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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024108285
(43)【公開日】2024-08-13
(54)【発明の名称】流量制御装置
(51)【国際特許分類】
F16K 31/18 20060101AFI20240805BHJP
A61M 5/168 20060101ALI20240805BHJP
【ＦＩ】
F16K31/18 C
A61M5/168 502
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023012573
(22)【出願日】2023-01-31
(71)【出願人】
【識別番号】518212241
【氏名又は名称】公立大学法人公立諏訪東京理科大学
(74)【代理人】
【識別番号】100127661
【弁理士】
【氏名又は名称】宮坂 一彦
(72)【発明者】
【氏名】橋元 伸晃
【テーマコード（参考）】
3H068
4C066
【Ｆターム（参考）】
3H068AA02
3H068CC08
3H068DD02
3H068GG20
4C066BB01
4C066CC01
(57)【要約】 （修正有）
【課題】簡易な構成でありながらも生体に注入する流体の流量を略一定に保つことができる流量制御装置を提供する。
【解決手段】流量制御装置１は、流体供給口１２から供給された流体ＦＬが流体排出口１４から排出される流量調整用チャンバー１０と、比重が流体ＦＬの比重よりも小さく設定され、流体供給口１２から流入する流体ＦＬの動圧を受ける流体受面２３を有するフロート２０と、を備える。フロート２０の外表面２２と流量調整用チャンバー１０の内表面１８とで挟まれた間隙によって流体ＦＬの流路３０が形成され、（Ｄ＋ｍｇ）＞Ｂの場合にフロート２０が下降して間隙ＧＷが狭まり、（Ｄ＋ｍｇ）＜Ｂの場合にフロート２０が上昇して間隙ＧＷが広がるよう構成された流量規制部３３が流路３０の一部において設けられている。但し、流体受面２３における流体ＦＬの流れによる抗力をＤ、フロート２０の質量をｍ、フロート２０の浮力をＢとする。
【選択図】図１
【解決手段】流量制御装置１は、流体供給口１２から供給された流体ＦＬが流体排出口１４から排出される流量調整用チャンバー１０と、比重が流体ＦＬの比重よりも小さく設定され、流体供給口１２から流入する流体ＦＬの動圧を受ける流体受面２３を有するフロート２０と、を備える。フロート２０の外表面２２と流量調整用チャンバー１０の内表面１８とで挟まれた間隙によって流体ＦＬの流路３０が形成され、（Ｄ＋ｍｇ）＞Ｂの場合にフロート２０が下降して間隙ＧＷが狭まり、（Ｄ＋ｍｇ）＜Ｂの場合にフロート２０が上昇して間隙ＧＷが広がるよう構成された流量規制部３３が流路３０の一部において設けられている。但し、流体受面２３における流体ＦＬの流れによる抗力をＤ、フロート２０の質量をｍ、フロート２０の浮力をＢとする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
自然落下で流体を生体に注入する際の該流体の流量を制御する流量制御装置であって、
上方に流体供給口が設けられると共に下方に流体排出口が設けられ、前記流体供給口から供給された前記流体が内部空間を通って前記流体排出口から排出されるよう構成された流量調整用チャンバーと
全体としての比重が前記流体の比重よりも小さく設定されており、前記流量調整用チャンバーの内部に配置され、前記流体供給口から流入する前記流体の動圧を受ける流体受面を有するフロートと、を備え、
前記フロートの外表面と前記流量調整用チャンバーの内表面とで挟まれた間隙によって前記流体の流路が形成されており、
前記流体受面における前記流体の流れによる抗力をＤとし、前記フロートの質量をｍとし、重力加速度をｇとし、前記フロートの浮力をＢとしたとき、
（Ｄ＋ｍｇ）＞Ｂの場合に前記フロートが下降して前記間隙が狭まり、（Ｄ＋ｍｇ）＜Ｂの場合に前記フロートが上昇して前記間隙が広がるよう構成された流量規制部が前記流路の一部において設けられている、
ことを特徴とする流量制御装置。
上方に流体供給口が設けられると共に下方に流体排出口が設けられ、前記流体供給口から供給された前記流体が内部空間を通って前記流体排出口から排出されるよう構成された流量調整用チャンバーと
全体としての比重が前記流体の比重よりも小さく設定されており、前記流量調整用チャンバーの内部に配置され、前記流体供給口から流入する前記流体の動圧を受ける流体受面を有するフロートと、を備え、
前記フロートの外表面と前記流量調整用チャンバーの内表面とで挟まれた間隙によって前記流体の流路が形成されており、
前記流体受面における前記流体の流れによる抗力をＤとし、前記フロートの質量をｍとし、重力加速度をｇとし、前記フロートの浮力をＢとしたとき、
（Ｄ＋ｍｇ）＞Ｂの場合に前記フロートが下降して前記間隙が狭まり、（Ｄ＋ｍｇ）＜Ｂの場合に前記フロートが上昇して前記間隙が広がるよう構成された流量規制部が前記流路の一部において設けられている、
ことを特徴とする流量制御装置。
【請求項2】
請求項１に記載の流量制御装置において、
前記流量規制部は、前記フロートの重心よりも下側の位置に位置していることを特徴とする流量制御装置。
前記流量規制部は、前記フロートの重心よりも下側の位置に位置していることを特徴とする流量制御装置。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の流量制御装置において、
前記流量規制部における前記間隙の寸法を所定値以上確保する間隙確保手段を更に備えたことを特徴とする流量制御装置。
前記流量規制部における前記間隙の寸法を所定値以上確保する間隙確保手段を更に備えたことを特徴とする流量制御装置。
【請求項4】
請求項３に記載の流量制御装置において、
前記間隙確保手段は、前記フロートの前記外表面及び前記流量調整用チャンバーの前記内表面の間に配置されたスペーサ若しくは雄ねじ先端部、又は、前記フロートの前記外表面若しくは前記流量調整用チャンバーの前記内表面に設けられた突起で構成されていることを特徴とする流量制御装置。
前記間隙確保手段は、前記フロートの前記外表面及び前記流量調整用チャンバーの前記内表面の間に配置されたスペーサ若しくは雄ねじ先端部、又は、前記フロートの前記外表面若しくは前記流量調整用チャンバーの前記内表面に設けられた突起で構成されていることを特徴とする流量制御装置。
【請求項5】
請求項３に記載の流量制御装置において、
前記間隙確保手段は、前記流量規制部で確保すべき前記間隙の寸法を、当該流量制御装置の外部から変更可能に構成されていることを特徴とする流量制御装置。
前記間隙確保手段は、前記流量規制部で確保すべき前記間隙の寸法を、当該流量制御装置の外部から変更可能に構成されていることを特徴とする流量制御装置。
【請求項6】
請求項１～５のいずれかに記載の流量制御装置において、
前記フロートに気泡が内包している流量制御装置。
前記フロートに気泡が内包している流量制御装置。
【請求項7】
請求項１～６のいずれかに記載の流量制御装置において、
前記フロートはフロート本体に対し重りを付加して構成されている流量制御装置。
前記フロートはフロート本体に対し重りを付加して構成されている流量制御装置。
【請求項8】
請求項１～７のいずれかに記載の流量制御装置において、
センシング光を発する発光部と、前記センシング光を入射し前記フロートの上下位置に応じて前記センシング光の通過量が可変する導光路と、前記導光路からみて前記発光部の反対側に配置された受光部と、前記受光部で受ける光の量に応じて前記流体の流量を検出する流量検出部と、を更に具備したことを特徴とする流量制御装置。
センシング光を発する発光部と、前記センシング光を入射し前記フロートの上下位置に応じて前記センシング光の通過量が可変する導光路と、前記導光路からみて前記発光部の反対側に配置された受光部と、前記受光部で受ける光の量に応じて前記流体の流量を検出する流量検出部と、を更に具備したことを特徴とする流量制御装置。
【請求項9】
請求項８に記載の流量制御装置において、
前記発光部の発光波長近傍における吸光度について比較したときに、前記フロートのうち前記導光路内に配置されるべきフロート位置指示部の吸光度が、前記流体の吸光度よりも大きいことを特徴とする流量制御装置。
前記発光部の発光波長近傍における吸光度について比較したときに、前記フロートのうち前記導光路内に配置されるべきフロート位置指示部の吸光度が、前記流体の吸光度よりも大きいことを特徴とする流量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、流量制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
高齢化社会が進むにつれ、いわゆる在宅医療が増加するものと見込まれている。在宅医療では各種輸液が行われることも多い。薬液については、訪問診療・訪問看護の場面で医療従事者によって投与されることが多いが、その見守りは患者以外の家族によって行われることが多く、また、栄養剤、脂肪製剤等については、通常、患者以外の家族によって経口、胃瘻等の方法で投与が行われている。
【0003】
一般に、輸液されるべき流体の流量は可能な限り一定に保ち続けることが望ましい。
現状の輸液セットは、自然落下型の点滴では、点滴ルートの途中に置かれたローラークレンメ（クランプ、鉗子）でチャンバー（点滴筒）の落下具合を見ながら流量を調節されることが多い。また、シリンジポンプによる点滴では、注入速度を指定することが多い。
仮に注入速度が速すぎると、薬剤によっては、尿量の増加、動悸などが起こり、また、注入速度が速いことにより呼吸・循環器への負荷が増すと呼吸困難、浮腫、血圧低下等の心不全症状をひき起こす場合もある。反対に注入速度が遅すぎると、必要量に達するまで口渇（こうかつ）、尿量の減少、発熱、意識レベルの低下といった脱水症状を起こすこともある。
現状の輸液セットは、自然落下型の点滴では、点滴ルートの途中に置かれたローラークレンメ（クランプ、鉗子）でチャンバー（点滴筒）の落下具合を見ながら流量を調節されることが多い。また、シリンジポンプによる点滴では、注入速度を指定することが多い。
仮に注入速度が速すぎると、薬剤によっては、尿量の増加、動悸などが起こり、また、注入速度が速いことにより呼吸・循環器への負荷が増すと呼吸困難、浮腫、血圧低下等の心不全症状をひき起こす場合もある。反対に注入速度が遅すぎると、必要量に達するまで口渇（こうかつ）、尿量の減少、発熱、意識レベルの低下といった脱水症状を起こすこともある。
【0004】
このため、注入開始時には、一定速度で点滴が行われるように、クレンメやポンプ注入速度設定を適宜操作して注入速度を調節する。ところが、点滴の途中で、患者の体動などにより点滴の針先が血管壁に当たる等の理由で点滴が落ちにくく（流れにくく）なってしまったり、針が血管から抜ける等の理由で流体がリークしたりして、流量制御や流量検出ができなくなったりする場合がある。シリンジポンプの場合、流量管理はポンプ自身の回転数を検出して行われるが、万が一シリンジポンプからシリンジが外れてしまった時に、その急激な変化（落差）により患者に薬液が急速に注入される「サイフォニング現象」が起き、そのシリンジポンプで管理している薬剤が少量であっても、大事故につながる恐れがある。さらに、胃ろう等で行われる輸液に関しても、例えば流体が多く流れ過ぎてしまい食道や胃の内容物が逆流するなど、流体が流通する中途でチューブが抜けてしまって所期の輸液が実現できないことがある。こうした事態になると患者のＱＯＬ（Quality Of Life）は著しく低下するなど、時には患者の命を危険にさらす場合がある。家族もこうした事態を招かないよう注意を払うが、医療従事者ではないので、現状、その監視負担は大きなものとなっている。
【0005】
在宅に限らず医療機関（病院内）の医療現場においても薬液等の流量変化の課題がある。例えば、点滴においては、ベッドに臥す、ベッドで上体を起こす、椅子に座る、立ち上がるなどのように患者の姿勢が変わると、注射針の高さと薬液袋の液面の高さとの高低差ｈが変化し、これに伴い薬液の流量も変化する。また、点滴開始当初は薬液袋に入っている薬液の体積が大きいため気泡除去用チャンバー入口での水圧は比較的大きいものの、点滴終了に近づくと薬液袋に残留している薬液が少なくなって気泡除去用チャンバー入口の水圧も減少し、これに伴い薬液の流量も減少する。シリンジポンプのサイフォニング現象は院内でも同様の問題が起こりうる。
【0006】
このような流量の変化に対しては、通常、投与初期にローラークレンメを使って手動で調整している。自動で高精度に流量制御を行いたい場合には輸液ポンプが用いられる。しかし、輸液ポンプは大掛かりな装置であり比較的高価であるため、これを全ての患者に対して適用することは現実的ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平１０－１８４９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
流体の流量を制御する装置として、例えば特許文献１に記載された流量制御装置も提案されている。しかしながら、特許文献１に記載された流量制御装置は、粉粒体を空気（流体）に載せて輸送する際の流量制御を扱うものであり、生体に注入する薬液等の流体を扱うものではない。
【0009】
本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成でありながらも生体に注入する流体の流量を略一定に保つことができる流量制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一態様によれば、自然落下で流体を生体に注入する際の該流体の流量を制御する流量制御装置が提供される。
流体制御装置は、上方に流体供給口が設けられると共に下方に流体排出口が設けられ、流体供給口から供給された流体が内部空間を通って流体排出口から排出されるよう構成された流量調整用チャンバーと、全体としての比重が流体の比重よりも小さく設定されており、流量調整用チャンバーの内部に配置され、流体供給口から流入する流体の動圧を受ける流体受面を有するフロートと、を備える。
流体制御装置においては、フロートの外表面（外側の輪郭）と流量調整用チャンバーの内表面（内側の輪郭・内壁）とで挟まれた間隙によって流体の流路が形成されている。流体受面における流体の流れによる抗力をＤとし、フロートの質量をｍとし、重力加速度をｇとし、フロートの浮力をＢとしたとき、（Ｄ＋ｍｇ）＞Ｂの場合にフロートが下降して上記間隙が狭まり、（Ｄ＋ｍｇ）＜Ｂの場合にフロートが上昇して上記間隙が広がるよう構成された流量規制部が流路の一部において設けられている。
流体制御装置は、上方に流体供給口が設けられると共に下方に流体排出口が設けられ、流体供給口から供給された流体が内部空間を通って流体排出口から排出されるよう構成された流量調整用チャンバーと、全体としての比重が流体の比重よりも小さく設定されており、流量調整用チャンバーの内部に配置され、流体供給口から流入する流体の動圧を受ける流体受面を有するフロートと、を備える。
流体制御装置においては、フロートの外表面（外側の輪郭）と流量調整用チャンバーの内表面（内側の輪郭・内壁）とで挟まれた間隙によって流体の流路が形成されている。流体受面における流体の流れによる抗力をＤとし、フロートの質量をｍとし、重力加速度をｇとし、フロートの浮力をＢとしたとき、（Ｄ＋ｍｇ）＞Ｂの場合にフロートが下降して上記間隙が狭まり、（Ｄ＋ｍｇ）＜Ｂの場合にフロートが上昇して上記間隙が広がるよう構成された流量規制部が流路の一部において設けられている。
【0011】
本発明の流量制御装置によれば、簡易な構成でありながらも生体に注入する流体の流量を略一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】実施形態１に係る流量制御装置１を説明するために示す断面図である。
【図2】実施形態１のフロートのバリエーションを示す断面図である。
【図3】実施形態１のフロートの別のバリエーションを示す断面図である。
【図4】フロート２０に掛かる力のつり合いを説明するために示す図である。
【図5】実施形態２に係る流量制御装置２を説明するために示す断面図である。
【図6】実施形態３に係る第１態様の流量制御装置３を説明するために示す断面図である。
【図7】実施形態３に係る第２態様の流量制御装置３’を説明するために示す断面図である。
【図8】実施形態４に係る流量制御装置４を説明するために示す断面図である。
【図9】実施形態５に係る流量制御装置５を説明するために示す断面図である。
【図10】各実施形態に係る流量制御装置１，２，３，４，５を使った応用例を説明するために示す模式図である。
【図11】変形例に係る流量制御装置６，７を説明するために示す断面図である。
【図12】変形例に係る流量制御装置８，９を説明するために示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の詳細について図を参照しながら説明する。なお、各図に共通する符号については、当該符号について既に説明した内容を他の図の説明においても援用できることから、後出の図における説明を省略する。本明細書において「下」というのは物体に対し重力加速度ｇが働く方向を指し、「上」というのは「下」と反対の方向を指す。「上方」，「下方」，「上昇」，「下降」についても上記定義に従った意義をなすものとする。
【0014】
［実施形態１］
１．実施形態１に係る流量制御装置１の構成
図１は実施形態１に係る流量制御装置１を説明するために示す断面図である。図１（ａ）は、目標値付近の流量で流体ＦＬが流量調整用チャンバー１０内に流入しているときの様子を模式的に示した図である。図において、符号ＦＬで示した矢印の方向は流体ＦＬが進行する方向を示す。図１（ｂ）は、流体ＦＬの流量Ｑｉｎが急激に増加し目標値を上回ったときの様子を示した図である。図１（ｃ）は、流体ＦＬが急激に減少し目標値を下回ったときの様子を示した図である。図２及び図３は後述するフロートのバリエーション（フロート２０’，フロート２０’’）を示す断面図である。図３（ａ）は、図１に対応する図面であり、図３（ｂ）で示すＥ－Ｅ線で切断したときの断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）で示すＡ－Ａ線で切断したときの断面図である。
１．実施形態１に係る流量制御装置１の構成
図１は実施形態１に係る流量制御装置１を説明するために示す断面図である。図１（ａ）は、目標値付近の流量で流体ＦＬが流量調整用チャンバー１０内に流入しているときの様子を模式的に示した図である。図において、符号ＦＬで示した矢印の方向は流体ＦＬが進行する方向を示す。図１（ｂ）は、流体ＦＬの流量Ｑｉｎが急激に増加し目標値を上回ったときの様子を示した図である。図１（ｃ）は、流体ＦＬが急激に減少し目標値を下回ったときの様子を示した図である。図２及び図３は後述するフロートのバリエーション（フロート２０’，フロート２０’’）を示す断面図である。図３（ａ）は、図１に対応する図面であり、図３（ｂ）で示すＥ－Ｅ線で切断したときの断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）で示すＡ－Ａ線で切断したときの断面図である。
【0015】
流量制御装置１は、自然落下で流体を生体に注入する際の該流体の流量を制御する装置である。流量制御装置１は、例えば、吊下げた薬液袋から自然落下で薬液を患者に点滴する場面や、吊下げたバッグから自然落下で栄養剤を患者の胃に注入する（胃瘻）場面などに使用することができる。具体的な応用例については図１０を参照しながら後述する。
【0016】
ここでの「生体」には、ヒト、ヒト以外の生体全般等が含まれる。
ここでの「流体ＦＬ」は、おおよそ流動性があり、重力加速度ｇの影響を受けてチューブ１１０や流量調整用チャンバー１０（後述）の内部で自然に落下するようにして流動可能な物体をいうものとする。流体ＦＬとしては例えば薬液ＦＬａ、流動性の栄養剤、生理食塩水、水等を挙げることができる。ここでの「自然落下」は、重力に基づく自然落下をいうものとする。
ここでの「流体ＦＬ」は、おおよそ流動性があり、重力加速度ｇの影響を受けてチューブ１１０や流量調整用チャンバー１０（後述）の内部で自然に落下するようにして流動可能な物体をいうものとする。流体ＦＬとしては例えば薬液ＦＬａ、流動性の栄養剤、生理食塩水、水等を挙げることができる。ここでの「自然落下」は、重力に基づく自然落下をいうものとする。
【0017】
図１に示すように、流量制御装置１は、流量調整用チャンバー１０とフロート２０とを備えている。
【0018】
（１）流量調整用チャンバー１０
流量調整用チャンバー１０は、流体ＦＬが流れる内部空間１６を具備した部屋である。
流量調整用チャンバー１０は、上方に流体供給口１２が設けられると共に下方に流体排出口１４が設けられている。流量調整用チャンバー１０は、流体供給口１２から供給された流体ＦＬが内部空間１６を通って流体排出口１４から排出されるよう構成されている。
流量調整用チャンバー１０は、流体ＦＬが流れる内部空間１６を具備した部屋である。
流量調整用チャンバー１０は、上方に流体供給口１２が設けられると共に下方に流体排出口１４が設けられている。流量調整用チャンバー１０は、流体供給口１２から供給された流体ＦＬが内部空間１６を通って流体排出口１４から排出されるよう構成されている。
【0019】
流量調整用チャンバー１０は、例えば透光性のある樹脂でなるチャンバー用部材１９で構成することができる。チャンバー用部材１９には内表面１８に囲まれた内部空間１６が形成されており、内部空間１６には少なくともフロート２０が収容可能となっている。
【0020】
図１の例では、流量調整用チャンバー１０（単に「チャンバー」ということがある）を重力方向に垂直な平面で断面視すると、上下方向の中程の位置ではフロート２０の最大幅よりも広い空洞となっており、上下方向の下側の位置ではフロート２０の最大幅よりも狭い空洞となっている。チャンバーの中程の位置から下側にかけては略じょうご（漏斗）状をなしている。これを重力方向に平行な平面で断面視すると、チャンバーの内表面１８は中程の位置から下側の位置にかけて徐々に減少する形状をなしている（図１の例ではテーパー状）。この時、図１のようなフロート２０上方の流路にある逆テーパー構造は必ずしも必要ではなく、流量制御に必要なフロート２０下方のじょうご（漏斗）部からフロートが離れすぎないような凸部を形成してもよく、フロート２０が上下する内表面１８の径はフロート入り口のチューブ１１０と同径であってもよい。
内表面１８をこのように形成することで、フロート２０の上下動に伴って、内表面１８とフロート２０の外表面２２との間の間隙の幅ＧＷ（ここでのＧＷは、注目する瞬間において最も狭い部分の間隙の幅を指す）が変動するようになっている。
チャンバーの内表面１８の最も下側は流体排出口１４に繋がっている。更に、流体排出口１４はチャンバー用部材１９の外部への開口に繋がっており、該外部への下開口にはチューブ１１０を接続することができる。
内表面１８をこのように形成することで、フロート２０の上下動に伴って、内表面１８とフロート２０の外表面２２との間の間隙の幅ＧＷ（ここでのＧＷは、注目する瞬間において最も狭い部分の間隙の幅を指す）が変動するようになっている。
チャンバーの内表面１８の最も下側は流体排出口１４に繋がっている。更に、流体排出口１４はチャンバー用部材１９の外部への開口に繋がっており、該外部への下開口にはチューブ１１０を接続することができる。
【0021】
一方、流量調整用チャンバー１０の中程の位置から上側の位置にかけてみると、内表面１８の幅はフロート２０の最大幅と同じか、該最大幅より若干狭い幅の空洞となっている。図１の例では、重力方向に平行な平面でチャンバーを断面視すると、チャンバーの内表面１８は中程の位置から上側の位置にかけて円弧状をなしており、フロート２０とのクリアランスが十分確保できるようになっている。
チャンバーの内表面１８の最も上側は流体供給口１２に繋がっている。更に、流体供給口１２はチャンバー用部材１９の外部への開口に繋がっており、該外部への開口にはチューブ１１０を接続することができる。
チャンバーの内表面１８の最も上側は流体供給口１２に繋がっている。更に、流体供給口１２はチャンバー用部材１９の外部への開口に繋がっており、該外部への開口にはチューブ１１０を接続することができる。
【0022】
（２）フロート２０
（２－１）フロート２０の属性・構造
フロート２０は、全体としての比重が流体ＦＬの比重よりも小さく設定された浮遊用の物体である。実施形態１において、フロート２０は気泡ＢＢを内包している。具体的には、フロート２０に空洞２５が形成されており、該空洞２５の中に気体（空気など）が封入されている。空洞２５を形成する部材を弾性変形可能な樹脂等で構成し、空洞２５への気体の封入量を調整することにより、フロート２０全体の体積の大きさを微調整することができる。こうすることで浮力Ｂを調整することも可能である。
（２－１）フロート２０の属性・構造
フロート２０は、全体としての比重が流体ＦＬの比重よりも小さく設定された浮遊用の物体である。実施形態１において、フロート２０は気泡ＢＢを内包している。具体的には、フロート２０に空洞２５が形成されており、該空洞２５の中に気体（空気など）が封入されている。空洞２５を形成する部材を弾性変形可能な樹脂等で構成し、空洞２５への気体の封入量を調整することにより、フロート２０全体の体積の大きさを微調整することができる。こうすることで浮力Ｂを調整することも可能である。
【0023】
フロート２０は、流量調整用チャンバー１０の内部に配置されている。
フロート２０の形状は、流量調整用チャンバー１０の内形状（内表面１８の輪郭）に適した形状をなしており、実施形態１の作用・効果を奏するものであれば如何なる形状であってもよい。逆に、流量調整用チャンバー１０の空洞の形状（内表面１８の輪郭）は、フロート２０の外形状（外表面２２の輪郭）に適した形状をなしており、実施形態１の作用・効果を奏するものであれば如何なる形状であってもよい。図１の例では、フロート２０は、略球体をなしている。
フロート２０の形状は、流量調整用チャンバー１０の内形状（内表面１８の輪郭）に適した形状をなしており、実施形態１の作用・効果を奏するものであれば如何なる形状であってもよい。逆に、流量調整用チャンバー１０の空洞の形状（内表面１８の輪郭）は、フロート２０の外形状（外表面２２の輪郭）に適した形状をなしており、実施形態１の作用・効果を奏するものであれば如何なる形状であってもよい。図１の例では、フロート２０は、略球体をなしている。
【0024】
フロート２０は、流体供給口１２から流入する流体ＦＬの動圧を受ける流体受面２３を有する。流体受面２３とは、流体ＦＬの流れを受け止めて抗力Ｄ（後述する）を生ぜしめる面をいうものとする。通常、流体受面２３は流体供給口１２の直下に位置する。流体受面２３は、流れを受け止めるための何か特別に準備された面であってもよいし、フロート２０のオリジナルな形状の上部分を流体受面２３として兼用してもよい。図１の例では、略球状のフロート２０の上部分が流体受面２３をなしている。
【0025】
なお、図２に示すように、フロートの下側又は／及び上側に軸部材２６ａ，２６ｂを配設してもよい（フロート２０’）。こうすることでフロート２０’が液流によって下方に動かされた際には、軸部材２６ａが流体排出口１４付近の内壁に案内されながらフロート２０’が上下軸ＡＸに沿って動くため、フロート２０’が左右にブレることを抑制し液流を安定させることができる。また、フロート２０’が上方に動かされた際には、軸部材２０ｂが流体供給口１２付近の内壁に案内されるので上記と同様の理由で液流を安定させることができる。
【0026】
また、図３に示すように、フロートの側面に凸部２２ｃを設ける一方で、チャンバー１０’’の内表面１８において、前記凸部２２ｃの形状に倣った形状で上下軸ＡＸに沿って延びる凹部１８ｃを設け、フロート２０’’の凸部２２ｃがチャンバー１０’’の凹部１８ｃに案内されるようにしてフロート２０’’が動くように構成してもよい（フロート２０’’）。こうすることで、フロート２０’’が上方又は下方に動かされた際、上記図２の場合と同様にフロート２０’’が左右にブレることを抑制し液流を安定させることができる。
【0027】
（２－２）フロート２０に掛かる力のつり合い
フロート２０に掛かる力のつり合いについて図１及び図４を参照しながら説明する。
図１に戻り、フロート２０の内部に描かれた黒丸（符号Ｇ）はフロート２０の重心を示している。重心Ｇから下に延びた太矢印はフロート２０に対し下方向に働く力を示し、符号Ｇから上に延びた太矢印はフロート２０に対し上方向に働く力を示している（以下の図面においても同様）。フロート２０の上方向に働く力は浮力Ｂからなり、下方向に働く力は、抗力Ｄとフロート２０の重力ｍｇとの和からなる。ここで、フロート２０の浮力をＢとし、流体受面２３における流体ＦＬの流れによる抗力をＤとし、フロート２０の質量をｍとし、重力加速度をｇとする。
フロート２０に掛かる力のつり合いについて図１及び図４を参照しながら説明する。
図１に戻り、フロート２０の内部に描かれた黒丸（符号Ｇ）はフロート２０の重心を示している。重心Ｇから下に延びた太矢印はフロート２０に対し下方向に働く力を示し、符号Ｇから上に延びた太矢印はフロート２０に対し上方向に働く力を示している（以下の図面においても同様）。フロート２０の上方向に働く力は浮力Ｂからなり、下方向に働く力は、抗力Ｄとフロート２０の重力ｍｇとの和からなる。ここで、フロート２０の浮力をＢとし、流体受面２３における流体ＦＬの流れによる抗力をＤとし、フロート２０の質量をｍとし、重力加速度をｇとする。
【0028】
図４（ａ）は、流動していない流体ＦＬ（液体）においてフロート２０を浮かべたときを示した図である。図４（ａ）に示すように、フロート２０の下側の一部は流体ＦＬ中に潜り込み、その他の上側は流体ＦＬの液面から上方に露出している。
このとき、フロート２０に掛かる力のつり合いは一般に次式で表される。
浮力Ｂ＝フロートの重力ｍｇ
つまり、ρＶ１ｇ＝ρ０Ｖ２ｇ ・・・（１）
但し、フロート２０は略球体をなしており、流体ＦＬとして水が使われているものとし、ρ：流体ＦＬの密度［kg/m3］、Ｖ１：流体ＦＬ（水）中にある球（フロート２０）の体積［m3］、ρ０：球の密度［kg/m3］、Ｖ２：球の体積［m3］とする。図において、ｒ：球の半径［ｍ］、ｈ：球のうち液体に沈んでいる部分の高さ［m］、ｃ：球を液面で切断したときの切断面における円の半径［m］を示す。
このとき、フロート２０に掛かる力のつり合いは一般に次式で表される。
浮力Ｂ＝フロートの重力ｍｇ
つまり、ρＶ１ｇ＝ρ０Ｖ２ｇ ・・・（１）
但し、フロート２０は略球体をなしており、流体ＦＬとして水が使われているものとし、ρ：流体ＦＬの密度［kg/m3］、Ｖ１：流体ＦＬ（水）中にある球（フロート２０）の体積［m3］、ρ０：球の密度［kg/m3］、Ｖ２：球の体積［m3］とする。図において、ｒ：球の半径［ｍ］、ｈ：球のうち液体に沈んでいる部分の高さ［m］、ｃ：球を液面で切断したときの切断面における円の半径［m］を示す。
【0029】
（１）式に基づいてフロート２０の密度ρ０を求めると次のようになる。
【数1】
【0030】
図４（ｂ）は、径が一定の管の中を上から下に一定の流量Ｑで流体ＦＬが流動しており、流体ＦＬの中で球（フロート２０）が力のつり合いを保って静止している状態を示した図である。この状態のとき球（フロート２０）に掛かる力のつり合いは一般に次式で表される。
浮力Ｂ’＝フロートの重力ｍｇ＋抗力Ｄ
つまり、 ρＶ２ｇ＝ρ０Ｖ２ｇ＋Ｄ ・・・（３）
抗力Ｄは一般に次の式で表される。
Ｄ＝（１／２）・ＣＤρＵ２Ｓ ・・・（４）
但し、ＣＤ：抗力係数、ρ：流体ＦＬの密度［kg/m3］、Ｕ：流体ＦＬの流速［m/S2］、Ｓ：球の代表面積［m2］とする。
浮力Ｂ’＝フロートの重力ｍｇ＋抗力Ｄ
つまり、 ρＶ２ｇ＝ρ０Ｖ２ｇ＋Ｄ ・・・（３）
抗力Ｄは一般に次の式で表される。
Ｄ＝（１／２）・ＣＤρＵ２Ｓ ・・・（４）
但し、ＣＤ：抗力係数、ρ：流体ＦＬの密度［kg/m3］、Ｕ：流体ＦＬの流速［m/S2］、Ｓ：球の代表面積［m2］とする。
【0031】
ここで、抗力Ｄの大きさが、流体ＦＬが流動していないときの球（フロート２０）が水面より上で浮いていた部分（体積Ｖ３［m3］）の重力と同じ大きさであれば、球（フロート２０）は流体ＦＬ中で静止するため、このことから次の関係式が導き出せる。
ρＶ３ｇ＝Ｄ ・・・（５）
つまり、
Ｓ＝（１／４）πＲ２、ＣＤ＝０．４７から、流速Ｕを求めると次のようになる。
ρＶ３ｇ＝Ｄ ・・・（５）
つまり、
【数2】
Ｓ＝（１／４）πＲ２、ＣＤ＝０．４７から、流速Ｕを求めると次のようになる。
【数3】
【数4】
【0032】
（３）流路３０と流量規制部３３
フロート２０の外表面２２（外側の輪郭）と流量調整用チャンバー１０の内表面１８（内側の輪郭・内壁）とで挟まれた間隙によって流体ＦＬの流路３０が形成されている。
具体的には、チャンバーの上側では、流体供給口１２を起点に、フロート２０の流体受面２３周辺を含むフロート２０の外表面２２とチャンバーの内表面１８とで挟まれた間隙が流路３０をなし、チャンバーの中程から下側にかけては、フロート２０の下側の外表面２２とチャンバーの内表面１８とで挟まれた間隙及びかかる間隙から流体排出口１４に至る部分が流路３０をなしている。
フロート２０の外表面２２（外側の輪郭）と流量調整用チャンバー１０の内表面１８（内側の輪郭・内壁）とで挟まれた間隙によって流体ＦＬの流路３０が形成されている。
具体的には、チャンバーの上側では、流体供給口１２を起点に、フロート２０の流体受面２３周辺を含むフロート２０の外表面２２とチャンバーの内表面１８とで挟まれた間隙が流路３０をなし、チャンバーの中程から下側にかけては、フロート２０の下側の外表面２２とチャンバーの内表面１８とで挟まれた間隙及びかかる間隙から流体排出口１４に至る部分が流路３０をなしている。
【0033】
流路３０の一部においては、流量規制部３３が設けられている。流量規制部３３は、流路３０の幅（間隙）を絞るようにして流体ＦＬの流れを規制し、流体ＦＬの流量をコントロールする部分である。具体的には、流量規制部３３は、流路３０の一部に対応する部位で、フロート２０の重心Ｇよりも下側の位置に位置し、フロート２０の下側の外表面２２とチャンバーの内表面１８とで挟まれた間隙ＧＷの部分である。流量規制部３３は、フロートの重心よりも下側の位置に位置している。
【0034】
なお、図において示されている「流量規制部３３による間隙ＧＷ」は、チャンバーの内表面１８とフロート２０の外表面２２との間で最も狭窄している部分における間隔を指すものとする。「流量規制部３３による間隙ＧＷ」が定義される流量調整用チャンバー１０からみた相対的な位置は、フロート２０が上下することによって変動しうる。
【0035】
流量規制部３３は、（Ｄ＋ｍｇ）＞Ｂの場合にフロート２０が下降して間隙ＧＷが狭まり、（Ｄ＋ｍｇ）＜Ｂの場合にフロート２０が上昇して間隙ＧＷが広がるよう構成されている。
【0036】
これにより、流体ＦＬの流量Ｑが目標値付近の略一定な量となるよう制御することができる。「流量Ｑ」は、単位時間当たりに流体ＦＬが流れる量（体積）をいうものとする。本実施形態においては、流体供給口１２からチャンバーに流れ込む流量Ｑｉｎ及び流体排出口１４から排出される流量Ｑｏｕｔについて議論可能であるが、実施形態１に係る流量制御装置１は、少なくとも流体排出口１４から排出される流量Ｑｏｕｔについて目標値付近の略一定な量となるよう制御される（詳細は作用・効果の欄を参照）。
【0037】
２．実施形態１に係る流量制御装置１の作用・効果
実施形態１に係る流量制御装置１は、フロートの外表面と流量調整用チャンバーの内表面とで挟まれた間隙によって流体の流路が形成されおり、（Ｄ＋ｍｇ）＞Ｂの場合にフロートが下降して前記間隙が狭まり、（Ｄ＋ｍｇ）＜Ｂの場合に前記フロートが上昇して前記間隙が広がるよう構成された流量規制部が設けられている。
実施形態１に係る流量制御装置１は、フロートの外表面と流量調整用チャンバーの内表面とで挟まれた間隙によって流体の流路が形成されおり、（Ｄ＋ｍｇ）＞Ｂの場合にフロートが下降して前記間隙が狭まり、（Ｄ＋ｍｇ）＜Ｂの場合に前記フロートが上昇して前記間隙が広がるよう構成された流量規制部が設けられている。
【0038】
このため、図１（ｂ）のように、仮に流体供給口１２から流入する流量Ｑｉｎが急激に増加したとすると、流体受面２３付近の流速が大きくなって流体受面２３が受ける動圧が増加し、これに伴い流体受面２３における抗力Ｄも増加する。そして所定の条件を満たすと、下方に働く力（Ｄ＋ｍｇ）が上方に働く力（浮力Ｂ）よりも大きくなりフロート２０が下降する。そうすると、流量規制部３３におけるフロート２０の外表面２２が流量調整用チャンバー１０の内表面１８に接近して上記間隙ＧＷが小さくなり、流体ＦＬの流路３０が絞られる。
しかるに、流体排出口１４から排出される流体ＦＬの流量Ｑｏｕｔが絞られる方向（抑えられる方向）に作用することとなる。したがって、流入側の流量Ｑｉｎが急激に増加したために排出側の流量Ｑｏｕｔが瞬間的に増加したとしても、これに呼応した上記作用によって排出側の流量Ｑｏｕｔが絞られる方向に戻され、流量Ｑｏｕｔを目標値付近の略一定な量に制御することができる。
しかるに、流体排出口１４から排出される流体ＦＬの流量Ｑｏｕｔが絞られる方向（抑えられる方向）に作用することとなる。したがって、流入側の流量Ｑｉｎが急激に増加したために排出側の流量Ｑｏｕｔが瞬間的に増加したとしても、これに呼応した上記作用によって排出側の流量Ｑｏｕｔが絞られる方向に戻され、流量Ｑｏｕｔを目標値付近の略一定な量に制御することができる。
【0039】
逆に、図１（ｃ）のように、流体供給口１２から流入する流量Ｑｉｎが急激に減少したとすると、流体受面２３付近の流速が小さくなって流体受面２３が受ける動圧が減少し、これに伴い流体受面２３における抗力Ｄも減少する。そして所定の条件を満たすと、下方に働く力（Ｄ＋ｍｇ）が上方に働く力（浮力Ｂ）よりも小さくなりフロート２０が上昇する。そうすると、流量規制部３３におけるフロート２０の外表面２２が流量調整用チャンバー１０の下側の内表面１８から離れていき上記間隙ＧＷも大きくなり、流れの規制が緩和され流体ＦＬが流れやすくなる。しかるに、排出側の流量Ｑｏｕｔが増加しやすい方向に作用することとなる。したがって、流入側の流量Ｑｉｎが急激に減少したために排出側の流量Ｑｏｕｔが瞬間的に減少したとしても、これに呼応した上記作用によって排出側の流量Ｑｏｕｔを回復する（戻す）方向に制御され、流量Ｑｏｕｔを目標値付近の略一定な量に制御することができる。
【0040】
参考までに、目標値付近の流量で流体が流れているときには、下方に働く力（流体受面における抗力Ｄ＋フロートの重力ｍｇ）と上方に働く力（浮力Ｂ）とがほぼ均衡しており、フロートの上下方向の大きな動きは見られない。
【0041】
以上より、実施形態１に係る流量制御装置１によれば、簡易な構成でありながらも生体に注入する流体の流量を略一定に保つことができる。
【0042】
また、流量制御装置１はフロート２０に内包させる気泡ＢＢの量によって浮力Ｂを簡単に設定できるので、容易に目標とする流量Ｑｏｕｔの設定を行うことが可能である。
さらに、流体ＦＬの種類によってもその密度は異なるが、これに対応して浮力Ｂも変わってくる。所望の流量Ｑｏｕｔを得るために、流体ＦＬの種類の変更に応じてフロートの気泡ＢＢの量を適宜に調整することも可能である。
さらに、流体ＦＬの種類によってもその密度は異なるが、これに対応して浮力Ｂも変わってくる。所望の流量Ｑｏｕｔを得るために、流体ＦＬの種類の変更に応じてフロートの気泡ＢＢの量を適宜に調整することも可能である。
【0043】
［実施形態２］
図５は、実施形態２に係る流量制御装置２を説明するために示す断面図である。実施形態２に係る流量制御装置２は、基本的には実施形態１に係る流量制御装置１と同様の構成を有するが、フロートの構成において実施形態１に係る流量制御装置１とは異なる。
図５は、実施形態２に係る流量制御装置２を説明するために示す断面図である。実施形態２に係る流量制御装置２は、基本的には実施形態１に係る流量制御装置１と同様の構成を有するが、フロートの構成において実施形態１に係る流量制御装置１とは異なる。
【0044】
図５に示すように、実施形態２に係る流量制御装置２において、フロート２０はフロート本体２１に対し重り２７を付加して構成されている。図の例では、重り２７はフロート本体２１の上側に付設され、フロート本体２１と一体になってフロート２０を構成している。重り２７の形状は如何なる形状であってもよく、図のような断面が略矩形のものであってもよいし、フロート本体２１の外輪郭の形状に倣った形状であってもよいし、後述する実施形態４のガイド棒２８を重り２７として兼用してもよい。重り２７の部材は適宜のものを採用可能である。また、重り２７を付設する位置も適宜に設定可能である。
【0045】
実施形態２のフロート２０はフロート本体２１に対し重り２７を付加して構成するものである。このため、重り２７の重さを適宜に設定することによりフロート２０全体の質量ｍを適宜に変更することができ、フロート２０全体に働く重力ｍｇを変更することができる。
流量Ｑの目標値を変更したい場合には、流量制御装置の外側の操作（薬液袋の高さを変える等）により流量Ｑｉｎも全体的に底上げ／底下げされるものと考えられる。このとき、流量Ｑの目標値に合わせて、フロート２０が上方向に受ける力Ｂと下方向に受ける力（Ｄ＋ｍｇ）とのバランスを調整する場合がある。そうした場合においても、重り２７の質量を調整することでフロート２０全体の質量ｍを調整することができるため、所期のバランス調整を容易に行うことができる。
また、流体ＦＬの種類の変更（流体ＦＬの密度が変わる）に応じて、重り２７の重量を調節することで、上記したフロート２０が上方向に受ける力Ｂと下方向に受ける力（Ｄ＋ｍｇ）とのバランス調整を容易に行うことができる。
流量Ｑの目標値を変更したい場合には、流量制御装置の外側の操作（薬液袋の高さを変える等）により流量Ｑｉｎも全体的に底上げ／底下げされるものと考えられる。このとき、流量Ｑの目標値に合わせて、フロート２０が上方向に受ける力Ｂと下方向に受ける力（Ｄ＋ｍｇ）とのバランスを調整する場合がある。そうした場合においても、重り２７の質量を調整することでフロート２０全体の質量ｍを調整することができるため、所期のバランス調整を容易に行うことができる。
また、流体ＦＬの種類の変更（流体ＦＬの密度が変わる）に応じて、重り２７の重量を調節することで、上記したフロート２０が上方向に受ける力Ｂと下方向に受ける力（Ｄ＋ｍｇ）とのバランス調整を容易に行うことができる。
【0046】
実施形態２に係る流量制御装置２は、実施形態１に係る流量制御装置１と基本的に同様の構成を有する。そのため、流量制御装置２は流量制御装置１が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。
【0047】
［実施形態３］
図６は、実施形態３に係る第１態様の流量制御装置３を説明するために示す断面図である。図６（ａ）～図６（ｃ）は、図１(ａ）～図１（ｃ）で示した状態にそれぞれ対応する図である。図７は、実施形態３に係る第２態様の流量制御装置３’を説明するために示す断面図である。
図６は、実施形態３に係る第１態様の流量制御装置３を説明するために示す断面図である。図６（ａ）～図６（ｃ）は、図１(ａ）～図１（ｃ）で示した状態にそれぞれ対応する図である。図７は、実施形態３に係る第２態様の流量制御装置３’を説明するために示す断面図である。
【0048】
実施形態３に係る流量制御装置３，３’は、基本的には実施形態２に係る流量制御装置２と同様の構成を有するが、間隙確保手段４０を更に備えた点において実施形態２に係る流量制御装置２とは異なる。図６～図７に示すように、実施形態３に係る流量制御装置３，３においては流量規制部３３における間隙ＧＷの寸法を所定値以上確保する間隙確保手段４０を更に備えている。
【0049】
（１）第１態様の流量制御装置３では、図６（ａ）に示すように、間隙確保手段４０は、流量調整用チャンバー１０の内表面１８に設けられた突起４６ａで構成されている。突起４６は、フロート２０が下降する際にストッパー（度当たり）となる位置に配置されている。
【0050】
参考までに、図６は断面図であるため、図６（ｂ）では流量規制部３３付近で突起４６ａにより流路３０が閉塞しているように見えるが、実際には突起４６ａは重力方向に沿って視ると内表面１８の特定の角度の場所において設けられており（突起４６ａを複数個所に配設することは可能）、突起４６ａが設けられていない場所においては、間隙ＧＷを有しており閉塞していない。
【0051】
流量制御装置３では突起４６ａが設けられているため、例えばフロート２０が下方向の大きな力を受けて下降を始めたとしても、フロート２０は一定程度下降した位置で突起４６ａに当接して下降を阻止し、それより先に下降することはない。
したがって、何等かの原因でフロート２０が急激に下降を始めたとしても、流量規制部３３における間隙も最低限の間隙ＧＷｍｉｎ《図６（ｂ）参照》が確保されることとなり、最低限の流量Ｑｏｕｔが保証されることとなる。特に、医療の内容によっては、流量Ｑｏｕｔを完全に０にすることが許されない薬液投与なども場合によってはあるため、そのような医療現場においても、最低限の流量Ｑｏｕｔが保証される実施形態３に係る流量制御装置３（及び３’）は好適に採用することができる。
したがって、何等かの原因でフロート２０が急激に下降を始めたとしても、流量規制部３３における間隙も最低限の間隙ＧＷｍｉｎ《図６（ｂ）参照》が確保されることとなり、最低限の流量Ｑｏｕｔが保証されることとなる。特に、医療の内容によっては、流量Ｑｏｕｔを完全に０にすることが許されない薬液投与なども場合によってはあるため、そのような医療現場においても、最低限の流量Ｑｏｕｔが保証される実施形態３に係る流量制御装置３（及び３’）は好適に採用することができる。
【0052】
なお、図６において、チャンバーの上側の内表面１８にも内表面１８から突出した突起４８が設けられている。突起４８は、上記した突起４６ａとは逆に、フロート２０が急激に上昇を始めた場合に、フロート２０の上昇を一定程度の位置で阻止するストッパーの役割を持っている。流量制御装置３は、突起４８が設けられているため、流体ＦＬの流入口（流体供給口１２）付近の流路３０の閉塞を防止すると共に、フロート２０下側の流量規制部３３における間隙ＧＷが一定程度以上大きくならない《図６（ｃ）参照》。
【0053】
（２）第２態様の流量制御装置３’では、図７に示すように、間隙確保手段４０は、フロート２０の外表面２２及び流量調整用チャンバー１０の内表面１８の間に配置された雄ねじ４４の雄ねじ先端部４４ａで構成されている。このような構成となっているため、フロート２０が急激に下降した場合に、第１態様による突起４６ａと同様、雄ねじ先端部４４ａがフロート２０の外表面２２に当接して下降を阻止し、これにより、流量規制部３３において最低限の間隙ＧＷｍｉｎを確保することができる。
参考までに、流量制御装置３’においても、上記した流量制御装置３（図６）の突起４６ａの例と同様に、雄ねじ４４が設けられていない場所においては間隙ＧＷを有しており閉塞していない。
参考までに、流量制御装置３’においても、上記した流量制御装置３（図６）の突起４６ａの例と同様に、雄ねじ４４が設けられていない場所においては間隙ＧＷを有しており閉塞していない。
【0054】
また、流量制御装置３’において、雄ねじ４４は、チャンバー用部材１９に形成された雌ねじ１９ａと螺合するようにして固定されている。雄ねじ４４を回転することで雄ねじ先端部４４ａの位置を調節することができ、これにより流量規制部３３における最低限の間隙ＧＷｍｉｎも外部から容易に設定変更することができる。つまり、間隙確保手段４０は、流量規制部３３で確保すべき間隙の寸法ＧＷｍｉｎを当該流量制御装置３’の外部から変更可能に構成されている、と言うこともできる。
【0055】
なお、ここでは重り２７を有する実施形態２に係る流量制御装置２をベースに実施形態３を説明したが、重り２７が無い実施形態１に係る流量制御装置１に対して間隙確保手段４０を適用してもよい。
また、実施形態３に係る流量制御装置３，３’は、実施形態１に係る流量制御装置１及び実施形態２に係る流量制御装置２と基本的に同様の構成を有する。そのため、流量制御装置３，３’は流量制御装置１，流量制御装置２が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。
また、実施形態３に係る流量制御装置３，３’は、実施形態１に係る流量制御装置１及び実施形態２に係る流量制御装置２と基本的に同様の構成を有する。そのため、流量制御装置３，３’は流量制御装置１，流量制御装置２が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。
【0056】
［実施形態４］
図８は、実施形態４に係る流量制御装置４を説明するために示す断面図である。図８（ａ）は、図１（ａ）に対応する図で、目標値付近の流量で流体ＦＬが流量調整用チャンバー１０内に流入しているときの様子を示した図である。図８（ｂ）は、図１（ｂ）に対応する図で、フロート２０が下降したときの様子を示した図である。
図８は、実施形態４に係る流量制御装置４を説明するために示す断面図である。図８（ａ）は、図１（ａ）に対応する図で、目標値付近の流量で流体ＦＬが流量調整用チャンバー１０内に流入しているときの様子を示した図である。図８（ｂ）は、図１（ｂ）に対応する図で、フロート２０が下降したときの様子を示した図である。
【0057】
実施形態４に係る流量制御装置４は、基本的には実施形態２に係る流量制御装置２と同様の構成を有するが、フロート本体２１にガイド棒２８を備えた点において実施形態２に係る流量制御装置２とは異なる。図８に示すように、実施形態４に係る流量制御装置４のフロート２０は、フロート本体２１の下部にガイド棒２８が付設されている。
【0058】
また、ガイド棒２８の外径は流体排出口１４の開口径よりも小さくなっている。このため、フロート２０が下降する際には、ガイド棒２８が流体排出口１４やその先に続く流路の内壁に案内されて、フロート２０は概略真っ直ぐに移動することになる。また、フロート２０が上昇する場合も同様の案内により概略真っ直ぐに上昇することになる。
フロート２０の上下位置を維持する場合においても、仮にフロート２０が左右にブレる力を受けたとしても、或いは姿勢が変わるような力を受けたとしても、ガイド棒２８によりフロート２０は大きく左右移動や姿勢変更をすることもない。
フロート２０の上下位置を維持する場合においても、仮にフロート２０が左右にブレる力を受けたとしても、或いは姿勢が変わるような力を受けたとしても、ガイド棒２８によりフロート２０は大きく左右移動や姿勢変更をすることもない。
【0059】
一般にフロート２０が左右の移動や回動などによって動きがあると、これに伴い流量規制部３３における間隙ＧＷの大きさに影響を及ぼし、この間隙ＧＷの変動が流量Ｑｏｕｔの変動に影響を及ぼす場合がある。実施形態４に係る流量制御装置４ではガイド棒２８が付設されているため、上記したようにフロート２０の挙動が安定し、流量Ｑｏｕｔを一層安定させることができる。
【0060】
なお、上記は案内を受けるものとしてガイド棒２８を説明したが、ガイド棒２８の機能はこれに限定されることなく、例えば重り２７としての機能（実施形態２～３参照）を担わせてもよい。すなわち、ガイド棒２８を重り２７として兼用してもよい。こうすることで別途の重り２７を設ける必要がなくなり、省スペース、省コスト等の効果を得られる。
【0061】
なお、ここでは重り２７を有する実施形態２に係る流量制御装置２をベースに実施形態４を説明したが、重り２７が無い実施形態１に係る流量制御装置１に対してガイド棒２８を適用してもよい。また、実施形態３に係る流量制御装置３，３’に適用してもよい。
また、実施形態４に係る流量制御装置４は、各実施形態に係る流量制御装置１，２，３，３’と基本的に同様の構成を有する。そのため、流量制御装置４は流量制御装置１，２，３，３’が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。
また、実施形態４に係る流量制御装置４は、各実施形態に係る流量制御装置１，２，３，３’と基本的に同様の構成を有する。そのため、流量制御装置４は流量制御装置１，２，３，３’が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。
【0062】
［実施形態５］
図９は、実施形態５に係る流量制御装置５を説明するために示す断面図である。流量制御装置５は、実施形態１～４に係る流量制御装置１，２，３，３’，４をベースとすることができるが、ここでは実施形態２に係る流量制御装置２をベースに説明を行う。
実施形態５に係る流量制御装置５は、基本的には各実施形態に係る流量制御装置１，２，３，３’，４と同様の構成を有するが、流量検出機構５０を更に備えた点において各実施形態に係る流量制御装置１，２，３，３’，４とは異なる。
図９は、実施形態５に係る流量制御装置５を説明するために示す断面図である。流量制御装置５は、実施形態１～４に係る流量制御装置１，２，３，３’，４をベースとすることができるが、ここでは実施形態２に係る流量制御装置２をベースに説明を行う。
実施形態５に係る流量制御装置５は、基本的には各実施形態に係る流量制御装置１，２，３，３’，４と同様の構成を有するが、流量検出機構５０を更に備えた点において各実施形態に係る流量制御装置１，２，３，３’，４とは異なる。
【0063】
図９に示すように、実施形態５に係る流量制御装置５では、発光部５１と、導光路５２と、受光部５４と、流量検出部６２とを更に具備している。これらの構成要素を纏めて流量検出機構５０ということができる。
【0064】
発光部５１はセンシング光を発する。発光部５１は、本実施形態の流量検出を可能とする仕様であれば如何なるものであってもよい。
【0065】
導光路５２は、センシング光が導かれる路である。図に示した例では、チャンバー用部材１９の該当する部分及び流量調整用チャンバー１０の内部空間（流体ＦＬが流れている流路３０の一部）が導光路５２を構成している。
導光路５２は、センシング光を入射しフロート２０の上下位置に応じてセンシング光の通過量が可変するようになっている。導光路５２の一部において、フロート２０の上下位置を示すフロート位置指示部２９（図９の例ではフロート２０の上端から中程にかけての部位）が出入り可能となっており、フロート２０の上下に応じてフロート位置指示部２９が導光路５２を遮っている面積が変わり、これに伴い受光部５４が受ける光量も変化する。
導光路５２は、センシング光を入射しフロート２０の上下位置に応じてセンシング光の通過量が可変するようになっている。導光路５２の一部において、フロート２０の上下位置を示すフロート位置指示部２９（図９の例ではフロート２０の上端から中程にかけての部位）が出入り可能となっており、フロート２０の上下に応じてフロート位置指示部２９が導光路５２を遮っている面積が変わり、これに伴い受光部５４が受ける光量も変化する。
【0066】
受光部５４は、導光路５２からみて発光部５１の反対側に配置され、導光路５２に導かれたセンシング光を受光し、受光量に応じた情報（アナログ出力型であれば例えば電圧の大小、デジタル出力型であれば数値の大小など）を出力する。
【0067】
流量検出部６２は、受光部５４で受ける光の量に応じて流体ＦＬの流量Ｑｏｕｔを検出する。流量検出部６２は、受光部５４が出力した受光量に応じた情報を入力し、かかる情報をフロート２０の上下位置の情報、又は／及び、流量規制部３３における間隙ＧＷの大きさの情報として把握し、上記の情報に基づいて間接的に流量Ｑｏｕｔを検出する（算出する）。
【0068】
流量検出部６２は処理部６０に含まれていてもよい。ここでの処理部６０は、全てハードウエアで実現してもよいし、例えばマイクロコントローラのようなプロセッサと該プロセッサ上で実行されるプログラムで実現してもよい。
図９に示した例では後者を想定している。受光量に応じた情報の入力から、それに基づく流量Ｑｏｕｔの検出については、流量検出部６２としてのプロセッサの動作及び該プロセッサ上でのプログラムの実行により行われる。
図９に示した例では後者を想定している。受光量に応じた情報の入力から、それに基づく流量Ｑｏｕｔの検出については、流量検出部６２としてのプロセッサの動作及び該プロセッサ上でのプログラムの実行により行われる。
【0069】
処理部６０は、流量検出部６２のほか表示部６４ａを具備していることが好ましい。表示部６４ａの画面上に、流量Ｑｏｕｔの値や、略一定の流量で流れているか否か、流量が異常であるか否か等の流動状態に関する情報等を出力することで、外部からもこのような情報を視覚で確認することができる。なお符号６４は入出力Ｉ／Ｆを示している。また、処理部６０は通信Ｉ／Ｆ６６を具備していることが好ましい。かかる通信Ｉ／Ｆ６６を介して外部のモニター端末２００（後述）に対し流動状態に関する情報を送受信することができる。さらに、処理部６０はブザー、ランプ等の出力装置（図示を省略）を具備していてもよい。例えば流量Ｑｏｕｔに異常があった場合には、それらの出力装置を作動することで外部にアラームを発することができる。
【0070】
以上の通り、流量制御装置５は発光部５１と導光路５２と受光部５４と流量検出部６２とを具備した流量検出機構５０を備えているため、流体ＦＬの流量を電気的に検出し、外部に対し流量Ｑｏｕｔを始めとする流動状態に関する情報を出力することができる。
かかる流動状態に関する情報を適宜の出力方法で出力することにより（表示部における表示、通信を介した外部のモニター端末での報知、ブザー・ランプ等の作動など）、患者の周囲にいる家族、医療・介護従事者は流動状態に関する情報（例えば流量の異常等）を受け取ることができ、家族、医療・介護従事者の監視負担を軽減することができる。
かかる流動状態に関する情報を適宜の出力方法で出力することにより（表示部における表示、通信を介した外部のモニター端末での報知、ブザー・ランプ等の作動など）、患者の周囲にいる家族、医療・介護従事者は流動状態に関する情報（例えば流量の異常等）を受け取ることができ、家族、医療・介護従事者の監視負担を軽減することができる。
【0071】
なお、流体ＦＬとして非透明なものが導入される場合、発光部５１が出力するセンシング光のピーク波長は、流体ＦＬにおいて透過しやすい波長（言い換えれば、流体ＦＬでの吸光度が比較的低い波長）に設定されていることが好ましい。
さらに、発光部５１の発光波長（ピーク波長）近傍における吸光度について比較したときに、フロート２０のうち導光路５２内に配置されるべきフロート位置指示部２９の吸光度が、流体ＦＬの吸光度よりも大きいことが好ましい。このような関係になっていると、受光部５４は、フロート位置指示部２９による導光路５２の遮りをＳ／Ｎ比高く検出することができる。
さらに、発光部５１の発光波長（ピーク波長）近傍における吸光度について比較したときに、フロート２０のうち導光路５２内に配置されるべきフロート位置指示部２９の吸光度が、流体ＦＬの吸光度よりも大きいことが好ましい。このような関係になっていると、受光部５４は、フロート位置指示部２９による導光路５２の遮りをＳ／Ｎ比高く検出することができる。
【0072】
実施形態５に係る流量制御装置５は、各実施形態に係る流量制御装置１，２，３，３’，４と基本的に同様の構成を有する。そのため、流量制御装置５は流量制御装置１，２，３，３’，４が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。
【0073】
［応用例］
図１０は、各実施形態に係る流量制御装置１，２，３，４，５を使った応用例を説明するために示す模式図である。具体的には、患者Ｐに対して薬液ＦＬａ（流体ＦＬ）を点滴する場面で流量制御装置５を導入した一例を示すシステム図である。ここでは実施形態５に係る流量制御装置５を導入したが、これに限定されることなく他の実施形態・変形例に係る流量制御装置１，２，３，４等についても導入可能である。
図１０は、各実施形態に係る流量制御装置１，２，３，４，５を使った応用例を説明するために示す模式図である。具体的には、患者Ｐに対して薬液ＦＬａ（流体ＦＬ）を点滴する場面で流量制御装置５を導入した一例を示すシステム図である。ここでは実施形態５に係る流量制御装置５を導入したが、これに限定されることなく他の実施形態・変形例に係る流量制御装置１，２，３，４等についても導入可能である。
【0074】
図１０に示すように、流体ＦＬとしての薬液ＦＬａは薬液袋１００に収容されている。薬液袋１００の出口は気泡除去用チャンバー１２０に接続され、気泡除去用チャンバー１２０の出口はチューブ１１０を介して流量制御装置５に接続され、流量制御装置５の出口（流体排出口１４の下流の外部への開口）はチューブ１１０を介して注射針１３０に接続されている。注射針１３０の先端は患者Ｐの血管Ｖの内側に差し込まれている。これらのシステムには上から下にかけて重力加速度ｇが働いている。薬液袋１００における液面と注射針１３０の先端との高低差はｈとなっており、かかる高低差ｈから生じる水頭圧により流体ＦＬは上から下に流動する。流体ＦＬが流量制御装置５を通過する際、流体ＦＬは、気泡ＢＢの量、重り２７の重さ等の調整で適宜に設定された略一定の流量Ｑｏｕｔで出口から排出されることとなる。これにより、血管Ｖ内にも略一定の流量で薬液ＦＬａが注入される。
【0075】
ここで、流量制御装置５は通信Ｉ／Ｆ６６を具備しており、通信Ｉ／Ｆ６６を介した通信によりモニター端末２００と接続されている。更に、モニター端末２００はネットワークＮＷを介してクラウド上のサーバー装置３００に接続可能としてもよい。
流量制御装置５からモニター端末２００に対し流体ＦＬの流動に関する情報を送信するよう構成すれば、患者の家族や介護・医療従事者は流体ＦＬの流動に関する情報（例えば流量の異常等）を手元のモニター端末２００で受け取ることができる。このように構成することで、家族、医療・介護従事者の監視負担を更に軽減することができる。
また、モニター端末２００においては、流動状態のモニターの他に、流動状態のロギングなども行うことも可能である。こういったログ情報等についてはサーバー装置３００に蓄積しておくことも可能である。
流量制御装置５からモニター端末２００に対し流体ＦＬの流動に関する情報を送信するよう構成すれば、患者の家族や介護・医療従事者は流体ＦＬの流動に関する情報（例えば流量の異常等）を手元のモニター端末２００で受け取ることができる。このように構成することで、家族、医療・介護従事者の監視負担を更に軽減することができる。
また、モニター端末２００においては、流動状態のモニターの他に、流動状態のロギングなども行うことも可能である。こういったログ情報等についてはサーバー装置３００に蓄積しておくことも可能である。
【0076】
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定
されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
【0077】
（１）実施形態３を説明するために示した図６及び図７の間隙確保手段４０は、流量調整用チャンバー１０の内表面１８に設けられた突起４６ａや雄ねじ先端部４４ａで構成されていた。しかしながら本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、図１１（ａ）に示すように、間隙確保手段４０はフロート２０の外表面２２及び流量調整用チャンバー１０の内表面１８の間に配置されたスペーサ４２で構成してもよい。また、図１１（ｂ）に示すように、間隙確保手段４０はフロート２０の外表面２２に設けられた突起４６ｂで構成してもよい。なお、図１１は変形例に係る流量制御装置６，７を説明するために示す断面図である。
【0078】
（２）各実施形態においてフロート２０は略球状のものを例に説明を行った。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図１２（ａ）に示すように、上側が円柱で下側が円錐状となっているフロート２０’を導入してもよい。その際、流量調整用チャンバー１０’の内部空間１６’の形状も、フロート２０’の形状に対応して上側の内表面１８を略円柱をくり抜いた形状とする。このようにフロート２０’の上側を円柱状とすることで、流体受面２３’のどこでも流体ＦＬの流入方向に対し垂直となり、効率よく抗力Ｄを発生させることができる。
また、例えば図１２（ｂ）に示すように、図１２（ａ）の形状を更に推し進め、上側の流体受面２３”のみを拡張することで、更に効率よく抗力Ｄを発生させることができる。
なお、図１２は変形例に係る流量制御装置８，９を説明するために示す断面図である。
例えば、図１２（ａ）に示すように、上側が円柱で下側が円錐状となっているフロート２０’を導入してもよい。その際、流量調整用チャンバー１０’の内部空間１６’の形状も、フロート２０’の形状に対応して上側の内表面１８を略円柱をくり抜いた形状とする。このようにフロート２０’の上側を円柱状とすることで、流体受面２３’のどこでも流体ＦＬの流入方向に対し垂直となり、効率よく抗力Ｄを発生させることができる。
また、例えば図１２（ｂ）に示すように、図１２（ａ）の形状を更に推し進め、上側の流体受面２３”のみを拡張することで、更に効率よく抗力Ｄを発生させることができる。
なお、図１２は変形例に係る流量制御装置８，９を説明するために示す断面図である。
【0079】
（３）各実施形態において、流量規制部３３がフロート２０の重心Ｇよりも下側の位置に位置している例を示して説明を行った。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。流路３０において流体ＦＬの流れが規制されて排出側の流量Ｑｏｕｔを調整可能であれば、流量規制部３３はフロート２０の重心Ｇと同じかやや上側の位置に位置していてもよい。
【0080】
（４）実施形態５の流量検出機構５０では、フロート位置指示部２９の位置を発光部５１、導光路５２、受光部５４等の光学的な方法で検出して間接的に流量Ｑｏｕｔを検出した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、フロート位置指示部２９の位置を超音波を用いたセンシング、メカニカルスイッチによるＯＮ／ＯＦＦ検知等の方法で検出してもよい。
【符号の説明】
【0081】
１，２，３，３’，４，５，６，７，８，９…流量制御装置、１０，１０’…流量調整用チャンバー、１２…流体供給口、１４…流体排出口、１６，１６'…内部空間、１８…（流量調整用チャンバーの）内表面、１９…チャンバー用部材、１９ａ…雌ねじ、２０，２０’ …フロート、２１…フロート本体、２２…（フロートの）外表面、２３，２３’…流体受面、２５…空洞、２７…重り、２８…ガイド棒、２９…フロート位置指示部、３０…流路、３３…流量規制部、４０…間隙確保手段、４２…スペーサ、４４…雄ねじ、４４ａ…雄ねじ先端部、４６，４６ａ，４６ｂ，４８…突起、５０…流量検出機構、５１…発光部、５２…導光路、５４…受光部、６０…処理部、６２…流量検出部、６４ａ…表示部、６６…通信Ｉ／Ｆ、１００…薬液袋、１１０…チューブ、１２０…気泡除去用チャンバー、１３０…注射針、２００…モニター端末、３００…サーバー装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】