JP2012100918A

JP2012100918A - 送液システム

Info

Publication number: JP2012100918A
Application number: JP2010252707A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kameyama; 健司亀山
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2010-11-11
Filing date: 2010-11-11
Publication date: 2012-05-31
Also published as: US20120123325A1

Abstract

【課題】シリコンなど加工しやすい基板に形成した空間の容積をアクチュエータの振動で変化させて送液するようなマイクロポンプを採用する送液システムにおいて、使用者等に負担をかけることなく、点滴棒等に通常に設置した状態で液室の入口側が確実に下側を向き、かつ出口側が上側を向く構成を備え、さらに輸液がポンプを通過するまでは遅い速度で送液することで液室内に気泡を発生させない送液システムを提供する。
【解決手段】流路と、流路を兼ねる空間を有するポンプ１２と、を備える送液システムにおいて、流路の流路抵抗を変化させる流路抵抗変化手段１５を備え、流路抵抗変化手段１５は、少なくとも液体が空間を満たす間、流路抵抗変化手段１５が未作動の状態よりも流路の流路抵抗が大きくなるように作動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロポンプを使用した送液システムに関する。

従来、点滴装置に用いられるポンプは比較的大型であり、可搬式であっても点滴中に患者が自由に歩き回るなどの活動をするのが難しい、という問題点がある。
そこで、ポンプとして、シリコンなど加工しやすい基板に形成した空間の容積をアクチュエータの振動で変化させて送液するようなマイクロポンプを使用することで、従来の大型ポンプに比べて、患者が点滴中に活動しやすくなる。
このタイプのマイクロポンプは、例えば特許文献１に記載されているように、液体が一旦蓄えられる液室としての圧力室を備え、この圧力室の何れかの側壁を圧電素子などのアクチュエータによって振動させて液室の容積を変化させ、液室の容積が減少する際には液室内の液体が排出され、逆に液室の容積が増大する際に新たに液体が流入することにより送液を行うものである。
なお、液室の容積が減少するときに液室内の輸液が排出される原理を説明すると、液室の容積が減少することで、液室内の液体はポンプの入口及び出口からポンプ外へと向かうが、ポンプに設けたディフューザ構造により順方向流量（入口から出口へ向かう流量）が逆方向流量（出口から入口へ向かう流量）よりも多いことにより液体を出口から吐出している。

ところで、特許文献１に記載されるようなマイクロポンプを実際に点滴装置に適用しようとすると、点滴装置の使用開始時、液体を液室に入れる際に、空気が液室内に残り、液室が完全には液体で満たされないという問題がある。
液室に空気が残ると、液室の容積をアクチュエータによって変化させても、設計通りの送液を行うことが出来ない場合がある。
例えば、特許文献１に示されるようなマイクロポンプを点滴で使用されるような輸液ポンプとして適用した場合を考える。
マイクロポンプの液室の出口側を、輸液の流れの方向が変わらないようにカテーテルに接続し、カテーテルを介して注射針に繋ぎ、また、液室の入口側を、同じく輸液の流れの方向が変わらないようにカテーテルに接続し、カテーテルを介して輸液バッグにつなぐとする。
輸液ポンプの使用開始時、液室は空気で満たされているため、マイクロポンプは送液機能を発揮し得ない。この場合、マイクロポンプを輸液バッグよりも低い位置に配置することで、重力を利用して輸液を液室に送ることは出来る。

しかしながら、液室の出口を塞ぎながら水位が高まっていき、また上側から輸液が流入すると、輸液よりも空気の方が比重が軽いために上側（入口側）にあがる。従って、空気と輸液が混ざりあうために、空気と輸液を完全に入れ替えることが出来ず、空気（気泡）を残さずに液室を完全に輸液で満たすことは難しい。
そこで、マイクロポンプの入口を下側にし、出口を上側にして、液室の重力方向下側から輸液を流入させることで、液室の出口を塞ぐことなく、比重の重い輸液が空気をポンプの出口方向に押し出すかたちで水位を上げていくため、液体と空気が混ざり合うことなく気泡も生じない。
しかしながら、マイクロポンプを輸液バッグよりも低い位置に配置するとしても、液室の出口が確実に鉛直方向上側に向くようにするには、使用者や看護師等に、そのように持ってもらうようにするか、あるいは、液室の出口が上側を向くように点滴棒に固定する必要があり、どちらの場合も使用者等は液室即ちマイクロポンプの向きに注意を払う必要があるため、その負担は少なくない。
また、液室の下側から輸液を流入させても、流入速度が速すぎると、液室の出口から全ての空気を押し出すことが出来ず、やはり気泡が発生してしまう。

本発明は、以上の問題点を鑑みて、シリコンなど加工しやすい基板に形成した空間の容積をアクチュエータの振動で変化させて送液するようなマイクロポンプを採用した送液システムにおいて、使用者等に負担をかけることなく、点滴棒等に通常に設置した状態で液室の入口側が確実に下側を向き、かつ出口側が上側を向く構成を備え、さらに輸液がポンプを通過するまでは遅い速度で送液することで液室内に気泡を発生させない送液システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、流路と、該流路を兼ねる空間を有するポンプと、を備える送液システムにおいて、前記流路の流路抵抗を変化させる流路抵抗変化手段を備え、前記流路抵抗変化手段は、少なくとも液体が前記空間を満たす間、当該流路抵抗変化手段が未作動の状態よりも前記流路の流路抵抗が大きくなるように作動している送液システムを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の送液システムにおいて、前記空間内が液体で満たされたことを検知可能な第１の検知手段を備え、前記流路抵抗変化手段は、前記空間内が液体で満たされたことを検知すると、前記流路の流路抵抗を変化させる送液システムを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項２に記載の送液システムにおいて、前記第１の検知手段は、前記ポンプより下流側に設けられた流量センサであり、前記流路抵抗変化手段は、前記流量センサが液体を検知すると、前記流量センサが計測する流量が、設定された流量に近づくように、前記流路の流路抵抗を変化させる送液システムを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項１に記載の送液システムにおいて、前記流路抵抗手段の作動時間を計時する計時手段と、を備え、前記流路抵抗変化手段は、前記計時手段により計時された時間が所定時間に達した時に、前記流路の流路抵抗を変化させる送液システムを特徴とする。
また、請求項５の発明は、請求項４に記載の送液システムにおいて、前記流路に流量センサを備え、前記流路抵抗変化手段は、前記計時手段により計時される時間が前記所定時間に達した時に、前記流量センサが計測する流量が、設定された流量に近づくように、前記流路の流路抵抗を変化させる送液システムを特徴とする。
また、請求項６の発明は、請求項４又は５に記載の送液システムにおいて、前記所定時間は、所定の時期から液体が前記空間を満たすまでの時間である送液システムを特徴とする。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れか一項に記載の送液システムにおいて、液体を検知する第２の検知手段を前記ポンプの上流側の流路に備え、前記流路抵抗変化手段は、前記第２の検知手段が液体の存在を検知すると、該検知前よりも前記流路の流路抵抗が大きくなるように作動する送液システムを特徴とする。

以上のように構成したので、本発明によれば、輸液がポンプを通過するまでは遅い速度で送液することで、使用開始時に液室内に空気が残らず気泡を発生させず、さらに輸液がポンプ（の液室）を通過するまでは遅い速度で送液することで液室内に気泡を発生させない送液システムを提供することが出来る。

本発明の輸液ポンプシステムを適用した点滴装置の概要を示す図。本発明で用いられるマイクロポンプの動作概念を示す模式図。マイクロポンプの動作時の状態を示す模式図。本発明にかかるマイクロポンプの構成を示す図。輸液ポンプシステムのシステム構成を示す図。輸液ポンプシステムの第１の制御形態を示すフローチャート。輸液ポンプシステムの第２の制御形態を示すフローチャート。異常事態発生時の割り込み制御を示すフローチャート。システムコントローラ不動作時の狭窄手段の動作を示すフローチャート。本実施形態に適用可能な光検知器を説明する図。光センサを輸液ポンプ１３の下流側及び下流側に設けた輸液装置を示す図。光センサを用いた輸液装置の流量制御を説明するフローチャート。システムコントローラＳＣに含まれるカウント部の機能ブロック図。システムコントローラＳＣに含まれるカウント部２００による制御の流れを示したフローチャート。流路抵抗変化手段の一例としてのチューブ２３を狭窄する手段の具体的な例を示す図。

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の送液システム（輸液ポンプシステム）を適用した点滴装置の概要を示す図である。
点滴装置１は、薬液もしくは輸液を充填した薬液ビン（輸液容器）１０と、一方の開口部がチューブ２０を介して薬液ビン１０と接続された点滴筒１１と、生体（患者）２の身体の一部、例えば静脈血管に刺されて薬液を注液する針１６に加え、輸液ポンプ１３と流量センサ（流量検出部）１４とからなり、チューブ２１を介して点滴筒の他方の開口と接続され、チューブ２３を介して針１６と接続されたポンプモジュール１２と、ポンプモジュール１２と針１６を接続するチューブ２３に対して設けられ、チューブ２３を外側から狭窄・圧縮することでチューブ２３の内径を小さくさせて流路を液体が流れないように遮断したり、流体が通過可能な範囲内で流路の流路抵抗を複数段階に高めて薬液の流れを制限したり、この狭窄状態を複数段階に緩めて流路の流路抵抗を小さくさせてチューブ内の薬液を流れやすくする流路抵抗変化手段の一例としての狭窄手段１５と、輸液ポンプ１３、流量センサ１４及び狭窄手段１５と電気的に接続されて各モジュールを制御するシステムコントローラ（制御部）ＳＣを備えている。
なお、図１の例では、輸液ポンプ１３と流量センサ１４を一体化した、ポンプモジュール１２として説明しているが、本発明はこれに制限を受けるものではなく、輸液ポンプ１３と流量センサ１４は、単一のモジュールではなく、別部品としてもよい。また、いずれのチューブも弾性を備えていて柔らかく、病院で点滴の際に用いられる一般的なカテーテルを適用する。
また、流量センサ１４は、チューブ２２を介して輸液ポンプ１３と接続されており、輸液ポンプから吐出される薬液の時間当たり流量を計測できるようになっており、その測定した流量を電気信号としてシステムコントローラＳＣに供給する。

本実施形態において、薬液ビン１０から、チューブ２０、点滴筒１１、チューブ２１、輸液ポンプ１３、チューブ２２、流量センサ１４、チューブ２３、針１６の順に薬液が流れるように構成されている。そして、チューブ２３に、狭窄手段１５の狭窄部が取り付けられている。
なお、薬液ビン１０とした輸液容器としては、薬液ビンのみならず、例えばビニールパックのような袋状の容器を用いても良い。
輸液ポンプ１３は、後に詳述するが、圧電素子を用いたディフューザタイプのマイクロポンプであり、システムコントローラＳＣから駆動制御信号を受けて圧電素子の駆動周波数や駆動電圧（すなわち駆動幅）を制御され、吐出する薬液の流量を制御される。
マイクロポンプを使用することで、ポンプ自体を小型化することができ、従来の大型ポンプに比べて、患者が点滴中に活動しやすくなるという利点がある。

流路抵抗変化手段としては、どのようなものを用いても良いが、例えば、モータによる可動式のアームでチューブ２３を外側から直接圧縮する方法、ネジによる圧縮方法等を使用することができる。これらの駆動には、ステッピングモータ、通常のモータ等を使用することができる。
また、流路抵抗を変化させる方法としてはギヤやローラ等でチューブを押圧したり、捻ったり、曲げたりするようにすればよい。
また、流路抵抗変化手段は、ポンプモジュール１２内に一体に設けるようにしても良い。
流路抵抗変化手段の一つとしての、チューブ２３を狭窄する狭窄手段１５の具体的な構成については後で詳述する。
狭窄手段１５は、以下に詳述する制御によって、流路を完全に遮断したり、液体が通過可能な範囲内で複数段階でチューブ２３の狭窄の程度を複数段階に強くしたり緩くしたりして、輸液の流路の流路抵抗を複数段階に大きくしたり小さくしたりするものである。
狭窄手段１５をチューブ２３から取り外し可能とし、且つポンプモジュール１２と一体化が可能な構成とすることで、狭窄手段１５が必要な患者（点滴中に動くことが予想される患者）には必ず取り付け、また不要な患者（手術中等、患者が動かないことが想定される）の場合には取り付けない等で、運用コストを削減することが可能となる。
また、狭窄手段１５は、チューブ２３をチューブ２３の外側から挟んで狭窄するので、狭窄手段１５に輸液が接触しないので、狭窄手段１５を何度も再利用することが出来る。

図２は本発明で用いられる輸液ポンプ１３の動作概念を示す模式図であり、（ａ）はマイクロポンプの縦断面図、（ｂ）、（ｃ）は上面図である。なお、図２（ａ）は図（ｂ）、（ｃ）中のＡ−Ａ断面図に相当する。
液室３５の断面形状は、（ｂ）に示すような矩形ではなく、（ｃ）に示すように丸みを帯びた形状であってもよい。
また、図３は輸液ポンプ１３の動作時の状態を示す模式図である。
輸液ポンプ１３は、エッチングによって溝を形成したＳｉ（シリコン）基板３０と、シリコン基板３０に陽極接合したガラス基板（板状部材）３１から主に構成されている。
シリコン基板３０に設けた溝とガラス基板３１で形成される空間が液室（ポンプ室）３５となるが、ガラス基板３１上面の液室３５に対応する位置に圧電素子（ピエゾ素子）３４を設け、液室３５内の液体の進行方向に沿ってシリコン基板３０に、断面積が徐々に拡大した流路であるディフューザ３６、ディフューザ３７がエッチングにより形成されている。
なお、圧電素子３４は、その撓み方向の両側の面に電極３４ａ、３４ｂを有し、電極３４ｂを介してガラス基板３１上に設けられている。

また、それぞれのディフューザと送液可能に接続された貫通孔であり、液室３５の入口、出口となるインレット３８、アウトレット３９が同じくエッチングにより形成されており、インレット３８には点滴筒１１と送液可能に接続するチューブ２１が、アウトレット３９には、流量センサ１４に送液可能に接続されたチューブ２２が接続される。液室３５は、チューブ２１とチューブ２２と送液可能に接続されて輸液ポンプシステム１の流路の一部分となる。
システムコントローラＳＣから圧電素子３４に駆動電圧（電圧パルス）を印加することにより圧電素子３４が撓み運動し、ガラス基板３１の圧電素子と接する部分がダイヤフラムＤＰとして動作して、圧力がかかることで、圧力室３５が収縮（図３（ａ））・膨張（図３（ｂ））する。その際に、ディフューザ３６、ディフューザ３７内に生じる圧力差で流れができる。
なお、圧電素子３４に駆動電圧を印加するという場合、システムコントローラＳＣにより、電極３４ａ、電極３４ｂ間に電圧を印加している。電極３４ａには＋電圧が印加され、電極３４ｂはＧＮＤに接続されている。そして、両電極間の電位差が、圧電素子３４を駆動する駆動電圧となる。
液室３５が収縮・膨張を繰り返すことにより、インレット３８からアウトレット３９への定常的な流体の流れが発生する。

より詳細に説明すると、図２（ｂ）に示すように、ディフューザ３６、３７はそれぞれインレット３８から液室３５、液室３５からアウトレット３９に向かって、すなわち図中矢印方向に向かって徐々にその断面積が広くなっている。
圧電素子３４に電圧パルスを印加することにより、ダイヤフラム部ＤＰを、振動させることができる。すなわち、圧電素子に電圧パルスを印加することにより、液室３５が収縮と、膨張（収縮時の状態からの膨張）を繰り返す。液室３５の収縮率（ダイヤフラム部ＤＰのたわみ量）は、圧電素子に印加する電圧のパルス振幅、パルス幅、に応じて決まり、液室３５の収縮・膨張の繰り返し数は、電圧パルスの周波数によって決まる。
液室３５が膨張（実際には、膨張率１である）すると、インレット３８とアウトレット３９の両方から薬液が流れ込む。

ここで、インレット３８とアウトレット３９からそれぞれ流れ込む流体は、それぞれディフューザ３６、３７を通過する。ディフューザ３６、３７は、前述の通り、いずれも矢印方向に行くに従って、断面積が徐々に広くなっている。そのため、ディフューザ３６、３７は、矢印方向に流れる流体に対し小さい抵抗を、矢印の逆方向に流れる流体に対し大きい抵抗を及ぼす。
従って、図３（ａ）の状態では、インレット３８に向かって吐出される薬液ｆ１は、ディフューザの断面積が狭くなる方向に流れるため抵抗が大きく、その流量は少ない。
アウトレット３９に向かって吐出される薬液ｆ２は、ディフューザの断面積が広くなる方向に流れるため、流量が大きい。

また、図３（ｂ）の状態では、インレットから流れ込む薬液ｆ３は、ディフューザ３６の断面積が広くなる方向に流れるため抵抗が小さく、その流量は大きい。逆に、アウトレットから流れ込む薬液ｆ４は、ディフューザ３７の断面積が狭くなる方向に流れるため、抵抗が大きく、その流量は小さい。
液室３５が１回、収縮・膨張すると、インレット３８から液室３５へ、正味｜ｆ３−ｆ１｜の量の流体が流れ込むとともに、圧力室３５からアウトレット３９へ正味｜ｆ２−ｆ４｜の流体が流れ出る。従って、インレット３８からアウトレット３９へ、正味ｆ＝｜ｆ１−ｆ３｜＝｜ｆ４−ｆ２｜の量の流体が流れる。
なお、圧力室３５の容積Ｗ、収縮率βとすると、関係ｆ＝Ｗ（１−β）が成り立つ。液室３５が収縮・膨張を繰り返すことで、インレット３８からアウトレット３９への定常的な流体の流れが発生する。液室３５の収縮・膨張の繰り返しが回数（周波数）をωとすると、単位時間あたりの体積流量Ｆ＝ωｆ＝ωＷ（１−β）の流体がインレット３８からアウトレット３９へ流れる。

体積流量Ｆは、圧電素子３４に印加する電圧パルスのパルス振幅Ｖ、パルス幅Ｈ（パルス面積ＶＨ）、パルス周期Ｔ（周波数１／Ｔ）の少なくとも１つを調整することにより、制御することができる。
圧電素子３４に印加する電圧パルスのパルス幅Ｖ（又はパルス面積ＶＨ）を大きく（小さく）すれば、圧電素子３４の伸縮量が、すなわち、ダイヤフラムＤＰの撓みが大きく（小さく）なる。従って、パルス振幅Ｖ（又はパルス面積ＶＨ）を変えることにより、圧力室３５の膨張・収縮率（１−β）を調整することが出来る。それにより、流量Ｆ＝ωＷ（１−β）を制御することが出来る。また、電圧パルスの周波数を大きく（小さく）すれば、ダイヤフラム部ＤＰの振動数（すなわち液室３５の収縮・膨張の単位時間の繰り返し回数ω）が大きく（小さく）なる。従って、電圧パルスの周波数を変えることによって、液室３５の収縮・膨張の単位時間の繰り返し回数ωを調整することができる。
ただし、このマイクロポンプの構造に制限を受けるものではない。例えば、ディフューザ３６、３７が無くとも、インレット３８、アウトレット３９のいずれか若しくは両方に、送液させたい方向にのみ開放する弁を設けて、圧力室の容積を変化可能として送液能力を持たせたポンプを用いることもできる。

図４（ａ）、図４（ｂ）は、本発明にかかるポンプモジュール１２の構成を示す概略図である。
本発明の実施の形態にかかるポンプモジュール１２は、シリコン基板に主に薬液や輸液である液体が出入りする空間である液室３５、ディフューザ３６、３７が形成され、液室３５のガラス基板上に設けられた圧電素子と、システムコントローラＳＣから信号を受け取りこの信号に従って該圧電素子を駆動させるための駆動回路で構成された輸液ポンプ１３をプラスチック製のケース７０が覆ったものである。この主に薬液や輸液である液体が出入りする空間である液室３５は、後に説明する流路７５、流路７６と接続し、流路を兼ね、流路の一部とみなすことができる。
また、ケース７０には、薬液もしくは輸液が入った薬液ビン１０からチューブ２１を介して薬液もしくは輸液が流入する開口部（第３の開口部）７１と、チューブ２３を介して針１６に薬液もしくは輸液を流出する開口部（第４の開口部）７２が設けられている。本実施の形態においては、ケース７０は６面の直方体であるとし、開口部７１は開口部７２が開口している面の真逆の面に開口しているとする。しかし、必ずしも６面である必要はなく、８面でも９面でもよいし、全体的に球形で面としては１面しかなくともよい。

なお、ケース７０が直方体であるとした図４（ａ）、図４（ｂ）の場合、入口側の開口部７１はケース７０の長手方向の一方の壁面７８に設けられ、出口側の開口部７２は、端面７８と対向する壁面７９に設けられる。
ただし、開口部７２は、必ずしも開口部７１が開口している面と真逆の面に開口していなくともよい。
また、液室３５には、入口側のディフューザ３６を介して液が流入する開口部７３（第１の開口部）と、出口側のディフューザ３７に向かって液が流出する開口部（第２の開口部）７４が形成されている。ディフューザ３６の内径は、液室３５の開口部７３側と流路７５側とでは液室３５の開口部７３側の方が大きくなっている。また、ディフューザ３７の内径は、液室３５の開口部７４側と流路７６側とでは液室３５の開口部７４側の方が小さくなっている。すなわち、マイクロポンプ自体の送液能力は開口部７３から開口部７４の方向に働く。

さらに、ポンプモジュール１２がチューブ２１を介して接続された薬液ビン１０を点滴棒に吊るした時のように、薬液ビン１０がポンプモジュール１２よりも高い位置に保持された状態、すなわち、ケース７０を、開口部７１が鉛直方向の上向きに開口している状態となるように保持した時に、液室３５から液が流出する開口部７４も鉛直方向上向きに開口しており、ディフューザ３６の方がディフューザ３７よりも鉛直方向下側になるように輸液ポンプ１３がケース７０内に配置されている。すなわち、開口部７１への前記液体の導入方向と、開口部７４からの液体の吐出方向と、が形成する角度のうち、開口部７１及び開口部７４に挟まれる角度が０度以上９０度未満となるように、輸液ポンプ１３がケース７０内に配置されている。
図４（ａ）は、開口部７１への液体の導入方向と開口部７４からの液体の吐出方向が０度の場合を示している。また、開口部７１への前記液体の導入方向と、開口部７４からの液体の吐出方向と、が形成する角度のうち、開口部７１及び開口部７４に挟まれる角度が０度でなくとも、液室３５内の気泡が浮力で液室３５から出て行く配置であれば同様の効果が得られる。その角度は、０度以上９０度未満である。

例えば、図４（ｂ）で示すように、開口部７１への前記液体の導入方向と、開口部７４からの液体の吐出方向と、が形成する角度のうち、開口部７１及び開口部７４に挟まれる角度α（アルファ）が４５度の場合も、液室３５内の気泡が浮力で液室３５内を上昇し、開口部７４を経て液室３５から出て行く。
別の視点で効果を考えると、開口部７１への前記液体の導入方向と、開口部７４からの液体の吐出方向とが形成する角度のうち、開口部７１及び開口部７４に挟まれる角度が０度以上９０度未満であれば、液室３５内が空気で満たされている状態で開口部７３から液体が導入されたとき、水位は開口部７４に向かって上昇する。したがって、液室３５内に気泡が生じにくい効果がある。さらに、図４（ａ）、図４（ｂ）で示したポンプモジュール１２は、液室３５の送液方向側の開口部７４は、液の取込み側の開口部７３よりも、ケース７０の入口側の開口部７１により近い位置に設けられている。本実施例では開口部７４の対向する壁面に開口部７１が形成されている。このことは、ディフューザ３７の方がディフューザ３６よりも開口部７１に近い位置になるようにマイクロポンプがケース７０内に配置されているともいえる。本実施例においては、開口部７４は、開口部７１に向かって開口している。

ケース内においては、鉛直方向上側から、開口部７１、開口部７４、開口部７３、開口部７２の順に設けられており、これらはほぼ直線上に形成されている。
よって、入口側の開口部７１が上向きに開口した状態で保持された状態のケース７０内において、輸液ポンプ１３（液室３５）は鉛直方向（重力方向）の下側から上側に向けて輸液を送液している。
従って、液体の吐出（送液）方向をポンプモジュール１２の鉛直方向の上から下方向とするならば、ケース７０内で、輸液ポンプ１３（液室３５）の送液方向が、ポンプモジュール１２の送液方向とは、外見上は上下が逆転した状態で設けられていることになる。
特に、図４（ａ）に示した例の場合、図４に示すように、ケース７０の入口側の開口部（第３の開口部）７１は、液室３５の出口側の開口部（第２の開口部）７４の吐出方向の延長線上の下流側の壁面に設けられている。
換言すると、液室３５の出口側の開口部７４は、ケース７０の入口側の開口部７１側に向けて開口しており、また液室３５の入口側の開口部７３は、ケース７０の出口側の開口部７２側に向けて開口している。
すなわち、液室３５の入口は、ケース７０の出口側に設けられ、液室３５の出口は、ケース７０の入口側に設けられている。つまり、輸液ポンプ１３の入口側の開口部７３はケース７０の出口側の壁面７９に近く、輸液ポンプ１３の出口側の開口部７４は、入口側の壁面７８に近い。

図４（ａ）、図４（ｂ）とも、このような液室３５の開口部と、ケース７０の開口部との位置関係に加え、ケース７０内において、ケース７０の開口部７１は、流路７５を介して液室３５の開口部７３（ディフューザ３６）に送液され、開口部７２は、図１のチューブ２２に代えて、流路７６と流量センサ１４とを介して液室３５の開口部７４（ディフューザ３７）から送液される。つまり、流路７５は、開口部７１とディフューザ３６を接続する流路である。また、流路７６は、図１のチューブ２２に代えて、開口部７２とディフューザ３７を接続する流路である。
上記したように、ケース７０内で輸液ポンプ１３が送液方向で上下が逆転して設けられおり、輸液ポンプ１３に接続されたチューブ２１、２２の送液方向とは逆転している。
従って、ケース７０では、開口部７１と液室３５の開口部７３とを接続する流路７５は、開口部７３の下側から回り込むように開口部７３に接続され、開口部７４と開口部７２を接続する流路７６は、開口部７４から、液室３５を迂回するように開口部７２に繋がる。
本実施例において、流路７５、７６は管形状の部材を用いるが、これに限ることなく、流体を所望の方向に導く周知の構成を用いることができる。また、ディフューザ３６、３７が無くとも、インレット３８、アウトレット３９のいずれか若しくは両方に、送液させたい方向にのみ開放する弁を設けて、液室３５の容積を変化可能として送液能力を持たせたポンプを用いることもできる。

かかるポンプモジュール１２を図１の構成の点滴装置に適用した場合、薬液ビン１０を点滴棒に吊るすなどして、薬液ビン１０を針１６よりも高い位置に保持して、ケース７０の開口７１を、チューブ２１を介して輸液ビン１０と接続してポンプモジュール１２を略鉛直方向に垂下すれば、輸液ビン１０からの輸液は、開口部７１から輸液ポンプ１３内に進入して流路７５を通過して、液室３５の下側から流入する。
従って、背景技術において説明したように、液室３５の下側から輸液を供給することで、液室内の空気を上側を向いた開口７４から押し出しつつ気泡が生じないよう液室３５を輸液で満たすことが出来る。

看護師等は、液室３５の出口側開口部の向きを考慮することなく、ポンプモジュール１２の開口７１に接続したチューブ２１を輸液ビン１０に接続して、略鉛直方向に垂下しさえすればよいため、負担を著しく軽減することが出来る。
なお、本発明の輸液ポンプは、図４に示すような構成を備えたことにより、逆向きに、すなわち開口部７２を輸液ビン１０側、開口部７１を針側に接続するようにすれば、開口部７２が流路７６によって輸液ポンプ１３の送液方向の開口部３７に接続されているので、薬液ビン１０が輸液ポンプ１３よりも高い位置に保持されたとき、輸液ポンプ１３の作用によって、開口部７２から流入する輸液の流れを制御しながら開口部７２から開口部７１の方向に送液することも出来る。
ケース７０の開口部７１及び開口部７２は、互いに最も遠い壁面、すなわち対向する（反対側の）壁面に形成されている。
こうすることで、開口部７１、７２に繋いだチューブが直線的に延びるので見た目も良い。

図５は、本発明のポンプシステムにおける制御部の構成を示す図であり、（ａ）はハードウェア構成図、（ｂ）は制御部において実行される制御プログラムを示す図である。
（ａ）に示すように、システムコントローラＳＣは、制御部としてのＣＰＵ４０と、制御用プログラム、予め定められた設定値としての薬液の理想的な時間当たり流量（以下、設定流量という）のデータを格納したＲＯＭ４１（Read Only Memory）と、制御用プログラムをＲＯＭ４１から読み出して実行のために展開し、また流量センサ１４から取得される検出値としての流量データ（以下、測定流量という）や演算データを一時的に格納する作業領域としてのＲＡＭ（Random Access Memory）４２と、を備えている。
また、システムに異常事態があった場合、看護師等に報知するための信号を発する無線通信手段４３、異常事態発生時にＬＥＤ等を発光させてその旨を報知する報知手段４４を有している。
なお、設定流量は、ＲＯＭ４１に格納するのではなく、図示しない入力手段により、薬剤や患者の状態に合わせて適宜入力し、ＲＡＭ４２に格納するようにしても良い。
上記したように、システムコントローラＳＣは、流量センサ１４、狭窄手段１５、ポンプ１３と電気的に接続されている。

ＣＰＵ４０は、流量センサ１４から測定流量データを受け取り、それを設定流量と比較して、設定流量よりも多ければ、図２、図３で説明した輸液ポンプ１３の圧電素子３４に印加する電圧パルスのパルス振幅、パルス幅、パルス周期を変化させて流量を調整する。
また、（ｂ）に示すように、ＣＰＵ４０は、輸液ポンプ１３を制御して吐出する流量を変化させたり、駆動を停止させたりする制御を行うポンプ制御部５１、設定流量と測定流量とを比較する比較演算部５２、測定流量を積算して注入した薬液の総量を演算する流量積算部５３、狭窄手段１５を制御して開放・狭窄させる狭窄手段制御部５４、報知手段４４と無線通信（Ｗ／Ｌ）手段４３を制御して狭窄手段１５による遮断が行われた時に、あるいは後述する診断動作で正常に遮断が行われなかった時に報知を看護師等や外部装置に報知を行う報知制御部５５と、点滴装置１の何れかの部分で異常事態が生じた時に各処理部による処理に割り込んでポンプ１３を停止させ、狭窄手段１５を動作させる割り込み制御部６１を実行する。

次に、本発明の輸液ポンプシステムにおける流量制御について説明する。
スタート後、輸液総量と予め設定した単位時間あたりの輸液レート（流量）を読み込む。続いて、システムコントローラに備えた図示しない操作部による輸液開始の指示に応じてポンプの駆動を開始する。
基本的な動作としては、システムコントローラＳＣは流量センサ１４からの出力信号を測定流量として読み込み、比較演算部５２によって予め設定された流量（設定流量）との比較を行い、ポンプ制御部５１により、測定流量が設定流量と等しくなるように、輸液ポンプの動作を、圧電素子に印加するパルス振幅、パルス幅、パルス周期の少なくとも１つを調整して制御する。
また同時に、流量積算部５４は流量を積算することで、生体に注入した輸液量を算出する。ここで、流量とは単位時間あたりにチューブ内を移動する輸液の体積もしくは質量である。
また、ポンプ制御部５１は、予め設定した注入する輸液の総量と、流量の積算値との比較で、あらかじめ設定した総量に達しない場合は、ポンプを動作させ続けて輸液動作を継続するが、総量に達した場合は、ポンプを停止させ、輸液動作を終了する。

ただし、システムコントローラＳＣが、流量センサ１４から信号を全く得られなかったり、測定流量が本来あり得ないような異常に高い値を示す場合、輸液ポンプシステムを構成する要素（チューブ１１、２１、２２、２３、点滴筒１１、輸液ポンプ１３、流量センサ１４、薬液ビン１０）に外的障害が生じた可能性が高い（針抜け、血管外注入、あるいは衝撃や急激な温度変化、薬液ビンの設置位置に著しい変化が発生した場合等）。この場合、もはやマイクロポンプ１２を制御して設定流量に戻すことは不可能である。
その場合、割り込み制御部６１から割り込みが入り、実行中のプログラムの状況によらず、狭窄手段１５によりチューブを遮断した上で、強制的にポンプ動作停止の処理を行う。上記のような異常が発生した場合、直ちに流路の遮断を実行することができ、重篤な事態を未然に回避することが出来る。
なお、計測流量が異常な値でこそないものの、設定流量以上の値となった場合、ポンプに対する通常の閉ループ制御により、ポンプの駆動条件を、流量を低減する方向に制御を行う。これで、流量センサでの検出値が低減し、再び設定流量（あるいは一定の誤差以内）に到達した場合には、これは閉ループ制御内の通常動作である。

一方、ポンプの駆動条件を変更しても、設定流量に制御できない場合、薬液ビン１０の高さ位置が想定された使用位置より大きく変化したことにより発生した、ポンプにより制御可能な範囲を超えた、輸液の自重による輸液の流れが原因である考えられる。
この場合、本実施例では、ポンプ制御部５１は輸液ポンプ１３の駆動を停止して一定時間をおいた後で（ポンプ駆動による慣性的に流れる流量の影響を除去するため）、流量センサ１４による測定流量を自重の影響による輸液の流量として検出する。
狭窄手段制御部５４は、自重の影響による輸液の流量を低減し、少なくとも、ポンプ駆動時の測定流量が設定流量となる程度に経路が狭まるよう、チューブ２３を狭窄するように狭窄手段１５を制御する。
こうすることで、輸液の自重の影響を極力除去してポンプによる制御が可能な流量まで落とすことが出来る。
この場合、あらかじめチューブの狭窄量と流量との関係をテーブルとしてＲＯＭ４１に格納し、比較することで、正確に自重の影響による輸液の流量を調整出来る。
自重の影響による輸液の流量を検出したのちは、再びポンプの駆動を再開し、チューブの狭窄とポンプ制御の両方を同時に行うことで、短時間で正常な流量に制御することが出来る。

図６は、本発明の輸液ポンプシステムの第１の制御形態を示すフローチャートである。
一定時間毎にセンサ流量（測定流量）と予め設定された閾値を比較し、これを超えた時点で異常と検出することが出来る。
また、流量センサの状態が正常であれば、流量が０の場合、システムコントローラには、２．５Ｖの信号が出力されるが、それを下回ったり、あるいは０Ｖとなる場合には、センサにトラブルが発生していると判断出来る。
以下は、センサの出力信号や測定流量に問題がない場合のフローである。
輸液ポンプシステムの動作が開始されると、ＣＰＵ４０は、予め設定された点滴の総量と、理想的な時間当たり流量をＲＯＭ４１から読み出す（ステップＳ１０１）。
次いで、ＣＰＵ４０は、輸液ポンプ１３を動作させる命令を発行する（ステップＳ１０２）。
ＣＰＵ４０は、流量センサ１４から入力される信号から得られる流量を常に監視している。また、ＣＰＵ４０は、流量センサ１４の値を監視し、さらに、流量センサ１４の値から輸液ポンプを流れた薬液の総量を積算し、ステップＳ１０１で読み出した総量に到達したと判断されれば（ステップＳ１０４でＹｅｓ）、点滴は終了であるので、ポンプの動作を停止する（ステップＳ１０５）。
総量に到達するまでは（ステップＳ１０４でＮｏ）、一定期間毎に、流量センサの値に基づく流量を、ステップＳ１０１で取得した設定流量と比較する（ステップＳ１０６）。
測定流量が、設定流量よりも多い場合（ステップＳ１０７でＹｅｓ）は、ＣＰＵ４０は、輸液ポンプ１３を制御して、輸液ポンプの周波数等や駆動電圧を変更して流量を加減・調整（ステップＳ１０８）する。
この制御により、測定流量が設定流量に対して閾値以内の差に納まれば（ステップＳ１０９でＹｅｓ）、閉ループ制御内の変動として、ステップＳ１０３に戻る。

しかしながら、異常値にまではならないまでも、変動量がある程度よりも大きくなると、ポンプ制御のみでは調整をすることが出来ないことがある。このような変動は、ポンプのみの問題ではなく、薬液ビンの高さ位置が想定された以上に変わることによって現れる、輸液の自重の影響が原因であると考える。
本発明では、ポンプ制御により、測定流量が設定流量にならない場合には、（ステップＳ１０９でＮｏ）、以下のように自重による輸液の流れの調整を行う。
まず、ＣＰＵ４０は、輸液ポンプ１３を一旦停止させる（ステップＳ１１０）。
このとき、流量センサ１４はまだ動作しているので、ＣＰＵ４０は、流量センサの信号から、ポンプの動作の影響を受けない自重の影響のみによる輸液の流量を得ることが出来る。
次いで、ＣＰＵ４０は、輸液ポンプ１３の動作を再開させるとともに、狭窄手段１５には、チューブ２３を流れる薬液の自重の影響による輸液の流量を低減し、少なくとも、ポンプ駆動時の測定流量が設定流量となる程度にチューブを狭窄させる（ステップ１１１）。

この後、点滴を続けた後で、測定流量が設定流量よりも少なくなった場合（ステップＳ１１２でＹｅｓ）、薬液ビン１０の位置が元に戻り、輸液の自重の影響による輸液の流れが解消していると考えられるので、ＣＰＵ４０は、開閉制御信号によって狭窄手段１５を制御して、狭窄を解除させ（ステップＳ１１３）、ステップＳ１０３に戻って通常の動作を続ける。
設定流量よりも少なくならなければ（ステップ１１２でＮｏ）、そのままステップＳ１０３に戻り通常の動作を続ける。
狭窄手段１５が無い場合、流量センサの値が設定流量とは異なるもの、異常ではないような場合でも、ポンプの吐出量制御による流量制御の範囲を超えた場合には、ポンプを止めるしかない。しかしながら、狭窄手段１５を設けたことにより、ポンプの吐出量制御だけでなく、経路の最後で流量を絞ることが出来るので、システムとしての制御の幅、自由度を広げることが出来る。
そこで、以下に示す第２の制御例のように、ポンプ制御のみによる流量制御が可能かどうかの判断は、流量の増加率を基準とするとすることで、即座に制御を行って制御不能の時間を短縮することが出来る。

図７は、本発明の輸液ポンプシステムの第２の制御形態を示すフローチャートである。
図７に示す第２の制御例では、対策を行うタイミングが、第１の制御例とは異なっている。
ＣＰＵ４０は、流量信号（測定流量）を監視し、流量を積算することに加え、流量の増加率も演算している（ステップＳ１０３’）。流量は、通常多少の変動はするものであるが、その変動量は所定の幅に収まる。
本実施例では、このような流量の増加率を演算し、急激な変動が観測されると、ポンプを停止し、第１の制御例と同様の、自重の影響による輸液の流れへの対策を行う。流量が跳ね上がった時（閾値を超えて変化したとき）に自重の影響による輸液の流れが発生したと考えることが出来るので、その時点から制御を開始することで、制御までの時間を短くすることが出来る。
ところで、上述したように、システムコントローラＳＣが、流量センサ１４から信号を全く得られなかったり、測定流量が本来あり得ないような異常に高い値を示す場合、輸液ポンプシステムを構成する要素に外的障害が生じた可能性が高い。
その時、ＣＰＵ４０（割り込み制御部６１）は、制御例１、２における各制御に対して割り込みをかける。この場合、どの部分のプログラムを実行中でも輸液を停止する処理を行なう。停止処理としては、輸液ポンプ１３の駆動を停止してポンプ自体の輸液を停止し、狭窄手段１５に流路を遮断する動作を指示する。
さらに、ＣＰＵ４０は、報知手段４４を点滅あるいは発声させたり、無線通信手段４３により看護師等が所持する端末装置（外部装置）に通知する。

図８は、異常事態発生時の割り込み制御を示すフローチャートである。
流量センサからの正常な流量信号が受信できる場合（ステップＳ１２１でＹｅｓ）は、流量センサにはトラブルはないと判断し、さらに流量が正常な範囲に（ステップＳ１２３でＹｅｓ）は、ポンプにも問題がないと考えられるため、図６、図７のメインルーチンに戻る。
流量信号が正常に受信できない場合、例えば、流量信号自体受信出来ない場合や、信号が一定の電圧を下回る場合（ステップＳ１２１でＮｏ）はセンサにトラブルがあると判断し（ステップＳ１２２）、又は流量信号自体を正常に受信出来てもその流量が閾値以下、つまり極端に少なかったり、ゼロであったりした時、あるいはポンプ制御や、狭窄手段による調整の可能範囲を超えた大量の流量が観測されるような場合には、ポンプにトラブルがあると判断する（ステップＳ１２４）。
また、チューブの閉塞、針抜け、血管外注入といった構成部品に対する衝撃や温度など外的要因も考えられる。
これらの場合、割り込み制御部６１は、狭窄手段にチューブを遮断させ（ステップＳ１２５）、さらに輸液ポンプ１３の動作も停止させる（ステップＳ１２６）。

このように、最も患者との接続部分に近い部品の吐出側に狭窄手段１５を設けることで、万一、構成部品が破壊されても、患者の血管に直接接続されているチューブ（図１ではチューブ２３）を遮断して外気に暴露されることを防ぐことが出来る。
なお、システムコントローラＳＣは、ステップＳ１２５で狭窄手段にチューブを遮断させた場合は、図示しないスピーカーで音声を発生したり、無線通信手段４３を介して看護師に通知する。
さらに、狭窄手段は、遮断をさせた場合には、その旨をシステムコントローラに通知するようにすることで、確実にシステムの異常を看護師や患者に通知することが出来る。

そこで、本発明では、狭窄手段１５が、システムの動作・不動作を検知し、不動作を検知した時には自律的に動作して経路を遮断するようにした。
システムコントローラＳＣは、その動作中には、動作していることを示す信号（動作信号）を狭窄手段１５に入力している。この信号が入力されている期間は、狭窄手段１５による遮断動作は行わない。
システムがトラブル等で停止した場合（最悪電源が遮断された場合）この信号を含めて全てのシステムから出力される信号がＬＯＷになると想定される。このとき、狭窄手段は、ＬＯＷ信号を検出することで、遮断動作を行う。
さらに望ましくは、緊急時にシステムが停止した場合は、システムからの給電が期待出来ないことから、狭窄手段自体にバッテリを内蔵し、このバッテリは最低でも遮断動作を行うに十分な容量を持つことが望ましい。
正常時には、システムからの正常を示す信号により、常時充電状態を維持し、緊急時には、充電した電力による遮断動作を行うのが望ましい。これにより、システムが遮断時等、流路の遮断を行うことが可能になる。
また、確実に狭窄手段を動作させるために、遮断状態を通常とし、システムの動作開始時にシステムコントローラからの指示により開放するようにしても良い。

図９は、システムコントローラ不動作時の狭窄手段の動作を示すフローチャートである。
狭窄手段１５は、動作信号受信を受信出来なくなると（ステップＳ１３１）、何らかのシステムトラブルが生じたと判断し（ステップＳ１３２）、チューブを遮断する。
また、システムコントローラＳＣは、動作（点滴）開始時、輸液ポンプ１３を稼働させる前に、狭窄手段１５の遮断・開放をする診断動作を行う。このとき、狭窄手段１５から遮断を行った旨の信号が出力されない場合は、異常があるとして、報知手段４４を点滅あるいは発声させたり、無線通信手段４３により看護師等が所持する端末装置（外部装置）に通知することで、異常事態のある点滴装置の使用を未然に防ぐことができ、より安全に点滴を実施することが可能である。

次に、かかる構成を備えた点滴装置において、輸液ポンプ１３の液室３５（図４）に輸液を低速で導入して、点滴装置の使用開始時（ポンプへの初期通液時）に液室３５における気泡の発生を防止するための制御を説明する。
上記に説明したように、本発明の実施の形態にかかる点滴装置は、チューブ２３を狭窄するための狭窄手段１５を有している。
なお、図１の例では狭窄手段１５は、チューブ２３を狭窄するように設けてあるが、是に制限されることはなく、薬液ビン付近のチューブ２０や、輸液ポンプ２１に直接繋がるチューブ２１に設けるようにしても良い。
薬液ビン１０から針１６までは、複数のチューブと種々の装置を連通して一つの系となっている。従って、経路のどの部分を狭窄しても同じ効果が得られる。

本発明では、液室３５が空気で満たされている状態から液体で満たされている状態に移行させる際、つまり、液体が液室３５を満たす間、この狭窄手段１５によってチューブを狭窄することにより、薬液ビン１０から針１６までの経路を流れる輸液の流量を制限して、液室３５に輸液の自重による流下速度よりも低速で輸液を進入させる。
上記したように、本発明の実施の形態にかかる点滴装置は、ポンプモジュール１２内に（図１参照）または輸液ポンプ１３と一体に（図４）、輸液ポンプ１３から吐出される輸液の流量を測定する流量センサ１４を備えている。ここで流量センサ１４は、輸液ポンプ１３よりも下流側のチューブ上であれば、ポンプモジュール１２内でなくともよい。輸液ポンプ１３よりも下流側に配置された流量センサ１４が輸液の流量を計測したということを、液室３５が輸液で満たされたとみなす。
狭窄手段１５は、チューブ２３への取付け時はチューブ２３である流路を完全に遮断する。システムコントローラＳＣを経由した運転開始指示により、この狭窄状態が緩み、薬液ビン１０からチューブ２０に輸液（もしくは薬液）が流入する。
この流入時、狭窄手段１５によりチューブ２３を狭窄して輸液の各チューブ内を流れる速度が輸液の自重による流下速度よりも遅くなるようなチューブ２３の流路抵抗とする。その後、輸液が液室３５を満して輸液ポンプ１３を通過し、液室３５よりも針１６側に設けた流量センサ１４による輸液の通過に対する反応の出力が検知された時点で狭窄手段１５の狭窄の程度を変化させる。流量センサが検出した流量がシステムコントローラＳＣに設定された流量よりも大きい場合は、輸液ポンプ１３の駆動により流量が設定流量になるまで狭窄を強めて流路抵抗を高める。逆に、流量センサが検出した流量がシステムコントローラＳＣに設定された流量よりも小さい場合は、輸液ポンプ１３の駆動により流量が設定流量にすることが可能になるまで狭窄を緩めて、流路抵抗を小さくする。ここで、流量とは単位時間あたりにチューブ内を移動する輸液の体積もしくは質量である。
ところで、輸液が液室３５を満たしたことの検知は、流量センサ１４を用いるのではなく、ポンプモジュール１２内のチューブ２２、ポンプモジュール１２に接続されたチューブ２３に光検知器（光センサ）を設け、これにより液室３５下流のチューブ内の輸液の有無を検知することによって行ってもよい。

図１０は、本発明の実施形態に適用可能な光検知器を説明する図である。
光センサ１００は、光源となるＬＥＤなどの発光部１０１と、チューブを透過した光を受光してその光量を検出する受光部と、から構成される。
発光部１０１、受光部１０２は、システムコントローラＳＣ（図１）から給電されている。
チューブ内を輸液が通過しなければ、光検知器によって検出される光量は変化しないが、チューブ内が輸液を通過する際には、輸液が透明であったとしても空気と輸液との屈折率の差異から受光部１０２の検出値に変化が生じる。この変化を捉えることで、チューブにおける光検知器の設置位置を輸液が通過したことを検出することが出来る。
光検出器１００は、システムコントローラＳＣに接続されており、輸液が通過したことを示す信号をシステムコントローラＳＣを送信して、狭窄手段１５を制御させる。
信号を受けたシステムコントローラＳＣ（制御部４０）は、狭窄手段１５を制御させる。
さらに、液室３５における気泡の発生を防止するために、送液開始時は輸液速度を遅くし、輸液が液室３５を満たしたことを検知してから輸液速度を早くするのではなく、輸液ポンプの入口（第４に示す第３の開口部７１）よりも上流側のチューブ２１に光センサを設けて通過する輸液の有無を検出することで、送液開始から輸液が液室３５の入口付近まで到達するまでは輸液速度を早くし、到達を検知した以降は、輸液速度を遅くするようにしてもよい。
ところで、光センサ１００を液室３５の下流側及び上流側のどちらかではなく、両方に設けることが出来る。
このようにすることで、輸液が輸液ポンプの入口（図４に示す第３の開口部）付近に到達したことを検知できるため、それまでは、狭窄手段１５によるチューブの狭窄量（押圧量）を小さくして輸液速度を上げ看護師等の作業効率を向上できる。

図１１は、光センサを輸液ポンプ１３の下流側及び下流側に設けた輸液装置を示す図である。
図１１に示す例では、第１の光センサ１００−１を点滴筒１１と輸液ポンプとの間（上流側）のチューブ２１、第２の光センサ１００−２を針１６とポンプモジュール１２の間（下流側）のチューブ２３に設けている。
光センサをポンプモジュール１２の上流側・下流側に設けることで、輸液ポンプ１３の入口付近に到達した時点から、輸液が輸液ポンプ１３の液室３５を満たしポンプを通過するまでの時間だけ輸液の速度を遅くすることにより、看護師等の作業効率を一層向上でき、より好ましい。
輸液速度を落とす時間をより短くして効率的に点滴作業を行うには、光センサを出来るだけ輸液ポンプ１３に近い場所に設けることは望ましいため、図１１に点線で示すように、ポンプモジュール１２の内部に設けるようにしても良い。

図１２は、光センサを用いた輸液装置の流量制御を説明するフローチャートである。
点滴装置１の使用の開始直後の初期通液の際、図５（ｂ）に示す狭窄手段制御部５４により狭窄手段１５によるチューブ２３の遮断を解除すると輸液はチューブ２０内を移動し始める。
この時点では、まだ、輸液ポンプ１３に気泡が発生することはないため、看護師等の作業効率性を考え、狭窄手段１５をやや大きめに開放して、輸液のチューブ内移動を高速にしてもよい。
図１１に示す第１の光センサ１００−１が、輸液を検出すると、（ステップＳ２０２でＹｅｓ）、輸液が輸液ポンプの入口付近まで到達しているので、狭窄手段制御部５４は、狭窄手段１５を制御してチューブを狭窄し、液室３５に気泡が生じない程度まで単位時間あたりの流量を低下させる（ステップ２０３）。
続いて、第２の光センサ１００−２が輸液を検出すると、輸液はすでに液室３５を満たして輸液ポンプの外に出ているので（ステップＳ２０４）、狭窄手段制御部５４は狭窄手段１５を制御してチューブへの狭窄を解除し、輸液速度を元に戻し（ステップＳ２０６）、初期通液は完了となる（ステップＳ２０７）。
チューブへの狭窄が解除されると、輸液の流量は初期と同じとなり、残りのチューブへの薬液充填時間を短くすることが出来る。

また、輸液が輸液ポンプ１３の入口付近に到達した時点から、輸液ポンプ１３の液室３５を満たしポンプを通過するまでの時間だけ輸液の速度を遅くするための別の構成例として、送液の開始から、輸液が輸液ポンプ１３の入口付近に到達までの時間、さらに、そこから輸液ポンプ１３の液室３５を満たすまでの時間を予め見込んだ上で、これらの見込み時間の間だけ、チューブを押圧・狭窄して輸液の速度を遅くするようにしてもよい。
そのための構成として、システムコントローラＳＣに、カウント部（計時装置）２００を設けて、送液開始からの経過時間を計時する。
なお、正確に計時を行うには、送液の開始をカウンタ２００に伝えて、送液開始と同時にカウントを行う必要がある。
そこで、狭窄手段１５は、非通電状態でチューブを遮断した状態としておき、点滴装置が動作開始すると狭窄手段１５に通電して、輸液の移動を確保するのに必要なだけ遮断を開放して送液を開始するようにすれば、制御部４０は狭窄手段の動作開始を認識できるため、そのタイミングからカウントを開始するようにすればよい。

図１３は、本発明のシステムコントローラＳＣに含まれるカウント部の機能ブロック図である。
カウント部２００は、送液開始からの経過時間カウントを開始するカウンタ２０１と、図５に示すＲＯＭ４１又はＲＡＭ４２に予め格納した、所定の基準となるカウント値（基準カウント値Ａ、Ｂ）を含むＬＵＴ（Lookup Table）と、カウンタ２０１によるカウント数を、基準カウント値と比較する比較器２０２と、カウンタ２０１のカウント値をリセットするカウンタリセット回路２０３と、を備えている。
なお、基準カウント値Ａは、送液開始から輸液が輸液ポンプ１３の入口付近に到達するまでの見込み時間（第１の所定時間）、基準カウント値Ｂは、その後、輸液が輸液ポンプの液室３５を満たすまでの見込み時間（第２の所定時間）である。これは予め輸液の特徴（粘性など）を考慮して算出し、ＬＵＴに格納しておく。

図１４は、システムコントローラＳＣに含まれるカウント部２００による制御の流れを示したフローチャートである。
図１３、１４に基づいて、本実施形態にかかる輸液流量の制御を説明する。
点滴装置１の使用の開始直後の初期通液の際、図５（ｂ）に示す狭窄手段制御部５４により狭窄手段１５によるチューブ２３の遮断を解除すると輸液はチューブ２０内を移動し始める。システムコントローラ４０に含まれるＣＰＵ４０は、計数スタート信号をカウンタ１０１に送信する。
その信号が受信された時点よりカウンタ２０１による計数が開始される（ステップＳ３０１）。
計数結果は、計数毎に比較器２０２に出力され、ＬＵＴに格納された基準カウント値Ａと比較される（ステップＳ３０２）。
計数結果が基準カウント値Ａに一致するまでの間は、輸液は、ポンプモジュール１２にまで到達していないと判断する（ステップＳ３０２でＮｏ）。
この時点では、まだ、輸液ポンプ１３に気泡が発生することはないため、看護師等の作業効率性を考え、狭窄手段１５をやや大きめに開放して、輸液のチューブ内移動を高速にしてもよい。

計数結果が基準カウントＡに一致すると（ステップＳ３０２でＹｅｓ）、輸液はポンプモジュール１２（輸液ポンプ１３）付近まで到達していると考えられるため、カウンタリセット回路１０３によりカウンタ１０１の計数をリセットした上で（ステップＳ３０３）、計数結果が基準カウントＡに一致した旨を制御部４０（図５）に通知して（基準カウント値一致信号）、狭窄手段１５によりチューブ２３を狭窄させ輸液の流量を低下させる。
ポンプ付近で輸液の速度を落とすことで、輸液は液室３５にゆっくり進入するため気泡の発生を防ぐことが出来る。
カウンタ２０１は、再び計数を開始する（ステップＳ３０５）。
基準カウント値Ｂに到達すると（ステップＳ３０６でＹｅｓ）、モジュール１２（輸液ポンプの液室３５）への輸液充填は完了していると考えられるため、その旨をＣＰＵ４０（図５）に通知して（基準カウント値一致信号）、狭窄手段１５により今度は、チューブの流路抵抗を変化させる。流量センサ１４が検出した流量がシステムコントローラＳＣに設定された流量よりも大きい場合は、輸液ポンプ１３の駆動により流量が設定流量になるまで狭窄を強めて流路抵抗を高める。逆に、流量センサ１４が検出した流量がシステムコントローラＳＣに設定された流量よりも小さい場合は、輸液ポンプ１３の駆動により流量が設定流量にすることが可能になるまで狭窄を緩めて、流路抵抗を小さくする。
狭窄手段１５が開放されると、輸液の流量は初期と同じとなり、残りのチューブへの薬液充填時間を短くすることが出来る。
なお、輸液が輸液ポンプに近づいてから液室を満たすまでの時間ではなく、送液開始から液室を満たすまでの時間に流量を少なくする場合には、基準カウント値は１つとなり、処理は簡略化される。また、送液から液室を満たすまでは、狭窄手段１５によって輸液の速度を遅く制限する。

図１５は、流路抵抗変化手段の一例としてのチューブ２３を狭窄する手段の具体的な例を示す図である。
流路抵抗手段としての狭窄手段１５は、ステッピングモータ７１と、ステッピングモータ８１の回転軸８１ａに取り付けられた回転ギア８２と、第一の回転ギア８２の回転力を受けて回転する第二の回転ギア８３ａと、第二の回転ギア８３ａの回転中心軸でステッピングモータ８１とは逆方向に取り付けられた雄ネジ８３ｂと、ステッピングモータ８１の電圧を切り換えてステッピングモータ８１の回転方向を変更させるＩＣチップ等の電圧制御部８０とを備えている。
この電圧制御部８０には、システムコントローラＳＣから動作信号及び解除信号が送られて来る。また、狭窄手段１５には、断面が凹溝のガイドレール８５が形成されており、ガイドレール８５の凹溝に沿って移動自在にクランパ８４が取り付けられている。
クランパ８４には、上記雄ネジ８３ｂに螺合する雌ネジ８４ａが形成されている。これにより、ステッピングモータ８１を駆動して、雄ネジ８３ｂを回転させることにより、雄ネジ８３ｂは、クランパの雌ネジ８４ａに対し、その回転方向に応じて軸線方向に変位し、その結果として、クランパ８４がガイドレール８５に案内されて摺動変位されることになる。

また、狭窄手段１５には、クランパ８４よりもステッピングモータ８１側に、クランパ８４による押圧を検知する第一の押圧センサ８７ａが設けられている。そして、クランパ８４が、ステッピングモータ８１側に摺動変位して、押圧センサ８７ａを押圧すると、押圧センサ８７ａは、クランパ８４によって押圧されたことを検知する。
押圧センサ８７ａの出力信号は電圧制御部８０に送信され、電圧制御部８０がステッピングモータ８１に供給する電圧パルスを停止することで、ステッピングモータ８１の駆動が停止される。
更に、狭窄手段１５には、チューブ２３を挿入するための挿入孔が設けられている。挿入孔に対するクランパ８４の反対側には、第二の押圧センサ８７ｂが設けられている。そして、クランパ８４が摺動変位して、挿入孔に挿入されているチューブ２３を押圧すると、チューブ２３の直径が歪んで下流側チューブ内を狭窄すると共に、チューブ２３が第二の押圧センサ８７ｂ側に変位する。これにより、第二の押圧センサ８７ｂは、チューブ２３によって押圧されたことを検知する。

また、狭窄手段１５における挿入孔の外周には、円筒状で弾力性のある検出子８８が設けられている。検出子８８の内周半径は、チューブ２３の外周半径よりも若干小さく形成されている。これにより、チューブ２３が挿入孔に挿入されると、チューブ２３は検出子８８を若干押し広げ、検出子８８が元の形状に戻る力によって把持されることになる。更に、検出子８８の外周側面には、第三の押圧センサ８９が設けられている。そして、上述のごとく、チューブ２３の挿入によって若干押し広げられた検出子８８によって、第三の押圧センサ８９が押圧されたことを検知する。
第三の押圧センサ８９の出力信号は電圧制御部８０に送信され、仮に電圧制御部８０でシステムコントローラＳＣからの動作信号を受信できなくなった場合には、電圧制御部８０がステッピングモータ８１に電圧パルスを供給し始めて、クランパ８４がチューブ２３を押すように摺動変位を開始する。また、第三の押圧センサ８９の出力信号が電圧制御部８０に送信されなければ、チューブ２３が狭窄手段１５に挿入されていないため、仮に電圧制御部８０でシステムコントローラＳＣからの動作信号を受信できなくなった場合であっても、電圧制御部８０はステッピングモータ８１に電圧パルスを供給しない。なお、電圧制御部８０で上述の解除信号を受信した場合には、クランパ８４がチューブ２３の狭窄を解除する方向に摺動変位するように、電圧制御部８０はステッピングモータ８１への電圧パルスを供給する。

１点滴装置、２生体、１０薬液ビン、１１点滴筒、１２ポンプモジュール、１３輸液ポンプ、１４流量センサ、１５狭窄手段、１６針、２０チューブ、２１チューブ、２２チューブ、２３チューブ、３０シリコン基板、３１ガラス基板、３４圧電素子、３５ポンプ室、３６ディフューザ、３７ディフューザ、３８インレット、３９アウトレット、４０ＣＰＵ、４１ＲＯＭ、４２ＲＡＭ、５１ポンプ制御部、５２比較演算部、５３流量積算部、５４狭窄手段制御部、６１割り込み制御部、７０電圧制御部、７１ステッピングモータ、７１ａ回転軸、７２回転ギア、７３ａ回転ギア、７３ｂ雄ネジ、７４クランパ、７４ａ雌ネジ、７５ガイドレール、７７ａ押圧センサ、７７ｂ押圧センサ、７８検出子、７９押圧センサ、１００光検知器、１０１発光部、１０２受光部、２００カウント部、２０１カウンタ、２０２比較器、２０３カウンタリセット回路

特開平１０−１１０６８１号公報

Claims

流路と、該流路を兼ねる空間を有するポンプと、を備える送液システムにおいて、
前記流路の流路抵抗を変化させる流路抵抗変化手段を備え、
前記流路抵抗変化手段は、少なくとも液体が前記空間を満たす間、当該流路抵抗変化手段が未作動の状態よりも前記流路の流路抵抗が大きくなるように作動していることを特徴とする送液システム。
請求項１に記載の送液システムにおいて、
前記空間内が液体で満たされたことを検知可能な第１の検知手段を備え、
前記流路抵抗変化手段は、前記空間内が液体で満たされたことを検知すると、前記流路の流路抵抗を変化させることを特徴とする送液システム。
請求項２に記載の送液システムにおいて、
前記第１の検知手段は、前記ポンプより下流側に設けられた流量センサであり、
前記流路抵抗変化手段は、前記流量センサが液体を検知すると、前記流量センサが計測する流量が、設定された流量に近づくように、前記流路の流路抵抗を変化させることを特徴とする送液システム。
請求項１に記載の送液システムにおいて、
前記流路抵抗手段の作動時間を計時する計時手段と、を備え、
前記流路抵抗変化手段は、前記計時手段により計時された時間が所定時間に達した時に、前記流路の流路抵抗を変化させることを特徴とする送液システム。
請求項４に記載の送液システムにおいて、
前記流路に流量センサを備え、
前記流路抵抗変化手段は、前記計時手段により計時される時間が前記所定時間に達した時に、前記流量センサが計測する流量が、設定された流量に近づくように、前記流路の流路抵抗を変化させることを特徴とする送液システム。
請求項４又は５に記載の送液システムにおいて、
前記所定時間は、所定の時期から液体が前記空間を満たすまでの時間であることを特徴とする送液システム。
請求項１乃至６の何れか一項に記載の送液システムにおいて、
液体を検知する第２の検知手段を前記ポンプの上流側の流路に備え、
前記流路抵抗変化手段は、前記第２の検知手段が液体の存在を検知すると、該検知前よりも前記流路の流路抵抗が大きくなるように作動することを特徴とする送液システム。