电源控制回路以及具有该电源控制回路的药液投放装置的制作方法

1.本发明涉及能够实现省电力的电源控制回路以及具有该电源控制回路的药液投放装置。


背景技术：

2.以往，已知将填充至药液容器内的药液向生物体投放的、如专利文献1所示的注射泵型的药液投放装置。注射泵型的药液投放装置具有电源、微型计算机和驱动装置，通过驱动装置使推杆一点点移动，由此能够在长时间内高精度地连续投放药液。
3.这种药液投放装置在工厂内制造之后，当在医院等内使用之前有时会在以年为单位的长时间内(例如几年)不接通电源地被冷藏保管。药液投放装置当在使用紧前导通电源开关，则形成了包括电池的电气闭路，能够投放药液。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2015－181869号公报


技术实现要素：

7.药液投放装置为了容易进行使用时的处理、和节约保管时的保管空间，而极限地进行小型化。因此，对于电源采用了小型的纽扣电池。另外，为了不因噪声而导致微型计算机破损，而对于微型计算机设有保护回路。
8.药液投放装置在冷藏保管中虽然插入有纽扣电池但没有导通电源开关，因此对微型计算机没有供给主电力。但是，在冷藏保管中，经由保护回路流动有漏电流，会消耗纽扣电池的电力。若冷藏保管的期间长，则纽扣电池的电池容量会因该漏电流而变少，当实际使用药液投放装置时，有可能会发生因容量不足而导致无法向使用者投放药液直到最后的事态。为了避免这种事态，虽然预测由漏电流导致的消耗并增大纽扣电池的容量即可，但这会成为药液投放装置的小型化和降低成本的妨碍，因此无法进行这种选择。
9.因此，本发明的目的为，提供能够实现省电力的电源控制回路以及具有该电源控制回路的药液投放装置。
10.用于实现上述目的的本发明的电源控制回路具有：对控制对象的动作进行控制的控制机构；向所述控制机构供给电力的电源部；将所述电源部与所述控制机构连接的电源开关；具有第1半导体开关的旁通回路，其能够绕过所述电源开关地保持所述电源部与所述控制机构之间的连接；和具有第2半导体开关的截断回路，其配置于所述旁通回路与所述控制机构之间，在所述第2半导体开关处于断开状态时，经由所述旁通回路在所述控制机构与所述电源部之间产生的漏电流由所述截断回路截断，当通过从所述控制机构输出的开关导通信号使所述第2半导体开关成为导通时，所述第1半导体开关成为导通，所述旁通回路实现所述电源开关的旁通而保持所述电源部与所述控制机构之间的连接。
11.用于实现上述目的的本发明的药液投放装置具有如下电源控制回路，该电源控制
回路具有：对控制对象的动作进行控制的控制机构；向所述控制机构供给电力的电源部；将所述电源部与所述控制机构连接的电源开关；具有第1半导体开关的旁通回路，其能够绕过所述电源开关地保持所述电源部与所述控制机构之间的连接；和具有第2半导体开关的截断回路，其配置于所述旁通回路与所述控制机构之间，在所述第2半导体开关处于断开状态时，经由所述旁通回路在所述控制机构与所述电源部之间产生的漏电流由所述截断回路截断，当通过从所述控制机构输出的开关导通信号使所述第2半导体开关成为导通时，所述第1半导体开关成为导通，所述旁通回路实现所述电源开关的旁通而保持所述电源部与所述控制机构之间的连接。
12.发明效果
13.根据本发明的电源控制回路以及具有该电源控制回路的药液投放装置，能够截断漏泄回路，因此能够实现接通电源前的保管时的省电力。另外，能够实现药液投放装置的小型化和降低成本。
附图说明
14.图1是药液投放系统的侧视图。
15.图2是示意表示药液投放系统的使用例的图。
16.图3是药液投放装置的概观立体图。
17.图4是外壳所具有的底座以及组装至底座上的各构成部件的概观立体图。
18.图5是表示推杆前进移动前的状态的药液投放装置的俯视图。
19.图6是表示推杆前进移动后的状态的药液投放装置的俯视图。
20.图7是控制部所具有的电源控制回路的框图。
21.图8是药液投放装置的动作流程图。
22.图9是用于电源控制回路的动作说明的图。
23.图10是以往的控制部所具有的电源控制回路的框图。
24.图11是用于以往的电源控制回路的动作说明的图。
具体实施方式
25.以下，一边参照添加的附图一边说明本发明的实施方式。此外，以下的记载并非限定专利技术方案所记载的技术范围和用语的意义。另外，附图的尺寸比例有时为了便于说明而被夸张，不同于实际的比例。
26.图1至图6是用于本实施方式的药液投放系统10、药液投放装置100以及投放器具200的说明的图。图1是药液投放系统的侧视图。图2是示意表示药液投放系统的使用例的图。图3是药液投放装置的概观立体图。图4是外壳所具有的底座以及组装至底座上的各构成部件的概观立体图。图5是表示推杆前进移动前的状态的药液投放装置的俯视图。图6是表示推杆前进移动后的状态的药液投放装置的俯视图。此外，各图中标注的箭头x表示药液投放装置100的“长边方向(药液容器110的长边方向)”，箭头y表示药液投放装置100的“宽度方向(进深方向)”，箭头z表示药液投放装置100的“高度方向”。
27.(药液投放系统)
28.药液投放系统10使用于将药液向生物体内投放。如图1所示，药液投放系统10具有
药液投放装置100和投放器具200。
29.如图2所示，药液投放装置100以及投放器具200作为贴附于使用者的体表面(皮肤)h来使用的贴片型而构成。供药液投放装置100以及投放器具200安装的使用者的身体的部位没有特别限定，但例如是腹部和大腿部。
30.药液投放系统10例如能够将药液投放装置100所具有的药液容器110内填充的药液(图示省略)通过基于后述的推杆130(参照图4)实现的按压作用在比较长的时间(例如几分钟至几小时程度)内持续向生物体内投放。此外，药液投放系统10也可以将药液间歇地向生物体内投放。
31.(药液投放装置)
32.如图3至图6所示，药液投放装置100具有：药液容器110，其具有供药液填充的筒型(barrel type)的主体部111；保持药液容器110的外壳120；将药液容器110内的药液推出的推杆130；使推杆130朝向药液容器110的顶端开口部前进的驱动机构140；探测推杆130的被检测部134并基于探测结果检测药液的送液完成的检测部150；和控制作为控制对象的驱动机构的动作的控制部160。
33.如图3以及图4所示，外壳120具有：在内部形成有收容空间128的箱型的外壳主体部120a；和收容于外壳主体部120a的收容空间128且相对于外壳主体部120a能够固定的底座(相当于“支承部”)127。
34.如图3所示，在外壳主体部120a的上表面123形成有能够从外壳120的外部视觉观察收容空间128内的窗部123a。窗部123a通过在外壳主体部120a的一部分设置透明或半透明的部分而形成。
35.在外壳主体部120a的长边方向上的基端侧，形成有用于将底座127向外壳主体部120a的收容空间128插入的基端开口部125。外壳主体部120a的基端开口部125在收容空间128内收容有底座127的状态下由盖部件(图示省略)封闭。
36.在外壳主体部120a的底面121设有能够粘贴于使用者的体表面h的片状的粘贴部(图示省略)。在将药液投放装置100安装至使用者之前的初始状态下，在粘贴部的粘贴面安装有能够剥离的保护片。
37.如图4所示，在底座127上保持有药液容器110、推杆130、驱动机构140、检测部150、控制部160、和电源部170。
38.药液容器110由所谓的预灌装型的药液容器构成。因此，药液预先填充至药液容器110的主体部111的内腔111a内。作为药液，例如能够举出蛋白质制剂、麻药性镇痛药、利尿药等。
39.在形成于药液容器110的顶端112的顶端开口部(排出口)，配置有用于防止药液泄漏的密封部件(图示省略)。如图3所示，药液容器110的顶端开口部以从外壳主体部120a向外部突出的方式配置。另外，在药液容器110中从外壳主体部120a突出的顶端部，安装有进行与后述的管240(参照图1)之间的连接的装配部115。
40.在药液容器110的主体部111的内腔111a插入有推杆130的主体部131(参照图4以及图5)。在推杆130的主体部131的顶端配置有能够与药液容器110的内壁滑动的垫圈135。垫圈135通过使垫圈135的外周部与药液容器110的主体部111的内周面液密地紧密接触，而将垫圈135的基端侧液密地密封。
41.本实施方式中，垫圈135构成为，在该垫圈135相对于药液容器110的顶端内壁112a
(参照图5)抵住的状态下，当推杆130前进时，能够在推杆130前进的方向(长边方向)上收缩。垫圈135例如能够由橡胶材料和弹性体等的柔软的树脂材料构成，使得能够如上所述地收缩。
42.如图5所示，垫圈135具有外径朝向顶端侧变小的倾斜形状。另外，垫圈135的形状形成为与药液容器110的顶端内壁112a的形状大致相同。
43.如图5所示，在推杆130的基端设有被检测部134。被检测部134利用于探测由药液投放装置100进行的药液的送液完成。
44.控制部160控制药液投放装置100的药液的送液动作。控制部160例如能够由安装有cpu、ram、rom等的公知的微型计算机(电子回路元件)构成。控制部160统筹地控制驱动机构140、检测部150、电源部170的动作。另外，控制部160具有用于在从药液投放装置100制造完至使用者使用为止的期间内使电源部170的电力的消耗为最小的电源控制回路。随后详细说明该电源控制回路。
45.如图5所示，检测部150配置于底座127。如图6所示，检测部150当推杆130所具有的被检测部134接触时，检测到药液投放装置100的送液完成。检测部150例如能够由当被检测部134接触时发送规定的电气信号的公知的接触型传感器构成。控制部160通过从检测部150接收电气信号而获得送液完成的信息。此外，检测部150只要当推杆130前进了规定量时能够检测推杆130的被检测部134的位置，则具体构成等就没有特别限定。
46.电源部170例如能够由公知的纽扣电池和电源稳定化回路等构成。药液投放装置100要求了小型化。因此，作为电源部170的电源而使用了尤其小型的构成。
47.如图4所示，驱动机构140具有：从电源部170接收驱动电流而产生旋转驱动力的电机141；具有传递电机141的旋转驱动力的齿轮等的减速机构143；和与减速机构143连接的滚珠丝杠147。
48.滚珠丝杠147与配置于推杆130的基端附近的基端连接部133连接。滚珠丝杠147将从减速机构143传递来的旋转运动转换为直线运动，使推杆130沿长边方向(x方向)前进。推杆130通过朝向药液容器110的顶端侧前进，而将药液从药液容器110的主体部111的内腔111a向管240(参照图1)推出。
49.(投放器具)
50.如图1以及图2所示，投放器具200构成为，能够与药液投放装置100连接。
51.投放器具200具有：连接器210；向生物体穿刺的针管220；穿刺部(插管外壳)230；管240；和辅助针管220向生物体的穿刺的穿刺辅助工具250。
52.连接器210构成为，经由固定于该连接器210的装配部215而能够与药液投放装置100连接。装配部215通过相对于设在向外壳120的外部突出的药液容器110的顶端112附近的装配部115(参照图4)外嵌而能够与药液投放装置100连接。
53.在装配部215的内部配置有能够将配置于药液容器110的顶端部的密封部件(图示省略)刺穿的连接用的针部(图示省略)。管240经由连接用的针部而与药液容器110的主体部111的内腔111a连通。
54.在穿刺部230的内部形成有将管240与针管220的内腔连通的流路(图示省略)。经由管240向穿刺部230输送的药液从形成于穿刺部230的内部的流路以及针管220通过而向生物体内投放。
55.当药液向使用者输送时，在穿刺部230安装有穿刺辅助工具250。穿刺辅助工具250保持导入针(内针)251。导入针251在将穿刺辅助工具250安装于穿刺部230的状态下从针管220的顶端突出。使用者在针管220内穿插有导入针251的状态下将针管220穿刺至生物体，由此能够防止针管220发生弯折等，同时将针管220刺入生物体。
56.穿刺辅助工具250在将针管220穿刺至生物体之后，从穿刺部230拆下。从穿刺部230拆下穿刺辅助工具250后，导入针251从针管220的内腔拔出。
57.在将针管220穿刺至生物体之后，拆下穿刺辅助工具250，在针管220留置于生物体内的状态下，穿刺部230留置于使用者的体表面h。在该状态下药液投放装置100的推杆130在药液容器110内前进，由此药液容器110内填充的药液经由管240以及穿刺部230的流路而向针管220的内腔输送。
58.导入针251例如能够由金属针构成。另外，针管220例如能够由树脂制的管状部件(插管)构成。
59.投放器具200与药液投放装置100同样地，作为贴附于使用者的体表面h来使用的贴片型而构成。在投放器具200的穿刺部230的接触面(底面)231设有能够与体表面h粘贴的片状的粘贴部(图示省略)。在将投放器具200安装于使用者之前的初始状态下，在粘贴部的粘贴面上安装有能够剥离的保护片。
60.以上是药液投放系统10、药液投放装置100以及投放器具200的概略构成。药液投放装置100在工厂内制造之后，在直到使用者使用之前的期间内被冷藏保管。在被冷藏保管的期间内，对于控制部160，没有从电源部170供给主电力。但是，如图11所示的以往的电源控制回路那样地，在存在有具有mosfet开关162且将电源开关161迂回的旁通回路的情况下，在微型计算机164与电源部170之间与主路径不同地形成有经由旁通回路的漏泄回路。因此，即使电源开关161为断开，在冷藏保管中电力也会持续消耗。另一方面，因为电源部170的电源由纽扣电池构成，所以对于控制部160从电源部170持续地供给有电力。电源部170由纽扣电池构成，因此在冷藏保管中必须使由控制部160消耗的电力为最小化。因此，控制部160具有如下那样的电源控制回路。
61.接着，参照图7至图11来说明控制部160所具有的电源控制回路的具体构成以及动作。图7是控制部所具有的电源控制回路的框图。图8是药液投放装置的动作流程图。图9是用于电源控制回路的动作说明的图。图10是以往的控制部所具有的电源控制回路的框图。图11是用于以往的电源控制回路的动作说明的图。
62.(电源控制回路的构成)
63.控制部160所具有的电源控制回路具有：电源开关(电源sw)161；形成旁通回路166的mosfet开关162；形成截断回路167的mosfet开关163；以及作为控制机构实现功能的微型计算机164。
64.电源开关161将向微型计算机164供给电力的电源部170与微型计算机164电连接。此外，电源开关161是仅在按下的期间内导通的瞬时动作型的按钮开关。
65.mosfet开关162是第1半导体开关，mosfet开关162由从mosfet开关163输出的导通信号导通，实现电源开关161的旁通。mosfet开关162在电源开关161导通之后实现电源开关161的旁通，保持电源开关161的导通状态。mosfet开关162形成了能够绕过电源开关161地保持电源部170与微型计算机164的连接的旁通回路166。
66.mosfet开关163是第2半导体开关，mosfet开关163由当电源开关161导通时从微型计算机164输出的导通信号而导通，向mosfet开关162输出导通信号。mosfet开关163由于没有使微型计算机164和mosfet开关162直接电连接，所以在电源施加前，将在微型计算机164与电源部170之间流动的漏电流截断。即，mosfet开关163形成了配置在旁通回路166与微型计算机164之间的截断回路167。
67.因此，在mosfet开关163处于断开状态时，经由旁通回路166在微型计算机164与电源部170之间产生的漏电流由截断回路167截断，当mosfet开关163由从微型计算机164输出的开关导通信号而成为导通时，mosfet开关162成为导通，旁通回路166实现电源开关161的旁通而保持电源部170与微型计算机164之间的连接。
68.mosfet开关163向mosfet开关162供给用于使mosfet开关162导通的旁通回路导通信号。因此，mosfet开关162由该旁通回路导通信号而导通。截断回路167具有供给用于使mosfet开关162导通的旁通回路导通信号的信号供给源。
69.旁通回路166具有：从电源开关161的上游分支并与mosfet开关162的上游连接的上游回路；从mosfet开关162的下游连接至所述电源开关161与所述电源部170之间的回路的下游回路；和用于向与截断回路167的mosfet开关163的下游连接的mosfet开关162输入旁通回路导通信号的第1输入回路。第1输入回路由图9的电阻r1、r2、电容c2等构成。此外，也可以省略电容c2。
70.截断回路167具有：与mosfet开关163的上游连接的信号供给源；用于将来自微型计算机164的开关导通信号向mosfet开关163输入的第2输入回路；和从该第2输入回路分支并连接至信号供给源与mosfet开关163之间的回路的分支回路。第2输入回路由图9的电阻r4、电容c1等构成。此外，也可以省略电容c1。
71.上述的信号供给源是供给用于使mosfet开关162导通的电压的电压供给回路，电压供给回路是从电源部170的下游与微型计算机164之间的回路分支的施加电源电压vdd的回路。
72.微型计算机164是具有用于控制作为控制对象的所述驱动机构140等的动作的程序的微型计算机，通过执行该程序来控制驱动机构140等的动作。
73.作为第1半导体开关以及第2半导体开关，例举了n型或p型的mosfet开关162、163，但作为第1半导体开关以及第2半导体开关，除了mosfet开关以外，只要是能够进行切换动作的半导体，也能够使用晶体管和晶闸管等。
74.(药液投放装置的动作)
75.接着，基于图8的动作流程图来说明药液投放装置的动作。
76.首先，当药液投放装置100在工厂被制造之后，在工厂，医院内被冷藏保管。并且，当医疗从业者使用时电源开关161被导通(s100)。电源开关161因为是瞬时动作型的按钮开关，所以仅在按下期间内导通。当电源开关161导通之后，如图7以及图9所示，从电源部170向微型计算机164供给电力，微型计算机164起动(s101)。当微型计算机164起动之后，微型计算机164向mosfet开关163输出导通信号(s102)。当微型计算机164输出导通信号之后，mosfet开关163导通(s103)。微型计算机164所输出的导通信号是指，若例如假设mosfet开关163是p型晶体管，则源极端子的电位(vdd)固定在fet的阈值电压以上，因此从微型计算机164对mosfet开关163的栅极端子施加超过阈值的电位。
77.接着，当mosfet开关163导通之后，mosfet开关163向mosfet开关162输出导通信号。mosfet开关163所输出的导通信号是指，若例如假设mosfet开关163是p型晶体管，则源极电位固定在vdd，因此向mosfet开关162的栅极端子施加电压vdd。因此，当mosfet开关163输出导通信号之后，mosfet开关162导通(s104)。当mosfet开关162导通之后，如图7所示，形成了相对于电源开关161旁通的旁通回路166(s105)。由此，即使在电源开关161成为断开之后，也从电源部170向微型计算机164供给电力。
78.当从电源部170向微型计算机164供给电力之后，微型计算机164读取并执行rom内存储的药液投放程序，使推杆130(参照图5以及图6)一点点移动，向被检测者投放药液(s106)。当药液的投放结束之后，微型计算机164结束药液投放程序的执行(s107)。
79.当药液投放程序的执行结束之后，微型计算机164向mosfet开关163输出断开信号(s108)。微型计算机164所输出的断开信号是指，若例如假设mosfet开关163是p型晶体管，则源极端子的电位(vdd)固定在fet的阈值电压以上，因此向mosfet开关163的栅极端子从微型计算机164施加低于阈值的电位。收到该断开信号则mosfet开关163断开(s109)。接着，因mosfet开关163断开而导致mosfet开关162断开(s110)。这样地，mosfet开关163将假设若没有mosfet开关163则会在电源施加前从用于保护微型计算机164不受噪声影响的保护回路165朝向电源部170流动的、如图示箭头所示的漏电流截断。具体地，如图9所示，mosfet开关163将想要从保护回路165的二极管d1通过电阻r1以及电阻r2朝向电源部170流动的漏电流截断。
80.如图10以及图11所示，在不具有mosfet开关163的以往的电源控制回路的情况下，形成了从形成微型计算机164的保护回路165的二极管d1经由电阻r1以及r2到达至电源部170的漏泄回路。虽然该漏电流是μa数量级的非常小的电流，但在药液投放装置100冷藏保存的期间内始终持续流动，因此导致了由电容量小的纽扣电池构成的电源部170的电力无谓消耗。在图9所示的本实施方式的电源控制回路中，通过设置mosfet开关163，使该漏泄回路不再形成。此外，虽然若使r1 r2的电阻值极端大，则能够缩小漏电流，但若增大这些电阻值，则会变得容易受到微小电流噪声的影响，因此不能使电阻值极端变大。因此，必须设置mosfet开关163。因此，在图9的电源控制回路的情况下，在电源接入之前mosfet开关162断开的期间内，即，在药液投放装置100被冷藏保存的期间内，mosfet开关163断开，阻碍漏泄回路的形成。由此，漏电流不会流动，因此不会无谓消耗电源部170的电力。
81.因此，根据本实施方式的电源控制回路以及具有该电源控制回路的药液投放装置100，能够由截断回路167将漏泄回路截断，因此能够实现保管时的省电力。由此，能够缩小电源部170的电容量，因此能够实现药液投放装置100的小型化和降低成本。
82.以上，通过实施方式说明了本发明的电源控制回路以及具有该电源控制回路的药液投放装置，但本发明不限定于所说明的各构成，基于技术方案的记载能够适当变更。
83.例如，图9所示的电源控制回路的回路构成不限于例举的回路构成，也能够采用本领域技术人员能够想到的其他的回路构成。另外，例举的回路构成是模拟回路构成，但也可以是数字回路构成。
84.附图标记说明
85.10
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药液投放系统，
86.100
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药液投放装置，
87.110
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药液容器，
88.111
ꢀꢀꢀꢀ
药液容器的主体部，
89.111a
ꢀꢀꢀ
药液容器的内腔，
90.112a
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药液容器的顶端内壁，
91.120
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外壳，
92.120a
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外壳主体部，
93.127
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底座，
94.128
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收容空间，
95.130
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推杆，
96.131
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推杆的主体部，
97.134
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被检测部，
98.135
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垫圈，
99.135a
ꢀꢀꢀ
推杆的顶端，
100.140
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驱动机构，
101.150
ꢀꢀꢀꢀ
检测部，
102.160
ꢀꢀꢀꢀ
控制部，
103.161
ꢀꢀꢀꢀ
电源开关，
104.162、163
ꢀꢀ
mosfet开关，
105.164
ꢀꢀꢀ
微型计算机，
106.165
ꢀꢀꢀꢀ
保护回路，
107.166
ꢀꢀꢀꢀ
旁通回路，
108.167
ꢀꢀꢀꢀ
截断回路，
109.170
ꢀꢀꢀꢀ
电源部，
110.h
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
体表面。