JP5620546B1 - 往復動ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプの容積効率又は流量を容易且つ精度よく監視することができる往復動ポンプを提供する。【解決手段】ポンプ室と、該ポンプ室内に液体を吸入させ得る吸込み口と、ポンプ室内の液体を吐出させ得る吐出口と、モータＭによってポンプ室に対して往復動可能とされたプランジャ７と、ポンプ室と吸込み口側の流路及び吐出口側の流路との間に配設され、プランジャ７の往復動に伴って生じるポンプ室内の液圧の変化に応じて開閉可能とされるチャッキ弁とを具備した往復動ポンプにおいて、所定周期においてチャッキ弁が開状態又は閉状態とされた時間を検出し得る検出手段と、該検出手段で検出された検出時間と所定周期においてチャッキ弁が開状態又は閉状態とされる正常時の時間との比較に基づき、ポンプの容積効率又は流量を演算する演算手段とを具備したものである。【選択図】図１

Description

本発明は、駆動手段によってポンプ室に対して往復動可能とされるとともに、当該往復動によって、吸込み口からポンプ室内へ液体を吸入し、その液体を吐出口から吐出させ得る往復動手段を備えた往復動ポンプに関するものである。

血液透析治療において用いられるダイアライザ等の血液浄化手段には、透析液を供給するための透析液供給ラインと、透析排液を排出するための透析液排出ラインとが接続される。これら透析液供給ライン及び透析液排出ラインは、透析装置本体から延設されて血液浄化手段に接続され、透析液を血液浄化手段に供給しつつ当該血液浄化手段からの透析液（透析排液）を排出し得るよう構成されている。

透析装置本体には、透析液供給ラインと透析液排出ラインとに跨って往復動ポンプ（複式ポンプ）が配設されている。かかる往復動ポンプは、例えば特許文献１にて開示されているように、プランジャを往復動自在に収容する筐体と、筐体内に形成されるとともにプランジャにて隔成された給液側ポンプ室及び排液側ポンプ室と、プランジャを往復動させるためのモータとを具備している。

また、給液側ポンプ室及び排液側ポンプ室には、吸込み口側と吐出口側とのそれぞれにチャッキ弁等の弁手段が設けられており、モータを駆動させてプランジャを往復動させると、給液側ポンプ室から透析液を吐出して血液浄化手段に供給するとともに、排液側ポンプ室に血液浄化手段からの透析液（透析排液）を吸入して外部に排出させ得るよう構成されている。

ところで、往復動ポンプにおいて、吸込み口側の弁手段及び吐出口側の弁手段の締切り状態（閉状態の液密の程度）を監視すべく、例えば特許文献２に開示されているように、ポンプ室に発信電極部を形成するとともに、吸込み口側の弁手段及び吐出口側の弁手段のそれぞれに受信電極部を形成し、これら発信電極部と受信電極部との間で通電させるものが提案されている。かかる往復動ポンプによれば、発信電極部と受信電極部との間の通電を検出することで、吸込み口側の弁手段及び吐出口側の弁手段の締切り状態（閉状態の液密の程度）を監視できる。

特開２００３−２８４７７２号公報 特開平７−１７４６５９号公報

しかしながら、上記特許文献１にて開示された従来技術においては、例えばポンプの構成部品の摩耗（ベアリングやシール材等の摩耗）によってプランジャ（往復動手段）が設定された往復動の端部まで変位せず、設定されたポンプの容積効率や流量を得ることができない虞があった。すなわち、プランジャが設定された往復動の端部まで変位しない場合、正常時に比べ、弁手段が早いタイミングで閉状態となってしまい、その分だけ吐出する透析液が減少してしまうのである。したがって、血液浄化手段に供給される透析液が設定より低減してしまうため、血液浄化効率（治療効率）が低下してしまうという問題があった。

かかる問題を解決すべく上記特許文献２にて開示された従来技術を用いることも考えられるが、当該従来技術においては、吸込み口側の弁手段及び吐出口側の弁手段の締切り状態（閉状態の液密の程度）を監視することができるものの、設定されたポンプの容積効率や流量が得られているか否かの監視を行うことはできない。なお、このような問題は、透析液を供給する複式ポンプに限らず、プランジャ（往復動手段）の往復動によってポンプ室を介して液体を吸入及び吐出させる往復動ポンプ全般に生じ得るものである。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ポンプの容積効率又は流量を容易且つ精度よく監視することができる往復動ポンプを提供することにある。

請求項１記載の発明は、液体を流通させ得るポンプ室と、該ポンプ室内に液体を吸入させ得る吸込み口と、前記ポンプ室内の液体を吐出させ得る吐出口と、駆動手段によって前記ポンプ室に対して往復動可能とされるとともに、当該往復動によって、前記吸込み口からポンプ室内へ液体を吸入し、その液体を前記吐出口から吐出させ得る往復動手段と、前記ポンプ室と前記吸込み口側の流路及び吐出口側の流路との間に配設され、前記往復動手段の往復動に伴って生じる当該ポンプ室内の液圧の変化に応じて開閉可能とされるとともに、開状態で液体の流通を許容し、且つ、閉状態で液体の流通を遮断する弁手段とを具備した往復動ポンプにおいて、所定周期において前記弁手段が開状態又は閉状態とされた時間を検出し得る検出手段と、該検出手段で検出された検出時間と所定周期において前記弁手段が開状態又は閉状態とされる正常時の時間との比較に基づき、ポンプの容積効率又は流量を演算する演算手段とを具備したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の往復動ポンプにおいて、前記検出手段は、所定周期において吸込み口側の弁手段と吐出口側の弁手段とが共に閉状態とされた時間を検出するとともに、前記演算手段は、当該検出手段で検出された検出時間と所定周期において吸込み口側の弁手段と吐出口側の弁手段とが共に閉状態とされる正常時の時間との比較に基づき、ポンプの容積効率又は流量を演算することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の往復動ポンプにおいて、前記検出手段は、所定周期において吐出側の弁手段が開状態とされた時間を検出するとともに、前記演算手段は、当該検出手段で検出された検出時間と所定周期において吐出側の弁手段が開状態とされる正常時の時間との比較に基づき、ポンプの容積効率又は流量を演算することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか１つに記載の往復動ポンプにおいて、前記液体は、導電性の液体から成るとともに、前記検出手段は、前記弁手段を挟んで位置する前記ポンプ室と吸込み口側の流路又は吐出口側の流路とにそれぞれ配設された発信電極部及び受信電極部と、これら発信電極部及び受信電極部の間の通電時間に基づいて前記弁手段が開状態又は閉状態とされる検出時間を算出し得る算出手段と、を有したことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の往復動ポンプにおいて、前記発信電極部及び受信電極部の間の通電に基づいて、前記弁手段の締切り状態の良否を判定して監視し得る締切り判定手段を具備したことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５の何れか１つに記載の往復動ポンプにおいて、前記ポンプ室は、給液側吸込み口及び給液側吐出口と連通した給液側ポンプ室と、排液側吸込み口及び排液側吐出口と連通した排液側ポンプ室とから成り、これら給液側吸込み口、給液側吐出口、排液側吸込み口及び排液側吐出口にそれぞれ弁手段が設けられるとともに、前記往復動手段が当該給液側ポンプ室と排液側ポンプ室との間を往復動することで、前記給液側ポンプ室及び排液側ポンプ室の液体を前記給液側吐出口及び排液側吐出口からそれぞれ吐出させる構成とされたことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の往復動ポンプにおいて、前記給液側ポンプ室には、血液浄化手段に導入される透析液が流通するとともに、前記排液側ポンプ室には、当該血液浄化手段から導出された透析液が流通するものとされ、前記往復動手段の往復動によって透析液を血液浄化手段に供給しつつ当該血液浄化手段から透析液を導出させ得ることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項６又は請求項７記載の往復動ポンプにおいて、前記演算手段は、前記給液側ポンプ室及び排液側ポンプ室のポンプの容積効率又は流量をそれぞれ求めるとともに、当該給液側ポンプ室のポンプの容積効率又は流量と当該排液側ポンプ室のポンプの容積効率又は流量との比較に基づいて、前記給液側吐出口から排液側吸込み口までの液漏れを検出し得ることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、所定周期において弁手段が開状態又は閉状態とされた時間を検出し得る検出手段と、検出手段で検出された検出時間と所定周期において弁手段が開状態又は閉状態とされる正常時の時間との比較に基づき、ポンプの容積効率又は流量を演算する演算手段とを具備したので、ポンプの容積効率又は流量を容易且つ精度よく監視することができる。

請求項２の発明によれば、検出手段は、所定周期において吸込み口側の弁手段と吐出口側の弁手段とが共に閉状態とされた時間を検出するとともに、演算手段は、当該検出手段で検出された検出時間と所定周期において吸込み口側の弁手段と吐出口側の弁手段とが共に閉状態とされる正常時の時間との比較に基づき、ポンプの容積効率又は流量を演算するので、比較的簡易な構成によってポンプの容積効率又は流量を容易且つ精度よく監視することができる。

請求項３の発明によれば、検出手段は、所定周期において吐出側の弁手段が開状態とされた時間を検出するとともに、演算手段は、当該検出手段で検出された検出時間と所定周期において吐出側の弁手段が開状態とされる正常時の時間との比較に基づき、ポンプの容積効率又は流量を演算するので、検出手段による検出及び演算手段による演算を簡素化することができ、且つ、ポンプの容積効率又は流量を容易且つ精度よく監視することができる。

請求項４の発明によれば、液体は、導電性の液体から成るとともに、検出手段は、弁手段を挟んで位置するポンプ室と吸込み口側の流路又は吐出口側の流路とにそれぞれ配設された発信電極部及び受信電極部と、これら発信電極部及び受信電極部の間の通電時間に基づいて弁手段が開状態又は閉状態とされる検出時間を算出し得る算出手段とを有したので、より簡易且つ確実にポンプの容積効率又は流量を監視することができる。

請求項５の発明によれば、発信電極部及び受信電極部の間の通電に基づいて、弁手段の締切り状態の良否を判定して監視し得る締切り判定手段を具備したので、ポンプの容積効率又は流量と併せて締切り状態の良否の判定を行わせることができるとともに、検出手段を構成する発信電極部及び受信電極部を流用して締切り判定手段による監視を行わせることができる。

請求項６の発明によれば、ポンプ室は、給液側吸込み口及び給液側吐出口と連通した給液側ポンプ室と、排液側吸込み口及び排液側吐出口と連通した排液側ポンプ室とから成り、これら給液側吸込み口、給液側吐出口、排液側吸込み口及び排液側吐出口にそれぞれ弁手段が設けられるとともに、往復動手段が当該給液側ポンプ室と排液側ポンプ室との間を往復動することで、給液側ポンプ室及び排液側ポンプ室の液体を給液側吐出口及び排液側吐出口からそれぞれ吐出させる構成とされたので、給液側ポンプ室及び排液側ポンプ室の何れか一方又は両方のポンプ室におけるポンプの容積効率又は流量を監視することができる。

請求項７の発明によれば、給液側ポンプ室には、血液浄化手段に導入される透析液が流通するとともに、排液側ポンプ室には、当該血液浄化手段から導出された透析液が流通するものとされ、往復動手段の往復動によって透析液を血液浄化手段に供給しつつ当該血液浄化手段から透析液を導出させ得るので、血液浄化手段に供給する透析液が設定より低下してしまうのを監視することができ、透析効率の低下を防止することができる。

請求項８の発明によれば、演算手段は、給液側ポンプ室及び排液側ポンプ室のポンプの容積効率又は流量をそれぞれ求めるとともに、当該給液側ポンプ室のポンプの容積効率又は流量と当該排液側ポンプ室のポンプの容積効率又は流量との比較に基づいて、給液側吐出口から排液側吸込み口までの液漏れを検出し得るので、給液側ポンプ室及び排液側ポンプ室のポンプの容積効率又は流量の監視に加え、液漏れの検出を併せて行わせることができる。

本発明の第１の実施形態に係る往復動ポンプが適用される透析装置全体を示す模式図 同往復動ポンプの外観を示す３面図 図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図 図２におけるＩＶ−ＩＶ線断面図 同往復動ポンプにおける往復動手段が往復動する過程の内部の状態を示す断面図 同往復動ポンプにおける往復動手段が往復動する過程の内部の状態を示す断面図 同往復動ポンプにおける往復動手段が往復動する過程の内部の状態を示す断面図 同往復動ポンプにおける往復動手段が往復動する過程の内部の状態を示す断面図 同往復動ポンプにおける検出手段を示すブロック図 同往復動ポンプにおける検出手段の出力信号を示すグラフであって、（ａ）電圧−電流変換回路による出力信号、（ｂ）絶対値増幅回路による出力信号、（ｃ）積分回路による出力信号を示すグラフ 同往復動ポンプにおける正常時の吸込み側の積分回路、吐出側の積分回路の出力、吸込み側の電圧比較回路及び吐出側の電圧比較回路の出力、及び論理回路の出力 同往復動ポンプにおける異常時の吸込み側の積分回路、吐出側の積分回路の出力、吸込み側の電圧比較回路及び吐出側の電圧比較回路の出力、及び論理回路の出力 本発明の第２の実施形態に係る往復動ポンプにおける検出手段を示すブロック図 同往復動ポンプにおける正常時の吐出側積分回路及び電圧比較回路の出力、及び異常時の吐出側積分回路及び電圧比較回路の出力 本発明の他の実施形態に係る往復動ポンプを示す断面図

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る往復動ポンプは、血液浄化装置に適用され、給液側ポンプ室から液体を血液浄化手段に供給するとともに当該血液浄化手段からの排液を排液側ポンプ室により排出するための所謂複式ポンプから成る。適用される血液浄化装置は、患者に血液透析治療を施すための血液透析装置から成り、図１に示すように、ダイアライザ５（血液浄化手段）に接続された血液回路３（動脈側血液回路及び静脈側血液回路）と、透析液導入ラインＬ１及び透析液排出ラインＬ２を有した透析装置本体Ｂとから主に構成されている。

ダイアライザ５は、血液を浄化するためのもので、血液回路３を構成する動脈側血液回路及び静脈側血液回路とそれぞれ接続されるとともに、透析液導入ラインＬ１及び透析液排出ラインＬ２とそれぞれ接続されており、動脈側穿刺針ａから採取された患者の血液を血液回路にて体外循環させ、ダイアライザ５にて血液浄化及び除水した後、静脈側穿刺針ｂから患者に戻すようになっている。なお、図中符号６は、エアトラップチャンバを示している。

また、透析液導入ラインＬ１及び透析液排出ラインＬ２には、所定濃度に調製された透析液をダイアライザ５に供給するとともに、当該ダイアライザ５からの透析液（透析排液）を外部に排出させる複式ポンプ１（往復動ポンプ）が接続されている。さらに、透析装置本体Ｂ内には、バイパスラインや電磁弁が任意位置に複数配設されており、複式ポンプ１の排液側ポンプ室Ｐ２（図４等参照）をバイパスさせるバイパスラインには、除水ポンプ２が接続されている。

ここで、本実施形態に係る複式ポンプ１は、図２〜４に示すように、給液側ポンプ室Ｐ１と、排液側ポンプ室Ｐ２と、給液側ポンプ室Ｐ１に透析液を吸入させ得る給液側吸込み口Ｃ１と、当該給液側ポンプ室Ｐ１の透析液を吐出させ得る給液側吐出口Ｃ２と、排液側ポンプ室Ｐ２に透析液を吸入させ得る排液側吸込み口Ｃ３と、当該排液側ポンプ室Ｐ２の透析液を吐出させ得る排液側吐出口Ｃ４と、駆動手段としてのモータＭと、往復動手段としてのプランジャ７と、弁手段としてのチャッキ弁（Ｊ１〜Ｊ４）と、算出手段１１、演算手段１２及び締切り判定手段１３を有した監視手段１０とから主に構成されている。

給液側ポンプ室Ｐ１は、プランジャ７の往復動によって、給液側吸込み口Ｃ１から吸入した透析液（電解質から成る液体）を流通させて給液側吐出口Ｃ２から吐出させ得る所定容量の収容空間から成る。同様に、排液側ポンプ室Ｐ２は、プランジャ７の往復動によって、排液側吸込み口Ｃ３から吸入した透析液を流通させて排液側吐出口Ｃ４から吐出させ得る所定容量の収容空間から成る。また、給液側吸込み口Ｃ１及び給液側吐出口Ｃ２は、それぞれ透析液導入ラインＬ１を構成する配管に接続されているとともに、排液側吸込み口Ｃ３及び排液側吐出口Ｃ４は、それぞれ透析液排出ラインＬ２を構成する配管に接続されている。

プランジャ７は、モータＭによって給液側ポンプ室Ｐ１及び排液側ポンプ室Ｐ２に対して往復動可能とされるとともに、当該往復動によって、給液側吸込み口Ｃ１及び排液側吸込み口Ｃ３からそれぞれ給液側ポンプ室Ｐ１及び排液側ポンプ室Ｐ２内へ透析液を吸入し、その透析液を給液側吐出口Ｃ２及び排液側吐出口Ｃ４からそれぞれ吐出させ得るものである。

より具体的には、図３、４に示すように、モータＭの出力軸Ｍａには、カム部材８が取り付けられているとともに、当該カム部材８には、出力軸Ｍａの軸線と異なる位置（回転中心に対して偏心した位置）にカム部８ａが突出形成されている。かかるカム部材８は、モータＭが組みつけられた状態で、プランジャ７に形成された凹部７ａ内に位置するようになっている。また、カム部８ａには、ブロックスライダ９が取り付けられており、モータＭを駆動させると、当該ブロックスライダ９がプランジャ７を長手方向に押圧することとなり、図３中左右方向に往復動させるようになっている。

チャッキ弁（Ｊ１、Ｊ２）は、透析液の流れを一方向（図４中上向き）に保ち逆流を防止する機能を有する非導通性のバルブ（絶縁材料から成るバルブ）から成り、給液側ポンプ室Ｐ１と給液側吸込み口Ｃ１側の流路及び給液側吐出口Ｃ２側の流路との間にそれぞれ配設され、プランジャ７の往復動に伴って生じる給液側ポンプ室Ｐ１内の液圧の変化に応じて開閉可能とされるとともに、開状態で透析液の流通を許容し、且つ、閉状態で透析液の流通を遮断するよう構成されている。

同様に、チャッキ弁（Ｊ３、Ｊ４）は、透析液の流れを一方向（図４中上向き）に保ち逆流を防止する機能を有する非導通性のバルブ（絶縁材料から成るバルブ）から成り、排液側ポンプ室Ｐ２と排液側吸込み口Ｃ３側の流路及び排液側吐出口Ｃ４側の流路との間にそれぞれ配設され、プランジャ７の往復動に伴って生じる排液側ポンプ室Ｐ２内の液圧の変化に応じて開閉可能とされるとともに、開状態で透析液の流通を許容し、且つ、閉状態で透析液の流通を遮断するよう構成されている。

しかして、モータＭを駆動させると、プランジャ７が図中左側に変位して排液側ポンプ室Ｐ２側の端部（変位端）に達する過程において、図５に示すように、給液側吸込み口Ｃ１側のチャッキ弁Ｊ１及び排液側吐出口Ｃ４側のチャッキ弁Ｊ４が開状態とされるとともに、給液側吐出口Ｃ２側のチャッキ弁Ｊ２及び排液側吸込み口Ｃ３側のチャッキ弁Ｊ３が閉状態とされる。そして、プランジャ７が図中左端（変位端）に達すると、図６に示すように、全てのチャッキ弁（Ｊ１〜Ｊ４）が閉状態とされる。

その後、プランジャ７が図中右側に変位して給液側ポンプ室Ｐ１側の端部（変位端）に達する過程において、図７に示すように、給液側吐出口Ｃ２側のチャッキ弁Ｊ２及び排液側吸込み口Ｃ３側のチャッキ弁Ｊ３が開状態とされるとともに、給液側吸込み口Ｃ１側のチャッキ弁Ｊ１及び排液側吐出口Ｃ４側のチャッキ弁Ｊ４が閉状態とされる。そして、プランジャ７が図中右端（変位端）に達すると、図８に示すように、全てのチャッキ弁（Ｊ１〜Ｊ４）が閉状態とされる。以降、プランジャ７の往復動に伴って、上記と同様なチャッキ弁（Ｊ１〜Ｊ４）の開閉が行われる。

検出手段は、所定周期（本実施形態においては、１ショットが行われる際の理論上の１周期またはチャッキ弁の開閉周期）においてチャッキ弁（Ｊ１〜Ｊ４）が開状態又は閉状態とされた時間を検出し得るものであり、本実施形態においては、チャッキ弁（Ｊ１、Ｊ２）を挟んで位置する給液側ポンプ室Ｐ１と給液側吸込み口Ｃ１側の流路又は給液側吐出口Ｃ２側の流路とにそれぞれ配設された発信電極部Ｓａ及び受信電極部（Ｓ１、Ｓ２）と、チャッキ弁（Ｊ３、Ｊ４）を挟んで位置する排液側ポンプ室Ｐ２と排液側吸込み口Ｃ３側の流路又は排液側吐出口Ｃ４側の流路とにそれぞれ配設された発信電極部Ｓｂ及び受信電極部（Ｓ３、Ｓ４）と、算出手段１１とを有して構成されている。すなわち、本実施形態に係る検出手段は、電極部（Ｓ１〜Ｓ４、Ｓａ及びＳｂ）と算出手段１１とを有して構成されているのである。

具体的には、発信電極部Ｓａは、給液側ポンプ室Ｐ１の一部を構成する導電性部材からなるとともに、受信電極部Ｓ１が給液側吸込み口Ｃ１の近傍の流路（チャッキ弁Ｊ１の配設位置より給液側吸込み口Ｃ１側の流路）、及び受信電極部Ｓ２が給液側吐出口Ｃ２の近傍の流路（チャッキ弁Ｊ２の配設位置より給液側吐出口Ｃ２側）にそれぞれ臨ませて取り付けられた導電性の電極部材から成るものである。

また、発信電極部Ｓｂは、排液側ポンプ室Ｐ２の一部を構成する導電性部材からなるとともに、受信電極部Ｓ３が排液側吸込み口Ｃ３の近傍の流路（チャッキ弁Ｊ３の配設位置より排液側吸込み口Ｃ３側の流路）、及び受信電極部Ｓ４が排液側吐出口Ｃ４の近傍の流路（チャッキ弁Ｊ４の配設位置より排液側吐出口Ｃ４側）にそれぞれ臨ませて取り付けられた導電性の電極部材から成るものである。

そして、プランジャ７が往復動する過程で、チャッキ弁Ｊ１、Ｊ４が開状態とされるとともに、チャッキ弁Ｊ２、Ｊ３が閉状態とされると、透析液が導電性の液体から成り、且つ、チャッキ弁Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４が非導通性の材料から成ることから、発信電極Ｓａと受信電極Ｓ１、及び発信電極Ｓｂと受信電極Ｓ４とが通電するとともに、発信電極Ｓａと受信電極Ｓ２、及び発信電極Ｓｂと受信電極Ｓ３とが非通電状態とされる。さらに、プランジャ７が往復動する過程で、チャッキ弁Ｊ２、Ｊ３が開状態とされるとともに、チャッキ弁Ｊ１、Ｊ４が閉状態とされると、透析液が導電性の液体から成り、且つ、チャッキ弁Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４が非導通性の材料から成ることから、発信電極Ｓａと受信電極Ｓ１、及び発信電極Ｓｂと受信電極Ｓ４とが非通電状態とされるとともに、発信電極Ｓａと受信電極Ｓ２、及び発信電極Ｓｂと受信電極Ｓ３とが通電することとなる。

算出手段１１は、発信電極部（Ｓａ、Ｓｂ）及び受信電極部（Ｓ１〜Ｓ４）の間の通電時間に基づいてチャッキ弁（Ｊ１〜Ｊ４）が開状態又は閉状態とされる検出時間を算出し得るもので、本実施形態においては、図９に示すように、単一の発信回路、一対の電流−電圧変換回路、一対の絶対値増幅回路、一対の積分回路、一対の電圧比較回路、単一の論理回路、および演算部で構成されている。なお、同図においては、給液側ポンプ室Ｐ１側における給液側吸込み口Ｃ１側の吸込み側算出手段と、給液側吐出口Ｃ２側の吐出側算出手段との２つを有しており、それらを図示しているが、本実施形態においては、排液側ポンプ室Ｐ２側における排液側吸込み口Ｃ３側の吸込み側算出手段と、排液側吐出口Ｃ４側の吐出側算出手段との２つも同様に有している。以下、給液側ポンプ室Ｐ１側における給液側吸込み側Ｃ１側及び給液側吐出口Ｃ２側の回路の説明を行うが、排液側ポンプ室Ｐ２側も同様である。

例えば、図１０に示すように、発信回路により検出された電気信号は、電流−電圧変換回路にて電圧の波形（同図（ａ）参照）に変換され、絶対値増幅回路にて同図（ｂ）の如き波形とされた後、積分回路にて同図（ｃ）の如き波形とされる。しかして、発信回路にて検出された電気信号は、図１１、１２に示すように、吸込み側算出手段の積分回路及び吐出側算出手段の積分回路により処理されて、図１１、１２の如き波形（同図の上側２つの波形）が出力されるとともに、これら出力された波形は、吸込み側算出手段の電圧比較回路及び吐出側算出手段の電圧比較回路により処理されて、それぞれ２値化（高低の２つのレベルから成る信号）されることとなる（同図の上から３つ目及び４つ目の波形参照）。なお、同図においては、２値化の出力において信号の高低を反転させている。

そして、論理回路によって、吸込み側算出手段の電圧比較回路による出力と、吐出側算出手段の電圧比較回路による出力とが比較され、両方が共に高レベル（すなわち、給液側吸込み口Ｃ１側のチャッキ弁Ｊ１及び給液側吐出口Ｃ２側のチャッキ弁Ｊ２の両方が閉状態）であるタイミングを示す波形が出力される（同図最下の波形参照）。しかして、演算部は、論理回路にて出力された波形に基づき、所定周期（この場合、チャッキ弁の開閉周期）においてチャッキ弁Ｊ１及びチャッキ弁Ｊ２が共に閉状態とされた時間（これを検出時間と称する）を算出する。

演算手段１２は、検出手段で検出された検出時間と所定周期においてチャッキ弁（Ｊ１、Ｊ２）が共に閉状態とされる正常時の時間（正常時における実測値又は理論上の時間）との比較に基づき、所定の演算によって、ポンプの容積効率（往復動ポンプ（定量ポンプ）にて液体を吐出する際の１ショットの効率）又は流量を演算するものである。例えば、演算手段１２にてポンプの容積効率を演算する場合、以下の如き演算式を用いることができる。なお、演算式１は、ポンプの容積効率を求めるための式、演算式２は、流量を求めるための式である。

（演算式１）
ポンプの容積効率（％）＝（ΔＴ−ＴＬＬ）／（ΔＴ−初期ＴＬＬ）
但し、ΔＴは、理論上の１周期時間又はチャッキ弁の開閉周期、ＴＬＬは、検出時間（１周期において吸込み側のチャッキ弁と吐出側のチャッキ弁とが共に閉状態の時間）、初期ＴＬＬは、正常時、１周期において吸込み側のチャッキ弁と吐出側のチャッキ弁とが共に閉状態の時間である。

（演算式２）
流量（ｍＬ／ｍｉｎ）＝（ΔＴ−ＴＬＬ）／（ΔＴ−初期ＴＬＬ）×ＱＤ
但し、ＱＤ（ｍＬ／ｍｉｎ）＝往復動ポンプ（定量ポンプ）の１ショット×６０×１／ΔＴ（ｍＬ／ｍｉｎ）、他のパラメータは、演算式１と同様である。

一方、締切り判定手段１３は、発信電極部（Ｓａ、Ｓｂ）及び受信電極部（Ｓ１〜Ｓ４）の間の通電に基づいて、チャッキ弁（Ｊ１〜Ｊ４）の締切り状態の良否を判定して監視し得るものである。すなわち、プランジャ７の往復動に応じて、発信電極部（Ｓａ、Ｓｂ）及び受信電極部（Ｓ１〜Ｓ４）の間の通電が所定のタイミングにて行われるのに対し、チャッキ弁（Ｊ１〜Ｊ４）の締切りが不良となると、そのチャッキ弁（Ｊ１〜Ｊ４が形成された発信電極部（Ｓａ、Ｓｂ）及び受信電極部（Ｓ１〜Ｓ４）の間の非通電状態の時間が変化するので、その変化を締切り判定手段１３が判定することでチャッキ弁（Ｊ１〜Ｊ４）の締切り状態を監視できるのである。

また、演算手段１２は、給液側ポンプ室Ｐ１及び排液側ポンプ室Ｐ２のポンプの容積効率又は流量をそれぞれ求めるとともに、当該給液側ポンプ室Ｐ１のポンプの容積効率又は流量と当該排液側ポンプ室Ｐ２のポンプの容積効率又は流量との比較に基づいて、給液側吐出口Ｃ２からダイアライザ５を介して排液側吸込み口Ｃ３までの流路の液漏れを検出し得るようにしてもよい。この場合、給液側ポンプ室Ｐ１及び排液側ポンプ室Ｐ２のポンプの容積効率又は流量の監視に加え、給液側吐出口Ｃ２からダイアライザ５を介して排液側吸込み口Ｃ３まで延びる流路の液漏れの検出を併せて行わせることができる。

次に、本発明に係る第２の実施形態について説明する。
本実施形態に係る往復動ポンプは、第１の実施形態と同様、血液浄化装置に適用され、給液側ポンプ室から液体を血液浄化手段に供給するとともに当該血液浄化手段からの排液を排液側ポンプ室により排出するための所謂複式ポンプから成る。なお、適用される血液浄化装置、及び複式ポンプ１の主な構成（算出手段１１及び演算手段１２以外の構成要素）については、第１の実施形態と同様であることから、それらの説明を省略する。

本実施形態に係る算出手段１１’は、図１３に示すように、単一の発信回路、単一の電流−電圧変換回路、単一の絶対値増幅回路、単一の積分回路、単一の電圧比較回路、および演算部で構成されている。なお、同図においては、給液側ポンプ室Ｐ１側における給液側吐出口Ｃ２側の回路のみを有しており、それを図示しているが、本実施形態においては、排液側ポンプ室Ｐ２側における排液側吐出口Ｃ４の回路も同様に有している。以下、給液側ポンプ室Ｐ１側における給液側吐出口Ｃ２側の回路の説明を行うが、排液側ポンプ室Ｐ２側も同様である。そして、正常時において、発信回路にて検出された電気信号を積分回路にて処理し、図１４の最上部の如き波形を出力するとともに、この出力された波形を電圧比較回路にて２値化（高低の２つのレベルから成る信号に処理）し、同図上から２つ目の波形の如き出力を得ておく。

しかるに、その後の往復動ポンプの使用過程において、発信回路にて検出された電気信号を積分回路にて処理し、図１４の下から２つ目の如き波形を出力するとともに、この出力された波形を電圧比較回路にて２値化（高低の２つのレベルから成る信号に処理）し、同図最下部の如き出力を得る。こうして得られた正常時の出力及び異常時の出力に基づいて、演算手段により、ポンプの容積効率（往復動ポンプ（定量ポンプ）にて液体を吐出する際の１ショットの効率）又は流量を演算することができる。以下に、本実施形態の演算式（但し、演算式３は、ポンプの容積効率を求めるための式、演算式４は、流量を求めるための式）を示す。
（演算式３）
ポンプの容積効率（％）＝（ＴＨ）／（初期ＴＨ）
但し、ＴＨは、検出時間（１周期において吐出側のチャッキ弁が開状態とされる時間）、初期ＴＨは、正常時、１周期において吐出側のチャッキ弁が開状態とされる時間である。

（演算式４）
流量（ｍＬ／ｍｉｎ）＝ＴＨ／初期ＴＨ×ＱＤ
但し、ＱＤ（ｍＬ／ｍｉｎ）＝往復動ポンプ（定量ポンプ）の１ショット×６０×１／ΔＴ（ｍＬ／ｍｉｎ）、他のパラメータは、演算式３と同様である。

上記第１の実施形態及び第２の実施形態によれば、所定周期においてチャッキ弁（Ｊ１〜Ｊ４）が開状態又は閉状態とされた時間を検出し得る検出手段（発信電極部Ｓａ、Ｓｂ及び受信電極部（Ｓ１〜Ｓ４））と、検出手段で検出された検出時間と所定周期においてチャッキ弁（Ｊ１〜Ｊ４）が開状態又は閉状態とされる正常時の時間との比較に基づき、ポンプの容積効率又は流量を演算する演算手段１２とを具備したので、ポンプの容積効率又は流量を容易且つ精度よく監視することができる。

また、液体は、導電性の液体（すなわち、透析液）から成るとともに、検出手段は、チャッキ弁（Ｊ１〜Ｊ４）を挟んで位置するポンプ室（給液側ポンプ室Ｐ１、排液側ポンプ室Ｐ２）と吸込み口（Ｃ１、Ｃ３）側の流路又は吐出口（Ｃ２、Ｃ４）側の流路とにそれぞれ配設された発信電極部（Ｓａ、Ｓｂ）及び受信電極部（Ｓ１〜Ｓ４）と、これら発信電極部（Ｓａ、Ｓｂ）及び受信電極部（Ｓ１〜Ｓ４）の間の通電時間に基づいてチャッキ弁（Ｊ１〜Ｊ４）が開状態又は閉状態とされる検出時間を算出し得る算出手段（１１、１１’）とを有したので、より簡易且つ確実にポンプの容積効率又は流量を監視することができる。

さらに、発信電極部（Ｓａ、Ｓｂ）及び受信電極部（Ｓ１〜Ｓ４）の間の通電に基づいて、チャッキ弁（Ｊ１〜Ｊ４）の締切り状態の良否を判定して監視し得る締切り判定手段１３を具備したので、ポンプの容積効率又は流量と併せて締切り状態の良否の判定を行わせることができるとともに、検出手段を構成する発信電極部（Ｓａ、Ｓｂ）及び受信電極部（Ｓ１〜Ｓ４）を流用して締切り判定手段１３による監視を行わせることができる。

またさらに、ポンプ室は、給液側吸込み口Ｃ１及び給液側吐出口Ｃ２と連通した給液側ポンプ室Ｐ１と、排液側吸込み口Ｃ３及び排液側吐出口Ｃ４と連通した排液側ポンプ室Ｐ２とから成り、これら給液側吸込み口Ｃ１、給液側吐出口Ｃ２、排液側吸込み口Ｃ３及び排液側吐出口Ｃ４にそれぞれチャッキ弁（Ｊ１〜Ｊ４）が設けられるとともに、プランジャ７（往復動手段）が当該給液側ポンプ室Ｐ１と排液側ポンプ室Ｐ２との間を往復動することで、給液側ポンプ室Ｐ１及び排液側ポンプ室Ｐ２の透析液（液体）を給液側吐出口Ｃ２及び排液側吐出口Ｃ４からそれぞれ吐出させる構成とされたので、給液側ポンプ室Ｐ１及び排液側ポンプ室Ｐ２の何れか一方又は両方のポンプ室におけるポンプの容積効率又は流量を監視することができる。

また、給液側ポンプ室Ｐ１には、ダイアライザ５（血液浄化手段）に導入される透析液が流通するとともに、排液側ポンプ室Ｐ２には、当該ダイアライザ５から導出された透析液が流通するものとされ、プランジャ７（往復動手段）の往復動によって透析液をダイアライザ５に供給しつつ当該ダイアライザ５から透析液を導出させ得るので、ダイアライザ５に供給する透析液が設定より低下してしまうのを監視することができ、透析効率の低下を防止することができる。

特に、第１の実施形態によれば、検出手段は、所定周期において吸込み口側のチャッキ弁Ｊ１と吐出口側のチャッキ弁Ｊ２とが共に閉状態とされた時間を検出するとともに、演算手段１２は、当該検出手段で検出された検出時間と所定周期において吸込み口側のチャッキ弁Ｊ１と吐出口側のチャッキ弁Ｊ２とが共に閉状態とされる正常時の時間との比較に基づき、ポンプの容積効率又は流量を演算するので、比較的簡易な構成によってポンプの容積効率又は流量を容易且つ精度よく監視することができる。

また、第２の実施形態によれば、検出手段は、所定周期において吐出側のチャッキ弁Ｊ２が開状態とされた時間を検出するとともに、演算手段１２は、当該検出手段で検出された検出時間と所定周期において吐出側のチャッキ弁Ｊ２が開状態とされる正常時の時間との比較に基づき、ポンプの容積効率又は流量を演算するので、検出手段による検出及び演算手段による演算を簡素化することができ、且つ、ポンプの容積効率又は流量を容易且つ精度よく監視することができる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えばチャッキ弁（Ｊ１〜Ｊ４）に代えて他の形態の弁手段としてもよく、或いは締切り判定手段１３を具備しないものとしてもよい。適用される装置は、本実施形態の如く血液浄化装置（血液透析装置）に限定されず、その場合、ポンプ室にて流通させる液体も透析液に限定されるものではない。

また、所定周期において弁手段が開状態又は閉状態とされた時間を検出し得る検出手段と、該検出手段で検出された検出時間と所定周期において弁手段が開状態又は閉状態とされる正常時の時間との比較に基づき、ポンプの容積効率又は流量を演算する演算手段とを具備した往復動ポンプであれば、他の形態のポンプに適用してもよい。

例えば、図１５に示すように、液体を流通させ得る単一のポンプ室Ｐ３と、該ポンプ室Ｐ３内に液体を吸入させ得る吸込み口Ｃ５と、ポンプ室Ｐ３内の液体を吐出させ得る吐出口Ｃ６と、モータＭ等の駆動手段によってポンプ室Ｐ３に対して往復動可能とされるとともに、当該往復動によって、吸込み口Ｃ５からポンプ室Ｐ３内へ液体を吸入し、その液体を吐出口Ｃ６から吐出させ得るプランジャ１４（往復動手段）と、ポンプ室Ｐ３と吸込み口Ｃ５側の流路及び吐出口Ｃ６側の流路との間に配設され、プランジャ１４の往復動に伴って生じる当該ポンプ室Ｐ３内の液圧の変化に応じて開閉可能とされるとともに、開状態で液体の流通を許容し、且つ、閉状態で液体の流通を遮断するチャッキ弁（Ｊ５、Ｊ６）（弁手段）とを具備した除水ポンプ２に適用してもよい。

この場合、検出手段を構成する算出手段１１によって、発信電極部Ｓｃ及び受信電極部（Ｓ５、Ｓ６）の間の通電時間に基づいてチャッキ弁（Ｊ５、Ｊ６）が開状態又は閉状態とされる検出時間を算出するとともに、演算手段１２によって、検出手段で検出された検出時間と所定周期においてチャッキ弁（Ｊ５、Ｊ６）が開状態又は閉状態とされる正常時の時間との比較に基づき、ポンプの容積効率又は流量を演算するよう構成するのが好ましい。

所定周期において弁手段が開状態又は閉状態とされた時間を検出し得る検出手段と、検出手段で検出された検出時間と所定周期において弁手段が開状態又は閉状態とされる正常時の時間との比較に基づき、ポンプの容積効率又は流量を演算する演算手段とを具備した往復動ポンプであれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたもの等にも適用することができる。

１ 複式ポンプ（往復動ポンプ）
２ 除水ポンプ（往復動ポンプ）
３ 血液回路
４ 血液ポンプ
５ ダイアライザ（血液浄化手段）
６ エアトラップチャンバ
７ プランジャ（往復動手段）
８ カム部材
９ ブロックスライダ
１０ 監視手段
１１ 算出手段（検出手段）
１２ 演算手段
１３ 締切り判定手段
１４ プランジャ（往復動手段）
Ｊ１〜Ｊ６ チャッキ弁（弁手段）
Ｐ１ 給液側ポンプ室
Ｐ２ 排液側ポンプ室
Ｃ１ 給液側吸込み口
Ｃ２ 給液側吐出口
Ｃ３ 排液側吸込み口
Ｃ４ 排液側吐出口
Ｓａ、Ｓｂ 発信電極部（検出手段）
Ｓ１〜Ｓ４ 受信電極部（検出手段）

Claims (8)

1. 液体を流通させ得るポンプ室と、
   該ポンプ室内に液体を吸入させ得る吸込み口と、
   前記ポンプ室内の液体を吐出させ得る吐出口と、
   駆動手段によって前記ポンプ室に対して往復動可能とされるとともに、当該往復動によって、前記吸込み口からポンプ室内へ液体を吸入し、その液体を前記吐出口から吐出させ得る往復動手段と、
   前記ポンプ室と前記吸込み口側の流路及び吐出口側の流路との間に配設され、前記往復動手段の往復動に伴って生じる当該ポンプ室内の液圧の変化に応じて開閉可能とされるとともに、開状態で液体の流通を許容し、且つ、閉状態で液体の流通を遮断する弁手段と、
   を具備した往復動ポンプにおいて、
   所定周期において前記弁手段が開状態又は閉状態とされた時間を検出し得る検出手段と、
   該検出手段で検出された検出時間と所定周期において前記弁手段が開状態又は閉状態とされる正常時の時間との比較に基づき、ポンプの容積効率又は流量を演算する演算手段と、
   を具備したことを特徴とする往復動ポンプ。
2. 前記検出手段は、所定周期において吸込み口側の弁手段と吐出口側の弁手段とが共に閉状態とされた時間を検出するとともに、前記演算手段は、当該検出手段で検出された検出時間と所定周期において吸込み口側の弁手段と吐出口側の弁手段とが共に閉状態とされる正常時の時間との比較に基づき、ポンプの容積効率又は流量を演算することを特徴とする請求項１記載の往復動ポンプ。
3. 前記検出手段は、所定周期において吐出側の弁手段が開状態とされた時間を検出するとともに、前記演算手段は、当該検出手段で検出された検出時間と所定周期において吐出側の弁手段が開状態とされる正常時の時間との比較に基づき、ポンプの容積効率又は流量を演算することを特徴とする請求項１記載の往復動ポンプ。
4. 前記液体は、導電性の液体から成るとともに、前記検出手段は、前記弁手段を挟んで位置する前記ポンプ室と吸込み口側の流路又は吐出口側の流路とにそれぞれ配設された発信電極部及び受信電極部と、これら発信電極部及び受信電極部の間の通電時間に基づいて前記弁手段が開状態又は閉状態とされる検出時間を算出し得る算出手段と、を有したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の往復動ポンプ。
5. 前記発信電極部及び受信電極部の間の通電に基づいて、前記弁手段の締切り状態の良否を判定して監視し得る締切り判定手段を具備したことを特徴とする請求項４記載の往復動ポンプ。
6. 前記ポンプ室は、給液側吸込み口及び給液側吐出口と連通した給液側ポンプ室と、排液側吸込み口及び排液側吐出口と連通した排液側ポンプ室とから成り、これら給液側吸込み口、給液側吐出口、排液側吸込み口及び排液側吐出口にそれぞれ弁手段が設けられるとともに、前記往復動手段が当該給液側ポンプ室と排液側ポンプ室との間を往復動することで、前記給液側ポンプ室及び排液側ポンプ室の液体を前記給液側吐出口及び排液側吐出口からそれぞれ吐出させる構成とされたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１つに記載の往復動ポンプ。
7. 前記給液側ポンプ室には、血液浄化手段に導入される透析液が流通するとともに、前記排液側ポンプ室には、当該血液浄化手段から導出された透析液が流通するものとされ、前記往復動手段の往復動によって透析液を血液浄化手段に供給しつつ当該血液浄化手段から透析液を導出させ得ることを特徴とする請求項６記載の往復動ポンプ。
8. 前記演算手段は、前記給液側ポンプ室及び排液側ポンプ室のポンプの容積効率又は流量をそれぞれ求めるとともに、当該給液側ポンプ室のポンプの容積効率又は流量と当該排液側ポンプ室のポンプの容積効率又は流量との比較に基づいて、前記給液側吐出口から排液側吸込み口までの液漏れを検出し得ることを特徴とする請求項６又は請求項７記載の往復動ポンプ。

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