JPWO2020070953A1 - Intravenous monitoring sensor - Google Patents

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Abstract

本開示に係る点滴監視センサは、点滴筒に装着可能であり、前記点滴筒の内部を落下する液体を監視する点滴監視センサであって、前記点滴筒の径方向の外側に配置され、前記点滴筒の周方向の異なる位置から前記点滴筒の内部に対して同時に照射光を照射可能な発光部と、前記点滴筒を挟んで前記発光部と対向して配置され、前記照射光を受光可能な受光部と、前記点滴筒と前記受光部との間に配置され、前記受光部が受光する前記照射光を制限する導光路を内部に区画する導光部と、を備える。 The drip monitoring sensor according to the present disclosure is a drip monitoring sensor that can be attached to a drip tube and monitors a liquid falling inside the drip tube, and is arranged outside the drip tube in the radial direction and said to drip. A light emitting portion capable of simultaneously irradiating the inside of the drip cylinder from different positions in the circumferential direction of the cylinder and a light emitting portion facing the light emitting portion with the drip cylinder sandwiched between them and capable of receiving the irradiation light. It is provided with a light receiving unit and a light guide unit that is arranged between the drip tube and the light receiving unit and internally partitions a light guide path that limits the irradiation light received by the light receiving unit.

Description

本開示は点滴監視センサに関する。 The present disclosure relates to a drip monitoring sensor.

栄養剤や薬液などの液体を、患者などの生体に投与するために、点滴筒を備えた輸液装置が用いられる。輸液装置は、点滴筒、輸液チューブ、その他の各種医療機器、等を備え、これらにより、液体を輸送するための経路(輸液ライン)が形成されている。輸液チューブには、輸液ラインを流れる液体の流量を調整するための、クランプや輸液ポンプ等が装着されている。 An infusion device equipped with an infusion tube is used to administer a liquid such as a nutritional supplement or a drug solution to a living body such as a patient. The infusion device includes a drip tube, an infusion tube, various other medical devices, and the like, and a route (infusion line) for transporting the liquid is formed by these. The infusion tube is equipped with a clamp, an infusion pump, or the like for adjusting the flow rate of the liquid flowing through the infusion line.

上述の輸液装置等が備える点滴筒の内部を落下する液体を監視するための点滴監視センサが知られている。このような点滴監視センサとして、特許文献1には、光を照射する発光素子と、光を受光する受光素子と、を有するフォトインタラプタを利用する構成が開示されている。 A drip monitoring sensor for monitoring a liquid falling inside a drip tube provided in the above-mentioned infusion device or the like is known. As such a drip monitoring sensor, Patent Document 1 discloses a configuration using a photointerruptor having a light emitting element that irradiates light and a light receiving element that receives light.

特許第6315149号公報Japanese Patent No. 6315149

輸液装置では、例えば、クランプの閉め忘れや、輸液ポンプの誤動作等により、輸液ラインを流れる液体の流量が過剰になる場合がある。液体は、流量が過剰になると、断続的に滴下する状態(以下、「液滴状態」と記載する。)ではなく、連続的に柱状に落下する状態(以下、「液柱状態」と記載する。)となる場合がある。しかしながら、特許文献1には、点滴筒の内部を落下する液体の液柱状態を検出することは記載されていない。 In the infusion device, for example, the flow rate of the liquid flowing through the infusion line may become excessive due to forgetting to close the clamp, malfunction of the infusion pump, or the like. When the flow rate becomes excessive, the liquid does not drop intermittently (hereinafter referred to as "droplet state") but continuously drops in a columnar state (hereinafter referred to as "liquid column state"). .) May be. However, Patent Document 1 does not describe detecting the state of a liquid column of a liquid falling inside the drip tube.

本開示は、点滴筒の内部を落下する液体の液滴状態及び液柱状態の両方を検出し易い構成を有する点滴監視センサを提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a drip monitoring sensor having a configuration that makes it easy to detect both a liquid droplet state and a liquid column state of a liquid falling inside a drip tube.

本開示の第1の態様としての点滴監視センサは、点滴筒に装着可能であり、前記点滴筒の内部を落下する液体を監視する点滴監視センサであって、前記点滴筒の径方向の外側に配置され、前記点滴筒の周方向の異なる位置から前記点滴筒の内部に対して同時に照射光を照射可能な発光部と、前記点滴筒を挟んで前記発光部と対向して配置され、前記照射光を受光可能な受光部と、前記点滴筒と前記受光部との間に配置され、前記受光部が受光する前記照射光を制限する導光路を内部に区画する導光部と、を備える。 The drip monitoring sensor as the first aspect of the present disclosure is a drip monitoring sensor that can be attached to the drip tube and monitors the liquid falling inside the drip tube, and is located outside the drip tube in the radial direction. A light emitting portion that is arranged and capable of simultaneously irradiating the inside of the drip cylinder with irradiation light from different positions in the circumferential direction of the drip cylinder and a light emitting portion that is arranged so as to face the light emitting portion with the drip cylinder in between and the irradiation. It includes a light receiving unit capable of receiving light, and a light guide unit that is arranged between the drip tube and the light receiving unit and internally partitions a light guide path that limits the irradiation light received by the light receiving unit.

本開示の1つの実施形態としての点滴監視センサは、前記発光部及び前記受光部を保持するハウジングを備え、前記ハウジングは、前記点滴筒を収容可能な収容空間を区画しており、前記点滴筒が前記収容空間に収容されている状態で、前記点滴筒の径方向における前記発光部から前記収容空間までの最短距離は、前記点滴筒の径方向における前記受光部から前記収容空間までの最短距離よりも短い。 The drip monitoring sensor as one embodiment of the present disclosure includes a housing for holding the light emitting portion and the light receiving portion, and the housing partitions a storage space capable of accommodating the drip cylinder. The shortest distance from the light emitting portion to the accommodation space in the radial direction of the drip tube is the shortest distance from the light receiving portion to the accommodation space in the radial direction of the drip tube. Shorter than.

本開示の1つの実施形態として、前記導光部のうち前記点滴筒に面して配置される端面には、前記照射光が前記導光路に入光可能な前記導光路の入口開口が区画されており、前記導光路の前記入口開口から前記受光部までの最短距離は、前記導光路の前記入口開口の最大入光幅よりも長い。 As one embodiment of the present disclosure, an inlet opening of the light guide path through which the irradiation light can enter the light guide path is defined on an end surface of the light guide portion arranged so as to face the drip tube. The shortest distance from the entrance opening of the light guide path to the light receiving portion is longer than the maximum light entry width of the entrance opening of the light guide path.

本開示の1つの実施形態としての点滴監視センサは、前記導光路を第1導光路とし、前記導光部を第1導光部とした場合に、前記点滴筒と前記発光部との間に配置され、前記発光部から前記点滴筒の内部に照射される前記照射光を制限する第2導光路を内部に区画する第2導光部を備える。 In the drip monitoring sensor as one embodiment of the present disclosure, when the light guide path is the first light guide path and the light guide portion is the first light guide portion, the drip tube and the light emitting portion are between the drip cylinder and the light emitting portion. It is provided with a second light guide portion that is arranged and internally partitions a second light guide path that limits the irradiation light emitted from the light emitting unit to the inside of the drip tube.

本開示の1つの実施形態として、前記第1導光路の長さは、前記第2導光路の長さよりも長い。 In one embodiment of the present disclosure, the length of the first light guide path is longer than the length of the second light guide path.

本開示の1つの実施形態として、前記発光部は、同一水平面内に配置されている、発光される光の中心光線が並行する複数の発光素子を備える。 As one embodiment of the present disclosure, the light emitting unit includes a plurality of light emitting elements arranged in the same horizontal plane in which the central rays of the emitted light are parallel to each other.

本開示の1つの実施形態として、前記発光部は、発光素子と、前記発光素子から発光される光を平行光に変換可能な光学素子と、を備える。 As one embodiment of the present disclosure, the light emitting unit includes a light emitting element and an optical element capable of converting light emitted from the light emitting element into parallel light.

本開示の1つの実施形態として、前記受光部は、同一水平面内に配置されている、受光される光の中心光線が並行する複数の受光素子を備える。 As one embodiment of the present disclosure, the light receiving unit includes a plurality of light receiving elements arranged in the same horizontal plane in which the central rays of the received light are parallel to each other.

本開示の1つの実施形態として、前記受光部は、受光素子と、前記受光素子に受光される光を集光可能な光学素子と、を備える。 As one embodiment of the present disclosure, the light receiving unit includes a light receiving element and an optical element capable of condensing light received by the light receiving element.

本開示の1つの実施形態としての点滴監視センサは、前記受光部が受光する前記照射光の受光量の変化に基づいて、前記液体の液柱状態を検出する液柱検出部を備える。 The drip monitoring sensor as one embodiment of the present disclosure includes a liquid column detection unit that detects a liquid column state of the liquid based on a change in the amount of received irradiation light received by the light receiving unit.

本開示の1つの実施形態として、前記液柱検出部は、前記受光部が受光する前記照射光の受光量が、所定の閾値に対して、所定時間以上に亘って所定量以上低下した場合に、前記液体の液柱状態を検出する。 As one embodiment of the present disclosure, the liquid column detection unit is used when the amount of received irradiation light received by the light receiving unit decreases by a predetermined amount or more over a predetermined time with respect to a predetermined threshold value. , The state of the liquid column of the liquid is detected.

本開示の1つの実施形態として、前記受光部は、鉛直方向の互いに異なる位置に設置された上受光部及び下受光部を備える。 As one embodiment of the present disclosure, the light receiving unit includes an upper light receiving unit and a lower light receiving unit installed at different positions in the vertical direction.

本開示の1つの実施形態として、前記液柱検出部は、前記上受光部が受光する前記照射光の受光量の変化に基づいて、前記液体の液柱状態を検出する上液柱検出部と、前記下受光部が受光する前記照射光の受光量の変化に基づいて、前記液体の液柱状態を検出する下液柱検出部と、を備え、前記上液柱検出部が液柱状態を検出し、かつ、前記下液柱検出部が液柱状態を検出している場合に、前記液体が液柱状態で落下していると判定する液柱判定部と、を備える。 As one embodiment of the present disclosure, the liquid column detecting unit is a liquid column detecting unit that detects a liquid column state of the liquid based on a change in the amount of received irradiation light received by the upper light receiving unit. A lower liquid column detecting unit that detects the liquid column state of the liquid based on a change in the amount of received irradiation light received by the lower light receiving unit is provided, and the upper liquid column detecting unit determines the liquid column state. It is provided with a liquid column determining unit that detects and determines that the liquid is falling in the liquid column state when the lower liquid column detecting unit detects the liquid column state.

本開示の1つの実施形態として、前記受光部は、外来光を受光可能な外来光受光部を備え、前記液柱判定部は、前記外来光受光部が受光する外来光の受光量の変化に基づいて、前記液体が液柱状態で落下しているか否かを判定する。 As one embodiment of the present disclosure, the light receiving unit includes an external light receiving unit capable of receiving external light, and the liquid column determination unit changes the amount of external light received by the external light receiving unit. Based on this, it is determined whether or not the liquid is falling in a liquid column state.

本開示の1つの実施形態として、前記受光部が受光する前記照射光の受光量の変化に基づいて、前記液体の液滴状態を検出する液滴検出部を備える。 As one embodiment of the present disclosure, a droplet detection unit that detects a droplet state of the liquid based on a change in the amount of received irradiation light received by the light receiving unit is provided.

本開示の1つの実施形態として、前記受光部は、鉛直方向の互いに異なる位置に設置された上受光部及び下受光部を備え、前記液滴検出部は、前記上受光部が受光する前記照射光の受光量の変化に基づいて、前記液体の液滴状態を検出する上液滴検出部と、前記下受光部が受光する前記照射光の受光量の変化に基づいて、前記液体の液滴状態を検出する下液滴検出部と、を備え、前記上液滴検出部が液滴状態を検出し、かつ、前記上液滴検出部が液滴状態を検出してから所定時間以内に前記下液滴検出部が液滴状態を検出した場合に、前記液体が液滴状態で落下していると判定する液滴判定部と、を備える。 As one embodiment of the present disclosure, the light receiving unit includes an upper light receiving unit and a lower light receiving unit installed at different positions in the vertical direction, and the droplet detecting unit is the irradiation received by the upper light receiving unit. An upper droplet detection unit that detects the liquid droplet state based on a change in the amount of light received, and a liquid droplet of the liquid based on a change in the amount of irradiation light received by the lower light receiving unit. The lower droplet detection unit for detecting the state is provided, and the upper droplet detection unit detects the droplet state, and the upper droplet detection unit detects the droplet state within a predetermined time. When the lower droplet detection unit detects the droplet state, it includes a droplet determination unit that determines that the liquid is falling in the droplet state.

本開示によれば、点滴筒の内部を落下する液体の液滴状態及び液柱状態の両方を検出し易い構成を有する点滴監視センサを提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a drip monitoring sensor having a configuration that makes it easy to detect both a liquid droplet state and a liquid column state of a liquid falling inside a drip tube.

本開示の第1実施形態の点滴監視センサが点滴筒に装着された状態の輸液装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the infusion apparatus in the state which the drip monitoring sensor of 1st Embodiment of this disclosure is attached to a drip tube. 図1の一部を拡大して示す図であり、点滴筒に装着されている状態の点滴監視センサの正面図である。It is a figure which shows the part of FIG. 1 enlarged, and is the front view of the drip monitoring sensor in the state which is attached to the drip tube. 図1に示す点滴監視センサの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the drip monitoring sensor shown in FIG. 図1に示す点滴監視センサが点滴筒に装着された状態で、点滴筒と点滴監視センサの要部とを上方から見た場合の位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship when the drip tube and the main part of the drip monitoring sensor are seen from above with the drip monitoring sensor shown in FIG. 1 attached to the drip tube. 比較例としての点滴監視センサの要部を示す図である。It is a figure which shows the main part of the drip monitoring sensor as a comparative example. 図5に示す比較例としての点滴監視センサの受光部が受光する単位時間当たりの総受光量の変化を示す図である。図6(a)は、不透明液の液滴により生じる受光部の単位時間当たりの総受光量の変化を示している。図6(b)は、透明液の液滴により生じる受光部の単位時間当たりの総受光量の変化を示している。It is a figure which shows the change of the total light-receiving amount per unit time which the light-receiving part of the drip monitoring sensor as a comparative example shown in FIG. 5 receives. FIG. 6A shows a change in the total amount of light received per unit time of the light receiving portion caused by droplets of opaque liquid. FIG. 6B shows a change in the total amount of light received per unit time of the light receiving portion caused by droplets of the transparent liquid. 図5に示す比較例としての点滴監視センサの受光部が受光する単位時間当たりの総受光量の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the total light-receiving amount per unit time which the light-receiving part of the drip monitoring sensor as a comparative example shown in FIG. 5 receives. 落下液体が透明液であって液滴状態であるときの受光信号の一例と振幅の移動区間積分の期間を示す図である。It is a figure which shows an example of the received light signal when the falling liquid is a transparent liquid and is a droplet state, and the period of the moving interval integration of an amplitude. 図9(a)、図9(b)は、液滴状態の落下液体により受光信号に生じるピーク波形の一例を示す図である。図9(a)は、落下液体が、不透明液の液滴である場合に検出される受光信号である。図9(b)は、落下液体が、透明液の液滴である場合に検出される受光信号である。9 (a) and 9 (b) are diagrams showing an example of a peak waveform generated in a received signal by a falling liquid in a droplet state. FIG. 9A is a light receiving signal detected when the falling liquid is a droplet of an opaque liquid. FIG. 9B is a light receiving signal detected when the falling liquid is a droplet of a transparent liquid. 図10(a)、図10(b)は、図9(a)、図9(b)それぞれに示すピーク波形を振幅の移動区間積分波形に変換した波形を示す図である。10 (a) and 10 (b) are diagrams showing waveforms obtained by converting the peak waveforms shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b) into moving section integral waveforms of amplitude. 図3に示す液柱検出部による液柱状態検出処理を説明する図である。It is a figure explaining the liquid column state detection process by the liquid column detection part shown in FIG. 本開示の第2実施形態としての点滴監視センサの要部を示す図である。It is a figure which shows the main part of the drip monitoring sensor as the 2nd Embodiment of this disclosure. 本開示の第3実施形態としての点滴監視センサの要部を示す図である。It is a figure which shows the main part of the drip monitoring sensor as the 3rd Embodiment of this disclosure. 点滴筒110に装着されている状態の、本開示の第4実施形態としての点滴監視センサの正面図である。It is a front view of the drip monitoring sensor as the 4th embodiment of the present disclosure in the state of being attached to the drip tube 110. 図14に示す点滴監視センサの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the drip monitoring sensor shown in FIG. 図16(a)は、実際に液体が液柱状態で落下しておらず、下受光部が、点滴筒の内面に付着して落下しない液滴を検出している場合の、上受光部及び下受光部の受光量の変化を示す図である。図16(b)は、実際に液体が液柱状態で落下している場合の、上受光部及び下受光部の受光量の変化を示す図である。FIG. 16A shows the upper light receiving part and the upper light receiving part when the liquid does not actually fall in the liquid column state and the lower light receiving part detects a droplet that adheres to the inner surface of the drip tube and does not fall. It is a figure which shows the change of the light receiving amount of the lower light receiving part. FIG. 16B is a diagram showing changes in the amount of light received by the upper light receiving portion and the lower light receiving portion when the liquid is actually dropped in a liquid column state. 確認実験の実験系の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline of the experimental system of the confirmation experiment. 図18(a)は、図17に示す確認実験で用いる発光素子の出射特性を示す図である。図18(b)は、図17に示す確認実験で用いる受光素子の入射特性を示す図である。FIG. 18A is a diagram showing the emission characteristics of the light emitting element used in the confirmation experiment shown in FIG. FIG. 18B is a diagram showing the incident characteristics of the light receiving element used in the confirmation experiment shown in FIG. 図19(a)は、不透明液の液滴による、受光部の受光量の変化を示す図である。図19(b)は、透明液の液滴による、受光部の受光量の変化を示す図である。FIG. 19A is a diagram showing a change in the amount of light received by the light receiving portion due to droplets of the opaque liquid. FIG. 19B is a diagram showing a change in the amount of light received by the light receiving portion due to droplets of the transparent liquid. 不透明液が液滴状態から液柱状態に変化する場合の、受光部の受光量の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the light receiving amount of the light receiving part when the opaque liquid changes from the droplet state to the liquid column state. 透明液が液滴状態から液柱状態に変化する場合の、受光部の受光量の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the light receiving amount of the light receiving part when the transparent liquid changes from the droplet state to the liquid column state. 図22(a)は、透明液の液滴による、受光部の受光量の変化を示す図である。図22(b)は、透明液が液滴状態から液柱状態に変化する場合の、受光部の受光量の変化を示す図である。FIG. 22A is a diagram showing a change in the amount of light received by the light receiving portion due to droplets of the transparent liquid. FIG. 22B is a diagram showing a change in the amount of light received by the light receiving portion when the transparent liquid changes from a droplet state to a liquid column state.

以下、本開示に係る点滴監視センサの実施形態について図面を参照して説明する。各図において共通する部材・部位には同一の符号を付している。本明細書において、上下方向とは鉛直方向を意味する。後述する点滴筒110は、生体への使用時において、軸方向が鉛直方向に沿うようにして配置される。上方は排出部112から見て滴下部111が位置する方向(すなわち、図2における上方)を意味し、下方はその反対方向を意味する。 Hereinafter, embodiments of the drip monitoring sensor according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. The same reference numerals are given to common members and parts in each figure. In the present specification, the vertical direction means the vertical direction. The drip tube 110, which will be described later, is arranged so that the axial direction is along the vertical direction when used in a living body. The upper part means the direction in which the dropping part 111 is located (that is, the upper part in FIG. 2) when viewed from the discharging part 112, and the lower part means the opposite direction.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の点滴監視センサ1が点滴筒110に装着された状態の輸液装置100の一例を示す図である。図2は、図1の一部を拡大して示す図であり、点滴筒110に装着されている状態の点滴監視センサ1の正面図である。図3は、点滴監視センサ1の構成を示すブロック図である。図3に示す矢印は、電気信号が流れる方向を示す。図4は、点滴監視センサ1が点滴筒110に装着された状態で、点滴筒110と点滴監視センサ1の要部とを上方から見た場合の位置関係を示す図である。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an example of an infusion device 100 in a state where the drip monitoring sensor 1 of the first embodiment is attached to the drip tube 110. FIG. 2 is an enlarged view of a part of FIG. 1, and is a front view of the drip monitoring sensor 1 in a state of being mounted on the drip tube 110. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the drip monitoring sensor 1. The arrow shown in FIG. 3 indicates the direction in which the electric signal flows. FIG. 4 is a diagram showing a positional relationship when the drip tube 110 and the main part of the drip monitoring sensor 1 are viewed from above with the drip monitoring sensor 1 mounted on the drip tube 110.

図1に示す輸液装置100は、栄養剤や薬液などの液体を、患者などの生体に投与するために用いられる。輸液装置100は、液体を生体まで輸送するための輸液ラインを形成している。具体的に、輸液装置100は、液体が収容された輸液バッグなどの輸液容器101と、輸液容器101から供給される液体の流量を視認可能な点滴筒110と、生体に留置された留置針等に接続可能なコネクタ102と、これら各部材を接続する複数の輸液チューブ103と、を備えている。輸液ラインは、輸液容器101と、点滴筒110と、コネクタ102と、輸液チューブ103と、により形成されている。図1に示す例では、輸液装置100は、輸液ラインを流れる液体の流量を調整するための、輸液チューブ103に装着されたクランプ104及び輸液ポンプ105を更に備えている。 The infusion device 100 shown in FIG. 1 is used to administer a liquid such as a nutritional supplement or a drug solution to a living body such as a patient. The infusion device 100 forms an infusion line for transporting the liquid to the living body. Specifically, the infusion device 100 includes an infusion container 101 such as an infusion bag containing a liquid, an infusion tube 110 capable of visually recognizing the flow rate of the liquid supplied from the infusion container 101, an indwelling needle indwelled in a living body, and the like. A connector 102 that can be connected to the infusion tube 103 and a plurality of infusion tubes 103 that connect each of these members are provided. The infusion line is formed by an infusion container 101, an infusion tube 110, a connector 102, and an infusion tube 103. In the example shown in FIG. 1, the infusion device 100 further includes a clamp 104 and an infusion pump 105 mounted on the infusion tube 103 for adjusting the flow rate of the liquid flowing through the infusion line.

図2に示すように、点滴筒110は、輸液ラインの上流から輸送される液体を内部の滴下室113内に導入する滴下部111と、滴下室113内の液体を輸液ラインの下流に排出する排出部112と、滴下室113の周面を区画する周壁部114と、を備えている。周壁部114は、光透過性の素材で形成された光透過部を少なくとも一部に備えている。具体的に、周壁部114の光透過部は、少なくとも、後述する貯留液体117の液面よりも上方の位置に備えられている。 As shown in FIG. 2, the drip tube 110 has a dropping portion 111 that introduces the liquid transported from the upstream of the infusion line into the internal dropping chamber 113, and discharges the liquid in the dropping chamber 113 to the downstream of the infusion line. A discharge portion 112 and a peripheral wall portion 114 for partitioning the peripheral surface of the dropping chamber 113 are provided. The peripheral wall portion 114 includes at least a part of a light transmitting portion formed of a light transmitting material. Specifically, the light transmitting portion of the peripheral wall portion 114 is provided at least at a position above the liquid level of the stored liquid 117, which will be described later.

点滴筒110に輸送された液体は、滴下部111から落下液体116として落下し、滴下室113内に貯留液体117として貯留される。排出部112は貯留液体117の一部を排出する。そのため、貯留液体117は適量に保たれる。 The liquid transported to the drip tube 110 falls from the drip portion 111 as a falling liquid 116, and is stored in the drip chamber 113 as a stored liquid 117. The discharge unit 112 discharges a part of the stored liquid 117. Therefore, the stored liquid 117 is kept in an appropriate amount.

図1、図2に示すように、点滴監視センサ1は、点滴筒110に装着可能である。図1、図2に示すように、点滴監視センサ1は、点滴筒110の周囲に装着された状態で使用される。具体的に、点滴監視センサ1は、点滴筒110に装着された状態で、点滴筒110の内部を落下する液体を監視することができる。より具体的に、本実施形態の点滴監視センサ1は、点滴筒110の内部の滴下室113内を落下する落下液体116を監視するために用いられる。図2に示すように、本実施形態の点滴監視センサ1は、点滴筒110の周壁部114の、貯留液体117の液面よりも上方に位置する光透過部の位置で、周壁部114を挟み込むようにして装着されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the drip monitoring sensor 1 can be attached to the drip tube 110. As shown in FIGS. 1 and 2, the drip monitoring sensor 1 is used in a state of being mounted around the drip tube 110. Specifically, the drip monitoring sensor 1 can monitor the liquid falling inside the drip tube 110 while it is attached to the drip tube 110. More specifically, the drip monitoring sensor 1 of the present embodiment is used to monitor the falling liquid 116 falling in the drip chamber 113 inside the drip cylinder 110. As shown in FIG. 2, the drip monitoring sensor 1 of the present embodiment sandwiches the peripheral wall portion 114 at the position of the light transmitting portion of the peripheral wall portion 114 of the drip cylinder 110 above the liquid level of the stored liquid 117. It is attached in this way.

図2に示すように、本実施形態の点滴監視センサ1は、発光部10と、受光部20と、導光部30と、液柱検出部50と、液滴検出部60と、増幅部70と、報知部80と、ハウジング2と、を備える。 As shown in FIG. 2, the drip monitoring sensor 1 of the present embodiment includes a light emitting unit 10, a light receiving unit 20, a light guide unit 30, a liquid column detection unit 50, a droplet detection unit 60, and an amplification unit 70. The notification unit 80 and the housing 2 are provided.

図2、図4に示すように、発光部10は、点滴筒110の径方向Aの外側に配置される。また、図4に示すように、発光部10は、点滴筒110の周方向Bの異なる位置から点滴筒110の内部に対して同時に照射光L1を照射可能である。より具体的に、発光部10は、周壁部114の光透過部を通じて、点滴筒110の滴下室113内を落下する落下液体116に向けて照射光L1を照射可能である。図4に示すように、本実施形態の発光部10は、点滴筒110の外径以上の幅を有している。本実施形態の発光部10は、同一水平面である水平面H(図2参照)内において、点滴筒110の内部全域に照射光L1を照射できる。発光部10は、例えば、1つ又は複数のLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)又はレーザダイオード等の光を出射する発光素子11を含む。本実施形態では、図4に示すように、7つの発光素子11a〜11gが、同一水平面である水平面H(図2参照)内において、点滴筒110の周壁部114の外側に配置されているが、配置される発光素子の数については特に限定されない。本実施形態の複数の発光素子11a〜11gから発光される光の中心光線は並行している。発光素子から発光される光の中心光線とは、発光素子から出射する最も強い光線を意味する。図4では、便宜上、発光素子11a〜11c及び11e〜11gから発光される照射光L1のうち、中心光線のみを示している。 As shown in FIGS. 2 and 4, the light emitting unit 10 is arranged outside the drip tube 110 in the radial direction A. Further, as shown in FIG. 4, the light emitting unit 10 can simultaneously irradiate the inside of the drip tube 110 with the irradiation light L1 from different positions in the circumferential direction B of the drip tube 110. More specifically, the light emitting unit 10 can irradiate the irradiation light L1 toward the falling liquid 116 that falls in the drip chamber 113 of the drip tube 110 through the light transmitting portion of the peripheral wall portion 114. As shown in FIG. 4, the light emitting unit 10 of the present embodiment has a width equal to or larger than the outer diameter of the drip tube 110. The light emitting unit 10 of the present embodiment can irradiate the entire inside of the drip tube 110 with the irradiation light L1 in the horizontal plane H (see FIG. 2) which is the same horizontal plane. The light emitting unit 10 includes, for example, a light emitting element 11 that emits light such as one or more LEDs (Light Emitting Diodes) or a laser diode. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, seven light emitting elements 11a to 11g are arranged outside the peripheral wall portion 114 of the drip tube 110 in the horizontal plane H (see FIG. 2) which is the same horizontal plane. , The number of light emitting elements arranged is not particularly limited. The central rays of light emitted from the plurality of light emitting elements 11a to 11g of the present embodiment are parallel to each other. The central ray of light emitted from a light emitting element means the strongest light ray emitted from the light emitting element. In FIG. 4, for convenience, only the central ray of the irradiation light L1 emitted from the light emitting elements 11a to 11c and 11e to 11g is shown.

図2、図4に示すように、受光部20は、点滴筒110を挟んで発光部10と対向して配置される。「受光部は点滴筒を挟んで発光部と対向して配置される」とは、発光部と受光部とを結ぶ少なくとも1つの直線状の光路が点滴筒の内部を通過する位置関係を意味する。また、受光部20は、発光部10から点滴筒110に照射される照射光L1を受光可能である。具体的に、受光部20が受光し得る照射光L1には、落下液滴116の内部で屈折された屈折光を含む落下液体116を透過する透過光、落下液体116により反射された反射光、落下液体116に照射されなかった直接光、が含まれる。受光部20は、例えば、1つ又は複数のフォトトランジスタ又はフォトダイオード等の受光素子21を含む。受光部20は、受光した照射光L1の受光量に基づく受光信号を、増幅部70を介して、液柱検出部50及び液滴検出部60に出力する。図2に示すように、本実施形態の点滴監視センサ1では、発光部10と受光部20とが同一平面である水平面H内に位置している。本実施形態では、図4に示すように、7つの受光素子21a〜21gが、同一平面である水平面H(図2参照)内において、点滴筒110の周壁部114の外側に配置されているが、配置される受光素子の数は特に限定されない。本実施形態の複数の受光素子21a〜21gが受光する光の中心光線は並行している。受光素子が受光する光の中心光線とは、受光素子に最も受光され易い、換言すれば、最も受光効率が高い、光線を意味する。 As shown in FIGS. 2 and 4, the light receiving unit 20 is arranged so as to face the light emitting unit 10 with the drip tube 110 interposed therebetween. "The light receiving portion is arranged so as to face the light emitting portion with the drip cylinder in between" means a positional relationship in which at least one linear optical path connecting the light emitting portion and the light receiving portion passes through the inside of the drip cylinder. .. Further, the light receiving unit 20 can receive the irradiation light L1 emitted from the light emitting unit 10 to the drip tube 110. Specifically, the irradiation light L1 that can be received by the light receiving unit 20 includes transmitted light transmitted through the falling liquid 116 including the refracted light refracted inside the falling liquid 116, and reflected light reflected by the falling liquid 116. Direct light, which was not applied to the falling liquid 116, is included. The light receiving unit 20 includes, for example, a light receiving element 21 such as one or more phototransistors or photodiodes. The light receiving unit 20 outputs a light receiving signal based on the received light receiving amount of the received irradiation light L1 to the liquid column detecting unit 50 and the droplet detecting unit 60 via the amplifying unit 70. As shown in FIG. 2, in the drip monitoring sensor 1 of the present embodiment, the light emitting unit 10 and the light receiving unit 20 are located in a horizontal plane H which is the same plane. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, seven light receiving elements 21a to 21g are arranged outside the peripheral wall portion 114 of the drip tube 110 in the horizontal plane H (see FIG. 2) which is the same plane. , The number of light receiving elements arranged is not particularly limited. The central rays of light received by the plurality of light receiving elements 21a to 21g of the present embodiment are parallel to each other. The central ray of light received by the light receiving element means a light ray that is most easily received by the light receiving element, in other words, has the highest light receiving efficiency.

図4に示すように、発光部10の発光素子11a及び受光部20の受光素子21aは対向して配置されている。発光部10の発光素子11aと受光部20の受光素子21aとの間に点滴筒110が介在しない場合、発光部10の発光素子11aから発光される光の中心光線は、受光部20の受光素子21aが受光する中心光線となる。発光部10の発光素子11aと受光部20の受光素子21aとの間に点滴筒110が介在する場合(図4参照)、発光部10の発光素子11aから発光される光の中心光線は、点滴筒110の周壁部114により屈折および/または反射する場合がある。このような場合には、発光部10の発光素子11aから発光される光の中心光線は、受光部20の受光素子21aが受光する中心光線とならない。但し、図4では、説明の便宜上、点滴筒110の周壁部114による屈折および/または反射を考慮しておらず、発光部10の発光素子11aから発光される光の中心光線を、受光部20の受光素子21aが受光する中心光線と一致するものとして描いている。 As shown in FIG. 4, the light emitting element 11a of the light emitting unit 10 and the light receiving element 21a of the light receiving unit 20 are arranged so as to face each other. When the drip tube 110 does not intervene between the light emitting element 11a of the light emitting unit 10 and the light receiving element 21a of the light receiving unit 20, the central ray of light emitted from the light emitting element 11a of the light emitting unit 10 is the light receiving element of the light receiving unit 20. 21a becomes a central ray that receives light. When the drip tube 110 is interposed between the light emitting element 11a of the light emitting unit 10 and the light receiving element 21a of the light receiving unit 20 (see FIG. 4), the central ray of light emitted from the light emitting element 11a of the light emitting unit 10 is drip. It may be refracted and / or reflected by the peripheral wall portion 114 of the cylinder 110. In such a case, the central ray of light emitted from the light emitting element 11a of the light emitting unit 10 does not become the central ray received by the light receiving element 21a of the light receiving unit 20. However, in FIG. 4, for convenience of explanation, refraction and / or reflection by the peripheral wall portion 114 of the drip tube 110 is not taken into consideration, and the central ray of light emitted from the light emitting element 11a of the light emitting unit 10 is transmitted to the light receiving unit 20. It is drawn assuming that it coincides with the central light beam received by the light receiving element 21a of.

発光部10の発光素子11b〜11gそれぞれについても、受光部20の受光素子21b〜21gそれぞれとで、発光部10の発光素子11a及び受光部20の受光素子21aと同様の関係を有する。 Each of the light emitting elements 11b to 11g of the light emitting unit 10 has the same relationship as the light emitting element 11a of the light emitting unit 10 and the light receiving element 21a of the light receiving unit 20 with each of the light receiving elements 21b to 21g of the light receiving unit 20.

図2、図4に示すように、導光部30は、点滴筒110と受光部20との間に配置される。また、図4に示すように、導光部30は、受光部20が受光する照射光L1を制限する導光路31を内部に区画している。導光部30は、照射される光を透過させず、かつ、照射される光を全反射させないように構成されている。導光部30の外面及び内面には、例えば、照射された光を乱反射させる微小凹凸構造が形成されていてよい。また、導光部30は、例えば、黒色の不透明な樹脂で形成されている、あるいは黒色塗料により覆われているなど、照射される光の一部又は全部を吸収可能な構成としてもよい。本実施形態の導光部30は、内部に導光路31を区画する筒状体により構成されている。本実施形態の導光部30は、点滴筒110に面して配置される一端側の端面に、照射光L1が導光路31に入光可能な導光路31の入口開口31aを区画している。また、本実施形態の導光部30は、受光部20に面して配置される他端側の端面に、導光路31から受光部20に向かって出光可能な導光路31の出口開口31bを区画している。本実施形態の導光部30は、受光素子21a〜21gそれぞれに対応する7つの筒状体により構成されているが、1つの部材に7つの導光路が形成されている構成であってもよい。 As shown in FIGS. 2 and 4, the light guide unit 30 is arranged between the drip tube 110 and the light receiving unit 20. Further, as shown in FIG. 4, the light guide unit 30 internally partitions a light guide path 31 that limits the irradiation light L1 received by the light receiving unit 20. The light guide unit 30 is configured so as not to transmit the irradiated light and not to totally reflect the irradiated light. For example, a microconcavo-convex structure that diffusely reflects the irradiated light may be formed on the outer surface and the inner surface of the light guide unit 30. Further, the light guide unit 30 may be configured to be able to absorb a part or all of the irradiated light, for example, it may be formed of a black opaque resin or covered with a black paint. The light guide unit 30 of the present embodiment is composed of a tubular body that internally partitions the light guide path 31. The light guide unit 30 of the present embodiment partitions the inlet opening 31a of the light guide path 31 through which the irradiation light L1 can enter the light guide path 31 on the end surface on one end side which is arranged so as to face the drip tube 110. .. Further, the light guide unit 30 of the present embodiment has an outlet opening 31b of the light guide path 31 capable of emitting light from the light guide path 31 toward the light receiving unit 20 on the other end surface arranged facing the light receiving unit 20. It is partitioned. The light guide unit 30 of the present embodiment is composed of seven tubular bodies corresponding to each of the light receiving elements 21a to 21g, but may have a configuration in which seven light guide paths are formed in one member. ..

上述したように、発光部10は、点滴筒110の周方向Bの異なる位置から点滴筒110の内部に対して同時に照射光L1を照射可能である。詳細は後述するが、導光部30を備えることで、上述の発光部10を備える構成であっても、受光部20が、点滴筒110の内部を落下する液体の「影」の成分を検出し易くなる。そのため、液体の透明度にかかわらず、点滴筒の内部を落下する液体の液滴状態及び液柱状態を容易に検出することができる。 As described above, the light emitting unit 10 can simultaneously irradiate the inside of the drip tube 110 with the irradiation light L1 from different positions in the circumferential direction B of the drip tube 110. Although the details will be described later, by providing the light guide unit 30, the light receiving unit 20 detects the “shadow” component of the liquid falling inside the drip tube 110 even in the configuration including the light emitting unit 10 described above. It becomes easier to do. Therefore, regardless of the transparency of the liquid, the state of the liquid droplets and the state of the liquid column falling inside the drip tube can be easily detected.

液柱検出部50は、受光部20が受光する照射光L1の受光量の変化に基づいて、液体の液柱状態を検出することができる。より具体的に、本実施形態の液柱検出部50は、受光部20からの受光信号に基づいて、落下液体116の液柱状態を検出可能である。液柱検出部50は、受光部20が受光する単位時間当たりの総受光量の変化に基づいて、液柱状態を検出することができる。つまり、本実施形態の液柱検出部50は、7つの受光素子21a〜21gが受光する単位時間当たりの総受光量の変化に基づいて、液柱状態を検出することができる。本実施形態の液柱検出部50は、受光部20が受光する照射光L1の受光量が、所定の閾値に対して、所定時間以上に亘って所定量以上低下した場合に、落下液体116の液柱状態を検出する。液柱検出部50は、例えば、種々の情報及びプログラムを記憶する記憶装置、及び、当該記憶装置に記憶された種々の情報及びプログラムのうち、所定の情報及びプログラムを読み込むことにより所定の機能を実現するプロセッサ等により構成される。液柱検出部50が落下液体116の液柱状態を検出する方法の詳細については、後述する(図11参照)。液柱検出部50は、液柱状態を検出すると、検出結果を報知部80に出力する。 The liquid column detection unit 50 can detect the state of the liquid column of the liquid based on the change in the amount of light received by the irradiation light L1 received by the light receiving unit 20. More specifically, the liquid column detection unit 50 of the present embodiment can detect the liquid column state of the falling liquid 116 based on the light receiving signal from the light receiving unit 20. The liquid column detection unit 50 can detect the state of the liquid column based on the change in the total amount of light received per unit time received by the light receiving unit 20. That is, the liquid column detection unit 50 of the present embodiment can detect the liquid column state based on the change in the total amount of light received per unit time received by the seven light receiving elements 21a to 21g. In the liquid column detection unit 50 of the present embodiment, when the light receiving amount of the irradiation light L1 received by the light receiving unit 20 decreases by a predetermined amount or more over a predetermined time with respect to a predetermined threshold value, the falling liquid 116 Detect the liquid column state. The liquid column detection unit 50 performs a predetermined function by reading, for example, a storage device that stores various information and programs, and a predetermined information and program among various information and programs stored in the storage device. It is composed of a processor to be realized. Details of the method by which the liquid column detecting unit 50 detects the liquid column state of the falling liquid 116 will be described later (see FIG. 11). When the liquid column detection unit 50 detects the liquid column state, the liquid column detection unit 50 outputs the detection result to the notification unit 80.

液滴検出部60は、受光部20が受光する照射光L1の受光量の変化に基づいて、液体の液滴状態を検出することができる。より具体的に、本実施形態の液滴検出部60は、受光部20からの受光信号に基づいて、落下液体116の液滴状態を検出可能である。液滴検出部60は、受光部20が受光する単位時間当たりの総受光量の変化に基づいて、液滴状態を検出することができる。つまり、本実施形態の液滴検出部60は、7つの受光素子21a〜21gが受光する単位時間当たりの総受光量の変化に基づいて、液滴状態を検出することができる。本実施形態の液滴検出部60は、受光部20が受光する照射光L1の受光量が、所定時間において所定量以上変化した場合に、落下液体116の液滴状態を検出する。液滴検出部60は、例えば、種々の情報及びプログラムを記憶する記憶装置、及び、当該記憶装置に記憶された種々の情報及びプログラムのうち、所定の情報及びプログラムを読み込むことにより所定の機能を実現するプロセッサ等により構成される。液滴検出部60を構成する記憶装置及びプロセッサ等は、液柱検出部50を構成する記憶装置及びプロセッサ等と共通の部材でもよいし、別部材でもよい。液滴検出部60が落下液体116の液滴状態を検出する方法の詳細については、後述する(図8〜図10等参照)。液滴検出部60は、液滴状態を検出すると、検出結果を報知部80に出力する。 The droplet detection unit 60 can detect the liquid droplet state based on the change in the amount of light received by the irradiation light L1 received by the light receiving unit 20. More specifically, the droplet detection unit 60 of the present embodiment can detect the droplet state of the falling liquid 116 based on the light receiving signal from the light receiving unit 20. The droplet detection unit 60 can detect the droplet state based on the change in the total amount of light received per unit time received by the light receiving unit 20. That is, the droplet detection unit 60 of the present embodiment can detect the droplet state based on the change in the total amount of light received per unit time received by the seven light receiving elements 21a to 21g. The droplet detection unit 60 of the present embodiment detects the droplet state of the falling liquid 116 when the light receiving amount of the irradiation light L1 received by the light receiving unit 20 changes by a predetermined amount or more in a predetermined time. The droplet detection unit 60 performs a predetermined function by reading, for example, a storage device that stores various information and programs, and a predetermined information and program among various information and programs stored in the storage device. It is composed of a processor to be realized. The storage device, processor, etc. constituting the droplet detection unit 60 may be a member common to the storage device, processor, etc., which constitutes the liquid column detection unit 50, or may be a separate member. Details of the method by which the droplet detection unit 60 detects the droplet state of the falling liquid 116 will be described later (see FIGS. 8 to 10 and the like). When the droplet detection unit 60 detects the droplet state, the droplet detection unit 60 outputs the detection result to the notification unit 80.

増幅部70は、例えば増幅回路等で構成され、受光部20からの受光信号を増幅して、液柱検出部50及び液滴検出部60に出力する。 The amplifier unit 70 is composed of, for example, an amplifier circuit or the like, amplifies the light-receiving signal from the light-receiving unit 20, and outputs the signal to the liquid column detection unit 50 and the droplet detection unit 60.

報知部80は、液柱検出部50からの検出結果及び液滴検出部60からの検出結果を外部に報知する。具体的に、報知部80は、例えばスピーカで構成され、検出結果を音で報知してもよい。報知部80は、例えば発光素子又は表示デバイスで構成され、検出結果を光で報知してもよい。報知部80は、例えば有線又は無線による通信装置で構成され、検出結果を外部の装置に送信することで報知してもよい。当該外部の装置は、例えば輸液ポンプ105(図1参照)であってもよく、その場合、輸液ポンプ105は、検出結果に基づいて、輸液ラインを流れる液体の流量を調整してもよい。 The notification unit 80 notifies the detection result from the liquid column detection unit 50 and the detection result from the droplet detection unit 60 to the outside. Specifically, the notification unit 80 may be composed of, for example, a speaker, and may notify the detection result by sound. The notification unit 80 may be composed of, for example, a light emitting element or a display device, and may notify the detection result by light. The notification unit 80 may be composed of, for example, a wired or wireless communication device, and may notify by transmitting the detection result to an external device. The external device may be, for example, an infusion pump 105 (see FIG. 1), in which case the infusion pump 105 may adjust the flow rate of liquid flowing through the infusion line based on the detection result.

図2に示すように、ハウジング2は、発光部10及び受光部20を保持する。より具体的に、本実施形態のハウジング2は、発光部10及び受光部20のみならず、上述した導光部30、液柱検出部50、液滴検出部60、増幅部70及び報知部80についても保持している。ハウジング2は、点滴監視センサ1の外装部材を構成する。また、ハウジング2は、点滴筒110を収容可能な収容空間2aを区画している。本実施形態の点滴監視センサ1は、ハウジング2の収容空間2aに点滴筒110を収容するようにして、点滴筒110に装着される。 As shown in FIG. 2, the housing 2 holds a light emitting unit 10 and a light receiving unit 20. More specifically, the housing 2 of the present embodiment includes not only the light emitting unit 10 and the light receiving unit 20, but also the light guide unit 30, the liquid column detection unit 50, the droplet detection unit 60, the amplification unit 70, and the notification unit 80 described above. Also holds about. The housing 2 constitutes an exterior member of the drip monitoring sensor 1. Further, the housing 2 partitions a storage space 2a capable of accommodating the drip tube 110. The drip monitoring sensor 1 of the present embodiment is attached to the drip tube 110 so that the drip tube 110 is housed in the accommodation space 2a of the housing 2.

本実施形態の点滴監視センサ1は上述した構成に限られない。点滴監視センサ1の液柱検出部50、液滴検出部60、増幅部70及び報知部80は、例えば、点滴監視センサ1と通信可能な外部装置に設けられていてもよい。また、一例として、点滴監視センサ、及び、この点滴監視センサと通信可能な外部装置、において増幅部70を備えない構成としてもよい。 The drip monitoring sensor 1 of the present embodiment is not limited to the above-described configuration. The liquid column detection unit 50, the droplet detection unit 60, the amplification unit 70, and the notification unit 80 of the drip monitoring sensor 1 may be provided in, for example, an external device capable of communicating with the drip monitoring sensor 1. Further, as an example, the drip monitoring sensor and the external device capable of communicating with the drip monitoring sensor may be configured not to include the amplification unit 70.

次に、導光部30の詳細について説明する。まず、導光部30を備えないことで生じ得る1つの課題について説明する。 Next, the details of the light guide unit 30 will be described. First, one problem that may occur when the light guide unit 30 is not provided will be described.

図5は、本実施形態の比較例としての点滴監視センサ1000の要部を示す図である。図5に示す比較例としての点滴監視センサ1000は、発光部1010及び受光部1020を備えるが、本実施形態の導光部30を備えない。図5では、点滴監視センサ1000の発光部1010及び受光部1020と共に、液滴Vを示している。図5に示す発光部1010は、3つの発光素子1011a〜1011cを備える。図5に示す受光部1020は、5つの受光素子1021a〜1021eを備える。発光素子及び受光素子の数は、図5に示す数でなくてもよい。図5では、説明の便宜上、3つの発光素子1011a〜1011cから発光する光線の指向角の範囲を示している。具体的に、発光素子1011a及び1011cの指向角の範囲は、実線の台形により示されている。発光素子1011bの指向角の範囲は、液滴Vよりも受光部1020側で、二点鎖線により示しており、発光素子1011bの光により液滴Vの影が形成される領域である。また、図5では、発光素子1011bから発光され、液滴Vを透過する光を、光線Rにより示している。図5では、液滴Vが透明液である場合の光線Rの進行方向を示している。液滴Vが不透明液である場合、光線Rは液滴Vを透過せず、大部分は液滴Vにより吸収され、透明液の場合よりも更に高いコントラストで液滴Vの影が形成される。つまり、液滴Vの透明度により、光線Rによる液滴Vの透過光量は異なる。 FIG. 5 is a diagram showing a main part of the drip monitoring sensor 1000 as a comparative example of the present embodiment. The drip monitoring sensor 1000 as a comparative example shown in FIG. 5 includes a light emitting unit 1010 and a light receiving unit 1020, but does not include the light guide unit 30 of the present embodiment. FIG. 5 shows the droplet V together with the light emitting unit 1010 and the light receiving unit 1020 of the drip monitoring sensor 1000. The light emitting unit 1010 shown in FIG. 5 includes three light emitting elements 1011a to 1011c. The light receiving unit 1020 shown in FIG. 5 includes five light receiving elements 1021a to 1021e. The number of light emitting elements and light receiving elements does not have to be the number shown in FIG. FIG. 5 shows the range of the directivity angles of the light rays emitted from the three light emitting elements 1011a to 1011c for convenience of explanation. Specifically, the range of the directivity angles of the light emitting elements 1011a and 1011c is indicated by a solid trapezoid. The range of the directional angle of the light emitting element 1011b is indicated by a two-dot chain line on the light receiving portion 1020 side of the droplet V, and is a region where the shadow of the droplet V is formed by the light of the light emitting element 1011b. Further, in FIG. 5, the light emitted from the light emitting element 1011b and transmitted through the droplet V is shown by the light ray R. FIG. 5 shows the traveling direction of the light ray R when the droplet V is a transparent liquid. When the droplet V is an opaque liquid, the light beam R does not pass through the droplet V and is mostly absorbed by the droplet V, forming a shadow of the droplet V with a higher contrast than in the case of the transparent liquid. .. That is, the amount of transmitted light of the droplet V by the light beam R differs depending on the transparency of the droplet V.

図5に示すように、発光素子1011bから発光される光は、液滴Vに照射される。これにより、液滴Vの受光部1020側には、液滴Vの影が形成される。発光素子1011bから発光される光は、液滴Vが無い場合には、指向角の範囲にある受光素子1021b〜1021dにより受光される。しかしながら、液滴Vが透明液の場合、図5に示すように、発光素子1011bから発光され、液滴Vにより屈折した光線Rは、本来の指向角の範囲(二点鎖線の範囲を参照)よりも拡がるように進行し、全ての受光素子1021a〜1021eにより受光される。つまり、図5に示す比較例としての点滴監視センサ1000では、液滴Vがあることで、発光素子1011bから発光され、受光素子1021cにより受光される受光量は減少する。しかしながら、透明液の液滴Vで屈折した屈折光(図5の光線R参照)により、別の受光素子1021a、1021b、1021d及び1021eに受光される受光量が増加するため、受光部1020での単位時間当たりの総受光量についての変動は小さくなる。更に、両側の発光素子1011a及び1011cから発光される光は、液滴Vに照射されずに、液滴Vの影が形成される領域に直接届き、受光素子1021b〜1021dにより受光される。そのため、図5に示す比較例としての点滴監視センサ1000では、液滴Vの受光部1020側に形成される影についても、周囲とのコントラストが低くなり易い。 As shown in FIG. 5, the light emitted from the light emitting element 1011b irradiates the droplet V. As a result, a shadow of the droplet V is formed on the light receiving portion 1020 side of the droplet V. The light emitted from the light emitting element 1011b is received by the light receiving elements 1021b to 1021d in the range of the directivity angle when there is no droplet V. However, when the droplet V is a transparent liquid, as shown in FIG. 5, the light ray R emitted from the light emitting element 1011b and refracted by the droplet V is in the range of the original directional angle (see the range of the alternate long and short dash line). The light is received by all the light receiving elements 1021a to 1021e. That is, in the drip monitoring sensor 1000 as a comparative example shown in FIG. 5, the presence of the droplet V reduces the amount of light received from the light emitting element 1011b and received by the light receiving element 1021c. However, the amount of light received by the other light receiving elements 1021a, 1021b, 1021d and 1021e increases due to the refracted light refracted by the droplet V of the transparent liquid (see the light ray R in FIG. 5). Fluctuations in the total amount of light received per unit time are small. Further, the light emitted from the light emitting elements 1011a and 1011c on both sides directly reaches the region where the shadow of the droplet V is formed without being irradiated to the droplet V, and is received by the light receiving elements 1021b to 1021d. Therefore, in the drip monitoring sensor 1000 as a comparative example shown in FIG. 5, the contrast with the surroundings tends to be low even for the shadow formed on the light receiving portion 1020 side of the droplet V.

このように、図5に示す比較例としての点滴監視センサ1000では、液滴Vの受光部1020側に形成される影による受光量の減少が検出され難い。 As described above, in the drip monitoring sensor 1000 as a comparative example shown in FIG. 5, it is difficult to detect a decrease in the amount of received light due to the shadow formed on the light receiving portion 1020 side of the droplet V.

図6は、図5に示す比較例としての点滴監視センサ1000の受光部1020が受光する単位時間当たりの総受光量の変化を示す図である。図6(a)は、例えば脂肪乳剤などの不透明液の液滴Vにより生じる受光部1020の単位時間当たりの総受光量の変化を示している。図6(b)は、例えば生理食塩水などの透明液の液滴Vにより生じる受光部1020の単位時間当たりの総受光量の変化を示している。図6(a)に示すように、不透明液の液滴Vについては、上述したように、液滴Vにより光が吸収されることで、受光部1020の単位時間当たりの総受光量は減少する。これに対して、図6(b)に示すように、透明液の液滴Vについては、上述したように、液滴Vにより屈折した光が幅広い範囲で受光素子に受光されるため、受光部1020の単位時間当たりの総受光量は減少し難い。特に、発光部1010から発光される光が、液滴Vの中心を含む中心平面の近傍を照射する状態(図6(b)の範囲「S2」参照)では、光が液滴Vにより屈折しても、水平面H内の受光素子1021a〜1021eにより受光され易く(図5参照)、受光部1020の単位時間当たりの総受光量は増加する。つまり、液滴Vの受光部1020側に形成される影による受光量の減少が特に検出され難い。これに対して、発光部1010から発光される光が、液滴Vの中心を含む中心平面の近傍を照射しない状態(図6(b)の範囲「S1」及び「S3」参照)では、光が液滴Vにより上下方向(鉛直方向)に屈折し易く、水平面H内の受光素子1021a〜1021eにより受光され難い。つまり、図6(b)の範囲「S1」及び「S3」では、受光部1020の単位時間当たりの総受光量は減少する。換言すれば、図6(b)の範囲「S1」及び「S3」では、液滴Vの受光部1020側に形成される影による受光量の減少が検出され易い。 FIG. 6 is a diagram showing changes in the total amount of light received per unit time received by the light receiving unit 1020 of the drip monitoring sensor 1000 as a comparative example shown in FIG. FIG. 6A shows a change in the total amount of light received per unit time of the light receiving unit 1020 caused by droplets V of an opaque liquid such as a fat emulsion. FIG. 6B shows a change in the total amount of light received per unit time of the light receiving unit 1020 caused by droplets V of a transparent liquid such as physiological saline. As shown in FIG. 6A, with respect to the opaque liquid droplet V, as described above, the light is absorbed by the droplet V, so that the total amount of light received by the light receiving unit 1020 per unit time decreases. .. On the other hand, as shown in FIG. 6B, with respect to the transparent liquid droplet V, as described above, the light refracted by the droplet V is received by the light receiving element in a wide range, so that the light receiving portion The total amount of light received per unit time of 1020 is unlikely to decrease. In particular, in a state where the light emitted from the light emitting unit 1010 irradiates the vicinity of the central plane including the center of the droplet V (see the range “S2” in FIG. 6B), the light is refracted by the droplet V. However, the light receiving elements 1021a to 1021e in the horizontal plane H are likely to receive light (see FIG. 5), and the total light receiving amount per unit time of the light receiving unit 1020 increases. That is, it is particularly difficult to detect a decrease in the amount of light received due to the shadow formed on the light receiving portion 1020 side of the droplet V. On the other hand, in a state where the light emitted from the light emitting unit 1010 does not irradiate the vicinity of the central plane including the center of the droplet V (see the ranges “S1” and “S3” in FIG. 6B), the light is light. Is easily refracted in the vertical direction (vertical direction) by the droplet V, and is unlikely to be received by the light receiving elements 1021a to 1021e in the horizontal plane H. That is, in the ranges “S1” and “S3” of FIG. 6B, the total amount of light received by the light receiving unit 1020 per unit time decreases. In other words, in the ranges “S1” and “S3” of FIG. 6B, it is easy to detect a decrease in the amount of light received due to the shadow formed on the light receiving portion 1020 side of the droplet V.

図7は、図5に示す比較例としての点滴監視センサ1000の受光部1020が受光する単位時間当たりの総受光量の変化を示す図である。図7では、透明液が液滴状態から液柱状態に変化した場合と、不透明液が液滴状態から液柱状態に変化した場合と、を示している。図7に示すように、不透明液では、液滴状態から液柱状態に変化する場合に、受光部1020が受光する単位時間当たりの総受光量は「m1」から「m2」に減少している。その一方で、図7に示すように、透明液では、液滴状態から液柱状態に変化する場合に、受光部1020が受光する単位時間当たりの総受光量は「n1」から「n2」に増加している。 FIG. 7 is a diagram showing changes in the total amount of light received per unit time received by the light receiving unit 1020 of the drip monitoring sensor 1000 as a comparative example shown in FIG. FIG. 7 shows a case where the transparent liquid changes from the droplet state to the liquid column state and a case where the opaque liquid changes from the droplet state to the liquid column state. As shown in FIG. 7, in the opaque liquid, the total amount of light received by the light receiving unit 1020 per unit time when changing from the droplet state to the liquid column state is reduced from "m1" to "m2". .. On the other hand, as shown in FIG. 7, in the transparent liquid, when the liquid state changes from the droplet state to the liquid column state, the total amount of light received by the light receiving unit 1020 per unit time changes from "n1" to "n2". It has increased.

以上のことから、本願発明者は以下の2つの知見を得るに至った。
(1)図5に示す比較例としての点滴監視センサ1000では、点滴筒110(図1参照)の内部を落下する液滴Vの透明度に応じて、受光部1020により受光される単位時間当たりの総受光量の変化の仕方が大きく異なる(図6参照)。
(2)その結果、図7に示すように、点滴筒110の内部を落下する液体が液滴状態から液柱状態に変化する際に、受光部1020が受光する単位時間当たりの総受光量は、透明液の場合は増加し、不透明液の場合は減少する、という現象が生じ得る。
From the above, the inventor of the present application has obtained the following two findings.
(1) In the drip monitoring sensor 1000 as a comparative example shown in FIG. 5, the amount of light received by the light receiving unit 1020 is per unit time according to the transparency of the droplet V falling inside the drip tube 110 (see FIG. 1). The way the total amount of light received changes greatly differs (see FIG. 6).
(2) As a result, as shown in FIG. 7, when the liquid falling inside the drip tube 110 changes from the droplet state to the liquid column state, the total amount of light received by the light receiving unit 1020 per unit time is , In the case of a transparent liquid, it increases, and in the case of an opaque liquid, it decreases.

しかしながら、輸液ラインで使用される液体の透明度は様々であり、一定ではない。つまり、点滴筒110の内部を落下する液体の透明度が不明の状態では、液滴状態から液柱状態へと変化したことを検出するための閾値を設定できない。 However, the transparency of the liquid used in the infusion line varies and is not constant. That is, when the transparency of the liquid falling inside the drip tube 110 is unknown, it is not possible to set a threshold value for detecting the change from the droplet state to the liquid column state.

本願発明者は、上記知見の下、鋭意検討を重ねた結果、液滴状態から液柱状態になる際の受光部の単位時間当たりの総受光量の増減の相違は、所定環境下にある受光部を用いる場合に発生し易いという認識を得るに至った。上記所定環境下とは、受光部1020が、点滴筒110の内部を落下する液体によって反射した反射光、及び、液体によって屈折した屈折光、を受光し易い環境下である。つまり、受光部を、反射光及び屈折光を受光し難い構成、すなわち、点滴筒110の内部を落下する液体の「影」の成分を検出できる構成とすることで、上記課題は解決される。 As a result of diligent studies based on the above findings, the inventor of the present application shows that the difference in the increase or decrease in the total amount of light received per unit time of the light receiving portion when the state is changed from the droplet state to the liquid column state is the light received under a predetermined environment. We have come to recognize that it is likely to occur when using a part. The predetermined environment is an environment in which the light receiving unit 1020 easily receives the reflected light reflected by the liquid falling inside the drip tube 110 and the refracted light refracted by the liquid. That is, the above problem is solved by making the light receiving portion difficult to receive the reflected light and the refracted light, that is, a structure capable of detecting the "shadow" component of the liquid falling inside the drip tube 110.

この点について、特許文献1には、液体の上述の「影」の成分を検出する構成が記載されているが、この検出を実現する高いコントラストを得るために、1つのみの発光素子で照射すべきことが記載されている。このような構成では、照射光の照射範囲が制限され、点滴筒内の液滴を検出できない可能性がある。 Regarding this point, Patent Document 1 describes a configuration for detecting the above-mentioned "shadow" component of a liquid, but in order to obtain a high contrast that realizes this detection, irradiation is performed with only one light emitting element. It describes what to do. In such a configuration, the irradiation range of the irradiation light is limited, and there is a possibility that the droplet in the drip tube cannot be detected.

これに対して、図1〜図4に示す点滴監視センサ1では、導光部30を備える。導光部30により、点滴筒110の周方向の異なる位置から点滴筒110の内部に対して同時に照射光L1を照射可能な発光部10を備える構成であっても、点滴筒110の内部を落下する液体により反射した反射光及び屈折した屈折光を、受光部20で受光し難くすることができる。これにより、落下する液体の「影」の成分を検出し易くなる。そのため、点滴筒110の内部を落下する液体の透明度によらず、その液体の液滴状態及び液柱状態を容易に検出可能な構成を実現できる。 On the other hand, the drip monitoring sensor 1 shown in FIGS. 1 to 4 includes a light guide unit 30. Even if the light guide unit 30 includes a light emitting unit 10 capable of simultaneously irradiating the inside of the drip cylinder 110 with the irradiation light L1 from different positions in the circumferential direction of the drip cylinder 110, the inside of the drip cylinder 110 is dropped. It is possible to make it difficult for the light receiving unit 20 to receive the reflected light reflected by the liquid and the refracted light refracted by the liquid. This makes it easier to detect the "shadow" component of the falling liquid. Therefore, it is possible to realize a configuration in which the droplet state and the liquid column state of the liquid can be easily detected regardless of the transparency of the liquid falling inside the drip tube 110.

具体的には、点滴筒110の内部を落下する液体の透明度によらず、液滴状態から液柱状態に変化する際に、受光部20が受光する単位時間当たりの総受光量を、減少するように変化させる点滴監視センサ1を実現できる。この詳細は後述する(図20、図21参照)。そのため、液滴状態から液柱状態への変化を、受光部20による総受光量の時間経過に伴う変化によって検出する場合に、総受光量の増加についての閾値を設定する必要はなく、総受光量の減少についての閾値のみを設定すればよい。これにより、液柱状態の検出アルゴリズムを簡易化できる。 Specifically, regardless of the transparency of the liquid falling inside the drip tube 110, the total amount of received light per unit time received by the light receiving unit 20 when changing from the droplet state to the liquid column state is reduced. It is possible to realize the drip monitoring sensor 1 that changes as described above. The details will be described later (see FIGS. 20 and 21). Therefore, when the change from the droplet state to the liquid column state is detected by the change in the total received light amount by the light receiving unit 20 with the passage of time, it is not necessary to set a threshold value for the increase in the total received light amount, and the total received light is received. Only thresholds for volume reduction need to be set. This makes it possible to simplify the detection algorithm of the liquid column state.

図4に示すように、本実施形態の点滴監視センサ1では、発光部10から点滴筒110の内部に照射される照射光L1のうち、透明液である落下液体116により屈折した屈折光は、導光部30を設けることで、受光素子21d以外で受光され難くなる。このように、落下液体116により反射又は屈折された散乱光が受光部20で受光されることを抑制することで、落下液体116の「影」の成分、すなわち、落下液体116の影となることで発生する総受光量の低下分、をより検出し易い受光部20にすることができる。その結果、上述したように、点滴筒110の内部を落下する落下液体116の透明度によらず、その落下液体116の液滴状態及び液柱状態を容易に検出することができる。 As shown in FIG. 4, in the drip monitoring sensor 1 of the present embodiment, among the irradiation light L1 emitted from the light emitting unit 10 to the inside of the drip tube 110, the refracted light refracted by the falling liquid 116 which is a transparent liquid is generated. By providing the light guide unit 30, it becomes difficult for light to be received by other than the light receiving element 21d. In this way, by suppressing the scattered light reflected or refracted by the falling liquid 116 from being received by the light receiving unit 20, it becomes a "shadow" component of the falling liquid 116, that is, a shadow of the falling liquid 116. The light receiving unit 20 can be made easier to detect the decrease in the total light receiving amount generated in. As a result, as described above, the droplet state and the liquid column state of the falling liquid 116 can be easily detected regardless of the transparency of the falling liquid 116 falling inside the drip tube 110.

また、図2に示すように、点滴筒110が収容空間2aに収容されている状態で、点滴筒110の径方向Aにおける発光部10から収容空間2aまでの最短距離D1は、点滴筒110の径方向Aにおける受光部20から収容空間2aまでの最短距離D2よりも短い。このようにすることで、発光部10を点滴筒110に近づけて配置でき、点滴筒110の内部に照射されない無駄な照射光L1を減らすことができる。その一方で、受光部20を点滴筒110から遠ざけて配置でき、導光部30の導光路31の長さを確保し易い。そのため、落下液体116の「影」の成分、すなわち、落下液体116の影となることで発生する総受光量の低下分、をより精度よく検出できる。その結果、上述したように、点滴筒110の内部を落下する落下液体116の透明度によらず、その落下液体116の液滴状態及び液柱状態を容易に検出することができる。 Further, as shown in FIG. 2, in a state where the drip tube 110 is housed in the storage space 2a, the shortest distance D1 from the light emitting portion 10 to the storage space 2a in the radial direction A of the drip tube 110 is the drip tube 110. It is shorter than the shortest distance D2 from the light receiving portion 20 to the accommodation space 2a in the radial direction A. By doing so, the light emitting unit 10 can be arranged close to the drip tube 110, and the useless irradiation light L1 that is not irradiated inside the drip tube 110 can be reduced. On the other hand, the light receiving unit 20 can be arranged away from the drip tube 110, and it is easy to secure the length of the light guide path 31 of the light guide unit 30. Therefore, the "shadow" component of the falling liquid 116, that is, the decrease in the total light receiving amount generated by the shadow of the falling liquid 116 can be detected more accurately. As a result, as described above, the droplet state and the liquid column state of the falling liquid 116 can be easily detected regardless of the transparency of the falling liquid 116 falling inside the drip tube 110.

また、図4に示すように、本実施形態の導光部30の導光路31の入口開口31aから受光部20までの最短距離D3は、本実施形態の導光部30の導光路31の入口開口31aの最大入光幅W1よりも長い。このようにすることで、落下液体116の影となることで発生する総受光量の低下分、をより精度よく検出できる。本実施形態の導光部30は筒状体により構成されているため、本実施形態の「最大入光幅W1」は導光部30の内径に等しい。 Further, as shown in FIG. 4, the shortest distance D3 from the inlet opening 31a of the light guide path 31 of the light guide unit 30 of the present embodiment to the light receiving unit 20 is the entrance of the light guide path 31 of the light guide unit 30 of the present embodiment. It is longer than the maximum light input width W1 of the opening 31a. By doing so, it is possible to more accurately detect the decrease in the total amount of received light generated by the shadow of the falling liquid 116. Since the light guide portion 30 of the present embodiment is formed of a tubular body, the "maximum light input width W1" of the present embodiment is equal to the inner diameter of the light guide portion 30.

本実施形態の導光部30の内径(最大入光幅W1)は、受光素子21の外径と近似していることが好ましい。受光素子の外径は通常1〜3mmであるため、最大入光幅W1は2mm程度とすることが好ましい。また、最大入光幅W1に対する最短距離D3の比であるD3/W1は、2以上とすることが好ましく、2以上5以下とすることが特に好ましい。D3/W1をこの範囲とすることで、実使用上問題とならない大きさの導光部30を用いて落下液体116の「影」の成分を検出でき、落下液体116の液滴状態及び液柱状態を容易に検出することができる。 It is preferable that the inner diameter of the light guide portion 30 (maximum light input width W1) of the present embodiment is close to the outer diameter of the light receiving element 21. Since the outer diameter of the light receiving element is usually 1 to 3 mm, the maximum light input width W1 is preferably about 2 mm. Further, D3 / W1, which is the ratio of the shortest distance D3 to the maximum light input width W1, is preferably 2 or more, and particularly preferably 2 or more and 5 or less. By setting D3 / W1 in this range, the "shadow" component of the falling liquid 116 can be detected by using the light guide unit 30 having a size that does not pose a problem in actual use, and the droplet state and the liquid column of the falling liquid 116 can be detected. The state can be easily detected.

以下、液柱検出部50及び液滴検出部60による検出処理の一例について、図8〜図11を参照して説明する。受光部20から液柱検出部50及び液滴検出部60に出力される受光信号は、落下液体116が液柱状態であるか、液滴状態であるかによって、異なる信号として検出される。しかしながら、落下液体116が液柱状態であっても、液滴状態であっても、それぞれの場合の受光信号は、微小時間ごとに複雑に変化するため、受光信号のままでは液柱状態の検出及び液滴状態の検出が容易ではない。そこで、液柱検出部50及び液滴検出部60は、以下に説明するように、まず、受光信号に振幅の移動区間積分を演算して、液柱状態の検出及び液滴状態の検出をし易い形に変換することができる。 Hereinafter, an example of the detection process by the liquid column detection unit 50 and the droplet detection unit 60 will be described with reference to FIGS. 8 to 11. The light receiving signal output from the light receiving unit 20 to the liquid column detecting unit 50 and the droplet detecting unit 60 is detected as a different signal depending on whether the falling liquid 116 is in the liquid column state or the droplet state. However, regardless of whether the falling liquid 116 is in a liquid column state or a droplet state, the received light signal in each case changes in a complicated manner every minute time, so that the liquid column state can be detected with the received signal as it is. And it is not easy to detect the droplet state. Therefore, as described below, the liquid column detection unit 50 and the droplet detection unit 60 first calculate the moving interval integration of the amplitude of the received signal to detect the liquid column state and the droplet state. It can be converted into an easy form.

図8〜図10は、液滴検出部60による液滴状態検出処理、具体的には受光信号のピーク波形を振幅の移動区間積分する過程を説明する図である。図8は、落下液体116が透明液であって液滴状態であるときの受光信号の一例と振幅の移動区間積分の期間を示す図である。この受光信号は、受光部20により受光される単位時間当たりの総受光量と相関している。受光信号に時刻tにおける振幅の移動区間積分を演算して得られる積分値Z(t)は、下記の数式(1)で表される。
Z(t) = (Yb-Y(t)) + (Yb-Y(t-1)) + (Yb-Y(t-N-1)) ・・・(1)
ここで、Ybは入力波形の基準レベルを示し、Y(t)は時刻tにおける振幅を示し、Nは移動区間積分の積分区間T1のサンプリング数を示す。この積分区間T1を、以下、説明の便宜上、「第1期間T1」と記載する。移動区間積分の積分値Z(t)は、時刻tにおける直近の第1期間T1での落下液体116の流量の合計に相関する。第1期間T1は、液滴状態の落下液体116による受光信号において生じる振幅のピークのみを含む波形(以下、「ピーク波形」とも記載する。)の時間幅と同程度であることが好ましい。
8 to 10 are diagrams for explaining a droplet state detection process by the droplet detection unit 60, specifically, a process of integrating the peak waveform of the received signal with the moving interval of the amplitude. FIG. 8 is a diagram showing an example of a received signal when the falling liquid 116 is a transparent liquid and is in a droplet state, and a period for integrating the moving interval of the amplitude. This light receiving signal correlates with the total amount of light received per unit time received by the light receiving unit 20. The integrated value Z (t) obtained by calculating the moving interval integration of the amplitude at time t on the received signal is expressed by the following mathematical formula (1).
Z (t) = (Yb-Y (t)) + (Yb-Y (t-1)) + (Yb-Y (tN-1)) ・ ・ ・ (1)
Here, Yb indicates the reference level of the input waveform, Y (t) indicates the amplitude at time t, and N indicates the number of samples of the integration interval T1 of the moving interval integration. This integration interval T1 is hereinafter referred to as “first period T1” for convenience of explanation. The integral value Z (t) of the moving interval integral correlates with the total flow rate of the falling liquid 116 in the most recent first period T1 at time t. The first period T1 is preferably about the same as the time width of a waveform (hereinafter, also referred to as “peak waveform”) including only the peak of the amplitude generated in the received signal by the falling liquid 116 in the droplet state.

図9(a)、図9(b)は、液滴状態の落下液体116により受光信号に生じるピーク波形の一例を示す図である。具体的に、図9(a)は、落下液体116が、不透明液の液滴である場合に検出される受光信号である。図9(b)は、落下液体116が、透明液の液滴である場合に検出される受光信号である。図10(a)、図10(b)は、図9(a)、図9(b)それぞれに示すピーク波形を振幅の移動区間積分波形に変換した波形を示す図である。図9(a)、図9(b)はいずれも、基準レベルYbよりも負方向の振幅のみを有するピーク波形である。上述したように、導光部30(図4参照)を設けることで、透明液の落下液体116であっても、受光信号を負方向の振幅のみの信号にすることができる(図9(b)参照)。図10(a)、図10(b)に示すように、受光信号のピーク波形を振幅の移動区間積分波形に変換すると、ピークの振幅が正方向に大きいピーク波形となる。液滴検出部60は、移動区間積分波形に、振幅が所定範囲内であり、かつ、時間幅が所定範囲内であるピーク波形が含まれるとき、液滴状態を検出する。換言すれば、液滴検出部60は、受光信号に、振幅が所定範囲内であり、かつ、時間幅が所定範囲内であるピーク波形が含まれるとき、液滴状態を検出する。 9 (a) and 9 (b) are diagrams showing an example of a peak waveform generated in a received signal by the falling liquid 116 in a droplet state. Specifically, FIG. 9A is a light receiving signal detected when the falling liquid 116 is a droplet of an opaque liquid. FIG. 9B is a light receiving signal detected when the falling liquid 116 is a droplet of a transparent liquid. 10 (a) and 10 (b) are diagrams showing waveforms obtained by converting the peak waveforms shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b) into moving section integral waveforms of amplitude. Both FIGS. 9 (a) and 9 (b) are peak waveforms having only an amplitude in the negative direction with respect to the reference level Yb. As described above, by providing the light guide unit 30 (see FIG. 4), even if the transparent liquid is a falling liquid 116, the received light signal can be a signal having only a negative amplitude (FIG. 9 (b). )reference). As shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), when the peak waveform of the received signal is converted into the moving interval integral waveform of the amplitude, the peak waveform has a large peak amplitude in the positive direction. The droplet detection unit 60 detects the droplet state when the moving section integral waveform includes a peak waveform whose amplitude is within a predetermined range and whose time width is within a predetermined range. In other words, the droplet detection unit 60 detects the droplet state when the light receiving signal includes a peak waveform whose amplitude is within a predetermined range and whose time width is within a predetermined range.

図11は、液柱検出部50による液柱状態検出処理を説明する図である。具体的に、図11は、受光部20の単位時間当たりの総受光量の変化を示す図である。受光部20の単位時間当たりの総受光量は、落下液体116が正常な液滴状態で落下している区間(図11で「区間1」と示す区間)と、落下液体116が液柱状態で落下している区間(図11で「区間3」と示す区間)と、これら2つの区間の間で、落下液体116が異常な高流量の液滴で落下している区間(図11で「区間2」と示す区間)と、の3区間において、別々の傾向を示す。 FIG. 11 is a diagram illustrating a liquid column state detection process by the liquid column detection unit 50. Specifically, FIG. 11 is a diagram showing changes in the total amount of light received by the light receiving unit 20 per unit time. The total amount of light received per unit time of the light receiving unit 20 is the section in which the falling liquid 116 is falling in a normal droplet state (section shown as “section 1” in FIG. 11) and the falling liquid 116 in a liquid column state. The section where the liquid is falling (the section indicated as "section 3" in FIG. 11) and the section where the falling liquid 116 is falling with an abnormally high flow rate of droplets between these two sections (the section "section 3" in FIG. 11). 2 ”) and the three sections show different tendencies.

図11に示すように、落下液体116が正常な液滴状態で落下している区間1では、受光信号として、振幅が所定範囲内であり、かつ、時間幅が所定範囲内であるピーク波形が、所定範囲の時間幅を空けて定期的に検出される。区間1では、上述した液滴検出部60が、ピーク波形の時間幅である第1期間T1、ピーク波形の振幅a1、及び、隣接するピーク波形間の時間間隔T2、に基づいて、正常な液滴状態を検出する。区間1において、液滴検出部60が正常な液滴状態を検出した場合に、液柱検出部50は、落下液体116の液柱状態を検出するための、受光部20の単位時間当たりの総受光量の基準レベルXを更新する。具体的に、図11に示す例では、区間1において、液滴検出部60が正常な液滴状態を検出する度に、液柱検出部50が基準レベルXを更新している(図11では「X1」、「X2」、「X3」の順に更新)。 As shown in FIG. 11, in the section 1 in which the falling liquid 116 is falling in a normal droplet state, a peak waveform having an amplitude within a predetermined range and a time width within a predetermined range is a received signal. , It is detected periodically with a time width within a predetermined range. In section 1, the above-mentioned droplet detection unit 60 is a normal liquid based on the first period T1 which is the time width of the peak waveform, the amplitude a1 of the peak waveform, and the time interval T2 between adjacent peak waveforms. Detect the drop condition. When the droplet detection unit 60 detects a normal droplet state in section 1, the liquid column detection unit 50 is the total amount per unit time of the light receiving unit 20 for detecting the liquid column state of the falling liquid 116. The reference level X of the amount of received light is updated. Specifically, in the example shown in FIG. 11, the liquid column detection unit 50 updates the reference level X every time the droplet detection unit 60 detects a normal droplet state in the section 1 (in FIG. 11). Updated in the order of "X1", "X2", "X3").

これに対して、図11に示すように、落下液体116が異常な高流量の液滴状態で落下している区間2では、上述した液滴検出部60が、ピーク波形の時間幅である第1期間T1、ピーク波形の振幅a1、及び、隣接するピーク波形間の時間間隔T2、に基づいて、正常な液滴状態を検出できない。区間2において、液滴検出部60が正常な液滴状態を検出できない場合、液柱検出部50は、落下液体116の液柱状態を検出するための、受光部20の単位時間当たりの総受光量の基準レベルXを更新しない。つまり、区間1において最後に更新された基準レベルXは変更されない(図11では「X3」から変更されない)。 On the other hand, as shown in FIG. 11, in the section 2 in which the falling liquid 116 is falling in the state of droplets having an abnormally high flow rate, the above-mentioned droplet detection unit 60 has a time width of the peak waveform. A normal droplet state cannot be detected based on one period T1, the peak waveform amplitude a1, and the time interval T2 between adjacent peak waveforms. In the section 2, when the droplet detection unit 60 cannot detect a normal droplet state, the liquid column detection unit 50 receives the total light received per unit time of the light receiving unit 20 for detecting the liquid column state of the falling liquid 116. Do not update the quantity reference level X. That is, the last updated reference level X in section 1 is not changed (in FIG. 11, it is not changed from "X3").

液柱検出部50は、受光部20の総受光量が、所定の閾値としての上記基準レベルXに対して、所定時間T3以上に亘って所定量Q以上低下した場合に、落下液体116の液柱状態を検出する。上記「所定時間T3」は、0.1〜5秒の範囲に設定されることが好ましい。所定時間T3が0.1秒よりも短いと誤検出が増加し、5秒よりも長くなると液柱状態を検出までの時間遅れが発生する。また、上記「所定量Q」は、落下液体116の透明度にかかわらず適用可能な変化量に設定される。そのため、液柱検出部50は、上述した区間1及び区間2において、落下液体116の液柱状態を検出することはない。 When the total light receiving amount of the light receiving unit 20 drops by a predetermined amount Q or more over a predetermined time T3 or more with respect to the reference level X as a predetermined threshold value, the liquid column detecting unit 50 liquid drops the liquid 116. Detect the pillar state. The above "predetermined time T3" is preferably set in the range of 0.1 to 5 seconds. If the predetermined time T3 is shorter than 0.1 seconds, erroneous detection increases, and if it is longer than 5 seconds, a time delay until the liquid column state is detected occurs. Further, the above-mentioned "predetermined amount Q" is set to an applicable amount of change regardless of the transparency of the falling liquid 116. Therefore, the liquid column detection unit 50 does not detect the liquid column state of the falling liquid 116 in the above-mentioned sections 1 and 2.

図11に示すように、落下液体116が液柱状態で落下している区間3では、上述した液滴検出部60は、ピーク波形の時間幅である第1期間T1、ピーク波形の振幅a1、及び、隣接するピーク波形間の時間間隔T2、に基づいて、正常な液滴状態を検出できない。したがって、区間3においても、区間1において最後に更新された基準レベルXは変更されない(図11では「X3」から変更されない)。また、区間3において、受光部20の総受光量が、所定の閾値としての上記基準レベルXに対して、所定時間T3以上に亘って所定量Q以上低下しているため、液柱検出部50は、落下液体116の液柱状態を検出する。 As shown in FIG. 11, in the section 3 in which the falling liquid 116 is falling in the liquid column state, the above-mentioned droplet detection unit 60 has a first period T1, which is the time width of the peak waveform, and an amplitude a1 of the peak waveform. In addition, a normal droplet state cannot be detected based on the time interval T2 between adjacent peak waveforms. Therefore, also in the section 3, the reference level X last updated in the section 1 is not changed (in FIG. 11, it is not changed from “X3”). Further, in the section 3, the total light receiving amount of the light receiving unit 20 is lowered by a predetermined amount Q or more over a predetermined time T3 or more with respect to the reference level X as a predetermined threshold value, so that the liquid column detecting unit 50 Detects the liquid column state of the falling liquid 116.

以上のように、本実施形態の液柱検出部50及び液滴検出部60は、落下液体116の液柱状態及び液滴状態を検出することができる。 As described above, the liquid column detection unit 50 and the droplet detection unit 60 of the present embodiment can detect the liquid column state and the droplet state of the falling liquid 116.

(第2実施形態)
次に、図12を参照して、第2実施形態としての点滴監視センサ201について説明する。図12は、点滴監視センサ201の要部を示す図である。点滴監視センサ201は、第1実施形態の点滴監視センサ1と比較して、点滴筒110と発光部10との間に配置される導光部40を備える点で相違する。点滴監視センサ201の他の構成は、上述した点滴監視センサ1と同一である。したがって、ここでは、点滴監視センサ201のうち、点滴監視センサ1との相違点について主に説明し、共通する構成は説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, the drip monitoring sensor 201 as the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a diagram showing a main part of the drip monitoring sensor 201. The drip monitoring sensor 201 is different from the drip monitoring sensor 1 of the first embodiment in that it includes a light guide unit 40 arranged between the drip cylinder 110 and the light emitting unit 10. The other configuration of the drip monitoring sensor 201 is the same as that of the drip monitoring sensor 1 described above. Therefore, here, among the drip monitoring sensors 201, the differences from the drip monitoring sensor 1 will be mainly described, and the description of the common configuration will be omitted.

以下、点滴筒110と受光部20との間に配置される導光部30と、点滴筒110と発光部10との間に配置される導光部40と、を区別するために、説明の便宜上、導光部30を「第1導光部30」と記載し、導光部40を「第2導光部40」と記載する。 Hereinafter, in order to distinguish between the light guide unit 30 arranged between the drip tube 110 and the light receiving unit 20, and the light guide unit 40 arranged between the drip tube 110 and the light emitting unit 10, description thereof will be described. For convenience, the light guide unit 30 is referred to as a "first light guide unit 30", and the light guide unit 40 is referred to as a "second light guide unit 40".

図12に示すように、第2導光部40は、発光部10から点滴筒110の内部に照射される照射光L1を制限する第2導光路41を内部に区画している。このような第2導光部40を備えることで、点滴筒110の内部に照射される無駄な照射光L1を減らすことができる。 As shown in FIG. 12, the second light guide unit 40 internally partitions a second light guide path 41 that limits the irradiation light L1 emitted from the light emitting unit 10 to the inside of the drip tube 110. By providing such a second light guide unit 40, it is possible to reduce the useless irradiation light L1 emitted to the inside of the drip tube 110.

また、第2導光部40は、照射される光を透過させず、かつ、照射される光を全反射させないように構成されている。第2導光部40の外面及び内面には、例えば、照射された光を乱反射させる微小凹凸構造が形成されていてよい。また、第2導光部40は、例えば、黒色の不透明な樹脂で形成されている、あるいは黒色塗料により覆われているなど、照射される光の一部又は全部を吸収可能な構成としてもよい。本実施形態の第2導光部40は、内部に第2導光路41を区画する筒状体により構成されている。本実施形態の第2導光部40は、発光部10に面して配置される一端側の端面に、照射光L1が第2導光路41に入光可能な第2導光路41の入口開口41aを区画している。また、本実施形態の第2導光部40は、点滴筒110に面して配置される他端側の端面に、第2導光路41から点滴筒110に向かって出光可能な第2導光路41の出口開口41bを区画している。 Further, the second light guide unit 40 is configured so as not to transmit the irradiated light and not to totally reflect the irradiated light. For example, a microconcavo-convex structure that diffusely reflects the irradiated light may be formed on the outer surface and the inner surface of the second light guide unit 40. Further, the second light guide unit 40 may be configured to be able to absorb a part or all of the irradiated light, for example, it may be formed of a black opaque resin or covered with a black paint. .. The second light guide unit 40 of the present embodiment is composed of a tubular body that internally partitions the second light guide path 41. The second light guide unit 40 of the present embodiment has an inlet opening of the second light guide path 41 through which the irradiation light L1 can enter the second light guide path 41 on the end surface on one end side arranged so as to face the light emitting unit 10. It divides 41a. Further, the second light guide unit 40 of the present embodiment is a second light guide path capable of emitting light from the second light guide path 41 toward the drip cylinder 110 on the other end surface arranged facing the drip cylinder 110. The outlet opening 41b of 41 is partitioned.

第1導光路31の延在方向の長さ(本実施形態では軸方向長さ)は、第2導光路41の延在方向の長さ(本実施形態では軸方向長さ)よりも長い。このようにすることで、発光部10を、受光部20よりも点滴筒110に近づけて配置でき、点滴筒110の内部に照射されない無駄な照射光L1を減らすことができる。その一方で、受光部20を発光部10よりも点滴筒110から遠ざけて配置でき、導光部30の導光路31の長さを確保し易い。そのため、落下液体116の「影」の成分、すなわち、落下液体116の影となることで発生する総受光量の低下分、をより精度よく検出できる。その結果、上述したように、点滴筒110の内部を落下する落下液体116の透明度によらず、その落下液体116の液滴状態及び液柱状態を容易に検出することができる。 The length of the first light guide path 31 in the extending direction (axial length in the present embodiment) is longer than the length of the second light guide path 41 in the extending direction (axial length in the present embodiment). By doing so, the light emitting unit 10 can be arranged closer to the drip tube 110 than the light receiving unit 20, and unnecessary irradiation light L1 that is not irradiated inside the drip tube 110 can be reduced. On the other hand, the light receiving unit 20 can be arranged farther from the drip tube 110 than the light emitting unit 10, and it is easy to secure the length of the light guide path 31 of the light guide unit 30. Therefore, the "shadow" component of the falling liquid 116, that is, the decrease in the total light receiving amount generated by the shadow of the falling liquid 116 can be detected more accurately. As a result, as described above, the droplet state and the liquid column state of the falling liquid 116 can be easily detected regardless of the transparency of the falling liquid 116 falling inside the drip tube 110.

(第3実施形態)
次に、図13を参照して、第3実施形態としての点滴監視センサ301について説明する。図13は、点滴監視センサ301の要部を示す図である。点滴監視センサ301は、第1実施形態の点滴監視センサ1と比較して、発光部及び受光部の構成が相違する。点滴監視センサ301の他の構成は、上述した点滴監視センサ1と同一である。したがって、ここでは、点滴監視センサ301のうち、点滴監視センサ1との相違点について主に説明し、共通する構成は説明を省略する。
(Third Embodiment)
Next, with reference to FIG. 13, the drip monitoring sensor 301 as the third embodiment will be described. FIG. 13 is a diagram showing a main part of the drip monitoring sensor 301. The drip monitoring sensor 301 is different from the drip monitoring sensor 1 of the first embodiment in the configurations of the light emitting unit and the light receiving unit. The other configuration of the drip monitoring sensor 301 is the same as that of the drip monitoring sensor 1 described above. Therefore, here, among the drip monitoring sensors 301, the differences from the drip monitoring sensor 1 will be mainly described, and the description of the common configuration will be omitted.

発光部310は、発光素子311と、この発光素子311から発光される光を平行光に変換可能な光学素子312と、を備えている。この点滴監視センサ301では、光学素子312により変換された平行光が、点滴筒110に照射される照射光L1となる。 The light emitting unit 310 includes a light emitting element 311 and an optical element 312 capable of converting the light emitted from the light emitting element 311 into parallel light. In this drip monitoring sensor 301, the parallel light converted by the optical element 312 becomes the irradiation light L1 that is applied to the drip tube 110.

図13に示す発光部310は、1つのみの発光素子311、及び、1つのみの光学素子312、を備えるが、この構成に限られず、複数の発光素子、及び、複数の光学素子、を備える発光部としてよい。 The light emitting unit 310 shown in FIG. 13 includes only one light emitting element 311 and only one optical element 312, but is not limited to this configuration, and includes a plurality of light emitting elements and a plurality of optical elements. It may be a light emitting unit to be provided.

発光素子311は、例えば、LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)又はレーザダイオード等により構成できる。光学素子312は、図13に示すように、1つの発光素子311から入射する光を透過させて照射光L1としての平行光に変換することが可能な、例えば、シリンドリカルレンズ、球面レンズ、フレネルレンズ等で構成することができる。或いは、光学素子312は、1つの発光素子311から入射する光を反射させて照射光L1としての平行光に変換することが可能な、例えば、フレネルミラー、放物面ミラー等で構成することができる。図13に示す例の光線R1は、光学素子312により変換された照射光L1としての平行光の光線である。 The light emitting element 311 can be configured by, for example, an LED (Light Emitting Diode), a laser diode, or the like. As shown in FIG. 13, the optical element 312 can transmit the light incident from one light emitting element 311 and convert it into parallel light as the irradiation light L1, for example, a cylindrical lens, a spherical lens, and a Fresnel lens. Etc. can be configured. Alternatively, the optical element 312 may be composed of, for example, a Fresnel mirror, a parabolic mirror, or the like, which can reflect the light incident from one light emitting element 311 and convert it into parallel light as the irradiation light L1. can. The light ray R1 of the example shown in FIG. 13 is a light ray of parallel light as the irradiation light L1 converted by the optical element 312.

受光部320は、受光素子321と、この受光素子321に受光する光を集光可能な光学素子322と、を備えている。この点滴監視センサ301では、発光部310から点滴筒110の内部に照射された照射光L1を、光学素子322により、受光素子321へと集光することができる。 The light receiving unit 320 includes a light receiving element 321 and an optical element 322 capable of condensing the light received by the light receiving element 321. In this drip monitoring sensor 301, the irradiation light L1 emitted from the light emitting unit 310 to the inside of the drip cylinder 110 can be focused on the light receiving element 321 by the optical element 322.

図13に示す受光部320は、1つのみの受光素子321、及び、1つのみの光学素子322、を備えるが、この構成に限られず、複数の受光素子、及び、複数の光学素子、を備える受光部としてよい。 The light receiving unit 320 shown in FIG. 13 includes only one light receiving element 321 and only one optical element 322, but is not limited to this configuration, and includes a plurality of light receiving elements and a plurality of optical elements. It may be a light receiving unit provided.

受光素子321は、例えば、フォトトランジスタ又はフォトダイオード等により構成できる。光学素子322は、図13に示すように、入射する光を透過させて受光素子321に集光させることが可能な、例えば、シリンドリカルレンズ、球面レンズ、フレネルレンズ等で構成することができる。或いは、光学素子322は、入射する光を反射させて受光素子321に集光させることが可能な、例えば、フレネルミラー、放物面ミラー等で構成することができる。図13に示す例の光線R2は、光学素子322により変換される前の、落下液体116を透過した透過光を示す光線である。図13に示す例では、光線R2のうち、第1導光部30の第1導光路31を通じて受光素子321に到達した光線が、光学素子322により、受光素子321に集光される。 The light receiving element 321 can be configured by, for example, a phototransistor, a photodiode, or the like. As shown in FIG. 13, the optical element 322 can be composed of, for example, a cylindrical lens, a spherical lens, a Fresnel lens, or the like, which can transmit incident light and collect it on the light receiving element 321. Alternatively, the optical element 322 can be configured by, for example, a Fresnel mirror, a parabolic mirror, or the like, which can reflect the incident light and condense it on the light receiving element 321. The light ray R2 of the example shown in FIG. 13 is a light ray showing the transmitted light transmitted through the falling liquid 116 before being converted by the optical element 322. In the example shown in FIG. 13, among the light rays R2, the light rays that reach the light receiving element 321 through the first light guide path 31 of the first light guide unit 30 are focused on the light receiving element 321 by the optical element 322.

(第4実施形態)
次に、図14〜図16を参照して、第4実施形態としての点滴監視センサ401について説明する。図14は、点滴筒110に装着されている状態の点滴監視センサ401の正面図である。図15は、点滴監視センサ401の構成を示すブロック図である。図15では、説明の便宜上、第1導光部30を併せて示している。図16は、点滴監視センサ401による液柱状態の判定処理の一例を説明する図である。点滴監視センサ401は、第1実施形態の点滴監視センサ1と多くの点で共通するため、以下、主に点滴監視センサ1との相違点について説明し、共通点については説明を省略する。
(Fourth Embodiment)
Next, the drip monitoring sensor 401 as the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 14 to 16. FIG. 14 is a front view of the drip monitoring sensor 401 mounted on the drip tube 110. FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of the drip monitoring sensor 401. In FIG. 15, for convenience of explanation, the first light guide unit 30 is also shown. FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a liquid column state determination process by the drip monitoring sensor 401. Since the drip monitoring sensor 401 has many points in common with the drip monitoring sensor 1 of the first embodiment, the differences from the drip monitoring sensor 1 will be mainly described below, and the common points will be omitted.

図14及び図15に示すように、点滴監視センサ401は、発光部10と、受光部20と、第1導光部30と、液柱検出部50と、液滴検出部60と、増幅部70と、報知部80と、ハウジング2と、液柱判定部155と、液滴判定部165と、外来光検出部190と、を備える。 As shown in FIGS. 14 and 15, the drip monitoring sensor 401 includes a light emitting unit 10, a light receiving unit 20, a first light guide unit 30, a liquid column detection unit 50, a droplet detection unit 60, and an amplification unit. A 70, a notification unit 80, a housing 2, a liquid column determination unit 155, a droplet determination unit 165, and an external light detection unit 190 are provided.

受光部20は、鉛直方向の互いに異なる位置に設置された上受光部120a及び下受光部120bを備える。上受光部120a及び下受光部120bは、それぞれ少なくとも1つの受光素子を備える。図14に示すように、上受光部120aは、下受光部120bよりも、鉛直方向の上方に設置されている。すなわち、受光部20は、鉛直方向に互いに異なる位置に設置された少なくとも2つの受光素子を備える。 The light receiving unit 20 includes an upper light receiving unit 120a and a lower light receiving unit 120b installed at different positions in the vertical direction. The upper light receiving unit 120a and the lower light receiving unit 120b each include at least one light receiving element. As shown in FIG. 14, the upper light receiving unit 120a is installed above the lower light receiving unit 120b in the vertical direction. That is, the light receiving unit 20 includes at least two light receiving elements installed at different positions in the vertical direction.

図15に示すように、増幅部70は、上増幅部170aと、下増幅部170bと、を備える。上増幅部170aは、例えば増幅回路等で構成され、上受光部120aからの受光信号を増幅して、後述する上液柱検出部150a及び上液滴検出部160aに出力する。下増幅部170bは、例えば増幅回路等で構成され、下受光部120bからの受光信号を増幅して、後述する下液柱検出部150b及び下液滴検出部160bに出力する。 As shown in FIG. 15, the amplification unit 70 includes an upper amplification unit 170a and a lower amplification unit 170b. The upper amplification unit 170a is composed of, for example, an amplifier circuit or the like, amplifies the light receiving signal from the upper light receiving unit 120a, and outputs the light receiving signal to the upper liquid column detection unit 150a and the upper droplet detection unit 160a, which will be described later. The lower amplification unit 170b is composed of, for example, an amplifier circuit or the like, amplifies the light reception signal from the lower light receiving unit 120b, and outputs the signal to the lower liquid column detection unit 150b and the lower droplet detection unit 160b, which will be described later.

図15に示すように、液柱検出部50は、上液柱検出部150aと、下液柱検出部150bと、を備える。上液柱検出部150aは、上受光部120aからの受光信号に基づいて、液体の液柱状態を検出可能である。上液柱検出部150aは、液柱状態を検出すると、検出結果を液柱判定部155に出力する。下液柱検出部150bは、下受光部120bからの受光信号に基づいて、液体の液柱状態を検出可能である。下液柱検出部150bは、液柱状態を検出すると、検出結果を液柱判定部155に出力する。上液柱検出部150a及び下液柱検出部150bの詳細は、第1実施形態の液柱検出部50と同様であるので説明を省略する。 As shown in FIG. 15, the liquid column detection unit 50 includes an upper liquid column detection unit 150a and a lower liquid column detection unit 150b. The upper liquid column detection unit 150a can detect the state of the liquid column of the liquid based on the light receiving signal from the upper light receiving unit 120a. When the upper liquid column detection unit 150a detects the liquid column state, the upper liquid column detection unit 150a outputs the detection result to the liquid column determination unit 155. The lower liquid column detection unit 150b can detect the state of the liquid column of the liquid based on the light receiving signal from the lower light receiving unit 120b. When the lower liquid column detection unit 150b detects the liquid column state, the lower liquid column detection unit 150b outputs the detection result to the liquid column determination unit 155. The details of the upper liquid column detection unit 150a and the lower liquid column detection unit 150b are the same as those of the liquid column detection unit 50 of the first embodiment, and thus the description thereof will be omitted.

液柱判定部155は、上液柱検出部150aからの液柱状態の検出結果と、下液柱検出部150bからの液柱状態の検出結果とに基づいて、液体が液柱状態で落下しているか否かを判定する。1つのみの液柱検出部により液柱状態を検出する構成の場合、例えば、点滴筒110内で落下して貯留液体117により跳ね上がり、点滴筒110の内面に付着して落下しない液滴を検出することで、液体が液柱状態で落下していると誤検出する場合がある。そのため、本実施形態では、鉛直方向の異なる位置で、液体の液柱状態の検出動作を実行することで、上述の誤検出を抑制できる。具体的に、液柱判定部155は、上液柱検出部150aが液柱状態を検出し、かつ、下液柱検出部150bが液柱状態を検出している場合に、液体が液柱状態で落下していることを判定する。上液柱検出部150a及び下液柱検出部150bそれぞれが液柱状態を検出する手法は、第1実施形態の液柱検出部50(図3等参照)と同様である。 The liquid column determination unit 155 drops the liquid in the liquid column state based on the detection result of the liquid column state from the upper liquid column detection unit 150a and the detection result of the liquid column state from the lower liquid column detection unit 150b. Determine if it is. In the case of a configuration in which the liquid column state is detected by only one liquid column detection unit, for example, a droplet that falls in the drip tube 110, jumps up by the stored liquid 117, adheres to the inner surface of the drip tube 110, and does not fall is detected. By doing so, it may be erroneously detected that the liquid is falling in the state of a liquid column. Therefore, in the present embodiment, the above-mentioned erroneous detection can be suppressed by executing the detection operation of the liquid column state of the liquid at different positions in the vertical direction. Specifically, in the liquid column determination unit 155, when the upper liquid column detection unit 150a detects the liquid column state and the lower liquid column detection unit 150b detects the liquid column state, the liquid is in the liquid column state. Judge that it is falling. The method for each of the upper liquid column detecting unit 150a and the lower liquid column detecting unit 150b to detect the liquid column state is the same as that of the liquid column detecting unit 50 (see FIG. 3 and the like) of the first embodiment.

図16(a)は、実際に液体が液柱状態で落下しておらず、下受光部120bが、点滴筒110の内面に付着して落下しない液滴を検出している場合の、上受光部120a及び下受光部120bの受光量の変化を示す図である。図16(a)の破線で示す上受光部120aが受光する照射光の受光量に基づくと、上液柱検出部150aは液柱状態を検出できない。その一方で、図16(a)の実線で示す下受光部120bが受光する照射光の受光量に基づくと、下液柱検出部150bは液柱状態を検出する。したがって、液柱判定部155は、上液柱検出部150aが液柱状態を検出できないため、たとえ下液柱検出部150bが液柱状態を検出している場合(誤検出している場合)であっても、液体が液柱状態で落下していると判定しない。 FIG. 16A shows an upper light receiving state in the case where the liquid does not actually fall in the liquid column state and the lower light receiving portion 120b detects a droplet that adheres to the inner surface of the drip tube 110 and does not fall. It is a figure which shows the change of the light receiving amount of the part 120a and the lower light receiving part 120b. Based on the amount of irradiation light received by the upper light receiving unit 120a shown by the broken line in FIG. 16A, the upper liquid column detecting unit 150a cannot detect the liquid column state. On the other hand, based on the amount of irradiation light received by the lower light receiving unit 120b shown by the solid line in FIG. 16A, the lower liquid column detecting unit 150b detects the liquid column state. Therefore, the liquid column determination unit 155 cannot detect the liquid column state by the upper liquid column detection unit 150a, and therefore even when the lower liquid column detection unit 150b detects the liquid column state (when erroneous detection is performed). Even if there is, it is not determined that the liquid is falling in the state of a liquid column.

これに対して、図16(b)は、実際に液体が液柱状態で落下している場合の、上受光部120a及び下受光部120bの受光量の変化を示す図である。図16(b)の破線で示す上受光部120aが受光する照射光の受光量に基づくと、上液柱検出部150aは液柱状態を検出する。更に、図16(b)の実線で示す下受光部120bが受光する照射光の受光量に基づくと、下液柱検出部150bは液柱状態を検出する。したがって、液柱判定部155は、上液柱検出部150aが液柱状態を検出し、かつ、下液柱検出部150bが液柱状態を検出しているため、液体が液柱状態で落下していると判定する。 On the other hand, FIG. 16B is a diagram showing changes in the amount of light received by the upper light receiving unit 120a and the lower light receiving unit 120b when the liquid is actually falling in a liquid column state. Based on the amount of irradiation light received by the upper light receiving unit 120a shown by the broken line in FIG. 16B, the upper liquid column detecting unit 150a detects the liquid column state. Further, based on the amount of irradiation light received by the lower light receiving unit 120b shown by the solid line in FIG. 16B, the lower liquid column detecting unit 150b detects the liquid column state. Therefore, in the liquid column determination unit 155, since the upper liquid column detection unit 150a detects the liquid column state and the lower liquid column detection unit 150b detects the liquid column state, the liquid falls in the liquid column state. It is determined that it is.

図15に示すように、液滴検出部60は、上液滴検出部160aと、下液滴検出部160bと、を備える。上液滴検出部160aは、上受光部120aからの受光信号に基づいて、液体の液滴状態を検出可能である。上液滴検出部160aは、液滴状態を検出すると、検出結果を液滴判定部165に出力する。下液滴検出部160bは、下受光部120bからの受光信号に基づいて、液体の液滴状態を検出可能である。下液滴検出部160bは、液滴状態を検出すると、検出結果を液滴判定部165に出力する。上液滴検出部160a及び下液滴検出部160bの詳細は、第1実施形態の液滴検出部60と同様であるので説明を省略する。 As shown in FIG. 15, the droplet detection unit 60 includes an upper droplet detection unit 160a and a lower droplet detection unit 160b. The upper droplet detection unit 160a can detect the liquid droplet state based on the light receiving signal from the upper light receiving unit 120a. When the upper droplet detection unit 160a detects the droplet state, the upper droplet detection unit 160a outputs the detection result to the droplet determination unit 165. The lower droplet detection unit 160b can detect the liquid droplet state based on the light receiving signal from the lower light receiving unit 120b. When the lower droplet detection unit 160b detects the droplet state, the lower droplet detection unit 160b outputs the detection result to the droplet determination unit 165. The details of the upper droplet detection unit 160a and the lower droplet detection unit 160b are the same as those of the droplet detection unit 60 of the first embodiment, and thus the description thereof will be omitted.

液滴判定部165は、上液滴検出部160aからの液滴状態の検出結果と、下液滴検出部160bからの液滴状態の検出結果とに基づいて、液体が液滴状態で落下しているか否かを判定する。1つのみの液滴検出部により液滴状態を検出する構成の場合、例えば、点滴筒110内で落下し貯留液体117により跳ね上がった液滴を検出することで、液体が液滴状態で落下していると誤検出する場合がある。そのため、本実施形態では、鉛直方向の異なる位置で、液体の液滴状態の検出動作を実行することで、上述の誤検出を抑制できる。具体的に、液滴判定部165は、上液滴検出部160aが液滴状態を検出し、かつ、上液滴検出部160aが液滴状態を検出してから所定時間以内に下液滴検出部160bが液滴状態を検出した場合に、液体が液滴状態で落下していることを判定する。上液滴検出部160a及び下液滴検出部160bそれぞれが液滴状態を検出する手法は、第1実施形態の液滴検出部60(図3等参照)と同様である。 In the droplet determination unit 165, the liquid drops in the droplet state based on the detection result of the droplet state from the upper droplet detection unit 160a and the detection result of the droplet state from the lower droplet detection unit 160b. Determine if it is. In the case of a configuration in which the droplet state is detected by only one droplet detection unit, for example, the liquid drops in the droplet state by detecting the droplets that have fallen in the drip tube 110 and bounced off by the stored liquid 117. It may be falsely detected as being. Therefore, in the present embodiment, the above-mentioned erroneous detection can be suppressed by executing the detection operation of the liquid droplet state at different positions in the vertical direction. Specifically, the droplet determination unit 165 detects the lower droplet within a predetermined time after the upper droplet detection unit 160a detects the droplet state and the upper droplet detection unit 160a detects the droplet state. When the unit 160b detects the droplet state, it is determined that the liquid is falling in the droplet state. The method in which the upper droplet detection unit 160a and the lower droplet detection unit 160b each detect the droplet state is the same as that of the droplet detection unit 60 (see FIG. 3 and the like) of the first embodiment.

ここで、上液滴検出部160aが検出する液滴状態の液体と、下液滴検出部160bが検出する液滴状態の液体と、の同一性を確認することが好ましい。上液滴検出部160aと下液滴検出部160bとにより検出される液体が同一であるか否かは、受光信号の波形をパターン認識等することにより、所定以上の類似度と判断することに基づいて判定することができる。 Here, it is preferable to confirm the identity between the liquid in the droplet state detected by the upper droplet detection unit 160a and the liquid in the droplet state detected by the lower droplet detection unit 160b. Whether or not the liquids detected by the upper droplet detection unit 160a and the lower droplet detection unit 160b are the same is determined to have a degree of similarity equal to or higher than a predetermined value by pattern recognition or the like of the waveform of the received signal. It can be determined based on.

液柱判定部155及び液滴判定部165は、例えば、種々の情報及びプログラムを記憶する記憶装置、及び、当該記憶装置に記憶された種々の情報及びプログラムのうち、所定の情報及びプログラムを読み込むことにより所定の機能を実現するプロセッサ等により構成される。液柱判定部155及び液滴判定部165を構成する記憶装置及びプロセッサ等は、上液柱検出部150a、下液柱検出部150b、上液滴検出部160a、又は、下液滴検出部160bを構成する記憶装置及びプロセッサ等と共通の部材でもよいし、別部材でもよい。 The liquid column determination unit 155 and the droplet determination unit 165 read, for example, a storage device that stores various information and programs, and a predetermined information and program among various information and programs stored in the storage device. This is composed of a processor or the like that realizes a predetermined function. The storage device, processor, and the like constituting the liquid column determination unit 155 and the droplet determination unit 165 include an upper liquid column detection unit 150a, a lower liquid column detection unit 150b, an upper droplet detection unit 160a, or a lower droplet detection unit 160b. It may be a member common to the storage device, the processor, or the like constituting the above, or it may be a separate member.

更に、本実施形態の受光部20は、外来光を受光可能な外来光受光部120cを有してもよい。上述した上液柱検出部150a及び下液柱検出部150bそれぞれにより液柱状態を検出する場合、カーテンの開け閉め等による外来光の急激な変化によって、上液柱検出部150a及び下液柱検出部150bが同時に液柱状態を検出する場合がある。したがって、実際には液柱状態が発生していない場合であっても、外来光の急激な変化により、液柱判定部155が、液体が液柱状態で落下していると誤判定する可能性がある。これに対して、本実施形態の液柱判定部155は、外来光受光部120cが受光する外来光の受光量の変化に基づいて、液体が液柱状態で落下しているか否かを判定する。具体的に、本実施形態の液柱判定部155は、上液柱検出部150aが液柱状態を検出し、かつ、下液柱検出部150bが液柱状態を検出している場合であっても、直前に外来光受光部120cによる受光量の変化が所定の閾値以上ある場合は、液体が液柱状態で落下していると判定しない。逆に、本実施形態の液柱判定部155は、上液柱検出部150aが液柱状態を検出し、かつ、下液柱検出部150bが液柱状態を検出し、かつ、直前に外来光受光部120cによる受光量の変化が所定の閾値未満である場合、液体が液柱状態で落下していると判定する。ここで、外来光受光部120cによる受光量の変化は、上液柱検出部150a及び下液柱検出部150bが液柱状態を検出したタイミングから遡って所定時間以内(例えば数秒以内)で判断すればよい。外来光受光部120cによる受光量の変化が所定の閾値以上あるか否かの判断は、例えば、プロセッサ等により構成される外来光検出部190により実行すればよい。外来光検出部190による判断結果は、液柱判定部155に出力される。 Further, the light receiving unit 20 of the present embodiment may have an external light receiving unit 120c capable of receiving external light. When the liquid column state is detected by each of the upper liquid column detection unit 150a and the lower liquid column detection unit 150b described above, the upper liquid column detection unit 150a and the lower liquid column detection are caused by a sudden change in external light due to opening and closing of a curtain or the like. The part 150b may detect the liquid column state at the same time. Therefore, even when the liquid column state does not actually occur, there is a possibility that the liquid column determination unit 155 erroneously determines that the liquid is falling in the liquid column state due to a sudden change in the external light. There is. On the other hand, the liquid column determination unit 155 of the present embodiment determines whether or not the liquid is falling in the liquid column state based on the change in the amount of external light received by the external light receiving unit 120c. .. Specifically, in the liquid column determination unit 155 of the present embodiment, the upper liquid column detection unit 150a detects the liquid column state, and the lower liquid column detection unit 150b detects the liquid column state. However, if the change in the amount of light received by the external light receiving unit 120c immediately before is equal to or greater than a predetermined threshold value, it is not determined that the liquid is falling in the liquid column state. On the contrary, in the liquid column determination unit 155 of the present embodiment, the upper liquid column detection unit 150a detects the liquid column state, the lower liquid column detection unit 150b detects the liquid column state, and the external light immediately before. When the change in the amount of light received by the light receiving unit 120c is less than a predetermined threshold value, it is determined that the liquid is falling in a liquid column state. Here, the change in the amount of light received by the external light receiving unit 120c should be determined within a predetermined time (for example, within several seconds) from the timing when the upper liquid column detecting unit 150a and the lower liquid column detecting unit 150b detect the liquid column state. Just do it. Whether or not the change in the amount of received light received by the external light receiving unit 120c is equal to or greater than a predetermined threshold value may be determined by, for example, the external light detecting unit 190 configured by a processor or the like. The determination result by the external light detection unit 190 is output to the liquid column determination unit 155.

本実施形態では、上受光部120a及び下受光部120bとは別に、外来光受光部120cを設けたが、上受光部120a及び下受光部120bのいずれか一方を、外来光受光部120cを兼ねる構成としてもよい。 In the present embodiment, the external light receiving unit 120c is provided separately from the upper light receiving unit 120a and the lower light receiving unit 120b, but either one of the upper light receiving unit 120a and the lower light receiving unit 120b also serves as the external light receiving unit 120c. It may be configured.

本実施形態において、発光部10は、上受光部120a及び下受光部120bに対応して、鉛直方向に互いに異なる位置に設置された2つ発光部(上発光部及び下発光部)を備えてもよい。これにより、上受光部120a及び下受光部120bそれぞれが受光する光の光量を増加させることができる。 In the present embodiment, the light emitting unit 10 includes two light emitting units (upper light emitting unit and lower light emitting unit) installed at different positions in the vertical direction corresponding to the upper light receiving unit 120a and the lower light receiving unit 120b. May be good. As a result, the amount of light received by each of the upper light receiving unit 120a and the lower light receiving unit 120b can be increased.

本実施形態の液滴検出部60は、第1実施形態と同様、ピーク波形の時間幅である第1期間T1(図11参照)、ピーク波形の振幅a1(図11参照)、及び、隣接するピーク波形間の時間間隔T2(図11参照)、に基づいて、正常な液滴状態を検出する。更に、本実施形態の液滴検出部60では、これらに加えて、上受光部120a及び下受光部120bの落下液体116の検出時刻の差である時間間隔に基づいて、正常な液滴状態を検出している。 Similar to the first embodiment, the droplet detection unit 60 of the present embodiment has a first period T1 (see FIG. 11) which is the time width of the peak waveform, an amplitude a1 of the peak waveform (see FIG. 11), and an adjacent portion. A normal droplet state is detected based on the time interval T2 (see FIG. 11) between peak waveforms. Further, in the droplet detection unit 60 of the present embodiment, in addition to these, a normal droplet state is obtained based on the time interval which is the difference between the detection times of the falling liquid 116 of the upper light receiving unit 120a and the lower light receiving unit 120b. It is being detected.

次に、第1導光部30及び第2導光部40による効果を確認する確認実験の概要について説明する。図17は、確認実験の実験系の概要を示す図である。図17に示すように、この確認実験で用いた発光部10は、2mm間隔で並列に配置された7つの発光素子11a〜11gを有する。7つの発光素子11a〜11gは全て同一のLEDにより構成されている。図18(a)は、7つの発光素子11a〜11gの出射特性を示す図である。7つの発光素子11a〜11gそれぞれから発光される光の中心光線は、図18(a)における角度「0°」に対応している。また、図17に示すように、この確認実験で用いた受光部20は、2mm間隔で並列に配置された7つの受光素子21a〜21gを有する。7つの受光素子21a〜21gは全て同一のフォトトランジスタにより構成されている。図18(b)は、7つの受光素子21a〜21gの入射特性を示す図である。7つの受光素子21a〜21gそれぞれが発光する光の中心光線は、図18(b)における角度「0°」に対応している。 Next, the outline of the confirmation experiment for confirming the effect of the first light guide unit 30 and the second light guide unit 40 will be described. FIG. 17 is a diagram showing an outline of the experimental system of the confirmation experiment. As shown in FIG. 17, the light emitting unit 10 used in this confirmation experiment has seven light emitting elements 11a to 11g arranged in parallel at intervals of 2 mm. The seven light emitting elements 11a to 11g are all composed of the same LED. FIG. 18A is a diagram showing the emission characteristics of the seven light emitting elements 11a to 11g. The central rays of light emitted from each of the seven light emitting elements 11a to 11g correspond to the angle "0 °" in FIG. 18A. Further, as shown in FIG. 17, the light receiving unit 20 used in this confirmation experiment has seven light receiving elements 21a to 21g arranged in parallel at intervals of 2 mm. The seven light receiving elements 21a to 21g are all composed of the same phototransistor. FIG. 18B is a diagram showing incident characteristics of the seven light receiving elements 21a to 21g. The central ray of light emitted by each of the seven light receiving elements 21a to 21g corresponds to the angle "0 °" in FIG. 18B.

この確認実験では、第1導光部30として内径1.7mmの筒状体を用いている。この確認実験では、第1導光部30を配置しない場合、第1導光部30として軸方向長さ(導光路の長さ)が3.5mmの筒状体を配置した場合、及び、第1導光部30として軸方向長さが7mmの筒状体を配置した場合、の3パターンを検証した。 In this confirmation experiment, a tubular body having an inner diameter of 1.7 mm is used as the first light guide portion 30. In this confirmation experiment, when the first light guide unit 30 is not arranged, when a tubular body having an axial length (length of the light guide path) of 3.5 mm is arranged as the first light guide unit 30, and when the first light guide unit 30 is arranged. When a tubular body having an axial length of 7 mm was arranged as the light guide unit 30, three patterns were verified.

また、この確認実験では、第2導光部40として内径1.7mmの筒状体を用いている。この確認実験では、第2導光部40を配置しない場合、及び、第2導光部40として軸方向長さが2.5mmの筒状体を配置した場合、の2パターンを検証した。 Further, in this confirmation experiment, a tubular body having an inner diameter of 1.7 mm is used as the second light guide portion 40. In this confirmation experiment, two patterns were verified, one in which the second light guide unit 40 was not arranged and the other in which a tubular body having an axial length of 2.5 mm was arranged as the second light guide unit 40.

この確認実験では、20滴/mLの点滴筒を使用している。 In this confirmation experiment, a 20-drop / mL drip tube is used.

図19は、第1導光部30としての筒状体の長さによる受光部20の受光量の相違を示す図である。図19(a)は、脂肪乳剤などの不透明液の液滴による、受光部20の受光量の変化を示す図である。図19(a)に示すように、第1導光部30を有する場合(図19(a)の破線及び実線)は、第1導光部30を有さない場合(図19(a)の二点鎖線)と比較して、不透明液の液滴に基づく受光部20の受光量の減少を、より容易に検出可能である。換言すれば、受光部20は、第1導光部30により、反射光や屈折光などの散乱光を受光し難くなり、液滴の「影」をより精度よく検出できるようになる。更に、第1導光部30の軸方向長さが7mmの場合(図19(a)の実線)は、第1導光部30の軸方向長さが3.5mmの場合(図19(a)の破線)と比較して、不透明液の液滴に基づく受光部20の受光量の減少を、より容易に検出可能である。つまり、第1導光部30の軸方向長さを長くすることで、受光部20は、反射光や屈折光などの散乱光をより受光し難くなる。その結果、液滴の「影」を、より精度よく検出できるようになる。 FIG. 19 is a diagram showing a difference in the amount of light received by the light receiving unit 20 depending on the length of the tubular body as the first light guide unit 30. FIG. 19A is a diagram showing a change in the amount of light received by the light receiving unit 20 due to droplets of an opaque liquid such as a fat emulsion. As shown in FIG. 19 (a), when the first light guide unit 30 is provided (broken line and solid line in FIG. 19 (a)), the case where the first light guide unit 30 is not provided (FIG. 19 (a)). Compared with the alternate long and short dash line), the decrease in the amount of light received by the light receiving unit 20 based on the droplets of the opaque liquid can be detected more easily. In other words, the light receiving unit 20 is less likely to receive scattered light such as reflected light or refracted light by the first light guide unit 30, and can detect the "shadow" of the droplet more accurately. Further, when the axial length of the first light guide unit 30 is 7 mm (solid line in FIG. 19 (a)), the axial length of the first light guide unit 30 is 3.5 mm (FIG. 19 (a)). ), The decrease in the amount of light received by the light receiving unit 20 based on the droplets of the opaque liquid can be detected more easily. That is, by increasing the axial length of the first light guide unit 30, the light receiving unit 20 is less likely to receive scattered light such as reflected light or refracted light. As a result, the "shadow" of the droplet can be detected more accurately.

図19(b)は、生理食塩水などの透明液の液滴による、受光部20の受光量の変化を示す図である。図19(b)に示すように、第1導光部30を有する場合(図19(b)の破線及び実線)は、第1導光部30を有さない場合(図19(b)の二点鎖線)と比較して、透明液の液滴に基づく受光部20の受光量の減少を、より容易に検出可能である。換言すれば、受光部20は、透明液の液滴であっても、第1導光部30により、反射光や屈折光などの散乱光を受光し難くなり、液滴の「影」をより精度よく検出できるようになる。更に、第1導光部30の軸方向長さが7mmの場合(図19(b)の実線)は、第1導光部30の軸方向長さが3.5mmの場合(図19(b)の破線)と比較して、透明液の液滴に基づく受光部20の受光量の減少を、より容易に検出可能である。つまり、第1導光部30の軸方向長さを長くすることで、受光部20は、反射光や屈折光などの散乱光をより受光し難くなる。その結果、液滴の「影」を、より精度よく検出できるようになる。 FIG. 19B is a diagram showing a change in the amount of light received by the light receiving unit 20 due to droplets of a transparent liquid such as physiological saline. As shown in FIG. 19 (b), when the first light guide unit 30 is provided (broken line and solid line in FIG. 19 (b)), the case where the first light guide unit 30 is not provided (FIG. 19 (b)). Compared with the alternate long and short dash line), the decrease in the amount of light received by the light receiving unit 20 based on the droplets of the transparent liquid can be detected more easily. In other words, even if the light receiving unit 20 is a droplet of a transparent liquid, the first light guide unit 30 makes it difficult for the light receiving unit 20 to receive scattered light such as reflected light or refracted light, and makes the “shadow” of the droplet more difficult. It will be possible to detect with high accuracy. Further, when the axial length of the first light guide unit 30 is 7 mm (solid line in FIG. 19B), the axial length of the first light guide unit 30 is 3.5 mm (FIG. 19 (b)). ), The decrease in the amount of light received by the light receiving unit 20 based on the droplets of the transparent liquid can be detected more easily. That is, by increasing the axial length of the first light guide unit 30, the light receiving unit 20 is less likely to receive scattered light such as reflected light or refracted light. As a result, the "shadow" of the droplet can be detected more accurately.

以上のように、第1導光部30を設けることで、液体の透明度にかかわらず、その液体の「影」を検出し易くなることがわかる。つまり、第1導光部30を設けることで、受光部20は、液体が透明液であっても、反射光や屈折光などの散乱光を受光し難くなる。その結果、受光部20の受光量が液体によって増加するような問題(図6(b)参照)の発生を抑制できる。 As described above, it can be seen that by providing the first light guide unit 30, it becomes easier to detect the "shadow" of the liquid regardless of the transparency of the liquid. That is, by providing the first light guide unit 30, the light receiving unit 20 is less likely to receive scattered light such as reflected light or refracted light even if the liquid is a transparent liquid. As a result, it is possible to suppress the occurrence of a problem (see FIG. 6B) in which the amount of light received by the light receiving unit 20 is increased by the liquid.

図20は、不透明な液体が液滴状態から液柱状態に変化する場合の、受光部20の受光量の変化を示す図である。図20(a)は第1導光部30を設けない場合である。図20(b)は第1導光部30として軸方向長さ3.5mmの筒状体を設けた場合である。図20(c)は第1導光部30として軸方向長さ7mmの筒状体を設けた場合である。図20(a)〜図20(c)に示すように、液体として不透明液を用いた場合には、液体が液滴状態から液柱状態に変化する際に、受光部20の受光量が減少することがわかる。 FIG. 20 is a diagram showing a change in the amount of light received by the light receiving unit 20 when the opaque liquid changes from a droplet state to a liquid column state. FIG. 20A shows a case where the first light guide unit 30 is not provided. FIG. 20B shows a case where a tubular body having an axial length of 3.5 mm is provided as the first light guide portion 30. FIG. 20C shows a case where a tubular body having an axial length of 7 mm is provided as the first light guide unit 30. As shown in FIGS. 20 (a) to 20 (c), when an opaque liquid is used as the liquid, the amount of light received by the light receiving unit 20 decreases when the liquid changes from a droplet state to a liquid column state. You can see that it does.

図21は、透明な液体が液滴状態から液柱状態に変化する場合の、受光部20の受光量の変化を示す図である。図21(a)は第1導光部30を設けない場合である。図21(b)は第1導光部30として軸方向長さ3.5mmの筒状体を設けた場合である。図21(c)は第1導光部30として軸方向長さ7mmの筒状体を設けた場合である。図21(a)に示すように、液体として透明液を用いた場合、第1導光部30が無いと、液体が液滴状態から液柱状態に変化する際に、受光部20の受光量はほとんど減少せず、場合によっては増加することもある。これに対して、図21(b)、図21(c)に示すように、液体として透明液を用いた場合には、第1導光部30を設けることで、液体が液滴状態から液柱状態に変化する際に、受光部20の受光量が減少することがわかる。 FIG. 21 is a diagram showing a change in the amount of light received by the light receiving unit 20 when the transparent liquid changes from a droplet state to a liquid column state. FIG. 21A shows a case where the first light guide unit 30 is not provided. FIG. 21B shows a case where a tubular body having an axial length of 3.5 mm is provided as the first light guide unit 30. FIG. 21C shows a case where a tubular body having an axial length of 7 mm is provided as the first light guide unit 30. As shown in FIG. 21A, when a transparent liquid is used as the liquid, the amount of light received by the light receiving unit 20 when the liquid changes from the droplet state to the liquid column state without the first light guide unit 30. Little decreases and may increase in some cases. On the other hand, as shown in FIGS. 21 (b) and 21 (c), when a transparent liquid is used as the liquid, the liquid is changed from the droplet state to the liquid by providing the first light guide unit 30. It can be seen that the amount of light received by the light receiving unit 20 decreases when the state changes to the column state.

以上のように、第1導光部30を設けることで、液体の透明度にかかわらず、その液体の「影」を検出し易くなった(図19参照)。その結果、液体の透明度にかかわらず、液体の液滴状態から液柱状態への変化を、受光部20の受光量の減少という同様の傾向によって検出可能となる(図20、図21参照)。上述したように、第1導光部30を設けないと、液体が液滴状態から液柱状態へと変化する際に受光部20の受光量が減少するか否かが、液体の透明度によって変わるという問題がある(図7参照)。すなわち、使用される液体の透明度が不明な場合は、液滴状態から液柱状態への変化を検出できないことになる。これに対して、第1導光部30を設けることで、受光部20の受光量は、液体の透明度にかかわらず、液体が液滴状態から液柱状態へと変化する際に減少する。つまり、第1導光部30を設けることで、液体の透明度にかかわらず、液体の液滴状態から液柱状態への変化を、受光部20での受光量の減少という同一の傾向により検出することが可能となる。 As described above, by providing the first light guide unit 30, it becomes easier to detect the "shadow" of the liquid regardless of the transparency of the liquid (see FIG. 19). As a result, regardless of the transparency of the liquid, the change from the liquid droplet state to the liquid column state can be detected by the same tendency of the light receiving amount of the light receiving unit 20 decreasing (see FIGS. 20 and 21). As described above, if the first light guide unit 30 is not provided, whether or not the amount of light received by the light receiving unit 20 decreases when the liquid changes from the droplet state to the liquid column state depends on the transparency of the liquid. (See Fig. 7). That is, if the transparency of the liquid used is unknown, the change from the droplet state to the liquid column state cannot be detected. On the other hand, by providing the first light guide unit 30, the amount of light received by the light receiving unit 20 decreases when the liquid changes from the droplet state to the liquid column state regardless of the transparency of the liquid. That is, by providing the first light guide unit 30, the change from the liquid droplet state to the liquid column state is detected by the same tendency of the light receiving amount in the light receiving unit 20 decreasing regardless of the transparency of the liquid. It becomes possible.

図22(a)は、生理食塩水などの透明液の液滴による、受光部20の受光量の変化を示す図である。図22(a)に示すように、第2導光部40を有する場合(図22(a)の実線)は、第2導光部40を有さない場合(図22(a)の破線)と比較して、透明液の液滴に基づく受光部20の受光量が、若干減少していることがわかる。ここでは、第2導光部40として軸方向長さ2.5mmの筒状体を用いているが、この軸方向長さを長くすることで、受光部20の受光量を、より減少させることができる。但し、上述したように、受光部20の受光量の減少は、第2導光部40の有無よりも、第1導光部30の有無による影響が大きいことがわかる。 FIG. 22A is a diagram showing a change in the amount of light received by the light receiving unit 20 due to droplets of a transparent liquid such as physiological saline. As shown in FIG. 22A, when the second light guide unit 40 is provided (solid line in FIG. 22A), the second light guide unit 40 is not provided (broken line in FIG. 22A). It can be seen that the amount of light received by the light receiving unit 20 based on the droplets of the transparent liquid is slightly reduced as compared with the above. Here, a tubular body having an axial length of 2.5 mm is used as the second light guide unit 40, but the amount of light received by the light receiving unit 20 can be further reduced by increasing the axial length. Can be done. However, as described above, it can be seen that the decrease in the amount of light received by the light receiving unit 20 is more affected by the presence or absence of the first light guide unit 30 than by the presence or absence of the second light guide unit 40.

図22(b)は、透明な液体が液滴状態から液柱状態に変化する場合の、受光部20の受光量の変化を示す図である。図22(b)の破線は、第2導光部40を設けない場合である。図22(b)の実線は、第2導光部40として軸方向長さ2.5mmの筒状体を設けた場合である。図22(b)に示すように、第2導光部40を設けることで、液体が液滴状態から液柱状態に変化する際の受光量の変化(図22(b)では「o1」から「o2」に変化)を、第2導光部40を設けない場合の変化(図22(b)では「p1」から「p2」に変化)よりも大きくすることができる。その結果、液体の液滴状態から液柱状態への変化を、より検出し易くなる。 FIG. 22B is a diagram showing a change in the amount of light received by the light receiving unit 20 when the transparent liquid changes from a droplet state to a liquid column state. The broken line in FIG. 22B is a case where the second light guide unit 40 is not provided. The solid line in FIG. 22B is a case where a tubular body having an axial length of 2.5 mm is provided as the second light guide portion 40. As shown in FIG. 22 (b), by providing the second light guide unit 40, the amount of light received changes when the liquid changes from the droplet state to the liquid column state (from "o1" in FIG. 22 (b)). The change (change to "o2") can be made larger than the change when the second light guide unit 40 is not provided (change from "p1" to "p2" in FIG. 22B). As a result, it becomes easier to detect the change from the liquid droplet state to the liquid column state.

本開示に係る点滴監視センサは、上述した各実施形態で特定された構成に限定されず、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、第1実施形態の発光部10と第3実施形態の受光部320とを組み合わせて光学系を構成してもよい。また、第3実施形態の発光部310と第1実施形態の受光部20とを組み合わせて光学系を構成してもよい。この他にも、例えば、各部材、各部位、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の部材、部位又はステップなどを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。 The drip monitoring sensor according to the present disclosure is not limited to the configuration specified in each of the above-described embodiments, and can be variously modified without departing from the gist of the invention described in the claims. For example, the light emitting unit 10 of the first embodiment and the light receiving unit 320 of the third embodiment may be combined to form an optical system. Further, the optical system may be formed by combining the light emitting unit 310 of the third embodiment and the light receiving unit 20 of the first embodiment. In addition to this, for example, the functions included in each member, each part, each step, etc. can be rearranged so as not to be logically inconsistent, and a plurality of members, parts, steps, etc. can be combined into one. Alternatively, it can be divided.

本開示は点滴監視センサに関する。 The present disclosure relates to a drip monitoring sensor.

1、201、301、401:点滴監視センサ
2:ハウジング
2a:収容空間
10:発光部
11、11a〜11g:発光素子
20:受光部
21、21a〜21g:受光素子
30:第1導光部
31:第1導光路
31a:入口開口
31b:出口開口
40:第2導光部
41:第2導光路
41a:入口開口
41b:出口開口
50:液柱検出部
60:液滴検出部
70:増幅部
80:報知部
100:輸液装置
101:輸液容器
102:コネクタ
103:輸液チューブ
104:クランプ
105:輸液ポンプ
110:点滴筒
111:滴下部
112:排出部
113:滴下室
114:周壁部
116:滴下液体
117:貯留液体
120a:上受光部
120b:下受光部
120c:外来光受光部
150a:上液柱検出部
150b:下液柱検出部
155:液柱判定部
160a:上液滴検出部
160b:下液滴検出部
165:液滴判定部
170a:上増幅部
170b:下増幅部
190:外来光検出部
310:発光部
311:発光素子
312:光学素子
320:受光部
321:受光素子
322:光学素子
1000:比較例としての点滴監視センサ
1010:発光部
1011a〜1011c:発光素子
1020:受光部
1021a〜1021e:受光素子
A:点滴筒の径方向
B:点滴筒の周方向
D1:点滴筒の径方向における発光部から収容空間までの最短距離
D2:点滴筒の径方向における受光部から収容空間までの最短距離
D3:第1導光部の第1導光路の入口開口から受光部までの最短距離
H:水平面
L1:照射光
R、R1、R2:光線
V:液滴
W1:最大入光幅
1, 201, 301, 401: Drip monitoring sensor 2: Housing 2a: Containment space 10: Light emitting unit 11, 11a to 11g: Light emitting element 20: Light receiving unit 21, 21a to 21g: Light receiving element 30: First light guide unit 31 : First light guide path 31a: Inlet opening 31b: Outlet opening 40: Second light guide unit 41: Second light guide path 41a: Inlet opening 41b: Outlet opening 50: Liquid column detection unit 60: Droplet detection unit 70: Amplification unit 80: Notification unit 100: Infusion device 101: Infusion container 102: Connector 103: Infusion tube 104: Clamp 105: Infusion pump 110: Intravenous tube 111: Infusion unit 112: Discharge unit 113: Infusion chamber 114: Peripheral wall portion 116: Infusion liquid 117: Stored liquid 120a: Upper light receiving unit 120b: Lower light receiving unit 120c: External light receiving unit 150a: Upper liquid column detection unit 150b: Lower liquid column detection unit 155: Liquid column determination unit 160a: Upper droplet detection unit 160b: Lower Droplet detection unit 165: Droplet determination unit 170a: Upper amplification unit 170b: Lower amplification unit 190: External light detection unit 310: Light emitting unit 311: Light emitting element 312: Optical element 320: Light receiving unit 321: Light receiving element 322: Optical element 1000: Intravenous monitoring sensor 1010 as a comparative example: Light emitting unit 1011a to 1011c: Light emitting element 1020: Light receiving unit 1021a to 1021e: Light receiving element A: Intravenous tube radial direction B: Intravenous tube circumferential direction D1: Intravenous tube radial direction The shortest distance from the light emitting part to the accommodation space D2: The shortest distance from the light receiving part to the accommodation space in the radial direction of the drip tube D3: The shortest distance H from the inlet opening of the first light guide path of the first light guide part to the light receiving part : Horizontal plane L1: Irradiation light R, R1, R2: Ray V: Droplet W1: Maximum incoming light width

Claims (16)

点滴筒に装着可能であり、前記点滴筒の内部を落下する液体を監視する点滴監視センサであって、
前記点滴筒の径方向の外側に配置され、前記点滴筒の周方向の異なる位置から前記点滴筒の内部に対して同時に照射光を照射可能な発光部と、
前記点滴筒を挟んで前記発光部と対向して配置され、前記照射光を受光可能な受光部と、
前記点滴筒と前記受光部との間に配置され、前記受光部が受光する前記照射光を制限する導光路を内部に区画する導光部と、を備える、点滴監視センサ。
It is a drip monitoring sensor that can be attached to the drip tube and monitors the liquid falling inside the drip tube.
A light emitting unit that is arranged outside the drip tube in the radial direction and can simultaneously irradiate the inside of the drip tube with irradiation light from different positions in the circumferential direction of the drip tube.
A light receiving unit that is arranged to face the light emitting unit with the drip tube in between and can receive the irradiation light, and a light receiving unit that can receive the irradiation light.
A drip monitoring sensor including a light guide portion that is arranged between the drip cylinder and the light receiving portion and internally partitions a light guide path that limits the irradiation light received by the light receiving portion.
前記発光部及び前記受光部を保持するハウジングを備え、
前記ハウジングは、前記点滴筒を収容可能な収容空間を区画しており、
前記点滴筒が前記収容空間に収容されている状態で、前記点滴筒の径方向における前記発光部から前記収容空間までの最短距離は、前記点滴筒の径方向における前記受光部から前記収容空間までの最短距離よりも短い、請求項1に記載の点滴監視センサ。
A housing for holding the light emitting portion and the light receiving portion is provided.
The housing partitions a storage space that can accommodate the drip tube.
In a state where the drip tube is housed in the storage space, the shortest distance from the light emitting portion in the radial direction of the drip tube to the storage space is from the light receiving part in the radial direction of the drip tube to the storage space. The drip monitoring sensor according to claim 1, which is shorter than the shortest distance of.
前記導光部のうち前記点滴筒に面して配置される端面には、前記照射光が前記導光路に入光可能な前記導光路の入口開口が区画されており、
前記導光路の前記入口開口から前記受光部までの最短距離は、前記導光路の前記入口開口の最大入光幅よりも長い、請求項1又は2に記載の点滴監視センサ。
An inlet opening of the light guide path through which the irradiation light can enter the light guide path is defined on an end surface of the light guide portion arranged so as to face the drip tube.
The drip monitoring sensor according to claim 1 or 2, wherein the shortest distance from the entrance opening of the light guide path to the light receiving portion is longer than the maximum light entry width of the entrance opening of the light guide path.
前記導光路を第1導光路とし、前記導光部を第1導光部とした場合に、前記点滴筒と前記発光部との間に配置され、前記発光部から前記点滴筒の内部に照射される前記照射光を制限する第2導光路を内部に区画する第2導光部を備える、請求項1乃至3のいずれか1つに記載の点滴監視センサ。 When the light guide path is the first light guide path and the light guide portion is the first light guide portion, the light guide path is arranged between the drip cylinder and the light emitting portion, and the light emitting portion irradiates the inside of the drip cylinder. The drip monitoring sensor according to any one of claims 1 to 3, further comprising a second light guide portion that internally partitions the second light guide path that limits the irradiation light. 前記第1導光路の長さは、前記第2導光路の長さよりも長い、請求項4に記載の点滴監視センサ。 The drip monitoring sensor according to claim 4, wherein the length of the first light guide path is longer than the length of the second light guide path. 前記発光部は、同一水平面内に配置されている、発光される光の中心光線が並行する複数の発光素子を備える、請求項1乃至5のいずれか1つに記載の点滴監視センサ。 The drip monitoring sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein the light emitting unit includes a plurality of light emitting elements arranged in the same horizontal plane and having parallel central rays of light to be emitted. 前記発光部は、
発光素子と、
前記発光素子から発光される光を平行光に変換可能な光学素子と、を備える、請求項1乃至5のいずれか1つに記載の点滴監視センサ。
The light emitting unit
Light emitting element and
The drip monitoring sensor according to any one of claims 1 to 5, further comprising an optical element capable of converting light emitted from the light emitting element into parallel light.
前記受光部は、同一水平面内に配置されている、受光される光の中心光線が並行する複数の受光素子を備える、請求項1乃至7のいずれか1つに記載の点滴監視センサ。 The drip monitoring sensor according to any one of claims 1 to 7, wherein the light receiving unit includes a plurality of light receiving elements arranged in the same horizontal plane and having parallel central rays of the received light. 前記受光部は、
受光素子と、
前記受光素子に受光される光を集光可能な光学素子と、を備える、請求項1乃至7のいずれか1つに記載の点滴監視センサ。
The light receiving part is
With the light receiving element
The drip monitoring sensor according to any one of claims 1 to 7, further comprising an optical element capable of condensing light received by the light receiving element.
前記受光部が受光する前記照射光の受光量の変化に基づいて、前記液体の液柱状態を検出する液柱検出部を備える、請求項1乃至9のいずれか1つに記載の点滴監視センサ。 The drip monitoring sensor according to any one of claims 1 to 9, further comprising a liquid column detecting unit that detects a liquid column state of the liquid based on a change in the amount of received irradiation light received by the light receiving unit. .. 前記液柱検出部は、前記受光部が受光する前記照射光の受光量が、所定の閾値に対して、所定時間以上に亘って所定量以上低下した場合に、前記液体の液柱状態を検出する、請求項10に記載の点滴監視センサ。 The liquid column detecting unit detects the liquid column state of the liquid when the received amount of the irradiation light received by the light receiving unit decreases by a predetermined amount or more for a predetermined time or more with respect to a predetermined threshold value. The drip monitoring sensor according to claim 10. 前記受光部は、鉛直方向の互いに異なる位置に設置された上受光部及び下受光部を備える、請求項10又は11に記載の点滴監視センサ。 The drip monitoring sensor according to claim 10 or 11, wherein the light receiving unit includes an upper light receiving unit and a lower light receiving unit installed at different positions in the vertical direction. 前記液柱検出部は、
前記上受光部が受光する前記照射光の受光量の変化に基づいて、前記液体の液柱状態を検出する上液柱検出部と、
前記下受光部が受光する前記照射光の受光量の変化に基づいて、前記液体の液柱状態を検出する下液柱検出部と、を備え、
前記上液柱検出部が液柱状態を検出し、かつ、前記下液柱検出部が液柱状態を検出している場合に、前記液体が液柱状態で落下していると判定する液柱判定部と、を備える、請求項12に記載の点滴監視センサ。
The liquid column detection unit is
An upper liquid column detection unit that detects the state of the liquid column of the liquid based on a change in the amount of light received by the upper light receiving unit.
A lower liquid column detecting unit for detecting a liquid column state of the liquid based on a change in the amount of received irradiation light received by the lower light receiving unit is provided.
When the upper liquid column detection unit detects the liquid column state and the lower liquid column detection unit detects the liquid column state, it is determined that the liquid is falling in the liquid column state. The drip monitoring sensor according to claim 12, further comprising a determination unit.
前記受光部は、外来光を受光可能な外来光受光部を備え、
前記液柱判定部は、前記外来光受光部が受光する外来光の受光量の変化に基づいて、前記液体が液柱状態で落下しているか否かを判定する、請求項13に記載の点滴監視センサ。
The light receiving unit includes an external light receiving unit capable of receiving external light.
The drip according to claim 13, wherein the liquid column determining unit determines whether or not the liquid is falling in the liquid column state based on a change in the amount of external light received by the external light receiving unit. Surveillance sensor.
前記受光部が受光する前記照射光の受光量の変化に基づいて、前記液体の液滴状態を検出する液滴検出部を備える、請求項1乃至14のいずれか1つに記載の点滴監視センサ。 The drip monitoring sensor according to any one of claims 1 to 14, further comprising a droplet detection unit that detects a droplet state of the liquid based on a change in the amount of received irradiation light received by the light receiving unit. .. 前記受光部は、鉛直方向の互いに異なる位置に設置された上受光部及び下受光部を備え、
前記液滴検出部は、
前記上受光部が受光する前記照射光の受光量の変化に基づいて、前記液体の液滴状態を検出する上液滴検出部と、
前記下受光部が受光する前記照射光の受光量の変化に基づいて、前記液体の液滴状態を検出する下液滴検出部と、を備え、
前記上液滴検出部が液滴状態を検出し、かつ、前記上液滴検出部が液滴状態を検出してから所定時間以内に前記下液滴検出部が液滴状態を検出した場合に、前記液体が液滴状態で落下していると判定する液滴判定部と、を備える、請求項15に記載の点滴監視センサ。
The light receiving unit includes an upper light receiving unit and a lower light receiving unit installed at different positions in the vertical direction.
The droplet detection unit
An upper droplet detection unit that detects a droplet state of the liquid based on a change in the amount of light received by the upper light receiving unit.
A lower droplet detecting unit that detects a droplet state of the liquid based on a change in the amount of received irradiation light received by the lower light receiving unit is provided.
When the upper droplet detection unit detects the droplet state and the lower droplet detection unit detects the droplet state within a predetermined time after the upper droplet detection unit detects the droplet state. The drip monitoring sensor according to claim 15, further comprising a droplet determination unit that determines that the liquid is falling in a droplet state.
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