血液成分浓度测量装置以及血液成分浓度测量方法

专利名称：血液成分浓度测量装置以及血液成分浓度测量方法
技术领域：
本发明涉及一种在血液净化疗法等中对血液中的氧饱和度等血液成分的浓度进行测量的血液成分浓度测量装置以及血液成分浓度测量方法。
背景技术：
血液净化疗法是使用膜、吸附剂去除从体内输出的血液中的有害物质、无用物质并将血液输回到体内的疗法，存在血液透析、血液过滤透析、血液过滤、血液吸附等种类。例如血液透析疗法中的患者的管理是通过观察血液变动和全身症状这两者来进行的。例如透析中的患者血压降低的主要原因是随着除水而循环血流量减少，因此一边使用各种血液量测量监视器来监视患者的血液量，一边进行透析治疗。但是，这种循环血液量测量监视器不显示患者的全身症状，因此无法掌握作为全身症状的呼吸状态、血液循环动态。报告指出，通常患者的呼吸对血液循环带来较大影响，特别是，在循环血液量减少的患者中，呼吸变动变大(非专利文献1)。作为掌握全身症状之一的呼吸状态的方法，存在对血液中的动脉血氧饱和度(SpO2)进行测量的方法。作为对血液中的动脉血氧饱和度进行测量的装置，众所周知经皮氧饱和度监视器(脉搏血氧计(pulse oximeter))，该经皮氧饱和度监视器例如使用安装于手指尖的发光部和受光部向血液中入射光，检测其透过光，分析其光信号，由此能够算出血液中的动脉血氧饱和度。该经皮氧饱和度监视器从检测出的光强度的波形提取与动脉血有关的人体的搏动的周期成分，从而最终算出氧饱和度(参照专利文献1)。提取人体的搏动的周期成分是因为，在该搏动的周期成分中，与氧浓度相应地变动的红色光(R)和红外光(IR)透过光量的变动比率大，能够更正确地算出氧饱和度。于是，在该测量方法中，在算出氧饱和度时，需要根据光强度的波形来掌握人体的搏动周期。然而，在该测量方法中，例如当由于寒气、痉挛等而患者产生末梢循环不良等时， 由于光强度的波形中的搏动的周期成分相对减弱，因此难以根据检测出的光强度的波形来正确地掌握搏动周期，其结果，有时无法正确地测量氧饱和度。作为不受患者状态的影响而测量血液中的氧饱和度的方法，有报告指出在进行体外循环的血液净化回路中在泵部的跟前处设置氧饱和度监视器(参照非专利文献1、幻。然而，在这种情况下，例如受到血液净化回路所特有的干扰等影响，有可能无法正确且稳定地掌握人体的搏动周期。专利文献1 日本特公昭53-26437号公报非专利文献1 丸山一男呼吸和循环、循环控制(丸山一男呼吸i循環、循環制御)1998 年、19 、P · 484-488非专利文献2 今井胜等日本医工学治疗学会、医工学治疗(今井勝、他日本医工学治療学会医工学治療)2006年、18 (2)、P · 85-93
发明内容
发明要解决的问题本发明是为了解决以往技术中存在的上述问题而完成的，其目的在于提供一种在不易受到患者状态的影响的血液净化回路中能够正确且稳定地对血液中的氧饱和度等血液成分的浓度进行测量的血液成分浓度测量装置以及血液成分浓度测量方法。用于解决问题的方案达到上述目的的本发明是一种血液成分浓度测量装置，该血液成分浓度测量装置在用于净化从体内输出的血液并将血液输回到体内的血液净化回路中对血液中的规定的血液成分的浓度进行测量，该血液成分浓度测量装置具有发光部，其向上述血液净化回路中的血液入射光；受光部，其对透过了上述血液净化回路中的血液的上述光进行检测；以及计算部，其根据由上述受光部检测出的光强度的时间变化，提取与通过上述血液净化回路中的血液泵的驱动而在上述血液净化回路内产生的血液的搏动对应的上述光强度的时间变化的周期成分，根据该周期成分来算出规定的血液成分的浓度，其中，上述发光部和上述受光部被设置于上述血液净化回路中的上述血液泵的下游侧。根据本发明，在血液净化回路中，通过血液泵的驱动而产生血液的搏动。使用该血液净化回路内的血液的搏动，根据周期性地变化的光强度算出血液成分的浓度，由此能够正确且稳定地测量该血液成分的浓度。另外，发光部和受光部被设置于血液的搏动紊乱小的血液净化回路的血液泵的下游侧，因此能够更正确且稳定地算出血液成分的浓度。上述血液净化回路也可以具有血液净化器，该血液净化器在上述血液泵的下游侧净化血液，上述发光部和上述受光部被设置于上述血液净化回路中的上述血液泵与上述血液净化器之间。上述血液净化回路在上述血液泵与上述血液净化器之间具有动脉侧滴注器的情况下，上述发光部和上述受光部也可以被设置于上述血液净化回路中的上述血液泵与上述动脉侧滴注器之间。上述血液泵也可以连接于上述血液净化回路的流路，并且是具有直径大于其它部分的直径的管的管泵，上述发光部和上述受光部被设置于上述血液泵的管上。上述血液成分浓度测量装置也可以具有固定构件，该固定构件将上述发光部和上述受光部固定于上述血液净化回路。上述固定构件也可以将上述发光部和上述受光部按压固定于上述血液净化回路。血液成分浓度测量装置还可以具有流路罩，该流路罩覆盖上述血液净化回路中的固定有上述发光部和上述受光部的部分，上述固定构件从外侧按压上述流路罩。上述流路罩还可以具有弹性，并压迫上述血液净化回路中的固定有上述发光部和上述受光部的部分。上述流路罩还可以覆盖上述血液净化回路中的固定有上述发光部和上述受光部的部分以免进入外部的光。上述流路罩还可以构成为相对于上述血液净化回路拆卸自如。血液成分浓度测量装置还可以具有保持构件，该保持构件保持上述发光部和上述受光部，在上述固定构件的上述血液净化回路侧的面形成有收容上述保持构件的凹部。在上述保持构件与上述固定构件之间还可以夹设有具有弹性的构件。上述固定构件还可以构成为相对于上述血液净化回路拆卸自如。
上述发光部和上述受光部也可以被设置于上述血液净化回路中的不滞留气泡的部分。上述发光部还可以具备发出波长850nm IOOOnm的光的第一发光部以及发出波长500nm 700nm的光的第二发光部，上述血液成分的浓度为血液中的氧饱和度。基于其它观点的本发明是一种血液成分浓度测量方法，在用于净化从体内输出的血液并将血液输回到体内的血液净化回路中对血液中的规定的血液成分的浓度进行测量， 该血液成分浓度测量方法具有以下步骤向上述血液净化回路中的血液泵的下游侧的血液入射光，对透过了上述血液净化回路中的血液的上述光进行检测；以及根据检测出的光强度的时间变化，提取与通过上述血液泵的驱动而在上述血液净化回路内产生的血液的搏动对应的上述光强度的时间变化的周期成分，根据该周期成分来算出规定的血液成分的浓度。发明的效果根据本发明，在进行血液净化疗法时能够正确且稳定地测量血液成分的浓度。其结果，例如能够正确且可靠地掌握成为患者症状表现前兆的规定的血液成分的浓度变化。 因此，在症状表现之前能够对患者进行早期治疗，能够实现患者QOL的显著提高。


图1是表示血液净化装置的结构的概要的说明图。
图2是设置有传感器部的血液泵的管的说明图。
图3是表示传感器部的结构的概要的截面图。
图4是表示传感器部的结构的概要的横截面图。
图5是表示血液的氧饱和度测量的主要步骤的流程图。
图6是表示设置于枕状流路的传感器部的结构的纵截面图。
图7是表示由实施例1测量得到的氧饱和度的变化的图表。
图8是表示由实施例2测量得到的氧饱和度的变化的图表。
图9是表示比较例1中的传感器部的位置的血液净化回路的说明图。
图10是表示比较例1的传感器部的结构的说明图。
图11是表示由比较例1测量得到的氧饱和度的变化的图表。
附图标记说明
1 血液成分浓度测量装置；20 血液净化回路；30 血液泵；31 动脉侧滴注器
32 血液净化器；33 静脉侧滴注器；40 泵控制部；60 传感器部；61 传感器控制部；62 计算部；70 发光部；71 受光部；72 保持构件；73 固定构件；74 流路罩；F 周期。
具体实施例方式下面，参照附图来说明本发明的优选实施方式。图1是表示搭载有本实施方式所涉及的血液成分浓度测量装置1的血液净化装置10的结构的概要的说明图。如图1所示，血液净化装置10具有血液净化回路20，该血液净化回路20净化从体内输出的血液并将血液输回到体内。在血液净化回路20中，为了与血液接触而使用生物体适应性良好的软质素材，特别是优选使用含有邻苯二甲酸二乙基己酯(DOP)的氯乙烯醇、含有偏苯三酸三辛酯(TOTM) 的氯乙烯醇、硅橡胶。在血液净化回路20中设置有如下部分等血液泵30，其加压输送血液来产生血流；动脉侧滴注器(drip Chamber)31，其去除回路内的气泡；血液净化器32，其对血液进行净化处理；以及静脉侧滴注器33，其被设置于血液净化器32下游侧。血液泵30例如为管泵(tube pump)，使具有多个滚柱(roller)的旋转体旋转，多个滚柱能够依次以固定间隔一边使用血液净化回路20的流路(管)来使血液产生搏动一边加压输送血液。如图2所示，血液泵30具有流路21b，该流路21b是直径大于血液净化回路20的其它流路21a的直径的泵管。通过血液泵30的驱动而产生的血液的搏动周期是根据旋转体的转速(泵的转速) 和滚柱的数量来设定的。血液泵30的驱动是由图1示出的泵控制部40进行控制。通过血液泵30产生的血液的搏动周期F例如能够从泵控制部40输出到后述的血液成分浓度测量装置1的计算部62。动脉侧滴注器31例如被设置于血液泵30与血液净化器32之间的流路21。血液净化器32被设置于血液净化回路20的动脉侧滴注器31的下游侧。在血液净化器32中设置有分离出血液中的有害物质、无用物质等规定成分的中空纤维膜或吸附规定成分的吸附材料等。血液成分浓度测量装置1例如具有传感器部60、传感器控制部61以及计算部62。传感器部60例如被设置于血液泵30与动脉侧滴注器31之间的、如图2所示的血液泵30的流路21b。此外，将设置有传感器部60的血液泵30的流路21b的壁厚设定为4mm 以下，更优选设定为3mm以下。这样，流路21b的肖氏A级硬度被设定为30 70左右，形成为比血液净化回路20的其它部分21a柔软。另外，流路21b为了有效地接收反射光，如上所述那样内径大于血液净化回路20的其它流路21a的内径。例如其它流路21a的内径为3. 5mm左右，与此相对，流路21b的内径为5mm以上。如图3所示，例如传感器部60具有发光部70，其向血液净化回路20的血液中入射光；受光部71，其对透过了血液中的光进行检测；保持构件72，其保持发光部70和受光部71 ；固定构件73，其将发光部70和受光部71固定在流路21b ；以及流路罩74，其覆盖流路21b的固定有发光部70和受光部71的部分。流路罩74例如是不透明的材质并具有弹性。如图4所示，流路罩74被分割成两个部分，分别形成为板状，内侧形成有与流路21b的形状相匹配的半圆柱状的凹部。由此， 流路罩74从两侧夹持血液净化回路20的流路21b来覆盖该流路21b，能够压迫固定流路 21b。另外，流路罩74相对于流路21b可拆卸。并且，流路罩74覆盖流路21b的固定有发光部70和受光部71的部分以免进入外部光。如图3所示，在流路罩74中例如嵌入有发光部70和受光部71，设置有该发光部 70和受光部71的光所通过的两个贯通孔80。沿着血液净化回路20的流路方向X设置有贯通孔80。另外，如图4所示，在相对于流路21b呈直角的直角方向Y的中央处设置有贯通孔80。如图3所示，保持构件72例如形成为薄板状，在保持构件72的表面沿着流路方向 X以规定间隔保持发光部70和受光部71。
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固定构件73例如具有四角状的一对平板部100以及用于固定该平板部100彼此的紧固构件101。平板部100例如由比流路罩74具有刚性的例如金属形成。在一侧平板部100内侧中央处形成有凹部102，在该凹部102嵌入保持构件72来进行定位。在保持构件72与平板部100的凹部102底面之间存在具有弹性的缓冲片103。对上述流路罩74、缓冲片103使用具有弹性的软质素材，将肖氏A级硬度设定为 1 85，特别是设定为4 70左右(依据JI S K7215标准)。具体地说，使用硅橡胶、丁基橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶等。一对平板部100从两侧夹持流路罩74，通过紧固构件101而彼此向内侧紧固，由此从外侧按压流路罩74。由此，保持构件72的发光部70与受光部71以被嵌入在贯通孔80 的状态与流路21b的表面相接触而被按压。另外，通过松脱紧固构件101的紧固，能够从流路21b、流路罩74卸下固定构件73。此外，由流路罩74产生的流路21b的最终压迫固定率优选为100% 175%。压迫固定率是指，在将没有被压迫的状态下的测量部40的直径设为 D而因压迫产生变动的直径设为Ad的情况下该压迫固定率表示为(D+Ad)/DX100(% )。 此外，只要能够进行压迫固定即可，不必拘泥于上述方法。紧固构件101例如由螺栓、螺母形成，被设置于平板部100的四角。发光部70具备发光用的LED或者激光二极管，至少能够发出两种波长的光。例如发光部70发出从血液受到的影响少的500nm以上波长的光，具有第一发光部70a和第二发光部70b，该第一发光部70a发出容易被血液中的氧合血红蛋白吸收的波长850nm IOOOnm的第一光(红外光)，该第二发光部70b发出容易被血液中的还原血红蛋白吸收的波长5OOnm 7OOnm的第二光(红色光)。关于设置有传感器部60的血液净化回路20的流路21b，被设置成在该流路21b中不滞留气泡，例如朝上下方向。由此，由传感器部60进行的光的检测不会受到气泡的阻碍而正确地进行。此外，设置有传感器部60的流路21b还可以相对于铅直方向倾斜。传感器控制部61对传感器部60中的发光和受光进行控制。由传感器部60的受光部71接收的光被输出到传感器控制部61。传感器控制部61能够将该光的信息输出到计算部62。计算部62例如由信号处理电路、计算机构成，通过血液泵30的驱动而在血液净化回路20内产生血液的搏动，根据由受光部71检测出的光强度的时间变化(波形)，来提取与血液的搏动对应的周期成分，根据该周期成分来能够算出作为规定的血液成分的浓度的血液氧饱和度。接着，说明由具有上述结构的血液成分浓度测量装置1进行的血液氧饱和度测量。图5是表示该血液氧饱和度测量的主要步骤的流程图。例如在血液净化装置10中的血液净化处理中，由血液泵30加压输送血液，血液在血液净化回路20内流动。此时通过血液泵30的滚柱的驱动，在血液净化回路20内产生规定周期F的血液搏动。并且，在该血液净化处理中，在传感器部60中从发光部70向血液净化回路20内的血液中连续地入射光(图 5的步骤Si)。此时，第一发光部70a和第二发光部70b交替发光，容易被血液中的氧合血红蛋白吸收的波长的第一光以及容易被血液中的还原血红蛋白吸收的波长的第二光交替地入射到血液中。将该发光周期设定为充分短于搏动周期F。
从发光部70发出的光在血液中进行反射，由受光部71进行检测(图5的步骤S2)。 受光部71的光信号被输出到计算部62。在计算部62中，首先根据受光部71的输出信号来分别提取第一光和第二光的光强度。由此，求出第一光的光强度的时间变化以及第二光的光强度的时间变化(图5的步骤S； )。另外，从泵控制部40对计算部62提供血液净化回路 20中的血液的搏动周期F(图5的步骤S4)。此外，血液的搏动周期F还可以从泵控制部40 经由传感器控制部61被输出到计算部62。该搏动周期F既可以根据血液泵30的泵转速和滚柱的数量的驱动设定通过计算得到，还可以通过监视泵转速来得到。另外，搏动周期F 还可以通过在血液泵30的出口部分监视压力变动来得到。并且，使用从泵控制部40得到的血液的搏动周期F并根据第一光和第二光的光强度的时间变化，仅提取与上述搏动周期 F对应的周期成分。接着，求出与第一光与第二光的周期F对应的周期成分的强度比，使用预先求出的该第一光的光强度和第二光的光强度的强度比与血液氧饱和度之间的关系式， 根据与上述第一光和第二光的周期F对应的周期成分的强度比算出血液氧饱和度(图5的步骤SQ。此外，搏动周期F还可以根据第一光或者第二光的光强度的时间变化来求出。根据本实施方式，在血液净化回路20中通过血液泵30的驱动来产生具有稳定的周期的血液的搏动。并且，使用发光部70和受光部71对通过了血液净化回路20的血液的光的强度进行检测，使用通过上述血液泵30的驱动而产生的血液的搏动周期F，根据上述光的强度算出血液氧饱和度。由此，能够正确且稳定地测量血液氧饱和度。另外，发光部70 和受光部71被设置于血液的搏动紊乱小的血液净化回路20的血液泵30下游侧，因此能够更正确且稳定地算出血液氧饱和度。发光部70和受光部71被设置于血液净化回路20的血液泵30与血液净化器32 之间，因此能够在血液净化回路20中的血液的搏动紊乱小的部分进行光的检测。于是，能够使用通过血液泵30的驱动而产生的血液的搏动周期F以及由发光部70和受光部71得到的光强度来更正确且稳定地算出血液氧饱和度。并且，发光部70和受光部71被设置于血液净化回路20的血液泵30与动脉侧滴注器31之间，因此能够在血液净化回路20中的血液的搏动紊乱更小的部分进行光的检测。 于是，能够使用通过血液泵30的驱动而产生的血液的搏动周期F以及由发光部70和受光部71得到的光强度来进一步正确且稳定地算出血液氧饱和度。另外，发光部70和受光部71被设置于直径大于其它流路21a的直径的血液泵30 的管、即流路21b，因此能够在血液净化回路20中的血液的搏动紊乱最小的部分进行光的检测。于是，能够使用通过血液泵30的驱动而产生的血液的搏动周期F以及由发光部70 和受光部71得到的光强度来进一步正确且稳定地算出血液氧饱和度。另外，流路21b的直径大，从发光部70入射的光在血液中充分反射，因此有效地接收该反射光，能够有效且可靠地检测光强度。血液成分浓度测量装置1具有固定构件73，该固定构件73隔着流路罩74将发光部70和受光部71固定于流路21b，因此发光部70和受光部71不会偏离于流路21b，而能够正确且稳定地进行对血流的光的发光、受光。固定构件73将发光部70和受光部71向血液净化回路20侧按压固定，因此发光部70和受光部71始终与流路21b接触，从而能够正确且稳定地进行对血流的光的发光、受光。
血液成分浓度测量装置1具有流路罩74，该流路罩74覆盖血液净化回路20的固定有发光部70和受光部71的部分的流路21b，固定构件73从外侧按压流路罩74。由此， 能够抑制外部的振动、流路21b本身的振动等干扰对血液搏动的影响。流路罩74压迫流路21b的固定有发光部70和受光部71的部分，具有弹性，因此能够将流路21b本身的动作限制到不会抑制血液搏动的程度。由此，能够防止由于例如因长时间的体外循环产生的血液净化回路20的振动而发光部70和受光部71与流路21b发生位置偏离。因此，发光部70和受光部71能够正确且稳定地检测光的强度。流路罩74覆盖流路21b的固定有发光部70和受光部71的部分以免进入外部的光，因此能够防止由外部自然光产生的噪声，根据由受光部71检测出的光的强度能够正确且稳定地测量血液氧饱和度。另外，在本实施方式中，流路罩74贴紧流路21b，因此还防止从流路21b内侧向外部的光的散射，能够正确且可靠地由发光部70和受光部71向血液发光和受光。流路罩74构成为相对于血液净化回路20拆卸自如，因此能够在血液净化回路20 的适当的部分安装发光部70、受光部71。血液成分浓度测量装置1具有保持构件72，该保持构件72保持发光部70和受光部71，在固定构件73的血液净化回路20侧的面形成有收容保持构件72的凹部103。由此，能够将发光部70和受光部71牢固地固定于固定构件73，由此不会发生位置偏离，因此发光部70和受光部71能够正确且稳定地检测光的强度。在保持构件72与固定构件73之间设有具有弹性的缓冲片103，因此能够通过适当的力将发光部70和受光部71按压到流路21。另外，吸收从外部传递到固定构件73的振动等，从而能够抑制该振动对血液搏动的影响。此外，还可以将缓冲片103放入流路罩74与保持构件72之间来调整缓冲程度。固定构件73构成为相对于血液净化回路20拆卸自如，因此根据需要能够将发光部70、受光部71安装到血液净化回路20的适当的部分。传感器部60被设置于血液净化回路20的不滞留气泡的部分，因此即使例如由于治疗中的压力变化、气温变化而在血液净化回路20内产生微小气泡，微小气泡也不会滞留在传感器部60。其结果，入射光不会受到气泡的影响，而能够更正确地测量氧饱和度。发光部70具备发出波长850nm IOOOnm的光的第一发光部以及发出波长 500nm 700nm的光的第二发光部，使用各光来测量血液中的氧饱和度。在这种情况下，能够高精度地测量氧饱和度。以上，参照

了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述例子。使用反射型氧饱和度监视器进行了说明，但是还能够将发光部70和受光部71设置在隔着血液净化回路20相对的位置，来使用透过型氧饱和度监视器。本领域技术人员显然知道在权利要求书所记载的思想范畴内能够想到各种变更例或者修改例，这些也当然属于本发明的技术范围。例如在上述实施方式中，传感器部60被设置于作为血液泵30的泵管的流路21b， 但是只要是血液泵30的下游侧，则还可以设定于血液净化回路20的其它部分。另外，例如图6所示，设置有传感器部60的血液净化回路20的流路21c也可以形成为软质且直径大的枕(pillow)状。为了与血液接触，对流路21c例如使用生物体适应性良好的软质素材，
1特别优选使用含有邻苯二甲酸二乙基己酯(DOP)的氯乙烯醇、含有偏苯三酸三辛酯(TOTM) 的氯乙烯醇、硅橡胶。另外，将流路21c的厚度设定为4mm以下，更优选设定为3mm以下。这样，流路21c的肖氏A级硬度被设定为30 70左右，形成为比血液净化回路20的流路21 的其它部分柔软。另外，为了有效地接收反射光，流路21c的内径大于血液净化回路20的其它部分的内径，例如其它部分的内径为3. 5mm左右，与此相对，流路21c的内径为5mm以上。在上述实施方式中，血液净化回路20的设置有传感器部60的流路21b被设置成上下方向或者倾斜，气泡处于上方而与血液一起流动，但是作为不易受到气泡的影响的其它结构，例如可以水平地设置血液净化回路20，也可以将发光部70和受光部71配置于血液净化回路20的下表面或者侧面，以免在该发光部70与受光部71附近滞留气泡。例如还可以将血液净化回路20的直径、发光部70和受光部71的位置设置成从发光部70和受光部 71所处的水平面起3mm以上上方不会滞留气泡。固定构件73、流路罩74可以是其它结构，也可以是一体化的结构。另外，还可以将一对固定构件73中的构件间在一端侧进行连结，使得能够以该连结部为轴进行转动。在这种情况下，将血液净化回路20放入固定构件73的两个构件之间并夹持，将固定构件73的两个构件闭合来相互固定，由此也可以固定血液净化回路20。流路罩74也可以与固定构件 73同样地将两个构件间在一端侧进行连结，使得能够以连结部为轴进行转动。在上述实施方式中，示出了测量血液中的氧饱和度的例子，但是本发明还能够应用于对氧饱和度以外的血糖等血液成分的浓度进行测量的情况。[实施例]下面，按照实施例具体说明本发明，但是本发明并不限于此。(实施例1)在实施例1中，使用如下的血液成分浓度测量装置1 如图1所示那样将传感器部 60设置在血液泵30的下游侧(血液泵30与动脉侧滴注器31之间)，如图6所示那样以枕状形成传感器部60的流路21c。具体地说，将作为反射型传感器的masimo SET Radical (自由基)脉搏血氧计用作传感器部60，Radical中的用于测量氧合血红蛋白和还原血红蛋白的吸光度比例的发光部70的红色光和红外光的波长分别使用660nm和905nm。作为枕状的流路21c，使用透析用血液电路(日本工业标准JIS T 3248)的负压检测部分(长度15. 6mm、宽度36. 7mm、高度15.9讓、硬度52(肖氏A级硬度))。对固定构件73中的发光部70和受光部71侧的平板部100使用长度40mm、宽度78mm、厚度IOmm的平板部，对其相对侧的平板部100使用长度40mm、宽度78mm、厚度3mm的平板部。通过固定构件73和流路罩74来夹持枕状的流路21c，以107%的压迫固定率进行压迫固定。对流路罩74使用硅素材。将发光部70和受光部71侧的流路罩74的一个构件设为长度30mm、宽度50mm、厚度6mm。在该流路罩74中的一个构件中形成6mmΦ的孔来设为贯通孔80。将相对侧的流路罩74的一个构件设为长度30mm、宽度50mm、厚度8mm。另外， 将缓冲片103设为长度25mm、宽度30mm、厚度1.5mm。缓冲片103的硬度为14 (肖氏A级硬度)，流路罩74的硬度为32(肖氏A级硬度)。此外，传感器部60中的血液的流向为从下向上。使用masimo公司制造的信息分析软件Ver. 1. 7. OSat partner来测量氧饱和度。
11作为测量时的透析条件，在血液流量200mL/分钟、透析液流量500mL/分钟、透析液温度 36. 4°C至36. 8°C的条件下进行测量。在进行透析处理时，有时由于除水而引起患者的氧饱和度暂时降低。图7示出此时使用血液成分浓度测量装置1得到的氧饱和度和血压的测量结果。如图7所示，使用实施例1的血液成分浓度测量装置1测量得到的氧饱和度随着时间明确且平滑地降低，正确且稳定地进行了该测量。另外，在图7的图表中(4)的压力测量时，患者的压力降低。根据实施例1的氧饱和度测量，能够正确地掌握氧饱和度向(4)的压力测量时逐渐降低，因此能够事先正确地预测该患者的压力降低。在该实施例1的情况下，使用传感器部60，由血液泵30的正压的搏动产生的光强度的周期性波形也变得稳定，能够可靠地测量周期成分，针对根据该周期成分计算出的氧饱和度，能够得到如图7所示那样偏差少的结果。针对作为搏动波形的内容成分的、表示搏动成分与非搏动成分的比例的灌注指数 (% ) (Perfusion Index，下面简称为PI)，得到10. 0士 1. 5这一搏动成分的比例较的数值。 通常，优选PI为0. 2以上，认为数值越高则测量精度越高，据此也能够确认出本实施例1的氧饱和度测量值是根据搏动成分高精度地得到的数值。以上，通过提高氧饱和度的精度，能够明确地掌握作为生物体反应的氧饱和度的变动，能够确认出血液透析治疗中的氧饱和度明显降低起8分钟之后出现血压(收缩期血压)的降低(图7)。(实施例2)在实施例2中，使用如下的血液成分浓度测量装置1 将传感器部60如图1所示那样设置在血液泵30的下游侧(血液泵30与动脉侧滴注器31之间)，如图3以及图4所示那样在作为血液泵30的泵管的流路21b中设置传感器部60。具体地说，将作为反射型传感器的masimo SET Radical脉搏血氧计用作传感器部60，Radical中的用于测量氧合血红蛋白和还原血红蛋白的吸光度比例的发光部70的红色光和红外光的波长分别使用660nm和 905nmo作为血液泵30的流路21b，使用透析用血液电路(日本工业标准JIS T 3248)的血液泵用管部分(内径8. 0mm、外径12. 0mm、长度325mm、硬度45 (肖氏A级硬度))。对固定构件73中的发光部70和受光部71侧的平板部100使用长度40mm、宽度44mm、厚度IOmm 的平板部，对其相对侧的平板部100使用长度40mm、宽度44mm、厚度3mm的平板部。使用固定构件73和流路罩74来夹持流路21b，以103%的压迫固定率进行压迫固定。对流路罩74使用硅素材。将发光部70和受光部71侧的流路罩74中的一个构件设为长度30mm、宽度44mm、厚度5mm。在该流路罩74中的一个构件中形成6mmΦ的孔来设为贯通孔80。将相对侧的流路罩74的一个构件设为长度30mm、宽度44mm、厚度6mm。另夕卜， 将缓冲片103设为长度25mm、宽度30mm、厚度1.5mm。缓冲片103的硬度为14 (肖氏A级硬度)，流路罩74的硬度为32(肖氏A级硬度)。此外，传感器部60中的血液的流向为从下向上。使用masimo公司制造的信息分析软件Ver. 1. 7. OS at partner来测量氧饱和度。 作为测量时的透析条件，在血液流量200mL/分钟、透析液流量500mL/分钟、透析液温度 36. 4°C至36. 8°C的条件下进行测量。图8示出在进行透析处理时由于除水而患者的氧饱和度降低时使用实施例2的血液成分浓度测量装置1得到的氧饱和度和血压的测量结果。如图8所示，使用实施例2的
12血液成分浓度测量装置1测量得到的氧饱和度随着时间明确且平滑地降低，正确且稳定地进行了该测量。另外，在图8的图表中(4)的血压测量时，患者的血压降低。根据实施例2 的氧饱和度测量，能够正确地掌握氧饱和度向(4)的血压测量时逐渐降低，因此能够事先正确地预测该患者的血压降低。在该实施例2的情况下，传感器部60位于紧挨着通过血液泵30的驱动进行加压输送的位置之后，并且具有相同的回路直径，回路所特有的干扰等的影响也少，能够可靠地测量血液泵30的周期成分。另外，通过比较实施例2与实施例1，确认出在实施例2中，在测量氧饱和度时的偏差减少，噪声也减少。从血液净化回路20中的设置传感器部60的位置来看，明确可知实施例2更优选。在实施例2的情况下，在实施例1中也表示的PI表示15. 0士2. 0这一相当高的值， 能够确认出作为设置传感器部60的位置的可靠性高于实施例1。如图8所示，通过实施例2能够确认出在血液透析治疗中的氧饱和度明显降低起 10分钟之后出现血压(收缩期血压)的降低。通常认为，对于随着血液透析治疗的除水而产生的循环血液量的变化，在正常的情况下通过由自律神经产生的血管收缩而维持血压的稳定性，但是在异常的情况下自律神经平衡被破坏，由于肺血流量减少、呼吸性变动的影响而引起氧饱和度减少和血压降低。通过本发明中的血液成分浓度测量装置1，在无法应对血液透析治疗中的循环血液量变化的身体疾病中，能够可靠地预测因呼吸性变动的影响引起的血压降低。(比较例1)在比较例1中，使用如下的血液成分浓度测量装置如图9所示那样将传感器部 120设置在血液泵30的上游侧(血液泵30与患者的脱血穿刺部之间)，如图10所示那样以枕状形成设置有传感器部120的血液净化回路20的流路21d。传感器部120具备发光部130、受光部131、发光部130与受光部131的保持部133、缓冲片132以及它们的收纳部 134，发光部130和受光部131与枕状的流路21d相接触。具体地说，将作为反射型传感器 Wmasimo SETRadical脉搏血氧计用作传感器部120，Radical中的用于测量氧合血红蛋白和还原血红蛋白的吸光度比例的发光部130的红色光和红外光的波长分别使用660nm和 905nmo作为枕状的流路21d，使用透析用血液电路(日本工业标准JIS T 3248)的负压检测部分(长度15. 6mm、宽度36. 7mm、高度15. 9mm、硬度52 (肖氏A级硬度))。在收纳部 134 (长度31. 0mm、宽度71. 0mm、高度31. 0mm、板厚5. Omm)内通过发光部130、受光部131夹持枕状的流路21d，以125%的压迫固定率进行压迫固定。对保持部132使用硅素材，设为长度25mm、宽度30mm、厚度2. 5mm、硬度15 (肖氏A级硬度)。在发光部130、受光部131所处的部分形成6πιπιΦ的孔来设为光路。使用masimo公司制造的信息软件Wiysiolog测量氧饱和度。作为测量时的透析条件，在血液流量200mL/分钟、透析液流量500mL/分钟、透析液温度36. 4°C至36. 8°C的条件下进行测量。此外，传感器部120中的血液的流向为水平，传感器部120配置于血液净化回路20的下表面。图11示出氧饱和度和血压的测量结果。由于血液泵30的搏动，在测量部中成为负压，搏动波形发生紊乱，难以可靠地得到周期成分。其结果，氧饱和度的偏差变大，难以准确地捕捉变化，由此难以预测由氧饱和度的变化引起的血压降低。
表示搏动成分的比例的PI为1.0士0.5，数值变低，明确了与实施例相比传感器部 120的设置位置处的测量缺乏稳定性。产业上的可利用件本发明能够广泛应用于去除血液中的废物等有害物质的血液净化疗法。能够通过血液净化回路来测量血液成分的浓度，因此不需要将特殊的测量部位安装于血液净化回路内，并且不与血液接触，因此能够经济且安全地使用。
权利要求
1.一种血液成分浓度测量装置，在用于净化从体内输出的血液并将血液输回到体内的血液净化回路中对血液中的规定的血液成分的浓度进行测量，该血液成分浓度测量装置具有发光部，其向上述血液净化回路中的血液入射光； 受光部，其对透过了上述血液净化回路中的血液的上述光进行检测；以及计算部，其根据由上述受光部检测出的光强度的时间变化，提取与通过上述血液净化回路中的血液泵的驱动而在上述血液净化回路内产生的血液的搏动对应的上述光强度的时间变化的周期成分，根据该周期成分来算出规定的血液成分的浓度，其中，上述发光部和上述受光部被设置于上述血液净化回路中的上述血液泵的下游侧。
2.根据权利要求1所述的血液成分浓度测量装置，其特征在于，上述血液净化回路具有血液净化器，该血液净化器在上述血液泵的下游侧净化血液， 上述发光部和上述受光部被设置于上述血液净化回路中的上述血液泵与上述血液净化器之间。
3.根据权利要求2所述的血液成分浓度测量装置，其特征在于，上述血液净化回路在上述血液泵与上述血液净化器之间具有动脉侧滴注器， 上述发光部和上述受光部被设置于上述血液净化回路中的上述血液泵与上述动脉侧滴注器之间。
4.根据权利要求1 3中的任一项所述的血液成分浓度测量装置，其特征在于，上述血液泵连接于上述血液净化回路的流路，并且是具有直径大于其它部分的直径的管的管泵，上述发光部和上述受光部被设置于上述血液泵的管上。
5.根据权利要求1 4中的任一项所述的血液成分浓度测量装置，其特征在于，还具有固定构件，该固定构件将上述发光部和上述受光部固定于上述血液净化回路。
6.根据权利要求5所述的血液成分浓度测量装置，其特征在于，上述固定构件将上述发光部和上述受光部按压固定于上述血液净化回路。
7.根据权利要求5或者6所述的血液成分浓度测量装置，其特征在于，还具有流路罩，该流路罩覆盖上述血液净化回路中的固定有上述发光部和上述受光部的部分，上述固定构件从外侧按压上述流路罩。
8.根据权利要求7所述的血液成分浓度测量装置，其特征在于， 上述流路罩具有弹性，并压迫上述血液净化回路中的固定有上述发光部和上述受光部的部分。
9.根据权利要求7或者8所述的血液成分浓度测量装置，其特征在于，上述流路罩覆盖上述血液净化回路中的固定有上述发光部和上述受光部的部分以免进入外部的光。
10.根据权利要求7 9中的任一项所述的血液成分浓度测量装置，其特征在于， 上述流路罩构成为相对于上述血液净化回路拆卸自如。
11.根据权利要求5 10中的任一项所述的血液成分浓度测量装置，其特征在于，还具有保持构件，该保持构件保持上述发光部和上述受光部， 在上述固定构件的上述血液净化回路侧的面形成有收容上述保持构件的凹部。
12.根据权利要求11所述的血液成分浓度测量装置，其特征在于， 在上述保持构件与上述固定构件之间夹设有具有弹性的构件。
13.根据权利要求5 12中的任一项所述的血液成分浓度测量装置，其特征在于， 上述固定构件构成为相对于上述血液净化回路拆卸自如。
14.根据权利要求1 13中的任一项所述的血液成分浓度测量装置，其特征在于， 上述发光部和上述受光部被设置于上述血液净化回路中的不滞留气泡的部分。
15.根据权利要求1 14中的任一项所述的血液成分浓度测量装置，其特征在于， 上述发光部具备发出波长850nm IOOOnm的光的第一发光部以及发出波长500nm 700nm的光的第二发光部，上述血液成分的浓度为血液中的氧饱和度。
16.一种血液成分浓度测量方法，在用于净化从体内输出的血液并将血液输回到体内的血液净化回路中对血液中的规定的血液成分的浓度进行测量，该血液成分浓度测量方法具有以下步骤向上述血液净化回路中的血液泵的下游侧的血液入射光，对透过了上述血液净化回路中的血液的上述光进行检测；以及根据检测出的光强度的时间变化，提取与通过上述血液泵的驱动而在上述血液净化回路内产生的血液的搏动对应的上述光强度的时间变化的周期成分，根据该周期成分来算出规定的血液成分的浓度。
全文摘要
本发明提供一种血液成分浓度测量装置以及血液成分浓度测量方法，在血液净化回路中，正确且稳定地测量血液成分的浓度。血液成分浓度测量装置(1)具有传感器部(60)和计算部(72)，该传感器部(60)具有向血液净化回路(20)中的血液入射光的发光部以及对透过了血液净化回路(20)中的血液的光进行检测的受光部，该计算部(72)根据由受光部检测出的光强度的时间变化，提取与通过血液泵(30)的驱动而在血液净化回路(20)内产生的血液的搏动相同的周期F的周期成分，根据该周期成分算出氧浓度。传感器部(60)设置于血液净化回路(20)的血液泵(30)的下游侧。
文档编号G01N21/59GK102426159SQ20111023328
公开日2012年4月25日 申请日期2011年8月15日 优先权日2010年8月13日
发明者今井胜, 佐佐木正富 申请人:旭化成可乐丽医疗株式会社