JP2014088797A - 液体輸送装置及び液種判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体の種類を精度良く判定する。
【解決手段】本発明は、液体を輸送する流路を構成するためのチューブと、前記チューブを押して閉塞させる複数のフィンガーと、前記チューブを圧搾して前記液体を輸送するように前記フィンガーを順に押すカムと、前記チューブに設けられ、内周面が前記液体と接触して前記液体を輸送する流路を構成する第１電極及び第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の間のインピーダンスに基づいて前記液体の種類を判定する判定部とを備えた液体輸送装置である。
【選択図】図１５

Description

本発明は、液体輸送装置及び液種判定方法に関する。

液体を輸送する液体輸送装置として、特許文献１に記載されたマイクロポンプが知られている。マイクロポンプには、チューブに沿って複数のフィンガーが配置されており、カムがフィンガーを順次押すことによって、チューブが圧搾されて液体が輸送される。

特開２０１０−７７９４７号公報

複数のフィンガーによりチューブを圧搾して液体を輸送する液体輸送装置は、気体をも輸送可能であるため、輸送される液体の制約をほとんど受けず、様々な種類の液体を輸送可能である。このため、仮に液体輸送装置に間違った液体がセットされていても、液体輸送装置は、その液体をそのまま輸送できてしまう。

本発明は、液体の種類を精度良く判定することを目的とする。

上記目的を達成するための主たる発明は、液体を輸送する流路を構成するためのチューブと、前記チューブを押して閉塞させる複数のフィンガーと、前記チューブを圧搾して前記液体を輸送するように前記フィンガーを順に押すカムと、前記チューブに設けられ、内周面が前記液体と接触して前記液体を輸送する流路を構成する第１電極及び第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の間のインピーダンスに基づいて前記液体の種類を判定する判定部とを備えた液体輸送装置である。

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

図１は、液体輸送装置１の全体斜視図である。 図２は、液体輸送装置１の分解図である。 図３は、液体輸送装置１の断面図である。 図４は、液体輸送装置１の内部の透過上面図である。 図５は、ポンプ部５の概要説明図である。 図６は、本体１０の内部構成を示す分解斜視図である。 図７は、本体１０の裏面の斜視図である。 図８は、カートリッジ２０の内部構成を示す分解斜視図である。 図９は、カートリッジ２０ベースの裏面の分解斜視図である。 図１０は、液体輸送装置１をパッチ３０の底面側から見た斜視図である。 図１１は、液体輸送装置１の使用方法を示すフロー図である。 図１２は、プライミング処理の説明図である。 図１３は、液体の種類の監視を行う監視装置７０の説明図である。 図１４Ａ〜図１４Ｄは、気泡の発生の説明図である。 図１５は、第２実施形態の監視装置７０の説明図である。 図１６は、インピーダンス測定部７３によるインピーダンスの測定の実験結果のグラフである。 図１７は、第３実施形態の説明図である。

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。

液体を輸送する流路を構成するためのチューブと、前記チューブを押して閉塞させる複数のフィンガーと、前記チューブを圧搾して前記液体を輸送するように前記フィンガーを順に押すカムと、前記チューブに設けられ、内周面が前記液体と接触して前記液体を輸送する流路を構成する第１電極及び第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の間のインピーダンスに基づいて前記液体の種類を判定する判定部とを備えた液体輸送装置が明らかとなる。
このような液体輸送装置によれば、液体の種類を精度良く判別できる。

前記第１電極及び前記第２電極は、複数の前記フィンガーに押される領域よりも上流側又は下流側のチューブに設けられていることが望ましい。これにより、第１電極及び第２電極の間でチューブが閉塞されることがないため、インピーダンスに基づく液体の種類を精度良く判別できる。

前記第１電極及び前記第２電極は、複数の前記フィンガーに押される領域よりも下流側のチューブに設けられており、前記第１電極と前記第２電極の間のインピーダンスに基づいて気泡の有無を判定することが望ましい。これにより、第１電極及び第２電極を気泡判定に兼用させることができる。

前記チューブの内周面に撥水処理が施されていることが望ましい。これにより、気泡を検出しやすくなる。

前記第１電極と前記第２電極の間のインピーダンスを測定する際に、前記第１電極と第２電極の間にバイアス電圧が加わらないように、前記第１電極及び前記第２電極に交流電圧を印加することが望ましい。これにより、液体に電気化学的なプロセスが生じることを抑制できる。

前記液体輸送装置の流路内に前記液体を充満させるプライミング処理の際に、前記第１電極と前記第２電極の間のインピーダンスに基づいて前記プライミング処理が完了しているか否かを判断することが望ましい。これにより、液体輸送装置がプライミング処理の完了を判別することもできる。

前記流路は矩形断面であり、前記第１電極及び第２電極は平板状に形成されていることが望ましい。これにより、液体輸送装置の低コスト化を図ることができる。

液体を輸送するためのチューブと、前記チューブを押して閉塞させる複数のフィンガーと、前記チューブを圧搾して前記液体を輸送するように前記フィンガーを順に押すカムと、を備えた液体輸送装置の前記液体の種類を判定する液種判定方法であって、前記チューブに設けられ内周面が前記液体と接触して前記液体を輸送する流路を構成する第１電極と第２電極との間のインピーダンスに基づいて、前記液体の種類を判定することを特徴とする液種判定方法が明らかとなる。これにより、液体の種類を精度良く判別できる。

＝＝＝第１実施形態＝＝＝
＜液体輸送装置の基本構成＞
図１は、液体輸送装置１の全体斜視図である。図２は、液体輸送装置１の分解図である。図に示すように、液体輸送装置１の貼着される側（生体側）を「下」とし、逆側を「上」として説明することがある。

液体輸送装置１は、液体を輸送するための装置である。液体輸送装置１は、本体１０と、カートリッジ２０と、パッチ３０とを備える。本体１０、カートリッジ２０及びパッチ３０は、図２に示すように分離可能であるが、使用時には図１に示すように一体に組み立てられる。液体輸送装置１は、例えば生体にパッチ３０を貼着して、カートリッジ２０に貯留されているインスリンを定期注入するのに好適に用いられる。カートリッジ２０に貯留された液体（例えばインスリン）が無くなった場合、カートリッジ２０は交換されるが、本体１０及びパッチ３０は継続して使用される。但し、パッチ３０も低頻度で交換される。

図３は、液体輸送装置１の断面図である。図４は、液体輸送装置１の内部の透過上面図である。図４には、ポンプ部５の構成も示されている。図５は、ポンプ部５の概要説明図である。

ポンプ部５は、カートリッジ２０に貯留されている液体を輸送するためのポンプとしての機能を有し、チューブ２１と、複数のフィンガー２２と、カム１１と、駆動機構１２とを備えている。

チューブ２１は、液体を輸送するための管である。チューブ２１の上流側（液体の輸送方向を基準にした場合の上流側）は、カートリッジ２０の液体の貯留部２６に連通している。チューブ２１は、フィンガー２２から押されると閉塞し、フィンガー２２からの力が解除されると元に戻る程度に弾性を有している。チューブ２１は、カートリッジ２０のチューブ案内壁２５１Ａの内面に沿って、部分的に円弧形状に配置されている。チューブ２１の円弧形状の部分は、チューブ案内壁２５１Ａの内面と、複数のフィンガー２２との間に配置されている。チューブ２１の円弧の中心は、カム１１の回転中心と一致している。

フィンガー２２は、チューブ２１を閉塞させるための部材である。フィンガー２２は、カム１１から力を受けて、従動的に動作する。フィンガー２２は、棒状の軸部と鍔状の押圧部とを有し、Ｔ字形状になっている。棒状の軸部はカム１１と接触し、鍔状の押圧部はチューブ２１と接触している。フィンガー２２は、軸方向に沿って可動になるように、支持されている。

複数のフィンガー２２は、カム１１の回転中心から放射状に等間隔で配置されている。複数のフィンガー２２は、カム１１とチューブ２１との間に配置されている。ここでは、７本のフィンガー２２が設けられている。以下の説明では、液体の輸送方向の上流側から順に、第１フィンガー２２Ａ、第２フィンガー２２Ｂ、・・・第７フィンガー２２Ｇと呼ぶことがある。

カム１１は、外周の４箇所に突起部を有している。カム１１の外周に複数のフィンガー２２が配置されており、そのフィンガー２２の外側にチューブ２１が配置されている。カム１１の突起部によってフィンガー２２が押されることによって、チューブ２１が閉塞する。フィンガー２２が突起部から外れると、チューブ２１の弾性力によってチューブ２１が元の形状に戻る。カム１１が回転すると、７本のフィンガー２２が順に突起部から押されて、輸送方向上流側から順にチューブ２１が閉塞する。これにより、チューブ２１が蠕動運動させられて、液体がチューブ２１に圧搾されて輸送される。液体の逆流を防止するため、少なくとも１つ、好ましくは２つのフィンガー２２がチューブ２１を閉塞させるように、カム１１の突起部が形成されている。

駆動機構１２は、カム１１を回転駆動するための機構である。駆動機構１２は、圧電モーター１２１と、ローター１２２と、減速伝達機構１２３とを有する（図４参照）。

圧電モーター１２１は、圧電素子の振動を利用してローター１２２を回転させるためのモーターである。圧電モーター１２１は、矩形状の振動体の両面に接着された圧電素子に駆動信号を印加することによって、振動体を振動させる。振動体の端部はローター１２２に接触しており、この端部は、振動体が振動すると、楕円軌道や８の字軌道などの所定の軌道を描いて振動する。振動体の端部が、振動軌道の一部においてローター１２２と接触することによって、ローター１２２が回転駆動する。圧電モーター１２１は、振動体の端部がローター１２２に接触するように、一対のばねでローター１２２に向かって付勢されている。

ローター１２２は、圧電モーター１２１によって回転させられる被駆動体である。ローター１２２には、減速伝達機構１２３の一部を構成するローターピニオンが形成されている。

減速伝達機構１２３は、ローター１２２の回転を所定の減速比でカム１１に伝達する機構である。減速伝達機構１２３は、ローターピニオンと、伝達車と、カム歯車とから構成されている。ローターピニオンは、ローター１２２に一体的に取り付けられた小歯車である。伝達車は、ローターピニオンと噛合する大歯車と、カム歯車と噛合するピニオンを有し、ローター１２２の回転力をカム１１に伝達する機能を有する。カム歯車は、カム１１に一体的に取り付けられており、カム１１とともに回転可能に支持されている。

ポンプ部５を構成するチューブ２１、複数のフィンガー２２、カム１１及び駆動機構１２のうち、カム１１及び駆動機構１２は本体１０に設けられており、チューブ２１及び複数のフィンガー２２はカートリッジ２０に設けられている。以下、本体１０、カートリッジ２０及びパッチ３０の構成について説明する。

・本体１０
図６は、本体１０の内部構成を示す分解斜視図である。図７は、本体１０の裏面の斜視図である。以下、これらの図とともに図１〜図４を参照しながら、本体１０の構成について説明する。

本体１０は、本体ベース１３と、本体ケース１４とを有する。本体ベース１３上には、前述の駆動機構１２と、圧電モーター１２１等の制御を行う制御基板１５（制御部）とが設けられている。本体ベース１３上の駆動機構１２（圧電モーター１２１、ローター１２２、減速伝達機構１２３）や制御基板１５は、本体ケース１４によって覆われて保護されている。

本体ベース１３には、ベアリング１３Ａが設けられている。カム１１の回転軸が本体ベース１３を貫通しており、ベアリング１３Ａは、本体ベース１３に対して回転可能にカム１１の回転軸を支持している。カム１１は減速伝達機構１２３を構成するカム歯車と一体であり、カム歯車は本体ケース１４によって覆われて本体１０の内部に配置され、カム１１は本体１０から露出している。本体１０とカートリッジ２０とを組み合わせると、本体１０から露出しているカム１１が、カートリッジ２０のフィンガー２２の端部と噛み合うことになる。

本体１０にはフック掛け１６が設けられている。フック掛け１６には、カートリッジ２０の固定フック２３４が引っ掛かり、本体１０がカートリッジ２０に固定される。
また、本体１０は、電池収納部１８を有する。電池収納部１８に収納された電池１９は、液体輸送装置１の電力源となる。

・カートリッジ２０
図８は、カートリッジ２０の内部構成を示す分解斜視図である。図９は、カートリッジ２０ベースの裏面の分解斜視図である。以下、これらの図とともに図１〜図５を参照しながら、カートリッジ２０の構成について説明する。

カートリッジ２０は、カートリッジベース２３と、ベース受け２４とを有する。

カートリッジベース２３の上側には、チューブユニット２５が設けられている。チューブユニット２５は、前述のチューブ２１及び複数のフィンガー２２と、ユニットベース２５１と、ユニットカバー２５２とを有する。ユニットベース２５１にはチューブ案内壁２５１Ａが形成されており、ユニットベース２５１の内部においてチューブ２１が円弧形状に配置されている。また、ユニットベース２５１は、フィンガー２２を軸方向に可動に支持している。ユニットベース２５１内のチューブ２１とフィンガー２２は、ユニットカバー２５２によって覆われている。

チューブユニット２５は平坦な円筒形状になっており、チューブユニット２５の中央の空洞に本体１０から露出しているカム１１が挿入されることになる。これにより、本体１０側のカム１１とカートリッジ２０側のフィンガー２２とが噛み合うことになる。

カートリッジベース２３には、供給側継手２３１及び排出側継手２３２が設けられている。供給側継手２３１及び排出側継手２３２には、チューブユニット２５内のチューブ２１の端部がそれぞれ接続される。複数のフィンガー２２がチューブ２１を順に圧搾すると、供給側継手２３１から液体がチューブ２１に供給されるとともに、排出側継手２３２から液体が排出される。排出側継手２３２には接続針２３３が連通しており、排出側継手２３２から排出された液体は、接続針２３３を介して、パッチ３０側に供給されることになる。

カートリッジベース２３には、固定フック２３４が形成されている。固定フック２３４は、本体１０のフック掛け１６に引っ掛かり、本体１０をカートリッジ２０に固定する。

カートリッジベース２３とベース受け２４との間には、リザーバーフィルム２５が挟み込まれている。リザーバーフィルム２５の周囲は、カートリッジベース２３の底面に密に接着されている。カートリッジベース２３とリザーバーフィルム２５との間に貯留部２６が形成され、この貯留部２６に液体（例えばインスリン）が貯留される。貯留部２６は供給側継手２３１に連通しており、貯留部２６に貯留された液体は、供給側継手２３１を介して、チューブ２１に供給されることになる。

上記の通り、貯留部２６は、カートリッジベース２３の下側に構成されている。カートリッジベース２３の上側にはポンプ部５を構成するチューブ２１及びフィンガー２２が配置されているので、ポンプ部５と貯留部２６が上下に配置されている。これにより、液体輸送装置１の小型化が図られている。また、貯留部２６は、ポンプ部５よりも生体側に配置されている。これにより、貯留部２６に貯留された液体が生体の体温で保温されやすくなり、液体の温度と生体の体温との差が抑制される。

貯留部２６に貯留された液体が無くなると、カートリッジ２０は、液体輸送装置１から取り外されて、新たなカートリッジ２０に交換される。但し、注射針を用いて外部からカートリッジセプタム２７を介して貯留部２６に液体を注入することが可能である。なお、カートリッジセプタム２７は、注射針を抜くと穴が塞がる材料（例えばゴム、シリコン等）で構成されている。

・パッチ３０
図１０は、液体輸送装置１をパッチ３０の底面側から見た斜視図である。以下、図１〜図５も参照しながら、パッチ３０の構成について説明する。

パッチ３０は、ソフトニードル３１と、導入針フォルダ３２と、ポートベース３３と、パッチベース３４と、粘着パッド３５とを有する。

ソフトニードル３１は、生体に液体を注入するための管であり、カテーテルの機能を有する。ソフトニードル３１は、例えばフッ素樹脂等の柔らかい材料で構成される。ソフトニードル３１の一端は、ポートベース３３に固定されている。

導入針フォルダ３２は、導入針３２Ａを保持する部材である。導入針フォルダ３２には、導入針３２Ａの一端が固定されている。導入針３２Ａは、柔らかいソフトニードル３１を生体に挿入するための金属製の針である。導入針３２Ａは細長い中空管状の針であるとともに、不図示の横穴を有する。導入針３２Ａの横穴から液体が供給されると、導入針３２Ａの先端から液体が排出される。これにより、ソフトニードル３１を生体に穿刺する前に、液体輸送装置１の流路内を液体で充満させるプライミング処理が可能になる。

使用前の状態では、導入針フォルダ３２はポートベース３３に取り付けられており、導入針３２Ａはソフトニードル３１に挿通されてソフトニードル３１の下側から針先が露出している。パッチ３０を生体に貼り付けるとき、導入針３２Ａとともにソフトニードル３１を生体に穿刺した後、導入針３２Ａごと導入針フォルダ３２がポートベース３３から引き抜かれる（抜去）。硬い導入針３２Ａは生体に留置し続けないで済むため、生体への負荷が小さい。なお、ソフトニードル３１は生体に留置し続けるが、ソフトニードル３１は柔らかいため、生体への負荷は小さい。

ポートベース３３には、カートリッジ２０の接続針２３３から供給される液体をソフトニードル３１に供給する部材である。ポートベース３３は、接続針用セプタム３３Ａと、導入針用セプタム３３Ｂとを有する。接続針用セプタム３３Ａ及び導入針用セプタム３３Ｂは、針を抜くと穴が塞がる材料（例えばゴム、シリコン等）で構成されている。接続針用セプタム３３Ａにはカートリッジ２０の接続針２３３が挿通され、液体は、接続針２３３を介して接続針用セプタム３３Ａ越しに、カートリッジ２０側からパッチ３０側に供給される。カートリッジ２０の交換のためにカートリッジ２０の接続針２３３がパッチ３０から抜かれても、接続針用セプタム３３Ａの接続針２３３による穴は自然に塞がる。導入針用セプタム３３Ｂには導入針３２Ａが挿通されており、導入針３２Ａが引き抜かれると、導入針用セプタム３３Ｂの導入針３２Ａによる穴は自然に塞がる。接続針用セプタム３３Ａ及び導入針用セプタム３３Ｂにより、パッチ３０内の液体が外部に漏れたり、生体の体液がパッチ３０側に逆流したりすることが防止される。なお、ポートベース３３内で導入針３２Ａの存在した領域（導入用セプタム以外の領域）は、導入針３２Ａの抜き取り後には液体の流路となる。

パッチベース３４は、ポートベース３３に固定された平板状の部材である。パッチベース３４は、ベース受け２４を固定するための固定部３４Ａを有する。パッチベース３４の底面には粘着パッド３５が取り付けられている。粘着パッド３５は、パッチ３０を生体等に貼着するための粘着性のパッドである。

上記の液体輸送装置１では、ポンプ部５と貯留部２６とが上下に配置され、液体輸送装置１の小型化が図られている。これにより、粘着パッド３５を小型化できる。

＜基本的な使用方法＞
図１１は、液体輸送装置１の使用方法を示すフロー図である。

まず、使用者は、液体輸送装置１のキットを準備する（Ｓ００１）。キットには、液体輸送装置１を構成するための本体１０、カートリッジ２０及びパッチ３０が同梱されている。使用者は、図２に示すように、本体１０、カートリッジ２０及びパッチ３０を組み立てて、液体輸送装置１を組み立てる（Ｓ００２）。使用者は、本体１０とカートリッジ２０とを組み立てることによって、本体１０側のカム１１とカートリッジ２０側のフィンガー２２とを噛み合わせる。また、使用者は、カートリッジ２０の接続針２３３をパッチ３０の接続針用セプタム３３Ａに挿入し、カートリッジ２０側からパッチ３０側に液体を供給可能な状態にする。

次に、使用者は、プライミング処理を行う（Ｓ００３）。図１２は、プライミング処理の説明図である。プライミング処理は、液体輸送装置１のポンプ部５を駆動させて、液体輸送装置１の流路内に液体を充満させる処理である。このプライミング処理により、液体輸送装置１の流路内の気体が導入針３２Ａから排出される。また、このプライミング処理により、空の状態のチューブ２１に液体が充満することになる。使用者は、導入針３２Ａの先端から液体が排出されるまで、液体輸送装置１のポンプ部５を駆動させる。

プライミング処理後、使用者は、導入針３２Ａ及びソフトニードル３１を生体に垂直に穿刺し、その後、導入針フォルダ３２をポートベース３３から引き抜き、ソフトニードル３１から導入針３２Ａを抜去する（Ｓ００４）。導入針用セプタム３３Ｂがあるため、導入針３２Ａが抜き去られても、導入針用セプタム３３Ｂの導入針３２Ａによる穴は自然に塞がる。このとき、使用者は、パッチ３０の粘着パッド３５の保護用紙を剥がして、粘着パッド３５を生体の皮膚に貼り付けて、液体輸送装置１を生体に貼着させると良い。

次に、使用者は、導入針３２Ａの存在した領域（導入用セプタム以外の領域）の容量分の液体を輸送するように、ポンプ部５を予備動作させる（Ｓ００５）。これにより、導入針３２Ａの存在した空間を液体で充満させることができる。

その後、使用者は、液体輸送装置１に定量輸送処理（通常の処理）を行わせる（Ｓ００６）。このとき、液体輸送装置１は、駆動機構１２の圧電モーター１２１を駆動してカム１１を回転させ、カム１１の突起部によって７本のフィンガー２２を順に押して輸送方向上流側から順にチューブ２１を閉塞させ、チューブ２１を蠕動運動させて液体を輸送する。定量輸送処理では、所定時間に所定量の液体が輸送されるように、カム１１の回転量が制御される。

＜液種判定＞
カートリッジ２０にはカートリッジセプタム２７が設けられているため、カートリッジ２０は、注射針を用いて外部から液体を注入可能な構造になっている。このため、間違った種類の液体が外部からカートリッジ２０に注入されると、間違った種類の液体が生体に注入されるおそれがある。若しくは、異種の液体を貯留したカートリッジに交換してしまった場合にも、間違った種類の液体が生体に注入されるおそれがある。
そこで、本実施形態の液体輸送装置１は、輸送中の液体の種類の判定を行っている。

図１３は、液体の種類の監視を行う監視装置７０の説明図である。

監視装置７０は、第１電極７１と、第２電極７２と、インピーダンス測定部７３と、液種判定部７４とを有している。第１電極７１は、第２電極７２よりも上流側に位置している。インピーダンス測定部７３及び液種判定部７４は、前述の制御基板１５に設けられている。

第１電極７１及び第２電極は、フィンガー２２がチューブ２１を押す領域よりも上流側のチューブ２１に設けられている。後述する第２実施形態のように、第１電極７１及び第２電極は、フィンガー２２がチューブ２１を押す領域よりも下流側のチューブ２１に設けられても良い。但し、第１電極７１と第２電極７２との間にフィンガー２２がチューブ２１を押す領域を挟むように、第１電極７１及び第２電極７２を配置することはできない。このように第１電極７１及び第２電極７２を配置すると、フィンガー２２がチューブ２１を閉塞させたときに、その閉塞位置で液体が絶縁されてしまい、この結果、第１電極７１と第２電極との間のインピーダンスが高くなり、インピーダンスに基づく液種判定ができなくなるからである。

第１電極７１及び第２電極７２は、管形状であり、その内周面で液体と接触して液体を輸送する流路を構成している。本実施形態では、第１電極７１及び第２電極７２が液体と直接的に接触しているため、電極と液体とが容量結合している場合（電極がチューブの外側に設けられ、電極が液体と直接的には接触していない場合）と比べて、インピーダンスの測定時の誤差を軽減でき、測定精度が向上する。

具体的には、第１電極７１及び第２電極７２は、導電性の金属製の継手で構成されている。第１電極７１は、チューブ２１と貯留部２６とを連通させるためのＬ字形状の継手であり、ここでは供給側継手２３１を兼用している。第２電極７２は、上流側と下流側のチューブ２１を連結する直管形状の継手である。

インピーダンス測定部７３は、第１電極７１と第２電極７２の間のインピーダンスを測定する。液種判定部７４は、インピーダンス測定部７３の測定結果に基づいて、液体の種類を判定する。具体的には、液種判定部７４は、測定結果のインピーダンスが所定範囲内であれば、正常な液体であると判定する。測定結果のインピーダンスが所定範囲外であれば、異常な液体であると判定する。例えば、正常な液体であれば第１電極７１と第２電極７２の間のインピーダンスが１０ｋΩ程度になるような場合に、液種判定部７４は、測定結果が８ｋΩ〜１２ｋΩ（±２０％）の範囲内であれば正常な液体と判定し、その範囲外であれば異常な液体と判定する。

液種判定部７４は、判定結果を制御基板１５の制御部に出力する。制御部は、液体が正常であると判定された場合には定量輸送処理（Ｓ００６）を継続し、液体が異常であると判定された場合には定量輸送処理を停止して、音や光などによって使用者に警告を報知する。

上記の通り、本実施形態の液体輸送装置１は、第１電極７１及び第２電極７２と、液種判定部７４とを備えており、液体の種類毎にインピーダンスが異なることを利用して、インピーダンスに基づいて液種判定をしている。但し、インピーダンスの測定時の誤差が大きいと、液種判定の精度が低下するおそれがある。特に、液体の種類によるインピーダンスの差は小さいため、インピーダンスの測定時の誤差が大きいと、液体の種類の判定精度が低下してしまう。そこで、本実施形態では、第１電極７１及び第２電極は管形状であり、第１電極７１及び第２電極７２の内周面は、それぞれ、液体と接触して液体を輸送する流路を構成している。これにより、電極と液体とが容量結合している場合（電極がチューブの外側に設けられ、電極が液体と直接的には接触していない場合）と比べて、インピーダンスの測定時の誤差を軽減でき、液種判定の精度を向上させている。

また、本実施形態では、第１電極７１と第２電極７２の間にバイアス電圧が加わらないように、インピーダンス測定部７３の電源電圧のＤＣ成分がカットされた状態で、交流電圧が印加されている。仮に第１電極７１と第２電極７２との間にＤＣ電圧がかかると、電極に接触している液体（第１電極７１と第２電極７２との間の液体）に電気化学的なプロセスが生じ、液体の特性が変化したり、電極に析出物が付着したりするおそれが生じためである。

上記の監視装置７０は、液体の種類の判定だけでなく、前述のプライミング処理が十分であるか否かの判定（プライミング処理の完了判定）にも用いることができる。例えば、プライミング開始前はチューブが空の状態なので第１電極７１と第２電極７２の間が極めて高いインピーダンス（例えば１０ＭΩ以上）になるので、制御部は、インピーダンス測定部７３の測定結果が極めて高いインピーダンスのまま使用者がプライミグ処理を終了した場合に、プライミング処理が不十分だと判断し、使用者に警告を報知しても良い。

＝＝＝第２実施形態＝＝＝
第２実施形態では、液体の種類を判定するのに用いられる第１電極７１及び第２電極７２を利用して、気泡判定を行う。

＜気泡の発生について＞
以下に説明するように、フィンガー２２によりチューブ２１を圧搾して液体を輸送する場合には、フィンガー２２の動作に伴って気泡が発生する。特に、複数のフィンガー２２を用いる場合には、大きな気泡が発生する。

図１４Ａ〜図１４Ｄは、気泡の発生の説明図である。本来であればチューブ２１は円弧形状に配置されているが、ここでは便宜上、チューブ２１を直線状に配置している。

カム１１が回転することによって、第７フィンガー２２Ｇがチューブ２１を閉塞した状態（図１４Ａ）から、第７フィンガー２２Ｇによる押圧状態が開放された状態（図１４Ｂ）に移行する。このとき、第７フィンガー２２Ｇの近傍のチューブ２１の液体は、負圧になりやすく、この結果、液体に溶存していた気体が微小気泡になることがある。この微小気泡は、この段階では、チューブ２１の内壁に付着し、液体と共には輸送されない。また、この微小気泡は、チューブを塞ぐほどの大きさではない。

第７フィンガー２２Ｇだけでなく、他のフィンガー２２においても、チューブ２１内に微小気泡が同様に発生することになる。そして、カム１１の回転が継続されて、フィンガー２２によるチューブ２１の閉塞と開放とが繰り返されると、図１４Ｃに示すように、微小気泡が発達してくる。

図１４Ｃのように微小気泡が発達すると、比較的大きな微小気泡は、チューブ２１の内壁から剥がれて、液体と共に輸送されやすくなる。そして、チューブ２１の上流側で内壁から剥がれた微小気泡は下流側の微小気泡を巻き込んで一体化し、図１４Ｄに示すように一体化した気泡が輸送方向に輸送されることになる。一体化した気泡は、チューブ２１を塞ぐほどの大きさになる。

このように、複数のフィンガー２２によりチューブを圧搾して液体を輸送する場合には、各フィンガー２２の動作に伴って複数箇所で発生した微小気泡が一体化するため、チューブ２１を塞ぐほどの大きさに気泡が発達する。そして、一体化した気泡は、チューブ２１内を下流側に移動することになる。

なお、液体に気体が溶存していれば、気泡はどの場所でも発生するおそれがある。例えば、温度が変化すれば、貯留部２６の中の液体や、チューブ２１の中の液体に気泡が発生することがある。また、継手（供給側継手２３１や排出側継手２３２）における管径変化に伴う液体の圧力変動が原因となって、気泡が発生することもある。但し、これらの原因で発生する気泡は、上記の微小気泡程度の大きさであり、単独ではチューブ２１を塞ぐほどの大きさになりにくい。これに対し、複数のフィンガー２２によりチューブ２１を圧搾して液体を輸送する場合には、気泡がチューブ２１を塞ぐほどの大きさになりやすい。

＜気泡判定＞
図１５は、本実施形態のチューブ２１内の気泡の監視を行う監視装置７０の説明図である。

監視装置７０は、液種判定部７４を有するとともに、更に気泡判定部７５を有している。気泡判定部７５は、インピーダンス測定部７３や液種判定部７４と同様に、前述の制御基板１５に設けられている。

第１電極７１及び第２電極７２は、フィンガー２２により押される領域よりも下流側のチューブ２１に設けられている。第１電極７１及び第２電極７２をこのような位置に設ける理由は、フィンガー２２がチューブ２１を押す領域で気泡が発生し、そこから気泡が下流側に移動するので（図１４Ｄ参照）、その気泡を検出するためである。

第１電極７１及び第２電極７２は、管形状であり、その内周面で液体と接触して液体を輸送する流路を構成している。第２実施形態においても、第１電極７１及び第２電極７２が液体と直接的に接触しているため、電極と液体とが容量結合している場合（電極がチューブの外側に設けられ、電極が液体と直接的には接触していない場合）と比べて、インピーダンスの測定時の誤差を軽減でき、測定精度が向上する。

なお、第２実施形態においても、第１電極７１及び第２電極７２は、導電性の金属製の継手で構成されている。但し、第２実施形態では、第１電極７１は、上流側と下流側のチューブ２１を連結する直管形状の継手である。第２電極７２は、チューブ２１と接続針２３３とを連通させるためのＬ字形状の継手であり、ここでは排出側継手２３２を兼用している。

図１６は、インピーダンス測定部７３によるインピーダンスの測定の実験結果のグラフである。グラフの横軸は、インピーダンス測定部７３の交流電圧の周波数［Ｈｚ］であり、グラフの縦軸は、インピーダンス測定部７３によって測定されたインピーダンス［Ω］である。なお、インピーダンス測定部７３の交流電圧の周波数は、実際には１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの範囲であるが、実験では広い帯域で測定が行われている。

実験に用いたチューブ２１は、内径Ｄは０．５７［ｍｍ］、面積Ｓは０．００２５５［ｃｍ］である（但し、実験では、第１電極７１と第２電極７２との間の長さは実際よりも長くしている）。また、実験に用いた液体は、０．９％生理食塩水であり、２５℃の条件下で導電率は０．０１６［Ｓ／ｃｍ］、抵抗率は６２．５［Ωｃｍ］である。実験では、チューブ２１が空の状態と、チューブ２１に液体が充填された状態と、チューブ２１に液体が充填されつつ３ｍｍの気泡がある状態の３通りについて、第１電極７１と第２電極７２の間のインピーダンスの測定が行われた。なお、長さ３ｍｍの気泡がチューブ２１にあると、その気泡によってチューブ２１が塞がれた状態になる。

グラフに示すように、インピーダンスは、チューブ２１が空の状態では、１０ＭΩ以上であった（周波数１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの範囲）。これに対し、チューブ２１に液体が充填された状態では、１６０ｋΩであった。液体が充填された状態でインピーダンスが低い値を示したのは、チューブ２１内の液体によって第１電極７１と第２電極７２との間が導通状態になるからである。また、この実験により、チューブ２１が空の状態と、チューブ２１に液体が充填された状態とでは、両者のインピーダンスに大きな差（１０倍以上の差）があることが確認された。

チューブ２１に３ｍｍの気泡がある状態では、インピーダンスは、１０ＭΩ以上であった。チューブ２１に３ｍｍの気泡がある状態では、チューブ２１が空の状態と同程度（１０ＭΩ以上）のインピーダンスであった理由は、気泡によって、気泡の上流側と下流側の液体が隔てられ、両者が絶縁されたためだと考えられる。この実験結果によれば、チューブ２１に液体がほとんど充填されている状態であっても、チューブ２１を塞ぐほどの大きさの気泡の有無によって、第１電極７１と第２電極７２の間のインピーダンスが大きく変化することが確認できる。

気泡判定部７５は、インピーダンス測定部７３の測定結果に基づいて、気泡の有無を判定する。気泡判定部７５は、測定結果のインピーダンスが所定の閾値よりも低ければ、気泡が無いと判定する。また、気泡判定部７５は、測定結果のインピーダンスが所定の閾値よりも高ければ、気泡が有ると判定する。

気泡判定部７５は、判定結果を制御基板１５の制御部に出力する。制御部は、気泡が無いと判定された場合には定量輸送処理（Ｓ００６）を継続し、気泡が有ると判定された場合には定量輸送処理を停止して、音や光などによって使用者に警告を報知する。

上記の通り、第２実施形態の液体輸送装置１は、液体を輸送するためのチューブ２１と、チューブを押して閉塞させる複数のフィンガー２２と、チューブを圧搾して液体を輸送するようにフィンガーを順に押すカム１１とを備えている。このような構成の液体輸送装置１の場合、各フィンガー２２の動作に伴って複数箇所で発生した微小気泡が一体化し、チューブ２２を塞ぐほどの大きさの気泡が発生し、気泡の上流側と下流側の液体が絶縁状態になる。このことを利用して、第２実施形態の液体輸送装置１は、複数のフィンガー２２に押される領域よりも下流側のチューブ２１に設けた第１電極７１及び第２電極７２と、第１電極７１と第２電極７２の間のインピーダンスに基づいて気泡の有無を判定する判定部７５とを更に備えることよって、気泡の監視を可能にしている。

加えて、第２実施形態では、チューブ２１の内周面に撥水処理が施されている。これにより、チューブ２１の内周面と気泡との間に液膜が形成されにくくなり、気泡の上流側と下流側の液体が絶縁状態になりやすくなる。このため、チューブ２１の内周面に撥水処理を施すことによって、気泡発生時のインピーダンスの変化が大きくなり、気泡を検出しやすくなる。

＝＝＝第３実施形態＝＝＝
図１７は、第３実施形態の説明図である。

流路が詰まった状態でポンプ部５を駆動し続けると流路内の圧力が高くなる。このことを利用して、第３実施形態では、荷重センサが隔壁を介して流路内の圧力を検出することによって、荷重センサの検出結果に基づいて流路の詰まりを検出する。このような場合、流路は矩形断面に形成されるため、第３実施形態では、第１電極７１及び第２電極７２が平板状である。

第３実施形態では、詰まり検出に用いられる矩形断面の流路に第１電極７１及び第２電極７２を配置できるので、詰まり検出機能と液種判定機能の両機能を低コストで実現できる。

＝＝＝その他＝＝＝
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。

＜監視装置７０について＞
前述の監視装置７０では、インピーダンス測定部７３が第１電極７１と第２電極７２との間のインピーダンスの値を精度よく測定し、液種判定部７４がインピーダンスの値に基づいて液体の種類を判定していた。但し、インピーダンスの値を精度よく測定しなくてもよい。

例えば、第１電極７１と第２電極７２との間のインピーダンスが所定範囲内のときにＬレベル（又はＨレベル）の信号を出力し、インピーダンスが所定範囲外のときにＨレベル（Ｌレベル）の信号を出力するように、インピーダンス測定部が構成され、液種判定部７４がインピーダンス測定部の出力信号に基づいて液体の種類を判定しても良い。

＜電極について＞
第１実施形態の第１電極は供給側継手２３１を兼用しており、第２実施形態の第２電極は排出側継手２３２を兼用していたが、第１電極や第２電極はこれに限られるものではない。例えば、第１電極７１及び第２電極７２を供給側継手２３１や排出側継手２３２とは別の部材で構成することも可能である。但し、この場合、フィンガーに押される領域よりも上流側又は下流側のチューブと継手（供給側継手２３１又は排出側継手２３２）との間の狭いスペースに第１電極７１及び第２電極７２の両方を配置する必要がある。

１ 液体輸送装置、５ ポンプ部、
１０ 本体、１１ カム、１２ 駆動機構、
１２１ 圧電モーター、１２２ ローター、１２３ 減速伝達機構、
１３ 本体ベース、１３Ａ ベアリング、
１４ 本体ケース、１５ 制御基板、１６ フック掛け、
１８ 電池収納部、１９ 電池、
２０ カートリッジ、２１ チューブ、２２ フィンガー、
２３ カートリッジベース、２３１ 供給側継手、２３２ 排出側継手、
２３３ 接続針、２３４ 固定フック、
２４ ベース受け、２５ チューブユニット、
２５１ ユニットベース、２５１Ａ チューブ案内壁、２５２ ユニットカバー、
２５ リザーバーフィルム、２６ 貯留部、２７ カートリッジセプタム、
３０ パッチ、３１ ソフトニードル、３２ 導入針フォルダ、３２Ａ 導入針、
３３ ポートベース、３３Ａ 接続針用セプタム、３３Ｂ 導入針用セプタム、
３４ パッチベース、３４Ａ 固定部、３５ 粘着パッド、
７０ 監視装置、７１ 第１電極、７２ 第２電極、
７３ インピーダンス測定部、７４ 液種判定部、７５ 気泡判定部

Claims (8)

1. 液体を輸送する流路を構成するためのチューブと、
   前記チューブを押して閉塞させる複数のフィンガーと、
   前記チューブを圧搾して前記液体を輸送するように前記フィンガーを順に押すカムと、
   前記チューブに設けられ、内周面が前記液体と接触して前記液体を輸送する流路を構成する第１電極及び第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極の間のインピーダンスに基づいて前記液体の種類を判定する判定部と
   を備えた液体輸送装置。
2. 請求項１に記載の液体輸送装置であって、
   前記第１電極及び前記第２電極は、複数の前記フィンガーに押される領域よりも上流側又は下流側のチューブに設けられている
   ことを特徴とする液体輸送装置。
3. 請求項１又は２に記載の液体輸送装置であって、
   前記第１電極及び前記第２電極は、複数の前記フィンガーに押される領域よりも下流側のチューブに設けられており、
   前記第１電極と前記第２電極の間のインピーダンスに基づいて気泡の有無を判定する
   ことを特徴とする液体輸送装置。
4. 請求項３に記載の液体輸送装置であって、
   前記チューブの内周面に撥水処理が施されている
   ことを特徴とする液体輸送装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の液体輸送装置であって、
   前記第１電極と前記第２電極の間のインピーダンスを測定する際に、前記第１電極と第２電極の間にバイアス電圧が加わらないように、前記第１電極及び前記第２電極に交流電圧を印加する
   ことを特徴とする液体輸送装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の液体輸送装置であって、
   前記液体輸送装置の流路内に前記液体を充満させるプライミング処理の際に、前記第１電極と前記第２電極の間のインピーダンスに基づいて前記プライミング処理が完了しているか否かを判断する
   ことを特徴とする液体輸送装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の液体輸送装置であって、
   前記流路は矩形断面であり、前記第１電極及び第２電極は平板状に形成されている
   ことを特徴とする液体輸送装置。
8. 液体を輸送するためのチューブと、前記チューブを押して閉塞させる複数のフィンガーと、前記チューブを圧搾して前記液体を輸送するように前記フィンガーを順に押すカムと、を備えた液体輸送装置の前記液体の種類を判定する液種判定方法であって、
   前記チューブに設けられ内周面が前記液体と接触して前記液体を輸送する流路を構成する第１電極と第２電極との間のインピーダンスに基づいて、前記液体の種類を判定すること
   を特徴とする液種判定方法。