JP4433717B2 - 気泡検出システム、該気泡検出システムを備えた血液透析回路 - Google Patents

Description

本発明は、超音波を利用して導管内を通過する液体内の気泡を検出した検出結果に基づいて気泡の状態を把握し、さらには前記把握した気泡の状態、あるいは該状態の経時的変化に基づいて気泡の発生原因を把握することが可能な気泡検出システム、該気泡検出システムを備えた血液透析装置、および該気泡検出システムを利用した血液透析回路のプライミング方法に関する。

医療用機械、例えば血液透析装置、輸血装置を使用して患者の治療を行う際に、誤って患者体内に気泡を注入しないように、気泡検出装置が利用されることは少なくない。その場合、透明でない薬液や血液にも適応可能なように、検出手段の１つとして、超音波が利用されており、例えば、下記に示す特許文献１および２が知られている。
特許文献１および２には、超音波を利用して導管内を通過する液体内の微小量の気泡を誤検知しないように、様々な工夫がこらされている。しかし、従来の気泡検出装置では実際に微小量の気泡を正確に検出、または定量するのは困難である。また、従来の気泡検出装置では導管内を通過する液体内の気泡の合計量に基づいて警報を発する機能を有するだけで、導管内を通過する液体内の検知した気泡に関する情報から、検知した気泡の混入がどのような原因で発生するのか察知することは困難であり、したがって生じた気泡の混入に対してそれを防止するためにどのような手段を採用すれば良いかを知ることも困難であった。

実開昭５９−１９１６６２号 特公平６−６４０１６号

本発明は、導管内を通過する液体、特に医療用機械、例えば血液透析装置の血液回路や輸血装置や人工心肺装置の導管内を通過する血液や輸液等に気泡が混入した場合、あらかじめ設定した気泡警報基準値に基づく警報が発せられる前に気泡発生の原因を察知可能で、この察知された気泡発生の原因に基づいて導管内を通過する液体に気泡が混入されるのを防止する改善措置を採用することができる気泡検出システムの提供を目的とする。

本発明の第１の特徴は、超音波を利用して導管内を通過する液体内の気泡を検出する気泡検出システムであって、該気泡検出システムは、導管内を通過する気泡（単泡）の少なくともその数および大きさ（体積）を経時的に検出する気泡検出手段、および前記気泡検出結果に基づいて、一定時間毎に前記導管内を通過する液体内の気泡数および気泡量を一定大きさ（体積）毎（気泡径区分毎）に経時的に算出する気泡積算手段を有することを特徴とする気泡検出システムを提供することにより、前記課題を解決することができたことにある。

前記の気泡積算は、例えば気泡検出手段のマイクロバブル検出基板で検出した気泡一つ一つの量情報（体積、μｌ）が通信手段により前記気泡積算手段、例えばパソコン、マイコンその他前記の気泡積算を行うことができる計算手段に送られ、ここで前記の気泡積算の処理が行われる。

本発明の気泡検出システムは、前記気泡積算手段の算出結果に基づいて、表示手段の表示画面中に、少なくとも前記導管内を通過する液体内の気泡数および／または気泡量を気泡の一定大きさ（体積）および一定区分時間毎に表示可能にさせることができ、これにより気泡発生状態および／または気泡発生原因の判断が目視によって容易に行うことが可能である。

なお、本発明でいう一定大きさ（体積）および一定区分時間毎の気泡量とは、具体的には以下のように定義されるものである。
一定区分時間における一定大きさ、例えば０．３μｌ＜気泡体積（ｐ）≦０．６における気泡数が３個、この各気泡体積が０．３３μｌ、０．４２μｌおよび０．５７μｌであった場合、気泡量とは前記各０．３３μｌ、０．４２μｌおよび０．５７μｌの合計量である１．３２μｌを指す。

以下、本発明を実施の形態に基づいて、本発明をさらに具体的に説明する。
図１に示す気泡検出システムにおいて、気泡検出手段Ａにより超音波を利用して導管内を通過する液体内の少なくとも各気泡（単泡）の数および体積を経時的に検出し、この検出結果に基づき、気泡積算手段であるマイコン（演算装置）Ｂにより気泡（単泡）を一定区分毎、例えば気泡体積（ｐ）≦０．３μｌ、０．３μｌ＜気泡体積（ｐ）≦０．６、０．６μｌ＜気泡体積（ｐ）に区分するとともに、あらかじめ設定された一定時間、例えば５秒内に導管を通過する前記区分体積毎の気泡数と気泡量を経時的に算出される。
前記マイコン（演算装置）Ｂによって算出される一定時間内に導管を通過する前記気泡径毎の気泡数および／または合計気泡量データの内、表示画面の表示に必要なデータは、直ちに表示制御部Ｃに送られる。また、前記気泡径毎の気泡数および合計気泡量のデータは表示制御部Ｃに送られるとともにメモリー手段Ｅに記憶させることができる。
表示制御部Ｃに送られたデータは、例えば図２に示すような表示画面の表示によって気泡発生状態および／または気泡発生原因の判断が目視によって可能となる。

本発明の気泡検出システムは、前記マイコン（演算装置）Ｂに前記の積算条件の変更機能を持たせるか、あるいは前記マイコン（演算装置）Ｂにオンラインで前記の積算条件の変更手段Ｆを結合することにより、前記の気泡積算手段の一定時間および／または気泡径区分に関する積算条件を任意に変更することが可能なものが好ましい。
また、本実施形態においては、演算装置としてマイコンを使用したが、本発明においては、演算装置はマイコンに限らず、前記の気泡積算を行うことができる計算手段であれば同様に使用することができる。

本発明の気泡検出システムは、上述のように表示手段を備え、前記演算装置によって算出された結果をこの表示画面に表示できるが、この表示内容として、例えば図２に示すような前記導管内を通過する液体内の気泡量を気泡の一定大きさ（体積）および一定時間毎に継時的に表示する形態が挙げられる。さらに、本発明の気泡検出システムの表示手段としては、前記のような経時的表示に加えて、あるいは代えて、例えば図３に示すように一定区分時間の前記導管内を通過する一定大きさ（体積）毎の気泡数および／または気泡量を表示する形態であってもよい。

本発明の気泡検出システムは、以下のような効果を奏することができる。
１．あらかじめ設定した気泡警報が発せられる前に気泡発生の原因の推測、探知が可能であるので、気泡発生原因の改善措置を行うことが出来、気泡によるトラブルを未然に防止できる。
２．気泡警報が発せられた時、気泡警報が発せられる直前の気泡通過状態あるいは気泡警報が発せられる直前までの気泡通過状態の経時的なデータにより気泡発生原因の究明が容易となる。
３．プライミング時には回路内に付着した気泡を十分に取り除く必要があるが、前記表示画面の表示によって、回路の気泡除去の程度を表示画面のデータを目視することにより容易に判断できる。
４．透析、輸液以外の様々な用途に対して、前記１〜３の効果を奏することができる。

本発明の気泡検知システムを用いることにより、プライミングの終了検知を適切に行うことができた。

本発明の気泡検知システムを用いた血液透析回路のプライミングの終了検知
透析操作を行う前に、通常、生食を血液回路に満たすか、あるいは血液回路内を循環させることにより、該血液回路内の付着気泡の除去等を目的としてプライミング操作が行われる。このプライミング操作によって順次、前記血液回路内に付着した気泡の気泡数および気泡量は減少するが、本発明の気泡検知システムはプライミングの終了検知、特に生食の循環を伴うプライミングの終了検知を的確に行うことができる。
例えば、生食の循環を伴うプライミングの気泡検出に、表示画面に１０秒間における気泡体積（Ｐ）≦０．３μｌ、０．３μｌ＜気泡体積（Ｐ）≦０．６、０．６μｌ＜気泡体積（Ｐ）≦１および１＜気泡体積（Ｐ）の気泡体積（Ｐ）区分毎に気泡数を表示させた。この表示結果が下表に記載するような気泡検出結果を２分間継続して満足した場合、プライミングの終了可能の判断を行うことが出来、この判断はプライミングの終了検知として適切なものであった。

また、前表の条件をプライミング開始後、一定期間、例えば２０分以上経過しても満足しない場合、この血液透析回路は該回路内に空気が吸引される不具合が生じているおそれがあると目視によって判断するか、あるいは表示画面に例えば「回路に空気が吸引されているおそれがあります」と文字メッセージを表示させるか、さらには前記メッセージを音声で警告することができる。

プライミング操作において、透析回路は例えば透析操作中のチューブ接続部のゆるみ、透析回路を構成する成形部品の亀裂等により生じた隙間から回路内に空気が吸引されることがある。特に血液ポンプとしてローラポンプを使用した場合、血液はローラポンプでチューブをしごくことにより、患者の血管から血液回路に血液を吸引するため、患者の血管からローラポンプのローラ部までの動脈側血液回路内は周期的に陰圧が発生するので、動脈側血液回路内に空気が吸引される現象が生じた場合、この現象はローラポンプのローラの回転周期に同期して生じる。したがって、このローラポンプのローラの回転周期と本発明の気泡検知システムによって算出され、例えば該システムのメモリーに収納された気泡個数の発現周期が一致した時には、空気の吸引は動脈側血液回路側からの空気の空気の吸引と判断し、例えば「動脈側血液回路の接続部分がゆるんでいないか確認してください」などのメッセージを表示画面に表示させたり、音声を発生させたりすることができる。

導管内を通過する液体、特に医療用機械、例えば血液透析装置の血液回路や輸血装置や人工心肺装置の導管内を通過する血液や輸液等に気泡が混入した場合、あらかじめ設定した気泡警報基準値に基づく警報が発せられる前に気泡発生の原因を察知可能で、この察知された気泡発生の原因に基づいて導管内を通過する液体に気泡が混入されるのを防止する改善措置を採用することができる気泡検出システム。

本発明の気泡検索システム全体の構成を示す一例である。 本発明の気泡検索システムにおける表示手段の表示画面（合計気泡量の経時的変化）の構成を示す一例である。 本発明の気泡検索システムにおける表示手段の他の表示画面（一定区分時間のみの気泡量と気泡数）の構成を示す一例である。

符号の説明

Ａ 気泡体績（ｐ）≦０．３μｌ
Ｂ ０．３μｌ＜気泡体績（ｐ）≦０．６
Ｃ ０．６μｌ＜気泡体績（ｐ）
Ｄ 前記Ａ、ＢおよびＣの合計気泡量

Claims (9)

1. 超音波を利用して血液回路の導管内を一定時間内に通過する気泡（単泡）の少なくともその数および大きさ（体積）を経時的に検出する気泡検出手段、および前記気泡検出結果に基づいて、一定時間毎に前記導管内を通過する液体内の気泡数および気泡量を一定大きさ（体積）毎（気泡径区分毎）に区分分けして経時的に算出する気泡積算手段を有することを特徴とする血液回路の気泡検出システム。
2. 気泡積算手段の前記一定時間および／または気泡径区分の区分分けの条件を設定変更可能なものであることを特徴とする請求項１に記載の気泡血液回路の検出システム。
3. 前記気泡積算手段がマイコンであることを特徴とする請求項１または２に記載の気泡検出システム。
4. 気泡積算手段により算出された前記算出結果を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の気泡検出システム。
5. 表示手段の表示内容によって気泡発生状態および／または気泡発生原因の判断が、目視によって可能なものであることを特徴とする請求項４に記載の気泡検出システム。
6. 気泡積算手段により算出された算出結果を収納可能なメモリー手段を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の気泡検出システム。
7. 気泡検出手段として請求項１〜６のいずれかに記載の気泡検出システムを備えていることを特徴とする血液透析回路。
8. 血液透析回路の血液ポンプとしてローラポンプを用い、このローラポンプの回転周期と気泡検出システムで算出された気泡個数の最大値の発現周期が一致した場合に、気泡検出手段が透析回路の動脈側部分に回路内に空気が吸引されていると判断する機能を有することを特徴とする請求項７に記載の血液透析回路
9. 血液透析回路のプライミング方法において、気泡検出手段として請求項１〜６のいずれかに記載の気泡検出システムを使用することを特徴とするプライミング方法。

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