JPWO2015041088A1

JPWO2015041088A1 - 輸液ポンプ

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Publication number: JPWO2015041088A1
Application number: JP2015537867A
Authority: JP
Inventors: 良一赤井; 高橋　秀典; 秀典高橋
Original assignee: Nipro Corp
Current assignee: Nipro Corp
Priority date: 2013-09-17
Filing date: 2014-09-08
Publication date: 2017-03-02
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Abstract

点滴筒（１００）内を滴下する液滴同士がつながる可能性がない通常使用流量域よりも大きな流量で送液を行う高流量モードの設定が可能であり、通常使用流量域である場合は送液の１サイクルで点滴筒（１００）から複数滴の液滴が滴下するように設定し、高流量モードが設定された場合には、点滴筒（１００）を滴下する液滴を意図的につなげて送液の１サイクルで点滴筒（１００）から必ず１滴の液滴が滴下するように設定する。このような設定により高流量モード時であっても、滴下センサ（８）の出力に基づく流量判定の精度を確保することが可能となり、高流量の輸液が可能になる。

Description

本発明は、医療用の薬液を体内に注入する場合などに用いる輸液ポンプに関する。

輸液ポンプとしては、フィンガ式（ペリスタルティック式）の輸液ポンプがある。フィンガ式輸液ポンプは、例えば、フィンガとチューブ押え板との間に、輸液バッグに接続された輸液チューブを配置した状態で、フィンガを輸液チューブに対して進退駆動させ、フィンガにて輸液チューブを押圧することにより輸液を送り出す方式の輸液ポンプである。

フィンガ式輸液ポンプとしては、フィンガで輸液チューブを完全に圧閉する方式（フルプレス方式）の輸液ポンプがある。また、フィンガで輸液チューブを完全に圧閉しない中間圧閉方式（半閉塞方式）の輸液ポンプが提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。この半閉塞方式の輸液ポンプは、例えば、輸液チューブを完全につぶさずに送液を行う送液フィンガ、及び、この送液フィンガの輸液送り方向の上流側と下流側にそれぞれ配置され、輸液チューブの完全圧閉と開放とを行う閉塞フィンガなどを備えている。

このような輸液ポンプにあっては、例えば、輸液チューブに接続された点滴筒を輸液ポンプの輸液送り方向の上流側に配置するとともに、点滴筒内を滴下する液滴を検出する滴下センサを設け、その滴下センサの出力に基づいて点滴筒内を滴下する液滴の滴下数や滴下時間間隔などを計測して実際の輸液の流量（ｍＬ／ｈ）を算出している（例えば、特許文献３参照）。そして、このようにして算出した実際の流量と設定流量とを比較して流量異常などを判定している。

特許第３５９５１３６号公報特開昭５５−００５４８５号公報特開２００２−３３６３５０号公報

ところで、輸液ポンプでは、１サイクルの送液で点滴筒内に複数滴（例えば２滴）の液滴が滴下するように設定される場合がある。このような設定の輸液ポンプでは、送液の流量が高流量になると、送液の１サイクルにおいて点滴筒内を滴下する液滴同士がつながってしまう場合がある（例えば本来２滴の滴下が１滴の滴下となる場合がある）。こうした状況になると、滴下センサの出力に基づいて算出される流量に誤差が生じる場合があるため、滴下センサの出力に基づく流量判定（流量異常判定）の精度を保証できなくなる。

このため、従来では、点滴筒内を滴下する液滴同士がつながる可能性がない流量を上限値としている。しかしながら、輸液ポンプの使用に際しては、そのような上限値を超える流量での送液が要求される場合もあり、こうした高流量での輸液が可能な輸液ポンプの提供が望まれている。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高流量での輸液が可能な輸液ポンプを提供することにある。

本発明は、輸液チューブを押圧して当該輸液チューブ内の輸液を送液するポンプ機構と、前記ポンプ機構の輸液送り方向の上流側に配置された点滴筒内を滴下する液滴を検出する滴下センサとを備え、設定流量に応じて前記ポンプ機構の駆動を制御する流量制御、及び、前記滴下センサの出力に基づいて送液の流量を判定する流量判定の実行が可能な輸液ポンプを前提としている。このような輸液ポンプにおいて、前記ポンプ機構の制御モードとして前記点滴筒内を滴下する液滴同士がつながる可能性がない通常使用流量域よりも大きな流量で送液を行う高流量モードの設定が可能であり、前記通常使用流量域である場合は送液の１サイクルで前記点滴筒から複数滴の液滴が滴下するように設定され、前記高流量モードが設定された場合には送液の１サイクル中の輸液の吸入期間を短くして当該送液の１サイクルで前記点滴筒から１滴の液滴が滴下するように構成されていることを特徴としている。

本発明によれば、通常使用流量域（流量判定精度が保障できる流量域）である場合は、送液の１サイクルで点滴筒から複数滴（例えば２滴）の液滴が滴下するように設定する一方、高流量モードが設定された場合には、送液の１サイクル中の輸液の吸入期間を短くして（液滴を意図的につなげて）、当該送液の１サイクルで点滴筒から１滴の液滴が滴下するように設定している。このように高流量モード時には、点滴筒を滴下する液滴を意図的につなげて送液の１サイクルで点滴筒から必ず１滴の液滴が滴下するように設定することで、高流量モード時であっても、滴下センサの出力に基づく流量判定（流量異常判定）の精度を確保することが可能となる。

本発明において、前記ポンプ機構を、進退移動が可能でその前進移動過程で輸液チューブを押圧する送液フィンガと、前記送液フィンガの輸液送り方向の上流側に配置され、進退移動により輸液チューブの閉塞と開放とを行う上流側の閉塞フィンガと、前記送液フィンガの輸液送り方向の下流側に配置され、進退移動により輸液チューブの閉塞と開放とを行う下流側の閉塞フィンガと、前記送液フィンガ、前記上流側の閉塞フィンガ、及び、前記下流側の閉塞フィンガの各フィンガを個別に進退駆動するためのカム及びカム軸とを備えた構成とし、前記高流量モードが設定された場合には、送液の１サイクル中の前記ポンプ機構のカム軸の回転速度を変更して当該送液の１サイクル中の輸液の吸入期間を短くするようにしてもよい。

本発明の輸液ポンプによれば、高流量モード時であっても、滴下センサの出力に基づく流量判定の精度を確保することができるので、高流量での輸液が可能になる。

本発明を適用する輸液ポンプの一例を示す外観斜視図である。図１の輸液ポンプの正面図である。図１の輸液ポンプを扉を開いた状態で示す概略構成図である。ポンプ機構の構成を示す部分断面側面図である。ポンプ機構の駆動部の構成を模式的に示す図である。輸液ポンプの制御系の構成を示すブロック図である。図４に示すポンプ機構の動作説明図である。図４に示すポンプ機構の動作説明図である。図４に示すポンプ機構の動作説明図である。送液の１サイクルにおける吐出期間と吸込期間とを示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明の輸液ポンプの一例について図１〜図６を参照して説明する。

この例の輸液ポンプ１は、半閉塞方式の輸液ポンプであって、ポンプ本体１１と、このポンプ本体１１の前面側（チューブ取付位置）を閉鎖する扉１２とを備えている。扉１２はヒンジ１３，１３を介してポンプ本体１１に揺動自在（回転自在）に支持されており、ポンプ本体１１の前面側を完全に閉鎖する位置から、完全開放位置（例えば、１８０°開く位置）までの間において揺動可能となっている。

ポンプ本体１１及び扉１２には、扉１２を閉めたときに、その閉塞状態を保持するための扉ロック機構１４が設けられている。扉ロック機構１４は、扉１２側に配置のドアロックレバー１４ａ、及び、ポンプ本体１１側に配置のフック１４ｂなどによって構成されており、扉１２を閉鎖した状態でドアロックレバー１４ａを回動操作してフック１４ｂに引っ掛けることによって扉１２を閉鎖状態にロックすることができる。

ポンプ本体１１の前面壁１１０にはチューブ装着ガイド（ガイド溝）１１１が設けられている。チューブ装着ガイド１１１は、輸液送り方向の上流側から順に、上流側ガイド部１１１ａ、この上流側ガイド部１１１ａから矩形状に拡大したポンプフィンガ部１１１ｂ、及び、下流側ガイド部１１１ｃを備えている。ポンプフィンガ部１１１ｂには、後述するポンプ機構２の送液部２０の送液フィンガ２１・・２１の先端部、及び、バルブ部３０Ａ，３０Ｂの閉塞フィンガ３１，３１の先端部が臨んでいる。

チューブ装着ガイド１１１の上流側ガイド部１１１ａは横方向に湾曲した形状（曲り形状）に形成されており、その先端部が輸液チューブ入口１ａとなっている。また、ポンプフィンガ部１１１ｂの下流側の下流側ガイド部１１１ｃは上下方向に直線状に延びる形状に形成されている。この下流側ガイド部１１１ｃの下端部が輸液チューブ出口１ｂとなっている。下流側ガイド部１１１ｃには、ポンプ本体１１に装着された輸液チューブＴ内に混入した気泡を検出する気泡センサ（例えば、超音波センサ）７１が配置されている。

上流側ガイド部１１１ａの溝幅及び下流側ガイド部１１１ｃの溝幅は、それぞれ、薬液バッグに接続される輸液チューブ（例えば、ポリ塩化ビニルやポリブタジエン製）Ｔの外径（直径）に対応する大きさとなっており、これら上流側ガイド部１１１ａ及び下流側ガイド部１１１ｃに輸液チューブＴを嵌め込むことによって、輸液ポンプ１に輸液チューブＴを装着することができる。

上流側ガイド部１１１ａにはチューブクランプ１１２が設けられている。チューブクランプ１１２は、輸液ポンプ１へのチューブ装着時に、輸液チューブＴを一時的に保持する部材であり、チューブ装着後に扉１２を閉じた際に自動的にクランプが解除されるようになっている。なお、チューブクランプ１１２の近傍には、クランプレバー（図示せず）が設けられており、輸液チューブＴの装着の際に、そのクランプレバーを操作することによりチューブクランプ１１２を開放状態にすることができる。

一方、扉１２の内面側には、輸液チューブＴの下流側の閉鎖を検知する閉塞センサ７２が設けられている。また、扉１２の内面側には送液部押え板２４が設けられている。送液部押え板２４は、後述する送液部２０の送液フィンガ２１・・２１に対応する位置に設けられている。送液部押え板２４は、扉１２を閉じた状態で、最後退位置にある状態の送液フィンガ２１の先端面２１ａに対して、輸液チューブＴの外径（直径）に対応する間隔をあけて対向するようになっている（図４、図７等参照）。

また、扉１２の内面側にはバルブ部押え板３４，３４が設けられている。バルブ部押え板３４，３４は、それぞれ、後述する上流側のバルブ部３０Ａ及び下流側のバルブ部３０Ｂの各閉塞フィンガ３１，３１に対応する位置に設けられている。これらバルブ部押え板３４，３４は、扉１２を閉じた状態で、最後退位置にある状態の閉塞フィンガ３１，３１の突部３１ａ，３１ａの先端に対して、輸液チューブＴの外径（直径）に対応する間隔をあけて対向するようになっている（図４、図７等参照）。

なお、送液部押え板２４及びバルブ部押え板３４，３４の裏面側（扉１２側）にはそれぞれ圧縮コイルばね等の弾性部材（図示せず）が配置されており、輸液チューブＴが、送液部２０の送液フィンガ２１・・２１、上流側及び下流側のバルブ部３０Ａ，３０Ｂの閉塞フィンガ３１，３１によって押圧される際に、輸液チューブＴが各フィンガ２１，３１から受ける負荷が大きすぎる場合は、扉１２側へ後退するようなっている。これにより輸液チューブＴが各フィンガ２１，３１から受ける過負荷を軽減することができ、輸液チューブＴの寿命を延ばすことができる。

そして、扉１２の前面には、各種情報を表示する液晶表示部３の液晶パネル３ａ、及び、後述するスイッチ類が配列された操作部４が配置されている。さらに、扉１２の上部中央に当該輸液ポンプ１の動作状態を知らせるインジケータ５が配置されている。

以上の構成の輸液ポンプ１に輸液チューブＴをセットする際には、扉１２を開き、薬液バッグに接続された輸液チューブＴを、［上流側ガイド部１１１ａ］→［ポンプフィンガ部１１１ｂ］→［下流側ガイド部１１１ｃ］の順に配置して当該輸液ポンプ１に輸液チューブＴを装着する。このようなチューブ装着が終了した後に、扉１２を閉め、扉ロック機構１４によって扉１２を閉鎖状態にロックすることにより、輸液チューブＴのセッティングを完了する。なお、この例では、上述したように、扉１２を閉塞した状態では、上流側ガイド部１１１ａのチューブクランプ１１２は開放される。また、輸液完了後などにおいて、扉１２を開いたときには、チューブクランプ１１２によって輸液チューブＴが閉塞され、輸液の自由落下であるフリーフローが防止される。

ここで、本実施形態の輸液ポンプ１に適用される輸液セットは、薬液を収容する輸液バッグ、点滴液の流量を目視にて確認するための点滴筒１００（図３参照）、これら輸液バッグと点滴筒１００とをつなぐ上流側の輸液チューブＴ、上記点滴筒１００に接続される下流側の輸液チューブＴ、この下流側の輸液チューブＴの途中に設けられたローラクランプ、及び、輸液チューブＴの先端部に接続される注射針（静脈針）などによって構成されている。このような輸液セットの上記点滴筒１００とローラクランプとの間の輸液チューブＴがポンプ本体１１に上記した要領で装着され、点滴筒１００が輸液ポンプ１の輸液送り方向の上流側に配置される（図３参照）。

そして、本実施形態の輸液ポンプ１は、図３に示すように、上記点滴筒１００内を滴下する液滴を検出する滴下センサ８を備えている。滴下センサ８は、赤外線等の光を出力する発光部８ａと、その発光部８ａの出力光を受光する受光部８ｂとを備えている。滴下センサ８は、クランプ（図示せず）等によって点滴筒１００に着脱自在に装着され、その装着状態で発光部８ａの光軸が液滴の滴下位置に一致するとともに、発光部８ａと受光部８ｂとが点滴筒１００を挟んで対向するようになっている。そして、その発光部８ａからの光を受光部８ｂが受光した場合（発光部８ａからの光が液滴により遮られずに通過した場合）は、受光部８ｂは例えばＯＦＦ信号を出力し、一方、発光部８ａからの光が液滴で遮られた場合は受光部８ｂはＯＮ信号を出力するように構成されている。この滴下センサ８（受光部８ｂ）の出力信号は後述する制御部３００に入力される。

−ポンプ機構−
次に、ポンプ機構２の具体的な構成例について図３〜図５を参照して説明する。図４において、各フィンガについては切断しないで表記している。

ポンプ機構２は、上流側のバルブ部３０Ａ、送液部２０、下流側のバルブ部３０Ｂ、送液部押え板２４、バルブ部押え板３４，３４、及び、駆動部２００などを備えている。駆動部２００は、後述するように、送液部２０の３つの送液フィンガ２１・・２１、上流側のバルブ部３０Ａ及び下流側のバルブ部３０Ｂの閉塞フィンガ３１，３１の各フィンガをそれぞれ個別に進退移動（前進移動または後退移動）する。

＜送液部＞
送液部２０は、３つの送液フィンガ２１・・２１を備えている。これら３つの送液フィンガ２１・・２１のうち、輸液送り方向の上流側のものを第１送液フィンガ２１、中流部のものを第２送液フィンガ２１、下流側のものを第３送液フィンガ２１と言う場合もある。なお、本実施形態において、第１送液フィンガ２１と、第２送液フィンガ２１と、第３送液フィンガ２１とは同じ構成であるので、以下の説明では、１つの送液フィンガ２１（第１送液フィンガ２１）の構成についてのみ、図３〜図５を参照して説明する。

送液フィンガ２１は、断面矩形の部材であって、上記ポンプ本体１１の前後方向（ポンプ本体１１に装着した輸液チューブＴの長手方向と直交するＸ方向（ポンプ本体１１の前面壁１１０と直交する方向））に沿って配置されている。送液フィンガ２１は、ガイド部材５０（図４参照）にスライド自在に支持されており、上記ポンプ本体１１の前後方向（Ｘ方向）に進退移動が可能となっている。ガイド部材５０はポンプ本体１１に支持固定されている。

送液フィンガ２１は、後述する駆動部２００によって進退移動（前進移動または後退移動）され、送液フィンガ２１が最後退位置にあるときには、図４及び図７（Ａ）等に示すように、送液フィンガ２１の先端面２１ａが上記ポンプ本体１１に装着された輸液チューブＴ（真円状態）の外周面に接触する位置（輸液チューブＴの外周面に対応する位置）に配置される。また、この状態（最後退位置にある状態）から、送液フィンガ２１が前進移動すると、その前進移動過程で輸液チューブＴが押圧される。ここで、この例の輸液ポンプ１は半閉塞方式であるので、送液フィンガ２１が最前進位置にある状態のときに、図８に示すように、輸液チューブＴが完全に閉塞されないように駆動部２００による送液フィンガ２１の進退移動のストロークが設定されている。

＜バルブ部＞
次に、上流側のバルブ部３０Ａ及び下流側のバルブ部３０Ｂについて図３〜図５を参照して説明する。これら上流側のバルブ部３０Ａと下流側バルブ部３０Ｂとは同じ構成であるので、以下の説明では、一方のバルブ部（上流側のバルブ部３０Ａ）についてのみ説明する。

バルブ部３０Ａ（３０Ｂ）は、閉塞フィンガ３１を備えている。閉塞フィンガ３１は、断面矩形の部材であって、上記した送液フィンガ２１と同様に、ポンプ本体１１の前後方向（ポンプ本体１１に装着した輸液チューブＴの長手方向と直交するＸ方向（ポンプ本体１１の前面壁１１０と直交する方向））に沿って配置されている。また、閉塞フィンガ３１の先端部分には突部３１ａが設けられている。閉塞フィンガ３１は、ガイド部材５０（送液部２０の送液フィンガ２１と同じガイド部材５０）にスライド自在に支持されており、上記ポンプ本体１１の前後方向（Ｘ方向）に進退移動が可能となっている。

閉塞フィンガ３１は、後述する駆動部２００によって進退移動（前進移動または後退移動）され、閉塞フィンガ３１が最後退位置にあるときには、図４及び図７等に示すように、閉塞フィンガ３１の突部３１ａの先端が上記ポンプ本体１１に装着された輸液チューブＴ（真円状態）の外周面に接触する位置（輸液チューブＴの外周面に対応する位置）に配置される。また、この状態（最後退位置にある状態）から、閉塞フィンガ３１が前進移動すると、その前進移動過程で輸液チューブＴが押圧される。ここで、バルブ部３０Ａ（３０Ｂ）においては輸液チューブＴを完全圧閉するので、閉塞フィンガ３１が最前進位置にある状態のときに、図７（Ｂ）等に示すように輸液チューブＴが完全に閉塞されるように駆動部２００による閉塞フィンガ３１の進退移動のストロークが設定されている。

＜駆動部＞
駆動部２００は、図５に示すように、送液部２０の送液フィンガ２１・・２１を個別に進退駆動するためのカム２２１ａ，２２１ｂ，２２１ｃ、上流側及び下流側のバルブ部３０Ａ，３０Ｂの閉塞フィンガ３１，３１をそれぞれ個別に進退駆動するためのカム２３１ａ，２３１ｂ、カム軸２０１、及び、ステッピングモータ２０２などを備えており、各カム２２１ａ，２２１ｂ，２２１ｃ，２３１ａ，２３１ｂはカム軸２０１に一体回転可能に取り付けられている。カム軸２０１は、ポンプ本体１１の上下方向（フィンガ２１・・２１，３１，３１の配列方向）に沿って配置されている。

カム軸２０１の上端部にはタイミングプーリ（従動プーリ）２０３が一体回転可能に取り付けられている。また、ステッピングモータ２０２の回転軸２０２ａにはタイミングプーリ（駆動プーリ）２０４が一体回転可能に設けられている。これらカム軸２０１のタイミングプーリ２０３とステッピングモータ２０２側のタイミングプーリ２０４との間にタイミングベルト２０５が巻き掛けられており、ステッピングモータ２０２の駆動によりカム軸２０１が回転するようになっている。

そして、本実施形態では、上記したステッピングモータ２０２の駆動（カム軸２０１の回転）により、送液部２０の送液フィンガ２１・・２１、上流側及び下流側のバルブ部３０Ａ，３０Ｂの閉塞フィンガ３１，３１の各フィンガが、それぞれ、図７〜図９に示すような動作で進退駆動するように、カム２２１ａ，２２１ｂ，２２１ｃ，２３１ａ，２３１ｂのカム形状が設定されている。

ここで、本実施形態では、カム軸２０１に回転力を与える電動モータとしてステッピングモータ２０２を用いているので、送液の１サイクル（図１０参照）中にカム軸２０１の回転速度を任意に変更することが可能である。すなわち、ステッピングモータ２０２は、周知のように、モータドライバに与える駆動パルスを制御（例えばデューティ制御）することにより、回転軸２０２ａの回転速度を制御できるようになっている。したがって、ステッピングモータ２０２に与える駆動パルスを送液の１サイクル中に変更（駆動パルスのデューティ比を変更）することにより、その１サイクル内においてカム軸２０１の回転速度を任意に変更することが可能である。これによって、例えば図１０に示すように、１サイクルの期間（時間）は同じであっても、送液の吐出期間と吸込期間との比率を可変に設定することができる（例えば、図１０（Ａ）に対して図１０（Ｂ）の吸込期間を短くすることができる）。

以上のステッピングモータ２０２の駆動は制御部３００によって制御される。これらステッピングモータ２０２及び制御部３００等には、輸液ポンプ１に内蔵の電池または商用電源からの電力が供給されるようになっている。

なお、駆動部２００としては、電動モータと回転−並進機構（例えばラックアンドピニオン）とを組み合わせた機構を適用してもよいし、ソレノイドを駆動源とするものを適用してもよい。

−液晶表示部・操作部−
液晶表示部３は、液晶パネル３ａ及びその駆動ドライバ（図示せず）などによって構成されており、その液晶パネル３ａが扉１２の前面に配置されている。液晶パネル３ａの画面上には、積算量［ｍＬ］、輸液の予定量［ｍＬ］、流量［ｍＬ／ｈ］などの動作情報、警報情報（メッセージ等）、及び、ユーザが各種設定を行うためのユーザ設定画面などが表示される。

操作部４は、図２に示すように、輸液を開始する開始スイッチ４１、輸液動作や警報の停止を行う停止スイッチ４２、輸液準備の際に使用する早送りスイッチ４３、表示切替スイッチ４４、数値設定アップスイッチ４５、数値設定ダウンスイッチ４６、積算量リセットスイッチ４７、及び、点滴針サイズ選択スイッチ４８などを備えている。

表示切替スイッチ４４は、数値等を入力する項目（例えば、流量、予定量、予定時間、高流量モードなど）への表示の切り替えを行うためのスイッチである。

数値設定アップスイッチ４５、数値設定ダウンスイッチ４６は、流量、予定量、予定時間などの数値を増加または減少させるスイッチであって、それぞれ、右側の１桁目の数値設定用スイッチ、中央の２桁目の数値設定用スイッチ、及び、左側の３桁目の数値設定用スイッチの合計３つのスイッチで構成されている。

−制御部−
次に、制御部３００について説明する。

制御部３００は、マイクロコンピュータ等を主体として構成されており、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、不揮発性ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース、及び、これらの機能部を互いに接続するバスラインなど備えている。

制御部３００には、図６に示すように、操作部４、気泡センサ７１、閉塞センサ７２、電源スイッチ７（例えばポンプ本体１１の裏面に配置）などが接続されており、また、上記した滴下センサ８が接続される。それら操作部４のスイッチ類やセンサからの信号が制御部３００に入力される。また、制御部３００には、液晶表示部３、インジケータ５、音発生部６、及び、上記ポンプ機構２の駆動用のステッピングモータ２０２などが接続されている。

そして、制御部３００は、操作部４のスイッチ類の操作にて設定された輸液の流量の設定値（設定流量）に応じて、ポンプ機構２のステッピングモータ２０２の回転速度を制御することにより流量を可変に調整する。この例では、流量を１ｍＬ／ｈ〜１２００ｍＬ／ｈの範囲内において、［１ｍＬ／ｈ］単位で設定することができる。この流量制御については後述する。また、制御部３００は、滴下センサ８の出力に基づいて流量を算出する。この流量算出処理についても後述する。

−ポンプ機構の動作説明−
次に、ポンプ機構２の動作について図７〜図９を参照して説明する。なお、図７〜図９において、各フィンガについては切断しないで表記している。

［Ｓ１］まず、図７（Ａ）は、輸液チューブＴをポンプ本体１１に装着し、扉１２を閉じた状態（初期状態）を示す図である。この初期状態では、下流側のバルブ部３０Ｂの閉塞フィンガ３１のみが最前進位置にあり、その閉塞フィンガ３１の突部３１ａにて輸液チューブＴが完全に閉塞されている。

［Ｓ２］図７（Ａ）の状態から、上流側のバルブ部３０Ａの閉塞フィンガ３１が前進移動し、その閉塞フィンガ３１が最前進位置にまで移動した状態で、送液部２０の上流側の輸液チューブＴが完全に閉塞される（図７（Ｂ））。

［Ｓ３］図７（Ｂ）の状態から、下流側のバルブ部３０Ｂの閉塞フィンガ３１が最前進位置から後退移動し、その閉塞フィンガ３１が最後退位置にまで移動した状態で、送液部２０の上流側の輸液チューブＴが完全に開放される（図７（Ｃ））。

［Ｓ４］図７（Ｃ）に示す状態から、送液部２０の第１送液フィンガ２１が前進して輸液チューブＴを押圧する（図８（Ａ））。この第１送液フィンガ２１による輸液チューブＴの押圧によって、輸液チューブＴ内の輸液が下流側に送り出される。このような第１送液フィンガ２１の前進移動に続いて第２送液フィンガ２１と第３送液フィンガ２１とが順次前進移動し（図８（Ｂ）〜図８（Ｃ））、その各送液フィンガ２１，２１による輸液チューブＴの押圧によって輸液チューブＴ内の輸液が更に下流側に送り出される。このように、この例では、３つの送液フィンガ２１・・２１の蠕動運動によって輸液チューブＴ内の輸液が送液される。ここで、この例の輸液ポンプ１は半閉塞方式であるので、送液部２０の各送液フィンガ２１が最前進位置に到達しても、図８（Ａ）〜図８（Ｃ）に示すように、輸液チューブＴは完全におしつぶされない。

［Ｓ５］図８（Ｃ）の状態から、下流側のバルブ部３０Ｂの閉塞フィンガ３１が前進移動し、その閉塞フィンガ３１が最前進位置に移動した状態で送液部２０の下流側の輸液チューブＴが完全に閉塞される（図９）。

［Ｓ６］図９の状態から、上流側のバルブ部３０Ａの閉塞フィンガ３１、及び、送液部２０の３つの送液フィンガ２１・・２１が最後退位置に移動し、これら閉塞フィンガ３１及び送液フィンガ２１・・２１の最後退位置への移動過程で輸液が吸引されて、図７（Ａ）に示す初期状態に戻る。この図９の状態（吸込開始）から図７（Ｂ）の状態（吸込停止）までの期間が送液の吸込期間であり、図７（Ｃ）の状態（吐出開始）から図８（Ａ）〜図８（Ｃ）の動作を経て図９の状態（吐出停止）に至るまでの期間が送液の吐出期間である。

以上の動作で送液の１サイクルが完了し、このようなサイクルを順次繰り返していくことにより、輸液チューブＴ内の輸液を下流側に連続して送り出すことができる。そして、その送液流量は、上記送液サイクルの周期を制御することによって可変に調整することができる。また、上述したように、ステッピングモータ２０２に与える駆動パルスを送液の１サイクル内で変更することにより、その１サイクル中において送液の吐出期間と吸込期間とを可変に設定することができる（図１０参照）。

−特徴部分−
次に、本実施形態の特徴部分について説明する。

まず、輸液セットの点滴筒としては、１ｍＬ当たりの滴下数が２０滴の点滴筒と、１ｍＬ当たりの滴下数が６０滴の点滴筒とがあり、本実施形態では２０滴の点滴筒１００を有する輸液バッグを用いる場合について説明する。

また、本実施形態の輸液ポンプ１では、上記した送液の１サイクルで０．１ｃｃ（０．１ｍＬ）の送液を行えるように設定されており、その１サイクルの送液で上記２０滴の点滴筒１００から２滴の液滴が滴下するように設定されている（０．０５ｃｃ／１滴）。

このような設定の輸液ポンプ１（半閉塞方式の輸液ポンプ）にあっては、送液の流量が例えば６００ｍＬ／ｈを超える高流量になると、送液の１サイクルにおいて点滴筒１００内を滴下する液滴同士がつながってしまい、本来２滴の滴下が１滴の滴下となる可能性が高くなる。また、流量によっては液滴がつながる状態と液滴がつながらない状態とが混在する可能性もある。そして、このような液滴のつながりが発生すると、滴下センサ８の出力に基づいて算出される流量に誤差が生じる場合がある。すなわち、送液の１サイクルにおいて点滴筒１００内を滴下する液滴がつながってしまうと、上記した点滴筒１００内を滴下する液滴の滴下数の計数値や、液滴の滴下時間間隔に誤差が含まれるため、流量を正確に算出することができない。また、看護師等のユーザは点滴筒内を滴下する液滴を見て流量を確認しているが、上述の如く液滴のつながりが発生すると、流量を目視にて確認することが難しくなる。

このような点を考慮して、従来では、点滴筒１００内を滴下する液滴がつながる可能性がない流量であって、滴下センサ８の出力に基づく流量算出の精度を保証できる流量（例えば６００ｍＬ／ｈ）以下の流量域を通常の使用範囲（以下、通常使用流量域ともいう）としている。しかしながら、輸液ポンプの使用に際しては、そのような通常使用流量域を超える流量での送液が要求される場合もある。

そこで、本実施形態では、ポンプ機構２の駆動モードとして、通常使用流量域を超える高流量域（６０１ｍＬ／ｈ以上の高流量域）において送液を行う高流量モードの設定が可能な構成とするとともに、その高流量での輸液を実現するにあたり妨げとなるような問題点を解消することで、高流量での輸液が必要である場合には、それに対応できるようにしている。その高流量モードでの制御・処理については後述する。

以下、制御部３００が実行する制御・処理などについて以下に説明する。

＜通常使用流量域での制御・処理＞
まず、６００ｍＬ／ｈ以下の通常使用流量域での制御・処理について説明する。

（ａ１）通常使用流量域では、操作部４のスイッチ類の操作により１ｍＬ／ｈから６００ｍＬ／ｈまでの流量を設定することができる。制御部３００は、その操作部４の操作にて設定された設定流量に応じた駆動パルス（設定流量に応じたデューティ比の駆動パルス）をポンプ機構２のステッピングモータ２０２に供給して、ステッピングモータ２０２の回転速度を制御することにより、ポンプ機構２の送液流量を上記設定流量に制御する。

（ａ２）通常使用流量域でポンプ機構２が停止状態であるときに、液滴の滴下を検出した場合（滴下センサ８のからのＯＮ信号（液滴検出信号）を制御部３００が受信した場合）、制御部３００は、フリーフローの発生を示すメッセージ等を液晶表示部３の液晶パネル３ａの画面上に表示したり、また、音発生部６を駆動してブザー音を発生したりして、フリーフローが発生していることを看護師等のユーザに知らせる。

（ａ３）通常使用流量域である場合には、制御部３００は滴下センサ８の出力に基づいて流量を算出して流量異常を判定する。具体的には、制御部３００は、滴下センサ８の出力信号に基づいて、点滴筒１００内を滴下する液滴の単位時間当たり（例えば１分当たり）の滴下数を計数（ＯＮ信号をカウント）し、その滴数計数値から送液の流量（ｍＬ／ｈ）を算出（換算）する。例えば、点滴筒１００として１ｍＬ当たりの滴下数が２０滴の点滴筒を使用する場合、１滴当たりの液滴の容積は０．０５ｍＬであるので、１分当たりの滴下数（滴数計数値）がｎａ滴である場合、その滴数計数値ｎａを用いて流量（ｍＬ／ｈ）を、演算式［流量＝０．０５（ｍＬ／１滴）×ｎａ（滴／ｍｉｎ）×６０］から算出する。

そして、制御部３００は、通常使用流量域での輸液中において、上記した滴下センサ８の出力に基づく流量の算出処理を逐次実行し、その算出流量（実際の流量）と上記設定流量（１ｍＬ／ｈから６００ｍＬ／ｈまでの設定流量）とを用い、設定流量と算出流量との差（流量差）を算出する。その算出した流量差が所定の許容範囲（流量が正常とみなせる範囲）内である場合は流量が正常であると判定する。一方、上記流量差が許容範囲から外れている場合は流量異常であると判定する。流量異常と判定した場合には、制御部３００は、その流量異常を示すメッセージ等を液晶表示部３の液晶パネル３ａの画面上に表示したり、また、音発生部６を駆動してブザー音を発生したりして、流量異常であることを看護師等のユーザに知らせる。

（ａ４）通常使用流量域でポンプ機構２が駆動状態であるときに、液滴の滴下を一定期間検出しない場合（滴下センサ８からＯＮ信号（液滴検出信号）が一定期間出力されない場合）、制御部３００は、空液状態であることを示すメッセージ等を液晶表示部３の液晶パネル３ａの画面上に表示し、また、音発生部６を駆動してブザー音を発生して、空液の状態であることを看護師等のユーザに知らせる。なお、上記空液を判定する一定期間（時間）については、実験・計算などにより経験的に求めた値を設定する。

ここで、通常使用流量域において送液を行う場合、上記した１サイクル中のカム軸２０１の回転速度（ステッピングモータ２０２の回転速度）の変更制御により、１サイクル中の吸込期間と吐出期間との比率を設定する。具体的に、吸込期間については、１サイクルで点滴筒１００から２滴の液滴が滴下するのに必要な時間を確保できるような長さの期間を設定する。また、吐出期間については、そのような吸込期間を確保したうえで可能な限り長い期間を設定する。このようにして吐出期間を長く設定すると、吐出期間における送液フィンガ２１・・２１及び閉塞フィンガ３１，３１の前進速度を遅くすることが可能となり、脈動等を抑制して安定した送液を行うことができる。

＜高流量モード設定処理＞
本実施形態では、上記したように、通常は６００ｍＬ／ｈ以下の通常使用流量域において送液を行うようになっているが、高流量での輸液が必要である場合に高流量モードを設定することができる。

その高流量モードの設定は、例えば、操作部４の表示切替スイッチ４４を操作して、液晶表示部３の液晶パネル３ａの画面上に“高流量モード設定”の項を表示し、この表示状態で開始スイッチ４１を押すという操作により、高流量モードを設定することができる。なお、通常使用流量の送液モードに戻す場合、表示切替スイッチ４４の操作により、液晶表示部３の液晶パネル３ａの画面上に“高流量モード解除”の項を表示し、この表示状態で開始スイッチ４１を押すことにより、高流量モードを解除して通常使用流量の送液モードに戻すことができる。

＜高流量モードでの制御・処理＞
上記した操作により、高流量モードが設定されている場合、制御部３００は以下の制御・処理を行う。

（ｂ１）高流量モードが設定されている場合、操作部４のスイッチ類の操作により、６０１ｍＬ／ｈから１２００ｍＬ／ｈまでの流量を設定することが可能である。制御部３００は、その操作部４の操作により設定された設定流量に応じた駆動パルス（設定流量に応じたデューティ比の駆動パルス）をポンプ機構２のステッピングモータ２０２に供給して、ステッピングモータ２０２の回転速度を制御することによりポンプ機構２の送液流量を設定流量に制御する。

（ｂ２）高流量モード設定時でポンプ機構２が停止状態であるときに、液滴の滴下を検出した場合（滴下センサ８のからのＯＮ信号（液滴検出信号）を制御部３００が受信した場合）、制御部３００は、フリーフローの発生を示すメッセージ等を液晶表示部３の液晶パネル３ａの画面上に表示したり、また、音発生部６を駆動してブザー音を発生したりして、フリーフローが発生していることを看護師等のユーザに知らせる。

（ｂ３）高流量モードが設定されている場合、送液の１サイクル中の吸込期間を短くして１サイクルで点滴筒１００から１滴の液滴が滴下するように制御する。この制御について説明する。

まず、送液の１サイクル中の吸込期間は、上述したように、図９から図７（Ａ）までの期間であり、この吸込期間を短くすると、当該吸込期間における上流側のバルブ部３０Ａの閉塞フィンガ３１、及び、送液部２０の３つの送液フィンガ２１・・２１の後退速度が速くなる。つまり、吸込期間を短くすると吸込速度が速くなる。その吸込速度（吸引力）は吸込期間が短いほど大きくなって液滴の滴下間隔が短くなる。したがって、吸込期間を可能な限り短くして吸込速度（吸引力）を大きくすることによって、点滴筒１００内を滴下する液滴を意図的につなげることが可能になる。ここで、１２００ｍＬ／ｈの高流量で薬液を送液する場合、送液のサイクル周期（時間）が非常に短いので、１サイクルにおける吐出期間と吸込期間との比率をどのように設定しても、点滴筒１００内を滴下する液滴が必ずつながるようになる（１サイクルで必ず１滴の液滴が滴下する）。

このような点を考慮し、本実施形態では、高流量モード時において設定される設定流量（６０１ｍＬ／ｈ〜１２００ｍＬ／ｈ）の大きさに関係なく、図１０（Ｂ）及び図１０（Ｃ）に示すように、１サイクル中の吸込期間を流量１２００ｍＬ／ｈの場合と同じ期間となるように、１サイクル中のカム軸２０１の回転速度（ステッピングモータ２０２の回転速度）の変更制御を実行することで、１サイクルで確実に１滴の液滴が滴下するようにする。このようにして、高流量モード時において送液の１サイクルで必ず１滴の液滴（０．１ｃｃ／１滴）が滴下するようにすることで、高流量モード時であっても、滴下センサ８の出力に基づく流量異常判定の精度（通常使用流量域と同等の精度）を確保することができる。

このような処理により１サイクルで確実に１滴の液滴が滴下するように設定して、滴下センサ８の出力に基づいて流量を算出して流量異常を判定する。具体的には、制御部３００は、滴下センサ８の出力信号から点滴筒１００内を滴下する液滴の単位時間当たり（例えば１分当たり）の滴下数を計数（ＯＮ信号をカウント）し、その滴数計数値から送液の流量（ｍＬ／ｈ）を算出（換算）する。ここで、高流量モードにあっては、上記したように、１サイクルで確実に１滴の液滴が滴下するように設定しているので、１滴当たりの液滴の容積は０．１ｍＬとなり、１分当たりの滴下数（滴数計数値）がｎｂ滴（ｎｂはｎａ／２に相当）である場合、その滴数計数値ｎｂを用いて流量（ｍＬ／ｈ）を、演算式［流量＝０．１（ｍＬ／１滴）×ｎｂ（滴／ｍｉｎ）×６０］から算出する。

そして、制御部３００は、高流量モード時での輸液中において、上記した滴下センサ８の出力に基づく流量の算出処理を逐次実行し、その算出流量（実際の流量）と上記設定流量（６０１ｍＬ／ｈから１２００ｍＬ／ｈまでの設定流量）とを用い、設定流量と算出流量との差（流量差）を算出する。その算出した流量差が所定の許容範囲（流量が正常とみなせる範囲）内である場合は流量が正常であると判定する。一方、上記流量差が許容範囲から外れている場合は流量異常であると判定する。流量異常と判定した場合には、制御部３００は、その流量異常を示すメッセージ等を液晶表示部３の液晶パネル３ａの画面上に表示したり、また、音発生部６を駆動してブザー音を発生したりして、流量異常であることを看護師等のユーザに知らせる。

（ｂ４）高流量モード設定時でポンプ機構２が駆動状態であるときに、液滴の滴下を一定期間検出しない場合（滴下センサ８からＯＮ信号（液滴検出信号）が一定期間出力されない場合）、制御部３００は、空液状態であることを示すメッセージ等を液晶表示部３の液晶パネル３ａの画面上に表示したり、また、音発生部６を駆動してブザー音を発生したりして、空液の状態であることを看護師等のユーザに知らせる。なお、上記空液を判定する一定期間（時間）については、実験・計算などにより経験的に求めた値を設定する。

＜効果＞
以上説明したように、本実施形態によれば、点滴筒１００内を滴下する液滴同士がつながる可能性がない通常使用流量域よりも大きな流量で送液を行う高流量モード時には、点滴筒１００を滴下する液滴を意図的につなげて、送液の１サイクルで点滴筒から必ず１滴の液滴が滴下するように設定しているので、高流量モード時であっても、滴下センサ８の出力に基づく流量異常判定の精度（通常使用流量域と同等の精度）を確保することができる。これにより高流量での輸液が可能になる。

また、高流量モード時において送液の１サイクルで必ず１滴の液滴が滴下するように設定することで、高流量モード時であっても、看護師等のユーザは、点滴筒１００内を滴下する液滴の滴数や滴下時間間隔から流量を容易に換算することが可能になるので、流量の目視確認が可能となる。

−他の実施形態−
以上の実施形態では、６００ｍＬ／ｈを閾値として通常使用流量域と高流量域とを切り分けているが、その閾値については、ポンプ機構２の設定状態などに応じて適宜の値を設定するようにしてもよい。

以上の実施形態では、単位時間当たり（１分当たり）の液滴の滴下数を計数して流量を算出しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、滴下センサ８の出力から計数される液滴の計数値が所定値に達するのに要する時間を計測して流量を算出するようにしてもよい。また、滴下センサ８の出力から点滴筒１００内を滴下する液滴の滴下時間間隔を求めて流量を算出するようにしてもよい。

以上の実施形態では、点滴筒１００として１ｍＬ当たりの滴下数が２０滴の点滴筒を使用する場合の例について説明したが、本発明はこれに限られることなく、点滴筒１００として１ｍＬ当たりの滴下数が６０滴の点滴筒を使用する場合にも適用することができる。

以上の実施形態では、通常使用流量域である場合、１サイクルの送液で点滴筒１００から２滴の液滴が滴下するようにしているが、その１サイクルでの滴下数は３滴以上であってもよい。

以上の実施形態では、送液部２０に設ける送液フィンガ２１の数を３つとしているが、本発明はこれに限られることなく、送液部２０に設ける送液フィンガ２１の数は、２つまたは４つ以上であってもよい。

以上の実施形態では、送液部２０の複数（３つ）の送液フィンガ２１・・２１を間隔をあけて配置しているが、送液フィンガ２１・・２１を互いに近接した状態で配置してもよい。また、上流側及び下流側のバルブ部３０Ａ，３０Ｂの閉塞フィンガ３１，３１についても、送液部２０の送液フィンガ２１に近接した状態で配置してもよい。

以上の実施形態では、半閉塞方式の輸液ポンプ１に、本発明を適用した例を示しているが、本発明はこれに限られることなく、送液部２０の送液フィンガ２１によって輸液チューブＴを完全に閉塞するフルプレス方式の輸液ポンプにも適用可能である。

本発明は、医療用の薬液を体内に注入する場合などに用いる輸液ポンプに利用することができる。

１輸液ポンプ
１１ポンプ本体
１２扉
２ポンプ機構
２０送液部
２１送液フィンガ
３０Ａ上流側のバルブ部
３０Ｂ下流側のバルブ部
３１閉塞フィンガ
３液晶表示部
３ａ液晶パネル
４操作部
８滴下センサ
１００点滴筒
２００駆動部
２０２ステッピングモータ
３００制御部

Claims

輸液チューブを押圧して当該輸液チューブ内の輸液を送液するポンプ機構と、前記ポンプ機構の輸液送り方向の上流側に配置された点滴筒内を滴下する液滴を検出する滴下センサとを備え、設定流量に応じて前記ポンプ機構の駆動を制御する流量制御、及び、前記滴下センサの出力に基づいて送液の流量を判定する流量判定の実行が可能な輸液ポンプにおいて、
前記ポンプ機構の制御モードとして前記点滴筒内を滴下する液滴同士がつながる可能性がない通常使用流量域よりも大きな流量で送液を行う高流量モードの設定が可能であり、
前記通常使用流量域である場合は送液の１サイクルで前記点滴筒から複数滴の液滴が滴下するように設定され、前記高流量モードが設定された場合には送液の１サイクル中の輸液の吸入期間を短くして当該送液の１サイクルで前記点滴筒から１滴の液滴が滴下するように構成されていることを特徴とする輸液ポンプ。
請求項１に記載の輸液ポンプにおいて、
前記ポンプ機構は、進退移動が可能でその前進移動過程で輸液チューブを押圧する送液フィンガと、前記送液フィンガの輸液送り方向の上流側に配置され、進退移動により輸液チューブの閉塞と開放とを行う上流側の閉塞フィンガと、前記送液フィンガの輸液送り方向の下流側に配置され、進退移動により輸液チューブの閉塞と開放とを行う下流側の閉塞フィンガと、前記送液フィンガ、前記上流側の閉塞フィンガ、及び、前記下流側の閉塞フィンガの各フィンガを個別に進退駆動するためのカム及びカム軸とを備え、
前記高流量モードが設定された場合には、送液の１サイクル中の前記ポンプ機構のカム軸の回転速度を変更して当該送液の１サイクル中の輸液の吸入期間を短くすることを特徴とする輸液ポンプ。