JP5864766B2 - 信号処理装置、医療装置及び信号処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、気泡検出装置（気泡センサ）の出力信号を処理する信号処理装置、及び、該信号処理装置を備える医療装置、ならびに、該信号処理装置における信号処理方法に関するものである。

従来より、体外循環装置や輸液装置等の医療装置では、プライミング液や輸液等の液体に含まれる気泡を検出するための気泡センサがチューブに装着されており、当該気泡センサからの出力信号を信号処理装置にて処理することで、気泡の有無や気泡の大きさ等の判定が行われている。

一般に、チューブに装着される気泡センサは、超音波や光等の信号を送信する信号送信部と、チューブを透過した信号を受信する信号受信部とを備えており、気泡が通過したことに伴って生じる受信信号レベルの低下を、信号受信部にて検出する構成となっている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−１７８８０８号公報

しかしながら、気泡センサが装着されるチューブ上の位置や方向は、常に同じであるとは限られず、例えば、垂直に配されたチューブ上に装着されることもあれば、水平に配されたチューブ上に装着されることもある。また、水平に配されたチューブ上に装着される場合にあっては、信号送信部と信号受信部とよって、チューブが上下から挟みこまれるように装着されることもあれば、左右から挟みこまれるように装着されることもある。

ここで、チューブ内の気泡は、常に同じ形状を有しているとは限られず、通常、液体が流れる方向によって、形状が変化する。図７を用いて説明する。

図７は、液体が流れる方向に応じて気泡の形状が変形する様子を示した図である。図７の７ａは、垂直に配されたチューブに気泡センサを装着した様子を、真上から見た場合を示している。また、図７の７ｂは、水平に配されたチューブに対して、信号送信部と信号受信部とを上下から挟みこむように気泡センサを装着した様子を、真横から見た場合を示している。更に、図７の７ｃは、水平に配されたチューブに対して、信号送信部と信号受信部とを左右から挟みこむように気泡センサを装着した様子を、真横から見た場合を示している。

図７の７ａ−７ｃから明らかなように、気泡の大きさ（体積）が同じであっても、気泡センサが装着されるチューブ上の位置及び方向によって、検出される気泡の形状（超音波や光等の信号が減衰する幅（Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃ））は異なってくる。

この結果、信号が所定レベル以上減衰している範囲（幅Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃを、液体が流れる方向に積分していくことによって得られる面積Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、つまり、信号が送信される方向に垂直な面に向かって気泡を投影させることにより得られる気泡断面積）を監視することで、気泡の有無や気泡の大きさ等を判定する信号処理装置の場合、誤差要因となり、判定精度が低下してしまうといった問題が生じる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、気泡の有無や気泡の大きさ等を判定する際の、判定精度を向上させることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る信号処理装置は以下のような構成を備える。即ち、
液体が流れるチューブに装着される気泡センサと接続され、該気泡センサから出力される出力信号を処理する信号処理装置であって、
前記液体が流れる方向と交差する方向に送信された信号を前記チューブを介して受信することにより得られる受信信号を、前記気泡センサより取得する取得手段と、
前記気泡センサの各軸の傾斜角度を算出するための傾斜信号を、前記気泡センサより取り込むことにより、前記気泡センサの各軸の傾斜角度を算出し、該算出した各軸の傾斜角度に基づいて、前記気泡センサの前記チューブに対する装着状態を判定する判定手段と、
前記取得手段により取得された受信信号と、前記判定手段により判定された装着状態に応じて予め定められた補正値とを用いることにより、気泡の大きさを算出する算出手段とを備える。

本発明によれば、気泡の有無や気泡の大きさ等を判定する際の、判定精度を向上させることが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る信号処理装置を備える医療装置である、体外循環装置１００の全体構成の一例を示す図である。 体外循環装置１００のコントローラ１１０の機能構成の一例を示す図である。 気泡センサ１１４の構成及び装着状態を説明するための図である。 傾斜測定部２１１における処理の概要を説明するための図である。 傾斜測定部２１１における処理の概要を説明するための図である。 気泡センサ１１４の傾斜角度と、気泡断面算出部２１２において算出される気泡断面積との関係を示す図である。 信号処理部２１０における気泡判定処理の流れを示すフローチャートである。 液体が流れる方向によって、気泡の形状が変形する様子を示す図である。

以下、本発明の各実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の各実施形態では、本発明に係る信号処理装置が適用される医療装置として、体外循環装置を例に説明するが、本発明に係る信号処理装置が適用される医療装置は、体外循環装置に限定されず、他の医療装置であってもよい。

［第１の実施形態］
＜１．体外循環装置の全体構成＞
図１の１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る信号処理装置を備える体外循環装置１００の全体構成の一例を示す図である。

体外循環装置１００は、ＰＣＰＳ（percutaneous cardiopulmonary support）などと呼ばれ、心肺補助動作（体外循環動作、プライミング動作）を行う。体外循環装置１００は、図中矢印で示す血液体外循環回路（以下、循環回路と呼ぶ）を有している。体外循環装置１００では、プライミング動作を行った後、この循環回路を用いて被検者１３０の血液を体外循環させる。

ここで、プライミング動作とは、プライミング液（例えば、生理食塩水）で循環回路を十分に満たした状態で、循環回路内でプライミング液を循環させ、当該回路内の気泡を除去する動作をいう。

体外循環装置１００は、信号処理装置として機能するコントローラ１１０と、ドライブモータ１１１と、遠心ポンプ１１２と、人工肺１１３と、酸素供給源１１７と、カテーテル（静脈側）１１９と、カテーテル（動脈側）１２０と、気泡センサ１１４と、分岐ライン１１８と、血液フィルタ１１６と、流量センサ１１５とを備える。なお、これら各構成の間は、柔軟性を有するチューブ等によって接続されており、当該チューブの内腔が血液またはプライミング液の流路を構成している。

カテーテル（動脈側）１２０は、被検者１３０の体内に向けて送血し、カテーテル（静脈側）１１９は、被検者１３０の体内から脱血を行う。

遠心ポンプ１１２は、遠心式人工心臓とも呼ばれ、内部に設けられた回転体を駆動させて血液に圧力を与え、循環回路内で血液を循環させる。ドライブモータ１１１は、遠心ポンプ１１２の回転体に回転駆動力を与える。

人工肺１１３は、血液の循環と血液のガス交換（酸素付加、二酸化炭素除去等）とを行う。酸素供給源１１７は、例えば、酸素ボンベ等で実現され、血液に付加する酸素を供給する。酸素供給源１１７から供給される酸素は、人工肺１１３によるガス交換時に使用される。

気泡センサ１１４は、プライミング動作時に循環回路内を流れるプライミング液に含まれる気泡を所定の検出方法（超音波、光等）により検出する。血液フィルタ１１６は、血液をろ過したり、血液中の気泡を除去したりする。流量センサ１１５は、例えば、超音波の送受信器を内蔵して構成され、循環回路内の血液の流量を計測する。

分岐ライン１１８は、循環回路の流路を切り替える。具体的には、被検者１３０の血液を体外循環させる場合には、図１の１Ａに示すように、被検者１３０の体内を通る循環回路を構築し、被検者１３０の体外で血液を循環させる。プライミング動作時には、図１の１Ｂに示すように、分岐ライン１１８によって被検者１３０の体内への循環回路の経路を遮断して被検者１３０の体外のみを通る循環回路（言い換えれば、被検者１３０の体内を通らない循環回路）を構築し、プライミング液で循環回路内を満たして（被検者の体内を通らずに）プライミング液を循環させる。循環回路上には、気泡を排出するための１又は複数の気泡排出ポート（不図示）が設けられており、循環回路内でプライミング液を複数周循環させることにより、循環回路内の気泡が当該気泡排出ポートから排出されることになる。

コントローラ１１０は、体外循環装置１００における体外循環動作及びプライミング動作を統括制御する。コントローラ１１０においては、例えば、ドライブモータ１１１を制御して遠心ポンプ１１２を駆動させたり、人工肺１１３を制御してガス交換動作を行わせたり、気泡センサ１１４を制御して気泡センサ１１４からの出力信号を取得したり、また、流量センサ１１５を制御して流量値を取得したりする。

本実施形態において、気泡センサ１１４は、図２に示されるように、信号送信部２３１、信号受信部２３２、Ｘ軸加速度検出部２３３Ｘ、Ｙ軸加速度検出部２３３ＹおよびＺ軸加速度検出部２３３Ｚを含む。信号送信部２３１および信号受信部２３２は、プライミング液が流れるチューブを挟むように配置され、信号送信部２３１から送信されチューブおよびその内部を透過した信号を信号受信部２３２が受信し、受信した信号に応じた信号を気泡信号として出力する。信号送信部２３１が信号（超音波信号または光信号）を送信する方向は、チューブ中をプライミング液が流れる方向と交差する方向である。Ｘ軸加速度検出部２３３Ｘ、Ｙ軸加速度検出部２３３ＹおよびＺ軸加速度検出部２３３Ｚは、気泡センサ１１４の姿勢を検出する姿勢センサを構成している。姿勢センサは、その他、種々の構成を有しうる。他の例において、姿勢センサは、３軸ジャイロを備えうる。

コントローラ１１０では、気泡センサ１１４より出力された気泡信号に基づいて、気泡の有無や気泡の大きさ等を判定する。ここで、本実施形態では、気泡の有無及び気泡の大きさ等の判定に際して、気泡センサ１１４より出力された姿勢信号あるいは加速度信号を用いて、チューブに装着された気泡センサ１１４の姿勢あるいは傾斜角度を算出し、当該算出した姿勢あるいは傾斜角度に基づいて気泡の大きさの補正を行う。コントローラ１１０における、気泡に関するこれらの処理の詳細は後述するものとする。

次に、図１の１Ａ、１Ｂに示す体外循環装置１００を用いて心肺補助動作（体外循環動作、プライミング動作）を行う際の処理の流れについて簡単に説明する。

心肺補助動作が開始されると、コントローラ１１０は、プライミング動作の実行を制御する。プライミング動作時には、図１の１Ｂに示すように、分岐ライン１１８によって被検者１３０の体内を通らない循環回路が構築される。また、このとき、プライミング液供給源１２１が分岐ライン１１８に接続され、当該プライミング液供給源１２１から循環回路内にプライミング液が供給される。これにより、循環回路内は、プライミング液で満たされることになる。

そして、コントローラ１１０の制御によって遠心ポンプ１１２が駆動し、プライミング液が循環回路内を複数周にわたって循環する。循環回路内の気泡は、この循環とともに気泡排出ポート等から排出される。このとき、気泡センサ１１４によって当該循環回路内の気泡が検出され、コントローラ１１０では、当該気泡センサ１１４の検出結果に基づいて循環回路内に含まれる気泡の有無や気泡の大きさ等について判定を行う。

ここで、コントローラ１１０では、当該判定の結果が、所定の基準を満たす場合には、プライミング動作を終了させる。この終了に際して、コントローラ１１０は、表示器（不図示）やスピーカ（不図示）等を用いて、ユーザにプライミング動作が終了したことを通知する。プライミング動作の終了の通知を受けたユーザは、分岐ライン１１８を切り替え、図１の１Ａに示すように、被検者１３０の体内を通る循環回路を構築する。これにより、被検者１３０の血液が体外循環される。

体外循環動作が始まると、カテーテル（静脈側）１１９から脱血されてくる血液が、遠心ポンプ１１２を経て人工肺１１３に入る。人工肺１１３では、上述した通り、ガス交換、すなわち、酸素付加や二酸化炭素除去等の処理が行われる。その後、血液フィルタ１１６等を経て、ろ過された血液が、カテーテル（動脈側）１２０から被検者１３０の体内に送血される。この脱血〜送血までの処理が繰り返し行われ、被検者１３０の血液が体外循環される。

以上が、本実施形態に係る体外循環装置１００の全体構成及び心肺補助動作の流れの一例についての説明である。なお、図１の１Ａ、１Ｂに示す体外循環装置１００の構成は、あくまでも一例にすぎず、その構成は適宜変更されてもよい。

＜２．コントローラの機能構成＞
次に、図２を用いて、図１に示すコントローラ１１０の機能構成の一例について説明する。

コントローラ１１０は、その機能構成として、表示部２０３と、操作部２０２と、記憶部２０１と、Ｉ／Ｆ部２０６と、タイマ部２０４と、制御部２０５とを備える。

表示部２０３は、例えば、モニタ等の表示器で実現され、各種情報をユーザに向けて表示する。操作部２０２は、例えば、各種ボタン等で実現され、ユーザからの指示を入力する。表示部２０３及び操作部２０２の一部又は全部は、例えば、タッチパネルとして実現されても良い。

記憶部２０１は、例えば、ハードディスク等で実現され、各種情報を格納する。なお、後述する信号処理部２１０における処理を実行する際に参照される変換テーブル２２１は、記憶部２０１に格納されているものとする。

Ｉ／Ｆ部２０６は、外部装置との間で各種信号の授受を行う。信号送信部２３１と、信号受信部２３２と、Ｘ軸加速度検出部２３３Ｘ〜Ｚ軸加速度検出部２３３Ｚとを備える気泡センサ１１４からの上記出力信号（気泡信号、加速度信号）は、Ｉ／Ｆ部２０６を介してコントローラ１１０に取り込まれる。タイマ部２０４は、各種時間の計時を行う。

制御部２０５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成され、ＲＯＭには、上述した心肺補助動作を実現するためのプログラムが格納されているものとする。

また、ＲＯＭには、気泡センサ１１４からの出力信号（気泡信号、姿勢信号（加速度信号））を処理するためのプログラムが格納されており、ＣＰＵによって実行されることで、制御部２０５は、信号処理部２１０として機能する。

信号処理部２１０は、気泡センサ１１４からの出力信号のうち姿勢信号（加速度信号）に基づいて気泡センサ１１４の姿勢（傾斜角度）を算出する傾斜測定部２１１と、気泡センサ１１４からの出力のうち、気泡信号に基づいて気泡断面積を算出し、気泡センサ１１４の姿勢（傾斜角度）を用いて当該算出した気泡断面積を補正する気泡断面積算出部２１２とを含む。信号処理部２１０は、補正された気泡断面積を用いて気泡の有無及び気泡の大きさ等を判定する。信号処理部２１０の各部の詳細及び信号処理部２１０における気泡判定処理の流れは後述する。

以上が、コントローラ１１０についての機能構成の一例についての説明である。なお、図２に示す機能構成はあくまでも一例であり、新たな構成が追加されても良いし、また、不要な構成が適宜省略されても良い。例えば、記憶部２０１（ハードディスク等）は、必ずしも設けられる必要なく、省略しても良い。

＜３．気泡センサの構成及び姿勢（装着状態）＞
次に、気泡センサ１１４の構成及び姿勢（装着状態）について説明する。図３は、気泡センサ１１４の構成及び装着状態を説明するための図である。ここで、この実施形態では、体外循環装置１００において、気泡センサ１１４およびチューブは、図３の３ａ、３ｂ、３ｃに例示される３つの姿勢のいずれかの姿勢になるように配置されることを想定している。

はじめに、気泡センサ１１４の構成について説明する。図３の３ａ−３ｃに示すように、気泡センサ１１４には、チューブを通すための開口部が設けられており、当該開口部を形成する内壁面（不図示）は、チューブの外周面に密着するように構成されている。

また、気泡センサ１１４は、点線矢印の方向に信号（超音波信号または光信号）を送信するよう構成されており、点線矢印の始点側には信号送信部２３１（図３において不図示）が配され、点線矢印の終点側には信号受信部２３２（図３において不図示）が配されている。

更に、気泡センサ１１４は、Ｘ軸方向の加速度を検出するための加速度検出部２３３Ｘ（図３において不図示）と、Ｙ軸方向の加速度を検出するための加速度検出部２３３Ｙ（図３において不図示）と、Ｚ軸方向の加速度を検出するための加速度検出部２３３Ｚ（図３において不図示）とを備える。それぞれの加速度検出部において検出された加速度は、不図示の接続ケーブルを介して、加速度信号として、コントローラ１１０に送信される。

続いて、チューブに装着された気泡センサ１１４の姿勢について説明する。ここで、チューブに装着された気泡センサ１１４の姿勢は、チューブに対する気泡センサ１１４の装着状態として理解することもできる。図３の３ａは、太矢印に沿って垂直方向に液体が流れるチューブに対して気泡センサ１１４を装着した様子を示している。この場合、信号は水平方向に送信されることとなる。

一方、図３の３ｂは、太矢印に沿って水平方向に液体が流れるチューブに対して、該液体が流れる方向と略直交する方向であって、かつ、水平方向に信号が送信されるように気泡センサ１１４を装着した様子を示している。

更に、図３の３ｃは、太矢印に沿って水平方向に液体が流れるチューブに対して、垂直方向に信号が送信されるように気泡センサ１１４を装着した様子を示している。

上述したように、気泡センサ１１４には、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のそれぞれの加速度を検出する加速度検出部２３３Ｘ〜２３３Ｚが配されているため、例えば、水平方向（重力方向と直交する方向）に対して、気泡センサ１１４がどの程度傾斜しているのかを算出することで、装着状態を判定することができる。

例えば、算出の結果、水平方向に対するＸ軸の傾斜角度が０度、水平方向に対するＹ軸の傾斜角度が０度、水平方向に対するＺ軸の傾斜角度が９０度と算出された場合には、図３の３ａに示す装着状態で気泡センサ１１４がチューブに装着されていると判定することができる。

また、算出の結果、水平方向に対するＸ軸の傾斜角度が０度、水平方向に対するＹ軸の傾斜角度が９０度、水平方向に対するＺ軸の傾斜角度が０度と算出された場合には、図３の３ｂに示す装着状態で気泡センサ１１４がチューブに装着されていると判定することができる。

更に、算出の結果、水平方向に対するＸ軸の傾斜角度が９０度、水平方向に対するＹ軸の傾斜角度が０度、水平方向に対するＺ軸の傾斜角度が０度と算出された場合には、図３の３ｃに示す装着状態で気泡センサ１１４がチューブに装着されていると判定することができる。

＜４．傾斜測定部における処理＞
次に、傾斜測定部における処理の概要について説明する。図４Ａ、４Ｂは傾斜測定部における処理の概要を説明するための図である。上述したように、気泡センサ１１４は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向それぞれの加速度が検出できるよう構成されており、それぞれの軸が、例えば水平方向に対して何度傾斜しているのかを算出することができる。ただし、以下では、説明の簡略化のため、Ｘ軸の傾斜角度についてのみ説明する。

図４Ａは、気泡センサ１１４のＸ軸が水平方向に対してθ度傾斜した場合において、Ｘ軸方向に重力がどの程度分散されるかを示している。

図４Ａからわかるように、重力加速度＝ｇとすると、水平方向に対してθ度傾斜した場合、Ｘ軸方向の重力加速度はｇ×ｓｉｎθとなる。

一方、図４Ｂは、気泡センサ１１４のＸ軸方向において検出される重力加速度と、Ｘ軸の水平方向からの傾斜角度との関係を示している。図４Ｂからわかるように、Ｘ軸が水平方向から９０度傾斜した場合の重力加速度をｇとすると、Ｘ軸方向の加速度検出部２３３Ｘにて０．５ｇの重力加速度が検出された場合、気泡センサ１１４のＸ軸は、水平方向に対して３０度傾斜していると判断することができる。

このように、傾斜測定部２１１では、気泡センサ１１４のＸ軸の加速度検出部２３３Ｘの加速度信号を取得し、当該加速度信号と、Ｘ軸の水平方向からの傾斜角度を９０度とした場合に得られる加速度信号との比を算出することにより、水平方向に対するＸ軸の傾斜角度を算出することができる。

Ｙ軸、Ｚ軸についても同様の算出方法により、加速度検出部２３３Ｙ、２３３Ｚからの加速度信号に基づいて傾斜角度を算出することができる。

＜５．気泡断面積算出部における処理＞
次に、気泡断面積算出部２１２における処理の概要について説明する。図５は、同一の体積を有する気泡がチューブ内を流れた場合の、気泡センサ１１４の傾斜角度と気泡断面積との関係を示す図である。図５の５ａに示すように、水平方向に対するＸ軸の傾斜角度が０度、水平方向に対するＹ軸の傾斜角度が０度、水平方向に対するＺ軸の傾斜角度が９０度の場合、信号受信部２３２からの気泡信号に基づいて気泡断面積算出部２１２において算出される気泡断面積Ｓａ（気泡信号が所定レベル以上減衰している範囲。つまり、信号が送信される方向に垂直な面に向かって気泡を投影させた場合の気泡の面積）は補正の必要がない。

一方、図５の５ｂに示すように、水平方向に対するＸ軸の傾斜角度が０度、水平方向に対するＹ軸の傾斜角度が９０度、水平方向に対するＺ軸の傾斜角度が０度と算出された場合、信号受信部２３２からの気泡信号に基づいて気泡断面積算出部２１２において算出される気泡断面積Ｓｂ（気泡信号が所定レベル以上減衰している範囲。つまり、信号が送信される方向に垂直な面に向かって気泡を投影させた場合の気泡の面積）は、図５の５ａに示す気泡断面積Ｓａよりも大きくなる。このため、補正値αを用いて下式に従って補正を行う。

補正気泡断面積Ｓｂ’＝α×Ｓｂ ただし、α＜１
また、図５の５ｃに示すように、水平方向に対するＸ軸の傾斜角度が９０度、水平方向に対するＹ軸の傾斜角度が０度、水平方向に対するＺ軸の傾斜角度が０度の場合、信号受信部２３２からの気泡信号に基づいて気泡断面積算出部２１２において算出される気泡断面積Ｓｃ（気泡信号が所定レベル以上減衰している範囲。つまり、信号が送信される方向に垂直な面に向かって気泡を投影させた場合の気泡の面積）は、図５の５ａに示す気泡断面積Ｓａよりも小さくなる。このため、補正値βを用いて下式に従って補正を行う。
補正気泡断面積Ｓｃ’＝β×Ｓｃ ただし、β＞１
このように、気泡断面積算出部２１２では、気泡センサ１１４の装着状態に応じて、算出された気泡断面積の補正を行う。

＜６．信号処理部における気泡判定処理の流れ＞
次に信号処理部２１０における気泡判定処理の流れについて説明する。図６は、信号処理部２１０における気泡判定処理の流れを示すフローチャートである。

気泡判定処理が開始されると、ステップＳ６０１では、気泡センサ１１４の信号受信部２３２より出力される気泡信号の取り込みを開始する。

ステップＳ６０２では、取り込まれた気泡信号に基づいて、気泡が検出されたか否かを判定する。具体的には、取り込まれた気泡信号が所定のレベル以下に低下しているか否かを判定する。

ステップＳ６０２において、気泡が検出されていない（すなわち、取り込まれた気泡信号が所定のレベル以下に低下していない）と判定された場合には、気泡が検出されるまで待機する。

一方、ステップＳ６０２において、気泡が検出された（すなわち、取り込まれた気泡信号が所定のレベル以下に低下した）と判定された場合には、ステップＳ６０３に進む。

ステップＳ６０３では、気泡断面積を算出する。具体的には、取り込まれた気泡信号が所定のレベル以下に低下している状態が連続している場合、所定のレベル以下に低下している幅（信号の送信方向に直交する方向の長さ）を、液体が流れる方向に積分していくことにより気泡断面積を算出する。

ステップＳ６０４では、気泡センサ１１４の加速度検出部２３３Ｘ〜２３３Ｚより出力される加速度信号を受信する。ステップＳ６０５では、ステップＳ６０４において受信した加速度信号に基づいて、各軸の水平方向に対する傾斜角度を算出する。

ステップＳ６０６では、ステップＳ６０５における傾斜角度の算出の結果に基づいて、気泡センサ１１４の姿勢あるいは装着状態を判定し、当該判定結果に基づいてステップＳ６０３において算出された気泡断面積を補正する。例えば、ステップＳ６０５において傾斜角度を算出した結果、気泡センサ１１４の姿勢あるいは装着状態が図３の３ａ―３ｃのいずれの姿勢あるいは装着状態であるかに応じて、ステップＳ６０３において算出された気泡断面積を補正する（図３の３ｂの場合には、補正値αをかけ、図３の３ｃの場合には、補正値βをかける。図３の３ａの場合には、補正値＝１をかける）。

ステップＳ６０７では、ステップＳ６０６において補正された気泡断面積を用いて気泡判定を行う。具体的には、補正された気泡断面積が所定の閾値以上であるか否かを判定し、所定の閾値以上であると判定された場合に、気泡有りと判定する。また、気泡有りと判定された場合にあっては、更に、補正された気泡断面積に基づいて、気泡の大きさを区分けする（例えば、気泡の大きさを大、中、小に区分けする）。

ステップＳ６０８では、気泡判定処理の終了指示が入力されたか否かを判定し、終了指示が入力されていないと判定された場合には、ステップＳ６０２に戻る。一方、気泡判定処理の終了指示が入力されたと判定された場合には、ステップＳ６０９に進み、気泡センサ１１４の信号受信部２３２より出力される気泡信号の取り込みを終了し、気泡判定処理を終了する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態では、気泡センサに加速度検出部２３３Ｘ〜２３３Ｚを設け、気泡センサの傾斜角度を算出することにより、気泡センサのチューブに対する姿勢あるいは装着状態を判定する構成とした。更に、判定した装着状態に基づいて、気泡センサからの気泡信号に基づいて算出される気泡断面積を補正する構成とした。

この結果、気泡断面積に基づいて気泡の有無や気泡の大きさを等を判定する際の判定精度を向上させることが可能となった。

［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、気泡センサ１１４の傾斜角度を算出するにあたり、気泡センサに加速度検出部を設ける構成としたが、本発明はこれに限定されず、他の検出手段を用いるようにしてもよい。

また、上記第１の実施形態では、気泡センサ１１４において３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）を規定し、加速度検出部を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に設ける構成としたが、本発明はこれに限定されず、いずれか１軸または２軸に設ける構成であってもよい。

更に、上記第２の実施形態では、気泡センサ１１４の装着状態として、図３の３ａ―３ｃを例示列挙したが、本発明はこれに限定されず、他の装着状態（例えば、水平方向に対するＸ軸方向の傾斜角度が３０度、Ｙ軸方向の傾斜角度が０度、Ｚ軸方向の傾斜角度が０度といった装着状態）であってもよい。この場合、各軸の傾斜角度に応じて、気泡断面積を補正するための補正値αまたはβの値は変わってくるため、それぞれの装着状態に応じた補正値を変換テーブル２２１として記憶部に格納しておくようにしてもよい。なお、このときの補正値αまたはβは、実験的に求めてもよいし、計算（シミュレーション等）により求めてもよい。

［第３の実施形態］
上記第１の実施形態では、信号処理部２１０における気泡判定処理として、個々の気泡に関する処理について説明したが、本発明はこれに限定されず、個々の気泡に関する処理の結果を用いて、複数の気泡について処理を実行するように構成してもよい。

例えば、補正された気泡断面積を累積加算していくことで、累積気泡断面積を算出するように構成してもよい。更に、算出した累積気泡断面積を所定の閾値と比較するように構成してもよい。

あるいは、補正された気泡断面積を累積加算していくことで算出される累積気泡断面積の単位時間あたりの変化量を算出するように構成してもよい。その場合、算出した変化量を所定の閾値と比較する構成としてもよい。

あるいは、補正された気泡断面積に基づいて区分けされた各気泡の大きさの個数をカウントしていき、単位時間あたりの変化量を算出するように構成してもよい。

［第４の実施形態］
上記第１の実施形態では、補正された気泡断面積を出力する構成としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、補正された気泡断面積に基づいて、気泡体積を算出するように構成してもよい。なお、補正された気泡断面積と気泡体積との関係を、変換テーブル２２１として記憶部に格納しておき、当該変換テーブル２２１を用いて気泡体積を算出するように構成してもよい。なお、このときの変換テーブルは、実験的に求めてもよいし、計算（シミュレーション等）により求めてもよい。

［その他の実施形態］
以上が本発明の代表的な実施形態の例であるが、本発明は、上記及び図面に示す実施形態に限定することなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施できるものである。

本願は、２０１２年９月１１日提出の日本国特許出願特願２０１２−１９９８４３を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

１００：体外循環装置、１１１：ドライブモータ、１１２：遠心ポンプ、１１３：人工肺、１１４：気泡センサ、１１５：流量センサ、１１６：血液フィルタ、１１７：酸素供給源、１１８：分岐ライン、１１９：カテーテル、１２０：カテーテル、１３０：被検者

Claims (9)

1. 液体が流れるチューブに装着される気泡センサから出力される出力信号を処理する信号処理装置であって、
   前記液体が流れる方向と交差する方向に送信された信号を前記チューブを介して受信することにより得られる受信信号を、前記気泡センサより取得する取得手段と、
   前記気泡センサの各軸の傾斜角度を算出するための傾斜信号を、前記気泡センサより取り込むことにより、前記気泡センサの各軸の傾斜角度を算出し、該算出した各軸の傾斜角度に基づいて、前記気泡センサの前記チューブに対する装着状態を判定する判定手段と、
   前記取得手段により取得された受信信号と、前記判定手段により判定された装着状態に応じて予め定められた補正値とを用いることにより、気泡の大きさを算出する算出手段と
   を備えることを特徴とする信号処理装置。
2. 前記算出手段は、
   前記取得手段により取得された受信信号に基づいて、前記送信された信号と略直交する面に気泡を投影した場合の、該気泡の断面積を算出し、該算出した断面積と、前記判定手段において判定された装着状態に応じて予め定められた補正値とを用いることにより、前記気泡の大きさを算出することを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
3. 前記算出手段は、前記受信信号が、所定のレベル以下に低下している状態が連続している場合において、当該連続している範囲を算出することにより、前記気泡の断面積を算出することを特徴とする請求項２に記載の信号処理装置。
4. 前記算出手段は、前記受信信号が、所定のレベル以下に低下している長さを、前記液体が流れる方向に積分していくことにより、前記連続している範囲を算出することを特徴とする請求項３に記載の信号処理装置。
5. 前記傾斜信号は、前記気泡センサの各軸の加速度を検出する加速度検出部の加速度信号であり、
   前記判定手段は、垂直方向の重力加速度に対する、前記各軸の加速度の比を算出することにより、前記気泡センサの各軸の傾斜角度を算出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の信号処理装置。
6. 前記算出手段は、前記判定された装着状態と、補正値との関係を規定した変換テーブルに基づいて、前記気泡の大きさを算出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の信号処理装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の信号処理装置を備える医療装置。
8. 液体が流れるチューブに装着される気泡センサと接続され、該気泡センサから出力される出力信号を処理する信号処理装置における信号処理方法であって、
   前記液体が流れる方向と交差する方向に送信された信号を前記チューブを介して受信することにより得られる受信信号を、前記気泡センサより取得する取得工程と、
   前記気泡センサの各軸の傾斜角度を算出するための傾斜信号を、前記気泡センサより取り込むことにより、前記気泡センサの各軸の傾斜角度を算出し、該算出した各軸の傾斜角度に基づいて、前記気泡センサの前記チューブに対する装着状態を判定する判定工程と、
   前記取得工程において取得された受信信号と、前記判定工程において判定された装着状態に応じて予め定められた補正値とを用いることにより、気泡の大きさを算出する算出工程と
   を備えることを特徴とする信号処理方法。
9. 液体が流れるチューブに装着される気泡センサからの信号を処理する信号処理装置であって、
   前記気泡センサは、前記チューブを挟むように配置される信号送信部および信号受信部を含み、前記信号送信部から送信され前記チューブおよびその内部を透過した信号を前記信号受信部が受信し、受信した信号に応じた信号を出力し、
   前記処理装置は、
   前記気泡センサから出力される信号を取得する取得手段と、
   前記気泡センサの姿勢を判定する判定手段と、
   前記取得手段が取得した前記信号と、前記判定手段が判定した前記気泡センサの前記姿勢とに基づいて、前記チューブを流れる液体の中の気泡の大きさを算出する算出手段と
   を備えることを特徴とする信号処理装置。

Images