JP2023148334A - 輸液注入装置及び輸液注入方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生体に対する輸液の注入量が微小である場合でも、輸液の注入量を正確、かつ、安定して制御することができる輸液注入装置、及び、輸液注入方法を提供する。【解決手段】輸液注入装置１００は、チューブ１２０を通じて患者に輸液５０を注入する輸液注入装置であって、ポンプ１１０と、光計測が可能な光散乱物質５２を含む液体をチューブ１２０に導入する光散乱物質導入部１３０と、ポンプ１１０よりも下流の位置に配設される光計測センサー１６０と、演算部１７２と、を有し、光計測センサー１６０は、チューブ１２０の内部１２２を流れる光散乱物質５２の流速を計測し、演算部１７２は、光計測センサー１６０が計測した光散乱物質５２の流速から、患者への輸液５０の注入量を演算する輸液注入装置１００である。【選択図】図１

Description

本発明は、輸液注入装置及び輸液注入方法に関する。

生体に輸液を注入するための装置として、輸液注入装置が知られている。輸液注入装置において、薬剤を含んだ輸液の注入量を正確に制御することは、重要である。特許文献１には、モーターの回転により輸液を輸送するポンプ手段と、制御手段に応動してモーターを駆動する駆動手段と、制御信号を発生する輸液流速制御手段とを有する輸液注入装置が記載されている。特許文献１に記載された制御手段は、単位時間当たりの流量に対応して設定されたモーターの回転速度に一対一にリニアに対応したデジタル信号を発生し、該デジタル信号に応じて制御信号を駆動信号に出力する。これにより、輸液の設定測定値を正確に表示することができ、輸液量の再現性に優れる輸液注入装置を提供することができる。

特開昭６２－２３６５５８号公報

しかしながら、従来の輸液注入装置は、チューブとして、ゴム弾性を有するチューブを使用している。輸液ポンプのチューブにゴム弾性を有するチューブを使用すると、チューブの弾性変形によって、チューブの体積が変化することがある。このため、輸液の注入量をモーターの回転数によって制御しようとすると、精度が十分ではない場合が起こりうるという課題があった。とりわけ、未熟児に輸液を行う場合には、未熟児の体重が２００ｇ台という場合もあり、１時間につき０．５ｍｌ以下の微量の輸液を、安定して注入することが求められるケースもある。すなわち、微小量の輸液の正確かつ安定して制御することは、重要な課題である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、生体に注入する輸液が微小量である場合であっても、輸液の注入量を正確、かつ、安定して制御することができる輸液注入装置、及び、輸液注入方法を提供すること、を目的とする。

［１］本発明の輸液注入装置は、チューブを通じて患者に輸液を注入する輸液注入装置であって、ポンプと、光計測が可能な光散乱物質を含む液体を前記チューブに導入する光散乱物質導入部と、前記ポンプよりも下流の位置に配設される光計測センサーと、演算部と、を有し、前記光計測センサーは、前記チューブの内部を流れる前記光散乱物質の流速を計測し、前記演算部は、前記光計測センサーが計測した前記光散乱物質の流速から、患者への輸液の注入量を演算する輸液注入装置である。

［２］本発明の輸液注入装置においては、ポンプ駆動制御部をさらに有し、前記ポンプ駆動制御部は、前記演算部が演算した前記患者への前記輸液の注入量が目標とする輸液の注入量となるように前記ポンプの回転数を制御することが好ましい。

［３］本発明の輸液注入装置においては、前記光散乱物質を含む液体は、前記患者から採取した血液であることが好ましい。

［４］本発明の輸液注入装置においては、前記光散乱物質導入部として、前記チューブにおいて前記光計測センサーの上流の位置に配設された分岐部と、前記分岐部に接続され前記光散乱物質を含む液体を収容する収容部と、を含むことが好ましい。

［５］本発明の輸液注入装置においては、前記光散乱物質導入部として、注入針を含み、前記ポンプは、順方向に運転することにより、前記輸液の供給源から供給された前記輸液を吸入して前記チューブに送出し、逆方向に運転することにより、前記患者の血液を前記チューブの前記光計測センサーが配設された位置まで逆流させることが可能に構成されていること、が好ましい。

［６］本発明の輸液注入装置においては、前記光散乱物質導入部として、前記チューブにおいて前記光計測センサーの下流の位置に設けられた分岐部と、前記分岐部に接続され前記光散乱物質を含む液体を収容する収容部と、を含み、前記ポンプは、順方向に運転することにより、前記輸液の供給源から供給された前記輸液を吸入して前記チューブに送出し、逆方向に運転することにより、前記光散乱物質を含む液体を前記チューブの前記光計測センサーが配設された位置まで逆流させること、が好ましい。

［７］本発明の輸液注入装置においては、前記光計測センサーは、レーザードップラー式光計測センサーであること、が好ましい。

［８］本発明の輸液注入方法は、患者に輸液を注入する輸液注入方法であって、光計測が可能な光散乱物質を含む液体をチューブの光計測センサーを配設した位置に導入する光散乱物質導入工程と、前記チューブの内部を流れる前記光散乱物質の流速を前記光計測センサーで計測する流速計測工程と、前記流速計測工程で計測した前記光散乱物質の前記流速から、前記チューブにおける前記輸液の注入量を演算する演算工程と、患者に輸液を注入する輸液注入工程と、を有する輸液注入方法である。

［９］本発明の輸液注入方法においては、前記光散乱物質導入工程、前記流速計測工程、及び、前記演算工程は、予め定めた時間間隔毎に行うこと、が好ましい。

本発明の輸液注入装置、及び、輸液注入方法によれば、光散乱物質導入部からチューブに導入した光散乱物質の流速を光計測センサーで測定することにより、輸液の流量を正確に計測することができる。この結果、生体に注入する輸液が微小量である場合であっても、輸液の注入量を正確、かつ、安定に制御することができる。

実施形態１に係る輸液注入装置１００の全体構成を説明するために示す図である。 実施形態１に係る輸液注入装置１００において使用する光計測センサー１６０の構成を説明するために示す図である。 実施形態１に係る輸液注入方法を説明するために示す図である。 実施形態２に係る輸液注入装置１０２の全体構成を説明するために示す図である。 実施形態３に係る輸液注入装置１０４の全体構成を説明するために示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」と記す。）を説明する。以下に記載する実施形態は、発明を実施するための好適な形態を示すものであって、本発明は以下に記す実施形態に何ら限定されるものではない。また、各実施形態において説明が重複する場合は、説明を省略することがある。

［実施形態１］
１．輸液注入装置
図１及び図２を用いて、実施形態１に係る輸液注入装置１００について説明する。図１は、実施形態１に係る輸液注入装置１００の全体構成を説明するために示す図である。図２は、実施形態１に係る輸液注入装置１００において使用する光計測センサー１６０の構成を説明するために示す図である。

１－１．全体構成
実施形態１に係る輸液注入装置１００は、図１に示すように、輸液収容部２０から供給された輸液５０（図２参照）を、チューブ１２０を通じて外部に送出し、例えば注入針３０等を介して、生体９０に注入する装置である。

ここで、輸液５０とは、生体９０に注入される液体をいう。具体的には、薬液などを挙げることができるが、これに限定されるものではなく、例えば、血液、リンパ液等の生体液であってもよい。

輸液収容部２０は、例として、輸液を貯めた貯液槽、薬液袋等を挙げることができる。

輸液注入装置１００は、ポンプ１１０と、光散乱物質導入部としての分岐部１３０と、光計測センサー１６０と、演算部１７２と、ポンプ１１０の回転数を制御するポンプ駆動制御部１７６と、を含む。

上記した構成要素は、輸液の流通経路に沿って、上流から輸液収容部２０（輸液注入装置１００の外部要素）、ポンプ１１０、分岐部１３０、光計測センサー１６０、注入針３０（輸液注入装置１００の外部要素）の順に配置されている。

分岐部１３０には、光散乱物質５２（図２参照）を収容する光散乱物質収容部１３２が、チューブ１２０ｂを介して接続されている。また、光散乱物質５２を適時にチューブ１２０に供給するため、チューブ１２０ｂには弁１３４が設けられており、チューブ１２０における分岐部１３０と光計測センサー１６０が配設された位置との間には、弁１３５が設けられている（図１参照）。

１－２．ポンプ
ポンプ１１０は、輸液収容部２０に収容された輸液５０を上流側から吸入し、下流に接続されたチューブ１２０に送出する。ポンプ１１０としては、上記した機能を有するものであれば、いかなるものを採用してもよい。例えば、ロータリーポンプ、シリンジポンプ、スクイージポンプ、等を採用することができる。図１は、ポンプ１１０として、ロータリーを有するロータリーポンプを採用した例を示している。

１－３．チューブ
チューブ１２０は、図２に示すように、中空の管状の部材である。ここでは、チューブ１２０の内壁に囲まれた管の内側の空間をチューブの内部１２２といい、管の外側を外部というものとする。チューブ１２０の内部１２２には、輸液５０を流通させることができる空間を有する。

チューブ１２０は、ポンプ１１０の下流と分岐部１３０の上流とを接続する。また、チューブ１２０は、分岐部１３０の下流から、光計測センサー１６０が設置された位置を経て、注入針３０（輸液注入装置１００の外部）の上流までを接続する。

チューブ１２０は、ポンプ１１０の下流に直接的に接続されてもよく、ポンプ１１０の下流に別部品を介して間接的に接続されてもよい。また、チューブ１２０は、注入針３０と、直接的に接続されてもよく、注入針３０と、別部品を介して間接的に接続されてもよい。

チューブ１２０の内径の大きさは、実施形態１に係る輸液送出装置１００及び輸液送出方法の作用・効果を奏することができる限り、いかなる大きさであっても構わない。チューブ１２０の内径は、輸液５０の粘度、表面張力等の物性、輸液５０とチューブ１２０の内壁との間の摩擦係数等を踏まえて適宜設定することが好ましい。

また、チューブ１２０は、光計測センサー１６０がチューブ１２０の内部１２２を流れる光散乱物質５２の流速を計測するときに、チューブ１２０の外部から光散乱物質５２をセンシングできる材料で構成されていることが好ましい。

例えば、光計測センサー１６０に含まれる発光素子が、光散乱物質５２をセンシングするために、赤色波長領域の半導体レーザーを使用する場合には、チューブ１２０は、当該赤色波長領域の光を少なくとも透過可能な材料で構成することが好ましい。換言すると、チューブ１２０は、光計測センサー１６０によるセンシングを妨げることがない、又は、妨げることが少ない材料により構成されていることが好ましい。

チューブ１２０の硬さは、輸液５０を生体９０に向けて送出するにあたって、ポンプ９０による輸液５０の送出や、生体９０の血圧の変動等による内圧変化によって、内径が変動しない程度の硬さを有することが好ましい。チューブ１２０が、内圧変化によって内径が変形しない程度の硬さを有することにより、輸液の注入量の正確な制御が可能になる。

チューブ１２０の硬さは、チューブ１２０を構成する材料を適宜選択することにより、調整することが可能である。

１－４．光散乱物質導入部としての分岐部
実施形態１の輸液注入装置１００においては、光散乱物質導入部としての分岐部１３０が、ポンプ１１０の下流とチューブ１２０の光計測センサー１６０が配設される位置との間に設けられる。分岐部１３０は、光計測が可能な光散乱物質５２を含む液体を、チューブ１２０に導入する機能を有する。

分岐部１３０においてチューブ１２０は分岐しており、分岐した先には、チューブ１２０ｂを介して、光散乱物質収容部１３２が接続されている。光散乱物質収容部１３２には、光散乱物質５２を含む液体が収容されている。これにより、分岐部１３０は、光散乱物質収容部１３２に収容した光散乱物質を含む液体を、チューブ１２０に導入することが可能になる。

光散乱物質５２は、液体に安定に分散し又は溶解している。光散乱物質５２が、液体に安定に分散し又は溶解していることにより、光散乱物質５２を含む液体を、分岐部１３０を介して輸液５０に導入したとき、輸液５０に光散乱物質５２を均一に混合することができる。これにより、輸液５０と光散乱物質５２とが同じ速度で移動することが担保される。また、光計測センサー１６０により光散乱物質５２の流速を測定することにより、光散乱物質５２の流速を輸液５０の流速とすることができる。

光散乱物質５２とは、光計測センサー１６０を用いてチューブ１２０を流れる輸液５０の流量を計測する際に、光計測センサー１６０が計測する目的物である。すなわち、光散乱物質５２は、レーザー光を照射したとき、少なくとも、レーザー光を散乱する性質を有することが必要である。

一方、光散乱物質５２は、生体への輸液５０の注入量を測定するため、輸液５０に混合され、光計測センサー１６０により流速を測定されたあとは、輸液５０とともに生体に注入される。従って、光散乱物質５２を含む液体は、血液であることが好ましく、輸液５０を注入される患者から採取した血液であることがより好ましい。

もっとも、チューブ１２０の光計測センサー１６０を配設した位置より下流であって、注入針３０より上流の位置に、光散乱物質５２を回収する機構を設けた場合には、光散乱物質５２が生体に注入されることはなくなる。このような場合にあっては、光散乱物質５２としては、レーザー光を照射したとき、当該レーザー光を散乱する性質を有する限り、どのような物質であっても制限なく使用することができる。

分岐部１３０と光散乱物質収容部１３２との間のチューブ１２０ｂには、弁１３４が設けられている。弁１３４を閉塞することにより、チューブ１２０を流れる輸液５０が光散乱物質収容部１３２に向かって流れることを防止し、また、光散乱物質収容部１３２に収容された光散乱物質５２を含む液体がチューブ１２０に流れることを防止することができる。

また、チューブ１２０の分岐部１３０と光計測センサー１６０が配設された位置との間には、弁１３５が設けられている。弁１３５を閉塞し、弁１３４を開放し、さらにポンプ１１０を逆方向に回転させることにより、患者の血液をチューブ１２０に引き込むことなく、光散乱物質収容部１３２に収容された光散乱物質５２を含む液体をチューブ１２０に導入することができる。

なお、上記した説明においては、分岐部１３０と弁１３４及び弁１３５とが別の構成からなる場合について説明した。しかし、チューブ１３０と、弁１３４及び弁１３５とを一体の構成のものとしても、同じ効果を得ることができる。すなわち、分岐部１３０に、弁１３４及び弁１３５の機能を組み込み、チューブ１２０及びチューブ１２０ｂにより形成される３方向の流路のうち、任意の２方向の流路を接続できるような弁機能を有する分岐部とすることにより、上記した目的を達成することが可能である。

１－５．光計測センサー
光計測センサー１６０は、チューブ１２０において、分岐部１３０の下流であって注入針３０の上流に配設されている。図２に示すように、光計測センサー１６０は、チューブ１２０の外部に配設される。

図２に示す光計測センサー１６０は、レーザードップラー法により、チューブ１２０を流れる光散乱物質５２の流速を測定するレーザードップラー式光計測センサーである。なお、光計測センサー１６０は、チューブ１２０を流れる光散乱物質５２の流速を測定することが可能であれば、採用する測定原理、測定方法は問わない。

光計測センサー１６０は、半導体レーザー１６２とフォトダイオード１６３とを含む。半導体レーザー１６２として、６００ｎｍ～８００ｎｍの赤色～赤外領域のレーザー光を発光する赤色半導体レーザー、例えば発光波長が７８０ｎｍの赤色半導体レーザーを使用することができる。

半導体レーザー１６２は、半導体レーザー駆動部（ＬＤ駆動部）１７４により駆動される。半導体レーザー１６２の駆動周波数は、例えば、４００ＴＨｚである。半導体レーザー１６２から出射したレーザー光は、チューブ１２０の内部１２２を流れる輸液５０に、チューブ１２０の外部から管壁を通じて照射される。

このとき、輸液５０には光散乱物質５２が含まれるため、照射されたレーザー光は散乱される。散乱されたレーザー光は、光散乱物質５２の流速に応じてドップラーシフトを受け、波長がシフトする。

散乱光は、フォトダイオード１６３により受光する。フォトダイオード１６３から出力された信号は、演算部１７２に送られ、チューブ１２０を流れる光散乱物質５２の流速を計算する。ここで、光散乱物質５２は、輸液５０に導入され、輸液５０と均一に混合されていることから、光散乱物質５２の流速は、輸液５０の流速と同一である。従って、演算によって求めた光散乱物質５２の流速を、輸液５０の送出速度とすることができる。

１－６．ポンプ駆動制御部
ポンプ駆動制御部１７６は、ポンプの駆動を制御する。ポンプ駆動制御部１７６は、演算部１７２が計算により求めた光散乱物質５２の流速に基づいて、ポンプの駆動を制御することが好ましい。

実施形態１に係る輸液注入装置１００においては、ポンプ１１０はロータリーポンプであり、ポンプ駆動制御部１７６は、チューブ１２０を流れる光散乱物質５２の流速に基づいて、ロータリーポンプの回転数を制御する。

ここで、チューブ１２０を流れる輸液５０の流速は、チューブ１２０を流れる光散乱物質５２の流速と同一である。ポンプ駆動制御部１７６は、生体への輸液５０の実際の注入量が、目標とする輸液５０の注入量となるように、ポンプの回転数を制御することが好ましい。

具体的には、実際にチューブ１２０を流れている輸液５０の量が、目標とする輸液５０の注入量より少ない場合は、ポンプの回転数を大きくして輸液５０の注入量を増加させる制御を行う。一方、実際にチューブ１２０を流れている輸液５０の量が、目標とする輸液５０の注入量より大きい場合は、ポンプの回転数を小さくして輸液５０の注入量を減少させる制御を行う。

実施形態１に係る輸液注入装置１００は、ポンプ１１０より下流に配設した光計測センサー１６０を用いて、高い精度で計測した輸液５０の流速を、ポンプ１１０の駆動にフィードバックすることができる。この結果、生体に注入する輸液５０が微小量である場合であっても、輸液５０の注入量を正確、かつ、安定に制御することができる。

２．輸液注入方法
図１～３を用いて、実施形態１に係る輸液注入方法を説明する。図３は、実施形態１に係る輸液注入方法を説明するために示す図である。

実施形態１に係る輸液注入方法は、光散乱物質導入工程（ＳＴ１）と、流速計測工程（ＳＴ２）と、演算工程（ＳＴ３）と、輸液注入工程（ＳＴ４）と、を有する。

輸液注入方法の実施に先立って、チューブ１２０に輸液５０を充填する。チューブ１２０を輸液５０で充填する方法は特に限定されないが、例えば、弁１３４を閉塞、弁１３５を開放した状態でポンプ１１０を順方向に回転させ、輸液収容部２０に収容した輸液５０をチューブ１２０に充填する方法を挙げることができる。

チューブ１２０に輸液５０を充填した後、光散乱物質導入工程（ＳＴ１）に移行する。光散乱物質導入工程（ＳＴ１）は、光散乱物質５２を含む液体をチューブ１２０に導入する工程である。光散乱物質導入工程（ＳＴ１）では、弁１３５を閉塞、弁１３４を開放し、ポンプ１１０を逆方向に回転させて、光散乱物質収容部１３２に収容された光散乱物質５２を含む液体をチューブ１２０の内部１２２に導入する。

チューブ１２０の内部１２２に導入する光散乱物質５２の量は、光散乱物質収容部１２２に収容された光散乱物質５２を含む液体における光散乱物質５２の濃度、光計測センサーにより光散乱物質５２の流速を測定する際に必要な光散乱物質５２の濃度、輸液の注入量を測定する時間間隔、等を考慮して適宜に決定することができる。

チューブ１２０に光散乱物質５２を導入した後、弁１３４を閉塞、弁１３５を開放して、ポンプ１３５を順方向に回転させる。これにより、光散乱物質５２を含む輸液５０が、チューブ１２０の光計測センサー１６０が配設された位置に導入される。

光散乱物質５２がチューブ１２０の光計測センサー１６０が配設された位置に導入されたら、流速計測工程（ＳＴ２）に移行する。流速計測工程（ＳＴ２）は、チューブ１２０の内部１２２を流れる光散乱物質５２の流速を光計測センサー１６０で計測する工程である。

流速計測工程（ＳＴ２）では、光計測センサー１６０の半導体レーザー１６２が出射したレーザー光を、チューブ１２０の内部１２２の輸液５０に含まれる光散乱物質５２に照射し、散乱光をフォトダイオード１６３で受光する。

このとき、注入針３０は、生体９０に穿刺した状態で、チューブ１２０の内部１２２を流れる光散乱物質５２の流速を計測することが好ましい。注入針３０を生体９０に穿刺することなく、注入針３０の先端を解放した状態で光散乱物質５２の流速を測定することも可能である。しかし、注入針３０を生体９０に穿刺した状態で計測することにより、輸液５０を生体９０に注入する場合に近い状態で、光散乱物質５２の流速を測定することが可能になる。すなわち、輸液５０の注入量を、より正確、かつ、安定に、制御することができる。

なお、すでに説明した通り、実施形態１における輸液注入方法は、光散乱物質５２の流速を計測する方法として、ドップラーシフト法を採用する。従って、光散乱物質５２の流速を計測する際には、散乱光の波長シフトに基づいて計測を行う。

流速計測工程（ＳＴ２）の終了後、演算工程（ＳＴ３）に進む。演算工程（ＳＴ３）は、流速計測工程（ＳＴ２）において計測したチューブ１２０の内部１２２における光散乱物質５２の流速から、チューブ１２０における輸液５０の注入量を演算する工程である。

流速計測工程（ＳＴ２）、演算工程（ＳＴ３）により得られた輸液５０の注入量は、ポンプ駆動制御部１７６にフィードバックされる。ポンプ駆動制御部１７６は、演算工程（ＳＴ３）により得られた実際の輸液の注入量を考慮して、ポンプ駆動を行う。

具体的には、上記したように、実際にチューブ１２０を流れている輸液５０の量が、目標とする輸液５０の注入量より少ない場合は、ポンプの回転数を大きくして輸液５０の注入量が大きくなるような制御を行う。一方、実際にチューブ１２０を流れている輸液５０の量が、目標とする輸液５０の注入量より大きい場合は、ポンプの回転数を小さくして輸液５０の注入量が小さくなるような制御を行う。

演算工程（ＳＴ３）の終了後、輸液注入工程（ＳＴ４）を行う。輸液注入工程（ＳＴ４）は、患者に輸液５０を注入する工程である。

なお、輸液注入工程（ＳＴ４）は、演算工程（ＳＴ３）が終了した後に開始してもよいし、流速計測工程（ＳＴ２）、及び、演算工程（ＳＴ３）と同時に開始し、その後も、流速計測工程（ＳＴ２）、及び、演算工程（ＳＴ３）と、輸液注入工程（ＳＴ４）とを同時並行して実施してもよい。

輸液注入工程（ＳＴ４）を継続して実施すると、光散乱物質導入工程（ＳＴ１）においてチューブ１２０に導入した光散乱物質５２がチューブの内部１２２から生体に送出され、又は、チューブの内部１２２に存在する光散乱物質５２の量が減少する。このため、光計測センサー１６０を用いて、チューブ１２０の内部１２２に存在する光散乱物質５２の流速を測定することが困難になることが容易に予想される。

そこで、チューブ１２０の内部１２２に存在する光散乱物質５２の濃度が低下したときは、光散乱物質導入工程（ＳＴ１）を実施して、チューブ１２０に光散乱物質５２を導入することが好ましい。

チューブ１２０に光散乱物質５２を導入することにより、チューブ１２０を流れる光散乱物質５２の濃度が高くなり、光散乱物質５２の流速を正確に計測することができる。この結果、微小量の輸液を、さらに、正確、かつ、安定に制御することができる。

あるいは、チューブ１２０に光散乱物質５２の導入する時間の間隔は、所定間隔ごととしてもよい。輸液工程（ＳＴ４）を開始した直後は、流速計測工程（ＳＴ２）、及び、演算工程（ＳＴ３）と輸液工程（ＳＴ４）とを同時並行で実施する。流速計測工程（ＳＴ２）、及び、演算工程（ＳＴ３）により得られた輸液５０の流速に関する情報を、ポンプ１１０の回転数の制御にフィードバックする。これにより、輸液５０の注入量を正確、かつ、安定に制御することができる。

しかし、輸液工程（ＳＴ４）において、輸液５０の注入量を正確、かつ、安定に制御できることが確認された後は、光散乱物質導入工程（ＳＴ１）、流速計測工程（ＳＴ２）、及び、演算工程（ＳＴ３）は、予め定めた時間間隔毎に行うことにしてもよい。すなわち、輸液が安定して実施できることが確認された後は、一定時間、例えば、数時間ないし半日程度は、ポンプ１１０の回転数によって輸液５０の注入量を制御する。

このとき、ポンプ１１０の回転数のみによって輸液の注入量を制御しても、ポンプ１１０が一定の回転数で継続的に回転し続けている限り、ポンプ１１０から送出される輸液５０の量は安定しており、ポンプ１００の回転数を逐一監視する必要性は低い。

また、このポンプ１１０の回転数により輸液５０の注入量を制御している間は、チューブ１２０に光散乱物質５２を導入するために、生体９０に対する輸液を中断する必要はない。すなわち、安定して輸液を継続できる、という点で有利である

［実施形態２］
１．輸液注入装置
図４を用いて、実施形態２に係る輸液注入装置１０２について説明する。図４は、実施形態２に係る輸液注入装置１０２の全体構成を説明するために示す図である。

１－１．全体構成
実施形態２に係る輸液注入装置１０２は、図４に示すように、輸液収容部２０から供給された輸液５０を、チューブ１２０を通じて外部に送出し、例えば注入針３０等を介して、生体９０に注入する装置である。

輸液注入装置１０２は、ポンプ１１０と、光散乱物質注入部としての注入針１４０と、光計測センサー１６０と、演算部１７２と、ポンプ１１０の回転数を制御するポンプ駆動制御部１７６と、を備える。また、輸液注入装置１０２は、光散乱物質注入部としての分岐部１３０を備えてもよい。実施形態２に係る輸液注入装置１０２は、注入針１４０を必須の構成とし、一方、分岐部１３０を任意の構成である点で、実施形態１に係る輸液注入装置１００とは異なる。

１－２．光散乱物質導入部としての注入針
実施形態２の輸液注入装置１０２は、注入針１４０が、チューブ１２０の下流に設けられている。注入針１４０は、生体９０の血管に穿刺した際に、ポンプ１１０を逆方向に回転させることにより、患者の血液を、少なくともチューブ１６０におけるセンサー１６０が配設された位置まで逆流させる。血液は光散乱性物質５２の一つであり、光散乱物質５２をチューブ１２０に導入する注入針１４０は、光散乱物質導入部１４０として機能する。

なお、注入針１４０は、チューブ１２０に直接的に接続されていてもよく、チューブ１２０に別部品を介して間接的に接続されていてもよい。

実施形態２に係る輸液注入装置１０２は、光散乱物質導入部としての注入針１４０に加え、光散乱物質導入部としての分岐部１３０と、光散乱物質５２を収容する光散乱物質収容部１３２と、を備えてもよい。

輸液注入装置１０２が、分岐部１３０と、光散乱物質収容部１３２と、を備えることにより、生体９０に対する輸液を開始した後においては、光散乱物質収容部１３２から光散乱物質５２を含む液体をチューブ１２０に導入することにより、チューブ１２０における光散乱物質５２の流速を測定することが可能になる。すなわち、生体９０に対する輸液を開始した後においても、光散乱物質収容部１３２からチューブ１２０に導入した光散乱物質５２の流速を計測することによって、正確、かつ、安定した輸液５０の注入を実現することが可能になる。

２．輸液注入方法
図３～４を用いて、実施形態２に係る輸液注入方法を説明する。なお、図３は、実施形態１に係る輸液注入方法を説明するための図であるが、実施形態２に係る輸液注入方法と実施形態１に係る輸液注入方法とは、大枠の構成において一致することから、以下の説明では、図３を参照しながら、実施形態２に係る輸液注入方法を説明する。

実施形態２に係る輸液注入方法は、光散乱物質導入工程（ＳＴ１）と、流速計測工程（ＳＴ２）と、演算工程（ＳＴ３）と、輸液注入工程（ＳＴ４）と、を有する。

実施形態２に係る輸液注入方法と実施形態１に係る輸液注入方法とは、光散乱物質導入工程（ＳＴ１）で実施する内容が異なり、他の工程は同じである。

実施形態２に係る輸液注入方法では、光散乱物質導入工程（ＳＴ１）において、ポンプ１１０を逆方向に回転させる。これにより、生体９０に穿刺した注入針１４０から患者の血液を吸引してチューブ１２０に導入することができる。患者の血液は、チューブ１２０の光計測センサー１６０が配設された位置まで、チューブ１２０を逆送させる。

以後の工程は、実施形態１に係る輸液注入工程と同じである。

なお、実施形態２に係る輸液注入装置が、光散乱物質導入部としての分岐部１３０を含む場合にあっては、光散乱物質導入工程（ＳＴ１）を以下のようにすることが好ましい。

すなわち、１度目の光散乱物質導入工程（ＳＴ１）は、上記した方法により、注入針１４０から光散乱物質５２を含む液体としての血液をチューブ１２０に導入する。２回目以降の光散乱物質導入工程（ＳＴ１）は、実施形態１の輸液注入方法において記したように、光散乱物質収容部１３２に収容した光散乱物質５２を含む液体を、分岐部１３０を介してチューブ１２０に導入する。

実施形態２の輸液注入装置１０２又は輸液注入方法によれば、チューブがゴム弾性を有する場合であっても、微小量の輸液を、正確、かつ、安定に制御することができる。さらに、生体９０に注入針１４０を穿刺したときに生体９０の血管から浸みだす血液を有効に活用して輸液５０の注入量を計測することができる。

［実施形態３］
１．輸液注入装置
図５を用いて、実施形態３に係る輸液注入装置１０４について説明する。図５は、実施形態３に係る輸液注入装置１０４の全体構成を説明するために示す図である。

１－１．全体構成
図５に示すように、実施形態３に係る輸液注入装置１０４は、輸液収容部２０から供給された輸液５０を、チューブ１２０を通じて外部に送出し、例えば注入針３０等を介して、生体９０に注入する装置である。

輸液注入装置１０４は、ポンプ１１０と、光計測センサー１６０と、光散乱物質導入部としての分岐部１５０と、演算部１７２と、ポンプ１１０の回転数を制御するポンプ駆動制御部１７６と、を備える。

上記した構成要素は、輸液の流通経路に沿って、上流から輸液収容部２０（輸液注入装置１００の外部要素）、ポンプ１１０、光計測センサー１６０、分岐部１５０、注入針３０（輸液注入装置１００の外部要素）の順に配置されている。

すなわち、実施形態３に係る輸液注入装置１０４は、分岐部１５０を設ける位置が、光計測センサー１６０の下流であるという点において、実施形態１に係る輸液注入装置１００とことなる。

１－２．光散乱物質導入部としての分岐部
実施形態３の輸液注入装置１０４においては、分岐部１５０が、チューブ１２０の光計測センサー１６０が配設される位置の下流と注入針３０との間に設けられる。分岐部１５０は、光計測が可能な光散乱物質５２を含む液体を、チューブ１２０に導入する機能を有する。

分岐部１５０においてチューブ１２０は分岐しており、分岐した先には、チューブ１２０ｃを介して、光散乱物質収容部１５２が接続されている。光散乱物質収容部１５２には、光散乱物質５２を含む液体が収容されている。これにより、分岐部１５０は、光散乱物質収容部１５２に収容した光散乱物質を含む液体を、チューブ１２０に導入することが可能になる。

分岐部１５０には、光散乱物質５２を収容する光散乱物質収容部１５２が、チューブ１２０ｃを介して接続されている。また、光散乱物質５２を含む液体を適時にチューブ１２０に供給するため、チューブ１２０ｃには弁１５４が設けられており、チューブ１２０における分岐部１３０と注入針１３０との間には、弁１５５が設けられている（図５参照）。

実施形態３に係る輸液注入装置１０４は、分岐部１５０が、チューブ１２０の光計測センサー１６０が配設される位置の下流に設けられている。このことにより、ポンプ１１０を逆方向に回転させるだけで、チューブ１２０における光計測センサー１１０が配設されている位置まで、光散乱物質５２を導入することができる。

２．輸液注入方法
図３及び図５を用いて、実施形態３に係る輸液注入方法を説明する。なお、図３は、実施形態１に係る輸液注入方法を説明するための図であるが、実施形態３に係る輸液注入方法と実施形態１に係る輸液注入方法とは、大枠の構成において一致することから、以下の説明では、図３を参照しながら、実施形態３に係る輸液注入方法を説明する。

実施形態３に係る輸液注入方法は、光散乱物質導入工程（ＳＴ１）と、流速計測工程（ＳＴ２）と、演算工程（ＳＴ３）と、輸液注入工程（ＳＴ４）と、を有する。

実施形態２に係る輸液注入方法は、実施形態１に係る輸液注入方法とは、光散乱物質導入工程（ＳＴ１）のみが異なり、他の工程は同じである。

実施形態３に係る輸液注入方法では、光散乱物質導入工程（ＳＴ１）において、光散乱物質５２を含む液体をチューブ１２０に導入する。光散乱物質導入工程（ＳＴ１）では、弁１５５を閉塞、弁１３４を開放し、ポンプ１１０を逆方向に回転させて、光散乱物質収容部１２２に収容された光散乱物質５２を含む液体をチューブ１２０の内部１２２に導入する。

光散乱物質５２を含む液体は、少なくともチューブ１２０の光計測センサーが配設された位置より上流の位置まで、導入させる。チューブ１２０の内部１２２に導入する光散乱物質５２の量は、実施形態１に係る輸液注入方法と同様に、光散乱物質収容部１２２に収容された光散乱物質５２を含む液体における光散乱物質５２の濃度、光計測センサーにより光散乱物質５２の流速を測定する際に必要な光散乱物質５２の濃度、輸液の注入量を測定する時間間隔、等を考慮して適宜に決定することができる。

チューブ１２０に光散乱物質５２を導入した後、弁１５４を閉塞、弁１５５を開放して、流速計測工程（ＳＴ２）に移行する。

以後の工程は、実施形態１に係る輸液注入方法と同じである。

実施形態３に係る輸液注入装置１０４、及び、輸液注入方法によれば、チューブがゴム弾性を有する場合であっても、微小量の輸液を、正確、かつ、安定に制御することができる。

いずれの実施形態においても、血液などの光散乱物質５２を含む液体を輸液５０に混合する際に、光散乱物質５２を含む液体の量を事前に計測しておくことで、光計測時の輸液５０における光散乱物質５２の濃度を一定に保つことができる。これにより、光計測による混合前の輸液量や混合後の輸液５０における光散乱物質の濃度、輸液５０の注入量を一定にすることができる。また、光散乱物質５２を含む液体を輸液５０に混合する際に、定量ポンプを用いて光散乱物質５２を含む液体を混合するようにすれば、さらに精度よくそれを達成することができる。

２０…輸液収容部、３０…注入針、５０…輸液、５２…光散乱物質、９０…生体、１００，１０２，１０４…輸液注入装置、１１０…ポンプ、１２０…チューブ、１２２…チューブの内部、１３０…分岐部（光散乱物質導入部）、１３２…光散乱物質収容部、１３４，１３５…弁、１４０…注入針（光散乱物質導入部）、１５０…分岐部（光散乱物質導入部）、１５２…光散乱物質収容部、１５４，１５５…弁、１６０…光計測センサー、１６２…半導体レーザー、１６３…フォトダイオード、１７０…制御部、１７２…演算部、１７４…半導体レーザー駆動部（ＬＤ駆動部）、１７６…ポンプ駆動制御部、ＳＴ１…光散乱物質導入工程、ＳＴ２…流速計測工程、ＳＴ３…演算工程、ＳＴ４…輸液注入工程

Claims (9)

1. チューブを通じて患者に輸液を注入する輸液注入装置であって、
   ポンプと、
   光計測が可能な光散乱物質を含む液体を前記チューブに導入する光散乱物質導入部と、
   前記ポンプよりも下流の位置に配設される光計測センサーと、
   演算部と、を有し、
   前記光計測センサーは、前記チューブの内部を流れる前記光散乱物質の流速を計測し、
   前記演算部は、前記光計測センサーが計測した前記光散乱物質の流速から、患者への輸液の注入量を演算すること、を特徴とする輸液注入装置。
2. 請求項１に記載の輸液注入装置であって、
   ポンプ駆動制御部をさらに有し、
   前記ポンプ駆動制御部は、前記演算部が演算した前記患者への前記輸液の注入量が目標とする輸液の注入量となるように前記ポンプの回転数を制御すること、を特徴とする輸液注入装置。
3. 請求項１又は２に記載の輸液注入装置であって、
   前記光散乱物質を含む液体は、前記患者から採取した血液であること、を特徴とする輸液注入装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の輸液注入装置において、
   前記光散乱物質導入部として、前記チューブにおいて前記光計測センサーの上流の位置に配設された分岐部と、
   前記分岐部に接続され前記光散乱物質を含む液体を収容する収容部と、
   を含むこと、を特徴とする輸液注入装置。
5. 請求項３に記載の輸液注入装置において、
   前記光散乱物質導入部として、注入針を含み、
   前記ポンプは、順方向に運転することにより、前記輸液の供給源から供給された前記輸液を吸入して前記チューブに送出し、逆方向に運転することにより、前記患者の血液を前記チューブの前記光計測センサーが配設された位置まで逆流させることが可能に構成されていること、を特徴とする輸液注入装置。
6. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の輸液注入装置において、
   前記光散乱物質導入部として、前記チューブにおいて前記光計測センサーの下流の位置に設けられた分岐部と、
   前記分岐部に接続され前記光散乱物質を含む液体を収容する収容部と、を含み、
   前記ポンプは、順方向に運転することにより、前記輸液の供給源から供給された前記輸液を吸入して前記チューブに送出し、逆方向に運転することにより、前記光散乱物質を含む液体を前記チューブの前記光計測センサーが配設された位置まで逆流させること、を特徴とする輸液注入装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載の輸液注入装置において、
   前記光計測センサーは、レーザードップラー式光計測センサーであること、を特徴とする輸液注入装置。
8. 患者に輸液を注入する輸液注入方法であって、
   光計測が可能な光散乱物質を含む液体をチューブの光計測センサーを配設した位置に導入する光散乱物質導入工程と、
   前記チューブの内部を流れる前記光散乱物質の流速を前記光計測センサーで計測する流速計測工程と、
   前記流速計測工程で計測した前記光散乱物質の前記流速から、前記チューブにおける前記輸液の注入量を演算する演算工程と、
   患者に輸液を注入する輸液注入工程と、を有することを特徴とする輸液注入方法。
9. 請求項８に記載の輸液注入方法において、前記光散乱物質導入工程、前記流速計測工程、及び、前記演算工程は、予め定めた時間間隔毎に行うこと、を特徴とする輸液注入方法。

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