JPH04231966A - 気泡検出装置 - Google Patents
気泡検出装置Info
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- JPH04231966A JPH04231966A JP3150584A JP15058491A JPH04231966A JP H04231966 A JPH04231966 A JP H04231966A JP 3150584 A JP3150584 A JP 3150584A JP 15058491 A JP15058491 A JP 15058491A JP H04231966 A JPH04231966 A JP H04231966A
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
- A61M5/36—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests with means for eliminating or preventing injection or infusion of air into body
- A61M5/365—Air detectors
Landscapes
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- Veterinary Medicine (AREA)
- Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、患者に通じる液体の管
路中の気泡を検出する装置に関し、特に、患者に気泡が
導入されないようにする改良装置に関する。
路中の気泡を検出する装置に関し、特に、患者に気泡が
導入されないようにする改良装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】手術中
の一般的な処置きのひとつに、心臓出力のモニターがあ
る。しかし、非侵襲性の心臓出力のを測定するための種
々の装置が提案されているが、今までのところ最も一般
的な方法は、熱希釈を利用する方法である。この方法は
、侵襲性であり、スワンガンツカテーテルを用いて心臓
の中に位置決めする。通常は低温であるが既知の温度の
液体がカテーテルを通して、右心房に注入され、肺動脈
内に配置された温度センサーが心臓を出る血液の温度変
化を検出する。時間と温度低下の相関関係によって、心
蔵出力の測定値を容易に算出することができる。
の一般的な処置きのひとつに、心臓出力のモニターがあ
る。しかし、非侵襲性の心臓出力のを測定するための種
々の装置が提案されているが、今までのところ最も一般
的な方法は、熱希釈を利用する方法である。この方法は
、侵襲性であり、スワンガンツカテーテルを用いて心臓
の中に位置決めする。通常は低温であるが既知の温度の
液体がカテーテルを通して、右心房に注入され、肺動脈
内に配置された温度センサーが心臓を出る血液の温度変
化を検出する。時間と温度低下の相関関係によって、心
蔵出力の測定値を容易に算出することができる。
【0003】慣用的に、低温液体の注入は適当な温度に
冷やされた注射器を使って看護人が手で行っている。近
年、一貫性を向上させ、、手術室内の人的労力を軽減す
るために液の注入を自動化する試みがある。このような
装置では、一回分の冷却液の投与はステップモーター制
御式注射器又はリニアアクチュエータを用いて自動的に
導入される。この自動化プロセスは、自動熱希釈ATD
と称せられ、病院の手術室で用いられ始めている。AT
Dシステムの例は、米国特許第4502488号に開示
されている。
冷やされた注射器を使って看護人が手で行っている。近
年、一貫性を向上させ、、手術室内の人的労力を軽減す
るために液の注入を自動化する試みがある。このような
装置では、一回分の冷却液の投与はステップモーター制
御式注射器又はリニアアクチュエータを用いて自動的に
導入される。この自動化プロセスは、自動熱希釈ATD
と称せられ、病院の手術室で用いられ始めている。AT
Dシステムの例は、米国特許第4502488号に開示
されている。
【0004】更に最近の開発として、心臓出力の決定に
用いられる時間と温度の関係を、冷却液が実際に患者の
血流中に入らないように注入しないタイプのシステムに
よって得ることができる。そのかわりに、冷却液は、カ
テーテル内のシースの中に入れられ、冷却液と血液の間
で熱伝達が生じるが、常に、液体は、血流から隔離され
ている。この装置は、速読心臓出力CCOと称せられ、
最近評価を得てきている。
用いられる時間と温度の関係を、冷却液が実際に患者の
血流中に入らないように注入しないタイプのシステムに
よって得ることができる。そのかわりに、冷却液は、カ
テーテル内のシースの中に入れられ、冷却液と血液の間
で熱伝達が生じるが、常に、液体は、血流から隔離され
ている。この装置は、速読心臓出力CCOと称せられ、
最近評価を得てきている。
【0005】ATDやCCOのいずれの装置においても
、冷却液は自動装置によって送り出され、そのため注射
器を手で操作する看護人の削減が可能となった。しかし
、オペレータにとって代わることについての或る困難な
点として、注入液系が、目視観察なしに機能することで
ある。したがって、冷却注入液の中にある気泡によって
問題が起こることがある。ATDの場合には気泡は検出
されなかったらついには患者の血液の中に注入され、患
者に害を与える。CCOの場合には、実際に気泡が患者
の血流中に入るのにはどこかに漏れを必要とするため、
その可能性は幾分少ないが、それでも、手術の場合には
、患者に対する潜在的な害から最大限護るのが良いこと
は明らかである。
、冷却液は自動装置によって送り出され、そのため注射
器を手で操作する看護人の削減が可能となった。しかし
、オペレータにとって代わることについての或る困難な
点として、注入液系が、目視観察なしに機能することで
ある。したがって、冷却注入液の中にある気泡によって
問題が起こることがある。ATDの場合には気泡は検出
されなかったらついには患者の血液の中に注入され、患
者に害を与える。CCOの場合には、実際に気泡が患者
の血流中に入るのにはどこかに漏れを必要とするため、
その可能性は幾分少ないが、それでも、手術の場合には
、患者に対する潜在的な害から最大限護るのが良いこと
は明らかである。
【0006】このような注入液系に使用できる気泡検出
器は市販されており、その多くのものは、気泡を検出す
る光電装置或いは超音波装置を採用している。このよう
な気泡検出器の使用の例は、米国特許第3915155
号に開示されている。しかし、このような検出器につい
ての問題点としては、検出すべき気泡が自動注入装置を
越えて進まなければならないので、患者に向かう気泡の
一層の移動をただちに止めるうえにおいて時間が重要で
ある。従って、迅速な手段の提供が望まれる。さらに、
在来の気泡検出器は、、小さい気泡を認識してその気泡
の導入を防止するけれども例えば1ccかそれ以上の大
きな気泡を検出するときには効果的でない。このような
場合、この大きな気泡は十分なエネルギーを有するため
、たとえ送液系を停止しても、気泡は、それ自身で患者
に向かって移動し続ける。従って、在来の気泡検出器は
、大きな気泡を有するとき、又患者を保護する上におい
てはあまり効果的でない。
器は市販されており、その多くのものは、気泡を検出す
る光電装置或いは超音波装置を採用している。このよう
な気泡検出器の使用の例は、米国特許第3915155
号に開示されている。しかし、このような検出器につい
ての問題点としては、検出すべき気泡が自動注入装置を
越えて進まなければならないので、患者に向かう気泡の
一層の移動をただちに止めるうえにおいて時間が重要で
ある。従って、迅速な手段の提供が望まれる。さらに、
在来の気泡検出器は、、小さい気泡を認識してその気泡
の導入を防止するけれども例えば1ccかそれ以上の大
きな気泡を検出するときには効果的でない。このような
場合、この大きな気泡は十分なエネルギーを有するため
、たとえ送液系を停止しても、気泡は、それ自身で患者
に向かって移動し続ける。従って、在来の気泡検出器は
、大きな気泡を有するとき、又患者を保護する上におい
てはあまり効果的でない。
【0007】さらに別の装置がEPO第0328162
号に開示されており、これは開放ラインや気泡を検出す
るのに用いられ、リング効果のある注入パルスを伴った
AC信号を採用しているが、リング効果はある装置にお
いては卓越せず、AC信号は検出と分析が困難である。
号に開示されており、これは開放ラインや気泡を検出す
るのに用いられ、リング効果のある注入パルスを伴った
AC信号を採用しているが、リング効果はある装置にお
いては卓越せず、AC信号は検出と分析が困難である。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、高い検
出速度と有効性を有し、患者への液体を注入する自動装
置に適した用途をもつ気泡検出装置を提供する。本装置
は、特に、ATDやCCO装置について用いられるが、
自動液体注入装置を特徴とするどんな装置にも適用でき
、又液体送出管に沿って流れる気泡によって害の可能性
がある場合にも適用可能である。
出速度と有効性を有し、患者への液体を注入する自動装
置に適した用途をもつ気泡検出装置を提供する。本装置
は、特に、ATDやCCO装置について用いられるが、
自動液体注入装置を特徴とするどんな装置にも適用でき
、又液体送出管に沿って流れる気泡によって害の可能性
がある場合にも適用可能である。
【0009】本装置では、時間的に一点又はそれ以上の
点で送出される液体の圧縮率を検出し、圧縮率を表すそ
の検出値と既知の圧縮率をもったその液体の記憶値とを
比較することにより、早期に気泡の検出を可能にする。 即ち、液体注入装置内の特定の液体の圧縮率を決定し記
憶することができ、だれでも、圧縮率に関するパラメー
タをモニターし、これを所望の値と比較すことにより、
ポンプ手段内の気泡の存在を決定することできる。
点で送出される液体の圧縮率を検出し、圧縮率を表すそ
の検出値と既知の圧縮率をもったその液体の記憶値とを
比較することにより、早期に気泡の検出を可能にする。 即ち、液体注入装置内の特定の液体の圧縮率を決定し記
憶することができ、だれでも、圧縮率に関するパラメー
タをモニターし、これを所望の値と比較すことにより、
ポンプ手段内の気泡の存在を決定することできる。
【0010】確かに、種々のパラメータを使用すること
ができるが、本発明では、一つ以上のパラメータを用い
ることができ、一例として、ポンプ手段の出口の圧力を
たえずモニターし、気泡を含んでいない液体を用いた装
置で得られた同じ圧力値と比較することができる。した
がって、もし気泡が存在すれば、圧力はある特定時間で
予想した圧力より低くなり、装置は圧縮率が予期した値
と異なる値であることを検知し、気泡の存在を認識しポ
ンプ手段をただちに止める。
ができるが、本発明では、一つ以上のパラメータを用い
ることができ、一例として、ポンプ手段の出口の圧力を
たえずモニターし、気泡を含んでいない液体を用いた装
置で得られた同じ圧力値と比較することができる。した
がって、もし気泡が存在すれば、圧力はある特定時間で
予想した圧力より低くなり、装置は圧縮率が予期した値
と異なる値であることを検知し、気泡の存在を認識しポ
ンプ手段をただちに止める。
【0011】圧縮率を示すのに使用しうるパラメータは
、ポンプ手段を移動させる動力手段によって及ぼされる
力を含む。気泡が存在掏る場合には、患者に向かって液
体を押すポンプ手段によって及ぼされる力は、気泡がな
い場合に理想的に及ぼされる力よりも小さくなる。ある
時間的に特定な点、たとえばポンプ作動開始後2秒後の
その力をモニターするだけで簡単で、しかも迅速な決定
をすることができる。かくして、モニターした力の値を
、記憶したいき値と簡単に比較することができ、もし力
が小さい場合には、装置は気泡の存在を認識し、即座に
動作を修正する。この方法で、本装置は、初期の段階で
しかも気泡が患者に通じる管に入る前に気泡の早期検出
を可能とする。
、ポンプ手段を移動させる動力手段によって及ぼされる
力を含む。気泡が存在掏る場合には、患者に向かって液
体を押すポンプ手段によって及ぼされる力は、気泡がな
い場合に理想的に及ぼされる力よりも小さくなる。ある
時間的に特定な点、たとえばポンプ作動開始後2秒後の
その力をモニターするだけで簡単で、しかも迅速な決定
をすることができる。かくして、モニターした力の値を
、記憶したいき値と簡単に比較することができ、もし力
が小さい場合には、装置は気泡の存在を認識し、即座に
動作を修正する。この方法で、本装置は、初期の段階で
しかも気泡が患者に通じる管に入る前に気泡の早期検出
を可能とする。
【0012】更に変形例として、検出器は時間に対して
力、圧力、作動用電流を自動的にプロットすることがで
き、これらの曲線の第一次或いは第二次微係数が圧縮率
の値を示す。第一次微係数に関し、圧縮性流体の曲線の
傾きは、所定時間経過後急激に変化するのに対し、非圧
縮性流体の場合は、そのような時間経過後安定化する特
性をもつ。これらの曲線の第二次微係数に関し、非圧縮
性流体では、力、圧力、作動用電流の変化率はほぼ零に
なり、所定時間経過後、例えば5秒後変化率は減少する
。
力、圧力、作動用電流を自動的にプロットすることがで
き、これらの曲線の第一次或いは第二次微係数が圧縮率
の値を示す。第一次微係数に関し、圧縮性流体の曲線の
傾きは、所定時間経過後急激に変化するのに対し、非圧
縮性流体の場合は、そのような時間経過後安定化する特
性をもつ。これらの曲線の第二次微係数に関し、非圧縮
性流体では、力、圧力、作動用電流の変化率はほぼ零に
なり、所定時間経過後、例えば5秒後変化率は減少する
。
【0013】かくして、これらの曲線の傾きや変化率を
モニターして非圧縮性流体の圧力、力、作動用電流の曲
線の傾き及び変化率に関して得たデータと比較すること
ができる。本発明のさらなる特徴としては、気泡を検出
するのに二つの完全に独立な装置や手段を用いるような
多重装置を利用でき、かくして、何らかの理由で圧縮率
に基づく装置が故障した場合に、電子検出器又は超音波
検出器を使用する標準的な気泡検出器を予備として使用
でき、別の回路、電子装置等に通すことができる。この
ようにして、患者に対する多重の安全性が保証される。
モニターして非圧縮性流体の圧力、力、作動用電流の曲
線の傾き及び変化率に関して得たデータと比較すること
ができる。本発明のさらなる特徴としては、気泡を検出
するのに二つの完全に独立な装置や手段を用いるような
多重装置を利用でき、かくして、何らかの理由で圧縮率
に基づく装置が故障した場合に、電子検出器又は超音波
検出器を使用する標準的な気泡検出器を予備として使用
でき、別の回路、電子装置等に通すことができる。この
ようにして、患者に対する多重の安全性が保証される。
【0014】すでに理解できるように、本検出装置はA
TDやCCO装置に用いられるだけでなく、いかなる装
置にも使用することができる。本発明のこれら及びその
他の改良は、以下で添付図面とともに示す好ましい実施
例の詳細な説明から更に理解することができる。
TDやCCO装置に用いられるだけでなく、いかなる装
置にも使用することができる。本発明のこれら及びその
他の改良は、以下で添付図面とともに示す好ましい実施
例の詳細な説明から更に理解することができる。
【0015】
【実施例】最初に第1図を参照すると、本発明による気
泡検出装置の全体を概略ブロック図で示しれ、この装置
は、遠位端12を有する導管10を含む。ATDの場合
には、遠位端は設定温度で液体を右心房に注入させる開
口を有するスワンガンツカテーテル或いは他の類似のタ
イプのカテーテルの一部になる。後に述べるように所定
温度は低いのが好ましいが、室温ですら、患者の体温以
下の任意の温度の室温でもよい。CCOでは、遠位端1
2は、導管10の冷却液体が患者の血流中に入るのを防
止しながら、血液について熱伝達を可能にするように位
置決めされたシースや他の熱伝達装置に連結する。
泡検出装置の全体を概略ブロック図で示しれ、この装置
は、遠位端12を有する導管10を含む。ATDの場合
には、遠位端は設定温度で液体を右心房に注入させる開
口を有するスワンガンツカテーテル或いは他の類似のタ
イプのカテーテルの一部になる。後に述べるように所定
温度は低いのが好ましいが、室温ですら、患者の体温以
下の任意の温度の室温でもよい。CCOでは、遠位端1
2は、導管10の冷却液体が患者の血流中に入るのを防
止しながら、血液について熱伝達を可能にするように位
置決めされたシースや他の熱伝達装置に連結する。
【0016】他の装置が本発明について適用できること
は勿論であるが、本説明では便宜上、特にATD装置に
言及する。第1図の最も簡略化した例では、導管10は
、患者の外部である近位端14を有し、図示したように
、ポンプ16により逆止弁18を通して一回分の液体を
受ける。ポンプ16は、、リニアモータやステップモー
タのような種々の動力機構で動力手段20により作動さ
れる。カップリング22は、動力手段20とポンプ16
のプランジャー24とを連結する。典型的なポンプ16
は、所定容量の市販の注射器である。
は勿論であるが、本説明では便宜上、特にATD装置に
言及する。第1図の最も簡略化した例では、導管10は
、患者の外部である近位端14を有し、図示したように
、ポンプ16により逆止弁18を通して一回分の液体を
受ける。ポンプ16は、、リニアモータやステップモー
タのような種々の動力機構で動力手段20により作動さ
れる。カップリング22は、動力手段20とポンプ16
のプランジャー24とを連結する。典型的なポンプ16
は、所定容量の市販の注射器である。
【0017】冷却液の供給源は、無菌の塩水溶液のよう
な液体を入れた供給容器26によってたえず入手でき、
この供給容器26は、供給容器26をより大きな容器3
0の中に入れた氷28で囲むことにより適正な冷却温度
に維持される。リザーバ32は、冷却液の適当な液位を
維持するために供給容器26と連通している。導管10
への冷却液の供給は、流入導管34及び逆止弁36によ
り行われ、ポンプ16の流出口で逆止弁18の前に設置
されたT形部38に液体を供給する。圧力センサー37
が、導管10を通して送られている流体の圧力をモニタ
ーするために、逆止弁18の下流で導管10に設置され
る。
な液体を入れた供給容器26によってたえず入手でき、
この供給容器26は、供給容器26をより大きな容器3
0の中に入れた氷28で囲むことにより適正な冷却温度
に維持される。リザーバ32は、冷却液の適当な液位を
維持するために供給容器26と連通している。導管10
への冷却液の供給は、流入導管34及び逆止弁36によ
り行われ、ポンプ16の流出口で逆止弁18の前に設置
されたT形部38に液体を供給する。圧力センサー37
が、導管10を通して送られている流体の圧力をモニタ
ーするために、逆止弁18の下流で導管10に設置され
る。
【0018】今や容易に理解できるように、注入装置の
作動を行う際には、ポンプ16のプランジャー24を、
動力手段20によって引き抜いて、供給容器26から流
入導管34及び逆止弁36を通し所定量の冷却液を吸引
する。ATDの場合には、この所定量は、約35Fから
75Fまでの温度で約5CCから10CCである。所定
量がポンプ16に吸い込まれたとき、動力手段20はプ
ランジャー24の方向を逆にして一回分の液体をポンプ
16から逆止弁18を通して導管10の中へ押し込む。
作動を行う際には、ポンプ16のプランジャー24を、
動力手段20によって引き抜いて、供給容器26から流
入導管34及び逆止弁36を通し所定量の冷却液を吸引
する。ATDの場合には、この所定量は、約35Fから
75Fまでの温度で約5CCから10CCである。所定
量がポンプ16に吸い込まれたとき、動力手段20はプ
ランジャー24の方向を逆にして一回分の液体をポンプ
16から逆止弁18を通して導管10の中へ押し込む。
【0019】簡単に第2図を参照すると、第2図は、第
1図の装置と関連して使用できる装置を概略的に示す。 第2図では、ATD装置の冷却液供給用のモータは、バ
レル42とプランジャー44を有する注射器40からな
る。プランジャー44は、バレル42内の密封ヘッド4
6とバレル42の外側のプランジャーヘッド48とを有
する。
1図の装置と関連して使用できる装置を概略的に示す。 第2図では、ATD装置の冷却液供給用のモータは、バ
レル42とプランジャー44を有する注射器40からな
る。プランジャー44は、バレル42内の密封ヘッド4
6とバレル42の外側のプランジャーヘッド48とを有
する。
【0020】プランジャー44の運動は、モータ50に
より行われ、このモータはCompuMotor社から
入手しうるような普通のステップモータであるのがよい
。モータ50は、そこから外方に垂下したねじ軸52を
有し、ねじ軸52は、外端をプランジャーヘッド48に
連結させた雌ねじカップリング54に係合する。モータ
50のねじ軸52の回転により、プランジャー44を注
射器バレル42の中で移動させプランジャー44が注射
器40から引かれるとき、冷却液を注射器40に吸い込
ませ、プランジャー44が注射器40の中へ押し入れら
れた時に、冷却液を注射器40から導管56の中へ押し
入れる。
より行われ、このモータはCompuMotor社から
入手しうるような普通のステップモータであるのがよい
。モータ50は、そこから外方に垂下したねじ軸52を
有し、ねじ軸52は、外端をプランジャーヘッド48に
連結させた雌ねじカップリング54に係合する。モータ
50のねじ軸52の回転により、プランジャー44を注
射器バレル42の中で移動させプランジャー44が注射
器40から引かれるとき、冷却液を注射器40に吸い込
ませ、プランジャー44が注射器40の中へ押し入れら
れた時に、冷却液を注射器40から導管56の中へ押し
入れる。
【0021】明らかに、モータ50の回転速度とモータ
軸52及びカプラー54のねじ山のピッチは、注射器プ
ランジャー44が移動して導管56に関して液体を吸い
込んだり、押し出したりする相対速度を決定する。した
がって、導管56に押し入れるべき液体の流量や液量を
制御するためには、適当なモータ、ねじ山、そしてもち
ろん特定の注射器の大きさを選ぶことで容易に第2図の
装置を設計することができる力測定装置58が、カップ
ラー54と注射器40のプランジャーヘッド48との間
に介在され、これらの二つの部品間に発生した力を測定
する。このような装置の典型的なものにはOmaga
Company社製のストレインゲージがあるが、他
の種々のストレインゲージを利用してもよい。電気ケー
ブル60が、力測定装置58から外方に延びていて、後
で説明するように、処理装置用に信号を伝える。
軸52及びカプラー54のねじ山のピッチは、注射器プ
ランジャー44が移動して導管56に関して液体を吸い
込んだり、押し出したりする相対速度を決定する。した
がって、導管56に押し入れるべき液体の流量や液量を
制御するためには、適当なモータ、ねじ山、そしてもち
ろん特定の注射器の大きさを選ぶことで容易に第2図の
装置を設計することができる力測定装置58が、カップ
ラー54と注射器40のプランジャーヘッド48との間
に介在され、これらの二つの部品間に発生した力を測定
する。このような装置の典型的なものにはOmaga
Company社製のストレインゲージがあるが、他
の種々のストレインゲージを利用してもよい。電気ケー
ブル60が、力測定装置58から外方に延びていて、後
で説明するように、処理装置用に信号を伝える。
【0022】今第3図を参照すると、本発明に使用され
る液体の圧縮率を検出するための代替装置を開示してい
る。第3図の装置は第1図の装置に用いられ、プランジ
ャー66を収容したバレル64を有する注射器62を含
む。プランジャー66は、冷却液を導管70から注射器
の中へ吸い込み、液を注射器62から導管70の中に押
し入れるために、バレル64の中で移動できる密封ヘッ
ド68を有する。
る液体の圧縮率を検出するための代替装置を開示してい
る。第3図の装置は第1図の装置に用いられ、プランジ
ャー66を収容したバレル64を有する注射器62を含
む。プランジャー66は、冷却液を導管70から注射器
の中へ吸い込み、液を注射器62から導管70の中に押
し入れるために、バレル64の中で移動できる密封ヘッ
ド68を有する。
【0023】プランジャー66の他端72は、バレル6
4から外側に延びており、ねじ軸78を有する固定ヘッ
ド76を有し、かつねじ軸78を回転ソケット80の雌
ねじに係合させてなる駆動装置74に結合されている。 。モータ82は、プーリ84と86及びそれらを連結す
る柔軟なベルト88により、回転ソケット80を回転さ
せる。このような用途のモータ及び関連した歯車装置は
、D.CマイクロモータとしてMicro Elec
tronics社から市販されている。
4から外側に延びており、ねじ軸78を有する固定ヘッ
ド76を有し、かつねじ軸78を回転ソケット80の雌
ねじに係合させてなる駆動装置74に結合されている。 。モータ82は、プーリ84と86及びそれらを連結す
る柔軟なベルト88により、回転ソケット80を回転さ
せる。このような用途のモータ及び関連した歯車装置は
、D.CマイクロモータとしてMicro Elec
tronics社から市販されている。
【0024】再び第2図の実施例について、プランジャ
ー66の全直線運動及び移動速度はモータ82、プーリ
84と86及びねじ軸78のねじ山の選択により容易に
制御することができる。しかしながら、第3図の実施例
では、注射器64から指導管70の中へ押し入れるべき
液の圧縮率を明確にするパラメータは、モータ電流又は
電力の測定値であり、すなわち所定量の液体を特定の割
合で注射器64から導管70の中へ押し込むのに要する
電流又は電力は知られており、実際の検出値と経験的に
得た値とを比較することにより、圧縮率の違いを知り液
体中に気泡があると解釈することができる。
ー66の全直線運動及び移動速度はモータ82、プーリ
84と86及びねじ軸78のねじ山の選択により容易に
制御することができる。しかしながら、第3図の実施例
では、注射器64から指導管70の中へ押し入れるべき
液の圧縮率を明確にするパラメータは、モータ電流又は
電力の測定値であり、すなわち所定量の液体を特定の割
合で注射器64から導管70の中へ押し込むのに要する
電流又は電力は知られており、実際の検出値と経験的に
得た値とを比較することにより、圧縮率の違いを知り液
体中に気泡があると解釈することができる。
【0025】第1図に戻ると、ポンプ16から押し出さ
れる薬液の圧縮率を指示するのに種々の検出パラメータ
を用いることができる。その検出パラメータは、第2図
において注射器を圧縮するのに用いられる動力手段によ
って及ぼされる力であったり、第3図における如くモー
タ作動動力装置でモータによって使用される電流又は電
力であったり、ポンプ16により送出され圧力変換器3
7により検出される流体の圧力であったりする。いずれ
の場合にも、或るパラメータは、ポンプ16が実際に液
体を導管10の中へ押し入れる時に検出される。
れる薬液の圧縮率を指示するのに種々の検出パラメータ
を用いることができる。その検出パラメータは、第2図
において注射器を圧縮するのに用いられる動力手段によ
って及ぼされる力であったり、第3図における如くモー
タ作動動力装置でモータによって使用される電流又は電
力であったり、ポンプ16により送出され圧力変換器3
7により検出される流体の圧力であったりする。いずれ
の場合にも、或るパラメータは、ポンプ16が実際に液
体を導管10の中へ押し入れる時に検出される。
【0026】そのパラメータは、パラメータセンサー9
0により一般的には、アナログ信号として検出される。 一つの値が、パラメータセンサー90により検出されて
、同じ点での記憶値と比較され、或いは、中央処理装置
が必要とされない場合には、比較は通常のコンパレータ
で行われ、パラメータセンサー90からの信号をアナロ
グ形式で読む。しかし、多重信号に関してパラメータセ
ンサー90からのアナログ信号は好ましくは中央処理装
置94に送られる前にA/D変換器92によりデジタル
信号に変換される。
0により一般的には、アナログ信号として検出される。 一つの値が、パラメータセンサー90により検出されて
、同じ点での記憶値と比較され、或いは、中央処理装置
が必要とされない場合には、比較は通常のコンパレータ
で行われ、パラメータセンサー90からの信号をアナロ
グ形式で読む。しかし、多重信号に関してパラメータセ
ンサー90からのアナログ信号は好ましくは中央処理装
置94に送られる前にA/D変換器92によりデジタル
信号に変換される。
【0027】CPU94は、実質的に非圧縮性の液体、
即ち気泡がないように管理、制御条件の下に供給される
液体についてポンプ16を使用して実験的に得られた値
又は一組の値を記憶装置に持っている。従って、A/D
変換器92からの検出パラメータを表すデジタル信号は
CPU94で時間的に同じ点での同じパラメータと比較
され、ポンプ16から押し出された液体が実験的に得ら
れたデータと同じ又はそれよりもっと圧縮性であるかど
うかの決定がなされる。もし圧縮率が同じか実質的に同
じであるとCPU94が決定すれば、装置はポンプ16
から導管10への液体の押し入れを遂行し続ける。
即ち気泡がないように管理、制御条件の下に供給される
液体についてポンプ16を使用して実験的に得られた値
又は一組の値を記憶装置に持っている。従って、A/D
変換器92からの検出パラメータを表すデジタル信号は
CPU94で時間的に同じ点での同じパラメータと比較
され、ポンプ16から押し出された液体が実験的に得ら
れたデータと同じ又はそれよりもっと圧縮性であるかど
うかの決定がなされる。もし圧縮率が同じか実質的に同
じであるとCPU94が決定すれば、装置はポンプ16
から導管10への液体の押し入れを遂行し続ける。
【0028】しかし、CPU94で行われる比較の結果
、ポンプ16により送り出される液体が実験的に得られ
たデータよりも圧縮性であることを測定値が示している
場合には、CPU94は、その液体の中に内に気泡があ
ることを認め、信号を制御回路96に送り、制御回路9
6は導管10への液体の一層の押し込みを停止し、患者
に向かって気泡が移動し続けるのを止め、さらに気泡が
患者に関して遠い側で液体の圧力を低下させる。
、ポンプ16により送り出される液体が実験的に得られ
たデータよりも圧縮性であることを測定値が示している
場合には、CPU94は、その液体の中に内に気泡があ
ることを認め、信号を制御回路96に送り、制御回路9
6は導管10への液体の一層の押し込みを停止し、患者
に向かって気泡が移動し続けるのを止め、さらに気泡が
患者に関して遠い側で液体の圧力を低下させる。
【0029】第1図において圧力の低下は、即座に動力
手段20を逆方向に移動させプランジャー24を引いて
液体をポンプ16に吸い込ませることで容易に達成でき
る。第2図及び第3図の実施例では、モータが利用され
モータ制御器98及び100は、各々付加的に速度制御
に又、モータを逆転させるのに必要とされるが、本発明
によれば液体を供給するためにポンプを作動する動力手
段は、油圧モータその他の手段でもよい。最後に、第4
図を参照すると、あるパラメータに及ぼす気泡の影響を
示す種々の典型的な曲線を示し、第1図におけるCPU
94の記憶装置に書き入れることのできる実験データを
表す。第4図の曲線において、横座標は、逆止弁18の
下流側の圧力を表し縦座標は時間を表す。これらの曲線
は、液体をポンプの下流側に特定の抵抗をもった典型的
な装置へ液体を押し込むのに50ccの注射器を用いて
取った生データを表す。同じ形の曲線が第2図の実施例
における如く力を測定することにより得られ、或いは第
3図の実施例におけるごとくモータ電流を測定すること
により得られる。
手段20を逆方向に移動させプランジャー24を引いて
液体をポンプ16に吸い込ませることで容易に達成でき
る。第2図及び第3図の実施例では、モータが利用され
モータ制御器98及び100は、各々付加的に速度制御
に又、モータを逆転させるのに必要とされるが、本発明
によれば液体を供給するためにポンプを作動する動力手
段は、油圧モータその他の手段でもよい。最後に、第4
図を参照すると、あるパラメータに及ぼす気泡の影響を
示す種々の典型的な曲線を示し、第1図におけるCPU
94の記憶装置に書き入れることのできる実験データを
表す。第4図の曲線において、横座標は、逆止弁18の
下流側の圧力を表し縦座標は時間を表す。これらの曲線
は、液体をポンプの下流側に特定の抵抗をもった典型的
な装置へ液体を押し込むのに50ccの注射器を用いて
取った生データを表す。同じ形の曲線が第2図の実施例
における如く力を測定することにより得られ、或いは第
3図の実施例におけるごとくモータ電流を測定すること
により得られる。
【0030】曲線aは、液体を、気泡がないように視覚
的にモニターしかつ制御する装置を表し、一方曲線bか
らhは一定量の気泡を入れた場合の同じ装置である。曲
線bは、1ccの気泡、曲線cは、2ccの気泡、曲線
dは、3ccの気泡、曲線eは、4ccの気泡、曲線f
は、5ccの気泡、曲線gは、10ccの気泡、曲線h
は、15ccの気泡を混入した場合である。曲線aのデ
ータを、一点或いは曲線自体を表すために一連の点とし
てCPUメモリに入れることができる。
的にモニターしかつ制御する装置を表し、一方曲線bか
らhは一定量の気泡を入れた場合の同じ装置である。曲
線bは、1ccの気泡、曲線cは、2ccの気泡、曲線
dは、3ccの気泡、曲線eは、4ccの気泡、曲線f
は、5ccの気泡、曲線gは、10ccの気泡、曲線h
は、15ccの気泡を混入した場合である。曲線aのデ
ータを、一点或いは曲線自体を表すために一連の点とし
てCPUメモリに入れることができる。
【0031】一点の装置の例として、曲線a上の一点を
ポンプ又は注射器が続いて導管へ液体を押し込み始める
のに所定時間とともにコンパレータに保持することがで
きる。例えば、その時間は1.5秒であり、曲線上の圧
力は60psig.である。もし力を使う場合には、1
.5秒における典型的な力は、記憶値として50lbf
.である。
ポンプ又は注射器が続いて導管へ液体を押し込み始める
のに所定時間とともにコンパレータに保持することがで
きる。例えば、その時間は1.5秒であり、曲線上の圧
力は60psig.である。もし力を使う場合には、1
.5秒における典型的な力は、記憶値として50lbf
.である。
【0032】かくして、液体の注入が実際に行われると
き、力、圧力、又はモータ電流の測定が時間的に同じ点
、例えば1.5秒でストレインゲージ、圧力ゲージ、電
流計により行われる。検出された力のパラメータは、コ
ンパレータ中の記憶値と比較され、もし値が実質的に等
しければ、注入装置を継続させる。もし例えば、検出さ
れた力がおそらく所定量だけ予定値より小さければ、コ
ンパレータは気泡があることを認め、即座に液体のこれ
以上の押し込みを停止し、患者の方に向かう気泡を吸い
込むために液体の流れを逆転する。
き、力、圧力、又はモータ電流の測定が時間的に同じ点
、例えば1.5秒でストレインゲージ、圧力ゲージ、電
流計により行われる。検出された力のパラメータは、コ
ンパレータ中の記憶値と比較され、もし値が実質的に等
しければ、注入装置を継続させる。もし例えば、検出さ
れた力がおそらく所定量だけ予定値より小さければ、コ
ンパレータは気泡があることを認め、即座に液体のこれ
以上の押し込みを停止し、患者の方に向かう気泡を吸い
込むために液体の流れを逆転する。
【0033】第4図の曲線の一連のデータ点の使用の例
として、実際の曲線を検出し、デジタル化し、実験的に
得られた曲線とCPU上で比較する。曲線の第1次微係
数及び第2次微係数を得て比較することができる。既に
理解できるように、曲線aと気泡がある他の曲線間の曲
線の第1次微係数即ち傾きの違いは明白である。ある所
定時間経過後、曲線bーhの傾きは急速に下がる。第2
次微係数に関し、曲線aの変化率は、約0・5秒までほ
とんど0でありそこから減衰し0以下となる。気泡の存
在を表す曲線はピークに達し、それから曲線の変化率は
急速に低下するので、曲線の比較又は種々の曲線上の点
の比較により、実質的に非圧縮性の液体と、気泡を含有
し、かくしてもっと圧縮性の液体とを区別することがで
きる。
として、実際の曲線を検出し、デジタル化し、実験的に
得られた曲線とCPU上で比較する。曲線の第1次微係
数及び第2次微係数を得て比較することができる。既に
理解できるように、曲線aと気泡がある他の曲線間の曲
線の第1次微係数即ち傾きの違いは明白である。ある所
定時間経過後、曲線bーhの傾きは急速に下がる。第2
次微係数に関し、曲線aの変化率は、約0・5秒までほ
とんど0でありそこから減衰し0以下となる。気泡の存
在を表す曲線はピークに達し、それから曲線の変化率は
急速に低下するので、曲線の比較又は種々の曲線上の点
の比較により、実質的に非圧縮性の液体と、気泡を含有
し、かくしてもっと圧縮性の液体とを区別することがで
きる。
【0034】再び第1図を参照すると、装置は又光学式
或いは超音波式の気泡検出器100を有する。代表的な
光学式気泡検出器は、米国特許第3915155号に開
示されており、さらに追加の防護のために、患者に対す
る保護を更に行うために多重装置を採用することができ
る。気泡検出器100は、異なった回路、異なった作動
原理を有し、さらにCPU94の異なった記憶機能を使
用しているため、これらの装置は、互いに独立であり一
方の装置の故障は必ずしも他の装置の故障を引き起こさ
ない。
或いは超音波式の気泡検出器100を有する。代表的な
光学式気泡検出器は、米国特許第3915155号に開
示されており、さらに追加の防護のために、患者に対す
る保護を更に行うために多重装置を採用することができ
る。気泡検出器100は、異なった回路、異なった作動
原理を有し、さらにCPU94の異なった記憶機能を使
用しているため、これらの装置は、互いに独立であり一
方の装置の故障は必ずしも他の装置の故障を引き起こさ
ない。
【0035】
【発明の効果】以上より、本発明によれば、患者に導管
を通じて液体を注入する流体供給装置において、液体中
の気泡の検出速度及び効率を上げ、患者に気泡が取り込
まれるのを防止しつつ患者への液体の注入を自動化させ
ることができる。
を通じて液体を注入する流体供給装置において、液体中
の気泡の検出速度及び効率を上げ、患者に気泡が取り込
まれるのを防止しつつ患者への液体の注入を自動化させ
ることができる。
【図1】本発明の概略ブロック図である。
【図2】本発明の実施例の一部透視のブロック図である
。
。
【図3】本発明の別の実施例の一部透視のブロック図で
ある。
ある。
【図4】種々の大きさの気泡を含有する同じ液体ととも
に非圧縮性流体の圧力対時間の関係を明白にするグラフ
である。
に非圧縮性流体の圧力対時間の関係を明白にするグラフ
である。
10 導管
12 導管末端部
14 導管の人体側末端部
16 ポンプ
18 逆止弁
20 動力手段
22 カップリング
24 プランジャー
26 供給容器
28 氷
30 大容器
32 リザーバ
34 注入管
36 逆止弁
38 T継手
40 注入器
42 バレル
44 プランジャー
46 シールヘッド
48 プランジャーヘッド
50 モーター
52 ねじ込み式シャフト
54 ねじ込み式カップリング
56 導管
58 押し込み力測定装置
60 電気ケーブル
62 注入器
64 バレル
66 プランジャー
68 シールヘッド
70 導管
72 プランジャー端部
74 駆動装置
76 固定ヘッド
78 ねじ込み式シャフト
80 回転式ソケット
82 モーター
84 滑車
86 滑車
88 柔軟なベルト
90 パラメータセンサー
92 AD変換器
94 CPU
96 制御回路
98 モーター制御装置
100 気泡検出器
Claims (28)
- 【請求項1】 患者に通じる導管を通して液体を送出
する液体供給装置において、液体を導管を通して患者に
送出するためのポンプ装置と、前記ポンプ装置の動きを
制御するようになった制御装置と、導管を通して送出さ
れる液体の圧縮率を示すパラメータをモニターし、前記
パラメータを表わす少なくとも一つの信号を発生するよ
うになった検出装置と、前記検出装置からの前記少なく
とも一つの信号を導管を通して非圧縮性流体を送出する
前記ポンプ装置の指示の前記パラメータの少なくとも一
つの信号と比較するためのコンパレータとを有し、前記
コンパレータは、前記検出信号が、送出される液体の圧
縮率が前記比較した信号の圧縮率より所定量高いことを
示す場合に信号を発生し、さらに患者への液体の送出を
停止し、前記導管内の圧力を減ずるための前記コンパレ
ータからの前記信号に応答する装置を有することを特徴
とする気泡検出装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の液体供給装置におい
て、前記ポンプ装置が電気モータにより駆動される定容
積型ポンプからなることを特徴とする気泡検出装置。 - 【請求項3】 請求項2に記載の液体供給装置におい
て、前記検出装置が圧縮率の指示として前記モータへの
電流をモニターすることを特徴とする気泡検出装置。 - 【請求項4】 請求項1に記載の液体供給装置におい
て、前記検出装置が患者に送出される液体の前記導管内
の圧力をモニターすることを特徴とする気泡検出装置。 - 【請求項5】 請求項1に記載の液体供給装置におい
て、前記ポンプ装置がリニアモータによって加えられる
力で作動する定容積型ポンプからなることを特徴とする
気泡検出装置。 - 【請求項6】 請求項5に記載の液体供給装置におい
て、前記検出装置が前記定容積型ポンプを作動するため
に前記リニアモータによって加えられる力をモニターす
ることを特徴とする気泡検出装置。 - 【請求項7】 患者に通じる導管を通して液体を送出
する液体供給装置に使用する気泡検出装置において、液
体を導管を通して送出するポンプ装置と、前記患者に液
体を送出する前記ポンプを作動させる前記ポンプに関す
る動力装置と、前記動力装置を制御するようになった制
御装置と、前記導管を通して送出される液体の圧縮率を
示すパラメータをモニターし、前記パラメータを明示す
る少なくとも一つの信号を発生させるようになった検出
装置と、前記導管を通して所望の流量で所定量の比較的
非圧縮性の流体を送出するために前記ポンプ装置の通常
運転の際の、前記モニターしたパラメータを表す一つの
信号を記憶させた記憶装置と、前記検出装置からの前記
モニターしたパラメータの少なくとも一つの信号を、所
定時間の間隔で前記記憶装置に記憶した少なくとも一つ
の信号と比較し、前記比較した信号が前記導管を通して
送出される液体が比較的非圧縮性の流体よりも圧縮性で
あることを示す場合に信号を発生するコンパレータ装置
と、前記患者に液体を送出する前記ポンプを移動させな
いように前記動力装置を停止するために前記コンパレー
タから発生した前記信号に応答する装置とからなること
を特徴とする気泡検出装置。 - 【請求項8】 前記検出装置によりモニターされた少
なくとも一つの信号が、前記ポンプからの液体の導管内
の圧力を表わす複数の時刻における複数の信号からなる
ことを特徴とする請求項7に記載の気泡検出装置。 - 【請求項9】 前記検出装置によってモニターされた
少なくとも一つの信号が、前記動力装置への電流を表わ
す複数の信号からなることを特徴とする請求項7に記載
の気泡検出装置。 - 【請求項10】 前記動力装置が前記ポンプ装置に力
を及ぼし、前記検出装置によりモニターされた少なくと
も一つの信号が前記動力装置と前記ポンプ装置間の力を
表わす複数の信号からなることを特徴とする請求項7に
記載の気泡検出装置。 - 【請求項11】 前記記憶装置が前記ポンプ装置によ
り前記導管を通して押される比較的非圧縮性の液体の圧
力対時間を表す曲線を生み出す複数の信号をその記憶部
に有し、前記検出装置が前記ポンプ装置により前記導管
を通して押される液体の圧力対時間を表す曲線を生み出
す複数の信号を発生させることを特徴とする請求項7に
記載の気泡検出装置。 - 【請求項12】 前記コンパレータ装置が前記記憶装
置に含まれた前記曲線の第1次微係数を、前記検出装置
により発生する曲線の第1次微係数と比較することを特
徴とする請求項11に記載の気泡検出手段。 - 【請求項13】 前記コンパレータが前記記憶部に含
まれた前記曲線の第2次微係数と前記検出装置により発
生する曲線の第2次微係数と比較することを特徴とする
請求項11に記載の気泡検出装置。 - 【請求項14】 患者の血流の中に遠位端を有し、患
者の外部に近位端を有する管による液体の流れを流路に
沿って移動させることにより、患者の血流に大きな気泡
が入るのを防止する方法において、動力装置により近位
端から患者の血流内の遠位端に向かう方向に管を通じて
液体を押し、管を通して押される液体の圧縮率を示すパ
ラメータを時間的に少なくとも一点で検出し、前記パラ
メータについて少なくとも一つの値を得、前記パラメー
タの検出した値を動力装置によって所望の流量で患者に
送り込まれる非圧縮性流体の代表的な同じパラメータと
比較し、パラメータの検出値と記憶値との比較により、
管を通して押される液体の圧縮率が、非圧縮性の液体よ
り所定量圧縮性であることを示した場合に動力装置を停
止し、管の近位端又はその近くで前記流路内の圧力を減
ずる段階からなることを特徴とする大きな気泡が患者の
血流に入るのを防止する方法。 - 【請求項15】 前記検出段階が、複数の値を得る為
に時間的に複数の点で前記パラメータを検出することか
らなることを特徴とする請求項14に記載の検出方法。 - 【請求項16】 前記検出段階が前記管内の圧力を検
出することからなることを特徴とする請求項14に記載
の検出方法。 - 【請求項17】 前記動力装置によって押す前記段階
が電気動力装置及び前記電気動力装置により作動される
ポンプ装置を使用することからなることを特徴とする請
求項14に記載の検出方法。 - 【請求項18】 前記検出段階が電気動力装置への電
流を検出することからなることを特徴とする請求項17
に記載の検出方法。 - 【請求項19】 前記動力装置によって押される前記
段階がアクチュエータ装置及び前記アクチュエータ装置
によって及ぼされる力により作動されるピストンポンプ
を用いることを特徴とする請求項14に記載の検出方法
。 - 【請求項20】 前記検出段階が前記アクチュエータ
装置と前記ピストンポンプ間の力を検出することからな
ることを特徴とする請求項14に記載の検出方法。 - 【請求項21】 患者に通じる導管を通して液体を送
出する液体供給装置に使用する気泡検出装置において、
導管を通して液体を送出するポンプ装置と、前記患者に
液体を送出する前記ポンプを作動するための前記ポンプ
に関する動力装置と、前記動力手段を制御するようにな
った制御装置と、前記導管を通して送出される液体の圧
縮率を示すパラメータをモニターし、前記パラメータを
明示する少なくとも一つの信号を発生させるようになっ
た検出装置と、前記導管を通して所望の流量で所定量の
比較的非圧縮性の流体を送出するために前記ポンプ装置
の通常運転の際の、前記モニターしたパラメータを表す
少なくとも一つの信号を記憶した記憶装置を第1の機能
として有する中央処理装置と、前記検出装置からの前記
モニターされたパラメータの少なくとも一つの信号を、
所定時間の間隔で前記記憶装置に記憶した少なくとも一
つの信号と比較し、前記比較された信号が前記導管を通
して送出される液体が比較的非圧縮性の流体より圧縮性
であることを示す場合に信号を発生するコンパレータ装
置と、前記導管内に位置し、前記ポンプ装置により送出
される前記液体中の気泡を検出し気泡が検出されたとき
に信号を発生させる前記中央処理装置の第2の機能を利
用する独立の気泡検出装置と、前記患者に液体を送出す
る前記ポンプを移動させないように前記動力装置を停止
するために前記コンパレータから発生する前記信号に応
答する装置とからなることを特徴とする気泡検出装置。 - 【請求項22】 前記ポンプ装置がシリンダーと導管
を通じて液体を送出するようにシリンダー内で移動でき
るピストンとからなることを特徴とする請求項21に記
載の気泡検出装置。 - 【請求項23】 前記検出装置が、所定時間における
前記導管内の液体の圧力をモニターし、前記コンパレー
タが、前記モニターした圧力信号と前記同じ所定時間に
おける圧力の記憶値と比較し、前記モニターした値が前
記記憶値より所定量小さい場合に信号を発生することを
特徴とする請求項22に記載の気泡検出装置。 - 【請求項24】 前記コンパレータ装置から発生する
前記信号に応答する前記装置及び前記中央処理装置の第
2機能が前記ピストンを停止し、患者からの方向に液体
を吸引するように前記ピストンの方向を逆転させること
を特徴とする請求項23に記載の気泡検出装置。 - 【請求項25】 前記動力装置が電気モータからなり
、前記検出装置が複数の時間における前記モータへの電
流をモニターすることを特徴とする請求項22に記載の
気泡検出装置。 - 【請求項26】 前記記憶装置が比較的非圧縮性の流
体についての前記ポンプ装置の作動時の電流対時間を表
す曲線を記憶していることを特徴とする請求項25に記
載の気泡検出装置。 - 【請求項27】 前記動力装置が前記液体を送出する
ために前記ピストンにに対する力を発生させるリニアモ
ータからなり、前記検出装置が複数の時間における前記
リニアモータよって前記ピストンニ及ぼされる力の総量
をモニターすることを特徴とする請求項22に記載の気
泡検出装置。 - 【請求項28】 前記記憶装置が比較的非圧縮性の流
体についての前記ポンプ装置の作動時、リニアモータに
よってピストンに及ぼされる力を力対時間で表す曲線を
記憶していることを特徴とする請求項27に記載の気泡
検出装置。
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EP0462405A1 (en) | 1991-12-27 |
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