(57)【要約】【課題】薬液注入時に輸液ポンプの流路内に生じ得る気泡の発生を抑制する。【解決手段】内部に空間を有し、該空間の容積を変化させることで送液を行うマイクロポンプ１２と、該マイクロポンプ１２の上流側と下流側にそれぞれ接続されるチューブ１１ａ，１１ｂと、を少なくとも有する輸液ポンプ１００であって、マイクロポンプ１２およびチューブ１１ａ，１１ｂからなる流路に、水に対する溶解度が空気よりも高い気体が充填され、かつ、少なくとも一方のチューブにおけるマイクロポンプ１２との接続側と反対側の端部は、水溶性部材１８により封止されている。【選択図】図５
2011224230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空間を有し、該空間の容積を変化させることで送液を行うポンプ部と、
該ポンプ部の上流側と下流側にそれぞれ接続される管状部材と、を少なくとも有する輸液ポンプであって、
前記ポンプ部および前記管状部材からなる流路に、水に対する溶解度が空気よりも高い気体が充填され、
かつ、少なくとも一方の前記管状部材における前記ポンプ部との接続側と反対側の端部は、水溶性部材により封止されている
ことを特徴とする輸液ポンプ。
【請求項２】
内部に空間を有し、該空間の容積を変化させることで送液を行うポンプ部と、
該ポンプ部の上流側と下流側にそれぞれ接続される管状部材と、を少なくとも有する輸液ポンプであって、
前記ポンプ部および前記管状部材からなる流路に、水に対する溶解度が空気よりも高い気体が充填され、
かつ、少なくとも一方の前記管状部材における前記ポンプ部との接続側と反対側の端部に、針が設けられ、該針は、水溶性部材により封止されている
ことを特徴とする輸液ポンプ。
【請求項３】
他方の前記管状部材における前記ポンプ部との接続側と反対側の端部は、密閉手段により封止されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の輸液ポンプ。
【請求項４】
当該輸液ポンプを密閉する包装器内に、前記気体が充填され、密閉されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の輸液ポンプ。
【請求項５】
前記気体は、二酸化炭素であることを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の輸液ポンプ。
【請求項６】
前記気体は、アセチレン、一酸化窒素、または、酸素のいずれかであることを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の輸液ポンプ。
【請求項７】
前記水溶性部材は、でんぷん、ブドウ糖のいずれか、またはこれらの組み合わせで形成されていることを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の輸液ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、輸液ポンプに関する。さらに詳述すると、輸液ポンプ内に薬液を注入する際における気泡の発生の抑制に好適な輸液ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
生体に薬液を注入するには、一般に、点滴装置が用いられる。点滴装置では、薬液を収容した容器にチューブの一端を接続し、そのチューブの他端に装着された注射針を介して生体内に薬液を注入するとともに、チューブの途中に注入速度の調整を行うための薬液の流量制御装置が設けられる。なお、本明細書にいう生体とは、人間のみに限らず広く動物の意を含み、また、生体内とは、生体の血管内、臓器内等の意を広く含むものとする。また、薬液は、液体の薬品の他、チューブを介して生体に注入される液体を広く含むものである。
【０００３】
薬液の流量を制御する従来方法としては、点滴筒及びクランプを有し、看護師などが点滴筒内における薬液の滴下状況を見ながらクランプを操作するものが用いられている。また、輸液ポンプと呼ばれる装置も用いられている。この輸液ポンプでは、回転数を制御する機構を持ったモータにより注射筒を駆動、あるいは一定速度でチューブを押圧してゆくしごきポンプを用いることで、適切な流量（単位時間当たりの流量、すなわち注入量）の調整を行うものである。なお、本明細書では、チューブ部分も含めて輸液ポンプと呼ぶ。
【０００４】
このような薬液を生体に送る輸液ポンプに使用されるポンプとしては、従来、チューブを複数の指状の部材で順次押しながら液を送る蠕動式のものが用いられているが、当該輸液ポンプは、大型であり、重量もあった。これに対し、近年、マイクロマシン技術を用いて製作した小型のポンプ（マイクロポンプ）が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このような輸液ポンプの流路（ポンプおよびチューブ）内に薬液を注入する際、気泡（空気）が生じるという問題が知られている。特に、マイクロポンプを、薬液を生体に送る輸液ポンプのポンプ部として用いる場合、気泡の発生により、送液能力が低下し、所望の流量とすることが困難となるという問題が生じていた。
【０００６】
ところで、例えば、特許文献２には、予め、カテーテルの管腔内に二酸化炭素を充填しておくことにより、発生する気泡（二酸化炭素）を生理食塩水に溶かし、プライミング作業を容易にすることができる医療用カテーテルに関する技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、薬液を生体に送る輸液ポンプでは、上記特許文献２に記載の技術のように、チューブやポンプ内に二酸化炭素を充填しておいても、チューブの端部側から空気が輸液ポンプの流路内に入り込み、気泡が発生しうるという問題が残されていた。
【０００８】
そこで本発明は、内部に空間を有し、該空間の容積を変化させることで送液を行うポンプ部と、該ポンプ部の上流側と下流側にそれぞれ接続される管状部材と、を少なくとも有する輸液ポンプにおいて、ポンプ部および管状部材からなる流路に、水に対する溶解度が空気よりも高い気体が充填し、かつ、少なくとも一方の管状部材におけるポンプ部との接続側と反対側の端部は、水溶性部材により封止することにより、ポンプへの薬液注入時に生じ得る気泡の発生を抑制することができる輸液ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するため、請求項１に記載の輸液ポンプは、内部に空間を有し、該空間の容積を変化させることで送液を行うポンプ部と、該ポンプ部の上流側と下流側にそれぞれ接続される管状部材と、を少なくとも有する輸液ポンプであって、ポンプ部および管状部材からなる流路に、水に対する溶解度が空気よりも高い気体が充填され、かつ、少なくとも一方の管状部材におけるポンプ部との接続側と反対側の端部は、水溶性部材により封止されているものである。
【００１０】
また、請求項２に記載の輸液ポンプは、内部に空間を有し、該空間の容積を変化させることで送液を行うポンプ部と、該ポンプ部の上流側と下流側にそれぞれ接続される管状部材と、を少なくとも有する輸液ポンプであって、ポンプ部および管状部材からなる流路に、水に対する溶解度が空気よりも高い気体が充填され、かつ、少なくとも一方の管状部材におけるポンプ部との接続側と反対側の端部に、針が設けられ、該針は、水溶性部材により封止されているものである。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２のいずれかに記載の輸液ポンプにおいて、他方の管状部材におけるポンプ部との接続側と反対側の端部は、密閉手段により封止されているものである。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３までのいずれかに記載の輸液ポンプにおいて、当該輸液ポンプを密閉する包装器内に、気体が充填され、密閉されているものである。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から４までのいずれかに記載の輸液ポンプにおいて、気体は、二酸化炭素であるものである。
【００１４】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１から４までのいずれかに記載の輸液ポンプにおいて、記気体は、アセチレン、一酸化窒素、または、酸素のいずれかであるものである。
【００１５】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１から６までのいずれかに記載の輸液ポンプにおいて、水溶性部材は、でんぷん、ブドウ糖のいずれか、またはこれらの組み合わせで形成されているものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、薬液注入時に輸液ポンプの流路内に生じ得る気泡の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る輸液ポンプの一例を示す概略構成図である。
【図２】（Ａ）はマイクロポンプの縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）中のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図３】マイクロポンプの動作原理を説明するための図である。
【図４】（Ａ）は流量センサの構成を示す図、（Ｂ）は流量センサの計測原理を説明するための図である。
【図５】（Ａ）は上流側チューブの端部に水溶性部材が設けられた例を示す模式図、（Ｂ）は注入針の先端部に水溶性部材が設けられた例を示す模式図である。
【図６】下流側チューブの端部と取り付け具の模式図である。
【図７】輸液ポンプが包装された状態を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る構成を図１から図７に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
本実施形態に係る輸液ポンプは、内部に空間（圧力室１２６）を有し、該空間の容積を変化させることで送液を行うポンプ部（ポンプモジュール１０（マイクロポンプ１２））と、該ポンプ部の上流側と下流側にそれぞれ接続される管状部材（チューブ１１ａ，１１ｂ）と、を少なくとも有する輸液ポンプ（輸液ポンプ１００）であって、ポンプ部および管状部材からなる流路に、水に対する溶解度が空気よりも高い気体が充填され、かつ、少なくとも一方の管状部材におけるポンプ部との接続側と反対側の端部は、水溶性部材（水溶性部材１８）により封止されているものである。
【００２０】
（輸液ポンプ）
図１に本実施形態に係る輸液ポンプを示す。輸液ポンプ１００は、ポンプモジュール（ポンプ部）１０と、その両端（上流および下流側）にそれぞれ接続される２本のチューブ（管状部材）１１ａ，１１ｂと、上流側のチューブ１１ａの上流端には、不図示の薬液用容器（ビン）に差し込むための注入針（ビン針）１３と、下流側のチューブ１１ｂの下流側には、生体の血管内に刺し入れられる注射針の取り付け具（コネクタ）１５を有している。また、ポンプモジュール１０は、少なくともマイクロポンプ１２から構成され、図示しない制御ユニット１６に接続されて、単位時間当たりの流量の制御がなされる。
【００２１】
この輸液ポンプ１００により薬液を生体の血管内に注入する際、ポンプモジュール１０の一端側には、チューブ１１ａおよび注入針１３を介して薬液用容器が接続され、ポンプモジュール１０の他端側には、チューブ１１ｂおよび取り付け具１５を介して注射針が固定される。また、薬液を血管内に注入する際には、看護師などが、注射針を生体の内部に体表面を介して刺し入れ、その先端を血管内に留置させる。その際、看護師などは、注射針の先端が血管内から抜けないよう、注射針の根元あるいは取り付け具１５を、例えば粘着テープ等を用いて、生体の体表面に固定する。
【００２２】
輸液ポンプ１００は、薬液用容器から生体の血管まで、順に、注入針１３、チューブ１１ａ、ポンプモジュール１０、チューブ１１ｂ、取り付け具１５及び注射針により、薬液が流れる流路が構成されている。この流路の途中には、流路を閉ざす部材は存在しない。従って、この流路は、容器から生体の血管まで通じる１つの開放路を構成している。
【００２３】
［ポンプモジュール（ポンプ部）］
ポンプモジュール１０は、少なくともマイクロポンプ１２により構成される。なお、後述する流量センサ１４を備えることも好ましいが、流量センサ１４は必須ではない。少なくとも、マイクロポンプ１２が制御手段（制御ユニット１６）に接続され、制御手段により、所望の流量が制御できるものであればよい。
【００２４】
また、ポンプモジュール１０は、マイクロポンプ１２および流量センサ１４に電気的に接続される制御ユニット１６との接続手段（不図示）を備えている。なお、制御ユニット１６を、ポンプモジュール１０に含め、一体として構成しても良い。
【００２５】
＜マイクロポンプ＞
本実施形態では、マイクロポンプ１２として、マイクロマシン技術（ＭＥＭＳ技術）で製造された、圧電素子を駆動源とするダイヤフラムポンプ（容積ポンプの一種）を用いている。図２（Ａ）に、マイクロポンプ１２の縦断面図、図２（Ｂ）に、（Ａ）中のＢ−Ｂ線に沿った断面図を示す。なお、図２（Ａ）は、（Ｂ）中のＡ−Ａ線断面に相当する。
【００２６】
図２（Ａ）に示されるように、マイクロポンプ１２は、その一部がダイヤフラムの役割を担う板状の第１基板１２１と、第１基板１２１の一方の面（−Ｚ側の面）に接合された第２基板１２２と、第１基板１２１の他方の面（＋Ｚ側の面）の中央部に固定された圧電素子１２４と、を有している。本実施形態では、単結晶シリコン基板（第２基板１２２）にエッチングで溝を作り、単結晶シリコンに熱膨張係数の近い硼珪酸ガラス（第１基板１２１）を陽極接合している。なお、第１基板１２１の圧電素子１２４と接する部分を含む部分が、ダイヤフラムの役割を担っている。この部分を、便宜上、ダイヤフラム部ＤＰと呼ぶ。
【００２７】
図２に示されるように、第２基板１２２には、第１基板１２１に対向する一面から一定の深さの凹部が形成されている。この凹部は、Ｘ軸方向の中央部に位置する平面視矩形の圧力室１２６と、該圧力室１２６の−Ｘ側の端部に連通する凹溝１２８ａと、圧力室１２６の＋Ｘ側の端部に連通する凹溝１２８ｂとの３つの部分から成る。なお、圧力室１２６は、実際には、第１基板１２１が、第２基板１２２に形成された凹部を覆うように、第２基板２と接合されることで形成されるが、ここでは、便宜上、第２基板１２２に圧力室１２６が形成されているものとしている。
【００２８】
凹溝１２８ａの内部の−Ｘ端部に対応する第２基板１２２の底壁には、第２基板１２２の外部と凹溝１２８ａの内部空間とを連通する貫通孔１２９ａが形成されている。また、凹溝１２８ｂの内部の＋Ｘ端部に対応する第２基板１２２の底壁には、第２基板１２２の外部と凹溝１２８ｂの内部空間とを連通する貫通孔１２９ｂが形成されている。
【００２９】
貫通孔１２９ａは、圧力室１２６を含むマイクロポンプ１２の内部空間への薬液の入口の役目を果たし、貫通孔１２９ｂは、内部空間からの薬液の出口の役目を果たす。以下では、貫通孔１２９ａ、１２９ｂを、それぞれ入口１２９ａ、出口１２９ｂと表記する。入口１２９ａ、出口１２９ｂは、それぞれ、マイクロポンプ１２の供給口、排出口をそれぞれ構成する管状部材に接続されている。
【００３０】
図２（Ｂ）からわかるように、凹溝１２８ａ、１２８ｂは、ともに、−Ｘ端から＋Ｘ端に向かって（入口側から出口側に向かって）徐々にその断面積が広くなっており、流体抵抗の役目を兼ねる。以下では、ディフューザ１２８ａ、１２８ｂと表記する。すなわち、ディフューザ１２８ａ、１２８ｂとも入力側から出力側への流れの方が、抵抗が小さく、一方向への送液がされる。
【００３１】
本実施形態では、第２基板１２２に設けられた入口１２９ａから出口１２９ｂまで、順に、ディフューザ１２８ａ、圧力室１２６、ディフューザ１２８ｂを介して、１つの流路が形成される。この流路は、その途中に流路を閉ざす部材は設けられていないので、入口１２９ａから出口１２９ｂまで通じる１つの開放路を構成する。すなわち、マイクロポンプ１２は、バルブレスマイクロポンプである。
【００３２】
本実施形態では、圧電素子１２４に、制御ユニット１６より電圧が印加されていない状態では、図３（Ａ）に示されるように、圧電素子１２４と接合された第１基板１２１のダイヤフラム部ＤＰは、撓みのない平面状を保っている。
【００３３】
一方、圧電素子１２４に電圧が印加されると、図３（Ｂ）に示されるように、第１基板１２１のダイヤフラム部ＤＰは、矢印で示されるように、−Ｚ方向に撓み、これにより、圧力室１２６は収縮する。
【００３４】
従って、圧電素子１２４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１２４に電圧パルスを印加することにより、圧力室１２６の収縮と、膨張（収縮時の状態からの膨張）を繰り返す。すなわち、圧電素子１２４が変形して液室容積が増加して液を吸い込み、駆動を弱めると体積が減少して内部圧力が増加し、液が吐出される。
【００３５】
圧力室１２６の収縮率（ダイヤフラム部ＤＰのたわみ量）は、電圧パルスのパルス振幅Ｖ（又はパルス振幅Ｖとパルス幅Ｈの積（パルス面積）ＶＨ）に応じて定まり、圧力室１２６の収縮・膨張の繰り返し数は、電圧パルスの周波数ω（＝１／Ｔ、ただしＴはパルス周期）によって定まる。
【００３６】
図３（Ａ）に示されるように、圧力室１２６が膨張（実際には、膨張率１である）すると、入口１２９ａと出口１２９ｂの両方から流体（薬液）が圧力室１２６に流れ込む。ここで、入口１２９ａと出口１２９ｂから流れ込む流体（その向き及び量の程度（大きさ））を、それぞれ、矢印ｆ１，ｆ２を用いて表している。ここで、流体ｆ１，ｆ２は、それぞれ、ディフューザ１２８ａ，１２８ｂを通過する。ディフューザ１２８ａ，１２８ｂは、前述の通り、いずれも、＋Ｘ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１２８ａ，１２８ｂは、＋Ｘ方向に流れる流体に対し小さい抵抗を、−Ｘ方向に流れる流体に対し大きな抵抗を及ぼす。従って、図３（Ａ）の状態では、流体ｆ１はディフューザ１２８ａより小さい抵抗を受けるため、その流量は大きく、流体ｆ２はディフューザ１２８ｂより大きな抵抗を受けるため、その流量は小さい。
【００３７】
この一方、図３（Ｂ）に示されるように、圧力室１２６が収縮すると、圧力室１２６から入口１２９ａと出口１２９ｂの両方へ流体が流れ出る。ここで、入口１２９ａと出口１２９ｂへ流れ出る流体（その向き及び量の程度（大きさ））を、それぞれ、矢印ｆ３，ｆ４を用いて表している。流体ｆ３はディフューザ１２８ａより大きな抵抗を受けるため、その流量は小さく、流体ｆ４はディフューザ１２８ｂより小さな抵抗を受けるため、その流量は大きい。
【００３８】
圧力室１２６が１回、収縮・膨張すると、入口１２９ａから圧力室１２６へ、正味｜ｆ１−ｆ３｜の量の流体が流れ込むとともに、圧力室１２６から出口１２９ｂへ、正味｜ｆ４−ｆ２｜の量の流体が流れ出る。従って、入口１２９ａから出口１２９ｂへ、正味ｆ＝｜ｆ１−ｆ３｜＝｜ｆ４−ｆ２｜の量の流体が流れる。ただし、流体は非圧縮性であることを想定している。なお、圧力室１２６の容積Ｗ、収縮率βとすると、関係ｆ＝Ｗ（１−β）が成り立つ。
【００３９】
圧力室１２６が収縮・膨張を繰り返すことにより、入口１２９ａから出口１２９ｂへの定常的な流体の流れが発生する。圧力室１２６の収縮・膨張の単位時間の繰り返し回数（周波数）をωとすると、単位時間当たりの体積流量Ｆ＝ωｆ＝ωＷ（１−β）の流体が、入口１２９ａから出口１２９ｂに流れる。
【００４０】
体積流量Ｆは、圧電素子１２４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。
【００４１】
圧電素子１２４に印加する電圧パルスのパルス振幅Ｖ（又はパルス面積ＶＨ）を大きく（小さく）すれば、圧電素子１２４の伸縮量が、すなわち、ダイヤフラム部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）を変えることによって、圧力室１２６の膨張・収縮率（１−β）を調整することができる。それにより、流量Ｆ＝ωＷ（１−β）を制御することができる。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（すなわち圧力室１２６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、圧力室１２６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。それにより、流量Ｆ＝ωＷ（１−β）を調整することができる。なお、原理上、電圧パルスの周波数は圧力室１２６の収縮・膨張の単位時間の繰り返し回数ωに等しいので、電圧パルスの周波数をωを用いて表記する。
【００４２】
＜流量センサ＞
上述のように、ポンプモジュール１０は流量センサ１４を備えることも好ましい。この場合、流量センサ１４は、マイクロポンプ１２の上流側または下流側のいずれかに設けられる。例えば、マイクロポンプ１２の下流側に流量センサ１４を設ける場合、流量センサ１４は、マイクロポンプ１２の排出端に流量センサ１４との中継チューブ（不図示）を介して接続され、かつ流量センサ１４の下流側にチューブ１１ｂが接続される。この場合、中継チューブおよび流量センサ内の管路１４３（後述）も、輸液ポンプの流路を構成する。
【００４３】
流量センサ１４として、例えば、図４（Ａ）に示す熱式質量流量センサが用いることができる。熱式質量流量センサ１４は、本体部１４０と、流体を流す管路１４３と、管路１４３に設置された熱源１４１と、熱源１４１を挟んで管路１４３の下流側及び上流側に対称的に設置された一対の温度センサ１４２１，１４２２と、を含む。熱式質量流量センサ１４では、管路１４３に薬液を流しつつ、管路１４３内を流れる薬液を、熱源１４１を用いて加熱すると同時に、温度センサ１４２１，１４２２を用いて管壁を介して薬液から伝わる熱量を計測する。温度センサ１４２１，１４２２の計測結果は本体部１４０に送られる。
【００４４】
熱式質量流量センサ１４（本体部１４０）は、温度センサ１４２１，１４２２の計測結果を用いて薬液の流量を求める。ここで、薬液が流れていない場合、熱源１４１からの熱が薬液に等方的に伝わるため、管路１４３内の薬液の温度分布は、図４（Ｂ）中に示される曲線Ｃ０のように、熱源１４１の設置位置を中心に対称的な形（左右対称な山形）になる。なお、薬液の流れる方向（白抜き矢印の方向）を＋Ｘ方向とする。この場合、温度センサ１４２１，１４２２の計測結果は互いに等しく、それらの差は零となる。一方、薬液が（＋Ｘ方向に）流れている場合、管路１４３内の薬液の温度分布は、曲線Ｃ１のように、流れの方向（＋Ｘ方向）に頂点がシフトした左右非対称な山形となる。この場合、温度センサ１４２１の計測結果は温度センサ１４２２の計測結果より大きく、これらの差（温度センサ１４２２の計測結果を基準とする）は正の値になる。このような原理に基づき、熱式質量流量センサ１４（本体部１４０）は、温度センサ１４２１，１４２２の計測結果の差から管路１４３内を流れる薬液の流量（流れの向きを含む）を求める。
【００４５】
上述の熱式質量流量センサを流量センサ１４として採用した場合、その原理より高速度で流量を計測できる上に、流体内にプローブを挿入することがないので、流体の流れを乱すことなくその流量を正確に計測することができる。
【００４６】
＜制御ユニット（制御手段）＞
以上説明したマイクロポンプ１２および流量センサ１４（使用する場合）は、制御ユニット１６に接続される。制御ユニット１６は、例えばマイクロコンピュータをその中枢部として構成されており、ポンプモジュール１０を統括的に制御する。
【００４７】
制御ユニット１６と、マイクロポンプ１２及び流量センサ１４のそれぞれとの間は、電気的に接続されている。流量センサ１４から制御ユニット１６に、薬液の流量の計測情報が供給される。制御ユニット１６は、その流量の計測情報に基づいて、薬液の流量が定められた目標量に一致するように、マイクロポンプ１２に印加する電圧パルスのパルス振幅Ｖ（又はパルス面積ＶＨ）及び周波数ω（＝１／Ｔ）の少なくとも１つを調整する。すなわち、制御ユニット１６、マイクロポンプ１２、及び流量センサ１４より、薬液の流量（マイクロポンプ１２の動力）をフィードバック制御する制御システムが構成されている。
【００４８】
なお、制御ユニット１６と、マイクロポンプ１２及び流量センサ１４の少なくとも一方とを、無線の通信路を介して接続しても良い。また、フィードバック制御法として、いわゆるＰＩＤ制御法（Ｐは比例、Ｉは積分、Ｄは微分を意味する）を採用することができる。これに合わせて、制御ユニット１６を、演算増幅器から構成されるアナログ回路を用いて構築することも可能である。
【００４９】
制御ユニット１６は、マイクロポンプ１２の動力の監視も行っている。マイクロポンプの動力は、流体（薬液）を順方向に流すためにその流体に加える圧力（のエネルギ）であるが、動力として、実際にマイクロポンプ１２が流体（薬液）に加えている具体的な圧力（のエネルギ）を考える必要はなく、その圧力に関係する量を考えれば良い。動力Ｐは、マイクロポンプ１２の構成より、印加される電圧パルスのパルス振幅Ｖ（又はパルス面積ＶＨ）及び周波数ω（＝１／Ｔ）の関数Ｐ（Ｖ，ω）（又はＰ（ＶＨ，ω））となる。ただし、動力（圧力に関係する量）Ｐが圧力に比例する、あるいは良い近似で比例することを条件とする。
【００５０】
例えば、印加される電圧パルスのパルス振幅Ｖ（又はパルス面積ＶＨ）と周波数ωの積を動力Ｐと定義する、すなわち、Ｐ（Ｖ，ω）≡Ｖω（又はＰ（ＶＨ，ω）≡ＶＨω）と定義することができる。あるいは、パルス振幅Ｖ（又はパルス面積ＶＨ）が常に一定Ｖ０（又はＶ０Ｈ０）であり、周波数ωのみが可変である場合、単にＰ（Ｖ０，ω）≡ω（又はＰ（Ｖ０Ｈ０，ω）≡ω）と定義し、また、周波数が常に一定ω０であり、パルス振幅Ｖ（又はパルス面積ＶＨ）のみが可変である場合、単にＰ（Ｖ，ω０）≡Ｖ（又はＰ（ＶＨ，ω０）≡ＶＨ）と定義しても良い。なお、上述の条件が満たされない場合には、前もって動力（圧力に関係する量）Ｐと圧力との関係を求め、この関係を用いて動力Ｐを圧力に換算することとする。
【００５１】
ここで、制御ユニット１６は、記憶装置を備えており、所定の時間毎に、動力Ｐの監視結果を記憶装置に記憶する。記憶された監視結果は、記憶されてから一定時間後に消去される。従って、記憶装置内には、常に現在から一定時間内の監視結果の最新の監視結果）が保存される。
【００５２】
制御ユニット１６は、マイクロポンプ１２の動力Ｐの監視情報に基づいて、薬液の投薬状況を診断する。そして、制御ユニット１６は、投薬状況の異常を検知した際には、薬液の注入を停止する、警報を発する、といった緊急処置を実行する。そして、正常に、定められた量（目標注入量）の薬液の注入が完了した際に、薬液の注入を停止する、といった終了処置を実行する。
【００５３】
その他、制御ユニット１６には、操作者が薬液の目標注入量と目標注入時間等を入力するための操作パネル、薬液の注入状況を表示する表示パネル、注入状況の異常を伝える警報装置等のインターフェースが備えられている。
【００５４】
［チューブ（管状部材）］
チューブ１１ａ，１１ｂおよびマイクロポンプ１２と流量センサ１４との中継チューブは、薬液を流すことができるのであれば、材質、形態を問わず、いかなる管状部材を使用しても良く、例えば、弾力性が高く自己拡張性のある可撓性チューブを用いることが好ましい。
【００５５】
（気体の充填）
以下、本発明に係る輸液ポンプの特徴的な構成について説明する。本実施形態に係る輸液ポンプ１００は、以上説明した輸液ポンプの構成において、薬液の流路（マイクロポンプ１２およびチューブ１１ａ，１１ｂ）には、水に対する溶解度が空気よりも高い気体が充填されているものである。
【００５６】
ここで、輸液ポンプ内の流路は、大気中の通常（初期）の状態においては、空気で満たされている。このように、チューブ１１およびマイクロポンプ１２により構成される流路内に空気がある状態で、薬液を注入していくと、薬液は空気を押し出し内部に液が充填されていくが、気泡として空気が残留する場合がある。特に、マイクロポンプ１２の液室（圧力室）内に気泡が残ると、気泡は液室の体積変化による圧力を吸収する、すなわち、アクチュータが壁を変形して生じた体積変化による圧力は気泡に吸収され、液を押し出すことができなり、送液能力が低下し、所望の流量とすることが困難となる。
【００５７】
そこで、あらかじめチューブ１１とマイクロポンプ１２に、予め水に溶解しやすい気体を充填しておくことで、気泡が発生しても、当該気体からなる気泡は、水に溶解し消失するため、容易に液を吐出することが可能になる。なお、気体の封入方法は、特に限られるものではないが、例えば、二酸化炭素の場合、ボンベ等の二酸化炭素源を用いて流路内に充填すればよい。
【００５８】
気体の水に対する溶解度は、温度と圧力に依存する。以下に２０℃、１気圧で１ｃｍ３の水に溶解する気体の量を１気圧、０℃に換算した量の比較を示す。
空気        0.019
酸素        0.031
二酸化炭素  0.88
アセチレン  1.03
一酸化窒素  0.47
アンモニア  702
亜硫酸ガス  39
塩化水素    442
塩素        2.30
硫化水素    2.58
【００５９】
上記の空気以外の各気体は、いずれも水に対する溶解度が空気よりも高いため、原則として、これらの気体を流路に充填しておくことにより、流路への薬液の注入の際に発生し得る当該気体からなる気泡は、薬液に溶け込まれ、消失する。しかしながら、用いることのできる気体は、気体そのものが及ぼし得る生体への影響や、気体が溶解する薬液との関係において、生体に悪影響を与えない組み合わせとなる気体に制限されることとなる。また、いずれの気体を用いるかは、薬液に対する溶解度についても考慮することも好ましい。なお、薬液として使用される液体のほとんどは水溶液である。
【００６０】
当該気体としては、二酸化炭素（炭酸ガス）を用いることが最も好ましい。二酸化炭素は、体積比で空気の約５０倍以上水に溶ける性質があり、生体への悪影響の無い安全な気体であるからである。なお、用いる気体の純度は、必ずしも１００％に近いことは、必要ではなく、生体に影響を及ぼさない程度に他の気体と混合され、希釈されたものであっても良い。例えば、炭酸ガスを用いる場合、窒素ガスなどを所定量混合して使用することとしても良い。
【００６１】
また、アセチレン、一酸化窒素、酸素等も溶解度の比較的高い気体であるので、生体への影響が少ない量であって、かつ、薬液との関係において使用可能な場合は、用いることができる。その他、アンモニア、塩化水素等の溶解度は、非常に高いが、生体への影響を考慮すると使用は難しい。しかしながら、例えば、気体に塩化水素を用い、水溶性部材の蓋（後述）に炭酸水素ナトリウムを混ぜることによる使用が可能である。この場合、塩化水素と重炭酸ナトリウムが中和し、食塩水になるように量を設定する。この際、二酸化炭素も発生するが、水に溶け気泡は発生しない。また、二酸化炭素と塩化水素の混合気体を使用することで塩化水素の量を減らすことも好ましい。
【００６２】
（水溶性部材による封止）
しかしながら、輸液ポンプ１００の流路内を上述の気体で充填させておいても、チューブ１１ａの上流側の端部やチューブ１１ｂの下流側の端部から空気が輸液ポンプ１０の流路内に入り込み、気泡の発生要因となるおそれがある。例えば、注入針１３は、通常、キャップなどで覆われているが、完全に密閉された状態でない場合や、キャップを外して薬液用容器に差し込むまでの間に、流路内に空気が入りこむおそれがある。そこで、本実施形態に係る輸液ポンプ１００は、上流側のチューブ１１ａにおけるマイクロポンプ１２との接続側と反対側の端部は、水溶性のある材質からなる栓により、封止されているものである。
【００６３】
ここで、水溶性部材１８は、上記気体と同様に、当該物質そのものが及ぼし得る生体への影響や、物質が溶解する薬液との関係において、生体に悪影響を与えない組み合わせとなる物質に制限されることとなる。例えば、水溶性部材１８としては、でんぷん、ブドウ糖、その他の糖類、およびそれらの組み合わせを用いることが好ましい。
【００６４】
水溶性部材１８による封止は、例えば、上記でんぷん、ブドウ糖などの粉末を圧縮し、数ｍｍ〜数ｃｍ程度のペレット状にしたものをチューブの端部に詰めたり、水に溶かした後に煮詰めてペースト状とし、これを数ｍｍ〜数ｃｍ程度の薄板としたものをチューブの端部に貼付することによれば良い。すなわち、薬液にすばやく溶け込んで流路を開放することができる厚みであり、かつ、少なくとも気体の充填時等に、穿孔等しない程度の強度を有していれば良い。
【００６５】
例えば、図５（Ａ）に示すように、上流側チューブ１１ａの注入針１３との接続部分を水溶性部材１８からなる栓（薄板）にて封止するものである。なお、符号１７は上流側チューブ１１ａの注入針１３とのコネクタ部を示している。
【００６６】
また、図５（Ｂ）に示すように、上流側チューブ１１ａの注入針１３との接続部分には水溶性部材を設けず、注入針１３内の流路（点線で示す）を水溶性部材１８にて封止するものでも良い。この際、少なくとも先端部分が水溶性部材１８により封止されていればよい。また、注入針１３のしキャップ１９を水溶性部材としても良い。
【００６７】
図６は、下流側チューブ１１ｂの端部と取り付け具１５の模式図を示す。上述したように、例えば、ボンベ等により、輸液ポンプ１００の流路全体に気体を充填したうえで、図６に示すように、取り付け具１５に密閉用の蓋（密閉手段）２０を取り付けることにより、流路全体を密閉するものである。なお、密閉用の蓋２０を水溶性部材により構成しても良いが、使用時に取り外して、生体への注射針等を取り付けるものであるので、材質等は特に限られるものではない。
【００６８】
以上のように構成した輸液ポンプ１００の使用態様を説明する。先ず、チューブ１１及びマイクロポンプ１２に特別な気体を充填せずに（空気で満たされた状態で）パッケージし、その開封後に、二酸化炭素をタンクからチューブを介して、チューブ１１ｂに接続して注入した。気体の注入後、チューブ１１ｂからチューブを取り外し、密閉用の蓋２０を取り付けた。次に、注入針１３を薬液容器に差し込み、薬液をチューブ１１ａに注入して、密閉用の蓋２０を取り外した。これにより、入力側の水溶性部材１８（ブドウ糖を用いた）が薬液に溶け、かつ薬液はチューブ１１およびマイクロポンプ１２に充填された。また、この際に発生した気泡（二酸化炭素）は薬液に溶け消滅した。また、マイクロポンプ１２は、制御ユニット１６により、設定された流量通りの薬液を送出した。
【００６９】
（その他の実施形態）
また、図７に示すように、輸液ポンプ１００を封入する包装器（包装袋、パッケージ）２１内にも、水に対する溶解度が空気よりも高い気体（流路内に充填したもの同じ気体）を充填した状態で封止することが好ましい。なお、包装器２１は、公知の封止手段２２により外気と遮断される。
【００７０】
例えば、流路に二酸化炭素が充填された輸液ポンプ１００を、同じく二酸化炭素を充填したパッケージ２１に封入しておくことで、チューブ１１およびマイクロポンプ１２内に充填されている二酸化炭素の漏れや他の気体（空気）の進入を抑えることができる。特に、本発明に係る輸液ポンプ１００を流通、販売時には、このような二酸化炭素が充填されたパッケージに密閉した状態とすることで、流路に二酸化炭素が充填された状態を維持することができるため好ましい。
【００７１】
また、包装器２１の材料としては、透過性の低いプラスチック材料、例えば、塩化ビニールやポリエチレン等を用いることが好ましい。これにより、さらに気密性を向上させることができる。
【００７２】
また、包装器２１への気体の充填は、例えば、輸液ポンプ１００を包装器２１に入れた状態から、封止手段２２から空気を吸引して真空状態としたのち、所望の気体を注入するようにすればよい。また、輸液ポンプ１００を入れた包装器２１を未封止の状態で、真空加圧可能なタンク等に配置し、当該タンクを真空にした後に、当該タンクに所望の気体を注入し、その後に包装器２１を封止することも好ましい。このようにすれば、一度に多くの輸液ポンプ１００について、所望の気体が充填された状態で封止することが可能となる。
【００７３】
なお、上記実施形態では、上流側のチューブ１１ａにおけるマイクロポンプ１２との接続側と反対側の端部が水溶性部材により封止されている例について説明したが、下流側のチューブ１１ｂにおけるマイクロポンプ１２との接続側と反対側の端部を、水溶性部材により封止するようにしても良い。この場合、上流側のチューブ１１ａ側から気体を充填する。なお、注入針１３は、通常用いられるキャップ（密閉手段）により封止すればよい。
【００７４】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１０  ポンプモジュール（ポンプ部）
１１ａ，１１ｂ  チューブ（管状部材）
１２  マイクロポンプ
１３  注入針
１４  流量センサ
１５  取り付け具
１６  制御ユニット
１７  コネクタ部
１８  水溶性部材
１９  キャップ（密閉手段）
２０  蓋（密閉手段）
２１  包装器
２２  封止手段
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７６】
【特許文献１】特開平１０−１１０６８１号公報
【特許文献２】特開２００３−６２０７２号公報
【図１】
2011224230.tif 000003
【図２】
2011224230.tif 000004
【図３】
2011224230.tif 000005
【図４】
2011224230.tif 000006
【図５】
2011224230.tif 000007
【図６】
2011224230.tif 000008
【図７】
2011224230.tif 000009