特開 2019-74429 超音波流量計及び血液浄化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-74429(P2019-74429A)

(43)【公開日】2019年5月16日

(54)【発明の名称】超音波流量計及び血液浄化装置

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/66 20060101AFI20190419BHJP

   G01F 1/00 20060101ALI20190419BHJP

   G01F 25/00 20060101ALI20190419BHJP

   A61M 1/36 20060101ALI20190419BHJP

【ＦＩ】

   G01F1/66 101

   G01F1/66 103

   G01F1/00 Q

   G01F25/00 Q

   A61M1/36 100

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2017-201316(P2017-201316)

(22)【出願日】2017年10月17日

(71)【出願人】

【識別番号】000153030

【氏名又は名称】株式会社ジェイ・エム・エス

(71)【出願人】

【識別番号】000143949

【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(72)【発明者】

【氏名】正岡 勝則

(72)【発明者】

【氏名】大塚 浩司

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 照久

【テーマコード（参考）】

2F030

2F035

4C077

【Ｆターム（参考）】

2F030CA03

2F030CC20

2F030CD04

2F030CE02

2F030CF07

2F035AA06

2F035DA08

2F035DA12

2F035DA14

2F035DA16

2F035DA23

4C077AA05

4C077BB01

4C077BB02

4C077BB03

4C077EE01

4C077EE02

4C077HH03

4C077HH05

4C077KK17

(57)【要約】

【課題】血液浄化装置に用いられ、液体の流量を継続的に長時間に亘って測定し、その測定環境が変化する場合であっても、測定精度を保った超音波流量計を提供すること。
【解決手段】超音波流量計１Ａは、血液浄化装置１００Ａに用いられ、血液導管１２０の外側に接触して取り付けられる超音波送受波器１０Ａ、１０Ｂと、液体の流量を測定する流量測定回路２０Ａと、を備え、流量測定回路２０Ａは、送信部２１と、受信部２２と、血液導管１２０を流れる液体の実流量の基準流量を取得するタイミングを判定する判定部２４と、送受信された超音波信号に基づいて流量を算出する流量算出部２５と、判定部２４により判定されたタイミングにおいて流量算出部２５により算出された基準流量Ｑ_０を記憶する記憶部２６と、算出流量Ｑ及び基準流量Ｑ_０に基づいて較正した較正流量Ｑ’を算出する較正流量算出部２７と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

血液導管と該血液導管に液体を流すための血液ポンプとを備える血液浄化装置に用いられる超音波流量計であって、
液体が流れる前記血液導管の外側に接触して取り付けられ超音波信号を送受する超音波送受波器と、
前記超音波送受波器で送受される超音波信号に基づいて液体の流量を測定する流量測定回路と、を備え、
前記流量測定回路は、
前記超音波送受波器に超音波信号を送信する送信部と、
前記超音波送受波器から超音波信号を受信する受信部と、
前記血液導管を流れる液体の実流量を基準流量として取得するタイミングを判定する判定部と、
前記送信部により送信された超音波信号及び前記受信部により受信された超音波信号に基づいて流量を算出する流量算出部と、
前記判定部により判定されたタイミングにおいて前記流量算出部により算出された基準流量を記憶する記憶部と、
前記流量算出部により算出された算出流量及び前記記憶部に記憶された直近の前記基準流量に基づいて較正した較正流量を算出する較正流量算出部と、
を備える超音波流量計。

【請求項2】

前記血液浄化装置は、前記血液ポンプを制御して前記血液導管を流れる液体の送液方向が異なる複数の工程を切り替える制御部を備え、工程が切り替わる際に前記血液ポンプが停止又は送液方向が変化するタイミングが発生し、
前記判定部は、前記制御部から前記血液ポンプが停止又は送液方向が変化するタイミング情報を受信することにより判定を行う請求項１に記載の超音波流量計。

【請求項3】

前記流量測定回路は、
前記判定部により判定された前記血液ポンプが停止又は送液方向が変化するタイミングにおいて前記液体の実流量がほぼゼロとなるゼロ点流量を算出し、また算出後の前記血液ポンプの設定流量を前記制御部から受信する設定流量受信部と、
前記較正流量算出部により算出された較正流量、前記ゼロ点流量を算出した後液体の流れが落ち着いた状態において前記較正流量算出部により算出された較正流量及び前記設定流量受信部により受信した前記血液ポンプの設定流量に基づいて補正した補正流量を算出する補正流量算出部と、
を備える請求項２に記載の超音波流量計。

【請求項4】

前記超音波流量計は、前記血液導管を流れる液体の流れ方向について所定の距離をおいて配置される少なくとも一対の前記超音波送受波器を備え、
前記超音波送受波器は、液体の流れ方向に対して斜めに超音波信号を送受する請求項１〜３のいずれかに記載の超音波流量計。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれかに記載の超音波流量計と、血液導管と、該血液導管に液体を流すための血液ポンプと、を備える血液浄化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、血液浄化装置に用いられる超音波流量計に関する。

【背景技術】

【0002】

血液透析や血漿交換、吸着療法等の治療に用いられる血液浄化装置においては、血液ポンプを用いて血液浄化手段が接続された血液導管に血液やプライミング液等の液体を流すが、血液ポンプの設定流量通りに液体が流れているとは限らないので、実際に流れている流量（実流量）を把握するため超音波流量計が用いられている（特許文献１及び２参照）。

【0003】

ところで、血液浄化装置においては、治療開始前に血液導管等を洗浄するプライミング工程、患者から血液を脱血する脱血工程、血液浄化手段を用いて治療を施す治療工程、患者に血液を戻す返血工程等の様々な工程が実施される（特許文献３参照）。

【0004】

超音波流量計等の流量計は、製品の出荷前や流量を測定する前に実流量が基準となる流量状態において基準流量を測定し、その基準流量に基づいて較正した較正流量を測定値とするのが一般的である。
血液浄化装置に用いられる超音波流量計の場合は、例えば血液ポンプの設定がある一定時間経過して流れが安定したタイミングで基準流量を測定したり、プライミング工程時に血液導管内にプライミング液が満たされ、かつ、血液ポンプが停止した状態で基準流量を測定したりする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００５−２５３７６８号公報

【特許文献2】特開２００８−０２３２６９号公報

【特許文献3】特開２０１４−１８８２１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

血液浄化装置を用いた治療は、治療工程に要する時間が１回あたり血漿交換、血液吸着療法で２〜３時間、血液透析で約４時間であり、非常に長い時間がかかる。
また、血液浄化装置を用いて治療に入る前のプライミング作業を終了した後は、血液導管内でプライミング液を循環させた状態で患者が到着するまで待機する。この待機する時間は、場合によっては１時間程度かかることもある。

【0007】

このように、血液浄化装置では、各工程を通して継続的に長時間、液体の流量を測定する必要があり、流量測定開始から終了までの間、外部環境における温度や湿度の変化、また、血液導管の内部を流れる流体の温度の変化等により、超音波流量計と血液導管の表面との接触状態が時間の経過と共に変化し、これにより、測定精度が低下する。血液浄化装置で用いられる血液導管としては可撓性を有する軟質のチューブを主体として構成されるためこの変化が顕著である。

【0008】

そこで、本発明は、血液浄化装置に用いられ、液体の流量を継続的に長時間に亘って測定し、その測定環境が変化する場合であっても、測定精度を保った超音波流量計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】

【0009】

本発明は、血液導管と該血液導管に液体を流すための血液ポンプとを備える血液浄化装置に用いられる超音波流量計であって、液体が流れる前記血液導管の外側に接触して取り付けられ超音波信号を送受する超音波送受波器と、前記超音波送受波器で送受される超音波信号に基づいて液体の流量を測定する流量測定回路と、を備え、前記流量測定回路は、前記超音波送受波器に超音波信号を送信する送信部と、前記超音波送受波器から超音波信号を受信する受信部と、前記血液ポンプが停止又は送液方向が変化して前記血液導管を流れる液体の実流量の基準流量を取得するタイミングを判定する判定部と、前記送信部により送信された超音波信号及び前記受信部により受信された超音波信号に基づいて流量を算出する流量算出部と、前記判定部により判定されたタイミングにおいて前記流量算出部により算出された基準流量を記憶する記憶部と、前記流量算出部により算出された算出流量及び前記記憶部に記憶された直近の前記基準流量に基づいて較正した較正流量を算出する較正流量算出部と、を備える超音波流量計に関する。

【0010】

また、前記血液浄化装置は、前記血液ポンプを制御して前記血液導管を流れる液体の送液方向が異なる複数の工程を切り替える制御部を備え、工程が切り替わる際に前記血液ポンプが停止又は送液方向が変化するタイミングが発生し、前記判定部は、前記制御部から前記血液ポンプが停止又は送液方向が変化するタイミング情報を受信することにより判定を行うことが好ましい。

【0011】

また、前記流量測定回路は、前記判定部により判定された前記血液ポンプが停止又は送液方向が変化するタイミングにおいて前記液体の実流量がゼロとなる流量を算出し、また算出後の前記血液ポンプの設定流量を前記制御部から受信する設定流量受信部と、前記較正流量算出部により算出された較正流量、前記液体の実流量がゼロとなる流量を算出した後液体の流れが落ち着いた状態において前記較正流量算出部により算出されたゼロ点算後の較正流量及び前記設定流量受信部により受信した前記血液ポンプの設定流量に基づいて補正した補正流量を算出する補正流量算出部と、を備えることが好ましい。

【0012】

また、前記超音波流量計は、前記血液導管を流れる液体の流れ方向について所定の距離をおいて配置される少なくとも一対の前記超音波送受波器を備えており、前記超音波送波受器は、液体の流れ方向に対して斜めに超音波信号を送受することが好ましい。

【0013】

また、本発明は、前記超音波流量計と、血液導管と、該血液導管に液体を流すための血液ポンプと、を備える血液浄化装置に関する。

【発明の効果】

【0014】

本発明の超音波流量計によれば、判定部により判定された液体の実流量を基準流量として取得するタイミングにおいて測定した基準算出流量に基づいて較正した較正流量を算出するので、測定が長時間に亘り、測定環境が変化する場合であっても測定精度を保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１実施形態の構成を示す説明図である。

【図2】血液浄化装置の概略構成を示す図である。

【図3A】血液浄化装置で実施されるプライミング工程を示す図である。

【図3B】血液浄化装置で実施されるプライミング工程を示す図である。

【図4】血液浄化装置で実施される脱血工程を示す図である。

【図5】血液浄化装置で実施される治療工程を示す図である。

【図6】血液浄化装置で実施される返血工程を示す図である。

【図7】本発明の第２実施形態の構成を示す説明図である。

【図8】本発明の実施例１における流量測定の結果を示す図である。

【図9】本発明の比較例１における流量測定の結果を示す図である。

【図10】本発明の実施例２における測定精度を示す図である。

【図11】本発明の実施例３における測定精度を示す図である。

【図12】本発明の比較例３における測定精度を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の超音波流量計及び血液浄化装置の好ましい各実施形態について、図面を参照しながら説明する。本発明では一例として、腎不全患者や薬物中毒患者の血液を浄化すると共に、血液中の余分な水分を除去する血液透析を行う血液浄化装置を用いて説明する。

【0017】

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る血液浄化装置１００Ａ及び該装置に用いられる超音波流量計１Ａの構成を示す説明図であり、図２は、血液浄化装置１００Ａの概略構成を示す図である。
まず、血液浄化装置１００Ａの構成について図２を参照しながら説明する。

【0018】

血液浄化装置１００Ａは、血液浄化手段としてのダイアライザ１１０と、血液導管１２０と、この血液導管１２０に配置される超音波流量計１Ａと、透析液導管１４０と、透析液送液部１５０と、制御部１６０と、を備える。

【0019】

ダイアライザ１１０は、筒状に形成された容器本体１１１と、この容器本体１１１の内部に収容された透析膜（図示せず）と、を備え、容器本体１１１の内部は、透析膜により血液側流路と透析液側流路とに区画される（いずれも図示せず）。容器本体１１１には、血液導管１２０に連通する血液導入口１１２ａ及び血液導出口１１２ｂと、透析液導管１４０に連通する透析液導入口１１３ａ及び透析液導出口１１３ｂと、が形成される。

【0020】

血液導管１２０は、動脈側ライン１２１と、静脈側ライン１２２と、薬剤ライン１２３と、排液ライン１２４と、を有する。動脈側ライン１２１、静脈側ライン１２２、薬剤ライン１２３及び排液ライン１２４は、いずれも液体が流通可能な可撓性を有する軟質のチューブを主体として構成される。

【0021】

動脈側ライン１２１は、一端側がダイアライザ１１０の血液導入口１１２ａに接続される。動脈側ライン１２１には、動脈側接続部１２１ａ、動脈側気泡検知器１２１ｂ、血液ポンプ１３０及び後述の超音波流量計１Ａが配置される。
動脈側接続部１２１ａは、動脈側ライン１２１の他端側に配置される。動脈側接続部１２１ａには、患者の血管に穿刺される針が接続される。
動脈側気泡検知器１２１ｂは、チューブ内の気泡の有無を検出する。
血液ポンプ１３０は、動脈側ライン１２１における動脈側気泡検知器１２１ｂよりも下流側に配置される。血液ポンプ１３０は、動脈側ライン１２１を構成するチューブをローラーでしごくことにより、動脈側ライン１２１の内部の液体を送出する。

【0022】

超音波流量計１Ａは、動脈側ライン１２１における血液ポンプ１３０よりも上流側に配置される。超音波流量計１Ａは、超音波信号を送受する超音波送受波器１０Ａ，１０Ｂと、超音波送受波器で送受される超音波信号に基づいて液体の流量を測定する流量測定回路２０Ａと、を含んで構成され、動脈側ライン１２１を流れる液体の流量を測定する（図１参照）。
超音波流量計１Ａは血液導管１２０におけるいずれの位置に取り付けてもよいが、本実施形態では、動脈側ライン１２１の血液ポンプ１３０より上流側に超音波流量計１Ａが取り付けられる。この位置に取り付けることで、ダイアライザ１１０による除水や注水の影響を受けにくいので、測定誤差を小さくできる。さらに言えば、超音波流量計１Ａの取付部位は、動脈側気泡検知器１２１ｂよりも上流側の、動脈側接続部１２１ａに近い位置とするのが望ましい。血管の接続部に近い部位に測定機器を装着することで、より生体の血流に近い測定値を得ることができる。

【0023】

なお、血液導管１２０（動脈側ライン１２１）は、超音波流量計１Ａが取り付けられる部位において、流量の測定に影響を与える血液導管１２０内の気泡が滞留しないように液体の流れ方向が略鉛直となるように保持される。また、気泡が速やかに上昇できるように、液体の流れ方向における上流側を下部に、下流側を上部に配置することが望ましく、本実施形態においては、血液浄化装置１００Ａが実施する全工程のうち最も長い時間を要する治療工程で液体（血液）が流れる方向を基準に上流側及び下流側を決めればよい。
超音波流量計１Ａの詳細については、後述する。

【0024】

静脈側ライン１２２は、一端側がダイアライザ１１０の血液導出口１１２ｂに接続される。静脈側ライン１２２には、静脈側接続部１２２ａ、静脈側気泡検知器１２２ｂ、ドリップチャンバ１２２ｃ、及び静脈側クランプ１２２ｄが配置される。
静脈側接続部１２２ａは、静脈側ラインの他端側に配置される。静脈側接続部１２２ａには、患者の血管に穿刺される針が接続される。
静脈側気泡検知器１２２ｂは、チューブ内の気泡の有無を検出する。
ドリップチャンバ１２２ｃは、静脈側気泡検知器１２２ｂよりも上流側に配置される。ドリップチャンバ１２２ｃは、静脈側ライン１２２に混入した気泡や凝固した血液等を除去するため、また、静脈圧を測定するため、一定量の血液を貯留する。
静脈側クランプ１２２ｄは、静脈側気泡検知器１２２ｂよりも下流側に配置される。静脈側クランプ１２２ｄは、静脈側気泡検知器１２２ｂによる気泡の検出結果に応じて制御され、静脈側ライン１２２の流路を開閉する。

【0025】

薬剤ライン１２３は、血液透析中に必要な薬剤を動脈側ライン１２１に供給する。薬剤ライン１２３は、一端側が薬剤を送り出す薬液ポンプ１２３ａに接続され、他端側が動脈側ライン１２１に接続される。また、薬剤ライン１２３には不図示のクランプ手段が設けられており、薬剤を注入するとき以外は、クランプ手段により流路は閉鎖された状態である。本実施形態では、薬剤ライン１２３の他端側は、動脈側ライン１２１における超音波流量計１Ａよりも下流側に接続される。

【0026】

排液ライン１２４は、ドリップチャンバ１２２ｃに接続される。排液ライン１２４には、排液ライン用クランプ１２４ａが配置される。排液ライン１２４は、後述するプライミング工程でプライミング液を排液するためのラインである。

【0027】

以上のダイアライザ１１０、血液導管１２０及び血液ポンプ１３０によれば、対象者（透析患者）の動脈から取り出された血液は、血液ポンプ１３０により動脈側ライン１２１を流通してダイアライザ１１０の血液側流路に導入される。ダイアライザ１１０に導入された血液は、透析膜を介して後述する透析液導管１４０を流通する透析液により浄化される。ダイアライザ１１０において浄化された血液は、静脈側ライン１２２を流通して対象者の静脈に返血される。

【0028】

透析液導管１４０は、本実施形態では、いわゆる密閉容量制御方式の透析液ラインにより構成される。この透析液導管１４０は、透析液供給ライン１４１と、透析液導入ライン１４２と、透析液導出ライン１４３と、透析液排液ライン１４４と、を備える。

【0029】

透析液送液部１５０は、透析液チャンバ１５１と、バイパスライン１５２と、除水／逆ろ過ポンプ１５３と、を備える。
透析液チャンバ１５１は、一定容量（例えば、３００ｍｌ〜５００ｍｌ）の透析液を収容可能な硬質の容器で構成され、この容器の内部は軟質の隔膜（ダイアフラム）で区画され、送液収容部１５１ａ及び排液収容部１５１ｂに区画される。
バイパスライン１５２は、透析液導出ライン１４３と透析液排液ライン１４４とを接続する。

【0030】

除水／逆ろ過ポンプ１５３は、バイパスライン１５２に配置される。除水／逆ろ過ポンプ１５３は、バイパスライン１５２の内部の透析液を透析液排液ライン１４４側に流通させる方向（除水方向）及び透析液導出ライン１４３側に流通させる方向（逆ろ過方向）に送液可能に駆動するポンプにより構成される。

【0031】

透析液供給ライン１４１は、基端側が透析液供給装置（図示せず）に接続され、先端側が透析液チャンバ１５１に接続される。透析液供給ライン１４１は透析液チャンバ１５１の送液収容部１５１ａに透析液を供給する。

【0032】

透析液導入ライン１４２は、透析液チャンバ１５１とダイアライザ１１０の透析液導入口１１３ａとを接続し、透析液チャンバ１５１の送液収容部１５１ａに収容された透析液をダイアライザ１１０の透析液側流路に導入する。

【0033】

透析液導出ライン１４３は、ダイアライザ１１０の透析液導出口１１３ｂと透析液チャンバ１５１とを接続し、ダイアライザ１１０から排出された透析液を透析液チャンバ１５１の排液収容部１５１ｂに導出する。

【0034】

透析液排液ライン１４４は、基端側が透析液チャンバ１５１に接続され、排液収容部１５１ｂに収容された透析液の排液を排出する。

【0035】

以上の透析液導管１４０及び透析液送液部１５０によれば、透析液チャンバ１５１を構成する硬質の容器の内部を軟質の隔膜（ダイアフラム）により区画することで、透析液チャンバ１５１からの透析液の導出量（送液収容部１５１ａへの透析液の供給量）と、透析液チャンバ１５１（排液収容部１５１ｂ）に回収される排液の量と、を同量にできる。
これにより、除水／逆ろ過ポンプ１５３を停止させた状態では、ダイアライザ１１０に導入される透析液の流量とダイアライザ１１０から導出される透析液（排液）の量とを同量にできる（図３Ｂ参照）。

【0036】

また、除水／逆ろ過ポンプ１５３を逆ろ過方向に送液するように駆動させた場合には、透析液チャンバ１５１から排出された排液の一部がバイパスライン１５２及び透析液導出ライン１４３を通って再び透析液チャンバ１５１に回収される。そのため、ダイアライザ１１０から導出される透析液の量は、透析液チャンバ１５１に回収される量（即ち、透析液導入ライン１４２を流通する透析液の量）から、バイパスライン１５２を流通する透析液の量を減じた量となる。これにより、ダイアライザ１１０から導出される透析液の量は、バイパスライン１５２を通って再び透析液チャンバ１５１に回収される透析液（排液）の量分だけ、透析液導入ライン１４２を流通する透析液の流量よりも少なくなる。即ち、除水／逆ろ過ポンプ１５３を逆ろ過方向に送液するように駆動させた場合は、ダイアライザ１１０において、血液導管１２０に所定量の透析液が注入（逆ろ過）される（図３Ａ参照）。

【0037】

一方、除水／逆ろ過ポンプ１５３を除水方向に送液するように駆動させた場合には、透析液導出ライン１４３を流通する透析液の量は、透析液チャンバ１５１に回収される透析液の量（即ち、透析液導入ライン１４２を流通する透析液の量）に、バイパスライン１５２を流通する透析液の量を加えた量となる。これにより、透析液導出ライン１４３を流通する透析液の量は、バイパスライン１５２を通って透析液排液ライン１４４に排出される透析液（排液）の量分だけ、透析液導入ライン１４２を流通する透析液の量よりも多くなる。即ち、除水／逆ろ過ポンプ１５３を除水方向に送液するように駆動させた場合は、ダイアライザ１１０において、血液から所定量の除水が行われる（図４及び５参照）。

【0038】

制御部１６０は、情報処理装置（コンピュータ）により構成され、制御プログラムを実行することにより、血液浄化装置１の動作を制御する。
具体的には、制御部１６０は、血液導管１２０及び透析液導管１４０に配置された各種のポンプやクランプ等の動作を制御して、血液透析装置１００Ａにより行われる各種工程、例えば、プライミング工程、脱血工程、治療工程、返血工程等を実行する。

【0039】

以下に、各種工程について、図３〜図６を参照して説明する。

【0040】

図３Ａ及び３Ｂに示すプライミング工程は、ダイアライザ１１０及び血液導管１２０を洗浄し清浄化すると共に内部の空気を除去する準備工程である。
本実施形態では、プライミング工程として、図３Ａに示すプライミング両側工程と、図３Ｂに示すプライミング循環工程を順に行う。

【0041】

プライミング両側工程では、図３Ａに示すように、排液ライン用クランプ１２４ａを開状態にし、静脈側クランプ１２２ｄを開状態にする。また、動脈側接続部１２１ａと静脈側接続部１２２ａとは短絡状態にしておく。

【0042】

透析液チャンバ１５１に対して不図示の透析液供給装置は、例えば５００ｍｌ／ｍｉｎの送液量で透析液を供給及び排出し、除水／逆ろ過ポンプ１５３を、逆ろ過方向に送液するように作動させる。除水／逆ろ過ポンプ１５３の送給量を４００ｍｌ／ｍｉｎとすることで、透析液導入ライン１４２からダイアライザ１１０を介して血液導管１２０に４００ｍｌ／ｍｉｎの逆ろ過透析液（プライミング液）が注入される。
血液ポンプ１３０を、血液導管１２０内の逆ろ過透析液をダイアライザ１１０側から動脈側接続部１２１ａ側に向けて２００ｍｌ／ｍｉｎの送液量で送るように作動させる。
ダイアライザ１１０を介して血液導管１２０に注入された逆ろ過液は、それぞれ２００ｍｌ／ｍｉｎの流量で血液導出口１１２ｂから静脈側ライン１２２に流れ、また血液導入口１１２ａから動脈側ライン１２１に流れて、排液ライン１２４を通って排出される。

【0043】

続いて、プライミング循環工程では、図３Ｂに示すように、排液ライン用クランプ１２４ａを開状態から閉状態とし、透析液チャンバ１５１に対して不図示の透析液供給装置は５００ｍｌ／ｍｉｎの送液量で透析液を供給及び排出した状態のまま、除水／逆ろ過ポンプ１５３を停止させる。また、送液方向を動脈側接続部１２１ａ側からダイアライザ１１０側に変えて２００ｍｌ／ｍｉｎの送液量で血液ポンプ１３０を作動させる。
このようにして、逆ろ過透析液は２００ｍｌ／ｍｉｎの流量で血液導管１２０内を循環する。

【0044】

次に図４を参照して脱血工程について説明する。
脱血工程は、穿刺後に動脈側接続部１２１ａ及び静脈側接続部１２２ａの両方から患者の血液を吸引して動脈側ライン１２１及び静脈側ライン１２２に血液を充填させる工程である。

【0045】

脱血工程では、図４に示すように、動脈側接続部１２１ａ及び静脈側接続部１２２ａは、それぞれ患者の血管に穿刺される針に接続され、排液ライン用クランプ１２４ａは閉状態、静脈側クランプ１２２ｄは開状態である。

【0046】

透析液チャンバ１５１に対して不図示の透析液供給装置は５００ｍｌ／ｍｉｎの送液量で透析液を供給及び排出し、除水／逆ろ過ポンプ１５３を、除水方向に送液するように作動させる。除水／逆ろ過ポンプ１５３の送給量を１００ｍｌ／ｍｉｎとすることで、ダイアライザ１１０において、１００ｍｌ／ｍｉｎの除水が行われる。
血液ポンプ１３０は４０〜５０ｍｌ／ｍｉｎの低流量で動脈側接続部１２１ａ側からダイアライザ１１０側に送液する。本実施形態においては５０ｍｌ／ｍｉｎとする。
ダイアライザ１１０内には、血液導入口１１２ａから５０ｍｌ／ｍｉｎの流量で逆ろ過透析液、続いて血液が流入し、血液導出口１１２ｂから５０ｍｌ／ｍｉｎの流量で逆ろ過透析液、続いて血液が流入する。また、逆ろ過透析液は、透析液導出口１１３ｂから導出される。このようにして、ダイアライザ１１０内及び血液導管１２０内は血液で充填される。

【0047】

次に図５を参照して治療工程について説明する。
治療工程は、脱血工程に続いて約４時間行われ、動脈側接続部１２１ａから導入される患者の血液は、動脈側ライン１２１を通ってダイアライザ１１０で浄化され、静脈側ライン１２２を通って静脈側接続部１２２ａから患者に戻される。

【0048】

治療工程では、図５に示すように、動脈側接続部１２１ａ及び静脈側接続部１２２ａは、それぞれ患者の血管に穿刺される針に接続された状態であり、排液ライン用クランプ１２４ａは閉状態、静脈側クランプ１２２ｄは開状態である。

【0049】

透析液チャンバ１５１に対して不図示の透析液供給装置は５００ｍｌ／ｍｉｎの送液量で透析液を供給及び排出し、除水／逆ろ過ポンプ１５３を、除水方向に送液するように作動させる。除水／逆ろ過ポンプ１５３の送給量を一例として１０ｍｌ／ｍｉｎとすることで、ダイアライザ１１０において、１０ｍｌ／ｍｉｎの除水が行われる。
血液ポンプ１３０は、治療工程開始時の４０〜５０ｍｌ／ｍｉｎから例えば２００ｍｌ／ｍｉｎ程度まで流量を徐々に増加させ、動脈側接続部１２１ａ側からダイアライザ１１０側に血液を送出する。
ダイアライザ１１０内には、血液導入口１１２ａから２００ｍｌ／ｍｉｎの流量で血液が流入し、１０ｍｌ／ｍｉｎの流量で除水されて、血液導出口１１２ｂから１９０ｍｌ／ｍｉｎの流量で導出される。また、逆ろ過透析液は、透析液導出口１１３ｂから導出される。

【0050】

次に図６を参照して返血工程について説明する。
返血工程は、治療工程が終了後、血液導管１２０内及びダイアライザ１１０内の血液を患者の体内に戻す工程である。

【0051】

返血工程では、図６に示すように、動脈側接続部１２１ａ及び静脈側接続部１２２ａは、それぞれ患者の血管に穿刺される針に接続された状態であり、排液ライン用クランプ１２４ａは閉状態、静脈側クランプ１２２ｄは開状態である。

【0052】

透析液チャンバ１５１に対して不図示の透析液供給装置は、例えば５００ｍｌ／ｍｉｎの送液量で透析液を供給及び排出し、除水／逆ろ過ポンプ１５３を、逆ろ過方向に送液するように作動させる。除水／逆ろ過ポンプ１５３の送給量を１００ｍｌ／ｍｉｎとすることで、ダイアライザ１１０において、１００ｍｌ／ｍｉｎの注水が行われる。
血液ポンプ１３０は４０〜５０ｍｌ／ｍｉｎの低流量でダイアライザ１１０側から動脈側接続部１２１ａ側に送液する。本実施形態においては５０ｍｌ／ｍｉｎとする。
ダイアライザ１１０内に注入された逆ろ過透析液は、それぞれ５０ｍｌ／ｍｉｎの流量で、血液導入口１１２ａ及び血液導出口１１２ｂから流出し、動脈側接続部１２１ａ及び静脈側接続部１２２ａに向かって流れる。このようにして、ダイアライザ１１０内及び血液導管１２０内の血液が患者の体内に戻される。

【0053】

以上説明したように、本実施形態においては、血液導管１２０内に逆ろ過透析液や血液等の液体が満たされた状態で、血液ポンプ１３０が停止して実流量がゼロとなる以下の３つのタイミングがある。（１）プライミング工程におけるプライミング両側工程からプライミング循環工程に移るタイミング（図３Ａ及び３Ｂ参照）、（２）プライミング循環工程から脱血工程に移るタイミング（図３Ｂ及び４参照）、（３）治療工程から返血工程に移るタイミング（図５及び６参照）の３つである。（１）及び（３）では、血液ポンプ１３０の送液方向が変わることにより、また、（２）では、穿刺する作業の間、血液ポンプ１３０が停止することにより、血液導管１２０内の実流量がほぼゼロとなるタイミングが生じる。本実施形態では、基準流量は流れのない流量がほぼゼロで基準流量を取得した場合として説明する。

【0054】

次に、本実施形態に係る超音波流量計１Ａについて、図１を参照しながら詳細に説明する。
超音波流量計１Ａは、一対の超音波送受波器１０Ａ及び１０Ｂと、液体の流量を測定する流量測定回路２０Ａと、を備え、血液浄化装置１００Ａが備える血液導管１２０に取り付けられる。

【0055】

超音波送受波器１０Ａ及び１０Ｂは、それぞれ圧電素子１１と、圧電素子カバー１２とを含んで構成される。超音波送受波器１０Ａ及び１０Ｂは、血液導管１２０を流れる液体の流れ方向について所定の距離をおいて配置されて血液導管１２０の外側に接触して斜めに対向して取り付けられ、超音波信号を送受可能である。
圧電素子１１の両面には、それぞれ不図示の電極が取り付けられており、入力された電気信号を機械的振動に変換し、また、伝達された機械的振動を電気信号に変換して出力することができる。圧電素子１１は、硬質ポリ塩化ビニルや変性ポリフェニレンエーテル、ポリカーボネイト、アクリル等の樹脂により形成される圧電素子カバー１２の内部に埋め込まれて配置される。圧電素子の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電セラミックス、酸化亜鉛等の圧電薄膜、フッ化ビニリデン等の圧電高分子膜等が適用可能である。本実施形態では、圧電素子の材料として、チタン酸ジルコン酸鉛を用い、電極として銀と白金を用いた。

【0056】

流量測定回路２０Ａは、送信部２１と、受信部２２と、送受信切替部２３と、判定部２４と、流量算出部２５と、記憶部２６と、較正流量算出部２７と、を備える。流量測定回路２０Ａは、一対の超音波送受波器１０Ａ及び１０Ｂで送受される超音波信号に基づいて、液体の流量を測定可能である。

【0057】

送信部２１は、送受信切替部２３を介して超音波送受波器１０Ａ又は１０Ｂの圧電素子１１に接続され超音波信号を送信する。
受信部２２は、送受信切替部２３を介して超音波送受波器１０Ａ又は１０Ｂの圧電素子１１に接続され超音波信号を受信し、受信した超音波信号を増幅する。
送受信切替部２３は、超音波送受波器１０Ａ及び１０Ｂの一方を送信部２１に、他方を受信部２２に切り替える。これにより、送受信切替部２３は、超音波送受波器１０Ａから超音波信号を送信して超音波送受波器１０Ｂで受信する時の伝搬時間と、超音波送受波器１０Ｂから超音波信号を送信して超音波送受波器１０Ａで受信する時の伝搬時間とを測定可能としている。

【0058】

判定部２４は、血液ポンプ１３０が停止して血液導管１２０を流れる液体の実流量がゼロとなるタイミングを判定する。
具体的には、判定部２４は、血液浄化装置１００Ａの制御部１６０に接続され、制御部１６０から血液ポンプ１３０が停止するタイミング情報を受信する。このように実流量がゼロとなるタイミング情報を血液浄化装置１００Ａ側から取得することで、判定部２４の回路構成を簡素化できる。また、判定部２４を血液ポンプ１３０の流量設定値を受信するように構成して液体の実流量がゼロ以外、例えば血液ポンプの設定値が２００ｍＬ／ｍｉｎに設定されて一定時間血液ポンプの設定値が変化せずに血液ポンプが動作した後、例えば１０秒後に基準流量として取得するタイミングと判定するようにしてもよい。

【0059】

流量算出部２５は、送信部２１により送信された超音波信号及び受信部２２により受信された超音波信号に基づいて流量を算出する。

【0060】

本実施形態においては、伝搬時間逆数差法又は伝搬時間差法を用いて以下のように流量Ｑを算出する。
超音波送受波器１０Ａ及び１０Ｂは、液体の流れ方向に対して斜めに超音波信号を送受する。具体的には、超音波信号を送受する方向と液体の流れ方向とがなす角が所定の角度φとなるように血液導管１２０の外側に対向して配置され、交互に超音波信号を送受し、超音波信号の伝搬に要する時間を測定する。

【0061】

超音波送受波器１０Ａから１０Ｂへ超音波信号が伝搬する時間をＴ_ＡＢ、超音波送受波器１０Ｂから１０Ａへ超音波信号が伝搬する時間をＴ_ＢＡ、超音波信号の伝搬する距離をＬ、音速をＣ、血液導管１２０内の液体の流速をＶとする。
血液導管１２０内に液体が満たされた状態で、実流量がゼロ、即ち流速Ｖがゼロの場合、Ｔ_ＡＢとＴ_ＢＡとは等しく、
Ｔ_ＡＢ＝Ｔ_ＢＡ＝Ｌ／Ｃ ・・・（ａ）
となる。

【0062】

〔伝搬時間逆差法により流量Ｑを測定する場合〕
図１に示すように液体が流速Ｖで超音波送受波器１０Ａ側から超音波送受波器１０Ｂ側へ向かって流れる場合、
Ｔ_ＡＢ＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖｃｏｓφ） ・・・（ｂ）
となり、
Ｔ_ＢＡ＝Ｌ／（Ｃ−Ｖｃｏｓφ） ・・・（ｃ）
となる。これら（ｂ）及び（ｃ）式の関係からそれぞれの伝搬時間Ｔ_ＡＢ、Ｔ_ＢＡの逆数の差を取ると、
１／Ｔ_ＡＢ−１／Ｔ_ＢＡ＝（２Ｖｃｏｓφ）／Ｌ ・・・（ｄ）
となる。（ｄ）式から流速Ｖを求めると、
Ｖ＝Ｌ／（２ｃｏｓφ）×（１／Ｔ_ＡＢ−１／Ｔ_ＢＡ） ・・・（ｅ）
となる。（ｅ）式によれば、超音波信号の伝搬時間を測定することにより、流速Ｖが算出できる。

【0063】

（ｅ）式においては、流速Ｖは温度依存性のある音速Ｃに依らないため、測定対象である液体の温度が変化してもその影響を受けずに流速Ｖを算出でき、その流速Ｖに血液導管１２０の断面積Ａを乗じて流量Ｑを算出することができる。
Ｑ＝Ｖ×Ａ ・・・（ｆ）

【0064】

〔伝搬時間差法により流量Ｑを測定する場合〕
図１に示すように液体が流速Ｖで超音波送受波器１０Ａ側から超音波送受波器１０Ｂ側へ向かって流れる場合、
Ｔ_ＡＢ＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖｃｏｓφ） ・・・（ｂ）
となり、
Ｔ_ＢＡ＝Ｌ／（Ｃ−Ｖｃｏｓφ） ・・・（ｃ）
となる。これら（ｂ）及び（ｃ）式の関係からそれぞれの伝搬時間Ｔ_ＡＢ、Ｔ_ＢＡの差を取ると、流速Ｖの２乗は音速Ｃの２乗に比べて十分小さいので近似して、
Ｔ_ＡＢ−Ｔ_ＢＡ＝（２ＬＶｃｏｓφ）／（Ｃ^２−Ｖ^２ｃｏｓ^２φ）
≒（２ＬＶｃｏｓφ）／Ｃ^２ ・・・（ｄ）
となる。（ｄ）式から流速Ｖを求めると、
Ｖ＝Ｃ^２／（２Ｌｃｏｓφ）×（Ｔ_ＢＡ−Ｔ_ＡＢ） ・・・（ｅ）
となる。（ｅ）式によれば、超音波信号の伝搬時間を測定することにより、流速Ｖが算出できる。

【0065】

（ｅ）式において、流速Ｖに血液導管１２０の断面積Ａを乗じて流量Ｑを算出することができる。
Ｑ＝Ｖ×Ａ ・・・（ｆ）

【0066】

ところで、液体の実流量がゼロの場合、（ａ）及び（ｅ）式より、理論上は算出される流速Ｖもゼロとなるはずある。しかしながら、流量算出部２５により実流量がゼロの場合における流量Ｑを算出すると、超音波信号の伝搬時間Ｔ_ＡＢ及びＴ_ＢＡに差が生じて実際にはゼロとはならず、Ｑ＝Ｖ_０×Ａ＝Ｑ_０（≠０）が算出される。ここで、Ｖ_０はゼロ点流速、Ｑ_０はゼロ点流量とする。

【0067】

ゼロ点流量Ｑ_０がゼロとならない理由は、圧電素子１１を有する超音波送受波器１０Ａ、１０Ｂ、及び流量測定回路２０Ａ等の構成素子における製造上のばらつき、経時変化及び温度変化による影響、また、超音波送受波器１０Ａ及び１０Ｂと血液導管１２０の表面との接触状態による影響等、いくつか考えられる。
本発明者らは、これら理由のうち超音波送受波器１０Ａ、１０Ｂと血液導管１２０の表面との接触状態による影響が他の原因による影響よりも測定精度に与える影響が大きくなる可能性があることを見出した。

【0068】

さらに詳しく説明すると、前述したように血液導管１２０は軟質のチューブにより構成される。そのため、超音波送受波器１０Ａ、１０Ｂと血液導管１２０の表面との接触部分に、超音波信号の伝達をよくするためにワセリン等をたとえ塗布したとしても、外部環境における温度や湿度の変化、また、血液導管１２０の内部を流れる流体の温度の変化等により、超音波送受波器１０Ａ、１０Ｂと血液導管１２０の表面と接触状態が変化することが見出された。

【0069】

記憶部２６は、判定部２４により判定された実流量がゼロとなるタイミングにおいて流量算出部２５により算出されるゼロ点流量Ｑ_０を記憶可能である。前述した血液浄化装置１００Ａの実施工程において、血液ポンプ１３０が停止する等して実流量がゼロとなるタイミングは複数回生じる。それに応じてゼロ点流量Ｑ_０も複数回算出される。

【0070】

較正流量算出部２７は、流量算出部２５により算出された算出流量Ｑ及び記憶部２６に記憶された直近のゼロ点流量Ｑ_０に基づいてゼロ点較正した較正流量Ｑ’を算出する。
具体的には、較正流量Ｑ’は次式で求められる。
Ｑ’＝Ｑ−Ｑ_０・・・（ｇ）

【0071】

以上説明した第１実施形態の超音波流量計１Ａ及び血液浄化装置１００Ａよれば、以下のような効果を奏する。

【0072】

（１）超音波流量計１Ａを、超音波送受波器１０Ａ及び１０Ｂと、流量測定回路２０Ａと、を備え、流量測定回路２０Ａが、超音波信号を送信する送信部２１と、超音波信号を受信する受信部２２と、血液導管１２０を流れる液体の実流量を基準流量として取得するタイミングを判定する判定部２４と、超音波送受波器１０Ａ及び１０Ｂにより送受される超音波信号に基づいて流量を算出する流量算出部２５と、判定部２４により判定されたタイミングで流量算出部２５により算出された基準流量Ｑ_０を記憶する記憶部２６と、流量算出部２５により算出された算出流量Ｑ及び記憶部２６に記憶された直近の基準流量Ｑ_０に基づいて較正流量Ｑ’を算出する較正流量算出部２７と、を備えるものとした。これにより、長時間に亘って流量を測定し、その測定環境が変化する場合であっても、所定のタイミングで適宜、基準流量Ｑ_０を算出し、その値Ｑ_０に基づいて較正流量Ｑ’を算出できるので、測定誤差を小さくして測定精度を保つことができる。また、超音波送受波器１０Ａ及び１０Ｂと血液導管１２０との接触面にワセリン等を塗布しなくても、測定精度を向上させることができるので、流量測定に要する手間を少なくすることができる。

【0073】

（２）血液浄化装置１００Ａが、血液ポンプ１３０を制御し液体の送液方向が異なる複数の工程を切り替える制御部１６０を備え、流量測定回路２０Ａにおける判定部２４が、制御部１６０から血液ポンプ１３０が停止又は送液方向が変化するタイミング情報を受信することにより判定を行うものとした。これにより、実流量がゼロとなるタイミング情報を血液浄化装置１００Ａ側から取得することができるので、判定部２４の回路構成を簡素化することができる。

【0074】

（３）超音波流量計１Ａを、血液導管１２０を流れる液体の流れ方向について所定の距離をおいて配置される一対の超音波送受波器１０Ａ及び１０Ｂを備えるものとした。これにより、測線が１本の簡易な構成で液体の流量を測定することができ、測線が複数本の構成に比べて製造コストを小さくすることができる。

【0075】

（４）流量測定回路２０Ａが、伝搬時間逆数差法により流量を算出した場合には、流速Ｖは温度依存性のある音速Ｃに依らないため、測定対象である液体の温度が変化してもその影響を受けずに流速Ｖを算出でき、その流速Ｖに血液導管１２０の断面積Ａを乗じて流量Ｑを算出することができる。よって、音速Ｃに依存する伝搬時間差法（周知技術）により流量を算出する場合に比べて、測定誤差を小さくすることができる。

【0076】

（５）血液導管１２０（動脈側ライン１２１）が、超音波流量計１Ａが取り付けられる部位において、液体の流れ方向が略垂直となるように保持されるものとした。これにより、血液導管１２０内の気泡が滞留しないようにできるため、気泡が流量の測定に与える影響を小さくできる。

【0077】

（６）血液導管１２０（動脈側ライン１２１）が、超音波流量計１Ａが取り付けられる部位において、液体の流れ方向における上流側を下部に、下流側を上部になるように配置するものとした。これにより、流量測定部位における血液導管１２０内の気泡が速やかに上昇できるため、気泡が流量の測定に与える影響を小さくできる。

【0078】

＜第２実施形態＞
次に、図７を参照しながら第２実施形態について説明する。
図７は、本発明の第２実施形態に係る血液浄化装置１００Ｂ及び該装置に用いられる超音波流量計１Ｂの構成を示す説明図である。第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

【0079】

血液浄化装置１００Ｂは、超音波流量計１Ｂと、ダイアライザ１１０と、血液導管１２０と、血液ポンプ１３０と、透析液導管１４０と、透析液送液部１５０、制御部１６０と、制御基板１７０と、を備える。
血液浄化装置１００Ｂにおいて実施される各工程は、第１実施形態の場合と同様であるので、説明を省略する。

【0080】

超音波流量計１Ｂは、一対の超音波送受波器１０Ａ及び１０Ｂと、液体の流量を測定する流量測定回路２０Ｂと、を備え、血液浄化装置１００Ｂが備える血液導管１２０に取り付けられる。

【0081】

超音波送受波器１０Ａ及び１０Ｂは、それぞれ圧電素子１１と、圧電素子カバー１２とを含んで構成される。超音波送受波器１０Ａ及び１０Ｂは、血液導管１２０を流れる液体の流れ方向について所定の距離をおいて配置される。また、超音波送受波器１０Ａ及び１０Ｂは、血液導管１２０の外側に接触して同じ側に取り付けられ、血液導管１２０において反射した超音波信号を送受可能である。

【0082】

流量測定回路２０Ｂは、送信部２１と、受信部２２と、送受信切替部２３と、判定部２４と、流量算出部２５と、記憶部２６と、較正流量算出部２７と、設定流量受信部２８と、補正流量算出部２９と、を備える。流量測定回路２０Ｂは、一対の超音波送受波器１０Ａ及び１０Ｂで送受される超音波信号に基づいて、液体の流量を測定可能である。

【0083】

設定流量受信部２８は、判定部２４により判定されたタイミングにおいてゼロ点流量Ｑ_０を算出した後液体の流れが落ち着いた状態の血液ポンプ１３０の設定流量ｑ_＋０を制御部１６０から受信する。

【0084】

補正流量算出部２９は、較正流量算出部２７により算出された較正流量Ｑ’、ゼロ点流量Ｑ_０を算出した後液体の流れが落ち着いた状態（例えば、ゼロ点流量Ｑ_０を算出し血液ポンプ１３０がある流量に設定された約１〜６０秒後）において較正流量算出部２７により算出された較正流量Ｑ_＋０’及び設定流量受信部２８により受信した血液ポンプ１３０の設定流量ｑ_＋０に基づいて補正した補正流量Ｑ’’を算出する。
具体的には、較正流量Ｑ’に補正係数ａを乗じることにより補正流量Ｑ’’を算出する。
Ｑ’’＝ａ×Ｑ’ ・・・（ｈ）
ゼロ点流量Ｑ_０を算出した後液体の流れが落ち着いた状態において、補正流量Ｑ’’が設定流量ｑ_＋０となるように補正を行うので、Ｑ’’＝ｑ_＋０、Ｑ’＝Ｑ_＋０’である。これらを（ｈ）式に代入すると、
ｑ_＋０＝ａ×Ｑ_＋０’ ・・・（ｉ）
が得られ、（ｈ）式より補正係数ａを求めると、
ａ＝ｑ_＋０／Ｑ_＋０’ ・・・（ｊ）
となる。（ｉ）及び（ｊ）式より、補正流量Ｑ’’は以下の（ｋ）式により算出できる。
Ｑ’’＝（ｑ_＋０／Ｑ_＋０’）×Ｑ’ ・・・（ｋ）

【0085】

制御基板１７０は、血液浄化装置１００Ｂの本体内部に組み込まれており、流量測定回路２０Ｂ及び制御部１６０を構成する回路が実装される。従って、流量測定回路２０Ｂが備える判定部２４及び設定流量受信部２８と制御部１６０との信号の送受信を同一基板上で行うことができる。

【0086】

以上説明した第２実施形態の超音波流量計１Ｂ及びに血液浄化装置１００Ｂよれば、上述の効果（１）〜（６）に加えて、以下のような効果を奏する。

【0087】

（７）超音波流量計１Ｂにおける流量測定回路２０Ｂが、さらに、判定部２４により判定されたタイミングにおいてゼロ点流量Ｑ_０を算出した後液体の流れが落ち着いた状態の血液ポンプ１３０の設定流量ｑ_＋０を制御部１６０から受信する設定流量受信部２８と、較正流量Ｑ’、ゼロ点流量Ｑ_０を算出した後液体の流れが落ち着いた状態において較正流量算出部２７により算出された較正流量Ｑ_＋０’及び設定流量ｑ_＋０に基づいて補正した補正流量を算出する補正流量算出部２９と、を備えるものとした。これにより、さらに測定誤差を小さくして測定精度を向上させることができる。

【0088】

（８）血液浄化装置１００Ｂ備える制御基板１７０は、血液浄化装置１００Ｂの本体内部に組み込まれており、流量測定回路２０Ｂ及び制御部１６０を構成する回路が実装されるものとした。これにより、流量測定回路２０Ｂが備える判定部２４及び設定流量受信部２８と制御部１６０との信号の送受信を同一基板上で行うことができるので、判定部２４及び設定流量受信部２８と制御部１６０間における情報の伝達の遅延を減少させることができ、流量の測定精度を向上させることができる。また、同一基板上に回路をまとめて実装することで、製造コストを低減させることができる。

【0089】

（９）一対の超音波送受波器１０Ａ及び１０Ｂを、血液導管１２０を流れる液体の流れ方向について所定の距離をおいて配置し、血液導管１２０の外側に接触して同じ側に取り付けるものとした。これにより、一対の超音波送受波器を斜めに対向して配置する構成に比べて、超音波信号の伝搬する距離Ｌが長くなるので、測定対象である超音波信号の伝搬時間Ｔ_ＡＢ及びＴ_ＢＡの測定精度を向上させることができる。よって伝搬時間Ｔ_ＡＢ及びＴ_ＢＡに基づいて算出される流量の測定精度も向上させることができる。

【0090】

次に、第１実施形態で説明した超音波流量計１Ａ及び血液浄化装置１００Ａを用いて、ゼロ点流量Ｑ０を算出して較正した実施例の流量測定の結果と、較正しない場合の比較例の流量測定の結果について示す。
［実施例１］
血液ポンプ１３０で設定流量ｑを０〜４００ｍｌ／ｍｉｎの範囲で変更しながら、逆ろ過透析液や血液の代替として、血液導管１２０に室温と同程度の温度２５℃で一定に保った水を流した。超音波流量計１Ａで測定された流量の測定結果と、実流量と見なせる設定流量ｑとを比較することにより、測定流量と実流量との相関関係を求めた。なお、測定の開始時に設定流量ｑ＝０の状態においてゼロ点算出流量Ｑ_０を算出してから、較正流量Ｑ’を算出した。
血液導管１２０としては、外径５．５ｍｍ、内径３．５ｍｍのポリ塩化ビニルにより形成された軟質チューブを用いた。血液導管１２０に超音波流量計１Ａを取り付ける際には、特にワセリン等は塗布せずに直接、超音波送受波器１０Ａ及び１０Ｂを直接血液導管１２０の外側に取り付けた。

【0091】

送信部２１は、例えば、セラミック振動子等を用いて数百ｋＨｚ〜数ＭＨｚの発振回路で構成されており、受信部２２は、受信した微弱な超音波信号による電圧を増幅する増幅回路で構成されている。
流量算出部２５は、数ＭＨｚ〜数ＧＨｚ程度の高速なクロック信号を用いて、送信部２１から超音波信号を送信した時刻（スタート時刻）と、受信部２２が超音波信号を受信した時刻（ストップ時刻）との間の時間、即ち伝搬時間を計測するカウンタ回路を含んで構成されている。

【0092】

第１実施形態の伝搬時間差法を用いた場合において説明した（ｅ）式によれば、流量に比例する流速Ｖは（Ｔ_ＢＡ−Ｔ_ＡＢ）に比例する。ここで、カウンタ回路におけるクロック信号のカウント数をＮ、周波数をＦとすると、伝播時間Ｔは、Ｎ×Ｆで算出できる。従って、カウント数Ｎ_ＡＢ及びＮ_ＢＡの差（Ｎ_ＢＡ−Ｎ_ＡＢ）は（Ｔ_ＢＡ−Ｔ_ＡＢ）に比例するので、流速Ｖは（Ｎ_ＢＡ−Ｎ_ＡＢ）に比例する。ここで、Ｎ_ＡＢ＝Ｔ_ＡＢ／Ｆ、Ｎ_ＢＡ＝Ｔ_ＢＡ／Ｆである。

【0093】

第１実施形態の伝搬時間差法を用いた場合において説明した（ｅ）、（ｆ）及び（ｇ）式を用いて算出する較正流量Ｑ’の代わりに、較正流量Ｑ’に比例する較正後のカウント数Ｎ_ＡＢ及びＮ_ＢＡの差（Ｎ_ＢＡ−Ｎ_ＡＢ）の測定結果を図８に示した。
図８は、カウント数Ｎ_ＡＢ及びＮ_ＢＡの差（較正あり）と実流量と見なせる血液ポンプ１３０の設定流量ｑとの関係を示したグラフである。

【0094】

図８に示すように、較正流量Ｑ’に比例するカウント数Ｎ_ＡＢ及びＮ_ＢＡの差（較正あり）と設定流量ｑにおける相関関係は、最小二乗法によれば相関関数Ｒ＝０．９９３２となり、実流量と良好な相関性を示した。

【0095】

［比較例１］
流量の較正を行わない点以外は実施例１と同様の測定条件で、（ｅ）及び（ｆ）を用いて算出する算出流量Ｑの代わりに、算出流量Ｑに比例する較正なしのカウント数Ｎ_ＡＢ及びＮ_ＢＡの差（Ｎ_ＢＡ−Ｎ_ＡＢ）の測定結果を図９に示した。
図９は、カウント数Ｎ_ＡＢ及びＮ_ＢＡの差（較正なし）と実流量と見なせる血液ポンプ１３０の設定流量ｑとの関係を示したグラフである。

【0096】

図９に示すように、算出流量Ｑに比例するカウント数Ｎ_ＡＢ及びＮ_ＢＡの差（較正なし）と設定流量ｑにおける相関関係は、最小二乗法によれば相関関数Ｒ＝０．９５６７となり、実施例１の結果と比較して相関性は低くなった。また、ゼロ点較正も行われていないため、測定誤差が大きくなった。

【0097】

［実施例２］
実施例１で測定した結果に基づいて、血液導管１２０を流れる水の温度が室温で一定に保たれた場合における較正流量Ｑ’を算出してその測定精度αと設定流量ｑとの関係を図１０に示した。
測定精度αは、較正流量Ｑ’、設定流量ｑを用いて次の（ｌ）式により算出した。
α＝｛（Ｑ’−ｑ）／ｑ｝×１００ ・・・（ｌ）

【0098】

図１０に示すように、各設定流量ｑにおいて測定精度αは±５．０％以内を保っており、良好な測定精度を示した。

【0099】

［実施例３］
血液導管１２０を流れる水の温度が体温程度の約３７℃で一定に保たれた場合における較正流量Ｑ’を算出してその測定精度αと設定流量ｑとの関係を図１２に示した。なお、測定の開始時に水温約３７℃、設定流量ｑ＝０の状態においてゼロ点算出流量Ｑ_０を算出してから、較正流量Ｑ’を算出した。
測定精度αは、前述した（ｌ）式により算出した。

【0100】

図１１に示すように、各設定流量ｑにおいて測定精度αは±７．０％以内を保っており、良好な測定精度を示した。

【0101】

［比較例２］
血液導管１２０を流れる水の温度が体温程度の約３７℃で一定に保たれた場合における較正流量Ｑ’を算出してその測定精度αと設定流量ｑとの関係を図１２に示した。なお、測定の開始時に水温が室温程度の約２５℃、設定流量ｑ＝０の状態においてゼロ点算出流量Ｑ_０を算出してから、水温を体温程度の約３７℃に上昇させて一定に保った状態で設定流量ｑを５０〜４００ｍｌ／ｍｉｎの範囲で変更しながら、算出流量Ｑを算出した。
測定精度α’は、前述した（ｌ）’式により算出した。

【0102】

図１２に示すように、測定精度α’は±１０．０％を超えて推移しており、良好な測定精度を保つことはできなかった。

【0103】

比較例２の結果により、超音波流量計１Ａにおける超音波送受波器１０Ａ及び１０Ｂと血液導管１２０の表面との接触状態が、血液導管１２０内を流れる液体の温度の変化により影響を受けることが示された。

【0104】

以上、本発明の超音波流量計及び血液浄化装置の好ましい各実施形態及び各実施例について説明したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、上述の実施形態では、血液浄化装置の一例として血液透析（ＨＤ）を行う透析装置を用いて説明したが、血液ろ過（ＨＦ）、血液ろ過透析（ＨＤＦ）等の血液透析療法、血漿交換療法や血液吸着療法等にも適用可能である。

【0105】

また、超音波流量計における流量の算出方法について、一例として伝搬時間逆数差法を示したが、伝搬時間差法、シングアラウンド法、ドップラー法等の周知の算出方法を用いることができる。

【0106】

また、超音波流量計の血液導管への配置方法について、第１実施形態では一対の超音波送受波器を斜め対向させて配置させ、また、第２実施形態では一対の超音波送受波器を同じ側に取り付ける例を示したが、これに限らない。例えば、２対の超音波送受波器をそれぞれ斜めに対向させて取り付けてもよいし、超音波信号の送受を１つの超音波送受波器を用いて行う構成でもよい。

【0107】

また、超音波流量計の血液導管への配置位置は、第１実施形態及び第２実施形態の配置に限られず、超音波流量計のチューブへの装着のしやすさ等に依存する。例えば、超音波流量計は、図２に示す、動脈側ライン１２１における薬剤ライン１２３と動脈側ライン１２１との接続部分よりも血液導入口１１２ａ側であってもよく、血液ポンプ１３０と動脈側気泡検知器１２１ｂとの間であってもよい。また、静脈側ライン１２２におけるドリップチャンバ１２２ｃと静脈側気泡検知器１２２ｂとの間であってもよく、静脈側クランプ１２２ｄと静脈側接続部１２２ａとの間であってもよい。つまり、超音波流量計は、動脈側または静脈側の流量低下が検出可能な位置に配置されていればよい。

【0108】

また、第１実施形態において、血液浄化装置１００Ａの制御部１６０に、血液ポンプ１３０が治療工程中に停止するタイミングを意図的に生成させてもよい（例えば、１時間毎に約１〜３０秒停止させる）。これにより、血液浄化中に流量ゼロの判定及び補正が可能となり、数時間を要する治療工程中であっても高い測定精度を保つことが可能となる。

【符号の説明】

【0109】

１Ａ、１Ｂ 超音波流量計
１０Ａ、１０Ｂ 超音波送受波器
２０Ａ、２０Ｂ 流量測定回路
２１ 送信部
２２ 受信部
２３ 送受信切替部
２４ 記憶部
２５ 流量算出部
２６ 記憶部
２７ 較正流量算出部
２８ 設定流量受信部
２９ 補正流量算出部
１００ 血液浄化装置
１１０ 血液浄化手段（ダイアライザ）
１２０ 血液導管
１３０ 血液ポンプ
１４０ 透析液導管
１６０ 制御部
１７０ 制御基板

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】