JPS6339285B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシリンジ注入装置に関するものであ
り、特に異なる径のシリンジのセツトにより自動
的にシリンジ径の判別が行われ、常に指定速度
で、好ましくは指定量の薬液を注入するシリンジ
注入装置に関するものである。

従来技術 一台のシリンジ注入ポンプにおいて複数種のシ
リンジを使用する場合、シリンジの容量によつて
同じ注入量でも押子の送り速度を変える必要があ
るので、セツトしたシリンジ容量を検出する必要
がある。従来のこの種のシリンジ注入ポンプは、
セツトしたシリンジ容量に応じて切換スイツチを
操作して、注入用モータの速度制御部にシリンジ
容量データを入力していた。従つて、シリンジの
セツトに加えて切換スイツチの操作が必要である
ので、操作が煩雑である。また更に構成上、手動
操作が必然的に薬液注入作業に介在するので、切
換スイツチの誤操作及び設定忘れの発生を防止す
ることは不可能であり、シリンジ径に適合しない
速度で輸液の注入が行われ、輸液注入作業を非常
に危険なものとする。

目 的 本発明は従来のシリンジ注入装置が上述したよ
うな不利益を有することに鑑み提案されるもので
あり、その主たる目的は、セツトされたシリンジ
により機械的にシリンジ径のデータが設定され、
自動的に指定速度で、好ましくは指定量の薬液を
注入するシリンジ注入装置を提案する所にある。

本発明の他の目的はシリンジ径の設定に人の介
在を不要とすることによつて、薬液注入作業の操
作性の向上を図り、かつ安全な薬液注入を実現で
きるシリンジ注入装置を提案する所にある。

このような本発明の目的は、セツトされたシリ
ンジの径を判別してその判別情報を出力するシリ
ンジ径判別部と、前記シリンジのピストンをスト
ローク方向に駆動する駆動部と、前記シリンジ径
判別部の出力と外部より入力した単位時間当りの
注入量に相当する情報とから注入開始後の経過時
間に対する予定駆動量の情報を出力する予定駆動
量発生回路と、前記駆動部の実駆動量を検出する
ことにより注入開始後の経過時間に対する総駆動
量の情報を出力する駆動量検出回路と、前記予定
駆動量発生回路の出力と前記駆動量検出回路の出
力とに基づき前記駆動部を制御する制御回路を備
えるシリンジ注入装置により達成される。

実施例の説明 次に、本発明の代表的な実施例を添付図面に従
つて説明する。

第１図は実施例の全体の構成をブロツク的に説
明する図であり、シリンジ径判別部１００で判別
したシリンジ径と、注入量設定部２００で設定さ
れた時間当りの注入量とを入力データとして、モ
ータ駆動電圧の印加時間幅を演算制御部３００で
求め、印加時間情報を駆動部４００に出力し、モ
ータＭに所定時間幅の印加電圧を与える。薬液の
注入量はモータの回転量と相関があるため、例え
ばフオトエンコーダから成る回転検出部５００で
モータの回転量を検出し、検出した回転量を演算
制御部にフイードバツクすることにより実際の注
入量は解る。これを予定注入量と比較することに
よりモータの回転数、すなわち実際の注入量の誤
差は次のモータ駆動電圧印加時間幅で補正するこ
とができる。即ち、順次、誤差を収束する電圧印
加時間幅でモータを駆動するのである。

次に、シリンダ径判別部１００の詳細を添付図
面に従つて説明する。

第２図において、１０２はシリンジ注入装置の
キヤビネツト本体であり、本体上には、シリンジ
１０４のピストンを駆動するプランジヤー１０６
が設けられている。１０８はシリンジセツト台で
あり、シリンジ１０４のフランジ１０８を受ける
フランジ係合用スリツト１１０を備える。

第２図及び第３図が示すように、キヤビネツト
本体１０２中に、固定のガイド棒がガイド部材と
して弾設されている。詳細に説明すれば、プラツ
トホーム１０２を貫通するロツド１１４はその先
端において、水平に延びるシリンジをクランプす
るシリンジクランプ１１６を有する。ロツド１１
４の下端１１８とキヤビネツト本体間には下端１
１８でクリツプ１１９によつてロツド１１４に固
定され、その上端はロツドに対して自由であるコ
イルスプリング１２０が巻装されている。１２２
はクリツプ１１９によつてロツド１１４に固定さ
れたホルダであり、ガイド棒１２４によつて、安
定した上下への移動が保証されている。ガイド棒
１２４はロツド１１４の上下の変位を直線的変移
に保証するためのものであり、ガイドスロツト１
２６を介してキヤビネツト本体に固定されてい
る。１２８はホルダ１２２にに固定された検出
片、１３０及び１３２はフオトインタラプタであ
り、検出片１２８の上下への移動により光路が形
成され又は光路が断たれる。

次に実施例の動作を第４図を参照しながら説明
する。

シリンジセツト台１０８に搭載するシリンジ１
０４の径に３種類用意し、最小径のシリンジを20
mlシリンジとし、中間の径のシリンジを30mlシリ
ンジとし、最大径のシリンジを50mlとする。さ
て、３種類の径のうち、いずれのシリンジもシリ
ンジセツト台１０８に搭載されていないときは、
コイルスプリング１２０は何等の負荷も受けない
ので、最大に伸び、検出片１２８を２つのフオト
インタラプト１３０，１３２外に移動させ、光路
を開く、従つて、フオトインタラプタ１３０及び
１３２の出力は共にONとなる。次に、20mlシリ
ンジ１０４がセツトされたときは、その径D1分
だけ、シリンジクランプ１１６を持ち上げるの
で、検出片１２８によつて、下側のフオトインタ
ラプタ１３２をOFFさせる。フオトインタラプ
タ１３０はONである。また、30mlシリンジをセ
ツトすると、その径D2は更に拡大するため、２
つのフオトインタラプタ１３０，１３２が完全に
検出片１２８によつて光路を断たれ、OFFとな
る。次に、50mlのシリンジをセツトすると、径
D3により、シリンジクランプ１１６は更に持ち
上げられ、フオトインタラプト１３２をONし、
１３０をOFFさせる。なお、以上の説明では、
シリンジ径を20ml、30ml、50mlに設定し、順次入
れ替えて説明したが、実際にシリンジを装填する
ときは常に、シリンジクランプ１１６を初期位置
にコイルスプリング１２０によつて復帰させられ
るので、２つのフオトインタラプトが共にONの
状態からそれぞれの特定値へと直接移行するので
ある。

次に本発明の実施例の動作を詳細に説明する。

第５図にはシリンジ注入装置の制御の具体的な
過程が示され、図中１５０は注入量及び注入時間
から計算で求める注入量（モータの発生するパル
ス数と等価）の計算値（予定値）の積分値であり
１５２は実際に(1)から（13）の区間ごとに注入さ
れる薬液の積分値である。１５４は回転検出部５
００が出力するパルス数（注入量と等価）を時間
軸に合せてプロツトしたものであり、プロツトさ
れるパルス数はモータの回転スピードに比例す
る。第５図において、区間(3)のモータの回転によ
つて発生したパルス１５４ｃの積分値が１５２ｃ
である。具体的には発生するパルス１５４の積分
値が計算値である積分値１５０と一致するように
設定した印加時間幅を有するモータ駆動電圧をモ
ータに印加する。そして、モータの回転によつて
発生したパルス数（実測値）と計算値とを比較
し、その差を収束する方向にモータの次の電圧印
加時間幅を制御する。

以下、制御の詳細を第６図から第１２図を参照
して説明する。

第６図のキーインインタラプトルーチンのステ
ツプS1において、キーインされた薬液の注入量
及び注入時間を読み込む。次にステツプS2で、
シリンジ径、即ちフオトインタラプタの出力を読
む。ステツプS3では、ステツプS1、S2の情報を
入力データとして計算を行い、タイム（PT）設
定値を求める。このPT値を第７図のレジスタ１
６０に設定する。ステツプS4では、ステツプS1、
S2の入力情報を第５図のグラフ図の時間軸上の
区間(1)から（13）の時間、即ち、モータの駆動時
間MTを求め、これを第８図のレジスタMT１６
６に設定する。

次に第７図、第８図、第９図及び第１０図に従
つて詳細に説明する。

まず、第９図はレジスタ１６０と基準発振器
OSCの発振するパルスを計数するカウンタＴ１
との比較が比較器１６４で取られたときに発生す
るタイムインタラプト信号で起動されるタイムイ
ンタラプトルーチンである。このルーチンのステ
ツプS1では、計算値１５０の予定値を格納する
カウンタPCTR１７２をカウントアツプし、ステ
ツプS2でカウンタＴ１をリセツトする。

第８図はモータの駆動時間MTと発振器OSC
（第７図）の発振パルスを計数するカウンタＴ２
とを比較器１７０で比較し、比較出力COMP２
を出力する比較手段を示す。第１０図において、
１７６はPCTR１７２からモータパルスカウンタ
１７４の内容を減算し、等しいかPCTR＜
MPCTRを求めて、比較出力COMP１を出力す
る判別手段である。また、比較器１８０は計算値
１５０がセツトされたレジスタ（TReg）１７８
とモータパルスカウンタMPCTR１７４とを比較
し、一致を得たときに比較出力COMP３を出力
する判別手段であり、これにより総注入量が注入
されたか否かを判別する。

なお、第１１図はモータフイードバツクパルス
インタラプトルーチンを示し、回転検出器５００
がパルスを検出する毎に実行されるルーチンであ
つて、MPCTR１７４を＋１カウントアツプす
る。

次に、第１２図、第１３図に従い、装置全体の
制御フローチヤートを詳述する。

第１２図のパワーアツプインタラプトにより、
ステツプS1でオールクリアイニシヤライズを実
行し、ステツプS2でスタートを待ち、ステツプ
S3で注入作業に必要なデータがセツトされたか
否かを判別する。ステツプS3の判別がYesでかつ
スタートキーが押下されたときは、制御を第１３
図にすすめる。ステツプS1でPCTRを０にセツ
トし、MPCTRを０にする。ステツプS2で、カ
ウンタＴ２を０にする。次のステツプS3で、モ
ータスタートを行い、薬液の注入を行う。ステツ
プS4で、予め計算し、設定した区間ごとのモー
タドライブ時間が経過したか否かを判別し、Yes
のときは制御をステツプS5にすすめ、COMP１
≦０の判別を行い、YesのときはステツプS6でモ
ータの駆動を停止し、ステツプS7でCOMP３が
出力されているか否かを判別し、COMP３が出
力されているときは、ステツプS8で動作を終了
し、次のスタートを待つ。一方、ステツプS7で
Noを判別し、薬液の注入が未完のときは、ステ
ツプS9でCOMP＜０を判別し、Yesのときはモー
タのドライブ時間MT−１を行い、レジスタMT
１６６を更新し、にリターンする。COMP１
が０以上のときは、MT値の更新は行わず、に
リターンし、注入動作をCOMP３の出力が得ら
れるまで続行する。

なお、第１３図中のステツプS4は必ずしも必
要な要素ではない。但し、雑音によるパルスの誤
計数を補償する意味でその役割が認められる。

一般に、シリンジによる薬液投与は指定速度
（単位時間当りの注入量）で行う必要があり、あ
るいは（指定量）／（指定時間）の形で投与する
よう指示されることも有る。その際に、セツトす
るシリンジの径が異ると、これに応じてピストン
ロツドの送り速度も変えなくてはならない。

この点本発明によれば、セツトするシリンジ径
が異つてもこれが自動的に判別されてピストンロ
ツドの送り速度（例えば第５図）が決定されるの
で、シリンジ径にかかわらず常に指定速度の注入
が可能になる。従つて、外部からの注入データの
指示は指定速度（又は指定量と指定時間）のみで
良く、よつて注入データの指示容易であり、誤設
定を完全に防止できる。

また本発明によれば、指定注入速度に相当する
量が注入開始後の経過時間に対する駆動手段（例
えばモータ）の予定駆動量（例えば第５図の予定
回転量150）の形で与えられるので、セツトする
シリンジの径にかかわらず常に指定速度での注入
制御を実現するには、逐次駆動手段（例えばモー
タ）の駆動量（例えば実際の回転量MPCTR）を
検出してこれを予定駆動量（例えばPCTR）と直
接比較し、両者が一致するように駆動制御すれば
良く、シリンジ注入機構の単純性及びその動作と
注入速度との関係に存在する確実性とも相まつ
て、構成、制御が簡単でも、正確、確実な速度制
御が行える。

また、一般に、シリンジによる薬液投与の際は
指定速度に加えて、指定量を注入するように指示
されることが有る。しかしその際に、セツトする
シリンジの径が異なると、これに応じてピストン
ロツドの総送り量も変えなくてはならない。

この点本発明によれば、セツトするシリンジの
径が異つてもこれが自動的に判別されてピストン
ロツドの総送り量が決定されるので、シリンジの
径にかかわらず常に指定量の注入が可能になる。
従つて、外部からの注入データの指示は指定速度
の指定に指定量の指定を加えるのみで良く、よつ
て注入データの指示容易であり、誤設定を完全に
防止できる。

また本発明によれば、指定注入量に相当する量
が駆動手段（例えばモータ）の予定総駆動量（例
えば予定総回転量TReg）の形で与えられるの
で、セツトするシリンジの径にかかわらず常に指
定量での注入停止を実現するには、駆動手段（例
えばモータ）の総駆動量（例えば実際の総回転量
MPCTR）を検出してこれを予定総駆動量と直接
比較し、両者が一致した時点で駆動停止すれば良
く、シリンジ注入機構の単純性及びその動作と総
注入量との関係に存在する確実性とも相まつて、
構成、制御が簡単でも、正確、確実な注入量の制
御が行える。

また本発明によれば、指定速度及び指定量にお
ける注入制御は共に同一の制御量（例えばモータ
の回転量MPCTR）に基づいて行うので、シリン
ジ注入装置の構成及び制御が極めて簡単になる。

効 果 以上述べた如く本発明によれば、薬液注入作業
に際しててセツトされるシリンジによつてシリン
ジ径がセツトされ、自動的に指定速度で、好まし
くは指定量の注入を行うので、従来の手動設定の
場合と異なり、注入データの誤設定が完全に防止
できる。従つて、本発明により、薬液注入作業の
安全性・信頼性及び迅速性が達成できる。

なお、本発明の効果を達成する上で、種々の代
替的構成が考えられ、例えば検出器をフオトイン
タラプタに限らず、例えばリードスイツチ、マイ
クロスイツチで構成することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はシリンジ注入装置の実施例全体の構成
をブロツク的に示すブロツク図、第２図はシリン
ジ注入装置の主要部分の構成を示す斜視図、第３
図はシリンジ径判別部の構成を示す側面図、第４
図はセツトされたシリンジに応じて動作するクラ
ンプ部の動きを説明するための動作説明図、第５
図はシリンジ注入装置の注入制御を説明するため
のグラフ図、第６図は演算制御部の実行するキー
インタラプトルーチンの制御フローを示すフロー
チヤート、第７図は第９図のタイムインタラプト
ルーチンを実行するためのタイムインタラプト信
号発生部の構成を示すブロツク図、第８図はモー
タドライブ時間の完了を示す比較出力COMP２
を形成するための動作原理を示すブロツク図、第
９図はタイムインタラプト信号によつて割込みス
タートするタイムインタラプトルーチンを示すフ
ローチヤート、第１０図は予定値と実際値との比
較出力COPMP１目標総注入量と完了した注入量
との一致出力COMP３を得るための動作原理を
示すブロツク図、第１１図はモータフイードバツ
クインタラプトルーチンの制御フローを示すフロ
ーチヤート、第１２図はパワーアツプインタラプ
トルーチンの制御フローを示すフローチヤート、
第１３図はシリンジ注入装置のメインの制御フロ
ーを説明するためのフローチヤートである。 ここで、１０４……シリンジ、１１４……ロツ
ド、１１６……シリンジクランプ、１２４……ガ
イドロツド、１２８……検出片、１３０……フオ
トインタラプトである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セツトされたシリンジの径を判別してその判
   別情報を出力するシリンジ径判別部と、 前記シリンジのピストンをストローク方向に駆
   動する駆動部と、 前記シリンジ径判別部の出力と外部より入力し
   た単位時間当りの注入量に相当する情報とから注
   入開始後の経過時間に対する予定駆動量の情報を
   出力する予定駆動量発生回路と、 前記駆動部の実駆動量を検出することにより注
   入開始後の経過時間に対する総駆動量の情報を出
   力する駆動量検出回路と、 前記予定駆動量発生回路の出力と前記駆動量検
   出回路の出力とに基づき前記駆動部を制御する制
   御回路を備えることを特徴とするシリンジ注入装
   置。