JP2011152407A - 輸液ポンプモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】開示する輸液ポンプモジュールは、移送する液体の量を制御可能であって、設置場所に制約を生じさせないようコンパクトな構成とすることができる。
【解決手段】開示する輸液ポンプモジュールの一形態は、液体を移送する輸液ポンプモジュールであって、前記液体の流入口を備える液体流入部と、前記液体の流出口を備える液体流出部と、圧電素子を備えるポンプ部と、当該モジュール内を流れる前記液体の流量を計測する流量センサ部と、を有し、前記液体流入部、前記液体流出部、前記ポンプ部及び前記流量センサ部は、該液体流入部から流入した前記液体が該液体流出部から流出するように接続され、接続された前記液体流入部、液体流出部、ポンプ部及び流量センサ部は一つの流路を形成することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、移送する液体の流量を計測する流量センサを備えた輸液ポンプモジュールの技術に関する。

医療用輸液ポンプモジュールは、弾力が高く自己拡張性のある輸液チューブを機械に挟み込んで、当チューブをローラーで押すことで設定量を輸注する装置が知られている。

一方、薬液を患者に注入する医療現場などで薬液を移送する際、圧電素子を利用したポンプと該圧電素子を駆動させるための発信回路を備えた液体移送ポンプが使用されることもある（特許文献１など）。このような液体移送ポンプにおいては、圧電素子に所定周波数の電圧を加えることで該圧電素子を振動させ、この振動によって流路内の薬液を押出し移送させる。

さらには、上記液体移送ポンプに連結されるチューブなどの液体流通管に流量センサを設置し、当該流量センサの計測結果に応じて上記発信回路を制御することで、移送する液体の量を制御することもできる。

しかし、上記技術においては、液体移送ポンプ、液体流通管及び該液体流通管に設置する流量センサを別々に用意し、これら装置を接続したシステムを構築する必要があるため、システム自体が大きくなってしまい設置場所に制約が生じるという問題点がある。

そこで、本発明では、移送する液体の量を制御可能な輸液ポンプモジュールであって、設置場所に制約を生じさせないように、コンパクトな構成の輸液ポンプモジュールを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための開示する輸液ポンプモジュールは、
液体を移送する輸液ポンプモジュールであって、
前記液体の流入口を備える液体流入部と、前記液体の流出口を備える液体流出部と、圧電素子を備えるポンプ部と、当該モジュール内を流れる前記液体の流量を計測する流量センサ部と、を有し、
前記液体流入部、前記液体流出部、前記ポンプ部及び前記流量センサ部は、該液体流入部から流入した前記液体が該液体流出部から流出するように接続され、
接続された前記液体流入部、液体流出部、ポンプ部及び流量センサ部は一つの流路を形成することを特徴とする。

開示する輸液ポンプモジュールによれば、移送する液体の量を制御可能であって、設置場所に制約を生じさせないようコンパクトな構成とすることができる。

第１の実施形態に係る輸液ポンプモジュールを示す図である。 第１の実施形態に係る輸液ポンプモジュールの部品構成を示す図である。 第２の実施形態に係る輸液ポンプモジュールを示す図である。 第２の実施形態に係る輸液ポンプモジュールの部品構成を示す図である。 本実施の形態に係る輸液ポンプモジュールを使用したシステムの構成例を示す図である。

図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１を用いて、第１の実施形態に係る輸液ポンプモジュール１の流路構成について説明する。図１は、輸液ポンプモジュール１の構成を説明する図である。図１で示すように、輸液ポンプモジュール１は、液体流入部２、ポンプ３、流量センサ４、液体流出部５を含む。そして、輸液ポンプモジュール１において、液体流入部２から流入した液体は、ポンプ３を介して流量センサ４に移送され、流体流出部５から流出する。ここでポンプ３は、圧電素子１４を含む構成であって、当該圧電素子１４に所定周波数の電圧を加えることにより当該圧電素子１４を振動させ、ポンプ機能を発揮する。

図１で示すように、輸液ポンプモジュール１の流路構成はポンプ３と流量センサ４とを、少なくとも一部が対向するように（上面視で少なくとも一部が重なり合うように）並行して配置することで一つの流路を実現している。また、このような構成を採用することにより、輸液ポンプモジュール１の全長を短くすることができる。なお、図１ではポンプ３、流量センサ４の順序で接続されているが、流量センサ４、ポンプ３の順序で接続されても良い。

次に、図２を用いて、輸液ポンプモジュール１の部品構成を説明する。図２は、輸液ポンプモジュール１の構成部品を説明する図である。図２で示すように、輸液ポンプモジュール１は、ケース６、１０、ポンプ（圧電素子を含む）３、ガスケット７、８、９、流量センサ４を備える。

ケース６、１０は、モジュール組付け時、お互いが締結され、ポンプ３、流量センサ４、ガスケット７、８、９を所定の位置に固定することを目的とした部品である。なお、ケース６とケース１０とが締結されると、（液体流入部２及び液体流出部５を除くと）全体として直方体形状となる。

ケース６には、圧電素子１４が嵌入される凹部１４aが形成されている。

ケース１０には、ポンプ３を組み入れるための凹部３a、流量センサ４を組み入れるための凹部４a、ガスケット７、９を嵌入するための凹部７a、９aが形成されている。

また、ケース６、１０は防水機能を付加されることがある。

ポンプ３は、液体を液送するための液室とこれを液送する動力である圧電素子１４からなる部品であり、図示しない外部機器のプローブなどからケース６に設けられた孔６aを介して電力を得て、この電力により圧電素子１４を駆動させて液室を振動させことで液送する。

ガスケット８、９はＯリングで、気密性、液密性の確保を目的とした部品で、特に、軟質の材質が好ましい。図１に示すように、ポンプ３、流量センサ４及びＯリング７、８、９を組み込んで、ケース６及びケース１０を短手方向に締付けると、ガスケット８、９は、ケース６、１０、流量センサ４から適度に潰されて変形し、ケース６、１０、ポンプ３、流量センサ４の流路を繋ぎ、ここからの液漏れを防止する。

流量センサ４は、ポンプ３によって液送された液体の流量を測定し、その流量情報をケース６に設けられた孔６bを介して外部機器へ送信することを目的とした部品である。

（第２の実施形態）
図３を用いて、第２の実施形態に係る輸液ポンプモジュール１の流路構成について説明する。図３は、輸液ポンプモジュール１の構成を説明する図である。図３で示すように、輸液ポンプモジュール１は、液体流入部２、ポンプ３、流量センサ４、液体流出部５を含む。そして、輸液ポンプモジュール１において、液体流入部２から流入した液体は、ポンプ３を介して流量センサ４に移送され、液体流出部５から流出する。ここでポンプ３は、圧電素子１４を含む構成であって、当該圧電素子１４に所定周波数の電圧を加えることにより当該圧電素子１４を振動させ、ポンプ機能を発揮する。

図３で示すように、輸液ポンプモジュール１の流路構成はポンプ３と流量センサ４とを、少なくとも一部が対向するように（上面視で少なくとも一部が重なり合うように）並行して配置することで流路を一つの構造体で実現している。また、このような構成を採用することにより、輸液ポンプモジュール１の全長を短くすることができる。なお、図３ではポンプ３、流量センサ４の順序で接続されているが、流量センサ４、ポンプ３の順序で接続されても良い。

次に、図４を用いて、輸液ポンプモジュール１の部品構成を説明する。図４は、輸液ポンプモジュール１の構成部品を説明する図である。図４で示すように、輸液ポンプモジュール１は、ケース１１、１３、ポンプ（圧電素子を含む）３、ガスケット１２、流量センサ４を備える。

ケース１１、１３は、モジュール組付け時、お互いが締結され、ポンプ３、流量センサ４、ガスケット１２を所定の位置に固定することを目的とした部品である。なお、ケース１１とケース１３とが締結されると、（液体流入部２及び液体流出部５を除くと）全体として直方体形状となる。

ケース１１には、ポンプ３が組み込まれる凹部３b及び圧電素子１４が嵌入される凹部１４aが形成されている。

ケース１３には、ガスケット１２を嵌入するための凹部１２a、流量センサ４を組み入れるための凹部４aが形成されている。

また、ケース１１、１３は防水機能を付加されることもある。

ポンプ３は、液体を液送するための液室とこれを液送する動力である圧電素子１４からなる部品であり、図示しない外部機器のプローブなどからケース１１に設けられた孔１１aを介して電力を得て、この電力により圧電素子１４を駆動させて液室を振動させことで液送する。

ガスケット１２は、気密性、液密性の確保を目的とした軟質のシートで、特にシリコンゴムシートが好ましい。ガスケット１２には、液体流入部２からの液体をポンプ３に導入するための孔１２ｂ、ポンプ３からの液体をセンサ４に送液する孔１２ｃ、センサ４からの液体を液体流出部５に流出させるための孔１２ｄが形成されている。ガスケット１２の孔１２ｃは、ポンプ３と流量センサ４とを接続する接続流路部となる。

また、ポンプ３と接続流路部１２ｃとを接続する部分と、接続流路部１２ｃと流量センサとを接続する部分とを短手方向において、同一直線上（同軸）になるように配置することにより、ポンプ３からセンサ4に至る流路を短くできかつ流路抵抗を小さくすることができるので、装置の簡素化を図ることができる。さらに、ポンプ３とセンサ４との間に１枚のシリコンゴムシートのガスケットを設けるだけで、液体の漏洩を防ぐことができるので、部品点数の減少を図ることができる。

図４に示すように、ポンプ３、流量センサ４及びガスケット１２を組み込んで、ケース１１及びケース１３を短手方向に締付けると、ガスケット１２は、ケース１１、１３、流量センサ４から適度に潰されて変形し、ケース１１、１３、ポンプ３、流量センサ４の流路を繋ぎ、ここからの液漏れを防止する。

流量センサ４は、ポンプ３によって液送された液体の流量を測定し、その流量情報をケース１１に設けられた孔（図示せず）を介して外部機器へ送信することを目的とした部品である。

（輸液ポンプモジュールの使用方法）
次に、図５を用いて、輸液ポンプモジュール１の使用方法の一例について説明する。図５は、外部コントローラ２０を含めた輸液ポンプモジュール１のシステム構成例を示す図である。図５で示すように、輸液ポンプモジュール１は、液体流入部２及び液体流出部５に接続される液体移送用チューブを介して移送用液体を移送する。また、当システムにおいては、輸液ポンプモジュール１と外部コントローラ２０とが接続されており、流量センサ４による移送用液体の流量測定結果は外部コントローラ２０へ通知される。

外部コントローラ２０は、取得した流量測定結果に基づき所定の制御信号を生成し、それをポンプ３（圧電素子１４）に通知する。そして、ポンプ３の圧電素子が当該所定の制御信号に応じて振動し、ポンプ３は、移送用液体を移送させるためのポンプ機能を発揮する。ここで、外部コントローラ２０において、取得される流量測定結果とそれに応じて生成される所定の制御信号との関係は適宜調整することができる。

上述した第１、第２の実施形態の輸液ポンプモジュールによれば、次のような効果が得られる。

漏液防止のために、Ｏリングまたはシリコンゴムシートなどの軟質ガスケットを使用しているので、漏液が起こらない。

また、ガスケットを用いているため、接着剤や溶剤などの溶け出しがない。ディスポであれば洗浄する必要が無く、残留薬剤や菌の混入が無く安全である。

さらに、輸液ポンプモジュールは、流量センサを内蔵し、フィードバック制御を行うことで、設定の流量を維持することができるので、制御性が良い。

また、輸液ポンプモジュールは、圧電素子を用いた小型のポンプ、小型の流量センサを使用するので、小型にすることができる。

また、輸液ポンプモジュールは、低コスト、交換不可能な構成部品と、繰り返し使用できる構成部品とを分離した上で、それぞれを連結する手段を設けており、また、構成部品が安価、構造がシンプルなので、品質が安定し易く、組立費も安価になる。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲において、種々の変形・変更が可能である。

１ 輸液ポンプモジュール
２ 液体流入部
３ ポンプ
４ 流量センサ
５ 液体流出部
６、１０ ケース（第１の実施形態）
７、８、９ ガスケット（第１の実施形態）
１１、１３ ケース（第２の実施形態）
１２ ガスケット（第２の実施形態）
１４ 圧電素子

特開平８−３０３３５２号公報

Claims (7)

1. 液体を移送する輸液ポンプモジュールであって、
   前記液体の流入口を備える液体流入部と、前記液体の流出口を備える液体流出部と、圧電素子を備えるポンプ部と、当該モジュール内を流れる前記液体の流量を計測する流量センサ部と、を有し、
   前記液体流入部、前記液体流出部、前記ポンプ部及び前記流量センサ部は、該液体流入部から流入した前記液体が該液体流出部から流出するように接続され、
   接続された前記液体流入部、液体流出部、ポンプ部及び流量センサ部は一つの流路を形成することを特徴とする輸液ポンプモジュール。
2. 前記ポンプ部と前記流量センサ部とが、長手方向において重なる部分が存在するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の輸液ポンプモジュール。
3. 前記ポンプ部と前記流量センサ部とが、前記長手方向に並行して配置されることを特徴とする請求項２に記載の輸液ポンプモジュール。
4. 前記ポンプ部と前記流量センサ部とを接続する接続流路部を更に有し、
   前記液体流入部、前記液体流出部、前記ポンプ部、前記流量センサ部及び前記接続流路部の各接続部分においては、短手方向の力によって接続状態が維持されることを特徴とする請求項３に記載の輸液ポンプモジュール。
5. 前記ポンプ部と前記接続流路部とを接続する部分と、前記流量センサ部と前記接続流路部とを接続する部分とは、前記短手方向の同軸上に配置されることを特徴とする請求項４に記載の輸液ポンプモジュール。
6. 前記液体流入部、液体流出部、ポンプ部、流量センサ部及び接続流路部の各接続部分においては、ガスケットが使用されることを特徴とする請求項５に記載の輸液ポンプモジュール。
7. 前記ポンプ部と前記流量センサ部との間には、軟質ガスケットが配置されることを特徴とする請求項５に記載の輸液ポンプモジュール。

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