JP6620002B2 - 流体濃度測定装置および気泡検出装置 - Google Patents

Description

この発明は、光透過性でかつ変形可能な管路内を流れる流体の濃度を測定する流体濃度測定装置および変形可能な管路内を流れる流体中の気泡を検出する気泡検出装置に関する。

従来の流体濃度測定装置としては、例えば特許文献１記載のものが知られており、ここにおける測定方法および測定装置は、半導体ウエハを洗浄処理する流体としての処理液の濃度を測定するもので、処理液供給配管の途中に測定体を複数設け、各測定体内に、処理液中を通過する光の光路長さを異ならせた光透過部を設け、処理液の性質に応じた光路長さの光透過部に光源からの光を供給し、その光透過部において処理液中を透過した光を光検出器で受光してその光の強度を調べ、その光の強度からランベルト−ベールの法則に基づいて処理液の濃度を求めている。

しかしながら上記従来の装置を、樹脂チューブやガラス管等の光透過性の管路内を流れる血液や薬液等の流体の濃度測定に適用しようとすると、光透過性の管路を横切る光路に光を通過させる必要があるが、光路長さとなる管路の内径も管路の壁厚さも実測が困難であり、特に管路が変形可能な樹脂チューブの場合はその変形によって内径が変化する可能性があり、それゆえこのような場合の血液や薬液等の濃度の測定は極めて困難で、従来は実質上その測定ができなかった。

このため本願発明者は、特許文献２の図１（ａ）に示されるように、ケースの上部に左右方向に延在する溝を備えるとともに、樹脂チューブを間に挟んで直径方向に圧縮変形させるようにケースの溝の側壁部に向かい合わせに固定された発光ユニットと受光ユニットとの対である発光受光ユニットを相互に光路距離が異なるよう二対備え、それぞれの光路距離における受光箇所での光の強度からランベルト−ベールの法則に基づき、樹脂チューブ内の濃度を求める流体濃度測定装置を提案している。

特開平１０−３２５７９７号公報 国際公開第２０１４／１７０９８５号パンフレット

そしてこの流体濃度測定装置では、正確な濃度測定のために発光ユニットおよび受光ユニットを樹脂チューブに対して確実に密着させることが肝要であり、そのために発光ユニットおよび受光ユニット間であらかじめ狭窄部を形成してこの狭窄部に樹脂チューブを押し込むようにして装着するようにしているが、このとき樹脂チューブに歪みや捩れが発生し、これが樹脂チューブを経時的に変形させる結果、測定結果にばらつきが生じる虞がある。さらに、樹脂チューブをこれよりも幅の狭い溝内に装着する必要があるため、装着に手間がかかり未だ改良の余地があることが判明した。また測定を終え、樹脂チューブを装置から取り外す場合も同様であり、樹脂チューブが溝の狭窄部に引っかかり、無理に引っ張れば樹脂チューブを伸ばしてしまうおそれがあるため注意を要する作業となる。また、このような問題は、変形可能な管路の表面に超音波を発信し、液体と気泡ではその透過率が異なることに基づき透過率の差を検出して気泡の有無を検出する装置においても同様に生じ得る。

この発明は上記課題を有利に解決するものであり、この発明の流体濃度測定装置は、光透過性でかつ変形可能な管路内を流れる流体の濃度を測定する流体濃度測定装置であって、
前記管路が装着される上向きに開口する溝が形成された筐体と、
前記溝の一方の側面側に配置され、前記管路の表面上に光を供給する発光部と、
前記溝の他方の側面側に前記発光部に対向配置され、前記管路を透過した光を受光する受光部と、
ヒンジを介して前記筐体に開閉可能に連結され、閉姿勢にて前記溝の上部開口を閉止する蓋体と、
前記筐体に昇降可能に保持され、前記蓋体の閉動作に伴い該蓋体によって押し下げられる押下部材と、
前記発光部または前記受光部を保持するとともに前記押下部材の押し下げに連動して作動することで対向する前記発光部と前記受光部とを互いに接近させる作動部材と、
前記作動部材の作動を規制して前記発光部および前記受光部間を所定間隔に保持するストッパ部材と、を備えることを特徴とするものである。

また、この発明の気泡検出装置は、変形可能な管路内を流れる流体中の気泡の有無を検出する気泡検出装置であって、
前記管路が装着される上向きに開口する溝が形成された筐体と、
前記溝の一方の側面側に配置され、前記管路の表面上に超音波を発信する発信部と、
前記溝の他方の側面側に前記発信部に対向配置され、前記管路を透過した超音波を受信する受信部と、
ヒンジを介して前記筐体に開閉可能に連結され、閉姿勢にて前記溝の上部開口を閉止する蓋体と、
前記筐体に昇降可能に保持され、前記蓋体の閉動作に伴い該蓋体によって押し下げられる押下部材と、
前記発信部または前記受信部を保持するとともに前記押下部材の押し下げに連動して作動することで対向する前記発信部と前記受信部とを互いに接近させる作動部材と、
前記作動部材の作動を規制して前記発信部および前記受信部間を所定間隔に保持するストッパ部材と、を備えることを特徴とするものである。

かかるこの発明の流体濃度測定装置にあっては、光透過性でかつ変形可能な管路を筐体に形成された溝内に装着する際、蓋体が開放された状態では発光部または受光部を保持する作動部材は、発光部および受光部間の距離を離間させる方向に移動可能である。そして筐体の溝内に管路を装着し蓋体を閉めると、蓋体の閉動作に伴う押下部材の押し下げに連動して作動部材が発光部と受光部とを接近させ、発光部および受光部は共に管路に圧接される。このとき、作動部材の作動はストッパ部材によって規制され、発光部および受光部間は所定間隔に保持される。

従って、この発明の流体濃度測定装置によれば、蓋体が開放された状態では、測定時に狭窄部となる箇所の溝幅を一時的に広げることができて管路を無理なく溝内に装着または溝から取り外すことができる。また、測定時には蓋体の閉動作に連動して作動部材が、発光部と受光部とを接近させるため発光部および受光部を共に管路に確実に圧接させることができるとともに、ストッパ部材による作動部材の作動の規制により発光部および受光部間に常に一定の光路距離がもたらされ、かつ、従来のような管路に生じる歪みや捩れを有効に防止して経時的に発生する管路の変形を効果的に阻止することができるため、正確な測定を行うことができる。

なお、この発明の流体濃度測定装置においては、前記溝および前記作動部材を２組備え、前記押下部材の押し下げに連動して２つの作動部材を同時に作動させる伝達部材を備えていてもよく、このようにすれば、例えば血液透析療法における血液透析前後の濃度測定が一台の濃度測定装置により可能となる。

また、この発明の流体濃度測定装置においては、前記押圧部材と前記作動部材との間に介装された弾性部材を備えていてもよく、これによれば、押圧部材や作動部材に多少の寸法誤差があってもこの弾性部材により当該誤差を吸収することが可能であるとともに、外径の異なる管路を用いる場合においても、発光部および受光部を管路に確実に圧接させることができる。

さらに、この発明の流体濃度測定装置においては、前記発光部と前記受光部とを互いに離間させる方向に前記作動部材を直接的または間接的に付勢する付勢部材を備えていてもよく、これによれば、蓋体が開放された状態では溝の狭窄部は常時拡げられているため、溝への管路の着脱をより一層負荷なく行うことが可能である。

また、この発明の気泡検出装置によれば、蓋体が開放された状態では、測定時に狭窄部となる箇所の溝幅を一時的に広げることができて管路を無理なく溝内に装着または溝から取り外すことができる。また、測定時には蓋体の閉動作に連動して作動部材が作動し、発信部と受信部とが接近するため発信部および受信部を共に管路に確実に圧接させることができるとともに、ストッパ部材による作動部材の作動の規制により発信部および受信部間に常に一定の光路距離がもたらされ、管路内の流体中の気泡の有無を正確に検出することができる。

この発明に従う一実施形態の流体濃度測定装置を示し、（ａ）は正面側の外観斜視図であり、（ｂ）は蓋体を開放させた状態にある背面側の外観斜視図である。 図１に示す流体濃度測定装置の、蓋体を開放させた状態にある平面図である。 図１に示す流体濃度測定装置における発光部および受光部の構成要素を説明する模式図である。 （ａ）は図２中のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、（ｂ）は図４（ａ）の状態から蓋体を閉めた様子を示す断面図である。 図１に示す流体濃度測定装置の電気的構成の一例を示すブロック線図である。 この発明に従う他の実施形態の流体濃度測定装置を示す、蓋体を開放させた状態にある正面側の外観斜視図である。 （ａ）は図６に示す流体濃度測定装置の右側面図であり、（ｂ）はこの流体濃度測定装置の底面図である。 （ａ）は図７中のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、（ｂ）は図８（ａ）の状態から蓋体を閉めた様子を示す断面図である。 （ａ）はこの発明に従う一実施形態の気泡検出装置の縦断面図であり、（ｂ）はこの気泡検出装置の発信部と受信部との間に樹脂チューブを挟み込んで気泡の検出を行う様子を模式的に示した横断面図である。

以下、この発明の実施の形態について図面に基づき詳細に説明する。図１にこの発明の一実施形態の流体濃度測定装置１０を示す。この図に示すように、この流体濃度測定装置１０は、装置１０の主要部を収容する筐体１２と、該筐体１２にヒンジ１４を介して開閉自在に連結された蓋体１６と、蓋体１６の前面中央（ヒンジ１４の反対側）に設けられ、筐体１２に対する蓋体１６の閉塞姿勢を保持するフックの如き緊締具１８を備える。

筐体１２は、互いに対向する前壁１２ａおよび後壁１２ｂと、互いに対向配置され前壁１２ａおよび後壁１２ｂ間をつなぐ右側壁１２ｃおよび左側壁１２ｄと、これら壁１２ａ〜１２ｄの上端をつなぐ上壁１２ｅとを有する。

筐体１２の上壁１２ｅの前後方向略中央位置には、光透過性でかつ変形可能な管路としての樹脂製チューブ（樹脂チューブ）が装着される上向きに開口する溝２０が形成されており、この溝２０は筐体１２の左右側壁１２ｃ，１２ｄ間に直線状に延びる。溝２０の幅は長手方向の両端部において小さく、両端部間の中間部において僅かに拡大されている。両端部における溝幅は、溝２０に装着される樹脂チューブの外径と同じか若しくはそれよりも僅かに大であることが好ましい。

図１（ｂ）および図２に示すように、流体濃度測定装置１０は、溝２０の幅方向で向かい合わせに配置されて、それぞれ溝２０の側壁部の一部をなす発光部２２および受光部２４を備えている。

発光部２２および受光部２４の詳細を図３に模式的に示す。発光部２２は、光源としての発光ダイオード（ＬＥＤ）もしくはレーザーダイオード等の、電気を供給されて発光する発光素子２５を有し、その発光素子２５からの光を樹脂チューブの表面上に位置する光供給箇所Ｓから樹脂チューブ内に供給する。図示例では、光供給箇所Ｓは樹脂チューブの長手方向（延在方向）に離間して２箇所に設けられ、１つの発光素子２５から各光供給箇所Ｓまで２本の光ファイバー２６，２７を介して光が伝播されるよう構成されている。各光ファイバー２６，２７の終端には上記光供給箇所Ｓとなるボールレンズ２９，３０がそれぞれ設けられ、光ファイバー２６，２７のコア径よりも拡大されたコリメート光が出射される。また、図中、符号３１は光ファイバー固定板、符号３２は発光素子保持板であり、両部材３１，３２はねじ３３を介して相互に固定される。発光素子保持板３２の、ねじ３３の挿入孔３２ａは光ファイバー２６，２７の並置方向に長い長孔として形成されている。これにより発光素子保持板３２は光ファイバー固定板３１に対して上記並置方向に位置調整可能であり、２本の光ファイバー２６，２７に対する光軸を合わせて両光ファイバー２６，２７間で光強度を互いに同じにすることができる。

受光部２４は、フォトダイオードやフォトトランジスタ等の、光を受光して電気を発生させる受光素子を有して、発光部２２から供給され樹脂チューブ内を透過してきた光を受光してその光の強度に応じた電気信号を出力する。図示例では、受光素子として、上記光供給箇所Ｓに対し樹脂チューブの直径方向の反対側に位置するとともに樹脂チューブの延在方向に互いに等間隔に直線状に連続して並んだ多数の受光素子３５ａを有するラインセンサ３５を用いている。ラインセンサ３５は受光素子３５ａの信号を経時的に並べて順次に出力する多数の例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）を有していてよい。ラインセンサ３５の多数の受光素子３５ａは、あらかじめ互いに同一感度に調整されている。樹脂チューブ内を透過してきた光は受光箇所Ｒとなるボールレンズ３６，３７によりコリメート（集光）され、ラインセンサ３５がその光を受光する。なお、この例において、２つの光供給箇所Ｓから対向する受光箇所Ｒまでの距離（光路長）Ｌ，ｌは相互に異なるよう設定されているが、２つの光路長Ｌ，ｌは互いに同じに設定してもよい。また、発光部２２および受光部２４は、例えば、動脈血の酸素化ヘモグロビンと静脈血の脱酸素化ヘモグロビンとの両方の吸光率がほぼ等しい光として５９０ｎｍ付近の波長の光を発光および受光するものであってよい。

次いで、発光部２２および受光部２４の保持構造について説明すると、図４（ａ）に示すように、流体濃度測定装置１０は発光部２２を保持する、作動部材としての揺動部材３８を備えている。揺動部材３８は、前後方向に沿う縦断面（図４（ａ））でみて２つの脚部３８ａ，３８ｂがその基端部において一体につながる略Ｌ字形をなし、その角部近傍において、軸部３９を介して樹脂チューブＴＢの延在方向に沿う軸線周りに揺動可能に筐体１２に支持されている。略水平方向に延びる一方の脚部３８ａの末端部には後述のコイルスプリングを受ける凹部４１，４２が上下両面に形成されている。略鉛直に延びる他方の脚部３８ｂ上部には発光部２２の光ファイバー２６，２７の末端部が挿通され支持されている。この脚部３８ｂ上部の、光ファイバー２６，２７の末端に設けられたボールレンズ２９，３０を露出させる壁部は溝２０の側壁部の一部を構成することとなる。この壁部は溝２０の長手方向に沿って溝幅を変化させる傾斜面として形成されていて（図３参照）、発光部２２における上記２つのボールレンズ２９，３０はこの傾斜面内に配置されている。これにより、発光部２２のボールレンズ２９，３０と受光部２４のボールレンズ３６，３７との間には２つの異なる長さの光路Ｌ，ｌが形成される。また、略鉛直方向に延びる脚部３８ｂの下部（下面）には上述の光ファイバー固定板３１および発光素子保持板３２が取り付けられ、これらの光ファイバー固定板３１および発光素子保持板３２は揺動部材３８と一緒に軸部３９周りに揺動する。

他方、受光部２４におけるラインセンサ３５は断面略コ字状のセンサ保持部材４４内に保持されている。センサ保持部材４４の垂壁４４ａは溝２０の側壁部の一部を構成する。図３に示すように、この垂壁４４ａには樹脂チューブ内を透過してきた光をラインセンサに向けて通過させる２つの通路（貫通孔）４４ａ_１，４４ａ_２が形成され（図３参照）、各通路４４ａ_１，４４ａ_２の始端には上記ボールレンズ３６，３７が固定されている。

揺動部材３８は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、溝２０とヒンジ１４との間で筐体１２の上壁１２ｅに昇降可能に保持されかつその頭部が筐体１２の上壁１２ｅから突出して蓋体１６によって押下される押下部材４６によって揺動される。押下部材４６と揺動部材３８の間には、揺動部材３８の略水平に延びる脚部３８ａ上面に設けられた上記凹部４１内に着座する、弾性部材としてのコイルスプリング４７が介装されており、押下部材４６からの押下力はこのコイルスプリング４７を介して揺動部材３８に伝達され、揺動部材３８は軸部３９を中心に図４（ａ）において時計回りに揺動する。

揺動部材３８の揺動角は、センサ保持部材４４と揺動部材３８との間に設けられたストッパ部材４８によって規制される。ストッパ部材４８は、溝２０内における揺動部材３８とセンサ保持部材４４との間の距離、ひいては光供給箇所Ｓと受光箇所Ｒとの距離を一定に保持するとともに、光供給箇所Ｓと受光箇所Ｒとが整列（光軸が一致）した状態で揺動部材３８を位置決めする機能を有する。

また、この実施形態の流体濃度測定装置１０には、揺動部材３８の略水平の脚部３８ａの下面に形成された上記凹部４２と筐体１２との間に、揺動部材３８を押下部材４６の押下による揺動方向とは反対方向（図４（ａ）において反時計回り）に揺動させる別のコイルスプリング４９が設けられている。このコイルスプリング４９は、溝２０内において揺動部材３８とセンサ保持部材４４とが互いに離間する方向に揺動部材３８を上方付勢して溝２０内に樹脂チューブの着脱のための十分な空間を形成する付勢部材として機能する。

かかる構成例の流体濃度測定装置１０にあっては、図４（ａ）に示すように、蓋体１６が開放された状態では、作動部材としての揺動部材３８を溝２０内の光供給箇所Ｓ（この例では発光部２２のボールレンズ２９，３０）と受光箇所Ｒ（この例では受光部２４のボールレンズ３６，３７）とを離間させる方向に揺動させることで、樹脂チューブＴＢを溝２０内に容易に挿入することができる。特に、溝２０内の光供給箇所Ｓと受光箇所Ｒとが離間する方向に揺動部材３８を付勢する付勢部材としてのコイルスプリング４９が設けられている場合には、蓋体１６が開放されている状態では溝２０の狭窄部（光供給箇所Ｓと受光箇所Ｒとの間隙）が常時拡げられているため、溝２０への樹脂チューブＴＢの着脱をより一層負荷なく行うことが可能となる。

そして、図４（ｂ）に示すように筐体１２の溝２０内に樹脂チューブＴＢを装着し蓋体１６を閉めると、蓋体１６の閉動作に伴う押下部材４６の押し下げに連動して弾性部材としてのコイルスプリング４７が圧縮され、該コイルスプリング４７が揺動部材３８を溝２０内の光供給箇所Ｓと受光箇所Ｒとが接近する方向に揺動させ、発光部２２の光供給箇所Ｓおよび受光部２４の受光箇所Ｒは共に樹脂チューブＴＢの表面に圧接される。このとき、揺動部材３８の揺動はストッパ部材４８によって規制され、樹脂チューブＴＢの表面上の光供給箇所Ｓと受光箇所Ｒとの間は常時一定間隔に保持される。

従って、この流体濃度測定装置１０によれば、蓋体１６が開放された状態では、測定時に狭窄部となる箇所の溝幅（光供給箇所Ｒと受光箇所Ｓとの間の距離）を一時的に広げることができて樹脂チューブＴＢを無理なく溝２０内に装着または溝２０から取り外すことができる。一方、測定時には蓋体１６の閉動作に連動して揺動部材３８が揺動し、発光部２２の光供給箇所Ｒと受光部２４の受光箇所Ｒとが接近するためこれらの光供給箇所Ｓおよび受光箇所Ｒを共に樹脂チューブＴＢに確実に圧接させることができるとともに、ストッパ部材４８による揺動部材３８の揺動の規制により光供給箇所Ｓおよび受光箇所Ｒ間に常に一定の光路長をもたらすことができ、かつ、従来のような樹脂チューブに生じる歪みや捩れを有効に防止して経時的に発生する管路の変形を効果的に阻止することができるため、正確な濃度測定が可能となる。

さらに、この実施形態の流体濃度測定装置１０では、押下部材４６はヒンジ１４と溝２０との間でヒンジ１４に近接して配置されているため、押下部材４６を作用点とする大きなモーメントアームを確保することができるため、より小さい力で蓋体１６による押下部材４６の押し下げ、ひいては揺動部材３８の揺動を行うことができる。同様に、押下部材４６からの押圧力を軸部３９から離れた、揺動部材３８の脚部３８ａ末端部（凹部４１）で受けるようにしているため、支点である軸部３９と力点である当該末端部との間に大きなモーメントアームを確保することができ、より一層小さな力で蓋体１６による押下部材４６の押し下げ、ひいては揺動部材３８の揺動を行うことができる。

図５は、上記実施形態の流体濃度測定装置１０の電気的構成の一例を纏めて示すブロック線図である。図１〜４に示した装置では、発光素子ドライバーにより駆動された発光素子２５から発光された光は、２本の光ファイバー２６，２７を介して互いに同じ光強度で伝達され、樹脂チューブＴＢの、発光部２２に近い側のチューブ壁と、その樹脂チューブＴＢの内部を流れる血液ＢＴと、発光部から遠い側（反対側）すなわち受光部２４に近い側のチューブ壁とを透過し、互いに異なる固定距離Ｌ，ｌの光路を経て、ラインセンサ３５の複数の受光素子３５ａによって受光される。ラインセンサ３５は、例えば１２８個の受光素子３５ａを８μｍピッチで有し、それらの受光素子３５ａは、あらかじめ受光強度が互いに等しくなるよう調整されて、受光した光の強度に応じたレベルの電気信号を出力し、ＣＣＤ（電荷結合素子）は、それらの電気信号を経時的に並べてアナログ信号として出力する。

この例では、発光素子ドライバーが発光素子２５を発光させ、ラインセンサドライバーが、ラインセンサ３５から多数の発光素子３５ａの経時的に並んだアナログ信号を読み出してアナログデータとしてアナログ−デジタルコンバータ（Ａ／Ｄ）に出力し、Ａ／Ｄがそのアナログデータをデジタルデータに変換して流体濃度出力手段としての中央処理ユニット（ＣＰＵ）に出力する。

ＣＰＵは、図示しないメモリにあらかじめ記憶したプログラムに基づき、Ａ／Ｄの出力するデジタルデータからラインセンサ３５の多数の受光素子３５ａのうち二箇所の発光供給箇所Ｓからの光と光軸が一致する二つの受光素子３５ａを含む所定の位置の複数の受光素子３５ａが各々受光した光の強度を求め、例えば、それら受光した光の強度と、光供給箇所Ｓから受光箇所Ｒまでの光路の長さＬ，ｌとから、ランベルト−ベールの法則に基づき、光路長さが異なる二種類の条件で濃度測定値を求める。なお、ランベルト−ベールの法則に基づく具体的な計算方法については、本願出願人が先に出願したＰＣＴ／ＪＰ２０１３／５４６６４号国際出願（ＷＯ２０１４／０５０１６２号国際公開パンフレット）やＰＣＴ／ＪＰ２０１３／６１４８６号国際出願（ＷＯ２０１４／１７０９８５号国際公開パンフレット）に詳細に記載されている。

次いで、この発明の流体濃度測定装置の他の実施形態について図６〜８に基づき説明する。この実施形態の流体濃度測定装置５０は、発光部および受光部からなる測定部を２組備える点で先の実施形態の流体濃度測定装置１０とは異なる。

図６および図７に示すように、この流体濃度測定装置５０は、装置５０の主要部を収容する筐体５２と、該筐体５２にヒンジ５４を介して開閉自在に連結された蓋体５６と、ヒンジ５４の反対側に設けられ、筐体５２に対する蓋体５６の閉塞姿勢を保持するフックの如き緊締具５８を備える。

筐体５２は、互いに対向する前壁５２ａおよび後壁５２ｂと、互いに対向配置され前壁５２ａおよび後壁５２ｂ間をつなぐ右側壁５２ｃおよび左側壁５２ｄと、これら壁５２ａ〜５２ｄの上端をつなぐ上壁５２ｅとを有する。

筐体５２の上壁５２ｅには、光透過性でかつ変形可能な管路としての樹脂製チューブ（樹脂チューブ）が装着される上向きに開口する２つの溝６０Ａ，６０Ｂが前後方向に互いに離間して形成されており、これらの溝６０Ａ，６０Ｂは筐体５２の左右側壁５２ｃ，５２ｄ間に直線状に延びる。各溝６０Ａ，６０Ｂの幅は長手方向の両端部において小さく、両端部間の中間部において僅かに拡大されている。両端部における溝幅は、溝６０Ａ，６０Ｂに装着される樹脂チューブの外径と同じか若しくはそれよりも僅かに大であることが好ましい。

図８（ａ）に示すように、流体濃度測定装置５０は、２つの発光部６２Ａ，６２Ｂおよび２つの受光部６４Ａ，６４Ｂを備えており、溝６０Ａ，６０Ｂの幅方向で向かい合わせに配置された発光部６２Ａと受光部６４Ａおよび発光部６２Ｂと受光部６４Ｂがそれぞれ対をなす。なお、発光部６２Ａ，６２Ｂおよび受光部６４Ａ，６４Ｂの構成は、先の実施形態の装置における発光部２２および受光部２４と同じであり、詳細な説明は省略するとともに付随する発光素子や光ファイバー等の図示も省略している。

発光部６２Ａ，６２Ｂおよび受光部６４Ａ，６４Ｂの保持構造について説明すると、流体濃度測定装置５０は発光部６２Ａ，６２Ｂを保持する、それぞれ作動部材としての２つの揺動部材６８Ａ，６８Ｂを備えている。各揺動部材６８Ａ，６８Ｂは、前後方向に沿う縦断面（図８（ａ））でみて２つの脚部６８Ａａ，６８Ａｂ，６８Ｂａ，６８Ｂｂがその基端部において一体につながる略Ｉ字形をなし、その連結部近傍において、軸部７０Ａ，７０Ｂを介して樹脂チューブＴＢの延在方向に沿う軸線周りに揺動可能に筐体５２に支持されている。軸部７０Ａ，７０Ｂよりも下方に延びる一方の脚部６８Ａａ，６８Ｂａの末端部には後述のコイルスプリングを受ける凹部７２Ａ，７２Ｂがその底面を後方に向けるように形成されている。軸部７０Ａ，７０Ｂよりも上に延びる他方の脚部６８Ａｂ，６８Ｂｂ上部には発光部６２Ａ，６２Ｂの図示しない２本の光ファイバーの末端部が挿通され支持されている。この上側の脚部６８Ａｂ，６８Ｂｂ上部の、各光ファイバーの末端に設けられたボールレンズ７４Ａ，７４Ｂを露出させる壁部は溝６０Ａ，６０Ｂの側壁部の一部を構成することとなる。上側の脚部６８Ａｂ，６８Ｂｂの下部（下面）には、先の実施形態で説明したものと同様の光ファイバー固定板７５Ａ，７５Ｂおよび発光素子保持板７６Ａ，７６Ｂが取り付けられ、これらの光ファイバー固定板７５Ａ，７５Ｂおよび発光素子保持板７６Ａ，７６Ｂは揺動部材６８Ａ，６８Ｂと一緒に揺動する。

他方、受光部６４Ａ，６４Ｂにおけるラインセンサ７８Ａ，７８Ｂは断面略コ字状のセンサ保持部材７９Ａ，７９Ｂ内に保持されている。センサ保持部材７９Ａ，７９Ｂの垂壁は溝６０Ａ，６０Ｂの側壁部の一部を構成する。これらの垂壁には樹脂チューブＴＢ内を透過してきた光をラインセンサ７８Ａ，７８Ｂに向けて通過させる図示しない２つの通路（貫通孔）が形成され、各通路の始端にはボールレンズ８０Ａ，８０Ｂが固定されている。

揺動部材６８Ａ，６８Ｂは、溝６０Ａ，６０Ｂとヒンジ５４との間で筐体５２の上壁５２ｅに昇降可能に保持されかつ頭部が筐体５２の上壁５２ｅから突出して蓋体５６によって押下される押下部材８２と、押下部材８２の降下動作を水平動作に変換するとともに該水平動作を２つの揺動部材６８Ａ，６８Ｂに同時に伝達する伝達部材８４とによって揺動される。

伝達部材８４は、図７（ｂ）に示すように板状に形成され、図７（ａ）に示すようにその側部において筐体５２の下部に、コロ８５ａおよび長孔８５ｂからなるガイド８５を介して前後方向に移動可能に支持されている。伝達部材８４には各揺動部材６８Ａ，６８Ｂの下側の脚部６８Ａａ，６８Ｂａに対応した窓孔８４ａ，８４ｂが形成され、該脚部６８Ａａ，６８Ｂａの凹部７２Ａ，７２Ｂと窓孔８４ａ，８４ｂとの間には弾性部材としてのコイルスプリング８６Ａ，８６Ｂが介装されている。また伝達部材８４は、図８（ａ）に示すように後端に押下部材８２の下部に設けられたローラ８２ａに当接するとともに押下部材８２の降下動作を水平動作に変換するカム面８４ｃ（傾斜面）を有する。これにより、押下部材８２が押し下げられると、カム面８４ｃを介して伝達部材８４は前方（図８（ａ）において左方向）に移動し、伝達部材８４は２つのコイルスプリング８６Ａ，８６Ｂを同時に圧縮し、圧縮された各コイルスプリング８６Ａ，８６Ｂは揺動部材６８Ａ，６８Ｂを軸部７０Ａ，７０Ｂを中心に図８（ａ）において時計回りに揺動させる。

揺動部材６８Ａ，６８Ｂの揺動角は、センサ保持部材７９Ａ，７９Ｂと揺動部材６８Ａ，６８Ｂとの間にそれぞれ設けられたストッパ部材８８Ａ，８８Ｂによって規制される。ストッパ部材８８Ａ，８８Ｂは、溝６０Ａ，６０Ｂ内における揺動部材６８Ａ，６８Ｂとセンサ保持部材７９Ａ，７９Ｂとの間の距離、ひいては光供給箇所Ｓと受光箇所Ｒとの距離を一定に保持するとともに、光供給箇所Ｓと受光箇所Ｒとが整列（光軸が一致）した状態で揺動部材６８Ａ，６８Ｂを位置決めする機能を有する。

また、この実施形態の流体濃度測定装置５０では、伝達部材８４の前端と筐体５２下部との間に、伝達部材８４を後方に付勢する別のコイルスプリング９０が設けられている。蓋体５６が開放された状態では当該コイルスプリング９０が伝達部材８４を後方に移動させ、伝達部材８４の上記窓孔８４ａ，８４ｂの前縁部が揺動部材６８Ａ，６８Ｂの下側の脚部６８Ａａ，６８Ｂａを後方に押圧して軸部７０Ａ，７０Ｂを中心に図８（ａ）において反時計回りに揺動させる。このコイルスプリング９０は、溝６０Ａ，６０Ｂ内において揺動部材６８Ａ，６８Ｂとセンサ保持部材７９Ａ，７９Ｂとが離間する方向に揺動部材６８Ａ，６８Ｂを間接的に付勢して、溝６０Ａ，６０Ｂ内に樹脂チューブＴＢの着脱のための十分な空間を形成する付勢部材として機能する。

かかる構成例の流体濃度測定装置５０にあっては、図８（ａ）に示すように、蓋体５６が開放された状態では、揺動部材６８Ａ，６８Ｂを溝６０Ａ，６０Ｂ内の光供給箇所Ｓ（この例では発光部６２Ａ，６２Ｂのボールレンズ７４Ａ，７４Ｂ）と受光箇所Ｒ（この例では受光部６４Ａ，６４Ｂのボールレンズ８０Ａ，８０Ｂ）とを離間させる方向に揺動させることで、樹脂チューブＴＢを溝６０Ａ，６０Ｂ内に容易に挿入することができる。特に、溝６０Ａ，６０Ｂ内の光供給箇所Ｓと受光箇所Ｒとが離間する方向に伝達部材８４を介して揺動部材６８Ａ，６８Ｂを付勢するコイルスプリング９０が設けられている場合には、蓋体５６が開放されている状態では溝６０Ａ，６０Ｂの狭窄部（光供給箇所Ｓと受光箇所Ｒとの間隙）が常時拡げられているため、溝６０Ａ，６０Ｂへの樹脂チューブＴＢの着脱をより一層負荷なく行うことが可能となる。

そして、図８（ｂ）に示すように筐体５２の溝６０Ａ，６０Ｂ内に樹脂チューブＴＢを装着し蓋体５６を閉めると、蓋体５６の閉動作に伴う押下部材８２の押し下げに連動して伝達部材８４がガイド８５による案内下で前方に水平移動し、伝達部材８４の窓孔８４ａ，８４ｂ内に配置された２つのコイルスプリング８６Ａ，８６Ｂが圧縮される。圧縮された２つのコイルスプリング８６Ａ，８６Ｂは揺動部材６８Ａ，６８Ｂを溝６０Ａ，６０Ｂ内の光供給箇所Ｓと受光箇所Ｒとが接近する方向にそれぞれ揺動させ、各溝６０Ａ，６０Ｂにおいて発光部６２Ａ，６２Ｂの光供給箇所Ｓおよび受光部６４Ａ，６４Ｂの受光箇所Ｒは共に樹脂チューブＴＢの表面に圧接される。このとき、揺動部材６８Ａ，６８Ｂの揺動はストッパ部材８８Ａ，８８Ｂによって規制され、樹脂チューブＴＢの表面上の光供給箇所Ｓと受光箇所Ｒとの間は常時一定間隔に保持される。

従って、この流体濃度測定装置５０によれば、蓋体５６が開放された状態では、測定時に狭窄部となる箇所の溝幅（光供給箇所Ｓと受光箇所Ｒとの間の間隙）を一時的に広げることができて樹脂チューブＴＢを無理なく溝６０Ａ，６０Ｂ内に装着または溝６０Ａ，６０Ｂから取り外すことができる。また、測定時には蓋体５６の閉動作に連動して揺動部材６８Ａ，６８Ｂが揺動し、発光部６２Ａ，６２Ｂの光供給箇所Ｓと受光部６４Ａ，６４Ｂの受光箇所Ｒとが接近するためこれらの光供給箇所Ｓおよび受光箇所Ｒを共に樹脂チューブＴＢに確実に圧接させることができるとともに、ストッパ部材８８Ａ，８８Ｂによる揺動部材６８Ａ，６８Ｂの揺動の規制により光供給箇所Ｒおよび受光箇所Ｓ間に常に一定の光路距離をもたらすことができ、かつ、従来のような樹脂チューブに生じる歪みや捩れを有効に防止して経時的に発生する管路の変形を効果的に阻止することができるため、正確な濃度測定が可能となる。さらに、この流体濃度測定装置５０は２つの測定部を有するので、例えば血液透析療法における血液透析前後の血液の濃度測定が一台の流体濃度測定装置により可能となる。

さらに、この実施形態の流体濃度測定装置５０では、押下部材８２はヒンジ５４と後方の溝６０Ａとの間でヒンジ５４に近接して設けられているため、押下部材８２を作用点とする大きなモーメントアームを確保することができるため、より小さい力で蓋体５６による押下部材８２の押し下げ、ひいては揺動部材６８Ａ，６８Ｂの揺動を行うことができる。同様に、伝達部材８４からの押圧力を軸部７０Ａ，７０Ｂから離れた、揺動部材６８Ａ，６８Ｂの脚部６８Ａａ，６８Ｂａ末端部（凹部７２Ａ，７２Ｂ）で受けるようにしているため、支点である軸部７０Ａ，７０Ｂと力点であるコイルスプリング８６Ａ，８６Ｂによる押圧箇所との間に大きなモーメントアームを確保することができ、より一層小さな力で蓋体５６による押下部材８２の押し下げ、ひいては揺動部材６８Ａ，６８Ｂの揺動を行うことができる。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更し得るものである。例えば上述した実施形態の装置１０，５０では、揺動部材３８，６８Ａ，６８Ｂは発光部２２，６２Ａ，６２Ｂを保持して発光部２２，６２Ａ，６２Ｂを受光部２４，６４Ａ，６４Ｂに対して近接離間させる例を示したが、これに代えて揺動部材３８，６８Ａ，６８Ｂは受光部２４，６４Ａ，６４Ｂを保持し受光部２４，６４Ａ，６４Ｂを発光部２２，６２Ａ，６２Ｂに対して近接離間させてもよい。あるいは、各溝２０，６０Ａ，６０Ｂ内で揺動部材を互いに対向するよう２つ設け、一方の揺動部材に発光部２２，６２Ａ，６２Ｂを保持させ、他方の揺動部材に受光部２４，６４Ａ，６４Ｂを保持させ、発光部２２，６２Ａ，６２Ｂおよび受光部２４，６４Ａ，６４Ｂを共に近接離間運動させるようにしてもよい。

また、上記実施形態の装置１０，５０では、弾性部材および付勢部材としてそれぞれコイルスプリング４７，４９，８６Ａ，８６Ｂ，９０を用いたが、これに限らず、板ばねやトーションばね等の他の形式のばね、あるいはゴムを用いてもよい。

さらに、上記実施形態の装置１０，５０では、作動部材として溝２０，６０Ａ，６０Ｂの延在方向に沿う軸線周りに揺動自在な揺動部材３８，６８Ａ，６８Ｂを備えるものであったが、これに限らず、作動部材として押下部材４６，８２の下降移動を伝達して発光部２２および受光部２４間を近接、離間させるカム機構あるいはリンク機構を用いてもよい。

さらに、上記実施形態の装置１０，５０では、各溝２０，６０Ａ，６０Ｂ内に光供給箇所Ｓを２つ設けたが、光供給箇所Ｓは少なくとも１つあればよい。あるいは３箇所以上の光供給箇所Ｓで光を供給し、その光をラインセンサ３５，７８Ａ，７８Ｂで受光して光の強度を求め、その光の強度から流体濃度をより高精度に求めるようにしてもよい。さらに、光供給箇所Ｓへの光供給手段も図示例に限らず、各光供給箇所Ｓに発光素子を直接それぞれ配置してもよい。

さらに、上記実施形態の装置１０，５０では、受光のために多数の受光素子を有するラインセンサ３５，７８Ａ，７８Ｂを用いると説明したが、これに限らず各受光位置に単一の受光素子を配置したものであってもよい。また、ラインセンサは複数本並列にして管路の延在方向に配置し、あるいは少なくとも管路の延在方向に整列する多数の画素を有する２次元光センサで代用してもよく、このようにすれば、管路の周方向あるいは接線方向の光軸のずれにも対応することができる。

さらに、上記実施形態の装置では、液体としての血液の濃度を測定することができるが、他の液体の濃度測定に用いることもでき、その場合には光源から供給する光として、その液体による吸収率が高い波長の光を選択するのが好ましい。

そして、上記実施形態の装置では、ＣＰＵが、受光素子が出力する光の強度に基づき演算処理を行って血液濃度を求め、それを出力しているが、これに代えて、ラインセンサの所定範囲の受光素子が出力する光の強度の複数種類の分布パターンあるいはその所定範囲の分布パターンで囲まれる領域の面積を、あらかじめ取得してメモリ等に記憶してある複数種類の流体濃度のそれぞれについての分布パターンの形状あるいは面積と比較し、一致しない場合はデータ間を補完することで、流体濃度を求めるようにしてもよく、このようにすれば、多数の受光素子が受光した光の強度から短時間で容易に流体の濃度を求めて出力することができる。

上述した蓋体の開閉と連動した、発光部および受光部の、樹脂チューブへの圧接およびその解放は流体濃度測定装置に限らず、変形可能な管路としての樹脂チューブ内を流れる液体中の気泡（マイクロバブルを含む。）を検出する装置にも用いることができる。図９は、この発明に従う一実施形態の気泡検出装置を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はこの気泡検出装置の発信部と受信部との間に樹脂チューブを挟み込んで気泡の検出を行う様子を模式的に示した横断面図である。なお、図１〜４で示した実施形態の流体濃度測定装置における要素と同様の要素には同一の符号を付けて詳細な説明は省略する。

この気泡検出装置１００は、図１〜４で示した流体濃度測定装置１０における発光部２２に代えて、樹脂チューブＴＢの表面に対して超音波を発信する発信部１０２を備えるとともに、受光部２４に代えて、樹脂チューブＴＢを透過した超音波を受信する受信部１０４を備える。発信部１０２は作動部材としての揺動部材３８に保持されている。かかる構成の装置１００の溝２０に樹脂チューブＴＢを装着し、蓋体１６を閉めると蓋体１６によって押下部材４６が押し下げられ、弾性部材としてのコイルスプリング４７を介して揺動部材３８が揺動し、発信部１０２と受信部１０４との間に樹脂チューブＴＢが所定の押圧下で挟持される。これにより、発信部１０２から発信された超音波を確実に樹脂チューブＴＢに伝達させかつ樹脂チューブＴＢおよびその内部の流体を透過した超音波を受信部１０４で確実に受信することができる。樹脂チューブＴＢおよびその内部の流体を透過した超音波は受信部１０４が受信し、図示しない演算部、例えばＣＰＵが超音波の受信強度に基づき、および／または、超音波の発信から受信までに要した時間に基づき樹脂チューブＴＢ内の気泡の有無を検出する。

なお、この発明の気泡検出装置にあっては、図５〜８で示した流体濃度測定装置と同様、溝および揺動部材を２組備え、押下部材の押し下げに連動して２つの揺動部材を同時に揺動させる伝達部材を備えていてもよい。この場合、伝達部材を付勢して、発信部と受信部とが互いに離間する方向に揺動部材を揺動させる付勢部材を備えてもよい。

かくしてこの発明の流体濃度測定装置によれば、装置への管路の着脱が容易であり、かつ、発光部および受光部を管路に対して確実に密着させて正確な濃度測定を行うことが可能である。またこの発明の気泡検出装置によれば、装置への管路の着脱が容易であり、かつ、超音波の発信部および受信部を管路に対して確実に密着させて正確な気泡検出を行うことが可能である。

１０，５０ 流体濃度測定装置
１２，５２ 筐体
１４，５４ ヒンジ
１６，５６ 蓋体
１８，５８ 緊締具
２０，６０Ａ，６０Ｂ 溝
２２，６２Ａ，６２Ｂ 発光部
２４，６４Ａ，６４Ｂ 受光部
２５ 発光素子
２６，２７ 光ファイバー
２９，３０，７４Ａ，７４Ｂ ボールレンズ，光供給箇所
３１，７５Ａ，７５Ｂ 光ファイバー固定板
３２，７６Ａ，７６Ｂ 発光素子保持板
３５，７８Ａ，７８Ｂ ラインセンサ
３６，３７，８０Ａ，８０Ｂ ボールレンズ，受光箇所
３８，６８Ａ，６８Ｂ 揺動部材（作動部材）
３９，７０Ａ，７０Ｂ 軸部
４４，７９Ａ，７９Ｂ センサ保持部材
４６，８２ 押下部材
４７，８６Ａ，８６Ｂ コイルスプリング（弾性部材）
４８，８８Ａ，８８Ｂ ストッパ部材
４９，９０ コイルスプリング（付勢部材）
８４ 伝達部材
８４ｃ カム面
８５ ガイド
１００ 気泡検出装置
１０２ 発信部
１０４ 受信部

Claims (5)

1. 光透過性でかつ変形可能な管路内を流れる流体の濃度を測定する流体濃度測定装置であって、
   前記管路が装着される上向きに開口する溝が形成された筐体と、
   前記溝の一方の側面側に配置され、前記管路の表面上に光を供給する発光部と、
   前記溝の他方の側面側に前記発光部に対向配置され、前記管路を透過した光を受光する受光部と、
   ヒンジを介して前記筐体に開閉可能に連結され、閉姿勢にて前記溝の上部開口を閉止する蓋体と、
   前記筐体に昇降可能に保持され、前記蓋体の閉動作に伴い該蓋体によって押し下げられる押下部材と、
   前記発光部または前記受光部を保持するとともに前記押下部材の押し下げに連動して作動することで対向する前記発光部と前記受光部とを互いに接近させる作動部材と、
   前記作動部材の作動を規制して前記発光部および前記受光部間を所定間隔に保持するストッパ部材と、を備えることを特徴とする流体濃度測定装置。
2. 前記溝および前記作動部材を２組備え、
   前記押下部材の押し下げに連動して２つの作動部材を同時に作動させる伝達部材を備える、請求項１に記載の流体濃度測定装置。
3. 前記押圧部材と前記作動部材との間に介装された弾性部材を備える、請求項１または２に記載の流体濃度測定装置。
4. 前記作動部材を、前記発光部と前記受光部とを互いに離間させる方向に前記作動部材を付勢する付勢部材を備える、請求項１から３までのいずれか一項に記載の流体濃度測定装置。
5. 変形可能な管路内を流れる流体中の気泡の有無を検出する気泡検出装置であって、
   前記管路が装着される上向きに開口する溝が形成された筐体と、
   前記溝の一方の側面側に配置され、前記管路の表面上に超音波を発信する発信部と、
   前記溝の他方の側面側に前記発信部に対向配置され、前記管路を透過した超音波を受信する受信部と、
   ヒンジを介して前記筐体に開閉可能に連結され、閉姿勢にて前記溝の上部開口を閉止する蓋体と、
   前記筐体に昇降可能に保持され、前記蓋体の閉動作に伴い該蓋体によって押し下げられる押下部材と、
   前記発信部または前記受信部を保持するとともに前記押下部材の押し下げに連動して作動することで対向する前記発信部と前記受信部とを互いに接近させる作動部材と、
   前記作動部材の作動を規制して前記発信部および前記受信部間を所定間隔に保持するストッパ部材と、を備えることを特徴とする気泡検出装置。
   

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