JPH07178168A - 気泡検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】チューブに付着する薬液とチューブの背面部材
を通しての超音波の回り込みを防止し、精度よくチュー
ブ内の気泡の検出を実現する。 【構成】超音波発信素子１０８から発信された超音波
は、チューブ１０２内部に気泡がある場合にもチューブ
１０２と背面部材１０５の間の部分１０６に滞留した薬
液を伝わるが、背面部材１０５に設けられた突起部１１
０によって、超音波受信素子１０９への伝搬が防止され
る。同時に、背面部材１０５と超音波送受信素子装着部
１０３，１０４との間には隙間１１０が設けられてお
り、背面部材を通しての超音波受信素子１０９への超音
波の伝搬も妨げられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薬液等の液体を供給す
るチューブを装着する医療用輸液ポンプ、医療用液体搬
送回路等に取り付けられる気泡検出装置において、チュ
ーブ内部の気泡を正確に検出する構造に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、医療用輸液ポンプ、医療用液体搬
送回路等に取り付けられる気泡検出装置は、血漿，薬剤
などの液体（以下、薬液という）を供給するチューブを
狭持するようにして超音波発信素子と超音波受信素子と
を設けて、気泡の通過による超音波受信感度が低下する
ことに基づいて、気泡の存在を検出するものである。

【０００３】しかしながら、薬液バッグ、薬液瓶などに
チューブを穿刺する際、漏れ出た薬液等がチューブを伝
わり気泡検出装置に滞留すると、超音波出力の一部はそ
の薬液を介して受信側素子に到達する問題があった。ま
た、超音波出力の一部が、超音波素子装着部とチューブ
の背面部材を伝搬し、受信側素子に検知されるという問
題もあった。このようなチューブの外を超音波が回り込
む場合には、チューブ内に気泡が存在していても超音波
出力の受信感度は、それほど低下しなくなり、気泡を検
出することができないという不都合が生じる。

【０００４】これらの問題について、特開昭５７−１１
９７５８号公報に、チューブの保持部分に溝を作り空気
のギャップを設けることで、背面部材を通る超音波の回
り込みを防止する構造が開示されている。また、欧州特
許公報Ｎｏ.３０６１３０Ａには、チューブを対向する
突起部で支えることにより、安定してチューブを超音波
送受信素子の間に狭持し超音波の回り込みを減少させる
構造が開示されている。

【０００５】しかしながら、特開昭５７−１１９７５８
号公報で開示されている構造では、薬液がチューブに付
着する場合についての難点が解決されていない。また、
欧州特許公報Ｎｏ．３０６１３０Ａに開示される構造で
は、チューブを突起部で支えることにより、薬液等によ
る超音波の回り込みは少なくできるものの、背面部材を
通しての回り込みを防止するには十分ではないという難
点を備える。これらの薬液と背面部材を通しての超音波
の回り込みは、特に、径の異なるチューブを装着する場
合で、気泡を検出することができるように、大きい径の
チューブの場合に合わせて超音波信号を強くする場合、
顕著となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上の従来例で示した
ように、医療用輸液ポンプ等に取り付けられる超音波気
泡検出装置では、種々の径のチューブについて、薬液と
チューブの背面部材を通して、超音波の回り込みを防止
し、正確に気泡を検出することが難しかった。

【０００７】本発明は、以上の問題点に鑑みてなされた
ものであって、薬液とチューブの背面部材を通しての超
音波の回り込みを、同時に防止し、種々の径のチューブ
を装着する場合においても、精度よく、気泡を検出する
ことができる気泡検出装置を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、対向配置された超音波発信素子装着部と超
音波受信素子装着部との間に背面部材を備えたチューブ
装着部を設け、超音波の伝達信号に基づいて前記チュー
ブ装着部に装着されたチューブ内に存在する気泡を検出
する気泡検出装置において、前記背面部材が、チューブ
に接触する突起部を備え、かつ、前記超音波発信素子装
着部と前記超音波受信素子装着部との間に隙間を形成し
てなることを特徴とする気泡検出装置である。

【０００９】本発明の好ましい態様として、上記突起部
が超音波の伝搬を吸収減衰する材質で形成もしくは気泡
を内部に含めて形成されるものであることを特徴とする
ものである。

【００１０】本発明の好ましい態様として、さらに、チ
ューブに対して背面部材と対向する位置に押圧手段を設
けることを特徴とするものである。

【００１１】

【実施例】以下、添付図面を参照しつつ、従来例と対比
させて、実施例に係わる気泡検出装置を詳細に説明す
る。

【００１２】図７は、気泡検出装置を取り付けられる好
適な医療用輸液ポンプの外観である。図において、点滴
プローブ３は点滴筒（図示せず）に取り付けられ、点滴
間隔を測定するものであり、輸液状態をチェックすると
共に、医療用輸液ポンプ本体１を制御する信号を送信す
る。また、医療用輸液ポンプ本体１には、扉２が設けら
れており、チューブの装着は、扉２を開けて行う。ま
た、図８は、図７の医療用輸液ポンプの通常の使用環境
を示している。医療用輸液ポンプ１は、輸液スタンド８
に固定され医療用輸液ポンプ１の上方には薬液の充填さ
れた薬液バッグ９が吊り下げられている。また、医療用
輸液ポンプ１を駆動する電源供給のために、医療用輸液
ポンプ１は電源コード１０によりコンセント１１に接続
されている。

【００１３】図９は、図７の扉２を開きチューブ６を装
着した状態を示している。図には、蠕動型のポンプが示
され、チューブ６をしごいて送液を行うフィンガー部５
とフィンガー部５の下流側に気泡検出装置４が設けられ
ている。気泡検出装置４の下流側には、チューブ６が閉
塞を起こした時に警報を発する閉塞検出部７が設けられ
ている。

【００１４】図６は、従来の気泡検出装置の代表的な構
造を示している。図９での気泡検出装置の外観図では、
Ａ−Ａ’部分の水平断面図となっている。チューブを装
着するチューブ装着部は、超音波発信素子装着部２０３
と超音波受信素子装着部２０４との間に背面部材２０５
を備えて形成されている。液体を供給するチューブ２０
２を、断面凹状のハウジング２０１の凹部に対向配置さ
れている超音波発信素子装着部２０３と超音波受信素子
装着部２０４との間に狭持されるように装着され、超音
波発信素子２０８から出力される超音波信号がチューブ
２０２の内部を通って超音波受信素子２０９で受信され
る構造となっている。そして、超音波の伝達信号に基づ
いてチューブ２０２内に存在する気泡を検出する構造と
なっている。また、図５は、通常の気泡検出過程のブロ
ック図である。超音波発信素子から発信された超音波信
号は超音波受信素子によって受信されるが、受信された
超音波の受信感度であるレベル信号は、判定基準設定手
段で設定された基準設定値と判定手段で比較され、レベ
ル信号が基準設定値以下となる場合には、気泡を検出し
たと判定して、出力手段から警報伝達手段と輸液作動部
へ信号を伝達し、警報の発生とポンプの作動停止を行う
ようになっている。

【００１５】図６に示される従来の気泡検出装置の構造
では、チューブ２０２の背面部材２０５が、必ずしもチ
ューブ２０２に密着せず、チューブ２０２と背面部材２
０５との間２０６に薬液が溜まり易く、薬液バッグなど
から漏れ出た薬液などがチューブ２０２の上方よりチュ
ーブ２０２の外壁を伝わりこの部分に滞留した場合、薬
液を通して超音波が伝搬したり、また、超音波送受信素
子装着部２０３，２０４が直接に背面部材２０５に接続
しているために背面部材２０５を通して超音波が伝搬す
るなど、チューブ２０２の外側を伝わっての超音波の回
り込みが生じ易く、種々の径のチューブを装着した場合
でも正確に気泡を検出できるように、大きい径のチュー
ブの場合に合わせて、超音波送信信号を強くするように
設計する場合には、実際に気泡が発生しても、超音波の
回り込みにより検出されるレベル信号が設定基準値以下
とはならず、警報が発生せず、また、ポンプも停止する
ことなく、そのまま気泡が通過してしまう場合がある。
また、設定基準値を大きくして、このようなことを回避
しようとする場合においても、気泡のある場合と薬液の
流れている場合の受信信号のレベルが接近していること
から、精度よく気泡を検出することに難点がある。

【００１６】図１，図２は、本発明の好適な実施例の気
泡検出装置の構造を示している。図９での気泡検出装置
４の外観図では、図６の場合と同様、Ａ−Ａ’部分の水
平断面図となっている。チューブを装着するチューブ装
着部は、超音波発信素子装着部１０３と超音波受信素子
装着部１０４との間に背面部材１０５を備えて形成され
ている。液体を供給するチューブ１０２を、チューブ装
着方向については背面部材１０５で支えると共にハウジ
ング１０１に対向配置された超音波発信素子装着部１０
３と超音波受信素子装着部１０４との間に狭持し、超音
波の伝達信号に基づいてチューブ内に存在する気泡を検
出する構造となっている。また、超音波送受信素子装着
部１０３，１０４は、超音波発信素子１０８と超音波受
信素子１０９を取り付けやすいように、幾分くりぬかれ
た凹状の構造１０７になっている。

【００１７】超音波発信素子１０８はチタン酸ジルコン
酸鉛の圧電素子であり、１．６ＭＨｚの周波数特性を持
つ。超音波受信素子１０９はチタン鉛の圧電素子であ
る。患者に薬液を供給するチューブ１０２は、軟質塩化
ビニル製であり、送液時には、薬液で満たされており、
超音波発信素子１０８から５ｍｓ毎に送信された超音波
は、チューブ１０２の壁面から、チューブ内の薬液を通
り再度チューブ１０２の壁面から、超音波受信素子１０
９に到着し、その出力が予め定められた出力以上である
ときは、チューブ内は薬液で満たされているか、許容さ
れる大きさ以下の気泡がチューブ１０２を通過中であ
り、予め定められた出力以下のときは、許容値以上の気
泡が、チューブ１０２を通過しているか、もしくはチュ
ーブ内が空の状態を意味している。これらの判定は、従
来例で示した図５のブロック図に示されるものと同様の
通常の方法に従って行なわれる。

【００１８】図１で示される実施例では、背面部材１０
５は、突起部１１１をチューブ１０２の中心方向に向か
って１つ備え、また、直接には、超音波送受信素子装着
部１０３，１０４とは接続されておらず、隙間１１０が
形成されている。また、図２で示される実施例では、背
面部材１０５は、溝が形成されるように両端に一つずつ
突起部１１１を備え、また、図１の場合と同様、直接に
は、超音波送受信素子装着部１０３，１０４とは接続さ
れておらず、隙間１１０が形成されている。また、これ
ら図１，２の実施例では、更に、チューブ１０２を突起
部１１１を備える背面部材１０５と超音波送受信素子装
着部１０３，１０４とで囲まれる領域に正確に装着する
ために、扉２側に押圧手段である圧縮バネ１１２を設け
て、チューブ１０２に付加力を与えている。

【００１９】このような構造では、突起部１１１がある
分、背面部材１０５は、チューブ１０２に確実に接触す
る構造となっており、薬液バッグなどから漏れでた薬液
などがチューブ上方より、チューブ外壁を伝わりチュー
ブ１０２と背面部材１０５との間１０６に滞留しても突
起部１１１により、滞留した薬液を分断することによ
り、滞留した薬液を通じて超音波が発信素子１０８から
受信素子１０９に伝搬することはない。また、背面部材
１０５と超音波送受信素子装着部１０３，１０４との間
には、隙間１１０があることから、超音波が背面部材１
０５を通しての回り込みを防止することができる。

【００２０】図３と図４は、図１，２で、背面部材と超
音波送受信素子装着部との間に隙間を備える気泡検出装
置の組み立て図である。図３は、組み立て前であり、図
４は組み立て後である。これらは、共に、医療用輸液ポ
ンプ本体の裏側からみた図である。

【００２１】超音波発信素子１０８と超音波受信素子
（図示せず）は、素子装着部１０３，１０４を備える素
子装着部材１１３に取り付けられており、素子装着部材
１１３の素子装着部１０３，１０４の上端と下端は、医
療用輸液ポンプの本体ハウジング１１９の裏側の気泡検
出装置のハウジング部分に設けられたレール１１４に正
確にはめ込みスライドさせることができる構造となって
おり、簡単にかつ正確に、背面部材１０５と超音波送受
信素子装着部１０３，１０４との間に隙間を保って装着
できる。図４の１１５は、超音波受信素子装着部１０４
と背面部材１０５との間に形成した隙間である。素子装
着部材１１３には部材固定板１１６が一体成形されてお
り、これが、超音波送受信素子への信号の処理を行う基
板１１８と共に、受け台１１７に取り付けられている。
受け台１１７は、閉塞検出部を内蔵する部分１２０を有
し、医療用輸液ポンプのハウジング１１９に直接取り付
けられる構造となっている。ここで、背面部材１０５
は、医療用輸液ポンプの本体のハウジング１１９とＡＢ
Ｓ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）樹脂を
用いて一体成形されている。

【００２２】尚、図３と図４では、背面部材１０５は、
医療用輸液ポンプの本体のハウジング１１９と共に、Ａ
ＢＳ樹脂を用いて一体成形されているが、背面部材１０
５の材質は実質的に薬液に安定な材質であればよく、Ａ
ＢＳ樹脂等の硬質熱可塑性樹脂に限定されるものではな
い。また、本体のハウジングと同じ材質に限定されるも
のでもなく、背面部材１０５の部分のみ、もしくは、背
面部材１０５の一部、例えば突起部のみを、超音波の伝
搬しにくい別の部材で形成することも可能である。超音
波の伝搬しにくい別の部材としては、超音波の振動を吸
収し減衰させるゴムなどでもよく、また、内部に気泡を
含む樹脂あるいは鋳物のような部材あるいは内部を空洞
にする部材だと、超音波の回り込み防止の効果が一層顕
著となる。同様の効果を、背面部材１０５の少なくとも
超音波発信素子１０８から発信される超音波の当たる部
分に超音波の伝搬しにくい材質を被覆することによって
実現することもできる。

【００２３】また、背面部材１０５に形成される突起部
は、図３，４では示されていないが、装着されたチュー
ブの長手方向に超音波送受信素子の幅の長さ以上にわた
って形成されていることが好ましい。

【００２４】また、図１と図２で示されている押圧手段
１１２は、必ずしも、気泡検出装置そのものに備える必
要はなく、図９で示されるように輸液ポンプに気泡検出
装置４が取り付けられる場合には、気泡検出装置４の上
下の位置に設けることにより、間接的に、チューブを突
起部を備える背面部材と超音波送受信素子装着部とで囲
まれる領域に正確に装着させることも可能である。ま
た、この場合に、閉塞検出部７に押圧手段を備える場合
には、下側の押圧手段を閉塞検出部７で代用することも
可能である。このようにすることで、装置の簡略化が可
能である。

【００２５】そして、対向配置された超音波発信素子装
着部と超音波受信素子装着部の配置については、必ずし
も、実施例のように超音波の進行方向と装着されるチュ
ーブの長手方向が垂直となるような配置に限定されるも
のではなく、チューブ内を斜めに超音波が通過するよう
な配置も可能であり、超音波発信素子から発信された超
音波がチューブ内部を通過して対向する超音波受信素子
で受信されるような配置をすべて含んでいる。また、超
音波送受信素子装着部の形状についても、、必ずしも、
実施例のような平板形状に限定されず、例えば凸レンズ
形状のような曲面を含んだものに形成してもよい。

【００２６】実施例では、蠕動型輸液ポンプに設けられ
た気泡検出装置について示したが、ローラーポンプ型輸
液ポンプ、圧電素子を利用した圧電ポンプ、シリンジポ
ンプ等、他の医療用液体搬送回路にも適用できる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明に従った気泡
検出装置は、対向配置された超音波発信素子装着部と超
音波受信素子装着部との間に背面部材を備えたチューブ
装着部を設け、超音波の伝達信号に基づいて前記チュー
ブ装着部に装着されたチューブ内に存在する気泡を検出
する気泡検出装置において、前記背面部材が、チューブ
に接触する突起部を備え、かつ、前記超音波発信素子装
着部と前記超音波受信素子装着部との間に隙間を形成し
ているので、薬液とチューブの背面部材を通しての超音
波の回り込みを同時に防止し、種々の径のチューブを装
着する場合においても、精度よく、気泡を検出すること
ができる。

【００２８】本発明の好ましい態様としての気泡検出装
置は、上記突起部が超音波の伝搬を吸収減衰する材質で
形成もしくは気泡を内部に含めて形成されるものである
ことから、突起部内部の超音波の伝搬を確実に妨げるこ
とでき、薬液を伝わる超音波の回り込みの防止を確実に
できる。

【００２９】本発明の好ましい態様としての気泡検出装
置は、さらに、チューブに対して背面部材と対向する位
置に押圧手段を設けることで、チューブの外壁と突起部
の密着をさらに確実にすることで、チューブの外壁と背
面部材の間に滞留する薬液を分断を確実にし、薬液を伝
わる超音波の回り込みの防止を確実にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の断面図であり、背面部材に
突起部を一つ設けたものである。

【図２】本発明のもう一つの実施例の断面図であり、背
面部材の両端に突起部を設けているものである。

【図３】背面部材と超音波送受信素子装着部との間に隙
間を備える気泡検出装置の組み立て前の図である。

【図４】背面部材と超音波送受信素子装着部との間に隙
間を備える気泡検出装置の組み立て後の図である。

【図５】気泡検出の中央処理装置での信号の流れを示す
ブロック図である。

【図６】従来の気泡検出装置の断面図である。

【図７】本発明の実施例及び従来例が用いられる代表的
な医療用輸液ポンプである。

【図８】本発明の実施例及び従来例が用いられる代表的
な医療用輸液ポンプの使用環境である。

【図９】本発明の実施例及び従来例が用いられる代表的
な医療用輸液ポンプのチューブ装着部である。

【符号の説明】

１０１，２０１…気泡検出装置のハウジング ６，１０２，２０２…チューブ １０３，２０３…超音波発信素子装着部 １０４，２０４…超音波受信素子装着部 １０５，２０５…背面部材 １０６，２０６…チューブと背面部材の間の部分 １０７…素子装着部のくりぬかれた部分 １０８，２０８…超音波発信素子 １０９，２０９…超音波受信素子 １１０…超音波送受信素子装着部と背面部材との隙間 １１１…背面部材の突起部 １１２…圧縮バネ １１３…素子装着部材 １１４…素子装着部材をハウジングにはめ込むためのレ
ール １１５…超音波受信素子装着部と背面部材の間に形成さ
れた隙間 １１６…部材固定板 １１７…受け台 １１８…基板 １１９…輸液ポンプのハウジング １２０…閉塞検出部を内蔵する部分 １…代表的な医療用輸液ポンプ ２…扉 ３…点滴プローブ ４…気泡検出装置 ７…閉塞検出部

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【手続補正書】

【提出日】平成６年１月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】 超音波発信素子１０８はチタン酸ジルコ
ン酸鉛の圧電素子であり、１．６ＭＨｚの周波数特性を
持つ。超音波受信素子１０９はチタン酸鉛の圧電素子で
ある。患者に薬液を供給するチューブ１０２は、軟質塩
化ビニル製であり、送液時には、薬液で満たされてお
り、超音波発信素子１０８から５ｍｓ毎に送信された超
音波は、チューブ１０２の壁面から、チューブ内の薬液
を通り再度チューブ１０２の壁面から、超音波受信素子
１０９に到着し、その出力が予め定められた出力以上で
あるときは、チューブ内は薬液で満たされているか、許
容される大きさ以下の気泡がチューブ１０２を通過中で
あり、予め定められた出力以下のときは、許容値以上の
気泡が、チューブ１０２を通過しているか、もしくはチ
ューブ内が空の状態を意味している。これらの判定は、
従来例で示した図５のブロック図に示されるものと同様
の通常の方法に従って行なわれる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対向配置された超音波発信素子装着部と超
   音波受信素子装着部との間に背面部材を備えたチューブ
   装着部を設け、超音波の伝達信号に基づいて前記チュー
   ブ装着部に装着されたチューブ内に存在する気泡を検出
   する気泡検出装置において、 前記背面部材が、チューブに接触する突起部を備え、か
   つ、前記超音波発信素子装着部と前記超音波受信素子装
   着部との間に隙間を形成してなることを特徴とする気泡
   検出装置。