特開 2024-95312 輸液ポンプ用検知器及び輸液ポンプ

(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】P2024095312

(43)【公開日】2024-07-10

(54)【発明の名称】輸液ポンプ用検知器及び輸液ポンプ

(51)【国際特許分類】

   A61M 5/168 20060101AFI20240703BHJP

【ＦＩ】

A61M5/168 510

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022212510

(22)【出願日】2022-12-28

(71)【出願人】

【識別番号】000126115

【氏名又は名称】エア・ウォーター株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000102500

【氏名又は名称】ＳＭＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】吉川 治

(72)【発明者】

【氏名】大内 輝彦

【テーマコード（参考）】

4C066

【Ｆターム（参考）】

4C066AA09

4C066BB01

4C066CC01

4C066DD17

4C066QQ82

4C066QQ85

(57)【要約】

【課題】輸液チューブ内の所定以上の大きさの気泡のみを検知できる技術を提供する。
【解決手段】輸液剤を生体に送るための輸液用チューブ（２０）内の気泡を検知するための輸液ポンプ用検知器（１１）は、チューブ（２０）が配置される配置部（１１１）と、配置部（１１１）に隣接して設けられた、少なくとも１つの第１の電極（１１２）及び第２の電極（１１３）と、第１の電極（１１２）及び第２の電極（１１３）を用いて、チューブ（２０）を介した静電容量の変化を検出する検出部（１１４）と、を備えている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

輸液剤を生体に送るための輸液用チューブ内の気泡を検知するための輸液ポンプ用検知器であり、
前記チューブが配置される配置部と、
前記配置部に隣接して設けられた、少なくとも１つの第１の電極及び第２の電極と、
前記第１の電極及び前記第２の電極を用いて、前記チューブを介した静電容量の変化を検出する検出部と、
を備えている、輸液ポンプ用検知器。

【請求項2】

前記検出部は、自己容量方式又は相互容量方式の回路を備える、請求項１に記載の輸液ポンプ用検知器。

【請求項3】

前記第１の電極及び前記第２の電極は、前記配置部に配置されるチューブを挟んで互いに対向するように配置される、請求項１に記載の輸液ポンプ用検知器。

【請求項4】

前記第１の電極及び前記第２の電極は、前記配置部に配置されるチューブの延伸方向に沿って並行に配置される、請求項１に記載の輸液ポンプ用検知器。

【請求項5】

前記第１の電極が、前記配置部に配置されるチューブの延伸方向に沿って異なる位置に対応する位置に複数個配置され、
前記検出部は、前記チューブを介して前記第１の電極に表れる前記静電容量の変化を、複数個の前記第１の電極のそれぞれについて検出する、請求項１に記載の輸液ポンプ用検知器。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１項に記載の輸液ポンプ用検知器と、
輸液用チューブの外側から圧力をかけることによって、当該チューブ内の輸液を圧送するための圧送機構と、
前記輸液ポンプ用検知器が検出した静電容量の変化が閾値以上である場合に、警告を発する警告部と、
を備えている、輸液ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、輸液ポンプ用検知器及び輸液ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

輸液チューブを用いて輸液剤を生体に送るために、輸液ポンプが用いられる。安全に送液を行うために、輸液チューブ内の気泡を検知することが求められる。

【0003】

特許文献１には、超音波センサによって、輸液ポンプに装着された輸液チューブ内に気泡が存在しているか否かを検知する技術が記載されている。特許文献１に記載の技術では、超音波センサよりも下流側における輸液チューブの流路を、超音波センサにより輸液チューブの流路を狭くしている部分よりも狭くすることで、薬液の液切れ部分の滞留現象を超音波センサの下流側で発生させている。これにより、超音波センサにより輸液チューブの流路を狭くしている部分内には薬液の一部を残さないようにして、超音波センサが、輸液チューブ内に気泡があるにもかかわらず、気泡が無いと誤検出を起こすことを防止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１４－０２４２３６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

超音波センサは検出分解能が高いため、チューブ内に付着した微小な気泡を、完全に輸液が終了した場合に流れてくる空気溜まりとして誤検知するという問題がある。微小な気泡の誤検知による昼夜を問わない空液検知アラームの誤作動は、在宅中心静脈栄養療法を実施している患者の生活の質（quality of life：ＱＯＬ）を下げる要因となる。このような場合、対症対策として、空液検知アラームが発生する度に手動で気泡を除去する対応がなされている。

【0006】

特許文献１の技術は、前述の問題を解決することができない。むしろ、特許文献１の技術は、輸液チューブの流路径を変えることによって、チューブ内面の濡れ性の問題によりチューブ内に乱流が発生し、淀みが生じることで、チューブ内に微小な気泡を発生・付着させてしまう。

【0007】

このように、輸液チューブ内の気泡を検知するために超音波センサを用いる従来技術には、改善の余地がある。

【0008】

本開示の一態様は、輸液チューブ内の所定以上の大きさの気泡のみを検知できる技術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】

【0009】

上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る輸液ポンプ用検知器は、輸液剤を生体に送るための輸液用チューブ内の気泡を検知するための輸液ポンプ用検知器であり、前記チューブが配置される配置部と、前記配置部に隣接して設けられた、少なくとも１つの第１の電極及び第２の電極と、前記第１の電極及び前記第２の電極を用いて、前記チューブを介した静電容量の変化を検出する検出部と、を備えている構成である。

【発明の効果】

【0010】

本開示の一態様によれば、輸液チューブ内の所定以上の大きさの気泡のみを検知できる技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本開示の実施形態１に係る輸液システムの構成を示す模式図である。

【図2】本開示の実施形態１に係る輸液システムが備える検知器の概略の構成を、検知器の配置部に配置された輸液用チューブと共に示す図である。

【図3】本開示の実施形態１に係る輸液システムが備える輸液用チューブの概略の構成を示す図である。

【図4】本開示の実施形態１に係る輸液システムが備える検知器の変形例を示す図である。

【図5】本開示の実施形態１に係る輸液システムが備える検知器の変形例を示す図である。

【図6】本開示の実施形態１に係る輸液システムが備える検知器の変形例を示す図である。

【図7】本開示の実施形態２に係る輸液システムが備える検知器の概略の構成を、検知器の配置部に配置されたチューブと共に示す図である。

【図8】本開示の実施形態２に係る輸液システムが備える検知器の変形例を示す図である。

【図9】第２の電極と複数個の第１の電極とを並行式に配置する場合の配置例を示す図である。

【図10】第２の電極と複数個の第１の電極とを並行式に配置する場合の配置例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

〔実施形態１〕
以下、本開示の一実施形態について、詳細に説明する。

【0013】

（輸液システム１の概要）
まず、図１を参照して、本実施形態に係る輸液システム１の概要について説明する。図１は、本実施形態に係る輸液システム１の構成を示す模式図である。図１に示すように、輸液システム１は、輸液ポンプ１０と、輸液ポンプ１０に装着される輸液用チューブ２０（以下、「チューブ２０」と略記する場合がある）とを備えている。図中のＺ軸方向は輸液ポンプ１０の前後方向であり、Ｘ軸方向は輸液ポンプ１０の左右方向であり、Ｙ軸方向は輸液ポンプ１０の上下方向である。

【0014】

輸液ポンプ１０は、チューブ２０内の気泡を検知するための輸液ポンプ用検知器１１（以下、「検知器１１」と略記する場合がある）と、チューブ２０の外側から圧力をかけることによって、チューブ２０内の輸液を圧送するためのローラポンプのローター１２と、チューブ２０が装着されるチューブ装着部カセット１３と、検知器１１の検出結果に基づき警告を発する警告ランプ１４と、を備えている。さらに、輸液ポンプ１０の前面には、検知器１１、ローター１２及びチューブ装着部カセット１３を覆う蓋部材１５が、開閉可能に取り付けられている。輸液ポンプ１０には、輸液開始停止スイッチ、蓋部材１５の開閉ボタン、輸液の送液速度などの各種情報が表示される表示部などが必要に応じて設けられていてもよい。

【0015】

本実施形態に係る輸液システム１によれば、輸液ポンプ１０の検知器１１が、チューブ２０を介した静電容量の変化を検出することで、チューブ２０内の微小な気泡は検知せずに、所定以上の大きさの気泡のみを精度良く検知することができる。チューブ２０内に液体が満たされている状態と、空気が満たされている状態とでは、静電容量が著しく異なるため、静電容量式のセンサは、所定以上の大きさの気泡を確実に捉えることができる。一方で、静電容量式のセンサの分解能は超音波センサの分解能よりも低いため、微小な気泡は捉えにくい。従って、輸液システム１によれば、チューブ２０内の微小な気泡を、完全に輸液が終了した場合に流れてくる空気溜まりと誤検知するという、超音波センサを用いた従来の気泡検知技術の問題点を解決することができる。

【0016】

チューブ２０内の微小な気泡の誤検知による空液検知アラームの誤作動を防ぐことは、例えば在宅中心静脈栄養療法を実施している患者などの、輸液ポンプを用いた処置を受けている患者のＱＯＬを向上させることに寄与する。そのような効果は、例えば、国連が提唱する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標３「すべての人に健康と福祉を」の達成にも貢献するものである。

【0017】

ここで、検知器１１が検知することができる気泡の大きさは、検知器１１の静電容量の読み取り感度、電極の大きさなどを調整することによって適宜変更することができる。また、マイクロコンピュータ等の計時手段によって、検知器１１が検出するチューブ２０を介した静電容量の変化を計時することで、所定の大きさの気泡が３秒以上、好ましくは５秒以上持続していることを検知することができる。輸液ポンプによる輸液の送液速度は、設定された一定の速度なので、気泡の持続時間により、気泡の長さ（チューブ２０の延伸方向の大きさ）も検出することができる。

【0018】

（検知器１１）
続いて、図２を参照して本実施形態に係る検知器１１の構成について説明する。図２は、輸液システム１が備える検知器１１の概略の構成を、検知器１１の配置部１１１に配置されたチューブ２０と共に示す図である。検知器１１は、チューブ２０を介した静電容量の変化を、第１の電極１１２及び第２の電極１１３を用いて検出するセンサである。図２に示すように、検知器１１は、配置部１１１と、第１の電極１１２及び第２の電極１１３と、回路（検出部）１１４と、を備えている。図２では、一例として、回路１１４が自己容量（セルフキャパシタンス）方式の回路である場合の検知器１１の概略の構成を示している。

【0019】

図２に示すように、配置部１１１には、チューブ２０が配置される。第１の電極１１２及び第２の電極１１３は、配置部１１１に隣接して設けられている。回路１１４は、第１の電極１１２及び第２の電極１１３を用いて、チューブ２０を介した静電容量の変化を検出するための回路である。

【0020】

（第１の電極１１２及び第２の電極１１３）
本実施形態に係る検知器１１は、第１の電極１１２及び第２の電極１１３を、それぞれ１つずつ備えている。静電容量の読取方式が自己容量方式である場合、第１の電極１１２は、電荷を与える電極と電荷を読み取る電極との両方を兼ねている。また、第２の電極１１３は、グランド電極である。

【0021】

第１の電極１１２及び第２の電極１１３を用いてチューブ２０を介した静電容量の変化を検出することにより、第１の電極１１２のみを用いて静電容量を検出する場合と比較して、検出する際におけるグランド電位の変動あるいは外部からの電気的ノイズの影響が低減され、Ｓ／Ｎ比が向上するので、チューブ２０内の気泡が第１の電極１１２及び第２の電極１１３を通過したときに回路１１４から出力される電圧の変化が明確になる。このため、本実施形態に係る検知器１１は、チューブ２０内の気泡が第１の電極１１２及び第２の電極１１３を通過したときの静電容量の変化をはっきりと捉えることができる。さらに、本実施形態に係る検知器１１は、第１の電極１１２及び第２の電極１１３を備えることにより、第１の電極１１２からの漏洩電流によるミクロショック発生のリスクを回避することができる。

【0022】

図２に示すとおり、第１の電極１１２及び第２の電極１１３は、配置部１１１に隣接して設けられている。検知器１１は、第１の電極１１２及び第２の電極１１３を用いてチューブ２０を介した静電容量の変化を検出するものである。このため、この目的を達成できる配置部１１１からの距離範囲内に、第１の電極１１２及び第２の電極１１３を配置すればよい。例えば、第１の電極１１２のチューブ２０の外周面に対向する面及び第２の電極１１３のチューブ２０の外周面に対向する面を、チューブ２０の外周面に密着させて配置してもよい。又は、第１の電極１１２のチューブ２０の外周面に対向する面及び第２の電極１１３のチューブ２０の外周面に対向する面と、チューブ２０の外周面とを離間させて配置してもよい。この場合、第１の電極１１２のチューブ２０の外周面に対向する面と、チューブ２０の外周面との距離の上限は限定されないが、所期の効果が十分に得られる観点から、前記距離が、３ｍｍ以下であればよい。第２の電極１１３のチューブ２０の外周面に対向する面と、チューブ２０の外周面との距離についても同様である。

【0023】

また、検知器１１は、特許文献１の超音波センサを用いた技術のように、センサ部分においてチューブ２０の流路径を狭めるために、第１の電極１１２及び第２の電極１１３によってチューブを変形させて挟持する必要がない。これにより、チューブ２０の流路径を変えることによってチューブ内面の濡れ性の問題によりチューブ内に乱流が発生し、淀みが生じることで、チューブ内に微小な気泡を発生・付着させるリスクを低減することができる。

【0024】

本実施形態に係る検知器１１では、第１の電極１１２及び第２の電極１１３は、配置部１１１に配置されるチューブ２０を挟んで互いに対向するように配置されている。第１の電極１１２及び第２の電極１１３を対向式で配置する場合は、電極の設置面積を小さくすることができ、その結果、検知器１１を小型化することが可能となる。

【0025】

第１の電極１１２の幅（図中のＸ軸方向に沿う長さ）及び／又は、第２の電極１１３の幅を調整することで、検知できる気泡の大きさを変更することができる。本実施形態に係る検知器１１では、第１の電極１１２の幅と第２の電極１１３の幅との双方が全てフォローされる大きさ（長さ）の気泡が第１の電極１１２を通過すると、静電容量の変化を検出し始める。このため、第１の電極１１２の幅及び／又は第２の電極１１３の幅を短くすることで、より小さい気泡を検知することが可能となり、逆に、第１の電極１１２の幅及び第２の電極１１３の幅を長くすることで、小さい気泡は検知せず、大きい気泡のみを検知することが可能となる。

【0026】

第１の電極１１２の幅及び／又は第２の電極１１３の幅は、検知すべき気泡の大きさに応じて、静電容量の変化を検知するために必要なＳ／Ｎ比を得られるように、適宜設定することができる。第１の電極１１２の幅及び第２の電極１１３の幅を大きくすると、Ｓ／Ｎ比が向上する。このため、第１の電極１１２の幅及び第２の電極１１３の幅は、１ｍｍ以上であることが好ましく、３ｍｍ以上であることがより好ましい。また、浮遊容量によって実際の静電容量の変化が埋もれることを避ける観点から、第１の電極１１２の幅及び第２の電極１１３の幅は、５０ｍｍ以下であることが好ましく、輸液ポンプへの組み込みの容易性の観点から１０ｍｍ以下であることがより好ましい。一例として、第１の電極１１２の幅及び第２の電極１１３の幅は約５ｍｍであるが、これに限定されない。

【0027】

（回路１１４）
回路１１４は、パルス発振器１１５及び位相－電圧変換器１１６を１つずつ備えている。第１の電極１１２は、パルス発振器１１５の出力端子と、位相－電圧変換器１１６の入力端子とに接続している。第２の電極１１３は、回路１１４の回路基板上の０Ｖ（基準）となるグランドに接続している。位相－電圧変換器１１６の出力端子１１７は、例えば、マイクロコンピュータのＡ／Ｄ変換入力端子に接続している。尚、図２では回路１１４の主要な構成のみを示しており、電源などの記載は省略している。

【0028】

回路１１４による静電容量の変化の検出方法を説明する。パルス発振器１１５は所定周波数のパルスを発振させる。位相－電圧変換器１１６は、チューブ２０を介した静電容量の変化によって生じた位相の変化を、電圧に変換して出力する。このようにして、回路１１４は、チューブ２０を介した静電容量の変化量を、電圧の大きさとして出力する。検出静電容量の変化量が大きい程、回路１１４から出力される電圧の大きさは大きくなる。

【0029】

パルス発振器１１５が発振させるパルスの周波数は適宜設定することができる。回路１１４は、１０ｋＨｚ以上、１００ｋＨｚ以下の周波数で静電容量を検出することが好ましい。これにより、位相－電圧変換器１１６を構成する上で、低スルーレートのオペアンプを使用することができるため、回路１１４を安価に構成できるとともに、位相－電圧変換器１１６における消費電力を低減できるという効果を奏する。具体的には、位相－電圧変換器１１６において、スルーレートが１ＭＨｚ以下のオペアンプを好適に使用することができる。但し、回路１１４は、１００ｋＨｚよりも高い周波数で静電容量を検出する構成とすることも可能である。パルス発振器１１５及び位相－電圧変換器１１６の構成は特に限定されず、当技術分野で通常用いられるものを使用することができる。

【0030】

本実施形態においては、チューブ２０を介して第１の電極１１２に表れる静電容量の変化を検出する回路の一例として、チューブ２０を介した静電容量の変化量を電圧の大きさとして出力する回路１１４について説明した。しかし、検知器１１が備える回路の構成は前述したものに限定されない。第１の電極１１２及び第２の電極１１３を用いて、チューブ２０を介した静電容量の変化を検出するという目的を達成できる範囲において、回路の構成を適宜変更することができる。

【0031】

（ローラポンプのローター１２）
続いて、図１を参照して本実施形態に係るローラポンプのローター（圧送機構）１２の構成について説明する。ローラポンプのローター１２は、チューブ２０の外側から順次圧力をかけることによって、チューブ２０内の輸液を圧送する。ローター１２は、チューブ２０に外側から圧力をかけながら、ローターが向かって反時計回りに回転することで、チューブ内の輸液をＸ軸正方向に送液することができる。図１では、圧送機構の一態様としてローラポンプを説明したが、本実施形態はこれに限定されない。圧送機構として、ペリスタルティックローラポンプの他に、ペリスタルティックフィンガーポンプ、ボルメトリックポンプ、シリンジポンプなどの公知の送液機構を適宜採用することができる。

【0032】

（警告ランプ１４）
続いて、図１を参照して本実施形態に係る警告ランプ（警告部）１４の構成について説明する。警告ランプ１４は、検知器１１が検出した静電容量の変化が、気泡の存在に対応して決定された閾値以上である場合に点灯されて、チューブ２０内に気泡が存在している旨の警告を発する。併せて図示していないスピーカーより、ブザー音と音声による警告も発する。例えば、位相－電圧変換器１１６の出力端子１１７に接続したマイクロコンピュータのＡ／Ｄ変換入力端子を介して、検知器１１が検出した静電容量の変化が、気泡の存在に対応して決定された閾値以上であることを検出することができる。

【0033】

検知器１１の回路１１４は、チューブ２０を介した静電容量の変化量を電圧の大きさとして出力するため、電圧の変化が閾値以上持続した場合に、警告ランプ１４が警告を発するように設定することができる。一例として、電圧の変化が３秒間以上、好ましくは５秒間以上持続した場合に、警告ランプ１４が警告を発するように設定する。警告ランプ１４が警告を発するための静電容量の変化の閾値はこれに限定されず、適宜設定することができる。

【0034】

（輸液用チューブ２０）
輸液用チューブ２０は、輸液剤を生体に送るためのチューブである。図１に示すように、チューブ２０は、その一部が、輸液ポンプ１０のチューブ装着部カセット１３に装着される。

【0035】

図３を参照して本実施形態に係るチューブ２０の構成について説明する。図３は、チューブ２０の概略の構成を示す図である。図３に示すように、チューブ２０は、両端にそれぞれ、びん針２２及びルアーテーパーコネクタ２３を備えている。びん針２２は輸液剤のような薬液バッグに接続され、ルアーテーパーコネクタ２３は生体に埋め込まれたカテーテル若しくはフーバー針などに接続される。チューブ２０は、輸液ポンプ１０に装着される領域（図中の破線で囲った領域）よりも下流側の流路にフィルター２１を有している。フィルター２１を通すことで、輸液中に混入した微生物、微粒子などが生体に送られることを防ぐことができる。また、検知器１１が検知しない微小な気泡をフィルター２１で捕捉・排出することができる。

【0036】

チューブ２０の構成材料としては、絶縁性を有する軟質樹脂材料を好適に使用することができる。そのような軟質樹脂材料としては、例えば、塩化ビニル樹脂などを挙げることができる。但し、チューブ２０の構成材料は、絶縁性を有する軟質樹脂材料に限定されず、絶縁性を有さない軟質樹脂材料を用いてチューブ２０を形成してもよい。また、チューブ２０の構成は前述したものに限定されない。必要に応じてチューブ２０の構成を適宜変更することができる。

【0037】

（実施形態１の付記事項１）
前述の説明では、検知器１１が自己容量方式の回路１１４を備える構成について例を挙げて説明を行ったが、これは本実施形態を限定するものではなく、自己容量方式の回路１１４に代えて、相互容量（ミューチャルキャパシタンス）方式の回路（検出部）１１４ａを備える構成としてもよい。

【0038】

相互容量方式の回路１１４ａを備える検知器１１ａの構成について、図４を参照して説明する。尚、説明の便宜上、検知器１１の説明において説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。図４に示すように、検知器１１ａは、配置部１１１と、第１の電極１１２及び第２の電極１１３と、回路１１４ａと、を備えている。

【0039】

回路１１４ａは、パルス発振器１１５及び位相－電圧変換器１１６を１つずつ備えている。回路１１４ａは、パルス発振器１１５及び位相－電圧変換器１１６と、第１の電極１１２及び第２の電極１１３との接続様式が異なる点で自己容量方式の回路１１４と相違する。第１の電極１１２は、位相－電圧変換器１１６の入力端子に接続している。第２の電極１１３は、パルス発振器１１５の出力端子に接続している。位相－電圧変換器１１６の出力端子１１７は、例えば、マイクロコンピュータのＡ／Ｄ変換入力端子に接続している。静電容量の読取方式が相互容量方式である場合、第１の電極１１２は、電荷を読み取る電極であり、第２の電極１１３は、電荷を与える電極である。尚、図４では回路１１４ａの主要な構成のみを示しており、電源などの記載は省略している。回路１１４ａによる静電容量の変化の検出方法については、回路１１４について説明した通りである。

【0040】

静電容量の読取方式を自己容量方式とするか相互容量方式とするかは、それぞれの読取り方式の特性に鑑み、目的に応じて適宜選択することができる。一般的に、自己容量方式は、相互容量方式よりも検出感度が高いことが知られている。相互容量方式は、電荷を読み取る電極と電荷を与える電極とを個別に制御できるので、たくさんの静電容量を読むのに適している。

【0041】

（実施形態１の付記事項２）
前述の説明では、検知器１１の第１の電極１１２及び第２の電極１１３が、配置部１１１に配置されるチューブ２０を挟んで互いに対向するように配置されている構成について例を挙げて説明を行ったが、これは本実施形態を限定するものではない。第１の電極１１２及び第２の電極１１３は、配置部１１１に配置されるチューブ２０の延伸方向（図中のＸ軸方向）に沿って並行に配置される構成としてもよい。

【0042】

そのような構成について、図５を参照して説明する。図５に示すように、第１の電極１１２及び第２の電極１１３は、配置部１１１に配置されるチューブ２０の延伸方向（図中のＸ軸方向）に沿って並行に配置することができる。図５中の矢印は、チューブ２０内の輸液が流れる方向（送液方向）を表している。第１の電極１１２及び第２の電極１１３を並行式に配置することによって、センサ部を片側のみに配置することで、より小型薄型の検出部を構成可能とし、装置の小型化に寄与するという効果を奏する。また、配置部１１１へのチューブ２０の配置が、対向式よりも容易となるという利点を有する。

【0043】

図５に示す例では、第１の電極１１２は、第２の電極１１３よりも送液方向の上流側に配置されている。しかし、第１の電極１１２及び第２の電極１１３の配置の順序はこれに限定されない。第２の電極１１３を、第１の電極１１２よりも送液方向の上流側に配置することも可能である。

【0044】

第１の電極１１２及び第２の電極１１３を並行式に配置する場合、チューブ２０内を通過する気泡が第１の電極１１２及び第２の電極１１３の両方にまたがる位置に来たときに、静電容量の変化を検出し始める。したがって、第１の電極１１２の上流側の端部から第２の電極１１３の下流側の端部に至る長さを、検知されるべき気泡の大きさに応じて設定する。２つの電極の端部間の長さを短くすることで、より小さい気泡を検知することが可能となり、逆に、２つの電極の端部間の長さを長くすることで、小さい気泡は検知せず、大きい気泡のみを検知することが可能となる。ここで、静電容量を検知するための第１の電極１１２と第２の電極１１３との間の電気的作用を最大化させて、Ｓ／Ｎ比を向上させるために、第１の電極１１２の幅と第２の電極１１３の幅を等しくすることが好ましい。第１の電極１１２及び第２の電極１１３は間隔をあけて配置される。第１の電極１１２と第２の電極１１３との間の間隔を小さくするとＳ／Ｎ比が向上するため、２つの電極間の間隔はできるだけ小さい方が好ましい。このため、第１の電極１１２の及び第２の電極１１３の間隔は、１ｍｍ以下とすることが好ましい。尚、「第１の電極１１２及び第２の電極１１３の間隔」とは、並行式に隣り合う第１の電極１１２及び第２の電極１１３について、第１の電極１１２の第２の電極１１３に対向する面と、第２の電極１１３の第１の電極１１２に対向する面との距離をいう。

【0045】

第１の電極１１２と第２の電極１１３との間の間隔を小さく保ちつつ、第１の電極１１２の幅と第２の電極１１３の幅をそれぞれ大きくすることで、２つの電極の端部間の長さを長くすることが可能であるが、２つの電極の幅が一定以上に大きくなると、２つの電極の幅を大きくしても、静電容量を検知するための２つの電極の間の電気的作用がわずかしか大きくならなくなる傾向となる。したがって、検知されるべき気泡の大きさとの兼ね合いから、２つの電極の端部間の長さを５０ｍｍ以下とすることが好ましく、輸液ポンプへの組み込みの容易性の観点から１０ｍｍ以下とすることがより好ましい。

【0046】

図６は、第１の電極１１２及び第２の電極１１３を並行式に配置する場合の別の変形例を示す図である。図６中の矢印は、チューブ２０内の輸液が流れる方向（送液方向）を表している。並行式の場合は、図６に示す第１の電極１１２ａ及び第２の電極１１３ａのように、チューブ２０の周方向に電極を巻き付けて配置することで、図５に示す第１の電極１１２及び第２の電極１１３を採用した場合と比較して、静電容量の変化を大きくすることが可能となる。その結果、静電容量の変化の検出感度を向上させることが可能となる。

【0047】

〔実施形態２〕
本開示の他の実施形態について、以下に説明する。尚、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0048】

実施形態２に係る輸液ポンプは、検知器１１に代えて検知器１１ｂを備えている点が、実施形態１に係る輸液ポンプ１０と異なっている。そこで、検知器１１ｂについて説明し、検知器１１ｂ以外の構成については、実施形態１と同じであるため、その説明を省略する。

【0049】

（検知器１１ｂ）
図７は、実施形態２に係る検知器１１ｂの概略の構成を、検知器１１ｂの配置部１１１に配置されたチューブ２０と共に示す図である。図７に示すように、検知器１１ｂは、配置部１１１と、２つの第１の電極１１２と、１つの第２の電極１１３と、回路（検出部）１１４ｂと、を備えている。図７では、一例として、回路１１４ｂが自己容量方式の回路である場合の検知器１１ｂの概略の構成を示している。

【0050】

検知器１１ｂが備える各構成のうち、第１の電極１１２、第２の電極１１３、及び回路１１４ｂ以外の構成は、実施形態１に係る検知器１１が備える各構成と同様であるので、ここでは説明を省略する。

【0051】

（第１の電極１１２及び第２の電極１１３）
本実施形態に係る検知器１１ｂは、２つの第１の電極１１２と、１つの第２の電極１１３とを備えている。静電容量の読取方式が自己容量方式である場合、２つの第１の電極１１２は、それぞれが、電荷を与える電極と電荷を読み取る電極との両方を兼ねている。また、第２の電極１１３は、グランド電極である。

【0052】

２つの第１の電極１１２は、配置部１１１に配置されるチューブ２０の延伸方向（図中のＸ軸方向）に沿って異なる位置に対応する位置に配置されている。配置部１１１に配置されるチューブ２０の延伸方向（図中のＸ軸方向）に沿って異なる位置に対応する位置に２つの第１の電極１１２を配置することにより、チューブ２０内の気泡の長さを検出することが可能となる。

【0053】

２つの第１の電極１１２をチューブ２０の延伸方向（図中のＸ軸方向）に沿って並行に配置する場合、チューブ２０内を通過する気泡が２つの第１の電極１１２の両方にまたがる位置に来たときに、静電容量の変化を検出し始める。したがって、上流側に位置する一方の第１の電極１１２の上流側の端部から、下流側に位置する他方の第１の電極１１２の下流側の端部に至る長さを、検知されるべき気泡の大きさに応じて設定する。２つの第１の電極１１２の幅を大きくすると、Ｓ／Ｎ比が向上する。このため、２つの第１の電極１１２の幅は、それぞれ、１ｍｍ以上であることが好ましく、３ｍｍ以上であることがより好ましい。浮遊容量によって実際の静電容量の変化が埋もれることを避ける観点から、それぞれの第１の電極１１２の幅は、５０ｍｍ以下であることが好ましい。また、２つの第１の電極１１２の端部の間の長さは、検知されるべき気泡の大きさとの兼ね合いから、５０ｍｍ以下とすることが好ましく、輸液ポンプへの組み込みの容易性の観点から１０ｍｍ以下とすることがより好ましい。尚、本実施形態の場合は、図５および図６に示した実施形態とは異なり、２つの第１の電極１１２間の間隔は、Ｓ／Ｎ比にほとんど影響を及ぼさない。

【0054】

１つの第２の電極１１３は、２つの第１の電極１１２と配置部１１１に配置されるチューブ２０を挟んで互いに対向するように配置されている。第１の電極１１２の数が異なる点以外は、実施形態１に係る検知器１１の第１の電極１１２及び第２の電極１１３について説明した通りである。

【0055】

（回路１１４ｂ）
回路１１４ｂは、パルス発振器１１５及び位相－電圧変換器１１６を、それぞれ２つずつ備えている。２つの第１の電極１１２は、それぞれが、パルス発振器１１５の出力端子と、位相－電圧変換器１１６の入力端子とに接続している。１つの第２の電極１１３は、回路１１４の回路基板上の０Ｖ（基準）となるグランドに接続している。位相－電圧変換器１１６の出力端子１１７は、例えば、マイクロコンピュータのＡ／Ｄ変換入力端子に接続している。尚、図７では回路１１４ｂの主要な構成のみを示しており、電源などの記載は省略している。

【0056】

回路１１４ｂは、チューブ２０を介した静電容量の変化を、２つの第１の電極１１２のそれぞれについて個別に検出する。回路１１４ｂによる静電容量の変化の検出方法を説明する。パルス発振器１１５は所定周波数のパルスを発振させる。２つの位相－電圧変換器１１６は、それぞれが、チューブ２０を介した静電容量の変化によって生じた位相の変化を、電圧に変換して出力する。このようにして、回路１１４ｂは、２つの第１の電極１１２のそれぞれについて、チューブ２０を介した静電容量の変化量を、電圧の大きさとして出力する。

【0057】

検知器１１ｂによれば、第１の電極１１２が、配置部１１１に配置されるチューブ２０の延伸方向（図中のＸ軸方向）に沿って異なる位置に対応する位置に複数個配置され、回路１１４ｂは、チューブ２０を介した静電容量の変化を、複数個の第１の電極１１２のそれぞれについて個別に検出することにより、チューブ２０内の気泡の長さを検出することが可能となる。

【0058】

チューブ２０内の気泡の長さは、センサ間の距離、各センサでの気泡検知状態、チューブ２０内の気泡がセンサを通過するのに要する時間（通過時間）によって検出することができる。

【0059】

チューブ２０内の気泡の長さの検出方法の一例を以下に説明する。輸液されている（気泡が移動している）前提で、上流側にある１つ目の第１の電極１１２で「気泡あり」が検出された後、当該電極で「気泡なし」が検出されないまま、下流側にある２つ目の第１の電極１１２で「気泡あり」が検出された場合は、１つ目の第１の電極１１２と２つ目の第１の電極１１２とに亘る長さ以上の長さの気泡であることが検出できる。１つ目の第１の電極１１２と２つ目の第１の電極１１２とに亘る長さ未満の気泡の場合は、これら２つの検出値の変化の度合いに基づいて、気泡の長さを推定することも可能である。

【0060】

また、上流側にある１つ目の第１の電極１１２で「気泡あり」が検出され、当該電極で「気泡なし」が検出された後に、下流側にある２つ目の第１の電極１１２で「気泡あり」が検出された場合は、１つ目の第１の電極１１２と２つ目の第１の電極１１２との間隔よりも短い気泡であることが検出できる。尚、１つの第１の電極１１２の場合であっても、一定速度で輸液されている（気泡が移動している）前提で、「気泡がある」状態の静電容量値の継続時間をマイクロコンピュータなどの計時手段によって計時することで、気泡の長さを検出することができる。

【0061】

本実施形態において、警告ランプ１４は、検知器１１ｂが検出した静電容量の変化が、気泡の存在に対応して決定された閾値以上である場合に点灯されて、チューブ２０内に気泡が存在している旨の警告を発する。併せて図示していないスピーカーより、ブザー音と音声による警告も発する。例えば、位相－電圧変換器１１６の出力端子１１７に接続したマイクロコンピュータのＡ／Ｄ変換入力端子を介して、検知器１１が検出した静電容量の変化が、気泡の存在に対応して決定された閾値以上であることを検出することができる。

【0062】

（実施形態２の付記事項１）
前述の説明では、検知器１１ｂが自己容量方式の回路１１４ｂを備える構成について例を挙げて説明を行ったが、これは本実施形態を限定するものではなく、自己容量方式の回路１１４ｂに代えて、相互容量方式の回路（検出部）１１４ｃを備える構成としてもよい。

【0063】

相互容量方式の回路１１４ｃを備える検知器１１ｃの構成について、図８を参照して説明する。尚、説明の便宜上、検知器１１ｂの説明において説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。図８に示すように、検知器１１ｃは、配置部１１１と、２つの第１の電極１１２と、１つの第２の電極１１３と、回路１１４ｃと、を備えている。

【0064】

回路１１４ｃは、パルス発振器１１５及び位相－電圧変換器１１６を、それぞれ２つずつ備えている。回路１１４ａは、パルス発振器１１５及び位相－電圧変換器１１６と、第１の電極１１２及び第２の電極１１３との接続様式が異なる点で自己容量方式の回路１１４ｂと相違する。２つの第１の電極１１２は、それぞれが、位相－電圧変換器１１６の入力端子に接続している。１つの第２の電極１１３は、パルス発振器１１５の出力端子に接続している。位相－電圧変換器１１６の出力端子１１７は、例えば、マイクロコンピュータのＡ／Ｄ変換入力端子に接続している。静電容量の読取方式が相互容量方式である場合、第１の電極１１２は、電荷を読み取る電極であり、第２の電極１１３は、電荷を与える電極である。尚、図８では回路１１４ｃの主要な構成のみを示しており、電源などの記載は省略している。回路１１４ｃによる静電容量の変化の検出方法については、回路１１４ｂについて説明した通りである。静電容量の読取方式を自己容量方式とするか相互容量方式とするかは、それぞれの読取り方式の特性に鑑み、目的に応じて適宜選択することができる。

【0065】

（実施形態２の付記事項２）
前述の説明では、第１の電極１１２と第２の電極１１３とを対向式に配置する構成について例を挙げて説明を行ったが、これは本実施形態を限定するものではない。第１の電極１１２及び第２の電極１１３は、配置部１１１に配置されるチューブ２０の延伸方向（図中のＸ軸方向）に沿って並行に配置される構成としてもよい。

【0066】

この場合、１つの第２の電極１１３の両側に２つの第１の電極１１２を並行式に配置する、あるいは並行式に配置した１つの第１の電極１１２と１つの第２の電極１１３との電極ペアを、チューブ２０の延伸方向（図中のＸ軸方向）に沿って並行に複数ペア配置すればよい。また、図９に示すように、大きく形成した１つの第２の電極１１３ｂの内部に、２つの第１の電極１１２を配置することもできる。第１の電極１１２は、第２の電極１１３と間隔をあけて配置される。尚、図９中の網掛けで示した部分は、第１の電極１１２と第２の電極１１３ｂとの間の空隙である。第１の電極１１２の端部から第２の電極１１３ｂの端部へ至る長さについては上述した通りである。

【0067】

（実施形態２の付記事項３）
前述の説明では、第１の電極１１２を２つ設ける構成について例を挙げて説明を行ったが、これは本実施形態を限定するものではない。第１の電極１１２を３つ以上設けることも可能である。一例として、図１０に示すように、大きく形成した１つの第２の電極１１３ｃの内部に、所望の個数（例えば、５つ）の第１の電極１１２を配置することもできる。尚、図１０中の網掛けで示した部分は、第１の電極１１２と第２の電極１１３ｃとの間の空隙である。

【0068】

（実施形態２の付記事項４）
前述の説明では、複数個の第１の電極１１２に対して、第２の電極１１３を共通化して１つ設ける構成について例を挙げて説明を行ったが、これは本実施形態を限定するものではない。第１の電極１１２と同様に、第２の電極１１３を複数個設けることも可能である。

【0069】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【0070】

〔まとめ〕
本開示の態様１に係る、輸液ポンプ用検知器は、輸液剤を生体に送るための輸液用チューブ内の気泡を検知するための輸液ポンプ用検知器であり、前記チューブが配置される配置部と、前記配置部に隣接して設けられた、少なくとも１つの第１の電極及び第２の電極と、前記第１の電極及び前記第２の電極を用いて、前記チューブを介した静電容量の変化を検出する検出部と、を備えている構成である。

【0071】

本開示の態様２に係る輸液ポンプ用検知器は、態様１において、前記検出部は、自己容量方式又は相互容量方式の回路を備える構成としてもよい。

【0072】

本開示の態様３に係る輸液ポンプ用検知器は、態様１又は態様２において、前記第１の電極及び前記第２の電極は、前記配置部に配置されるチューブを挟んで互いに対向するように配置される構成としてもよい。

【0073】

本開示の態様４に係る輸液ポンプ用検知器は、態様１又は態様２において、前記配置部に配置されるチューブの延伸方向に沿って並行に配置される構成としてもよい。

【0074】

本開示の態様５に係る輸液ポンプ用検知器は、態様１～４のいずれか１つにおいて、前記第１の電極が、前記配置部に配置されるチューブの延伸方向に沿って異なる位置に対応する位置に複数個配置され、前記検出部は、前記チューブを介して前記第１の電極に表れる前記静電容量の変化を、複数個の前記第１の電極のそれぞれについて検出する構成としてもよい。

【0075】

本開示の態様６に係る輸液ポンプは、態様１～５のいずれか１つに記載の輸液ポンプ用検知器と、輸液用チューブの外側から圧力をかけることによって、当該チューブ内の輸液を圧送するための圧送機構と、前記輸液ポンプ用検知器が検出した静電容量の変化が閾値以上である場合に、警告を発する警告部と、を備えている構成である。

【符号の説明】

【0076】

１ 輸液システム
１０ 輸液ポンプ
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 輸液ポンプ用検知器
１２ ローラポンプのローター（圧送機構）
１３ チューブ装着部（カセット）
１４ 警告ランプ（警告部）
１５ 蓋部材
２０ 輸液用チューブ
１１１ 配置部
１１２、１１２ａ 第１の電極
１１３、１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ 第２の電極
１１４、１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ 回路（検出部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】