JPS6315857B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、血液の人工透析を行なう人工腎臓装
置システムに用いられ超音波を利用して血液のレ
ベルや該血液に含まれる気泡を検知する超音波検
出装置に関する。

一般に、人工透析においては血液を体外循環さ
せるため、動脈から取り出した血液を人工腎臓装
置システムで浄化したのち静脈へ戻す方法がとら
れている。この場合、静脈へ戻される血液中に気
泡が混入していると該気泡が脳へ運ばれて意識障
害や痙攣を起こす等の重大事に至るため、静脈へ
戻される血液は常に監視され万一該血液中へ気泡
が混入したときには該血液の流れを即時停止する
処置が講じられている。このような血液中の気泡
を検知する装置として、従来から以下のような超
音波検出装置が用いられている。すなわち、静脈
へ戻される血液が流れるパイプの一方に第１の超
音波振動子を設け、該振動子を共振点で連続発振
させて超音波を発射し、上記パイプの他方に設け
られた第２の超音波振動子でもつて上記血液中を
伝播してきた上記超音波を検出し、該検出信号が
上記パイプ中に血液が存在する場合と気泡が存在
する場合とでは信号レベルが異なることを利用し
て、上記血液中の気泡の有無を検知する超音波検
出装置が用いられていた。

然し乍ら、上記超音波検出装置の従来例におい
ては、上記第１の超音波振動子が共振点で連続発
振されるような構成であるため、上記第２の超音
波振動子による検出信号を増幅・整流した信号の
波形はゆるやかにしか変化せず、上記パイプ中の
血液に含まれている小さな気泡が検出されない可
能性が多分にあるという欠点を有していた。ま
た、上記第１の超音波振動子から発信された超音
波には、上記パイプの壁面を伝わつてくるものと
上記パイプ中の血液を伝播してくるものとの２種
類があり、これら２種類の超音波は上記第１およ
び第２の超音波振動子の保持方法によつて異なつ
てくるため気泡検出レベルの設定が困難であると
いう欠点もあつた。更に、上記第１の超音波振動
子を共振点で振動させるような構成であるため、
該振動子の共振点が製造上のバラツキを生じたり
温度変化に伴なうズレを生じたりして、該振動子
からの出力レベルを一定の値に維持することが困
難であるという欠点もあつた。

本発明は、かかる欠点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、上記欠点が全て除去され１mm
程度の小さな気泡をも検知でき且つ血液のレベル
検知にも使用できるような血液透析用超音波検出
装置を提供することにある。

以下、本発明について図を用いて詳細に説明す
る。第１図は、本発明実施例の構成説明図であ
り、図中、１は人工透析に用いられ内部に血液等
が流されるパイプ、２は該パイプ中を流れる血
液、３は該血液中に含まれパイプ１中を流れる気
泡、４ａ，４ｂはパイプ１の所定部分に該パイプ
を挾着するようにして装着された第１および第２
の超音波振動子、５は第２の超音波振動子４ｂの
出力を増幅する増幅器、６は該増幅器５の出力を
整流する整流器、７は該整流器６の出力を受けあ
らかじめ設定された所定のレベルを超える信号の
みを出力するコンパレータ、８は例えば矩形波状
の電圧を出力する発振器、９は該発振器８の出力
を受け該出力をあらかじめ設定された時間（以下
「遅延時間ｔ」という）だけ遅らせて出力する遅
延回路、１０は該遅延回路９の出力を受けて制御
信号とするとともに上記コンパレータ７の出力を
受けて該出力を上記制御信号に従つてラツチする
ラツチ回路、１１は上記発信器８の出力を受けて
増幅するとともに該出力に応じて上記第１の超音
波振動子４ａを励振し超音波を発信せしめるドラ
イバーである。

上記構成からなる本発明実施例の動作について
以下説明する。第２図は本発明実施例の動作を説
明するタイムチヤートであり、図中、Ａは発振器
８の出力波形、Ｂは増幅器５の出力波形、Ｃは整
流器６の出力波形、Ｄはコンパレータ７の出力波
形、Ｅはラツチ回路１０の出力波形である。第１
図において、発振器８から例えば第２図Ａに示さ
れるような矩形波状の電圧が出力されると、該出
力はドライバー１１によつて増幅されてのち第１
の超音波振動子４ａに至り、該振動子４ａを励振
させ超音波を発振せしめる。該超音波はパイプ１
中の血液２若しくは気泡３を伝播して第２の超音
波振動子４ｂに達し、該振動子４ｂによつて検出
される。該振動子４ｂの検出信号は、増幅器５に
よつて増幅されて例えば第２図Ｂのようになり、
その後、整流器６によつて整流されて例えば第２
図Ｃのようになる。ところで、コンパレータ７
は、あらかじめ所定のレベルを超えた信号のみを
出力するように設定されており、上記整流器６の
出力信号がコンパレータ７へ入力されると、該コ
ンパレータ７の出力は例えば第２図Ｄのようにな
る。一方、発振器８の出力は遅延回路９にも供給
されるが、該遅延回路９において上記遅延時間ｔ
を上記超音波がパイプ１中の血液２を伝播する時
間と等しくなるように設定しておくと、該遅延回
路９の出力を制御信号としているラツチ回路１０
の出力は例えば第２図Ｅのようになる。ところ
で、第２図において、例えば矢印ｆの時刻に第１
図のパイプ１中の血液２に気泡３が混入した場
合、該気泡３の混入後、増幅器５、整流器６、コ
ンパレータ７、およびラツチ回路１０の出力波形
が図示されたように変化し、特にラツチ回路１０
の出力が零となる。従つて、該ラツチ回路１０の
出力波形を監視することにより、パイプ１中の血
液２に気泡３が混入したかどうかが判断される。
尚、発振器８の周期は、パイプ１内を流れる血液
２のスピードと該血液２に含まれる被検体である
気泡３の大きさに応じて適切な値が選択される。
また、コンパレータ７における所定のレベル設定
も、整流器６の出力信号に重畳してくるノイズに
応じて適切な値に選択される。

以上詳しく説明したような本発明の実施例によ
れば、第１の超音波振動子から発信されパイプ中
の血液や気泡を伝播してきた超音波を第２の超音
波振動子で受信し、該第２の超音波振動子の出力
信号を上記超音波が上記血液中を伝播する所定の
時間後にラツチするような構成であるため、検出
された測定値が上記第１および第２の超音波振動
子の共振周波数、温度による変動、若しくは上記
パイプの壁面を伝播する超音波の影響を受けない
という利点を有する。また、前記従来例の場合の
ように第１の超音波振動子を共振点で連続発振さ
せるような構成でないため、上記パイプ中の血液
に含まれている小さな気泡が検出されない可能性
が大きい等という前記従来例の欠点が全て解消さ
れる。

また、第３図は本発明実施例を用いた実際の測
定例の要部を示す要部説明図であり、図中、１２
は静脈側血液チエンバ、１３は静脈側血液チエン
バ１２内に貯留されている血液、１４は例えば患
者の腕などの治療対象体、１５は静脈側血液チエ
ンバ１２内の血液１３を治療対象体１４へ導く第
１のパイプ、１６は第１のパイプ１５の所定部分
を所望時に閉塞させるエアロツク、１７は透析器
等（図示せず）からの血液を静脈側血液チエンバ
１２内に導びく第２のパイプ、１８ａ，１９ａは
第１の超音波振動子、１８ｂ，１９ｂは第２の超
音波振動子である。上記構成からなる測定例にお
いて、透析器等から第２のパイプ１７内を経由し
て静脈側血液チエンバ１２内に導かれた血液は、
静脈側血液チエンバ１２内で気液分離され、第１
のパイプ１５内を経由して治療対象体１４の静脈
へ戻される。また、第１および第２の超音波振動
子１９ａ，１９ｂは、前記本発明実施例における
第１および第２の超音波振動子４ａ，４ｂと同様
に動作し、第１のパイプ１５内を流れる血液に含
まれる気泡を検知する。更に、第１および第２の
超音波振動子１８ａ，１８ｂも、前記本発明にお
ける第１および第２の超音波振動子４ａ，４ｂと
同様に動作し、極めて大きな気泡に相当する血液
１３の上部空間を検知することにより、静脈側血
液チエンバ１２内の血液レベル（若しくは該血液
レベルが所定値よりも低いいわゆる危険位置に達
したこと）を検知する。第３図に示すようなシス
テムによれば、静脈側血液チヤンバー１２内の血
液レベルが低くなつて危険な位置に達しているこ
とを第１および第２の超音波振動子１８ａ，１８
ｂで検知できるようになる。また、第１パイプ１
５内を流れる血液内に気泡が混入していると、該
気泡が第１および第２の超音波振動子１９ａ，１
９ｂで検知されエアロツク１６が駆動されて第１
パイプ１５内の血流がストツプされる。このた
め、治療対象体１４に空気等の気体が混入する危
険を未然に防止できる利点がある。

更に、第４図は本発明実施例を用いた他の測定
例の要部を示す要部説明図であり、図中、２０は
透析器、２１は透析器２０を第１室２２と第２室
２３に二分するとともに該第１室２２内の血液等
に含まれている水分を限外濾過させて第２室２３
内に至らしめる透析膜、２４は循環ポンプ等によ
つて送液される血液を上記第１室２２内に導く第
１のパイプ、２５は第１室２２内の血液を導出し
て治療対象体等に導く第２のパイプ、２６は第２
のパイプ２５の所定部分に装着され該部分を流れ
る血液の圧力を調節するオートクレンメ、２７は
Ultra Filtration Ratio計量管（以下、単に
「UFR計量管」と略す）、２８は第２室２３内に
透析膜２１を経由して至つた水分をUFR計量管
に導く第３のパイプ、２９ａ，２９ｂはUFR計
量管の導出口付近に設けられた第１および第２の
超音波振動子、３０ａ，３０ｂはUFR計量管の
導入口付近に設けられた第１および第２の超音波
振動子である。上記構成からなる他の測定例にお
いて、第１のパイプ２４内を送液され第１室２２
に達した血液は、該血液に含まれている水分が透
析膜２１によつて限外濾過されて第２室２３に至
る。水分が該濾過によつて除去された上記血液
は、第２のパイプ２５内を通り所定の流量でもつ
て第１室２２から導出される。また、上記限外濾
過によつて第２室２３内に至つた水分は、第３の
パイプ２８を経由してUFR計量管２７内に至り、
該UFR計量管２７内が満たされると導出口から
導出される。而して、第１および第２の超音波振
動子２９ａ，２９ｂ若しくは３０ａ，３０ｂは、
前記本発明実施例における第１および第２の超音
波振動子４ａ，４ｂと同様に動作し、UFR計量
管２７の導入口および導出口付近に達する上記水
分のレベルが検出される。尚、上記UFR（Ultra
Filtration Ratio）は、第１室２２内の血液の圧
力と上記水分の限外濾過に要する時間との積でも
つて、限外濾過された上記水分の量を除算した値
であり、透析器２０の性能を示す指標でもある
が、その値が経時変化を示すため上記UFR計量
管２７を用いた上述の測定が行なわれるのであ
る。

第４図に示すようなシステムによれば、経時的
に変化しやすい透析器２０の性能を容易かつ正確
に随時チエツクできるようになり、究極的に人工
透析を正確に行なえる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成説明図、第２図は
本発明実施例の動作を説明するタイムチヤート、
第３図および第４図は本発明実施例を用いた測定
例の要部説明図である。 １，１５，１７，２４，２５，２８…パイプ、
２，１３…血液、３…気泡、４ａ，４ｂ，１８
ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ，２９ａ，２９ｂ，
３０ａ，３０ｂ…超音波振動子、５…増幅器、６
…整流器、７…コンパレータ、８…発振器、９…
遅延回路、１０…ラツチ回路、１１…ドライバ
ー、１２…静脈側血液チエンバ、２０…透析器、
２１…透析膜、２７…UFR計量管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 血液の人工透析を行なう人工腎臓装置システ
   ムに用いられ超音波を利用して血液のレベルや該
   血液に含まれる気泡を検知する超音波検出装置に
   おいて、所定の電圧を出力する発振器と、該発振
   器の出力を増幅するドライバーと、該ドライバー
   の出力に応じて超音波を発振する第１の超音波振
   動子と、該第１の超音波振動子から発せられた超
   音波を受信する第２の超音波振動子と、該第２の
   超音波振動子の出力を増幅する増幅器と、該増幅
   器の出力を整流する整流器と、該整流器の出力を
   受け一定のレベルを超えた信号のみを出力するコ
   ンパレータと、前記発振器の出力を受け該出力を
   前記超音波が前記血液中を伝播する時間だけ遅延
   させて出力する遅延回路と、該遅延回路の出力を
   制御信号として前記コンパレータの出力をラツチ
   するラツチ回路とを具備することを特徴とする超
   音波検出装置。 ２ 人工透析に用いられる血液が内部を流れるパ
   イプの所定部分を前記第１および第２の超音波振
   動子で挟着して前記血液のレベルや該血液に含ま
   れる気泡を検知するように構成されてなる特許請
   求範囲第１項記載の超音波検出装置。