JPH09262292A - 熱式流量検出装置及び薬液注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒートスポット発生のために温度上昇を行う
ヒーターへの通電を開始する時点と、ヒータ加熱により
ヒートスポットが生成までに要する時点との間の時間遅
れ発生の影響をなくして正確な流量測定を行う。 【解決手段】 流体の流速を測定するために流体に対し
てスポット温度上昇を行うために流路２５の上流側に配
設される加熱手段２６ｈと、温度検出手段の複数分２６
ｔ−１、２を既知の距離Ｌで互いに離間して流路に配設
するとともに、温度検出手段の夫々による温度状態の検
出結果に基づいて、時間差Δｔを演算して、距離Ｌを時
間差Δｔで割ることで、求める流速を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱式流量検出装置
及び薬液注入装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、連続する所定断面積を有する
流路内を上流から下流に向けて流れる液体の流速を検出
する熱式流量計が知られている。

【０００３】一方、疼痛緩和の目的で塩酸モルヒネを含
む麻薬や、癌治療のための抗癌剤や抗生物質等の連続微
量注入を行うための薬液注入装置が提案されている。

【０００４】これらの薬液注入装置によれば、バッテリ
ーで駆動される小型のシリンジポンプやペリスタリック
ポンプなどのように電気をエネルギー源としてモータ等
の動力源を用いた電動ポンプを使用している。また、こ
のような電動ポンプによれば、電気回路やマイクロプロ
セッサによる制御回路等を用いて任意の注入量を得るよ
うに適宜制御可能となることから、患者の様態に応じた
きめ細かな薬剤投与管理が実現可能となるという利点が
ある。

【０００５】以上の電動ポンプに比べて、小型軽量であ
り、かつ低価格に構成できしかもその操作が簡便なポン
プとして弾性材料からなるバルーンを用いた薬液注入装
置が知られている。例えば、特公平6-83725号公報と特
開平6-296688号公報になる開示によれば、バルーンの内
部に薬液を充填しておき、バルーンの収縮力を利用して
薬液を注入するポンプシステムが提案されている。ま
た、特公昭51-117489号公報によれば、金属ベローズと
金属ベローズを覆うケース内に封入されたガスの蒸気圧
を利用してベローズを圧縮して、ベローズ内の薬液を吐
出させるようにして注入を行う薬液注入装置も提案され
ている。

【０００６】さらに、特開平7-509号公報によれば、筒
状容器内において薬液を充填した後に、これをカプセル
内に収納してプランジャ（押子）を取付けて、このプラ
ンジャをゼンマイ式の定荷重バネにより移動するように
して薬液を吐出するものも提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような電動ポンプを使用する薬液注入装置によれば、き
め細かな薬液注入制御が可能な反面で、電動ポンプに付
随する機構部品や電源により装置全体の外形寸法が大き
くなり、また重量が増加することから携帯性が悪くなる
という欠点がある。そして、多くは薬液注入設定のため
の操作部を一体的に設けている構成であるので価格が高
くなり、また操作も繁雑になるなるという欠点も指摘さ
れている。

【０００８】一方、低価格に構成することができるバル
ーン式ポンプやガス圧利用のポンプを使用した薬液注入
装置によれば、小型軽量に構成できるので携帯性に優れ
る利点がある。しかし、これらの薬液注入装置は圧力が
任意に調整できず、また流量制御を単一のオリフィス
（微細孔を有する流体抵抗体）で行っているものが殆ど
であることから、一機種で一流量の設定しかできないと
いう欠点がある。加えて、薬液注入のための流路を任意
かつ自動的にオン／オフ制御することができず、また流
量測定を行っておらず、所謂連続微量注入のみの動作と
なるので、患者の状態に応じたきめ細かな薬液投与が不
可能となる。

【０００９】したがって、本発明は上述したような従来
の問題点に鑑みてなされたものであり、例えば流量制御
を単一のオリフィス（微細孔を有する流体抵抗体）で行
うように構成される流量制限手段を具備した薬液注入装
置において、下流において熱式流量測定を行い、この測
定結果を用いることで、一機種で複数の流量の設定がで
きるようにして、患者の状態に応じたきめ細かな薬液投
与ができる熱式流量検出装置及び薬液注入装置の提供を
目的としている。

【００１０】また、上記目的に加えて、流路内における
加熱部の下流側に配設される複数の温度検出部の測定条
件を夫々同じにすることで、より正確な熱式流量測定を
行うことができることを目的としている。具体的には、
ヒートスポット発生のために温度上昇を行うヒーターへ
の通電を開始する時点と、ヒータ加熱によりヒートスポ
ットが生成までに要する時点との間に時間遅れ発生の影
響をなくして正確な流量測定を行うことができる熱式流
量装置及び薬液注入装置の提供を目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するために、本発明によれば、流体の流速を測
定するために前記流体に対してスポット温度上昇を行う
ために流路の上流側に配設される加熱手段と、該加熱手
段の下流側において既知の距離で離間して配設されると
ともに前記スポット温度上昇の温度状態を検出する少な
くとも１つの温度検出手段を備えてなる熱式流量検出装
置であって、前記流路に配設されるとともに、前記温度
検出手段の夫々による温度状態の検出結果に基づいて、
時間差を演算して、前記距離を前記時間差で割ることで
求める流速を演算する制御手段とを具備することを特徴
としている。

【００１２】また、熱式流量検出装置を用いた薬液注入
装置であって、前記流体としての薬液を充填した薬液バ
ッグを収納するとともに加圧手段に接続される加圧室を
有する薬液カートリッジと、前記薬液バッグに接続され
るとともに流量を制限する流体抵抗手段を途中部位にお
いて接続した流路と、該流路内における薬液の流量を断
続するために前記流体抵抗手段の下流側に設けられる流
量制御手段と、前記流路における流量を断続するために
前記流量制御手段の下流側に設けられる前記流量検出手
段と、前記流量制御手段と前記流量検出手段に接続され
る主制御手段とを具備することを特徴としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明における好適な実施
の形態につき、添付図面を参照して詳細に述べる。先
ず、図１は患者Ｐへの装着状態とともに示した薬液注入
ポンプ１の全体構成を示す外観斜視図である。

【００１４】本図において、薬液注入ポンプ１は図示の
ように患者の衣類の胸ポケットに入れることができるよ
うにした形状からなり、かつ表示部１５が上に向くよう
にして、患者Ｐが随時見ることができ、またスイッチ１
８が前面に位置するように構成された流量制御ユニット
１１と、このユニット１１に内蔵される流量制御デバイ
ス２１と、この流量制御デバイス２１に対して後述する
ように着脱される薬液カートリッジ３１と、流量制御ユ
ニット１１に配設されたコネクタＣ１に対してインター
フェースケーブル２０（例えば、シリアルインターフェ
ース用ＲＳ２３２Ｃケーブル）を介して接続されるノー
トパソコン等の外部プログラミング装置４１とから構成
されている。

【００１５】また、流量制御ユニット１１と流量制御デ
バイス２１と薬液カートリッジ３１は図中の矢印Ｄ１、
Ｄ２方向に互いに着脱自在に構成される一方で、左下の
使用状態図に示したように例えばパチン嵌合により一体
的となる状態にセットした後には、外力の作用により簡
単に外れることがないように構成されている。また、図
示のように一体的にセットするときに、流量制御デバイ
ス２１のコネクタＣ２が流量制御ユニット１１に接続す
る状態になる一方で、薬液カートリッジ３１の上部に配
設された加圧孔３４が流量制御デバイス２１側に設けら
れた圧力発生部に対して自動接続できるように構成され
ている。

【００１６】一方、薬液Ｍは薬液カートリッジ３１内に
収納された薬液バッグ３２において所定量分が予め真空
パックにより気泡が混入しないようにして充填されてお
り、また動作中においても気泡混入しないように構成さ
れている。この薬液カートリッジ３１は薬液の消費状況
を外から見えるようにするために透明乃至半透明であっ
て所定の機械的強度を有する硬質の高分子材料から形成
されており、その内面において薬液バッグ３２と薬液カ
ートリッジ３１とのあいだの仕切り部材として作用する
と共に、薬液カートリッジ３１の内壁との間において、
後述するように導入気体を漏れなく封入することのでき
る弾性体からなる隔壁３３が設けられている。

【００１７】この隔壁３３は加圧孔３４を介して内部に
気体を導入することにより隔壁３３で遮蔽された空間部
位が膨張し、薬液バッグ３２側に移動して加圧するよう
に構成されており、この移動動作により薬液バッグ３２
がカートリッジ内において収縮されることで内部の薬液
Ｍを流量制御デバイス２１に送ることを基本動作原理と
している。

【００１８】ここで、この薬液カートリッジ３１の素材
としては、機械的強度及び光透過性に優れるポリカーボ
ネート、アクリル、ポリスチレンなどの高分子樹脂材料
が挙げられる。また、薬液バッグ３２の素材にはポリエ
チレン、ポリウレタン、塩化ビニル、ポリプロピレンの
ように可撓性及びに光透過性に優れる樹脂材料が挙げら
れる。さらに隔壁３３の材料としては、ポリエチレン、
ポリウレタン、ポリプロピレン、塩化ビニル、シリコン
ゴム、ウレタンゴム、フッソ系ゴム、イソプレンゴム、
ブタジエンゴム、天然ゴム等のように、柔軟性と耐久性
に富む素材が挙げられる。また、隔壁３３とカートリッ
ジ３１は一体成形される場合には、同種の材料が使用さ
れるが、隔壁のみ異なる樹脂材料を用いて所謂２色成形
技術から成形するようにしても良い。

【００１９】続いて、図１に図２のブロック図をさらに
参照して、先ず、隔壁３３を移動するための加圧は、制
御ユニット１１内に設けられたガスボンベを含む圧力発
生部５１によって隔壁３３内の圧力が一定になるように
加えられる。この圧力発生部としては、小型で消費電力
が少ない電動ポンプも使用可能であるが、近年になりパ
ンク修理用として一般向けに販売が許可されるようにな
った液化炭酸ガスを充填した超小型ガスボンベを用いる
ことにより、非常に小型に構成できるようになる。

【００２０】この圧力発生部５１には、例えばガスボン
ベに接続される圧力調整部５２が設けられており、圧力
調整弁により発生圧力を一定に調整して、薬液カートリ
ッジ３１内の隔壁３３で囲まれた空間内に対して、上記
のように自動接続される加圧孔３４を介して圧力気体を
導入するように構成されている。このようなガスボンベ
中に充填される気体としては、上記の二酸化炭素の他
に、ヘリウム、窒素、代替フロンガス等があり、また発
生圧力は、２６〜６６ｋＰａ（約２００〜約５００ｍｍ
Ｈｇ）の範囲に調整することが望ましい。

【００２１】また、図示のように一体的にセットすると
きに、流量制御デバイス２１のコネクタＣ２が流量制御
ユニット１１に接続する状態になる一方で、薬液カート
リッジ３１の上部に配設された加圧孔３４が流量制御デ
バイス２１側に設けられた圧力発生部５１に対して自動
接続されるとともに、接続された状態において自動弁３
４ａが開くことで圧力発生部５１に設けられたガスボン
ベからのガスが薬液カートリッジ３１に対して自動供給
されるように構成されている。一方、薬液カートリッジ
３１内の薬液バッグ３２には流量制御デバイス２１に設
けられた接続管２２が上記のように矢印Ｄ２方向に移動
することで自動的に刺入された状態になり連通状態とな
る。この接続管２２を通過した薬液Ｍは微細孔２３ａ
（オリフィス）を有する流体抵抗体２３を通過するが、
この微細孔２３ａの内径は１０〜５００μｍが好まし
く、後述のように適宜流路が選択されるように分岐して
おり、設定流量を精度良く得るように構成されている。

【００２２】こうして流体抵抗体２３のオリフィス２３
ａを通過した薬液Ｍは、流路を開閉する作用を有する流
体制御弁２４によってオン／オフ状態にされて略一定の
流量になるように制御される。このためにこの流体制御
弁２４は、流路である軟性チューブ２５を流量制御ユニ
ット１１内に設けられた流量制御弁である弁駆動機構１
２のソレノイドの可動軸１２ａの押圧作用により、軟性
チューブ２５自体を図示のように直接押し潰すことで流
路を閉塞させる方式であるが、他の周知の弁機構も使用
できることは勿論である。

【００２３】したがって、この弁駆動機構１２がオフ状
態であり、流体制御弁２４が開放状態の時には、薬液バ
ック３２に対して印加された気体圧力と、主に流路抵抗
体２３による流体抵抗で定められた一定流量の薬液Ｍが
患者に対して注入されることになる。また、この弁駆動
機構２４を用いて流量を時分割制御することにより、流
路開放時の時間流量値を最大値とした任意の時間流量値
が得られることになるので、後述する各投与モードに適
合した流量制御が可能となる。

【００２４】一方、流量制御デバイス２１には上記の弁
機構２４の下流部位に薬液の流量を測定するための流量
センサ２６がさらに組み込まれており、コネクタＣ２を
介して制御ユニット１１に対して着脱可能に接続されて
いる。即ち、図１に示したように、ポンプアセンブリの
状態で制御ユニット１１と接続され、流量を検出できる
ように構成されており、流量センサドライバ１３と流量
信号増幅器１４を介してＣＰＵ１９に対して接続されて
いる。この流量センサ２６にはヒータとサーミスタとか
ら構成される後述の熱式流量計が使用される。また、制
御ユニット１１は実装基板上に実装されているＣＰＵ１
９に対して図示のような各素子が接続されている。具体
的にはゲートアレイやドライバ素子他１０５を介して弁
駆動機構１２と、４桁の８セグメントの液晶表示素子等
からなる表示部１５と、電源オフ状態でも記憶内容の保
持が可能なEPROM素子等からなるメモリ１６と、動作ス
イッチ１７と両方を同時に押圧した時にオンされるよう
にアンド回路接続される薬液注入スイッチ１８ａ、１８
ｂと、外部プログラミング装置４１であるパソコンにコ
ネクタＣ１を介して接続される外部インターフェース素
子１０１と、警報ブザー１０２と、交換自在の乾電池１
０３とから構成されている。以上のように構成される薬
液注入装置の全体動作は、外部プログラミング装置４１
に組み込まれたソフトウェアを用いて制御される。この
ために薬液注入量、注入時間と要事手動注入と呼ばれる
PCA（Patient Controlled Anesthesia)量等のポンプ動
作に必要な情報が、医師または有資格者により外部プロ
グラミング装置４１から入力されて、外部インタフェー
スを用いて制御ユニット１１の外部インタフェース１０
１を通して情報が入力される。この時点で外部プログラ
ミング装置４１と制御ユニット１１は切り離される。

【００２５】制御ユニット１１は、流量制御デバイス２
１と薬液カートリッジ３１と組み合わされることで、薬
液注入ポンプとして機能することになるので、これらが
組み合わされた時点で、制御ユニット１１の動作スイッ
チ１７を入れると、入力されたポンプ動作情報に従っ
て、プライミング動作の後に薬液注入が開始される。

【００２６】流量制御は前述したように流量制御のため
の弁駆動機構１２にＣＰＵ１９から信号を送って行われ
る。このために流量センサ２６からの流量信号は、流量
信号増幅器１４を通りＣＰＵ１９に送られてモニタされ
る。この流量信号は、ポンプからの流量と測定値との差
に基づき弁駆動機構１２にフィードバックをかけること
でオン／オフ制御を実行することで、後述の夫々の投与
モードに基づき流量制御を行うようにしている。また、
流量検出が実行できないような異常検出した場合には、
ブザー１０２から警報を発生させるためにも流量センサ
２６からの流量信号が用いられる。また、薬液注入ポン
プ１を使用する患者Ｐが例えば末期ガン患者であり、激
しい疼痛にどうしても耐えることができない場合には、
薬液の塩酸モルヒネを任意に注入する上記のPCA注入を
実現するために、注入スイッチ１８ａ、１８ｂの両方を
同時に押圧すると、あらかじめ設定されたPCA量の塩酸
モルヒネ等が患者に注入されて、患者の苦痛を緩和する
ように配慮されている。このような使用状況は、内蔵の
メモリ１９に随意記憶されて、外部プログラミング装置
４１と接続することで、使用情報を読み出すことができ
るようにして、次の投与スケジュールの作成に役立て、
次の処方箋作成の参考にするように構成されている。

【００２７】図３は、上記の実使用状態を示したフロー
チャートであって、初回の設定時におけるプログラムを
示したものである。

【００２８】本図において、先ず、ステップＳ１におい
て医師または有資格者がノートパソコン等の外部プログ
ラミング装置４１の電源投入後に、投与プログラムのロ
ードまたは呼び出しを行う。続いて、ステップＳ２にお
いて、インターフェースケーブル２０（例えば、シリア
ルインターフェース用ＲＳ２３２Ｃケーブル）をコネク
タＣ１を介して制御ユニット１１の本体と接続する。

【００２９】続いて、ステップＳ３において、患者カル
テに合致する内容の暗証番号を装置４１から入力して、
病状、薬液の照合を行う。このようにして装置４１の表
示画面に、患者カルテの内容が表示されたら、ステップ
Ｓ４において、投与スケジュールを決定し、薬液種類、
注入量、注入期間及び注入時間間隔と、薬液が例えば塩
酸モルヒネの場合には上記のPCA注入のための条件の設
定値を入力する。

【００３０】以上で、投与のための制御条件が決定した
ので、続いてステップＳ５において制御ユニット１１の
電源がオンされて、制御条件データの送信が実行され
て、記憶部であるＲＡＭ１６に記憶される。また、この
作業と前後して、所望の薬液を充填した薬液カートリッ
ジ３１と圧力発生部５１における小型ガスボンベを記入
した患者の処方箋が外部プログラミング装置４１に接続
されているプリント装置からプリントアウトされる。以
上で、医師または有資格者の作業が終了する。尚、１回
の処方箋により最長で２週間分の薬液カートリッジ３１
を薬局で準備することができるので、これに伴い、上記
の小型ガスボンベ及び流量制御デバイス２１が提供され
る。

【００３１】次に、ステップＳ６に進み、流量制御デバ
イス２１の接続管２２を薬液バッグ３２に穿通するよう
にして薬液カートリッジ３１にセットした後に、制御ユ
ニット１１に対してセットして、弁機構１２が動作可能
な状態にする一方で、コネクタＣ２により電気的な接続
状態にする。また、制御ユニット１１側の圧力発生部５
１において電動ポンプを使用しない機種の場合には小型
ガスボンベがセットされて、加圧孔３４を介して発生圧
力を薬液カートリッジ３１中に導入できる状態にする。
次に、ステップＳ７に進み外部プログラミング装置４１
からの指示に基づき初期動作プログラムが起動されて、
プライミングと各部の機能をチェクする後述する機能チ
エックプログラムが起動される。

【００３２】以上で外部プログラミング装置４１を接続
した状態の操作が終了し、ステップＳ８に進み、コネク
タＣ１においてインターフェースケーブル２０を取り外
すとともに、チューブ２５の先端に接続された留置針２
５ａを患者側に予め埋設されたキャップＰＣに穿す状態
にする。この後、ステップＳ９においてステップＳ４で
設定された投与プログラムに基づく自動投与プログラム
が起動される。また、薬液が疼痛の緩和のための塩酸モ
ルヒネである場合には、上記のP.C.A注入のためのプロ
グラムが起動される。

【００３３】以上で、患者は薬液投与による治療と疼痛
緩和を受けることができるようになり、所定期間の投与
経過途中においてステップＳ１０で、装置の投与履歴が
上記の記憶部１９に記憶されて、ステップＳ１１におい
て薬液残量が少なくなるまで投与が継続され、残量が残
り少なくなると終了する。

【００３４】図４は、図３のステップＳ４における投与
スケジュールの具体例を示したフローチャートである。

【００３５】本図において、ステップＳ２０で医師は患
者の病状、病歴の確認を行い、ステップＳ２１において
（ａ）持続投与、（ｂ）間欠投与、（ｃ）持続／間欠投
与のいづれかの投与パターンを選択決定して、外部プロ
グラミング装置４１から入力する。続いて、ステップＳ
２２において、決定された投与パターンに基づき、流量
設定、投与時間と時間間隔（Ｈ１、Ｈ２）、P.C.A注入
のための投与量と、このP.C.A注入を禁止する不応期の
入力が行われる。続いて、ステップＳ２３において、P.
C.A許可期間の入力が行われ、ステップＳ２４において
１日当たりの最大投与量が入力される。

【００３６】図５は、図３のステップＳ７における初期
動作プログラムの具体例を示した、フローチャートであ
る。本図において、ステップＳ３０において、スイッチ
１８ａ、１８ｂの両方が同時に押圧されると、このプロ
グラムが起動され、加圧された状態になっている薬液バ
ッグから薬液の吐出が開始されて（ステップＳ３１）、
弁駆動機構１２のソレノイドがオフ状態にされ（ステッ
プＳ３２）、ステップＳ３３において、後述する流量セ
ンサ２６で所定の流量が検出されたか否かの判定がされ
て、流量検出が行われない場合には何らからの異常発生
があったと判断して、ステップＳ３７に進み異常発生フ
ラグを立てることでこのステップに続く処理を禁止し
て、ステップＳ３８でブザー１０２への連続通電により
異常状態を知らせて、ステップＳ３９で強制終了する。

【００３７】一方、ステップＳ３３において所定の流量
検出がなされると、ステップＳ３４において留置針２５
ａからの薬液の吐出が行われたことを確認してプライミ
ングを終了して、ステップＳ３５において弁機構１２を
オン状態にして、吐出を禁止し、ステップＳ３６におい
て投与順次が終了する。

【００３８】図６は、２回目以降の投与プログラムであ
り、図３に示したフローチャートによる投与スケジュー
スを変更するものである。このように変更する必要があ
る場合において、ステップＳ４０において医師または有
資格者がノートパソコン等の外部プログラミング装置４
１の電源投入後に、投与プログラムのロードまたは呼び
出しを行う。続いて、ステップＳ４１において、インタ
ーフェースケーブル２０をコネクタＣ１を介して制御ユ
ニット１１の本体と接続する。

【００３９】続いて、ステップＳ４２において、患者カ
ルテに合致する内容の暗証番号を装置４１から入力し
て、病状、薬液の再照合を行う。このようにして装置４
１の表示画面に、患者カルテの内容が表示される。

【００４０】次に、ステップＳ４３において、制御ユニ
ットの記憶部１９に記憶された投与履歴が装置４１側に
インターフェースケーブル２０を介してダウンロードさ
れて装置４１の画面に表示されるので、この表示結果を
見て医師は、起動投与スケジュールを再度検討して最適
な投与パターンを決定し、再度薬液種類、注入量、注入
期間及び注入時間間隔を入力する（ステップＳ４４）。

【００４１】この後に、ステップＳ４５において制御ユ
ニット１１の電源がオンされて、制御条件データの送信
が実行されて、記憶部であるＲＡＭ１６に記憶され、所
望の薬液を充填した薬液カートリッジ３１と圧力発生部
５１における小型ガスボンベを記入した患者の処方箋が
外部プログラミング装置４１に接続されているプリント
装置からプリントアウトされる。この後に、上記のステ
ップＳ６〜ステップＳ１１（ステップＳ４６）を実行
し、以降ステップＳ４０からステップＳ４６を患者が完
治するまで行う。

【００４２】続いて、添付図を用いて測定原理について
説明すると、図７（ａ）は熱式流量計の概略構成図であ
り、また図７（ｂ）はその波形図である。

【００４３】先ず、図７（ａ）において、チューブ２５
は長手方向に連続する同じ断面積Ｓを有しており、薬液
Ｍの流路となる上流側においてヒータ２６ｈを設けてお
り、このヒータ２６ｈを流量センサドライバ１３を介し
て制御装置に対して接続し、また、このヒータ２６ｈか
ら距離Ｌ分離れた下流側において温度検出のためのサー
ミスタ２６ｔが配設されている。

【００４４】以上の構成において、図７（ｂ）を参照し
て、求めるべき流速で矢印方向に下流に流れている薬液
Ｍに対して時間ｔ１において、波形図の図７（ｂ）に示
したようなヒータ加熱信号Ｈを印加してヒータ２６ｈへ
の通電を行い薬液Ｍに対するスポット温度上昇を行う。
このようにしてスポット温度上昇（ヒートスポット加
熱）された状態を距離Ｌ分下流に配設されたサーミスタ
２６ｔにおいて流量信号増幅器１４を介して温度上昇の
ピーク値を検出して、時間ｔ２において図示のような波
形のサーミスタ出力信号Ｔを得る。

【００４５】以上から、時間差Δｔ＝ｔ１−ｔ２を制御
部に内蔵されたタイマにより求めた後に、上記のように
既知の距離Ｌを、求められた時間差Δｔで割ることで薬
液の流速を得る。そして、この流速に既知の断面積Ｓを
乗じて求める流量Ｖを得るようにしている。このように
して求められた流量Ｖに基づき、例えば薬液注入装置に
おける注入量の管理を行うようにしている。

【００４６】上記のような熱式流量計の精度をより向上
させるために、以下に説明する熱式流量測定を行うよう
にしている。

【００４７】先ず、図８（ａ）は流量センサ２６の概略
構成を示したブロック図であり、また図８（ｂ）はその
波形図である。先ず、図８（ａ）において、チューブ２
５は長手方向に連続する既知の断面積Ｓを有しており、
薬液Ｍの流路となる軟性チューブ２５の上流側にヒータ
２６ｈが設けられており、このヒータ２６ｈは流量セン
サドライバ１３を介してＣＰＵ他からなる制御装置１９
に対して接続されている。

【００４８】また、このヒータ２６ｈの下流側には互い
に既知の距離Ｌ分離れるようにして、温度検出のための
第１のサーミスタ２６ｔ−１と、第２のサーミスタ２６
ｔ−２が夫々配置されている。また、各サーミスタは流
量信号増幅器１４を介して制御装置１９に接続されてい
る。

【００４９】以上の構成において、図８（ｂ）をさらに
参照して、求めるべき流速Ｖで矢印方向に下流に流れて
いる薬液Ｍに対して時間ｔ０において、波形図図８
（ｂ）に示したようなヒータ加熱信号Ｈを印加してヒー
タ２６ｈへの通電を行い薬液Ｍに対するスポット温度上
昇を行う。

【００５０】このようにしてスポット温度上昇された状
態を下流に配設されたサーミスタ２６ｔ−１により時間
ｔ１の時点で温度検出を行い、流量信号増幅器１４を介
して増幅してからサーミスタ１出力信号Ｔ１を得る。続
いて、この信号の最大値でトリガーされた図示のような
デジタル信号を発生したサーミスタ１ピーク検出信号Ｔ
Ｐ１を得る。

【００５１】これに引き続いて、距離Ｌ分下流に位置し
ているサーミスタ２６ｔ−２により時間ｔ２の時点にお
いて温度検出を行い、流量信号増幅器１４を介して増幅
してからサーミスタ２出力信号Ｔ１を得て、この信号の
最大値でトリガーされた図示のようなデジタル信号を発
生したサーミスタ２ピーク検出信号ＴＰ２を得る。

【００５２】以上のようにして、時間差Δｔ＝ｔ１−ｔ
２を制御部１９に内蔵されたタイマにより求めた後に、
上記のように既知の距離Ｌを求められた時間差Δｔで割
ることで薬液の流速を得る。そして、この得られた流速
に既知の断面積Ｓを乗じて求める流量Ｖを得る。このよ
うにして求められた流量Ｖに基づき、例えば薬液注入装
置における注入量の管理を行うことで、ヒータ加熱の時
点とヒートスポットが生成までに要する時点との間にお
ける時間遅れ発生の影響を一切受けることなく流量測定
を行うことができるようになる。

【００５３】続いて、図９は図８に示した動作をまとめ
たフローチャートであり、先ずステップＳ５０において
ヒータ２６ｈへの通電を行い薬液Ｍに対するスポット温
度上昇を行う。次に、ステップＳ５１において、スポッ
ト温度上昇された状態を下流に配設されたサーミスタ２
６ｔ−１により温度検出を行い、流量信号増幅器１４を
介して増幅してサーミスタ１出力信号Ｔ１を得てから、
最大値でトリガーされたデジタル信号に基づき制御装置
１９に内蔵のタイマを時間ｔ１の時点において起動す
る。

【００５４】この後に、ステップＳ５３に進み、サーミ
スタ２６ｔ−１から既知の距離Ｌ分下流に位置している
サーミスタ２６ｔ−２から得られたサーミスタ２ピーク
検出信号ＴＰ２のデジタル信号が入力された時点でタイ
マを停止して、時間ｔ２を得る。次に、ステップＳ５５
において、時間差Δｔ＝ｔ１−ｔ２を求めた後に、上記
のように既知の距離Ｌを求めらた時間差Δｔで割ること
で薬液の流速を得てから既知の断面積Ｓを乗じて求める
流量Ｖを得る。このようにして求められた流量Ｖをステ
ップＳ５６において、流量データとして出力して流量測
定を終了して、リターンする。

【００５５】上記のような熱式流量測定によれば、流体
に対するスポット温度上昇を行うためのヒーターへの通
電を開始する時点と、ヒータ加熱によりヒートスポット
が生成までに要する時点との間において発生する時間遅
れの影響を全く受けることがなくなり、またヒータとサ
ーミスタ自体のバラツキ等により構成された場合におい
て、従来行われていた熱式流量計の完成後における調整
作業に多くの工程を省略できるようになる。

【００５６】図１０は、別実施形態を示した概略構成図
であって、既に説明済みの構成には同一符号を付して説
明を割愛して特徴部分に限定して述べると、ヒータ２６
ｈの下流側において互いに既知の距離Ｌ１分離れて配設
されている温度検出のための第１のサーミスタ２６ｔ−
１と、第２のサーミスタ２６ｔ−２の間の流路断面積は
Ｓ１である。また、この第２のサーミスタ２６ｔ−２か
ら既知の距離Ｌ２分離間している部位に第３のサーミス
タ２６ｔ−３が設けられており、これらのサーミスタ間
の流路断面積はＳ１より大きな断面積Ｓ２となってい
る。

【００５７】以上の構成において、第１のサーミスタ２
６ｔ−１と、第２のサーミスタ２６ｔ−２により、上記
のようにして、流速を測定してから、さらに下流の第３
のサーミスタ２６ｔ−３において断面積が大きくなり流
速が低くなった時点でさらに流速を測定するようにし
て、さらに流速の測定の精度を向上できるので、流量測
定精度を向上できるようになる。

【００５８】さらに、図１１は別構成例を示した外観斜
視図であり、既に説明済みの構成には同一符号を付して
説明を割愛すると、薬液Ｍは薬液カートリッジ１３１内
の弾性バルーン１３２内において充填されている。この
薬液カートッリジ１３１は透明乃至半透明な硬質の高分
子材料で形成されており、弾性バルーン１３２自体の有
する収縮力による収縮状態が外部から分かるようになっ
ている。この薬液カートリッジ１３１の材質は、ポリカ
ーボネート、アクリル、ポリスチレンなどの高分子材料
が挙げられる。また、弾性バルーン１３２の材質は、シ
リコンゴム、天然ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴ
ム等が挙げられる。

【００５９】薬液Ｍは弾性バルーン１３２の収縮力によ
り一定圧力を加えられて流量制御ユニット１１内の流量
制御デバイス２１に対して加圧孔３４を介して送られ
る。この流量制御ユニット１１は、前述の制御ユニット
１１から加圧部５１を除いた構成にすることができ、流
量制御デバイス２１との協働作用により前述したような
薬液注入を行うことができる。尚、このような弾性バル
ーン１３２に代えて、金属ベローズと金属ベローズを覆
うケース内に封入されたガスの蒸気圧を利用したもので
あってももちろん良い。以上説明した構成によれば、薬
液を充填した軟性バッグに圧力を加えるか弾性を有する
バルーンに薬液を充填してバルーンの収縮力を利用し
て、これら容器より薬液を吐出させ患者に注入する機構
を有している。したがって、従来の電動式ポンプに比較
して小型で軽量かつ安価なポンプを実現することができ
る。さらにまた、注入薬液の流量はこれら薬液容器に接
続される流量制御部によって行われ、また流量制御は微
細孔を持つ流体抵抗器と流路弁機構で構成されるととも
に、あらかじめ外部装置によりプログラミングされた投
与スケジュースに基づき動作されることによって、従来
のような携帯型のバルーン方式のポンプでは到底実現不
可能な任意の設定量、設定時間での薬剤注入が実現でき
るようになる。

【００６０】尚、上記の各実施形態によれば薬液バッグ
を収納した薬液カートリッジを加圧して所定流量で薬液
を注入する場合について述べたが、これに限定されず、
他の形式のペリスタリック式またはローラポンプ式の薬
液注入装置における流量測定にも実施可能であることは
言うまでのない。また、最大で３つの温度検出部を設け
る場合に限定したが、これに限定されず３個以上設ける
流路の場合でも可能であることは言うまでもない。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
例えば流量制御手段を具備した薬液注入装置において、
下流において熱式流量測定を行い、この測定結果を用い
ることで、一機種で複数の流量の設定ができるようにし
て、患者の状態に応じたきめ細かな薬液投与ができる熱
式流量検出装置及び薬液注入装置を提供することが出来
る。加えて、流路内における加熱部の下流側に配設され
る複数の温度検出部の測定条件を夫々同じにすること
で、より正確な熱式流量測定を行うことができるように
なる。

【００６２】

【図面の簡単な説明】

【図１】 患者Ｐへの装着状態とともに示した薬液注入
ポンプ１の全体構成を示す外観斜視図である。

【図２】 流量制御デバイス１１と制御ユニット２１と
薬液カートリッジの接続後の様子を示したブロック図で
ある。

【図３】 投与スケジュール設定のフローチャートであ
る。

【図４】 図３のステップＳ４の具体例を示したフロー
チャートである。

【図５】 初期動作のフローチャートである。

【図６】 ２回目以降の投与スケジュール設定のフロー
チャートである。

【図７】 流量計測のための説明図である。

【図８】 （ａ）は熱式流量計の概略構成図であり、ま
た（ｂ）はその波形図（ｂ）である。

【図９】 図８に示した構成の動作説明のフローチャー
トである。

【図１０】別実施形態の概略構成図である。

【図１１】別実施形態の外観斜視図である。

【符号の説明】

１１ 流量制御ユニット １２ 弁機構 １３ 流量センサドライバ １４ 流量信号増幅器 １５ 表示部 １６ 記憶部 １７ 動作スイッチ １８ 薬液注入スイッチ １９ 制御装置（ＣＰＵ） ２０ インターフェースケーブル ２１ 流量制御デバイス ２２ 接続管 ２３ 流体抵抗体 ２４ 流体制御弁 ２５ 軟性チューブ ２６ｈヒータ ２６ｔ−１ 第１の流量センサ ２６ｔ−２ 第２の流量センサ ２６ｔ−３ 第３の流量センサ ３１ 薬液カートリッジ ３２ 薬液バッグ ３３ 隔壁 ３４ 加圧孔 ４１ 外部プログラミング装置 ５１ 圧力発生部 ５２ 圧力調整部 ３２ 薬液バッグ ３３ 隔壁 ３４ 加圧孔 ４１ 外部プログラミング装置 ５１ 圧力発生部 ５２ 圧力調整部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体の流速を測定するために前記流体に
   対してスポット温度上昇を行うために流路の上流側に配
   設される加熱手段と、 該加熱手段の下流側において既知の距離で離間して配設
   されるとともに前記スポット温度上昇の温度状態を検出
   する少なくとも１つの温度検出手段を備えてなる熱式流
   量検出装置であって、 前記流路に配設されるとともに、前記温度検出手段の夫
   々による温度状態の検出結果に基づいて、時間差を演算
   して、前記距離を前記時間差で割ることで求める流速を
   演算する制御手段とを具備することを特徴とする熱式流
   量検出装置。
2. 【請求項２】 前記温度検出手段を既知の距離で互いに
   離間して２つ設けたことを特徴とする請求項１に記載の
   熱式流量検出装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、さらに前記流路の既知
   の断面積に対して求めた流速を乗ずることで、前記流体
   の流量を演算することを特徴とする請求項１または請求
   項２に記載の熱式流量検出装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の熱式流量検出装置を用
   いた薬液注入装置であって、 前記流体としての薬液を充填した薬液バッグを収納する
   とともに加圧手段に接続される加圧室を有する薬液カー
   トリッジと、 前記薬液バッグに接続されるとともに流量を制限する流
   体抵抗手段を途中部位において接続した流路と、 該流路内における薬液の流量を断続するために前記流体
   抵抗手段の下流側に設けられる流量制御手段と、 前記流路における流量を断続するために前記流量制御手
   段の下流側に設けられる前記流量検出手段と、 前記流量制御手段と前記流量検出手段に接続される主制
   御手段とを具備することを特徴とする薬液注入装置。