KR20140034826A

KR20140034826A - 체외 혈액 처리에서의 혈액 경로 두절 검출

Info

Publication number: KR20140034826A
Application number: KR1020137033203A
Authority: KR
Inventors: 마티아스 홀메르; 보 올데; 크리스티안 솔렘
Original assignee: 감브로 룬디아 아베
Priority date: 2011-06-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2014-03-20
Also published as: EP2723419A1; ES2541640T3; JP6038906B2; JP2014522674A; WO2012175267A1; PL2723419T3; CN103619375B; US9427513B2; AU2012272104B2; US20140298891A1; AU2012272104A1; CN103619375A; CA2836323A1; EP2723419B1

Abstract

감시 장치(7)는 피험자의 혈관 접속부재(3)로부터 체외 혈액 처리 장치를 통해 그리고 다시 혈관 접속부재(3)로 혈액 경로를 모니터링한다. 혈액 경로의 펌핑 장치(4)는 혈액 경로를 통해 혈액 회수 장치(2')로부터 혈액 복귀 장치(2")로 혈액을 펌핑하도록 작동 가능하다. 모니터링 장치(7)는 혈액 경로에서 펌핑 장치(4)의 상류에 배치된 압력 센서(6a)로부터 압력 데이터를 얻으며, 또한 예를 들어 VND(정맥 바늘 제거)에 의해 유발되는, 펌핑 장치(4)의 하류의 혈액 경로의 두절의 검출을 위해 압력 데이터를 처리한다. 두절은 압력 센서(6a)에서의 누화 펄스의 존재/부존재를 평가함으로써 검출되며, 여기에서 누화 펄스는 체외 혈액 처리 장치(80)의 하나 이상의 펄스 발생기로부터 생성되며 또한 혈액 복귀 장치(2"), 혈관 접속부재(3), 및 혈액 회수 장치(2')를 통해 펌핑 장치(4)의 하류 방향으로 압력 센서(6a)로 전파 경로(P2) 상에서 전파된다.

Description

체외 혈액 처리에서의 혈액 경로 두절 검출{DETECTING BLOOD PATH DISRUPTION IN EXTRACORPOREAL BLOOD PROCESSING}

본 발명은 체외(extracorporeal) 혈액 처리 중, 예를 들어 투석(dialysis) 도중에 혈액 경로 두절(blood path disruption)를 검출하기 위한 기술에 관한 것으로서, 특히 예를 들어 이른바 정맥 바늘 제거(Venous Needle Dislodgement: 이하 VND)에 의해 유발되는, 혈액 처리 장치의 혈액 펌프의 하류의 두절에 관한 것이다.

체외 혈액 처리에 있어서, 혈액은 피험자(human subject)로부터 취해지고, 처리되며(예를 들어, 처치되며), 그리고 그 후 혈액 처리 장치의 부분인 체외 혈액 유동 회로("EC 회로")에 의해 피험자에게로 재도입(reintroduce)된다. 일반적으로, 혈액은 혈액 펌프에 의해 EC 회로를 통해 순환된다. 일정한 타입의 체외 혈액 처리에 있어서, EC 회로는 혈액 회수(withdrawl)를 위한 접속 장치(예를 들어, 동맥 바늘)와 또한 혈액 재도입을 위한 접속 장치(예를 들어, 정맥 바늘)를 포함하며, 이것들은 피험자 상의 전용의 혈관 접속부재(blood vessel access)[예를 들어, 누공(瘻孔)(fistula) 또는 이식편(graft)] 내로 삽입된다. 이런 체외 혈액 처리는 혈액투석(hemodialysis), 혈액투석여과(hemodiafiltration), 혈액여과(hemofiltration), 혈장교환(plasmapheresis) 등을 포함한다.

체외 혈액 처리에 있어서, EC 회로의 기능 부전(malfunction)들에 대한 위험을 최소화하는 것이 중요한데, 그 이유는 상기 기능 부전들이 잠재적으로 피험자의 생명-위협 상태로 이어질 수 있기 때문이다. 예를 들어 정맥 바늘이 혈관 접속부재로부터 느슨해지는 VND 사고에 의해 EC 회로가 혈액 펌프의 하류에서 두절되면, 예를 들어 심각한 상태가 일어날 수 있다.

VND 는 혈액 처리 중 EC 회로에서 혈액 펌프의 하류측 상의 압력 센서("정맥 압력 센서")로부터의 압력 신호에 기초하여 검출될 수 있다. 통상적으로, VND 모니터링은 하나 이상의 측정된 압력 레벨을 하나 이상의 임계값(threshold value)과 비교함으로써 실시된다. 그러나, 적절한 임계값을 설정하는 것이 어려울 수 있는데, 그 이유는 EC 회로의 압력이 처치들 사이에서, 또한 처치 중에, 예를 들어 피험자가 움직인 결과로서 변화될 수 있기 때문이다. 또한, 접속 장치가 느슨해져서 침대 시트(sheet) 또는 피험자의 의복에 달라붙으면, 측정된 압력 레벨은 잠재적으로 위험한 상황을 충분히 나타낼 정도로 변하지 않을 수 있다.

WO 97/10013호는 EC 회로에서 정맥 압력 센서에 의해 측정된 압력 신호에 기초하여 VND 모니터링을 위한 대안적인 기술을 제안하고 있다. 하나의 대안(alternative)에 있어서, VND 모니터링은 압력 신호에서 심장(heart) 펄스의 검출에 기초하고 있다. 심장 펄스는 환자의 심장에 의해 생성되고 그리고 환자의 순환 계통(circulatory system)으로부터 혈관 접속부재 및 정맥 바늘을 통해 정맥 압력 센서로 전달되는 압력 펄스를 나타낸다. 대안에 있어서, VND 모니터링은, 혈액 펌프에 의해 생성되고, 혈액 펌프로부터 동맥 바늘, 혈관 접속부재, 및 정맥 바늘을 통해 정맥 압력 센서로 전달되는, 압력 펄스(펌프 펄스)에 기초하고 있다. 따라서, 압력 신호에서 펌프 펄스의 부존재(absence)는 동맥 바늘 및/또는 정맥 바늘이 제거된 것을 나타낸다.

US 2005/0010118호, WO 2009/156174호 및 US 2010/0234786호는 정맥 압력 센서로부터 얻은 압력 신호에서 심장 펄스의 검출에 기초하는, VND 모니터링의 유사한 또는 대안적인 기술을 개시하고 있다.

WO 2010/149726호는 정맥 압력 센서로부터의 압력 신호에서 심장 펄스 외에 생리적(physiological) 펄스의 검출에 기초하는, VND 모니터링을 위한 기술을 개시하고 있다. 이런 생리적 펄스는 피험자로부터, 예를 들어 반사(reflex), 자발적 근육 수축, 비-자발적 근육 수축, 호흡 계통, 혈액 압력 조절을 위한 자율 계통, 또는 인체 온도 조절을 위한 자율 계통으로부터 생성된다.

또한, 종래 기술은 정맥 압력 센서로부터 얻어진 압력 신호에서 박동(beating) 신호를 격리(isolate)시킴에 의한, VND 모니터링을 위한 기술을 개시하고 있는 WO 2009/127683호를 포함한다. 박동 신호는 압력 신호의 진폭 변조(amplitude modulation)로서 자체를 나타내며, 또한 환자의 심장에 의해 생성되는 압력파(pressure wave)와 혈액 펌프에 의해 생성되는 압력파 사이의 간섭(interference)에 의해 형성된다. 박동 신호의 부존재는 정맥 바늘이 제거된 것을 나타낸다.

EC 회로의 일정한 구성 또는 작동 조건에 있어서, 피험자의 심장 또는 피험자의 다른 생리적 현상에 의해 생성되는 압력파는 너무 미약해서 정맥 압력 센서의 압력 신호에서 신뢰성 있게 검출될 수 없다. 따라서, 위의 많은 기술들은 이들 구성/작동 조건에서 신뢰할 수 없다.

또한, 정맥 압력 센서를 갖지 않는 또는 정맥 압력 센서가 생리적 펄스/펌프 펄스의 신뢰성 있는 검출을 허용하지 않는 디자인 또는 배치를 갖는 혈액 처치 장치가 있다.

따라서, EC 회로에서 VND 모니터링을 위한 대안적인 또는 보완적인 기술이 요망되고 있다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 위에 확인된 제한사항들 중 하나 또는 그 이상을 적어도 부분적으로 극복하는 것이다.

하나의 목적은 체외 혈액 처리 장치의 펌핑 장치의 하류에서 혈액 경로의 두절을 검출할 수 있는 새로운 기술을 제공하는 것이다.

다른 목적은 체외 혈액 처리 장치의 정맥 압력 센서의 제공에 의존하지 않는 두절 검출 기술 또는 정맥 압력 센서가 체외 혈액 처리 장치에 존재하더라도 정맥 압력 센서와 같은 것으로부터의 데이터를 요구하지 않는 두절 검출 기술을 제공하는 것이다.

하기의 서술로부터 나타날 수 있는 다른 목적들 뿐만 아니라, 하나 이상의 이러한 목적은, 모니터링 장치, 모니터링을 위한 장치, 체외 혈액 처리를 위한 장치, 모니터링의 방법, 및 독립항들에 따른 컴퓨터-판독가능한 매체(medium), 종속항들에 의해 한정되는 그 실시예들에 의해 적어도 부분적으로 달성된다.

본 발명의 제1 양태는, 피험자의 혈관 접속부재로부터 체외 혈액 처리 장치를 통해 그리고 다시 혈관 접속부재로 연장되는 혈액 경로를 모니터링하기 위한 장치이다. 혈액 경로는 혈관 접속부재로의 연결을 위한 혈액 회수 장치 및 혈액 복귀 장치, 및 혈액 경로를 통해 혈액 회수 장치로부터 혈액 복귀 장치로 혈액을 펌핑하도록 작동 가능한 펌핑 장치를 포함한다. 상기 장치는 혈액 경로를 통해 펌핑된 혈액의 압력 펄스를 검출하기 위해 혈액 경로에서 펌핑 장치의 상류에 배치된 압력 센서로부터 압력 데이터를 얻기 위한 입력부; 및 상기 입력부에 연결된 신호 처리기를 포함한다. 신호 처리기는, 압력 데이터에 기초하여, 체외 혈액 처리 장치의 하나 이상의 펄스 발생기로부터 생성되며 그리고 혈액 복귀 장치, 혈관 접속부재, 및 혈액 회수 장치를 통해 펌핑 장치의 하류 방향으로 압력 센서로 전파되는, 누화(漏話)(cross-talk) 펄스를 포함하는 시간-의존형(time-dependent) 모니터링 신호를 발생시키고, 누화 펄스의 존재 또는 부존재를 나타내는 매개변수값의 계산을 위해 모니터링 신호를 처리하며, 그리고 매개변수값에 적어도 부분적으로 기초하여 펌핑 장치의 하류에서 혈액 경로의 두절을 검출하도록 구성된다.

본 발명의 모니터링 장치는 펌핑 장치의 상류에서, 즉 혈액 경로의 동맥측 상에서 압력 센서로부터의 압력 데이터에 기초하여, 펌핑 장치의 하류에서, 즉 혈액 경로의 정맥측 상에서 혈액 경로의 두절의 검출을 가능하게 한다. 이 놀라운 기술적 능력은, 정맥측 상에 (적절한) 압력 센서가 결여된 체외 혈액 처리 장치에서 VND 검출을 가능하게 한다. 또한, 이것은 현존의 기술이 실패했을 때, 예를 들어 생리적 펄스가 없거나 또는 너무 미약해서 검출될 수 없는 경우에 VND 검출을 가능하게 하는데, 그 이유는 본 발명의 기술이 직접적으로 또는 간접적으로(예를 들어, 박동 신호를 통해) 검출되는 생리적 펄스를 요구하지 않기 때문이다. 또한, 본 발명의 기술은 검출의 신뢰성을 개선시키기 위해 종래의 VND 기술과 조합될 수 있다. 또한, 생리적 펄스가 혈액 경로의 정맥측 보다는 동맥측 상에서 더욱 강할 수 있기 때문에, 본 발명의 기술은 누화 펄스 및 생리적 펄스의 공동 검출(joint detection)을 위해 실행될 수 있으며, 여기에서 누화 펄스의 부존재는 정맥측(하류) 두절을 나타낼 수 있으며, 생리적 펄스의 부존재는 동맥측(상류) 두절을 나타낼 수 있다. 여기에 사용되는 바와 같이, "상류" 및 "하류"는 혈액 경로의 혈액의 유동과 관련하여 펌핑 장치로부터 추가로 위로 또는 아래로의 위치를 각각 지칭한다.

일 실시예에 있어서, 신호 처리기는 모니터링 신호의 시간 창(time window) 내의 신호값의 불일치(irregularity)의 측정치(measure)로서 매개변수값을 계산하도록 구성된다. 불일치의 측정치는 신호값의 엔트로피(entropy)의 측정치 및/또는 신호값의 통계적(statistical) 측정치를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 통계적 측정치는 3차(third order) 이상의 표준화된 모멘트를 포함한다. 예를 들어, 통계적 측정치는 비대칭도(skewness)와 첨도(kurtosis) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 신호 처리기는 피험자의 하나 이상의 생리적 펄스 발생기로부터 생성되는 생리적 펄스를 포함하는 모니터링 신호를 발생시키도록 구성되며, 시간 창은 하나의 생리적 펄스의 적어도 일부분을 포함하도록 선택된다.

일 실시예에 있어서, 매개변수값은 생리적 펄스 상에 누화 펄스의 중첩(superposition)에 의해 유발된 교란(disturbance)을 나타내도록 계산된다.

일 실시예에 있어서, 신호 처리기는, 펌핑 장치로부터 생성되고 또한 펌핑 장치의 상류의 방향으로 혈액 경로로 전파되는, 간섭 펄스를 적어도 억제(suppress)하도록 압력 데이터를 여과시킴으로써 모니터링 신호를 발생시키도록 구성되며, 상기 여과는 간섭 펄스와 모니터링 신호의 생리적 펄스 사이의 크기의 비율이 약 1/10 보다 작도록, 바람직하기로는 약 1/50 보다 작도록, 가장 바람직하기로는 약 1/100 보다 작도록, 간섭 펄스를 억제하도록 구성된다.

일 실시예에 있어서, 신호 처리기는, 펌핑 장치로부터 생성되고 또한 펌핑 장치의 상류 방향으로 혈액 경로로 전파되는, 간섭 펄스에 대해 압력 데이터를 여과시킴으로써 모니터링 신호를 발생시키도록 구성되며, 상기 여과는 바람직하기로는 간섭 펄스가 누화 펄스와 동일하거나 또는 작은 크기를 갖도록 누화 펄스에 비해 간섭 펄스를 억제하도록 구성된다. 예를 들어, 신호 처리기는 모니터링 신호를 발생시키기 위해 압력 데이터를 여과할 때 본질적으로 간섭 펄스를 제거하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 신호 처리기는 모니터링 신호의 시간 창 내의 신호값의 크기의 측정치로서 매개변수값을 발생시키도록 구성된다.

일 실시예에 있어서, 신호 처리기는 매개변수값을 기준치(reference)와 비교함으로써 두절을 검출하도록 구성되며, 이것은 누화 펄스의 부존재 시 매개변수값의 추정치(estimate)로서 얻어진다. 일 실행(implementation)에 있어서, 신호 처리기는, 제1, 제2, 및 제3 기본값(basis value) 중 적어도 하나에 기초하여 기준치를 얻도록 구성되며, 상기 제1 기본값은 적어도 하나의 펄스 발생기가 고장난 시간 주기 도중에 계산된 매개변수값에 의해 주어지며, 제2 기본값은 시작 과정(procedure) 도중에 계산된 매개변수값에 의해 주어지며, 여기서 체외 혈액 처리 장치는 혈액 회수 장치를 통해 혈관 접속부재에 연결되지만, 그러나 펌핑 장치의 하류에서 혈관 접속부재로부터 분리되며, 또한 펌핑 장치는 혈액 회수 장치로부터 체외 혈액 처리 장치 내로 혈액을 펌핑하도록 작동되며, 또한 제3 기본값은 준비 과정(priming procedure) 도중에 계산된 매개변수값에 의해 주어지며, 여기서 체외 혈액 처리 장치는 펌핑 장치의 상류 및 하류에서 혈관 접속부재로부터 분리되고, 또한 펌핑 장치는 준비 유체(priming fluid)를 펌핑하여 상류 단부의 체외 혈액 처리 장치 내로 또한 하류 단부의 체외 혈액 처리 장치로부터 흐르도록 작동된다. 이런 실행에 있어서, 제1 기본값은 피험자로부터 생성된 생리적 펄스의 존재 및 상기 누화 펄스의 부존재, 그리고 펌핑 장치로부터 생성되며 또한 펌핑 장치의 상류 방향으로 혈액 경로로 전파되는 간섭 펄스의 부존재를 나타내도록 발생되며; 제2 기본값은 상기 생리적 펄스 및 상기 간섭 펄스의 존재 그리고 상기 누화 펄스의 부존재, 상기 생리적 펄스의 존재 그리고 상기 누화 펄스 및 상기 간섭 펄스의 부존재, 및 상기 간섭 펄스의 존재 그리고 상기 누화 펄스 및 상기 생리적 펄스의 부존재 중 하나를 나타내도록 발생될 수 있으며; 제3 기본값은 상기 간섭 펄스의 존재 그리고 상기 누화 펄스 및 상기 생리적 펄스의 부존재를 나타내도록 발생될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 신호 처리기는 모니터링 신호로부터 형상-표시 데이터를 추출(extract)하고, 또한 형상-표시 데이터를 기준 프로파일 데이터와 매칭(matching)시킴으로써 매개변수값을 계산하도록 구성된다. 예를 들어, 형상-표시 데이터는 모니터링 신호의 신호값을 포함할 수 있으며, 또한 기준 프로파일 데이터는 일시적(temporal) 기준 프로파일을 포함할 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 신호 처리기는 모니터링 신호의 펄스를 위해 타이밍(timing) 데이터를 추출하고 또한 타이밍 데이터를 상기 하나 이상의 펄스 발생기의 펄스 발생 처리를 나타내는 기준 타이밍과 매칭시킴으로써 매개변수값을 계산한다.

일 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 펄스 발생기는, 혈액 경로와 유압 접촉하는 투석 유체 회로에 포함되며, 또한 신호 처리기는 투석 유체 회로를 통해 펌핑된 투석 유체에서 또는 상기 하나 이상의 펄스 발생기를 위한 제어 신호로부터 압력 펄스를 검출하기 위해 투석 유체 회로에 배치된 추가적인 압력 센서로부터 기준 신호를 얻고, 또한 모니터링 신호를 기준 신호와 매칭시킴으로써 매개변수값을 계산하도록 구성된다.

본 발명의 제2 양태는, 위에 언급한 혈액 경로를 모니터링하기 위한 장치이다. 상기 장치는 혈액 경로를 통해 펌핑된 혈액에서 압력 펄스를 검출하기 위해, 혈액 경로에서 펌핑 장치의 상류에 배치된 압력 센서로부터 압력 데이터를 얻기 위한 수단; 압력 데이터에 기초하여, 체외 혈액 처리 장치의 하나 이상의 펄스 발생기로부터 생성되고 또한 혈액 복귀 장치, 혈관 접속부재, 및 혈액 회수 장치를 통해 펌핑 장치의 하류 방향으로 압력 센서로 전파되는, 누화 펄스를 포함하는 시간-의존형 모니터링 신호를 발생시키기 위한 수단; 누화 펄스의 존재 또는 부존재를 나타내는 매개변수값의 계산을 위해 모니터링 신호를 처리하기 위한 수단; 및 매개변수값에 적어도 부분적으로 기초하여, 펌핑 장치의 하류의 혈액 경로의 두절을 검출하기 위한 수단을 포함한다.

본 발명의 제3 양태는, 피험자의 혈관 접속부재로부터 연장하며 또한 혈관 접속부재로의 연결을 위한 혈액 회수 장치, 혈액 경로를 통해 혈액을 펌핑하도록 작동 가능한 펌핑 장치, 혈액 처리 유니트, 및 혈관 접속부재로의 연결을 위한 혈액 복귀 장치를 포함하는 혈액 경로를 형성하기 위해, 피험자의 심장혈관(cardiovascular) 계통으로의 연결을 위해 구성되는, 체외 혈액 처리를 위한 장치이다. 또한, 상기 장치는 제1 양태의 모니터링 장치를 포함한다.

본 발명의 제4 양태는 위에 언급한 혈액 경로를 모니터링하는 방법이다. 상기 방법은, 혈액 경로를 통해 펌핑된 혈액에서 압력 펄스를 검출하기 위해 혈액 경로에서 펌핑 장치의 상류에 배치된 압력 센서로부터 압력 데이터를 얻는 단계; 압력 데이터에 기초하여, 체외 혈액 처리 장치의 하나 이상의 펄스 발생기로부터 생성되며 또한 혈액 복귀 장치, 혈관 접속부재, 및 혈액 회수 장치를 통해 펌핑 장치의 하류의 방향으로 압력 센서로 전파되는, 누화 펄스를 포함하는 시간-의존형 모니터링 신호를 발생시키는 단계; 누화 펄스의 존재 또는 부존재를 나타내는 매개변수값의 계산을 위해 모니터링 신호를 처리하는 단계; 및 매개변수값에 적어도 부분적으로 기초하여, 펌핑 장치의 하류의 혈액 경로의 두절을 검출하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 매개변수값은 모니터링 신호의 시간 창 내의 신호값의 불일치의 측정치로서 계산된다. 예를 들어, 불일치의 측정치는 신호값의 엔트로피의 측정치 및/또는 신호값의 통계적 측정치를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 통계적 측정치는 3차 이상의 표준화된 모멘트를 포함한다. 예를 들어, 통계적 측정치는 비대칭도 및 첨도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 모니터링 신호는 피험자로부터 생성된 생리적 펄스를 포함하도록 발생되며, 여기서 시간 창은 하나의 생리적 펄스의 적어도 부분을 포함하도록 선택된다.

일 실시예에 있어서, 매개변수값은 생리적 펄스 상에 누화 펄스의 중첩에 의해 유발된 교란을 나타내도록 계산된다.

일 실시예에 있어서, 상기 처리 단계는 펌핑 장치로부터 생성되며 또한 펌핑 장치의 상류 방향으로 혈액 경로로 전파되는 간섭 펄스를 적어도 억제하도록 압력 데이터를 여과하는 단계를 포함하며, 그에 따라 간섭 펄스는 간섭 펄스와 모니터링 신호의 생리적 펄스 사이의 크기의 비율이 약 1/10 보다 작도록, 바람직하기로는 약 1/50 보다 작도록, 가장 바람직하기로는 약 1/100 보다 작도록, 억제된다.

일 실시예에 있어서, 상기 처리 단계는 펌핑 장치로부터 생성되며 또한 펌핑 장치의 상류 방향으로 혈액 경로로 전파되는 간섭 펄스에 대해 압력 데이터를 여과하는 단계를 포함하며, 그에 따라 간섭 펄스는 바람직하기로는 간섭 펄스가 누화 펄스와 동일하거나 또는 작은 크기를 갖도록 누화 펄스와 비교되는 것이 억제된다. 예를 들어, 상기 처리 단계는 모니터링 신호를 발생시키기 위해 압력 데이터를 여과할 때 본질적으로 간섭 펄스를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 처리 단계는 모니터링 신호의 시간 창 내의 신호값의 크기의 측정치로서 매개변수값을 발생시키는 단계를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 검출 단계는 매개변수값을 기준치와 비교하는 단계를 포함하며, 이것은 누화 펄스의 부존재 시 매개변수값의 추정치로서 얻어진다.

일 실시예에 있어서, 상기 처리 단계는 모니터링 신호로부터 형상-표시 데이터를 추출하는 단계, 및 형상-표시 데이터를 기준 프로파일 데이터와 매칭시킴으로써 매개변수값을 계산하는 단계를 포함한다.

다른 실시예에 있어서, 상기 처리 단계는 모니터링 신호에서 펄스를 위한 타이밍 데이터를 추출하는 단계, 및 타이밍 데이터를 상기 하나 이상의 펄스 발생기에서 펄스 발생 처리를 나타내는 기준 타이밍과 매칭시킴으로써 매개변수값을 계산하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 펄스 발생기는 혈액 경로와 유압 접촉하는 투석 유체 회로에 포함되며, 또한 상기 방법은 투석 유체 회로를 통해 펌핑된 투석 유체에서 또는 상기 하나 이상의 펄스 발생기를 위한 제어 신호로부터 압력 펄스를 검출하기 위해 투석 유체 회로에 배치된 추가적인 압력 센서로부터 기준 신호를 얻는 단계, 및 모니터링 신호를 기준 신호와 매칭시킴으로써 매개변수값을 계산하는 단계를 추가로 포함한다.

본 발명의 제5 양태는 처리기에 의해 실행될 때 프로세서로 하여금 제4 양태의 방법을 수행하도록 유발시키는 컴퓨터 명령을 포함하는 컴퓨터-판독 가능한 매체이다.

제2 내지 제5 양태는 제1 양태와 기술적 효과를 공유하며, 또한 제1 양태의 실시예들 중 임의의 하나는 제2 내지 제5 양태와 조합될 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적, 특징, 양태, 및 장점은 도면 뿐만 아니라 하기의 상세한 설명으로부터, 첨부된 청구범위로부터 명백할 것이다.

본 발명의 실시예는 첨부한 개략적인 도면을 참조하여 이제 더욱 상세히 서술될 것이다.

도 1은 피험자에게 부착된 체외 혈액 처리 장치에서의 혈액 경로의 개략적인 도면이다.
도 2a는 VND 검출을 위한 방법의 실시예의 흐름도이며, 또한 도 2b 는 VND 검출을 위한 장치의 실시예의 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 VND 사고의 이전과 이후의 모니터링 신호를 도시하고 있다.
도 4a 내지 도 4d는 정규 분포(normal distribution), 라플라스(Laplace) 분포, 균일한(확률적인) 분포, 및 사인파형(sinusoidal) 분포를 각각 나타내는 데이터 샘플들의 막대그래프(histogram)이다.
도 5는 VND 사고의 이전과 이후의 상이한 시간 주기에서 얻어진 모니터링 신호에 대한 시간의 함수로서 첨도 및 비대칭도 값을 도시하고 있다.
도 6 및 도 7은 2명의 상이한 피험자 상의 혈액 처치 도중의 시간의 4개의 지점에서 첨도 및 비대칭도 값을 도시하고 있다.
도 8은 체외 혈액 처리 시스템 및 VND 검출을 위한 장치를 포함하는 혈액 투석을 위한 시스템의 개략도이다.

명세서에 있어서, 동일한 도면부호는 대응하는 요소를 동일시하도록 사용되었다.

도 1은 피험자 상의 전용의 혈관 접속부재(3)("blood vessel access"로도 알려져 있다) 내로 삽입되는 접속 장치(2', 2")에 의해 체외 유체 회로(1)에 연결된 피험자를 도시하고 있다. 체외 유체 회로(1)(하기에, "EC 회로"로 기재된)는 피험자의 심장혈관 계통으로 또는 이로부터 혈액을 주고받도록 구성된다. 일 예에 있어서, EC 회로(1)는 투석 기계(도 8의 도면부호 80)와 같은, 혈액 처리를 위한 장치의 부분이다. 도시된 예에 있어서, 혈액 펌프(4)는 혈액을 접속 장치(2')를 통해 혈관 접속부재(3)로부터 인출(draw)하며, 그리고 혈액 처리 유니트(5), 예를 들어 투석기(dialyzer)를 통해 상기 혈액을 펌핑하며, 또한 다시 접속 장치(2")를 통해 혈관 접속부재(3)로 펌핑한다. 따라서, 두 접속 장치(2', 2")가 혈관 접속부재(3)에 연결될 때, EC 회로(1)는 혈관 접속부재(3)에서 시작 및 종료되는 혈액 경로를 형성한다. EC 회로(1)는 혈액 펌프(4)의 하류에 위치된 혈액 경로의 부분인 "정맥측", 및 혈액 펌프(4)의 상류에 위치된 혈액 경로의 부분인 "동맥측"을 포함하는 것으로 보여질 수 있다.

압력 센서(6a)("동맥 압력 센서" 또는 "동맥 센서"로 기재된)는 EC 회로(1)의 동맥측 상의 압력파를 검출하도록 배치된다. 여기에 사용되는 바와 같이, "압력파"는 물질 또는 기질(substance)을 통해 이동 또는 전파되는 교란의 형태인 기계적 파동(wave)이다. 하기의 예의 내용에 있어서, 압력파는 전형적으로 약 3-20 m/s 의 범위 이내의 속도로 피험자의 심장혈관 계통 및 EC 회로(1)의 혈액 경로의 혈액으로 전파된다. 혈액과 직접적으로 또는 간접으로 유압 접촉하는 동맥 센서(6a)는 각각의 압력파를 위한 압력 펄스를 형성하는 압력 데이터를 발생한다. 따라서, "압력 펄스"는 시간-의존형 측정 신호("압력 신호") 내의 단일 크기로 국부적 증가 또는 감소(실행에 의존하는)를 형성하는 데이터 샘플의 세트이다. 동맥 센서(6a)는 도 1에 도시된 바와 같이 상이한 전파 경로(P1, P2, P3) 상의 압력파를 수용한다.

전파 경로(P1) 상에서, 피험자의 생리적 소스(source)(PH)에 의해 생성되는 압력파는 피험자의 심장혈관 계통을 통해 혈관 접속부재(3)로, 또한 동맥 접속 장치(2')를 통해 동맥 센서(6a)로 전파되며, 이것은 대응하는 생리적 펄스를 측정한다. 또한, 압력파는 정맥 접속 장치(2")를 통해 EC 회로(1)의 정맥측에 들어가지만, 그러나 압력파는 전형적으로 미약하며 또한 본질적으로 투석기(5)에 의해 흡수될 것이고, 또한 일반적으로 동맥 센서(6a)에 의해 검출되지 않는다. 생리적 소스(PH)는 심장, 호흡 계통, 혈압 조절을 위한 자율 계통, 체온 조절을 위한 자율 계통, 반사 작용(reflex action), 자발적 근육 수축, 비-자발적 근육 수축과 같은 임의의 생리적 현상일 수 있다. 또한, 생리적 소스(PH)가, 피험자에 부착되고 또한 압력파를 발생시키기 위해 흔들리고, 진동하고, 또는 환자의 피부 상에서 가압되는 기계적 장치임을 상상할 수도 있다. 다른 대안에 있어서, 이런 기계적 장치가 피험자를 위한 지지체에, 예를 들어 침대에 부착될 수 있다. 그러나, 하기의 예에 있어서, 생리적 펄스는 피험자의 심장으로부터 생성되며 또한 "심장 펄스"로 기재되는 것으로 가정된다. 그러나, 모든 예는 위에 언급한 기계적 장치 뿐만 아니라 위에 서술한 임의의 다른 생리적 현상으로부터 단독으로 또는 조합하여 생성되는 생리적 펄스에 동등하게 적용할 수 있다.

전파 경로(P2) 상에서, 혈액 펌프(4)에 의해 생성되는 압력파는 EC 회로(1)의 정맥측 상에서 정맥 접속 장치(2")로 이동하며, 상기 압력파는 혈관 접속부재(3)에 들어간다. 여기서, 압력파의 부분은 동맥 접속 장치(2')를 통해 EC 회로(1)의 동맥측으로 들어가며 그리고 동맥 센서(6a)에 도달한다. 이들 압력파가 정맥측으로부터 EC 회로(1)의 동맥측으로 전파되기 때문에, 대응하는 압력 펄스는 여기에서는 "누화 펄스"로 기재된다. 따라서, 달리 언급하지 않는 한, 하기의 서술은 누화 펄스가 EC 회로의 하나 이상의 혈액 펌프로부터 생성된 것으로 가정한다.

누화 펄스는 EC 회로(1)의 또는 혈액 처리를 위한 장치의 다른 기계적 펄스 발생기로부터 생성될 수 있음을 인식해야 한다. 예를 들어, 밸브, 평형 챔버, 투석 유체를 위한 펌프 등과 같이, 투석 유체 회로(하기에 도 8에 도면부호 15)의 하나 이상의 현존하는 부품들에 의해 진동이 발생될 수 있다. 이들 진동은 투석기(5)를 통해 혈액 경로 내로 전달될 수 있으며 또한 동맥 센서(6a)에 누화 펄스를 형성한다. 기원(origin)과는 관계없이, 진동은 EC 회로(1)의 정맥측 상의 배관(tubing)을 통해 혈액 경로에 들어갈 수 있다. 진동은 누화 펄스를 발생시키기에 적절한 위치에서 혈액 처리를 위한 장치에 부착되는 전용의 진동기(vibrator)에 의해 대안적으로 발생될 수 있다.

전파 경로(P3) 상에서, 혈액 펌프(4)에 의해 생성되는 압력파는 EC 회로(1)의 동맥측 상에서 동맥 센서(6a)로 이동하며, 이것은, 여기에서 "상류 펄스"(또는 일반적으로 "간섭 펄스")로 기재되는, 압력 펄스를 발생한다. 상류 펄스는 EC 회로(1) 또는 혈액 처리를 위한 장치의 다른 기계적 펄스 발생기로부터, 예를 들어 그 정맥측 또는 동맥측 상의 EC 회로(1)에 들어가서 상류 방향으로 동맥 센서(6a)로 전파되는 진동에 의해, 또는 동맥측 상의 혈액 경로를 형성하는 매달린(suspended) 혈액 라인들에서 발생시키는 선회(swinging) 움직임에 의해 생성될 수도 있다.

감시(surveillance) 장치(7)가, 검출된 압력파를 나타내는 전기 신호(하기에 "압력 신호"로 기재되는)를 획득 및 처리하기 위해, 전송 라인에 의해 동맥 센서(6a)에 연결된다. 특히, 감시 장치(7)는 예를 들어 혈관 접속부재(3)로부터 정맥 접속 장치(2")의 제거에 의해 유발되는, 혈액 펌프(4)의 정맥측 상의 혈액 경로의 두절의 검출을 위해 압력 신호를 처리하도록 구성된다. 도 1의 예에 있어서, 감시 장치(7)는 신호 처리기(8) 및 전자 메모리(9)를 포함한다.

감시 장치는 도 2a의 흐름도에 도시된 방법을 실행한다. 상기 방법은 동맥 센서(6a)에서 누화를 검출하는 것이 가능하며, 또한 정맥측 상의 두절이 압력파가 정맥측으로부터 혈관 접속부재(3)를 통해 동맥측으로 전파되는 것을 방지할 것이라는 이해(insight)에 기초하고 있다. 따라서, 압력 신호에서 누화 펄스의 부존재가 두절의 표시자(indicator)로서 사용된다.

단계(S1)에 있어서, 압력 신호가 동맥 센서(6a)로부터 얻어진다. 단계(S2)에 있어서, 시간-의존형 모니터링 신호는 EC 회로(1)가 온전하고 또한 혈관 접속부재(3)에 적절히 연결되었다면 모니터링 신호가 누화 펄스를 포함하도록, 압력 신호에 기초하여 생성된다. 모니터링 신호의 누화 펄스는 단지 압력 신호의 누화 펄스의 부속세트(subset)일 필요가 있음을 인식해야 한다. 예를 들어, 모니터링 신호는 하나 이상의 한정된 주파수 범위에서 누화 펄스의 신호 성분을 포함하도록 발생될 수 있다. 실행에 따라, 모니터링 신호는 하기에 추가로 서술되는 바와 같이 추가적인 펄스도 포함하도록 발생될 수 있다. 단계(S3)에 있어서, 모니터링 신호는 누화 펄스의 존재 또는 부존재를 나타내는 매개변수값의 계산을 위해 처리된다. 마지막으로, 단계(S4)에 있어서, 매개변수값은 예를 들어 매개변수값을 임계값 또는 범위와 같은 기준치와 비교함으로써 혈액 경로의 하류 두절의 검출을 위해 평가(evaluate)된다.

감시 장치(7)는 혈액 경로의 정맥측의 상태를 연속적으로 또는 간헐적으로 판단(assess)하기 위해, 혈액 처리 장치의 작동 중 선택된 시간 단계에서 도 2a의 방법을 실행하는 것을 인식해야 한다. 일 예에 있어서, 단계(S1)는 주어진 샘플링 비율로 압력 데이터를 얻도록 작동하며, 또한 단계(S2)는 압력 데이터에 기초하여 모니터링 신호를 동시에 발생시키지만, 반면에 단계(S3)는 모니터링 신호의 시간 창 내의 신호값에 기초하여 매개변수값을 계산하기 위해 연속적으로 또는 간헐적으로 실행된다. 다른 예에 있어서, 단계들(S1-S3)은 주어진 시간 창에서 압력 데이터를 얻기 위해 선택된 시간에서 실행되고, 모니터링 신호를 발생시키며, 또한 매개변수값을 계산한다. 어느 한쪽의 예에 있어서, 각각의 시간 창은 누화 펄스의 적어도 부분을 포함하도록 형성될 수 있으며, 또한 연속적인 시간 창이 중첩(overlapping) 또는 비-중첩될 수 있다. 시간 창이 하나 보다 많은 누화 펄스를 포함하도록 형성되는 것도 상상할 수 있다.

위에 언급한 바와 같이, 단계(S2)는 펄스의 상이한 성분을 갖는 모니터링 신호를 발생시키도록 실행될 수 있다.

제1 변형예(variant)에 있어서, 모니터링 신호는 누화 펄스만 포함하도록 생성된다. 따라서, 압력 신호가 심장 펄스 및 상류 펄스를 포함하는 정도(extent)까지, 이들 펄스들은 예를 들어 적절한 여과에 의해 모니터링 신호를 생성할 때 제거된다. 여과는 시간 도메인(domain), 주파수 도메인, 또는 둘 모두에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 심장 펄스(및 다른 생리적 펄스) 및 상류 펄스는 압력 신호 상에 로우-패스(low-pass) 필터, 하이-패스(high-pass) 필터, 노치(notch) 필터, 등을 작동시킴으로써 적어도 부분적으로 제거될 수 있다. 상류 펄스는 예를 들어 상류 펄스의 일시적 프로파일의 사용에 의해 제거될 수 있으며, 이것은 여기에 그 전체가 참조인용된 WO 2009/156175호에 서술된 바와 같이, 적응성(adaptive) 필터 구조물에 입력되거나 또는 압력 신호로부터 추출될 수 있다. 압력 신호에서 심장 펄스 및/또는 상류 펄스의 제거를 위해 사용될 수 있는 추가적인 여과 기술이 위에 언급한 WO 97/10013호, US 2005/0010118호, WO 2009/156174호, 및 US 2010/02347856호에 서술되어 있다. 다른 예에 있어서, 심장으로부터의 압력파가 너무 미약해서 동맥 센서(6a)에 의해 검출될 수 없다면, 심장 펄스는 원래 압력 신호에 없을 수 있다.

상류 펄스 및 누화 펄스는 이들이 모두 동일한 소스, 예를 들어 혈액 펌프(4)로부터 생성되더라도, 상이한 형상 및 그에 따른 상이한 주파수 성분(즉, 포함된 주파수에 대한 에너지의 상이한 분포)을 가질 수 있음을 인식해야 한다. 예를 들어, 혈액 펌프에서 생성되는 압력 맥동(pulsation)이 정맥측과 동맥측 사이에서 다르다는 것은 잘 알려져 있다. 또한, 펌프(4)로부터의 압력파들은 이들이 혈관 접속부재(3)를 통과할 때 추가로 수정될 수 있다. 따라서, 누화 펄스가 상류 펄스와 구별된다.

제2 변형예에 있어서, 모니터링 신호는 누화 펄스 및 심장 펄스를 포함하지만 그러나 상류 펄스는 포함하지 않도록 생성된다. 상류 펄스는 예를 들어 제1 변형예와 관련하여 서술한 바와 같이, 여과에 의해 제거될 수 있다. 제2 변형예의 하나의 장점은 여과에 대한 감소된 요구인데, 그 이유는 심장 펄스가 유지될 수 있기 때문이다. 다른 장점은 제2 변형예가 정맥측 상의 두절과 동맥측 상의 두절 사이를 구별하는 것을 가능하게 한다는 점이며, 그 이유는 전자가 누화 펄스의 부존재로 나타나고, 또한 후자가 심장 펄스 및 누화 펄스 모두의 부존재로 나타날 것이기 때문이다.

도 3a는 EC 회로(1)와 혈관 접속부재(3) 사이의 온전한 연결로 얻어진 모니터링 신호(301)를 도시하고 있다. 따라서, 모니터링 신호(301)는 심장 펄스 상에 중첩된 누화 펄스를 포함한다. 도 3b는 정맥 접속 장치(2")가 혈관 접속부재(3)로부터 제거될 때 모니터링 신호(302)를 도시하고 있으며, 이것은 누화 펄스의 소멸(disappearance)에 의해 표시되어, 심장 펄스[및 노이즈(noise)와 같은 신호 잡음(artifact)]만을 남긴다.

제3 변형예에 있어서, 모니터링 신호는 누화 펄스, 심장 펄스, 및 상류 펄스를 포함하도록 생성된다. 이것은 여과에 대한 필요성을 추가로 감소시키거나, 또는 심지어 제거할 수도 있다. 그러나, 상류 펄스는 전형적으로 누화 펄스 보다 훨씬 강하며, 또한 누화 펄스의 검출을 촉진시키기 위해 제1 변형예와 관련하여 서술한 바와 같이, 예를 들어 여과에 의해 상류 펄스의 크기를 억제하는 것이 바람직할 수 있다. 일 예에 있어서, 상류 펄스는, 상류 펄스와 심장 펄스 사이의 크기의 비율이 약 1/10, 1/50, 또는 1/100 보다 작을 때, 충분히 억제된다. 다른 예에 있어서, 상류 펄스는 누화 펄스에 비해 억제되므로, 상류 펄스는 누화 펄스와 동일하거나 또는 작은 크기를 갖는다.

제4 변형예에 있어서, 모니터링 신호는 누화 펄스 및 상류 펄스를 포함하지만 그러나 심장 펄스는 포함하지 않는다. 제1 변형예처럼, 심장 펄스는 여과에 의해 제거될 수 있거나, 또는 심장 펄스는 원래 압력 신호에 존재하지 않을 수 있다. 제3 변형예처럼, 상류 펄스는 누화 펄스와 관련하여 억제를 위해 여과될 수 있다.

다시 도 2a의 방법으로 돌아가서, 매개변수값은 상이한 방법으로 계산(단계 S3)될 수 있으며, 또한 단계(S3)의 실행은 모니터링 신호의 펄스 성분에 따라 상이할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 매개변수값은 모니터링 신호의 시간 창에서의 신호값들의 크기 측정치로서 계산된다.

크기 측정치는 시간 도메인에서 모니터링 신호의 신호값을 처리함으로써 얻어질 수 있으며, 또한 예를 들어 정점값(peak value), 가능하기로는 베이스 라인에 대한 신호값의 총합(sum) 또는 제곱(squared) 신호값의 총합, 에너지 측정치, 또는 신호값의 평균치(average)에 의해 주어질 수 있으며, 여기서 신호값은 시간 창 또는 상기 시간 창 내에 검출된 펄스 내로 주어진다. 대안적으로, 신호값은 주파수 도메인에서, 예를 들어 모니터링 신호/시간 창의 퓨리에(Fourier) 분석에 의해 처리될 수 있다. 크기 측정치는 예를 들어 결과적인 퓨리에 스펙트럼에서 정점의 스펙트럼 밀도값에 의해 주어질 수 있다.

정맥측 상의 두절은 크기 측정치의 감소로서 검출될 수 있다[단계(S4)]. 크기 측정치는 모니터링 신호의 모든 변형예에 유용하다.

다른 실시예에 있어서, 매개변수값은 매칭 측정치로서 계산된다. 매칭 측정치는 신호값들 또는 곡선 맞춤(curve fitted)을 기준 프로파일 또는 파형(waveform)에 대한 신호값들과 비교함으로써 계산될 수 있으며, 또한 그 사이의 유사성(similarity) 또는 차이점을 나타낼 수 있다. 따라서, 신호값/맞춤 곡선(fitted curve)이 "형상-표시 데이터"를 형성한다. 예를 들어, 매칭 측정치는 상관값(correlation value), 형상-표시 데이터와 기준 프로파일 사이의 차이점들의 총합, 또는 L¹-노름(norm)[맨하탄 노름으로도 알려진(aka: also known as) 절대차(absolute difference)의 총합] 또는 L²-노름(유클리드 노름)(Euclidina norm)처럼 이들 차이점에 기초하여 평가된 임의의 적절한 Lⁿ-노름에 의해 주어질 수 있다. 매칭 값의 계산에 있어서, 신호값/맞춤 곡선 및/또는 기준 프로파일은 예를 들어 시간 창 내의 일정한 부분의 충격을 감소시키기 위해, 적절한 함수에 의해 가중될 수 있다.

기준 프로파일은 EC 회로(1)의 두절된 상태(누화 펄스 없음) 또는 온전한 상태(누화 펄스)를 나타낼 수 있다. 신호값을 하나 보다 많은 기준 프로파일, 예를 들어 두절된 상태를 나타내는 하나의 기준 프로파일 및 온전한 상태를 나타내는 하나의 기준 프로파일과 매칭시키는 것도 상상할 수 있으며, 이것은 단계(S4)(도 2a)에서 평가되는 하나 이상의 매칭 측정치로 귀결된다. 추가적인 변형예에 있어서, 형상-표시 데이터는 주파수 도메인에서, 예를 들어 진폭 및/또는 상(phase) 스펙트럼으로서 얻어질 수 있으며, 이것은 대응하는 기준 진폭/상 스펙트럼과 매칭된다.

매칭 측정치는 모니터링 신호의 모든 변형예에 유용하다. 제1 변형예에 있어서, 누화 펄스들이 알려진 그리고 재생 가능한 형상을 갖는다면, 기준 프로파일은 누화 펄스를 나타내도록 형성될 수 있다. 또한 이것은 예를 들어 기준 프로파일이 두절된 상태에서 모니터링 신호(즉, 심장 펄스 및/또는 상류 펄스의 형상)를 나타내도록 형성된다면, 제2, 제3, 및 제4 변형예에도 유용할 수 있다.

모니터링 신호가 누화 펄스에 의해 지배(dominate)될 때는 언제나 유용한, 매칭의 다른 변형예에 있어서, 기준 신호는 설사 그것이 EC 회로(1)의 혈액 펌프(4)이든 또는 임의의 다른 기계적 펄스 발생기이든 간에 누화 펄스의 기원의 작동을 나타내도록 생성된다. 일 예에 있어서, 기준 신호는, 기원(이것은 펄스 발생기이다)의 펄스 생성 프로세스를 나타내는 펄스를 포함하는 기원 제어 신호에 의해 주어지거나 또는 기원 제어 신호로부터 데이터를 추출함으로써 얻어진다. 다른 예에 있어서, 기원 제어 신호는 디폴트(default) 압력 파형(일시적 압력 프로파일)과 관련되어 있으며, 또한 기준 신호는 기원 제어 신호에 기초하여 디폴트 신호 파형(예를 들어, 펄스의 비율 및/또는 진폭)을 수정함으로써 생성된다. 또 다른 예에 있어서, 기준 신호는 혈액 처리를 위한 장치에서 다른 압력 센서로부터의 압력 신호에 의해 주어지거나 또는 압력 신호를 처리함으로써 얻어진다. 매칭은 모니터링 신호와 기준 신호 사이의 펄스 형상 및/또는 펄스 타이밍을 매칭시키도록 실행될 수 있는 것도 실현된다.

특정한 예에 있어서, 누화 펄스는 투석 유체 회로(아래의 도 8의 도면부호 15)의 펄스 발생기로부터 생성되며, 또한 매칭 측정치는 투석 유체 회로의 압력 센서(아래의 도 8의 도면부호 6d)로부터 얻어진 기준 신호에 모니터링 신호를 매칭시킴으로써 생성된다. 이런 압력 센서는 통상적으로 투석 유체 회로에 존재한다. 압력 센서로부터의 압력 신호는, 선택적으로 펄스 발생기로부터의 펄스의 격리를 위한 여과 이후에, 기준 신호로서 사용될 수 있다. 선택적으로, 기준 신호는 혈액 처리를 위한 장치에서 유압 시스템의 수학적 모델에 기초하여 동맥 센서(6a)의 응답, 즉 모니터링 신호에 누화 펄스의 출현(appearance)을 추정하는 알고리즘에 (여과된) 압력 신호를 입력함으로써 발생될 수 있다.

또 다른 실시예에 있어서, 매개변수값은 모니터링 신호의 시간 창의 신호값의 불일치 측정치로서 계산된다. 불일치 측정치의 사용은 누화 펄스의 존재가 시간 창 내의 신호값의 분포를 변경시킬 것이라는 이해에 기초하고 있다. 따라서, 불일치 측정치는 엔트로피의 임의의 이용할 수 있는 측정치에 의해 또는 표준 편차(standard deviation)(σ), 분산(variance)(σ²), 분산 계수(σ/μ), 및 분산-평균(variance-to-mean)(σ²/μ)과 같은 통계적 산포(dispersion) 측정치에 의해 주어질 수 있다. 다른 예는 예를 들어, 다음 식

또는

에 의해 주어진 차이의 총합을 포함하며, 상기 n 은 시간 창의 신호값(x)의 번호이다. 또 다른 예는 평균치(m)로부터 절대차의 총합에 기초한 측정치를 포함하며, 상기 평균치(m)는 산술 평균(arithmetic mean), 기하(geometric) 평균, 중간값(median), 등과 같은 임의의 적절한 함수를 사용하여 시간 창의 신호값을 위해 계산된다. 또한, 위에 제안된 모든 통계적 측정치는 정규화된 및/또는 가중된 그 변형예를 포함하는 것을 인식해야 한다.

불일치 측정치는 모니터링 신호의 모든 변형예에 유용하며, 또한 정맥측 상의 두절은 불일치 측정치의 변화(감소 또는 증가)로서 검출될 수 있다.

변형예에 있어서, 불일치 측정치는 시간 창의 신호값의 막대그래프의 형상 측정치로서 계산된다. 이것은 정맥측 두절의 계산-효율적인 및 일관된 검출을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 이런 불일치 측정치는 3차 이상의 이른바 표준화된 모멘트에 의해 주어질 수 있다.

"비대칭도"로도 알려져 있는 3차의 표준화된 모멘트는 그 표준 편차의 세제곱(cube)에 의해 나누어지는, 데이터 샘플의 세트의 3차 중앙 모멘트로서 한정된다.

여기서, μ는 x(시간 창의 신호값)의 평균치이며, σ 는 x 의 표준 편차, 및 E 는 실행된 값을 나타낸다. 비대칭도는 샘플 평균 둘레의 데이터 샘플의 비대칭의 측정치이다. 비대칭도가 네거티브(negative)라면, 신호값은 우측 보다 평균치의 좌측으로 더욱 퍼진다. 비대칭도가 포지티브(positive)라면, 신호값은 우측으로 더욱 퍼진다. 정규 분포(또는 임의의 완전히 대칭인 분포)의 비대칭도는 0 이다.

"첨도"로도 알려져 있는 4차 표준화된 모멘트는 그 표준 편차의 4승(the fourth power)에 의해 나누어진, 데이터 샘플의 세트의 4차 중앙 모멘트로서 한정된다.

첨도는, 어떻게 분포가 이상치이기 쉬운지에 대한, 측정치이다. 정규 분포의 첨도는 3 이다. 정규 분포(예를 들어, 라플라스 분포) 보다 더욱 이상치이기 취운 분포는 3 보다 큰 첨도를 가지며, 이상치이기 어려운 분포는 3 보다 작은 첨도를 갖는다.

불일치 측정치는 표준화된 모멘트의 대안적인 정의(definition)에 따라 계산될 수 있음을 인식해야 한다. 예를 들어, 첨도의 하나의 정의는 정규 분포가 첨도 = 0 을 산출하도록 3의 감산(subtraction)을 포함한다.

비대칭도 및 첨도의 개념을 추가로 설명하기 위해, 도 4는 신호값의 상이한 분포를 위해 얻어진 전형적인 막대그래프를 도시하고 있다. 도 4a는 비대칭도=0 및 첨도=3 인 정규 분포로부터의 데이터 샘플의 막대그래프이다. 도 4b는 비대칭도=0 및 첨도=6 인 라플라스 분포로부터의 데이터 샘플의 막대그래프이다. 도 4c는 비대칭도=0 및 첨도=1.8 인 균일한 또는 랜덤(random) 분포로부터의 데이터 샘플의 막대그래프이다. 도 4d는 비대칭도=0 및 첨도=1.5 인 사인파형으로부터의 데이터 샘플의 막대그래프이다. 명확히, 첨도는 막대그래프의 형상을 나타내고 있다.

두절 검출을 위해 비대칭도 및 첨도의 사용은 제2 변형예의 모니터링 신호에 대해 더욱 상세히 설명될 것이다. 따라서, 혈액 경로가 온전할 때, 모니터링 신호는 심장 펄스 및 누화 펄스 모두를 포함하며, 여기서 후자는 심장 펄스 상에 중첩된 교란으로서 작용한다. 정맥측 두절은 교란을 억제하여, 심장 펄스를 본질적으로 온전하게 남긴다. 심장 펄스가 사인파형과 유사하기 때문에, 정맥측 두절은 온전한 혈액 경로(도 3a 및 도 3b)와 비교된 더욱 사인파형인 모니터링 신호를 생산할 것으로 예상된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 따라서 정맥측 두절은 감소된 첨도로 귀결될 수 있다. 또한, 정맥측 두절은 모니터링 신호의 비대칭도를 변화시키기 쉬운데, 그 이유는 심장 펄스가 전형적으로 0 에 가까운, 또는 미세하게 네거티브인(좌측으로 기울어진) 비대칭도를 갖는 반면에, 누화 펄스의 존재가 모니터링 신호에 이상치(outlier)를 유도하여 비대칭도의 변화를 유발시킬 것이기 때문이다.

도 5는 강한 심장 펄스를 포함하는 모니터링 신호를 위해 계산된 첨도값(501) 및 비대칭도값(502)의 시간 시퀀스(sequence)이다. 각각의 첨도값 및 비대칭도값은 모니터링 신호의 12초 슬라이딩(sliding) 시간 창에서 계산된다. 심장 펄스 비율이 전형적으로 1 내지 3 Hz 의 범위에 있기 때문에, 시간 창은 복수의 심장 펄스를 포함하도록 선택된다. 모니터링 신호는, 도 5의 A, B, C, 및 D 에 의해 도시된 바와 같이, 투석 기계의 작동 도중의 상이한 작동 상태로 얻어진다. 도시된 예에 있어서, 누화 펄스는 주로 혈액 펌프(4)(도1)로부터 생성된다. 상태(A)에 있어서, 혈액 펌프(4)는 혈액 처리의 초기에 정지된다. 상태(B)에 있어서, 투석 기계는 피험자의 혈액을 처리하기 위해 온전한 혈액 경로로 작동된다. 상태(C)에 있어서, 정맥 바늘(2")은 혈액 처리 중 혈관 접속부재(3)(도1)로부터 제거된다. 상태(D)에 있어서, 혈액 펌프(4)는 정맥 바늘(2")의 제거 후 정지된다. 제거에 따라[상태(B)로부터 상태(C)로] 첨도값(501)이 상당히 감소되는 것이 명확하게 보이며, 모니터링 신호가 더욱 사인파형임을 나타내고 있다. 동시에, 비대칭도값(502)의 모듈(절대값)이 감소하여, 모니터링 신호가 더욱 대칭으로 되는 것을 나타내고 있다. 따라서, 첨도값 또는 비대칭도값(501, 502)을 각각의 기준치와 비교함으로써 정맥측 두절이 검출될 수 있다[도 2a의 단계(S4)]. 또한, 첨도값/비대칭도값(501, 502)은 상태(A, C, 및 D)에서 크기가 유사한 것을 알 수 있다. 이 예에 있어서, 누화 펄스는 완전히 혈액 펌프(4)로부터 생성된다. 상태(A 및 D)에 있어서, 혈액 펌프(A)가 정지되어 있기 때문에 모니터링 신호에 누화 펄스가 없을 것이다. 따라서, 상태(A 및 D)의 모니터링 신호는 제거된 상태(C)의 모니터링 신호를 닮을 것이다. 따라서, 도 5의 데이터는 혈액 펌프 정지 중 얻어진 첨도값/비대칭도값(501, 502)이 단계(S4)에서 기준치로서 사용될 수 있음을 나타내고 있다.

도 6은 각각의 작동 상태(A-D) 도중에 하나의 시간 지점(at one time point)에서 20초 시간 창에서의 신호값들에 대한, 도 5와 동일한 모니터링 신호에 대해 계산된 첨도값(O) 및 비대칭도값(△)을 도시하고 있다.

도 7은 미약한 심장 펄스를 포함하는 모니터링 신호를 위해 계산된 첨도값(O) 및 비대칭도값(△)을 도시하고 있다. 각각의 첨도값 및 비대칭도값은 각각의 작동 상태(A-D) 중 하나의 시간 지점에서 20초 시간 창에서의 신호값들에 대해 계산된다. 도시된 바와 같이, 제거는 첨도값의 감소 및 비대칭도값의 모듈의 감소로 귀결된다.

비대칭도 및 첨도는, 모니터링 신호가 위에 서술한 제1, 제3, 및 제4 변형예에 따라 주어진다면, 매개변수값으로서 유용할 수 있음을 인식해야 한다. 혈액 경로가 EC 회로의 정맥측 상에서 온전한 상태로부터 두절된 상태로 변화되었을 때, 모니터링 신호의 신호값의 분포는 누화 펄스의 중첩으로 인해 하나의 특징적인 분포로부터 다른 것으로 변경된다. 그러나, 첨도값/비대칭도값은 도 5 내지 도 7에 비해 상이하게 변할 수 있다. 예를 들어, 제1 변형예(오직 누화 펄스)의 모니터링 신호는 정맥 바늘이 제거될 때 증가된 첨도를 산출할 것으로 예상되는데, 그 이유는 혈액 펌프(4)로부터의 누화 펄스의 존재 및 부존재가 도 4d 및 도 4c와 유사한 분포로 귀결될 것으로 각각 예상되기 때문이다.

단계(S4)에 사용하기 위한 기준치는 다른 방법으로 얻어질 수 있음을 인식해야 한다. 누화 펄스 및/또는 상류 펄스가 (또한) 혈액 펌프가 아니라 다른 소스로부터 생성된다면, 이들 소스는 기준치(첨도/비대칭도)가 모니터링 신호에 기초하여 계산될 때 적절히 작동될 수 없다. 결과적인 기준치(REF1)는 심장 펄스를 나타낸다. 변형예에 있어서, 기준치는 시작 과정 중 얻어진 모니터링 신호를 위해 계산되며, 여기에서 EC 회로(1)의 동맥측은 혈관 접속부재(3)에 연결되어 있고, EC 회로(1)의 정맥측은 혈관 접속부재(3)에 아직 연결되어 있지 않으며, 또한 혈액 펌프(4)는 혈액을 동맥측으로부터 정맥측을 향해 펌핑하도록 작동된다. 결과적인 기준치(REF2)는 심장 펄스와 상류 펄스가 모니터링 신호에 존재한다면, 심장 펄스와 상류 펄스의 조합을 나타낸다. 추가적인 변형예에 있어서, 기준치는 준비 과정 중 얻어진 모니터링 신호를 위해 계산되며, 여기에서 EC 회로(1)는 혈관 접속부재(3)로부터 분리되어 있고, 또한 혈액 펌프(4)는 준비 유체를 펌핑하여 동맥측 상의 EC 회로(1) 내로 그리고 정맥측의 EC 회로(1)로부터 흐르도록 작동된다. 준비 과정 중, 바늘(2', 2")은 전형적으로 EC 회로(1)에 아직 부착되지 않으며, 또한 준비 유체는 동맥측 커넥터를 통해 EC 회로(1)에 들어가고 또한 정맥측 커넥터를 통해 EC 회로(1)를 떠날 수 있다[아래의 도 8의 커넥터(C1b 및 C2b)]. 결과적인 기준치(REF3)는, 상류 펄스들이 모니터링 신호에 존재한다면, 상류 펄스를 나타낸다.

위에 서술한 바와 같이, REF1 은 제2 변형예(누화 펄스 및 심장 펄스)의 모니터링 신호에 기초하여 정맥측 두절을 검출할 때 사용될 수 있다. 마찬가지로, REF2 는 제3 변형예(누화 펄스, 심장 펄스, 및 상류 펄스)의 모니터링 신호에 기초하여 정맥측 두절을 검출할 때 사용될 수 있다. 대안에 있어서, REF1 과 REF3 의 조합, 예를 들어 가중된 총합은 제3 변형예의 모니터링 신호에 기초하여 정맥측 두절을 검출할 때 사용하기 위해 REF2 의 근사치(approximation)로서 사용될 수 있다. 다른 대안에 있어서, REF1 은 제3 변형예의 모니터링 신호에 기초하여 정맥측 두절을 검출할 때, 예를 들어 상류 펄스가 모니터링 신호에서 상당히 억제되면, REF2 의 근사치로서 사용될 수 있다. 또 다른 대안에 있어서, 모니터링 신호는 시작 과정 중 모니터링 신호의 상류 펄스를 제거하도록 여과되며, 그에 의해 REF2 는 제2 변형예(누화 펄스 및 심장 펄스)의 모니터링 신호에 기초하여 정맥측 두절을 검출할 때 사용될 수 있다. 또한, REF3 은 제4 변형예(누화 펄스 및 심장 펄스)의 모니터링 신호에 기초하여 정맥측 두절을 검출할 때 사용될 수 있다. 또 다른 대안에 있어서, 모니터링 신호는 시작 과정 중 모니터링 신호에서 심장 펄스를 제거하도록 여과될 수 있으며(또는 심장 펄스가 모니터링 신호에 본래 없다), 그에 의해 REF2 는 제4 변형예의 모니터링 신호에 기초하여 정맥측 두절을 검출할 때 사용될 수 있다. 본 기술분야의 숙련자는 추가적인 대안들이 있으며 또한 단계(S4)에 사용하기 위한 기준치를 형성하기 위해 일반적으로 REF1-REF3 이 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있는 상이한 "기본값"으로서 간주될 수 있음을 인식하고 있다.

또한, 본 기술분야의 숙련자는 REF1-REF3 은 임의의 크기 측정치 뿐만 아니라 첨도/비대칭도가 아닌 임의의 다른 불일치 측정치를 나타내도록 얻어질 수 있음을 인식하고 있다. 또한, 위에 언급한 기준 프로파일은 오직 심장 펄스, 심장 펄스와 상류 펄스의 조합, 또는 오직 상류 펄스만을 나타내도록 REF1-REF3 과 유사한 방법으로 얻어질 수 있다. REF1-REF3 과 마찬가지로, 기준 프로파일은 전자 메모리(도 1의 도면부호 9)로부터 검색(retrieve)될 수 있으며, 또한 현재 피험자를 위한 현재 처치 세션(session) 중 또는 현재 피험자 또는 다른 피험자(또는 복수의 피험자)를 위한 이전의 처치 세션에서 발생될 수 있다. 여기에 사용되는 바와 같이, 처치 "세션" 은, 피험자가 먼저 EC 회로(1)에 연결되고, 혈액이 피험자로부터 추출 및 복귀되고, 그리고 피험자가 그 후 EC 회로(1)로부터 분리되는, 격리된 경우를 지칭한다. 기준 프로파일은 선택적으로 로우-패스-여과 또는 시간 평균화(averaging) 후, 예를 들어 모니터링 신호의 시간 창의 신호값에 의해 주어질 수 있다.

도 8은 투석 기계로서 실행된 혈액 처리 장치(80)를 추가로 예시하고 있으며, 여기에서 본 발명의 감시 장치(7) 및 본 발명의 방법이 실행될 수 있다. 도 8에 있어서, 투석 기계(80)는 EC 회로(1)와 환자의 혈관 계통 사이에 유체 연통을 설정하기 위해 연결 시스템(C')을 포함하는 EC 회로(1)를 포함하고 있다. 연결 시스템(C')은 동맥 접속 장치(2')(여기에서는 동맥 바늘의 형태인), 연결 튜브 세그먼트(segment)(10a), 및 커넥터(C1a)를 포함한다. 또한, 연결 시스템(C')은 정맥 접속 장치(2")(여기에서는 정맥 바늘의 형태인), 연결 튜브 세그먼트(11a), 및 커넥터(C2a)를 포함한다. 커넥터(C1a, C2a)는 대응하는 커넥터(C1b, C2b)와의 신뢰성 있는 또는 영구적인 결합을 제공하도록 배치된다. 커넥터(C1a, C1b, C2a, C2b)는 임의의 알려진 타입일 수 있다. 특정 실행에 있어서, 커넥터(C1a, C1b, C2a, C2b)는 생략될 수 있으며, 그에 따라 연결 시스템(C')은 접속 장치(2', 2")로 구성된다.

도 8에 있어서, EC 회로(1)는 동맥 튜브 세그먼트(10b), 및 연동(peristaltic) 타입일 수 있는 혈액 펌프(4)를 추가로 포함한다. 혈액 펌프(4)의 동맥측 상에는 동맥 튜브 세그먼트(10b)에서 펌프(4)의 상류의 압력을 측정하는 동맥 압력 센서(6a)가 있다. 펌프(4)는 혈액을 튜브 세그먼트(12)를 통해 투석기(5)의 혈액측으로 가압한다. 도시된 투석 기계(80)는 혈앱 펌프(4)와 투석기(5) 사이의 압력을 측정하는 압력 센서(6b)를 추가로 갖는다. 혈액은 튜브 세그먼트(13)를 통해 투석기(5)의 혈액측으로부터 정맥 점적 챔버(drip chamber) 또는 탈기(deaeration) 챔버(14)로 또한 그곳으로부터 정맥 튜브 세그먼트(11b) 및 커넥터(C2b)를 통해 다시 연결 시스템(C')으로 이어진다. 압력 센서(6c)("정맥 압력 센서" 또는 "정맥 센서"로서 알려진)는 투석기(5)의 정맥측 상의, 여기에서는 정맥 점적 챔버(14)의 압력을 측정하도록 제공된다.

도 8의 예에 있어서, EC 회로(1)의 정맥측은 튜브 세그먼트(12), 투석기(5)의 혈액측, 튜브 세그먼트(13), 점적 챔버(14), 튜브 세그먼트(11b), 커넥터(C2a, C2b), 튜브 세그먼트(11a), 및 정맥 접속 장치(2")로 이루어져 있으며, 또한 동맥측은 튜브 세그먼트(10b), 커넥터(C1a, C1b), 튜브 세그먼트(10a), 및 동맥 접속 장치(2')로 이루어져 있다.

동맥 바늘(2')과 정맥 바늘(2") 모두는 혈관 접속부재(도 1의 도면부호 3)에 연결된다. 혈관 접속부재의 타입에 따라, 바늘, 예를 들어 카테터 대신에 다른 타입의 접속 장치가 사용될 수 있다. 혈관 접속부재(3)는 이식편 또는 누공과 같은 상이한 타입의 동정맥(arteriovenous)(AV) 통로 또는 상이한 타입의 정정맥(venovenous)(VV) 혈액 경로를 포함하여, 임의의 적절한 타입일 수 있다.

또한, 투석 기계(80)는 투석 유체 회로(15)[여기에서는 투석 유체의 소스(16)로서 예시화된], 튜브 세그먼트(17), 투석기(5)의 투석 유체측, 튜브 세그먼트(18), 투석 유체 펌프(19), 튜브 세그먼트(20), 및 출구/드레인(drain)(21)을 포함한다. 도 8은 개략적이고 또한 예시적이며, 그리고 투석 유체 회로(15)는 추가적인 펌프, 추가적인 유동 경로, 유동-제어 밸브, 챔버 등과 같은 다른 부품을 포함할 수 있음을 인식해야 한다. 압력 센서(6d)는 투석 유체 회로(15)의 유체 압력을 측정하도록 제공된다.

투석 기계(80)는 투석 기계(80)의 작동을 제어하는 중앙 제어 유닛(22)을 추가로 포함한다. 도 8에 있어서, 제어 유닛(22)은 펌프(4, 19)를 작동시키도록, 또한 압력 센서(6a-6c)로부터 데이터를 얻도록 연결된다. 고장 상태가 검출되면, 제어 유닛(22)은 경고를 작동시키거나 및/또는 예를 들어 혈액 펌프(4)를 정지시키고 그리고 튜브 세그먼트(10b, 11b, 12, 13) 상의 하나 이상의 클램핑 장치(23)(단지 하나만 도시되었음)를 작동시킴으로써 혈액 유동을 정지시킬 수 있다. 도시되거나 추가로 논의되지는 않았지만, 제어 유닛(22)은 다른 많은 기능, 예를 들어 투석 유체의 온도 및 조성물, 추가적인 펌프 등을 제어할 수 있음을 인식해야 한다.

감시 장치(7)는 동맥 압력 센서(6a)에 연결되며, 또한 모니터링 신호에서 누설 펄스를 사라지게 하거나 또는 크기를 적어도 상당히 감소시키는 임의의 두절을 식별하도록 작동 가능하다. 이런 두절은 통상적으로 VND(정맥 바늘 제거)로서 알려진, 혈관 접속부재(3)로부터 정맥 접속 장치(2")의 제거, 커넥터(C2a, C2b)의 분리, 임의의 튜브 세그먼트(11a, 11b, 12, 13)의 파손 또는 꼬임(kinking), 투석기(5)의 파손 또는 막힘(clogging), 정맥 점적 챔버(14)의 누설, 또는 임의의 튜브 세그먼트 연결부, 예를 들어 임의의 튜브 세그먼트(12, 13)와 투석기(5) 사이의 연결부의 분리에 의해 유발될 수 있다. 대응하는 두절이 동맥측 상에 발생할 수 있으며, 또한 모니터링 신호에서 심장 펄스의 존재/부존재를 통해 검출될 수 있다.

도 8에 있어서, 장치(7)는 동맥 센서(6a)로부터 압력 데이터를 샘플링하기 위해 또는 그렇지 않으면 얻기 위해 또한 위에 서술한 모니터링 신호를 발생시키도록 압력 데이터를 처리하기 위해 데이터 획득 부분(24)을 포함한다. 따라서, 데이터 획득 부분(24)은 도 2a의 단계(S1 및 S2)를 실행한다. 예를 들어, 데이터 획득 부분(24)은 요구된 최소한의 샘플링 비율 및 해상도 그리고 하나 이상의 신호 증폭기를 갖는 A/D 컨버터를 포함할 수 있다. 또한, 데이터 획득 부분(24)은, 압력 데이터에서 바람직하지 않은 신호 성분을 제거하도록 작동 가능한, 하나 이상의 아날로그 또는 디지털 필터를 포함할 수 있다. 결과적인 모니터링 신호는 도 2a의 단계(S3 및 S4)에 의해 도시된 실제 감시 처리를 실행하는 데이터 분석 부분(25)으로의 입력값으로서 제공된다. 장치(7)는 데이터, 예를 들어 제어 장치(22)로 하여금 혈액 펌프(4)를 정지시키고 및/또는 클램핑 장치(들)(23)를 작동시키도록 유발시키는 제어 신호를 출력하기 위해 출력 인터페이스(26)를 추가로 포함한다. 출력 인터페이스(26)는 청각적인/시각적인/촉각적인 경고 또는 다른 경고 신호를 발생시키기 위해 로컬 또는 원격 장치(28)에 묶여지거나(teethered) 또는 무선으로 연결될 수 있다. 장치(7)는 투석 기계(80)(도시된 바와 같이)에 연결된 분리된 유닛으로서 실행될 수 있으며, 또는 이것은 투석 기계(80)의 부분으로서, 예를 들어 제어 유닛(22)의 부분으로서 통합될 수 있다.

감시 장치(7)의 대안적인 묘사가 도 2b에 도시되어 있다. 여기에서, 감시 장치(7)는 동맥 센서(6a)로부터 압력 신호를 얻기 위한 요소(또는 수단)(201), 및 누화 펄스를 포함하는 모니터링 신호의 발생을 위해 압력 신호를 처리하기 위한 요소(또는 수단)(202)를 포함한다. 또한, 누화 펄스의 존재 또는 부존재를 나타내는 매개변수값의 계산을 위한 요소(또는 수단)(203), 및 정맥측 두절의 검출을 위해 매개변수값을 평가하기 위한 요소(또는 수단)(204)가 제공된다. 또한, 장치(7)는 평가의 결과 상에 데이터를 출력하기 위한 요소(또는 수단)(205)를 포함한다.

도시된 바와는 관계없이, 감시 장치(7)는 하나 이상의 범용(general-purpose) 또는 특수-목적 연산 장치 상에서 작동되는 특수-목적 소프트웨어(또는 펌웨어)에 의해 실행될 수 있다. 이와 관련해서, 이런 연산 장치의 "요소" 또는 "수단"은 방법 단계의 개념적인 등가물(equivalent)을 지칭하는 것을 인식해야 하며, 요소/수단과 하드웨어 또는 소프트웨어 루틴(routine)의 특수한 조각(piece) 사이에서 항상 일대일(one-to-one) 대응하는 것은 아니다. 하드웨어의 하나의 조각은 때로는 상이한 수단/요소를 포함한다. 예를 들어, 처리 유닛은 하나의 명령을 실행할 때 하나의 요소/수단으로서 작용하지만, 그러나 다른 명령을 실행할 때 다른 요소/수단으로서 작용한다. 또한, 하나의 요소/수단은 일부 경우에서 하나의 명령에 의해 실행될 수 있지만, 그러나 일부 다른 경우에서는 복수의 명령에 의해 실행될 수 있다. 이런 소프트웨어 제어된 연산 장치는 하나 이상의 처리 유닛(도 1의 도면부호 8), 예를 들어 CPU("중앙 처리 장치"), DSP("디지털 신호 처리기")("Digital Signal Processor"), ASIC("주문형 반도체")("Application-Specific Integrated Circuit"), 이산적인(discrete) 아날로그 및/또는 디지털 성분, 또는 FPGA("필드 프로그램 가능한 게이트 어레이")(Field Programmable Gate Array")와 같은 일부 다른 프로그램 가능한 로직 장치를 포함할 수 있다. 감시 장치(7)는 시스템 메모리 및 상기 시스템 메모리(도 1의 도면부호 9)를 포함하는 다양한 시스템 부품들을 처리 유닛에 결합하는 시스템 버스(bus)를 추가로 포함할 수 있다. 시스템 버스는 메모리 버스 또는 메모리 제어기, 주변 버스, 및 임의의 다양한 버스 아키텍쳐(architecture)를 사용하는 로컬 버스를 포함하는 임의의 여러 타입의 버스 구조물일 수 있다. 시스템 메모리는 읽기 전용 메모리(ROM), 랜덤 억세스 메모리(RAM), 및 플래시 메모리와 같은 휘발성 및/또는 비-휘발성 메모리의 형태로 컴퓨터 저장 매체를 포함할 수 있다. 특수-목적 소프트웨어가 시스템 메모리에 저장되거나, 또는 자기 매체, 광학 매체, 플래시 메모리 카드, 디지털 테이프, 솔리드 스테이트 RAM, 등과 같은 연산 장치에 포함되거나 또는 접근할 수 있는 다른 제거 가능한/제거 불가능한 휘발성/비-휘발성 컴퓨터 저장 매체 상에 저장될 수 있다. 감시 장치(7)는 A/D 컨버터와 같은 하나 이상의 데이터 획득 장치 뿐만 아니라 직렬 인터페이스, 병렬 인터페이스, USB 인터페이스, 무선 인터페이스, 네트워크 어댑터, 등과 같은 하나 이상의 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 특수-목적 소프트웨어는 기록 매체, 읽기-전용 메모리, 또는 전기 캐리어(carrier) 신호를 포함하여, 임의의 적절한 컴퓨터-판독 가능한 매체 상의 감시 장치에 제공될 수 있다.

일부(또는 전부) 요소/수단은 본 기술분야에 잘 알려진 바와 같이 FPGA, ASIC, 또는 이산적인 전자 부품들(레지스터, 커패시터, 작동 증폭기, 트랜지스터, 필터, 등)의 조립체와 같은 전용 하드웨어에 의해 완전히 또는 부분적으로 실행되는 것도 상상할 수 있다.

본 발명은 현재 가장 실용적이고 또한 바람직한 실시예로 간주되는 것과 관련하여 서술되었지만, 본 발명은 서술된 실시예에 제한되지 않으며, 그와는 반대로 첨부된 청구범위의 정신 및 범위 내에 포함되는 다양한 수정 및 등가적인 배치를 포함하는 것으로 의도되는 것을 인식해야 한다.

예를 들어, 압력 센서는 임의의 타입, 예를 들어 저항, 커패시터, 유도, 자기, 음향 또는 광학 감지에 의해 작동되는 또한 하나 이상의 다이어프램, 벨로우즈(bellows), 보든(Bourden) 튜브, 압전(piezo-electrical) 부품, 반도체 부품, 변형(strain) 게이지, 공진(resonant) 와이어, 가속도계(accelerometer), 등을 사용하는 임의의 타입일 수 있다. 예를 들어, 압력 센서는 종래의 압력 센서, 생체 임피던스(bioimpedance) 센서, 광혈류 측정기(photoplethysmography)(PPG) 센서, 등으로서 실행될 수 있다.

마찬가지로, 혈액 펌프는 위에 표시된 바와 같이 회전식 연동 펌프 뿐만 아니라 선형 연동 펌프, 다이아프램 펌프, 또는 원심(centrifugal) 펌프와 같은 용적식(positive displacement) 펌프의 임의의 타입일 수 있다.

또한, 동일한 타입의 매개변수들 뿐만 아니라 동일한 타입의 상이한 매개변수들(예를 들어, 크기, 매칭, 및 불일치)을 포함하여, 정맥측 두절을 검출하기 위해 매개변수값의 조합을 사용하는 것도 상상할 수 있다.

또한, 본 발명의 기술은 예를 들어 발명의 배경 부분에 서술된 바와 같은 종래의 기술과 조합하여 사용될 수 있음을 인식해야 한다.

또한, 위에 서술한 불일치 측정치, 특히 3차 이상의 표준화된 모멘트는 WO 97/10013호에 의해 제안된, 즉 정맥 압력 센서에서 펌프 펄스의 존재/부존재를 검출하는 두절 검출 기술의 계산-효과적인 실행을 제공하기 위해 사용될 수 있음을 인식해야 하며, 상기 펌프 펄스는 혈액 펌프(및/또는 동맥측의 다른 펄스 발생기)로부터 생성되며 또한 혈액 펌프로부터 동맥 바늘, 혈관 접속부재, 및 정맥 바늘을 통해 상류의 방향으로 정맥 압력 센서로 전파될 수 있다.

1: 체외 유체 회로 2': 동맥 접속 장치
2": 정맥 접속 장치 3: 혈관 접속부재
4: 혈액 펌프 5: 투석기
6: 압력 센서 7: 감시 장치
8: 신호 처리기 9: 전자 메모리
22: 중앙 제어 유니트 80: 투석 기계

Claims

혈액 경로가 혈관 접속부재(3)로의 연결을 위한 혈액 회수 장치(2')와 혈액 복귀 장치(2") 및 혈액을 혈액 경로를 통해 혈액 회수 장치(2')로부터 혈액 복귀 장치(2")로 펌핑하도록 작동 가능한 펌핑 장치(4)를 포함하는, 피험자의 혈관 접속부재(3)로부터 체외 혈액 처리 장치(80)를 통해 그리고 다시 혈관 접속부재(3)로 연장되는 혈액 경로를 모니터링하기 위한 모니터링 장치로서:
혈액 경로를 통해 펌핑된 혈액의 압력 펄스를 검출하기 위해, 혈액 경로에서 펌핑 장치(4)의 상류에 배치되는 압력 센서(6a)로부터 압력 데이터를 얻기 위한 입력부; 및
상기 입력부에 연결되는, 신호 처리기(8)를 포함하며,
상기 신호 처리기는,
상기 압력 데이터에 기초하여, 상기 체외 혈액 처리 장치(80)의 하나 이상의 펄스 발생기로부터 생성되며 혈액 복귀 장치(2"), 혈관 접속부재(3), 및 혈액 회수 장치(2')를 통해 펌핑 장치(4)의 하류 방향으로 압력 센서(6a)로 전파되는, 누화 펄스를 포함하는 시간-의존형 모니터링 신호를 발생시키도록,
누화 펄스의 존재 또는 부존재를 나타내는 매개변수값의 계산을 위해 상기 모니터링 신호를 처리하도록, 그리고
매개변수값에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 펌핑 장치(4)의 하류에서 혈액 경로의 두절을 검출하도록 구성되는 것인 혈액 경로 모니터링 장치.
제 1항에 있어서,
상기 신호 처리기(8)는 모니터링 신호의 시간 창 내의 신호값의 불일치의 측정치로서 매개변수값을 계산하도록 구성되는 것인 혈액 경로 모니터링 장치.
제 2항에 있어서,
상기 불일치의 측정치는 신호값의 엔트로피의 측정치를 포함하는 것인 혈액 경로 모니터링 장치.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,
상기 불일치의 측정치는 신호값의 통계적 측정치를 포함하는 것인 혈액 경로 모니터링 장치.
제 4항에 있어서,
상기 통계적 측정치는 3차 이상의 표준화된 모멘트를 포함하는 것인 혈액 경로 모니터링 장치.
제 4항 또는 제 5항에 있어서,
상기 통계적 측정치는 비대칭도와 첨도 중 적어도 하나를 포함하는 것인 혈액 경로 모니터링 장치.
제 2항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 신호 처리기(8)는, 피험자의 하나 이상의 생리적 펄스 발생기(PH)로부터 생성된 생리적 펄스를 포함하는, 모니터링 신호를 발생시키도록 구성되며, 상기 시간 창은 하나의 생리적 펄스의 적어도 일부분을 포함하도록 선택되는 것인 혈액 경로 모니터링 장치.
제 7항에 있어서,
상기 매개변수값은 생리적 펄스 상에 누화 펄스의 중첩에 의해 유발된 교란을 나타내도록 계산되는 것인 혈액 경로 모니터링 장치.
제 7항 또는 제 8항에 있어서,
상기 신호 처리기(8)는, 상기 펌핑 장치(4)로부터 생성되며 또한 상기 펌핑 장치(4)의 상류 방향으로 혈액 경로로 전파되는, 간섭 펄스를 적어도 억제하기 위해 압력 데이터를 여과함으로써 모니터링 신호를 발생시키도록 구성되며, 상기 여과는 간섭 펄스와 모니터링 신호의 생리적 펄스 사이의 크기의 비율이 약 1/10 보다 작도록, 바람직하기로는 약 1/50 보다 작도록, 가장 바람직하기로는 약 1/100 보다 작도록, 간섭 펄스를 억제하도록 구성되는 것인 혈액 경로 모니터링 장치.
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 신호 처리기(8)는, 상기 펌핑 장치(4)로부터 생성되며 또한 상기 펌핑 장치(4)의 상류 방향으로 혈액 경로로 전파되는, 간섭 펄스에 대해 압력 데이터를 여과함으로써 모니터링 신호를 발생시키도록 구성되며, 상기 여과는, 간섭 펄스가 누화 펄스와 동일하거나 또는 작은 크기를 갖도록, 누화 펄스에 비해 간섭 펄스를 억제하도록 구성되는 것인 혈액 경로 모니터링 장치.
제 10항에 있어서,
상기 신호 처리기(8)는 모니터링 신호를 발생시키기 위해 압력 데이터를 여과할 때 본질적으로 간섭 펄스를 제거하도록 구성되는 것인 혈액 경로 모니터링 장치.
제 1항에 있어서,
상기 신호 처리기(8)는 모니터링 신호의 시간 창 내의 신호값의 크기의 측정치로서 매개변수값을 발생시키도록 구성되는 것인 혈액 경로 모니터링 장치.
제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 신호 처리기(8)는, 매개변수값을 누화 펄스의 부존재 시 매개변수값의 추정치로서 얻어지는 기준치와 비교함으로써, 두절을 검출하도록 구성되는 것인 혈액 경로 모니터링 장치.
제 13항에 있어서,
상기 신호 처리기(8)는, 제1, 제2, 및 제3 기본값들(REF1, REF2, REF3) 중 적어도 하나에 기초하여 기준치를 얻도록 구성되며,
상기 제1 기본값(REF1)은 상기 적어도 하나의 펄스 발생기가 고장난 시간 주기 도중에 계산된 매개변수값에 의해 주어지며,
제2 기본값(REF2)은 시작 과정 도중에 계산된 매개변수값에 의해 주어지고, 여기서 체외 혈액 처리 장치(80)는 상기 혈액 회수 장치(2')를 통해 상기 혈관 접속부재(3)에 연결되지만, 상기 펌핑 장치(4)의 하류에서 상기 혈관 접속부재(3)로부터 분리되며, 또한 상기 펌핑 장치(4)는 혈액을 상기 혈액 회수 장치(2')로부터 상기 체외 혈액 처리 장치(80) 내로 펌핑하도록 작동되며, 그리고
제3 기본값(REF3)은 준비 과정 중 계산된 매개변수값에 의해 주어지며, 여기서 상기 체외 혈액 처리 장치(80)는 상기 펌핑 장치(4)의 상류 및 하류에서 상기 혈관 접속부재(3)로부터 분리되고, 또한 상기 펌핑 장치(4)는 준비 유체를 펌핑하여 상류 단부(C1b)에서는 상기 체외 혈액 처리 장치(80) 내로 흐르게 하고 또한 하류 단부(C2b)에서는 상기 체외 혈액 처리 장치(80)로부터 흐르도록 작동되는 것인 혈액 경로 모니터링 장치.
제 14항에 있어서,
제1 기본값(REF1)은 피험자로부터 생성된 생리적 펄스의 존재 및 상기 누화 펄스의 부존재 그리고 펌핑 장치로부터 생성되고 또한 펌핑 장치의 상류 방향으로 혈액 경로로 전파되는 간섭 펄스의 부존재를 나타내도록 발생되며;
제2 기본값(REF2)은 상기 생리적 펄스와 상기 간섭 펄스의 존재 및 상기 누화 펄스의 부존재; 상기 생리적 펄스의 존재 및 상기 누화 펄스와 상기 간섭 펄스의 부존재; 및 상기 간섭 펄스의 존재 및 상기 누화 펄스와 상기 생리적 펄스의 부존재 중 하나를 나타내도록 발생되며; 및
제3 기본값(REF3)은 상기 간섭 펄스의 존재 및 상기 누화 펄스와 상기 생리적 펄스의 부존재를 나타내도록 발생되는 것인 혈액 경로 모니터링 장치.
제 1항에 있어서,
상기 신호 처리기(8)는, 모니터링 신호로부터 형상-표시 데이터를 추출하고, 형상-표시 데이터를 기준 프로파일 데이터와 매칭시킴으로써 매개변수값을 계산하도록 구성되는 것인 혈액 경로 모니터링 장치.
제 16항에 있어서,
상기 형상-표시 데이터는 모니터링 신호의 신호값을 포함하며, 상기 기준 프로파일 데이터는 일시적 기준 프로파일을 포함하는 것인 혈액 경로 모니터링 장치.
제 1항에 있어서,
하나 이상의 펄스 발생기는 혈액 경로와 유압 접촉하는 투석 유체 회로(15)에 포함되며,
상기 신호 처리기(8)는 상기 투석 유체 회로(15)를 통해 펌핑된 투석 유체에서 또는 상기 하나 이상의 펄스 발생기를 위한 제어 신호로부터 압력 펄스를 검출하기 위해 상기 투석 유체 회로(15)에 배치되는 추가적인 압력 센서(6d)로부터 기준 신호를 얻고, 모니터링 신호를 기준 신호와 매칭시킴으로써 매개변수값을 계산하도록 구성되는 것인 혈액 경로 모니터링 장치.
혈액 경로가 혈관 접속부재(3)로의 연결을 위한 혈액 회수 장치(2')와 혈액 복귀 장치(2") 및 혈액을 혈액 경로를 통해 혈액 회수 장치(2')로부터 혈액 복귀 장치(2")로 펌핑하도록 작동 가능한 펌핑 장치(4)를 포함하는, 피험자의 혈관 접속부재(3)로부터 체외 혈액 처리 장치(80)를 통해 그리고 다시 혈관 접속부재(3)로 연장되는 혈액 경로를 모니터링하기 위한 장치로서:
혈액 경로를 통해 펌핑된 혈액의 압력 펄스를 검출하기 위해, 혈액 경로에서 펌핑 장치(4)의 상류에 배치되는 압력 센서(6a)로부터 압력 데이터를 얻기 위한 수단(24; 201);
상기 압력 데이터에 기초하여, 상기 체외 혈액 처리 장치(80)의 하나 이상의 펄스 발생기로부터 생성되고 혈액 복귀 장치(2"), 혈관 접속부재(3) 및 혈액 회수 장치(2')를 통해 펌핑 장치(4)의 하류 방향으로 압력 센서(6a)로 전파되는, 누화 펄스를 포함하는 시간-의존형 모니터링 신호를 발생시키기 위한 수단(24; 202);
누화 펄스의 존재 또는 부존재를 나타내는 매개변수값의 계산을 위해 모니터링 신호를 처리하기 위한 수단(25; 203); 및
매개변수값에 적어도 부분적으로 기초하여, 펌핑 장치(4)의 하류의 혈액 경로의 두절을 검출하기 위한 수단(25; 204)을 포함하는 것인 혈액 경로 모니터링 장치.
피험자의 혈관 접속부재(3)로부터 연장하며 혈관 접속부재(3)로의 연결을 위한 혈액 회수 장치(2'), 혈액 경로를 통해 혈액을 펌핑하도록 작동 가능한 펌핑 장치(4), 혈액 처리 유니트(5), 및 혈관 접속부재(3)로의 연결을 위한 혈액 복귀 장치(2")를 포함하는 혈액 경로를 형성하기 위해, 피험자의 심장혈관 계통으로의 연결을 위해 구성된 체외 혈액 처리를 위한 장치로서:
상기 장치는 제 1항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 따른 모니터링 장치를 더 포함하는 것인 체외 혈액 처리 장치.
혈액 경로가 혈관 접속부재(3)로의 연결을 위한 혈액 회수 장치(2')와 혈액 복귀 장치(2") 및 혈액을 혈액 경로를 통해 혈액 회수 장치(2')로부터 혈액 복귀 장치(2")로 펌핑하도록 작동 가능한 펌핑 장치(4)를 포함하는, 피험자의 혈관 접속부재(3)로부터 체외 혈액 처리 장치(80)를 통해 그리고 다시 혈관 접속부재(3)로 연장되는 혈액 경로를 모니터링하는 방법으로서:
혈액 경로를 통해 펌핑된 혈액에서 압력 펄스를 검출하기 위해, 혈액 경로에서 펌핑 장치(4)의 상류에 배치되는 압력 센서(6a)로부터 압력 데이터를 얻는 단계;
압력 데이터에 기초하여, 체외 혈액 처리 장치(80)의 하나 이상의 펄스 발생기로부터 생성되고 혈액 복귀 장치(2"), 혈관 접속부재(3) 및 혈액 회수 장치(2')를 통해 펌핑 장치(4)의 하류의 방향으로 압력 센서(6a)로 전파되는, 누화 펄스를 포함하는 시간-의존형 모니터링 신호를 발생시키는 단계;
누화 펄스의 존재 또는 부존재를 나타내는 매개변수값의 계산을 위해 모니터링 신호를 처리하는 단계; 및
매개변수값에 적어도 부분적으로 기초하여, 펌핑 장치(4)의 하류의 혈액 경로의 두절을 검출하는 단계를 포함하는 것인 혈액 경로 모니터링 방법.
처리기에 의해 실행될 때, 상기 처리기가 제 21항의 방법을 수행하도록 야기하는, 컴퓨터 명령을 포함하는 컴퓨터-판독 가능한 매체.