JPS647791B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は点滴液あるいは血液を注入ラインを
通じて患者へ供給する低流量持続点滴・輸血装置
に関する。

＜背景＞ 従来の持続点滴・輸血装置においては、抗凝固
剤注入器が独立して設けられ、血栓ができ、点滴
液や血液の注入が困難になると人手により抗凝固
剤注入ポンプを駆動して抗凝固剤、例えばヘパリ
ンを注入ライン内へ注入していた。このため血栓
ができやすい患者に対しては１回の点滴・輸血中
に何回も抗凝固剤を注入する必要があり、医師や
看護婦によつて点滴あるいは輸血中に絶えず監視
していなければならず、これは医師や看護婦に大
きな負担となつていた。

なお注入ラインが外圧で押し潰されたり、折り
曲げられたりした場合に、そのまゝ注入を継続す
ると注入ラインの内圧が異常に高くなり、注入ラ
インを構成しているチユーブが破裂したり、患者
との接続部が外れたりする。これらを防止するた
め注入ラインの注入圧を検出し、これが一定値を
越えると点滴液あるいは血液の注入ポンプを停止
させることが行われていた。しかし従来において
は注入圧の検出と、抗凝固剤の注入とを関連づけ
ることは行われていなかつた。

＜発明の概要＞ この発明の目的は抗凝固剤の注入を自動的に行
うようにして医師や看護婦の負担を軽減できる低
流量持続点滴・輸血装置を提供することにある。

この発明によれば点滴液や血液の注入ラインの
注入圧力を圧力センサで連続的にアナログ値とし
て検出し、血栓形成傾向により注入ラインの圧力
が上昇すると、これを前記圧力センサの出力から
検出し、抗凝固剤注入ポンプ（ヘパリン注入ポン
プ等）を自動的に作動させる。その抗凝固剤の注
入量を血栓形成傾向の程度と対応させることによ
り、常に一定の注入状態で低流量持続点滴・輸血
を行うことが可能となる。このようにして血栓形
成傾向の強い患者に対しても適量の抗凝固剤が制
御注入され、安全に低流量持続点滴・輸血を行う
ことができると共に省力化に寄与できる。

＜実施例＞ 次にこの発明を低流量持続輸血装置に適用した
実施例を図面を参照して説明する。この装置の配
管系統図を第１図に示す。輸血ビン１１からの血
液はドリツプチヤンバ１２を通じて血液注入ポン
プ１３により吸引される。この吸引量はドリツプ
チヤンバ１２の周囲に設けられた血液カウンタセ
ンサ部１４にて血液の滴下数を計数することによ
り計測される。血液注入ポンプ１３より送出され
た血液は逆止弁１５を通じてＴ字管１６へ供給さ
れ、Ｔ字管１６において抗凝固剤注入用シリンジ
ポンプ１７からの抗凝固剤と混合されて注入ライ
ン１８を通じ患者１９の静脈へ供給される。

圧力センサ２１が注入ライン１８に装着され、
注入ライン１８内の圧力が連続的に検出される。

血液の注入制御、更に検出注入圧力に応じた抗
凝固剤の注入制御を、この例ではマイクロコンピ
ユータを用いた制御部で行うようにした場合であ
る。第２図はこの制御部の一例を示す。血液カウ
ンタセンサ部１４は例えばドリツプチヤンバ１２
の一方の側に発光ダイオードなどの発光素子２２
が配され、ドリツプチヤンバ１２を介して発光ダ
イオード２２と対向してフオトトランジスタなど
の受光素子２３が設けられて構成される。受光素
子２３により検出されたパルス状信号は血液の滴
下数が多い場合はそのパルス間隔が密に、滴下数
が少ない場合はパルス間隔が疎になる。受光素子
２３の出力は増幅器２４で増幅され、比較回路２
５で基準電圧回路２６よりの基準電圧と比較され
て立上り及び立下りの鋭いパルス信号に波形整形
される。この波形整形されたパルスはカウンタ２
７で計数される。カウンタ２７に対する計数の開
始、停止制御はCPU２９より入出力ポート３５、
信号線３６，３７を介して行われ、またリセツト
制御も行われる。

第１図中の血液注入ポンプ１３の流量設定は第
２図中の回転数設定回路２８により行う。この制
御部はCPU２９がROM３１に記憶されているプ
ログラムを解読実行することにより動作するが、
回転数設定回路２８の出力を読み込むモードにお
いてCPU２９はマルチプレクサ３２を制御して
回転数設定回路２８の出力をサンプル／ホールド
回路３３にサンプル／ホールドし、そのサンプル
データはＡ／Ｄ変換器３４でデイジタル信号に変
換されて入出力ポート３５を介してCPU２９内
に取込まれる。

CPU２９はカウンタ２７の計数値も入出力ポ
ート３５を介して取込む。CPU２９はこのカウ
ンタ２７の計数値及び回転数設定回路２８の出力
から取込んだ値をそれぞれ血液の流量に換算し、
これらを比較し、両者が一致するように血液注入
ポンプ１３を制御する。これらの演算処理におい
て必要に応じて各種データがRAM３８に格納さ
れる。このようにすることにより血液の滴下量と
血液注入ポンプの設定流量とは絶えず比較され、
例えば設定流量に対し血液の滴下量が少なくなつ
た場合はその差に対応した値が算出され、これが
出力ポート３９よりＤ／Ａ変換器４１に出力され
てアナログ信号に変換され、このアナログ信号は
バツフアアンプ４２を通じてポンプ駆動回路４３
に供給され、ポンプ駆動回路４３の出力により血
液注入ポンプ１３（第１図）のモータ４４が駆動
され、結果としてモータ４４の回転数が上昇し、
血液滴下量が増加する。このようにして常に設定
回転数に対応した流量で輸血を行うことができ
る。

一方、第１図で説明したように注入ライン１８
の圧力は圧力センサ２１により常時監視されてい
る。圧力読み込みモードにおいてCPU２９はマ
ルチプレクサ３２を制御することにより圧力セン
サ２１の圧力信号を増幅器４５で増幅したものを
選択し、この選択した圧力信号はサンプル／ホー
ルド回路３３、Ａ／Ｄ変換器３４、入出力ポート
３５を順次経由してCPU２９に取込まれ、RAM
３８に格納される。この圧力信号については例え
ば輸血開始時の圧力が基準値とされ、この値に見
合つた抗凝固剤の注入量がCPU２９で計算され、
RAM３８に格納される。

例えば血栓傾向が発生し、圧力センサ２１にて
検出した値が徐々に高くなるとその検出値は輸血
開始時の圧力値との差が増大する。この開始時の
圧力との差に対応した値が基準値に加算され、そ
の加算値は出力ポート３９を介してＤ／Ａ変換器
４７に出力されてアナログ信号に変換され、この
アナログ信号はバツフアアンプ４８を通じて駆動
回路４９へ供給され、駆動回路４９の出力により
抗凝固剤注入ポンプ１７のモータ５１が駆動さ
れ、抗凝固剤の注入量が増加する。抗凝固剤注入
量が増加すると血栓傾向は解除の方向に向うの
で、圧力センサ２１で検出される圧力値は減少す
る。このように常に注入ライン１８の圧力を検出
し、その圧力と抗凝固剤注入量を対応づけること
によつて一定に近い注入圧にて輸血を行うことが
可能になる。

万一、何らかの原因で血栓が発生し、圧力セン
サ２１にて検出される圧力が異常に高くなつた場
合は抗凝固剤注入量に制限がかゝると同時に血液
注入ポンプ１３に対し停止信号をCPU２９より
出し、血液注入ポンプ１３を停止する。またこの
場合は警報信号も出力ポート３９を通じてブザー
５２に出力し、ブザー５２を鳴動させて警報状態
であることを報知する。

血液注入ポンプ注入量設定と滴下量検出データと
の対応例 第２図中の受光素子２３で検出した滴下量に対
応したパルス信号は第３図Ａに示すようになまつ
た波形であり、この信号と回路２６の基準電圧
（第３図Ｂ）とを比較することで第３図Ｃに示す
ように波形整形された信号を得る。この波形整形
された信号をカウンタ２７で例えば10秒間計数
し、その計数値と１滴当りの容量（ほゞ一定と考
えられる）とを乗算すると、10秒当りの滴下量と
なる。通常は１分間当りの流量を基準とするので
前記10秒当りの滴下量を６倍して１分間流量に換
算する。

一方、第１図中の血液注入ポンプ１３において
はポンプヘツド駆動用モータ４４の設定回転数
と、実際の注入量との関係は実験により容易に求
められる。これらのことにより設定回路２８の注
入回転数設定値と前記１分間の滴下量とは流量を
単位として比較することができる。こゝで例えば
滴下数を検出することにより得られた流量の実測
換算値をａ（ml／分）とし、血液注入ポンプ１３
の注入設定値より換算した注入設定量をｂ（ml／
分）とし、b′＝ｂ＋ｃ（ｂ−ａ）（ｃは係数）を注
入基準式とする。実際に制御するのは血液注入ポ
ンプのモータ４４の電圧であり、演算設定量b′と
この電圧Ｖとの間には比例関係があり、Ｖ＝
kb′である。従つて制御電圧ＶはＶ＝ｋ｛ｂ＋ｃ
（ｂ−ａ）｝により決定する。この式がCPU２９
で演算され、その結果がＤ／Ａ変換器４１を通じ
てモータ４４に印加される。この式においてａと
ｂが等しい場合、つまり注入滴下量と設定値とが
等しい場合はＶ＝kbとなる。ａ＜ｂの場合はＶ
は大きくなり、ポンプ流入量が増大し、逆にａ＞
ｂの場合は注入量は減少する。

この血液注入ポンプの制御動作の流れ図を第４
図に示す。即ち第４図においてステツプS₁で設定
回路２８の出力を選択する制御信号（アドレス）
がマルチプレクサ３２に与えられ、ステツプS₂で
データが確定したがチエツクされ、確定後ステツ
プS₃で設定回路２８の設定値を取込み、ステツプ
S₄で設定値を流量ｂに換算し、ステツプS₅でその
ｂをRAM３８に格納する。ステツプS₆でカウン
タ２７の計数を開始させ、ステツプS₇で10秒経過
したかをチエツクし、10秒経過するとステツプS₈
でカウンタ２７の計数値を取込み、ステツプS₉で
その計数値と１滴当り容量と６とを乗算して１分
当りの血液流量ａを演算する。ステツプS₁₀，
S₁₁，S₁₂で順次ｂ−ａの計算、（ｂ−ａ）×ｃの計
算、更にＶ＝ｋ｛ｂ＋ｃ（ｂ−ａ）｝の計算を行い、
ステツプS₁₃でＤ／Ａ変換器４１が変換可能状態
かチエツクし、可能状態で出力ポート３９のアド
レスを設定し（ステツプS₁₄）、ステツプS₁₅で演
算したＶをＤ／Ａ変換器４１へ出力する。

抗凝固剤注入ポンプ注入量と、注入ライン圧力と
の対応例 第２図中の圧力センサ２１における圧力と出力
電圧との関係は第５図Ａに示すように、直線的な
特性をもつ圧力センサ２１を用いたとする。この
圧力センサ２１を用いて注入ライン１８の圧力を
監視した例を第５図Ｂに示す。これは抗凝固剤を
注入しない場合の例で時間の経過と共に、注入ラ
イン１８の圧力が特に部分５３で示すように上昇
し、血栓傾向にあることがわかる。注入ライン１
８の圧力の値をｘ（mmHg）とした場合、最終的に
注入ポンプのモータ５１にかかる電圧をV′とす
ると、V′＝k′｛Ｗ＋（ｘ−x₀）ｈ｝とする。こゝ
に、k′、ｈは係数でx₀は輸血開始時の注入ライン
圧力とする。また、Ｗは最少注入量である。この
V′の式をCPU２９で演算する。このV′の値は圧
力センサ２１による注入ライン１８の圧力検出値
ｘが上昇すると増加し、それによつて注入量は増
加する。また、その圧力ｘが開始時圧力x₀に等し
い場合はV′の値は最少注入量に相当するk′Wにな
り、注入量はＷになる。

またV′については、上限リミツト値があり、
最大注入量が決まつている。抗凝固剤注入ポンプ
のモータにかかる電圧についてのこれらの関係を
第５図Ｃに示す。第５図Ｃ中の点線は圧力ｘの上
昇による増加分k′（ｘ−x₀）ｈを示し、斜線を施
した部分は最少注入量Ｗによる分k′Wを示す。抗
凝固剤注入ポンプ１７の制御は実際には、モータ
５１に加える電圧であるので、換算係数k′を設け
てある。

この抗凝固剤注入ポンプ制御動作の流れ図を第
６図に示す。即ちステツプS₁で圧力センサの検出
値を取込むためにマルチプレクサ３２に制御信号
を与え、ステツプS₂でデータの確定をチエツクし
確定するとステツプS₃で圧力センサ２１の検出値
ｘを取込み、ステツプS₄で輸血開始時の圧力デー
タx₀をRAM３８から読出し、ステツプS₅でｘ−
x₀を計算し、ステツプS₆でk′（ｘ−x₀）ｈを計算
して電圧に換算し、ステツプS₇でこれに最少注入
量相当値k′Wを加算する。ステツプS₈でＤ／Ａ変
換器４７が変換可能かチエツクし、可能な場合は
ステツプS₉でＤ／Ａ変換器４７を選択するための
出力ポート３９のアドレスを設定し、ステツプ
S₁₀で前記加算値V′をＤ／Ａ変換器４７に出力す
る。

前述ではこの発明を輸血装置に適用したか、低
流量持続点滴装置にも同様に適用できる。

＜効果＞ この発明によれば注入ラインの圧力を連続監視
することにより、血栓傾向を検出し、その度合に
応じて抗凝固剤注入ポンプを駆動させることによ
り、常に一定に近い条件にて、低流量の輸血ある
いは点滴を円滑に行うことができる。従来常に人
手により血栓傾向を監視していた場合に比べると
医師や看護婦の負担が大きく軽減される。また必
要に応じて万一血栓が発生し、注入ライン圧力が
異常に高くなると、警報ブザーを動作させ、血液
注入ポンプを停止させると共に、抗凝固剤注入ポ
ンプ注入量にリミツタをかけ、無駄な抗凝固剤の
注入を防止するようにすることも可能である。第
１図に示した実施例では抗凝固剤注入ラインと血
液注入ポンプ１３（点滴注入ポンプ）との間に逆
止弁１５が設けられ、抗凝固剤が血液注入ポンプ
１３（点滴注入ポンプ）側へ逆流しないため安全
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による装置の一例の配管系統
を示す図、第２図は制御部の一例を示すブロツク
図、第３図は滴下量センサの出力信号波形及びそ
の整形波形を示す図、第４図は血液注入ポンプの
制御動作例を示す流れ図、第５図Ａは圧力センサ
２１の入出力特性図、第５図Ｂは圧力連続監視に
よる輸血ライン圧力変化例を示す図、第５図Ｃは
抗凝固剤注入ポンプのモータにかかる電圧と、圧
力信号との関連を示す図、第６図は抗凝固剤注入
ポンプの制御動作の例を示す流れ図である。 １１：輸血ビン、１２：ドリツプチヤンバ、１
３：血液注入ポンプ、１５：逆止弁、１７：抗凝
固剤注入ポンプ、１８：注入ライン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 点滴液あるいは血液を注入ラインを通じて患
   者へ供給する低流量持続点滴・輸血装置におい
   て、前記注入ライン内の液圧力をアナログ値とし
   て検出する圧力センサと、その圧力センサの検出
   出力の上昇に応じて上記注入ラインへの抗凝固剤
   の供給量を増加させる手段とを具備する低流量持
   続点滴・輸血装置。