JP4257260B2 - Pulse measurement device using shunt sound - Google Patents

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Description

本発明は、血液透析、血液濾過、血液濾過透析、血液浄化などの血液浄化療法を含む体外血液処理時のシャント音を利用した脈拍測定装置に関する。 The present invention relates to a pulse measuring device using a shunt sound during extracorporeal blood treatment including blood purification therapy such as hemodialysis, blood filtration, blood filtration dialysis, and blood purification.

従来、体外血液処理、例えば透析治療を行う患者は、手首付近の静脈と動脈を吻合したシャント(ブラッドアクセスとも称する)を作成して、透析に必要な200[ml/min]程度の体外循環血流量を得ている。   Conventionally, patients undergoing extracorporeal blood treatment, for example, dialysis treatment, create a shunt (also referred to as blood access) in which a vein and an artery near the wrist are anastomosed, and extracorporeal circulating blood of about 200 [ml / min] required for dialysis. Getting the flow rate.

シャントを作成することにより、動脈側血流が静脈側へと呼び込まれる。これは血管の流路径や流路形状を急激に変化させる要因となり、吻合部にて血流音と血管の振動による振動音とが発生する。この血流量と振動音とをシャント音として、従来は聴診器や心音センサ等を利用して取得していた。   By creating a shunt, arterial blood flow is drawn to the venous side. This becomes a factor that causes a rapid change in the flow path diameter and flow path shape of the blood vessel, and generates a blood flow sound and vibration sound due to blood vessel vibration at the anastomosis. Conventionally, the blood flow volume and the vibration sound are acquired as a shunt sound by using a stethoscope or a heart sound sensor.

シャント部では血液凝固などにより狭窄することが多く、透析患者または医療スタッフは普段からシャント音を聴診して、音の大きさや周波数を評価することでシャント状態を把握し、常に良好な脱血が得られるよう管理している。シャント音を採取してシャント状態を把握する技術は、特許第3083378号公報(特許文献1)及び特開平10−52490号公報(特許文献2)において実現されている。   The shunt is often constricted due to blood coagulation, etc., and dialysis patients or medical staff routinely auscultate shunt sounds, assess the loudness and frequency of the shunt, and grasp the shunt status to ensure good blood removal. It is managed so that it can be obtained. The technique of collecting shunt sounds and grasping the shunt state is realized in Japanese Patent No. 3083378 (Patent Document 1) and Japanese Patent Laid-Open No. 10-52490 (Patent Document 2).

特許文献1に記載の装置は、血液透析ないしは濾過療法において、人工臓器へ血液を導く体外循環のための生体からの血液の取り出し手段となる、シャント部における血流を、継続して自動的に監視し得るようにして、患者が聴診によって毎日何度も血流状態を確認しなければならない手間を軽減すると共に、血流状態の悪化を早期に発見できるようにするものである。   The device described in Patent Document 1 automatically and continuously performs blood flow in a shunt portion, which is a means for extracting blood from a living body for extracorporeal circulation that guides blood to an artificial organ in hemodialysis or filtration therapy. In this way, it is possible to reduce the trouble that the patient has to confirm the blood flow state many times every day by auscultation and to detect the deterioration of the blood flow state at an early stage.

このため、血流に対応したシャント音を継続して検知するためにマイクロフォンを、動脈と静脈の結合手段に近接して、絆創膏にて固定する一方、流通状態の悪化によるシャント音の低下に従って変化するマイクロフォンにおける検出値が入力されて、予め設定されたシャント音量の下限値と比較する判断回路と、検出値が下限値を下回った場合に信号を発する制御回路と、該制御回路の発した信号に基づいて作動せしめられる警報発生手段とを含んで構成される警報装置を、手首にベルトにて装着している。   For this reason, in order to continuously detect the shunt sound corresponding to the blood flow, the microphone is fixed with the adhesive bandage in the vicinity of the arterial and venous coupling means, while the shunt sound changes due to the deterioration of the circulation state. A detection circuit for inputting a detection value in a microphone to be compared with a lower limit value of a preset shunt volume, a control circuit for emitting a signal when the detection value falls below the lower limit value, and a signal generated by the control circuit An alarm device configured to include an alarm generating means that is operated based on the above is attached to the wrist with a belt.

また、特許文献2に記載の装置は、シャント部における血流により生じる振動を検出し血流量を取得することにより、患者の周囲の雑音を誤検診することなく正確に血流量を検出し、血液量が基準値を下回った場合に患者にすぐに報知することのできるシャントにおける血流状態のモニター装置を提供するものである。   In addition, the device described in Patent Document 2 detects blood flow caused by blood flow in the shunt portion and obtains blood flow, thereby accurately detecting blood flow without misdiagnosis of noise around the patient, and blood It is an object of the present invention to provide a blood flow condition monitoring device in a shunt that can immediately notify a patient when the amount falls below a reference value.

このため、シャントの振動を検出するための振動検出手段と、該振動検出手段により検出された信号を増幅するための増幅手段と、該増幅手段の信号の中から振動成分の周波数を選択する周波数選択手段と、該周波数選択手段の交流電圧に比例した直流電圧に変換する平滑化手段と、正常時の血流量に比例した電圧を記憶しておくための初期値記憶手段と、該初期値記憶手段に記憶されている初期値よりも現在の血流量が低下した際に警報を患者に出力する判定手段とから構成されている。   Therefore, a vibration detecting means for detecting the vibration of the shunt, an amplifying means for amplifying the signal detected by the vibration detecting means, and a frequency for selecting the frequency of the vibration component from the signal of the amplifying means Selection means, smoothing means for converting to a DC voltage proportional to the AC voltage of the frequency selection means, initial value storage means for storing a voltage proportional to the blood flow during normal operation, and the initial value storage And determining means for outputting an alarm to the patient when the current blood flow rate is lower than the initial value stored in the means.

これらの技術は患者のシャント部である腕に振動検出手段を設置し、振動を取得している。この場合、血圧、脈拍の管理のために患者は装置を腕に装着し続けなければならず、不便を生じる。   In these techniques, vibration detection means is installed on an arm that is a shunt portion of a patient to acquire vibration. In this case, in order to manage blood pressure and pulse, the patient must keep wearing the device on the arm, which causes inconvenience.

そこで、透析装置、或いはディスポーザブルの体外回路中にチューブ変形測定手段を設け、患者に連続装着の不快感を与えることなく、血圧、脈拍の管理を可能にして医療スタッフの負荷をも軽減する装置が特開2002−186590号公報(特許文献3)及び特開2002−186665号公報(特許文献4)に開示されている。   Therefore, there is a dialysis device or a device that provides tube deformation measurement means in a disposable extracorporeal circuit, and can manage blood pressure and pulse without causing discomfort of continuous wearing to the patient, thereby reducing the burden on the medical staff. It is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-186590 (Patent Document 3) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-186665 (Patent Document 4).

特許文献3に記載の装置は、透析回路中における患者の脈拍を連続的に測定するシステムが記載されている。   The device described in Patent Document 3 describes a system that continuously measures the pulse of a patient in a dialysis circuit.

即ち、監視処理用コンピュータは、ダイアライザへ血液を送るチューブの途中におけるチューブの変形量を測定して得られた変形信号から単位取得時間当たりの波数を計算し、計算した波数から患者の脈拍を得るようにしている。   That is, the computer for monitoring processing calculates the wave number per unit acquisition time from the deformation signal obtained by measuring the deformation amount of the tube in the middle of the tube that sends blood to the dialyzer, and obtains the patient's pulse from the calculated wave number. I am doing so.

また、特許文献4に記載の装置は、血液汚染を防止しつつ透析患者の最高血圧を連続的に監視するシステムが記載されている。   Moreover, the apparatus described in Patent Document 4 describes a system that continuously monitors the systolic blood pressure of a dialysis patient while preventing blood contamination.

即ち、監視用処理コンピュータには患者に予め定められた最高血圧の許容変動範囲を設定する。監視用処理コンピュータは、ダイアライザへ血液を送るチューブの途中におけるチューブの変形量を取得して得られた変形信号から最高血圧を算出し、最高血圧値が前記許容変動範囲か否かを監視し、透析中最高血圧値が許容変動範囲外となったことを条件に警告信号を出力している。   That is, the permissible fluctuation range of the systolic blood pressure predetermined for the patient is set in the monitoring processing computer. The monitoring processing computer calculates the maximum blood pressure from the deformation signal obtained by acquiring the deformation amount of the tube in the middle of the tube that sends blood to the dialyzer, and monitors whether the maximum blood pressure value is within the allowable fluctuation range, A warning signal is output on condition that the maximum blood pressure value during dialysis is outside the allowable fluctuation range.

これらの文献では、血液回路中に血圧を取得する可動ロットを設け、測定された血圧波形を元に波数を計算して異常を検出している。
特許第3083378号公報 特開平10−52490号公報 特開2002−186590号公報 特開2002−186665号公報
In these documents, a movable lot for obtaining blood pressure is provided in a blood circuit, and an abnormality is detected by calculating the wave number based on the measured blood pressure waveform.
Japanese Patent No. 3083378 JP-A-10-52490 JP 2002-186590 A JP 2002-186665 A

しかしながら、特許文献1または2に記載された血流状態をモニターする装置では、シャント音を取得し、周波数フィルタを利用してシャント音以外の周波数を環境音等のノイズを検出した後に異常を検出している。このため、シャント音と同周波数帯域に存在する音についてはノイズとして除去することができず、装置の誤作動等が発生する可能性がある。   However, in the apparatus for monitoring the blood flow state described in Patent Document 1 or 2, an abnormality is detected after acquiring shunt sounds and detecting noises such as environmental sounds at frequencies other than the shunt sounds using a frequency filter. is doing. For this reason, the sound existing in the same frequency band as the shunt sound cannot be removed as noise, which may cause malfunction of the apparatus.

さらには上述したように、シャント音管理のために装置を腕に装着し続ける必要が生じ、不便である。   Furthermore, as described above, it is necessary to keep the device on the arm for shunt sound management, which is inconvenient.

一方、特許文献3または4に記載されたチューブの変形量を取得して脈拍を得るシステムでは、血液回路における血圧を主に取得することでその異常を検出している。この場合には、チューブに体動や折れ曲がり等の圧力が加わった場合、それをも検出してしまうこととなり誤検出の原因になる場合がある。また、これを極力避けるために、動脈側血液回路のみに脈拍・血圧取得手段を設置している。   On the other hand, in the system for acquiring the pulse by acquiring the deformation amount of the tube described in Patent Document 3 or 4, the abnormality is detected by mainly acquiring the blood pressure in the blood circuit. In this case, when pressure such as body movement or bending is applied to the tube, it is also detected, which may cause erroneous detection. In order to avoid this as much as possible, pulse / blood pressure acquisition means is installed only in the arterial blood circuit.

そこで本発明の目的は、上記問題点に鑑み、血液回路中にシャント音を取得するシャント音取得手段を備え、変換された電気信号をフーリエ変換して音圧和を導出することでより正確な脈拍を取得するシャント音を利用した脈拍測定装置を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a shunt sound acquisition means for acquiring a shunt sound in a blood circuit, and to obtain a sound pressure sum by performing a Fourier transform on the converted electric signal to derive a sound pressure sum. An object of the present invention is to provide a pulse measuring device using a shunt sound for acquiring a pulse .

本発明はシャント音を利用した脈拍測定装置に関し、本発明の上記目的は、シャント音を取得するために体外循環血液回路に装着されたシャント音取得手段と、前記シャント音に起因する前記体外循環血液回路の振動を電気信号として受信するシャント音受信手段と、前記電気信号をフーリエ変換する周波数解析手段と、前記フーリエ変換された周波数成分を通過させる周波数フィルタと、前記周波数フィルタを通過した周波数帯域の音圧和を算出する音圧和計算手段と、前記周波数帯域の音圧和が設定値を越えたときに1脈拍として脈拍を検出する脈拍検出手段とを設けることにより達成され、前記シャント音の取得開始時から所定時間に取得された前記シャント音から基本脈拍数を測定して記憶する記憶手段と、その後測定された脈拍との差を求める差検出手段と、前記差を所定値と比較し、前記差が前記所定値以上になったときに脈拍異常を報知する異常手段とを更に設けることにより、より効果的に達成される。 The present invention relates to a pulse measuring device using a shunt sound, and the above object of the present invention is to provide a shunt sound acquisition means attached to an extracorporeal circulation blood circuit for acquiring a shunt sound, and the extracorporeal circulation resulting from the shunt sound. A shunt sound receiving means for receiving the vibration of the blood circuit as an electric signal, a frequency analyzing means for performing a Fourier transform on the electric signal, a frequency filter for passing the Fourier transformed frequency component, and a frequency band passing through the frequency filter. The shunt sound is achieved by providing a sound pressure sum calculating means for calculating the sum of sound pressures and a pulse detecting means for detecting a pulse as one pulse when the sound pressure sum of the frequency band exceeds a set value. Storage means for measuring and storing a basic pulse rate from the shunt sound acquired at a predetermined time from the start of acquisition, and a pulse measured thereafter Comparing the difference detecting means for obtaining a difference, said difference with a predetermined value, by further providing an abnormality means for informing the pulse abnormality when the difference becomes the predetermined value or more, it is more effectively achieved .

本発明に係るシャント音取得方法、該シャント音を利用した脈拍測定方法及びその装置によれば、患者にとって治療中に脈拍を非侵襲的に連続取得できるため、装置を装着する煩わしさから解放される利点がある。   According to the shunt sound acquisition method, the pulse measurement method using the shunt sound and the apparatus according to the present invention, the pulse can be continuously acquired non-invasively during the treatment for the patient, so that it is free from the trouble of wearing the apparatus. There are advantages.

さらには静脈側血液回路のみにおけるシャント音の取得によっても脈拍を検出することが可能である。   Furthermore, it is possible to detect a pulse by acquiring a shunt sound only in the venous blood circuit.

装置はセンサと取得装置以外には特殊な装置を必要としないため、これらは安価に従来の装置に付加することが可能である。また、血液回路自体には一切の変更を行う必要がない。   Since the device does not require any special device other than the sensor and the acquisition device, these can be added to the conventional device at low cost. Moreover, it is not necessary to make any changes to the blood circuit itself.

また、1種類の取得方法で正常な脈拍が検出できない程のノイズ周波数が入った場合でも、その他種類の取得方法によってシャントの状態を把握するため、従来に比べ柔軟性に富んだ方法及び装置が提供できる。   In addition, even when a noise frequency that cannot detect a normal pulse with one type of acquisition method is entered, the method and apparatus are more flexible than in the past because the state of the shunt is grasped by another type of acquisition method. Can be provided.

本発明は、血液回路中にシャント音を取得するシャント音取得手段を備え、変換された電気信号の検出値から音圧和を導出することで、より正確な脈拍を取得するシャント音を利用した脈拍測定方法及び装置を提供する。このため、体外血液処理装置の血液回路においてシャント音を取得して電気信号に変換し、この電気信号のノイズ周波数を除去すると共に、一定時間毎に音圧和を導出して比較し、設定値を超える音圧和を1パルスとして脈拍を検出する。   The present invention includes a shunt sound acquisition means for acquiring a shunt sound in a blood circuit, and uses a shunt sound to acquire a more accurate pulse by deriving a sound pressure sum from the detected value of the converted electric signal. A pulse measuring method and apparatus are provided. For this reason, a shunt sound is acquired and converted into an electrical signal in the blood circuit of the extracorporeal blood treatment apparatus, and the noise frequency of this electrical signal is removed, and the sum of sound pressures is derived and compared at regular intervals, and the set value A pulse is detected with a sum of sound pressures exceeding 1 as one pulse.

以下、本実施例では体外血液処理を一例である血液透析として図示し、本発明を説明する。   Hereinafter, in this embodiment, extracorporeal blood treatment is illustrated as an example of hemodialysis, and the present invention will be described.

図1は、血液透析時に作成されるシャント及び挿入されたカニューレの一例である。   FIG. 1 is an example of a shunt created during hemodialysis and an inserted cannula.

血液透析時に、透析患者は200[ml/min]の体外循環血液量を得るため、通常手首の静脈と動脈を吻合して約500〜700[ml/min]の血液流量を確保するシャントを作成している。シャントでは、2つの流れの合流で生じる乱流により、シャント音(振動)が生じることが公知であり、日常のシャント管理の一環として聴診や触診を行っている。   During hemodialysis, in order to obtain an extracorporeal blood volume of 200 [ml / min], dialysis patients usually create a shunt that secures a blood flow of about 500 to 700 [ml / min] by anastomosing the vein and artery of the wrist. is doing. In the shunt, it is known that a shunt sound (vibration) is generated by a turbulent flow generated by merging two flows, and auscultation and palpation are performed as part of daily shunt management.

動脈側カニューレ1及び静脈側カニューレ7は、図1に示されたように血管に挿入され、血液採取が行われる。   The arterial cannula 1 and the venous cannula 7 are inserted into blood vessels as shown in FIG. 1, and blood sampling is performed.

図2は、本発明に係る血液透析装置の構成図である。   FIG. 2 is a configuration diagram of a hemodialysis apparatus according to the present invention.

血液透析装置は、体外循環血流を得る動脈側カニューレ1と、動脈側血流を確保する動脈側血液チューブ2と、血液透析中に体外循環血液を血液透析装置に得るために動作する血液ポンプ3と、血液透析を行うダイアライザ(透析器)4、静脈側ドリップチャンバ5、ダイアライザ4で浄化された血液が流れる静脈側血液チューブ6、体外循環血流を体内に還流する静脈側カニューレ7、患者のシャント音を取得するシャント音取得手段8、患者から取得したシャント音を解析するシャント音解析装置9、解析されたシャント音から異常が検出された時に警報を出力する警報装置10とから構成されている。   The hemodialysis apparatus includes an arterial cannula 1 that obtains extracorporeal blood flow, an arterial blood tube 2 that secures arterial blood flow, and a blood pump that operates to obtain extracorporeal blood to the hemodialysis apparatus during hemodialysis. 3, a dialyzer (dialyzer) 4 for hemodialysis, a venous drip chamber 5, a venous blood tube 6 through which blood purified by the dialyzer 4 flows, a venous cannula 7 for returning extracorporeal circulation to the body, a patient A shunt sound acquisition means 8 for acquiring the shunt sound of the patient, a shunt sound analysis device 9 for analyzing the shunt sound acquired from the patient, and an alarm device 10 for outputting an alarm when an abnormality is detected from the analyzed shunt sound. ing.

血液は、動脈側カニューレ1から動脈側血液チューブ2を通ってダイアライザ4に導かれる。動脈側血液チューブ2には血液ポンプ3が設置されており、動脈側カニューレ1から取り出された血液を体外回路に循環させる。ダイアライザ4では拡散と限外濾過の原理で不要物と水分とを除去して血液を浄化し、浄化された血液は静脈側血液チューブ6を通って静脈側カニューレ7から患者の体内に戻される。静脈側血液チューブ6には気泡除去のための静脈側ドリップチャンバ5が設置されている。   The blood is guided from the arterial cannula 1 to the dialyzer 4 through the arterial blood tube 2. A blood pump 3 is installed in the arterial blood tube 2 to circulate blood taken out from the arterial cannula 1 to an extracorporeal circuit. The dialyzer 4 purifies the blood by removing unnecessary substances and moisture by the principle of diffusion and ultrafiltration, and the purified blood is returned to the patient's body through the venous blood tube 6 from the venous cannula 7. The venous blood tube 6 is provided with a venous drip chamber 5 for removing bubbles.

なお、本実施例で述べる動脈側血液回路とは、動脈側カニューレ1からダイアライザ4の血液導入部までの血液循環路を指し、静脈側血液回路とは、ダイアライザ4の血液導出部から静脈側カニューレ7までの血液循環路を指す。   The arterial blood circuit described in the present embodiment refers to the blood circulation path from the arterial cannula 1 to the blood introduction part of the dialyzer 4, and the venous blood circuit refers to the blood outlet part of the dialyzer 4 to the venous cannula. Refers to blood circulation up to 7.

シャント音取得手段8は、これを体に装着する不便を回避するため、本図に示されているように動脈側血液チューブ2および/または静脈側血液チューブ6に設けられている。通常は、動脈側血液チューブ2と静脈側血液チューブ6の両方に設置するのが望ましい。   The shunt sound acquisition means 8 is provided in the arterial blood tube 2 and / or the venous blood tube 6 as shown in this figure in order to avoid the inconvenience of wearing it on the body. Normally, it is desirable to install both the arterial blood tube 2 and the venous blood tube 6.

より正確なシャント音取得を行うためには、動脈側シャント音取得手段8aは動脈側カニューレ1から血液ポンプ3までの間、静脈側シャント音取得手段8bは静脈側ドリップチャンバ5から静脈側カニューレ7の間に設置するのが望ましい。   In order to perform more accurate shunt sound acquisition, the arterial shunt sound acquisition means 8a is provided between the arterial cannula 1 and the blood pump 3, and the venous shunt sound acquisition means 8b is provided from the venous drip chamber 5 to the venous cannula 7. It is desirable to install between.

また、このシャント音取得手段8は、例として音、血液回路の振動、血液の圧力のうち少なくとも1種類を電気信号に変換する。最も好適な例としては、3種類全てを取得して電気信号に変換するのが望ましい。   Further, the shunt sound acquisition means 8 converts at least one of sound, vibration of the blood circuit, and blood pressure into an electric signal, for example. As the most preferred example, it is desirable to acquire all three types and convert them into electrical signals.

なお、静脈側血液チューブ6に設けられたシャント音取得手段8は、シャントに穿刺された静脈側カニューレ7から伝わるシャント音を取得する。上述したように、シャント音とは吻合部における血流音並びに血流による血管の振動音である。血液透析を受ける場合には、動脈側カニューレ1、静脈側カニューレ7は同一のシャント血管に穿刺するため、各カニューレを通じて同じ音を聞くことができる。静脈側カニューレ7は吻合部から離れるため取得できるシャント音の大きさは減衰する(図1参照)が、動脈側シャント音取得手段8a及び静脈側シャント音取得手段8bとは同じシャント音を取得することとなる。   In addition, the shunt sound acquisition means 8 provided in the vein side blood tube 6 acquires the shunt sound transmitted from the vein side cannula 7 punctured by the shunt. As described above, the shunt sound is a blood flow sound in the anastomosis part and a blood vessel vibration sound due to the blood flow. When undergoing hemodialysis, the arterial cannula 1 and the venous cannula 7 puncture the same shunt blood vessel, so that the same sound can be heard through each cannula. Since the venous cannula 7 is separated from the anastomosis portion, the magnitude of the shunt sound that can be acquired is attenuated (see FIG. 1), but the same shunt sound as the arterial shunt sound acquisition means 8a and the venous shunt sound acquisition means 8b is acquired. It will be.

図3はシャント音解析装置の構成図である。   FIG. 3 is a configuration diagram of the shunt sound analyzer.

取得されたシャント音は電気信号としてシャント音解析装置9に入力される。   The acquired shunt sound is input to the shunt sound analyzer 9 as an electrical signal.

シャント音解析装置9は、この電気信号の入力を受付けるシャント音受信手段91と、一定時間毎に周波数解析を行いこの電気信号を周波数−音圧系に変換する周波数解析手段92と、シャント音が有する周波数成分の存在する周波数帯域のみを抽出する周波数フィルタ93と、周波数−音圧系に変換された電気信号における特定周波数範囲の積分値を取得する音圧和計算手段94と、時系列処理された電気信号から所定の設定値以上の積分値を1パルスの脈拍として検出する脈拍検出手段95と、検出された脈拍数が正常値か否かを判断し、警報を発する警報装置に接続された脈拍異常検出手段96と、基本脈拍数を手動で設定するための基本脈拍数設定手段97、脈拍数等をシャント音解析装置9にて表示する表示装置99とから構成されている。   The shunt sound analyzing device 9 includes a shunt sound receiving unit 91 that receives the input of the electric signal, a frequency analyzing unit 92 that performs frequency analysis every predetermined time and converts the electric signal into a frequency-sound pressure system, and a shunt sound A frequency filter 93 that extracts only a frequency band in which a frequency component is present, a sound pressure sum calculation means 94 that acquires an integral value of a specific frequency range in an electric signal converted into a frequency-sound pressure system, and time-series processing. Connected to a pulse detecting means 95 for detecting an integrated value equal to or greater than a predetermined set value from the electrical signal as a pulse of one pulse, and an alarm device for determining whether or not the detected pulse rate is a normal value and issuing an alarm. The pulse abnormality detecting means 96, the basic pulse rate setting means 97 for manually setting the basic pulse rate, and the display device 99 for displaying the pulse rate and the like on the shunt sound analyzer 9 are configured. To have.

なお、2種類以上の取得方法によりシャント音が取得された場合には、取得された電気信号毎に解析を行うのが望ましい。すなわち92〜96の手段を利用した解析及び脈拍検出を取得された各信号独立で行う。これについては後述する。   In addition, when a shunt sound is acquired by two or more types of acquisition methods, it is desirable to perform analysis for each acquired electrical signal. That is, analysis and pulse detection using the means of 92 to 96 are performed independently for each acquired signal. This will be described later.

また、基本脈拍数設定手段97において設定される脈拍数は、例として通常人間の1分間の脈拍数である60回/分等が設定される。   As the pulse rate set by the basic pulse rate setting means 97, for example, a normal human pulse rate of 60 times / minute is set.

このような構成において本装置の動作を、図4に示すフローチャートを参照して説明する。   The operation of this apparatus in such a configuration will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

血液透析が行われる際に、シャント音取得手段8は、取得したシャント音を電気信号に変換して分析装置9に送信を行う(ステップS101)。このシャント音の取得は、マイクロフォン、血液回路の血圧を取得する血圧取得装置、血液回路の振動を取得する振動取得装置等が挙げられる。得られた波形の一例を図5に示す。   When hemodialysis is performed, the shunt sound acquisition means 8 converts the acquired shunt sound into an electrical signal and transmits it to the analyzer 9 (step S101). Examples of the acquisition of the shunt sound include a microphone, a blood pressure acquisition device that acquires blood pressure of the blood circuit, and a vibration acquisition device that acquires vibration of the blood circuit. An example of the obtained waveform is shown in FIG.

また、シャント音や脈拍は患者毎に個人差があるので、一定時間をサンプリング時間としてシャント音を取得し、ここから導き出せる脈拍をこの患者の基本脈拍数として比較するのが望ましい。これについては脈拍異常検出手段96の動作についての説明時に説明する。   Further, since there are individual differences in shunt sound and pulse for each patient, it is desirable to acquire the shunt sound with a certain time as the sampling time and compare the pulse that can be derived from this as the basic pulse rate of this patient. This will be described when the operation of the pulse abnormality detecting means 96 is described.

取得されたシャント音の電気信号(以下、単に電気信号とする)は、分析装置9に送られ、シャント音受信手段91が受信を行う(ステップS102)。取得された電気信号は、脈拍検出を行うために周波数解析手段92へと送信される。   The acquired electrical signal of the shunt sound (hereinafter simply referred to as an electrical signal) is sent to the analyzer 9, and the shunt sound receiving means 91 receives it (step S102). The acquired electrical signal is transmitted to the frequency analysis means 92 for pulse detection.

なお、前述したように、マイクロフォン、血圧取得装置、振動取得装置の3種類をシャント音取得手段8として取得に同時に利用していれば(その他取得装置があれば、それについても含む)、各装置によって取得された電気信号毎に周波数解析を行う周波数解析手段を用意するのが望ましい。ここでは簡便のためにマイクロフォンによって取得されたシャント音についてのみを説明するが、他の種類の電気信号の処理についても同様である。   As described above, if three types of microphone, blood pressure acquisition device, and vibration acquisition device are simultaneously used for acquisition as the shunt sound acquisition means 8 (including any other acquisition device), each device It is desirable to prepare a frequency analysis means for performing frequency analysis for each electrical signal acquired by the above. Here, for the sake of simplicity, only the shunt sound acquired by the microphone will be described, but the same applies to the processing of other types of electrical signals.

周波数解析手段92では、入力された電気信号について所定時間範囲の周波数解析をおこなう。周波数解析を行う時間区間はオーバーラップが存在していても構わない。この周波数解析を連続して行い、その結果が図6の周波数−音圧系で示される(ステップS103)。図5では、この所定時間範囲をT1、T2、T3…で表し、周波数解析を行った結果を図6におけるT1、T2、T3で表す。このT1、T2、T3…の時間はそれぞれ任意で構わないが、あまりにも大きく取ってしまうと次の脈拍まで含んでしまうため1回の脈拍を数分割して周波数解析できるような長さであるのが好ましい。   The frequency analysis unit 92 performs frequency analysis for a predetermined time range on the input electric signal. There may be overlap in the time interval for performing frequency analysis. This frequency analysis is continuously performed, and the result is shown by the frequency-sound pressure system in FIG. 6 (step S103). In FIG. 5, this predetermined time range is represented by T1, T2, T3..., And the result of frequency analysis is represented by T1, T2, T3 in FIG. The time of T1, T2, T3... May be arbitrary, but if it is too large, the next pulse will be included, so the length of one pulse can be divided into several to analyze the frequency. Is preferred.

なお、この周波数解析はフーリエ変換、最大エントロピー(MEM)法等の周波数―音圧和系に変換可能な解析であれば、どのような解析法を利用しても構わない。   As long as this frequency analysis is an analysis that can be converted into a frequency-sound pressure sum system such as Fourier transform and maximum entropy (MEM) method, any analysis method may be used.

シャント音は通常、100Hz〜500Hzの周波数帯域を有する。このため、それ以外の周波数帯域はノイズ周波数として処理することができる。このノイズ周波数を除去するために、周波数フィルタを利用し、ノイズ周波数を除去する(ステップS104)。なお、100Hz〜500Hzは通常の値であり個人差があるため、より柔軟に対応するためには50Hz〜1000Hzとして遊びを有するのが好ましい。または、前述した基本脈拍数抽出時に取得したシャント音を利用して設定することもできる。   The shunt sound usually has a frequency band of 100 Hz to 500 Hz. For this reason, other frequency bands can be processed as noise frequencies. In order to remove the noise frequency, a noise filter is used to remove the noise frequency (step S104). In addition, since 100Hz-500Hz is a normal value and there are individual differences, in order to respond | correspond more flexibly, it is preferable to have a play as 50Hz-1000Hz. Or it can also set using the shunt sound acquired at the time of the basic pulse rate extraction mentioned above.

次に、周波数フィルタを通した後の周波数帯域に存在する音圧和を音圧和計算手段94において算出する(ステップS105)。この音圧和は、それぞれの所定時間範囲を周波数解析することによって得られたデシベル曲線を積分することによって算出される。得られた音圧和は時系列として並置される。   Next, the sound pressure sum calculation means 94 calculates the sound pressure sum existing in the frequency band after passing through the frequency filter (step S105). This sound pressure sum is calculated by integrating a decibel curve obtained by frequency analysis of each predetermined time range. The obtained sound pressure sums are juxtaposed as a time series.

また、心臓がポンプの役割をしているため、脈をうつと同時に血流は最大になり、シャント音として聞こえる音も最大音圧を有する。この特性を利用して予め設定値を設定し、この設定値を越える音圧和を有する部分を1パルス、すなわち1回の脈として脈拍検出手段95が検出する(ステップS106)。設定値は個人差があり、前述した基本脈拍数を抽出したシャント音を利用して設定するのが望ましい。図7に設定値を越えた音圧和を残した結果を示す。   In addition, since the heart functions as a pump, blood flow becomes maximum at the same time as the pulse is depressed, and the sound that can be heard as a shunt sound also has the maximum sound pressure. Using this characteristic, a set value is set in advance, and the pulse detecting means 95 detects a portion having a sound pressure sum exceeding the set value as one pulse, that is, one pulse (step S106). There are individual differences in the set value, and it is desirable to set using the shunt sound obtained by extracting the basic pulse rate described above. FIG. 7 shows the result of leaving the sound pressure sum exceeding the set value.

さらに好適な実施例としては、1回の脈の後、シャント音の音圧が小さくなるのは周知であり、この特性を利用して周波数解析を行う区間を連続的に観測し、設定値を越えるピークを検出したときに1パルスとして検出すると、より正確な脈拍を得ることができる。   As a more preferred embodiment, it is well known that the sound pressure of the shunt sound decreases after a single pulse. By using this characteristic, the frequency analysis period is continuously observed, and the set value is set. If a peak exceeding the peak is detected as one pulse, a more accurate pulse can be obtained.

この脈拍についての情報は、シャント音分析装置の表示手段98に表示されることによってレポートされる。検出された脈拍は、後述の脈拍異常検出手段96において基本脈拍数をとった時間と同じ時間の脈拍数がカウントされるが、表示手段98ではこの脈拍数の表示や、それ以前の脈拍数、その他脈拍についての情報を随時表示させることもできる。   Information about the pulse is reported by being displayed on the display means 98 of the shunt sound analyzer. As for the detected pulse, the pulse rate of the same time as the time when the basic pulse rate was taken in the pulse abnormality detecting means 96 described later is counted, but the display means 98 displays this pulse rate, the pulse rate before that, Other information about the pulse can be displayed at any time.

測定された脈拍は脈拍異常検出手段96において基本脈拍数と比較され、その脈拍に異常があるか否かが検出される(ステップS107)。   The measured pulse is compared with the basic pulse rate by the pulse abnormality detection means 96, and it is detected whether or not there is an abnormality in the pulse (step S107).

複数の取得手段によって複数の電気信号が得られた場合には各信号独立で脈拍測定を行うことを前述したが、ここでは3種類の取得手段によって3種類の電気信号が得られたものとして説明する。   As described above, when a plurality of electrical signals are obtained by a plurality of acquisition means, pulse measurement is performed independently for each signal. However, here, it is assumed that three types of electrical signals are obtained by three types of acquisition means. To do.

3つの各信号は、上述のフローチャートに従って脈拍が検出される。得られた脈拍の情報は図3のような時間−音圧和系の二次元グラフで、ピークが抽出された情報が脈拍検出手段95から脈拍異常検出手段96へと送信される。   The pulse of each of the three signals is detected according to the above-described flowchart. The obtained pulse information is a time-sound pressure sum two-dimensional graph as shown in FIG. 3, and information from which peaks are extracted is transmitted from the pulse detection means 95 to the pulse abnormality detection means 96.

脈拍異常検出手段96では、上記3種類の信号が入力され、前述した基本脈拍数を抽出したシャント音及びこのシャント音によって解析された脈拍数と比較される。これによって異常が検出される。   In the pulse abnormality detection means 96, the above three types of signals are input and compared with the shunt sound obtained by extracting the basic pulse rate and the pulse rate analyzed by the shunt sound. As a result, an abnormality is detected.

この基本脈拍数を抽出したシャント音とは、血液採取を開始後一定時間をサンプルとして取得し、上述の解析を行って脈拍数や脈拍の間隔、音圧和の大きさ等の取得を行ったものである。これを正常時のシャント音として脈拍数と共に脈拍異常検出手段96に記憶させておくことで、脈拍異常検出手段96が脈拍異常を効果的に検出することとなる。   The shunt sound from which the basic pulse rate was extracted was acquired as a sample for a certain time after the start of blood sampling, and the above analysis was performed to acquire the pulse rate, the interval between pulses, the size of the sound pressure sum, etc. Is. By storing this as a normal shunt sound in the pulse abnormality detecting means 96 together with the pulse rate, the pulse abnormality detecting means 96 effectively detects the pulse abnormality.

なお、ノイズの状況によっては、3種類の信号の1または2種類の信号が異常を検出し、残り1種類が異常を検出しない等の状況がある。この場合に脈拍異常として信号を導出するか否かは設定によって変更することができる。もっとも慎重を期する場合には1つでも異常を検出した場合には警報装置10へ信号を送信し(ステップS108)、警報装置10が作動することでレポートさせる。   Depending on the noise situation, there are situations where one or two of the three types of signals detect an abnormality and the other one does not detect an abnormality. In this case, whether or not to derive a signal as a pulse abnormality can be changed by setting. In the most careful case, when even one abnormality is detected, a signal is transmitted to the alarm device 10 (step S108), and the alarm device 10 is activated to report it.

一方、基本脈拍数を最初に検出せずに、基本脈拍数設定手段97を利用して手動で基本脈拍数を設定することもでき、この脈拍数と検出された脈拍数とを比較して判定することも可能である。   On the other hand, the basic pulse rate can be manually set using the basic pulse rate setting means 97 without first detecting the basic pulse rate, and this pulse rate is compared with the detected pulse rate for determination. It is also possible to do.

その後、脈拍の取得を継続する場合にはシャント音の取得・解析を続け、継続しない場合には終了する(ステップS109)。   Thereafter, when the pulse acquisition is continued, the acquisition / analysis of the shunt sound is continued, and when it is not continued, the process ends (step S109).

本発明に係る血液透析時に作成されるシャント及び挿入されたカニューレの一例である。It is an example of the shunt created at the time of hemodialysis which concerns on this invention, and the inserted cannula. 本発明に係る血液透析装置の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the hemodialysis apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るシャント音解析装置の内手段構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal means structural example of the shunt sound analyzer which concerns on this invention. 本発明に係る動作を動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement which concerns on this invention. 本発明に係るシャント音の電気信号の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the electric signal of the shunt sound which concerns on this invention. 本発明に係る周波数−音圧系の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the frequency-sound pressure system which concerns on this invention. 本発明に係る設定値を越えた音圧和を取り出した図である。It is the figure which took out the sound pressure sum exceeding the setting value based on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 動脈側カニューレ
2 動脈側血液チューブ
3 血液ポンプ
4 ダイヤライザ
5 静脈側ドリップチャンバ
6 静脈側血液チューブ
7 静脈側カニューレ
8 シャント音取得手段
9 シャント音解析装置
10 警報装置
91 シャント音受信手段
92 周波数解析手段
93 周波数フィルタ
94 音圧和計算手段
95 脈拍検出フィルタ
96 脈拍異常検出手段
97 基本脈拍数設定手段
98 表示手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Arterial side cannula 2 Arterial side blood tube 3 Blood pump 4 Dializer 5 Vein side drip chamber 6 Vein side blood tube 7 Venous side cannula 8 Shunt sound acquisition means 9 Shunt sound analysis device 10 Alarm device 91 Shunt sound reception means 92 Frequency analysis Means 93 Frequency filter 94 Sound pressure sum calculation means 95 Pulse detection filter 96 Pulse abnormality detection means 97 Basic pulse rate setting means 98 Display means

Claims (2)

シャント音を取得するために体外循環血液回路に装着されたシャント音取得手段と、前記シャント音に起因する前記体外循環血液回路の振動を電気信号として受信するシャント音受信手段と、前記電気信号をフーリエ変換する周波数解析手段と、前記フーリエ変換された周波数成分を通過させる周波数フィルタと、前記周波数フィルタを通過した周波数帯域の音圧和を算出する音圧和計算手段と、前記周波数帯域の音圧和が設定値を越えたときに1脈拍として脈拍を検出する脈拍検出手段とを具備したことを特徴とするシャント音を利用した脈拍測定装置。 A shunt sound acquisition means attached to an extracorporeal circulation blood circuit for acquiring a shunt sound, a shunt sound reception means for receiving vibration of the extracorporeal circulation blood circuit caused by the shunt sound as an electric signal, and the electric signal Frequency analysis means for performing Fourier transform, a frequency filter for passing the Fourier-transformed frequency component, sound pressure sum calculating means for calculating the sound pressure sum of the frequency band that has passed through the frequency filter, and sound pressure of the frequency band A pulse measuring device using a shunt sound, comprising: a pulse detecting means for detecting a pulse as one pulse when the sum exceeds a set value. 前記シャント音の取得開始時から所定時間に取得された前記シャント音から基本脈拍数を測定して記憶する記憶手段と、その後測定された脈拍との差を求める差検出手段と、前記差を所定値と比較し、前記差が前記所定値以上になったときに脈拍異常を報知する異常手段とを更に具備している請求項1に記載のシャント音を利用した脈拍測定装置。 Storage means for measuring and storing a basic pulse rate from the shunt sound acquired at a predetermined time from the start of acquisition of the shunt sound, difference detection means for obtaining a difference between the measured pulse and a difference between the storage means and the predetermined difference The pulse measuring device using a shunt sound according to claim 1 , further comprising: an abnormality means for notifying a pulse abnormality when the difference is equal to or greater than the predetermined value.
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