JP2018201823A - Ultrasound measurement apparatus and extracorporeal circulation apparatus - Google Patents

Ultrasound measurement apparatus and extracorporeal circulation apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2018201823A
JP2018201823A JP2017110091A JP2017110091A JP2018201823A JP 2018201823 A JP2018201823 A JP 2018201823A JP 2017110091 A JP2017110091 A JP 2017110091A JP 2017110091 A JP2017110091 A JP 2017110091A JP 2018201823 A JP2018201823 A JP 2018201823A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
blood
ultrasonic
flow rate
circuit
dialysate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017110091A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
正岡 勝則
Katsunori Masaoka
勝則 正岡
照久 齋藤
Teruhisa Saito
照久 齋藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JMS Co Ltd
Saginomiya Seisakusho Inc
Original Assignee
JMS Co Ltd
Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JMS Co Ltd, Saginomiya Seisakusho Inc filed Critical JMS Co Ltd
Priority to JP2017110091A priority Critical patent/JP2018201823A/en
Publication of JP2018201823A publication Critical patent/JP2018201823A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

To provide an ultrasound measurement apparatus for use with an extracorporeal circulation apparatus to allow measurement of blood flow rate and density.SOLUTION: An ultrasound measurement apparatus 1A is used with an extracorporeal circulation apparatus 100A, and includes ultrasound transceivers 10A, 10B attached to a blood circuit 110, and a measurement circuit 20A for measuring blood flow rate and density. The measurement circuit 20A comprises: a transmitter 21; a receiver 22; a flow rate calculation unit 24A for calculating a blood flow rate based on a transmission signal transmitted by the transmitter 21 and a reception signal received by the receiver 22; and a density calculation unit 25 for calculating a blood density based on an attenuation degree of the reception signal amplitude with respect to the transmission signal amplitude.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、患者の血液を体外で循環させる体外循環系に用いられる超音波測定装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic measurement device used in an extracorporeal circulation system that circulates blood of a patient outside the body.

血液透析や血漿交換、吸着療法等の治療に用いられる血液浄化装置や、人工心肺装置等の体外循環装置は、一般に、血液を流すための血液導管、血液浄化器や血液濃縮器等の血液処理手段、血液を送出する血液ポンプ、を備え、患者の血液を体外で循環させる。
患者からの脱血不良や血栓による血液導管の閉塞等を検知するため、血液導管を流れる血液の流量をモニタする必要があり、この血液の流量のモニタに超音波流量計が用いられている(特許文献1及び2参照)。
Blood purification devices used for treatments such as hemodialysis, plasma exchange, and adsorption therapy, and extracorporeal circulation devices such as an artificial cardiopulmonary device are generally blood treatments such as blood conduits, blood purifiers, and blood concentrators for flowing blood. Means, a blood pump for delivering blood, and circulating the patient's blood outside the body.
It is necessary to monitor the blood flow rate through the blood conduit in order to detect poor blood removal from the patient, clogging of the blood conduit due to thrombus, etc., and an ultrasonic flow meter is used to monitor this blood flow rate ( (See Patent Documents 1 and 2).

また、血液浄化療法においては、体外循環する血液から血液浄化手段により水分の除去が行われる。そこで、除水量が適切となるよう血液濃度をヘマトクリットセンサ等の濃度計によりモニタし、除水速度の制御が行われる(特許文献3参照)。   In blood purification therapy, water is removed from blood circulating outside the body by a blood purification means. Therefore, the blood concentration is monitored by a concentration meter such as a hematocrit sensor so that the water removal amount is appropriate, and the water removal speed is controlled (see Patent Document 3).

特開2008−023269号公報JP 2008-023269 A 特開2003−169893号公報JP 2003-169893 A 特開2004−097782号公報JP 2004-097882 A

上述したように、体外循環では血液の流量測定には流量計を、血液の濃度測定には濃度計を、それぞれ用いる必要があり、装置の生産コスト増や血液回路の組み立て作業が煩雑になる等の問題があった。   As described above, in the extracorporeal circulation, it is necessary to use a flow meter for blood flow measurement and a concentration meter for blood concentration measurement, respectively, which increases the production cost of the apparatus and makes the assembly work of the blood circuit complicated. There was a problem.

そこで本発明では、体外循環装置に用いられ、血液の流量及び濃度を測定可能な超音波測定装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an ultrasonic measurement device that is used in an extracorporeal circulation device and can measure the flow rate and concentration of blood.

本発明は、血液浄化療法においては、血液を流すための血液回路と、該血液回路に接続され血液中の水分を除去可能な血液浄化手段と、を備え、血液を体外循環させる体外循環装置に用いられる超音波測定装置であって、前記血液回路に取り付けられ、電気信号と超音波信号とを変換して超音波信号を送受する超音波送受波器と、前記超音波送受波器で送受される超音波信号に基づいて血液の流量及び濃度を測定する測定回路と、を備え、前記測定回路は、前記超音波送受波器に電気信号を送信する送信部と、前記超音波送受波器から電気信号を受信する受信部と、前記送信部により送信された送信信号及び前記受信部により受信された受信信号に基づいて血液流量を算出する流量算出部と、前記送信信号の振幅に対する前記受信信号の振幅の減衰度合に基づいて血液濃度を算出する濃度算出部と、を備える超音波測定装置に関する。   In the blood purification therapy, an extracorporeal circulation apparatus comprising a blood circuit for flowing blood and blood purification means connected to the blood circuit and capable of removing water in the blood, and circulating the blood extracorporeally. An ultrasonic measurement device to be used, which is attached to the blood circuit, converts an electrical signal and an ultrasonic signal, and transmits and receives an ultrasonic signal, and is transmitted and received by the ultrasonic transmitter / receiver. A measurement circuit that measures the flow rate and concentration of blood based on the ultrasonic signal, and the measurement circuit includes: a transmission unit that transmits an electrical signal to the ultrasonic transducer; and the ultrasonic transducer A receiving unit that receives an electrical signal, a flow rate calculating unit that calculates a blood flow rate based on the transmission signal transmitted by the transmitting unit and the received signal received by the receiving unit, and the received signal with respect to the amplitude of the transmission signal Amplitude of A density calculation section for calculating a blood concentration based on the attenuation degree, an ultrasonic measuring device comprising a.

また、血液浄化療法においては、前記血液回路は、前記血液浄化手段に導入される血液を流すための動脈側ラインと、前記血液浄化手段から導出される血液を流すための静脈側ラインと、を含んで構成され、前記超音波送受波器は、前記動脈側ラインに取り付けられることが好ましい。   In the blood purification therapy, the blood circuit includes an arterial line for flowing blood introduced into the blood purification means, and a vein side line for flowing blood derived from the blood purification means. Preferably, the ultrasonic transducer is attached to the arterial line.

また、前記超音波測定装置は、前記血液回路を流れる血液の流れ方向に所定の距離をおいて該血液回路を挟んで又は血液の流路線上に対向して配置される少なくとも一対の前記超音波送受波器を備え、前記超音波送受波器は、血液の流れ方向に対して斜めに又は流れ方向に対して上下流に超音波信号を送受することが好ましい。   In addition, the ultrasonic measurement device may include at least a pair of the ultrasonic waves arranged at a predetermined distance in the flow direction of the blood flowing through the blood circuit, with the blood circuit interposed therebetween, or opposed to the blood flow line. It is preferable to provide a transducer, and the ultrasonic transducer transmits and receives an ultrasonic signal obliquely with respect to the blood flow direction or upstream and downstream with respect to the flow direction.

また、前記流量算出部は、前記超音波送受波器間でそれぞれ送受される超音波信号の血液中における伝搬時間をそれぞれ測定し、伝搬時間逆数差法により血液流量を算出することが好ましい。   Further, it is preferable that the flow rate calculation unit measures a propagation time in blood of ultrasonic signals transmitted and received between the ultrasonic transducers, and calculates a blood flow rate by a reciprocal propagation time difference method.

また、本発明は、前記超音波測定装置と、血液を流すための血液回路と、前記血液回路に接続され血液中の水分を除去可能な血液浄化手段と、を備え、血液を体外循環させる体外循環装置に関する。   The present invention further includes an extracorporeal device for circulating the blood extracorporeally, comprising the ultrasonic measuring device, a blood circuit for flowing blood, and blood purification means connected to the blood circuit and capable of removing water in the blood. It relates to a circulation device.

また、前記濃度算出部により算出された算出濃度に基づいて、前記血液浄化手段における除水速度を制御する制御部を更に備えることが好ましい。   Moreover, it is preferable to further include a control unit that controls the water removal rate in the blood purification means based on the calculated concentration calculated by the concentration calculating unit.

また、前記流量算出部により算出された算出流量に異常がある場合に、異常を報知する報知手段を更に備えることが好ましい。   In addition, it is preferable that a notification unit for notifying the abnormality is further provided when the calculated flow rate calculated by the flow rate calculation unit is abnormal.

本発明の超音波測定装置によれば、超音波送受波器により送受された超音波信号に基づいて血液の流量を測定可能であり、また、血液中を伝播した超音波信号の減衰度合に基づいて血液の濃度を測定可能である。   According to the ultrasonic measurement device of the present invention, the blood flow rate can be measured based on the ultrasonic signal transmitted and received by the ultrasonic transducer, and based on the attenuation degree of the ultrasonic signal propagated in the blood. Blood concentration can be measured.

本発明の第1実施形態の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of 1st Embodiment of this invention. 体外循環装置(透析装置)の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of an extracorporeal circulation apparatus (dialysis apparatus). 体外循環装置(透析装置)で実施される透析工程を示す図である。It is a figure which shows the dialysis process implemented with an extracorporeal circulation apparatus (dialysis apparatus). 体外循環装置(透析装置)で実施される急速補液工程を示す図である。It is a figure which shows the rapid rehydration process implemented with an extracorporeal circulation apparatus (dialysis apparatus). 本発明の第2実施形態の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of 2nd Embodiment of this invention. 実施例1における血液濃度と減衰度合との対応関係を示す図である。It is a figure which shows the correspondence of the blood concentration in Example 1, and the attenuation degree. 実施例1における血液濃度と減衰度合との対応関係を示す図である。It is a figure which shows the correspondence of the blood concentration in Example 1, and the attenuation degree. 実施例における超音波測定装置の設置状態を示す図である。It is a figure which shows the installation state of the ultrasonic measuring device in an Example.

以下、本発明の超音波測定装置及び体外循環装置の好ましい各実施形態について、図面を参照しながら説明する。本発明では体外循環装置の一例として、血液透析を行う血液浄化装置について説明する。
血液透析では、腎不全患者や薬物中毒患者の血液を所定の流量で体外循環させながら血液を浄化すると共に、血液中の余分な水分を除去する。血液中の水分を徐々に除去することに伴い、徐々に血液濃度が上昇して行く。本発明に係る超音波測定装置は、この血液濃度を測定すると共に血液流量を測定可能とするものである。
Hereinafter, preferred embodiments of the ultrasonic measurement device and the extracorporeal circulation device of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present invention, a blood purification apparatus that performs hemodialysis will be described as an example of an extracorporeal circulation apparatus.
In hemodialysis, blood is purified while circulating blood of a renal failure patient or a drug addicted patient at a predetermined flow rate, and excess water in the blood is removed. As the water in the blood is gradually removed, the blood concentration gradually increases. The ultrasonic measurement apparatus according to the present invention is capable of measuring the blood concentration and measuring the blood flow rate.

<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る体外循環装置としての血液浄化装置100A及び該装置に用いられる超音波測定装置1Aの構成を示す説明図であり、図2は、血液浄化装置100Aの概略構成を示す図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a blood purification device 100A as an extracorporeal circulation device according to the first embodiment of the present invention and an ultrasonic measurement device 1A used in the device, and FIG. 2 is a diagram of the blood purification device 100A. It is a figure which shows schematic structure of these.

図1及び図2に示すように、血液浄化装置100Aは、血液を流すための血液回路110と、血液浄化手段としてのダイアライザ120と、透析液回路130と、制御部140Aと、血液回路110に配置される超音波測定装置1Aと、を備える。   As shown in FIGS. 1 and 2, the blood purification apparatus 100A includes a blood circuit 110 for flowing blood, a dialyzer 120 as blood purification means, a dialysate circuit 130, a control unit 140A, and a blood circuit 110. 1 A of ultrasonic measuring devices arrange | positioned.

血液回路110は、動脈側ライン111と、静脈側ライン112と、薬剤ライン113と、排出ライン114と、を有する。動脈側ライン111、静脈側ライン112、薬剤ライン113及び排出ライン114は、いずれも液体が流通可能な可撓性を有する軟質のチューブを主体として構成される。   The blood circuit 110 includes an artery side line 111, a vein side line 112, a drug line 113, and a drain line 114. The arterial side line 111, the venous side line 112, the drug line 113, and the discharge line 114 are all composed mainly of a flexible soft tube through which fluid can flow.

動脈側ライン111は、一端側が後述するダイアライザ120の血液導入口122aに接続される。動脈側ライン111には、患者側動脈接続部111a、動脈側気泡検知器111b、血液ポンプ111c及び後述の超音波測定装置1Aが配置される。
患者側動脈接続部111aは、動脈側ライン111の他端側に配置される。患者側動脈接続部111aには、患者の血管に穿刺される針が接続される。
動脈側気泡検知器111bは、チューブ内の気泡の有無を検出する。
血液ポンプ111cは、動脈側ライン111における動脈側気泡検知器111bよりも下流側に配置される。血液ポンプ111cは、動脈側ライン111を構成するチューブをローラーでしごくことにより、動脈側ライン111の内部の血液やプライミング液等の液体を送出する。
図2に示すように、超音波測定装置1Aは、動脈側ライン111における血液ポンプ111cよりも下流側に配置される。超音波測定装置1Aは血液回路110におけるいずれの位置に取り付けてもよいが、本実施形態では、動脈側ライン111の血液ポンプ111cより下流側に超音波測定装置1Aが取り付けられる。この位置に取り付けることで、ダイアライザ120による除水や注水の影響を受けにくく、除水や注水を計算することが不要となり、測定誤差を小さくできる。
One end side of the artery side line 111 is connected to a blood introduction port 122a of a dialyzer 120 described later. In the artery side line 111, a patient side artery connecting part 111a, an artery side bubble detector 111b, a blood pump 111c, and an ultrasonic measuring device 1A described later are arranged.
The patient-side arterial connection portion 111 a is disposed on the other end side of the artery-side line 111. A needle that is punctured into a patient's blood vessel is connected to the patient-side artery connecting portion 111a.
The arterial bubble detector 111b detects the presence or absence of bubbles in the tube.
The blood pump 111c is disposed on the downstream side of the artery side bubble detector 111b in the artery side line 111. The blood pump 111c sends out liquid such as blood and priming liquid inside the artery side line 111 by squeezing the tube constituting the artery side line 111 with a roller.
As shown in FIG. 2, the ultrasonic measurement apparatus 1 </ b> A is disposed on the downstream side of the blood pump 111 c in the artery side line 111. Although the ultrasonic measurement apparatus 1A may be attached at any position in the blood circuit 110, in the present embodiment, the ultrasonic measurement apparatus 1A is attached downstream of the blood pump 111c of the artery side line 111. By attaching to this position, it is difficult to be affected by water removal or water injection by the dialyzer 120, and it is not necessary to calculate water removal or water injection, and measurement errors can be reduced.

尚、血液回路110(動脈側ライン111)は、超音波測定装置1Aが取り付けられる部位において、流量の測定に影響を与える血液回路110内の気泡が滞留しないように血液の流れ方向が略鉛直となるように保持される。また、気泡が速やかに上昇できるように、透析工程の血液の流れ方向における上流側を下部に、下流側を上部に配置することが望ましい。
超音波測定装置1Aの具体的な構成については、後に説明する。
The blood circuit 110 (arterial line 111) has a blood flow direction substantially vertical so that bubbles in the blood circuit 110 that affect the flow rate measurement do not stay at the site where the ultrasonic measurement apparatus 1A is attached. Is held to be. Further, it is desirable to arrange the upstream side in the blood flow direction of the dialysis step at the lower part and the downstream side at the upper part so that the bubbles can rise quickly.
A specific configuration of the ultrasonic measurement apparatus 1A will be described later.

静脈側ライン112は、一端側が後述するダイアライザ120の血液導出口122bに接続される。静脈側ライン112には、患者側静脈接続部112a、静脈側気泡検知器112b、ドリップチャンバ112c、及び静脈側クランプ112dが配置される。
患者側静脈接続部112aは、静脈側ラインの他端側に配置される。患者側静脈接続部112aには、患者の血管に穿刺される針が接続される。
静脈側気泡検知器112bは、チューブ内の気泡の有無を検出する。
静脈側気泡検知器112bは、ドリップチャンバ112cよりも下流側に配置される。ドリップチャンバ112cは、静脈側ライン112に混入した気泡や凝固した血液等を除去するため、また、静脈圧を測定するため、一定量の血液を貯留する。
静脈側クランプ112dは、静脈側気泡検知器112bよりも下流側に配置される。静脈側クランプ112dは、静脈側気泡検知器112bによる気泡の検出結果に応じて制御され、静脈側ライン112の流路を開閉する。
One end side of the venous line 112 is connected to a blood outlet 122b of the dialyzer 120 described later. In the venous side line 112, a patient side venous connection part 112a, a venous side bubble detector 112b, a drip chamber 112c, and a venous side clamp 112d are arranged.
The patient side vein connecting portion 112a is disposed on the other end side of the vein side line. A needle that is punctured into a patient's blood vessel is connected to the patient-side vein connection portion 112a.
The venous bubble detector 112b detects the presence or absence of bubbles in the tube.
The venous bubble detector 112b is disposed downstream of the drip chamber 112c. The drip chamber 112c stores a certain amount of blood in order to remove bubbles mixed in the venous line 112, coagulated blood, and the like, and to measure venous pressure.
The vein-side clamp 112d is disposed downstream of the vein-side bubble detector 112b. The vein-side clamp 112d is controlled according to the bubble detection result by the vein-side bubble detector 112b, and opens and closes the flow path of the vein-side line 112.

薬剤ライン113は、血液透析中に必要な薬剤を動脈側ライン111に供給する。薬剤ライン113は、一端側が薬剤を送り出す薬液ポンプ113aに接続され、他端側が動脈側ライン122に接続される。本実施形態では、薬剤ライン113の他端側は、動脈側ライン122における超音波測定装置1Aよりも下流側に接続される。   The drug line 113 supplies a drug required during hemodialysis to the artery side line 111. One end of the drug line 113 is connected to a chemical pump 113 a that sends out the drug, and the other end is connected to the arterial line 122. In the present embodiment, the other end side of the drug line 113 is connected to the downstream side of the ultrasonic measurement device 1 </ b> A in the artery side line 122.

排出ライン114は、ドリップチャンバ112cに接続される。排出ライン114には、排出ライン用クランプ114aが配置される。排出ライン114は、後述するプライミング工程でプライミング液を排出するためのラインである。   The discharge line 114 is connected to the drip chamber 112c. A discharge line clamp 114 a is disposed on the discharge line 114. The discharge line 114 is a line for discharging the priming liquid in a priming process described later.

ダイアライザ120は、例えば、筒状に形成された容器本体121と、この容器本体121の内部に収容された透析膜(図示せず)と、を備え、容器本体121の内部は、透析膜により血液側流路と透析液側流路とに区画される(いずれも図示せず)。容器本体121には、血液回路110に連通する血液導入口122a及び血液導出口122bと、透析液回路130に連通する透析液導入口123a及び透析液導出口123bと、が形成される。   The dialyzer 120 includes, for example, a container body 121 formed in a cylindrical shape, and a dialysis membrane (not shown) accommodated in the container body 121. The inside of the container body 121 is blood by a dialysis membrane. It is divided into a side channel and a dialysate side channel (both not shown). In the container body 121, a blood introduction port 122a and a blood outlet port 122b that communicate with the blood circuit 110, and a dialysate inlet port 123a and a dialysate outlet port 123b that communicate with the dialysate circuit 130 are formed.

以上の血液回路110及びダイアライザ120によれば、対象者(透析患者)の動脈から取り出された血液は、血液ポンプ111cにより動脈側ライン111を流通してダイアライザ120の血液側流路に導入される。ダイアライザ120に導入された血液は、透析膜を介して後述する透析液回路130を流通する透析液により浄化される。ダイアライザ120において浄化された血液は、静脈側ライン112を流通して対象者の静脈に返血される。   According to the blood circuit 110 and the dialyzer 120 described above, blood taken out from the artery of the subject (dialysis patient) is circulated through the artery side line 111 by the blood pump 111c and introduced into the blood side channel of the dialyzer 120. . The blood introduced into the dialyzer 120 is purified by dialysate flowing through a dialysate circuit 130 described later via a dialysis membrane. The blood purified in the dialyzer 120 flows through the vein side line 112 and is returned to the subject's vein.

透析液回路130は、本実施形態では、いわゆる密閉容量制御方式の透析液回路130により構成される。この透析液回路130は、透析液供給ライン131aと、透析液排出ライン131bと、透析液導入ライン132aと、透析液導出ライン132bと、透析液送液部133と、を備える。   In the present embodiment, the dialysate circuit 130 is configured by a so-called sealed capacity control type dialysate circuit 130. The dialysate circuit 130 includes a dialysate supply line 131a, a dialysate discharge line 131b, a dialysate introduction line 132a, a dialysate lead-out line 132b, and a dialysate feed section 133.

透析液送液部133は、透析液チャンバ1331と、バイパスライン1332と、除水/逆ろ過ポンプ1333と、を備える。
透析液チャンバ1331は、一定容量(例えば、300ml〜500ml)の透析液を収容可能な硬質の容器で構成され、この容器の内部は軟質の隔膜(ダイアフラム)で区画され、送液収容部1331a及び排出収容部1331bに区画される。
バイパスライン1332は、透析液導出ライン132bと透析液排出ライン131bとを接続する。
The dialysate feeding section 133 includes a dialysate chamber 1331, a bypass line 1332, and a water removal / back filtration pump 1333.
The dialysate chamber 1331 is composed of a hard container that can store a predetermined volume (for example, 300 ml to 500 ml) of dialysate, and the inside of the container is partitioned by a soft diaphragm (diaphragm), and a liquid feeding container 1331a and It is partitioned into a discharge container 1331b.
The bypass line 1332 connects the dialysate outlet line 132b and the dialysate discharge line 131b.

除水/逆ろ過ポンプ1333は、バイパスライン1332に配置される。除水/逆ろ過ポンプ1333は、バイパスライン1332の内部の透析液を透析液排出ライン131b側に流通させる方向(除水方向)及び透析液導出ライン132b側に流通させる方向(逆ろ過方向)に送液可能に駆動するポンプにより構成される。   The dewatering / back filtration pump 1333 is disposed in the bypass line 1332. The dewatering / back filtration pump 1333 is in a direction in which the dialysate inside the bypass line 1332 is circulated to the dialysate discharge line 131b (water removal direction) and a direction in which the dialysate is circulated to the dialysate outlet line 132b (reverse filtration direction). It is composed of a pump that can be fed.

透析液供給ライン131aは、基端側が透析液供給装置(図示せず)に接続され、先端側が透析液チャンバ1331に接続される。透析液供給ライン131aは透析液チャンバ1331の送液収容部1331aに透析液を供給する。   The dialysate supply line 131a has a proximal end connected to a dialysate supply apparatus (not shown) and a distal end connected to the dialysate chamber 1331. The dialysate supply line 131 a supplies the dialysate to the liquid supply container 1331 a of the dialysate chamber 1331.

透析液導入ライン132aは、透析液チャンバ1331とダイアライザ120の透析液導入口123aとを接続し、透析液チャンバ1331の送液収容部1331aに収容された透析液をダイアライザ120の透析液側流路に導入する。   The dialysate introduction line 132 a connects the dialysate chamber 1331 and the dialysate introduction port 123 a of the dialyzer 120, and allows the dialysate contained in the liquid feed accommodating portion 1331 a of the dialysate chamber 1331 to flow through the dialysate-side flow path of the dialyzer 120. To introduce.

透析液導出ライン132bは、ダイアライザ120の透析液導出口123bと透析液チャンバ1331とを接続し、ダイアライザ120から排出された透析液を透析液チャンバ1331の排出収容部1331bに導出する。   The dialysate lead-out line 132 b connects the dialysate lead-out port 123 b of the dialyzer 120 and the dialysate chamber 1331, and guides the dialysate discharged from the dialyzer 120 to the discharge housing portion 1331 b of the dialysate chamber 1331.

透析液排出ライン131bは、基端側が透析液チャンバ1331に接続され、排出収容部1331bに収容された透析液の排出を排出する。   The proximal end side of the dialysate discharge line 131b is connected to the dialysate chamber 1331, and discharges the dialysate stored in the discharge storage portion 1331b.

以上の透析液回路130によれば、透析液チャンバ1331を構成する硬質の容器の内部を軟質の隔膜(ダイアフラム)により区画することで、透析液チャンバ1331からの透析液の導出量(送液収容部1331aへの透析液の供給量)と、透析液チャンバ1331(排出収容部1331b)に回収される排出の量と、を同量にできる。
これにより、除水/逆ろ過ポンプ1333を停止させた状態では、ダイアライザ120に導入される透析液の流量とダイアライザ120から導出される透析液(排出)の量とを同量にできる。
According to the dialysate circuit 130 described above, the amount of dialysate derived from the dialysate chamber 1331 (liquid supply accommodation) is determined by partitioning the inside of the hard container constituting the dialysate chamber 1331 with the soft diaphragm (diaphragm). The amount of dialysate supplied to the portion 1331a) and the amount of discharge collected in the dialysate chamber 1331 (discharge storage portion 1331b) can be made equal.
Thereby, in a state where the water removal / back-filtration pump 1333 is stopped, the flow rate of the dialysate introduced into the dialyzer 120 and the amount of dialysate (discharge) derived from the dialyzer 120 can be made equal.

また、除水/逆ろ過ポンプ1333を逆ろ過方向に送液するように駆動させた場合には、透析液チャンバ1331から排出された排出の一部がバイパスライン1332及び透析液導出ライン132bを通って再び透析液チャンバ1331に回収される。そのため、ダイアライザ120から導出される透析液の量は、透析液チャンバ1331に回収される量(即ち、透析液導入ライン132aを流通する透析液の量)から、バイパスライン1332を流通する透析液の量を減じた量となる。これにより、ダイアライザ120から導出される透析液の量は、バイパスライン1332を通って再び透析液チャンバ1331に回収される透析液(排出)の量分だけ、透析液導入ライン132aを流通する透析液の流量よりも少なくなる。即ち、除水/逆ろ過ポンプ1333を逆ろ過方向に送液するように駆動させた場合は、ダイアライザ120において、血液回路110に所定量の透析液が注入(逆ろ過)される(図4参照)。   In addition, when the dewatering / back filtration pump 1333 is driven to send liquid in the reverse filtration direction, a part of the discharge discharged from the dialysate chamber 1331 passes through the bypass line 1332 and the dialysate outlet line 132b. Then, it is collected again in the dialysate chamber 1331. Therefore, the amount of dialysate derived from the dialyzer 120 is the amount of dialysate flowing through the bypass line 1332 from the amount recovered in the dialysate chamber 1331 (that is, the amount of dialysate flowing through the dialysate introduction line 132a). The amount is reduced. As a result, the amount of dialysate derived from the dialyzer 120 passes through the dialysate introduction line 132a by the amount of dialysate (discharge) recovered through the bypass line 1332 and returned to the dialysate chamber 1331 again. Less than the flow rate. That is, when the dewatering / reverse filtration pump 1333 is driven so as to send liquid in the reverse filtration direction, a predetermined amount of dialysate is injected (reverse filtration) into the blood circuit 110 in the dialyzer 120 (see FIG. 4). ).

一方、除水/逆ろ過ポンプ1333を除水方向に送液するように駆動させた場合には、透析液導出ライン132bを流通する透析液の量は、透析液チャンバ1331に回収される透析液の量(即ち、透析液導入ライン132aを流通する透析液の量)に、バイパスライン1332を流通する透析液の量を加えた量となる。これにより、透析液導出ライン132bを流通する透析液の量は、バイパスライン1332を通って透析液排出ライン131bに排出される透析液(排出)の量分だけ、透析液導入ライン132aを流通する透析液の量よりも多くなる。即ち、除水/逆ろ過ポンプ1333を除水方向に送液するように駆動させた場合は、ダイアライザ120において、血液から所定量の除水が行われる(図3参照)。   On the other hand, when the water removal / reverse filtration pump 1333 is driven so as to send the liquid in the water removal direction, the amount of the dialysate flowing through the dialysate lead-out line 132b is the dialysate recovered in the dialysate chamber 1331. (Ie, the amount of dialysate flowing through the dialysate introduction line 132a) plus the amount of dialysate flowing through the bypass line 1332. Thereby, the amount of dialysate flowing through the dialysate outlet line 132b flows through the dialysate introduction line 132a by the amount of dialysate (discharge) discharged through the bypass line 1332 to the dialysate discharge line 131b. More than the amount of dialysate. That is, when the water removal / reverse filtration pump 1333 is driven so as to send liquid in the water removal direction, a predetermined amount of water is removed from the blood in the dialyzer 120 (see FIG. 3).

制御部140Aは、情報処理装置(コンピュータ)により構成され、制御プログラムを実行することにより、血液浄化装置100Aの動作を制御する。また、制御部140Aは、超音波測定装置1Aと接続され、制御部140Aには、測定された血液流量や血液濃度の情報が伝達される。
具体的には、制御部140Aは、血液回路110及び透析液回路130に配置された各種のポンプやクランプ等の動作を制御して、血液浄化装置100Aにより行われる各種工程、例えば、プライミング工程、脱血工程、透析工程、急速補液工程、返血工程等を実行する。
140 A of control parts are comprised by information processing apparatus (computer), and control operation | movement of 100 A of blood purification apparatuses by running a control program. Further, the control unit 140A is connected to the ultrasonic measurement apparatus 1A, and information on the measured blood flow rate and blood concentration is transmitted to the control unit 140A.
Specifically, the control unit 140A controls operations of various pumps and clamps disposed in the blood circuit 110 and the dialysate circuit 130 to perform various processes performed by the blood purification apparatus 100A, such as a priming process, A blood removal process, a dialysis process, a rapid fluid replacement process, a blood return process, etc. are performed.

各種工程について簡単に説明する。
プライミング工程では、逆ろ過透析液や生理食塩水等のプライミング液により血液回路110及びダイアライザ120を洗浄して清浄化する。透析工程に入る前の脱血工程では、患者の血液を吸引して動脈側ライン111及び静脈側ライン112に血液を充填させる。脱血工程の後、図3に示す血液を浄化すると伴に水分を除去する透析工程が行われる。
透析工程の途中で必要に応じて図4に示す急速補液工程が行われる。透析工程終了後、患者に血液を戻す返血工程が行われる。
Various processes will be briefly described.
In the priming step, the blood circuit 110 and the dialyzer 120 are washed and cleaned with a priming solution such as a reverse filtration dialysis solution or physiological saline. In the blood removal step before entering the dialysis step, the blood of the patient is sucked to fill the artery side line 111 and the vein side line 112 with blood. After the blood removal step, a dialysis step is performed to purify the blood shown in FIG. 3 and remove water.
A rapid fluid replacement step shown in FIG. 4 is performed during the dialysis step as necessary. After completion of the dialysis process, a blood return process for returning blood to the patient is performed.

以下に、血液浄化装置100Aにより行われる各種工程のうち、血液の濃度変化に関わる透析工程及び急速補液工程について、詳しく説明する。   Below, among the various processes performed by the blood purification apparatus 100A, the dialysis process and the rapid replacement liquid process related to the blood concentration change will be described in detail.

図3を参照して透析工程について説明する。
透析工程において、患者側動脈接続部111aから導入される患者の血液は、動脈側ライン111を通ってダイアライザ120で浄化され、静脈側ライン112を通って患者側静脈接続部112aから患者に戻される。
The dialysis process will be described with reference to FIG.
In the dialysis process, the blood of the patient introduced from the patient-side arterial connection 111a is purified by the dialyzer 120 through the arterial-side line 111 and returned to the patient through the venous-side line 112 from the patient-side venous connection 112a. .

透析工程では、図3に示すように、患者側動脈接続部111a及び患者側静脈接続部112aは、それぞれ患者の血管に穿刺される針に接続された状態であり、排出ライン用クランプ114aは閉状態、静脈側クランプ112dは開状態である。   In the dialysis step, as shown in FIG. 3, the patient-side arterial connection portion 111a and the patient-side vein connection portion 112a are each connected to a needle that is punctured into the patient's blood vessel, and the drain line clamp 114a is closed. State, the vein side clamp 112d is in an open state.

例えば、ダイアライザ120に対して、透析液チャンバ1331から500ml/minの送液量で透析液を供給し、除水/逆ろ過ポンプ1333を除水方向に送液するように作動させる。除水/逆ろ過ポンプ1333の送給量を一例として10ml/minとすることで、ダイアライザ120において、10ml/minの除水が行われる(透析液回路130からは510ml/minの流量で透析液が排出される)。
血液ポンプ111cは、例えば200ml/min程度で患者側動脈接続部111a側からダイアライザ120側に血液を送出する。
ダイアライザ120内には、血液導入口122aから200ml/minの流量で血液が流入し、10ml/minの流量で除水されて、血液導出口122bから190ml/minの流量で浄化された血液が導出される。また、透析液は、透析液導出口123bから導出される。
このようにして、透析工程において、血液中から徐々に水分が除去され、それに伴い血液濃度も徐々に上昇して行く。
For example, the dialysate is supplied to the dialyzer 120 from the dialysate chamber 1331 at a feed rate of 500 ml / min, and the water removal / back-filtration pump 1333 is operated so as to feed in the water removal direction. For example, 10 ml / min is removed in the dialyzer 120 by setting the feed rate of the water removal / reverse filtration pump 1333 to 10 ml / min (the dialysate from the dialysate circuit 130 at a flow rate of 510 ml / min). Is discharged).
The blood pump 111c delivers blood from the patient side arterial connection 111a side to the dialyzer 120 side at, for example, about 200 ml / min.
Blood flows into the dialyzer 120 from the blood inlet 122a at a flow rate of 200 ml / min, dehydrated at a flow rate of 10 ml / min, and purified blood is discharged from the blood outlet 122b at a flow rate of 190 ml / min. Is done. The dialysate is led out from the dialysate outlet 123b.
In this way, in the dialysis step, water is gradually removed from the blood, and the blood concentration gradually increases accordingly.

次に、図4を参照して急速補液工程について説明する。
急速補液工程は、透析工程の途中で除水による血圧の低下等が認められる場合に行われるものであり、血液回路110に逆ろ過透析液を補充する工程である。
Next, the rapid replenishment process will be described with reference to FIG.
The rapid replenishment step is performed when a decrease in blood pressure due to water removal is observed during the dialysis step, and is a step of replenishing the blood circuit 110 with a reverse filtration dialysate.

急速補液工程では、図4に示すように、透析工程と同様に患者側動脈接続部111a及び患者側静脈接続部112aは、それぞれ患者の血管に穿刺される針に接続された状態であり、排出ライン用クランプ114aは閉状態、静脈側クランプ112dは開状態である。   In the rapid fluid replacement process, as shown in FIG. 4, the patient-side arterial connection part 111a and the patient-side vein connection part 112a are connected to needles that are punctured into the patient's blood vessels, as in the dialysis process. The line clamp 114a is in a closed state and the vein side clamp 112d is in an open state.

例えば、ダイアライザ120に対して、透析液チャンバ1331から500ml/minの送液量で透析液を供給し、除水/逆ろ過ポンプ1333を、逆ろ過方向に送液するように作動させる。除水/逆ろ過ポンプ1333の送給量を一例として100ml/minとすることで、ダイアライザ120において、100ml/minの注水が行われる(透析液回路130からは400ml/minの流量で透析液が排出される)。
血液ポンプ111cは、例えば、透析工程中の200ml/minから50ml/min程度まで流量を減少させ、患者側動脈接続部111a側からダイアライザ120側に血液を送出する。
ダイアライザ120内には、血液導入口122aから50ml/minの流量で血液が流入し、逆ろ過透析液が100ml/minの流量で注水されて、血液導出口122bから希釈された血液が150ml/minの流量で導出される。このようにして、急速補液工程において血液中に水分が補充される。
For example, dialysate is supplied from the dialysate chamber 1331 to the dialyzer 120 at a feed rate of 500 ml / min, and the dewatering / back filtration pump 1333 is operated so as to feed in the reverse filtration direction. By setting the feed rate of the water removal / reverse filtration pump 1333 to 100 ml / min as an example, water is injected at 100 ml / min in the dialyzer 120 (the dialysate is supplied from the dialysate circuit 130 at a flow rate of 400 ml / min). Discharged).
For example, the blood pump 111c reduces the flow rate from 200 ml / min during the dialysis process to about 50 ml / min, and sends blood from the patient-side arterial connection 111a side to the dialyzer 120 side.
Blood flows into the dialyzer 120 from the blood inlet 122a at a flow rate of 50 ml / min, and the reverse filtration dialysate is injected at a flow rate of 100 ml / min, and the blood diluted from the blood outlet port 122b is 150 ml / min. It is derived by the flow rate. In this way, water is replenished in the blood in the rapid replacement process.

次に超音波測定装置1Aについて、図1を参照して詳細に説明する。
超音波測定装置1Aは、一対の超音波送受波器10A及び10Bと、血液の流量及び濃度を測定する測定回路20Aと、を備え、血液浄化装置100Aが備える血液回路110に取り付けられる。
Next, the ultrasonic measurement apparatus 1A will be described in detail with reference to FIG.
The ultrasonic measurement apparatus 1A includes a pair of ultrasonic transducers 10A and 10B and a measurement circuit 20A that measures the flow rate and concentration of blood, and is attached to a blood circuit 110 included in the blood purification apparatus 100A.

超音波送受波器10A及び10Bは、それぞれ圧電素子11と、圧電素子カバー12とを含んで構成される。超音波送受波器10A及び10Bは、血液回路110を流れる血液や逆ろ過透析液等の液体の流れ方向について所定の距離をおいて配置される。例えば、超音波送受波器10A及び10Bは、血液回路110(チューブ)の外側に接触するように、血液回路110を挟んで斜めに対向して取り付けられ、超音波信号を送受可能である。
圧電素子11の両面には、それぞれ不図示の電極が取り付けられており、圧電素子11は、入力された電気信号を機械的振動に変換し、また、伝達された機械的振動を電気信号に変換して出力することができる。圧電素子11は、硬質塩化ビニルやポリカーボネイト等により形成される圧電素子カバー12の内部に埋め込まれて配置される。圧電素子の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電セラミックス、酸化亜鉛等の圧電薄膜、フッ化ビニリデン等の圧電高分子膜等が適用可能である。本実施形態では、圧電素子の材料としてチタン酸ジルコン酸鉛を用いた。
The ultrasonic transducers 10 </ b> A and 10 </ b> B each include a piezoelectric element 11 and a piezoelectric element cover 12. The ultrasonic transducers 10A and 10B are arranged at a predetermined distance in the flow direction of blood such as blood flowing through the blood circuit 110 or a reverse filtration dialysate. For example, the ultrasonic transducers 10 </ b> A and 10 </ b> B are attached so as to face each other with the blood circuit 110 interposed therebetween so as to contact the outside of the blood circuit 110 (tube), and can transmit and receive ultrasonic signals.
Electrodes (not shown) are respectively attached to both surfaces of the piezoelectric element 11, and the piezoelectric element 11 converts the input electric signal into mechanical vibration, and converts the transmitted mechanical vibration into an electric signal. Can be output. The piezoelectric element 11 is embedded in a piezoelectric element cover 12 formed of hard polyvinyl chloride, polycarbonate, or the like. As a material of the piezoelectric element, piezoelectric ceramics such as lead zirconate titanate, piezoelectric thin films such as zinc oxide, piezoelectric polymer films such as vinylidene fluoride, and the like are applicable. In this embodiment, lead zirconate titanate is used as the material of the piezoelectric element.

尚、超音波送受波器10A及び10Bを、血液回路110の同じ側に所定の距離を置いて取り付けて、血液回路110を構成するチューブの内面で反射した超音波信号を受信する構成としてもよい。しかしながら、後に説明する濃度算出部25において、超音波信号の減衰度合を測定して濃度を算出するので、チューブ内面での反射による減衰も考慮する必要がある反射波ではなく、主に血液中の血球における減衰を反映した透過波を受信可能なように、超音波送受波器10A及び10Bを対向して配置する方が望ましい。
また、適度に減衰した状態の超音波信号を測定するため、血液回路110を流れる血液の流れ方向における超音波送受波器10A及び10B間の距離は、血液回路110を構成するチューブの外径の1倍〜2倍程度にすることが望ましい。1倍より短い距離では、伝搬時間逆数差法において時間差が小さくなるため望ましくない。また、2倍より長い距離では、減衰量が大きすぎることにより減衰した超音波信号の測定誤差が大きくなるため、望ましくない。
The ultrasonic transducers 10A and 10B may be mounted on the same side of the blood circuit 110 at a predetermined distance so as to receive an ultrasonic signal reflected from the inner surface of the tube constituting the blood circuit 110. . However, since the concentration calculation unit 25, which will be described later, calculates the concentration by measuring the attenuation degree of the ultrasonic signal, it is not a reflected wave that needs to consider attenuation due to reflection on the inner surface of the tube, but mainly in blood. It is desirable to arrange the ultrasonic transducers 10A and 10B to face each other so that a transmitted wave reflecting attenuation in the blood cell can be received.
In addition, in order to measure the ultrasonic signal in a moderately attenuated state, the distance between the ultrasonic transducers 10A and 10B in the direction of blood flow through the blood circuit 110 is the outer diameter of the tube constituting the blood circuit 110. It is desirable to make it about 1 to 2 times. A distance shorter than 1 time is not desirable because the time difference is small in the inverse propagation time difference method. On the other hand, if the distance is longer than twice, the measurement error of the attenuated ultrasonic signal increases due to the excessive attenuation, which is not desirable.

測定回路20Aは、送信部21と、受信部22と、送受信切替部23と、流量算出部24Aと、濃度算出部25と、記憶部26と、を備え、超音波送受波器10A及び10Bで送受される超音波信号に基づいて血液の流量及び濃度を測定する。
超音波を用いた流量測定方法には、伝搬速度差法(伝搬時間差法、伝搬時間逆数差法)、ドップラー法等、様々な方法があるが、本実施形態においては、伝搬速度差法のうち伝搬時間逆数差法を用いた例について説明する。
The measurement circuit 20A includes a transmission unit 21, a reception unit 22, a transmission / reception switching unit 23, a flow rate calculation unit 24A, a concentration calculation unit 25, and a storage unit 26, and includes ultrasonic transducers 10A and 10B. The blood flow rate and concentration are measured based on the transmitted and received ultrasonic signals.
There are various methods for measuring flow rate using ultrasonic waves, such as a propagation speed difference method (propagation time difference method, propagation time reciprocal difference method), a Doppler method, etc. An example using the propagation time reciprocal difference method will be described.

送信部21は、送受信切替部23を介して超音波送受波器10A又は10Bの圧電素子11に接続され、超音波送受波器10A、10Bに電気信号を送信する。
受信部22は、送受信切替部23を介して超音波送受波器10A又は10Bの圧電素子11に接続され、超音波送受波器10A、10Bから電気信号を受信し、受信した電気信号を増幅する。
送受信切替部23は、超音波送受波器10A及び10Bの一方を送信部21に、他方を受信部22に切り替える。これにより、送受信切替部23は、超音波送受波器10Aから超音波信号を送信して超音波送受波器10Bで受信する時の伝搬時間と、超音波送受波器10Bから超音波信号を送信して超音波送受波器10Aで受信する時の伝搬時間とを測定可能としている。
The transmitting unit 21 is connected to the piezoelectric element 11 of the ultrasonic transducer 10A or 10B via the transmission / reception switching unit 23, and transmits an electrical signal to the ultrasonic transducers 10A and 10B.
The receiving unit 22 is connected to the piezoelectric element 11 of the ultrasonic transducer 10A or 10B via the transmission / reception switching unit 23, receives electrical signals from the ultrasonic transducers 10A, 10B, and amplifies the received electrical signals. .
The transmission / reception switching unit 23 switches one of the ultrasonic transducers 10 </ b> A and 10 </ b> B to the transmission unit 21 and the other to the reception unit 22. As a result, the transmission / reception switching unit 23 transmits the ultrasonic signal from the ultrasonic transducer 10A and receives the ultrasonic signal from the ultrasonic transducer 10B and the ultrasonic signal from the ultrasonic transducer 10B. Thus, it is possible to measure the propagation time when received by the ultrasonic transducer 10A.

流量算出部24Aは、送信部21により送信された電気信号である送信信号及び受信部22により受信された電気信号である受信信号に基づいて流量を算出する。流量算出部24Aは、送信部21において送信信号を送信したタイミング及び受信部22において受信信号を受信したタイミングを測定することにより、超音波送受波器10A及び10B間を伝搬する超音波信号の伝搬時間を算出する。   The flow rate calculation unit 24 </ b> A calculates the flow rate based on the transmission signal that is the electrical signal transmitted by the transmission unit 21 and the reception signal that is the electrical signal received by the reception unit 22. The flow rate calculation unit 24A measures the timing of transmitting the transmission signal in the transmission unit 21 and the timing of receiving the reception signal in the reception unit 22, thereby propagating the ultrasonic signal propagating between the ultrasonic transducers 10A and 10B. Calculate time.

伝搬時間逆数差法を用いた流量Qの算出方法について、以下に詳細に説明する。超音波送受波器10A及び10Bは、液体の流れ方向に対して斜めに超音波信号を送受する。具体的には、超音波信号を送受する方向と液体の流れ方向とがなす角が所定の角度φとなるように血液回路110(動脈側ライン)の外側に対向して配置され、交互に超音波信号を送受し、超音波信号の伝搬に要する時間を測定する。   A method for calculating the flow rate Q using the propagation time reciprocal difference method will be described in detail below. The ultrasonic transducers 10A and 10B transmit and receive ultrasonic signals obliquely with respect to the liquid flow direction. Specifically, it is arranged facing the outside of the blood circuit 110 (arterial line) so that the angle formed by the direction in which the ultrasonic signal is transmitted and received and the flow direction of the liquid is a predetermined angle φ, and alternately A sound signal is transmitted and received, and the time required for propagation of the ultrasonic signal is measured.

超音波送受波器10Aから10Bへ超音波信号が伝搬する時間をTAB、超音波送受波器10Bから10Aへ超音波信号が伝搬する時間をTBA、超音波信号の伝搬する距離をL、音速をC、血液回路110内の液体の流速をVとする。
血液回路110内に液体が満たされた状態で、実流量がゼロ、即ち流速Vがゼロの場合、TABとTBAとは等しく、
AB=TBA=L/C ・・・(a)
となる。
The time for the ultrasonic signal to propagate from the ultrasonic transducers 10A to 10B is T AB , the time for the ultrasonic signal to propagate from the ultrasonic transducers 10B to 10A is T BA , and the distance for the ultrasonic signal to propagate is L, Let C be the speed of sound and V be the flow velocity of the liquid in the blood circuit 110.
When the actual flow rate is zero, that is, the flow velocity V is zero when the blood circuit 110 is filled with liquid, T AB and T BA are equal,
T AB = T BA = L / C (a)
It becomes.

図1に示すように液体が流速Vで超音波送受波器10A側から超音波送受波器10B側へ向かって流れる場合、
AB=L/(C+Vcosφ) ・・・(b)
となり、
BA=L/(C−Vcosφ) ・・・(c)
となる。これら(b)及び(c)式の関係からそれぞれの伝搬時間TAB、TBAの逆数の差を取ると、
1/TAB−1/TBA=(2Vcosφ)/L ・・・(d)
となる。(d)式から流速Vを求めると、
V=L/(2cosφ)×(1/TAB−1/TBA) ・・・(e)
となる。(e)式によれば、超音波信号の伝搬時間を測定することにより、流速Vが算出できる。
As shown in FIG. 1, when the liquid flows at a flow velocity V from the ultrasonic transducer 10A side toward the ultrasonic transducer 10B side,
T AB = L / (C + V cos φ) (b)
And
T BA = L / (C−V cos φ) (c)
It becomes. From the relationship between these equations (b) and (c), taking the difference of the reciprocals of the propagation times T AB and T BA ,
1 / T AB -1 / T BA = (2 V cos φ) / L (d)
It becomes. When the flow velocity V is obtained from the equation (d),
V = L / (2cosφ) × (1 / T AB −1 / T BA ) (e)
It becomes. According to the equation (e), the flow velocity V can be calculated by measuring the propagation time of the ultrasonic signal.

(e)式においては、流速Vは濃度が異なる血液や透析液等の流体の種類や温度に依存する音速Cに依らないため、測定対象である液体の種類や温度が変化してもその影響を受けずに流速Vを算出でき、その流速Vに血液回路110を構成するチューブの断面積Aを乗じて流量Qを算出することができる。
Q=V×A ・・・(f)
In the equation (e), the flow velocity V does not depend on the speed of sound C depending on the type and temperature of fluids such as blood and dialysate having different concentrations. The flow rate V can be calculated without multiplying the flow rate V, and the flow rate Q can be calculated by multiplying the flow rate V by the cross-sectional area A of the tube constituting the blood circuit 110.
Q = V × A (f)

濃度算出部25は、送信部21により送信された送信信号の振幅に対する受信部22により受信された受信信号の振幅の減衰度合に基づいて血液濃度を算出する。ここで、血液濃度は、一般的にヘマトクリット値で評価することができる。ヘマトクリット値とは、血液中に存在する赤血球の割合を表す。血球は、全血液量の約45%を占め、赤血球、白血球及び血小板が含まれるが、その大部分が赤血球である。従って、ヘマトクリット値は赤血球の存在割合を示し、血液濃度の指標として用いられる。
超音波信号は血液中を伝搬する際に、血液中に存在する血球で散乱することにより減衰する。よって、血液濃度に応じて、送信信号の振幅に対する受信信号の振幅の減衰度合は変化する。そこで、血液濃度が既知の試料について、予め血液濃度と減衰度合との対応関係を求め、その対応関係を記憶部26に記憶しておく。
濃度算出部25は、濃度未知の血液について、受信信号の減衰度合及び記憶部26に記憶された血液濃度と減衰度合と対応関係に基づいて、血液濃度を算出する。
The concentration calculation unit 25 calculates the blood concentration based on the degree of attenuation of the amplitude of the reception signal received by the reception unit 22 with respect to the amplitude of the transmission signal transmitted by the transmission unit 21. Here, the blood concentration can be generally evaluated by a hematocrit value. The hematocrit value represents the proportion of red blood cells present in the blood. Blood cells make up about 45% of the total blood volume and include red blood cells, white blood cells and platelets, most of which are red blood cells. Therefore, the hematocrit value indicates the abundance ratio of red blood cells and is used as an indicator of blood concentration.
When propagating through the blood, the ultrasonic signal is attenuated by being scattered by blood cells existing in the blood. Therefore, the degree of attenuation of the amplitude of the reception signal with respect to the amplitude of the transmission signal changes according to the blood concentration. Therefore, a correspondence relationship between the blood concentration and the degree of attenuation is obtained in advance for a sample with a known blood concentration, and the correspondence relationship is stored in the storage unit 26.
The concentration calculation unit 25 calculates the blood concentration of the blood whose concentration is unknown based on the attenuation level of the received signal and the correspondence between the blood concentration and the attenuation level stored in the storage unit 26.

血液浄化装置100Aは、透析工程中において濃度算出部25により算出された算出濃度に基づいて、制御部140Aにより透析液送液部133を制御してダイアライザ120における除水速度を調節することにより、患者の血圧低下を抑制しながら治療することが可能である。   Based on the calculated concentration calculated by the concentration calculation unit 25 during the dialysis process, the blood purification device 100A controls the dialysate liquid feeding unit 133 by the control unit 140A to adjust the water removal rate in the dialyzer 120. It is possible to treat the patient while suppressing a decrease in blood pressure of the patient.

以上説明した第1実施形態の超音波測定装置1A及びに血液浄化装置100Aよれば、以下のような効果を奏する。   The ultrasonic measurement apparatus 1A and the blood purification apparatus 100A according to the first embodiment described above have the following effects.

(1)超音波測定装置1Aを、超音波送受波器10A、10Bと、測定回路20Aと、を備え、測定回路20Aが、超音波送受波器10A、10Bに電気信号を送信する送信部21と、超音波送受波器10A、10Bから電気信号を受信する受信部22と、送信部21により送信された送信信号及び受信部22により受信された受信信号に基づいて血液の流量を算出する流量算出部24Aと、送信信号の振幅に対する受信信号の振幅の減衰度合に基づいて血液濃度を算出する濃度算出部と、を備えるものとした。これにより、流量計及び濃度計の2つの測定装置を用いなくとも1つの超音波測定装置1Aで、血液の流量及び濃度を測定することができる。よって、簡易な構成により血液の流量及び濃度を測定できる血液浄化装置100Aを実現できる。   (1) The ultrasonic measurement apparatus 1A includes ultrasonic transducers 10A and 10B and a measurement circuit 20A, and the measurement circuit 20A transmits an electrical signal to the ultrasonic transducers 10A and 10B. And a receiving unit 22 that receives electrical signals from the ultrasonic transducers 10A and 10B, and a flow rate that calculates the blood flow rate based on the transmission signal transmitted by the transmitting unit 21 and the received signal received by the receiving unit 22 The calculation unit 24A and a concentration calculation unit that calculates a blood concentration based on the degree of attenuation of the amplitude of the reception signal with respect to the amplitude of the transmission signal are provided. Thus, the flow rate and concentration of blood can be measured with one ultrasonic measurement device 1A without using two measurement devices, a flow meter and a concentration meter. Therefore, the blood purification apparatus 100A capable of measuring the blood flow rate and concentration with a simple configuration can be realized.

(2)血液回路110を、血液浄化手段(ダイアライザ)120に導入される血液を流すための動脈側ライン111と、血液浄化手段(ダイアライザ)120から導出される血液を流すための静脈側ライン112と、を含んで構成し、超音波送受波器10A、10Bは、動脈側ライン111に取り付けるものとした。これにより、測定部位における血液の流量は、血液浄化手段(ダイアライザ)120による除水や注水の影響を受けにくく、除水や注水を計算することが不要となり、測定誤差を小さくできる。   (2) Arterial line 111 for flowing blood introduced into blood purification means (dialyzer) 120 and venous side line 112 for flowing blood derived from blood purification means (dialyzer) 120 through blood circuit 110 The ultrasonic transducers 10A and 10B are attached to the artery side line 111. As a result, the blood flow rate at the measurement site is not easily affected by water removal or water injection by the blood purification means (dialyzer) 120, and it is not necessary to calculate water removal or water injection, thereby reducing measurement errors.

(3)超音波測定装置1Aを、血液回路110を流れる血液の流れ方向について所定の距離をおいて血液回路110を挟んで対向して配置される一対の超音波送受波器10A及び10Bを備えるものとし、例えば、超音波送受波器10A及び10Bは、血液の流れ方向に対して斜めに超音波信号を送受するものとした。これにより、測線が1本の簡易な構成で液体の流量を測定することができ、測線が複数本の構成に比べて製造コストを小さくすることができる。また、超音波送受波器10A(又は10B)から送信された超音波信号は、血液回路110を構成するチューブの内面で反射する反射波ではなく、透過波として超音波送受波器10B(又は10A)で受信されるので、チューブの内面における反射の減衰がないため、受信信号の減衰度合の測定精度を上げることができる。   (3) The ultrasonic measurement apparatus 1A includes a pair of ultrasonic transducers 10A and 10B that are arranged to face each other with the blood circuit 110 interposed therebetween with a predetermined distance in the flow direction of the blood flowing through the blood circuit 110. For example, the ultrasonic transducers 10A and 10B transmit and receive ultrasonic signals obliquely with respect to the blood flow direction. Thereby, the flow rate of the liquid can be measured with a simple configuration having one measuring line, and the manufacturing cost can be reduced as compared with the configuration having a plurality of measuring lines. In addition, the ultrasonic signal transmitted from the ultrasonic transducer 10A (or 10B) is not a reflected wave reflected from the inner surface of the tube constituting the blood circuit 110, but is transmitted as an ultrasonic transducer 10B (or 10A). ), There is no reflection attenuation on the inner surface of the tube, so that the measurement accuracy of the received signal attenuation degree can be increased.

(4)血液回路110を流れる血液の流れ方向における超音波送受波器10A及び10B間の距離は、血液回路110を構成するチューブの外径の1倍〜2倍とした。これにより、血液の流量及び濃度を好適に測定できる。   (4) The distance between the ultrasonic transducers 10 </ b> A and 10 </ b> B in the direction of blood flow through the blood circuit 110 is set to 1 to 2 times the outer diameter of the tube constituting the blood circuit 110. Thereby, the flow volume and density | concentration of blood can be measured suitably.

(5)流量算出部24Aを、一対の超音波送受波器10A及び10B間でそれぞれ送受される超音波信号の血液中における伝搬時間をそれぞれ測定し、伝搬時間逆数差法により血液流量を算出するものとした。これにより、血液濃度や温度依存性のある音速Cが変化してもその影響を受けずに流量を算出することができる。   (5) The flow rate calculation unit 24A measures the propagation time in the blood of the ultrasonic signals transmitted and received between the pair of ultrasonic transducers 10A and 10B, respectively, and calculates the blood flow rate by the inverse propagation time difference method. It was supposed to be. As a result, the flow rate can be calculated without being affected by changes in the blood concentration and the temperature-dependent sound velocity C.

(6)血液回路110(動脈側ライン111)が、超音波測定装置1Aが取り付けられる部位において、液体の流れ方向が略垂直となるように保持されるものとした。これにより、血液回路110内の気泡が滞留しないようにできるため、気泡が血液の流量及び濃度の測定に与える影響を小さくできる。   (6) The blood circuit 110 (arterial line 111) is held so that the flow direction of the liquid is substantially vertical at the site where the ultrasonic measurement apparatus 1A is attached. Thereby, since the bubbles in the blood circuit 110 can be prevented from staying, the influence of the bubbles on the measurement of the blood flow rate and concentration can be reduced.

(7)血液回路110(動脈側ライン111)が、超音波測定装置1Aが取り付けられる部位において、液体の流れ方向における上流側を下部に、下流側を上部になるように配置するものとした。これにより、流量測定部位における血液回路110内の気泡が速やかに上昇できるため、気泡が血液の流量及び濃度の測定に与える影響を小さくできる。   (7) The blood circuit 110 (arterial line 111) is arranged so that the upstream side in the liquid flow direction is the lower side and the downstream side is the upper side in the site where the ultrasonic measurement device 1A is attached. Thereby, since the bubbles in the blood circuit 110 at the flow rate measurement site can rise quickly, the influence of the bubbles on the measurement of the blood flow rate and concentration can be reduced.

(8)血液浄化装置100Aの制御部140Aを、濃度算出部25により算出された算出濃度に基づいて、血液浄化手段としてのダイアライザ120における除水速度を調節するもととした。これにより、透析工程において患者の血圧低下を抑制しながら治療することが可能である。   (8) Based on the calculated concentration calculated by the concentration calculation unit 25, the control unit 140A of the blood purification device 100A adjusts the water removal rate in the dialyzer 120 as the blood purification unit. Thereby, it is possible to treat the patient while suppressing a decrease in blood pressure of the patient in the dialysis process.

<第2実施形態>
次に、図5を参照しながら第2実施形態について説明する。
図5は、本発明の第2実施形態に係る血液浄化装置100B及び該装置に用いられる超音波測定装置1Bの構成を示す説明図である。第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。第2実施形態においては、血液浄化装置が報知手段を備え、超音波測定装置の測定回路が血液浄化装置の制御基板に組み込まれている点で第1実施形態と異なる。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the configuration of the blood purification device 100B according to the second embodiment of the present invention and the ultrasonic measurement device 1B used in the device. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The second embodiment is different from the first embodiment in that the blood purification device includes a notification unit and the measurement circuit of the ultrasonic measurement device is incorporated in the control board of the blood purification device.

図5に示すように、血液浄化装置100Bは、血液回路110と、血液浄化手段としてのダイアライザ120と、透析液回路130と、制御部140Bと、報知手段150と、制御基板160と、超音波測定装置1Bと、を備える。
血液浄化装置100Bにおいて実施される各工程は、第1実施形態の場合と同様であるので、説明を省略する。
As shown in FIG. 5, blood purification apparatus 100B includes blood circuit 110, dialyzer 120 as blood purification means, dialysate circuit 130, control unit 140B, notification means 150, control board 160, and ultrasonic wave. Measuring device 1B.
Since each process implemented in the blood purification apparatus 100B is the same as that of the case of 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.

超音波測定装置1Bは、血液回路110に取り付けられる一対の超音波送受波器10A及び10Bと、血液の流量及び濃度を測定する測定回路20Bと、を備える。   The ultrasonic measurement apparatus 1B includes a pair of ultrasonic transducers 10A and 10B attached to the blood circuit 110, and a measurement circuit 20B that measures the flow rate and concentration of blood.

超音波送受波器10A及び10Bは、それぞれ圧電素子11と、圧電素子カバー12とを含んで構成される。超音波送受波器10A及び10Bは、血液回路110を流れる液体の流れ方向について所定の距離をおいて配置される。   The ultrasonic transducers 10 </ b> A and 10 </ b> B each include a piezoelectric element 11 and a piezoelectric element cover 12. The ultrasonic transducers 10 </ b> A and 10 </ b> B are arranged at a predetermined distance in the flow direction of the liquid flowing through the blood circuit 110.

測定回路20Bは、送信部21と、受信部22と、送受信切替部23と、流量算出部24Bと、濃度算出部25と、記憶部26と、を備え、超音波送受波器10A及び10Bで送受される超音波信号に基づいて血液の流量及び濃度を測定する。   The measurement circuit 20B includes a transmission unit 21, a reception unit 22, a transmission / reception switching unit 23, a flow rate calculation unit 24B, a concentration calculation unit 25, and a storage unit 26, and includes ultrasonic transducers 10A and 10B. The blood flow rate and concentration are measured based on the transmitted and received ultrasonic signals.

流量算出部24Bは、送信部21により送信された電気信号である送信信号及び受信部22により受信された電気信号である受信信号に基づいて流量を算出する。流量算出部24Bは、送信部21において送信信号を送信したタイミング及び受信部22において受信信号を受信したタイミングを測定することにより、超音波送受波器10A及び10B間を伝搬する超音波信号の伝搬時間を算出する。   The flow rate calculation unit 24 </ b> B calculates the flow rate based on the transmission signal that is the electrical signal transmitted by the transmission unit 21 and the reception signal that is the electrical signal received by the reception unit 22. The flow rate calculation unit 24B measures the timing at which the transmission unit 21 transmits the transmission signal and the reception unit 22 receives the reception signal, thereby propagating the ultrasonic signal propagating between the ultrasonic transducers 10A and 10B. Calculate time.

本実施形態においては、第1実施形態で用いた伝搬時間逆数差法とは異なる伝搬時間差法を用いて以下のように流量Qを算出する。超音波送受波器10A及び10Bは、液体の流れ方向に対して斜めに超音波信号を送受する。具体的には、超音波信号を送受する方向と液体の流れ方向とがなす角が所定の角度φとなるように血液回路110の外側に対向して配置され、交互に超音波信号を送受し、超音波信号の伝搬に要する時間を測定する。   In the present embodiment, the flow rate Q is calculated as follows using a propagation time difference method different from the propagation time reciprocal difference method used in the first embodiment. The ultrasonic transducers 10A and 10B transmit and receive ultrasonic signals obliquely with respect to the liquid flow direction. Specifically, the ultrasonic signal is alternately sent and received so that the angle formed by the direction in which the ultrasonic signal is transmitted and received and the flow direction of the liquid is a predetermined angle φ, facing the outside of the blood circuit 110. The time required for propagation of the ultrasonic signal is measured.

超音波送受波器10Aから10Bへ超音波信号が伝搬する時間をTAB、超音波送受波器10Bから10Aへ超音波信号が伝搬する時間をTBA、超音波信号の伝搬する距離をL、音速をC、血液回路110内の液体の流速をVとする。
血液回路110内に液体が満たされた状態で、実流量がゼロ、即ち流速Vがゼロの場合、TABとTBAとは等しく、
AB=TBA=L/C ・・・(a)
となる。
The time for the ultrasonic signal to propagate from the ultrasonic transducers 10A to 10B is T AB , the time for the ultrasonic signal to propagate from the ultrasonic transducers 10B to 10A is T BA , and the distance for the ultrasonic signal to propagate is L, Let C be the speed of sound and V be the flow velocity of the liquid in the blood circuit 110.
When the actual flow rate is zero, that is, the flow velocity V is zero when the blood circuit 110 is filled with liquid, T AB and T BA are equal,
T AB = T BA = L / C (a)
It becomes.

図5に示すように液体が流速Vで超音波送受波器10A側から超音波送受波器10B側へ向かって流れる場合、
AB=L/(C+Vcosφ) ・・・(b)
となり、
BA=L/(C−Vcosφ) ・・・(c)
となる。これら(b)及び(c)式の関係からそれぞれの伝搬時間TAB、TBAの差を取ると、流速Vの2乗は音速Cの2乗に比べて十分小さいので近似して、
AB−TBA=(2LVcosφ)/(C−Vcosφ)
≒(2LVcosφ)/C ・・・(d)’
となる。(d)’式から流速Vを求めると、
V=C/(2Lcosφ)×(TBA−TAB) ・・・(e)’
となる。(e)’式によれば、超音波信号の伝搬時間を測定することにより、流速Vが算出できる。
When the liquid flows from the ultrasonic transducer 10A side toward the ultrasonic transducer 10B side at a flow velocity V as shown in FIG.
T AB = L / (C + V cos φ) (b)
And
T BA = L / (C−V cos φ) (c)
It becomes. Taking the difference between the propagation times T AB and T BA from the relationship of these equations (b) and (c), the square of the flow velocity V is sufficiently smaller than the square of the sound velocity C, so it is approximated,
T AB −T BA = (2LV cos φ) / (C 2 −V 2 cos 2 φ)
≒ (2LVcosφ) / C 2 ··· (d) '
It becomes. (D) '
V = C 2 / (2L cos φ) × (T BA −T AB ) (e) ′
It becomes. According to the equation (e) ′, the flow velocity V can be calculated by measuring the propagation time of the ultrasonic signal.

(e)’式において、流速Vに血液回路110を構成するチューブの断面積Aを乗じて流量Qを算出することができる。
Q=V×A ・・・(f)
In the equation (e) ′, the flow rate Q can be calculated by multiplying the flow velocity V by the cross-sectional area A of the tube constituting the blood circuit 110.
Q = V × A (f)

伝搬時間差法を用いて流量を算出する場合、血液濃度の変化に応じて僅かながら音速Cが変化する。よって、(e)’を用いて流量を算出する際に、濃度算出部25により算出された算出濃度に応じて補正した音速Cを用いることにより、更に流量の測定精度を向上させることができる。   When the flow rate is calculated using the propagation time difference method, the sound speed C slightly changes according to the change in blood concentration. Therefore, when the flow rate is calculated using (e) ', the measurement accuracy of the flow rate can be further improved by using the sound velocity C corrected in accordance with the calculated concentration calculated by the concentration calculation unit 25.

制御部140Bは、情報処理装置(コンピュータ)により構成され、制御プログラムを実行することにより、血液浄化装置100B及び超音波測定装置1Bの動作を制御する。
具体的には、制御部140Bは、血液回路110及び透析液回路130に配置された各種のポンプやクランプ等の動作を制御して、血液浄化装置100Bにより行われる各種工程、例えば、プライミング工程、脱血工程、透析工程、急速補液工程、返血工程等を実行する。
また、制御部140Bは、流量算出部24Bにより算出された算出流量と血液ポンプ111cの設定流量との差が大きい場合に脱血不良状態等の異常があると判断する。制御部140Bは、異常があると判断した場合に、血液ポンプ111cの設定流量を小さく又は血液ポンプ111cを停止するよう制御し、また、後述の報知手段150が作動するように制御する。また、制御部140Bは、透析工程中において濃度算出部25により算出された算出濃度に応じて、透析液送液部133を制御してダイアライザ120における除水速度を制御する。
The control unit 140B is configured by an information processing device (computer), and controls the operations of the blood purification device 100B and the ultrasonic measurement device 1B by executing a control program.
Specifically, the control unit 140B controls operations of various pumps and clamps disposed in the blood circuit 110 and the dialysate circuit 130 to perform various processes performed by the blood purification apparatus 100B, such as a priming process, A blood removal process, a dialysis process, a rapid fluid replacement process, a blood return process, etc. are performed.
The control unit 140B determines that there is an abnormality such as a poor blood removal state when the difference between the calculated flow rate calculated by the flow rate calculation unit 24B and the set flow rate of the blood pump 111c is large. When it is determined that there is an abnormality, the control unit 140B performs control so that the set flow rate of the blood pump 111c is reduced or the blood pump 111c is stopped, and the notification unit 150 described later is operated. Further, the control unit 140B controls the dialysate liquid feeding unit 133 according to the calculated concentration calculated by the concentration calculating unit 25 during the dialysis step, thereby controlling the water removal rate in the dialyzer 120.

報知手段150は、制御部140Bにより算出流量に異常があると判断された場合に作動して、医療従事者に異常を知らせる。   The notification unit 150 operates when the controller 140B determines that the calculated flow rate is abnormal, and notifies the medical staff of the abnormality.

制御基板160は、血液浄化装置100Bの本体内部に組み込まれており、この制御基板160には、測定回路20B及び制御部140Aを構成する回路が実装される。従って、測定回路20Bが備える流量算出部24B及び濃度算出部25との信号の送受信を同一基板上で行うことができる。   The control board 160 is incorporated in the main body of the blood purification apparatus 100B, and the circuit constituting the measurement circuit 20B and the control unit 140A is mounted on the control board 160. Therefore, transmission and reception of signals with the flow rate calculation unit 24B and the concentration calculation unit 25 included in the measurement circuit 20B can be performed on the same substrate.

以上説明した第2実施形態の超音波測定装置1B及び血液浄化装置100Bよれば、上述の効果(1)〜(4)及び(6)〜(8)に加えて、以下のような効果を奏する。   According to the ultrasonic measurement apparatus 1B and the blood purification apparatus 100B of the second embodiment described above, in addition to the effects (1) to (4) and (6) to (8) described above, the following effects can be obtained. .

(9)流量算出部24Bを、一対の超音波送受波器10A及び10B間でそれぞれ送受される超音波信号の血液中における伝搬時間をそれぞれ測定し、伝搬時間差法により血液流量を算出するものとした。これにより、伝搬時間逆数差法を用いて流量を算出する場合に比べ、伝搬時間の測定の分解能が大きくても測定精度を保つことができる。   (9) The flow rate calculation unit 24B measures the propagation time in the blood of the ultrasonic signals transmitted and received between the pair of ultrasonic transducers 10A and 10B, respectively, and calculates the blood flow rate by the propagation time difference method. did. Thereby, compared with the case where the flow rate is calculated using the inverse propagation time difference method, the measurement accuracy can be maintained even when the resolution of the measurement of the propagation time is large.

(10)流量算出部24Bを、濃度算出部25により算出された算出濃度に対応して補正した音速Cを用いて、伝搬時間差法により血液流量を算出するものとした。これにより、更に流量の測定精度を向上させることができる。   (10) The blood flow rate is calculated by the propagation time difference method using the sound velocity C corrected by the flow rate calculation unit 24B corresponding to the calculated concentration calculated by the concentration calculation unit 25. Thereby, the measurement accuracy of the flow rate can be further improved.

(11)体外循環装置100Bを、流量算出部24Bにより算出された算出流量に異常がある場合に、異常を報知する報知手段150を更に備えるものとした。これにより、脱血不良等の異常が生じた場合に速やかに医療従事者に報知することができる。   (11) The extracorporeal circulation device 100B is further provided with notifying means 150 for notifying the abnormality when the calculated flow rate calculated by the flow rate calculating unit 24B is abnormal. Thereby, when an abnormality such as poor blood removal occurs, it is possible to promptly notify the medical staff.

(12)血液浄化装置100Bが備える制御基板160は、血液浄化装置100Bの本体内部に組み込まれており、測定回路20B及び制御部140Bを構成する回路が実装されるものとした。これにより、測定回路20Bが備える流量算出部24B及び濃度算出部25との信号の送受信を同一基板上で行うことができるので、測定回路20B及び制御部140B間における情報の伝達の遅延を減少させることができる。よって、制御部140Bが脱血不良等の異常があると判断した場合に、血液ポンプ111cの設定流量を変更する制御、また、報知手段150を作動させる等の制御を速やかに行うことができる。また、同一基板上に回路をまとめて実装することで、製造コストを低減させることができる。   (12) The control board 160 included in the blood purification apparatus 100B is incorporated in the main body of the blood purification apparatus 100B, and the circuits constituting the measurement circuit 20B and the control unit 140B are mounted thereon. Thereby, since transmission and reception of signals with the flow rate calculation unit 24B and the concentration calculation unit 25 included in the measurement circuit 20B can be performed on the same substrate, a delay in information transmission between the measurement circuit 20B and the control unit 140B is reduced. be able to. Therefore, when the control unit 140B determines that there is an abnormality such as poor blood removal, it is possible to quickly perform control such as changing the set flow rate of the blood pump 111c or operating the notification unit 150. In addition, manufacturing costs can be reduced by mounting the circuits together on the same substrate.

次に、第1実施形態で説明した超音波測定装置1A及び血液浄化装置100Aを用いて、濃度の異なる血液について超音波信号の減衰度合を測定した結果を図6A及びBに示す。
[実施例1]
血液回路110に、温度36℃、ヘマトクリット値30%、45%の牛血を、血液ポンプ111cの設定流量200ml/minで流して、超音波測定装置1Aにより超音波信号の減衰度合を測定した。具体的には、送信部21により送信された電気信号の波形(以下、送信波形とする)と、受信部22により受信された電気信号の波形(以下、受信波形とする)とを比較することにより、超音波信号の減衰度合を算出した。
実施例においては、測定部位は、図7に示すように、コの字型形状で、内径10mmのポリプロピレンにより形成されたパイプを用いた。
超音波送受波器10A及び10Bは、血液回路110の血液の流れ方向について、10mmの間隔を空けて配置した。
送信部21は、例えば、セラミック振動子等を用いて数百kHz〜数MHzの電気信号を送信可能な発振回路で構成されており、受信部22は、受信した微弱な超音波信号による電圧を増幅する増幅回路で構成されている。
Next, FIGS. 6A and 6B show the results of measuring the attenuation degree of the ultrasonic signal for blood with different concentrations using the ultrasonic measurement apparatus 1A and the blood purification apparatus 100A described in the first embodiment.
[Example 1]
Bovine blood at a temperature of 36 ° C., a hematocrit value of 30%, and 45% was passed through the blood circuit 110 at a set flow rate of 200 ml / min of the blood pump 111c, and the degree of attenuation of the ultrasonic signal was measured by the ultrasonic measurement apparatus 1A. Specifically, the waveform of the electrical signal transmitted by the transmission unit 21 (hereinafter referred to as a transmission waveform) and the waveform of the electrical signal received by the reception unit 22 (hereinafter referred to as a reception waveform) are compared. Thus, the degree of attenuation of the ultrasonic signal was calculated.
In the example, as shown in FIG. 7, the measurement site was a U-shaped pipe made of polypropylene having an inner diameter of 10 mm.
The ultrasonic transducers 10 </ b> A and 10 </ b> B are arranged at an interval of 10 mm in the blood flow direction of the blood circuit 110.
The transmission unit 21 is configured by an oscillation circuit capable of transmitting an electrical signal of several hundred kHz to several MHz using, for example, a ceramic vibrator, and the reception unit 22 generates a voltage based on the received weak ultrasonic signal. It consists of an amplifier circuit that amplifies.

ヘマトクリット値が30%の場合の送信波形及び受信波形を図6Aに、45%の場合の送信波形及び受信波形を図6Bに示す。超音波信号の減衰度合は、ヘマトクリット値が30%及び45%の場合に、それぞれ約60%及び約40%となり、血液濃度が高くなるほど、減衰度合が大きくなることが分かった。このように、血液濃度に対応して超音波信号の減衰度合が変化するので、この対応関係及び超音波信号の減衰度合に基づいて、血液濃度を算出することが可能となる。   FIG. 6A shows a transmission waveform and a reception waveform when the hematocrit value is 30%, and FIG. 6B shows a transmission waveform and a reception waveform when the hematocrit value is 45%. The attenuation level of the ultrasonic signal was about 60% and about 40% when the hematocrit values were 30% and 45%, respectively, and it was found that the attenuation level increased as the blood concentration increased. Thus, since the attenuation level of the ultrasonic signal changes corresponding to the blood concentration, it is possible to calculate the blood concentration based on this correspondence and the attenuation level of the ultrasonic signal.

以上、本発明の超音波測定装置及び血液浄化装置の好ましい各実施形態及び各実施例について説明したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、上述の実施形態では、体外循環装置の一例として血液透析(HD)を行う血液浄化装置を用いて説明したが、血液ろ過(HF)、血液ろ過透析(HDF)等の血液透析療法、血漿交換療法や血液吸着療法等を行う血液浄化装置にも適用可能である。また、人工心肺装置等の体外循環装置にも適用可能である。
The preferred embodiments and examples of the ultrasonic measurement device and blood purification device of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and can be modified as appropriate. It is.
For example, in the above-described embodiment, a blood purification device that performs hemodialysis (HD) has been described as an example of an extracorporeal circulation device, but hemodialysis therapy such as blood filtration (HF) and blood filtration dialysis (HDF), plasma It can also be applied to blood purification devices that perform exchange therapy, blood adsorption therapy, and the like. It can also be applied to extracorporeal circulation devices such as an oxygenator.

また、超音波測定装置における流量の算出方法について、一例として第1実施形態では伝搬時間逆数差法を、第2実施形態では伝搬時間差法を示したが、シングアラウンド法、ドップラー法等の周知の算出方法を用いることができる。   As an example of the flow rate calculation method in the ultrasonic measurement apparatus, the first embodiment shows the propagation time reciprocal difference method and the second embodiment shows the propagation time difference method. However, well-known methods such as the sing-around method and the Doppler method are used. A calculation method can be used.

また、超音波測定装置の血液導管への配置方法について、第1実施形態及び第2実施形態では一対の超音波送受波器を斜めに対向させて配置させて取り付ける例を示したがこれに限らない。例えば、一対の超音波送受波器を同じ側に配置させて取り付けてもよいし、2対の超音波送受波器をそれぞれ斜めに対向させて取り付けてもよいし、超音波信号の送受を1つの超音波送受波器を用いて行う構成でもよい。   In addition, regarding the method of arranging the ultrasonic measuring device in the blood conduit, the first embodiment and the second embodiment have shown an example in which a pair of ultrasonic transducers are arranged so as to face each other diagonally, but this is not limitative. Absent. For example, a pair of ultrasonic transducers may be arranged and attached on the same side, or two pairs of ultrasonic transducers may be installed facing each other diagonally, or transmission / reception of ultrasonic signals is 1 A configuration in which two ultrasonic transducers are used may be used.

1A、1B 超音波測定装置
10A、10B 超音波送受波器
20A、20B 測定回路
21 送信部
22 受信部
23 送受信切替部
24A、24B 流量算出部
25 濃度算出部
26 記憶部
100A、B 体外循環装置(血液浄化装置)
110 血液回路
111 動脈側ライン
111c 血液ポンプ
112 静脈側ライン
120 血液浄化手段(ダイアライザ)
130 透析液回路
140A、140B 制御部
150 報知手段
160 制御基板
1A, 1B Ultrasonic Measuring Device 10A, 10B Ultrasonic Transceiver 20A, 20B Measuring Circuit 21 Transmitting Unit 22 Receiving Unit 23 Transmission / Reception Switching Unit 24A, 24B Flow Rate Calculation Unit 25 Concentration Calculation Unit 26 Storage Unit 100A, B Extracorporeal Circulation Device ( Blood purification device)
110 Blood circuit 111 Arterial line 111c Blood pump 112 Venous line 120 Blood purification means (dialyzer)
130 Dialysate circuit 140A, 140B Control unit 150 Notification means 160 Control board

Claims (7)

血液を流すための血液回路と、該血液回路に接続され血液中の水分を除去可能な血液浄化手段と、を備え、血液を体外循環させる体外循環装置に用いられる超音波測定装置であって、
前記血液回路に取り付けられ、電気信号と超音波信号とを変換して超音波信号を送受する超音波送受波器と、
前記超音波送受波器で送受される超音波信号に基づいて血液の流量及び濃度を測定する測定回路と、を備え、
前記測定回路は、
前記超音波送受波器に電気信号を送信する送信部と、
前記超音波送受波器から電気信号を受信する受信部と、
前記送信部により送信された送信信号及び前記受信部により受信された受信信号に基づいて血液流量を算出する流量算出部と、
前記送信信号の振幅に対する前記受信信号の振幅の減衰度合に基づいて血液濃度を算出する濃度算出部と、
を備える超音波測定装置。
An ultrasonic measurement device used for an extracorporeal circulation device that circulates blood extracorporeally, comprising a blood circuit for flowing blood, and a blood purification means connected to the blood circuit and capable of removing water in the blood,
An ultrasonic transducer that is attached to the blood circuit, converts electrical signals and ultrasonic signals, and transmits and receives ultrasonic signals;
A measurement circuit that measures the flow rate and concentration of blood based on an ultrasonic signal transmitted and received by the ultrasonic transducer, and
The measurement circuit includes:
A transmitter for transmitting an electrical signal to the ultrasonic transducer;
A receiver for receiving an electrical signal from the ultrasonic transducer;
A flow rate calculation unit that calculates a blood flow rate based on a transmission signal transmitted by the transmission unit and a reception signal received by the reception unit;
A concentration calculation unit that calculates a blood concentration based on the degree of attenuation of the amplitude of the reception signal with respect to the amplitude of the transmission signal;
An ultrasonic measurement device comprising:
前記血液回路は、前記血液浄化手段に導入される血液を流すための動脈側ラインと、前記血液浄化手段から導出される血液を流すための静脈側ラインと、を含んで構成され、
前記超音波送受波器は、前記動脈側ラインに取り付けられる請求項1に記載の超音波測定装置。
The blood circuit includes an arterial line for flowing blood introduced into the blood purification means, and a venous side line for flowing blood derived from the blood purification means,
The ultrasonic measurement apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic transducer is attached to the artery-side line.
前記超音波測定装置は、前記血液回路を流れる血液の流れ方向に所定の距離をおいて該血液回路を挟んで対向して配置される少なくとも一対の前記超音波送受波器を備え、
前記超音波送受波器は、血液の流れ方向に対して斜めに超音波信号を送受する請求項1又は2に記載の超音波測定装置。
The ultrasonic measurement device includes at least a pair of the ultrasonic transducers disposed opposite to each other with a predetermined distance in the flow direction of blood flowing through the blood circuit, with the blood circuit interposed therebetween,
The ultrasonic measurement apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic transducer transmits and receives an ultrasonic signal obliquely with respect to a blood flow direction.
前記流量算出部は、前記一対の超音波送受波器の間でそれぞれ送受される超音波信号の血液中における伝搬時間をそれぞれ測定し、伝搬時間逆数差法により血液流量を算出する請求項3に記載の超音波測定装置。   The flow rate calculation unit measures a propagation time in blood of ultrasonic signals respectively transmitted and received between the pair of ultrasonic transducers, and calculates a blood flow rate by a reciprocal difference in propagation time. The ultrasonic measurement apparatus described. 請求項1〜4のいずれかに記載の超音波測定装置と、
血液を流すための血液回路と、
前記血液回路に接続され血液中の水分を除去可能な血液浄化手段と、
を備え、血液を体外循環させる体外循環装置。
The ultrasonic measurement device according to any one of claims 1 to 4,
A blood circuit for flowing blood;
Blood purification means connected to the blood circuit and capable of removing water in the blood;
An extracorporeal circulation apparatus that circulates blood extracorporeally.
前記濃度算出部により算出された算出濃度に基づいて、前記血液浄化手段における除水速度を制御する制御部を更に備える請求項5に記載の体外循環装置。   The extracorporeal circulation apparatus according to claim 5, further comprising a control unit that controls a water removal rate in the blood purification unit based on the calculated concentration calculated by the concentration calculation unit. 前記流量算出部により算出された算出流量に異常がある場合に、異常を報知する報知手段を更に備える請求項5又は6に記載の体外循環装置。   The extracorporeal circulation apparatus according to claim 5 or 6, further comprising notification means for notifying an abnormality when the calculated flow rate calculated by the flow rate calculation unit is abnormal.
JP2017110091A 2017-06-02 2017-06-02 Ultrasound measurement apparatus and extracorporeal circulation apparatus Pending JP2018201823A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017110091A JP2018201823A (en) 2017-06-02 2017-06-02 Ultrasound measurement apparatus and extracorporeal circulation apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017110091A JP2018201823A (en) 2017-06-02 2017-06-02 Ultrasound measurement apparatus and extracorporeal circulation apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018201823A true JP2018201823A (en) 2018-12-27

Family

ID=64955921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017110091A Pending JP2018201823A (en) 2017-06-02 2017-06-02 Ultrasound measurement apparatus and extracorporeal circulation apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018201823A (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4015470A (en) * 1973-12-26 1977-04-05 Trw Inc. Flow measuring method and apparatus
JPH02211173A (en) * 1988-08-13 1990-08-22 Fresenius Ag Blood purifier having measuring device for change intravascular blood volume
US5440936A (en) * 1992-11-16 1995-08-15 Triton Technology, Inc. Compact x-cross transducer array for a transit time flowmeter, particularly for use during in-vivo blood flow measurement
JPH09330132A (en) * 1996-06-12 1997-12-22 Omron Corp Semiconductor pressure sensor module with valve, pressure controller using the same, and standard pressure generating device and sphygmomanometer using the same pressure controller
JPH11290452A (en) * 1998-03-07 1999-10-26 Fresenius Medical Care Deutsche Gmbh Dialysis liquid supply device and monitoring method for selected dialysis liquid parameter
JP2004097782A (en) * 2002-07-18 2004-04-02 Nikkiso Co Ltd Hematocrit sensor
JP2008023269A (en) * 2006-07-25 2008-02-07 Nipro Corp Method to detect trouble causing blood removal failure and hemodialyzer
JP2008512652A (en) * 2004-09-07 2008-04-24 トランソニック システムズ インク Non-intrusive test for materials between spaced walls
CN103610454A (en) * 2013-12-06 2014-03-05 黄志海 Blood pressure measurement method and system

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4015470A (en) * 1973-12-26 1977-04-05 Trw Inc. Flow measuring method and apparatus
JPH02211173A (en) * 1988-08-13 1990-08-22 Fresenius Ag Blood purifier having measuring device for change intravascular blood volume
US5440936A (en) * 1992-11-16 1995-08-15 Triton Technology, Inc. Compact x-cross transducer array for a transit time flowmeter, particularly for use during in-vivo blood flow measurement
JPH09330132A (en) * 1996-06-12 1997-12-22 Omron Corp Semiconductor pressure sensor module with valve, pressure controller using the same, and standard pressure generating device and sphygmomanometer using the same pressure controller
JPH11290452A (en) * 1998-03-07 1999-10-26 Fresenius Medical Care Deutsche Gmbh Dialysis liquid supply device and monitoring method for selected dialysis liquid parameter
JP2004097782A (en) * 2002-07-18 2004-04-02 Nikkiso Co Ltd Hematocrit sensor
JP2008512652A (en) * 2004-09-07 2008-04-24 トランソニック システムズ インク Non-intrusive test for materials between spaced walls
JP2008023269A (en) * 2006-07-25 2008-02-07 Nipro Corp Method to detect trouble causing blood removal failure and hemodialyzer
CN103610454A (en) * 2013-12-06 2014-03-05 黄志海 Blood pressure measurement method and system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9750864B2 (en) Process and device for monitoring the supply of substitution fluid during an extracorporeal treatment of blood
JP5574966B2 (en) Method and apparatus for monitoring the supply of replacement fluid during extracorporeal blood processing
US8574183B2 (en) Method and device for monitoring a blood treatment unit of an extracorporeal blood treatment device
US9283315B2 (en) Apparatus and method for real time measurement of a constituent of blood to monitor blood volume
US9616164B2 (en) Device and method for detecting the recirculation during an extracorporeal blood treatment
US20130303961A1 (en) Blood ultrafiltration substitution target method and device
US10596311B2 (en) Fiber-optic clot detector with an ultrasonic clot neutralizer
JPH02211173A (en) Blood purifier having measuring device for change intravascular blood volume
CN108853622A (en) A kind of haemodialysis fault detection alarm device
US20100237011A1 (en) Blood treatment systems and related methods
US20160067398A1 (en) Method of ultrasonic degassing of liquids for dialysis
JP2018201823A (en) Ultrasound measurement apparatus and extracorporeal circulation apparatus
JP6922440B2 (en) Ultrasonic measuring device and extracorporeal circulation device
CN111247397A (en) Ultrasonic flowmeter and blood purification device
JP6930347B2 (en) Blood circuit and extracorporeal circulation device including the blood circuit
JP6988342B2 (en) Blood circuit and extracorporeal circulation device
CN111295573B (en) Ultrasonic flowmeter and blood purification device
TW202210116A (en) System and method for detecting venous needle dislodgement
JPS6315857B2 (en)
JP2010234107A (en) Method and apparatus for monitoring supply of substitution fluid during extracorporeal blood circulation treatment

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20190705

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20190705

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200417

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210216

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210224

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210426

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210629

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210830

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20211005