JP2000046678A - 液漏れ検出装置と薬液注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で正確に液漏れの有無を検出す
る。 【解決手段】 流路を流れる液体の液漏れを検出する液
漏れ検出方法であって、流路１近傍に配置されたサーミ
スタ８に通電してサーミスタ８を加熱し、その加熱され
たサーミスタ８の抵抗値の変化を抵抗値検出部３により
検出する。この抵抗値の所定時間当たりの変化量が所定
量以上のときは、制御回路６はその流路１の電磁弁２に
よる閉塞が不十分であると判断して警報部７により警報
を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流路を流れる液体
の液漏れを検出する液漏れ検出装置と、生体に薬液を注
入する薬液注入装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】近年、末期がんの患者の疼痛の緩和を目的
として、塩酸モルヒネなどが用いられ、患者が痛みを感
じたときに患者自らが操作して薬液を注入する携帯型の
薬液注入装置が用いられている。この装置は、薬液を間
欠的に注入するために、薬液の注入流路を開閉する機構
が必要となる。このような機構として例えば、電磁力を
用いた弁で開閉する方法が用いられているが、弁に異常
が発生して流路が十分に閉鎖していないときには、生体
に必要量以上の薬液が誤って投与されることが考えられ
る。またこのような弁の異常により、生体から薬液側に
体液が逆流することも考えられ、安全上、重大な問題と
なる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの問題に対処す
るために、医師や看護婦が定期的に流路の状態を目視に
より検査し、その異常を検出してきた。また、弁の異常
を自動的に検出する手段としては、流量計等を用いて、
その流路における液の流れを常時監視することも考えら
れるが、流量計は各種のセンサから得られる信号を流量
値に変換する変換手段を備えており、その構成が複雑で
高価となる。従って、薬液の注入流路の閉鎖が確実に行
われたかを簡便に検知する手段を備えた薬液注入装置が
求められていた。

【０００４】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、簡単な構成で正確に液漏れの有無を検出できる液漏
れ検出装置と薬液注入装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】また本発明の目的は、低コストで液漏れを
検出して、液漏れが検出できると警告を発することがで
きる液漏れ検出装置と薬液注入装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決する手段】上記目的を達成するために本発
明の液漏れ検出装置は以下のような構成を備える。即
ち、流路を流れる液体の液漏れを検出する液漏れ検出装
置であって、前記流路近傍に配置された感熱素子に通電
して前記感熱素子を加熱する加熱手段と、前記加熱手段
で加熱された前記感熱素子の抵抗値の変化を検出する検
出手段と、前記検出手段で検出される抵抗値の所定時間
当たりの変化量が所定量以上のときに前記流路から液体
が漏れていると判断する判断手段とを有することを特徴
とする。

【０００７】上記目的を達成するために本発明の薬液注
入装置は以下のような構成を備える。即ち、薬液バッグ
に収容されている薬液を生体に注入する薬液注入装置で
あって、前記薬液バッグから排出される薬液を前記生体
に導入するための薬液路と、前記薬液路に設けられ前記
薬液路を開閉する開閉手段と、前記薬液路近傍に配置さ
れた感熱素子に通電して前記感熱素子を加熱する加熱手
段と、前記加熱手段で加熱された前記感熱素子の抵抗値
の変化を検出する検出手段と、前記検出手段で検出され
る抵抗値の所定時間当たりの変化量が所定量以上のとき
に前記開閉手段が異常であると判断する判断手段とを有
することを特徴とする。

【０００８】尚、本願発明により検出可能な液漏れ異常
には、弁が異常である場合と、流路が異常（穴が開いて
いる等）出ある場合等が含まれる。また弁が異常である
場合には、液漏れの異常が弁（漏れのある弁）を通して
流路下流に誤って流れる場合と、液漏れの異常が弁（漏
れのある弁）を通して生体から逆流する場合もあり得
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態を詳細に説明する。尚、本実施の形
態では、薬液を注入する薬液注入装置での例で説明する
が、本実施の形態の液漏れ（流体の移動）検出方法はこ
れ以外の一般的な流体（例えば管を流れる水等）の移
動、漏れ検知にも適用できることはもちろんである。

【００１０】図１は、本実施の形態の薬液注入装置の主
要部の構成を示すブロック図である。

【００１１】図１において、１は不図示の薬液バッグか
ら排出された薬液が流れる流路（薬液路）で、この薬液
は薬液バッグ内のエアバッグに空気を送り込み、その内
圧を高めることにより薬液バッグから押し出される。２
は電磁弁で、この弁２を開閉することにより、流路１内
の薬液が患者側に供給される。３は抵抗値検出部で、サ
ーミスタ８の抵抗値の変化、即ち、サーミスタ８におけ
る温度変化を検出し、電圧信号として出力する。４は加
熱駆動部で、サーミスタ８に通電してサーミスタ８自体
を加熱させる。５は弁制御回路で、制御回路６からの指
示に基づいて電磁弁２の開閉を制御する。６は制御回路
で、例えばマイクロコンピュータ等のＣＰＵ、ＣＰＵに
よりアクセスされて各種データを記憶するメモリ等を備
えている。６ａはタイマで、ＣＰＵにより指示された所
定時間の計時を行い、その時間が経過するとＣＰＵに対
して割込み信号などを発生して、その時間が経過したこ
とをＣＰＵに報知する。７は警報部で、例えばＬＥＤや
圧電ブザー等を備え、制御回路６が電磁弁８における漏
れなどを検知すると警告音やエラー表示等を行なう。

【００１２】サーミスタ８は流路１の外側に配置され、
温度の変化を抵抗変化として出力する。いま加熱駆動部
４により流路１内の薬液より高い温度になるまでサーミ
スタ８が加熱され、具体的には、サーミスタ８に電流を
流すことで、サーミスタ８の抵抗により熱を発生させる
と、流路１内を薬液が流れればサーミスタ８の熱が薬液
によって速やかに奪われることによりサーミスタ８によ
り検出される温度が急速に低下する。一方、流路１内で
薬液が流れていない場合、即ち、薬液が淀んだ状態の場
合には、薬液が流れている場合に比べてサーミスタ８の
温度が低下する度合が小さくなる。

【００１３】このような温度低下に伴う抵抗の変化に閾
値を設けておき、その閾値を超える抵抗値の減少があっ
た際には電磁弁２による流路の閉鎖が十分でなく、電磁
弁２を通して流路１内から薬液が流れ出していると判別
できる。

【００１４】従って、このような特性を利用して、電磁
弁２における液漏れの有無を検出することができる。

【００１５】尚、サーミスタ８よりの信号は、抵抗値検
出部３においてフィルタやアンプ等により適当な信号に
変換されて制御回路６に出力される。そして、制御回路
６は電磁弁２が閉じているにも拘わらずサーミスタ８の
抵抗値が大きく減少するときは、流路１の閉鎖状態に異
常があったと判断し、警報部７に異常であることを示す
信号が出力され、例えば圧電ブザーにより警報音が発生
される。

【００１６】図２は、抵抗値検出部３の構成を示すブロ
ック図である。

【００１７】図２において、８は前述したサーミスタ、
２１は周辺温度を検出するためのサーミスタである。２
３，２４のそれぞれは固定抵抗、２２は差動アンプで、
サーミスタ８，２１及び抵抗２３，２４で構成されたブ
リッジ回路の差電圧を検出して、それを増幅して制御回
路６に出力している。２５はサーミスタ用の電源を供給
する電源供給端子である。このような構成とすることに
より、周囲温度による影響を無くしてサーミスタ８にお
ける抵抗値の変化を検出することができる。

【００１８】図３は、サーミスタ８からの出力信号の波
形の変化を概念的に示した図であり、図３（Ａ）は電磁
弁２が完全に閉鎖している状態を示しており、図３
（Ｂ)は電磁弁２による閉鎖が十分でないときの状態を
示している。

【００１９】図３（Ａ）で、時刻ｔ１に電磁弁２が開放
され、流路１を通って薬液が患者側に注入されたのち、
時刻ｔ２で電磁弁２が閉鎖される。この電磁弁２の閉鎖
とほぼ同時に加熱駆動部４によるサーミスタ８への通
電、即ち、加熱が開始される。こうしてサーミスタ８が
加熱されることにより、サーミスタ８の示す抵抗値が増
大するが、薬液への熱の伝導により熱が奪われるためサ
ーミスタ８の温度が徐々に低下し始め、加熱直後より抵
抗値ΔＲ１だけ減少した後、略安定した状態となる。

【００２０】一方、図３（Ｂ)に示すように、電磁弁２
による閉鎖が十分でないときは、電磁弁１からの漏れに
より流路１内を薬液が流れているため、加熱されたサー
ミスタ８の熱が薬液を介してより大きく放出される。こ
れによりサーミスタ８の抵抗値の減少量が図示の如く、
ΔＲ２（ΔＲ２＞ΔＲ１）と増大する。従って、電磁弁
２が完全に閉鎖した状態でのサーミスタ８の抵抗値の減
少（ΔＲ１）を基準として閾値を設定し、サーミスタ８
の抵抗値がそれ以上の変化をした場合に流路１の閉鎖に
異常があると判断する。

【００２１】本実施の形態では、サーミスタ８を加熱し
た直後のサーミスタ８の抵抗値と、温度が低下した後の
安定した際のサーミスタ８の抵抗値との差により、電磁
弁２の閉鎖異常を検出したが、電磁弁２の閉鎖が十分で
ない場合には、液体が流れて熱が奪われることによる温
度低下の速度が速いことを利用して、抵抗値の微分値を
基に判定するなど、温度の変化パターンの違いを示す他
の指標を用いても良い。

【００２２】図４は、電磁弁２に漏れがない場合の図２
の差動アンプ２２の出力信号を示す図で、また図５は、
電磁弁２に漏れが発生している場合の差動アンプ２２の
出力信号の変化を示している。これら図４，図５では、
縦軸に差分電圧、横軸に時間（秒）をとって示してい
る。

【００２３】これらの図において、サーミスタ８に電圧
を印加して自己加熱を開始した時点を開始時間（０秒）
としている。図４と図５とを比較すると明らかなよう
に、電磁弁２に漏れが生じていない場合（図４）には差
分電圧は略−０．５Ｖであるのに対し、電磁弁２に漏れ
が生じている状態（図５）では、約２秒ぐらいで図４の
場合の電圧（約−０．５Ｖ）を下まわってしまってい
る。そこで、この差分電圧の閾値を−０．６Ｖに設定
し、この閾値電圧よりも低下した場合に電磁弁２から液
漏れが生じていると判定する。これにより例えば図５の
場合では、サーミスタ８の加熱開始後、約３秒で電磁弁
２からの液漏れが生じていると判定され、その時点で薬
液バッグから薬液を排出するためのエアポンプの動作を
停止させた。

【００２４】図６は、本実施の形態の薬液バッグの制御
回路６による処理を示すフローチャートである。

【００２５】まずステップＳ１で、弁制御回路５を介し
て電磁弁２を閉じ、不図示のエアポンプを駆動して薬液
バッグからの薬液の送液を開始する。こうして流路１内
に薬液が充填されたと思われる時点でステップＳ３に進
み、加熱駆動部４を介してサーミスタ８に通電してサー
ミスタ８による加熱を開始する。次にステップＳ４に進
み、抵抗値検出部３の差動アンプ２２の出力信号の電圧
レベルが所定値（例えば閾値電圧：−０．６Ｖ）以下に
なったかどうかをみる。そうでなければステップＳ５に
進み、所定時間が経過するまでステップＳ４，Ｓ５を実
行し、タイマ６ａにより計時される所定時間が経過して
も差動アンプ２２の出力が閾値電圧以下にならないとき
はステップＳ６に進み、電磁弁２が正常であると判断し
て通常の動作に進む。

【００２６】またステップＳ４で、サーミスタ８の電圧
が所定電圧以下に低下するとステップＳ７に進み、エア
ポンプの動作を停止し、次にステップＳ８で警報部７に
より警告表示或はブザー等による警告音の発生を行な
う。

【００２７】尚、前述の実施の形態では、サーミスタの
加熱開始を電磁弁２の閉鎖直後としたが、本発明の趣旨
に反しない限り、電磁弁２の閉鎖前後の任意の時間に行
っても良い。

【００２８】また、温度変化を計測するサーミスタ２の
配設位置に関しては、薬液の温度が計測可能である限り
任意である。

【００２９】また本実施の形態では、感熱素子としてサ
ーミスタを例示したが、その他の熱−抵抗変換の特性を
持つ素子を用いることも可能である。

【００３０】また、サーミスタ２は温度が上昇した際に
抵抗が大きくなる特性を示すものを用いて説明したが、
温度が上昇した際に抵抗が減少するものを用いることも
可能である。またサーミスタの設置位置は流路の外側と
したが、流路内に設置しても良い。

【００３１】また上述の実施の形態では、流路の閉鎖に
異常があったと判断した場合、圧電ブザー等により警報
音を発生させる警報機構を例示したが、液晶表示装置な
どに警告のマークを表示するなどの警報部を取り付ける
ことも可能である。また、病院のベッドサイドで使用さ
れる場合には、無線あるいは有線の通信技術を用いて、
異常が医師や看護婦などに通報されるような機構を、警
報手段の一部として設けることで、いち早く異常に対処
することも可能である。

【００３２】また本実施の形態では、疾病や患者の病状
により、薬液の種類、濃度、投与量、或は生体のどの部
位に注入されるか、など様々な条件での使用が考えられ
るが、これらは本発明の趣旨に反しない限り任意であ
る。

【００３３】また、薬液を注入する機構としては、シリ
ンジポンプや輸液ポンプなどにみられるように電気的な
動力を用いるものや、ガス圧などにより、薬液を押し出
すものなどが知られている。また、点滴のように、生体
への注入部より高い位置に薬液を配置することで、重力
による自然落下によって薬液を注入することも行われて
いる。

【００３４】また本実施の形態にかかる機構が送液する
流路に配設可能であるかぎり、あらゆる薬液の注入方式
に適用可能であることが明らかである。

【００３５】更に本実施の形態においては、流路を閉鎖
する手段を制御回路で制御するバルブとしたが、他の方
法を用いることも可能である。例えば、流路がポリイソ
プレンなどの弾性チューブの場合は、そのチューブを圧
迫して閉塞するような機構により流路を閉鎖することが
可能である。一方で、制御回路などの弁を制御する手段
を持たなくとも、手動による弁の開閉により、流路の開
閉を行うことも可能である。その他、流路を閉鎖する方
法として様々な方法を用いることが可能であるが、これ
らはすべて本発明の範疇であることは明らかである。

【００３６】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、薬液の注入を停止するための流路の閉鎖が完全に行
われたか否かを検知することで、薬液の過剰な注入や生
体からの体液の逆流を防止することが可能となる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、簡
単な構成で正確に液漏れの有無を検出できる。

【００３８】また本発明によれば、低コストで液漏れを
検出して、液漏れが検出できると警告を発することがで
きるという効果がある。

【００３９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態の薬液注入装置の主要部の構成を
示すブロック図である

【図２】本実施の形態の薬液注入装置におけるサーミス
タの抵抗測定回路の構成を示す回路図である。

【図３】本実施の形態の薬液注入装置における電磁弁が
正常な場合（Ａ）と、電磁弁が正常でない場合（Ｂ）の
サーミスタ抵抗の変化を説明する図である。

【図４】本実施の形態における電磁弁が正常な場合の具
体的な測定結果例を示す図である。

【図５】本実施の形態における電磁弁が正常でない場合
の具体的な測定結果例を示す図である

【図６】本実施の形態の薬液注入装置の制御回路におけ
る処理を示すフローチャートである

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F030 CA10 CB02 CC01 CE02 CE22 CF05 CF07 CF08 CF11 2F035 EA01 EA04 EA08 2G067 BB11 CC02 DD23 EE12 4C066 AA09 BB01 BB02 CC01 DD01 FF01 HH07 JJ01 QQ44 QQ46 QQ53 QQ72 QQ77 QQ82

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流路を流れる液体の液漏れを検出する液
   漏れ検出装置であって、 前記流路近傍に配置された感熱素子に通電して前記感熱
   素子を加熱する加熱手段と、 前記加熱手段で加熱された前記感熱素子の抵抗値の変化
   を検出する検出手段と、 前記検出手段で検出される抵抗値の所定時間当たりの変
   化量が所定量以上のときに前記流路から液体が漏れてい
   ると判断する判断手段と、を有することを特徴とする液
   漏れ検出装置。
2. 【請求項２】 前記流路からの液体の排出を制御する弁
   を更に有することを特徴とする請求項１に記載の液漏れ
   検出装置。
3. 【請求項３】 前記判断手段により液体が漏れていると
   判断されると警報を発生する警報手段を更に有すること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の液漏れ検出装置。
4. 【請求項４】 前記感熱素子はサーミスタであることを
   特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液漏
   れ検出装置。
5. 【請求項５】 薬液バッグに収容されている薬液を生体
   に注入する薬液注入装置であって、 前記薬液バッグから排出される薬液を前記生体に導入す
   るための薬液路と、 前記薬液路に設けられ前記薬液路を開閉する開閉手段
   と、 前記薬液路近傍に配置された感熱素子に通電して前記感
   熱素子を加熱する加熱手段と、 前記加熱手段で加熱された前記感熱素子の抵抗値の変化
   を検出する検出手段と、 前記検出手段で検出される抵抗値の所定時間当たりの変
   化量が所定量以上のときに前記開閉手段が異常であると
   判断する判断手段と、 を有することを特徴とする薬液注入装置。
6. 【請求項６】 前記開閉手段は弁を含むことを特徴とす
   る請求項５に記載の薬液注入装置。
7. 【請求項７】 前記判断手段により液体が漏れていると
   判断されると警報を発生する警報手段を更に有すること
   を特徴とする請求項５又は６に記載の薬液注入装置。
8. 【請求項８】 前記感熱素子はサーミスタであることを
   特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の薬液
   注入装置。