JPWO2016147519A1 - 点滴検出装置、及びこれを利用した輸液ポンプ - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1に示される滴落検知器1はこの点滴検出装置の例であり、その図3に示されるように、発光素子23と受光素子24との間に点滴筒26を配置し、点滴筒26内を落下する液滴が発光素子23からの照射光を遮ることで生じる光量の変化を受光素子24がとらえるようにしている。これにより、点滴筒26内を落下する液滴のフリーフローや空液(液切れ)を検出したり、落下した液滴の数をカウントして流量を推測したりすることができる。
そこで、本発明は、点滴筒内で落下する液滴を容易に検出できる点滴検出装置、及びこれを利用した輸液ポンプを提供することを目的とする。
そして、発光素子は複数からなり、互いに時間差を付けて順次発光するようになっており、かつ、受光素子は発光素子に比べて個数が少ない。そうすると、複数の発光素子の夫々と受光素子との間の光路は、液滴を検出すべき領域(以下、「検出エリア」という)を分割するように形成され、このため、全検出エリアに対する液滴のサイズに比べて、分割した領域に対する液滴のサイズの方が相対的に大きくなる。従って、受光素子がとらえる光量変化も大きくすることができる。なお、各発光素子と受光素子間の光路同士は略重ならないことが好ましく、これにより、検出エリアの全てをカバーしつつ、各発光素子と受光素子間の光路の面積を可及的に小さくして、液滴が遮ることで生じる光量変化をより大きくすることができる。
この点、受光素子の数が多いと、回路が複雑になる等して、その分ノイズ発生の可能性が高まる。しかし、本発明の構成では、受光素子は発光素子に比べて数が少ないため、ノイズを抑制できる。また、受光素子の数が少ないと、受光素子間のバラツキの調整も容易になる。
ここで、ノイズを抑制するために受光素子の数を少なくすると、発光素子と受光素子との間の光路により検出エリアの全てを漏れなくカバーすることが困難となる。しかし、本発明の構成では、点滴筒よりも発光素子側には、発光素子から照射される光を、少なくとも複数の発光素子が並ぶ方向に拡散させる拡散部が設けられている。従って、照射された光が拡がった拡散部と受光素子とを結ぶ光路により、検出エリアの全てを漏れなくカバーできる。
このため、複数の発光素子が高速に順次発光した際、隣接する発光素子の光による相互の干渉を防止して、的確に検出エリアを分割する光路を形成できる。従って、液滴が遮ることで受光素子がとらえる光量変化を確実に大きくすることができる。
従って、信号処理を行う回路が簡素化されて、ノイズの発生を最も効果的に抑制できるし、また、製品価格を上げることなく、ノイズ耐性の高いセンサを採用することもできる。さらに、生産時における複数の受光素子どうしの調整も不要になる。
即ち、通常の点滴筒は使用者により略垂直に配置されるため、液滴が最も落下し易い範囲は点滴筒内の所定の中央領域である。そうすると、この中央領域を2つに分割するような光路を形成することは、液滴も2つに分割する恐れが比較的高まり、検出エリアを分割する意義が没却される恐れがある。このため、点滴筒内の中央領域を分割するような光路の形成は好ましくない。従って、点滴筒内において液滴が最も落下し易い中央領域を分割せずに、検出エリアを等分に分割するには、検出エリアを3つに分割するように、発光素子を三つにするのが好ましい。
そして、受光素子は発光素子に比べて個数が少ないため、ノイズを抑制できる。また、受光素子の数が少ないと、受光素子間のバラツキの調整も容易になる。
そして、点滴筒よりも発光素子側には、発光素子から照射される光を、少なくとも複数の発光素子が並ぶ方向に拡散させる拡散部が設けられている。従って、受光素子の数を少なくしても、検出エリアの全てを漏れなくカバーできる。
そして、このようにして大きな光量変化により確実に点滴筒内の滴下の有無を検出し、その検出結果を輸液ポンプの報知部により報知することができる。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
また、以下の図において、同一の符号を付した箇所は同様の構成である。
輸液ポンプ11は、薬剤を正確な量・速度で投与する場合等に用いられるポンプであり、図1の場合、ボックス状の中空の本体15内に、モータ等の駆動手段や、輸液動作のための各種センサ、制御装置などが収容されている。
この輸液ポンプ11では、開閉可能なドア12と本体15との間に、図示しない輸液バッグから点滴筒39を介して垂下された輸液チューブ16を挟みこんで、該輸液チューブ16を本体15内に収容保持している。
輸液ポンプ11の本体15内では、定位置に保持された輸液チューブ16が、本体15に内蔵されたポンプ部(不図示)で駆動するフィンガーやローラー等(不図示)によりしごかれ、これにより、輸液バッグ内の薬液が点滴筒39及び輸液チューブ16を介して順次患者に送液される。なお、本発明の輸液ポンプ11は、このようなフィンガー式やローラー式に限られるものではなく、例えばシリンジ式であってもよい。
本実施形態の点滴検出装置40は外側及び内側ケース41,72を有し、外側及び内側ケース41,72には、共に点滴筒39を挿入可能な大きさを有する切り欠き部73が形成されている。内側ケース72は、外側ケース41の内側で、外側ケース41の内面にガイドされながら図のX方向にスライド可能とされている。具体的には、内側ケース72は外側ケース41の内側とバネ等の弾性部材74で連結されており、この弾性部材74は、外側ケース41の切り欠き部73を塞ぐ方向に内側ケース72を押す付勢力を有している。なお、内側ケース72は、弾性部材74に抗して切り欠き部73を開放する方向に押すための押圧部75を有している。
このように点滴検出装置40が点滴筒39に装着されると、図1の一点鎖線の図に示すように、点滴検出装置40内の発光素子42が点滴筒39の外部の一側に配置されると共に、点滴筒39を挟んで発光素子42に対向して受光素子43が配置される。そして、発光素子42と受光素子43間の光路S1,S2,S3(この光路については後で詳細に説明する)を落下した液滴が遮ることで、受光素子43の受ける光量が変化して、点滴筒39内の滴下の有無を検出することができる。
なお、点滴検出装置40は、点滴筒39内に溜まった薬液の液面LHと滴下ノズル51との間に装着される必要がある。また、この点滴検出装置40を点滴筒39に装着した際、点滴筒39は図のように傾かずに垂直になるのが好ましく、このため、点滴検出装置40は切り欠き部73を間に挟んで左右のバランスが取れる重さとされている。
また、例えばポンプ部30が駆動しているにもかかわらず、カウンター23が所定の時間内に滴下をカウントしない場合、制御部20は空液であると判断して、ブザー(異常を報知する報知部32の例)に警報を鳴らすように指示している。
なお、輸液ポンプ11は、ナースセンターや外部サイトに設けられたホストコンピュータ等との間でデータ送受信をするために、外部通信部33を有している。
図3は、本発明の実施形態に係る点滴検出装置40の電気的な概略構成であり、点滴検出装置40は、上述した切り欠き部73を間に挟んで、一方の側に発光素子42、ドライブ回路24、及びLED切替え回路21を有し、他方の側に受光素子43、及び受光信号処理回路25を有している。
発光素子42は、LED(発光半導体)が好ましく、LEDの中でも赤外線を照射する光源のものを好適に用いることができる。なお、本発明の発光素子42はLEDに限られるものではなく、通常のバルブ球などの発光ランプ等を用いることもできる。
ドライブ回路24は、発光素子42を発光させる信号を出力する回路である。
受光信号処理回路25は、受光素子43で発生した光電流を増幅させたりA/D変換したりする処理回路であり、この処理されたデジタル信号は図2の制御部20を介してカウンター23に送信される。また、受光信号処理回路25はドライブ回路24と連動して制御されている。
このように、複数の発光素子42a〜42cを互いに時間差を付けて順次発光させる(同時に発光させない)のは、検出エリア(液滴を検出すべき領域であり、点滴検出装置40を装着した点滴筒39の部分の水平断面の領域)ARを分割するように光路を形成するためである。
以下、この検出エリアARを分割する光路について、図4及び図5を用いて説明する。
図4に示すように、点滴検出装置40に設けられた複数の発光素子42a〜42cは、受光素子43に対向するようにして、回路基板59上に一列に並んでいる。なお、各発光素子42a〜42cには同じ種類のLEDが用いられている。
これに対して、回路基板44に実装された受光素子43は発光素子42に比べて個数が少なく、本実施形態の場合、3個の発光素子42a〜42cに対して1個の受光素子43となっている。これにより、発光素子42aと受光素子43間の光路S1,発光素子42bと受光素子43間の光路S2,発光素子42cと受光素子43間の光路S3という3つの光路S1,S2,S3で検出エリアARを分割している。
本実施形態の場合、3つの光路S1,S2,S3で検出エリアARを3分割しているため、液滴MDが光路S1,S2,S3で分割さえされなければ、相対的な液滴MDのサイズは概ね3倍になり、受光素子43の感度も概ね3倍となる。また、もし、図4の中央領域CTを外れた液滴MD1のように、光路S1と光路S2で半分に分割されたとしても、全検出エリアARに対する液滴MD1のサイズに比べて、分割した領域AR1,AR2の夫々に対する液滴MD1のサイズは1.5倍であり、それでも受光素子43の感度を上げることができる。
具体的には、拡散部57は、図4及び図5(B)に示すように、検出エリアARの直径よりも長い一枚のシート状であり、各発光素子42a〜42cの光が拡散した光LT1,LT2,LT3同士がつながって切れ目のないように拡散する構成とされている。そして、一連につながった拡散光の両端部LT1a,LT3aは、受光素子43の受光部43aと円形状の検出エリアARの接点Pとを結ぶ接線の延長線上又はその外側近傍に配置されている。
拡散部57としては、図5(A)に示すようなポリエチレンテレフタラート66の表面に波型の凹凸があるマット層67を設けた光拡散フィルム(例えば株式会社きもと製の型番75PBAのシート)や、スリーエムジャパン株式会社製の型番3635−30のディフューザーフィルム(商標)等を利用することができる。
なお、検出エリアARと受光素子43との間には、外乱交の影響を回避するため遮光部材65が設けられており、この遮光部材65に形成されたスリット63のみを通って、照射光は受光素子43に照射される。スリット63には透明な薄い板材が嵌められて、ゴミや埃等が受光素子43に付着することを防止している。
また、受光素子43は一つのみになったため、ノイズ発生の可能性を効果的に抑制できるし、製品価格を上げることなく、ノイズ耐性の高いセンサを採用することもできる。さらに、複数の受光素子間のバラツキを調整する必要がなくなり、製造も容易となる。
そして、点滴筒39よりも発光素子42側には、発光素子42からの光を拡散させる拡散部57を有し、この拡散部57と受光素子43とを結ぶ光路S1〜S3で検出エリアARの全てを漏れなくカバーしている。従って、受光素子43を一つだけにした場合であっても、問題なく液滴の検出を行える。
例えば、上記実施形態では、図4に示すように、拡散部57は平坦な板状に形成されているが、この拡散部57は、図6に示すように、各発光素子42a〜42cに応じて角度θを付けたシート状にしても構わない。この角度θを付ける際は、拡散部57の主面を受光素子43に向けるとよい。
また、拡散部57については、点滴筒39よりも発光素子42側である点滴筒39の外周側面に貼り付けて用いられてもよい。或いは、拡散部57は、図7に示すように、点滴筒39の外周側面自体を構成するようにしてもよく、このような構成も本発明に含まれる。即ち、本発明の拡散部57は、点滴筒39よりも発光素子42側に配置される必要があるが、この「点滴筒39よりも」とは「点滴筒39の内側空間(検出エリアAR)よりも」を意味する。
また、上記実施形態の発光素子42は、好ましい態様として3つの同じ種類のLEDからなっているが、点滴筒39のサイズに応じて2つ或いは4つ以上のLEDであってもよく、この際、各発光素子42が異なる種類のものであっても構わない。
Claims (5)
- 点滴筒に取り付けて用いられ、前記点滴筒内を落下する液滴を検出する点滴検出装置であって、
前記点滴筒の外部の一側に配置される発光素子と、
前記点滴筒を挟んで前記発光素子に対向して配置された受光素子と
を備えており、
前記発光素子は複数からなり、互いに時間差を付けて順次発光するようになっており、
前記受光素子は前記発光素子に比べて個数が少なく、
前記点滴筒よりも前記発光素子側には、前記発光素子から照射される光を、少なくとも複数の前記発光素子が並ぶ方向に拡散させる拡散部が設けられている
ことを特徴とする点滴検出装置。 - 複数の前記発光素子同士の間には、遮光性を有する仕切り部が配設されていることを特徴とする請求項1に記載の点滴検出装置。
- 前記受光素子は一つであることを特徴とする請求項1又は2に記載の点滴検出装置。
- 前記発光素子は三つであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の点滴検出装置。
- 点滴筒に取り付けて用いられ、前記点滴筒内の落下する液滴を検出する点滴検出装置と、
前記点滴筒に接続された輸液チューブを保持して、前記輸液チューブ内の液体を送液するためのポンプ部を有すると共に、前記点滴検出装置の前記検出の結果に基づいて、前記液滴に関する異常を報知する報知部を有する本体と、
を備えた輸液ポンプであって、
前記点滴検出装置は、
前記点滴筒の外部の一側に配置される発光素子と、
前記点滴筒を挟んで前記発光素子に対向して配置された受光素子と
を有し、
前記発光素子は複数からなり、互いに時間差を付けて順次発光するようになっており、
前記受光素子は前記発光素子に比べて個数が少なく、
前記点滴筒よりも前記発光素子側には、前記発光素子から照射される光を、少なくとも複数の前記発光素子が並ぶ方向に拡散させる拡散部が設けられている
ことを特徴とする輸液ポンプ。
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