特許 6749138 点滴検出器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6749138

(24)【登録日】2020年8月13日

(45)【発行日】2020年9月2日

(54)【発明の名称】点滴検出器

(51)【国際特許分類】

   A61M 5/168 20060101AFI20200824BHJP

   A61M 5/172 20060101ALI20200824BHJP

   G01F 1/00 20060101ALI20200824BHJP

【ＦＩ】

   A61M5/168 532

   A61M5/168 510

   A61M5/172

   G01F1/00 Q

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-97382(P2016-97382)

(22)【出願日】2016年5月13日

(65)【公開番号】特開2017-202258(P2017-202258A)

(43)【公開日】2017年11月16日

【審査請求日】2019年4月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】713004649

【氏名又は名称】石坂 欣也

(73)【特許権者】

【識別番号】503231608

【氏名又は名称】株式会社幸大ハイテック

(73)【特許権者】

【識別番号】000153030

【氏名又は名称】株式会社ジェイ・エム・エス

(74)【代理人】

【識別番号】110000040

【氏名又は名称】特許業務法人池内アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】石坂 欣也

(72)【発明者】

【氏名】小柳 康雄

(72)【発明者】

【氏名】松浦 浩二

(72)【発明者】

【氏名】星野 歩

【審査官】 竹下 晋司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−２０４８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１０２９１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｍ ５／１６８

Ａ６１Ｍ ５／１７２

Ｇ０１Ｆ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

輸液ポンプを構成する輸液ポンプ本体へ、点滴筒内を落下する液滴の検出信号を出力するための点滴検出器であって、
前記点滴筒の外部の一側に配置された複数の発光素子を含む発光部と、
前記点滴筒の外部の前記一側の反対側に配置された複数の受光素子を含む受光部と、
複数の前記発光素子を順次発光させ、複数の発光素子の個々の発光の前に、全ての発光素子が消灯した消灯期間をおく、という１連のステップを１スキャンとして繰り返し行う、滴落制御部と、
前記液滴の検出の判定を行う、データ処理部と、を含み、
前記発光部と前記受光部は、各発光素子と対応する１個以上の受光素子間の光軸のいずれもが、前記液滴の落下方向と直交する単一水平面内に収まるように配置されており、
前記データ処理部は、前記１スキャン毎に総出力電圧変化量を得、前記総出力電圧変化量が所定の閾値以上である場合は、液滴検出と判定して、前記輸液ポンプ本体へ前記液滴の検出信号を出力し、前記総出力電圧変化量が、前記所定の閾値より小さい場合は、前記液滴未検出と判定し、
前記総出力電圧変化量は、各消灯期間経過直後に発光予定の発光素子と対応する受光素子の当該消灯期間中における出力電圧の合計と、前記消灯期間経過直後に発光した前記発光素子と対応する前記受光素子が前記発光素子の光を受光した時の出力電圧の合計との差である、点滴検出器。

【請求項2】

前記データ処理部は、
各消灯期間経過直後に発光予定の発光素子と対応する受光素子の当該消灯期間中における出力電圧を、前記消灯期間経過直後に発光した前記発光素子と対応する前記受光素子が前記発光素子の光を受光した時の出力電圧から減算して、各受光素子の出力電圧の補正値を得、各受光素子の出力電圧の前記補正値の総和を前記総出力電圧変化量として得る、請求項１に記載の点滴検出器。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の点滴検出器の制御方法であって、
前記滴落制御部により、前記複数の発光素子を順次発光させ、複数の発光素子の個々の発光の前に、全ての発光素子が消灯している消灯期間をおき、
前記データ処理部にて、前記１スキャン毎に総出力電圧変化量を得、前記総出力電圧変化量が所定の閾値以上である場合は、液滴検出と判定して、前記輸液ポンプ本体へ前記液滴の検出信号を出力し、前記総出力電圧変化量が、前記所定の閾値より小さい場合は、液滴未検出と判定する、点滴検出器の制御方法。

【請求項4】

請求項１又は２に記載の点滴検出器と輸液ポンプ本体とを含み、
前記輸液ポンプ本体は、
前記液滴の前記検知信号が入力される設定入力部・制御部を含む、輸液ポンプ。

【請求項5】

前記輸液ポンプ本体は、
前記設定入力部・制御部から警報発報信号が入力される警報発生部と、
前記設定入力部・制御部から入力される、停止信号又は回転信号に応じて、モータの回転を制御する、モータ駆動部を含み、
前記設定入力部・制御部は、
入力された検知信号のカウント数を流量に換算し、換算された流量が設定入力部・制御部に予め入力された流量設定の正常範囲を外れた場合には、前記警報発生部に警報発報信号を出力し、前記モータ駆動部へ停止信号を出力する、請求項４に記載の輸液ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、点滴筒内を落下する液滴を検知可能とする点滴検出器、その制御方法、及び当該点滴検出器を含む輸液ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

輸液ポンプは、薬液等を患者に正確に持続供給できる装置として、医療分野で広く使用されている。輸液ポンプに装着され、患者に接続される輸液セットは、滅菌されたディスポーザブル品であり、輸液セットは、およその流量を目視確認するための点滴筒を備えている。

【0003】

輸液ポンプは、標準又はオプショナルで、点滴筒内を落下する液滴を検知できる滴落検知器を備えている。輸液ポンプは、滴落検知器に輸液セットの点滴筒を装着し、点滴筒内を落下する滴を検知することにより流量を監視可能としている。輸液セットには、２０滴と６０滴の２種類がある。２０滴の点滴筒は１ｍＬを２０滴に分けて滴下し、６０滴の点滴筒は１ｍＬを６０滴に分けて滴下する。

【0004】

例えば、特許文献１に開示の滴落検知器は、図１０に示すように発光素子１０１から受光素子１０２へ向かう光軸１１０が液滴１１１によって遮蔽された場合に、図１１に示されるように、受光素子１０２の出力電圧の変化量ΔＶを検出することにより、点滴筒１０
０内を落下する液滴を検知している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１４−２０４８９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、輸液ポンプを屋内で使用し、図１２に示すように、滴落検知器の外部から入射する光（以下「外光」と略称する場合もある。）として室内灯１０３からの可視光線が受光素子１０２にまで到達した場合には、受光素子１０２は、発光素子１０１からの光と室内灯１０３からの可視光線（外光）の両方を受光する。その為、図１３に示されるように、受光素子１０２の出力電圧は、図１１に示された値よりも高い値へ変動するので、滴落検知器への外光の影響を無視して、所定の出力電圧変化量ΔＶ（図１１参照）を閾値とし
、液滴の有無を判定する方法では、液滴を検知できない場合がある。

【0007】

本発明は、液滴の検出精度が向上した点滴検出器、及びこれを用いた輸液ポンプ、並びに点滴検出器の制御方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の点滴検出器は、輸液ポンプを構成する輸液ポンプ本体へ、点滴筒内を落下する液滴の検出信号を出力するための点滴検出器であって、
前記点滴筒の外部の一側に配置された複数の発光素子を含む発光部と、
前記点滴筒の外部の前記一側の反対側に配置された複数の受光素子を含む受光部と、
複数の前記発光素子を順次発光させ、複数の発光素子の個々の発光の前に、全ての発光素子が消灯した消灯期間をおく、という１連のステップを１スキャンとして繰り返し行う、滴落制御部と、
前記液滴の検出の判定を行う、データ処理部と、を含み、
前記発光部と前記受光部は、各発光素子と対応する１個以上の受光素子間の光軸のいずれもが、前記液滴の落下方向と直交する単一水平面内に収まるように配置されており、
前記データ処理部は、前記１スキャン毎に総出力電圧変化量を得、前記総出力電圧変化量が所定の閾値以上である場合は、液滴検出と判定して、前記輸液ポンプ本体へ前記液滴の検出信号を出力し、前記総出力電圧変化量が、前記所定の閾値より小さい場合は、前記液滴未検出と判定し、
前記総出力電圧変化量は、各消灯期間経過直後に発光予定の発光素子と対応する受光素子の当該消灯期間中における出力電圧の合計と、前記消灯期間経過直後に発光した前記発光素子と対応する前記受光素子が前記発光素子の光を受光した時の出力電圧の合計との差である。

【0009】

本発明の点滴検出器の制御方法は、本発明の点滴検出器の制御方法であって、
前記滴落制御部により、前記複数の発光素子を順次発光させ、複数の発光素子の個々の発光の前に、全ての発光素子が消灯している消灯期間をおき、
前記データ処理部にて、前記１スキャン毎に総出力電圧変化量を得、前記総出力電圧変化量が所定の閾値以上である場合は、液滴検出と判定して、前記輸液ポンプ本体へ前記液滴の検出信号を出力し、前記総出力電圧変化量が、前記所定の閾値より小さい場合は、液滴未検出と判定する。

【0010】

本発明の輸液ポンプは、
本発明の点滴検出器と輸液ポンプ本体とを含み、
前記輸液ポンプ本体は、
前記液滴の前記検知信号が入力される設定入力部・制御部を含む。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、液滴の検出精度が向上した点滴検出器、及びこれを用いた輸液ポンプ、並びに点滴検出器の制御方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る点滴検出器を含む輸液ポンプの構成概略図。

【図2】図２は、図１に示した点滴検出器の発光部と受光部とを説明する模式図。

【図3】図３Ａは、図２に示した受光素子４ｅ〜４ｇが外光のみを受光する受光ステップを、図３Ｂは、受光素子４ｅ〜４ｇが、外光及び発光素子３ａから受光する受光ステップを説明する模式図。

【図4】図４Ａは、図２に示した受光素子４ｃ〜４ｇが外光のみを受光する受光ステップを、図４Ｂは、受光素子４ｃ〜４ｇが、外光及び発光素子３ｂから受光する受光ステップを説明する模式図。

【図5】図５Ａは、図２に示した受光素子４ｂ〜４ｆが外光のみを受光する受光ステップを、図５Ｂは、受光素子４ｂ〜４ｆが、外光及び発光素子３ｃから受光する受光ステップを説明する模式図。

【図6】図６Ａは、図２に示した受光素子４ａ〜４ｅが外光のみを受光する受光ステップを、図６Ｂは、受光素子４ａ〜４ｅが、外光及び発光素子３ｄから受光する受光ステップを説明する模式図。

【図7】図７Ａは、図２に示した受光素子４ａ〜４ｃが外光のみを受光する受光ステップを、図７Ｂは、受光素子４ａ〜４ｃが、外光及び発光素子３ｅから受光する受光ステップを説明する模式図。

【図8】図８は、図３〜図７に示した各光軸Ｌ₁〜Ｌ₂₁、ｌ₁〜ｌ₂₁と受光素子の出力電圧との関係を説明するグラフ。

【図9】図９は、図３〜図７に示した各光軸Ｌ₁〜Ｌ₂₁、ｌ₁〜ｌ₂₁と受光素子の出力電圧変化量との関係を説明するグラフ。

【図10】図１０は、従来の点滴検出器の一例を説明する模式図。

【図11】図１１は、図１０に示した点滴検出器により測定される出力電圧を示したグラフ。

【図12】図１２は、従来の点滴検出器の一例を説明する模式図。

【図13】図１３は、図１２に示した点滴検出器により測定される出力電圧を示したグラフ。

【図14】図１４は、点滴検出器の一参考例を説明する模式図。

【図15】図１５は、図１４に示した点滴検出器により測定される出力電圧を示したグラフ。

【図16】図１６は、図１４に示した点滴検出器により測定される出力電圧変化量を示したグラフ。

【図17】図１７は、点滴検出器の他の参考例を説明する模式図。

【図18】図１８Ａ〜１８Ｃは、図１７に示した点滴検出器を構成する受光素子が、各々、対応する発光素子から受光する受光ステップを説明する模式図。

【図19】図１９Ａ〜１９Ｂは、図１７に示した点滴検出器を構成する受光素子が、各々、対応する発光素子から受光する受光ステップを説明する模式図。

【図20】図２０は、図１８〜図１９に示した各光軸Ｌ₁〜Ｌ₂₁と受光素子の出力電圧との関係を説明するグラフ。

【図21】図２１Ａ〜２１Ｃは、図１７に示した点滴検出器を構成する受光素子が、各々、対応する発光素子から受光する受光ステップを説明する模式図。

【図22】図２２Ａ〜２２Ｃは、図１７に示した点滴検出器を構成する受光素子が、各々、対応する発光素子から受光する受光ステップを説明する模式図。

【図23】図２３は、図２１Ａ〜図２２Ｃに示した各光軸Ｌ₁〜Ｌ₂₁と受光素子の出力電圧との関係を説明するグラフ。

【図24】図２４は、図２１Ａ〜図２２Ｃに示した各光軸Ｌ₁〜Ｌ₂₁と受光素子の出力電圧との関係を説明するグラフ。

【図25】図２５は、図２１Ａ〜図２２Ｃに示した各光軸Ｌ₁〜Ｌ₂₁と受光素子の出力電圧変化量との関係を説明するグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１４に示されるように、点滴筒１００において、光軸が液滴１１１によって遮弊される位置に配置された発光素子１０１ａに加えて光軸が液滴１１１によって遮弊されない位置に発光素子１０１ｂを配置し、受光素子１０２ａ、１０２ｂにより、発光素子１０１ａ、１０１ｂからの光と外光の両方を各々受光し、図１５及び図１６に示すように、受光素子１０２ｂの出力電圧と受光素子１０２ａの出力電圧の差分をとることにより、外光（室内灯１０３からの可視光線）の受光に起因する上述の出力電圧の変動の影響を低減しながら液滴を検知することができると考えられる。

【0014】

また、外光の受光に起因する出力電圧の変動の影響を低減する別の方法として、下記方法が考えられる。以下、当該方法を、例えば、発光素子と受光素子を各々複数備えた滴落検知器を例に挙げて詳細に説明する。

【0015】

図１７において、点滴筒２００を挟むように、５つの発光素子２０１ａ〜２０１ｅと７つの受光素子２０２ａ〜２０２ｇが配置されている。発光素子２０１ａ〜２０１ｅと受光素子２０２ａ〜２０２ｇは、発光素子から発光され受光素子にて受光されうる光軸Ｌ₁〜Ｌ₂₁（図１８Ａ〜図１９Ｂ参照）のいずれもが、液滴２１１の落下方向と直交する単一の水平面内に収まるように配置されている。

【0016】

滴落検知器内の滴落制御部からの制御信号により、図１８Ａ〜図１９Ｂに示すように、５個の発光素子２０１ａ〜２０１ｅを順次発光させ、１回のスキャンで、５個の発光素子２０１ａ〜２０１ｅの全てによる発光及び当該発光素子から出射した光軸の受光素子２０２ａ〜２０２ｇによる受光を行う。このスキャン動作を周期的に行う。スキャン動作は、液滴が前記水平面を通過し始めてから通過し終わるまでの間に１回以上行われる。光軸が液滴を通過すると、屈折や遮光により、受光素子から得られる出力電圧は低下する。

【0017】

図２０に示されるように、１回目スキャンでは、液滴は未検出であり、２回目スキャンでは、光軸Ｌ₈〜Ｌ₁₄を受光した受光素子の出力電圧が、それ以外の光軸Ｌ₁〜Ｌ₇、Ｌ₁₅〜Ｌ₂₁を受光した受光素子のそれよりも低い。滴落検知器のデータ処理部は、１回のスキャンで降下した出力電圧（出力電圧変化量）の総和が所定の閾値以上であると、液滴が存在すると判定し、所定の閾値より小さいと、液滴は存在しないと判定する。尚、図２０には、後述する図２４における各受光素子の出力電圧との対比のため、外光による影響を受けていない場合の各受光素子の出力電圧を示している。

【0018】

上述のとおり、受光素子が外光を受光した場合、受光素子の出力電圧が、受光素子が外光を受光しない場合よりも高くなる。そのため、図２１Ａに示すように、スキャン動作の最初に、蛍光灯等の外光のみを受光素子が受光した場合の出力電圧を、外光出力電圧として得る。その後、図２１Ｂ〜図２２Ｃに示されるように、発光素子２０１ａ〜２０１ｅを順次発光させて、光軸Ｌ₁〜Ｌ₂₁を受光した受光素子の出力電圧を得る。

【0019】

そして、図２３に示すように、受光素子の出力電圧から、外光による出力電圧の上昇分（外光出力電圧）を減算する補正を行うことより、出力電力変化量の総和を精度よく検出できると考えられる。尚、図２１Ｂ〜図２２Ｃにおいて、図の簡略化のため、受光素子が受光しうる外光の光軸は省略している。また、図２３において、スキャン（１）〜（３）は、外光による影響がある場合とない場合との対比のために並べて表示されており、（１）〜（３）は、スキャンの順序を意味するものではない。スキャン（１）及び（２）は、外光を受光しない条件下において測定した、液滴の非検出時と検出時の受光素子の出力電圧を示しており、スキャン（２）及び（３）は、液滴の検出時において、外光を受光しない場合と外光を受光した場合の受光素子の出力電圧を示している。尚、図８、図９、図２４及び図２５中のスキャン（１）〜（３）も図２３のそれと同趣旨である。

【0020】

外光出力電圧の減算により補正された出力電圧変化量の総和（スキャン１回あたりの出力電圧変化量の総和）が、スキャン（２）の出力電圧変化量の総和に近いほど、液滴検出の精度が高いことを意味する。出力電圧変化量は、受光素子が外光を受光せず、且つ、発光素子から出射された光軸が液滴により遮弊されない場合（スキャン（１））の出力電圧を基準としている。

【0021】

しかし、上記の通り出力電圧の補正を行っても、液滴の検出精度は十分ではない。

【0022】

本発明者らは、鋭意検討の結果、出力電圧の補正を行っても液滴の検出精度が十分でない理由が、主たる外光である室内灯が商用電源を使用して発光している場合に、受光素子が受ける外光の強さが、５０Ｈｚもしくは６０Ｈｚの周期で経時変動していることにあると見出した。

【0023】

詳述すると、外光の強さは、所定の波形で経時変動するため、図２４に示すように、外光の受光に起因する出力電圧の上昇の程度が、経時的に変化する。受光素子が外光を受光せず、且つ、発光素子から出射された光軸が液滴により遮弊されない場合の出力電圧を基準値とし、当該基準値より小さい出力電圧における出力電圧降下量（出力電圧変化量）を検出する場合、例えば、液滴による遮弊によって低くなった出力電圧の値が、上記基準値よりも大きいと、図２３と同様の方法で、外光による出力電圧の上昇分（外光出力電圧）を受光素子の出力電圧から減算する補正を行っても、出力電圧変化量を正確に検出できない。当該出力電圧変化量を正確に検出できないと、図２５に示されるように、出力電圧変化量の総和の値が所定の閾値よりも小さくなり、液滴の検出精度が低下する。

【0024】

そこで、本発明者らは、各発光素子を発光させる直前に、全ての発光素子が消灯した消灯期間をもうけることとした。そして、データ処理部において、消灯期間経過直後に発光することとなっている発光素子Ｘに対応する受光素子Ｙの当該消灯期間中の出力電圧Ｂを外光出力電圧として検出及び記憶し、当該消灯期間経過直後に発光した発光素子Ｘからの光と外光の両方を受光した受光素子Ｙの出力電圧Ａを混合光出力電圧として検出及び記憶し、１スキャンにおける総出力電圧変化量（「出力電圧変化量の総和」と言う場合もある。）を、液滴検出の判定に用いることとした。前記総出力電圧変化量は、混合光出力電圧の合計と外光出力電圧の合計との差である。これにより、スキャンの最中に外光の強さが変動しても、当該変動に応じた外光出力電圧の減算の精度が向上し、より正確に１スキャンにおける出力電圧変化量の総和を検出でき、結果として、液滴の検出精度を向上することができる。

【0025】

尚、本発明において、各受光素子の混合光出力電圧から対応する外光出力電圧を減算して、各受光素子の出力電圧の補正値を得てから、当該補正値の総和を総出力電圧変化量として得てもよいし、複数の受光素子の混合光出力電圧の合計及び複数の受光素子の外光出力電圧の合計を各々得てから、前者から後者を減算して、総出力電圧変化量を得てもよい。

【0026】

次に、本発明の一実施形態に係る点滴検出器、及びその制御方法、並びに、当該点滴検出器を含む輸液ポンプ等について、図１〜図９を用いて説明する。

【0027】

図１は、本発明の一実施形態に係る点滴検出器２、及び点滴検出器２と輸液ポンプ本体１２とを含む輸液ポンプ１の構成概略図である。輸液バック１１には、点滴筒８を介して可撓性チューブ１０が接続されている。可撓性チューブ１０内の輸液は、チューブ押圧部１７によって可撓性チューブ１０が下方にしごかれることにより、下方に送られ、輸液セットが接続された患者に送られる。

【0028】

点滴検出器１は、点滴筒８を挟んで対向するように配置された、発光部３と受光部４とを含む。発光部３は、点滴筒８の外部の一側に配置され、受光部４は、点滴筒８の外部の前記一側の反対側に配置されている。

【0029】

図２に示されるように、発光部３及び受光部４は、各々、複数の発光素子３ａ〜３ｅと複数の受光素子４ａ〜４ｇを含む。発光素子３ａ〜３ｅと受光素子４ａ〜４ｇは、発光素子と対応する受光素子間の光軸のいずれもが、液滴９（図１参照）の落下方向と直交する単一水平面内に収まるように配置されている。

【0030】

発光素子３ａ〜３ｅは、例えば、近赤外線を発するＬＥＤ、半導体レーザー等が挙げられる。受光素子４ａ〜４ｇは、例えば、受光した光を電気信号（出力電圧）に変換するフォトダイオード又はフォトトランジスタからなる。

【0031】

図２では、発光素子の数と受光素子の数が異なっているが、同じでもよい。また、図２では、発光素子の数が５個、受光素子の数が７個であるが、本発明の点滴検出器１において、発光素子の数は、液滴の検出範囲を広げる観点から、好ましくは３個以上、より好ましくは５個以上であり、経済性の観点から、７個以下である。受光素子の数は、発光素子の数以上であればよいが、液滴の検出範囲を広げる観点から、好ましくは３個以上、より好ましくは５個以上であり、経済性の観点から、７個以下である。

【0032】

発光素子３ａ〜３ｅの発光は、滴落制御部５からの制御信号により制御される。具体的には、まず、図３Ａに示されるように、いずれの発光素子３ａ〜３ｅも発光させない状態で、外光（例えば、商用電源を使用した室内灯の光）のみを受光素子４ｅ〜４ｇで受光する、外光キャンセル用受光を行う。図３Ａにおいて、外光のうち、受光素子４ｅ〜４ｇが受光する外光は、光軸ｌ₃，ｌ₇，ｌ₁₂で表わしている。次いで、図３Ｂに示されるように、外光下で、発光素子３ａを発光させて、受光素子４ｅ，４ｆ，４ｇにより、外光ｌ₃，ｌ₇，ｌ₁₂（図示せず）及び光軸Ｌ₃，Ｌ₇，Ｌ₁₂を受光する、混合受光を行う。

【0033】

尚、図４Ａ、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａは、外光キャンセル用受光の様子を示しており、図３Ｂ、図４Ｂ、図５Ｂ、図６Ｂ、図７Ｂは、混合受光の様子を示している。図３Ｂ、図４Ｂ、図５Ｂ、図６Ｂ、図７Ｂにおいて、外光の光軸は、図の簡略化のため省略している。

【0034】

次いで、図４Ａ〜図７Ｂに示されるように、外光キャンセル用受光と混合受光をこの順で交互に行う。１回のスキャンで、図３Ａ〜図７Ｂの一連の受光ステップを行い、このスキャン動作が一定周期で行なわれるように、滴落制御部５にて、発光素子３ａ〜３ｅの発光のタイミングが制御される。スキャン動作は、液滴が前記水平面を通過し始めてから通過し終わるまでの間に１回以上行われる。光軸が液滴を通過すると、屈折や遮光により、受光素子から得られる出力電圧は低下する。

【0035】

発光素子３ａ〜３ｅから発光された光は、点滴筒８の外壁及び液滴９により減衰されながら受光素子４ａ〜４ｇに到達する。受光部４は、受光した光量に比例した光検出信号（出力電圧のアナログ値）を、データ処理部７に送信する。出力電圧のアナログ値は、データ処理部７にてデジタル値に変換される。

【0036】

図８は、光軸ｌ₁〜ｌ₂₁、Ｌ₁〜Ｌ₂₁を受光した各受光素子の出力電圧のデジタル値を示している。図８のスキャン（３）において、外光の光軸ｌ₈を受光した受光素子４ｂ（図６Ａ参照）の出力電圧を、発光素子３ｄから出射された光軸Ｌ₈及び外光の光軸ｌ₈（図示せず）を受光した受光素子４ｂ（図６Ｂ参照）の出力電圧から減算している。図８に示されるように、この出力電圧の補正を、発光素子の発光毎に行っている。

【0037】

このように、本実施形態では、発光素子３ａ〜３ｅを順次発光させる直前に、各々、全ての発光素子が消灯した消灯期間をもうけ、データ処理部７にて、当該消灯期間経過直後に発光することとなっている発光素子Ｘに対応する受光素子Ｙの消灯期間中における出力電圧Ｂを外光出力電圧として検出及び記憶し、当該外光出力電圧を、発光素子Ｘからの光と外光の両方を受光した受光素子Ｙの出力電圧Ａから減算している。そのため、スキャン動作中に外光の強さが変動した場合にも、当該変動に応じた外光出力電圧の減算の精度が向上するため、より正確に出力電圧変化量の総和を検出できる。結果として、本発明では、液滴の検出精度を向上することができる。

【0038】

データ処理部７では、前記デジタル値にて、各受光素子の出力電圧の検出及び記録、各受光素子の出力電圧変化量の総和に基づく前記液滴の存在の判定を行い、その結果を、設定入力部・制御部１３へ伝達する。データ処理部７は、１回のスキャンで降下した出力電圧の総和（出力電圧変化量の総和）が所定の閾値以上であると、液滴が存在すると判定し、設定入力部・制御部１３へ液滴検出信号を出力する。１回のスキャンで降下した出力電圧の総和（出力電圧変化量の総和）が、所定の閾値より小さいと、データ処理部７は、液滴は存在しないと判定する。前記閾値としては、例えば、外光による影響がない環境下で測定された出力電圧変化量の総和の例えば７０％〜８０％のいずれかの値を設定できる。

【0039】

設定入力部・制御部１３では、データ処理部７から入力された液滴検出信号の回数をカウントし、予め設定入力部・制御部１３に設定された、１液滴あたりの液体の量から、液滴数を流量に換算する。設定入力部・制御部１３は、換算した流量が、設定入力部・制御部１３に予め設定された流量に対する正常範囲内であるかを判定する。換算された流量が、正常範囲内である場合は、それまでの動作を継続し、正常範囲外である場合は、設定入力部・制御部１３からモータ駆動部１５へ停止信号が入力されるとともに、設定入力・制御部１３は、警報発生部１４に警報発報信号を出力する。停止信号が入力されたモータ駆動部１５は、モータ１６及びチューブ押圧部１７の動作を停止し、警報発報信号が入力された警報発生部１４は、警報を発報する。

【0040】

本開示は、さらに以下の一又は複数の実施形態に関する。下記の通り、本願は、点滴検出器を用いた液滴検出方法、及び受光素子の出力電圧の補正方法も開示する。当該出力電圧の補正方法により得られた各受光素子の出力電圧の補正値は、前述の総出力電圧変化量に基づく液滴検出の判定方法以外の、他の液滴検出の判定方法に供することができる。

【0041】

［１］ 輸液ポンプを構成する輸液ポンプ本体へ、点滴筒内を落下する液滴の検出信号を出力するための点滴検出器であって、
前記点滴筒の外部の一側に配置された複数の発光素子を含む発光部と、
前記点滴筒の外部の前記一側の反対側に配置された複数の受光素子を含む受光部と、
複数の前記発光素子を順次発光させ、各発光素子の発光の前に、全ての発光素子が消灯した消灯期間をおく、という１連のステップを１スキャンとして繰り返し行う、滴落制御部と、
前記液滴の検出の判定を行う、データ処理部と、を含み、
前記発光部と前記受光部は、各発光素子と対応する１個以上の受光素子間の光軸のいずれもが、前記液滴の落下方向と直交する単一水平面内に収まるように配置されており、
前記データ処理部は、前記１スキャン毎に総出力電圧変化量を得、前記総出力電圧変化量が所定の閾値以上である場合は、液滴検出と判定して、前記輸液ポンプ本体へ前記液滴の検出信号を出力し、前記総出力電圧変化量が、前記所定の閾値より小さい場合は、前記液滴未検出と判定し、
前記総出力電圧変化量は、各消灯期間経過直後に発光予定の発光素子と対応する受光素子の当該消灯期間中における出力電圧の合計と、前記消灯期間経過直後に発光した前記発光素子と対応する前記受光素子が前記発光素子の光を受光した時の出力電圧の合計との差である、点滴検出器。
［２］ 前記データ処理部は、
各消灯期間経過直後に発光予定の発光素子と対応する受光素子の当該消灯期間中における出力電圧を、前記消灯期間経過直後に発光した前記発光素子と対応する前記受光素子が前記発光素子の光を受光した時の出力電圧から減算して、各受光素子の出力電圧の補正値を得、各受光素子の出力電圧の前記補正値の総和を前記総出力電圧変化量として得る、前記[１]に記載の点滴検出器。
［３］ 前記［１］又は[２]に記載の点滴検出器の制御方法であって、
前記滴落制御部により、前記複数の発光素子を順次発光させ、各発光素子の発光の前に、全ての発光素子が消灯している消灯期間をおき、
前記データ処理部にて、前記１スキャン毎に総出力電圧変化量を得、前記総出力電圧変化量が所定の閾値以上である場合は、液滴検出と判定して、前記輸液ポンプ本体へ前記液滴の検出信号を出力し、前記総出力電圧変化量が、前記所定の閾値より小さい場合は、液滴未検出と判定する、点滴検出器の制御方法。
［４］ 前記［１］又は[２]に記載の点滴検出器と輸液ポンプ本体とを含み、
前記輸液ポンプ本体は、
前記液滴の前記検知信号が入力される設定入力部・制御部を含む、輸液ポンプ。
［５］ 前記輸液ポンプ本体は、
前記設定入力部・制御部から警報発報信号が入力される警報発生部と、
前記設定入力部・制御部から入力される、停止信号又は回転信号に応じて、モータの回転を制御する、モータ駆動部を含み、
前記設定入力部・制御部は、
入力された検知信号のカウント数を流量に換算し、換算された流量が設定入力部・制御部に予め入力された流量設定の正常範囲を外れた場合には、前記警報発生部に警報発報信号を出力し、前記モータ駆動部へ停止信号を出力する、前記［４］に記載の輸液ポンプ。
［６］ 前記［１］又は[２]に記載の点滴検出器を用いた液滴検出方法であって、
前記滴落制御部により、前記複数の発光素子を順次発光させ、各発光素子の発光の前に、全ての発光素子が消灯している消灯期間をおき、前記データ処理部にて、前記１スキャン毎に総出力電圧変化量を得、前記総出力電圧変化量が所定の閾値以上である場合は、液滴検出と判定して、前記輸液ポンプ本体へ前記液滴の検出信号を出力し、前記総出力電圧変化量が、前記所定の閾値より小さい場合は、液滴未検出と判定する、液滴検出方法。
［７］ 点滴筒の外部の一側に配置された複数の発光素子を含む発光部と、
前記点滴筒の外部の前記一側の反対側に配置された複数の受光素子を含む受光部と、
各受光素子の出力電圧を検出及び記録する、データ処理部と、を含む、前記点滴筒内を落下する液滴の検出信号を輸液ポンプを構成する輸液ポンプ本体へ出力するための点滴検出器の、前記受光素子の出力電圧の補正方法であって、
前記点滴検出器は、
複数の前記発光素子を順次発光させ、各発光素子の発光の前に、全ての発光素子が消灯した消灯期間をおく、という１連のステップを１スキャンとして繰り返し行う、滴落制御部を含み、
前記発光部と前記受光部は、各発光素子と対応する１個以上の受光素子間の光軸のいずれもが、前記液滴の落下方向と直交する単一水平面内に収まるように配置されており、
前記データ処理部は、
各消灯期間経過直後に発光予定の発光素子と対応する受光素子の当該消灯期間中における出力電圧を、前記消灯期間経過直後に発光した前記発光素子と対応する前記受光素子が前記発光素子の光を受光した時の出力電圧から減算して、各受光素子の出力電圧の補正値を得る、出力電圧の補正方法。

【産業上の利用可能性】

【0042】

本発明は、医療分野、特に輸液療法において利用することができる。中でも、投与量の管理を厳格に行う必要がある輸液療法に好ましく利用できる。

【符号の説明】

【0043】

１ 輸液ポンプ
２ 点滴検出器
３ 発光部
３ａ〜３ｅ 発光素子
４ 受光部
４ａ〜４ｇ 受光素子
５ 滴落制御部
７ データ処理部
８ 点滴筒
９ 液滴
１０ 送液チューブ
１１ 輸液バッグ
１２ 輸液ポンプ本体
１３ 設定入力部・制御部
１４ 警報発生部
１５ モータ駆動部
１６ モータ
１７ チューブ押圧部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】