WO2000001433A1

WO2000001433A1 - Pompe a liquides

Info

Publication number: WO2000001433A1
Application number: PCT/JP1999/003558
Authority: WO
Inventors: Katsunori Masaoka; Atsushi Ikeda; Teruhisa Saitoh
Original assignee: Jms Co., Ltd.
Priority date: 1998-07-02
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2000-01-13
Also published as: EP1092440B1; JP3423633B2; JP2000080989A; US6299600B1; DE69929334T2; EP1092440A4; EP1092440A1; DE69929334D1

Description

明細書輸液用ポンプ装置技術分野

本発明は、例えば薬液や血液等の液体を輸液する際等に用いられ、該液体が流れる可撓性のチューブをローラ等の可動圧搾部材により圧搾しつつ、この可動圧搾部材をモー夕により移動させることで、チューブ内の液体を定量移送させる輸液用ポンプ装置に関する。背景技術

従来から、フレキシブルチュ一ブ内の液体を定量移送するための駆動源の一種として、ローラポンプが知られている。

このローラポンプは、モ一夕により回転される円板の周縁部に等間隔で立設した枢軸にフリー口一ラを枢支させ、このフリ一ローラの周面を円板の外方に突出させると共に、フリ一ローラの周面に対向して押え部材を配置して形成されており、フリ一ローラと押え部材との間に液体移送用のフレキシブルチューブを挟み付けて円板を回転させることで、フレキシブルチューブ内の液体を、単位時間当たりの円板の回転数に応じた値で定量移送できるように構成されている。

そして、上述したローラポンプは、例えば医療の分野においては、人工透析器において血液を循環させる際等、比較的大量の液体を定量移送する場合に多用されており、静脈注射により薬液を定量投与する際のように、比較的少量の液体を定量移送する場合には、むしろ、薬液バッグと注射針との間に介設した点滴筒を用いるのが一般的である。

このように、ローラポンプが比較的大量の液体を定量移送する場合に多用される理由は、モ一夕の機能の限界というよりも、むしろ、定量移送を担保するために必要なフィードバック制御を行う都合によるところが大きい。

つまり、液体の定量移送中に流量変動が起きたとすると、流量変動量がたとえ同じでも、単位時間当たりに移送する液体が比較的大量である場合と比較的少量である場合とでは、移送の定量性を損なう度合いが異なり、当然のことながら、比較的少量の液体を定量移送する場合の方が、比較的大量の液体を定量移送する場合よりも、移送の定量性を損なう度合いが大きくなる。

したがって、比較的少量の液体を定量移送するためにモー夕を低速で連続回転させるとなると、フィードバック制御を行うに当たって、比較的大量の液体を定量移送する場合よりもモー夕の回転の様子を短い周期で監視しなければならず、そうすると、短い周期であってもモ一夕の回転量が正確に検出できるように工夫する必要がある。

ところが、一般的にモ一夕の回転を検出するのに用いられるエンコーダは、モ一夕の回転量に応じて出力するパルスの周期が構造上ある程度の周波数しか高められないので、モー夕の回転数があまり低くなると、上述したような、比較的少量の液体を定量移送する場合に、その移送量に見合った高い分解能でモー夕の回転量を検出できなくなってしまう。

このような背景から、上述した医療の分野の場合に従来は、単位時間当たりの移送量が比較的少ない薬液の定量投与等には点滴筒が用いられており、もしも、薬液バッグに収まらないほど投与量が多く点滴筒を用いるのが困難である場合は、モ一夕を間欠駆動させるという、ローラポンプを通常とは異なる形態で運用することで対応していた。

しかしながら、比較的少量の液体を定量移送する場合に、上述したモー夕の間欠駆動による運用形態でローラポンプを用いると、ある程度長い時間のスパンで見れば少量移送が担保されるものの、短い時間のスパンで見ると、モ一夕が停止して液体の移送が完全に停止する状況が発生するわけであり、モー夕を低速で連続駆動させた場合と同じように液体を移送することができるわけではないので、移送する液体や移送対象の性質等によっては、このような間欠的な液体移送では不都合の生じる場合がある。

また、モー夕が間欠駆動するとなると、ローラポンプ自体が外見上、動作した状態と停止した状態とを周期的に繰り返すので、停止した状態のローラポンプを見て故障であると誤認する可能性もあり、それを防ぐためには、間欠駆動中であることを知らせる何らかの手段を別途設けなければならなくなつてしまう。発明の開示

本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、内部を液体が流れる可撓性のチューブをこのチューブに沿って移動する可動圧搾部材により圧搾して、チューブ内の液体をその上流側から下流側に定量移送させるローラポンプ等の輸液用ポンプ装置において、単位時間当たりの液体の移送量が比較的少量な場合であっても、移送の定量性を高く維持することができる輸液用ポンプ装置を提供することにある。

そして、前記目的を達成するためにクレーム 1に記載した本発明の輸液用ボンプ装置は、可撓性のチューブ内の液体が該チューブの上流側から下流側に流れるように、前記チューブを圧搾する可動圧搾部材を該チューブに沿って移動させるモ一夕を、前記チューブ内での前記液体の目標流量値に対応して定めた周波数の駆動パルス信号により駆動させると共に、該モ一夕の回転量に応じた周波数でェンコーダが出力する回転パルス信号の周波数と前記駆動パルス信号の周波数とを基にして、前記チューブ内での前記液体の流量が前記目標流量値となるように、前記駆動パルス信号の周波数を、前記目標流量値に対応して定めた周波数に対して増減させる輸液用ポンプ装置において、前記エンコーダから出力された前記回転パルス信号が入力され、該回転パルス信号の周波数を n遁倍した遁倍後パルス信号を出力する周波数遁倍手段を備えており、前記遞倍後回転パルス信号の周波数が、前記目標流量値に対応して定めた周波数に収斂するように、前記駆動パルス信号の周波数を、前記目標流量値に対応して定めた周波数に対して増減させることを特徴とする。図面の簡単な説明

第 1図は本発明の輸液用ポンプ装置の概略構成図である。

第 2図は第 1図のローラポンプの拡大正面図である。

第 3図は第 2図のローラポンプに内蔵されるモー夕ユニットの側面図である。第 4図は第 3図のエンコーダユニットを模式的に示す斜視図である。

第 5図は本発明の第 1実施例に係る輸液用ポンプ装置における第 2図のローラポンプの駆動を制御する制御装置の電気的構成を示すプロック図である。

第 6図は本発明の第 2実施例に係る輸液用ポンプ装置における第 2図のローラポンプの駆動を制御する制御装置の電気的構成を示すブロック図である。

第 7図は第 6図の R O Mに格納された制御プログラムに従い C P Uが行う処理を示すメィンルーチンのフロ一チヤ一トである。

第 8図は第 7図の目標値演算処理を示すサブルーチンのフロ一チャートである c 第 9図は第 7図の駆動処理を示すサブルーチンのフローチャートである。

第 1 0図は第 7図の駆動処理を示すサブルーチンのフローチャートである。発明を実施するための最良の形態本発明の第 1の好適実施例による輸液用ポンプ装置の具体的構成

まず、本発明の第 1実施例に係る輸液用ポンプ装置の構成について、第 1図乃至第 5図を参照して説明する。

第 1図は本発明の第 1実施例に係る輸液用ポンプ装置の概略構成図であり、第 1図中引用符号 1で示す第 1実施例の輸液用ポンプ装置は、一端に輸液バッグ (図示せず）が接続され他端に輸液針（図示せず）が接続されたフレキシブルチュ一ブ 3 (チューブに相当）によって、前記輸液バッグから前記輸液針に向けてフレキシブルチューブ 3内の液体（図示せず）を定量移送させるのに用いられる _c そして、輸液用ポンプ装置 1は、ローラポンプ 5と、この口一ラポンプ 5の駆動を制御するコントロ一ラ 7とを備えている。

前記ローラポンプ 5は、第 2図に拡大正面図で示すとおり、内蔵されているモ —夕ユニット 5 0 (第 3図参照）により回転される駆動軸 5 aの先端に円板 5 b を連結し、この円板 5 bの周縁部であって円板 5 bの周方向に等しい間隔をおいた複数の周縁部箇所に、各々枢軸 5 cを立設して、各枢軸 5 cにフリーローラ 5 d (可動圧搾部材に相当）を、その周面が円板 5 bの外方に若干突出するように枢支させると共に、複数のフリーローラ 5 dの周面に跨って対向するように、円板 5 bと同心円上に位置する円弧状の押え板 5 eを配設して形成されている。

このような構成のローラポンプ 5は、円板 5 bの回転方向における上流側にフレキシブルチューブ 3の一端側を配置し、円板 5 bの回転方向における下流側に、フレキシブルチューブ 3の他端側を配置して、押え板 5 eの内周面と、この押え板 5 eに臨む円板 5 bの複数のフリーローラ 5 dの周面との間に、前記フレキシブルチューブ 3を挟みつけた状態で使用される。

そして、ローラポンプ 5は、従来公知のものと同様に、上述した使用状態において D Cブラシレスモー夕 5 1を駆動し円板 5 bを回転させることで、押え板 5 eに臨む隣り合う 2つのフリーローラ 5 dの間のフレキシブルチューブ 3部分の内部の液体が、円板 5 bの回転方向における上流側から下流側に移動し、これにより、フレキシブルチューブ 3内の液体が一端側から他端側に向けて、単位時間当たりの円板 5 bの回転数に応じた値で定量移送されるように構成されている。前記モー夕ユニット 5 0は、第 3図に側面図で示すように、従来公知の両軸式の D Cブラシレスモータ 5 1 (モ一夕に相当）の一方の出力軸（図示せず）にェンコーダユニット 5 3を連結すると共に、他方の出力軸（図示せず）に減速歯車列を内蔵したギアへヅド 5 5を連結して構成されており、このギアへヅド 5 5から、前記駆動軸 5 aに直結される減速出力軸 5 5 aが突設されている。

そして、エンコーダユニット 5 3は、第 4図に斜視図で模式的に示すように、環状を呈する第 1及び第 2のェンコ一ドパ夕一ン 5 3 c， 5 3 dを同心状に配置した円板状の基板 5 3 aと、これら第 1及び第 2のエンコードパターン 5 3 c , 5 3 dを各々光学的に読み取って電気信号に変換する第 1及び第 2のフォトイン夕ラブ夕 5 3 g， 5 3 hとを有しており、基板 5 3 aの中心軸 5 3 bは、 D Cブラシレスモー夕 5 1の不図示の一方の出力軸に連結されている。

前記第 1及び第 2のエンコードパターン 5 3 c , 5 3 dは、基板 5 3 aの周方向に所定角度ずつ位相をずらした各基板 5 3 a箇所に各々形成されたスリットからなる透光部 5 3 eと、隣り合う透光部 5 3 e， 5 3 e間の基板 5 3 a部分により形成される遮光部 5 3 f とで構成されている。

前記第 1及び第 2のフォトイン夕ラブ夕 5 3 g , 5 3 hは、基板 5 3 aの表側と裏側とに分けて互いに対向するように配置される一対の発光素子及び受光素子 (いずれも図示せず）を各々有している。

詳しくは、第 1フォトインタラブ夕 5 3 gは、基板 5 3 aの外側に配置された 0

第 1エンコードパターン 5 3 cが発光素子及び受光素子の間に常に位置するように配置され、 D Cブラシレスモー夕 5 1の駆動によりその出力軸に連結された基板 5 3 aが回転するのに伴って、発光素子及び受光素子の間に臨むのが透光部 5 3 eである状態と遮光部 5 3 f である状態とを繰り返す。

そして、第 1フォトイン夕ラブ夕 5 3 gは、発光素子及び受光素子の間に透光部 5 3 eが臨んでいる状態では、透光部 5 3 eを透過した発光素子からの検出光を受光素子が検出し、遮光部 5 3 f が臨んでいる状態では、発光素子からの検出光が遮光部 5 3 fで遮られて受光素子が検出せず、これにより第 1フォトイン夕ラブ夕 5 3 gは、パルス状の第 1エンコーダパルス（サブ回転パルス信号に相当）を、 D Cブラシレスモ一夕 5 1の出力軸が 1回転する毎に所定パルス数（第 1実施例では 2 5 0パルス/回転）発生させる。

一方、第 2フォトィン夕ラブ夕 5 3 hは、基板 5 3 aの内側に配置された第 2 エンコードパターン 5 3 dが発光素子及び受光素子の間に常に位置するように配置され、 D Cブラシレス乇一夕 5 1の駆動によりその出力軸に連結された基板 5 3 aが回転するのに伴って、発光素子及び受光素子の間に臨むのが透光部 5 3 e である状態と遮光部 5 3 f である状態とを繰り返す。

そして、第 2フォトイン夕ラブ夕 5 3 hは、発光素子及び受光素子の間に透光部 5 3 eが臨んでいる状態では、透光部 5 3 eを透過した発光素子からの検出光を受光素子が検出し、遮光部 5 3 f が臨んでいる状態では、発光素子からの検出光が遮光部 5 3 fで遮られて受光素子が検出せず、これにより第 2フォトイン夕ラプ夕 5 3 hは、第 1エンコーダパルスと同じパルス数の第 2ェンコ一ダパルス (サブ回転パルス信号に相当）を、第 1エンコーダパルスのパルス周期の半周期分だけ位相をずらして、 D Cブラシレスモ一夕 5 1の出力軸が 1回転する毎に所定パルス数（第 1実施例では 2 5 0パルス/回転）発生させる。

このように形成されたエンコーダュニット 5 3は、 D Cブラシレスモー夕 5 1 の出力軸が 1回転する毎に、上述した第 1及び第 2の両エンコーダパルスを合成した所定パルス数の 2倍のパルス数（第 1実施例では 5 0 0パルス/回転）のェンコーダパルス（クレーム 2における所定周波数を m通倍した m遁倍パルス信号、即ち、クレーム 1におけるエンコーダが出力する回転パルス信号に相当）を出力するように構成されている。

以上の説明からも明らかなように、第 1実施例では、第 1エンコードパターン 5 3 cと第 1フォトイン夕ラプ夕 5 3 gとにより、クレーム中のサブエンコーダに相当する第 1相目のエンコーダが構成されており、同様に、第 2エンコードパターン 5 3 dと第 2フォトイン夕ラブ夕 5 3 hとにより、クレーム中のサブェンコーダに相当する第 2相目のエンコーダが構成されている。

前記ギアヘッド 5 5 (減速機構に相当）は、 D Cブラシレスモ一夕 5 1の出力軸の回転を内部の減速歯車列により落として（本実施例の場合は 6 0分の 1 ) 、ローラポンプ 5の駆動軸 5 aに連結された減速出力軸 5 5 aに出力するように構成されている。

前記コントローラ 7は、第 1図に示すように、その前面に、テンキー等からなる基本データ設定入力部 7 aと、この基本データ設定入力部 7 aにより入力設定された基本デ一夕やローラポンプ 5の動作状態等が表示される液晶ディスプレイからなる表示部 7 b等を有している。

このうち、基本データ設定入力部 7 aからは、フレキシブルチューブ 3の内径が入力設定され、また、ローラポンプ 5により移送されるフレキシブルチューブ 3内の液体の単位時間当たりの基準流量の値や、ローラポンプ 5の作動時間等が入力設定される。

そして、上述した基本データ設定入力部 7 aによる基本データの入力設定の受け付けや表示部 7 bによる各種表示、並びに、上述したエンコーダユニット 5 3 からのェンコ一ダパルスと基本デ一夕設定入力部 7 aからの基本デ一夕に基づいたローラポンプ 5の駆動は、アナログ又はデジタル回路や、予め定められたプログラムを実行するマイクロコンピュー夕を使用して構成可能な制御装置により制御される。

次に、本発明の第 1実施例に係る輸液用ポンプ装置の制御装置を、第 5図のブ口ック図を参照して説明する。

第 5図中引用符号 9で示す第 1実施例の輸液用ポンプ装置の制御装置は、アナログ又はデジタル回路により構成され、目標信号発生回路 9 1、パルスカウン夕 9 3、比較回路 9 5、 P I演算回路 9 7、及び、モー夕駆動回路 9 9を備えている。

前記目標信号発生回路 9 1は、基本デ一夕設定入力部 7 aにより基本デ一夕として入力設定されたフレキシブルチューブ 3の内径と液体の単位時間当たりの基準流量値とを基に、 D Cブラシレスモー夕 5 1の出力軸の回転を制御する際の目標値を与える目標信号を発生させる回路である。

前記パルスカウン夕 9 3は、エンコーダュニット 5 3から出力されるェンコ一ダパルスのパルス数をカウントするための回路であり、具体的には、このパルスカウン夕 9 3に内蔵された、例えば、マルチバイブレー夕回路等で構成される周波数 4遞倍回路 9 3 a (周波数遁倍手段に相当）により、エンコーダパルスの 1 つのパルスをその周期の 1 / 4の周期の 4つのパルスに遞倍した後の、 4遁倍ェンコーダパルス（クレーム 2における所定周波数を m x n遁倍した m x n遞倍パルス信号、即ち、クレーム 1における回転パルス信号の周波数を n遞倍した遁倍後パルス信号に相当）のパルス数をカウントする。

したがって、例えば、エンコーダユニット 5 3の第 1相目のエンコーダが出力する第 1エンコーダパルスを基準にすると、この第 1エンコーダパルスが、まず、エンコーダュニット 5 3において第 2相目のエンコーダが出力する第 2ェンコ一ダパルスと合成されることで 2倍の周波数に遁倍され、次に、パルスカウン夕 9 3の周波数 4遲倍回路 9 3 aによりさらに 4倍に遁倍されることで、都合、 2 x 4の 8倍の周波数に遁倍された後の第 1エンコーダパルスが、パルスカウン夕 9 3によってカウントされることになる。

前記比較回路 9 5は、第 1実施例の場合、 1 0 m sのサンプリング周期毎に、目標信号発生回路 9 1が発生している目標信号の値とパルスカウン夕 9 3がカウントした 4遲倍エンコーダパルスのパルス数とを比較し、その差分を出力する回路である。

前記 P I演算回路 9 7は、比較回路 9 5がサンプリング周期毎に出力する目標信号値と 4通倍エンコーダパルスのパルス数との差分に比例したパルス幅で変調 ( P MW変調）されたモー夕回転制御信号を生成する比例動作（P動作）と、このモータ回転制御信号から残留偏差を除く積分動作（ I動作）とを行う回路である。前記モー夕駆動回路 9 9は、 P I演算回路 9 7により残留偏差を除去された状態で生成されたモータ回転制御信号により D Cブラシレスモー夕 5 1を駆動する回路である。

以上に説明した制御装置 9は、当初の段階では、目標信号発生回路 9 1によつて生成した目標信号の目標値に応じたパルス幅に変調したモ一夕回転制御信号を P I演算回路 9 7によって生成して、このモー夕回転制御信号によりモー夕駆動回路 9 9が D Cブラシレスモー夕 5 1を駆動する。

しかし、 D Cブラシレスモ一夕 5 1の出力軸が実際に回転され始めると制御装置 9は、その回転量に応じたパルス数のエンコーダパルスがエンコーダュニヅト 5 3から出力されることから、制御装置 9が行う動作が、次のように変化する。即ち、制御装置 9は、 1 0 m sのサンプリング周期毎にパルスカウン夕 9 3がカウントする 4遁倍エンコーダパルスのパルス数を、目標信号発生回路 9 1が発生している目標信号の目標値と比較回路 9 5で比較し、目標信号の目標値に応じたパルス幅ではなく、比較回路 9 5で比較して得た差分に比例したパルス幅で変調したモー夕回転制御信号を P I演算回路 9 7によって生成して、このモー夕回転制御信号によりモー夕駆動回路 9 9が D Cブラシレスモ一夕 5 1を駆動するようになる。

ここで例えば、コントロ一ラ 7の基本デ一夕設定入力部 7 aにより基準流量値として 0 . 0 6 リツトル毎時が設定されたとすると、基本デ一夕設定入力部 7 a により設定されるフレキシブルチューブ 3の内径寸法等の他の基本データの内容は考慮されているものと仮定した場合、目標信号発生回路 9 1が生成する目標信号の目標値は、次のようにして決定される。

まず、第 1実施例では、ローラポンプ 5が、円板 5 bが 1 0回転する間にフレキシプルチューブ 3内の液体が 8ミリリットル移送されるように構成されているものとすると、フレキシブルチューブ 3内で液体を 1時間当たり 0 . 0 6 リットル移送させるためには、円板 5 bが 1 0 X ( 6 0 ÷ 8 ) = 7 5回転しなければならないことになる。

そして、円板 5 bはギアへッド 5 5による減速のために D Cブラシレスモ一夕 5 1の出力軸の 6 0分の 1 しか回転しないため、円板 5 bを 7 5回転させるためには、 D Cブラシレスモー夕 5 1の出力軸が 75 x 60 = 4500回転する必要がある。

以上から、毎時 0. 06リヅトルの液体をフレキシブルチューブ 3内で移送させるためには、 D Cブラシレスモー夕 5 1の出力軸が毎時 4500回転しなければならないことになり、実際にそのようになると、エンコーダユニット 53から毎時 500 x4500 = 2. 25 X 1 0⁶ パルスのエンコーダパルスが出力され、このエンコーダパルスが周波数 4遁倍回路 93 aにより 4遁倍される。

そのため、パルスカウン夕 93がカウントする 4遞倍エンコーダパルスのパルス数は、毎時 4 X 2. 25 X 1 0⁶ = 9 10⁶ となるはずであり、そうとすると、 1 0 msのサンプリング周期毎にパルスカウン夕 93が、 9 x l 0⁶ ÷ (6 0 X 60 X 1 0² ) =25パルスの 4遁倍エンコーダパルスをカウン卜すればよく、その結果、目標信号発生回路 9 1は目標信号の目標値を 25に決定することになる。

即ち、目標信号発生回路 9 1が生成する目標信号の目標値は、コントローラ 7 の基本データ設定入力部 7 aにより設定された基準流量値の液体が 1時間当たりにフレキシブルチューブ 3内で移送された場合に、 10 msのサンプリング周期毎にパルスカウン夕 93がカウントするはずの 4遞倍エンコーダパルスのパルス数の値となるわけである。

次に、上述のように構成された第 1実施例の輸液用ポンプ装置 1における、特に、ローラポンプ 5の D Cブラシレスモ一夕 5 1の駆動に関する動作について説明する。

第 1実施例の輸液用ポンプ装置 1では、フレキシブルチューブ 3内の液体の輸液を行うに当たって、ローラポンプ 5のフリ一ローラ 5 dと押え板 5 eとの間にフレキシブルチューブ 3を挟み込んでおき、電源を入れたコントロ一ラ 7の基本デ一夕設定入力部 7 aから、フレキシブルチューブ 3の内径寸法等や、フレキシブルチューブ 3内の液体の単位時間当たりの基準流量値、ローラポンプ 5の作動時間といった、ローラポンプ 5の運転に際して必要なデ一夕を基本デ一夕として入力設定する。

すると、コントローラ 7の基本データ設定入力部 7 aから入力設定された基本デ一夕を基に目標信号発生回路 9 1によって目標信号が生成され、この目標信号の目標値に応じたパルス幅のモ一夕回転制御信号が P I演算回路 9 7により生成されて、ローラポンプ 5の D Cブラシレスモ一夕 5 1がモー夕駆動回路 9 9により、コントロ一ラ 7で入力設定されたフレキシブルチューブ 3内の液体の単位時間当たりの基準流量値に見合った回転数で駆動される。

このようにして D Cブラシレスモー夕 5 1が駆動されると、 D Cブラシレスモ一夕 5 1の出力軸の回転が、ギアへッド 5 5及び駆動軸 5 aを介して円板 5わに伝達され、この円板 5 が、 D Cブラシレスモー夕 5 1の出力軸の 6 0分の 1の回転量で回転して、フレキシブルチューブ 3内の液体が一端側から他端側に向けて移送される。

また、 D Cブラシレスモ一夕 5 1が駆動されると、この D Cブラシレス乇一夕 5 1の出力軸に基板 5 3 aが取り付けられたエンコーダュニット 5 3からェンコーダパルスが出力されて、このエンコーダパルスのパルス数を周波数 4遲倍回路 9 3 aによって 4遞倍した 4遞倍エンコーダパルスのパルス数が、パルスカウン夕 9 3によりカウン卜される。

そして、 1 0 m sのサンプリング周期毎に、その間にパルスカウン夕 9 3が力ゥントする 4遁倍エンコーダパルスのパルス数と目標信号の目標値との比較が比較回路 9 5で行われ、両者の間に差があれば、その差がなくなるようにするためのモー夕回転制御信号が P I演算回路 9 7で生成されて、このモー夕回転制御信号によりモー夕駆動回路 9 9が駆動する D Cブラシレスモー夕 5 1の回転速度が、比較回路 9 5の比較結果に応じて増減される。

この結果、 D Cブラシレスモー夕 5 1の回転速度は、基準流量値の液体が 1時間当たりにフレキシブルチューブ 3内で実際に移送されるような速度に収斂される。

このような一連の動作において、制御装置 9が D Cブラシレスモ一夕 5 1の所謂フィ一ドバック制御を行う際に必要となるフレキシブルチューブ 3内での液体の実際の流量を、 D Cブラシレスモー夕 5 1の出力軸の回転数に応じて発生するパルス信号により認識するに当たって、本実施例の輸液用ポンプ装置 1においては、以下にまとめるような特色がある。まず、エンコーダュニット 5 3の出力するエンコーダパルスを周波数 4遞倍回路 9 3 aにより 4遁倍した 4遞倍エンコーダパルスのパルス数を、制御装置 9のパルスカウン夕 9 3がカウントすることから、エンコーダュニヅト 5 3のェンコ —ダパルスにより把握される液体の実際の流量の分解能が、エンコーダュニット 5 3の出力するエンコーダパルスをそのままパルスカウン夕 9 3でカウントする場合に比べて 4倍となる。

しかも、モー夕ュニット 5 0のエンコーダュニット 5 3が第 1相目と第 2相目の 2相のエンコーダにより構成されていて、各相のエンコーダから、互いのパルス周期の半周期分だけ位相をずらして第 1及び第 2のエンコーダパルスが各々出力されるので、単相のエンコーダを用いる場合に比べて D Cブラシレスモー夕 5 1の出力軸の回転の検出分解能が 2倍となる。

その上、フレキシブルチューブ 3内の液体を実際に移送させるのに用いられるローラポンプ 5のフリー口一ラ 5 dを枢支する円板 5 bが、 D Cブラシレスモー夕 5 1の出力軸に対してギアへヅド 5 5を介して接続されており、 D Cブラシレスモ一夕 5 1の出力軸の 6 0分の 1の量しか円板 5 bが回転しないので、ェンコーダュニッ卜 5 3が出力するエンコーダパルスにより把握されるフレキシブルチユーブ 3内での液体の実際の流量の分解能が、円板 5 bを D Cブラシレスモー夕 5 1の出力軸により直接回転させる場合に比べて 6 0倍となる。

したがって、これらを総合すると、仮に、エンコーダユニット 5 3が単相のェンコーダにより構成されており、かつ、ローラポンプ 5の円板 5 bが D Cブラシレスモー夕 5 1の出力軸に直結されており、しかも、パルスカウン夕 9 3がェンコーダュニット 5 3の出力するエンコーダパルスを 4遞倍せずそのままカウントする構成（以下、「仮の構成」と称する。）とした場合に比べて、本実施例においては、エンコーダユニット 5 3のエンコーダパルスにより把握される液体の実際の流量の分解能が、 2 X 6 0 X 4 = 4 8 0倍となる。

したがって、第 1実施例の輸液用ポンプ装置 1における D Cブラシレスモー夕 5 1と、上述した仮の構成とした場合における D Cブラシレスモー夕 5 1とを、両方とも同じ回転速度で回転させたとすると、制御装置 9による D Cブラシレスモ一夕 5 1の所謂フィードバック制御の精度は、仮の構成とした場合に比べて第 1実施例の輸液用ポンプ装置 1の方が 4 8 0倍高くなるわけである。

言い換えると、第 1実施例の輸液用ポンプ装置 1では、 D Cブラシレスモ一夕 5 1の回転速度を、たとえ、上述した仮の構成とした場合における D Cブラシレスモ一夕 5 1の回転速度の 4 8 0分の 1にまで低下させたとしても、制御装置 9 のフィードバック制御の精度が、上述した仮の構成とした場合における制御装置 9のフィードバック制御の精度と同じ精度に維持されることになる。

以上が本発明の第 1実施例に係る輸液用ポンプ装置の動作である。

このように第 1実施例の輸液用ポンプ装置 1によれば、フレキシブルチュ一ブ 3内の液体を移送させるために駆動されるローラポンプ 5の D Cブラシレスモー夕 5 1を、エンコーダュニヅト 5 3からのエンコーダパルスのパルス数カウントにより制御装置 9がフィードバック制御するに当たり、エンコーダパルスのパルス数を周波数 4遁倍回路 9 3 aにより 4遁倍した 4遁倍エンコーダパルスのパルス数を、パルスカウン夕 9 3によりカウントする構成とした。

このため、エンコーダュニット 5 3が D Cブラシレスモ一夕 5 1の出力軸の回転に応じて出力できるエンコーダパルスのパルス数を増やすために、第 1及び第 2の各ェンコ一ドパ夕一ン 5 3 c , 5 3 dの透光部 5 3 e間や遮光部 5 3 f 間の寸法を短くすることが、構造上の制約によりできない場合であっても、ェンコ一ダュニット 5 3の出力するエンコーダパルスにより把握される液体の実際の流量の分解能を高くし、その分、 D Cブラシレスモ一夕 5 1の出力軸の回転速度を下げても十分高い分解能で D Cブラシレスモー夕 5 1の出力軸の回転量を検出し、フレキシブルチューブ 3内の液体を高い定量性で移送させることができる。本発明の第 2の好適実施例による輸液用ポンプ装置の具体的構成

次に、本発明の第 2実施例に係る輸液用ポンプ装置について説明する。

ちなみに、第 2実施例の輸液用ポンプ装置を後述する制御装置 9 Aと共に構成するローラポンプ 5及びコントローラ 7は、第 1実施例で説明したローラポンプ

5及びコントロ一ラ 7と各々同一である。

それゆえ、第 2実施例におけるローラポンプ 5及びコントローラ 7の構成については、重複を避けるために説明を省略する。尚、第 2実施例の輸液用ポンプ装置 1において、第 1フォトイン夕ラブ夕 5 3 gがパルス状の第 1エンコーダパルスを、 D Cブラシレスモ一夕 5 1の出力軸が 1回転する毎に 2 5 0パルス発生させる点は、第 1実施例の輸液用ポンプ装置 1 と同様である。

また、第 2実施例の輸液用ポンプ装置 1において、第 2フォトイン夕ラブ夕 5 3 hがパルス状の第 2エンコーダパルスを、 D Cブラシレスモー夕 5 1の出力軸が 1回転する毎に 2 5 0パルス発生させる点は、第 1実施例の輸液用ポンプ装置 1と同様である。

さらに、第 2実施例の輸液用ポンプ装置 1において、エンコーダユニット 5 3 が、 D Cブラシレスモ一夕 5 1の出力軸が 1回転する毎に、上述した第 1及び第 2の両エンコーダパルスを合成した 5 0 0パルスのエンコーダパルスを出力する点は、第 1実施例の輸液用ポンプ装置 1と同様である。

また、第 2実施例の輸液用ポンプ装置 1において、第 1エンコードパターン 5 3 cと第 1フォトイン夕ラブ夕 5 3 gとにより、クレーム中のサブエンコーダに相当する第 1相目のエンコーダが構成されており、同様に、第 2エンコードパ夕ーン 5 3 dと第 2フォトイン夕ラブ夕 5 3 hとにより、クレーム中のサブェンコ —ダに相当する第 2相目のエンコーダが構成されている点は、第 1実施例の輸液用ポンプ装置 1と同様である。

そして、ローラポンプ 5及びコントロ一ラ 7と共に第 2実施例の輸液用ポンプ装置を構成する制御装置 9 Aは、第 6図に電気的構成のプロック図で示すように、第 5図に示す第 1実施例の制御装置 9における目標信号発生回路 9 1、周波数 4 遞倍回路 9 3 aを除くパルスカウン夕 9 3部分、比較回路 9 5、並びに、 P I演算回路 9 7を、マイクロコンピュー夕（以下、マイコンと略記する） 1 1に代えて構成されている。

前記マイコン 1 1は、 C P U 1 1 aと、 R A M 1 1 bと、 R O M 1 1 cとで構成されており、このうち、前記 C P U 1 1 aには、コントロ一ラ 7の基本デ一夕設定入力部 7 a及び表示部 7 bゃモ一夕駆動回路 9 9が接続されており、さらに、周波数 4遞倍回路 9 3 aを介してモ一夕ュニット 5 0のエンコーダュニット 5 3 が接続されている。また、前記 RAMI lbには、デ一夕エリア及び各種処理作業に用いるワークエリアが設けられていて、このうちワークエリアには、各種フラグやバッファのために用いるエリア等が設けられており、前記 ROM 1 1 cには、 CPU 1 l a に各種処理動作を行わせるための制御プログラムが格納されている。

そして、この第 2実施例の輸液用ポンプ装置の制御装置 9 Aでは、周波数 4遲倍回路 93 aからの 4遁倍エンコーダパルスが、前記 ROM1 l cに格納された制御プログラムに従い CPU 1 1 aが行う処理によって独自にカウントされ、そのカウント値が RAM 11 bのパルスカウン夕エリアにおいてパルスカウント値 C bとして格納される。

次に、前記 ROM 1 1 cに格納された制御プログラムに従い CPU 1 1 aが行う主な処理を、第 7図乃至第 10図のフローチャートを参照して説明する。

不図示の電源スィツチの ONによりマイコン 1 1が不図示のバッテリ等からの給電を受けて起動しプログラムがスタートすると、 CPU 1 1 aは、第 7図にメインル一チンのフローチャートで示すように、まず、 RAMI l bの各種カウン夕エリアのカウント値ゃ夕イマエリァの夕イマ値をゼロリセッ卜する等の初期設定を行う（ステップ S 1 ) 。

ステップ S 1の初期設定が済んだならば、次に、基本データ設定入力部 7 aから基本デ一夕が入力設定されたか否かを確認し（ステップ S3) 、入力設定されていない場合は（ステップ S 3で N) 、入力設定されるまでステップ S 3をリピートする。

一方、基本デ一夕が入力設定された場合は（ステップ S 3で Y) 、入力設定された基本デ一夕を基に、 DCブラシレスモータ 51の出力軸の回転を制御するためにパルスモー夕駆動回路 99に出力すべきモー夕回転制御信号のパルス値を算出して、その整数部分を目標パルス値 Paとして設定し（ステップ S 5) 、次に、この目標パルス値 P aの小数点以下の部分の値を基にして目標値切換時間夕イマ値 T aを算出した後（ステップ S 7) 、ステップ S 3にリターンする。

また、 ROM 1 1 cに格納された制御プログラムに従い CPU 1 1 aは、ステップ S 3の基本デ一夕の入力設定を確認した後、 10msが経過する毎に、第 7 図のメインル一チンに対して割り込みをかけて、第 8図のフローチヤ一卜で示す 1

割り込み処理を実行する。

この第 8図の割り込み処理では、まず、 D Cブラシレスモ一夕 5 1の回転によるローラポンプ 5が運転中であるか否かを確認し（ステップ S I 1 ) 、運転中でない場合は（ステップ S 1 1で N) 、割り込み処理を終了して第 7図のメインル一チンに戻り、運転中である場合は（ステップ S 1 1で Y) 、エンコーダパルスカウント処理を行い（ステップ S 13) 、続いて、目標値切換処理（ステップ S 1 5) と PWMon夕イマセット処理（ステップ S 17) とを続けて実行した後、割り込み処理を終了して第 7図のメインル一チンに戻る。

そして、ステップ S 13のエンコーダパルスカウント処理では、第 9図にサブル一チンのフローチャートで示すように、まず、 R AM 1 1 bのパルスカウン夕エリアに格納されているパルスカウント値 Cbを読み込み（ステップ S 13 a) 、次に、読み込んだ今回のパルスカウント値から、前回のエンコーダパルス力ゥント処理においてステップ S 13 aにて読み込んだ前回のパルスカウン卜値 C bを差し引いて、 RAM I 1 bの回転量バッファエリアの格納値を、上述した差し引き後のパルスカウント値 Cbd i f に更新した後（ステップ S 13 b) 、ェンコーダパルスカウント処理を終了して第 8図のステップ S 1 5に進む。

また、ステップ S 1 5の目標値切換処理では、第 10図にサブルーチンのフロ —チャートで示すように、まず、 R AM 1 1 bの 2秒夕イマカウン夕エリアの残時間カウント値が、ステップ S 7において算出された目標値切換時間夕イマ値 T aに達したか否か、即ち、目標値切換時間になったか否かを確認し（ステップ S 1 5 a) 、なっていない場合は（ステップ S 1 5 aで N) 、後述するステップ S 1 5 cに進み、目標値切換時間になった場合は（ステップ S 1 5 &で）、ステップ S 5で算出された目標パルス値 P aに「1」を加えた値を目標値に設定した後（ステップ S 15 b) , ステップ S 15 cに進む。

ステップ S 1 5 cでは、 2秒夕イマの残時間カウント値が「0」となったか否か、即ち、 2秒が経過したか否かを確認し、経過していない場合は（ステップ S 1 5 cで N) 、 2秒夕イマの残時間カウント値を「 1」デクリメントした後（ステツプ S 1 5 d) 、目標値切換処理を終了して第 8図のステップ S 17に進む。一方、 2秒が経過した場合は（ステップ S 1 5 cで Y) 、 2秒夕イマによる残時間カウントを開始させ、即ち、 2秒夕イマをセットし（ステップ S 1 5 e ) 、ステップ S 5で設定された目標パルス値 P aを目標値に設定した後（ステップ S 1 5 f ) 、目標値切換処理を終了して第 8図のステップ S 1 7に進む。

さらに、ステップ S 1 7の P WM o n夕イマセット処理では、ステップ S 1 5 bやステップ S 1 5 f における設定で以前の値から切り換えられた目標値に応じて、モー夕回転制御信号のデューティ一比を設定するために、予め定められている固定パルス周期のモー夕回転制御信号のうち、パルス O Nレベルの時間長（P WM o n時間）を、 P WM o n夕イマ時間としてセットし、その後、割り込み処理を終了して第 7図のメインル一チンに戻る。

以上の説明からも明らかなように、第 2実施例では、第 7図のフローチャートにおけるステップ S 5がクレーム中の理想駆動パルス数割出手段や整数判別手段に対応する処理となっており、第 1 0図のフローチャートにおけるステップ S 1 5 bがクレーム中の近似パルス数割出手段に対応する処理となっていると共に、第 7図中のステップ S 7がクレーム中の周期時間割出手段に対応する処理となつている。

即ち、第 7図中のステップ S 7では、クレーム中における第 1周期時間及び第 2周期時間のうちいずれか一方に相当する目標値切換時間夕イマ値 T aの算出のみを、目標パルス値 P aの小数点以下の部分を基にして行っている。

しかし、第 1 0図中のステップ S 1 5 aにおいて、目標値切換時間になったと確認されて、ステップ S 1 5 bにおいて、ステップ S 5で算出された目標パルス値 P aに「 1」を加えた値を目標値に設定した後、ステップ S 1 5 cにおいて、 2秒が経過したと確認されるまでに経過する時間が、クレーム中における第 1周期時間及び第 2周期時間のうちいずれか他方に相当する時間となり、結局の所、第 7図中のステップ S 7においてクレーム中における第 1周期時間及び第 2周期時間が共に算出されているのと等価となるため、ステップ S 7がクレーム中の周期時間割出手段に対応する処理ということになる。

そして、以上に挙げた第 7図中のステップ S 5及びステップ S 7と、第 1 0図中のステップ S 1 5 bとが、クレーム中の駆動周波数調整手段に対応する処理となっている。丄 ΰ

次に、上述した構成による第 2実施例の輸液用ポンプ装置 1における、特に、制御装置 9 Αのマイコン 1 1による D Cブラシレスモー夕 5 1の駆動制御に関する動作について説明する。

第 2実施例の輸液用ポンプ装置 1では、まず、フレキシブルチューブ 3内の液体の輸液を行うに当たって、第 1実施例の輸液用ポンプ装置 1と同様に、ローラポンプ 5にフレキシブルチューブ 3をセヅトしておいて、電源を入れたコント口ーラ 7の基本データ設定入力部 7 aから基本データを入力設定すると、これを基にマイコン 11によって、次の処理動作が行われる。

即ち、入力設定された基本デ一夕を基に目標値 C aが決定され、この目標値 C aに応じたパルス幅のモー夕回転制御信号がモー夕駆動回路 99に出力されて、ローラポンプ 5の D Cブラシレスモー夕 5 1が、コントローラ 7で入力設定されたフレキシブルチューブ 3内の液体の単位時間当たりの基準流量値に見合った回転数で駆動される。

このようにして D Cブラシレスモ一夕 5 1が駆動されると、エンコーダュニット 53が出力するエンコーダパルスが周波数 4遁倍回路 93 aによって 4遞倍され、その 4遁倍エンコーダパルスのパルス数がカウントされて、 1 0msのサンプリング周期毎に、カウン卜された 4遁倍エンコーダパルスのパルス数と目標値 C aとの差がなくなるようにするための、モ一夕駆動回路 99にこれから出力すべきモー夕回転制御信号の目標パルス値 P aが割り出される。

ここで、円板 5 bが 10回転する間にフレキシブルチューブ 3内の液体が 9. 9ミリリットル移送されるようにローラポンプ 5が構成されているものとすると、フレキシプルチユーブ 3内で液体を 1時間当たり 0. 06リットル移送させるためには、円板 5 bが 10X ( 60 ÷ 9. 9) = 60. 6回転しなければならない。そして、ギアへッド 55による減速に伴う D Cブラシレスモー夕 5 1の出力軸と円板 5 bとの回転量の差を考慮すると、毎時 0. 06リットルの液体をフレキシブルチューブ 3内で移送させるためには、 D Cブラシレスモー夕 5 1の出力軸が毎時 60. 6 X 60 = 3636回転しなければならないことになり、実際にそのようになると、エンコーダュニット 53から毎時 500 x 3636= 18 1 8 000パルスのエンコーダパルスが出力されることになる。そのため、 4遞倍エンコーダパルスのカウント数は、毎時 4 X 18 1 8000 = 7272000となるはずであり、そうとすると、 10 m sのサンプリング周期毎に、 7272000 + ( 60 X 60 X 10² ) = 20. 2パルスの 4遁倍ェンコーダパルスをカウントすればよく、その結果、算出される目標値 P aが「2 0. 2」となる。

これに対し、円板 5 bが 10回転する間にフレキシブルチューブ 3内の液体が 10ミリリツトル移送されるようにローラポンプ 5が構成されているものとすると、フレキシブルチューブ 3内で液体を 1時間当たり 0. 06リットル移送させるためには、円板 5 bが 10 X ( 60 ÷ 10) = 60回転しなければならない。そして、ギアへッド 55による減速に伴う D Cブラシレスモ一夕 5 1の出力軸と円板 5 bとの回転量の差を考慮すると、毎時 0. 06リットルの液体をフレキシブルチューブ 3内で移送させるためには、 D Cブラシレスモー夕 5 1の出力軸が毎時 60 x 60 = 3600回転しなければならないことになり、実際にそのようになると、エンコーダユニット 53から毎時 500 x 3600 = 1. 8 x 1 0 ⁶ パルスのエンコーダパルスが出力されることになる。

そのため、 4遞倍エンコーダパルスのカウント数は、毎時 4 X I . 8 X 1 0⁶ = 7. 2 X 10⁶ となるはずであり、そうとすると、 10msのサンプリング周期毎に、 7. 2 X 1 0 ÷ ( 60 60 X 10² ) = 20パルスの 4遁倍ェンコーダパルスをカウントすればよく、その結果、算出される目標値 P aが「20」となる。

このように、 10msのサンプリング周期毎に割り出されるモ一夕回転制御信号の目標パルス値 P aは、整数となる場合もあれば、小数点付きの数となる場合もある。

そして、割り出された目標パルス値 P aが、例えば上述した「20」というような整数であれば、その目標パルス値 P a = 20に応じたパルス幅のモー夕回転制御信号が、サンプリング周期である 10 msに 2 sカウン夕エリアの最大カウント値 C c = 200を乗じた 2秒間に亘つて、モー夕駆動回路 99に出力されることになる。

一方、目標パルス値 P aが整数でない数であれば、その目標パルス値 P aよりも小さく最も近い整数、例えば目標パルス値 P aが上述した「20. 2」であれば、「20」が目標パルス近似値 P a ' として割り出される。

すると、周期時間 T aは、（Pa ' + l ) ( 2 -T a) +P a ' x T a = 2 P aの関係が成り立つことから、 P a二 20. 2、 P a ' =20となると、 T a = 1. 6となる。

このため、この場合は、目標パルス近似値 P a ' = 20に応じたパルス幅のモ —夕回転制御信号が、周期時間 Ta= l . 6秒間に豆って、モー夕駆動回路 99 に出力されると共に、その前か後に続けて、目標パルス近似値 Pa 'に「1」を加えたパルス値 = 「2 1」に応じたパルス幅のモー夕回転制御信号が、 2秒から周期時間 T a= l . 6を差し引いた 0. 4秒間に亘つて、モ一夕駆動回路 99に出力されることになる。

この結果、目標パルス値 P aが整数でない例えば「20. 2」であった場合に、 2秒間の間にモー夕駆動回路 99に出力されるモ一夕回転制御信号のパルス数は、 1. 6秒間に出力される分が 20 X 1. 6 x 1 00 = 3200、 0. 4秒間に出力される分が 2 1 x 0. 4 x 1 00 = 840の合計 4040パルスとなり、仮に、目標パルス値 P a= 20. 2に応じたパルス幅のモ一夕回転制御信号を 2秒間に亘つて出力した場合のパルス数、 20. 2 X 2 X 100二 4040パルスと同じ数となる。

そして以後は、 2秒が経過する毎に、その時点での目標パルス値 P aが算出されて、その目標パルス値 P aが整数であるかそうでないかに拘わらず、常に、 1 0 ms当たりのパルス値が整数であるモー夕回転制御信号がモー夕駆動回路 99 に出力される。

したがって、モー夕回転制御信号によりモー夕駆動回路 99を介して駆動される DCブラシレスモー夕 5 1の回転速度が、 2秒周期で算出される目標パルス値 P aに応じて増減される。

以上が本発明の第 2実施例に係る輸液用ポンプ装置の動作である。以上に説明した第 2実施例の輸液用ポンプ装置 1によっても、第 1実施例の輸液用ポンプ装置 1と同様の効果を得ることができる。

その上、第 2実施例の輸液用ポンプ装置 1によれば、制御装置 9 Aのマイコン 1 1が目標パルス値 P aを算出し、これに応じたパルス幅のモー夕回転制御信号をモ一夕駆動回路 9 9に出力するのに際し、その目標パルス値 P aが整数でない場合であっても、整数のみのデータ処理でモ一夕回転制御信号の出力制御を行えるので、小数点付きの値を取り扱ったデータ処理でも処理能力が落ちない高速で高価な C P Uを用いることなく、整数のみを取り扱ったデ一夕処理でしかそこそこの処理能力を発揮できない C P U 1 l aによって、モー夕回転制御信号の出力制御を十分な速度で行うことができるる。

尚、上述した第 1及び第 2の各実施例の輸液用ポンプ装置 1における、ェンコーダュニット 5 3が、互いのパルス周期の半周期分だけ位相をずらして第 1及び第 2のエンコーダパルスを各々出力し、その結果、単相のエンコーダパルスの半分のパルス周期のエンコーダパルスを出力するように、第 1相目と第 2相目の 2 相のエンコーダによりエンコーダュニット 5 3を構成する点については、省略してもよい。

また、第 1及び第 2の各実施例の輸液用ポンプ装置 1における、ローラポンプ 5の円板 5 bをギアへッド 5 5内の減速歯車列により、 D Cブラシレスモ一夕 5 1の出力軸の 6 0分の 1の量しか回転しないようにする点についても、上述の 2 相エンコーダに関する構成と共に、或は、単独で省略してもよい。

しかし、第 1及び第 2の各実施例の輸液用ポンプ装置 1のように、 2相のェンコーダによりエンコーダュニット 5 3を構成すれば、エンコーダュニット 5 3の出力するエンコーダパルスのパルス数が単相の場合の 2倍になり、また、ローラポンプ 5の円板 5 bを D Cブラシレスモ一夕 5 1の出力軸の 6 0分の 1の量しか回転しない構成とすれば、エンコーダュニット 5 3が出力するエンコーダパルスの、円板 5 bの回転数当たりのパルス数が、円板 5 bを D Cブラシレスモー夕 5 1の出力軸により直接回転させる場合に比べて 6 0倍になる。

そのため、エンコーダパルスのパルス数が増える分、パルスカウン夕 9 3によるエンコーダパルスのカウント数で把握される液体の実際の流量の分解能が高くなって、その結果、 D Cブラシレスモー夕 5 1の出力軸の回転速度を下げても十分高い分解能で D Cブラシレスモ一夕 5 1の出力軸の回転量を検出し、フレキシプルチュ一ブ 3内の液体を高い定量性で移送させることができるようになるので、有利である。

しかも、第 1及び第 2の各実施例の輸液用ポンプ装置 1のように、 2相のェンコーダによりエンコーダュニヅト 5 3を構成すれば、パルスカウン夕 9 3によるエンコーダパルスのカウント数を増やすために、例えばマルチバイブレ一夕回路等で構成される周波数 4遁倍回路 9 3 aの段数を多くしてパルスカウン夕 9 3の構成を複雑化しなくても済むので、その点においても有利である。

尚、第 1及び第 2の各実施例では、エンコーダユニット 5 3を 2相式とするために、円板状の基板 5 3 aに第 1及び第 2のエンコードパターン 5 3 c , 5 3 d を同心状に配置して、これら第 1及び第 2のエンコードパターン 5 3 c , 5 3 d を第 1及び第 2のフォトイン夕ラブ夕 5 3 g， 5 3 hにより各々光学的に読み取る構成としたが、エンコーダュニットを 2相式とするための構成はこれに限るものではない。

例えば、基板 5 3 aに形成した単一のエンコードパターンを、基板 5 3 aの周方向に位置をずらした複数のフォトイン夕ラブ夕により各々光学的に読み取る構成としたり、複数の円板状の基板に単一のェンコ一ドパターンを各々形成して、各基板に対応する複数のフォトイン夕ラブ夕により各基板のェンコ一ドパ夕一ンを各々光学的に読み取る構成としてもよい。

そして、エンコーダユニット 5 3を何相にするかについては、第 1及び第 2の各実施例のような 2相に限らず、 3相以上の複数相としてもよいのは勿論であり、また、第 1及び第 2の各実施例のような光電変換方式のエンコーダに限らず、導電パターンとブラシとによる接点摺動式のェンコーダ等、方式が異なるェンコ一ダによりエンコーダュニット 5 3を構成してもよいのはいうまでもない。

さらに、 D Cブラシレスモー夕 5 1の出力軸の回転速度のギアへッド 5 5による減速比は、第 1及び第 2の各実施例のような 6 0分の 1に限らず、輸液用ボンプ装置 1の各部との関係等によって任意に変更してもよいのは勿論である。

また、第 1及び第 2の各実施例では、円板 5 bの周縁部に枢軸 5 cを介して枢支させた複数のフリーローラ 5 dを、 D Cブラシレスモ一夕 5 1による円板 5 b の回転により、押え板 5 eとの間に挟み込んだフレキシブルチューブ 3の内部の液体を移送させる構成の輸液用ポンプ装置について説明したが、輸液用ポンプ装置の特にボンプ部分の構成は、上述したローラポンプ 5のようなものに限らず、例えば、フリ一ローラ 5 dでなく棒状部材をフレキシブルチューブ 3と直交させてリニア移動させる形式のもの等、任意である。

さらに、第 2実施例では、周期時間 T aや、 2秒からこの周期時間 T aを差し引いた時間の間、モー夕回転制御信号としてモー夕駆動回路 9 9に出力するパルス数を、目標パルス値 P aよりも小さくこれに最も近い整数の目標パルス近似値 P a 'や、この目標パルス近似値 P a ' に「 1」を加えた値 P a ' + 1という、互いの差が「 1」しかない目標パルス値 P aに最も近い整数とした。

しかし、例えば、目標パルス値 P aが「2 0 . 2」である場合に、互いの差が「2」ある「2 0」と「2 2」とを、モー夕回転制御信号としてモー夕駆動回路 9 9に出力するパルス数としてもよい。

但し、第 2実施例のように、互いの差が少ない 2つの値をモ一夕回転制御信号としてモー夕駆動回路 9 9に出力するパルス数とする方が、相対的に、 2秒間の途中で出力パルス数を変化させる際に生じる D Cブラシレスモ一夕 5 1の出力軸の回転速度差が少ない分だけ、回転ムラの発生を抑制できるので有利である。また、第 1及び第 2の各実施例では、フレキシブルチューブ 3内の液体を移送するための駆動源として D Cブラシレスモー夕 5 1を用いたが、本発明は、 D C ブラシレスモー夕以外のモ一夕を用いる輸液用ポンプ装置についても適用可能であることはいうまでもない。産業上の利用可能性

以上に説明した第 1及び第 2の各実施例からも明らかなように、本発明の輸液用ポンプ装置によれば、モータを低速で連続回転させても、モー夕の単位回転量当たりのパルス数の増加によりモー夕の回転量検出の分解能を高めて、モー夕を高速連続回転させる場合と同等の高い移送の定量性を確保することができる。また、本発明の輸液用ポンプ装置によれば、周波数遁倍手段の遞倍段数を大幅に増やして構成の大型化を招くことなく、遁倍後回転パルス信号の周波数を高くして、その分、モ一夕の回転量検出の分解能をさらに高め、モー夕を高速連続回転させる場合と実質的に変わらない高い移送の定量性を、一層確実に確保することができる。

さらに、本発明の輸液用ポンプ装置によれば、基板のエンコードパ夕一ンを検出するセンサをサブエンコーダの組数に合わせて m個とすることで、各センサからの出力によりサブ回転パルス信号を確実に m個発生させることができる。また、本発明の輸液用ポンプ装置によれば、基板に設けるエンコードパターンを単一として、各サブエンコーダに各々対応する m個のェンコ一ドパターンを基板に設けるのに比べてエンコーダの構成を簡略化することで、エンコーダ自体、ひいては、輸液用ポンプ装置全体の小型化を図ることができる。

さらに、本発明の輸液用ポンプ装置によれば、モ一夕の回転量に対する可動圧搾部材の移動量が減速機構の存在により少なくなり、言い換えるとに、可動圧搾部材をある量だけ移動させるのに必要なモー夕の回転量が、減速機構の存在により多くなり、その分、エンコーダが出力する回転パルス信号のパルス数が増えるので、モー夕を低速で連続回転させても回転パルス信号によるモー夕の回転量検出の分解能を高めて、モー夕を高速連続回転させる場合と実質的に変わらない高い移送の定量性を、一層確実に確保することができる。

また、本発明の輸液用ポンプ装置によれば、単位時間当たりのパルス数を基準に駆動パルス信号の周波数を増減させる制御を行う際、取り扱うパルス数が小数点以下の値の分だけ桁数が多くなる整数でない場合に、桁数が小数点以上の値だけに制限される近傍の 2つの整数に置き換えて、取り扱うパルス信号のパルス数の桁数が増えることを抑制し、制御の負担を増えないようにして高速処理可能で高価な処理装置を使用する必要性をなくすことができる。

さらに、本発明の輸液用ポンプ装置によれば、第 1近似パルス数と第 2近似パルス数との差が最小の値となり、この第 1近似パルス数や第 2近似パルス数によつて定まる各々のパルス信号の周数の差も最小限に止められることから、第 1近似パルス数のパルス信号が出力されている状態と第 2近似パルス数のパルス信号が出力されている状態との相互間で状態が切り換わる際に、モー夕の回転速度差を小さくして回転ムラの発生を抑制することができる。

Claims

L D

請求の範囲 l . 可撓性のチューブ内の液体が該チューブの上流側から下流側に流れるように、前記チューブを圧搾する可動圧搾部材を該チューブに沿って移動させるモー夕を、前記チューブ内での前記液体の目標流量値に対応して定めた周波数の駆動パルス信号により駆動させると共に、該モ一夕の回転量に応じた周波数でエンコーダが出力する回転パルス信号の周波数と前記駆動パルス信号の周波数とを基にして、前記チューブ内での前記液体の流量が前記目標流量値となるように、前記駆動パルス信号の周波数を、前記目標流量値に対応して定めた周波数に対して増減させる輸液用ポンプ装置において、

前記エンコーダから出力された前記回転パルス信号が入力され、該回転パルス信号の周波数を n通倍した遁倍後パルス信号を出力する周波数遞倍手段と、前記遁倍後パルス信号の周波数が、前記目標流量値に対応して定めた周波数に収斂するように、前記駆動パルス信号の周波数を、前記目標流量値に対応して定めた周波数に対して増減させる駆動周波数調整手段と、

を備えることを特徴とする輸液用ポンプ装置。

2 . クレーム 1記載の輸液用ポンプ装置であって、前記エンコーダが、前記モ一夕の回転量に応じた所定周波数のサブ回転パルス信号を 1 /m周期ずつ位相をずらして各々出力する m組のサブエンコーダで構成されており、これら m組の前記サブエンコーダが各々出力する m個の前記サブ回転パルス信号により、前記所定周波数を m遞倍した m遲倍パルス信号が、前記エンコーダから出力された前記回転パルス信号として前記周波数遞倍手段に入力され、前記所定周波数を m x n遞倍した m x n通倍パルス信号が、前記遞倍後パルス信号として前記周波数遲倍手段から出力される輸液用ポンプ装置。

3 . クレーム 2記載の輸液用ポンプ装置であって、前記エンコーダが、該各サブエンコーダに共通する単一の基板と、該基板に設けられたェンコ一ドパターンと、前記各サブエンコーダに対応して設けられ前記ェンコ一ドパターンを各々検出する m個のセンサとを有している輸液用ポンプ装置。

4 . クレーム 3記載の輸液用ポンプ装置であって、前記基板には、前記各サブェンコーダに共通する単一の前記エンコードパターンが設けられており、前記各センサが前記ェンコ一ドパ夕一ンの延在方向に間隔をおいて配置されていて、該ェンコードパターンが前記各センサにより互いにタイミングをずらして各々検出される輸液用ポンプ装置。

5 . クレーム 1記載の輸液用ポンプ装置であって、前記可動圧搾部材と前記モー夕との間に、該モ一夕の回転を減速して前記可動圧搾部材に伝達する減速機構を介設したクレーム 1記載の輸液用ポンプ装置。

6 . クレーム 1乃至 5のいずれかに記載の輸液用ポンプ装置であって、前記駆動周波数調整手段が、前記遞倍後パルス信号のサンプリング数を基に該遁倍後パルス信号の周波数が割り出される所定時間周期毎に、前記遁倍後パルス信号の周波数を前記目標流量値に対応して定めた周波数に収斂させるための理想駆動パルス信号の、単位時間当たりのパルス数を割り出す理想駆動パルス数割出手段と、前記理想駆動パルス信号の前記単位時間当たりのパルス数が整数であるか否かを判別する整数判別手段と、前記理想駆動パルス信号の前記単位時間当たりのパルス数が整数でないと前記整数判別手段が判別した際に、該理想駆動パルス信号の前記単位時間当たりのパルス数を挟んだ前後 2つの近傍の整数である第 1近似パルス数及び第 2近似パルス数を割り出す近似パルス数割出手段と、前記第 1近似パルス数に第 1周期時間を乗じた値と前記第 2近似パルス数に第 2周期時間を乗じた値との合計が、前記理想パルス信号の前記単位時間当たりのパルス数に該単位時間を乗じた値に等しくなり、かつ、前記第 1周期時間及び前記第 2周期時間の合計が前記単位時間に等しくなるような、前記第 1周期時間及び第 2周期時間を割り出す周期時間割出手段とを有しており、前記理想駆動パルス信号の前記単位時間当たりのパルス数が整数でないと前記整数判別手段が判別した際に、前記目標流量値に対応して定めた周波数に対する前記駆動パルス信号の周波数の増減を、前記第 1周期時間に亘る前記第 1近似パルス数のパルス信号出力と、前記第 2周期時間に亘る前記第 2近似パルス数のパルス信号出力とを連続して実行させることで行う輸液用ポンプ装置。

7 . クレーム 6記載の輸液用ポンプ装置であって、前記近似パルス数割出手段が、前記理想駆動パルス信号の前記単位時間当たりのパルス数に最も近い整数を前記第 1近似パルス数及び前記第 2近似パルス数として各々割り出す輸液用ポンプ装