(57)【要約】透析機械（１）の回路（２）において血液中のヘモグロビン濃度（ＨＧＢ）を測定する方法。この方法は、前記回路（２）の特定の部分（５ａ）に沿って運ばれる血液による電磁波の吸収（Ａ）の値を測定することと、前記部分（５ａ）に沿った血液の血圧（Ｐ）、血液温度（Ｔ）、および血流（Ｑｂ）から成る群からの物理量の値を測定することと、吸収（Ａ）および前記物理量の値の関数としてヘモグロビン濃度（ＨＧＢ）を計算することと、を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
解析機械（１）の回路（２）において血液のヘモグロビン濃度（ＨＧＢ）を測定する方法であって、該方法は、前記回路（２）の１つの部分（５ａ）に沿った血液による電磁波の吸収（Ａ）の値を測定することを備え、前記吸収（Ａ）の値は前記ヘモグロビン濃度（ＨＧＢ）の値と相関し、前記方法は、前記部分（５ａ）に沿った血液の血圧（Ｐ）、血液温度（Ｔ）、および血流量（Ｑｂ）を含む群からの、少なくとも１つの血液の物理量の値を測定し、血液中の前記ヘモグロビン濃度（ＨＧＢ）の値は、前記吸収（Ａ）および前記物理量の値の関数として計算されることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記ヘモグロビン濃度（ＨＧＢ）の値は、前記吸収（Ａ）の値および前記部分（５ａ）に沿って測定された前記血圧（Ｐ）の値の関数として計算されることを特徴とする、請求項１による方法。
【請求項３】
前記ヘモグロビン濃度（ＨＧＢ）の値は、前記吸収（Ａ）の値および前記部分（５ａ）に沿った前記血流量（Ｑｂ）の値の関数として計算されることを特徴とする、請求項１による方法。
【請求項４】
前記ヘモグロビン濃度（ＨＧＢ）の値は、前記吸収（Ａ）の値および前記部分（５ａ）に沿って測定される前記温度（Ｔ）の値の関数として計算されることを特徴とする、請求項１による方法。
【請求項５】
前記部分（５ａ）は、特定の血流量（Ｑｂ）を与える蠕動ポンプ（８）の下流に位置し、前記ヘモグロビン濃度（ＨＧＢ）の値は、前記吸収（Ａ）の値、前記血圧（Ｐ）の値、および前記血流量（Ｑｂ）の値の関数として計算されることを特徴とする、請求項１による方法。
【請求項６】
前記部分（５ａ）は、特定の血流量（Ｑｂ）を与える蠕動ポンプ（８）の下流に位置し、前記ヘモグロビン濃度（ＨＧＢ）の値は、前記吸収（Ａ）の値、前記血圧（Ｐ）の値、前記血流量（Ｑｂ）の値、および前記温度（Ｔ）の値の関数として計算されることを特徴とする、請求項１による方法。
【請求項７】
前記部分（５ａ）は、チューブ（１５）の部分（２０）を含み、前記電磁波は、特定の経路に沿って前記部分（２０）を通過することを特徴とする、請求項１〜６のうち１項による方法。
【請求項８】
前記経路は前記部分（２０）の内径（Ｄｉ）と相関していることを特徴とする、請求項７による方法。
【請求項９】
前記血液の特徴（ＨＧＢ）は前記部分（２０）の前記内径（Ｄｉ）の関数として計算されることを特徴とする、請求項８による方法。
【請求項１０】
前記吸収（Ａ）は前記部分（５ａ）に位置するセンサ（１１）によって測定され、特定の送信強度（Ｉ０）で電磁波ビームを送信する送信器（２６）と、受信強度（ＩＲ）を検出可能な検出器（２７）とを備え、前記吸収（Ａ）は、前記送信強度（Ｉ０）と前記受信強度（ＩＲ）との差に等しいことを特徴とする、請求項１ないし９のうち１項による方法。
【請求項１１】
前記受信強度（Ｉ）の分散（ＶＡＲ）を計算し、前記分散（ＶＡＲ）を許容可能性の範囲と比較して、前記部分（５ａ）の上流および／または下流における遮断を検出することを特徴とする、請求項１０による方法。
【請求項１２】
前記分散（ＶＡＲ）の値が前記許容可能性の範囲外である場合に誤差信号（Ｅ）を送信することを特徴とする、請求項１による方法。
【請求項１３】
透析機械のための血液循環回路であって、好ましくは請求項１ないし１２のうち１項による方法に適用され、前記回路（２）の前記部分（５ａ）を形成する接続部（１０）を備え、前記接続部は、前記電磁波吸収（Ａ）の測定を血液に行うためのチューブ（１５）と、前記血圧（Ｐ）の測定を血液に行うためのチャンバ（１６）とを備えることを特徴とする、回路。
【請求項１４】
前記チャンバ（１６）は変形可能な膜（２４）で被覆されていることを特徴とする、請求項１３による回路。
【請求項１５】
動脈分岐（５）および静脈分岐（６）を備え、前記接続部（１０）は前記動脈分岐（５）に沿って配置されていることを特徴とする、請求項１３または１４による回路。
【請求項１６】
前記チューブ（１５）および前記チャンバ（１６）は互いに直接係合されていることを特徴とする、請求項１３による回路。
【請求項１７】
前記チューブ（１５）および前記チャンバ（１６）は双方とも剛性の材料から成ることを特徴とする、請求項１３による回路。
【請求項１８】
前記チューブ（１５）は、前記吸収の測定を行う第１の測定断面を規定する部分（２０）を有し、前記チャンバ（１６）は、圧力検出を得る第２の測定断面を有し、前記測定断面間の距離は５０ｍｍ未満であることを特徴とする、請求項１３による回路。
【請求項１９】
前記部分（２０）は１０ｍｍ未満の内径Ｄｉを示すことを特徴とする、請求項１３による回路。
【請求項２０】
透析機械（１）の回路（２）においてヘモグロビン濃度を測定するための装置であって、前記回路（２）の部分（５ａ）を形成する接続部（１０）を備え、前記接続部（１０）はチューブ（１５）を備え、これに沿って電磁波ビームによって測定を行って血液の吸収（Ａ）を求め、ヘモグロビン濃度（ＨＧＢ）は前記吸収（Ａ）と相関し、前記装置は、２つの物理量すなわち血圧（Ｐ）および血液温度（Ｔ）のうち１つを測定するための少なくとも１つの更に別のセンサ（１２、１３）を備え、前記ヘモグロビン濃度（ＨＧＢ）は前記吸収（Ａ）および前記物理量の関数であることを特徴とする、装置。
【請求項２１】
前記圧力センサ（１２）は、前記部分（５ａ）において電気装置（２５）によって血圧（Ｐ）の変動を測定するための変形可能な膜（２４）が装着されたチャンバ（１６）を備え、前記血液のヘモグロビン濃度（ＨＧＢ）は前記血液の吸収（Ａ）および前記血圧（Ｐ）の関数であることを特徴とする、請求項２０による回路。
【請求項２２】
前記接続部（１０）に配置された温度センサ（１３）を備えることを特徴とする、請求項２０および２１による装置。
【請求項２３】
前記接続部（１０）は、特定の血流量（Ｑｂ）を与える蠕動ポンプ（８）の下流に位置し、前記ヘモグロビン濃度（ＨＧＢ）は、前記血流量（Ｑｂ）の関数として計算されることを特徴とする、請求項２０ないし２２のうち１項による装置。
【請求項２４】
前記チューブ（１５）および前記チャンバ（１６）は透明な剛性の材料から成ることを特徴とする、請求項２１による装置。
【請求項２５】
前記チューブ（１５）上に配置されたセンサ（１１）を備え、前記センサ（１１）は、特定の送信強度（Ｉ０）で電磁波ビームを送信する送信器（２６）と、受信強度（ＩＲ）を検出可能な検出器（２７）とを備え、前記吸収（Ａ）は、前記送信強度（Ｉ０）と前記受信強度（ＩＲ）との差に等しいことを特徴とする、請求項２１による装置。
【請求項２６】
前記センサ（１１、１２、１３）および前記蠕動ポンプ（８）に接続された計算ユニット（１４）を備えることを特徴とする、請求項２５による装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（説明）
本発明は、透析機械の回路において血液中のヘモグロビン濃度を測定するための方法に関する。
【０００２】
一般に、既知のタイプの透析機械は、使用の際に患者の循環系に接続される血液循環用の第１の回路と、透析物の循環用の第２の回路と、第１の回路が血液を通過させ第２の回路が透析物を通過させるフィルタとを備えている。フィルタは半透膜を備えており、これは、使用の際に血液から透析物を分けて、透析物と血液との間のイオンの交換を可能とし、更に、膜を介して血漿の一部を移動させることを可能とする。第１の回路は、フィルタの上流に位置する動脈分岐と、フィルタの下流に位置する静脈分岐とを備えており、一方、この機械は、動脈分岐に位置する蠕動ポンプを備えており、患者から抽出した血液をフィルタへと運ぶ。第１および第２の回路は、ＰＶＣ等の透明な可撓性材料から成り、回路の無菌状態を確保する。回路の可撓性によって、それらのパッケージングが容易となり、回路の一部を単にくびれさせることによって流れを阻止することができ、一方で、透明さによって、使用中に回路内に運ばれている液体を視覚的に検査することが可能となる。
【０００３】
割込み式の高精度な測定によって、透析治療中の赤血球のヘモグロビンの濃度を求める既知の方法があり、これは、実験室での血液サンプルの調査を必要とする。他に、機械内でヘモグロビン濃度の非割込み式測定を行うことができる透析機械もある。機械内で行われる非割込み式測定は、実験室での測定に比べて著しく精度が劣るが、透析機械の動作パラメータを即座に補正可能な方法でリアルタイムで行われるという利点を有する。
【０００４】
伊国特許第１，２４０，４８９号は、第１の回路の動脈分岐内を流れる血液の電磁波の吸収を測定することによって、機械内で非割込み式にヘモグロビン濃度を測定する方法を開示する。
【０００５】
ヘモグロビンは、赤血球に含まれるたんぱく質であり、その濃度は、赤血球の色素を変化させる。従って、血液中のヘモグロビンの濃度は、血液に含まれる赤血球の量に依存し、赤血球に含まれるヘモグロビンの量に依存する。血液による電磁波の吸収を測定するために、送信器を用いて、送信信号と相関した送信強度を有する電磁波ビームを発し、この電磁波ビームを回路の一部に当たるようにし、受信強度と相関した信号を発する受信器によって電磁波を検出する。送信強度と受信強度との差が吸収に相当し、これは、特定の関数によってヘモグロビン濃度に関連付けられる。
【０００６】
記載された方法は、正確な測定値を与えるとされているが、本出願人が行った実験室におけるテストでは、透析機械の動作では場合によっては、同じタイプの血液に対して、上述した方法に従って行われた測定により与えられるヘモグロビン濃度の値は、実験室で測定された濃度値からずれていることが実証された。
【０００７】
本発明の目的は、実験室での測定の精度レベルにできるだけ近い精度レベルで、非割込み式で、透析機械の回路において血液中のヘモグロビン濃度を測定するための方法を提供することである。
【０００８】
本発明によれば、透析機械の回路において血液中のヘモグロビン濃度を測定するための方法が提供され、この方法は、前記回路の１つの部分に沿った血液による電磁波の吸収の値を測定することを備え、前記吸収の値は前記ヘモグロビン濃度の値と相関し、この方法は、前記部分に沿った血圧、血液温度、および血流量を含む群からの、少なくとも１つの血液の物理量の値を測定し、血液中のヘモグロビン濃度の値は、吸収および前記物理量の値の関数として計算されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、前記方法の適用のための回路に関する。
【００１０】
本発明によれば、請求項１ないし１２のうち少なくとも１項による方法に適用するため、透析機械のための血液循環回路が提供される。これは、回路の前記部分を形成する接続部を備え、前記接続部は、電磁波吸収の測定を血液に行うためのチューブと、血圧の測定を血液に行うためのチャンバとを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、透析機械の回路において血液の特徴を測定するための装置に関する。
【００１２】
本発明によれば、透析機械の回路においてヘモグロビン濃度を測定するための装置が提供される。この装置は、前記回路の部分を形成する接続部を備え、前記接続部はチューブを備え、これに沿って電磁波ビームによって測定を行って血液の吸収を求め、ヘモグロビン濃度は前記吸収と相関し、この装置は、２つの物理量すなわち血圧および血液温度のうち１つを測定するための少なくとも１つの更に別のセンサを備え、ヘモグロビン濃度は吸収および前記物理量の関数であることを特徴とする。
【００１３】
これより、本発明について、限定的な意図はなく実施形態の一例を示す添付図面を参照して説明する。
【００１４】
図５を参照すると、番号１は、腎不全の見られる患者において透析治療を行うための透析機械の全体を示す。機械１は、血液回路２、透析回路３、およびフィルタ４を備えている。使用の際、回路２は、患者の循環系に接続して、患者から取得した血液を動脈分岐５に沿ってフィルタ４に供給し、この血液を静脈分岐６に沿って患者に戻す。フィルタ４は半透膜７を備えており、これは、透析物から血液を分けて、血液と透析物との間のイオンの交換を可能とし、更に、血液回路２から血漿の一部を抽出することを可能とする。機械１は蠕動ポンプ８を備えており、これは、動脈分岐５上に位置し、使用の際に患者から血液を抽出して、この血液を、フィルタ４および、非割込み式で動脈分岐５に沿った血液中のヘモグロビン濃度（ＨＧＢ）を測定するための測定装置９に運ぶ。
【００１５】
測定装置９は、蠕動ポンプ８とフィルタ４との間に位置する接続部１０、光学式のセンサ１１、圧力センサ１２、温度センサ１３、ならびに、センサ１１、１２および１３に接続された計算部１４を備えている。図１を参照すると、接続部１０は、動脈分岐５の部分５ａを形成し、動脈分岐５の２つの可撓性部分５ｂおよび５ｃ間に介在する。
【００１６】
図６および７を参照すると、接続部１０は、チューブ１５およびこのチューブ１５に固定的に接続されたチャンバ１６を備えている。チューブ１５は、チャンバ１６と一体であり、双方とも透明な剛性プラスチックから成る。チャンバおよび／またはチューブは、接続部１０の表面から突出した小さいフィン（図示せず）の形態の放射状要素を支持し、これは、コネクタを容易に扱えるように位置決め装置として機能して、コネクタを機械上に容易に取り付けて固定できるようにする。チューブ１５は、部分５ｂに接続するための開口部１７、部分５ｃに接続するための開口部１８、チャンバ１６に隣接した部分１９および、内径Ｄｉを有し開口部１７と部分１９との間に位置する部分２０を備えている。チャンバ１６は、容器２１、中央の孔２３を備えたカバー２２、および、容器１９とカバー２２との間で把持され血圧の関数として変形する弾性膜２４を備えている。換言すれば、圧力センサ１２は、チャンバ１６および、制御ユニット１４が取得する電気信号の形態で膜２４の変形の程度を測定するための電気装置２５を備えている。
【００１７】
センサ１１は、可視すなわち「ＮＩＲ」スペクトルの電磁波のビームを発し、この電磁波ビームをチューブ１４の部分１８に沿って導く送信器２６、および、チューブ１４の対向側で電磁波ビームを受信する検出器２７を備えている。センサ１１の詳細は、伊国特許第１，２４０，４８９号を参照されたい。
【００１８】
温度（Ｔ）センサ１３は、可視またはＮＩＲスペクトル外である電磁波のセンサである。
【００１９】
使用の際、蠕動ポンプ８は、図１において矢印で示すように、回路２に沿って、接続部１０を介して、血流Ｑｂを供給する。蠕動ポンプ８は、血流Ｑｂの値を連続的に制御装置１３に供給する。
【００２０】
センサ１２は、圧力値Ｐと相関した電気信号を連続的に計算ユニット１４に送信し、一方、センサ１３は、温度Ｔの値と相関した電気信号を計算ユニット１４に供給する。チューブ１５の部分２０に沿った血流は、部分２０の内径Ｄｉと相関した光学路を形成し、一方、検出器２７は、部分２０の対向側で電磁波ビームを受信する。送信されたビームは、送信強度Ｉ０の信号と相関し、受信ビームは、受信強度ＩＲの信号を発生する。計算ユニット１４は、一定の間隔の時間系列で、一定の送信強度Ｉ０に対する受信強度ＩＲの値を受信する。実際には、吸収Ａは、送信強度Ｉ０から受信強度ＩＲを引いたものに等しい。
【００２１】
ヘモグロビン濃度ＨＧＢの測定は、本出願人によって行われた研究に基づいている。本出願人は、実験的なテストによって、図１のグラフに示すように、ヘモグロビン濃度ＨＧＢを吸収Ａに、すなわち一定の送信強度信号Ｉ０に対する受信強度信号ＩＲに相関させた。
【００２２】
本出願人は、図３に示すように血圧Ｐの関数として、図４に示すように血流Ｑｂの関数として、図２に示すように温度Ｔの関数として、ヘモグロビン濃度ＨＧＢの測定の誤差を求めた。
【００２３】
本出願人の研究によって、血流Ｑｂ、血圧Ｐ、および温度Ｔによって、血液の電磁放射の吸収（Ａ）の能力すなわち吸収Ａが変化し、このため機械において見出されるヘモグロビン濃度ＨＧＢの値と実験室でのテストで見出される値との間に差があることが実証された。換言すれば、機械１の動作中に血液に作用する物理量によって、赤血球の構造的な変化が生じ、これは小さいものであるが、ヘモグロビン濃度ＨＧＢの測定値を変化させるには充分である。実際は、圧力Ｐが増大すると赤血球は偏平になり、一方、血流Ｑｂは赤血球のある配向を生じさせ、温度Ｔは赤血球の寸法を変化させる。
【００２４】
本出願人が行った研究に基づいて、測定装置９によって測定を行い、その精度は、赤血球の構造を変化させる物理量についての許容誤差の増大と共に高くなることがわかった。
【００２５】
内径Ｄｉの値は、計算ユニット１４において設定される。計算ユニット１４は、血流Ｑｂの値を受け取って、電磁波の吸収Ａの値、センサ１２が測定した圧力値Ｐ、ポンプ８の血流Ｑｂ、およびセンサ１３が測定した値Ｔの関数として、ヘモグロビン濃度ＨＧＢを計算する。
【００２６】
実際には、行った研究に基づいて、ヘモグロビン濃度を上述の量に関連付ける以下の関数を計算した。
【数１】
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【００２７】
また、この関数は、簡略化することができる。なぜなら、圧力Ｐ、血流Ｑｂ、および温度Ｔから成る測定物理量の１つまたは２つに対する依存性を除去すると、与えられるヘモグロビン濃度ＨＧＢの測定値は、これら測定物理量の３つ全てを関数によって考慮する測定よりも精度が低くなるが、吸収Ａにのみ基づいた測定値よりも精度は高く、実験室での測定値に近いからである。
【００２８】
接続部１０の構造的および機能的な作用は、圧力の関数としてＨＧＢ測定を適切に補償するために重要である。実際、チューブ１５における圧力の振幅、期間、および可変成分（圧力は血液ポンプ８によって常に変化する）は、ＨＧＢ測定に影響を及ぼす。チューブ１５およびチャンバ１６は互いに直接係合しており、双方とも剛性材料から成るので、チャンバ１６における圧力検出は、極めて精密であり、チューブ１５の圧力および圧力変動に厳密に関連している。更に、チューブ１５とチャンバ１６との間が接近しており接続部１０が剛性であるならば、光学検出が行われる部分と圧力検出が得られる部分との間の血液導管を変形させることは実質的には不可能である。光学検出が行われるチューブ１５の部分２０の断面と、圧力検出が得られるチャンバ１６の断面との間の軸方向の距離は、５０ｍｍ未満でなければならない。図６および７に示す実施形態では、かかる距離は２５ｍｍに等しい。チューブ１５の部分２０は、１０ｍｍ未満の内径Ｄｉとすべきである。
【００２９】
図８および９を参照すると、グラフは、時間ｔの関数としての検出器２７が受信した強度ＩＲの曲線および、時間ｔの関数としての受信強度ＩＲの曲線の分散ＶＡＲの値の曲線を示す。
【００３０】
図８を参照すると、ＩＲの値の曲線は、第１の部分２８を含み、これは、蠕動ポンプ８が与える血流Ｑｂによって生じたＩＲの値の周期的な変動によって特徴付けられ、透析機械１の正常動作段階に相当する。この曲線は更に部分２９を含み、これは、センサ１１の上流で回路の閉塞が生じた段階に相当する。部分２８のＩＲの値と部分２９のものとの相違は、グラフの観点では顕著であるが、信号という観点では、部分２９から部分２８を明らかに区別する閾値を確定することは難しい。逆に、分散ＶＡＲは、部分２８から２９への変更点で、すなわち回路２の閉塞が生じた時点で、無限へと向かうピークを示す。
【００３１】
図９を参照すると、受信強度ＩＲの曲線は、機械１の正常動作段階に相当する第１の部分３０および部分３１を含み、部分３１は、センサ１１の下流で回路の閉塞が生じた段階に相当するが、これが受信強度ＩＲの著しい変動を引き起こすことはない。逆に、下流での閉塞によって、時間ｔの関数としての分散ＶＡＲに著しい変動が生じる。
【００３２】
計算ユニット１４は、分散ＶＡＲの各値と、機械１の正常動作に対応する分散ＶＡＲの値の平均値の範囲内の許容可能性、すなわち回路２の閉塞がない範囲を常に比較する。分散ＶＡＲの値が許容可能性の範囲から著しく外れると、計算ユニット１４は誤差信号Ｅを送信する。
【００３３】
結果として、吸収Ａの測定は、ヘモグロビン濃度ＨＧＢを測定するためだけでなく、動脈分岐５の上流または下流において閉塞が起こっているか否かを発見するためにも用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
受信強度の関数としてヘモグロビン濃度を示す実験によるグラフである。
【図２】
血液温度の関数としてヘモグロビン濃度の測定の誤差を示す実験によるグラフである。
【図３】
血圧の関数としてヘモグロビン濃度の測定の誤差を示す実験によるグラフである。
【図４】
血流の関数としてヘモグロビン濃度の測定の誤差を示す実験によるグラフである。
【図５】
本発明による方法を実施するための透析機械の概略図である。
【図６】
本発明を実施するための装置の要素の側面図である。
【図７】
図６の要素の平面図である。
【図８】
図５の機械の第１の動作条件における時間の関数としての受信強度のグラフである。
【図９】
図５の機械の第２の動作条件における時間の関数としての受信強度のグラフである。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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