JP6089169B2 - 輸液ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、輸液セットの点滴筒内を落下する連続流の検知が可能な輸液ポンプに関するものである。

輸液ポンプは、薬液等を正確に持続輸液できる装置として、医療分野で広く使用されている。その際輸液ポンプに取り付けられ患者に接続する輸液セットは、滅菌されたディスポーザブル品であり、輸液セットの入口部分には流量を目視確認できる様に点滴筒が設けられている。

輸液ポンプの流量制御方法は主に２種類有り、その一つの点滴数制御は、点滴筒から落下（滴落）する点滴を検知し、単位時間当たりの点滴数を設定値に合わせるようにモータの回転速度をフィードバック制御する。もうひとつの制御方法として容量制御があり、輸液セットの特性に合わせモータの回転速度を一定に維持し流量制御している。

医療において輸液の処置は、体内に薬剤等を注入する行為であるため、患者に与えるリスクが高いとされている。その為、輸液の処置を行う輸液ポンプも医療機器の中でリスクの高いレベルに分類され、その安全性を確保するシステムとして滴落検知器がある。

滴落検知器は点滴筒内を滴落する点滴を捉え、輸液ポンプ本体にその滴落タイミングを送信する。輸液ポンプは設定された流量と、滴落タイミングから求められた単位時間あたりの滴数を比較し、流量の制御や警報発生を行う。

輸液セットに備えられている点滴筒には20滴/mLと60滴/mLの物があり、20滴/mLの点滴筒は20個の滴落で約１mLとなるような点滴口（ノズル）が取り付けられている。同様に、60滴/mLの点滴筒は60個の滴落で約１mLとなるような点滴口（ノズル）が取り付けられている。滴落検知器を備えた輸液ポンプは、この滴落を確実に捉えることが流量制御や流量監視の安全性を確保する為に重要な性能となる。

滴落検知器の点滴検知は、点滴通過位置に対向して発光素子・受光素子を配置することで、点滴通過時に光の屈折や遮光により受光素子に入る光量の変化を利用し、受光素子の電圧変化で検知している。

点滴の滴落は流量が早くなるに連れて滴間隔が狭くなり、最終的に滴がつながり連続流となる。この時点で点滴口（ノズル）より落下する流体の形は、一本の円柱形となる。

連続流によって作られたこの円柱が発光素子と受光素子の間にある状態は、受光素子に入る光量の時間的変化が発生しないため、滴落検知器は点滴として検知できない。よって、この状態は、輸液の流れていない状態と同一とポンプ本体は判断してしまう。

特許文献１、２ともに点滴筒内を滴落する点滴１滴の容量を知る為に、その滴の形状を受光側の検知器にて測定し容量計算する方法を示した特許である。点滴筒内を落下する連続流については分割された部分が無い為、これらの特許文献１、２では検知することはできない。

特開２０１１−６２３７１号公報 特開平８−２２９１１９号公報

解決しようとする問題点は、輸液流量が早くなることにより点滴が連続流となった時、輸液ポンプは液が流れていない状態と区別できなくなる点である。

本発明は、点滴筒２６に対し水平方向に発光素子２３・受光素子２４を配置し、点滴筒内の水平面に複数の光軸を向けスキャニングすることで、滴落する点滴を位置情報として捉えることを特徴とする。

本発明の滴落検知器１は、点滴筒の点滴口（ノズル）２７から落下する滴落を、対向する発光素子２３・受光素子２４間を通過する時間情報ではなく、位置情報として捉えるため、輸液流量の早い場合に生じる連続流２５も検知可能となる。よって、輸液が高速で流れてしまう異常流量（フリーフロー等）の検知が可能であり、警報を発生させ事故を未然に防ぐことができるという利点がある。

図１は輸液ポンプの制御の流れを示した動作説明図である。 図２は輸液ポンプに輸液セットと滴落検知器を取り付けた図である。 図３は点滴検知のための発光素子・受光素子の検知高さ示した側面図である。 図４は図３の検知位置水平断面図で、発光素子・受光素子を水平面に複数個配置した図である。（実施例１） 図５は１個の発光素子から受光素子に向けた光軸を示した説明図である。（実施例１） 図６は発光素子が全て動作した時点の全ての光軸を示した説明図である。（実施例１） 図７は各光軸に対する受光素子の出力電圧を、光軸上に障害物の無い基準電圧３１と障害物のあるときの出力電圧３２を比較した説明図である。（実施例１） 図８は発光素子の光軸を、機械的にスキャンニングする構造とした場合の説明図である。（実施例２） 図９は実施例２の受光素子電圧を示した説明図である。（実施例２）

滴落検知器内部の発光素子２３・受光素子２４を、点滴筒を挟む形で水平面内に複数個対向させ配置する。それぞれの素子を独立した組み合わせで順次受発光することで、滴落検知器を通過する点滴又は連続流２５が、どの受発光の組み合わせを通過しているか検知でき位置情報として検出することができる。

図３は、本発明の実施例１である滴落検知器１の発光素子２３・受光素子２４の配置を示した図である。点滴が通過する位置２８で、点滴筒を挟む様に発光素子・受光素子を対向させ配置する。

発光素子２３a〜２３e、受光素子２４a〜２４eは、図４の水平断面図の状態で複数個ずつ配置し、それぞれの素子が独立して動作するようなシステムとして構成する。

図５水平断面図の発光素子２３aを発光させた時、受光素子２４a〜２４eまで順次動作させ、発光素子２３aにより作られた光軸２３a-a〜２３a-eの光量を測定する。

２３a-a〜２３a-eの光量を測定後、発光素子２３aを停止し次に発光素子２３ｂを発光させ、同様に受光素子２４a〜２４eまで順次動作させ、発光素子２３ｂにより作られた光軸の光量を測定する。この動作を発光素子２３eまで繰り返し、光軸２３a-a〜２３e-eまで２５個の光量データを蓄える。なお、光軸２３a-a〜２３e-eまでの光量データは、点滴が光軸を通過するよりも十分に短い時間で取得する。

点滴筒２６の点滴口（ノズル）２７から流れ出る点滴あるいは連続流２５の検知は、それらが光軸上にある場合、光を屈折や遮光させる為光軸データ２３a-a〜２３e-eが変化する事を利用して行う。

具体的には、光軸上に障害となる物が何もない場合、各発光素子２３a〜２３e受光素子２４a〜２４eの特性を考慮し光量による出力電圧を補正し、基準３１となる一定出力電圧とする。点滴や連続流が光軸上にある場合３２、その受光電圧が他の光軸より低下する事で検知する。

図８の実施例は、滴落検知器内部の発光素子２３が水平方向に光軸を機械的に回転角度３５で回転することのできる構造を持ち、受光素子２４はその回転する光軸をすべて検知できる受光面３４を持っている。

発光素子２３から出る光軸３３が受光面３４を一回スキャンニングする時間は、点滴が光軸を通過するよりも十分に短い時間で最低１スキャンニングを終了する必要がある。受光素子から得られる出力電圧３６は、光軸が点滴または連続流を通過する際に、屈折や遮光により急激に低下する。この電圧を微分することで、変化の大きい部分を抽出し、点滴または連続流の有無を判定する。

滴落検知器を備えた輸液ポンプが、本特許の連続流を検知可能な機能を有した場合、使用者のミスや装置の不具合で滴落が連続流となるような異常状態が検知可能となり、警報を発生し医療過誤を未然に防ぐことができる。

１ 滴落検知器
２ 輸液セット（点滴筒）
３ 輸液ポンプ
４ 表示部
５ 設定値入力部
２３ 発光素子
２３a-a〜２３e-e 光軸
２４ 受光素子
２５ 点滴筒20滴/mLの連続流
２６ 点滴筒
２７ 点滴口
２８ 滴落検知位置
３１ 障害物のない場合の受光電圧
３２ 点滴又は連続流のある場合の受光電圧
３３ 光軸
３４ 受光面
３５ 回転角度
３６ 受光素子から得られる出力電圧
４０ 発光部
４２ 滴落受光部
４３ 滴落検知部
４４ 設定値入力部・制御部
４５ ポンプ各設定項目入力
４６ モータ駆動部
４７ モータ
４８ 装液部
４９ 警報発生部

Claims (3)

1. 発光素子と受光素子とを含む滴落検知器を含み、点滴筒内を滴落する点滴が通過する水平面位置に対向して前記発光素子と前記受光素子とが配置されており、前記発光素子と前記受光素子とが作る複数の光軸が前記点滴筒内の前記水平面をスキャニングする機能を持ち、前記点滴が前記発光素子と前記受光素子間を通過するあいだに１回以上のスキャンニングを行うことが可能であり、
   前記滴落検知器は、前記発光素子と前記受光素子とを、各々複数含み、
   各スキャンニングにおいて、それぞれの素子を独立した組み合わせで順次受発光させて、前記受光素子が受けた各光軸の受光電圧を得、障害物を通過していない光軸を受光した受光素子から得られる受光電圧を基準として、前記基準よりも低い受光電圧の光軸がある場合は、前記低い受光電圧の光軸の存在をもって、点滴及び前記点滴が繋がった連続流を検知する、輸液ポンプ。
2. 前記輸液ポンプは、点滴筒内に連続流が発生した場合に警報を発生する警報発生部を含む、請求項１に記載の輸液ポンプ。
3. 請求項１又は２に記載の輸液ポンプを用いた点滴及び前記点滴が繋がった連続流の検出方法であって、
   各スキャンニングにおいて、それぞれの素子を独立した組み合わせで順次受発光させて、前記受光素子が受けた各光軸の受光電圧を得、障害物を通過していない光軸を受光した受光素子から得られる受光電圧を基準として、前記基準よりも低い受光電圧の光軸がある場合は、前記低い受光電圧の光軸の存在をもって、点滴及び前記点滴が繋がった連続流を検知する、点滴及び前記点滴が繋がった連続流の検出方法。