JP2016209055A - 液体供給装置および医療装置、並びに液体供給装置の故障診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】故障診断の信頼性を向上する。【解決手段】モーターを有する液体ポンプと、液体ポンプから液体噴射部に液体を流通させるための流路と、モーターの回転速度Ｎを検出する回転速度センサーと、流路における液体の流量Ｑを検出する流量センサーと、モーターへ回転速度指示値Ｔを出力する制御部と、を備える。制御部は、Ｔ、ＮおよびＱのうち２つの間で許容される対応関係を示す第１のテーブルデータと、Ｔ、ＮおよびＱのうち前記第１のテーブルデータとは組合せが異なる２つの間で許容される対応関係を示す第２のテーブルデータと、を記憶するメモリーと、Ｔ、Ｎおよび流量Ｑとを、第１のテーブルデータおよび第２のテーブルデータに照合することによって、モーター、流量センサーおよび回転速度センサーのうちの少なくとも１つの故障診断を行う故障診断部と、を備える。【選択図】図７

Description

本発明は、液体供給装置と、医療装置と、液体供給装置の故障診断方法とに関する。

医療装置として、液体を供給するポンプと、ポンプから供給された液体を噴射するハンドピース（噴射ユニット）と、ポンプからハンドピースへの液体供給経路を形成するチューブと、を備えるものが知られている（例えば特許文献１）。特許文献１によれば、チューブに気泡センサーを設け、液体に気泡が混入していることが気泡センサーによって検出されたときに警報を発する。

特開２０１０−７７９４８号公報

先行技術によれば、気泡センサーを用いることで、液体供給装置の不具合（異常）の一例としての気泡の混入を検出することができる。こうした液体供給装置において、不具合を検出するためのセンサー等に故障があった場合の対処を更に改善して、診断の信頼性を向上することが課題となっていた。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態は、液体を収容する液体収容部から、ノズルを有する液体噴射部に液体を供給するための液体供給装置である。この液体供給装置は、モーターを有する液体ポンプと、前記液体ポンプから前記液体噴射部に前記液体を流通させるための流路と、前記モーターの回転速度を検出する回転速度センサーと、前記流路における前記液体の流量を検出する流量センサーと、前記モーターへ回転速度指示値を出力する制御部と、を備えてよい。前記制御部は、前記回転速度指示値、前記回転速度、および前記流量のうち２つの間で許容される対応関係を示す第１のテーブルデータと、前記回転速度指示値、前記回転速度、および前記流量のうち前記第１のテーブルデータとは組合せが異なる２つの間で許容される対応関係を示す第２のテーブルデータと、を記憶するメモリーと、前記回転速度指示値、前記回転速度、および前記流量とを、前記第１のテーブルデータおよび前記第２のテーブルデータに照合することによって、前記モーター、前記流量センサー、および前記回転速度センサーのうちの少なくとも１つの故障診断を行う故障診断部と、を備えてよい。この形態の液体供給装置によれば、回転速度指示値と、回転速度と、流量とが、第１のテーブルデータおよび第２のテーブルデータに照合されることによって、モーター、流量センサー、および回転速度センサーのうちの少なくとも１つの故障診断が行われる。したがって、この形態の液体供給装置によれば、センサーやポンプの故障を診断することができるから、故障診断の信頼性を向上することができる。

（２）前記形態の液体供給装置において、前記第１のテーブルデータは、前記回転速度と前記回転速度指示値との間の許容される対応関係を示し、前記第２のテーブルデータは、前記回転速度と前記流量との間の許容される対応関係を示していてもよい。この形態の液体供給装置によれば、回転速度の故障をより信頼性よく診断することができる。

（３）前記形態の液体供給装置において、前記故障診断部は、前記回転速度指示値、前記回転速度、および前記流量が、前記第１のテーブルデータおよび前記第２のテーブルデータで許容される対応関係を満たしながら、前記流量が所定の閾値を下回った場合に、前記液体収容部から前記ノズルまでの間の流路に異常があると判定していてもよい。この形態の液体供給装置によれば、故障診断の信頼性の向上に加え、流路の異常を検出することができる。

（４）前記形態の液体供給装置において、前記故障診断部は、前記モーター、前記流量センサー、および前記回転速度センサーのそれぞれの故障診断を行うようにしてもよい。この形態の液体供給装置によれば、故障診断の信頼性をより向上することができる。

（５）本発明の他の形態は、医療装置である。医療装置は、液体を収容する液体収容部と、前記形態の液体供給装置と、前記液体供給装置から液体の供給を受ける液体噴射装置と、を備えてよい。この形態の医療装置は、前記形態の液体供給装置と同様に、センサーやポンプの故障を診断することができ、故障診断の信頼性を向上することができる。

（６）本発明の他の形態は、液体供給装置の故障診断方法である。液体供給装置の故障診断方法は、液体噴射部に液体を供給するための液体供給装置であって、モーターを有する液体ポンプと、前記液体ポンプから前記液体噴射部に前記液体を流通させるための流路と、前記モーターの回転速度を検出する回転速度センサーと、前記流路における前記液体の流量を検出する流量センサーと、前記モーターへ回転速度指示値を出力する制御部と、を備える液体供給装置の故障を診断してよい。この液体供給装置の故障診断方法は、前記回転速度指示値、前記回転速度、および前記流量のうち２つの間で許容される対応関係を示す第１のテーブルデータと、前記回転速度指示値、前記回転速度、および前記流量のうち前記第１のテーブルデータとは組合せが異なる２つの間で許容される対応関係を示す第２のテーブルデータとに、前記回転速度指示値、前記回転速度、および前記流路における液体の流量を照合することによって、前記モーター、前記流量センサー、および前記回転速度センサーのうちの少なくとも１つの故障診断を行ってよい。この形態の液体供給装置の故障診断方法は、前記形態の液体供給装置と同様に、センサーやポンプの故障を診断することができ、故障診断の信頼性を向上することができる。

（７）本発明の他の形態は、液体供給システムである。液体供給システムは、モーターを有する液体ポンプと、前記液体ポンプから液体噴射部に液体を流通させるための流路と、前記モーターの回転速度を検出する回転速度センサーと、前記流路における前記液体の流量を検出する流量センサーと、前記モーターへ回転速度指示値を出力する制御部と、を有する液体供給装置と、前記液体供給装置に接続可能なコンピューターであって、前記回転速度指示値、前記回転速度、および前記流量のうち２つの間で許容される対応関係を示す第１のテーブルデータと、前記回転速度指示値、前記回転速度、および前記流量のうち前記第１のテーブルデータとは組合せが異なる２つの間で許容される対応関係を示す第２のテーブルデータと、を記憶するコンピューターと、を備えてよい。前記コンピューターは、前記回転速度指示値、前記回転速度および前記流量を、前記第１のテーブルデータおよび前記第２のテーブルデータに照合することによって、前記モーター、前記流量センサー、および前記回転速度センサーのうちの少なくとも１つの故障診断を行ってよい。この形態の液体供給システムは、前記形態の液体供給装置と同様に、センサーやポンプの故障を診断することができ、故障診断の信頼性を向上することができる。

本発明は、種々の形態でも実現できる。例えば、液体供給装置の故障診断方法、この故障診断方法を実現するためのプログラム、このプログラムを記憶した記憶媒体等の形態で実現できる。

本発明の第１実施形態としての医療装置の構成を概略的に示す説明図である。 チューブポンプの構造を概念的に示す説明図である。 第１テーブルデータを説明するためのグラフである。 第２テーブルデータを説明するためのグラフである。 制御装置のＣＰＵによって実行される制御処理を示すフローチャートである。 図５のステップＳ１２０で実行されるプライミング処理の詳細を示すフローチャートである。 図５のステップＳ１６０で実行される液体噴射時故障診断処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態としての医療システムの構成を概略的に示す説明図である。

次に、本発明の実施形態を説明する。
Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．全体構成：
図１は、本発明の第１実施形態としての医療装置１０の構成を概略的に示す説明図である。医療装置１０は、医療機関において利用されるもので、患部に対して液体を噴射することによって、患部を切開または切除する機能を有する。医療装置１０は、ハンドピース２０と、液体供給部５０と、制御装置８０とを備える。

液体供給部５０は、ハンドピース２０に液体を供給するためのユニットであり、給水バッグ５１と、スパイク針５２と、第１〜第５コネクター５３ａ〜５３ｅと、第１〜第４給水チューブ５４ａ〜５４ｄと、ポンプチューブ５５と、フィルター５７とを備える。

給水バッグ５１は、透明な合成樹脂製であり、内部に液体（具体的には生理食塩水）が充填されている。スパイク針５２は、第１コネクター５３ａを介して、第１給水チューブ５４ａに接続されている。給水バッグ５１にスパイク針５２が刺されると、給水バッグ５１に充填された液体が第１給水チューブ５４ａに供給可能な状態になる。液体は、生理食塩水の代わりに、例えば純水や薬液など、生体組織に噴射されても有害でない他の液体であってもよい。

第１給水チューブ５４ａは、第２コネクター５３ｂを介して、チューブポンプ６０に接続されている。チューブポンプ６０は、第３コネクター５３ｃを介して、第２給水チューブ５４ｂに接続されている。

チューブポンプ６０は、ポンプチューブ５５内の液体を、第１給水チューブ５４ａ側から、第２給水チューブ５４ｂ側に送り出す。チューブポンプ６０は、制御装置８０からポンプ用ケーブル９１を介して受信した駆動信号によって駆動される。チューブポンプ６０の詳しい構成については、後述する。第２給水チューブ５４ｂの途中には、液体の流量を検出する流量センサー５６が設けられている。

第２給水チューブ５４ｂは、第４コネクター５３ｄを介して、第３給水チューブ５４ｃに接続されている。第３給水チューブ５４ｃにはフィルター５７が接続されている。フィルター５７は、液体に含まれる異物を捕集する。

第３給水チューブ５４ｃは、第５コネクター５３ｅを介して、第４給水チューブ５４ｄに接続されている。第４給水チューブ５４ｄは、ハンドピース２０に接続されている。第１〜第４給水チューブ５４ａ〜５４ｄは、ポリ塩化ビニルからなるチューブであり、弾性を有する。なお、第１〜第４給水チューブ５４ａ〜５４ｄは、シリコンや、熱可塑性エラストマーからなるようにしてもよい。

ハンドピース２０は、術者が手に持って操作する器具であり、液体噴射管２２と、脈動発生部２４と、筐体２６とを備える。脈動発生部２４には、液体供給部５０から第４給水チューブ５４ｄを介して液体が供給される。脈動発生部２４は、制御装置８０からアクチュエーター用ケーブル９２を介して駆動電圧が印加されると、供給された液体に対して脈動を付与する。脈動が付与された液体は、液体噴射管２２の先端のノズル２２ａから高速噴射される。術者は、ハンドピース２０から噴射される脈動が付与された液体を患者の患部である生体組織に当てることによって、例えば患部の切開または切除等の治療を行なう。以下では、脈動が付与された液体を、脈流またはパルス流とも呼ぶ。脈動が付与された液体とは、流量または流速が変動を伴った状態の液体であることを意味する。ここで言う変動は、流量または流速が０になる停止と噴射を繰り返す間欠噴射を含むが、液体の流量または流速が変動していればよいため、必ずしも間欠噴射である必要はない。

本実施形態では、脈動発生部２４は、ピエゾ素子（圧電素子）とダイアフラムとを備えた周知のものである。制御装置８０から印加される駆動電圧によってピエゾ素子を動作させて、ダイアフラムによって区画された液体室の容積を増減させることによって、液体室内の液体の圧力を変化させ、液体に脈動を付与する。チューブポンプ６０が本発明の一形態における「液体ポンプ」の下位概念であり、第２〜第４給水チューブ５４ｂ〜５４ｄが本発明の一形態における「流路」の下位概念であり、ハンドピース２０が本発明の一形態における「液体噴射部」の下位概念である。

制御装置８０は、医療装置１０の全体の動作を制御する装置であり、本実施形態では、ＣＰＵ、メモリー等を備えるマイクロコンピュータによって構成されている。制御装置８０には、術者が足で操作するフットスイッチ９４が接続されている。制御装置８０は、特に、チューブポンプ６０と、脈動発生部２４とを制御する。具体的には、制御装置８０は、フットスイッチ９４が踏まれている間、ポンプ用ケーブル９１とアクチュエーター用ケーブル９２とを介して駆動信号を送信する。ポンプ用ケーブル９１に含まれる信号線９１ａを介して送信された駆動信号は、チューブポンプ６０を駆動させる。チューブポンプ６０が駆動すると、ハンドピース２０への液体の供給が行われる。アクチュエーター用ケーブル９２を介して送信された駆動信号は、脈動発生部２４を駆動させる。脈動発生部２４が駆動すると、液体に脈動が付与される。よって、術者がフットスイッチ９４を踏んでいる間はパルス流が噴射され、術者がフットスイッチ９４を踏んでいない間はパルス流の噴射が停止する。

制御装置８０には、使用者が液体の噴射条件を設定するための噴射条件設定部９６が接続されている。噴射条件設定部９６は、流量設定ダイヤル９７と、印加電圧設定ダイヤル９８とを備える。

流量設定ダイヤル９７は、液体供給部５０がハンドピース２０へ供給する液体の流量（ｍｌ／ｍｉｎ）を術者（術者以外の使用者でも可）が設定するためのダイヤル式操作部である。印加電圧設定ダイヤル９８は、脈動発生部２４に送信する駆動信号の印加電圧（Ｖ）を術者（術者以外の使用者でも可）が設定するためのダイヤル式操作部である。

制御装置８０は、噴射条件設定部９６によって設定された液体の流量および印加電圧を受けて、チューブポンプ６０と脈動発生部２４とを制御することによって、ハンドピース２０からの液体の噴射を制御する。チューブポンプ６０の制御に関しては、制御装置８０は、噴射条件設定部９６によって設定された流量を実現するための回転速度指示値Ｔを、ポンプ用ケーブル９１の信号線９１ａ（図１）を介してモーター６８に出力する。詳しくは、制御装置８０のメモリーには、流量と回転速度指示値Ｔとの対応関係を規定したテーブルデータが予め格納されており、制御装置８０のＣＰＵは、このテーブルデータを参照して前記設定された流量に対応する回転速度指示値Ｔを取得し、その取得した回転速度指示値Ｔをモーター６８に出力する。

制御装置８０には、プライミングの実行を指示するためのプライミングスイッチ９９が接続されている。プライミングとは、液体噴射に先立ち、給水バッグ５１に充填された液体をハンドピース２０の液体噴射管２２まで充満させるセットアップ処理である。制御装置８０は、使用者によってプライミングスイッチ９９が押下されたのを受けて、プライミングを実行する。

Ａ−２．チューブポンプの構成：
図２は、チューブポンプ６０の構造を概念的に示す説明図である。図示するように、チューブポンプ６０は、ローラー（押圧部材）６２を備えるローター６１と、ステーター（案内部材）６５と、を備える。

ステーター６５は、円弧状の窪み６５ａを有する形状である。この窪み６５ａの壁面に沿って、図１で説明したポンプチューブ５５が配置されている。ポンプチューブ（以下、単に「チューブ」とも呼ぶ）５５は、シリコンや、フッ素ゴム、弾性樹脂などからなり、弾性を有する。

ローター６１の外周には、等間隔をあけて４個のローラー６２が配置されている。ローター６１は、モーター６８（図１）によって、回転軸６３を中心として回転される。このモーターが、ポンプ用ケーブル９１の信号線９１ａ（図１）を介して受信した駆動信号によって駆動される。各ローラー６２は、遊動輪である。各ローラー６２がチューブ５５を押し付けるように、ステーター６５に対するローター６１の位置が定められている。ローター６１がＲ方向に回転することで、各ローラー６２の位置も回転移動する。これによって、チューブ５５は、各ローラー６２で押し潰されながら順次しごかれる。この結果、チューブ５５内の液体が搬送される。なお、ローラー６２の数は４つに限る必要はなく、３つ、２つ、１つ、５つ等、他の数（１または複数）とすることができる。

図１に示すように、チューブポンプ６０には、回転速度センサー６９が内蔵されている。回転速度センサー６９は、モーター６８の単位時間当たりの回転数、すなわち回転速度Ｎを検出する。回転速度センサー６９は、ポンプ用ケーブル９１に含まれる信号線９１ｂを介して制御装置８０に接続されている。

Ａ−３．制御装置の構成：
制御装置８０は、メモリーに予め格納したコンピュータープログラムをＣＰＵによって実行することによって実現される機能としての故障診断部８０ａを備える。また、制御装置８０は、第１テーブルデータＴＢ１および第２テーブルデータＴＢ２をメモリーに予め格納している。故障診断部８０ａは、第１テーブルデータＴＢ１および第２テーブルデータＴＢ２を用いて、チューブポンプ６０に備えられたモーター６８と、チューブポンプ６０の下流側の第２給水チューブ５４ｂに備えられた流量センサー５６と、チューブポンプ６０に備えられた回転速度センサー６９との故障を診断する。

図３は、第１テーブルデータＴＢ１を説明するためのグラフである。第１テーブルデータＴＢ１は、回転速度センサー６９によって検出された回転速度Ｎと、制御装置８０からチューブポンプ６０へ送られる回転速度指示値Ｔとの間の許容される対応関係を示している。チューブポンプ６０が正常に動作している場合、回転速度Ｎと回転速度指示値Ｔとは、図３中の破線Ｌ１に示すように一致し、比例関係にある。チューブポンプ６０が故障している場合には、回転速度Ｎと回転速度指示値Ｔとの関係は、破線Ｌ１から逸脱する。

破線Ｌ１は、部品の組み立て精度や誤差等によってばらつく可能性があるため、本実施形態では、破線Ｌ１に幅を持たせて、下限のラインＬ１ｍｉｎと上限のラインＬ１ｍａｘを設定した。すなわち、下限ラインＬ１ｍｉｎ以上、かつ上限ラインＬ１ｍａｘ以下の範囲を許容範囲として、回転速度Ｎと回転速度指示値Ｔとから定まる動作点が許容範囲内に位置する場合（例えば、図中の動作点Ｐ１の場合）に、チューブポンプ６０が正常に動作しているものと診断する。一方、回転速度Ｎと回転速度指示値Ｔとから定まる動作点が許容範囲外、すなわち、下限Ｌ１ｍｉｎを下回った場合（例えば、図中の動作点Ｐ２の場合）、あるいは上限Ｌ１ｍａｘを上回った場合（例えば、動作点Ｐ３の場合）、チューブポンプ６０が正常に動作していない、すなわち故障しているものと診断する。

ここで言う、チューブポンプ６０の故障は、モーター６８と回転速度センサー６９の少なくとも一方が故障していること、すなわち、モーター６８が故障していること、回転速度センサー６９が故障していること、モーター６８と回転速度センサー６９の両方が故障していること、のいずれかに該当する。

図４は、第２テーブルデータＴＢ２を説明するためのグラフである。第２テーブルデータＴＢ２は、回転速度センサー６９によって検出された回転速度Ｎと、流量センサー５６によって検出された流量Ｑとの間の許容される対応関係を示している。チューブポンプ６０が正常に動作している場合、回転速度Ｎと流量Ｑとは、図３中の破線Ｌ２に示すように比例関係にある。チューブポンプ６０が故障している場合には、回転速度Ｎと流量Ｑとの関係は、破線Ｌ２から逸脱する。

破線Ｌ２は、部品の組み立て精度や誤差等によってばらつく可能性があるため、第１テーブルデータＴＢ１と同様に、破線Ｌ２に幅を持たせて、下限ラインＬ２ｍｉｎ以上、かつ上限ラインＬ２ｍａｘ以下の範囲を許容範囲とした。第１実施形態と同様に、回転速度Ｎと流量Ｑとから定まる動作点が、許容範囲内の場合には正常であるとし、許容範囲外の場合には故障であると診断する。診断の対象となるのは、流量センサー５６と回転速度センサー６９である。動作点が許容範囲外の場合には、流量センサー５６と回転速度センサー６９の少なくとも一方が故障しているものと診断する。すなわち、流量センサー５６が故障していること、回転速度センサー６９が故障していること、流量センサー５６と回転速度センサー６９の両方が故障していること、のいずれかに該当するか否かを診断する。

前述したように、医療装置１０は、プライミングスイッチ９９の押下を受けて、プライミングを行い、その後に、フットスイッチ９４の押下を受けて、液体噴射を行う。図３および図４に示すように、プライミングの際には、比較的高い回転速度（プライミング回転速度）Ｎ３でチューブポンプ６０を駆動し、液体噴射の際には、回転速度Ｎ１から回転速度Ｎ２までの範囲内でチューブポンプ６０を駆動する。回転速度Ｎ１〜Ｎ３の大小関係は、Ｎ１＜Ｎ２＜Ｎ３である。

制御装置８０は、上述した第１および第２テーブルデータＴＢ１，ＴＢ２を用いた故障診断処理を、プライミングの際と液体噴射を行っている際に行う。

Ａ−４．制御処理：
図５は、制御装置８０のＣＰＵによって実行される制御処理を示すフローチャートである。この制御処理は、医療装置１０の電源がオンされた後に実行開始される。処理が開始されると、ＣＰＵは、プライミングスイッチ９９が押下されたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ここで、押下されていないと判定されると、ＣＰＵは、ステップＳ１１０を繰り返し実行して、押下されるのを待つ。ステップＳ１１０でプライミングスイッチ９９が押下されたと判定されると、ＣＰＵは、プライミング処理を実行する（ステップＳ１２０）。プライミング処理の詳細については、後述する。

プライミング処理の実行後、フットスイッチ９４が押下されたか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ここで、押下されていないと判定されると、ＣＰＵは、ステップＳ１３０を繰り返し実行して、押下されるのを待つ。ステップＳ１３０でフットスイッチ９４が押下されたと判定されると、ＣＰＵは、脈動発生部２４のピエゾ素子とチューブポンプ６０とを駆動する（ステップＳ１４０）。チューブポンプ６０の駆動の際には、前述したようにメモリーに格納されたテーブルデータを利用して、噴射条件設定部９６によって設定された流量に対応する回転速度指示値Ｔをチューブポンプ６０のモーター６８に出力する。なお、この制御は、噴射条件設定部９６によって設定された流量を目標値とし、流量センサー５６から取得した流量Ｑが前記目標値に一致するようにフィードバック制御するようにしてもよい。

ステップＳ１４０の実行後、ＣＰＵは、フットスイッチ９４の押下が継続されているか終了したかを判定し（ステップＳ１５０）、継続されていると判定された場合には、ＣＰＵは、液体噴射時故障診断処理を実行する（ステップＳ１６０）。液体噴射時故障診断処理の詳細については、後述する。

ステップＳ１５０で、フットスイッチ９４の押下が終了したと判定された場合には、ＣＰＵは、脈動発生部２４のピエゾ素子とチューブポンプ６０との駆動を停止する（ステップＳ１７０）。その後、制御処理を終了する。

図６は、図５のステップＳ１２０で実行されるプライミング処理の詳細を示すフローチャートである。プライミング処理に移行すると、ＣＰＵは、チューブポンプ６０を、前述したプライミング回転速度Ｎ３で回転させる（ステップＳ２１０）。詳しくは、ＣＰＵは、プライミング回転速度Ｎ３の値を、回転速度指示値Ｔとしてモーター６８へ出力する。

次いで、ＣＰＵは、回転速度センサー６９によって検出され、制御装置８０に向けて出力された回転速度Ｎを受信し（ステップＳ２２０）、受信した回転速度Ｎがプライミング回転速度Ｎ３の許容範囲内か否かを判定する（ステップＳ２３０）。モーター６８と回転速度センサー６９の双方が正常に動作している場合には、回転速度Ｎはその許容範囲内に収まる。許容範囲の上下の幅は、実験的にあるいはシミュレーションによって予め定めたものである。

ステップＳ２３０において、回転速度Ｎが許容範囲内に収まらないと判定された場合には、ＣＰＵはモーター６８と回転速度センサー６９のうちの少なくとも一方が故障していると判断して、チューブポンプ６０を停止させる（ステップＳ２４０）。続いて、モーター６８と回転速度センサー６９のうち少なくとも一方が故障している旨を外部に報知する（ステップＳ２５０）。ステップＳ２４０におけるチューブポンプ６０の停止は、モーター６８を停止させることによって行う。ステップＳ２５０における報知は、噴射条件設定部９６等にモニターを設けて、モーター６８と回転速度センサー６９のうちの少なくとも一方が故障している旨のメッセージをモニターに表示させることによって行う。なお、図示しないスピーカーを使ってビープ音を出力したり、図示しない警告灯を点滅させたりして、異常である旨だけを報知し、故障のある可能性の箇所（ここでは、モーター６８と回転速度センサー６９）をメモリー等に記録するようにしてもよい。修理者は、メモリーに記録した内容を読み取ることで、故障のある可能性の箇所を知ることができる。ステップＳ２５０の実行後、異常ありとして制御処理を終了する。

ステップＳ２３０において、回転速度Ｎが許容範囲内に収まると判定された場合には、ステップＳ２６０に処理を進める。ステップＳ２６０では、ＣＰＵは、ステップＳ２１０でチューブポンプ６０を駆動させてから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間は、給水バッグ５１内の液体がハンドピース２０の液体噴射管２２の先端に到達するまでに要する時間であり、例えば９０秒である。ステップＳ２６０において所定時間が経過していないと判定された場合には、ステップＳ２２０に処理を戻してプライミングの処理を継続する。

ステップＳ２６０において所定時間が経過したと判定されると、液体がハンドピース２０の液体噴射管２２まで充満したとして、ＣＰＵは、流量センサー５６から出力された流量Ｑを受信し（ステップＳ２７０）、チューブポンプ６０を停止させる（ステップＳ２８０）。

次いで、ＣＰＵは、ステップＳ２７０において受信した流量Ｑが、第２テーブルデータＴＢ２（図４）に規定した許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２９０）。プライミング時には、ステップＳ２１０においてプライミング回転速度Ｎ３で駆動されるが、そのときの流量Ｑの許容範囲は、図４に示すように下限ラインＬ１から上限Ｌ１ｍａｘまでの範囲、すなわち、Ｑ３ｍｉｎからＱ３ｍａｘまでの範囲である。このため、ステップＳ２９０では、流量ＱがＱ３ｍｉｎからＱ３ｍａｘまでの範囲内であるか否かを判定する。

ステップＳ２９０で、流量ＱがＱ３ｍｉｎからＱ３ｍａｘまでの範囲内でないと判定された場合には、流量センサー５６が故障であると判断して、その旨を報知する（ステップＳ２９５）。図４の第２テーブルデータＴＢ２によれば、先に説明したように、流量センサー５６と回転速度センサー６９の少なくとも一方が故障していることを診断可能であるが、ステップＳ２３０において回転速度センサー６９は正常であると既に診断されていることから、ステップＳ２９５では、流量センサー５６が故障であると判断できる。報知の方法としては、ステップＳ２５０と同様に、モニターに表示させるようにしてもよいし、ビープ音を出力したり、警告灯を点滅させたりしてもよい。ステップＳ２９５の実行後、異常ありとして制御処理を終了する。

一方、ステップＳ２９０において流量ＱがＱ３ｍｉｎからＱ３ｍａｘまでの範囲内であると判定された場合には、プライミング処理を終了とする（正常終了）。正常終了すると、図５のステップＳ１２０を抜けて、ステップＳ１３０に処理を進める。

図７は、図５のステップＳ１６０で実行される液体噴射時故障診断処理の詳細を示すフローチャートである。液体噴射時故障診断処理に移行すると、ＣＰＵは、回転速度センサー６９から出力された回転速度Ｎを受信し（ステップＳ３１０）、ステップＳ１４０（図５）においてモーター６８へ指示される回転速度指示値Ｔを取得し（ステップＳ３２０）、流量センサー５６から出力された流量Ｑを受信する（ステップＳ３３０）。

続いて、ステップＳ３１０において受信した回転速度ＮとステップＳ３２０において取得された回転速度指示値Ｔとによって定まる動作点が、第１テーブルデータＴＢ１（図３）によって規定される許容範囲内および許容範囲外のいずれに該当するかを判定する（ステップＳ３４０）。ここで、許容範囲外であると判定された場合には、ステップＳ３１０において受信した回転速度ＮとステップＳ３３０において受信した流量Ｑとによって定まる動作点が、第２テーブルデータＴＢ２（図４）によって規定される許容範囲内および許容範囲外のいずれに該当するかを判定する（ステップＳ３５０）。

ステップＳ３５０で、許容範囲外に該当すると判定された場合には、ＣＰＵは、脈動発生部２４のピエゾ素子とチューブポンプ６０とを停止した上で（ステップＳ３５２）、回転速度センサー６９が故障である旨を報知する（ステップＳ３５４）。図３の第１テーブルデータＴＢ１によって許容範囲外と判定された場合、先に説明したように、モーター６８と回転速度センサー６９の少なくとも一方が故障している。図４の第２テーブルデータＴＢ２によって許容範囲外と判定された場合、先に説明したように、流量センサー５６と回転速度センサー６９の少なくとも一方が故障している。これらのことから、ステップＳ３４０で許容範囲外と判定され、且つ、ステップＳ３５０で許容範囲外と判定された場合には、回転速度センサー６９が故障であると判断できる。したがって、ステップＳ３５４では、回転速度センサー６９が故障である旨を報知する。報知の方法としては、ステップＳ２５０（図５）と同様に、モニターに表示させるようにしてもよいし、ビープ音を出力したり、警告灯を点滅させたりしてもよい。ステップＳ３５２の実行後、異常ありとして制御処理を終了する。

ステップＳ３５０で、許容範囲内に該当すると判定された場合には、流量センサー５６と回転速度センサー６９の両方が正常であると判断でき、ステップＳ３４０による診断結果に照らし合わせると、モーター６８が故障であると判断できる。したがって、ステップＳ３５０で、許容範囲内に該当すると判定された場合には、脈動発生部２４のピエゾ素子とチューブポンプ６０とを停止した上で（ステップＳ３５６）、モーター６８が故障である旨を報知する（ステップＳ３５８）。報知の方法としては、ステップＳ３５４と同様に、モニターに表示させるようにしてもよいし、ビープ音を出力したり、警告灯を点滅させたりしてもよい。ステップＳ３５８の実行後、異常ありとして制御処理を終了する。

ステップＳ３４０で、許容範囲内に該当すると判定された場合には、ステップＳ３１０において受信した回転速度ＮとステップＳ３３０において受信した流量Ｑとによって定まる動作点が、第２テーブルデータＴＢ２（図４）によって規定される許容範囲内および許容範囲外のいずれに該当するかを判定する（ステップＳ３６０）。

第２テーブルデータＴＢ２によって許容範囲外と判定された場合、先に説明したように、流量センサー５６と回転速度センサー６９の少なくとも一方が故障していると判断でき、ステップＳ３４０において許容範囲内であると判定されたことによって、モーター６８と回転速度センサー６９の両方が正常であると判断できることから、ステップＳ３６０で許容範囲外と判定された場合、流量センサー５６が故障であると判断できる。したがって、ステップＳ３６０で、許容範囲外に該当すると判定された場合には、脈動発生部２４のピエゾ素子とチューブポンプ６０とを停止した上で（ステップＳ３６２）、流量センサー５６が故障である旨を報知する（ステップＳ３６４）。報知の方法としては、ステップＳ３５４と同様に、モニターに表示させるようにしてもよいし、ビープ音を出力したり、警告灯を点滅させたりしてもよい。ステップＳ３６４の実行後、異常ありとして制御処理を終了する。

ステップＳ３６０で、許容範囲内に該当すると判定された場合には、ステップＳ３３０において受信した流量Ｑが、予め定められた閾値Ｑｓｔを下回るか否かを判定する（ステップＳ３７０）。ステップＳ３６０で、許容範囲内に該当すると判定された場合、ステップＳ３４０によって許容範囲内に該当すると判定されたことと併せて、モーター６８、回転速度センサー６９、および流量センサー５６の全てが正常であると判断できる。この状態で、ステップＳ３７０によって、流量Ｑが閾値Ｑｓｔを下回ったと判定された場合には、給水バッグ５１からノズル２２ａまでの間の流路において、流路の閉塞や、流路から液体が外部に漏れている液漏れ状態等の異常が発生していると判断できる。なお、流路の異常としては、流路の閉塞や気泡の混入、流路から外部への液漏れ等がある。

したがって、流量Ｑが閾値Ｑｓｔを下回ったと判断された場合には、脈動発生部２４のピエゾ素子とチューブポンプ６０とを停止した上で（ステップＳ３７２）、流路が異常状態にある旨を報知する（ステップＳ３７４）。報知の方法としては、ステップＳ３５４と同様に、モニターに表示させるようにしてもよいし、ビープ音を出力したり、警告灯を点滅させたりしてもよい。ステップＳ３７４の実行後、異常ありとして制御処理を終了する。

ステップＳ３７０で、流量Ｑが閾値Ｑｓｔ以上であると判定された場合には、液体噴射時故障診断処理を抜ける。

Ａ−５．実施形態の効果：
以上のように構成された本実施形態の医療装置１０によれば、プライミングの際に、モーター６８および回転速度センサー６９のうちの少なくとも１つに故障があるか否かの診断と、流量センサー５６に故障があるかの診断とを行うことができる。また、液体噴射の際には、モーター６８、流量センサー５６、および回転速度センサー６９のそれぞれに故障があるか否かの診断と、給水バッグ５１からノズル２２ａまでの間の流路が異常状態にあるか否かの診断とを行うことができる。したがって、この形態の液体供給装置によれば、故障診断の信頼性を向上することができる。

また、本実施形態の医療装置１０によれば、チューブポンプ６０よりも下流側の流路を形成する第２〜第４給水チューブ５４ｂ〜５４ｄのうちの最も上流側の第２給水チューブ５４ｂに流量センサー５６が設けられていることから、チューブポンプ６０よりも下流側における比較的長い経路の異常を診断することができる。

Ｂ．第２実施形態：
図８は、本発明の第２実施形態としての医療装置を含む医療システムの構成を概略的に示す説明図である。この医療システムは、第１実施形態の医療装置１０に対応する医療装置１１０と、サーバーＳＶと、医療装置１１０とサーバーＳＶとの間を接続するネットワークＮＴとを備える。ネットワークＮＴは、インターネットであってもよいし、専用回線であってもよい。医療装置１１０は、第１実施形態の医療装置１０と比較して、制御装置１８０の構成が相違する。制御装置１８０は、第１実施形態の制御装置８０と比較して、故障診断部８０ａ、第１テーブルデータＴＢ１、および第２テーブルデータＴＢ２を備えない点と、ネットワークＮＴに接続するための通信部１８０Ｘを備える点とが相違する。医療装置１１０における制御装置１８０以外の構成は、第１実施形態と同一である。同一の部分については、第１実施形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。

制御装置１８０の通信部１８０Ｘは、回転速度センサー６９（図１参照）から出力された回転速度Ｎと、チューブポンプ６０のモーター６８へ指示される回転速度指示値Ｔと、流量センサー５６（図１参照）から出力された流量Ｑとを、ネットワークＮＴを介してサーバーＳＶに送信する。サーバーＳＶは、ＣＰＵ、メモリー等を備えるコンピューターであり、第１実施形態における制御装置１８０が備える故障診断部８０ａ、第１テーブルデータＴＢ１、および第２テーブルデータＴＢ２を備える。

こうした構成の第２実施形態は、医療装置１１０を遠隔から監視、診断することができるという効果を備える。

Ｃ．変形例：
この発明は前記実施形態およびその変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。

・変形例１：
前記実施形態では、第１テーブルデータＴＢ１は回転速度Ｎと回転速度指示値Ｔとの間の許容される対応関係を示し、第２テーブルデータＴＢ２は、回転速度Ｎと流量Ｑとの間の許容される対応関係を示す構成とした。これに替えて、第１テーブルデータＴＢ１は回転速度Ｎと回転速度指示値Ｔとの間の許容される対応関係を示し、第２テーブルデータＴＢ２は回転速度指示値Ｔと流量Ｑとの間の許容される対応関係を示す構成としてもよい。また、第１テーブルデータＴＢ１は回転速度Ｎと流量Ｑとの間の許容される対応関係を示し、第２テーブルデータＴＢ２は回転速度指示値Ｔと流量Ｑとの間の許容される対応関係を示す構成としてもよい。要は、第１テーブルデータは回転速度指示値Ｔ、回転速度Ｎ、および流量Ｑの内から選択した２つの間で許容される対応関係を示す構成とし、第２テーブルデータは回転速度指示値Ｔ、回転速度Ｎ、および流量Ｑの内から選択した前記２つとは組合せが異なる２つの間で許容される対応関係を示す構成としたものであればよい。

・変形例２：
前記実施形態では、ハンドピース２０に備えられる脈動発生部２４を、ピエゾ素子とダイアフラムとからなる容積変更手段を備える構成としたが、これに換えて、ピエゾ素子以外の駆動源によって液体室の容積を変更する構成としてもよい。また、液体室内の液体内に気泡を発生させる気泡発生部を設けて、液体室内の液体の圧力を変化させる構成としてもよい。気泡発生部は、光メーザー、抵抗体ヒーター、セラミックヒーター、マイクロ波を照射する構成などでもよい。

・変形例３：
前記実施形態では、液体供給部はチューブポンプとしたが、これに換えて、ピストンポンプ、プランジャーポンプ等の他のタイプのポンプとしてもよい。

・変形例４：
本発明の医療装置の使用目的は、人間の治療でなくてもよい。例えば、人間を除く動物を治療してもよいし、研究や教育のために人体組織を切除してもよい。また、本発明のチューブポンプは、噴射した液体によって汚れを除去する洗浄装置に利用されてもよいし、噴射した液体によって線などを描く描画装置に利用されてもよい。

・変形例５：
前記実施形態では、流量センサー５６をチューブポンプ６０の下流側の第２給水チューブ５４ｂに配置した構成としたが、流量センサー５５を配置する場所はこれに限定されない。チューブポンプ６０の上流側の流路に配置してもよいし、第２給水チューブ５４ｂよりも下流側の流路に配置してもよい。流量センサー５５は、少なくとも給水バック５１（液体収容部）とノズル２２ａとの間の流路に配置される構成とすればよい。

・変形例６：
上記の実施形態においては、プライミングの際及び液体噴射を行っている際の双方で故障診断処理を行う構成としたが、いずれか一方の際に故障診断処理を行うこととしてもよい。すなわち、プライミング及び液体噴射を行っている際の少なくとも一方で故障診断処理を行うこととすればよい。また、プライミング及び液体噴射の際以外に、故障診断処理のみを単独で行うこととしてもよい。

・変形例７：
上記の実施形態においては、第１のテーブルデータ及び第２のテーブルデータの双方を用いて故障診断処理を行うこととしたが、いずれか一方のデータを用いて故障診断処理を行うこととしてもよい。つまり、第１のテーブルデータ及び第２のテーブルデータのうち少なくとも一方のデータを用いて故障診断処理を行う構成としてもよい。

・変形例８：
上記の実施形態においては、各センサーから出力された情報をＣＰＵが受信する構成としたが、各センサーから自動でＣＰＵに対して情報を出力する構成でもよいし、ＣＰＵから各センサーに対して情報の出力指示が出力され、それを受けて各センサーがＣＰＵに対して情報を出力する構成としてもよい。

・変形例９：
上記の実施形態においては、噴射条件設定部が流量設定ダイヤルを備える構成としたが、これに換えて、圧電素子の駆動周波数や電圧を設定するダイヤルを備える構成としてもよい。すなわち、直接に流量を指定する構成に換えて、圧電素子の駆動周波数や電圧に対応して流量を規定したテーブルを持っておくことで、流量の設定を間接的に行う構成とすることができる。

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…医療装置
２０…ハンドピース
２２…液体噴射管
２２ａ…ノズル
２４…脈動発生部
２６…筐体
５０…液体供給部
５１…給水バッグ
５２…スパイク針
５３ａ〜５３ｅ…第１〜第５コネクター
５４ａ〜５４ｄ…第１〜第４給水チューブ
５５…ポンプチューブ（チューブ）
５６…流量センサー
５７…フィルター
６０…チューブポンプ
６１…ローター
６２…ローラー
６３…回転軸
６５…ステーター
８０…制御装置
８０ａ…故障診断部
９１…ポンプ用ケーブル
９２…アクチュエーター用ケーブル
９４…フットスイッチ
９６…噴射条件設定部
９７…流量設定ダイヤル
９８…印加電圧設定ダイヤル
９９…プライミングスイッチ
１１０…医療装置 Ｎ…回転速度
Ｎ３…プライミング回転速度
Ｑ…流量
Ｑｓｔ…閾値
Ｔ…回転速度指示値
ＴＢ１…第１テーブルデータ
ＴＢ２…第２テーブルデータ
ＮＴ…ネットワークＮＴ
ＳＶ…サーバー

Claims (7)

1. 液体を収容する液体収容部から、ノズルを有する液体噴射部に液体を供給するための液体供給装置であって、
   モーターを有する液体ポンプと、
   前記液体ポンプから前記液体噴射部に前記液体を流通させるための流路と、
   前記モーターの回転速度を検出する回転速度センサーと、
   前記流路における前記液体の流量を検出する流量センサーと、
   前記モーターへ回転速度指示値を出力する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記回転速度指示値、前記回転速度、および前記流量のうち２つの間で許容される対応関係を示す第１のテーブルデータと、前記回転速度指示値、前記回転速度、および前記流量のうち前記第１のテーブルデータとは組合せが異なる２つの間で許容される対応関係を示す第２のテーブルデータと、を記憶するメモリーと、
   前記回転速度指示値、前記回転速度、および前記流量を、前記第１のテーブルデータおよび前記第２のテーブルデータに照合することによって、前記モーター、前記流量センサー、および前記回転速度センサーのうちの少なくとも１つの故障診断を行う故障診断部と、
   を備える液体供給装置。
2. 請求項１に記載の液体供給装置であって、
   前記第１のテーブルデータは、前記回転速度と前記回転速度指示値との間の許容される対応関係を示し、
   前記第２のテーブルデータは、前記回転速度と前記流量との間の許容される対応関係を示す、液体供給装置。
3. 請求項２に記載の液体供給装置であって、
   前記故障診断部は、
   前記回転速度指示値、前記回転速度、および前記流量が、前記第１のテーブルデータおよび前記第２のテーブルデータで許容される対応関係を満たしながら、前記流量が所定の閾値を下回った場合に、前記液体収容部から前記ノズルまでの間の流路に異常があると判定する、液体供給装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の液体供給装置であって、
   前記故障診断部は、前記モーター、前記流量センサー、および前記回転速度センサーのそれぞれの故障診断を行う、液体供給装置。
5. 医療装置であって、
   液体を収容する液体収容部と、
   請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の液体供給装置と、
   前記液体供給装置から液体の供給を受ける液体噴射装置と、
   を備える、医療装置。
6. 液体噴射部に液体を供給するための液体供給装置であって、モーターを有する液体ポンプと、前記液体ポンプから前記液体噴射部に前記液体を流通させるための流路と、前記モーターの回転速度を検出する回転速度センサーと、前記流路における前記液体の流量を検出する流量センサーと、前記モーターへ回転速度指示値を出力する制御部と、を備える液体供給装置の故障を診断する方法であって、
   前記回転速度指示値、前記回転速度、および前記流量のうち２つの間で許容される対応関係を示す第１のテーブルデータと、前記回転速度指示値、前記回転速度、および前記流量のうち前記第１のテーブルデータとは組合せが異なる２つの間で許容される対応関係を示す第２のテーブルデータとに、前記回転速度指示値、前記回転速度、および前記流路における液体の流量を照合することによって、前記モーター、前記流量センサー、および前記回転速度センサーのうちの少なくとも１つの故障診断を行う、液体供給装置の故障診断方法。
7. モーターを有する液体ポンプと、前記液体ポンプから液体噴射部に液体を流通させるための流路と、前記モーターの回転速度を検出する回転速度センサーと、前記流路における前記液体の流量を検出する流量センサーと、前記モーターへ回転速度指示値を出力する制御部と、を有する液体供給装置と、
   前記液体供給装置に接続可能なコンピューターであって、前記回転速度指示値、前記回転速度、および前記流量のうち２つの間で許容される対応関係を示す第１のテーブルデータと、前記回転速度指示値、前記回転速度、および前記流量のうち前記第１のテーブルデータとは組合せが異なる２つの間で許容される対応関係を示す第２のテーブルデータと、を記憶するコンピューターと、を備え、
   前記コンピューターは、
   前記回転速度指示値、前記回転速度および前記流量を、前記第１のテーブルデータおよび前記第２のテーブルデータに照合することによって、前記モーター、前記流量センサー、および前記回転速度センサーのうちの少なくとも１つの故障診断を行う、液体供給システム。

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