JP2023041409A - 滴下センサ及び滴下モニタリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】滴下の様子を、いずれの方向からも確認できる視認性に優れた滴下センサ及び滴下モニタリング装置を提供する。【解決手段】輸液バッグ１０が接続チューブ１２によって点滴筒１４に接続されており、点滴筒１４は搬送チューブ１６に接続されている。滴下センサ１００は、点滴筒１４がよく見えるように、その直下の搬送チューブ１６にクリップ１２０で取り付けられる。輸液が滴下すると、振動が生じ、これが点滴筒１４や搬送チューブ１６に伝わり、シールドキャップを介して圧電素子に伝わる。圧電素子では、振動が電気信号に変換され、計装アンプ、ＤＣカットフィルタ、ローパスフィルタ、ゲイン調整可変オペアンプによる信号処理の後、ＣＰＵに入力される。ＣＰＵで得られた点滴のモニタリングデータは、スマートフォンに送信され、点滴の様子が画面上に表示される。【選択図】図１

Description

特許法第３０条第２項適用申請有り 公開者名：岩瀬良範，石黒隆 刊行物名：第３８回，日本麻酔・集中治療テクノロジー学会，プログラム・抄録集， 発行年月日：令和３年２月１２日

本発明は、例えば点滴装置における輸液の滴下のモニタリングないし監視に好適な滴下センサ及び滴下モニタリング装置の改良に関する。

病院などで行われる点滴作業をモニタリングないし監視する背景技術としては、例えば、下記特許文献１記載の点滴監視装置がある。これは、点滴作業の進行状態を監視して医師や看護師等の医療従事者（以下「医療従事者」という）に対して報知し、必要があれば病院側にも通報するようにしたもので、点滴筒（点滴チャンバー）における輸液剤の滴下は、滴下検出手段によって検出され、検出信号が導出される。この検出信号の有無により、点滴開始状態，点滴継続状態，点滴終了状態が信号処理装置で判断され、報知手段にて医療従事者に報知される。これにより医療従事者は、点滴器具を常時注目し続ける必要がなくなり、長時間にわたる強制的な緊張から解放される。また信号処理装置によって、点滴開始状態からの経過時間が表示手段に表示されるので、患者の治療歴をカルテなどに記載するのに便利である。

更に、点滴チェッカーとして市販されているものもある。これらは、フォトカプラー等の光学素子やマイクロ波ドップラーレーダーを使って点滴筒内の液滴落下を検出する。例えば、松吉医科器械株式会社の「テンテック」がある。

特開平０２－１５９２８０号公報

しかしながら、上述した背景技術では、滴下センサが、枠体によって点滴筒に取り付けられており、点滴筒の様子を外部から視認し難い。また、光学素子やマイクロ波ドップラーレーダーを使用するものでも、液滴を光やマイクロ波で検出するために、点滴筒を挟むように光学素子やマイクロ波送受信素子を配置しなければならないため、同様に、点滴状態の視認性が悪くなってしまう。点滴筒の片面を開けることで、視認性を確保する試みもあるが、点滴筒が回転すると見えなくなってしまう恐れがある。

点滴は、開始時に目視によって分あたりの点滴数を数えることで点滴速度の設定を行う必要があるため、視認性の確保は非常に重要な課題であり、点滴事故防止の観点から全方位からの点滴筒の視認性確保が求められている。

本発明は、以上のような点に着目したもので、点滴筒における滴下の様子をいずれの方向からも確認することができる視認性に優れた滴下センサ及び滴下モニタリング装置を提供することを、その目的とする。

本発明の滴下センサは、液面に対する液体の滴下を検出する滴下センサであって、前記滴下センサは、前記滴下によって生ずる振動を検知する振動センサを備えており、該振動センサを含むケースを、前記液面付近以外の位置に取り付けたことを特徴とする。主要な形態の一つによれば、前記振動センサとして圧電素子を使用し、この圧電素子をシールド手段で覆うとともに、前記圧電素子を取り付けた基板を、緩衝材を挟んで前記ケースに固定したことを特徴とする。他の形態によれば、前記液面が点滴筒の液面であり、前記ケースを前記点滴筒直下の搬送チューブに取り付けたことを特徴とする。あるいは、前記ケースの取り付けによる前記搬送チューブの曲折を緩和するようにしたことを特徴とする。

更に他の形態によれば、前記滴下センサは、前記振動センサによって前記滴下を検出しなくなったときに、その旨の警告を行うことを特徴とする。更には、前記滴下センサは、前記振動センサによる検出結果に基づいて点滴のモニタリングデータを演算し、得られたモニタリングデータを、外部の情報端末に対して無線で出力することを特徴とする。

本発明の滴下モニタリング装置は、前記滴下センサと情報端末を含んでおり、前記滴下センサから出力されたモニタリングデータに基づいて、前記情報端末の画面上に滴下の様子を表示することを特徴とする。主要な形態の一つによれば、前記滴下センサが複数あり、これら複数の滴下センサからそれぞれ出力されたモニタリングデータに基づいて、前記情報端末の画面上に滴下の様子を表示することを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

本発明によれば、滴下によって生ずる振動を検知する振動センサを含むケースを、滴下する液面付近以外の位置に取り付けることとしたので、滴下の様子をいずれの方向からも確認することができ、視認性に優れた滴下センサを提供することができる。

本発明の実施例１における滴下センサの取付位置を背景技術と比較して示す図である。(A)の＃1－＃１線に沿って矢印方向に見た図が(B)である。(C)は背景技術を示す図である。 前記実施例における滴下センサの主要構成を示す図である。(A)は主要断面構成を示し、(B)は圧電素子の構成を示す図である。 前記実施例における回路ブロックの構成を示す図である。 前記実施例におけるモニタリングの様子を示す図である。 本発明の実施例２を示す図である。(A)は病室におけるセンサ配置を示し、(B)はモニタリング画面の一例を示す。

以下、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。

次に、本発明の実施例１について説明する。図１には本実施例にかかる滴下センサが示されている。同図(A)に示すように、輸液バッグ１０は、接続チューブ１２によって点滴筒１４に接続されている。点滴筒１４は、更に搬送チューブ１６に接続されている。これらの構成は、一般的に知られている。本実施例の滴下センサ１００は、点滴筒１４の直下の搬送チューブ１６に取り付けられている。同図(A)の＃１－＃１線に沿って矢印方向に見た様子が同図(B)に示されており、滴下センサ１００のクリップ（後述）により、搬送チューブ１６を挟むことで、滴下センサ１００が搬送チューブ１６に取り付けられている。

このように、本実施例では、点滴センサ１００が、点滴筒１４の直下に設けられているため、点滴筒１４における滴下の様子をいずれの方向からも確認することができる。同図(C)には、従来技術が示されており、従来の点滴センサ９００は、点滴筒１４を覆うように設置されている。このため、点滴筒１４における滴下の様子を外部から目視で確認することは困難である。

次に、本実施例における滴下センサ１００について、図２を参照しながら説明する。同図(A)は、滴下センサ１００の主要断面構成が示されており、搬送チューブ１６側のセンサ部２００と、背面側のコントローラ部３００とを備えている。また、センサ部２００とコントローラ部３００の間には、駆動用電源である充電池１０２が設けられている。充電池１０２としては、例えば、安全性に関するＩＥＣ６２１３３規格対応の医療対応リチウムポリマー電池（3.7V）を用いる。

滴下センサ１００のケース１１０の下面側には、メンブレンフィルム１１２を介して洗濯ハサミ様のクリップ１２０が設けられており、このクリップ１２０に搬送チューブ１６を挟むことで、搬送チューブ１６に対する滴下センサ１００の取り付けが行われるようになっている。なお、メンブレンフィルム１１２は、前記ケース１１０と、後述するシールドキャップ２１４との間の隙間から水分などが入り込まないようにするために、設けられている。

なお、滴下センサ１００を取り付けることによって搬送チューブ１６が曲折し、輸液の搬送が妨げられる恐れがあるので、重量の大きい充電池１０２が搬送チューブ１６に近い位置となるようにする，クリップ１２０の重量を調整する，などの方法で搬送チューブ１６の曲折を緩和するとよい。

以上のうち、センサ部２００は、同図(B)に主要部である圧電振動センサ２０２の詳細を示すように、回路基板２１０に振動検出用圧電素子（以下単に「圧電素子」という）２１２が設けられており、その全体がシールドキャップ２１４で覆われた構成となっている。金属などによるシールドキャップ２１４は、搬送チューブ１６に接する配置となっており、搬送チューブ１６の振動をピックアップして圧電素子２１２に伝達するとともに、圧電素子２１２に対する外乱をシールドする機能を備えている。回路基板２１０は、圧電素子２１２からの信号を取り出す配線やアンプなどが設けられており、硬質スポンジ２１６を介して充電池１０２に重ねられている。

硬質スポンジ２１６は、圧電振動センサ２０２を充電池１０２等の重量物と一体の振動体としないように、切り離すために設けられて緩衝体として機能し、適度の反発性ないし弾力性を有する樹脂素材、例えば、硬質ウレタン（硬質発泡ポリウレタン）や発泡ポリエチレンなどが好適な例である。

一方、コントローラ部３００は、回路基板３１０の一方の面にタクトスイッチ３１２が設けられており、他方の面に充電池１０２が設けられている。このタクトスイッチ３１２を操作するための造作である変形部１１４が、上述したケース１１０の上面に設けられており、その表面にはメンブレンフィルム１１４が設けられている。タクトスイッチ３１２は、電源のＯＮ／ＯＦＦや、後述するＢＬＥ接続時のアドバタイズ信号の出力に使用される。コントローラ部３００の回路基板３１０には、センサ部２００の回路基板２１０からのセンサ信号出力の配線が接続されている。また、外部接続用の防水仕様のＵＳＢ端子３１４も、ケース１１０の側面に露出するように設けられている。

図３には、センサ部２００の回路基板２１０，コントローラ部３００の回路基板３１０に設けられている回路ブロックが示されている。同図において、上述した圧電素子２１２は、微小検出信号を増幅する計装アンプ２２０，直流成分をカットするＤＣカットフィルタ２２２，低周波成分（例えば２００Hz以下）を通過するローパスフィルタ２２４，ゲイン調整用の可変オペアンプ２２６を介してＣＰＵ２２８に接続されている。ＣＰＵ２２８は、低消費電力のものが使用され、計装アンプ２２０の増幅量を可変するための抵抗値を設定するアナログスイッチ２３０が接続されている。

ＣＰＵ２２８の出力側は、コントローラ部３００のＢＬＥモジュール３２０に接続されており、これにより、ＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）でモニタリング用のスマートフォン５００と接続されて信号の送受信が行われるようになっている。スマートフォン５００には、滴下モニタリングアプリ５１０がインストールされており、これによって動作制御が行われるようになっている。ＢＬＥモジュール３２０には、上述したタクトスイッチ３１２，外部接続用のＵＳＢ端子３１４，ＢＬＥの接続状態やエラー状態を表示するためのＬＥＤ表示灯３２４がそれぞれ接続されている。ＵＳＢ端子３１４には、上述した充電池１０２が接続されており、充電制御ＩＣ３３２によってＵＳＢ端子３１４から充電池１０２が充電されるようになっている。充電池１０２の電力は、ボルテージレギュレータ等（図示せず）を経て、各部に供給されるようになっている。

次に、図３の回路ブロックの動作を説明する。タクトスイッチ１５４をＯＮとするとともに、次に滴下を開始すると、滴下センサ１００が動作を開始し、圧電素子２１２からは、輸液の滴下によって生ずる搬送チューブ１６の振動が検知され、電気信号に変換されて出力される。このとき、外部からの電気ノイズは、シールドキャップ２１４によってシールドされる。圧電素子２１２から出力された振動検出信号は、計装アンプ２２０で増幅されるとともに、ＤＣカットフィルタ２２２で直流分がカットされ、ローパスフィルタ２２４で低周波成分が取り出される。すなわち、輸液の滴下の周波数は極めて低いので、その成分が抽出される。取り出された信号は、ＣＰＵ２２８に入力され、ここで、各種のモニタリングデータが演算されて、ＢＬＥモジュール３２０に出力される。ＢＬＥモジュール３２０は、ＢＬＥの接続状態やエラー状態に応じてＬＥＤ表示灯３２４を点灯させるとともに、ＢＬＥで点滴のモニタリングデータがスマートフォン５００に出力される。スマートフォン５００では、入力されたモニタリングデータに基づいて、後述するように点滴波形の表示などが行われる。

モニタリングデータとしては、例えば以下のデータがある。
ａ，点滴波形：圧電素子の出力である振動波形をを元にソフト的に外乱の影響を抑えた波形。これをもとに点滴数を数える。
ｂ，点滴速度：一定時間当たりの点滴数と、１滴当たりの点滴量から演算する。
ｃ，点滴数：点滴波形のピークをカウントする。
ｄ，累積点滴量：点滴開始からの点滴数と、１滴下当たりの点滴量から演算する。
ｅ，残時間：点滴終了までの残時間を予測する点滴終了時と残量が少なくなった時には、スマートフォン５００の画面にアラートを出し、更に音とバイブで表示する（図４参照）。

次に、図４を参照して、スタンドアローンモードでの動作を説明する。図１に示したように、輸液バッグ１０が接続チューブ１２によって点滴筒１４に接続されており、点滴筒１４は搬送チューブ１６に接続されている。そして、本実施例の滴下センサ１００は、点滴筒１４の直下の搬送チューブ１６にクリップ１２０で取り付けられる。

点滴筒１４において輸液が滴下すると、振動が生じ、これが点滴筒１４や搬送チューブ１６に伝わり、シールドキャップ２１４を介して圧電素子２１２に伝わる。圧電素子２１２では、振動が電気信号に変換され、計装アンプ２２０，ＤＣカットフィルタ２２２，ローパスフィルタ２２４，ゲイン調整可変オペアンプ２２６による上述した信号処理の後、ＣＰＵ２２８に入力される。ＣＰＵ２２８で得られたモニタリングデータは、スマートフォン５００に送信される。スマートフォン５００には、上述したように点滴モニタリングアプリ５１０が予めインストールされており、入力モニタリングデータに基づいて、所定の画面表示が行われる。図示の例では、ＤＡ～ＤＣのように点滴の様子が画面上に表示される。
ａ，ＤＡ：点滴数，点滴速度，累積点滴量，残時間の表示
ｂ，ＤＢ：時間経過に伴う点滴数の推移を示すグラフ
ｃ，ＤＣ：点滴波形を示すグラフ

以上のように、本実施例によれば、次のような効果が得られる。
ａ，滴下センサ１００を、点滴筒１４の液面付近以外の位置、すなわち滴下の視認を妨げない位置である搬送チューブ１６に取り付けることとしたので、点滴筒１４における滴下の様子をいずれの方向からも確認することができる。
ｂ，滴下センサ１００を、点滴筒１４の直下に取り付けることとしたので、滴下による振動を良好に検出することができる。

次に、図５も参照して、本発明の実施例２について説明する。本実施例は、複数の点滴装置を稼働させて、同時にモニタリングするマルチ接続モードの場合の例である。同図(A)に示すように、病室内には多数のベッド２０があり、それぞれのベッド２０の患者に対して輸液バッグ１０で点滴が行われる。各滴下センサ１００からの送信信号は、ＢＬＥ接続により中継機６００にそれぞれ受信され、更に中継機６００からＷｉＦｉ接続によってスマートフォン５００に送信され、スマートフォン５００によって、各患者の点滴状態が監視される。スマートフォン５００には、例えば同図(B)に示すように、各ベッド２０の患者のＩＤと、その点滴数，点滴速度，累積点滴量，残時間がそれぞれ表示される。そして、いずれかの患者を選択すると、選択された患者の詳細なモニタリング結果が、図４に示したように表示される。

＜他の実施例＞ なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例では、滴下センサ１００を点滴筒１４直下に設けたが、滴下に伴って発生する振動を検出することができれば、いずれの位置に設けてもよい。点滴筒１４の上側の接続チューブ１２に設けてもよい。しかし、振動は、空気よりも液体の方が伝わりやすいので、点滴筒１４の直下のほうが好都合である。また、点滴筒１４に近いほうが、滴下による振動を検出しやすいといった利点がある。
(2)前記実施例は、滴下センサ１００からの信号を無線でスマートフォン側で受信するようにしたが、有線で行うことを妨げるものではない。また、受信端末としては、スマートフォンの他、タブレット，パソコンなど、各種の端末を用いてよい。更に、それら端末から、モニタリング滴データをデータベースに送信し、患者の点滴記録として保存するようにしてもよい。
(3)前記実施例においては、スマートフォンにモニタリングデータを表示するようにしたが、例えば、図４(B)の例において、表示画面が大きければ、滴下センサ１００のすべてについてモニタリング表示を行うことができる。
(4)図２，図３に示したセンサ構成は一例であり、同様の機能を奏するように設計変更してよい。例えば、前記実施例では、ＢＬＥの接続状態やエラー状態の表示をＬＥＤで行ったが、警告音を出力するようにしてもよい。
(5)圧電素子２１２では、各種の振動を検出することができ、上記実施例では、ＤＣカットフィルタ２２２，ローパスフィルタ２２４によって滴下による振動成分を検出しているが、フィルタの特性を適宜設定することで、他の振動を検出するようにしてもよい。
(6)前記実施例は、本発明を静脈投与の点滴に適用した例であるが、
ａ，経管栄養を滴下させて投与する際の点滴モニタリングにおける空液警報
ｂ，精密尿量測定における尿滴下のモニタリング（導管終端から蓄尿水面への滴下のモニタリング）
ｃ，体内導管（尿量やドレーン類など）における液体の滴下モニタリング
などにも適用可能である。
(7)前記実施例では、滴下の振動を検出するセンサとして、異方性が少なく検出感度が高い圧電振動センサを使用したが、高感度の３軸加速度センサを使用し、３軸の加速度信号の合計値から滴下の振動を検出するようにしてもよい。
(8)前記実施例では、シールドキャップ２１４が搬送チューブ１６に接する配置としたが、両者の間に隙間があって接触できないような場合は、エアーウィーヴ（登録商標）などの振動伝達材を介在させるようにする。
(9)前記実施例は、本発明をヒトへの点滴等に適用した例であるが、動物なども含めて、各種の滴下のモニタリングに適用可能である。

本発明によれば、滴下によって生ずる振動を検知する振動センサを含むケースを、滴下する液面付近以外の位置に取り付けることとしたので、滴下の様子をいずれの方向からも確認することができ、視認性に優れた滴下センサ及び滴下モニタリング装置を提供することができる。

１０：輸液バッグ
１２：接続チューブ
１４：点滴筒
１６：搬送チューブ
２０：ベッド
１００：滴下センサ
１０２：充電池
１１０：ケース
１１２，１１６：メンブレンフィルム
１１４：変形部
１２０：クリップ
１５４：タクトスイッチ
２００：センサ部
２０２：圧電振動センサ
２１０：回路基板
２１２：圧電素子
２１４：シールドキャップ
２１６：硬質スポンジ
２２８：ＣＰＵ
２２０：計装アンプ
２２２：ＤＣカットフィルタ
２２４：ローパスフィルタ
２２６：ゲイン調整可変オペアンプ
２３０：アナログスイッチ
３００：コントローラ部
３１０：回路基板
３１２：タクトスイッチ
３１４：ＵＳＢ端子
３２０：ＢＬＥモジュール
３２４：ＬＥＤ表示灯
３３２：充電制御ＩＣ
５００：スマートフォン
５１０：滴下モニタリングアプリ
６００：中継機
９００：滴下センサ

Claims (8)

1. 液面に対する液体の滴下を検出する滴下センサであって、
   前記滴下センサは、
   前記滴下によって生ずる振動を検知する振動センサを備えており、
   該振動センサを含むケースを、前記液面付近以外の位置に取り付けたことを特徴とする滴下センサ。
2. 前記振動センサとして圧電素子を使用し、この圧電素子をシールド手段で覆うとともに、前記圧電素子を取り付けた基板を、緩衝材を挟んで前記ケースに固定したことを特徴とする請求項１記載の滴下センサ。
3. 前記液面が点滴筒の液面であり、前記ケースを前記点滴筒直下の搬送チューブに取り付けたことを特徴とする請求項１又は２記載の滴下センサ。
4. 前記ケースの取り付けによる前記搬送チューブの曲折を緩和するようにしたことを特徴とする請求項３記載の滴下センサ。
5. 前記滴下センサは、前記振動センサによって前記滴下を検出しなくなったときに、その旨の警告を行うことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の滴下センサ。
6. 前記滴下センサは、
   前記振動センサによる検出結果に基づいて点滴のモニタリングデータを演算し、
   得られたモニタリングデータを、外部の情報端末に対して無線で出力することを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の滴下センサ。
7. 請求項６記載の滴下センサと情報端末を含んでおり、
   前記滴下センサから出力されたモニタリングデータに基づいて、前記情報端末の画面上に滴下の様子を表示することを特徴とする滴下モニタリング装置。
8. 前記滴下センサが複数あり、
   これら複数の滴下センサからそれぞれ出力されたモニタリングデータに基づいて、前記情報端末の画面上に滴下の様子を表示することを特徴とする請求項７記載の滴下モニタリング装置。

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