JPH0833706A

JPH0833706A - 体液体外循環装置の詰まり検出方法

Info

Publication number: JPH0833706A
Application number: JP6193701A
Authority: JP
Inventors: Masaru Onishi; 賢大西; Hiroshi Kamogawa; 弘鴨川; Yoshihiro Sugioka; 義弘杉岡
Original assignee: Otsuka Pharmaceutical Factory Inc
Current assignee: Otsuka Pharmaceutical Factory Inc
Priority date: 1994-07-26
Filing date: 1994-07-26
Publication date: 1996-02-06

Abstract

(57)【要約】【目的】体液を空気に接触させることなく、ローラー
ポンプ排出側の微細な圧力変化を少ない測定誤差で正確
に検出する。患者から排出する体液量を少なくして患者
に対する負担を小さくする。【構成】ローラーポンプを使用して体液を体外に循環
し、循環路に体液をろ過するフィルターを配設している
体液体外循環装置の詰まり検出方法である。体液体外循
環装置の詰まり検出方法は、ローラーポンプの排出側に
電磁流量計を連結し、電磁流量計でもって脈動する体液
流量の振幅、ピーク値、変化値の何れかを検出して、ロ
ーラーポンプ排出側の詰まりを検出することを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として、血液を浄化
する装置である体液体外循環装置の詰まりを検出する方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】体液を体外で循環して浄化する体液体外
循環装置である血液の浄化装置は、例えば、特開昭５７
−２２７６５号公報に記載されている。この種の装置
は、図１２で示すように、体液を強制的に循環させる第
１、第２、第３のローラーポンプ１Ａ、１Ｂ、１Ｃを備
えている。さらに、この装置は、第１ローラーポンプ１
Ａの排出側に、体液を浄化する浄化手段２を連結してい
る。この装置の浄化手段２は、第１フィルター３Ａと第
２フィルター３Ｂとを備える。第１フィルター３Ａは、
血液を、血漿と血球とに分離し、第２フィルター３Ｂ
は、血球を、病因物質である高分子物質と低分子物質と
を分離する。この装置は、第１フィルター３Ａが目詰ま
りすると溶血の危険があるので、第１フィルター３Ａの
血漿側に連結された第２ローラーポンプ１Ｂのスピード
を低下させて、第１ドリップチャンバー４Ａに連結され
た圧力センサー５Ａと、第１フィルター３Ａの血漿側に
連結した圧力センサー５Ｂの検出圧力が５０〜６０ｍｍ
Ｈｇとなるように調整する必要がある。さらに、第２フ
ィルター３Ｂが目詰まりすると、第２ローラーポンプ１
Ｂと第２フィルター３Ｂとの間に連結された第２ドリッ
プチャンバー４Ｂの圧力センサー５Ｃの検出圧力が上昇
する。この状態になると、第３ローラーポンプ１Ｃのス
ピードを速くし、あるいは第２フィルター３Ｂを交換
し、あるいはまた治療を終了する。

【０００３】したがって、この図に示す体液体外循環装
置は、ローラーポンプ排出側に連結されるフィルターの
目詰まりを正確に検出することが大切である。このこと
を実現するために、従来は、ローラーポンプの排出側に
ドリップチャンバーを連結している。ドリップチャンバ
ーは、体液が正常に循環しているかどうかを検出でき
る。ドリップチャンバーは、上部に所定量の空気を蓄
え、下端から体液を排出する構造をしている。さらに、
ドリップチャンバー排出側の詰まり状態を検出するため
に、ドリップチャンバーの上部には圧力センサーを連結
している。圧力センサーは、ドリップチャンバー内の圧
力を検出して、ドリップチャンバー排出側の詰まりを検
出する。ドリップチャンバー排出側が目詰まりすると、
ドリップチャンバー内の圧力が上昇するからである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図１２に示す体液体外
循環装置は、ドリップチャンバーに連結した圧力センサ
ーでフィルターの詰まりを検出する。しかしながら、こ
の方法は、ドリップチャンバーに所定量の空気を蓄える
ので、体液である血液が空気に接触する欠点がある。血
液が空気に接触することは、血液が凝固して血栓の原因
となる。この弊害を防止するために、血液に抗凝固剤が
添加される。しかしながら、最近は抗凝固剤の使用量を
少なくし、あるいは全く使用しない傾向にある。抗凝固
剤の使用が患者に弊害を与えることがあるからである。
たとえば、出血性素因を有する患者に抗凝固剤を使用す
ると、致命的な出血を誘発することがある。

【０００５】しかしながら、ドリップチャンバーを使用
して排出側の詰まり具合いを検出する方法は、抗凝固剤
を使用しないと血液が空気に接触して凝固する欠点を解
消できない。この欠点を防止するために、改良された方
法が実公平２−２５４０８号公報に記載される。この公
報に記載される方法は、図１３に示すように、ローラー
ポンプ１の排出側の圧力を二重管式の圧力検出器６で検
出する。二重管式の圧力検出器６は、硬質の外管６Ａ
に、柔軟な内管６Ｂを配設したもので、外管６Ａを圧力
計に連結している。この構造の圧力検出器６は、内管６
Ｂに流入される血液の圧力が高くなると内管６Ｂが膨張
して、内管６Ｂと外管６Ａとの間の圧力を上昇させる。
内管６Ｂと外管６Ａの間の圧力上昇は圧力計６Ｃに検出
される。この方法は、血液を内管６Ｂの内部に通過させ
るので、これが空気に接触することがない。このため、
抗凝固剤を使用することなく、血栓の発生を有効に防止
できる特徴がある。

【０００６】しかしながら、この方法は、血液の微細な
圧力変化を正確に検出することが難しい。また、ドリッ
プチャンバー４と同様に、内管６Ｂに所定量の血液を溜
める必要がある。内管６Ｂを細くすると、血液の小さい
圧力変化で内管６Ｂを膨張させることが難しいからであ
る。たとえば、血液浄化装置の詰まりを検出する方法
は、ローラーポンプの排出側の約５ｍｍＨｇ程度の変化
を検出できる分解能力が要求される。二重管式の圧力検
出器６を使用する方法で、このように微細な圧力変化を
正確に検出することは非常に難しい。二重管式の圧力検
出器６は内管６Ｂを太くすることで、検出感度を高くで
きる。しかしながら、内管６Ｂを太くすると、体外に排
出させる血液量が多くなって、患者の負担が大きくなる
弊害がある。

【０００７】さらに二重管式の圧力検出器６を使用する
方法は、内管６Ｂの弾性が、測定誤差の原因となる。柔
軟な内管６Ｂは変形しやすいが、硬い内管６Ｂは変形し
難いからである。内管６Ｂの弾性を均一化することは、
非常に難しい、とくに弱い圧力における変形量を一定に
するためには、極めて高い精度が要求される。内管６Ｂ
のわずかな厚さの誤差が、内管６Ｂの弾性を相当に変形
させてしまうからである。二重管式の圧力検出器６は、
ほとんど例外なく、通称「ディスポ」と呼ばれる使い捨
て部品である。使用後の滅菌処理が難しいからである。
ディスポの部品は、１回しか使用しないので、安く多量
生産することが大切である。安価に多量生産して、内管
の精度を高くすることは極めて難しい。このため、二重
管式の圧力検出器を使用する方法は、血液の凝固を防止
できるが、微細な圧力変化を正確に、しかも測定誤差を
少なくして検出することが難しい欠点がある。

【０００８】さらに、図１２に示す従来の体液体外循環
装置は、第１ローラーポンプ１Ａの吸入側に、陰圧検出
センサー１１を連結している。陰圧検出センサー１１
は、患者から吸い出す血液の流量が減少したことを検出
するために連結される。陰圧検出センサー１１は、やわ
らかい材質のチューブを変形させて陰圧を検出する。柔
軟なチューブは、患者からの血液流量が少なくなると、
陰圧で押し潰される。チューブの潰れをマイクロスイッ
チ（図示せず）で検出して陰圧を検出する。この構造の
陰圧検出センサーは、二重管式の圧力検出器と同じよう
に、正確に陰圧を検出することが難しい欠点がある。

【０００９】本発明は、さらにこの欠点を解決すること
を目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、体
液を空気に接触させることなく、ローラーポンプ排出側
の微細な圧力変化を少ない測定誤差で正確に検出でき、
しかも血液回路のドリップチャンバーを少なくすること
により、プライミングボリュームを小さくできて患者に
対する負担を小さくできる体液体外循環装置の詰まり検
出方法を提供することにある。また、本発明の他の重要
な目的は、必要ならば陰圧検出センサーを省略すること
も可能である体液体外循環装置の詰まり検出方法を提供
するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の体液体外循環装
置の詰まり検出方法は、前述の目的を達成するために下
記の構成をしている。図１３に示す二重管式の圧力検出
器６を使用する方法の欠点を解消するために、本発明者
は、最初に、ローラーポンプの排出側に電磁流量計を連
結し、この電磁流量計で血液の流量を検出して、詰まり
具合いを検出した。ドリップチャンバーと二重管式の圧
力検出器に代わって、電磁流量計を使用する方法は、機
械的な可動部分が全くないので故障の心配が少なく、し
かも、高感度に血液の流量を検出できる優れた特長があ
る。

【００１０】しかしながら、電磁流量計を使用する方法
は、ローラーポンプ排出側の詰まりを正確に検出できな
い欠点がある。それは、電磁流量計が圧力を検出できな
いことが理由である。体液体外循環装置は、ローラーポ
ンプ排出側のフィルター等が詰まっても、血液等の流量
の減少はわずかである。ローラーポンプ１が定流量特性
を有するからである。流量を測定して詰まりを検出す方
法は、流量の低下する装置の詰まりは検出できる。しか
しかながら、定流量ポンプであるローラーポンプは、排
出側が詰まっても流量はほとんど減少しない。ローラー
ポンプは図１に示すように、可撓性のホース９を２個の
ローラー８で押し潰して血液等を圧送するからである。

【００１１】したがって、電磁流量計で流量を測定して
詰まりを検出する方法は、種々の優れた点はあるが、ロ
ーラーポンプ排出側の微細な圧力変化を正確に検出して
詰まり具合いを確実に検出することが難しい致命的な欠
点がある。本発明者は、さらに試行錯誤を繰り返した結
果、定流量特性であるローラーポンプに独得の排出特性
を逆に有効に利用することにより、極めて正確に体液の
微細な圧力変化を検出することに成功した。

【００１２】ローラーポンプは、ローラー８で可撓性の
ホース９を押し潰して圧送するので、排出側の流量が図
２に示すように脈動する。さらに、詳細に流量の変化を
測定すると、ローラーポンプの排出側が目詰まりする
と、図３に示すように脈動する振幅が大きくなる。ロー
ラーポンプの排出側が詰まらない状態では、図４に示す
ように脈動の振幅が小さくなる。ただ、ローラーポンプ
は定流量特性があるので、流量が脈動しても、その積分
値はほとんど変化しない。積分値が循環する体液量とな
るからである。図３と図４を詳細に見ると、流量の積分
値に変化はなくても、そのピーク値は詰まり具合いで大
幅に変化していることが判る。ピーク値が変化すると、
振幅が変化し、さらに流量の変化値も大幅に変動する。
本発明者は、この点に着目して、電磁流量計を使用し
て、ローラーポンプ排出側の詰まり具合いを正確に検出
することに成功した。

【００１３】したがって、本発明の体液体外循環装置の
詰まり検出方法は、ローラーポンプを使用して体液を体
外に循環し、循環路に体液をろ過するフィルターを配設
している体液体外循環装置の詰まり検出方法を改良した
ものである。

【００１４】さらに、本発明の方法は、ローラーポンプ
の排出側に電磁流量計を連結し、電磁流量計でもって脈
動する体液流量の振幅、ピーク値、変化値の何れかを検
出して、ローラーポンプ排出側の詰まりを検出すること
を特徴とする。

【００１５】脈動する体液流量のピーク値、変化値、振
幅は、例えば下記の値である。最大値と最少値の差、すなわち振幅最大値、又は最少値最大の傾斜勾配特定流量の時間幅

【００１６】さらに、本発明の請求項２に記載する体液
体外循環装置の詰まり検出方法は、電磁流量計を陰圧検
出センサーに併用している。このため、本発明の体液体
外循環装置の詰まり検出方法は、電磁流量計を陰圧検出
センサーに併用して陰圧検出センサーを省略できる。

【００１７】

【作用】本発明の体液体外循環装置の詰まり検出方法
は、電磁流量計でローラーポンプ排出側の流量を測定し
て、ローラーポンプ排出側の詰まりを検出するものであ
るが、単に流量を検出するのではない。ローラーポンプ
排出側の流量は、その詰まり具合いによって、図４に示
す状態から図３に示す状態に変化する。ローラーポンプ
排出側のフィルター３等の圧力が低い状態では、図４に
示すように、小さい振幅で脈動する。流量の脈動はロー
ラーポンプの回転に同期している。たとえば、０．８Ｈ
ｚの周期で回転されるローラーポンプは、流量も０．８
Ｈｚで脈動する。使用時間が経過して、フィルターの圧
力が高くなると、図３に示すように、脈動する流量の振
幅が多くなる。

【００１８】本発明の体液体外循環装置の詰まり検出方
法は、最も好ましい方法としては、電磁流量計でもっ
て、流量の振幅、すなわち最大値と最少値の差を検出し
て、ローラーポンプ排出側の詰まりを検出する。流量の
振幅は、ローラーポンプ排出側の圧力にほぼ比例して大
きくなる。図５はその状態を示している。この図は、横
軸にローラーポンプ排出側の圧力（平均値）を示し、縦
軸に流量の振幅に相当する電磁流量計の出力電圧差を示
している。電磁流量計の出力電圧差は、最大流量の時の
電圧と、最少電流の時の電圧差であるから、流量の振幅
に相当する。

【００１９】ただし、この図は体液に代わって牛血を使
用し、ローラーポンプの回転周期を０．８Ｈｚとし、ロ
ーラーポンプの平均流量を１００ミリリットル／分に設
定して測定した。

【００２０】この図から明かなように、脈動する流量の
振幅に対して、ローラーポンプ排出側の圧力はほぼ直線
の関数で近似される。したがって、本発明の体液体外循
環装置の詰まり検出方法は、電磁流量計で流量を検出
し、さらに、この流量の振幅を検出することによって、
ローラーポンプ排出側の圧力の変化を正確に検出するこ
とができる。この図において、ローラーポンプ排出側の
圧力変化である５ｍｍＨｇの圧力変化は、流量の振幅に
相当する電磁流量計の出力電圧差の０．５Ｖに相当し、
正確に検出できる。

【００２１】以上の方法は、電磁流量計で流量の振幅を
検出して、ローラーポンプ排出側の詰まりを具合いを判
定するが、この方法は最も正確に、ローラーポンプ排出
側の詰まりを検出できる。ただし、流量の振幅に代わっ
て、流量の最大値又は最少値、流量の最大傾斜勾配、特
定流量の時間幅等を検出して、ローラーポンプ排出側の
詰まりを検出することもできる。

【００２２】さらにまた、本発明の請求項２に記載する
体液体外循環装置の詰まり検出方法は、電磁流量計を陰
圧検出センサーに併用するので、図１２に示す体液体外
循環装置に必要な陰圧検出センサーを省略できる。本発
明の体液体外循環装置の詰まり検出方法は、電磁流量計
で流量を検出し、流量を演算して目詰まりを検出するの
で、陰圧検出センサーの流量測定を電磁流量計で検出で
き、陰圧検出センサーを省略できる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想
を具体化するための体液体外循環装置の詰まり検出方法
を例示するものであって、本発明は体液体外循環装置の
詰まり検出方法を下記の方法に特定しない。

【００２４】最初に、本発明の体液体外循環装置の詰ま
り検出方法に使用する装置を説明する。図６に示す体液
体外循環装置は、血液を浄化する装置であって、体液で
ある血液を吸引する第１ローラーポンプ１Ａと、第１ロ
ーラーポンプ１Ａの排出側に連結された第１電磁流量計
７ａと、この第１電磁流量計７ａの排出側に連結されて
血液を血漿と血球とに分離する第１フィルター３Ａと、
第１フィルター３Ａでろ過された血球を移送する第２ロ
ーラーポンプ１Ｂと、第２ローラーポンプ１Ｂの排出側
に第２電磁流量計７ｂを介して連結されて血漿を高分子
物質と低分子物質とに分離する第２フィルター３Ｂと、
第２フィルター３Ｂで分離された低分子物質を血球に混
合するドリップチャンバー４とを備えている。さらに、
第２フィルター３Ｂで除去された成分を補うために、ド
リップチャンバー４と第１フィルター３Ａの排出側との
間に、第４ローラーポンプ１Ｄを介して補給容器１０を
連結している。

【００２５】第１電磁流量計７ａは、第１フィルター３
Ａの目詰まりを検出し、第２電磁流量計７ｂは第２フィ
ルター３Ｂの目詰まりを検出する。

【００２６】第１電磁流量計７ａと第２電磁流量計７ｂ
の構造を図７に示す。この図の電磁流量計７は、血液を
通過させるプラスチック製の硬質パイプ７Ａと、この硬
質パイプ７Ａの対向面に交流磁界をかける交流磁石７Ｂ
と、交流磁石７Ｂの磁界と血液の流動方向に直交する方
向に発生する交流電圧を検出する電極７Ｃと、電極７Ｃ
に発生する電圧を増幅する差動アンプ７Ｄと、差動アン
プ７Ｄの出力をデジタル量に変換するＡ／Ｄコンバータ
７Ｅと、Ａ／Ｄコンバータ７Ｅの出力を演算する演算回
路７Ｆとを備える。

【００２７】電極７Ｃは、硬質パイプ７Ａを水密に貫通
して固定されている。電極７Ｃの先端は硬質パイプ７Ａ
の内面に表出している。電極７Ｃの先端は、硬質パイプ
７Ａを流動する血液に電気的に接触している。電極７Ｃ
は硬質パイプ７Ａの対向面に固定されている。電極７Ｃ
を固定している硬質パイプ７Ａは、１人の患者にしか使
用しないディスポの部品である。したがって、硬質パイ
プ７Ａは、図示しないが、両端を脱着自在にホースに連
結して交換できる構造としている。

【００２８】交流磁石７Ｂは、好ましくは、硬質パイプ
７Ａに１００〜１５０ガウスの交流磁界を加える。硬質
パイプ７Ａの磁界に比例して、電極７Ｃに発生する電圧
は高くなる。硬質パイプ７Ａの磁界を強くすると、電極
７Ｃの発生電圧は高くなる。ただ、交流磁石７Ｂを強く
すると交流磁石７Ｂのコストが高くなる。交流磁石７Ｂ
の磁界は、コストと発生電圧とを考慮して、好ましくは
前記の範囲に設定される。ただし、硬質パイプ７Ａの磁
界は、たとえば、１０〜１０００ガウスの範囲とするこ
ともできる。

【００２９】交流磁石７Ｂは、硬質パイプ７Ａの対向面
に磁極を位置させる鉄芯と、この鉄芯に捲かれた励磁コ
イルとを備える。励磁コイルは、例えば約３０Ｈｚの交
流で励磁される。励磁コイルに通電する交流の周波数
は、低すぎると交流アンプで安定して増幅することが難
しくなる。周波数が高すぎると、励磁コイルの電流が小
さくなると共に、電極７Ｃの発生電圧が低くなる。励磁
コイルに通電する交流の周波数は、たとえば、数十Ｈｚ
から数百Ｈｚの範囲に設定することができる。

【００３０】硬質パイプ７Ａはたとえば、ポリカーボネ
ート製のパイプで、対向面に水密に電極７Ｃを固定して
いる。電極７Ｃはステンレス等の金属針である。電極７
Ｃは、極めて入力インピーダンスの高い差動アンプ７Ｄ
の入力端子に接続するので、血液との接触面積を大きく
する必要がない。電極７Ｃにほとんど電流を流すことな
く、電圧を検出できるからである。

【００３１】電極７Ｃは差動アンプ７Ｄの入力側に接続
される。差動アンプ７Ｄが対向する電極７Ｃに発生する
交流電圧を増幅する。電極７Ｃの発生電圧は小さいの
で、差動アンプ７Ｄで増幅して後処理を正確にできる。
差動アンプ７Ｄの増幅率は、たとえば、所定の流量を検
出するときに、出力電圧が数Ｖとなるように設計され
る。

【００３２】差動アンプ７Ｄの出力信号はアナログ量で
ある。Ａ／Ｄコンバータ７Ｅは、一定の周期で、アナロ
グ量をデジタル量に変換する。マイクロコンピュータで
ある演算回路７Ｆが、差動アンプ７Ｄの出力信号を演算
して、ローラーポンプ排出側の圧力を計算するためであ
る。Ａ／Ｄコンバータ７Ｅが差動アンプ７Ｄの出力信号
をデジタル量に変換する周期は、差動アンプ７Ｄの出力
信号の周期に比較して十分に短く、たとえば、差動アン
プ７Ｄの出力信号の１／１０以下、好ましくは１／３０
以下に設定される。たとえば、差動アンプ７Ｄの出力信
号が、０．８Ｈｚで脈動するとき、Ａ／Ｄコンバータ７
Ｅは、１００ミリ秒以下、好ましくは３０ミリ秒以下の
周期で、差動アンプ７Ｄの出力信号をＡ／Ｄ変換する。
実際には、Ａ／Ｄコンバータ７Ｅは１ミリ秒以下の周期
で、差動アンプ７Ｄの出力信号をＡ／Ｄ変換する。

【００３３】演算回路７Ｆはマイクロコンピュータであ
る。マイクロコンピュータは、Ａ／Ｄコンバータ７Ｅか
ら入力されるデジタル信号を演算して、ローラーポンプ
排出側の圧力を計算する。

【００３４】図に示す体液体外循環装置は、硬質パイプ
７Ａに血液が流れると、その流量に比例した電圧が電極
７Ｃに発生する。電極７Ｃに発生する電圧は差動アンプ
７Ｄで増幅される。したがって、差動アンプ７Ｄの出力
電圧が血液の流量を示すパラメターとなる。

【００３５】この図の体液体外循環装置は、演算回路７
Ｆで差動アンプ７Ｄの出力電圧を演算して、ローラーポ
ンプ排出側の詰まりを検出する。演算回路７Ｆは、図８
のフローチャートで流量を演算して、ローラーポンプ排
出側の詰まりを検出する。

【００３６】(1) 差動アンプ７Ｄから出力される電圧
が最大値（Ｖmax）であるかどうかを判定する。差動ア
ンプ７Ｄの出力信号が最大値（Ｖmax）となるまで、ス
テップ（１）をループする。 (2) 最大値（Ｖmax）であると判定されると、最大値
（Ｖmax）がメモリに記憶される。 (3) 差動アンプ７Ｄの出力電圧が最少値（Ｖmin）であ
るかどうかを判定し、最少値（Ｖmin）になるまではス
テップ（３）をループする。 (4) 最少値（Ｖmin）がメモリに記憶される。

【００３７】(5) 最大値（Ｖmax）と最少値（Ｖmin）
の差電圧（Ｖ）を演算する。差電圧（Ｖ）は、差動アン
プ７Ｄの出力電圧の差、すなわち、差動アンプ７Ｄの出
力信号の振幅となる。差動アンプ７Ｄの出力信号の振幅
は、脈動する血液流量の振幅に相当する。血液流量の振
幅は、ローラーポンプ排出側の圧力を示す関数である。
したがって、差電圧（Ｖ）が、ローラーポンプ排出側の
圧力を示す関数となる。図５は、ローラーポンプ排出側
の圧力に対する、差動アンプ７Ｄ出力圧力の振幅、すな
わち差電圧（Ｖ）を示すグラフである。

【００３８】(6) 差電圧（Ｖ）を、あらかじめ演算回
路７Ｆに記憶されている基準電圧（Ｖs）に比較する。
差電圧（Ｖ）が基準電圧（Ｖs）よりも低いと、ステッ
プ（１）にループする。 (7) 差電圧（Ｖ）が基準電圧（Ｖs）よりも高いと、フ
ィルターが目詰まりした表示をする。差電圧（Ｖ）を比
較する基準電圧（Ｖs）は、フィルターが目詰まりし
て、ローラーポンプ排出側の圧力が設定値になるときの
電圧に設定されている。たとえば、図５に示すように、
差電圧（Ｖ）とローラーポンプ排出側の圧力とが変化す
るとき、ローラーポンプ排出側の圧力が５ｍＨｇ高くな
ると、差電圧（Ｖ）は約１．２Ｖとなり、圧力が１０ｍ
ｍＨｇ高くなると、差電圧（Ｖ）は１．８Ｖとなる。し
たがって、基準電圧（Ｖs）を１．２Ｖに設定すると、
ローラーポンプ排出側の圧力が５ｍｍＨｇ高くなるとフ
ィルター目詰まりの表示をする。基準電圧（Ｖs）を
１．８Ｖに設定すると、ローラーポンプ排出側の圧力が
１０ｍｍＨｇ高くなったときに、フィルター目詰まりの
表示をする。

【００３９】以上のように、差動アンプ７Ｄの出力信号
の振幅である差電圧（Ｖ）、すなわち脈動する体液流量
の振幅を基準値に比較する方法は、もっとも正確にロー
ラーポンプ排出側の圧力を検出できる特長がある。た
だ、本発明は、図９に示すステップで、体液流量のピー
ク値を検出して、フィルターの目詰まりを検出すること
もできる。

【００４０】図９の方法は下記のステップでフィルター
の目詰まりを検出する。 (1) 差動アンプ７Ｄから出力される電圧が最大値（Ｖm
ax）であるかどうかを判定する。差動アンプ７Ｄの出力
電圧が最大値（Ｖmax）となるまで、ステップ（１）を
ループする。 (2) 最大値（Ｖmax）であると判定されると、最大値
（Ｖmax）がメモリに記憶される。 (3) 差動アンプ７Ｄの出力信号から平均電圧（Ｖm）を
演算する。平均電圧（Ｖm）は、差動アンプ７Ｄの出力
信号を１周期以上に積分して、積分値を時間で割って計
算する。 (4) 最大値（Ｖmax）と平均電圧（Ｖm）の差電圧
（Ｖ）を演算する。差電圧（Ｖ）は、差動アンプ７Ｄの
出力電圧の最大値（Ｖmax）が、平均電圧（Ｖm）に対し
てどの程度高いかを示す電圧である。差動アンプ７Ｄの
出力信号が、平均電圧（Ｖm）を基準にして上下に対称
であると、差電圧（Ｖ）は、差動アンプ７Ｄ出力信号の
振幅の半分となる。差動アンプ７Ｄの出力信号の振幅
が、脈動する血液流量の振幅に相当するので、振幅の半
分である差電圧（Ｖ）も、血液流量の振幅の半分を示
す、この値も、ローラーポンプ排出側の圧力を示す関数
となる。したがって、最大値（Ｖmax）の平均電圧（Ｖ
m）に対する差電圧（Ｖ）は、ローラーポンプ排出側の
圧力を示す関数となる。

【００４１】(5) 差電圧（Ｖ）を、あらかじめ演算回
路７Ｆに記憶されている基準電圧（Ｖs）に比較する。
差電圧（Ｖ）が基準電圧（Ｖs）よりも低いと、ステッ
プ（１）にループする。基準電圧（Ｖs）は、図８に示
すように、差動アンプ７Ｄの振幅を検出する図８の方法
に比較して半分の電圧値に設定される。

【００４２】(6) 差電圧（Ｖ）が基準電圧（Ｖs）より
も高いと、フィルターが目詰まりした表示をする。差電
圧（Ｖ）を比較する基準電圧（Ｖs）は、フィルターが
目詰まりして、ローラーポンプ排出側の圧力が設定値に
なるときの電圧に設定されている。たとえば、ローラー
ポンプ排出側の圧力が変化して、圧力が５０ｍｍＨｇに
なると、差電圧（Ｖ）は約７．７Ｖとなり、圧力が５ｍ
ｍＨｇ変化すると、差電圧（Ｖ）は０．５Ｖ変化する。
したがって、基準電圧（Ｖs）を７．７Ｖに設定する
と、ローラーポンプ排出側の圧力が５０ｍｍＨｇに上昇
するとフィルター目詰まりの表示をする。基準電圧（Ｖ
s）を９．２Ｖに設定すると、ローラーポンプ排出側の
圧力が６０ｍｍＨｇに上昇したときに、フィルター目詰
まりの表示をする。

【００４３】さらに、フィルターが目詰まりして、ロー
ラーポンプ排出側の圧力が高くなって、差動アンプ７Ｄ
出力圧力の振幅が大きくなると、最少値（Ｖmin）も小
さくなるので、最少値（Ｖmin）を平均電圧（Ｖm）に比
較して、フィルターの目詰まりを検出することもでき
る。最大値（Ｖmax）と最少値（Ｖmin）は、かならずし
も平均電圧（Ｖm）に比較する必要はない。ローラーポ
ンプが定流量ポンプであるために、流量の変化が少ない
からである。

【００４４】さらにまた、フィルターが目詰まりして、
最大値（Ｖmax）と最少値（Ｖmin）の差、すなわち振幅
が大きくなると、脈動する差動アンプ７Ｄ出力信号の最
大傾斜勾配も大きくなる。したがって、差動アンプ７Ｄ
出力信号の最大傾斜勾配を検出してフィルターの目詰ま
りを検出することもできる。また、差動アンプ７Ｄ出力
信号の振幅が大きくなると、最大値（Ｖmax）に近い電
圧になる時間と、最少値（Ｖmin）に近い電圧になる時
間が短くなる。傾斜が急峻でピークの幅が狭くなるから
である。したがって、最大値（Ｖmax）と最少値（Ｖmi
n）の時間幅を検出してフィルターの目詰まりを検出す
ることもできる。

【００４５】さらに、図２に示すように、最大値（Ｖma
x）から所定値低い電圧の時間幅を検出して、フィルタ
ーの目詰まりを検出することもできる。この図は最大値
（Ｖmax）から０．２Ｖ低い電圧値の時間幅を検出し
て、フィルターの目詰まりを検出している。フィルター
が目詰まりしてローラーポンプの排出側の圧力が高くな
ると、差動アンプ７Ｄの出力電圧は、図２に示す特性か
ら図３に示すように、ピーク付近の時間幅が狭くなるか
らである。図１０は、差動アンプ７Ｄの出力電圧が、最
大値（Ｖmax）から０．２Ｖ低くなる時間幅に対するロ
ーラーポンプの排出側の圧力を示すグラフである。この
グラフに示すように、フィルターが目詰まりして、ロー
ラーポンプの排出側の圧力が高くなると、最大値（Ｖma
x）から０．２Ｖ低くなる電圧となる時間幅が次第に短
くなる。したがって、差動アンプ７Ｄ出力電圧が所定の
値となる時間幅を検出して、フィルターの目詰まりを検
出することもできる。

【００４６】さらに、マイクロコンピュータを使用する
ことなく、リアルタイムに差動アンプ７Ｄの振幅を検出
することもできる。図１１は、Ａ／Ｄコンバータとマイ
クロコンピュータである演算回路に代わって、差動アン
プ出力信号の振幅を検出する回路である。この回路は、
差動アンプ７Ｄの出力信号の移送を９０度シフトする積
分回路７Ｇと、積分回路７Ｇの入力側と出力側の信号を
別々に自乗する掛算器７Ｈと、二つの掛算器７Ｈの出力
信号を加算する加算回路７Ｉとを備えている。この回路
は、下記の動作をして、差動アンプ７Ｄの出力信号の振
幅を検出する。

【００４７】差動アンプ７Ｄの出力信号をＡｓｉｎωｔ
とすると、積分回路７Ｇの出力信号はＡｃｏｓωｔとな
る。積分回路７ＧがＡｓｉｎωｔの信号の移送を９０度
シフトさせるからである。二つの掛算器７Ｈは、入力信
号を自乗するのでその出力信号は、Ａ²ｓｉｎ²ωｔとＡ
²ｃｏｓ²ωｔとなる。自乗された信号が加算回路７Ｉで
加算されるので、加算回路７Ｉの出力信号は、Ａ²ｓｉｎ²ωｔ＋Ａ²ｃｏｓ²ωｔとなる。この式は、Ａ²（ｓｉｎ²ωｔ＋ｃｏｓ²ωｔ）と変形できる。ｓｉｎ²ωｔ＋ｃｏｓ²ωｔ＝１であるから、加算回路７
Ｉの出力信号は振幅を示すＡ²となる。したがって、こ
の回路は、加算回路７Ｉの出力信号を設定値に比較し
て、設定値よりも高いときにフィルターが目詰まりと判
定できる。ただし、この検出回路は、差動アンプ７Ｄの
出力信号をサイン波として振幅を演算するので、差動ア
ンプ７Ｄの出力信号がサイン波に近似する波形のとき
に、リアルタイムにローラーポンプの排出側の目詰まり
を検出できる。

【００４８】さらに、本発明の体液体外循環装置の詰ま
り検出方法は、電磁流量計で体液の流量を検出するの
で、図１２に示す従来の体液体外循環装置に必要であっ
た、陰圧検出センサーを省略できる。電磁流量計で体液
の流量を検出して、患者から体液体外循環装置に吸入さ
れる体液量を検出できるからである。

【００４９】

【発明の効果】本発明の体液体外循環装置の詰まり検出
方法は、電磁流量計を使用することにより、体液を空気
に接触させることなく、ローラーポンプ排出側の微細な
圧力変化を少ない測定誤差で正確に検出でき、しかも患
者から排出する体液量を少なくして患者に対する負担を
小さくできる特長がある。それは、電磁流量計で脈動す
る流量の変化を検出して、ローラーポンプ排出側の圧力
を演算するからである。

【００５０】さらに、本発明の体液体外循環装置の詰ま
り検出方法は、従来の二重管式の圧力検出器のように、
柔軟な内管を弾性変形させて圧力を検出するものでな
い。流量の変化を電磁流量計で電気的に検出し、その脈
動状態からローラーポンプ排出側の圧力を演算する。し
たがって、内管のように測定誤差の原因となるパーツを
使用する必要がなく、ローラーポンプ排出側の圧力変化
を少ない測定誤差で正確に測定でき、しかも使用部品に
なる測定誤差のばらつきを少なくできる特長も実現す
る。

【００５１】さらにまた、本発明の体液体外循環装置の
詰まり検出方法は、電磁流量計で流量を検出し、これを
演算して目詰まりを検出するので、陰圧検出センサーを
省略して、患者から体外に吸出され血液流量を検出でき
る特長がある。このため、体液体外循環装置を簡素化で
きる特長も実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ローラーポンプの一例を示す正面図

【図２】ローラーポンプの排出側の流量変化を示すグラ
フ

【図３】ローラーポンプの排出側のフィルターが目詰ま
りしたときの流量変化を示すグラフ

【図４】ローラーポンプの排出側のフィルターを体液が
スムーズに通過する状態の流量変化を示すグラフ

【図５】電磁流量計の差動アンプ出力電圧の振幅に対す
るローラーポンプの排出側の圧力を示すグラフ

【図６】本発明の体液体外循環装置の詰まり検出方法に
使用する装着の概略接続状態を示す回路図

【図７】電磁流量計の概略断面図

【図８】演算回路が差動アンプの出力電圧を演算してロ
ーラーポンプ排出側の詰まりを検出するフローチャート
図

【図９】演算回路が差動アンプの出力電圧を演算してロ
ーラーポンプ排出側の詰まりを検出するフローチャート
図

【図１０】電磁流量計の差動アンプ出力電圧の設定値の
時間幅に対するローラーポンプの排出側の圧力変化を示
すグラフ

【図１１】差動アンプの出力電圧をリアルタイムに演算
して差動アンプ出力信号の振幅を計算する回路図

【図１２】従来の体液体外循環装置の一例を示す回路図

【図１３】従来の体液体外循環装置の一例を示す回路図

【符号の説明】

１Ａ…ローラーポンプ１Ｂ…ローラーポンプ
１Ｃ…ローラーポンプ１Ｄ…ローラーポンプ２…浄化手段３Ａ…フィルター３Ｂ…フィルター４…ドリップチャンバー４Ａ…ドリップチャンバー４Ｂ…ドリップチャンバー５Ａ…圧力センサー５Ｂ…圧力センサー５
Ｃ…圧力センサー６…圧力検出器６Ａ…外管６Ｂ
…内管６Ｃ…圧力計７…電磁流量計７ａ…電磁流量計７ｂ
…電磁流量計７Ａ…硬質パイプ７Ｂ…交流磁石７Ｃ…電極７Ｄ…差動アンプ７
Ｅ…Ａ／Ｄコンバータ７Ｆ…演算回路７Ｇ…積分回路７
Ｈ…掛算器７Ｉ…加算回路８…ローラー９…ホース１０…補給容器１１…陰圧検出センサー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ローラーポンプを使用して体液を体外に
循環し、循環路に体液をろ過するフィルターを配設して
いる体液体外循環装置の詰まり検出方法において、ローラーポンプの排出側に電磁流量計を連結し、電磁流
量計でもって脈動する体液流量の振幅、ピーク値、変化
値の何れかを検出して、ローラーポンプ排出側の詰まり
を検出することを特徴とする体液体外循環装置の詰まり
検出方法。
【請求項２】電磁流量計を陰圧検出センサーに併用す
る請求項１に記載の体液体外循環装置の詰まり検出方
法。