(57)【要約】【課題】流体の輸送の異変を検出すること。【解決手段】流体が貯留された容器の容積を変化させることにより前記流体を流動させるポンプと、前記ポンプに接続されたチューブと、前記流体の流動方向において前記ポンプよりも下流側に配置された圧力センサーと、前記チューブ側面側に配置された圧力伝達板と、を備え、前記圧力センサーは、前記チューブが前記圧力伝達板を変位させる力を検出することを特徴とする流体輸送装置である。【選択図】図３
2015139508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が貯留された容器の容積を変化させることにより前記流体を流動させるポンプと、
前記ポンプに接続されたチューブと、
前記流体の流動方向において前記ポンプよりも下流側に配置された圧力センサーと、
前記チューブ側面側に配置された圧力伝達板と、
を備え、
前記圧力センサーは、前記チューブが前記圧力伝達板を変位させる力を検出することを
特徴とする流体輸送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流体輸送装置であって、
前記圧力センサーが検出する力の基準値が格納される基準値格納部と、
前記圧力センサーが検出する力が前記基準値よりも大きいときに前記チューブにおける
輸送に異変が生じたと判定する判定部と、
を備えることを特徴とする流体輸送装置。
【請求項３】
請求項２に記載の流体輸送装置であって、
前記チューブにおける輸送に異変が生じたと判定したときにおいて、前記流体の流動を
停止させることを特徴とする流体輸送装置。
【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輸送装置であって、
前記圧力伝達板の面積よりも小さい窓部を備え、
前記圧力センサーは、前記窓部の開口を介して前記チューブが前記圧力伝達板を変位さ
せる力を検出することを特徴とする流体輸送装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の流体輸送装置であって、
前記圧力センサーは、前記圧力伝達板と接触し前記圧力センサー内の半導体力センサー
素子に力を伝達する球形状部材を備えることを特徴とする流体輸送装置。
【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輸送装置であって、
前記チューブは弾性変形可能な部材を含むことを特徴とする流体輸送装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の流体輸送装置であって、
前記ポンプは、シリンジと当該シリンジ内を移動するピストンとを備えることを特徴と
する流体輸送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を輸送する流体輸送装置に関する。
【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
などの流体輸送装置は、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。
【０００３】
特許文献１には、液体輸送部を用いてリザーバーに貯留された液体を輸送する技術が開
示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−４８１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような流体輸送装置において輸送に異変が生ずると、適切に流体を輸送することが
できない。よって、流体の輸送の異変を検出することが望ましい。
【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、流体の輸送の異変を検出する
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、
流体が貯留された容器の容積を変化させることにより前記流体を流動させるポンプと、
前記ポンプに接続されたチューブと、
前記流体の流動方向において前記ポンプよりも下流側に配置された圧力センサーと、
前記チューブ側面側に配置された圧力伝達板と、
を備え、
前記圧力センサーは、前記チューブが前記圧力伝達板を変位させる力を検出することを
特徴とする流体輸送装置である。
【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】流体輸送装置１の透過平面図である。
【図２】流体輸送装置１の透過側面図である。
【図３】図１における第１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１における第２のＡ−Ａ断面図である。
【図５】流体輸送装置１の制御を説明するフローチャートである。
【図６】参考例における図１の第１のＡ−Ａ断面図である。
【図７】参考例における図１のＡ−Ａ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、
流体が貯留された容器の容積を変化させることにより前記流体を流動させるポンプと、
前記ポンプに接続されたチューブと、
前記流体の流動方向において前記ポンプよりも下流側に配置された圧力センサーと、
前記チューブ側面側に配置された圧力伝達板と、
を備え、
前記圧力センサーは、前記チューブが前記圧力伝達板を変位させる力を検出することを
特徴とする流体輸送装置である。
このようにすることで、チューブの変位を圧力伝達板を介して圧力センサーが検出する
ので、より確実にチューブの変位を検出することができる。そして、変位に基づいて流体
の輸送の異変を検出することができる。
【００１１】
かかる流体輸送装置であって、前記圧力センサーが検出する力の基準値が格納される基
準値格納部と、前記圧力センサーが検出する力が前記基準値よりも大きいときに前記チュ
ーブにおける輸送に異変が生じたと判定する判定部と、を備えることが望ましい。
このようにすることで、圧力センサーが検出する力に基づいて、チューブにおける輸送
の異変を判定することができる。
【００１２】
また、前記チューブにおける輸送に異変が生じたと判定したときにおいて、前記流体の
流動を停止させることが望ましい。
このようにすることで、チューブにおける輸送に異変が生じたときに、流体の流動を停
止させて、流体輸送の異変が拡大するのを抑制することができる。
【００１３】
また、前記圧力伝達板の面積よりも小さい窓部を備え、前記圧力センサーは、前記窓部
の開口を介して前記チューブが前記圧力伝達板を変位させる力を検出することが望ましい
。
このようにすることで、窓部において圧力伝達板の端部を保持することができる。また
、圧力伝達板の面積が大きいので、より大きな力を圧力センサーに伝達して、流体の輸送
の異変を感度高く検出することができる。
【００１４】
また、前記圧力センサーは、前記圧力伝達板と接触し前記圧力センサー内の半導体力セ
ンサー素子に力を伝達する球形状部材を備えることが望ましい。
このようにすることで、球形状部材は圧力伝達板に対して一点で接触するため、圧力伝
達板の変位を感度高く検出することができる。
【００１５】
また、前記チューブは弾性変形可能な部材を含むことが望ましい。
このようにチューブが弾性変形する場合、詰まりによりチューブが膨張するため、圧力
伝達板を介して圧力センサーを押すことができる。そして、感度高くチューブの圧力を検
出することができる。
【００１６】
また、前記ポンプは、シリンジと当該シリンジ内を移動するピストンとを備えることが
望ましい。
このようにすることで、液体が貯留された容器の容積を変化させて流体を流動させるこ
とができる。
【００１７】
＝＝＝実施形態＝＝＝
図１は、流体輸送装置１の透過平面図である。図２は、流体輸送装置１の透過側面図で
ある。図１および図２では、流体輸送装置１の内部を透過的に示し、流体輸送装置１の内
部における各要素を視認可能にしている。
【００１８】
図１および図２には、ハウジング２０内に収容されたリザーバー３０とディスペンサー
４０とコントローラー５０と無線レシーバー６０と出口ポートアセンブリ７０と電源８０
とカテーテル９１、９２（チューブに相当するもので、カニューラということもある）と
詰まり検出部１００が示されている。
【００１９】
ここでは、符号９１および９２を付してカテーテルを示しているが、符号９１のカテー
テルは、フッ素樹脂等の比較的変形の少ない材料で形成されたものであり、符号９２のカ
テーテルは、エラストマーなど比較的柔らかい材料で形成されたものである。
【００２０】
図１および図２に示すように、カテーテル９２は、詰まり検出部１００内に配設される
一方、カテーテル９１は、詰まり検出部１００以外の場所に配設される。カテーテル９１
とカテーテル９２は、接続部材９５によって互いに接続される。
【００２１】
リザーバー３０には、カテーテル９１、９２を介して生体等に投与したい液体が貯留さ
れる。ディスペンサー４０は、リザーバー３０内の容積を変化させることで薬液に圧力を
付加して、カテーテル９１、９２へと液体を流動させる。リザーバー３０内の液体に圧力
を付加する手法としては、リザーバー３０をシリンジとし、その内部でピストンを移動さ
せるものを採用することができる。
【００２２】
コントローラー５０は、ディスペンサー４０および流体輸送装置１の各部を制御する。
コントローラー５０は、その内部に記憶装置を備える。そして、後述する基準値を記憶装
置に格納する。また、コントローラー５０は、後述するように、詰まり検出部１００から
の信号に基づいて、ディスペンサー４０を制御する。
【００２３】
無線レシーバー６０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
令をコントローラー５０に送る。コントローラー５０は、ディスペンサー４０を制御して
、前述のようにリザーバー３０内の液体に圧力を付加し、液体をカテーテル９１、９２へ
と送る。なお、ここでは無線レシーバー６０を設けることとしたが、無線による遠隔制御
ではなく、コントローラー５０によって独立して流体輸送装置１が動作するものであって
もよい。
【００２４】
出口ポートアセンブリ７０は、カテーテル９１の端部付近を適切に保持する。そして、
カテーテル９１の先端が生体等内に安定的に刺入されている状態を維持させる。
【００２５】
電源８０は、コントローラー５０を介して、これら無線レシーバー６０およびコントロ
ーラー５０等に必要な電力を供給する。
【００２６】
詰まり検出部１００は、カテーテル９２が膨張することにより押圧する力をコントロー
ラー５０に送る。詰まり検出部１００は、固定部材２１によってハウジング２０内の所定
の位置に固定される。以下、詰まり検出部１００の構成について説明する。
【００２７】
図３は、図１における第１のＡ−Ａ断面図である。図４は、図１における第２のＡ−Ａ
断面図である。図３は、液体の流路たるカテーテル９２に詰まりが生ずる前の状態を示す
。一方、図４は、液体の流路たるカテーテル９２に詰まりが生じたときの状態を示す。
【００２８】
詰まり検出部１００は、詰まり検出素子１３０と、蓋部材１４０と、ベース部材１５０
と、窓部材１６０と、圧力伝達板１７０を備える。
【００２９】
詰まり検出素子１３０は、圧力センサーである。詰まり検出素子１３０は、球体１３１
と、半導体力センサー素子１３２と、これらを収容する収容部材１３３を備える。半導体
力センサー素子１３２は、力を検出するＳｉ半導体基板を用いて形成されている。半導体
力センサー素子１３２は、加わる力をピエゾ抵抗効果を利用して電気信号に変換して出力
する。そして、出力された電気信号は、コントローラー５０に送られる。また、球体１３
１は、半導体力センサー素子１３２に測定の対象となる力を伝達するためのものである。
【００３０】
ベース部材１５０は、詰まり検出部１００の基台となる部材であって、固定部材２１に
よりハウジング２０内の所定の位置に固定される部材である。そして、ベース部材１５０
には、溝部１５０ｂが形成され、この溝部１５０ｂにはカテーテル９２が嵌め込まれる。
これにより、カテーテル９２は、その左右方向及び下方向からベース部材１５０に保持さ
れる。そして、カテーテル９２が膨張する場合、その膨張による変位が上方向に集中する
ように構成される。
【００３１】
ベース部材１５０には、窓部材１６０が固着される。窓部材６０は、その中央に窓部１
６１の開口を有する。窓部材１６０とベース部材１５０との間には、圧力伝達板１７０が
配置される。圧力伝達板１７０の面積は、窓部１６１の開口面積よりも大きい。そのため
、圧力伝達板１７０は、窓部１６１とベース部材１５０との間でその移動を制限される。
【００３２】
詰まり検出素子１３０は、蓋部材１４０の内面に固定される。そして、蓋部材１４０が
ベース部材１５０に固定されると、球体１３１の一点が圧力伝達板１７０に接する。そし
て、圧力伝達板１７０は、前述のように、その端部をベース部材１５０と窓部材１６０と
により上下方向に若干の移動を可能にするように挟まれる。
【００３３】
また、圧力伝達板１７０は、球体１３１が接する面と反対側の面においてカテーテル９
２に接する。ベース部材１５０に蓋部材１４０が取り付けられたときにおいて、カテーテ
ル９２と圧力伝達板１７０とが当接し、かつ、圧力伝達板１７０と球体１３１とが当接す
る。なお、ベース部材１５０に蓋部材１４０が取り付けられるに際し、ベース部材１５０
の凸部１５０ａに蓋部材１４０の凹部１４０ａが係合する。これにより、ベース部材１５
０に対する蓋部材１４０の位置が固定されることになり、詰まり検出素子１３０と圧力伝
達板１７０とカテーテル９２との相対位置が決まる。
【００３４】
詰まり検出部１００の下流側のカテーテル９１において詰まりが生じ、かつ、ディスペ
ンサー４０によってカテーテル９１、９２内に流動が生じさせされている場合、カテーテ
ル９２の内圧が高まる。よって、可撓性のカテーテル９２は膨張する。カテーテル９２が
膨張すると、カテーテル９２側面は窓部１６１における圧力伝達板１７０を介して、詰ま
り検出素子１３０の球体１３１を押す（図４）。よって、詰まり検出素子１３０によって
検出された圧力をコントローラー５０において監視することで、圧力が所定の圧力よりも
高くなったときに詰まり検出部１００の下流側のカテーテル９１に詰まりが生じたことを
検出することができる。
【００３５】
仮に、圧力伝達板１７０を設けないとした場合、弾性変形するカテーテル９２は、一点
に力が集中する球体１３１を押し込むことが困難である。これに対し、本実施形態では、
窓部１６１に圧力伝達板１７０を設けることとしたので、窓部１６１において膨張したカ
テーテル９２の押す力が圧力伝達板１７０を介して球体１３１に確実に伝達される。この
とき、カテーテル９２による圧力に、カテーテル９２と圧力伝達板１７０との接触面積を
乗じた力が球体１３１に伝達されるが、圧力伝達板１７０の面積が、窓部１６１の開口面
積よりも大きいため、より広い接触面積を確保し、より大きな力を球体１３１に伝達する
ことができる。このため、液体などの流体の詰まりを感度高く検出することができる。
【００３６】
本実施形態では、圧力センサーとして、球体１３１を有する詰まり検出素子１３０を用
いる。球体１３１は、理論上、圧力伝達板１７０に一点で接触するために、詰まり検出素
子１３０は圧力伝達板１７０の移動を感度よく検出することができる。また、球体１３１
は、圧力伝達板１７０に一点で接触するために、窓部１６１の開口面積を小さく設計する
こともできる。
【００３７】
また、詰まり検出部１００内におけるカテーテル９２に、詰まり検出部１００以外にお
けるカテーテル９２よりも柔らかい素材を採用しているので、詰まり検出部１００の下流
側のカテーテル９１において詰まりが発生した場合、カテーテル９１よりもカテーテル９
２がより膨張する。よって、感度高く下流側のカテーテル９１における詰まりを検出する
ことができる。
【００３８】
また、蓋部材１４０とベース部材１５０とが組み付けられたとき、詰まり検出素子１３
０にあらかじめ所定の圧力が生ずるように組み付けることとすることもできる。このよう
にすることで、より感度の高い詰まり検出を行うことができる。
【００３９】
図５は、流体輸送装置１の制御を説明するフローチャートである。以下、フローチャー
トを参照しつつ、流体輸送装置１の動作について説明する。
【００４０】
流体輸送装置１の動作が開始されると、ディスペンサー４０により液体の流動動作が開
始される（Ｓ２０２）。これにより、リザーバー３０内の液体がカテーテル９１、９２へ
と流動させられる。
【００４１】
次に、コントローラー５０は、詰まり検出素子１３０から送られた圧力値と、予めコン
トローラー５０内の記憶装置に格納された基準値とを比較する。ここで、基準値は、その
値を超えると詰まり検出部１００よりも下流のカテーテル９１において詰まりなどの異変
が発生したと判定するための基準値である。コントローラー５０は、圧力値が基準値を超
えるか否かについて判定を行い、基準値を超えない場合には、ステップＳ２０２に戻り、
液体の流動動作を継続させる。
【００４２】
一方、圧力値が基準値を超える場合、コントローラー５０は、液体の輸送に異変を生じ
ていると判定する（Ｓ２０６）。そして、コントローラー５０は、ディスペンサー４０に
対して、液体の流動を停止させる指令を送出する。ディスペンサー４０は、この指令を受
け、液体の流動を停止させる（Ｓ２０８）。
【００４３】
このようにすることによって、詰まり検出部１００よりも下流のカテーテル９１におい
て液体の輸送に異変が生じたときに液体の輸送を停止させるので、異変の拡大を抑制する
ことができる。
【００４４】
＝＝＝参考例＝＝＝
上述の実施形態では、カテーテル９２が膨張することにより球体１３１を移動させる構
成としたが、流路に設けられた薄膜を介して球体１３１を移動させることもできる。以下
、流路に設けられた膜を介して球体１３１を移動させる構成について説明する。
【００４５】
図６は、参考例における図１の第１のＡ−Ａ断面図である。図７は、参考例における図
１のＡ−Ａ断面図である。図６および図７において、上述の実施形態と共通の要素につい
ては同一の符号を付して説明を省略する。なお、ベース部材については、前述の実施形態
と形状が異なるため、参考例において符号を１５５としている。
【００４６】
図６及び図７には、上述の実施形態において説明した各要素の他に、流動溝１５１と薄
板１７１と薄膜１７２が示されている。流動溝１５１は、液体の流動方向に延びる溝であ
って、ベース部材１５０の上面側が開放された溝である。流動溝１５１の両端には、接続
部材等を用いてカテーテル９１が接続される。これにより、流動溝１５１内で、リザーバ
ー３０から送られた液体が流動することになる。
【００４７】
ベース部材１５０の上面には薄膜１７２が貼られる。薄膜１７２は、流動溝１５１と対
向する場所以外の全周囲がベース部材１５０の上面に接触するように貼られ、流動溝１５
１から液体が漏れないようにされる。さらに薄膜１７２の上面かつ中央部には薄板１７１
が貼付される。薄膜１７２は、エラストマー等の弾性部材である。薄板１７１は、ステン
レス等の材料で形成される。
【００４８】
このような構成にすることによって、詰まり検出部１００よりも下流側のカテーテル９
１で詰まりが生じた場合に、薄膜１７２が球体１３１を押す方向に変形する。薄膜１７２
の上面には、薄板１７１が設けられていることから、球体１７１に対して薄板１７１が接
触し、薄膜１７２の上下方向の変化を確実に伝達することができる。そして、下流側のカ
テーテル９１における詰まりを確実に検出することができるようになる。
【００４９】
＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
上述した流体輸送装置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。
【００５０】
また、半導体力センサー素子１３２に力を伝達する部材を球体１３１としたが、これは
球体に限られない。直方体形状や立方体形状等の多面体形状であってもよい。
【００５１】
また、前述の実施形態では圧力センサーとして半導体力センサー素子１３２を用いるも
のとしたが、これに限られず、あらゆる形式の圧力センサーを採用することもできる。
【００５２】
上記実施形態では、カテーテル９１、９２を異なる材料で形成するものとして説明した
が、ともに同一の素材により形成するものとしてもよい。
【００５３】
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】
【００５４】
１  流体輸送装置、
２０  ハウジング、２１  固定部材、
３０  リザーバー、４０  ディスペンサー、５０  コントローラー、
６０  無線レシーバー、７０  出口ポートアセンブリ、
８０  電源、９１  カテーテル、９２  カテーテル、
１００  詰まり検出部、
１３０  詰まり検出素子、
１３１  球体、１３２  半導体力センサー素子、１３３  収容部材、
１４０  蓋部材、１４０ａ  凹部、
１５０  ベース部材、１５０ａ  凸部、１５０ｂ  溝部、１５１  流動溝、
１６０  窓部材、１７０  圧力伝達板、
１７１  薄板、１７２  薄膜
【図１】
2015139508.tif 000003
【図２】
2015139508.tif 000004
【図３】
2015139508.tif 000005
【図４】
2015139508.tif 000006
【図５】
2015139508.tif 000007
【図６】
2015139508.tif 000008
【図７】
2015139508.tif 000009