JP2017113144A

JP2017113144A - クランプ装置

Info

Publication number: JP2017113144A
Application number: JP2015249889A
Authority: JP
Inventors: 浩司宮路; Koji Miyaji
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2017-06-29
Anticipated expiration: 2035-12-22
Also published as: JP6706914B2; EP3384956A1; US11013903B2; EP3384956A4; CN108472480A; US20180369565A1; WO2017111077A1

Abstract

【課題】大きなクランプ力を必要とせず、可撓性チューブを常時良好にクランプして確実に閉塞することができるクランプ装置を提供する。【解決手段】流体を流動させ得る可撓性チューブを保持し得る保持手段７と、該保持手段７で保持された可撓性チューブの被クランプ部Ｌ５ａを任意にクランプして閉塞し得るクランプ手段８とを具備したクランプ装置４において、可撓性チューブの被クランプ部Ｌ５ａを加温し得る加温手段１２を具備したものである。【選択図】図１

Description

本発明は、流体を流動させ得る可撓性チューブを保持し得る保持手段と、該保持手段で保持された可撓性チューブの所定部位を押圧することにより、当該所定部位を任意に閉塞し得るクランプ手段とを具備したクランプ装置に関するものである。

患者の体内から血液を採取しつつ所定の希釈液でその血液を希釈し、グルコースセンサ等の血糖値検出装置にて血糖値をリアルタイムで検出するとともに、検出された血糖値が過度に高い場合は、インスリンを患者に注入して血糖値を下げ、検出された血糖値が過度に低い場合は、ブドウ糖（グルコース）を患者に注入して血糖値を上げることが可能な人工膵臓装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

かかる人工膵臓装置においては、インスリン又はグルコースの何れかを患者に注入し得る可撓性チューブから成る注入ラインを有するとともに、当該注入ラインを流れる液体中の気泡を検出し得る気泡検出手段と、気泡検出手段で気泡が検出されたことを条件として注入ラインをクランプして閉塞し得るクランプ手段とを有するクランプ装置が取り付けられていた。これにより、インスリン又はグルコースを患者に注入する過程で、液体中に気泡が混入していた場合、注入ラインを閉塞して患者の体内に至るのを回避することができる。

特開２０１３−２４５６６４号公報

しかしながら、上記従来技術に係るクランプ装置は、可撓性チューブの被クランプ部の温度が低い場合、クランプ手段によるクランプを良好に行うことができない虞があった。すなわち、可撓性チューブは、通常、ＰＶＣ等の樹脂から成るので、温度が低いと弾力が乏しくなってしまい、クランプ手段で被クランプ部を押圧しても十分に変形せず閉塞しない場合がある。なお、大きなクランプ力を付与可能なクランプ手段を使用すれば、可撓性チューブの温度に関わらず一定のクランプ力を得ることができるが、その場合、消費電力が大きなクランプ手段を使用する必要があり、動作時に生じる熱がクランプ部気液判別能力に影響を与えるという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、大きなクランプ力を必要とせず、可撓性チューブを常時良好にクランプして確実に閉塞することができるクランプ装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、流体を流動させ得る可撓性チューブを保持し得る保持手段と、該保持手段で保持された前記可撓性チューブの被クランプ部を任意にクランプして閉塞し得るクランプ手段とを具備したクランプ装置において、前記可撓性チューブの被クランプ部を加温し得る加温手段を具備したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のクランプ装置において、前記加温手段の加温による温度を検出し得る温度検出手段を具備し、当該温度検出手段で検出された温度に基づいて前記加温手段による加温を制御することにより、前記可撓性チューブの被クランプ部を所定温度に保持可能とされたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載のクランプ装置において、前記保持手段は、前記可撓性チューブを保持するとともに、前記クランプ手段が取り付けられた本体部と、該本体部に取り付けられ、当該本体部にて保持された前記可撓性チューブの被クランプ部を覆って挟持し得る蓋部と、前記本体部又は蓋部に形成され、前記可撓性チューブを長手方向に亘って嵌合し得る嵌合溝とを具備するとともに、前記加温手段は、前記嵌合溝が形成された前記本体部又は蓋部に取り付けられたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか１つに記載のクランプ装置において、前記可撓性チューブは、患者に液体を注入する輸液ラインから成り、且つ、前記保持手段は、前記可撓性チューブを流通する液体中の気泡を検出し得る気泡検出手段を具備するとともに、当該気泡検出手段で気泡が検出されたことを条件として、前記クランプ手段により前記可撓性チューブの被クランプ部をクランプして閉塞し得ることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、可撓性チューブの被クランプ部を加温し得る加温手段を具備したので、大きなクランプ力を必要とせず、可撓性チューブを常時良好にクランプして確実に閉塞することができる。

請求項２の発明によれば、加温手段の加温による温度を検出し得る温度検出手段を具備し、当該温度検出手段で検出された温度に基づいて加温手段による加温を制御することにより、可撓性チューブの被クランプ部を所定温度に保持可能とされたので、可撓性チューブの被クランプ部が高温になり過ぎて、クランプ後の復元が十分に行われなくなってしまうのを防止することができる。

請求項３の発明によれば、保持手段は、可撓性チューブを保持するとともに、クランプ手段が取り付けられた本体部と、該本体部に取り付けられ、当該本体部にて保持された可撓性チューブの被クランプ部を覆って挟持し得る蓋部と、本体部又は蓋部に形成され、可撓性チューブを長手方向に亘って嵌合し得る嵌合溝とを具備するとともに、加温手段は、嵌合溝が形成された本体部又は蓋部に取り付けられたので、加温手段による被クランプ部の加温を効率よく行わせることができる。

請求項４の発明によれば、可撓性チューブは、患者に液体を注入する輸液ラインから成り、且つ、保持手段は、可撓性チューブを流通する液体中の気泡を検出し得る気泡検出手段を具備するとともに、当該気泡検出手段で気泡が検出されたことを条件として、クランプ手段により可撓性チューブの被クランプ部をクランプして閉塞し得るので、患者に注入される液体中に気泡が混入している際、確実且つ迅速に被クランプ部を閉塞することができ、気泡が患者に至るのをより確実に防止することができる。

本発明の実施形態に係るクランプ装置が適用される人工膵臓装置を示す模式図同人工膵臓装置を示す外観図本実施形態に係るクランプ装置の外観（蓋部が閉じた状態）を示す斜視図同クランプ装置の外観（蓋部が開いた状態）を示す斜視図同クランプ装置を示す３面図同クランプ装置（クランプ前の状態）を示す縦断面図（図５のＶＩ−ＶＩ線断面図）同クランプ装置（クランプした状態）を示す縦断面図図５におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図図５におけるＩＸ−ＩＸ線断面図

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係るクランプ装置は、図１に示すように、人工膵臓装置に適用されたもので、当該人工膵臓装置は、希釈装置Ａと、血糖値検出装置Ｓと、輸液装置Ｂとを有して構成されている。希釈装置Ａは、患者の血液を所定の希釈液にて希釈するもので、希釈された血液が流路Ｌ３を介して血糖値検出装置Ｓに送られるとともに、血糖値検出装置Ｓにて検出された血糖値に基づいて、輸液装置Ｂにて患者に輸液し得るようになっている。

本実施形態に係る希釈装置Ａは、一端に希釈液を収容した収容バッグＢ１が接続されるとともに、他端に穿刺針Ｈが接続された流路Ｌ１を有しており、当該流路Ｌ１の途中に被しごき部Ｃ１が接続されている。また、本実施形態に係る希釈装置Ａは、一端に穿刺針Ｈが接続されるとともに、他端にチャンバ等の混合部Ｎが接続された流路Ｌ２を有している。なお、流路Ｌ１及び流路Ｌ２は、液体を流通させ得る可撓性チューブから成り、途中に液切れ検知器ｆが取り付けられて、液切れが検出可能とされている。

穿刺針Ｈは、流路Ｌ１の他端及び流路Ｌ２の一端にそれぞれ接続されており、患者に穿刺可能とされたもので、収容バッグＢ１内の希釈液を内部に導きつつ患者の血液を採取し、その血液を希釈液と混合した状態にて混合部Ｎに供給可能なものである。混合部Ｎは、血糖値検出装置Ｓと接続されており、混合部Ｎにて略均一に混合された希釈液が流路Ｌ３を介して血糖値検出装置Ｓに供給されるようになっている。

本実施形態に係るしごき型ポンプ１は、流路Ｌ１を構成する可撓性チューブの被しごき部Ｃ１及び流路Ｌ２を構成する可撓性チューブの被しごき部Ｃ２がそれぞれ取り付けられ、希釈液及び血液を所定の比率で同時に流動させ得るもので、第１ロータ２ａ及び第２ロータ２ｂと、第１ロータ２ａに取り付けられたローラ３ａ及び第２ロータ２ｂに取り付けられたローラ３ｂとを有して構成されている。そして、図示しないモータを駆動させると、第１ロータ２ａ及び第２ロータ２ｂが同時に回転するとともに、第１ロータ２ａのローラ３ａが被しごき部Ｃ１をしごき、第２ロータ２ｂのローラ３ｂが被しごき部Ｃ２をしごくようになっている。

血糖値検出装置Ｓは、例えば希釈装置Ａから供給された希釈液を酵素の膜上に連続的に導いてブドウ糖を分解し、その分解時に生じた電流値から血糖値を検出可能なグルコースセンサＳａを有して構成されたもので、流路Ｌ４を介して排液バッグＢ２に接続されている。しかして、患者から採取した血液は、希釈液にて所定の比率にて希釈された後、血糖値検出装置ＳのグルコースセンサＳａにて血糖値が検出され、排液バッグＢ２に排出されるようになっている。

輸液装置Ｂは、血糖値検出装置Ｓにて検出された血糖値が過度に高い場合、インスリンを患者に注入して血糖値を下げるとともに、血糖値が過度に低い場合は、ブドウ糖（グルコース）を患者に注入して血糖値を挙げることが可能なもので、インスリンが収容された収容バッグＢ３と、グルコースが収容された収容バッグＢ４と、患者に液体を注入するための輸液ラインＬ５と、クランプ装置４とを有している。

輸液ラインＬ５は、一端に穿刺針Ｉが接続されつつ他端が分岐ライン（Ｌ５ａ、Ｌ５ｂ）のそれぞれに接続されるとともに、分岐ラインＬ５ａが収容バッグＢ３、分岐ラインＬ５ｂが収容バッグＢ４に接続されている。また、分岐ラインＬ５ａには、しごき型ポンプＰ１が配設されており、当該しごき型ポンプＰ１を駆動することにより、収容バッグＢ３内のインスリンを輸液ラインＬ５にて流動させ得るとともに、分岐ラインＬ５ｂには、しごき型ポンプＰ２が配設されており、当該しごき型ポンプＰ２を駆動することにより、収容バッグＢ４内のグルコースを輸液ラインＬ５にて流動させ得るようになっている。

しかして、穿刺針Ｉを患者に穿刺した状態において、血糖値検出装置Ｓにて検出された血糖値が過度に高い場合、しごき型ポンプＰ１を駆動させることにより、穿刺針Ｉを介してインスリンを患者に注入するとともに、血糖値検出装置Ｓにて検出された血糖値が過度に低い場合、しごき型ポンプＰ２を駆動させることにより、穿刺針Ｉを介してグルコースを患者に注入することができる。

ここで、本実施形態に係るクランプ装置４は、図２に示すように、人工膵臓装置の本体側面に取り付けられたもので、図１、２に示すように、流体を流動させ得る可撓性チューブ（本実施形態においては輸液ラインＬ５を構成する可撓性チューブ）を保持し得る保持手段７と、該保持手段７で保持された可撓性チューブの被クランプ部を任意にクランプして閉塞し得るクランプ手段８と、気泡検出手段１１と、加温手段１２と、温度検出手段１３とを具備して構成されている。なお、輸液ラインＬ５を構成する可撓性チューブ等は、滅菌に耐え得るＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）等から成るものが好ましい。

保持手段７は、本クランプ装置４の筐体を構成するもので、図３〜７に示すように、可撓性チューブ（輸液ラインＬ５）を保持するとともに、クランプ手段８が取り付けられた本体部５と、該本体部５に取り付けられ、当該本体部５にて保持された可撓性チューブ（輸液ラインＬ５）の被クランプ部Ｌ５ｃを覆って挟持し得る蓋部６とを有して構成されている。なお、蓋部６は、揺動軸ｎを中心に揺動して開閉自在とされており、ロックｒが本体部５に係止して閉状態にてロック可能とされている。

また、本実施形態に係る本体部５（具体的には、本体部５の挟持部５ａ）には、可撓性チューブ（輸液ラインＬ５）を長手方向に亘って嵌合し得る嵌合溝ｍが形成されている。すなわち、嵌合溝ｍは、輸液ラインＬ５を構成する可撓性チューブの外周面に倣ったＵ字状の溝から成り、被クランプ部Ｌ５ｃを含む部位を嵌合溝ｍに嵌合させることにより、当該可撓性チューブを位置決めしつつ保持し得るようになっている。なお、本実施形態に係る嵌合溝ｍは、本体部５側に形成されているが、これに代えて、蓋部６側（例えば、蓋部６の挟持部６ａ）に形成するようにしてもよい。

さらに、蓋部６が閉状態のとき、本体部５に形成された挟持部５ａと蓋部６に形成された挟持部６ａとが合致して、嵌合溝ｍに嵌合された可撓性チューブ（輸液ラインＬ５）を挟持し得るよう構成されている。本体部５における挟持部６ａは、アルミ材等の伝熱性に優れた材料から成り、後述する加温手段１２による被クランプ部Ｌ５ｃに対する加温を効率よく行わせ得るよう構成されているとともに、周りの他の部位は、断熱材にて構成されている。なお、図中符号５ａａは、クランプ手段８を構成するロッド９が進退可能とされた貫通孔を示すとともに、符号５ａｂは、気泡検出手段１１の赤外線発光素子１１ａと赤外線受光素子１１ｂとを対向させるための貫通孔を示している。

クランプ手段８は、保持手段７（本体部５）で保持された可撓性チューブ（輸液ラインＬ５）の被クランプ部Ｌ５ｃを任意にクランプして閉塞し得るもので、ロッド９と、ソレノイド１０とを有して構成されている。しかして、ソレノイド１０に通電すると、ロッド９がアンクランプ状態（図６参照）から可撓性チューブ側に移動してクランプ状態（図７参照）となり、ロッド９の先端が被クランプ部Ｌ５ｃを押圧して変形させ、流路が閉塞された状態となる。また、ソレノイド１０に対する通電を停止すると、ロッド９がクランプ状態から反対側に移動してアンクランプ状態となり、被クランプ部Ｌ５ｃが復元して流路が開放された状態となる。

なお、本実施形態に係るクランプ手段８は、ロッド９と共に移動し得る遮光板１５と、光を照射する照射側の素子とその光を受光する受光側の素子とを有する光電素子１４とを有しており、ロッド９がアンクランプ状態のとき、光電素子１４の照射側の光を受光側が受光し得るとともに、ロッド９がクランプ状態のとき、光電素子１４の照射側の光が遮光板１５にて遮られるよう構成されている。これにより、光電素子１４による受光側の素子の光を受光の有無を検知すれば、ロッド９がクランプ状態或いはアンクランプ状態の何れであるか把握することができる。

気泡検出手段１１は、輸液ラインＬ５を流れる液体中の気泡（エア）を検出可能なセンサから成り、図６、７、９に示すように、例えば圧電素子から成る赤外線発光素子１１ａと、圧電素子から成る赤外線受光素子１１ｂとを具備している。これら赤外線発光素子１１ａ及び赤外線受光素子１１ｂは、図９に示すように、本体部５における嵌合溝ｍの一方の縁部及び他方の縁部にそれぞれ対向配置されており、嵌合溝ｍに嵌合された輸液ラインＬ５を構成する可撓性チューブに対して赤外線を透過させ得るようになっている。

そして、嵌合溝ｍで嵌合された輸液ラインＬ５を構成する可撓性チューブに向けて赤外線発光素子１１ａから赤外線を照射させ得るとともに、その振動を赤外線受光素子１１ｂにて受け得るようになっている。この赤外線受光素子１１ｂは、その受光した光量に応じて電圧が変化するよう構成されており、検出される電圧が所定の閾値を超えたことにより輸液ラインＬ５を流れる液体（インスリン又はグルコース）中に気泡があることを検出し得るよう構成されている。すなわち、インスリンやグルコース等の液体に比べ気泡の方が（レンズ効果による）光量が少ないので、赤外線受光素子１１ｂにより検出された電圧が所定の閾値を下回ったことにより、気泡が検出されるのである。

しかして、本実施形態においては、気泡検出手段１１で気泡が検出されたことを条件として、クランプ手段８により輸液ラインＬ５を構成する可撓性チューブの被クランプ部Ｌ５ｃをクランプして閉塞し得るよう構成されている。これにより、インスリンやグルコース等を患者に注入する輸液過程において、液体中に混入した気泡が患者の体内に注入されてしまうのを防止することができる。

加温手段１２は、通電により発熱し得るコイルまたはそれに類する加熱機構を有したヒータ等から成り、図８に示すように、本体部５の挟持部５ａに配設されるとともに、可撓性チューブの被クランプ部Ｌ５ｃを加温し得るよう構成されている。すなわち、加温手段１２に通電して発熱させると、その熱がアルミ材から成る挟持部５ａを伝って嵌合溝ｍで嵌合された可撓性チューブの被クランプ部Ｌ５ｃを加温し得るのである。

温度検出手段１３は、加温手段１２の加温による温度（本実施形態においては挟持部５ａの温度）を検出し得るセンサから成り、図１に示すように、制御手段１６と接続されている。制御手段１６は、加温手段１２及び温度検出手段１３と接続されたマイコン等から成り、温度検出手段１３で検出された温度に基づいて加温手段１２による加温を制御し得るものとされており、かかる制御によって、可撓性チューブの被クランプ部Ｌ５ｃを所定温度（例えば、予め定めた目標温度の±１℃）に保持し得るようになっている。

本実施形態によれば、輸液ラインＬ５を構成する可撓性チューブの被クランプ部Ｌ５ｃを加温し得る加温手段１２を具備したので、大きなクランプ力を必要とせず、可撓性チューブを常時良好にクランプして確実に閉塞することができる。すなわち、被クランプ部Ｌ５ｃを加温することにより、可撓性チューブ（特にＰＶＣ）の可撓性に対する温度依存性を排除することができ、常に良好にクランプすることができるのである。

また、加温手段１２の加温による温度を検出し得る温度検出手段１３を具備し、当該温度検出手段１３で検出された温度に基づいて加温手段１２による加温を制御することにより、可撓性チューブの被クランプ部Ｌ５ｃを所定温度に保持可能とされたので、可撓性チューブの被クランプ部Ｌ５ｃが高温になり過ぎて、クランプ後の復元が十分に行われなくなってしまうのを防止することができる。

さらに、保持手段７は、可撓性チューブを保持するとともに、クランプ手段８が取り付けられた本体部５と、該本体部５に取り付けられ、当該本体部５にて保持された可撓性チューブの被クランプ部Ｌ５ｃを覆って挟持し得る蓋部６と、本体部５に形成され、可撓性チューブを長手方向に亘って嵌合し得る嵌合溝ｍとを具備するとともに、加温手段１２は、嵌合溝ｍが形成された本体部５に取り付けられたので、加温手段１２による被クランプ部Ｌ５ｃの加温を効率よく行わせることができる。なお、蓋部６（例えば蓋部６の挟持部６ａ）に嵌合溝ｍを形成するようにしてもよく、この場合、加温手段１２及び温度検出手段１３を嵌合部ｍが形成された蓋部６に取り付けるようにするのが好ましい。

またさらに、可撓性チューブは、患者に液体を注入する輸液ラインＬ５から成り、且つ、保持手段７は、可撓性チューブを流通する液体中の気泡を検出し得る気泡検出手段１１を具備するとともに、当該気泡検出手段１１で気泡が検出されたことを条件として、クランプ手段８により可撓性チューブの被クランプ部Ｌ５ｃをクランプして閉塞し得るので、患者に注入される液体中に気泡が混入している際、確実且つ迅速に被クランプ部Ｌ５ｃを閉塞することができ、気泡が患者に至るのをより確実に防止することができる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えばヒータから成る加温手段１２に代えて、例えば温風を吹き付けるファンやペルチェ素子等から成る加温手段としてもよい。あるいは本体部５を伝熱性に劣る材料で製作し、その本体部５内部に伝熱性に優れた部材と加温手段１２を有する構成としてもよい。また、温度検出手段１３を具備せず、専ら加温手段１２にて被クランプ部Ｌ５ｃを加温するものとしてもよく、気泡検出手段１１を具備せず、単に可撓性チューブをクランプするものとしてもよい。さらに、本実施形態においては、人工膵臓装置における輸液装置Ｂに適用されているが、透析治療等で用いられる血液浄化装置における血液回路等の体外循環回路に取り付けられるものとしてもよい。また、気泡検出手段１３は、本実施形態の如く赤外線によるものに限らず、超音波を使用したものであってもよい。

可撓性チューブの被クランプ部を加温し得る加温手段を具備したクランプ装置であれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたもの等にも適用することができる。

１しごき型ポンプ
２ａ第１ロータ
２ｂ第２ロータ
３ａ、３ｂローラ
４クランプ装置
５本体部
６蓋部
７保持手段
８クランプ手段
９ロッド
１０ソレノイド
１１気泡検出手段
１２加温手段
１３温度検出手段
１４光電素子
１５遮光板
１６制御手段
Ａ希釈装置
Ｓ血糖値検出装置
Ｂ輸液装置
Ｌ５輸液ライン
Ｌ５ｃ被クランプ部

Claims

流体を流動させ得る可撓性チューブを保持し得る保持手段と、
該保持手段で保持された前記可撓性チューブの被クランプ部を任意にクランプして閉塞し得るクランプ手段と、
を具備したクランプ装置において、
前記可撓性チューブの被クランプ部を加温し得る加温手段を具備したことを特徴とするクランプ装置。
前記加温手段の加温による温度を検出し得る温度検出手段を具備し、当該温度検出手段で検出された温度に基づいて前記加温手段による加温を制御することにより、前記可撓性チューブの被クランプ部を所定温度に保持可能とされたことを特徴とする請求項１記載のクランプ装置。
前記保持手段は、
前記可撓性チューブを保持するとともに、前記クランプ手段が取り付けられた本体部と、
該本体部に取り付けられ、当該本体部にて保持された前記可撓性チューブの被クランプ部を覆って挟持し得る蓋部と、
前記本体部又は蓋部に形成され、前記可撓性チューブを長手方向に亘って嵌合し得る嵌合溝と、
を具備するとともに、前記加温手段は、前記嵌合溝が形成された前記本体部又は蓋部に取り付けられたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のクランプ装置。
前記可撓性チューブは、患者に液体を注入する輸液ラインから成り、且つ、前記保持手段は、前記可撓性チューブを流通する液体中の気泡を検出し得る気泡検出手段を具備するとともに、当該気泡検出手段で気泡が検出されたことを条件として、前記クランプ手段により前記可撓性チューブの被クランプ部をクランプして閉塞し得ることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載のクランプ装置。