JP2010121964A - 圧力センサの使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力センサの容器部と検出部が着脱機構により接続される場合に、圧力センサを長時間使用可能にする。
【解決手段】通気口９０ｃが形成された気体室９０と、液体室９１と、気体室９０と液体室９１を区画する可撓性の隔膜９２とを備えた容器部７０と、容器部７０の通気口９０ｃと着脱機構により接続され、気体室９０の圧力を介して液体室９１の圧力を検出する検出部８０と、を有する圧力センサＡの使用方法であって、圧力検出時に液体室９１が大気に対して陰圧になる場合には、予め液体室９１の圧力調整により隔膜９２を中央位置Ｃより気体室９０側に撓ませ、圧力検出時に液体室９１が大気に対して陽圧になる場合には、予め液体室９１の圧力調整により隔膜９２を中央位置Ｃより液体室９１側に撓ませた状態で、容器部７０の通気口９０ｃと検出部８０を接続する。
【選択図】図３

Description

本発明は、圧力センサの使用方法に関する。

例えば患者の体内から血液を取り出し体外で処理して体内に戻す血液浄化療法などの体外循環療法は、体外循環回路を有する体外循環システムを用いて行われている。体外循環システムには、体外循環回路内の圧力を検出する圧力センサが設けられている。この圧力センサにより、血液の凝固等による体外循環回路の閉塞などを検出することができる。

上述の圧力センサには、例えば血液と大気との接触による血栓の生成を避けるため、体外循環回路内の圧力を可撓性の隔膜を介して間接的に検出するものが採用されている（特許文献１、２参照）。

上記圧力センサは、図７に示すように可撓性の隔膜２００により区画された気体室２０１と液体室２０２を有する容器部２０３と、当該容器部２０３の気体室２０１が接続され、気体室２０１の圧力を検出する検出部２０４を有している。容器部２０３の液体室２０２には、血液の流入口２０５と流出口２０６が形成され、容器部２０３の気体室２０１には、検出部２０４に接続される通気口２０７が形成されている。この圧力センサは、液体室２０２の圧力変動により隔膜２００が撓み、それに応じて気体室２０１の圧力が変動するため、当該気体室２０１の圧力を検出部２０４により検出することによって液体室２０２の圧力を検出できる。

特開２００７−２８２９９６号公報 特開２００８−５１６６３号公報

ところで、上記圧力センサの容器部２０３は、通常患者の血液が流れることから使用の度に交換する必要がある。一方、検出部２０４は、高価であり、血液が触れないので、通常は交換する必要がない。このため、容器部２０３と検出部２０４を、例えば嵌合を用いた着脱機構により着脱可能にし、圧力センサを使用する際には、容器部２０３の通気口２０７をその着脱機構により検出部２０４に接続するのが好ましい。

しかしながら、かかる場合、嵌合などの着脱機構により容器部２０３の通気口２０７と検出部２０４が接続されるため、例えば陽圧での使用時には、着脱機構の隙間から気体室２０１の気体が徐々に外部に漏れ、陰圧での使用時には、着脱機構の隙間から徐々に気体室２０１に外部の大気が入り込むことが考えられる。このため、例えば長時間連続して圧力センサを使用し続けると、陽圧での使用の場合、気体の流出により同じ圧力条件下でも隔膜２００が気体室２０１側に撓んでいき、陰圧での使用の場合、気体の流入により同じ圧力条件下でも隔膜２００が液体室２０２側に撓んでいき、最終的には隔膜２００が可動範囲の限界に達することがある。こうなると、隔膜２００が圧力変動に応じて一方側に動かなくなるため、圧力を正確に検出することができなくなる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、圧力センサの容器部と検出部が着脱機構により接続される場合であっても、圧力センサをより長い時間連続して使用可能にする、圧力センサの使用方法を提供することをその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、通気口が形成された気体室と、体外循環回路に接続される液体流入口と液体流出口が形成された液体室と、前記気体室と前記液体室を区画し、前記気体室と前記液体室の圧力差に応じて変形する可撓性の隔膜とを備えた容器部と、前記容器部の気体室の通気口と着脱機構により接続され、前記気体室の圧力を介して前記液体室の圧力を検出する検出部と、を有し、前記体外循環回路内の圧力を検出する圧力センサの使用方法であって、圧力検出時に前記液体室が大気に対して陰圧になる場合には、予め前記液体室の圧力調整により前記隔膜を中央位置より前記気体室側に撓ませ、圧力検出時に前記液体室が大気に対して陽圧になる場合には、予め前記液体室の圧力調整により前記隔膜を中央位置より前記液体室側に撓ませた状態で、前記容器部の通気口と前記検出部を接続することを特徴とする。

本発明によれば、例えば陰圧での使用の場合に、着脱機構の隙間から気体室に外気が徐々に入り込み、隔膜が液体室側に徐々に撓んでも、予め隔膜を気体室側に撓ませておくので、その分隔膜が液体室側の可動限界に達するのに時間がかかる。また、陽圧での使用の場合には、着脱機構の隙間から気体室の気体が徐々に抜け、隔膜が気体室側に徐々に撓んでも、予め隔膜を液体室側に撓ませておくので、その分隔膜が気体室側の可動限界に達するのに時間がかかる。この結果、圧力センサをより長い時間連続して使用することができる。

前記液体室の圧力をＰ、前記気体室の圧力をＰ₀とした場合に、式（１）を満たすように前記液体室の圧力調整を行うようにしてもよい。
０．６ｋＰａ≦|Ｐ−Ｐ₀|≦７ｋＰａ・・・式（１）
かかる場合、液体室と気体室の圧力差を０．６ｋＰａ以上にすることにより、圧力検出開始時の隔膜の撓みを十分に確保でき、上記圧力センサの連続使用時間をより確実に延ばすことができる。また、液体室と気体室の圧力差を７ｋＰａ以下とすることにより、圧力検出開始時の隔膜の必要以上の撓みを抑制し、圧力検出を高い精度で行うことができる。

本発明によれば、圧力センサを長時間連続して使用することができる。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る圧力センサが設けられる血液浄化システム１の構成の概略を示す説明図である。

図１に示すように血液浄化システム１は、例えば血液等の液体が流れる体外循環回路２と、当該体外循環回路２が固定され、体外循環回路２の液体の循環を行ったり、体外循環回路２内の圧力を調整したりする血液浄化装置３を有している。

体外循環回路２は、例えば患者から取り出された血液を血液浄化器１０に送り患者に戻す血液回路１１を有している。血液浄化器１０の内部には、目的に応じて血液から所定の成分を分離する中空糸膜、吸着材などの分離材が設けられている。

血液回路１１の血液浄化器１０よりも採血部側には、例えば本実施の形態にかかる２つの圧力センサＡが設けられている。

血液回路１１の血液浄化器１０よりも返血部側には、血液の脱気を行うドリップチャンバ４０が接続されている。

血液浄化器１０には、目的に応じて、分離された成分を排出したり、必要成分を血液浄化器１０に戻したり補給したりする分岐回路５０、５１が接続されている。

血液浄化装置３は、例えばチューブポンプ６０、６１、６２や、圧力センサＡの後述する検出部８０等を有している。

例えばチューブポンプ６０は、血液回路１１の２つの圧力センサＡの間に接続されている。チューブポンプ６１は、分岐回路５０に接続され、チューブポンプ６２は、分岐回路５１に接続されている。

また、血液浄化装置３は、その他体外循環回路２の血液浄化器１０やドリップチャンバ４０などを係止する係止部や、各圧力センサＡによる圧力検出やチューブポンプ６０〜６２の動作を制御する制御部、画面上でシステム全体を操作可能な操作部等を有している。

この血液浄化システム１によれば、例えば患者から取り出された血液を浄化して戻す血液浄化療法を実施することができる。

次に、圧力センサＡの構成について説明する。図２は、圧力センサＡの構成の概略を示す説明図である。

圧力センサＡは、例えば容器部７０と検出部８０を有している。容器部７０の内部には、気体室９０と液体室９１が形成され、当該気体室９０と液体室９１は、可撓性の隔膜９２により区画されている。液体室９１の壁面には、液体流入口９１ａと液体流出口９１ｂが形成されている。液体流入口９１ａと液体流出口９１ｂは、例えば液体室９１から見て隔膜９２に対し直角方向の壁面に形成されている。液体室９１は、液体流入口９１ａと液体流出口９１ｂを通じて血液回路１１に接続されている。気体室９０の隔膜９２に対向する壁面９０ａの中央には、外側に突出する凸状部９０ｂが形成されている。凸状部９０ｂの中央には、気体室９０から外部に通じる通気口９０ｃが形成されている。

検出部８０は、血液浄化装置３に内蔵されている。検出部８０は、接触した気体の圧力を検出できる。検出部８０は、例えば血液浄化装置３の表面から内部に向けて形成された凹状の通気路１００内に設けられている。容器部７０の凸状部９０ｂは、通気路１００に嵌合可能になっている。凸状部９０ｂを通気路１００に挿入し嵌合することによって、気体室９０の通気口９０ｃと検出部８０が連通される。また、凸状部９０ｂと通気路１００により、容器部７０と検出部８０の着脱機構が構成され、気体室９０の通気口９０ｃと検出部８０は、その着脱機構により接続できる。

上記圧力センサＡは、液体室９１の液体圧力に応じて隔膜９２が撓み、それに応じて変動する気体室９０の気圧を検出部８０により検出することによって、血液回路１１内の圧力を検出できる。

次に、以上のように構成された圧力センサＡの使用方法について説明する。先ず、圧力センサＡの容器部７０の通気口９０ｃが検出部８０に接続される前に、隔膜９２の撓みの位置が調整される。例えば後の圧力センサＡによる圧力検出時に容器部７０の液体室９１が大気に対して陰圧になる場合には、図３に示すように液体室９１の圧力調整により隔膜９２が中央位置Ｃより気体室９０側に撓ませられる。中央位置Ｃは、隔膜９２が液体室９１側及び気体室９０側のいずれにも撓んでない平坦なときの位置である。また、後の圧力検出時に液体室９１が大気に対して陽圧になる場合には、図４に示すように液体室９１の圧力調整により隔膜９２が中央位置Ｃより液体室９１側に撓ませられる。これらの液体室９１の圧力調整は、液体室９１の圧力をＰ、気体室９０の圧力をＰ₀とした場合に、式（１）を満たすように行われる。
０．６ｋＰａ≦|Ｐ−Ｐ₀|≦７ｋＰａ・・・式（１）

なお、一般的に容器部７０がチューブポンプの上流側に位置する場合には、圧力検出時に液体室９１が陰圧になり（陰圧使用）、容器部７０がチューブポンプの下流側に位置する場合には、圧力検出時に液体室９１が陽圧になる（陽圧使用）が、陰圧になるか陽圧になるかは、体外循環回路２の構成等から予め把握しておく。

次に、隔膜９２の撓みの位置が調整された状態で、容器部７０の両側の血液回路１１が閉塞され、その隔膜９２の撓みが保持される。かかる状態で、図５、６に示すように容器部７０の凸状部９０ｂが血液浄化装置３の通気路１００に挿入され嵌合される。こうして、容器部７０の気体室９０の通気口９０ｃが着脱機構により検出部８０に接続される。その後、陰圧使用の場合、図５に示すように隔壁９２が気体室９０側に撓んだ状態で、血液回路１１の圧力検出が開始され、陽圧使用の場合、図６に示すように隔壁９２が液体室９１側に撓んだ状態で、血液回路１１の圧力検出が開始される。

本実施の形態によれば、例えば陰圧使用の場合に、容器部７０と検出部８０の間の着脱機構の隙間から気体室９０内に徐々に外気が入り込み、隔膜９２が液体室９１側（図５の点線矢印方向）に徐々に移動していっても、予め隔膜９２が気体室９０側に撓んでいるので、その分隔膜９２が液体室９１側の可動限界に達するのに時間がかかる。また、例えば陽圧使用の場合には、着脱機構の隙間から気体室９０の気体が徐々に抜け、隔膜９２が気体室９０側（図６の点線矢印方向）に移動していっても、予め隔膜９２が液体室９１側に撓んでいるので、その分隔膜９２が気体室９０側の可動限界に達するのに時間がかかる。このため、圧力センサＡをより長い時間連続して使用することができる。

また、上記実施の形態では、隔膜９２の撓みの位置を調整する際に、式（１）を満たすように液体室９１の圧力を調整している。発明者の実験によれば、液体室９１と気体室９０の圧力差を０．６ｋＰａ以上に設定して圧力センサの圧力測定を連続的に行った場合に、圧力測定の誤差（センサの読み値と実際の圧力との差）が±５％以上に達するまでに、３０時間以上かかった。このように、式（１）のように液体室９１と気体室９０の圧力差を０．６ｋＰａ以上にすることにより、圧力検出開始時の隔膜９２の撓みを十分に確保でき、圧力センサＡの連続使用時間をより確実に延ばすことができる。また、液体室９１と気体室９０の圧力差を７ｋＰａ以下とすることにより、圧力検出開始時の隔膜９２の必要以上の撓みを抑制し、圧力検出を高い精度で行うことができる。つまり、隔膜９２が中央位置Ｃ付近で動いたときに相対的に高い精度の圧力検出を行うことができるため、圧力検出開始時の隔膜９２の位置を中央位置Ｃに近い位置に設定することにより、より高い精度の圧力検出を行うことができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば上記実施の形態の体外循環路２における圧力センサＡの設置位置や数は、これに限られない。また、以上の実施の形態では、圧力センサＡが血液浄化システムの体外循環回路２に設けられた例であったが、本発明は、血液浄化以外の治療を行う他の構成の体外循環システムの体外循環回路に設けられる場合も適用できる。また、容器部７０と検出部８０との着脱機構が他の構成であっても本発明は適用できる。

本実施の形態における血液浄化システムの構成を示す概略図である。 圧力センサの構成の概略を示す説明図である。 陰圧使用の場合の隔膜の位置を示す圧力センサの説明図である。 陽圧使用の場合の隔膜の位置を示す圧力センサの説明図である。 陰圧使用で容器部を検出部に接続したときの圧力センサの説明図である。 陽圧使用で容器部を検出部に接続したときの圧力センサの説明図である。 圧力センサの模式図である。

符号の説明

１ 血液浄化システム
２ 体外循環回路
３ 血液浄化装置
１１ 血液回路
７０ 容器部
８０ 検出部
９０ 気体室
９０ａ 壁面
９０ｂ 凸状部
９０ｃ 通気口
９１ 液体室
９１ａ 液体流入口
９１ｂ 液体流出口
９２ 隔膜
１００ 通気路
Ａ 圧力センサ

Claims (2)

1. 通気口が形成された気体室と、体外循環回路に接続される液体流入口と液体流出口が形成された液体室と、前記気体室と前記液体室を区画し、前記気体室と前記液体室の圧力差に応じて変形する可撓性の隔膜とを備えた容器部と、前記容器部の気体室の通気口と着脱機構により接続され、前記気体室の圧力を介して前記液体室の圧力を検出する検出部と、を有し、前記体外循環回路内の圧力を検出する圧力センサの使用方法であって、
   圧力検出時に前記液体室が大気に対して陰圧になる場合には、予め前記液体室の圧力調整により前記隔膜を中央位置より前記気体室側に撓ませ、圧力検出時に前記液体室が大気に対して陽圧になる場合には、予め前記液体室の圧力調整により前記隔膜を中央位置より前記液体室側に撓ませた状態で、前記容器部の通気口と前記検出部を接続することを特徴とする、圧力センサの使用方法。
2. 前記液体室の圧力をＰ、前記気体室の圧力をＰ₀とした場合に、式（１）を満たすように前記液体室の圧力調整を行うことを特徴とする、請求項１に記載の圧力センサの使用方法。
   ０．６ｋＰａ≦|Ｐ−Ｐ₀|≦７ｋＰａ・・・式（１）

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