JP2014522674A - 体外血液処理の血液経路中断を検出すること - Google Patents

Abstract

デバイス（７）は、人間被験者の血管アクセス（３）から体外血液処理装置を通って血管アクセス（３）に戻る血液経路を監視する。血液経路中のポンプ圧送デバイス（４）は、血液経路を通って血液採取デバイス（２’）から血液戻しデバイス（２”）に血液をポンプ圧送するように動作可能である。監視デバイス（７）は、血液経路中のポンプ圧送デバイス（４）の上流に配された圧力センサー（６ａ）から圧力データを取得し、たとえばＶＮＤ（静脈針取り外し）によって引き起こされる、ポンプ圧送デバイス（４）の下流の血液経路の中断を検出するために圧力データを処理する。中断は、圧力センサー（６ａ）におけるクロストークパルスの存在／欠如を評価することによって検出され、クロストークパルスは、体外血液処理装置（８０）中の一つ以上のパルス発生器から発生し、伝搬経路（Ｐ２）をポンプ圧送デバイス（４）の流れに沿った方向に、血液戻しデバイス（２”）と血管アクセス（３）と血液採取デバイス（２’）を通って圧力センサー（６ａ）に伝搬する。

Description

本発明は、体外血液処理たとえば透析のあいだの血液経路中断、特に、いわゆる静脈針取り外し（ＶＮＤ）によってたとえば引き起こされる血液処理装置の血液ポンプの下流の中断を検出するための技術に関する。

体外血液処理では、血液は、人間被験者から取り除かれ、処理（たとえば処置）され、それから、血液処理装置の一部である体外の血流回路（「ＥＣ回路」）によって被験者の中に再導入される。一般に、血液は、血液ポンプによってＥＣ回路を通って循環される。ある種の対外血液処理では、ＥＣ回路は、血液採取のためのアクセスデバイス（たとえば動脈針）と、血液再導入のためのアクセスデバイス（たとえば静脈針）を有しており、それらは、被験者の専用の血管アクセス（たとえばフィステルまたはグラフト）の中に差し込まれる。そのような体外血液処理は、血液透析、血液濾過透析法、血液濾過、血漿交感などを含んでいる。

体外血液処理では、ＥＣ回路中の機能不全は、被験者の潜在的に生命に危険のある状況をもたらすことがあるので、それらの危険を最小化することがきわめて重要である。ＥＣ回路が、静脈針が血管アクセスから緩くなるＶＮＤイベントによって血液ポンプの下流でたとえば中断するならば、深刻な状況がたとえば発生することがある。そのような中断は、被験者から血液を数分以内に流出させることがある。

ＶＮＤは、ＥＣ回路中の血液ポンプの下流側の圧力センサー（「静脈圧力センサー」）からの圧力信号に基づいて血液処理のあいだに検出されてよい。慣習的に、ＶＮＤ監視は、一つ以上の測定された圧力レベルを一つ以上のしきい値と比較することによっておこなわれる。しかしながら、ＥＣ回路の圧力は、たとえば被験者が移動する結果、治療の間や治療中に変わることがあるので、適切なしきい値を設定することは難しい。さらに、アクセスデバイスが緩み、シーツや被験者の衣服に刺さると、測定された圧力レベルは、潜在的に危険な状態を示すに十分に変わらないことがある。

ＷＯ９７／１００１３は、ＥＣ回路の静脈圧力センサーによって測定された圧力信号に基づくＶＮＤ監視のための代替技術を提案している。一つの代案では、ＶＮＤ監視は、圧力信号の心臓パルスの検出に基づいている。心臓パルスは、患者の心臓によって作られ、患者の循環系から血管アクセスと静脈針を経由して静脈圧力センサーに送られる圧力パルスを表わしている。代案では、ＶＮＤ監視は、血液ポンプによって生成され、血液ポンプから動脈針と血管アクセスと静脈針を経由して静脈圧力センサーに送られる圧力パルス（ポンプ圧送パルス）に基づいている。そのため、圧力信号中のポンプ圧送パルスの欠如は、動脈針および／または静脈針が取り外されたことを示す。

ＵＳ２００５／００１０１１８とＷＯ２００９／１５６１７４とＵＳ２０１０／０２３４７８６は、静脈圧力センサーから得られた圧力信号中の心臓パルスの検出に基づくＶＮＤ監視の類似または代替技術を開示している。

ＷＯ２０１０／１４９７２６は、静脈圧力センサーからの圧力信号中の心臓パルス以外の生理的パルスの検出に基づくＶＮＤ監視のための技術を開示している。そのような生理的パルスは、人間被験者から、たとえば、反射作用、随意筋収縮、非随意筋収縮、呼吸系、血圧調節のための自律系、または体温調節のための自律系から発生する。

先行技術はまたＷＯ２００９／１２７６８３であり、それは、静脈圧力センサーから取得された圧力信号中の鼓動信号を分離することによるＶＮＤ監視のための技術を開示している。鼓動信号は、圧力信号の振幅変調として現われて、患者の心臓によって生成された圧力波と、血液ポンプによって生成された圧力波の間の干渉によって形成される。鼓動信号の欠如は、静脈針が取り外されたことを示す。

ＥＣ回路のある構成または動作状況では、被験者の心臓または人間被験者の他の生理的現象によって生成された圧力波は弱すぎて静脈圧力センサーの圧力信号中に確実に検出されないことがある。したがって、上記技術の多くは、これらの構成／動作状況下では信頼性が低いことがある。

さらに、静脈圧力センサーをもたない血液処置装置があったり、静脈圧力センサーが、生理的パルス／ポンプ圧送パルスの信頼できる検出を許可しない設計または配置を有していたりすることがある。

したがって、ＥＣ回路中のＶＮＤ監視のための代替または補足技術の必要性がある。

先行技術の上記の認識された制限の一つ以上を少なくとも部分的に克服することが本発明の目的である。

一つの目的は、体外血液処理装置のポンプ圧送デバイスの下流の血液経路の中断を検出するための新しい技術を提供することである。

別の目的は、前記体外血液処理装置中への静脈圧力センサーの用意に頼らない中断検出技術、または、たとえ前記体外血液処理装置中に静脈圧力センサーがあったとして、そのような静脈圧力センサーからのデータを必要としない中断検出技術を提供することである。

これらの目的の一つ以上は、また、以下の説明から現われ得るさらなる目的は、独立請求項、その従属請求項によって定められる実施形態による監視デバイス、監視するためのデバイス、体外血液処理のための装置、監視方法、コンピューター読取可能媒体によって少なくとも部分的に達成される。

本発明の第一の側面は、人間被験者の血管アクセスから体外血液処理装置を通って前記血管アクセスに戻り延びている血液経路を監視するためのデバイスである。前記血液経路は、前記血管アクセスへの連結のための血液採取デバイスと血液戻しデバイスと、前記血液経路を通って前記血液採取デバイスから前記血液戻しデバイスに血液をポンプ圧送するように動作可能なポンプ圧送デバイスを備えている。前記デバイスは、前記血液経路を通ってポンプ圧送される血液の圧力パルスを検出するために前記血液経路中の前記ポンプ圧送デバイスの上流に配された圧力センサーから圧力データを取得するためのインプットと、前記インプットに接続された信号プロセッサーを備えている。前記信号プロセッサーは、前記圧力データに基づいて、前記体外血液処理装置中の一つ以上のパルス発生器から発生し、前記ポンプ圧送デバイスの流れに沿った方向に、前記血液戻しデバイスと前記血管アクセスと前記血液採取デバイスを通って前記圧力センサーに伝搬したクロストークパルスを備えている時間依存監視信号を生成し、前記クロストークパルスの存在または欠如を示すパラメーター値の計算のために前記監視信号を処理し、前記パラメーター値に少なくとも部分的に基づいて、前記ポンプ圧送デバイスの下流の前記血液経路の中断を検出するように構成されている。

発明の監視デバイスは、前記ポンプ圧送デバイスの上流すなわち前記血液経路の動脈側の圧力センサーからの圧力データに基づいて、前記ポンプ圧送デバイスの下流すなわち前記血液経路の静脈側の血液経路の中断の検出を可能にする。この驚くべき技術的な能力は、静脈側に（適切な）圧力センサーを欠いている体外血液処理装置のＶＮＤ検出を可能にする。発明の技術は、生理的パルスが（たとえば鼓動信号によって）直接または間接的に検出されることを必要としないので、既存技術が役に立たないとき、たとえば、生理的パルスがないか検出されるには弱すぎるときでも、ＶＮＤ検出を可能にする。さらに、発明の技術は、検出の信頼度を改善するために従来のＶＮＤ技術と組み合わされてよい。またさらに、生理的パルスは、前記血液経路の静脈側よりも動脈側で強いので、発明の技術は、クロストークパルスと生理的パルスのジョイント検出のために実施されてよく、クロストークパルスの欠如は静脈側（下流）中断を示し、また、生理的パルスの欠如は動脈側（上流）中断を示す。ここに使用されるように、「上流」および「下流」は、前記血液経路中の血液の流れに関して、前記ポンプ圧送デバイスからのさらに上および下の位置をそれぞれ指している。

一つの実施形態では、前記信号プロセッサーは、前記監視信号の時間窓内の信号値の不規則さの測定としてのパラメーター値を計算するように構成されている。前記不規則さの測定は、前記信号値のエントロピーの測定および／または前記信号値の統計的測定を有していてよい。一つの実施形態では、前記統計的測定は、三次またはそれよりも高次の標準化されたモーメントを有している。たとえば、前記統計的測定は、歪度と尖度の少なくとも一つを有していてよい。

一つの実施形態では、前記信号プロセッサーは、前記人間被験者中の一つ以上の生理的パルス発生器から発生する生理的パルスを備えているように前記監視信号を生成するように構成されており、前記時間窓は、一つの生理的パルスの少なくとも一部を含むように選択される。

一つの実施形態では、前記パラメーター値は、前記生理的パルスの前記クロストークパルスの重畳によって引き起こされる外乱を表わすように計算される。

一つの実施形態では、前記信号プロセッサーは、前記圧力データをフィルター処理して、前記ポンプ圧送デバイスから発生し、前記ポンプ圧送デバイスの流れに逆らった方向に前記血液経路中を伝搬した干渉パルスを少なくとも抑制することによって前記監視信号を生成するように構成されており、前記フィルター処理は、前記監視信号中の前記干渉パルスと前記生理的パルスの間の大きさの比が約１／１０よりも小さく、好ましくは約１／５０よりも小さく、最も好ましくは約１／１００よりも小さくなるように、前記干渉パルスを抑制するように構成されている。

一つの実施形態では、前記信号プロセッサーは、前記ポンプ圧送デバイスから発生し、前記ポンプ圧送デバイスの流れに逆らった方向に前記血液経路中を伝搬した干渉パルスに対して前記圧力データをフィルター処理することによって前記監視信号を生成するように構成されており、前記フィルター処理は、前記クロストークパルスと比較して前記干渉パルスを抑制するように、好ましくは、前記干渉パルスが前記クロストークパルスと同じ大きさかそれよりも小さくなるように構成されている。たとえば、前記信号プロセッサーは、前記圧力データをフィルター処理したときに前記干渉パルスを本質的に除去して前記監視信号を生成するように構成されてよい。

一つの実施形態では、前記信号プロセッサーは、前記監視信号の時間窓内の信号値の大きさの測定として前記パラメーター値を生成するように構成されている。

一つの実施形態では、前記信号プロセッサーは、前記パラメーター値を参照と比較することによって前記中断を検出するように構成されており、参照は、前記クロストークパルスの欠如時の前記パラメーター値の推定値として取得される。

一つの実施形態では、前記信号プロセッサーは、第一、第二および第三の基準値の少なくとも一つに基づいて前記参照を得るように構成されており、前記第一の基準値は、前記少なくとも一つのパルス発生器が無効である時間間隔のあいだに計算されたパラメーター値から与えられ、前記第二の基準値は、始動手続きのあいだに計算されたパラメーター値から与えられ、その際、前記体外血液処理装置は前記血液採取デバイスを経由して前記血管アクセスに接続されるが、前記ポンプ圧送デバイスの下流において前記血管アクセスから切断され、前記ポンプ圧送デバイスは、血液採取デバイスから前記体外血液処理装置の中に血液をポンプ圧送するように動作され、前記第三の基準値は、プライミング手続きのあいだに計算されたパラメーター値から与えられ、その際、前記体外血液処理装置は、前記ポンプ圧送デバイスの上流と下流において前記血管アクセスから切断され、前記ポンプ圧送デバイスは、プライミング流体をポンプ圧送して、上流端において前記体外血液処理装置の中に流れ入り、下流端において前記体外血液処理装置から流れ出るように動作される。そのような実施では、前記第一の基準値は、前記人間被験者から発生する生理的パルスの存在と、前記クロストークパルスの欠如と、前記ポンプ圧送デバイスから発生し、前記ポンプ圧送デバイスの流れに逆らった方向に前記血液経路を伝搬した干渉パルスの欠如を表わすために生成されてよく、前記第二の基準値は、前記生理的パルスおよび前記干渉パルスの存在と前記クロストークパルスの欠如、前記生理的パルスの存在と前記クロストークパルスおよび前記干渉パルスの欠如、前記干渉パルスの存在と前記クロストークパルスおよび前記生理的パルスの欠如の次のものの一つを表わすために生成されてよく、前記第三の基準値は、前記干渉パルスの存在と前記クロストークパルスおよび前記生理的パルスの欠如を表わすために生成されてよい。

一つの実施形態では、前記信号プロセッサーは、前記監視信号から形表示データを抽出し、前記形表示データを参照プロファイルデータに整合させることによって前記パラメーター値を計算するように構成されている。たとえば、前記形表示データは、前記監視信号中の信号値であってよく、前記参照プロファイルデータは一時的な参照プロファイルであってよい。

別の実施形態では、前記信号プロセッサーは、前記監視信号中のパルスのためのタイミングデータを抽出し、前記一つ以上のパルス発生器中のパルス発生処理を示す参照タイミングに前記タイミングデータを整合させることによって前記パラメーター値を計算するように構成されている。

一つの実施形態では、前記一つ以上のパルス発生器は、前記血液経路と液圧的に接触する透析流体回路に含まれており、前記信号プロセッサーは、前記透析流体回路を通ってポンプ圧送された透析流体の圧力パルスを検出するために前記透析流体回路中に配されたさらなる圧力センサーから、または、前記一つ以上のパルス発生器のためのコントロール信号から参照信号を取得し、前記監視信号を前記参照信号に整合させることによって前記パラメーター値を計算するように構成されている。

本発明の第二の側面は、前述の血液経路を監視するためのデバイスである。前記デバイスは、前記血液経路を通ってポンプ圧送される血液の圧力パルスを検出するために前記血液経路中の前記ポンプ圧送デバイスの上流に配された圧力センサーから圧力データを取得するための手段と、前記圧力データに基づいて、前記体外血液処理装置中の一つ以上のパルス発生器から発生し、前記ポンプ圧送デバイスの流れに沿った方向に、前記血液戻しデバイスと前記血管アクセスと前記血液採取デバイスを通って前記圧力センサーに伝搬したクロストークパルスを備えている時間依存監視信号を生成するための手段と、前記クロストークパルスの存在または欠如を示すパラメーター値の計算のために前記監視信号を処理するための手段と、前記パラメーター値に少なくとも部分的に基づいて、前記ポンプ圧送デバイスの下流の前記血液経路の中断を検出するための手段を備えている。

本発明の第三の側面は、体外血液処理のための装置であり、人間被験者の血管アクセスから延びており、前記血管アクセスへの連結のための血液採取デバイスと、前記血液経路を通して血液をポンプ圧送するように動作可能なポンプ圧送デバイスと、血液処理ユニットと、前記血管アクセスへの連結のための血液戻しデバイスを備えている血液経路を定めるように前記人間被験者の脈管系への接続のために構成されている。さらに、前記装置は、第一の側面の前記監視デバイスを備えている。

本発明の第四の側面は、前述の血液経路を監視する方法である。前記方法は、前記血液経路を通ってポンプ圧送される血液の圧力パルスを検出するために前記血液経路中の前記ポンプ圧送デバイスの上流に配された圧力センサーから圧力データを取得し、前記圧力データに基づいて、前記体外血液処理装置中の一つ以上のパルス発生器から発生し、前記ポンプ圧送デバイスの流れに沿った方向に、前記血液戻しデバイスと前記血管アクセスと前記血液採取デバイスを通って前記圧力センサーに伝搬したクロストークパルスを備えている時間依存監視信号を生成し、前記クロストークパルスの存在または欠如を示すパラメーター値の計算のために前記監視信号を処理し、前記パラメーター値に少なくとも部分的に基づいて、前記ポンプ圧送デバイスの下流の前記血液経路の中断を検出する。

一つの実施形態では、前記パラメーター値は、前記監視信号の時間窓内の信号値の不規則さの測定として計算される。たとえば、前記不規則さの測定は、前記信号値のエントロピーの測定および／または前記信号値の統計的測定を有していてよい。一つの実施形態では、前記統計的測定は、三次またはそれよりも高次の標準化されたモーメントを有している。たとえば、前記統計的測定は、歪度と尖度の少なくとも一つを有していてよい。

一つの実施形態では、前記監視信号は前記人間被験者から発生する生理的パルスを備えているように生成され、前記時間窓は、一つの生理的パルスの少なくとも一部を含むように選択される。

一つの実施形態では、前記パラメーター値は、前記生理的パルスの前記クロストークパルスの重畳によって引き起こされる外乱を表わすように計算される。

一つの実施形態では、前記処理は、前記圧力データをフィルター処理して、前記ポンプ圧送デバイスから発生し、前記ポンプ圧送デバイスの流れに逆らった方向に前記血液経路中を伝搬した干渉パルスを少なくとも抑制するように構成されており、それによって、前記干渉パルスは、前記監視信号中の前記干渉パルスと前記生理的パルスの間の大きさの比が約１／１０よりも小さく、好ましくは約１／５０よりも小さく、最も好ましくは約１／１００よりも小さくなるように抑制される。

一つの実施形態では、前記処理は、前記ポンプ圧送デバイスから発生し、前記ポンプ圧送デバイスの流れに逆らった方向に前記血液経路中を伝搬した干渉パルスに対して前記圧力データをフィルター処理するように構成されており、それによって、前記干渉パルスは、好ましくは前記干渉パルスが前記クロストークパルスと同じ大きさかそれよりも小さくなるように、前記クロストークパルスと比較して抑制される。たとえば、前記処理は、前記圧力データをフィルター処理したときに前記干渉パルスを本質的に除去して前記監視信号を生成するように構成されてよい。

一つの実施形態では、前記処理は、前記監視信号の時間窓内の信号値の大きさの測定として前記パラメーター値を生成するように構成されている。

一つの実施形態では、前記パラメーター値を参照と比較するように構成されており、参照は、前記クロストークパルスの欠如時の前記パラメーター値の推定値として取得される。

一つの実施形態では、前記処理は、前記監視信号から形表示データを抽出し、前記形表示データを参照プロファイルデータに整合させることによって前記パラメーター値を計算するように構成されている。

別の実施形態では、前記処理は、前記監視信号中のパルスのためのタイミングデータを抽出し、前記一つ以上のパルス発生器中のパルス発生処理を示す参照タイミングに前記タイミングデータを整合させることによって前記パラメーター値を計算するように構成されている。

一つの実施形態では、前記一つ以上のパルス発生器は、前記血液経路と液圧的に接触する透析流体回路に含まれており、前記方法はさらに、前記透析流体回路を通ってポンプ圧送された透析流体の圧力パルスを検出するために前記透析流体回路中に配されたさらなる圧力センサーから、または、前記一つ以上のパルス発生器のためのコントロール信号から参照信号を取得し、前記監視信号を前記参照信号に整合させることによって前記パラメーター値を計算するように構成されている。

本発明の第五の側面は、プロセッサーによって実行されたとき、前記プロセッサーに第四の側面の方法をおこなわせるコンピューター命令を備えているコンピューター読取可能媒体である。

前記第二ないし第五の側面は、技術的な効果を第一の側面と共有し、前記第一の側面の実施形態のどんな一つも前記第二ないし第五の側面と組み合わせられてよい。

本発明の他の目的、特徴、側面および利点は、続く詳細な説明から、添付の特許請求の範囲と図面から明らかになるであろう。

本発明の実施形態は、いま、添付の概略図に関連して、より詳しく説明される。
図１は、人間被験者に取り付けられた体外血液処理装置の血液経路の概略図。 図２（ａ）は、ＶＮＤ検出のための方法の実施形態のフローチャートである。 図２（ｂ）は、ＶＮＤ検出のためのデバイスの実施形態のブロック図である。 図３（ａ）は、ＶＮＤイベントの前の監視信号のプロットである。 図３（ｂ）は、ＶＮＤイベントの後の監視信号のプロットである。 図４（ａ）は、正規分布を表わしているデータサンプルのヒストグラムである。 図４（ｂ）は、ラプラス分布を表わしているデータサンプルのヒストグラムである。 図４（ｃ）は、均一（確率的）分布を表わしているデータサンプルのヒストグラムである。 図４（ｄ）は、シヌソイド分布を表わしているデータサンプルのヒストグラムである。 図５は、ＶＮＤイベントの前後の異なる時間間隔に取得された監視信号についての時間の関数としての尖度と歪度の値のプロットである。 図６は、人間被験者の血液治療中の時間の四点における尖度と歪度の値のプロットである。 図７は、別の人間被験者の血液治療中の時間の四点における尖度と歪度の値のプロットである。 図８は、体外血液処理システムとＶＮＤ検出のためのデバイスを有している血液透析治療のためのシステムの概略図である。

説明の全体にわたって、同一参照数字が、対応する要素を識別するために使用される。

図１は、被験者の専用の脈管アクセス３（「血管アクセス」としても知られている）に挿入されたアクセスデバイス２’，２”を介して体外流体回路１に接続された人間被験者を示している。体外流体回路１（以下に「ＥＣ回路」と示される）は、被験者の心臓脈管系との間で血液を送るように構成されている。一例では、ＥＣ回路１は、透析機などの血液処理のための装置の一部である（図８中の８０参照）。示された例では、血液ポンプ４は、血液を脈管アクセス３からアクセスデバイス２’を経由して引き、また血液を血液処理ユニット５たとえば透析器を通してポンプ圧送して、アクセスデバイス２”を経由して脈管アクセス３に戻す。したがって、両アクセスデバイス２’，２”が脈管アクセス３に接続されると、ＥＣ回路１は、脈管アクセス３において始まって終わる血液経路を定める。ＥＣ回路１は、血液ポンプ４の下流に位置する血液経路の部品である「静脈側」と、血液ポンプ４の上流に位置する血液経路の部品である「動脈側」を備えていると理解され得る。

圧力センサー６ａ（「動脈圧力センサー」または「動脈センサー」と示される）は、ＥＣ回路１の動脈側の圧力波を検出するために配されている。ここに使用されるように、「圧力波」は、材料または物質を通って移動または伝搬する外乱の形をしている機械的な波である。以下の例の文脈では、圧力波は、一般に約３〜２０ｍ／ｓの範囲内にある速度で、被験者の心臓脈管系中とＥＣ回路１の血液経路中の血液の中を伝搬する。動脈センサー６ａは、直接または間接的に液圧的に血液と接触しており、各圧力波について圧力パルスを形成する圧力データを生成する。したがって、「圧力パルス」は、時間依存測定信号（「圧力信号」）内の信号大きさの局所的な増大または減少（実施に依存する）を定める一組のデータサンプルである。動脈センサー６ａは、図１に示されるような異なる伝搬経路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の圧力波を受ける。

伝搬経路Ｐ１では、人間被験者の生理的源ＰＨによって生成された圧力波が、被験者の心臓脈管系を通って脈管アクセス３に、動脈アクセスデバイス２’を経由して動脈センサー６ａに伝搬し、それが、対応する生理的パルスを測定する。圧力波はまた、静脈アクセスデバイス２”を経由してＥＣ回路１の静脈側に入るが、圧力波は、一般に弱く、透析器５と血液ポンプ４に本質的に吸収され、一般には動脈センサー６ａによって検出されない。生理的源ＰＨは、心臓、呼吸系、血圧調節のための自律系、体温調節のための自律系、反射作用、随意筋収縮、非随意筋収縮などの任意の生理的現象であってよい。生理的源ＰＨは、被験者に取り付けられており、圧力波を生成するように患者の肌上で震動や振動や加圧する機械デバイスであることも考えられ得る。別の代案では、そのような機械デバイスは、被験者の支持体たとえばベッドに取り付けられてもよい。しかしながら、以下の例では、生理的パルスは、被験者の心臓から発生し、「心臓パルス」と称される、と仮定されている。しかしながら、すべての例は、上述の機械的デバイスのほか上に列記された他の生理的現象のいずれかから、単独または組み合わされて、発生する生理的パルスに等しく適用可能である。

伝搬経路Ｐ２では、血液ポンプ４によって生成された圧力波が、ＥＣ回路１の静脈側２”を移動して静脈アクセスデバイスに至り、そこで、脈管アクセス３に入る。ここで、圧力波の一部は、動脈アクセスデバイス２’を経由してＥＣ回路１の動脈側に入り、動脈センサー６ａに到達する。これらの圧力波はＥＣ回路１の静脈側から動脈側に伝搬するので、対応する圧力パルスは、ここでは、「クロストークパルス」と称される。したがって、特に断らない限り、以下の説明は、クロストークパルスはＥＣ回路中の一つ以上の血液ポンプから発生する、と仮定している。

クロストークパルスはＥＣ回路１中または血液処理のための装置中の他の機械的パルス発生器から発生することがあることに注意すべきである。たとえば、振動は、バルブ、バランス室、透析流体のためのポンプ、その他などの透析流体回路（図８中の１５参照）中の既存の一つ以上のコンポーネントによって生成されることがある。これらの振動は、透析器５を経由して血液経路の中に送られ、動脈センサー６ａにおいてクロストークパルスを形成する。発生源に関係なく、振動は、ＥＣ回路１の静脈側の管材料を経由して血液経路に入ることがある。振動は、血液処理のための装置のクロストークパルスの生成のための適切な個所に取り付けられる専用のバイブレータによって代替的に生成されてよい。

伝搬経路Ｐ３では、血液ポンプ４によって生成された圧力波が、ＥＣ回路１の動脈側に移動して動脈センサー６ａに至り、それは、ここでは「上流パルス」（一般には「干渉パルス」）と称される圧力パルスを生成する。上流パルスはまた、ＥＣ回路１に静脈または動脈側で入り、動脈センサー６ａの流れに沿った方向に伝搬するたとえば振動によって、または、動脈側の血液経路を定めるつり下げ血液ラインに生じる揺れ動作によって、ＥＣ回路１中または血液処理のための装置中の他の機械的パルス発生器から発生することがある。

検出された圧力波を表す電気信号（以下では「圧力信号」と称される）を得て処理するため、監視デバイス７が、伝送線を介して動脈センサー６ａに接続される。明確には、監視デバイス７は、たとえば脈管アクセス３からの静脈アクセスデバイス２”の取り外しによって引き起こされる、血液ポンプ４の静脈側の血液経路の中断の検出のための圧力信号を処理するように構成されている。図１の例では、監視デバイス７は、信号プロセッサー８と電子メモリー９を備えている。

監視デバイスは、図２（ａ）のフローチャートに示されている方法を実現する。方法は、動脈センサー６ａにおいてクロストークパルスを検出することが可能であり、かつ、静脈側の中断は、圧力波が脈管アクセス３を経由して静脈側から動脈側に伝搬するのを妨げるという洞察に基づいている。したがって、圧力信号中のクロストークパルスの欠如は、中断のインジケータとして使用される。

ステップＳ１において、圧力信号が動脈センサー６ａから取得される。ステップＳ２において、ＥＣ回路１が完全であって脈管アクセス３に適切に接続されたときに、監視信号がクロストークパルスを含んでいるように、圧力信号に基づいて時間依存監視信号が生成される。監視信号中のクロストークパルスは、圧力信号中のクロストークパルスの部分集合であることだけを必要とすることに注意すべきである。たとえば、監視信号は、一つ以上の狭い周波数帯域中のクロストークパルスの信号成分を包含するように生成されてよい。実施によっては、監視信号は、さらに以下で説明されるように、追加パルスを包含するように生成されてもよい。ステップＳ３において、クロストークパルスの存在または欠如を示すパラメーター値の計算のために監視信号が処理される。最後に、ステップＳ４において、たとえば、パラメーター値を、しきい値や範囲などの参照と比較することによって、血液経路の下流の中断の検出のためにパラメーター値が評価される。

監視デバイス７は、血液処理装置の動作中の選択された時間ステップにおいて図２（ａ）の方法を実行して、血液経路の静脈側の状態を連続的または断続的に評価すると、理解されるべきである。一例では、ステップＳ１は、圧力データを所与のサンプリングレートで得るように動作し、ステップＳ２は、圧力データに基づいて監視信号を同時に生成し、一方、ステップＳ３は、監視信号中の時間窓内の信号値に基づいてパラメーター値を断続的または連続的に計算するように実行される。別の例では、ステップＳ１〜Ｓ３は、選択された時刻に実行されて、所与の時間窓中の圧力データを得、監視信号を生成し、パラメーター値を計算する。いずれの例においても、各時間窓は、クロストークパルスの少なくとも一部を包含するように定められてよく、連続の時間窓は、重なっていても重なっていなくてもよい。時間窓が二以上のクロストークパルスを含むように定められることも考えられる。

上に注記されるように、ステップＳ２は、さまざまな中身のパルスを伴う監視信号を生成するように実施されてよい。

第一の変形では、監視信号は、クロストークパルスを単に包含するように生成される。したがって、圧力信号が、心臓パルスと上流パルスを包含する限りでは、これらのパルスは、たとえば適切なフィルター処理によって、監視信号を生成するときに除去される。フィルター処理は、時間領域、周波数領域または両方におこなわれてよい。たとえば、心臓パルス（および他の生理的パルス）と上流パルスは、圧力信号に、ローパスフィルター、ハイパスフィルター、ノッチフィルターまたは同様物を施すことによって少なくとも部分的に除去され得る。上流パルスは、たとえば、上流パルスの一時的プロファイルの使用によって除去され得、それらは、たとえば、参照によってそのままここに組み込まれるＷＯ２００９／１５６１７５に開示されるように、適応性のあるフィルター構造に入力されるか、圧力信号から直に減算されてよい。圧力信号中の心臓パルスおよび／または上流パルスの除去に使用され得るさらなるフィルター処理技術は、前述のＷＯ９７／１００１３、ＵＳ２００５／００１０１１８、ＷＯ２００９／１５６１７４、ＵＳ２０１０／０２３４７８６に開示されている。別の例では、心臓からの圧力波が弱すぎて動脈センサー６ａによって検出されない場合には、心臓パルスは、本質的に圧力信号中になくてよい。

上流パルスとクロストークパルスは、たとえ両方とも同じ源（たとえば血液ポンプ４）から発生しているとしても、異なる形、そのため、さまざまな周波数中身（すなわち含まれる周波数にわたってエネルギーの異なる分布）を有していてよいことに注意すべきである。たとえば、血液ポンプ生成圧力脈動は、静脈側と動脈側の間で異なることはよく知られている。ポンプ４からの圧力波が脈管アクセス３を通過する場合、それらはさらに修正されてよい。したがって、クロストークパルスは、上流パルスから識別され得る。

第二の変形では、監視信号は、クロストークパルスと心臓パルスを包含するが上流パルスを包含しないように生成される。上流パルスは、たとえば第一の変形に関して説明されるように、フィルター処理によって削除され得る。心臓パルスは保持されてよいので、第二の変形の一つの利点は、フィルター処理の必要性の低減である。別の利点は、第二の変形は、静脈側の中断と動脈側の中断を識別することを可能にすることであり、それは、前者は、クロストークパルスの欠如をもたらし、後者は、心臓パルスとクロストークパルスの両方の欠如をもたらすからである。

図３（ａ）は、ＥＣ回路１と脈管アクセス３の間の完全な連結において取得される監視信号３０１を示している。したがって、監視信号３０１は、心臓パルスに重畳されたクロストークパルスを包含している。図３（ｂ）は、静脈アクセスデバイス２”が脈管アクセス３から取り外されたときの監視信号３０２を示しており、それは、クロストークパルスの消滅によって示されており、心臓パルス（およびノイズなどの信号アーティファクト）だけが残っている。

第三の変形では、監視信号は、クロストークパルスと心臓パルスと上流パルスを包含するように生成される。これは、フィルター処理の必要をさらに低減し、または除去しさえする。しかしながら、上流パルスは一般に、クロストークパルスよりもはるかに強く、クロストークパルスの検出を容易にするため、たとえば第一の変形に関して説明されるようにフィルター処理することによって、上流パルスの大きさを抑制することが望ましい。一例では、上流パルスは、上流パルスと心臓パルスの間の大きさの比が約１／１０、１／５０、または１／１００よりも小さいとき、十分に抑制される。別の例では、上流パルスはクロストークパルスと比較して抑制され、上流パルスは、クロストークパルスと同じ大きさであるか、それよりも小さい。

第四の変形では、監視信号は、クロストークパルスと上流パルスを含んでいるが、心臓パルスは含んでいない。第一の変形のように、心臓パルスはフィルター処理によって除去されてよく、または、それらは、本質的に圧力信号中になくてよい。第三の変形では、上流パルスは、クロストークパルスに関する抑制のためにフィルター処理されてよい。

図２（ａ）の方法に戻って、パラメーター値は、さまざまな方法で計算されてよく（ステップＳ３）、ステップＳ３の実施は、監視信号のパルス中身に依存して異なってよい。

一つの実施形態では、パラメーター値は、監視信号の時間窓中の信号値の大きさ測定として計算される。

大きさ測定は、時間領域中の監視信号の信号値を処理することによって取得されてよく、おそらくベースライン、エネルギー評価または信号値の平均に関して、たとえばピーク値、信号値の合計または信号値の二乗の合計によって与えられてもよく、信号値は、時間窓内に与えられるか、時間窓内で検出されるパルスである。あるいは、信号値は、たとえば監視信号／時間窓のフーリエ解析によって、周波数領域中で処理されてよい。大きさ測定は、たとえば、結果のフーリエスペクトル中のピークのスペクトル密度値によって与えられてよい。

静脈側の中断は、大きさ測定の減少として検出され得る（ステップＳ４）。大きさ測定は、監視信号のすべての変形に有用である。

別の実施形態では、パラメーター値はマッチング測定として計算される。マッチング測定は、信号値を、または信号値にフィットされたカーブを参照プロファイルまたは波形と比較することによって計算されてよく、それらの間の類似性または相違を表わし得る。したがって、信号値／フィットされたカーブは、「形表示データ」を形成する。たとえば、マッチング測定は、相関値、形表示データと参照プロファイルの間の差の合計、または、これらの差に基づいて評価された任意の適切なＬｎノルム、たとえばＬ１ノルム（絶対差の合計、アカマンハッタンノルム）またはＬ２ノルム（Ｅｕｃｌｉｄｉａｎノルム）によって与えられてよい。マッチング値を計算する際、信号値／フィットされたカーブおよび／または参照プロファイルは、たとえば時間窓内のある部分のインパクトを低減するために、適切な関数によって重み付けされてよい。

参照プロファイルは、ＥＣ回路１の中断状態（クロストークパルスなし）または完全状態（クロストークパルス）を表わし得る。また、信号値を、二以上の参照プロファイル、たとえば中断状態を表わす一つの参照プロファイルと完全状態を表わす一つの参照プロファイルと一致させることも考えられ、それは、二以上のマッチング測定が、ステップＳ４（図２（ａ））において評価されることをもたらす。さらなる変形では、形表示データは、周波数領域中で、たとえば振幅および／または位相スペクトルとして、取得されてよく、それは、対応する参照振幅／位相スペクトルに一致する。

マッチング測定は、監視信号のすべての変形に有用である。第一の変形では、クロストークパルスが既知で複製可能な形を有しているならば、参照プロファイルはクロストークパルスを表わすように定められてよい。たとえば、参照プロファイルが、中断状態における監視信号（すなわち心臓パルスおよび／または上流パルスの形）を表わすように定められるならば、それは、第二、第三および第四の変形においても有用である。

マッチングの別の変形は、監視信号がクロストークパルスによって支配されるときはいつでも有用であり、参照信号は、クロストークパルスの発生源の動作を表わすように生成され、それは、ＥＣ回路１中の血液ポンプ４または他の機械的パルス発生器である。一例では、参照信号は、（パルス発生器である）発生源のパルス発生プロセスを表わすパルスを包含している発生源コントロール信号によって与えられるか、それからデータを抽出することによって取得される。別の例では、発生源コントロール信号は、デフォルト圧力波形（一時的圧力プロファイル）と関連され、参照信号は、発生源コントロール信号に基づいてデフォルト信号波形（たとえばパルスの割合および／または振幅）を修正することによって生成される。また別の例では、参照信号は、血液処理のための装置中の別の圧力センサーからの圧力信号によって与えられるか、それを処理することによって取得される。マッチングは、パルス波形および／または監視信号と参照信号の間のパルスタイミングと一致させるように実施され得ることが実現される。

特定の例では、クロストークパルスは、透析流体回路（図８中の１５参照）中のパルス発生器から発生し、マッチング測定は、透析流体回路中の圧力センサー（図８中の６ｄ参照）から取得される参照信号に監視信号を一致させることによって生成される。そのような圧力センサーは、通常、透析流体回路に存在する。圧力センサーからの圧力信号は、必要に応じてパルス発生器からのパルスの分離のためのフィルター処理の後に、参照信号として使用されてよい。必要に応じて、参照信号は、（フィルター処理された）圧力信号を、血液処理のための装置の液圧系の数学的モデルに基づいて、動脈センサー６ａの反応、すなわち、監視信号中のクロストークパルスの様子を評価するアルゴリズムに入力することによって生成されてよい。

また別の実施形態では、パラメーター値は、監視信号の時間窓中の信号値の不規則さ測定として計算される。不規則さ測定の使用は、クロストークパルスの存在が、時間窓内の信号値の分布を変更するという洞察に基づいている。したがって、不規則さ測定は、エントロピーの任意の入手可能な測定や、標準偏差（σ）、分散（σ^２）、変動係数（σ／μ）、平均対分散（σ^２／μ）などの統計分散測定によって与えられてよい。他の例は、差の和を含み、たとえば、時間窓中の信号値ｘの数をｎとして次式で与えられる。

また他の例は、平均値ｍからの絶対差の和に基づいた測定を含み、平均値ｍは、相加平均、相乗平均、中央値、その他などのあらゆる適切な関数を使用して、時間窓中の信号値について計算される。上記の提示された統計的測定のすべては、それの標準化および／または重み付け変形を含んでいることに注意すべきである。

不規則さ測定は、監視信号のすべての変形に有用であり、静脈側の中断は、不規則測度の変化（減少または増大）として検出され得る。

変形では、不規則さ測定は、時間窓中の信号値のヒストグラムの形測定として計算される。これは、静脈側中断の高計算効率的かつ堅実な検出を提供することが分かった。そのような不規則さ測定は、三次またはそれよりも高次のいわゆる標準化されたモーメントによって与えられ得る。

三次の標準化されたモーメントは、「歪度」として知られており、その標準偏差の三乗で除算された、一組のデータサンプルの三次中心モーメントとして定義される。

ここで、μは、ｘ（時間窓中の信号値）の平均、σは、ｘの標準偏差、Ｅは、期待値を表わしている。歪度は、標本平均のまわりのデータサンプルの非対称性のものさしである。歪度が負であれば、信号値は、平均の右よりも左により多く広がっている。歪度が正であれば、信号値は、右により多く広がっている。正規分布（または任意の完全に対称な分布）の歪度は、０である。

四次の標準化されたモーメントは、「尖度」としても知られており、その標準偏差の四乗によって除算された、一組のデータサンプルの四次中心モーメントとして定義される。

尖度は、分布が、どれくらい外れ値傾向であるかのものさしである。正規分布の尖度は３である。正規分布（たとえばラプラス分布）よりも多くの外れ値傾向のある分布は、３よりも大きい尖度を有し、より少ない外れ値傾向の分布は、３よりも小さい尖度を有している。

不規則さ測定は、標準化されたモーメントの代替定義によって計算されてよいことに注意すべきである。たとえば、尖度の一つの定義は、正規分布が尖度＝０となるように、３の減算を含んでいる。

歪度と尖度の概念についてさらに説明するため、図４は、信号値の異なる分布について得られた典型的なヒストグラムを示している。図４（ａ）は、正規分布からのデータサンプルのヒストグラムであり、歪度＝０かつ尖度＝３である。図４（ｂ）は、ラプラス分布からのデータサンプルのヒストグラムであり、歪度＝０かつ尖度＝６である。図４（ｃ）は、均一またはランダム分布からのデータサンプルのヒストグラムであり、歪度＝０かつ尖度＝１．８である。図４（ｄ）は、シヌソイドからのデータサンプルのヒストグラムであり、歪度＝０かつ尖度＝１．５である。明らかに、尖度は、ヒストグラムの形の表示である。

中断検出のための歪度と尖度の使用は、第二の変形の監視信号に、より詳しく説明される。したがって、血液経路が完全であるとき、監視信号は心臓パルスとクロストークパルスの両方を包含しており、後者は、心臓パルスに重畳された外乱として作用する。静脈側中断は外乱を抑制するが、心臓パルスを本質的に完全に残す。心臓パルスはシヌソイドに似ているので、静脈側中断は、完全な血液経路（図３（ａ）および図３（ｂ）参照）と比べて、よりシヌソイド的な監視信号を生成すると予想される。したがって、図４に示されるように、静脈側中断は、減少した尖度をもたらす。静脈側中断はまた、監視信号の歪度を変化させやすく、それは、心臓パルスが一般に、ゼロに近いか負（左に傾いた）の歪度を有しているのに対し、クロストークパルスの存在は、監視信号に外れ値を導入して、歪度の変化を生じさせるからである。

図５は、強い心臓パルスを包含している監視信号について計算された尖度値５０１と歪度値５０２の時系列である。各尖度および歪度の値は、監視信号中の１２秒スライド時間窓中で計算される。心臓パルス繰り返し数は一般に１〜３Ｈｚの範囲にあるので、時間窓は、複数の心臓パルスを包含するように選択されている。図５中のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄによって示されるように、監視信号は、透析機の作業中の異なる作動状態で得られる。示された例では、クロストークパルスは、主に血液ポンプ４から発生する（図１）。状態Ａにおいて、血液ポンプ４が、血液処理の初めに止められる。状態Ｂにおいて、透析機が、被験者の血液を処理するために完全な血液経路と共に動作される。状態Ｃにおいて、血液処理中に脈管アクセス３（図１）から静脈針２”が取り外される。状態Ｄにおいて、静脈針２”の取り外しの後に血液ポンプ４が止められる。尖度値５０１は、（状態Ｂから状態Ｃへの）取り外しと同時に著しく減少し、監視信号がよりシヌソイドであることを示していることが、はっきりと分かる。同時に、歪度値５０２のモジュラス（絶対値）は減少し、監視信号がより対称的になっていることを示している。したがって、静脈側中断は、尖度または歪度値５０１，５０２をそれぞれの参照と比較することによって検出されて得る（図２（ａ）中のステップＳ４）。尖度／歪度値５０１，５０２は、状態Ａ、ＣおよびＤで大きさが同様であることも分かる。この例では、クロストークパルスは、完全に血液ポンプ４から発生している。状態ＡおよびＤでは、血液ポンプ４が止められるので、監視信号中にクロストークパルスはなくなる。したがって、状態ＡおよびＤ中の監視信号は、取り外し状態Ｃ中の監視信号に似ている。したがって、図５中のデータは、血液ポンプ停止中に取得された尖度／歪度値５０１，５０２が、ステップＳ４の参照として使用されてよいことを示している。

図６は、動作状態Ａ〜Ｄのおのおのあいだの一つの時刻点における２０秒時間窓中の信号値について、図５中と同様の監視信号について計算された尖度値（Ο）と歪度値（Δ）のプロットである。

図７は、弱い心臓パルスを包含している監視信号について計算された尖度値（Ο）と歪度値（Δ）のプロットである。各尖度および歪度値は、動作状態Ａ〜Ｄのおのおのあいだの一つの時刻点において、２０秒時間窓中の信号値について計算される。見られるように、取り外しは、尖度値の減少と歪度値のモジュラスの減少をもたらす。

監視信号が前述の第一、第三および第四の変形によって与えられる場合、歪度と尖度はパラメーター値として有用であり得る、と理解すべきである。血液経路が、ＥＣ回路の静脈側において完全状態から中断状態に変化したとき、監視信号中の信号値の分布は、クロストークパルスの抑制のため、ある特有の分布から別の分布に変更される。しかしながら、尖度／歪度値は、図５〜７と比較して違う風に変化することがある。たとえば、血液ポンプ４からのクロストークパルスの存在と欠如は、それぞれ、図４（ｄ）と図４（ｃ）に似た分布をもたらすと予想されるので、静脈針が取り外されたとき、第一の変形（クロストークパルスだけ）の監視信号は、増大した尖度を生じると予想される。

また、ステップＳ４での使用のための参照は、他の方法で取得されてもよい、と理解すべきである。クロストークパルスおよび／または上流パルスが（また）血液ポンプ以外の源から発生するならば、それらの源は、参照（尖度／歪度）が監視信号に基づいて計算される場合、適切に無効化される。結果の参照（ＲＥＦ１）は、心臓パルスの表現である。変形では、参照は、始動手続き中に取得される監視信号について計算され、その際、ＥＣ回路１の動脈側は、脈管アクセス３に接続され、ＥＣ回路１の静脈側は、脈管アクセス３にまだ接続されず、血液ポンプ４は、動脈側から静脈側の方へ血液をポンプ圧送するように動作可能である。心臓パルスと上流パルスが監視信号中にある場合、結果の参照（ＲＥＦ２）は、それらの組み合わせの表現である。一つのさらなる変形では、参照は、プライミング手続き中に取得される監視信号について計算され、その際、ＥＣ回路１は、脈管アクセス３から切断され、血液ポンプ４は、プライミング流体が動脈側においてＥＣ回路１の中へ、静脈側においてＥＣ回路１の外へ流れるようにポンプ圧送するように動作可能である。プライミング手続きのあいだ、一般に針２’，２”はまだＥＣ回路１に取り付けられておらず、プライミング流体は、静脈側のコネクターを経由してＥＣ回路１に入り、動脈側のコネクターを経由してＥＣ回路１を去る（図８中のコネクターＣ１ｂおよびＣ２ｂ参照）。上流パルスが監視信号中にあるならば、結果の参照（ＲＥＦ３）は、上流パルスの表現である。

上に説明したように、第二の変形の監視信号（クロストークパルスと心臓パルス）に基づいて静脈側中断を検出するとき、ＲＥＦ１が使用されてよい。同様に、第三の変形の監視信号（クロストークパルスと心臓パルスと上流パルス）に基づいて静脈側中断を検出するとき、ＲＥＦ２が使用されてよい。代案では、第三の変形の監視信号に基づいて静脈側中断を検出するとき、ＲＥＦ１とＲＥＦ３の組み合わせ（たとえば加重和）が、ＲＥＦ２の近似として使用されてもよい。別の代案では、たとえば、上流パルスが監視信号中で著しく抑圧されるならば、第三の変形の監視信号に基づいて静脈側中断を検出するとき、ＲＥＦ１が、ＲＥＦ２の近似として使用される。また別の代案では、監視信号は、始動手続き中の監視信号中の上流パルスを除去するようにフィルター処理され、それによって、第二の変形（クロストークパルスと心臓パルス）の監視信号に基づいて静脈側中断を検出するとき、ＲＥＦ２が使用されてよい。さらに、第四の変形の監視信号（クロストークパルスと心臓パルス）に基づいて静脈側中断を検出するとき、ＲＥＦ３が使用されてよい。また別の代案では、監視信号は、始動手続き中の監視信号中の心臓パルスを除去するようにフィルター処理され（または心臓パルスが監視信号中に本質的になく）、それによって、第四の変形の監視信号に基づいた静脈側中断を検出するとき、ＲＥＦ２が使用されてよい。当業者は、さらなる代案があり、ステップＳ４で使用される参照を形成するために、一般にＲＥＦ１〜ＲＥＦ３が、単独または組み合わせのいずれかで、使用されてよいさまざまな「基準値」と見なされてよい、ことを理解する。

当業者はまた、あらゆる大きさ測定のほかに、尖度／歪度のほかのあらゆる不規則さ測定を表わすために、ＲＥＦ１〜ＲＥＦ３が取得されてよい、ことを理解する。さらに、前述の参照プロファイルは、心臓パルスだけ、心臓パルスと上流パルスの組み合わせ、上流パルスだけを表わすために、ＲＥＦ１〜ＲＥＦ３として同様の方法で取得されてよい。ＲＥＦ１〜ＲＥＦ３のほか、参照プロファイルは、電子メモリー（図１中の９参照）から検索されてよく、また、現在の被験者のための現在の処置セッションのあいだに、または現在の被験者または他の一人の被験者（または複数の被験者）のための前の処置セッション中に生成されてよい。ここに使用されるように、処置セッション（「セッション」）は、被験者が最初にＥＣ回路１に接続され、血液が被験者から抽出され被験者に戻され、そして被験者がＥＣ回路１から切断される、一回のイベントを指している。参照プロファイルは、必要に応じてローパスフィルター処理または時間平均した後に、たとえば、監視信号の時間窓中の信号値によって与えられてよい。

図８は、血液処理装置８０をさらに例証する役目を果たし、透析機として実施されており、その中で、発明の監視デバイス７と発明の方法が実施され得る。図８において、透析機８０はＥＣ回路１を備えており、それは、ＥＣ回路１と患者の脈管系の間の流体連絡を確立するための連結システムＣ’を有している。連結システムＣ’は、（ここでは動脈針の形をしている）動脈アクセスデバイス２’と、連結チューブセグメント１０ａと、コネクターＣ１ａを備えている。連結システムＣ’はまた、（ここでは静脈針の形をしている）静脈アクセスデバイス２”と、連結チューブセグメント１１ａと、コネクターＣ２ａを備えている。コネクターＣ１ａ，Ｃ２ａは、対応するコネクターＣ１ｂ，Ｃ２ｂとの解除可能または永久的な係合を提供するようになっている。コネクターＣ１ａ，Ｃ１ｂ，Ｃ２ａ，Ｃ２ｂは、あらゆる既知のタイプであってよい。ある実施では、コネクターＣ１ａ，Ｃ１ｂ，Ｃ２ａ，Ｃ２ｂは省略されてよく、それによって、連結システムＣ’はアクセスデバイス２’，２”から成る。

図８において、ＥＣ回路１は、動脈管セグメント１０ｂと、蠕動タイプであってよい血液ポンプ４をさらに備えている。血液ポンプ４の動脈側には、動脈管セグメント１０ｂのポンプ４の上流の圧力を測定する動脈圧力センサー６ａがある。ポンプ４は、血液を、管セグメント１２を経由して透析装置５の血液側に押し進める。示された透析機８０には、付加的に、血液ポンプ４と透析装置５の間の圧力を測定する圧力センサー６ｂが設けられている。血液は、透析装置５の血液側から管セグメント１３を経由して静脈ドリップチャンバーまたは脱気チャンバー１４に導かれ、そこから、静脈管セグメント１１ｂとコネクターＣ２ｂを経由して連結システムＣ’に戻り導かれる。圧力センサー６ｃ（「静脈圧力センサー」または「静脈センサー」として知られている）が、透析装置５の静脈側に対する圧力を測定するために、ここでは静脈ドリップチャンバー１４に設けられている。

図８の例では、ＥＣ回路１の静脈側は、管セグメント１２と透析装置５の血液側と管セグメント１３とドリップチャンバー１４と管セグメント１１ｂとコネクターＣ２ａ，Ｃ２ｂと管セグメント１１ａと静脈アクセスデバイス２”から構成されており、動脈側は、管セグメント１０ｂとコネクターＣ１ａ，Ｃ１ｂと管セグメント１０ａと動脈アクセスデバイス２’から構成されている。

動脈針２’と静脈針２”は両方とも、脈管アクセスに接続される（図１中の３参照）。脈管アクセスのタイプに応じて、針の代わりに、他のタイプのアクセスデバイスたとえばカテーテルが使用されてもよい。脈管アクセス３は、任意の適切なタイプであってよく、さまざまなタイプの静静脈（ＶＶ）血液アクセスおよびさまざまなタイプの動静脈（ＡＶ）血液アクセス、たとえばグラフトやフィステルを含んでいる。

透析機８０はまた透析流体回路１５を備えており、ここでは、透析流体の源１６と管セグメント１７と透析装置５の透析流体側と管セグメント１８と透析流体ポンプ１９と管セグメント２０と出口／ドレイン２１として例示されている。図８は概略および例示であり、透析流体回路１５は、さらなるポンプや、さらなる流れ経路、流れコントロールバルブ、チャンバー、その他など、他のコンポーネントを有していてよい、と理解すべきである。圧力センサー６ｄは、透析流体回路１５中の流体圧力を測定するために設けられている。

透析機８０はさらに、透析機８０の動作をコントロールする中央コントロールユニット２２を備えている。図８では、コントロールユニット２２は、ポンプ４，１９を操作し、圧力センサー６ａ〜６ｃからのデータを得るように接続されている。機能不全状況が検出されたならば、コントロールユニット２２は、アラームを作動させる、および／または、たとえば、血液ポンプ４を止め、管セグメント１０ｂ，１１ｂ，１２，１３上の一つ以上のクランプデバイス２３（一つだけが図示される）を作動させることによって、血液流れを止める。図示または議論されなかったけれども、さらに、コントロールユニット２２は、他の多くの機能、たとえば透析流体の温度と組成、追加ポンプ、その他をコントロールしてよい、と理解すべきである。

監視デバイス７は、動脈圧力センサー６ａに接続されており、監視信号中のクロストークパルスを消失させるか、大きさを著しく少なくとも減少させるあらゆる中断を識別するように動作可能である。そのような中断は、一般にＶＮＤ（静脈針取り外し）として知られる、脈管アクセス３からの静脈アクセスデバイス２”の取り外し、コネクターＣ２ａ，Ｃ２ｂの分離、あらゆる管セグメント１１ａ，１１ｂ，１２，１３の破損またはよじれ、透析器５の破損または詰まり、静脈ドリップチャンバー１４の漏れ、あらゆる管セグメント連結、たとえば、管セグメント１２，１３のいずれかと透析器５の間の連結の分離によって引き起こされ得る。対応する中断は、動脈側において起こることがあり、たとえば監視信号中の心臓パルスの存在／欠如によって検出され得る。

図８では、デバイス７は、動脈センサー６ａから圧力データをサンプリングするか他の方法で取得するための、また上述の監視信号を生成するように圧力データを処理するためのデータ取得部２４を備えている。したがって、データ取得部２４は、図２（ａ）中のステップＳ１およびＳ２を実施する。たとえば、データ取得部２４は、必要な最小のサンプリングレートと解像度のＡ／Ｄコンバーターと、一つ以上の信号増幅器を有していてよい。データ取得部２４はまた、圧力データ中の不要信号成分を除去するように動作可能な一つ以上のアナログまたはデジタルフィルターを備えていてよい。結果の監視信号は、それぞれ図２（ａ）中のステップＳ３およびＳ４によって表わされる実際の監視処理を実行するデータ解析部分２５への入力として提供される。デバイス７はさらに、データ、たとえば、コントロールデバイス２２に、血液ポンプ４を止めさせる、および／または、クランプデバイス２３を作動させるコントロール信号を出力するための出力インターフェイス２６を備えている。出力インターフェイス２６はまた、音響的／視覚的／触覚的アラームまたは他の警告信号を生成するための局所的または遠隔的デバイスに繋がれるか無線接続されてよい。デバイス７は、透析機８０（図示される）に接続された個別のユニットとして実施されてもよいし、透析機８０の一部として、たとえばコントロールデバイス２２の一部として、組み込まれてもよい。

監視デバイス７の代替表現が図２（ｂ）に示される。ここで、監視デバイス７は、動脈センサー６ａから圧力信号を得るための素子（または手段）２０１と、クロストークパルスを包含する監視信号の生成のために圧力信号を処理するための素子（または手段）２０２を有している。また、クロストークパルスの存在または欠如を示すパラメーター値の計算のための素子（または手段）２０３と、静脈側中断の検出のためのパラメーター値を評価するための素子（または手段）２０４が設けられている。デバイス７はまた、評価の結果に基づいたデータを出力するための素子（または手段）２０５を備えている。

表現に関係なく、監視デバイス７は、一つ以上の多目的コンピューティングデバイスまたは特殊目的コンピューティングデバイス上で実施される特殊目的ソフトウェア（またはファームウェア）によって実施されてよい。この文脈において、そのようなコンピューティングデバイスの「素子」または「手段」は、方法ステップの概念の等価物を指し、常にハードウェアまたはソフトウェアのルーチンの素子／手段と特定部品の間の一対一対応であるとは限らない、と理解すべきである。ハードウェアの一部品は、しばしば、さまざまな手段／素子を備えている。たとえば、ある処理ユニットは、一つの指示を実行するときに一つの素子／手段として役立ち、別の指示を実行するときに別の素子／手段として役立つ。さらに、一つの素子／手段は、いくつかの場合には、一つの指示によって、他のいくつかの場合には複数の指示によって実施されてよい。コンピューティングデバイスによってコントロールされるそのようなソフトウェアは、一つ以上の処理ユニット（図１中の８参照）、たとえば、ＣＰＵ（「中央処理ユニット」）、ＤＳＰ（「デジタル信号プロセッサー」））、ＡＳＩＣ（「特定用途向け集積回路」）、ディスクリートアナログおよび／またはディジタルコンポーネント、ＦＰＧＡ（「フィールドプログラマブルゲートアレイ」）などの他のプログラム可能論理デバイスを含んでいてよい。監視デバイス７はさらに、システムメモリーと、システムメモリー（図１中の９参照）を含むさまざまなシステムコンポーネントを処理ユニットに結合するシステムバスを有していてよい。システムバスは、メモリーバスまたはメモリーコントローラー、周辺バス、いろいろなバスアーキテクチャーのいずれかを使用しているローカルバスを含むいくつかのタイプのバス構造のいずれかであってよい。システムメモリーは、リードオンリーメモリー（ＲＯＭ）やランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）やフラッシュメモリーなどの揮発性および／または不揮発性メモリーの形をしたコンピューターストレージを有していてよい。特殊目的ソフトウェアは、システムメモリーに、または、磁気媒体、光学媒体、フラッシュメモリカード、デジタルテープ、ソリッドステートＲＡＭ、ソリッドステートＲＯＭその他などの、コンピューティングデバイスに含まれているかアクセス可能である他の取り外し可能／非取り外し可能な揮発性／不揮発性のコンピューターストレージ媒体に格納されてよい。監視デバイス７は、Ａ／Ｄコンバーターなどの一つ以上のデータ取得デバイスのほかに、シリアルインターフェイス、パラレルインターフェイス、ＵＳＢインターフェイス、無線インターフェイス、ネットワークアダプターその他などの一つ以上の通信インターフェイスを有していてよい。特殊目的ソフトウェアは、記録媒体、リードオンリーメモリーまたは電気搬送信号を含む、任意の適切なコンピューター読取可能媒体上の監視デバイスに設けられてよい。

この分野で周知であるように、いくつかの（またはすべての）素子／手段は、ＦＰＧＡやＡＳＩＣやディスクリート電子部品（抵抗、キャパシター、オペアンプ、トランジスター、フィルター、その他）のアッセンブリーなどの専用のハードウェアによって完全にまたは部分的に実施されることも考えられる。

本発明は、最も実際的で好ましい実施形態であると現在考えられるものと関連して説明されたが、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではなく、むしろ、添付の特許請求の範囲の真意および範囲内に含まれるさまざまな修正および等価物をカバーするように意図されていると、理解すべきである。

たとえば、圧力センサーは、どんなタイプのもの、たとえば、抵抗、容量、誘導、磁気、音響または光学感知によって動作するもの、また、一つ以上のダイアフラム、ベローズ、ブルドンチューブ、圧電コンポーネント、半導体コンポーネント、歪みゲージ、共振ワイヤー、加速度計、その他を使用するものであってよい。たとえば、圧力センサーは、従来の圧力センサー、バイオインピーダンスセンサー、フォトプレシスモノグラフィ（photoplethysmography）（ＰＰＧ）センサー、その他として実施されてよい。

同様に、血液ポンプは、どんなタイプのものであってもよく、上に示されるようなロータリー蠕動ポンプに限らず、リニア蠕動ポンプやダイヤフラムポンプや遠心ポンプなどの他のタイプの容積式ポンプであってよい。

さらに、静脈側中断を検出するために、同じタイプのパラメーター（たとえば大きさとマッチングと不規則さ）のほか、同じタイプのさまざまなパラメーターを含め、パラメーター値の組み合わせを使用することも考えられる。

また、本発明の技術は、たとえば背景技術に説明されるような、従来の技術と組み合わされて使用されてもよい、と理解すべきである。

また、上述の不規則さ測定、特に三次以上の標準化されたモーメントは、ＷＯ９７／１００１３によって提案された中断検出技術、すなわち、血液ポンプ（および／または動脈側の他のパルス発生器）から発生し、血液ポンプから上流方向に動脈針と脈管アクセスと静脈針を経由して静脈圧力センサーに伝搬したポンプパルスの存在／欠如を静脈圧力センサーにおいて検出することの高計算効率実施を提供するために使用されてよい、と理解すべきである。

ＷＯ９７／１００１３ ＵＳ２００５／００１０１１８ ＷＯ２００９／１５６１７４ ＵＳ２０１０／０２３４７８６ ＷＯ２０１０／１４９７２６ ＷＯ２００９／１２７６８３ ＷＯ２００９／１５６１７５

Claims (22)

1. 人間被験者の血管アクセス（３）から体外血液処理装置（８０）を通って前記血管アクセス（３）に戻り延びている血液経路を監視するための監視デバイスであり、前記血液経路は、前記血管アクセス（３）への連結のための血液採取デバイス（２’）と血液戻しデバイス（２”）と、前記血液経路を通って前記血液採取デバイス（２’）から前記血液戻しデバイス（２”）に血液をポンプ圧送するように動作可能なポンプ圧送デバイス（４）を備えており、前記監視デバイスは、
   前記血液経路を通ってポンプ圧送される血液の圧力パルスを検出するために前記血液経路中の前記ポンプ圧送デバイス（４）の上流に配された圧力センサー（６ａ）から圧力データを取得するためのインプットと、
   前記インプットに接続された信号プロセッサー（８）を備えており、前記信号プロセッサーは、
   前記圧力データに基づいて、前記体外血液処理装置（８０）中の一つ以上のパルス発生器から発生し、前記ポンプ圧送デバイス（４）の流れに沿った方向に、前記血液戻しデバイス（２”）と前記血管アクセス（３）と前記血液採取デバイス（２’）を通って前記圧力センサー（６ａ）に伝搬したクロストークパルスを備えている時間依存監視信号を生成し、
   前記クロストークパルスの存在または欠如を示すパラメーター値の計算のために前記監視信号を処理し、
   前記パラメーター値に少なくとも部分的に基づいて、前記ポンプ圧送デバイス（４）の下流の前記血液経路の中断を検出するように構成されている、監視デバイス。
2. 前記信号プロセッサー（８）は、前記監視信号の時間窓内の信号値の不規則さの測定としてのパラメーター値を計算するように構成されている、請求項１の監視デバイス。
3. 前記不規則さの測定は、前記信号値のエントロピーの測定を有している、請求項２の監視デバイス。
4. 前記不規則さの測定は、前記信号値の統計的測定を有している、請求項２または３の監視デバイス。
5. 前記統計的測定は、三次またはそれよりも高次の標準化されたモーメントを有している、請求項４の監視デバイス。
6. 前記統計的測定は、歪度と尖度の少なくとも一つを有している、請求項４または５の監視デバイス。
7. 前記信号プロセッサー（８）は、前記人間被験者中の一つ以上の生理的パルス発生器（ＰＨ）から発生する生理的パルスを備えている監視信号を生成するように構成されており、前記時間窓は、一つの生理的パルスの少なくとも一部を含むように選択される、請求項２〜６のいずれか一つの監視デバイス。
8. 前記パラメーター値は、前記生理的パルスの前記クロストークパルスの重畳によって引き起こされる外乱を表わすように計算される、請求項７の監視デバイス。
9. 前記信号プロセッサー（８）は、前記圧力データをフィルター処理して、前記ポンプ圧送デバイス（４）から発生し、前記ポンプ圧送デバイス（４）の流れに逆らった方向に前記血液経路中を伝搬した干渉パルスを少なくとも抑制することによって前記監視信号を生成するように構成されており、前記フィルター処理は、前記監視信号中の前記干渉パルスと前記生理的パルスの間の大きさの比が約１／１０よりも小さく、好ましくは約１／５０よりも小さく、最も好ましくは約１／１００よりも小さくなるように、前記干渉パルスを抑制するように構成されている、請求項７または８の監視デバイス。
10. 前記信号プロセッサー（８）は、前記ポンプ圧送デバイス（４）から発生し、前記ポンプ圧送デバイス（４）の流れに逆らった方向に前記血液経路中を伝搬した干渉パルスに対して前記圧力データをフィルター処理することによって前記監視信号を生成するように構成されており、前記フィルター処理は、前記クロストークパルスと比較して前記干渉パルスを抑制するように、好ましくは、前記干渉パルスが前記クロストークパルスと同じ大きさかそれよりも小さくなるように構成されている、請求項１〜８のいずれか一つの監視デバイス。
11. 前記信号プロセッサー（８）は、前記圧力データをフィルター処理したときに前記干渉パルスを本質的に除去して前記監視信号を生成するように構成されている、請求項１０の監視デバイス。
12. 前記信号プロセッサー（８）は、前記監視信号の時間窓内の信号値の大きさの測定として前記パラメーター値を生成するように構成されている、請求項１の監視デバイス。
13. 前記信号プロセッサー（８）は、前記パラメーター値を参照と比較することによって前記中断を検出するように構成されており、参照は、前記クロストークパルスの欠如時の前記パラメーター値の推定値として取得される、いずれかの先行請求項の監視デバイス。
14. 前記信号プロセッサー（８）は、第一、第二および第三の基準値（ＲＥＦ１，ＲＥＦ２，ＲＥＦ３）の少なくとも一つに基づいて前記参照を得るように構成されており、前記第一の基準値（ＲＥＦ１）は、前記少なくとも一つのパルス発生器が無効である時間間隔のあいだに計算されたパラメーター値から与えられ、前記第二の基準値（ＲＥＦ２）は、始動手続きのあいだに計算されたパラメーター値から与えられ、その際、前記体外血液処理装置（８０）は前記血液採取デバイス（２’）を経由して前記血管アクセス（３）に接続されるが、前記ポンプ圧送デバイス（４）の下流において前記血管アクセス（３）から切断され、前記ポンプ圧送デバイス（４）は、血液採取デバイス（２’）から前記体外血液処理装置（８０）の中に血液をポンプ圧送するように動作され、前記第三の基準値（ＲＥＦ３）は、プライミング手続きのあいだに計算されたパラメーター値から与えられ、その際、前記体外血液処理装置（８０）は、前記ポンプ圧送デバイス（４）の上流と下流において前記血管アクセス（３）から切断され、前記ポンプ圧送デバイス（４）は、プライミング流体をポンプ圧送して、上流端（Ｃ１ｂ）において前記体外血液処理装置（８０）の中に流れ入り、下流端（Ｃ２ｂ）において前記体外血液処理装置（８０）から流れ出るように動作される、請求項１３の監視デバイス。
15. 前記第一の基準値（ＲＥＦ１）は、前記人間被験者から発生する生理的パルスの存在と、前記クロストークパルスの欠如と、前記ポンプ圧送デバイス（４）から発生し、前記ポンプ圧送デバイス（４）の流れに逆らった方向に前記血液経路を伝搬した干渉パルスの欠如を表わすために生成され、前記第二の基準値（ＲＥＦ２）は、前記生理的パルスおよび前記干渉パルスの存在と前記クロストークパルスの欠如、前記生理的パルスの存在と前記クロストークパルスおよび前記干渉パルスの欠如、前記干渉パルスの存在と前記クロストークパルスおよび前記生理的パルスの欠如の次のものの一つを表わすために生成され、前記第三の基準値（ＲＥＦ３）は、前記干渉パルスの存在と前記クロストークパルスおよび前記生理的パルスの欠如を表わすために生成される、請求項１４の監視デバイス。
16. 前記信号プロセッサー（８）は、前記監視信号から形表示データを抽出し、前記形表示データを参照プロファイルデータに整合させることによって前記パラメーター値を計算するように構成されている、請求項１の監視デバイス。
17. 前記形表示データは、前記監視信号中の信号値であり、前記参照プロファイルデータは一時的な参照プロファイルである、請求項１６の監視デバイス。
18. 前記一つ以上のパルス発生器は、前記血液経路と液圧的に接触する透析流体回路（１５）に含まれており、前記信号プロセッサー（８）は、前記透析流体回路（１５）を通ってポンプ圧送された透析流体の圧力パルスを検出するために前記透析流体回路（１５）中に配されたさらなる圧力センサー（６ｄ）から、または、前記一つ以上のパルス発生器のためのコントロール信号から参照信号を取得し、前記監視信号を前記参照信号に整合させることによって前記パラメーター値を計算するように構成されている、請求項１の監視デバイス。
19. 人間被験者の血管アクセス（３）から体外血液処理装置（８０）を通って前記血管アクセス（３）に戻って延びている血液経路を監視するためのデバイスであり、前記血液経路は、前記血管アクセス（３）への連結のための血液採取デバイス（２’）と血液戻しデバイス（２”）と、前記血液経路を通って前記血液採取デバイス（２’）から前記血液戻しデバイス（２”）に血液をポンプ圧送するように動作可能なポンプ圧送デバイス（４）を備えており、前記デバイスは、
    前記血液経路を通ってポンプ圧送される血液の圧力パルスを検出するために前記血液経路中の前記ポンプ圧送デバイス（４）の上流に配された圧力センサー（６ａ）から圧力データを取得するための手段（２４；２０１）と、
    前記圧力データに基づいて、前記体外血液処理装置（８０）中の一つ以上のパルス発生器から発生し、前記ポンプ圧送デバイス（４）の流れに沿った方向に、前記血液戻しデバイス（２”）と前記血管アクセス（３）と前記血液採取デバイス（２’）を通って前記圧力センサー（６ａ）に伝搬したクロストークパルスを備えている時間依存監視信号を生成するための手段（２４；２０２）と、
    前記クロストークパルスの存在または欠如を示すパラメーター値の計算のために前記監視信号を処理するための手段（２５；２０３）と、
    前記パラメーター値に少なくとも部分的に基づいて、前記ポンプ圧送デバイス（４）の下流の前記血液経路の中断を検出するための手段（２５；２０４）を備えている、デバイス。
20. 体外血液処理のための装置であり、人間被験者の血管アクセス（３）から延びており、前記血管アクセス（３）への連結のための血液採取デバイス（２’）と、前記血液経路を通して血液をポンプ圧送するように動作可能なポンプ圧送デバイス（４）と、血液処理ユニット（５）と、前記血管アクセス（３）への連結のための血液戻しデバイス（２”）を備えている血液経路を定めるように前記人間被験者の脈管系への接続のために構成されており、請求項１〜１８のいずれか一つに述べられた前記監視デバイスをさらに備えている、装置。
21. 人間被験者の血管アクセス（３）から体外血液処理装置（８０）を通って前記血管アクセス（３）に戻って延びている血液経路を監視する方法であり、前記血液経路は、前記血管アクセス（３）への連結のための血液採取デバイス（２’）と血液戻しデバイス（２”）と、前記血液経路を通って前記血液採取デバイス（２’）から前記血液戻しデバイス（２”）に血液をポンプ圧送するように動作可能なポンプ圧送デバイス（４）を備えており、前記方法は、
    前記血液経路を通ってポンプ圧送される血液の圧力パルスを検出するために前記血液経路中の前記ポンプ圧送デバイス（４）の上流に配された圧力センサー（６ａ）から圧力データを取得し、
    前記圧力データに基づいて、前記体外血液処理装置（８０）中の一つ以上のパルス発生器から発生し、前記ポンプ圧送デバイス（４）の流れに沿った方向に、前記血液戻しデバイス（２”）と前記血管アクセス（３）と前記血液採取デバイス（２’）を通って前記圧力センサー（６ａ）に伝搬したクロストークパルスを備えている時間依存監視信号を生成し、
    前記クロストークパルスの存在または欠如を示すパラメーター値の計算のために前記監視信号を処理し、
    前記パラメーター値に少なくとも部分的に基づいて、前記ポンプ圧送デバイス（４）の下流の前記血液経路の中断を検出する、方法。
22. プロセッサーによって実行されたとき、前記プロセッサーに請求項２１の方法をおこなわせるコンピューター命令を備えているコンピューター読取可能媒体。

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