JP2012125450A - 点滴モニタ装置および点滴監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】液滴が小さい場合や輸液が透明に近い場合、或いは患者が動いて点滴筒が傾いた場合であっても適確に液滴を検出することのできる点滴モニタ装置および点滴監視システムを提供することにある。
【解決手段】光透過性の点滴筒内を落下する液滴を検出し、滴下数、滴下間隔を算出する点滴モニタ装置であって、前記点滴筒の同一側面に配置された発光素子および受光素子と、受光素子からの信号を増幅する増幅回路と、増幅された信号を整流する整流回路と、信号を演算する中央演算回路と、演算結果を表示する表示手段と、演算結果に応じて警報を発する警報手段と、中央演算回路と上位システムを接続するインターフェイスとを備えたので、液滴が小さい場合や輸液が透明に近い場合、或いは患者が動いて点滴筒が傾いた場合であっても適確に液滴を検出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、病院等の医療施設で広く行われる点滴に関し、点滴の点滴量、点滴時間の設定を容易に実施できるとともに、点滴の終了や異常を検出して表示、通報する点滴モニタ装置及び点滴全体を監視することのできる点滴監視システムに関するものである。

一般に、患者への点滴は、看護師が医師から指示された点滴量と点滴時間から、１分当の滴下数を割り出し、看護師の所持する時計等を見ながら、１０秒若しくは１５秒を基準として、点滴数を数えて調整を行う。または、脈拍計測に使用するパルスメータを利用して、ある滴下数にかかる時間から１分あたりの滴下数（メータでは脈拍数に相当）を読み出す。目標とする滴下間隔の調整に要する時間は、約１分程度だが、この時間は看護師の熟練度によって影響を受ける。更に、看護師は、点滴の調整作業を終えると他の作業へ移行する。その後の点滴管理は、患者或いは付き添い者が目視し、終了間近及び異常時に看護師に知らせることとなる。
それ以外の場合は、看護師が点滴の終了時間を推測して複数の患者を巡回し、滴下速度が適切に維持されているかを確認したり、輸液が無くなった時点で輸液を交換したり、点滴作業を終了している。

しかし、このような方法では、点滴調整に時間がかかる上に、滴下間隔が変わると目標の時間どうりにならず、患者が滴下されている腕等を上下させることにより、滴下間隔は変化してしまう。
また、点滴を連続して数本打つ場合、予定より滴下の終了が早まってしまい、点滴が停止していた場合には血液の凝固により閉塞してしまい、再度注射を行うなど患者への負担が増す上に、看護師の作業時間が増加するとともに、状況によっては点滴の終了を管理できない場合が生じていた。
更に、複数の患者を受け持つことの多い看護師にとっては、それぞれの患者の点滴滴下速度を個別に観察して再調整したり、点滴終了確認のための無駄な作業時間が大きな負担となっていた。
これらの問題点を解消するために点滴筒にセンサーを取り付けて、点滴間隔や点滴終了を検出し、警告音等で滴下異常や点滴終了を知らせる発明が種々提案されている。

例えば、特許文献１では、点滴筒の軸心と平行に光を照射する光照射手段と、光を点滴筒の直径方向へ屈曲させる屈曲手段と、点滴筒内を通過した光を点滴筒の軸心と平行に再度屈曲させ、受光手段で受光する点滴監視装置が開示されており、点滴検出部の小型軽量化を図り、外乱光に強く、輸液速度の調整、点滴の残り時間の確認等を容易としている。
また、特許文献２では、点滴筒の上流部及び点滴筒の計２箇所に発光部と受光部をそれぞれ設け、それぞれの判定結果によって、薬液停滞、薬液切れを判断し、停止手段によって薬液を停止させる装置が開示されており、点滴の異常が薬液が無いのか、患者の動作でカテーテルチューブが圧迫されて停滞しているのか判断可能としている。
また、特許文献３では、点滴液の残量を計測する残液量計測器と測定値を信号に変換して送信する送信機と、受信機とを備え、受信機をナースステーション等に置くことで病室の点滴投与状況を遠隔地で監視可能とした点滴監視システムが開示されている。

特開２００２−１９１６９２号公報 特開２００４−１４７８７０号公報 特開２００４−２４８８２４号公報

しかし、従来の特許文献１〜３に開示された点滴監視装置および点滴監視システムでは、図８に示すように点滴筒１の両側に発光素子２と受光素子３を対向配置し、その間に設置した点滴筒の中を落下する液滴４が光軸Ｌを遮ることで液滴の落下を検出するものである。
しかし、液滴が１ｍｌあたり６０滴タイプのように小さい場合には検出できない場合も存在した。また、輸液が透明に近いものである場合や図９に示すように患者の動きなどで点滴筒１が傾き光軸Ｌと液滴４がずれた場合には適確な検出ができない場合が存在した。
また、点滴筒内での薬液の跳ね返りを誤検出すると云う問題も存在した。
以上のような原因から、液滴を正確に検出できないために、点滴速度の誤検出や滴下の終了時間を適確に認識できなかったり、誤検出により本来は確認の必要がない状態にも関わらず無駄に確認する手間が生じる問題が存在した。
本発明は、上記実情に鑑み提案されたもので、発光素子と受光素を対向配置ではなく、点滴筒の同一側面に配置し、発光素子からの出力された光が点滴筒内で落下する液滴に当たり、散乱した光を受光素子で検出する点滴モニタ装置およびこの点滴モニタ装置を使用した点滴監視システムを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は光透過性の点滴筒内を落下する液滴を検出し、滴下数、滴下間隔を算出する点滴モニタ装置であって、前記点滴筒の同一側面に配置された発光素子および受光素子と、前記受光素子からの信号を増幅する増幅回路と、増幅された信号を整流する整流回路と、前記信号を演算する中央演算回路と、前記中央演算回路の演算結果を表示する表示手段と、前記中央演算回路の演算結果に応じて警報を発する警報手段と、前記中央演算回路と上位システムを接続するインターフェイスとを備えたことを特徴としている。

また、本発明において、前記発光素子と受光素子とは、それぞれ光軸が平行に配置されたことを特徴とするものである。

また、本発明において、前記発光素子と受光素子とは、それぞれ光軸が所定の角度で交差するように配置されたことを特徴とするものである。

また、本発明において、前記インターフェイスは、通信機構と接続されたことを特徴とするものである。

また、本発明は点滴筒内を落下する液滴を検出し、滴下数、滴下間隔、滴下速度を監視する点滴監視システムであって、前記点滴筒の同一側面に配置された発光素子および受光素子と、受光素子からの信号を増幅する増幅回路と、増幅された信号を整流する整流回路と、信号を演算する中央演算回路と、演算結果を表示する表示手段と、演算結果に応じて警報を発する警報手段と、中央演算回路と上位システムを接続するインターフェイスとを備え、TCP/IPネットワーク方式或いはWPAN通信機能方式を介して複数の点滴モニタ装置を接続し、複数の点滴モニタ装置を監視することを特徴とするものである。

この発明は前記した構成からなるので、以下に説明するような効果を奏することができる。

本発明では、光透過性の点滴筒内を落下する液滴を検出し、滴下数、滴下間隔を算出する点滴モニタ装置であって、前記点滴筒の同一側面に配置された発光素子および受光素子と、前記受光素子からの信号を増幅する増幅回路と、増幅された信号を整流する整流回路と、前記信号を演算する中央演算回路と、前記中央演算回路の演算結果を表示する表示手段と、前記中央演算回路の演算結果に応じて警報を発する警報手段と、前記中央演算回路と上位システムを接続するインターフェイスとを備えたので、液滴が小さい場合や輸液が透明に近いものである場合、患者が動いて点滴筒が傾いた場合でも、適確に検出することができる。

また、本発明において、前記発光素子と受光素子とは、それぞれ光軸が平行に配置されたので、発光素子が広いエリアを照射でき、点滴筒が傾いた場合であっても受光素子が確実に液滴を検出することができる。

また、本発明において、前記発光素子と受光素子とは、それぞれ光軸が所定の角度で配置され液滴部で交差するので、確実な反射光を得ることができる。

また、本発明において、前記インターフェイスは、通信機構と接続されたことを特徴とするので、患者から離れた位置で点滴を監視することができるとともに、複数の患者を同時に監視できる。

また、本発明は点滴筒内を落下する液滴を検出し、滴下数、滴下間隔、滴下速度を監視する点滴監視システムであって、前記点滴筒の同一側面に配置された発光素子および受光素子と、受光素子からの信号を増幅する増幅回路と、増幅された信号を整流する整流回路と、信号を演算する中央演算回路と、演算結果を表示する表示手段と、演算結果に応じて警報を発する警報手段と、中央演算回路と上位システムを接続するインターフェイスとを備え、TCP/IPネットワーク方式或いはWPAN通信機能方式を介して複数の点滴モニタ装置を接続し、複数の点滴モニタ装置を監視するので、液滴が小さい場合や透明に近い場合、点滴筒が傾いた場合でも適確に検出することができるとともに、複数の点滴患者を集中して監視することができる。

図１は、本発明に係る点滴モニタ装置の一実施の形態を示す点滴センサ部の正面図である。 図２は、同点滴モニタ装置のブロック図である。 図３は、同点滴モニタ装置における、受光素子から得られる波形図である。 図４は、同点滴モニタ装置における、受光素子から得られる波形図および全波整流した波形図である。 図５は、同点滴モニタ装置における、発光素子と受光素子の他の実施の形態を示す説明図である。 図６は、本発明の点滴モニタ装置の実施の形態を示す説明図である。 図７は、本発明の点滴監視システムの他の実施の形態を示す説明図である。 図８は、従来の点滴モニタ装置における、点滴センサ部を示す正面図である。 図９は、従来の点滴モニタ装置において、点滴筒が傾いた状態を示す説明図である。

本発明の点滴モニタ装置は、点滴筒内を落下する液滴を検出し、滴下数、滴下間隔を算出するものであって、点滴筒の同一側面に発光素子と受光素子を配置したので、小さい液滴や透明に近い液滴の場合、或いは点滴筒が傾いた場合でも適確に液滴を検出することができる。

以下、一実施の形態を示す図面に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は本発明に係る点滴モニタ装置の一実施の形態を示す点滴センサ部の正面図、図２は本発明の点滴モニタ装置のブロック図である。ここで、本発明の点滴モニタ装置１０は、光透過性の点滴筒１１内を落下する液滴１２を検出し、滴下数、滴下間隔を算出するものであって、点滴筒１１の同一側面に配置された発光素子１３および受光素子１４と、受光素子１４からの信号を増幅する増幅回路１５と、増幅された信号を整流する整流回路１６と、前記信号を演算する中央演算回路１７と、前記中央演算回路１７の演算結果を表示する表示手段１８と、前記中央演算回路１７の演算結果に応じて警報を発する警報手段１９と、前記中央演算回路１７と上位システム２０を接続するインターフェイス２１とを備えている。

点滴装置は、薬液の収納された図外の薬液バッグに接続された点滴筒１１と、点滴筒１１の下端に接続され、先端に図外の注射針を備えたカテーテルチューブ２２を備えている。点滴筒１１は、光透過性部材で構成されており、外部からの光を透過するとともに、気密性を有しており、注射針を通じて点滴液が患者に点滴されると、内部に負圧を生じ薬液バッグからの薬液が点滴筒の内頂部に形状された針１１ａから輸液速度に応じて滴下して薬液溜まり１１ｂを形成する。

図１において、発光素子１３と受光素子１４は点滴筒１１の同一外側にそれぞれ光軸Ｌ１、Ｌ２が平行となるように同じ向きに配置されている。特に、指向角度が１０度以上のものであれば、光軸Ｌ１、Ｌ２を平行に設置しても点滴筒１１が傾いても、反射光を確実に検出できる。したがって、発光素子１３から発光した光は、点滴筒１１内を滴下する液滴１２に反射した後、受光素子１４で受光される。また、発光素子１３は所定の照射角度αを有しており、点滴筒１１が傾斜した場合でも液滴１２を充分照射することができる。受光素子１４もそれに合わせて広い受光角度を有している。

受光素子１４の受光信号は、図２に示すように増幅回路１５で増幅された後、ハイパスフィルタを通して直流成分を除去する。この受光素子１４と信号処理回路の組み合わせによって得られた波形は、点滴筒１１の内部を点滴液が通過する毎に、図３に示すように振動波形として観測することができる。次に、この波形をＡＤ変換機能を有する中央演算回路１７で取り込み、液滴による振動波形と判断したら、内部タイマーをスタートさせ、次の信号が入るまでの時間を求める。この時間から、１分あたりの滴下数など、看護師が必要とする滴下間隔を表示手段１８に表示する。また、振動波形が連続して観測された場合は、連続滴下状態と判断し、振動波形がある一定期間観測されなかった場合は、点滴終了もしくは点滴エラーと判断する。液滴による振動波形は、光が点滅している波形と等価であると考えられるが、この振動波形を一つの液滴と対応させるために、振動波形を検出してから、僅かな時間を不感帯としている。

例えば、図４に示すような波形の場合、滴下に相当する振動波形は、約１００msec以内でその波形が治まることが確認できるので、振動波形と判断してから、１００msecの間は不感帯とすることで１滴１滴の液滴を判別することができる。また、この不感帯直後に、振動波形が観測された場合は、連続滴下状態と判断する。更に、この振動波形を電気的に全波整流することにより、一つの液滴を凸状の波形と対応させることができる（図４中の下に示す波形）。

図５は、本発明の点滴モニタ装置における、発光素子１３と受光素子１４の他の実施の形態を示す説明図である。本実施の形態において、発光素子１３と受光素子１４とは、それぞれ光軸Ｌ３とＬ４が所定の角度を有するとともに、液滴１２の位置で交差するように配置されている。つまり、発光素子１３から発せられた光が液滴１２を基準として、正反射する位置に発光素子１３と受光素子１４を配置する。発光素子１３および受光素子１４の指向角度がそれぞれ１０度以内のものであれば、発光素子１３から発せられた光は、点滴筒１１内の液滴１２で正反射して、外からの光、例えば、大陽光や室内照明である蛍光灯の影響を受けにくくなり、確実な液滴の検出が可能となる。

また、従来は、薬液の跳ね返りをカウントすることにより、正確な滴下終了時間を予測できない問題があったが、本発明では、図５に示すように針１１ａの下で跳ね返り液滴１２ａの上がる位置より上に光軸Ｌ３、Ｌ４の交点が位置するように設定する。このように設定することで、誤検出を防止することができる。
更に、ソフトウエアによる対処法として、跳ね返りは、滴下後に発生することより薬液の滴下を判断した後、約１００msecの間、受光素子１４からの信号取り込みを停止する。その後、跳ね返りが収まった時点から受光素子１４からの信号取り込みを再開する。点滴のカウント数は、多い場合でも１分間に約１６０回であり、１秒当り３回未満である。
したがって、１００msec程度の観察の停止は、点滴数のカウントに影響を与える虞れがない。

図６（ａ）（ｂ）は、本発明の点滴モニタ装置の別の実施の形態を示す説明図である。ここで、点滴モニタ装置１０は、薬液バッグ２６に接続された点滴筒１１に取り付ける部分である点滴モニタ本体２３とインターフェイス２１である電源供給を行う電池ＢＯＸ２４を備えている。本実施の形態では、インターフェイスは、電源供給機能のみでありスタンドアロン形式である。
また、図６（ｂ）では、インターフェイス２１として通信と電源供給機能を備えたもので、電源は電池ＢＯＸ２４とパソコン２７等のＵＳＢ２５によって給電し、パソコンとシリアル通信する例について記載する。
本実施の形態では、電源供給機能とシリアル通信が備えられており、スタンドアロンで作動する形式のものである。したがって、災害現場等の電源が完備していない場所でも使用することができる。

図７（ａ）〜（ｄ）は、本発明の点滴監視システムの他の実施の形態を示す説明図である。図７（ａ）は、インターフェイス２１として、ＡＣ１００Ｖ電源と、通信機能を備えたもので、点滴モニタ本体２３は、１００Ｖ電源及びAC/DCコンバータと無線LAN例えば、IEEE 802.11に準拠したWi-Fi（登録商標）に接続されている。この点滴監視システムでは、無線LANを介して離れたパソコン２７で複数の点滴の様子をモニターできる。Wi-Fiを使用することにより、異なるメーカー間の機器であっても相互接続性が保証される。

図７（ｂ）は、インターフェイス２１として、ＡＣ１００Ｖ電源と、IEEE 802.15.4に準拠したWPAN(Wireless Personal Area Network)通信機能を備えたもので、点滴モニタ本体２３は、１００Ｖ電源とWPAN通信機能に接続されている。本実施の形態では、狭い範囲のWPAN通信機能を介して離れたパソコン２７で点滴の様子をモニターできる。

図７（ｃ）は、インターフェイス２１として、ＡＣ１００Ｖ電源と、IEEE802.15.4に準拠したWPAN通信機能とWPAN-TCP/IP通信変換機能を備えたもので、点滴モニタ本体２３は、１００Ｖ電源とWPAN通信機能に接続されており、WPAN-TCP/IP通信変換機能を介し、TCP/IPネットワーク上のパソコン２７に接続されている。本実施の形態では、WPAN通信機能とTCP/IPネットワークを介して離れたパソコン２７で複数の点滴の様子をモニターできる。
図７（ｄ）は、インターフェイス２１として、USB電源とUSBシリアル通信を備えるとともに、上位システム２０として携帯情報端末（PDA）２８を備えたもので、点滴モニタ本体２３は、USBシリアル通信を介して携帯情報端末２８に接続されている。本実施の形態では、USBシリアル通信を介して携帯情報端末２８で複数の点滴の様子をモニターできる。

次に、本発明の点滴モニタ装置１０を使用した点滴監視システムについて説明する。点滴監視システムは、点滴筒１１内を落下する液滴１２を検出し、滴下数、滴下間隔、滴下速度を監視するものであって、点滴筒１１の同一側面に配置された発光素子１３および受光素子１４と、受光素子からの信号を増幅する増幅回路１５と、増幅された信号を整流する整流回路１６と、信号を演算する中央演算回路１７と、演算結果を表示する表示手段１８と、演算結果に応じて警報を発する警報手段１９と、中央演算回路１７と上位システム２０を接続するインターフェイス２１とを備え、WPAN通信機能やTCP/IPネットワークを介して複数の点滴モニタ装置を接続し、複数の点滴モニタ装置を監視する。

点滴モニタ装置で説明した様に、発光素子１３と受光素子１４は点滴筒１１の同一外側にそれぞれ光軸Ｌ１、Ｌ２が平行となるように同じ向きに配置されている。特に、指向角度が１０度以上のものであれば、光軸Ｌ１、Ｌ２を平行に設置しても点滴筒１１が傾いても、反射光を確実に検出できる。
また、発光素子１３と受光素子１４とは、それぞれの光軸が所定の角度を有し、液滴１２の位置で交差するように配置してもよい。このように配置した場合、発光素子１３および受光素子１４の指向角度がそれぞれ１０度以内のものであれば、発光素子１３から発せられた光は、点滴筒１１内の液滴１２で正反射して、外からの光、例えば、大陽光や室内照明である蛍光灯の影響を受けにくくなり、確実な液滴の検出が可能となる。

受光素子１４の受光信号は、図２に示すように増幅回路１５で増幅した後、ハイパスフィルタを通して直流成分を除去する。この受光素子１４と信号処理回路の組み合わせによって得られた波形は、点滴筒１１の内部を点滴液が通過する毎に、図３に示すように振動波形として観測できる。次に、この波形をＡＤ変換機能を有する中央演算回路１７で取り込み、液滴による振動波形と判断したら、内部タイマーをスタートさせ、次の信号が入るまでの時間を求める。この時間から、１分あたりの滴下数など、看護師が必要とする滴下間隔を表示手段１８に表示する。また、振動波形が連続して観測された場合は、連続滴下状態と判断し、振動波形がある一定期間観測されなかった場合は、点滴終了もしくは点滴エラーと判断する。液滴による振動波形は、光が点滅している波形と等価であると考えられ、この振動波形を一つの液滴と対応させるために、振動波形を検出してから、僅かな時間を不感帯とする。

例えば、図４に示すような波形の場合、滴下に相当する振動波形は、約１００msec以内でその波形が治まることが確認でき、振動波形と判断してから、１００msecの間は不感帯とすることで１滴１滴の液滴を判別することができる。また、この不感帯直後に、振動波形が観測された場合は、連続滴下状態と判断する。更に、この振動波形を電気的に全波整流することにより、一つの液滴を凸状の波形と対応させることができる。

以上のような本願発明の点滴監視システムによれば、液滴が小さい場合や輸液が透明に近い場合、或いは患者が動いて点滴筒が傾いた場合であっても適確に液滴を検出することができる。

尚、以上の説明では、IEEE 802.15.4に準拠したWPAN(Wireless Personal Area Network)通信機能を使用する例について説明したが、これに限ることなくIEEE 802.15.1に準拠したPAN(Personal Area Network)通信機能を使用することもできる。

１０ 点滴モニタ装置
１１ 点滴筒
１２ 液滴
１３ 発光素子
１４ 受光素子
１５ 増幅回路
１６ 整流回路
１７ 中央演算回路
１８ 表示手段
１９ 警報手段
２０ 上位システム
２１ インターフェイス
２２ カテーテルチューブ
２３ 点滴モニタ本体
２４ 電池ＢＯＸ
２５ ＵＳＢ
２６ 薬液バッグ
２７ パソコン
２８ 携帯情報端末（PDA）

Claims (5)

1. 光透過性の点滴筒内を落下する液滴を検出し、滴下数、滴下間隔を算出する点滴モニタ装置であって、
   前記点滴筒の同一側面に配置された発光素子および受光素子と、前記受光素子からの信号を増幅する増幅回路と、増幅された信号を整流する整流回路と、前記信号を演算する中央演算回路と、前記中央演算回路の演算結果を表示する表示手段と、前記中央演算回路の演算結果に応じて警報を発する警報手段と、前記中央演算回路と上位システムを接続するインターフェイスとを備えたことを特徴とする点滴モニタ装置。
2. 前記発光素子と受光素子とは、それぞれ光軸が平行に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の点滴モニタ装置。
3. 前記発光素子と受光素子とは、それぞれ光軸が所定の角度で交差するように配置されたことを特徴とする請求項１に記載の点滴モニタ装置。
4. 前記インターフェイスは、通信機構と接続されたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１に記載の点滴モニタ装置。
5. 点滴筒内を落下する液滴を検出し、滴下数、滴下間隔、滴下速度を監視する点滴監視システムであって、
   前記点滴筒の同一側面に配置された発光素子および受光素子と、受光素子からの信号を増幅する増幅回路と、増幅された信号を整流する整流回路と、信号を演算する中央演算回路と、演算結果を表示する表示手段と、演算結果に応じて警報を発する警報手段と、中央演算回路と上位システムを接続するインターフェイスとを備え、TCP/IPネットワーク方式或いはWPAN通信機能方式を介して複数の点滴モニタ装置を接続し、複数の点滴モニタ装置を監視することを特徴とする点滴監視システム。

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