JP2002301148A - チューブ管路系中の狭窄を検知するための方法および装置 - Google Patents
チューブ管路系中の狭窄を検知するための方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 チューブ管路系中の狭窄を簡単かつ速やかに
検知する方法および装置を提供することである。 【解決手段】 患者から分岐して血液処理ユニット４へ
と通じた動脈側分枝１と、血液処理ユニットから分岐し
て患者へと通じた静脈側分枝６とを有するチューブ管路
系２中の狭窄を体外血液処理中に検知するための手段で
ある。チューブ管路系２中に生成される振動圧力信号の
周波数スペクトルが分析され、周波数スペクトルの変化
時に狭窄が推定される。狭窄時にチューブ管路系２の動
特性が変化することに基づいており、血液ポンプ７のロ
ーラによって生成されてチューブ管路系２を介して伝搬
する圧力信号の比較的高い周波数成分は、管路系２のコ
ンプライアンスに基づいて減衰される。
検知する方法および装置を提供することである。 【解決手段】 患者から分岐して血液処理ユニット４へ
と通じた動脈側分枝１と、血液処理ユニットから分岐し
て患者へと通じた静脈側分枝６とを有するチューブ管路
系２中の狭窄を体外血液処理中に検知するための手段で
ある。チューブ管路系２中に生成される振動圧力信号の
周波数スペクトルが分析され、周波数スペクトルの変化
時に狭窄が推定される。狭窄時にチューブ管路系２の動
特性が変化することに基づいており、血液ポンプ７のロ
ーラによって生成されてチューブ管路系２を介して伝搬
する圧力信号の比較的高い周波数成分は、管路系２のコ
ンプライアンスに基づいて減衰される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、（フレキシブル）
チューブ管路系中（tubular line system）の狭窄を体
外血液処理中に検知するための方法および装置に関す
る。
チューブ管路系中（tubular line system）の狭窄を体
外血液処理中に検知するための方法および装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】体外血液処理は今日、特に腎不全の処理
に血液透析、血液濾過または血液透析濾過の形で利用さ
れる標準的方法である。体外血液処理のためには患者の
血液循環路に対する十分に有益なアクセスが必要であ
る。動脈と静脈との間の皮下にあるシャントが（患者
の）血液をアクセスするために多年にわたって実績をあ
げた。体外血液処理中、患者の血液はチューブ管路系の
動脈側分枝を介して血液処理ユニット、例えば血液透析
器または血液濾過器に流入し、この血液処理ユニットか
ら管路系の静脈側分枝を介して患者へと還流する。血液
は、管路系の動脈側分枝中に配置される容積式血液ポン
プ、特にローラポンプによって送られる。公知の保護シ
ステムは一般に管路系の動脈側分枝でも静脈側分枝でも
血液の圧力を監視する。このために、血液ポンプの上流
に動脈側圧力センサが設けられ、血液処理ユニットの下
流に静脈側圧力センサが設けられている。
に血液透析、血液濾過または血液透析濾過の形で利用さ
れる標準的方法である。体外血液処理のためには患者の
血液循環路に対する十分に有益なアクセスが必要であ
る。動脈と静脈との間の皮下にあるシャントが（患者
の）血液をアクセスするために多年にわたって実績をあ
げた。体外血液処理中、患者の血液はチューブ管路系の
動脈側分枝を介して血液処理ユニット、例えば血液透析
器または血液濾過器に流入し、この血液処理ユニットか
ら管路系の静脈側分枝を介して患者へと還流する。血液
は、管路系の動脈側分枝中に配置される容積式血液ポン
プ、特にローラポンプによって送られる。公知の保護シ
ステムは一般に管路系の動脈側分枝でも静脈側分枝でも
血液の圧力を監視する。このために、血液ポンプの上流
に動脈側圧力センサが設けられ、血液処理ユニットの下
流に静脈側圧力センサが設けられている。
【０００３】実務においては、時として、動脈側血液ポ
ンプと透析器との間で血液チューブが捻転することがあ
る。特別危険な部位は透析器入口の直前にある。捻転が
体外循環路中に狭隘部位（狭窄）を生じ、そこに大きな
圧力差が生じる。血液は高速で狭窄内を圧送される。極
端に大きな速度勾配は赤血球がもはや耐えられない剪断
力を生じることがある。溶血がその帰結である。このよ
うな捻転に比較的長時間気付かれないままであると、溶
血は生命を脅かす健康障害をもたらすことがある。
ンプと透析器との間で血液チューブが捻転することがあ
る。特別危険な部位は透析器入口の直前にある。捻転が
体外循環路中に狭隘部位（狭窄）を生じ、そこに大きな
圧力差が生じる。血液は高速で狭窄内を圧送される。極
端に大きな速度勾配は赤血球がもはや耐えられない剪断
力を生じることがある。溶血がその帰結である。このよ
うな捻転に比較的長時間気付かれないままであると、溶
血は生命を脅かす健康障害をもたらすことがある。
【０００４】血液チューブの完全閉塞は静脈側圧力セン
サによって検知されるのではあるが、しかし既存の保護
システムは、なお部分的に通過可能な狭隘部位を限定的
に検出できるにすぎない。血液処理ユニット前の狭窄
は、血液ポンプの出口で圧を高めるのではあるが、しか
し血液ポンプの吐出し量は広い範囲内でほぼ一定したま
まである。これにより、動脈側圧力センサでも静脈側圧
力センサでも圧力値が顕著に変化することはない。圧力
値は実質的に流量と患者アクセスもしくは還流路中の流
体抵抗にのみ依存している。
サによって検知されるのではあるが、しかし既存の保護
システムは、なお部分的に通過可能な狭隘部位を限定的
に検出できるにすぎない。血液処理ユニット前の狭窄
は、血液ポンプの出口で圧を高めるのではあるが、しか
し血液ポンプの吐出し量は広い範囲内でほぼ一定したま
まである。これにより、動脈側圧力センサでも静脈側圧
力センサでも圧力値が顕著に変化することはない。圧力
値は実質的に流量と患者アクセスもしくは還流路中の流
体抵抗にのみ依存している。
【０００５】管路系中の捻転部位を検知するための一層
確実な方法は、動脈側血液ポンプの出口に付加的圧力セ
ンサを介装することであろう。しかし、この解決策はチ
ューブ系の側でかなりの超過支出と結びついていよう。
疎水性濾過器等を備えた付加的接続部材が必要であろ
う。
確実な方法は、動脈側血液ポンプの出口に付加的圧力セ
ンサを介装することであろう。しかし、この解決策はチ
ューブ系の側でかなりの超過支出と結びついていよう。
疎水性濾過器等を備えた付加的接続部材が必要であろ
う。
【０００６】ＤＥ−Ａ−１９９ ０１ ０７８が体外血液
処理時に狭窄を検知するための装置を述べており、この
装置は動脈側圧力センサを使用している。この装置は、
チューブ管路系を介して伝搬する振動圧力信号を血液ポ
ンプが発生することに基づいている。血液ポンプと血液
処理ユニットとの間の狭窄が十分に強いと、血液ポンプ
後の圧力はポンプローラの閉塞度が部分的に解消される
ほどに強く上昇する。その結果、ポンピング過程のとき
時として血液ポンプ前で多少血液が管路系に還流し、そ
のことから動脈側圧力センサで測定される脈振幅が大き
くなる。同時に、吐出し量が減少するので、一般に陰性
の平均動脈圧力がゼロ（中立）線の方向に移動する。
処理時に狭窄を検知するための装置を述べており、この
装置は動脈側圧力センサを使用している。この装置は、
チューブ管路系を介して伝搬する振動圧力信号を血液ポ
ンプが発生することに基づいている。血液ポンプと血液
処理ユニットとの間の狭窄が十分に強いと、血液ポンプ
後の圧力はポンプローラの閉塞度が部分的に解消される
ほどに強く上昇する。その結果、ポンピング過程のとき
時として血液ポンプ前で多少血液が管路系に還流し、そ
のことから動脈側圧力センサで測定される脈振幅が大き
くなる。同時に、吐出し量が減少するので、一般に陰性
の平均動脈圧力がゼロ（中立）線の方向に移動する。
【０００７】しかし、実務において上記方法は、狭窄の
始まりを検知するのに限定的にのみ役立つ。というの
も、ポンプの閉塞度は約２バールの吐出し圧においては
じめて弱まるからである。それまでは、動脈側圧力セン
サで圧力信号の顕著な変化を観測することができない。
それにもかかわらず、狭窄での高い圧力勾配は危険な溶
血をすでにもたらすことがある。
始まりを検知するのに限定的にのみ役立つ。というの
も、ポンプの閉塞度は約２バールの吐出し圧においては
じめて弱まるからである。それまでは、動脈側圧力セン
サで圧力信号の顕著な変化を観測することができない。
それにもかかわらず、狭窄での高い圧力勾配は危険な溶
血をすでにもたらすことがある。
【０００８】ＷＯ９７／１００１３により患者アクセス
で狭窄を検知するための方法が公知であり、そこではチ
ューブ管路系を介して伝達される振動圧力信号が分析さ
れる。狭窄の検知に利用される患者の脈信号を検出でき
るようにするために、血液ポンプの回転に帰すことので
きるポンプ信号が圧力信号から抽出される。
で狭窄を検知するための方法が公知であり、そこではチ
ューブ管路系を介して伝達される振動圧力信号が分析さ
れる。狭窄の検知に利用される患者の脈信号を検出でき
るようにするために、血液ポンプの回転に帰すことので
きるポンプ信号が圧力信号から抽出される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は、動脈側および静脈側圧力信号の平均値および振幅の
変化が検知可能となるよりも前に狭窄の検知がすでに可
能である高い感度を特徴とする、公知の血液処理装置に
おいて簡単に実現することのできる狭窄検知方法を示す
ことである。さらに本発明の課題は、狭窄検知装置を提
供することである。
は、動脈側および静脈側圧力信号の平均値および振幅の
変化が検知可能となるよりも前に狭窄の検知がすでに可
能である高い感度を特徴とする、公知の血液処理装置に
おいて簡単に実現することのできる狭窄検知方法を示す
ことである。さらに本発明の課題は、狭窄検知装置を提
供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この課題の解決は、本発
明によれば請求項１もしくは７の特徴によって達成され
る。
明によれば請求項１もしくは７の特徴によって達成され
る。
【００１１】本発明による方法と本発明による装置は、
狭窄時のチューブ管路系の動特性の変化を利用する。動
特性の変化の原因は、管路系のコンプライアンス、すな
わち加圧下の弾性変形である。このコンプライアンス
は、障害要因と見做されるのではなく、狭窄検出に適切
に利用される。
狭窄時のチューブ管路系の動特性の変化を利用する。動
特性の変化の原因は、管路系のコンプライアンス、すな
わち加圧下の弾性変形である。このコンプライアンス
は、障害要因と見做されるのではなく、狭窄検出に適切
に利用される。
【００１２】動特性の変化に基づいて狭窄の始まりは、
動脈側血液ポンプの閉塞度が解消されるよりも前にすで
に確実に検知することができる。公知血液処理装置のチ
ューブ管路系（使い捨て品）を使用することができ、付
加的センサ等は必要でない。
動脈側血液ポンプの閉塞度が解消されるよりも前にすで
に確実に検知することができる。公知血液処理装置のチ
ューブ管路系（使い捨て品）を使用することができ、付
加的センサ等は必要でない。
【００１３】本発明による方法は、振動圧力信号の周波
数スペクトルの分析を提供する。狭窄が推定されるの
は、周波数スペクトルが変化するときであり、この変化
は、狭まることによるチューブ管路系の動特性の変化に
帰すことができる。
数スペクトルの分析を提供する。狭窄が推定されるの
は、周波数スペクトルが変化するときであり、この変化
は、狭まることによるチューブ管路系の動特性の変化に
帰すことができる。
【００１４】振動圧力信号をチューブ管路系中にどのよ
うに生成するのかは、本発明による方法にとって些細な
ことである。好ましくは、動脈側分枝中で血液を送る容
積式血液ポンプ、特にローラポンプの圧力パルスが振動
信号として測定される。
うに生成するのかは、本発明による方法にとって些細な
ことである。好ましくは、動脈側分枝中で血液を送る容
積式血液ポンプ、特にローラポンプの圧力パルスが振動
信号として測定される。
【００１５】チューブ管路系の動特性の変化は、振動圧
力信号のさまざまな減衰を帰結する。狭窄は、特に周波
数が高い場合に強い減衰をもたらす。
力信号のさまざまな減衰を帰結する。狭窄は、特に周波
数が高い場合に強い減衰をもたらす。
【００１６】振動圧力信号の分析、好ましくはフーリエ
変換が実施され、圧力信号の少なくとも１つの高調波の
減衰が求められる。減衰の変化から次に狭窄が推定され
る。第１高調波の減衰のみが求められるとき、狭窄は確
実に検知することができる。しかし、第１高調波よりも
高次の単数または複数の高調波の減衰を求めることもで
きる。単に１つの高調波に関して減衰が存在しまたは複
数の高調波の減衰が存在するとき、狭窄を推定すること
は基本的に可能である。評価のとき、感度または信頼性
をさらに高めるために公知の統計的方法を利用すること
ができる。以下、図面を参考に実施例に基づいて本方法
および本装置が詳しく説明される。
変換が実施され、圧力信号の少なくとも１つの高調波の
減衰が求められる。減衰の変化から次に狭窄が推定され
る。第１高調波の減衰のみが求められるとき、狭窄は確
実に検知することができる。しかし、第１高調波よりも
高次の単数または複数の高調波の減衰を求めることもで
きる。単に１つの高調波に関して減衰が存在しまたは複
数の高調波の減衰が存在するとき、狭窄を推定すること
は基本的に可能である。評価のとき、感度または信頼性
をさらに高めるために公知の統計的方法を利用すること
ができる。以下、図面を参考に実施例に基づいて本方法
および本装置が詳しく説明される。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、体外血液循環路を略図で
示す。患者の血液は使い捨て品として構成されるチュー
ブ管路系２の動脈側分枝１を通して血液処理ユニット
４、例えば透析器、の入口３へと流れる。透析器４の出
口５から血液は管路系２の静脈側分枝６を通して患者へ
と還流する。血液は、容積式血液ポンプ、特にローラポ
ンプ７で送られ、このポンプは透析器４の上流で管路系
２の動脈側分枝１に介装されている。管路系の静脈側分
枝６にドリップチャンバー８が介装されている。血液ポ
ンプ７上流の動脈側分枝１の血圧は、動脈側圧力センサ
９で監視され、透析器下流の静脈側分枝６の圧力は、静
脈側圧力センサ１０で監視される。透析器４、チューブ
管路系２、血液ポンプ７、ドリップチャンバー８、圧力
センサ９、１０は、公知の血液処理装置、例えば血液透
析装置の構成要素である。
示す。患者の血液は使い捨て品として構成されるチュー
ブ管路系２の動脈側分枝１を通して血液処理ユニット
４、例えば透析器、の入口３へと流れる。透析器４の出
口５から血液は管路系２の静脈側分枝６を通して患者へ
と還流する。血液は、容積式血液ポンプ、特にローラポ
ンプ７で送られ、このポンプは透析器４の上流で管路系
２の動脈側分枝１に介装されている。管路系の静脈側分
枝６にドリップチャンバー８が介装されている。血液ポ
ンプ７上流の動脈側分枝１の血圧は、動脈側圧力センサ
９で監視され、透析器下流の静脈側分枝６の圧力は、静
脈側圧力センサ１０で監視される。透析器４、チューブ
管路系２、血液ポンプ７、ドリップチャンバー８、圧力
センサ９、１０は、公知の血液処理装置、例えば血液透
析装置の構成要素である。
【００１８】体外血液処理中、血液ポンプ７の圧力波
は、振動圧力信号としてチューブ管路系２を介して伝搬
する。図２は、管路系の流体力学的特性を説明すること
のできる電気的等価回路図を示す。
は、振動圧力信号としてチューブ管路系２を介して伝搬
する。図２は、管路系の流体力学的特性を説明すること
のできる電気的等価回路図を示す。
【００１９】血液ポンプは、印加電流ＩPの電流源に相
当し、静脈側圧力センサ１０で測定される圧力は、電圧
ＵVに相当する。圧潰によって生じる狭隘部位は、抵抗
ＲXで表され、実質的に静脈側針によって引き起こされ
る患者アクセスでの流出抵抗はＲVで表される。Ｃ1とＣ
2はコンプライアンス、すなわち狭隘部位の前もしくは
後の血液系の弾性変形性である。Ｃ1は、動脈側ポンプ
および図示しない動脈側ドリップチャンバーと狭隘部位
との間のチューブ系によって決まり、この動脈側ドリッ
プチャンバーはポンプ７と透析器との間に配置される。
Ｃ2は、狭隘部位後のチューブ系と透析器４と静脈側ド
リップチャンバー８とによって決まる。上記回路の（周
波数空間内での）複素伝達関数の分析は角周波数ωの正
弦波入力信号ＩPについて次式をもたらす：
当し、静脈側圧力センサ１０で測定される圧力は、電圧
ＵVに相当する。圧潰によって生じる狭隘部位は、抵抗
ＲXで表され、実質的に静脈側針によって引き起こされ
る患者アクセスでの流出抵抗はＲVで表される。Ｃ1とＣ
2はコンプライアンス、すなわち狭隘部位の前もしくは
後の血液系の弾性変形性である。Ｃ1は、動脈側ポンプ
および図示しない動脈側ドリップチャンバーと狭隘部位
との間のチューブ系によって決まり、この動脈側ドリッ
プチャンバーはポンプ７と透析器との間に配置される。
Ｃ2は、狭隘部位後のチューブ系と透析器４と静脈側ド
リップチャンバー８とによって決まる。上記回路の（周
波数空間内での）複素伝達関数の分析は角周波数ωの正
弦波入力信号ＩPについて次式をもたらす：
【数１】
【００２０】ＩPは、２つの対称に配置されるローラを
備えた血液ポンプロータの回転時間の半分にその周期が
一致した周期信号である。それゆえに、次式を立てるこ
とができる：
備えた血液ポンプロータの回転時間の半分にその周期が
一致した周期信号である。それゆえに、次式を立てるこ
とができる：
【数２】
【００２１】ここに、ＩPOはポンピング流の連続成分、
ωPは血液ポンプの基本（第１高調波）周波数（回転周
波数の２倍）である。ＩP1，ＩP2，ＩP3，・・・は、基
本波および高調波の（複素）振幅である。回路の直線性
に基づき、この場合、出力信号に次式が成り立つ：
ωPは血液ポンプの基本（第１高調波）周波数（回転周
波数の２倍）である。ＩP1，ＩP2，ＩP3，・・・は、基
本波および高調波の（複素）振幅である。回路の直線性
に基づき、この場合、出力信号に次式が成り立つ：
【数３】
【００２２】振幅値には、次式が成り立つ：
【数４】 等。
【００２３】すでに先に触れたように、静的成分ＵV0は
狭隘部位の抵抗ＲXに左右されない。比較的高い周波数
に対しては、回路が２次低域通過フィルタとして働く。
ＲX＝０とＲV＜＜ＲXの２つの特殊事例のみが検討され
る。
狭隘部位の抵抗ＲXに左右されない。比較的高い周波数
に対しては、回路が２次低域通過フィルタとして働く。
ＲX＝０とＲV＜＜ＲXの２つの特殊事例のみが検討され
る。
【００２４】ＲX＝０の場合、すなわちチューブ系中に
狭窄がない場合、式１から次式が帰結する：
狭窄がない場合、式１から次式が帰結する：
【数５】
【００２５】これは、遮断周波数ωg＝１／（ＲV（Ｃ1
＋Ｃ2））の１次低域通過フィルタの伝達関数である。
実験室実験で判明したように、チューブ系が狭窄を含ん
でいない限り、血液ポンプの高調波は例えば３次に至る
までこの低域通過フィルタによっては顕著には減衰され
ない。すなわち、低域通過フィルタの遮断周波数は３ω
Pよりかなり上でなければならない。したがって、次式
が成り立つ：
＋Ｃ2））の１次低域通過フィルタの伝達関数である。
実験室実験で判明したように、チューブ系が狭窄を含ん
でいない限り、血液ポンプの高調波は例えば３次に至る
までこの低域通過フィルタによっては顕著には減衰され
ない。すなわち、低域通過フィルタの遮断周波数は３ω
Pよりかなり上でなければならない。したがって、次式
が成り立つ：
【数６】
【００２６】これは、一次近似において項ωPＲVＣ1と
ωPＲVＣ2を無視できることを意味する。従って、ＲV＜
＜ＲXの場合次式が得られる：
ωPＲVＣ2を無視できることを意味する。従って、ＲV＜
＜ＲXの場合次式が得られる：
【数７】
【００２７】それゆえに、捻転がますます強まると血液
系は遮断周波数ωg＝１／（ＲXＣ1）の低域通過フィル
タとして挙動する。チューブが強く捻転されればされる
ほど遮断周波数は一層深く低下し、血液ポンプ基本周波
数以下に低下することになる。血液ポンプの比較的高い
高調波は、基本振動よりもなお一層強く減衰される。な
お、基本振動のみが可視である。信号振幅の値を検討す
ると、式４から次式が帰結する：
系は遮断周波数ωg＝１／（ＲXＣ1）の低域通過フィル
タとして挙動する。チューブが強く捻転されればされる
ほど遮断周波数は一層深く低下し、血液ポンプ基本周波
数以下に低下することになる。血液ポンプの比較的高い
高調波は、基本振動よりもなお一層強く減衰される。な
お、基本振動のみが可視である。信号振幅の値を検討す
ると、式４から次式が帰結する：
【数８】
【００２８】ＲVは、静的圧力信号から算定することが
できる（式２）。血液ポンプの周波数ωもしくはその高
調波は、スペクトルから既知である。それゆえに、チュ
ーブの圧潰強さに直接に比例した値が存在するようにＲ
XＣ1を算定することが可能である。Ｃ1は血液ポンプと
狭隘部位との間の血液系のコンプライアンスであり、狭
隘部位の位置とチューブの幾何学および材料とに依存す
る。捻転が血液ポンプから遠く離れていればいるほどＣ
1は一層大きい。したがって、この方法は透析器近傍の
捻転に特別敏感である。
できる（式２）。血液ポンプの周波数ωもしくはその高
調波は、スペクトルから既知である。それゆえに、チュ
ーブの圧潰強さに直接に比例した値が存在するようにＲ
XＣ1を算定することが可能である。Ｃ1は血液ポンプと
狭隘部位との間の血液系のコンプライアンスであり、狭
隘部位の位置とチューブの幾何学および材料とに依存す
る。捻転が血液ポンプから遠く離れていればいるほどＣ
1は一層大きい。したがって、この方法は透析器近傍の
捻転に特別敏感である。
【００２９】狭窄検知方法が以下で説明される。チュー
ブ管路系２の静脈側分枝６内の振動圧力信号は静脈側圧
力センサ１０で測定される。次に振動圧力信号のフーリ
エ変換が実施される。図３は、管路系２の動脈側分枝１
の圧潰前の基本振動ωPと高調波２ωP，３ωP，・・・
とを有する静脈側圧力信号のフーリエ変換を示す。血液
ポンプ７と透析器４との間の動脈側分枝１の圧潰後の圧
力信号のフーリエ変換を図４が示す。狭窄は図１に矢印
で示してある。はっきりと認めることができるように、
特に高調波２ωP，３ωP，・・・の振幅が小さい。第１
高調波２ωPと高次の全高調波はほとんど検知できな
い。従って、実験で判明したように、基本振動が減衰さ
れるべきではない場合でも高調波の減衰から狭窄は確実
に推定することができる。チューブの捻転は、例えば血
液粘度の上昇によって発生しうるような患者アクセスの
流体抵抗の高まりとは明確に区別することができる。狭
窄の他に、透析器の塞栓も本方法で確実に検知すること
ができる。その限りで、本方法は透析器の監視にも利用
することができる。
ブ管路系２の静脈側分枝６内の振動圧力信号は静脈側圧
力センサ１０で測定される。次に振動圧力信号のフーリ
エ変換が実施される。図３は、管路系２の動脈側分枝１
の圧潰前の基本振動ωPと高調波２ωP，３ωP，・・・
とを有する静脈側圧力信号のフーリエ変換を示す。血液
ポンプ７と透析器４との間の動脈側分枝１の圧潰後の圧
力信号のフーリエ変換を図４が示す。狭窄は図１に矢印
で示してある。はっきりと認めることができるように、
特に高調波２ωP，３ωP，・・・の振幅が小さい。第１
高調波２ωPと高次の全高調波はほとんど検知できな
い。従って、実験で判明したように、基本振動が減衰さ
れるべきではない場合でも高調波の減衰から狭窄は確実
に推定することができる。チューブの捻転は、例えば血
液粘度の上昇によって発生しうるような患者アクセスの
流体抵抗の高まりとは明確に区別することができる。狭
窄の他に、透析器の塞栓も本方法で確実に検知すること
ができる。その限りで、本方法は透析器の監視にも利用
することができる。
【００３０】図５は、公知血液処理装置の独立した組立
体または構成要素とすることのできる狭窄検知装置の第
１実施例を示す。
体または構成要素とすることのできる狭窄検知装置の第
１実施例を示す。
【００３１】この装置は、血液処理装置体外血液循環路
のチューブ管路系２の静脈側分枝６中で振動圧力信号を
測定するための静脈側圧力センサ１０を有する。静脈側
圧力センサ１０は、一般に公知血液処理装置の構成要素
である（図１）。この装置はさらに、圧力センサ１０で
測定された圧力信号を分析するための手段１１と、警報
器１２とを有する。圧力信号を分析するための手段１１
は、フーリエ変換ＦＦＴを実施するための手段１３と、
圧力信号の周波数スペクトルを分析する中央処理装置Ｃ
ＰＵ１４とを含む。さらにメモリユニット１５が設けら
れている。
のチューブ管路系２の静脈側分枝６中で振動圧力信号を
測定するための静脈側圧力センサ１０を有する。静脈側
圧力センサ１０は、一般に公知血液処理装置の構成要素
である（図１）。この装置はさらに、圧力センサ１０で
測定された圧力信号を分析するための手段１１と、警報
器１２とを有する。圧力信号を分析するための手段１１
は、フーリエ変換ＦＦＴを実施するための手段１３と、
圧力信号の周波数スペクトルを分析する中央処理装置Ｃ
ＰＵ１４とを含む。さらにメモリユニット１５が設けら
れている。
【００３２】圧力信号のフーリエスペクトルから、静的
成分（ω＝０）、血液ポンプ基本周波数（ωP）および
第１高調波（ω＝２ωP）が抽出される。血液処理の開
始時、第１高調波の振幅は基準値としてメモリユニット
１５に記憶される。その際、狭窄は存在していないと前
提される。しかし選択的に、比較実験で求めた基準値を
第１高調波用に固定設定しておくこともできる。血液処
理中、第１高調波はフーリエスペクトルから連続的に抽
出される。ＣＰＵ１４は、基準値と抽出された振幅値と
の間の差を形成するための手段を有する。この差は設定
された限界値と比較される。差が限界値よりも大きいと
ＣＰＵ １４は警報信号を警報器１２に送る。狭窄が存
在するので警報器１２はいまや視覚警報および／または
音響警報を発する。
成分（ω＝０）、血液ポンプ基本周波数（ωP）および
第１高調波（ω＝２ωP）が抽出される。血液処理の開
始時、第１高調波の振幅は基準値としてメモリユニット
１５に記憶される。その際、狭窄は存在していないと前
提される。しかし選択的に、比較実験で求めた基準値を
第１高調波用に固定設定しておくこともできる。血液処
理中、第１高調波はフーリエスペクトルから連続的に抽
出される。ＣＰＵ１４は、基準値と抽出された振幅値と
の間の差を形成するための手段を有する。この差は設定
された限界値と比較される。差が限界値よりも大きいと
ＣＰＵ １４は警報信号を警報器１２に送る。狭窄が存
在するので警報器１２はいまや視覚警報および／または
音響警報を発する。
【００３３】信頼性と感度を高めるために、周波数スペ
クトルの分析はその他の高次高調波に基づいて行うこと
もできる。その場合、各高調波について基準値がメモリ
ユニット１５に記憶されている。ＣＰＵ １４が各基準
値と付属する高調波振幅との間に差を形成する。少なく
とも１つの高調波について差が設定限界値よりも大きい
ときＣＰＵ１４は警報信号を発生する。
クトルの分析はその他の高次高調波に基づいて行うこと
もできる。その場合、各高調波について基準値がメモリ
ユニット１５に記憶されている。ＣＰＵ １４が各基準
値と付属する高調波振幅との間に差を形成する。少なく
とも１つの高調波について差が設定限界値よりも大きい
ときＣＰＵ１４は警報信号を発生する。
【００３４】図６に示された狭窄検知装置の他の実施例
は、フーリエ変換を実施するための手段によって図５の
実施形態と相違している。相対応する部品には同じ符号
が付けてある。
は、フーリエ変換を実施するための手段によって図５の
実施形態と相違している。相対応する部品には同じ符号
が付けてある。
【００３５】図６の実施形態は、静的成分、血液ポンプ
基本周波数および第１高調波を抽出するために１つの低
域通過フィルタ１６とそれぞれがロックイン増幅器を形
成する２つの周波数可変帯域通過フィルタ１７、１８と
を有する。低域通過フィルタ１６は、時間平均信号（ω
＝０）をフィルタリングする。動脈側血液ポンプ信号Ｂ
ＰAが第１帯域通過フィルタ１７用の周波数ベースとし
て使用される一方、係数２を掛けた血液ポンプ信号が第
２帯域通過フィルタ１８用の周波数ベースとして使用さ
れる。動脈側血液ポンプ信号ＢＰAは、血液ポンプの回
転数に相関する信号である。例えば２つのローラを備え
たローラポンプの場合、血液ポンプ信号はポンプロータ
の回転運動に比べて２倍の周波数を有する。この信号
は、例えばポンプの制御装置または個別の回転速度計で
取り出すことができる。
基本周波数および第１高調波を抽出するために１つの低
域通過フィルタ１６とそれぞれがロックイン増幅器を形
成する２つの周波数可変帯域通過フィルタ１７、１８と
を有する。低域通過フィルタ１６は、時間平均信号（ω
＝０）をフィルタリングする。動脈側血液ポンプ信号Ｂ
ＰAが第１帯域通過フィルタ１７用の周波数ベースとし
て使用される一方、係数２を掛けた血液ポンプ信号が第
２帯域通過フィルタ１８用の周波数ベースとして使用さ
れる。動脈側血液ポンプ信号ＢＰAは、血液ポンプの回
転数に相関する信号である。例えば２つのローラを備え
たローラポンプの場合、血液ポンプ信号はポンプロータ
の回転運動に比べて２倍の周波数を有する。この信号
は、例えばポンプの制御装置または個別の回転速度計で
取り出すことができる。
【００３６】第１帯域通過フィルタ１７が血液ポンプ基
本周波数を抽出し、第２帯域通過フィルタ１８が第１高
調波を抽出する。その他の点で図５の装置と図６の装置
は同一構造である。
本周波数を抽出し、第２帯域通過フィルタ１８が第１高
調波を抽出する。その他の点で図５の装置と図６の装置
は同一構造である。
【図１】体外血液循環路の略図である。
【図２】図１の体外血液循環路の電気的等価回路図であ
る。
る。
【図３】静脈側振動圧力信号のフーリエ変換であり、狭
窄は存在していない。
窄は存在していない。
【図４】振動圧力信号のフーリエ変換であり、狭窄が存
在している。
在している。
【図５】狭窄検知装置の主要コンポーネントの略図であ
る。
る。
【図６】狭窄検知装置の他の実施形態を示す。
１ 動脈側分岐 ２ チューブ管路系 ４ 血圧処理ユニット ６ 静脈側分岐 ７ ポンプ ９，１０ 圧力センサ
フロントページの続き (72)発明者 マルテ・グロース ドイツ連邦共和国、デー 97424 シュヴ ァインフルト、ブレスラウシュトラーセ 44 Ｆターム(参考） 4C077 AA05 BB01 DD07 EE01 HH13 HH21 JJ03 JJ08 JJ13 KK30
Claims (12)
- 【請求項１】 患者から分岐して血液処理ユニットへと
通じた動脈側分枝と、血液処理ユニットから分岐して患
者へと通じた静脈側分枝とを有するチューブ管路系中の
狭窄を体外血液処理中に検知するための方法であって、
チューブ管路系中に振動圧力信号が生成され、この振動
圧力信号が測定され分析されるものにおいて、 振動圧力信号の周波数スペクトルが分析され、該圧力信
号の少なくとも１つの高調波の減衰が求められるととも
に、その減衰の変化から狭窄が推定されることを特徴と
する方法。 - 【請求項２】 第１高調波の減衰および／または第１高
調波よりも高次の単数または複数の高調波の減衰が求め
られることを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 振動圧力信号の高調波を求めるために、
該振動圧力信号のフーリエ変換が実施されることを特徴
とする請求項１または２に記載の方法。 - 【請求項４】 振動圧力信号の処理開始時に求められた
高調波振幅と処理中に求められた高調波振幅との差が計
算され、この差が所定の限界値よりも大きいとき狭窄が
推定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１
項に記載の方法。 - 【請求項５】 血液が動脈側分枝中を容積式血液ポン
プ、特にローラポンプで送られ、ポンプの圧力パルスが
振動圧力信号として測定されることを特徴とする請求項
１〜４のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項６】 血液処理ユニットの下流で、チューブ管
路系の静脈側分枝中に配置される圧力センサによって振
動圧力信号が測定されることを特徴とする請求項１〜５
のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項７】 患者から分岐して血液処理ユニット
（４）へと通じた動脈側分枝（２）と、血液処理ユニッ
トから分岐して患者へと通じた静脈側分枝（６）とを有
するチューブ管路系（２）中の狭窄を体外血液処理中に
検知するための装置であって、チューブ管路系中に振動
圧力信号を生成するための手段（７）と、この振動圧力
信号を測定するための手段（１０）と、この振動圧力信
号を分析するための手段（１１）とを有するものにおい
て、 振動圧力信号を分析するための手段が、圧力信号の周波
数スペクトルを分析しかつ振動圧力信号の少なくとも１
つの高調波の減衰を求めるための、減衰の変化から狭窄
を推定する手段（１３；１６、１７、１８；１４）を有
することを特徴とする装置。 - 【請求項８】 振動圧力信号を分析するための手段（１
３；１６、１７、１８；１４）が、第１高調波の減衰お
よび／またはこの高調波よりも高次の単数または複数の
高調波の減衰を求めるための手段を有することを特徴と
する請求項７に記載の装置。 - 【請求項９】 振動圧力信号を分析するための手段（１
３；１６、１７、１８；１４）が、フーリエ変換を実施
するための手段（１３）を有することを特徴とする、請
求項７または８に記載の方法。 - 【請求項１０】 振動信号を分析するための手段（１
３；１６、１７、１８；１４）が、振動圧力信号の処理
開始時に求められた高調波振幅と処理中に求められた高
調波振幅との差を形成するための手段を有し、この差が
所定の限界値よりも大きいときこれらの差形成手段が狭
窄を推定することを特徴とする請求項７〜９のいずれか
１項に記載の装置。 - 【請求項１１】 振動圧力信号を生成するための手段が
容積式血液ポンプ（７）、特にローラポンプであること
を特徴とする、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の
装置。 - 【請求項１２】 振動圧力信号を測定するための手段
が、血液処理ユニット（４）の下流に配置される静脈側
圧力センサ（１０）を含むことを特徴とする請求項８〜
１１のいずれか１項に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10115991A DE10115991C1 (de) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen von Stenosen in einem Schlauchleitungssystem |
| DE10115991:9 | 2001-03-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002301148A true JP2002301148A (ja) | 2002-10-15 |
| JP4254918B2 JP4254918B2 (ja) | 2009-04-15 |
Family
ID=7679821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002094076A Expired - Lifetime JP4254918B2 (ja) | 2001-03-30 | 2002-03-29 | チューブ管路系中の狭窄を検知するための方法および装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6745630B2 (ja) |
| EP (1) | EP1245242B1 (ja) |
| JP (1) | JP4254918B2 (ja) |
| DE (1) | DE10115991C1 (ja) |
| ES (1) | ES2560729T3 (ja) |
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| WO2005004950A1 (ja) * | 2003-07-10 | 2005-01-20 | Nikkiso Co., Ltd. | 脈拍数測定方法、血圧測定方法、及び血管アクセス監視方法、並びにそれらを用いた医療装置 |
| JP2005027801A (ja) * | 2003-07-10 | 2005-02-03 | Nikkiso Co Ltd | 血管アクセス監視方法および医療装置 |
| JP2010504180A (ja) * | 2006-09-26 | 2010-02-12 | フレゼニウス メディカル ケア ドイツチュラーント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフトング | 流動システム、特に血液処理装置の体外血液循環路における空気を検出する方法および装置 |
| JP2010234109A (ja) * | 2004-05-11 | 2010-10-21 | Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh | 血液の体外循環処理中での置換液の供給よるフィステル再循環に関して判定できる方法および装置 |
| JP2011515166A (ja) * | 2008-03-27 | 2011-05-19 | フレセニウス メディカル ケア ドイチュランド ゲーエムベーハー | 血管アクセスの監視装置及び監視方法、血管アクセスの監視装置を備えた体外血液処理装置 |
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| ES2501165T3 (es) * | 2001-07-30 | 2014-10-01 | Henry Ford Health System | Detección de estenosis en el circuito sanguíneo para tratamiento extracorpóreo de sangre |
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- 2002-03-29 US US10/112,522 patent/US6745630B2/en not_active Expired - Lifetime
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