JP4235319B2 - 測定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は医学的流体のパラメータを測定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の装置は、例えば、血液の浄化や透析治療に必要である。透析治療を監視するためには、体外血液循環の動脈及び静脈部分の圧力の監視だけでなく空気の検出も必要である。さらに、血液量及び血液温度の測定も行えば、透析治療の質を向上させることができるので有利である。
【０００３】
これらのパラメータを測定するために各種の装置が知られている。
【０００４】
ドイツ特許３８２７５５３Ｃ１号には、血液浄化装置内で血液を濾過する際に血管内の血液量の変化を測定する装置が開示されている。その測定のために、少なくとも１個の超音波センサが体外血液循環内に設けられ、分析装置に接続されている。濾過の開始時に最初の超音波信号が記憶され、濾過中に超音波信号の変化が測定される。超音波信号の変化からヘマトクリット値が測定され、それにより、血管内血液量の変化に関して推察が可能になる。この測定は血液中での音速とタンパク質含有量との間の関係に基づいている。
【０００５】
ドイツ特許４４１９５９３Ａ１号には、媒質の圧力をその媒質に侵入することなく測定する装置が開示されている。この装置は、例えば血液が通過する圧力測定室から構成されている。圧力測定室は膜によって密閉された通路を有している。その膜の下には、圧力センサが押し当てられたゴムリングがあり、正圧と負圧の両方が測定可能になっている。
【０００６】
欧州特許０３９２８９７Ａ２号には、圧力、温度及び流量が測定可能なグラスファイバセンサが開示されている。その測定のために、グラスファイバの先端が反射性の温度依存材料で終端している。反射光の量は終端部材に対する圧力と比例する。
【０００７】
欧州特許０１３０４４１Ｂ１号には、圧力センサに押し当てられた圧力室に吸引力を働かせることによって圧力室と圧力センサとの接触が確保された圧力測定装置が開示されている。吸引力が働く圧力室表面は圧力の変化を圧力センサに伝達するようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、上記のパラメータを測定する透析治療においては、上記の測定装置のうちのいくつかを設ける必要があり、そのうちの一部は体外血液循環に接続する必要がある。その結果、多額の測定費用を招いていた。
【０００９】
したがって、本発明の目的は１個の共通の測定ヘッドで上記の各種パラメータを測定することができる測定装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び作用】
上記の目的は請求項１の特徴によって達成される。本発明によれば、測定装置は測定対象の流体が通過するとともに一側面が弾力性膜で密閉された測定室と、外周縁に周辺シールを有しかつ上記弾力性膜と接触する測定板とからなり、上記測定板には医学的流体のパラメータを測定する少なくとも一つのセンサが取付けられている。さらに、上記測定板は上記弾力性膜との間で部分的に真空状態を発生させることができる弾力性膜への貫通口を有している。
【００１１】
本発明は、測定板とそれに接触する弾力性膜との特別な構成により複数のセンサを測定板に取付けることが可能になるという知見に基づくものである。測定板の周囲を密閉しているので、真空引きにより弾力性膜を測定板の底面に密接させることができ、センサと測定室内の試料とを測定時に良好に接触させることができる。少なくとも一つのセンサの接触面は測定板の底面と面一であることが好ましい。これにより、当該センサと弾力性膜とを測定時に直に接触させることができる。
【００１２】
本発明によれば、複数のセンサを測定板に取付けることにより、多様な測定機能を実行することができる。さらにセンサ集積技術の進歩により、数センチ立方メートルの面積内に多数のセンサを配置することが可能である。各センサは測定板の凹みに実装され、その測定面は測定板の底面と面一で接触していることが好ましい。センサを固定するためには、測定板に接着することが好ましい。特に、圧力センサと温度センサはそのようなセンサとして使用することができる。ところで、圧力センサは超小型電子技術分野における集積技術の進歩により個々の半導体チップ上での使用が可能になっており、そのようなチップはわずか数ミリ立方メートルの大きさである。センサの表面は弾力性膜と直に接触しているので、正圧と負圧の両方を測定することができる。したがって、透析機械上で圧力センサと温度センサを用いて、静脈圧と熱エネルギーバランスの両方を測定することができる。
【００１３】
本発明の特許請求の範囲の独立項に基づく別の実施形態によれば、周縁に周辺シールを有する第２の測定板が設けられ、スペーサを介して上記第１の測定板から離れた位置に平行に配置されており、両測定板間に測定室が介挿されているとともに、測定室の側面は上記第２の測定板に対しても弾力性膜で密閉されている。各測定板は弾力性膜への貫通口を有しているので、弾力性膜との間に真空状態を発生させることができる。両測定板が平行に配置されているので、例えば、超音波センサを第１の測定板に取付けることにより、超音波伝播時間を測定することができる。超音波パルスは超音波センサから発信され、対面の測定板で反射した後超音波センサに再び受信される。スペーサが二つの測定板の間隔を変動させないように保っているので、超音波伝播時間を非常に精確に測定することができる。
【００１４】
平行に位置する両測定板は試料を横切る測定(transit measurement)を実行するためにも使用される。その実行のために、少なくとも一つの送信要素が一方の測定板に取付けられ、この送信要素と対を構成する少なくとも一つの受信要素が他方の測定板に取付けられる。送信要素が例えば超音波発信器及び／または光源を備え、受信要素が対向する測定板上で同様に超音波受信器及び／または受光器を備える構成であってもよい。
【００１５】
上記ドイツ特許３８２７５５３Ｃ１号に記載された超音波測定方法は、対向する超音波センサを使用して実行され、血液量を測定することができる。さらに、超音波伝播時間を測定するための装置として、対向する超音波素子間の間隔を維持するとともにそれにより所望の測定精度を確保することができるよう設けられたガラス製の測定室を有する測定装置が知られている。しかしながら、本発明の装置によれば、ガラス製の高価な測定室を使用する必要がない。
【００１６】
さらに、対向する超音波センサを用いて各試料内の気泡を検出することも可能である。
【００１７】
光源と受光器とからなる光検出器は、例えば、血液の自動検出や気泡の検出に使用してもよい。
【００１８】
周辺シールは測定板の溝に挿入されかつ該測定板の底面からわずかに突出するゴムリングによって構成されていることが好ましい。弾力性膜と測定板との間が真空状態になるとすぐに、吸引力により弾力性膜が測定板の底面に強く押し当てられ、測定板と弾力性膜との間に空気がそれ以上流入しないように封止状態が保たれる。
【００１９】
弾力性膜はプラスチック製の薄膜からなり、測定室は剛性の壁面を有するプラスチック製の室からなることが好ましい。弾力性膜と測定室とがプラスチック製の使い捨て部分に一体化されていれば特に有利である。その使い捨て部分に心出し用の孔が設けられていれば、スペーサがそこに係合して使い捨て部分を測定板に対して確実かつ恒久的に位置決めすることができる。
【００２０】
各測定板はセンサが挿し込まれる金属盤からなっていることが好ましい。金属盤はペルチエ素子（熱電冷却素子）により一定温度に保たれていることが好ましい。これにより、試料の温度をより精確に測定することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
上記以外の細部と長所を図面に示す実施態様に基づいてより詳しく説明する。
【００２２】
流入口２０と流出口２１を有する測定室１５がプラスチック製の使い捨て部分９内に一体に形成されている。測定室はその対向する両側面が膜１，１４で密閉されている。測定室の両側には、それぞれ外周縁をシール材３，１１でシールした測定板２，１０が設けられ、それぞれ膜１，１４と接触している。上記シール材は溝内に挿入され、測定板の底面からわずかに突出している。上記二つの測定板はスペーサ１８を貫通するねじ１７でねじ留めされている。
【００２３】
両測定板には、それぞれ真空用の接続管４，１６が設けられている。シール材３，１１が膜と測定板の底面との間に空気が侵入するのを防止した状態で、真空引きが行われ膜１，１４に吸引力が印加される。これにより、測定室１５は両側の測定板と緊密に密封接触する。
【００２４】
測定板にはいくつかのセンサが取付けられており、測定板はそのために貫通口あるいは適切な凹みを有している。センサは凹みに挿入されそこで接着されており、その底面には、測定板の底面と面一にシールが施されている。設置されるセンサは、例えば温度センサ５と圧力センサ８であり、測定板２の片面でそれぞれ測定室１５内の温度と圧力を測定するようになっている。膜とセンサの底面とが緊密に接触しているので、正圧と負圧の両方を測定することができる。さらに、試料を横切る測定のために、光センサと超音波センサも設置されている。光センサは光源１２と受光器６とからなり、光バリヤを構成している。超音波センサは超音波発信器１３と超音波受信器７を備えている。
【００２５】
本発明の装置１９は透析治療を目的とすることが好ましい。そのために、装置１９は矢印ＡＢ方向に血液が流れるよう体外血液循環に接続される。個々の測定を行う前に、まず接続管４，１６が真空引きされ、膜１，１４とセンサが良好に接触する。その後、制御部（図示せず）によって各センサが駆動されて個々の測定が開始される。温度測定をさらに精確に行うよう測定板の温度を制御するために、ペルチエ素子を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の測定装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１，１４ 膜（弾力性膜）
２，１０ 測定板
３，１１ シール材
４，１６ 接続管（貫通口）
５ 温度センサ
６ 受光器
７ 超音波受信器
８ 圧力センサ
９ 使い捨て部分
１２ 光源
１３ 超音波発信器
１５ 測定室
１８ スペーサ
１９ 測定装置

Claims (14)

1. 医学的流体のパラメータを測定する装置であって、
   測定すべき流体が通過し一側面が弾力性膜で密閉された測定室と、
   外周縁に周辺シールを有しかつ上記弾力性膜と接触する測定板とを備え、
   上記測定板には、上記弾力性膜を介して上記医学的流体のパラメータを測定する少なくとも一つのセンサが取付けられているとともに、上記測定板は、上記弾力性膜との間に真空状態を発生させるよう弾力性膜への貫通口を有しており、
   上記センサは、底面が上記測定板の底面と面一となっていて、
   上記センサとは異なる測定機能を有して、上記弾力性膜を介して上記センサとは異なる、上記医学的流体のパラメータを測定する少なくとももう一つのセンサが、上記測定板に底面が該測定板の底面と面一となるように配置されている測定装置。
2. 上記少なくとも一つのセンサは上記弾力性膜に対する圧力を測定する圧力センサ及び／または上記弾力性膜の温度を測定する温度センサであることを特徴とする請求項１記載の測定装置。
3. 周縁に周辺シールを有しかつスペーサを介して上記第１の測定板から離れた位置に平行に配置された第２の測定板をさらに備え、両測定板間に上記測定室が介挿されており、上記測定室の側面は上記第２の測定板に対しても弾力性膜で密閉されていて、上記第２の測定板はその弾力性膜との間に真空状態を発生させるよう弾力性膜への貫通口を有していることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の測定装置。
4. 上記第１の測定板に超音波伝播時間を測定する超音波センサが取付けられている請求項３記載の測定装置。
5. 上記一方の測定板に少なくとも一つの送信要素が取付けられており、上記他方の測定板に上記送信要素と対を構成する少なくとも一つの受信要素が取付けられていることを特徴とする請求項３又は４記載の測定装置。
6. 上記送信要素は超音波発信器及び／または光源であり、上記受信要素は超音波受信器及び／または受光器であることを特徴とする請求項５記載の測定装置。
7. 上記周辺シールは、測定板の溝に挿入され該測定板の底面からわずかに突出するゴムリングによって構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の測定装置。
8. 上記弾力性膜はプラスチック製の薄膜である請求項１ないし７のいずれかに記載の測定装置。
9. 上記測定室は剛性の壁面を有するプラスチック製の室であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の測定装置。
10. 上記弾力性膜と上記測定室とが使い捨て部分に一体化されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の測定装置。
11. 上記スペーサが上記使い捨て部分に設けられた心出し用の孔に係合していることを特徴とする請求項３ないし８のいずれかに記載の測定装置。
12. 上記測定板が上記センサを有する金属盤からなっていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の測定装置。
13. 上記金属盤がペルチエ素子により一定温度に維持されていることを特徴とする請求項１２記載の測定装置。
14. 上記センサがそれぞれ制御部に接続されている請求項１ないし１３のいずれかに記載の測定装置。

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