JPS5854929A - 差圧式血流監視装置及び方法 - Google Patents

差圧式血流監視装置及び方法

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JPS5854929A
JPS5854929A JP57157388A JP15738882A JPS5854929A JP S5854929 A JPS5854929 A JP S5854929A JP 57157388 A JP57157388 A JP 57157388A JP 15738882 A JP15738882 A JP 15738882A JP S5854929 A JPS5854929 A JP S5854929A
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JP
Japan
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pressure
differential pressure
chamber
fluid
probe
Prior art date
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Pending
Application number
JP57157388A
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English (en)
Inventor
ルイス・シ−・コセンチノ
ウイリアム・エイチ・ハ−ム
フエリツクス・ジエイ・マ−テインズ
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RUNARU SYSTEM Inc
Original Assignee
RUNARU SYSTEM Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、関連米国出願第261,709号(1981
年5月8日出願)及び第209.058号(1980年
11月21日出願:日本特許出願昭和56年第5287
5号に対応)の植設可能な血液アクセス装置のような植
設可能装置に使用するための血流監視装置及び方法に関
する。
化学療法患者や栄養過多患者のような血液透析患者等は
血液循環系にしばしばアクセス(access )する
必要があり、外科的な処置により設けられた動脈−靜脈
煉絡又は動静脈病を有する・これら短絡又は瘤は組1a
K給養する毛細管系をバイパスすることkよって動脈と
静脈との間に短絡回路を提供する。このような短絡を導
入すると、心臓の負担は増大する。身体組織の健康を維
持するために、毛細管系を流れる血液量は大きく減少さ
れるべきではなく、それ故に、短絡を通って流れる流量
を調節するために心臓の出力は増大しなければならない
心臓出力を増大させる条件は重大な結果を伴う場合があ
る。血液を増量させることは心臓の出力を増大させるた
めに心臓を肥大させることになる0しかしながら、この
ような肥大にも越やlIgA系を通る血液に必要な圧力
を生じさせることができない程度にまで心臓筋肉の強度
を弱める。それ故に、外科的に短絡を形成するとき及び
その後一定期間毎にその短絡を通る血液量を監視して、
その血液量が心臓を脅かすVi1度に多量であれば適晶
な修正処置を施し得るようにすることが望ましい。
更に、可変性又は開放性短絡を維持するのに十分であり
かつ該短絡が凝固したり閉鎖されたりする可能性を著し
く減少させるために十分な量の血液が流れていることを
確認するために、その短絡を通る血液流量を一定期間毎
に頻繁に検査するこきもまた望オしい。血液の凝固は、
もし植設された人工材料が短絡に使用されるならば、特
に問題となる〇 外科手術により形成された短絡を通る血液流量を検査す
るために、典型的には電磁又は超音波クローメータが、
実際の血液流量を表定するために難路の外科的形成中に
使用されている0その時、もし短絡血液流量が過剰であ
るならば修正処置を施すことが出来るoしかしながら、
このような装置Fi複雑なセンサー及びノ・−ドウエア
ーを必要とする。超音波モニターの場合、血液の移wJ
速度から生じる音波伝達時間の相違がtItii表示と
して用いられている。また、−血管又扛短絡を介して対
向する各センサーにおいて受信信号と発信信号との閾で
測定された位相角、又は連続性超音波が@環する血液a
K向けられる場合に超音波エネルギーの中の後、方散乱
された部分の測定値を使用することも出来る。電磁血液
フローメータの場合は、電気力学的変換器を磁場におい
て作動させる。短絡を通る循環血液は磁場中を移動する
°コイル”として作用し、起電力波形が血管又は短絡の
頂部及び底部に配置された電極間に励振される。
電磁フローメータには、電気的に発生されたノイズの問
題、特に、短絡及び電極間のすり合わせ、血管あるいは
短絡壁の電気伝導率の変化、及び血液ヘマトグリッ) 
(Hematocrit ) 等の誤差発生源に起因す
る問題がある。更に、超音波を用いる方法及び電磁的方
法はいずれも、術後の血液流量の測定を可能ならしめる
ものではない。
上記米国特許出願第261,709号及び第20205
8号において、剛性材料で作られた植設可能なT字状血
液アクセス装置が開示されており、そのT字状装置のア
ーム部は循環系に接続されかつ幹部は皮膚面を貫通する
0ゴム弾性を密封する0このような装置は、血液透析等
の患者用の隔膜を介して循環系に規則正しく、アクセス
することを可能にする。このような装置は、典型的には
、身体組織の血管と該丁字状装置とを接続するテトラフ
ルオロエチレン製血管植接用片を用いて動脈−静脈短絡
に植込まれる〇その結果、先行技術の音波又は電磁モニ
タによって上記装置を通る流量の測定をすることは実際
的でない。
流れの中に挿入される2つのチャンネル付きグローブの
開口間の差圧を測定することによって導管内を移動する
流体の速度を決定し得ることが既に知られているが、こ
の場合一方の開口はam系内の静圧を測定し、他方の開
口・は静圧と動圧の合計を測定する02つの圧カ関の差
圧は・次の公式に従って流体速度に関連する動圧である
Pd二V”72 g この弐において、Pdは動圧に等しく、■はチーーブの
上流の流体速度に等しく、gは重力加速度である。
ピトー静圧管として知られている差圧測定のために構成
されたチェーブは、通常の実施例において直角形状であ
るから、密封状態の系に簡単に使用することができない
ものである。
杢発明は、血液の流れの中に挿入され、一方のプローブ
が上fIt、に面する少なくとも1つの開口を有し他方
のグローブが下流に面する少な(とも1つの開口を有し
ている一対のプローブの間の差圧を測定することによっ
て所定形状の導管又はフローチャンバを通る流体の流量
を決定する新規な装置及び方法に関する。プローブは真
直になっており、従ってそれらプローブは流れ系を著し
く破壊することなく隔膜のような密封装置を介して導管
の中に簡単に挿入したり導管から簡単に引き抜いたりす
ることができる0本方法に、上記米国出願第261,7
09号及び第209.058号に記載したような植設さ
れた血管アクセス装置に使用すると%に有利であるO鋏
グローブは、一方のニードルの孔が上流を向き他方のニ
ードルの孔が下流を向くように設けられるならば、上記
米国出願に記載したそのようなニードルの対から成って
いても良い。このような装置により実施した場合、術後
に血液流管測定することが出来る〇 プローブは、圧力差を表わす出力信号を発生する差圧セ
ンサ手段に圧力伝達手段によって接続される。差圧セン
サ手段は、2つのトランスデー−サの出力信号を比較し
て2つのプローブ間の圧力差を表示する出力を発生させ
る電子回路手段と共働した一対の又は単一の圧カドラン
スデューサによって構成することが出来る。
2つのニードルにおいて測定された差圧(dp)は2次
方程式によって血液流量に関係している。
この方程式は数種の形式で表現され得るが、それらの式
の中、Q = K(dP )2 は、植設された血液ア
クセス装置に典型的な範囲(毎分600〜1200CC
)Kわたって実際上満足し得る精度を与えることが見出
されている。この弐において、Qは流量、Kは所定の液
体について実験的に決定される、フローチャンバの特性
を表わす定数。
dPは差圧である〇 従来のピトー静圧管が上流に面した開口にシ− ける高圧を流れが垂直な開口における静圧と比較する構
成であるのに対して、本発明による方法及び装置は上流
に面した開口における高圧を下流に面した開口における
低圧と比較する構成である。この構成により、プローブ
の形状及び位置並びにプローブ開口の位置及び数に応じ
て、ピトー静圧管により得られる差圧よりも2倍以上大
きい差圧を発生させることが出来る0その結果として、
非常に良好な精度を得ることができる。
第1図は、動圧ボート12と静圧ボート14とを有する
ピトー静圧管10を示す。ピトー静圧管10は、動圧ボ
ート12が矢印Aで示した流れ万両上流を向くように液
体の流れの中に置かれている。ピトー静圧管10内のチ
ャンネルは開口すなわちボー) 12.14からそれぞ
れ開口16.1Bへ通じており、該開口により圧力トラ
ンスデー−サWの圧カセンサ手゛段への接続がなされる
。通常の電子回路によりボート12.14における圧力
を読み取ることが出来る。ボート12の上流の側の流体
の速度は、次の式によって与えられる。
V=(2gPd)T この式において、■はピトー管の上流の流体速度・gは
重力加速度、Pdはボート12で測定さ′れた圧力から
ボート14で測定された圧力を差引いて得られる動圧で
ある〇 第2図は、植設可能な血液アクセス装置19と共に使用
された本発明装置を概略的に示す。
本発明装置は1対のグローブすなわちニードル20.2
2を有しており、該グローブは流体の流れの中に位置さ
れている。プローブ20は、上fLKlj]シた@面に
少くとも1つのボートすなわち開口23を有する。プロ
ーブ20から下流の情のプローブ22は、その開口24
が下流に面して−いる点を除いて、プローブ20と同一
である。該プローブに、同一方向に面する複数の開口を
設けることが出来る・そのような複数の開口を設けた場
合は、流れの中の数個のレベルの圧力読取値がより代表
的な圧力すなわち平均的圧力を表わすこときなり・しか
も流動している流体内における局所的圧力変化やプロー
ブの位置による影響を受は難いという利点が得られる。
チューブ25.26は、該圧力を差動トランスデユーサ
手段30へ伝達する手段をなす。・差動トランスデー−
サ手段30は、該機械的圧力を、各プローブの開口にお
ける流体の圧力の間の差を表わす電気信号に変換する。
また、1対のトランスデユーサを用いて、又は1つのト
ランスデー−サを順次的に用いて、各グローブの開口に
おける絶対圧力を読取っても良く、その読取値から差圧
を算出することが出来る。該トランスデユーサ手段は、
該絶対圧力又は差圧を表示する読取手段AOK接続され
ている。
開口25.24における圧力をトランスデユーサ手段に
伝達するための媒体として空気を用いることも可能では
あるが、流体測定時にプローブ及びチーープ25,26
の下部に食塩水等、の中間液状媒体32を用いるのが望
ましい。食塩水32を用いれば、流体の流れに空気が混
入することが防止される。食塩水は、密封可能な側線3
4及びドリップ・チャンバ56を介して圧力伝達ライン
に導入することが出来る0 流量監視装置を修正するため、圧力及び食塩水、のレベ
ルがドリップ・チャンバ′56内において等しくされρ
る。チューブ37及びバルブ手段38Fi、修正中に圧
力均衡を可能ならしめる遮断可能な、両チャンバ36を
接続する手段をなす。該装置が差圧ゼロとなるように修
正された後、バルブ38が閉じられ、その後生じた差が
測定される。
所定形状の導管若しくはフロー・チャンノ(ハ、それに
基づいて所定の液体の流量を計算することを可能ならし
めるような、実験的に決定可能な少くとも1つの定数に
よって911づけられるO上記米国出願261.7Q9
号及び第209.058号に示された植設可能なT字状
の血液アクセス装置中を流れる25℃の脱イオン水につ
いて測定した流量対差圧のグラフを、例として、第3図
に示した・使用したプローブFi、米国出願第20ρ0
5B号に記載した3つの孔を有する14番ゲージのグロ
ーブに類似したニードル対である。第3図のグラフは次
の二次式を示している。
dP = aQ” + bQ + に の式において、dPは差圧であり・a * b e C
はそれぞれ該フロー・チャンノく及び流体から成る系を
特徴づける定数であり、Qは流量であるO所望の短絡血
液流量範囲(典、型的には毎分600〜1200m1)
について、#2次式は次のように単純化し得ることが見
出されている。
Q&K (dP)2 ここでに4また実験的に決定される定数である。
この式は、上記毎分600〜1200s#の範囲にわ上
満足し得る流量値を与える〇 本発明が、同一形状の被数のフロー・チャンバを用いて
、あるいは同一のフローチャンバを繰返し用いて実施さ
れるときは、読取手段40の回路は流量を直接的に算出
する〇 この場合、上記式Q=K(dP)  はより便利に読取
手段40の回路又はプログラムに組込まれる。
2つの独立の分離したプローブを有する本発明実施例に
ついて以上に説明したが、特許請求の範囲に記載した本
発明の範囲から逸脱することなく、2つのチャンネルを
内部に有する単一の細長いシャフトに2つのプローブを
組込み、一方のチャンネルが上流に面する少くとも1つ
の開口を有し他方のチャンネルが下流に面する少くと4
.1つのチャンネルを有する構成とすることも考えられ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術のピトー靜圧管差圧装置の略図、第2
図は植設可能なT字状血液アクセス装置とともに用いら
れた本発明の一実施例装置の略aiI1.第3図は本発
明に従って3つの孔を有する14番ゲージのグローブの
対を用いて植設可能なT字状血液アクセス装置において
測定した流量対差圧をプロットしたグラフである。 A・・・流れ方向   20.22・・・プローブ25
.24・・・開口  25.26・・・チューブ50・
・・差動トランスチューブ手段 40・・・読取手段 !許出願人  ルナル システム インコーホレイテッド 代 理 人  弁理士  萼    優 美(ほか1名

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)チャンバ内における上流側圧力及び下流側圧力の
    差の測定から流量を決定することを可能ならしめる少く
    とも1つの定数により特徴づけられる前記チャンバを通
    る流体の流量を決定するための装置であって、 それぞれその側面に少くとも1つの開口を有し、前記チ
    ャンバ内に挿入可能な1対の中空のプローブを含んでお
    り、前記1対のグローブは、その中の第1のプローブの
    前記開口が前記流体の流れ方向の上流に面し、第2のプ
    ローブが該第1のグローブから下流側に位置して前記流
    体の流れ方向の下流に面するように前記チャンバ内に挿
    入されるように構成されており;前記2つの圧力の差を
    検出してその差を表わす信号出力を発生する差圧センサ
    手段を更に含んでおり; 前記プローブの各々と前記差圧センナ手段との関に設け
    られ、前記プローブの各々の前記開口において前記流体
    により作用せしめられる圧力を前記差圧センナ手段に伝
    達する圧力伝達手段を更に含むことを特徴とする装置。 (2)前記差圧センサ手段は差動圧カトランスデー−サ
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の装
    置@ (3)  前記差圧センサ手段Fi1対の圧力トランス
    デエーサ手段を含み、前記圧カドランスデューサ手段は
    それぞれ前記プローブと1対1に共働して・該圧カドラ
    ンスデューサ手段に伝達された圧力を、該圧力を表わす
    電気出力信号に変換することを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の装置。 (4)  前記差圧を表わす前記信号出方に応答して、
    測定された前記差圧及び前記チャンバを特徴づける前記
    定数から前記チャンバを通る流体の流量を算出する電子
    回路手段を更に含むことを特徴とする特許請求の範囲第
    6項記載の装置@(5)前記電子回路手段は前記測定さ
    れた差圧の平方根に前記定数を乗じることにより前記流
    量を算出することを特徴とする特許請求の範囲第4項記
    載の装置。 (6)前記プローブの各々は複数の前記開口を有するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の装置・ (7)前記プローブの対は単一のシャフト部材に組込塘
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    i!置。 (8)  チャンバ内における上流側圧力及び下流側圧
    力の測定された差圧から流量を算出することを可能なら
    しめる少くと411つの定数により特徴づけられる前記
    チャンバを通る流体の流量を決定する方法であって、 それぞれその@面に少くとも1つの開口を有する1対の
    中空のプローブ5を、一方のプローブの前記開口が前記
    流体の流れ方向の上流に面し他方のプローブが該一方の
    プローブから下流側に位置して前記流体の流れ方向の下
    流に面するように前記チャンバ内に挿入し; 111ffi7’ローブの各々の前記開口において感知
    される圧力の差を測定し: 前記チャンバの定数及び測定された差圧から前記流量を
    算出することを特徴とする方法〇(9)前記流童目前記
    測定された差圧の平方根に前記チャンバの定数を乗じる
    ことにより算出されることを特徴とする特許請求の範囲
    第8項記載の方法O
JP57157388A 1981-09-18 1982-09-09 差圧式血流監視装置及び方法 Pending JPS5854929A (ja)

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US30341681A 1981-09-18 1981-09-18
US303416 1989-01-30

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