(57)【要約】【課題】安価かつ簡便にチューブ内の詰まりを検出すること。【解決手段】流体を流動させるチューブと、前記チューブに前記流体を送るポンプと、前記チューブの変形に伴い電気抵抗が変化する電気抵抗部材と、前記電気抵抗の変化に基づいて前記チューブにおける前記流体の詰まりの有無を判定する判定部と、を備える流体注入装置。【選択図】図１２
2014147690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流動させるチューブと、
前記チューブに前記流体を送るポンプと、
前記チューブの変形に伴い電気抵抗が変化する電気抵抗部材と、
前記電気抵抗の変化に基づいて前記チューブにおける前記流体の詰まりの有無を判定す
る判定部と、
を備える流体注入装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流体注入装置であって、
前記電気抵抗部材は、前記チューブに密着されることを特徴とする流体注入装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の流体注入装置であって、
前記電気抵抗部材は、前記チューブにおける前記流体の流動方向について前記ポンプの
下流側に設けられることを特徴とする流体注入装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の流体注入装置であって、
前記電気抵抗部材は、前記チューブの周方向の延びにより電気抵抗が変化する抵抗線で
あることを特徴とする流体注入装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の流体注入装置であって、
前記電気抵抗部材は、前記チューブの長手方向の延びにより電気抵抗が変化する抵抗線
であることを特徴とする流体注入装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の流体注入装置であって、
前記電気抵抗部材は、第１電極として前記チューブの円周の一部に貼り付けられ、
前記第１電極とともに前記チューブを挟み、前記第１電極と対向する位置に第２電極を
有し、
前記判定部は、前記第１電極の電気抵抗の変化に基づいて前記チューブにおける前記流
体の詰まりの有無を判定すると共に、前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量の変
化に基づいて前記チューブに気泡が混入しているか否かを判定することを特徴とする流体
注入装置。
【請求項７】
請求項６に記載の流体注入装置であって、
前記第２電極は、板状の部材であることを特徴とする流体注入装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の流体注入装置であって、
前記電気抵抗部材は、前記チューブの円周方向に巻かれる抵抗線であることを特徴とす
る流体注入装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の液体注入装置であって、
前記ポンプは、前記チューブを複数の押圧部材で順次圧搾することにより流体を流動さ
せることを特徴とする流体注入装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の液体注入装置であって、
前記ポンプは、前記液体が貯留された容器の容積を変化させることにより流体を流動さ
せることを特徴とする流体注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インスリンを生体に注入するインスリンポンプが実用化されている。インスリンポンプ
などの流体注入装置は、人体等の生体に固定され、予め設定されたプログラムに従って、
流体を人体などの生体に定期的に注入する。その際、注入が適切に行われるように流体注
入装置内の状態を検出する装置が設けられることがある。
【０００３】
特許文献１には、静電容量の変化を用いて二層流体の成分率を測定することが示されて
いる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１２５６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
流体注入装置において流体は、流体注入装置内のチューブを流動する。しかしながら、
このチューブに詰まりが生ずると、流体を適切に人体などの生体に送ることができない。
よってチューブ内の詰まりを検出する必要があるが、詰まり検出装置自体が高価であった
り複雑であったりすると、詰まり検出装置を流体注入装置に組み込みにくい。よって、安
価かつ簡便にチューブ内の詰まりを検出することが望まれる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、安価かつ簡便にチューブ内の
詰まりを検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための主たる発明は、
流体を流動させるチューブと、
前記チューブに前記流体を送るポンプと、
前記チューブの変形に伴い電気抵抗が変化する電気抵抗部材と、
前記電気抵抗の変化に基づいて前記チューブにおける前記流体の詰まりの有無を判定す
る判定部と、
を備える流体注入装置である。
【０００８】
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】マイクロポンプ１の全体斜視図である。
【図２】マイクロポンプ１の分離図である。
【図３】マイクロポンプ１の透過上面図である。
【図４】マイクロポンプ１の断面図である。
【図５】本体１０の内部斜視図である。
【図６】本体１０の裏面斜視図である。
【図７】カートリッジ２０の分解斜視図である。
【図８】カートリッジベース２１０の裏面斜視図である。
【図９】マイクロポンプ１の裏面斜視図である。
【図１０】マイクロポンプ１のブロック図である。
【図１１】図１１Ａは、第１実施形態においてコイル状抵抗線４１２が配設される位置の説明図であり、図１１Ｂは、図１１ＡにおけるＢ−Ｂ断面図である。
【図１２】第１実施形態における詰まり検出部４１０の回路図である。
【図１３】図１３Ａは、第２実施形態において第１電極４２２及び第２電極４２４が配設される位置の説明図であり、図１３Ｂは、図１３ＡにおけるＣ−Ｃ断面図である。
【図１４】第２実施形態における複合検出部４２０の回路図である。
【図１５】図１５Ａは、入力端Ａに入力される電圧を示す図であり、図１５Ｂは、出力端Ｂ１から出力される電圧を示す図であり、図１５Ｃは、出力端Ｂ２から出力される電圧を示す図である。
【図１６】第１電極４２２の他の形状の説明図である。
【図１７】第３実施形態におけるマイクロポンプの断面図である。
【図１８】第４実施形態におけるマイクロポンプの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。すなわ
ち、
流体を流動させるチューブと、
前記チューブに前記流体を送るポンプと、
前記チューブの変形に伴い電気抵抗が変化する電気抵抗部材と、
前記電気抵抗の変化に基づいて前記チューブにおける前記流体の詰まりの有無を判定す
る判定部と、
を備える流体注入装置である。
【００１１】
チューブに詰まりが生じた状態でポンプにより流体が送られると、その圧力によりチュ
ーブが膨張するが、上記構成によれば、この膨張に伴って変化する電気抵抗を監視するこ
とにより、チューブにおける流体の詰まりの有無を判定することができる。このように、
チューブの膨張に伴って電気抵抗が変化する電気抵抗部材を設ければよいので、安価かつ
簡便にチューブ内の詰まりを検出することができる。
【００１２】
かかる流体注入装置であって、前記電気抵抗部材は、前記チューブに密着されることが
望ましい。
このようにすることで、チューブの膨張による電気抵抗の変化をより確実に取得するこ
とができる。
【００１３】
また、前記電気抵抗部材は、前記チューブにおける前記流体の流動方向について前記ポ
ンプの下流側に設けられることが望ましい。
このようにすることで、ポンプの圧力によりポンプの下流に生ずるチューブの膨張を確
実に取得して、チューブの詰まりを検出することができる。
【００１４】
また、前記電気抵抗部材は、前記チューブの周方向の延びにより電気抵抗が変化する抵
抗線であることが望ましい。
このようにすることで、チューブが膨張することによりチューブの周方向に延びが生じ
た場合において、その電気抵抗の変化を監視してチューブ内の流体の詰まりの有無を判定
することができる。
【００１５】
また、前記電気抵抗部材は、前記チューブの長手方向の延びにより電気抵抗が変化する
抵抗線であることとしてもよい。
このようにすることで、チューブが膨張することによりチューブの長手方向に延びが生
じた場合において、その電気抵抗の変化を監視してチューブ内の流体の詰まりの有無を判
定することができる。
【００１６】
また、前記電気抵抗部材および前記判定部は、つぎの構成が望ましい。
(１)第１電極として前記チューブの円周の一部に貼り付けられ、前記第１電極とともに前
記チューブを挟む。
(２)前記第１電極と対向する位置に第２電極を有す。
(３)A.前記判定部は、前記第１電極の電気抵抗の変化に基づいて前記チューブにおける前
記流体の詰まりの有無を判定する。
(３)B.前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量の変化に基づいて前記チューブに気
泡が混入しているか否かを判定する。
このようにすることで、第１電極の電気抵抗の変化に基づいてチューブにおける流体の
詰まりの有無を判定することができるとともに、チューブ内に気泡が混入しているか否か
を判定することができる。
【００１７】
また、前記第２電極は、板状の部材であることが望ましい。
このようにすることで、静電容量の変化を確実にとらえ、チューブ内に気泡が混入して
いるか否かを判定することができる。
【００１８】
また、前記チューブの円周方向に巻かれる抵抗線であることとしてもよい。
チューブに詰まりが生じた状態でポンプにより流体が送られると、その圧力によりチュ
ーブが膨張するが、この膨張によりチューブに円周方向に巻かれた抵抗線が長さ方向に延
びるので、電気抵抗の変化が生ずる。よって、この電気抵抗を監視することにより、チュ
ーブにおける流体の詰まりの有無を判定することができる。
【００１９】
また、前記ポンプは、前記チューブを複数の押圧部材で順次圧搾することにより流体を
流動させることが望ましい。
このようにすることによって、流体を適切に流動させることができる。
【００２０】
また、前記ポンプは、前記液体が貯留された容器の容積を変化させることにより流体を
流動させることとしてもよい。
このようにすることによっても、流体を適切に流動させることができる。
【００２１】
＝＝＝実施形態＝＝＝
図１は、マイクロポンプ１の全体斜視図である。図２は、マイクロポンプ１の分離図で
ある。マイクロポンプ１は、本体１０とカートリッジ２０とパッチ３０を備える。これら
３体は、図２に示すように分離可能であるが、使用時には図１に示すように一体として組
み立てられる。一例としてマイクロポンプ１は、生体に貼着され、インスリンの定期注入
に好適に用いられる。
【００２２】
図３は、マイクロポンプ１の透過上面図である。図４は、マイクロポンプ１の断面図で
ある。すなわち、図３及び図４は、本体１０とカートリッジ２０とパッチ３０が組み立て
られたときの図となっている。図５は、本体１０の内部斜視図である。図６は、本体１０
の裏面斜視図である。図６は、前述の図５の裏面を表す図である。図７は、カートリッジ
２０の分解斜視図である。図８は、カートリッジベース２１０の裏面斜視図である。図９
は、マイクロポンプ１の裏面斜視図である。
【００２３】
以下、上記図１から図９を参照しつつ、マイクロポンプ１の各部について説明する。ま
ず、本体１０における各部の説明を行う。
【００２４】
本体１０は図５に示すように、本体ベース１１０と、本体ベース１１０上に構成された
各部と、本体ケース１３０を備える。そして、本体ベース１１０上の各部は、本体ケース
１３０により覆われ、保護される。
【００２５】
本体１０は、本体ベース１１０上に構成された回路基板１４０を備える。回路基板１４
０は、プログラム等にしたがって圧電モーター１５０等の制御を行うための電子基板であ
る。また、本体は、圧電モーター１５０を備える。圧電モーター１５０は、後述するカム
１２１に回転駆動力を与えるためのモーターである。
【００２６】
圧電モーター１５０は、板状部材１５１と一対のばね１５２を備える（図３）。ばね１
５２は、その弾性力により板状部材１５１をローター車１２８に向けて付勢する。板状部
材１５１は、前述のようにローター車１２８に向けて付勢されており、その先端部がロー
ター車１２８の円周面に接触する。
【００２７】
板状部材１５１は、層状に構成された部材である。板状部材１５１は、圧電体層と２つ
の電極を含んでおり、これら２つの電極に印加される電圧の変化によりその形状を変化さ
せる。例えば、印加される電圧によって、縦振動と屈曲振動を交互に繰り返させる。縦振
動は、板状部材１５１をその軸方向に長さを変化させ、屈曲振動は板状部材を略Ｓ字形状
に変化させる。これらを交互に繰り返すことにより、ローター車１２８を所定方向に回転
させる。
【００２８】
ローター車１２８はマイクロポンプ１の高さ方向に関して異なる位置に一体で回転する
ピニオンを有し、このピニオンは中間車１２７のギヤに係合し中間車１２７を回転させる
。また、中間車１２７も、マイクロポンプの高さ方向に関して異なる位置に一体で回転す
るピニオンを有しており、このピニオンは出力軸１２６と一体として回転するギヤに係合
する。これらローター車１２８と中間車１２７と出力軸１２６は図５に示すように、本体
１１０に固定された輪列受１２５により個々の軸が回転可能に固定される。
【００２９】
ベアリング１２９に枢支される出力軸１２６には、カム１２１も一体的に回転可能に固
定される。そして、出力軸１２６の回転と共にカム１２１も回転させる。これにより、圧
電モーター１５０からの動力がカム１２１に伝達される（図４）。
【００３０】
図６に示されるように、本体１０の前方にはフック掛け１７１が設けられ、後方には２
箇所のフック挿入口１７２が設けられている。フック掛け１７１には、カートリッジ２０
の固定フック２７１が掛合し、フック挿入口１７２には固定フック２７２が掛合すること
により、本体１０にカートリッジ２０を固定することができる（図２、図４）。
【００３１】
このとき、カートリッジベース２１０の上面外周の溝部にはパッキン２７３が嵌着され
るので、本体１０とカートリッジ２０とが固定されると、これらにより形成される空間内
に液体等が侵入しないように密閉することができる。
【００３２】
また、本体１０は、その裏面（図６）に、二次電池収納部１８０を備える。二次電池収
納部１８０は、電池プラス端子１８２と電池マイナス端子１８３を有し、二次電池収納部
に二次電池１８１が挿入されることにより、本体１０の各部に所定の電力供給を可能とす
る。
【００３３】
次に、カートリッジ２０の説明を行う。
カートリッジ２０は、カートリッジベース２１０と、カートリッジベース押さえ２４０
と、カートリッジベース上に構成される各部とを備える。カートリッジベース２１０は、
後述するように、リザーバーフィルム２５０とともに貯留部２９０を構成する。
【００３４】
図７に示すようにカートリッジ２０のカートリッジベース２１０は、その上面にフィン
ガーユニット２２０を備える。フィンガーユニット２２０は、フィンガーベース２２７と
フィンガー２２２とチューブ２２５とフィンガー押さえ２２６を備える。また、カートリ
ッジベース２１０の上面には、吸入用コネクター２２８と吐出用コネクター２２９が設け
られる。吸入用コネクター２２８は、フィンガーユニット２２０に液体を吸入するための
コネクター２２８であり、吐出用コネクター２２９は、フィンガーユニット２２０から液
体を吐出するためのコネクターである。
【００３５】
フィンガーベース２２７には、複数の溝が形成されており、これらの溝には、吸入用コ
ネクター２２８及び吐出用コネクター２２９が挿入される。また、フィンガーベース２２
７には、チューブ２２５を案内するチューブ案内溝２２７ａが円弧状に形成されており、
チューブ２２５を収容する。そして、チューブ２２５の一端は吸入用コネクター２２８に
密に接続され、他端は吐出用コネクター２２９に密に接続される。チューブ２２５の素材
は、例えば、ウレタン系、スチレン系等の熱可塑性エラストマーである。
【００３６】
チューブ案内溝２２７ａの円弧内側に複数のフィンガーガイド２２７ｂが形成される。
フィンガーガイド２２７ｂのそれぞれは、フィンガー２２２を収容する。これにより、フ
ィンガー２２２の先端２２２ａがチューブ２２５に対して略垂直方向となるように配設さ
れる。
【００３７】
フィンガーベース２２７の上面には、フィンガー押さえ２２６が不図示の固定螺子によ
り固定される。これによりフィンガー２２２はフィンガーガイド２２７ｂに沿う方向にの
み摺動移動可能となる。
【００３８】
このように、フィンガー２２２とチューブ２２５をカートリッジ２０側に設けることと
したので、仮に、チューブ２２５の径を異なる径のものにした場合であっても、そのチュ
ーブ径に合わせた長さのフィンガー２２２を組み合わせたカートリッジ２０を提供するこ
とができる。これにより、カム１２１の大きさを規格化したサイズのものとしても、カム
１２１のカム面１２１ａをフィンガー２２２の後端部２２２ｂに当接する位置に適切に配
置することができる。
【００３９】
カートリッジベース２１０の側面には、パッチ接続針２３１が設けられ、パッチセプタ
ム３５０を介して液体をパッチ３０に送ることを可能にする。パッチ接続針２３１は、吐
出用コネクター２２９に連通する。一方、吸入用コネクター２２８は、カートリッジベー
ス２１０に設けられた貫通孔を介して後述する貯留部２９０に連通する。これにより、貯
留部２９０の液体は、吸入用コネクター２２８とチューブ２２５と吐出用コネクター２２
９を通り、パッチ接続針２３１に供給可能となる。
【００４０】
カートリッジ２０は図７に示すように、リザーバーフィルム２５０を備える。リザーバ
ーフィルム２５０はその周囲を、カートリッジベース２１０と、カートリッジベース押さ
え２４０に設けられたフィルム押さえ部２４２と、で挟み込まれる。これにより、リザー
バーフィルム２５０とカートリッジベース２１０との間に貯留部２９０を構成して、この
貯留部２９０に液体を貯留することができる。
【００４１】
なお、リザーバーフィルム２５０をカートリッジベース２１０に溶着により固定し、カ
ートリッジベース押さえ２４０とカートリッジベース２１０を固定することとしてもよい
。
【００４２】
カートリッジベース２１０はプラスチック製であり、リザーバーフィルム２５０が設け
られる側の面は曲面形状を有している。このように、貯留部２９０は曲面形状を有してい
るが、貯留部２９０に貯留された液体の残量に応じてリザーバーフィルム２５０のフィル
ムが変形することができるので、流体を貯留部２９０に残留させないように絞り出すこと
ができる。また、このときリザーバーフィルム２５０は、上記曲面形状に沿う形状に曲面
加工されていることが望ましい。このようにすることにより、貯留部２９０における流体
が減少しても、リザーバーフィルム２５０が曲面に沿うように変形するので、液体を残留
させずに絞り出すことができる。
【００４３】
リザーバーフィルム２５０は、多層フィルムにより構成される。このとき、内層はポリ
プロピレンが望ましく、外層はガスバリア性に優れる材料が選択されることが望ましい。
なお、リザーバーフィルム２５０は、これに限られず、例えば、熱可塑性エラストマーや
、熱可塑性エラストマーに他の素材を貼り合わせたフィルムとしてもよい。
【００４４】
また、カートリッジ２０の下面側にはカートリッジセプタム２８０が設けられる（図９
）。カートリッジセプタム２８０は、カートリッジベース２１０とカートリッジベース押
さえ２４０とが組み付けられる際、カートリッジベース押さえ２４０に設けられたカート
リッジセプタム挿入孔２４１に挿入される。カートリッジセプタム２８０の一方の面はパ
ッチベース３４０及び粘着テープ３６０の開口部３４０ａ、３６０ａに露出し（図２、図
９）、他方の面は流体流入口２１１に連通する。流体流入口２１１は、リザーバーフィル
ム２５０とカートリッジベース２１０との間に開口する。そのため、カートリッジセプタ
ム２８０を介して注射針等で注入される液体は貯留部２９０に貯留される（図８）。
【００４５】
次に、主に図４を参照しつつ、パッチ３０の説明を行う。
パッチ３０は、カテーテル３１０と、導入針３２０と、導入針フォルダー３２１と、導
入針用セプタム３２２と、ポートベース３３０と、パッチベース３４０と、パッチセプタ
ム３５０と、粘着テープ３６０を備える。
【００４６】
パッチセプタム３５０は、後述するようにパッチ接続針２３１が挿通されることにより
パッチ３０内に液体を供給させるためのものである。パッチセプタム３５０は、パッチ３
０の側壁部に設けられ、これによりリザーバー２０がパッチ３０の側面に向かって装着さ
れたときに、パッチ接続針２３１がパッチセプタム３５０を貫通する。
【００４７】
なお、パッチセプタム３５０等のセプタムは、針等の貫通によって開いた孔が塞がるよ
うな材料（例えば、シリコーンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム等）で形成される。こ
れにより、セプタムに針を抜き差ししても、液体等がセプタムを介して漏れ出ることがな
い。
【００４８】
カテーテル３１０は液体を注入するための管である。カテーテル３１０の一部は、ポー
トベース３３０に保持され、一部はポートベース３３０の下側に露出している。パッチ３
０を用いて液体の注入を行う際には、カテーテル３１０の露出した部分が生体等の内部に
留置され、持続的に液体を注入される。そのため、カテーテル３１０は、生体適合性に優
れるフッ素樹脂、ポリウレタン樹脂等の柔らかい材料で形成される。
【００４９】
導入針３２０は、中空の細長い針状の部材であり、その外形はカテーテル３１０の内径
よりも小さい。導入針３２０は、使用前においてカテーテル３２０内に挿通されている。
導入針３２０の鋭端側はカテーテル３１０の下側方向に露出し、他端側は導入針フォルダ
ー３２１に固定される。また、使用前において、導入針３２０は、ポートベース３３０内
に固定される導入針用セプタム３２２を挿通している。
【００５０】
このような構成により、導入針フォルダー３２１がポートベース３３０から引き抜かれ
ることにより導入針３２０がカテーテル３１０内から引き抜かれるが、パッチ接続針２３
１から流入する液体は導入針セプタム３２２側からは漏れず、カテーテル３１０を通り生
体に流入する。
【００５１】
パッチ３０は図２に示すように、パッチベース３４０を備えている。パッチベース３４
０は、ポートベース３３０に固定されるとともに、カートリッジ固定部材３４１を備え、
パッチ３０にカートリッジ２０を固定することを可能とする。カートリッジ２０がパッチ
３０に接続される際には、パッチ３０に対して図２の左側からカートリッジ２０をスライ
ド移動させる。そして、カートリッジ２０に設けられたパッチ接続針２３１がパッチセプ
タム３５０を貫通して、パッチ３０内に挿入される（図４）。
【００５２】
また、パッチベース３４０は、その下面に粘着テープ３６０を備える。これにより、マ
イクロポンプ１を生体等に貼着可能とする。
【００５３】
本体１０とカートリッジ２０とが組み付けられると、本体１０のカム１２１がフィンガ
ーベース２２７のカム収容部２２７ｃに挿入される。これにより、カム１２１のカム面１
２１ａがフィンガー２２２の後端部２２２ｂに対向する位置に配置される。そして、カム
１２１の回転によりカム面１２１ａがフィンガー２２２の後端部２２２ｂに当接し、フィ
ンガー２２２を摺動させることができる。
【００５４】
以上のようなマイクロポンプ１においてチューブ２２５内に詰まりが生ずると、薬液等
を生体に送ることができないという問題が生ずる。よって、チューブ２２５内の詰まりを
安価かつ簡便に検出できることが望ましい。以下に示す実施形態では、マイクロポンプ１
内に安価かつ簡便に設けることができる詰まり検出部を提供する。
【００５５】
図１０は、マイクロポンプ１のブロック図である。図１０には、コントローラー１４１
と、これに接続される圧電モーター１５０と検出器群４００が示されている。検出器群４
００は、後述する詰まり検出部４１０（第１実施形態）又は複合検出部４２０（第２実施
形態）が含まれる。コントローラー１４０は、プログラム及び検出器群４００からの信号
に応じて圧電モーター１５０の制御を行う。
【００５６】
図１１Ａは、第１実施形態においてコイル状抵抗線４１２が配設される位置の説明図で
ある。図１１Ｂは、図１１ＡにおけるＢ−Ｂ断面図である。図１１Ａには、チューブ２２
５、カム１２１、複数のフィンガー２２２、吸引用コネクター２２８、及び、吐出用コネ
クター２２９が示されている。
【００５７】
カム１２１には、４つのカム山が形成される。各カム山は、カム山の最低部から徐々に
最高部へとその高さが高くなるように遷移し、最高部に至ると隣接するカム山の最低部に
移行する形状となっている。このような形状にすることにより、カム１２１が回転すると
複数のフィンガー２２２の先端部２２２ａは、吸入用コネクター２２８側から吐出用コネ
クター２２９側に向かう方向にチューブ２２５を順次押圧する。そして、チューブ２２５
内の液体を吸入用コネクター２２８側から吐出用コネクター２２９側に送ることができる
。すなわち、吐出用コネクター２２９側は吸引用コネクター２２８よりも下流側である。
【００５８】
コイル状抵抗線４１２は、複数のフィンガー２２２によって構成されるポンプよりも下
流側に設けられる。コイル状抵抗線４１２は、チューブ２２５の変形に伴い電気抵抗が変
化する電気抵抗部材に相当する。図１１Ｂに示されるように、コイル状抵抗線４１２は、
抵抗線がチューブ２２５の円周方向に複数回巻かれることにより構成される。
【００５９】
仮に、フィンガー２２２よりも下流側でチューブ２２５の詰まりが生じたとすると、フ
ィンガー２２２が流体を送る圧力によりチューブ２２５が膨張する。この膨張によりチュ
ーブ２２５に円周方向に巻かれたコイル状抵抗線４１２が抵抗線の長さ方向に延びるので
、その電気抵抗に変化が生ずる。具体的には、抵抗線の長さが伸びるため、電気抵抗値が
高くなる。よって、コイル状抵抗線４１２の電気抵抗値を監視することにより、チューブ
２２５における流体の詰まりの有無を検出することができる。
【００６０】
図１２は、第１実施形態における詰まり検出部４１０の回路図である。図１２には、チ
ューブ２２５の断面と、チューブ２２５に巻かれるコイル状抵抗線４１２が示されている
。ここで、コイル状抵抗線４１２の抵抗値はｒとして示されている。
【００６１】
コイル状抵抗線４１２の一端は入力端Ｘとして示され、コイル状抵抗線４１２の他端は
出力端Ｙとして示されている。入力端Ｘ及び出力端Ｙはともに不図示のコントローラー１
４１に接続される。コントローラー１４１は、入力端Ｘに電圧ｅを印加する。そして、コ
ントローラー１４１は、コントローラー１４１に返される電流値を検出し、検出した電流
値に応じてチューブ２２５の詰まりを検出する。
【００６２】
チューブ２２５の径に変化が生じなければコイル状抵抗線４１２の抵抗値はｒのまま維
持されるから、コントローラー１４１に返される電流値ｉは、ｉ＝ｅ／ｒとなる。一方、
チューブ２２５に詰まりが生じ、チューブ２２５の径が大きくなると、コイル状抵抗線４
１２は引き延ばされるから、その抵抗値は（ｒ＋Δｒ）となる。そのため、コントローラ
ー１４１に返される電流値ｉは、ｉ＝ｅ／（ｒ＋Δｒ）となる。
【００６３】
コントローラー１４１は、電流値ｉが所定の電流値を下回った場合に、チューブ２２５
に詰まりが生じたと判定する。このようにすることで、安価かつ簡便にチューブ２２５に
詰まりが生じたか否かを判定することができる。
【００６４】
図１３Ａは、第２実施形態において第１電極４２２及び第２電極４２４が配設される位
置の説明図である。図１３Ｂは、図１３ＡにおけるＣ−Ｃ断面図である。図１３Ｃは、チ
ューブ２２５の一部上面図及び一部下面図である。図１３Ａには、第１実施形態と同様に
、チューブ２２５、カム１２１、複数のフィンガー２２２、吸引用コネクター２２８、及
び、吐出用コネクター２２９が示されている。
【００６５】
第２実施形態では、フィンガー２２２の下流側に第１電極４２２及び第２電極４２４が
設けられる。第１電極４２２と第２電極４２４は、チューブ２２５を挟んで互いに対向す
る位置に設けられる。これにより、後述するように、チューブ２２５内に生ずる詰まりを
検出するのみならず、チューブ２２５内に生ずる気泡の検出を可能とする。
【００６６】
第１電極４２２は、チューブ２２５に貼り付けられ、チューブ２２５が変形するとそれ
に伴って第１電極４２２も変形する。第１電極４２２は、図１３Ｃに示されるように、１
本の抵抗線が折り曲げられ当該抵抗線が複数平行にチューブ２２５の長手方向に並ぶよう
に成型され、チューブ２２５の上面側に貼り付けられる。このようにすることで、チュー
ブ２２５の周方向の延びにより電気抵抗が変化するようにすることができる。一方、第２
電極４２４は、図１３Ｃに示されるように板状の部材であり、チューブ２２５の下面に接
するように設けられる。このようにすることで、第１電極４２２と第２電極４２４とでキ
ャパシターを構成する。そして、チューブ内の流体の変化による静電容量の変化を捉える
こととしている。
【００６７】
図１４は、第２実施形態における複合検出部４２０の回路図である。図１４には、チュ
ーブ２２５の断面と、チューブ２２５の上面に貼り付けられた第１電極４２２と、チュー
ブ２２５の下面に設けられた第２電極４２４が示されている。第１電極４２２の一端は入
力端Ａである。入力端Ａは、コントローラー１４１に接続される。また、第１電極４２２
の他端には、抵抗Ｒ４とキャパシターＣ１が並列に接続され、これらの他端はアース接続
される。また、第１電極４２２の他端は出力端Ｂ１を有する。
【００６８】
第２電極４２４には、抵抗Ｒ３とダイオードＤのアノードが接続される。抵抗Ｒ３の他
端はアース接続される。ダイオードＤのカソードは出力端Ｂ２を構成する。また、出力端
Ｂ２には並列にキャパシターＣ２が接続される。キャパシターＣ２の他端はアース接続さ
れる。これら出力端Ｂ１及び出力端Ｂ２もコントローラー１４１に接続される。
【００６９】
図１５Ａは、入力端Ａに入力される電圧を示す図である。図１５Ｂは、出力端Ｂ１から
出力される電圧を示す図である。図１５Ｃは、出力端Ｂ２から出力される電圧を示す図で
ある。
【００７０】
入力端Ａには、図１５Ａに示すような基準電圧がＥ１であって振幅がαの交流電圧が印
加される。図１４に示される回路において、抵抗Ｒ４とキャパシターＣ１とでローパスフ
ィルターを構成する。よって、ローパスフィルターにより交流成分が除去され、出力端Ｂ
１からは、図１５Ｂに示されるような直流成分が出力される。ここで、出力端Ｂ１から出
力される電圧値Ｖ１は、Ｖ１＝Ｅ１×Ｒ１／Ｒ４で求めることができる。ここで、抵抗Ｒ
１は、第１電極４２２の抵抗値である。チューブ２２５に詰まりが生じ、フィンガー２２
２の動作によりチューブ２２５内の圧力が上昇するとチューブ２２５が膨張する。そして
、第１電極４２２が延ばされるから、第１電極４２２の抵抗値は、Ｒ１＋ΔＲとなる。そ
のため、出力端Ｂ１から出力される電圧Ｖ１は、Ｖ１＝Ｅ１×（Ｒ１＋ΔＲ）／Ｒ４とな
る。すなわち、詰まりが生ずると出力端Ｂ１から出力される電圧値は高くなる。
【００７１】
コントローラー１４１は、出力端Ｂ１から出力される電圧値が所定の電圧値を上回った
場合に、チューブ２２５に詰まりが生じたと判定する。このようにすることで、安価かつ
簡便にチューブ２２５に詰まりが生じたか否かを判定することができる。
【００７２】
一方、出力端Ｂ２からは、図１５Ｃの実線で示されるような直流成分が出力される。な
お、図１５Ｃにおいて破線で示されているのは、図１４におけるＢ３での出力である。前
述のように、第１電極４２２と第２電極４２４とでチューブ２２５を挟み込み、キャパシ
ターを構成する。このとき、そのチューブ２２５には気泡などが混入することなく薬液な
どの流体が流動している。
【００７３】
このときのＢ３での出力が、図１５Ｃにおいて破線で示される電圧である。そして、ダ
イオードＤとキャパシターＣ２で半波整流されることにより出力される直流成分がＢ２で
の出力である。
【００７４】
このような構成において、仮に、チューブ２２５に気泡が混入すると、液体よりも空気
のほうが静電容量が小さいため、Ｂ３における振幅（図１５Ｃにおいてβ）が大きくなる
。そのため、半波整流されて出力される出力端Ｂ２での電圧も高くなる。
【００７５】
コントローラー１４１は、出力端Ｂ２から出力される電圧値が所定の電圧値を上回った
場合に、チューブ２２５に気泡が混入したと判定する。このようにすることで、チューブ
２２５内の詰まりが検出できるだけでなく、チューブ２２５内に混入した気泡の有無も判
定することができる。
【００７６】
なお、ここでは、出力端Ｂ２における電圧に基づいてチューブ２２５内に混入した気泡
の有無を判定したが、第１電極４２２と第２電極２４２とで構成するキャパシターの静電
容量が変化すればＢ３において検出される交流電流の位相差（図１５Ｃにおいてδ）にも
変化が生ずる。よって、Ｂ３において検出される交流電流の位相差の変化に基づいてチュ
ーブ２２５内に混入した気泡の有無を判定することとしてもよい。
【００７７】
図１６は、第１電極４２２の他の形状の説明図である。第２実施形態において、第１電
極が、１本の抵抗線が折り曲げられ当該抵抗線が複数平行にチューブ２２５の長手方向に
並ぶように成型された形状として説明を行ったが、図１６に示すように、チューブ２２５
の長手方向と交差する方向に複数の平行線が並ぶように成型された形状としてもよい。こ
のようにすることで、チューブ２２５の長手方向の延びにより電気抵抗がより変化しやす
い形状とすることができる。
【００７８】
また、第２実施形態において記載した第１電極の形状及び図１６の４２６に示す電極の
形状を、第１実施形態における抵抗線として用いることとしてもよい。また、第１実施形
態において、第２実施形態のように交流波形を印加して気泡検出を行うこととしてもよい
。
【００７９】
上述の実施形態では、複数のフィンガー２２が順次チューブ２１を圧搾する形式のポン
プにより液体を圧送することとしていたが、ポンプの形式はこれに限られない。
【００８０】
図１７は、第３実施形態におけるマイクロポンプの断面図である。第３実施形態では、
ポンプ部分を第１実施形態と異ならせているが、他の構成は第１実施形態と同じである。
よって、ここでは、図１７を参照しつつ、第３実施形態におけるシリンジ型ポンプ２８の
説明を行う。
【００８１】
シリンジ型ポンプ２８は、円筒部２８１と端壁２８２と親ネジ２８３プランジャー２８
４とインサート２８５と歯車２８７を備える。また、後述するように、歯車２８７に係合
する小歯車（不図示）と、この小歯車２８８を回転させるためのモーター（不図示）を備
える。
【００８２】
円筒部２８１の内部の側壁２８１Ｂは、親ねじ２８３と同軸方向に延在する略円筒形状
を有する内壁である。側壁２８１Ｂには密接するように略円柱形状のプランジャー２８４
が挿入される。プランジャー２８４の内側には、インサート２８５が固着される。インサ
ート２８５は、親ねじ２８３に係合可能な内ねじが形成される。そして、プランジャー２
８４と側壁２８１Ｂと端壁２８３との間に液室２８９が形成される。
【００８３】
プランジャー２８４には、親ねじ２８３と同軸方向に延びるスライド凸部２８３Ａが設
けられる。一方、側壁２８１Ｂには、スライド凸部２８３Ａに係合するスライド凹部２８
１Ａが設けられる。これにより、プランジャー２８４の回転が制限される一方、親ねじ２
８３と同軸方向へのプランジャー２８４の移動を可能にする。
【００８４】
親ねじ２８３は、円筒部２８１内において端壁２８２から、円筒部２８１の開放口側ま
で延在する。そして、親ねじ２８３の開放口側の端部には、同軸で回転可能な歯車２８７
が固定される。歯車２８７には、不図示の小歯車が係合する。そして、この小歯車には、
不図示のモーターが接続される。このようにすることによって、モーターの回転を制御す
ることで、親ねじ２８３の回転を制御することができる。
【００８５】
端壁２８２にはチューブ２９１が接続される。チューブ２９１は、途中で分岐しており
、分岐した一方のチューブ２９１Ａは、接続針２３３と接続する。また、分岐した他方の
チューブ２９１Ｂは、貯留部２６と連通する供給路２３１Ａと接続する
【００８６】
チューブ２９１には、チューブ２９１Ａまたはチューブ２９１Ｂへと流路を切り替える
切り替え弁２９２が設けられる。そして、チューブ２９１Ｂからチューブ２９１へと液体
が流動可能になるように切り替え弁２９２が切り替えられているときにおいて、プランジ
ャー２８４を液室２８９が拡大する方向に移動させることによって、貯留部２６から液室
２８９に液体を流入させることができる。また、チューブ２９１からチューブ２９１Ａへ
と液体が流動可能になるように切り替え弁２９２が切り替えられているときにおいて、プ
ランジャー２８４を液室２８９が縮小する方向に移動させることによって、液室２８９か
ら接続針側２３３に液体を流入させることができる。
【００８７】
このようなマイクロポンプ１において、チューブ２９１Ａには、前述の第１実施形態の
ときと同様に、コイル状抵抗線４１２が取り付けられている。そして、このようなコイル
状抵抗線４１２に対して第１実施形態のときと同様に詰まり検出部４１０を適用すること
ができる。このようにすることによって、コントローラー１４１に返される電流値に基づ
いて、チューブ２９１Ａの下流側に詰まりが生じたか否かを判定することができる。
【００８８】
また、上記のコイル状抵抗線４１２が設けられた位置に、第２実施形態のときと同様に
、第１電極４２２と第２電極４２４を互いに対向するように配置することもできる。そし
て、これらに対して第２実施形態における複合検出部４２０を適用することができる。こ
のようにすることによって、前述の第２実施形態において説明した原理により、チューブ
２９１Ａの下流側に詰まりが生じたか否かを判定することができる。また、前述の第２実
施形態において説明した原理により、チューブ２９１Ａにおける気泡を検出することがで
きる。
【００８９】
上記の第３実施形態において、貯留部２６と液室２８９とがそれぞれ別個に設けられて
いたが、液室が貯留部を兼ねる下記のような形式のマイクロポンプ１を採用することもで
きる。
【００９０】
図１８は、第４実施形態におけるマイクロポンプ１の断面図である。図１８には、ハウ
ジング５２０内に収容されたリザーバ５３０とディスペンサ５４０とローカルプロセッサ
５５０と無線レシーバ５６０と出口ポートアセンブリ５７０と電源５８０とチューブ５９
０を備えたマイクロポンプ１が示されている。
【００９１】
リザーバ５３０には、出口ポートアセンブリ５７０を介して生体等に投与したい液体が
貯留されている。ディスペンサ５４０は、リザーバ５３０内の容積を変化させることで薬
液に圧力を付加して、チューブ５９０および出口ポートアセンブリ５７０へと液体を流動
させる。
【００９２】
無線レシーバ５６０は、不図示の遠隔制御装置からの指令を受信する。そして、その指
令をローカルプロセッサ５５０に送る。ローカルプロセッサ５５０は、ディスペンサ５４
０を制御して、前述のようにリザーバ５３０内の液体に圧力を付加する。電源５８０は、
これら無線レシーバ５６０およびローカルプロセッサ５５０に電力を供給する。
【００９３】
このようなマイクロポンプ１においても、第１実施形態のときと同様に、チューブ５９
０には、コイル状抵抗線４１２が取り付けられている。そして、このようなコイル状抵抗
線４１２に対して第１実施形態のときと同様に詰まり検出部４１０を適用することができ
る。このようにすることによって、コントローラー１４１に返される電流値に基づいて、
チューブ５９０の下流側に詰まりが生じたか否かを判定することができる。
【００９４】
また、上記のようにコイル状抵抗線４１２が設けられた位置に、第２実施形態のときと
同様に、第１電極４２２と第２電極４２４を互いに対向するように配置することもできる
。そして、これらに対して第２実施形態における複合検出部４２０を適用することができ
る。このようにすることによって、前述の第２実施形態において説明した原理により、チ
ューブ５９０の下流側に詰まりが生じたか否かを判定することができる。また、前述の第
２実施形態において説明した原理により、チューブ５９０における気泡を検出することが
できる。
【００９５】
＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
上述のマイクロポンプ１は流体投与装置ともいう。また、マイクロポンプ１内のチュー
ブはカニューラともいう。
【００９６】
上述したマイクロポンプ１は、小型化、薄型化が可能で、微量流量を安定して連続的に
流動することができるため、生体内または生体表面に装着し、新薬の開発やドラッグデリ
バリーなどの医療用に好適である。また、様々な機械装置において、装置内、または装置
外に搭載し、水や食塩水、薬液、油類、芳香液、インク、気体等の流体の輸送に利用する
ことができる。さらに、マイクロポンプ単体で、流体の流動、供給に利用することができ
る。
【００９７】
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解
釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得
ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００９８】
１  マイクロポンプ
１０  本体、２０  カートリッジ、
３０  パッチ、
１１０  本体ベース、
１２１  カム、１２１ａ  カム面、
１２５  輪列受、１２６  出力軸、１２７  中間車、
１２８  ローター車、１２９  ベアリング、
１３０  本体ケース、１４０  回路基板、１４１  コントローラー、
１５０  圧電モーター、１５１  板状部材、１５２  ばね、
１７１  フック掛け、１７２  フック挿入口、
１８０  二次電池収納部、１８１  二次電池、
１８２  電池プラス端子、１８３  電池マイナス端子、
２１０  カートリッジベース、２１１  流体流入口、
２２０  フィンガーユニット、
２２２  フィンガー、２２２ａ  先端部、２２２ｂ  後端部、
２２５  チューブ、２２６  フィンガー押さえ、
２２７  フィンガーベース、
２２７ａ  チューブ案内溝、２２７ｂ  フィンガーガイド、２２７ｃ  カム収容部、
２２８  吸入用コネクター、２２９  吐出用コネクター、
２３１  パッチ接続針、
２４０  カートリッジベース押さえ、
２４１  カートリッジセプタム挿入孔、２４２  フィルム押さえ部、
２５０  リザーバーフィルム、
２７１  固定フック、２７２  固定フック、２７３  パッキン、
２８０  カートリッジセプタム、２９０  貯留部、
３１０  カテーテル、３２０  導入針、３２１  導入針フォルダー、
３２２  導入針用セプタム、
３３０  ポートベース、３４０  パッチベース、３４０ａ  開口部、
３４１  カートリッジ固定部材、
３５０  パッチセプタム、３６０  粘着テープ、３６０ａ  開口部、
４００  検出器群、４１０  詰まり検出部、４１２  コイル状抵抗線、
４２０  複合検出部、４２２  第１電極、４２４  第２電極、
４２６  第１電極の他の形状、
５２０  ハウジング、５３０  リザーバ、５４０  ディスペンサ、
５５０  ローカルプロセッサ、５６０  無線レシーバ、５７０  出口ポートアセンブリ、
５８０  電源、５９０  チューブ
【図１】
2014147690.tif 000003
【図２】
2014147690.tif 000004
【図３】
2014147690.tif 000005
【図４】
2014147690.tif 000006
【図５】
2014147690.tif 000007
【図６】
2014147690.tif 000008
【図７】
2014147690.tif 000009
【図８】
2014147690.tif 000010
【図１０】
2014147690.tif 000011
【図１１】
2014147690.tif 000012
【図１２】
2014147690.tif 000013
【図１３】
2014147690.tif 000014
【図１４】
2014147690.tif 000015
【図１５】
2014147690.tif 000016
【図１６】
2014147690.tif 000017
【図１７】
2014147690.tif 000018
【図１８】
2014147690.tif 000019
【図９】
2014147690.tif 000020