JP4587597B2 - 自動輸液装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動的に点滴を開始して輸注量制御できる自動輸液装置、とくに流量設定を複数の形式で行うことができ、何れか１つの形式で設定入力しただけで残りの形式に換算してこれを表示し、自動的に点滴を開始して輸注量制御でき、点滴終了後も点滴筒内に輸液を残すことができる自動輸液装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、医療現場において一般的に点滴を行うときには、薬液（以下、輸液という）を収めた柔軟なプラスチック製の輸液容器を輸液スタンドに吊るし、輸液セットの容器導入針をこの輸液容器に挿入するとともに患者に刺した輸注針に他端を装着し、チューブの中間に設けられた手動クレンメを操作して輸液量の調整を行っている。そして、この輸液セットには点滴筒が設けられており、この手動クレンメを操作することによって、点滴筒内を滴下する液滴の滴下速度を増減することで輸液量の調整が可能になる。
【０００３】
しかし、従来の点滴を行うのは、看護婦等にとって日常的な業務でありながら予想外の負担をかけるものであった。すなわち、点滴を行うとき医師等が看護婦等に輸液の輸注速度の指示を行うが、この指示には概ね２通りの方法がある。１つ目は、所定の輸液量に対してこれを輸液するのに必要な時間を指示する時間的指示であり、２つ目は単位時間当たりにどれだけの輸液を輸注（以下、輸注針を通って輸液が注入されることを「輸注」という）するかという輸注量で指示する輸注量的指示である。看護婦等は、指示された時間や輸注量から患者に輸液する単位量となる滴下数、例えば６０滴で１mlといった適正な滴下速度を算出し、時計の秒針を見ながら一定時間内の滴下数をカウントし、手動クレンメを経験で調整して設定している。なお、ここで、輸注量は輸注針を通って注入される輸液の量のことを意味するものとし、輸液量は輸液セット内を通過する輸液の総量を意味するものとする。両者に実質的な違いはない。
【０００４】
しかし、このような従来の点滴には次のような問題点が存在する。まず、医師が行う上述の時間的指示と輸注量的指示のいずれかの指示に対して、看護婦等が目的とする輸液セットでの適正な輸注速度に換算する必要がある点である。この際、計算時錯誤等によって算出値に誤りが生じると重大な医療ミスを生じるおそれがある。また、患者の姿勢が変わったりするだけで輸液容器と輸注針との間のヘッド差に変動が生じるため輸注量が変化するし、手動クレンメで挟圧されたチューブは時間の経過とともに弾性を失い、挟圧部分の断面積が減少して輸注量が減少するため、看護婦等は何度も手動クレンメを調整し直す必要がある点である。
【０００５】
また、輸液セットを適正な滴下速度に調整するには、所定の時間内に滴下する輸液の滴下数を数えて適切な滴下速度になるように手動クレンメを微妙に操作して調整しなければならない。さらにこれを何度も繰り返す必要がある。従って、救急医療のような緊急の医療現場においては、こうした滴下速度を適正に調整することは非常に苦労の多いことであった。繁忙な業務を遂行している看護婦等がこれに対応しようとすると、経験で瞬時に対応せざるを得ないが、これは若い看護婦等には難しく、大変な作業ということになる。
【０００６】
さらに、輸液容器と輸注針とのヘッド差が流量を決定する支配的な要因であるため、ヘッド差を十分に確保できないと輸注されない等の大きなミスが起きる。
これらのことが看護婦等の大きな負担となっていた。
【０００７】
そこで、看護婦等のこのような負担を減らし、これらの問題点を解決すべく、本発明に先立って本発明者は自然落下式の自動輸液装置を提案した（特願２０００−３８０２４９）。この自動輸液装置は、点滴筒内の輸液の滴下を検出する輸液落下検出手段を設け、その電気信号により輸液セットの一部をチューブクランプで挟圧し、輸液量を自動的に調節するものである。この自動輸液装置には、モード設定キーが設けられており、点滴する輸液の予定量を設定できる予定量設定手段と、この予定量の輸液の点滴を完了する時間を設定できる入力手段とが設けられている。すなわち、モード設定キーを押下することにより、モードに従って輸液の予定量と注入予定時間の設定、あるいは単位時間当たりの輸液量の設定を予定量設定手段と入力手段から行うものである。モードを選択し設定値を入力すると、演算手段は予定量と注入予定時間から単位時間当たりの輸液量を演算し、予定量と単位時間当たりの輸液量の設定値から注入予定時間を液晶パネルに表示することができる。点滴筒を装着し、手動クレンメを操作して徐々に開放すると、輸液が滴下する。輸液落下検出手段によって計測した輸液の滴下数から積算手段が位時間当たりの輸液の流量を算出する。
【０００８】
ところで、この演算結果である単位時間当たりの流量が所定の限界流量を越えていない場合、自然落下式の自動輸液装置では輸注するためのヘッド（水頭）が十分確保できていないことになり、点滴を適正に行うことはできない。そこで、本自動輸液装置では、演算結果である単位時間当たりの流量の１５０％以上の値を限界流量として演算し、液晶パネルに限界流量の表示を行い手動操作で手動クレンメを絞り、ヘッド差を確保して輸注している。そして、単位時間当たりの流量は時間の経過とともに低下するため、１００％の±１０％、すなわち９０％と１１０％の範囲内の流量を保てるように輸液セットをチューブクランプで挟圧しては流量の増減を繰り返し、ヘッド差を利用して±１０％の範囲内で輸液するものである。
【０００９】
このように本発明者の提案した自動輸液装置は、輸液の予定量と注入予定時間、あるいは単位時間当たり流量のいずれの入力であってもチューブクランプで流量を調整でき、医師が指示する時間的指示に対しても、単位時間当たりの輸注量的指示に対しても、手計算せず、指示通りの数値をそのまま設定するだけで指示通りに点滴できるものであった。
【００１０】
そして、この自動輸液装置は、演算して得られた輸注量の９０％と１１０％の範囲内で間欠的にチューブクランプを動作するから、駆動電力を節約することができ、長期間の使用が可能になるものであった。そして、２種類の指示に対して設定が簡単でかつ、点滴の間に手動で調整することなく適正な輸注を行うことが可能になるものであった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来の点滴は、手動クレンメを操作することによって、点滴筒内を滴下する液滴の滴下速度を増減することで流量の調整を行うものであった。しかし、点滴にあたっては、時間的指示や輸注量的指示で輸注速度の指示があるが、これらの指示に対して、看護婦等は適正な滴下速度を算出し、患者に輸液する単位量となる滴下数、例えば６０滴で１mlといった適正な滴下速度を算出し、時計の秒針を見ながら一定時間内の滴下数をカウントし、手動クレンメを経験で調整して設定しなければならない。医師等の２種類の指示を手計算で換算する際、絶対に間違いがあっては困るし、点滴を行う場合に流量変動があって何度も手動クレンメを調整し直さなければならず、安全で確実な算出が可能な自動化が渇望されていた。
【００１２】
このような従来の点滴に対して、本発明者が提案した自動輸液装置は、看護婦等がわざわざ適正な滴下速度を算出しなくても、指示通りの数値をそのまま設定入力するだけで演算手段によって演算し、輸注することができる画期的なものであった。
【００１３】
しかし、本発明者が提案した自動輸液装置も、演算を行って、ヘッド差を利用しての輸注量制御を一部自動化することができたが、点滴を確実に行うためには限界流量を超えていることを目視で確認しなければならないし、点滴開始時に流量を実測するために手操作したり、液晶パネルを目視して判断する必要があり、完全な自動化はできていなかった。
【００１４】
というのは、点滴は、輸注針を患者の血管に刺した状態や、血液の粘度、患者の点滴を受ける姿勢、既成の多くの輸液セットをそのまま使用しなければならないなど、固有の事情が多く、また輸注量制御は微妙な操作が多いため、完全な形で自動化をするのは難しいものであった。とくに、輸液セットの装着状態が適切か否かの判定は難しく、点滴開始時の制御は難しいものであった
そこで、本発明は、輸液セットの不適切な装着が判定でき、設定流量を中心とした所定の範囲内の流量になるように自動的に点滴を開始して輸注量制御できる自動輸液装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の自動輸液装置は、輸液容器に接続される輸液セットに設けられた点滴筒を着脱自在に装着するための点滴筒押さえ部と、押さえ部の下方に設けられ、点滴筒の流出側のチューブを押圧体で挟圧して流量を調節することができる流量調整部と、受光する光の光強度によって点滴筒内を滴下する液滴を検出する落滴センサと、落滴センサによって計測した液滴数と計測時間から実測流量を算出することができる演算手段と、流量調整部に設けられ、押圧体を前後進させるアクチュエータと、落滴センサの下方位置に設けられ、受光する光の光強度によって点滴筒内に溜まった液を検出できる液面センサと、点滴開始時には、押圧体でチューブを一旦閉止した後一部開放し、このとき実測流量が限界流量以上と判断された場合に、アクチュエータを駆動してチューブを挟圧して流量を減らし、設定流量を中心とした所定の範囲内の流量に輸注量制御すると共に、輸液セットの装着状態を判定することができる制御手段を備え、制御手段が、落滴センサの第１の出力と液面センサの第２の出力に基づいて、第１の出力が第２の出力と同等の低レベルの出力値を示す場合、または第２の出力が第１の出力と同等の高レベルの出力値を示す場合、または第２の出力が液面の出力値を示す場合に、装着状態を不適切と判定することを特徴とする。
【００１６】
これにより、輸液セットの装着状態が適切か否かの判定が行えると共に、設定流量を中心とした所定の範囲内の流量になるように自動的に点滴を開始して輸注量制御できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
かかる目的を達成するために本発明の請求項１に記載の発明は、輸液容器に接続される輸液セットに設けられた点滴筒を着脱自在に装着するための点滴筒押さえ部と、押さえ部の下方に設けられ、点滴筒の流出側のチューブを押圧体で挟圧して流量を調節することができる流量調整部と、受光する光の光強度によって点滴筒内を滴下する液滴を検出する落滴センサと、落滴センサによって計測した液滴数と計測時間から実測流量を算出することができる演算手段と、流量調整部に設けられ、押圧体を前後進させるアクチュエータと、落滴センサの下方位置に設けられ、受光する光の光強度によって点滴筒内に溜まった液を検出できる液面センサと、点滴開始時には、押圧体でチューブを一旦閉止した後一部開放し、このとき実測流量が限界流量以上と判断された場合に、アクチュエータを駆動してチューブを挟圧して流量を減らし、設定流量を中心とした所定の範囲内の流量に輸注量制御すると共に、輸液セットの装着状態を判定することができる制御手段を備え、制御手段が、落滴センサの第１の出力と液面センサの第２の出力に基づいて、第１の出力が第２の出力と同等の低レベルの出力値を示す場合、または第２の出力が第１の出力と同等の高レベルの出力値を示す場合、または第２の出力が液面の出力値を示す場合に、装着状態を不適切と判定することを特徴とする自動輸液装置であるから、点滴開始時に一旦チューブを閉止してその後一部開放し、このときの流量を液滴の測定で検出して限界流量と比較するため、短時間のうちに点滴可能かどうかが判断でき、限界流量以上であれば直ちに設定流量を中心とした所定の範囲内の流量になるように制御し、その後点滴を自動的に続けることができる。従って、自動的に点滴を開始して、設定流量を中心とする安全に点滴できる範囲内の流量になるように輸注量制御することができる。そして、輸液セットの装着状態が適切か否かの判定が、落滴センサと液面センサによる検出結果に基づいて自動的に行える。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、実測流量が限界流量以上と判断された場合、制御手段が、更にアクチュエータを駆動してチューブを挟圧して流量を減らし、設定値を中心とした所定の範囲内の流量にし、その後該範囲内に流量を維持するためアクチュエータを間欠的に駆動して流路抵抗を調整し、輸液のヘッド差を利用して輸注量制御を行うことを特徴とする請求項１記載の自動輸液装置であるから、点滴開始時に一旦チューブを閉止してその後一部開放し、このときの流量を液滴の測定で検出して限界流量と比較するため、短時間のうちに点滴可能かどうかが判断でき、限界流量以上であれば直ちに設定流量を中心とした所定の範囲内の流量になるように制御し、その後流量が下がったらアクチュエータを間欠的に駆動して、所定の安全に点滴できる範囲内の流量となるように発停制御しながら点滴を続けることができる。従って、アクチュエータを間欠的に駆動して安全に点滴できる範囲内で制御するから、安全であるとともに省電力であり、移動可能性が要求される自動輸液装置を電池駆動でコードレスとすることができる。点滴の作業に慣れていない看護婦等であっても短時間で正確に医師等が出す指示通りの点滴を行うことができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、演算手段の算出した実測流量が限界流量を超えなかった場合、制御手段は表示手段によって限界流量不足を表示し、押圧体でチューブを挟圧することを特徴とする請求項１または２記載の自動輸液装置であるから、流量を液滴の測定で検出して限界流量と比較するため、短時間のうちに限界流量が不足していることを表示手段に表示させることができ、安全のため速やかに押圧体でチューブを挟圧して点滴を中止することができる。
【００２６】
図１において、１は点滴を行うための輸液が充填された柔軟なプラスチック製のバッグである輸液容器、２は輸液容器１の下部に設けられて流量調整しながら輸液容器１内の輸液を血管等に導く輸液セットである。３は輸液セット２を構成し輸液容器１の取り出し口に挿入して輸液を導く導入針、４は輸液セット２に設けられ輸液を滴下させて流量を測定する点滴筒、５は輸液セット２のチューブ、６は点滴筒４の下方に設けられた手動クレンメ、７は血管等に穿刺して輸液を注入する輸注針である。
【００２７】
８は輸液容器１や輸液セット２を吊るす輸液スタンド、９は取り付けアーム、１０は本実施の形態１の自動輸液装置本体で、掌に入る程度の小型の筐体である。取り付けアーム９を上下することで自動輸液装置本体１０の位置が決定される。この自動輸液装置本体１０に点滴筒４を装着することから、点滴筒４は輸液容器１の下方に自在高さで配置することができる。そして、図１に示すように、輸液容器１内の輸液の液面と輸注針７の位置との間にヘッド差Ｈが形成され、これが血管等内に輸液を導入する圧力源となる。
【００２８】
看護婦等は輸液スタンド８に輸液容器１を吊るし、導入針３を輸液容器１の取り出し口に刺して自動輸液装置本体１０に点滴筒４を装着し、輸注針７を血管等に刺して輸液セット２を介して点滴する。点滴筒４内には空気が存在するから、輸液容器１から流下する輸液は点滴筒４に至ると、表面張力で液滴となって点滴筒４内に滴下する。チューブ５を挟圧したり、手動クレンメ６を絞ることによって輸液セット２の流路面積が変化し、輸液セット２の流体抵抗が調整され、内部を流下する流量が変化することになる。この流量調整の詳細については後述する。
【００２９】
次に、自動輸液装置本体１０について図２，図３（ａ）（ｂ）（ｃ），図４，図５に基づいて説明する。図２，図３（ａ）（ｂ）（ｃ），図４，図５において、１１は点滴筒４を装着する点滴筒押さえ部、１２Ａは点滴筒４内を滴下する液滴を検出する落滴センサ、１２Ａ１は落滴センサ１２Ａを構成する発光素子からなる発光部、１２Ａ２は落滴センサ１２Ａを構成する受光素子からなる受光部である。また、１２Ｂは点滴筒４内の輸液の液面を検出する液面センサ、１２Ｂ１は液面センサ１２Ｂを構成する発光素子からなる発光部、１２Ｂ２は液面センサ１２Ｂを構成する受光素子からなる受光部である。
【００３０】
１３は点滴筒４を収容するスペースである点滴筒装着部、１４は点滴筒押さえ部１１の下方に設けられ、点滴筒４の流出側のチューブ５を挟圧して流量調節する流量調整部、１４Ａは流量調整部１４を構成するチューブクランプ（本発明の押圧体）である。チューブクランプ１４Ａは後述するアクチュエータ４２によって駆動され、点滴筒４の流出側のチューブ５を圧迫して流量の調整を行う。点滴筒装着部１３には点滴筒押さえ部１１、落滴センサ１２Ａ、液面センサ１２Ｂが一体に設けられ、これらは一体構造のセンサホルダとして自動輸液装置本体１０に組み込まれる。落滴センサ１２Ａの位置は、流量調整部１４から２〜３ｃｍ上の位置が採用されるのが望ましい。このように一体構造とすると、落滴センサ１２Ａと液面センサ１２Ｂの位置関係を正確にすることができ、液面の位置の評価を簡単且つ容易に行え、量産するのが容易であり、自動輸液装置本体１０への取り付けも容易である。
【００３１】
１５は落滴ごとに点滅し、落滴状況を表示するＬＥＤ表示部、１６は輸液量、残時間、流量、輸液セットの種類、電源状況、音量等を表示するＬＣＤ表示部である。後述する制御回路によって動作される。１７は自動輸液装置本体１０に入力する設定値を上昇設定するためのアップキー、１８は同じく設定値を下降設定するためのダウンキー、１９は時間と流量の設定をするときの設定モードを切換える時間／流量キー、２０は輸液量の設定を行うための液量キー、２１は自動輸液装置本体１０の輸注量制御するための運転開始を行うスタートキーである。２２は、実測流量が限界流量を超えない場合など、輸注量制御の停止を行い、同時に警報が鳴らされる場合にはこれも停止するためのストップ／警報停止キー、２３は輸液セット２を外すときにチューブクランプ１４Ａを開くためにアクチュエータを駆動させるための開放キー、２４はメーカーや目的で異なる多数の輸液セットの中のどの種類かを選択入力する輸液セットキー、２５は音量を調整する音量キー、２６は自動輸液装置本体１０に給電するための電源キーである。
【００３２】
２７は、以上説明した各キーやＬＥＤ表示部１５、ＬＣＤ表示部１６が設けられた操作パネルで、前面が保護シートで覆われている。２８は自動輸液装置本体１０を構成する前キャビネット、２９は同じく自動輸液装置本体１０を構成する後キャビネット、３０は電池交換時に開閉する電池収容室をカバーする電池蓋、３１は取り付けアーム９のパイプ部に引っ掛けて輸液スタンド８に固定する固定フック、３２は流量調整部１４においてチューブ５が簡単に外れないようにするための係止部であるチューブドアである。
【００３３】
ところで、看護婦等が輸液セット２をこの自動輸液装置に装着するときには、図４に示すように、まず、点滴筒４を点滴筒装着部１３内に収容し、点滴筒４の上端を点滴筒装着部１３の開口に挿入して点滴筒押さえ部１１で固定する。次いで、チューブ５を図３（ａ）（ｂ）に示すようにチューブドア３２を越えて押し込む。最後に血管等に刺した輸注針７にチューブ５端を装着して点滴のための輸液セット２の準備がひと通り終わる。なお、最後のチューブ５端の装着は以下説明する設定入力と一部前後してもよい。
【００３４】
次に電源キー２６を投入して設定値の入力を行う。すると、前回設定した設定値がＬＣＤ表示部１６に表示され、そのまま旧設定値を使用するときは、再度設定値を入れ直さず使用すればよい。医師等が点滴にあたって時間的指示で輸注速度を指示したときには、時間／流量キー１９を用いて時間の設定モードとし、アップキー１７，ダウンキー１８を操作して完了時間の設定を行う。同時に液量キー２０を押してアップキー１７，ダウンキー１８を操作して点滴する予定量、すなわち輸液量を設定する。これにより、輸液量と時間から単位時間当りの輸注量（以下、流量ともいう）が後述の演算手段４６によって算出される。また、このとき同時に輸液セットキー２４で輸液セット２の種類も入力する。
【００３５】
もし、医師等が点滴にあたって単位時間当たりの輸液量的指示で輸注速度を指示したときには、時間／流量キー１９を用いて流量設定モードとし、アップキー１７，ダウンキー１８を操作して流量設定を行う。同時に液量キー２０を押してアップキー１７，ダウンキー１８を操作して輸液の液量を設定する。これで残時間等の演算も可能になる。また、輸液セットキー２４で輸液セット２の種類も入力する。本実施の形態１においては、このように２つの流量設定形式で入力可能であり、一方で入力すると演算手段４６によって他方の形式の設定値に換算することができるから、医師等が点滴の際に看護婦等に指示する流量設定形式がどのような形式のものであっても、看護婦等は指示された形式の設定値をそのまま入力すれば、残りの流量設定形式の設定値は演算手段４６が自動的に換算することができる。輸液セット２にはそれぞれ固有の流量の設定方式が規定されているが、この設定方式に合わせるために看護婦等が手計算で設定形式を変換する必要はなく、自動的に置換され固有の流量設定形式で設定値が入力されたことになる。そして、本実施の形態１においては２つの流量設定形式であったが、さらに別の流量設定形式まで含んだ複数の流量設定形式で入力できるようにするのも適当である。
【００３６】
次に、本実施の形態１における自動輸液装置の制御回路について説明する。図５において、４１はマイクロプロセッサ等の処理装置に後述のメモリー４９から各種プログラムやデータをロードして自動輸液装置の各部の制御を行う制御手段、４２はチューブクランプ１４Ａを前後進するリニアモータ等のアクチュエータ、４３は点滴筒４の流出側のチューブ５を圧迫して流量の調整を行うため、アクチュエータ４２を駆動するためのドライバである。なお、アクチュエータ４２はリニアモータ等に限らず回転型のモータを直線運動に変換するものでもよい。アクチュエータ４２は所定の位置に調整されると、次の動作命令があるまでその位置に保持される。制御手段４１は上述したようなマイクロプロセッサ等の集積回路で構成するのでなく、論理回路等で構成するのでもよい。
【００３７】
４４は上述した各キーからの入力を制御手段４１に伝えるための入力手段、４５は制御手段４１から命令でＬＣＤ表示部１６に輸液量、点滴に要する完了時間、単位時間当たりの流量等の表示を行う表示手段である。なお、入力手段４４としてキー入力するのではなく、ＬＣＤ表示部１６上からＧＵＩ入力できるようにするのも望ましい。また、図示はしないが表示手段４５と同様に、ＬＥＤ表示部１５を動作させるＬＥＤドライバも制御手段４１に設けられている。
【００３８】
４６は、看護婦等が入力した１つの流量設定形式の設定値を残りの流量設定形式の設定値に換算したり、液滴を積算して実測流量を算出したり、残時間を算出したりする演算手段である。そして、演算手段４６は設定入力されるか、換算された単位時間当たりの輸注量（以下、設定値ともいう）に対して、例えば１５０％以上の流量、すなわち限界流量を算出し、制御手段４１がＬＣＤ表示部１６に表示させる。この演算手段４６の算出した限界流量と実測流量に基づき、制御手段４１はこの両者を比較して、実測流量が限界流量以上なら制御可能なものとして点滴動作を継続し、限界流量より下なら限界流量不足の表示をＬＣＤ表示部１６で行うとともに、警告音を発して看護婦等に報知する。これらについては後で詳述する。
【００３９】
なお、演算手段４６は制御手段４１とは別に設けるのもよいが、制御手段４１を構成するマイクロプロセッサ等を使用して演算手段４６を構成するのが好適である。また、表示手段４５は、入力手段４４から入力された設定値及び／または演算手段４６が換算した設定値を表示するため、必要な設定値をすべて表示するため、看護婦等が設定値の確認をすることができる。
【００４０】
次に、４７は時間を計時する時計手段であって、流量測定の際の計測時間を計時したり、落滴センサ１２Ａの発光部１２Ａ１や液面センサ１２Ｂの発光部１２Ｂ１の発光素子ドライバへ供給する駆動パルスをつくるための外部クロックを生成するものである。４８はブザー回路や電子音合成回路等を含みスピーカから報知音を鳴らす音源手段、４９は制御手段４１のロードする各種プログラムやデータ、設定値を格納するメモリーである。このメモリー４９には、作業領域となるＲＡＭのほかに不揮発メモリーが設けられており、この中に市販されるあらゆる輸液セットのデータや、各種設定値のデータが格納されている。そして、輸液セットキー２４から点滴する輸液セット２の種類が設定入力されると、制御手段４１によってこれが読み出され制御に供される。５０は乾電池等の電源部、５０Aは動作用に３Vを３．４Ｖに昇圧する昇圧コンバータである。なお、音量キー２５から音量の操作があると、制御手段４１が音源手段４８を制御して音量を増減することができる。
【００４１】
さて、ここで上述した限界流量について図１，図７，図８，９に基づいて更に詳しく説明する。図７は本発明の実施の形態１における自動輸液装置を使用したときの実測流量の経時変化図、図８は本発明の実施の形態１における自動輸液装置を使用したときの流量が外乱によって変化する状態図、図９は本発明の実施の形態１における自動輸液装置を使用したときの制御状態図である。
【００４２】
図1に示すように、輸液容器１と輸注針７とのヘッド差Ｈで輸液が点滴されると、このとき輸液セット２を流れる流量は点滴筒４の高さと、点滴筒４内部の空気の圧力で決定される。すなわち、点滴筒４内に滴下する液滴は、輸液容器１内の輸液面から点滴筒４までのヘッド差Ｈｕと、空気圧との関係によって表面張力で形成され、滴下する液滴の総量が輸注される流量となる。もし、手動クレンメ６または流量調整部１４を絞ることによって輸液セット２の流体抵抗が調整されると、流路面積が変化し、この流出する輸液の体積分ほど点滴筒４内の空気圧がわずかに変化するため、ヘッド差Ｈｕと空気圧のバランスが崩れて落滴状況が変化し、液滴の総量、すなわち輸液容器１から流下する流量が変化する。従って、例えばチューブ５を完全に挟圧、閉止すると、流れが止まって点滴筒４内の空気圧は高い状態のまま安定し、落滴は形成されなくなって点滴は停止する。
【００４３】
このように、点滴の流れは空気圧を介すものの、ヘッド差が関与する流れであって、設定値の付近の流量を維持するためには、流量が低下したとき流量調整部１４を面積調整する（開く）ことにより、点滴筒４下に溜まった輸液をヘッドによって先ず流出し、これによって点滴筒４内の空気圧を下げて輸液のヘッドとの圧力差を僅かではあるが増し、これで液滴形成を促して、設定値の許容範囲（±１０％、この値については後述する。）の上限＋１０％以上の流量に回復（上昇）させるから、これを行えるだけのヘッド差Ｈｕと、点滴筒４下に溜まった輸液を輸注針７から輸注する十分なヘッドが必要である。すなわち、限界流量はこのような輸注量制御を行うための、流量側からみたときのいわば閾値として選択される流量である。通常１５０％以上の流量であれば十分であるが、本実施の形態１においては、限界流量は流量の設定値の１６０％以上としている。この限界流量は、液滴数や液滴径は輸液セット２の仕様、とくにチューブ５の内径や、輸液の粘度、密度等に依存するため、輸液や輸液容器１に応じて異なった値を有する。
【００４４】
ところで、上記した許容範囲として±１０％の中で変動が許される理由について説明する。図７は落滴センサ１２Ａで検出して演算手段４６で算出された流量（以下、実測流量ともいう）の特性を示しており、点滴開始以後、理論的には時間とともに減少する。これは輸液容器１内の輸液の液面が点滴に伴って下がりヘッド差Ｈが低下するからである。同時に、時間の経過とともにチューブ５が次第に弾性を失い輸注量が減少するといった外的要因もある。ただ、実際の医療現場では図７のような基本形に近い特性とはならない場合も多い。これは図８に典型的に示される。すなわち図7の特性に、他の外部要因に基づく大小の変動や一時的な停止等の流量変動が加わることによって図８のような特性が形成されるものである。
【００４５】
すなわち、図８に示すような小さな流量変動Ａは、チューブ５の折れ曲がりや輸注針７が穿刺した血管の内壁に接触したりして一過的に発生するものであって、患者が姿勢を変えたりすることで起こり、流れ自体のなじみ作用や患者の動き、看護婦等が変動に気付いて輸液ラインを確保する等の適切な処置をとった時点で自然に正常な状態に復帰する。
【００４６】
しかし、この変動後に発生している二番目の流量変動Ｂと三番目の流量減少Ｃは最初の減少と比較してかなり大きいものである。これはチューブ５が大きく折れ曲がったり、輸注針７が穿刺した血管の内壁に強く接触したり、穿刺したりして発生するもので、完全に輸注がストップする場合もある。とくに三番目の流量減少Ｃは患者が立ち上がってヘッド差がなくなったような場合を示しており、この状態が長く続くと患者の症状によっては事故につながるし、輸注針７が穿刺した血管の内壁に強く接触した状態が続くと血管を傷つけたり、輸液の血管外への漏れを起こしたりする事故につながる可能性がある。
【００４７】
この図8に示す三番目の流量減少Ｃのように、流量の設定値に対して輸注量が大きく変動する場合は、事故につながる可能性があるが、他方、ゆっくりと輸注量が変化する一番目の流量変動Ａや二番目の流量変動Ｂのような場合は自然に回復可能なもので通常問題がない。設定流量に対して±１０％の変化であれば経験的にこの自然回復が可能なことが確認されているため、本実施の形態1においてはこの範囲を流量の許容範囲にしている。そして、この±１０％の範囲は点滴において法規的にも許容される変動範囲でもある。
【００４８】
ところで、上述の限界流量と比較するための実測流量をどのようにして得るかについて説明する。この実測流量は落滴を検出する落滴センサ１２Ａで計測する。落滴センサ１２Ａは発光部１２Ａ１を構成する発光素子をパルス発振し、これを受光部１２Ａ２で検出することにより行う。受光部１２Ａ２で計測された受光パルスはＡ／Ｄ変換され、制御手段４１に入力される。なお、本実施の形態１においては、受光パルスが２パルス連続して欠落すると制御手段４１は落滴があったと判断し、時計手段４７によって時間を計測しながら液滴数をカウントする。１パルスの欠落だけではノイズによって誤作動するおそれがあるため、２パルス欠落があったとき落滴と判断する。従って、パルス幅は液滴との関係において設定される必要がある。なお、２パルスに限らず場合により３パルス以上でもよい。このようなパルス発振によって検出するので、検出誤差をほとんどなくすことができる。液滴をカウントすると、制御手段４１はＬＥＤ表示部１５を動作させ点滅させる。
【００４９】
演算手段４６はこの液滴数と時間によって実測の流量を算出し、制御手段４１はこの実測された流量と限界流量とを比較し、限界流量に達しないときには限界流量不足表示や警告音を発生させ、実測流量が限界流量に達したときには報知音を鳴らす。限界流量に達しない場合に、手動クレンメ６を最大に開いても限界流量以上に輸液は流れないから、輸液容器１の高さを上げてヘッド差Ｈを大きくするか、流量値を下げて設定し直す等の処置を行う。また、限界流量に達しているときには報知音を鳴らし、そのまま点滴を行う。
【００５０】
ところで、本実施の形態1の自動輸液装置には、点滴筒４内の液面をコントロールするために液面センサ１２Ｂが設けられている。実施の形態１の液面センサ１２Ｂは、点滴筒４の落滴センサ１２Ａの下方位置に設けられ、落滴センサ１２Ａと同様、発光素子からなる発光部１２Ｂ１をパルス発振し、受光素子からなる受光部１２Ｂ２でパルス光を検出する。受光部１２Ｂ２で計測された受光パルスはＡ／Ｄ変換され、制御手段４１に入力される。液面センサ１２Ｂは、点滴筒４の液面を検出することにより、点滴筒４に輸液が残っている状態で点滴を終了することを可能にする。
【００５１】
輸液容器１の交換を行うときに、点滴筒４に輸液が残っていないと交換後に輸液セット２のプライミングが必要になるが、本実施の形態1では輸液が残っている状態で点滴を終了するからプライミングが不要で、連続して輸液が可能になる。さらに、点滴筒４に輸液が残っていないと、内部の空気が血管側からの陰圧によって血管内に吸い込まれる可能性も否定できないが、チューブ５の閉止のほか二重にこれを防止でき、安全性がきわめて高くなる。なお、本実施の形態１では、以下説明する機能を与えるため落滴センサ１２Ａと同様の構成を与えてパルス発振させているが、単純に連続発振するのでもよい。また、液面センサ１２Bを点滴筒４の下端側に複数個設けることもできる。これにより、輸液セット２がメーカーによって異なり、点滴筒４の形状がさまざまであるが、複数個の液面センサ１２Bの中で最も適当な液面センサで液面を正確に検出することが可能になる。
【００５２】
ところで、本実施の形態１の液面センサ１２Ｂにはさらに別の機能が与えられている。すなわち、点滴開始時に落滴センサ１２Ａと液面センサ１２Ｂの出力をそれぞれ検出することにより、制御手段４１が、液面センサ１２Ｂが検出した光強度のＡ／Ｄ変換後の出力値と、落滴センサ１２Ａが検出した光強度のＡ／Ｄ変換後の出力値とを比較し、輸液セット２が自動輸液装置本体１０に適切に装着されているのか否かを判定している。
【００５３】
すなわち、輸液セット２が適切に装着されている場合は、液面センサ１２Ｂの光強度を示す出力値は、落滴センサ１２Ａの光強度を示す出力値より低くなる。しかし、輸液セット２が不適切に装着されている場合には、落滴センサ１２Ａと液面センサ１２Ｂの出力値は次の３つの状態となる。このうち１つ目の不適切な状態は、液面が落滴センサ１２Ａの位置か、もしくはそれより上方に存在する場合である。このとき落滴センサ１２Ａの出力値は遮光されることによって不安定な値か、液面センサ１２Ｂの出力値と同様の低い値を示すことになる。２つ目の不適切な状態は、液面が液面センサ１２Ｂの位置より下方にある場合である。このとき液面センサ１２Ｂの出力値は落滴センサ１２Ａと同様に高くなる。３つ目の不適切な状態は、液面が液面センサ１２Ｂの位置のある場合であり、このとき液面センサ１２Ｂの出力値は不安定になる。このように、制御手段４１は落滴センサ１２Ａと液面センサ１２Ｂの出力値を測定、比較することによって、輸液セット２の自動輸液装置本体１０への装着状態を自動的に判定し、不適切な装着の場合には警報を鳴らすことができる。
【００５４】
そして、液面センサ１２Ｂは、点滴を開始した後には制御手段４１によって省電力のために動作を停止される。落滴センサ１２Ａが落滴を検出しない状態が所定時間続いたら、制御手段４１は点滴が完了したと判断し、液面センサ１２Ｂを再動作させる。液面センサ１２Ｂを一時停止するため省電力で、電池駆動が可能であり、コードレス化ができ、点滴をしながら患者が移動することが可能になる。また、落滴がある間は液面が揺れて液面センサにノイズが混入するおそれがあるが、落滴がなくなってから計測するので液面が揺れず正確な測定ができる。
【００５５】
この液面センサ１２Ｂの出力値を検出し、この値が低ければ、点滴筒４に輸液が残留したまま点滴が終了したことが簡単に確認できる。この状態で停止した場合、確実に点滴筒４に輸液が残っており、安全を確保でき、血管側からの陰圧によって血管内に空気が吸い込まれる可能性を確実に防ぐことができる。更に液面センサ１２Ｂが不安定な状態か、高い出力値を出力した場合に停止してもよい。この場合、液面は液面センサ１２Ｂの位置か、これより下方位置にあるから、点滴筒４内に必要以上に多くの輸液を残すことなく、輸液セット２の交換を行う場合であっても、あらためてプライミングする必要がない。
【００５６】
さて、以上本実施の形態１の自動輸液装置の各部の説明をしたが、自動輸液装置の制御手段４１についてさらに説明する。本発明者の提案した従来の自動輸液装置は画期的なものではあったが、実測流量が限界流量以上であることを自動的に確認できず、完全には自動化されてはいなかった。しかし、本実施の形態１の自動輸液装置は自動的に輸注量制御を行うものである。すなわち、点滴開始時に制御手段４１が、アクチュエータ４２を駆動し、チューブクランプ１４Ａでチューブ５を一旦閉止した後一部開放する。一旦閉止するのは制御の基点を確定するためである。そして、一部開放したとき落滴センサ１２Ａによって所定数の液滴を検出して演算手段４６がこれを積算し実測流量を算出する。制御手段４１はこれを、限界流量と比較して、これを超えるか否かを確認する。流量が限界流量以上と判断された場合には、制御手段４１は更にアクチュエータ４２を駆動してチューブ５を挟圧して流量を減らし、設定値を中心とした所定の範囲内±１０％の流量に制御する。その後制御手段４１はこの範囲内に流量を維持するため、アクチュエータ４２を間欠的に駆動して流路抵抗を調整し、輸液のヘッド差を利用して輸注量制御を行う。
【００５７】
このように、本実施の形態１の自動輸液装置の制御手段４１は、点滴開始時に自動的に実測流量を液滴の測定で検出して限界流量と比較するため、短時間のうちに点滴可能かどうかが判断でき、限界流量以上であれば直ちに設定流量を中心とした所定の範囲内±１０％の流量になるように制御し、その後流量が下がったらアクチュエータ４２を間欠的に駆動して安全に点滴できる範囲内±１０％の流量となるように発停制御しながら点滴を続けることができる。従って、アクチュエータを間欠的に駆動して安全に点滴できる範囲内で制御するから、安全且つ省電力であり、移動可能性が要求される自動輸液装置を電池駆動でコードレスとすることができる。
【００５８】
続いて、本実施の形態１の自動輸液装置によって点滴を行うときの手順について図６のフローチャートに基づいて説明する。図６は本発明の実施の形態１における自動輸液装置を使用したときの手順図である。
【００５９】
図６に示すように、まず、医師の指示を受けて、看護婦等が電源キー２６を投入すると前回設定した設定値がＬＣＤ表示部１６に表示される。そのままの設定値を再使用する時は、改めて設定値を入れ直すことはない。ｓｔｅｐ１において、看護婦等が液量キー２０を用いて輸液の予定量（輸液量）を入力する。点滴セットキー２４によって輸液セット２の種類も入力する。次にｓｔｅｐ２に進んで、時間／流量キー１９を使用し、時間的指示か単位時間当たりの輸注量的指示かの動作モードを設定する。動作モードを設定するとｓｔｅｐ３に進み、時間的指示の場合にはアップキー１７，ダウンキー１８を操作して点滴に要する完了時間を入力する。同様に、輸注量的指示の場合にはアップキー１７，ダウンキー１８を操作して単位時間当たりの輸注量（設定値）を入力する。
【００６０】
その後、ｓｔｅｐ４で、時間的指示の場合には演算手段４６が入力された輸液量と完了時間から単位時間当たりの輸注量（設定値）の演算を行う。同様に、輸注量的指示の場合には演算手段４６は、輸液量と流量の設定値から完了時間を演算する。なお、この際制御手段４１は入力された輸液セット２の種類から、メモリー４９から輸液セット２の各種データを読み出して演算を行う。
【００６１】
演算手段４６が流量設定形式の換算を終えると、制御手段４１は表示手段４５に信号を送ることによって、ｓｔｅｐ５において、ＬＣＤ表示部１６にこれらすべてのデータを表示させる。すなわち、アップキー１７，ダウンキー１８を操作して入力された設定値と、演算手段４６が換算した設定値をすべて表示させる。同時に演算手段４６は、入力された流量の設定値または換算した流量の設定値から、設定値の許容範囲±１０％の上限値と下限値も演算して表示する。
【００６２】
次にｓｔｅｐ６に進み、看護婦等が輸液セット２の点滴筒４を自動輸液装置本体１０に装着する。本実施の形態１の自動輸液装置は落滴センサ１２Ａと液面センサ１２Ｂを備えており、ｓｔｅｐ７で制御手段４１が、液面センサ１２Ｂが検出した光強度のＡ／Ｄ変換後の出力値と、落滴センサ１２Ａが検出した光強度のＡ／Ｄ変換後の出力値とを比較して、輸液セット２が自動輸液装置本体１０に適切に装着されているのか否かを判定する。液面センサ１２Ｂの出力値が落滴センサ１２Ａの出力値より低くければ、輸液セット２が適切に装着されていると判断される。これ以外の場合は、輸液セット２が不適切に装着されている場合と判断され、制御手段４１は図示はしないが警報を鳴らして注意を促す。なお、ストップ／警報停止キー２２を押下すれば運転の停止と、警報の停止をすることができる。
【００６３】
輸液セット２が適切に装着されていると判断されると、ｓｔｅｐ８において制御手段４１はアクチュエータ４２を駆動することによってチューブクランプ１４Ａでチューブ５を一旦閉止する。制御手段４１はチューブクランプ１４Ａでチューブ５を一旦閉止した後、一時停止する。これを受け、ｓｔｅｐ９で看護婦等が輸液セット２の手動クレンメ６をゆっくり開放し、スタートキー２１を押して一時停止を解除し、輸注量制御を再開する。すると点滴筒４内で液滴が滴下開始し、それが落滴センサ１２Ａによって検出される。
【００６４】
制御手段４１は、この後ｓｔｅｐ１０に進み、チューブ５を閉止したチューブクランプ１４Ａを一部開放する。このとき落滴センサ１２Ａによって輸液の液滴が検出され（ｓｔｅｐ１１）、演算手段４６がこの液滴数（所定数）と計測時間とから実測流量を算出するとともに、ｓｔｅｐ１２で限界流量を演算する。次いで、制御手段４１は実測流量と限界流量を比較し、実測流量が限界流量以上と判断された場合、表示手段４５に限界流量の表示を命令し、ＬＣＤ表示部１６に表示させる（ｓｔｅｐ１３）。
【００６５】
続いて、ｓｔｅｐ１４に進んで、制御手段４１が実測流量と流量の設定値の＋１０％の上限値と比較する。点滴開始時には実測流量は限界流量以上であるから＋１０％の上限値以上となり、制御手段４１がアクチュエータ４２を駆動してチューブクランプ１４Ａでチューブ５を挟圧し、流量を低下させて（ｓｔｅｐ１５）、ｓｔｅｐ１６に進む。なお、ｓｔｅｐ１４において、実測流量が＋１０％の上限値よりも低い値であった場合もｓｔｅｐ１６に進む。
【００６６】
次に、制御手段４１が実測流量と流量の設定値の−１０％の下限値と比較する（ｓｔｅｐ１６）。実測流量が−１０％の下限値以下であれば、制御手段４１がアクチュエータ４２を駆動してチューブ５を開き流量を増加させ（ｓｔｅｐ１７）、ｓｔｅｐ１８に進む。ｓｔｅｐ１６において、実測流量が−１０％の下限値よりも大きい値であった場合もｓｔｅｐ１８に進む。
【００６７】
ｓｔｅｐ１８では、落滴センサ１２Ａが検出した液滴数を演算手段４６が積算し、このときまでに輸注された輸注量を算出する。さらに、演算手段４６はこの輸注量から完了時間を演算してＬＣＤ表示部１６に表示する（ｓｔｅｐ１９）。
残時間の表示も行う。
【００６８】
予定された輸液量が輸注されたか否かが、ｓｔｅｐ２０で演算手段４６によって積算された輸注量と比較して判別される。ｓｔｅｐ２０において、予定された輸液量が輸注されたと判断された場合には点滴は終了し、予定された輸液量が輸注されていない場合には、数秒単位といった特定の時間この状態を保持し（ｓｔｅｐ２１）、その後ｓｔｅｐ１４に戻って、予定された輸液量が輸注されるまでこれを繰り返す。これにより、ｓｔｅｐ１４とｓｔｅｐ２０で、設定値の許容範囲±１０％から外れると許容範囲±１０％に戻される。そして、アクチュエータ４２の動作後チューブクランプ１４Ａの位置が保持されるため、−１０％の下限値で一旦チューブ５が一旦開放されると、＋１０％の上限値を超えるまでチューブ５を挟圧し、＋１０％の上限値に到達するとそのままの状態を続け、図９に示すように自然流下となる。その後予定された輸液量が輸注された時点で点滴は終了する。
【００６９】
以上説明したように、本実施の形態１の自動輸液装置は、図９で示すように実際の輸注量が単位時間当たりの流量設定値の−１０％にまで減少したら改めて、チューブクランプ１４Ａを解放して単位時間当たりの流量設定値の＋１０％になるように輸注量を制御し、再度−１０％になるまでこの状態に固定して、以後、同様の制御を繰り返すことができる。これにより、チューブクランプ１４Ａを駆動するアクチュエータ４２を頻繁に動作する必要がなくなり、その駆動電力を大幅に節約することが可能になる。そして、乾電池などの一次電池を用いても長時間の使用に耐え、本自動輸液装置をコードレス化することが可能になる。点滴中に電源コードに足を引っ掛けて電源が切断されるようなことがなくなり、制御不能に陥ることがなく、医療事故も未然に防止できる。自動輸液装置本体１０を小型化でき、電源のコードレス化によって患者のベッド周囲のコード類を削減し、看護婦等の働きやすいスペースを提供することが可能になる。
【００７０】
そして、点滴を開始して外的要因等による流量変動がない条件下では、チューブクランプ１４Ａの動作による輸注量の制御回数は、例えば一般的な単位量当たりの滴下数が１５滴の輸液セットを使用し、輸液量が５００mlの輸液を、単位時間当たりの流量１００ml／hで輸液を開始した場合、ほぼ２〜３回の繰り返しで十分である。すなわち、２〜３回ほどアクチュエータ４２を駆動するだけで輸液量５００ml以上を点滴することができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したところから明らかなように、本発明の請求項１に記載の自動輸液装置は、点滴開始時には制御手段が、アクチュエータを駆動することによって押圧体でチューブを一旦閉止した後一部開放し、限界流量以上と判断された場合、チューブを挟圧して流量を減らし、設定流量を中心とした所定の範囲内の流量に輸注量制御するから、点滴開始時に一旦チューブを閉止してその後一部開放し、このときの流量を液滴の測定で検出して限界流量と比較するため、短時間のうちに点滴可能かどうかが判断でき、限界流量以上であれば直ちに設定流量を中心とした所定の範囲内の流量になるように制御し、その後点滴を自動的に続けることができる。従って、自動的に点滴を開始して、設定流量を中心とする安全に点滴できる範囲内の流量になるように輸注量制御することができる。そして、輸液セットの装着状態が適切か否かの判定が、落滴センサと液面センサによる検出結果に基づいて自動的に行える。
【００７２】
請求項２に記載の自動輸液装置は、点滴開始時には制御手段が、アクチュエータを駆動することによって押圧体でチューブを一旦閉止した後一部開放し、限界流量以上と判断された場合、アクチュエータを駆動してチューブを挟圧して流量を減らし、設定流量を中心とした所定の範囲内の流量にし、その後アクチュエータを間欠的に駆動することで流量調整部の抵抗を調整し、輸液のヘッド差を利用して範囲内で流量制御を行うから、点滴開始時に一旦チューブを閉止してその後一部開放し、このときの流量を液滴の測定で検出して限界流量と比較するため、短時間のうちに点滴可能かどうかが判断でき、限界流量以上であれば直ちに設定流量を中心とした所定の範囲内の流量になるように制御し、その後流量が下がったらアクチュエータを間欠的に駆動して、所定の安全に点滴できる範囲内の流量となるように発停制御しながら点滴を続けることができる。従って、アクチュエータを間欠的に駆動して安全に点滴できる範囲内で制御するから、安全であるとともに省電力であり、移動可能性が要求される自動輸液装置を電池駆動でコードレスとすることができる。点滴の作業に慣れていない看護婦等であっても短時間で正確に医師等が出す指示通りの点滴を行うことができる。
【００７３】
請求項３に記載の自動輸液装置は、流量が限界流量を超えなかった場合、制御手段は表示手段によって限界流量不足を表示し、押圧体でチューブを挟圧するから、流量を液滴の測定で検出して限界流量と比較するため、短時間のうちに限界流量が不足していることを表示手段に表示させることができ、安全のため速やかに押圧体でチューブを挟圧して点滴を中止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における自動輸液装置を使用したときの全体図
【図２】本発明の実施の形態１における自動輸液装置の本体の斜視図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１における自動輸液装置の底面図
（ｂ）本発明の実施の形態１における自動輸液装置の流量調整部動作時の底面図
（ｃ）本発明の実施の形態１における自動輸液装置の背面図
【図４】本発明の実施の形態１における自動輸液装置の輸液セット装着時の正面図
【図５】本発明の実施の形態１における自動輸液装置の制御回路図
【図６】本発明の実施の形態１における自動輸液装置を使用したときの手順図
【図７】本発明の実施の形態１における自動輸液装置を使用したときの実測流量の経時変化図
【図８】本発明の実施の形態１における自動輸液装置を使用したときの流量が外乱によって変化する状態図
【図９】本発明の実施の形態１における自動輸液装置を使用したときの制御状態図
【符号の説明】
１ 輸液容器
２ 輸液セット
３ 導入針
４ 点滴筒
５ チューブ
６ 手動クレンメ
７ 輸注針
８ 輸液スタンド
９ 取り付けアーム
１０ 自動輸液装置本体
１１ 点滴筒押さえ部
１２Ａ 落滴センサ
１２Ａ１，１２Ｂ１ 発光部
１２Ａ２，１２Ｂ２ 受光部
１２Ｂ 液面センサ
１３ 点滴筒装着部
１４ 流量調整部
１４Ａ チューブクランプ（本発明の押圧体）
１５ ＬＥＤ表示部
１６ ＬＣＤ表示部
１７ アップキー
１８ ダウンキー
１９ 時間／流量キー
２０ 液量キー
２１ スタートキー
２２ ストップ／警報停止キー
２３ 開放キー
２４ 輸液セットキー
２５ 音量キー
２６ 電源キー
２７ 操作パネル
２８ 前キャビネット
２９ 後キャビネット
３０ 電池蓋
３１ 固定フック
３２ チューブドア
４１ 制御手段
４２ アクチュエータ
４３ ドライバ
４４ 入力手段
４５ 表示手段
４６ 演算手段
４７ 時計手段
４８ 音源手段
４９ メモリー
５０ 電源部
５０A 昇圧コンバータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動的に点滴を開始して輸注量制御できる自動輸液装置、とくに流量設定を複数の形式で行うことができ、何れか１つの形式で設定入力しただけで残りの形式に換算してこれを表示し、自動的に点滴を開始して輸注量制御でき、点滴終了後も点滴筒内に輸液を残すことができる自動輸液装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、医療現場において一般的に点滴を行うときには、薬液（以下、輸液という）を収めた柔軟なプラスチック製の輸液容器を輸液スタンドに吊るし、輸液セットの容器導入針をこの輸液容器に挿入するとともに患者に刺した輸注針に他端を装着し、チューブの中間に設けられた手動クレンメを操作して輸液量の調整を行っている。そして、この輸液セットには点滴筒が設けられており、この手動クレンメを操作することによって、点滴筒内を滴下する液滴の滴下速度を増減することで輸液量の調整が可能になる。
【０００３】
しかし、従来の点滴を行うのは、看護婦等にとって日常的な業務でありながら予想外の負担をかけるものであった。すなわち、点滴を行うとき医師等が看護婦等に輸液の輸注速度の指示を行うが、この指示には概ね２通りの方法がある。１つ目は、所定の輸液量に対してこれを輸液するのに必要な時間を指示する時間的指示であり、２つ目は単位時間当たりにどれだけの輸液を輸注（以下、輸注針を通って輸液が注入されることを「輸注」という）するかという輸注量で指示する輸注量的指示である。看護婦等は、指示された時間や輸注量から患者に輸液する単位量となる滴下数、例えば６０滴で１mlといった適正な滴下速度を算出し、時計の秒針を見ながら一定時間内の滴下数をカウントし、手動クレンメを経験で調整して設定している。なお、ここで、輸注量は輸注針を通って注入される輸液の量のことを意味するものとし、輸液量は輸液セット内を通過する輸液の総量を意味するものとする。両者に実質的な違いはない。
【０００４】
しかし、このような従来の点滴には次のような問題点が存在する。まず、医師が行う上述の時間的指示と輸注量的指示のいずれかの指示に対して、看護婦等が目的とする輸液セットでの適正な輸注速度に換算する必要がある点である。この際、計算時錯誤等によって算出値に誤りが生じると重大な医療ミスを生じるおそれがある。また、患者の姿勢が変わったりするだけで輸液容器と輸注針との間のヘッド差に変動が生じるため輸注量が変化するし、手動クレンメで挟圧されたチューブは時間の経過とともに弾性を失い、挟圧部分の断面積が減少して輸注量が減少するため、看護婦等は何度も手動クレンメを調整し直す必要がある点である。
【０００５】
また、輸液セットを適正な滴下速度に調整するには、所定の時間内に滴下する輸液の滴下数を数えて適切な滴下速度になるように手動クレンメを微妙に操作して調整しなければならない。さらにこれを何度も繰り返す必要がある。従って、救急医療のような緊急の医療現場においては、こうした滴下速度を適正に調整することは非常に苦労の多いことであった。繁忙な業務を遂行している看護婦等がこれに対応しようとすると、経験で瞬時に対応せざるを得ないが、これは若い看護婦等には難しく、大変な作業ということになる。
【０００６】
さらに、輸液容器と輸注針とのヘッド差が流量を決定する支配的な要因であるため、ヘッド差を十分に確保できないと輸注されない等の大きなミスが起きる。
これらのことが看護婦等の大きな負担となっていた。
【０００７】
そこで、看護婦等のこのような負担を減らし、これらの問題点を解決すべく、本発明に先立って本発明者は自然落下式の自動輸液装置を提案した（特願２０００−３８０２４９）。この自動輸液装置は、点滴筒内の輸液の滴下を検出する輸液落下検出手段を設け、その電気信号により輸液セットの一部をチューブクランプで挟圧し、輸液量を自動的に調節するものである。この自動輸液装置には、モード設定キーが設けられており、点滴する輸液の予定量を設定できる予定量設定手段と、この予定量の輸液の点滴を完了する時間を設定できる入力手段とが設けられている。すなわち、モード設定キーを押下することにより、モードに従って輸液の予定量と注入予定時間の設定、あるいは単位時間当たりの輸液量の設定を予定量設定手段と入力手段から行うものである。モードを選択し設定値を入力すると、演算手段は予定量と注入予定時間から単位時間当たりの輸液量を演算し、予定量と単位時間当たりの輸液量の設定値から注入予定時間を液晶パネルに表示することができる。点滴筒を装着し、手動クレンメを操作して徐々に開放すると、輸液が滴下する。輸液落下検出手段によって計測した輸液の滴下数から積算手段が位時間当たりの輸液の流量を算出する。
【０００８】
ところで、この演算結果である単位時間当たりの流量が所定の限界流量を越えていない場合、自然落下式の自動輸液装置では輸注するためのヘッド（水頭）が十分確保できていないことになり、点滴を適正に行うことはできない。そこで、本自動輸液装置では、演算結果である単位時間当たりの流量の１５０％以上の値を限界流量として演算し、液晶パネルに限界流量の表示を行い手動操作で手動クレンメを絞り、ヘッド差を確保して輸注している。そして、単位時間当たりの流量は時間の経過とともに低下するため、１００％の±１０％、すなわち９０％と１１０％の範囲内の流量を保てるように輸液セットをチューブクランプで挟圧しては流量の増減を繰り返し、ヘッド差を利用して±１０％の範囲内で輸液するものである。
【０００９】
このように本発明者の提案した自動輸液装置は、輸液の予定量と注入予定時間、あるいは単位時間当たり流量のいずれの入力であってもチューブクランプで流量を調整でき、医師が指示する時間的指示に対しても、単位時間当たりの輸注量的指示に対しても、手計算せず、指示通りの数値をそのまま設定するだけで指示通りに点滴できるものであった。
【００１０】
そして、この自動輸液装置は、演算して得られた輸注量の９０％と１１０％の範囲内で間欠的にチューブクランプを動作するから、駆動電力を節約することができ、長期間の使用が可能になるものであった。そして、２種類の指示に対して設定が簡単でかつ、点滴の間に手動で調整することなく適正な輸注を行うことが可能になるものであった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来の点滴は、手動クレンメを操作することによって、点滴筒内を滴下する液滴の滴下速度を増減することで流量の調整を行うものであった。しかし、点滴にあたっては、時間的指示や輸注量的指示で輸注速度の指示があるが、これらの指示に対して、看護婦等は適正な滴下速度を算出し、患者に輸液する単位量となる滴下数、例えば６０滴で１mlといった適正な滴下速度を算出し、時計の秒針を見ながら一定時間内の滴下数をカウントし、手動クレンメを経験で調整して設定しなければならない。医師等の２種類の指示を手計算で換算する際、絶対に間違いがあっては困るし、点滴を行う場合に流量変動があって何度も手動クレンメを調整し直さなければならず、安全で確実な算出が可能な自動化が渇望されていた。
【００１２】
このような従来の点滴に対して、本発明者が提案した自動輸液装置は、看護婦等がわざわざ適正な滴下速度を算出しなくても、指示通りの数値をそのまま設定入力するだけで演算手段によって演算し、輸注することができる画期的なものであった。
【００１３】
しかし、本発明者が提案した自動輸液装置も、演算を行って、ヘッド差を利用しての輸注量制御を一部自動化することができたが、点滴を確実に行うためには限界流量を超えていることを目視で確認しなければならないし、点滴開始時に流量を実測するために手操作したり、液晶パネルを目視して判断する必要があり、完全な自動化はできていなかった。
【００１４】
というのは、点滴は、輸注針を患者の血管に刺した状態や、血液の粘度、患者の点滴を受ける姿勢、既成の多くの輸液セットをそのまま使用しなければならないなど、固有の事情が多く、また輸注量制御は微妙な操作が多いため、完全な形で自動化をするのは難しいものであった。とくに、輸液セットの装着状態が適切か否かの判定は難しく、点滴開始時の制御は難しいものであった
そこで、本発明は、輸液セットの不適切な装着が判定でき、設定流量を中心とした所定の範囲内の流量になるように自動的に点滴を開始して輸注量制御できる自動輸液装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の自動輸液装置は、輸液容器に接続される輸液セットに設けられた点滴筒を着脱自在に装着するための点滴筒押さえ部と、押さえ部の下方に設けられ、点滴筒の流出側のチューブを押圧体で挟圧して流量を調節することができる流量調整部と、受光する光の光強度によって点滴筒内を滴下する液滴を検出する落滴センサと、落滴センサによって計測した液滴数と計測時間から実測流量を算出することができる演算手段と、流量調整部に設けられ、押圧体を前後進させるアクチュエータと、落滴センサの下方位置に設けられ、受光する光の光強度によって点滴筒内に溜まった液を検出できる液面センサと、点滴開始時には、押圧体でチューブを一旦閉止した後一部開放し、このとき実測流量が限界流量以上と判断された場合に、アクチュエータを駆動してチューブを挟圧して流量を減らし、設定流量を中心とした所定の範囲内の流量に輸注量制御すると共に、輸液セットの装着状態を判定することができる制御手段を備え、制御手段が、落滴センサの第１の出力と液面センサの第２の出力に基づいて、第１の出力が第２の出力と同等の低レベルの出力値を示す場合、または第２の出力が第１の出力と同等の高レベルの出力値を示す場合、または第２の出力が液面の出力値を示す場合に、装着状態を不適切と判定することを特徴とする。
【００１６】
これにより、輸液セットの装着状態が適切か否かの判定が行えると共に、設定流量を中心とした所定の範囲内の流量になるように自動的に点滴を開始して輸注量制御できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
かかる目的を達成するために本発明の請求項１に記載の発明は、輸液容器に接続される輸液セットに設けられた点滴筒を着脱自在に装着するための点滴筒押さえ部と、押さえ部の下方に設けられ、点滴筒の流出側のチューブを押圧体で挟圧して流量を調節することができる流量調整部と、受光する光の光強度によって点滴筒内を滴下する液滴を検出する落滴センサと、落滴センサによって計測した液滴数と計測時間から実測流量を算出することができる演算手段と、流量調整部に設けられ、押圧体を前後進させるアクチュエータと、落滴センサの下方位置に設けられ、受光する光の光強度によって点滴筒内に溜まった液を検出できる液面センサと、点滴開始時には、押圧体でチューブを一旦閉止した後一部開放し、このとき実測流量が限界流量以上と判断された場合に、アクチュエータを駆動してチューブを挟圧して流量を減らし、設定流量を中心とした所定の範囲内の流量に輸注量制御すると共に、輸液セットの装着状態を判定することができる制御手段を備え、制御手段が、落滴センサの第１の出力と液面センサの第２の出力に基づいて、第１の出力が第２の出力と同等の低レベルの出力値を示す場合、または第２の出力が第１の出力と同等の高レベルの出力値を示す場合、または第２の出力が液面の出力値を示す場合に、装着状態を不適切と判定することを特徴とする自動輸液装置であるから、点滴開始時に一旦チューブを閉止してその後一部開放し、このときの流量を液滴の測定で検出して限界流量と比較するため、短時間のうちに点滴可能かどうかが判断でき、限界流量以上であれば直ちに設定流量を中心とした所定の範囲内の流量になるように制御し、その後点滴を自動的に続けることができる。従って、自動的に点滴を開始して、設定流量を中心とする安全に点滴できる範囲内の流量になるように輸注量制御することができる。そして、輸液セットの装着状態が適切か否かの判定が、落滴センサと液面センサによる検出結果に基づいて自動的に行える。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、実測流量が限界流量以上と判断された場合、制御手段が、更にアクチュエータを駆動してチューブを挟圧して流量を減らし、設定値を中心とした所定の範囲内の流量にし、その後該範囲内に流量を維持するためアクチュエータを間欠的に駆動して流路抵抗を調整し、輸液のヘッド差を利用して輸注量制御を行うことを特徴とする請求項１記載の自動輸液装置であるから、点滴開始時に一旦チューブを閉止してその後一部開放し、このときの流量を液滴の測定で検出して限界流量と比較するため、短時間のうちに点滴可能かどうかが判断でき、限界流量以上であれば直ちに設定流量を中心とした所定の範囲内の流量になるように制御し、その後流量が下がったらアクチュエータを間欠的に駆動して、所定の安全に点滴できる範囲内の流量となるように発停制御しながら点滴を続けることができる。従って、アクチュエータを間欠的に駆動して安全に点滴できる範囲内で制御するから、安全であるとともに省電力であり、移動可能性が要求される自動輸液装置を電池駆動でコードレスとすることができる。点滴の作業に慣れていない看護婦等であっても短時間で正確に医師等が出す指示通りの点滴を行うことができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、演算手段の算出した実測流量が限界流量を超えなかった場合、制御手段は表示手段によって限界流量不足を表示し、押圧体でチューブを挟圧することを特徴とする請求項１または２記載の自動輸液装置であるから、流量を液滴の測定で検出して限界流量と比較するため、短時間のうちに限界流量が不足していることを表示手段に表示させることができ、安全のため速やかに押圧体でチューブを挟圧して点滴を中止することができる。
【００２６】
図１において、１は点滴を行うための輸液が充填された柔軟なプラスチック製のバッグである輸液容器、２は輸液容器１の下部に設けられて流量調整しながら輸液容器１内の輸液を血管等に導く輸液セットである。３は輸液セット２を構成し輸液容器１の取り出し口に挿入して輸液を導く導入針、４は輸液セット２に設けられ輸液を滴下させて流量を測定する点滴筒、５は輸液セット２のチューブ、６は点滴筒４の下方に設けられた手動クレンメ、７は血管等に穿刺して輸液を注入する輸注針である。
【００２７】
８は輸液容器１や輸液セット２を吊るす輸液スタンド、９は取り付けアーム、１０は本実施の形態１の自動輸液装置本体で、掌に入る程度の小型の筐体である。取り付けアーム９を上下することで自動輸液装置本体１０の位置が決定される。この自動輸液装置本体１０に点滴筒４を装着することから、点滴筒４は輸液容器１の下方に自在高さで配置することができる。そして、図１に示すように、輸液容器１内の輸液の液面と輸注針７の位置との間にヘッド差Ｈが形成され、これが血管等内に輸液を導入する圧力源となる。
【００２８】
看護婦等は輸液スタンド８に輸液容器１を吊るし、導入針３を輸液容器１の取り出し口に刺して自動輸液装置本体１０に点滴筒４を装着し、輸注針７を血管等に刺して輸液セット２を介して点滴する。点滴筒４内には空気が存在するから、輸液容器１から流下する輸液は点滴筒４に至ると、表面張力で液滴となって点滴筒４内に滴下する。チューブ５を挟圧したり、手動クレンメ６を絞ることによって輸液セット２の流路面積が変化し、輸液セット２の流体抵抗が調整され、内部を流下する流量が変化することになる。この流量調整の詳細については後述する。
【００２９】
次に、自動輸液装置本体１０について図２，図３（ａ）（ｂ）（ｃ），図４，図５に基づいて説明する。図２，図３（ａ）（ｂ）（ｃ），図４，図５において、１１は点滴筒４を装着する点滴筒押さえ部、１２Ａは点滴筒４内を滴下する液滴を検出する落滴センサ、１２Ａ１は落滴センサ１２Ａを構成する発光素子からなる発光部、１２Ａ２は落滴センサ１２Ａを構成する受光素子からなる受光部である。また、１２Ｂは点滴筒４内の輸液の液面を検出する液面センサ、１２Ｂ１は液面センサ１２Ｂを構成する発光素子からなる発光部、１２Ｂ２は液面センサ１２Ｂを構成する受光素子からなる受光部である。
【００３０】
１３は点滴筒４を収容するスペースである点滴筒装着部、１４は点滴筒押さえ部１１の下方に設けられ、点滴筒４の流出側のチューブ５を挟圧して流量調節する流量調整部、１４Ａは流量調整部１４を構成するチューブクランプ（本発明の押圧体）である。チューブクランプ１４Ａは後述するアクチュエータ４２によって駆動され、点滴筒４の流出側のチューブ５を圧迫して流量の調整を行う。点滴筒装着部１３には点滴筒押さえ部１１、落滴センサ１２Ａ、液面センサ１２Ｂが一体に設けられ、これらは一体構造のセンサホルダとして自動輸液装置本体１０に組み込まれる。落滴センサ１２Ａの位置は、流量調整部１４から２〜３ｃｍ上の位置が採用されるのが望ましい。このように一体構造とすると、落滴センサ１２Ａと液面センサ１２Ｂの位置関係を正確にすることができ、液面の位置の評価を簡単且つ容易に行え、量産するのが容易であり、自動輸液装置本体１０への取り付けも容易である。
【００３１】
１５は落滴ごとに点滅し、落滴状況を表示するＬＥＤ表示部、１６は輸液量、残時間、流量、輸液セットの種類、電源状況、音量等を表示するＬＣＤ表示部である。後述する制御回路によって動作される。１７は自動輸液装置本体１０に入力する設定値を上昇設定するためのアップキー、１８は同じく設定値を下降設定するためのダウンキー、１９は時間と流量の設定をするときの設定モードを切換える時間／流量キー、２０は輸液量の設定を行うための液量キー、２１は自動輸液装置本体１０の輸注量制御するための運転開始を行うスタートキーである。２２は、実測流量が限界流量を超えない場合など、輸注量制御の停止を行い、同時に警報が鳴らされる場合にはこれも停止するためのストップ／警報停止キー、２３は輸液セット２を外すときにチューブクランプ１４Ａを開くためにアクチュエータを駆動させるための開放キー、２４はメーカーや目的で異なる多数の輸液セットの中のどの種類かを選択入力する輸液セットキー、２５は音量を調整する音量キー、２６は自動輸液装置本体１０に給電するための電源キーである。
【００３２】
２７は、以上説明した各キーやＬＥＤ表示部１５、ＬＣＤ表示部１６が設けられた操作パネルで、前面が保護シートで覆われている。２８は自動輸液装置本体１０を構成する前キャビネット、２９は同じく自動輸液装置本体１０を構成する後キャビネット、３０は電池交換時に開閉する電池収容室をカバーする電池蓋、３１は取り付けアーム９のパイプ部に引っ掛けて輸液スタンド８に固定する固定フック、３２は流量調整部１４においてチューブ５が簡単に外れないようにするための係止部であるチューブドアである。
【００３３】
ところで、看護婦等が輸液セット２をこの自動輸液装置に装着するときには、図４に示すように、まず、点滴筒４を点滴筒装着部１３内に収容し、点滴筒４の上端を点滴筒装着部１３の開口に挿入して点滴筒押さえ部１１で固定する。次いで、チューブ５を図３（ａ）（ｂ）に示すようにチューブドア３２を越えて押し込む。最後に血管等に刺した輸注針７にチューブ５端を装着して点滴のための輸液セット２の準備がひと通り終わる。なお、最後のチューブ５端の装着は以下説明する設定入力と一部前後してもよい。
【００３４】
次に電源キー２６を投入して設定値の入力を行う。すると、前回設定した設定値がＬＣＤ表示部１６に表示され、そのまま旧設定値を使用するときは、再度設定値を入れ直さず使用すればよい。医師等が点滴にあたって時間的指示で輸注速度を指示したときには、時間／流量キー１９を用いて時間の設定モードとし、アップキー１７，ダウンキー１８を操作して完了時間の設定を行う。同時に液量キー２０を押してアップキー１７，ダウンキー１８を操作して点滴する予定量、すなわち輸液量を設定する。これにより、輸液量と時間から単位時間当りの輸注量（以下、流量ともいう）が後述の演算手段４６によって算出される。また、このとき同時に輸液セットキー２４で輸液セット２の種類も入力する。
【００３５】
もし、医師等が点滴にあたって単位時間当たりの輸液量的指示で輸注速度を指示したときには、時間／流量キー１９を用いて流量設定モードとし、アップキー１７，ダウンキー１８を操作して流量設定を行う。同時に液量キー２０を押してアップキー１７，ダウンキー１８を操作して輸液の液量を設定する。これで残時間等の演算も可能になる。また、輸液セットキー２４で輸液セット２の種類も入力する。本実施の形態１においては、このように２つの流量設定形式で入力可能であり、一方で入力すると演算手段４６によって他方の形式の設定値に換算することができるから、医師等が点滴の際に看護婦等に指示する流量設定形式がどのような形式のものであっても、看護婦等は指示された形式の設定値をそのまま入力すれば、残りの流量設定形式の設定値は演算手段４６が自動的に換算することができる。輸液セット２にはそれぞれ固有の流量の設定方式が規定されているが、この設定方式に合わせるために看護婦等が手計算で設定形式を変換する必要はなく、自動的に置換され固有の流量設定形式で設定値が入力されたことになる。そして、本実施の形態１においては２つの流量設定形式であったが、さらに別の流量設定形式まで含んだ複数の流量設定形式で入力できるようにするのも適当である。
【００３６】
次に、本実施の形態１における自動輸液装置の制御回路について説明する。図５において、４１はマイクロプロセッサ等の処理装置に後述のメモリー４９から各種プログラムやデータをロードして自動輸液装置の各部の制御を行う制御手段、４２はチューブクランプ１４Ａを前後進するリニアモータ等のアクチュエータ、４３は点滴筒４の流出側のチューブ５を圧迫して流量の調整を行うため、アクチュエータ４２を駆動するためのドライバである。なお、アクチュエータ４２はリニアモータ等に限らず回転型のモータを直線運動に変換するものでもよい。アクチュエータ４２は所定の位置に調整されると、次の動作命令があるまでその位置に保持される。制御手段４１は上述したようなマイクロプロセッサ等の集積回路で構成するのでなく、論理回路等で構成するのでもよい。
【００３７】
４４は上述した各キーからの入力を制御手段４１に伝えるための入力手段、４５は制御手段４１から命令でＬＣＤ表示部１６に輸液量、点滴に要する完了時間、単位時間当たりの流量等の表示を行う表示手段である。なお、入力手段４４としてキー入力するのではなく、ＬＣＤ表示部１６上からＧＵＩ入力できるようにするのも望ましい。また、図示はしないが表示手段４５と同様に、ＬＥＤ表示部１５を動作させるＬＥＤドライバも制御手段４１に設けられている。
【００３８】
４６は、看護婦等が入力した１つの流量設定形式の設定値を残りの流量設定形式の設定値に換算したり、液滴を積算して実測流量を算出したり、残時間を算出したりする演算手段である。そして、演算手段４６は設定入力されるか、換算された単位時間当たりの輸注量（以下、設定値ともいう）に対して、例えば１５０％以上の流量、すなわち限界流量を算出し、制御手段４１がＬＣＤ表示部１６に表示させる。この演算手段４６の算出した限界流量と実測流量に基づき、制御手段４１はこの両者を比較して、実測流量が限界流量以上なら制御可能なものとして点滴動作を継続し、限界流量より下なら限界流量不足の表示をＬＣＤ表示部１６で行うとともに、警告音を発して看護婦等に報知する。これらについては後で詳述する。
【００３９】
なお、演算手段４６は制御手段４１とは別に設けるのもよいが、制御手段４１を構成するマイクロプロセッサ等を使用して演算手段４６を構成するのが好適である。また、表示手段４５は、入力手段４４から入力された設定値及び／または演算手段４６が換算した設定値を表示するため、必要な設定値をすべて表示するため、看護婦等が設定値の確認をすることができる。
【００４０】
次に、４７は時間を計時する時計手段であって、流量測定の際の計測時間を計時したり、落滴センサ１２Ａの発光部１２Ａ１や液面センサ１２Ｂの発光部１２Ｂ１の発光素子ドライバへ供給する駆動パルスをつくるための外部クロックを生成するものである。４８はブザー回路や電子音合成回路等を含みスピーカから報知音を鳴らす音源手段、４９は制御手段４１のロードする各種プログラムやデータ、設定値を格納するメモリーである。このメモリー４９には、作業領域となるＲＡＭのほかに不揮発メモリーが設けられており、この中に市販されるあらゆる輸液セットのデータや、各種設定値のデータが格納されている。そして、輸液セットキー２４から点滴する輸液セット２の種類が設定入力されると、制御手段４１によってこれが読み出され制御に供される。５０は乾電池等の電源部、５０Aは動作用に３Vを３．４Ｖに昇圧する昇圧コンバータである。なお、音量キー２５から音量の操作があると、制御手段４１が音源手段４８を制御して音量を増減することができる。
【００４１】
さて、ここで上述した限界流量について図１，図７，図８，９に基づいて更に詳しく説明する。図７は本発明の実施の形態１における自動輸液装置を使用したときの実測流量の経時変化図、図８は本発明の実施の形態１における自動輸液装置を使用したときの流量が外乱によって変化する状態図、図９は本発明の実施の形態１における自動輸液装置を使用したときの制御状態図である。
【００４２】
図1に示すように、輸液容器１と輸注針７とのヘッド差Ｈで輸液が点滴されると、このとき輸液セット２を流れる流量は点滴筒４の高さと、点滴筒４内部の空気の圧力で決定される。すなわち、点滴筒４内に滴下する液滴は、輸液容器１内の輸液面から点滴筒４までのヘッド差Ｈｕと、空気圧との関係によって表面張力で形成され、滴下する液滴の総量が輸注される流量となる。もし、手動クレンメ６または流量調整部１４を絞ることによって輸液セット２の流体抵抗が調整されると、流路面積が変化し、この流出する輸液の体積分ほど点滴筒４内の空気圧がわずかに変化するため、ヘッド差Ｈｕと空気圧のバランスが崩れて落滴状況が変化し、液滴の総量、すなわち輸液容器１から流下する流量が変化する。従って、例えばチューブ５を完全に挟圧、閉止すると、流れが止まって点滴筒４内の空気圧は高い状態のまま安定し、落滴は形成されなくなって点滴は停止する。
【００４３】
このように、点滴の流れは空気圧を介すものの、ヘッド差が関与する流れであって、設定値の付近の流量を維持するためには、流量が低下したとき流量調整部１４を面積調整する（開く）ことにより、点滴筒４下に溜まった輸液をヘッドによって先ず流出し、これによって点滴筒４内の空気圧を下げて輸液のヘッドとの圧力差を僅かではあるが増し、これで液滴形成を促して、設定値の許容範囲（±１０％、この値については後述する。）の上限＋１０％以上の流量に回復（上昇）させるから、これを行えるだけのヘッド差Ｈｕと、点滴筒４下に溜まった輸液を輸注針７から輸注する十分なヘッドが必要である。すなわち、限界流量はこのような輸注量制御を行うための、流量側からみたときのいわば閾値として選択される流量である。通常１５０％以上の流量であれば十分であるが、本実施の形態１においては、限界流量は流量の設定値の１６０％以上としている。この限界流量は、液滴数や液滴径は輸液セット２の仕様、とくにチューブ５の内径や、輸液の粘度、密度等に依存するため、輸液や輸液容器１に応じて異なった値を有する。
【００４４】
ところで、上記した許容範囲として±１０％の中で変動が許される理由について説明する。図７は落滴センサ１２Ａで検出して演算手段４６で算出された流量（以下、実測流量ともいう）の特性を示しており、点滴開始以後、理論的には時間とともに減少する。これは輸液容器１内の輸液の液面が点滴に伴って下がりヘッド差Ｈが低下するからである。同時に、時間の経過とともにチューブ５が次第に弾性を失い輸注量が減少するといった外的要因もある。ただ、実際の医療現場では図７のような基本形に近い特性とはならない場合も多い。これは図８に典型的に示される。すなわち図7の特性に、他の外部要因に基づく大小の変動や一時的な停止等の流量変動が加わることによって図８のような特性が形成されるものである。
【００４５】
すなわち、図８に示すような小さな流量変動Ａは、チューブ５の折れ曲がりや輸注針７が穿刺した血管の内壁に接触したりして一過的に発生するものであって、患者が姿勢を変えたりすることで起こり、流れ自体のなじみ作用や患者の動き、看護婦等が変動に気付いて輸液ラインを確保する等の適切な処置をとった時点で自然に正常な状態に復帰する。
【００４６】
しかし、この変動後に発生している二番目の流量変動Ｂと三番目の流量減少Ｃは最初の減少と比較してかなり大きいものである。これはチューブ５が大きく折れ曲がったり、輸注針７が穿刺した血管の内壁に強く接触したり、穿刺したりして発生するもので、完全に輸注がストップする場合もある。とくに三番目の流量減少Ｃは患者が立ち上がってヘッド差がなくなったような場合を示しており、この状態が長く続くと患者の症状によっては事故につながるし、輸注針７が穿刺した血管の内壁に強く接触した状態が続くと血管を傷つけたり、輸液の血管外への漏れを起こしたりする事故につながる可能性がある。
【００４７】
この図8に示す三番目の流量減少Ｃのように、流量の設定値に対して輸注量が大きく変動する場合は、事故につながる可能性があるが、他方、ゆっくりと輸注量が変化する一番目の流量変動Ａや二番目の流量変動Ｂのような場合は自然に回復可能なもので通常問題がない。設定流量に対して±１０％の変化であれば経験的にこの自然回復が可能なことが確認されているため、本実施の形態1においてはこの範囲を流量の許容範囲にしている。そして、この±１０％の範囲は点滴において法規的にも許容される変動範囲でもある。
【００４８】
ところで、上述の限界流量と比較するための実測流量をどのようにして得るかについて説明する。この実測流量は落滴を検出する落滴センサ１２Ａで計測する。落滴センサ１２Ａは発光部１２Ａ１を構成する発光素子をパルス発振し、これを受光部１２Ａ２で検出することにより行う。受光部１２Ａ２で計測された受光パルスはＡ／Ｄ変換され、制御手段４１に入力される。なお、本実施の形態１においては、受光パルスが２パルス連続して欠落すると制御手段４１は落滴があったと判断し、時計手段４７によって時間を計測しながら液滴数をカウントする。１パルスの欠落だけではノイズによって誤作動するおそれがあるため、２パルス欠落があったとき落滴と判断する。従って、パルス幅は液滴との関係において設定される必要がある。なお、２パルスに限らず場合により３パルス以上でもよい。このようなパルス発振によって検出するので、検出誤差をほとんどなくすことができる。液滴をカウントすると、制御手段４１はＬＥＤ表示部１５を動作させ点滅させる。
【００４９】
演算手段４６はこの液滴数と時間によって実測の流量を算出し、制御手段４１はこの実測された流量と限界流量とを比較し、限界流量に達しないときには限界流量不足表示や警告音を発生させ、実測流量が限界流量に達したときには報知音を鳴らす。限界流量に達しない場合に、手動クレンメ６を最大に開いても限界流量以上に輸液は流れないから、輸液容器１の高さを上げてヘッド差Ｈを大きくするか、流量値を下げて設定し直す等の処置を行う。また、限界流量に達しているときには報知音を鳴らし、そのまま点滴を行う。
【００５０】
ところで、本実施の形態1の自動輸液装置には、点滴筒４内の液面をコントロールするために液面センサ１２Ｂが設けられている。実施の形態１の液面センサ１２Ｂは、点滴筒４の落滴センサ１２Ａの下方位置に設けられ、落滴センサ１２Ａと同様、発光素子からなる発光部１２Ｂ１をパルス発振し、受光素子からなる受光部１２Ｂ２でパルス光を検出する。受光部１２Ｂ２で計測された受光パルスはＡ／Ｄ変換され、制御手段４１に入力される。液面センサ１２Ｂは、点滴筒４の液面を検出することにより、点滴筒４に輸液が残っている状態で点滴を終了することを可能にする。
【００５１】
輸液容器１の交換を行うときに、点滴筒４に輸液が残っていないと交換後に輸液セット２のプライミングが必要になるが、本実施の形態1では輸液が残っている状態で点滴を終了するからプライミングが不要で、連続して輸液が可能になる。さらに、点滴筒４に輸液が残っていないと、内部の空気が血管側からの陰圧によって血管内に吸い込まれる可能性も否定できないが、チューブ５の閉止のほか二重にこれを防止でき、安全性がきわめて高くなる。なお、本実施の形態１では、以下説明する機能を与えるため落滴センサ１２Ａと同様の構成を与えてパルス発振させているが、単純に連続発振するのでもよい。また、液面センサ１２Bを点滴筒４の下端側に複数個設けることもできる。これにより、輸液セット２がメーカーによって異なり、点滴筒４の形状がさまざまであるが、複数個の液面センサ１２Bの中で最も適当な液面センサで液面を正確に検出することが可能になる。
【００５２】
ところで、本実施の形態１の液面センサ１２Ｂにはさらに別の機能が与えられている。すなわち、点滴開始時に落滴センサ１２Ａと液面センサ１２Ｂの出力をそれぞれ検出することにより、制御手段４１が、液面センサ１２Ｂが検出した光強度のＡ／Ｄ変換後の出力値と、落滴センサ１２Ａが検出した光強度のＡ／Ｄ変換後の出力値とを比較し、輸液セット２が自動輸液装置本体１０に適切に装着されているのか否かを判定している。
【００５３】
すなわち、輸液セット２が適切に装着されている場合は、液面センサ１２Ｂの光強度を示す出力値は、落滴センサ１２Ａの光強度を示す出力値より低くなる。しかし、輸液セット２が不適切に装着されている場合には、落滴センサ１２Ａと液面センサ１２Ｂの出力値は次の３つの状態となる。このうち１つ目の不適切な状態は、液面が落滴センサ１２Ａの位置か、もしくはそれより上方に存在する場合である。このとき落滴センサ１２Ａの出力値は遮光されることによって不安定な値か、液面センサ１２Ｂの出力値と同様の低い値を示すことになる。２つ目の不適切な状態は、液面が液面センサ１２Ｂの位置より下方にある場合である。このとき液面センサ１２Ｂの出力値は落滴センサ１２Ａと同様に高くなる。３つ目の不適切な状態は、液面が液面センサ１２Ｂの位置のある場合であり、このとき液面センサ１２Ｂの出力値は不安定になる。このように、制御手段４１は落滴センサ１２Ａと液面センサ１２Ｂの出力値を測定、比較することによって、輸液セット２の自動輸液装置本体１０への装着状態を自動的に判定し、不適切な装着の場合には警報を鳴らすことができる。
【００５４】
そして、液面センサ１２Ｂは、点滴を開始した後には制御手段４１によって省電力のために動作を停止される。落滴センサ１２Ａが落滴を検出しない状態が所定時間続いたら、制御手段４１は点滴が完了したと判断し、液面センサ１２Ｂを再動作させる。液面センサ１２Ｂを一時停止するため省電力で、電池駆動が可能であり、コードレス化ができ、点滴をしながら患者が移動することが可能になる。また、落滴がある間は液面が揺れて液面センサにノイズが混入するおそれがあるが、落滴がなくなってから計測するので液面が揺れず正確な測定ができる。
【００５５】
この液面センサ１２Ｂの出力値を検出し、この値が低ければ、点滴筒４に輸液が残留したまま点滴が終了したことが簡単に確認できる。この状態で停止した場合、確実に点滴筒４に輸液が残っており、安全を確保でき、血管側からの陰圧によって血管内に空気が吸い込まれる可能性を確実に防ぐことができる。更に液面センサ１２Ｂが不安定な状態か、高い出力値を出力した場合に停止してもよい。この場合、液面は液面センサ１２Ｂの位置か、これより下方位置にあるから、点滴筒４内に必要以上に多くの輸液を残すことなく、輸液セット２の交換を行う場合であっても、あらためてプライミングする必要がない。
【００５６】
さて、以上本実施の形態１の自動輸液装置の各部の説明をしたが、自動輸液装置の制御手段４１についてさらに説明する。本発明者の提案した従来の自動輸液装置は画期的なものではあったが、実測流量が限界流量以上であることを自動的に確認できず、完全には自動化されてはいなかった。しかし、本実施の形態１の自動輸液装置は自動的に輸注量制御を行うものである。すなわち、点滴開始時に制御手段４１が、アクチュエータ４２を駆動し、チューブクランプ１４Ａでチューブ５を一旦閉止した後一部開放する。一旦閉止するのは制御の基点を確定するためである。そして、一部開放したとき落滴センサ１２Ａによって所定数の液滴を検出して演算手段４６がこれを積算し実測流量を算出する。制御手段４１はこれを、限界流量と比較して、これを超えるか否かを確認する。流量が限界流量以上と判断された場合には、制御手段４１は更にアクチュエータ４２を駆動してチューブ５を挟圧して流量を減らし、設定値を中心とした所定の範囲内±１０％の流量に制御する。その後制御手段４１はこの範囲内に流量を維持するため、アクチュエータ４２を間欠的に駆動して流路抵抗を調整し、輸液のヘッド差を利用して輸注量制御を行う。
【００５７】
このように、本実施の形態１の自動輸液装置の制御手段４１は、点滴開始時に自動的に実測流量を液滴の測定で検出して限界流量と比較するため、短時間のうちに点滴可能かどうかが判断でき、限界流量以上であれば直ちに設定流量を中心とした所定の範囲内±１０％の流量になるように制御し、その後流量が下がったらアクチュエータ４２を間欠的に駆動して安全に点滴できる範囲内±１０％の流量となるように発停制御しながら点滴を続けることができる。従って、アクチュエータを間欠的に駆動して安全に点滴できる範囲内で制御するから、安全且つ省電力であり、移動可能性が要求される自動輸液装置を電池駆動でコードレスとすることができる。
【００５８】
続いて、本実施の形態１の自動輸液装置によって点滴を行うときの手順について図６のフローチャートに基づいて説明する。図６は本発明の実施の形態１における自動輸液装置を使用したときの手順図である。
【００５９】
図６に示すように、まず、医師の指示を受けて、看護婦等が電源キー２６を投入すると前回設定した設定値がＬＣＤ表示部１６に表示される。そのままの設定値を再使用する時は、改めて設定値を入れ直すことはない。ｓｔｅｐ１において、看護婦等が液量キー２０を用いて輸液の予定量（輸液量）を入力する。点滴セットキー２４によって輸液セット２の種類も入力する。次にｓｔｅｐ２に進んで、時間／流量キー１９を使用し、時間的指示か単位時間当たりの輸注量的指示かの動作モードを設定する。動作モードを設定するとｓｔｅｐ３に進み、時間的指示の場合にはアップキー１７，ダウンキー１８を操作して点滴に要する完了時間を入力する。同様に、輸注量的指示の場合にはアップキー１７，ダウンキー１８を操作して単位時間当たりの輸注量（設定値）を入力する。
【００６０】
その後、ｓｔｅｐ４で、時間的指示の場合には演算手段４６が入力された輸液量と完了時間から単位時間当たりの輸注量（設定値）の演算を行う。同様に、輸注量的指示の場合には演算手段４６は、輸液量と流量の設定値から完了時間を演算する。なお、この際制御手段４１は入力された輸液セット２の種類から、メモリー４９から輸液セット２の各種データを読み出して演算を行う。
【００６１】
演算手段４６が流量設定形式の換算を終えると、制御手段４１は表示手段４５に信号を送ることによって、ｓｔｅｐ５において、ＬＣＤ表示部１６にこれらすべてのデータを表示させる。すなわち、アップキー１７，ダウンキー１８を操作して入力された設定値と、演算手段４６が換算した設定値をすべて表示させる。同時に演算手段４６は、入力された流量の設定値または換算した流量の設定値から、設定値の許容範囲±１０％の上限値と下限値も演算して表示する。
【００６２】
次にｓｔｅｐ６に進み、看護婦等が輸液セット２の点滴筒４を自動輸液装置本体１０に装着する。本実施の形態１の自動輸液装置は落滴センサ１２Ａと液面センサ１２Ｂを備えており、ｓｔｅｐ７で制御手段４１が、液面センサ１２Ｂが検出した光強度のＡ／Ｄ変換後の出力値と、落滴センサ１２Ａが検出した光強度のＡ／Ｄ変換後の出力値とを比較して、輸液セット２が自動輸液装置本体１０に適切に装着されているのか否かを判定する。液面センサ１２Ｂの出力値が落滴センサ１２Ａの出力値より低くければ、輸液セット２が適切に装着されていると判断される。これ以外の場合は、輸液セット２が不適切に装着されている場合と判断され、制御手段４１は図示はしないが警報を鳴らして注意を促す。なお、ストップ／警報停止キー２２を押下すれば運転の停止と、警報の停止をすることができる。
【００６３】
輸液セット２が適切に装着されていると判断されると、ｓｔｅｐ８において制御手段４１はアクチュエータ４２を駆動することによってチューブクランプ１４Ａでチューブ５を一旦閉止する。制御手段４１はチューブクランプ１４Ａでチューブ５を一旦閉止した後、一時停止する。これを受け、ｓｔｅｐ９で看護婦等が輸液セット２の手動クレンメ６をゆっくり開放し、スタートキー２１を押して一時停止を解除し、輸注量制御を再開する。すると点滴筒４内で液滴が滴下開始し、それが落滴センサ１２Ａによって検出される。
【００６４】
制御手段４１は、この後ｓｔｅｐ１０に進み、チューブ５を閉止したチューブクランプ１４Ａを一部開放する。このとき落滴センサ１２Ａによって輸液の液滴が検出され（ｓｔｅｐ１１）、演算手段４６がこの液滴数（所定数）と計測時間とから実測流量を算出するとともに、ｓｔｅｐ１２で限界流量を演算する。次いで、制御手段４１は実測流量と限界流量を比較し、実測流量が限界流量以上と判断された場合、表示手段４５に限界流量の表示を命令し、ＬＣＤ表示部１６に表示させる（ｓｔｅｐ１３）。
【００６５】
続いて、ｓｔｅｐ１４に進んで、制御手段４１が実測流量と流量の設定値の＋１０％の上限値と比較する。点滴開始時には実測流量は限界流量以上であるから＋１０％の上限値以上となり、制御手段４１がアクチュエータ４２を駆動してチューブクランプ１４Ａでチューブ５を挟圧し、流量を低下させて（ｓｔｅｐ１５）、ｓｔｅｐ１６に進む。なお、ｓｔｅｐ１４において、実測流量が＋１０％の上限値よりも低い値であった場合もｓｔｅｐ１６に進む。
【００６６】
次に、制御手段４１が実測流量と流量の設定値の−１０％の下限値と比較する（ｓｔｅｐ１６）。実測流量が−１０％の下限値以下であれば、制御手段４１がアクチュエータ４２を駆動してチューブ５を開き流量を増加させ（ｓｔｅｐ１７）、ｓｔｅｐ１８に進む。ｓｔｅｐ１６において、実測流量が−１０％の下限値よりも大きい値であった場合もｓｔｅｐ１８に進む。
【００６７】
ｓｔｅｐ１８では、落滴センサ１２Ａが検出した液滴数を演算手段４６が積算し、このときまでに輸注された輸注量を算出する。さらに、演算手段４６はこの輸注量から完了時間を演算してＬＣＤ表示部１６に表示する（ｓｔｅｐ１９）。
残時間の表示も行う。
【００６８】
予定された輸液量が輸注されたか否かが、ｓｔｅｐ２０で演算手段４６によって積算された輸注量と比較して判別される。ｓｔｅｐ２０において、予定された輸液量が輸注されたと判断された場合には点滴は終了し、予定された輸液量が輸注されていない場合には、数秒単位といった特定の時間この状態を保持し（ｓｔｅｐ２１）、その後ｓｔｅｐ１４に戻って、予定された輸液量が輸注されるまでこれを繰り返す。これにより、ｓｔｅｐ１４とｓｔｅｐ２０で、設定値の許容範囲±１０％から外れると許容範囲±１０％に戻される。そして、アクチュエータ４２の動作後チューブクランプ１４Ａの位置が保持されるため、−１０％の下限値で一旦チューブ５が一旦開放されると、＋１０％の上限値を超えるまでチューブ５を挟圧し、＋１０％の上限値に到達するとそのままの状態を続け、図９に示すように自然流下となる。その後予定された輸液量が輸注された時点で点滴は終了する。
【００６９】
以上説明したように、本実施の形態１の自動輸液装置は、図９で示すように実際の輸注量が単位時間当たりの流量設定値の−１０％にまで減少したら改めて、チューブクランプ１４Ａを解放して単位時間当たりの流量設定値の＋１０％になるように輸注量を制御し、再度−１０％になるまでこの状態に固定して、以後、同様の制御を繰り返すことができる。これにより、チューブクランプ１４Ａを駆動するアクチュエータ４２を頻繁に動作する必要がなくなり、その駆動電力を大幅に節約することが可能になる。そして、乾電池などの一次電池を用いても長時間の使用に耐え、本自動輸液装置をコードレス化することが可能になる。点滴中に電源コードに足を引っ掛けて電源が切断されるようなことがなくなり、制御不能に陥ることがなく、医療事故も未然に防止できる。自動輸液装置本体１０を小型化でき、電源のコードレス化によって患者のベッド周囲のコード類を削減し、看護婦等の働きやすいスペースを提供することが可能になる。
【００７０】
そして、点滴を開始して外的要因等による流量変動がない条件下では、チューブクランプ１４Ａの動作による輸注量の制御回数は、例えば一般的な単位量当たりの滴下数が１５滴の輸液セットを使用し、輸液量が５００mlの輸液を、単位時間当たりの流量１００ml／hで輸液を開始した場合、ほぼ２〜３回の繰り返しで十分である。すなわち、２〜３回ほどアクチュエータ４２を駆動するだけで輸液量５００ml以上を点滴することができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したところから明らかなように、本発明の請求項１に記載の自動輸液装置は、点滴開始時には制御手段が、アクチュエータを駆動することによって押圧体でチューブを一旦閉止した後一部開放し、限界流量以上と判断された場合、チューブを挟圧して流量を減らし、設定流量を中心とした所定の範囲内の流量に輸注量制御するから、点滴開始時に一旦チューブを閉止してその後一部開放し、このときの流量を液滴の測定で検出して限界流量と比較するため、短時間のうちに点滴可能かどうかが判断でき、限界流量以上であれば直ちに設定流量を中心とした所定の範囲内の流量になるように制御し、その後点滴を自動的に続けることができる。従って、自動的に点滴を開始して、設定流量を中心とする安全に点滴できる範囲内の流量になるように輸注量制御することができる。そして、輸液セットの装着状態が適切か否かの判定が、落滴センサと液面センサによる検出結果に基づいて自動的に行える。
【００７２】
請求項２に記載の自動輸液装置は、点滴開始時には制御手段が、アクチュエータを駆動することによって押圧体でチューブを一旦閉止した後一部開放し、限界流量以上と判断された場合、アクチュエータを駆動してチューブを挟圧して流量を減らし、設定流量を中心とした所定の範囲内の流量にし、その後アクチュエータを間欠的に駆動することで流量調整部の抵抗を調整し、輸液のヘッド差を利用して範囲内で流量制御を行うから、点滴開始時に一旦チューブを閉止してその後一部開放し、このときの流量を液滴の測定で検出して限界流量と比較するため、短時間のうちに点滴可能かどうかが判断でき、限界流量以上であれば直ちに設定流量を中心とした所定の範囲内の流量になるように制御し、その後流量が下がったらアクチュエータを間欠的に駆動して、所定の安全に点滴できる範囲内の流量となるように発停制御しながら点滴を続けることができる。従って、アクチュエータを間欠的に駆動して安全に点滴できる範囲内で制御するから、安全であるとともに省電力であり、移動可能性が要求される自動輸液装置を電池駆動でコードレスとすることができる。点滴の作業に慣れていない看護婦等であっても短時間で正確に医師等が出す指示通りの点滴を行うことができる。
【００７３】
請求項３に記載の自動輸液装置は、流量が限界流量を超えなかった場合、制御手段は表示手段によって限界流量不足を表示し、押圧体でチューブを挟圧するから、流量を液滴の測定で検出して限界流量と比較するため、短時間のうちに限界流量が不足していることを表示手段に表示させることができ、安全のため速やかに押圧体でチューブを挟圧して点滴を中止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における自動輸液装置を使用したときの全体図
【図２】本発明の実施の形態１における自動輸液装置の本体の斜視図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１における自動輸液装置の底面図
（ｂ）本発明の実施の形態１における自動輸液装置の流量調整部動作時の底面図
（ｃ）本発明の実施の形態１における自動輸液装置の背面図
【図４】本発明の実施の形態１における自動輸液装置の輸液セット装着時の正面図
【図５】本発明の実施の形態１における自動輸液装置の制御回路図
【図６】本発明の実施の形態１における自動輸液装置を使用したときの手順図
【図７】本発明の実施の形態１における自動輸液装置を使用したときの実測流量の経時変化図
【図８】本発明の実施の形態１における自動輸液装置を使用したときの流量が外乱によって変化する状態図
【図９】本発明の実施の形態１における自動輸液装置を使用したときの制御状態図
【符号の説明】
１ 輸液容器
２ 輸液セット
３ 導入針
４ 点滴筒
５ チューブ
６ 手動クレンメ
７ 輸注針
８ 輸液スタンド
９ 取り付けアーム
１０ 自動輸液装置本体
１１ 点滴筒押さえ部
１２Ａ 落滴センサ
１２Ａ１，１２Ｂ１ 発光部
１２Ａ２，１２Ｂ２ 受光部
１２Ｂ 液面センサ
１３ 点滴筒装着部
１４ 流量調整部
１４Ａ チューブクランプ（本発明の押圧体）
１５ ＬＥＤ表示部
１６ ＬＣＤ表示部
１７ アップキー
１８ ダウンキー
１９ 時間／流量キー
２０ 液量キー
２１ スタートキー
２２ ストップ／警報停止キー
２３ 開放キー
２４ 輸液セットキー
２５ 音量キー
２６ 電源キー
２７ 操作パネル
２８ 前キャビネット
２９ 後キャビネット
３０ 電池蓋
３１ 固定フック
３２ チューブドア
４１ 制御手段
４２ アクチュエータ
４３ ドライバ
４４ 入力手段
４５ 表示手段
４６ 演算手段
４７ 時計手段
４８ 音源手段
４９ メモリー
５０ 電源部
５０A 昇圧コンバータ
Claims (3)
- 輸液容器に接続される輸液セットに設けられた点滴筒を着脱自在に装着するための点滴筒押さえ部と、
前記押さえ部の下方に設けられ、前記点滴筒の流出側のチューブを押圧体で挟圧して流量を調節することができる流量調整部と、
受光する光の光強度によって前記点滴筒内を滴下する液滴を検出する落滴センサと、
前記落滴センサによって計測した液滴数と計測時間から実測流量を算出することができる演算手段と、
前記流量調整部に設けられ、前記押圧体を前後進させるアクチュエータと、
前記落滴センサの下方位置に設けられ、受光する光の光強度によって前記点滴筒内に溜まった液を検出できる液面センサと、
点滴開始時には、前記押圧体で前記チューブを一旦閉止した後一部開放し、このとき実測流量が限界流量以上と判断された場合に、前記アクチュエータを駆動して前記チューブを挟圧して流量を減らし、設定流量を中心とした所定の範囲内の流量に輸注量制御すると共に、前記輸液セットの装着状態を判定することができる制御手段を備え、
前記制御手段が、前記落滴センサの第１の出力と前記液面センサの第２の出力に基づいて、前記第１の出力が前記第２の出力と同等の低レベルの出力値を示す場合、または前記第２の出力が前記第１の出力と同等の高レベルの出力値を示す場合、または前記第２の出力が液面の出力値を示す場合に、前記装着状態を不適切と判定することを特徴とする自動輸液装置。 - 実測流量が限界流量以上と判断された場合、前記制御手段が、更に前記アクチュエータを駆動して前記チューブを挟圧して流量を減らし、前記設定値を中心とした所定の範囲内の流量にし、その後該範囲内に流量を維持するため前記アクチュエータを間欠的に駆動して流路抵抗を調整し、輸液のヘッド差を利用して輸注量制御を行うことを特徴とする請求項１記載の自動輸液装置。
- 前記演算手段の算出した実測流量が限界流量を超えなかった場合、前記制御手段は表示手段によって限界流量不足を表示し、前記押圧体でチューブを挟圧することを特徴とする請求項１または２記載の自動輸液装置。
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