JP2020116001A

JP2020116001A - 点滴監視装置及び輸液ポンプ

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Publication number: JP2020116001A
Application number: JP2019008022A
Authority: JP
Inventors: 光亮常井; Mitsuaki Tsunei; 朋弘池田; Tomohiro Ikeda
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 2019-01-21
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2020-08-06

Abstract

【課題】点滴筒の内部を落下する液滴を検出する機能を向上させる。【解決手段】点滴監視装置は、点滴筒の内部を落下する液滴を監視する。点滴監視装置は、前記点滴筒の内部に向けて光を照射可能な複数の発光素子と、前記複数の発光素子が前記点滴筒の内部に向けて照射した光を受光可能な受光素子と、前記複数の発光素子の各発光素子が照射する光の発光量を制御する第１制御部と、前記点滴筒の内部を液滴が通過していないときに前記受光素子が受光した受光量に基づいて、前記第１制御部に前記各発光素子の発光量を制御させる第２制御部と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、点滴監視装置及び輸液ポンプに関する。

従来、輸液ポンプと共に用いられる点滴装置は、送液量を目視により確認できるように、点滴筒を備えている。

輸液ポンプは、患者等の生体内に高い精度で薬液等の液体を投与できることが望ましい。液体を高い精度で投与することを可能とするため、点滴筒の内部を落下する液滴を検出し、検出結果に基づいて輸液ポンプの流量を自動で制御する技術が知られている。

例えば、特許文献１は、点滴筒の周囲に配置された複数の発光素子が点滴筒に向けて光を照射し、その光を受光する受光素子の受光量の変化に基づいて、液滴を検出する技術を開示している。

特開２０１４−２０４８９７号公報

点滴筒の内部を落下する液滴を検出する技術及び機能には改善の余地がある。

本開示の目的は、点滴筒の内部を落下する液滴を検出する機能を向上させることができる点滴監視装置及び輸液ポンプを提供することにある。

本発明の第１の態様としての点滴監視装置は、点滴筒の内部を落下する液滴を監視する点滴監視装置であって、前記点滴筒の内部に向けて光を照射可能な複数の発光素子と、前記複数の発光素子が前記点滴筒の内部に向けて照射した光を受光可能な受光素子と、前記複数の発光素子の各発光素子が照射する光の発光量を制御する第１制御部と、前記点滴筒の内部を液滴が通過していないときに前記受光素子が受光した受光量に基づいて、前記第１制御部に前記各発光素子の発光量を制御させる第２制御部と、を備える。

本発明の一実施形態としての点滴監視装置において、前記第２制御部は、前記点滴筒の内部を液滴が通過していないときに前記受光素子が受光する受光量が所定の受光量になるように、前記第１制御部に前記各発光素子の発光量を制御させる。

本発明の一実施形態としての点滴監視装置は、前記受光素子が出力する信号を処理する信号処理部をさらに備え、前記第２制御部は、前記信号処理部が処理した信号に基づいて、前記第１制御部に前記各発光素子の発光量を制御させる。

本発明の一実施形態としての点滴監視装置において、前記第２制御部は、前記受光素子が受光した受光量に基づいて、前記各発光素子の発光量を同等に変化させる。

本発明の一実施形態としての点滴監視装置において、前記第２制御部は、前記受光素子が受光した受光量に基づいて、前記各発光素子の発光量を重み付けして変化させる。

本発明の一実施形態としての点滴監視装置において、前記複数の発光素子は同一の水平面内に配置されている。

本発明の一実施形態としての点滴監視装置は、複数の前記受光素子を備える。

本発明の一実施形態としての点滴監視装置において、前記複数の受光素子は同一の水平面内に配置されている。

本発明の一実施形態としての点滴監視装置は、前記受光素子が受光した受光量の変化に基づいて、前記点滴筒の内部を落下する液滴の状態を検出する演算部をさらに備える。

本発明の第２の態様としての輸液ポンプは、点滴筒の内部を落下する液滴を監視する点滴監視装置を備える。前記点滴監視装置は、前記点滴筒の内部に向けて光を照射可能な複数の発光素子と、前記複数の発光素子が前記点滴筒の内部に向けて照射した光を受光可能な受光素子と、前記発光素子が照射する光の発光量を制御する第１制御部と、前記点滴筒の内部を液滴が通過していないときに前記受光素子が受光した受光量に基づいて、前記第１制御部に前記複数の発光素子の各発光素子の発光量を制御させる第２制御部と、を備える。

本開示の点滴監視装置及び輸液ポンプによると、点滴筒の内部を落下する液滴を検出する機能を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る点滴監視装置の概略構成を示す図である。本発明の一実施形態に係る点滴監視装置の機能ブロック図である。発光素子及び受光素子の配置の一例を示すである。点滴筒の内部を液滴が通過したときの受光量の変化の一例を示す図である。本発明の変形例に係る点滴監視装置の機能ブロック図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。各図において共通の構成部には、同一の符号を付している。

図１は、本発明の一実施形態に係る点滴監視装置１０の概略構成を示す図である。点滴監視装置１０は、点滴筒１の内部を落下する液滴２を監視する。

点滴監視装置１０は、輸液ポンプ４に接続されている。点滴監視装置１０は、検出した液滴２の情報を輸液ポンプ４に出力する。点滴監視装置１０は、輸液ポンプ４に、有線で接続されていてもよいし、無線で接続されていてもよい。

輸液ポンプ４は、点滴筒１に接続されたチューブ３を押圧する押圧部を備える。輸液ポンプ４は、押圧部を制御することで、チューブ３を通って患者等の生体内に投与される液体の送液量を制御する。

輸液ポンプ４は、点滴監視装置１０から受け取った液滴２の情報に基づいて、送液量を制御する。

点滴監視装置１０から受け取った液滴２の情報に基づく送液量が輸液ポンプ４に設定されている送液量より大きい場合、輸液ポンプ４は、その差分に相当する送液量を減らすように、チューブ３を押圧する押圧部を制御する。点滴監視装置１０から受け取った液滴２の情報に基づく送液量が輸液ポンプ４に設定されている送液量より小さい場合、輸液ポンプ４は、その差分に相当する送液量を増やすように、チューブ３を押圧する押圧部を制御する。このようなフィードバック制御により、輸液ポンプ４は、本来想定している送液量で液体を送液することができる。

点滴監視装置１０から受け取った液滴２の情報に基づく送液量と、輸液ポンプ４に設定されている送液量との差分が所定の閾値以上である場合、輸液ポンプ４は警報を発してもよい。警報を発することにより、輸液ポンプ４は、送液の状態に異常があることを医療従事者等に知らせることができる。

図１に示すように、点滴監視装置１０は、複数の発光素子１１と、複数の受光素子１２と、複数の第１制御部１３と、複数の信号処理部１４と、複数の第２制御部１５と、第３制御部１６と、演算部１７とを備える。

図２は、点滴監視装置１０が備える発光素子１１及び受光素子１２の個数が３個の場合における、点滴監視装置１０の機能ブロック図である。図２に示す例においては、点滴監視装置１０は、発光素子１１ａ〜１１ｃと、受光素子１２ａ〜１２ｃと、第１制御部１３ａ〜１３ｃと、信号処理部１４ａ〜１４ｃと、第２制御部１５ａ〜１５ｃと、第３制御部１６と、演算部１７とを備える。

図３は、点滴筒１の周囲に、発光素子１１ａ〜１１ｃと、受光素子１２ａ〜１２ｃとが配置されている様子の一例を示す上面図である。なお、図３に示す点滴筒１は、点滴筒１の断面を示している。

図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態に係る点滴監視装置１０の構成について説明する。

発光素子１１ａ〜１１ｃは、図３に示すように、点滴筒１の内部に向けて光を照射可能となるように、点滴筒１の周囲に配置される。発光素子１１ａ〜１１ｃは、同一の水平面内に配置されてよい。発光素子１１は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）であってよい。発光素子１１が発光する光の発光量は、第１制御部１３によって制御される。

発光素子１１がＬＥＤである場合、発光素子１１の発光量は比較的大きな個体差を有する。例えば、発光素子１１の発光量は、同じ電流が流れていても、標準の発光量に対して０．５〜２倍程度の範囲でばらつくことがある。

発光素子１１が照射する光は、点滴筒１の外壁、及び液滴２などを通過する際に、屈折及び反射などによって減衰されて、受光素子１２に到達する。発光素子１１が照射する光が液滴２によって遮られた場合、受光素子１２に到達する光の減衰量は大きくなる。

発光素子１１が照射する光が通過する範囲は、発光素子１１からの距離が遠くなるにつれて広がっていく。図３に示す例では、発光素子１１ｂが照射する光が通過する範囲は、発光素子１１ｂの近くにおけるＲ１よりも、発光素子１１ｂの遠くにおけるＲ２の方が広い。

１個の発光素子１１で点滴筒１の断面の全ての範囲を照射するためには、発光素子１１を点滴筒１から遠くに離して配置する必要がある。本実施形態に係る点滴監視装置１０は、複数の発光素子１１ａ〜１１ｃを点滴筒１の周囲に配置しているため、発光素子１１ａ〜１１ｃを点滴筒１の近くに配置しても点滴筒１の断面の全ての範囲を照射することができる。このように、複数の発光素子１１を用いると、発光素子１１を点滴筒１に近づけて配置することが可能となるため、点滴監視装置１０を小型化することができる。

受光素子１２ａ〜１２ｃは、図３に示すように、点滴筒１を挟むようにして、発光素子１１ａ〜１１ｃに対向して、点滴筒１の周囲に配置される。受光素子１２ａ〜１２ｃは、同一の水平面内に配置されてよい。受光素子１２ａ〜１２ｃは、発光素子１１ａ〜１１ｃに対向して、点滴筒１の周囲に配置されることにより、発光素子１１ａ〜１１ｃが点滴筒１の内部に向けて照射した光を受光することができる。受光素子１２は、例えば、フォトダイオードであってよい。

受光素子１２が発光素子１１から受光する光の受光量は、点滴筒１の内部を液滴２が通過しているか否かによって変化する。受光素子１２の受光量の変化の一例を図４に示す。

図４に示すｔ１における受光量は、点滴筒１の内部を液滴２が通過していないときに受光素子１２が検出する受光量である。ｔ２及びｔ３における受光量は、点滴筒１の内部を液滴２が通過しているときに受光素子１２が検出する受光量である。

図４に示すように、点滴筒１の内部を液滴２が通過しているときは、受光素子１２が検出する受光量は低下する。受光素子１２は、このような受光量の変化に基づいて、点滴筒１の内部を液滴２が通過したことを検出することができる。

受光素子１２は、受光量に基づく信号を例えば電流信号として出力する。

図２においては、簡略化して、受光素子１２ａが、発光素子１１ａが照射する光のみを受光しているように示しているが、実際は、図３に示すように、受光素子１２ａは、発光素子１１ｂ及び１１ｃが照射する光も受光する。同様に、受光素子１２ｂは、発光素子１１ａ及び１１ｃが照射する光も受光する。受光素子１２ｃは、発光素子１１ａ及び１１ｂが照射する光も受光する。

第１制御部１３は、発光素子１１に流す電流を制御して、発光素子１１が照射する光の発光量を制御する発光量制御部である。第１制御部１３は、第２制御部１５から受け取った信号に基づいて、発光素子１１に流す電流を制御する。

信号処理部１４は、受光素子１２が出力する信号を処理する。信号処理部１４は、受光素子１２が出力する電流信号を電圧信号に変換する。信号処理部１４は、受光素子１２が出力する信号を増幅して出力してもよい。

第２制御部１５は、点滴筒１の内部を液滴２が通過していないときに信号処理部１４から受け取った電圧信号と、基準電圧値とを比較する。点滴筒１の内部を液滴２が通過していないときとは、例えば、図４に示すｔ１のようなタイミングである。基準電圧値は、受光素子１２が所定の受光量を受光したときに信号処理部１４が出力する電圧の値として第２制御部１５に予め保持されている電圧値である。

基準電圧値は、液滴２が通過していないときに信号処理部１４が出力する電圧が、第３制御部１６及び演算部１７にとって処理しやすい電圧となるように設定されている。例えば、液滴２が通過していないときに演算部１７に入力される電圧が、演算部１７の入力電圧範囲の中心付近であると、演算部１７の内部における信号の処理において、信号が飽和したりノイズに埋もれたりすることを抑制することができる。

第２制御部１５は、点滴筒１の内部を液滴２が通過していないときに信号処理部１４から受け取った電圧信号と、基準電圧値との差分に基づく信号（以下、単に「差分信号」とも称する）を第１制御部１３に出力する。第１制御部１３は、受け取った差分信号に応じた信号を出力して発光素子１１の発光量を制御する。これにより、受光素子１２が所定の受光量を受光するようにすることができる。

第３制御部１６は、複数の信号処理部１４から受け取った電圧信号を、演算部１７に出力する。

演算部１７は、第３制御部１６から受け取った電圧信号に基づいて、点滴筒１の内部を落下する液滴２の状態を検出する。演算部１７は、例えば、図４に示すｔ２及びｔ３のようなタイミングで、受光素子１２の受光量の変化に基づく電圧信号の低下を検出すると、点滴筒１の内部を液滴２が落下していると検出する。演算部１７は、例えば、第３制御部１６から受け取った信号が所定時間の間に何回低下するかに基づいて、チューブ３を流れている液体の送液量を算出してよい。

演算部１７は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサとして構成されてよい。

図１及び図２においては、演算部１７が点滴監視装置１０に含まれている構成を示しているが、演算部１７は点滴監視装置１０に含まれていなくてもよい。この場合、例えば、輸液ポンプ４が備えるプロセッサなどが、上述した演算部１７の機能と同等の機能を有してよい。

以上のように、本実施形態の点滴監視装置１０は、点滴筒１の内部に向けて光を照射可能な複数の発光素子１１を備える。このように複数の発光素子１１を備えていることにより、発光素子１１を点滴筒１の近くに配置しても、点滴筒１の断面の全ての範囲を照射することができるため、点滴監視装置１０を小型化することができる。また、本実施形態の点滴監視装置１０において、第２制御部１５は、点滴筒１の内部を液滴２が通過していないときに受光素子１２が受光した受光量に基づいて、第１制御部１３に複数の発光素子１１の各発光素子１１の発光量を制御させる。これにより、発光素子１１の特性がばらついていても、受光素子１２が受光する受光量を所定の値に揃えることができる。これにより、本実施形態の点滴監視装置１０は、点滴筒の内部を落下する液滴を検出する機能を向上させることができる。

（変形例）
図５は、本発明の変形例に係る点滴監視装置２０の機能ブロック図である。変形例に係る点滴監視装置２０については、図２に示した点滴監視装置１０との相違点について主に説明する。

点滴監視装置２０は、発光素子１１ａ〜１１ｃと、受光素子１２ａ〜１２ｃと、第１制御部１３ａ〜１３ｃと、信号処理部１４ａ〜１４ｃと、第２制御部２６と、演算部１７とを備える。変形例に係る点滴監視装置２０は、複数の第２制御部１５ａ〜１５ｃを備えておらず、１つの第２制御部２６により第１制御部１３ａ〜１３ｃを制御する点で図２に示した点滴監視装置１０と相違する。

第２制御部２６は、点滴筒１の内部を液滴２が通過していないときに信号処理部１４ａ〜１４ｃから受け取った電圧信号を、それぞれ、基準電圧値と比較する。また、第２制御部２６は、複数の信号処理部１４から受け取った電圧信号を、演算部１７に出力する。

第２制御部２６は、点滴筒１の内部を液滴２が通過していないときに信号処理部１４ａから受け取った電圧信号と、基準電圧値との差分に基づく信号（以下、単に「差分信号ａ」とも称する）を第１制御部１３に出力する。同様に、第２制御部２６は、点滴筒１の内部を液滴２が通過していないときに信号処理部１４ｂから受け取った電圧信号と、基準電圧値との差分に基づく信号（以下、単に「差分信号ｂ」とも称する）を第１制御部１３に出力する。同様に、第２制御部２６は、点滴筒１の内部を液滴２が通過していないときに信号処理部１４ｃから受け取った電圧信号と、基準電圧値との差分に基づく信号（以下、単に「差分信号ｃ」とも称する）を第１制御部１３に出力する。

以下、第２制御部２６が差分信号ａを第１制御部１３に出力するいくつかの例について説明する。第２制御部２６が差分信号ａを出力する場合を代表的な例として説明するが、差分信号ｂ又は差分信号ｃを出力する場合も、差分信号ａを出力する場合と同様である。

第２制御部２６は、差分信号ａを全ての第１制御部１３ａ〜１３ｃに出力してよい。例えば、受光素子１２ａが受光する受光量を１０％増やしたい場合、第２制御部２６は、発光素子１１ａ〜１１ｃの発光量を１０％増やすように指示する差分信号ａを、第１制御部１３ａ〜１３ｃに同等に出力してよい。あるいは、第２制御部２６は、差分信号ａに重み付けをして出力してもよい。例えば、図３に示す発光素子１１ｂが照射する光は点滴筒１の外壁を通過する距離が長いため光の減衰量が大きいことが想定される。これを補完するため、第１制御部１３ｂに出力する信号が大きくなるように重み付けして、差分信号ａを出力してもよい。このように重み付けをすることで、第２制御部２６は、発光素子１１の照射する光が通過する経路に応じて、発光素子１１の発光量をきめ細やかに制御することができる。

第２制御部２６は、差分信号ａを特定の第１制御部１３に出力してよい。例えば、受光素子１２ａが主に発光素子１１ａが照射する光を受光していて、発光素子１１ｂ及び１１ｃから受光する光の影響が小さい場合、第２制御部２６は、第１制御部１３ａのみに差分信号ａを出力してよい。

第２制御部２６は、差分信号ａを重み付けして第１制御部１３に出力してよい。例えば、受光素子１２ａが主に発光素子１１ａが照射する光を受光している場合、第２制御部２６は、発光素子１１ａを制御する第１制御部１３ａには大きく重み付けした差分信号ａを出力し、発光素子１１ｂ及び１１ｃをそれぞれ制御する第１制御部１３ｂ及び１３ｃには小さく重み付けした差分信号ａを出力してもよい。

本発明は、上述した各実施形態で特定された構成に限定されず、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、各構成部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

例えば、図２に示した点滴監視装置１０は、３個の発光素子１１ａ〜１１ｃ、及び３個の受光素子１２ａ〜１２ｃを備えるとして説明したが、発光素子１１及び受光素子１２の数はこれに限定されない。発光素子１１の個数は、２以上の任意の個数であってよい。また、受光素子１２の個数は１以上の任意の個数であってよい。

また、例えば、図２に示した点滴監視装置１０は、発光素子１１の個数、及び受光素子１２の個数がいずれも３個であるとして説明したが、発光素子１１の個数と、受光素子１２の個数とは異なる個数であってもよい。

また、例えば、図１及び図２に示した点滴監視装置１０は、信号処理部１４を備えていなくてもよい。この場合、第２制御部１５及び第３制御部１６が、信号処理部１４の機能を実行してもよい。また、例えば、図５に示した点滴監視装置２０は、信号処理部１４を備えていなくてもよい。この場合、第２制御部２６が、信号処理部１４の機能を実行してもよい。

また、例えば、図１においては、点滴監視装置１０が輸液ポンプ４に接続されている構成を示したが、輸液ポンプ４が、図１及び図２に示した点滴監視装置１０、又は、図５に示した点滴監視装置２０を備える構成であってもよい。

本開示は、点滴監視装置及び輸液ポンプに関する。

１点滴筒
２液滴
３チューブ
４輸液ポンプ
１０、２０点滴監視装置
１１発光素子
１２受光素子
１３第１制御部
１４信号処理部
１５、２６第２制御部
１６第３制御部
１７演算部

Claims

点滴筒の内部を落下する液滴を監視する点滴監視装置であって、
前記点滴筒の内部に向けて光を照射可能な複数の発光素子と、
前記複数の発光素子が前記点滴筒の内部に向けて照射した光を受光可能な受光素子と、
前記複数の発光素子の各発光素子が照射する光の発光量を制御する第１制御部と、
前記点滴筒の内部を液滴が通過していないときに前記受光素子が受光した受光量に基づいて、前記第１制御部に前記各発光素子の発光量を制御させる第２制御部と、を備える点滴監視装置。
請求項１に記載の点滴監視装置において、
前記第２制御部は、前記点滴筒の内部を液滴が通過していないときに前記受光素子が受光する受光量が所定の受光量になるように、前記第１制御部に前記各発光素子の発光量を制御させる、点滴監視装置。
請求項１又は２に記載の点滴監視装置において、
前記受光素子が出力する信号を処理する信号処理部をさらに備え、
前記第２制御部は、前記信号処理部が処理した信号に基づいて、前記第１制御部に前記各発光素子の発光量を制御させる、点滴監視装置。
請求項１から３のいずれか一項に記載の点滴監視装置において、
前記第２制御部は、前記受光素子が受光した受光量に基づいて、前記各発光素子の発光量を同等に変化させる、点滴監視装置。
請求項１から３のいずれか一項に記載の点滴監視装置において、
前記第２制御部は、前記受光素子が受光した受光量に基づいて、前記各発光素子の発光量を重み付けして変化させる、点滴監視装置。
請求項１から５のいずれか一項に記載の点滴監視装置において、
前記複数の発光素子は同一の水平面内に配置されている、点滴監視装置。
請求項１から６のいずれか一項に記載の点滴監視装置において、
複数の前記受光素子を備える、点滴監視装置。
請求項７に記載の点滴監視装置において、
前記複数の受光素子は同一の水平面内に配置されている、点滴監視装置。
請求項１から８のいずれか一項に記載の点滴監視装置において、
前記受光素子が受光した受光量の変化に基づいて、前記点滴筒の内部を落下する液滴の状態を検出する演算部をさらに備える、点滴監視装置。
請求項１から９のいずれか一項に記載の点滴監視装置を備える、輸液ポンプ。