(57)【要約】血液透析アクセス部位を直接取り囲んでそれを含む領域の体積吸収率（α）と組織自体の吸収率（α0）とを測定するために複数の間隔（ｄ1、ｄ2）で配置された光エミッタ及び光検出器素子を含む光センサ。光エミッタ及び光検出器素子の合計数が少なくとも３になるように、少なくとも１つの光エミッタ素子と少なくとも１つの光検出器素子とが設けられる。光エミッタ及び光検出器素子は、同一直線上に交互に配置され、それによって血管アクセス血流を直接経皮的に測定することを可能にする。
2004523268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
血管アクセス血流を経皮的に測定するためのセンサであって、
少なくとも１つの光エミッタ及び少なくとも１つの光検出器を含み、
光エミッタ及び光検出器の合計数は、少なくとも３であり、
前記光エミッタ及び前記光検出器は、同一直線上に交互に配置される、
ことを特徴とするセンサ。
【請求項２】
血管アクセス血流を経皮的に測定するためのセンサであって、
軸線とその軸線に垂直なアクセス配置線とを有する基体と、
前記アクセス配置線から等距離δの間隔を有してその両側の前記基体上に配置された内側寄りエミッタ及び内側寄り検出器と、
を含むことを特徴とするセンサ。
【請求項３】
前記内側寄り検出器及び前記内側寄りエミッタからそれぞれ距離δの間隔を置いて配置された外側寄りエミッタ及び外側寄り検出器のうちの少なくとも一方を更に含むことを特徴とする請求項２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記エミッタ及び検出器の全ては、同一直線上に交互に配置されることを特徴とする請求項３に記載のセンサ。
【請求項５】
前記内側寄りエミッタは、唯一のエミッタであり、
前記内側寄りエミッタの両側に内側寄り検出器及び外側寄り検出器がある、
ことを特徴とする請求項４に記載のセンサ。
【請求項６】
前記内側寄り検出器は、唯一の検出器であり、
前記内側寄り検出器の両側に内側寄りエミッタ及び外側寄りエミッタがある、
ことを特徴とする請求項４に記載のセンサ。
【請求項７】
少なくとも１つの外側寄りエミッタ及び少なくとも１つの外側寄り検出器があることを特徴とする請求項４に記載のセンサ。
【請求項８】
物理的パラメータを測定するために患者の皮膚に固定された医療装置であって、
皮膚側表面と外側表面とを有する基体と、
前記外側表面に装着された可撓性回路基板と、
回路が完全な時に装置の較正を可能にするように作動し、塗料の一部分が前記回路基板から除去された時に装置の較正を妨げる回路を形成するために、前記回路基板上に堆積された導電塗料と、
前記皮膚側表面から導電性パスまでの通路を設けるために前記基体を通って形成された開口と、
前記導電塗料に付着するために前記開口内に配置されたプラグと、
層が取り除かれた時に前記プラグが層に固定されたままであり、それにより前記導電塗料の一部分の除去をもたらして装置の較正を妨げるように、前記基体の前記皮膚側表面を覆って前記プラグに固定された取外し可能な保護層と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項９】
前記基体の前記外側表面上に配置されて前記基体の内側部分を形成する外側カバーと、前記基体の前記内側部分に収容され、前記回路基板に固定された複数の感知素子とを更に含むことを特徴とする請求項８に記載の医療装置。
【請求項１０】
患者の体内のグラフト又は静脈における流体の流れの位置を確認するための装置であって、
位置が確認されるグラフト又は静脈を含む患者の皮膚の領域におけるパラメータの値を測定し、位置が確認される前記グラフト又は静脈に隣接する皮膚の領域における前記パラメータの値を測定するように構成されたセンサと、
見つけるべき前記流体の流れの近くの患者の皮膚上に前記センサを配置するための手段と、
前記センサにより検出された測定値に基づいて、
（ａ）位置が確認される前記グラフト又は静脈を含む皮膚の領域における光学減衰係数（α）、
（ｂ）位置が確認される前記グラフト又は静脈に隣接する第１の領域における光学減衰係数（α01）、及び
（ｃ）位置が確認される前記グラフト又は静脈に隣接する第２の領域における光学減衰係数（α02）、
を計算するための手段と、
前記光学減衰係数（α01）と前記光学減衰係数（α02）との間の基準比を測定するための手段と、
前記基準比が特定の値に達した時に、信号が前記グラフト又は静脈の位置が確認されたことを示すように、前記基準比をモニタするための手段と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項１１】
前記基準比は、式（１−α01／α02）×１００を解くことにより判断されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記パラメータは、ヘマトクリットであることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、１９９８年５月２８日に出願された米国特許出願第０９／０８４，９５８号の一部継続出願であり、この出願は、１９９５年６月７日に出願された米国特許出願第０８／４７９，３５２号（現在、米国特許第５，８０３，９０８号）の継続出願であり、この出願は、１９９４年１０月４日に出願された米国特許出願第０８／３１７，７２６号（現在、米国特許第５，４９９，６２７号）の継続出願であり、この出願は、１９９３年２月１日に出願された米国特許出願第０８／０１１，８８２号（現在、米国特許第５，３７２，１３６号）の分割出願であり、この出願は、１９９０年１０月１６日に出願された米国特許出願第０７／５９８，１６９号（放棄）の継続出願であり、本特許出願はまた、１９９９年２月５日に出願された米国特許出願第０９／２４４，７５６号の一部継続出願であり、この出願は、１９９８年２月５日に出願された米国特許仮出願第６０／０７３，７８４号の特典を請求するものである。これらの全ては、本明細書においてその全内容が引用により組み込まれる。
【０００２】
本発明は、１つ又はそれ以上の血液パラメータを非侵襲的に測定するための装置に関する。より詳細には、本発明は、血管アクセス血流を経皮的に測定するための装置に関する。本発明はまた、「フロー・ファインダ」として正確なアクセス位置の確認に用いることができ、また、グラフトの位置を確認して、より効率的にカニューレを挿入するために通常の患者の静脈を局限するために用いることもできる。
【背景技術】
【０００３】
維持血液透析中に血管アクセス部位内の血流の流量を定期的に判断することは、現在、血管アクセスの評価の不可欠な要素であると考えられている。静脈狭窄の検出における血管アクセス流量及び静脈圧の測定の相対的重要度は、依然として意見の分かれるところであるが、血管アクセス流量のマグニチュード及び減少率の両方が静脈狭窄及びアクセス部位の不具合を予測することがこれまでに示されている。血管アクセス流量を判断する従来の手法は、「ドップラー」流れ画像化法によるものであるが、このような方法は、費用が高くて定期透析中には行うことができず、しかも、この手法で得られる結果は、機械及びオペレータに左右される。
【０００４】
血管アクセス流量の判断はまた、指示薬希釈法を用いて正確に行うことができる。初期の指示薬希釈研究では、カルジオグリーン又は放射性同位体でラベル付けした物質をアクセス部位の動脈端の中に一定の割合で注入し、定常状態の注入物質の下流濃度から血管アクセス流量を計算することにより血管アクセス流量が判断された。指示薬希釈法を用いるこのような初期の試みは、その手法を臨床血液透析中に定期的に行うことができないために研究用途に限定されていた。血液透析手順の間に血管アクセス血流（ＡＢＦ）流量を判断するために、透析血液ラインを逆にして（動脈及び静脈結合を切り替えることにより）血液透析回路内に血流を誘導することにより、アクセス部位の動脈端に指示薬を注入するのを容易にし、下流のその濃度を検出することができることは以前から公知である（Ｎ．Ｍ．Ｋｒｉｖｉｔｓｋｉ著「血液透析中の希釈方法によるアクセス流測定の理論及び検証」、「Ｋｉｄｎｅｙ  Ｉｎｔ．」４８号、２４４〜２５０、１９９５年；Ｎ．Ｍ．Ｋｒｉｖｉｔｓｋｉ著「超音波速度希釈法による血液透析中のアクセス流を測定する新しい方法」、「ＡＳＡＩＯ  Ｊ」４１号、Ｍ７４１〜Ｍ７４５、１９９５年；Ｔ．Ａ．Ｄｅｐｎｅｒ及びＮ．Ｍ．Ｋｒｉｖｉｔｓｋｉ著「超音波希釈による血液透析アクセス瘻孔及びグラフトにおける血流の臨床的測定」、「ＡＳＡＩＯ  Ｊ」４１号、Ｍ７４５〜Ｍ７４９、１９９５年）。「Ｋｉｄｎｅｙ  Ｉｎｔ．」６５号の１１２９〜１１３５（１９９９年）に掲載のＤ．Ｙａｒａｒ他の論文において、ヘマトクリットの変化を用いてＡＢＦを判断する同様の方法が開発された。その後、この手法の様々な変更が開発された。この後者の指示薬希釈法では、定期的血液透析の間に血管アクセス流量を判断することができるが、透析血液ラインをその通常の構成から逆転させることは、それが透析装置の血液ポンプを停止させることを必要とし、また、最大で２０分を要する可能性がある流量の評価の間はこの透析方法が比較的非効率的になるために、不便かつ時間を費やすものになる。更に、一部のこれらの指示薬希釈法には、血流量の正確な判断もまた必要である。
【０００５】
臨床的有用性及び使用の簡便性は、主要な開発基準である。定期診療の視点からは、患者に容易に取り付けられ、ラインの逆転及び透析血流量Ｑbの知識を必要とせず、皮膚に経皮的に当てられ、それによって合計１〜２分以内で測定が完了する簡単なセンサを設計することは、定期的に繰り返される有意義なＡＢＦの傾向の情報を得ることによりアクセスの健康状態を容易に追跡するために必要不可欠である。
【０００６】
（発明の開示）
従って、本発明の目的は、１つ又はそれ以上の血液パラメータを非侵襲的に測定するための装置を提供することである。
本発明の別の目的は、経皮的にヘマトクリットの変化を検出することができる光学ヘマトクリットセンサを提供することである。
本発明の別の目的はまた、透析血液ラインの逆転及びＱｂの知識を必要とせず、全て経皮的に２分以内で血管アクセス血流量を判断するのに用いることができる光学ヘマトクリットセンサを提供することである。
【０００７】
本発明のこれら及び他の目的は、アクセス部位を直接囲んでそれを含む容積の体積吸収率（α）と、組織自体の吸収率（α0）とを測定するために、複数の間隔（ｄ1，ｄ2）の相補的なエミッタ及び検出器素子を含む光センサを提供することにより達成される。
本発明の態様の１つでは、光センサシステムは、特定の波長のＬＥＤと、相補的な光検出器とを含む。ヘモグロビンの公知の等吸収波長に近い波長８０５ｎｍ〜８８０ｎｍが用いられる。
【０００８】
センサが皮膚の表面に置かれた時、ＬＥＤで一定容積の組織を照射し、媒体に吸収されて後方散乱した光の小部分を光検出器で検出する。光の個々の光子は、媒体により連続的に散乱されて吸収されるため、光検出器で見られる照射容積は、等光度楕円体として視覚化することができる。波長８０５ｎｍ〜８８０ｎｍを用いるために、組織容積内の血液のヘモグロビンが主な吸収物質である。散乱及び吸収特性は、照射媒体に固有の体積減衰係数（α）を用いて数学的に表される。光検出器により検出される光の量は、修正ベールの法則の式により、媒体の瞬間的ネットα値に比例する。
【０００９】
照射される組織の容積がアクセスの全部を含むか、又は、部分を含む場合でさえも、得られるα値には、周囲の組織及びアクセス自体の両方の情報が含まれる。周囲組織による信号からアクセス内を流れる血液による信号を分離するために、センサシステムは、アクセスの両側の隣接する組織領域を照射する。次に、アクセスを含まない組織領域に対するα0の値を用いて信号を正規化し、これによって、アクセス・ヘマトクリットの相対的変化を評価することができる基準がもたらされる。
本発明の他の目的、特徴、及び、利点は、添付図面を含む本明細書を読めば当業者には明らかであろう。
本発明は、添付図面を参照して以下の「発明を実施するための最良の形態」を読むことにより良く理解される。これらの図面では、全体を通して同じ参照番号が同じ要素を示している。
【００１０】
（発明を実施するための最良の形態）
図面に示した本発明の好ましい実施形態を説明する時、明快さを得るために特定の専門用語を用いる。しかし、本発明は、選択した特定の用語に限定されるものではなく、各特定要素は、同様の目的を達成するために同様の方法で作用する全ての技術的均等物を含むことが理解されるものとする。
次の略語及び変数は、本発明に関連して本開示内容の全体を通して用いられる。
α＝アクセス部位光学減衰係数
α0＝非アクセス部位光学減衰係数
Ｂ0＝全ての非アクセス領域Ｓ及びＫ係数の合成係数
Ｃ＝比例スカラー
ＣＰＲ＝心肺循環
ｄ＝エミッタと検出器との間の距離
Ｈ＝一般的に、ヘマトクリット
Ｈa＝血管アクセス部位内のヘマトクリット
Ｈa0＝センサの下（透析装置の外側）のヘマトクリット
ΔＨ＝ヘマトクリットの変化（Ｈa−Ｈa0）
ｉ＝一般的に、光の強度
Ｉ基準＝基準強度（ボーラス無しで取られた値）
Ｉ測定＝混濁組織サンプルから後方散乱した光
Ｉ0＝エミッタ放射強度
Ｋ＝体積吸収係数
Ｋb＝アクセス部位血液係数
Ｑa＝血管アクセス血流量
Ｑb＝透析装置血流量
Ｑf＝透析装置限外濾過率
Ｑi＝平均注入流量
Ｓ＝体積散乱係数
ＳＤ＝標準偏差
ＳＮＲ＝信号対雑音比
ｔ＝時間（注入時点から測定）
ＴＱa＝経皮アクセス血流
Ｖ＝透析静脈ラインの中に注入された生理食塩水の既知の容積
Ｘb＝照射された全容積に対するアクセス容積の百分率(アクセス血液の比例  配分値）
Ｘ0＝全容積に対する非アクセス領域の百分率
【００１１】
本発明による光学ヘマトクリットセンサは、発光源（エミッタ）（特定波長のＬＥＤであることが好ましい）及び血管アクセス部位上の皮膚に直接置くことができる相補的光検出器を含む。好ましくは公知のヘモグロビンの等吸収波長に近い波長８０５ｎｍ〜８８０ｎｍの光を放出するＬＥＤは市販されており、しかも、ヘマトクリット及び酸素飽和度のような全血液パラメータの光学測定に有効であることが示されている。
【００１２】
センサが皮膚表面に置かれると、ＬＥＤで一定容積の組織を照射し、媒体により吸収されて後方散乱された光の小部分を光検出器で検出する。光は直線的に進むが、光検出器で見られる照射された容積は、光の個々の光子が媒体により連続的に散乱及び吸収されるため、等光度楕円体として視覚化することができる。波長８０５ｎｍ〜８８０ｎｍを用いるために、組織容積内の血液のヘモグロビンが主な吸収物質である。散乱及び吸収特性は、照射される媒体に固有の体積減衰係数（α）を用いて数学的に表される。光検出器により検出される光の量は、修正ベールの法則の式により媒体の瞬間ネットα値に比例する。
【００１３】
照射された組織の容積がアクセスの全部を含むか又は一部を含む場合でさえも、得られるα値は、周囲組織及びアクセス自体の両方の情報を含む。周囲組織による信号からアクセス内を流れる血液による信号を分離するために、センサシステムは、アクセスの両側で隣接する組織領域を照射する。次に、アクセスを含まない組織領域に対するα0の値を用いて信号を正規化し、これによって、皮膚の直下を流れるアクセス血液におけるアクセス・ヘマトクリットの相対的変化を評価することができる基準がもたらされる。
【００１４】
図１は、ＴＱaを測定するために、本発明によるＴＱaヘマトクリットセンサ１２が血液透析血管アクセス部位１４の上に置かれ、透析動脈及び静脈血液ライン１６ａ及び１６ｂが通常に構成された透析回路を示している。血管アクセス部位１４の下流の透析装置２０と、標準希釈液（例えば、生理食塩水）を透析装置２０の下流に注入するための注射器２２とが示されている。定常状態条件下にあるヘマトクリット及び流量も示されており、ここで、Ｑaはアクセス流量、Ｑbは透析装置血流量、Ｑiは注入流量、Ｈaはアクセス流のヘマトクリット、Ｈ0はセンサ１２におけるヘマトクリットである。ヘマトクリットセンサ１２は、静脈透析針２４の下流の血管アクセス部位１４上の皮膚に直接置かれている。
【００１５】
図３５に示すように、センサ１２及び付随するモニタリングシステム３０により、血管アクセス部位１４のヘマトクリット（Ｈa）に比例する信号が記録される。モニタリングシステム３０は、コンピュータプロセッサ及びメモリを含むコンピュータと、ビデオモニタ及びプリンタ（図示せず）のような出力手段とすることができる。安定なＨ0値が得られた後、既知の容積（Ｖ）の標準生理食塩水を透析静脈ライン１６ｂの中に注射器２２を通して注入すると、注入している間に、センサ１２の下のヘマトクリットが時間に依存するヘマトクリットＨ0まで減少する。
【００１６】
ボーラス注入指示薬希釈手法を用いる時、血管アクセス流量を計算するのに用いる式を導くのは複雑である。しかし、一定注入及びボーラス注入指示薬希釈手法は、同一の結果をもたらし、従って、支配方程式は、定常状態一定注入原理から導かれた。透析静脈血液ライン１６ｂに生理食塩水が定常注入される（透析装置２０での限外濾過は無視する）図１の透析回路を考える。透析静脈血流がアクセス部位１４に入る場合の赤血球の均衡により、次式が成り立つ。
Ｈa（Ｑa−Ｑb）＋ＨaＱb＝Ｈ0（Ｑa＋Ｑi）      （１）
血管アクセス流量Ｑaについて解くと、次式を得る。
Ｑa＝Ｑi／（ΔＨ／Ｈ0）                       （２）
ここで、ΔＨは、Ｈa−Ｈa0を表す。この式は、透析静脈血液ライン１６ｂへの標準生理食塩水の一定注入の間のセンサ１２におけるヘマトクリットの変化を示している。（透析装置２０での限外濾過がＱfの割合で起こる場合、この式の分子はＱi−Ｑfとなる）。
【００１７】
Ｑiが特定の時間間隔に注入された生理食塩水の量に同等であることに注意すれば、式（２）は、従って次式と同等であり、血管アクセス流量（Ｑa）が得られる。
Ｑa＝Ｖ／（∫Ｆ（ΔＨ／Ｈ）（ｔ）ｄｔ）       （３）
ここで、ΔＨは、Ｈa−Ｈa0を表し、上式の積分（曲線下の面積）は、注入時（ｔ＝０）から信号が基準値に戻る点（ｔ＝∞）までである。この式は、生理食塩水注入の割合や透析装置血流量に関係なく成立する。ＴＱaセンサ１２で検出した信号を用いて、Ｆ（ΔＨ／Ｈ0）を計算することができる。
【００１８】
Ｆ（ΔＨ／Ｈ）の決定
アクセス部位１４を通過する血液パラメータ（巨視的及び微視的）の百分率変化は、様々な方法で測定することができる。体積密度又は流れエネルギのような巨視的パラメータは、超音波、温度、又は、伝導率手段により測定することができる。ヘマトクリット又は赤血球酸素含有量のような微視的パラメータ（時に、「生理的又は固有」パラメータと呼ばれる）は、光学的手段により測定される。各方法は、ΔＨ／Ｈの量によって決まる個々の長所及び短所を有する。これら全てに固有なことは、アクセス部位１４と、そこにおけるパラメータ変化とを周囲の組織構造から差別する必要性である。本発明によるＴＱaセンサ１２は、静脈針２４の約２５ｍｍ下流のアクセス部位領域１４自体の上に直接配置され、これは、アクセス部位１４及びその周囲組織の血流からの単色光（λ＝８０５ｎｍ〜８８０ｎｍ）の光学後方散乱に基づくものである。ＴＱaセンサ１２の構成が基づく理論には、光学物理学と、ヘマトクリットを含む生理的要素の光学測定に関連する法則との使用が要求される。
【００１９】
修正ベールの法則
混濁組織サンプルから後方散乱した光が、以下のベールの法則の変形に従うことは多くの研究で示されている。
Ｉ測定＝Ｉ0Ａｅ-αd                （４）
ここで、Ｉ0は、ＬＥＤから放射される発光強度、Ａは、ｄと様々な組織層（表皮、真皮、及び、皮下組織）のαとの複素関数、ｄは、ＬＥＤと検出器との間の距離、αは、体積光学減衰係数である。α項は、組織の吸収及び散乱特性の関数であり、ヘマトクリットに大きく依存する。
2004523268.tif 000003
【００２０】
αの区分化
経皮的に測定したα値は、実際には、発光源の照射容積又は「グローボール」内に含まれた全ての吸収及び散乱要素の比例配分複合測定値であり、典型的には、組織、水、骨、血液、及び、血液透析患者の場合にはアクセス部位１４の影響を含む。αを判断するには、アクセス部位１４を通って流れる血液のみが関連することは明らかである。従って、必要な仕事は、アクセス部位１４の吸収及び散乱の影響を周囲組織構造の影響から分離する仕事になる。公知の定義から出発すると、次式が成り立つ。
2004523268.tif 000004
ここで、Ｋは体積吸収係数、Ｓは体積散乱係数であり、アクセス部位１４を非アクセス血液係数から分離して各項を並び替えると次式を得る。
2004523268.tif 000005
ここで、
Ｘb＝全照射容積に対するアクセス容積の割合、
Ｋb＝アクセス血液係数、及び
Ｂ0＝全ての非アクセス領域のＳ及びＫ係数の合成係数、
である。ここで、非アクセス成分がα02＝Ｂ0になるようにすると次式を得る。
ＸbＫb＝α2−α02      （８）
式（６）において、アクセス血液係数Ｋbは、ヘマトクリット（Ｈ）に直接比例し、Ｋb＝Ｈ・Ｃである。従って、以下のようになる。
ＸbＫb＝Ｘb・Ｈ・Ｃ＝α2−α02      （９）
ここで、Ｃは、文献から公知の、又は、経験的に導かれた比例スカラーである。
【００２１】
α0を判断するためには、例えば図７に示すように、アクセス部位１４に近接するがそれを含まない１３０ｂ及び１３０ｃの領域で測定を行う。組織が大体において均質であれば、より詳細に以下で検討するように、２つのエミッタ２０２ａ及び２０２ｂと１つの検出器２０４（図１３に示す）とを用いるか、又は、１つのエミッタ３０２と２つの検出器３０４ａ及び３０４ｂ（図１９に示す）とを用いて、１回の基準α0測定を行うだけでよい。一方、当該領域でα0に勾配がある場合（インビボではこのような場合が多い）、図２〜図６に関してより詳細に以下で検討するように、２つのエミッタ１０２ａ及び１０２ｂと２つの検出器１０４ａ及び１０４ｂとを用いて複数の測定を行い、勾配の性質を明らかにしてα0の平均推定値をもたらす。
【００２２】
ｄｉ／ｉの決定
ｄｉ／ｉの値は、強度ｉの時間微分をｉで正規化したものと定義される。これは、以下のように表される。
2004523268.tif 000006
又は、
Ｘb・ΔＫb＝（（ｄｉ／ｉ）α）／（ｄ−１／α）
この場合、ΔＫはΔＨに比例する。従って次式を得る。
Ｘb・ΔＨ・Ｃ＝Ｘb・ΔＫb＝（（ｄｉ／ｉ）α）／（ｄ−１／α）        （１１）
ｄｉ／ｉを判断するために、基準強度（ボーラスが無い時に取る）をまず測定して基準を確立する。強度は、次に、生理食塩水ボーラスを注入する時の時間変動信号Ｉ（ｔ）として測定される。ｄｉ／ｉの量は、次に、以下のように計算される。
ｄｉ／ｉ＝（Ｉ基準−Ｉ（ｔ））／  Ｉ基準        （１２）
【００２３】
Ｆ（ΔＨ／Ｈ）の最終決定
Ｆ（ΔＨ／Ｈ）の値は、以下のように式（１１）と（８）との比である。
Ｆ（ΔＨ／Ｈ）＝（（ｄｉ／ｉ）α）／（（ｄ−１／α）（α2−α02））  （１３）
ｄが固定値であって公知なので、ｄｉ／ｉ、α、及び、α0は、式（１０）及び（５）により計算される。最終比Ｆ（ΔＨ／Ｈ）では、アクセス血液比例配分値Ｘbが相殺されることに注意することが重要である。これにより、最終的な結果は、血管アクセスの大きさ、容積、又は、深さに依存しなくなる。同様に、ｄｉ／ｉ及びα／（α2−α02）の比は、皮膚の色による変動を排除する。
【００２４】
定期血液透析の際に指示薬希釈法を用いて血管アクセス流量を測定するためには、血管アクセス部位１４を通って流れる血液の上流に指示薬を注入し、その濃度を下流で検出する必要がある。血液透析処置の間に透析血液ライン１６ａ及び１６ｂを逆転することは、指示薬の透析静脈導管１６ｂ内への直接注入による指示薬希釈の適用を可能にする。ＴＱaセンサ１２は、皮膚を通して静脈針２４の下流の希釈信号を検出することができるために、指示薬希釈原理の独特な応用により、透析血液ライン１６ａ及び１６ｂを逆転することなく血管アクセス流量を判断することができる。ＴＱaセンサ１２を用いて、血管アクセス血液流量を測定する様々な方法、及び、通常の患者のアクセス及びグラフトの位置を確認して静脈を局限する方法は、本明細書においてその全内容が組み込まれる、代理人ドケット番号第Ｐ６５６８５ＵＳ０号として本出願と同一日付で出願された「経皮的アクセス血流を測定する方法」という名称の現在出願中の特許出願に説明されている。
【００２５】
ＴＱaセンサ１２を用いて行った測定の精度は、少なくとも２つの因子に決定的に依存する。上式（３）に見られるように、計算したアクセス流量は、注入した生理食塩水の容積に直接依存し、従って、特定の時間間隔に亘って所定量の生理食塩水を注入するように注意する必要がある。この後者の特定時間間隔は、正確に既知である必要はないが、注入生理食塩水の心肺循環（ＣＰＲ）による著しい干渉を避けるために約１０秒よりも少ないことが重要である。ＴＱa測定の精度において考慮することが重要な第２の因子は、皮膚を通してヘマトクリットの変化を正確に判断するためのＴＱaセンサ１２の配置である。センサ１２は、ヘマトクリットの相対的変化を正確に判断するために、静脈針２４の約２５ｍｍ下流の血管アクセス部位１４の真上に特定の向きで置かれるべきである。しかし、センサの配置の小さな変動が、測定した血管アクセス流量に大きく影響しないという点で、センサの配置による付加的な変動は重要でないように見える。更に別の問題は、アクセス部位が表面的でない場合、又は、アクセス直径が非常に大きい場合に、ＴＱaセンサ１２を用いて行った測定の精度に変動が起こり得るかどうかということであるが、しかし、センサ素子の間隔を変化させることにより、一般的に上腕又は大腿に見られるような極めて大きいアクセス又は深いアクセス部位に付随する困難が解消する。皮膚色素沈着の変動が大きいことによってセンサ１２がヘマトクリットの変化を正確に検出しない場合もまた、精度の落ちる結果が得られるであろう。本発明によるＴＱaセンサは、８０５ｎｍ〜８８０ｎｍのＬＥＤ光学技術を用いることにより、患者組織の個々の吸収及び散乱特性を説明するように特に設計されており、測定値を正規化するという本質は、皮膚メラニン含量に対する計算された血管アクセス流量の感度が最小であることを示唆する。
【００２６】
ここで図２〜図６を参照すると、血液透析シャント又は瘻孔１４における血管アクセス血流を経皮的に測定するための本発明によるＴＱaセンサ１００の第１の実施形態が示されている。この実施形態では、２つのエミッタ１０２ａ及び１０２ｂと２つの検出器１０４ａ及び１０４ｂとは、基体１１０上の軸線Ａ１に沿って一線に並ぶように配置されている。上述の通り、当該領域に勾配α0が存在する場合（インビボではこのような場合が多い）、複数の測定を行って勾配の性質を明らかにし、α0の平均推定値をもたらす必要があるので、この実施形態が用いられる。
【００２７】
センサ１００は、軸線Ａ１に垂直なアクセス配置線Ｌ１を有する。適切に作動させるために、センサ１００は、アクセス配置線Ｌ１が静脈アクセス部位（シャント）１４を覆うように配置されるべきである。エミッタの１つ（「内側寄りエミッタ」）１０２ａ及び検出器の１つ（「内側寄り検出器」）１０４ａは、アクセス配置線Ｌ１から等距離にある両側の内側寄り位置に置かれる。エミッタ１０２ａ及び１０２ｂと検出器１０４ａ及び１０４ｂとが交互になるように、第２のエミッタ（「外側寄りエミッタ」）１０２ｂは、内側寄り検出器１０４ａの外側の位置に置かれ、一方、第２の検出器（「外側寄り検出器」）１０４ｂは、内側エミッタ１０２ａの外側の位置に置かれる。エミッタ１０２ａ及び１０２ｂと検出器１０４ａ及び１０４ｂとの間の間隔は均等である。
【００２８】
基体１１０は、その下面（使用時にアクセス部位２０に面する表面）に、エミッタ１０２ａ及び１０２ｂと検出器１０４ａ及び１０４ｂとを受け入れるための開口１１６が設けられる。開口１１６は、エミッタ１０２ａ及び１０２ｂと検出器１０４ａ及び１０４ｂとが、基体１１０の下面と同一平面上になるような大きさにされる。
好ましくは、基体１１０の上面にアクセス配置線Ｌ１の印が付けられる。基体１１０の上面にはまた、開口１１６の上方に小突起１２０又は他の印を設けて、エミッタ１０２ａ及び１０２ｂと検出器１０４ａ及び１０４ｂとの位置を示すことができる。
エミッタ１０２ａ及び１０２ｂと検出器１０４ａ及び１０４ｂとに付随する回路（図示せず）は、基体１１０の下面上のプリント回路として設けることができる。基体１１０は、その下の組織の外形に適合するのに十分な可撓性があって、しかも本体の耐久性のための十分な剛性を有する材料で作られる。
【００２９】
図７に示すように、組織Ｔには、２つの検出器１０４ａ及び１０４ｂが見る３つの照射した容積又は「グローボール」１３０ａ、１３０ｂ、及び、１３０ｃがある。第１のグローボール１３０ａは、アクセス・ヘマトクリットの判断の過程で、内側検出器１０４ａで見る時のアクセス部位組織を通る内側エミッタ１０２ａの反射透過容積（α）を示し、第２のグローボール１３０ｂは、外側検出器１０４ｂで見る時のアクセス部位周囲の非アクセス部位組織を通る内側エミッタ１０２ａの反射透過（α01）を示し、第３のグローボール１３０ｃは、内側検出器１０４ａで見る時のアクセス部位１４の周囲の非アクセス部位組織を通る外側エミッタ１０２ｂの反射透過（α02）を示す。α0の推定値は、α01及びα02を平均することにより求められ、すなわち、以下のようになる。
α0＝（α01＋α02）／２      （１４）
アクセス部位１４に深さがあるために、アクセス部位１４の断面が内側検出器１０４ａで見る時に内側エミッタ１０２ａのグローボール１３０ａで囲まれるためには、内側及び外側検出器１０４ａ及び１０４ｂの間の間隔は、一般的に２４ｍｍである。
【００３０】
図８〜図１２を参照すると、本発明によるＴＱaセンサ２００の第２の実施形態が示されている。この実施形態では、２つのエミッタ２０２ａ及び２０２ｂと１つの検出器２０４とは、基体２１０上の軸線Ａ２に沿って一線に並ぶように配置されている。上述の通り、この実施形態は、組織Ｔが大体において均質で、１回の基準α0測定を行うことのみが必要な場合に用いられる。
センサ２００は、軸線Ａ２に垂直なアクセス配置線Ｌ２を有する。エミッタの１つ（「内側寄りエミッタ」）２０２ａ及び検出器２０４は、アクセス配置線Ｌ２から等距離にある両側の内側寄り位置に置かれる。第２のエミッタ（「外側寄りエミッタ」）２０２ｂは、検出器２０４の外側の位置に置かれ、エミッタ２０２ａ及び２０２ｂと検出器２０４とが交互になるようにする。エミッタ２０２ａ及び２０２ｂと検出器２０４との間の間隔は均等である。
【００３１】
基体２１０の下面には、エミッタ２０２ａ及び２０２ｂと検出器２０４とを受け入れるための開口２１６が設けられる。開口２１６は、エミッタ２０２ａ及び２０２ｂと検出器２０４とが、基体２１０の下面と同一平面上になるような大きさにされる。
好ましくは、基体２１０の上面には、アクセス配置線Ｌ２の印を付け、更に、センサ２００を左又は右に動かす方向を示す「プラス」及び「マイナス」符号２１８ａ及び２１８ｂで印が付けられる。基体２１０の上面にはまた、開口２１６の上方に小突起２２０又は他の印を設け、エミッタ２０２ａ及び２０２ｂと検出器２０４との位置を示すことができる。
【００３２】
エミッタ２０２ａ及び２０２ｂと検出器２０４とに付随する回路（図示せず）は、基体２１０の下面上のプリント回路として設けることができる。基体２１０は、その下の組織の外形に適合するのに十分な可撓性があって、しかも本体の耐久性のための十分な剛性を有する材料で作られる。
図１３に示すように、単一の検出器２０４が見る２つの照射した容積又は「グローボール」２３０ａ及び２３０ｂがある。第１のグローボール２３０ａは、アクセス・ヘマトクリットの判断の過程で、単一の検出器２０４で見る時のアクセス部位組織を通る内側エミッタ２０２ａの反射透過（α）を示し、第２のグローボール２３０ｂは、単一の検出器２０４で見る時のアクセス部位１４の周囲の非アクセス部位組織を通る外側エミッタ２０２ｂの反射透過（α0）を示す。
【００３３】
ここで図１４〜図１８を参照すると、本発明によるＴＱaセンサ３００の第３の実施形態が示されている。第３の実施形態は、１つのエミッタ３０２と２つの検出器３０４ａ及び３０４ｂとが、基体３１０上の軸線Ａ３に沿って一線に並ぶように配置されていることを除けば、第２の実施形態と同様である。
センサ３００は、軸線Ａ３に垂直なアクセス配置線Ｌ３を有する。エミッタ３０２及び検出器の１つ（「内側寄り検出器」）３０４ａは、アクセス配置線Ｌ３から等距離にある両側の内側寄り位置に置かれる。第２の検出器（「外側寄り検出器」）３０４ｂは、エミッタ３０２の外側の位置に置かれ、エミッタ３０２と検出器３０４ａ及び３０４ｂとが交互になるようにする。エミッタ３０２と検出器３０４ａ及び３０４ｂとの間の間隔は均等である。
基体３１０の下面には、エミッタ３０２と検出器３０４ａ及び３０４ｂとを受け入れるための開口３１６が設けられる。開口３１６は、エミッタ３０２と検出器３０４ａ及び３０４ｂとが、基体３１０の下面と同一平面上になるような大きさにされる。
【００３４】
エミッタ３０２と検出器３０４ａ及び３０４ｂとに付随する回路（図示せず）は、基体３１０の下面上のプリント回路として設けることができる。基体３１０は、その下の組織の外形に適合するのに十分な可撓性があって、しかも本体の耐久性のための十分な剛性を有する材料で作られる。
基体３１０の上面には、アクセス配置線Ｌ３の印を付け、更に、センサ３００を左又は右に動かす方向を示す「プラス」及び「マイナス」符号３１８ａ及び３１８ｂで印を付けることが好ましい。基体３１０の上面にはまた、開口３１６の上方に小突起３２０又は他の印を設けて、エミッタ３０２と検出器３０４ａ及び３０４ｂとの位置を示すことができる。
【００３５】
図１９に示すように、検出器３０４ａ及び３０４ｂが見る２つの照射した「グローボール」３３０ａ及び３３０ｂがある。第１のグローボール３３０ａは、アクセス・ヘマトクリットの判断の過程で、内側寄り検出器３０４ａで見る時のアクセス組織を通る単一のエミッタ３０２の反射透過（α）を示し、第２のグローボール３３０ｂは、外側寄り検出器３０４ｂで見る時のアクセス部位１４の周囲の非アクセス部位組織を通る単一のエミッタ３０２の反射透過（α0）を示す。
最初の３つの実施形態では、エミッタ及び検出器を配置は、アクセス部位１４に垂直な組織容積内のみで全ての測定を行うことを可能にする。ここで第４及び第５の実施形態を以下に検討するが、その場合、エミッタ及び検出器の配置は、アクセス部位１４に平行及び垂直な組織領域において測定を行うことを可能にする。
【００３６】
図２０〜図２２を参照すると、本発明によるＴＱaセンサ４００の第４の実施形態が示されている。第４の実施形態では、アクセス配置線Ｌ４を有する可撓性成分層４１０が設けられる。上流及び下流エミッタ４０２ａ及び４０２ｂは、アクセス配置線Ｌ４と４５°の角度を形成する第１の対角線Ｄ１に沿ってこの成分層４１０上に配置され、上流及び下流検出器４０４ａ及び４０４ｂは、第１の線のアクセス配置線Ｌ４との交点Ｐで第１の線と垂直な第２の線Ｄ２に沿って配置される。上流及び下流エミッタ４０２ａ及び４０２ｂと、上流及び下流検出器４０４ａ及び４０４ｂとは、交点Ｐから等距離にある。すなわち、上流エミッタ４０２ａ及び下流検出器４０４ｂは、アクセス配置線Ｌ４の一方の側にそれと平行な線に沿って置かれ、上流検出器４０４ａ及び下流エミッタ４０２ｂは、アクセス配置線Ｌ４の他方の側にそれと平行な線に沿って置かれること、及び、上流エミッタ４０２ａ及び上流検出器４０４ａは、アクセス配置線Ｌ４と垂直な線に沿って置かれ、下流エミッタ４０２ｂ及び下流検出器４０４ｂも同様であることが分る。
【００３７】
第４の実施形態によるＴＱaセンサ４００では、エミッタ４０２ａ及び４０２ｂと検出器４０４ａ及び４０４ｂとに付随する回路はまた、可撓性成分層４１０に組み込まれる。この成分層４１０の下面はアクセス部位１４に面し、上面はその反対方向に向く。エミッタ４０２ａ及び４０２ｂと検出器４０４ａ及び４０４ｂとは、成分層４１０の下面から突出することもある。可撓性発泡材などのカバー層４１２が、成分層４１０の上面を覆う。可撓性発泡材などのスペーサ層４１４は、成分層４１０の下面を覆い、エミッタ４０２ａ及び４０２ｂと検出器４０４ａ及び４０４ｂとに見当合わせした開口４１６を有し、それによって各エミッタ及び検出器は、それぞれの対応する開口４１６に受け入れられる。スペーサ層４１４の上面は、成分層４１０の下面に接し、下面は、成分層４１０の反対方向を向く。
【００３８】
好ましくは、カバー層４１２の上面には、アクセス配置線Ｌ４で印を付け、また、アクセス配置線Ｌ４のどちらの端が静脈針２４に隣接して配置されるかを示す印を付けて適切な配置を助ける。また、ＴＱaセンサ４００は、エミッタ４０２ａ及び４０２ｂと検出器４０４ａ及び４０４ｂとを静脈針２４に対して適切に配置することを保証するために、アクセス配置線Ｌ４の方向に細長いことが好ましい。
ＴＱaセンサ４００を所定位置に保持するために、スペーサ層４１４の下面に透明接着層４２０を付加することができ、接着剤は、任意の適切な感圧接着剤とすることができる。剥離ライナ４２２が接着層４２０を覆い、使用前にＴＱaセンサ４００の接着層４２０から剥離層４２４が除去されて、ＴＱaセンサ４００がアクセス部位１４に接着される。
【００３９】
図２３〜図２６に示すように、上流及び下流検出器が見る４つの照射された「グローボール」がある。第１のグローボール４３０ａは、アクセス・ヘマトクリットの判断の過程で、上流検出器４０４ａで見られるアクセス部位組織を通る上流エミッタ４０２ａの反射透過（α）を表す（図２３）。第２のグローボール４３０ｂは、アクセス・ヘマトクリットの判断の過程で、下流検出器４０４ｂで見られるアクセス部位組織を通る下流エミッタ４０２ｂの反射透過（α）を表す（図２４）。第３のグローボール４３０ｃは、下流検出器４０４ｂで見られるアクセス部位１４の周囲の非アクセス部位組織を通る上流エミッタ４０２ａの反射透過（α01）を表す（図２５）。第４のグローボール４３０ｄは、上流検出器４０４ａで見られるアクセス部位１４の周囲の非アクセス部位組織を通る下流エミッタ４０４ｂの反射透過（α02）を表す（図２６）。α0の推定値は、ここでも、α01及びα02を平均することにより求められる。
【００４０】
図２７〜図２９を参照すると、本発明によるＴＱaセンサ５００の第５の実施形態が示されている。第５の実施形態では、アクセス配置線Ｌ５を有する基体５１０が設けられる。第４の実施形態と全く同じように、第１の上流エミッタ５０２ａ及び下流エミッタ５０２ｂは、アクセス配置線Ｌ５と４５°の角度を形成する第１の対角線Ｄ３に沿って基体５１０上に配置され、上流及び下流検出器５０４ａ及び５０４ｂは、アクセス配置線Ｌ５との交点Ｐで第１の線に垂直な第２の線Ｄ４に沿って配置され、第１の上流及び下流エミッタ５０２ａ及び５０２ｂと、上流及び下流検出器５０４ａ及び５０４ｂとは、交点Ｐから等距離である。更に、第２、第３、第４、第５、及び、第６の上流検出器５０２ｃ、５０２ｄ、５０２ｅ、５０２ｆ、及び、５０２ｇは、第１の上流エミッタ５０２ａ及び上流検出器５０４ａで形成される線に沿って一線に並ぶように配置され、第４の検出器５０２ｅがアクセス配置線Ｌ５上に置かれる。第２、第３、第４、第５、及び、第６のエミッタ５０２ｃ、５０２ｄ、５０２ｅ、５０２ｆ、及び、５０２ｇは、第１の上流エミッタ５０２ａと上流検出器５０４ａとの間に均等に間隔を置いて配置され、アクセスの位置を確認するのに用いることができる。更に、エミッタ５０２ａと５０２ｃ〜５０２ｇとの対を用いて、アクセスの直径を判断することができる。
第５の実施形態によるセンサ５００のカバー層５１２、スペーサ層５１４、接着層５２２、及び、剥離ライナ５２４は、スペーサ層５１４における開口５１６が、第５の実施形態の成分層５１０におけるエミッタ５０２ａ〜５０２ｇと検出器５０４ａ及び５０４ｂとの配置に合わせて置かれることになる点を除けば、第４の実施形態のセンサ４００のものと同一である。
【００４１】
図３０及び図３１に示すように、上流検出器５０４ａが見るアクセス部位１４に垂直な６つの照射された「グローボール」、及び、アクセス部位１４に平行な１つの照射されたグローボールがある。第１のグローボール５３０ａは、アクセス・ヘマトクリットの判断の過程で、アクセス部位組織を通る第１の上流エミッタ５０２ａの反射透過（α）を表す（図３０）。第２のグローボール５３０ｂは、アクセス・ヘマトクリットの判断の過程で、アクセス部位１４に平行な非アクセス部位組織を通る下流エミッタ５０２ｂの反射透過（α01）を表す（図３１）。第３のグローボール５３０ｃは、非アクセス容積とアクセス容積の一部との両方を通る第２の上流エミッタ５０２ｃの反射透過を表す（図３０）。第４のグローボール５３０ｄは、非アクセス容積とアクセス容積の一部との両方を通る第３の上流エミッタ５０２ｄの反射透過を表す（図３０）。第５のグローボール５３０ｅは、非アクセス容積とアクセス容積の一部との両方を通る第４の上流エミッタ５０２ｅの反射透過を表す（図３０）。第６のグローボール５３０ｆは、非アクセス容積を通る第５の上流エミッタ５０２ｆの反射透過を表す（図３０）。第７のグローボール５３０ｇは、非アクセス容積を通る第６の上流エミッタ５０２ｇの反射透過を表す（図３０）。
【００４２】
図３２及び図３３に示すように、下流検出器５０４ｂが見る２つの照射された「グローボール」がある。第８のグローボール５３０ｈは、アクセス部位１４に平行な非アクセス部位組織を通る第１の上流エミッタ５０２ａの反射透過（α02）を表す（図３２）。第２のグローボール５３０ｉは、アクセス・ヘマトクリットの判断の過程で、アクセス部位組織を通る下流エミッタ５０２ｂの反射透過（α）を表す（図３３）。α0の推定値は、α01及びα02を平均することにより求められ、次に、式（１３）を用いてＦ（ΔＨ／Ｈ）が判断される。
【００４３】
アクセス部位１４に深さがあることにより、アクセス部位１４の断面が上流検出器５０４ａが見る第１の上流エミッタ５０２ａのグローボールで囲まれるために、第１の上流エミッタ５０２ａと上流検出器５０４ａとの間の間隔は一般的に２４ｍｍである。残りの上流エミッタ５０２ｃ〜５０２ｇは、第１の上流エミッタ５０２ａと上流検出器５０４ａとの間に等しい間隔を置いて配置される。同様に、下流エミッタ５０２ｂと下流検出器５０４ｂとの間の間隔は、一般的に２４ｍｍである。
【００４４】
上述の通り、全ての実施形態において、エミッタは、好ましくは波長８０５ｎｍ〜８８０ｎｍの光を放射するＬＥＤであり、検出器は、シリコン光ダイオードである。図２〜図６、図８〜図１２、及び、図１４〜図１８に示す最初の３つの実施形態では、基体には、好ましくは、プラスチック材料、例えばウレタン又はシリコーンの外部被膜が設けられ（図３４参照）、エミッタ及び検出器は、それらが皮膚上にあるように、外部被膜の下面、すなわち皮膚に面する表面と同一表面上に置かれる。図２０〜図２２及び図２７〜図２９に示す第４及び第５の実施形態では、各エミッタ及び検出器は、開口内に引っ込んでいる。第４及び第５の実施形態は、他の実施形態よりも多数のＬＥＤを用いる。
【００４５】
また、全ての実施形態において、本明細書においてその全内容が引用により組み込まれる米国特許第５，４９９，６２７号で検討されているように、組織の第１の層（上皮の非血液層）の反射が多重散乱効果を更に強めないように、エミッタ／検出器の分離が必要である。
更に、全ての実施形態において、隣接する各々の対のエミッタと検出器との間には、アクセス部位１４の一部分が内側寄りエミッタの照射容積又は「グローボール」内に囲まれるのに十分な距離があるべきである。この距離は、第５の実施形態に関して上述した場合を除き、一般的に約２４ｍｍである。
【００４６】
最後に、全ての実施形態において、センサは、外科手術用テープを用いて所定位置に固定することができる。代替的に、いずれかの実施形態も、再較正して再使用することができない使い捨て粘着パッチとして作ることができる。図３４を参照すると、センサ６００は、上述のように複数のエミッタ及び検出器（図示せず）を収容する基体６１０と、基体６１０の皮膚側にプリントされた回路６５２と、回路６５２を覆う外部被膜６５４と、基体６１０の露出側面とを含む。基体６１０は、回路を形成するために導電塗料が堆積された「ＭＹＬＡＲ」のような可撓性材料を含むことができる。開口６５６は、接合部に亘る連続性を可能にする導電塗料で覆われた回路接合部と見当合わせして、外部被膜６５４の皮膚側を通して形成される。プラグ６６０は、回路接合部で導電塗料に付着するような方法で開口６５６に挿入される。外部被膜６５４の皮膚側は、取外し可能な保護層６６２で覆われ、これに、プラグ６６０も付着される。
【００４７】
センサ６００をその滅菌包装から取り出し、使用前試験及び較正を行った後、保護的な表面保護層６６２は、センサ６００を測定に供するために除去されなければならない。プラグ６６０が保護層６６２に接着されているために、保護層６６２を剥がすと、プラグ６６０は、回路接合部を覆う導電塗料と共にそれぞれの開口６５６から引っ張られる。この回路は、回路が壊れるとセンサ６００を再び較正することができず、１回の測定に供することのみが可能なように設計されている。すなわち、センサ６００は再使用できない。
【００４８】
本発明によるＴＱaセンサの動作性は、血液透析患者５９例のインビボ試験で確認された。試験透析セッションの前に、静脈透析導管と静脈針との間に、注入ポート付き使い捨て導管（米国ニューヨーク州イサカ所在のトランソニック・システムズ製「ＣＯ−ｄａｐｔｏＲ」）を配置した。透析回路は、静脈注入ポートからいかなる気泡をも除去するように細心の注意を払い、通常の方法で生理食塩水を用いて準備した。
【００４９】
透析の最初の１時間以内に、最初に「ＨＤ０１」モニタ（トランソニック・システムズ製）でアクセス循環を測定した。次に、透析装置血液ポンプを停止させ、透析ラインを通常の構成から逆転させて、全く同じ繰り返しで「ＨＤ０１」モニタ（トランソニック・システムズ製）でアクセス血液流量を判断した。生理食塩水の注入は、生理食塩水放出法（抄録：Ｋｒｉｖｉｔｓｋｉ他「Ｊ  Ａｍ  Ｓｏｃ  Ｎｅｐｈｒｏｌ」第８巻１６４Ａ、１９９７年）を用いて実行した。透析血液ポンプを再び停止し、透析ラインをその通常の構成に戻した。
【００５０】
透析血液ラインを通常の構成に戻し、透析血液ポンプを再始動させた後に、経皮ヘマトクリットセンサを、静脈針の約２５ｍｍ下流で患者の血管アクセスを覆うように皮膚上に配置した。次に、静脈針に隣接する使い捨て導管の注入ポートに、毎分約３００ｍｌの流量で３０ｍｌの標準生理食塩水を注入し、本発明のＴＱaセンサを用いてアクセス血液流量を判断した。患者の６例については、針を完全な透析回路に接続する前に動脈透析針の中に直接生理食塩水を注入した。２例については、生理食塩水は、針と注射器とを用いて直接アクセスに注入した。これらの様々な方法から得られたデータは、生理食塩水をアクセスに注入した部位に関係なく一緒に組み合わされた。ΔＨ／Ｈに比例する得られたＦ（ΔＨ／Ｈ）信号は、生理食塩水ボーラスを用いて図３５に示されている。患者の３８例については、この測定を全く同じように繰り返して行い、この方法の反復性を評価した。
【００５１】
全ての測定値及び計算値は、平均±ＳＤとして記録している。ＴＱaセンサを用いて判断した計算血管アクセス流量と「ＨＤ０１」モニタで判断した値との差の有意性は、対になったスチューデントのｔ検定を用いて判断した。回帰方程式からの勾配及び切片の変動は、±推定ＳＤ（又は、ＳＥ）として表される。反復性及び再現性試験の結果は、同じ繰返しの測定に対する変動の平均係数として表される。Ｐ値が０．０５よりも小さければ、統計的に有意であるとみなされた。
【００５２】
試験した患者は、主に男性かつ白人であり、黒人５例及びアメリカ原住民１例の患者も試験された。この試験での患者の人種の分布は、全体として米国内の分布を代表するものではないが、試験を行った地理的地域の母集団を代表するものであった。患者の年齢、糖尿病患者の割合、及び、合成ＰＴＦＥグラフトを有する患者の割合は、米国内の慢性血液透析患者に対するものと同様であった。患者の１１例は２度試験し、１例は３度試験した。他の全ての患者は１度試験して合計７２回の測定となった。アクセス循環は、患者の３例で顕著であった。これらの患者では、試験プロトコルを完了する前のアクセス循環を排除するために、血液ポンプ設定を毎分１５０ｍｌに下げた。
【００５３】
図３６は、ＴＱaセンサを用いて判断した血管アクセス流量の値を「ＨＤ０１」モニタで判断した値に対してプロットしたものを示す。最適線形回帰直線は、傾きが基本的に１であってｙ切片が小さい。ＴＱaセンサを用いて判断した血管アクセス流量と「ＨＤ０１」モニタで判断したものとの間に有意な差はなく、これらの方法の平均絶対差は、７１±６３ｍｌ／ｍｉｎであった。これらの結果を様々な患者サブグループ（男性対女性、黒人対白人、糖尿病対非糖尿病、合成グラフト対自然瘻孔）に関して解析した時、測定アクセス血液流量間に優れた一致が同様に観察された。
【００５４】
本発明による光学ＴＱaセンサは、ヘマトクリットの瞬間的な変化を正確に判断することができるので、ボーラス注入指示薬希釈手法（「Ｈｅｎｒｉｑｕｅｓ−Ｈａｍｉｌｔｏｎ−Ｂｅｒｇｎｅｒ」の原理）を用いることができる。この光学的手法は、患者が診療所又はクリニックにいて血液透析治療を受けていない時に、単に生理食塩水をアクセスに直接注入して下流ＴＱaセンサで測定することにより血管アクセス流量を判断することもできるために、腎臓専門医師に相当な関連性がある可能性が大きい。初期試験の間に、患者の８例は、透析の前に生理食塩水をアクセスの中に直接注入することにより血管アクセス流量測定を受け、その結果は、その後に透析回路が所定位置に配置されて機能している状態で確認された。更に、生理食塩水をアクセスに注入することにより２つの付加的な試験を排他的に行い、優れた結果を得た。すなわち、これにより、本発明によるＴＱaセンサを用いて患者の非透析時のほか、初回使用前の自然瘻孔の成熟する間にアクセス機能の指標として血管アクセス流量を定期的にモニタすることが可能であろう。
【００５５】
上述の教示内容を考慮して当業者が認めるように、本発明の上述の実施形態の変更及び変形が可能である。例えば、本発明のセンサを用いて、アルブミン及びグルコースのようなヘマトクリット以外の血液成分を測定することができ、その場合、ＬＥＤは、特定成分に適した異なる波長を放射する。
更に、本発明によるセンサ、特に図７に示すセンサ１１０の検出器／エミッタ構成は、「フロー・ファインダ」として正確なアクセス位置発見を考慮しており、より効率的にカニューレを挿入するために、グラフトの位置発見に用いたり、通常患者の静脈を局限するのに用いたりすることもできる。これに関して、センサ１１０は、アクセス、グラフト、又は、静脈の大まかな領域を覆って直接皮膚上に配置され、α、α01、及び、α02の値が上述のように計算される。基準比ＲＲは、以下のように作り出される。
ＲＲ＝（１−α01／α02）×１００
【００５６】
ＲＲ＜±１５の時、アクセス又はグラフト又は静脈は、正しく「中心配置」されているか、又は、内側寄りＬＥＤ１０２ａと内側寄り検出器１０４ａとの間に見出される。また、以下に示す信号強度（ＳＳ）の指示器は、正確な測定に十分な信号が存在するかどうかをユーザに通知する。
ＳＳ＝（α−（α01＋α02）／２）×１００
ＳＳ＞４０の時、十分な量のアクセス又はグラフト又は静脈が組織の照射容積内にある。ＲＲ＜±１５でない場合（すなわち、ＲＲ＞＝±１５の場合）、又は、ＳＳ＞４０でない場合（すなわち、ＳＳ＜＝４０の場合）、センサ１１０は、適当なスポット又は位置を確認するために右又は左（＋又は−）に移動される。
従って、特許請求の範囲及びその均等物の範囲において、本発明を具体的に説明したもの以外で実施し得ることが理解されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明によるＴＱaヘマトクリットセンサが血液透析血管アクセス部位に置かれた透析回路の概略図である。
【図２】本発明によるＴＱaヘマトクリットセンサの第１の実施形態の斜視図である。
【図３】図２のＴＱaヘマトクリットセンサの底面図である。
【図４】図２のＴＱaヘマトクリットセンサの側面図である。
【図５】図２のＴＱaヘマトクリットセンサの上面図である。
【図６】図２の線６−６に沿って切り取った断面図である。
【図７】図２のＴＱaセンサと、エミッタで生成されて、その検出器で見られる照射容積又は「グローボール」とを示す概略図である。
【図８】本発明によるＴＱaヘマトクリットセンサの第２の実施形態の斜視図である。
【図９】図８のＴＱaヘマトクリットセンサの底面図である。
【図１０】図８のＴＱaヘマトクリットセンサの側面図である。
【図１１】図８のＴＱaヘマトクリットセンサの上面図である。
【図１２】図９の線１２−１２に沿って切り取った断面図である。
【図１３】図８のＴＱaヘマトクリットセンサと、エミッタで生成されて、その検出器で見られる照射容積又は「グローボール」とを示す概略図である。
【図１４】本発明によるＴＱaヘマトクリットセンサの第３の実施形態の斜視図である。
【図１５】図１４のＴＱaヘマトクリットセンサの底面図である。
【図１６】図１４のＴＱaヘマトクリットセンサの側面図である。
【図１７】図１４のＴＱaヘマトクリットセンサの上面図である。
【図１８】図１５の線１８−１８に沿って切り取った断面図である。
【図１９】図１４のＴＱaヘマトクリットセンサと、エミッタで生成されて、その検出器で見られる照射容積又は「グローボール」とを示す概略図である。
【図２０】本発明によるＴＱaヘマトクリットセンサの第４の実施形態の斜視図である。
【図２１】図２０のＴＱaヘマトクリットセンサの部分断面図である。
【図２２】アクセス部位に対するエミッタ及び検出器の配置を示す、図２０のＴＱaヘマトクリットセンサの概略図である。
【図２３】図２０のＴＱaヘマトクリットセンサと、エミッタで生成されて、その検出器で見られる照射容積又は「グローボール」とを示す概略図である。
【図２４】図２０のＴＱaヘマトクリットセンサと、エミッタで生成されて、その検出器で見られる照射容積又は「グローボール」とを示す概略図である。
【図２５】図２０のＴＱaヘマトクリットセンサと、エミッタで生成されて、その検出器で見られる照射容積又は「グローボール」とを示す概略図である。
【図２６】図２０のＴＱaヘマトクリットセンサと、エミッタで生成されて、その検出器で見られる照射容積又は「グローボール」とを示す概略図である。
【図２７】本発明によるＴＱaヘマトクリットセンサの第５の実施形態の斜視図である。
【図２８】図２７のＴＱaヘマトクリットセンサの部分断面図である。
【図２９】アクセス部位に対するエミッタ及び検出器の配置を示す、図２７のＴＱaヘマトクリットセンサの概略図である。
【図３０】図２７のＴＱaヘマトクリットセンサと、エミッタで生成されて、その検出器で見られる照射容積又は「グローボール」とを示す概略図である。
【図３１】図２７のＴＱaヘマトクリットセンサと、エミッタで生成されて、その検出器で見られる照射容積又は「グローボール」とを示す概略図である。
【図３２】図２７のＴＱaヘマトクリットセンサと、エミッタで生成されて、その検出器で見られる照射容積又は「グローボール」とを示す概略図である。
【図３３】図２７のＴＱaヘマトクリットセンサと、エミッタで生成されて、その検出器で見られる照射容積又は「グローボール」とを示す概略図である。
【図３４】使い捨て粘着パッチの形態を有する本発明によるＴＱaヘマトクリットセンサの断面図である。
【図３５】本発明によるセンサ及び関連モニタリングシステムで記録された、血管アクセスにおけるヘマトクリットに比例する信号をグラフ表示した図である。
【図３６】本発明によるＴＱaセンサを用いて判断された血管アクセス流量の値を従来の「ＨＤ０１」モニタで判断されたものに対してプロットしたグラフである。
【図１】
2004523268.tif 000007
【図２０】
2004523268.tif 000008
【図２７】
2004523268.tif 000009
【図３５】
2004523268.tif 000010
【図３６】
2004523268.tif 000011
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004523268.tif 000071
2004523268.tif 000072
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月27日(2003.8.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの光エミッタ及び少なくとも１つの光検出器を含み、光エミッタ及び光検出器の合計数が少なくとも３であり、前記光エミッタ及び前記光検出器が同一直線上に交互に配置された、血管アクセス血流を経皮的に測定するためのセンサであって、
全ての光エミッタは、同じ波長の光を放射する、
ことを特徴とするセンサ。
【請求項２】
軸線と、内側寄りエミッタと、内側寄り検出器とを有する基体を含む、血管アクセス血流を経皮的に測定するためのセンサであって、
軸線に垂直なアクセス配置線を有し、
内側寄りエミッタ及び内側寄り検出器が、前記アクセス配置線から等距離δの間隔を有してその両側の基体上に配置される、
ことを特徴とするセンサ。
【請求項３】
前記内側寄り検出器及び前記内側寄りエミッタからそれぞれ距離δの間隔を置いて配置された外側寄りエミッタ及び外側寄り検出器のうちの少なくとも一方を更に含むことを特徴とする請求項２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記エミッタ及び検出器の全ては、同一直線上に交互に配置されることを特徴とする請求項３に記載のセンサ。
【請求項５】
前記内側寄りエミッタは、唯一のエミッタであり、
前記内側寄りエミッタの両側に内側寄り検出器及び外側寄り検出器がある、
ことを特徴とする請求項４に記載のセンサ。
【請求項６】
前記内側寄り検出器は、唯一の検出器であり、
前記内側寄り検出器の両側に内側寄りエミッタ及び外側寄りエミッタがある、
ことを特徴とする請求項４に記載のセンサ。
【請求項７】
少なくとも１つの外側寄りエミッタ及び少なくとも１つの外側寄り検出器があることを特徴とする請求項４に記載のセンサ。
【請求項８】
皮膚側表面と外側表面とを有する基体と、
前記外側表面に装着された可撓性回路基板と、
回路が完全な時に装置の較正を可能にするように作動し、塗料の一部分が前記回路基板から除去された時に装置の較正を妨げる回路を形成するために、前記回路基板上に堆積された導電塗料と、
を含む、物理的パラメータを測定するために患者の皮膚に固定された医療装置であって、
皮膚側表面から導電性パスまでの通路を設けるために基体を通って形成された開口と、
導電塗料に付着するために前記開口内に配置されたプラグと、
層が取り除かれた時に前記プラグが層に固定されたままであり、それにより前記導電塗料の一部分の除去をもたらして装置の較正を妨げるように、前記基体の前記皮膚側表面を覆って前記プラグに固定された取外し可能な保護層と、
を更に含むことを特徴とする装置。
【請求項９】
前記基体の前記外側表面上に配置されて前記基体の内側部分を形成する外側カバーと、前記基体の前記内側部分に収容され、前記回路基板に固定された複数の感知素子とを更に含むことを特徴とする請求項８に記載の医療装置。
【請求項１０】
位置が確認されるグラフト又は静脈を含む領域におけるパラメータの値を測定し、位置が確認される前記グラフト又は静脈に隣接する領域における前記パラメータの値を測定するように構成されたセンサを含む、患者の体内のグラフト又は静脈における流体の流れの位置を確認するための装置であって、
センサが、位置が確認されるグラフト又は静脈を含む患者の皮膚の領域におけるパラメータの値を測定し、位置が確認される前記グラフト又は静脈に隣接する皮膚の領域における前記パラメータの値を測定するように構成され、
見つけるべき流体の流れの近くの患者の皮膚上に前記センサを配置するための手段と、
前記センサにより検出された測定値に基づいて、
（ａ）位置が確認される前記グラフト又は静脈を含む皮膚の領域における光学減衰係数（α）、
（ｂ）位置が確認される前記グラフト又は静脈に隣接する第１の領域における光学減衰係数（α０１）、及び
（ｃ）位置が確認される前記グラフト又は静脈に隣接する第２の領域における光学減衰係数（α０２）、
を計算するための手段と、
前記光学減衰係数（α０１）と前記光学減衰係数（α０２）との間の基準比を測定するための手段と、
前記基準比が特定の値に達した時に、信号が前記グラフト又は静脈の位置が確認されたことを示すように、前記基準比をモニタするための手段と、
を更に含むことを特徴とする装置。
【請求項１１】
前記基準比は、式（１−α０１／α０２）×１００を解くことにより判断されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記パラメータは、ヘマトクリットであることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
Ｆ（ΔＨ／Ｈ）の最終決定
Ｆ（ΔＨ／Ｈ）の値は、以下のように式（１１）と（８）との比である。
Ｆ（ΔＨ／Ｈ）＝（（ｄｉ／ｉ）α）／（（ｄ−１／α）（α２−α０２））（１３）
ｄが固定値であって公知なので、ｄｉ／ｉ、α、及び、α０は、式（１０）及び（５）により計算される。最終比Ｆ（ΔＨ／Ｈ）では、アクセス血液比例配分値Ｘｂが相殺されることに注意することが重要である。これにより、最終的な結果は、血管アクセスの大きさ、容積、又は、深さに依存しなくなる。同様に、ｄｉ／ｉ及びα／（α２−α０２）の比は、皮膚の色のばらつきを排除する。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
定期血液透析の際に指示薬希釈方法を用いて血管アクセス流量を測定するためには、血管アクセス部位１４を通って流れる血液の上流に指示薬を注入し、その濃度を下流で検出する必要がある。血液透析処置の間に透析血液ライン１６ａ及び１６ｂを逆転することは、指示薬の透析静脈導管１６ｂ内への直接注入による指示薬希釈の適用を可能にする。ＴＱａセンサ１２は、皮膚を通して静脈針２４の下流の希釈信号を検出することができるために、指示薬希釈原理の独特な応用により、透析血液ライン１６ａ及び１６ｂを逆転することなく血管アクセス流量を判断することができる。ＴＱａセンサ１２を用いて、血管アクセス血液流量を測定する様々な方法、及び、通常の患者のアクセス及びグラフトの位置を確認して静脈を局限する方法は、「経皮的アクセス血流を測定する方法」という名称の現在出願中の公開米国特許出願番号ＵＳ−２００２−０１２８５４５−Ａ１に説明されている。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
また、全ての実施形態において、米国特許第５，４９９，６２７号で検討されているように、組織の第１の層（上皮の非血液層）の反射が多重散乱効果を更に強めないようにエミッタ／検出器の分離が必要である。
更に、全ての実施形態において、隣接する各々の対のエミッタと検出器との間には、アクセス部位１４の一部分が内側寄りエミッタの照射容積又は「グローボール」内に囲まれるのに十分な距離があるべきである。この距離は、第５の実施形態に関して上述した場合を除き、一般的に約２４ｍｍである。


【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004523268.tif 000073
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2004523268.tif 000074
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2004523268.tif 000075
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１９】
2004523268.tif 000076
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２３】
2004523268.tif 000077
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２４】
2004523268.tif 000078
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２５】
2004523268.tif 000079
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２６】
2004523268.tif 000080
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２９】
2004523268.tif 000081
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３０】
2004523268.tif 000082
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３１】
2004523268.tif 000083
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３２】
2004523268.tif 000084
【手続補正１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３３】
2004523268.tif 000085
【国際調査報告】
2004523268.tif 000086
2004523268.tif 000087
2004523268.tif 000088