機能補完集積回路、集積回路システムおよびこれらを使用した医療機器
【課題】低コスト化が実現可能な機能補完集積回路、集積回路システムおよびこれらを使用した医療機器を提供する。
【解決手段】複数の医療機器１０のうち少なくとも一つに使用され、複数の医療機器１０にそれぞれ使用される共通のプロセッサ１００の一部の機能を補完する集積回路１１０であって、プロセッサからプロセッサの異常を示す異常監視信号を受信したとき補完する前記一部の機能を停止し医療機器を安全側に制御するプロセッサ監視部１１１、１１２、１１４と、集積回路の異常を検知させるための異常検知用信号をプロセッサに送信する異常検知用信号送信部１１８と、を有する。
【解決手段】複数の医療機器１０のうち少なくとも一つに使用され、複数の医療機器１０にそれぞれ使用される共通のプロセッサ１００の一部の機能を補完する集積回路１１０であって、プロセッサからプロセッサの異常を示す異常監視信号を受信したとき補完する前記一部の機能を停止し医療機器を安全側に制御するプロセッサ監視部１１１、１１２、１１４と、集積回路の異常を検知させるための異常検知用信号をプロセッサに送信する異常検知用信号送信部１１８と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能補完集積回路、集積回路システムおよびこれらを使用した医療機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療用機器の内部回路は、マイクロコンピュータやオペアンプといった電子部品を配線基板上にハイブリット実装して構成していた。
【０００３】
複数の部品を単一の集積回路に集積化（ワンチップ化）して部品の低コスト化を実現する技術としては下記文献（特許文献１）に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２１２０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来技術によりワンチップ化された集積回路は、一の機器用の専用部品としてカスタマイズされるため、使用する集積回路に要求される機能が異なる他の機器に実装される共通の部品として使用することができない。このため、複数の機器において部品を共通化することによるさらなる低コスト化を実現できないという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、医療機器用部品およびこれを使用した医療機器のさらなる低コスト化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る機能補完集積回路は、複数の医療機器のうち少なくとも一つに使用され、複数の医療機器にそれぞれ使用される共通のプロセッサの一部の機能を補完する集積回路であって、集積回路の異常を検知させるための異常検知用信号をプロセッサに送信する異常検知用信号送信部と、プロセッサからプロセッサの異常を示す異常監視信号を受信したとき補完する前記一部の機能を停止し医療機器を安全側に制御するプロセッサ監視部と、を有する。
【０００８】
また、本発明に係る集積回路システムは、複数の医療機器のうち少なくとも一つに使用され、複数の医療機器にそれぞれ使用される共通のプロセッサの一部の機能を補完する機能補完集積回路と、機能補完集積回路により前記一部の機能が補完される前記プロセッサと、を有するシステムであって、機能補完集積回路は、プロセッサからプロセッサの異常を示す異常監視信号を受信したとき補完する前記一部の機能を停止し医療機器を安全側に制御するプロセッサ監視部と、機能補完集積回路の異常を検知させるための異常検知用信号をプロセッサに送信する異常検知用信号送信部と、異常検知用信号に基づきプロセッサが機能補完集積回路の異常を検知したときプロセッサが送信する異常検知信号を受信する異常検知信号受信部と、異常検知信号受信部が異常検知信号を受信したとき、前記一部の機能を補完するために医療機器に供給される制御信号を遮断するために用いられる遮断制御信号を出力する遮断制御信号出力部と、を有し、プロセッサは、プロセッサの異常を示す異常監視信号を送信する異常監視信号送信部と、機能補完集積回路の異常を検知したとき、医療機器を安全側に制御する安全制御部と、を有する。
【０００９】
また、本発明に係る医療機器は、上記機能補完集積回路または上記集積回路システムを使用してなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る機能補完集積回路または集積回路システムによれば、複数の医療機器に使用されるプロセッサをカスタマイズして共通化するとともに高機能な機器についてはプロセッサの一部の機能を補完するカスタマイズされた機能補完集積回路をプロセッサと併用する。さらに、プロセッサと機能補完集積回路とに互いの異常を監視させるとともに異常発生時は医療機器を安全側に制御する。これにより、複数の医療機器の部品の共通化、部品数および部品サイズの低減、開発工数の低減、および、再設計リスクの低減が可能となるため医療機器のトータルコストの低減を実現することができる。また、医療機器の信頼性および安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る医療機器のうちシリンジポンプおよび輸液ポンプの機能ブロック図を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る医療機器のうち血糖計および血圧計の機能ブロック図を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る医療機器の構成要素のうちプロセッサ、ゲートアレイ、および、周辺機器の接続関係と、これらの周辺機器の制御信号のタイミングチャートとを示すブロック図である。
【図４】プロセッサが異常の場合の、本実施形態に係る医療機器の構成要素のうちプロセッサ、ゲートアレイ、および、周辺機器の接続関係と、周辺機器の制御信号のタイミングチャートとを示すブロック図である。
【図５】ゲートアレイが異常の場合の、本実施形態に係る医療機器の構成要素のうちプロセッサ、ゲートアレイ、および、周辺機器の接続関係と、周辺機器の制御信号のタイミングチャートとを示すブロック図である。
【図６】従来の医療機器の構成要素のプロセッサ、ディスクリート素子群、および、の接続関係を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る機能補完集積回路、集積回路システムおよびこれらを使用した医療機器について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る医療機器のうちシリンジポンプおよび輸液ポンプの機能ブロック図を示す図である。
【００１４】
図２は、本実施形態に係る医療機器のうち血糖計および血圧計の機能ブロック図を示す図である。
【００１５】
なお、図１、２において、医療機器の一部の機能ブロックを省略している。
【００１６】
シリンジポンプは、集中治療室（ＩＣＵ）などで患者への栄養補給や輸血、化学療法剤や麻酔薬といった薬液注入を高い精度で比較的長時間行なうことを主目的とした医療機器であり、その薬液流量制御が他の形式のポンプと比較して優れている。
【００１７】
輸液ポンプは、設定した一時間あたりの点滴量で、持続的に薬剤を投与する医療機器であり、例えば、手術後における患者に、正確に点滴をしたい時に使用される。
【００１８】
血圧計は、人間の血圧を測定する医療機器であり、血糖計は、人間の血糖値を測定する医療機器である。
【００１９】
図１、２に示すように、本実施形態に係る医療機器１０、１１には、同じプロセッサ１００がそれぞれ共通に使用される。
【００２０】
図１、２に示す医療機器１０、１１は、それぞれに備えられたセンサ１２０により検出された信号（以下、「検出信号」と称する）がプロセッサ１００に入力されると、検出信号はプロセッサ１００が有する増幅部１０１で増幅される。ここで、プロセッサ１００は増幅部１０１その他の要素を含むことができるが、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０２のみで構成し、増幅部１０１その他の要素は別チップで構成してもよい。
【００２１】
センサ１２０は、医療機器１０がシリンジポンプおよび輸液ポンプである場合は閉塞圧力センサが、医療機器１１が血圧計である場合は圧力センサおよびマイクが、医療機器１１が血糖計である場合は血糖センサが該当する。
【００２２】
プロセッサ１００が有するＣＰＵ１０２は、増幅された検出信号に基づいて演算を行い、検出結果を算出し、また、医療機器１０、１１の制御を行う。
【００２３】
センサ１２０による検出結果は、医療機器１０、１１に備えられたフラッシュメモリ１５０に記録され、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）１４０に表示されることができる。また、測定の完了を判断したときや異常を検出したときは、医療機器１０、１１に備えられたブザー１３０を鳴動し、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）１７０を点灯または点滅する制御をする。
【００２４】
医療機器１０がシリンジポンプおよび輸液ポンプである場合は、ポンプ（図示せず）を駆動するモータ１６０がセンサ１２０による検出結果に基づいて制御される。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態に係る医療機器１０であるシリンジポンプおよび輸液ポンプは、プロセッサ１００とともにゲートアレイ（機能補完集積回路）１１０が用いられる。
【００２６】
一般的に、シリンジポンプおよび輸液ポンプに用いるプロセッサ１００は、比較的演算処理能力が高く高機能であることが必要とされる。一方、血圧計および血糖計に用いるプロセッサ１００には、シリンジポンプおよび輸液ポンプに用いるプロセッサ１００ほど高機能である必要はない。このため、同じプロセッサ１００によって、上述した４つの医療機器１０、１１すべての機能を達成しようとすると、プロセッサ１００の機能をシリンジポンプおよび輸液ポンプに合わせざるを得ず、血圧計および血糖計に用いる場合には、プロセッサ１００はオーバースペックとなる。すなわち、プロセッサ１００のチップサイズの増大を招き、部品コストの低減を実現することが困難となる。
【００２７】
そこで、本実施形態においては、医療機器１０、１１に共通に用いられるプロセッサ１００は、血圧計および血糖計の機能を達成するのに十分な程度の、比較的低機能なものとする。そして、シリンジポンプおよび輸液ポンプにプロセッサ１００が用いられる場合には、プロセッサ１００とゲートアレイ１１０とを接続する。すなわち、例えば、モータ１６０やＬＣＤ１４０といったその制御に比較的高い演算処理能力を必要とする周辺機器の制御をゲートアレイ１１０に行なわせることでプロセッサ１００の機能をゲートアレイ１１０に補完させる。
【００２８】
プロセッサ１００とゲートアレイ１１０は互いに接続されることで高機能または複数の機能を実現する集積回路システムを構成する。
【００２９】
一方、図２に示すように、本実施形態に係る医療機器１１である血糖計および血圧計については、ゲートアレイ１１０は用いられない。
【００３０】
このように、本実施形態に係る医療機器１０、１１は、その機能に応じて、ゲートアレイ１１０を併用する。ゲートアレイ１１０は、プロセッサ１００の一部の機能を補完するように構成される。
【００３１】
ゲートアレイ１１０は、例えば、配線の変更によりカスタマイズする方式（例えば、アルミマスタスライス方式）のゲートアレイであってもよく、論理回路の書込みまたは再書込みによりプログラマブルにカスタマイズする方式のゲートアレイ（例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ））であってもよい。
【００３２】
このように、本実施形態に係る医療機器１０、１１によれば、複数の医療機器１０、１１に使用されるプロセッサ１００をカスタマイズして共通化するとともに高機能な機器についてはプロセッサの１００一部の機能を補完するカスタマイズされたゲートアレイ１１０をプロセッサ１００と併用する。これにより、複数の医療機器１０、１１の部品の共通化、部品数および部品サイズの低減、開発工数の低減、および、汎用品の生産中止による再設計リスクの低減が可能となるため医療機器１０、１１のトータルコストの低減を実現することができる。
【００３３】
また、本実施形態に係る医療機器１０、１１によれば、プラットフォーム集積回路１００の一部の構成要素の機能を比較的低い機能を有するように構成しても、該機能よりも高い機能が要求される測定装置にまで適用対象範囲を拡大することができる。このため、量産効果により、さらに部品コストを低減することができる。
【００３４】
なお、チップサイズ低減効果を向上させるために、プロセッサ１００およびゲートアレイ１１０はフルカスタムであるＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成してもよく、セミカスタムであるスタンダードセルで構成してもよい。
【００３５】
図３は、本発明の実施形態に係る医療機器の構成要素のうちプロセッサ、ゲートアレイ、および、周辺機器の接続関係と、これらの周辺機器の制御信号のタイミングチャートとを示すブロック図である。
【００３６】
図３に示す本実施形態に係る医療機器１０の構成要素は、シリンジポンプおよび輸液ポンプのフェイルセーフ機能に関する要素である。フェイルセーフ機能とは、医療機器１０において、異常が発生した場合、常に安全側に医療機器１０を制御する機能をいう。
【００３７】
プロセッサ１００は、ＷＤＴ（Ｗａｔｃｈ Ｄｏｇ Ｔｉｍｅｒ、異常監視信号送信部）１０３と、フェイルセーフ制御部（安全制御部、第２警報制御信号出力部）１０４と、シリアル通信部１０５とを有する。
【００３８】
ＷＤＴ１０３は、プロセッサ１００におけるプログラムの正常な実行状態を監視するためのタイマである。ＷＤＴ１０３は、プロセッサ１００が正常である場合はカウントアップ信号（パルス信号）を出力し、プロセッサ１００が異常である場合はカウントアップ信号を出力せず、一定の直流信号を出力する。ＷＤＴ１０３の出力信号を異常監視信号と称する。
【００３９】
フェイルセーフ制御部１０４は、ゲートアレイ１１０の異常時に、モータ１６０を停止させるための信号、ブザー１３０を鳴動させるための信号、および、ＬＥＤ１７０を点灯または点滅させる信号（以下、「フェイルセーフ制御信号」と称する）を出力する。フェイルセーフ制御部１０４は、ゲートアレイ１１０の異常時に、モータ１６０を停止させることで医療機器１０を安全側に制御する。
【００４０】
シリアル通信部１０５は、ゲートアレイ１１０のシリアル通信部１１８との間で、ゲートアレイ１１０の異常を検知するためのベリファイテスト用データの送受信を行なう。ベリファイテスト用データの送受信はシリアルデータで行なうが、パラレルデータで行なってもよい。シリアル通信部１０５は、ベリファイテストによりゲートアレイ１１０の異常を検知し、フェイルセーフ制御部１０４にゲートアレイ１１０の異常を通知するデータを送信する。ベリファイテストについては後述する。
【００４１】
ゲートアレイ１１０は、ＷＤＴ監視部（プロセッサ監視部）１１１、フェイルセーフ制御部（プロセッサ監視部、警報制御信号出力部、第１警報制御信号出力部）１１２、自己診断部（異常検知用信号送信部）１１３、スイッチ１１４、モータ制御部１１５、ブザー制御部１１６、ＬＥＤ制御部１１７、シリアル通信部（異常検知用信号送信部、異常検知信号受信部）１１８、遮断制御信号出力部１１９を有する。
【００４２】
ＷＤＴ監視部１１１は、ＷＤＴ１０３から異常監視信号を受信し、これによりプロセッサ１００の監視を行なう。また、異常監視信号に基づいてプロセッサ１００の異常を検知する。フェイルセーフ制御部１１２は、フェイルセーフ制御信号を出力する。プロセッサ１００の異常時は、フェイルセーフ制御部１１２が発生するフェイルセーフ制御信号をゲートアレイ１１０から出力させるようにスイッチ１１４を切り換える。なお、ゲートアレイ１１０のフェイルセーフ制御部１１２が発生するフェイルセーフ制御信号は、プロセッサ１００のフェイルセーフ制御部１０４が発生するフェイルセーフ制御信号と同様のものであってよい。
【００４３】
自己診断部１１３は、ゲートアレイ１１０の異常を自己で判断し、異常時は、ゲートアレイ１１０の異常をプロセッサ１００に検知させるための信号（異常検知用信号）をプロセッサ１００に対して送信する。例えば、自己診断部１１３は、内部の電源電圧が閾値より低下するという異常や、医療機器１０の停止キーが入力されているにもかかわらずモータ１６０の制御パルスが検出されるという異常を判断してもよい。
【００４４】
スイッチ１１４は、プロセッサ１００の正常時は、モータ制御部１１５、ブザー制御部１１６およびＬＥＤ制御部１１７が発生する周辺機器に対する通常の制御信号（以下、「通常制御信号」と称する）がゲートアレイ１１０から出力されるように、ＷＤＴ監視部１１１からの制御信号に基づいて入力信号が切り換えられている。図３に示すスイッチ１１４の切換状態はプロセッサ１００の正常時の状態を示す。
【００４５】
また、スイッチ１１４は、プロセッサ１００の異常時は、フェイルセーフ制御部１１２が発生するフェイルセーフ制御信号がゲートアレイ１１０から出力されるように、ＷＤＴ監視部１１１からの制御信号に基づいて入力信号を切り換える。
【００４６】
モータ制御部１１５は、モータ１６０を通常制御するための制御信号を出力する。ブザー制御部１１６は、ブザー１３０を鳴動させないための制御信号を出力し、ＬＥＤ制御部１１７はＬＥＤ１７０を点灯させないための制御信号を出力する。図３に示すモータ１６０、ブザー１３０、ＬＥＤ１７０の制御信号のタイミングチャートは、プロセッサ１００およびゲートアレイ１１０が共に正常である場合に各周辺機器に供給される各周辺機器の制御信号を示す。
【００４７】
シリアル通信部１１８は、ゲートアレイ１１０がプロセッサ１００とシリアル通信をするためのインタフェースであり、一時的に受信データを記憶させる記憶装置を有する。
【００４８】
プロセッサ１００（詳細には、プロセッサ１００のシリアル通信部１０５）は、シリアル通信部１１８に対しベリファイテストを行なうことでゲートアレイ１１０の異常を検知する。すなわち、プロセッサ１００はシリアル通信部１１８の記憶装置の任意のアドレスにデータを書き込んだ後、同一アドレスから書き込まれたデータを読み出し（ゲートアレイ１１０からプロセッサ１００に送信させ）、書き込んだデータと読み出したデータ（異常検知用信号）とを照合し、両者が一致しないことをもってゲートアレイ１１０の異常を検知する。ここで、プロセッサ１００は、ベリファイテストの結果、ベリファイエラーに限らず、ゲートアレイ１１０との通信不成立をもゲートアレイ１１０の異常として検出することができる。
【００４９】
さらに、プロセッサ１００は、ゲートアレイ１１０の自己診断部１１３からゲートアレイ１１０の異常を受信することで、ゲートアレイ１１０の異常を検知することができる。
【００５０】
プロセッサ１００は、ゲートアレイ１１０の異常を検出したときは、シリアル通信部１１８に対しゲートアレイ１１０をシャットダウンさせるための制御信号を送信する。プロセッサ１００から前記制御信号を受信したゲートアレイ１１０は、起動している自己の機能を停止する。そして、ゲートアレイ１１０からモータ１６０、ブザー１３０およびＬＥＤ１７０へ供給される通常制御信号を遮断するための制御信号（以下、「遮断制御信号」と称する）を遮断制御信号出力部１１９から出力する。
【００５１】
遮断制御信号は、開放電位の信号であってもよい。プルダウン抵抗器３１０を利用することで、スイッチ３００にＬｏレベル（例えば、接地電位）の信号を供給することができる。しかし、遮断制御信号は、これに限定されず、Ｌｏレベルの電圧信号であってもよい。
【００５２】
スイッチ３００は、ゲートアレイ１１０の正常時は、ゲートアレイ１００から出力される通常制御信号が周辺機器に供給されるように、遮断制御信号出力部１１９からの遮断制御信号（Ｌｏレベル）に基づいて入力信号が切り換えられている。図３に示すスイッチ３００の切換状態はゲートアレイ１００の正常時の状態を示す。
【００５３】
また、スイッチ３００は、ゲートアレイ１１０の異常時は、プロセッサ１０４のフェイルセーフ制御部１０４が発生するフェイルセーフ制御信号が周辺機器に供給されるように、遮断制御信号出力部１１９からの制御信号（Ｈｉレベル）に基づいて入力信号を切り換える。
【００５４】
モータ１６０、ブザー１３０、ＬＥＤ１７０の制御信号について説明する。
【００５５】
図３のタイミングチャートに示すように、プロセッサ１００、ゲートアレイ１１０共に正常の場合は、モータ１６０には、ゲートアレイ１１０から出力されるパルス状の通常の制御信号が入力される。また、正常時はブザー１３０を鳴動させず、ＬＥＤ１７０を点灯させないため、ブザー１３０およびＬＥＤ１７０にはこれらの周辺機器を鳴動および点灯させない制御信号がゲートアレイ１１０から入力される。例えば、接地電位の制御信号が入力される。
【００５６】
図４は、プロセッサ１００が異常の場合の本実施形態に係る医療機器１０の構成要素のうちプロセッサ１００、ゲートアレイ１１０、および、周辺機器の接続関係と、周辺機器の制御信号のタイミングチャートとを示すブロック図である。
【００５７】
図４に示すように、プロセッサ１００が異常でゲートアレイ１１０が正常の場合は、モータ１６０には、モータ１６０を停止させることで医療機器１０を安全側に制御するための信号がゲートアレイ１１０から入力される。例えば、接地電位の制御信号が入力される。異常時は異常を知らせるためにブザー１３０を鳴動させ、ＬＥＤ１７０を点灯させる。このため、ブザー１３０およびＬＥＤ１７０にはこれらの周辺機器を鳴動および点灯させる制御信号がゲートアレイ１１０から入力される。例えば、電圧パルスによる制御信号が入力される。
【００５８】
図５は、ゲートアレイ１１０が異常の場合の本実施形態に係る医療機器１０の構成要素のうちプロセッサ１００、ゲートアレイ１１０、および、周辺機器の接続関係と、周辺機器の制御信号のタイミングチャートとを示すブロック図である。
【００５９】
図５に示すように、ゲートアレイ１１０が異常でプロセッサ１００が正常の場合は、モータ１６０には、モータ１６０を停止させることで医療機器１０を安全側に制御するための信号がプロセッサ１００（詳細には、プロセッサ１００のフェイルセーフ制御部１０４）から入力される。例えば、接地電位の制御信号が入力される。異常時は異常を知らせるためにブザー１３０を鳴動させ、ＬＥＤ１７０を点灯させる。このため、ブザー１３０およびＬＥＤ１７０にはこれらの周辺機器を鳴動および点灯させる制御信号がプロセッサ１００から入力される。例えば、電圧パルスによる制御信号が入力される。
【００６０】
図６は、従来の医療機器６０の構成要素のうちプロセッサ６００、ディスクリート素子群６１０、モータ６６０、ブザー６３０、ＬＥＤ６７０の接続関係を示すブロック図である。
【００６１】
従来の医療機器６０は、汎用のプロセッサ６００を用い、汎用プロセッサ６００が直接モータ６６０、ブザー６３０およびＬＥＤ６７０を制御しているため、プロセッサ６００が機能的にも素子面積的にも冗長となる。また、プロセッサ６００の異常をＷＤＴ６０１の出力により監視し異常時に周辺機器を安全側に制御するための回路をディスクリート素子群６１０により構成するため、コストおよび実装面積の削減が困難である。
【００６２】
さらに、従来の医療機器６０は、プロセッサ６００の異常を監視しているが、ディスクリート素子群６１０の異常は監視していないため、ディスクリート素子群６１０の異常時には周辺機器を安全側に制御しない。
【００６３】
一方、本発明の実施形態に係る医療機器によれば、複数の医療機器に使用されるプロセッサをカスタマイズして共通化するとともに高機能な機器についてはプロセッサの一部の機能を補完するカスタマイズされたゲートアレイをプロセッサと併用する。これにより、複数の医療機器の部品の共通化、部品数および部品サイズの低減、開発工数の低減、および、再設計リスクの低減が可能となるため医療機器のトータルコストの低減を実現することができる。
【００６４】
また、本実施形態に係る医療機器によれば、プラットフォーム集積回路の一部の構成要素の機能を比較的低い機能を有するように構成しても、該機能よりも高い機能が要求される測定装置にまで適用対象範囲を拡大することができる。このため、量産効果により、さらに部品コストを低減することができる。
【００６５】
さらに、本実施形態に係る医療機器によれば、プロセッサとゲートアレイとに互いの異常を監視させるとともに異常発生時は異常がある集積回路による周辺機器の制御を遮断し、正常な集積回路により医療機器を安全側に制御する。これにより、医療機器の信頼性および安全性を向上させることができる。
【００６６】
以上、本発明の実施形態に係る機能補完集積回路、集積回路システムおよびこれらを使用した医療機器について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
【００６７】
例えば、上述した実施形態においては、集積回路を、シリンジポンプ、輸液ポンプ、血糖計および血圧計の４つの医療機器に共通に用いるものとして説明をしているが、これ以外の医療機器について共通に用いるものであってもよく、また、共通に用いる医療機器の数は限定されない。
【符号の説明】
【００６８】
１０、１１ 医療機器、
１００ プロセッサ、
１０１ 増幅部、
１０２ ＣＰＵ、
１０３ ＷＤＴ、
１０４ フェイルセーフ制御部、
１０５ シリアル通信部、
１１０ ゲートアレイ、
１１１ ＷＤＴ監視部、
１１２ フェイルセーフ制御部、
１１３ 自己診断部、
１１４ スイッチ、
１１５ モータ制御部、
１１６ ブザー制御部、
１１７ ＬＥＤ制御部、
１１８ シリアル通信部、
１１９ 遮断制御信号出力部、
１２０ センサ、
１３０ ブザー、
１４０ ＬＣＤ、
１５０ フラッシュメモリ、
１６０ モータ、
１７０ ＬＥＤ
３００ スイッチ、
３１０ プルダウン抵抗器。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能補完集積回路、集積回路システムおよびこれらを使用した医療機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療用機器の内部回路は、マイクロコンピュータやオペアンプといった電子部品を配線基板上にハイブリット実装して構成していた。
【０００３】
複数の部品を単一の集積回路に集積化（ワンチップ化）して部品の低コスト化を実現する技術としては下記文献（特許文献１）に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２１２０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来技術によりワンチップ化された集積回路は、一の機器用の専用部品としてカスタマイズされるため、使用する集積回路に要求される機能が異なる他の機器に実装される共通の部品として使用することができない。このため、複数の機器において部品を共通化することによるさらなる低コスト化を実現できないという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、医療機器用部品およびこれを使用した医療機器のさらなる低コスト化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る機能補完集積回路は、複数の医療機器のうち少なくとも一つに使用され、複数の医療機器にそれぞれ使用される共通のプロセッサの一部の機能を補完する集積回路であって、集積回路の異常を検知させるための異常検知用信号をプロセッサに送信する異常検知用信号送信部と、プロセッサからプロセッサの異常を示す異常監視信号を受信したとき補完する前記一部の機能を停止し医療機器を安全側に制御するプロセッサ監視部と、を有する。
【０００８】
また、本発明に係る集積回路システムは、複数の医療機器のうち少なくとも一つに使用され、複数の医療機器にそれぞれ使用される共通のプロセッサの一部の機能を補完する機能補完集積回路と、機能補完集積回路により前記一部の機能が補完される前記プロセッサと、を有するシステムであって、機能補完集積回路は、プロセッサからプロセッサの異常を示す異常監視信号を受信したとき補完する前記一部の機能を停止し医療機器を安全側に制御するプロセッサ監視部と、機能補完集積回路の異常を検知させるための異常検知用信号をプロセッサに送信する異常検知用信号送信部と、異常検知用信号に基づきプロセッサが機能補完集積回路の異常を検知したときプロセッサが送信する異常検知信号を受信する異常検知信号受信部と、異常検知信号受信部が異常検知信号を受信したとき、前記一部の機能を補完するために医療機器に供給される制御信号を遮断するために用いられる遮断制御信号を出力する遮断制御信号出力部と、を有し、プロセッサは、プロセッサの異常を示す異常監視信号を送信する異常監視信号送信部と、機能補完集積回路の異常を検知したとき、医療機器を安全側に制御する安全制御部と、を有する。
【０００９】
また、本発明に係る医療機器は、上記機能補完集積回路または上記集積回路システムを使用してなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る機能補完集積回路または集積回路システムによれば、複数の医療機器に使用されるプロセッサをカスタマイズして共通化するとともに高機能な機器についてはプロセッサの一部の機能を補完するカスタマイズされた機能補完集積回路をプロセッサと併用する。さらに、プロセッサと機能補完集積回路とに互いの異常を監視させるとともに異常発生時は医療機器を安全側に制御する。これにより、複数の医療機器の部品の共通化、部品数および部品サイズの低減、開発工数の低減、および、再設計リスクの低減が可能となるため医療機器のトータルコストの低減を実現することができる。また、医療機器の信頼性および安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る医療機器のうちシリンジポンプおよび輸液ポンプの機能ブロック図を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る医療機器のうち血糖計および血圧計の機能ブロック図を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る医療機器の構成要素のうちプロセッサ、ゲートアレイ、および、周辺機器の接続関係と、これらの周辺機器の制御信号のタイミングチャートとを示すブロック図である。
【図４】プロセッサが異常の場合の、本実施形態に係る医療機器の構成要素のうちプロセッサ、ゲートアレイ、および、周辺機器の接続関係と、周辺機器の制御信号のタイミングチャートとを示すブロック図である。
【図５】ゲートアレイが異常の場合の、本実施形態に係る医療機器の構成要素のうちプロセッサ、ゲートアレイ、および、周辺機器の接続関係と、周辺機器の制御信号のタイミングチャートとを示すブロック図である。
【図６】従来の医療機器の構成要素のプロセッサ、ディスクリート素子群、および、の接続関係を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る機能補完集積回路、集積回路システムおよびこれらを使用した医療機器について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る医療機器のうちシリンジポンプおよび輸液ポンプの機能ブロック図を示す図である。
【００１４】
図２は、本実施形態に係る医療機器のうち血糖計および血圧計の機能ブロック図を示す図である。
【００１５】
なお、図１、２において、医療機器の一部の機能ブロックを省略している。
【００１６】
シリンジポンプは、集中治療室（ＩＣＵ）などで患者への栄養補給や輸血、化学療法剤や麻酔薬といった薬液注入を高い精度で比較的長時間行なうことを主目的とした医療機器であり、その薬液流量制御が他の形式のポンプと比較して優れている。
【００１７】
輸液ポンプは、設定した一時間あたりの点滴量で、持続的に薬剤を投与する医療機器であり、例えば、手術後における患者に、正確に点滴をしたい時に使用される。
【００１８】
血圧計は、人間の血圧を測定する医療機器であり、血糖計は、人間の血糖値を測定する医療機器である。
【００１９】
図１、２に示すように、本実施形態に係る医療機器１０、１１には、同じプロセッサ１００がそれぞれ共通に使用される。
【００２０】
図１、２に示す医療機器１０、１１は、それぞれに備えられたセンサ１２０により検出された信号（以下、「検出信号」と称する）がプロセッサ１００に入力されると、検出信号はプロセッサ１００が有する増幅部１０１で増幅される。ここで、プロセッサ１００は増幅部１０１その他の要素を含むことができるが、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０２のみで構成し、増幅部１０１その他の要素は別チップで構成してもよい。
【００２１】
センサ１２０は、医療機器１０がシリンジポンプおよび輸液ポンプである場合は閉塞圧力センサが、医療機器１１が血圧計である場合は圧力センサおよびマイクが、医療機器１１が血糖計である場合は血糖センサが該当する。
【００２２】
プロセッサ１００が有するＣＰＵ１０２は、増幅された検出信号に基づいて演算を行い、検出結果を算出し、また、医療機器１０、１１の制御を行う。
【００２３】
センサ１２０による検出結果は、医療機器１０、１１に備えられたフラッシュメモリ１５０に記録され、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）１４０に表示されることができる。また、測定の完了を判断したときや異常を検出したときは、医療機器１０、１１に備えられたブザー１３０を鳴動し、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）１７０を点灯または点滅する制御をする。
【００２４】
医療機器１０がシリンジポンプおよび輸液ポンプである場合は、ポンプ（図示せず）を駆動するモータ１６０がセンサ１２０による検出結果に基づいて制御される。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態に係る医療機器１０であるシリンジポンプおよび輸液ポンプは、プロセッサ１００とともにゲートアレイ（機能補完集積回路）１１０が用いられる。
【００２６】
一般的に、シリンジポンプおよび輸液ポンプに用いるプロセッサ１００は、比較的演算処理能力が高く高機能であることが必要とされる。一方、血圧計および血糖計に用いるプロセッサ１００には、シリンジポンプおよび輸液ポンプに用いるプロセッサ１００ほど高機能である必要はない。このため、同じプロセッサ１００によって、上述した４つの医療機器１０、１１すべての機能を達成しようとすると、プロセッサ１００の機能をシリンジポンプおよび輸液ポンプに合わせざるを得ず、血圧計および血糖計に用いる場合には、プロセッサ１００はオーバースペックとなる。すなわち、プロセッサ１００のチップサイズの増大を招き、部品コストの低減を実現することが困難となる。
【００２７】
そこで、本実施形態においては、医療機器１０、１１に共通に用いられるプロセッサ１００は、血圧計および血糖計の機能を達成するのに十分な程度の、比較的低機能なものとする。そして、シリンジポンプおよび輸液ポンプにプロセッサ１００が用いられる場合には、プロセッサ１００とゲートアレイ１１０とを接続する。すなわち、例えば、モータ１６０やＬＣＤ１４０といったその制御に比較的高い演算処理能力を必要とする周辺機器の制御をゲートアレイ１１０に行なわせることでプロセッサ１００の機能をゲートアレイ１１０に補完させる。
【００２８】
プロセッサ１００とゲートアレイ１１０は互いに接続されることで高機能または複数の機能を実現する集積回路システムを構成する。
【００２９】
一方、図２に示すように、本実施形態に係る医療機器１１である血糖計および血圧計については、ゲートアレイ１１０は用いられない。
【００３０】
このように、本実施形態に係る医療機器１０、１１は、その機能に応じて、ゲートアレイ１１０を併用する。ゲートアレイ１１０は、プロセッサ１００の一部の機能を補完するように構成される。
【００３１】
ゲートアレイ１１０は、例えば、配線の変更によりカスタマイズする方式（例えば、アルミマスタスライス方式）のゲートアレイであってもよく、論理回路の書込みまたは再書込みによりプログラマブルにカスタマイズする方式のゲートアレイ（例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ））であってもよい。
【００３２】
このように、本実施形態に係る医療機器１０、１１によれば、複数の医療機器１０、１１に使用されるプロセッサ１００をカスタマイズして共通化するとともに高機能な機器についてはプロセッサの１００一部の機能を補完するカスタマイズされたゲートアレイ１１０をプロセッサ１００と併用する。これにより、複数の医療機器１０、１１の部品の共通化、部品数および部品サイズの低減、開発工数の低減、および、汎用品の生産中止による再設計リスクの低減が可能となるため医療機器１０、１１のトータルコストの低減を実現することができる。
【００３３】
また、本実施形態に係る医療機器１０、１１によれば、プラットフォーム集積回路１００の一部の構成要素の機能を比較的低い機能を有するように構成しても、該機能よりも高い機能が要求される測定装置にまで適用対象範囲を拡大することができる。このため、量産効果により、さらに部品コストを低減することができる。
【００３４】
なお、チップサイズ低減効果を向上させるために、プロセッサ１００およびゲートアレイ１１０はフルカスタムであるＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成してもよく、セミカスタムであるスタンダードセルで構成してもよい。
【００３５】
図３は、本発明の実施形態に係る医療機器の構成要素のうちプロセッサ、ゲートアレイ、および、周辺機器の接続関係と、これらの周辺機器の制御信号のタイミングチャートとを示すブロック図である。
【００３６】
図３に示す本実施形態に係る医療機器１０の構成要素は、シリンジポンプおよび輸液ポンプのフェイルセーフ機能に関する要素である。フェイルセーフ機能とは、医療機器１０において、異常が発生した場合、常に安全側に医療機器１０を制御する機能をいう。
【００３７】
プロセッサ１００は、ＷＤＴ（Ｗａｔｃｈ Ｄｏｇ Ｔｉｍｅｒ、異常監視信号送信部）１０３と、フェイルセーフ制御部（安全制御部、第２警報制御信号出力部）１０４と、シリアル通信部１０５とを有する。
【００３８】
ＷＤＴ１０３は、プロセッサ１００におけるプログラムの正常な実行状態を監視するためのタイマである。ＷＤＴ１０３は、プロセッサ１００が正常である場合はカウントアップ信号（パルス信号）を出力し、プロセッサ１００が異常である場合はカウントアップ信号を出力せず、一定の直流信号を出力する。ＷＤＴ１０３の出力信号を異常監視信号と称する。
【００３９】
フェイルセーフ制御部１０４は、ゲートアレイ１１０の異常時に、モータ１６０を停止させるための信号、ブザー１３０を鳴動させるための信号、および、ＬＥＤ１７０を点灯または点滅させる信号（以下、「フェイルセーフ制御信号」と称する）を出力する。フェイルセーフ制御部１０４は、ゲートアレイ１１０の異常時に、モータ１６０を停止させることで医療機器１０を安全側に制御する。
【００４０】
シリアル通信部１０５は、ゲートアレイ１１０のシリアル通信部１１８との間で、ゲートアレイ１１０の異常を検知するためのベリファイテスト用データの送受信を行なう。ベリファイテスト用データの送受信はシリアルデータで行なうが、パラレルデータで行なってもよい。シリアル通信部１０５は、ベリファイテストによりゲートアレイ１１０の異常を検知し、フェイルセーフ制御部１０４にゲートアレイ１１０の異常を通知するデータを送信する。ベリファイテストについては後述する。
【００４１】
ゲートアレイ１１０は、ＷＤＴ監視部（プロセッサ監視部）１１１、フェイルセーフ制御部（プロセッサ監視部、警報制御信号出力部、第１警報制御信号出力部）１１２、自己診断部（異常検知用信号送信部）１１３、スイッチ１１４、モータ制御部１１５、ブザー制御部１１６、ＬＥＤ制御部１１７、シリアル通信部（異常検知用信号送信部、異常検知信号受信部）１１８、遮断制御信号出力部１１９を有する。
【００４２】
ＷＤＴ監視部１１１は、ＷＤＴ１０３から異常監視信号を受信し、これによりプロセッサ１００の監視を行なう。また、異常監視信号に基づいてプロセッサ１００の異常を検知する。フェイルセーフ制御部１１２は、フェイルセーフ制御信号を出力する。プロセッサ１００の異常時は、フェイルセーフ制御部１１２が発生するフェイルセーフ制御信号をゲートアレイ１１０から出力させるようにスイッチ１１４を切り換える。なお、ゲートアレイ１１０のフェイルセーフ制御部１１２が発生するフェイルセーフ制御信号は、プロセッサ１００のフェイルセーフ制御部１０４が発生するフェイルセーフ制御信号と同様のものであってよい。
【００４３】
自己診断部１１３は、ゲートアレイ１１０の異常を自己で判断し、異常時は、ゲートアレイ１１０の異常をプロセッサ１００に検知させるための信号（異常検知用信号）をプロセッサ１００に対して送信する。例えば、自己診断部１１３は、内部の電源電圧が閾値より低下するという異常や、医療機器１０の停止キーが入力されているにもかかわらずモータ１６０の制御パルスが検出されるという異常を判断してもよい。
【００４４】
スイッチ１１４は、プロセッサ１００の正常時は、モータ制御部１１５、ブザー制御部１１６およびＬＥＤ制御部１１７が発生する周辺機器に対する通常の制御信号（以下、「通常制御信号」と称する）がゲートアレイ１１０から出力されるように、ＷＤＴ監視部１１１からの制御信号に基づいて入力信号が切り換えられている。図３に示すスイッチ１１４の切換状態はプロセッサ１００の正常時の状態を示す。
【００４５】
また、スイッチ１１４は、プロセッサ１００の異常時は、フェイルセーフ制御部１１２が発生するフェイルセーフ制御信号がゲートアレイ１１０から出力されるように、ＷＤＴ監視部１１１からの制御信号に基づいて入力信号を切り換える。
【００４６】
モータ制御部１１５は、モータ１６０を通常制御するための制御信号を出力する。ブザー制御部１１６は、ブザー１３０を鳴動させないための制御信号を出力し、ＬＥＤ制御部１１７はＬＥＤ１７０を点灯させないための制御信号を出力する。図３に示すモータ１６０、ブザー１３０、ＬＥＤ１７０の制御信号のタイミングチャートは、プロセッサ１００およびゲートアレイ１１０が共に正常である場合に各周辺機器に供給される各周辺機器の制御信号を示す。
【００４７】
シリアル通信部１１８は、ゲートアレイ１１０がプロセッサ１００とシリアル通信をするためのインタフェースであり、一時的に受信データを記憶させる記憶装置を有する。
【００４８】
プロセッサ１００（詳細には、プロセッサ１００のシリアル通信部１０５）は、シリアル通信部１１８に対しベリファイテストを行なうことでゲートアレイ１１０の異常を検知する。すなわち、プロセッサ１００はシリアル通信部１１８の記憶装置の任意のアドレスにデータを書き込んだ後、同一アドレスから書き込まれたデータを読み出し（ゲートアレイ１１０からプロセッサ１００に送信させ）、書き込んだデータと読み出したデータ（異常検知用信号）とを照合し、両者が一致しないことをもってゲートアレイ１１０の異常を検知する。ここで、プロセッサ１００は、ベリファイテストの結果、ベリファイエラーに限らず、ゲートアレイ１１０との通信不成立をもゲートアレイ１１０の異常として検出することができる。
【００４９】
さらに、プロセッサ１００は、ゲートアレイ１１０の自己診断部１１３からゲートアレイ１１０の異常を受信することで、ゲートアレイ１１０の異常を検知することができる。
【００５０】
プロセッサ１００は、ゲートアレイ１１０の異常を検出したときは、シリアル通信部１１８に対しゲートアレイ１１０をシャットダウンさせるための制御信号を送信する。プロセッサ１００から前記制御信号を受信したゲートアレイ１１０は、起動している自己の機能を停止する。そして、ゲートアレイ１１０からモータ１６０、ブザー１３０およびＬＥＤ１７０へ供給される通常制御信号を遮断するための制御信号（以下、「遮断制御信号」と称する）を遮断制御信号出力部１１９から出力する。
【００５１】
遮断制御信号は、開放電位の信号であってもよい。プルダウン抵抗器３１０を利用することで、スイッチ３００にＬｏレベル（例えば、接地電位）の信号を供給することができる。しかし、遮断制御信号は、これに限定されず、Ｌｏレベルの電圧信号であってもよい。
【００５２】
スイッチ３００は、ゲートアレイ１１０の正常時は、ゲートアレイ１００から出力される通常制御信号が周辺機器に供給されるように、遮断制御信号出力部１１９からの遮断制御信号（Ｌｏレベル）に基づいて入力信号が切り換えられている。図３に示すスイッチ３００の切換状態はゲートアレイ１００の正常時の状態を示す。
【００５３】
また、スイッチ３００は、ゲートアレイ１１０の異常時は、プロセッサ１０４のフェイルセーフ制御部１０４が発生するフェイルセーフ制御信号が周辺機器に供給されるように、遮断制御信号出力部１１９からの制御信号（Ｈｉレベル）に基づいて入力信号を切り換える。
【００５４】
モータ１６０、ブザー１３０、ＬＥＤ１７０の制御信号について説明する。
【００５５】
図３のタイミングチャートに示すように、プロセッサ１００、ゲートアレイ１１０共に正常の場合は、モータ１６０には、ゲートアレイ１１０から出力されるパルス状の通常の制御信号が入力される。また、正常時はブザー１３０を鳴動させず、ＬＥＤ１７０を点灯させないため、ブザー１３０およびＬＥＤ１７０にはこれらの周辺機器を鳴動および点灯させない制御信号がゲートアレイ１１０から入力される。例えば、接地電位の制御信号が入力される。
【００５６】
図４は、プロセッサ１００が異常の場合の本実施形態に係る医療機器１０の構成要素のうちプロセッサ１００、ゲートアレイ１１０、および、周辺機器の接続関係と、周辺機器の制御信号のタイミングチャートとを示すブロック図である。
【００５７】
図４に示すように、プロセッサ１００が異常でゲートアレイ１１０が正常の場合は、モータ１６０には、モータ１６０を停止させることで医療機器１０を安全側に制御するための信号がゲートアレイ１１０から入力される。例えば、接地電位の制御信号が入力される。異常時は異常を知らせるためにブザー１３０を鳴動させ、ＬＥＤ１７０を点灯させる。このため、ブザー１３０およびＬＥＤ１７０にはこれらの周辺機器を鳴動および点灯させる制御信号がゲートアレイ１１０から入力される。例えば、電圧パルスによる制御信号が入力される。
【００５８】
図５は、ゲートアレイ１１０が異常の場合の本実施形態に係る医療機器１０の構成要素のうちプロセッサ１００、ゲートアレイ１１０、および、周辺機器の接続関係と、周辺機器の制御信号のタイミングチャートとを示すブロック図である。
【００５９】
図５に示すように、ゲートアレイ１１０が異常でプロセッサ１００が正常の場合は、モータ１６０には、モータ１６０を停止させることで医療機器１０を安全側に制御するための信号がプロセッサ１００（詳細には、プロセッサ１００のフェイルセーフ制御部１０４）から入力される。例えば、接地電位の制御信号が入力される。異常時は異常を知らせるためにブザー１３０を鳴動させ、ＬＥＤ１７０を点灯させる。このため、ブザー１３０およびＬＥＤ１７０にはこれらの周辺機器を鳴動および点灯させる制御信号がプロセッサ１００から入力される。例えば、電圧パルスによる制御信号が入力される。
【００６０】
図６は、従来の医療機器６０の構成要素のうちプロセッサ６００、ディスクリート素子群６１０、モータ６６０、ブザー６３０、ＬＥＤ６７０の接続関係を示すブロック図である。
【００６１】
従来の医療機器６０は、汎用のプロセッサ６００を用い、汎用プロセッサ６００が直接モータ６６０、ブザー６３０およびＬＥＤ６７０を制御しているため、プロセッサ６００が機能的にも素子面積的にも冗長となる。また、プロセッサ６００の異常をＷＤＴ６０１の出力により監視し異常時に周辺機器を安全側に制御するための回路をディスクリート素子群６１０により構成するため、コストおよび実装面積の削減が困難である。
【００６２】
さらに、従来の医療機器６０は、プロセッサ６００の異常を監視しているが、ディスクリート素子群６１０の異常は監視していないため、ディスクリート素子群６１０の異常時には周辺機器を安全側に制御しない。
【００６３】
一方、本発明の実施形態に係る医療機器によれば、複数の医療機器に使用されるプロセッサをカスタマイズして共通化するとともに高機能な機器についてはプロセッサの一部の機能を補完するカスタマイズされたゲートアレイをプロセッサと併用する。これにより、複数の医療機器の部品の共通化、部品数および部品サイズの低減、開発工数の低減、および、再設計リスクの低減が可能となるため医療機器のトータルコストの低減を実現することができる。
【００６４】
また、本実施形態に係る医療機器によれば、プラットフォーム集積回路の一部の構成要素の機能を比較的低い機能を有するように構成しても、該機能よりも高い機能が要求される測定装置にまで適用対象範囲を拡大することができる。このため、量産効果により、さらに部品コストを低減することができる。
【００６５】
さらに、本実施形態に係る医療機器によれば、プロセッサとゲートアレイとに互いの異常を監視させるとともに異常発生時は異常がある集積回路による周辺機器の制御を遮断し、正常な集積回路により医療機器を安全側に制御する。これにより、医療機器の信頼性および安全性を向上させることができる。
【００６６】
以上、本発明の実施形態に係る機能補完集積回路、集積回路システムおよびこれらを使用した医療機器について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
【００６７】
例えば、上述した実施形態においては、集積回路を、シリンジポンプ、輸液ポンプ、血糖計および血圧計の４つの医療機器に共通に用いるものとして説明をしているが、これ以外の医療機器について共通に用いるものであってもよく、また、共通に用いる医療機器の数は限定されない。
【符号の説明】
【００６８】
１０、１１ 医療機器、
１００ プロセッサ、
１０１ 増幅部、
１０２ ＣＰＵ、
１０３ ＷＤＴ、
１０４ フェイルセーフ制御部、
１０５ シリアル通信部、
１１０ ゲートアレイ、
１１１ ＷＤＴ監視部、
１１２ フェイルセーフ制御部、
１１３ 自己診断部、
１１４ スイッチ、
１１５ モータ制御部、
１１６ ブザー制御部、
１１７ ＬＥＤ制御部、
１１８ シリアル通信部、
１１９ 遮断制御信号出力部、
１２０ センサ、
１３０ ブザー、
１４０ ＬＣＤ、
１５０ フラッシュメモリ、
１６０ モータ、
１７０ ＬＥＤ
３００ スイッチ、
３１０ プルダウン抵抗器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の医療機器のうち少なくとも一つに使用され、前記複数の医療機器にそれぞれ使用される共通のプロセッサの一部の機能を補完する集積回路であって、
前記集積回路の異常を検知させるための異常検知用信号を前記プロセッサに送信する異常検知用信号送信部と、
前記プロセッサから前記プロセッサの異常を示す異常監視信号を受信したとき補完する前記一部の機能を停止し前記医療機器を安全側に制御するプロセッサ監視部と、
を有することを特徴とする機能補完集積回路。
【請求項２】
前記異常検知用信号に基づき前記プロセッサが前記集積回路の異常を検知したとき前記プロセッサが送信する異常検知信号を受信する異常検知信号受信部と、
前記異常検知信号受信部が前記異常検知信号を受信したとき、前記一部の機能を補完するために前記医療機器に供給される制御信号を遮断するために用いられる遮断制御信号を出力する遮断制御信号出力部と、
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の機能補完集積回路。
【請求項３】
前記プロセッサ監視部が前記プロセッサの異常を示す異常監視信号を受信したとき、警報装置に警報を発生させる警報制御信号を出力する警報制御信号出力部をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の機能補完集積回路。
【請求項４】
前記複数の医療機器は、シリンジポンプ、輸液ポンプ、血糖計および血圧計であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の機能補完集積回路。
【請求項５】
前記集積回路はシリンジポンプまたは輸液ポンプに使用され、プロセッサ監視部は、シリンジポンプまたは輸液ポンプのポンプを停止させることで前記医療機器を安全側に制御することを特徴とする請求項４に記載の機能補完集積回路。
【請求項６】
複数の医療機器のうち少なくとも一つに使用され、前記複数の医療機器にそれぞれ使用される共通のプロセッサの一部の機能を補完する機能補完集積回路と、
前記機能補完集積回路により前記一部の機能が補完される前記プロセッサと、を有するシステムであって、
前記機能補完集積回路は、
前記プロセッサから前記プロセッサの異常を示す異常監視信号を受信したとき補完する前記一部の機能を停止し前記医療機器を安全側に制御するプロセッサ監視部と、
前記機能補完集積回路の異常を検知させるための異常検知用信号を前記プロセッサに送信する異常検知用信号送信部と、
前記異常検知用信号に基づき前記プロセッサが前記機能補完集積回路の異常を検知したとき前記プロセッサが送信する異常検知信号を受信する異常検知信号受信部と、
前記異常検知信号受信部が前記異常検知信号を受信したとき、前記一部の機能を補完するために前記医療機器に供給される制御信号を遮断するために用いられる遮断制御信号を出力する遮断制御信号出力部と、を有し、
前記プロセッサは、
前記プロセッサの異常を示す異常監視信号を送信する異常監視信号送信部と、
前記機能補完集積回路の異常を検知したとき、前記医療機器を安全側に制御する安全制御部と、
を有することを特徴とする集積回路システム。
【請求項７】
前記機能補完集積回路は、前記プロセッサ監視部が前記プロセッサの異常を示す異常監視信号を受信したとき、警報装置に警報を発生させる警報制御信号を出力する第１警報制御信号出力部をさらに有し、
前記プロセッサは、前記安全制御部が前記機能補完集積回路の異常を検知したとき、前記警報装置に警報を発生させる警報制御信号を出力する第２警報制御信号出力部をさらに有することを特徴とする請求項６に記載の集積回路システム。
【請求項８】
前記複数の医療機器は、シリンジポンプ、輸液ポンプ、血糖計および血圧計であることを特徴とする請求項６または７に記載の集積回路システム。
【請求項９】
前記集積回路はシリンジポンプまたは輸液ポンプに使用され、前記機能補完集積回路のプロセッサ監視部および前記プロセッサの安全制御部は、シリンジポンプまたは輸液ポンプのポンプを停止させることで前記医療機器を安全側に制御することを特徴とする請求項８に記載の集積回路システム。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の機能補完集積回路または請求項６〜９のいずれか１項に記載の集積回路システムを使用した医療機器。
【請求項１】
複数の医療機器のうち少なくとも一つに使用され、前記複数の医療機器にそれぞれ使用される共通のプロセッサの一部の機能を補完する集積回路であって、
前記集積回路の異常を検知させるための異常検知用信号を前記プロセッサに送信する異常検知用信号送信部と、
前記プロセッサから前記プロセッサの異常を示す異常監視信号を受信したとき補完する前記一部の機能を停止し前記医療機器を安全側に制御するプロセッサ監視部と、
を有することを特徴とする機能補完集積回路。
【請求項２】
前記異常検知用信号に基づき前記プロセッサが前記集積回路の異常を検知したとき前記プロセッサが送信する異常検知信号を受信する異常検知信号受信部と、
前記異常検知信号受信部が前記異常検知信号を受信したとき、前記一部の機能を補完するために前記医療機器に供給される制御信号を遮断するために用いられる遮断制御信号を出力する遮断制御信号出力部と、
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の機能補完集積回路。
【請求項３】
前記プロセッサ監視部が前記プロセッサの異常を示す異常監視信号を受信したとき、警報装置に警報を発生させる警報制御信号を出力する警報制御信号出力部をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の機能補完集積回路。
【請求項４】
前記複数の医療機器は、シリンジポンプ、輸液ポンプ、血糖計および血圧計であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の機能補完集積回路。
【請求項５】
前記集積回路はシリンジポンプまたは輸液ポンプに使用され、プロセッサ監視部は、シリンジポンプまたは輸液ポンプのポンプを停止させることで前記医療機器を安全側に制御することを特徴とする請求項４に記載の機能補完集積回路。
【請求項６】
複数の医療機器のうち少なくとも一つに使用され、前記複数の医療機器にそれぞれ使用される共通のプロセッサの一部の機能を補完する機能補完集積回路と、
前記機能補完集積回路により前記一部の機能が補完される前記プロセッサと、を有するシステムであって、
前記機能補完集積回路は、
前記プロセッサから前記プロセッサの異常を示す異常監視信号を受信したとき補完する前記一部の機能を停止し前記医療機器を安全側に制御するプロセッサ監視部と、
前記機能補完集積回路の異常を検知させるための異常検知用信号を前記プロセッサに送信する異常検知用信号送信部と、
前記異常検知用信号に基づき前記プロセッサが前記機能補完集積回路の異常を検知したとき前記プロセッサが送信する異常検知信号を受信する異常検知信号受信部と、
前記異常検知信号受信部が前記異常検知信号を受信したとき、前記一部の機能を補完するために前記医療機器に供給される制御信号を遮断するために用いられる遮断制御信号を出力する遮断制御信号出力部と、を有し、
前記プロセッサは、
前記プロセッサの異常を示す異常監視信号を送信する異常監視信号送信部と、
前記機能補完集積回路の異常を検知したとき、前記医療機器を安全側に制御する安全制御部と、
を有することを特徴とする集積回路システム。
【請求項７】
前記機能補完集積回路は、前記プロセッサ監視部が前記プロセッサの異常を示す異常監視信号を受信したとき、警報装置に警報を発生させる警報制御信号を出力する第１警報制御信号出力部をさらに有し、
前記プロセッサは、前記安全制御部が前記機能補完集積回路の異常を検知したとき、前記警報装置に警報を発生させる警報制御信号を出力する第２警報制御信号出力部をさらに有することを特徴とする請求項６に記載の集積回路システム。
【請求項８】
前記複数の医療機器は、シリンジポンプ、輸液ポンプ、血糖計および血圧計であることを特徴とする請求項６または７に記載の集積回路システム。
【請求項９】
前記集積回路はシリンジポンプまたは輸液ポンプに使用され、前記機能補完集積回路のプロセッサ監視部および前記プロセッサの安全制御部は、シリンジポンプまたは輸液ポンプのポンプを停止させることで前記医療機器を安全側に制御することを特徴とする請求項８に記載の集積回路システム。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の機能補完集積回路または請求項６〜９のいずれか１項に記載の集積回路システムを使用した医療機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１０９４０（Ｐ２０１２−１０９４０Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５０００６（Ｐ２０１０−１５０００６）
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（０００１０９５４３）テルモ株式会社 (2,232)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（０００１０９５４３）テルモ株式会社 (2,232)
【Ｆターム（参考）】
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