点滴装置及び点滴監視システム、並びに検出装置
【課題】点滴液等の微小流量の検出を的確に行うことが可能な点滴装置及び点滴監視システム並びに検出装置を低コストで提供すること。
【解決手段】移動部材５３は、複数の先端部の各々に永久磁石６１がそれぞれ配設された羽根車であって、滴下する点滴液７１の力で回転する。感磁性ワイヤ５４は、永久磁石６１の移動に伴い生ずる磁界の変化によって、大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させる。感磁性ワイヤ５４に懸巻した検出コイル５５では、この大バルクハウゼンジャンプ現象に伴い、誘導起電力が生じて、パルス信号が出力される。信号検出部５６は、検出コイル５５から出力されたパルス信号を検出して、端子５７に接続されたケーブル１４を介して外部に出力する。
【解決手段】移動部材５３は、複数の先端部の各々に永久磁石６１がそれぞれ配設された羽根車であって、滴下する点滴液７１の力で回転する。感磁性ワイヤ５４は、永久磁石６１の移動に伴い生ずる磁界の変化によって、大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させる。感磁性ワイヤ５４に懸巻した検出コイル５５では、この大バルクハウゼンジャンプ現象に伴い、誘導起電力が生じて、パルス信号が出力される。信号検出部５６は、検出コイル５５から出力されたパルス信号を検出して、端子５７に接続されたケーブル１４を介して外部に出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液や薬液等の点滴液を人体の静脈内に少量ずつ注入するための点滴装置、及び、その監視を行う点滴監視システム、並びに、点滴装置等に適用し得る検出装置に関する。特に、点滴等の微小流量の検出を的確に行うことが可能であり、かつ低コストで提供可能な点滴装置及び点滴監視システム並びに検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、血液や薬液等の点滴液を人体の静脈内に少量ずつ注入するための点滴装置には、点滴液の流量等を検出するセンサが設けられている場合がある。このような場合には、センサの検出結果を用いて点滴の状態を監視することが可能になる。
【０００３】
このような点滴装置に設けられるセンサに関する従来技術や、点滴の状態の監視に関する従来技術は、例えば特許文献１乃至４に開示されている。
【０００４】
即ち、特許文献１には、圧力センサにより点滴液の流量を検出する技術が開示されている。特許文献２には、超音波により点滴液の液面位置を検出する技術が開示されている。特許文献３には、滴下センサの検出結果に基づいて点滴状態を監視し、異常の場合にはナースステーションに連絡する技術が開示されている。特許文献４には、マグネットを有する回転式羽根車を用いて点滴液の流量率を電子的に読み込み、その流量率のデータを集中治療室等の遠隔場所に送信する技術が開示されている。
【０００５】
なお、特許文献５には、点滴装置の用途としてではなく一般的な用途で使われる流量検出に関する技術であるが、特許文献４と同様に、先端に永久磁石を設けた羽根車を用いる流量検出に関する技術が開示されている。即ち、特許文献５に開示された流量センサは、電磁誘導型の一般的なセンサであって、外部のホール素子に対して羽根車の回転により変化する磁界を与えることで、羽根車を回転させている液体の流量を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−００７１３５号公報
【特許文献２】特開平０８−０９８８８４号公報
【特許文献３】特開平１０−２３４８５１号公報
【特許文献４】米国特許４，１８７，８４７号明細書
【特許文献５】米国特許３，６３６，７６７号明細書
【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、特許文献１乃至３に開示されたセンサは何れも、電源回路を必要とし、その分だけ複雑な構成となり、その結果、点滴装置の用途として見た場合は製造コストが高くなってしまう。
【０００８】
なお、特許文献４には、上述したように、マグネットを備え電子的に流量率を読取るということのみしか開示されておらず、所望の機能を発揮すべく技術的に完成されたものであるのかが不明のため、製造コストというよりも前に具体的実現性に欠けていると思料する。
【０００９】
また、特許文献５のような電磁誘導型の流量センサでは、その性質上、微小流量の検出はできないため、点滴装置の用途としては不適である。
【００１０】
即ち、点滴液等の微小流量の検出を的確に行うセンサ（検出装置）や、そのようなセンサを備える点滴装置や監視システムを低コストで提供することが要望されているが、係る要望に十分に応えられていない状況である。
【００１１】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、点滴液等の微小流量の検出を的確に行うことが可能な点滴装置及び点滴監視システム並びに検出装置を低コストで提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の点滴装置（例えば実施形態における点滴装置１１）は、
点滴パック（例えば実施形態における点滴パック２１）に収容された点滴液（例えば実施形態における点滴液７１）を点滴針まで流す滴下ライン（例えば実施形態における滴下ライン２２）を含む点滴装置であって、
１以上の永久磁石（例えば実施形態における永久磁石６１）が設けられ、前記滴下ラインを流れる前記点滴液の力によって前記１以上の永久磁石を移動させる移動部材（例えば実施形態における移動部材５３）と、
前記１以上の永久磁石の移動に伴い生ずる磁界の変化によって、大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させる感磁性ワイヤ（例えば実施形態における感磁性ワイヤ５４）と、
前記感磁性ワイヤに懸巻した検出コイルであって、前記感磁性ワイヤにおいて発生した前記大バルクハウゼンジャンプ現象に伴い、誘導起電力が生じて、パルス信号を出力する検出コイル（例えば実施形態における検出コイル５５）と、
前記検出コイルから出力された前記パルス信号を検出する信号検出部（例えば実施形態における信号検出部５６）と、
を備える点滴装置であることを特徴とする。
【００１３】
（１）この発明によれば、大バルクハウゼンジャンプ現象を利用して点滴液を検出するので、その検出信号たるパルス信号を無電源で出力することが可能になる。
【００１４】
（２）本発明の点滴装置は、上述のごとく簡素な構成であるため、低コストで実現することが可能になる。当該（２）の効果は、（１）の効果（無電源のため電源回路が不要という効果）と併せると、より一段と顕著なものとなる。
【００１５】
（３）検出コイルから出力されるパルス信号は、感磁性ワイヤにおける磁化反転に起因して生成されるが、この磁化反転の速度は、大バルクハウゼンジャンプ現象のみに依存していて、外部磁界の時間変化とは無関係である。従って、検出コイルがパルス信号を出力するためには、大バルクハウゼンジャンプ現象さえ発生すれば足り、外部磁界の時間変化には影響されない。これにより、滴下する点滴液の力により永久磁石が移動して外部磁界さえ変化すれば、その点滴液の流量とは無関係に（たとえ微小流量の点滴液でも）大バルクハウゼンジャンプ現象が発生するので、検出コイルからパルス信号が出力されて、点滴液の検出が可能になる。即ち、本発明の点滴装置は、微小流量の点滴液であっても的確に検出することが可能である。
【００１６】
この場合、前記移動部材は、複数の先端部の各々に前記永久磁石がそれぞれ配設された羽根車であって、前記羽根車は、滴下する前記点滴液の力で回転するように配置されているようにしてもよい。
【００１７】
また、この場合、前記信号検出部は、フォトカプラを有するようにしてもよい。
【００１８】
本発明の点滴監視システムは、
点滴パック（例えば実施形態における点滴パック２１）に収容された点滴液（例えば実施形態における点滴液７１）を点滴針まで流す滴下ライン（例えば実施形態における滴下ライン２２）を含む点滴装置（例えば実施形態における点滴装置１１）と、前記点滴装置を監視する監視装置（例えば実施形態における監視装置１２）とを備える点滴監視システムであって、
前記点滴装置は、
１以上の永久磁石（例えば実施形態における永久磁石６１）が設けられ、前記滴下ラインを流れる前記点滴液の力によって前記１以上の永久磁石を移動させる移動部材（例えば実施形態における移動部材５３）と、
前記１以上の永久磁石の移動に伴い生ずる磁界の変化によって、大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させる感磁性ワイヤ（例えば実施形態における感磁性ワイヤ５４）と、
前記感磁性ワイヤに懸巻した検出コイルであって、前記感磁性ワイヤにおいて発生した前記大バルクハウゼンジャンプ現象に伴い、誘導起電力が生じて、パルス信号を出力する検出コイル（例えば実施形態における検出コイル５５）と、
前記検出コイルから出力された前記パルス信号を検出する信号検出部（例えば実施形態における信号検出部５６）と、
を有し、
前記監視装置は、
前記点滴装置の前記信号検出部により検出された前記パルス信号に基づいて、前記点滴装置を監視する
点滴監視システムであることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、点滴監視システムは、上述した（１）乃至（３）の効果を奏することが可能な点滴装置を構成要素に含んでいる。従って、（１）や（２）の効果に起因して、点滴監視システム全体を低コストで実現することが可能になる。また、（３）の効果に起因して、各種各様の監視手法を採用することが可能になり、点滴装置の異常を迅速かつ的確に判断することが可能になる。特に、微小流量の点滴液を検出可能なことを考慮すれば、この効果は、点滴液の液切の異常を検出する場合により一段と顕著なものとなる。
【００２０】
この場合、前記監視装置は、前記点滴装置の前記信号検出部により一定時間に検出された前記パルス信号に含まれるパルスの間隔及び個数のうち少なくとも一方と、規定値とを比較することで、前記点滴装置を監視し、前記規定値を外れる場合には警告信号をさらに出力するようにしてもよい。
【００２１】
本発明の検出装置（例えば実施形態における検出装置１０１）は、
所定のライン（例えば実施形態におけるライン１０２）を通過する対象物（例えば実施形態における対象物１０３）を検出する検出装置であって、
１以上の永久磁石（例えば実施形態における永久磁石１２１）が設けられ、前記ラインを通過する前記対象物の力によって前記１以上の永久磁石を移動させる移動部材（例えば実施形態における移動部材１１１）と、
前記１以上の永久磁石の移動に伴い生ずる磁界の変化によって、大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させる感磁性ワイヤ（例えば実施形態における感磁性ワイヤ１１２）と、
前記感磁性ワイヤに懸巻した検出コイルであって、前記感磁性ワイヤにおいて発生した前記大バルクハウゼンジャンプ現象に伴い、誘導起電力が生じて、パルス信号を出力する検出コイル（例えば実施形態における検出コイル１１３）と、
前記検出コイルから出力された前記パルス信号を検出する信号検出部（例えば実施形態における信号検出部１１４）と、
を備える検出装置であることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、点滴装置により滴下される点滴液のみならず、所定のラインを通過する任意の対象物を検出することが可能になり、かかる対象物の検出について、上述した（１）乃至（３）の効果を奏することが可能になる。
【００２３】
この場合、点滴装置（例えば実施形態における点滴装置１１）に備えられた滴下ライン（例えば実施形態における点滴ライン２２）に自在に着脱可能な装着部（例えば実施形態における装着部５１）をさらに備え、
前記装着部により前記検出装置が前記滴下ラインに装着されている場合、前記移動部材は、前記滴下ラインを流れる点滴液の力によって前記１以上の永久磁石を移動させるようにすることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、点滴液等の微小流量の検出を的確に行うことが可能な装置を低コストで提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る点滴監視システムの概略構成を示す側面図である。
【図２】図１の点滴監視システムの滴下センサの概略構成を示す斜視図である。
【図３】図２の滴下センサの概略構成を示す上面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る検出装置の機能的構成の概略を示す機能構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態に係る点滴監視システムの概略構成を示す側面図である。
【００２８】
点滴監視システムは、点滴装置１１と、監視装置１２と、アンテナ１３と、ケーブル１４と、架台１５とを備える。
【００２９】
点滴装置１１は、点滴パック２１と、滴下ライン２２と、滴下センサ２３と、コネクタ２４とを備える。
【００３０】
点滴パック２１は、薬液や血液等の点滴液７１を収納するパックであって、架台１５の掛止片３２に吊下げられることによって、点滴液７１を滴下する。滴下ライン２２は、一端が点滴パック２１に接続され、他端がコネクタ２４に接続されており、点滴パック２１から滴下される点滴液７１をコネクタ２４まで流す。滴下センサ２３は、滴下ライン２２の途中に設けられており、滴下ライン２２を流れる点滴液７１を検出する。滴下センサ２３の詳細については、図２以降の図面を参照して後述する。コネクタ２４は、図示せぬ点滴針に接続され、滴下ライン２２を流れてきた点滴液７１を当該点滴針に供給する。
【００３１】
監視装置１２は、ケーブル１４により滴下センサ２３と接続し、滴下センサ２３の検出結果を取得する。そして、監視装置１２は、滴下センサ２３の検出結果に基づいて、点滴の状態として、例えば点滴液７１の流量や流速を監視する。監視装置１２は、その監視の結果、例えば点滴液７１の液切のように点滴装置１１に異常が発生したと判断した場合、警告信号を生成して、アンテナ１３を介してナースステーション等に送信する。なお、ナースステーション等への送信手法は、本実施形態では無線により直接送信する手法が採用されているが、特にこれに限定されず、その他例えば、少なくとも一部に有線を含む手法や、インターネット等の所定のネットワークを介在する手法を採用することができる。
【００３２】
架台１５は、監視装置１２が取り付けられる支柱３１と、上述したように点滴パック２１が吊下げられる掛止片３２とを備える。
【００３３】
以下、図２及び図３を参照して、滴下センサ２３の詳細について説明する。
【００３４】
図２は、滴下センサ２３の概略構成を示す斜視図である。図３は、当該滴下センサ２３の概略構成を示す上面図である。
【００３５】
滴下センサ２３は、装着部５１と、滴下チャンバ５２と、移動部材５３と、感磁性ワイヤ５４と、検出コイル５５と、信号検出部５６と、端子５７とを備える。
【００３６】
滴下センサ２３は、装着部５１により、滴下ライン２２に自在に着脱可能とされている。装着部５１により滴下センサ２３が滴下ライン２２に装着されている場合、点滴パック２１から滴下される点滴液７１は、滴下チャンバ５２を介して滴下ライン２２を流れて、コネクタ２４に接続された点滴針（図示せぬ）に供給される。
【００３７】
移動部材５３は、本実施形態では、滴下チャンバ５２内に設けられる羽根車として構成されている。移動部材５３である羽根車の複数の先端部の各々には永久磁石６１が１つずつ、隣接するものとは極性が反転するように配設されている。この移動部材５３である羽根車は、いわゆる水車と同様の機能を有しており、滴下される点滴液７１の力により図２中反時計方向に回転する。即ち、移動部材５３は、複数の永久磁石６１を、滴下される点滴液７１の力により図２中反時計方向に回転移動させる機能を有している。
【００３８】
感磁性ワイヤ５４は、複数の永久磁石６１の回転移動に伴い生ずる磁界の変化によって、大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させるワイヤである。
【００３９】
ここで、大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させる感磁性ワイヤ５４の動作原理について説明する。
【００４０】
強磁性体が線引きされた結果得られる細いワイヤは、その合金組成とともに独特な磁気的性質を有する。このようなワイヤに対してひねり応力を加えると、当該ワイヤの外周部付近ほど多くひねられ、中心部ほどひねられ方が少なくなり、このため外周部と中心部では磁気特性が異なることとなる。この状態を残留させるような加工を施すと、外周部と中心部で磁気特性が異なる強磁性体の磁性ワイヤができる。かかる磁性ワイヤが、感磁性ワイヤ５４である。
【００４１】
感磁性ワイヤ５４の外周部は、比較的小さな磁界によってその磁化方向を変える、といった磁気特性を有している。これに対して、感磁性ワイヤ５４の中心部は、外周部よりも大きな磁界によってその磁化方向を変える、といった磁気特性を有している。即ち、感磁性ワイヤ５４には、比較的磁化されやすい外周部と、比較的磁化されにくい中心部といったように、２種類の異なった磁気特性を有する複合磁性体が形成される。
【００４２】
感磁性ワイヤ５４の中心部及び外周部は何れも、初期的には、磁化方向は特に定まっていない。このような磁化状態で、感磁性ワイヤ５４の長手方向、即ち軸線方向と平行に、中心部の磁化方向を反転させるのに十分な外部磁界をかけると、外周部及び中心部は磁化されて、その磁化状態は、両者の磁化方向が同一になる状態となる。次に、外周部だけを磁化できるような外部磁界を、前とは逆方向にかけると、その磁化状態は、外周部と中心部とでは磁化方向が逆になる状態となる。このとき外部磁界を取り去っても、外周部の磁化方向は中心部の磁化に押さえられていて、磁化状態は安定する。なお以下、このようなときの外部磁界を「セット磁界」と称する。
【００４３】
次に、セット磁界と反対方向に外部磁界をかけて増加させていき、外部磁界の強さがある臨界強度を越すと、感磁性ワイヤ５４の外周部の磁化方向は急激に反転する。なお以下、このような臨界強度の磁界を「臨界磁界」と称する。このときの反転現象は、雪崩をうつような状態で外周部の磁壁が移動して一瞬のうちに磁化反転が起きる。その結果、感磁性ワイヤ５４の外周部と中心部の磁化方向は同じとなり、磁化状態は最初の状態に戻る。この雪崩をうつように磁化状態が反転する現象が、「大バルクハウゼンジャンプ現象」である。従って、大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させるためには、外部磁界は、臨界磁界よりも大きな磁界である必要があり、このような磁界を以下「リセット磁界」と称する。
【００４４】
このように、感磁性ワイヤ５４に大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させるために必要となる外部磁界が、本実施形態では、滴下される点滴液７１の力により図２中反時計方向に回転移動する複数の永久磁石６１により与えられることになる。すなわち、複数の永久磁石６１の回転移動により、感磁性ワイヤ５４に与えられる外部磁界が変化していき、その結果、上述した動作原理に従って、感磁性ワイヤ５４において大バルクハウゼンジャンプ現象が発生する。
【００４５】
検出コイル５５は、感磁性ワイヤ５４に懸巻した電気コイルであって、感磁性ワイヤ５４において発生した大バルクハウゼンジャンプ現象に伴い、誘導起電力が生じて、パルス信号を出力する。
【００４６】
信号検出部５６は、検出コイル５５から出力されたパルス信号を検出する。本実施形態では、信号検出部５６は、フォトカプラにより構成されており、フォトカプラの入力端（発光ダイオード側の端）には検出コイル５５が接続され、フォトカプラの出力端（フォトトランジスタやフォトダイオード側の端）が端子５７に接続されている。即ち、フォトカプラとしての信号検出部５６から出力されるパルス信号（電気信号）は、端子５７に接続されたケーブル１４を介して、図１の監視装置１２に供給される。なお、後述するように、信号検出部５６は、検出コイル５５から出力されたパルス信号を検出する機能を有していれば、その構成は特に限定されず、フォトカプラ以外のもので構成してもよい。
【００４７】
なお、移動部材５３として図２の構成の羽根車を用いる場合、永久磁石６１同士の磁気干渉が起きない程度に各羽根の間隔を設けるとよい。或いは、永久磁石６１は、羽根の全てではなく、例えば１つおきや２つおきに配置させるようにしてもよい。要するに、永久磁石６１の配置は、他の永久磁石６１との間で磁気干渉が起きないような配置が好適である。
【００４８】
次に、以上の点滴監視システムの動作について説明する。
【００４９】
図１に示すように、点滴パック２１から滴下された点滴液７１は、滴下ライン２２を流れて、コネクタ２４に接続された点滴針（図示せず）に供給される。
【００５０】
滴下ライン２２の途中に設けられた滴下センサ２３は、滴下される点滴液７１を検出し、その検出信号としてパルス信号を出力する。即ち、図２に示すように、羽根車として構成される移動部材５３は、滴下する点滴液７１の力で同図中反時計方向に回転する。これに伴い、移動部材５３の複数の先端部の各々に配設された永久磁石６１も回転移動し、その周囲の磁界が変化する。このように変化する磁界が、外部磁界として感磁性ワイヤ５４に与えられる。即ち、このような外部磁界の変化により、上述したように、感磁性ワイヤ５４において大バルクハウゼンジャンプ現象が発生し、その結果、検出コイル５５において、誘導起電力が生じて、パルス信号が出力される。信号検出部５６は、このパルス信号を検出し、端子５７に接続されたケーブル１４を介して図１の監視装置１２に出力する。
【００５１】
監視装置１２は、点滴装置１１から出力されたパルス信号を受信し、当該パルス信号に基づいて点滴装置１１を監視する。監視装置１２の監視手法は、当該パルス信号を用いる手法であれば特に限定されないが、本実施形態では次のような手法が採用されている。即ち、本実施形態では、監視装置１２は、一定時間のパルス信号に含まれるパルスの間隔及び個数のうち少なくとも一方と、規定値とを比較し、その比較結果に基づいて点滴装置１１を監視する。換言すると、一定時間のパルス信号に含まれるパルスの間隔及び個数のうち少なくとも一方を用いることによって、点滴液７１の流量や流速が容易に算出できる。従って、監視装置１２は、点滴液７１の流量や流速が規定値を外れているか否かを判定し、外れていない場合には、点滴装置１１は正常であると認識することができる。これに対して、監視装置１２は、点滴液７１の流量や流速が規定値を外れている場合、例えば点滴液７１の液切等の異常が点滴装置１１に発生していると認識することができる。監視装置１２は、このようにして点滴装置１１の異常を認識した場合には、警告信号を生成して、アンテナ１３を介してナースステーション等に送信する。
【００５２】
ここで注目すべき点は、本実施形態の滴下センサ２３では、検出コイル５５から出力されて監視装置１２に供給されるパルス信号は、上述したように感磁性ワイヤ５４における磁化反転に起因して生成されるが、この磁化反転の速度は、大バルクハウゼンジャンプ現象のみに依存していて、外部磁界の時間変化とは無関係である点である。
【００５３】
即ち、特許文献５等の従来の流量センサでは、検出信号としてのパルス信号を出力するためには、電磁誘導型であるがゆえに、外部磁界の変化速度を一定以上にする必要がある。この外部磁界の変化をつくるために、本実施形態と同様に永久磁石が配設された羽根車を採用した場合、外部磁界の変化速度を一定以上にするためには、羽根車を一定回転速度以上で回転させる必要がある。羽根車を一定回転速度以上にするためには、一定流量以上の液体が流れて羽根車を回転させる必要がある。このことは、従来の電磁誘導型の流量センサでは、一定流量以上の液体が流れないとパルス信号を出力できないこと、換言すると、一定流量未満の液体を検出できないこと、即ち、一般的に微小流量である点滴液７１を検出できないことを意味する。
【００５４】
これに対して、本実施形態の滴下センサ２３においては、検出コイル５５がパルス信号を出力するためには、大バルクハウゼンジャンプ現象さえ発生すれば足り、外部磁界の時間変化には影響されない。このことは、図２に示すように、滴下される点滴液７１の力により移動部材５３が回転して外部磁界さえ変化すれば、点滴液７１の流量とは無関係に（たとえ微小流量の点滴液７１でも）大バルクハウゼンジャンプ現象が発生するので、検出コイル５５からパルス信号が出力されて、点滴液７１が検出できることを意味している。即ち、本実施形態の滴下センサ２３は、微小流量の点滴液７１であっても的確に検出することが可能である。
【００５５】
なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００５６】
例えば、本明細書において、システムとは、複数の装置や処理部により構成される装置全体を表すものをいう。従って、点滴監視システムの構成要素として、図１の実施形態では点滴装置１１と監視装置１２という別々の装置が設けられているが、特にこれに限定されず、例えば点滴装置１１の滴下センサ２３と監視装置１２との両機能を有する１つの装置が設けられるようにしてもよい。
【００５７】
また、例えば、図１乃至図３の実施形態では滴下センサ２３の検出の対象物は、点滴装置１１の滴下ライン２２を流れる点滴液７１とされていたが、本発明の検出対象物はこれに限定されず、所定のラインを通過する物体であればよい。ここで、物体の状態は、個体、液体、及び気体の三態の何れであっても構わない。また、所定のラインとは、管のように閉じた空間内を意味するのではなく、単に物体が通過する経路を意味し、開空間中の任意の経路であってもよい。
【００５８】
以下、図４を参照して、本発明に係る検出装置の一実施形態として、このような所定のラインを通過する任意の対象物を検出する検出装置について説明する。
【００５９】
図４は、本発明の一実施形態に係る検出装置１０１の機能的構成の概略を示す機能構成図である。
【００６０】
検出装置１０１は、所定のライン１０２を通過する任意の対象物１０３を検出すべく、移動部材１１１と、感磁性ワイヤ１１２と、検出コイル１１３と、信号検出部１１４とを備える。
【００６１】
移動部材１１１は、１以上の永久磁石１２１が設けられ、ライン１０２を通過する対象物１０３の力によって１以上の永久磁石１２１を移動させる。感磁性ワイヤ１１２は、１以上の永久磁石１２１の移動に伴い生ずる磁界の変化によって、大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させる。検出コイル１１３は、感磁性ワイヤ１１２に懸巻した電気コイルであって、感磁性ワイヤ１１２において発生した大バルクハウゼンジャンプ現象に伴い、誘導起電力が生じて、パルス信号を出力する。信号検出部１１４は、検出コイル１１３から出力されたパルス信号を検出して、外部に出力する。
【００６２】
ここで、図１乃至図３の滴下センサ２３と、図４の検出装置１０１とを比較すれば容易にわかることであるが、滴下センサ２３の上位概念が検出装置１０１である。換言すると、ライン１０２として滴下ライン２２を採用し、検出の対象物として点滴液７１を採用した場合の検出装置１０１の好適な実施形態が、滴下センサ２３である。
【００６３】
移動部材１１１は、感磁性ワイヤ１１２において大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させるように永久磁石１２１を移動させる機能を有していれば足り、その構成は特に限定されない。このような構成として羽根車を採用したものが、図２の移動部材５３である。その他例えば、移動部材１１１は、いわゆる「鹿おどし」のような構成を取ることもできる。
【００６４】
また、信号検出部１１４は、検出コイル１１３から出力されたパルス信号を検出して、外部に出力する機能を有していれば足り、その構成は特に限定されない。このような構成としてフォトカプラを採用したものが、図２の信号検出部５６である。その他例えば、信号検出部１１４は、例えば電磁継電器や、サイリスタ素子を用いるリレー等で構成してもよい。さらに、信号検出部１１４は、検出コイル１１３からの信号をケーブル１４に直接導くように構成してもよい。
【００６５】
なお、図２の滴下センサ２３では、図４の感磁性ワイヤ１１２及び検出コイル１１３として、感磁性ワイヤ５４及び検出コイル５５が採用されており、さらに、滴下ライン２２に自在に着脱可能な装着部５１、及び、ケーブル１４と接続される端子５７が設けられている。
【００６６】
本発明は、このような各種各様の実施形態によらず、例えば次の（１）乃至（４）のような効果を奏することが可能である。
【００６７】
（１）本発明に係る検出装置１０１（図２の滴下センサ２３含む。以下同じ）は、大バルクハウゼンジャンプ現象を利用して対象物１０３を検出することができるので、その検出信号たるパルス信号を無電源で出力することが可能になる。
【００６８】
（２）また、本発明に係る検出装置１０１は、図２乃至図４に示すように簡素な構成であるため、低コストで実現することが可能になる。当該（２）の効果は、（１）の効果（無電源のため電源回路が不要という効果）と併せると、より一段と顕著なものとなる。
【００６９】
（３）図２の滴下センサ２３を用いて上述したように、本発明に係る検出装置１０１では、検出コイル１１３から出力されるパルス信号は、感磁性ワイヤ１１２における磁化反転に起因して生成される。この磁化反転の速度は、大バルクハウゼンジャンプ現象のみに依存していて、外部磁界の時間変化とは無関係である。従って、検出コイル１１３がパルス信号を出力するためには、大バルクハウゼンジャンプ現象さえ発生すれば足り、外部磁界の時間変化には影響されない。これにより、所定のライン１０２を通過する対象物１０３の力により永久磁石１２１が移動して外部磁界さえ変化すれば、その対象物１０３の流量とは無関係に（たとえ微小流量の対象物１０３でも）大バルクハウゼンジャンプ現象が発生するので、検出コイル１１３からパルス信号が出力されて、対象物１０３の検出が可能になる。即ち、本発明に係る検出装置１０１は、微小流量の対象物１０３であっても的確に検出することが可能である。
【００７０】
（４）大バルクハウゼンジャンプ現象を生じさせるための構成部材は、それ自体非常に微小なものが採用できる。例えば、永久磁石１２１の寸法は、直径１．０ｍｍ乃至２．０ｍｍ、長さ５ｍｍ乃至１０ｍｍ程度のオーダであり、感磁性ワイヤ１１２の直径は０．２５ｍｍ以下というオーダであることから、本発明に係る検出装置１０１を点滴装置１１の滴下ライン２２に設けても、ハンドリングの何らの障害にもならない。
【符号の説明】
【００７１】
１１ 点滴装置
１２ 監視装置
１３ アンテナ
１４ ケーブル
１５ 架台
２１ 点滴パック
２２ 滴下ライン
２３ 滴下センサ
２４ コネクタ
５１ 装着部
５２ 滴下チャンバ
５３ 移動部材
５４ 感磁性ワイヤ
５５ 検出コイル
５６ 信号検出部
５７ 端子
６１ 永久磁石
７１ 点滴液
１０１ 検出装置
１０２ ライン
１０３ 対象物
１１１ 移動部材
１１２ 感磁性ワイヤ
１１３ 検出コイル
１１４ 信号検出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液や薬液等の点滴液を人体の静脈内に少量ずつ注入するための点滴装置、及び、その監視を行う点滴監視システム、並びに、点滴装置等に適用し得る検出装置に関する。特に、点滴等の微小流量の検出を的確に行うことが可能であり、かつ低コストで提供可能な点滴装置及び点滴監視システム並びに検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、血液や薬液等の点滴液を人体の静脈内に少量ずつ注入するための点滴装置には、点滴液の流量等を検出するセンサが設けられている場合がある。このような場合には、センサの検出結果を用いて点滴の状態を監視することが可能になる。
【０００３】
このような点滴装置に設けられるセンサに関する従来技術や、点滴の状態の監視に関する従来技術は、例えば特許文献１乃至４に開示されている。
【０００４】
即ち、特許文献１には、圧力センサにより点滴液の流量を検出する技術が開示されている。特許文献２には、超音波により点滴液の液面位置を検出する技術が開示されている。特許文献３には、滴下センサの検出結果に基づいて点滴状態を監視し、異常の場合にはナースステーションに連絡する技術が開示されている。特許文献４には、マグネットを有する回転式羽根車を用いて点滴液の流量率を電子的に読み込み、その流量率のデータを集中治療室等の遠隔場所に送信する技術が開示されている。
【０００５】
なお、特許文献５には、点滴装置の用途としてではなく一般的な用途で使われる流量検出に関する技術であるが、特許文献４と同様に、先端に永久磁石を設けた羽根車を用いる流量検出に関する技術が開示されている。即ち、特許文献５に開示された流量センサは、電磁誘導型の一般的なセンサであって、外部のホール素子に対して羽根車の回転により変化する磁界を与えることで、羽根車を回転させている液体の流量を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−００７１３５号公報
【特許文献２】特開平０８−０９８８８４号公報
【特許文献３】特開平１０−２３４８５１号公報
【特許文献４】米国特許４，１８７，８４７号明細書
【特許文献５】米国特許３，６３６，７６７号明細書
【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、特許文献１乃至３に開示されたセンサは何れも、電源回路を必要とし、その分だけ複雑な構成となり、その結果、点滴装置の用途として見た場合は製造コストが高くなってしまう。
【０００８】
なお、特許文献４には、上述したように、マグネットを備え電子的に流量率を読取るということのみしか開示されておらず、所望の機能を発揮すべく技術的に完成されたものであるのかが不明のため、製造コストというよりも前に具体的実現性に欠けていると思料する。
【０００９】
また、特許文献５のような電磁誘導型の流量センサでは、その性質上、微小流量の検出はできないため、点滴装置の用途としては不適である。
【００１０】
即ち、点滴液等の微小流量の検出を的確に行うセンサ（検出装置）や、そのようなセンサを備える点滴装置や監視システムを低コストで提供することが要望されているが、係る要望に十分に応えられていない状況である。
【００１１】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、点滴液等の微小流量の検出を的確に行うことが可能な点滴装置及び点滴監視システム並びに検出装置を低コストで提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の点滴装置（例えば実施形態における点滴装置１１）は、
点滴パック（例えば実施形態における点滴パック２１）に収容された点滴液（例えば実施形態における点滴液７１）を点滴針まで流す滴下ライン（例えば実施形態における滴下ライン２２）を含む点滴装置であって、
１以上の永久磁石（例えば実施形態における永久磁石６１）が設けられ、前記滴下ラインを流れる前記点滴液の力によって前記１以上の永久磁石を移動させる移動部材（例えば実施形態における移動部材５３）と、
前記１以上の永久磁石の移動に伴い生ずる磁界の変化によって、大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させる感磁性ワイヤ（例えば実施形態における感磁性ワイヤ５４）と、
前記感磁性ワイヤに懸巻した検出コイルであって、前記感磁性ワイヤにおいて発生した前記大バルクハウゼンジャンプ現象に伴い、誘導起電力が生じて、パルス信号を出力する検出コイル（例えば実施形態における検出コイル５５）と、
前記検出コイルから出力された前記パルス信号を検出する信号検出部（例えば実施形態における信号検出部５６）と、
を備える点滴装置であることを特徴とする。
【００１３】
（１）この発明によれば、大バルクハウゼンジャンプ現象を利用して点滴液を検出するので、その検出信号たるパルス信号を無電源で出力することが可能になる。
【００１４】
（２）本発明の点滴装置は、上述のごとく簡素な構成であるため、低コストで実現することが可能になる。当該（２）の効果は、（１）の効果（無電源のため電源回路が不要という効果）と併せると、より一段と顕著なものとなる。
【００１５】
（３）検出コイルから出力されるパルス信号は、感磁性ワイヤにおける磁化反転に起因して生成されるが、この磁化反転の速度は、大バルクハウゼンジャンプ現象のみに依存していて、外部磁界の時間変化とは無関係である。従って、検出コイルがパルス信号を出力するためには、大バルクハウゼンジャンプ現象さえ発生すれば足り、外部磁界の時間変化には影響されない。これにより、滴下する点滴液の力により永久磁石が移動して外部磁界さえ変化すれば、その点滴液の流量とは無関係に（たとえ微小流量の点滴液でも）大バルクハウゼンジャンプ現象が発生するので、検出コイルからパルス信号が出力されて、点滴液の検出が可能になる。即ち、本発明の点滴装置は、微小流量の点滴液であっても的確に検出することが可能である。
【００１６】
この場合、前記移動部材は、複数の先端部の各々に前記永久磁石がそれぞれ配設された羽根車であって、前記羽根車は、滴下する前記点滴液の力で回転するように配置されているようにしてもよい。
【００１７】
また、この場合、前記信号検出部は、フォトカプラを有するようにしてもよい。
【００１８】
本発明の点滴監視システムは、
点滴パック（例えば実施形態における点滴パック２１）に収容された点滴液（例えば実施形態における点滴液７１）を点滴針まで流す滴下ライン（例えば実施形態における滴下ライン２２）を含む点滴装置（例えば実施形態における点滴装置１１）と、前記点滴装置を監視する監視装置（例えば実施形態における監視装置１２）とを備える点滴監視システムであって、
前記点滴装置は、
１以上の永久磁石（例えば実施形態における永久磁石６１）が設けられ、前記滴下ラインを流れる前記点滴液の力によって前記１以上の永久磁石を移動させる移動部材（例えば実施形態における移動部材５３）と、
前記１以上の永久磁石の移動に伴い生ずる磁界の変化によって、大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させる感磁性ワイヤ（例えば実施形態における感磁性ワイヤ５４）と、
前記感磁性ワイヤに懸巻した検出コイルであって、前記感磁性ワイヤにおいて発生した前記大バルクハウゼンジャンプ現象に伴い、誘導起電力が生じて、パルス信号を出力する検出コイル（例えば実施形態における検出コイル５５）と、
前記検出コイルから出力された前記パルス信号を検出する信号検出部（例えば実施形態における信号検出部５６）と、
を有し、
前記監視装置は、
前記点滴装置の前記信号検出部により検出された前記パルス信号に基づいて、前記点滴装置を監視する
点滴監視システムであることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、点滴監視システムは、上述した（１）乃至（３）の効果を奏することが可能な点滴装置を構成要素に含んでいる。従って、（１）や（２）の効果に起因して、点滴監視システム全体を低コストで実現することが可能になる。また、（３）の効果に起因して、各種各様の監視手法を採用することが可能になり、点滴装置の異常を迅速かつ的確に判断することが可能になる。特に、微小流量の点滴液を検出可能なことを考慮すれば、この効果は、点滴液の液切の異常を検出する場合により一段と顕著なものとなる。
【００２０】
この場合、前記監視装置は、前記点滴装置の前記信号検出部により一定時間に検出された前記パルス信号に含まれるパルスの間隔及び個数のうち少なくとも一方と、規定値とを比較することで、前記点滴装置を監視し、前記規定値を外れる場合には警告信号をさらに出力するようにしてもよい。
【００２１】
本発明の検出装置（例えば実施形態における検出装置１０１）は、
所定のライン（例えば実施形態におけるライン１０２）を通過する対象物（例えば実施形態における対象物１０３）を検出する検出装置であって、
１以上の永久磁石（例えば実施形態における永久磁石１２１）が設けられ、前記ラインを通過する前記対象物の力によって前記１以上の永久磁石を移動させる移動部材（例えば実施形態における移動部材１１１）と、
前記１以上の永久磁石の移動に伴い生ずる磁界の変化によって、大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させる感磁性ワイヤ（例えば実施形態における感磁性ワイヤ１１２）と、
前記感磁性ワイヤに懸巻した検出コイルであって、前記感磁性ワイヤにおいて発生した前記大バルクハウゼンジャンプ現象に伴い、誘導起電力が生じて、パルス信号を出力する検出コイル（例えば実施形態における検出コイル１１３）と、
前記検出コイルから出力された前記パルス信号を検出する信号検出部（例えば実施形態における信号検出部１１４）と、
を備える検出装置であることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、点滴装置により滴下される点滴液のみならず、所定のラインを通過する任意の対象物を検出することが可能になり、かかる対象物の検出について、上述した（１）乃至（３）の効果を奏することが可能になる。
【００２３】
この場合、点滴装置（例えば実施形態における点滴装置１１）に備えられた滴下ライン（例えば実施形態における点滴ライン２２）に自在に着脱可能な装着部（例えば実施形態における装着部５１）をさらに備え、
前記装着部により前記検出装置が前記滴下ラインに装着されている場合、前記移動部材は、前記滴下ラインを流れる点滴液の力によって前記１以上の永久磁石を移動させるようにすることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、点滴液等の微小流量の検出を的確に行うことが可能な装置を低コストで提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る点滴監視システムの概略構成を示す側面図である。
【図２】図１の点滴監視システムの滴下センサの概略構成を示す斜視図である。
【図３】図２の滴下センサの概略構成を示す上面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る検出装置の機能的構成の概略を示す機能構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態に係る点滴監視システムの概略構成を示す側面図である。
【００２８】
点滴監視システムは、点滴装置１１と、監視装置１２と、アンテナ１３と、ケーブル１４と、架台１５とを備える。
【００２９】
点滴装置１１は、点滴パック２１と、滴下ライン２２と、滴下センサ２３と、コネクタ２４とを備える。
【００３０】
点滴パック２１は、薬液や血液等の点滴液７１を収納するパックであって、架台１５の掛止片３２に吊下げられることによって、点滴液７１を滴下する。滴下ライン２２は、一端が点滴パック２１に接続され、他端がコネクタ２４に接続されており、点滴パック２１から滴下される点滴液７１をコネクタ２４まで流す。滴下センサ２３は、滴下ライン２２の途中に設けられており、滴下ライン２２を流れる点滴液７１を検出する。滴下センサ２３の詳細については、図２以降の図面を参照して後述する。コネクタ２４は、図示せぬ点滴針に接続され、滴下ライン２２を流れてきた点滴液７１を当該点滴針に供給する。
【００３１】
監視装置１２は、ケーブル１４により滴下センサ２３と接続し、滴下センサ２３の検出結果を取得する。そして、監視装置１２は、滴下センサ２３の検出結果に基づいて、点滴の状態として、例えば点滴液７１の流量や流速を監視する。監視装置１２は、その監視の結果、例えば点滴液７１の液切のように点滴装置１１に異常が発生したと判断した場合、警告信号を生成して、アンテナ１３を介してナースステーション等に送信する。なお、ナースステーション等への送信手法は、本実施形態では無線により直接送信する手法が採用されているが、特にこれに限定されず、その他例えば、少なくとも一部に有線を含む手法や、インターネット等の所定のネットワークを介在する手法を採用することができる。
【００３２】
架台１５は、監視装置１２が取り付けられる支柱３１と、上述したように点滴パック２１が吊下げられる掛止片３２とを備える。
【００３３】
以下、図２及び図３を参照して、滴下センサ２３の詳細について説明する。
【００３４】
図２は、滴下センサ２３の概略構成を示す斜視図である。図３は、当該滴下センサ２３の概略構成を示す上面図である。
【００３５】
滴下センサ２３は、装着部５１と、滴下チャンバ５２と、移動部材５３と、感磁性ワイヤ５４と、検出コイル５５と、信号検出部５６と、端子５７とを備える。
【００３６】
滴下センサ２３は、装着部５１により、滴下ライン２２に自在に着脱可能とされている。装着部５１により滴下センサ２３が滴下ライン２２に装着されている場合、点滴パック２１から滴下される点滴液７１は、滴下チャンバ５２を介して滴下ライン２２を流れて、コネクタ２４に接続された点滴針（図示せぬ）に供給される。
【００３７】
移動部材５３は、本実施形態では、滴下チャンバ５２内に設けられる羽根車として構成されている。移動部材５３である羽根車の複数の先端部の各々には永久磁石６１が１つずつ、隣接するものとは極性が反転するように配設されている。この移動部材５３である羽根車は、いわゆる水車と同様の機能を有しており、滴下される点滴液７１の力により図２中反時計方向に回転する。即ち、移動部材５３は、複数の永久磁石６１を、滴下される点滴液７１の力により図２中反時計方向に回転移動させる機能を有している。
【００３８】
感磁性ワイヤ５４は、複数の永久磁石６１の回転移動に伴い生ずる磁界の変化によって、大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させるワイヤである。
【００３９】
ここで、大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させる感磁性ワイヤ５４の動作原理について説明する。
【００４０】
強磁性体が線引きされた結果得られる細いワイヤは、その合金組成とともに独特な磁気的性質を有する。このようなワイヤに対してひねり応力を加えると、当該ワイヤの外周部付近ほど多くひねられ、中心部ほどひねられ方が少なくなり、このため外周部と中心部では磁気特性が異なることとなる。この状態を残留させるような加工を施すと、外周部と中心部で磁気特性が異なる強磁性体の磁性ワイヤができる。かかる磁性ワイヤが、感磁性ワイヤ５４である。
【００４１】
感磁性ワイヤ５４の外周部は、比較的小さな磁界によってその磁化方向を変える、といった磁気特性を有している。これに対して、感磁性ワイヤ５４の中心部は、外周部よりも大きな磁界によってその磁化方向を変える、といった磁気特性を有している。即ち、感磁性ワイヤ５４には、比較的磁化されやすい外周部と、比較的磁化されにくい中心部といったように、２種類の異なった磁気特性を有する複合磁性体が形成される。
【００４２】
感磁性ワイヤ５４の中心部及び外周部は何れも、初期的には、磁化方向は特に定まっていない。このような磁化状態で、感磁性ワイヤ５４の長手方向、即ち軸線方向と平行に、中心部の磁化方向を反転させるのに十分な外部磁界をかけると、外周部及び中心部は磁化されて、その磁化状態は、両者の磁化方向が同一になる状態となる。次に、外周部だけを磁化できるような外部磁界を、前とは逆方向にかけると、その磁化状態は、外周部と中心部とでは磁化方向が逆になる状態となる。このとき外部磁界を取り去っても、外周部の磁化方向は中心部の磁化に押さえられていて、磁化状態は安定する。なお以下、このようなときの外部磁界を「セット磁界」と称する。
【００４３】
次に、セット磁界と反対方向に外部磁界をかけて増加させていき、外部磁界の強さがある臨界強度を越すと、感磁性ワイヤ５４の外周部の磁化方向は急激に反転する。なお以下、このような臨界強度の磁界を「臨界磁界」と称する。このときの反転現象は、雪崩をうつような状態で外周部の磁壁が移動して一瞬のうちに磁化反転が起きる。その結果、感磁性ワイヤ５４の外周部と中心部の磁化方向は同じとなり、磁化状態は最初の状態に戻る。この雪崩をうつように磁化状態が反転する現象が、「大バルクハウゼンジャンプ現象」である。従って、大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させるためには、外部磁界は、臨界磁界よりも大きな磁界である必要があり、このような磁界を以下「リセット磁界」と称する。
【００４４】
このように、感磁性ワイヤ５４に大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させるために必要となる外部磁界が、本実施形態では、滴下される点滴液７１の力により図２中反時計方向に回転移動する複数の永久磁石６１により与えられることになる。すなわち、複数の永久磁石６１の回転移動により、感磁性ワイヤ５４に与えられる外部磁界が変化していき、その結果、上述した動作原理に従って、感磁性ワイヤ５４において大バルクハウゼンジャンプ現象が発生する。
【００４５】
検出コイル５５は、感磁性ワイヤ５４に懸巻した電気コイルであって、感磁性ワイヤ５４において発生した大バルクハウゼンジャンプ現象に伴い、誘導起電力が生じて、パルス信号を出力する。
【００４６】
信号検出部５６は、検出コイル５５から出力されたパルス信号を検出する。本実施形態では、信号検出部５６は、フォトカプラにより構成されており、フォトカプラの入力端（発光ダイオード側の端）には検出コイル５５が接続され、フォトカプラの出力端（フォトトランジスタやフォトダイオード側の端）が端子５７に接続されている。即ち、フォトカプラとしての信号検出部５６から出力されるパルス信号（電気信号）は、端子５７に接続されたケーブル１４を介して、図１の監視装置１２に供給される。なお、後述するように、信号検出部５６は、検出コイル５５から出力されたパルス信号を検出する機能を有していれば、その構成は特に限定されず、フォトカプラ以外のもので構成してもよい。
【００４７】
なお、移動部材５３として図２の構成の羽根車を用いる場合、永久磁石６１同士の磁気干渉が起きない程度に各羽根の間隔を設けるとよい。或いは、永久磁石６１は、羽根の全てではなく、例えば１つおきや２つおきに配置させるようにしてもよい。要するに、永久磁石６１の配置は、他の永久磁石６１との間で磁気干渉が起きないような配置が好適である。
【００４８】
次に、以上の点滴監視システムの動作について説明する。
【００４９】
図１に示すように、点滴パック２１から滴下された点滴液７１は、滴下ライン２２を流れて、コネクタ２４に接続された点滴針（図示せず）に供給される。
【００５０】
滴下ライン２２の途中に設けられた滴下センサ２３は、滴下される点滴液７１を検出し、その検出信号としてパルス信号を出力する。即ち、図２に示すように、羽根車として構成される移動部材５３は、滴下する点滴液７１の力で同図中反時計方向に回転する。これに伴い、移動部材５３の複数の先端部の各々に配設された永久磁石６１も回転移動し、その周囲の磁界が変化する。このように変化する磁界が、外部磁界として感磁性ワイヤ５４に与えられる。即ち、このような外部磁界の変化により、上述したように、感磁性ワイヤ５４において大バルクハウゼンジャンプ現象が発生し、その結果、検出コイル５５において、誘導起電力が生じて、パルス信号が出力される。信号検出部５６は、このパルス信号を検出し、端子５７に接続されたケーブル１４を介して図１の監視装置１２に出力する。
【００５１】
監視装置１２は、点滴装置１１から出力されたパルス信号を受信し、当該パルス信号に基づいて点滴装置１１を監視する。監視装置１２の監視手法は、当該パルス信号を用いる手法であれば特に限定されないが、本実施形態では次のような手法が採用されている。即ち、本実施形態では、監視装置１２は、一定時間のパルス信号に含まれるパルスの間隔及び個数のうち少なくとも一方と、規定値とを比較し、その比較結果に基づいて点滴装置１１を監視する。換言すると、一定時間のパルス信号に含まれるパルスの間隔及び個数のうち少なくとも一方を用いることによって、点滴液７１の流量や流速が容易に算出できる。従って、監視装置１２は、点滴液７１の流量や流速が規定値を外れているか否かを判定し、外れていない場合には、点滴装置１１は正常であると認識することができる。これに対して、監視装置１２は、点滴液７１の流量や流速が規定値を外れている場合、例えば点滴液７１の液切等の異常が点滴装置１１に発生していると認識することができる。監視装置１２は、このようにして点滴装置１１の異常を認識した場合には、警告信号を生成して、アンテナ１３を介してナースステーション等に送信する。
【００５２】
ここで注目すべき点は、本実施形態の滴下センサ２３では、検出コイル５５から出力されて監視装置１２に供給されるパルス信号は、上述したように感磁性ワイヤ５４における磁化反転に起因して生成されるが、この磁化反転の速度は、大バルクハウゼンジャンプ現象のみに依存していて、外部磁界の時間変化とは無関係である点である。
【００５３】
即ち、特許文献５等の従来の流量センサでは、検出信号としてのパルス信号を出力するためには、電磁誘導型であるがゆえに、外部磁界の変化速度を一定以上にする必要がある。この外部磁界の変化をつくるために、本実施形態と同様に永久磁石が配設された羽根車を採用した場合、外部磁界の変化速度を一定以上にするためには、羽根車を一定回転速度以上で回転させる必要がある。羽根車を一定回転速度以上にするためには、一定流量以上の液体が流れて羽根車を回転させる必要がある。このことは、従来の電磁誘導型の流量センサでは、一定流量以上の液体が流れないとパルス信号を出力できないこと、換言すると、一定流量未満の液体を検出できないこと、即ち、一般的に微小流量である点滴液７１を検出できないことを意味する。
【００５４】
これに対して、本実施形態の滴下センサ２３においては、検出コイル５５がパルス信号を出力するためには、大バルクハウゼンジャンプ現象さえ発生すれば足り、外部磁界の時間変化には影響されない。このことは、図２に示すように、滴下される点滴液７１の力により移動部材５３が回転して外部磁界さえ変化すれば、点滴液７１の流量とは無関係に（たとえ微小流量の点滴液７１でも）大バルクハウゼンジャンプ現象が発生するので、検出コイル５５からパルス信号が出力されて、点滴液７１が検出できることを意味している。即ち、本実施形態の滴下センサ２３は、微小流量の点滴液７１であっても的確に検出することが可能である。
【００５５】
なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００５６】
例えば、本明細書において、システムとは、複数の装置や処理部により構成される装置全体を表すものをいう。従って、点滴監視システムの構成要素として、図１の実施形態では点滴装置１１と監視装置１２という別々の装置が設けられているが、特にこれに限定されず、例えば点滴装置１１の滴下センサ２３と監視装置１２との両機能を有する１つの装置が設けられるようにしてもよい。
【００５７】
また、例えば、図１乃至図３の実施形態では滴下センサ２３の検出の対象物は、点滴装置１１の滴下ライン２２を流れる点滴液７１とされていたが、本発明の検出対象物はこれに限定されず、所定のラインを通過する物体であればよい。ここで、物体の状態は、個体、液体、及び気体の三態の何れであっても構わない。また、所定のラインとは、管のように閉じた空間内を意味するのではなく、単に物体が通過する経路を意味し、開空間中の任意の経路であってもよい。
【００５８】
以下、図４を参照して、本発明に係る検出装置の一実施形態として、このような所定のラインを通過する任意の対象物を検出する検出装置について説明する。
【００５９】
図４は、本発明の一実施形態に係る検出装置１０１の機能的構成の概略を示す機能構成図である。
【００６０】
検出装置１０１は、所定のライン１０２を通過する任意の対象物１０３を検出すべく、移動部材１１１と、感磁性ワイヤ１１２と、検出コイル１１３と、信号検出部１１４とを備える。
【００６１】
移動部材１１１は、１以上の永久磁石１２１が設けられ、ライン１０２を通過する対象物１０３の力によって１以上の永久磁石１２１を移動させる。感磁性ワイヤ１１２は、１以上の永久磁石１２１の移動に伴い生ずる磁界の変化によって、大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させる。検出コイル１１３は、感磁性ワイヤ１１２に懸巻した電気コイルであって、感磁性ワイヤ１１２において発生した大バルクハウゼンジャンプ現象に伴い、誘導起電力が生じて、パルス信号を出力する。信号検出部１１４は、検出コイル１１３から出力されたパルス信号を検出して、外部に出力する。
【００６２】
ここで、図１乃至図３の滴下センサ２３と、図４の検出装置１０１とを比較すれば容易にわかることであるが、滴下センサ２３の上位概念が検出装置１０１である。換言すると、ライン１０２として滴下ライン２２を採用し、検出の対象物として点滴液７１を採用した場合の検出装置１０１の好適な実施形態が、滴下センサ２３である。
【００６３】
移動部材１１１は、感磁性ワイヤ１１２において大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させるように永久磁石１２１を移動させる機能を有していれば足り、その構成は特に限定されない。このような構成として羽根車を採用したものが、図２の移動部材５３である。その他例えば、移動部材１１１は、いわゆる「鹿おどし」のような構成を取ることもできる。
【００６４】
また、信号検出部１１４は、検出コイル１１３から出力されたパルス信号を検出して、外部に出力する機能を有していれば足り、その構成は特に限定されない。このような構成としてフォトカプラを採用したものが、図２の信号検出部５６である。その他例えば、信号検出部１１４は、例えば電磁継電器や、サイリスタ素子を用いるリレー等で構成してもよい。さらに、信号検出部１１４は、検出コイル１１３からの信号をケーブル１４に直接導くように構成してもよい。
【００６５】
なお、図２の滴下センサ２３では、図４の感磁性ワイヤ１１２及び検出コイル１１３として、感磁性ワイヤ５４及び検出コイル５５が採用されており、さらに、滴下ライン２２に自在に着脱可能な装着部５１、及び、ケーブル１４と接続される端子５７が設けられている。
【００６６】
本発明は、このような各種各様の実施形態によらず、例えば次の（１）乃至（４）のような効果を奏することが可能である。
【００６７】
（１）本発明に係る検出装置１０１（図２の滴下センサ２３含む。以下同じ）は、大バルクハウゼンジャンプ現象を利用して対象物１０３を検出することができるので、その検出信号たるパルス信号を無電源で出力することが可能になる。
【００６８】
（２）また、本発明に係る検出装置１０１は、図２乃至図４に示すように簡素な構成であるため、低コストで実現することが可能になる。当該（２）の効果は、（１）の効果（無電源のため電源回路が不要という効果）と併せると、より一段と顕著なものとなる。
【００６９】
（３）図２の滴下センサ２３を用いて上述したように、本発明に係る検出装置１０１では、検出コイル１１３から出力されるパルス信号は、感磁性ワイヤ１１２における磁化反転に起因して生成される。この磁化反転の速度は、大バルクハウゼンジャンプ現象のみに依存していて、外部磁界の時間変化とは無関係である。従って、検出コイル１１３がパルス信号を出力するためには、大バルクハウゼンジャンプ現象さえ発生すれば足り、外部磁界の時間変化には影響されない。これにより、所定のライン１０２を通過する対象物１０３の力により永久磁石１２１が移動して外部磁界さえ変化すれば、その対象物１０３の流量とは無関係に（たとえ微小流量の対象物１０３でも）大バルクハウゼンジャンプ現象が発生するので、検出コイル１１３からパルス信号が出力されて、対象物１０３の検出が可能になる。即ち、本発明に係る検出装置１０１は、微小流量の対象物１０３であっても的確に検出することが可能である。
【００７０】
（４）大バルクハウゼンジャンプ現象を生じさせるための構成部材は、それ自体非常に微小なものが採用できる。例えば、永久磁石１２１の寸法は、直径１．０ｍｍ乃至２．０ｍｍ、長さ５ｍｍ乃至１０ｍｍ程度のオーダであり、感磁性ワイヤ１１２の直径は０．２５ｍｍ以下というオーダであることから、本発明に係る検出装置１０１を点滴装置１１の滴下ライン２２に設けても、ハンドリングの何らの障害にもならない。
【符号の説明】
【００７１】
１１ 点滴装置
１２ 監視装置
１３ アンテナ
１４ ケーブル
１５ 架台
２１ 点滴パック
２２ 滴下ライン
２３ 滴下センサ
２４ コネクタ
５１ 装着部
５２ 滴下チャンバ
５３ 移動部材
５４ 感磁性ワイヤ
５５ 検出コイル
５６ 信号検出部
５７ 端子
６１ 永久磁石
７１ 点滴液
１０１ 検出装置
１０２ ライン
１０３ 対象物
１１１ 移動部材
１１２ 感磁性ワイヤ
１１３ 検出コイル
１１４ 信号検出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点滴パックに収容された点滴液を点滴針まで流す滴下ラインを含む点滴装置において、
１以上の永久磁石が設けられ、前記滴下ラインを流れる前記点滴液の力によって前記１以上の永久磁石を移動させる移動部材と、
前記１以上の永久磁石の移動に伴い生ずる磁界の変化によって、大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させる感磁性ワイヤと、
前記感磁性ワイヤに懸巻した検出コイルであって、前記感磁性ワイヤにおいて発生した前記大バルクハウゼンジャンプ現象に伴い、誘導起電力が生じて、パルス信号を出力する検出コイルと、
前記検出コイルから出力された前記パルス信号を検出する信号検出部と、
を備える点滴装置。
【請求項２】
前記移動部材は、複数の先端部の各々に前記永久磁石がそれぞれ配設された羽根車であって、
前記羽根車は、滴下する前記点滴液の力で回転するように配置されている
請求項１に記載の点滴装置。
【請求項３】
前記信号検出部は、フォトカプラを有する
請求項１に記載の点滴装置。
【請求項４】
点滴パックに収容された点滴液を点滴針まで流す滴下ラインを含む点滴装置と、前記点滴装置を監視する監視装置とを備える点滴監視システムにおいて、
前記点滴装置は、
１以上の永久磁石が設けられ、前記滴下ラインを流れる前記点滴液の力によって前記１以上の永久磁石を移動させる移動部材と、
前記１以上の永久磁石の移動に伴い生ずる磁界の変化によって、大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させる感磁性ワイヤと、
前記感磁性ワイヤに懸巻した検出コイルであって、前記感磁性ワイヤにおいて発生した前記大バルクハウゼンジャンプ現象に伴い、誘導起電力が生じて、パルス信号を出力する検出コイルと、
前記検出コイルから出力された前記パルス信号を検出する信号検出部と、
を有し、
前記監視装置は、
前記点滴装置の前記信号検出部により検出された前記パルス信号に基づいて、前記点滴装置を監視する
点滴監視システム。
【請求項５】
前記監視装置は、
前記点滴装置の前記信号検出部により一定時間に検出された前記パルス信号に含まれるパルスの間隔及び個数のうち少なくとも一方と、規定値とを比較することで、前記点滴装置を監視し、前記規定値を外れる場合には警告信号をさらに出力する
請求項４に記載の点滴監視システム。
【請求項６】
所定のラインを通過する対象物を検出する検出装置において、
１以上の永久磁石が設けられ、前記ラインを通過する前記対象物の力によって前記１以上の永久磁石を移動させる移動部材と、
前記１以上の永久磁石の移動に伴い生ずる磁界の変化によって、大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させる感磁性ワイヤと、
前記感磁性ワイヤに懸巻した検出コイルであって、前記感磁性ワイヤにおいて発生した前記大バルクハウゼンジャンプ現象に伴い、誘導起電力が生じて、パルス信号を出力する検出コイルと、
前記検出コイルから出力された前記パルス信号を検出する信号検出部と、
を備える検出装置。
【請求項７】
点滴装置に備えられた滴下ラインに自在に着脱可能な装着部をさらに備え、
前記装着部により前記検出装置が前記滴下ラインに装着されている場合、前記移動部材は、前記滴下ラインを流れる点滴液の力によって前記１以上の永久磁石を移動させる
請求項６の検出装置。
【請求項１】
点滴パックに収容された点滴液を点滴針まで流す滴下ラインを含む点滴装置において、
１以上の永久磁石が設けられ、前記滴下ラインを流れる前記点滴液の力によって前記１以上の永久磁石を移動させる移動部材と、
前記１以上の永久磁石の移動に伴い生ずる磁界の変化によって、大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させる感磁性ワイヤと、
前記感磁性ワイヤに懸巻した検出コイルであって、前記感磁性ワイヤにおいて発生した前記大バルクハウゼンジャンプ現象に伴い、誘導起電力が生じて、パルス信号を出力する検出コイルと、
前記検出コイルから出力された前記パルス信号を検出する信号検出部と、
を備える点滴装置。
【請求項２】
前記移動部材は、複数の先端部の各々に前記永久磁石がそれぞれ配設された羽根車であって、
前記羽根車は、滴下する前記点滴液の力で回転するように配置されている
請求項１に記載の点滴装置。
【請求項３】
前記信号検出部は、フォトカプラを有する
請求項１に記載の点滴装置。
【請求項４】
点滴パックに収容された点滴液を点滴針まで流す滴下ラインを含む点滴装置と、前記点滴装置を監視する監視装置とを備える点滴監視システムにおいて、
前記点滴装置は、
１以上の永久磁石が設けられ、前記滴下ラインを流れる前記点滴液の力によって前記１以上の永久磁石を移動させる移動部材と、
前記１以上の永久磁石の移動に伴い生ずる磁界の変化によって、大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させる感磁性ワイヤと、
前記感磁性ワイヤに懸巻した検出コイルであって、前記感磁性ワイヤにおいて発生した前記大バルクハウゼンジャンプ現象に伴い、誘導起電力が生じて、パルス信号を出力する検出コイルと、
前記検出コイルから出力された前記パルス信号を検出する信号検出部と、
を有し、
前記監視装置は、
前記点滴装置の前記信号検出部により検出された前記パルス信号に基づいて、前記点滴装置を監視する
点滴監視システム。
【請求項５】
前記監視装置は、
前記点滴装置の前記信号検出部により一定時間に検出された前記パルス信号に含まれるパルスの間隔及び個数のうち少なくとも一方と、規定値とを比較することで、前記点滴装置を監視し、前記規定値を外れる場合には警告信号をさらに出力する
請求項４に記載の点滴監視システム。
【請求項６】
所定のラインを通過する対象物を検出する検出装置において、
１以上の永久磁石が設けられ、前記ラインを通過する前記対象物の力によって前記１以上の永久磁石を移動させる移動部材と、
前記１以上の永久磁石の移動に伴い生ずる磁界の変化によって、大バルクハウゼンジャンプ現象を発生させる感磁性ワイヤと、
前記感磁性ワイヤに懸巻した検出コイルであって、前記感磁性ワイヤにおいて発生した前記大バルクハウゼンジャンプ現象に伴い、誘導起電力が生じて、パルス信号を出力する検出コイルと、
前記検出コイルから出力された前記パルス信号を検出する信号検出部と、
を備える検出装置。
【請求項７】
点滴装置に備えられた滴下ラインに自在に着脱可能な装着部をさらに備え、
前記装着部により前記検出装置が前記滴下ラインに装着されている場合、前記移動部材は、前記滴下ラインを流れる点滴液の力によって前記１以上の永久磁石を移動させる
請求項６の検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１２５４７０（Ｐ２０１１−１２５４７０Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８５９４２（Ｐ２００９−２８５９４２）
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（５９２２１８３００）学校法人神奈川大学 (243)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（５９２２１８３００）学校法人神奈川大学 (243)
【Ｆターム（参考）】
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