JP2016214793A - 送液異常検知装置及び送液異常検知機能付きの輸液システム - Google Patents

Abstract

【課題】超音波を利用して輸液チューブの閉塞検知を行うことができ、かつコンパクトに構成することができる送液異常検知装置を提供すること。
【解決手段】送液異常検知装置３１は、可撓性を有する輸液チューブ３に当接することで、輸液チューブ３を保持するチューブ保持体３５と、輸液チューブ３の外側から超音波を送受信する一対の超音波センサ３６，３７とを備える。チューブ保持体３５は、輸液チューブ３を挟み込んで保持する溝部３４を有する。溝部３４を挟んで対向する位置に、一対の超音波センサ３６，３７が設けられている。送液異常検知装置３１の制御部は、輸液チューブ３内の薬液Ｗ１中を伝播して超音波センサ３７によって受信された超音波の受信信号の感度に基づいて、輸液チューブ３が閉塞しているか否かを検知する。
【選択図】図１

Description

本発明は、輸液チューブの閉塞を検知する送液異常検知装置、及びその送液異常検知装置を備えた送液異常検知機能付きの輸液システムに関するものである。

従来、輸液システムは、患者に対して薬液の投与を行うための点滴静脈注射を施す際に使用される。具体的には、輸液システムにおいて、薬液を収容した輸液バッグに、可撓性を有する輸液チューブが接続される。そして、輸液バッグの薬液の投与を行うにあたっては、輸液チューブを輸液ポンプ（例えば、フィンガポンプ）の装置本体に挟み込んで複数のフィンガで押すことにより、予め決められた投与量の薬液を送液する。

輸液システムは、手術や治療を行う医療現場等において、高い精度で長い時間に亘って使用されるため、高い安全性が求められている。このため、輸液システムは、輸液チューブの閉塞検知、気泡の混入検知などの送液異常検知機能を備えている。従来、輸液チューブの閉塞検知は、例えば力覚センサや磁気検出センサ等を用いて行われている（特許文献１，２等参照）。特許文献１に記載の多機能センサでは、力覚センサがチューブ壁面の変形を検出することにより、輸液チューブが閉塞しているか否かを検知している。また、特許文献２では、輸液チューブの膨張によりマグネットの位置を変位させ、そのマグネットの変位量を磁気センサで検出することにより、輸液チューブが閉塞しているか否かを検知している。

輸液チューブにおける気泡の混入検知は、超音波センサ（特許文献１では圧電素子、特許文献２では超音波振動子）を用いて超音波の透過率（受信感度）の変化を検出することにより行われている。さらに、薬液の流量計測も、超音波センサを用いて行うことが可能である。具体的には、輸液チューブの上流側及び下流側に一対の超音波センサを設置し、流れの正方向及び逆方向に伝播した超音波の伝播時間差から流量が求められる。なお、超音波センサを用いた超音波流量計では、輸液チューブの薬液に気泡が混入すると、超音波の受信感度が低下する。この受信感度を利用した気泡の混入検知の機能を有する超音波流量計（特許文献３等参照）も実用化されている。

特表２０１１−５０１８０４号公報 特許第３１９９４５９号公報 特開２００６−３３７３１３号公報

ところで、従来の輸液システムでは、力覚センサや磁気センサを用いて輸液チューブの閉塞検知を行うとともに、超音波センサを用いて気泡の混入検出を行っている。このように種類の異なるセンサを用いる場合には、輸液チューブにおいて異なる位置に各センサを設ける必要がある。特に、磁気センサを用いる場合には、磁気センサに加えてマグネットを別途設置する必要があるため、設置スペースが大きくなってしまう。ゆえに、装置全体をコンパクトに構成することが困難になるといった問題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、超音波を利用して輸液チューブの閉塞検知を行うことができ、かつコンパクトに構成することができる送液異常検知装置を提供することにある。また、別の目的は、上記送液異常検知装置を用いてその設置スペースを小さくすることができる輸液システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、可撓性を有する輸液チューブに当接することで、前記輸液チューブを保持するチューブ保持体と、前記チューブ保持体に設けられ、前記輸液チューブの外側から超音波を送受信する超音波センサと、前記輸液チューブ内の液体中を伝播して前記超音波センサによって受信された前記超音波の受信信号の感度または前記超音波の伝播時間に基づいて、前記輸液チューブが閉塞しているか否かを検知する閉塞検知手段とを備えたことを特徴とする送液異常検知装置をその要旨とする。

従って、請求項１に記載の発明によると、チューブ保持体には、輸液チューブが保持されており、チューブ保持体に設けられた超音波センサにより、輸液チューブの外側から超音波が送受信される。輸液チューブは可撓性を有するため、液体の送液時に輸液チューブが閉塞されると、液体の液圧が高まって輸液チューブが膨らむ。このため、超音波センサと輸液チューブとの接触面積が変化したり、輸液チューブ内の液体中での超音波の伝播距離が変化したりする。ここで、超音波センサと輸液チューブとの接触面積が増える場合、液体を伝播する超音波の透過率が高まるため、超音波センサによって受信される超音波の受信信号の感度が高くなる。また、超音波の伝播距離が変化する場合、それに応じて超音波の伝播時間も変化する。従って、超音波センサによって受信された超音波の受信信号の感度または超音波の伝播時間の変化に基づいて、閉塞検知手段により、輸液チューブが閉塞しているか否かを検知することができる。このように、本発明では、チューブ保持体に設けた超音波センサを用いて輸液チューブの閉塞検知を行うことにより、送液異常検知装置をコンパクトに構成することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記チューブ保持体は、前記輸液チューブを挟み込んで保持する溝部を有し、前記溝部を挟んで対向する位置には、一対の前記超音波センサが設けられていることをその要旨とする。

従って、請求項２に記載の発明によると、チューブ保持体の溝部に輸液チューブを挟み込むことで輸液チューブを確実に保持することができる。また、チューブ保持体において、溝部を挟んで対向する位置に一対の超音波センサが設けられているため、一対の超音波センサにより輸液チューブの外側から超音波を確実に送受信することができる。このようにすると、比較的簡単な構造で送液異常検知装置をコンパクトに構成することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記超音波センサにより受信された前記超音波の受信信号の感度に基づいて、前記液体中に混在する気泡を検知する気泡検知手段をさらに備えたことをその要旨とする。

従って、請求項３に記載の発明によると、気泡検知手段により、液体中に混在する気泡が検知される。具体的には、液体中に気泡が混在する場合、超音波センサにより受信される超音波の受信信号の感度が低下する。気泡検知手段は、その受信信号の感度の低下に基づいて、液体中に気泡が混在していることを検知することができる。このように、本発明の送液異常検知装置では、同じ超音波センサを用いて閉塞検知と気泡検知とを行うことができる。このため、閉塞検知と気泡検知とで別々に超音波センサを設ける場合と比較して、超音波センサの設置スペースを小さくすることができ、送液異常検知装置の小型化を図ることができる。さらに、超音波センサの駆動回路や信号処理回路等も共通化できるため、送液異常検知装置の部品コストを抑えることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項において、一対の前記超音波センサは、前記輸液チューブに対して前記超音波が斜めに入射するように、前記輸液チューブの軸線方向にオフセットして配置され、一対の前記超音波センサ間にて前記超音波の送受信を互いに行わせ、前記液体中を伝播する前記超音波の伝播時間差に応じた前記液体の流量を演算により求める流量演算手段をさらに備えたことをその要旨とする。

従って、請求項４に記載の発明によると、輸液チューブの軸線方向にオフセットして配置された一対の超音波センサ間で超音波の送受信が互いに行われる。そして、流量演算手段により、超音波の伝播時間差に応じた液体の流量が演算により求められる。このように、本発明の送液異常検知装置では、同じ超音波センサを用いて閉塞検知と流量計測とを行うことができる。このため、閉塞検知と流量計測とで別々に超音波センサを設ける場合と比較して、超音波センサの設置スペースを小さくすることができ、送液異常検知装置の小型化を図ることができる。さらに、超音波センサの駆動回路や信号処理回路等も共通化できるため、検出装置の部品コストを抑えることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項において、前記輸液チューブを前記チューブ保持体側に押圧する付勢部材をさらに備えるとともに、前記付勢部材には前記超音波センサが設けられるとともに、前記輸液チューブを挟んで前記超音波センサに対向する前記チューブ保持体側に、前記超音波センサと対となる別の超音波センサ、もしくは前記超音波センサからの超音波を反射する超音波反射体が設けられ、または前記付勢部材には、前記チューブ保持体側に設置した前記超音波センサからの超音波を反射する超音波反射体が設けられていることをその要旨とする。

従って、請求項５に記載の発明によると、輸液チューブが閉塞して液体の液圧が高まる場合、付勢部材の押圧力に抗して輸液チューブが膨らむことにより、超音波センサまたは超音波反射体が移動するため、超音波センサにて送受信される超音波の伝播距離が長くなる。従って、超音波の伝播時間の変化に基づいて、輸液チューブが閉塞しているか否かを検知することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記輸液チューブには、送液手段の駆動周期に応じて脈動しつつ前記液体が流れ、前記閉塞検知手段は、前記液体の脈動に同期して変化する前記受信信号の感度に基づいて、前記輸液チューブが閉塞しているか否かを検知することをその要旨とする。

従って、請求項６に記載の発明によると、輸液チューブ内において、送液手段の駆動周期に応じて脈動しつつ液体が流れる場合、輸液チューブが閉塞すると、超音波の受信信号の感度は、液体の脈動に同期して徐々に高くなっていく。従って、送液手段の駆動周期に同期したタイミングで、受信信号の感度の変動を捉えることにより、輸液チューブの閉塞検知をより確実に行うことができる。

請求項７に記載の発明は、可撓性を有し、基端に輸液バッグが接続され、経路上に調節つまみが設置された輸液チューブを収納及び支持し、前記輸液バッグ内の液体を前記輸液チューブの先端に向けて送液する輸液システムであって、所定方向に延びるチューブ収納路に収納された前記輸液チューブに対し、前記チューブ収納路に沿って設けられた複数の扱き部材を駆動することで、前記輸液チューブ内の液体を一方向に送出する送液手段と、前記チューブ収納路において前記送液手段の下流側に隣接して配置された請求項１乃至６のいずれか１項に記載の送液異常検知装置とを備え、前記送液異常検知装置の前記チューブ保持体には、前記輸液チューブにおける前記調節つまみの設置位置よりも基端側の領域が保持され、前記送液異常検知装置の前記閉塞検知手段は、前記送液手段による前記液体の送液時に、前記液体中を伝播して前記超音波センサによって受信された前記超音波の受信信号の感度または前記超音波の伝播時間に基づいて、前記調節つまみにより前記輸液チューブが閉塞されているか否かを検知することを特徴とする送液異常検知機能付きの輸液システムをその要旨とする。

従って、請求項７に記載の発明によると、送液手段による液体の送液時に、作業者が調節つまみを誤って操作して輸液チューブを閉塞状態にすると、送液手段による液体の送液が継続されるため、送液手段の下流側では液体の液圧が高まる。このとき、送液手段の下流側に隣接して配置された送液異常検知装置において、チューブ保持体に保持されている輸液チューブが膨らむため、超音波センサと輸液チューブとの接触面積が変化したり、輸液チューブ内の液体中での超音波の伝播距離が変化したりする。従って、超音波センサによって受信された超音波の受信信号の感度または超音波の伝播時間の変化に基づいて、閉塞検知手段により、輸液チューブが閉塞しているか否かを検知することができる。このように、本発明の輸液システムでは、チューブ保持体に設けた超音波センサを用いて輸液チューブの閉塞検知を行うことにより、送液異常検知装置をコンパクトに構成することができる。また、送液異常検知装置の超音波センサを用いて、気泡検知や流量計測を行うことが可能となる。この場合、輸液システムにおいて、閉塞検知、気泡検知及び流量計測を行う超音波センサを１箇所に集約することができるため、センサの設置スペースを小さくすることができる。

以上詳述したように、請求項１〜６に記載の発明によると、超音波を利用して輸液チューブの閉塞検知を行うことができ、送液異常検知装置をコンパクトに構成することができる。また、請求項７に記載の発明によると、上記送液異常検知装置を用いることにより、輸液システムの省スペース化を実現することができる。

第１の実施の形態の輸液システムを示す概略構成図。 送液手段としてのフィンガポンプの構成を示す断面図。 第１の実施の形態の送液異常検知装置の検知部を示す断面図。 第１の実施の形態の送液異常検知装置の検知部を示す斜視図。 第１の実施の形態の輸液システムの電気的構成を示すブロック図。 輸液チューブが膨らんだ状態を示す検知部の断面図。 輸液チューブの閉塞時及び開放時における受信信号の相対感度を示すグラフ。 第２の実施の形態の送液異常検知装置の検知部を示す斜視図。 第２の実施の形態の送液異常検知装置の検知部を示す正面図。 第２の実施の形態の送液異常検知装置の検知部を示す下面図。 第２の実施の形態の輸液システムの電気的構成を示すブロック図。 第３の実施の形態の送液異常検知装置の検知部を示す断面図。 第３の実施の形態の輸液システムの電気的構成を示すブロック図。 第３の実施の形態の輸液システムの輸液チューブが膨らんだ状態を示す検知部の断面図。 第４の実施の形態の送液異常検知装置の検知部を示す断面図。 第４の実施の形態の輸液システムの電気的構成を示すブロック図。 別の実施の形態の送液異常検知装置の検知部を示す断面図。 別の実施の形態の送液異常検知装置の検知部を示す断面図。 別の送液手段としてのチューブポンプを示す断面図。

［第１の実施の形態］
以下、本発明を送液異常検知機能付きの輸液システムに具体化した第１の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１に示されるように、本実施の形態の輸液システム１は、基端に輸液バッグ２が接続された輸液チューブ３を収納及び支持し、輸液バッグ２内の薬液Ｗ１（液体）を輸液チューブ３の先端に向けて送液するポンプ装置４を備えている。輸液チューブ３は、可撓性を有する透明なチューブであり、その外径は例えば３ｍｍ程度である。輸液チューブ３の先端部には、図示しない注射針が装着され、その注射針を介して患者の静脈等に薬液Ｗ１が投与されるようになっている。

ポンプ装置４の装置本体６は、合成樹脂等を用いて略直方体形状に形成されている。ポンプ装置４の装置本体６には、所定方向（図１では左右方向）に延びるチューブ収納路７に輸液チューブ３が収納されており、チューブ収納路７に沿って複数のフィンガ１０（扱き部材）からなるフィンガ部１１が設けられている。フィンガ部１１の上流側及び下流側の端部には、フィンガ部１１に輸液チューブ３を案内して支持するチューブガイド１２が設けられている。

図１及び図２に示されるように、フィンガ部１１における複数のフィンガ１０は、装置本体６に内蔵される駆動モータ１４によって駆動され、それぞれ個別に上下動するよう構成されている。本実施の形態では、フィンガ部１１（複数のフィンガ１０）と駆動モータ１４とによって送出手段としてのフィンガポンプ１５が構成されている。より詳しくは、フィンガ部１１の下方となる位置には、駆動モータ１４によって回転駆動されるカムシャフト１７が設けられるとともに、カムシャフト１７には、その軸線方向に沿って複数のカム１８が並設されている。そして、駆動モータ１４によってカムシャフト１７が回転駆動されると、複数のカム１８の回転動作に応じて複数のフィンガ１０がそれぞれ個別に上下動される。

装置本体６において、チューブ収納路７に沿った位置であってフィンガ部１１に対応する位置には、フィンガ部１１及びその前後の領域（図１では、フィンガ部１１における左右の領域）を覆うためのカバー部材２０が開閉可能に設けられている。図２に示されるように、カバー部材２０の内側には、バネ部材２３によって付勢される押さえ板２４が設けられている。

カバー部材２０を閉じた状態では、押さえ板２４とフィンガ部１１（複数のフィンガ１０）との間に輸液チューブ３が弾性的に挟持される。この状態で駆動モータ１４によってフィンガ部１１が駆動されると、各フィンガ１０が蠕動して輸液チューブ３が扱かれる。その結果、輸液チューブ３内の薬液Ｗ１が上流側から下流側に向かう一方向に押し流される。

図１に示されるように、装置本体６においてチューブ収納路７に収納されている輸液チューブ３の経路上であって装置本体６よりも下流側の位置に、クレンメ２７（調整つまみ）が設けられている。クレンメ２７は、輸液チューブ３が貫通する本体部２８と、本体部２８において輸液チューブ３の軸線方向にスライド可能に設けられるローラ２９とを有する。クレンメ２７は、ローラ２９の操作によりその位置を変更することで、輸液チューブ３内の流路を閉塞状態と開放状態とに切り替える。また、クレンメ２７は、開放状態におけるローラ２９の移動量に応じて、薬液Ｗ１の点滴の速度や量を調整可能に構成されている。

輸液システム１では、装置本体６のチューブ収納路７においてフィンガ部１１の下流側に隣接して送液異常検知装置３１の検出部３２が配置されている。この検出部３２は、カバー部材２０の内側に収納されるようになっている。図３及び図４に示されるように、検出部３２は、輸液チューブ３を挟み込んで保持する溝部３４を有するチューブ保持体３５と、チューブ保持体３５において溝部３４を挟んで対向する位置に設けられる一対の超音波センサ３６，３７とを有している。チューブ保持体３５には、輸液チューブ３におけるクレンメ２７の設置位置よりも基端側の領域が保持される。

より詳しくは、チューブ保持体３５は、装置本体６の上面に固定される底部３９と、底部３９の両端からそれぞれ垂直方向に立設された一対の壁部４０とを有し、断面コ字状に形成されている。チューブ保持体３５において、一対の壁部４０は同じ厚さを有し、各壁部４０の内面４１及び外面４２は輸液チューブ３の設置方向（軸線方向）に沿ってそれぞれ平行に延びるように形成されている。そして、チューブ保持体３５において、底部３９の上面４３及び各壁部４０の内面４１によって溝部３４が形成されている。

また、チューブ保持体３５において、一対の壁部４０の外面４２がそれぞれ素子設置面となり、各外面４２には、超音波Ｓｏを送受信する圧電素子４５の振動面が接触した状態で固定されている。本実施の形態では、圧電素子４５と、その圧電素子４５が固定されているチューブ保持体３５の壁部４０とによって超音波センサ３６，３７が構成されている。つまり、本実施の形態の超音波センサ３６，３７では、素子設置面４２が形成されているチューブ保持体３５の壁部４０が、圧電素子４５と輸液チューブ３との間で超音波を伝播させる超音波伝播ガイドとして機能し、その超音波伝播ガイドは、チューブ保持体３５に一体的に形成されている。また、チューブ保持体３５の溝部３４の上端にある角部（壁部４０の上端内側の角部）は、曲面状に面取りされており、溝部３４の開口側が若干広くなっている。このように、溝部３４の開口を広げることにより、溝部３４に輸液チューブ３を挿入し易くしている。

チューブ保持体３５の溝部３４において、輸液チューブ３を挟み込んだときには、底部３９の上面４３に輸液チューブ３の外面３ａが接触することで、輸液チューブ３が位置決めされる。この結果、送液異常検知装置３１の検出部３２において、一対の超音波センサ３６，３７の間に輸液チューブ３が当接した状態で配置されることとなる。

このように、送液異常検知装置３１の検出部３２を構成することにより、一対の超音波センサ３６，３７において、一方の超音波センサ３６から送信された超音波Ｓｏが輸液チューブ３内の薬液Ｗ１中を伝播した後、他方の超音波センサ３７で受信されるようになっている。なお、チューブ保持体３５は、耐久性に優れ、超音波Ｓｏの伝播効率がよい樹脂材料（音響伝播材）を用いて形成される。また、圧電素子４５は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電セラミックスを用いて円板状に形成される。圧電素子４５は、直径はチューブ内径の１〜５倍程度になるように決定され、例えば６ｍｍ程度であり、厚さは厚み方向の共振周波数が１〜４ＭＨｚ程度になるように決定され、例えば１．６ｍｍ程度である。

本実施の形態の送液異常検知装置３１は、チューブ保持体３５と一対の超音波センサ３６，３７とからなる検出部３２に加えて、センサ信号処理部５１及び制御部５５等（図５参照）を備えて構成されている。これらセンサ信号処理部５１及び制御部５５は、輸液システム１の制御装置５０を構成する処理回路として装置本体６に内蔵されている。

次に、本実施の形態における輸液システム１の電気的構成について、図５を用いて詳述する。

図５に示されるように、輸液システム１の制御装置５０は、センサ信号処理部５１、モータ駆動部５２、操作パネル５３、表示パネル５４、及び制御部５５等を備える。制御部５５は、従来周知のＣＰＵ５７やメモリ５８等を含んで構成された処理回路である。制御部５５において、メモリ５８には制御プログラムやデータが記憶されており、ＣＰＵ５７はそのメモリ５８の制御プログラムに従って動作し、モータ駆動や、閉塞検知及び気泡検知などの処理を行う。

図１に示されるように、操作パネル５３には、電源スイッチ６１、流量の設定や各種機能の設定を行う設定スイッチ６２等が設けられている。そして、作業者が操作パネル５３の各スイッチ６１，６２を操作して入力された情報が操作パネル５３から制御部５５に取り込まれるようになっている。

表示パネル５４には、供給している流量（操作パネル５３で入力した設定流量）や流量の積算量等を表示する表示画面６４、動作状態を知らせる表示ランプ６５、閉塞検知時や気泡検知時等に点灯する警告ランプ６７，６８，６９が設けられている。

図５に示されるように、モータ駆動部５２は、モータ用のドライブ回路であり、制御部５５からの制御信号に基づいて、駆動信号を生成して駆動モータ１４に供給する。駆動モータ１４は、その駆動信号によって所定の回転速度で回転する。この結果、操作パネル５３を用いて設定された設定流量で薬液Ｗ１が供給されるようにフィンガ部１１が駆動される。

センサ信号処理部５１は、パルス発生回路７１、受信回路７２、検波回路７３、Ａ／Ｄ変換回路７４等を備える。本実施の形態では、センサ信号処理部５１において、パルス発生回路７１に一方の超音波センサ３６が接続されるとともに、受信回路７２に他方の超音波センサ３７が接続されている。

パルス発生回路７１は、制御部５５からの制御信号に応答して動作し、超音波センサ３６（圧電素子４５）を駆動するための駆動パルスを出力する。この結果、一方の超音波センサ３６の圧電素子４５が振動することで、輸液チューブ３内の薬液Ｗ１中に超音波Ｓｏが送信される。受信回路７２は、図示しない信号増幅回路を含み、輸液チューブ３内の薬液Ｗ１中を伝播して他方の超音波センサ３７によって受信された超音波Ｓｏの受信信号を増幅した後、検波回路７３に出力する。

検波回路７３は、超音波Ｓｏを検出するための回路であり、図示しないゲート回路を含む。検波回路７３は、ゲート回路により超音波Ｓｏの受信信号の中から１パルス分の超音波信号を抽出して、その超音波信号の信号強度に対応した電圧信号をＡ／Ｄ変換回路７４に出力する。Ａ／Ｄ変換回路７４では、アナログ信号である超音波信号をデジタル信号にＡ／Ｄ変換する。制御部５５は、Ａ／Ｄ変換後の超音波信号を取り込み、メモリ５８に記憶する。閉塞検知手段としての制御部５５は、Ａ／Ｄ変換後の超音波信号の信号強度（具体的には、１パルス分の超音波信号におけるピーク値）に基づいて、超音波Ｓｏの受信信号の感度を判定する。そして、制御部５５は、受信信号の感度に基づいて、輸液チューブ３が閉塞しているか否かを検知する。

具体的には、フィンガポンプ１５による薬液Ｗ１の送液時（駆動モータ１４の駆動時）に、クレンメ２７が誤って操作されて輸液チューブ３の流路が閉塞状態となると、フィンガポンプ１５の下流側における輸液チューブ３内の薬液Ｗ１の液圧が高くなる。このとき、図６に示されるように、チューブ保持体３５の溝部３４内にて輸液チューブ３が膨らむことにより、超音波センサ３６，３７と輸液チューブ３との接触面積が増加する。この結果、薬液Ｗ１を伝播する超音波Ｓｏの透過率が高まるため、超音波センサ３７によって受信される超音波Ｓｏの受信信号の感度が高くなる（図７参照）。

なお、図７は、評価試験で得られた超音波Ｓｏの受信感度の時系列データを示している。具体的には、本実施の形態の輸液システム１において、５００ｍＬ／ｈｏｕｒの流量に設定した状態でポンプ駆動を開始させた後、クレンメ２７を操作して輸液チューブ３の閉塞と開放とを交互に繰り返す、といった評価試験を行った。また、この評価試験時におけるフィンガポンプ１５の駆動周期（駆動モータ１４によるフィンガ部１１の駆動周期）は１秒程度であり、輸液チューブ３内にはその駆動周期に応じて脈動しつつ薬液Ｗ１が流れる。図７に示されるように、ポンプ駆動の開始後は、クレンメ２７により流路が開放されているため、超音波Ｓｏの受信信号の感度は安定している。その後、クレンメ２７によって流路が閉塞されると、超音波Ｓｏの受信信号の感度は、ポンプ駆動による薬液Ｗ１の脈動と同期して徐々に高くなっていく。

従って、本実施の形態において、閉塞検知手段としての制御部５５は、フィンガポンプ１５の駆動周期に同期したタイミングで、閉塞検知を行っている。具体的には、制御部５５は、薬液Ｗ１の脈動に同期して変化する受信信号の感度に基づいて、閉塞を検知するために予め設定された閉塞検知用の第１の閾値Ｙ１以上の感度になったときに、輸液チューブ３内の流路が閉塞したことを判定する。このとき、制御部５５は、表示パネル５４にＨレベルの点灯信号を出力し、閉塞異常の警報ランプ６７を点灯する。

また、制御部５５は、受信信号の感度が第１の閾値Ｙ１以下であるときには、輸液チューブ３内の流路が開放されていることを判定する。このとき、制御部５５は、表示パネル５４にＬレベルの点灯信号を出力し、閉塞異常の警報ランプ６７を消灯する。なお、第１の閾値Ｙ１の感度は、流路が開放されている正常動作時の受信信号の感度と比較して、十分に高い感度（例えば、２ｄＢ程度）に設定されている。

また、フィンガポンプ１５による薬液Ｗ１の送液時（モータ駆動時）に、輸液チューブ３内の薬液Ｗ１に気泡が混入すると、超音波センサ３７によって受信される超音波Ｓｏの受信信号の感度が急激に低下する。従って、制御部５５は、受信信号の感度に基づいて、気泡を検知するために予め設定された気泡検知用の第２の閾値Ｙ２以下の感度となったときに、薬液Ｗ１に気泡が混入したことを判定する。このとき、制御部５５は、表示パネル５４にＨレベルの点灯信号を出力し、気泡混入異常の警報ランプ６８を点灯する。

一方、制御部５５は、受信信号の感度が第２の閾値Ｙ２以上の感度である場合には、薬液Ｗ１に気泡が混入していないことを判定する。このとき、制御部５５は、表示パネル５４にＬレベルの点灯信号を出力し、気泡混入異常の警報ランプ６８を消灯する。なお、上記第２の閾値Ｙ２の感度は、薬液Ｗ１に気泡が混入していない正常動作時の受信信号の感度と比較して、十分に低い感度（例えば、−２ｄＢ程度）に設定されている。

また、本実施の形態の送液異常検知装置３１において、制御部５５は、受信信号の感度に基づいて、輸液チューブ３の閉塞や気泡を検知をしたとき（警告ランプ６７，６８を点灯させたとき）、モータ駆動部５２による駆動モータ１４の回転を停止させる。この結果、フィンガポンプ１５によるポンプ動作が停止されるようになっている。

従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）本実施の形態の送液異常検知装置３１では、チューブ保持体３５の溝部３４に輸液チューブ３を挟み込むことで輸液チューブ３を確実に保持することができる。また、チューブ保持体３５において、溝部３４を挟んで対向する位置に一対の超音波センサ３６，３７が設けられているため、一対の超音波センサ３６，３７により輸液チューブ３の外側から超音波Ｓｏを確実に送受信することができる。そして、超音波センサ３７における超音波Ｓｏの受信感度に基づいて、輸液チューブ３の閉塞検知を行うことができる。また、本実施の形態の送液異常検知装置３１では、各超音波センサ３６，３７における超音波伝播ガイドがチューブ保持体３５と一体的に形成されるため、比較的簡単な構造で送液異常検知装置３１をコンパクトに構成することができる。

（２）本実施の形態の送液異常検知装置３１では、閉塞検知で用いた超音波センサ３７の受信感度に基づいて、薬液Ｗ１中に気泡が混在しているか否かを検知している。このように構成すると、閉塞検知と気泡検知とで別々に超音波センサを設ける場合と比較して、超音波センサ３６，３７の設置スペースを小さくすることができ、送液異常検知装置３１の小型化が可能となる。さらに、センサ信号処理部５１や制御部５５等の回路部品を共通化できるため、送液異常検知装置３１の部品コストを抑えることができる。

（３）本実施の形態の送液異常検知装置３１では、輸液チューブ３の流路が閉塞状態となると、超音波Ｓｏの受信信号の感度は、フィンガポンプ１５の駆動周期に同期して徐々に高くなる。このため、フィンガポンプ１５の駆動周期に同期したタイミングで、受信信号の感度の変動を捉えることにより、輸液チューブ３の閉塞検知をより確実に行うことができる。
［第２の実施の形態］

次に、本発明を輸液システム１に具体化した第２の実施の形態を図面に基づき説明する。上記第１の実施の形態の輸液システム１において、送液異常検知装置３１では、閉塞検知と気泡検知とを行うものであったが、本実施の形態の輸液システム１Ａの送液異常検知装置３１Ａ（図１１等参照）では、これら閉塞検知と気泡検知とに加えて、薬液Ｗ１の流量を計測する機能を有する。

以下、本実施の形態の送液異常検知装置３１Ａの構成について詳述する。先ず、送液異常検知装置３１Ａの検出部３２Ａの構造について説明する。送液異常検知装置３１Ａの検出部３２Ａも、上記第１の実施の形態と同様に、装置本体６のチューブ収納路７においてフィンガ部１１の下流側に隣接して配置される。

図８〜図１０に示されるように、本実施の形態の検出部３２Ａは、輸液チューブ３を挟み込んで保持する溝部３４Ａを有するチューブ保持体３５Ａと、チューブ保持体３５Ａにおいて溝部３４Ａを挟んで対向する位置に設けられる一対の超音波センサ３６Ａ,３７Ａとを有している。一対の超音波センサ３６Ａ,３７Ａは、溝部３４Ａ内の輸液チューブ３に対して超音波Ｓｏが斜めに入射するように、輸液チューブ３の軸線方向において上流側と下流側とでオフセットして対向配置されている。

具体的には、チューブ保持体３５Ａは、装置本体６の上面に固定される底部３９Ａと、底部３９Ａの両端から立設された一対の壁部４０Ａと、各壁部４０Ａの上端から外側に延設されたフランジ部８０とを有する。本実施の形態のチューブ保持体３５Ａは、底部３９Ａと壁部４０Ａとフランジ部８０とをそれぞれ直角に折り曲げたクランク状に形成されている。そして、チューブ保持体３５Ａにおいて、底部３９Ａの上面４３と各壁部４０Ａの内面４１とによって溝部３４Ａが形成されている。

また、チューブ保持体３５Ａの壁部４０Ａには、溝部３４Ａの延設方向（輸液チューブ３の軸線方向）に対して、傾斜した側面８１を有しかつ徐々に厚くなるよう突出した突出部８２が設けられている。チューブ保持体３５Ａにおいて、突出部８２の端面であって側面８１に直交する方向に形成された表面が圧電素子４５を設置する素子設置面８３となっている。突出部８２の素子設置面８３は、輸液チューブ３が当接する溝部３４Ａの内側面４１（壁部４０Ａの内面）に対して傾斜して設けられている。具体的には、本実施の形態において、輸液チューブ３の軸線方向（溝部３４Ａの延設方向）に対する突出部８２（側面８１）の傾斜角度θ１は、例えば３０°であり、素子設置面８３の傾斜角度θ２は、例えば６０°である。チューブ保持体３５Ａにおいて、一方の壁部４０Ａに設けられた突出部８２の素子設置面８３と、他方の壁部４０Ａに設けられた突出部８２の素子設置面８３とは、溝部３４Ａを挟んで対向するよう設けられており、それぞれ平行な表面となっている。

本実施の形態でも、圧電素子４５と、チューブ保持体３５Ａにおける壁部４０Ａの突出部８２とによって超音波センサ３６Ａ,３７Ａが構成されている。つまり、本実施の形態の超音波センサ３６Ａ,３７Ａでは、壁部４０Ａの突出部８２が、圧電素子４５と輸液チューブ３との間で超音波をＳｏ伝播させる超音波伝播ガイドとして機能し、その超音波伝播ガイドは、チューブ保持体３５Ａに一体的に形成されている。また、チューブ保持体３５Ａの溝部３４Ａの上端にある角部（壁部４０Ａとフランジ部８０との角部）は、曲面状に形成されており、溝部３４Ａの開口側が若干広くなっている。このように、溝部３４Ａの開口を広げることにより、溝部３４Ａに輸液チューブ３を挿入し易くしている。

チューブ保持体３５Ａの溝部３４Ａにおいて、輸液チューブ３を挟み込んだときには、底部３９Ａの上面４３に輸液チューブ３の外面３ａが接触することで、輸液チューブ３が位置決めされる。この結果、一対の超音波センサ３６Ａ,３７Ａの間に輸液チューブ３が当接した状態で配置されることとなる。

このように、送液異常検知装置３１Ａの検出部３２Ａを構成することにより、一対の超音波センサ３６Ａ,３７Ａにおいて、超音波Ｓｏが送受信されるようになっている。本実施の形態の送液異常検知装置３１Ａも、チューブ保持体３５Ａと一対の超音波センサ３６Ａ,３７Ａとからなる検出部３２Ａに加えて、センサ信号処理部５１Ａ及び制御部５５等（図１１参照）を備えて構成されている。

次に、本実施の形態の輸液システム１Ａの電気的構成について、図１１を用いて詳述する。

図１１に示されるように、輸液システム１Ａの制御装置５０Ａは、センサ信号処理部５１Ａ、モータ駆動部５２、操作パネル５３、表示パネル５４、及び制御部５５を備える。モータ駆動部５２、操作パネル５３、表示パネル５４の構成は、上記第１の実施の形態と同じであり、センサ信号処理部５１Ａの構成が上記第１の実施の形態と異なる。また、制御部５５の回路構成（ＣＰＵ５７及びメモリ５８等）は同じではあるが、メモリ５８に記憶される制御プログラムにおいて、流量を計測するためのプログラムを備える点が上記第１の実施の形態と異なる。

以下、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

センサ信号処理部５１Ａは、パルス発生回路７１、受信回路７２、検波回路７３Ａ、Ａ／Ｄ変換回路７４に加えて、送受波切替回路９０及びタイマ９１等を備えている。センサ信号処理部５１Ａにおいて、パルス発生回路７１、受信回路７２及びＡ／Ｄ変換回路７４は上記第１の実施の形態と同一構成の回路である。

送受波切替回路９０は、一対の超音波センサ３６Ａ,３７Ａのうちの上流側の超音波センサ３６Ａをパルス発生回路７１に接続するとともに下流側の超音波センサ３７Ａを受信回路７２に接続する第１の接続位置と、下流側の超音波センサ３７Ａをパルス発生回路７１に接続するとともに上流側の超音波センサ３６Ａを受信回路７２に接続する第２の接続位置とを切替可能に構成されている。この送受波切替回路９０における接続位置は、制御部５５から出力される切替信号によって制御される。

検波回路７３Ａは、超音波Ｓｏを抽出するためのゲート回路に加えて、比較回路を含む。具体的には、検波回路７３Ａは、ゲート回路により超音波Ｓｏの受信信号を抽出してＡ／Ｄ変換回路７４に出力する。また、検波回路７３Ａは、比較回路により超音波Ｓｏの受信信号が所定の閾値電圧を超えたタイミングを検出し、その検出信号をタイマ９１に通知する。タイマ９１は、検波回路７３Ａから出力される検出信号に基づいて、超音波Ｓｏの伝播時間を計測し、伝播時間に対応したデータを出力する。この伝播時間のデータは、制御部５５に取り込まれ、メモリ５８に記憶される。

上記第１の実施の形態と同様に、制御部５５は、Ａ／Ｄ変換後の超音波信号の信号強度（具体的には、１パルス分の超音波信号におけるピーク値）に基づいて受信信号の感度を判定する。そして、制御部５５は、受信信号の感度に基づいて、輸液チューブ３が閉塞しているか否かを検知する。また、制御部５５は、受信信号の感度に基づいて、薬液Ｗ１中に気泡が混在しているか否かを検知する。

さらに、本実施の形態の制御部５５は、超音波Ｓｏの伝播時間に基づいて流量を求める。具体的には、流量演算手段としての制御部５５は、送受波切替回路９０やパルス発生回路７１を制御することで、一対の超音波センサ３６Ａ,３７Ａ間にて超音波Ｓｏの送受信を互いに行わせる。このとき、センサ信号処理部５１Ａでは、一対の超音波センサ３６Ａ,３７Ａにおいて、上流側の超音波センサ３６Ａから送信され下流側の超音波センサ３７Ａで受信された超音波Ｓｏの正方向の伝播時間（薬液Ｗ１の流れに対して正方向に伝播した超音波Ｓｏの伝播時間）をタイマ９１により計測する。また、下流側の超音波センサ３７Ａから送信され上流側の超音波センサ３６Ａで受信された超音波Ｓｏの逆方向の伝播時間（薬液Ｗ１の流れに対して逆方向に伝播した超音波Ｓｏの伝播時間）をタイマ９１により計測する。制御部５５は、センサ信号処理部５１Ａのタイマ９１から出力された正方向の伝播時間と逆方向の伝播時間とを取り込み、伝播時間差に応じた薬液Ｗ１の流量を演算により求める。

そして、制御部５５は、流量の演算値のデータを表示パネル５４に送り、表示パネル５４の流量の表示画面６４（図１参照）に流量の計測値を表示させる。また、制御部５５は、演算により求めた流量と、操作パネル５３で設定された設定流量とを比較し、流量が異なる場合には、流量の異常と判定してその異常を知らせる警告ランプ６９（図１参照）を点灯させる。

従って、本実施の形態の送液異常検知装置３１Ａでも、上記第１実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態の送液異常検知装置３１Ａでは、閉塞検知や気泡検知で用いた一対の超音波センサ３６Ａ,３７Ａを利用することで、薬液Ｗ１の流量を計測している。このように構成すると、閉塞検知及び気泡検知と流量計測とで別々に超音波センサを設ける場合と比較して、超音波センサ３６Ａ,３７Ａの設置スペースを小さくすることができ、送液異常検知装置３１Ａの小型化を図ることができる。さらに、制御部５５におけるＣＰＵ５７やメモリ５８を共通化できるため、送液異常検知装置３１Ａの部品コストを抑えることができる。
［第３の実施の形態］

次に、本発明を輸液システムに具体化した第３の実施の形態を図面に基づき説明する。上記第１の実施の形態の輸液システム１において、送液異常検知装置３１では、一対の超音波センサ３６，３７を備え、超音波センサ３７の受信信号の感度に基づいて閉塞検知と気泡検知とを行っていた。これに対して、本実施の形態の輸液システム１Ｂにおける送液異常検知装置３１Ｂでは、気泡検知用の一対の超音波センサ３６，３７と閉塞検知用の一対の超音波センサ９３，９４とを別々に備えている（図１２及び図１３参照）。

以下、本実施の形態の送液異常検知装置３１Ｂの構成について詳述する。先ず、送液異常検知装置３１Ｂの検出部３２Ｂの構造について説明する。

図１２に示されるように、送液異常検知装置３１Ｂの検出部３２Ｂは、輸液チューブ３を挟み込んで保持する溝部３４を有するチューブ保持体３５と、チューブ保持体３５において溝部３４を挟んで対向する位置（水平方向の対向位置）に設けられる一対の超音波センサ３６，３７とを有している。チューブ保持体３５の形状及び一対の超音波センサ３６，３７の構成は、上記第１実施の形態と同じである。本実施の形態では、これら超音波センサ３６，３７は、気泡検知を行うために使用される。

さらに、送液異常検知装置３１Ｂの検出部３２Ｂは、チューブ保持体３５において、溝部３４を挟んで上下方向に対向するよう一対の超音波センサ９３，９４が配置されている。本実施の形態では、これら一対の超音波センサ９３，９４が閉塞検知を行うために使用される。具体的には、閉塞検知用の一対の超音波センサ９３，９４において、下側の超音波センサ９３は、チューブ保持体３５の底部３９に設けられるとともに、上側の超音波センサ９４は、センサ設置板９５及び付勢部材としてのバネ部材９６を介して装置本体６のカバー部材２０に固定されている。下側の超音波センサ９３は、超音波Ｓｏを送受信する圧電素子４５と、チューブ保持体３５の底部３９とによって構成されている。一方、上側の超音波センサ９４は、センサ設置板９５に固定される圧電素子４５と、超音波Ｓｏを伝播させる円板状の超音波伝播ガイド９８とによって構成されている。超音波センサ９４では、素子設置面となる超音波伝播ガイド９８の一方の表面に圧電素子４５の振動面が固定される。超音波伝播ガイド９８は、チューブ保持体３５と同じ樹脂材料を用い、チューブ保持体３５の底部３９と同じ厚みとなるように形成されている。

装置本体６においてカバー部材２０を閉じた状態では、上側の超音波センサ９４は、バネ部材９６によって付勢されることで輸液チューブ３をチューブ保持体３５における底部３９側に押圧する。この結果、チューブ保持体３５の溝部３４内に保持されている輸液チューブ３は、下側の超音波センサ９３と上側の超音波センサ９４との間に挟み込まれた状態で配置される。そして、一対の超音波センサ９３，９４において、一方の超音波センサ９３から送信された超音波Ｓｏが輸液チューブ３内の薬液Ｗ１中を伝播した後、他方の超音波センサ９４で受信されるようになっている。このように、本実施の形態では、バネ部材９６によって輸液チューブ３を押圧する方向に沿って、超音波Ｓｏが薬液Ｗ１中を進行するように閉塞検知用の一対の超音波センサ９３，９４が配置されている。つまり、気泡検知用の各超音波センサ３６，３７により送受信される超音波Ｓｏの伝播方向に対して交差する方向に沿って超音波Ｓｏが送受信されるように閉塞検知用の各超音波センサ９３，９４が配置されている。

本実施の形態の送液異常検知装置３１Ｂは、チューブ保持体３５と各超音波センサ３６，３７,９３，９４とからなる検出部３２Ｂとに加えて、２つのセンサ信号処理部５１，５１Ｂ及び制御部５５等（図１３参照）を備えて構成されている。次に、本実施の形態の輸液システム１Ｂの電気的構成について、図１３を用いて詳述する。

図１３に示されるように、輸液システム１Ｂの制御装置５０Ｂは、第１のセンサ信号処理部５１、第２のセンサ信号処理部５１Ｂ、モータ駆動部５２、操作パネル５３、表示パネル５４、及び制御部５５を備える。制御装置５０Ｂにおいて、第１のセンサ信号処理部５１、モータ駆動部５２、操作パネル５３、表示パネル５４の構成は、上記第１の実施の形態と同じであり、第２のセンサ信号処理部５１Ｂを追加した点が上記第１の実施の形態と異なる。なお、本実施の形態における第１のセンサ信号処理部５１は第１の実施の形態におけるセンサ信号処理部５１と同じ回路構成である。また、制御部５５の回路構成（ＣＰＵ５７及びメモリ５８等）は同じではあるが、メモリ５８に記憶される制御プログラムとして、閉塞検知を行うためのプログラムを変更した点が上記第１の実施の形態と異なっている。

以下、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

第２のセンサ信号処理部５１Ｂは、パルス発生回路７１、受信回路７２、検波回路７３Ａ、Ａ／Ｄ変換回路７４、及びタイマ９１を備える。第２のセンサ信号処理部５１Ｂにおいて、パルス発生回路７１、受信回路７２、及びＡ／Ｄ変換回路７４は、第１のセンサ信号処理部５１のパルス発生回路７１、受信回路７２、及びＡ／Ｄ変換回路７４と同じ回路構成である。

検波回路７３Ａは、超音波Ｓｏを抽出するためのゲート回路に加えて、比較回路を含む。検波回路７３Ａは、ゲート回路により超音波Ｓｏの受信信号を抽出してＡ／Ｄ変換回路７４に出力する。検波回路７３Ａは、比較回路により超音波Ｓｏの受信信号が所定の閾値電圧を超えたタイミングを検出し、その検出信号をタイマ９１に通知する。タイマ９１は、検波回路７３Ａから出力される検出信号に基づいて、超音波Ｓｏの伝播時間を計測し、伝播時間に対応したデータを出力する。この伝播時間のデータは、制御部５５に取り込まれ、メモリ５８に記憶される。

輸液システム１Ｂにおいて、フィンガポンプ１５の駆動時に、クレンメ２７が誤って操作されて輸液チューブ３の流路が閉塞状態となると、輸液チューブ３内の薬液Ｗ１の液圧が高くなり、図１４に示されるように、チューブ保持体３５の溝部３４内にて輸液チューブ３が膨らむ。このとき、輸液チューブ３の左右方向はチューブ保持体３５の壁部４０で移動不能に押え付けられているため、バネ部材９６による押圧力に抗して上方に輸液チューブ３が膨らんでいく。この結果、一対の超音波センサ９３，９４において、上側の超音波センサ９４の位置が上方に押し上げられ、輸液チューブ３内の薬液Ｗ１中での超音波Ｓｏの伝播距離が長くなる。

従って、制御部５５は、タイマ９１で計測した超音波Ｓｏの伝播時間に基づいて、輸液チューブ３が閉塞しているか否かを検知する。具体的には、制御部５５は、超音波Ｓｏの伝播時間が予め設定された所定の伝播時間よりも長くなったときに、輸液チューブ３内の流路が閉塞したことを判定する。このとき、制御部５５は、表示パネル５４にＨレベルの点灯信号を出力し、閉塞異常の警報ランプ６７を点灯する。一方、制御部５５は、超音波Ｓｏの伝播時間が所定の伝播時間よりも短いときに、輸液チューブ３内の流路が開放されていることを判定する。このとき、表示パネルにＬレベルの点灯信号を出力し、閉塞異常の警報ランプ６７を消灯する。

また、制御部５５は、第１のセンサ信号処理部５１から取り込んだ超音波Ｓｏの受信信号の感度に基づいて、上記第１の実施の形態と同様に薬液Ｗ１中に混在した気泡を検出する。そして、制御部５５は、その検出結果に基づいて、気泡混入異常の警報ランプ６８を点灯したり消灯したりする。

なお、本実施の形態の輸液システム１Ｂにおいて、輸液チューブ３の閉塞時には、上下方向の一対の超音波センサ９３，９４に対する輸液チューブ３の接触面積が変化する。このため、制御部５５は、超音波Ｓｏの伝播時間と受信信号の感度とに基づいて、輸液チューブ３の閉塞検知を行うように送液異常検知装置３１Ｂを構成してもよい。

このように、本実施の形態の送液異常検知装置３１Ｂでは、閉塞検知用の一対の超音波センサ９３，９４で送受信される超音波Ｓｏの伝播時間の変化に基づいて、輸液チューブ３が閉塞しているか否かを検知することができる。また、気泡検知用の一対の超音波センサ３６，３７で送受信される超音波Ｓｏの受信信号の感度に基づいて、薬液Ｗ１中に気泡が混入しているか否かを検出することができる。これら閉塞検知用の一対の超音波センサ９３，９４と気泡検知用の一対の超音波センサ３６，３７とは、互いの超音波Ｓｏの伝播方向が交差（直交）するよう配置されているため、超音波Ｓｏの誤検出が防止される。さらに、気泡の検知方式（受信感度による検知方法）とは異なる方式（伝播時間による検知方法）で閉塞検知を行うことにより、輸液チューブ３が閉塞したことをより確実に判定することができる。

また、本実施の形態の送液異常検知装置３１Ｂでは、閉塞検知用の一対の超音波センサ９３，９４と気泡検知用の一対の超音波センサ３６，３７とを別々に設けているが、各超音波センサ３６，３７，９３は、チューブ保持体３５を共通使用している。この場合、チューブ保持体３５の１箇所に集約して各超音波センサ３６，３７，９３，９４を設けることができるため、送液異常検知装置３１Ｂをコンパクトに形成することができる。さらに、本実施の形態では、制御部５５におけるＣＰＵ５７やメモリ５８を共通化できるため、送液異常検知装置３１Ｂの部品コストを抑えることができる。
［第４の実施の形態］

次に、本発明を具体化した第４の実施の形態を図面に基づき説明する。本実施の形態の輸液システムにおける送液異常検知装置は、閉塞検知用の超音波センサの構成を変更した点が上記第３の実施の形態と異なる。具体的には、第３の実施の形態の送液異常検知装置３１Ｂの検出部３２Ｂでは、チューブ保持体３５の溝部３４において上下方向に一対の超音波センサ９３，９４が設けられていた。これに対して、本実施の形態の送液異常検知装置３１Ｃの検出部３２Ｃでは、下側の超音波センサ９３からの超音波Ｓｏを反射する超音波反射体１００が上側の超音波センサ９４の代わりに設けられている（図１５等参照）。

図１５に示されるように、超音波反射体１００は、金属板などからなり、付勢部材としてのバネ部材９６を介して装置本体６のカバー部材２０に固定されている。なお、下側の超音波センサ９３は、上記第３の実施の形態と同様にチューブ保持体３５の底部３９に設けられている。従って、装置本体６においてカバー部材２０を閉じた状態では、上側に配置された超音波反射体１００がバネ部材９６によって付勢されることで輸液チューブ３をチューブ保持体３５の底部３９側に押圧する。この結果、チューブ保持体３５の溝部３４内に保持されている輸液チューブ３は、上側の超音波反射体１００と下側の超音波センサ９３との間に挟み込まれた状態で配置される。そして、下側の超音波センサ９３から送信された超音波Ｓｏは輸液チューブ３内の薬液Ｗ１中を伝播した後、超音波反射体１００で反射する。さらに、その反射した超音波Ｓｏは、輸液チューブ３内の薬液Ｗ１中を伝播した後、下側の超音波センサ９３で受信されるようになっている。本実施の形態でも、バネ部材９６によって輸液チューブ３を押圧する方向に沿って、超音波Ｓｏが薬液Ｗ１中を進行するように閉塞検知用の超音波センサ９３が配置されている。つまり、気泡検知用の各超音波センサ３６，３７により送受信される超音波Ｓｏの伝播方向に対して交差する方向に沿って超音波Ｓｏが送受信されるように閉塞検知用の超音波センサ９３が配置されている。

本実施の形態の送液異常検知装置３１Ｃも、チューブ保持体３５と各超音波センサ３６，３７，９３とからなる検出部３２Ｃに加えて、２つのセンサ信号処理部５１,５１Ｃ及び制御部５５（図１６参照）を備えて構成されている。以下、本実施の形態の輸液システム１Ｃの電気的構成について、図１６を用いて詳述する。

図１６に示されるように、制御装置５０Ｃは、第１のセンサ信号処理部５１、第２のセンサ信号処理部５１Ｃ、モータ駆動部５２、操作パネル５３、表示パネル５４、及び制御部５５を備える。制御装置５０Ｃにおいて、第１のセンサ信号処理部５１、モータ駆動部５２、操作パネル５３、表示パネル５４の構成は、上記第３の実施の形態と同じであり、第２のセンサ信号処理部５１Ｃの回路構成が上記第３の実施の形態と異なっている。

本実施の形態において、第２のセンサ信号処理部５１Ｃは、パルス発生回路７１、受信回路７２、検波回路７３Ａ、Ａ／Ｄ変換回路７４、送受波分離回路１０１及びタイマ９１を備える。つまり、第２のセンサ信号処理部５１Ｃは、送受波分離回路１０１を備える点が第３の実施の形態の第２のセンサ信号処理部５１Ｂと異なっている。

具体的には、第２のセンサ信号処理部５１Ｃにおいて、パルス発生回路７１及び受信回路７２は、送受波分離回路１０１を介して超音波センサ９３に接続されている。パルス発生回路７１で発生された駆動パルスは、送受波分離回路１０１を介して超音波センサ９３に供給される。これにより、超音波センサ９３の圧電素子４５が振動し、チューブ保持体３５の底部３９を介して輸液チューブ３内の薬液Ｗ１に超音波Ｓｏが伝播する。そして、超音波反射体１００で反射して薬液Ｗ１を伝播した超音波Ｓｏが超音波センサ９３で受信される。超音波センサ９３の圧電素子４５は、送受波兼用の超音波振動子であり、超音波反射体１００で反射した超音波Ｓｏを電気信号に変換する。その超音波の電気信号は送受波分離回路１０１を介して受信回路７２に入力される。そして、受信回路７２、検波回路７３Ａ及びタイマ９１により、超音波Ｓｏの伝播時間が計測された後、その伝播時間に対応したデータが制御部５５に取り込まれる。

本実施の形態の輸液システム１Ｃにおいても、フィンガポンプ１５の駆動時に、クレンメ２７が誤って操作されて輸液チューブ３の流路が閉塞状態となると、輸液チューブ３内の薬液Ｗ１の液圧が高くなり、チューブ保持体３５の溝部３４内にて輸液チューブ３が膨らむ。このとき、バネ部材９６による押圧力に抗して上方に輸液チューブ３が膨らむため、超音波反射体１００の位置が上方に押し上げられ、輸液チューブ３内の薬液Ｗ１中での超音波Ｓｏの伝播距離が長くなる。

従って、本実施の形態の送液異常検知装置３１Ｃにおいても、制御部５５は、第２のセンサ信号処理部５１Ｃのタイマ９１で計測した超音波Ｓｏの伝播時間に基づいて、輸液チューブ３が閉塞しているか否かを検知することができる。また、制御部５５は、第１のセンサ信号処理部５１から取り込んだ超音波Ｓｏの受信信号の感度に基づいて、薬液Ｗ１中に混在する気泡を検知することができる。

なお、本実施の形態の送液異常検知装置３１Ｃにおいても、輸液チューブ３の閉塞時には、超音波センサ９３に対する輸液チューブ３の接触面積が変化する。このため、制御部５５は、超音波Ｓｏの伝播時間と受信信号の感度とに基づいて、輸液チューブ３の閉塞検知を行うように構成してもよい。

このように、本実施の形態の送液異常検知装置３１Ｃでも、上記第３の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施の形態では、１つの超音波センサ９３で送受信される超音波Ｓｏの伝播時間の変化に基づいて、輸液チューブが閉塞しているか否かを検知することができる。つまり、本実施の形態では、部品コストが高い超音波センサ９４の代わりに部品コストが低い超音波反射体１００（金属板など）を用いている。このため、一対の超音波センサ９３，９４を用いて閉塞検知を行う場合と比較して、送液異常検知装置３１Ｃの製造コストを抑えることができる。

なお、本発明の各実施の形態は以下のように変更してもよい。

・上記第１の実施の形態の送液異常検知装置３１において、一対の超音波センサ３６，３７を用いて、閉塞検知及び気泡検知を行うように構成していたが、一対の超音波センサ３６，３７のうちの一方のセンサを省略して他方のセンサのみで閉塞検知及び気泡検知を行うように構成してもよい。なおこの場合、第４の実施の形態の第２のセンサ信号処理部５１Ｃと同様に、送受波分離回路１０１を追加して、超音波Ｓｏの送受兼用の回路となるようにセンサ信号処理部５１を変更する。

・上記第２実施の形態の送液異常検知装置３１Ａにおいて、一対の超音波センサ３６Ａ,３７Ａで流量計測を行うとともに、上記第３の実施の形態の送液異常検知装置３１Ｂのように、チューブ保持体５１Ａの溝部３４Ａの上下方向に閉塞検知用の一対の超音波センサ９３，９４を追加してもよい。また、上記第２実施の形態の送液異常検知装置３１Ａにおいて、一対の超音波センサ３６Ａ,３７Ａで流量計測を行うとともに、上記第４の実施の形態の送液異常検知装置３１Ｃのように、チューブ保持体３５Ａの溝部３４Ａの上下方向に閉塞検知用の超音波センサ９３及び超音波反射体１００を追加してもよい。なおこの場合、流量測定用の超音波センサ３６Ａ,３７Ａにより送受信される超音波Ｓｏの伝播方向に対して交差する方向に沿って超音波Ｓｏが送受信されるように閉塞検知用の超音波センサ９３，９４が配置される。

・上第２の実施の形態の送液異常検知装置３１Ａでは、一対の超音波センサ３６Ａ,３７Ａを輸液チューブ３の反対側に配置し、超音波Ｓｏの透過波を検出して流量を求めるものであったが、これに限定されるものではない。一対の超音波センサ３６Ａ,３７Ａを輸液チューブ３の同じ側に配置し、超音波Ｓｏの反射波を検出して流量を求めるように送液異常検知装置を構成してもよい。なおこの場合も、一対の超音波センサ３６Ａ,３７Ａは、輸液チューブ３に対して超音波Ｓｏが斜めに入射するように、輸液チューブ３の軸線方向の上流側及び下流側にオフセットして配置される。

・上記各実施の形態における送液異常検知装置３１，３１Ａ〜３１Ｃの検出部３２，３２Ａ〜３２Ｃは、チューブ保持体３５の溝部３４に輸液チューブ３を挟み込んで保持する構成であったが、輸液チューブ３をより確実に固定するためにカバー部材を設けてもよい。図１７には、カバー部材１０５が設けられた検出部３２Ｄの具体例を示している。図１７に示されるように、検出部３２Ｄは、断面コ字状のチューブ保持体３５Ｂと、チューブ保持体３５Ｂにおいて溝部３４Ｂを挟んで対向する位置に設けられる一対の超音波センサ３６，３７と、溝部３４Ｂの開口を塞ぐように設けられるカバー部材１０５とを有している。チューブ保持体３５Ｂにおいても、底部３９Ｂの上面４３及び各壁部４０Ｂの内面４１によって溝部３４Ｂが形成されている。カバー部材１０５は、断面が凸状に形成された蓋部材である。より詳しくは、カバー部材１０５の内面（図１７では下面）には、輸液チューブ３の設置方向（図１７では奥行き方向）に沿って突起１０６が設けられている。そして、突起１０６を溝部３４Ｂの開口に嵌め込んだ状態でカバー部材１０５が各壁部４０Ｂの上端に固定される。この結果、突起１０６の先端が輸液チューブ３の外面３ａに接触して、カバー部材１０５の突起１０６と底部３９Ｂとの間に輸液チューブ３が保持される。このように、カバー部材１０５を設けることにより、チューブ保持体３５Ｂにおける溝部３４Ｂ内に輸液チューブ３を確実に固定することができる。また、輸液チューブ３の左右方向はチューブ保持体３５Ｂの壁部４０Ｂで移動不能に押え付けられるとともに、輸液チューブ３の上下方向はチューブ保持体３５Ｂの底部３９Ｂとカバー部材１０５の突起１０６とで移動不能に押さえ付けられている。このため、輸液チューブ３の閉塞時には、溝部３４Ｂのコーナ部の隙間を埋めるように輸液チューブ３が膨らむ。この場合、一対の超音波センサ３６，３７に対する輸液チューブ３の接触面積が確実に変化し、超音波Ｓｏの受信信号の感度の変動が大きくなる。このため、超音波Ｓｏの受信信号の感度に基づいて、輸液チューブ３の閉塞検知を確実に行うことができる。

また、カバー部材１０５は凸形状の部材に限定されるものではなく、平板状のカバー部材を用いて溝部３４Ｂの開口を塞いでもよい。この場合、チューブ保持体３５Ｂにおいて、壁部４０Ｂを低く形成することで溝部３４Ｂを輸液チューブ３の外径よりも若干浅くする。そして、平板状のカバー部材の内面が輸液チューブ３の外面３ａに接触した状態で各壁部４０Ｂの上端に平板状のカバー部材を固定する。このように構成しても、チューブ保持体３５Ｂの溝部３４Ｂ内に輸液チューブ３を固定することができ、輸液チューブ３の閉塞検知を確実に行うことができる。

・上記第３の実施の形態の送液異常検知装置３１Ｂにおいて、気泡検知用の一対の超音波センサ３６，３７を省略し、輸液チューブ３の上下方向に配置した一対の超音波センサ９３，９４を用いて、閉塞検知に加えて気泡検知を行うように検知部３２Ｅを構成してもよい（図１８参照）。また、上記第４の実施の形態の送液異常検知装置３１Ｃにおいても、気泡検知用の一対の超音波センサ３６，３７を省略し、輸液チューブ３の上下に配置した超音波センサ９３及び超音波反射体１００を用いて、閉塞検知に加えて気泡検知を行うように構成してもよい。

・上記第３の実施の形態の送液異常検知装置３１Ｂでは、付勢部材としてのバネ部材９６及びセンサ設置板９５を介して超音波センサ９４が設けられるとともに、輸液チューブ３を挟んで超音波センサ９４に対向するチューブ保持体３５の底部３９側に、超音波センサ９４と対となる別の超音波センサ９３が設けられていたが、これに限定されるものではない。チューブ保持体３５の底部３９において、超音波センサ９３を省略するとともに、付勢部材側の超音波センサ９４からの超音波Ｓｏを反射する超音波反射体１００を超音波センサ９３の代わりに設けて検出部を構成してもよい。

・上記各実施の形態の輸液システム１，１Ａ〜１Ｃでは、送出手段として、複数のフィンガ１０とそれらを駆動する駆動モータ１４とからなるフィンガポンプ１５を備えるものであったが、これに限定されるものではない。チューブ収納路７に沿って設けられた複数のローラ１１０（扱き部材）とそれらを駆動する駆動モータとからなるチューブポンプ１１１（図１９参照）をフィンガポンプ１５の代わりに備えて輸液システム１，１Ａ〜１Ｃを構成してもよい。図１９に示すチューブポンプ１１１では、ポンプケース１１２の内面とロータ１１３の外周面との間にチューブ収納路１１４が形成されており、ロータ１１３の外周側には、チューブ収納路１１４に沿って複数のローラ１１０が設けられている。そして、そのチューブ収納路１１４に収納された輸液チューブ３に対し、複数のローラ１１０を押し付けながらロータ１１３とともに回転させることで、輸液チューブ３内の薬液Ｗ１が一方向（図１９では時計回り方向）に送出される。このチューブポンプ１１１を用いて輸液システムを構成した場合でも、フィンガポンプ１５を用いる場合と同様に、輸液チューブ３には、チューブポンプ１１１の駆動周期に応じて脈動しつつ薬液Ｗ１が流れる。従って、上記各実施の形態と同様に、チューブポンプ１１１の駆動周期に同期したタイミングで、受信信号の感度の変動を捉えることにより、輸液チューブ３の閉塞検知をより確実に行うことができる。

・上記各実施の形態の輸液システム１，１Ａ〜１Ｃでは、フィンガ部１１（複数のフィンガ１０）を駆動する駆動モータ１４とカムシャフト１７とを直接連結する構成としていたが、これに限定されるものではない。カムシャフト１７と駆動モータ１４との間に、例えばタイミングベルトやプーリなどからなる駆動連結機構を設け、カムシャフト１７を回転駆動するように構成してもよい。

・上記各実施の形態の輸液システム１，１Ａ〜１Ｃでは、装置本体６の表示パネル５４に設けた警告ランプ６７，６８で輸液チューブ３の閉塞異常や気泡の混入異常を警告するよう構成した。これに対して、装置本体６に警報音を出力するスピーカを設け、警告音によって輸液チューブ３の閉塞異常や気泡の混入異常を警告するように輸液システム１，１Ａ〜１Ｃを構成してもよい。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した各実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）請求項１乃至６のいずれか１項において、前記超音波センサは、前記超音波を送受信する圧電素子と、前記チューブ保持体が一体的に形成されるとともに前記圧電素子を設置する素子設置面が形成された超音波伝播ガイドとからなることを特徴とする送液異常検知装置。

（２）請求項１において、前記チューブ保持体には、前記輸液チューブの閉塞を検知するために用いられる閉塞検知用の前記超音波センサとは別に、前記液体中に混在する気泡を検知するための超音波を送受信する気泡検知用の超音波センサがさらに設けられていることを特徴とする送液異常検知装置。

（３）請求項１において、前記チューブ保持体には、前記輸液チューブの閉塞を検知するために用いられる閉塞検知用の前記超音波センサとは別に、前記液体の流量を求めるための超音波を送受信する流量測定用の超音波センサがさらに設けられていることを特徴とする送液異常検知装置。

（４）技術的思想（２）において、前記気泡検知用の超音波センサは、前記超音波を送受信する圧電素子と、前記チューブ保持体が一体的に形成されるとともに前記圧電素子を設置する素子設置面が形成された超音波伝播ガイドとからなることを特徴とする送液異常検知装置。

（５）技術的思想（３）において、前記流量測定用の超音波センサは、前記超音波を送受信する圧電素子と、前記チューブ保持体が一体的に形成されるとともに前記圧電素子を設置する素子設置面が形成された超音波伝播ガイドとからなることを特徴とする送液異常検知装置。

（６）技術的思想（２）または（４）において、前記気泡検知用の超音波センサにより送受信される超音波の伝播方向に対して交差する方向に沿って超音波が送受信されるように前記閉塞検知用の超音波センサが配置されていることを特徴とする送液異常検知装置。

（７）技術的思想（３）または（５）において、前記流量測定用の超音波センサにより送受信される超音波の伝播方向に対して交差する方向に沿って超音波が送受信されるように前記閉塞検知用の前記超音波センサが配置されていることを特徴とする送液異常検知装置。

（８）技術的思想（６）または(７)において、前記輸液チューブを前記チューブ保持体における溝部の底側に押圧する付勢部材を備え、前記付勢部材によって前記輸液チューブを押圧する方向に沿って、前記超音波が進行するよう前記閉塞検知用の超音波センサが配置されることを特徴とする送液異常検知装置。

（９）請求項１において、前記超音波の受信信号の感度が高くなったときに、前記閉塞検知手段は前記輸液チューブが閉塞したことを検知し、前記超音波の受信信号の感度が低くなったときに、前記気泡検知手段は、前記液体中に気泡が混在していることを検知することを特徴とする送液異常検知装置。

(１０)請求項１において、前記超音波の伝播時間が長くなったときに、前記閉塞検知手段は前記輸液チューブが閉塞したことを検知することを特徴とする送液異常検知装置。

(１１)請求項７において、前記送液手段は、チューブポンプまたはフィンガポンプであることを特徴とする輸液システム。

１，１Ａ〜１Ｃ…輸液システム
２…輸液バッグ
３…輸液チューブ
７,１１４…チューブ収納路
１０…扱き部材としてのフィンガ
１５…送液手段としてのフィンガポンプ
２７…調節つまみとしてのクレンメ
３１，３１Ａ〜３１Ｃ…送液異常検知装置
３４,３４Ａ，３４Ｂ…溝部
３５,３５Ａ，３５Ｂ…チューブ保持体
３６，３６Ａ,３７，３７Ａ,９３，９４…超音波センサ
５５…閉塞検知手段、気泡検知手段及び流量演算手段としての制御部
９６…付勢部材としてのバネ部材
１００…超音波反射体
１１０…扱き部材としてのローラ
１１１…送液手段としてのチューブポンプ
Ｓｏ…超音波
Ｗ１…液体としての薬液

Claims (7)

1. 可撓性を有する輸液チューブに当接することで、前記輸液チューブを保持するチューブ保持体と、
   前記チューブ保持体に設けられ、前記輸液チューブの外側から超音波を送受信する超音波センサと、
   前記輸液チューブ内の液体中を伝播して前記超音波センサによって受信された前記超音波の受信信号の感度または前記超音波の伝播時間に基づいて、前記輸液チューブが閉塞しているか否かを検知する閉塞検知手段と
   を備えたことを特徴とする送液異常検知装置。
2. 前記チューブ保持体は、前記輸液チューブを挟み込んで保持する溝部を有し、
   前記溝部を挟んで対向する位置には、一対の前記超音波センサが設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の送液異常検知装置。
3. 前記超音波センサにより受信された前記超音波の受信信号の感度に基づいて、前記液体中に混在する気泡を検知する気泡検知手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の送液異常検知装置。
4. 一対の前記超音波センサは、前記輸液チューブに対して前記超音波が斜めに入射するように、前記輸液チューブの軸線方向にオフセットして配置され、
   一対の前記超音波センサ間にて前記超音波の送受信を互いに行わせ、前記液体中を伝播する前記超音波の伝播時間差に応じた前記液体の流量を演算により求める流量演算手段をさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の送液異常検知装置。
5. 前記輸液チューブを前記チューブ保持体側に押圧する付勢部材をさらに備えるとともに、
   前記付勢部材には前記超音波センサが設けられるとともに、前記輸液チューブを挟んで前記超音波センサに対向する前記チューブ保持体側に、前記超音波センサと対となる別の超音波センサ、もしくは前記超音波センサからの超音波を反射する超音波反射体が設けられ、
   または前記付勢部材には、前記チューブ保持体側に設置した前記超音波センサからの超音波を反射する超音波反射体が設けられている
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の送液異常検知装置。
6. 前記輸液チューブには、送液手段の駆動周期に応じて脈動しつつ前記液体が流れ、
   前記閉塞検知手段は、前記液体の脈動に同期して変化する前記受信信号の感度に基づいて、前記輸液チューブが閉塞しているか否かを検知する
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の送液異常検知装置。
7. 可撓性を有し、基端に輸液バッグが接続され、経路上に調節つまみが設置された輸液チューブを収納及び支持し、前記輸液バッグ内の液体を前記輸液チューブの先端に向けて送液する輸液システムであって、
   所定方向に延びるチューブ収納路に収納された前記輸液チューブに対し、前記チューブ収納路に沿って設けられた複数の扱き部材を駆動することで、前記輸液チューブ内の液体を一方向に送出する送液手段と、
   前記チューブ収納路において前記送液手段の下流側に隣接して配置された請求項１乃至６のいずれか１項に記載の送液異常検知装置と
   を備え、
   前記送液異常検知装置の前記チューブ保持体には、前記輸液チューブにおける前記調節つまみの設置位置よりも基端側の領域が保持され、
   前記送液異常検知装置の前記閉塞検知手段は、前記送液手段による前記液体の送液時に、前記液体中を伝播して前記超音波センサによって受信された前記超音波の受信信号の感度または前記超音波の伝播時間に基づいて、前記調節つまみにより前記輸液チューブが閉塞されているか否かを検知する
   ことを特徴とする送液異常検知機能付きの輸液システム。

Images