TW201826684A - 流體系統、醫療系統、感測器、回路配管部材、安裝治具以及安裝方法 - Google Patents

流體系統、醫療系統、感測器、回路配管部材、安裝治具以及安裝方法 Download PDF

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Abstract

本發明的流體系統10包括具有於離子導電性高分子層132的兩面設有電極層133A、電極層133B的聚合物元件131、且配置於回路配管11的外表面的EAP感測器13，EPA感測器13輸出與回路配管11的變形相應的信號。

Description

流體系統、醫療系統、感測器、電路配管部材、安裝治具以及安裝方法
本申請案主張日本專利申請案2016-220019（2016年11月10日）的優先權，並將該申請案的所有揭示編入此文中以進行參照。
本發明是有關於一種使流體於包含回路配管的回路內流通的流體系統、醫療系統、感測器、回路配管部材、安裝治具以及安裝方法。
所謂體外膜式氧合（Extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）是指自人體取出血液（靜脈血），並使用泵將取出的血液輸送至人工肺，進而使於人工肺中進行了氧化及二氧化碳的去除的血液返回至患者的靜脈或動脈的體外循環型的生命維持裝置。ECMO於人工呼吸器管理或升壓藥等現有的治療中可適應難以救命的重症呼吸功能不全或循環功能不全中的認為是可逆性的病狀。
近年來，於醫療領域等中，研究有利用如下聚合物元件：包括高分子層（離子導電性高分子層）、及形成於高分子層的兩面的一對電極層，且根據對一對電極層施加電場所致的變形、或外力所致的變形而輸出電信號。
例如，於專利文獻1中揭示有如下技術：於管狀本體的外周面配置聚合物元件並對聚合物元件的電極層施加電場，藉此使管狀本體變形。
另外，於專利文獻2中揭示有如下技術：於流動有流體的流體導管內配置聚合物元件並對聚合物元件的電極層施加電場，藉此使聚合物元件變形，並藉由該變形來控制於流體導管內流動的流體的特性。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2010-252545號公報 [專利文獻2]日本專利特表2005-527178號公報
[發明所欲解決之課題] 所述ECMO中，血液進行循環的回路配管中產生過度的負壓或正壓的情況欠佳。因此，有時於回路配管中設置三叉回路、且於三叉回路連接用於檢測回路配管內的壓力的壓力感測器。然而，若於回路配管中設置三叉回路，則產生血栓的可能性變高，且作業性亦降低。
ECMO中使用的回路配管通常由具有可撓性的氯乙烯製的管等構成。因此，若於回路配管內產生過度的負壓或正壓，則產生回路配管的變形（直徑變化（收縮或擴大））。藉由對此種回路配管的變形進行檢測，可並不使用壓力感測器而檢測回路配管內的過度的負壓或正壓的產生。然而，關於用於檢測回路配管的變形的具體的方法，並未進行充分的研究。
再者，至此，以使血液於體外的循環回路中循環的ECMO（體外循環型血液循環系統）為例進行了說明，但所述回路配管內的過度的負壓或正壓的產生的檢測於使流體於包含回路配管的回路內流通的流體系統中廣泛地成為問題。
本發明的目的在於解決所述課題並提供一種可檢測回路配管內的壓力變化所致的回路配管的變形的流體系統、醫療系統、感測器以及回路配管部材。 [解決課題之手段]
為了解決所述課題，本發明的流體系統為使流體於包含回路配管的回路內流通的流體系統，且包括具有於離子導電性高分子層的兩面設有電極層的聚合物元件、且配置於所述回路配管的外表面的感測器，所述感測器輸出與所述回路配管的變形相應的信號。
另外，於本發明的流體系統中，較佳為所述感測器藉由保護膜而固定於所述回路配管的外表面。
另外，於本發明的流體系統中，較佳為所述離子導電性高分子層為包含具有極性基的氟系樹脂的高分子層。
另外，於本發明的流體系統中，較佳為所述流體系統藉由泵使所述流體於所述回路內流通，所述回路配管包括向所述泵移送所述流體的第一線路及自所述泵移送所述流體的第二線路，所述感測器配置於所述第一線路及所述第二線路的至少一者的外表面。
另外，於本發明的流體系統中，較佳為所述聚合物元件於俯視時具有大致長方形形狀，於所述感測器配置於所述第一線路的外表面的情況下，所述感測器以所述聚合物元件的長邊沿著所述第一線路的周方向的方式配置，於所述感測器配置於所述第二線路的外表面的情況下，所述感測器以所述聚合物元件的長邊沿著所述第二線路的長度方向的方式配置。
另外，於本發明的流體系統中，較佳為所述流體為血液等液體。另外，所述流體亦可為血液以外的、有機合成原料、醫藥品、生活護理（life care）製品的液體。
另外，於本發明的流體系統中，較佳為所述感測器產生與所述回路配管的變形相應的電壓，所述回路配管內的壓力的絕對值、與電動勢差存在比例關係，所述電動勢差為與該回路配管內的壓力所致的所述回路配管的變形相應的所述感測器的產生電壓、和規定狀態下的所述感測器的產生電壓的差。
另外，為了解決所述課題，本發明的醫療系統包括所述流體系統、及進行與自所述感測器輸出的信號相應的規定處理的處理裝置
另外，為了解決所述課題，本發明的感測器於所述任一流體系統中使用，且輸出與所述回路配管的變形相應的信號。
另外，為了解決所述課題，本發明的回路配管部材於外表面配置有所述感測器。
另外，為了解決所述課題，本發明的安裝治具為將所述感測器安裝於所述回路配管的安裝治具，且包括剖面視圖為圓弧狀的夾持部、及收容於所述夾持部的圓弧內的推壓部，於所述推壓部的與所述夾持部對向的面的相反側的面上配置所述感測器，於所述夾持部的圓弧內收容所述回路配管，藉此利用所述推壓部將所述感測器推壓至所述回路配管的外表面。
另外，為了解決所述課題，本發明的安裝方法為使用所述安裝治具的、所述感測器向回路配管的安裝方法，且於所述推壓部的與所述夾持部對向的面的相反側的面上配置所述感測器，於所述夾持部的圓弧內收容所述回路配管，藉此利用所述推壓部將所述感測器推壓至所述回路配管的外表面，利用固定件將所述夾持部與所述回路配管固定。 [發明的效果]
根據本發明的流體系統、醫療系統、感測器、回路配管部材、安裝治具以及安裝方法，可檢測回路配管內的壓力變化所致的回路配管的變形。
以下，對本發明的實施形態進行說明。
圖1是表示本發明的一實施形態的流體系統10的構成例的圖。於圖1中，流體系統10使用如下例子進行說明，所述例子應用於使自液源1取出的液體再次返回至液源1的液體循環系統，但本發明並不限定於此，亦可應用於將自液源1取出的液體向規定的供給目的地供給的液體供給系統。另外，於圖1中，流體系統10使用使液體流通的例子進行說明，但亦可應用於使液體以外的氣體等流體流通的系統。
圖1所示的流體系統10包括：取液線路11A（第一線路）、送液線路11B（第二線路）、泵12、及電活性聚合物（Electroactive Polymers，EAP）感測器13。將取液線路11A與送液線路11B總稱為回路配管11。
回路配管11為移送液體的管狀部材。作為構成回路配管11的材料，可列舉苯乙烯（styrene）系、聚烯烴（polyolefin）系、聚胺基甲酸酯（polyurethane）系、聚酯（polyester）系、聚醯胺（polyamide）系、聚丁二烯（polybutadiene）系、反式聚異戊二烯（trans-polyisoprene）系、氟橡膠（fluororubber）系、氯化聚乙烯（chlorinated polyethylene）等各種熱塑性彈性體等，可使用將該些中的一種或兩種以上組合而成者（聚合物混合體（polymer alloy）、聚合物摻合物（polymer blend）、積層體等）。
取液線路11A向泵12移送自液源1取出的液體。送液線路11B向液源1移送由泵12送出的液體。如此，回路配管11構成為使自液源1取出液體循環並返回至液源1。
泵12與取液線路11A及送液線路11B連接且經由送液線路11B而將經由取液線路11A流入的液體送出至液源1。
如此，流體系統10使自液源1取出的流體（液體）於包含回路配管11（取液線路11A及送液線路11B）、與泵12的回路內循環並返回至液源1。
EAP感測器13為配置（固定）於回路配管11（取液線路11A及送液線路11B的至少一者）的外表面、且輸出與回路配管11的變形相應的電信號的感測器。EAP感測器13例如藉由具有黏著性的保護膜而固定（貼附）於回路配管11。
EAP感測器13包括具有高分子層（離子導電性高分子層）及電極層的聚合物元件，且隨著配置有EAP感測器13的回路配管11的變形而變形，並自連接於電極層的輸出端子輸出因該變形而產生的電信號。
再者，代替於回路配管11貼附EAP感測器13，亦可準備預先固定有EAP感測器13的管狀的回路配管部材，並將該回路配管部材連接於液源1及泵12，藉此用作回路配管11。
圖2是表示EAP感測器13所具有的聚合物元件131的概略構成例（Z-X剖面構成例）的圖。
圖2所示的聚合物元件131包括高分子層132（離子導電性高分子層）、及電極層133A、電極層133B。
高分子層132由具有磺酸（sulfonate）基或羧酸（carboxylic acid）基等極性基的氟系樹脂（例如，杜邦（Dupont）股份有限公司製造的納菲薄膜（Nafion）（註冊商標））等離子導電性高分子構成。再者，構成高分子層132的材料並不限定於此，可由含浸有離子物質的離子傳導性高分子化合物構成。所謂「離子物質」，是指可於高分子層132內傳導的所有離子，可為有機物質亦可為無機物質。例如，作為離子物質，包括氫離子或金屬離子單質、或包含該些陽離子及/或陰離子與極性溶媒者、或者咪唑鎓鹽（imidazolium salt）等其自身為液狀且包含陽離子及/或陰離子者等，並不限定於該些。
電極層133A、電極層133B於高分子層132的Z方向的兩面以夾住高分子層132的方式設置。電極層133A、電極層133B分別是於構成高分子層132的高分子材料中調配碳黑而構成。
若聚合物元件131受到外力，例如於圖2的Z軸的正方向（電極層133B側）上變形（彎曲），則高分子層132中，電極層133B側壓縮，電極層133A側擴展。於是，高分子層132中所含的陽離子向內壓低的電極層133A側移動，電極層133A側，陽離子變稠密，電極層133B側，陽離子變稀疏。因此，電極層133A與電極層133B產生電位差，並且該電位差自連接於電極層133A、電極層133B的輸出端子（圖2中未圖示）以電信號的形式輸出。
如上所述，EAP感測器13固定於回路配管11的外表面。因此，若EAP感測器13的配置部位的回路配管11變形，則聚合物元件131亦變形，並因該變形而於電極層133A與電極層133B之間產生電位差。EAP感測器13自輸出端子以電信號的形式輸出該電位差。
圖3是表示包含本實施形態的流體系統10的醫療系統100的構成例的圖。醫療系統100例如為應用於醫院的集中治療室等的系統。
圖3所示的醫療系統100包括流體系統10、及處理裝置20。再者，於圖3中，對與圖1相同的構成標注相同的符號並省略說明。
於圖3中，示出將流體系統10應用於ECMO（體外循環型血液循環系統）中的例子。該情況下，流體系統10進而包括人工肺14。而且。流體系統10使用泵12將自人體2（患者）取出的血液（靜脈血）送至人工肺14。於人工肺14中，對自泵12送出的血液進行氧化及二氧化碳的去除，並使進行了氧化及二氧化碳的去除的血液返回至人體2的靜脈或動脈。
若回路配管11（取液線路11A、送液線路11B）發生變形，則EAP感測器13對處理裝置20輸出與回路配管11的變形相應的電信號。
處理裝置20進行與自EAP感測器13輸出的電信號相應的規定處理。作為處理裝置20的具體例，有若檢測到於回路配管11內產生過度的負壓或正壓則發出警報的警告裝置。另外，處理裝置20進而具有作為如下裝置的功能：將患者的心臟的電性活動的形態加以曲線化而進行表示、記錄的心電圖測定裝置。該情況下，處理裝置20例如對表示患者的心臟的電性活動的形態的波形、及自EAP感測器13輸出的電信號的波形進行表示、記錄。
再者，於圖3中，流體系統10中流通的流體使用流通作為液體的血液的例子進行了說明，但並不限定於此。流體系統10中流通的液體可為有機合成原料的液體、醫藥品的流體、化妝品等生活護理製品的液體等。
另外，本實施形態的EAP感測器13亦可安裝於對衛生有要求的食品關係的配液管、例如啤酒供應機用的管上。於啤酒供應機用的管的外表面安裝EAP感測器13，並藉由EAP感測器13檢測管的變形，藉此利用EAP感測器13根據管的變形來檢測管內的壓力，可並不設置管內等的感測器類地衛生地檢測啤酒桶的交換時期。另外，本實施形態的EAP感測器13例如亦可於汽車等中安裝於用於使煞車油（brake fluid）流動的煞車軟管上。藉此，可並不於煞車軟管內設置多餘的配管或壓力感測器地檢測煞車軟管內的壓力異常等。
如此，於本實施形態中，流體系統10包括具有於高分子層132的兩面設有電極層133A、電極層133B的聚合物元件131、且配置於回路配管11的外表面的EAP感測器13，EAP感測器13輸出與回路配管11的變形相應的信號。
於高分子層132的兩面設有電極層133A、電極層133B的聚合物元件131根據變形而於電極層133A與電極層133B之間產生電位差。藉由在回路配管11的外表面配置具有該聚合物元件131的EAP感測器13，若產生回路配管11內的壓力所致的回路配管11的變形，則根據回路配管11的變形，聚合物元件131亦變形，並獲得因該變形而產生的電極層133A與電極層133B之間的電位差作為電信號。因此，可檢測回路配管11內的壓力所致的回路配管11的變形。
進而，於本實施形態的流體系統10中，EAP感測器13配置於回路配管11的外表面。因此，可並不於回路配管11內產生滯留流、或於回路配管11內導入異物地檢測回路配管11的變形，因此，例如於將流體系統10應用於體外循環型血液循環系統的情況下，可降低產生血栓的可能性。
EAP感測器13向回路配管11的安裝方法並不限於所述般的利用具有柔軟性的胺基甲酸酯（urethane）片材一邊施加張力一邊將EAP感測器11捲繞固定於回路配管的方法。以下，對本發明的安裝治具以及使用該安裝治具的安裝方法進行說明。
首先，對安裝治具進行說明。
圖4是表示安裝治具30的構成的剖面圖。
圖4所示的安裝治具30包括夾持部31、及推壓部32。圖16為夾持部31的立體圖。
如圖5所示，夾持部31為於長度方向上平行地切取筒狀部材的一部分而形成的、剖面視圖為圓弧狀的部材。夾持部31例如較佳為由聚丙烯（polypropylene，PP）、丙烯腈·丁二烯·苯乙烯（Acrylonitrile Butadiene Styrene，ABS）、聚碳酸酯（Polycarbonate，PC）製的樹脂形成。
於圖4的剖面圖中（剖面視圖中），推壓部32的兩端固定於圓弧狀的夾持部31的一端31A與另一端31B。推壓部32的平坦時的寬度大於夾持部31的一端31A至另一端31B的寬度。因此，推壓部32於夾持部31的一端31A與另一端31B之間以鬆弛的狀態固定，並被收納於夾持部31的圓弧內。推壓部32較佳為由具有伸縮性的膜、例如胺基甲酸酯膜、橡膠片材、烯烴（olefin）膜等構成，且於夾持部31的長度方向上延伸。
其次，參照圖6A、圖6B，對使用安裝治具30的、EAP感測器13向回路配管11的安裝方法進行說明。
首先，如圖6A所示，於推壓部32的與夾持部31對向之側的面的相反側的面上配置（貼附）EAP感測器13。其次，如圖6B所示，於圓弧狀的夾持部31內收容回路配管11。藉由在夾持部31內收容有回路配管11，如圖6B所示，貼附於推壓部32的EAP感測器13被按壓至回路配管11的外表面。而且，自圓弧狀的夾持部31的開口側利用固定件33將夾持部31與回路配管11固定。藉此，EAP感測器13可以推壓至回路配管11的狀態固定。
再者，固定件33並不限定於如圖6B所示般的平板狀的部材，例如亦可使用樹脂製的按扣（snapper）、樹脂製的紮帶、軟管固定金屬件等適於固定於管的任意的治具。 [實施例]
其次，列舉實施例更具體地對本發明進行說明，但本發明並不受下述實施例的限制。
（實施例1） 本實施例中，如圖7所示，製作具有1 cm×5 cm（寬度×長度）的長方形形狀的聚合物元件、及自聚合物元件的端部向長邊方向延伸的輸出端子的EAP感測器。
再者，聚合物元件如以下般進行製作。
首先，如日本專利特開2010-252545號公報的段落0037所記載般，將於分散介質中分散導電性材料粉末與導電性高分子而成的塗料塗佈於離子導電性高分子膜的兩面。其次，使分散介質揮發，從而於離子導電性高分子膜的兩面形成電極膜，並且使離子導電性高分子膜含浸陽離子物質。其後，將離子導電性高分子膜及電極層裁斷為規定大小（實施例1中為1 cm×5 cm），製作聚合物元件。於該聚合物元件安裝輸出端子，藉此製作EAP感測器。再者，以下的實施例中，EAP感測器的製作方法亦相同。
（實施例2） 本實施例中，如圖8所示，製作具有1 cm×7 cm的長方形形狀的聚合物元件、及自聚合物元件的端部向長邊方向延伸的輸出端子的EAP感測器。
（實施例3） 本實施例中，如圖9所示，製作具有4 cm×5 cm的長方形形狀的聚合物元件、及自聚合物元件的短邊的大致中央處向長邊方向延伸的輸出端子的EAP感測器。
（實施例4） 本實施例中，如圖10所示，製作具有4 cm×4 cm的正方形形狀的含有自一邊的大致中央處突出的凸部的聚合物元件、及設置於凸部的輸出端子的EAP感測器。
（實施例5） 本實施例中，如圖11所示，製作具有4 cm×1 cm的長方形形狀的含有自長邊的大致中央處突出的凸部的聚合物元件、及設置於凸部的輸出端子的EAP感測器。
（實施例6） 本實施例中，如圖12所示，製作具有2 cm×1 cm的長方形形狀的聚合物元件、及自長邊方向的大致中央處向短邊方向延伸的輸出端子的EAP感測器。
（實施例7） 本實施例中，如圖13所示，製作具有5 cm×1 cm的長方形形狀的聚合物元件、及自長邊方向的大致中央處向短邊方向延伸的輸出端子的EAP感測器。
（EAP感測器的產生電壓的測定） 其次，測定實施例1～實施例7的EAP感測器的產生電壓。首先，對EAP感測器的產生電壓的測定方法進行說明。
作為回路配管11（取液線路11A及送液線路11B），使用氯乙烯製的透明管（外徑為14.2 mm，內徑為9.5 mm）。對該透明管，利用具有柔軟性的胺基甲酸酯片材一邊施加張力一邊將實施例1～實施例7的EAP感測器捲繞固定（圖14）。
將固定有EAP感測器的取液線路11A用的透明管的一端固定於儲存有自來水的箱子（case）上，並將另一端連接於離心泵。另外，將送液線路11B用的透明管的一端固定於儲存有自來水的箱子上，並將另一端連接於離心泵。箱子內的自來水藉由加熱器而保溫為約35℃。而且，以柔崇產業公司（Rouchon Industries Inc.）製造的離心泵（製品名「MCP655-B」）對自來水進行送液循環。於送液過程中，以手指完全堵住供水側的取液線路11A用的透明管的供水口，由此將取液線路11A用的透明管內設為負壓狀態，並於該狀態下測定EAP感測器的產生電壓。
將實施例1～實施例7的EAP感測器的產生電壓示於表1中。
[表1]
如表1所示，於實施例1～實施例7的任一EAP感測器中，藉由將取液線路11A用的透明管內設為負壓狀態而產生電壓，根據該情況，檢測到取液線路11A用的透明管的變形。
再者，EAP感測器越是大型化，越是有產生電壓降低的傾向。認為其是由如下情況引起：若EAP感測器的尺寸大，則產生即便回路配管變形聚合物元件亦不會變形的部分，表背體積比（因變形而收縮之側與擴展之側的體積比）降低。因此，必須以追隨回路配管的變形而使表背體積比適當變化的方式決定EAP感測器的尺寸及形狀。
負壓狀態的測定中，實施例1及實施例7的EAP感測器中獲得大的產生電壓。圖15A、圖15B分別是表示負壓狀態下的實施例1及實施例7的EAP感測器的產生電壓的波形的圖。
再者，實施例1的EAP感測器與實施例7的EAP感測器雖存在縱長、橫長的差異，但聚合物元件的尺寸相同。其中，實施例1的EAP感測器與實施例7的EAP感測器中，對透明管的貼附方向不同。即，實施例1的EAP感測器以聚合物元件的長邊沿著透明管的長度方向的方式配置，相對於此，實施例7的EAP感測器以聚合物元件的長邊沿著透明管的周方向的方式配置。
如表1所示，負壓狀態下，實施例1的EAP感測器的產生電壓與實施例7的EAP感測器的產生電壓並無大的差異，但若觀察圖15A、圖15B所示的各EAP感測器的產生電壓的波形，則實施例7的EAP感測器產生良好的（陡峭的）產生電壓的上升。根據該情況，認為實施例7的EAP感測器對透明管的變形的追隨性良好。
如上所述，實施例1的EAP感測器與實施例7的EAP感測器中，聚合物元件的尺寸相同，但貼附方向不同。因此，為了檢測負壓所致的回路配管的變形（可產生負壓狀態的取液線路的變形），較佳為以聚合物元件的長邊沿著回路配管的周方向的方式配置具有長方形形狀的聚合物元件的EAP元件以貼附實施例7的EAP感測器。
其次，關於實施例1及實施例7的EAP感測器，進行正壓狀態下的產生電壓的測定。圖16A、圖16B分別是表示負壓狀態下的實施例1及實施例7的EAP感測器的產生電壓的波形的圖。
於正壓狀態下的產生電壓的測定時，利用鉗子夾住排水側的送液線路11B用的透明管，藉此將回路配管內設為正壓狀態。實施例1及實施例7的EAP感測器的貼附方向與負壓狀態下的產生電壓的測定時相同。
正壓狀態下，如圖16A、圖16B所示，實施例7的EAP感測器與實施例1的EAP感測器相比獲得產生電壓的陡峭的上升。然而，實施例1的EAP感測器的產生電壓為0.028 mV，相對於此，實施例7的EAP感測器的產生電壓為0.019 mV。為了檢測回路配管的變形，較佳為獲得更大的產生電壓，因此，為了檢測正壓所致的回路配管的變形（可產生正壓狀態的送液線路的變形），較佳為以聚合物元件的長邊沿著回路配管的長度方向的方式配置具有長方形形狀的聚合物元件的EAP元件。
（回路配管內的壓力與EAP感測器的產生電壓（電動勢）的關係的測定） 其次，測定回路配管內的壓力與EAP感測器的產生電壓（電動勢）的關係。首先，對回路配管內的壓力與EAP感測器的產生電壓的關係的測定方法進行說明。
回路配管內的壓力與EAP感測器的產生電壓的關係的測定方法中，使用ECMO系統（泰爾茂（terumo）股份有限公司製造的經皮的心肺輔助系統卡皮奧庫斯（capiox）EBS及定制包（Custom Pack））。於本ECMO系統的配管連接取液線路11A用的管（取液管）及送液線路11B用的管（送液管）。作為取液管，使用泰爾茂（terumo）股份有限公司製造的卡皮奧庫斯（capiox）導管套組（catheter kit）（18 Fr）。作為送液管，使用泰爾茂（terumo）股份有限公司製造的卡皮奧庫斯（capiox）導管套組（13.5 Fr）。其次，自儲存生理鹽水的槽（tank）抽吸、送出生理鹽水，並使生理鹽水於ECMO系統中循環。於ECMO系統的人工肺連接冷熱水槽（泉工醫科工業股份有限公司製造的美樂（mera）小型冷熱水槽，製品名「HHC-51」），將生理鹽水保溫為約37℃（室溫為25℃）。
於取液管及送液管分別安裝實施例1的EAP感測器。另外，於取液管安裝測定取液壓（負壓）的監視器套組。於送液管安裝測定送液壓（正壓）的監視器套組。作為所述監視器套組，使用日本亞琉根醫藥器械（Argon Medical Devices Japan）股份有限公司製造的血壓監視器套組。
於所述測定系統中，於生理鹽水的循環過程中，利用鉗子自外部使取液管及送液管閉塞並將回路配管設為正壓狀態及負壓狀態，測定EAP感測器的產生電壓。
具體而言，利用安裝於送液管的監視器套組測定（正壓測定）送液壓（正壓），同時讀取安裝於送液管的EAP感測器的信號（產生電壓）。更具體而言，將送液管內的初始壓力調整為+123 mmHg後，利用鉗子夾住送液管的出口（箱子側的端部），並測定使送液管內的壓力變化為+200 mmHg、+300 mmHg、+400 mmHg、+500 mmHg時的、EAP感測器的產生電壓（電動勢）與初始電壓（初始壓力時的（規定狀態）的產生電壓）的差即電動勢差。
另外，利用安裝於取液管的監視器套組測定（負壓測定）取液壓（負壓），同時讀取安裝於取液管的EAP感測器的信號（產生電壓）。具體而言，將取液管內的初始壓力調整為-64 mmHg後，利用鉗子夾住取液管的入口（箱子側的端部），並測定使取液管內的壓力變化為-150 mmHg、-200 mmHg、-250 mmHg時的、EAP感測器的電動勢差。
將送液管內的各壓力（+200 mmHg、+300 mmHg、+400 mmHg、+500 mmHg）下的電動勢差的平均示於表2中。另外，將送液管內的各壓力（+200 mmHg、+300 mmHg、+400 mmHg、+500 mmHg）與電動勢差（平均）的關係示於圖17A中。於圖17A中，橫軸表示送液管內的壓力（正壓），縱軸表示各壓力下的電動勢差。
[表2]
如表2及圖17A所示，隨著正壓變大，電動勢差（EAP感測器的電動勢（產生電壓）與初始電壓的差）變大。認為其原因在於：隨著正壓變大，送液管的表面亦大幅變形（膨脹），隨著該變形，EAP感測器亦大幅變形，藉此電動勢差變大。
其次，將取液管內的各壓力（-150 mmHg、-200 mmHg、-250 mmHg）下的電動勢差的平均示於表3中。另外，將取液管內的各壓力（-150 mmHg、-200 mmHg、-250 mmHg）與電動勢差（平均）的關係示於圖17B中。於圖17B中，橫軸表示取液管內的壓力（負壓的絕對值），縱軸表示各壓力下的電動勢差。
[表3]
如表3及圖17B所示，隨著負壓的絕對值變大，電動勢差（EAP感測器的電動勢與初始電壓的差）變大。認為其原因在於：隨著負壓變大，取液管的表面亦大幅變形（收縮），隨著該變形，EAP感測器亦大幅變形，藉此EAP感測器的電動勢差變大。
進而，根據圖17A、圖17B得知回路配管內的壓力（正壓或負壓）的絕對值、與電動勢差存在比例關係。即，得知回路配管內的壓力的絕對值、與電動勢差大致存在比例關係，所述電動勢差為與所述回路配管內的壓力所致的回路配管的變形相應的EAP感測器的產生電壓（電動勢）、和規定狀態（回路配管內的壓力為初始壓力的狀態）下的EAP感測器的產生電壓（電動勢）的差。
（使用安裝治具30的EAP感測器的安裝方法的評價） 其次，對參照圖4～圖6B而說明的使用安裝治具20的EAP感測器的安裝方法進行評價。首先，製作安裝治具。具體而言，於長度方向上切取直徑20 mm的樹脂製的筒的一部分，並製作圓弧狀的部材（夾持部31）。此處，將所製作的圓弧狀的部材的開口的寬度（圓弧的一端與另一端的寬度）設為15 mm。其次，將寬度20 mm、厚度100 μm的胺基甲酸酯膜（武田產業股份有限公司製造，製品名「塔夫格蕾絲（Tough Grace）」）固定於圓弧狀的部材的一端與另一端之間。胺基甲酸酯膜的寬度大於圓弧狀的部材的開口的寬度，因此，胺基甲酸酯膜以收容於圓弧內的方式固定。將胺基甲酸酯膜的規格示於表4中。
[表4]
其次，對使用所製作的安裝治具的EAP感測器的安裝方法的評價方法進行說明。
首先，於所製作的安裝治具的胺基甲酸酯膜上貼附EAP感測器。其次，以貼附於胺基甲酸酯膜的EAP感測器抵接於作為回路配管的氯乙烯製的透明管（外徑14.2 mm，內徑9.5 mm）的方式，將所製作的安裝治具按壓至透明管。而且，利用樹脂製按扣（基塔考（kitaco）股份有限公司製造，20 mm～22 mm）將透明管與安裝治具固定。作為EAP感測器，使用尺寸為10 mm×50 mm的EAP感測器、與尺寸為5 mm×30 mm的EAP感測器。
其次，利用安裝治具將固定有EAP感測器的取液線路11A用的透明管的一端固定於儲存有自來水的箱子上，並將另一端連接於離心泵（柔崇產業公司（Rouchon Industries Inc.）製造，製品名「MCP655-B」）。另外，將送液線路11B用的透明管的一端固定於儲存有自來水的箱子上，並將另一端連接於離心泵。另外，取液線路11A用的透明管及送液線路11B用的透明管中分別設有閥門。
於所述測定系統中，利用離心泵使水循環，同時使取液線路11A用的透明管及送液線路11B用的透明管中分別設置的閥門開閉，藉此使透明管內的壓力變化，並測定三次EAP感測器的電動勢的變化。再者，離心泵為0 L/H時的流體壓力為約200 mgHg。
將使用10 mm×50 mm的EAP感測器時的、與取液線路11A用的透明管內的壓力（負壓）相應的變形所致的EAP感測器的電動勢、及與送液線路11B用的透明管內的壓力（正壓）相應的變形所致的EAP感測器的電動勢的各三次的測定結果示於表5中。
[表5]
由表5得知，關於負壓及正壓兩者，均以小的誤差獲得穩定的測定結果。
將使用5 mm×30 mm的EAP感測器時的、與取液線路11A用的透明管內的壓力（負壓）相應的變形所致的EAP感測器的電動勢、及與送液線路11B用的透明管內的壓力（正壓）相應的變形所致的EAP感測器的電動勢的各三次的測定結果示於表6中。
[表6]
由表6得知，於使用5 mm×30 mm的EAP感測器的情況下，關於負壓及正壓兩者，亦均以小的誤差獲得穩定的測定結果。進而，若將5 mm×30 mm的EAP感測器與10 mm×50 mm的EAP感測器加以比較，則使用5 mm×30 mm的EAP感測器的情況獲得更大的電動勢。因此，得知藉由實現EAP感測器的尺寸的最佳化可獲得大的電動勢。
基於圖式及實施形態對本發明進行了說明，但若為本領域技術人員，則須注意的是基於本揭示而容易地進行各種變形或修正。因此，須留意的是該些變形或修正包含於本發明的範圍內。例如，各分塊等中所含的功能等可以理論上不矛盾的方式再配置，可將多個分塊組合為一個，或加以分割。
1‧‧‧液源
2‧‧‧人體
10‧‧‧流體系統
11‧‧‧回路配置
11A‧‧‧取液線路
11B‧‧‧送液線路
12‧‧‧泵
13‧‧‧EAP感測器
14‧‧‧人工肺
20‧‧‧處理裝置
30‧‧‧安裝治具
31‧‧‧夾持部
31A‧‧‧一端
31B‧‧‧另一端
32‧‧‧推壓部
33‧‧‧固定件
131‧‧‧聚合物元件
132‧‧‧高分子層
133A、133B‧‧‧電極層
100‧‧‧醫療系統
X、Y、Z‧‧‧方向
圖1是表示本發明的一實施形態的流體系統的構成例的圖。 圖2是表示圖1所示的EAP感測器所具有的聚合物元件的概略構成例的圖。 圖3是表示包含圖1所示的流體系統的醫療系統的構成例的圖。 圖4是表示本發明的安裝治具的構成例的剖面圖。 圖5是圖4所示的夾持部的立體圖。 圖6A是用於說明使用圖5所示的安裝治具的、EAP感測器向回路配管的安裝方法的圖（其一）。 圖6B是用於說明使用圖5所示的安裝治具的、EAP感測器向回路配管的安裝方法的圖（其二）。 圖7是表示實施例1的EAP感測器的圖。 圖8是表示實施例2的EAP感測器的圖。 圖9是表示實施例3的EAP感測器的圖。 圖10是表示實施例4的EAP感測器的圖。 圖11是表示實施例5的EAP感測器的圖。 圖12是表示實施例6的EAP感測器的圖。 圖13是表示實施例7的EAP感測器的圖。 圖14是表示EAP感測器的貼附例的圖。 圖15A是表示實施例1的EAP感測器的負壓狀態下的產生電壓的波形的一例的圖。 圖15B是表示實施例7的EAP感測器的負壓狀態下的產生電壓的波形的一例的圖。 圖16A是表示實施例1的EAP感測器的正壓狀態下的產生電壓的波形的一例的圖。 圖16B是表示實施例7的EAP感測器的正壓狀態下的產生電壓的波形的一例的圖。 圖17A是表示回路配管內的正壓與EAP感測器的電動勢差的關係的曲線圖。 圖17B是表示回路配管內的負壓與EAP感測器的電動勢差的關係的曲線圖。

Claims (12)

  1. 一種流體系統，其為使流體於包含回路配管的回路內流通的流體系統，且其特徵在於包括： 具有於離子導電性高分子層的兩面設有電極層的聚合物元件、且配置於所述回路配管的外表面的感測器， 所述感測器輸出與所述回路配管的變形相應的信號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的流體系統，其中所述感測器藉由保護膜而固定於所述回路配管的外表面。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的流體系統，其中所述離子導電性高分子層為包含具有極性基的氟系樹脂的高分子層。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的流體系統，其中所述流體系統藉由泵使所述流體於所述回路內流通， 所述回路配管包括向所述泵移送所述流體的第一線路及自所述泵移送所述流體的第二線路， 所述感測器配置於所述第一線路及所述第二線路的至少一者的外表面。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的流體系統，其中所述聚合物元件於俯視時具有大致長方形形狀， 於所述感測器配置於所述第一線路的外表面的情況下，所述感測器以所述聚合物元件的長邊沿著所述第一線路的周方向的方式配置， 於所述感測器配置於所述第二線路的外表面的情況下，所述感測器以所述聚合物元件的長邊沿著所述第二線路的長度方向的方式配置。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的流體系統，其中所述流體為血液。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的流體系統，其中所述感測器產生與所述回路配管的變形相應的電壓， 所述回路配管內的壓力的絕對值、與電動勢差存在比例關係，所述電動勢差為與所述回路配管內的壓力所致的所述回路配管的變形相應的所述感測器的產生電壓、和規定狀態下的所述感測器的產生電壓的差。
  8. 一種醫療系統，其特徵在於包括：如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的流體系統、及 進行與自所述感測器輸出的信號相應的規定處理的處理裝置。
  9. 一種感測器，其特徵在於：於如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的流體系統中使用，且輸出與所述回路配管的變形相應的信號。
  10. 一種回路配管部材，其特徵在於：於外表面配置有如申請專利範圍第9項所述的感測器。
  11. 一種安裝治具，其為將如申請專利範圍第9項所述的感測器安裝於所述回路配管的安裝治具，且其特徵在於包括： 剖面視圖為圓弧狀的夾持部、及 收容於所述夾持部的圓弧內的推壓部， 於所述推壓部的與所述夾持部對向的面的相反側的面上配置所述感測器， 於所述夾持部的圓弧內收容所述回路配管，藉此利用所述推壓部將所述感測器推壓至所述回路配管的外表面。
  12. 一種安裝方法，其為使用如申請專利範圍第11項所述的安裝治具的、所述感測器向回路配管的安裝方法，且其特徵在於： 於所述推壓部的與所述夾持部對向的面的相反側的面上配置所述感測器， 於所述夾持部的圓弧內收容所述回路配管，藉此利用所述推壓部將所述感測器推壓至所述回路配管的外表面， 利用固定件將所述夾持部與所述回路配管固定。
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