギー効率よく小型のデザインで提供されるように、また、テープが保管チャンバ２５のシールを通して確実に引っ張られるように、１秒あたり１回未満の回転数まで低下させることができる。

制御装置１６を用いると、テストテープ２０の過度な張力を回避し、未使用の検査域２２の所定の供給時間、例えば、５〜１０秒の範囲の供給時間を確実にするために、低電力ＤＣモータのデザインに特有の、大きな回転速度の変動を補うことが可能である。この場合、高感度の検査化学物質に対する有害な環境影響を回避するために、保管チャンバ２５のテストテープ２０の未使用のセクションに位置する検査域２２はそれぞれ、ユーザによって要求されるまで、個別に送り出されないということを考慮すべきである。一定の検査供給時間のための、モータの回転速度の変動の補償に加えて、制御装置は、テストテープカセット１８のデザインに関連する差によって、例えば、公差が影響するスプール２６、２８の摩擦抵抗によって引き起こされる可能性のある回転速度の変化量を補うこともできる。

モータシャフト３２の軸方向の平面図である、図１の詳細な拡大図からもわかるように、制御装置１６は、モータ駆動シャフト３２の実回転速度を記録するために、ＤＣモータ３０上に配置される回転式ピックアップ３８を備えている。図示される例示的な実施形態において、これは電気工学エンコーダ４０として形成され、特に、装置に対して固定して配置され、両側で羽根付ホイールを囲繞する４つの羽根を有するフォークライトバリア４４と相互作用する、モータ駆動シャフト上に回転不能に設置される羽根付ホイール４２として形成される。羽根付ホイール４２は、モータ駆動シャフト上に回転不能に設置される伝動部品、例えばウォームホイール３４の上に適用または形成されてもよい。

図２は、制御装置１６の閉制御ループをブロック図で示している。設定点回転速度ｎ_rまたは設定点角振動数ω_r（一般に、ｎ＝ω／２π）と、回転式ピックアップ３８によりモータシャフト３２上に記録され、フィードバックブランチ４８を介してフィードバックされる実際の角振動数ωとの制御差ｅを形成するために、コンパレータ４６が形成される。制御差ｅがその入力側で適用される制御プロセッサ４８は、制御差を確実に減少させる。この目的を達成するために、制御プロセッサ４８は、好都合にはソフトウェアルーチンの形式で、比例要素５０および積分要素５２を備える。出力側では、制御プロセッサ４８は、パルス幅変調器として、パルス幅が変調されたＤＣ電圧でＤＣモータ３０を駆動する作動要素５６に連結される。その後の歯付きのドライブトレーン３６は、実質的に相違なしに、駆動回転をテープカセット１８におけるテストテープ２０の移動に変換する。

図３は、フォークライトバリア４４の出力信号５８からの、実回転速度ｎの正確な測定を示している。４つの羽根付ホイール４２が、期間Ｔ＝２πラジアンだけ回転する間、対応する光バリアの遮断により、４つのパルス６０が生成される。デジタルカウンター６４と連動してクロック継続時間ｄのタイムクロックパルスを生成するための、象徴的に表されるクロック生成器６２は、信号５８の２つの立ち下がりエッジの間のパルス数ｉを測定することを可能にする。このことから、実回転速度ｎまたは実際の角振動数ωは、以下の式により求められる。

この方法において、回転速度の測定は、角速度の増加によって、より不正確になる。ω＝１１２８ラジアン／秒という、要求に対応する最大の角速度を用いると、カウンターの出力は、それに応じて、±１のカウンターの公差でパルス数ｉ＝１３９２を測定することになる。これは、±０．０７％という最小回転速度の測定精度を伴うが、これは回転速度の制御に望まれる精度には充分である。それゆえ、当業者に周知である制御要素５２、５４の構成において、０．１〜０．２５秒の範囲にある調整時間で、１５±２ｍｍ／秒のテストテープ２０のテープ速度を達成することが可能である。

制御装置１６の設定点値生成器６６（図２）によって、設定点回転速度は、分析補助手段２２のそれぞれの供給に関する、一定の供給時間にしたがって定められる。好都合には、この目的を達成するために、テープの速度を決定し、補助手段の使用の増加とともに増加する、巻き取りスプール２８上のテープの巻外径は、連続して番号を付された検査域２２の最新の検査番号ｉによって考慮に入れられる。最新の検査番号ｉは、有利には、テストテープカセット１８上に適用された記録手段、例えば、ＲＦＩＤチップ６８（図１）に記録され、設定点値生成器６６へと供給される。後者は、設定点値メモリ７０を含んでおり、設定点値メモリ７０では、調整されるべき角速度ωの値がそれぞれ、以下の表にしたがってテストテープ２０上に分配された５０の検査域にについて、検査番号ｉに割り当てられる。

検査域２２に加えて、テストテープ２０の各セクション上に機能域７２が設けられてもよく、機能域７２は、光度測定ユニットの較正または異なる機能のための正確なテープの位置決めを可能にする。テープの位置決めのために、機能域７２は、光度測定ユニットとは別であり、照射のためのフォトＬＥＤと反射を記録するためのフォトトランジスタとを備える光学テープセンサによって、光バリアのようにサンプリングされる。このようにして、例えば、白い機能域が通過すると、立ち上がりおよび立ち下がりの信号エッジを有する方形波信号が記録され、その信号の幅は、（テープの長手方向において見られる）機能域の長さおよびその搬送速度に依存している。このような機能域およびその使用のさらなる詳細については、欧州特許出願公開第２２２１６０８号明細書を参照する。

本発明による制御装置１６、および特に回転式ピックアップ３８は、有利には、様々な機能域の長さの記録のために用いられてもよい。長さの記録は、例えば、装置の誤作動の時に現在の位置を回復するために、付加的な制御基準として用いてもよい。

制御装置による所定テープ速度制御の場合、機能域の長さは、それぞれの機能域が通過した時の前述の信号エッジの間の、クロック生成器６２のタイムクロックパルス６４の累積値によって、特に直接的な方法で測定してもよい。

回転式ピックアップ３８は、回転速度が変わる場合に、機能域自身の長さに関する寸法Ｌを直接的に記録するために用いてもよい。この場合には、以下の式が用いられる。

式中、ｕは巻き取りスプール２８の回転数を示し、Ｒはそのテープの巻外径を示す。モータ回転速度ｎおよびスプール回転速度ｕの比は、伝動装置の伝達比ｖによって決定されるので、それぞれの機能域が通過する時の、信号エッジ間の回転式ピックアップのパルス６０の数Ｐｉは、以下の式を与える。

ゆえに、フォークライトバリア４４のパルス数Ｐｉが直接的に記録され、テープの巻外径が検査番号により分かっている場合、関連する機能域の長さＬは直接的に導き出すことができる。

Claims (14)

1. 特に血糖検査のための、携帯用分析装置であって、
   複数の分析補助手段（２２）を備えるテストテープ（２０）を含む、交換可能なテストテープカセット（１８）と、
   前記分析補助手段（２２）の連続的な供給のために前記テストテープカセット（１８）に連結可能なＤＣモータ（３０）および伝動装置（３４、３６）を備えるテープ駆動部（１４）と、
   前記ＤＣモータ（３０）の回転速度の制御のための制御装置（１６）と
   を備え、
   前記制御装置（１６）が、モータ駆動シャフト（３２）の実回転速度を記録するために、前記ＤＣモータ（３０）上に配置される回転式ピックアップ（３８）を備えることを特徴とする携帯用分析装置。
2. 前記回転式ピックアップ（３８）が、前記回転速度に比例する電気パルスレートを出力信号として生成する間に、前記モータ駆動シャフト（３２）の回転を光学的にサンプリングする電気工学エンコーダ（４０）を備えることを特徴とする請求項１記載の携帯用装置。
3. 前記回転式ピックアップ（３８）が、前記モータ駆動シャフト（３２）上に回転不能に設置される遮断装置（４２）、特に羽根付ホイールまたは有孔円盤と、前記装置に固定され、前記遮断装置（４２）と相互作用する光バリア（４４）、好ましくはフォークライトバリアとを備えることを特徴とする請求項１または２記載の携帯用装置。
4. タイムクロックパルスを生成するために形成されるクロック生成器（６２）と、前記回転式ピックアップ（３８）の出力信号（５８）の２つの信号エッジの間で、タイムクロックパルスを計数するカウンター（６４）とにより特徴付けられる請求項１〜３のいずれか１項に記載の携帯用装置。
5. 前記制御装置（１６）が、前記実回転速度と、制御変数として特定される設定点回転速度との制御差を形成するためのコンパレータ（４６）を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の携帯用装置。
6. 前記制御装置（１６）が、設定点回転速度を閉制御ループで調整するための、入力側において制御差を適用可能な制御プロセッサ（５０）を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の携帯用装置。
7. 前記制御プロセッサ（５０）が、好ましくは、ソフトウェアルーチンにより形成される比例制御要素および積分制御要素（５２、５４）を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の携帯用装置。
8. 前記制御装置（１６）が、作動要素（５６）として、パルス幅が変調されたＤＣ電圧を用いて、前記ＤＣモータ（３０）を駆動させるためのパルス幅変調器を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の携帯用装置。
9. 前記制御装置（１６）が、０．１〜０．２５秒の範囲にある調整時間で、１５±２ｍｍ／秒の前記テストテープ（２０）のテープ速度を達成するために構成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の携帯用装置。
10. 前記制御装置（１６）が、前記分析補助手段（２２）のそれぞれの供給に関する一定の供給時間にしたがって、最新の設定点回転速度を定めるための設定点値生成器（６６）を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の携帯用装置。
11. 前記ＤＣモータ（３０）の設定点回転速度の値が、連続して番号を付された分析補助手段の検査番号にそれぞれ割り当てられている、設定点値テーブルを記憶するための設定点値メモリ（７０）により特徴付けられる請求項１〜１０のいずれか１項に記載の携帯用装置。
12. 前記テストテープカセット（１８）が、特にＲＦＩＤチップとして形成され、最新で供給されるべき前記分析補助手段（２２）の検査番号の使用に応じた保管のための保管手段（６８）を備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の携帯用装置。
13. 前記分析補助手段（２２）が、環境から保護されているストックスプール（２６）からテープの搬送によって引き出され、塗布部位（２４）で供給され得ることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の携帯用装置。
14. 複数の分析補助手段（２２）を備えるテストテープ（２０）が、携帯用装置において交換可能なテストテープカセット（１８）の形態で用いられ、前記分析補助手段（２２）が、テープ駆動部（１４）によって連続して供給され、前記テープ駆動部（１４）のＤＣモータ（３０）の回転速度が、制御装置（１６）によって制御されている、特に請求項１〜１３のいずれか１項に記載された携帯用分析装置を操作する方法であって、モータ駆動シャフト（３２）の実回転速度が、前記ＤＣモータ（３０）上に配置された、前記制御装置（１６）の回転式ピックアップ（３８）によって記録されることを特徴とする方法。

Images