JPS5914857A - 携帯型人工膵臓 - Google Patents

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】 この発明は、携帯型人工膵臓、さらに詳しくは、血糖値
を測定し、この測定結果に応じてインスリンを体内に注
入する機能を有する携帯型人工膵臓に関する。

上記のような機能を有する人工膵臓として、血糖値検出
部と、インスリン容器、グルカゴン容器、インスリン用
送液ポンプおよびグルカゴン用送液ポンプを備え体内に
インスリンまたはグルカゴンを注入する注入部と、血糖
値検出部の出力信号から白糖値およびこれに基づくイン
スリンおよびグルカゴンの注入量を演算しこの演算結果
に基づいて注入部のポンプを制御する７− 演算制御部とからなり、これらがひとつの筐体内に組込
まれたいわゆるベッドサイド型のものが知られている。

ところが、従来のベッドサイド型の人工膵臓では、白糖
値検出部の血糖値測定用電極（センサ）、注入部の各送
液ポンプおよび演算制御部が比較的大形であるため、装
置全体が大形化し、ベッドサイドでしか使用できないと
いう欠点がある。また、血糖値検出部は患者から採血し
た血液を希釈して白糖値を測定するものであるため、採
血による患者の負１０が大きく、長期間連続使用づるこ
とができない。

この発明の目的は、携帯して使用Ｊ−ることができ、か
つ血糖値測定のための採血が不要で長期間連続使用可能
な携帯型人工膵臓を提供することにある。

第１の発明による携帯型人工膵臓は、体内に９− ８− 挿入される血糖値測定用電極を備えた白糖値検出部と、
インスリン容器およびインスリン用送液ポンプを備え体
内にインスリンを注入する注入部と、マイクロコンピュ
ータを備え血糖値検出部の出力信号から血糖値およびこ
れに基づくインスリンの注入量を演算しこの演算結果に
基づいて注入部のポンプを制御する演算制御部とからな
り、血糖値検出部を含む部分と注入部および演算制御部
を含む部分とが互いに分離されて身体に別々に装着され
、白糖値検出部の出力信号が無線で演算制御部に送信さ
れるようになされていることを特徴とするものである。

なお、この明細書において、身体に装着されるという用
語は、身体に直接装着される場合と着衣などに装着され
る場合を両方含む意味に用いられるものとする。

第１の発明によれば、血糖値検出部が体内に挿入される
血糖値測定用電極を備えているから、血糖値測定のため
の採血が不要であり、患者の負担が小ざくなるため、長
期間の連続使用が可能である。また、体内に挿入される
血糖値測定用電極およびマイクロコンピュータを用いる
ことにより血糖値検出部および演算制御部の小形化が可
能であるため、携帯して使用Ｊ−ることができ、血糖値
検出部を含む部分と注入部および演算制御部を含む部分
とが互いに分離されて身体に別々に装着されるから、こ
れらの取付部位限 の制置が少なくなり、携帯が楽である。

第２の発明による携帯型人工膵臓は、体内に挿入される
血糖値測定用電極を備えた血糖値検出部と、インスリン
容器およびインスリン用送液ポンプを備え体内にインス
リンを注入する注入部と、＝１ンビコータを備え血糖値
検出部の出力信号から血糖値およびこれに基づくインス
リンの注入部を演算しこの演算結果に基づいて注入部の
ポンプを制御する演算制御部とからなり、血糖値検出部
を含む部分と、注入部を含む部分と、演算制御部を含む
部分とが互いに分離されて、血糖値検出部を含む部分と
注入部を含む部分とが身体に別々に装着され、白糖値検
出部の出力信号が無線で演算制御部に送信されるととも
に、演算制御部の制御信号が無線で注入部に送信される
Ｊ：うになされていることを特徴とするものである。

第２の発明によれは、第１の発明と同様の効果の他に、
次のような効果がある。すなわち、血糖値検出部を含む
部分と、注入部を含む部分と、演算制御部を含む部分と
が互いに分離され１１− て、血糖値検出部を含む部分と注入部を含む部分とが身
体に別々に装着され、演算制御部を含む部分を必ずしも
携帯する必要がないから、携帯する部分がさらに小形化
し、携帯が一層楽になる。また、演算制御部を含む部分
を携帯しない場合は、大容量のコンビツー夕を使用して
精度の高い演算を行なったり、複数の携帯型人工膵臓で
演算制御部を共有しにれらを集中管理することもできる
。

第１および第２の発明において、血糖値検出部を含む部
分が、血糖値検出部の出力信号から血糖値を演算する演
算部と、この演算結果を表示する血糖値表示器とを備え
ているのが望ましい。このようにすれば、就寝時などに
は、比較的大ぎい他の部分を取外し、血糖値検出部を含
む部分だ番プを装着して血＠値測定装置として使１３− １２− 用することができる。

以下図面を参照してこの発明の詳細な説明する。

第１図〜第１０図はこの発明の第１の実施例を示してお
り、この携帯型人工膵臓は、第１図および第２図に示さ
れているように、血糖値検出部（１）を含む腕時計型の
送信側部分（２）と、注入部（３）および演算制御部（
４）を含む受信側部分（５）とから構成されている。

送信側部分（２）には、血糖値検出部（１）の他に、演
算部（６）、液晶式血糖値表示器（７）、アラームブザ
ー（８）、電圧制御発振器（９）、メインキャリア変調
器（１０）、無線送信回路（１１）および送信アンテナ
（１２〉が含まれており、バンドの部分が送信アンテナ
（１２）となっている。血糖値検出部（１）は、ポーラ
１４− ログラフィを用いて血糖値を測定り−る血糖値測定用電
極（１３）とポーラログラフィ電気回路（１４）よりな
り、演紳部（６）は、ＡＤ変換器（１５）とマイクロ」
ノビ１−タ（１Ｇ）よりなる。

受信側部分（５）には、注入部（３）と演算制御部（４
）の他に、受信アンテナ＜１７）、無線受信回路（１８
）、メインキャリア復調器（１９）、１：Ｍ復調回路（
２０）、液晶式血糖値表示器（２１）およびキーボード
（２２）が含まれており、これらと電源用乾電池（２３
）などがバンド通しく２４）を備えた１個の小形の筺体
（２５）に組込まれている。注入部（３）は、インスリ
ン容器（２６）　、グルカゴン容器（２７）、インスリ
ン用送油ポンプ（２８）　、グルカゴン用送液ポンプ（
２！］）、注射釧〈３０〉およびポンプ駆動回路（３１
）を備えており、演算制御部（１１）は、ＡＤ変換器（
３２）およびマイクロコンピュータ（３３）よりなる。

血糖値測定用電極（１３）は、グルコースオキシダーげ
を触媒としてグルコースより産出される過酸化水素を電
気分解する際に生じる電流により血液中などのグルコー
スｍ（資）を測定するものであり、第３図に詳細に示さ
れているように、白金電極（陽極）（３４）と銀電極（
陰極）（３５）とを備えている。白金電極（３４）の電
極反応部としての先端部（３６）およびリード線接続部
としての後端部を除く部分は、ガラス（３７）により絶
縁処理されており、白金電極（３４）は外面に銀電極（
３５）が溶着されたステンレス鋼製円筒（３８）内に通
されている。白金電極（３４）と円筒（３８）の先端部
は、絶縁材としてのガラス（３７）の先端部を円筒（３
８）の先端部内面に溶＝１５− 肴することにより、また両者の後端部は、プラスチック
栓（３９）を白金電極（３４）および円筒（３８）の後
端部に嵌め被せることにより、それぞれ固定されている
。そして、白金電極先端部（３６）の表面には過酸化水
素透過性の親水性半透膜としてのセルローズアセテート
膜（４０）が積層され、その上面には固定化されたグル
コースオキシダーゼ膜（４１）が積層され、さらにその
上面にはグルコース・酸素・過酸化水素透過性の親水性
半透膜としてのポリウレンタ膜（４２）が積層されてい
る。白金電極（３４）および円筒（３８）の後端部は絶
縁処理されたリード線（４３）（４４）にそれぞれ接続
されている。血糖値測定用電極（１３）は、体内留置用
カテーテル（４５）の先端部に取付けられ、血管中また
は皮下に挿入される。そして、電極（１３）からの信号
は、１７− １６− カテーテル（４５）内を通してポーラログラフィ電気回
路（１４）に導かれている。ポーラログラフィ電気回路
（１４）は、両電極（３４）　　（３５）に一定の電圧
を印加し、過酸化水素電解時に生じる電流を測定して増
幅づ−る機能を備え”Ｃおり、増幅された出力信号に基
づいて血中グルコース濃度１ｊなわち血糖値が求められ
る。

この電極（１３）を用いて、犬の白液についてグルコー
ス負荷試験を行なった結果が第４図に示されている。こ
の測定値は、現在一般に行なわれている標準測定法によ
る測定飴とＪ：り一致した。第４図において、横軸は時
間、縦軸は電圧を示しており、１１〜１２間はＩ　ＱＱ
ｍ　（１／ｄ　／、Ｔ２〜Ｔ３間は２００ｍｏ／ｄ／、
１３〜１４間は３００１１ｇ／ｄ／の標準試験液が、Ｔ
４〜Ｔ５間は生理食塩水が、１５〜１６間は１８− 犬の正常血液がそれぞれ通液され、Ｔ６およびＴ７で５
０％グルコース水溶液５ｃｃが犬の大腿部に静脈注射さ
れている。

また、基礎的試験の結果、この電極（１３）は、ｉｎ　
　ＶｉｔｒＯ系において２４時間以上にわたり安定であ
り、グルコース濃度０〜５００ｍｇ／ｄｌに対する応答
反応に直線性が認められ、応答１１４間が秒単位で速や
かであり、３６〜４２℃の温度範囲で安定であり、ｉｎ
　　ｖｉｖｏ動物実験にてグルコース角荷、インスリン
低血糖に対し応答性が良好であるなど、信頼性の高い測
定結果が得られることが確かめられている。

血糖値測定用電極（１３）を構成する各部分の材質は、
上記のものに限らず適宜変更可能であるが、陽極材料と
しては白金、金のような貴金属が好ましく、陰極材料ど
しては銀、塩化銀などが好ましく、絶縁材料としてはガ
ラス、プラスチックなどが好ましく、過酸化水素透過性
の親水性半透膜どしてはセルローズ（モノ、ジまたはト
リ）アセテート、セルローズプロピオネート、セルロー
ズブチレートのようなけルローズ誘導体が好ましく、グ
ルコースオキシダーゼを固定化する担体としては多孔質
のガラスまたはプラスチックなどが好ましい。なお、グ
ルコース・酸素・過酸化水素透過性の親水性半透膜にヘ
パリンのような血液凝固も防止剤が添加されていれば、
電極表面にお（）る血液凝固を防止できて望ましい。ま
た、グルコースオキシダーゼは電極の先端部をグルコー
スオキシダーゼ含有液に浸漬し乾燥する操作を繰返すこ
とにより固定化し、積層してもよい。さらに、電極自体
に可撓性をもたすために、上記のステンレス鋼１９− 製内筒（３８）の代わりにプラスチックチューブを用い
てもにい。この場合には、プラスチックチューブの外面
に銀を真空蒸着したのち、その上面に銀めっきを施すこ
とにより陰極を形成することができる。

演算部（６）のマイクロコンピュータ（１６）のプログ
ラマブル・リード・オンリ・メモリ（ＰＲＯＭ＞には、
血糖値検出部（１）の出力信号に基づいて血糖値を演算
するためのプログラムが格納されている。

インスリン容器（２６）にはインスリンが、グルカゴン
容器（２７）にはグルカゴンがそれぞれ満たされており
、各容器（２Ｇ）　　（２７）には送液用弾性チューブ
（４６）　　（４７）の一端部が接続されている。そし
て、これら２本のチコーブ（４６）（４７）が合流した
１本のチューブ（４８）が筐体２１− ２Ｏ− （２５）から外に出て１個の注射針（３０）に接続され
ている。

インスリン用送液ポンプ（２８）の詳細が第５図〜第９
図に示されている。すなわち、筐体（２５）に垂直に固
定されるポンプ取付板（４９）の片面上下に水平固定台
（５０）　　（５１）が対向状に固定されでおり、下側
の固定台（５１）には減速機付直流モータ（５２）が上
向きに固定され、上側の固定台（５０）にはモータ軸（
５３）と同軸の垂直回転軸（５４）の上下中間部が回転
自在に受けられている。モータ軸（５３）と回転軸（５
４）は、軸継手（５５）によって互いに連結されている
。軸継手（５５）には回転円板（５６）が水平に固定さ
れており、この円板（５６）の外周縁部には２４個の切
欠き（５７）が等間隔をおいて形成されている。ポンプ
取付板（４９）の片面−Ｆ部に、＝２２− 円板（５６）周縁部の上下に配置された発光素子と受光
素子を備えた光電式回転角度検出器（５８）が取付けら
れている。上側の固定台（５ｏ）のすぐ上の回転軸（５
４）の部分に水平円板状のローラ族は止め部材（５９）
が一体に形成されており、これより−上側の回転軸（５
４）の部分に短円柱状のローラ保持体（６０）が嵌めら
れている。ローラ保持体（６０）より上方に突出した回
転軸（５４）の上端部には、他の部分より若干小さい外
径を有する薄肉円筒部（６１）が形成されており、円板
状のローラ族は止め部材（６２）が、円筒部（６１）の
外側に嵌められ、円筒部（６１）の上端を外側に拡げる
ことにより回転軸（５４）に固定されている。ローラ保
持体（６０）４１四フツ化エチレン樹脂よりなり、その
下面中央部には回転軸挿入孔（６３）より直径方向両側
に若干伸びたｆｆ４（６４）が形成されている。この溝
（６４）に対応する回転軸（５４）の部分には水平貫通
孔〈６５）があけられており、この孔（６５）に水平ビ
ン（６６）が挿入されている。このビン（６６）の両端
部は回転軸（５４）より突出して溝（６４）に嵌まって
おり、このビン（６６）によって回転軸（５４）の回転
が［１−ラ保持体（６０）に伝えられる。ローラ保持体
（６０）を上下にか貫通する４個の円形孔（６７）が回
転軸（５４）を中心とする同一円周上に等間隔をおいて
あけられ、ローラ保持体（６０）の外周側面全周に、孔
（６７）に達する横断面半円状の環状のチューブ案内溝
（６８）が設けられている。各円形孔（６７）には、そ
の内径よりわずかに小さい外径を有する円柱状のローラ
（６９）が回転自在に嵌められており、各ローラ（６９
）の外周の一部分が孔（６７）から案２３− 内溝（６８）内に出ている。ローラ（６９）の上下両端
部は非常に背の低い円錐状に形成されており、ローラ（
６９）の長さは上下のローラ族は止め部材（６２）　　
（５９）の相互間隔よりわずかに短（、ローラ（６９）
は軸方向にほとんど移動しない。回転軸（５４）、ロー
ラ族は止め部材（６２）ス およびローラ（６９）にはテルス鋼が使用されている。

インスリン容器（２８）に接続された送液用弾性チュー
ブ（４６）の中間部が、次のようにして、ローラ保持体
（６０）の約１８０″の範囲にあるローラ（６９）の案
内溝（６８）内に出た部分に引張り状にｉ＆ノられてい
る。すなわち、上側の固定台（５０）の一端部上面に２
個の弾性チューブ保持板（７０）が固定され、各保持板
（７０）の上部にはＵ字形の切欠き（７１）が設けられ
ており、一方、チューブ（４６）の中間部の２５− ２４− ２箇所に、チューブ（４６）の外径より大きい外径を有
づる環状のストッパ（７２）が接着などの適宜な手段に
Ｊ：って固定されている。そして、これらのストッパ（
７２）の間の部分をローラ（６９）に掛けてヂコーブ（
４６）を引張り、ストッパ（７２）よりＯ−ラ（６９）
側の部分を保持板（７０）の切欠き（７１）に通してス
トッパ（７２）を保持板（７０）に圧接させることによ
り、チューブ（４６）は一定の張力をかけた状態でロー
ラ（６９）に掛けられる。ローラ保持板（６０）が第６
図の矢印方向に回転することにより、インスリンは同図
に矢印で示されているように容器（２８）からチューブ
（４６）を通って注躬帽（３０）に送られ、送液量はポ
ンプ（２８）すなわちローラ保持体（６０）の回転角度
に比例する。

グルカゴン用送液ポンプ（２９）の構成も上記と同様で
ある。

演算制御部（４）のマイク［１］ンビ〕−タ（３３）の
ＰＲＯＭには、後述するように無線で送信されてくる血
糖値検出部（１）の出力信号から血糖値およびこれに基
づくインスリンおよびグルカゴンの注入量を演算しこの
演算結果に基づいて注入部（３）のポンプ（２８）　　
（２９）を制御り−るためのプログラムが格納されてお
り、マイクロコンピュータ（３３）のランダム・アクセ
ス・メモリ（ＲＡＭ）には上記演算式のパラメータや測
定データなどが記憶される。演算式のパラメータは患者
の体重やインスリンの濃度などによって異なり、これら
のパラメータおよび測定間隔などがキーボード（２２）
を使用して設定される。

上記の携帯型人工膵臓は、送信側部分（２）を患者の腕
に固定し血糖値測定用電極（１３）を血管中よＩζは皮
下に挿入するとともに、受信側部分（５）を患者のバン
ドなどに固定し注躬釦（３０）を血管中または皮下に挿
入した状態で使用される。そして、次のように、一定時
間（たとえば１分）おきに血糖値が測定され、この測定
結果に基づいてインスリンおよびグルカゴンの注入量が
演算され、必要量のインスリンまたはグルカゴンが注入
される。

すなわち、電極（１３）からのアナログ信号はポーラロ
グラフィ電気回路（１４）で増幅されたのち演算部（６
）のＡＤ変換器（１５）によってディジタル信号に変換
され、この信号がマイクロコンピュータ（１６）に送ら
れる。マイクロコンピュータ〈１６〉は、一定時間おぎ
に、このディジタル信号に基づいて血糖値を痺出し、こ
れ２７− を表示器（７）に表示する。また、血糖値が予め設定さ
れた上限値および下限値を超えたときには、ブザー（８
）によって警報が発せられる。

一方、ポーラログラノイ電気回路（１４）の出力信号は
電圧制御発振器（９）で電圧−周波数変換されたのち、
メインキャリア変調器（１０）を経て送信回路（１１）
によりアンテナ（１２）から送信される。

送信側部分（２）から送信された信号は、受信側部分（
５）のアンテナ（１１）を介して受信回路（１８）で受
信され、メインキャリア復調器（１９）を経たのち、Ｆ
Ｍ復調回路（２０）に入力してポーラログラフィ電気回
路（１４）の出力信号に比例するアナログ信号に変換さ
れる。このアナログ信号は演算制御部（４）のＡＤ変換
器（３２）によってディジタル信号に変換され、こ２９
− ２８− の信号がマイクロコンピュータ（３３）に送られる。マ
イクロコンビ１−タ（３３）は、一定時間おきに、この
信号に基づいて血糖値を締出し、これを表示器（２１）
に表示するとともに、白糖値の演算結果に基づいてイン
スリンおよびグルカゴンの注入量を演算する。この演算
は、従来のベッドサイド型の人工膵臓などで行なわれて
いるものと同様であるので、説明を省略する。

このようにして演算されたインスリンおよびグル７Ｊゴ
ンの注入量の少なくともいずれか一方は零であり、血糖
値によって、インスリンおよびグルカゴンをいずれか一
方だけ注入する場合と両方とも注入しない場合とがある
。そして、インスリンまたはグルカゴンを注入する必要
がある場合には、マイクロコンピュータ（３３）は、注
入量に応じたポンプ（２８）　　（２９）の回転角度＝
３０＝ を算出し、ポンプ駆動回路（３１）に駆動するポンプと
その回転角度を指令する。ポンプ駆動回路（３１）の主
要部が第１０図に示されており、たとえばインスリンが
注入される場合には、次のように、マイク１−１コンピ
ユータ（３３）から指令された角度だ（フボンプ（２８
）が回転させられる。すなわら、マイクロコンビコータ
（３３）からの回転角度指令は、回転円板（５６）の切
欠ぎ（５７）　１ピッチ分（１５°）を１単位とする数
で与えられ、この指令値がプリセット付減碑カウンタ（
７３）にセットされる。たとえばポンプ（２８）を１回
転させる必要がある場合には、２４という指令値がカウ
ンタ（７３）にレットされる。カウンタ（７３）に指令
値がセットされると、モータ電源（７４）からモータ（
５２）に至るモータ駆動回路（７５）が閉じてポンプ（
２８）が起動し、円板（５６）もポンプ（２８）と同期
して回転する。ポンプ（２８）すなわち円板（５６〉が
切欠ぎ（５７）　１ピッチ分回転づるたびに、回転角度
検出器（５８〉から波形整形回路（７６）を通ってノＪ
ウンタ（７３）に信号が送られ、この信号が入力ｌるた
びにカウンタ（７３）の内容が１ずつ減棹される。そし
て、カウンタ（７３）の内容が正である間、ポンプ（２
８）は回転を続【プ、カウンタ（７３）の内容が零にな
ると、モータ駆動回路（７５）が開いてポンプ（２８）
が停止にする。このようにマイクロコンピュータ（３３
）からの指令値分たけポンプ（２８）が回転することに
より、これに比例する所定量のインスリンが容器（２６
）からチコーブ（４６）　　（４８）および注射１１（
３０）を通って患晋の血管内または皮下に注入される。

グルカゴンが注入される場合も同様である。

３１− 第１１図および第１２図はこの発明の第２の実施例を示
しており、この携帯型人工膵臓は、血糖値検出部を含む
送信側部分と、注入部を含む受信側部分（７７）と、演
算制御部（４）を含む中継部分（７８）とから構成され
ている。

送信側部分は第１の実施例の送信側部分（２）ど同じで
ある。受信側部分（７７）の構成は第１１図に示されて
おり、第１の実施例と同一のちのには同一の符号を付し
ている。受信側部分（７７）は、第１の実施例と同様の
筐体に組込まれ、患者のベルトなどに固定される。中継
部分（７８）の構成は第１２図に示されており、第１の
実施例と同一のものには同一の符号を付している。中継
部分（７８）は、通常、筐体に組込まれ、患者が送信側
部分および受信側部分（７１）とは別に携帯することも
できるし、ナースステ３３− ３２− 一ションなどに設置することもできる。そして、後の場
合は、演算制御部に第１の実施例の場合より大容量のコ
ンピュータを使用して精度の高い演算を行なったり、時
分割方式などを採用することにより複数の携帯型人工膵
臓で演綿制御部を共有してこれらを集中管理することも
できる。

送信側部分および中継部分（７８）の受信回路（１８）
から演算制御部（４）までの部分の動作は第１の実施例
の場合と同じである。そして、演算制御部（４）−のマ
イクロコンビコータ（３３）により駆動するポンプとそ
の回転角度が決定されると、これが測定間隔を決めるタ
イマと同期して送信回路（７９）に送られ、ＦＭ信号と
なって、アンテナ（８０）から送信される。このときの
回転角度の指令は第１の実施例の場合と同じ一４’ａＡ
− であり、この回転角度信号がＡＤ変換器（８１）および
Ｖ］：（電圧−周波数）変換器（８２）を経てオペアン
プ（８３）に送られる。また、インスリン用ポンプ（２
８）を駆動するとぎにはＯｖ１グルカゴン用ポンプ（２
９〉を駆動するときには一５Ｖがポンプ選択信号として
出力され、この信号がオペアンプ（８３）でＶＦ変換器
（８２）の出力と加算されて、送信回路（７９）に送ら
れるる。

受信側部分（７７）は、このようにして中継部分（７８
）から送信された信号を受信し、次のように、この信号
に基づいて注入部のポンプ（２８）（２９）を制御する
。すなわち、アンテナ（８４）を介して受信回路（８５
）で受信された信号は、復調回路（８６）を経て、ＦＶ
（周波数−電圧）変換器（８７）により電圧に変換され
て比較回路（８８）の参照電圧となる。また、復調回路
（８６）の出力はローパスフィルタ〈８９）を通ってＯ
Ｖか一５Ｖになり、これにさらにオペアンプ（９０）で
＋５ｖが加瞳されることにより、→−５Ｖ　ｈｌ　０Ｖ
になる。インスリン用ポンプ（２８）を駆動するとぎに
は、オペアンプ（９０）の出力は＋５ｖになり、オペア
ンプ（９０）に直結されたインスリン用ポンプ（２８）
側のアナログスイッチ（９１）だｔプが閉じる。これと
は逆に、グルカゴン用ポンプ（２９）を駆動するときに
は、オペアンプ（９０）の出力はＯＶになり、インバー
タ（９２）を介してオペアンプ（９０）に接続されたグ
ルカゴン用ポンプ（２９）側のアナログスイッチ（９３
）だけが閉じる。また、復調回路（８６）に信号が入力
すると、アンド回路（９４）の入力端子および８ビツト
２進カウンタ（９５）のリセット端子３５− に入力するモータ駆動信＠（Ｓ）がＨｉｏｈ（以下１」
）になり、カウンタ（９５）がリセットされる。カウン
タ（９５）がリセットされると、カウンタ（９５）から
ＤＡ変換器（９６）を経て比較回路（８８）に入力する
アナログ電圧がＯｖになり、比較回路（８８）からイン
バータ（９７）を経てアンド回路（９４）に入力する信
号が（−１になるため、アンド回路（９４）の出力が１
−１になる。アンド回路（９４）の出力がＨになると、
モータ駆動回路（９８）が作動して第１１図の場合には
インスリン用ポンプ（２８）が回転する。ポンプ（２８
）が円板（５６）の切欠ぎ（５７）　１ビッヂ分回転す
るたびに回転角度検出器（５８）から波形整形回路（９
９）を通ってカウンタ（９５）にパルス信号が送られ、
この信号が入力するたびにカウンタ（９５）の内容が１
ずつ加算されて、ＤＡ変換器３７− ＝３６− （９６）の出力が徐々に増加する。そして、ＤＡ変換器
（９６）の出力が参照電圧より小さい間は、；ｊｃ　ン
／　（２８）　ハＤ　転ヲ続ｋｊ、ＤＡ変換Ｗ（９６）
の出力が参照電圧と一致すると、インバータ（９７）の
出力がＬＯＷ（以下１）になってアンド回路（９４）の
出力もＬになるため、モータ駆動回路（９８）が非作動
状態となってポンプ（２８）が停止する。比較回路（８
８）の参照電圧すなわちＦＶ変換器（８７）の出力はポ
ンプ（２８）の回転角度指令値に対応しＤＡ変換器（９
６）の出力はポンプ（２８）の実際の回転角度に対応し
ているため、これにより、演算制御部（４）からの指令
値分だけポンプ（２８）が回転したことになる。この場
合、復調回路（８６）に信号が入力している間だけモー
タ駆動信号（Ｓ）ｔなわちアンド回路（９４）の入力が
Ｈになるため、ポンプ３８− （２８）　　（２９）の誤動作を防止することができる
。

グルカゴンが注入される場合も同様である。

体内に挿入される血糖値測定用電極は、上記実施例のも
のに限らず、適宜変更可能である。

上記実施例の送油ポンプの場合には、ローラ保持体の円
形孔にローラが嵌められており、ローラを受けるために
ころがり軸受を必要としないから、従来の同種のものに
比べて小形に構成でき、かつ部品点数も少なくてすむた
め、安価に製作できる。また、ローラ保持体の外周側面
に、円形孔に達するチューブ案内溝が設けられ、ローラ
の案内溝内に出ている部分に弾性チューブが掛けられて
いるので、従来のようにローラを特殊な形状にしたりチ
ューブガイドを設置ノたりしなくても、弾性チューブの
蛇行を確実に防止でき、これによって弾性チューブの寿
命を伸ばずことができる。また、上記実施例の送液ポン
プの場合には、直流モータが用いられているので、パル
スモータが用いられる場合に比べて消費電流が少いとい
う利点を有する。しかしながら、送液ポンプの構成は、
上記実施例のものに限らず、適宜変更可能である。

２本の送液用弾性チューブの先端は、上記実施例では１
個の注射針に接続されているが、２個の注射１１に別々
に接続されてもよい。

上記実施例では、注入部はインスリン容器、グルカゴン
容器、インスリン用送油ポンプおよびグルカゴン用送液
ポンプを備えた体内にイン。

スリンまたはグルカゴンを注入Ｊ−るものであるが、注
入部はグルカゴン容器およびグルカゴン用送液ポンプを
備えず（こ体内にインスリンだ【プを注入するものであ
ってもよい。また、ブルカ３９− インの代わりにグルコースを注入するようにしてもよい
。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１０図はこの発明の第１の実施例を示し、第
１図は全体の斜視図、第２図は全体のブロック図、第３
図は血糖値測定用電極の拡大縦断面図、第４図は第３図
の電極を用いて大の血液についてグルコース負荷試験を
行なった結果を示すグラフ、第５図は送液ポンプの側面
図、第６図は開平面図、第７図および第８図は第６図■
−■線および■−■線の部分拡大断面図、第９図は送液
ポンプ主要部の分解斜視図、第１０図はポンプ駆動回路
の主要部を示すブロック図、第１１図および第１２図は
この発明の第２の実施例を示し、第１１図は注入部を含
む受信側部分のブロック図、第１２図は演算制御４１− ４０一 部を含む中継部分のブロック図である。 （１）・・・血糖値検出部、（２）・・・送信側部分、
（３）・・・注入部、（４）・・・演算制御部、（５）
・・・受信側部分、（６）・・・演算部、（７）・・・
血糖値表示器、（１３）・・・血糖値測定用電極、（２
６）・・・インスリン容器、（２７）・・・グルカゴン
容器、（２Ｂ）・・・インスリン用送液ポンプ、（２９
）・・・グルカゴン用送液ポンプ、（３３）・・・マイ
クロコンピュータ、（３４）・・・白金電極（陽極）、
（３５）・・・銀電極（陰極）、（３６）・・・白金電
極先端部、（３８）・・・円筒、（４０）・・・セルロ
ーズアセテートＩｌｌ　（過酸化水素透過性の親水性半
透ＩＩＭ）、（４１）・・・グルコースオキシダーゼ膜
、（４２）・・・ポリウレタン模（グルコース・酸素・
過酸化水素透過性の親水性半透膜）、（４６）　　（４
７）・・・弾性チューブ、（６０）・・・ローラ保持体
、（６７）・・・円形孔、４２− （６８）・・・チューブ案内溝、（６９）・・・ローラ
、（７７〉・・・受信側部分、（７８）・・・中継部分
。 以上 特許出願人　　藤沢薬品工業株式会社 ４３− 第１図 手続補正書 １．事件の表示　　昭和５７年特；ｒｒｔＪ　第１２６
５０５ｒ＋２、発明の名称　　携帯型人工膵臓 ３、補正をする音 事件との関係　　　　特許出願人 住　　所　　大阪市東区道修町４の３ 氏名−名称（５２４）藤沢薬品工業株式会社４、代　理
　人 ６、補正−こより増加する発明の数 別　　　　添 補正の内容 （１）　明細由第１７頁第１０行の「ポリウレタン」を
「ポリウレタン膜」に訂正づる。 （２）　同書第２４頁第８行の［上下にか１を「上下に
」に訂正する。 （３）　同書第２５頁第８行の［インスリン容器（２８
）Ｊを［インスリン容器（２６）　Ｊに訂正する。 （４）　開山第２６頁第１２〜１３行の「容器（２８）
　１を［容器（２６）Ｊに訂正する。 （５）　同■（第３４頁第１５行〜第３５頁第９行の［
このときの回転角度の指令は・・・・・・・・・送信回
路（７９）に送られる。」を次のように訂正する。 ［このときの回転角度の指令は第１の実施例の場合と同
じであり、マイクロコンピュータ（３３）から出力され
る回転角度信号）ｊ：、ＤＡ変換器（８１）により、指
令値１単位（ポンプ＜２８）　　（２９）の回転角度１
５°）当たり０゜００５Ｖのアナログ信号に変換される
。このＤＡ変換器（８１）のヒツト数は８ビツトである
ため、２５６　（−２８）が回転角度の最大指令値とな
る。そして、指令値１単位当たり０．００５Ｖであるか
ら、ＤＡ変換器（８１）の出力電圧は、指令値最小（−
１）のときに０．００５Ｖ、指令値最大（＝２５６）の
とぎに１．２８Ｖとなる。また、マイクロコンピュータ
（３３）からの指令により、インスリン用ポンプ（２８
）を駆動するときには１ｖ参照電圧発生器（８２）のア
ナログスイッチ（８３）が閉じて１ｖが、グルカゴン用
ポンプ（２９）を駆動するときには３ｖ参照電圧発生器
（８４）　１− のアナログスイッチ（８５）が閉じて３Ｖがポンプ選択
信号として出力され、この信号がオペアンプ（８６）で
ＤＡ変換器（８１）の出力と加算される。したがって、
オペアンプ（８６）の出力電圧は、インスリン用ポンプ
（２８）を１〜２５６単位回転させるときにはｉ、ｏ。 ５　（−１ト０．００５）〜２．２８（＝１＋１．２８
）Ｖ、グルカゴン用ポンプ（２９）を１〜２５６単位回
転させるどきには３．００５　（＝３＋０．００５）〜
４．２８（＝３＋１．２８）Ｖどなる。オペアンプ（８
６）の出力は、ＶＦ（電圧−周波数）変換器（８７）に
より、１Ｖ当たり１０００１−Ｉ　Ｚの信号に電圧−周
波数変換され、変換後の信号の周波数は、インスリン用
ポンプ（２８）を駆動するときには１００５・〜２２８
０ト１ｚ、グルカゴン用ボ　　− ２− ンプ（２９）を駆動するときには３００５〜４２８０１
−Ｉ　Ｚとなる。最後に、＼／Ｆ変換器（８７）の出力
信号は、送信回路（７９）ににす、ざらにＦＭ変調され
て、アンテナ（８０）から送信される。この方式は、ポ
ンプ回転角度信号とポンプ選択信号を合成し、これらの
信号をサブキャリア（１００５〜４２８０１−１ｚ）に
変調し、さらにｌ−Ｉ　Ｆ帯の電波に変調仕るＦＭ−Ｆ
Ｍ方式であるため、確実な情報を受信側部分（７７）に
送ることができる。」 （６）　同書第３５頁第１３行〜第３９頁第１行の［す
なわら、アンテナ（８４）を介して・・・・・・・・・
誤動作を防止することができる。、１を次のように訂正
する。 「すなわち、アンテナ（８Ｂ）を介して受信回路（８９
）で受信された信号は、メインキャ４− リア復調器（９０）を経てＦＶ（周波数−電圧）変換器
（９１）により電圧に変換され、ポンプ選ＩＲ用比較回
路（９２）、ポンプ駆動用比較回路（９３）およびオペ
アンプ（９４）に入力する。 ポンプ選択用比較回路（９２）には３ｖ参参照電昇牛器
（９５）から参照電圧として３ｖが入力し、ポンプ駆動
用比較回路（９３）には１ｖｖ照電圧発生器（９６）が
ら参照電圧として１Ｖが入力する。また、１ｖｖ照電圧
発生器（９６〉は極性反転用オペアンプ（９７）および
アナ［］グスイッチ（９８）を介してオペアンプ（９４
）に接続され、３Ｖ参照電圧発生器（９５）は極性反転
用オペアンプ（９９）おにびアナログスイッチ（１００
）を介してオペアンプ（９４）に接続されている。Ｆ　
Ｖ変換器（９１）の出力電圧は、中継部分（７８）のオ
ペアンプ（８６）の出力電圧ｌと相当し、インスリン用
ポンプ（２８）を駆動するときに１ま１．００５〜２゜
２８Ｖ、グルカゴン用ポンプ（２９）を駆動するとぎに
は３．００５−４．２８Ｖである。 したがって、インスリン用ポンプ（２８）を駆動すると
きには、ポンプ選択用比較回路（９２）の出力がｌ−１
ｉｑｈ（以下］−１）になり、これに直結されたインス
リン用ポンプ（２８）側のアナログスイッチ（ｉｏｉ＞
と１ｖｖ照電圧発生器（９６）側のアナログスイッチ（
９８）だ（）が閉じる。これにより、オペアンプ（９４
）’ｒ−ＦＶ変換器（９１）の出力（１，００５〜２．
２８Ｖ）と−１Ｖが加締され、オペアンプ（９４）の出
力電圧は、中継部分（７８）のＤＡ変換器（８１）の出
力に相当する電圧すなわちポンプ（２Ｂ）の回転角度に
比例する電圧（０，００５− ５〜１．２８Ｖ）となる。これとは逆に、グルカゴン用
ポンプ（２９）を駆動するときには、ポンプ選択用比較
回路（９２）の出力がＬｏｗ（以下１−）になり、これ
にインバータ（１０，２）を介して接続されたグルカゴ
ン用ポンプ（２９）側のアナログスイッチ（１０３）と
３Ｖ参照電圧発生器（９５）側のアナログスイッチ（１
００）だ（シが閉じる。これにより、オペアンプ（９４
）で「Ｖ変換器（９１）の出力（３，００５〜４゜２８
Ｖ）と−３Ｖが加算され、このときにも、Ａ′ペアンプ
（９４）の出力電圧は、中継部分（７８）のＤＡ変換器
（８１）の出力に相当する電圧ずなわらポンプ（２９）
の回転角度に比例する’ｔｌｆ＋圧（０，００５〜１．
２８Ｖ）となる。 そｌノで、オペアンプ（９４）の出力は、回転角度制御
用比較回路（１０４）の参照電圧となる。 ７−６ −− 入力すると、ＦＶ変換器（９１）の出力が１。 ００５Ｖ以上になるので、ポンプ駆動用比較回路（９３
）の出力端子からアンド回路（　　１０５）の入力端子
および８ビツト２進カウンタ（　１０６）のリセット端
子に入力するモータ駆動信号（Ｓ）がＨになり、カウン
タ（　１０６）がリセットされる。カウンタ（　　１０
６）がリセットされると、カウンタ（　　１０６）から
ＤＡ変換器（１０１）を経て回転角度制御用比較回路（
　１０４）に入力するアナログ電ＦＥがＯｖになり、比
較回路（　　１０４）の出力端子からアンド回路（　１
０５）に入力する信号が１−１になるため、アンド回路
（　　１０５）の出力が１」になる。アンド回路（　　
１０５）の出力が１１になると、モータ駆動回路（　　
１０８）が作動して第１１図の場合（こ８− はインスリン用ポンプ（２８）が回転する。ポンプ（２
８）が円板（５６）の切欠き（５７）　１ピッチ分回転
するたびに回転角度検出器（５８）から波形整形回路（
１０９）を通ってカウンタ（１０６）にパルス信号が送
られ、この信号が入力するたびにカウンタ（１０６）の
内容が１ずつ加算されてＤＡ変換器（１０７）の出力が
０．０ＯｂＶずつ増加する。そして、Ｄ　Ａ変換器（１
０７）の出力が参照電圧より小さい間は、ポンプ（２８
）は回転を続【プ、ＤＡ変換器（１０７）の出力が参照
電圧と一致すると、比較回路（１０４）の出力がＬにな
ってアンド回路（１０５）の出力もＬになるため、モー
タ駆動回路（１０８）が非作動状態となってポンプ（２
８）が停止する。比較回路（１０４）の参照電ｉｔ　ｉ
なわらオペアンプ（９４）の出力はポンプ（２８）の回
転角度指令値に対応し、ＤＡ変換器（１０７）の出力は
ポンプ（２８）の実際の回転角度に対応しているＩ３め
、これにより、演算制御部（４）からの指令値弁だけポ
ンプ（２８）が回転したことになる。この場合、メイン
キャリア復調器（９０）に信号が入力してＦＶ変換器（
９１）の出力が１Ｖ以上になっている間だけモータ駆動
信＠（Ｓ）すなわちアンド回路（１０５）の入力がＨに
なるため、ポンプ（２８）　　（２９）の誤動作を防止
することができる。」 （７）　図面の第１１図および第１２図を別紙のとおり
補正する。 以　　上

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）　体内に挿入される血糖値測定用型１Ｍ（１３＞
   を備えた血糖値検出部（１）と、インスリン容器（２６
   ）およびインスリン用送液ポンプ（２８）を描え体内に
   インスリンを注入する注入部（３）と、マイクロコンピ
   ュータ（３３）を備え血糖値検出部（１）の出ツノ信号
   から血糖値およびこれに基づくインスリンの注入量を演
   算しこの演算結果に基づいて注入部〈３〉のポンプ（２
   ８）を制御する演算制御部（４）とからなり、白糖値検
   出部（１）を含む部分と注入部（３）および演算制御部
   （４）を含む部分とが互いに分離されて身体に別々に装
   着され、白糖値検出部（１）の出力信号が無線で演算制
   御部（１）に送信されるようになされていることを特徴
   とする携帯型人工膵臓。
2. （２）　血糖値検出部（１）を含む部分が、血糖値検出
   部（１）の出力信号から血糖値を演算部る演算部（６）
   と、この演算結果を表示する白糖値検出部（７）とを備
   えていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の携帯型人工膵臓。
3. （３）　血糖伯測定用電極（１３）が、電極反応部とし
   ての先端部（３６）およびリード線接続部としての後端
   部を除いて絶縁処即された陽極（３４）と、円筒状の陰
   極（３５）とからなり、陽極（３４）が円筒（３８）内
   に固定されるとともに、陽極（３４）の先端部（３６）
   表面に過酸化水素透過性の親水性半透膜（４０）、つい
   で固定化されたグルコースオキシダーゼ膜（４１）　、
   さらにグルコース・酸素・過酸化水素透過性の親水性半
   透膜（４２）が順次積層されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項に記載の携帯型人工膵
   臓。
4. （４）　送液ポンプ（２８）が、回転するローラ保持体
   （６０）に、その回転中心軸と平行な複数の円形孔（６
   ７）が回転中心軸を中心とする同一円周上に等間隔をお
   いてあけられ、ローラ保持体（６０）の外周側面に、孔
   （６７）に達しかつ周方向に伸びるチューブ案内溝（６
   ８）が設けられ、ローラ（６９）が回転はしつるが半径
   方向および軸方向にはほとんど移動しないようにローラ
   保持体（６０）の合孔（６７）に嵌められ、弾Ｖ［チュ
   ーブ（４６）の中間部が所定数のローラ（６９）の案内
   溝（６８）内に出ている部分に掛けられているものであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項のい
   ずれかに記載の携帯型人工膵臓。
5. （５）　注入部（３）がインスリン容器（２６）、グル
   コースまたはグルカゴン容器（２７＞、、インスリン用
   送液ポンプ（２８）およびグルコースまたはグルカゴン
   用送液ポンプ（２９）を備え体内にインスリンまたはグ
   ルコースもしくはグルカゴンを注入するものであり、演
   算制御部（４）が血糖値の演算結果に基づいてインスリ
   ンおよびグルコースまたはグルカゴンの注入量を演算し
   この演算結果に基づいて注入部（３）の各ポンプ（２８
   ）　　（２９）を制御】−るものであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の携
   帯型人工膵臓。
6. （６）　体内に挿入される血糖値測定用電極（１３）を
   備えた白糖値検出部（１）と、インスリン容器（２６）
   およびインスリン用送液ポンプ（２８）を備え体内にイ
   ンスリンを注入する注入部と、コンビコータ（３３）を
   備え血糖値検出部（１）の出力信３− 号から血糖値およびこれに基づくインスリンの注入量を
   演算しこの演算結果に基づいて注入部のポンプ（２８）
   を制御する演算制御部（４）とからなり、白糖値検出部
   （１）を含む部分と、注入部を含む部分と、演算制御部
   （４）を含む部分とが互いに分離されて、血糖値検出部
   （１）を含む部分と注入部を含む部分とが身体に別々に
   装着され、血糖値検出部（１）の出力信号が無線で演算
   制御部（４）に送信されるとともに、演算制御部（４）
   の制御信号が無線で注入部に送信されるようになされて
   いることを特徴とする携帯型人工膵臓。
7. （７）　血糖値検出部（１）を含む部分が、血糖値検出
   部（１）の出力信号から血糖値を演算する演算部（６）
   と、この演算結果を表示する血糖値表示器（７）とを備
   えていることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載
   の携帯型人工膵臓。 ５− ４−
8. （８）　血糖値測定用電極（１３）が、電極反応部とし
   ての先端部（３６）およびリード線接続部としての後端
   部を除いて絶縁処理された陽極（３４）と、円筒状の陰
   極（３５）とからなり、陽極（３４）が円筒（３８）内
   に固定されるとともに、陽極（３４）の先端部（３６）
   表面に過酸化水素透過性の親水性半透膜（４０）、つい
   で固定化されたグルコースオキシダーゼ膜（４１）、さ
   らにグルコース・酸素・過酸化水素透過性の親水性半透
   膜（４２）が順次積層されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第６項または第７項に記載の携帯型人工膵臓
   。
9. （９）　送液ポンプ（２８）が、回転するローラ保持体
   （６０）に、その回転中心軸と平行な複数の円形孔（６
   ７）が回転中心軸を中心とする同一円周上に等間隔をお
   いてあけられ、ローラ保持体（６０）の外周側面に、孔
   （６７）に達しかつ周方向に伸び６− るブコーブ案内溝（６８）が設けられ、ローラ（６９）
   が回転はしうるが半径方向および軸方向にはほとんど移
   動しないようにローラ保持体（６０）の合孔（６７）［
   嵌められ、弾性チューブ（４６）の中間部が所定数のロ
   ーラ（６９）の案内溝（６Ｂ）内に出ている部分に掛け
   られているものであることを特徴とする特許請求の範囲
   第６項〜第８項のいずれかに記載の携帯型人工膵臓。
10. （１０）　　注入部がインスリン容器（２６）　、グル
    コースまたはグルカゴン容器（２７）　、インスリン用
    送液ポンプ（２８）およびグルコースまたはグルカゴン
    用送液ポンプ（２９）を備え体内にインスリンまたはグ
    ルコースもしくはグルカゴンを注入するものであり、演
    算制御部（４）が血糖値の演算結果に基づいてインスリ
    ンおよびグルコースまたはグルカゴンの注入量を演算し
    この演算結果に基づいて注入部の各ポンプ（２８）　　
    （２９）を制御するものであることを特徴とする特許請
    求の範囲第６項〜第９項のいずれかに記載の携帯型人工
    膵臓。