血液成分濃度測量裝置以及血液成分濃度測量方法

2023-07-09 00:05:46

專利名稱：血液成分濃度測量裝置以及血液成分濃度測量方法
技術領域：
本發明涉及一種在血液淨化療法等中對血液中的氧飽和度等血液成分的濃度進行測量的血液成分濃度測量裝置以及血液成分濃度測量方法。
背景技術：
血液淨化療法是使用膜、吸附劑去除從體內輸出的血液中的有害物質、無用物質並將血液輸回到體內的療法，存在血液透析、血液過濾透析、血液過濾、血液吸附等種類。例如血液透析療法中的患者的管理是通過觀察血液變動和全身症狀這兩者來進行的。例如透析中的患者血壓降低的主要原因是隨著除水而循環血流量減少，因此一邊使用各種血液量測量監視器來監視患者的血液量，一邊進行透析治療。但是，這種循環血液量測量監視器不顯示患者的全身症狀，因此無法掌握作為全身症狀的呼吸狀態、血液循環動態。報告指出，通常患者的呼吸對血液循環帶來較大影響，特別是，在循環血液量減少的患者中，呼吸變動變大(非專利文獻1)。作為掌握全身症狀之一的呼吸狀態的方法，存在對血液中的動脈血氧飽和度(SpO2)進行測量的方法。作為對血液中的動脈血氧飽和度進行測量的裝置，眾所周知經皮氧飽和度監視器(脈搏血氧計(pulse oximeter))，該經皮氧飽和度監視器例如使用安裝於手指尖的發光部和受光部向血液中入射光，檢測其透過光，分析其光信號，由此能夠算出血液中的動脈血氧飽和度。該經皮氧飽和度監視器從檢測出的光強度的波形提取與動脈血有關的人體的搏動的周期成分，從而最終算出氧飽和度(參照專利文獻1)。提取人體的搏動的周期成分是因為，在該搏動的周期成分中，與氧濃度相應地變動的紅色光(R)和紅外光(IR)透過光量的變動比率大，能夠更正確地算出氧飽和度。於是，在該測量方法中，在算出氧飽和度時，需要根據光強度的波形來掌握人體的搏動周期。然而，在該測量方法中，例如當由於寒氣、痙攣等而患者產生末梢循環不良等時， 由於光強度的波形中的搏動的周期成分相對減弱，因此難以根據檢測出的光強度的波形來正確地掌握搏動周期，其結果，有時無法正確地測量氧飽和度。作為不受患者狀態的影響而測量血液中的氧飽和度的方法，有報告指出在進行體外循環的血液淨化迴路中在泵部的跟前處設置氧飽和度監視器(參照非專利文獻1、幻。然而，在這種情況下，例如受到血液淨化迴路所特有的幹擾等影響，有可能無法正確且穩定地掌握人體的搏動周期。專利文獻1 日本特公昭53-26437號公報非專利文獻1 丸山一男呼吸和循環、循環控制(丸山一男呼吸i循環、循環制御)1998 年、19 、P · 484-488非專利文獻2 今井勝等日本醫工學治療學會、醫工學治療(今井勝、他日本醫工學治療學會醫工學治療)2006年、18 (2)、P · 85-93
發明內容
發明要解決的問題本發明是為了解決以往技術中存在的上述問題而完成的，其目的在於提供一種在不易受到患者狀態的影響的血液淨化迴路中能夠正確且穩定地對血液中的氧飽和度等血液成分的濃度進行測量的血液成分濃度測量裝置以及血液成分濃度測量方法。用於解決問題的方案達到上述目的的本發明是一種血液成分濃度測量裝置，該血液成分濃度測量裝置在用於淨化從體內輸出的血液並將血液輸回到體內的血液淨化迴路中對血液中的規定的血液成分的濃度進行測量，該血液成分濃度測量裝置具有發光部，其向上述血液淨化迴路中的血液入射光；受光部，其對透過了上述血液淨化迴路中的血液的上述光進行檢測；以及計算部，其根據由上述受光部檢測出的光強度的時間變化，提取與通過上述血液淨化迴路中的血液泵的驅動而在上述血液淨化迴路內產生的血液的搏動對應的上述光強度的時間變化的周期成分，根據該周期成分來算出規定的血液成分的濃度，其中，上述發光部和上述受光部被設置於上述血液淨化迴路中的上述血液泵的下遊側。根據本發明，在血液淨化迴路中，通過血液泵的驅動而產生血液的搏動。使用該血液淨化迴路內的血液的搏動，根據周期性地變化的光強度算出血液成分的濃度，由此能夠正確且穩定地測量該血液成分的濃度。另外，發光部和受光部被設置於血液的搏動紊亂小的血液淨化迴路的血液泵的下遊側，因此能夠更正確且穩定地算出血液成分的濃度。上述血液淨化迴路也可以具有血液淨化器，該血液淨化器在上述血液泵的下遊側淨化血液，上述發光部和上述受光部被設置於上述血液淨化迴路中的上述血液泵與上述血液淨化器之間。上述血液淨化迴路在上述血液泵與上述血液淨化器之間具有動脈側滴注器的情況下，上述發光部和上述受光部也可以被設置於上述血液淨化迴路中的上述血液泵與上述動脈側滴注器之間。上述血液泵也可以連接於上述血液淨化迴路的流路，並且是具有直徑大於其它部分的直徑的管的管泵，上述發光部和上述受光部被設置於上述血液泵的管上。上述血液成分濃度測量裝置也可以具有固定構件，該固定構件將上述發光部和上述受光部固定於上述血液淨化迴路。上述固定構件也可以將上述發光部和上述受光部按壓固定於上述血液淨化迴路。血液成分濃度測量裝置還可以具有流路罩，該流路罩覆蓋上述血液淨化迴路中的固定有上述發光部和上述受光部的部分，上述固定構件從外側按壓上述流路罩。上述流路罩還可以具有彈性，並壓迫上述血液淨化迴路中的固定有上述發光部和上述受光部的部分。上述流路罩還可以覆蓋上述血液淨化迴路中的固定有上述發光部和上述受光部的部分以免進入外部的光。上述流路罩還可以構成為相對於上述血液淨化迴路拆卸自如。血液成分濃度測量裝置還可以具有保持構件，該保持構件保持上述發光部和上述受光部，在上述固定構件的上述血液淨化迴路側的面形成有收容上述保持構件的凹部。在上述保持構件與上述固定構件之間還可以夾設有具有彈性的構件。上述固定構件還可以構成為相對於上述血液淨化迴路拆卸自如。
上述發光部和上述受光部也可以被設置於上述血液淨化迴路中的不滯留氣泡的部分。上述發光部還可以具備發出波長850nm IOOOnm的光的第一發光部以及發出波長500nm 700nm的光的第二發光部，上述血液成分的濃度為血液中的氧飽和度。基於其它觀點的本發明是一種血液成分濃度測量方法，在用於淨化從體內輸出的血液並將血液輸回到體內的血液淨化迴路中對血液中的規定的血液成分的濃度進行測量， 該血液成分濃度測量方法具有以下步驟向上述血液淨化迴路中的血液泵的下遊側的血液入射光，對透過了上述血液淨化迴路中的血液的上述光進行檢測；以及根據檢測出的光強度的時間變化，提取與通過上述血液泵的驅動而在上述血液淨化迴路內產生的血液的搏動對應的上述光強度的時間變化的周期成分，根據該周期成分來算出規定的血液成分的濃度。發明的效果根據本發明，在進行血液淨化療法時能夠正確且穩定地測量血液成分的濃度。其結果，例如能夠正確且可靠地掌握成為患者症狀表現前兆的規定的血液成分的濃度變化。 因此，在症狀表現之前能夠對患者進行早期治療，能夠實現患者QOL的顯著提高。


圖1是表示血液淨化裝置的結構的概要的說明圖。
圖2是設置有傳感器部的血液泵的管的說明圖。
圖3是表示傳感器部的結構的概要的截面圖。
圖4是表示傳感器部的結構的概要的橫截面圖。
圖5是表示血液的氧飽和度測量的主要步驟的流程圖。
圖6是表示設置於枕狀流路的傳感器部的結構的縱截面圖。
圖7是表示由實施例1測量得到的氧飽和度的變化的圖表。
圖8是表示由實施例2測量得到的氧飽和度的變化的圖表。
圖9是表示比較例1中的傳感器部的位置的血液淨化迴路的說明圖。
圖10是表示比較例1的傳感器部的結構的說明圖。
圖11是表示由比較例1測量得到的氧飽和度的變化的圖表。
附圖標記說明
1 血液成分濃度測量裝置；20 血液淨化迴路；30 血液泵；31 動脈側滴注器
32 血液淨化器；33 靜脈側滴注器；40 泵控制部；60 傳感器部；61 傳感器控制部；62 計算部；70 發光部；71 受光部；72 保持構件；73 固定構件；74 流路罩；F 周期。
具體實施例方式下面，參照附圖來說明本發明的優選實施方式。圖1是表示搭載有本實施方式所涉及的血液成分濃度測量裝置1的血液淨化裝置10的結構的概要的說明圖。如圖1所示，血液淨化裝置10具有血液淨化迴路20，該血液淨化迴路20淨化從體內輸出的血液並將血液輸回到體內。在血液淨化迴路20中，為了與血液接觸而使用生物體適應性良好的軟質素材，特別是優選使用含有鄰苯二甲酸二乙基己酯(DOP)的氯乙烯醇、含有偏苯三酸三辛酯(TOTM) 的氯乙烯醇、矽橡膠。在血液淨化迴路20中設置有如下部分等血液泵30，其加壓輸送血液來產生血流；動脈側滴注器(drip Chamber)31，其去除迴路內的氣泡；血液淨化器32，其對血液進行淨化處理；以及靜脈側滴注器33，其被設置於血液淨化器32下遊側。血液泵30例如為管泵(tube pump)，使具有多個滾柱(roller)的旋轉體旋轉，多個滾柱能夠依次以固定間隔一邊使用血液淨化迴路20的流路(管)來使血液產生搏動一邊加壓輸送血液。如圖2所示，血液泵30具有流路21b，該流路21b是直徑大於血液淨化迴路20的其它流路21a的直徑的泵管。通過血液泵30的驅動而產生的血液的搏動周期是根據旋轉體的轉速(泵的轉速) 和滾柱的數量來設定的。血液泵30的驅動是由圖1示出的泵控制部40進行控制。通過血液泵30產生的血液的搏動周期F例如能夠從泵控制部40輸出到後述的血液成分濃度測量裝置1的計算部62。動脈側滴注器31例如被設置於血液泵30與血液淨化器32之間的流路21。血液淨化器32被設置於血液淨化迴路20的動脈側滴注器31的下遊側。在血液淨化器32中設置有分離出血液中的有害物質、無用物質等規定成分的中空纖維膜或吸附規定成分的吸附材料等。血液成分濃度測量裝置1例如具有傳感器部60、傳感器控制部61以及計算部62。傳感器部60例如被設置於血液泵30與動脈側滴注器31之間的、如圖2所示的血液泵30的流路21b。此外，將設置有傳感器部60的血液泵30的流路21b的壁厚設定為4mm 以下，更優選設定為3mm以下。這樣，流路21b的肖氏A級硬度被設定為30 70左右，形成為比血液淨化迴路20的其它部分21a柔軟。另外，流路21b為了有效地接收反射光，如上所述那樣內徑大於血液淨化迴路20的其它流路21a的內徑。例如其它流路21a的內徑為3. 5mm左右，與此相對，流路21b的內徑為5mm以上。如圖3所示，例如傳感器部60具有發光部70，其向血液淨化迴路20的血液中入射光；受光部71，其對透過了血液中的光進行檢測；保持構件72，其保持發光部70和受光部71 ；固定構件73，其將發光部70和受光部71固定在流路21b ；以及流路罩74，其覆蓋流路21b的固定有發光部70和受光部71的部分。流路罩74例如是不透明的材質並具有彈性。如圖4所示，流路罩74被分割成兩個部分，分別形成為板狀，內側形成有與流路21b的形狀相匹配的半圓柱狀的凹部。由此， 流路罩74從兩側夾持血液淨化迴路20的流路21b來覆蓋該流路21b，能夠壓迫固定流路 21b。另外，流路罩74相對於流路21b可拆卸。並且，流路罩74覆蓋流路21b的固定有發光部70和受光部71的部分以免進入外部光。如圖3所示，在流路罩74中例如嵌入有發光部70和受光部71，設置有該發光部 70和受光部71的光所通過的兩個貫通孔80。沿著血液淨化迴路20的流路方向X設置有貫通孔80。另外，如圖4所示，在相對於流路21b呈直角的直角方向Y的中央處設置有貫通孔80。如圖3所示，保持構件72例如形成為薄板狀，在保持構件72的表面沿著流路方向 X以規定間隔保持發光部70和受光部71。
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固定構件73例如具有四角狀的一對平板部100以及用於固定該平板部100彼此的緊固構件101。平板部100例如由比流路罩74具有剛性的例如金屬形成。在一側平板部100內側中央處形成有凹部102，在該凹部102嵌入保持構件72來進行定位。在保持構件72與平板部100的凹部102底面之間存在具有彈性的緩衝片103。對上述流路罩74、緩衝片103使用具有彈性的軟質素材，將肖氏A級硬度設定為 1 85，特別是設定為4 70左右(依據JI S K7215標準)。具體地說，使用矽橡膠、丁基橡膠、丙烯酸酯橡膠、聚氨酯橡膠等。一對平板部100從兩側夾持流路罩74，通過緊固構件101而彼此向內側緊固，由此從外側按壓流路罩74。由此，保持構件72的發光部70與受光部71以被嵌入在貫通孔80 的狀態與流路21b的表面相接觸而被按壓。另外，通過鬆脫緊固構件101的緊固，能夠從流路21b、流路罩74卸下固定構件73。此外，由流路罩74產生的流路21b的最終壓迫固定率優選為100% 175%。壓迫固定率是指，在將沒有被壓迫的狀態下的測量部40的直徑設為 D而因壓迫產生變動的直徑設為Ad的情況下該壓迫固定率表示為(D+Ad)/DX100(% )。 此外，只要能夠進行壓迫固定即可，不必拘泥於上述方法。緊固構件101例如由螺栓、螺母形成，被設置於平板部100的四角。發光部70具備發光用的LED或者雷射二極體，至少能夠發出兩種波長的光。例如發光部70發出從血液受到的影響少的500nm以上波長的光，具有第一發光部70a和第二發光部70b，該第一發光部70a發出容易被血液中的氧合血紅蛋白吸收的波長850nm IOOOnm的第一光(紅外光)，該第二發光部70b發出容易被血液中的還原血紅蛋白吸收的波長5OOnm 7OOnm的第二光(紅色光)。關於設置有傳感器部60的血液淨化迴路20的流路21b，被設置成在該流路21b中不滯留氣泡，例如朝上下方向。由此，由傳感器部60進行的光的檢測不會受到氣泡的阻礙而正確地進行。此外，設置有傳感器部60的流路21b還可以相對於鉛直方向傾斜。傳感器控制部61對傳感器部60中的發光和受光進行控制。由傳感器部60的受光部71接收的光被輸出到傳感器控制部61。傳感器控制部61能夠將該光的信息輸出到計算部62。計算部62例如由信號處理電路、計算機構成，通過血液泵30的驅動而在血液淨化迴路20內產生血液的搏動，根據由受光部71檢測出的光強度的時間變化(波形)，來提取與血液的搏動對應的周期成分，根據該周期成分來能夠算出作為規定的血液成分的濃度的血液氧飽和度。接著，說明由具有上述結構的血液成分濃度測量裝置1進行的血液氧飽和度測量。圖5是表示該血液氧飽和度測量的主要步驟的流程圖。例如在血液淨化裝置10中的血液淨化處理中，由血液泵30加壓輸送血液，血液在血液淨化迴路20內流動。此時通過血液泵30的滾柱的驅動，在血液淨化迴路20內產生規定周期F的血液搏動。並且，在該血液淨化處理中，在傳感器部60中從發光部70向血液淨化迴路20內的血液中連續地入射光(圖 5的步驟Si)。此時，第一發光部70a和第二發光部70b交替發光，容易被血液中的氧合血紅蛋白吸收的波長的第一光以及容易被血液中的還原血紅蛋白吸收的波長的第二光交替地入射到血液中。將該發光周期設定為充分短於搏動周期F。
從發光部70發出的光在血液中進行反射，由受光部71進行檢測(圖5的步驟S2)。 受光部71的光信號被輸出到計算部62。在計算部62中，首先根據受光部71的輸出信號來分別提取第一光和第二光的光強度。由此，求出第一光的光強度的時間變化以及第二光的光強度的時間變化(圖5的步驟S； )。另外，從泵控制部40對計算部62提供血液淨化迴路 20中的血液的搏動周期F(圖5的步驟S4)。此外，血液的搏動周期F還可以從泵控制部40 經由傳感器控制部61被輸出到計算部62。該搏動周期F既可以根據血液泵30的泵轉速和滾柱的數量的驅動設定通過計算得到，還可以通過監視泵轉速來得到。另外，搏動周期F 還可以通過在血液泵30的出口部分監視壓力變動來得到。並且，使用從泵控制部40得到的血液的搏動周期F並根據第一光和第二光的光強度的時間變化，僅提取與上述搏動周期 F對應的周期成分。接著，求出與第一光與第二光的周期F對應的周期成分的強度比，使用預先求出的該第一光的光強度和第二光的光強度的強度比與血液氧飽和度之間的關係式， 根據與上述第一光和第二光的周期F對應的周期成分的強度比算出血液氧飽和度(圖5的步驟SQ。此外，搏動周期F還可以根據第一光或者第二光的光強度的時間變化來求出。根據本實施方式，在血液淨化迴路20中通過血液泵30的驅動來產生具有穩定的周期的血液的搏動。並且，使用發光部70和受光部71對通過了血液淨化迴路20的血液的光的強度進行檢測，使用通過上述血液泵30的驅動而產生的血液的搏動周期F，根據上述光的強度算出血液氧飽和度。由此，能夠正確且穩定地測量血液氧飽和度。另外，發光部70 和受光部71被設置於血液的搏動紊亂小的血液淨化迴路20的血液泵30下遊側，因此能夠更正確且穩定地算出血液氧飽和度。發光部70和受光部71被設置於血液淨化迴路20的血液泵30與血液淨化器32 之間，因此能夠在血液淨化迴路20中的血液的搏動紊亂小的部分進行光的檢測。於是，能夠使用通過血液泵30的驅動而產生的血液的搏動周期F以及由發光部70和受光部71得到的光強度來更正確且穩定地算出血液氧飽和度。並且，發光部70和受光部71被設置於血液淨化迴路20的血液泵30與動脈側滴注器31之間，因此能夠在血液淨化迴路20中的血液的搏動紊亂更小的部分進行光的檢測。 於是，能夠使用通過血液泵30的驅動而產生的血液的搏動周期F以及由發光部70和受光部71得到的光強度來進一步正確且穩定地算出血液氧飽和度。另外，發光部70和受光部71被設置於直徑大於其它流路21a的直徑的血液泵30 的管、即流路21b，因此能夠在血液淨化迴路20中的血液的搏動紊亂最小的部分進行光的檢測。於是，能夠使用通過血液泵30的驅動而產生的血液的搏動周期F以及由發光部70 和受光部71得到的光強度來進一步正確且穩定地算出血液氧飽和度。另外，流路21b的直徑大，從發光部70入射的光在血液中充分反射，因此有效地接收該反射光，能夠有效且可靠地檢測光強度。血液成分濃度測量裝置1具有固定構件73，該固定構件73隔著流路罩74將發光部70和受光部71固定於流路21b，因此發光部70和受光部71不會偏離於流路21b，而能夠正確且穩定地進行對血流的光的發光、受光。固定構件73將發光部70和受光部71向血液淨化迴路20側按壓固定，因此發光部70和受光部71始終與流路21b接觸，從而能夠正確且穩定地進行對血流的光的發光、受光。
血液成分濃度測量裝置1具有流路罩74，該流路罩74覆蓋血液淨化迴路20的固定有發光部70和受光部71的部分的流路21b，固定構件73從外側按壓流路罩74。由此， 能夠抑制外部的振動、流路21b本身的振動等幹擾對血液搏動的影響。流路罩74壓迫流路21b的固定有發光部70和受光部71的部分，具有彈性，因此能夠將流路21b本身的動作限制到不會抑制血液搏動的程度。由此，能夠防止由於例如因長時間的體外循環產生的血液淨化迴路20的振動而發光部70和受光部71與流路21b發生位置偏離。因此，發光部70和受光部71能夠正確且穩定地檢測光的強度。流路罩74覆蓋流路21b的固定有發光部70和受光部71的部分以免進入外部的光，因此能夠防止由外部自然光產生的噪聲，根據由受光部71檢測出的光的強度能夠正確且穩定地測量血液氧飽和度。另外，在本實施方式中，流路罩74貼緊流路21b，因此還防止從流路21b內側向外部的光的散射，能夠正確且可靠地由發光部70和受光部71向血液發光和受光。流路罩74構成為相對於血液淨化迴路20拆卸自如，因此能夠在血液淨化迴路20 的適當的部分安裝發光部70、受光部71。血液成分濃度測量裝置1具有保持構件72，該保持構件72保持發光部70和受光部71，在固定構件73的血液淨化迴路20側的面形成有收容保持構件72的凹部103。由此，能夠將發光部70和受光部71牢固地固定於固定構件73，由此不會發生位置偏離，因此發光部70和受光部71能夠正確且穩定地檢測光的強度。在保持構件72與固定構件73之間設有具有彈性的緩衝片103，因此能夠通過適當的力將發光部70和受光部71按壓到流路21。另外，吸收從外部傳遞到固定構件73的振動等，從而能夠抑制該振動對血液搏動的影響。此外，還可以將緩衝片103放入流路罩74與保持構件72之間來調整緩衝程度。固定構件73構成為相對於血液淨化迴路20拆卸自如，因此根據需要能夠將發光部70、受光部71安裝到血液淨化迴路20的適當的部分。傳感器部60被設置於血液淨化迴路20的不滯留氣泡的部分，因此即使例如由於治療中的壓力變化、氣溫變化而在血液淨化迴路20內產生微小氣泡，微小氣泡也不會滯留在傳感器部60。其結果，入射光不會受到氣泡的影響，而能夠更正確地測量氧飽和度。發光部70具備發出波長850nm IOOOnm的光的第一發光部以及發出波長 500nm 700nm的光的第二發光部，使用各光來測量血液中的氧飽和度。在這種情況下，能夠高精度地測量氧飽和度。以上，參照

了本發明的優選實施方式，但是本發明並不限於上述例子。使用反射型氧飽和度監視器進行了說明，但是還能夠將發光部70和受光部71設置在隔著血液淨化迴路20相對的位置，來使用透過型氧飽和度監視器。本領域技術人員顯然知道在權利要求書所記載的思想範疇內能夠想到各種變更例或者修改例，這些也當然屬於本發明的技術範圍。例如在上述實施方式中，傳感器部60被設置於作為血液泵30的泵管的流路21b， 但是只要是血液泵30的下遊側，則還可以設定於血液淨化迴路20的其它部分。另外，例如圖6所示，設置有傳感器部60的血液淨化迴路20的流路21c也可以形成為軟質且直徑大的枕(pillow)狀。為了與血液接觸，對流路21c例如使用生物體適應性良好的軟質素材，
1特別優選使用含有鄰苯二甲酸二乙基己酯(DOP)的氯乙烯醇、含有偏苯三酸三辛酯(TOTM) 的氯乙烯醇、矽橡膠。另外，將流路21c的厚度設定為4mm以下，更優選設定為3mm以下。這樣，流路21c的肖氏A級硬度被設定為30 70左右，形成為比血液淨化迴路20的流路21 的其它部分柔軟。另外，為了有效地接收反射光，流路21c的內徑大於血液淨化迴路20的其它部分的內徑，例如其它部分的內徑為3. 5mm左右，與此相對，流路21c的內徑為5mm以上。在上述實施方式中，血液淨化迴路20的設置有傳感器部60的流路21b被設置成上下方向或者傾斜，氣泡處於上方而與血液一起流動，但是作為不易受到氣泡的影響的其它結構，例如可以水平地設置血液淨化迴路20，也可以將發光部70和受光部71配置於血液淨化迴路20的下表面或者側面，以免在該發光部70與受光部71附近滯留氣泡。例如還可以將血液淨化迴路20的直徑、發光部70和受光部71的位置設置成從發光部70和受光部 71所處的水平面起3mm以上上方不會滯留氣泡。固定構件73、流路罩74可以是其它結構，也可以是一體化的結構。另外，還可以將一對固定構件73中的構件間在一端側進行連結，使得能夠以該連結部為軸進行轉動。在這種情況下，將血液淨化迴路20放入固定構件73的兩個構件之間並夾持，將固定構件73的兩個構件閉合來相互固定，由此也可以固定血液淨化迴路20。流路罩74也可以與固定構件 73同樣地將兩個構件間在一端側進行連結，使得能夠以連結部為軸進行轉動。在上述實施方式中，示出了測量血液中的氧飽和度的例子，但是本發明還能夠應用於對氧飽和度以外的血糖等血液成分的濃度進行測量的情況。[實施例]下面，按照實施例具體說明本發明，但是本發明並不限於此。(實施例1)在實施例1中，使用如下的血液成分濃度測量裝置1 如圖1所示那樣將傳感器部 60設置在血液泵30的下遊側(血液泵30與動脈側滴注器31之間)，如圖6所示那樣以枕狀形成傳感器部60的流路21c。具體地說，將作為反射型傳感器的masimo SET Radical (自由基)脈搏血氧計用作傳感器部60，Radical中的用於測量氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白的吸光度比例的發光部70的紅色光和紅外光的波長分別使用660nm和905nm。作為枕狀的流路21c，使用透析用血液電路(日本工業標準JIS T 3248)的負壓檢測部分(長度15. 6mm、寬度36. 7mm、高度15.9讓、硬度52(肖氏A級硬度))。對固定構件73中的發光部70和受光部71側的平板部100使用長度40mm、寬度78mm、厚度IOmm的平板部，對其相對側的平板部100使用長度40mm、寬度78mm、厚度3mm的平板部。通過固定構件73和流路罩74來夾持枕狀的流路21c，以107%的壓迫固定率進行壓迫固定。對流路罩74使用矽素材。將發光部70和受光部71側的流路罩74的一個構件設為長度30mm、寬度50mm、厚度6mm。在該流路罩74中的一個構件中形成6mmΦ的孔來設為貫通孔80。將相對側的流路罩74的一個構件設為長度30mm、寬度50mm、厚度8mm。另外， 將緩衝片103設為長度25mm、寬度30mm、厚度1.5mm。緩衝片103的硬度為14 (肖氏A級硬度)，流路罩74的硬度為32(肖氏A級硬度)。此外，傳感器部60中的血液的流向為從下向上。使用masimo公司製造的信息分析軟體Ver. 1. 7. OSat partner來測量氧飽和度。
11作為測量時的透析條件，在血液流量200mL/分鐘、透析液流量500mL/分鐘、透析液溫度 36. 4°C至36. 8°C的條件下進行測量。在進行透析處理時，有時由於除水而引起患者的氧飽和度暫時降低。圖7示出此時使用血液成分濃度測量裝置1得到的氧飽和度和血壓的測量結果。如圖7所示，使用實施例1的血液成分濃度測量裝置1測量得到的氧飽和度隨著時間明確且平滑地降低，正確且穩定地進行了該測量。另外，在圖7的圖表中(4)的壓力測量時，患者的壓力降低。根據實施例1的氧飽和度測量，能夠正確地掌握氧飽和度向(4)的壓力測量時逐漸降低，因此能夠事先正確地預測該患者的壓力降低。在該實施例1的情況下，使用傳感器部60，由血液泵30的正壓的搏動產生的光強度的周期性波形也變得穩定，能夠可靠地測量周期成分，針對根據該周期成分計算出的氧飽和度，能夠得到如圖7所示那樣偏差少的結果。針對作為搏動波形的內容成分的、表示搏動成分與非搏動成分的比例的灌注指數 (% ) (Perfusion Index，下面簡稱為PI)，得到10. 0士 1. 5這一搏動成分的比例較的數值。 通常，優選PI為0. 2以上，認為數值越高則測量精度越高，據此也能夠確認出本實施例1的氧飽和度測量值是根據搏動成分高精度地得到的數值。以上，通過提高氧飽和度的精度，能夠明確地掌握作為生物體反應的氧飽和度的變動，能夠確認出血液透析治療中的氧飽和度明顯降低起8分鐘之後出現血壓(收縮期血壓)的降低(圖7)。(實施例2)在實施例2中，使用如下的血液成分濃度測量裝置1 將傳感器部60如圖1所示那樣設置在血液泵30的下遊側(血液泵30與動脈側滴注器31之間)，如圖3以及圖4所示那樣在作為血液泵30的泵管的流路21b中設置傳感器部60。具體地說，將作為反射型傳感器的masimo SET Radical脈搏血氧計用作傳感器部60，Radical中的用於測量氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白的吸光度比例的發光部70的紅色光和紅外光的波長分別使用660nm和 905nmo作為血液泵30的流路21b，使用透析用血液電路(日本工業標準JIS T 3248)的血液泵用管部分(內徑8. 0mm、外徑12. 0mm、長度325mm、硬度45 (肖氏A級硬度))。對固定構件73中的發光部70和受光部71側的平板部100使用長度40mm、寬度44mm、厚度IOmm 的平板部，對其相對側的平板部100使用長度40mm、寬度44mm、厚度3mm的平板部。使用固定構件73和流路罩74來夾持流路21b，以103%的壓迫固定率進行壓迫固定。對流路罩74使用矽素材。將發光部70和受光部71側的流路罩74中的一個構件設為長度30mm、寬度44mm、厚度5mm。在該流路罩74中的一個構件中形成6mmΦ的孔來設為貫通孔80。將相對側的流路罩74的一個構件設為長度30mm、寬度44mm、厚度6mm。另夕卜， 將緩衝片103設為長度25mm、寬度30mm、厚度1.5mm。緩衝片103的硬度為14 (肖氏A級硬度)，流路罩74的硬度為32(肖氏A級硬度)。此外，傳感器部60中的血液的流向為從下向上。使用masimo公司製造的信息分析軟體Ver. 1. 7. OS at partner來測量氧飽和度。 作為測量時的透析條件，在血液流量200mL/分鐘、透析液流量500mL/分鐘、透析液溫度 36. 4°C至36. 8°C的條件下進行測量。圖8示出在進行透析處理時由於除水而患者的氧飽和度降低時使用實施例2的血液成分濃度測量裝置1得到的氧飽和度和血壓的測量結果。如圖8所示，使用實施例2的
12血液成分濃度測量裝置1測量得到的氧飽和度隨著時間明確且平滑地降低，正確且穩定地進行了該測量。另外，在圖8的圖表中(4)的血壓測量時，患者的血壓降低。根據實施例2 的氧飽和度測量，能夠正確地掌握氧飽和度向(4)的血壓測量時逐漸降低，因此能夠事先正確地預測該患者的血壓降低。在該實施例2的情況下，傳感器部60位於緊挨著通過血液泵30的驅動進行加壓輸送的位置之後，並且具有相同的迴路直徑，迴路所特有的幹擾等的影響也少，能夠可靠地測量血液泵30的周期成分。另外，通過比較實施例2與實施例1，確認出在實施例2中，在測量氧飽和度時的偏差減少，噪聲也減少。從血液淨化迴路20中的設置傳感器部60的位置來看，明確可知實施例2更優選。在實施例2的情況下，在實施例1中也表示的PI表示15. 0士2. 0這一相當高的值， 能夠確認出作為設置傳感器部60的位置的可靠性高於實施例1。如圖8所示，通過實施例2能夠確認出在血液透析治療中的氧飽和度明顯降低起 10分鐘之後出現血壓(收縮期血壓)的降低。通常認為，對於隨著血液透析治療的除水而產生的循環血液量的變化，在正常的情況下通過由自律神經產生的血管收縮而維持血壓的穩定性，但是在異常的情況下自律神經平衡被破壞，由於肺血流量減少、呼吸性變動的影響而引起氧飽和度減少和血壓降低。通過本發明中的血液成分濃度測量裝置1，在無法應對血液透析治療中的循環血液量變化的身體疾病中，能夠可靠地預測因呼吸性變動的影響引起的血壓降低。(比較例1)在比較例1中，使用如下的血液成分濃度測量裝置如圖9所示那樣將傳感器部 120設置在血液泵30的上遊側(血液泵30與患者的脫血穿刺部之間)，如圖10所示那樣以枕狀形成設置有傳感器部120的血液淨化迴路20的流路21d。傳感器部120具備發光部130、受光部131、發光部130與受光部131的保持部133、緩衝片132以及它們的收納部 134，發光部130和受光部131與枕狀的流路21d相接觸。具體地說，將作為反射型傳感器 Wmasimo SETRadical脈搏血氧計用作傳感器部120，Radical中的用於測量氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白的吸光度比例的發光部130的紅色光和紅外光的波長分別使用660nm和 905nmo作為枕狀的流路21d，使用透析用血液電路(日本工業標準JIS T 3248)的負壓檢測部分(長度15. 6mm、寬度36. 7mm、高度15. 9mm、硬度52 (肖氏A級硬度))。在收納部 134 (長度31. 0mm、寬度71. 0mm、高度31. 0mm、板厚5. Omm)內通過發光部130、受光部131夾持枕狀的流路21d，以125%的壓迫固定率進行壓迫固定。對保持部132使用矽素材，設為長度25mm、寬度30mm、厚度2. 5mm、硬度15 (肖氏A級硬度)。在發光部130、受光部131所處的部分形成6πιπιΦ的孔來設為光路。使用masimo公司製造的信息軟體Wiysiolog測量氧飽和度。作為測量時的透析條件，在血液流量200mL/分鐘、透析液流量500mL/分鐘、透析液溫度36. 4°C至36. 8°C的條件下進行測量。此外，傳感器部120中的血液的流向為水平，傳感器部120配置於血液淨化迴路20的下表面。圖11示出氧飽和度和血壓的測量結果。由於血液泵30的搏動，在測量部中成為負壓，搏動波形發生紊亂，難以可靠地得到周期成分。其結果，氧飽和度的偏差變大，難以準確地捕捉變化，由此難以預測由氧飽和度的變化引起的血壓降低。
表示搏動成分的比例的PI為1.0士0.5，數值變低，明確了與實施例相比傳感器部 120的設置位置處的測量缺乏穩定性。產業上的可利用件本發明能夠廣泛應用於去除血液中的廢物等有害物質的血液淨化療法。能夠通過血液淨化迴路來測量血液成分的濃度，因此不需要將特殊的測量部位安裝於血液淨化迴路內，並且不與血液接觸，因此能夠經濟且安全地使用。
權利要求
1.一種血液成分濃度測量裝置，在用於淨化從體內輸出的血液並將血液輸回到體內的血液淨化迴路中對血液中的規定的血液成分的濃度進行測量，該血液成分濃度測量裝置具有發光部，其向上述血液淨化迴路中的血液入射光； 受光部，其對透過了上述血液淨化迴路中的血液的上述光進行檢測；以及計算部，其根據由上述受光部檢測出的光強度的時間變化，提取與通過上述血液淨化迴路中的血液泵的驅動而在上述血液淨化迴路內產生的血液的搏動對應的上述光強度的時間變化的周期成分，根據該周期成分來算出規定的血液成分的濃度，其中，上述發光部和上述受光部被設置於上述血液淨化迴路中的上述血液泵的下遊側。
2.根據權利要求1所述的血液成分濃度測量裝置，其特徵在於，上述血液淨化迴路具有血液淨化器，該血液淨化器在上述血液泵的下遊側淨化血液， 上述發光部和上述受光部被設置於上述血液淨化迴路中的上述血液泵與上述血液淨化器之間。
3.根據權利要求2所述的血液成分濃度測量裝置，其特徵在於，上述血液淨化迴路在上述血液泵與上述血液淨化器之間具有動脈側滴注器， 上述發光部和上述受光部被設置於上述血液淨化迴路中的上述血液泵與上述動脈側滴注器之間。
4.根據權利要求1 3中的任一項所述的血液成分濃度測量裝置，其特徵在於，上述血液泵連接於上述血液淨化迴路的流路，並且是具有直徑大於其它部分的直徑的管的管泵，上述發光部和上述受光部被設置於上述血液泵的管上。
5.根據權利要求1 4中的任一項所述的血液成分濃度測量裝置，其特徵在於，還具有固定構件，該固定構件將上述發光部和上述受光部固定於上述血液淨化迴路。
6.根據權利要求5所述的血液成分濃度測量裝置，其特徵在於，上述固定構件將上述發光部和上述受光部按壓固定於上述血液淨化迴路。
7.根據權利要求5或者6所述的血液成分濃度測量裝置，其特徵在於，還具有流路罩，該流路罩覆蓋上述血液淨化迴路中的固定有上述發光部和上述受光部的部分，上述固定構件從外側按壓上述流路罩。
8.根據權利要求7所述的血液成分濃度測量裝置，其特徵在於， 上述流路罩具有彈性，並壓迫上述血液淨化迴路中的固定有上述發光部和上述受光部的部分。
9.根據權利要求7或者8所述的血液成分濃度測量裝置，其特徵在於，上述流路罩覆蓋上述血液淨化迴路中的固定有上述發光部和上述受光部的部分以免進入外部的光。
10.根據權利要求7 9中的任一項所述的血液成分濃度測量裝置，其特徵在於， 上述流路罩構成為相對於上述血液淨化迴路拆卸自如。
11.根據權利要求5 10中的任一項所述的血液成分濃度測量裝置，其特徵在於，還具有保持構件，該保持構件保持上述發光部和上述受光部， 在上述固定構件的上述血液淨化迴路側的面形成有收容上述保持構件的凹部。
12.根據權利要求11所述的血液成分濃度測量裝置，其特徵在於， 在上述保持構件與上述固定構件之間夾設有具有彈性的構件。
13.根據權利要求5 12中的任一項所述的血液成分濃度測量裝置，其特徵在於， 上述固定構件構成為相對於上述血液淨化迴路拆卸自如。
14.根據權利要求1 13中的任一項所述的血液成分濃度測量裝置，其特徵在於， 上述發光部和上述受光部被設置於上述血液淨化迴路中的不滯留氣泡的部分。
15.根據權利要求1 14中的任一項所述的血液成分濃度測量裝置，其特徵在於， 上述發光部具備發出波長850nm IOOOnm的光的第一發光部以及發出波長500nm 700nm的光的第二發光部，上述血液成分的濃度為血液中的氧飽和度。
16.一種血液成分濃度測量方法，在用於淨化從體內輸出的血液並將血液輸回到體內的血液淨化迴路中對血液中的規定的血液成分的濃度進行測量，該血液成分濃度測量方法具有以下步驟向上述血液淨化迴路中的血液泵的下遊側的血液入射光，對透過了上述血液淨化迴路中的血液的上述光進行檢測；以及根據檢測出的光強度的時間變化，提取與通過上述血液泵的驅動而在上述血液淨化迴路內產生的血液的搏動對應的上述光強度的時間變化的周期成分，根據該周期成分來算出規定的血液成分的濃度。
全文摘要
本發明提供一種血液成分濃度測量裝置以及血液成分濃度測量方法，在血液淨化迴路中，正確且穩定地測量血液成分的濃度。血液成分濃度測量裝置(1)具有傳感器部(60)和計算部(72)，該傳感器部(60)具有向血液淨化迴路(20)中的血液入射光的發光部以及對透過了血液淨化迴路(20)中的血液的光進行檢測的受光部，該計算部(72)根據由受光部檢測出的光強度的時間變化，提取與通過血液泵(30)的驅動而在血液淨化迴路(20)內產生的血液的搏動相同的周期F的周期成分，根據該周期成分算出氧濃度。傳感器部(60)設置於血液淨化迴路(20)的血液泵(30)的下遊側。
文檔編號G01N21/59GK102426159SQ20111023328
公開日2012年4月25日 申請日期2011年8月15日 優先權日2010年8月13日
發明者今井勝, 佐佐木正富 申請人:旭化成可樂麗醫療株式會社