JP6917220B2 - 流量検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、時間あたりの滴下数により液体の流量の検出が可能な流量検出装置に関するものである。

生体成分測定装置は、患者の体内から血液を採取しつつ所定の希釈液でその血液を希釈し、グルコースセンサ等の生体成分測定手段にて血糖値（グルコース濃度）をリアルタイムで測定可能なものである（例えば、特許文献１参照）。かかる生体成分測定装置は、採取した患者の血液を流通可能な血液流路と、希釈液を血液流路に供給可能な希釈液供給流路と、グルコースセンサ（生体成分測定手段）と、グルコースセンサからの排液を排出可能な排液流路とを具備するとともに、送液ポンプによって血液流路、希釈液供給流路及び排液流路の液体を送液可能とされている。

特開２００６−１３０３０６号公報

しかしながら、上記従来技術においては、グルコースセンサに導入される血液若しくは希釈液、又はグルコースセンサから排出された排液等の液体について、流量を検出する手段を具備していなかったため、グルコース濃度の測定過程において、流路の経時的変化に起因した流量変化による血液の希釈倍率変化を補正するため、グルコースセンサの校正を頻繁に行う必要があった。

このため、本出願人は、これら血液を希釈するための血液、希釈液又は排液の流量を検出することにより、グルコース濃度の測定過程において、希釈倍率が著しく変化してしまうのを防止し、必要とされるグルコースセンサの校正回数を低減させることを検討するに至った。しかし、通常、グルコースセンサに導入される血液若しくは希釈液、又はグルコースセンサから排出される排液は、微量であることから、汎用的な流量検出装置では流量を精度よく検出できないという不具合がある。

そこで、グルコースセンサに導入される血液若しくは希釈液、又はグルコースセンサから排出される排液が流通する流路に対し、チャンバ部及び滴下手段を有した所謂点滴筒と称されるものを接続し、時間あたりの滴下数を測定することにより、流通する液体の流量を検出することを試みた。この場合、微量の液体の流量を精度よく検出することができるものの、滴下する液体の容量（一滴の量）が滴下手段の温度に依存することから、外気の変化によって誤差要因が大きくなってしまうという問題がある。なお、このような問題は、グルコースセンサに液体を導入する流路に配設された流量検出装置に限らず、輸液装置（輸血装置含む）などの輸液流路に配設された流量検出装置についても同様に生じるものである。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、時間あたりの滴下数を測定することにより微量の液体の流量を検出することができるとともに、滴下する液体の容量を一定にして流量測定における誤差要因を抑制することができる流量検出装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、所定の液体を流通可能な液体流路と、前記液体流路に形成され、内部に液溜まり及び空気層を形成可能とされたチャンバ部と、前記チャンバ部に形成され、前記液体流路を流れる液体を滴下させ得る滴下手段と、前記滴下手段による時間あたりの滴下数を測定し得る測定手段とを有し、前記測定手段で測定された時間あたりの滴下数により液体の流量の検出が可能な流量検出装置において、前記滴下手段を一定温度に保持し得る保温手段を具備するとともに、前記保温手段は、前記滴下手段の周囲を覆って配設された伝熱手段と、前記伝熱手段を加温し得るヒータと、前記ヒータで加温された前記伝熱手段の温度を一定に維持し得る温度維持手段とを有して構成されたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の流量検出装置において、前記チャンバ部を保持する保持手段を有するとともに、前記測定手段及び保温手段は、当該保持手段に配設されたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の流量検出装置において、前記液体流路は、酵素による反応によって患者の血液に含まれるグルコースの濃度を測定可能なグルコースセンサに対して導入される血液若しくは希釈液、又は当該グルコースセンサから排出される排液を流通可能とされ、前記測定手段で測定された時間あたりの滴下数により前記血液、希釈液又は排液の流量をそれぞれ検出可能とされたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、滴下手段を一定温度に保持し得る保温手段を具備したので、時間あたりの滴下数を測定することにより微量の液体の流量を検出することができるとともに、滴下する液体の容量を一定にして流量測定における誤差要因を抑制することができる。
また、保温手段は、滴下手段の周囲を覆って配設された伝熱手段と、伝熱手段を加温し得るヒータと、ヒータで加温された伝熱手段の温度を一定に維持し得る温度維持手段とを有して構成されたので、滴下する液体を確実に一定量とすることができる。

請求項２の発明によれば、チャンバ部を保持する保持手段を有するとともに、測定手段及び保温手段は、当該保持手段に配設されたので、保持手段がチャンバ部を保持する機能と、測定手段及び保温手段を配設する機能とを併せ持つことができ、流量検出装置をユニットとして種々装置に適用することができる。

請求項３の発明によれば、液体流路は、酵素による反応によって患者の血液に含まれるグルコースの濃度を測定可能なグルコースセンサに対して導入される血液若しくは希釈液、又は当該グルコースセンサから排出される排液を流通可能とされ、測定手段で測定された時間あたりの滴下数により血液、希釈液又は排液の流量をそれぞれ検出可能とされたので、グルコースセンサによるグルコース濃度の検出精度を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る流量検出装置が適用される生体成分測定装置の外観を示す正面図 同生体成分測定装置の背面側の外観を示す斜視図 同生体成分測定装置の全体構成を示す模式図 本発明の実施形態に係る流量検出装置を示す模式図 同流量検出装置における保持手段を示す斜視図 同保持手段を示す平面図 図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図 図６におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図 本実施形態で適用される生体成分測定装置における送液ポンプを示す平面図及び裏面図 同送液ポンプを示す断面図 本発明において他の形態の送液ポンプが配設された状態を示す模式図 同他の形態の送液ポンプが配設された場合の動作を示すフローチャート 本発明における更に他の形態の送液ポンプが配設された状態を示す模式図 本発明における送液ポンプ（ロータの数を異ならせたもの）を示す模式図 本発明における送液ポンプ（回転部材の径を異ならせたもの）を示す模式図 本発明の流量検出装置を輸液装置に適用した場合を示す模式図

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。
本実施形態に適用される生体成分測定装置Ｋは、図１、２に示すように、設定状況等を表示可能なモニタＪや収容バッグ（２、３、６、７）を吊るし得る複数のフックＦ等を具備した医療装置から成り、所定位置に保持手段Ｋａが形成されている。また、本実施形態に係る生体成分測定装置Ｋは、図３に示すように、血液流路Ｌ１と、第１希釈液供給流路Ｌ２と、第２希釈液供給流路Ｌ３と、排液流路Ｌ４と、校正液供給流路Ｌ５と、バイパス流路Ｌ６と、グルコースセンサ５（生体成分測定手段）と、マルチポンプ４（送液ポンプ）とを有して構成されている。なお、血液流路Ｌ１、第１希釈液供給流路Ｌ２、第２希釈液供給流路Ｌ３、排液流路Ｌ４は、本発明の液体流路に該当するものである。

血液流路Ｌ１は、先端に患者の血液を採取可能な穿刺針１（留置針）が接続されるとともに、当該穿刺針１にて採取した血液を流通可能な可撓性チューブから成る。また、本実施形態に係る血液流路Ｌ１は、その基端側が切り替えバルブＷを介してグルコースセンサ５の導入部位５ａに接続されている。穿刺針１は、血液流路Ｌ１の先端及び第１希釈液供給流路Ｌ２の先端にそれぞれ接続され、患者に穿刺可能とされたもので、収容バッグ２内の希釈液（ヘパリン加生理食塩液）を内部に導きつつ患者の血液を採取し得るようになっている。

第１希釈液供給流路Ｌ２は、穿刺針１を介して血液流路Ｌ１に希釈液を供給可能なもので、先端に穿刺針１が接続されるとともに、基端が収容バッグ２に接続された可撓性チューブから成る。収容バッグ２には、生理食塩液にヘパリン（抗凝固剤）を含有させたヘパリン加生理食塩液（希釈液）が収容されており、かかるヘパリン加生理食塩液を穿刺針１を介して血液流路Ｌ１に供給することにより、患者の血液が凝固してしまうのを防止し得るようになっている。

第２希釈液供給流路Ｌ３は、血液流路Ｌ１に希釈液を供給可能なもので、先端が血液流路Ｌ１に接続されるとともに、基端が収容バッグ３に接続された可撓性チューブから成る。収容バッグ３には、患者の血液におけるｐＨを安定化しつつ血液中の有害物質の影響を緩和するための希釈液が収容されており、かかる希釈液にて血液を希釈することにより、グルコースセンサ５による測定精度を向上させ得るようになっている。

グルコースセンサ５は、導入部位５ａにて血液流路Ｌ１が接続され、希釈液（本実施形態においては、収容バッグ２内のヘパリン加生理食塩液、及び収容バッグ３内の希釈液）にて希釈された血液を導入可能とされるとともに、その導入した血液に含まれる所定成分の濃度（本実施形態においては、グルコース濃度）を測定可能なものである。本実施形態に係るグルコースセンサ５は、酵素による反応によって患者の血液に含まれるグルコースの濃度を測定可能とされている。

より具体的には、生体成分測定手段としてのグルコースセンサ５は、収容バッグ２内のヘパリン加生理食塩液及び収容バッグ３内の希釈液にて希釈された患者の血液を導入部位５ａから導入し、その血液を酵素の膜上に連続的に導いてグルコースを分解し、分解時に生じた電流値から血糖値（グルコース濃度）を検出可能とされている。そして血糖値が検出された後の血液は、排液部位５ｂから排出され、排液流路Ｌ４を介して収容バッグ６内に導かれることとなる。

排液流路Ｌ４は、グルコースセンサ５（生体成分測定手段）からの排液を排出可能なもので、基端がグルコースセンサ５の排液部位５ｂに接続されるとともに、先端が収容バッグ６に接続された可撓性チューブから成る。すなわち、穿刺針１にて採取された患者の血液は、収容バッグ２内のヘパリン加生理食塩液及び収容バッグ３内の希釈液が供給されて所定の希釈倍率に希釈された後、グルコースセンサ５に導入されてグルコース濃度が測定され、測定後の排液が排液流路Ｌ４を流通して収容バッグ６に排出されるのである。

バイパス流路Ｌ６は、一端が切り替えバルブＷに接続されるとともに、他端が収容バッグ６に接続された可撓性チューブから成り、当該切り替えバルブＷの切り替え動作によって、血液流路Ｌ１にて流通した血液を、グルコースセンサ５をバイパスして収容バッグ６に収容させ得るものである。そして、校正時には、切り替えバルブＷを操作することにより、校正液供給流路Ｌ５から校正液が供給されるようになっている。

校正液供給流路Ｌ５は、血液流路Ｌ１に校正液を供給可能なもので、一端が切り替えバルブＷを介して血液流路Ｌ１に接続されるとともに、他端が校正液を収容した収容バッグ７に接続された可撓性チューブから成る。しかして、切り替えバルブ５による切り替え動作を行うことにより、校正液供給流路Ｌ５にて供給された校正液をグルコースセンサ５に導入することができ、当該グルコースセンサ５を校正可能とされている。

校正液は、グルコースセンサ５にて測定するグルコース濃度が所定値になるよう調製された液体から成る。グルコースセンサ５の校正は、例えば、グルコース濃度の測定前や測定中において、校正液供給流路Ｌ５を介して当該校正液をグルコースセンサ５に導入し、その校正液を酵素の膜上に連続的に導いて分解させ、分解時に生じた電流値を検出することにより行われる。これにより、検出された電流値と、調製により所定値となっている校正液のグルコース濃度との比較によりグルコースセンサ５の校正が行われることとなる。

マルチポンプ４（送液ポンプ）は、血液流路Ｌ１、希釈液供給流路（本実施形態においては、第１希釈液供給流路Ｌ２及び第２希釈液供給流路Ｌ３）及び排液流路Ｌ４の血液、希釈液及び排液をそれぞれ送液するためのポンプから成る。特に、本実施形態に係るマルチポンプ４は、複数の流路（血液流路Ｌ１、希釈液供給流路（第１希釈液供給流路Ｌ２及び第２希釈液供給流路Ｌ３）及び排液流路Ｌ４）を取り付け可能とされ、単一の駆動源（モータＭ）を駆動させることにより当該複数の流路における液体を同時に送液可能なしごきポンプから成る。

より具体的には、マルチポンプ４は、図９、１０に示すように、取付部１３が取り付けられたステータＢと、複数のロータ（４ａ〜４ｄ）と、駆動源としてのモータＭと、各ロータ（４ａ〜４ｄ）にそれぞれ取り付けられた回転部材ａ及びローラｂとを有して構成されている。ステータＢは、その取付部１３に対して、被しごき部Ｃが取り付けられるもので、ロータ（４ａ〜４ｄ）が回転自在に取り付けられるとともに、モータＭが固定されている。

被しごき部Ｃは、各ロータ（４ａ〜４ｄ）にそれぞれ取り付けられて流体を流動させ得る可撓性チューブから成り、例えば、ロータ４ａに取り付けられた被しごき部Ｃには、第１希釈液供給流路Ｌ２が接続され、ロータ４ｂに取り付けられた被しごき部Ｃには、血液流路Ｌ１が接続され、ロータ４ｃに取り付けられた被しごき部Ｃには、第２希釈液供給流路Ｌ３が接続され、ロータ４ｄに取り付けられた被しごき部Ｃには、排液流路Ｌ４が接続されるようになっている。

取付部１３は、各ロータ（４ａ〜４ｄ）と対峙する面に凹状の弧状面１３ａ（図１０参照）が形成されており、その弧状面１３ａと各ロータ（４ａ〜４ｄ）のローラｂとの間で被しごき部Ｃをしごくことが可能とされている。すなわち、取付部１３の弧状面１３ａは、各ロータ（４ａ〜４ｄ）におけるローラｂのしごき力を受ける被しごき面を形成しているのである。なお、図中符号１１は、各ロータ（４ａ〜４ｄ）の駆動軸Ｉに対する抜け止めリングを示しているとともに、符号１２は、マルチポンプ４を生体成分測定装置Ｋに取り付けるための取付け金具を示している。

さらに、各ロータ（４ａ〜４ｄ）は、モータＭ（駆動源）にて回転可能な共通の駆動軸Ｉと連結可能な一対の回転部材ａを有し、当該一対の回転部材ａにてローラｂの両端が連結されて成るものである。すなわち、各ロータ（４ａ〜４ｄ）は、モータＭの駆動により回転する一対の回転部材ａと、回転部材ａに取り付けられて当該回転部材ａの回転動作により流路をしごいて送液可能なローラｂとを有するロータ（４ａ〜４ｄ）が流路毎に複数形成されている。

駆動源としてのモータＭは、通電によって回転する出力軸を具備するとともに、当該出力軸は、ベルトＶを介して駆動軸Ｉと連結されている。これにより、モータＭに電力を供給して通電させると、ベルトＶを介して駆動軸Ｉを回転させ、各ロータ（４ａ〜４ｄ）を同時に回転駆動可能とされている。なお、モータＭに代えて他の汎用的な駆動源としてもよく、ベルトＶに代えて他の汎用的な動力伝達手段としてもよい。

ローラｂは、各ロータ（４ａ〜４ｄ）にそれぞれ形成された略同一外径の円筒状部材から成り、取付部１３に取り付けられた複数の被しごき部Ｃをそれぞれ径方向に圧縮しつつ回転部材ａの回転動作に伴い長手方向にしごくことにより、当該被しごき部Ｃ内で流体を流動させるためのものである。本実施形態に係るローラｂは、図１０に示すように、ロータ（４ａ〜４ｄ）が具備する一対の回転部材ａの縁部において周方向に亘って等間隔に複数形成されている。

ここで、本実施形態に適用される生体成分測定装置Ｋには、流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）が配設されている。かかる流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）は、血液流路Ｌ１及び希釈液供給流路（第１希釈液供給流路Ｌ２及び第２希釈液供給流路Ｌ３）を流れる液体の流量をそれぞれ検出し得るもので、本実施形態においては、第１希釈液供給流路Ｌ２、第２希釈液供給流路Ｌ３及び排液流路Ｌ４にそれぞれ配設され、これら当該第１希釈液供給流路Ｌ２、第２希釈液供給流路Ｌ３及び排液流路Ｌ４を流れる液体の流量に基づいて血液流路Ｌ１を流れる液体の流量を検出し得るようになっている。

すなわち、血液流路Ｌ１には、流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）が取り付けられていないものの、第１希釈液供給流路Ｌ２、第２希釈液供給流路Ｌ３及び排液流路Ｌ４にそれぞれ流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）が取り付けられていることから、排液流路Ｌ４にて検出された排液の流量から第１希釈液供給流路Ｌ２及び第２希釈液供給流路Ｌ３にて検出された希釈液の合算した流量を減算することにより、血液流路Ｌ１を流れる液体の流量を検出することができるのである。したがって、血液流路Ｌ１に流量検出装置を配設することなく、血液流路Ｌ１を流れる液体の流量を検出することができる。

さらに、本実施形態に係る流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）は、図４に示すように、チャンバ部Ｓａと、流路中の液体を滴下させ得る滴下手段Ｓｂと、該滴下手段Ｓｂによる時間あたりの滴下数を測定し得る測定手段（Ｓｃ、Ｓｄ）とを有し、当該測定手段（Ｓｃ、Ｓｄ）で測定された時間あたりの滴下数により液体の流量を検出可能とされている。すなわち、チャンバ部Ｓａ及び滴下手段Ｓｂにより所謂点滴筒が形成され、当該チャンバ部Ｓａの外側に測定手段（Ｓｃ、Ｓｄ）が配設されているのである。

より具体的には、チャンバ部Ｓａは、その上部及び下部に液体の流路（第１希釈液供給流路Ｌ２、第２希釈液供給流路Ｌ３及び排液流路Ｌ４）に形成され、内部に液溜まり及び空気層が形成可能とされている。滴下手段Ｓｂは、チャンバ部Ｓａの内部空間における上部に取り付けられた滴下針から成り、チャンバ部Ｓａに接続された流路を流れる液体をその自重により所定容量毎（滴毎）にて滴下させ得るようになっている。

測定手段（Ｓｃ、Ｓｄ）は、チャンバ部Ｓａを挟んで対向する位置に配設された発光素子Ｓｃ及び受光素子Ｓｄを有する光センサから成り、発光素子Ｓｃは、所定波長の光を受光素子Ｓｄに向けて発し得る素子から成るとともに、受光素子Ｓｄは、その発光素子Ｓｄからの光を受光し得る素子から成る。しかして、滴下手段Ｓｂから液体が滴下して発光素子Ｓｃ及び受光素子Ｓｄの間を通過すると、発光素子Ｓｃから発せられた光が遮られて受光素子Ｓｄで受光しなくなるので、その受光しなくなるタイミングを経時的に検知することにより時間あたりの滴下数を測定することができ、液体の流量を検出できるのである。

本実施形態に係る流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）の各チャンバ部Ｓａは、図１に示すように、生体成分測定装置Ｋの本体に取り付けられた保持手段Ｋａに保持されるよう構成されている。かかる保持手段Ｋａは、図５〜８に示すように、各チャンバ部Ｓａを挿通して保持可能な保持孔Ｋｂが形成されるとともに、それぞれの保持孔Ｋｂに対応する位置には、上述した発光素子Ｓｃ及び受光素子Ｓｄを有した測定手段（Ｓｃ、Ｓｄ）と、各流量測定手段（Ｓ１〜Ｓ３）のそれぞれの滴下手段Ｓｂを一定温度に保持し得る保温手段（Ｈ、Ａ）とが配設されている。

保温手段（Ｈ、Ａ）は、伝熱手段Ｔ（例えば、アルミ材等の熱伝導率が高い部材）を加温し得るヒータＨと、伝熱手段Ｔの温度を一定に維持し得るサーミスタ等から成る温度維持手段Ａとを有して構成され、伝熱手段Ｔは、保持孔Ｋｂに保持された流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）におけるそれぞれの滴下手段Ｓｂの周囲を覆って配設されている。ヒータＨ及び伝熱手段Ｔは、保持手段Ｋａに取り付けられたブラケットＥにて保持されている。

本実施形態に係る温度維持手段Ａは、ヒータＨで加温された伝熱手段Ｔの温度を一定に維持し得るサーミスタから成るもので、伝熱手段Ｔの温度が所定値を超えるとヒータＨに対する通電を遮断するとともに、伝熱手段Ｔの温度が所定値を下回るとヒータＨに対して通電させ得るよう構成されている。しかして、ヒータＨにより伝熱手段Ｔが加温されると、その輻射熱で滴下手段Ｓｂが加温されるとともに、温度維持手段Ａによって伝熱手段Ｔが一定温度に維持されることにより、滴下手段Ｓｂが一定温度に保持されることとなる。

なお、温度維持手段Ａは、ヒータＨで加温された伝熱手段Ｔの温度を一定に維持し得るものであれば他の形態のものでもよく、例えば伝熱手段Ｔの温度を検出する温度計と、該温度計で検出された温度に基づいてヒータＨの作動を制御し得るマイコンとを有し、マイコンによる制御によって、伝熱手段Ｔを一定温度に維持し、滴下手段Ｓｂを一定温度に保持するようにしてもよい。

すなわち、流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）の滴下手段Ｓｂから滴下する液体は、その容量（一滴の量）が滴下手段Ｓｂの温度に依存（主に液体の粘性の変化に伴う滴下量の変化）することから、外気の温度変化によって誤差要因となってしまうのに対し、本実施形態のように、保温手段（Ｈ、Ａ）にて滴下手段Ｓｂを一定温度に保持することにより、外気の温度変化による誤差要因を抑制することができ、流量の検出を精度よく行わせることができるのである。

ここで、本実施形態に係る生体成分測定装置Ｋは、グルコースセンサ５によるグルコース濃度の測定のための各主制御を行う制御手段８と、希釈倍率等を演算するための演算手段９と、患者の血液の採取不良又は流路の閉塞を検知し得る検知手段１０とを有している。制御手段８は、マルチポンプ４の駆動源（モータＭ）の駆動、或いは切り替えバルブＷの作動を制御するためのマイコン等から成るもので、例えば切り替えバルブＷの作動を制御して、グルコースセンサ５によるグルコース濃度の測定状態と、グルコースセンサ５の校正状態とを切り替えさせ得るよう構成されている。

演算手段９は、流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）により検出された液体の流量に基づいて、グルコースセンサ５に導入する血液の希釈倍率を演算し得るものである。すなわち、希釈倍率は、第１希釈液供給流路Ｌ２におけるヘパリン加生理食塩液の流量（ｍＬ／ｈ）をａ、第２希釈液供給流路Ｌ３における希釈液の流量（ｍＬ／ｈ）をｂ、血液流路Ｌ１における血液（穿刺針１にて採取された血液）の流量（ｍＬ／ｈ）をｃとすると、希釈倍率は以下の演算式にて求められる。
希釈倍率＝（ａ＋ｂ＋ｃ）／ｃ …（式１）

しかしながら、本実施形態に係る血液流路Ｌ１には、上述のように、流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）が配設されていないので、血液流路Ｌ１における血液の流量（ｍＬ／ｈ）は、以下の演算式に示すように、排液流路Ｌ４を流れる排液の流量（ｍＬ／ｈ）（これをｄとする）から求めることとなる。
血液の流量（ａ）＝ｄ−（ａ＋ｂ） …（式２）

したがって、本実施形態に係る演算手段９により求められる希釈倍率は、上記式（１）（２）から、以下の演算式にて求められることとなる。
希釈倍率＝ｄ／（ｄ−ａ−ｂ） …（式３）
このように、式（３）のような演算式により血液の希釈倍率を求めることができるので、求められた希釈倍率をグルコースセンサ５によるグルコース濃度の測定過程で経時的に監視すれば、希釈倍率の変化による誤差を検出してその誤差をグルコース濃度の測定時（グルコースセンサ５の校正時も同様）に補正することができる。

検知手段１０は、流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）により検出された液体の流量に基づいて、患者の血液の採取不良又は流路（特に、血液流路Ｌ１）の閉塞を検知し得るものである。すなわち、グルコースセンサ５によるグルコース濃度の測定時、演算手段９によって上記（式２）にて求められた血液の流量（ａ）が０（ｍＬ／ｈ）の場合、患者の血液の採取不良又は流路（血液流路Ｌ１）の閉塞であると判断することができるのである。これにより、グルコースセンサ５により測定されたグルコース濃度が異常値である場合、患者の血液の採取不良又は流路（血液流路Ｌ１）の閉塞に起因するものであるか否か判断することができる。

ここで、本実施形態に係る生体成分測定装置Ｋは、校正液供給流路Ｌ５にて供給された校正液をグルコースセンサ５（生体成分測定手段）に導入することにより当該グルコースセンサ５を校正可能とされており、校正液を供給するための校正液供給流路Ｌ５は、図３に示すように、血液流路Ｌ１におけるグルコースセンサ５より上流側であってマルチポンプ４（送液ポンプ）より下流側の所定部位（本実施形態においては切り替えバルブＷ）に接続されている。

しかして、本実施形態に係る校正液供給流路Ｌ５は、血液流路Ｌ１におけるグルコースセンサ５の上流側近傍に接続されているので、校正時、切り替えバルブＷを作動させて流路を切り替えると、収容バッグ７内の校正液が短時間でグルコースセンサ５に導入されるようになっている。これにより、グルコース濃度の測定前或いは測定中において、素早くグルコースセンサ５を校正することができる。特にグルコース濃度の測定中にグルコースセンサ５を校正する際、グルコースセンサ５に導入される血液に代えて素早く校正液を供給することができる。

なお、グルコース濃度の測定中においてグルコースセンサ５を校正する際、マルチポンプ５による送液は継続して行われるよう制御されており、穿刺針１にて採取された血液は、切り替えバルブＷを介してバイパス流路Ｌ６を流れ、収容バッグ６に収容されるようになっている。これにより、グルコースセンサ５の校正中においても穿刺針１による血液の採取を継続して行わせることができ、血液の採取及び送液が停止することによる不具合（例えば、流路内の凝血等）を防止することができる。

上記実施形態によれば、校正液供給流路Ｌ５は、血液流路Ｌ１におけるグルコースセンサ５（生体成分測定手段）より上流側であってマルチポンプ４（送液ポンプ）より下流側の所定部位（すなわち、グルコースセンサ５の近傍位置）に接続されるとともに、血液流路Ｌ１及び希釈液供給流路（第１希釈液供給流路Ｌ２及び第２希釈液供給流路Ｌ３）を流れる液体の流量をそれぞれ検出し得る流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）を備えたので、グルコースセンサ５（生体成分測定手段）の校正時間を短縮するとともに、血液流路Ｌ１等の流路の経時的変化による誤差を吸収することができる。

特に、血液流路Ｌ１及び希釈液供給流路（第１希釈液供給流路Ｌ２及び第２希釈液供給流路Ｌ３）を流れる液体の流量をそれぞれ検出し得る流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）を備えたので、グルコース濃度の測定中に血液流路Ｌ１等の流路の経時的変化による誤差を補正することができ、グルコースセンサ５の校正時間の短縮に加えて、校正の頻度（必要な校正回数）を低下させることができる。

また、本実施形態に係る流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）は、第１希釈液供給流路Ｌ２、第２希釈液供給流路Ｌ３及び排液流路Ｌ４にそれぞれ配設されるとともに、当該第１希釈液供給流路Ｌ２、第２希釈液供給流路Ｌ３及び排液流路Ｌ４を流れる液体の流量に基づいて血液流路Ｌ１を流れる液体の流量を検出し得るので、血液流路Ｌ１に流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）を配設しなくても当該血液流路Ｌ１を流れる液体の流量を検出させることができる。

すなわち、本実施形態に係る流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）を血液流路Ｌ１に配設した場合、チャンバ部Ｓａの容量が必要となることから、血液を流動させる際に一時的な貯留槽として機能してしまい、応答性が悪化してしまう虞がある。これに対し、本実施形態の如く血液流路Ｌ１に流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）を配設しないで、他の流路に配設された流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）にて検出された流量に基づいて当該血液流路Ｌ１の液体の流量を算出することにより、応答性を維持することができる。

さらに、本実施形態に係る流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）は、流路（本実施形態においては、第１希釈液供給流路Ｌ２、第２希釈液供給流路Ｌ３及び排液流路Ｌ４）に形成され、内部に液溜まり及び空気層を形成可能とされたチャンバ部Ｓａと、チャンバ部Ｓａに形成され、流路を流れる液体を滴下させ得る滴下手段Ｓｂと、滴下手段Ｓｂによる時間あたりの滴下数を測定し得る測定手段（Ｓｃ、Ｓｄ）とを有し、当該測定手段（Ｓｃ、Ｓｄ）で測定された時間あたりの滴下数により液体の流量を検出可能とされたので、安価な手段によって微量だけ流れる液体の流量を精度よく検出することができる。特に、流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）における滴下手段Ｓｂを一定温度に保持し得る保温手段（Ｈ、Ａ）を具備したので、滴下する液体の量（一滴の量）を一定に保持させることができ、流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）による流量の検出精度を向上させることができる。

またさらに、流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）により検出された液体の流量に基づいて、患者の血液の採取不良又は流路の閉塞を検知し得る検知手段１０を具備したので、患者の血液の採取不良又は流路の閉塞によるグルコースセンサ５（生体成分測定手段）の誤測定を防止することができ、装置の信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態に係る送液ポンプは、複数の流路（血液流路Ｌ１、第１希釈液供給流路Ｌ２、第２希釈液供給流路Ｌ３及び排液流路Ｌ４）を取り付け可能とされ、単一の駆動源（モータＭ）を駆動させることにより当該複数の流路における液体を同時に送液可能なマルチポンプ４から成るので、各流路による送液タイミングを容易に合致させることができるとともに、各流路にて送液される液体の流量の相対的誤差を抑制することができる。

送液ポンプは、上記実施形態の如く、血液流路Ｌ１、第１希釈液供給流路Ｌ２、第２希釈液供給流路Ｌ３及び排液流路Ｌ４を取り付けて全て同時に送液可能なものに代え、例えば血液流路Ｌ１、或いは希釈液供給流路（第１希釈液供給流路Ｌ２又は第２希釈液供給流路Ｌ３）が、マルチポンプ４とは駆動源が別個の独立した送液ポンプに取り付けられて独立して送液可能とされたものとしてもよい。この場合、図１２に示すように、モータＭ（駆動源）にて駆動可能なロータ４ｂ〜４ｄを有するマルチポンプ４と、モータＮ（駆動源）にて駆動可能なロータ４ａを有する別個の独立した送液ポンプ４’とを具備し、別個の送液ポンプ４’におけるロータ４ａに血液流路Ｌ１、第１希釈液供給流路Ｌ２及び第２希釈液供給流路Ｌ３の何れかが取り付けられるとともに、他の流路がマルチポンプ４におけるロータ４ｂ〜４ｄに取り付けられることとなる。

上記のように、マルチポンプ４及び他の送液ポンプ４’を具備した場合の制御方法について、図１２に示すフローチャートに基づいて以下に説明する。
先ずマルチポンプ４及び別個の送液ポンプ４’を駆動し（Ｓ１）、各流路にて液体を流通させるとともに、演算手段９にて希釈倍率を算出する（Ｓ２）。そして、算出された希釈倍率が設定通りである場合、Ｓ５に進んでグルコースセンサ５によるグルコース濃度を測定するとともに、当該希釈倍率が設定通りでない場合、Ｓ４に進む。

Ｓ４においては、別個の送液ポンプ４’をマルチポンプ４とは独立して制御し、送液流量を変化させる。このように送液流量を変化させた後、再びＳ２に戻って希釈倍率を算出し、Ｓ３にて設定通りか否か判定される。このように、希釈倍率が設定通りとなるまで別個の送液ポンプ４’の制御が行われ、希釈倍率が設定通りとなったことを条件として、グルコースセンサ５によるグルコース濃度の測定が行われることとなる。

このように、血液流路Ｌ１又は希釈液供給流路（第１希釈液供給流路Ｌ２若しくは第２希釈液供給流路Ｌ３）は、マルチポンプ４とは駆動源が別個の独立した送液ポンプ４’に取り付けられて独立して送液可能とすれば、独立した送液ポンプ４’の駆動速度を制御することにより、グルコースセンサ５（生体成分測定手段）に導入される血液の希釈倍率を一定に保持して安定化させることができる。

さらに、送液ポンプは、上記実施形態のものに代え、例えば、排液流路Ｌ４は、マルチポンプ４とは駆動源が別個の独立した送液ポンプに取り付けられて独立して送液可能とされたものとしてもよい。この場合、図１３に示すように、モータＭ（駆動源）にて駆動可能なロータ４ａ〜４ｃを有するマルチポンプ４と、モータＮ（駆動源）にて駆動可能なロータ４ｄを有する別個の独立した送液ポンプ４’とを具備し、別個の送液ポンプ４’におけるロータ４ｄに排液流路Ｌ４が取り付けられるとともに、他の流路がマルチポンプ４におけるロータ４ａ〜４ｃに取り付けられることとなる。

このように、排液流路Ｌ４は、マルチポンプ４とは駆動源が別個の独立した送液ポンプ４’に取り付けられて独立して送液可能とされるようにすれば、独立した送液ポンプ４’の駆動速度を制御することにより、グルコースセンサ５（生体成分測定手段）内の液体の流路に対して任意に加圧して気泡溶解能を向上させることができる。すなわち、マルチポンプ４の駆動速度を変化させず送液ポンプ４’の駆動速度のみを変化させれば、グルコースセンサ５内の流路の圧力を制御できるので、当該流路を加圧して気泡溶解能を向上させれば、速やかにグルコースセンサ５による検出値（電流値）を安定させることができるのである。

またさらに、送液ポンプは、上記実施形態のものに代え、例えば、それぞれの流路（血液流路Ｌ１、第１希釈液供給流路Ｌ２、第２希釈液供給流路Ｌ３及び排液流路Ｌ４）の設定流量に応じてローラｄの数又は回転部材ａの径が異なるマルチポンプを用いるようにしてもよい。この場合、図１４に示すように、駆動により回転する回転部材ａと、回転部材ａに取り付けられて当該回転部材ａの回転動作により流路をしごいて送液可能なローラｂとを有するロータ（４ａ〜４ｄ）が流路毎に複数形成されたマルチポンプとされ、ローラｂが、それぞれの流路の設定流量に応じて互いに異なる径（ｄ１〜ｄ４）とされたものとすることができる。

また、図１５に示すように、駆動により回転する回転部材ａと、回転部材ａに取り付けられて当該回転部材ａの回転動作により流路をしごいて送液可能なローラｂとを有するロータ（４ａ〜４ｄ）が流路毎に複数形成されたマルチポンプとされ、ローラｂが、それぞれの流路の設定流量に応じて互いに異なる数とされ、或いは回転部材ａがそれぞれの設定流路に応じて違いに異なる径とされたものとすることができる。

このように、マルチポンプ４は、駆動により回転する回転部材ａと、回転部材ａに取り付けられて当該回転部材ａの回転動作により流路をしごいて送液可能なローラｂとを有するロータ（４ａ〜４ｄ）が流路毎に複数形成されるとともに、それぞれの流路の設定流量に応じてローラｂの径若しくは数又は回転部材の径を異ならせるようにすれば、マルチポンプ４に取り付けられる流路の径寸法（外径及び内径）を同一としつつ各流路の設定流量にてそれぞれ送液させることができる。

さらに、上記実施形態によれば、生体成分測定手段は、酵素による反応によって患者の血液に含まれるグルコースの濃度を測定可能なグルコースセンサ５から成るので、グルコースセンサ５の校正時間を短縮するとともに、血液流路Ｌ１等の流路の経時的変化による誤差を吸収することができる。

加えて、上記実施形態に係る流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）によれば、滴下手段Ｓｂを一定温度に保持し得る保温手段（Ｈ、Ａ）を具備したので、時間あたりの滴下数を測定することにより微量の液体の流量を検出することができるとともに、滴下する液体の容量を一定にして流量測定における誤差要因を抑制することができる。また、チャンバ部Ｓａを保持する保持手段Ｋａを有するとともに、測定手段（Ｓｃ、Ｓｄ）及び保温手段（ヒータＨ及び温度維持手段Ａ）は、当該保持手段Ｋａに配設されたので、保持手段Ｋａがチャンバ部Ｋａを保持する機能と、測定手段（Ｓｃ、Ｓｄ）及び保温手段（Ｈ、Ａ）を配設する機能とを併せ持つことができ、流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）をユニットとして種々装置に適用することができる。

さらに、本実施形態に係る保温手段は、滴下手段Ｓｂの周囲を覆って配設された伝熱手段Ｔと、伝熱手段Ｔを加温し得るヒータＨと、ヒータＨで加温された伝熱手段Ｔの温度を一定に維持し得る温度維持手段Ａとを有して構成されたので、滴下する液体を確実に一定量とすることができる。またさらに、本実施形態に適用される液体流路は、酵素による反応によって患者の血液に含まれるグルコースの濃度を測定可能なグルコースセンサ５に対して導入される血液若しくは希釈液、又は当該グルコースセンサから排出される排液を流通可能とされ、測定手段（Ｓｃ、Ｓｄ）で測定された時間あたりの滴下数により血液、希釈液又は排液の流量をそれぞれ検出可能とされたので、グルコースセンサ５によるグルコース濃度の検出精度を向上させることができる。

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、例えば流量検出装置（Ｓ１〜Ｓ３）における滴下手段Ｓｂを一定温度に保持し得る保温手段（Ｈ、Ａ）におけるヒータＨに代えて、滴下手段Ｓｂを冷却させるもの、或いは温度維持手段Ａがサーミスタ以外のもの等としてもよい。また、本実施形態においては、測定手段（発光素子Ｓｃ及び受光素子Ｓｄ）にて滴下手段Ｓｂによる時間あたりの滴下数を測定し得るものとされているが、他の形態のセンサ（例えば、超音波の発振手段及び受信手段、画像モニタ等）により滴下手段Ｓｂによる時間あたりの滴下数を測定し得るようにしてもよい。なお、測定手段は、チャンバ部の外部に配設されて滴下手段Ｓｂにて滴下する液体に直接接触しないセンサが好ましいが、チャンバ部の内部に配設されて滴下手段Ｓｂにて滴下する液体に接触するセンサであってもよい。

また、本実施形態に係る校正液供給流路Ｌ５は、血液流路Ｌ１におけるグルコースセンサ５（生体成分測定手段）より上流側であってマルチポンプ４（送液ポンプ）より下流側の所定部位に接続されているが、他の部位に接続して校正液を供給するようにしてもよい。さらに、血液流路Ｌ１、希釈液供給流路（第１希釈液供給流路Ｌ２、第２希釈液供給流路Ｌ３）及び排液流路Ｌ４の血液、希釈液及び排液をそれぞれ送液するための送液ポンプは、マルチポンプ４に限定されず、それぞれ別個のポンプ或いはしごき型以外のポンプを用いるようにしてもよい。なお、血液流路Ｌ１に流量検出手段を取り付けることにより、当該血液流路Ｌ１を流れる液体の流量を直接検出するようにしてもよい。

加えて、本実施形態に係る流量検出装置は、グルコースセンサ５を有した生体成分測定装置Ｋに適用されているが、所定の液体を流通可能な他の液体流路に取り付けられたものであってもよく、例えば図１６に示すように、先端に留置針ｒが接続された輸液流路Ｌ７に取り付けられたものであってもよい。この場合、輸液流路Ｌ７の基端側に所定量の輸液（患者に投与する薬液や血液等）を収容した収容バッグ１４が接続されるとともに、当該輸液流路Ｌ７の途中に流量検出装置Ｓ４が取り付けられている。

そして、収容バッグ１４内の薬液や血液等の液体を輸液流路Ｌ７にて流通させるとともに、チャンバ部Ｓａにて液だまり及び空気層を形成させ、滴下手段Ｓｂにより液体を滴下させる。さらに、上記実施形態と同様に、滴下手段Ｓａは、保温手段（ヒータＨ、温度維持手段Ａ）により一定温度に保持されている。しかして、測定手段（Ｓｄ、Ｓｃ）によって、滴下手段Ｓｂによる時間当たりの滴下数を測定することにより、液体（薬剤や血液等の輸液）の流量を検出可能とされている。

所定の液体を流通可能な液体流路と、液体流路に形成され、内部に液溜まり及び空気層を形成可能とされたチャンバ部と、チャンバ部に形成され、液体流路を流れる液体を滴下させ得る滴下手段と、滴下手段による時間あたりの滴下数を測定し得る測定手段とを有し、測定手段で測定された時間あたりの滴下数により液体の流量の検出が可能な流量検出装置において、滴下手段を一定温度に保持し得る保温手段を具備したものであれば、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であってもよい。

１ 穿刺針
２ 収容バッグ（ヘパリン加生理食塩液）
３ 収容バッグ（希釈液）
４ マルチポンプ（送液ポンプ）
４ａ〜４ｄ ロータ
ａ 回転部材
ｂ ローラ
５ グルコースセンサ（生体成分測定手段）
５ａ 導入部位
５ｂ 排液部位
６ 収容バッグ（排液）
７ 収容バッグ（校正液）
８ 制御手段
９ 演算手段
１０ 検知手段
１１ 抜け止めリング
１２ 取付け金具
１３ 取付部
１４ 収容バッグ
Ｌ１ 血液流路
Ｌ２ 第１希釈液供給流路
Ｌ３ 第２希釈液供給流路
Ｌ４ 排液流路
Ｌ５ 校正液供給流路
Ｌ６ バイパス流路
Ｌ７ 輸液流路
Ｓ１〜Ｓ４ 流量検出装置
Ｓａ チャンバ部
Ｓｂ 滴下手段
Ｓｃ、Ｓｄ 測定手段
Ｗ 切り替えバルブ
Ｋａ 保持手段
Ｔ 伝熱手段
Ｃ 被しごき部
Ｂ ステータ
Ｈ ヒータ（保温手段）
Ａ 温度維持手段（保温手段）
ａ 回転部材
ｂ ローラ

Claims (3)

1. 所定の液体を流通可能な液体流路と、
   前記液体流路に形成され、内部に液溜まり及び空気層を形成可能とされたチャンバ部と、
   前記チャンバ部に形成され、前記液体流路を流れる液体を滴下させ得る滴下手段と、
   前記滴下手段による時間あたりの滴下数を測定し得る測定手段と、
   を有し、前記測定手段で測定された時間あたりの滴下数により液体の流量の検出が可能な流量検出装置において、
   前記滴下手段を一定温度に保持し得る保温手段を具備するとともに、前記保温手段は、
   前記滴下手段の周囲を覆って配設された伝熱手段と、
   前記伝熱手段を加温し得るヒータと、
   前記ヒータで加温された前記伝熱手段の温度を一定に維持し得る温度維持手段と、
   を有して構成されたことを特徴とする流量検出装置。
2. 前記チャンバ部を保持する保持手段を有するとともに、前記測定手段及び保温手段は、当該保持手段に配設されたことを特徴とする請求項１記載の流量検出装置。
3. 前記液体流路は、酵素による反応によって患者の血液に含まれるグルコースの濃度を測定可能なグルコースセンサに対して導入される血液若しくは希釈液、又は当該グルコースセンサから排出される排液を流通可能とされ、前記測定手段で測定された時間あたりの滴下数により前記血液、希釈液又は排液の流量をそれぞれ検出可能とされたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の流量検出装置。

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