JP2012196272A - 穿刺針抜け検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】静脈側血液回路4に、この静脈側血液回路4の振動を検出するためのマイクロフォンを振動検出手段21として設け、振動検出手段21から振動に対応した電気信号を出力する。この電子信号の周波数解析を周波数特性算出手段22で行い、パワースペクトルを算出する。このパワースペクトルのパターンと、記憶手段24に記憶していた穿刺状態にあるときの標準パワースペクトルパターンとを照合し、これらパターン間の距離が閾値以上となったときに穿刺針抜け状態であると判断する。
【選択図】 図1
Description
動脈回路側の穿刺針の抜けの検知は、気泡センサを動脈回路に装着する装置や方法が一般的であるが、静脈回路側の穿刺針の抜けの検知には、一般的な装置や方法がなく、これまでにいくつかの装置や方法が提案されている。
また特許文献2には、穿刺針に、皮膚に光を照射する送光部と皮膚からの反射光を受光する受光部とを設け、穿刺針が抜けた場合に、送光部から皮膚に光が照射されず受光強度が低下することを利用して穿刺針の抜けを検出する技術が記載されている。
1.特許文献1に記載されている検出装置では、漏血検出用の回路部品を留置針の近傍の皮膚に装着する必要があり、患者に負担がかかる。
2.特許文献2に記載されている検出装置では、皮膚に光を照射する送光部と、皮膚からの反射光を受光する受光部とを含む特殊な穿刺針が必要となり、コストが高くなってしまう。
請求項3にかかる穿刺針抜け検出装置は、穿刺状態において前記振動検出手段から出力された信号に基づくパワースペクトルを標準パワースペクトルパターンとして保持する記憶手段を備え、前記穿刺針抜け判定手段は、前記記憶手段に記憶されている前記標準パワースペクトルパターンと、前記周波数特性算出手段で算出されたパワースペクトルのパターンとを照合することにより前記穿刺針の針抜けを検出することを特徴としている。
請求項5にかかる穿刺針抜け検出装置は、前記穿刺針抜け判定手段は、前記算出されたパワースペクトルのピーク値に対応した周波数と、前記標準パワースペクトルパターンのピーク値に対応した周波数とに基づき前記穿刺針の針抜けを検出することを特徴としている。
請求項7にかかる穿刺針抜け検出装置は、前記血液循環回路は、動脈側穿刺針が取り付けられた動脈側血液回路と静脈側穿刺針が取り付けられた静脈側血液回路とを有し、前記振動検出手段は前記静脈側血液回路の振動を検出し、前記穿刺針抜け判定手段は、前記静脈側穿刺針の針抜けを検出することを特徴としている。
特に、穿刺状態におけるパワースペクトルを標準パワースペクトルパターンとして記憶手段に記憶しておき、算出したパワースペクトルのパターンと記憶していた標準パワースペクトルパターンとを照合することにより、針抜けを検出するようにしているため、雑音の影響を低減することができより高精度に穿刺針抜け状態であるか否かを判定することができる。
図1は、血液透析装置10の一例および本発明における穿刺針抜け検出装置20の一例を示す概略構成図である。
血液透析装置10は、例えば図1に示すように、患者に穿刺して血液を取り出す動脈側穿刺針1、浄化前の血液を通す動脈側血液回路2、血液を浄化するダイアライザ3、浄化された血液を通す静脈側血液回路4、浄化された血液を患者に戻す静脈側穿刺針5、体外循環血液及び透析液の流量を調整する透析装置本体6、透析液を供給する透析液供給装置7、透析後の廃液を処理する透析廃液処理装置8と、から主に構成される。
一方、穿刺針抜け検出装置20は、血液透析装置10に付加する形で実現される。
なお、ここでは、マイクロフォンを用いた場合について説明したが、例えば圧力センサにより、拍動に伴って生じる圧力変動を振動として検出するようにしてもよく、拍動による振動に応じた電気信号を出力することのできる検出装置であれば適用することができる。
記憶手段24には、患者毎の穿刺状態標準パワースペクトルパターンが、患者を識別するための識別番号と対応付けられて格納される。
なお、ユーザは、まず、穿刺針抜け検出装置20において入力手段25を操作し、透析を行っている患者の識別番号を入力する。前記入力手段25は、患者の識別番号を入力することができればよく、例えばキーボードであってもよく、或いは、診察券が磁気カードで形成され患者の識別番号が記憶されている場合には、この診察券に記憶されている患者の識別番号を読み取る装置であってもよい。
このとき、静脈側血液回路4に装着された振動検出手段21は、静脈側血液回路4に生じる振動として回路音を集音しこれを電気信号に変換して、回路音信号として出力する。
周波数特性算出手段22は、前記振動検出手段21が検出した回路音信号波形から、周波数特性を算出する。
周波数特性算出手段22は、まず、ステップS1において、振動検出手段21で検出された回路音信号波形を獲得し、この回路音信号波形に対して、10m秒間隔で250m秒区間について回路音信号波形の振幅の二乗和を計算して対数をとり、回路音対数パワーを算出する(ステップS2)。これにより、回路音対数パワー波形を得る(ステップS3)。
図4からわかるように、穿刺状態における回路音対数パワー波形は周期性が非常に高い。
つぎに、ステップS4において、図4の回路音対数パワー波形に対して、ある時間間隔毎にある時間長の区間を切り出して、窓関数をかけて周波数解析を行う。そして、周波数特性としてパワースペクトルを求める(ステップS5)。
以後、切り出して周波数解析を行う時間間隔をフレーム周期、切り出すデータの時間長をフレーム長とよぶ。図5より、切り出した区間中の、パワースペクトル中に、拍動に対応した鋭いピークが存在することがわかる。
本願の静脈側穿刺針抜け判定手段23では、図9に示す、穿刺状態にある場合のパワースペクトルのパターンと、穿刺状態にない場合のパワースペクトルのパターンとの違いを利用して穿刺針抜けの検出を行う。
例えば、図10は、図5に示す回路音信号のパワースペクトルを測定した透析患者の、透析直後の回路音信号のパワースペクトルである。なお、図10において横軸は周波数〔Hz〕、縦軸はパワーである。
すなわち、静脈側穿刺針抜け判定手段23では、まず、入力手段25で入力された患者の識別番号に対応する標準パワースペクトルパターンを、記憶手段24から読み出す(ステップS11)。そして、周波数特性算出手段22で算出した判定対象のパワースペクトルパターンを読み込み(ステップS12)、上述の手順でパターン間の距離を求め、これに基づいて穿刺状態であるか否かの判定を行う(ステップS13)。そして、穿刺状態である場合にはステップS14に移行して、判定対象であるパワースペクトルパターンを所定の記憶領域に一時的に記憶し(ステップS14)、ステップS15からステップS12に戻ってつぎのパワースペクトルパターンに対して同様の手順で判定処理を行う。
なお、ここでは、パワースペクトルを求める周波数解析を行うための切り出しを行った際の前記フレーム長の1区間におけるパワースペクトルを、そのまま標準パワースペクトルパターンとして更新設定しているが、これに限るものではない。
また、静脈側針判定手段23では、前述のようにある周波数領域における、標準パワースペクトルパターンPstd(f)と回路音信号から得たパワースペクトルパターンP(f)とについて同一周波数におけるパワースペクトルの差d(f)に基づき、パターン間の距離を演算している。
そのため、図11に示すように、穿刺状態における回路音信号のパワースペクトルパターンと、標準パワースペクトルパターンとは、比較的近似したパターン形状となるため、標準パワースペクトルパターンPstd(f)と回路音信号のパワースペクトルパターンP(f)とにおける同一周波数における差d(f)は比較的小さい。
しかしながら、前述のように、図11に示す、拍動による比較的鋭いピークを有する穿刺状態におけるパワースペクトルパターンは、図12に示す、穿刺状態にない場合のパワースペクトルパターンに比較して、標準パワースペクトルパターンに、より近似した形状となるため、仮に、回路音信号のパワースペクトルパターンにずれが生じたり、雑音が重畳されたりしたとしても、パターン間の距離は、穿刺状態にない場合のパターン間の距離に比較して比較的小さな値となる。したがって、回路音信号のパワースペクトルパターンにずれが生じたり、雑音が重畳されたりしたとしても拍動により生じたパワースペクトルパターンであることを的確に判断することができる。
例えば、前記の周波数領域[f1、f2]において、回路音信号のパワースペクトルパターンP(f)の最大パワー値をピーク値、このピーク値をとる周波数をピーク周波数と呼ぶことにすると、図14に示すように、穿刺状態と穿刺状態にない状態とでは、ピーク値、ピーク周波数ともに違いがあることがわかる。そこで、あらかじめピーク値またはピーク周波数に適当な閾値を設けておき、この閾値を利用することで、穿刺状態と穿刺していない状態とを判別することも可能である。
図16、図17は、それぞれ、穿刺状態の回路音信号のパワースペクトル(図5)、穿刺状態にない場合の回路音信号のパワースペクトル(図8)に、図15に示すピーク値およびピーク周波数の閾値を適用した場合を表したものである。閾値を用いて判断することによって、ピーク値、ピーク周波数いずれにおいても、穿刺状態にあるか否かを正しく判定できることがわかる。
また、上記実施の形態では、標準パワースペクトルパターンを、透析終了時に更新記憶する場合について説明したが、標準パワースペクトルパターンは、透析中に求めなおして更新してもよい。
また、透析終了時に自動的に標準パワースペクトルパターンを更新記憶すると共に、手動でも更新記憶できるように構成してもよい。このようにすることによって、任意のタイミングで更新記憶することができる。この場合には、前記更新記憶指示入力を行う機能を前記入力手段25に設けることも可能である。
また、振動検出手段21を1つ設けた場合について説明したが、1つに限らず、複数の振動検出手段21を設けることも可能であり、また、振動検出手段21として、マイクロフォンと圧力センサなど、種類の異なる振動検出手段を用いることも可能である。
また、動脈側血液回路2および静脈側血液回路4の両方に振動検出手段21を設けることも可能である。
また、上記実施の形態においては、図1に示す血液透析装置10に適用した場合について説明したが、これに限るものではなく、拍動による振動を検出することのできる血液透析装置であれば適用することができる。また、血液透析装置に限らず、成分献血する場合の血液処理装置など、体外で血液を循環させる装置に適用することができる。
4 静脈側血液回路
5 静脈側穿刺針
10 血液透析装置
20 静脈側穿刺針検出装置
21 振動検出手段
22 周波数特性算出手段
23 静脈側穿刺針抜け判定手段
24 記憶手段
25 入力手段
Claims (7)
- 患者の血液を対外循環させるための穿刺針を有する血液循環回路における前記穿刺針の針抜けを検出する穿刺針検出装置において、
前記血液循環回路における拍動による振動を検出し、振動に応じた信号を出力する振動検出手段と、
当該振動検出手段から出力された信号の周波数特性を算出する周波数特性算出手段と、
前記周波数特性算出手段で算出した周波数特性に基づき、前記穿刺針の針抜けを検出する穿刺針抜け判定手段と、を備えることを特徴とする穿刺針抜け検出装置。 - 前記周波数特性算出手段は、前記振動検出手段から出力された信号のパワースペクトルを算出し、
前記穿刺針抜け判定手段は、前記周波数特性算出手段により算出されたパワースペクトルに基づき前記穿刺針の針抜けを検出することを特徴とする請求項1記載の穿刺針抜け検出装置。 - 穿刺状態において前記振動検出手段から出力された信号に基づくパワースペクトルを標準パワースペクトルパターンとして保持する記憶手段を備え、
前記穿刺針抜け判定手段は、前記記憶手段に記憶されている前記標準パワースペクトルパターンと、前記周波数特性算出手段で算出されたパワースペクトルのパターンとを照合することにより前記穿刺針の針抜けを検出することを特徴とする請求項2記載の穿刺針抜け検出装置。 - 前記穿刺針抜け判定手段は、前記記憶手段に記憶されている前記標準パワースペクトルパターンと、前記周波数特性算出手段で算出されたパワースペクトルのパターンとのパターン間の距離を演算し、当該パターン間の距離に基づき前記穿刺針の針抜けを検出することを特徴とする請求項3記載の穿刺針抜け検出装置。
- 前記穿刺針抜け判定手段は、前記算出されたパワースペクトルのピーク値に対応した周波数と、前記標準パワースペクトルパターンのピーク値に対応した周波数とに基づき前記穿刺針の針抜けを検出することを特徴とする請求項3または請求項4記載の穿刺針抜け検出装置。
- 前記穿刺針抜け判定手段は、前記パワースペクトルのピーク値と、前記標準パワースペクトルパターンのピーク値とに基づき前記穿刺針の針抜けを検出することを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の穿刺針抜け検出装置。
- 前記血液循環回路は、動脈側穿刺針が取り付けられた動脈側血液回路と静脈側穿刺針が取り付けられた静脈側血液回路とを有し、前記振動検出手段は前記静脈側血液回路の振動を検出し、
前記穿刺針抜け判定手段は、前記静脈側穿刺針の針抜けを検出することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の穿刺針抜け検出装置。
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WO2021205822A1 (ja) * | 2020-04-10 | 2021-10-14 | 株式会社村田製作所 | 廃液貯留制御装置 |
CN116392212A (zh) * | 2023-03-06 | 2023-07-07 | 深圳市第二人民医院(深圳市转化医学研究院) | 一种穿刺针脱落预警方法、装置、可穿戴设备及存储介质 |
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2011
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