JP6816842B2 - 点滴状態検出装置、点滴装置、および点滴状態検出方法 - Google Patents
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Description
本発明は、点滴状態検出装置、点滴装置、および点滴状態検出方法に関する。
従来、設置された点滴筒の状態を検出する装置が知られている。たとえば、特許文献1には、点滴筒へ液滴を滴下する点滴口の傾斜を検出する傾き検出センサを備え、当該傾き検出センサにより検出された点滴口の傾斜に基づいて、点滴口から点滴筒へ滴下される液滴の1滴当りの体積を補正する流量測定装置が開示されている。また、特許文献2には、点滴筒の振動を検出する振動検出センサを備え、当該振動検出センサにより検出された点滴筒の振動の値に基づいて、警報を発する点滴警報装置が開示されている。
上述した従来の装置によれば、傾斜や振動などの点滴筒の状態を専用のセンサによって検出可能であるが、そのような専用のセンサを特別に備える分、コストが増大してしまう虞があった。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、コストを極力抑えながら点滴筒の状態を検出する点滴状態検出装置、点滴装置、および点滴状態検出方法を提供することを目的とする。
本発明の一形態に係る点滴状態検出装置は、ノズルの下端から液滴を滴下させる点滴筒の状態を検出する点滴状態検出装置であって、ノズルの下端において成長し、その後ノズルの下端から滴下するまでの液滴を撮影する撮影部と、撮影部による撮影によって得られた画像データに基づき点滴筒の状態を検出する状態検出部とを備え、状態検出部は、液滴の成長中の互いに異なる少なくとも3以上の複数タイミングにおいて撮影部の撮影によって得られた少なくとも3以上の複数の画像データに基づき液滴の移動方向を算出し、当該移動方向に基づき点滴筒の状態を検出する。
本発明の一形態に係る点滴装置は、ノズルの下端から液滴を滴下させる点滴筒と、上述した点滴状態検出装置とを備える。
本発明の一形態に係る点滴状態検出方法は、点滴筒のノズルの下端から成長中の液滴を撮影する撮影部を有する点滴状態検出装置において、当該点滴筒の状態を検出する点滴状態検出方法であって、ノズルの下端において液滴が成長し、その後ノズルの下端から滴下するまでの互いに異なる少なくとも3以上の複数タイミングにおいて撮影部の撮影によって得られた少なくとも3以上の複数の画像データを取得するステップと、取得した複数の画像データに基づき液滴の移動方向を算出するステップと、当該移動方向に基づき点滴筒の状態を検出するステップとを含む。
本発明によれば、ノズルの下端から成長中の液滴を撮影部によって互いに異なる少なくとも3以上の複数タイミングにおいて撮影し、得られた少なくとも3以上の複数の画像データに基づき液滴の移動方向を算出することで点滴筒の状態を検出するため、傾斜や振動などの点滴筒の状態を検出するために専用のセンサを特別に備える必要が無い。これにより、撮影部による液滴の撮影を利用してコストを極力抑えながら点滴筒の状態を検出することができる。
以下に、本発明の実施の形態に係る点滴状態検出装置、点滴装置、および点滴状態検出方法について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中の同一符号は、同一部分または相当部分を示す。
[点滴装置の構成]
図1は、本実施の形態に係る点滴装置1の構成を示す模式図である。なお、図1においては、紙面に対して正面を向くように点滴装置1が示されている。
図1は、本実施の形態に係る点滴装置1の構成を示す模式図である。なお、図1においては、紙面に対して正面を向くように点滴装置1が示されている。
図1に示すように、点滴装置1は、点滴筒50と、点滴筒50の状態を検出する点滴状態検出装置10とを備える。
点滴筒50は、点滴状態検出装置10内に収納され、スタンド2に吊り下げられた薬液バッグ3にチューブ4を介して接続されている。スタンド2は、その長尺状の本体が鉛直方向に沿うように設置されている。点滴筒50は、その下方において患者(図示は省略する)へと至るチューブ5に接続されており、薬液バッグ3内から供給された薬液を、チューブ5を介して患者の体内に供給する。なお、チューブ4およびチューブ5は、樹脂などの可撓性材料を含む。
点滴筒50の内部にはノズル55が収納されている。ノズル55は、その下端55aが点滴筒50の内部に連通し、その上端がチューブ4を介して薬液バッグ3に接続されている。薬液バッグ3内の薬液は、重力によってチューブ4内を流下し、やがてノズル55の内部に達する。そして、ノズル55の下端55aにおいて液滴が成長し、当該液滴が所定の大きさに成長すると点滴筒50内で滴下(落下)する。
点滴状態検出装置10は、取付部6によってスタンド2に固定されている。点滴状態検出装置10は、電源部21と、操作部14と、表示部11と、音出力部12と、点灯部13と、撮影部22と、照明部23と、アクチュエータ25と、制御部20とを備える。
電源部21は、二次電池(たとえば、NiMH電池)などの電池を収納し、当該電池からの電力を点滴状態検出装置10内の各部に供給する。操作部14は、点滴状態検出装置10の使用や設定を行うためのユーザ(たとえば、看護士)による操作を受け付ける。
表示部11は、液晶ディスプレイなどのディスプレイで構成され、制御部20による制御に基づき、点滴状態検出装置10の状態や設定内容などの静止画または動画を表示する。音出力部12は、スピーカやブザーなどで構成され、制御部20による制御に基づき、所定の警告音を外部に出力する。点灯部13は、ランプや発光ダイオード(light emitting diode:LED)などで構成され、制御部20による制御に基づき、所定の態様で点灯または点滅する。
撮影部22は、カメラなどで構成され、制御部20による制御に基づき、撮像視野に存在する被写体を撮影して画像データを生成する。本実施の形態において、撮影部22は、被写体としてノズル55の下端55aを撮影する。具体的には、撮影部22は、ノズル55の下端55aを少なくとも含む領域を撮影領域とし、下端55aにおいて液滴が成長してその後ノズル55の下端55aから滴下するまでの様子を、液滴の成長中の互いに異なる少なくとも3以上の複数タイミングで撮影する。なお、点滴筒50は透明または半透明であるため、成長中の液滴を外部から撮像することが可能である。
照明部23は、ストロボスコープなどで構成され、撮影部22の撮影対象となる被写体を照明する。これにより、外光などの外乱があっても、ストロボ照明することで、液滴をより精度良く撮影することができる。また、ストロボ照明することで、1画像のシャッター速度をより早くすることができるため、よりブレの少ない画像を得ることができる。
撮影部22は、照明部23から照射される光の波長に対応する感度を有している。たとえば、照明部23として発光波長が赤外領域にある赤外LED照明を用いた場合、撮影部22は、赤外線の波長に対応する感度を有している。照明部23として赤外LED照明を用いた場合、夜間などで患者に点滴を行う場合でも、照明部23による照明で患者が眩しくなることを極力回避することができる。
さらに、たとえば、照明部23が赤外LED照明である場合、撮影部22の前面側(点滴筒50側)には、可視光線など、赤外より波長の短い側の光をカットするようなフィルタが設けられていてもよい。このようなフィルタによって不要な光をカットすることができる。
なお、点滴状態検出装置10は、必ずしも照明部23を備える必要はないが、照明部23を備えるか否かに関わらず、撮影部22は、少なくとも可視光の一部の範囲をカットする光学フィルタを備えていてもよい。
また、図1では、照明部23の光を液滴の背後(撮影部22と反対側)から照射する例を示したが、これに限るものではない。たとえば、照明部23の光を撮影部22と同じ側から液滴に照射してもよく、ノズル55の下端55aと撮影部22とを結ぶ直線に対して斜めの方向から照明部23の光を液滴に照射してもよい。
アクチュエータ25は、リニアステッピングモータなどで構成され、チューブ5を外部から加圧して押しつぶすことで、当該チューブ5内の流路の開度を変更する。リニアステッピングモータは、制御部20による制御に基づき、軟質のチューブ5を任意の幅に押しつぶすことでチューブ5の流路抵抗を変化させることができ、それによってチューブ5内を流下する薬液の流量を調整することができる。
制御部20は、マイクロコントローラ(microcontroller:MCU)などで構成され、点滴筒50の状態を検出するための処理を実行するとともに、上述したように、表示部11、音出力部12、点灯部13、撮影部22、およびアクチュエータ25といった各部をそれぞれ制御する。
[点滴状態検出装置の構成]
図2は、本実施の形態に係る点滴状態検出装置10の機能を概略的に示すブロック図である。
図2は、本実施の形態に係る点滴状態検出装置10の機能を概略的に示すブロック図である。
図2に示すように、点滴状態検出装置10の制御部20は、記憶部201と、調整部202とを有する。
記憶部201は、RAM(Random Access Memory)などの記憶装置で構成され、撮影部22による撮影によって得られた複数の画像データ(たとえば、成長中の液滴における一連の画像データ)などを収集して記憶する。
調整部202は、記憶部201によって保持された成長中の液滴における複数の画像データに基づき液滴の滴下量(流量)を算出するとともに、アクチュエータ25を制御してチューブ5内を流下する薬液の流量を調整する。なお、複数の画像データに基づき液滴の滴下量を算出する方法としては、たとえば国際公開第2016/114264号(WO2016/114264A1)などに開示されているような公知の技術を用いればよい。
このように、点滴状態検出装置10は、撮影部22によって撮影された成長中の液滴の画像データを利用して、薬液の流量を調整するように構成されている。ここで、点滴状態検出装置10は、撮影部22によって撮影された成長中の液滴の画像データをさらに利用して、点滴筒50の状態を検出するように構成されている。
具体的には、点滴状態検出装置10の制御部20は、点滴筒50の状態検出に関する主な機能部として、状態検出部203と、判定部204と、報知部205とを有する。
状態検出部203は、記憶部201によって保持された成長中の液滴における複数の画像データに基づき、点滴筒50の状態を検出する。具体的には、状態検出部203は、点滴筒50の状態として、点滴筒50の傾斜および振動を検出する。なお、状態検出部203は、点滴筒50の傾斜および振動のうちのいずれか一方のみを点滴筒50の状態として検出するものであってもよい。状態検出部203による検出結果は、判定部204に出力される。
判定部204は、状態検出部203によって検出された点滴筒50の傾斜および振動に基づき、点滴筒50の状態が異常であるか否かを判定する。判定部204による判定結果は、報知部205に出力される。
報知部205は、判定部204によって点滴筒50の状態が異常であると判定されたことに基づき、表示部11、音出力部12、および点灯部13のそれぞれを制御して、点滴筒50の状態異常などを外部に報知する。なお、点滴状態検出装置10は、表示部11、音出力部12、および点灯部13のうちの少なくともいずれかを備えていればよく、この場合、報知部205は、表示部11による表示、音出力部12による発音、および点灯部13による発光の少なくともいずれか一方、またはこれらの組合せによって異常を報知するものであってもよい。
上述したような構成を備える点滴状態検出装置10によれば、ノズル55の下端55aから成長中の液滴が互いに異なる少なくとも3以上の複数タイミングにおいて撮影部22によって撮影され、得られた複数の画像データに基づき状態検出部203によって点滴筒50の状態(傾斜,振動)が検出される。そして、状態検出部203によって検出された点滴筒50の状態が異常であると判定部204によって判定されたことに基づき、報知部205によって点滴筒50の状態が異常である旨が外部に報知される。
このように、本実施の形態に係る点滴状態検出装置10によれば、チューブ5内を流下する薬液の流量を調整するために撮影部22によって撮影された成長中の液滴の画像データを利用して、点滴筒50の状態を検出するため、点滴筒50の状態を検出するために専用のセンサ(たとえば、傾き検出センサや振動検出センサ)を特別に備える必要が無い。これにより、撮影部22による液滴の撮影を利用してコストを極力抑えながら点滴筒50の状態を検出することができる。
[点滴筒の設置態様]
図3は、本実施の形態に係る点滴装置1において点滴筒50の設置態様を示す模式図である。なお、図3においては、紙面に対して側面を向くように点滴装置1が示されている。
図3は、本実施の形態に係る点滴装置1において点滴筒50の設置態様を示す模式図である。なお、図3においては、紙面に対して側面を向くように点滴装置1が示されている。
図3に示すように、点滴装置1は、鉛直方向に沿う鉛直線Lに対して所定角度(α)傾けられてスタンド2に固定されている。点滴装置1内に点滴筒50および撮影部22が図のように収納されている場合、点滴筒50および撮影部22も同様に、鉛直線Lに対して所定角度(α)傾けられて配置されることになる。
具体的には、ノズル55の方向に沿った軸、具体的にはノズル55の上端とノズル55の下端55aとを結んだ方向に沿った軸をY軸、Y軸に対して垂直な軸をX軸とした場合、Y軸が鉛直線Lに対して所定角度(α)傾けられかつX軸が鉛直線Lに対して所定角度(β)傾けられて、点滴筒50の上方がスタンド2に近づく一方で点滴筒50の下方がスタンド2から遠ざかるように、点滴筒50が設置されている。そして、撮影部22は、点滴筒50を所定角度(α)傾けた面に対して垂直な方向に配置されている。
ノズル55が鉛直方向(鉛直線Lの方向)に沿うように点滴筒50を配置した場合、下端55aから成長して滴下された液滴は、点滴筒50内に溜まった薬液の液面に対して鉛直方向に衝突し易い。このような場合、液滴の跳ね返りが大きくなり易く、点滴を行う上での不都合が生じる虞がある。一方、本実施の形態のように、ノズル55が鉛直方向(鉛直線Lの方向)に対して所定角度(α)傾けられるように点滴筒50を配置した場合、下端55aから成長して滴下された液滴は、点滴筒50内に溜まった薬液の液面に対して鉛直方向に衝突し難い。これにより、液滴の跳ね返りを極力小さくすることができ、点滴を行う上での不都合が生じることを極力回避することができる。ここで不具合として、たとえば跳ね返った液滴が点滴筒50の内壁に付着し撮影部22の撮像を阻害する虞などがある。
本実施の形態においては、鉛直線Lに対するY軸の傾斜角度αがαmin.よりも大きくかつαmax.よりも小さくなるように、点滴筒50が設置されている。なお、αmin.およびαmax.は、それぞれ点滴筒50の形状や点滴の薬液などによって予め決められた設計値である。傾斜角度αがαmin.よりも大きくかつαmax.よりも小さければ、液滴の跳ね返りによる不都合の発生を極力回避することができる。
[点滴筒の傾斜の検出]
図4は、本実施の形態に係る点滴状態検出装置10において点滴筒50の傾斜を検出する方法を説明するための模式図である。ここで、上述の図3に示すように、撮影部22は、点滴筒50とともに、鉛直線Lに対して所定角度(α)傾けられて配置され、また、図示するように撮影部22が点滴筒50の背面側に位置するような位置関係で両者が配置されているとする。図4においては、このような位置関係において、撮影部22がノズル55の下端55aを撮影することによって得られた画像が示されている。
図4は、本実施の形態に係る点滴状態検出装置10において点滴筒50の傾斜を検出する方法を説明するための模式図である。ここで、上述の図3に示すように、撮影部22は、点滴筒50とともに、鉛直線Lに対して所定角度(α)傾けられて配置され、また、図示するように撮影部22が点滴筒50の背面側に位置するような位置関係で両者が配置されているとする。図4においては、このような位置関係において、撮影部22がノズル55の下端55aを撮影することによって得られた画像が示されている。
図4(A)〜(E)に示すように、ノズル55の下端55aから成長した液滴61は、重力の働きによって徐々にその成長を進め、やがて下端55aから離れて滴下され、その後、下端55aから次の液滴62が成長し始める。このような液滴61が成長して滴下されるまでの一連の過程において、撮影部22は複数タイミングで成長中の液滴61を撮影する。具体的には、撮影部22は、ノズル55の下端55aにおいて液滴が成長してその後ノズル55の下端55aから滴下するまでの間、互いに異なる少なくとも3以上の複数タイミングで成長中の液滴61を撮影する。
次に、点滴状態検出装置10の制御部20(状態検出部203)は、複数の画像データのそれぞれにおいて液滴61の中心位置を算出する。具体的には、制御部20は、複数の画像データのそれぞれにおいて液滴61の外形に対してフィッティングする円を作成し、当該円の中心位置を液滴61の中心位置とする。液滴61の外形に対してフィッティングする円とは、たとえば、液滴61の下部の外郭線に近似した円のことである。この例では、図4(A)〜(E)に示す複数の画像データのそれぞれにおいて作成された円の中心位置が中心位置a1〜中心位置e1として表される。なお、複数の画像データのそれぞれにおいて作成される円は、液滴61の大きさに応じてその半径が異なるが、図4の例では各円の半径が同じになるように円が示されている。
次に、図4(F)に示すように、制御部20(状態検出部203)は、撮影部22によって取得された図4(A)〜(E)に示す複数の画像を1枚の画像に合成するとともに、円の中心位置a1〜中心位置e1に基づき液滴61の中心位置の移動方向を算出する。具体的には、制御部20(状態検出部203)は、液滴61の中心位置の移動方向に沿って各中心位置をプロットすることで、液滴61の移動方向を示す線L1を求める。
次に、図4(G)に示すように、制御部20(状態検出部203)は、X軸に対する線L1の傾斜角度β’を算出し、算出した傾斜角度β’に基づきY軸に対する線L1の傾斜角度α’を算出する。そして、制御部20は、傾斜角度α’がαmin.よりも大きくかつαmax.よりも小さいか否かを判定する。制御部20は、傾斜角度α’がαmin.よりも大きくかつαmax.よりも小さい場合、図3で示したノズル55の傾斜角度αがαmin.よりも大きくかつαmax.よりも小さいと判断し、点滴筒50の傾斜が正常であると判断する。一方、制御部20は、傾斜角度α’がαmin.よりも小さい、またはαmax.よりも大きい場合、図3で示したノズル55の傾斜角度αがαmin.よりも小さい、またはαmax.よりも大きいと判断し、点滴筒50の傾斜が異常であると判断する。
なお、制御部20(状態検出部203)は、算出した傾斜角度β’が、βmin.よりも大きくかつβmax.よりも小さいか否かを判定することで、点滴筒50の傾斜が正常であるか否かを判定してもよい。なお、βmin.およびβmax.は、点滴筒50の形状や点滴する薬液などによって予め決められた設計値である。
このように、本実施の形態に係る点滴状態検出装置10によれば、成長中の複数タイミングにおいて撮影部22の撮影によって得られた複数の画像データに基づき液滴の移動方向を算出し、当該移動方向に基づき点滴筒50の傾斜を検出することができる。なお、本実施の形態においては、撮影部22は、ノズル55の下端55aにおいて液滴が成長してその後ノズル55の下端55aから滴下するまでの間、互いに異なる少なくとも3以上の複数タイミングで成長中の液滴を撮影するものであったが、このように少なくとも3以上の複数タイミングで成長中の液滴を撮影することによって、液滴の移動方向を算出するためのサンプルを十分に確保することができるため、より精度良く点滴筒50の傾斜を検出することができる。なお、ノズル55の下端55aに丁度位置する円の中心位置a1が常に同じ位置であることを想定した場合には、液滴が中心位置a1に位置する時点での撮影を省略することも可能である。この場合、撮影部22は、ノズル55の下端55aにおいて液滴が成長してその後ノズル55の下端55aから滴下するまでの間、中心位置a1に液滴が位置するタイミングを除く互いに異なる少なくとも2以上の複数タイミングで成長中の液滴を撮影するものであってもよい。さらに、点滴筒50の傾斜を検出することのみを考えた場合、液滴が移動する2点間を結ぶ直線が算出されればよい。たとえば、図4(G)に示す例だと、中心位置a1〜中心位置e1のうちのいずれか2点を特定できれば、点滴筒50の傾斜を検出することが可能である。
なお、点滴状態検出装置10は、図4を参照しながら説明した検出方法に限らず、成長中の複数タイミングにおいて撮影部22の撮影によって得られた複数の画像データに基づき算出した液滴の移動方向に基づくものであれば、いずれの方法で点滴筒50の傾斜を検出してもよい。たとえば、点滴状態検出装置10は、液滴61の中心位置に基づき液滴61の移動方向を算出するのではなく、液滴61の先端位置に基づき液滴61の移動方向を算出してもよい。
また、撮影部22による液滴61の撮影は、調整部202によってチューブ5内を流下する薬液の流量を調整する際にも行われる。このため、点滴状態検出装置10は、薬液の流量を調整する際に取得した複数の画像データを利用して、点滴筒50の傾斜を検出することで、点滴筒50の傾斜を検出するために専用のセンサを特別に備える必要が無い。
[点滴筒の振動の検出]
図5は、本実施の形態に係る点滴状態検出装置において点滴筒の振動を検出する方法を説明するための模式図である。なお、図5においても、図4と同様に、上述の図3に示すような位置で撮影部22がノズル55の下端55aを撮影することによって得られた画像が示されている。
図5は、本実施の形態に係る点滴状態検出装置において点滴筒の振動を検出する方法を説明するための模式図である。なお、図5においても、図4と同様に、上述の図3に示すような位置で撮影部22がノズル55の下端55aを撮影することによって得られた画像が示されている。
図5(A)〜(E)に示すように、ノズル55の下端55aから成長した液滴62は、重力の働きによって徐々にその成長を進め、やがて下端55aから離れて滴下され、その後、下端55aから次の液滴63が成長し始める。このような液滴62が成長して滴下されるまでの一連の過程において、撮影部22は複数タイミングで成長中の液滴62を撮影する。具体的には、撮影部22は、ノズル55の下端55aにおいて液滴が成長してその後ノズル55の下端55aから滴下するまでの間、互いに異なる少なくとも3以上の複数タイミングで成長中の液滴61を撮影する。
次に、点滴状態検出装置10の制御部20(状態検出部203)は、複数の画像データのそれぞれにおいて液滴62の中心位置を算出する。具体的には、制御部20は、複数の画像データのそれぞれにおいて液滴62の外形に対してフィッティングする円を作成し、当該円の中心位置を液滴61の中心位置とする。この例では、図5(A)〜(E)に示す複数の画像データのそれぞれにおいて作成された円の中心位置が中心位置a2〜中心位置e2として表される。なお、複数の画像データのそれぞれにおいて作成される円は、液滴62の大きさに応じてその半径が異なるが、図5の例では各円の半径が同じになるように円が示されている。
次に、図5(F)に示すように、制御部20(状態検出部203)は、撮影部22によって取得された図5(A)〜(E)に示す複数の画像を1枚の画像に合成するとともに、円の中心位置a2〜中心位置e2に基づき液滴61の中心位置の移動方向を算出する。そして、制御部20(状態検出部203)は、液滴61の中心位置の移動方向に沿って各中心位置をプロットすることで、液滴61の移動方向を示す線L2を求める。
なお、図5(A)〜(F)を参照しながら説明したような点滴筒50の振動を検出するために液滴の移動方向を示す線L2を算出する方法は、図4(A)〜(F)参照しながら説明したような点滴筒50の傾斜を検出するために液滴の移動方向を示す線L1を算出する方法と同じである。すなわち、点滴筒50の傾斜および振動のいずれを検出する場合であっても、点滴状態検出装置10の制御部20は、事前準備として、共通する処理によって液滴の移動方向を算出する。
次に、図5(G)に示すように、制御部20(状態検出部203)は、液滴の移動方向のばらつきを算出し、当該ばらつきに基づき点滴筒50の振動を検出する。
点滴筒50の振動の具体的な検出方法について、図6を参照しながら説明する。図6は、本実施の形態に係る点滴状態検出装置10において点滴筒50の振動を検出する方法を詳細に説明するための模式図である。
第1の方法として、制御部20(状態検出部203)は、複数の画像データのそれぞれにおいて算出した液滴の中心位置a2〜中心位置e2に対して回帰直線を求め、当該回帰直線とそれぞれの液滴の中心位置との間の距離の分散値に基づき液滴の移動方向のばらつきを算出してもよい。
具体的には、制御部20は、中心位置a2〜中心位置e2のそれぞれに対して、X軸とY軸とにおける座標を算出する。次に、制御部20は、公知技術である最小二乗法を用いて液滴の各中心位置における座標に対する回帰直線を求める。次に、制御部20は、液滴の各中心位置と回帰直線との間の距離をそれぞれ算出し、算出した各距離の分散値を算出する。制御部20は、算出した各距離の分散値が予め決められた閾値(所定値)よりも大きいか否かを判定し、分散値が閾値よりも小さい場合には点滴筒50の振動が正常である(たとえば、振動なし)と判断する一方、分散値が閾値よりも小さい場合には点滴筒50の振動が異常である(たとえば、振動あり)と判断する。
なお、上述した閾値は、実験やシミュレーションによって予め決められた設計値であってもよいし、過去の一定期間内における振動検出時に算出された各距離の分散値の平均値や中央値であってもよい。
第2の方法として、制御部20(状態検出部203)は、複数の画像データのそれぞれにおいて算出した液滴の中心位置a2〜中心位置e2に基づき各中心位置の間の距離の総和を求め、当該距離の総和に基づき液滴の移動方向のばらつきを算出してもよい。
具体的には、制御部20は、中心位置a2〜中心位置e2のそれぞれに対して、X軸(ノズル下端に対して水平方向)とY軸(ノズル下端に対して垂直方向)とにおける座標を算出する。次に、制御部20は、各中心位置の間の距離を算出し、算出した各距離の総和を算出する。制御部20は、算出した各距離の総和が予め決められた閾値よりも大きいか否かを判定し、各距離の総和が閾値よりも小さい場合には点滴筒50の振動が正常である(たとえば、振動なし)と判断する一方、各距離の総和が閾値よりも小さい場合には点滴筒50の振動が異常である(たとえば、振動あり)と判断する。
なお、上述した閾値は、実験やシミュレーションによって予め決められた設計値であってもよいし、点滴筒50の振動が正常である場合における過去の振動検出時に算出された各距離の総和の平均値や中央値であってもよい。
第3の方法として、制御部20(状態検出部203)は、複数の画像データのそれぞれにおいて算出した液滴の中心位置a2〜中心位置e2に基づき各中心位置の間の傾斜を求め、当該傾斜の分散値に基づき液滴の移動方向のばらつきを算出してもよい。
具体的には、制御部20は、中心位置a2〜中心位置e2のそれぞれに対して、X軸とY軸とにおける座標を算出する。次に、制御部20は、各中心位置の間の傾斜を算出し、算出した各傾斜の分散値を算出する。制御部20は、算出した各傾斜の分散値が予め決められた閾値よりも大きいか否かを判定し、分散値が閾値よりも小さい場合には点滴筒50の振動が正常である(たとえば、振動なし)と判断する一方、分散値が閾値よりも小さい場合には点滴筒50の振動が異常である(たとえば、振動あり)と判断する。
なお、上述した閾値は、実験やシミュレーションによって予め決められた設計値であってもよいし、点滴筒50の振動が正常である場合における過去の振動検出時に算出された各傾斜の分散値の平均値や中央値であってもよい。
第4の方法として、制御部20(状態検出部203)は、複数の画像データのそれぞれにおいて算出した液滴の中心位置a2〜中心位置e2に基づき、X軸方向における各中心位置の間の距離を求め、当該距離の分散値に基づき液滴の移動方向のばらつきを算出してもよい。
具体的には、制御部20は、中心位置a2〜中心位置e2のそれぞれに対して、X軸における座標を算出する。次に、制御部20は、X軸方向における各中心位置の間の距離を算出し、算出したX軸方向における各距離の分散値を算出する。制御部20は、算出したX軸方向における各距離の分散値が予め決められた閾値よりも大きいか否かを判定し、分散値が閾値よりも小さい場合には点滴筒50の振動が正常である(たとえば、振動なし)と判断する一方、分散値が閾値よりも小さい場合には点滴筒50の振動が異常である(たとえば、振動あり)と判断する。
なお、上述した閾値は、実験やシミュレーションによって予め決められた設計値であってもよいし、点滴筒50の振動が正常である場合における過去の振動検出時に算出されたX軸方向における各距離の分散値の平均値や中央値であってもよい。
第5の方法として、制御部20(状態検出部203)は、複数の画像データのそれぞれにおいて算出した液滴の中心位置a2〜中心位置e2に基づき、Y軸方向における各中心位置の間の距離を求め、当該距離の分散値に基づき液滴の移動方向のばらつきを算出してもよい。
具体的には、制御部20は、中心位置a2〜中心位置e2のそれぞれに対して、Y軸における座標を算出する。次に、制御部20は、Y軸方向における各中心位置の間の距離を算出し、算出したY軸方向における各距離の分散値を算出する。制御部20は、算出したY軸方向における各距離の分散値が予め決められた閾値よりも大きいか否かを判定し、分散値が閾値よりも小さい場合には点滴筒50の振動が正常である(たとえば、振動なし)と判断する一方、分散値が閾値よりも小さい場合には点滴筒50の振動が異常である(たとえば、振動あり)と判断する。
なお、上述した閾値は、実験やシミュレーションによって予め決められた設計値であってもよいし、点滴筒50の振動が正常である場合における過去の振動検出時に算出されたY軸方向における各距離の分散値の平均値や中央値であってもよい。
第6の方法として、制御部20(状態検出部203)は、点滴筒50の振動により成長中の液滴の形状が変化することを利用して、複数の画像データのそれぞれにおいて液滴の外形に対してフィッティングする円を作成するとともに当該円の半径を求め、当該半径の分散値に基づき液滴の移動方向のばらつきを算出してもよい。
上述したように、複数の画像データのそれぞれにおいて作成される円は、液滴の大きさに応じてその半径が異なる。そこで、制御部20は、複数の画像データのそれぞれにおいて作成される円の半径を算出し、算出した各半径の分散値を算出する。制御部20は、算出した各半径の分散値が予め決められた閾値よりも大きいか否かを判定し、分散値が閾値よりも小さい場合には点滴筒50の振動が正常である(たとえば、振動なし)と判断する一方、分散値が閾値よりも小さい場合には点滴筒50の振動が異常である(たとえば、振動あり)と判断する。
なお、上述した閾値は、実験やシミュレーションによって予め決められた設計値であってもよいし、点滴筒50の振動が正常である場合における過去の振動検出時に算出された各半径の分散値の平均値や中央値であってもよい。
このように、本実施の形態に係る点滴状態検出装置10によれば、成長中の複数タイミングにおいて撮影部22の撮影によって得られた複数の画像データに基づき液滴の移動方向を算出し、当該移動方向に基づき点滴筒50の振動を検出することができる。なお、本実施の形態においては、撮影部22は、ノズル55の下端55aにおいて液滴が成長してその後ノズル55の下端55aから滴下するまでの間、互いに異なる少なくとも3以上の複数タイミングで成長中の液滴を撮影するものであったが、このように少なくとも3以上の複数タイミングで成長中の液滴を撮影することによって、液滴の移動方向を算出するためのサンプルを十分に確保することができるため、より精度良く点滴筒50の振動を検出することができる。なお、ノズル55の下端55aに丁度位置する円の中心位置a1が常に同じ位置であることを想定した場合には、液滴が中心位置a1に位置する時点での撮影を省略することも可能である。この場合、撮影部22は、ノズル55の下端55aにおいて液滴が成長してその後ノズル55の下端55aから滴下するまでの間、中心位置a1に液滴が位置するタイミングを除く互いに異なる少なくとも2以上の複数タイミングで成長中の液滴を撮影するものであってもよい。
なお、点滴状態検出装置10は、図5および図6を参照しながら説明した検出方法に限らず、成長中の複数タイミングにおいて撮影部22の撮影によって得られた複数の画像データに基づき算出した液滴の移動方向に基づくものであれば、いずれの方法で点滴筒50の振動を検出してもよい。
また、撮影部22による液滴61の撮影は、調整部202によってチューブ5内を流下する薬液の流量を調整する際にも行われる。このため、点滴状態検出装置10は、薬液の流量を調整する際に取得した複数の画像データを利用して、点滴筒50の振動を検出することで、点滴筒50の振動を検出するために専用のセンサを特別に備える必要が無い。
[状態検出処理]
図7は、本実施の形態に係る点滴状態検出装置10が実行する状態検出処理を示すフローチャートである。
図7は、本実施の形態に係る点滴状態検出装置10が実行する状態検出処理を示すフローチャートである。
点滴状態検出装置10は、点滴が行われている間に少なくとも状態検出処理を1回以上実行する。たとえば、点滴状態検出装置10は、点滴が開始するタイミングで状態検出処理を実行してもよいし、点滴が行われている間において定期的に状態検出処理を実行してもよい。また、点滴状態検出装置10は、調整部202によってチューブ5内を流下する薬液の流量を調整する処理に合わせて状態検出処理を実行してもよい。
図7に示すように、点滴状態検出装置10は、ノズル55の下端55aから成長中の複数タイミングにおいて撮影部22の撮影によって得られた複数の画像データを取得する(S2)。次に、点滴状態検出装置10は、複数の画像データのそれぞれにおいて液滴の外形に対してフィッティングする円を作成する(S4)。次に、点滴状態検出装置10は、1滴分の滴下が完了したか否かを判定する(S6)。
点滴状態検出装置10は、1滴分の滴下が完了していない場合(S6:NO)、S2の処理に戻る。一方、点滴状態検出装置10は、1滴分の滴下が完了した場合(S6:YES)、各円の中心位置に基づき液滴の移動方向を算出する(S8)。そして、点滴状態検出装置10は、図4を参照しながら説明した方法に基づき、点滴筒50の傾斜を検出する(S10)。
次に、点滴状態検出装置10は、点滴筒50の傾斜が異常であるか否かを判定する(S12)。点滴状態検出装置10は、点滴筒50の傾斜が異常である場合(S12:YES)、表示部11による表示、音出力部12による発音、および点灯部13による発光の少なくともいずれか一方、またはこれらの組合せによって点滴筒50の傾斜が異常である旨を報知するとともに、撮影部22による液滴の撮影を中止する(S14)。なお、点滴状態検出装置10は、点滴筒50の傾斜が異常である場合(S12:YES)、点滴筒50の傾斜が異常である旨を報知すること、および撮影部22による液滴の撮影を中止することの少なくともいずれか一方のみを行うものであってもよい。その後、点滴状態検出装置10は、状態検出処理を終了する。
なお、点滴状態検出装置10は、点滴筒50の傾斜が異常であると判定した場合、後述するS16以降の処理を実行することがないため、点滴筒50の振動が異常であるか否かの判定を行わない。このように、点滴筒50が傾斜している場合には、点滴筒50の振動が異常であるか否かを判定するためのS16以降の処理をスキップすることで、処理を簡素化することができる。
一方、点滴状態検出装置10は、点滴筒50の傾斜が異常でない場合(S12:NO)、図5および図6を参照しながら説明した方法に基づき、液滴の移動方向のばらつきを算出するとともに(S16)、点滴筒50の振動を検出する(S18)。
次に、点滴状態検出装置10は、点滴筒50の振動が異常であるか否かを判定する(S20)。点滴状態検出装置10は、点滴筒50の振動が異常である場合(S20:YES)、表示部11による表示、音出力部12による発音、および点灯部13による発光の少なくともいずれか一方、またはこれらの組合せによって点滴筒50の振動が異常である旨を報知するとともに、撮影部22による液滴の撮影を中止する(S22)。なお、点滴状態検出装置10は、点滴筒50の振動が異常である場合(S20:YES)、点滴筒50の振動が異常である旨を報知すること、および撮影部22による液滴の撮影を中止することの少なくともいずれか一方のみを行うものであってもよい。その後、点滴状態検出装置10は、状態検出処理を終了する。
一方、点滴状態検出装置10は、点滴筒50の振動が異常でない場合(S20:NO)、点滴筒50の傾斜および振動が正常であるため、状態検出処理を終了する。
このように、点滴状態検出装置10は、状態検出処理を実行することによって、ノズル55の下端55aから点滴が成長中の複数タイミングにおいて撮影部22の撮影によって得られた複数の画像データを取得し(S2)、取得した複数の画像データに基づき液滴の移動方向を算出し(S8)、当該移動方向に基づき点滴筒の傾斜を検出する(S10)。そして、点滴状態検出装置10は、検出した点滴筒50の傾斜に基づき当該点滴筒50の傾斜が異常であるか否かを判定し(S12)、点滴筒50の傾斜が異常であると判定した場合に当該異常を報知したり、撮影部22による液滴の撮影を中止したりする(S14)。また、点滴状態検出装置10は、点滴筒50の傾斜が異常でない場合、算出した液滴の移動方向に基づき点滴筒の振動を検出する(S18)。そして、点滴状態検出装置10は、検出した点滴筒50の振動に基づき当該点滴筒50の振動が異常であるか否かを判定し(S20)、点滴筒50の振動が異常であると判定した場合に当該異常を報知したり、撮影部22による液滴の撮影を中止したりする(S22)。
[変形例]
本実施の形態に係る点滴状態検出装置10は、図7に示す状態検出処理において、先に点滴筒50の傾斜を検出するとともに当該傾斜が異常であるか否かを判定し、傾斜が異常でない場合に、次に点滴筒50の振動を検出するとともに当該傾斜が異常であるか否かを判定するものであったが、これに限らず、点滴状態検出装置10は、先に点滴筒50の振動が異常であるか否かを判定し、次に点滴筒50の傾斜が異常であるか否かを判定するものであってもよい。
本実施の形態に係る点滴状態検出装置10は、図7に示す状態検出処理において、先に点滴筒50の傾斜を検出するとともに当該傾斜が異常であるか否かを判定し、傾斜が異常でない場合に、次に点滴筒50の振動を検出するとともに当該傾斜が異常であるか否かを判定するものであったが、これに限らず、点滴状態検出装置10は、先に点滴筒50の振動が異常であるか否かを判定し、次に点滴筒50の傾斜が異常であるか否かを判定するものであってもよい。
たとえば、図8は、変形例に係る点滴状態検出装置が実行する状態検出処理を示すフローチャートである。
図8に示すS102〜S108は、それぞれ図7に示すS2〜S8の処理と同じである。点滴状態検出装置10は、S102〜S108の処理によって1滴分の液滴の移動方向を算出した後、液滴の移動方向のばらつきを算出するとともに(S110)、点滴筒50の振動を検出する(S112)。
次に、点滴状態検出装置10は、点滴筒50の振動が異常であるか否かを判定し(S114)、点滴筒50の振動が異常である場合(S114:YES)、表示部11による表示、音出力部12による発音、および点灯部13による発光の少なくともいずれか一方、またはこれらの組合せによって点滴筒50の振動が異常である旨を報知するとともに、撮影部22による液滴の撮影を中止する(S116)。なお、点滴状態検出装置10は、点滴筒50の振動が異常である場合(S114:YES)、点滴筒50の振動が異常である旨を報知すること、および撮影部22による液滴の撮影を中止することの少なくともいずれか一方のみを行うものであってもよい。その後、点滴状態検出装置10は、状態検出処理を終了する。すなわち、点滴状態検出装置10は、先に点滴筒50の振動を検出し、当該振動が異常であると判定した場合、後述するS118以降の処理において点滴筒50の傾斜が異常であるか否かの判定を行わない。
一方、点滴状態検出装置10は、点滴筒50の振動が異常でない場合(S114:NO)、点滴筒50の傾斜を検出する(S118)。次に、点滴状態検出装置10は、点滴筒50の傾斜が異常であるか否かを判定する(S120)。点滴状態検出装置10は、点滴筒50の傾斜が異常である場合(S120:YES)、表示部11による表示、音出力部12による発音、および点灯部13による発光の少なくともいずれか一方、またはこれらの組合せによって点滴筒50の傾斜が異常である旨を報知するとともに、撮影部22による液滴の撮影を中止する(S122)。なお、点滴状態検出装置10は、点滴筒50の傾斜が異常である場合(S120:YES)、点滴筒50の傾斜が異常である旨を報知すること、および撮影部22による液滴の撮影を中止することの少なくともいずれか一方のみを行うものであってもよい。その後、点滴状態検出装置10は、状態検出処理を終了する。一方、点滴状態検出装置10は、点滴筒50の傾斜が異常でない場合(S120:NO)、点滴筒50の傾斜および振動が正常であるため、状態検出処理を終了する。
このように、点滴状態検出装置10は、先に点滴筒50の振動が異常であるか否かを判定し、次に点滴筒50の傾斜が異常であるか否かを判定してもよく、先に点滴筒50の振動が異常であると判定した場合、点滴筒50の傾斜が異常であるか否かの判定を行わなくてもよい。たとえば、点滴装置1の設定作業中にユーザ(たとえば、看護士)が点滴装置1を振動させた場合、点滴装置1の傾斜の異常を判定しても誤った判定となる。そのため、先に点滴筒50の振動が異常であると判定した場合でも運んでいる最中に点滴筒50が振動している場合には、点滴筒50の傾斜が異常であるか否かを判定するためのS118以降の処理をスキップすることで、無駄な処理を回避することができる処理を簡素化することができる。
なお、図8の処理において、点滴状態検出装置10は、S116の処理を実行しないものであってもよい。すなわち、点滴状態検出装置10は、点滴筒50の振動が異常であると判定した場合、当該振動が異常である旨を報知することなく、状態検出処理を終了してもよい。たとえば、点滴装置1を使用中のユーザ(たとえば、患者)が移動する際に、点滴装置1を振動させる度に点滴筒50の振動の異常を報知していたのではユーザが煩わしく感じる。このため、点滴筒50の振動が異常であると判定した場合でも、点滴筒50の振動の異常を報知しないようにすることで、ユーザが点滴装置1を運んでいる最中に点滴筒50が振動している場合には、振動が異常である旨が報知されることがないため、ユーザが煩わしく感じることを回避することができる。
本実施の形態においては、図3に示すように、点滴筒50が鉛直方向に沿う鉛直線Lに対して所定角度(α)傾けられて配置されるとともに、撮影部22も同様に鉛直線Lに対して所定角度(α)傾けられて配置されていたが、これに限らず、点滴筒50が鉛直方向に沿う鉛直線Lに対して所定角度(α)傾けられて配置される一方で、撮影部22は傾けられることなく鉛直線Lに対して真っ直ぐに配置されてもよい。この場合、撮影部22による撮影によって得られる画像においては、ノズル55の下端55aが斜めに写し出されるが、点滴状態検出装置10は、上述した本実施の形態に係る状態検出処理と同様の処理によって点滴筒50の傾斜および振動を検出することができる。
今回開示された実施の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、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 点滴装置、2 スタンド、3 薬液バッグ、4,5 チューブ、6 取付部、10 点滴状態検出装置、11 表示部、12 音出力部、13 点灯部、14 操作部、20 制御部、21 電源部、22 撮影部、23 照明部、25 アクチュエータ、50 点滴筒、55 ノズル、55a 下端、61,62,63 液滴、201 記憶部、202 調整部、203 状態検出部、204 判定部、205 報知部。
Claims (19)
- ノズルの下端から液滴を滴下させる点滴筒の状態を検出する点滴状態検出装置であって、
前記ノズルの下端において成長し、その後前記ノズルの下端から滴下するまでの液滴を撮影する撮影部と、
前記撮影部による撮影によって得られた画像データに基づき前記点滴筒の状態を検出する状態検出部とを備え、
前記状態検出部は、前記液滴の成長中の互いに異なる少なくとも3以上の複数タイミングにおいて前記撮影部の撮影によって得られた少なくとも3以上の複数の画像データに基づき前記液滴の移動方向を算出し、当該移動方向に基づき前記点滴筒の状態を検出する、点滴状態検出装置。 - 前記状態検出部は、前記複数の画像データのそれぞれにおいて前記液滴の中心位置を算出し、当該中心位置の移動方向を前記液滴の移動方向とする、請求項1に記載の点滴状態検出装置。
- 前記状態検出部は、前記複数の画像データのそれぞれにおいて前記液滴の外形に対してフィッティングする円を作成し、当該円の中心位置を前記液滴の中心位置とする、請求項2に記載の点滴状態検出装置。
- 前記点滴筒の状態は、当該点滴筒の傾斜であり、
前記状態検出部は、前記ノズルの下端に垂直な方向に対する前記液滴の移動方向の傾斜を算出し、当該傾斜に基づき前記点滴筒の傾斜を検出する、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の点滴状態検出装置。 - 前記点滴筒の状態は、当該点滴筒の振動であり、
前記状態検出部は、前記液滴の移動方向のばらつきを算出し、当該ばらつきに基づき前記点滴筒の振動を検出する、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の点滴状態検出装置。 - 前記状態検出部は、前記複数の画像データのそれぞれにおいて算出した前記液滴の中心位置に対して回帰直線を求め、当該回帰直線とそれぞれの前記液滴の中心位置との間の距離の分散値に基づき前記液滴の移動方向のばらつきを算出する、請求項5に記載の点滴状態検出装置。
- 前記状態検出部は、前記複数の画像データのそれぞれにおいて算出した前記液滴の中心位置に基づき各中心位置の間の距離の総和を求め、当該距離の総和に基づき前記液滴の移動方向のばらつきを算出する、請求項5に記載の点滴状態検出装置。
- 前記状態検出部は、前記複数の画像データのそれぞれにおいて算出した前記液滴の中心位置に基づき各中心位置の間の傾斜を求め、当該傾斜の分散値に基づき前記液滴の移動方向のばらつきを算出する、請求項5に記載の点滴状態検出装置。
- 前記状態検出部は、前記複数の画像データのそれぞれにおいて算出した前記液滴の中心位置に基づき前記ノズルの下端に水平方向における各中心位置の間の距離を求め、当該距離の分散値に基づき前記液滴の移動方向のばらつきを算出する、請求項5に記載の点滴状態検出装置。
- 前記状態検出部は、前記複数の画像データのそれぞれにおいて算出した前記液滴の中心位置に基づき前記ノズルの下端に垂直方向における各中心位置の間の距離を求め、当該距離の分散値に基づき前記液滴の移動方向のばらつきを算出する、請求項5に記載の点滴状態検出装置。
- 前記状態検出部は、前記複数の画像データのそれぞれにおいて前記液滴の外形に対してフィッティングする円を作成するとともに当該円の半径を求め、当該半径の分散値に基づき前記液滴の移動方向のばらつきを算出する、請求項5に記載の点滴状態検出装置。
- 前記状態検出部によって検出された前記点滴筒の状態に基づき当該点滴筒の状態が異常であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部によって前記点滴筒の状態が異常であると判定された場合に当該異常を報知する報知部とをさらに備える、請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の点滴状態検出装置。 - 前記状態検出部によって検出された前記点滴筒の状態に基づき当該点滴筒の状態が異常であるか否かを判定する判定部をさらに備え、
前記撮影部は、前記判定部によって前記点滴筒の状態が異常であると判定された場合に前記液滴の撮影を中止する、請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の点滴状態検出装置。 - 前記判定部は、前記状態検出部によって算出された前記点滴筒の傾斜が所定の角度の範囲外の場合に、前記点滴筒の傾斜が異常であると判定する、請求項12または請求項13に記載の点滴状態検出装置。
- 前記判定部は、前記状態検出部によって算出された前記液滴の移動方向のばらつきが所定値よりも大きい場合に、前記点滴筒の振動が異常であると判定する、請求項12〜請求項14のいずれか1項に記載の点滴状態検出装置。
- 前記判定部は、前記点滴筒の振動が異常である場合、前記点滴筒の傾斜が異常であるか否かの判定を行わない、請求項15に記載の点滴状態検出装置。
- 前記報知部は、表示、発音、および発光の少なくともいずれか一方、またはこれらの組合せによって前記異常を報知する、請求項12に記載の点滴状態検出装置。
- ノズルの下端から液滴を滴下させる点滴筒と、
請求項1〜請求項17のいずれか1項に記載の前記点滴状態検出装置とを備える点滴装置。 - 点滴筒のノズルの下端から成長中の液滴を撮影する撮影部を有する点滴状態検出装置において、当該点滴筒の状態を検出する点滴状態検出方法であって、
前記ノズルの下端において前記液滴が成長し、その後前記ノズルの下端から滴下するまでの互いに異なる少なくとも3以上の複数タイミングにおいて前記撮影部の撮影によって得られた少なくとも3以上の複数の画像データを取得するステップと、
取得した複数の画像データに基づき前記液滴の移動方向を算出するステップと、
当該移動方向に基づき前記点滴筒の状態を検出するステップとを含む、点滴状態検出方法。
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