JP2941918B2

JP2941918B2 - 秤量装置

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Publication number: JP2941918B2
Application number: JP2247288A
Authority: JP
Inventors: 博是慶野
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1990-09-19
Filing date: 1990-09-19
Publication date: 1999-08-30
Anticipated expiration: 2014-08-30
Also published as: JPH04129536A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、採血装置や血漿分離装置の如くにおいて、
血液容器等の容器内重量を求めるための秤量装置に関す
る。

［従来の技術］従来、特開平１−288236号公報に記載される如くの採
血装置が提案されている。従来の採血装置は、採血室内
のバッグ受皿上に血液バッグを収容し、採血にともなっ
て増加する血液バッグの重量が所定レベルに達したこと
を重量センサにより検出し、この検出結果によって採血
動作を停止させ、結果として血液バッグに所定容量の採
血量を確保することとしている。

この従来の採血装置にあっては、血液バッグへの採血
中に血液バッグの受皿を揺動させ、これにより血液バッ
グに予め装填してあるヘパリン等の抗凝固剤と血液とを
撹拌することにより、血液の凝固を防止する。

［発明が解決しようとする課題］然るに、上述の従来技術では、重量センサが、バッグ
受皿上の血液バッグの重量を、該バッグ受皿のバッグ支
持面に対する垂直方向にて検出するように構成されてい
る。

このため、採血装置を設置する場所が水平でなかった
り、重量検出時におけるバッグ受皿の揺動角度位置もし
くは停止角度位置が予め定めた角度位置に対してずれる
等においては、秤量精度が低下する。

本発明は、水平でない場所で秤量し、或いは重量検出
時における容器支持部の傾きに誤差がある状態下で秤量
する場合にも、秤量精度を向上することを目的とする。

［課題を解決するための手段］請求項１に記載の本発明は、液体もしくは固体を貯溜
するための容器を支持する容器支持部と、容器支持部上
の容器内重量を検出するための重量検出手段とを有して
なる秤量装置において、容器支持部が鉛直方向に対して
なす傾きを検出するための傾き検出手段と、重量検出手
段の検出結果と傾き検出手段の検出結果を得て、重量検
出手段の重量検出時における容器支持部の傾きを検出
し、容器支持部の傾きに起因する重量検出手段の検出誤
差を、当該容器支持部の傾きに応じて補正し、容器支持
部上の容器内重量を求める制御手段とを備えるようにし
たものである。

請求項２に記載の本発明は、前記容器支持部が周期的
に揺動され、その揺動の周期に同期して容器内重量を検
出するようにしたものである。

請求項３に記載の本発明は、前記容器支持部の揺動を
一周期毎に停止させ、その揺動停止期間内に容器内重量
を検出するようにしたものである。

請求項４に記載の本発明は、血液容器を支持する容器
支持部と、容器支持部上の容器内重量を検出するための
重量検出手段とを有してなる血液秤量装置において、容
器支持部が鉛直方向に対してなす傾きを検出するための
傾き検出手段と、重量検出手段の検出結果と傾き検出手
段の検出結果を得て、重量検出手段の重量検出時におけ
る容器支持部の傾きを検出し、容器支持部の傾きに起因
する重量検出手段の検出誤差を、当該容器支持部の傾き
に応じて補正し、容器支持部上の容器内重量を求める制
御手段とを備えるようにしたものである。

［作用］第10図は傾き検出センサ100の等価回路、第11図は傾
き検出センサ100の出力特性である。傾き検出センサ100
は、例えば容器支持部とともに揺動するマグネット110
が左右の磁気抵抗素子MR1、MR2のそれぞれとの相対面積
を変化するとき、それらMR1、MR2の抵抗変化に応じて、
その抵抗値を容器支持部の傾斜角θ（＝鉛直方向に対し
てなす傾き）に比例して変化し、その出力電圧V1も傾斜
角θに比例して変化する。これにより、傾斜角θにおけ
る傾き検出センサ100の出力電圧V1（θ）は下記（１）
式で表わされる。

ここで、V1max、V1minはそれぞれ傾斜角が＋θmax、
−θminのときの出力電圧である（第11図参照）。

上記（１）式は下記（２）式の如くに簡略化される。

V1（θ）＝A1・θ＋Vmid …（２）ここで、Vmid、A1は定数であるから、θはV1から下記
（３）式の如くに算出される。

これに対し、第12図は重量検出センサ34の検出状態、
第13図は重量検出センサ34の出力特性である。重量検出
センサ34の出力電圧V2（ｍ）は、容器重量mgに対して比
例するので、下記（４）式で表わされる。

ここで、V2max、V2offはそれぞれ質量がMmax、０のと
きの出力電圧である（第13図参照）。

上記（４）式は下記（５）式の如くに簡略化される。
A2は定数である。

V2（ｍ）＝A2・mg＋V2off …（５）傾斜角θでは、第12図に示す如く、容器支持部の容器
支持面に対する質量の垂直成分m cosθだけが重量検出
センサ34にて検出されるので、見かけの重量はmg cosθ
となる。

従って、上記（５）式は正確には下記（６）式で表わ
される。

V2（θ）＝A2・mgcosθ＋V2off …（６）従って、重量mgは下記（７）式の如くになる。

以上により、（３）式でθを算出し、このθを（７）
式に代入すれば正確なmgを得ることができる。

第９図は本発明の秤量装置のブロック図である。重量
検出センサ34からの出力信号は、アンプ34Aで増幅され
た後、サンプルホールド34B、A/Dコンバータ34Cを経
て、デジタル信号V2にてCPU65に入力される。他方、傾
き検出センサ100からの出力信号も、アンプ100Aで増幅
された後、サンプルホールド100B、A/Dコンバータ100C
を経て、デジタル信号V1にてCPU65に入力される。

従って、CPU65にあっては、V1から傾斜角θを求め、
（７）式を用いてV2を補正し、正確な容器重量mgを得る
ことができ、ひいては正確な容器内重量を得ることがで
きる。

以上の次第であり、請求項１に記載の本発明によれ
ば、液体もしくは固体を貯溜した容器の容器内重量を検
出するに際し、水平でない場所で秤量し、或いは重量検
出時における容器支持部の傾きに誤差がある状態下で秤
量する場合にも、秤量精度を向上することができる。

また、請求項２に記載の本発明によれば、重量検出時
における容器支持部の揺動角度位置が予め定めた角度位
置に対してずれている場合にも、秤量精度を向上でき
る。

また、請求項３に記載の本発明によれば、重量検出時
における容器支持部の停止角度位置が予め定めた角度位
置に対してずれている場合にも、秤量精度を向上でき
る。尚、停止状態で秤量するものであるため、秤量精度
をより向上できる。

また、請求項４に記載の本発明によれば、採血装置や
血漿分離装置等において、血液容器の容器内重量を検出
するに際し、水平でない場所で秤量し、或いは重量検出
時における容器支持部の傾きに誤差がある状態下で秤量
する場合にも、秤量精度を向上することができる。

［実施例］第１図は本発明の一実施例に係る採血装置を示す正面
図、第２図は第１図の要部を破断して示す側面図、第３
図は第１図の平面図、第４図は秤を示す側面図、第５図
は真空回路図、第６図は揺動状態線図、第７図は装置ブ
ロック図、第８図は制御ブロック図である。

採血装置10は、第１図〜第３図に示す如く、ハウジン
グ11の正面に表示パネル12を備え、ハウジング11の内部
に真空採血室13を形成している。14は採血室13の開閉
蓋、15は蓋14のヒンジ、16は採血室13を密封するための
封止ゴムである。14Aは蓋14の把手である。又、採血装
置10はハウジング11の下部に真空ポンプ17、及び制御装
置18を内蔵している。

採血装置10の真空採血室13は、真空ポンプ17の吸気口
17Aに連通されて減圧可能とされるとともに、ポリ塩化
ビニル等からなる血液バッグ（血液容器）１を支持する
バッグ受皿19を備えている。採血装置10は、真空採血室
13を減圧する状態下で、バッグ受皿19に支持される血液
バッグ１に所定の陰圧力を及ぼし採血する。この時、採
血装置10は、バッグ受皿19を揺動して血液バッグ１に予
め装填してあるヘパリン等の抗凝固剤と血液とを撹拌す
るとともに、血液バッグ１の重量を測定することにより
採血量を測定する。

採血装置10における上述のバッグ受皿19を揺動する構
造、及び血液バッグ１の重量を測定する構造は以下のと
おりである。

先ず、真空採血室13の底部には架台20が設置され、こ
の架台20には支軸21を介して回動自在となる揺動フレー
ム22が支持されている。又、架台20には揺動モータ23が
固定され、かつ揺動モータ23により駆動される原動軸24
が支持されている。原動軸24の一端にはクランク車28が
固定され、このクランク車28の回転半径上にはリンク29
の一端が連結され、リンク29の他端は上記揺動フレーム
22に連結されている。

他方、揺動フレーム22の上面には秤取付部材31が固定
され、秤取付部材31には秤（重量測定手段）33が片持支
持される。秤33は第４図に示す如くの略矩形（平行四辺
形）の枠体からなっている。秤33は第９図において前述
した重量検出センサ34として、上面の２位置および下面
の２位置のそれぞれに貼付けられてホイートストンブリ
ッジ回路を形成する歪ゲージを備え、秤33の先端部には
計量台35、受板36を介して前述のバッグ受皿19が固定さ
れている。秤33は重量検出センサ増幅ユニット38を有す
る。尚、重量検出センサ増幅ユニット38は、第９図にお
いて前述したアンプ34A、サンプルホールド34B、A/Dコ
ンバータ34Cを有している。

また、バッグ受皿19もしくは揺動フレーム22には、第
10図において前述した傾き検出センサ100が取着されて
いる。傾き検出センサ100は傾き検出センサ増幅ユニッ
ト101を有する。尚、傾き検出センサ増幅ユニット100
は、第９図において前述したアンプ100A、サンプルホー
ルド100B、A/Dコンバータ100Cを有している。

即ち、採血装置10は、揺動モータ23の作動により原動
軸24、クランク車28を回転し、これによって揺動フレー
ム22を揺動し、揺動フレーム22に秤33を介して支持され
ているバッグ受皿19を揺動することとなる。このとき、
バッグ受皿19は、第２図、第６図に示す如く、水平に対
して＋α度をなす最上昇点と、−β度をな最下降点の上
下２点をその揺動過程の折返し点として揺動せしめられ
る。本実施例では、α＝β＝20度が好適であることを認
めた。又、揺動モータ23がバッグ受皿19に付与する揺動
の１周期時間は電源周波数60Hz地域では約1.0〜2.6秒、
電源周波数50Hz地域では約1.2〜３秒である。１サイク
ル時間が長すぎる場合には血液バッグ１内の抗凝固剤と
血液との混和が弱くなるが、逆に短かすぎる場合にはバ
ッグ受皿19の動きに対して血液バッグ１内の血液の追従
が悪く混和しにくくなるという現象を呈する。

また、採血装置10は、揺動フレーム22に秤取付部材31
を介して片持支持されている秤33にバッグ受皿19を支持
しており、後述する主制御回路61のCPU65は、この秤33
のたわみ変形に基づく、歪ゲージからなる重量検出セン
サ34の出力V2により、バッグ受皿19上の血液バッグ１の
重量をそのバッグ受面に対する垂直方向にて検出する。

また、主制御回路61のCPU65は、バッグ受皿19もしく
は揺動フレーム22に取着されている傾き検出センサ100
の出力V1により、重量検出センサ34の重量検出時にバッ
グ受皿19が鉛直方向に対してなす傾斜角θを前記（３）
式にて算出する。

そして、主制御回路61のCPU65は、重量検出センサ34
の出力V2を、上記傾斜角θを用いて前述（７）式にて補
正することにより、血液バッグ１の正確な重量を検出
し、ひいては採血量を測定するのである。

尚、採血装置10は、原動軸24の他端に設けられる検出
カム39の回転位置を光センサ40により検出し、制御装置
18は、これによって揺動モータ23によるバッグ受皿19の
現在の揺動角度位置を確認し、上記バッグ受皿19が上述
の最上昇点又は最下降点のいずれかの折返し点にある状
態で、上述の重量検出センサ34と傾き検出センサ100の
検出結果を取込み、血液バッグ１の重量を測定すること
としている。

この時、採血装置10の制御装置18にあっては、血液バ
ッグ１への採血の初期〜終了段階で、揺動モータ23によ
るバッグ受皿19の一揺動周期毎に、バッグ受皿19が折返
し点にあり、重量検出センサ34と傾き検出センサ100の
検出結果を取込むときに、揺動モータ23による揺動動作
を一時的に停止させ、かつ上記一揺動周期毎の揺動停止
時間を終了段階側においてより長くすることとしてい
る。

採血装置10は、第５図に示す如く、真空ポンプ17の吸
気口17Aと真空採血室13とを真空配管41にて連結し、真
空配管41の中間部に、排気ソレノイド42のオンにより閉
じられ、排気ソレノイド42のオフにより重力で開く排気
バルブ43を備えている。採血装置10は、真空ポンプ17の
オン／オフ制御により真空採血室13に一定の陰圧力（真
空度）を形成し、採血終了時には排気バルブ43を開くこ
とにより真空採血室13を大気解放させる。

採血装置10は、ハウジング11の正面側の上部におい
て、真空採血室13に隣接する部分にチューブホルダ44を
備え、真空採血室13に収容した血液バッグ１に連なる採
血チューブ２を引出し可能としている。チューブホルダ
44は、チューブクランプソレノイド45により駆動される
チューブクランプ（採血停止手段）46を備え、チューブ
クランプ46は、採血チューブ２を挟圧閉止して血液バッ
グ１への採血動作を停止させる。47はチューブクランプ
46のクランプ解除ボタン、48は緊急時にチューブクラン
プ46を作動させるクランプボタンである。

尚、採血装置10にあっては、揺動モータ23による揺動
の停止時に、血液バッグ１に対する採血チューブ２の接
続口（＝血液導入口）を該血液バッグ１の最下レベルに
位置するように設定している。

採血装置10の表示パネル12は、採血量／真空度切換表
示ランプ49、採血量／真空度切換スイッチ50、400ml/20
0ml切換表示ランプ51、400ml/200ml切換スイッチ52、停
止スイッチ53、開始スイッチ54、使用バッグ表示ランプ
55、使用バッグ切換スイッチ56、採血量／真空度表示部
57を備える。尚、採血装置10は、ハウジング11の正面下
部に電源スイッチ58、ヒューズホルダ59を備え、ハウジ
ング11の背面下部に電源コネクタ60を備える。

次に、採血装置10の制御装置18について説明する。制
御装置18は、第８図に示す如く、主として主制御回路6
1、駆動回路62、表示回路63から構成されている。尚、6
4は電源ユニットである。

主制御回路61は、CPU（中央処理装置）［装置10の一
連の動作のための制御プログラムが書込まれるメモリを
含むもの］65、メモリ（記憶手段）66、入出力制御部6
7、LED（発光ダイオード）ドライブ回路68、ブザー69、
フェイルセーフ回路70を有する。尚、入出力制御部67に
は、バッグ受皿19の揺動位置を検出する前述の光センサ
40、血液バッグ１からの漏血を検出する洩血センサ71の
各検出信号が転送されるようになっている。

上記メモリ66はEA−ROM、EEP−ROM等の不揮発性メモ
リからなり、記憶データを書換え読出しでき、かつ電源
電圧の印加がなくても記憶データを保持できる。このメ
モリ66の記憶データとしては、真空採血室13に生成す
る陰圧力、血液バッグ１への設定採血量、採血完了
後におけるバッグ受皿19の揺動延長時間等がある。

上記ブザー69は採血完了、真空採血室13に形成さ
れる陰圧力のエラー、揺動モータ23の回転エラー、
洩血センサ71の洩血検出等に応じ、それぞれ異なる鳴動
態様にて鳴動する。

上記フェイルセーフ回路70はCPU65の暴走発生を監視
し、暴走時に装置を安全側に停止させる。

駆動回路62は、主制御回路61に接続されており、A/D
変換回路72を備える。A/D変換回路72には前述の重量検
出センサ34が連なる重量検出センサ増幅ユニット38と、
傾き検出センサ100が連なる傾き検出センサ増幅ユニッ
ト101とが接続されるとともに、前述の真空配管41に設
けられて真空採血室13の陰圧力を検出する圧力センサ73
が圧力センサ増幅回路74を介して接続される。

このとき、制御装置18のCPU65は、前述の如く、重量
検出センサ34の検出出力V2と傾き検出センサ100の検出
出力V1を得て、重量検出センサ34の重量検出時における
バッグ受皿19の傾斜角θを前記（３）式にて算出し、バ
ッグ受皿19の傾斜角θに起因する重量検出センサ34の検
出誤差を、当該バッグ受皿19の傾斜角θに応じて前記
（７）式により補正し、バッグ受皿19上の血液バッグ１
の重量を求め、ひいては採血重量を演算する。

また、駆動回路62は、チューブクランプソレノイド
45を制御するソレノイドドライブ回路75、排気ソレノ
イド42を制御するソレノイドドライブ回路76、真空ポ
ンプ17の給電スイッチ77をオン／オフするポンプドライ
ブ回路78、揺動モータ23の給電スイッチ79をオン／オ
フするモータドライブ回路80を備える。

尚、制御装置18のCPU65は、上記圧力センサ73の検出
圧力とメモリ66の記憶データである真空採血室13の設定
圧力とを得て、上記検出圧力が上記設定圧力に一致する
ように、真空ポンプ17の上記給電スイッチ77を前述の通
りオン／オフ制御する。これにより、真空採血室13の陰
圧力は設定圧力の一定幅内を微小変化し、結果として一
定の圧力状態となる。

次に、上記採血装置10による採血作業手順について説
明する。

電源スイッチ58をオンする。

400ml/200ml切換スイッチ52により採血量を選定す
る。この選定結果は切換表示ランプ51に表示される。

使用バッグ切換スイッチ56により使用バッグを選定す
る。この選定結果は表示ランプ55に表示される。尚、使
用バッグの種類としては、親バッグのみのシングル
（Ｓ）、１以上の小バッグをも備えるダブル（Ｄ）、ト
リプル（Ｔ）、クオドラップル（Ｑ）がある。

採血チューブ２の端部に設けられている採血針を供血
者に穿刺し、ある程度採血する。

血液バッグ１を真空採血室13に入れてバッグ受皿19に
載置し、採血チューブ２をチューブホルダ44にセットす
る。

開始スイッチ54をオンする。制御装置18が真空ポンプ
17、揺動モータ23を駆動制御し、真空採血室13の減圧に
よる採血と、バッグ受皿19の揺動を行なう。又、制御装
置18は、バッグ受皿19が揺動過程の最上昇点又は最下降
点のいずれかの折返し点にある前述した通りのタイミン
グで、重量検出センサ増幅ユニット38の出力と傾き検出
センサ増幅ユニット101の出力とを得て、血液バッグ１
の測定採血量を検出するとともに、メモリ66に書込まれ
ている設定採血量、血液比重、及び血液バッグ１の予登
録重量を用いて、下記（１）式により残採血量（容量）
を演算する。

残採血量（ml）＝［設定採血量（ｇ）＋予登録重量（ｇ） −測定採血量（ｇ）］／比重（g/ml） …（１）制御装置18は、上記演算結果である残採血量が零に達
したことを条件に、チューブクランプ46により採血チュ
ーブ２を閉止し血液バッグ１への採血動作を停止させ
る。この時、制御装置18は真空ポンプ17を停止させ、か
つ排気バルブ43を開いて真空採血室13を大気解放する。

制御装置18は、上記採血完了後、なお一定時間だけ揺
動モータ23を延長して駆動し、バッグ受皿19を揺動す
る。その後、ブザーが採血終了を報知する。

クランプ解除ボタン47をオンし、採血チューブ２をチ
ューブホルダ44から外し、血液バッグ１を真空採血室13
から取出す。

次に、上記実施例の作用について説明する。

傾き検出センサ100の存在により、バッグ受皿19の傾
きに起因する重量検出センサ34の検出結果を、バッグ受
皿19の傾きに応じて補正できる。従って、採血装置10に
おいて、血液バッグ１の容器内重量を検出するに際し、
水平でない場所で秤量し、或いは重量検出時におけるバ
ッグ受皿19の傾きに誤差がある状態下で秤量する場合に
も、秤量精度を向上できる。

バッグ受皿19の揺動の周期に同期して採血重量を秤量
するに際し、重量検出時におけるバッグ受皿19の揺動角
度位置が予め定めた角度位置に対してずれている場合に
も、上記により、秤量精度を向上できる。

バッグ受皿19の揺動停止期間内に採血重量を検出する
に際し、重量検出時におけるバッグ受皿19の揺動停止位
置が予め定めた角度位置に対してずれている場合にも、
上記により、秤量精度を向上できる。

次に、本発明の実験結果について説明する。

第14図は、傾き検出センサがない採血装置で測定した
重量データである。±５度の傾斜によって800gの重量に
ついて±20g以上（2.5％）の誤差を生じている。

第15図は、傾き検出センサを用いて本発明の補正を行
なった重量データである。誤差は±5g以内に収まること
が認められる。

尚、本発明は、液体もしくは固体を貯溜するための容
器を支持する容器支持部と、容器支持部上の容器内重量
を検出するための重量検出手段とを有してなる秤量装置
に広く適用できる。従って、採血装置に限らず、例えば
血漿分離装置等にも適用できる。

［発明の効果］以上のように本発明によれば、水平でない場所で秤量
し、或いは重量検出時における容器支持部の傾きに誤差
がある状態下で秤量する場合にも、秤量精度を向上でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る採血装置を示す正面
図、第２図は第１図の要部を破断して示す側面図、第３
図は第１図の平面図、第４図は秤を示す側面図、第５図
は真空回路図、第６図は揺動状態線図、第７図は装置ブ
ロック図、第８図は制御ブロック図、第９図は秤量装置
の制御ブロック図、第10図は傾き検出センサの等価回路
図、第11図は傾き検出センサの出力特性を示す線図、第
12図は重量検出センサの検出状態を示す模式図、第13図
は重量検出センサの出力特性を示す線図、第14図は従来
装置による重量検出精度を示す線図、第15図は本発明装
置による重量検出精度を示す線図である。１……血液バッグ（血液容器）、 10……採血装置、 19……バッグ受皿（容器支持部）、 23……揺動モータ、 34……重量検出センサ、 65……CPU（制御手段）、 100……傾き検出センサ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】液体もしくは固体を貯溜するための容器を
支持する容器支持部と、容器支持部上の容器内重量を検
出するための重量検出手段とを有してなる秤量装置にお
いて、容器支持部が鉛直方向に対してなす傾きを検出す
るための傾き検出手段と、重量検出手段の検出結果と傾
き検出手段の検出結果を得て、重量検出手段の重量検出
時における容器支持部の傾きを検出し、容器支持部の傾
きに起因する重量検出手段の検出誤差を、当該容器支持
部の傾きに応じて補正し、容器支持部上の容器内重量を
求める制御手段とを備えることを特徴とする秤量装置。
【請求項２】前記容器支持部が周期的に揺動され、その
揺動の周期に同期して容器内重量を検出する請求項１記
載の秤量装置。
【請求項３】前記容器支持部の揺動を一周期毎に停止さ
せ、その揺動停止期間内に容器内重量を検出する請求項
２記載の秤量装置。
【請求項４】血液容器を支持する容器支持部と、容器支
持部上の容器内重量を検出するための重量検出手段とを
有してなる血液秤量装置において、容器支持部が鉛直方
向に対してなす傾きを検出するための傾き検出手段と、
重量検出手段の検出結果と傾き検出手段の検出結果を得
て、重量検出手段の重量検出時における容器支持部の傾
きを検出し、容器支持部の傾きに起因する重量検出手段
の検出誤差を、当該容器支持部の傾きに応じて補正し、
容器支持部上の容器内重量を求める制御手段とを備える
ことを特徴とする血液秤量装置。