JP7084052B2 - 圧閉度処理装置、圧閉度制御装置、及び圧閉度制御システム - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 令和１年９月１日に、一般社団法人 日本人工臓器学会 日本体外循環技術医学会 編集委員会、体外循環技術、４６巻、３号、ｐ３１０にて公開 令和１年１０月５日に、第４５回日本体外循環技術医学会大会にて発表 令和１年１０月３０日に、一般社団法人日本人工臓器学会、人工臓器、４８巻、２号、ｐＳ－２０９にて公開 令和１年１１月１５日に、第５７回日本人工臓器学会大会にて発表 令和２年５月２５日に、第５９回日本生体医工学会大会にて発表 令和２年８月５日に、公益社団法人日本生体医工学会、日本生体医工学、Ａｎｎｕａｌ５８巻、Ａｂｓｔｒａｃｔ号、第２６６頁にて公開

本発明は、圧閉度処理装置、圧閉度制御装置、及び圧閉度制御システムに関する。

体外循環装置等に用いられるローラーポンプ（チューブを備えたポンプ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このローラーポンプの基本原理は、弾力性を有するチューブを、回転するローラーで連続的にしごき（圧閉し）、チューブ内部の流体を送り出すことである。
ローラーポンプは、ポンプチューブの一部が常にローラーにより圧閉されており、チューブ内部の流体が高圧側から低圧側に逆流せず、拍動ポンプのような弁機構を必要としないことに特徴を有する。

ローラーポンプのチューブの流出側の吐出力は、ポンプのローラーの回転力により発生する。一方、チューブの流入側には、ポンプチューブの復元力により吸引力も発生するため、ローラーポンプは、吸引ポンプとしても使用することができる。また、ポンプのローラーを逆回転させた場合、チューブ内の流体が逆方向へ吐出される。
ポンプのローラーの一回転当たりの吐出量は、ローラーにしごかれるポンプチューブの容積により規定される。つまり、ローラーポンプは、ローラーの回転数に正比例した流量の流体を吐出する。

一般的なローラーポンプでは、経験則だけの根拠に基づくマニュアルに従って、手動にて圧閉度が設定される。
圧閉度は、ローラーがポンプ周壁に対してポンプ用チューブを圧迫する度合である（後記非特許文献６参照）。

ローラーポンプの圧閉度は高すぎても低すぎても溶血することが知られている（非特許文献１～４）。例えばローラーポンプの圧閉度の調整不足で溶血が生じた場合、溶血により腎不全などの虞がある。

圧閉度の一般的な設定方法（Ａ）、（Ｂ）を説明する。
（Ａ）ポンプチューブの遠位部に装着した点滴ラインの滴下の速度を観測し、毎分５～１０滴等の規定の滴下となるように、体外循環のローラーとポンプチューブの圧閉度を、手動でオクルージョン調節ノブを操作して設定する（日本産業規格「JIS T1603」による圧閉度設定法）。
（Ｂ）送血回路に１ｍ水柱圧をかけたときの回路液面の降下速度を観測し、液面が毎分１ｃｍ等の規定速度で降下するように、体外循環のローラーとポンプチューブの圧閉度を、手動でオクルージョン調節ノブを操作して設定する。

特開２００３－１１３７８２号公報 特開２０１９－１５７６５３号公報

後藤和大，野川渚，長谷川静香，原季実子，林啓介，林裕樹、ガイドラインに準じた適正圧閉度調整における施行者による誤差の検討、体外循環技術、2010年03月、(0912-2664)第37巻、第1号、Page46-49 黒岩常泰、人工心肺による体外循環の臨床的研究,とくに名大ＶＩ型人工心肺装置の潅流成績ならびに適正潅流の考察、日本胸部外科学会雑誌、1966年、14、P.1153-1194 人工心肺装置の標準的接続方法およびそれに応じた安全教育等に関するガイドライン、日本心臓血管外科学会・日本胸部外科学会・日本人工臓器学会・日本体外循環技術医学会 許俊鋭，四津良平，冨澤康子，林裕樹，寺井大輔，百瀬直樹，又吉徹，関口敦，吉田譲，津藤保、人工心肺安全ガイドライン 第Ｉ部 「人工心肺装置の標準的接続方法およびそれに応じた安全教育等に関するガイドライン」 ガイドラインを読み解く重要ポイント（解説／特集）、Clinical Engineering (0916-460X)、別冊人工心肺安全ガイドライン、2007年11月、Page11-130 志水秀行，平原憲一，本村昇，宮田裕章，高本眞一、本邦における2015、2016年の心臓血管外科手術の現状 日本心臓血管外科手術データベースからの報告４．胸部大動脈手術(会議録)、日本心臓血管外科学会学術総会抄録集 ４９回、2019年2月、Page SP03-03 日本規格協会，「人工心肺用電動式血液ポンプ：JIST1603」，1995年

しかしながら、上述した圧閉度の設定方法では、ローラーポンプやポンプチューブごとにばらつきがあり再現性に乏しく、さらに、繰返し圧力負荷による耐久性低下でチューブの物性の変化があるという問題点があった（例えば非特許文献３，４参照）。つまり、体外循環中に圧閉度が変化し、溶血を増加させ、腎不全の危険にさらし、ひいては多臓器不全のリスクを増加させて、患者さんの生命の危機に直結させてしまうという問題点があった。
心臓外科手術後の合併症の発症は患者さんの命に直結する最重要問題の一つであり、例えば、最も重症である解離性大動脈瘤破裂後の救命のための緊急手術では、未だ１８％前後の術後腎不全の発症があることが、最新の日本心臓外科学会データベースから判明している（非特許文献５）。

また、上述した設定方法では、体外循環中のローラーポンプの圧閉度設定が困難であり、理論的に考えても、技術的に鑑みても、再現性が低く、心臓外科手術後の患者さんの予後や生命に関わるという大きな問題が解決できなかった。これは、日本最大の心臓血管外科手術データベースでも示唆されている（非特許文献５）。

また、物理的な存在である以上、ポンプシステムに関しても消耗品のチューブに関しても、繰返し圧力負荷により、経年劣化が当然想定されるが、この分野の研究はなく、また、手術中にリアルタイムにモニターする方法がない。

また、特許文献２には、チューブ内腔の圧力を圧力検出手段で検出し、検出された圧力情報に基づいて、ローラーポンプの回転軸（第１の軸）とローラーとの距離を調整することで圧閉度を調整する技術が記載されているが、チューブ内の圧力検出だけでは圧閉度を高精度に検出、調整することが困難であり、また、上述したポンプチューブやローラーポンプごとの特性のばらつき、繰返し圧力負荷によるチューブの耐久性低下等に対処することができない。

本発明の圧閉度処理装置は、以下の構成を少なくとも具備するものである。
体外循環装置用のローラーポンプに用いられる可撓性のチューブの圧閉度に関する処理を行う圧閉度処理装置であって、
押圧部と、円弧状の面を備えた固定ガイド部と、撮像部と、圧閉度特定部とを有し、
前記押圧部は、前記固定ガイド部と前記押圧部の間に配置されたチューブを押圧し、
前記圧閉度特定部は、前記固定ガイド部と前記押圧部の間に配置された前記チューブにおいて、前記押圧部により押圧されたチューブの変形部分を、前記撮像部により撮像して得られた画像に基づいて、前記チューブの変形部分の形状を算出し、前記変形部分の形状に基づいて圧閉度を特定することを特徴とする。

また、本発明の圧閉度制御装置は、上記圧閉度処理装置を備え、体外循環装置用のローラーポンプの圧閉度を制御する圧閉度制御装置であって、
前記ローラーポンプの圧閉度を調整可能な圧閉度調整駆動部と、
前記圧閉度特定部により特定された圧閉度と、目標値との差に基づいて、前記圧閉度調整駆動部を駆動制御する圧閉度調整部とを有することを特徴とする。

また、本発明の圧閉度制御システムは、体外循環装置用ローラーポンプと、上記圧閉度制御装置とを有することを特徴とする。

本発明の実施形態に係る、チューブを備えたポンプの圧閉度処理装置の一例を示す全体概念図である。 ローラーポンプに設けられた検出手段としての撮像部の動作の一例を説明するための概念図である。（ａ）はローラーポンプの一例を示す全体斜視図である。（ｂ）は透光性のチューブの押圧部分（変形部分）を撮像して得られた画像（不完全圧閉状態）の一例を示す図である。（ｃ）は透光性のチューブの押圧部分（変形部分）を撮像して得られた画像（最適な圧閉状態）の一例を示す図である。 ローラーポンプのチューブの圧閉を説明するための概念図である。（ａ）は圧閉度が過度のときのローラーポンプの一例を示す概念図である。（ｂ）は最適な圧閉のときのローラーポンプの一例を示す概念図である。（ｃ）は不完全な圧閉のときのローラーポンプの一例を示す概念図である。 ローラーポンプのチューブの検出手段（撮像部等）を説明するための図である。（ａ）はローラーポンプの固定ガイド部（円弧状の面を有する）の内面に設けられた検出手段の一例を示す図である。（ｂ）はローラーポンプの固定ガイド部の外壁に設けられた検出手段の一例を示す図である。（ｃ）はチューブの上部に配置された検出手段の一例を示す図である。（ｄ）はチューブと固定ガイド部の間に配置された検出手段の一例を示す図である。 図４（ｂ）に示した検出手段の撮影部により撮影して得られた画像の一例を示す写真である。 圧閉度処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。 チューブの圧閉度を計測する計測装置（圧閉度処理装置）の一例を示す全体概念図である。 図７に示す計測装置（圧閉度処理装置）の動作の一例を説明するための図である。（ａ）は非押圧状態のチューブの一例を示す概念図である。（ｂ）は押圧状態のチューブの一例を示す図である。 ローラーポンプの圧閉度の測定方法の一例を説明するためのフローチャートである。 チューブの押圧部分を撮像部により撮像して得られた画像及び画像処理を説明するための図である。（ａ）は赤色の流体が充填された透光性のチューブの押圧部分を撮像して得られたＲＧＢ画像（赤色濃淡画像）の一例を示す写真である。（ｂ）は透明の液体（流体）が充填された透光性のチューブの押圧部分を撮像して得られたＲＧＢ画像の一例を示す写真である。（ｃ）は（ａ）に示したＲＧＢ画像の緑色成分を抽出した濃淡画像（グレースケール）である。（ｄ）は（ｂ）に示したＲＧＢ画像の緑色成分を抽出した濃淡画像（グレースケール）である。（ｅ）は（ｃ）に示す濃淡画像と（ｄ）に示す濃淡画像の差分である差分画像の一例を示す図である。 深度変換処理の一例を説明するための図である。（ａ）は２枚の透光性プレートの間の楔形隙間に赤色流体を充填させたキャリブレーション用部材を撮像して得られた画像の一例を示す図である。（ｂ）は深度と濃度の関係の一例を示す図である。 押圧されたチューブ内の狭小流路（隙間）の３次元表示の一例を示す図である。 押圧されたチューブ内の狭小流路の隙間（撮像方向に沿った長さ）の一例を示す図である。 検出手段としてマイクロフォーカスＣＴ装置を採用した圧閉度処理装置の一例を説明するための概念図である。（ａ）は検出手段としてマイクロフォーカスＣＴ装置を採用した圧閉度処理装置の一例を示す概念図である。（ｂ）はチューブの押圧部分の断面形状の一例を示す概念図である。 マイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置により、体外循環時のチューブの変形を定量計測することを説明するための写真である。（ａ）はチューブの押圧部分のＸ線ＣＴ画像の一例を示す図である。（ｂ）は押圧されたチューブ内の短軸方向の断面画像の一例を示す図である。（ｃ）は押圧されたチューブ内の垂直長軸方向の断面画像の一例を示す図である。（ｄ）は押圧されたチューブ内の水平長軸方向の断面画像の一例を示す図である。 体外循環用チューブの繰返し圧力負荷による物性変動の一例を示す図である。（ａ）はＣ＝５．８２μＬ／ｍｍＨｇの場合の物性変動の一例を示すグラフである。（ｂ）はＣ＝４．６３μＬ／ｍｍＨｇの場合の物性変動の一例を示すグラフである。 ローラー部（押圧部）の押圧方向に直交する方向（チューブの短軸方向）からチューブを撮像して得られた画像である。（ａ）は赤色流体が充填された透光性チューブのローラー部（押圧部）により押圧された部分を撮像して得られた画像である。（ｂ）は透明流体が充填された透光性のチューブのローラー部（押圧部）により押圧された部分を撮像して得られた画像である。（ｃ）は背景に明暗パターンを配置した状態で、透明流体が充填された透光性のチューブのローラー部（押圧部）により押圧された部分を撮像して得られた画像である。（ｄ）は背景に明暗パターンを配置した状態で、赤色流体が充填された透光性チューブのローラー部（押圧部）により押圧された部分を撮像して得られた画像である。 （ａ）は明暗パターンを透光性のチューブを介して撮像する撮像部（検出手段）の一例を説明するための図である。（ｂ）は基線を有する明暗パターン（線状パターン）の一例を示す図である。（ｃ）は明暗パターンとしての格子パターンの一例を示す図である。（ｄ）は複数のドットが規定間隔離れて配置された明暗パターンの一例を示す図である。（ｅ）は複数のドットがランダム配置された明暗パターンの一例を示す図である。 明暗パターンをチューブを介して撮像して得られた画像を説明するための図である。（ａ）は撮像して得られた画像の一例を示す図である。（ｂ）は圧閉部の断面と圧閉度解析部位（狭小部）を説明するための図である。 明暗パターンをチューブを介して撮像して得られた画像と特徴点を説明するための図である。（ａ）は過度圧閉状態の一例を示す画像である。（ｂ）は不完全圧閉状態の一例を示す画像である。 ローラー部（押圧部）の変位と特徴点（明暗パターン）の変位量（変化量）の関係の一例を説明するための図である。

本発明の実施形態に係る圧閉度処理装置は、体外循環装置用のローラーポンプに用いられる可撓性のチューブの圧閉度に関する処理を行う。この圧閉度処理装置は、押圧部と、円弧状の面を備えた固定ガイド部と、撮像部と、圧閉度特定部とを有し、押圧部は、固定ガイド部と押圧部の間に配置されたチューブを押圧し、圧閉度特定部は、固定ガイド部と押圧部の間に配置されたチューブにおいて、押圧部により押圧されたチューブの変形部分を、撮像部により撮像して得られた画像に基づいて、チューブの変形部分の形状を算出し、変形部分の形状に基づいて圧閉度を特定する。

また、本発明の実施形態に係る圧閉度制御装置は、体外循環装置用のローラーポンプの圧閉度を制御する圧閉度制御装置であって、上記圧閉度処理装置を備え、ローラーポンプの圧閉度を調整可能な圧閉度調整駆動部と、圧閉度特定部により特定された圧閉度と、目標値との差に基づいて、圧閉度調整駆動部を駆動制御する圧閉度調整部とを有する。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。本発明の実施形態は図示の内容を含むが、これのみに限定されるものではない。なお、以後の各図の説明で、既に説明した部位と共通する部分は同一符号を付して重複説明を一部分省略する。
又、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための方法等を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

図１は本発明の実施形態に係る、チューブ２４を備えたポンプ（ローラーポンプ２０）の圧閉度処理装置１００の一例を示す全体概念図である。図２はローラーポンプ２０に設けられた検出手段としての撮像部１２の動作の一例を説明するための概念図である。

本発明の実施形態に係る圧閉度処理装置１００は、体外循環装置用のローラーポンプ２０に用いられる。図１に示す例では、圧閉度処理装置１００は、体外循環装置用のローラーポンプ２０の圧閉度を制御する圧閉度制御装置として機能する。圧閉度制御システムは、圧閉度制御装置とローラーポンプを有する。

体外循環装置は、例えば人工心肺装置、人工透析装置等であり、少なくともローラーポンプ２０を有する。
人工心肺装置は、例えば、送血ポンプ、ベントポンプ、人工肺装置、貯血槽、血液フィルタ、気泡センサーなどを有する。ローラーポンプは、送血ポンプ、ベントポンプ、術野の出血を吸引するポンプ等として用いられる。

ローラーポンプ２０は、回転軸２１を中心に回転するローラー２２（押圧部）、ローラー２２を回転駆動する駆動モーター２３、可撓性（弾力性）を有するチューブ２４、筐体２６、固定ガイド部２５を有する。図１、図２に示す例では、固定ガイド部２５は筐体２６に固定されている。
ローラー２２は、回転軸２１に対して所定距離だけ離れた位置を回転するように構成されている。ローラーポンプ２０は、１つ又は２つ以上の複数個のローラー２２を有する。本実施形態では、２つのローラー２２がローラーポンプ２０に設けられている。

筐体２６の内部には、ローラー２２やチューブ２４を収容する収容空間２５ｂが形成されている。固定ガイド部２５は、円弧状の面２５ａ（内壁）を有する。この円弧状の面２５ａに沿ってチューブ２４が配置されている。チューブ２４の流入側２４ａや流出側２４ｂは、ローラーポンプ２０の外部に配置されている。チューブ２４内には、血液や模擬血液などの流体が充填される。また、ポンプのチューブ２４に充填される流体は、赤色等の所定の色の色素（着色料等）を含有する流体であってもよい。

ローラー２２と固定ガイド部２５の間にチューブ２４が配置され、ローラー２２が回転軸２１を中心として規定方向に回転することにより、ローラー２２がチューブ２４の側面を押圧して連続的にしごき、チューブ２４内の流体を流出側２４ｂへ送出する。

また、本実施形態では、ローラーポンプ２０は、ローラー２２により押圧されるチューブ２４の圧閉度を調整する機構（圧閉度調整機構２７）を有する。この圧閉度を調整する機構は、例えば回転軸２１とローラー２２の間の距離を長短調整可能な構造である。
なお、圧閉度を調整する機構は、固定ガイド部２５の円弧状の面２５ａ（内側面）の位置をずらすことにより、円弧状の面２５ａ（内側面）と回転軸２１の間の距離を長短調整可能な構造であってもよい。
圧閉度調整機構２７は上述した実施形態に限られるものではなく、チューブの圧閉度を調整することができる機構であればよい。

図１に示す例では、圧閉度処理装置１００（圧閉度制御装置）は、制御部１１、検出手段としての撮像部１２、操作表示部１３、記憶部１４、圧閉度調整駆動部１５、第１流量検出部１６１、第２流量検出部１６２、第１内圧検出部１７１、第２内圧検出部１７２、圧力検出部１８等を有する。

撮像部１２（検出手段）は、例えば、ローラーポンプ２０のチューブ２４やチューブ２４内の流体を撮像する。撮像部１２は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサ、ＣＣＤイメージセンサ、フォトダイオード（受光部）などの撮像装置である。詳細には、撮像部１２は、固定ガイド部２５とローラー２２（押圧部）の間に配置されたチューブ２４において、ローラー２２（押圧部）により押圧されたチューブ２４の変形部分やチューブ内の流体を撮像して得られた画像を出力する。
本実施形態では、撮像部１２は、カラー画像（ＲＧＢ画像）を生成することができる。

図１に示す例では、撮像部１２は、固定ガイド部２５に設けられている。詳細には、撮像部１２は固定ガイド部２５のチューブ２４に当接する位置に配置されている。撮像部１２の撮像方向は、チューブ２４の長手方向に直交する方向であり、具体的にはローラー２２と固定ガイド部２５によりチューブ２４を押圧した状態で、撮像部１２からチューブ２４の押圧部分を介してローラー２２へ向かう方向である。

図１に示す例では、ローラーポンプ２０には、検出手段として撮像部１２の他に、ＬＥＤ等の光源１２１が設けられていてもよい。撮像部１２は、光源１２１から出射された光が、チューブ２４内の流体やチューブ２４で反射し、反射光を撮像部１２が受光してもよい。
また、撮像部１２は、光源１２１から出射され、チューブ２４やチューブ２４内の流体を通った光を受光してもよい。
光源１２１は、例えば、白色光ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、又は青色ＬＥＤ等の所定の波長の光を出射する光源であってもよいし、ハロゲンランプ等であってもよいし、濃淡のある基線を投射してもよい。本実施形態では、光源１２１として白色ＬＥＤを採用した。
また、必要に応じて特定の波長の光を透過しそれ以外の波長を低減するフィルタを、光源１２１又は撮像部１２に設けてもよい。
なお、撮像部１２で受光する光のレベルが、圧閉度の特定や制御を行うのに充分なレベルであれば、光源１２１を設けなくともよい。

制御部１１は、撮像部１２からの信号に基づいて圧閉度を特定する処理を行う。

なお、検出手段としての撮像部１２は、Ｘ線ＣＴ装置、又は超音波プローブを備えた超音波画像処理装置であってもよい。

操作表示部１３は、操作者により操作可能なスイッチやボタン等の操作部１３２、制御部１１の制御により所定の情報や画像等を表示する表示部１３１等を有する。また、操作表示部１３は、タッチパネル付き表示装置であってもよい。

記憶部１４は、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ、ＳＳＤ、着脱自在な記憶装置等であり、制御プログラム（プログラム）や所定のデータ等を記憶する。

圧閉度調整駆動部１５は、ローラーポンプ２０の圧閉度調整機構２７を介して、ローラーポンプ２０のチューブ２４の圧閉度を調整可能である。圧閉度調整駆動部１５は、例えばモーターやアクチュエーター、ロボットアーム等であり、制御部１１により制御される。

第１流量検出部１６１は、ローラーポンプ２０のチューブ２４の流入側２４ａに設けられ、ローラーポンプ２０のチューブ２４に流入する流体の流量を検出し、検出結果を示す信号を制御部１１へ出力する。

第２流量検出部１６２、ローラーポンプ２０のチューブ２４の流出側２４ｂに設けられ、ローラーポンプ２０のチューブ２４からに流出する流体の流量を検出し、検出結果を示す信号を制御部１１へ出力する。

第１内圧検出部１７１、ローラーポンプ２０のチューブ２４の流入側２４ａに設けられ、ローラーポンプ２０のチューブ２４の流入側の内圧を検出し、検出結果を示す信号を制御部１１へ出力する。

第２内圧検出部１７２は、ローラーポンプ２０のチューブ２４の流出側２４ｂに設けられ、ローラーポンプ２０のチューブ２４の流出側の内圧を検出し、検出結果を示す信号を制御部１１へ出力する。

図１に示す例では、ローラーポンプ２０は、ローラーポンプ２０のローラー２２がチューブ２４を押圧する圧力を検出するロードセルなどの圧力検出部１８を有する。圧力検出部１８は、検出結果を示す信号を制御部１１へ出力する。

また、制御部１１は、圧閉度処理装置１００やローラーポンプ２０等の各構成要素を統括的に制御する。詳細には、制御部１１は、例えば制御プログラム等を実行することにより、コンピュータに本発明に係る機能を実現する。なお、制御部１１は、専用回路により本発明に係る機能を実現してもよい。
図１に示す例では、制御部１１は、圧閉度特定部１１１、診断部１１２、圧閉度調整部１１３等を有する。

圧閉度特定部１１１は、固定ガイド部２５とローラー２２（押圧部）の間に配置されたチューブ２４において、ローラー２２（押圧部）により押圧されたチューブ２４の変形部分を、検出手段としての撮像部１２により撮像して得られた画像に基づいて、チューブ２４の変形部分の形状を算出し、その変形部分の形状に基づいて圧閉度を特定する処理を行う。
また、圧閉度特定部１１１は、ローラー２２（押圧部）により押圧されたチューブ２４の変形部分及びチューブ２４内に充填されている流体を、撮像部１２により撮像して得られた画像の赤色度又は濃淡に基づいて、圧閉度を特定する処理を行ってもよい。

また、圧閉度特定部１１１は、撮像部１２により撮像して得られた画像の赤色度又は濃淡に基づいて、ローラー２２（押圧部）により押圧されたチューブ２４の変形部分内の狭小流路の立体形状を算出する処理を行ってもよい。

また、圧閉度特定部１１１は、撮像部１２により撮像して得られた画像の赤色度又は濃淡に基づいて、ローラー２２（押圧部）により押圧されたチューブ２４の変形部分内の狭小流路の撮像方向に沿った長さを算出し、当該長さに基づいて、圧閉度を特定する処理を行ってもよい。

なお、圧閉度特定部１１１は、上記画像と、さらに、第１流量検出部１６１からの流量を示す信号、第２流量検出部１６２からの流量を示す信号、第１内圧検出部１７１からのチューブ２４の流入側の内圧を示す信号、第２内圧検出部１７２からのチューブ２４の流出側の内圧を示す信号、圧力検出部１８からのローラー２２の圧力を示す信号のいずれか一つ以上に基づいて、圧閉度を特定する処理を行ってもよい。

また、圧閉度特定部１１１は、ローラー２２により押圧されたチューブ２４の変形部分及びチューブ２４内に充填されている流体を、撮像部１２により撮像して得られた画像の赤色度又は濃淡に基づいて、圧閉度を特定する処理を行ってもよい。

診断部１１２は、圧閉度特定部１１１により特定された圧閉度を記憶部１４に記憶し、記憶部１４に記憶されている圧閉度及び圧閉度の経時変化の値に基づいて、チューブ２４又はローラーポンプ２０の物性特性や劣化等を診断する。
なお、診断部１１２は、上記圧閉度及び圧閉度の経時変化の値と、さらに、第１流量検出部１６１からの流量を示す信号、第２流量検出部１６２からの流量を示す信号、第１内圧検出部１７１からのチューブ２４の流入側の内圧を示す信号、第２内圧検出部１７２からのチューブ２４の流出側の内圧を示す信号、圧力検出部１８からのローラー２２の圧力を示す信号のいずれか一つ以上に基づいて、チューブ２４又はローラーポンプ２０の物性特性や劣化などを診断してもよい。

圧閉度調整部１１３は、圧閉度特定部１１１により特定された圧閉度と、設定された目標値との差に基づいて、圧閉度調整駆動部１５を駆動制御する。詳細には、圧閉度調整部１１３は、目標値と圧閉度特定部１１１により特定された圧閉度との差が小さくなるように駆動制御を行う。
例えば具体的には、圧閉度調整部１１３は、圧閉度特定部１１１により特定された圧閉度が目標値を中心とする所定範囲内となるように、圧閉度調整駆動部１５を駆動制御する。

目標値は、予め記憶部に記憶されていてもよい。また、操作表示部１３等の設定画面により目標値を設定してもよい。この目標値は、例えば最適な圧閉度である。
ローラーポンプ２０やチューブ２４の物理特性は、製品ごとに異なるものであり、また、ポンプ稼働により、経時変化するものであるが、圧閉度調整部１１３は、圧閉度特定部１１１により特定されたローラーポンプ２０のチューブ２４の圧閉度と、目標値との差が小さくなるように駆動制御を行うことで、容易に最適な圧閉度となるように制御することができる。
また、圧閉度調整部１１３はローラーポンプ稼働中に常時連続して、圧閉度を調整してもよいし、所定時間（１分～１０分等）毎に圧閉度を調整してもよいし、チューブをローラーポンプにセットしたタイミングで、圧閉度を調整してもよい。
この圧閉度の調整のタイミングは、この実施形態に限られるものではなく、圧閉度制御装置や圧閉度制御システムの使用環境に応じて適宜規定されてもよい。

なお、圧閉度調整部１１３は、圧閉度特定部１１１により特定された圧閉度と、設定された目標値との差、さらに、第１流量検出部１６１からの流量を示す信号、第２流量検出部１６２からの流量を示す信号、第１内圧検出部１７１からのチューブ２４の流入側の内圧を示す信号、第２内圧検出部１７２からのチューブ２４の流出側の内圧を示す信号、圧力検出部１８からのローラー２２の圧力を示す信号のいずれか一つ以上に基づいて、最適な圧閉度となるように制御を行ってもよい。

図２（ａ）に示す例では、ローラーポンプ２０に、検出手段として撮像部１２や必要に応じて光源（不図示）等が設けられている。ローラーポンプ稼働時に、ローラー２２が回転軸２１を回転中心として所定方向に回転する。撮像部１２は、固定ガイド部２５の円弧状の面２５ａ（内壁）に設けられ、ローラー２２が撮像部１２に最接近した時、又は常時、撮像を行う。
例えば、不完全圧閉状態の場合、透光性のチューブ２４の押圧部分（変形部分）を撮像部１２が撮像すると、図２（ｂ）に示すように、チューブ２４は全体的に濃い濃淡画像を取得する。
例えば、最適な圧閉状態の場合、透光性のチューブ２４の押圧部分（変形部分）を撮像部１２が撮像すると、図２（ｃ）に示すように、チューブ２４は局所領域（押圧部分）が淡い画像を取得する。
この制御部１１の圧閉度特定部１１１は、チューブ２４の押圧された部分である変形部分を、撮像部１２で撮像して得られた画像に基づいて、画像の濃淡や変形部分の形状から、圧閉度を特定する処理を行う。
また、制御部１１の圧閉度調整部１１３は、圧閉度特定部１１１により特定された圧閉度と、設定された目標値との差に基づいて、圧閉度調整駆動部１５を駆動制御する。
また、制御部１１の診断部１１２は、圧閉度特定部１１１により特定された圧閉度を記憶部１４に記憶し、記憶部１４に記憶されている圧閉度及び圧閉度の経時変化の値に基づいて、チューブ２４又はローラーポンプ２０を診断してもよい。

次に、圧閉度処理装置による、ローラーポンプのチューブの圧閉度の特定、圧閉度の制御について説明する。
図３（ａ）に示した例では、ローラー２２によりチューブ２４を過度に押圧した状態（過度圧閉）であり、溶血の虞がある。図３（ｂ）に示した例では、ローラー２２により押圧された部分が、最適な圧閉となっており、溶血が生じない。
図３（ｃ）に示した例では、圧閉が不完全であり、流量が小さい、流体の逆流の発生、溶血が生じる虞がある。

圧閉度処理装置は、検出手段である撮像部１２による画像に基づいて、圧閉度を特定し、その現在の圧閉度が目標値とずれていた場合（図３（ａ）や図３（ｃ）に示す状態）、圧閉度調整機構２７により、圧閉度が最適（目標値）となるように制御を行う（図３（ｂ）に示す状態）。

検出手段としての撮像部１２は、図１、図３、図４（ａ）等に示すように、固定ガイド部２５の内面や、チューブ２４に当接する位置、又はその近傍に配置されていたが、この実施形態に限られるものではない。
検出手段としての撮像部１２は、例えば、図４（ｂ）に示すように、ローラーポンプの透光性を有する固定ガイド部２５の外壁（円弧状の面２５ａに対して反対側の部分）に配置されていてもよい。この撮像部１２は、チューブ２４やチューブ内の流体から、透光性の固定ガイド部２５を透過した光を撮影する。図５に示す画像は、赤色の流体が充填されたチューブの押圧された部分を撮影して得られた画像であり、チューブ内流路の形状に応じた濃淡が示されている。

また、図４（ｃ）に示すように、チューブ２４の上部に撮像部１２が配置されていてもよい。詳細には、例えば、チューブ２４やローラー２２の上部に配置される平板状の蓋部（不図示）に、撮像部１２が配置されていてもよい。

また、図４（ｄ）に示すように、チューブ２４と固定ガイド部２５の間に、撮像部１２（検知手段）が配置されていてもよい。
なお、光源が必要な場合には、適宜所定の位置に光源を設けてもよい。

次に、圧閉度処理装置１００の動作の一例を、図６、図１～３等を参照しながら説明する。

図６に示す、ステップＳＴ１において、チューブ２４をローラーポンプ２０にセットし、ローラー２２を回転させ、現在の圧閉度を特定する。詳細には、制御部１１の圧閉度特定部１１１は、固定ガイド部２５とローラー２２（押圧部）の間に配置されたチューブ２４の変形部分を、撮像部１２により撮像して画像を取得する。制御部１１は、その画像の赤色度又は濃淡に基づいて、ローラー２２により押圧されたチューブ２４の変形部分の形状を特定する。詳細には、制御部１１は、その画像の赤色度又は濃淡に基づいて、ローラー２２により押圧されたチューブ２４の変形部分内の狭小流路の撮像方向に沿った長さ（隙間）を算出し、当該長さ（隙間）に基づいて、圧閉度を特定する。

ステップＳＴ２において、制御部１１は、検出手段の撮像部１２により取得された画像に基づいて特定された圧閉度が、目標値（最適な圧閉度）と一致するか否かを判別し、一致している場合に、ステップＳＴ４の処理に進み、一致していない場合にステップＳＴ３の処理に進む。

ステップＳＴ３において、制御部１１の圧閉度調整部１１３は、圧閉度特定部１１１により特定された圧閉度と、設定された目標値との差に基づいて、その差が小さくなるように、圧閉度調整駆動部１５を駆動制御し、圧閉度調整機構２７により、圧閉度を調整し、ステップＳＴ４の処理に進む。

ステップＳＴ４において、制御部１１は、例えば、ローラーポンプのローラー２２の回転を停止させるための操作ボタンや停止スイッチ、タッチパネル操作等が行われたか否かを検出し、停止操作が行われていない場合にステップＳＴ１の処理に進み、停止操作が行われたと判断した場合に、ローラーポンプの稼働を停止する処理を行う。
また、制御部１１は、例えば、操作表示部１３からの信号に基づいて、圧閉度の制御を停止させるための操作ボタンや制御停止スイッチ、タッチパネル操作等が行われたか否かを検出し、制御停止操作が行われていない場合にステップＳＴ１の処理に進み、制御停止操作が行われたと判断した場合に、圧閉度に関する制御を停止する処理を行ってもよい。

また、制御部１１の診断部１１２は、圧閉度特定部１１１により特定された圧閉度を記憶部１４に記憶し、記憶部１４に記憶されている圧閉度及び圧閉度の経時変化の値に基づいて、チューブ２４又はローラーポンプ２０の劣化状態などを診断してもよい。

本願発明者は、図７に示すように、体外循環中のローラーポンプのチューブの圧閉度をシミュレーションして、圧閉度を計測する計測装置（圧閉度処理装置）を実際に作製し、高精度に定量的に圧閉度を特定した。

図７に示すように、本実施形態では、圧閉度処理装置（計測装置）は、制御部１１、操作表示部１３（表示部１３１、操作部１３２）、記憶部１４、検出手段として撮像部１２、光源１２１としてＬＥＤ、押圧部としてのリニアアクチュエーター２３１、固定ガイド部２５としてのレースウェイ、第１オーバーフロータンク３１、第２オーバーフロータンク３２、輸液セットの点滴筒１６０等を有する。リニアアクチュエーター２３１のロッド２３１Ｒｄの先端には、圧力検出部としてのロードセル１８１、押圧部としてのローラー部２２Ａが設けられている。
制御部１１は、ロードセル１８１からの信号によりローラー部２２Ａの圧力を検知することができる。

図７に示す例では、例えばアクリル樹脂製のローラー部２２Ａと、固定ガイド部２５の間に、透光性のチューブ２４（直径３／８インチの塩化ビニル製チューブ）を配置した。
チューブ２４の両端部には、第１オーバーフロータンク３１と、第２オーバーフロータンク３２が接続され、チューブ２４内に赤色の流体として、模擬血液粉末（赤色１０２号 京都科学製）を含有した水を充填した。第１オーバーフロータンク３１の下流側には輸液セットとして、点滴筒１６０が設けられており、点滴筒１６０には、第１流量検出部１６１としての滴下センサー（発光部１６１ａ及び受光部１６１ｂ）が設けられており、滴下数を検出することにより、制御部１１は流量を取得することができる。

そして、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、リニアアクチュエーター２３１の駆動部２３１Ｍにより、ロッド２３１Ｒｄの先端のローラー部２２Ａを降下させ（最小ストローク時１０μｍ）、チューブ２４を段階的に圧閉し、１ｍ水柱圧をかけた状態での輸液セットの滴下数を１０分間計測し、チューブの内部を流れる流体の流量を算出、チューブ２４の変形部分（押圧された部分）、及びチューブ２４内に充填されている赤色の流体を撮像部１２により撮像した。

次に、図９～１３を参照しながら、図７～８に示した可視化システムである圧閉度処理装置（計測装置）の動作の一例を説明する。詳細には、制御部１１（圧閉度特定部１１１等）の動作を説明する。

ステップＳＴ１１において、制御部１１は、撮像部１２（ＲＧＢ撮像装置等）により、チューブ２４の変形部分（押圧された部分）、及びチューブ２４内に充填されている赤色の流体を撮像し、図１０（ａ）に示すように画像（赤色濃淡画像）を取得する。
なお、予め図１０（ｂ）に示すように、透明の液体が充填されたチューブの変形部分（押圧された部分）を撮像して得られたＲＧＢの画像を取得しておく。

ステップＳＴ１２において、制御部１１は、図１０（ａ）に示した赤色濃淡画像から、緑色成分のみを抽出し、図１０（ｃ）に示す、グレースケールの画像（濃淡画像）を生成する。
緑色成分を抽出する処理を行う理由は、赤色濃淡のコントラストを上げて画像の解像度を高めるためである。詳細には、緑色は赤色（ヘモグロビン等）の吸光度が青色よりも高く、赤色濃淡のコントラストが良く映るため、緑色成分を抽出する。同様に、制御部１１は、図１０（ｂ）に示した画像から、緑色成分を抽出し、図１０（ｄ）に示す、グレースケールの画像（濃淡画像）を生成する。
赤色（ヘモグロビン）の波長は６６０ｎｍ～９４０ｎｍ付近であるが、白色ＬＥＤは光のスペクトルが広く、幅広い赤色成分が検出できるため、本実施形態では、光源として白色ＬＥＤを採用している。
なお、撮像部とチューブの間に緑色の光のみを透過する光学フィルタを配置し、その光学フィルタ介して撮像部１２によりチューブ２４の押圧される部分を撮像してもよい。

ステップＳＴ１３において、制御部１１は、例えば図１０（ｃ）に示す画像から、図１０（ｄ）に示す画像を差分して、図１０（ｅ）に示す差分画像（濃淡画像）を生成する処理（差分処理）を行う。

ステップＳＴ１４において、制御部１１は、例えば図１０（ｅ）に示す濃淡画像に、深度変換処理を施す。
詳細には、予めキャリブレーションとして、図１１（ａ）に示すように、２枚のスライドガラスを準備し、そのスライドガラス間の隙間を、一方の端部で０μｍ、他方の端部で２００μｍとなるように調整し、その隙間に模擬血液溶液を封入し、赤色の濃淡に対する液体の厚み（Depth）を計測しておく。
計測の結果、画像における、赤色の濃度（Concentration）と、赤色の濃淡に対する液体の厚み（Depth）は、図１１（ｂ）に示す線形の関係が得られた。制御部１１は、この濃度と厚み（撮像方向の長さ）の関係を、記憶部１４に記憶する。
制御部１１は、記憶部１４に記憶されている、この濃度と厚み（撮像方向の長さ）の関係に基づいて、図１０（ｅ）に示す濃淡画像に、深度変換処理を施し、例えば図１２に示すように、立体的に３次元表現された画像（３Ｄ画像）を生成する。

３Ｄ画像では、ローラー（押圧部）による押圧方向、チューブ長手方向（長軸方向）、チューブ短手方向（短軸方向）が、図１２に示すように規定されている。

ステップＳＴ１５において、制御部１１は、チューブの押圧された変形部分の流路の最も狭い部分を算出する。詳細には、例えば、図１２に示す３Ｄ画像に基づいて、図１２の点線で示した部分が、チューブ内の流路の最も狭い部分（狭小流路）であるので、この最も狭い部分を抽出する（例えば図１３に示すような図を生成する）。

ステップＳＴ１６において、制御部１１は、チューブ内の流路の最も狭い部分の短軸断面形状を算出する。詳細には、制御部１１は、例えば図１３に示すように、チューブの短軸方向の有効範囲（矢印で示す範囲）内で、チューブ内の流路の最も狭い部分の短軸断面形状が特定される。この有効範囲はチューブ内の流路に対応する。
図１２では、横軸がチューブの短軸方向の長さを示し、縦軸がチューブ内の間隙（詳細には、チューブ内の流路の撮像方向の長さ（間隙））を示している。

ステップＳＴ１７において、制御部１１は、チューブの圧閉度を算出する。詳細には、制御部１１は、例えば図１２に示す、有効範囲における、チューブの内部を流れる流体の流量で決まるチューブ内の流路の最も狭い部分の短軸断面積を圧閉度とする。なお、チューブの圧閉度は、図１２に示す有効範囲における、チューブ内の間隙の平均値としてもよい。

そして、ローラー部を１０μｍずつ押圧方向に変位させた場合、チューブ内の間隙は、２５．３、１４．３、１０．５、７．２、２．３、１．６μｍであり、チューブの内部を流れる流体の流量は、１．３４５、０．３４５、０．０８１、０．０１５、０．０１０、０ｍＬ／ｍｉｎとなった。
つまり、制御部１１は、この結果に基づいて、チューブの内部を流れる流体の流量で決まるチューブ内の流路の最も狭い部分の短軸断面積を圧閉度とする。
第１流量検出部や第２流量検出部の流量の計量により、チューブ内を流体が規定流量（ある程度の幅を有する範囲）で流れている場合に適正圧閉度であり、規定流量未満の場合に過度圧閉度であり、規定流量を超える場合に不完全圧閉度である。

上述した実施形態では、検出手段としてＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサなどの撮像部を採用したが、この実施形態に限られるものではない。
例えば、図１４（ａ）に示すように、検出手段（撮像部）としてＸ線ＣＴ装置１２Ｃ（マイクロフォーカスＣＴ装置等）を採用してもよい。
図１４に示す例では、圧閉度処理装置は、Ｘ線ＣＴ装置１２Ｃを有する。
図１４（ａ）、図１４（ｂ）に示すように、このＸ線ＣＴ装置１２Ｃにより、ローラー２２と固定ガイド部２５の間に配置されたチューブ２４が押圧された変形部分を撮像し、３次元画像再構成処理により、チューブ２４の変形した形状を高精度に特定することができる。

図１５はローラーポンプのチューブの変形を、マイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置により撮像し、３次元画像再構成処理により得られたチューブの断層画像の例である。
詳細には、図１５（ａ）はチューブの押圧部分のＸ線ＣＴ画像の一例を示す図である。
図１５（ｂ）は図１５（ａ）に示した押圧されたチューブ内の短軸方向の断面画像の一例を示す図である。チューブを過度に圧閉した場合のチューブの断面画像の一例を示す図である。
図１５（ｃ）は図１５（ａ）に示した押圧されたチューブ内の垂直長軸方向の断面画像の一例を示す図である。
図１５（ｄ）は図１５（ａ）に示した押圧されたチューブ内の水平長軸方向の断面画像の一例を示す図である。

制御部１１の診断部１１２は、このＸ線ＣＴ画像に基づいて、ローラーポンプ稼働時の圧閉されたチューブの断面形状やチューブ内の流路の断面積を定量的に算出することができる。
ローラーポンプに用いられるチューブは、内径、肉厚、コンプライアンス等が製品や製造ロットなどにより異なるが、圧閉度処理装置によれば、ローラーポンプ稼働時の圧閉されたチューブの断面形状やチューブ内の流路の断面積を定量的に算出することができる。
また、制御部１１は、チューブの断面形状やチューブ内の流路の断面積に基づいて、圧閉度、せん断速度、せん断応力等を算出することができる。

また、体外循環中、ローラーポンプ稼働時に、消耗品であるローラーポンプのチューブ部分の物性は時々刻々変動する。
本願発明者は、繰返し圧力負荷後のチューブの特性の変化を、圧閉度処理装置により測定した。
詳細には、本願発明者は、コンプライアンスＣが５．８２μＬ／ｍｍＨｇのチューブと、コンプライアンスＣが４．６３μＬ／ｍｍＨｇのチューブを準備し、繰返し圧力負荷後のチューブの内部を流れる流体の流量を、図７に示す圧閉度処理装置により測定した。繰返し圧力負荷の回数は、２、６４、４０９６回とした。

完全圧閉におけるローラー部とチューブの距離を基準変位としたときのチューブの内部を流れる流体の流量は、Ｃ＝５．８２μＬ／ｍｍＨｇのチューブの場合、図１６（ａ）に示すような結果となった。Ｃ＝４．６３μＬ／ｍｍＨｇのチューブの場合、図１６（ｂ）に示すような結果となった。

繰返し圧力負荷回数が多いほど、Ｃ＝５．８２μＬ／ｍｍＨｇのチューブでは、チューブの内部を流れる流体の流量は減少し、Ｃ＝４．６３μＬ／ｍｍＨｇのチューブでは、チューブの内部を流れる流体の流量が増加する結果であった。

つまり、ローラーポンプ稼働中は経時的に圧閉度が変化することがあることが確認された。高分子材料は繰返し圧力負荷中の発熱現象や疲労によって内部微細構造の変化を伴うことがあり、こうした現象は多くの高分子材料に認められる。

つまり、図１に示した圧閉度処理装置は、ローラーポンプ稼働時、チューブが繰返し圧力負荷等により劣化又は物性特性が変化した場合や、ローラーポンプやチューブが製品や製造ロット毎に物性特性が異なる場合であっても、最適な圧閉度となるように圧閉度を制御することができる。

図１７はローラー（押圧部）の押圧方向に直交する方向（チューブの短軸方向）からチューブを撮像して得られた画像である（図４（ｃ）を参照）。
詳細には、図１７（ａ）は赤色流体が充填された透光性チューブのローラー部（押圧部）により押圧された部分を撮像して得られた画像である。この画像は、チューブ内の流路、詳細には、チューブの押圧された部分の狭小流路の形状が明確に示している。

図１７（ｂ）は透明流体が充填された透光性のチューブのローラー部（押圧部）により押圧された部分を撮像して得られた画像である。

透光性のチューブの形状やチューブ内の流路形状等を明確にするために、図１８（ａ）に示すように、背景に明暗パターンＰＴを配置してもよい。
詳細には、図１８（ａ）に示すように、明暗パターンＰＴと撮像部１２（検出手段）の間に、チューブ２４、押圧部（ローラー２２、ローラー部２２Ａ）、固定ガイド部２５等を配置する。
明暗パターンＰＴを、透光性のチューブ２４を介し撮像部１２（検出手段）により撮像する。

明暗パターンＰＴは、暗部と明部により構成されている。明暗パターンは、例えば図１８（ｂ）に示すように線状パターンＰＴ１（濃淡のある基線）であってもよいし、図１８（ｃ）に示すように格子状パターンＰＴ２であってもよいし、図１８（ｄ）に示すように、ドットが所定間隔に配置されたドットパターンＰＴ３であってもよいし、ドットがランダムな位置に配置されたランダムパターンＰＴ４であってもよいし、その他の任意の明暗パターンであってもよい。
この明暗パターンＰＴ（ＰＴ１～ＰＴ４）は、物体表面に印刷されていてもよいし、投影装置により物体表面（スクリーン等）に投影されてもよいし、液晶表示装置や有機ＥＬディスプレイ等の表示装置で表示されていてもよい。

図１７（ｃ）は背景に明暗パターンを配置した状態で、透明流体が充填された透光性のチューブのローラー部（押圧部）により押圧された部分を撮像して得られた画像である。
図１７（ｄ）は背景に明暗パターンを配置した状態で、赤色流体が充填された透光性チューブのローラー部（押圧部）により押圧された部分を撮像して得られた画像である。

図１７（ｃ），図１７（ｄ）に示す例では、透光性のチューブ、透光性のローラー部、透光性のレースウェイ（固定ガイド部材）を採用した。

撮像部で得られる画像には、チューブの屈折率やチューブ内の流体の屈折率、チューブの変形形状、明暗パターンのある位置からチューブや流体を介して撮像部に至る光路等に応じて、明暗パターンにひずみが生じる。この明暗パターンのひずみは、押圧部（ローラー部）の押圧状態により変化する。

図１９（ａ）に示すように、撮像部により得られた画像から、図１９（ｂ）に示すチューブの圧閉部断面に注目し、圧閉部断面から圧閉度の解析部位（狭小部）等の画像解析を行う。

詳細には、ローラー部（押圧部）とレースウェイ（固定ガイド部材）の距離を変化させて撮像部により撮影する。
撮像部により得られた画像から、図２０（ａ）、図２０（ｂ）に示すように、チューブ及びチューブ内の流体を透過した部分（領域ＡＲ：例えば図２０に示す略３角形領域）の明暗パターン（濃淡のある基線等）のひずみの変化量を、画像処理により算出する。領域ＡＲとしては、ローラー部がレースウェイ（固定ガイド部材）に対して微小量だけ移動した場合に、チューブを透過した明暗パターンのひずみの変化（特徴点の変位等）が顕著に現れる領域、例えば、ローラー部（押圧部）とレースウェイ（固定ガイド部材）の間の狭小領域よりも、所定距離だけ長軸方向（チューブの長手方向）に離れた領域（ローラー部により押圧されている範囲における）とすることが好ましい。

具体的には、例えば領域ＡＲの明暗パターンから特徴点Ｐを一つ又は複数特定し、その特徴点Ｐの変位量を算出する。
画像の特徴点Ｐは、明暗パターンに基づいて画像処理により自動的に特定してもよいし、明暗パターンの明部と暗部のエッジ部分に基づいて特徴点Ｐを特定してもよいし、明部と暗部の各領域の中央部分等を特徴点Ｐとしてもよい。
特徴点Ｐの変位量は、ある一つの特徴点の変位量であってもよいし、領域ＡＲ内の複数の特徴点Ｐの変位量の平均値等であってもよい。

なお、明暗パターンＰＴが例えばドットパターンＰＴ３の場合には、ドットパターンＰＴ３のドットを特徴点としてもよい。明暗パターンＰＴが例えば格子状パターンＰＴ２の場合には、格子状パターンＰＴ２の暗部の交差部分や明部の中央部分、明部と暗部のエッジ等を特徴点としてもよい。

図２１では、横軸にローラー部の変位（０は完全圧閉基準）、詳細には、ローラー（押圧部）とレースウェイ（固定ガイド部材）の間の距離を示し、縦軸に特徴点Ｐの変位量を示している。
画像処理を行い、図２１に示すように、ローラー部の変位と、明暗パターンの特徴点Ｐの変位量の相関関係が得られる。詳細には、図２１に示す例では、ローラー部の変位が大きいほど、明暗パターンの特徴点Ｐの変位量が大きくなっている。

また、第１流量検出部や第２流量検出部の流量の計測により、チューブ内を流体が規定流量（ある程度の幅を有する範囲）で流れている場合に適正圧閉（適正圧閉度）とし、規定流量未満の場合に過度圧閉（過度圧閉度）とし、規定流量を超える場合に不完全圧閉（不完全圧閉度）としている。

圧閉度処理装置では、例えば図２１に示すような、特徴点の変位量（又は明暗パターンの変化量）、ローラー部の変位、圧閉度（過度圧閉度、適正圧閉度、不完全圧閉度）が記憶部に関連付けて記憶される。

すなわち、圧閉度処理装置は、明暗パターンをチューブ２４を介して撮像部１２により撮像して得られた画像の明暗パターンの変化量、詳細には、チューブ２４を介して撮像部１２により撮像して得られた画像の明暗パターンの特徴点Ｐの変位量と、記憶部に記憶されている、図２１に示すような、特徴点の変位量（又は明暗パターンの変化量）、ローラー部の変位、圧閉度（過度圧閉度、適正圧閉度、不完全圧閉度）の関係に基づいて、圧閉度を特定することができる。

以上、説明したように、本発明の実施形態に係る圧閉度処理装置は、体外循環装置用のローラーポンプ２０に用いられる可撓性のチューブ２４の圧閉度に関する処理を行う。この圧閉度処理装置は、押圧部（ローラー２２、リニアアクチュエーター等）、円弧状の面を備えた固定ガイド部２５、検出手段としての撮像部１２と、圧閉度特定部（制御部１１の圧閉度特定部１１１）等を有する。
押圧部（ローラー２２、リニアアクチュエーター等）は、固定ガイド部２５と押圧部の間に配置されたチューブ２４を押圧する。圧閉度特定部１１１は、固定ガイド部２５と押圧部（ローラー２２、リニアアクチュエーター等）の間に配置されたチューブ２４において、押圧部により押圧されたチューブ２４の変形部分を、撮像部１２により撮像して得られた画像に基づいて、チューブ２４の変形部分の形状を算出し、その変形部分の形状に基づいて圧閉度を特定する処理を行う。
すなわち、簡単な構造で、体外循環装置に用いられるローラーポンプの圧閉度を高精度に特定することができる圧閉度処理装置（圧閉度診断装置）を提供することができる。

また、本発明の実施形態に係る圧閉度処理装置の押圧部（ローラー２２、リニアアクチュエーター等）は、赤色又は透明の流体を充填した透光性のチューブ２４を押圧する。圧閉度特定部１１１は、押圧部により押圧されたチューブ２４の変形部分、及びチューブ２４内に充填されている流体を、撮像部１２により撮像して得られた画像の赤色度又は濃淡に基づいて、あるいは明暗パターンを前記チューブを介して前記撮像部により撮像して得られた画像の明暗パターンの変化量に基づいて、そのチューブ２４の圧閉度を特定する処理を行う。
すなわち、撮像部１２により得られた画像の赤色の濃淡に基づいて、容易にチューブ２４の圧閉度を特定可能な圧閉度処理装置を提供することができる。

また、本発明の実施形態に係る圧閉度処理装置の圧閉度特定部１１１は、撮像部１２により撮像して得られた画像の赤色度又は濃淡に基づいて、あるいは明暗パターンをチューブ２４を介して撮像部１２により撮像して得られた画像の明暗パターンの変化量に基づいて、押圧部により押圧されたチューブ２４の変形部分内の狭小流路の立体形状を算出する。
すなわち、チューブ２４の変形部分内の狭小流路の立体形状に基づいて、高精度に圧閉度を特定することが可能な圧閉度処理装置を提供することができる。

また、本発明の実施形態に係る圧閉度処理装置の圧閉度特定部１１１は、撮像部１２により撮像して得られた画像の赤色度又は濃淡に基づいて、あるいは明暗パターンをチューブ２４を介して撮像部１２により撮像して得られた画像の明暗パターンの変化量に基づいて、押圧部（ローラー２２、リニアアクチュエーター等）により押圧されたチューブ２４の変形部分内の狭小流路の撮像方向に沿った長さを算出し、当該長さに基づいて圧閉度を特定する処理を行う。
すなわち、チューブ２４の変形部分内の狭小流路の撮像方向に沿った長さに基づいて、高精度に圧閉度を特定する処理を行うことが可能な圧閉度処理装置を提供することができる。

また、本発明の実施形態に係る圧閉度処理装置の検出手段としての撮像部１２は、固定ガイド部２５においてチューブ２４を撮像可能な位置に配置されている。又は撮像部１２は、透光性の固定ガイド部２５を介してチューブ２４を撮像可能な位置に配置されている。
すなわち、簡単な構成で、検出手段としての撮像部１２が、チューブ２４の押圧された変形部分を撮像することができる、圧閉度処理装置を提供することができる。
また、撮像部１２は、例えば、固定ガイド部２５の当接面（チューブ２４が当接する面）に設けられていてもよいし、チューブ２４と撮像部１２の間に固定ガイド部が位置するように撮像部１２を配置し、撮像部１２からチューブを撮像できるように、固定ガイド部２５に透光部を設けてもよい。

また、本発明の実施形態に係る圧閉度処理装置の検出手段としての撮像部は、Ｘ線ＣＴ装置、又は超音波プローブを備えた超音波画像処理装置であってもよい。圧閉度特定部１１１は、そのＸ線ＣＴ装置、又は超音波画像処理装置によりチューブ２４を撮像して得られた画像に基づいて、圧閉度を特定する処理を行ってもよい。
すなわち、押圧されたチューブの変形部分の形状を、Ｘ線ＣＴ装置、又は超音波画像処理装置により高精度に検出することができ、その形状に基づいて高精度に圧閉度を特定可能な圧閉度処理装置を提供することができる。

また、本発明の実施形態に係る圧閉度処理装置は、圧閉度特定部１１１により特定された圧閉度を記憶部１４に記憶し、記憶部１４に記憶されている圧閉度及び圧閉度の経時変化の値に基づいて、チューブ２４又はローラーポンプ２０を診断する診断部１１２を有する。
また、詳細には、ローラーポンプの稼働時に、圧閉度を複数回連続して検知し、又は所定間隔で複数回圧閉度を検知し、記憶部に順次圧閉度を記憶し、圧閉度の変化の値に基づいて、チューブの劣化を定量的に診断、評価することができる。
すなわち、簡単な構成で、ローラーポンプ２０やチューブ２４の劣化等を圧閉度及び圧閉度の経時変化の値から診断可能な圧閉度処理装置（圧閉度診断装置）を提供することができる。

また、本発明の実施形態に係る圧閉度制御装置は、上記圧閉度処理装置を備え、体外循環装置用のローラーポンプの圧閉度を制御する。この圧閉度制御装置は、上記圧閉度処理装置と、ローラーポンプの圧閉度を調整可能な圧閉度調整駆動部１５と、圧閉度特定部１１１により特定された圧閉度と目標値との差に基づいて、前記圧閉度調整駆動部１５を駆動制御する圧閉度調整部１１３等を有する。
すなわち、簡単な構成で、ローラーポンプのチューブの圧閉度を、目標値（最適な圧閉度）になるように調整することができる圧閉度制御装置を提供することができる。

また、本発明の実施形態に係る圧閉度制御装置は、回転軸を中心に回転自在な押圧部としてのローラー２２と、円弧状の面を備えた固定ガイド部２５と、ローラー２２と固定ガイド部２５の間に配置された可撓性のチューブ２４とを備え、体外循環装置用のローラーポンプ２０の圧閉度を制御する。この圧閉度制御装置は、固定ガイド部に設けられ、赤色又は透明の流体を充填した透光性のチューブ２４を撮像する撮像部１２と、ローラー２２により押圧されたチューブ２４の変形部分及びチューブ２４内に充填されている流体を、撮像部１２により撮像して得られた画像の赤色度又は濃淡に基づいて、あるいは明暗パターンをチューブ２４を介して撮像部１２により撮像して得られた画像の明暗パターンの変化量に基づいて、圧閉度を特定する圧閉度特定部１１１と、ローラーポンプ２０のチューブ２４の圧閉度を調整可能な圧閉度調整駆動部１５と、圧閉度特定部１１１により特定された圧閉度と、目標値との差に基づいて、圧閉度調整駆動部１５を駆動制御する圧閉度調整部１１３とを有する。
すなわち、簡単な構成でローラーポンプ２０の圧閉度を最適に調整可能な圧閉度制御装置を提供することができる。

また、本発明の実施形態に係る圧閉度制御システムは、上記圧閉度制御装置と、体外循環装置用のローラーポンプ２０とを有する。
すなわち、簡単な構成でローラーポンプ２０の圧閉度を最適に調整可能な圧閉度制御システムを提供することができる。

また、本発明の実施形態に係る圧閉度処理装置、圧閉度制御装置によれば、体外循環中における血液ポンプのローラー部分において、圧閉度を高精度にリアルタイムで計測し、多臓器不全をきたさない最適のローラーチューブの圧閉度となるように高精度に制御を行うことができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
また、上述の各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。
また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。

１１…制御部
１２…撮像部（検出手段）
１４…記憶部
１５…圧閉度調整駆動部
１８…圧力検出部
２０…ローラーポンプ（チューブを備えたポンプ）
２１…回転軸
２２…ローラー（押圧部）
２３…駆動モーター（駆動部）
２４…チューブ
２５…固定ガイド部（レースウェイ等）
２６…筐体
２７…圧閉度調整機構
１００…圧閉度処理装置
１１１…圧閉度特定部
１１２…診断部
１１３…圧閉度調整部
１２１…光源（ＬＥＤ等）
１６１…第１流量検出部
１６２…第２流量検出部
１７１…第１内圧検出部
１７２…第２内圧検出部

Claims (10)

1. 体外循環装置用のローラーポンプに用いられる可撓性のチューブの圧閉度に関する処理を行う圧閉度処理装置であって、
   押圧部と、円弧状の面を備えた固定ガイド部と、撮像部と、圧閉度特定部とを有し、
   前記押圧部は、前記固定ガイド部と前記押圧部の間に配置されたチューブを押圧し、
   前記圧閉度特定部は、前記固定ガイド部と前記押圧部の間に配置された前記チューブにおいて、前記押圧部により押圧されたチューブの変形部分を、前記撮像部により撮像して得られた画像に基づいて、前記チューブの変形部分の形状を算出し、前記変形部分の形状に基づいて圧閉度を特定する
   ことを特徴とする圧閉度処理装置。
2. 前記押圧部は、赤色又は透明の流体を充填した透光性の前記チューブを押圧し、
   前記圧閉度特定部は、前記押圧部により押圧された前記チューブの変形部分及び前記チューブ内に充填されている前記流体を、前記撮像部により撮像して得られた画像の赤色度又は濃淡に基づいて、あるいは明暗パターンを前記チューブを介して前記撮像部により撮像して得られた画像の明暗パターンの変化量に基づいて、前記圧閉度を特定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の圧閉度処理装置。
3. 前記圧閉度特定部は、前記撮像部により撮像して得られた画像の赤色度又は濃淡に基づいて、あるいは明暗パターンを前記チューブを介して前記撮像部により撮像して得られた画像の明暗パターンの変化量に基づいて、前記押圧部により押圧された前記チューブの変形部分内の狭小流路の立体形状を算出する
   ことを特徴とする請求項２に記載の圧閉度処理装置。
4. 前記圧閉度特定部は、前記撮像部により撮像して得られた画像の赤色度又は濃淡に基づいて、あるいは明暗パターンを前記チューブを介して前記撮像部により撮像して得られた画像の明暗パターンの変化量に基づいて、前記押圧部により押圧された前記チューブの変形部分内の狭小流路の撮像方向に沿った長さを算出し、当該長さに基づいて、前記圧閉度を特定する
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の圧閉度処理装置。
5. 前記撮像部は、前記固定ガイド部において前記チューブを撮像可能な位置に配置されている、又は透光性の前記固定ガイド部を介して前記チューブを撮像可能な位置に配置されている
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の圧閉度処理装置。
6. 前記撮像部は、Ｘ線ＣＴ装置、又は超音波プローブを備えた超音波画像処理装置であり、
   前記圧閉度特定部は、前記Ｘ線ＣＴ装置、又は前記超音波画像処理装置により前記チューブを撮像して得られた画像に基づいて、圧閉度を特定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の圧閉度処理装置。
7. 前記圧閉度特定部により特定された圧閉度を記憶部に記憶し、前記記憶部に記憶されている圧閉度及び圧閉度の経時変化の値に基づいて、前記チューブ又はローラーポンプを診断する診断部を有する
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の圧閉度処理装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の圧閉度処理装置を備え、体外循環装置用のローラーポンプの圧閉度を制御する圧閉度制御装置であって、
   前記ローラーポンプの圧閉度を調整可能な圧閉度調整駆動部と、
   前記圧閉度特定部により特定された圧閉度と、目標値との差に基づいて、前記圧閉度調整駆動部を駆動制御する圧閉度調整部とを有する
   ことを特徴とする圧閉度制御装置。
9. 回転軸を中心に回転自在な押圧部としてのローラーと、円弧状の面を備えた固定ガイド部と、前記ローラーと前記固定ガイド部の間に配置された可撓性のチューブとを備えた体外循環装置用のローラーポンプの圧閉度を制御する圧閉度制御装置であって、
   前記固定ガイド部に設けられ、赤色又は透明の流体を充填した透光性の前記チューブを撮像する撮像部と、
   前記ローラーにより押圧された前記チューブの変形部分及び前記チューブ内に充填されている前記流体を、前記撮像部により撮像して得られた画像の赤色度又は濃淡に基づいて、あるいは明暗パターンを前記チューブを介して前記撮像部により撮像して得られた画像の明暗パターンの変化量に基づいて、圧閉度を特定する圧閉度特定部と、
   前記ローラーポンプのチューブの圧閉度を調整可能な圧閉度調整駆動部と、
   前記圧閉度特定部により特定された圧閉度と、目標値との差に基づいて、前記圧閉度調整駆動部を駆動制御する圧閉度調整部とを有する
   ことを特徴とする圧閉度制御装置。
10. 請求項８又は９に記載の圧閉度制御装置と、体外循環装置用のローラーポンプとを有することを特徴とする圧閉度制御システム。

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