JP2007151624A - 水分センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】汗によって誤作動を起こすことなく、抜針による出血を確実に検知することができる人工透析用水分センサの提供。
【解決手段】この水分センサ11は、電極シート15と、これに積層されたフィルターシート16と、さらにこれに積層された通水性シート17とを備える。電極シート15は、ベースシート18を有する。ベースシート18は三層構造を有し、下側シート24、補強シート22及び上側シート23を有する。補強シート22は、多数の微細孔を有し、水蒸気を通過させる通気性を備えるが水滴の通過を阻止する防水性をも備える。
【選択図】図3
【解決手段】この水分センサ11は、電極シート15と、これに積層されたフィルターシート16と、さらにこれに積層された通水性シート17とを備える。電極シート15は、ベースシート18を有する。ベースシート18は三層構造を有し、下側シート24、補強シート22及び上側シート23を有する。補強シート22は、多数の微細孔を有し、水蒸気を通過させる通気性を備えるが水滴の通過を阻止する防水性をも備える。
【選択図】図3
Description
本発明は、水分を検知するセンサ、特に、人工透析処置における血液の漏れを検知するためのセンサの構造に関するものである。
従来から例えば成人用オムツの交換時期を報知する装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この水分検知装置は、一対の電極を備えたセンサーシートを備えており、各電極間に所定の低電圧が印加されている。そして、比較的多量の水分(尿)がセンサーシートに付着することによって上記電極間に流れる電流が変動し、これにより、成人用オムツの交換時期が報知されるようになっている。このセンサーシートでは、乾燥状態で上記電極間の導電率がきわめて小さくなるが吸水時に導電率が高められる塩入り接着剤が用いられている。この塩入り接着剤が使用されることにより、センサーシートは、水分の存在により電気的に導通する水分検知スイッチとして構成される。そして、この水分検知スイッチがオンになると、ブザーその他の報知手段により水分の存在、すなわち成人用オムツの交換時期が報知されるようになっている。
上記センサーシートは、医療現場における血液透析治療においても使用される。従来、この治療においては、透析液の濃度異常等を検出する透析監視装置が使用されるが、治療中の抜針が原因となる出血の有無は、医療関係者のチェックに委ねられていた。抜針事故の原因は、患者の意識障害、かゆみ、肩腰痛等による体動、治療中の昏睡等さまざまであり、出血の危険が回避されるためには、例えば看護師による巡回見回りが繰り返し必要となる。人工透析中の出血は、確実に防止されなければならないが、そもそも人間の注意力に頼る方法には限界がある。そのため、人工透析中における血液の漏れをより正確に検知することができる水分検知装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
図12は、人工透析治療に使用される従来の水分検知装置が示された概念図である。図13は、この水分検知装置の検知部である水分センサの部分拡大断面図である。
水分検知装置1に採用されている水分センサ2は、吸水材5を備えている。この吸水材5は、乾燥状態で電気絶縁性を示す吸水性を備えた上敷3及び下敷4の各1枚を有する。電気抵抗素子6を含む電極7が下敷4と上敷3との間に挟まれている。下敷4と上敷3との間に、吸水時に導電率を高める導電性接着剤8が介在されている。この水分センサ2では、上記電気抵抗素子6の抵抗値は、例えば20KΩ程度に設定されている。そして、上記導電性接着剤8が使用されていることから、比較的多量の水分(抜針による出血)が存在する場合には、電極7間の導電率が高められる。具体的には、上記抵抗値は、上記電極7間が通電されることによって数KΩまで低下するように設定されている。
このように、従来の水分センサ2では、水分が存在しない場合であっても電極7間が完全に絶縁されていないので、検知装置41の接触不良その他の不具合の有無が確認されると共に、少量の水分(例えば治療中に発する汗)は検知されにくく抜針による出血が確実に検知され得る。
しかし、人の体質は非常に多様であり、汗の中の塩分濃度も0.3質量%から1.7質量%程度のバラツキがある。さらに人の発汗する汗の量も少ない人から異常に多い人まである。上記水分センサ2が例えば腕に巻き付けられて用いられたときに、長時間経過すると、上記下敷4に汗が多量に溜まってしまうことがある。このような場合には、当該汗によって上記電極7間が導通され、水分検知装置1が誤作動を起こすという問題があった。
また、この水分センサ2は人工透析治療に際し使用されるものであるから、新品の状態において確実に滅菌されている必要がある。したがって、従来では、水分センサの製造工程において、上記水分センサ2が滅菌袋に収容された後に当該滅菌袋に滅菌ガスが封入されていた。ところが、この滅菌工程では、滅菌ガスが滅菌袋に供給された後に当該滅菌袋が封止されなければならず、完全な滅菌の実現は困難であった。そのため、滅菌ガスの封入作業が滅菌された空間内で行われる必要があり、その結果、水分センサの製造コストが上昇するという問題もあった。
そこで、本発明の第1の目的は、汗によって誤作動を起こすことなく、抜針による出血を確実に検知することができる人工透析用の水分センサを提供することである。また、本発明の第2の目的は、滅菌作業を簡単且つ確実にしかも安価に行うことができる水分センサを提供することである。
(1) 上記第1の目的が達成されるため、本発明に係る水分センサは、通気性を有するベースシート及び当該ベースシートに配置された一対の電極を備え、乾燥状態で絶縁性を呈すると共に水分を含んだ状態で導電性を呈する電極シートと、電極シートに重ね合わされ、多数の小孔が穿設された撥水性を有するフィルタシートと、フィルタシートに重ね合わされた一定の保水性を備えた通水性シートとを備えている。
この水分センサは、人工透析治療において患者の腕の下に敷かれ、患者の腕は、上記通水性シートの上に配置される。治療中に仮に抜針により患者の腕から出血した場合は、当該血液が上記通水性シートによって一旦保持されるが、一定量以上の出血があった場合は、当該血液が電極シートを濡らし、上記電極間が導通される。この電極間の導通を所定の入力として、例えば出血報知装置が作動される。
また、透析治療が長時間にわたった場合、患者の腕が発汗し、患者の体質によって多量の汗が出ることも考えられる。しかし、患者の腕は、上記通気性シート上に配置され、上記フィルターシートが多数の小孔を有し、さらに、上記電極シートを構成するベースシートが通気性を有することから、上記汗は水蒸気となって水分センサを通過するので、上記汗が電極シートに溜まることはない。
(2) 上記ベースシートは、炭酸カルシウムが混成されることにより通気性且つ防水性を呈する多数の微細工が貫通形成されたポリエチレンフィルムを備えているのが好ましい。
上記ベースシートの主体がポリエチレンからなるので、水分センサの製造コストが大幅に上昇することはない。
(3) 上記電極シートと上記通水性シートとを接着する接着層が上記フィルターシートを兼ねているのが好ましい。
これにより、水分センサの構造が簡略化され、一層製造コストが削減されるという利点がある。
(4) 上記第2の目的が達成されるため、本発明に係る水分センサは、上記電極シート、フィルターシート及び通水性シートを包む包装用袋体がさらに備えられているのが好ましい。当該包装用袋体は、通気性を有する本体シートと、本体シートの内側に積層された一定の保水性を備えた通水性シートとを有するのが好ましい。
上記電極シート、フィルターシート及び通水性シートは、包装用袋体に包まれる。この包装用袋体は通気性を備えているから、上記電極シート、フィルターシート及び通水性シートは、この包装用袋体に包まれた状態で滅菌され得る。なぜなら、包装用袋体の外部から滅菌ガスが供給されることにより、当該滅菌ガスは包装用袋体の内部に進入し、上記電極シート、フィルターシート及び通水性シートに対して滅菌作用を及ぼすことができるからである。すなわち、上記電極シート、フィルターシート及び通水性シートは、包装用袋体に密封包装された状態で滅菌され得る。
水分センサが上記包装用袋体を備えていることから、当該水分センサが使用されるとき、すなわち、人工透析治療が開始されるにあたって上記包装用袋体が開封されたときは、当該包装用袋体は、人工透析用注射針が患者の腕に刺される際のナプキンとして機能し得る。すなわち、上記包装用袋体が開封された後に、患者は、その腕を当該開封された包装用袋体の上に載置する。人工透析用注射針が患者の腕に刺される際に血液が漏れる可能性があるが、その場合であっても、上記包装用袋体の内側に上記通水性シートが積層されていることから、漏れた血液は、上記包装用袋体の通水性シートに吸収される。これにより、人工透析用注射針が患者の腕に刺される際に漏れた血液によって、上記電極シート等が濡れてしまうことが防止される。
(5) 上記包装用袋体は、上記電極シート、フィルターシート及び通水性シートを内側に包み込むように周縁部が接着されているのが好ましい。
この構成では、包装用袋体は、略二つ折り状態とされることによって上記電極シート、フィルターシート及び通水性シートを包み込むことができる。しかも、このときに、包装用袋体の周縁部が接着されているだけであるから、当該周縁部が離反されることによって包装用袋体が簡単に展開される。したがって、人工透析治療が開始されるにあたって包装用袋体が簡単且つ迅速に開封され得る。
(6) また、上記第2の目的が達成されるため、本発明に係る包装用袋体は、通気性を有するベースシート及び当該ベースシートに配置された一対の電極を備え、乾燥状態で絶縁性を呈すると共に水分を含んだ状態で導電性を呈する電極シートと、電極シートに重ね合わされ、多数の小孔が穿設された撥水性を有するフィルタシートと、フィルタシートに重ね合わされた一定の保水性を備えた通水性シートとを備えた水分センサに適用される包装用袋体であって、通気性を有する本体シートと、本体シートの内側に積層された一定の保水性を備えた通水性シートとを有する。
この包装用袋体は、上記電極シート、フィルターシート及び通水性シートを内側に包み込むことができる。この包装用袋体は通気性を備えているから、上記電極シート、フィルターシート及び通水性シートは、この包装用袋体に包まれた状態で滅菌され得る。なぜなら、包装用袋体の外部から滅菌ガスが供給されることにより、当該滅菌ガスは包装用袋体の内部に進入し、上記電極シート、フィルターシート及び通水性シートに対して滅菌作用を及ぼすことができるからである。すなわち、上記電極シート、フィルターシート及び通水性シートは、包装用袋体に密封包装された状態で滅菌され得る。
水分センサが上記包装用袋体を備えていることから、当該水分センサが使用されるとき、すなわち、人工透析治療が開始されるにあたって上記包装用袋体が開封されたときは、当該包装用袋体は、人工透析用注射針が患者の腕に刺される際のナプキンとして機能し得る。すなわち、上記包装用袋体が開封された後に、患者は、その腕を当該開封された包装用袋体の上に載置する。人工透析用注射針が患者の腕に刺される際に血液が漏れる可能性があるが、その場合であっても、上記包装用袋体の内側に上記通水性シートが積層されていることから、漏れた血液は、上記包装用袋体の通水性シートに吸収される。これにより、人工透析用注射針が患者の腕に刺される際に漏れた血液によって、上記電極シート等が濡れてしまうことが防止される。
(7) 上記電極シート、フィルターシート及び通水性シートを内側に包み込むように周縁部が接着されているのが好ましい。
この構成では、包装用袋体は、略二つ折り状態とされることによって上記電極シート、フィルターシート及び通水性シートを包み込むことができる。しかも、このときに、包装用袋体の周縁部が接着されているだけであるから、当該周縁部が離反されることによって包装用袋体が簡単に展開される。したがって、人工透析治療が開始されるにあたって包装用袋体が簡単且つ迅速に開封され得る。
本発明によれば、人工透析中に患者の腕から汗が出た場合であっても、この汗は水蒸気の状態のまま水分センサを通過するので、当該汗が原因となる水分センサの誤作動が確実に防止される。また、本発明によれば、包装用袋体が設けられることにより、水分センサの滅菌が簡単且つ確実にしかも安価に行われる。加えて、人工透析用注射針が患者の腕に刺される際に、万一血液が漏れた場合であっても、当該血液が包装用袋体に吸収されるから、当該血液によって新品の水分センサの電極シート等が濡れてしまうことが防止される。
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る水分検知装置の斜視図である。
この水分検知装置10は、主として人工透析治療において患者からの出血を監視する。この水分検知装置10は、水分センサ11を備えている。患者は、腕をこの水分センサ11上に載置し、万一血液が漏れた場合には、これを水分センサ11が検知する。水分センサ11は、表示部12を備えた報知装置13の検知部として構成されており、コネクタ14を介して報知装置13と連結されている。
図2は、図1のII−II断面図であって、水分センサ11の断面構造が図示されている。また、図3は、水分センサ11の分解斜視図である。図3において上方が、この水分センサ11が用いられる状態で患者の腕が載置される側である。
図3が示すように、水分センサ11は、電極シート15と、フィルターシート16と、通水性シート17とを備えている。この通水性シート17は、透水性及び一定の保水性を備えている。電極シート15は、乾燥状態で絶縁性を呈すると共に水分を含んだ状態で導電性を呈するように形成されている。この電極シート15は、ベースシート18と、このベースシート18に配置された一対の電極19(19a、19b)とを備えている。電極シート15は、電極シート15に水分が含まれたときに導電率が高められるように親水性が高く電解質物質を含んでいる。
電極シート15のベースシート18を構成する材料は、特に限定されるものではない。要するに、ベースシート18は、電極19が安定して支持され、小さな力で容易に破れることなく、空気中の水分を自己吸湿して膨潤又は溶解することがない耐水性を具備していればよい。このベースシート18は、上敷ベースシート20と下敷ベースシート21とからなる。上敷ベースシート20は、患者の血液が先に接する側に位置し、下敷ベースシート21は、電極19を下から支持する側に位置する。
電極19を配設するためのベースシート18は、乾燥状態において電気的に略絶縁性を呈する。また、ベースシート18は、親水性を有し柔軟性のあるものが好ましい。ベースシート18の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニデン、ポリイミド、シリコーンゴム、シリコーン樹脂、布、紙等の材料が採用され得る。特に、ベースシート18の材料として、親水性であるセルロース繊維からなる紙、布、不織布等が好ましく用いられる。本実施形態では、ベースシート18は、和紙からなる。和紙は、丈夫で薄く親水性を備えており、環境にも優しいからである。
本実施形態に係る下敷ベースシート21は三層構造を有し、補強シート22と、上側シート23及び下側シート24とを備えている。補強シート22を挟んでベースシート18の表面側に上側シート23が配置され、裏面側に下側シート24が配置されている。これら上側シート23、下側シート24及び補強シート22は、一体的に形成されている。この下敷ベースシート21は、後述のように電極19が印刷される場合にも柔軟性を維持しつつ、しわにならず安定している。
図4は、補強シート22の断面構造を示す模式図である。
補強シート22は、基布25と、基布25の上方に積層された不織布26とを有する。同図において上側が上記電極19が存在する側であって、この水分センサ10において患者が腕を載置する側である。補強シート22は、通気性を備えている。上記基布25は、シート状のポリエチレンを主体として構成され、これに炭酸カルシウムが混成されている。この炭酸カルシウムの粒子が混入されることによって、シート状のポリエチレンに多数の微細孔27が貫通形成されている。この微細孔27の直径は、1μm〜100μm程度に設定されている。また、上記不織布26は、パルプ繊維が不規則に絡み合うことにより構成されており、十分な通気性を有する。したがって、水蒸気は上記不織布26及び基布25を通過することができるが、水滴は基布25を通過することができず、このため、前述のように当該補強シート22が通気性を呈する。補強シート22の厚み寸法は、特に限定されるものではない。基布25を構成する材料は、上記ポリエチレンに代えてポリエステル、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等の樹脂フィルムが用いられ得る。これらの材料が採用されることによって、補強シート22は、比較的剛性が高く、且つ柔軟性も備えることができるからである。なお、上記不織布26は、省略されていてもよい。
この下敷ベースシート21が前述のような積層構造を備えているから、後述のように電極19を取り付ける作業が容易になる。本実施形態では、上側シート23及び下側シート24は、和紙からなる。もっとも、上側シート23及び下側シート24が他の材料から構成されていてもよい。上側シート23と下側シート24とは、接着剤により固着されている。この接着剤は、上記補強シート22の上下面に塗布され、この補強シート22に対して上側シート23及び下側シート24が張り付けられる。これにより、これらの密着性が確保されている。
なお、ベースシート18の大きさは、水分検知の用途により適宜決定され得る。例えば、水分センサ11が人工透析治療に使用される場合には、ベースシート18の大きさは、普通紙のA4版程度のものが標準的である。ベースシート18の厚さは、0.5mm以上3mm以下に設定され得る。ベースシート18の厚さがこの程度であれば、ベースシート18の柔軟性が確保され、取り扱いに便利だからである。もっとも、ベースシート18の厚みは、電極19、ベースシート18の材質及び積層構造によって異なる。このベースシート18は、全体として親水性を呈するように形成される。
電極シート15は、ベースシート18に上記一対の電極19a、19bが配置されることにより構成される。具体的には、ベースシート18に所定の電解質溶液が浸透乾燥され、その後に、上記上側シート23上に上記一対の電極19a、19bが平行に並べられ、さらに、上記上敷ベースシート20によって挟み込まれることにより形成される。あるいは、電極シート15は、上記一対の電極19a、19bが平行に並べられ、上記上側シート23と上敷ベースシート20との間に挟み込まれた後に、当該ベースシート18に所定の電解質溶液が浸透され、乾燥されることにより形成されてもよい。
この電解質溶液は、後述されるように親水性ポリマを含むことが好ましい。上記電解質溶液の電解質としては、食塩、塩化カリウム、硝酸ナトリウム等の無機塩類、アンモニウム塩 、脂肪酸のアルカリ金属塩又はグルタミン酸のアルカリ金属塩が例示される。これらの塩は、水に溶けてイオン化するので導電性を呈する。これらの電解質のなかでも、特に食塩が好ましい。食塩は、強電解質であり、温度による溶解度の違いが少なく、安価で安定した導電率が得られるからである。この食塩は、10質量%以上21質量%以下の水溶性液とされることがより好ましい。
ところで、一般に電極シート15に水分が含まれた場合において、仮に少量の水分が電極19の局部間のみを導通させてしまうとすれば、水分センサ10として誤検知が発生する可能性がある。例えば、水分センサ10が人工透析治療における血液の漏れを検知するセンサとして使用される場合に、患者の腕からの少量の発汗に起因して直ちに電極19間が導通されるならば、血液の漏れを監視する装置としては誤作動を起こすことになる。したがって、人工透析治療における出血を正確に検知するためには、一定量の、例えば5ccないし10cc程度の水分(血液)が電極シート15に比較的広範囲に拡散された状態で電極19間が導通されることが必要である。本実施形態では、電極シート15に上記親水性ポリマが含まれた電解質溶液が使用されているので、一定量の出血があったことを条件に、上記電極19間が導通される。その結果、水分センサ10の誤検知が確実に防止される。
さらに、上記親水性ポリマーを含む電解質溶液が使用されているので、電極シート15が水分を吸収すると、当該電極シート15が均一に濡れやすい。また、水分が乾燥すると、電極シート15において上記電極19間が電気的に略絶縁状態となる。この親水性ポリマは水溶性であることが好ましい。親水性ポリマーとしては、セルロース、澱粉、ペクチン等が挙げられる。特に、米澱粉、小麦澱粉、馬鈴薯澱粉、コーンスターチ等の澱粉が好ましい。これらは、接着剤としても機能するからである。
この澱粉のなかでも、粘着度が高い点から馬鈴薯澱粉がより好ましく用いられる。電解質を含む水溶性接着剤28(図2及び図3参照)としては、具体的には、例えば馬鈴薯1質量%以上5質量%以下、食塩15質量%以上21質量%以下及び水が74質量%以上84質量%以下程度からなる糊がより好適である。この食塩の量は、常温で水に溶解しうる飽和溶解度付近の量でもよい。この糊は、材料である水、食塩及び馬鈴薯澱粉を加えて混合され、加熱しながら撹拌される。この撹拌生成物が均一な粘稠性を呈したら冷却されて導電性の糊になる。
電極19が別部材として形成され、ベースシート18に挟み込まれる場合には、電極19は例えば、厚みが0.3mm以下で柔軟な細い導電線が所定の間隔で平行に配線されてもよい。電極19は、フィルム状に形成され、可撓性を有するものが好ましい。電極19は、導電性の糸や細径の金属線によって形成されてもよい。導電性の糸としては、金属繊維をよりあわせたものも含む。例えばベースシート18が織布、不織布等からなる場合は、電極19がベースシート18に直接縫い込まれていてもよい。その他、電極19は、薄く延ばされたテープ状の導電板、例えばアルミ箔等により構成されていてもよい。
電極シート15は、具体的に次のようにして形成される。図3が示すように、下敷ベースシート21の上に電極19が配線される。その後、上敷き部材として用いる上敷ベースシート20が下敷ベースシート21の上に被せられる。このとき、上記導電性接着剤24が用いられ、電極19は、下敷ベースシート21と上敷ベースシート20とに確実に密着される。これにより、水分センサ11の安定した作動が実現される。この導電性接着剤24にポリマー成分が含まれているから、電極シート15に吸収される水の量に比例して一対の電極19a、19b間が湿らされ、電極シート15に吸収された水が一定の量に達したときに電極19間が導通される。電極19間が導通されることによって、電極19a、電極19b間の導電率が急激に低下する。したがって、水分センサ11は、血液の存在(治療中における出血の有無)を確実に検知することができる。
上記導電性接着剤24は、親水性シートである上敷ベースシート20に塗布され又は浸透させられている。上敷ベースシート20、電極19及び下敷ベースシート21が一体化されるために、上敷ベースシート20は、その電極19に面する側の表面が上記導電性接着剤24で被覆されていることが好ましい。上敷ベースシート20の下側面の全体に上記導電性接着剤24が塗布され、電極19が取り付けられた下敷ベースシート21に貼り合わされることにより、上敷ベースシート20、電極19及びベースシート18が一体化されやすい。さらに具体的には、上記導電性接着剤24がほぼ飽和量の食塩入り澱粉糊として構成され、これが上敷ベースシート20に吹きつけられ又は塗布されているのが好ましい。そして、この上敷ベースシート20が下敷ベースシート21に貼り付けられる。
本実施形態では、電極19は、ベースシート18に印刷されている。この印刷の際に導電性インク25が用いられている。電極19を構成する導電性インク25としては、導電性金属ペーストが好適である。導電性金属ペーストとしては、金、銀、白金、パラジウム、銅等の微粒子がバインダー樹脂に分散され、ペースト化されて作成される。この導電性金属ペーストが上記ベースシート18に印刷される。このため、ベースシート18は、和紙、ポリイミド等の耐熱性を備えた材料から構成されているのが好ましい。図1及び図3が示すように、電極19a、電極19bは、等間隔で並行している。これら電極19a、19bの端部は、同じ金属ペーストからなる電極端子30を構成している。電極19a、19bは、ベースシート18のほぼ全面に均一に配置されるように蛇行されている。このように、電極19が導電性インク25により印刷されることにより構成されているから、構造上均一な電極シート15が容易に製造され得る。
上記金属ペーストの金属粒子が超微粒子で均一に分散されているならば、電極19は、およそ120℃から240°C程度の温度で焼成される。これにより、電極19は、ベースシート18を傷めることなくベースシート18上に印刷形成されることができる。図3が示すように、本実施形態では、ベースシート18に銀ペーストからなる電極19が印刷されている。印刷される電極19の幅寸法は、約2mmに設定されている。
また、本実施形態では、一対の電極19a、19b間に架け渡すように電気抵抗素子31が設けられている。これにより、電極19a、19b間が電気的に接続される。この電気抵抗素子31が配置されることにより、電極シート15に水分が含まれていないときであっても電極19a、19b間が通電される。この電気抵抗素子27については、後に詳述されるが、この電気抵抗素子31によって電極19a、19b間が導通されることにより、水分センサ11が作動可能状態(電極19に断線等が発生していないこと)が、高い電圧の印加を必要とすることなく容易に確認され得る。
上記電気抵抗素子27の抵抗値は通常、20kΩから50KΩ程度に設定される。このため、電極シート15が乾燥状態にあるときは、電極19a、19b間の電気抵抗がきわめて大きく、電極シート15に水分が存在するときは、電極19a、19b間の電気抵抗が急激に低下することになる。したがって、水分センサ11は、水分の存在、すなわち、出血の有無を確実に検知することができる。
この電気抵抗素子31も導電性インクを用いて印刷形成され得る。電気抵抗素子31用の導電性インクには、カーボンインクが好適に用いられる。このカーボンインクに用いられるカーボンとしては、フェノール樹脂、フルフリルアルコール、塩化ビニリデン、セルロース、木等の難黒鉛化性材料が好ましい。この導電性インクは、カーボン粉末とフェノール、エポキシ等の樹脂からなるバインダとが混練されてペースト化されて作成される。電気抵抗素子用31の導電性インクは、上記下敷ベースシート21の上側シート23の表面に印刷される。図3が示すように、この電気抵抗素子27は、上記上側シート23上で上記電極端子30が配置されている側の辺に相対する他方の辺の端部付近に印刷されている。この電気抵抗素子31は、上側シート23の幅方向全体にわたって印刷されている。電気抵抗素子31の幅寸法は、約3mmから5mmに設定され得る。なお、本実施形態では、この電気抵抗素子31の上に交差するように重ねて上記電極19が印刷されている。
このようにして作成された電極シート15の上に上記フィルターシート16が配置される。このフィルターシート16は、撥水性を有するとともに多数の小孔32を備えている。フィルターシート16は、この小孔32からのみ水分を通過させることができる。したがって、このフィルターシート16上の一定の範囲を濡らすために十分な量の水分(血液)が存在するときに、当該血液がフィルターシート16の小孔32を通過しやすい。このフィルターシート16は、電極シート15の有効領域の全体を覆うように配置されている。ここで、電極シート15の有効領域とは、水分の検知が可能な領域であって、導電性を呈しない余白の端部等は、上記有効領域から除外される。
上記フィルターシート16は、電極シート15と通水性シート17との間に単に挿入されていてもよいが、フィルターシート16は、電極シート15及び通水性シート17と一体化されていることが好ましい。これにより、フィルターシート16の取り扱いが容易となる。フィルターシート16は、電極シート15と通水性シート17との間に接着剤を介して接着されていてもよい。ただし、フィルターシート16が電極シート15等と一体化された場合であっても、フィルターシート16は、電極シート15等の変形に追随できるように柔軟性を備えていることが好ましい。
フィルターシート16は、例えばエチレン酢酸ビニル共重合体フィルムから構成され得る。このエチレン酢酸ビニル共重合体フィルムは、柔軟性に富むと共にベースシート18等に加熱接着させることができる。この加熱接着は、フィルターシート16を電極シート15等に良好に一体化させることができる。エチレン酢酸ビニル共重合体フィルムに代えてポリテトラフルオロエチレンフィルムもフィルターシート16の材質として採用され得る。フィルターシート16の肉厚寸法は、薄すぎると破損しやすくなるため10μm以上であることが好ましい。より好ましくは20μm以上であり、さらには30μm以上である。フィルターシート16が厚すぎると柔軟性が乏しくなるため、100μm以下程度であることが好ましい。この観点からフィルターシート16の厚さは、80μm以下であることがより好ましい。さらに好ましくは60μm以下である。
フィルターシート16に設けられた小孔32の形状及び大きさは、一定量の水分が存在したときにこれを通過させるとの目的が達せられる限り、特に制限はない。この小孔32は、繊維が格子状に編まれて形成された目により構成されていてもよい。多数の小孔32は、通常、均等の間隔で分散して配置されている。小孔32は、小さすぎると異物その他により埋まりやすくなるため、小孔32の内径寸法は1.0mm以上であることが好ましい。より好ましくは、1.2mm以上であり、さらに好ましくは、1.5mm以上である。
この小孔32が大きすぎると、フィルターシート16は、被検知液(血液)以外の水分(汗等)を容易に通過させてしまう確率が高くなる。このため、小孔32の内径寸法は4.0mm以下であることが好ましい。より好ましくは、小孔32の内径寸法が3.5mm以下、さらに好ましくは3.0mm以下である。隣接する小孔32間の間隔は、内径寸法が2.0mmの小孔32の場合に10mm程度を標準として適宜設定される。上記小孔32の密度は、小さすぎると血液が通過しにくく検知が遅れる。このため、フィルターシート16の面積100cm2あたりの小孔31の個数は、50個以上500個以下程度に設定されていることが好ましい。
このフィルターシート16の上に配置される通水性シート17は、網目状、微小孔等の組織により保水性を備えつつ水分を通過させ得るうることが好ましい。この透水性及び保水性を備えた通水性シート17は、一定量の保水が可能であるが、その保水量を超える量の水分を通過させるものである。この通水性シート17の材質としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリエステル等の合成繊維又はセルロース、綿、麻、羊毛等の天然繊維が挙げられる。通水性シート17を構成する材料としては、これらの織布又は不織布又は紙が用いられる。特に、通水性シート17の材料としては、綿、パルプ繊維又はセルロース繊維からなる不織布がより好適に用いられる。この通水性シート17は、被検知液体である血液に対しては、その一部を保持又は分散させるバッファー効果を発揮する。一方、患者の腕からの発汗等は、人工透析用注射針からの出血に比べて比較的広い範囲で生じるので、通水性シート17は、この汗等の水分を保持すると同時に気体として発散させることによりフィルターシート16に水分を送り込まないようにすることができる。
図5は、この水分センサ11が用いられた水分検知装置10の基本構成が示された配線図である。
この水分検知装置10の表示部12は、分割された抵抗回路C1、C2、C3を備えている。この水分検知装置10では、各抵抗回路C1〜C3の出力値が比較されて、その結果に基づいて、後述されるように択一的に五種類の信号が発せられる。
図5において、水分センサ11の抵抗R0は20kΩに設定されている。抵抗回路C1は、電源及び抵抗r1(=20kΩ)からなり、抵抗回路C2は、抵抗r2(=100kΩ)と可変抵抗R1(=10kΩから20kΩ)からなり、抵抗回路C3は、抵抗r3(=20kΩ)及び可変抵抗R2(=50kΩから100kΩ)からなる。水分検知装置10の配線が正常に接続されている場合は、電源の電圧V0が、可変抵抗R1に作用する電圧と抵抗r1に作用する電圧とに分散され、比較器H1の負の信号入力端子及び比較器H2の正の信号入力端子に入力する。水分センサ11が未接続又は接触不良を起こしている場合には、電源の電圧V0の抵抗r1による電圧降下分だけの値が比較器H1及び比較器H2に入力される。抵抗回路C2では、比較器H2の負の信号入力端子に、例えば、可変抵抗R1が20kΩの場合、V0×R1/(r2+R1)=V0/6の電圧が印加される。抵抗回路C3では、比較器H1の正の信号入力端子に、可変抵抗R2が100kΩの場合、V0×R2/(r3+R2)=V0×5/6の電圧が印加される。
比較器H1の出力端子には、抵抗r4(=470kΩ)、赤色発光ダイオードLR1及びブザーBZ1を介して上記電源V0が接続されている。比較器H2の出力端子には、抵抗r4(=470kΩ)、赤色発光ダイオードLR2及びブザーBZ2を介して上記電源が接続されている。上記電源の電圧V0は、抵抗r4及び抵抗r5(=470kΩ)を介して接地されている。比較器H1及び比較器H2の出力端子は、二入力アンドゲートAGの各信号入力端子に入力されている。二入力アンドゲートAGの出力端子は、青色発光ダイオードLBに接続されている。
水分センサ11が未接続の場合、比較器H1の出力が低レベルになる。この比較器H1の低レベルの出力が赤色ダイオードLR1を発光させ、ブザーBZ1を鳴らす。水分センサ11が接続された場合、比較器H1及び比較器H2の二つ出力が高レベルになる。これら二つの信号が入力される二入力アンドゲートAGの出力が高レベルに切り換り、青色発光ダイオードLBを発光させる。水分センサ11が血液を含み、電極19間の抵抗が数十Ωにまで低下した場合、比較器H2の出力が低レベルになり、赤色発光ダイオードLR2及びブザーBZ2を作動させる。
図6は、水分センサ11の使用状態を示す斜視図である。
同図が示すように、この水分センサ11は、人工透析治療において血液の漏れを監視するために使用される。水分センサ11は、人工透析用チューブ33、34の先端に設けられた注射針から血液が漏れた場合に、この血液を受け止めることができる範囲に敷かれている。この水分センサ11は、前述のように厚みが薄くフレキシブルであるため、2本の人工透析用のチューブ33、34が取り付けられた患者の腕に巻き付けて締結することもできる。
仮に、治療中に注射針が抜けてしまう等の事故により患者の腕から出血した場合は、当該血液が水分センサ11の通気性シート17(図3参照)によって一旦保持される。ただし、図3が示すように、出血が一定量以上となれば、当該血液が電極シート15を濡らし、上記電極19a、19b間が導通される。この電極19a、19b間の導通により、前述のように表示部12のブザーが作動される。
また、透析治療が長時間にわたった場合、患者の腕が発汗し、患者の体質によって多量の汗が出ることも考えられる。しかし、患者の腕は、上記通気性シート17上に配置され、上記フィルターシート16が上記小孔32を有し、さらに、電極シート15を構成するベースシート18が通気性を有することから、上記汗は水蒸気となって水分センサ11を通過する。したがって、上記汗が電極シート15に溜まることはなく、その結果、水分検知装置10の誤作動が防止される。
特に、上記ベースシート18は、主としてポリエチレンからなることに加えて、これに炭酸カルシウムが混成されることにより通気性且つ防水性が実現されているので、電極シート15ひいては水分センサ11の製造コストが大幅に上昇することはない。
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について説明される。
図7は、本発明の第2の実施形態に係る水分センサの分解斜視図である。同図においても、同図の上方がこの水分センサが用いられる状態で被検知液(すなわち血液)が接触する側である。
本実施形態に係る水分センサ40が上記第1の実施形態に係る水分センサ11と異なるところは、上記水分センサ11では、図3が示すように、通水性シート17と上敷ベースシート20との間にフィルターシート16が別途配設されていたのに対し、本実施形態に係る水分センサ40では、図7が示すように、通水性シート17と上敷ベースシート20との間に接着層41が形成されている点である。換言すれば、この接着層41が上記フィルターシート16と同様の機能を有するフィルターシートを兼ねている。なお、水分センサ40のその他の構成は、上記水分センサ11と同様である。
上記接着層41は、典型的にはウレタン樹脂からなる。ただし、接着層41は、撥水性を有する材料であれば、他の種々の材料が採用され得る。接着層41としてウレタン樹脂が採用されることによって、通水性シート17と上敷ベースシート20とが確実に接着される。この接着層41には、多数の小孔42が設けられている。接着層41を構成するウレタン樹脂は撥水性を有することから、この小孔42が設けられることによって、通水性シート17側から浸透した血液は、直ちに上敷ベースシート20側に移動することはできず、一定量以上の血液が存在する場合に、上記小孔42を通って上敷ベースシート20側に移動する。この接着層41は、上記電極シート15の有効領域全体をカバーするように配置される。
この接着層41の小孔42の形状及び大きさには特に制限はないが、この小孔42は、小さすぎると異物その他のものによりが埋まりやすくなる。このため、小孔42の内径寸法は1.0mm以上であることが好ましい。より好ましくは、1.2mm以上であり、さらに好ましくは、1.5mm以上である。また、この多数の小孔42は、通常、均等の間隔で分散して配置されている。
この小孔42が大きすぎると血液以外の水分を通過させてしまう確率が高くなる。このため、小孔42の内径寸法は4.0mm以下であることが好ましい。より好ましくは、小孔42の内径が3.5mm以下、さらには3.0mm以下である。隣接する小孔42間の間隔は、内径寸法が2.0mmの小孔42の場合に10mm程度を標準として適宜設定される。上記小孔42の密度は、小さすぎると血液が通過しにくく検知が遅れる。このため、接着層41の面積100cm2あたりの小孔42の個数は50個以上500個以下程度に設定されていることが好ましい。
図8は、上記接着層41の形成装置を模式的に示す図である。
同図が示すように、この形成装置43は、転写ローラー44及び押圧ローラー45を備えている。転写ローラー44は、図示されていない所定の駆動装置によって回転軸46の周りに回転される。転写ローラー44は、金属又は樹脂からなり、その周面47に多数の凹部48が設けられている。押圧ローラー45は、樹脂又はゴム等により構成され、転写ローラー44の径方向に隣接して配置されている。上記上敷ベースシート20は、これら転写ローラー44及び押圧ローラー45の間に送給される。転写ローラー44と押圧ローラー45との軸方向距離は、両者間に所定の隙間ができるように設定されており、これにより、転写ローラー44と押圧ローラー45との間を通過する上敷ベースシート20は、所定の押圧力で押圧されるようになっている。
上記接着層41は、上記上敷ベースシート20にウレタン樹脂が転写されることによって形成される。具体的には、ウレタン樹脂が転写ローラー43の周面47に塗布される。このとき、上記凹部48が設けられているから、周面47のうち凹部48に対応する部分にはウレタン樹脂は塗布されないことになる。転写ローラー44が駆動され、転写ローラー44と押圧ローラー45との間に上敷ベースシート20が送給されると、転写ローラー44の周面に塗布されたウレタン樹脂は、上敷ベースシート20に転写される。このとき、転写ローラー44には上記凹部48が設けられているから、上敷ベースシート20の凹部48に対応する部分にはウレタン樹脂が転写されず、当該ウレタン樹脂が転写されない部分が、上記小孔42を構成する。このようにして、上記小孔42を有する接着層41は、上敷ベースシート20上に形成される。もっとも、接着層41は、これ以外の方法で形成され得ることは勿論である。
この接着層41は、上記第1の実施形態に係るフィルターシート16の機能に加えて通水性シート17と上敷ベースシート20とを接着する接着剤としての機能を兼ね備えることになる。換言すれば、通水性シート17と上敷ベースシート20とを接着する接着剤が、上記フィルターシート16の機能を備えている。したがって、第1の実施形態のように、フィルターシート16が別途構成される必要はなく、その結果、水分センサ40の部品点数が削減され、製造コストが抑えられるという利点がある。
<第3の実施形態>
次に、本発明の第3の実施形態について説明される。
図9は、本発明の第3の実施形態に係る水分センサの分解斜視図である。
本実施形態に係る水分センサ50が上記第1の実施形態に係る水分センサ11と異なるところは、この水分センサ50は、上記第1の実施形態に係る水分センサ11を包む包装用袋体51を備えている点である。なお、その他の構成については、上記第1の実施形態に係る水分センサ11と同様である。同図が示すように、この包装用袋体51は、シート状に形成されており、これが二つ折りにされることによって内部に上記水分センサ11が包み込まれるようになっている。なお、この水分センサ11は、上記電極シート15、フィルターシート16及び通水性シート17とを備えていることは言うまでもない。
図10は、上記包装用袋体51の断面構造を示す模式図である。
同図が示すように、この包装用袋体51は三層構造を有し、ベース52と、ベース52上に配置された通気性防水シート53と、これの上に配置された不織布54とを有する。これらベース52、通気性防水シート53及び不織布54は、接着等により一体化されている。同図において上側面が上記水分センサ11と接触する面であって、包装用袋体51の内面を構成する。
上記ベース52は、本実施形態では和紙からなる。もっとも、ベース52を構成する材料は、通気性を有するものであれば他のものが採用され得る。通気性防水シート53は、シート状のポリエチレンを主体として構成され、これに炭酸カルシウムが混成されている。この炭酸カルシウムの粒子が混入されることによって、シート状のポリエチレンに多数の微細孔55が貫通形成されている。この微細孔27の直径は、1μm〜100μm程度に設定されている。また、上記不織布54は、パルプ繊維が不規則に絡み合うことにより構成されており、十分な通気性及び保水性を有する。
したがって、気体は上記ベース52、通気性防水シート53及び不織布54を通過することができるが、水滴は通過することができない。通気性防水シート53の厚み寸法は、特に限定されるものではない。通気性防水シート53を構成する材料は、上記ポリエチレンに代えてポリエステル、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等の樹脂フィルムが用いられ得る。これらの材料が採用されることによって、通気性防水シート53は、一定の機械的強度を備えると共に柔軟性も備えることができる。
前述のように、包装用袋体51は、二つ折りにされることによって上記水分センサ11を包み込むようになっている。図9が示すように、本実施形態では、包装用袋体51が二つ折りにされた状態で、その周縁56〜58が接着されている。この接着手段としては、接着剤が例示されるが、その他の種々の接着手段が採用され得る。このように、包装用袋体51の周縁56〜58が接着されることにより、上記水分センサ11は、包装用袋体51に密封される。
この包装用袋体51は前述のように通気性を備えているから、上記水分センサ11は、包装用袋体51に包まれた状態で滅菌され得る。なぜなら、包装用袋体51が通気性を備えているからである。具体的には、包装用袋体51の外部から滅菌ガスが供給されることにより、当該滅菌ガスは包装用袋体51を通過してその内部に進入する。これにより、上記水分センサ11に滅菌作用を及ぼすことができる。このように、本実施形態では、通気性を備えた包装用袋体51によって水分センサ11が包装されるので、この水分センサ11は、包装用袋体51に密封包装された状態で滅菌処理が施される。これにより、滅菌された製品としての水分センサ50の製造コストが低減されるという利点がある。
また、上記水分センサ11が包装用袋体51を備えていることから、当該水分センサ11が使用されるとき、すなわち、人工透析治療が開始されるにあたって上記包装用袋体51がナプキンとして機能する。図11は、包装用袋体51の使用要領を(a)から(c)の順に示す図である。
同図(a)が示すように、人工透析治療が開始されるときは、包装用袋体51に包まれた水分センサ11が例えばベッドの上に配置される。同図(b)が示すように、この包装用袋体51は、例えばその角部59から開封される。そして、同図(c)が示すように、完全に開封された状態では、上記不織布54が上面に露出する。このとき、水分センサ11は、一旦包装用袋体51から取り出される。
患者は、開封された包装用袋体51の不織布54の上にそのまま腕を載置する。人工透析用注射針が患者の腕に刺される。このとき、患者の腕から血液が漏れる可能性がある。仮にこのときに血液が漏れたとしても、上記不織布54がこれを吸収することができるし、さらに、上記通気性防水シート53が配置されているから、血液が包装用袋体51から外に漏れることはない。これにより、人工透析用注射針が患者の腕に刺される際に漏れた血液によって、ベッドが汚れたり、上記水分センサ11が破損することはない。
本実施形態では、上記包装用袋体51の周縁56〜58は、上記水分センサ11を内側に包み込むように接着されているだけであるから、当該周縁56〜58離反されることによって包装用袋体51が簡単に展開される。したがって、人工透析治療が開始されるにあたって包装用袋体51が簡単且つ迅速に開封され得るという利点がある。
なお、本実施形態では、包装用袋体51に上記第1の実施形態に係る水分センサ11が包まれているが、これに変えて上記第2の実施形態に係る水分センサ40が包まれていてもよいことは勿論である。
本発明は、人工透析治療における血液の漏れを検知する水分センサに適用され得る。
11・・・水分センサ
15・・・電極シート
16・・・フィルターシート
17・・・通水性シート
18・・・ベースシート
19・・・電極
20・・・上敷ベースシート
21・・・下敷ベースシート
22・・・補強シート
23・・・上側シート
24・・・下側シート
25・・・基布
26・・・不織布
27・・・微細孔
28・・・水溶性接着剤
29・・・導電性インク
30・・・電極端子
31・・・電気抵抗素子
32・・・小孔
40・・・水分センサ
41・・・接着層
42・・・小孔
50・・・水分センサ
51・・・包装用袋体
52・・・ベース
53・・・通気性防水シート
54・・・不織布
55・・・微細孔
56〜58・・・周縁
15・・・電極シート
16・・・フィルターシート
17・・・通水性シート
18・・・ベースシート
19・・・電極
20・・・上敷ベースシート
21・・・下敷ベースシート
22・・・補強シート
23・・・上側シート
24・・・下側シート
25・・・基布
26・・・不織布
27・・・微細孔
28・・・水溶性接着剤
29・・・導電性インク
30・・・電極端子
31・・・電気抵抗素子
32・・・小孔
40・・・水分センサ
41・・・接着層
42・・・小孔
50・・・水分センサ
51・・・包装用袋体
52・・・ベース
53・・・通気性防水シート
54・・・不織布
55・・・微細孔
56〜58・・・周縁
Claims (7)
- 通気性を有するベースシート及び当該ベースシートに配置された一対の電極を備え、乾燥状態で絶縁性を呈すると共に水分を含んだ状態で導電性を呈する電極シートと、
電極シートに重ね合わされ、多数の小孔が穿設された撥水性を有するフィルタシートと、
フィルタシートに重ね合わされた一定の保水性を備えた通水性シートとを備えた水分センサ。 - 上記ベースシートは、炭酸カルシウムが混成されることにより通気性且つ防水性を呈する多数の微細工が貫通形成されたポリエチレンフィルムを備えている請求項1に記載の水分センサ。
- 上記電極シートと上記通水性シートとを接着する接着層が上記フィルターシートを兼ねている請求項1または2に記載の水分センサ。
- 上記電極シート、フィルターシート及び通水性シートを包む包装用袋体がさらに備えられており、
当該袋体は、通気性を有する本体シートと、本体シートの内側に積層された一定の保水性を備えた通水性シートとを有する請求項1から3のいずれかに記載の水分センサ。 - 上記包装用袋体は、上記電極シート、フィルターシート及び通水性シートを内側に包み込むように周縁部が接着されている請求項4に記載の水分センサ。
- 通気性を有するベースシート及び当該ベースシートに配置された一対の電極を備え、乾燥状態で絶縁性を呈すると共に水分を含んだ状態で導電性を呈する電極シートと、
電極シートに重ね合わされ、多数の小孔が穿設された撥水性を有するフィルタシートと、
フィルタシートに重ね合わされた一定の保水性を備えた通水性シートとを備えた水分センサに適用される包装用袋体であって、
通気性を有する本体シートと、本体シートの内側に積層された一定の保水性を備えた通水性シートとを有する包装用袋体。 - 上記電極シート、フィルターシート及び通水性シートを内側に包み込むように周縁部が接着されている請求項6に記載の包装用袋体。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2012223386A (ja) * | 2011-04-20 | 2012-11-15 | Awajitec:Kk | 水分センサー |
| JP2015167697A (ja) * | 2014-03-06 | 2015-09-28 | 株式会社アワジテック | 水分センサ |
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| CN109939285A (zh) * | 2019-04-03 | 2019-06-28 | 常州市第二人民医院 | 一种用于血液透析治疗过程中内瘘出血的报警贴 |
| CN109939286A (zh) * | 2019-04-03 | 2019-06-28 | 常州市第二人民医院 | 一种新型血液透析渗血报警装置 |
-
2005
- 2005-11-30 JP JP2005347291A patent/JP2007151624A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US10330620B2 (en) | 2014-04-07 | 2019-06-25 | School Juridical Person Kitasato Institute | Detection device, detection system, detection method, and program |
| CN109939285A (zh) * | 2019-04-03 | 2019-06-28 | 常州市第二人民医院 | 一种用于血液透析治疗过程中内瘘出血的报警贴 |
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