JPH04235342A - 液中の気泡を超音波で検知する気泡検知器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、チューブで移送され
る薬液や血液等に混入する気泡を、超音波を利用して検
知する器具に関する。

【０００２】

【従来の技術】人体に薬液や血液を注入する輸液ポンプ
や血液ポンプは、気泡検知器を接続することによって、
安心して使用できる。該気泡検知器としては、従来より
超音波を利用したものが使用されている。この検知器は
、液を移送するチューブに超音波を放射し、チューブを
透過した超音波を測定して気泡を検知する。検知の原理
は、超音波振動子でもって気泡測定チューブに超音波を
放射し、チューブに放射された超音波が、チューブ内が
液体で満たされている状態と、気泡がある状態とで、透
過状態に変化が生じることを利用している。この変化を
超音波振動を検出する超音波センサーで検出して気泡を
検知するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】超音波式の気泡検知器
は、チューブの両側に対向して超音波振動子と、超音波
センサーとを配設して簡単に気泡を検知できる。しかし
ながら、実際には、ほとんどの小型携帯用輸液ポンプや
血液ポンプは、気泡検知器を装備していない。それは、
小型のポンプが電池で駆動され、しかも、気泡検知器の
消費電力が大きいことが理由である。すなわち、消費電
力の大きな気泡検知器をポンプと共に電池駆動すると、
電池の寿命が著しく短くなって、使用時間が著しく短縮
されることが理由である。

【０００４】この発明は、小型の携帯式の輸液ポンプや
血液ポンプ等に使用でき、しかも、気泡の検出精度を高
く保持して、電池の寿命を長くできる超音波式の気泡検
知器を提供することを目的に開発されたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の液中の気泡を
超音波で検知する気泡検知器は、前述の目的を達成する
ために、下記の構成を備えている。すなわち、この発明
の超音波式の気泡検知器は、気泡測定チューブ１に向か
って超音波振動を放射する送信手段２と、送信部材から
放射された超音波振動を気泡測定チューブ１を介在して
受信する受信手段３と、送信手段２と受信手段３とに電
力を供給する電源４とを備えている。

【０００６】さらに、この発明の気泡検知器は、電源４
に、一定の周期でオン・オフするスイッチング部材５を
備えている。スイッチング部材５はオン・オフ動作を繰
り返して、送信手段２と受信手段３とに、同期して電力
を一時的に供給する。

【０００７】

【実施例】この発明の実施例を理解しやすくするために
、この発明の気泡検知器の動作を説明する。この発明の
超音波式の気泡検知器は、連続して超音波を送信しない
。にもかかわらず、気泡の検知精度を高く保持できる。 それは、液体中を流動する気泡の性質を上手に利用して
検知していることが理由である。薬液や血液と一緒に移
動される気泡は、液中で一定の容積を占める。目で確認
できないような微細な気泡は容積が小さいが、このよう
な気泡が液中に混入しても、輸液や液体に溶融された気
体と同じように人体に悪害を与えない。したがって、目
的の気泡検知器は、一定の大きさ以上の気泡を正確に検
知することが要求される。この発明の気泡検知器は、気
泡が一定の容積を有することを有効に利用して、少ない
消費電力で正確に検出する。

【０００８】このことを実現するために、この発明の気
泡検知器は、通過する気泡の大きさと流速とによって、
一定の周期で気泡を検出している。一定の大きさの気泡
がチューブ内を移送されるとき、気泡は測定点を移動す
るのに時間がかかる。例えば、図１において、移動方向
の長さが３ｍｍである気泡６が、チューブ１内を流速１
ｍｍ／秒で移動すると仮定すると、この気泡６が測定点
Ａを通過するのに３秒かかることになる。いいかえると
、３秒間は測定点Ａを気泡が通過することになる。測定
点Ａのセンサー７が、前方を通過している気泡を確実に
検出できると仮定すると、センサー７は、３秒間に１回
の割合で気泡６の有無を検知して、全ての気泡を検知で
きる。

【０００９】この発明の気泡検知器は、送信手段２と受
信手段３とに同期して、一定の周期で電力を供給してい
る。すなわち、送信手段２と受信手段３とには連続して
電力を供給することなく、例えば、１秒間に１〜２０パ
ルスの割合で電力を供給する。電力の供給時間は、パル
スのデューティー比で調整する。デューティー比を小さ
くすると、平均的な電力供給量を少なくできる。

【００１０】送信手段２と受信手段３とに同期して電力
を供給するために、この発明の気泡検知器は、電源４に
オン・オフ動作するスイッチング部材５を備えている。 スイッチング部材５がオン状態の時に、送信手段２と受
信手段３とに電力が供給され、オフのときに電力供給が
中止される。送信手段２と受信手段３とが動作状態にあ
るとき、測定点を通過する気泡が検知される。送信手段
２と受信手段３とが動作状態となる時間は、検知する最
も小さい気泡の大きさと、液の流量とを考慮して、気泡
が測定点を通過する間に、確実に検出できるように設計
される。

【００１１】以下、この発明の実施例を図面に基づいて
説明する。但し、以下に示す実施例は、この発明の技術
思想を具体化する為の気泡検知器を例示すものであって
、この発明の気泡検知器は、構成部品の材質、形状、構
造、配置を下記の構造に特定するものでない。この発明
の気泡検知器は、特許請求の範囲に記載の範囲に於て、
種々の変更が加えられる。更に、この明細書は、特許請
求の範囲が理解し易いように、実施例に示される部材に
対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、「従来の課
題を解決する為の手段の欄」および「作用効果の欄」に
示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に
示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決し
てない。

【００１２】図２に示す超音波式の気泡検知器は、気泡
測定チューブ１に向かって超音波振動を放射する送信手
段２と、送信部材から放射された超音波振動を気泡測定
チューブ１を介在して受信する受信手段３と、送信手段
２と受信手段３とに電力を供給する電源４とを備えてい
る。

【００１３】送信手段２は、超音波の発振回路８と、超
音波振動子９とを備えている。発振回路８は、例えば、
２０〜１００ｋＨｚの超音波信号を発振する。超音波振
動子９は、発振回路８の出力信号が入力されて、チュー
ブ１に向かって超音波を放射する。

【００１４】受信手段３は、超音波センサー７と、増幅
回路１０と、比較回路１１とを備えている。超音波セン
サー７は、送信手段２の超音波振動子９と対向する位置
に配設されており、チューブ１を透過した超音波を検出
する。増幅回路１０は超音波センサー７の出力を増幅し
て、比較回路１１に伝送する。比較回路１１は、超音波
の信号レベルをノーマル状態に比較して気泡を検知する
。

【００１５】すなわち、チューブ１内を気泡が通過する
と、気泡は超音波の透過を減衰させる。このため、気泡
のあるチューブを透過した超音波がセンサー７に検出さ
れると、超音波センサー７の出力信号レベルが変化する
。超音波センサー７の出力レベルは、増幅回路１０から
比較回路１１に入力されて検出される。したがって、比
較回路１１は、入力信号レベルの変動で、気泡を検出す
る。

【００１６】送信手段２と受信手段３とは、電源４から
電力が供給されたときに動作し、電力供給が停止される
と休止する。したがって、電源４は、一定の周期でオン
・オフするスイッチング部材５を備えている。スイッチ
ング部材５はオン・オフ動作を繰り返して、送信手段２
と受信手段３とに、同期して電力を一時的に供給する。

【００１７】スイッチング部材５がオン・オフする時間
、すなわち、オン・オフの周期と、デューティー比とは
、検出する気泡の大きさと、流速とで最適値に調整する
。オン・オフの周期は、図１に示すように、測定しよう
とする気泡が測定点を通過するときに、少なくとも送信
手段２と受信手段３とを１回動作状態とする周期に調整
される。このため、測定する気泡が小さくなり、また、
流速が速くなるほど、電源４のオン・オフ周期を短くす
る。スイッチング部材５のオン・オフ周期は、通常１〜
１０ミリ秒の範囲に調整する。すなわち、送信手段２と
受信手段３とが１秒に１〜１００回気泡を検出するよう
に調整する。

【００１８】また、スイッチング部材５がオン・オフす
るデューティー比は、１〜５０％の範囲に調整される。 デューティー比を小さくすると、消費電力を少なくでき
る。ただ、デューティー比が小さすぎると、送信手段２
と受信手段３の１回の動作時間が短くなって、気泡を検
出できなくなる。したがって、スイッチング部材５のデ
ューティー比は、送信手段２と受信手段３とを動作状態
として、気泡を検出できる時間に調整される。デューテ
ィー比が同じであっても、オン・オフの周期が長いと、
送信手段２と受信手段３の１回の動作時間は長くなる。 したがって、デューティー比は、オン・オフの周期と、
送信手段２および受信手段３の動作時間とを考慮して最
適値に調整される。

【００１９】

【発明の効果】この発明の液中の気泡を超音波で検知す
る気泡検知器は、電力消費を従来の数分の１に極減して
、正確に気泡を検知できる。それは、気泡検知器の電源
に、オン・オフ動作するスイッチング部材を装備するか
らである。スイッチング部材は、一定の周期でオン・オ
フして、送信手段と受信手段とに同期して電力を供給す
る。電源のスイッチング部材がオフの状態では、送信手
段と受信手段とに電力を供給しない。このため、この状
態で送信手段と受信手段とは電力を消費しない。送信手
段と受信手段とは一定の周期でオフ状態とするが、気泡
の通過は正確に検出できる。それは、オフ時間を、気泡
が測定点を通過する時間よりも短くすることによって、
オン状態のときに検知できるからである。

【００２０】すなわち、この発明の液中の気泡を超音波
で検知する気泡検知器は、気泡が測定点を通過するのに
一定の時間がかかること、小さくて人体に悪害を与えな
い微細な気泡を無視することを有効に利用して、電力消
費を極減している。

【００２１】本発明者が実際に試作した気泡検知器は、
平均消費電流が１．６ｍＡであった。これに対して送信
手段と受信手段とに同じ回路を使用した従来の気泡検知
器は、消費電流が約１０ｍＡであった。したがって、こ
の発明の気泡検知器は、消費電力を１／６に極減できた
。

【００２２】さらに、この発明の気泡検知器は、従来品
に匹敵する正確な気泡検知能力を実現した。その結果を
表１と表２とに示している。表１は送信手段と受信手段
とに連続して電力を供給する従来の気泡検知器の特性を
、表２はこの発明の気泡検知器の特性を示している。

【００２３】表１に示すように、従来の気泡検知器は、
気泡の感度設定を３ｍｍにセットすると、３ｍｍ以上の
気泡を正確に測定できた。この発明の気泡検知器は、感
度設定を３ｍｍにセットすると、３ｍｍ以上の気泡を確
実に感知した。

【００２４】このように、この発明の気泡検知器は、消
費電力を極減して、正確に気泡を検知できる。このため
、この発明の気泡検知器は、消費電力が大きいと使用で
きなかった小型のポンプとも併用可能となり、小型ポン
プで安全に輸液あるいは体液を注入できる。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】 　　４、

【図面の簡単な説明】

【図１】チューブを気泡が通過する状態を示す概略断面
図

【図２】この発明の一実施例を示す液中の気泡を超音波
で検知する気泡検知器のブロック線図

【符号の説明】

１…チューブ　　　　　　　　　　２…送信手段　　　
　　　　　　　　　３…受信手段 ４…電源　　　　　　　　　　　　　　５…スイッチン
グ部材　　　　６…気泡 ７…センサー　　　　　　　　　　８…発振回路　　　
　　　　　　　　　９…超音波振動子 １０…増幅回路　　　　　　　　１１…比較回路　　　
　　　　　　　　　Ａ…測定点

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　気泡測定チューブ（１）に向かって超
   音波振動を放射する送信手段（２）と、送信手段（２）
   から放射された超音波振動を、気泡測定チューブ（１）
   を介在して受信する受信手段（３）と、送信手段（２）
   と受信手段（３）とに電力を供給する電源（４）とを備
   える気泡検知器において、電源（４）が一定の周期でオ
   ン・オフするスイッチング部材（５）を備えており、ス
   イッチング部材（５）がオン・オフ動作して送信手段（
   ２）と受信手段（３）とに、同期して電力を一時的に供
   給するように構成されたことを特徴とする超音波式の気
   泡検知器。