JP2001041164A - 輸液用ポンプの流量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 輸液用ポンプにおいて設定流量の広いレンジ
にわたっての精度よい流量制御を行う。 【解決手段】 コントローラ４において、輸液システム
の流量の範囲を複数の流量範囲に分割したレンジを設定
する。ＲＯＭ４４内に、モータ３１の基準回転数当たり
の液体の流量に相当する基本チューブデータと、各レン
ジに対応する補正式係数をテーブルとして記憶してお
く。ＣＰＵ４３により、パネルスイッチ４１から入力設
定された設定流量に対応するレンジを判定し、そのレン
ジの補正式係数をテーブルから読み出す。補正式係数と
補正式により基本チューブデータを補正して設定流量に
対応する補正したチューブデータを求める。補正したチ
ューブデータから設定流量に対応する設定回転数を求め
る。モータ３１の回転数が設定回転数になるように制御
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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に係り、該輸液用
ポンプの流量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば医療の分野で静脈注射により薬液
を定量投与する場合には、単位時間当たりの投与量が少
ないため、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が、人工透析器における血液
循環等の輸液量が多い液体の定量移送の場合には、点滴
筒レベルでは当然流量が追いつかないので、従来からロ
ーラポンプが多用されている。

【０００３】このローラポンプは、モータにより回転さ
れる円板の周縁部に等間隔で立設した枢軸にフリーロー
ラを枢支させ、このフリーローラの周面を円板の外方に
突出させると共に、フリー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、フリーローラと押え部
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。

【０００４】そして、モータの回転数と実測した流量か
ら、モータの基準回転数当たりの液体の流量に相当する
基準流量のデータ（チューブデータと称する）を求めて
おき、この基準流量のデータから、移送すべき液体の設
定流量に対応する設定回転数を求め、モータの回転数が
この設定回転数になるように、モータを駆動制御するよ
うにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した医
療の分野においては、特に、薬液や血液等の輸液に際し
て、目的の薬効を得たり、患者に負担がかからないよう
にする上で、液体の単位時間当たりの流量を高精度に保
つことが非常に重要となる。

【０００６】しかし、上記のような従来の流量制御によ
れば、移送すべき液体の設定流量が基準流量近辺である
ような限られた範囲の設定流量に対しては精度良く流量
を制御できるが、モータの回転能力のおよぶ設定流量の
広いレンジにわたっての精度良い流量制御が困難であっ
た。

【０００７】本発明は、設定流量の広いレンジにわたっ
ての精度よい流量制御を可能とする輸液用ポンプの流量
制御装置を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の輸液用ポンプ
の流量制御装置は、可撓性のチューブを可動圧搾部材に
より圧搾しつつ、モータにより該可動圧搾部材を前記チ
ューブに沿って移動させることで該チューブ内の液体を
移送させる輸液用ポンプに対して、前記モータの回転数
を制御することにより前記液体の流量を制御する輸液用
ポンプの流量制御装置において、移送すべき液体の設定
流量について複数のレンジが予め設定されるとともに、
各レンジ毎に該レンジに対応する回転数設定情報が記憶
されており、入力設定された設定流量に対応するレンジ
の前記回転数設定情報から、該設定流量に対応する設定
回転数を求め、前記モータを該設定回転数となるように
制御することを特徴とする。

【０００９】請求項２の輸液用ポンプの流量制御装置
は、請求項１の構成を備え、前記回転数設定情報が、前
記モータの予め決められた基準回転数当たりの液体の流
量に相当する基準流量を補正する補正式の情報と、前記
各レンジに対応する補正式係数とを含み、該補正式と該
補正式係数に基づいて設定流量に対応するレンジの補正
基準流量を求め、該補正基準流量と前記基準流量とから
前記設定回転数を求めることを特徴とする。

【００１０】なお、後述の実施形態では、この請求項２
に対応して、「基本チューブデータ」が「基準流量」に
相当し、「補正したチューブデータ」が「補正基準流
量」に相当する。

【００１１】請求項３の輸液用ポンプの流量制御装置
は、請求項２の構成を備え、前記補正式と前記補正式係
数が、各レンジ毎に前記設定流量と前記補正基準流量と
の線形関係を規定していることを特徴とする。

【００１２】請求項１の輸液用ポンプの流量制御装置に
よれば、設定流量について複数のレンジが予め設定され
るとともに、該レンジ毎に該レンジに対応する回転数設
定情報が記憶されている。そして、移送すべき液体の設
定流量が入力設定されると、この設定流量に対応するレ
ンジの回転数設定情報から、該設定流量に対応する設定
回転数が求められ、モータが該設定回転数となるように
制御される。すなわち、設定流量に応じた各レンジ毎に
モータが制御されるので、各レンジに応じた精度で流量
を制御できる。

【００１３】また、請求項２の輸液用ポンプの流量制御
装置によれば、請求項１と同様な作用効果が得られると
ともに、各レンジ毎にそのレンジ内で設定流量に応じた
補正基準流量が求められるのでさらに精度良く流量を制
御できる。

【００１４】また、請求項３の輸液用ポンプの流量制御
装置によれば、請求項２と同様な作用効果が得られると
ともに、補正基準流量を求める演算が簡単になる。

【００１５】なお、回転数設定情報は、請求項２のよう
に補正基準流量を求めるためのものに限らず、各レンジ
に対応する設定回転数を直接求めるような情報でもよ
い。例えば、設定流量と前記基準流量に対応する基準回
転数から、補正式と補正式係数により補正された基準回
転数を各レンジ毎に直接求めるようにしてもよい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明による輸液用ポンプ
の流量制御装置の一実施形態について図面に基づいて説
明する。

【００１７】図２は本発明が適用される輸液システムの
一実施形態を示す概略構成図であり、図２中引用符号１
で示す輸液システムは、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
キシブルチューブ２（可撓性のチューブに相当）と、こ
のフレキシブルチューブ２内の液体（図示せず）を定量
移送させるローラポンプ３（輸液用ポンプに相当）と、
このローラポンプ３のコントローラ４（流量制御装置に
相当）等を備えている。

【００１８】前記ローラポンプ３は、図３に拡大正面図
で示すとおり、内蔵されているモータ３１（図１参照）
により回転される駆動軸３１ａの先端に円板３２を連結
し、この円板３２の周縁部であって円板３２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３３
を立設して、各枢軸３３にフリーローラ３４（可動圧搾
部材に相当）を、その周面が円板３２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３４
の周面に跨って対向するように、円板３２と同心円上に
位置する円弧状の押え板３５を配設して形成されてい
る。

【００１９】このような構成のローラポンプ３は、円板
３２の回転方向における上流側にフレキシブルチューブ
２の一端側を配置し、円板３２の回転方向における下流
側に、フレキシブルチューブ２の他端側を配置して、押
え板３５の内周面と、この押え板３５に臨む円板３２の
複数のフリーローラ３４の周面との間に、前記フレキシ
ブルチューブ２を挟みつけた状態で使用される。

【００２０】そして、ローラポンプ３は、従来公知のも
のと同様に、上述した使用状態においてモータ３１を駆
動し円板３２を回転させることで、押え板３５に臨む隣
り合う２つのフリーローラ３４の間のフレキシブルチュ
ーブ２部分の内部の液体が、円板３２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２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３２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。

【００２１】尚、前記モータ３１により回転される駆動
軸３１ａの回転数は、モータ３１と同じく内蔵されてい
るエンコーダ３６（図１参照）から駆動軸３１ａの回転
数に応じた間隔で出力されるエンコーダパルスの形で、
コントローラ４に通知される。

【００２２】前記コントローラ４は、図２に示すよう
に、その前面に、テンキー等からなるパネルスイッチ４
１と、このパネルスイッチ４１により入力設定された設
定流量やローラポンプ３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４２を備えている。

【００２３】図１はコントローラ４の要部を示すブロッ
ク図である。コントローラ４は、ＣＰＵ４３、ＲＯＭ４
４、ＲＡＭ４５、バス４６からなるマイクロコンピュー
タを備えており、バス４６に対して、図示しないインタ
フェースを介してパネルスイッチ４１、表示部４２およ
びドライバ４７が接続されている。ＣＰＵ４３は、ＲＯ
Ｍ４４に格納された制御プログラムに基づいてＲＡＭ４
５のワーキングエリアを使用してコントローラ全体の制
御を行う。そして、パネルスイッチ４１による設定流量
の入力処理、表示部４２に対する設定流量の表示処理、
およびドライバ４７を介してモータ３１の駆動制御の処
理、判定および演算等の各種の処理を行う。

【００２４】ここで、輸液システム１は、フレキシブル
チューブ２、ローラポンプ３およびモータ３１の性能に
応じて決まる移送可能な単位時間当たりの流量の範囲が
決まっている。また、モータ３１の予め決められた基準
回転数当たりの液体の流量に相当する基準流量としての
基本チューブデータが求められており、この実施形態で
は基本チューブデータは８９．５［ｍＬ／１０回転］で
ある。

【００２５】コントローラ４には、輸液システム１の上
記流量の範囲を複数の流量範囲に分割したレンジが設定
されている。また、ＲＯＭ４４内には、前記基本チュー
ブデータ（Ｔｓ）が記憶されるとともに、各レンジに対
応する補正式係数（Ａ、Ｂ、Ｃ）のデータがテーブルと
して記憶されている。そして、コントローラ４は、パネ
ルスイッチ４１から入力設定された設定流量（Ｆ）に対
応するレンジを判定し、そのレンジの補正式係数（Ａ、
Ｂ、Ｃ）のデータをテーブルから読み出し、基本チュー
ブデータ（Ｔｓ）と共に次の補正式から、補正基準流量
としての補正したチューブデータ（Ｔｉ）を求める。

【００２６】

【数１】

【００２７】次表は、設定流量のレンジと補正式係数お
よび補正したチューブデータの演算結果の対応表であ
る。

【００２８】

【表１】

【００２９】前掲の補正式および上表から判るように、
この実施形態では、２０〜１００［ｍＬ／ｍｉｎ］未満
のレンジではその基本チューブデータが補正基準流量と
なり、また、１００〜１５０［ｍＬ／ｍｉｎ］未満のレ
ンジでは、実質的に一つの補正したチューブデータ「８
９．６［ｍＬ／１０回転］」が補正基準流量となってい
る。しかし、その他のレンジでは、式（１）により設定
流量（Ｆ）と線形な関係となる所定の範囲を持つ補正し
たチューブデータ（例えば、８９．６〜８９．７［ｍＬ
／１０回転］）が設定流量に応じた補正基準流量となっ
ている。

【００３０】なお、補正したチューブデータおよび設定
回転数の計算の具体例は以下のとおりである。例えば、
流量を３２５［ｍＬ／ｍｉｎ］に設定した場合、３００
〜３５０［ｍＬ／ｍｉｎ］未満のレンジに対応して、Ａ
＝０．１４、Ｂ＝−２４［ｍＬ／ｍｉｎ］、Ｃ＝２５
［ｍｉｎ／ｍＬ］の補正式係数が読み出され、９０．２
［ｍＬ／１０回］（小数二位以下切り捨て）の補正した
チューブデータが計算される。また、３２５［ｍＬ／ｍ
ｉｎ］／９０．２［ｍＬ／１０回］により、３６．０３
［回／ｍｉｎ］の設定回転数が求められる。

【００３１】以上のように、ＣＰＵ４３は、設定流量に
対応するレンジについて基準流量を求めると、この基準
流量に基づいて設定回転数を求め、モータ制御処理によ
り、エンコーダ３６の出力のフィードバックに基づいて
モータ３１の回転数を設定回転数となるように制御す
る。

【００３２】図４はＣＰＵ４３が実行する制御プログラ
ムの要部のフローチャートである。以下、同フローチャ
ートに基づいて実施形態の動作を説明する。電源の投入
により処理が開始されると、まず、ステップＳ１で各種
の初期設定を行い、次に、ステップＳ２でパネルスイッ
チ４１の操作の有無を判定し、操作がなければステップ
Ｓ８に進み、操作があればステップＳ３に進んで操作さ
れたスイッチに応じた処理を行う。パネルスイッチ４１
の操作が、設定流量入力の操作であれば、ステップＳ４
で、パネルスイッチ４１のテンキーおよびセットキー等
による数値入力の処理を制御して設定流量値の入力処理
を行い、ステップＳ５で、入力された設定流量値に対応
するレンジを判定するとともにそのレンジの補正式係数
を読み出す。そして、ステップＳ６で前掲の補正式に基
づいて、補正したチューブデータを計算し、ステップＳ
８に進む。

【００３３】一方、ステップＳ３で、パネルスイッチ４
１の操作が、その他の操作であれば、ステップＳ７で各
種操作に応じたその他の処理を行ってステップＳ８に進
む。なお、このステップＳ７のその他の処理では、例え
ばモータのスタートの操作であれば、補正したチューブ
データと現在設定されている設定流量から設定回転数を
求めて、モータ３１をスタートさせてモータ制御処理を
開始する処理を行う。あるいは、モータのストップの操
作であればモータ制御処理を終了（モータ停止）する処
理などの処理を行う。なお、モータのスタートの操作時
に設定流量が確定（設定入力）されていなければ、流量
入力の操作を促す等の処理を行って、モータはスタート
させないで処理を終了する。

【００３４】ステップＳ８では、電源オフ等による終了
指令が有るか否かを判定し、終了指令がなければステッ
プＳ２に戻り、終了指令があれば、処理を終了する。

【００３５】以上の処理により、モータ制御処理を開始
する前に、設定流量のレンジに応じた補正式係数に基づ
く補正したチューブデータにより、その設定流量に適し
た設定回転数が求められ、この設定回転数に応じてモー
タ３１が制御される。したがって、設定流量に応じて適
正な流量制御が行われる。

【００３６】なお、本実施形態では、補正式および補正
式係数により基本チューブデータを補正して、一旦、補
正したチューブデータを求め、この補正したチューブデ
ータから設定回転数を求めるようにしている。しかし、
これに限らず、例えば、設定流量値と回転数の関係を示
す所定の補正式、およびこれに対応する補正式係数を各
レンジ毎に記憶しておき、設定流量に対応するレンジに
応じて、設定流量値に対応する設定回転数を直接求める
ようにしてもよい。

【００３７】また、本実施形態では、コントローラ４が
ローラポンプ３のエンコーダ３６からのエンコーダパル
スを基に、モータ３１の回転数をフィードバック制御す
るものとしたが、そのようなフィードバック制御系を用
いずモータを回転させるローラポンプの流量調整を行う
場合にも、本発明は適用可能である。

【００３８】また、本実施形態では、円板３２の周縁部
に枢軸３３を介して枢支させた複数のフリーローラ３４
を、モータ３１による円板３２の回転により、押え板３
５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について説明したが、輸液用ポン
プの構成は、上述したローラポンプ３のようなものに限
らず、例えば、フリーローラ３４でなく棒状部材をフレ
キシブルチューブ２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。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の輸液用ポ
ンプの流量制御装置によれば、設定流量について複数の
レンジが予め設定されるとともに、該レンジ毎に該レン
ジに対応する回転数設定情報が記憶されている。そし
て、移送すべき液体の設定流量が入力設定されると、こ
の設定流量に対応するレンジの回転数設定情報から、該
設定流量に対応する設定回転数が求められ、モータが該
設定回転数となるように制御される。すなわち、設定流
量に応じた各レンジ毎にモータが制御されるので、各レ
ンジに応じた精度で流量を制御でき、設定流量の広いレ
ンジにわたっての精度よい流量制御が可能となる。

【００４０】また、請求項２の輸液用ポンプの流量制御
装置によれば、請求項１と同様な効果が得られるととも
に、各レンジ毎にそのレンジ内で設定流量に応じた補正
基準流量が求められるのでさらに精度良く流量を制御で
きる。

【００４１】さらに、請求項３の輸液用ポンプの流量制
御装置によれば、請求項２と同様な効果が得られるとと
もに、補正基準流量を求める演算が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態におけるコントローラの要部
を示すブロック図である。

【図２】本発明が適用される輸液システムの一実施形態
を示す概略構成図である。

【図３】実施形態におけるローラポンプの拡大正面図で
ある。

【図４】実施形態における制御プログラムの要部のフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

２ フレキシブルチューブ（チューブ） ３ ローラポンプ（輸液用ポンプ） ３１ モータ ３４ フリーローラ（可動圧搾部材） ４ コントローラ ４３ ＣＰＵ ４４ ＲＯＭ ４５ ＲＡＭ ４６ バス ４７ ドライバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 照久 埼玉県所沢市青葉台1311 株式会社鷺宮製 作所所沢事業所内 (72)発明者 須賀 直昭 埼玉県所沢市青葉台1311 株式会社鷺宮製 作所所沢事業所内 Ｆターム(参考） 3H044 AA01 BB08 CC21 DD18 DD45 3H077 AA07 CC04 CC10 DD02 EE05 EE16 FF34 FF42 4C077 AA01 AA05 AA11 AA25 BB10 DD01 DD07 EE01 EE02 JJ03 JJ04 JJ16 KK27

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可撓性のチューブを可動圧搾部材により
   圧搾しつつ、モータにより該可動圧搾部材を前記チュー
   ブに沿って移動させることで該チューブ内の液体を移送
   させる輸液用ポンプに対して、前記モータの回転数を制
   御することにより前記液体の流量を制御する輸液用ポン
   プの流量制御装置において、 移送すべき液体の設定流量について複数のレンジが予め
   設定されるとともに、各レンジ毎に該レンジに対応する
   回転数設定情報が記憶されており、 入力設定された設定流量に対応するレンジの前記回転数
   設定情報から、該設定流量に対応する設定回転数を求
   め、前記モータを該設定回転数となるように制御するこ
   とを特徴とする輸液用ポンプの流量制御装置。
2. 【請求項２】 前記回転数設定情報が、前記モータの予
   め決められた基準回転数当たりの液体の流量に相当する
   基準流量を補正する補正式の情報と、前記各レンジに対
   応する補正式係数とを含み、該補正式と該補正式係数に
   基づいて設定流量に対応するレンジの補正基準流量を求
   め、該補正基準流量と前記基準流量とから前記設定回転
   数を求めることを特徴とする請求項１記載の輸液用ポン
   プの流量制御装置。
3. 【請求項３】 前記補正式と前記補正式係数が、各レン
   ジ毎に前記設定流量と前記補正基準流量との線形関係を
   規定していることを特徴とする請求項２記載の輸液用ポ
   ンプの流量制御装置。