JP2013017606A - 注射点滴液漏れ検出装置 - Google Patents

注射点滴液漏れ検出装置 Download PDF

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JP2013017606A JP2011152437A JP2011152437A JP2013017606A JP 2013017606 A JP2013017606 A JP 2013017606A JP 2011152437 A JP2011152437 A JP 2011152437A JP 2011152437 A JP2011152437 A JP 2011152437A JP 2013017606 A JP2013017606 A JP 2013017606A
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Abstract

【課題】注射点滴液漏れで生じる皮膚の腫脹の検出と報知を行う高精度の注射点滴液漏れ検出装置を少ない部品点数、低コストで提供する。
【解決手段】注射点滴液漏れ検出装置は、人体皮膚9の腫脹10による皮膚表面の高さの変化を、皮膚表面に近接した位置に設置する人体皮膚腫脹検出用電極4と、その近傍に設けた基準用電極3a,3bの各々に同じパルス電圧を印加し、人体皮膚と各電極間に流れるパルス電流値の比較を行う事により腫脹10が生じた事を発見する。人体皮膚腫脹検出用電極4と近傍設けた基準用電極3a,3bの形状は相似であり、各電極と皮膚9間に流れるパルス電流値は各電極と皮膚間の距離に概ね依存する。皮膚9と基準電極3a,3b間には相互の距離を一定に保つためのスペーサ8a,8bを設け、当基準電極3a,3b側のパルス電流値を基準とし人体皮膚腫脹検出用電極4のパルス電流値との比較を行い、判定結果を報知する。
【選択図】図2

Description

本発明は、注射点滴により薬剤を輸液バッグから静脈に輸液する際、本来は静脈内に留
置された注射針あるいはカテーテルが患者の動き等により静脈から外れ、血管外の組織に
薬剤が漏出し、腫脹(しゅちょう)が生じたことを検出する注射点滴液漏れ検出装置に関
するものである。
注射点滴による輸液は輸血をはじめ水分、各種ビタミン、抗生物質、抗がん剤など多岐
に渡り、事故や手術の際など、薬剤投与に関し医療現場では必須の治療器具である。
本来注射点滴による輸液は、注射針が静脈血管内に留置されることでその目的を達成す
るものである。しかし、注射針の穿刺が不確実な場合や血管壁が脆弱な場合、患者の動き
等により薬液が血管外に漏れるいわゆる(点滴液漏れ)が発生し、点滴液漏れ初期の皮膚
の異常は発赤(ほっせき)、その後腫脹となり患者は痛みや発熱を伴う場合がある。
輸液に用いられる薬液の種類のなかで特に抗がん剤は筋肉組織に大きな影響を与え、点
滴滴漏れにより組織が壊死に至る場合がある。
患者の状態により点滴注射部位が目視確認出来ない場所や衣類、寝具、あるいは注射部
位を覆うガーゼ、絆創膏を使用するため医療関係者が発赤や腫脹を早期に発見できない場
合がある。
注射点滴液漏れ検出装置については輸液圧力による検出、あるいは注射部位とその周辺
に人体インピーダンス測定用電極を設ける方式等が提案されている。
特開2000―140092 特開2010−075540
しかしながら、従来の検出方法には各々問題が存在し、装置価格、患者への装置装着と
その操作性、検出されたデータの信頼性などの問題により実用化は困難であった。
上記目的を達成するために、請求項1記載の注射点滴液漏れ検出装置は、人体皮膚の腫
脹による皮膚表面の高さの変化を、前記皮膚表面に近接した位置に設置する一つ以上の人
体皮膚腫脹検出用電極間にパルス電圧を印加し、皮膚表面と前記電極間の静電容量変化に
伴い変化する腫脹検出パルス電流値測定手段と、人体皮膚腫脹検出用電極近傍に設けた一
つ以上の基準用電極間に流れる基準パルス電流値測定手段で得られる各パルス電流値を比
較し、各パルス電流の演算結果が予め定めた値を超えたとき、人体皮膚に腫脹が生じたと
判定する回路を備えたことを特徴としている。
請求項2記載の注射点滴液漏れ検出装置は、基準用電極と皮膚表面間には相互の距離を
一定以上に保つためのスペーサを設け、人体皮膚に腫脹が生じた際でも基準用電極と皮膚
表面間の距離を所定の距離以上に保ち、基準用電極間に流れるパルス電流値が腫脹による
基準用電極と皮膚表面間の距離変化で変化する要因を排除するようにしたことを特徴とし
ている。
請求項3記載の注射点滴液漏れ検出装置は、基準用電極と皮膚表面間の距離を一定に保
つためのスペーサ―は厚みが異なる複数のものを同時に使用し、皮膚と基準電極間の距離
に応じた各々のパルス電流値を得ることにより、人体皮膚腫脹検出用電極で得られるパル
ス電流値と比較することで腫脹による皮膚表面の高さを定量的に把握できることを特徴と
している。
請求項4記載の注射点滴液漏れ検出装置は、人体皮膚腫脹検出用電極間と基準用電極間
に印加されるパルス信号源は同一時間に於いてパルス幅、周期、電圧、位相等同一のパル
ス信号であり、また前記各電極の形状や寸法等が相似であり電気的インピーダンスが等し
いことにより、人体皮膚と各々の電極との距離変化に伴う静電容量の違いによるパルス電
流値の変化の中で距離を選択的に比較できることを特徴としている。
請求項5記載の注射点滴液漏れ検出装置は、人体皮膚腫脹検出用電極間と基準用電極間
にパルス電圧を印加し、各々の電極間に現れる電圧が常に一定となるように、パルス信号
源と人体皮膚腫脹検出用電極と基準用電極に各々接続する回路のインピーダンスを変化さ
せ、インピーダンスの変化値が所定の値を超えたとき、人体皮膚に腫脹が生じたと検知し
、判定を行う回路を備えたことを特徴としている。
請求項1記載の注射点滴液漏れ検出装置によれば、人体皮膚腫脹検出用電極の近傍に基
準用電極を設け、各々のパルス電流を比較することより人体皮膚の腫脹の判定を行うにあ
たり、注射点滴液漏れ検出装置装着の患者の個人差、また装着部位の皮膚の誘電率の違い
による静電容量成分のばらつき、温度、湿度、装置自体のパルス発生源の変動、その他の
経時変化に柔軟に対応できる注射点滴液漏れ検出装置を提供できる。
請求項2乃至請求項3記載の注射点滴液漏れ検出装置によれば、皮膚と基準電極間に定
量的な距離を保つスペーサを挿入することで、例えば皮膚と基準電極間に1.0mmのス
ペーサを挿入すれば、皮膚と人体皮膚腫脹検出用電極が1.0mmに接近した際の疑似的
なパルス電流値を得ることが可能であり、同様に厚みの異なるスペーサ―を用いれば、腫
れの検出高さをスペーサ―の厚みで任意に設定可能である。よって、これらのスペーサ―
を用いて得られた基準電極のパルス電流値を閾値とし、人体皮膚腫脹検出用電極で得られ
たパルス電流値との比較を判定回路で使用することにより、高精度な注射点滴液漏れ検出
装置を提供できる。
請求項4記載の注射点滴液漏れ検出装置によれば、人体皮膚腫脹検出用電極と基準用電
極に印加するパルス電圧の電気的な数値が同一で、また人体皮膚腫脹検出用電極と基準用
電極の寸法、形状が各々相似であれば各電極に流れるパルス電流値は、各電極と皮膚間の
距離のみに概ね依存するため各パルス電流値による判定の精度が増し、信頼性の高い注射
点滴液漏れ検出装置を提供できる。
本発明を実施するための最良の形態に係る注射液漏れ検出装置の構成を示すブロック図である 人体への点滴部位と注射液漏れ検出装置の関連構成を示すブロック図である。 電極部の静電容量と電極部と人体皮膚間の距離による静電容量を示した図である。 本発明の注射液漏れ検出装置の電極・皮膚間の距離に対するパルス電流と電極間パルス電圧の実測データ例である。 本発明を実施する際の最も簡潔な回路例を示す。 本発明を実施する際のプリント基板のパターン例であり、電極配置とその形状例を示す。 図6のプリント基板パターン例の基準電極が3か所の場合の判定回路例を示す。 同じく、図6のプリント基板パターン例の基準電極が3か所の場合の図7と異なる判定回路例を示す。
以下、本発明を実施するための最良の形態に係る注射点滴液漏れ検出装置について図面
に基づいて説明する。この注射点滴液漏れ検出装置は、図1に示すようにパルス信号源1
と、パルス信号を各電極へ分配するパルス信号分配2、人体皮膚表面に近接した位置に設
置する人体皮膚腫脹検出用電極4、および例として二つの基準用電極3a、3b、各々の
電極に流れるパルス電流の積分波形を直流電圧へ変換するパルス電流―電圧変換回路5、
それらの各電圧値を比較する判定回路6、および判定結果を出力し報知する判定報知7で
構成されている
図2は本装置における人体皮膚腫脹検出用電極4と基準電極(3a、3b)とスペーサ
―(8a、8b)が人体皮膚9に配置され、注射針11の先端が静脈13内から外れ、液
漏れ12が発生し、人体皮膚9に腫脹10が生じている様子を図示したものである。
当装置で用いる電極とその平面的な配置例を図6に示すと共に、図3は各電極の静電容
量及び各電極と人体皮膚9間の静電容量に関して断面方向からの図である。プリント基板
17上に配置された電極(15a、15b)を+側とし、一方の電極(16a、16b)
をGND側として説明を行う。図6に示す電極形状は一例としてくし型であるが、電極形
状を限定する必要は無く、人体皮膚腫脹検出用電極4および、他の基準電極(3a、3b
、3c)において、+側とGND側のパターン形状および寸法がほぼ相似であれば、人体
皮膚9を取り去った状態においては人体皮膚腫脹検出用電極4および、基準電極(3a、
3b、3c)の静電容量はほぼ等しく、図5の回路図において人体皮膚腫脹検出用電極4
および基準電極(3a、3b)記載のC5、C7、C9の各静電容量は、各電極のくし型
電極で構成された静電容量を表している。
図6に注射点滴液漏れ検出装置のプリント基板パターン例を示す。この例では電極を4
か所に設け、人体皮膚腫脹検出用電極4は中央に配置し注射点滴の注射針11先端付近び
人体皮膚9上に位置し腫脹の生じる可能性の部位に装着する。また基準電極は3か所(3
a、3b、3c)に設け人体皮膚腫脹検出用電極4を囲う様に配置し正常な人体皮膚9に
対し腫脹10の発生する部位の静電容量変化を容易に発見可能な配置とした。尚、各くし
型電極の寸法は概ね10×8mm角である。この場合に静電容量実測値は約6pFであり
、図5に記載の皮膚腫脹検出用電極4と基準電極(3a、3b)内に記載のコンデンサ(
C5、C7,C9)の各静電容量は6pFである。
また、同じく図5に記載の皮膚腫脹検出用電極4と基準電極(3a、3b)において点
線で結線したコンデンサ(C4、C6,C8)の各静電容量は各電極と人体皮膚9間の静
電容量を表し、電極と人体皮膚9が密着した、d=0の距離における静電容量は約1pF
である
図4は、図5に記載の回路を使用し、図6のプリント基板パターンを用い、パルス周波
数は2.7MHzの繰り返し信号で実測を行った、各電極・人体皮膚9間の距離=d18
対パルス電流と電極間パルス電圧の実測値を示す。図4の測定ポイントは図5における各
電極のパルス電圧印加点(20、21、22)対GNDである。実験の結果、各電極と人
体皮膚9間の距離=d18が3mmを超えても判定回路6は確実な判定を行う事が出来た
。尚、図5の回路各点の波形を同図(a)(b)に示す。
尚、当装置に用いるプリント基板17の材質について特に限定しないが人体皮膚9と各
電極の接触や、薬剤による各電極の腐食等が生じない、且つ人体に有毒でない薄い絶縁シ
ートを貼る。あるいはポリミイドなど柔軟性のある基板の場合はポリミイド面を人体皮膚
9側に使用することにより人体皮膚9と各電極間の絶縁を確保できる。更に、注射点滴部
位の目視の確保が必要であれば透明電極を用いた注射点滴液漏れ検出装置であってもよい
図5において、基準電圧切り替えスイッチS1(23)の機能は、例えば基準電極3a
、基準電極3bの各々に厚さの異なるスペーサを使用し、腫脹10の検出高さの選択を行
いたい場合に切り替えるが、腫脹10の検出高さの細かな設定が不要であれば、予めスペ
ーサの厚さを統一し、基準電極切り替えスイッチS1(23)も設ける必要はない。
また、図5に示すように注射点滴液漏れ検出装置の回路構成は少数の汎用部品で構成可
能で注射液漏れ検出を高精度でありながら安価に達成可能であることにより、MPU(:
Microprocessing Unit)を必要としないため、装置開発評価期間の短縮や医療現場におけ
る医療用電子機器の電磁波障害の問題にも安定した動作を保つことができる。
図7、および図8は図6で示した電極を4か所に設け、人体皮膚腫脹検出用電極4は中
央に配置し。また基準電極は3か所(3a、3b、3c)に設けた場合の判定回路6の回
路方式を示し。図7では人体皮膚腫脹検出用電極から得られたパルス電圧4aaと基準用
電極から得られたパルス電圧(3aa、3bb、3cc)を1個の判定回路6で処理して
いる。
同じく図8は図6で示した電極を4か所に設け、人体皮膚腫脹検出用電極4は中央に配
置し。また基準電極は3か所(3a、3b、3c)に設けた場合の判定回路6の回路方式
を示し。図8では人体皮膚腫脹検出用電極から得られたパルス電圧4aaと基準用電極か
ら得られたパルス電圧(3aa、3bb、3cc)を異なる3個の判定回路6で処理して
いる。例えば、基準電極は3か所(3a、3b、3c)に異なる厚さのスペーサを用い、
判定回路(6a、6b、6c)毎に異なる判定結果報知7を用いれば、腫脹10の症状の
程度に合わせた判定結果報知7の選択も可能である。
腫脹判定の際、基準電極と検出用電極間の双方のパルス電圧を比較し判定を行うのが基
本であるが、基準電極で得られるパルス電圧の他に警報用基準電圧を予め故意に設定し、
装置に不具合が生じた際、前記の故意に設定した警報用基準電圧との判定結果で報知を行
う装置不具合警報報知機能を付加してもよい
更に常に監視を行い、僅かな変化もモニターできる様に、注射点滴液漏れ検出装置の各
電極の値を有線、あるいは無線で出力し監視を行うこともことも可能である。
また注射点滴液漏れ検出装置の報知手段についてLEDおよびブザー等に限定するもの
ではない。報知手段はLEDの他、ブザー、液晶表示、があり、これらを組合わせてもよ
い。例えばLEDのみ使用の報知であっても装置の状態により、LEDの色を変化させ、
正常は緑、注意はアンバー、異常は赤等の色分け表示を行うことも可能である。
注射点滴液漏れ検出装置の患者への装着は絆創膏、あるいはバンド等で取り付けるが、
注射点滴部位は薬剤や血液の逆流を伴うため注射点滴液漏れ検出装置は使い捨てが好まし
い。当注射点滴液漏れ検出装置は少数の電子部品と電池で構成され安価であることからこ
の用途に適している。これにより注射点滴装置などと組み合わせ、医療現場での作業効率
向上のために、予め注射点滴液漏れ検出装置の人体皮膚腫脹検出用電極4の表面には点滴
部位を覆うガーゼを備え、基準電極(3a、3b、3c)等は予めスペーサを備えた上で
露出した状態であり、装置全体を容易に人体皮膚9に装着出来る形態である事が望ましい
注射点滴液漏れの不具合により人体皮膚9に生じる腫脹10を速やかに発見し医療関係
者へ報知できる注射液漏れ検出装置に適用可能である。
1 パルス信号源
2 パルス信号分配
3 基準用電極
4 人体皮膚腫脹検出用電極
5 パルス電流―電圧変換回路
6 判定回路
7 判定結果報知
8 スペーサ
9 人体皮膚
10 腫脹
11 注射針
12 液漏れ
13 静脈
14 皮下組織
15 電極+側
16 電極GND側
17 プリント基板
18 電極・皮膚間の距離=d
19 パルス信号
20 基準用電極3aパルス電圧印加点
21 基準用電極3bパルス電圧印加点
22 基準用電極3cパルス電圧印加点
24 基準電極切り替えスイッチS1

Claims (5)

  1. 人体皮膚の腫脹による皮膚表面の高さの変化を、前記皮膚表面に近接した位置に設置す
    る一つ以上の人体皮膚腫脹検出用電極間にパルス電圧を印加し、皮膚表面と前記電極間の
    静電容量変化に伴い変化する腫脹検出パルス電流値測定手段と、人体皮膚腫脹検出用電極
    近傍に設けた一つ以上の基準用電極間に流れる基準パルス電流値測定手段で得られる各パ
    ルス電流値を比較し、各パルス電流の演算結果が予め定めた値を超えたとき、人体皮膚に
    腫脹が生じたと判定する回路を備えたことを特徴とする注射点滴液漏れ検出装置。
  2. 基準用電極と皮膚表面間には相互の距離を一定以上に保つためのスペーサを設け、人体
    皮膚に腫脹が生じた際でも基準用電極と皮膚表面間の距離を所定の距離以上に保ち、基準
    用電極間に流れるパルス電流値が腫脹による基準用電極と皮膚表面間の距離変化で変化す
    る要因を排除するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の注射点滴液漏れ検出装置
  3. 基準用電極と皮膚表面間の距離を一定に保つためのスペーサ―は厚みが異なる複数のも
    のを同時に使用し、皮膚と基準電極間の距離に応じた各々のパルス電流値を得ることによ
    り、人体皮膚腫脹検出用電極で得られるパルス電流値と比較することで腫脹による皮膚表
    面の高さを定量的に把握できることを特徴とした、請求項1乃至請求項2に記載の注射液
    漏れ検出装置。
  4. 人体皮膚腫脹検出用電極間と基準用電極間に印加されるパルス信号源は同一時間に於い
    てパルス幅、周期、電圧、位相等同一のパルス信号であり、また前記各電極の形状や寸法
    等が相似であり電気的インピーダンスが等しいことにより、人体皮膚と各々の電極との距
    離変化に伴う静電容量の違いによるパルス電流値の変化の中で距離を選択的に比較できる
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項3に記載の注射液漏れ検出装置。
  5. 人体皮膚腫脹検出用電極間と基準用電極間にパルス電圧を印加し、各々の電極間に現れ
    る電圧が常に一定となるように、パルス信号源と人体皮膚腫脹検出用電極と基準用電極に
    各々接続する回路のインピーダンスを変化させ、インピーダンスの変化値が所定の値を超
    えたとき、人体皮膚に腫脹が生じたと検知し、判定を行う回路を備えたことを特徴として
    いる注射点滴液漏れ検出装置。
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