JP2015186504A - Calibration system of ultrasonic obturator detection device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、生体に対して超音波を照射して、血管中の血流の監視や血液とともに流れる微小栓子などを検出するための超音波栓子検出装置に対し、その評価や較正を行うための較正システムに関するものである。 The present invention evaluates and calibrates an ultrasonic obturator detection device for irradiating a living body with ultrasonic waves to monitor a blood flow in a blood vessel and detect a micro plug that flows with blood. For a calibration system.
脳梗塞等の血栓塞栓症の発症リスクと血管中を流れる微小栓子(塞栓症を引き起こす血栓と組成が同様の微小粒子)の検出頻度との間には強い相関関係があることが知られている。すなわち、血管中を流れる微小栓子を検出できれば、脳梗塞等の予防医療に応用できる。現状では、脳梗塞に関わる微小栓子の検出は経頭蓋超音波ドップラ法によって行われている。経頭蓋超音波ドップラ法による超音波装置としては、下記の特許文献1のようなものがある。特許文献1には、頭蓋骨を経由して脳内の血管に超音波を照射し、血流をモニタするとともに血栓溶解効果を増強するようにした超音波装置が記載されている。 It is known that there is a strong correlation between the risk of developing thromboembolism such as cerebral infarction and the frequency of detection of microemboli that flow in blood vessels (thrombus causing embolism and microparticles with the same composition). Yes. That is, if a microemboli flowing in a blood vessel can be detected, it can be applied to preventive medicine such as cerebral infarction. At present, the detection of microemboli associated with cerebral infarction is performed by the transcranial ultrasonic Doppler method. As an ultrasonic device using the transcranial ultrasonic Doppler method, there is one as described in Patent Document 1 below. Patent Document 1 describes an ultrasonic device that irradiates blood vessels in the brain via a skull to monitor blood flow and enhance the thrombolytic effect.
また、下記の特許文献2には、血流を監視するためのパルスドップラ超音波システムおよびそれに関連する方法が記載されている。このシステムおよび方法では、表示部として深度モードディスプレイとスペクトログラムディスプレイを同時に表示するものである。このシステムおよび方法は、硬質の超音波プローブを使用するものであり、血流の位置や方向などをディスプレイ上に多色で表示するようにしたものである。そして、このようなシステムにより、頭蓋骨を経由して脳内の血管に超音波を照射し、血流をモニタすることも記載されている。
このような経頭蓋超音波ドップラ法によって中大脳動脈に焦点を合わせて超音波を照射し、ドップラ信号波形を信号処理することによって、血流中の微小栓子の特徴を抽出・計数することが行われている。このように超音波装置によって、血管中を流れる微小栓子を検出することが可能である。微小栓子の検出に使用できる超音波装置としては、既に複数種類の装置が製造販売されている。 The transcranial ultrasonic Doppler method focuses on the middle cerebral artery, irradiates ultrasonic waves, and processes the Doppler signal waveform to extract and count the characteristics of microemboli in the bloodstream. Has been done. In this way, it is possible to detect the micro plug that flows in the blood vessel by the ultrasonic device. As an ultrasonic device that can be used for detecting a microplug, a plurality of types of devices have already been manufactured and sold.
上記のような超音波装置によって血管中の血流の監視を行い、血流中の微小栓子の存在を検出することが行われていた。しかしながら、そのような超音波装置の微小栓子の検出能力や検出精度を評価するためのシステムは存在しておらず、超音波栓子検出装置を測定装置として評価・較正するためには困難で長時間を要する測定作業が必要であった。 Monitoring the blood flow in the blood vessel with the ultrasonic device as described above has been performed to detect the presence of microemboli in the blood flow. However, there is no system for evaluating the detection capability and detection accuracy of such an ultrasonic device, and it is difficult to evaluate and calibrate the ultrasonic plug detection device as a measurement device. Measurement work requiring a long time was required.
前述のように、超音波装置により血流中の微小栓子の存在を検出することは行われていたが、そのような超音波栓子検出装置を測定装置として評価・較正するためのシステムは存在しておらず、超音波栓子検出装置の評価・較正を効率的に行うことはできなかった。それらの超音波栓子検出装置の評価や較正を行うには、評価対象の超音波栓子検出装置による測定を行い、その測定結果を標準的な超音波栓子検出装置の測定結果と比較するというような困難で長時間を要する測定作業が必要であった。 As described above, the presence of microemboli in the bloodstream has been detected by an ultrasonic device, but a system for evaluating and calibrating such an ultrasonic obturator detection device as a measurement device is available. It did not exist, and evaluation and calibration of the ultrasonic obturator detection device could not be performed efficiently. To evaluate and calibrate these ultrasonic obturator detection devices, perform measurements using the ultrasonic obturator detection device to be evaluated, and compare the measurement results with the measurement results of a standard ultrasonic obturator detection device. Such a difficult and time-consuming measurement work is required.
そこで、本発明は、超音波栓子検出装置の評価や較正を効率的に行うことができ、ひいては超音波栓子検出装置の微小栓子の検出精度を向上させることのできる超音波栓子検出装置の較正システムに関するものである。 Therefore, the present invention can efficiently evaluate and calibrate the ultrasonic obturator detection device, and thus can improve the detection accuracy of the micro obturator of the ultrasonic obturator detection device. The present invention relates to an apparatus calibration system.
上記目的を達成するために、本発明の超音波栓子検出装置の較正システムは、液体中に疑似血球および疑似栓子を分散させた疑似血液と、前記疑似血液を貯留し、漏斗状に形成された底部から前記疑似血液を流出させるリザーバータンクと、前記疑似血液を送出する送液ポンプと、生体と類似した音響特性を有する材料を貫通して疑似血液が流通する流通孔を形成した疑似血管と、前記送液ポンプ、前記リザーバータンクおよび疑似血管を連結し、前記疑似血液を循環させる送液チューブとを有し、超音波により血流中の栓子を検出する超音波栓子検出装置の超音波プローブを前記疑似血管に取り付けて、前記超音波栓子検出装置の較正を行うためのものである。 In order to achieve the above object, a calibration system for an ultrasonic obturator detection device according to the present invention stores pseudo blood in which pseudo blood cells and pseudo obturators are dispersed in a liquid, and stores the pseudo blood to form a funnel shape. A reservoir tank that allows the simulated blood to flow out from the bottom, a liquid-feeding pump that delivers the simulated blood, and a pseudo-blood vessel that has a flow hole through which the simulated blood flows through a material having acoustic characteristics similar to those of a living body An ultrasonic obturator detection device for detecting an obturator in the bloodstream using ultrasonic waves, and a liquid supply tube for connecting the liquid pump, the reservoir tank and the pseudo blood vessel and circulating the pseudo blood. An ultrasonic probe is attached to the pseudo blood vessel to calibrate the ultrasonic obturator detection device.
また、上記の超音波栓子検出装置の較正システムにおいて、前記疑似血管は、複数の疑似血管を直列に接続したものであることが好ましい。 In the calibration system for an ultrasonic obturator detection device, the pseudo blood vessel is preferably a plurality of pseudo blood vessels connected in series.
また、上記の超音波栓子検出装置の較正システムにおいて、前記疑似血管は、2つの疑似血管を直列に接続したものとすることができる。 Moreover, in the calibration system for the ultrasonic obturator detection apparatus, the pseudo blood vessel may be formed by connecting two pseudo blood vessels in series.
また、上記の超音波栓子検出装置の較正システムにおいて、前記疑似血液に分散させる前記疑似栓子は、ゲル状のポリアクリルアミドからなる粒子であることが好ましい。 In the calibration system of the ultrasonic obturator detection device, the pseudo obturator dispersed in the pseudo blood is preferably particles made of gel-like polyacrylamide.
また、上記の超音波栓子検出装置の較正システムにおいて、前記疑似栓子は、吸水時の直径が90〜180μmの粒子であることが好ましい。 In the calibration system for the ultrasonic obturator detection device, the pseudo obturator is preferably a particle having a diameter of 90 to 180 μm at the time of water absorption.
また、上記の超音波栓子検出装置の較正システムにおいて、前記リザーバータンクに設置され、前記疑似血液がほぼ一定の温度となるように加熱する加熱手段を有することが好ましい。 In the calibration system for the ultrasonic obturator detection apparatus, it is preferable that the ultrasonic obturator detection apparatus further includes a heating unit that is installed in the reservoir tank and that heats the pseudo blood so as to have a substantially constant temperature.
本発明は、以上のように構成されているので、以下のような効果を奏する。 Since this invention is comprised as mentioned above, there exist the following effects.
本発明の較正システムを用いて、対象となる超音波栓子検出装置の検出性能の評価や較正を標準的な超音波栓子検出装置と比較して、極めて効率的に実行することができる。同じ状態で流通する疑似血液に対して、対象の超音波栓子検出装置と標準的な超音波栓子検出装置の検出結果を直接比較することができため、評価・較正を効率的かつ能率的に行うことができ、評価・較正のために必要な時間を大幅に短縮することが可能となる。さらには、本発明の較正システムによって超音波栓子検出装置の評価を行いながら、装置の改良を行うことにより微小栓子の検出精度を向上させることもできる。 Using the calibration system of the present invention, evaluation and calibration of the detection performance of the target ultrasonic obturator detection device can be performed very efficiently as compared to a standard ultrasonic obturator detection device. Efficient and efficient evaluation and calibration of simulated blood circulating in the same state because the detection results of the target ultrasonic obturator detector and standard ultrasonic obturator detector can be directly compared. The time required for evaluation and calibration can be greatly shortened. Furthermore, the detection accuracy of the micro obturator can be improved by improving the apparatus while evaluating the ultrasonic obturator detection apparatus using the calibration system of the present invention.
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の較正システム100の全体構成を示す図である。本発明の較正システム100は超音波栓子検出装置1の評価・較正を行うためのものである。ここで、超音波栓子検出装置1は、血流中の微小栓子(塞栓症を引き起こす血栓と組成が同様の微小粒子)の存在を検出するための装置であり、脳梗塞等の塞栓症の予防診断および早期診断などに利用される。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a
較正システム100は、評価・較正を行う際の、検出対象の血液の代替物である疑似血液109を循環させる循環路を有している。この循環路は、送液ポンプ101、循環チューブ102、リザーバータンク103、給液チューブ106、疑似血管110、接続チューブ107、疑似血管112および循環チューブ102を含んでいる。なお、特許請求の範囲における送液チューブは循環チューブ102、給液チューブ106および接続チューブ107に対応する。
The
疑似血液109は、血液と同等の比重や音響特性となるように各成分が溶解された水溶液である。そして、疑似血液109には、実際の血球と同程度の大きさ、音響特性を有する疑似血球と、実際の微小栓子と同程度の大きさ、音響特性を有する疑似栓子が分散されている。なお、疑似血球および疑似栓子は疑似血液109中に長時間分散していることが可能な比重とする。これらは疑似血液109の比重と同等かそれより僅かに大きな比重とすることが好ましい。
The simulated
具体的には、疑似血球としては直径が約30μmのポリスチレン粒子を使用し、疑似栓子としてはポリアクリルアミドゲルすなわちゲル状のポリアクリルアミドからなる直径が約90〜180μmの粒子を使用している。ここで、ポリアクリルアミドゲルの直径の数値は吸水時の数値である。 Specifically, polystyrene particles having a diameter of about 30 μm are used as pseudo blood cells, and particles having a diameter of about 90 to 180 μm made of polyacrylamide gel, that is, gel-like polyacrylamide, are used as pseudo plugs. Here, the numerical value of the diameter of the polyacrylamide gel is a numerical value at the time of water absorption.
疑似血液109はリザーバータンク103に貯留されている。リザーバータンク103は、鉛直方向に配置された円筒状の容器であり、透明なガラスからなるものである。リザーバータンク103の上方は開口部となっており、その開口部から循環チューブ102が挿入されている。較正システム100の循環路を循環した疑似血液109は、循環チューブ102を通ってリザーバータンク103に戻される。
The simulated
リザーバータンク103の底部は漏斗状に形成されており、上方が広く下方が狭くなる円錐状の底面の中央部から疑似血液109が流出され、循環路に供給される。このようにリザーバータンク103の底部が漏斗状に形成されているため、疑似血液109中の疑似血球や疑似栓子の粒子が沈殿して滞留することが少なくなる。疑似血球や疑似栓子はほぼ全てが滞留することなく、疑似血液109中に分散した状態で循環される。
The bottom of the
リザーバータンク103は鉛直方向に長く形成されており、疑似血液109がリザーバータンク103内に貯留されている間に疑似血液109中の気泡が分離浮上して除去される。また、リザーバータンク103には加熱ヒータ104が設置されており、疑似血液109の温度を一定値に保つ。加熱ヒータ104には温度センサが組み込まれており、温度制御装置105によって、疑似血液109の温度を一定値に保つことができる。疑似血液109の温度は温度制御装置105により設定することができる。疑似血液109の温度を一定値に保つことにより、外気温や疑似血液の液温変化に伴う気泡の発生を防止することができる。
The
リザーバータンク103から循環路に供給された疑似血液109は、送液ポンプ101によって循環チューブ102内を矢印方向に送液駆動される。送液ポンプ101は、回転するローラによって送液駆動するポンプであるがその詳細は後に説明する。送液ポンプ101によって駆動循環された疑似血液109は、循環チューブ102を通って再びリザーバータンク103に戻される。
The
リザーバータンク103の漏斗状の流出口先端部には給液チューブ106の一端が接続されており、給液チューブ106の他端は疑似血管110の流入側接続部に接続されている。給液チューブ106は柔軟性の大きなゴムからなるチューブが好ましい。これはリザーバータンク103の流出口先端部がガラスの細管であり強度が小さいため、この流出口先端部に大きな外力が加わらないようにするためである。
One end of the
疑似血管110は生体と同等の音響特性を有する樹脂からなる箱状中実体に血管に相当する貫通孔を形成したものである。貫通孔の両端には接続部が設けられている。また、疑似血管110の上面には超音波プローブを設置するための台座111が設けられている。疑似血管112も疑似血管110と同様の構成であり、疑似血管112の上面には超音波プローブ用の台座113が設けられている。
The
疑似血管110と疑似血管112は接続チューブ107によって直列に接続されており、疑似血管112の流出側接続部には循環チューブ102が接続されている。これらの送液ポンプ101、循環チューブ102、リザーバータンク103、給液チューブ106、疑似血管110、接続チューブ107、疑似血管112および循環チューブ102によって、較正システム100の循環路が構成されている。
The
図2は、送液ポンプ101の送液部の構成を示す図である。循環チューブ102は載置台122上に配置されている。載置台122には断面がほぼ円弧状の凹部が形成されており、循環チューブ102はその凹部に沿って配置されている。載置台122の上方には電動モータ等によって駆動される回転体120が配置されており、回転体120の外周部近傍には複数(ここでは4個)のローラ121が自由回転可能に設けられている。ローラ121によって循環チューブ102が押しつぶされ、回転体120を矢印で示すように回転駆動すると、循環チューブ102内の疑似血液に推進力が加わり、疑似血液は矢印で示すように移動される。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the liquid feeding unit of the
この送液ポンプ101の構成により、疑似血液の流速には所定の脈動成分が現れる。この脈動成分は生体における心臓の鼓動による脈動成分に対応し、実際の生体における血液の流れによく類似することになる。また、疑似血液の流量は回転体120の回転速度によって変更可能である。回転体120の回転速度は任意の値に設定可能である。循環チューブ102は周期的に外力が作用して変形するため、強度および耐久性に優れた材料が好ましい。具体的にはフッ素ゴム系の材料が使用できる。
Due to the configuration of the
このような較正システム100において、図1に示すように、超音波栓子検出装置1rと超音波栓子検出装置1を疑似血管110,112に取り付けて評価・較正を行う。ここで、超音波栓子検出装置1rは予め検出性能が確認されている標準的な装置であり、超音波栓子検出装置1が評価・較正を行うべき装置である。
In such a
ここで、超音波栓子検出装置1rは、超音波プローブ2rを有し、超音波プローブ2rから検査対象の内部に向けて超音波を照射し、検査対象の内部構造や血流によって反射された超音波を検出する。そして、超音波栓子検出装置1rは、送受信信号からドップラ信号処理を行い、血液中の微小栓子の検出を行うものである。超音波栓子検出装置1も同様のものであり、超音波プローブ2を有している。
Here, the ultrasonic
超音波栓子検出装置1rの超音波プローブ2rは疑似血管110の台座111に設置されており、超音波栓子検出装置1の超音波プローブ2は疑似血管112の台座113に設置されている。疑似血管110,112は直列に接続されているため、全く同じ状態の疑似血液がそれぞれの内部を流通する。したがって、同じ状態の疑似血液の流れに対して、超音波栓子検出装置1と超音波栓子検出装置1rの検出結果を直接比較することができる。
The
また、この較正システム100では、リザーバータンク103内の疑似血液109に疑似栓子粒子を添加したり、疑似血液109を交換することにより、疑似血液109中の疑似栓子の濃度を適宜変更することができる。また、設定した疑似栓子の濃度は安定的に維持することができ、長時間にわたって一定濃度の疑似栓子が分散された疑似血液109を安定的に流すことができる。
Further, in the
このようにして、本発明の較正システム100を用いて、超音波栓子検出装置1の検出性能の評価や較正を標準的な超音波栓子検出装置1rと比較して、極めて効率的に実行することができる。同じ状態で流通する疑似血液に対して、超音波栓子検出装置1と超音波栓子検出装置1rの検出結果を直接比較することができため、評価・較正を効率的かつ能率的に行うことができ、評価・較正のために必要な時間を大幅に短縮することが可能となる。さらには、本発明の較正システムによって超音波栓子検出装置の評価を行いながら、装置の改良を行うことにより微小栓子の検出精度を向上させることもできる。
In this way, using the
なお、以上に説明した実施の形態においては、較正システムが直列に接続した2個の疑似血管を含むものであったが、疑似血管の個数は2個に限定されるものではない。本発明の較正システムは、直列に接続した3個以上の疑似血管を含むものでもよい。疑似血管の個数が増えれば、それだけ同時に測定可能な超音波栓子検出装置の数も増加することになる。 In the embodiment described above, the calibration system includes two pseudo blood vessels connected in series. However, the number of pseudo blood vessels is not limited to two. The calibration system of the present invention may include three or more pseudo blood vessels connected in series. As the number of pseudo blood vessels increases, the number of ultrasonic obturator detection devices that can be measured simultaneously increases.
また、本発明の較正システムは、疑似血管を1個だけ含むものでもよい。疑似血管が1個の場合は標準的な超音波栓子検出装置による測定と評価対象の超音波栓子検出装置の測定を同時にではなく時間的に分けて行う必要がある。このため疑似血管が1個の場合は評価・較正の作業効率が低下してしまうので、複数の疑似血管を含むことが好ましい。 Further, the calibration system of the present invention may include only one pseudo blood vessel. When there is one pseudo blood vessel, it is necessary to perform the measurement by the standard ultrasonic obturator detection device and the measurement by the ultrasonic obturator detection device to be evaluated separately in time rather than simultaneously. For this reason, when the number of pseudo blood vessels is one, the work efficiency of evaluation / calibration is lowered. Therefore, it is preferable to include a plurality of pseudo blood vessels.
本発明の較正システムにより、超音波栓子検出装置の検出性能の評価・較正を極めて効率的に実行することができる。また、本発明の較正システムを利用して装置の改良を行うことにより微小栓子の検出精度を向上させることもできる。 With the calibration system of the present invention, the evaluation performance and calibration of the detection performance of the ultrasonic obturator detection device can be performed very efficiently. Moreover, the detection accuracy of a micro plug can also be improved by improving the apparatus using the calibration system of the present invention.
1,1r 超音波栓子検出装置
2,2r 超音波プローブ
100 較正システム
101 送液ポンプ
102 循環チューブ
103 リザーバータンク
104 加熱ヒータ
105 温度制御装置
106 給液チューブ
107 接続チューブ
109 疑似血液
110,112 疑似血管
111,113 台座
120 回転体
121 ローラ
122 載置台
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記疑似血液を貯留し、漏斗状に形成された底部から前記疑似血液を流出させるリザーバータンク(103)と、
前記疑似血液(109)を送出する送液ポンプ(101)と、
生体と類似した音響特性を有する材料を貫通して疑似血液が流通する流通孔を形成した疑似血管(110,112)と、
前記送液ポンプ(101)、前記リザーバータンク(103)および疑似血管(110,112)を連結し、前記疑似血液(109)を循環させる送液チューブ(102,106,107)とを有し、
超音波により血流中の栓子を検出する超音波栓子検出装置(1r,1)の超音波プローブ(2r,2)を前記疑似血管(110,112)に取り付けて、前記超音波栓子検出装置の較正を行うための超音波栓子検出装置の較正システム。 Pseudo blood (109) in which pseudo blood cells and pseudo obturators are dispersed in a liquid;
A reservoir tank (103) for storing the simulated blood and allowing the simulated blood to flow out from a bottom formed in a funnel;
A liquid delivery pump (101) for delivering the simulated blood (109);
A pseudo blood vessel (110, 112) having a circulation hole through which pseudo blood flows through a material having acoustic properties similar to a living body;
A liquid feed tube (102, 106, 107) for connecting the liquid feed pump (101), the reservoir tank (103) and the pseudo blood vessel (110, 112) and circulating the pseudo blood (109);
An ultrasonic probe (2r, 2) of an ultrasonic plug detection device (1r, 1) for detecting an plug in the bloodstream by ultrasonic waves is attached to the pseudo blood vessel (110, 112), and the ultrasonic plug A calibration system for an ultrasonic obturator detection device for calibrating the detection device.
前記疑似血管(110,112)は、複数の疑似血管(110,112)を直列に接続したものである超音波栓子検出装置の較正システム。 A calibration system for an ultrasonic obturator detection device according to claim 1,
The pseudo blood vessel (110, 112) is a calibration system for an ultrasonic obturator detection device in which a plurality of pseudo blood vessels (110, 112) are connected in series.
前記疑似血管(110,112)は、2つの疑似血管(110,112)を直列に接続したものである超音波栓子検出装置の較正システム。 The ultrasonic obturator detection device calibration system according to claim 2,
The pseudo blood vessel (110, 112) is a calibration system for an ultrasonic obturator detection device in which two pseudo blood vessels (110, 112) are connected in series.
前記疑似血液(109)に分散させる前記疑似栓子は、ゲル状のポリアクリルアミドからなる粒子である超音波栓子検出装置の較正システム。 The ultrasonic obturator detection device calibration system according to any one of claims 1 to 3,
The ultrasonic obturator detection device calibration system, wherein the pseudo obturator dispersed in the pseudo blood (109) is particles made of gel polyacrylamide.
前記疑似栓子は、吸水時の直径が90〜180μmの粒子である超音波栓子検出装置の較正システム。 The ultrasonic obturator detection device calibration system according to claim 4,
The pseudo obturator is a calibration system for an ultrasonic obturator detection device, which is a particle having a diameter of 90 to 180 μm when water is absorbed.
前記リザーバータンク(103)に設置され、前記疑似血液(109)がほぼ一定の温度となるように加熱する加熱手段(104)を有する超音波栓子検出装置の較正システム。 It is a calibration system of the ultrasonic obturator detection device according to any one of claims 1 to 5,
A calibration system for an ultrasonic obturator detection device, which is installed in the reservoir tank (103) and has heating means (104) for heating the simulated blood (109) to a substantially constant temperature.
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