JP2011115573A - 監視装置及び監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】監視装置の構造の複雑化を招くことなく、液体の患者への投与時において、液切れ、導管の閉塞等による投与の中断、及び液体の流量が正常範囲にあるか否かを的確に得ることができるようにする。
【解決手段】容器内の液体を、導管１０４及び点滴筒１０２を介して患者に投与する際に液体の投与状況を監視する監視装置は、点滴筒１０２の液滴生成部１１８に設けられた点滴筒電極１１と、点滴筒１０２よりも上流側の導管１０４に設けられた導管電極１０とを備えている。導管電極１０に電圧を印加することで液滴生成部１１８で生成される液滴を仮想電極にする。点滴筒電極１０の電圧の変化を検出する。検出した電圧の変化に基づいて、液滴の生成状態及び／又は液切れであるか否かを得るように構成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば医療現場における輸液治療等を監視するための監視装置及び監視方法に関するものである。

医療現場や介護現場においては、輸液、輸血、経腸栄養剤の投与等が行われている。これら液体を患者に投与する際には、正常に投与されているか否かを監視する必要がある。その監視項目としては、例えば、液切れとなっていないか、導管の閉塞等によって投与が中断していないか、液体の流量が正常範囲内であるか等である。これら監視項目を医療従事者が目視で監視しようとすると、多大な労力を要するとともに、人為的な監視ミスが起こる虞れがある。

このような医療現場における問題の解決を図るために、従来より、例えば輸液治療を監視するための装置が知られている。特許文献１の装置は、患者に投与する液体が収容された容器に電極を取り付けておき、容器内の液面の位置が電極位置よりも下がった場合に、そのことを高周波インピーダンスの変化により検出して警報を発するように構成されている。

また、特許文献２〜４の装置は、一対の電極により平行平板コンデンサを構成し、これら電極間に導管を配置して、導管内の液体の有無によって変化するキャパシタンスを検出するように構成されている。

また、特許文献５の装置は、平行平板コンデンサを構成する一対の電極間に点滴筒を配置し、液体の滴下によって変化するキャパシタンスを検出するように構成されている。

また、特許文献６の装置は、点滴筒に発光素子と受光素子とからなる検出部を設け、点滴筒内に液体が滴下しているか否かを光学的に検出するように構成されている。

また、特許文献７の装置は、特許文献６と同様な光学的検出部を、点滴筒以外に、上流側の導管にも設けることにより、導管内の液体の有無も検出するように構成されている。

特開昭６１−１４１３７４号公報 特開平４−２８２１６６号公報 特開平７−１９４６９９号公報 登録実用新案第３００２５６２号公報 特表２００４−５１３７１０号公報 特開２００２−１１０９５号公報 特開２００４−１４７８７０号公報

ところが、特許文献１の装置では、容器に電極を取り付けておくものなので、容器内の液体が所定量以下となったか否かを検出することはできるが、容器よりも下流側の状態、即ち、導管の閉塞等による投与の中断や、液体の流量が正常範囲内にあるか否かを検出できない。

また、特許文献２〜４の装置では、平行平板コンデンサを構成する一対の電極間に導管を配置しておくものなので、導管内の液体の有無は得ることができるものの、例えば、導管内に液体が存在していても、それが導管の閉塞等によって流れていない場合や、液体の流量が正常範囲内にあるか否かは検出できない。

また、特許文献５の装置では、平行平板コンデンサを構成する一対の電極間に点滴筒を配置しておくものなので、液体の滴下状態は検出できるものの、例えば、液体の滴下が停止したときに、それが導管の閉塞によるものか、液切れによるものかは得ることができない。

また、特許文献６の装置では、光学的検出部を点滴筒に設けただけなので、特許文献５の装置と同様に、導管の閉塞や液切れ等は得ることができない。

つまり、患者に液体を投与する場合には、液切れ、導管の閉塞等による投与の中断、及び液体の流量が正常範囲にあるか否かを的確に得る必要があるが、特許文献１〜６の各装置を用いた場合には、各装置単独では、それら全てを的確に得ることができない。よって、各装置とは別にセンサを併用したり、複数の装置を組み合わせたりしなければならず、装置が複雑化してしまう。

また、特許文献７の装置については、光学的検出部を点滴筒と、導管との２箇所に設けなければならず、装置の複雑化を招く。

さらに、特許文献６、７の装置は、光学的検出部を設けているので、点滴筒や導管の周囲における照明の光や日差しの影響を受けてしまい、誤検出したり、検出不能になったりする場合が起こり得る。よって、常に的確な検出が困難であると考えられる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、監視装置の構造の複雑化を招くことなく、液体の患者への投与時において、液切れ、導管の閉塞等による投与の中断や、液体の流量が正常範囲にあるか否かを的確に得ることができるようにすることにある。

第１の発明は、容器内の液体を、導管及び点滴筒を介して患者に投与する際に液体の投与状況を監視する監視装置において、上記点滴筒における液滴が生成される液滴生成部に取り付けられる第１電極と、上記点滴筒よりも上流側の導管ないし上記容器に取り付けられる第２電極と、上記第２電極に電圧を印加することで上記液滴生成部で生成される液滴を仮想電極とし、上記第１電極の電圧の変化を検出する検出部とを備え、上記検出部は、検出した電圧の変化に基づいて、液滴の生成状態及び／又は液切れであるか否かを得るように構成されていることを特徴とするものである。

すなわち、点滴筒の液滴生成部で生成される液滴は徐々に大きくなって所定の大きさになった瞬間落下する。この液滴を仮想電極としているので、少なくとも仮想電極と第１電極とのキャパシタンスが液滴の大きさ及びその有無によって異なる。これが第１電極の電圧の変化として検出部で検出されることになる。

従って、液滴が生成され続けていれば、略一定の周期で少なくともインピーダンスが変化して検出電圧が変化するので、液体の投与が継続されていることになる。しかも、インピーダンスの変化状態、即ち、電圧の変化状態によって液滴の生成速度である液体の流量も得られる。また、液滴が生成されていなければ、インピーダンスが周期的に変化せず、よって電圧が周期的に変化しないので、液体が投与されていないことになる。

また、第２電極は点滴筒よりも上流に位置しているので、点滴筒よりも上流の液体の有無によって第１電極と第２電極間の抵抗が変化する。これが第１電極の電圧の変化として検出部により検出される。従って、点滴筒よりも上流の液体が無くなると電圧が急に変化するので、液切れであることが得られる一方、導管の閉塞等による中断の場合には導管内に液体が存在しているので電圧の急な変化はない。これにより、液切れと、導管の閉塞等による中断との区別が可能になる。

また、従来例のような光学的検出部を設けずに済むので、周囲の光の影響によって誤検出したり、検出不能になるという事態が起こらない。

第２の発明は、第１の発明において、第１電極は、液滴生成部で生成される液滴を取り囲む環状に形成されていることを特徴とするものである。

液体の投与中に、例えば、点滴筒が傾いた場合のように、液滴が点滴筒の径方向の中心部からずれることがあるが、この構成では、第１電極が液滴を取り囲む形状であるので、点滴筒がどの方向に傾いたとしても、電圧の変化が得られる。

第３の発明は、第１または２の発明において、第１電極は点滴筒に着脱可能に取り付けられ、第２電極は導管ないし容器に着脱可能に取り付けられていることを特徴とするものである。

この構成によれば、液体の投与が終了した場合に、第１電極を点滴筒から取り外し、第２電極を導管ないし容器から取り外すことで、第１及び第２電極を別の点滴筒、導管ないし容器に取り付けて再使用することが可能になる。

第４の発明は、第３の発明において、第１電極と第２電極とは一体化されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、第１及び第２電極を一度に取り外し、また、取り付けることが可能になる。

第５の発明は、第１から４のいずれか１つの発明において、電圧印加部は、１ｋＨｚ以上２ＭＨｚ以下の交流電圧を印加するように構成されていることを特徴とするものである。

すなわち、印加電圧の周波数が１ｋＨｚよりも低いと、インピーダンスが大きくなり過ぎて検出が困難になる。一方、２ＭＨｚよりも高いと、消費電流が多くなるとともに、電磁波が出やすくなる。

第６の発明では、容器内の液体を、導管及び点滴筒を介して患者に投与する際に液体の投与状況を監視する監視方法において、上記点滴筒における液滴が生成される液滴生成部に第１電極を取り付けておき、上記点滴筒よりも上流側の導管ないし上記容器に取り付けられた第２電極に電圧を印加することで上記液滴生成部で生成される液滴を仮想電極にし、上記第１電極の電圧の変化に基づいて、液滴の生成状態及び／又は液切れであるか否かを得ることを特徴とする。

第１の発明によれば、点滴筒よりも上流側の第２電極に電圧を印加して液滴を仮想電極とし、点滴筒の液滴生成部に取り付けた第１電極の電圧の変化を検出して液滴の生成状態及び／又は液切れか否かを得るようにしたので、従来のように複数のセンサや装置、光学的検出部を用いることなく、第１及び第２電極を取り付けるという、簡単な構成でもって、液切れ、導管の閉塞等による投与の中断や、液体の流量が正常範囲にあるか否かを常に的確に得ることができる。

第２の発明によれば、第１電極を、液滴生成部で生成される液滴を取り囲む環状に形成したので、液体の投与中に点滴筒がどの方向に傾いても、電圧の変化を検出できる。

第３の発明によれば、第１電極を点滴筒に着脱可能に取り付け、第２電極を導管ないし容器に着脱可能に取り付けたので、第１及び第２電極を再使用することができる。

第４の発明によれば、第１電極と第２電極とを一度に着脱することができるので、着脱時の作業性を良好にできる。

第５の発明によれば、電圧印加部は、１ｋＨｚ以上２ＭＨｚ以下の交流電圧を印加するように構成されているので、電圧の変化を容易に検出できるとともに、電磁波の発生を抑制して医療現場における安全性を確保できる。

第６の発明によれば、第１の発明と同様に、簡単な構成でもって、液切れ、導管の閉塞等による投与の中断や、液体の流量が正常範囲にあるか否かを的確に得ることができる。

実施形態１にかかる監視装置の使用状態を説明する図である。 点滴筒の拡大図である。 図２におけるIII−III線断面図である。 監視装置の本体部のブロック図である。 点滴筒の断面図である。 等価回路である。 液滴生成時における電圧の変化を示す図である。 液滴が生成されている状態から薬液が切れた状態になった場合の電圧の変化を示す図である。 監視装置のブロック図である。 液滴の生成過程を示す図である。 液滴の成長曲線を示す図である。 印加電圧の周波数と出力電圧との関係を示す図である。 薬液が生理食塩水である場合における印加電圧の周波数と振幅との関係を示す図である。 薬液が糖液である場合における印加電圧の周波数と振幅との関係を示す図である。 薬液がＫＮ１号輸液である場合における印加電圧の周波数と振幅との関係を示す図である。 終端抵抗値と出力電圧との関係を示す図である。 薬剤が生理食塩水の場合の出力電圧の変化を示す図である。 薬剤がラクテックＤ注の場合の出力電圧の変化を示す図である。 薬剤がＫＮ１号輸液の場合の出力電圧の変化を示す図である。 薬剤が大塚糖液５％の場合の出力電圧の変化を示す図である。 薬剤が大塚糖液１０％の場合の出力電圧の変化を示す図である。 薬剤がアミゼットＢ輸液の場合の出力電圧の変化を示す図である。 薬剤がキドミンの場合の出力電圧の変化を示す図である。 薬剤がアミノフリードの場合の出力電圧の変化を示す図である。 薬剤がツインパルの場合の出力電圧の変化を示す図である。 薬剤がネオパレン２号の場合の出力電圧の変化を示す図である。 薬剤がイントラリポス２０％の場合の出力電圧の変化を示す図である。 実際の液滴の生成状況と出力電圧の変化とを同時に記録した結果を示す図である。 点滴筒電極の大きさを変更した場合の出力電圧の変化を示す図である。 点滴筒電極の横方向の寸法を周長の１／４にした場合の図２相当図である。 実施形態２にかかる監視装置の使用状態を示す正面図である。 実施形態２にかかる監視装置の使用状態を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態にかかる監視装置１の使用状態を示すものである。監視装置１は、薬液（液体）を患者に投与する、いわゆる輸液治療の際に、薬液の投与状況を監視するためのものであり、輸液セット１００及び輸液バッグ１２０（容器）と共に使用される。尚、薬液の種類としては、例えば、生理食塩水や、ブドウ糖液等が挙げられる。

本実施形態では、監視装置１の構造を説明する前に、輸液セット１００及び輸液バッグ１２０の構造について説明する。

輸液セット１００は、びん針１０１と、点滴筒１０２と、穿刺針１０３と、びん針１０１から点滴筒１０２まで延びる上流側導管１０４と、点滴筒１０２から穿刺針１０３まで延びる下流側導管１０５と、クランプ１０６とを備えている。

びん針１０１は輸液バッグ１２０に差し込まれるものである。

点滴筒１０２は、例えばポリプロピレン等の透明な樹脂材で構成された有底の筒体１１０と、筒体１１０の上端開口を閉塞する蓋部材１１１とを備えている。筒体１１０は、略円筒形状とされている。筒体１１０の底部は、下方へ膨出するように形成されている。図２に示すように、底部の中心部には、流出管部１１２が下方へ突出するように形成されている。

蓋部材１１１は、筒体１１０の上端開口を覆うように円板状に形成された円板部１１３と、円板部１１３の周縁部から下方へ突出して周方向に延びる周壁部１１４とを備えている。周壁部１１４の内周面は、筒体１１０の上部外周面に接着されている。円板部１１３の中心部には、上流側導管１０４の下流端が接続される接続管部１１５が形成されている。接続管部１１５には、上流側導管１０４が固定されている。薬液は上流側導管１０４の下端部１０４ａ（図５に示す）の開口から筒体１１０内に滴下するようになっている。蓋部材１１１及び筒体１１０の上部により、液滴を生成する液滴生成部１１８が構成されている。

上流側導管１０４及び下流側導管１０５は、柔軟な樹脂材で構成されている。また、図１に示すように、クランプ１０６は、下流側導管１０５の中途部に設けられている。このクランプ１０６によって下流側導管１０５を閉塞できるとともに、閉塞状態から徐々に開放して開度を調節することができるようになっている。点滴筒１０２の液滴生成部１１８で生成される液滴の生成速度（薬液の流量に相当）は、下流側導管１０５の開度の調節により、変更することが可能になっている。

また、輸液バッグ１２０は、透明かつ柔軟な樹脂材で構成されており、内部には、患者に投与する薬液が収容されている。尚、薬液は、輸液バッグ１２０でなく、例えば瓶（容器）に収容されていてもよい。

次に、監視装置１の構造について説明する。監視装置１は、上流側導管１０４に取り付けられる印加電極となる導管電極（第２電極）１０と、点滴筒１０２の液滴生成部１１８に取り付けられる測定電極となる点滴筒電極（第１電極）１１と、本体部１２とを備えている。

導管電極１０は、例えば金属等の導体からなり、上流側導管１０４における点滴筒１０２近傍の部位を囲む環状に形成されている。点滴筒電極１１は、導管電極１０と同様な導体からなり、図３に示すように、筒体１１０における液滴生成部１１８を構成する部分の外周面を囲む環状に形成されている。点滴筒電極１１の位置は、点滴筒１０２の接続管部１１５の下端部を取り囲むように設定されている。つまり、点滴筒電極１１は、液滴生成部１１８で生成される液滴を取り囲むように位置している。導管電極１０及び点滴筒電極１１は導電性の材料であればよく、例えば銅などの金属製の薄板、フィルム或いは透明な導電性フィルム等で構成できる。特に好ましいのは透明な導電性フィルムであり、これを用いることで、点滴筒１０２の内部の視認性の悪化が回避される。

本体部１２には、図４に示すように、マイクロコンピュータ１３、印加側ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１４、インピーダンス変換器１５、第１増幅器１６、包絡線検波回路１７，第２増幅器１８、測定側ＬＰＦ１９及び終端抵抗Ｒ１が設けられている。

マイクロコンピュータ１３は、ＣＰＵやＲＡＭ等を備えた周知の汎用マイクロコンピュータである。印加側ＬＰＦ１４は、カットオフ周波数が例えば２０ｋＨｚのものである。インピーダンス変換器１５は、点滴筒電極１１から得られた信号を低インピーダンスに変換するためのものである。

第１増幅器１６は、増幅度が例えば４０ｄｂのものである。第２増幅器１８は、増幅度が例えば３６ｄｂのものである。測定側ＬＰＦ１９は、カットオフ周波数が例えば１６Ｈｚのものである。測定用ＬＰＨ１９は、ノイズ成分を除去するためのものである。このようにして得られた信号は、マイクロコンピュータ１３でＡ／Ｄ変換されて処理される。

導管電極１０は、接続線１０ａにより印加側ＬＰＦ１４に接続されている。点滴筒電極１１は、接続線１１ａにより終端抵抗Ｒ１に接続され、この終端抵抗Ｒ１を介してグラウンドされている。

この実施形態では、周波数が３０ｋＨｚの交流電圧を導管電極１０に印加するように構成されている。すなわち、マイクロコンピュータ１３では３０ｋＨｚの方形波を発振させる。そして、このマイクロコンピュータ１３で発信した信号を印加側ＬＰＦ１４に入力する。印加側ＬＰＦ１４では、入力された方形波信号を正弦波信号に整形する。これにより、導管電極１０には、周波数が３０ｋＨｚの正弦波の電圧が印加されることになる。

上流側導管１０４及び点滴筒１０２の液滴生成部１１８にそれぞれ導管電極１０及び点滴筒電極１１が取り付けられた状態で、電圧が印加されると、図５に示すように、液滴生成部１１８で生成される液滴が仮想電極Ａとなる。

これを等価回路図で示すと図６のようになる。すなわち、図５にも示すように、上流側導管１０４でコンデンサＣ１が構成され、導管電極１０よりも下流の薬液の抵抗が抵抗Ｒ２となる。また、液滴で構成された仮想電極Ａと筒体１１０とでコンデンサＣ２が構成され、図３に示す筒体１１０の周壁部には厚みＴがあるので、この周壁部でコンデンサＣ３が構成される。従って、上流側導管１０４、点滴筒１０２、上流側導管１０４内の薬液を電気回路の一部として利用することになる。

コンデンサＣ１（上流側導管１０４）のキャパシタンス、抵抗（薬液）Ｒ２、コンデンサＣ２（仮想電極と筒体１１０）のキャパシタンス、コンデンサＣ３（筒体１１０の周壁部）のキャパシタンスの直列インピーダンスが変化すると、出力電圧が変化する。従って、直列インピーダンスの変化を出力電圧の変化という形で、マイクロコンピュータ１３で検出することが可能となっている。

マイクロコンピュータ１３では、検出された信号に基づいて、液滴の生成状態及び液切れであるか否かを得るように構成されている。マイクロコンピュータ１３は本発明の検出部である。

まず、液滴の生成状態を得る場合について説明する。液滴は、図７の上部に示すように、液適生成部１１８で生成される過程で徐々に大きくなり、液滴と筒体１１０内周面との距離が短くなっていく。液滴は仮想電極Ａであるため、図３に示すように、仮想電極Ａと筒体１１０内周面との距離がＸ１からＸ２へと短くなる。すると、コンデンサＣ２のキャパシタンスが変化し、直列インピーダンスが変化する。そして、出力電圧が変化する。尚、コンデンサＣ１，Ｃ３のキャパシタンスの変化はない。

このことを図７に基づいて詳細に説明する。尚、図７は、検出された電圧の波形を例示するものである。

液滴が生成されていない状態では、図中に液滴非生成領域として示すように、電圧が低い状態が継続する。そして、液滴が生成され始めると（液滴生成領域に入ると）、上記電気回路の電圧が徐々に高まっていく。つまり、液滴はある程度の時間をかけて滴下する大きさとなるまで成長していく。この液滴の大きさの変化が電圧の変化として検出される。その後、液滴が所定の大きさとなった瞬間に、滴下し、これが電圧の急低下として検出される。その後、再び、液滴が生成され始めるので、電圧が徐々に高まっていく。薬液が流れている間は、これが繰り返されるので、上記電気回路の出力電圧は周期的に変化することになる。マイクロコンピュータ１３は、このことを検出している間は、輸液が継続して行われていると判断する。

また、出力電圧が周期的に変化している場合に、その変化速度または周期によって薬液の流量が得られる。すなわち、薬液の流量が多いと、液滴の生成速度が速くなり、その結果、出力電圧の変化速度が速くなり変化の周期が短くなる。一方、薬液の流量が少ないと、液滴の生成速度が遅くなり、その結果、出力電圧の変化速度が遅くなり変化の周期は長くなる。例えば、２０滴／ｍｌの輸液セットを使用して出力電圧の変化周期が２秒となった場合、１分間に３０滴が滴下することになるので、流速は１．５ｍｌ／分（＝９０ｍｌ／時間）となる。このようにしてマイクロコンピュータ１３で流速を算出し画面（図示せず）に表示するようにすれば、短時間で流速がわかるので便利である。

また、一般的な流速よりも大幅に速い場合や、大幅に遅い場合には、マイクロコンピュータ１３が、輸液の流速が正常範囲から外れていると判断して音や光等による警報を発するようにすることもできる。

また、点滴筒電極１１が液滴を取り囲む環状をなしているので、例えば、輸液中に点滴筒１０２が傾いた場合のように、液滴が点滴筒１０２の径方向の中心部からずれたとしても、仮想電極Ａと点滴筒電極１１とのキャパシタンスが得られる。これにより、点滴筒１０２がどの方向に傾いたとしても、出力電圧の変化を的確に検出することが可能である。

また、出力電圧が周期的に変化していた状態から変化しなくなった場合には、液滴生成部１１８で液滴が生成されていないということであり、薬液の流れが停止していると判断する。

次に、液切れであるか否かを得る場合について図８に基づいて説明する。輸液バッグ１２０内の薬液が無くなって上流側導管１０４内が空になった場合には、図５及び図６における抵抗Ｒ２の抵抗値が急に変化することになる。抵抗Ｒ２の抵抗値の変化によって上記電気回路の直列インピーダンスが変化し、出力電圧が低下することになる。従って、出力電圧が周期的でなく、急に低下した場合には、マイクロコンピュータ１３は輸液バッグ１２０の薬液が無くなったと判断する。

また、上流側導管１０４や下流側導管１０５が閉塞した場合のように、輸液バッグ１２０内が空になっていないのに薬液が流れなくなった場合には、上流側導管１０４内に薬液が存在した状態で、液滴が液滴生成部１１８で生成されなくなる。すなわち、抵抗Ｒ２の抵抗値が急に変化することなく、しかも、コンデンサＣ２のキャパシタンスの周期的な変化がなくなる。マイクロコンピュータ１３が、出力電圧によってこのことを検出した場合には、薬液が輸液バッグ１２０に残った状態で輸液が中断されたと判断する。

輸液の中断の理由としては、上流側導管１０４や下流側導管１０５が折れ曲がることによって閉塞された場合や、上流側導管１０４や下流側導管１０５が押しつぶされて閉塞された場合があるが、いずれも異常状態である。

図９に示すように、本体部１２には、警報器３０及び電動クランプ３１が接続されている。警報器３０は、例えば、ランプやブザー等である。電動クランプ３１は、輸液セット１００の下流側導管１０５にセットされるようになっている。

マイクロコンピュータ１３は、輸液バッグ１２０の薬液が無くなったと判断した場合には、警報器３０を作動させるとともに、電動クランプ３１に対し閉鎖信号を出力する。これにより、液切れであることを警報器３０によって周囲の者に報知できるとともに、輸液を自動的に停止することが可能となる。

また、マイクロコンピュータ１３は、薬液の流量が正常範囲から外れたと判断した場合には、警報器３０を作動させるとともに、電動クランプ３１に閉鎖信号を出力して輸液を停止する。

また、マイクロコンピュータ１３は、薬液が輸液バッグ１２０に残った状態で輸液が中断されたと判断した場合には、警報器３０を作動させる。

以上説明したように、この実施形態１にかかる監視装置１によれば、導管電極１０に電圧印加して液滴を仮想電極Ａとし、点滴筒電極１１の電圧変化を検出して液滴の生成状態及び、又は液切れであるか否かを得ることができる。これにより、従来のように複数のセンサや装置を用いることなく、点滴筒電極１１及び導管電極１０を取り付けるという、簡単な構成でもって、液切れ、導管１０４，１０５の閉塞等による投与の中断や、薬液の流量が正常範囲にあるか否かを的確に得ることができる。

また、点滴筒電極１１を、液滴生成部１１８で生成される液滴を取り囲む環状に形成することで、薬液の投与中に点滴筒１０２がどの方向に傾いた場合にも、より正確かつ明確に電圧の変化を検出できる。

また、導管電極１０に３０ｋＨｚの交流電圧を印加するように構成することで、出力電圧の変化を容易に検出できるとともに、電磁波の発生を抑制して医療現場における安全性を確保できる。

以下、監視装置１の実施例について説明する。

まず、点滴筒電極１１の最適な大きさを決定するにあたり、液滴の生成状況を観察した。液滴の生成状況は、実際の点滴時と同様に薬液を流しながら、点滴筒１０２の外側から高速度カメラで撮影した。図１０に示すように液滴は成長していく。輸液セット１００は、複数種あり、本実施形態では、２０滴／ｍｌの輸液セット１００と６０滴／ｍｌの輸液セット１００との各々について、生理食塩水と糖液とで液滴の生成状況を観察した。その結果得られた液滴の成長曲線を図１１に示す。

２０滴／ｍｌの輸液セット１００は、６０滴／ｍｌの輸液セット１００に比べて上流側導管１０４の下端部１０４ａ（図１０に示す）の開口が大きい。そのため、生成初期からある程度の大きさの直径の液滴ができる。そして、２０滴／ｍｌの輸液セット１００では、鉛直方向の寸法が水平方向の寸法に比べて長い形状、いわゆる縦長形状となる。

一方、６０滴／ｍｌの輸液セット１００では、接続管部１１５の下端部１１５ａの開口が小さいため、液滴は生成初期から小さな球状になっており、球が成長していく形となる。したがって、６０滴／ｍｌの輸液セット１００では、水平方向及び鉛直方向の両方向に成長する。

このように、２０滴／ｍｌの輸液セット１００と、６０滴／ｍｌの輸液セット１００とでは液滴の生成状況が異なるので、マイクロコンピュータ１３によって両者の液滴の生成状況を判別することが可能である。これにより、使用中の輸液セット１００が２０滴／ｍｌであるか、６０滴／ｍｌであるかを区別することが可能である。

図７の上部に示すように、液滴は落下する直前に鉛直方向の寸法が急激に長くなる。これは、液滴の表面張力と重力の影響によって起こる。図１１の（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、液滴の鉛直方向の寸法は、最長で８．８ｍｍであった。この結果より、点滴筒電極１１の縦方向（上下方向）の寸法は１０ｍｍとした。

次に、点滴筒電極１１に印加する電圧の周波数について図１２に基づいて説明する。図１２では、印加電圧の周波数と出力電圧との関係を示しており、（Ａ）は薬液が生理食塩水である場合について、２０滴／ｍｌの輸液セット１００を用いた際の液滴落下直後の電圧、６０滴／ｍｌの輸液セット１００を用いた際の液滴落下直後の電圧、２０滴／ｍｌの輸液セット１００を用いた際の液滴落下直前の電圧、６０滴／ｍｌの輸液セット１００を用いた際の液滴落下直前の電圧の変化を示している。

（Ｂ）は、薬液が糖液である場合について、２０滴／ｍｌの輸液セット１００を用いた際の液滴落下直後の電圧、６０滴／ｍｌの輸液セット１００を用いた際の液滴落下直後の電圧、２０滴／ｍｌの輸液セット１００を用いた際の液滴落下直前の電圧、６０滴／ｍｌの輸液セット１００を用いた際の液滴落下直前の電圧の変化を示している。糖液の濃度は１０％である。

生理食塩水の場合、及び糖液の場合の両方で出力電圧の急激な変化のない、安定した測定が可能な３０ｋＨｚとした。

尚、印加電圧の周波数は３０ｋＨｚに限られるものではなく、１ｋＨｚ以上２ＭＨｚ以下の範囲で設定するのが好ましい。周波数が１ｋＨｚよりも低いと、インピーダンスが大きくなり過ぎて電圧の変化を検出するのが困難になり、一方、２ＭＨｚよりも高いと、消費電流が多くなるとともに、電磁波が出やすくなって周辺の他の機器への影響が懸念されるからである。

印加電圧の周波数の最適範囲は、５ｋＨｚ以上３０ｋＨｚ以下である。これについて図１３〜図１５に基づいて説明する。図１３は、薬液が生理食塩水である場合に、印加電圧の周波数の変化と出力電圧の振幅の変化との関係を示している。また、図１４は、薬液が糖液である場合に、印加電圧の周波数の変化と出力電圧の振幅の変化との関係を示している。また、図１５は、薬液がＫＮ１号輸液である場合に、印加電圧の周波数の変化と出力電圧の振幅の変化との関係を示している。

図１３〜図１５の縦軸である出力電圧の振幅とは、液滴落下直後の電圧と液滴落下直前の電圧との差であり、単位はＶとしている。また、同図の横軸は印加電圧の周波数であり、単位はｋＨｚとしている。

図１３及び図１５に示すように、印加電圧の周波数が低くなると振幅が小さくなり、逆に印加電圧の周波数が高くなると振幅が大きくなることが分かる。また、図１４に示すように、ある周波数で振幅のピークを示し、そのピークを示す周波数より低くなっても、高くなっても振幅が小さくなる傾向を示す薬液もある。例えば糖液では、印加電圧の周波数が約５０ｋＨｚ近傍で振幅のピークを示し、これよりも低くなると振幅が小さくなり、高くなっても振幅が小さくなる。

出力電圧の振幅が０．５Ｖよりも低いと、出力電圧の波形が周囲のノイズ成分に埋もれてしまい検出が困難になることがある。よって、出力電圧の振幅が０．５Ｖ以上となるような印加電圧の周波数が好ましい。従って、印加電圧の周波数の下限は、５ｋＨｚである。出力電圧の振幅は１．０Ｖあればノイズの影響を殆ど受けることなく、確実に検出することが可能になる。よって、出力電圧の振幅が１．０Ｖ以上となるように印加電圧の周波数を設定するのがより好ましい。

また、印加電圧の周波数が高いと上述のように他の機器への影響が懸念されるとともに、消費電力が無用に増加してしまうので、印加電圧の周波数の上限は３０ｋＨｚである。特に、図１４に示す糖液の場合では、印加電圧の周波数が約５０ｋＨｚを越えると振幅が小さくなる傾向が見られるので、様々な薬液に対応できる周波数の上限として、３０ｋＨｚが好ましい。

次に、終端抵抗Ｒ１の値について図１６に基づいて説明する。図１６では、終端抵抗Ｒ１の抵抗値と出力電圧との関係を示しており、（Ａ）は、図１１の（Ａ）と同様に、薬液が生理食塩水である場合について、４つのケースを示している。

図１６の（Ｂ）は、図１１の（Ｂ）と同様に、薬液が糖液である場合について、４つのケースを示している。糖液の濃度は１０％である。

生理食塩水の場合、及び糖液の場合の両方で出力電圧の急激な変化のない、安定した測定が可能な１００ｋΩとした。

尚、終端抵抗Ｒ１の抵抗値は１００ｋΩに限られるものではなく、例えば、５０ｋΩ以上５００ｋΩ以下の範囲で設定するのが好ましい。

次に、上記のように構成された監視装置１を実際に使用した場合について、図１７〜図２７に基づいて説明する。

図１７は、薬液として生理食塩水を用いた場合であり、（Ａ）は２０滴／ｍｌの輸液セット１００を用いた場合の電圧変化を示し、（Ｂ）は６０滴／ｍｌの輸液セット１００を用いた場合の電圧変化を示している。

同図に示すように、電圧が徐々に上昇していく領域は、液滴が成長してインピーダンスが変化している領域であり、液滴生成領域である。そして、液滴が成長して滴下すると、インピーダンスが急に変化して電圧が一気に低下する。

図１８は、薬液がラクテックＤ注の場合であり、この場合も液滴成長領域と滴下タイミングとが把握できる。

図１９は、ＫＮ１号輸液の場合であり、この場合も液滴成長領域と滴下タイミングとが把握できる。

図２０は、大塚糖液５％場合であり、この場合も液滴成長領域と滴下タイミングとが把握できる。

図２１は、大塚糖液１０％の場合であり、この場合も液滴成長領域と滴下タイミングとが把握できる。

図２２は、アミゼットＢ輸液の場合であり、この場合も液滴成長領域と滴下タイミングとが把握できる。

図２３は、キドミンの場合であり、この場合も液滴成長領域と滴下タイミングとが把握できる。

図２４は、アミノフリードの場合であり、この場合も液滴成長領域と滴下タイミングとが把握できる。

図２５は、ツインパルの場合であり、この場合も液滴成長領域と滴下タイミングとが把握できる。

図２６は、ネオパレン２号の場合であり、この場合も液滴成長領域と滴下タイミングとが把握できる。

図２７は、イントラリポス２０％の場合であり、この場合も液滴成長領域と滴下タイミングとが把握できる。尚、イントラリポス２０％の場合は、６０滴／ｍｌの輸液セット１００を用いた場合のみ示しているが、２０滴／ｍｌの輸液セット１００を用いた場合も同様に液滴成長領域と滴下タイミングとが把握できると考えられる。

以上のように、本監視装置１は、様々な薬剤に使用しても、液滴成長領域と滴下タイミングとを把握することができる。

次に、監視装置１の動作検証を行った結果について図２８に基づいて説明する。（Ａ）は、薬液を生理食塩水とし、２０滴／ｍｌの輸液セット１００を用いた場合を示し、上のグラフは、液滴を動画撮影して寸法を測定して得た成長曲線を示し、下のグラフは、出力電圧の変化を示す。これらグラフから明らかなように、液滴の成長曲線と、出力電圧の変化とは対応しており、液滴が大きくなるにつれて電圧が高まり、液滴が滴下すると電圧が急に低下する。つまり、液滴の成長と電圧の変化とは同期していることが分かる。図２８（Ｂ）に示す場合も同様である。

次に、点滴筒電極１１の大きさの選定について説明する。上記実施例では、点滴筒電極１１が筒体１１０を全周に亘って囲む環状である場合について説明しているが、点滴筒電極１１の形状はこれに限られるものではない。

図２９（Ａ）に示すように、点滴筒電極１１の縦方向の寸法（上下方向の寸法）が１０ｍｍで横方向（水平方向）の寸法が５ｍｍの場合であっても、液滴成長領域と滴下タイミングとが把握できる。

（Ｂ）に示すように、点滴筒電極１１の縦方向の寸法が２ｍｍで横方向の寸法が２ｍｍの場合であっても、液滴成長領域と滴下タイミングとが把握できる。

（Ｃ）に示すように、点滴筒電極１１の縦方向の寸法が１０ｍｍで横方向の寸法が筒体１１０の周長の１／４の場合であっても、液滴成長領域と滴下タイミングとが把握できる。この点滴筒電極１１について図３０に示す。

図２９（Ｄ）に示すように、点滴筒電極１１の縦方向の寸法が１０ｍｍで横方向の寸法が筒体１１０の周長の１／４で、かつ、点滴筒電極１１が上になるように点滴筒１０２を傾けた場合（図３０に仮想線で示す）であっても、液滴成長領域と滴下タイミングとが把握できる。

他にも、図示しないが、点滴筒電極１１の縦方向の寸法が２０ｍｍ、３０ｍｍで横方向の寸法が筒体１１０の周長の１／２であっても、液滴成長領域と滴下タイミングとが把握できた。点滴筒電極１１の横方向の寸法は、筒体１１０の周長の５％以上であることが好ましい。

点滴筒電極１１の縦方向の寸法を短くしても液滴の落下は検出可能であるが、液滴の成長を検出することができなくなる。従って、点滴筒電極１１の縦方向の寸法は、少なくとも液滴の落下直前の鉛直方向の寸法と同程度の寸法を確保するのが好ましい。

また、点滴筒電極１１の横寸法を短くするとノイズが減少する点で有効であるが、Ｓ／Ｎ比が悪化するので、少なくとも筒体１１０の周長の１／４程度を確保するのが好ましい。

点滴筒１０２の材質としては、上述したポリプロピレン以外にも、ポリ塩化ビニル等があるがこれらいずれの材質であっても、上記のように液滴成長領域と滴下タイミングとが把握できる。また、医療現場で使用されている点滴筒１０２の上下方向の寸法は、例えば、５０ｍｍや５３ｍｍ等があり、外径は１６ｍｍや１７ｍｍ等がある。これらいずれもの寸法の点滴筒１０２であっても、液滴成長領域と滴下タイミングとが把握できる。

また、点滴筒電極１１は、点滴筒１０２の周方向に断続的に複数取り付けるようにしてもよい。導管電極１０についても同様である。

また、点滴筒電極１１を点滴筒１０２から取り外しできるようにしてもよい。また、導管電極１０を上流側導管１０４から取り外しできるようにしてもよい。

また、点滴筒電極１１の外面には、ノイズ侵入防止用の絶縁コーティングを施してもよい。

また、本発明の監視装置１は、輸液ポンプの監視機構に利用することもできる。すなわち、監視装置１を輸液ポンプに組み込み、滴下速度を監視してポンプの流量をコントロールしたり、異常時にポンプを停止するなどの機能を実現できる。

また、監視装置１に通信機器を接続し、異常を検出したときには、例えばナースステーションに設置してある看護師用端末に異常が起こった旨と、異常の種類を送信するように構成してもよい。また、輸液の状態を端末に常に送信し、端末側で輸液の状態をモニターできるようにすることも可能である。この場合、輸液の状態を記憶装置に記憶させておくのが好ましい。

また、本監視装置１では、液滴の生成状態を電圧の変化として検出できるので、例えば、薬液の流量の変化を細かく得ることも可能である。これにより、例えば、薬液が血管に注入されずに皮下もれを起こした場合に、薬液の流量の変化によってそのことを検出できる。

また、導管電極１０と点滴筒電極１１との距離は近い方が好ましい。導管電極１０と点滴筒電極１１とが離れると、図６における薬液の抵抗Ｒ２の値が大きくなり、コンデンサＣ２の変化を検出するのが困難になるからである。

（実施形態２）
図３１及び図３２は、本発明の実施形態２にかかる監視装置１の使用状態を説明する図である。この実施形態２の監視装置１は、電極の構造が実施形態１のものとは異なるだけで他の部分は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と異なる部分を詳細に説明する。

実施形態２の導管電極１０は、上流側導管１０４を径方向に挟むように形成されており、上流側導管１０４に対し着脱可能となっている。また、点滴筒電極１１は、点滴筒１０２を径方向に挟むように形成されており、点滴筒１０２に対し着脱可能となっている。点滴筒１０２の筒体１１０には、点滴筒電極１１が嵌る凹部１１０ａ，１１０ａが形成されている。凹部１１０ａに点滴筒電極１１を嵌めることで、点滴筒電極１１と仮想電極Ａとを近づけることができるとともに、点滴筒電極１１の位置ずれを防止することができる。

また、図３２に示すように、導管電極１０及び点滴筒電極１１は、本体部１２に固定されている。従って、導管電極１０及び点滴筒電極１１は、本体部１２を介した状態で一体化している。

監視装置１を輸液セット１００に取り付ける場合には、導管電極１０で上流側導管１０４を挟み、点滴筒電極１１で点滴筒１０２の筒体１１０を挟む。これにより、実施形態１と同様に輸液の状況を得ることができる。そして、輸液が終了したら、導管電極１０を上流側導管１０４から外し、点滴筒電極１１を筒体１１０から外す。

以上説明したように、この実施形態２にかかる監視装置１によれば、実施形態１と同様に、簡単な構成でもって、液切れ、導管１０４，１０５の閉塞等による投与の中断、及び液体の流量が正常範囲にあるか否かを的確に得ることができる。

また、導管電極１０及び点滴筒電極１１を上流側導管１０４及び点滴筒１０２に着脱可能にしているので、導管電極１０及び点滴筒電極１１を再使用することができる。

また、導管電極１０及び点滴筒電極１１を一体化して一度に着脱できるので、着脱時の作業性を良好にできる。

また、導管電極１０と点滴筒電極１１との距離を調整できるようにしてもよい。また、点滴筒電極１１の二股部分の間隔を調整できるようにしてもよい。さらに、導管電極１０の二股部分の間隔を調整できるようにしてもよい。

尚、上記実施形態では、上流側導管１０４に本発明の第２電極を取り付けるようにしているが、これに限らず、例えば、輸液バッグ１２０に第２電極を取り付けてもよい。

また、上記実施形態では、輸液治療時に監視装置１を用いた場合について説明したが、これに限らず、例えば、輸血時や、経腸栄養剤の投与時などにも用いることができる。

また、上記実施形態では、本体部１２に警報器３０及び電動クランプ３１を接続しているが、これに限らず、いずれか一方のみ接続してもよい。

また、監視装置１の点滴筒電極１０が取り付けられる点滴筒１０２の構造は上記した構造に限られるものではなく、例えば、図示しないが、一体成形品の点滴筒に点滴筒電極１０を取り付けるようにしてもよい。

また、導管電極１０及び点滴筒電極１１と本体部１２とをコネクタ等の接続手段によって着脱可能に接続して、輸液終了後に本体部１２から導管電極１０及び点滴筒電極１１を外して本体部１２のみ再使用できるようにしてもよい。

また、上記監視装置１によれば、液滴の生成状態に基づいて、どの程度の大きさの液滴が所定時間内に何回滴下しているかが分かるので、これを利用して薬剤の投与量及び投与速度を得ることが可能である。薬剤の投与量及び投与速度が得られると、投与終了予定時間（時刻）が得られる。これを端末装置に表示させることが可能になる。

また、監視装置１と電子カルテシステムとを連動させるようにしてもよい。すなわち、電子カルテシステムでは、患者への薬剤の種類や投与量、投与速度が入力されている。これと監視装置１の監視結果とを比較して適正範囲内にあるか否かを判別することで、より一層安全な医療システムを構築できる。この場合、監視装置１と電子カルテシステムとは様々な通信形態で接続することが可能である。

以上説明したように、本発明にかかる監視装置は、例えば、輸液、輸血、経腸栄養剤の投与等の場合に使用できる。

１ 監視装置
１０ 導管電極（第２電極）
１１ 点滴筒電極（第１電極）
１２ 本体部
１３ マイクロコンピュータ（検出部）
１００ 輸液セット
１０４ 上流側導管
１０５ 下流側導管
１１０ 点滴筒
１１８ 液滴生成部
１２０ 輸液バッグ（容器）
Ａ 仮想電極

Claims (6)

1. 容器内の液体を、導管及び点滴筒を介して患者に投与する際に液体の投与状況を監視する監視装置において、
   上記点滴筒における液滴が生成される液滴生成部に取り付けられる第１電極と、
   上記点滴筒よりも上流側の導管ないし上記容器に取り付けられる第２電極と、
   上記第２電極に電圧を印加することで上記液滴生成部で生成される液滴を仮想電極とし、上記第１電極の電圧の変化を検出する検出部とを備え、
   上記検出部は、検出した電圧の変化に基づいて、液滴の生成状態及び／又は液切れであるか否かを得るように構成されていることを特徴とする監視装置。
2. 請求項１に記載の監視装置において、
   第１電極は、液滴生成部で生成される液滴を取り囲む環状に形成されていることを特徴とする監視装置。
3. 請求項１または２に記載の監視装置において、
   第１電極は点滴筒に着脱可能に取り付けられ、
   第２電極は導管ないし容器に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする監視装置。
4. 請求項３に記載の監視装置において、
   第１電極と第２電極とは一体化されていることを特徴とする監視装置。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の監視装置において、
   電圧印加部は、１ｋＨｚ以上２ＭＨｚ以下の交流電圧を印加するように構成されていることを特徴とする監視装置。
6. 容器内の液体を、導管及び点滴筒を介して患者に投与する際に液体の投与状況を監視する監視方法において、
   上記点滴筒における液滴が生成される液滴生成部に第１電極を取り付けておき、
   上記点滴筒よりも上流側の導管ないし上記容器に取り付けられた第２電極に電圧を印加することで上記液滴生成部で生成される液滴を仮想電極にし、上記第１電極の電圧の変化に基づいて、液滴の生成状態及び／又は液切れであるか否かを得ることを特徴とする監視方法。

Images