输液装置以及气泡检测方法与流程

本发明涉及输液装置以及输液装置中的气泡检测方法。

背景技术：

在医疗用输液装置中，公开了检测混入输送药液的管(输液管)内的气泡的技术。例如在专利文献1中，依次按压输液管(蠕动式)或者按压(活塞式)组装于输液泵的一部分的部件进行输送并且检测存在于输液过程中的气泡的输液泵。在该输液泵中，在输液泵内设置使用超声波传感器的气泡检测器，由此能够精度良好地检测气泡。

专利文献1：日本特开2000-325476号公报

然而，在专利文献1记载的技术中，由于需要在输液装置内确保用于设置使用了超声波传感器的气泡检测器的专用的空间，因此在使输液装置小型化的观点来看存在课题。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述情况所做出的，目的在于提供适于小型化的输液装置以及能够使输液装置小型化的气泡检测方法。

为了解决上述的课题并实现上述目的，本发明的一个方式的输液装置的特征在于，具有指压式泵机构，该指压式泵机构具备多个指状件，在利用所述多个指状件和与该多个指状件对置配置的推压部件来夹持由具有挠性的材料构成的流路的状态下，通过使所述多个指状件进行进退动作的蠕动运动，来按压所述流路的侧面以使所述流路弹性变形，从而输送填充于所述流路的液体，所述输液装置还具有：压力传感器，其设置于所述多个指状件的至少一个或者设置于所述推压部件；以及判断单元，在所述指状件按压所述流路时，该判断单元基于由所述压力传感器检测出的压力来判断在所述流路内有无气泡。

本发明的一个方式的输液装置的特征在于，所述压力传感器设置于所述多个指状件的至少一个，在设置有所述压力传感器的指状件按压所述流路时，所述判断单元基于由所述压力传感器检测出的压力来判断在所述流路内有无气泡。

本发明的一个方式的输液装置的特征在于，所述压力传感器设置于所述多个指状件中的第三指状件，该第三指状件配设于在所述流路中配设于液体的输送方向的最上游侧的第一指状件与配设于最下游侧的第二指状件之间，所述指压式泵机构在为了关闭所述流路而使所述第一指状件和所述第二指状件同时按压该流路的状态下，使所述第三指状件按压所述流路，在所述第三指状件按压所述流路时，所述判断单元基于由所述压力传感器检测出的压力来判断在所述流路内有无气泡。

本发明的一个方式的输液装置的特征在于，所述压力传感器设置于所述推压部件，在与所述压力传感器对置配置的指状件按压所述流路时，所述判断单元基于由所述压力传感器检测出的压力来判断在所述流路内有无气泡。

本发明的一个方式的输液装置的特征在于，在由所述压力传感器检测出的压力小于规定的值时，所述判断单元判断为在所述流路内存在气泡。

本发明的一个方式的输液装置的特征为，所述压力传感器是应变仪。

本发明的一个方式的气泡检测方法的特征在于，是在输液装置中检测在流路内有无气泡的方法，所述输液装置具有指压式泵机构，该指压式泵机构具备多个指状件，在利用所述多个指状件和与该多个指状件对置配置的推压部件来夹持由具有挠性的材料构成的所述流路的状态下，通过使所述多个指状件进行进退动作的蠕动运动，来按压所述流路的侧面以使所述流路弹性变形，从而输送填充于所述流路的液体，在所述指状件按压所述流路时，基于设置于所述多个指状件的至少一个或者设置于所述推压部件的压力传感器检测出的压力，来判断在所述流路内有无气泡。

本发明的一个方式的气泡检测方法的特征在于，所述压力传感器设置于所述多个指状件中的第三指状件，该第三指状件配设于在所述流路中配设于液体的输送方向的最上游侧的第一指状件与配设于最下游侧的第二指状件之间，在为了关闭所述流路而使所述第一指状件和所述第二指状件同时按压该流路的状态下，使所述第三指状件按压所述流路，在所述第三指状件按压所述流路时，基于由所述压力传感器检测出的压力进行所述有无气泡的判断。

根据本发明，在构成输液装置的泵机构的指状件或者在与指状件一起夹持流路的推压部件设置压力传感器，在指状件按压流路时基于由压力传感器检测出的压力来判断在流路内有无气泡，因此能够将用于设置气泡检测用的构成要素的空间，与用于为了输送药液所需的构成要素的空间共用。由此起到能够实现输液装置的小型化的效果。

附图说明

图1是实施方式的输液装置的立体图。

图2是图1表示的输液装置的与指压式泵机构相关的部分的示意的结构图。

图3是压力传感器部的示意的剖视图。

图4是图1表示的输液装置的与指压式泵机构以及控制相关的部分的框结构图。

图5是说明图1表示的输液装置的动作以及气泡检测方法的图。

图6是表示图1表示的输液装置的判断流程的一个例子的图。

图7是说明将压力传感器设于推压板的结构的图。

附图标记说明：1…壳体；2…手柄；3…操作面；4…输液管载置面；5…输液管引导部；6…门；7…铰链；8、8A…推压板；9…指部；10…开关组；11…显示装置；12…警报发生装置；13…第一指状件；14…第二指状件；15、15A…第三指状件；16…压力传感器部；16A…压力传感器；16a…金属板；16aa…突起部；16b…保持部件；16c…应变仪；16d…基台；17、18、19…凸轮部件；20…旋转轴；21…电动马达；22…旋转位置传感器；23…指压式泵机构；24…控制装置；24a…马达驱动控制部；24b…马达位置检测部；24c…AD转换器；24d…传感器信号处理部；24e…控制部；24f…警报信号处理部；24g…显示装置处理部；100…输液装置；B…气泡；L…药液；T…输液管

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的输液装置以及气泡检测方法的实施方式进行详细地说明。另外，该发明不被该实施方式限定。并且在各附图中，对于相同或者对应的要素适当地标注相同的附图标记。

(实施方式)

图1是本发明的实施方式的输液装置的立体图。该输液装置100是医疗用的输液装置。输液装置100具有后述的指压式泵机构，由此，是按压由具有挠性的材料构成的流路亦即输液管T，用于输送填充于输液管T内的药液L的装置。

输液装置100具备：壳体1；搬运用的手柄2，其安装于壳体1上部；操作面3，其设置有用于操作输液装置100的各种要素；输液管载置面4，其供输液管T载置；输液管引导部5，其将输液管T引导至规定的位置并进行保持；门6，其以覆盖输液管载置面4的方式设置；铰链7，其将门6支承为开闭自如；推压板8，其为设置于门6的内表面(与输液管载置面4对置的面)的推压部件；指部9，其设置为从形成于输液管载置面4的开口孔露出；开关组10，其由设于操作面3的用于操作输液装置100的多个按钮构成；显示装置11，其用于显示与输液装置100相关的各种信息；警报发生装置12，其用于产生警告声。如图1所示，在输液管T保持于输液管引导部5时，指部9位于输液管T的正下方。另外，液体亦即药液L如箭头所示，从纸面上方朝向下方被输送。

图2是与输液装置100的指压式泵机构相关的部分的示意的结构图。图2表示在关闭门6的状态下从箭头A侧观察的状态。

指部9具备多个(在本实施方式中为三个)指状件。具体而言，指部9具备：第一指状件13，其配置于在输液管T的药液L的输送方向的最上游侧(纸面左侧)；第二指状件14，其配置于在输液管T的药液L的输送方向的最下游侧(纸面右侧)；第三指状件15，其配设在第一指状件13与第二指状件14之间。另外，第一指状件13和第二指状件14的前端部为了容易关闭输液管T而突出。另外，在第三指状件15的前端部设置有压力传感器部16。关于压力传感器部16详见后述。

第一指状件13、第二指状件14、第三指状件15各自的基端部连接于凸轮部件17、18、19。凸轮部件17、18、19能够一体旋转地设置于旋转轴20。旋转轴20与输液装置100中作为泵驱动源的带减速机的电动马达21的旋转轴连接。另外，在旋转轴20设置有用于检测电动马达21的旋转位置的旋转位置传感器22。指部9、凸轮部件17、18、19、旋转轴20、电动马达21、旋转位置传感器22构成指压式泵机构23。

若电动马达21旋转驱动而使旋转轴20绕轴芯旋转，则该旋转运动借助凸轮部件17、18、19变换运动方向。由此凸轮部件17、18、19分别使第一指状件13，第二指状件14，第三指状件15沿与输液管T的延伸方向垂直的方向(图2的纸面上下方向)进行进退动作。凸轮部件17、18、19以能够分别使第一指状件13、第二指状件14、第三指状件15在所希望的时刻进行所希望的进退动作的方式设定其形状。

推压板8构成为在关闭门6的状态下，与指部9一起夹持输液管T。

其结果，在由指部9和推压板8夹持输液管T的状态下，指压式泵机构23通过使指部9的各指状件进行进退动作的蠕动运动来按压输液管T的侧面以使其弹性变形，从而能够输送填充于输液管T的药液L。

接着，对压力传感器部16进行说明。图3是压力传感器部16的示意的剖视图。压力传感器部16具备：金属板16a，其设于第三指状件15，并具有向第三指状件侧突出的突起部16aa；保持部件16b，其保持金属板16a，并且将压力传感器部16保持于第三指状件15；应变仪16c，其作为安装于金属板16a的突起部16aa的下侧的压力传感器；以及基台16d，其配置于第三指状件15的上表面与应变仪16c之间，且固定于保持部件16b。

应变仪16c由具有规定图案的箔型的金属电阻构成，经由未图示的布线供给电流。若向金属板16a施加压力，则金属板16a及其突起部16aa与该压力对应地发生弹性变形，并且安装于突起部16aa的应变仪16c也发生弹性变形，应变仪16c的电阻值也与该变形量对应地变化。由此能够将施加于金属板16a的压力的变化作为在应变仪16c中流动的电流值的变化而取出。

图4是与输液装置100的指压式泵机构23以及控制相关的部分的框结构图。对指压式泵机构23省略详细的说明。输液装置100的控制由控制装置24进行。

控制装置24具备：马达驱动控制部24a、马达位置检测部24b、AD转换器24c、传感器信号处理部24d、控制部24e、警报信号处理部24f、以及显示装置处理部24g。

控制装置24例如能够通过微控制器来实现。微控制器具有：CPU(Central Processing Unit中央处理器)、ROM(Read Only Memory只读存储器)、RAM(Random Access Memory随机存取存储器)、I/F(Interface接口)、以及将它们相互连接的总线。CPU基于存储于ROM的程序以及数据进行运算处理，实现各部分的功能。ROM是非易失性的半导体存储装置，存储程序以及数据。RAM是易失性半导体存储装置，作为CPU执行程序时的工作区域动作。I/F包括AD转换器24c，与控制装置24的外部的装置进行数据的输入输出。

对控制装置24的各构成要素进行说明。马达驱动控制部24a基于来自控制部24e的指令信号，对指压式泵机构23的电动马达21进行驱动控制。马达位置检测部24b基于指压式泵机构23的旋转位置传感器22输出的信号，检测电动马达21的旋转位置，并将包含旋转位置的信息的马达位置检测信号向控制部24e输出。AD转换器24c供与在应变仪16c中流动的电流对应的输入电压输入，并将该输入电压值转换为数字信号，向传感器信号处理部24d输出。传感器信号处理部24d处理输入的数字信号，生成与在应变仪16c中流动的电流值对应的电压信号，并向控制部24e输出。该电压信号的电压是与施加于金属板16a的压力对应的信号。因此控制部24e通过应变仪16c，能够检测施加于在第三指状件15设置的压力传感器部16的压力。另外，传感器信号处理部24d也可以进行对AD转换器24c的输入电压的调整。例如，在传感器信号处理部24d也可以具有以下功能：在输入电压含有噪声等的情况下，去除与该噪声相当的值的功能、或者以使传感器信号处理部24d生成的电压信号的大小相对于AD转换器24c的输入电压值成为规定的比率的方式进行计算的功能。

控制部24e如前述那样，向马达驱动控制部24a输出用于驱动控制电动马达21的指令信号。另外，控制部24e分别从马达位置检测部24b输入马达位置检测信号，以及从传感器信号处理部24d输入电压信号。此外，控制部24e如后述那样，具有作为判断输液管T内有无气泡的判断单元的功能。控制部24e若通过后述的步骤检测到在输液管T内存在气泡，则分别向警报信号处理部24f以及显示装置处理部24g输出false(错误)信号。

警报信号处理部24f若从控制部24e接受false信号，则向警报发生装置12输出指令信号，产生通知检测到气泡的警告声。同样，若显示装置处理部24g从控制部24e接受false信号，则向显示装置11输出指令信号，显示通知检测到气泡的文字、符号等。

接着，图5是对输液装置100的动作以及气泡检测方法进行说明的图。图5(a)表示在输液管T内未混入气泡的情况(平常时)，图5(b)表示在输液管T内混入有气泡的情况，图5(c)表示从传感器信号处理部24d输入至控制部24e的电压信号的电压(信号电压)。

首先，对图5(a)进行说明。指压式泵机构23在由指部9和推压板8夹持输液管T的状态下，使指部9的各指状件进行进退动作，反复进行状态1～状态5所示的蠕动运动。

状态1是第一指状件13以及第二指状件14同时按压输液管T的侧面，将输液管T关闭的状态。药液L从上游侧(纸面下侧)供给。此时是第三指状件15不按压输液管T的侧面的状态。另外，处于在输液管T中的第三指状件15的正上方的区域不含有药液L的状态。此时，虽然不对设于第三指状件15的压力传感器部16施加压力，但表示未施加压力的值的电压信号从传感器信号处理部24d输入控制部24e(参照图5(c))。

在接着状态1的状态2中，第一指状件13向不按压输液管T的侧面的位置后退。由此由第一指状件13进行的输液管T的关闭被解除，药液L被输送到输液管T中第一指状件13以及第三指状件15的正上方的区域。此时，由于向压力传感器部16施加压力，因此与其压力对应的值的电压信号，从传感器信号处理部24d向控制部24e输入(参照图5(c))。

在接着状态2的状态3中，第一指状件13朝向输液管T的侧面前进，第一指状件13以及第二指状件14再次同时按压输液管T的侧面，从而输液管T成为关闭的状态。与此同时，第三指状件15朝向输液管T的侧面前进，按压输液管T的侧面。此时，由于施加于压力传感器部16的压力比状态2的情况高，因此比状态2的情况高的值的电压信号，从传感器信号处理部24d输入到控制部24e(参照图5(c))。另外，此时施加于压力传感器部16的压力成为表示关闭的区域中的输液管T内的内压的值。另外，此时的第三指状件15对输液管T的按压量只要是输液管T稍微被按扁的程度即可。另外，在状态3中第三指状件15按压输液管T的侧面之后，第三指状件15也可以暂时向不按压输液管T的侧面的位置后退。

在接着状态3的状态4中，第二指状件14向不按压输液管T的侧面的位置后退，并且第三指状件15朝向输液管T的侧面进一步前进，第一指状件13以及第三指状件15同时按压输液管T的侧面，成为输液管T关闭的状态。由此在状态3中填充于由第一指状件13以及第二指状件14关闭的区域中的药液L，向下游侧(纸面上侧)输送。此时，施加于压力传感器部16的压力是从关闭的输液管T和推压板8受到的压力，因而比状态3的情况下的压力高。因此比状态3的情况高的值的电压信号，从传感器信号处理部24d输入控制部24e(参照图5(c))。

在接着状态4的状态5中，第二指状件14朝向输液管T的侧面前进，第一指状件13、第二指状件14以及第三指状件15同时按压输液管T的侧面，成为输液管T关闭的状态。此时施加于压力传感器部16的压力与状态4的情况相同(参照图5(c))。之后，第三指状件15向不按压输液管T的侧面的位置后退而成为状态1。然后，通过反复进行状态1～状态5所示的蠕动运动而持续输送药液L。

接着，对图5(b)进行说明。与图5(a)的情况同样，指压式泵机构23在由指部9和推压板8夹持输液管T的状态下，使指部9的各指状件进行进退动作，反复进行与状态1～状态5所示的图5(a)的情况同样的蠕动运动。但图5(b)的情况为在输液管T中混入有气泡B。

在图5(b)的状态1、2中，输入于控制部24e的电压信号的值与图5(a)中的电压信号的值相同(参照图5(c))。另外，如图5(b)所示，在状态2中药液L被输送到输液管T的第一指状件13以及第三指状件15的正上方的区域，此时气泡B也同时移动。

接着，在状态3中，成为第一指状件13以及第二指状件14同时按压输液管T的侧面，将输液管T关闭的状态，并且第三指状件15按压输液管T的侧面。此时，施加于压力传感器部16的压力由于比图5(a)的情况施加的压力低，因此信号电压也变低(参照图5(c))。该理由是因为在输液管T内的关闭的区域内与药液L一起存在有作为气体的气泡B，因此如图5(a)的情况那样，内压比在关闭的区域仅填充有药液L的情况变低。

在之后的图5(b)的状态4、5中，输入控制部24e的电压信号的值与图5(a)中的电压信号的值相同(参照图5(c))。另外，如图5(b)所示，气泡B也与药液L的输送一起移动。

如以上说明的那样，在本实施方式的输液装置100中，在气泡B混入输液管T的情况下，第三指状件15按压输液管T时，由压力传感器部16(应变仪16c)检测到的压力相对于未混入气泡的情况发生变化。因此控制部24e能够基于由压力传感器部16检测到的压力来判断在输液管T内有无气泡。特别在利用第一指状件13以及第二指状件14关闭输液管T的状态下，因为能够基于第三指状件15按压输液管T时利用压力传感器部16检测到的压力判断气泡的有无，因此能够进行更可靠的气泡检测。

另外，在本实施方式的输液装置100中，通过将压力传感器部16设于第三指状件15，由此能够使用于作为气泡检测用的构成要素的压力传感器部16的空间、与用于作为为了输送所需的构成要素的指部9的空间共享。

由此，能够实现输液装置100的小型化。

另外，在本实施方式的输液装置100中，通过在气泡的检测中未使用一般使用的超声波传感器，而使用比较廉价的应变仪的压力传感器，因此能够使输液装置100整体的成本降低。

另外，在控制装置24中，控制部24e能够根据从马达位置检测部24b输入的马达位置检测信号，判断设置有压力传感器部16的第三指状件15按压输液管T的时刻(成为状态3的时刻)。以下，作为输液装置100中判断流程的一个例子，对在第三指状件15按压输液管T的时刻基于由压力传感器部16检测到的压力来判断输液管T内有无气泡的流程进行说明。

图6是表示图1所示的输液装置的判断流程的一个例子的图。首先，在步骤S101中，控制部24e接受马达位置检测信号的输入。接着在步骤S102中，控制部24e接受来自传感器信号处理部24d的电压信号(传感器信号)的输入。

接着，在步骤S103中，控制部24e判断是否为气泡检测时刻。具体而言，控制部24e判定输入的马达位置检测信号是否为第三指状件15按压输液管T(成为状态3)时的表示电动马达21的旋转位置的信号。在控制部24e判断为不是气泡检测时刻的情况下(步骤S103，No)，返回步骤S101。在控制部24e判定为是气泡检测时刻的情况下(步骤S103，Yes)，进入步骤S104。

接着，在步骤S104中，控制部24e判定传感器信号的电平是否比规定值低。在此，规定值是图5(a)所示那样的比平常时的电平低的值，是设定成判断为在状态3中关闭的空间内混入有气泡B的等级的值。这样的规定值，例如是根据状态3中的第三指状件15的按压量的设定值、应变仪16c的特性、成为检测对象的气泡B的大小、药液L的种类等，通过事先实验所确定的值，并且存储于控制装置24的ROM。

控制部24e在判定为传感器信号的电平不低于规定值的情况下(步骤S104，No)，进入步骤S105。在步骤S105中，控制部24e向警报信号处理部24f以及显示装置处理部24g输出表示没有气泡的pass信号，之后结束处理。此时，显示装置处理部24g可以向显示装置11输出指令信号，显示表示没有气泡的状态的文字、符号。

另一方面，在控制部24e判定为传感器信号的电平低于规定值的情况下(步骤S104，Yes)，进入步骤S106。在步骤S106中，控制部24e向警报信号处理部24f以及显示装置处理部24g输出表示检测到气泡的false信号，之后结束处理。警报信号处理部24f若从控制部24e接受false信号，则向警报发生装置12输出指令信号，产生通知检测到气泡的警告声。同样，显示装置处理部24g若从控制部24e接受false信号，则向显示装置11输出指令信号，显示通知检测到气泡的文字、符号等。

另外，在上述判断流程中，在第三指状件15按压输液管T的时刻基于由压力传感器部16检测到的压力来判断输液管T内有无气泡，但本发明不限定于此。例如事先取得进行状态1～5的蠕动运动时图5(c)所示的平常时的信号电压的波形，并预先存储于控制装置24的ROM。然后，控制部24e通过来自传感器信号处理部24d的输入，观测进行状态1～5的蠕动运动时信号电压的波形，并在该波形为与平常时的信号电压的波形不同的异常波形的情况下(例如，在观测的波形中观测到比平常时的波形中的信号电压低规定值的信号电压的情况下)，可以判断为混入有气泡。

另外，在上述实施方式中，在第三指状件15设置有具备应变仪16c的压力传感器部16，这样的压力传感器部例如也可以设置在配设于最上游侧的第一指状件13。在第一指状件13设置有压力传感器部的情况下，即图5所示的状态2的情况下，在输液管T内有气泡的情况和没有的情况下传感器电压值不同，具体而言，在有气泡的情况下，传感器电压值变低。因此例如在设置于第一指状件13的压力传感器部的传感器电压值比规定值低的情况下，控制部24e可以判断为存在气泡。另外，也可以在第一指状件13和第三指状件15的双方设置压力传感器部。

另外，在上述实施方式中，指部9由三个指状件构成，指状件的数量不限定于3，也可由4以上的多个指状件构成。即使在该情况下，压力传感器部至少设置于一个指状件，单也可以分别在多个指状件设置压力传感器部。这样，如果设置多个压力传感器部，由于能够用多个压力传感器的压力来判断气泡的有无，因此能够使气泡的检测精度提高。另外，由于多个传感器中同时用几个传感器知晓压力变小，因此也能够判断气泡的大小。

另外，在上述实施方式中，以反复进行状态1～状态5的蠕动运动的方式，使指部9的各指状件进行进退动作，蠕动运动的方式并不限定于状态1～状态5，而是能够以能够输送的各种方式进行蠕动运动。

另外，压力传感器不限定于上述实施方式的结构的通过压力传感器部设置的情况。压力传感器如果为使指状件按压输液管时能够检测施加于指状件的压力的方式，则能够以各种方式设置于指部。另外，压力传感器的种类也不限定于应变仪，只要是静电电容式传感器、使用霍尔元件的传感器、使用电阻膜的传感器、使用压电元件的传感器等能够检测压力的部件，则能够不限种类地利用。

另外，在上述实施方式中，将压力传感器设置于指状件，但也可以设置于推压板。图7是说明将压力传感器设置于推压板的结构的图。在图7所示的结构中，在推压板8A埋设有压力传感器16A。压力传感器16A例如是应变仪。在该情况下，在与压力传感器16A对置配置的第三指状件15A按压输液管T时，控制部24e能够基于由压力传感器16A检测到的压力来判断在输液管T内有无气泡。

另外，本发明不被上述实施方式限定。将上述的各构成素适当地组合而构成的结构也包含于本发明。另外，进一步的效果、变形例能够由本领域技术人员容易地导出。因此本发明的更宽泛的方式并不限定于上述实施方式，而是能够进行各种变更。