JP6432690B2 - 点滴装置 - Google Patents

Description

本発明は、点滴器具および点滴装置に関する。

点滴により輸液等を患者に投与する場合、看護師が輸液バッグをセットする際に、点滴流路の開度を調整して点滴の滴下量（流量）を調整する必要があった。また、点滴中にチューブの屈曲などにより滴下量が変動することもあるため、看護師は定期的に滴下量を点検する必要があった。

このような滴下量の制御を自動的に行うために、点滴筒内のノズルの下端から落下する液滴の数をカウントし、カウント数に応じて滴下量を制御する輸液システムが知られている。

たとえば、特許文献１（特許第５１３１８９４号公報）には、点滴総液量、所定時間当たりの滴量、および、１ミリリットル当たりの滴数を設定して、発光ダイオードで照明した光をフォトダイオードで検知することにより点滴筒内での滴下数をカウントし、カウントされた滴下数に応じて、点滴筒に接続された導管の開度をリニアステッピングモータ（アクチュエータ）を用いて調整する方法が開示されている。また、特許文献３（特開２０１２−１２５４５０号公報）にも、光透過性の点滴筒内を落下する液滴を発光素子および受光素子によって検出し、滴下数、滴下間隔を算出する点滴モニタ装置が開示されている。

しかし、液滴の大きさが、液体の粘度や表面張力によって異なる場合、滴下数のカウントだけでは、正確な滴下量を知ることは出来ない。すなわち、液の種類によって１ミリリットル当たりの滴数が異なるため、それに応じて設定を変更する必要があるが、作業が煩雑であり、間違える危険もあった。

そこで、特許文献２（特許第５５８３９３９号公報）には、滴下数のカウントだけでなく、液滴の大きさ（体積）も計測することのできる点滴検出装置が開示されている。特許文献２に開示される点滴検出装置では、二次元イメージセンサによって、ノズルの下端から液滴が離れ、液滴となって落下するまでの様子を一連の動画もしくは所定時間毎の複数の撮像データとして取得し、ノズルから滴下された直後の液滴の画像データを特定して、該画像データから液滴の体積を算出する。

特許第５１３１８９４号公報 特許第５５８３９３９号公報 特開２０１２−１２５４５０号公報

しかし、特許文献２に開示される点滴検出装置では、ノズルからの液滴落下の直前や、滴下された直後の液滴の画像データを正しく得るために、高速の画像処理能力（例えば、１２０枚／秒）と大きな画角を有する高価なカメラ等が必要になるという問題があった。

本発明者らは、ノズルの滴下口において成長している成長中の液滴の画像データから滴下量を測定する滴下量測定装置であれば、上記のような問題を解決できることを見出した。このような滴下量測定装置によれば、成長中の液滴は落下中の液滴よりも移動速度が遅いため、安価なカメラ等でも液滴の大きさ（体積）を測定することが可能である。このため、高価なカメラを必要とせずに、液の種類によらない正確な滴下量の測定が可能となる。

ただし、点滴筒、滴下ノズルなどを備える点滴器具の種類によって、点滴筒の形状、ノズルの太さ、滴下口の位置などが異なるため、ノズルの下端（滴下口）において成長する液滴が、カメラの視野にうまく収まらない虞がある。

この問題の対策としては、カメラの視野を広くする方法が考えられるが、画像の分解能が落ちるため、滴下量の測定精度が低下してしまう。高解像度のカメラを使用すれば画像の分解能は維持できるが、多くの画素を取り込むことになり画像処理の計算負荷が大きくなるため、処理速度が低速になり、測定に必要な単位時間あたりの枚数の画像を得ることが難しくなる。

また、カメラの視野は問題がない場合でも、誤ってノズルの太さ（滴下口の開口面積）が異なるタイプの点滴器具が装着されると、画像による滴下量の測定を正しく行うことができない。

これらの点から、一定の形状を有する専用の点滴器具を使用することが望ましい。しかしながら、専用の点滴器具を使用したとしても、点滴器具に滴下量測定装置を装着（固定）する際に、装着位置が所定の位置からズレてしまう可能性がある。装着位置がズレると、上記と同様に、ノズルの滴下口において成長する液滴がカメラの視野にうまく収まらずに滴下量の測定が不可能になったり、正確な滴下量の測定ができなかったりするといった問題が生じる。

本発明は、本発明者らが新たに見出した上記の課題に鑑みてなされたものであり、正しい位置に滴下量測定装置を装着することができ、滴下量を正確に測定することができる、点滴器具および点滴装置を提供することを目的とする。また、安価なカメラ等を用いた場合でも、滴下する液の種類によらず滴下量を正確に測定することのできる、点滴器具および点滴装置を提供することを目的とする。

［１］
透明な点滴筒と、該点滴筒の内部に断続的に液滴を落下させるための滴下口を有するノズルとを備え、
前記ノズルは、前記点滴筒の外部から識別可能な目印を有することを特徴とする、点滴器具。

［２］
前記目印は、前記ノズルの外周面上に設けられた凹凸形状である、［１］に記載の点滴器具。

［３］
前記目印は、前記ノズルの先端部に設けられたテーパー形状である、［１］に記載の点滴器具。

［４］
前記ノズルの外周面が撥水性である、［１］〜［３］のいずれかに記載の点滴器具。

［５］
［１］〜［４］のいずれかに記載の点滴器具と、
前記ノズルの前記滴下口において成長し、前記滴下口から断続的に落下する液滴の滴下量を測定するための滴下量測定装置と、を備える点滴装置であって、
前記滴下量測定装置は、
前記ノズルの画像データ、および、前記滴下口において成長している成長中の液滴の異なる時点における複数の画像データを取得する撮像部と、
前記成長中の液滴の異なる時点における前記複数の画像データを分析することにより、前記滴下量を算出するデータ処理部と、
前記ノズルの画像データから、前記ノズルの前記目印が所定の範囲内に配置されているかどうかを判別する判別部と、を含む、点滴装置。

本発明によれば、正しい位置に滴下量測定装置を装着することができる。また、本願発明とは異なる点滴筒を装着する可能性を排除することが可能となり、液滴の大きさ（体積）を正確に測定することができるため、滴下量を正確に測定することができる。また、落下中の液滴よりも移動速度の遅い成長中の液滴を撮影することで、安価なカメラ等を用いた場合でも、滴下する液の種類によらず滴下量を正確に測定することができる。

実施形態１の構成を示す模式図である。 実施形態１の構成におけるノズル周辺を拡大して示す模式図である。 実施形態１の構成を示す別の模式図である。 実施形態１における液滴の画像データの一例を示す模式図である。 実施形態１における液滴の画像データの別の例を示す模式図である。 実施形態１における液滴の複数の画像データの一例を示す模式図である。 実施形態１における液滴の複数の画像データの別の例を示す模式図である。 図６に示される液滴の複数の画像データにおいて、液滴にフィッティングされた円を示す模式図である。 図７に示される液滴の複数の画像データにおいて、液滴にフィッティングされた円を示す模式図である。 実施形態１の別の変形例の構成を示す模式図である。 図７に示される液滴の複数の画像データにおいて、特定された液滴の輪郭を示す模式図である。 実施形態１の変形例におけるノズル周辺を拡大して示す模式図である。（ａ）は側面図であり、（ｂ）は縦断面図である。 実施形態１の変形例における液滴の成長中のノズル周辺を拡大して示す模式図である。（ａ）は側面図であり、（ｂ）は側面からの撮影像を示す。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。

各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。実施形態２以降では実施形態１と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。

［実施形態１］
＜点滴器具＞
図１および図２を参照して、本実施形態の点滴器具は、少なくとも点滴筒１１とノズル１２とを備える。なお、点滴器具は、点滴筒１１およびノズル１２以外の部材を含んでいてもよく、例えば、点滴筒１１およびノズル１２に接続されるチューブなどを含む輸液セットも点滴器具に包含される。

ノズル１２は、点滴筒１１の内部に連通する滴下口１２０を有しており、滴下口１２０から断続的に液滴を落下させることができる。ノズル１２は、例えば、円筒状の部材である。

点滴筒１１は透明である。このため、ノズル１２の外観の画像、および、滴下口１２０において成長している成長中の液滴１３ａの画像を、点滴筒１１の外部からカメラ２１で撮影することができる。

そして、本実施形態の点滴器具においては、ノズル１２が、前記点滴筒の外部から識別可能な目印を有することを特徴としている。

目印としては、前記点滴筒の外部から識別可能であれば特に限定されないが、例えば、特定の形状（ノズル自身の形状を含む）、模様、色彩、またはこれらの結合が挙げられる。なお、模様および色彩は、透過光または反射光によって識別可能（撮像可能）なものであればよい。透過光および反射光の光源は外光であってよいが、安定した撮像を得るために、照明器具から照射される光であることが好ましい。光の種類は、目印が識別可能な光であればよいが、可視光であってもよく、可視光以外の光（赤外光など）であってもよい。

目印が特定の形状である場合、特にノズル１２の外周面上に設けられた凹凸形状またはテーパー形状であることが好ましい。

具体的には、凹凸形状は、図２に示されるような凸部１２１などである。凸部１２１（目印）は、ノズル１２の外周面の全周にわたって設けられた外側に突出した部分である。なお、凸部１２１のみの形状は、円筒状のノズル１２の中心軸と同心の円環状である。このように、凹凸形状がノズルの中心軸に対して軸対称の形状である場合、ノズル１２を水平方向のどの方向から撮影しても、また、ノズル１２が回転しても、同じ画像を得ることができる。このため、後述する判別部（データ処理部４）が実施する画像解析によって、目印を安定して識別することが可能になる。

また、テーパー形状は、図１２に示されるようなノズル１２の先端に向かって先細っていく形状などであり、先細りが始まる首部１２２を有する。首部１２２（目印）は、ノズル１２の外周面の全周にわたって設けられている。なお、首部１２２の形状は、円筒状のノズル１２の中心軸と同心の円環状である。このように、テーパー形状がノズルの中心軸に対して軸対称の形状である場合、ノズル１２を水平方向のどの方向から撮影しても、また、ノズル１２が回転しても、同じ画像を得ることができる。このため、後述する判別部（データ処理部４）が実施する画像解析によって、目印を安定して識別することが可能になる。

画像解析では、例えば、ノズル１２を側方から撮影した２次元的形状の画像におけるノズルの側方両端の輪郭形状から、凸部１２１または首部１２２（目印）の２次元的形状を識別することが好ましい。ノズル１２が円筒状等の形状を有しており、ノズル１２の外周面はカメラ２１から距離が一定ではない場合、外周面の全てにカメラ２１の焦点を合わせることができず、ノズル１２の外周面全体の鮮明な画像を得ることは難しい。しかし、このような場合でも、ノズルの側方両端にカメラ２１の焦点距離を合わせる（ノズル１２の中心軸に焦点距離を合わせる）ことで、ノズルの側方両端の輪郭に焦点が合うため、その輪郭における凸部１２１または首部１２２の２次元的形状について鮮明な画像を得ることができるからである。

なお、照明器具２２を点滴筒のカメラ２１と反対側に設置する場合、背後（カメラ２１の反対側）から照明されると、逆光となり、ノズル１２の外周面のカメラ２１側をカメラ２１で撮像することが難しくなる場合がある。このような場合でも、ノズル１２の側方の輪郭における凸部１２１または首部１２２などの二次元的形状は、鮮明に識別することが可能である。

目印は、ノズル１２の外周面上の滴下口１２０から所定の範囲内に設けられていることが好ましい。カメラ２１は、ノズル１２の下端（滴下口１２０）において成長している成長中の液滴１３ａの撮像を行うため、ノズル１２は画像の上部に位置する。このため、目印が滴下口１２０に近い位置に設けられているほど、カメラの視野を広くする必要が無いので、有利である。ただし、目印の位置が滴下口に近すぎると、液滴が目印に濡れ上がってしまう結果、凸部と凸部の間に液体が溜まってしまい目印を誤認したり認識できなかったりする虞があるため、目印はノズル１２の下端（滴下口１２０）から適度に離れた位置に設けられることが好ましい。

なお、図２などにおいて、２つの円環状の凸部１２１が近接して設けられているが、この場合、凸部１２１が目印として識別性の高いものとなり、ノズル１２の下端（滴下口１２０）の形状などを誤認する可能性が低減され、より正確に目印を識別することが可能となる。

また、図１３を参照して、テーパー形状の首部１２２を目印として用いた場合、ノズル１２の滴下口１２０において成長する液滴１３ａが、成長中に滴下口１２０からノズル１２の外周面に濡れ上がって液体が溜まる虞が低減される。

なお、点滴筒１１の内壁には、水滴の付着を防ぐための親水処理が施されておいることが好ましい。これにより、点滴中のカメラの視野を良好に確保することができる。

一方、ノズル１２の外周面は、撥水性であることが好ましい。これにより、ノズル１２の滴下口１２０において成長する液滴１３ａが、成長中に滴下口１２０からノズル１２の外周面に濡れ上がって液滴１３ａの形状が崩れてしまうのを防ぐことができ、成長中の液滴１３ａの画像から滴下量を正確に測定することができる。

＜点滴装置＞
図３を参照して、点滴装置７は、少なくとも上記の点滴器具（点滴筒１１、ノズル１２など）と、滴下量測定装置１とを備える。本実施形態の点滴装置７は、さらに、点滴筒１１の内部に落下した液滴を点滴筒１１から排出するためのチューブ１５と、滴下量コントローラ６とを備えている。

滴下量測定装置１は、ノズル１２の滴下口１２０において成長し、滴下口１２０から断続的に落下する液滴の滴下量を測定するための装置である。滴下量測定装置１は、カメラ２１（撮像部）と、データ処理部４とを含む。

（撮像部）
カメラ２１（撮像部）は、ノズル１２を撮影して、ノズル１２の画像データを取得する。また、滴下口１２０において成長している成長中の液滴１３ａを複数の時点において撮影して、成長中の液滴１３ａの複数の画像データを取得する。

カメラ２１（例えば、二次元イメージセンサ）は、カメラ２１の画角がノズル１２の下端付近の空間を含み、ノズル１２の目印と滴下口１２０において成長中の液滴１３ａとを含むように、点滴筒１１の側面に近接して設置される。これにより、カメラ２１は、ノズル１２と、滴下口１２０において成長中の液滴１３ａとを撮像することができる。

なお、カメラ２１は、ノズル１２の滴下口において成長し、落下するまでにおける成長中の液滴１３ａを、複数の時点において撮影し、複数の画像データ（例えば、一連の動画）を取得することができる。なお、「成長中」とは、液滴がノズルの下端で成長している途中、すなわち、液滴がノズルの下端に付着した状態で徐々に大きくなっている途中の状態を意味する。

上述したように、点滴筒１１の上部には、ノズル１２（滴下ノズル）が設けられており、ノズル１２の内部は、滴下口１２０を介して点滴筒１１の内部に連通している。点滴筒１１は、例えば、患者より高い位置でスタンドに吊るされた輸液バッグから、患者に至る輸液ラインの途中に配置される。また、ノズル１２の上端は、輸液バッグ側の輸液ラインを構成するチューブ１６に接続される。点滴筒１１の下端は、患者側の輸液ラインを構成するチューブ１５に接続される。

輸液バッグ内の輸液（薬液）は、重力によってチューブ１６内を下方に向かって流れ、ノズル１２の内部に達する。そして、ノズル１２の下端（滴下口１２０）において液滴１３ａが成長し（図４参照）、液滴１３ａが所定の大きさに成長すると点滴筒１１内で落下（滴下）する（図５参照）。このようにして、液滴を滴下口１２０から断続的に落下（滴下）させることができる。

ここで、点滴筒１１は透明であるため、ノズル１２の凸部１２１（目印）と成長中の液滴１３ａとを、外部からカメラ２１によって撮影することが可能である。

なお、判別部（データ処理部４）が実施する画像解析で、ノズル１２を側方から撮影した２次元的形状の画像におけるノズルの側方両端の輪郭形状から、凹凸形状やテーパー形状などの目印の２次元的形状を識別する場合は、ノズルの側方両端にカメラ２１の焦点を合わせる（ノズル１２の中心軸に焦点距離を合わせる）。これにより、ノズルの側方両端の輪郭に焦点が合うため、その輪郭における目印の２次元的形状について鮮明な画像を得ることができる。したがって、凹凸形状やテーパー形状などの目印の２次元的形状を精度良く識別することができる。

また、このようにノズル１２の中心軸に焦点距離を合わせることで、ノズル１２の滴下口１２０において成長中の液滴１３ａの輪郭にも焦点があうため、液滴１３ａの輪郭についても鮮明な画像を得ることができる。これにより、後述するデータ処理部よる滴下量算出を精度良く実施することが可能となる。

なお、本実施形態では、カメラ２１が１つである形態について説明したが、カメラ２１は複数であってもよく（すなわち、撮像部が複数のカメラを含んでいてもよく）、それぞれのカメラで得られた情報（画像データ）を基に滴下量を求めることも可能である。

また、図３には示していないが、点滴装置７は、図１に示されるように照明器具２２を備えていることが好ましい。これにより、外光等の影響による画像データの変化を抑制し、安定した画像データを得ることができる。ただし、外光などで滴下量の測定および目印の識別が可能であれば、必ずしも照明器具２２を備えている必要はない。照明器具２２から照射される光の種類は、目印が識別可能な光であれば特に限定されないが、可視光であってもよく、可視光以外の光（赤外光など）であってもよい。

なお、図１では、照明器具２２から照射される光の透過光によって撮像するため、照明器具２２は、点滴筒１１のカメラ２１と反対側に設けられているが、照明器具２２から照射される光の反射光によって撮像する場合、照明器具２２は、点滴筒１１のカメラ２１と同じ側に設けられていてもよい。

（判別部：データ処理部）
データ処理部４は、カメラ２１によって取得された成長中の液滴の異なる時点における複数の画像データを分析することにより、滴下量（流量）を算出する。さらに、本実施形態において、データ処理部４は、ノズルの画像データから、目印（ノズル１２）が所定の範囲内に配置されているかどうかを判別する判別部を兼ねている。ただし、判別部は、データ処理部４とは別に設けられていてもよい。

正確にノズルの滴下口において成長している成長中の液滴の体積を測定するためには、特定の形状を有する所定の点滴筒を正しい位置に装着する必要がある。そのためには、点滴筒が正しい位置に装着できているかどうかを確認する手段が必要である。

本実施形態においては、判別部（データ処理部４）によって、ノズル１２の画像データから目印を識別し、目印が所定の範囲内に配置されているかどうかを判別する。これにより、（所定の点滴筒が滴下量測定装置に装着された場合でも、）点滴筒の装着位置が所定の正しい位置から許容される限度を超えてズレていた場合には、警告を発することが可能となる。

また、ノズル１２の画像データから目印を識別することができない場合は、所定の点滴筒とは形状等の異なる他の点滴筒が、誤って滴下量測定装置に装着された可能性、または、点滴筒の装着位置が所定の正しい位置から大幅にズレて、目印がカメラ２１の画角の範囲外に位置している可能性があるため、このような場合にも警告を発することができる。

従って、滴下量測定装置に対して点滴筒が誤った位置に装着されることを防止でき、正しい位置に装着することができる。また、所定の点滴筒とは形状等の異なる他の点滴筒が、誤って滴下量測定装置に装着されることを防止することができる。このため、誤った滴下量測定を防止し、滴下量の測定精度を向上させることができる。これにより、点滴装置の安全性を向上させることができる。

（データ処理部：滴下量算出）
また、データ処理部４は、カメラ２１によって取得された複数の画像データを分析することにより、滴下量を算出する。これにより、従来の点滴装置と比較して、滴下する液の種類によらずに、正確な滴下量（流量）で、また正確な時間で点滴（輸液）を行うことができる。以下、滴下量算出の詳細について具体的に説明する。

図４に、成長中の液滴１３ａがノズル１２の滴下口において成長している途中において、カメラ２１によって取得された画像データの一例を示す。また、図５に、液滴が落下を始めた直後において、カメラ２１によって取得された画像データの一例を示す。

なお、図５のような画像は、落下時にいつでも取得できるわけではない。カメラ２１のフレームレートは限られているため、落下中の液滴１３ｂが撮影されていない場合、あるいは、落下中の液滴１３ｂの上側の一部のみが撮影されている場合がある。このため、本実施形態では、安定して撮影することができる成長中の液滴１３ａの画像データに基づいて、滴下量を算出する。

カメラ２１によって、ノズル１２の滴下口において成長している成長中の液滴１３ａを複数の時点において撮影して、成長中の液滴の複数の画像データを取得することで、図６および図７に示されるように、液滴１３ａが徐々に大きくなっていく様子を撮像することができる。図６は、比較的粘度が小さく、また、比較的表面張力が大きい液体についての例である。図７は、比較的粘度が大きく、また、比較的表面張力が小さい液体についての例である。図６のほうが、落下中の液滴１３ｂの大きさが比較的大きい。

図８および図９は、それぞれ図６および図７に示す一連の液滴の成長画像において、データ処理部４を用いてハフ変換で作成（検出）された円４１を示す模式図である。ハフ変換等の画像処理技術を用いることで、成長中の液滴１３ａの下端を含む円弧状の部分を捉え、この円弧状の部分にフィッティングした円を作成することが可能である。

この円４１の中心位置に着目すると、液滴１３ａの成長に従って、中心位置は徐々に下方に移動していく。液滴が落下した後は、円４１の中心位置は、また上方に戻る。したがって、このような円４１の中心位置の上方への移動を検知することで、滴下が起こったと判定することができるため、データ処理部４によって、画像データから滴下をカウントすることが可能になる。

なお、ハフ変換では、落下中の液滴１３ｂを円４２として検出してしまう場合もあるが、このような場合は、数値（円４１の中心位置など）の連続性が無くなることから、異常検出であると判定することが可能である。そのような画像データは使わなければ良い。

そして、図８と図９を比較すると、図８では液滴１３ａの成長にしたがって、検出した円の半径が大きくなっているが、図９では、あまり大きくなっていない。このように、滴下から次の滴下までの一周期のうちの、検出した円の半径変化を用いて、落下中の液滴１３ｂの大きさ（体積）を推定することが可能である。つまり、事前実験によって、種々の液体に対して、半径変化と液滴の大きさの関係を取得しておけば、これを参照して、落下中の液滴１３ｂの体積を推定することが出来る。

なお、「落下中」とは、液滴がノズルの下端から離れた後、他の液体（例えば、点滴筒１１内の液溜め１４）または固体に接触する前の状態を意味する。

また、図８と図９を比較すると、図８では液滴の成長にしたがって、検出した円の中心位置が大きく下方に移動しているが、図９では、あまり移動していない。このように、滴下から滴下までの一周期のうちの、検出した円の下方への移動距離を用いて、落下中の液滴１３ｂの大きさ（体積）を推定することが可能である。つまり、事前実験によって、種々の液体に対して、移動距離と液滴の大きさの関係を取得しておけば、これを参照して、落下中の液滴１３ｂの体積を推定することが出来る。なお、円の移動距離は、円４１の中心位置の移動距離から求めることができる。

液滴の体積と滴下速度（単位時間当たりの滴下数）が分かれば、両者を掛け算することで、滴下量（流量）を求めることができる。したがって、本実施形態の滴下量測定装置は、滴下量を測定するために、落下中の液滴１３ｂの体積を測定するだけでなく、液滴がノズルの下端から離れたことを検知し、液滴の滴下数を計数するカウント部が必要である。

本実施形態では、上述のようにカメラ２１の画像データを用いて滴下が起こったことを検知する例、すなわち、データ処理部４がこのカウント部を兼ねる例を示した。この場合、別途のカウント部を設ける必要がないという利点がある。

ただし、カウント部は、データ処理部４とは別であってもよく、図１０に示すように、点滴筒１１両側の近傍に配置された発光部５１と受光部５２（例えば、フォトダイオード）とから構成されていてもよい。発光部５１は、落下中の液滴１３ｂに光を照射する。受光部５２は、発光部５１から照射され、落下中の液滴１３ｂによる光の透過量の変化または光の遮断を検出する。

このように、カメラ２１（撮像部）とは別のカウント部を用いる場合、滴下数のカウントに、カメラ２１の画像データを使用しないため、カメラ２１で常時動画を撮影し続ける必要がない。液滴の大きさは、液の種類と滴下ノズルの種類によって決まるため、一回の一連の点滴の間は変化がないと考えてよく、一度把握すれば充分であるからである。例えば、液滴の大きさ（推定体積）を把握するための動画の撮影は、点滴開始直後もしくはその他の適正な時期における短時間だけ行うか、または、時間をあけて定期的に行えばよい。従って、データ処理部を構成する計算機の計算負荷を軽減できるとともに、カメラ２１および照明器具２２の消費電力を削減できるため、システム全体の消費電力を削減することができる。

また、本実施形態では、ハフ変換で作成した円４１の半径または中心位置から落下中の液滴１３ｂの体積を推定したが、これに限られず、画像データの他の分析結果から、落下中の液滴１３ｂの体積を推定してもよい。

例えば、ハフ変換によって成長中の液滴１３ａの下端を含む円弧状の部分にフィッティングした円を作成し、また、液滴１３ａとノズル１２の下端との境界線（水平線）を作成し、この両者の距離から、落下中の液滴１３ｂの体積を推定してもよい。

また、落下中の液滴１３ｂの体積を推定するための別の好適な方法としては、複数の画像データの各々において、成長中の液滴１３ａの輪郭を特定し、輪郭から成長中の液滴１３ａの体積を算出し、成長中の液滴１３ａの体積に基づいて、落下中の液滴１３ｂの推定体積を算出する方法が挙げられる。

図１１は、図７に示される成長中の液滴１３ａの一連の画像データにおいて、データ処理部により特定（検出）された液滴１３ａの輪郭４３を示す模式図である。液滴１３ａが軸対称の形状であると仮定すれば、２次元の画像（輪郭４３に囲まれた領域）から３次元の体積を計算で求めることが可能であるから、各々の画像データにおける液滴１３ａの体積を算出することができる。

（滴下量コントローラ）
滴下量コントローラ６は、ノズル１２の滴下口において成長し、ノズル１２の下端から断続的に落下する液滴の滴下量（流量）を制御するための装置である。滴下量コントローラ６は、滴下量測定装置１と、調整器具３とを備えている。なお、滴下量とは、単位時間当たりに滴下する液滴の量（流量）である。

調整器具３は、滴下量測定装置１によって測定された液滴の滴下量（滴下速度）に基づいて、滴下量を調整するための器具である。調整器具３は、アクチュエータ３１とコントローラ３２とを有している。

アクチュエータ３１は、点滴筒１１の下流（下方）に接続されたチューブ１５を外部から加圧して押しつぶし、チューブ１５内の流路の広さ（開度）を変更することができる。なお、チューブ１５は、樹脂等の可撓性材料からなる軟質チューブである。アクチュエータ３１は、エンコーダを備えており、該エンコーダによって正確な位置制御を行うことができる。あるいはアクチュエータ３１は、正確な位置制御を行うことができるステッピングモータで駆動される。このため、アクチュエータ３１は、軟質チューブを任意の幅に押しつぶすことが可能である。

滴下量測定装置１によって測定された液滴の滴下量が狙い値（設定値）より大きい場合、コントローラ３２は、軟質チューブの押しつぶし量を大きくし（開度を小さくし）、滴下速度が減少するように、アクチュエータ３１を駆動させる。逆に、滴下量測定装置１によって測定された液滴の滴下量が狙い値より小さい場合、コントローラ３２は、アクチュエータ３１を駆動して軟質チューブの押しつぶし量を小さくし（開度を大きくし）、滴下速度が増加するように、アクチュエータ３１を駆動させる。

このように点滴装置が滴下量コントローラを備えている場合、輸液等の投与速度を自動的に正確に制御することが可能である。これにより、看護師等が定期的に点滴の状態を見回るといった負担が軽減される。

なお、本実施形態において、「滴下」としては、例えば、患者に輸液等を投与する点滴の際の点滴筒１１内における液滴の滴下が挙げられるが、これに限られず、医療用途以外の工業用途などにおける液滴の滴下も含まれる。

本実施形態によれば、上述のように、落下中の液滴１３ｂよりも移動速度の遅い成長中の液滴１３ａを撮影することで、液滴の体積を測定することができる。したがって、安価なカメラ等（例えば、３０枚／秒程度の画像処理能力のカメラやデータ処理装置）を用いた場合でも、滴下する液の種類によらず、液滴の滴下量を正確に測定することができる。

［実施形態２］
本実施形態は、滴下量測定装置のデータ処理部が、画像データを分析することにより、滴下数をカウントせずに、直接、成長中の液滴の体積増加速度を算出し、この体積増加速度を滴下量とする点で、実施形態１とは異なる。

実施形態１において、図１１を参照して説明したとおり、各々の画像データにおける２次元の画像（輪郭４３に囲まれた領域）から、液滴１３ａの体積を算出することができる。

液滴の滴下が起こった後は、ノズル１２の下端に付着した液滴１３ａの体積が大きく減少するため、一連の画像データから、滴下から次の滴下までの一周期を切り出すことができる。滴下から次の滴下までの一周期として切り出された一連の画像データのうち、任意の１つの画像データと、別の時刻の任意の１つの画像データとから、それぞれの液滴１３ａの体積を計算する。それらの体積の差（体積増加量）を算出し、体積増加量を画像データを取得した時間の間隔で割算すれば、体積変化速度を求めることができる。この体積変化速度は、滴下量（点滴の流量）に等しい。

本実施形態においては、このようにして、成長中の液滴１３ａの体積増加速度から直接、滴下量（流量）を求めることができる。したがって、本実施形態の滴下量測定装置は、滴下数をカウントするカウント部が必要ない点で有利である。また、本実施形態においては、滴下の発生にかかわらず、滴下から次の滴下までの間の期間であっても流量を求めることができるので、より高速で高精度な制御が可能である。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 滴下量測定装置、１１ 点滴筒、１２ ノズル、１２０ 滴下口、１２１ 凸部、１２２ 首部、１３ａ （成長中の）液滴、１３ｂ （落下中の）液滴、１４ 液溜め、１５，１６ チューブ、２１ カメラ、２２ 照明器具、３ 調整器具、３１ アクチュエータ、３２ コントローラ、４ データ処理部、４１，４２ 円、４３ 輪郭、５１ 発光部、５２ 受光部、６ 滴下量コントローラ。

Claims (7)

1. 透明な点滴筒と、該点滴筒の内部に断続的に液滴を落下させるための滴下口を有するノズルとを備える点滴器具と、
   前記ノズルの前記滴下口において成長し、前記滴下口から断続的に落下する液滴の滴下量を測定するための滴下量測定装置と、を備える点滴装置であって、
   前記ノズルは、前記点滴筒の外部から識別可能な前記ノズルの形状及び／又は装着位置を識別するための目印を有し、
   前記滴下量測定装置は、
   前記ノズルの側方両端に焦点を合わせた状態で、前記ノズルの画像データ、および、前記滴下口において成長している成長中の液滴の異なる時点における複数の画像データを取得する撮像部と、
   前記成長中の液滴の異なる時点における前記複数の画像データを分析することにより、前記滴下量を算出するデータ処理部と、
   さらに前記ノズルの形状及び／又は装着位置を予め記憶している判別部を備えていることを特徴とする、点滴装置。
2. 前記目印は、前記ノズルの外周面上に設けられた凹凸形状である、請求項１に記載の点滴装置。
3. 前記目印は、前記ノズルの先端部に設けられたテーパー形状である、請求項１に記載の点滴装置。
4. 前記ノズルの外周面が撥水性である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の点滴装置。
5. 前記判別部は所望の形状を有していない点滴筒が装着されていると判別した場合、及び／又は、装着位置が所定の正しい位置から許容される限度を超えてズレていた場合に警報を発する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の点滴装置。
6. 前記目印はノズルの中心軸に対して軸対称の形状である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の点滴装置。
7. 前記ノズルの画像データから、前記ノズルの前記目印が所定の範囲内に配置されているかどうかを判別する判別部をさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の点滴装置。

Images