JP2015223471A - 液体輸送装置及び液体輸送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体輸送装置から供給される液体に含まれる気体を減らす。
【解決手段】本発明は、液体を一方から他方に送り出すポンプと、前記ポンプに前記液体を供給する第一の流路と、前記第一の流路中に設けられたフィルターとを備える液体輸送装置であって、前記第一の流路内における前記フィルターの上流側と下流側の圧力差をフィルター通過圧力とすると、前記フィルターのバブルポイントは、前記ポンプの動作中に生ずる前記フィルター通過圧力の最小値より大きい。
【選択図】図８

Description

本発明は、液体輸送装置及び液体輸送方法に関する。

生体に液体を輸送する液体輸送装置として、特許文献１に記載の装置が知られている。これらの液体輸送装置では、液体容器から液体を送り出す際、フィルターを用いて空気を除去していた。

特開２００４−２７５４６６号公報

しかし、気泡除去フィルターを用いても液体を吐出する際に液体と一緒に気泡が吐出されることがあった。液体と一緒に気泡や空気が運ばれることは好ましくないことがある。例えば、本来送るべき量の液体が気体の体積分だけ不足してしまう。

そこで本発明は、ポンプから供給される気体を減らした液体輸送装置を提供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、液体を一方から他方に送り出すポンプと、前記ポンプに前記液体を供給する第一の流路と、前記第一の流路中に設けられたフィルターとを備える液体輸送装置であって、前記第一の流路内における前記フィルターの上流側と下流側の圧力差をフィルター通過圧力とすると、前記フィルターのバブルポイントは、前記ポンプの動作中に生ずる前記フィルター通過圧力の最小値より大きいことを特徴とする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１Ａ及び図１Ｂ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の断面図である。 図３Ａ及び図３Ｂは、液体輸送装置１の分解図である。 図４Ａ及び図４Ｂは、貼着前後の注入ユニット１０の断面説明図である。 図５Ａ及び図５Ｂは、ポンプユニット３０の分解図である。 図６は、ポンプ部６０の概要説明図である。 図７は、カートリッジ４０の分解図である。 図８は、第１実施形態の構成を示す模式図である。 図９は、第１実施形態の圧力の関係を示す図である。 図１０は、液体輸送装置１における各要素の関係を示す図である。 図１１は、気体検出センサー５０を説明する図である。 図１２は、コンデンサの容量分圧を説明する図である。 図１３は、第２実施形態の構成を示す模式図である。 図１４は、第２実施形態の圧力の関係を示す図である。 図１５は、第４実施形態の構成を示す模式図である。

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。

液体を一方から他方に送り出すポンプと、前記ポンプに前記液体を供給する第一の流路と、前記第一の流路中に設けられたフィルターとを備える液体輸送装置であって、前記第一の流路内における前記フィルターの上流側と下流側の圧力差をフィルター通過圧力とすると、前記フィルターのバブルポイントは、前記ポンプの動作中に生ずる前記フィルター通過圧力の最小値より大きいことを特徴とする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、フィルターは液体を通過させるが、気体の通過を制限するため、ポンプから供給される液体に含まれる気体を減らすことができる。

前記フィルターを通過した気体を検出する気体検出センサーと、前記液体を収容する液体収容部とを備え、前記液体収容部内が空状態であることを、前記気体検出センサーが検出する結果を用いて判断することが望ましい。これにより、気体検出センサーの検出結果によって、液体収容部内の液体の吸引が終了したことも判断することができ、空状態を検出するための特別なセンサーが不要となり、製造コストの削減や液体輸送装置の小型化が可能となる。

前記ポンプから液体が送り出される第二の流路を備え、前記気体検出センサーは前記第二の流路に設けられることが望ましい。これにより、気体検出センサーを液体の供給先により近い部分に設けることとなり、液体輸送装置から外部へ供給される液体に含まれる気体をより減らすことができるだけでなく、ポンプの動作によって液体中に発生した気泡を検出することもできるため、気体検出センサーが気体を検出するとポンプを止める等の処置を行うことが可能となり、液体輸送装置から供給される液体に含まれる気体を減らすことができる。

前記フィルターを通過した液体の圧力を検出する圧力検出センサーと、前記液体を収容する液体収容部とを備え、前記圧力検出センサーの検出した圧力が所定値以下になったとき、前記液体収容部内が空状態であることを判断することが望ましい。
これにより、圧力検出センサーの検出結果によって液体収容部内の液体の吸引が終了したことを判断することができ、空状態を検出するための特別なセンサーが不要となり、製造コストの削減や液体輸送装置の小型化が可能となる。

前記フィルターのバブルポイントは、前記ポンプの動作中に生ずる前記フィルター通過圧力の最大値より大きいことが望ましい。これにより、フィルターが気体の通過を制限することができる。

前記フィルターのバブルポイントは、前記第一の流路が萎んだときの前記フィルター通過圧力より大きいことが望ましい。これにより、流路内の液体の供給が進んで、これ以上輸送できない状態となり、流路が萎んだときもフィルターが気体の通過を制限することができる。

液体を一方から他方に送り出すポンプと、前記ポンプに前記液体を供給する第一の流路と、前記第一の流路中に設けられたフィルターとを用いる液体輸送方法であって、前記第一の流路内における前記フィルターの上流側と下流側の圧力差をフィルター通過圧力とすると、前記フィルターのバブルポイントは、前記ポンプの動作中に生ずる前記フィルター通過圧力の最小値より大きいことを特徴とする液体輸送方法が明らかとなる。このような液体輸送方法によれば、フィルターにより液体を通過させるが、気体の通過を制限するため、ポンプから供給される液体に含まれる気体を減らすことができる。

＝＝＝第１実施形態＝＝＝
＜液体輸送装置１の概要＞
図１Ａ及び図１Ｂ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の断面図である。図３Ａ及び図３Ｂは、液体輸送装置１の分解図である。以下の説明では、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」とする。また、図２に示すように、カテーテル１２に対してポンプ部６０の側を「前」とし、液体を収容するリザーバー（液体収容部）４４の側を「後」とする。

液体輸送装置１は、液体を輸送する装置である。液体輸送装置１は、注入ユニット１０と、ポンプユニット３０とを有する。注入ユニット１０及びポンプユニット３０は、図３Ａ及び図３Ｂ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、例えば生体に注入ユニット１０を貼着して、ポンプユニット３０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。

注入ユニット１０には、上側に突出した接続部１８が設けられている。ポンプユニット３０の下面中央には、中空の受け入れ部４１が設けられている。注入ユニット１０の接続部１８をポンプユニット３０の受け入れ部４１に挿入することによって、注入ユニット１０にポンプユニット３０が取り付けられる。このとき、接続部１８の側面の受液口１８Ａが、受け入れ部４１の送液口４１Ａに連結される。ポンプユニット３０には、後述するように、リザーバー４４及びポンプ部６０が設けられており、リザーバー４４の液体は、ポンプ部６０によって送液口４１Ａから注入ユニット１０に送り出されて、注入ユニット１０のカテーテル１２から生体に液体が注入される。

＜注入ユニット１０の構成＞
注入ユニット１０は、生体に液体を注入する部位である。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、カテーテル１２と、シール部１４と、台座部１６とを有する。
カテーテル１２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。カテーテル１２は、例えばフッ素樹脂等の柔らかい材料で構成される。カテーテル１２の一端は、台座部１６に固定されている。
シール部１４は、注入ユニット１０を生体等に貼着するための部位である。シール部１４は、例えば、下面が粘着シールになっている粘着パッドである。
台座部１６は、ポンプユニット３０を取り付けるための部位である。台座部１６は、ベース部１７と、接続部１８とを有する。ベース部１７は、ポンプユニット３０を下から支持する部位である。接続部１８は、ベース部１７から上側に突出した部位であり、ポンプユニット３０の受け入れ部４１（図３Ｂ参照）に挿入される部位である。接続部１８の側面には、送液口４１Ａと接続するための受液口１８Ａが設けられている。また、接続部１８の上面には、導入針２１（後述）の差し込み口１８Ｂが設けられている。

図４Ａ及び図４Ｂは、貼着前後の注入ユニット１０の断面説明図である。
図４Ａは、貼着前の注入ユニット１０の断面説明図である。この状態では、注入ユニット１０に導入針２１が取り付けられており、導入針２１は、カテーテル１２、シール部１４、台座部１６を貫通している。導入針２１の上端はつまみ２２に固定されている。つまみ２２が、接続部１８の上面から突出していることによって、この段階でのポンプユニット３０の装着を阻害している。
注入ユニット１０を生体に貼り付けるとき、使用者は、導入針２１とともにカテーテル１２を生体に穿刺する。その後、図４Ｂに示すように、使用者は、導入針２１のつまみ２２をつまんで、導入針２１を注入ユニット１０から引き抜く（抜去）。カテーテル１２は生体に留置し続けるが、カテーテル１２は柔らかいため、生体への負荷は小さい。差し込み口１８Ｂの下側には、導入針２１を抜くと穴がふさがる材料（例えばゴム、シリコン等）で構成された導入針用セプタム１９が設けられている。
注入ユニット１０から導入針２１が引き抜かれた後、注入ユニット１０にポンプユニット３０が取り付けられることになる。

＜ポンプユニット３０の構成＞
図５Ａ及び図５Ｂは、ポンプユニット３０の分解図である。ポンプユニット３０は、駆動部３１と、カートリッジ４０とを有する。駆動部３１は、カートリッジ４０の上側でネジによって固定される。

駆動部３１は、カム６５を駆動する構成要素である。カム６５は駆動部３１の下側から露出しており、カム６５を駆動する駆動機構（不図示）は内部に収容されている。駆動部３１は動力源となる電池３２も収容しているが、電池３２をカートリッジ４０の側に配置しても良い。

カートリッジ４０は、図５Ａに示すように、カム収容部４２を有する。カム収容部４２は、カートリッジ４０の上側（駆動部３１側）に設けられ、駆動部３１のカム６５を収容するための中空状の部位である。カム収容部４２の周囲には、複数のフィンガー６６（図６参照）が配置されている。駆動部３１をカートリッジ４０に固定すると、カム収容部４２にカム６５が入り込み、次に説明するポンプ部６０が構成される。

・ポンプ部６０
図６は、ポンプ部６０の概要説明図である。図７は、カートリッジ４０の分解図である。ポンプ部６０は、液体を輸送するポンプとなる部位である。ポンプの動作中とは、ポンプが備える各機構が駆動している状態をいう。ポンプ部６０は、チューブ６２と、圧搾機構６４とを有する。圧搾機構６４がチューブ６２を圧搾することによって、液体が輸送される。圧搾機構６４は、複数のフィンガー６６と、カム６５とを備えている。

チューブ６２は、液体を輸送するための管である。チューブ６２の上流側（液体の輸送方向を基準にした場合の上流側）は、液体を貯留するリザーバー４４（図２参照）に連通している。チューブ６２の下流側は、送液口４１Ａ（図２、図３Ｂ参照）に連通している。チューブ６２は、フィンガー６６から押されると閉塞し、フィンガー６６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６２は、部分的に円弧形状に配置されている。チューブ６２の円弧の中心は、カム６５の回転中心と一致している。

フィンガー６６は、チューブ６２を閉塞させる部材である。フィンガー６６は、軸方向に沿って可動に支持されており、カム６５から力を受けて従動的に動作する。複数のフィンガー６６は、カム６５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６６は、カム６５とチューブ６２との間に配置されている。

カム６５は、外周の４箇所に突起部を有している。カム６５の外周に複数のフィンガー６６が配置されており、そのフィンガー６６の外側にチューブ６２が配置されている。カム６５が回転すると、７本のフィンガー６６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６２が閉塞する。フィンガー６６が突起部から外れると、チューブ６２の弾性力によってチューブ６２が元の形状に戻る。これにより、チューブ６２が蠕動運動させられて、チューブ６２が圧搾されて液体が輸送される。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６６がチューブ６２を閉塞させるように、カム６５の突起部が形成されている。

本実施形態では、ポンプ部６０の構成要素のうち、カム６５を駆動部３１に配置し、チューブ６２及びフィンガー６６をカートリッジ４０に配置している。但し、ポンプ部６０の全ての構成要素を駆動部３１又はカートリッジ４０に配置しても良い。また、カム６５及びフィンガー６６を駆動部３１に配置し、チューブ６２をカートリッジ４０に配置しても良い。

・リザーバー４４
図７に示すように、カートリッジ４０は、液体を貯留するリザーバー４４を有する。図７は、分解した状態であり、液体の輸送を行う際には組み合わせて使用する（図１参照）。カートリッジ本体４３には凹部４５が形成されており、凹部４５の周囲にフィルム４６が融着されている。リザーバー４４は凹部４５及びフィルム４６から構成されており、凹部４５とフィルム４６との間に液体が貯留される。なお、図７の状態ではフィルム４６が凹部４５に密着しており、リザーバー４４に液体が無い状態である。

使用者は、図７の状態（リザーバー４４に液体が無い状態）のカートリッジ４０の注入用セプタム４９に注射器を刺し、注射器で液体（例えばインスリン）をリザーバー４４に注入することになる。リザーバー４４に液体が注入されると、フィルム４６が上側に膨らみ、凹部４５とフィルム４６との間に液体が貯留されることになる。

リザーバー４４内の液体をポンプ部６０で排出し続けると、リザーバー４４内の液体が少なくなり、リザーバー４４の凹部４５とフィルム４６が密着し始める。

・貯留部４７
図８に本実施形態の構成を示す模式図を示す。本実施形態ではリザーバー４４とポンプ部６０との間を連通するチューブ６２（ポンプ部６０に液体を供給する第一の流路）に貯留部４７を設けている。貯留部４７は、液体及び後述するフィルター４８により通過が制限された気体（気泡）を貯留する。貯留部４７はチューブ６２の径よりも大きな密閉空間である。また、貯留部４７のフィルター４８（後述）より上流側部分の体積は、リザーバー４４内の溶存気体の体積よりも大きいことが望ましい。

・フィルター４８
図８に示すように、貯留部４７は、内部にフィルター４８を有する。フィルター４８は貯留部４７を上流側部分の空間と下流側部分の空間に仕切っており、液体は通過させるが、気体（気泡）の通過は制限することが可能な部材である。本実施形態では、フィルター４８として、親水化処理を施した四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）の多孔質フィルターを用いる。このフィルター４８の孔隙径は５μｍで、フィルター４８のバブルポイント（ＢＰ）は１４ｋＰａである。

ここで、バブルポイント（ＢＰ）とは、液体で濡らしたフィルターの一方の側を空気などで加圧したときに、フィルターの他方の側への気体の通過が認められる最小圧力をいう。具体的には気体がフィルターを通過したときのフィルターの上流側と下流側の圧力差の最小値である。一般にバブルポイントが大きいほど気体の透過性は低い。

本実施形態において、フィルター４８上流側の液体の圧力をＰ１１、フィルター４８下流側の圧力をＰ１２とすると、液体の輸送を開始したときの、Ｐ１１からＰ１２を引いた値であるフィルター通過圧力（Ｐ１１−Ｐ１２）は５ｋＰａであり、液体の輸送を開始したときのフィルター通過圧力（Ｐ１１−Ｐ１２）は、ポンプ部６０の動作中に生ずるフィルター通過圧力の最小値である（Ｐ１）。フィルター４８のバブルポイント（ＢＰ）は、この液体の輸送を開始したときのフィルター通過圧力（Ｐ１）より大きな値であるため、気体はフィルター４８により通過が制限され、フィルター４８の上流側の貯留部４７内に留まることとなる。

また、リザーバー４４内に液体が十分に残った状態で、液体をリザーバー４４からポンプ部６０へ輸送している間のフィルター通過圧力（Ｐ１１−Ｐ１２）は、リザーバー４４から液体を輸送し始めたときのフィルター通過圧力（Ｐ１）とほぼ同じ５ｋＰａで推移する。このため、リザーバー４４内に液体が十分に残った状態では、フィルター４８のバブルポイント（ＢＰ）は、フィルター通過圧力（Ｐ１１−Ｐ１２）より大きい（Ｐ１＜ＢＰ）。液体を輸送している間のフィルター通過圧力（Ｐ１１−Ｐ１２）は、理論的には、液体を輸送し始めたときのフィルター通過圧力（Ｐ１）より大きな値となる。実際には、５ｋＰａより小さくなることもあるが、誤差の範囲であり、液体を輸送し始めたときの圧力と同じフィルター通過圧力の最小値（Ｐ１）とみなすことができる。

フィルター４８のバブルポイント（ＢＰ）は、ポンプ部６０の動作中に生ずる圧力（Ｐ１）より大きいため、リザーバー４４やチューブ６２内に気体が含まれていても、液体は貯留部４７内のフィルター４８を通過するが、気体はフィルター４８を通り抜けることが困難であるため、気体は貯留部４７のフィルター４８上流側に留まることとなる。この結果、ポンプ部６０へ供給する液体に含まれる気体を減らし、気体を生体へ送ることを減らすことができる。
つまり、バブルポイント（ＢＰ）を、ポンプ部６０動作中のフィルター通過圧力の最小値（Ｐ１）より大きくすることで（Ｐ１＜ＢＰ）、フィルター４８により気体の通過が制限されて、液体輸送装置１から生体へ送る液体に含まれる気体を減らすことができる。

リザーバー４４内の液体を輸送し続けて、リザーバー４４内の液体が少なくなると、リザーバー４４の凹部４５とフィルム４６が密着し始める。そして、リザーバー４４内が空状態になり、リザーバー４４内から液体を輸送できない状態となると、リザーバー４４は凹部４５とフィルム４６が密着する。リザーバー４４内の液体がなくなっても、ポンプ部６０は動作を続けるため、ポンプ部６０へ連通する上流側のチューブ６２（フィルター４８とポンプ部６０との間の流路）内の圧力（Ｐ１２）が小さくなる。その結果、フィルター４８の上流側の圧力（Ｐ１１）と下流側の圧力（Ｐ１２）との差であるフィルター通過圧力（Ｐ１１−Ｐ１２）が大きくなり、ポンプ部６０の動作中に生ずるフィルター通過圧力の最大値（Ｐ２）となる。本実施形態においてのＰ２は４０ｋＰａとなる。

このときのフィルター通過圧力の最大値（Ｐ２）はフィルターのバブルポイント（ＢＰ）より大きくなっている。リザーバー４４内の液体が十分に残っている場合の通常の液体輸送の場合は、フィルター４８のバブルポイント（ＢＰ）はフィルター通過圧力の最小値（Ｐ１）より大きいため（Ｐ１＜ＢＰ）、液体輸送装置１から生体へ送る液体に含まれる気体を減らすことができるが、リザーバー４４が空状態となると、ポンプ部６０の動作中に生ずるフィルター通過圧力の最大値（Ｐ２）はフィルター４８のバブルポイント（ＢＰ）より大きくなり（Ｐ２＞ＢＰ）、フィルター４８が気体の通過を制限することができない。したがって、このような特殊な状態の場合については、下記の気体検出センサー５０を用いて気体を検出し、ポンプ部６０の動作を止めるなどして、液体輸送装置１から生体へ送る液体に含まれる気体を減らすこととする。

図９は、第１実施形態の圧力の関係を示す図である。フィルター通過圧力が最小値（Ｐ１）のときは、フィルター４８のバブルポイント（ＢＰ）より小さな値であるため、気体はフィルター４８により通過が制限される。一方、液体の輸送が進んで、リザーバー４４が空状態になるとフィルター通過圧力（Ｐ１１−Ｐ１２）が大きくなる。フィルター通過圧力（Ｐ１１−Ｐ１２）がバブルポイント（ＢＰ）より大きくなると気体はフィルター４８によって制限されないため、フィルター通過圧力の最大値（Ｐ２）のときは、気体はフィルター４８を通過してポンプ部６０へ送られる。

・気体検出センサー５０
図８に示すように、本実施形態では、ポンプ部６０から液体を送り出すチューブ６２（ポンプ部から液体が送り出される第二の流路）に気体検出センサー５０を備えている。気体検出センサー５０は、チューブ６２内に気体が存在していることを検出するためのセンサーである。気泡検出センサー５０を設けることで、直接的に気体の有無を検出することができ、気体を検出したときは、ポンプ部６０を止めるなどの措置をとることで液体輸送装置１から生体へ供給される液体に含まれる気体を減らすことができる。図１０に液体輸送装置１における各要素の関係を示す。液体輸送装置１は、リザーバー４４と、チューブ６２、ポンプ部６０と、ポンプ部６０を動作するための駆動部３１と、気体検出センサー５０と、これらを制御する制御回路５５と、電力を供給するための電池３２を備える。

図１１は気体検出センサー５０を説明する図である。気体検出センサー５０は、チューブ６２に電極対８２（電極８２ａ、電極８２ｂを含む）を備えている。そして、電極対８２は、接続線８３ａ、８３ｂを介して制御回路５５に接続されている。本実施形態において、電極対８２は、チューブ６２の内部に形成されており、接続線８３ａ、８３ｂは、チューブ６２の一部を通り、外部に引き出され、制御回路５５に接続される。

接続回路５５には、図１１において不図示の参照用コンデンサが前記電極対と直列接続されている。直列接続された参照用コンデンサと電極対８２の両端には、所定の電圧が印加される。電極対８２の間には、通常、液体が満たされているはずであるが、気体が存在すると電極対８２の間に気体が入り込む。そうすると、気体の有無で、電極対８２の静電容量が変化する。静電容量が変化すると、前記電極対と参照用コンデンサとの接続端子の電圧も変化する。そのため、この参照用コンデンサ両端の電圧変化に基づいて、制御回路５５は、気体が存在するか否かについて判定することができる。

図１２は、コンデンサの容量分圧を説明する図である。図１２には、電極対８２の静電容量Ｃｍが示されている。静電容量Ｃｍは、電極対８２が液体中に浸っている状態における静電容量である。また、電極対８２に接続される参照用コンデンサの静電容量Ｃｒｅｆが示されている。本実施形態における参照用コンデンサの静電容量は、静電容量Ｃｍと略同じ容量のものが使用されるが、これには限られない。

ここでは、直列接続される電極対８２と参照用コンデンサには電圧Ｖｃｃが印加され、参照用コンデンサに印加される電圧ではＶで示される。ここで、電極対８２が液体に完全に浸っている状態では、参照用コンデンサに印加される電圧は、電極対８２に印加される電圧と等しく分圧され、Ｖｃｃ／２となっている。

ところが、電極対８２の間に気体が入り込んだ場合には、空気中の誘電率を約１とし、液体の誘電率をεｍとすると、Ｖｃｃ／（εｍ＋１）となる。ここで、Ｖｃｃを１Ｖとし、液体の誘電率εｍを水の誘電率８０で近似した場合、液体に電極対８２が浸っているときにおいて、参照用コンデンサに印加される電圧Ｖは、０．５Ｖであるが、電極対の電極間の液体が気体により排除されている場合では、０．０１２Ｖとなる。

本実施形態では、このようにして、参照用コンデンサに分圧されている電圧を検出し、この電圧の変化に基づいて、気体が存在するか否かを判定することとしている。なお、参照用コンデンサは制御回路５５内に設けられ、制御回路５５が電圧の変化に基づいて気体の有無を検出している。

図１１には、チューブ６２の内壁面に電極対８２が密着して形成されている様子が示されている。このようにチューブ６２の内壁面に電極対８２を密着させることで、電極対の裏側に気体が回り込んでしまうことがなくなるため、より正確に気体を検出することができるようになる。
なお、チューブ６２の内壁面ではなく、チューブ６２の外壁面に電極対８２を設けてもよい。電極対をチューブの内壁面に設けると優れた感度を得られるのに対し、電極対をチューブの外壁面に設けると、容易に設置できるとともに、電極対が輸送している液体に接することがないため、チューブ内の液体に対する安全性を高めることができる。また、チューブ６２の外壁面に電極対８２を設けることによって、チューブの交換の際に電極を再利用することもできる。

本実施形態においては、気体検出センサー５０は、静電容量変化を測定することによって、チューブ６２内の気体の有無を検出することとしたが、気体検出センサーは、静電容量変化によるものでなくとも、その他の方法（例えば、光学センサー）で気体を検出するものであってもよい。また、本実施形態においては、気体検出センサー５０をポンプ部６０から連通する下流側のチューブ６２（第二の流路）に設けることとしたが、ポンプ部６０へ連通する上流側のチューブ６２に設けることとしてもよい。ただし、気体検出センサー５０をポンプ部６０から連通する下流側のチューブ６２に設けることで、ポンプ部６０の動作により発生した気泡も検出することができるため、液体輸送装置１から生体へ供給される液体に含まれる気体をより減らすことができる。

本実施形態において、前述したようにフィルター４８のバブルポイント（ＢＰ）はポンプ部６０動作中のリザーバー４４からフィルター４８へ輸送される液体の圧力（Ｐ１１）とフィルター４８を通過してポンプ部６０へ供給される液体の圧力（Ｐ１２）との差（フィルター通過圧力の最小値：Ｐ１１−Ｐ１２＝Ｐ１）より大きいため、気体はフィルター４８を透過しにくく、気体検出センサー５０では気体がほとんど検出されない。

リザーバー４４から液体の輸送が進み、リザーバー４４内が空状態になるとフィルター４８の上流側と下流側の圧力差（フィルター通過圧力）が上昇して、フィルター通過圧力が最大値（Ｐ２）となり、フィルター４８のバブルポイント（ＢＰ）より高くなり（Ｐ２＞ＢＰ）、気体はフィルター４８を通過する。その結果、気体検出センサー５０はフィルター４８を通過した気体を検出する。

気体検出センサー５０がこの気体を検出したときは、制御回路５５は、駆動部３１の上面に備えた警告灯（不図示）を点灯させる。すなわち、制御回路５５は、気体検出センサー５０の検出結果に基づいてリザーバー４４の空状態を判断する液体終了判定部として機能する。これにより、使用者はリザーバー４４内がほぼ空状態であると知ることができる。これを受けて使用者は、注入用セプタム４９に注射器を刺し、注射器で液体をリザーバー４４に注入したり、液体が充填された新たなリザーバーに取り換えたりすることができる。このように、気泡検出センサー５０は、リザーバー４４が空状態であることを知らせるために用いることができる。
また、リザーバー４４の空状態の検出に気体検出センサー５０を用いることによって、空状態であることを検出するための特別なセンサー等を設ける必要がなく、製造コストの削減や液体輸送装置を小型化が可能となる。

＝＝＝第２実施形態＝＝＝
図１３は、第２実施形態の構成を示す模式図である。基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、本実施形態においては、フィルター４８は親水化処理を施した四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）の多孔質フィルターであり、孔隙径は０．４５μｍで、バブルポイント（ＢＰ）が５４ｋＰａであるフィルターを用いる。
また、第１実施形態では、ポンプ部６０から下流側に連通するチューブ６２に気体検出センサー５０を設けることとしたのに対し、本実施形態においては、気体検出センサー５０を設けず、フィルター４８より下流側で、ポンプ部６０へ連通する上流側のチューブ６２に圧力検出センサー５１を設けることとしている。

また、ポンプ部６０の動作を始め、液体を輸送し始めたときのフィルター４８上流側の液体の圧力（Ｐ１１）とフィルター４８下流側の圧力（Ｐ１２）との差であるフィルター通過圧力（Ｐ１１−Ｐ１２）は５ｋＰａであり、最小値であるＰ１となる。リザーバー４４内に液体が十分残った状態で液体を輸送している間は、フィルター通過圧力（Ｐ１１−Ｐ１２）はほぼ同じ値（Ｐ１）で推移し、フィルター４８のバブルポイントはポンプ部６０の動作中に生ずるフィルター通過圧力（Ｐ１）より大きいことから（Ｐ１＜ＢＰ）、フィルター４８は気体の通過を制限する。

リザーバー４４内の液体の輸送を続けて、リザーバー４４内の液体が少なくなると、リザーバー４４の凹部４５とフィルム４６が密着し始める。
そして、リザーバー４４内が空状態となると、リザーバー４４内から液体を輸送できない状態となり、凹部４５とフィルム４６が密着する。このとき、リザーバー４４内とチューブ６２内には輸送する液体がないため、ポンプ部６０が動作を続けることによりポンプ部６０へと連通する上流側のチューブ６２の圧力（Ｐ１２）が小さくなる。その結果、フィルター４８上流側の液体の圧力（Ｐ１１）とフィルター４８下流側の圧力（Ｐ１２）との差であるフィルター通過圧力（Ｐ１１−Ｐ１２）が大きくなり、本実施形態においてはフィルター通過圧力が４０ｋＰａとなり、最大値（Ｐ２）となる。フィルター４８のバブルポイント（ＢＰ）が、ポンプ部６０の動作中に生ずるフィルター通過圧力の最大値（Ｐ２）より大きければ、フィルター４８により気体の通過を制限することができる。

図１４は、第２実施形態の圧力の関係を示す図である。フィルター４８のバブルポイント（ＢＰ）は、ポンプ部６０の動作中に生ずるフィルター通過圧力（Ｐ１）より大きいため、気体はフィルター４８により通過が制限される。また、リザーバー４４が空状態となったときもフィルター４８のバブルポイント（ＢＰ）はポンプ部６０の動作中に生ずるフィルター通過圧力（Ｐ２）より大きいため、気体はフィルター４８により通過が制限される。

圧力検出センサー５１は、フィルター４８を通過した液体の圧力を検出するものである。また、何か異常が生じた場合に、圧力検出センサー５１で検出された圧力値に基づいて、ポンプ部６０の動作を止めることもできる。このように、圧力検出センサー５１を用いたクローズドループ制御を行うことも可能である。
具体的には、フィルター４８のバブルポイント（ＢＰ）よりフィルター通過圧力（Ｐ１１−Ｐ１２）が小さいときには、フィルター４８により気体の通過を制限できるが、リザーバー４４内が空状態になり、フィルター４８通過後の圧力（Ｐ１２）が下がると、フィルター通過圧力（Ｐ１１−Ｐ１２）が大きくなる。このとき、フィルター４８のバブルポイント（ＢＰ）より、フィルター通過圧力（Ｐ１１−Ｐ１２）が大きくなると、フィルター４８によって気体の通過を制限することができない。
そこで、制御回路５５は、フィルター４８通過後の圧力（Ｐ１２）が所定値以下になったことを圧力検出センサー５１が検出したときに、ポンプ部６０の動作を停止させて、フィルター４８通過後の圧力（Ｐ１２）が所定値以下とならないようにする。
これによって、フィルター４８のバブルポイント（ＢＰ）より、ポンプ部６０の動作中に生ずるフィルター通過圧力の最大値（Ｐ２）が大きくならないようにすることができ（Ｐ２＜ＢＰ）、フィルター４８を用いた気体の通過の制限が可能となる。

また、圧力検出センサー５１がフィルター４８の下流側の圧力が所定値以下であることを検出すると、制御回路５５は、ポンプユニット３０の上側に位置する駆動部３１の上面に備えた警告灯（不図示）を点灯させる。すなわち、制御回路５５は、圧力検出センサー５１の検出結果に基づいてリザーバー４４の空状態を判断する液体終了判定部として機能する。これにより、使用者はリザーバー４４内がほぼ空状態であると知ることができる。この点灯を確認した使用者は注入用セプタム４９に注射器を刺し、注射器で液体をリザーバー４４に注入したり、液体が充填された新たなリザーバーに取り換えたりすることができる。
このように、圧力検出センサー５１は、リザーバー４４内が空状態であることを知らせるために用いることができる。また、リザーバー４４の空状態の検出に圧力検出センサー５１を用いることによって、空状態であることを検出するための特別なセンサー等の設置が不要となり、製造コストの削減や液体輸送装置を小型化させることができる。
なお、本実施形態においては、圧力検出センサー５１をポンプ部６０へ連通する上流側のチューブ６２に設けることとしたが、ポンプ部６０から下流側に連通するチューブ６２に設けてもよい。

＝＝＝第３実施形態＝＝＝
第３実施形態の基本的な構成は、第２実施形態と同様である。但し、第３実施形態のチューブは、第２実施形態のチューブよりも変形のしやすい低ヤング率の柔らかい材質で構成されている。また、第３実施形態では、圧力検出センサー５１は設けられていない。なお、本実施形態においても、バブルポイント（ＢＰ）が５４ｋＰａであるフィルター４８を用いる。
リザーバー４４内の液体が十分に残っている場合の通常の液体輸送の場合は、フィルター通過圧力（Ｐ１１−Ｐ１２）は、ポンプ部６０の動作中に生ずるフィルター通過圧力の最小値（Ｐ１）であり、Ｐ１が５ｋＰａであるときフィルター４８は気体の通過を制限する。
液体の輸送を続けて、リザーバー４４内の液体が空状態となると、リザーバー４４内から液体を輸送できない状態となり、凹部４５とフィルム４６が密着する。このリザーバー４４内が空状態のときにポンプ部６０の動作を続けると、ポンプ部６０の上流側のチューブ６２（フィルター４８とポンプ部６０との間の流路を形成するチューブ６２）内の圧力が下がり、チューブ６２が萎むことがある。チューブが萎んで流路が閉塞すると、その段階で、液体の輸送が終了する。この場合、フィルター４８の上流側と下流側の圧力差（フィルター通過圧力）は、チューブ６２の萎んだ時点で４０ｋＰａとなり、ポンプ部６０の動作中に生じるフィルター通過圧力の最大となる（Ｐ２）。本実施形態のフィルター４８のバブルポイント（ＢＰ）は５４ｋＰａであり、チューブ６２の萎んだときのフィルター４８の上流側と下流側の圧力差（フィルター通過圧力）よりも小さいため、フィルター４８により気体の通過を制限することができる。

このようなオープンループ制御が行われる場合には、チューブ６２の物理的な特性で圧力差（Ｐ２）の最大値が定まることになる。ポンプ部６０の動作中に生ずるフィルター通過圧力の最大値（Ｐ２）がフィルター４８のバブルポイント（ＢＰ）よりも小さければ（Ｐ２＜ＢＰ）、電気的な制御システムを備えなくても、又は制御システムに異常が生じても、気体の通過を制限することが可能となる。これにより、液体輸送装置１から生体へ気体が供給されることを減らすことができる。
本実施形態において、チューブ６２の物理特性に依存するポンプ部６０の吸引性能がフィルター４８のバブルポイント（ＢＰ）を上回らないような、ポンプ部６０の構成部品の選定等を行うこととする。

＝＝＝第４実施形態＝＝＝
図１５は、第４実施形態の構成を示す模式図である。第１実施形態においては、ポンプ部６０から下流側に連通するチューブ６２に気体検出センサー５０を設けることとし（図８参照）、第２実施形態においては、ポンプ部６０へ連通する上流側のチューブ６２に圧力検出センサー５１を設けることとしたが（図１３参照）、図１５に示すように、ポンプ部６０から下流側に連通するチューブ６２に気体検出センサー５０を設け、かつ、ポンプ部６０へ連通する上流側のチューブ６２に圧力検出センサー５１を設けることとしてもよい。

第２実施形態と同様に、圧力検出センサー５１は、フィルター４８を通過した液体の圧力を検出するものである。また、何か異常が生じた場合に、圧力検出センサー５１で検出された圧力値に基づいて、ポンプ部６０の動作を止めることもできる。
具体的には、フィルター４８のバブルポイント（ＢＰ）よりフィルター通過圧力（Ｐ１１−Ｐ１２）が小さいときには、フィルター４８により気体の通過を制限できるが、リザーバー４４内が空状態になり、フィルター４８通過後の圧力（Ｐ１２）が下がると、フィルター通過圧力（Ｐ１１−Ｐ１２）が大きくなる。このとき、フィルター４８のバブルポイント（ＢＰ）より、フィルター通過圧力（Ｐ１１−Ｐ１２）が大きくなると、フィルター４８によって気体の通過を制限することができない。
そこで、制御回路５５は、フィルター４８通過後の圧力（Ｐ１２）が所定値以下になったことを圧力検出センサー５１が検出したときに、ポンプ部６０の動作を停止させて、フィルター４８通過後の圧力（Ｐ１２）が所定値以下とならないようにすることにする。
これによって、フィルター４８のバブルポイント（ＢＰ）よりポンプ部６０の動作中に生ずるフィルター通過圧力の最大値（Ｐ２）が大きくならないようにすることができ（Ｐ２＜ＢＰ）、フィルター４８を用いた気体の通過の制限が可能となる。

このとき、フィルター４８を用いて気体の通過を制限したにも関わらず、ポンプ部６０の動作により発生した気泡等がフィルター４８の下流側に存在している場合もある。
その場合には、フィルター４８の下流側に気体検出センサー５０を設けることによって、フィルター４８の下流側に存在する気体を直接的に検出することができる。
本実施形態においては、フィルター４８を通過した液体の圧力（Ｐ１２）を測定するための圧力検出センサー５１をポンプ部６０へ連通する上流側のチューブ６２（フィルター４８とポンプ部６０との間の第一の流路）に設けることにより、より正確なフィルター通過圧力を検出することができる。
また、気体検出センサー５０をポンプ部６０から下流側に連通するチューブ６２に設けることによって、液体の供給先である生体により近い場所で気体の有無を検知することができるため、液体輸送装置１から生体へ送る液体に含まれる気体を減らすことができる。

なお、気体検出センサー５０及び圧力検出センサー５１を設ける位置はこの限りではない。気体検出センサー５０をポンプ部６０へ連通する上流側のチューブ６２（フィルター４８とポンプ部６０との間の第一の流路）に設け、圧力検出センサー５１をポンプ部６０から下流に連通するチューブ６２（第二の流路）に設けてもよい。また、気体検出センサー５０及び圧力検出センサー５１の両方をポンプ部６０から下流側に連通するチューブ６２（第二の流路）に設けても、ポンプ部６０へ連通する上流側のチューブ６２（フィルター４８とポンプ部６０との間の第一の流路）に設けてもよい。

＝＝＝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。

１ 液体輸送装置、１０ 注入ユニット、
１２ カテーテル、１４ シール部、
１６ 台座、１７ ベース部、
１８ 接続部、１８Ａ 受液口、１８Ｂ 差し込み口、
１９ 導入針用セプタム、２１ 導入針、２２ つまみ、
３０ ポンプユニット、３１ 駆動部、３２ 電池、
４０ カートリッジ、４１ 受け入れ部、４１Ａ 送液口、４２ カム収容部、
４３ カートリッジ本体、４４ リザーバー（液体収容部）、４５ 凹部、
４６ フィルム、４７ 貯留部、４８ フィルター、４９ 注入用セプタム、
５０ 気体検出センサー、５１ 圧力検出センサー、
５５ 制御回路、６０ ポンプ部、６２ チューブ（流路）、
６４ 圧搾機構、６５ カム、６６ フィンガー
Ｐ１ フィルター通過圧力の最小値、Ｐ２ フィルター通過圧力の最大値
Ｐ１１ フィルターの上流側の圧力、Ｐ１２ フィルターの下流側の圧力

Claims (7)

1. 液体を一方から他方に送り出すポンプと、
   前記ポンプに前記液体を供給する第一の流路と、
   前記第一の流路中に設けられたフィルターと
   を備える液体輸送装置であって、
   前記第一の流路内における前記フィルターの上流側と下流側の圧力差をフィルター通過圧力とすると、
   前記フィルターのバブルポイントは、前記ポンプの動作中に生ずる前記フィルター通過圧力の最小値より大きいことを特徴とする液体輸送装置。
2. 請求項１に記載の液体輸送装置において、
   前記フィルターを通過した気体を検出する気体検出センサーと、
   前記液体を収容する液体収容部とを備え、
   前記液体収容部内が空状態であることを、前記気体検出センサーが検出する結果を用いて判断する
   ことを特徴とする液体輸送装置。
3. 請求項２に記載の液体輸送装置において、
   前記ポンプから液体が送り出される第二の流路を備え、
   前記気体検出センサーは前記第二の流路に設けられる
   ことを特徴とする液体輸送装置。
4. 請求項１から３のうちのいずれかに記載の液体輸送装置において、
   前記フィルターを通過した液体の圧力を検出する圧力検出センサーと、
   前記液体を収容する液体収容部とを備え、
   前記圧力検出センサーの検出した圧力が所定値以下になったとき、
   前記液体収容部内が空状態であることを判断する
   ことを特徴とする液体輸送装置。
5. 請求項４に記載の液体輸送装置において、
   前記フィルターのバブルポイントは、前記ポンプの動作中に生ずる前記フィルター通過圧力の最大値より大きい
   ことを特徴とする液体輸送装置。
6. 請求項１から３のうちのいずれかに記載の液体輸送装置において、
   前記フィルターのバブルポイントは、前記第一の流路が萎んだときの前記フィルター通過圧力より大きい
   ことを特徴とする液体輸送装置。
7. 液体を一方から他方に送り出すポンプと、
   前記ポンプに前記液体を供給する第一の流路と、
   前記第一の流路中に設けられたフィルターと
   を用いる液体輸送方法であって、
   前記第一の流路内における前記フィルターの上流側と下流側の圧力差をフィルター通過圧力とすると、
   前記フィルターのバブルポイントは、前記ポンプの動作中に生ずる前記フィルター通過圧力の最小値より大きいことを特徴とする液体輸送方法。

Images