(57)【要約】【課題】チューブ内を循環する血液の状態または血液内の物質の状態を正確かつ連続的に計測することができる計測装置および血液循環装置を提供すること。【解決手段】本発明の一態様は、チューブ内を循環する血液に関連する診断を支援する計測装置であって、発光波長が８０６ナノメートル（ｎｍ）以上８５５ｎｍ以下の第１近赤外光を含む光を血液に照射する第１発光素子を含む発光部と、血液を経由した第１近赤外光を受ける受光部と、発光部および受光部をチューブの外側に取り付けるための固定部と、を備えたことを特徴とする計測装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブ内を循環する血液の状態または前記血液内の物質の状態を計測する計測装置であって、
発光波長が８０６ナノメートル（ｎｍ）以上８５５ｎｍ以下の第１近赤外光を含む光を前記血液に照射する第１発光素子を含む発光部と、
前記血液を経由した前記第１近赤外光を受ける受光部と、
前記発光部および前記受光部を前記チューブの外側に取り付けるための固定部と、
を備えたことを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記発光部は、発光波長が７５５ｎｍ以上７６５ｎｍ以下の第２近赤外光を含む光を前記血液に照射する第２発光素子を含み、
前記受光部は、前記第２近赤外光を受光する、請求項１記載の計測装置。
【請求項３】
前記固定部は複数の部材からなり、前記複数の部材により前記チューブを挟持する、請求項１または２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記複数の部材は、第１固定部材と第２固定部材とを有し、
前記第１固定部材は前記チューブを受容するチューブ受け部を有する、請求項３に記載の計測装置。
【請求項５】
前記発光部と前記受光部とが一体となった受発光部を有し、
前記第２固定部材は前記受発光部を有する、請求項４に記載の計測装置。
【請求項６】
前記第１固定部材は、前記受発光部で受発光する光の波長に対して不透明である、請求項５記載の計測装置。
【請求項７】
前記第２固定部材は、前記チューブと前記受発光部との間で平坦面を構成する中間部材を有する、請求項５または６に記載の計測装置。
【請求項８】
前記第１固定部材は前記発光部と前記受光部との一方を有し、
前記第２固定部材は前記発光部と前記受光部との他方を有する、請求項４に記載の計測装置。
【請求項９】
前記第１固定部材および前記第２固定部材は、前記受光部と前記発光部とで受発光する光の波長に対して不透明である、請求項８に記載の計測装置。
【請求項１０】
前記第１固定部材は、前記発光部と前記受光部との一方と前記チューブとの間で平坦面を構成する第１中間部材を有し、前記第２固定部材は、前記発光部と前記受光部との他方と前記チューブとの間で平坦面を構成する第２中間部材を有する、請求項８または９に記載の計測装置。
【請求項１１】
前記固定部は、前記第１固定部材と前記第２固定部材との間で前記チューブを所定の圧力で挟持した状態を維持するクリップ機構を有する、請求項４〜１０のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項１２】
前記受光部を中心として前記チューブの前記血液の流れ方向の前後に遮光部が設けられた、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項１３】
前記固定部と前記チューブとの接触圧力を検出する圧力センサをさらに備えた、請求項１〜１２のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項１４】
外気温を測定する温度センサをさらに備えた、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項１５】
前記発光部による発光および前記受光部による受光のタイミングを制御するとともに、前記受光部から出力される信号に基づいて前記血液に関連する情報を推定する処理を行う制御部をさらに備えた、請求項１〜１４のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項１６】
血液が循環するチューブを有し、
前記チューブの外側に請求項１〜１５のいずれか１つに記載の計測装置が取り付けられた、血液循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測装置に関し、特にチューブ内を循環する血液や血液内の物質に関する計測を行う装置および血液循環装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、被測定者の脈波や血圧の情報を、常時、取得する生体情報読取装置が開示される。この生体情報読取装置は、生体からの生体信号を取得する生体信号取得部と、生体信号取得部で取得された生体信号である取得生体信号に基づいて、生体情報を推定する演算を行う演算部と、演算部が推定した生体情報である推定生体情報を生体情報読取装置の外部へ出力する生体情報出力部と、を有する。
【０００３】
また、特許文献２には、検出手段の固体差に関係なく、血液回路を体外循環する実血流量を短時間で、かつ精度よく求めることができる血液浄化装置およびその血液流量演算方法が開示されている。この血液浄化装置は、血液回路で体外循環する患者の血液の濃度指標を検出し得る検出手段を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−０３２６３１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３１１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
患者や被検者の血液を体外循環させる装置では、チューブ内に血液を通して循環させて体内に戻している。このような装置において、チューブ内を流れる血液の状態を正確に把握することは重要である。また、短時間で血液や血液内の物質に関する様々な情報を連続的に計測できることが望まれる。
【０００６】
本発明は、チューブ内を循環する血液の状態または血液内の物質の状態を正確かつ連続的に計測することができる計測装置および血液循環装置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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、チューブ内を循環する血液の状態または血液内の物質の状態を計測する計測装置であって、発光波長が８０６ナノメートル（ｎｍ）以上８５５ｎｍ以下の第１近赤外光を含む光を血液に照射する第１発光素子を含む発光部と、血液を経由した第１近赤外光を受ける受光部と、発光部および受光部をチューブの外側に取り付けるための固定部と、を備えたことを特徴とする計測装置である。このような構成によれば、波長８０６ｎｍ以上８５５ｎｍ以下の第１近赤外光を含む光によって血液に関連する様々な情報を取得することができる。また、チューブに発光部および受光部が確実に取り付けられることから、チューブに取り付けても精度の高い計測を行うことができる。
【０００８】
計測装置において、発光部は、発光波長が７５５ｎｍ以上７６５ｎｍ以下の第２近赤外光を含む光を血液に照射する第２発光素子を含み、受光部は、第２近赤外光を受光してもよい。波長８０６ｎｍ以上８５５ｎｍ以下の第１近赤外光と、波長７５５ｎｍ以上７６５ｎｍ以下の第２近赤外光とを用いることで、血液に関連する情報の種類を増やすことができる。
【０００９】
計測装置において、固定部は複数の部材からなり、複数の部材によりチューブを挟持するよう構成してもよい。また、複数の部材は、第１固定部材と第２固定部材とを有し、第１固定部材はチューブを受容するチューブ受け部を有していてもよい。これにより、チューブを挟み込むように固定部を取り付けて、発光部および受光部を安定して固定することができる。
【００１０】
計測装置において、発光部と受光部とが一体となった受発光部を有し、第２固定部材は受発光部を有していてもよい。これにより、第２固定部材の受発光部からチューブ内を通る血液に光を照射し、その反射光を検出する反射型のセンサを構成することができる。
【００１１】
計測装置において、第１固定部材は、受発光部で受発光する光の波長に対して不透明であってもよい。これにより、受発光部で受発光する光に対する外乱光の影響を抑制することができる。
【００１２】
計測装置において、第２固定部材は、チューブと受発光部との間で平坦面を構成する中間部材を有していてもよい。この平坦面によって、チューブと受発光部との間の光学的な屈折率変化を安定させることができ、精度の高い計測を行うことができる。
【００１３】
計測装置において、第１固定部材は発光部と受光部との一方を有し、第２固定部材は発光部と受光部との他方を有していてもよい。これにより、第１固定部材と第２固定部材との間で挟持したチューブ内を通る血液に光を透過して計測を行う透過型のセンサを構成することができる。
【００１４】
計測装置において、第１固定部材および第２固定部材は、受光部と発光部とで受発光する光の波長に対して不透明であってもよい。これにより、受光部と発光部とで受発光する光に対する外乱光の影響を抑制することができる。
【００１５】
計測装置において、第１固定部材は、発光部と受光部との一方とチューブとの間で平坦面を構成する第１中間部材を有し、第２固定部材は、チューブと受発光部との間で平坦面を構成する中間部材を有していてもよい。これらの平坦面によって、チューブと発光部との間の光学的な屈折率変化と、チューブと受光部との間の光学的な屈折率変化とを安定させることができ、精度の高い計測を行うことができる。
【００１６】
計測装置において、固定部は、第１固定部材と第２固定部材との間でチューブを所定の圧力で挟持した状態を維持するクリップ機構を有していてもよい。これにより、チューブに確実に発光部および受光部を取り付けておくことができるとともに、チューブ内の血液の流れを阻害せずに済む。
【００１７】
計測装置において、受光部を中心としてチューブの血液の流れ方向の前後に遮光部が設けられていてもよい。この遮光部によって外乱光が受光部に入ることを抑制し、精度の高い計測を行うことができる。
【００１８】
計測装置において、固定部とチューブとの接触圧力を検出する圧力センサをさらに備えていてもよい。この圧力センサによって固定部とチューブとの適度な接触圧力を維持することができる。また、外気温を測定する温度センサをさらに備えていてもよい。この温度センサによって、外気温に対する計測結果の補償を行うことができる。
【００１９】
計測装置において、発光部による発光および受光部による受光のタイミングを制御するとともに、受光部から出力される信号に基づいて血液に関連する情報を推定する処理を行う制御部をさらに備えていてもよい。これにより、血液に関連する情報を推定する装置を血液循環装置内に組み込むことができる。
【００２０】
本発明の一態様は、血液が循環するチューブを有し、このチューブの外側に前述のいずれかの計測装置が取り付けられた血液循環装置である。これにより、血液循環装置におけるチューブの外側からチューブ内を流れる血液に関連する様々な情報を取得することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、チューブ内を流れる血液の状態または血液内の物質の状態を正確かつ連続的に計測することができる計測装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態に係る計測装置を例示する斜視図である。
【図２】本実施形態に係る計測装置の分解斜視図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、センサモジュールの構成を例示する図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、固定部の着脱について例示する模式正面図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、固定部によるチューブの変形について例示する模式図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、固定部によるチューブの変形について例示する模式図である。
【図７】チューブの潰れについて例示する模式断面図である。
【図８】固定部に壁を設けた例を示す斜視図である。
【図９】本実施形態に係る計測装置の適用例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。
【００２４】
（計測装置の構成）
図１は、本実施形態に係る計測装置を例示する斜視図である。
図２は、本実施形態に係る計測装置の分解斜視図である。
図３（ａ）および（ｂ）は、センサモジュールの構成を例示する図である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態に係る計測装置１は、チューブＴ内を循環する血液または血液内の物質の状態を計測する装置であり、チューブＴを間に挟むようにして使用される。
【００２６】
計測装置１は、発光部１１および受光部１２を含むセンサモジュール１０と、センサモジュール１０をチューブＴに取り付けるための固定部２０とを備える。固定部２０は複数の部材である第１固定部材２１と、第２固定部材２２とを有する。第１固定部材２１は、チューブＴを受容するチューブ受け部２１０を有している。
【００２７】
第２固定部材２２は第１固定部材２１の上に重ねるようにして固定される。ここで、第１固定部材２１と第２固定部材２２との間にはクリップ機構２５が設けられていてもよい。クリップ機構２５によって、第１固定部材２１と第２固定部材２２とを重ねた状態で容易に固定および分離することができる。
【００２８】
第２固定部材２２にはセンサモジュール１０が取り付けられ、発光部１１および受光部１２の受発光面１０ａが第１固定部材２１側、すなわちチューブＴ側になるよう配置される。センサモジュール１０は第２固定部材２２の例えば上側から収納され、カバー２２２によって押さえられる。カバー２２２と第２固定部材２２との間にはシール（Ｏリング等）を設けることが好ましい。
【００２９】
図３（ａ）には、第２固定部材２２の裏側（第１固定部材２１側）を上にした斜視図が示される。受発光面１０ａには、発光部１１の一対の発光素子１１ａと、受光部１２の受光素子１２ａとが並んで配置されている。発光部１１の一対の発光素子１１ａと、受光部１２の受光素子１２ａとの並び方向（センサ並び方向）は、チューブＴの方向（血液の流れ方向）に沿っていると、血液と受発光部１５との位置を近づけて計測することができる。なお、センサ並び方向は、チューブＴの幅方向に沿っていてもよい。
【００３０】
発光部１１は、発光波長が８０６ｎｍ以上８５５ｎｍ以下の第１近赤外光を含む光を発光する第１発光素子１１ａ１を含む。また、発光部１１は、発光波長が７５５ｎｍ以上７６５ｎｍ以下、好ましくは７５８ｎｍ以上７６２ｎｍ以下の第２近赤外光を含む光を発光する第２発光素子１１ａ２を含んでいてもよい。第１発光素子１１ａ１および第２発光素子１１ａ２は、発光ダイオード素子やレーザ素子である。なお、本実施形態では発光部１１から第１近赤外光および第２近赤外光を放出するよう構成されるが、少なくとも第１近赤外光を放出するよう構成されていればよい。
【００３１】
発光部１１から放出される第１近赤外光および第２近赤外光は、チューブＴの外側からチューブＴ内を流れる血液に向けて照射される。
【００３２】
受光部１２は、発光部１１から放出されチューブＴ内を流れる血液を経由した第１近赤外光を受けて電気信号に変換する受光素子１２ａを有する。受光素子１２ａは、例えばフォトダイオードである。本実施形態では、受光素子１２ａは第１近赤外光のほか、第２近赤外光も受光して、その受光量に応じた電気信号を出力する感度を有する。
【００３３】
発光部１１と受光部１２とは一体となって受発光部１５を構成している。図３（ｂ）には、センサモジュール１０の構成を例示するブロック図が示される。センサモジュール１０は、発光部１１、受光部１２、制御部１３および入出力インタフェース部１４を備える。
【００３４】
発光部１１は、第１発光素子１１ａ１および第２発光素子１１ａ２をそれぞれ駆動するドライブ回路１１ｂを有する。また、受光部１２は、受光素子１２ａが出力する受光信号を増幅する増幅回路１２ｂを有する。これらの回路はチップ化されていてもよい。
【００３５】
制御部１３は、マイクロコンピュータで構成されている。制御部１３は、発光部１１のドライブ回路１１ｂにタイミング信号を送信して、第１発光素子１１ａ１および第２発光素子１１ａ２から近赤外光を発するように制御することができる。また、制御部１３は、内蔵のアナログ−デジタル変換回路を用いて、受光部１２の増幅回路１２ｂから出力された増幅後の受光信号を処理可能なデジタル形式の信号情報に変換し、この変換した信号情報に基づいて、チューブＴ内を通る血液に関する情報を推定する。
【００３６】
例えば、第１近赤外光を用いた計測では、チューブＴ内を通る血液のヘマトクリット（Ｈｃｔ）、血流の拍動、血流量、流速などを得ることができる。また、第１近赤外光および第２近赤外光の両方を用いた計測では、血中ヘモグロビン変化（Ｈｂ変化量）、血中酸素比率変化（酸素度）などを得ることができる。
【００３７】
ここで、酸素化ヘモグロビンおよび脱酸素化ヘモグロビンの吸光度は波長８０５ｎｍにおいて等しく、波長８０５ｎｍよりも長波長では酸素化ヘモグロビンの吸光度が脱酸素化ヘモグロビンの吸光度よりも大きく、波長８０５ｎｍよりも短波長では酸素化ヘモグロビンの吸光度が脱酸素化ヘモグロビンの吸光度よりも小さくなる。したがって、波長８０６ｎｍ以上８５５ｎｍ以下の第１近赤外光を含む光、好ましくは第１近赤外光の波長域に発光ピークを有する光を用いることで、酸素化ヘモグロビンを優先的に測定することができる。
【００３８】
そして、ヘモグロビンの量からヘマトクリット（Ｈｃｔ）を計測できることになる。本実施形態に係るセンサモジュール１０を用いた計測では、ヘマトクリット（Ｈｃｔ）を±１％以下の精度で計測することができる。また、センサモジュール１０では１０ミリ秒程度のサンプリングレートで計測できるため、血液に関する情報を連続的に得ることができる。
【００３９】
また、波長８０５ｎｍよりも短波長の光を含む光により測定を行うと、脱酸素化ヘモグロビンを優先的に測定することができる。そのような光として、波長７５５ｎｍ以上７６５ｎｍ以下（好ましくは７５８ｎｍ以上７６２ｎｍ以下）の第２近赤外光を含む光が例示され、第２近赤外光の波長域に発光ピークを有する光が好ましい光として例示される。そして、第１近赤外光を含む光による測定結果および第２近赤外光を含む光による測定結果から、血中酸素比率変化（酸素度）またはこれに関連する情報を導き出すことが可能である。
【００４０】
このような近赤外光を用いた計測を行うため、第１固定部材２１や第２固定部材２２の少なくとも一方は、受発光部１５で受発光する光の波長に対して不透明であることが好ましい。例えば、第１固定部材２１や第２固定部材２２を黒体や顔料を含む遮光材料（樹脂、金属）で形成したり、表面が遮光塗料で覆われた構成にしたりする。これにより、受発光部１５で受発光する光に対する外乱光の影響を抑制して、精度の高い計測を行うことができる。
【００４１】
また、計測装置１においては、受光部１２を中心としてチューブＴの血液の流れ方向の前後に遮光部が設けられていてもよい。遮光部は、受光部１２の前後のそれぞれに数ｃｍ以上、３０ｃｍ以下程度設けられることが好ましい。遮光部は、チューブＴの周囲を覆うように構成されていてもよいし、チューブＴの外表面に遮光コーティングされていてもよい。この遮光部によって外乱光が受光部１２に入ることを抑制し、精度の高い計測を行うことができる。
【００４２】
また、計測装置１は、外気温を測定する温度センサをさらに備えていてもよい。この温度センサによって、外気温に対する計測結果の補償を行い、さらに精度の高い計測を行うことが可能となる。
【００４３】
図４（ａ）〜（ｃ）は、固定部の着脱について例示する模式正面図である。
図４（ａ）には、第１固定部材２１の上に第２固定部材２２が配置された状態が示される。第４（ｂ）には、クリップ機構２５で固定される前の状態が示される。第４（ｃ）には、クリップ機構２５で固定された状態が示される。
【００４４】
クリップ機構２５は、第１固定部材２１の両側面に設けられた可動片２５１と、第２固定部材２２の両側面に設けられた爪２５２とを有する。可動片２５１は、支持部２５１ａを中心として一方に延びる延出部２５１ｂと、他方に伸びる摘まみ部２５１ｃとを有する。延出部２５１ｂには爪２５２と嵌合可能な孔２５１ｈが設けられている。摘まみ部２５１ｃを押すことで支持部２５１ａを中心として延出部２５１ｂが外側に開くようになっている。摘まみ部２５１ｃを押さない状態では延出部２５１ｂは閉じるようになる。
【００４５】
図４（ａ）に示すように、第１固定部材２１の上に第２固定部材２２を重ねた状態で、第２固定部材２２を第１固定部材２１側に押し込む。これにより、図４（ｂ）に示すように爪２５２によって延出部２５１ｂが押し広げられる。さらに押し込んでいくと、図４（ｃ）に示すように爪２５２が延出部２５１ｂの孔２５１ｈに嵌合して、延出部２５１ｂが閉じる状態となる。これによって第１固定部材２１と第２固定部材２２との固定が完了する。
【００４６】
第１固定部材２１と第２固定部材２２とを分離するには、摘まみ部２５１ｃを押すことで延出部２５１ｂを外側に広げる。爪２５２が延出部２５１ｂの孔２５１ｈから出た状態で第２固定部材２２を引き上げることで、図４（ａ）に示すように第１固定部材２１と第２固定部材２２とが分離する状態となる。
【００４７】
このようなクリップ機構２５によって第１固定部材２１と第２固定部材２２との固定および分離が容易となる。すなわち、チューブＴへの取り付けおよび取り外しを容易に行うことができる。また、クリップ機構２５によって第１固定部材２１と第２固定部材２２との間でチューブＴを所定の圧力で挟持した状態を維持することができる。これにより、センサモジュール１０をチューブＴに確実に取り付けておくことができるとともに、チューブＴ内の血液の流れを阻害せずに済む。
【００４８】
なお、固定部２０とチューブＴとの接触圧力を検出する圧力センサ（図示せず）が設けられていてもよい。例えば、固定部２０のチューブＴとの接触部に圧力センサを設けておく。この圧力センサによって固定部２０とチューブＴとの接触圧力を検知し、予め設定した範囲内にあるか否かを判定する。これにより、固定部２０とチューブＴとの接触圧力を適正な範囲に維持することができるとともに、異常な接触圧力を検知した場合には警告を出すことができる。
【００４９】
図５（ａ）〜図６（ｂ）は、固定部によるチューブの変形について例示する模式図である。
いずれも左図は正面図であり、右図はチューブＴの断面図である。
図５（ａ）および（ｂ）には、第２中間部材２２１を備えた固定部２０の例が示される。第２中間部材２２１は、第２固定部材２２のチューブＴとの接触部分に設けられる。第２中間部材２２１のチューブＴとの接触部分には第２平坦面２２１ａが設けられる。第２固定部材２２に取り付けられたセンサモジュール１０の受発光面１０ａが第２平坦面２２１ａと同一平面になっている。
【００５０】
図５（ａ）に示すように、第１固定部材２１と第２固定部材２２とでチューブＴを挟み、図５（ｂ）に示すように第１固定部材２１と第２固定部材２２とを固定すると、チューブＴが挟持される状態になる。この際、第２中間部材２２１の第２平坦面２２１ａがチューブＴと接触してチューブＴが僅かに潰され、チューブＴの上側に平坦面ｆｓ２が構成される。
【００５１】
チューブＴに平坦面ｆｓ２が構成されることで、平坦面ｆｓ２と受発光面１０ａとが平面で密着する。例えば、平坦面ｆｓ２と受発光面１０ａとの間に空気の層や気泡が介在しない状態となる。これにより、チューブＴと受発光部１５との間の光学的な屈折率変化を安定させることができ、精度の高い計測を行うことができる。
【００５２】
図６（ａ）および（ｂ）には、第１中間部材２１１および第２中間部材２２１を備えた固定部２０の例が示される。第１中間部材２１１は第１固定部材２１のチューブＴとの接触部分に設けられる。第１中間部材２１１のチューブＴとの接触部分には第１平坦面２１１ａが設けられる。
【００５３】
図６（ａ）に示すように、第１固定部材２１と第２固定部材２２とでチューブＴを挟み、図６（ｂ）に示すように第１固定部材２１と第２固定部材２２とを固定すると、チューブＴが挟持される状態になる。この際、第１中間部材２１１の第１平坦面２１１ａおよび第２中間部材２２１の第２平坦面２２１ａがチューブＴと接触してチューブＴが僅かに潰され、チューブＴの上下に平坦面ｆｓ２および平坦面ｆｓ１が構成される。
【００５４】
チューブＴの上下に平坦面ｆｓ２および平坦面ｆｓ１が構成されることで、チューブＴと第２中間部材２２１とが平面で密着し、チューブＴと第１中間部材２１１との間が平面で密着する。例えば、平坦面ｆｓ２と第２中間部材２２１との間に空気の層や気泡が介在しない状態となり、平坦面ｆｓ１と第１中間部材２１１との間に空気の層や気泡が介在しない状態となる。
【００５５】
これにより、チューブＴを通る血液に対して第１近赤外光や第２近赤外光を透過させる構成の場合、平坦面ｆｓ１および平坦面ｆｓ２によってチューブＴと発光素子１１ａとの間や、チューブＴと受光素子１２ａとの間の光学的な屈折率変化を安定させることができ、精度の高い計測を行うことができる。
【００５６】
例えば、第２固定部材２２に発光部１１を設け、第２平坦面２２１ａに発光素子１１ａを配置する。また、第１固定部材２１に受光部１２を設け、第１平坦面２１１ａに受光素子１２ａを配置する。これにより、発光素子１１ａから放出された光を平坦面ｆｓ２からチューブＴ内に入射し、血液を透過した光を平坦面ｆｓ１から出射させて受光素子１２ａで受光させる。これにより光透過型のセンサにおいて精度の高い計測を行うことができる。なお、第１固定部材２１に発光部１１を設け、第２固定部材２２に受光部１２を設けてもよい。
【００５７】
なお、第１中間部材２１１は第１固定部材２１の他の部分と分離可能であってもよいし、一体であってもよい。また、第２中間部材２２１は第２固定部材２２の他の部分と分離可能であってもよいし、一体であってもよい。さらに、第１中間部材２１１および第２中間部材２２１は、チューブＴを変形させて平坦面を形成するものであってもよいし、チューブＴと受発光部１５（発光素子１１ａ、受光素子１２ａ）との間に充填されて平坦面を形成する部材（そのような部材として、光学透明粘着シートが例示される。）を含んでいてもよい。
【００５８】
図７は、チューブの潰れについて例示する模式断面図である。
図７には、チューブＴを挟持する部分の一部の拡大図が示される。
第１固定部材２１と第２固定部材２２との間でチューブＴを挟持する場合、発光素子１１ａや受光素子１２ａとの密着性向上とともに、血液の流れを阻害しないような圧力で挟持する必要がある。
【００５９】
図７に示すように、チューブＴの外径をφ１、固定部２０での挟持によって潰れた状態のチューブＴの外径をφ２とした場合、チューブＴの潰し量は、（（φ１−φ２）／φ１）×１００％で表される。チューブＴの外径φ１を１２ｍｍとして潰し量と応力との関係をシミュレーションした結果、潰し量は１０％以上６０％以下、好ましくは２０％以上５５％以下、さらに好ましくは２５％以上４０％以下とすることができる。この範囲の潰し量にすることで、発光素子１１ａおよび受光素子１２ａとの十分な密着力を得るとともに、血液の流れを阻害しないことになる。
【００６０】
また、第１固定部材２１および第２固定部材２２の端部がチューブＴと接触する場合、端部がチューブＴに食い込まないようにＲ面取りを施していくことが好ましい。
【００６１】
図８は、固定部に壁を設けた例を示す斜視図である。
この固定部２０では、チューブＴを挟持する部分において側面に壁２０５が設けられている。壁２０５は平坦な面になっており、チューブＴの側面に密着することになる。これにより、チューブＴの側面からの外乱光の進入を効果的に抑制することができる。特に、固定部２０が遮光性の材料で構成されている場合には、外部からの外乱光の進入をより効果的に抑制することができる。
【００６２】
図９は、本実施形態に係る計測装置の適用例を示す模式図である。
図９には、人工透析装置１００に本実施形態の計測装置１を適用した例が示される。
人工透析装置１００は、筐体１１０に設けられたモニタ１２０と、血液ポンプ１３０と、透析液管理部１４０と、ダイアライザ１５０とを備える。患者のシャント（図示せず）と接続されたチューブＴ１は、血液ポンプ１３０の上流側に接続される。血液ポンプ１３０の下流側に接続されたチューブＴ２はダイアライザ１５０の血液入口側に接続される。ダイアライザ１５０の血液出口側にはチューブＴ３が接続され、患者のシャントに接続される。
【００６３】
ダイアライザ１５０の透析液入口側に接続されたチューブＴ４は、透析液管理部１４０の送り側カプラ１４０ａに接続される。ダイアライザ１５０の透析液出口側に接続されたチューブＴ５は、透析液管理部１４０の回収側カプラ１４０ｂに接続される。
【００６４】
人工透析装置１００において血液ポンプ１３０を作動させることで患者の血液がチューブＴ１からチューブＴ２を介してダイアライザ１５０に送られる。ダイアライザ１５０には透析液管理部１４０からチューブＴ４を透析液が供給され、チューブＴ５を介して透析液管理部１４０に回収される。透析後の血液は、ダイアライザ１５０からチューブＴ３を介して患者に戻される。人工透析装置１００では、血液ポンプ１３０の回転速度制御、透析液の循環、排液制御、温度制御などを行いながら血液を循環させて、患者の血液の透析を行っていく。
【００６５】
本実施形態に係る計測装置１は、血液が流れるチューブＴ１、Ｔ２およびＴ３の少なくともいずれかに取り付けられる。図９に示す例では、血液ポンプ１３０の下流側のチューブＴ２に計測装置１が取り付けられている。
【００６６】
人工透析装置１００に本実施形態の計測装置１を取り付けることで、透析中の血液に関する情報をリアルタイムで取得することができる。計測装置１はチューブＴ２に確実に固定され、精度の高い計測を行うことができる。したがって、透析の状態を診断するための支援装置として有効に活用することができる。また、チューブＴの外側に計測装置１を固定するだけでよいため、患者への負担が少なく、医療従事者の作業の手間も少ない。また、清潔に後付けできるため、感染リスクも少ない。
【００６７】
図示する例では人工透析装置１００のチューブＴ２に計測装置１を後付けしているが、予めチューブＴに計測装置１が取り付けられた人工透析装置１００を構成してもよい。
【００６８】
以上説明したように、実施形態によれば、チューブＴ内を流れる血液の状態または血液内の物質の状態を正確かつ連続的に計測することができる計測装置１を提供することが可能になる。
【００６９】
なお、上記に本実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、人工透析装置１００に計測装置１を適用する例を示したが、計測装置１は人工透析装置１００のみならず、その他の血液循環装置に広く適用可能であり、例えば、人工心肺装置など血液をチューブＴによって循環させる装置にも適用可能である。また、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、計測装置１は、人工透析装置１００の内部、具体例を挙げれば透析液管理部１４０の近傍に位置するチューブＴ、に取り付けられていてもよい。この場合には、外乱光の影響が生じにくいため、第１固定部材２１および第２固定部材２２を構成する材料として、受発光部１５で受発光する光の波長に対して不透明な材料を用いることは必要とされない。
【符号の説明】
【００７０】
１…計測装置
１０…センサモジュール
１０ａ…受発光面
１１…発光部
１１ａ…発光素子
１１ａ１…第１発光素子
１１ａ２…第２発光素子
１１ｂ…ドライブ回路
１２…受光部
１２ａ…受光素子
１２ｂ…増幅回路
１３…制御部
１４…入出力インタフェース部
１５…受発光部
２０…固定部
２１…第１固定部材
２２…第２固定部材
２５…クリップ機構
１００…人工透析装置
１１０…筐体
１２０…モニタ
１３０…血液ポンプ
１４０…透析液管理部
１４０ａ…送り側カプラ
１４０ｂ…回収側カプラ
１５０…ダイアライザ
２０５…壁
２１０…チューブ受け部
２１１…第１中間部材
２１１ａ…第１平坦面
２２１…第２中間部材
２２１ａ…第２平坦面
２２２…カバー
２５１…可動片
２５１ａ…支持部
２５１ｂ…延出部
２５１ｃ…摘み部
２５１ｈ…孔
２５２…爪
Ｔ，Ｔ１,Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４、Ｔ５…チューブ
ｆｓ１，ｆｓ２…平坦面
φ１，φ２…外径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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