JP2017503616A - 輸液ポンプカセットを検出する蛍光対応光センサ - Google Patents

Abstract

輸液ポンプ（１０）は、投与チューブセットのカセット（１４）がポンプに適切に装着されているかどうかを判定する光学カセット検出システム（５０）を有する。ポンプの作動は、カセット検出システムの判定に基づいて有効化又は無効化することができる。カセット検出システムは、発光器（５２）及び対応する感光性検出器（５４）と、蛍光体を含むカセットにより担持された窓（５５）とを含む。カセットがポンプに適切に装着されているとき、発光器からの励起光ビームは、窓に入って蛍光体を励起し、検出器による受光に向けて窓から伝達されるべき励起光線と異なる波長帯の発光光が引き起こされる。検出器信号は、カセットが装着されていることを示す、信号レベルが所定の閾値を超えるかどうかを判定するために信号評価電子機器により評価される。【選択図】図３Ｂ

Description

[0001]
本発明は、全般的に、流動食及び薬物の患者への制御された送達のための輸液ポンプに関する。より具体的には、本発明は、投与チューブセットがポンプに作動的に接続されるカセットの有無を検出する輸液ポンプ内のセンサシステムに関する。

[0002]
プログラム可能な輸液ポンプは、経腸栄養補給のための流動食、及び種々の目的、例えば疼痛管理のための薬物投与の制御された送達を行うために使用されている。共通配置において、輸液ポンプは、前記ポンプによって取り外し可能に受容されるカセットと、前記ポンプを通しての流体送達経路を提供するための、カセットに接続される可撓性チューブとを備える、使い捨て投与セットを受容する。
[0003]
カセット自体は、特定の輸液ポンプモデル又はモデル類との、及び／又は、所定の特性を有するチューブとの利用を対象とすることができる。この点に関しては、カセットは、所期の輸液ポンプモデル及び／又は投与セットチューブにより少なくともある程度決定された仕様にしたがって設計及び製造される安全特徴部を含むことができる。カセットの安全特徴部は、適合するポンプ上の対応する特徴部と協働し得、かつ、チューブ直径及び可撓性に関係する寸法公差にしたがって製造することができる。例えば、カセットは、患者を非管理流体送達から保護するアンチフリーフロー機構部を有し得る。アンチフリーフロー機構部は、カセットがポンプに適切に装着されてポンプのドアは閉じられたときに作動される外部ピンチクリップオクルーダーの形を取ることができる。あるいは、アンチフリーフロー機構部は、チューブの流路内に常駐する内部「インラインオクルーダー」の形を取ることができ、流路は、カセットがポンプに適切に装着されてポンプドアが閉じられたときにはじめて開かれる。
[0004]
カセットは、フリーフロー保護の域を越える更なる安全特徴部を提供することができる。例えば、カセットは、ポンプの所望の容積測定精度を維持し、かつ、警報装置をトリガするために使用される遮蔽及び空気インラインセンサの正しい機能を確保するためにポンプに適合させることができる。

[0005]
カセットの安全重要度に鑑みて、適合するカセットがポンプ作動有効化の前提条件としてポンプに適切に装着されているかどうかを検出する手段を提供することが望ましい。

[0006]
本発明により、投与セットが取り外し可能に受容されている輸液ポンプは、投与セットのカセットがポンプに適切に装着されているかどうかを判定するための光学検出システムが設置されている。本発明の実施形態において、ポンプの作動は、カセットがポンプに適切に装着されていない場合には無効化される。
[0007]
光学カセット検出システムは、全体的に、ポンプにそれぞれ取り付けられた発光器及び対応する感光性検出器と、少なくとも１つの蛍光体を含むカセットにより担持された窓とを含む。発光器は、光軸に沿う方向に励起光ビームを出射するように配置されており、励起光ビームは、窓内の少なくとも１つの蛍光体を励起するように選ばれる励起波長帯にある。窓は、カセットがポンプに適切に装着されているときに発光器と感光性検出器との間の場所にて光軸と交差し、少なくとも１つの蛍光体が、励起光ビームに露光され、励起波長帯と異なる発光波長帯の光を出射するようになっている。感光性検出器は、窓を出る発光波長帯の光を受光するように光軸に沿って配置されている。感光性の検出器は、発光波長帯内の光を検出するように構成されており、かつ、前記検出器が受光する発光波長帯の光の強度を表す検出器信号を生成する。
[0008]
検出器信号は、カセットがポンプに適切に装着されていることを示す、検出器信号レベルが所定の閾値を超えているかどうかを判定するために信号評価電子機器により評価される。信号評価電子機器は、ポンプ制御装置と通信することができ、ポンプ制御装置は、光学カセット検出システムにより判定されるように、カセットが装着されていない場合にはポンプ動作を無効化するようにプログラムされている。
[0009]
本発明の実施形態において、窓は、入光面、及び、入光面に平行な出光面を含み、窓は、１つ以上の蛍光体でドーピングされる透明プラスチック又は半透明プラスチックで作製された一体成形部品においてカセットと一体形成される。

[0010]本発明の性質及び動作形態はこれから、添付図面を参照して、本発明の以下の詳細な説明においてより十分に説明される。
[0011]本発明の実施形態に係るカセット検出システムを組み込む輸液ポンプ及びカセットの斜視図である。 [0012]図１に示すカセットの斜視図である。 [0013]本発明の実施形態により形成されたカセット検出システムを例示する概略断面図であり、ポンプのタブ受容スロットへの挿入の前のカセットのタブが図示されている。 [0014]図３Ａに対応する拡大図であるが、カセットタブは、ポンプスロットに挿入されたと図示されている。 [0015]本発明の実施形態によるカセット検出システムにより実行される判定論理を示すフロー図である。

[0016]
図１は、投与セット１２が取り外し可能に受容される輸液ポンプ１０を示す。投与セット１２は、カセット１４を含み、前記カセットは、図２に単独で図示されている。カセット１４は、入力コネクタ１６、入力コネクタ１６と流れ連通している上流側ループコネクタ１８と、下流側ループコネクタ２０と、下流側ループコネクタ２０と流れ連通している出力コネクタ２２とを含むことができる。投与セット１２は、入力コネクタ１６に嵌合された一端及び流体源に接続された反対端（図示せず）を有する、流入チューブ２４と、出力コネクタ２２に接続された一端及び患者に接続された反対端（図示せず）を有する、流出チューブ２６とを更に含むことができる。最後に、投与セット１４は、上流側ループコネクタ１８に接合された一端、及び、下流側ループコネクタ２０に接合された反対端を有するチューブ２８のポンピング区分を更に含むことができる。
[0017]
例示される実施形態において、ポンプ１０は、ローター３０を有する回転蠕動ポンプであり、ポンピング区分２８は、ローター３０を取り囲むようにされ、また、ローターが回転するときにローター３０上の角度を付けて離間されたローラーによって係合されて、投与セット１２のチューブを通して液体を押し出す蠕動運動のポンピング作用を提供する。図１を参照して理解することができるように、ローター３０が反時計回り方向に回転したとき、液体は、流入チューブ２４から入力コネクタ１６及び上流側ループコネクタ１８を通ってポンピング区分２８に移動され、その後、ポンピング区分２８から下流側ループコネクタ２０及び出力コネクタ２２を通って流出チューブ２６に移動される。本発明は、回転蠕動運動ポンプの文脈で説明されているが、本発明は、このタイプの輸液ポンプに限定されない。本発明は、カセットを有する投与セットを受容する任意のタイプの輸液ポンプによって実践することができる。
[0018]
カセット１４は、下流側ループコネクタ２０に組み込むことができるインラインオクルーダー３２を含むことができる。インラインオクルーダー３２は、ポンプドア３４が開いているときに流れを阻止する。ポンプドア３４の下側のアクチュエータ３６は、ドア３４が閉じられているときにオクルーダー３２の周囲の流路を開く様式で、ポンピング区分２８に係合する。
[0019]
ここで図３Ａ及び３Ｂを参照する。カセット１４は、カセットのリブ付の親指部分４０から下向きに依存するタブ３８を含む。本実施形態において、タブ３８は、ポンプ１０の対応するスロット４２内での受容に向けてサイズ設定される概ね平面のタブである。スロット４２は、ポンピング区分２８の上流側部分と下流側部分との間でポンプ１０上の場所にて設けることができ、タブ３８は、親指部分４０の下側上に設けることができる。例えば、スロット４２は、ポンピング区分２８の上流側部分と下流側部分との間の中間とすることができ、かつ、ローター３０の回転軸と整合された方向に細長いとすることができ、タブ３８は、入力コネクタ１６及び上流側ループコネクタ１８を有するカセット１４の片側と、下流側ループコネクタ２０及び出力コクタ２２を有するカセット１４の反対側との間の中間とすることができる。この左右対称の構成において、カセット１４は、投与セット１２設置設中にローター３０に対してポンプ１０の中心に容易に置かれる。本発明の実施形態において、スロット４２の幅は２．６ｍｍであり、タブ３８の幅は１．７ｍｍである。
[0020]
ポンプ１０は、カセットタブ３８がスロット４２内に存在する状態でカセット１４がポンプ１０内に適切に装着されているかどうかを検出するように動作可能な光学カセット検出システム５０を含む。カセット検出システム５０は、スロット４２の片側でポンプ１０に取り付けることができる発光器５２、及び、スロット４２の向かい合った側でポンプ１０に取り付けることができる感光性検出器５４を含む。例示する実施形態において、検出器５４は、スロット４２を通る光軸５８に沿って発光器５２と整合されるが、検出器５４は、前記検出器が光軸５８に沿って発光器５２と整合されないように配置することができる。カセット検出システム５０は、カセット１４により担持された窓５５を更に含む。窓５５は、カセット１４がポンプ１０内に適切に装着されたときに発光器５２と感光性検出器５４との間の場所にて光軸５８と交差するようにカセット１４上に配置されている。カセット検出システム５０は、また、感光性検出器５４に接続された、検出器５４により生成された電子信号を受信して信号を評価する信号処理電子機器５６を含むことができる。信号処理電子機器５６は、ポンプ制御装置６０と通信することができ、ポンプ１０の作動を検出器信号の評価に基づいて制御することができるようになっている。
[0021]
本発明により、窓５５は、少なくとも１つの蛍光体５９を含み、発光器５２は、光軸５８に沿う方向に励起光ビームを出射するように配置されている。励起光ビームは、蛍光体５９を励起するように選ばれる励起波長帯であり、それによって蛍光体は、励起ビームエネルギーの吸光に応答して励起波長帯と異なる発光波長帯の光を出射するようになっている。本明細書において、励起波長帯「と異なる」発光波長帯の言及は、発光波長帯及び励起波長帯は、それぞれ互いから区別可能である２つの異なる波長を中心とすることを意味する。発光器５２は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、又は、他の光源とすることができる。発光器５２は、励起波長帯の光を出射する狭帯域発光器、例えばレーザＬＥＤとすることができる。あるいは、発光器５２は、比較的広い波長帯の光を出射することができ、波長フィルタ（図示せず）は、励起波長帯の光のみを伝えることにより、光をフィルタリングするように発光器の後に配置することができる。
[0022]
感光性検出器５４は、発光波長帯内の光を検出するように構成することができる。例えば、検出器５４は、発光波長帯又はその何らか分光部分に実質的に限定され、かつ、励起波長帯については有意に落ちる分光応答度を有することができる。あるいは又は更に、検出器５４は、励起波長帯の光を除去して、検出のために発光波長帯の又は発光波長帯の何らかの部分の光を通す波長フィルタ（図示せず）で構成することができる。感光性検出器５４は、検出器により受光された光の強度に対応するレベルを有する検出器信号、例えば、電流又は電圧信号を生成する。感光性検出器５４は、入射光に応答して電気信号を生成することができるフォトダイオード又は他の感光性素子とすることができる。
[0023]
本明細書に示す実施形態において、発光器５２及び感光性検出器５４は、それぞれスロット４２の近傍にポンプ１０内に取り付けられ、窓５５は、タブ３８の一部であるが、他の構成及び配置も可能である。図示されていないが、発光器５２及び検出器５４は、ビームをコリメート、集束し、及び／また案内する、光に関連したレンズ、光ファィバ、又は他の光学素子を有することができる。
[0024]
図３Ｂで最も良くわかるように、窓５５は、光軸５８に垂直な入光面６２、及び、やはり光軸５８に垂直な出光面６４を含むことができる。窓５５は、全体として、タブ３８と、又は、カセット１４と一体成形することができ、面６２及び６４は、成型部品の外面特徴部として形成されている。例えば、カセット１４は、蛍光体５９でドープ処理される透明又は半透明の光学用プラスチックから成形することができる。可能な蛍光体としては、燐光物質が挙げられるがこれに限定されない。例えば、ＹＡＧ：Ｃｅ黄色蛍光体は、蛍光体として使用することができ、かつ、４５０ｎｍを中心とする励起波長帯及び５７７ｎｍを中心とする発光波長帯を有する。
[0025]
カセット１４がポンプ１０に装着されていないとき、発光器５２からの励起光ビームは、検出器５４に直接に伝わる。検出器５４は発光波長帯の光を検出し、励起波長帯の光を検出しないように構成されているので、検出器５４により生成された信号のレベルは、カセット１４が装着されていないときには所定の閾値レベル未満のままとなる。カセット１４がポンプ１０内に適切に装着されているとき、窓５５内の少なくとも１つの蛍光体５９は、励起波長帯の光を吸収し、発光波長帯の光を出射する。発光波長帯の光の一部は、検出器５４により受光される。結果的に、カセット１４がポンプ１０内に装着されているとき、検出器５４により生成された信号のレベルは、閾値レベルを超えて上昇する。
[0026]
信号処理電子機器５６は、検出器５４から信号を評価して、カセット１４がポンプ１０内に適切に装着されているかどうかを判定する。信号処理及び評価は、完全にアナログとすることができるか、又は、検出器信号レベルは、デジタル値に変換して、デジタル比較器回路内の閾値と比較することができる。図４に例示するように、ポンプ１０の作動は、信号処理電子機器５６により行われた判定に基づいて有効化又は無効化することができる。ブロック１００において、検出器信号のレベルが読み取られる。ブロック１０２において、信号レベルは、判定の基準として所定の閾値と比較される。信号レベルが閾値を超える場合、カセット１４の装着が表示され、フローは、ブロック１０４に分岐し、ポンプ作動は、ポンプ制御装置６０により有効化される。しかしながら、信号レベルが閾値未満である場合、フローは、ブロック１０６に分岐し、ポンプ作動は、ポンプ制御装置６０により無効化される。
[0027]
カセット１４上のタブ３８は、窓５５を担持し、かつ、窓を光学カセット検出システム５０内に位置決めするのに使用することができる構造体をもたらす。多種多様なタブ配置及び光検出システム構成が、もちろん可能である。カセット１４の下側上での肉薄タブ３８の中心への配置及びポンプ１０内の肉薄スロット４２の使用では、タブ及びスロットを設置中にカセット１４を案内して中央に置く手段として利用する。更に、カセット検出システム５０は、ポンプに隠されており、ユーザには目立たない。発光器５２及び検出器５４は、汚れ及び流体が発光器及び検出器に入らないように保つために、それぞれの透明なバリア（図示せず）の後にスロット４２の表面から凹設することができる。
[0028]
本発明を例示的な実施形態に関連して説明してきたが、詳細な説明は、本発明の範囲を記載される特定の形態に限定することを意図しない。本発明は、本発明の趣旨及び範囲内に含まれるように、説明した実施形態のそのような代替、改変、及び均等物を包含すると意図されている。

Claims (17)

1. 輸液ポンプ内のカセットの装着を検出するシステムであって、
   光軸に沿う方向に励起光ビームを出射するように配置される、前記ポンプに取り付けられた発光器であって、前記励起光ビームは、励起波長帯にある、発光器と、
   前記ポンプに取り付けられた感光性検出器であって、前記感光性検出器は、前記励起波長帯と異なる発光波長帯の光を検出するように構成されており、前記感光性検出器は、前記検出器により受光された前記発光波長帯の光の強度を表す検出器信号を生成する、感光性検出器と、
   前記カセットにより担持された、前記カセットが前記ポンプに適切に装着されているときに前記発光器と前記感光性検出器との間の場所にて前記光軸と交差する窓であって、前記窓は、前記励起光ビームにより励起可能な少なくとも１つの蛍光体を含み、前記少なくとも１つの蛍光体は、前記励起光ビームによる励起に応答して前記発光波長帯の光を出射し、前記発光波長帯の光は、前記感光性検出器により受光される、窓と、を備える、システム。
2. 前記検出器信号を評価して、前記カセットが前記ポンプに適切に装着されているかどうかを判定する信号処理電子機器を更に備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記窓は、前記発光器に対向する入光面と、前記感光性検出器に対向する出光面とを含み、前記入光面及び前記出光面は、前記光軸に垂直である、請求項２に記載のシステム。
4. 前記窓は、前記カセットと一体成型部品に一体形成される、請求項１に記載のシステム。
5. 前記一体成型部品は、透明プラスチック又は半透明プラスチックから成型され、前記プラスチックは、前記少なくとも１つの蛍光体でドープ処理される、請求項４に記載のシステム。
6. 前記カセットは、前記窓が位置するタブを含み、前記ポンプは、前記カセットが前記ポンプに適切に装着されているときに前記タブを受容するように構成されたスロットを含む、請求項１に記載のシステム。
7. 前記発光器及び前記感光性検出器は、前記スロットの向かい合った側にある、請求項６に記載のシステム。
8. 前記励起波長帯は、４５０ｎｍの波長の近傍を中心とし、前記発光波長帯は、５７７ｎｍの波長の近傍を中心とする、請求項７に記載のシステム。
9. 前記感光性検出器は、前記光軸に沿って配置されている、請求項１に記載のシステム。
10. 輸液ポンプであって、
    光軸に沿う方向に励起光ビームを出射するように配置される、前記ポンプに取り付けられた発光器であって、前記励起光ビームは、励起波長帯にある、発光器と、
    前記ポンプに取り付けられた感光性検出器であって、前記感光性検出器は、前記励起波長帯と異なる発光波長帯の光を検出するように構成されており、前記感光性検出器は、前記検出器により受光された前記発光波長帯の光の強度を表す検出器信号を生成する、感光性検出器と、を備え、
    前記輸液ポンプ内のカセットの適切な装着が、前記励起波長帯の光の吸収、及び、前記感光性検出器による受容に向けた前記発光波長帯の光の対応する発光を引き起こす、輸液ポンプ。
11. 前記検出器信号を評価して、カセットが前記ポンプに適切に装着されているかどうかを判定する信号処理電子機器を更に備える、請求項１０に記載の輸液ポンプ。
12. 前記信号処理電子機器は、前記検出器信号の前記レベルが所定の閾値を超えるときにカセットが前記ポンプに適切に装着されていると判定するようにプログラムされている、請求項１１に記載の輸液ポンプ。
13. 前記感光性検出器は、前記光軸に沿って配置される、請求項１０に記載の輸液ポンプ。
14. 投与セットを輸液ポンプに作動的に接続するために、前記ポンプに装着されるカセットであって、
    入力チューブコネクタと、
    出力チューブコネクタと、
    前記入力チューブコネクタ及び前記出力チューブコネクタから離間された窓であって、前記窓は、励起波長帯の励起光ビームにより励起可能な少なくとも１つの蛍光体を含む、窓と、を備える、カセット。
15. 前記窓は、入光面と、前記入光面に平行な出光面とを含む、請求項１４に記載のカセット。
16. 前記窓は、前記カセットと一体成型部品に一体形成されている、請求項１４に記載のカセット。
17. 前記一体成型部品は、透明プラスチック又は半透明プラスチックから成形されており、前記プラスチックは、前記少なくとも１つの蛍光体でドープ処理されている、請求項１６に記載のカセット。

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