JP6980359B1 - 加圧容器 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出の流量を一定にすることができ、かつ吐出できない流動体の残量を小さくすることができる加圧容器を提供する。【解決手段】第１実施形態の加圧容器１−１は、輸液バッグ２を収納する収納部１２と、輸液バッグ２を圧迫するための空気６が注入されて膨張する加圧バッグ８と、輸液バッグ２や加圧バッグ８を支持する外板９とを備える。加圧バッグ８は、空気６を昇圧調整する手段との接続部７を有し、昇圧された空気６により輸液バッグ２を圧迫するように構成される。加圧バッグ８の膜面は、輸液バッグ２に接触して圧力を伝達する袋接触膜部１３と、外板９に接触して形状が保持される外板接触膜部１５と、外板９により膨張方向が制限され、周辺空間に対して膨張可能な膨張膜部１６と、を有し、膨張膜部１６が、薬液４の量の変化に伴う輸液バッグ２の変形に応じて、袋接触膜部１３にシワが生じない方向へと移動可能な膨張空間部１７が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、医療機器に係り、流動体が充填された充填袋を加圧するための加圧容器に関し、特に、加圧により流動体を充填袋から押し出すために使用される加圧容器に関する。

従来、例えば輸液を行う医療機器として、点滴スタンドへの吊り下げ、輸液シリンジポンプ、電動駆動式加圧輸液バッグなどの輸液装置が知られている。点滴スタンドへ吊り下げる場合、流量は比較的安定しているが設置場所の制約があり、移動する時にはスタンドを持ち歩く必要があり、転倒の危険があるため外出は難しい。輸液シリンジポンプの場合、流量変動が小さく高性能であるが電源や非常用バッテリーを必要とし、機器が大きく移動に適していない。これに対し、輸液バッグを空気圧などで加圧することにより、吊り下げる必要のない輸液バッグ加圧装置（特許文献１を参照）が提案されている。また、同様に袋状容器から内容物を押し出すための加圧バッグ（特許文献２を参照）や押出装置（特許文献３を参照）がある。

特開2004-230032号公報（株式会社日本ティーエムアイ） WO2018/181502A1（株式会社ジェイ・エム・エス） 特開2011-019709号公報（株式会社ジェイ・エム・エス）

しかしながら、従来の加圧バッグ（特許文献１、特許文献２）では、輸液バッグに接する加圧バッグの袋接触膜部が、フレームまたは外側膜面により外側へ拡大移動することが抑制されたまま内側へ向かって輸液バッグを潰すため、膜面にシワが生じやすい。輸液バッグにシワが生じると、シワ構造部の反力により圧力を伝達する力が削がれて薬液に伝わる圧力が小さくなる。その結果、吐出流量が低下してしまうという問題があった。これが第１の課題である。

また、加圧力だけでは最終的にシワが潰せない場合に、シワにより生じた空隙に残液が残り、薬液を無駄なく吐出することができないという問題があった。これが第２の課題である。

さらに、従来の加圧バッグ（特許文献１、特許文献３）では、加圧バッグの袋接触膜部に、膜面張力が強く働く状態がある。その結果、たとえ加圧バッグ内の圧力が一定であっても、輸液バッグ内の薬液の圧力が変化し、吐出流量が変化してしまうという問題があった。これが第３の課題である。

輸液バッグ等を加圧する加圧容器では、加圧バッグ内の昇圧された空気の圧力を、輸液バッグ内の薬液に伝えて、薬液を出口へと押し出す。クレンメなどの簡単な構造の流量制御部の調整状態を一定に保ったまま、薬液の流量（流出速度）を一定にするためには、薬液の液圧を一定に保つことが重要になる。本発明は、これら課題を解決する構造を提案するものであるが、まず、それぞれの課題の原因について説明する。

第１の課題は、吐出の終盤に輸液バッグに生じるシワのために伝達される圧力が低下して流量が斬減する問題である。膜面のシワの発生は輸液バッグを潰す圧力に抗する力を生じさせる。図１４にシワに生じる力の概略を示す。加圧バッグからの加圧の力が、輸液バッグ膜面の山を押しつぶすように働く場合、輸液バッグ膜面が押されるが、膜の反力も生じる。この反力は、輸液バッグ膜面が変形に抗する応力や、膜面同士の接触部分の摩擦による抗力が伝わることによって生じる。加圧の力に対して膜の反力が働く。その結果、内部の薬液の圧力を上昇させる力が減じられて、輸液の圧力は加圧空気の圧力よりも小さくなる。直感的にも、点滴袋のような厚手の樹脂製バッグのシワ部分を指で潰そうとすれば、内部に圧力がなくても潰す指に抗力が働くことは容易に想像できる。このような抗力が原因で、吐出が完了する前から薬液の圧力が低下する。その結果、吐出の終盤において流量が低下する。このシワによる抗力が第１の課題の原因である。

第２の課題は、このようなシワの空隙に薬液が残り、吐出できない残液が生じる問題である。シワが生じてしまった場合、吐出の最終盤においては図１４に示すようなシワ膜面の曲率半径は小さくなるため、膜材料の曲げられまいとする応力は大きくなる。膜面同士が接触する面積も増えて、摩擦による抗力も生じる。空隙が残ったまま、加圧バッグの力とシワの抗力が拮抗してしまう。その結果、加圧バッグの圧力ではシワを伸ばしてしまうことができずに空隙が最後まで残る。これが輸液バッグに薬液が残液として残ってしまう第２の課題の原因である。

従来の加圧バッグ（特許文献２）では、図１５に示されるように、輸液バッグに接する袋接触膜部の端部は、外側膜面があるために、袋接触膜部を伸ばす方向に移動することができない。また、従来の加圧バッグ（特許文献１）であっても、図１６に示されるように、吐出の終盤においては袋接触膜部の端部は、剛体ホルダに突き当たるために袋接触膜部を伸ばす方向に移動し続けることができない。

加圧バッグの輸液バッグに対する袋接触膜部は、吐出前の膨らんだ輸液バッグに沿っていた曲面形状から、吐出後に潰れた平面形状に近づく。しかし、端部が輸液バッグから離れる方向に移動できないため、袋接触膜部において膜面の長さが余ってしまい、シワが生じる。加圧バッグの接触面にシワが生じることで輸液バッグの膜面にもシワを誘起させてしまう。その結果、第１の課題及び第２の課題を生じさせてしまう問題があった。

第３の課題は、膜面張力が強い場合に、主に吐出序盤において伝達圧力が変化し、流量が変化するという課題である。ここで、膜面張力が強い場合に、伝達圧力が変化する原因について説明する。

輸液バッグの表面に曲率がなく、平面となっている部分では、加圧バッグの膜面も平面になる。この場合の圧力伝達の仕組みは次のように考えられる。対面する平らな膜面に垂直な方向に加圧バッグの中の空気の圧力による力が働く。輸液バッグ内の薬液は押されるが、閉じ込められているために膜面から伝わる力に釣り合うまで液圧が上昇する。ここでは液体の深さに関係する水圧については考慮する必要のない条件を前提とした。この場合、仮に加圧バッグの膜面に膜面張力が働いたとしても、膜面が平らであるため、膜面に垂直な方向には、膜面張力による力は働かない。

図１６に輸液バッグと加圧バッグの膜面に生じている力の関係の概略も示している。薬液が満たされている状態では輸液バッグの袋形状は凸型の曲面を持つことになる。これを外側から密着して圧迫する加圧バッグの膜面は、加圧バッグから見て凹型の曲面となる。曲率を持つ膜面に張力が働いている場合、曲率半径に応じ、張力の合力が膜面の曲面を平らにしようとする方向に働く。このため、輸液バッグ内の薬液の圧力は、加圧バッグ内の空気の圧力による力と、膜面張力の合力による力とを、足し合わせた力に対して、釣り合う力が発生するまで液圧が上昇することになる。その結果、薬液の圧力は、加圧している空気の圧力よりも高い圧力になる。これは、表面張力が働いているために、気泡の内部の圧力が、周囲の液体の圧力よりも高くなる現象と似ていると言える。

図１７は気泡の内部の圧力が表面張力によって高くなることを説明する際に使用される概念図である。液中に半径Ｒの気泡が存在し、気泡内の圧力をＰ_ＩＮ、液体の圧力Ｐ_ＯＵＴとすると、表面張力Ｔが図のように働いているために、力の平衡状態が保たれて静止状態となるためには、気泡内の圧力Ｐ_ＩＮが大きくならなければならない。力の平衡を式で表すと式１となる。これを変形すると式２になり、この式はヤング・ラプラスの式と呼ばれている。球面でない場合にこの関係を一般化すると主曲率半径Ｒ_１とＲ_２から求まる平均曲率半径Ｒ_Ｍを表す式３を用いて、式４と表現できる。この現象では、同じ表面張力の大きさであれば、曲率半径が小さくなる小さな気泡になる程、気泡内部気圧が周囲液圧より大きくなる。また、曲率半径が同じであれば、表面張力が大きくなる気液界面の組み合わせになる程、この圧力差は大きくなる。

図１６の吐出前の状態に示すように、加圧バッグの袋接触膜部につながる面が空間に膨張できる部分があるような状態では、加圧バッグの袋接触膜部は強い張力が張った状態で、輸液バッグの膨らんだ面に沿うように接する。輸液バッグの袋形状は、輸液バッグ内の薬液が吐出されると潰されてくる。膨らんだ状態では輸液バッグ膜面の曲率半径は比較的に小さい。これが吐出されてくると、膜面の大部分は曲率半径が大きい平面に近づいてくる。したがって、加圧バッグの膜面に膜面張力が強く働いている場合、輸液の初期では加圧空気の圧力よりも、薬液の圧力が高くなる。そして、吐出が進むにつれて、だんだんと加圧空気の圧力に近づく現象が生じる。その結果、たとえ加圧空気の圧力を一定に保てたとしても、輸液の初期に比べて中期では、薬液圧力が下がり、流量が低下する現象が生じる。

つまり、輸液バッグの加圧容器において膜面張力が強く働く場合には、輸液バッグに曲面部が存在すると、薬液の圧力が加圧空気の圧力よりも余分に高くなる。膜面が平面に近づくにつれて余分な圧力増加がなくなるために輸液の圧力が変化する。このことが、流量が一定にならない第３の課題の原因である。

従来の輸液バッグ加圧容器（特許文献１、特許文献３）では、加圧バッグを空気により膨らませながら薬液入りの輸液バッグを圧迫する方式が取られているが、吐出の初期には、加圧バッグの圧迫面は膜面張力が強く張った状態になる構造であって、第３の課題に対する技術的対処が行われていない。周辺大気の空間へ膨張することができる膜部の曲率半径が大きい場合に膜面張力は大きくなる。大気圧と加圧バッグの圧力差を膜面の伸びに伴う膜面張力で釣り合わせる必要があるが、曲率半径が大きい場合には合力を形成する角度が浅いため、より強い膜面張力でなければ合力が大気圧と加圧バッグとの圧力差の力まで到達しないためである。一方で、膜面張力が強く、シワが生じにくい。そのため、シワ空間に残る残液量は少ないため第１の課題と第２の課題は生じにくい。

この第３の課題の対応のためには構造的に輸液バッグに接する膜の膜面張力を小さくすることが考えられる。従来の輸液バッグ加圧容器（特許文献２）では、外側の膜面同士が直接つながっており、強い膜面張力は外側膜面で発生し、輸液バッグに接触する内側の膜面は膜面張力がほとんど生じない構造になっている。さらに上述の通り、内側の膜面の幅が広がることなく潰れるために輸液バッグにシワが生じやすい。そのため第３の課題は解決するが、第１の課題と第２の課題の問題が生じる。このように従来の技術では課題解決の両立が困難であった。

図１３は、従来の方法を模した加圧バッグによる吐出流量の変化を、初期の流量を１として表した。細い実線は、加圧バッグを用いない古典的な吊り下げ式の場合の吐出流量を示している。加圧容器の場合においては、空気圧力はレギュレータにより一定の圧力に制御されている。従来技術による方法のうち、膜面張力が強く生じる加圧バッグＡ（強い膜面張力：点線）では、吐出序盤において、吊り下げ式よりも流量低下が大きく、第３の課題（序盤の流量変化）が解決できていないことが示されている。一方で膜面張力がほとんど生じない加圧バッグＢ（弱い膜面張力：破線）では、吐出終盤において、吊り下げ式よりも早く流量低下が生じ、緩慢に流量低下しており、第１の課題（終盤の流量低下）が解決できていないことが示されている。

また、薬液が吐出される針先を秤量ビーカーの上で解放している場合に、充填された液量に対する吐出量の比率を調べた。吊り下げ式は１００％吐出できるのに対し、加圧バッグＡは９８．７％を吐出して遜色がなく、第２の課題（残液）が生じないことを示しているのに対し、加圧バッグＢは、９５．３％しか吐出できずに残液が生じており、シワの発生による第２の課題が存在していることを示している。

そこで本発明は、袋接触膜部の外側に周辺大気の空間に対して膨張可能な膨張膜部を備え、輸液バッグの吐出に伴う変形に応じて、この膨張膜部が袋接触膜部にシワが生じない方向に移動することができるように構成することで、輸液バッグの膜にシワを生じさせないで、第１の課題と第２の課題を解決する加圧容器を提供する。さらに、この膨張膜部の面積を小さく制限し、膨張部の曲率半径を小さくすることにより膜面張力を弱くして、第３の課題を解決する輸液バッグ加圧容器を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明では以下の技術的手段を講じた。

請求項１に係る発明は、流動体が充填された充填袋の内容物を吐出するための加圧容器であって、充填袋を収納する収納部と、充填袋を圧迫するための圧力伝達流体が注入されて膨張する加圧バッグと、充填袋や加圧バッグを支持する外板と、を備えている。この加圧バッグと外板のいずれか、または、両方で充填袋を収納する収納部を構成している。加圧バッグを構成する袋体は一つであっても、二つであってもよい。収納部は、外板と加圧バッグの間であっても、二つの加圧バッグの間であってもよい。

加圧バッグは、圧力伝達流体を昇圧調整する手段との接続部を有し、昇圧された圧力伝達流体により充填袋を圧迫するように構成されている。

加圧バッグの膜面は、充填袋に接触して圧力を伝達する袋接触膜部と、外板に接触して形状が保持される外板接触膜部と、外板により膨張方向が制限され、周辺空間に対して膨張可能な膨張膜部と、を有している。外板は、加圧バッグの外板接触膜部の膨張を制限するものであればよく、容易に変形しない剛体外板であっても、容易に膨張伸長しない布のような柔軟な材料と骨組みの組み合わせであってもよい。

さらに、膨張膜部が、流動体の量の変化に伴う充填袋の変形に応じて、袋接触膜部にシワが生じない方向へと移動可能な膨張空間部が設けられている。膨張膜部は、袋接触膜部のシワを伸ばすように移動できるもので、充填袋の膜面が湾曲形状から、吐出に伴い平面形状に近づくような場合に、輸液バッグの両端幅が広がる状況に応じて充填袋から遠ざかる方向に移動する。

また、加圧バッグが一つで、輸液バッグが湾曲状の外板に押し付けられるような場合にあっては、充填袋の膜面が平面から湾曲状の外板に押し付けられるように吐出する際に輸液バッグの両端幅が再び狭まる状況では、膨張膜部は、袋接触膜部のシワを伸ばした状態のまま充填袋に近づく方向に移動することがあってもよい。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の加圧容器において、膨張空間部には、膨張膜部の移動方向に対する垂直面の空間断面積が狭くなるように制限された狭小部が設けられていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の加圧容器において、膨張空間部には、膨張膜部の移動方向に対する垂直面の空間断面積が、収納部に近い内側で狭くなるように制限された内側狭小部と、収納部から遠い外側で広くなるように拡大された外側拡大部と、が設けられていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の加圧容器において、膨張空間部は、内側狭小部から外側拡大部に向かって空間断面積が徐々に拡大していくように構成されていることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の加圧容器において、加圧バッグが二つの袋体により構成され、膨張膜部と袋接触膜部との間に二つの袋体同士を接続する袋体接続部が設けられていることにより、充填袋を収納する収納部が構成されていることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載の加圧容器において、加圧バッグには、袋体接続部に沿って骨棒が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、流体加圧による加圧容器において、充填された流動体の吐出に伴う充填袋の形状の変化に応じて膨張膜部が移動することによってシワの発生を抑制し、膨張部面積を小さくすることで膜面張力を小さく制御して伝達圧力の変化を小さくすることができる加圧バッグの構造を採用したことによって、吐出の流量を一定にすることができ、かつ吐出できない流動体の残量を小さくするという効果が得られる。

本発明に係る加圧容器と輸液バッグの構成を示す外観図である。 第１実施形態の加圧容器（２袋＋２枚外板）における（ａ）輸液バッグを収納した状態、及び（ｂ）吐出終盤の状態を示す断面図である。 第２実施形態の加圧容器（１袋＋外板＋曲面外板）における（ａ）輸液バッグを収納した状態、（ｂ）吐出中盤の状態、及び（ｃ）吐出終盤の状態を示す断面図である。 第３実施形態の加圧容器（２袋＋２枚外板＋突条）における（ａ）輸液バッグを収納した状態、及び（ｂ）吐出終盤の状態を示す断面図である。 図４に示す矢印Ａ方向から見たＢ−Ｂ線断面図である。 第３実施形態の加圧容器（１袋＋外板＋突条＋曲面外板）における（ａ）輸液バッグを収納した状態、（ｂ）吐出中盤の状態、及び（ｃ）吐出終盤の状態を示す断面図である。 第４実施形態の加圧容器（２袋＋２枚外板＋細突条）における（ａ）輸液バッグを収納した状態、及び（ｂ）吐出終盤の状態を示す断面図である。 図７に示す矢印Ａ方向から見た（ａ）Ｂ−Ｂ線断面図、及び（ｂ）Ｃ−Ｃ線断面図である。 第４実施形態の加圧容器の変形例（２袋＋２枚外板＋斜突条）における（ａ）輸液バッグを収納した状態、（ｂ）吐出中盤の状態、及び（ｃ）吐出終盤の状態を示す断面図である。 第５実施形態の加圧容器の（ａ）一例（２袋＋袋体接続部＋２枚外板）、（ｂ）他の例（２袋＋袋体接続部＋２枚外板＋突条）、（ｃ）他の例（２袋＋袋体接続部＋２枚外板＋細突条）の構成を示す断面図である。 二つの袋体で構成される加圧バッグの製造方法の（ａ）一例（２袋＋袋体接続部）、（ｂ）他の例（２袋＋隣接溶着部）を示す説明図である。 第６実施形態の加圧容器の（ａ）一例（２袋＋袋体接続部＋骨棒＋２枚外板）、（ｂ）他の例（２袋＋袋体接続部＋骨棒＋２枚外板＋突条）、及び（ｃ）他の例（２袋＋袋体接続部＋骨棒＋２枚外板＋細突条）の構成を示す断面図である。 測定時間と吐出流量の関係を示すグラフ図である。 シワに生じる力の概略を示す図である。 加圧バッグの袋接触膜部にシワが生じる原因を示す図である。 剛体ホルダを有する加圧バッグの袋接触膜部にシワが生じる原因を示す図である。 気泡の内部の圧力が周囲よりも高くなることを示す概念図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について説明する。なお、本発明は以下に説明する実施形態に限定されるものではなく、以下の実施形態から当業者が自明な範囲で適宜変更したものも含む。

以下に説明する実施形態は、図１に示すように輸液に使用する加圧容器１であって、輸液を行う際に内部に充填袋（以下の例では輸液バッグ）２を収容して加圧するための容器である。図１に示すように、使用する輸液バッグ２は、本体３の内部に流動体（以下の例では薬液）４が封入され、導管チューブ（図示略）を接続する吐出口５を有しており、既に市販されている一般的なものを使用することができる。なお、充填袋の一例として輸液バッグ２を挙げて説明するが、充填袋２は内部に流動体が充填されるものであればこれに限られない。

加圧容器１は、輸液バッグ２を加圧するために、内部に封入された圧力伝達流体（以下の例では空気）６を大気圧よりも高くする昇圧手段との接続部７を有する加圧バッグ８と、この加圧バッグ８を支持する２枚の外板９，９とで構成されている。２枚の外板９，９同士は四隅の連結棒１０，…で連結され、板間の距離が一定に保たれている。なお、圧力伝達流体６は一般的には空気であるが、空気以外の気体、または水やシリコンオイルなどの液体であってもよい。

（第１実施形態）
第１実施形態の加圧容器１−１は、図２に示すように、加圧バッグ８を構成する二つの袋体１１，１１に挟まれた空隙部分を収納部１２として内部に輸液バッグ２を収納する。加圧バッグ８は昇圧された空気６により膨張する二つの袋体１１，１１で輸液バッグ２を挟みこんで圧迫する。加圧バッグ８が輸液バッグ２に直接的に接触した膜面が袋接触膜部１３となる。本実施形態では、二つの袋体１１，１１で構成された加圧バッグ８を採用しているため、袋体１１，１１同士が互いに接触する相互接触膜部１４も形成される。加圧バッグ８は外側にある外板９，９により支えられており、加圧バッグ８が外板９に接触して形状が保持されている部分が外板接触膜部１５となる。本実施形態において加圧バッグ８の膜面には、袋接触膜部１３でもなく、相互接触膜部１４でもなく、外板接触膜部１５でもなく、周辺大気に接して膨張可能な膨張膜部１６がある。

使用時には、図１、図２に示すように、加圧バッグ８の収納部１２に輸液バッグ２を挿入して収納する。ここで昇圧手段により加圧バッグ８内に空気を注入しながら圧力を所定の圧力まで上昇させる。加圧バッグ８は膨張するが、このとき、膨張膜部１６は、外板９が無く、開放されている方向（図２においては、左右の横方向で輸液バッグ２から遠ざかる方向）に向かって広がるように移動しながら膨張する。加圧バッグ８の膜材料が伸びることによって膜面張力が発生するが、この張力は袋接触膜部１３を図２の左右方向に引っ張り伸ばすように働く。膨張膜部１６のこの動きと膜面張力により袋接触膜部１３は伸ばされるため、シワが発生しない。加圧を始めた初期からシワが生じにくい効果がある。図２に示すように、この袋接触膜部１３にシワが生じない方向へと膨張膜部１６が移動可能な空間を本発明では膨張空間部１７という。この膨張空間部１７は、外板９により制限されている制限空間部１８と、外板９の外部に広がる自由空間部１９の両方を含む。

輸液バッグ２内に薬液４がある段階では、輸液バッグ２は湾曲面をもつように膨らんでいる。薬液４の吐出に伴い、輸液バッグ２の膜面にシワを発生させずに潰すためには、輸液バッグ２の端に接している袋接触膜部１３の端部同士（図２では輸液バッグ２の左右の端で、輸液バッグ２と袋接触膜部１３と相互接触膜部１４の接点）の直線距離は、薬液４の吐出に対する変形に応じて、次第に長くすることが望ましい。その理由は湾曲面を次第に真っ直ぐな平面に変形させるためである。本実施形態では、膨張膜部１６は、外板９や外板接触膜部１５などで移動が制限されておらず、外側へ膨張しようとする力があるため、薬液４の吐出に応じて、常に左右方向に引っ張りながらシワを発生させずに袋接触膜部１３を平面に近づけるように移動することできる。このため、吐出の最終段階まで常にシワを発生させない効果がある。その結果、第１の課題及び第２の課題を解決することができる。

一方で、従来の加圧バッグ（特許文献２）では、図１５のように外側膜面は横広形状よりも、常に円形に近づこうとするため、袋接触膜部の端部は左右の外側へ向かって移動することができない。むしろ内側に向かって、直線距離が短くなるように変形する傾向にある。その結果、袋接触膜部は蛇行するようになり、シワが発生するようになる。このようにシワの発生を防止する技術的な対応が取られていないことは明らかである。

また、従来の輸液バッグ加圧装置（特許文献１）のような四角柱状の剛体ホルダの中で加圧するようなものは、図１６に示されるように、袋接触膜部の端部が剛体ホルダのために外側へ向かって移動することができない。このような構造も、シワを防止する技術的対応が取られていないことは明らかである。

また、従来の押出装置（特許文献３）では、図１６の配置における上下の袋接触膜部を、上下方向に移動させる構造を持たせることと、強い膜面張力を発生させて袋接触膜部をできるだけ平面にすることでシワを防止する技術的対処を行なっている。本発明では、袋接触膜部は輸液バッグに密着湾曲させて加圧し、吐出に伴う変形に追随させながら、膨張膜部の膨張方向を外板で図２の配置方向において、左右方向に移動するように制限して袋接触膜部を外側へ引っ張ることによりシワを防止している。このように従来の押出装置（特許文献３）とは技術的な対応方法が異なる。

本実施形態は、二つの袋体１１，１１で構成された加圧バッグ８により輸液バッグ２を加圧し、袋接触膜部１３のシワを防止することで第１の課題と第２の課題を解決して、安定した流量を得て、残液量を少なくする効果を得ることができる。

（第２実施形態）
図３に示すように、第２実施形態の加圧容器１−２は、一つの袋体１１で構成された加圧バッグ８を有し、輸液バッグ２の膜面のうち、加圧バッグ８と相対する反対側の膜面が容易に変形しない部材の曲面外板２０により接している。その曲面外板２０の内面形状を輸液バッグ２に薬液４が充填された状態の形状に相似した曲面形状とすることができる。

本実施形態では、充填された状態のシワのない形状にフィットした硬い湾曲面２１に輸液バッグ２が接しており初期状態からシワが生じない。さらに曲面外板２０に接した輸液バッグ２の膜面は移動も変形もしないので最終段階までシワが生じにくい。初期の加圧バッグ８の袋接触膜部１３は凸型に膨らんだ輸液バッグ２に接するように凹型の面形状で加圧する。

吐出中盤では、輸液バッグ２の加圧バッグ８と接触する面は平坦になってくるが、膨張膜部１６が左右方向の外側へ移動する方向に膜面張力が働いているのでシワが生じることなく平面形状に近づけることができる。吐出終盤では輸液バッグ２の加圧バッグ８と接触する面は、図３下側の湾曲した曲面外板２０に向かって押し潰すように移動する。この際、外側へ伸ばし出されていた輸液バッグ２の膜面及び加圧バッグ８の袋接触膜部１３は、内側へ引き込まれることになる。ただし、膨張膜部１６は外側へ引っ張りながらも、加圧バッグ８の袋接触膜部１３が圧力伝達流体（空気）６に押される力によって引きずり込まれるため、常にシワを伸ばす力が働きながら移動することができる。

（第３実施形態）
図４、図５及び図６に示されるように、第３実施形態の加圧容器１−３は、外板９の形状により、膨張膜部１６の面積を小さく制限している。膨張空間部１７には、外板９の内面に形成された突条２２によって、図５に示すように、膨張膜部１６の移動方向に対する垂直面の空間断面積が狭くなるように制限された狭小部２３が設けられている。

袋接触膜部１３に働く膜面張力の大きさは、膨張膜部１６の膨張部面積に比例する。加圧バッグ８内の圧力伝達流体６の圧力は昇圧手段によって制御されており、ここではある一定値に制御されているとすると、周辺大気圧との差圧も一定になるように制御されている。図１７の式４に示されるように、ここでの差圧であるＰ_ＩＮ−Ｐ_ＯＵＴが一定となる条件では、膨張膜部１６の曲率半径Ｒ_Ｍが大きくなれば、張力Ｔも大きくなる関係にある。また、図１、図２を参照してみた場合にも、膨張膜部１６の周辺大気に接している部分の投影面積に、上述の差圧が生じており、この差圧と投影面積の積に相当する力が外側へ向かって働いている。この力の一部が袋接触膜部１３を外側へ引っ張る力となっている。

強すぎる膜面張力は第３の課題となる問題を生じさせる。外板９の形状により膨張膜部１６の面積を小さくし、膜面張力を弱くすることで伝達圧力の変化を小さくし、吐出序盤での流量変化を小さくする効果がある。

（第４実施形態）
図７及び図８に示されるように、第４実施形態の加圧容器１−４は、外板９の形状により、膨張膜部１６の膨張部面積が、輸液バッグ２に流動体（薬液）４が充満している状態では、外板９の形状により小さく制限されるように構成され、流動体（薬液）４が吐出されて充填袋（輸液バッグ）２の体積が小さくなった状態では、外板９の形状により、膨張部面積が拡大されるように構成されている。膨張空間部１７には、外板９の内面に向かい合うように形成された幅の狭い細突条２４，２４によって、膨張膜部１６の移動方向に対する垂直面の空間断面積が、収納部１２に近い内側で狭くなるように制限された内側狭小部２５と、収納部１２から遠い外側で広くなるように拡大された外側拡大部２６と、が設けられている。

強すぎる膜面張力は、特に吐出の序盤に流量変動を生じさせる。これは輸液バッグ２の膜面の曲率変化が序盤において大きいためである。そのため序盤においては膜面張力が弱い方が第３の課題の問題を解決するために望ましい。しかし、吐出の終盤においては膜面張力がたとえ強くとも悪影響が小さい。これは輸液バッグ２の膜面が平面に近づき、曲率半径が大きくなるからである。膜面の曲面に働く合力が小さくなるため余分な圧力上昇は大きくならない。むしろ、序盤での余分な圧力上昇が低下してきているので、それを補う上で膜面張力は中盤から終盤にかけて大きくなる方が望ましい。また、シワを伸ばす目的においても終盤に膜面張力が大きくなることは望ましい。

吐出の中盤から終盤では膨張膜部１６は外側へ移動してくる。このことを利用して、外板９の内側狭小部２５で制限している膨張膜部面積を外側の外側拡大部２６では大きくすることで、吐出中盤以降の膜面張力を大きくすることができる。その結果、中盤以降の圧力低下を少なくして流量変化を小さくし、シワ伸ばしの力を大きくして、シワの発生をより抑制する効果がある。なお、図９に示すように、外板９の内面にテーパー状の斜面を有する斜突条２７，２７を設けることにより、膨張空間部１７が内側狭小部２５から外側拡大部２６に向かって空間断面積が徐々に拡大していくように構成されてもよい。

（第５実施形態）
図１０に示されるように、第５実施形態の加圧容器１−５は、二つの袋体１１，１１で構成された加圧バッグ８を有し、膨張膜部１６と袋接触膜部１３との間に二つの袋体１１，１１同士を接続（溶着）する袋体接続部２８を有している。この両側に設けられた袋体接続部２８，２８間の空隙部分に輸液バッグ２を収納する収納部１２が構成されることを特徴としている。

このような場所を溶着することで収納部１２が明確になり、輸液バッグ２を挿入する際に入れやすく、加圧バッグ８の加圧部分から輸液バッグ２がはみ出すような設置上の失敗が少なくなる効果がある。また、請求項１に関わる加圧バッグ８においては、膨張膜部１６により袋接触膜部１３を輸液バッグ２から遠ざかる方向に引っ張る。膨張膜部１６と袋接触膜部１３との間で、二つの袋接触膜部１３，１３を物理的に接着することで、片側１枚の袋接触膜部１３のみが伸びることを防ぐことができる。膨張膜部１６に生じる外側へ出ようとする力に偏りがあった場合でも両方の袋接触膜部１３，１３を引き伸ばすことができる。

このような二つの袋体１１，１１で構成される加圧バッグ８は、図１１に示される方法で容易に製造することができる。まず長尺状のウレタンシートを折り目に沿って縦に折り畳み、２枚目と３枚目の左右両側に沿って部分的に溶着し、袋体接続部２８とする。次に、１枚目と２枚目の横端を溶着し、３枚目と４枚目も横端を溶着するが、２枚目と３枚目は着かないようにする。最後に、１枚目と２枚目の下端に昇圧手段との接続部７となるチューブを入れて溶着し、３枚目と４枚目も溶着するが、２枚目と３枚目は着かないようにする。これにより、１枚目及び２枚目からなる袋体１１と、３枚目及び４枚目からなる袋体１１の二つの袋体１１，１１で構成され、２枚目と３枚目の間の空隙部分に収納部１２が形成された加圧バッグ８が完成する。

（第６実施形態）
図１２に示されるように、第６実施形態の加圧容器１−６は、袋体接続部２８のそれぞれの箇所で２本の隣接した隣接溶着部２９，２９を有し、これらの隣接溶着部２９，２９の間に強度のある骨棒３０が設けられている。このような骨棒３０で薄い袋体１１を支持することにより袋接触膜部１３のシワを防止する効果があり、流量安定性の獲得と残液量を小さくする効果が得られる。なお、このような隣接溶着部２９，２９を有する加圧バッグ８は、図１１（ｂ）に示すように、２枚目と３枚目を溶着する際に骨棒３０が入る隙間を隔てて隣接溶着部２９，２９を設けることにより製造することができる。

以上の構成からなる加圧容器であれば、クレンメやオリフィス等の流量制限器に対して、加圧の大きさで流量が概ね決まってしまい、安定した流量を得ることができる。設置の方向や高さの自由度が高く、携帯して持ち運ぶことも可能になる。また、輸液バッグ内の液体を吐出し終わった後も逆流することはなく、流れが停止するため安全である。したがって、使用する患者のＱＯＬを向上させることが可能である。なお、本発明は上記の実施形態に限定されず、種々に変更することができる。

請求項２、請求項５の実施例では加圧バッグについて請求項５の発明を用い、外板に関しては請求項２の発明を用いた構成の加圧容器（図１０（ｂ）に相当）を作成した。加圧バッグはウレタンシートを用いて、図１１（ａ）に示すような作成方法で作成した。この加圧バッグを、図１に示すような外観の外板において、膨張膜部の移動方向への力が小さくなるように膨張空間部を制限した形状の外板を作成し、これらを組み合わせて加圧容器を作成した。外板の形状はテーパーやＲがついていてもよい。そして、二つのバッグの接続部を定圧レギュレータに接続した。

また、請求項３、請求項６の実施例では加圧バッグについて請求項６の発明を用い、外板に関しては請求項３の発明を用いた構成の加圧容器（図１２（ｃ）に相当）を作成した。加圧バッグはウレタンシートを用いて、図１１（ｂ）に示すような作成方法で作成した。この加圧バッグを、図１に示すような外観の外板において、流動体が吐出されて充填袋の体積の変化により、膨張空間部の断面積が小さくなった状態から大きくなる形状の外板を作成し、これらを組み合わせて加圧容器を作成した。外板の形状はテーパーやＲがついていてもよい。そして、二つのバッグの接続部を定圧レギュレータに接続した。

そして流動体が充填された充填袋として、扶桑社製の生理食塩水（５００ｍＬ）の輸液バッグを用いた。この輸液バッグにチューブを接続し、クレンメを通して秤量計の上にのせられたビーカーへ薬液を滴下した。加圧バッグ内の空気圧を約１３ｋＰａに加圧した後、チューブのクレンメを開いて薬液を押し出した。薬液の秤量値の時間経過から吐出流量を算出した。結果を図１３に示す。

比較例として、古典的な吊り下げ方式の点滴、加圧バッグＡ（強い膜面張力）、加圧バッグＢ（弱い膜面張力）と同じグラフに示した。

これらの実測から本発明による実施例（請求項２及び請求項５）と実施例（請求項３及び請求項６）の加圧容器によれば、図１３に示されているように、第１の課題とされた部分の流量変化が、従来技術（加圧バッグＢ：弱い膜面張力）に比べて改善していることが分かる。また、残液量は少なく吐出率は９８．３％で、従来技術（加圧バッグＢ：弱い膜面張力）による方法の９５．３％に比べて改善していることが分かる。このことから請求項２、請求項５の発明の効果により吐出終盤の輸液バッグのシワが少なかったことが示されている。更には請求項３、請求項６では吐出終盤の吐出流量の低下を抑制していることが示されている。

また、吐出序盤の流量低下が従来技術（加圧バッグＡ：強い膜面張力）に比べて改善していることから、請求項２及び請求項３の発明の効果により、シワが発生しない程度の小さい膜面張力に制御することができたことが示されている。

すなわち本発明によれば、全般に渡って吐出流量を安定させ、かつ、残液量を少なくすることができた。

１：加圧容器
２：充填袋（輸液バッグ）
３：本体
４：流動体（薬液）
５：吐出口
６：圧力伝達流体（空気）
７：接続部
８：加圧バッグ
９：外板
１０：連結棒
１１：袋体
１２：収納部
１３：袋接触膜部
１４：相互接触膜部
１５：外板接触膜部
１６：膨張膜部
１７：膨張空間部
１８：制限空間部
１９：自由空間部
２０：曲面外板
２１：湾曲面
２２：突条
２３：狭小部
２４：細突条
２５：内側狭小部
２６：外側拡大部
２７：斜突条
２８：袋体接続部
２９：隣接溶着部
３０：骨棒

Claims (6)

1. 流動体が充填された充填袋の内容物を吐出するための加圧容器であって、
   前記充填袋を収納する収納部と、
   前記充填袋を圧迫するための圧力伝達流体が注入されて膨張する加圧バッグと、
   前記充填袋や前記加圧バッグを支持する外板と、を備え、
   前記加圧バッグは、
   前記圧力伝達流体を昇圧調整する手段との接続部を有し、
   昇圧された前記圧力伝達流体により前記充填袋を圧迫するように構成され、
   前記加圧バッグの膜面は、
   前記充填袋に接触して圧力を伝達する袋接触膜部と、
   前記外板に接触して形状が保持される外板接触膜部と、
   前記外板により膨張方向が規制され、周辺空間に対して膨張可能な膨張膜部と、を有し、
   前記膨張膜部が、前記流動体の量の変化に伴う前記充填袋の変形に応じて、前記袋接触膜部にシワが生じない方向へと移動可能な膨張空間部が前記充填袋から遠ざかる方向のうち直交する二方向を含む四つの方向に設けられている
   ことを特徴とする加圧容器。
2. 前記膨張空間部には、
   前記膨張膜部の移動方向に対する垂直面の空間断面積が狭くなるように制限された狭小部が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の加圧容器。
3. 前記膨張空間部には、
   前記膨張膜部の移動方向に対する垂直面の空間断面積が、前記収納部に近い内側で狭くなるように制限された内側狭小部と、前記収納部から遠い外側で広くなるように拡大された外側拡大部と、が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の加圧容器。
4. 前記膨張空間部は、前記内側狭小部から前記外側拡大部に向かって空間断面積が徐々に拡大していくように構成されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の加圧容器。
5. 前記加圧バッグが二つの袋体により構成され、
   前記膨張膜部と前記袋接触膜部との間に前記二つの袋体同士を接続する袋体接続部が設けられていることにより、前記充填袋を収納する前記収納部が構成されている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の加圧容器。
6. 前記加圧バッグには、前記袋体接続部に沿って骨棒が設けられている
   ことを特徴とする請求項５に記載の加圧容器。

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