JP5913371B2 - 医療用携帯型装置 - Google Patents

Description

本発明は、医療用携帯型装置、特に血中グルコース測定器に関し、カセット区画を有するハウジングと、カセット区画内に受容される、取り替え可能なテストテープカセットと、テストテープカセットのテストテープを巻き出すことができ、その上のテストエレメントを連続的な使用のために提供するように、電動モータおよびテストテープカセットのテープスプールを回転させるように構成されたギア装置を備えた駆動アセンブリとを備えている。

このような装置は実際、糖尿病患者の自己診断用の血中グルコース測定器として用いられている。複数の検査領域がテープカセット内の巻き取り可能なテストテープに設けられている。反応性検査領域は、グルコース容量をできるだけ正確に信頼性高く判定するために、少量の血液試料の適用のあと、測光分析される。このようなテープカセットは、必要な分析工程を自動的かつ迅速に実行するために、使い捨て部品としてコンパクトな携帯型装置のハウジング内へ挿入されることが意図されている。テストエレメントの確実な配置に加えて、実用的用途には、それらのスポット使用が、過度のノイズの発生により損なわれないことを確保する必要もある。これに関連して、特許文献１は、減速ギアユニットと組み合わせたコンパクトな高速モータを使用することを提案している。

国際公開第２０１０／０４６３２３号

これを基に、本発明の目的は、公知の検査装置をさらに改良すること、および、コンパクトな構造内での干渉ノイズをほとんど発生させずに確実なテストエレメントの配置を達成することを目的とする。

請求項１で記載する特徴の組み合わせは、この目的を達成するために提案されている。本発明の実施形態の利点およびさらなる改良は、従属請求項により得られる。

本発明は、サイズを減少させ、回転動作を正確に制御するためにウォーム駆動部およびそれに続く平歯車を用いるという思想に基づいている。したがって、本発明によると、ギア装置は、ウォームがウォームホイールと噛み合うウォーム駆動部と、ウォーム駆動部の下流側にあり、ウォームホイールおよびテープスプールに直接的に連結され得る出力ギアの間に配置される複数個の平歯車を備えた多段減速ユニットとを有している。好ましくは、ウォームはモータシャフトに直接的に取り付けられる。この組み合わせにより、サイズおよび動作ノイズを大幅に減らすことができる一方、同時にテープスプールの回転のための十分な回転モーメントを確保することができる。特に、高いギア比が、小さな構造スペースで実現でき、伝達が非可逆に維持でき、バックラッシュも少ない。

好ましい実施形態では、減速ユニットは、ウォーム駆動部と出力ギアとの間で回転速度を減速するための、少なくとも２つ、好ましくは３つの噛み合うギア対を有している。

もう１つの特に有利な実施形態は、電動モータと出力ギアの回転速度の間の減速比が３００より大きく、好ましくは４００より大きく、最も好ましくは４００〜５００の間の範囲となる。このようなギア比は、驚くべきことに、装置の設計にとって重大な複数個の境界条件の最適化を提供することがわかった。特に、サイズの減少、ノイズの排除および小電力直流モータと組み合わせた十分な出力トルクは、このような携帯型医療用装置にとって重要である。

動作ノイズをさらに避けるために、平歯車のそれぞれが少なくとも１０個、好ましくは少なくとも１４個の歯を有している場合が有利である。

また、出力ギアが、テープスプールに、２０ｍＮｍより大きい、好ましくは約５０ｍＮｍより大きいトルクを与えることできる場合が有利である。これにより、たとえ保護シールを通っても確実なテープ搬送が可能となり、一方同時にテープの不要な緊張も避けることができる。

もう１つの有利な実施形態は、テープカセットが未使用のテープ用の第１テープスプールと、使用済みテープ用の第２テープスプールと、スプール間で前記テストテープが搬送される時に通るシールとを備え、出力ギアが第２スプールに作用するものを提供する。この方法では、ユーザが廃棄物を操作する必要なく、多数の検査がテープ上に保管され得る。

安心で信頼性のあるさらなる改良は、テープスプールに逆方向のトルクが加わったときにウォームギアがウォームを駆動できないように、ウォーム駆動部が自己ロックされる場合に達成され得る。これに関して、ウォーム駆動部の自己ロック力が１０ｍＮｍよりも大きく、好ましくは１４ｍＮｍよりも大きいことが保証されるべきである。

コンパクトな構造を達成するために、平歯車の回転軸がテープスプールの回転軸と平行である場合が有利である。この方向におけるさらなる改善は、電動モータの回転軸が、平歯車の回転軸に対してねじれの位置にある、または垂直であるという事実による。

全体の構造的な寸法のさらなる減少のために、平歯車が段付きホイールのオーバーラップした対を備える場合、および平歯車の中心が多角形、特に三角形または四角形に広がるように、平歯車が非直線状構造に配置される場合も有利である。

さらなる製造の簡素化および構造的な改善は、駆動アセンブリがギアボックスの上部カバーおよび底部カバーの間に取り付けられる場合に達成できる。平歯車の軸が、ギアボックスの底部カバーから上部カバーへと延び、電動モータのシャフトがカバーの間で水平に横たわる場合に有益である。

アセンブリのさらなる改善のために、ギアボックスの上部カバーおよび底部カバーが、好ましくはネジにより、取り外し可能に取り付けられている場合に有利である。

図面において概略的に示された実施例に基づいて、本発明は以下においてさらに説明される。

カバーが取り除かれて示され、カセット駆動アセンブリの配置を示した、カセット式血中グルコース測定器の上面図である。 カセット駆動アセンブリの拡大斜視図である。 カセット駆動アセンブリの分解図である。 カバーが取り除かれ、減速平歯車と組み合わせたウォーム駆動部を示している、カセット駆動アセンブリの上面図である。

図面は、血中グルコースの自己監視用のポータブル血中グルコース測定器１０として構成された医療用装置を示し、カセット区画１４を有するハウジング１２と、カセット区画内に取り替え可能に搭載された使い捨てテープカセット１６と、カセットの分析テストテープ２２が巻き出し可能で、テストテープ上の反応性検査領域が、血液試料の適用および調査用の適用チップ２４に提供されるように、テープカセット１６のテープスプール２０を回転するための駆動アセンブリ１８とを備えている。検体のオンボード測光検出は、それ自体技術水準において公知であり、さらに詳細には説明することを必要としない。

図１は、ハウジングカバーが取り除かれた、幅の広い面からのグルコース測定器１０を示している。試料適用のためのハウジング開口部は、移動可能な保護カバー２６により閉鎖されて示されている。テープスプール２０はテストテープ２２の使用済み部分を巻き取るためのもので、一方、未使用のテープ用のテープスプール２８は、シール３０により閉鎖されたチャンバ内で保護されており、シール３０を通ってテープは引っ張られる。駆動アセンブリ１８は、必要な設置スペースおよび動作ノイズを大幅に低減しながら、シール３０を通っての確実なテープ搬送を確保するように構成される。この目的のため、駆動アセンブリ１８は、バッテリ３６のような電源に接続された回路基板３４の制御論理により通電可能な高速直流マイクロモータ３２を備えている。

図２は、駆動アセンブリ１８を示し、駆動アセンブリ１８はギアボックス３８と、直流モータ３２と、テープスプール２０の適切な回転を保証するために回転速度を減速し、それに応じてトルクを増大させるように構成された、後続のギア装置４０とを備えている。ギアボックス３８は、底部カバー４２と、ネジ４６により底部カバーに固定された上部カバー４４とから構成されている。底部カバー４２は、モータシャフト５０がカバー４２、４４の間で水平に横たわる向きに直流モータ３２を配置するためのチャンバ４８を形成する。したがって、トータルの高さは低くなり、アセンブリはコンパクトになる。

図３の分解図でさらに明らかにしているように、ギア装置４０は、ウォーム駆動部５２と、多段減速伝達ユニット５４とを備えている。

ウォーム駆動部５２は円筒ネジ形状のウォーム５６とウォームホイール５８とを有している。組み立てられた状態で、ウォーム５６は、ウォームホイール５８と９０°で噛み合うようにモータシャフト５０に取り付けられる。螺旋状のウォーム５６の軸およびモータシャフト５０のそれぞれは、ウォームホイール５８の軸と平行でもなく、交わりもしない。

伝達ユニット５４は、駆動系内に、ウォームホイール５８に続いて複数個の平歯車６０、６２、６４、６６を備え、減速ギア比のための３つの噛み合うギア対を形成する。平歯車６２、６４は、同軸構造の大径と小径の歯車６２’、６２”および６４’、６４”を有する段のあるホイールを備えている。平歯車６０、６２、６４、６６を支持するために、底部カバー４２は４つの直立した軸受ジャーナル６８を有し、それらは互いに平行で、上部カバーの孔７０に嵌入する。

図４は、搭載された状態の完成した駆動アセンブリを示し、駆動アセンブリは直流モータ３２と、ウォーム駆動部５２と、伝達ユニット５４と、テープスプール２０を支持し、中央の駆動ジャーナルによりテープスプール２０に直接的に連結され得る出力ギア７２とを備えている。

ウォーム５６およびウォームホイール５８は、互いに対して９０°の回転軸を有している。ウォーム５６のフル旋回毎に、周囲に歯が形成されたウォームホイール５８は１つの歯の分だけ前進する。２２個の歯のウォームホイール５８の場合、ウォーム駆動部５２は、直流モータ速度を２２：１の比まで減速する。これは、シンプルな平歯車と比較して、かなり小さな容積で達成され得る。同時に、ウォームホイールと一体化した歯車６０の角度位置が、最終的にはテープ位置が、正確に制御され得る。さらに、ウォーム駆動部５２は、ウォーム５６がウォームホイール５８を容易に回転させることができるが、ウォームの螺旋の浅い角度と、関連するより大きな抵抗によって、ホイールはウォームを回転させることができないという特性を有している。したがって、伝達の方向は可逆とはならず、ウォーム駆動部５２は自己ロックする。自己ロック力が１０ｍＮｍ（ミリニュートンメートル）を超える場合、好ましくは１４ｍＮｍを超える場合、実用的な目的のために、テストテープ２２はアイドルモードで移動しないことが保証される。

ウォーム駆動部５２に続く伝達ユニット５４では、低ノイズでの動作を確保するために、全ての平歯車が少なくとも１４個の歯を有している。平歯車の回転軸６８は、互いに対して、ならびに出力ギア７２およびテープスプール２０の軸７４に対してそれぞれ平行である。限られたスペース内で高いギア比を達成するために、伝達ユニット５４は、オーバーラップした段付きのホイール６０、６２、６４の対を備えている。さらに、長手方向の全長を短くするために、示された配置では、平歯車の中心が台形状の四角形に広がるように、平歯車６０〜６６の軸６８は非直線状に配置されている。

好ましい実施形態については、ギア装置４０のギアパラメータは、以下の表１に示され、ｎは歯の数であり、ｍはモジュールであり、ＰＤ、ＯＤ、ＩＤは、ピッチ円直径、外径、内径（ミリメートル）であり、ＣＣは、最初のラインに示されるそれらの参照符号により識別される平歯車の中心から中心までの距離である。

表１からわかるように、トータルのギア比は４３８であり、よって毎秒数千回の範囲の直流モータ速度を、１０／ｓよりも小さい出力ギアの出力速度に減速する。この高いギア比により、相対的に弱く、静かでコンパクトなマイクロモータ３２を用いることができる一方で、２０ｍＮｍより大きい、出力ギア７２における出力トルクを達成することができる。

Claims (19)

1. 医療用携帯型装置であって、
   ａ）カセット区画（１４）を有するハウジング（１２）と、
   ｂ）前記カセット区画（１４）内に受容される、取り替え可能なテストテープカセット（１６）と、
   ｃ）前記テストテープカセット（１６）のテストテープ（２２）を巻き出すことができ、その上のテストエレメントを連続的な使用のために提供することができるように、前記テストテープカセット（１６）のテープスプール（２０）を回転させるように構成された、電動モータ（３２）およびギア装置（４０）を備えた駆動アセンブリ（１８）とを備え、
   ｄ）前記ギア装置（４０）が、
   ウォーム（５６）がウォームホイール（５８）と噛み合うウォーム駆動部（５２）、および、
   前記ウォームホイール（５８）と前記テープスプール（２０）に直接的に連結され得る出力ギア（７２）との間に配置された複数個の平歯車（６０−６６）を備えた多段減速ユニット（５４）
   を有し、
   ｅ）前記複数個の平歯車（６０−６６）のそれぞれが少なくとも１０個の歯を有し、
   ｆ）前記ウォーム（５６）が、前記電動モータ（３２）のシャフト（５０）に直接取り付けられる医療用装置。
2. 医療用携帯型装置であって、
   ａ）カセット区画（１４）を有するハウジング（１２）と、
   ｂ）前記カセット区画（１４）内に受容される、取り替え可能なテストテープカセット（１６）と、
   ｃ）前記テストテープカセット（１６）のテストテープ（２２）を巻き出すことができ、その上のテストエレメントを連続的な使用のために提供することができるように、前記テストテープカセット（１６）のテープスプール（２０）を回転させるように構成された、電動モータ（３２）およびギア装置（４０）を備えた駆動アセンブリ（１８）とを備え、
   ｄ）前記ギア装置（４０）が、
   ウォーム（５６）がウォームホイール（５８）と噛み合うウォーム駆動部（５２）、および、
   前記ウォームホイール（５８）と前記テープスプール（２０）に直接的に連結され得る出力ギア（７２）との間に配置された複数個の平歯車（６０−６６）を備えた多段減速ユニット（５４）
   を有し、
   ｅ）前記平歯車（６０−６６）の中心が多角形に広がるように、前記平歯車（６０−６６）が非直線状構造に配置され、
   ｆ）前記電動モータ（３２）の回転軸（５０）が、前記平歯車（６０−６６）の回転軸（６８）に対して垂直である医療用装置。
3. 前記減速ユニット（５４）が、前記ウォーム駆動部（５２）と前記出力ギア（７２）との間で回転速度を減速するための、少なくとも２つの噛み合うギア対（６０、６２’；６２”、６４’；６４”、６６）を有する請求項１または２記載の医療用装置。
4. 前記減速ユニット（５４）が、前記ウォーム駆動部（５２）と前記出力ギア（７２）との間で回転速度を減速するための、３つの噛み合うギア対（６０、６２’；６２”、６４’；６４”、６６）を有する請求項３記載の医療用装置。
5. 前記電動モータ（３２）と前記出力ギア（７２）の回転速度の間の減速比が３００より大きい請求項１〜４のいずれか１項に記載の医療用装置。
6. 前記平歯車（６０−６６）のそれぞれが少なくとも１０個の歯を有している請求項１〜５のいずれか１項に記載の医療用装置。
7. 前記出力ギア（７２）が、前記テープスプール（２０）に２０ｍＮｍより大きいトルクを与えることが可能な請求項１〜６のいずれか１項に記載の医療用装置。
8. 前記テープカセット（１６）が、未使用のテープ用の第１テープスプール（２８）と、使用済みテープ用の第２テープスプール（２０）と、前記スプールの間で前記テストテープ（２２）が搬送される時に通過するシール（３０）とを備え、前記出力ギア（７２）が前記第２スプール（２０）に作用する請求項１〜７のいずれか１項に記載の医療用装置。
9. 前記テープスプール（２０）にトルクが加わったときに、前記ウォームホイール（５８）が前記ウォーム（５６）を駆動できないように、前記ウォーム駆動部（５２）が自己ロックする請求項１〜８のいずれか１項に記載の医療用装置。
10. 前記ウォーム駆動部（５２）の自己ロック力が、１０ｍＮｍより大きい請求項１〜９のいずれか１項に記載の医療用装置。
11. 前記平歯車（６０−６６）の回転軸（６８）が、前記テープスプール（２０）の回転軸（７４）と平行である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の医療用装置。
12. 前記電動モータ（３２）の回転軸（５０）が、前記平歯車（６０−６６）の回転軸（６８）に対してねじれの位置にある、または垂直である請求項１記載の医療用装置。
13. 前記平歯車（６０−６６）が段付きホイールのオーバーラップした対を備える請求項１〜１２のいずれか１項に記載の医療用装置。
14. 前記平歯車（６０−６６）の中心が多角形に広がるように、前記平歯車（６０−６６）が非直線状構造に配置される請求項１〜１３のいずれか１項に記載の医療用装置。
15. 前記平歯車（６０−６６）の中心が三角形または四角形に広がるように、前記平歯車（６０−６６）が非直線状構造に配置される請求項１４記載の医療用装置。
16. 前記駆動アセンブリ（１８）が、ギアボックスの上部カバー（４４）および底部カバー（４２）の間に取り付けられる請求項１〜１５のいずれか１項に記載の医療用装置。
17. 前記平歯車（６０−６６）の軸（６８）が、前記ギアボックスの前記底部カバー（４２）から前記上部カバー（４４）へと延び、前記電動モータ（３２）のシャフト（５０）が前記カバーの間で水平に横たわる請求項１６記載の医療用装置。
18. 前記ギアボックスの前記上部カバー（４４）および底部カバー（４２）が、取り外し可能に取り付けられている請求項１６または１７記載の医療用装置。
19. 前記医療用装置が、血中グルコース測定器であることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の医療用装置。

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