JP4444640B2 - 輸液ポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、薬液を注入するダイアフラム式ポンプ（圧電式流量制御ポンプともいう）とダイアフラム式ポンプに駆動電圧を供給する電源ユニットを着脱可能に組み合わせた輸液ポンプ装置と、前記ダイアフラム式ポンプを輸液回路に装着した輸液ポンプ装置に関するものである。

ダイアフラム式ポンプ（圧電式流量制御ポンプ）の発明として、出願人は特許文献１に「振動の伝達が可能な合成樹脂より構成されるポンプ部と、ポンプ部の駆動部より構成され、ポンプ部は内部に逆止弁を配置した液体流入管と液体流出管を両側に装着することにより構成され、駆動部は振動板とこれを振動させる圧電アクチュエータとから構成され、ポンプ部は押圧板を有するハウジング内に収納され、前記振動板は前記ハウジングの押圧板と対向する底面に配置され、前記圧電アクチュエータは前記振動板を保護するハウジング内に配置した、液体移送ポンプ。」の発明、特許文献２に「圧電素子より構成されるポンプ部と、ポンプ部へパルス電圧を供給する発振回路より構成され、前記ポンプ部に内部に逆止弁を配置した液体流入管と液体流出管を装着した、液体移送ポンプ。」の発明を提案した。
また特許文献３にも「圧電効果を示す結晶あるいは圧電性セラミックスに、互いに離れた２つの電極を取り付けた加圧部を備え、該電極間に周期的に直流電圧あるいは高周波を印加することにより液体を吐出させる輸液ポンプ。」の発明、また特許文献４にも「振動駆動部により駆動されるポンプ手段に関し、内容物吐出液体容器収納部、該容器収納部に収納された内容物吐出液体容器の液体吐出口に設けられた振動駆動計量吐出ポンプを着脱自在に収納するポンプ振動駆動手段、より構成されることを特徴とした小型計量吐出ポンプ付き液体容器のポンプ駆動装置であって、上記のポンプ振動駆動手段は、ゴム等の弾性中空体とその出入口付近に設けられた一対の逆止弁より成る外部の振動駆動計量吐出ポンプを、振動することにより駆動するポンプ駆動装置」の発明が開示されている。

これらのダイアフラム式ポンプ（圧電式流量制御ポンプ）は、（Ａ）小量流体の定量継続吐出が可能で、輸液を正確に行うことができる。（Ｂ）装置自体が堅牢で、小型軽量化でき、安価に製作できる。（Ｃ）消費電力が少なく、騒音も少ない。（Ｄ）継続性が良い等々数多くの利点を持っている。
ところで、例えば末期癌患者など患部に継続的な疼痛を有する患者に対してモルヒネなどの鎮痛薬を持続的に輸液する治療法において、患者が病院ではなく在宅でも治療を受けることができるように、患者が簡単に装置を使用できる形態であること、輸液する量を医師や薬剤師などの治療担当者以外の者が変更できないようにすること、回路内に気泡が入っていることを自動的に検知し、報知することができるようにすること等が、医療現場で要求されているが、前記ダイアフラム式ポンプ（圧電式流量制御ポンプ）は、これらの要求を満たすことはできない。

特開平８−２６１１５７（特許請求の範囲） 特開平８−３０３３５２（特許請求の範囲） 特開平６−１７３８４５（特許請求の範囲） 特開平５−２３１３２９（特許請求の範囲）

解決しようとする問題点は、従来のダイアフラム式ポンプ（圧電式流量制御ポンプ）では、患者が簡単に使用できないこと、輸液する量を治療担当者以外の者が変更できること、回路内に気泡が入っていることを自動的に検知し、報知することができない点である。

そこで本発明者は以上の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果次の発明に到達した。
［１］本発明は、印加電圧によって流量の調節が可能なダイアフラム式ポンプ（１１）と、一定の電力を供給可能な電源ユニット（２１）とを有し、
前記ダイアフラム式ポンプ（１１）は、
ポンプ室（１２）と、当該ポンプ室（１２）を収納するハウジング（１９）とを有し、
前記ポンプ室（１２）の内部壁面の一部に、圧電素子（１８）を装着し、
前記ポンプ室（１２）に、液体流入口（１３）と液体流出口（１４）とを装着し、前記当該液体流入口（１３）と前記液体流出口（１４）のそれぞれの液体流路内に、液体の逆流を阻止する逆止弁（１５、１６）を配置し、
前記圧電素子（１８）に、前記電源ユニット（２１）より、電力の供給を受けるためのコネクタ（１７）を配線し、
当該コネクタ（１７）は、前記ハウジング（１９）の底面より突設し、
前記電源ユニット（２１）は、
ハウジング（２２）を有し、当該ハウジング（２２）の天面に、前記ダイアフラム式ポンプ（１１）のハウジング（１９）を収納できる凹部（２３）を形成し、
前記ダイアフラム式ポンプ（１１）の前記ハウジング（１９）の外枠の形状と、前記電源ユニット（２１）のハウジング（２２）の凹部（２３）の形状を、略同一形状に形成し、
前記ハウジング（２２）の凹部（２３）の天面に、前記ダイアフラム式ポンプ（１１）に対して電力を供給するコネクタ（２７）を装着し、
前記ハウジング（２２）の表面ないし内部に、
〈ａ〉前記ダイアフラム式ポンプ（１１）に対して供給する電圧を設定ないし変更できる制御部（２４）と、
〈ｂ〉輸液回路（５１）内の気泡を検出するセンサ（２５）と、
当該センサ（２５）の報知部（２６）と、
〈ｃ〉二次電池（３０）と、
〈ｄ〉外部機器（６２）と通信可能な通信用部材（２９）とを、
配置ないし内蔵し、
前記ダイアフラム式ポンプ（１１）と前記電源ユニット（２１）は、
前記ダイアフラム式ポンプ（１１）側のコネクタ（１７）と、前記電源ユニット（２１）側のコネクタ（２７）を介して着脱できるように形成した、輸液ポンプ装置（１）を提供する。
［２］本発明は、前記制御部（２４）は、プログラムを書き込んだＲＯＭまたはＲＡＭを使用したマイクロコンピュータであり、前記ダイアフラム式ポンプ（１１）に供給するための電力を治療目的に応じて、設定ないし変更することができる、［１］に記載の輸液ポンプ装置（１）を提供する。
［３］本発明は、前記二次電池（３０）は、リチウムイオン電池またはニカド電池であり、前記電源ユニット（２１）の外部から充電を行う充電器（６１）に接続するためのコネクタ（Ｃ）を備え、当該充電器（６１）に対して非接触で充電を行うための部材として、コイルを使用した電磁誘導による充電方式を採用した、［１］または［２］に記載の輸液ポンプ装置（１）を提供する。
［４］本発明は、前記報知部（２６）は、発光ダイオードまたは電子ブザーであり、前記電源ユニット（２１）の二次電池（３０）の電力残量を計測し、電力残量が少なくなってきた状況を検知し、前記ダイアフラム式ポンプ（１１）に供給する電力が無くなる前に報知させることができる、［１］から［３］のいずれか一項に記載の輸液ポンプ装置（１）を提供する。
［５］本発明は、気泡を検知するセンサ（２５）は、赤外線センサまたは超音波センサであり、前記輸液回路（５１）内の気泡が検知された場合、前記報知部（２６）によって報知されるとともに、前記ダイアフラム式ポンプ（１１）への電力供給を停止し、輸液を停止することができる、［１］から［４］のいずれか一項に記載の輸液ポンプ装置（１）を提供する。
［６］本発明は、前記通信用部材（２９）は、ＵＳＢ、またはＲＳ２３２Ｃ、またはＩｒＤＡのいずれかであり、
外部機器（６２）であるパソコンまたは携帯型情報端末から前記制御部（２４）に設定されている供給電力値を変更または確認することによって、前記ダイアフラム式ポンプ（１１）の流量を変更することができる、［１］から［５］のいずれか一項に記載の輸液ポンプ装置（１）を提供する。
［７］本発明は、前記電源ユニット（２１）に、外部機器（６２）を備えず、供給電力を設定できないようにして、生産時に設定された電力のみ供給して、前記ダイアフラム式ポンプ（１１）の流量を固定し、前記電源ユニット（２１）のハウジング（２２）の色または、型番のシール表示で設定されている流量を示すことができる、［１］から［６］のいずれか一項に記載の輸液ポンプ装置（１）を提供する。
［８］本発明は、液体移送チューブ（５２）の上流側の一端部に、薬液バッグを接続するためのコネクタ、または針（５５）を装着し、
前記液体移送チューブ（５２）の下流側の他方の一端部に、患者側回路を接続するためのコネクタ（５４）を装着し、
前記液体移送チューブ（５２）の前記コネクタ、または針（５５）よりも下流側に、気泡が人体に注入されることを防ぐエアベントフィルタ（５３）を配置し、
前記エアベントフィルタ（５３）とコネクタ（５４）との間の前記液体移送チューブ（５２）の途中に、［１］から［７］のいずれか一項に記載の輸液ポンプ装置（１）を配置した、ことを特徴とする輸液ポンプ装置（１Ａ）を提供する。

（１）輸液ポンプ装置１は、小型軽量且つ静音であるため、携帯性が向上する。
（２）輸液ポンプ装置１は、操作が簡単であるため、臨床だけでなく、患者が在宅でも操作することが望める。
（３）電源ユニット２１には、外部機器６２と通信可能な通信用部材２９を設けることにより、（Ａ）流量を変更するための部材を備えなくてもよいため、治療を担当する者以外が流量を操作することができないので、安全性が担保される。（Ｂ）安価になり生産性が向上する。
（４）輸液ポンプ装置１自体が安価であるため電源ユニット２１を複数個用意することによって二次電池３１が消耗した際のスペアにすることができる。

図１は本発明の輸液ポンプ装置の概略図、図２、図３はダイアフラム式ポンプの概略図、図４は電源ユニットの概略図、図５はダイアフラム式ポンプを装着した電源ユニットの概略図、図６はダイアフラム式ポンプと電源ユニットのブロック図、図７は流量の表示手段の一例を示す概略図である。

［輸液ポンプ装置１］
本発明の輸液ポンプ装置１は、図１から６に例示するように、印加電圧によって流量の調節が可能なダイアフラム式ポンプ１１を、一定の電力を供給可能な電源ユニット２１に、コネクタ１７、２７を介して接続している。また本発明の輸液ポンプ装置１Ａは、前記輸液ポンプ装置１を輸液回路５１の途中に装着している。

［輸液回路５１］
本発明に使用する輸液回路５１は、図１に例示するように、液体移送チューブ５２の上流側（カテーテル、輸液バッグ等の医療用具側）から下流側（患者側）に向けて、薬液バッグに接続するためのコネクタ又は針５５、気泡が人体に注入されることを防ぐエアベントフィルタ５３と、患者に穿刺されているカテーテル又は留置針などの患者側回路に接続するためのコネクタ５４を配置している。ダイアフラム式ポンプ１１は、下流側コネクタ５４とエアベントフィルタ５３の間に配置される。

［ダイアフラム式ポンプ１１］
ダイアフラム式ポンプ１１は、例えば公知の特許文献１から４に記載されているように、印加電圧によって流量の調節が可能なもので、図２から図３に例示するように、ポンプ室１２の内部壁面の一部に圧電素子１８を装着し、当該ポンプ室１２に液体流入口１３と液体流出口１４を装着し、液体流入口１３と液体流出口１４の液体流路内に、液体の逆流を阻止する逆止弁１５、１６を配置している。
圧電素子１８は、電圧を印加することにより伸縮する性質を有した部材であり、ポンプ室１２の内部壁面にある圧電素子１８が、電圧によって伸縮することにより、ポンプ室１２内の容積が変化することで当該ポンプ室１２内の圧力が変動し、体流入口１３より吸引した液体を、液体流出口１４から排出することにより、送液を行うことができる。
また逆止弁１５、１６を配置することにより、ポンプ１が動作している状態、していない状態にかかわらず、患者側（下流側）から液体が流れないようになっている。
ポンプ室１２は、さらにハウジング１９に収納される。ハウジング１９は、電源ユニット２１の凹部２３に対して収容される形状をしている。
またポンプ室１２および、液体流入口１３、液体流出口１４、ハウジング１９の各部材は液体及び気泡等を外部から視認できるように透明度のある材料を採用するのが好ましい。
また圧電素子１８は、電源ユニット２１より電力の供給を受ける為のコネクタ１７と配線されている。
圧電素子１８は、ポンプ室１２内の液体が直接接触しないように耐薬品性に優れ、人体、人体に注入される薬液等に対して偽害性のない公知のフッ素ゴム、シリコンゴム、ブチルゴム、エチレンゴム等の材料で封入されているか、前記材料が薬液に接する部分に装着されている。

［電源ユニット２１］
電源ユニット２１は、図５に例示するように、ダイアフラム式ポンプ１１に対して供給する電圧を設定ないし変更できる制御部２４と、輸液回路５１内の気泡を検出するセンサ２５と、当該センサ２５の報知部２６を有する。また電源ユニット２１は、二次電池３０と、外部機器６２と通信可能な通信用部材２９を有する。
これらの各部材は、図１、図４に例示するようにハウジング２２表面（天面、側面も含む）ないしその内部に配置ないし内蔵される。

またハウジング２２の天面には、ダイアフラム式ポンプ１１のハウジング１９を収納できる形状の凹部２３が形成されている。またハウジング２２には、ダイアフラム式ポンプ１１に電力を供給するためのコネクタ２７が装着されている。
凹部２３をダイアフラム式ポンプ１１と略同一形状にすることにより、コネクタ１７、２７の接続を正確におこなうことができる。
さらにポンプ１１のハウジング１９と電源ユニット２１の凹部２３の形状、サイズの組み合わせは、設定できる流量や対応する薬液の種類に応じた形状、サイズの組み合わせにして、ポンプ１１と電源ユニット２１の種類が適正な組み合わせで無い場合は、凹部２３にハウジング１９が収納できないようにして、異なる薬液の投与や過剰な量の輸液などの過誤を防ぐこともできる。

制御部２４は、例えばプログラムを書き込んだＲＯＭまたはＲＡＭを使用したマイコンであり、ポンプ１１に供給するための電力を治療目的に応じて、設定ないし変更することができる。
二次電池３０は、例えばリチウムイオン電池やニカド電池が使用され、電源ユニット２１の外部から充電を行う充電器６１と接続するためのコネクタＣを備えることができる。また充電器６１に対して非接触で充電を行うための部材として、例えばコイルを使用した電磁誘導による充電方式を採用することもできる。
報知部２６には、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）や電子ブザー等が採用できる。電源ユニット２１の二次電池３０の電力残量を計測し、電力残量が少なくなってきた状況を検知し、ポンプ１１に供給する電力が無くなる前に報知させることができる。
気泡を検知するセンサ２５は、例えば赤外線センサや超音波センサが使用され、輸液回路５１内の気泡が検知された場合、報知部２６によって報知されると共に、ポンプ１１への電力供給を停止し、輸液を停止することができる。
通信用部材２９（例えば、ＵＳＢ、ＲＳ２３２Ｃ、ＩｒＤＡなどの通信規格）を設けることにより、外部機器６２（例えばパソコンまたは、携帯型情報端末）から制御部２４に設定されている供給電力値を変更又は確認することによってポンプ１１の流量を変更することができる。
また電源ユニット２１に外部機器６２を備えず、供給電力を設定できないようにして、生産時に設定された電力のみ供給し、ポンプ１１の流量を固定する方法も採用することができる。その場合は、例えば図６に例示するように、電源ユニット２１のハウジング２２の色や、型番などのシール表示で設定されている流量を示すことができる。

次に本発明の輸液ポンプ装置１の使用方法の一例を示す。
（１）輸液回路５１と輸液バッグを接続し、輸液回路内の空気を除去する。
（２）輸液回路５１を患者側回路に接続する。
（３）ポンプ１１を電源ユニット２１にセットする、このとき、ポンプのコネクタ１７と電源ユニットのコネクタ２７が接着される。
（４）電源ユニット２１のスイッチ２８を投入すると、制御部２４に設定されている電力が二次電池３０よりポンプ１１に供給される。
（５）ポンプ１１内の圧電素子１８が駆動し、輸液が開始される。
（６）回路内の気泡をセンサ２５が検出した場合は、報知部２６のランプやブザーによって報知させることができる。
（７）二次電池３０が消耗した場合は、報知部２６のランプやブザーによってポンプ１１が停止する事前に報知することができ、別の電源ユニット２１に切り替えて輸液を継続することができる。
（８）ポンプ１が動作している状態や動作していない状態でも、通信用部材２９を介して、パソコンや携帯端末などの外部機器６２と通信することにより、制御部２４に設定されている電力値から、流量を確認することができる。

本発明の輸液ポンプ装置の概略図 ダイアフラム式ポンプの概略図 ダイアフラム式ポンプの概略図 電源ユニットの概略図 ダイアフラム式ポンプを装着した電源ユニットの概略図 ダイアフラム式ポンプと電源ユニットのブロック図 流量の表示手段の一例を示す概略図

符号の説明

１、１Ａ 輸液ポンプ装置
１１ ダイアフラム式ポンプ
１２ ポンプ室
１３ 液体流入口
１４ 液体流出口
１５、１６ 逆止弁
１７ コネクタ（オス）
１８ 圧電素子
１９ ハウジング
２１ 電源ユニット
２２ ハウジング
２３ 凹部
２４ 制御部（ＣＰＵ）
２５ センサ
２６ 報知部（表示部、ＬＥＤ）
２７ コネクタ（メス）
２８ （電源）スイッチ
２９ 通信用部材
３０ 二次電池
５１ 輸液回路
５２ 液体移送チューブ
５３ エアベントフィルタ
５４ コネクタ
５５ 針
６１ 充電器
６２ 外部機器
Ｃ コネクタ

Claims (8)

1. 印加電圧によって流量の調節が可能なダイアフラム式ポンプ（１１）と、一定の電力を供給可能な電源ユニット（２１）とを有し、
   前記ダイアフラム式ポンプ（１１）は、
   ポンプ室（１２）と、当該ポンプ室（１２）を収納するハウジング（１９）とを有し、
   前記ポンプ室（１２）の内部壁面の一部に、圧電素子（１８）を装着し、
   前記ポンプ室（１２）に、液体流入口（１３）と液体流出口（１４）とを装着し、前記当該液体流入口（１３）と前記液体流出口（１４）のそれぞれの液体流路内に、液体の逆流を阻止する逆止弁（１５、１６）を配置し、
   前記圧電素子（１８）に、前記電源ユニット（２１）より、電力の供給を受けるためのコネクタ（１７）を配線し、
   当該コネクタ（１７）は、前記ハウジング（１９）の底面より突設し、
   前記電源ユニット（２１）は、
   ハウジング（２２）を有し、当該ハウジング（２２）の天面に、前記ダイアフラム式ポンプ（１１）のハウジング（１９）を収納できる凹部（２３）を形成し、
   前記ダイアフラム式ポンプ（１１）の前記ハウジング（１９）の外枠の形状と、前記電源ユニット（２１）のハウジング（２２）の凹部（２３）の形状を、略同一形状に形成し、
   前記ハウジング（２２）の凹部（２３）の天面に、前記ダイアフラム式ポンプ（１１）に対して電力を供給するコネクタ（２７）を装着し、
   前記ハウジング（２２）の表面ないし内部に、
   〈ａ〉前記ダイアフラム式ポンプ（１１）に対して供給する電圧を設定ないし変更できる制御部（２４）と、
   〈ｂ〉輸液回路（５１）内の気泡を検出するセンサ（２５）と、
   当該センサ（２５）の報知部（２６）と、
   〈ｃ〉二次電池（３０）と、
   〈ｄ〉外部機器（６２）と通信可能な通信用部材（２９）とを、
   配置ないし内蔵し、
   前記ダイアフラム式ポンプ（１１）と前記電源ユニット（２１）は、
   前記ダイアフラム式ポンプ（１１）側のコネクタ（１７）と、前記電源ユニット（２１）側のコネクタ（２７）を介して着脱できるように形成した、ことを特徴とする輸液ポンプ装置（１）。
2. 前記制御部（２４）は、プログラムを書き込んだＲＯＭまたはＲＡＭを使用したマイクロコンピュータであり、前記ダイアフラム式ポンプ（１１）に供給するための電力を治療目的に応じて、設定ないし変更することができる、ことを特徴とする請求項１に記載の輸液ポンプ装置（１）。
3. 前記二次電池（３０）は、リチウムイオン電池またはニカド電池であり、前記電源ユニット（２１）の外部から充電を行う充電器（６１）に接続するためのコネクタ（Ｃ）を備え、当該充電器（６１）に対して非接触で充電を行うための部材として、コイルを使用した電磁誘導による充電方式を採用した、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の輸液ポンプ装置（１）。
4. 前記報知部（２６）は、発光ダイオードまたは電子ブザーであり、前記電源ユニット（２１）の二次電池（３０）の電力残量を計測し、電力残量が少なくなってきた状況を検知し、前記ダイアフラム式ポンプ（１１）に供給する電力が無くなる前に報知させることができる、ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の輸液ポンプ装置（１）。
5. 気泡を検知するセンサ（２５）は、赤外線センサまたは超音波センサであり、前記輸液回路（５１）内の気泡が検知された場合、前記報知部（２６）によって報知されるとともに、前記ダイアフラム式ポンプ（１１）への電力供給を停止し、輸液を停止することができる、ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の輸液ポンプ装置（１）。
6. 前記通信用部材（２９）は、ＵＳＢ、またはＲＳ２３２Ｃ、またはＩｒＤＡのいずれかであり、
   外部機器（６２）であるパソコンまたは携帯型情報端末から前記制御部（２４）に設定されている供給電力値を変更または確認することによって、前記ダイアフラム式ポンプ（１１）の流量を変更することができる、ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の輸液ポンプ装置（１）。
7. 前記電源ユニット（２１）に、外部機器（６２）を備えず、供給電力を設定できないようにして、生産時に設定された電力のみ供給して、前記ダイアフラム式ポンプ（１１）の流量を固定し、前記電源ユニット（２１）のハウジング（２２）の色または、型番のシール表示で設定されている流量を示すことができる、ことを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の輸液ポンプ装置（１）。
8. 液体移送チューブ（５２）の上流側の一端部に、薬液バッグを接続するためのコネクタ、または針（５５）を装着し、
   前記液体移送チューブ（５２）の下流側の他方の一端部に、患者側回路を接続するためのコネクタ（５４）を装着し、
   前記液体移送チューブ（５２）の前記コネクタ、または針（５５）よりも下流側に、気泡が人体に注入されることを防ぐエアベントフィルタ（５３）を配置し、
   前記エアベントフィルタ（５３）とコネクタ（５４）との間の前記液体移送チューブ（５２）の途中に、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の輸液ポンプ装置（１）を配置した、ことを特徴とする輸液ポンプ装置（１Ａ）。
   

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