(57)【要約】      （修正有）【課題】穿刺針が抜ける途中の状態を検出することができる針抜け検出装置を提供する。【解決手段】血管２に挿入された穿刺針３に超音波２５を発信し穿刺針３にて反射した超音波２５を受信する超音波プローブ７と、超音波プローブ７が出力する針信号強度３８を解析して血管２における穿刺針３の状態を判断する判断部と、を備える。判断部は針信号強度３８の大きさから穿刺針３の先端の位置を検出する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
血管に挿入された穿刺針に超音波を発信し前記穿刺針にて反射した前記超音波を受信する超音波プローブと、
前記超音波プローブが出力する信号を解析して前記血管における前記穿刺針の状態を判断する判断部と、を備えることを特徴とする針抜け検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の針抜け検出装置であって、
前記判断部は前記穿刺針にて反射した前記超音波に対応する前記信号の大きさから前記穿刺針の先端位置を検出することを特徴とする針抜け検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の針抜け検出装置であって、
前記超音波プローブは皮膚及び前記血管に超音波を発信し前記皮膚及び前記血管にて反射した前記超音波を受信し、
前記判断部は前記皮膚と前記血管との距離を演算し、前記皮膚と前記血管との前記距離が増加するとき前記皮膚と前記血管との間に液体が滞留したと判断することを特徴とする針抜け検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の針抜け検出装置であって、
前記判断部は所定の時間間隔で前記穿刺針の状態を判断することを特徴とする針抜け検出装置。
【請求項５】
血管に挿入された穿刺針に超音波を発信し前記穿刺針にて反射した前記超音波を受信する超音波プローブと、
前記超音波プローブが出力する信号を解析して前記血管における前記穿刺針の状態を判断する判断部と、を備えることを特徴とする人工透析器。
【請求項６】
超音波プローブから血管に挿入された穿刺針に超音波を発信し、
前記穿刺針にて反射した前記超音波を受信し、
前記超音波プローブが出力する信号を解析して前記血管における前記穿刺針の状態を判断することを特徴とする針抜け検出方法。
【請求項７】
請求項６に記載の針抜け検出方法であって、
前記超音波プローブには前記超音波を発信する超音波素子が配列され、前記超音波素子が配列される方向と前記血管が延在する方向とは交差することを特徴とする針抜け検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、針抜け検出装置、人工透析器および針抜け検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人工透析や点滴等各種の治療において血管に穿刺針が挿入される。穿刺針にはチューブが接続され、粘着テープ等によりチューブが人体に固定される。通常はこれにより穿刺針が人体から抜け難いようになっている。しかし、人体の移動や寝返りによりチューブに力が作用するとき、穿刺針が人体から抜ける場合がある。これにより、治療が中断されることがある。そして、穿刺針が人体から抜けたことが見落とされるときには治療が中断された状態が継続される。
【０００３】
穿刺針が抜けたか否かを検出する装置が特許文献１に開示されている。それによると、人体には穿刺針が設置されている。穿刺針には超音波素子が設置され、超音波素子には発振器及びエコー検出装置が接続されている。発振器は所定の間隔で超音波素子を駆動する。穿刺針からは所定の間隔で超音波が発信される。穿刺針が人体に設置されているとき、超音波が皮膚や血管にて反射し反射波が穿刺針に伝播される。穿刺針に設置された超音波素子は反射波を電気信号に変換してエコー検出装置に出力する。エコー検出装置は所定の間隔で信号が入力されるとき穿刺針が人体に挿入されていると判断する。エコー検出装置は所定の間隔で信号が入力されないとき穿刺針が人体から離れていると判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９７４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の場合では穿刺針が人体から離れたときに穿刺針の抜けを検出する。穿刺針が人体から抜けずに血管から抜けている状態がある。このとき、血管から出血する状態が続き皮下組織が損傷する。また、薬品を投与する場合には、薬品が投与されない状態が続く。従って、穿刺針は人体から離れる前の血管から抜けた段階で穿刺針は機能していない状態となっている。そこで、穿刺針が抜ける途中の状態を検出することができる針抜け検出装置が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本適用例にかかる針抜け検出装置であって、血管に挿入された穿刺針に超音波を発信し前記穿刺針にて反射した前記超音波を受信する超音波プローブと、前記超音波プローブが出力する信号を解析して前記血管における前記穿刺針の状態を判断する判断部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、超音波プローブは血管に挿入された穿刺針に超音波を発信する。そして、超音波プローブは穿刺針にて反射した超音波を受信し信号に変換して出力する。判断部は超音波プローブが出力する信号を入力して解析する。
【０００９】
超音波プローブが発信する超音波は所定の範囲に発信される。超音波が照射される範囲に存在する穿刺針の長さが長い程穿刺針に超音波が照射される量が多くなる。そして、穿刺針に超音波が照射される量が多い程、穿刺針にて反射される超音波も多くなる。従って、穿刺針にて反射される超音波の強度を検出することにより、超音波が照射される範囲に存在する穿刺針の長さを推定することができる。
【００１０】
穿刺針から反射した超音波に対応する信号が大きいとき、判断部は穿刺針が血管内に有ると判断する。判断部は穿刺針から反射した超音波に対応する信号が小さいとき、超音波が照射される範囲から穿刺針が抜けかけていると判断する。従って、針抜け検出装置は穿刺針が抜ける途中の状態を検出することができる。
【００１１】
［適用例２］
上記適用例にかかる針抜け検出装置において、前記判断部は前記穿刺針にて反射した前記超音波に対応する前記信号の大きさから前記穿刺針の先端位置を検出することを特徴とする。
【００１２】
本適用例によれば、判断部は穿刺針にて反射した超音波に対応する信号の大きさから穿刺針の位置を検出する。超音波が照射される範囲に存在する穿刺針の長さが長い程信号の大きさが大きくなる。従って、反射した超音波に対応する信号の大きさから超音波が照射される範囲に存在する穿刺針の長さを推定することができる。そして、針抜け検出装置は穿刺針の先端位置を検出する。その結果、針抜け検出装置は穿刺針が抜ける途中の状態を確実に検出することができる。
【００１３】
［適用例３］
上記適用例にかかる針抜け検出装置において、前記超音波プローブは皮膚及び前記血管に超音波を発信し前記皮膚及び前記血管にて反射した前記超音波を受信し、前記判断部は前記皮膚と前記血管との距離を演算し、前記皮膚と前記血管との前記距離が増加するとき前記皮膚と前記血管との間に液体が滞留したと判断することを特徴とする。
【００１４】
本適用例によれば、超音波プローブは皮膚及び血管に超音波を発信する。これにより、皮膚及び血管にて超音波が反射し、超音波プローブは反射した超音波を受信する。そして、超音波プローブは受信した超音波に対応する信号を出力する。皮膚にて反射した超音波と血管にて反射した超音波では超音波プローブに到達する時間に差が生じる。この時間の差と超音波の伝播速度とを掛け算することにより皮膚と血管との間の距離を演算することができる。判断部は超音波プローブが出力する信号を解析して皮膚と血管との距離を演算する。
【００１５】
皮膚と血管との間に液体が滞留するとき、皮膚と血管との間の距離が増加する。そして、判断部は超音波プローブが出力する信号を解析し、皮膚と血管との間の距離が増加するとき液体が滞留したと判断する。皮膚と血管との間に液体が滞留するのは血管から穿刺針が抜けている状態である為、針抜け検出装置は穿刺針が抜ける状態を確実に検出することができる。
【００１６】
［適用例４］
上記適用例にかかる針抜け検出装置において、前記判断部は所定の時間間隔で前記穿刺針の状態を判断することを特徴とする。
【００１７】
本適用例によれば、判断部は所定の時間間隔で穿刺針の状態を判断している。従って、判断部は穿刺針の移動量または皮膚と血管との間に滞留する液体の増加量を所定の時間間隔で検出することができる。その結果、針抜け検出装置は穿刺針の有無を継続的に検出することができる。
【００１８】
［適用例５］
本適用例にかかる人工透析器であって、血管に挿入された穿刺針に超音波を発信し前記穿刺針にて反射した前記超音波を受信する超音波プローブと、前記超音波プローブが出力する信号を解析して前記血管における前記穿刺針の状態を判断する判断部と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
本適用例によれば、人工透析器は超音波プローブ及び判断部を備える。超音波プローブは血管に挿入された穿刺針に超音波を発信する。そして、超音波プローブは穿刺針にて反射した超音波を受信し信号に変換して出力する。判断部は超音波プローブが出力する信号を入力して解析する。
【００２０】
超音波プローブが発信する超音波は所定の範囲に発信される。超音波が照射される範囲に存在する穿刺針の長さが長い程穿刺針に超音波が照射される量が多くなる。そして、穿刺針に超音波が照射される量が多い程、穿刺針にて反射される超音波も多くなる。従って、穿刺針にて反射される超音波の強度を検出することにより、超音波が照射される範囲に存在する穿刺針の長さを推定することができる。
【００２１】
穿刺針から反射した超音波に対応する信号が大きいとき、判断部は穿刺針が確実に有ると判断する。判断部は穿刺針から反射した超音波に対応する信号が小さいとき、超音波が照射される範囲から穿刺針が抜けかけていると判断する。従って、人工透析器は穿刺針が抜ける途中の状態を検出することができる。その結果、人工透析器は穿刺針が抜ける途中の状態を確実に検出することができる。
【００２２】
［適用例６］
本適用例にかかる針抜け検出方法であって、超音波プローブから血管に挿入された穿刺針に超音波を発信し、前記穿刺針にて反射した前記超音波を受信し、前記超音波プローブが出力する信号を解析して前記血管における前記穿刺針の状態を判断することを特徴とする。
【００２３】
本適用例によれば、超音波プローブから血管に挿入された穿刺針に超音波が発信される。そして、穿刺針にて反射した超音波が受信され信号に変換されて出力される。判断部は超音波プローブが出力する信号を入力して解析する。
【００２４】
超音波プローブが発信する超音波は所定の範囲に発信される。超音波が照射される範囲に存在する穿刺針の長さが長い程穿刺針に超音波が照射される量が多くなる。そして、穿刺針に超音波が照射される量が多い程、穿刺針にて反射される超音波も多くなる。従って、穿刺針にて反射される超音波の強度を検出することにより、超音波が照射される範囲に存在する穿刺針の長さを推定することができる。
【００２５】
穿刺針から反射した超音波に対応する信号が大きいとき、判断部は穿刺針が確実に有ると判断する。判断部は穿刺針から反射した超音波に対応する信号が小さいとき、超音波が照射される範囲から穿刺針が抜けかけていると判断する。従って、本適用例の針抜け検出方法は穿刺針が抜ける途中の状態を検出することができる。
【００２６】
［適用例７］
上記適用例にかかる針抜け検出方法において、前記超音波プローブには前記超音波を発信する超音波素子が配列され、前記超音波素子が配列される方向と前記血管が延在する方向とは交差することを特徴とする。
【００２７】
本適用例によれば、超音波プローブは超音波を発信する超音波素子を複数備え、超音波素子が配列されている。そして、超音波素子が配列する方向と血管が延在する方向とは交差している。超音波プローブから超音波素子が配列する方向に幅の広い帯状の超音波が発信される。幅の広い方向を第１方向とするとき、第１方向は超音波の進行方向と直交する方向である。そして、第１方向及び超音波の進行方向と直交する方向を第２方向とするとき、第２方向は超音波素子が配列する方向と直交する方向であり、帯状の超音波の幅が狭い方向である。
【００２８】
そして、超音波プローブを被測定場所に設置するとき、超音波が血管を照射するように設置する。血管の延在する方向を超音波プローブの第１方向にするとき、超音波の帯の幅が狭いので超音波プローブが第２方向に移動すると短い移動距離でも血管は超音波の照射範囲外となってしまう。そして、血管を検出できなくなる。従って、超音波プローブの設置位置の調整が難しくなる。一方、血管の延在する方向を超音波プローブの第２方向とするとき、超音波の帯の幅が広いので超音波プローブが第１方向及び第２方向に移動しても血管は超音波の照射範囲内である。従って、超音波プローブを容易に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施形態にかかわる針抜け検出装置の構成を示す概略斜視図。
【図２】針抜け検出装置の電気制御ブロック図。
【図３】針抜け検出方法のフローチャート。
【図４】針抜け検出方法を説明するための模式図。
【図５】針抜け検出方法を説明するための模式図。
【図６】針抜け検出方法を説明するための模式図。
【図７】第２の実施形態にかかわる針抜け検出方法を説明するための模式図。
【図８】針抜け検出方法を説明するための模式図。
【図９】第３の実施形態にかかわる人工透析器の構成を示す概略斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本実施形態では、針抜け検出装置と、この針抜け検出装置を用いて穿刺針の抜けを検出する針抜け検出方法との特徴的な例について、図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
（第１の実施形態）
第１の実施形態にかかわる針抜け検出装置及び針抜け検出方法について図１〜図６に従って説明する。図１は、針抜け検出装置の構成を示す概略斜視図である。図１に示すように、人の腕１の血管２に穿刺針３が挿入され、穿刺針３は粘着テープ４により人の腕１に固定されている。さらに、人の腕１には穿刺針３の抜けを検出する針抜け検出装置５が設置されている。
【００３１】
血管２内の穿刺針３と対向する場所の人の腕１の表面にはゲルシート６が設置され、ゲルシート６上に超音波プローブ７が設置されている。超音波プローブ７は固定具８により人の腕１に固定されている。超音波プローブ７は人の腕１に向けて超音波を発信し人の腕１の内部にて反射した反射波を受信する。ゲルシート６は超音波プローブ７と人の腕１との間で音響インピーダンスを調整する機能をそなえている。ゲルシート６は超音波の反射や減衰を抑える機能をそなえている。ゲルシート６の代わりにジェルを塗布してもよい。固定具８は超音波プローブ７を人の腕１に固定可能であれば良く、固定具８の形態は特に限定されない。固定具８には粘着テープ、弾力性のあるバンド、マジックテープ（登録商標）が設置されたバンド等を用いることができる。
【００３２】
超音波プローブ７はケーブル９を介して制御部１０に接続されている。制御部１０には操作者が指示を入力するキーボード１１が設置されている。他にも、制御部１０には操作者に案内するメッセージを表示する表示部１２が設置されている。他にも、制御部１０には操作者に向けて音を発するスピーカー１３が設置されている。針抜け検出装置５は主に超音波プローブ７と制御部１０とから構成されている。
【００３３】
図２は針抜け検出装置の電気制御ブロック図である。図２に示すように、針抜け検出装置５の制御部１０はプロセッサーとして各種の演算処理を行うＣＰＵ（演算処理装置）１４と各種情報を記憶するメモリー１５とを有する。
【００３４】
超音波プローブ７、入力装置１６及び出力装置１７が、入出力インターフェイス１８及びデータバス２１を介してＣＰＵ１４に接続されている。超音波プローブ７はインターフェイス２２、駆動回路２３及び超音波素子２４を備えている。超音波素子２４は人の腕１に向けて超音波２５を発信し、人の腕１の内部で反射した超音波２５を受信する素子である。超音波プローブ７には超音波素子２４が複数配列して設置されている。駆動回路２３は超音波素子２４を駆動する回路であり、超音波素子２４を所定の順番で駆動して超音波２５を発信させる。次に、駆動回路２３は超音波素子２４を駆動して、人の腕１にて反射した超音波２５を電気信号に変換する。さらに、駆動回路２３はアナログの電気信号をデジタルの電気信号に変換する。
【００３５】
インターフェイス２２は入出力インターフェイス１８との間で通信を行う部位である。インターフェイス２２は制御部１０からの指示信号を受信して駆動回路２３に伝送する。さらに、超音波素子２４が受信した超音波２５を用いて駆動回路２３が出力したデジタルの電気信号をインターフェイス２２が制御部１０に出力する。
【００３６】
入力装置１６はキーボード１１の他、針抜け検出装置５と接続する装置と通信してデータを入力する装置を備えている。出力装置１７は表示部１２やスピーカー１３の他、針抜け検出装置５と接続する装置と通信してデータを出力する装置を備えている。操作者は、入力装置１６から制御部１０に指示内容を入力し、表示部１２を見て状況を確認する。さらに、制御部１０はスピーカー１３から警笛音を鳴らして操作者に注意を喚起することができる。
【００３７】
メモリー１５は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等といった半導体メモリーや、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭといった外部記憶装置を含む概念である。機能的には、針抜け検出装置５における動作の制御手順が記述されたプログラムソフト２６を記憶する記憶領域が設定される。さらに、超音波プローブ７が検出する超音波２５の反射波のデータである反射波データ２７を記憶するための記憶領域も設定される。他にも、ＣＰＵ１４が演算する穿刺針３の位置を示すデータである針位置演算データ２８を記憶するための記憶領域が設定される。他にも、ＣＰＵ１４が演算する血管２の深さを示すデータである血管深さ演算データ２９を記憶するための記憶領域が設定される。さらに、ＣＰＵ１４のためのワークエリアやテンポラリファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域が設定される。
【００３８】
ＣＰＵ１４はメモリー１５内に記憶されたプログラムソフト２６に従って、超音波プローブ７にて人の腕１の内部に超音波２５を発信し受信した超音波２５の情報を用いて穿刺針３の状態を検出するための制御を行うものである。具体的な機能実現部として、超音波プローブ７に超音波２５の発信及び受信を指示するプローブ制御部３０を有する。さらに、超音波プローブ７が受信した超音波２５の反射波のデータを用いて特徴量を演算する反射波データ演算部３１を有する。さらに、反射波データ演算部３１が出力する特徴量の時系列データを演算する時系列データ演算部３２を有する。さらに、特徴量と判定値とを比較して血管２から穿刺針３が抜けた状態か否かを判断する針有無判断部３３を有する。さらに、針有無判断部３３が血管２から穿刺針３が抜けた状態であると判断したときに操作者に向けて警報を発信する警報部３４等の各種の機能演算部及び装置制御部を有する。尚、反射波データ演算部３１、時系列データ演算部３２、針有無判断部３３等から判断部３５が構成されている。
【００３９】
次に、上述した針抜け検出装置５を用いて血管２から穿刺針３が抜けた状態を検出する針抜け検出方法について図３〜図６にて説明する。図３は、針抜け検出方法のフローチャートであり、図４〜図６は針抜け検出方法を説明するための模式図である。
【００４０】
図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１は穿刺針設置工程に相当し、人の腕１の血管２に穿刺針３を挿入する工程である。次にステップＳ２に移行する。ステップＳ２は、プローブ設置工程に相当し、穿刺針３を挿入した場所と対向する場所に超音波プローブ７を設置する工程である。次にステップＳ３に移行する。ステップＳ３は、超音波発信受信工程に相当し、超音波プローブ７から穿刺針３に向けて超音波２５を発信し反射した超音波２５を超音波プローブ７が受信する工程である。次にステップＳ４に移行する。ステップＳ４は、解析判断工程に相当し、受信した超音波２５のデータを解析し穿刺針３の先端の位置が正常か異常かの状態を判断する工程である。穿刺針３の先端が血管２の内部にあるときが正常の状態である。穿刺針３の先端の位置が血管２から抜け出ているときは異常の状態である。穿刺針３の先端の位置が異常のときはステップＳ５に移行すし、穿刺針３の先端の位置が正常のときはステップＳ７に移行する。
【００４１】
ステップＳ５は、警報工程に相当し、穿刺針３の先端の位置が異常であることを操作者に知らせる工程である。次にステップＳ６に移行する。ステップＳ６は、穿刺針修正工程に相当し、操作者が穿刺針３の先端の位置を血管２内に移動する工程である。次にステップＳ７に移行する。ステップＳ７は、終了判断工程に相当し、穿刺針３を用いた治療を終了するかを判断する工程である。治療を継続するとき（終了しないとき）、ステップＳ３に移行する。治療を終了するときステップＳ８に移行する。ステップＳ８は、プローブ除去工程に相当する。この工程は、超音波プローブ７及びゲルシート６を人の腕１から除去する工程である。次にステップＳ９に移行する。ステップＳ９は、穿刺針除去工程に相当する。この工程は、操作者が血管２から穿刺針３を抜いて除去する工程である。以上により穿刺針３を用いた治療を終了する。
【００４２】
次に、図４〜図６を用いて、図３に示したステップと対応させて、針抜け検出方法を詳細に説明する。図４はステップＳ１の穿刺針設置工程及びステップＳ２のプローブ設置工程に対応する図である。図４（ａ）は血管２が延在する方向からみた断面図であり、図４（ｂ）は血管２が延在する方向と直交する方向からみた断面図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、ステップＳ１の穿刺針設置工程では血管２に向けて穿刺針３が挿入される。そして、穿刺針３の先端３ａが血管２内に位置するように穿刺針３が設置される。
【００４３】
ステップＳ２のプローブ設置工程では、血管２に穿刺針３が挿入された場所と対向する場所にゲルシート６及び超音波プローブ７を配置する。針抜け検出装置５では超音波プローブ７から超音波２５を発信し人の腕１の内部で反射した超音波２５を用いて人の腕１の断面画像を形成することができる。そして、針抜け検出装置５は腕１の断面画像を表示部１２に表示する。操作者は腕１の断面画像を見て超音波プローブ７の位置を調整しても良い。
【００４４】
血管２に穿刺針３を挿入する場所が設定されているときには、血管２に穿刺針３が挿入された場所と対向する場所の皮膚に印を設置してもよい。そして、操作者はその印に合わせて超音波プローブ７を配置しても良い。超音波プローブ７を配置した後で固定具８を用いて超音波プローブ７を人の腕１に固定する。
【００４５】
超音波素子２４が配列する方向と血管２が延在する方向とが交差するように超音波プローブ７が配置される。超音波素子２４が配列する方向を第１方向としてのＸ方向とする。Ｘ方向と直交する方向を第２方向としてのＹ方向とする。Ｙ方向には血管２が延在する。血管２から皮膚１ａに向かう方向をＺ方向とする。Ｚ方向は超音波２５が進行する方向である。超音波プローブ７が超音波２５を発信する範囲が広いので血管２に対して超音波プローブ７の位置がＸ方向に移動しても超音波プローブ７が超音波２５を発信する範囲から血管２が外れ難い。従って、超音波プローブ７のＸ方向の位置を容易に調整することができる。また、血管２及び穿刺針３はＹ方向に延在しているので、超音波プローブ７のＹ方向の位置を容易に調整することができる。
【００４６】
図４（ｃ）及び図４（ｄ）では血管２が延在する方向と超音波素子２４の配列方向とが同じ方向となっている。超音波プローブ７が超音波２５を発信する範囲がＸ方向に長く血管２及び穿刺針３もＸ方向に延在している。従って、血管２と超音波プローブ７との相対位置がＸ方向に移動しても容易に超音波プローブ７のＸ方向の位置を調整することができる。また穿刺針３の移動量をより正確に把握できる。一方、Ｙ方向では超音波プローブ７が超音波２５を発信する範囲が狭いので、超音波２５を発信する範囲に血管２を配置するのが難しい。従って、超音波プローブ７のＹ方向の位置調整は難しくなる。以上の内容から超音波素子２４が配列する方向と血管２が延在する方向とは交差するように配置するのが好ましい。
【００４７】
図５及び図６はステップＳ３の超音波発信受信工程及びステップＳ４の解析判断工程に対応する図である。ステップＳ３ではプローブ制御部３０が超音波プローブ７に超音波２５を発信して反射する超音波２５を受信する指示を出力する。これにより、図５（ａ）に示すように超音波プローブ７から人の腕１の血管２に挿入された穿刺針３に超音波２５が発信される。超音波２５は血管２及び穿刺針３にて反射して超音波プローブ７に向かって進行する。超音波プローブ７は反射した超音波２５を受信する。
【００４８】
図５（ｂ）において縦軸は超音波２５の強度を電気信号に変換したときの信号強度を示している。図中上側が強い強度であり下側が弱い強度である。横軸は超音波プローブ７が超音波２５を受信するまでの時間を示している。右側にいくほど超音波プローブ７が超音波２５を受信するまでの時間が長くなっている。つまり、右側にいくほど超音波プローブ７から離れていることを示す。
【００４９】
第１反射強度線３６は超音波プローブ７が受信した超音波２５の信号強度の推移を示しており、血管２に穿刺針３が適正な場所まで挿入されている状態を示している。第１反射強度線３６には４つのピークが表れている。図中左側から順に第１ピーク３６ａ、第２ピーク３６ｂ、第３ピーク３６ｃ、第４ピーク３６ｄとする。第１ピーク３６ａは超音波プローブ７に近い方の血管２の壁から反射した超音波２５に対応する。第２ピーク３６ｂは超音波プローブ７に近い方の穿刺針３の壁から反射した超音波２５に対応する。第３ピーク３６ｃは超音波プローブ７から離れた方の穿刺針３の壁から反射した超音波２５に対応する。第４ピーク３６ｄは超音波プローブ７から離れた方の血管２の壁から反射した超音波２５に対応する。
【００５０】
第１ピーク３６ａ及び第４ピーク３６ｄの信号強度を血管信号強度３７とする。血管信号強度３７は第１ピーク３６ａの信号強度と第４ピーク３６ｄの信号強度の平均値としても良い。第２ピーク３６ｂ及び第３ピーク３６ｃの信号強度を針信号強度３８とする。針信号強度３８は第２ピーク３６ｂの信号強度と第３ピーク３６ｃの信号強度の平均値としても良い。反射波データ演算部３１は血管信号強度３７及び針信号強度３８を演算し針位置演算データ２８の１つとしてメモリー１５に記憶する。
【００５１】
血管２に穿刺針３が正しく挿入されている状態を正常状態とする。このとき、血管２に加えて穿刺針３からも超音波２５が反射され、針信号強度３８は血管信号強度３７に近い信号強度となっている。
【００５２】
図５（ｃ）は血管２から穿刺針３が抜け始めている状態を示している。このとき、穿刺針３の先端３ａは超音波２５を照射する範囲の中程に位置している。従って、超音波２５の半分だけ穿刺針３を照射して反射されるので、穿刺針３にて反射する超音波２５は弱くなる。図５（ｄ）において縦軸と横軸は図５（ｂ）と同じである。第２反射強度線４１は超音波プローブ７が受信した超音波２５の信号強度の推移を示している。そして、第２反射強度線４１は、穿刺針３の先端３ａが超音波２５を照射する範囲の中程に位置している状態を示している。
【００５３】
第２反射強度線４１には４つのピークが表れている。図中左側から順に第１ピーク４１ａ、第２ピーク４１ｂ、第３ピーク４１ｃ、第４ピーク４１ｄとする。第１ピーク４１ａ〜第４ピーク４１ｄはそれぞれ図５（ｂ）の第１ピーク３６ａ〜第４ピーク３６ｄに対応する。第１ピーク４１ａ及び第４ピーク４１ｄの信号強度である血管信号強度３７は、図５（ｂ）の血管信号強度３７と略同じになっている。一方、第２ピーク４１ｂ及び第３ピーク４１ｃの信号強度である針信号強度３８は、図５（ｂ）の針信号強度３８より小さい強度となっている。反射波データ演算部３１は血管信号強度３７及び針信号強度３８を演算し針位置演算データ２８の１つとしてメモリー１５に記憶する。
【００５４】
図６（ａ）は血管２から穿刺針３がさらに抜けている状態を示している。このとき、穿刺針３の先端３ａは超音波２５を照射する範囲外に位置している。従って、超音波２５は穿刺針３を照射しないので、穿刺針３にて反射する超音波２５はなくなる。図６（ｂ）において縦軸と横軸は図５（ｂ）と同じである。第３反射強度線４２は超音波プローブ７が受信した超音波２５の信号強度の推移を示している。第３反射強度線４２は、穿刺針３の先端３ａが超音波２５を照射する範囲の範囲外に位置している状態を示している。
【００５５】
第３反射強度線４２には２つのピークが表れている。図中左側から順に第１ピーク４２ａ、第４ピーク４２ｄとする。第１ピーク４２ａ、第４ピーク４２ｄはそれぞれ図５（ｂ）の第１ピーク３６ａ、第４ピーク３６ｄに対応する。第１ピーク４２ａ及び第４ピーク４２ｄの信号強度である血管信号強度３７は、図５（ｂ）の血管信号強度３７と略同じになっている。一方、針信号強度３８は０となっている。反射波データ演算部３１は血管信号強度３７及び針信号強度３８を演算し針位置演算データ２８の１つとしてメモリー１５に記憶する。
【００５６】
反射波データ演算部３１が針信号強度３８を出力するとき時系列データ演算部３２は針信号強度３８の時系列データを演算する。図６（ｃ）において、縦軸は図５（ｂ）と同じであり、横軸は時間の推移を示す。針信号強度推移線４３は針信号強度３８の時間の推移に対する変化の一例を示している。穿刺針３が抜けるに従って針信号強度推移線４３は下降する。針有無判断部３３は判定値４４と針信号強度推移線４３とを比較する。そして、針信号強度推移線４３が判定値４４より小さくなるとき針有無判断部３３は穿刺針３の先端３ａの位置が異常な状態になっていると判断しステップＳ５に移行する。
【００５７】
判定値４４の値の設定方法は特に限定されないが、例えば、穿刺針３が正常に挿入されたときの針信号強度３８の２０％の値に設定することができる。この比率は予め実験にて求めるのが好ましい。他にも血管信号強度３７に対して所定の比率を積算して設定しても良い。他にも実験にても求めた定数を設定しても良い。
【００５８】
ステップＳ５の警報工程では、警報部３４がスピーカー１３にて警報を鳴らして操作者に注意を喚起する。そして、表示部１２にも血管２から穿刺針３が抜けかけていることを表示する。操作者は表示部１２を見て、穿刺針３の先端３ａの位置が異常な状態になっていることを確認する。続いて、ステップＳ６の穿刺針修正工程に移行する。ステップＳ６では、操作者が血管２に穿刺針３を刺し直して穿刺針３の位置を修正する。
【００５９】
ステップＳ７の終了判断工程では、穿刺針３を用いた治療が終了したかの判断をする。この判断は操作者が行っても良く、タイマーにて判定しても良い。薬液を投与する場面では、薬液の残量を検出して判断しても良い。治療を継続するとき、ステップＳ３からステップＳ７が所定の時間間隔にて行われる。従って、判断部３５は所定の時間間隔で穿刺針３の状態を判断する。そして、判断部３５は穿刺針３の移動量を所定の時間間隔で検出することができる。その結果、針抜け検出装置５は穿刺針３の有無を継続的に検出することができる。治療を終了する判断をしたときには、ステップＳ８のプローブ除去工程にて超音波プローブ７を人の腕１から外す。次に、ステップＳ９の穿刺針除去工程で穿刺針３を血管２から抜いて人の腕１から外す。以上により穿刺針３を用いた治療を終了する。
【００６０】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、穿刺針３にて反射した超音波２５に対応する信号が大きいとき、針有無判断部３３は穿刺針３が確実に有ると判断している。針有無判断部３３は穿刺針３から反射した超音波２５に対応する信号が小さいとき、超音波２５が照射される範囲から穿刺針３が抜けかけていると判断する。従って、針抜け検出装置５は穿刺針３が抜ける途中の状態を検出することができる。
【００６１】
（２）本実施形態によれば、針有無判断部３３は穿刺針３にて反射した超音波２５に対応する信号の大きさから穿刺針３の位置を検出する。超音波２５が照射される範囲に存在する穿刺針３の長さが長い程信号の大きさが大きくなる。従って、反射した超音波２５に対応する信号の大きさから超音波２５が照射される範囲に存在する穿刺針３の長さを推定することができる。従って、針抜け検出装置５は穿刺針３の先端３ａの位置を検出することができる。
【００６２】
（３）本実施形態によれば、超音波素子２４が配列するＸ方向と血管２が延在するＹ方向とは交差している。超音波素子２４が配列するＸ方向には幅が広い帯状の超音波２５が超音波プローブ７から発信される。Ｘ方向には広い範囲に超音波２５が照射され、Ｙ方向には狭い範囲に超音波２５が照射される。超音波プローブ７を人の腕１に設置するとき、超音波２５が血管２を照射するように設置する。血管２の延在する方向をＸ方向とするとき、超音波プローブ７がＹ方向に少し移動すると血管２は超音波２５の照射範囲外となってしまう。従って、超音波プローブ７の設置位置の調整が難しい。一方、血管２の延在する方向をＹ方向とするとき、超音波プローブ７が多少Ｘ方向及びＹ方向に移動しても血管２は超音波２５の照射範囲内である。従って、超音波プローブ７を容易に設置することができる。また治療時の体動などによる超音波プローブ７と穿刺針３の相対位置ずれに対する許容度を向上させることができる。
【００６３】
（第２の実施形態）
次に、針抜け検出装置の一実施形態について図７及び図８を用いて説明する。図７及び図８は針抜け検出方法を説明するための模式図である。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、超音波プローブ７が皮膚１ａに対する血管２の深さを検出する点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００６４】
図７（ａ）では血管２に正しく穿刺針３が挿入されている。超音波プローブ７から人の腕１の血管２に挿入された穿刺針３に超音波２５が発信される。超音波２５は血管２及び穿刺針３にて反射して超音波プローブ７に向かって進行する。超音波プローブ７は反射した超音波２５を受信する。皮膚１ａに近い方の血管２の壁と皮膚１ａまでの距離を血管深さ４７とする。
【００６５】
図７（ｂ）の縦軸及び横軸は図５（ｂ）と同じである。第１反射強度線３６には第１ピーク３６ａ、第２ピーク３６ｂ、第３ピーク３６ｃ、第４ピーク３６ｄの４つのピークが表れている。第１ピーク３６ａは超音波プローブ７に近い方の血管２の壁から反射した超音波２５に対応するピークである。第１ピーク３６ａまでの時間を血管到達時間４８とする。血管到達時間４８に超音波２５の速度を乗算して２で除算すると血管深さ４７が算出される。反射波データ演算部３１は血管到達時間４８及び血管深さ４７を演算する。
【００６６】
図７（ｃ）では血管２から穿刺針３が抜けており、皮膚１ａと血管２との間に液体４９が溜まっている。液体４９には血液の場合や穿刺針３から注入される薬液の場合がある。液体４９により皮膚１ａが膨らんだ状態となり、血管深さ４７が増加している。超音波プローブ７から発信された超音波２５は血管２を照射する。穿刺針３は超音波２５の照射範囲から外れているので、穿刺針３には超音波２５が照射されない状態となっている。
【００６７】
図７（ｄ）の縦軸及び横軸は図５（ｂ）と同じである。第２反射強度線５０には第１ピーク５０ａ、第２ピーク５０ｄの２つのピークが表れている。第１ピーク５０ａは超音波プローブ７に近い方の血管２の壁から反射した超音波２５に対応するピークである。第２ピーク５０ｄは超音波プローブ７から離れた方の血管２の壁から反射した超音波２５に対応するピークである。反射波データ演算部３１は第１ピーク５０ａまでの時間である血管到達時間４８及び血管到達時間４８に対応する血管深さ４７を演算する。時系列データ演算部３２は反射波データ演算部３１が血管到達時間４８及び血管深さ４７を演算する毎に時系列データを形成して血管深さ演算データ２９としてメモリー１５に記憶する。
【００６８】
図８において縦軸は血管深さ４７を示し、下側が浅く上側が深くなっている。横軸は時間の経過を示している。血管深さ推移線５１は血管２から穿刺針３が抜けたときの血管深さ４７の推移を示している。血管２から穿刺針３が抜けたとき皮膚１ａと血管２との間に液体４９が徐々に溜まっていく。液体４９の量が増加することにより血管深さ推移線５１が上昇する。ステップＳ４の解析判断工程において針有無判断部３３は血管深さ推移線５１と判定値５２とを比較する。そして、血管深さ推移線５１が判定値５２を越えたときステップＳ５の警報工程に移行する。
【００６９】
判定値５２の設定方法は特に限定されないが、血管２に穿刺針３を挿入した直後の血管深さ４７を参照して設定することができる。例えば、判定値５２は血管２に穿刺針３を挿入した直後の血管深さ４７に所定の係数を乗算した値にすることができる。他にも、判定値５２は血管２に穿刺針３を挿入した直後の血管深さ４７に所定の定数を加算した値にしても良い。以上のように、針抜け検出装置５は血管深さ４７あるいは血管深さ４７の変化量を検出することにより血管２から穿刺針３が抜けたことを検出することができる。
【００７０】
判断部３５は所定の時間間隔で血管深さ４７の状態を判断する。判断部３５は皮膚１ａと血管２との間に滞留する液体４９の増加量を所定の時間間隔で検出する。その結果、針抜け検出装置５は穿刺針３の有無を継続的に検出することができる。
【００７１】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、反射波データ演算部３１は超音波プローブ７が出力する信号を解析して血管深さ４７を演算する。穿刺針３が血管２から抜けるとき、皮膚１ａと血管２との間に液体４９が滞留する。このとき、血管深さ４７が増加する。従って、針有無判断部３３は血管深さ４７が増加するとき穿刺針３が血管２から抜けたことを判断することができる。その結果、針抜け検出装置５は人の腕１から穿刺針３が抜けかけている状態を検出することができる。
【００７２】
（第３の実施形態）
次に、針抜け検出装置５を用いた人工透析器の一実施形態について図９の人工透析器の構成を示す概略斜視図を用いて説明する。尚、第１の実施形態及び第２の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００７３】
図９に示すように人工透析器５５はフィルター部５６、ポンプ部５７及び監視部５８を備えている。フィルター部５６は中空糸膜等からなるダイアライザー等から構成され、血液中から不要な物質を分離除去する機能を備えている。ポンプ部５７はローラーポンプやエアートラップ等から構成され血液を循環させる機能を備えている。監視部５８は静脈圧、透析液の圧、漏血検知及び針抜けの監視を行っている。監視部５８には針抜け検出装置５９が設置され、針抜け検出装置５９は第１の実施形態及び第２の実施形態にて説明した針抜け検出装置５と同様の装置となっている。さらに、監視部５８にはキーボード１１、表示部１２及びスピーカー１３が設置されている。
【００７４】
人の腕１の血管２には穿刺針としての第１穿刺針６０及び第２穿刺針６１が挿入されている。第１穿刺針６０及び第２穿刺針６１は粘着テープ４により人の腕１に固定されている。第１穿刺針６０及び第２穿刺針６１はそれぞれチューブ６２を介してポンプ部５７に接続されている。第１穿刺針６０と対向する場所では皮膚１ａ上にゲルシート６が設置され、ゲルシート６上に超音波プローブとしての第１超音波プローブ６３が設置されている。ゲルシート６及び第１超音波プローブ６３は固定具８により人の腕１に固定されている。同様に、第２穿刺針６１と対向する場所では皮膚１ａ上にゲルシート６が設置され、ゲルシート６上に超音波プローブとしての第２超音波プローブ６４が設置されている。ゲルシート６及び第２超音波プローブ６４は固定具８により人の腕１に固定されている。
【００７５】
第１超音波プローブ６３及び第２超音波プローブ６４はケーブル９を介して針抜け検出装置５９に接続されている。針抜け検出装置５９は第１の実施形態及び第２の実施形態の針抜け検出装置５と同様の機能を備えている。そして、針抜け検出装置５９は第１穿刺針６０及び第２穿刺針６１が血管２から抜けそうか否かを検出して監視部５８に検出結果を出力する。第１穿刺針６０及び第２穿刺針６１が血管２から抜けそうなとき監視部５８は表示部１２に警告文を表示し、スピーカー１３から警告音を発する。これにより、操作者に警報を伝達する。
【００７６】
同様に、血管２から血液が漏洩したり薬液が漏洩して皮膚１ａが膨らむとき、針抜け検出装置５９は皮膚１ａの膨らみを検出して監視部５８に検出結果を出力する。監視部５８は検出結果を入力して表示部１２に警告文を表示し、スピーカー１３から警告音を発する。これにより、操作者に警報を伝達する。
【００７７】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、針抜け検出装置５９は第１穿刺針６０及び第２穿刺針６１から反射した超音波２５に対応する信号が小さいとき、超音波２５が照射される範囲から第１穿刺針６０または第２穿刺針６１が抜けかけていると判断する。従って、人工透析器５５は第１穿刺針６０または第２穿刺針６１が抜ける途中の状態を検出することができる。
【００７８】
（２）本実施形態によれば、針抜け検出装置５９は皮膚１ａの膨らみを検出する。従って、人工透析器５５は血管２と皮膚１ａとの間に血液または薬液等が溜まった状態を検出することができる。
【００７９】
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、時系列データ演算部３２が針信号強度推移線４３に示す時系列データを形成した。針有無判断部３３が血管信号強度３７と判定値４４とを比較して穿刺針３が抜ける途中の状態になっているかを判断しても良い。このとき、時系列データ演算部３２はなくても良いので、プログラムソフト２６を小さくし演算時間を短くすることができる。同様に、前記第２の実施形態では、時系列データ演算部３２が血管深さ推移線５１に示す時系列データを形成した。針有無判断部３３が血管到達時間４８と判定値５２とを比較して液体４９が溜まった状態になっているかを判断しても良い。このときにも、時系列データ演算部３２はなくても良いので、プログラムソフト２６を小さくし演算時間を短くすることができる。
【００８０】
（変形例２）
前記第１の実施形態では、超音波プローブ７の超音波素子２４が配列していた。１つの超音波素子２４でも穿刺針３を検出できるときには超音波素子２４は単体で設置されても良い。超音波素子２４の個数が少ないので超音波プローブ７を製造し易くすることができる。
【００８１】
（変形例３）
前記第１の実施形態では、穿刺針３に直接超音波２５を照射した。穿刺針３が超音波２５を反射し難い材質のときには穿刺針３に強反射体を設置しても良い。強反射体には金属を用いることができる。これにより、品質良く穿刺針３から反射した超音波２５を検出することができる。
【００８２】
（変形例４）
前記第１の実施形態では、超音波プローブ７に設置された総ての超音波素子２４から同時に超音波２５を照射した。これに限らず、隣り合う複数の超音波素子２４にて素子の集団を構成し、集団の位置を移動させて超音波２５を照射しても良い。例えば、超音波素子２４が６４個あるとき、まず、Ｘ方向側の１番目から８番目の超音波素子２４から超音波２５を照射する。次に、Ｘ方向側の２番目から９番目の超音波素子２４から超音波２５を照射する。次に、Ｘ方向側の３番目から１０番目の超音波素子２４から超音波２５を照射する。順次移動して最後にＸ方向側の５７番目から６４番目の超音波素子２４から超音波２５を照射する。このように、超音波２５を照射する集団を移動させて穿刺針３を検出しても良い。さらに、穿刺針３の位置を細かく検出することができる。
【００８３】
（変形例５）
前記第１の実施形態では、超音波素子２４が受信する信号の強度と超音波素子２４が穿刺針３の反射波を検出する場所で、穿刺針３の先端の位置を検出した。これに限らず、超音波プローブ７が出力するデータから人の腕１の断面画像を演算して形成し、断面画像を画像処理して穿刺針３の先端の位置を検出しても良い。情報量が多くなるので、超音波２５にノイズが含まれるときにも判定し易くすることができる。
【００８４】
（変形例６）
前記第２の実施形態では、血管２から穿刺針３が抜けて血液等が皮膚１ａと血管２との間に滞留する状態を説明した。穿刺針３の形状が側面に複数の孔が形成された形状のときには血管２から穿刺針３が完全に抜けていないときにも血液等が皮膚１ａと血管２との間に滞留する状態となる。このときにも、針抜け検出装置５は皮膚１ａの膨らみを検出して血液等が皮膚１ａと血管２との間に滞留する状態を検出することができる。
【００８５】
（変形例７）
前記第３の実施形態では、針抜け検出装置５９が監視部５８に内蔵された形態であった。針抜け検出装置５９は監視部５８と分離した形態でも良い。そして、針抜け検出装置５９は有線または無線通信を行って第１穿刺針６０及び第２穿刺針６１が抜ける途中か否かを監視部５８に伝達してもよい。針抜け検出装置５９と監視部５８とを別々に製造できるので製造形態の自由度を増すことができる。
【００８６】
（変形例８）
前記第３の実施形態では、人工透析器５５に針抜け検出装置５９を設置した例を示した。他にも、点滴や採血等の医療行為に針抜け検出装置５を用いても良い。前記第１の実施形態では、人の腕１で血管２に穿刺針３を挿入した例を示した。人の手、足、脚等他の部位で血管２に穿刺針３を挿入するときにも針抜け検出装置５を適用することができる。他にも、人以外の動物の医療行為に針抜け検出装置５を用いても良い。他にも、工業や一般産業において弾力性のあるチューブ等の部材に針を刺す場合に針抜け検出装置５を用いても良い。これらの場合にも針が抜ける途中の状態を検出することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１ａ…皮膚、２…血管、３…穿刺針、３ａ…先端、７…超音波プローブ、２４…超音波素子、２５…超音波、３５…判断部、５５…人工透析器、６０…穿刺針としての第１穿刺針、６１…穿刺針としての第２穿刺針、６３…超音波プローブとしての第１超音波プローブ、６４…超音波プローブとしての第２超音波プローブ。
【図１】
2015100546.tif 000003
【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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