JPH0429397B2 - - Google Patents

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JPH0429397B2
JPH0429397B2 JP59072575A JP7257584A JPH0429397B2 JP H0429397 B2 JPH0429397 B2 JP H0429397B2 JP 59072575 A JP59072575 A JP 59072575A JP 7257584 A JP7257584 A JP 7257584A JP H0429397 B2 JPH0429397 B2 JP H0429397B2
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    • 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
    • A61M5/14—Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/168—Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body
    • A61M5/16831—Monitoring, detecting, signalling or eliminating infusion flow anomalies
    • A61M5/16854—Monitoring, detecting, signalling or eliminating infusion flow anomalies by monitoring line pressure
    • A61M5/16859—Evaluation of pressure response, e.g. to an applied pulse
    • 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

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、一般に、患者に流体を非経口投与す
るシステムに係り、特に、流体を患者の血管組織
に注入する装置を有する上記形式のシステムに係
る。
この特定形式のシステムは、病院において、非
経口流体を正確な流量で投与するために広く利用
されている。これらのシステムは、静脈注入及び
動脈注入の両方に有用であり、典型的に、流体管
及び針を経て患者の静脈又は動脈へ非経口流体を
圧送するための注入ポンプ及びこれに関連した制
御装置を備えている。
この形式の従来の注入ポンプシステムに対する
１つの欠点は、時々針が患者の静脈又は動脈から
外れることである。これは、通常、背圧を増加さ
せるが、ポンプは、実質的に同一の一定の流量で
流体を圧送し続ける。それ故、流体は、患者の身
体組織に浸透し、重大な障害を与えることにな
る。同様に、針は、患者から完全に外れてしまう
こともあるが、ポンプは、依然として、同じ一定
の流量で流体を圧送し続ける。
流体の浸透を検出する１つの公知技術は、針の
付近で患者の皮膚の温度を監視することである。
非経口流体は、通常、患者の体温より温度が低
く、然も、流体浸透が生じた時流体は迅速に流れ
ないので、流体の浸透が生じると、通常は、針の
付近の温度が下がる。従つて、皮膚温度の低下が
検出された時には、流体浸透が発生していると推
定される。この技術は、あらゆる場合、例えば、
非経口流体の温度が患者の血液の温度と実質的に
同じ場合に、完全に満足なものであるとは思われ
ない。
患者の人体組織への非経口流体の浸透を検出す
る他の公知技術は、病院の職員の介入に関するも
のである。このような技術の１つにおいては、付
添い人が針のまわりの領域を目で見て検査し、流
体浸透を示す身体のふくらみを検知する。流体が
瓶から重力で投与される時にのみ有用な別の技術
においては、付添い人が、瓶を、針の高さより低
いところに周期的に下げ、流体が患者の体外に流
出するようにする。このようにした時に、患者の
血液が流体管に現われない場合には、針が静脈又
は動脈と流体連通していないことが推定される。
これらの技術はどれも完全には満足でないことが
分つているが、その１つの理由は、どちらの技術
も訓練された職員が病院にいることを必要とする
と共に、どちらの技術も自動的に実施できないか
らである。
流体の浸透及び他の欠陥状態を検出する更に別
の公知技術は、滴下室と患者との間の流体管に配
置された閉塞弁を用いて流量を調整する非経口投
与システムに利用されている。特に、閉塞弁は、
滴下室への流体小滴の頻度を或る選択された値に
維持するために、制御可能に調整される。選択さ
れた小滴頻度を維持しようとする際に閉塞弁の限
界を越えた場合には、欠陥状態が存在すると推定
される。然しながら、存在する欠陥状態の特定の
形式、例えば、流体浸透、を判断するためには、
依然としてオペレータの介入が必要とされる。
針が患者から完全に外れて、流体が患者の皮膚
や、寝具類に向う時には、これが、通常、病院の
付添い人が目で見ることによつてのみ検知され
る。このような病院職員の能動的な介入は、この
問題に対する完全に満足な解決策とは考えられな
い。
以上の説明より、注入装置を有する形式の非経
口投与システムにおいて流体の浸透や管路の遮断
のような欠陥を自動的に検出する効果的な方法及
び装置が依然として要求されていることが明らか
である。本発明は、このような要求を満たすもの
である。
発明の概要 本発明は、流体管及び針を経て患者の血管組織
へ非経口流体を注入する装置を有する形式の非経
口投与システムに用いる欠陥検出装置及びこれに
関連した方法において実施する。この装置は、流
体管内の流体の圧力を監視してこれに対応する圧
力信号を発生する圧力トランスジユーサ手段を備
えている。本発明によれば、この装置は、更に、
流体管が患者の血管組織と適切に流体連通しない
時を決定するように上記の圧力信号を質的に評価
して、それに対応する警報信号を発生するような
自動欠陥検出手段を備えている。これにより、病
院の職員は、非経口投与システムの状態を繰り返
し監視する必要なしに、他の作業を自由に行なう
ことができる。
上記欠陥検出手段の一実施例は、非経口流体を
患者の静脈系統に投与するためのパルス式注入装
置を備えた非経口投与システムに用いるようにさ
れる。上記欠陥検出手段は、静脈系統とは別の人
体組織へ流体が浸透するのを検出した時に、警報
信号を発生する。この実施例においては、上記欠
陥検出手段は、各注入パルス後の圧力信号を分析
して、針から離れたところのインピーダンス変化
を検出する。特に、上記欠陥検出手段は、各注入
パルス後の所定時間内に圧力信号がその定常レベ
ルに復帰するかどうかを決定することによつて流
体の浸透を検出する。特に、上記欠陥検出手段
は、圧力信号を高域ろ波し、このろ波した圧力信
号を規定のスレツシユホールドと比較する。この
ろ波した圧力信号が各注入パルス後の規定時間よ
り長い時間中上記スレツシユホールドを越える時
に警報信号が発生される。
上記欠陥検出手段は、別の実施例においては、
注入装置が比較的高い流量、例えば、40m1／時
で流体を注入する時に、流体浸透を検出する。こ
の実施例では、欠陥検出手段は、圧力信号が所定
の時間中特定量以上増加するかどうかを決定する
圧力変化信号を備えている。この圧力変化手段
は、或る時間間隔で圧力信号をサンプリングする
手段と、圧力信号がサンプリングとサンプリング
との時間間隔中に規定量以上増加したかどうかを
決定するように、現在の圧力信号サンプルを、そ
の手前の圧力信号サンプルと比較する手段とを備
えているのが好ましい。上記圧力変化手段は、圧
力信号の瞬時変化率が規定レベルを越えるという
ことを圧力導関数手段が決定した後にのみ作動可
能にされるのが好ましい。
本発明の欠陥検出手段の２つの他の実施例は、
非経口投与システムによつて非経口流体を患者の
動脈系統に投与する時に利用される。このような
実施例の一方においては、欠陥検出手段が、患者
の心臓鼓動の影響を排除するように圧力信号を低
域ろ波し、このろ波した圧力信号を所定のスレツ
シユホールドと比較する。この信号がスレツシユ
ホールドより下つた時に警報信号が発生される。
他方の実施例においては、欠陥検出手段が、患者
の心臓鼓動に起因する信号成分のみを通すように
圧力信号を高域ろ波する。鼓動パルスの欠落が検
出された時には警報信号が発生される。
欠陥検出手段は、更に別の実施例においては、
パルス式注入装置と患者との間の流体管接続部に
生じる気泡や管の遮断を検出する。このような状
態が生じると、信号形状が減衰不充分なものとな
り、圧力信号は、各注入パルス後、リンギング特
性をもつ。欠陥検出手段は、各注入パルス後の圧
力信号を分析することによつてこのリンギングを
検出し、針から離れたところのインピーダンス変
化を測定する。特に、欠陥検出手段は、各注入パ
ルスの後、交流圧力信号（即ち、高域ろ波された
圧力信号）が規定の負の圧力スレツシユホールド
より下るかどうかを決定する。このスレツシユホ
ールドは、各注入パルスの直後に生じる正のピー
ク交流圧力信号の規定の負の１部分であるにが好
ましい。
本発明装置の好ましい実施例においては、欠陥
検出手段は、静脈及び動脈の流体浸透並びに流路
の遮断を検出するための上記した多数の実施例を
含む。適当な切り換え回路により、システムの使
い方に基づいて静脈浸透回路又は動脈浸透回路を
作動させることができる。色々の回路のどれかが
欠陥を検出すると、警報器が作動される。
本発明の他の特徴及び効果は、添付図面を参照
して本発明の原理を一例として示した好ましい実
施例の以下の詳細な説明より明らかとなろう。
好ましい実施例の説明 さて、添付図面の特に第１図を説明すれば、患
者１１の血管組織へ非経口流体を投与するシステ
ムに用いる欠陥検出回路１０が示されている。上
記システムは、流体管１７及び針１９を経て患者
に非経口流体を圧送するための一般の注入ポンプ
１３及びこれに関連したポンプ制御装置１５を備
えている。ポンプは、流体を繰り返し圧送する蠕
動型のものであるのが好ましい。１つのこのよう
な適当なポンプ及びその速度を制御する関連制御
器が、1981年７月９日に出願された”流体流量制
御方法及び装置（Method and Apparatus for
Fluid Flow Control）”と題するStphen H.
O′Leary氏等の米国特許出願第06／281848号に開
示されている。
ポンプ制御装置１５は、モータ歩進信号を出力
し、これはライン２１を経て注入ポンプ１３へ送
られる。この信号は一連のパルスであり、その
各々は、所定量の非経口流体を患者１１へ注入す
るようにポンプを１ステツプづつ作動させる。
非経口投与システムは、更に、流体管１７内の
流体圧力を監視してこれに対応する圧力信号出力
をライン２７に形成するための圧力トランスジユ
ーサ２３及びこれに関連した増巾器２５を備えて
いる。
本発明によれば、欠陥検出回路１０は、流体管
１７と患者の血管組織との間の流体連通が不適切
であることを表わす幾つかの特性パターンを検出
するようにライン２７の圧力信号を評価する。回
路がこのような状態を検出すると、警報器２９が
作動される。このような欠陥状態は、流体が患者
の血管組織以外の人体組織へ浸透することや、針
１９が患者１１から完全に外れることや、流体管
に漏れが生じたり気泡が生じたりすることを含
む。このようにして、病院の職員が頻繁に監視や
試験を行なう必要なく、流体の適切な非経口投与
を確保することができる。
特に、欠陥検出回路１０は、注入ポンプ１３が
比較的低い流量で患者の静脈系統に非経口流体を
圧送する時の流体浸透を検出する低注入流量静脈
浸透検出器３１と、ポンプが比較的高い流量で静
脈系統に流体を圧送する時の浸透を検出する高注
入流量静脈浸透検出器３３とを備えている。欠陥
検出回路は、更に、ポンプが患者の動脈系統に流
体を圧送する時の流体浸透を検出する動脈浸透検
出器３５と、ポンプと患者１１との間の流体接続
部に或る種の漏れ又は気泡がある時を検出する管
路遮断検出器３７とを備えている。
更に、上記システムは、これが非経口流体を患
者の静脈系統に投与するか、動脈系統に投与する
かを指示するためのモードスイツチ３９を備えて
いる。又、システムは、これが患者の静脈系統に
流体を圧送していることを上記スイツチが指示す
る時に、流体が比較的高い流量で圧送されるか、
比較的低い流量で圧送されるかを指示するように
作動する注入流量検出回路４１も備えている。ス
イツチ３９及び検出回路４１は、システムの作動
モードに基づいて適当な静脈浸透検出回路３１又
は３３或いは動脈浸透検出回路３５を作動できる
ように用いられる。
特に、モードスイツチ３９は、単極単投スイツ
チであり、その中央の端子は直接アース接続さ
れ、他の２つの端子は別々の抵抗４３を経て正の
電圧に接続される。その故、これら２つの端子に
現われる２進信号は、互いに位相が逆である。こ
のような信号は一方は、動脈作動可能化信号と定
められ、そして他方は静脈作動可能化信号と定め
られる。
動脈作動可能化信号は、ライン４５を経て動脈
浸透検出回路３５へ直接送られ、静脈作動可能化
信号は、ライン４７を経て注入流量検出器４１へ
送られる。注入流量検出回路は、注入ポンプ１３
により与えられる注入流量に基づいて低注入流量
静脈浸透検出器３１又は高注入流量静脈浸透検出
器３３のいずれかへ静脈作動可能化信号を送る。
注入流量検出回路４１は、ライン２１に現われ
るモータ歩進信号を監視して、該信号の周波数に
一般的に比例した電圧レベルをもつ出力信号を発
生する周波数弁別器４９を備えている。この出力
信号は、ライン５１を経て比較器５３の正の入力
端子へ送られ、該比較器はこの信号を、その負の
入力端子へ送られる選択された基準レベルと比較
する。のこ基準レベルは、ポテンシヨメータ５７
のワイパからライン５５を経て送られ、ポテンシ
ヨメータの他の２つの端子はアースと、正の供給
電圧との間に接続される。弁別器の出力信号が上
記のスレツシユホールドを越えて、注入ポンプ１
３が比較的高い流量（例えば、約40m1／時以上）
で流体を圧送することを指示する場合には、比較
器の出力が正の電圧レベルとなる。一方、弁別器
の出力信号が上記のスレツシユホールドを越え
ず、ポンプが比較的低い流量で流体圧送すること
を指示する場合には、比較器が低電圧レベル信号
を出力する。
比較器５３の信号出力は、ライン５９を経て第
１のアンドゲート６１へ送られ、モードスイツチ
３９からライン４７を経て送られる静脈作動可能
化信号とアンドされる（論理積形成される）。こ
れにより、高注入流量静脈作動可能化信号が形成
され、これはライン６３を経て高注入流量静脈浸
透検出器３３へ送られる。これにより、この検出
器３３は、モードスイツチによつて静脈注入が選
択されたそして注入流量が規定のスレツシユホー
ルドを越えた時に流体浸透を検出するように作動
可能にされる。
注入流量検出器４１の比較器５３の信号出力
は、又、ライン５９を経て否定ゲート６５にも送
られて、ここで反転され、次いでライン６７を経
て第２のアンドゲート６９へ送られ、ライン４７
に現われる上記の静脈作動可能化信号とアンドさ
れる。これにより生じる低注入流量静脈作動可能
化信号は、ライン７１を経て低注入流量静脈浸透
検出器３１へ送られる。従つて、この検出器３１
は、モードスイツチ３９によつて静脈注入が選択
されそして注入流量が規定のスレツシユホールド
を越えない時に作動可能にされる。
さて、第２図には、低注入流量静脈浸透検出器
３１の簡単なブロツク図が示されている。この回
路は、増巾器２５からライン２７を経へ送られる
圧力信号を監視し、患者の静脈系統から離れた人
体組織への流体の浸透もしくは閉塞を表わす特性
パターンを検出する。この回路は、このような状
態を検出すると、警報信号を出力し、これはライ
ン７３を経て警報器２９へ送られる。基本的に、
この回路は、注入ポンプ１３の各次々の流体圧送
パルスの後の規定時間内に圧力信号がその通常の
値に復帰しない時に閉塞もしくは浸透が生じたと
判断する。
低注入流量静脈浸透検出器３１は、ライン２７
を経て送られた圧力信号をろ波する0.1Hz高域フ
イルタ７５を備えており、これによりろ波された
圧力信号はライン７７を経て出力される。第３図
ｃに示された圧力信号は、通常、一連の正の圧力
パルスを含み、その各々は、注入ポンプ１３の
次々のモータ歩進により生じる指数的に減衰する
端部を有している。
比較器７９は、ろ波された圧力信号を、ポテン
シヨメータ８３のワイパからライン８１を経て送
られる選択された正電圧スレツシユホールドと比
較する。ポテンシヨメータの他の２つの端子は、
アースと正電圧との間に接続される。ろ波された
圧力信号の電圧レベルがスレツシユホールドを越
える場合には、比較器７９は、第３図ｄに示した
ような正の信号をライン８５に出力する。スレツ
シユホールドは、パルスのピーク値の約30パーセ
ントに選択されるのが好ましい。典型的に、スレ
ツシユホールドは、ほゞ４ないし６cmH2Ｏであ
る。
検出器３１は、更に、単安定マルチバイブレー
タ即ちワンシヨツト８７と、モータ歩進信号（第
３図ａ）の各パルスの約0.2秒後に比較器７９の
出力信号をサンプリングするフリツプ−フロツプ
８９とを備えている。特に、モータ歩進信号は、
ライン２１を経てワンシヨツトへ送られ、該ワン
シヨツトはそれに対応する一連のパルス（第３図
ｄ）を形成し、その各々は、約0.2秒のパルス巾
を有する。このワンシヨツトの信号は、ライン９
１を経てフリツプ−フロツプのクロツク入力端子
へ送られ、該フリツプ−フロツプは、各パルスの
後端において圧力導関数信号をサンプリングす
る。この時点で比較器の出力信号がまだ正の値で
ある場合には、フリツプ−フロツプも正の信号を
出力する。
フリツプ−フロツプ８９によつて出力された信
号は、ライン９３を経てアンドゲート９４の一方
の入力端子へ送られ、該ゲートは、この信号を、
ライン７１を経て送られる低注入流量静脈作動可
能化信号とアンドする。前記したように、この作
動可能化信号は、非経口投与システムが流体を比
較的低い流量で患者の静脈系統に投与するように
されたことを指示する。アンドゲートへの両入力
が正の値である場合には、流体浸透が生じている
ことが推定され、アンドゲートはトリガ信号を出
力し、この信号はライン９５を経てラツチ９６へ
送られ、該ラツチは次いで警報信号を発生し、こ
れはライン７３を経て警報器２９（第１図）へ送
られる。
針１９が患者の血管に適切に挿入されている時
の正常の状態中には、圧力信号（第３図ｃ）が、
モータ歩進信号（第３図ａ）の各パルスの後比較
的速くその通常の値に復帰する。従つて、圧力信
号は、スレツシユホールドを越えず、比較器の出
力信号（第３図ｄ）は、次々のサンプリング時に
低レベルとなる。それ故、検出回路３１は、警報
信号を発生しない。
一方、針１９が患者の静脈系統と適切に連通し
ておらず、流体浸透が生じている時の異常状態中
には、圧力信号（第３図ｅ）の減衰時間が比較的
長いものとなる。これは明確に現われる。という
のは、人体組織が非経口流体の各々の注入を迅速
に消散させることができないからである。このよ
うに減衰時間が長いために、比較器の出力信号
（第３図ｆ）は、フリツプ−フロツプ８９でサン
プリングされた時に依然として高レベルである。
その故、ライン７３に警報信号が発生される。
さて、第４図には、第１図の高注入流量静脈浸
透検出器３３の簡単な回路図が示されている。基
本的に、この回路は、ライン２７を経て送られる
圧力信号を監視して、流体管１７の圧力が所定の
時間中に或る選択された量以上増加するかどうか
を決定する。この回路は、圧力の瞬時変化率が規
定のレベル、例えば30cmH2Ｏ／秒、を最初に越
えた後になみ、この決定を行なう。通常の状態中
には、この小さなスレツシユホールドより小さい
正の圧力勾配となる。約250cmH2Ｏ／秒より大き
い正の圧力勾配は、下流での閉塞を指示するが、
これは検出回路により流体浸透であるかのように
処理される。圧力信号の瞬時変化率が30cmH2
Ｏ／秒のスレツシユホールドを最初に越えた時
に、検出回路は直ちに圧力信号をサンプリングし
そしてその約４秒後に再びサンプリングする。第
２のサンプルが第１のサンプルを規定量、例え
ば、75cmH2Ｏ、以上越えた場合には、流体浸透
の発生が推定される。この時、ライン９７に警報
信号が出力されて、警報器２９（第１図）へ送ら
れる。
第４図の検出回路３３は、非経口投与システム
が流体を約40m1／時以上の流量で投与する時の
流体浸透の検出に用いるのに適している。第２図
の低注入流量静脈浸透検出器３１は、このような
注入流量でも適切に機能できるが、通常は、流体
浸透を検出するように検索を行なう時に注入ポン
プ１３を瞬間的に作動不能にすることが必要であ
るる。これは、注入ポンプの次々のパルスが、回
路に必要とされる公称サンプリング遅延時間であ
る0.2秒より短い間隔で発生するためである。
高注入流量静脈浸透検出器３３は、圧力導関数
信号を形成する微分器９９と、この圧力導関数信
号を、30cmH2Ｏ／秒に対応するスレツシユホー
ルドと比較する比較器１０３を備えている。圧力
信号は、ライン２７を経て微分器へ入力され、圧
力導関数信号は微分器によりライン１０５に出力
されて、比較器の正の入力端子へ送られる。比較
器の負の入力端子は、ライン１１１を経てポテン
シヨメータ１１３のワイパに接続される。ポテン
シヨメータの他の２つの端子は、アース及び正の
供給電圧に接続され、従つて、ポテンシヨメータ
のワイパに現われる電圧は、選択された正の電圧
スレツシユホールドを表わしている。比較器は、
圧力導関数信号がこのスレツシユホールドを越え
た時に正の値のトリガ信号を発生する。
第４図の検出回路３３は、更に、第１及び第２
のサンプル・ホールド回路１２１及び１２３と、
４秒の単安定マルチバイブレータ即ちワンシヨト
１２５とを備えている。比較器１０３により形成
されたトリガ信号は、ライン１１７を経て第１の
サンプル・ホールド回路及びワンシヨツトの両方
に接続される。トリガ信号が高状態になつて、瞬
時圧力導関数信号が変化率スレツシユホールドを
丁度越えたことを指示する時には、第１のサンプ
ル・ホールド回路が、ライン２７を経て送られる
圧力信号をサンプリングし、これと同時に、ワン
シヨツトは４秒の出力パルス（低状態）を開始さ
せる。ワンシヨツトの出力信号は、ライン１２９
を経て第２のサンプル・ホールド回路に送られ、
これは、４秒後に、圧力信号を同様にサンプリン
グする。
第１のサンプル・ホールド回路１２１により出
力された信号は、ライン１３１を経て加算器１３
３へ送られ、ポテンシヨメータ１３７からライン
１３５を経て送られた選択された正電圧レベルと
加算される。この電圧レベルは、流体浸透を検出
するために４秒の時間中に圧力信号が増加しなけ
ればならない最小量を表わしている。比較器１３
９は、加算器の出力信号を、第２のサンプル・ホ
ールド回路１２３で出力された信号と比較する。
特に、加算器の出力信号は、ライン１４１を経て
比較器の負の入力端子へ送られ、第２のサンプ
ル・ホールド回路の出力信号は、ライン１４３を
経て比較器の正の入力端子へ送られる。サンプ
ル・ホールド回路の信号が加算器の信号より大き
い時には、流体管１７の圧力が、手前の４秒の時
間中に規定量（75cmH2Ｏ）以上増加し、それ故、
流体浸透が生じたことを推定される。
比較器１３９により出力された信号は、ライン
４５を経てアンドゲート１４７へ送られ、注入流
量検出回路４１（第１図）からライン６３を経て
送られる高注入流量静脈作動可能化信号とアンド
される。このアンドゲートの両入力信号が高レベ
ルの場合には、このアクドゲートにより高レベル
信号は発生され、これはライン１５３を経てフリ
ツプ−フロツプ１５５のデータ入力端子へ送られ
る。このフリツプ−フロツプを調時するためのク
ロツクパルス信号は、４秒の時間が終了する短時
間後に現われ、この時には、比較器及びアンドゲ
ートの出力信号が安定状態となつている。このク
ロツクパルス信号は、ライン１４９を経てフリツ
プ−フロツプのクロツク端子へ送られるが、これ
は、４秒ワンシヨツト１２５からライン１２９を
経て送られるワンシヨツトパルスに応答してクロ
ツクパルスワンシヨツト１５１によつて発生され
る。次いで、フリツプ−フロツプは、警報信号を
発生し、これはライン９７を経て出力される。
さて、第５図には、第１図の動脈浸透検出器３
５の一実施例が簡単な回路図で示されている。基
本的に、この回路は、患者の平均動脈圧力に対応
すべきところの平均圧力信号を、好ましくは水に
して約60cmである規定の正のスレツシユホールド
と比較し、圧力信号がこのスレツシユホールドよ
り下つた時に警報信号をライン１５７に出力す
る。
特に、第５図に示された動脈浸透検出器３５
は、0.1Hzの低域フイルタ１５９と、比較器１６
１とを備えている。このフイルタは、ライン２７
を経て送られる圧力信号をろ波し、平均動脈圧力
信号を形成する。この信号はライン１６３を経て
比較器の負の入力端子へ送られる。規定の正のス
レツシユホールドは、ポテンシヨメータ１６７の
ワイパからライン１６５を経て比較器の正の入力
端子へ送られる。針１９が患者の動脈に適切に挿
入された時の正常の動作中には、平均動脈圧力信
号が、ポテンシヨメータで選択されたスレツシユ
ホールドを越え、比較器は負レベルの信号を出力
する。これに対し、針が患者の動脈に適切に挿入
されておらず、流体浸透が生じている時には、平
均動脈圧力信号がスレツシユホールドを越えず、
比較器は正レベルの信号を出力する。患者の心臓
鼓動の影響を実質的に除去するためには、低域フ
イルタとして、約0.1Hzの帯域巾が好ましい。
比較器１６１により出力された信号は、ライン
１６９を経てアンドゲート１７１へ送られ、ライ
ン４５を経て送られた動脈作動可能化信号とアン
ドされる。両方の信号が正レベルの場合には、ア
ンドゲートが正レベル信号を出力する。このアン
ドゲートの出力信号はライン１７３を経てラツチ
１７５へ送られ、このラツチは警報信号を発生
し、これはライン１５７を経て出力される。
さて、第６図には、第１図に示された動脈浸透
検出器３５の別の実施例の簡単な回路図が示され
ている。この実施例では、患者の心臓鼓動により
生じる圧力変化の欠落を検出するように圧力信号
を監視することにより、患者の動脈系統とは別の
人体組織への流体浸透が検出される。
特に、第６図の動脈浸透検出器３５は、0.1Hz
の高域フイルタ１７７と、ヒステリシスをもつた
レベル検出器１７９と、周波数弁別器１８１と、
比較器１８３とを備えている。高域フイルタは、
ライン２７を経て送られる圧力信号をろ波し、そ
の直流レベルを除去すると共に、患者の心臓鼓動
を表わす次々のパルスのみを通す。心臓鼓動パル
スは、流体管１７及び針１９（第１図）が患者の
動脈系統に直接接続された時に圧力信号に現われ
る。高域ろ波された信号は、ライン１８５を経て
レベル検出器へ送られ、この検出器はこの信号を
それに対応するパルスシーケンス信号に変換す
る。レベル検出器は、大きさが少なくとも約15cm
H2Ｏであるようなパルスのみを検出する。レベ
ル検出器によつて形成される一連のパルスは、ラ
イン１８５を経て周波数弁別器へ送られ、この弁
別器は、その入力信号の周波数にレベルが比例す
るような出力信号を形成する。
従つて、針１９が患者の動脈系統に適切に挿入
されている場合には、心臓鼓動が圧力信号に現わ
れ、周波数弁別器１８１は比較的高い電圧レベル
の信号を出力する。一方、針が患者の動脈系統は
適切に挿入されていない場合には、心臓鼓動が圧
力信号に現われず、周波数弁別器は比較的低レベ
ルの信号を出力する。
弁別器の出力信号は、ライン１８７を経て比較
器１８３の負の入力端子へ送られ、この比較器
は、この信号を、ポテンシヨメータ１９１からラ
イン１８９を経てその正の入力端子へ送られる選
択された正基準レベルと比較する。従つて、周波
数弁別器の出力信号がこの基準レベルより下つた
場合には、比較器が正電圧レベルを出力する。基
準レベルは、約15鼓動／分のパルス周波数に相当
するのが好ましい。
比較器１８３によつて出力された信号は、ライ
ン１９３を経てアンドゲート１９５へ送られ、ラ
イン４５を経て送られる動脈作動可能化信号とア
ンドされる。アンドゲートへの両入力が正レベル
の場合には、動脈浸透が生じたことが推定され、
アンドゲートはそれに対応する信号を出力し、こ
れはライン１９７を経てラツチ１９９へ送られ
る。次いで、このラツチは、警報信号を出力し、
これはライン１５７を経て警報器２９（第１図）
へ送られる。
管路遮断検出回路３７が、第７図に簡単な回路
図で示されている。この回路は、ライン２７を経
て送られる圧力信号を監視し、流体の漏れ即ち管
路の遮断や、或いは、注入ポンプ１３と患者１１
との管の流体管１７に生じる気泡を検出する。回
路がこのような状態を検出すると、警報信号が出
力され、これはライン２０１を経て警報器２９へ
送られる。
針１９が患者の静脈又は動脈へ適切に挿入され
ている時の正常動作中には、圧力信号（第８図
ｂ）が減衰充分状態、即ち、厳密に減衰した状態
を示す。この信号は、モータ歩進信号（第８図
ａ）の各パルスの直後に続く正の圧力パルスを含
み、各パルスは、指数関数的に減衰する端末部を
有する。というのは、患者の動脈又は静脈によつ
て少量の注入流体が運び去られるからである。こ
れに対し、管路遮断状態が存在する時には、圧力
信号（第８図ｃ）が減衰不充分状態を示す。モー
タ歩進信号の各パルスは、流体圧力に最初の増加
を生じさせ、その直後に、上記パルスが発生する
前のレベルより低いレベルまで圧力が瞬間的に減
少する。
基本的に、管路遮断検出器３７は、圧力信号の
減衰不充分特性、即ち、モータ歩進信号の各パル
スに続いて圧力信号に生じる行き過ぎ即ちリンギ
ングを検出することによつて、管路遮断状態の発
生を検出する。特に、管路遮断検出器は、３Hzの
高域フイルタ２０３と、正のピーク検出・ホール
ド回路２０５とを備えている。高域フイルタは、
ライン２７を経て送られる圧力信号をろ波し、そ
の直流レベルを除去すると共に、注入ポンプ１３
の各ステツプに関連した周波数を通す。ろ波され
た信号は、ライン２０９を経てピーク検出・ホー
ルド回路へ送られ、該回路は信号の正のピークに
等しいレベルを出力する。ピーク検出回路は、ラ
イン２１を経て送られるモータ歩進信号の各パル
スによつてリセツトされるが、この回路は、例え
ば、直列接続されたダイオードと、その後に設け
られていてアース接続されたキヤパシタとを含む
ことができる。
正のピーク検出・ホールド回路２０５によつて
出力された信号は、ライン２１１を経て増巾器２
１３へ送られ、規定の分数量、例えば、−2/3で増
巾される。この増巾された信号は、比較器２１５
において高域ろ波された圧力信号と比較するため
のスレツシユホールドとして働く。ろ波された信
号がこのスレツシユホールドよりも負に大きい場
合には、圧力信号に実質的なリンギングが生じて
おり、従つて、管路遮断状態が存在することが推
定される。
特に、増巾器２１３により出力された信号は、
ライン２１７を経て比較器の正の入力端子へ送ら
れ、高域ろ波された圧力信号は、ライン２０９を
経て比較器の負の入力端子へ送られる。これによ
り生じる比較器の出力信号は、ライン２１９を経
てラツチ２２１へ送られ、このラツチは警報信号
を発生し、これはライン２０１を経て警報器２９
へ送られる。
警報器２９は、欠陥検出回路１０からライン７
３，９７，１５７及び２０１を経て送られる４つ
の警報信号のいずれかに応答する。警報器は、４
入力オアゲートを備えており、該ゲートは、４つ
の信号をオアし（論理和を形成し）、いずれかの
信号が高レベルである時に可視又は可聴指示器を
作動させる。警報器は、更に、ラツチ又はフリツ
プ−フロツプを選択的にクリアするのに用いるス
イツチを、欠陥検出回路の各検出器の出力段に備
えている。
以上の説明より、本発明は、非経口投与システ
ムにおいて流体浸透又は管路遮断のような欠陥状
態を検出する改良された装置及びこれに関連した
方法を提供することが明らかであろう。本発明の
装置は、流体管及び針を経て患者の血管組織へ非
経口流体を増分的に圧送するパルス式注入ポンプ
を備えた形式のシステムに用いるのに特に適して
いる。本発明の装置は、流体管内の圧力を監視
し、患者の静脈系統又は動脈系統とは別の人体組
織へ流体が浸透することを表わす特性パターンを
検出すると共に、注入ポンプと患者との間の流体
接続部に生じる気泡や管路遮断を検出する。
又、上記した欠陥検出回路１０及び注入流量検
出器４１は、ハードウエア及びソフトウエアの両
方で実施できることも理解されたい。
現在好ましいと考えられる実施例について本発
明を詳細に説明したが、本発明の範囲から逸脱せ
ずに種々様々な変更がなされ得ることが当業者に
理解されよう。従つて、本発明は、特許請求の範
囲のみによつて規定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
第１図は、静脈浸透、動脈浸透及び流体管路遮
断を検出する回路を備えた非経口投与システムの
ブロツク図、第２図は、第１図のシステムに含ま
れた低注入流量静脈浸透検出器の簡単な回路図、
第３図ａからｆは、第２図の静脈浸透検出器に現
われる一連の波形を示す図、第４図は、第１図の
システムに含まれた高注入流量静脈浸透検出器の
簡単な回路図、第５図は、第１図のシステムに用
いるのに適した動脈浸透検出器の一実施例を示す
簡単な回路図、第６図は、第１図のシステムに用
いるのに適した別の動脈浸透検出器の簡単な回路
図、第７図は、第１図のシステムに含まれた管路
遮断検出器の簡単な回路図、そして第８図ａから
ｃは、第７図の管路遮断検出器に現われる多数の
波形を示す図である。 １０……欠陥検出回路、１１……患者、１３…
…注入ポンプ、１５……ポンプ制御装置、１７…
…流体管、１９……針、２３……圧力トランスジ
ユーサ、２５……増巾器、２９……警報器、３１
……低注入流量静脈浸透検出器、３３……高注入
流量静脈浸透検出器、３５……動脈浸透検出器、
３７……管路遮断検出器、３９……モードスイツ
チ、４１……注入流量検出回路、４９……周波数
弁別器、５３……比較器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 流体管を経て患者の血管組織へ非経口流体を
    注入する装置を有した非経口投与システムに使用
    される欠陥検出装置において、 前記流体管内の流体の圧力を監視し、それに対
    応する圧力信号を発生する圧力トランスジユーサ
    手段と、 前記圧力信号をある時間期間に亘つて評価し
    て、該評価される圧力信号の波形における、前記
    流体管と前記患者の血管組織との間の流体連通が
    適切になされていないことを示す特性パターンを
    検出する欠陥検出手段と、 該欠陥検出手段が前記特性パターンを検出する
    ときはいつでもそれに対応する警報信号を発生す
    る警報手段とを備えることを特徴とする欠陥検出
    装置。 ２ 前記注入装置は、患者の静脈系統へ非経口流
    体をパルス式に注入し、 前記欠陥検出手段は、前記圧力信号が注入パル
    ス後の規定時間内に定常レベルに復帰しないかど
    うかを決定することにり、前記非経口流体が前記
    静脈系統とは別の人体組織へと浸透していること
    を検出する特許請求の範囲第１項記載の欠陥検出
    装置。 ３ 前記欠陥検出手段は、前記流体管の遮断、又
    は前記注入装置と患者との間の流体管に生じた気
    泡を検出し、 前記注入装置は、前記患者の血管組織へ前記非
    経口流体をパルス式に注入し、 前記欠陥検出手段は、 前記圧力信号を高域ろ波して可変圧力信号を発
    生するろ波手段と、 前記可変圧力信号を所定のスレツシユホールド
    信号と比較する比較手段とを含んでおり、 各注入パルス後に前記可変圧力信号が前記スレ
    ツシユホールド信号より小さいときにはいつで
    も、前記流体管の遮断又は流体管に生じる気泡が
    検出されるような特許請求の範囲第１項または第
    ２項記載の欠陥検出装置。 ４ 前記流体管は、前記注入装置を前記患者の静
    脈系統に結合し、 前記欠陥検出手段は、非経口流体が前記患者の
    静脈系統とは別の人体組織へと浸透していること
    を検出し、 前記欠陥検出手段は、 前記圧力信号の微分してその圧力信号を変化割
    合を表す圧力導関数信号を発生する微分手段と、 前記圧力導関数信号を規定のスレツシユホール
    ド信号と比較し、その圧力導関数信号が最初に前
    記スレツシユホールド信号を越えるときはいつで
    もトリガ信号を発生する比較手段と、 前記圧力信号が前記トリガ信号の開始後の所定
    時間内に所定量以上増加する場合を検出し、この
    ような場合が検出されたときはいつでも、前記警
    報信号を発生する検出手段とを含む特許請求の範
    囲第１項記載の欠陥検出装置。 ５ 前記流体管は、前記注入装置を患者の動脈系
    統に結合し、 前記欠陥検出手段は、非経口流体が前記患者の
    動脈系統とは別の人体組織へと浸透していること
    を検出し、 前記欠陥検出手段は、 前記圧力信号を高域ろ波して心臓鼓動信号成分
    を表す可変信号成分のみを通すろ波手段と、 前記ろ波された圧力信号における前記心臓鼓動
    信号成分の欠落を検出して、そのような欠落が検
    出されるときに前記警報信号を発生する検出手段
    とを含む特許請求の範囲第１項記載の欠陥検出装
    置。 ６ 前記注入装置は、非経口流体をパルス式に注
    入し、 前記欠陥検出手段は、前記注入装置の各注入パ
    ルスに続く圧力信号の減衰不充分特性を検出する
    ことにより、前記流体管が患者から切り離されて
    いるかどうか、あるいは、前記流体管に気泡が存
    在するかどうかを決定し、前記欠陥検出手段は、
    このような減衰不充分特性を検出した時に警報信
    号を発生する特許請求の範囲第１項記載の欠陥検
    出装置。
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