(57)【要約】      （修正有）【課題】  分岐管等の所定位置までに液体充填を行なう際に必要な液面到達を認識する液面検知装置を提供する。【解決手段】  導管中に液体を所定位置まで吸引充填する際の該液体の液面を検知する装置であり、液体を充填する導管、該導管端部に接続されるポンプ１、エアベントフィルタ３および該ポンプ及びエアベントフィルタの間に位置する圧力センサ５を備え、液面到達位置に該エアベントフィルタを設置し、該圧力センサの圧力値の２次微分値を演算し、演算値が負値になった値を液面到達と判断する演算手段を備える液面検知装置。【選択図】図１
2006263136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導管中に液体を所定位置まで吸引充填する際の該液体の液面を検知する装置であり、液体を充填する導管、該導管端部に接続されるポンプ、エアベントフィルタおよび該ポンプ及びエアベントフィルタの間に位置する圧力センサを備え、液面到達位置に該エアベントフィルタを設置し、該圧力センサの圧力値の２次微分値を演算し、演算値が負値になった値を液面到達と判断する演算手段を備えることを特徴とする液面検知装置。
【請求項２】
体外循環回路に連結されているドリップチャンバーに流体を供給して液面レベルを所定設定レベルに制御し、この状態でドリップチャンバーから排出される血液の体外循環回路において、該ドリップチャンバーに接続される気体圧開放用の導管を備え、該導管途中にエアベントフィルタ、該導管端部に液体を所定位置まで吸引充填するポンプ、該ポンプ及びエアベントフィルタの間に圧力センサを備え、該圧力センサの圧力値の２次微分値を演算し、演算値が負値になった場合を算出し該エアベントフィルタに液面が到達したと判断する演算手段を備えることを特徴とする液面検知機構を備えることを特徴とする血液の体外循環回路。  
【請求項３】
該流体が体外循環回路内を洗浄する水であり、エアベントフィルタがPTFE膜であることを特徴とする、請求項２記載の体外循環回路。
【請求項４】
導管中に液体を所定位置まで吸引充填する際の該液体の液面を検知する方法であり、液面到達位置にエアベントフィルタを設置し、導管端部に接続されるポンプから吸引し、該エアベントフィルタおよび該ポンプの間に設けた圧力センサの圧力値の２次微分値を演算し、演算値が負値になった値を液面到達と判断することを特徴とする液面検知方法。
【請求項５】
体外循環回路に連結されているドリップチャンバーに流体を供給して液面レベルを所定設定レベルに制御し、この状態でドリップチャンバーから排出される血液の体外循環回路における液面検知方法において、該ドリップチャンバーに接続される気体圧開放用の導管途中の液面到達位置にエアベントフィルタを備え、導管端部に接続されるポンプから吸引し、エアベントフィルタおよびポンプの間に設けた圧力センサの圧力値の２次微分値を演算し、演算値が負値になった場合に該エアベントフィルタに液面が到達したと判断することを特徴とする体外循環回路の液面検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導管中の液面を検知する検知装置および方法に関する。更に詳細には、エアベントフィルタ2次側を圧力監視することにより、エアベントフィルタ１次側に液面が到達したことを検知する液面検知手段および当該機構を備えた体外循環回路を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
腎機能が低下した患者は、人工透析が行なわれ、血液を体外に循環させて中空糸膜モジュールを介して老廃物の除去が行なわれる。このような透析回路には血液回路の途中にドリップチャンバーが連結されている。ドリップチャンバーは循環する血液の状態を視認できる他、空気の混入をトラップすることが出来る。このため一定量の空気を蓄えて液面レベルを一定に保持し、空気中に血液を滴下させている。
【０００３】
血液透析時には、ドリップチャンバーは通常、気密状態で使用されるが、使用開始時には透析液や生理食塩水で血液回路内を洗浄するプライミング操作が行なわれる。この操作時には通常の液面レベル以上に充填し内部を洗浄するなどの操作が行なわれ、分岐管などがある場合には十分な洗浄操作が出来ないこともある。
【０００４】
透析装置では、一般に液面到達を直接検知する機構は具備されていないが、代替手段として管内の流体が液体か気体かを判別する液面検知センサを有している。液体充填はポンプを駆動させ液面が液体検知センサを通過した時点を検知し、一定時間後にポンプを停止することで実現している。
【０００５】
このような検知方法としては静電容量センサや超音波センサが使用されるが、価格が高いという点、チャンバーからの距離により検出感度が変動する問題点があり、特に超音波センサはドリップチャンバーに接触することが求められる。また別の態様として特開平９−１６４１９７号公報には、チャンバー内圧力を検知して空気弁の開閉制御などで液面を調整する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平９−１６４１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現在使用されている体外循環回路は全て一回限りの使い捨て使用であり、初期のプライミング操作以外は、洗浄操作などは行なわれていない。しかし分岐管等の洗浄操作には洗浄液が当該点に到達したことを認識する液面検知機構は必須であり、かかる機構の開発が求められる。特許文献１に記載の方法では、圧力センサがドリップチャンバー側に存在し、センサの洗浄が問題となる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決する手段として本発明者は以下の装置を見出した。すなわち本発明は、導管中に液体を所定位置まで吸引充填する際の該液体の液面を検知する装置であり、液体を充填する導管、該導管端部に接続されるポンプ、エアベントフィルタおよび該ポンプ及びエアベントフィルタの間に位置する圧力センサを備え、液面到達位置に該エアベントフィルタを設置し、該圧力センサの圧力値の２次微分値を演算し、演算値が負値になった値を液面到達と判断する演算手段を備えることを特徴とする液面検知装置を提供するものである。
【０００８】
また本発明は、体外循環回路に連結されているドリップチャンバーに流体を供給して液面レベルを所定設定レベルに制御し、この状態でドリップチャンバーから排出される血液の体外循環回路において、該ドリップチャンバーに接続される気体圧開放用の導管を備え、該導管途中にエアベントフィルタ、該導管端部に液体を所定位置まで吸引充填するポンプ、該ポンプ及びエアベントフィルタの間に圧力センサを備え、該圧力センサの圧力値の２次微分値を演算し、演算値が負値になった場合を算出し該エアベントフィルタに液面が到達したと判断する演算手段を備えることを特徴とする液面検知機構を備えることを特徴とする血液の体外循環回路を提供するものである。また本発明は、かかる流体が体外循環回路内を洗浄する水であり、エアベントフィルタがPTFE膜であることを特徴とする体外循環回路を提供するものである。
【０００９】
また本発明は、導管中に液体を所定位置まで吸引充填する際の該液体の液面を検知する方法であり、液面到達位置にエアベントフィルタを設置し、導管端部に接続されるポンプから吸引し、該エアベントフィルタおよび該ポンプの間に設けた圧力センサの圧力値の２次微分値を演算し、演算値が負値になった値を液面到達と判断することを特徴とする液面検知方法を提供するものである。
【００１０】
また本発明は、体外循環回路に連結されているドリップチャンバーに流体を供給して液面レベルを所定設定レベルに制御し、この状態でドリップチャンバーから排出される血液の体外循環回路における液面検知方法において、該ドリップチャンバーに接続される気体圧開放用の導管途中の液面到達位置にエアベントフィルタを備え、導管端部に接続されるポンプから吸引し、エアベントフィルタおよびポンプの間に設けた圧力センサの圧力値の２次微分値を演算し、演算値が負値になった場合に該エアベントフィルタに液面が到達したと判断することを特徴とする体外循環回路の液面検知方法を提供するものである。  
【発明の効果】
【００１１】
本願発明の液面到達検知機構を用いることにより、液体充填を容易にすると共に、液体流路側にセンサを設ける必要がないため、ポンプ、センサの耐水性の有無を問わずに液面検知を実現でき、さらにＰＴＦＥ膜をエアベントフィルタとして採用することにより殺菌洗浄などにも対応可能となり、無菌性の担保も実現可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の液面検知装置の態様を人工透析装置に使用する体外回路を用いて以下に説明する。図１に、人工血液透析装置における血液チャンバーの大気開放ラインを熱水により洗浄する機構に関する装置構成の概略図を示す。本装置は透析終了後の体外回路の洗浄時において、ポンプ1を駆動させ、血液チャンバー2（ドリップチャンバー）からエアベントフィルタ3までの大気開放ライン4に８５℃以上の熱水を満たすことにより、血液に汚染された体外回路内の洗浄、滅菌を行なう。エアベントフィルタ3は、血液チャンバー2から分岐した大気開放ラインの配管途中に配置され、それ以降には熱水を通過させないように配置している。エアベントフィルタ3の大気開放側には圧力センサ5を配置し、血液チャンバー2を含めた血液回路内圧を測定できるようにしている。圧力センサ5の測定値を所定演算処理する演算手段7に取り込み、圧力検出値に基づいてエアベントフィルタ3への熱水液面到達を検知し、ポンプ1の駆動をストップする。
【００１３】
かかるエアベントフィルタ3は、液体は通過せず気体のみを通過させ濾過するフィルタであり、好ましくはテフロン(登録商標)製（ＰＴＦＥ）フィルタを使用する。テフロン(登録商標)膜は化学的にも熱水に対しても安定であり、滅菌への対応も可能である。更に血液がフィルタに接触しても目詰まりを起こさず、容易に洗浄が可能である。テフロン(登録商標)以外の材質でも適用は可能であり、液体は通過せず気体のみを通過させ、且つ目詰まりを起こさないフィルタを選択する。今回の実施態様例では、液体が水系であることから、疎水性フィルタであるMillipore社製のPTFEのエアベントフィルタを使用した。
【００１４】
血液回路を洗浄するとき、熱水をデッドスペースである大気開放ライン4へ充填させるために、エアベントフィルタ3の大気開放側に配置しているポンプ1を駆動させ、熱水を充填させる。そして大気開放ライン4の端部にあたるエアベントフィルタ3まで液面を到達させる。液面がエアベントフィルタ3の位置に到達したかどうかを検知するために、大気側に配置している圧力センサ5の圧力値を計測する。
【００１５】
[圧力検知結果]
大気開放ライン4に液体を充填させるため、ポンプ1を駆動させたときの圧力センサ5の圧力値推移を図２、図３に示す。図２は、液面がエアベントフィルタ3に到達した一例としてとして、ポンプ1の駆動前の血液回路内圧を0mmHg〜400mmHgの陽圧に調節した後に、ポンプ1を駆動させた場合の圧力推移である。また図３は、液面がエアベントフィルタ3に到達しなかった一例として、血液回路内圧を-150mmHgに調節した後に、ポンプ1を駆動させた際の圧力推移である。
【００１６】
図２は、図４に示す試験系の装置で計測を行ったものであり、ポンプを駆動する前に、まず、扱きポンプにより血液回路側に８５℃の熱水を流し、次に圧力センサの出力が0mmHgとなるよう調圧弁の絞りを調整した。この段階では、熱水の液面はエアベントフィルタに接してはいない。最後にポンプを駆動し、液面を上昇させながら圧力値を測定した。以下、血液回路内圧が200mmHg、 400mmHgとなるよう調圧弁で調整した後、同手順を繰り返した。
【００１７】
一方、図３は、図５に示す試験系の装置で計測を行ったものであり、操作手順は図4の装置の場合と同じである。但し、ギアポンプを血液チャンバー下流に設け、血液回路内圧を陰圧（-150mmHg）に調整した。
【００１８】
図２で明らかなように、圧力値は徐々に減少しているが、変曲部を有していることが確認できる。一方、液面に到達しなかった図３では、同様に圧力値は徐々に減少しているが、変曲部は無いことが確認できる。これは、エアベントフィルタ3へ液面が到達した時、フィルタが熱水を通過させない為に大気開放側の配管が閉じた系となり、回路内圧がポンプ1のLock圧力に到達する過程で変曲点が生じる。
【００１９】
〔検知するためのデータ処理〕
次に、圧力変動の変極部を検知するために、圧力値推移P(t)の2次差分ｄ２Ｐ（ｔ）／ｄｔ２をグラフ化したものを図６(液面がエアベントフィルタ3に到達)、図７(液面がエアベントフィルタ3に未到達)に示す。図６にて明らかなように、液面が到達した変曲部では２次差分値が負値であるが、その他の範囲は正値になっていることが確認できる。また図７より、液面がエアベントフィルタに到達しない場合には、２次差分値が常に正値である。すなわち、演算手段で圧力値の２次差分値が負値になった時点で、液面がエアベントフィルタ3に到達したと判断することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】人工血液透析装置における血液チャンバーの大気開放ラインを熱水により洗浄する機構に関する装置構成の概略図。
【図２】液面がエアベントフィルタ3に到達した場合の圧力値推移。
【図３】液面がエアベントフィルタ3に未到達の場合の圧力値推移。
【図４】液面がエアベントフィルタ3に到達した場合の圧力値推移を検査した人工透析装置の体外回路。
【図５】液面がエアベントフィルタ3に未到達の場合の圧力値推移を検査した人工透析装置の体外回路。
【図６】液面がエアベントフィルタ3に到達した場合の圧力値推移P(t)の2次差分d2P(t)/dt2をグラフ化したもの。
【図７】液面がエアベントフィルタ3に未到達の場合の圧力値推移P(t)の2次差分d2P(t)/dt2をグラフ化したもの。
【符号の説明】
【００２１】
１  ポンプ
２  血液チャンバー
３  エアベントフィルタ
４  大気開放ライン
５  圧力センサ
６  液面検知センサ
７  演算手段
【図１】
2006263136.tif 000003
【図２】
2006263136.tif 000004
【図３】
2006263136.tif 000005
【図４】
2006263136.tif 000006
【図５】
2006263136.tif 000007
【図６】
2006263136.tif 000008
【図７】
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