(57)【要約】【課題】貯血槽に貯留された血液の酸素飽和度が変化しても血液面の位置を確実に検出することが可能な血液面検出装置を提供する。【解決手段】貯血槽に貯留された血液を撮像して第１画像情報ＩＭ１を取得する撮像部と、撮像部により撮像された第１画像情報ＩＭ１に含まれる複数の画像領域の各々について血液の存在情報を取得する存在情報取得部７ａと、存在情報に基づいて血液の血液面の位置を検出する血液面検出部７ｂと、を備え、撮像部は、血液の酸素飽和度による相対反射率の変化が第１閾値以下となる第１帯域の波長の反射光を第１画像情報ＩＭ１として取得することを特徴とする血液面検出装置を提供する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
血液を体外循環させる体外循環装置に用いられる血液面検出装置であって、
前記血液を一時的に貯留する貯血槽に貯留された前記血液を撮像して第１画像情報を取得する撮像部と、
前記撮像部により撮像された前記第１画像情報に含まれる複数の画像領域の各々について前記血液の存在情報を取得する存在情報取得部と、
前記存在情報に基づいて前記血液の血液面の位置を検出する検出部と、を備え、
前記撮像部は、前記血液の酸素飽和度による相対反射率の変化が第１閾値以下となる第１帯域の波長の反射光を前記第１画像情報として取得することを特徴とする血液面検出装置。
【請求項２】
前記撮像部は、前記血液の酸素飽和度による相対反射率の変化が前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上となる第２帯域の波長の反射光を第２画像情報として取得し、
前記第１画像情報及び前記第２画像情報に基づいて前記撮像部が撮像した前記血液の酸素飽和度を算出する算出部を備えることを特徴とする請求項１に記載の血液面検出装置。
【請求項３】
前記第１帯域は、７８０ｎｍ以上かつ８１０ｎｍ以下の範囲に含まれる帯域であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の血液面検出装置。
【請求項４】
前記第２帯域は、６１０ｎｍ以上かつ７７０ｎｍ以下の範囲に含まれる帯域であることを特徴とする請求項２に記載の血液面検出装置。
【請求項５】
前記撮像部は、前記第１帯域の波長の前記反射光を通過させる第１バンドパスフィルタを介して前記第１画像情報を取得し、前記第２帯域の波長の前記反射光を通過させる第２バンドパスフィルタを介して前記第２画像情報を取得することを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の血液面検出装置。
【請求項６】
前記存在情報取得部は、前記第１画像情報に含まれる複数の画像領域の各々を明度情報に変換し、該明度情報を所定の閾値で二値化処理して前記存在情報を取得することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の血液面検出装置。
【請求項７】
前記検出部は、前記血液面に平行な第１方向および前記血液面に垂直な第２方向の少なくともいずれかに沿った前記存在情報の連続性に基づいて前記血液面の位置を検出することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の血液面検出装置。
【請求項８】
前記検出部により検出された前記血液面の位置に関する情報を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の血液面検出装置。
【請求項９】
前記血液面の位置に関する情報を格納する記憶部を備え、
前記表示部は、前記記憶部に格納された前記血液面の位置に関する情報と前記検出部が検出した前記血液面の位置に関する情報との間の変化値が所定変化値よりも大きい場合には変化傾向を表示することを特徴とする請求項８に記載の血液面検出装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の血液面検出装置と、
前記貯血槽と、
前記血液を循環させる循環回路と、
前記循環回路を流通する前記血液を送り出すポンプと、
前記血液面検出装置が検出する前記血液面の位置に基づいて前記ポンプを駆動するモータと、を備える体外循環装置。
【請求項１１】
血液を体外循環させる体外循環装置における血液面検出方法であって、
前記血液を一時的に貯留する貯血槽に貯留された前記血液を撮像して第１画像情報を取得する撮像工程と、
前記撮像工程により撮像された前記第１画像情報に含まれる複数の画像領域の各々について前記血液の存在情報を取得する存在情報取得工程と、
前記存在情報に基づいて前記血液の血液面の位置を検出する検出工程と、を備え、
前記撮像工程は、前記血液の酸素飽和度による相対反射率の変化が第１閾値以下となる第１帯域の波長の反射光を前記第１画像情報として取得することを特徴とする血液面検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液面検出装置、体外循環装置、及び血液面検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば患者の心臓外科手術が行われる場合には、体外循環装置が使用される。体外循環装置では、ポンプが作動して患者よりチューブを介して脱血し、人工肺により血液中のガス交換や体温調整が行われた後に、患者にチューブを介して血液を再び戻す体外血液循環や補助循環等が行われる。このような体外血液循環等において、患者より脱血された血液や、手術中に出血した血液は、人工肺に導かれる前に貯血槽において一時的に貯留され管理される。これにより、術中の患者の血液が安全に管理される。
【０００３】
貯血槽に貯留される血液の量は、患者の状態に影響を及ぼす。そのため、貯血槽に貯留される血液の量（血液面の位置）を安全かつ確実に管理することが求められる。液面の検知方法としては、２つの電極間に生ずる静電容量の変化に基づいて液面を検知する静電容量方式の検知方法や、超音波が発信されてから液体に反射して戻ってくるまでの時間に基づいて液面を検知する超音波方式の検知方法などが提案されている。
【０００４】
しかし、静電容量方式および超音波方式の液面検知方法では、液面が所定の液面位置よりも低いか否かを検知することができる一方で、液面の連続的な変化を検知することができない場合がある。また、貯血槽などの液体を貯留する容器の形状や周囲環境により、液面が所定の液面位置よりも低いことを検知することができない場合がある。
【０００５】
特許文献１には、試料液の画像を撮像する撮像手段を備えた液面検知装置が開示されている。特許文献１に記載された液面検知装置では、光源から発光された光が、試料液を含む容器を透過する。試料液を含む容器を透過した光は、撮像手段で電気信号に変換される。電気信号に変換された光の強度は、閾値によって２値化される。特許文献１に記載された液面検知装置は、２値化されたデータに基づいて液面の存在する位置を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１２０２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、血液は、赤血球中のヘモグロビンに含まれる酸素と結合したヘモグロビン（酸化ヘモグロビン）の割合（以下、酸素飽和度という。）により色が変化する。そのため、撮像手段が撮像して得られる画像や、その画像を２値化した結果が酸素飽和度により変化し、血液面の位置を確実に検出することができないおそれがある。
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、貯血槽に貯留された血液の酸素飽和度が変化しても血液面の位置を確実に検出することが可能な血液面検出装置、体外循環装置、及び血液面検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題は、本発明によれば、血液を体外循環させる体外循環装置に用いられる血液面検出装置であって、前記血液を一時的に貯留する貯血槽に貯留された前記血液を撮像して第１画像情報を取得する撮像部と、前記撮像部により撮像された前記第１画像情報に含まれる複数の画像領域の各々について前記血液の存在情報を取得する存在情報取得部と、前記存在情報に基づいて前記血液の血液面の位置を検出する検出部と、を備え、前記撮像部は、前記血液の酸素飽和度による相対反射率の変化が第１閾値以下となる第１帯域の波長の反射光を前記第１画像情報として取得することを特徴とする血液面検出装置により解決される。
【００１０】
本構成にかかる血液面検出装置によれば、撮像部が、血液の酸素飽和度による相対反射率の変化が第１閾値以下となる第１帯域の波長の反射光を第１画像情報として取得する。そのため、撮像部が取得する第１画像情報には、血液の酸素飽和度による相対反射率の変化が第１閾値よりも大きくなる帯域の波長の反射光が含まれない。よって、貯血槽に貯留された血液の酸素飽和度が変化しても撮像部が取得する第１画像情報の変化が抑制され、血液面の位置を確実に検出することが可能となる。
【００１１】
前記構成の血液面検出装置において、好ましくは、前記撮像部は、前記血液の酸素飽和度による相対反射率の変化が前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上となる第２帯域の波長の反射光を第２画像情報として取得し、前記第１画像情報及び前記第２画像情報に基づいて前記撮像部が撮像した前記血液の酸素飽和度を算出する算出部を備えることを特徴とする。
本構成の血液面検出装置によれば、血液の酸素飽和度による相対反射率の変化が第１閾値以下の第１帯域と、血液の酸素飽和度による相対反射率の変化が第１閾値よりも大きい第２閾値以上の第２帯域の双方の波長の反射光を画像情報として取得することで、血液の酸素飽和度を算出することができる。
【００１２】
前記構成の血液面検出装置において、好ましくは、前記第１帯域は、７８０ｎｍ以上かつ８１０ｎｍ以下の範囲に含まれる帯域であることを特徴とする。
本構成の血液面検出装置によれば、撮像部が７８０ｎｍ以上かつ８１０ｎｍ以下の範囲に含まれる第１帯域の反射光を第１画像情報として取得すると、酸素飽和度による反射光の相対反射率の変化が第１閾値以下となる。相対反射率の変化が、貯血槽に貯留された血液の酸素飽和度が変化しても撮像部が取得する第１画像情報の変化が抑制され、血液面の位置を確実に検出することが可能となる。
【００１３】
前記構成の血液面検出装置において、好ましくは、前記第２帯域は、６１０ｎｍ以上かつ７７０ｎｍ以下の範囲に含まれる帯域であることを特徴とする。
本構成の血液面検出装置によれば、撮像部が６１０ｎｍ以上かつ７７０ｎｍ以下の範囲に含まれる第２帯域の反射光を第２画像情報として取得すると、酸素飽和度による反射光の相対反射率の変化が第２閾値以上となる。貯血槽に貯留された血液の酸素飽和度が変化するとそれに応じて相対反射率と撮像部が取得する第２画像情報が変化するため、血液の酸素飽和度を算出することができる。
【００１４】
前記構成の血液面検出装置において、好ましくは、前記撮像部は、前記第１帯域の波長の前記反射光を通過させる第１バンドパスフィルタを介して前記第１画像情報を取得し、前記第２帯域の波長の前記反射光を通過させる第２バンドパスフィルタを介して前記第２画像情報を取得することを特徴とする。
本構成の血液面検出装置によれば、撮像部は、第１バンドパスフィルタを介して第１画像情報を取得し、第２バンドパスフィルタを介して第２画像情報を取得することができる。
【００１５】
前記構成の血液面検出装置において、好ましくは、前記存在情報取得部は、前記第１画像情報に含まれる複数の画像領域の各々を明度情報に変換し、該明度情報を所定の閾値で二値化処理して前記存在情報を取得することを特徴とする。
本構成の血液面検出装置によれば、第１画像情報の複数の画像領域の各々を明度情報に変換することで、各画像領域からの反射光を明度情報に変換することができる。さらに、明度情報を二値化処理することで、明度情報から血液の存在情報を取得することができる。
【００１６】
前記構成の血液面検出装置において、好ましくは、前記検出部は、前記血液面に平行な第１方向および前記血液面に垂直な第２方向の少なくともいずれかに沿った前記存在情報の連続性に基づいて前記血液面の位置を検出することを特徴とする。
本構成にかかる血液面検出装置によれば、検出部は、貯血槽に貯留された血液の血液面に平行な第１方向および血液面に垂直な第２方向の少なくともいずれかに沿った存在情報の連続性に基づいて血液面の位置を検出する。検出部は、存在情報の連続性に基づいて血液面の位置を検出するため、貯血槽の内壁に付着した血液により発生する連続性の無いノイズを除去することができる。
【００１７】
また、一般的に、貯血槽の内部には、貯血槽の内部に流入する血液の中の気泡や異物などを除去するフィルタ部材が設けられている。フィルタ部材の目は比較的細かいため、貯血槽の内部に流入する血液の量によっては、フィルタ部材を通過する血液の量が貯血槽に流入する血液の量よりも少なくなることがある。そうすると、フィルタ部材の内部の血液面が、貯血槽の内部の血液面（本来検知したい血液面）よりも高くなることがある。そのため、フィルタ部材に起因したノイズが発生することがある。これに対して、前記構成にかかる血液面検出装置よれば、フィルタ部材の内部において上昇する血液面のノイズ（フィルタ部材に起因したノイズ）を除去することができる。
【００１８】
前記構成の血液面検出装置において、好ましくは、前記検出部により検出された前記血液面の位置に関する情報を表示する表示部を備える。
本構成の血液面検出装置によれば、医療従事者は、表示部を確認することにより貯血槽内の血液面の位置を容易に認識することができる。
【００１９】
前記構成の血液面検出装置において、好ましくは、前記血液面の位置に関する情報を格納する記憶部を備え、前記表示部は、前記記憶部に格納された前記血液面の位置に関する情報と前記検出部が検出した前記血液面の位置に関する情報との間の変化値が所定変化値よりも大きい場合には変化傾向を表示することを特徴とする。
本構成の血液面検出装置によれば、貯血槽内の血液面の位置が例えば警告位置などの所定位置よりも低下する前あるいは所定位置に近づく前に、血液面の変化値が所定変化値よりも大きいことを医療従事者に知らせることができる。
【００２０】
前記課題は、本発明によれば、上記のいずれかの血液面検出装置と、前記貯血槽と、前記血液を循環させる循環回路と、前記循環回路を流通する前記血液を送り出すポンプと、
前記血液面検出装置が検出する前記血液面の位置に基づいて前記ポンプを駆動するモータと、を備える体外循環装置により解決される。
本構成の体外循環装置によれば、貯血槽に貯留された血液の酸素飽和度が変化しても血液面の位置を確実に検出することが可能となる。
【００２１】
前記課題は、本発明によれば、血液を体外循環させる体外循環装置における血液面検出方法であって、前記血液を一時的に貯留する貯血槽に貯留された前記血液を撮像して第１画像情報を取得する撮像工程と、前記撮像工程により撮像された前記第１画像情報に含まれる複数の画像領域の各々について前記血液の存在情報を取得する存在情報取得工程と、前記存在情報に基づいて前記血液面の位置を検出する検出工程と、を備え、前記撮像工程は、前記血液の酸素飽和度による相対反射率の変化が第１閾値以下となる第１帯域の波長を通過させる第１バンドパスフィルタを介して前記第１画像情報を取得することを特徴とする血液面検出方法により解決される。
本構成の血液面検出方法によれば、貯血槽に貯留された血液の酸素飽和度が変化しても血液面の位置を確実に検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、貯血槽に貯留された血液の酸素飽和度が変化しても血液面の位置を確実に検出することが可能な血液面検出装置、体外循環装置、及び血液面検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る体外循環装置を表す系統図である。
【図２】図１に示す撮像部の概略構成図である。
【図３】図１に示す制御部の概略構成図である。
【図４】反射光の波長と相対反射率の関係を示すグラフである。
【図５】血液面の位置を検出する処理を示すフローチャートである。
【図６】酸素飽和度を算出する処理を示すフローチャートである。
【図７】明度情報に変換された第１画像情報の一例を示す写真である。
【図８】図７に示す明度情報を二値化処理して得られた二値画像の一例を示す図である。
【図９】図８に示す二値画像の領域Ａ１１の部分拡大図であり、（ａ）は血液の存在情報の連続性を判断する処理を示し、（ｂ）は血液の存在の有無を判断した結果を示し、（ｃ）は第２方向の位置が高い画素を抽出した結果を示す。
【図１０】本実施形態の変化傾向報知制御を説明するフローチャートである。
【図１１】本実施形態の液面維持制御を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態に係る体外循環装置２を表す系統図である。図１に示す体外循環装置２は、「体外循環動作」を行うことができる。「体外循環動作」とは、例えば心臓外科手術によって一時的に心臓における血液循環が停止されるような場合に、血液の循環動作と、血液に対するガス交換動作（酸素付加および／または二酸化炭素除去）と、が体外循環装置２により行われることをいう。
【００２６】
図１に示す体外循環装置２は、例えば患者の心臓外科手術を行う場合において、体外循環装置２は図示しない患者から脱血チューブ（脱血ラインともいう）１１を介して脱血し、ポンプ４を作動させて貯血槽３に貯留されていた血液を人工肺６へ送り、人工肺６により血液中のガス交換を行って血液の酸素化を行った後に、酸素化が行われた血液を再び患者に戻す人工肺体外血液循環を行うことができる。体外循環装置２は、心臓と肺の代行を行う装置である。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態に係る体外循環装置２は、貯血槽３と、ポンプ４と、モータ５と、人工肺６と、制御部７と、表示部８と、撮像部９と、循環回路１０と、を備える。本実施形態では、制御部７及び撮像部９が、貯血槽３に貯留される血液２１の血液面２２の位置を検出する血液面検出装置となる。
【００２８】
循環回路１０は、図示しない患者から脱血するための器具（脱血カニューレ等）と、脱血チューブ１１と、第１接続チューブ１２と、第２接続チューブ１３と、送血チューブ（送血ラインともいう）１４と、図示しない患者に送血するための器具（送血カニューレ等）と、第３接続チューブ１５と、を有し、血液を体外循環させる回路として設けられている。
【００２９】
脱血カニューレの先端は、患者の上大静脈および下大静脈等に挿入され留置される。脱血カニューレは、脱血チューブ１１を介して貯血槽３に接続されている。図１に表した矢印Ａ１のように、脱血チューブ１１は、脱血カニューレを介して患者から脱血された血液を貯血槽３に導く管路である。第１接続チューブ１２は、貯血槽３とポンプ４とに接続されている。すなわち、第１接続チューブ１２の一方の端部は、貯血槽３に接続されている。第１接続チューブ１２の他方の端部は、ポンプ４に接続されている。第１接続チューブ１２は、貯血槽３に貯留された血液をポンプ４に導く管路である。
【００３０】
第２接続チューブ１３は、ポンプ４と人工肺６とに接続されている。すなわち、第２接続チューブ１３の一方の端部は、ポンプ４に接続されている。第２接続チューブ１３の他方の端部は、人工肺６に接続されている。第２接続チューブ１３は、ポンプ４から送り出された血液を人工肺６に導く管路である。
【００３１】
図１に表した矢印Ａ２のように、送血チューブ１４は、人工肺６に通された血液を送血カニューレに導く管路である。送血カニューレは、大動脈等より挿入され、送血チューブ１４を介して人工肺６に接続されている。送血カニューレは、人工肺６に通された血液を患者に戻す。図１に表した矢印Ａ３のように、第３接続チューブ１５は、手術中に出血した血液を貯血槽３に導く管路である。
【００３２】
脱血チューブ１１、第１接続チューブ１２、第２接続チューブ１３、送血チューブ１４、および第３接続チューブ１５としては、例えば塩化ビニル樹脂やシリコーンゴム等の透明性の高い、弾性変形可能な可撓性を有する合成樹脂製の管路が使用される。
【００３３】
貯血槽３は、貯留空間（貯留室）を内部に有する容器であり、脱血カニューレおよび脱血チューブ１１を介して患者から脱血された血液や、手術中に出血した血液であって第３接続チューブ１５を通して導かれた血液２１を一時的に貯留する。貯血槽３が血液２１を一時的に貯留することにより、患者から脱血された血液が安全に管理される。
【００３４】
貯血槽３の材料としては、例えば、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、アクリル−スチレン共重合体、アクリル−ブタジエン−スチレン共重合体等などが挙げられる。
【００３５】
ポンプ４は、貯血槽３と人工肺６との間における循環回路１０に設けられ、モータ５から伝達された駆動力により動作する。言い換えれば、モータ５は、ポンプ４を駆動するための駆動手段として設けられている。モータ５は、制御部７から送信された信号に基づいて回転し、ポンプ４を駆動する。ポンプ４は、モータ５から伝達された駆動力により動作し、循環回路１０の内部の血液を送り出す。具体的には、ポンプ４は、貯血槽３に一時的に貯留された血液２１を人工肺６に通した後に、送血チューブ１４を介して患者に戻すことができる。ポンプ４としては、例えば遠心ポンプやローラーポンプなどが使用される。
【００３６】
人工肺６は、図１に表した例ではポンプ４よりも下流側の循環回路１０に設けられ、血液に対するガス交換動作（酸素付加および／または二酸化炭素除去）を行う。なお、人工肺６の設置位置は、図１に例示した位置には限定されない。人工肺６は、例えば膜型人工肺であるが、特に好ましくは中空糸膜型人工肺である。人工肺６には、図示しない酸素ガス供給部から酸素ガスが供給される。
【００３７】
制御部７は、モータ５に対して制御信号を送信し、モータ５の動作を制御する。また、制御部７は、表示部８に情報信号を送信し、貯血槽３に貯留された血液２１の液面（血液面）２２に関する情報を表示部８に表示させる。なお、表示部８の設置位置は、特には限定されない。例えば、表示部８は、制御部７と一体的に設けられていてもよい。この場合、制御部７は、制御部７が有する表示部８に血液面２２に関する情報を表示させる。また、制御部７は、撮像部９から送信された信号（血液２１の存在情報）に基づいて血液面２２の位置を検出する。この詳細については、図３等を参照して後述する。さらに、制御部７は、記憶部７１を有し、血液面２２の位置に関する情報を記憶部７１に格納することができる。
【００３８】
表示部８は、制御部７から送信された情報信号に基づいて、貯血槽３に貯留された血液２１の血液面２２の位置に関する情報を表示する。表示部８としては、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（electro-luminescence）ディスプレイなどが使用される。
【００３９】
撮像部９は、貯血槽３の外部に設けられ、貯血槽３に貯留された血液２１の血液面２２を撮像して画像情報を取得して制御部７へ送信する。図２の概略構成図に示すように、撮像部９は、貯血槽３からの反射光が入射するレンズ９ａと、第１バンドパスフィルタ９ｂと、第２バンドパスフィルタ９ｃと、撮像素子９ｄを備える。レンズ９ａと、第１バンドパスフィルタ９ｂと、撮像素子９ｄは、光軸Ｘ上に配置されている。第１バンドパスフィルタ９ｂは、第２バンドパスフィルタ９ｃと交換可能となっている。第１バンドパスフィルタ９ｂを第２バンドパスフィルタ９ｃと交換すると、レンズ９ａと、第２バンドパスフィルタ９ｃと、撮像素子９ｄが、光軸Ｘ上に配置される。
【００４０】
発明者らは、血液２１が貯留された貯血槽３からの反射光の相対反射率を計測してスペクトル解析を行い、図４に示すグラフを得た。図４は、反射光の波長と相対反射率の関係を示すグラフである。図４において、実線は血液２１の酸素飽和度が１００％の場合の反射光の波長と相対反射率の関係を示し、破線は血液２１の酸素飽和度が６５％の場合の反射光の波長と相対反射率の関係を示し、一点鎖線は血液２１の酸素飽和度が５０％の場合の反射光の波長と相対反射率の関係を示す。酸素飽和度は、赤血球中のヘモグロビンに含まれる酸素と結合したヘモグロビン（酸化ヘモグロビン）の割合をいう。
【００４１】
図４に示すように、反射光の波長［ｎｍ］が７８０ｎｍ以上かつ８１０ｎｍ以下の範囲においては、波長が７８０ｎｍである場合に酸素飽和度による相対反射率の変化の最大値（図４では酸素飽和度１００％と酸素飽和度５０％との差異）が最も大きくなる。反射光の波長［ｎｍ］が７８０ｎｍ以上かつ８１０ｎｍ以下の範囲において、酸素飽和度１００％の血液の相対反射率から酸素飽和度５０％の血液の相対反射率を減算した値は、図４に示す第１閾値Ｔｈ１以下となる。図４に示すように、第１閾値Ｔｈ１は、約９％である。
【００４２】
また、図４に示すように、反射光の波長［ｎｍ］が６１０ｎｍ以上かつ７７０ｎｍ以下の範囲においては、波長が６１０ｎｍである場合に酸素飽和度による相対反射率の変化の最大値（図４では酸素飽和度１００％と酸素飽和度５０％との差異）が最も小さくなる。反射光の波長［ｎｍ］が６１０ｎｍ以上かつ７７０ｎｍ以下の範囲において、酸素飽和度１００％の血液の相対反射率から酸素飽和度５０％の血液の相対反射率を減算した値は、図４に示す第２閾値Ｔｈ２以上となる。図４に示すように、第２閾値Ｔｈ２は、約１２％であり、第１閾値Ｔｈ１よりも大きい。
【００４３】
このように、発明者らは、反射光の波長［ｎｍ］が７８０ｎｍ以上かつ８１０ｎｍ以下の範囲において相対反射率の酸素飽和度による変化の最大値が第１閾値Ｔｈ１以下となり、反射光の波長［ｎｍ］が６１０ｎｍ以上かつ７７０ｎｍ以下の範囲において相対反射率の酸素飽和度による変化の最大値が第１閾値Ｔｈ１よりも大きい第２閾値Ｔｈ２以上となるという新たな知見を得た。第１閾値Ｔｈ１よりも第２閾値Ｔｈ２が大きいため、相対反射率の酸素飽和度による変化の最大値は、７８０ｎｍ以上かつ８１０ｎｍ以下の範囲で小さくなり、６１０ｎｍ以上かつ７７０ｎｍ以下の範囲で大きくなる。すなわち、相対反射率は、７８０ｎｍ以上かつ８１０ｎｍ以下の範囲では酸素飽和度による影響を受けにくく、６１０ｎｍ以上かつ７７０ｎｍ以下の範囲では酸素飽和度による影響を受け易い。
【００４４】
そこで、本実施形態では、貯血槽３に貯留された血液２１の酸素飽和度が変化しても血液面２２の位置を確実に検出するために、７８０ｎｍ以上かつ８１０ｎｍ以下の範囲に含まれる第１帯域Ｂ１の波長の反射光を撮像部９で撮像することとした。また、貯血槽３に貯留された血液２１の酸素飽和度を算出するために、６１０ｎｍ以上かつ７７０ｎｍ以下の範囲に含まれる第２帯域Ｂ２の波長の反射光を撮像部９で撮像することとした。
【００４５】
第１バンドパスフィルタ９ｂは、第１帯域Ｂ１の波長の反射光を通過させ、その他の帯域の波長の反射光を遮断するフィルタである。撮像部９は、第１バンドパスフィルタ９ｂを介して第１画像情報ＩＭ１を取得することにより、第１帯域Ｂ１の波長の反射光を撮像することができる。第１帯域Ｂ１は、例えば、８００ｎｍを中心とした７９０ｎｍ〜８１０ｎｍの範囲である。第１帯域Ｂ１としては、７８０ｎｍ以上かつ８１０ｎｍ以下の範囲に含まれる任意の範囲を採用することができる。
【００４６】
第２バンドパスフィルタ９ｃは、第２帯域Ｂ２の波長の反射光を通過させ、その他の帯域の波長の反射光を遮断するフィルタである。撮像部９は、第２バンドパスフィルタ９ｃを介して第２画像情報ＩＭ２を取得することにより、第２帯域Ｂ２の波長の反射光を撮像することができる。第２帯域Ｂ２は、例えば、７６０ｎｍを中心とした７５０ｎｍ〜７７０ｎｍの範囲である。第２帯域Ｂ２としては、６１０ｎｍ以上かつ７７０ｎｍ以下の範囲に含まれる任意の範囲を採用することができる。
【００４７】
以下、制御部７が、血液面２２の位置を検出し、血液２１の酸素飽和度を算出する処理について、図面を参照して説明する。図３は、図１に示す制御部７の概略構成図である。図５は、血液面２２の位置を検出する処理を示すフローチャートである。図６は、酸素飽和度を算出する処理を示すフローチャートである。
【００４８】
以下では、血液面２２の位置を検出する処理について説明する。
図５のステップＳ５０１で、作業者は、撮像部９の光軸Ｘ上に第１バンドパスフィルタ９ｂを装着する。第１バンドパスフィルタ９ｂは、７８０ｎｍ以上かつ８１０ｎｍ以下の範囲に含まれる第１帯域Ｂ１の波長の反射光を通過させるフィルタである。
【００４９】
ステップＳ５０２で、制御部７は、撮像部９に制御信号を送信し、第１バンドパスフィルタ９ｂを介して第１画像情報ＩＭ１を取得する撮像処理を撮像部９に実行させる。撮像部９は、血液２１の酸素飽和度による相対反射率の変化が第１閾値Ｔｈ１以下となる第１帯域Ｂ１の波長の反射光を第１画像情報ＩＭ１として取得して制御部７へ送信する。
【００５０】
撮像部９から送信された第１画像情報ＩＭ１は、制御部７の存在情報取得部７ａに入力される。存在情報取得部７ａは、撮像部９により撮像された第１画像情報ＩＭ１に含まれる複数画素の各々について血液２１の存在の有無を示す存在情報を取得する処理部である。存在情報取得部７ａは、明度変換部７ａ１と二値化処理部７ａ２を備える。第１画像情報ＩＭ１は、第１バンドパスフィルタ９ｂを介して撮像部９が取得した画像情報であるため、貯血槽３に貯留する血液２１の酸素飽和度が変化しても第１画像情報ＩＭ１の変化は少ない。そのため、存在情報取得部７ａは、血液２１の酸素飽和度の変化によらずに略一定の存在情報を取得することができる。
【００５１】
ステップＳ５０３で、制御部７の明度変換部７ａ１は、撮像部９から受信した第１画像情報ＩＭ１の明度変換処理を実行する。明度変換部７ａ１は、例えば、撮像素子９ｄが取得した第１画像情報ＩＭ１のＲＧＢ情報の各々を所定階調（例えば、２５６階調）の明度情報に変換する。図７は、明度情報に変換された第１画像情報ＩＭ１の一例を示す写真である。
【００５２】
明度変換部７ａ１は、撮像部９から受信する第１画像情報ＩＭ１の複数画素の輝度の各々を明度情報に変換するが、他の態様であってもよい。例えば、明度変換部７ａ１は、撮像部９から受信する第１画像情報ＩＭ１の全画素をそれぞれが複数画素からなる複数の画像領域に分割し、複数の画像領域の各々を明度情報に変換してもよい。
【００５３】
ステップＳ５０４で、制御部７の二値化処理部７ａ２は、明度変換部７ａ１から入力される明度情報を所定の閾値で二値化する二値化処理を実行する。二値化処理は、明度情報に変換された第１画像情報ＩＭ１の各画素の明度情報が所定の閾値以上である場合にその画素を「黒」に変換し、各画素の明度情報が所定の閾値未満である場合にその画素を「白」に変換する処理である。図８は、図７に示す明度情報を二値化処理して得られた二値画像の一例を示す図である。
【００５４】
ステップＳ５０５で、制御部７の血液面検出部７ｂは、二値化処理部７ａ２から入力される二値画像に基づいて貯血槽３に貯留される血液２１の血液面２２の位置を検出する血液面検出処理を実行する。血液面検出部７ｂは、貯血槽３に貯留された血液２１の血液面２２に平行な第１方向に沿った存在情報の連続性に基づいて血液面２２の位置を検出する。制御部７は、血液面検出部７ｂが算出した血液面２２の位置に関する情報を表示部８に表示させるよう制御する。
【００５５】
血液面検出部７ｂが実行する血液面検出処理について、図９を参照して説明する。図９は、図８に示す二値画像の領域Ａ１１の部分拡大図であり、（ａ）は血液の存在情報の連続性を判断する処理を示し、（ｂ）は血液の存在の有無を判断した結果を示し、（ｃ）は第２方向の位置が高い画素を抽出した結果を示す。
【００５６】
血液面検出部７ｂは、図９（ａ）に表した領域Ａ１２のように、血液面２２に平行な第１方向に沿って取得された血液２１の存在情報（白）が５つの連続性を有する場合には、その５つの画素のうちの中心の画素（ハッチングを施した「白」の画素）に血液２１が存在すると判断する。一方、血液面検出部７ｂは、図９（ａ）に表した領域Ａ１３のように、血液面２２に平行な第１方向に沿って取得された血液２１の存在情報（白）が５つの連続性を有していない場合には、その５つのピクセルのうちの中心のピクセルには血液２１が存在しないと判断する。このように、血液面検出部７ｂは、血液面２２に平行な第１方向に沿って取得された血液２１の存在情報の連続性に基づいて血液２１の存在の有無を判断する。
【００５７】
以上のようにして、血液２１が存在すると血液面検出部７ｂが判断した画素の一例は、図９（ｂ）に表したハッチング付きの「白」の画素の通りである。続いて、血液面検出部７ｂは、血液２１が存在すると判断した画素のうちで第２方向（鉛直方向）の位置が高い画素を抽出する。第２方向（鉛直方向）の位置が高いと血液面検出部７ｂが判断した画素の一例は、図９（ｃ）に表したハッチング付きの「白」の画素の通りである。
【００５８】
図９（ｃ）に示すように、血液２１が存在すると判断された画素のうちで第２方向の下から３段目に存在する「白」の画素は、６つである。また、血液２１が存在すると判断された画素のうちで第２方向の下から２段目に存在する「白」の画素は、５つである。そこで、血液面検出部７ｂは、３段目の段数「３」と３段目の「白」ピクセル数「６」との積「３×６」と、２段目の段数「２」と２段目の「白」ピクセル数「５」との積「２×５」と、の和「３×６＋２×５」を「白」ピクセルの全体の数「６＋５＝１１」で除した値「（３×６＋２×５）／１１≒２．５」を血液面２２の位置として検出する。血液面検出部７ｂは、図９（ａ）〜図９（ｃ）に例示した図では、貯血槽３に貯留された血液２１の血液面２２の位置が第２方向の下から約２．５段目に存在すると検出する。
【００５９】
このようにして、本実施形態の血液面検出部７ｂは、血液面２２に平行な第１方向に沿って取得された血液２１の存在情報の連続性に基づいて血液２１の存在の有無を判断するとともに、血液面２２の位置を検出する。以上の説明では、血液面検出部７ｂは、図８の領域Ａ１１について血液面２２の位置を検出するものとしたが、領域Ａ１１に限らず図８に示す二値画像の全領域においてステップＳ５０５の血液面検出処理を実行してもよい。
【００６０】
なお、本実施形態では、血液面検出部７ｂが血液面２２に平行な第１方向に沿って取得された血液２１の存在情報の連続性の有無に基づいて血液面２２の位置を判定する場合を例に挙げて説明したが、他の態様であってもよい。例えば、血液面検出部７ｂは、血液面２２に垂直な第２方向に沿って取得された血液２１の存在情報の連続性の有無に基づいて血液２１の存在の有無を判断してもよい。
【００６１】
また、血液面検出部７ｂは、第１方向に沿って取得された血液２１の存在情報の連続性の有無と、第２方向に沿って取得された血液２１の存在情報の連続性の有無の双方に基づいて血液２１の存在の有無を判断してもよい。この場合、血液面検出部７ｂは、血液面２２に平行な第１方向に沿って取得された血液２１の存在情報（白）が５つの連続性を有し、かつ血液面２２に垂直な第２方向に沿って取得された血液２１の存在情報（白）が５つの連続性を有する場合に、これら５つの画素のうちの中心の画素に血液２１が存在すると判断する。
【００６２】
以下では、血液２１の酸素飽和度を算出する処理について説明する。
図６のステップＳ６０１で、作業者は、撮像部９の光軸Ｘ上に第１バンドパスフィルタ９ｂを装着する。
ステップＳ６０２で、制御部７は、撮像部９に制御信号を送信し、第１バンドパスフィルタ９ｂを介して第１画像情報ＩＭ１を取得する撮像処理を撮像部９に実行させる。撮像部９は、第１バンドパスフィルタ９ｂを通過する７８０ｎｍ以上かつ８１０ｎｍ以下の範囲に含まれる第１帯域Ｂ１の波長の反射光を第１画像情報ＩＭ１として取得して制御部７へ送信する。
【００６３】
ステップＳ６０３で、制御部７の明度変換部７ｃ１は、撮像部９から受信した第１画像情報ＩＭ１の明度変換処理を実行する。明度変換部７ｃ１は、例えば、撮像素子９ｄが取得した第１画像情報ＩＭ１の複数画素のＲＧＢ情報の各々を所定階調（例えば、２５６階調）の明度情報に変換する。
図６のステップＳ６０４で、作業者は、撮像部９の光軸Ｘ上に第２バンドパスフィルタ９ｃを装着する。第２バンドパスフィルタ９ｃは、６１０ｎｍ以上かつ７７０ｎｍ以下の範囲に含まれる第２帯域Ｂ２の波長の反射光を通過させるフィルタである。
【００６４】
ステップＳ６０５で、制御部７は、撮像部９に制御信号を送信し、第２バンドパスフィルタ９ｃを介して第２画像情報ＩＭ２を取得する撮像処理を撮像部９に実行させる。撮像部９は、６１０ｎｍ以上かつ７７０ｎｍ以下の範囲に含まれ、第２バンドパスフィルタ９ｃを通過する第２帯域Ｂ２の波長の反射光を第２画像情報ＩＭ２として取得して制御部７へ送信する。
【００６５】
ステップＳ６０６で、制御部７の明度変換部７ｃ１は、撮像部９から受信した第２画像情報ＩＭ２の明度変換処理を実行する。明度変換部７ｃ１は、例えば、撮像素子９ｄが取得した第２画像情報ＩＭ２の複数画素のＲＧＢ情報の各々を所定階調（例えば、２５６階調）の明度情報に変換する。
【００６６】
撮像部９から送信された第１画像情報ＩＭ１及び第２画像情報ＩＭ２は、制御部７の算出部７ｃに入力される。算出部７ｃは、撮像部９により撮像された第１画像情報ＩＭ１及び第２画像情報ＩＭ２に基づいて撮像部９が撮像した血液２１の酸素飽和度を算出する処理部である。算出部７ｃは、明度変換部７ｃ１とＮＤＳＩ値算出部７ｃ２と、酸素飽和度算出部７ｃ３を備える。
【００６７】
ステップＳ６０７で、ＮＤＳＩ値算出部７ｃ２は、第１画像情報ＩＭ１を明度変換した明度情報と、第２画像情報ＩＭ２を明度変換した明度情報とに基づいて、ＮＤＳＩ値を算出する。ＮＤＳＩ値算出部７ｃ２は、予め保存された明度情報を相対反射率に変換する変換式を用い、第１画像情報ＩＭ１を明度変換した明度情報を相対反射率Ｒ１に変換し、第２画像情報ＩＭ２を明度変換した明度情報を相対反射率Ｒ２に変換する。
【００６８】
ＮＤＳＩ値算出部７ｃ２は、相対反射率Ｒ１と相対反射率Ｒ２からＮＤＳＩ値を算出する。ＮＤＳＩ（Normalized  Difference  Spectral  Index）は、正規化分光反射指数であり、ＮＤＳＩ値は以下の式（１）により算出される。
ＮＤＳＩ＝（Ｒ２−Ｒ１）／（Ｒ２＋Ｒ１）          （１）
【００６９】
相対反射率Ｒ１は、第１画像情報ＩＭ１を明度変換した明度情報から変換されたものであるため、酸素飽和度が変化しても値の変化は少ない。一方、相対反射率Ｒ２は、第２画像情報ＩＭ２を明度変換した明度情報から変換されたものであるため、酸素飽和度が変化すると値が大きく変化する。相対反射率Ｒ２が相対反射率Ｒ１よりも大きい場合（酸素飽和度が高い場合）、ＮＤＳＩ値は正の値となる。一方、相対反射率Ｒ２が相対反射率Ｒ１よりも小さい場合（酸素飽和度が低い場合）、ＮＤＳＩ値は負の値となる。ＮＤＳＩ値は、理論上−１から＋１の間で変化する値であり、酸素飽和度が高い場合に大きい値となり、酸素飽和度が低い場合に小さい値となる。
【００７０】
ステップＳ６０８で、酸素飽和度算出部７ｃ３は、ＮＤＳＩ値算出部７ｃ２から入力されるＮＤＳＩ値に基づいて酸素飽和度を算出する。前述したように、ＮＤＳＩ値は酸素飽和度に応じて変化する値である。酸素飽和度算出部７ｃ３は、予め保存されたＮＤＳＩ値を酸素飽和度に変換する変換式を用い、ＮＤＳＩ値を酸素飽和度に変換する。制御部７は、酸素飽和度算出部７ｃ３が算出した酸素飽和度を表示部８に表示させるよう制御する。
【００７１】
以上で説明した処理において、第１バンドパスフィルタ９ｂの装着と、第２バンドパスフィルタ９ｃの装着は、作業者が行うものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、第１バンドパスフィルタ９ｂ及び第２バンドパスフィルタ９ｃのいずれを光軸Ｘ上に配置するかを切り替える切替機構（図示略）を設け、制御部７からの指令により、第１バンドパスフィルタ９ｂ及び第２バンドパスフィルタ９ｃのいずれかを光軸Ｘ上に配置するように自動的に切り替えてもよい。
【００７２】
以下、本実施形態の変化傾向報知制御について説明する。図１０は、本実施形態の変化傾向報知制御を説明するフローチャートである。
ステップＳ１００１で、制御部７は、貯血槽３に貯留された血液２１の血液面２２の位置を検知する（血液面検出処理）。また、制御部７は、タイマ機能やタイムスイッチ機能などを有し、ステップＳ１００１において、例えば時刻などの時間情報を取得する。ステップＳ１００１における血液面検出処理は、図５のステップＳ５０５の処理と同様である。
【００７３】
ステップＳ１００２で、制御部７は、血液面２２の位置に関する情報と、時間情報とを記憶部７１に記憶（格納）する。
ステップＳ１００３で、制御部７は、記憶部７１に格納された血液面２２の位置（過去の血液面２２の位置）に関する情報と、ステップＳ１００１において検出した血液面２２の位置（現在の血液面２２の位置）に関する情報との間の変化値（差分値）が所定値よりも大きいか否かを判断する。
【００７４】
制御部７は、記憶部７１に格納された血液面２２の位置に関する情報と、ステップＳ１００１において検出した血液面２２の位置に関する情報との間の変化値が所定値よりも大きい場合にはステップＳ１００４に処理を進め、変化値が所定値以下である場合はステップＳ１００１を再び実行する。ステップＳ１００４で、制御部７は、表示部８に情報信号を送信し、血液面２２の位置の変化傾向を表示部８に表示させる。
【００７５】
本実施形態の変化傾向報知制御によれば、貯血槽３内の血液面２２の位置が例えば警告位置などの所定位置よりも低下する前あるいは所定位置に近づく前に、制御部７は、血液面２２の変化値が所定値よりも大きいことを医療従事者に知らせることができる。これにより、本実施形態に係る体外循環装置２は、医療従事者の手技に対してサポートの充実化を図ることができる。なお、血液面２２の位置の変化傾向の報知手段は、表示部８には限定されない。例えば、血液面２２の位置の変化傾向の報知手段としては、音を発生する装置が用いられてもよい。あるいは、血液面２２の位置の変化傾向の報知手段としては、光を放射する表示部８以外の装置が用いられてもよい。
【００７６】
以下、本実施形態の液面維持制御について説明する。図１１は、本実施形態の液面維持制御を説明するフローチャートである。
ステップＳ１１０１で、制御部７は、検出した血液面２２の位置が基準位置よりも高いか否かを判断する。「基準位置」とは、貯血槽３に貯留された血液２１の血液面２２の位置であって維持が望まれる任意の位置である。検出した血液面２２の位置が基準位置よりも高い場合（ステップＳ１１０１でＹＥＳ）、制御部７は、ステップＳ１１０５において、モータ５の回転数を上昇させる制御を実行し、ポンプ４の回転数を上昇させる。これにより、ポンプ４により送り出される血液の量が増加する。そのため、貯血槽３から患者に送られる血液の量が増加することで貯血槽３内の血液の量が低減する。ステップＳ１１０５に続くステップＳ１１０１において、制御部７は、検出した血液面２２の位置が基準位置よりも高いか否かを再び判断する。
【００７７】
一方で、検出した血液面２２の位置が基準位置よりも高くない場合には（ステップＳ１１０１でＮＯ）、ステップＳ１１０２において、制御部７は、検出した血液面２２の位置が基準位置よりも低いか否かを判断する。検出した血液面２２の位置が基準位置よりも低い場合には（ステップＳ１１０２でＹＥＳ）、制御部７は、ステップＳ１１０６において、モータ５の回転数を低下させる制御を実行し、ポンプ４の回転数を低下させる。これにより、ポンプ４により送り出される血液の量が低減する。そのため、貯血槽３から患者に送られる血液の量が低減することで貯血槽３内の血液の量が増加する。ステップＳ１１０６に続くステップＳ１１０１において、制御部７は、検出した血液面２２の位置が基準位置よりも高いか否かを再び判断する。
【００７８】
一方で、判定した血液面２２の位置が基準位置よりも低くない場合には（ステップＳ１１０２でＮＯ）、ステップＳ１１０３において、制御部７は、検出した血液面２２の位置が基準位置から急激に降下したか否かを判断する。例えば、ステップＳ１１０３において、制御部７は、検出した血液面２２の位置の変化速度（変化率）が所定の変化速度（変化率）よりも高いか否かを判断する。
【００７９】
検出した血液面２２の位置が基準位置から急激に降下した場合には（ステップＳ１１０３でＹＥＳ）、ステップＳ１１０７において、制御部７は、血液面２２の位置の変化傾向を表示部８に表示する制御を実行する。あるいは、ステップＳ１１０７において、制御部７は、ポンプ４の動作を停止させる制御を実行する。あるいは、ステップＳ１１０７において、制御部７は、血液面２２の位置の変化傾向を表示部８に表示する制御と、ポンプ４の動作を停止させる制御と、の両方を実行する。ステップＳ１１０７に続くステップＳ１１０１において、制御部７は、検出した血液面２２の位置が基準位置よりも高いか否かを再び判断する。
【００８０】
一方で、検出した血液面２２の位置が基準位置から急激に降下していない場合には（ステップＳ１１０３でＮＯ）、ステップＳ１１０４において、制御部７は、体外循環装置２を使用する医療従事者の手技が終了したか否かを判断する。体外循環装置２を使用する医療従事者の手技が終了した場合には（ステップＳ１１０４でＹＥＳ）、制御部７は、液面維持制御を終了する。一方で、体外循環装置２を使用する医療従事者の手技が終了していない場合には（ステップＳ１１０４でＮＯ）、ステップＳ１１０１において、制御部７は、検出した血液面２２の位置が基準位置よりも高いか否かを再び判断する。
【００８１】
本実施形態の液面維持制御によれば、検出した血液面２２の位置が基準位置よりも高い場合には、制御部７はポンプ４の回転数を上昇させる制御を実行し、判定した血液面２２の位置が基準位置よりも低い場合には、制御部７はポンプ４の回転数を低下させる制御を実行する。そのため、貯血槽３内の血液面２２の位置が一定の位置（基準位置）に維持される。つまり、本実施形態に係る体外循環装置２は、貯血槽３内の血液面２２の位置を一定の位置（基準位置）に制御することができる。これにより、本実施形態に係る体外循環装置２は、医療従事者の手技に対してサポートの充実化を図ることができる。
【００８２】
以上説明した本実施形態の体外循環装置２が奏する作用及び効果について説明する。
本実施形態にかかる体外循環装置２によれば、撮像部９が、血液２１の酸素飽和度による相対反射率の変化が第１閾値Ｔｈ１以下となる第１帯域Ｂ１の波長の反射光を第１画像情報ＩＭ１として取得する。そのため、撮像部９が取得する第１画像情報ＩＭ１には、血液２１の酸素飽和度による相対反射率の変化が第１閾値Ｔｈ１よりも大きくなる帯域の波長の反射光が含まれない。よって、貯血槽３に貯留された血液の酸素飽和度が変化しても撮像部９が取得する第１画像情報ＩＭ１の変化が抑制され、血液面２２の位置を確実に検出することが可能となる。
【００８３】
また、本実施形態の体外循環装置２によれば、血液の酸素飽和度による相対反射率の変化が第１閾値Ｔｈ１以下の第１帯域Ｂ１と、血液の酸素飽和度による相対反射率の変化が第１閾値Ｔｈ１よりも大きい第２閾値Ｔｈ２以上の第２帯域Ｂ２の双方の波長の反射光を画像情報として取得することで、血液の酸素飽和度を算出することができる。
【００８４】
また、本実施形態の体外循環装置２によれば、撮像部９が７８０ｎｍ以上かつ８１０ｎｍ以下の範囲に含まれる第１帯域Ｂ１の反射光を第１画像情報ＩＭ１として取得すると、血液の酸素飽和度が５０％以上かつ１００％以下の場合には相対反射率の変化が第１閾値Ｔｈ１以下となる。相対反射率の変化が、貯血槽３に貯留された血液の酸素飽和度が変化しても撮像部９が取得する第１画像情報ＩＭ１の変化が抑制され、血液面２２の位置を確実に検出することが可能となる。
【００８５】
また、本実施形態の体外循環装置２によれば、撮像部９が６１０ｎｍ以上かつ７７０ｎｍ以下の範囲に含まれる第２帯域Ｂ２の反射光を第２画像情報ＩＭ２として取得すると、血液２１の酸素飽和度が５０％以上かつ１００％以下の場合には相対反射率の変化が第２閾値Ｔｈ２以上となる。貯血槽３に貯留された血液の酸素飽和度が変化するとそれに応じて相対反射率と撮像部９が取得する第２画像情報ＩＭ２が変化するため、血液の酸素飽和度を算出することができる。
【００８６】
本実施形態にかかる体外循環装置２によれば、血液面検出部７ｂは、貯血槽３に貯留された血液２１の血液面２２に平行な第１方向および血液面２２に垂直な第２方向の少なくともいずれかに沿った存在情報の連続性に基づいて血液面２２の位置を検出する。血液面検出部７ｂは、存在情報の連続性に基づいて血液面２２の位置を検出するため、貯血槽３の内壁に付着した血液により発生する連続性の無いノイズを除去することができる。
【００８７】
また、一般的に、貯血槽３の内部には、貯血槽３の内部に流入する血液２１の中の気泡や異物などを除去するフィルタ部材が設けられている。フィルタ部材の目は比較的細かいため、貯血槽３の内部に流入する血液の量によっては、フィルタ部材を通過する血液の量が貯血槽３に流入する血液の量よりも少なくなることがある。そうすると、フィルタ部材の内部の血液面２２が、貯血槽３の内部の血液面２２（本来検知したい血液面）よりも高くなることがある。そのため、フィルタ部材に起因したノイズが発生することがある。これに対して、前記構成にかかる血液面検出装置よれば、フィルタ部材の内部において上昇する血液面２２のノイズ（フィルタ部材に起因したノイズ）を除去することができる。
【００８８】
以上の説明において、二値化処理は、明度情報に変換された第１画像情報ＩＭ１の各画素の明度情報が所定の閾値以上である場合にその画素を「黒」に変換し、各画素の明度情報が所定の閾値未満である場合にその画素を「白」に変換する処理としたが、他の態様であってもよい。例えば、明度情報に変換された第１画像情報ＩＭ１の各画素の明度情報が所定の閾値以上である場合にその画素を「白」に変換し、各画素の明度情報が所定の閾値未満である場合にその画素を「黒」に変換する処理としてもよい。
【００８９】
以上の説明において、血液２１の存在情報（白）が５つの連続性を有する場合にその５つの画素のうちの中心の画素（ハッチングを施した「白」の画素）に血液２１が存在すると判断するものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、３つの連続性、７つの連続性等、任意の数の連続性で血液２１の存在の有無を判断してもよい。
【００９０】
以上の説明において、複数の画素のうちで血液２１が存在すると血液面検出部７ｂが判断する画素の箇所を５つの連続性を有する画素の中心の１画素であるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、複数の画素のうちで血液２１が存在すると血液面検出部７ｂが判断する画素の箇所を５つの連続性を有する画素の中央の複数画素（例えば、３画素）としてもよい。
【００９１】
以上の説明において、ＮＤＳＩ値算出部７ｃ２は、第１画像情報ＩＭ１及び第２画像情報ＩＭ２を明度変換した明度情報を相対反射率Ｒ１及びＲ２に変換し、相対反射率Ｒ１及びＲ２からＮＤＳＩ値を算出するものとしたが、他の態様であっても良い。例えば、第１画像情報ＩＭ１及び第２画像情報ＩＭ２を明度変換した明度情報からＮＤＳＩ値を算出する変換式を予め記憶しておき、記憶した変換式を用いて明度情報からＮＤＳＩ値を直接的に算出してもよい。
【００９２】
以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。上記実施形態の構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせたりすることができる。
【符号の説明】
【００９３】
２・・・体外循環装置、  ３・・・貯血槽、  ４・・・ポンプ、  ５・・・モータ、  ６・・・人工肺、  ７・・・制御部、  ７ａ・・・存在情報取得部、  ７ａ１・・・明度変換部、  ７ａ２・・・二値化処理部、  ７ｂ・・・血液面検出部、  ７ｃ・・・算出部、  ７ｃ１・・・明度変換部、  ７ｃ２・・・ＮＤＳＩ値算出部、  ７ｃ３・・・酸素飽和度算出部、  ８・・・表示部、  ９・・・撮像部、  ９ｂ・・・第１バンドパスフィルタ、  ９ｃ・・・第２バンドパスフィルタ、  １０・・・循環回路、  ２１・・・血液、  ２２・・・血液面、  ３１、３２・・・部分、  ７１・・・記憶部、  Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３・・・領域、  Ｂ１・・・第１帯域、  Ｂ２・・・第２帯域、  ＩＭ１・・・第１画像情報、  ＩＭ２・・・第２画像情報、  Ｘ・・・光軸
【図１】
2020025816.tif 000003
【図２】
2020025816.tif 000004
【図３】
2020025816.tif 000005
【図４】
2020025816.tif 000006
【図５】
2020025816.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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