JP2019063248A - Blood circuit and extracorporeal circulation apparatus comprising the blood circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、患者の血液を体外で循環させる体外循環装置に用いられる血液回路、及び、該血液回路を備える体外循環装置に関する。 The present invention relates to a blood circuit used for an extracorporeal circulation device for circulating a patient's blood from the outside of the body, and an extracorporeal circulation device including the blood circuit.
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回路、ダイアライザ等の血液浄化器、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。
体外循環装置においては、患者からの脱血不良や血栓による血液回路の閉塞等を検知するために、血液回路を流れる血液の流量をモニタする必要がある。そこで、血液の流量をモニタするために超音波センサが用いられている(特許文献1及び2参照)。
Blood purification devices used for treatment such as hemodialysis, plasma exchange, adsorption therapy, and extracorporeal circulation devices such as artificial heart-lung machines generally deliver a blood circuit for flowing blood, a blood purification device such as a dialyzer, and blood. A blood pump is provided to circulate the patient's blood outside the body.
In the extracorporeal circulatory system, it is necessary to monitor the flow rate of blood flowing through the blood circuit in order to detect poor blood removal from the patient, blockage of the blood circuit due to thrombus, and the like. Therefore, ultrasonic sensors are used to monitor the flow rate of blood (see Patent Documents 1 and 2).
血液浄化における血液回路を主に構成する主チューブには、体外循環させる血液量を適切な量とするために、3.3mm〜6.5mm程度の径のチューブが用いられている。 A tube having a diameter of about 3.3 mm to 6.5 mm is used as a main tube that mainly constitutes a blood circuit in blood purification, in order to make the amount of blood to be extracorporeally circulated appropriately.
ここで、超音波の伝搬時間に基づいて流量の算出を行う場合には、超音波の伝搬距離を長くすることにより精度を上げることができるが、細い径のチューブでは、超音波の伝搬距離を長くすることは困難である。 Here, when the flow rate is calculated based on the propagation time of the ultrasonic wave, the accuracy can be increased by increasing the propagation distance of the ultrasonic wave, but in the case of a tube with a small diameter, the propagation distance of the ultrasonic wave It is difficult to lengthen.
従って、本発明は、超音波センサにより血液回路の流量を測定する場合において、細い径のチューブを用いて流量を測定する場合よりも精度の高い測定が可能な血液回路、及び該血液回路を備える体外循環装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention, when measuring the flow rate of the blood circuit with an ultrasonic sensor, comprises a blood circuit capable of measurement with higher accuracy than when measuring the flow rate using a thin-diameter tube, and the blood circuit. An object of the present invention is to provide an extracorporeal circulation device.
本発明は、血液を浄化する血液浄化器と、チューブをしごくことにより該チューブ内の液体を流動させるチューブポンプからなる血液ポンプと、超音波を送受波する送受波器を有し、血液の流量を測定する超音波流量計と、を備える体外循環装置に用いられ、前記血液浄化器と接続され、血液を循環させるための血液回路であって、前記血液ポンプが配置され、所定の径を有するチューブで構成されるポンプセグメント部と、前記所定の径よりも小さい径を有するチューブで構成される動脈側ラインと、一端側に前記ポンプセグメント部を接続可能な大径部が配置され、他端側に前記動脈側ラインを接続可能な小径部が配置された接続部材と、を備え、前記動脈側ラインは、一端側が患者の動脈に接続され、他端側が第1の前記接続部材により前記ポンプセグメント部の一端側に接続される第1の動脈側ラインと、一端側が第2の前記接続部材により前記ポンプセグメント部の他端側に接続され、他端側が前記血液浄化器に接続される第2の動脈側ラインと、を含み、前記第1の前記接続部材及び前記第2の前記接続部材のいずれか一方は、前記大径部と前記小径部との間に配置され、径が一定で液体の流れ方向について所定の長さを有し前記動脈側ラインが有する径よりも大きく、且つ、前記所定の径以下の大きさの径を有する径一定部を備える測定用接続部材であり、該径一定部に、前記送受波器が取り付けられる血液回路に関する。 The present invention comprises a blood purifier for purifying blood, a blood pump comprising a tube pump for flowing the liquid in the tube by squeezing the tube, and a transducer for transmitting and receiving ultrasonic waves, A blood circuit connected to the blood purifier for circulating blood, the blood pump being disposed and having a predetermined diameter. An arterial line composed of a pump segment composed of a tube, a tube having a diameter smaller than the predetermined diameter, and a large diameter part to which the pump segment can be connected at one end side A connecting member in which a small diameter portion to which the arterial line can be connected is disposed, and the arterial line has one end connected to the patient's artery and the other end connected to the first connecting member A first arterial line connected to one end of the pump segment and one end are connected to the other end of the pump segment by the second connecting member, and the other end is connected to the blood purifier A second arterial line, and any one of the first connection member and the second connection member is disposed between the large diameter portion and the small diameter portion and has a diameter A measuring connection member including a constant diameter portion having a predetermined length in a fluid flow direction and having a diameter larger than the diameter of the artery side line and smaller than the predetermined diameter. The present invention relates to a blood circuit in which the transducer is attached to the constant diameter portion.
また、前記径一定部の径は、前記ポンプセグメント部の前記所定の径と略同じであることが好ましい。 The diameter of the constant diameter portion is preferably substantially the same as the predetermined diameter of the pump segment portion.
また、前記測定用接続部材の前記大径部は、一端側配置され第1の径を有する前記ポンプセグメント部を接続可能な第1大径部と、該第1大径部と前記径一定部との間に配置され前記第1の径よりも小さい第2の径を有する前記ポンプセグメント部を接続可能な第2大径部と、を備えることが好ましい。 Further, the large diameter portion of the connection member for measurement is a first large diameter portion disposed at one end side and capable of connecting the pump segment portion having a first diameter, the first large diameter portion and the constant diameter portion And a second large diameter portion capable of connecting the pump segment portion having a second diameter smaller than the first diameter.
また、前記径一定部の径は、前記第2の径と略同じであることが好ましい。 Preferably, the diameter of the constant diameter portion is substantially the same as the second diameter.
また、本発明は、装置本体と、血液を浄化する血液浄化器と、チューブをしごくことにより該チューブ内の液体を流動させるチューブポンプからなる血液ポンプと、超音波を送受波する送受波器を有し、血液の流量を測定する超音波流量計と、前記血液回路と、を備える体外循環装置に関する。 The present invention also relates to a blood pump comprising a device body, a blood purifier for purifying blood, and a tube pump for flowing the liquid in the tube by squeezing the tube, and a transducer for transmitting and receiving ultrasonic waves. The present invention relates to an extracorporeal circulatory apparatus including an ultrasonic flow meter for measuring blood flow rate, and the blood circuit.
また、前記超音波流量計は、前記径一定部を挟持可能に、対向して配置される一対のセンサ平面部を有する装着部を更に備え、一対の前記送受波器は、一対の前記センサ平面部に配置されることが好ましい。 Further, the ultrasonic flow meter further includes a mounting portion having a pair of sensor flat portions disposed opposite to each other so as to sandwich the constant diameter portion, and the pair of transducers includes the pair of sensor flat surfaces. It is preferable to arrange in the part.
また、前記ポンプセグメント部の前記一端側に配置され、前記血液ポンプから前記ポンプセグメント部が外れないように前記ポンプセグメント部を押さえる押さえ部材を更に備え、前記第1の前記接続部材が前記測定用接続部材であり、前記装着部は、前記押さえ部材の近傍に固定して配置されることが好ましい。 The blood pressure pump further includes a pressing member disposed on the one end side of the pump segment portion and pressing the pump segment portion so that the pump segment portion is not detached from the blood pump, and the first connection member is for measuring It is a connecting member, It is preferable that the said mounting part is fixed and arrange | positioned in the vicinity of the said pressing member.
また、前記一対の前記送受波器は、前記径一定部における液体の流れ方向に所定の距離をおいて配置されて、液体の流れ方向に対して斜めに超音波信号を送受することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the pair of the transducers be disposed at a predetermined distance in the flow direction of the liquid in the constant diameter portion, and transmit and receive ultrasonic signals obliquely to the flow direction of the liquid.
本発明によれば、超音波センサにより血液回路の流量を測定する場合において、細い径のチューブを用いて流量を測定する場合よりも精度の高い測定が可能な血液回路、及び該血液回路を備える体外循環装置を提供できる。 According to the present invention, in the case of measuring the flow rate of the blood circuit by the ultrasonic sensor, the blood circuit capable of measurement with higher accuracy than in the case of measuring the flow rate using a thin diameter tube, and the blood circuit An extracorporeal circulation device can be provided.
以下、本発明の血液回路、超音波流量計、及びこれらを備える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、腎不全患者の血液を浄化すると共に、血液中の余分な水分を除去し、必要に応じて血液中に水分を補充する血液透析を行う血液透析装置について説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the blood circuit, the ultrasonic flowmeter, and the extracorporeal circulation device including the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present invention, as an example of an extracorporeal circulatory apparatus, a hemodialysis apparatus that purifies the blood of a patient with renal failure, removes excess water in the blood, and replenishes the blood as necessary Do.
また、本実施形態の血液透析装置は、プライミング工程、脱血工程、透析工程、返血工程等の各工程を、血液回路内の透析液の流れを制御することで連続して自動的に行う自動血液透析装置である。 In addition, the hemodialysis apparatus of the present embodiment automatically and continuously performs each process such as the priming process, the blood removal process, the dialysis process, and the blood return process by controlling the flow of the dialysate in the blood circuit. It is an automatic hemodialysis apparatus.
また、本明細書におけるチューブ等の説明において「所定の径を有する」とは、所定の内径及び外径を有することを意味する。また、「径が同じである」とは、内径及び外径が同じであることを意味する。 Further, in the description of the tube and the like in the present specification, "having a predetermined diameter" means having a predetermined inner diameter and an outer diameter. Also, "the diameter is the same" means that the inner diameter and the outer diameter are the same.
<第1実施形態>
第1実施形態の血液透析装置100Aの全体構成について、図1〜図3を参照しながら説明する。図1は、本発明の第1実施形態における血液透析装置100Aの概略構成を示す図であり、図2は、血液透析装置100Aを示すブロック図、及び血液回路における超音波流量計の取り付け部分の説明図であり、図3Aは、血液回路の動脈側ラインの具体的構成を示す図であり、図3Bは、図3Aにおけるポンプセグメント部の拡大図を示す。
First Embodiment
The entire configuration of the
図1及び図2に示すように、血液透析装置100Aは、血液を流すための血液回路110と、血液ポンプ111aと、血液浄化器120と、透析液回路130と、超音波流量計140Aと、制御装置150と、を備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
血液回路110は、ポンプセグメント部1110と、動脈側ライン111と、静脈側ライン112と、薬剤ライン113と、排液ライン114と、ポンプセグメント部1110と動脈側ライン111とを接続する接続部材115と、を有する。ポンプセグメント部1110、動脈側ライン111、静脈側ライン112、薬剤ライン113、及び排液ライン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(例えば、外径が6.5mm、内径が4.7mm)を主体として構成される。
The
ポンプセグメント部1110は、血液回路110のうち、血液ポンプ111aが配置される部分を構成するチューブであり、後述する動脈側ライン111よりも太径で柔軟性を備え、可撓性を有する(図3B参照)。ポンプセグメント部1110としては、例えば、外径が10mm、内径が6.5mmのものが用いられる。
血液ポンプ111aは、ポンプセグメント部1110をローラーでしごくことにより、内部の血液やプライミング液等の液体を送出するチューブポンプにより構成される。
The
The
動脈側ライン111は、図3Aに示すように第1の動脈側ライン1111及び第2の動脈側ライン1112を含んで構成される。
第1の動脈側ライン1111は、一端側に動脈側接続部111cが配置され、他端側は、ポンプセグメント部1110と接続される。動脈側接続部111cには、患者の血管に穿刺される針が接続される。また、第1の動脈側ライン1111には、気泡を検知するための動脈側気泡検知器111bが配置される。
第2の動脈側ライン1112は、一端側がポンプセグメント部1110と接続され、他端側が後述する血液浄化器120の血液導入口122aに接続される。
The
In the first
One end of the second
静脈側ライン112は、一端側が後述する血液浄化器120の血液導出口122bに接続される。静脈側ライン112には、ドリップチャンバ112a、静脈側気泡検知器112b、静脈側クランプ112c、及び静脈側接続部112dが配置される。
ドリップチャンバ112a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、一定量の血液を貯留する。
静脈側気泡検知器112bは、ドリップチャンバ112aよりも下流側に配置され、チューブ内の気泡の有無を検出する。
静脈側クランプ112c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112c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。
静脈側接続部112dは、静脈側ラインの他端側に配置される。静脈側接続部112dには、患者の血管に穿刺される針が接続される。
One end of the
The
The vein-side
The vein-
The vein
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注装置113aに接続され、他端側が動脈側ライン111に接続される。また、薬剤ライン113には不図示のクランプ手段が設けられており、薬剤を注入するとき以外は、クランプ手段により流路は閉鎖された状態である。
The
排液ライン114は、ドリップチャンバ112aに接続される。排液ライン114には、排液ライン用クランプ114aが配置される。排液ライン114は、プライミング工程でプライミング液を排液するためのラインである。
The
接続部材115は、ポンプセグメント部1110と動脈側ライン111とを接続するための部材であり、軟質の樹脂部材により構成される。本実施形態では、接続部材115は、ポリ塩化ビニルにより構成される。
接続部材115は、図2に示すように、一端側に配置されポンプセグメント部1110を接続可能な大径部115Lと、他端側に配置され動脈側ライン111を接続可能な小径部115Sと、を有する。
本実施形態では、ポンプセグメント部1110と第1の動脈側ライン1111とを接続する接続部材115を第1の接続部材1151とし、ポンプセグメント部1110と第2の動脈側ライン1112とを接続する接続部材115を第2の接続部材1152とする。
また、第1の接続部材1151及び第2の接続部材1152のいずれか一方には、流量の測定用に用いられる測定用接続部材115Mが用いられ、この測定用接続部材115Mには、後述する超音波流量計140Aが備える送受波器141A、141Bが取り付けられる。本実施形態では、第2の接続部材1152として測定用接続部材115Mを用いている。
The
The connecting
In the present embodiment, the
In addition, a
測定用接続部材115Mは、図2に示すように、一端側に配置された大径部115Lと、他端側に配置された小径部115Sと、を備え、更に大径部115Lと小径部115Sとの間に配置された径が一定で液体の流れ方向について所定の長さを有する径一定部115Cを備える。
径一定部115Cの径は、動脈側ライン111を構成するチューブの径よりも大きく、また、ポンプセグメント部1110の径以下の大きさに設定される。これにより、測定用接続部材115Mにおける液体(血液)の流れを滑らかにすることができる。本実施形態では、後述する送受波器141A、141B間の超音波の伝搬距離を長くするために、径一定部115Cの径(内径)は、ポンプセグメント部1110の所定の径(内径)と略同じであるものとした。
As shown in FIG. 2, the
The diameter of the
血液浄化器120は、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、を備える。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。本実施形態では、血液浄化器120としてダイアライザを用いている。
The
以上の血液回路110及び血液浄化器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111aにより動脈側ライン111を流通して血液浄化器120の血液側流路に導入される。血液浄化器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。血液浄化器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
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、透析液チャンバ131と、透析液供給ライン132aと、透析液導入ライン133aと、透析液導出ライン133bと、透析液排液ライン132bと、バイパスラインL1と、除水/逆ろ過ポンプP1と、を備える。
In the present embodiment, the
透析液チャンバ131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)により送液収容部1311a及び排液収容部1311bに区画される。
The
透析液供給ライン132a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131に接続される。透析液供給ライン132aは透析液チャンバ131の送液収容部1311aに透析液を供給する。
The
透析液導入ライン133aは、透析液チャンバ131と血液浄化器120の透析液導入口123aとを接続し、透析液チャンバ131の送液収容部1311aに収容された透析液を血液浄化器120の透析液側流路に導入する。
The
透析液導出ライン133bは、血液浄化器120の透析液導出口123bと透析液チャンバ131とを接続し、血液浄化器120から排出された透析液を透析液チャンバ131の排液収容部1311bに導出する。
The
透析液排液ライン132bは、基端側が透析液チャンバ131に接続され、排液収容部1311bに収容された透析液の排液を排出する。
A proximal end side of the
バイパスラインL1は、透析液導出ライン133bと透析液排液ライン132bとを接続する。
The bypass line L1 connects the
除水/逆ろ過ポンプP1は、バイパスラインL1の中途部に設けられている。除水/逆ろ過ポンプP1は、後述の制御装置150により制御され、バイパスラインL1の内部の透析液を透析液排液ライン132b側に流通させる方向(除水方向)及び透析液導出ライン133b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 water removal / reverse filtration pump P1 is provided in the middle of the bypass line L1. The dewatering / reverse filtration pump P1 is controlled by a
以上の透析液回路130によれば、透析液チャンバ131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131からの透析液の導出量(送液収容部1311aへの透析液の供給量)と、透析液チャンバ131(排液収容部1311b)に回収される排液の量と、を同量にできる。
これにより、除水/逆ろ過ポンプP1を停止させた状態では、血液浄化器120に導入される透析液の流量と血液浄化器120から導出される透析液(排液)の量とを同量にできる。
According to the above-described
Thereby, in a state where the water removal / reverse filtration pump P1 is stopped, the flow rate of the dialysate introduced into the
また、除水/逆ろ過ポンプP1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131から排出された排液の一部がバイパスラインL1及び透析液導出ライン133bを通って再び透析液チャンバ131に回収される。そのため、血液浄化器120から導出される透析液の量は、透析液チャンバ131に回収される量(即ち、透析液導入ライン133aを流通する透析液の量)から、バイパスラインL1を流通する透析液の量を減じた量となる。これにより、血液浄化器120から導出される透析液の量は、バイパスラインL1を通って再び透析液チャンバ131に回収される透析液(排液)の量分だけ、透析液導入ライン133a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P1を逆ろ過方向に送液するように駆動させた場合は、血液浄化器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。
When the water removal / reverse filtration pump P1 is driven to feed in the reverse filtration direction, part of the drainage discharged from the
一方、除水/逆ろ過ポンプP1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133bを流通する透析液の量は、透析液チャンバ131に回収される透析液の量(即ち、透析液導入ライン133aを流通する透析液の量)に、バイパスラインL1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133bを流通する透析液の量は、バイパスラインL1を通って透析液排液ライン132bに排出される透析液(排液)の量分だけ、透析液導入ライン133a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P1を除水方向に送液するように駆動させた場合は、血液浄化器120において、血液から所定量の除水が行われる。
On the other hand, when the dewatering / reverse filtration pump P1 is driven to feed in the dewatering direction, the amount of dialysate flowing through the
超音波流量計140Aは、図2に示すように、一対の送受波器141A及び141Bと、流量測定部142と、を備え、両者は配線により接続される。一対の送受波器141A及び141Bは、測定用接続部材115Mに取り付けられる。測定用接続部材115Mは、第1の接続部材1151又は第2の接続部材1152としてポンプセグメント部1110のいずれかの端部に配置されるので、血液浄化器120による除水の影響や、薬剤ライン113からの薬液の注入による影響を受けずに、血液回路110における流量の測定が可能である。
As shown in FIG. 2, the
送受波器141A、141Bは、それぞれ圧電素子1411と、圧電素子カバー1412とを含んで構成され、超音波信号を送受可能である。
一対の送受波器141A及び141Bは、図2に示すように、測定用接続部材115M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、送受波面1413が測定用接続部材115Mに接触するように斜めに対向して取り付けられる。また、一対の送受波器141A及び141Bは、液体(血液)の流れ方向に対して斜めに超音波信号を送受する。
圧電素子1411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、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1411は、硬質ポリ塩化ビニルや変性ポリフェニレンエーテル、ポリカーボネイト、アクリル等の樹脂により形成される圧電素子カバー1412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、電極として銀と白金を用いた。
The
As shown in FIG. 2, the pair of
Electrodes (not shown) are attached to both sides of the
流量測定部142は、送信部1421と、受信部1422と、送受信切替部1423と、流量算出部1424と、を備え、後述の制御装置150に配置される。流量測定部142は、一対の送受波器141A及び141Bで送受される超音波信号に基づいて、液体の流量を測定可能である。
The flow
送信部1421は、送受信切替部1423を介して送受波器141A又は141Bの圧電素子1411に接続され超音波信号を送信する。
受信部1422は、送受信切替部1423を介して送受波器10A又は10Bの圧電素子1411に接続され超音波信号を受信し、受信した超音波信号を増幅する。
送受信切替部1423は、送受波器141A及び141Bの一方を送信部1421に、他方を受信部1422に切り替える。これにより、送受信切替部1423は、送受波器141Aから超音波信号を送信して送受波器141Bで受信する時の伝搬時間と、送受波器141Bから超音波信号を送信して送受波器141Aで受信する時の伝搬時間とを測定可能としている。
流量算出部1424は、送受波器141A及び141B間の超音波信号の伝搬時間に基づいて、血液回路110を流れる液体の流量を算出する。流量の算出方法については、後に詳述する。
The
The receiving
The transmission /
The flow
制御装置150は、情報処理装置(コンピュータ)により構成されており、ポンプ動作部151と、クランプ動作部152と、流量測定部142と、を備える。
The
ポンプ動作部151は、血液回路110及び透析液回路130に配置された各種ポンプの動作を制御する。
The
クランプ動作部152は、各種ポンプの動作や気泡検知器による気泡の検知結果に応じて、血液回路110及び透析液回路130に配置された各種クランプの動作を制御する。
The
以上、説明した制御装置150は、以下に説明する各工程の制御プログラムを実行することにより、血液透析装置100Aの動作を制御して運転する。
各工程とは、血液回路110や血液浄化器120を洗浄し清浄化する準備工程であるプライミング工程、穿刺後に患者の血液を血液回路110に充填させて体外循環させる脱血工程、脱血工程に続いて行われ血液を透析して浄化する透析工程、血液回路110内の血液を患者の体内に戻す返血工程等である。
The
Each step is a priming step which is a preparatory step of cleaning and cleaning the
本実施形態では、上述の制御装置150、除水/逆ろ過ポンプP1、薬注装置113a、超音波流量計140A及び血液ポンプ111aは、所定の配置で一体化され、コンソール(装置本体)160を構成している。
In the present embodiment, the
次に、流量算出部1424における具体的な流量の算出方法について説明する。超音波を用いた流量の算出方法には、ドップラー法、伝搬時間差法等、様々な方法があるが、本実施形態では、一例として伝搬時間逆数差法を用いて以下のように流量Qを算出する。送受波器141A及び141B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θとなるように測定用接続部材115M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(図2参照)。
Next, a specific flow rate calculation method in the flow
送受波器141Aから141Bへ超音波が伝搬する時間をTAB、送受波器141Bから141Aへ超音波が伝搬する時間をTBA、超音波の伝搬する距離をL、音速をC、測定用チューブ110s内の液体の流速をVとする。
測定用チューブ110s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、
TAB=TBA=L/C ・・・(a)
となる。
The time for ultrasonic waves to propagate from
When the actual flow rate is zero, ie, the flow rate V is zero, with the liquid filled in the measurement tube 110s, T AB and T BA are equal,
T AB = T BA = L / C (a)
It becomes.
図2に示すように液体が流速Vで送受波器141A側から送受波器141B側へ向かって流れる場合、
TAB=L/(C+Vcosθ) ・・・(b)
となり、
TBA=L/(C−Vcosθ) ・・・(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=(2Vcosθ)/L ・・・(d)
となる。(d)式から流速Vを求めると、
V=L/(2cosθ)×(1/TAB−1/TBA) ・・・(e)
となる。(e)式によれば、超音波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. 2, when the liquid flows from the
T AB = L / (C + V cos θ) (b)
And
T BA = L / (C−V cos θ) (c)
It becomes. From the relationship between the 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 θ) / L (d)
It becomes. When the flow velocity V is obtained from the equation (d),
V = L / (2 cos θ) × (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 wave.
以上説明した第1実施形態の血液回路110及び超音波流量計140Aを備える血液透析装置100Aによれば、以下のような効果を奏する。
According to the
(1)血液回路110を、所定の径を有するチューブで構成されるポンプセグメント部1110と、ポンプセグメント部1110と動脈側ライン111とを接続すると共に超音波流量計140Aが取付可能な測定用接続部材115Mと、を含んで構成し、この測定用接続部材115Mを、ポンプセグメント部1110が接続可能な大径部115Lと、動脈側ライン111が接続可能な小径部115Sと、これら大径部115Lと小径部115Sとの間に配置され動脈側ラインよりも大径の径一定部115Cと、を含んで構成した。これにより、径一定部115Cに、送受波器141A、141Bが取り付けられるので、動脈側ライン111に送受波器141A、141Bが取り付けられる場合に比べて、超音波の伝搬距離を長くすることができる。よって、より高精度に流量の測定を行うことができる。また、径一定部115Cの径は、動脈側ライン111が有する径よりも大きく、且つ、ポンプセグメント部1110の径以下の大きさの径であるので、測定用接続部材115Mにおける液体(血液)の流れを滑らかにすることができ、血栓の形成や気泡の滞留等を抑制することができる。
(1) A measurement connection which connects the
(2)径一定部115Cの径を、ポンプセグメント部1110の所定の径と略同じであるものとした。これにより、ポンプセグメント部1110に送受波器141A、141Bを取り付けた場合と、同じ超音波の伝搬距離を得ることができ、高精度に流量を測定することが可能となる。
(2) The diameter of the
(3)一対の送受波器141A及び141Bを、測定用接続部材115Mにおける血液の流れ方向に所定の距離をおいて配置し、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、伝搬時間逆差法を用いて、流量を算出することができる。
(3) A pair of
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態では、ポンプセグメント部、血液ポンプ、測定用接続部材及び超音波流量計の構成が異なる点以外は、第1実施形態の構成と同様であるので、同様の符号を付して説明を省略する。また、本実施形態では、2種類の径の異なるポンプセグメント部を接続可能な接続部材及び測定用接続部材について説明する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is the same as the configuration of the first embodiment except that the configurations of the pump segment portion, the blood pump, the connection member for measurement, and the ultrasonic flowmeter are different, so the same reference numerals are given and described. I omit it. Further, in the present embodiment, a connection member and a measurement connection member which can connect pump segment portions having two different diameters will be described.
第2実施形態の血液透析装置100Bの全体構成について、図4〜図6を参照しながら説明する。図4は、本発明の第2実施形態における血液透析装置100Bの概略構成を示す図であり、図5は、血液透析装置100Bを示すブロック図、及び血液回路における超音波流量計の取り付け部分の説明図であり、図6は、図5におけるX−X断面部である。
The entire configuration of the
図4及び図5に示すように、血液透析装置100Bは、血液を流すための血液回路110と、血液ポンプ111a’と、血液浄化器120と、透析液回路130と、除水/逆ろ過ポンプP1と、超音波流量計140Bと、制御装置150と、を備える。本実施形態では、第1の接続部材1151として測定用接続部材115M’を用いる。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
第2実施形態の測定用接続部材115M’は、2種類の太さ(径)のポンプセグメント部1110に対応可能に構成される。例えば、第2実施形態の測定用接続部材115M’は、図5に示す第1の径R1(例えば、外径12mm、内径8mm)のポンプセグメント部1110L、及び第1の径よりも細い第2の径R2(例えば、外径が10mm、内径が6.5mm)のポンプセグメント部(図示せず)に対応可能に構成される。
The
第2実施形態の測定用接続部材115M’では、図5に示すように、大径部115Lは、第1大径部115L1と第2大径部115L2と、を備える。また、図示しないが、接続部材115’の大径部も同様に第1大径部と、第2大径部と、を備える。
第1大径部115L1は、第1の径R1を有するポンプセグメント部1110Lと接続可能であり、第2大径部115L2は、第2の径R2を有するポンプセグメント部(図示せず)と接続可能である。
In the
The first large diameter portion 115L1 is connectable to the
径一定部115Cの径は、動脈側ライン111を構成するチューブの径よりも大きく、また、ポンプセグメント部1110Lの径以下の大きさに設定することにより、測定用接続部材115M’における液体(血液)の流れを滑らかにすることができる。本実施形態では、径一定部115Cの径は、第2の径R2と略同じであるものとした。これにより、径一定部115Cの径を第1の径R1と略同じにする場合に比べ、径一定部115Cにおける液体の流速が速くなる一方、超音波の伝搬距離は短くなる。本実施形態では、超音波の伝搬距離が長くなることよる精度の低下よりも、流速が速くなることによる精度の向上の方が大きくなる。
The diameter of the
血液ポンプ111a’は、ポンプセグメント部1110L(又は図示しない第2の径R2のポンプセグメント部)をローラーでしごくことにより、内部の血液やプライミング液等の液体を送出するチューブポンプにより構成される。また、本実施形態では、血液ポンプ111a’は、ポンプセグメント部1110の上流側(第1の動脈側ライン1111と接続される側)の一端に、ポンプセグメント部1110が外れないようにポンプセグメント部1110を押さえる押さえ部材116を更に備える。
The
超音波流量計140Bは、一対の送受波器141A及び141Bと、流量測定部142と、装着部143と、を備え、一対の送受波器141A及び141Bと、流量測定部142とは配線により接続される。
The
装着部143は、図5及び図6に示すように、径一定部115Cを挟み込んだ状態で保持可能な幅の溝が形成されたブロック状に構成される。装着部143の溝を構成する一対の側面は、平行に配置され、対向して配置される一対のセンサ平面部1431A,1431Bを構成する。
As shown in FIGS. 5 and 6, the mounting
一対のセンサ平面部1431A,1431Bは、測定用接続部材115M’を径一定部115Cにおいて挟持可能に対向して配置される。一対のセンサ平面部1431A,1431B間の幅は、径一定部115Cの外径よりも小さく設定される。これにより、図6に示すように、測定用接続部材115M’は、径一定部115Cにおいて一対のセンサ平面部1431A,1431Bと密着する。また、送受波器141A及び141Bは、送受波面1413が一対のセンサ平面部1431A,1431Bと面一になるよう、また、一対のセンサ平面部1431A,1431Bにおける上下方向の略中央部において、装着部143にそれぞれ固定して配置される。また、装着部143は、押さえ部材116近傍に配置される。
The pair of sensor
以上、説明した装着部143によれば、血液回路110が備える測定用接続部材115M’を、装着部143に装着するだけで、径一定部115Cと一対のセンサ平面部1431A,1431Bとが密着した状態で固定される。また、装着部143に送受波器141A、141Bが固定して配置されるので、送受波器141A、141B間の距離を一定に保つことができ、流量の測定精度を向上させることができる。また、装着部143は、押さえ部材116の近傍に配置される。よって、測定用接続部材115M’(第1の接続部材)がポンプセグメント部1110Lに接続された状態で血液ポンプ111a’にポンプセグメント部1110Lを取り付けるときに、押さえ部材116によりポンプセグメント部1110の位置が決まるので、測定用接続部材115M’を装着部143に容易に取り付けることができる。
装着部143は、本実施形態においては、血液ポンプ111a’の上流側近傍に、固定して配置される(図4参照)。
As described above, according to the mounting
In the present embodiment, the mounting
以上説明した第2実施形態の血液回路110及び超音波流量計140Bを備える血液透析装置100Bよれば、上述の効果(1)〜(3)に加えて、以下のような効果を奏する。
According to the
(4)測定用接続部材115M’の大径部115Lを、第1の径R1を有するポンプセグメント部1110Lを接続可能な第1大径部115L1と、第1大径部115L1と径一定部115Cとの間に配置され第1の径R1よりも小さい第2の径R2を有するポンプセグメント部を接続可能な第2大径部115L2と、を含んで構成した。これにより、ポンプセグメント部1110の径が第1の径R1及び第2の径R2のいずれであっても、大径部115Lにポンプセグメント部1110を接続可能である。
(4) The first large diameter portion 115L1 to which the
(5)径一定部115Cの径を、第2の径R2と略同じであるものとした。これにより、超音波の伝搬距離と流速とのバランスを好適化でき、流量測定の精度を向上させることができる。
(5) The diameter of the
(6)超音波流量計140Bを、径一定部115Cを挟持可能に対向して配置される一対のセンサ平面部1431A及び1431Bを備える装着部143と、これら一対のセンサ平面部1431A及び1431Bに配置される送受波器141A及び141Bと、を含んで構成した。これにより、血液回路110が備える測定用接続部材115M’を、装着部143に装着するだけで、径一定部115Cとセンサ平面部1431A、1431Bとが密着した状態で固定される。また、装着部143に送受波器141A、141Bが固定して配置されるので、送受波器141A、141B間の距離を一定に保つことができ、流量の測定精度を向上させることができる。
(6) The
(7)血液回路110を、血液ポンプ111a’からポンプセグメント部1110が外れないようにポンプセグメント部1110を押さえる押さえ部材116を含んで構成し、装着部143を、押さえ部材116の近傍に配置した。これにより、測定用接続部材115M’(第1の接続部材)がポンプセグメント部1110に接続された状態で、血液ポンプ111a’にポンプセグメント部1110を取り付ける際、押さえ部材116により、ポンプセグメント部1110の位置が決まるので、測定用接続部材115M’を装着部143に容易に取り付けることができる。
(7) The
以上、本発明の血液回路、超音波流量計、及びこれらを備える血液透析装置の好ましい各実施形態及び変形例について説明したが、本発明は、上述した各実施形態及び変形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、各実施形態では、一対の超音波送受波器が対向して配置される例を示したが、これに限らない。1つの送受波器のみを配置してもよいし、2つの送受波器を同じ側に配置し、反射した超音波を送受する構成としてもよい。
The preferred embodiments and modifications of the blood circuit, ultrasonic flow meter, and hemodialysis apparatus including these according to the present invention have been described above, but the present invention is limited to the above-described embodiments and modifications. Rather, they can be modified accordingly.
For example, in each embodiment, although an example in which a pair of ultrasonic transducers are disposed to face each other is shown, the present invention is not limited thereto. Only one transducer may be disposed, or two transducers may be disposed on the same side to transmit and receive reflected ultrasonic waves.
また、各実施形態及び変形例では、流量の算出方法として、伝搬時間逆数差法による例を示したがこれに限らない。流量をドップラー法、伝搬時間差法等、周知の算出方法により算出してもよい。 Moreover, in each embodiment and modification, although the example by a propagation time inverse difference method was shown as a calculation method of flow volume, it does not restrict to this. The flow rate may be calculated by a well-known calculation method such as the Doppler method or the propagation time difference method.
100A、100B 血液透析装置
110 血液回路
111 動脈側ライン
1110、1110L ポンプセグメント部
1111 第1の動脈側ライン
1112 第2の動脈側ライン
111a 血液ポンプ
112 静脈側ライン
113 薬剤ライン
114 排液ライン
115 接続部材
115L 大径部
115S 小径部
115M、115M’ 測定用接続部材
115C 径一定部
1151 第1の接続部材
1152 第2の接続部材
116 押さえ部材
120 血液浄化器
130 透析液回路
P1 除水/逆ろ過ポンプ
L1 バイパスライン
140A、140B 超音波流量計
141A、141B 送受波器
1413 送受波面
142 流量測定部
143 装着部
1431A、1431B センサ平面部
150 制御装置
151 ポンプ動作部
152 クランプ動作部
100A,
Claims (8)
前記血液ポンプが配置され、所定の径を有するチューブで構成されるポンプセグメント部と、
前記所定の径よりも小さい径を有するチューブで構成される動脈側ラインと、
一端側に前記ポンプセグメント部を接続可能な大径部が配置され、他端側に前記動脈側ラインを接続可能な小径部が配置された接続部材と、を備え、
前記動脈側ラインは、
一端側が患者の動脈に接続され、他端側が第1の前記接続部材により前記ポンプセグメント部の一端側に接続される第1の動脈側ラインと、
一端側が第2の前記接続部材により前記ポンプセグメント部の他端側に接続され、他端側が前記血液浄化器に接続される第2の動脈側ラインと、を含み、
前記第1の前記接続部材及び前記第2の前記接続部材のいずれか一方は、前記大径部と前記小径部との間に配置され、径が一定で液体の流れ方向について所定の長さを有し前記動脈側ラインが有する径よりも大きく、且つ、前記所定の径以下の大きさの径を有する径一定部を備える測定用接続部材であり、該径一定部に、前記送受波器が取り付けられる血液回路。 It has a blood purifier that purifies blood, a blood pump that consists of a tube pump that causes fluid in the tube to flow by squeezing a tube, and a transmitter-receiver that transmits and receives ultrasonic waves, and measures the flow rate of blood. A blood circuit for use in an extracorporeal circulatory system comprising an acoustic flow meter, connected to the blood purifier, and circulating the blood,
A pump segment portion in which the blood pump is disposed and which is constituted by a tube having a predetermined diameter;
An arterial line comprising a tube having a diameter smaller than the predetermined diameter;
A connecting member having a large diameter portion to which the pump segment portion can be connected at one end and a small diameter portion to which the arterial line can be connected at the other end;
The arterial line is
A first arterial line connected at one end to the patient's artery and at the other end to one end of the pump segment by the first connection member;
And a second arterial line connected at one end to the other end of the pump segment by the second connection member and connected at the other end to the blood purifier.
One of the first connection member and the second connection member is disposed between the large diameter portion and the small diameter portion, has a constant diameter, and has a predetermined length in the flow direction of the liquid. It is a connection member for measurement provided with the diameter fixed part which has a diameter larger than the diameter which the above-mentioned artery side line has, and the size of the above-mentioned predetermined diameter, and in the diameter fixed part, Blood circuit to be attached.
チューブをしごくことにより該チューブ内の液体を流動させるチューブポンプからなる血液ポンプと、
超音波を送受波する送受波器を有し、血液の流量を測定する超音波流量計と、
請求項1〜4のいずれかに記載の血液回路と、
を備える体外循環装置。 A blood purifier for purifying blood,
A blood pump comprising a tube pump that causes fluid in the tube to flow by filling the tube;
An ultrasonic flowmeter having a transducer for transmitting and receiving ultrasonic waves and measuring the flow rate of blood;
The blood circuit according to any one of claims 1 to 4.
Extracorporeal circulation device comprising:
前記径一定部を挟持可能に、対向して配置される一対のセンサ平面部を有する装着部を更に備え、
一対の前記送受波器は、一対の前記センサ平面部に配置される請求項5に記載の体外循環装置。 The ultrasonic flow meter is
It further comprises a mounting portion having a pair of sensor flat portions disposed opposite to each other so as to sandwich the constant diameter portion,
The extracorporeal circulatory system according to claim 5, wherein the pair of transducers is disposed on the pair of sensor flat portions.
前記第1の前記接続部材が前記測定用接続部材であり、
前記装着部は、前記押さえ部材の近傍に固定して配置される請求項6に記載の血液回路。 The blood pump further includes a pressing member disposed at the one end of the pump segment and pressing the pump segment so that the pump segment is not detached from the blood pump.
The first connection member is the measurement connection member,
The blood circuit according to claim 6, wherein the mounting portion is fixedly disposed in the vicinity of the pressing member.
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