特許 6321110 電極間の液体の抵抗を測定するための電気回路、およびそのような電気回路を備える血管アクセスデバイスの離脱を検知するためのシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6321110

(24)【登録日】2018年4月13日

(45)【発行日】2018年5月9日

(54)【発明の名称】電極間の液体の抵抗を測定するための電気回路、およびそのような電気回路を備える血管アクセスデバイスの離脱を検知するためのシステム

(51)【国際特許分類】

   A61M 1/36 20060101AFI20180423BHJP

【ＦＩ】

   A61M1/36 145

【請求項の数】14

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2016-198052(P2016-198052)

(22)【出願日】2016年10月6日

(62)【分割の表示】特願2015-30633(P2015-30633)の分割

【原出願日】2010年10月29日

(65)【公開番号】特開2017-35512(P2017-35512A)

(43)【公開日】2017年2月16日

【審査請求日】2016年10月6日

(31)【優先権主張番号】61/256,735

(32)【優先日】2009年10月30日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】594010009

【氏名又は名称】デカ・プロダクツ・リミテッド・パートナーシップ

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】ウィルト、マイケル ジェイ．

(72)【発明者】

【氏名】サックス、ジェイソン エム．

(72)【発明者】

【氏名】グラント、ケビン エル．

【審査官】 石川 薫

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００６−５１１７８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｍ １／３６

Ｇ０１Ｎ ２７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１および第２の電極の間の液体の抵抗を測定するための電気回路であって、電気回路の第１の端子に第１の電極が接続され、電気回路の第２の端子に第２の電極が接続されており、該電気回路は、
第１端において第１の端子に接続されたキャパシタＣ１および第１端において第２の端子に接続されたキャパシタＣ２と、
第１端においてキャパシタＣ１の第２端に接続された、既知の参照抵抗Ｒ_ｒｅｆと、
スイッチ手段であって、
（ａ）第１のスイッチ構成を形成するために、既知の参照抵抗Ｒ_ｒｅｆの第２端に第１の参照電圧Ｖ＋、および、キャパシタＣ２の第２端により低い第２の参照電圧Ｖ−を接続するか、または、
（ｂ）第２のスイッチ構成を形成するために、キャパシタＣ２の第２端に第１の参照電圧Ｖ＋、および、既知の参照抵抗Ｒ_ｒｅｆの第２端により低い第２の参照電圧Ｖ−を接続するか、のいずれかのためのスイッチ手段と、
キャパシタＣ１と既知の参照抵抗Ｒ_ｒｅｆとの間の接続時の電圧Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}を測定するための測定手段と、を備えており、
既知の参照抵抗Ｒ_ｒｅｆと、第１および第２のスイッチ構成それぞれについて観察された電圧Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}とに基づいて、液体の抵抗の値を決定するように構成される、
電気回路。

【請求項2】

既知の参照抵抗Ｒ_ｒｅｆは血管内注入に適した電解質溶液の伝導度測定を可能にするように選択される、請求項１に記載の電気回路。

【請求項3】

電解質溶液は透析用溶液からなる、請求項２に記載の電気回路。

【請求項4】

既知の参照抵抗Ｒ_ｒｅｆは、第１および第２の電極の間のある量の血液の抵抗の測定を可能にするように選択される、請求項１に記載の電気回路。

【請求項5】

血管または血管グラフトからの血管アクセスデバイスの離脱を検知するためのシステムであって、
血管またはグラフトの第１の部位の中へ、第１の導管（１２６）を通して流体を提供し、かつ、血管またはグラフトの第２の部位から、第２の導管（１０８）を通して流体を受けるための流体送達デバイス（２００）と、
請求項１に記載の電気回路と、を備えており、
第１の電極が第１の導管のルーメンと流体連通しており、
第２の電極が第２の導管のルーメンと流体連通している、
システム。

【請求項6】

第１および第２の電極のそれぞれが、二重ルーメンチューブの第２のルーメン内に位置するワイヤを介して、電気回路の第１および第２の端子のうちの対応する１つに電気的に接続されており、二重ルーメンチューブの第１のルーメンが、流体送達デバイスと第１の部位または第２の部位との間に血液を移送するように構成されている、請求項５に記載のシステム。

【請求項7】

第１および第２の電極が、流体送達デバイスよりも血管または血管グラフトに近接して配置されている、請求項５に記載のシステム。

【請求項8】

第１および第２の参照電圧を作り出す分圧回路をさらに備えている、請求項５に記載のシステム。

【請求項9】

分圧回路には主たる参照電圧Ｖ_Ｒｅｆが提供され、主たる参照電圧Ｖ_Ｒｅｆから分圧回路が第１および第２の参照電圧を作り出す、請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

第１の参照電圧が主たる参照電圧Ｖ_Ｒｅｆに近く、第２の参照電圧がグラウンド参照電圧に近い、請求項９に記載のシステム。

【請求項11】

スイッチ手段が第１のスイッチ構成と第２のスイッチ構成との間で交互に操作され、測定手段が、スイッチ手段が第１のスイッチ構成と第２のスイッチ構成との間で変化するたびにその前後で電圧Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}を測定するように構成されている、請求項５に記載のシステム。

【請求項12】

スイッチ手段が、第１および第２のマルチプレクサを含み、第１のマルチプレクサが抵抗器Ｒ_ｒｅｆの第２端部に接続された出力を有しており、第２のマルチプレクサがキャパシタＣ２の第２端部に接続された出力を有している、請求項５記載のシステム。

【請求項13】

第１および第２のマルチプレクサがそれぞれ、第１の参照電圧に接続された第１の入力と、第２の参照電圧に接続された第２の入力とを有している、請求項１２記載のシステム。

【請求項14】

キャパシタＣ１およびキャパシタＣ２が、第１の端子と第２の端子との間の通路を直流電流が通過しないように阻止する、請求項５記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は概して、医療分野において使用される検知システムおよび方法に関し、具体的には、カテーテルもしくはニードルのような留置血管ラインまたはその付属チューブ類の離脱を検知するシステムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0002】

本発明は、カテーテルもしくはニードルのような留置血管ラインまたはその付属チューブ類の離脱を検知するシステムおよび方法に関する。迅速に検知されなければ、離脱は、特にカテーテルまたはチューブ内の血液が陽圧下にある場合、急速な放血をもたらす可能性がある。陽性の血管内圧を伴う状況の例には、動脈瘻もしくは動静脈瘻に関連した陽圧、または体外式血液ポンプ回路に関連した陽圧が含まれる。血液透析では、例えば、血液ポンプは４００〜５００ｍｌ／分の血流速度を発生させることができるので、迅速かつ確実な離脱検知が特に望ましい。実際、比較的高流量または高圧の体外循環を伴ういかなる医学的処置（例えば血液灌流または心肺バイパスなど）も、動脈血（取出）ラインおよび静脈血（還流）ラインの完全性を監視するための有効なシステムを有することにより、より安全なものとなりうる。

【0003】

血液透析では、例えば、体外血液循環は、単一の留置カテーテルを使用するか、または２つの別個の留置カテーテルを使用する血管アクセスによって行うことができる。単一カテーテルのシステムでは、血液は同じカニューレを介して身体からの取出および身体への還流が交互に行われる。このシステムにおける離脱は、ポンプ動作の血液取出状態の際に離脱部位からライン内に空気が引き込まれるので、ポンプ入口またはポンプ入口付近のラインに空気モニタを設置することにより迅速に検知可能である。他方、カテーテル２個のシステムでは、血液は、典型的には、血管または瘻に挿入された一方のカテーテルを介して身体から連続的に取り出され、また第１のカテーテルからある程度の距離の同じ血管に挿入された、または完全に別個の血管内に挿入された、第２のカテーテルを介して身体に還流される。このカテーテル２個のシステムでは、血液が陰性ポンプ圧下または陽性瘻圧下のうち少なくともいずれかにおいて血管から取り出されるにつれて動脈チューブ内に流入せしめられる空気の存在を検知するセンサを使用することにより、血液取出または「動脈」セグメントにおけるカテーテルもしくはチューブの逸脱（ｄｉｓｌｏｄｇｅｍｅｎｔ）を監視することも可能である。しかしながら、ライン内の空気の検知は、体外回路の静脈（還流）セグメントの離脱を確実に検知することはできない。この場合、血液取出通路が完全なままであれば、空気はライン内へは導入されないことになる。したがって、体外ポンプから血管アクセス部位への還流ラインの連通状態の混乱をも検知可能であることは、特に重要である。

【0004】

体外回路中の血液の電気的、機械的、または音響学的特性に基づいて逸脱を検知するシステムを開発する試みがなされてきた。これらのシステムは、長く伸びたチューブ、１または複数の血液ポンプ、弁、エアトラップなどを備えた血液回路のインピーダンスが比較的高いため、あまり有効ではなかった。更に、血液通路に沿った様々なデバイスによって生成される電気的干渉が、監視しようとする信号を不明瞭にする可能性がある。

【0005】

血液チューブの一部を囲む界磁コイルを用いる誘導により、血液回路に電気的信号を導入することができる。電気的信号は容量結合によって導入されてもよい。患者の安全上の理由で、血液回路へ導入される電気的信号の強さは必然的に小さくなければならない。しかしながら、血液チューブの側壁の誘電特性は、誘導結合または容量結合によって導入された電気的信号から血液中の導電率変化を検知することを試みる場合、過度のノイズまたは干渉を引き起こす可能性がある。したがって、血液通路との直接接触により短時間の小さな電気的信号を導入すること、監視される血液通路の長さ（したがってインピーダンス）を制限すること、および、干渉を生じるあらゆる要素から適切な距離において監視機能を行なうことがより望ましいかもしれない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は上記した懸案を鑑みてなされたものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

１つの態様では、本発明は、ニードル、カニューレ、カテーテルなどのような血管アクセスデバイスが、血管または血管グラフトからの離脱または逸脱に至るかどうかを検知するためのシステムからなる。該システムは、血管またはグラフトの第１の部位で留置ニードルまたはカテーテルを介した、血管内へのチューブまたは導管を通した液体の流れを提供する、流体送達デバイスを備えている。流体は電解質溶液またはその他の静脈内注入に適した溶液であってもよいし、血液または血液構成成分であってもよい。電極が導管のルーメンと接触または流体連通するように配置され、別の電極が血管またはグラフトの第２の部位を介して血管内またはグラフト内の血液と流体連通するように配置される。電子回路が第１および第２の電極に接続され、第１および第２の電極の間の流体の電気抵抗を測定するために第１および第２の電極に制御信号を送達するように構成されて、該電極のうち少なくとも一方が流体送達デバイスよりも血管またはグラフトの近くに位置するようになされる。いくつかの実施形態では、電極は、流体送達デバイスから血管またはグラフトまでの距離の約５０〜７０％の位置にある。他の実施形態では、電極は、流体送達デバイスから血管またはグラフトまでの距離の約７０〜９０％またはそれ以上の位置にある。流体送達デバイスは、血液、またはその他の治療用もしくは診断用の流体のいずれかのための、ポンプを備えることができる。流体送達デバイスは血液透析血流回路の一部であってよく、血液ポンプ、透析器カートリッジ、またはエアトラップおよび関連チューブを備えていてもよいし、備えていなくてもよい。第２の電極は、第２の部位で血管またはグラフトと流体連通している第２の導管またはチューブのルーメンと接触して配置されうる。第２の導管は、血管またはグラフトから流体送達デバイスへの流体流路の一部を形成してもよい。第２の導管中の流体は体外血流回路に送達されている血液であってよい。

【0008】

システムは、２つの異なる部位で血管セグメントまたは血管グラフトセグメントにアクセスしている１対の血管アクセスカテーテルに接続する第１および第２のコネクタを含んでなることができる。第１および第２のコネクタはそれぞれ、流体送達デバイスに通じる可撓チューブに接続することができる。各コネクタは、コネクタのルーメンに露出された電極を備えることができる。他端において電子回路へ接続可能なワイヤが、各コネクタに取り付けられてもよい。可撓チューブは、流体を移送するための第１のルーメンおよびワイヤを移送するための第２のルーメンを有する二重ルーメンのチューブであってよい。各チューブのワイヤは、該チューブの他端において、電子回路に接続するためのコネクタに接続されてもよい。

【0009】

電子回路または関連するマイクロプロセッサは、電子回路によって、電極に接続された端子を通して測定された電圧を抵抗値に変換するように構成されうる。システムは、電子回路またはマイクロプロセッサから電極間の電気抵抗を表わす信号を受信するように構成されたコントローラであって、電気抵抗値が予め決められた閾値を超えたときに警告信号を引き起こすようにプログラムされているコントローラを含んでなることができる。警告信号は、血管にアクセスされている人への可聴信号または可視信号であってよく、任意選択で、警告信号は、チューブオクルーダ装置への電気的な命令を含んでいてもよい。チューブオクルーダ装置は、血管アクセス部位から通じているチューブのうち１つ以上を機械的に閉鎖するために始動されうる。チューブオクルーダは、いくつかの方法で、例えば電気機械式、液圧式（ｈｙｄｒａｕｌｉｃａｌｌｙ）、または空気圧式などで操作されうる。

【0010】

別の態様では、本発明は、血管アクセスデバイスと血管または血管グラフトセグメントとの間の連続性を監視するための装置であって、第１および第２の血管コネクタを含んでなり、第１のコネクタは基端が第１の二重ルーメンチューブの流体移送ルーメンの先端に取り付けられ、第２のコネクタは基端が第２の二重ルーメンチューブの流体移送ルーメンの先端に取り付けられている、装置を含んでなる。第１のコネクタは、第１のコネクタのルーメンに接触しかつ第１の二重ルーメンチューブのワイヤ移送ルーメン内のワイヤに電気的に接続された第１の電極を含んでなり、第２のコネクタは、第２のコネクタのルーメンに接触しかつ第２の二重ルーメンチューブのワイヤ移送ルーメン内のワイヤに電気的に接続された第２の電極を含んでなる。第１の二重ルーメンチューブ内のワイヤおよび第２の二重ルーメンチューブ内のワイヤはそれぞれ、二重ルーメンチューブの基端において電気的コネクタに接続される。各コネクタの先端は、該コネクタと血管カテーテルの嵌め合わせコネクタとの間の可逆的で気密性の接続を提供するために、錠止機構を備えて構成されてもよい。二重ルーメンチューブの基端は、動脈側で血液ポンプに、静脈側でエアトラップに接続可能であり；血液透析システムでは、血液ポンプおよびエアトラップはそれぞれ透析器カートリッジに可逆的に接続可能であってよい。

【0011】

別の態様では、本発明は、血管コネクタであって、基端側流体接続端と、先端側流体接続端と、コネクタの流体移送ルーメンを該血管コネクタの外側のワイヤに電気的に接続するように構成された電極と、を含んでなる血管コネクタからなる。コネクタの基端は可撓チューブに接続するように構成可能であり、コネクタの先端は血管カテーテルの嵌め合わせコネクタに接続するように構成可能である。コネクタのルーメンをコネクタの外部に接続する電極は、コネクタで導管に設置可能である。電極は、ルーメンとコネクタの外部との間の気密性の密封を提供する方式で導管内に埋め込まれてもよい。Ｏリングのようなエラストマー部材が、気密性の密封に寄与するために電極と導管との間に設置されてもよい。

【0012】

別の態様では、本発明は、第１および第２の電極の間の液体の抵抗を測定するための電気回路であって、電気回路の第１の端子に第１の電極が接続され、電気回路の第２の端子に第２の電極が接続されており、該電気回路は、第１端において第１の端子に接続されたキャパシタＣ１および第１端において第２の端子に接続されたキャパシタＣ２と；第１端においてキャパシタＣ１の第２端に接続された、既知の参照抵抗Ｒ_ｒｅｆと；スイッチ手段であって、（ａ）第１のスイッチ構成を形成するために、Ｒ_ｒｅｆの第２端に第１の参照電圧Ｖ＋、および、Ｃ２の第２端により低い第２の参照電圧Ｖ−を接続するため、または；（ｂ）第２のスイッチ構成を形成するために、Ｃ２の第２端に第１の参照電圧Ｖ＋、および、Ｒｒｅｆの第２端により低い第２の参照電圧Ｖ−を接続するため、のいずれかのスイッチ手段と；Ｃ１とＲ_ｒｅｆとの間の接続時の電圧Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}を測定するための測定手段と；を含んでなり、既知の参照抵抗Ｒ_ｒｅｆと、第１および第２のスイッチ構成それぞれについて観察された電圧Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}とに基づいて液体の抵抗の値を決定するように構成されるようになっている、電気回路からなる。抵抗Ｒ_ｒｅｆは、電解質溶液または静脈注入に適したその他の溶液の伝導度測定を可能にする値が選択されうる。電解質溶液には透析溶液が含まれうる。抵抗Ｒ_ｒｅｆは、第１および第２の電極の間のある量の血液の抵抗の測定を可能にするように選択されてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実例となる実施形態の導電性回路を示す模式図。

【図2】図１の回路によって処理された電気的波形のダイアグラム。

【図3】回路内の未知／参照抵抗比に対してプロットされた、図１の回路のノイズ／エラー感度の代表的なグラフ。

【図4】血液透析システムの典型的な血流回路を示す模式図。

【図5A】図４の血流回路で使用されうるコネクタの側面図。

【図5B】図５Ａのコネクタの断面図。

【図6】付属のワイヤおよび可撓チューブを備えた図５Ａおよび５Ｂのコネクタの断面図。

【図7A】図４の血流回路で使用されうるコネクタの代替実施形態の斜視図。

【図7B】図７Ａのコネクタの平面図。

【図7C】図７Ｂのコネクタの断面図。

【図8A】導電性ワイヤを組込んだ可撓チューブの様々な断面図。

【図8B】導電性ワイヤを組込んだ可撓チューブの様々な断面図。

【図8C】導電性ワイヤを組込んだ可撓チューブの様々な断面図。

【図8D】導電性ワイヤを組込んだ可撓チューブの様々な断面図。

【図9】流体移送ルーメンおよびワイヤ移送ルーメンを有する可撓性二重ルーメンチューブの斜視図。

【図10】付属のワイヤおよびチューブを備えた、図７Ａ〜Ｃのコネクタに類似のコネクタの断面図。

【図11】代表的な血液透析システムで使用される体外血流回路の平面図。

【図12】図１１の体外血流回路を収容しかつ操作するように構成された血液透析装置の斜視図。

【図13】様々な条件下で図１の導電性回路によって測定された抵抗の代表的なプロットを示す図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（導電性回路）
図１に示された典型的な電気回路は、対象となる流体の電気伝導率または抵抗を測定するために使用されうる。１つの実施形態では、流体は電解質溶液または透析用流体であってよく、回路は、究極的には、血管内投与のための流体の適合性を保証するために流体の導電率の測定値を提供することができる。流体中に溶解された溶質の濃度の監視に加えて、電気回路は、回路に接続された電極の間の流体の連続性における何らかの中断も監視することができる。例えば、該回路は、気泡の存在について、または混入している物質の存在について、静脈内の流体ラインを監視するために使用可能である。別の実施形態では、流体は血液であってよく、（例えば導管内の）血流路の電気抵抗測定値の変化は、血流路と測定用電極との間に不連続部が存在するかどうかを示すために使用されてもよい。例えば、血流路は、血管、動静脈瘻またはグラフトのセグメント内に留置ニードルまたはカテーテルを含んだ血液のカラムを、２つの電極の間に含んでなる場合がある。血管アクセスの離脱は血流路内への空気の導入をもたらし、その結果電極間の血液カラムの抵抗率の変化を引き起こすことができる。電気回路は、血流路のインピーダンスと透析用流体のインピーダンスとの間の差に合わせて調節するために、（その適用に応じて）容易に修正可能である。

【0015】

図１に示された回路は、低価格の電子部品を使用して、対象とする媒体１の未知の抵抗Ｒ_ｘを、特にその未知の抵抗が電解流体を介した導電路を伴う場合に、測定するために使用されうる。１対のマルチプレクサを含んでなる交換網２は、ノードＶ_ＡおよびＶ_Ｂの参照電圧Ｖ＋およびＶ−への接続を可能にする。未知の抵抗Ｒ_ｘを有する、対象の媒体１は、端子Ｖ_ＴＡおよびＶ_ＴＢ３に接続され、参照抵抗器Ｒ_ｒｅｆ４を備えた分圧回路を形成する。導電率測定値を得るために、交流電圧が、既知の参照抵抗器Ｒ_Ｒｅｆ４（例えば透析用流体の場合、６８０Ω）および対象の媒体１の未知の抵抗Ｒ_ｘによって作られた分圧回路への交換網２を介して対象の媒体１に伝えられてもよい。分圧回路の中間点５が測定される。中間点５の信号Ｖ_{Ｓｅｎｓｅ}は増幅器１０によってバッファされて、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）１１の入力信号Ｖ_ｉｎを作り出す。分圧回路が一方向に、次いで他方向に駆動されるにつれて、Ｖ_{Ｓｅｎｓｅ}は２つの値の間で切り替わる。この信号は、導電度セル中の流体１がキャパシタＣ１およびＣ２ ６を通して回路内へ交流結合されているので、切り替え後の短時間のみ有効である。したがって、直流阻止キャパシタＣ１およびＣ２ ６は、直流電流が未知の抵抗（電解質の流体または血液による導電路が挙げられる）を通るのを防止するために使用されてもよい。実施形態では、直列キャパシタＣはそれぞれ、平行な２つのキャパシタであって一方は例えば０．１ｕＦの値を有し、他方は例えば１０ｕＦの値を有するキャパシタを、含んでなることができる。直列抵抗器７が、交換網およびその他の感知回路によるノイズおよびサージ電圧への曝露を低減するために使用されてもよい。ＡＤＣ１１は、回路が２つの構成の間で切り替わるとともに、多数の信号サンプルをとることができる。

【0016】

交換網２は、一方の半サイクルの間にＶ_ＡをＶ＋に、Ｖ_ＢをＶ−に接続し、他方の半サイクルの間にＶ_ＢをＶ＋に、Ｖ_ＡをＶ−に接続する、１対の交互に生じる２値制御信号１３，１４によって駆動されうる。これは、Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}ノード５において、図２に示された波形２０に類似の波形をもたらす。この実施形態では、Ｖ_Ｒｅｆは４ボルトであって、その結果、図２に示されるように、Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}の大きさは４ボルト未満となる。分圧回路８は、それぞれ陽性の参照電圧Ｖ_Ｒｅｆおよびグラウンドに近い電圧Ｖ＋およびＶ−を作り出す。１つの実施形態では、Ｒ１は１０オームの値を有することが可能であり、Ｒ２は２Ｋオームの値を有することが可能である。交換網２の両方のマルチプレクサがゼロに操作された場合、回路は停止し、低いほうの電圧が端子Ｖ_ＴＡおよびＶ_ＴＢ ３に伝えられる。Ｖ_Ａが高く、Ｖ_Ｂが低い場合、高いほうの電圧が参照抵抗器Ｒ_Ｒｅｆ４に伝えられ、低いほうの電圧が未知の抵抗Ｒ_ｘを有する対象の媒体１に伝えられる。Ｖ_Ｂが高く、Ｖ_Ａが低い場合、高いほうの電圧が未知の抵抗Ｒ_ｘを有する対象の媒体１に伝えられ、低いほうの電圧が参照抵抗器Ｒ_Ｒｅｆ４に伝えられる。

【0017】

矩形波の各エッジ前後の電圧の変化ΔＶ_{ｓｅｎｓｅ}は、参照抵抗Ｒ_ｒｅｆ４、対象の媒体１の未知の抵抗Ｒ_ｘ、および任意の直列抵抗（例えばＲ_ｓ７を含む）のみに依存することを示すことが可能であり、この短時間の間にキャパシタがインクリメンタル形の短絡回路として働くので一般に直列容量Ｃ１またはＣ２ ６には依存しない。特に、
Δα＝ΔＶ_{ｓｅｎｓｅ}／（Ｖ_＋−Ｖ₋）＝（Ｒ_ｙ−Ｒ_ｒｅｆ−Ｒ_ｔｈ）／（Ｒ_ｙ＋Ｒ_ｒｅｆ＋Ｒ_ｔｈ）＝（ρ−１）／（ρ＋１）
であって、上記式中、Ｒ_ｙ＝Ｒ_ｘ＋２Ｒ_Ｓ＋Ｒ_ｔｈであり、Ｒ_ｔｈ＝マルチプレクサ２および分圧回路８からのソース直列抵抗であり、ρ＝Ｒ_ｙ／（Ｒ_ｒｅｆ＋Ｒ_ｔｈ）である。（ソース直列抵抗Ｒ_ｔｈは、マルチプレクサ２の抵抗および分圧回路８のテブナン等価抵抗の和として導き出すことができる。例えば、Ｒ１＝１０オーム、Ｒ２＝２Ｋオームについては、Ｒ_ｔｈ＝Ｒ１‖（Ｒ１＋Ｒ２）＝９．９５オームである）。したがって、Ｒ_ｙが短絡回路である場合、ρ＝０およびΔα＝−１である。このとき、センスノードの電圧変化ΔＶ_{ｓｅｎｓｅ}は、Ｖ_Ａにおけるドライブノードとは反対の振幅を有するＶ_Ｂの電圧変化と等しい。Ｒ_ｙが開放回路である場合、ρ＝∞およびΔα＝１である。このとき、センスノードの電圧変化ΔＶ_{ｓｅｎｓｅ}は、ドライブノードＶ_Ａの電圧変化と等しい。従って、この電圧変化が測定されれば、先述の方程式を未知の抵抗Ｒ_ｘについて解くことが可能である：
Ｒ_ｘ＝ρ（Ｒ_ｒｅｆ＋Ｒ_ｔｈ）−２Ｒ_ｓ−Ｒ_ｔｈ、前記式中、ρ＝（１＋Δα）／（１−Δα）
図１に示されるように、高周波ノイズを除去するために、ローパスフィルタ９が抵抗器Ｒ_ｆおよびキャパシタＣ_ｆによって形成されてもよい。１つの典型的な配置構成では、Ｒ_Ｆは１ＫΩの値を有することが可能であり、Ｃ_Ｆは０．００１ｕＦの値を有することが可能である。その後、緩衝増幅器１０およびアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）１１が、コンピュータまたはデジタルシグナルプロセッサ（図示せず）について感知された電圧を測定することができる。

【0018】

参照電圧Ｖ＋およびＶ−は、Ｖ＋がＡＤＣ１１の参照電圧Ｖ_Ｒｅｆに近く、かつＶ−がＡＤＣ１１のグラウンド参照電圧に近いように、分圧回路８から導出されることが好都合となりうる。例えば、Ｒ_１＝１０Ω、Ｒ_２＝２ｋΩ、およびＶ_ｒｅｆ＝４．０Ｖのとき、Ｖ＋＝３．９８０ＶおよびＶ−＝０．０２０Ｖである。これは、両電圧をＡＤＣ１１の能動感知領域（ａｃｔｉｖｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｒｅｇｉｏｎ）内、ただしエッジ付近に位置付け、該領域において該電圧は較正に使用することができる（下記に議論される）。スイッチＳＷ_１１２は負荷抵抗の感知を較正する助けとなるように使用されうる。

【0019】

いくつかの改善により、成分値の変動に関係する誤差が減少する可能性がある。第１に、Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}が落ち着いてＶ＋とほぼ等しくなるまでＶ_Ａが比較的長時間にわたってＶ＋に切り替えられる較正ステップの導入が可能であり、その時点でＡＤＣ１１はＶ_{ｓｅｎｓｅ}の測定を行うことができる。第２の較正ステップは、Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}が落ち着いてＶ−とほぼ等しくなるまで、Ｖ_Ａを比較的長時間にわたってＶ−に切り替えることを伴うことが可能であり、その時点でＡＤＣ１１はＶ_{ｓｅｎｓｅ}の次の測定を行うことができる。これにより、ＡＤＣ１１はＶ＋およびＶ−の両方を測定することが可能となる。

【0020】

第２に、図２に示されるように、矩形波が切り替わる間、スイッチング波形の両エッジ前後のＡＤＣ１１読み取り値を使用して無次元量Δα：
Δα＝ΔＶ_{Ｓｅｎｓｅ}／（Ｖ_＋−Ｖ₋）＝［（Ｖ２−Ｖ１）＋（Ｖ３−Ｖ４）］／２（Ｖ_＋−Ｖ₋）
を計算することができる。その結果、波形の両エッジを使用して
ΔＶ_{ｓｅｎｓｅ}＝［（Ｖ２−Ｖ１）＋（Ｖ３−Ｖ４）］／２
を測定することが可能であり、そのため回路への非対称的反応は相殺される可能性が高い。別例として、波形のおよそ中間点での平均電圧が使用されてもよく；その結果は、例えば、Δα＝ΔＶ_{Ｓｅｎｓｅ}／（Ｖ_＋−Ｖ₋）＝［（Ｖ７−Ｖ６）＋（Ｖ７−Ｖ８）］／２（Ｖ_＋−Ｖ₋）、そしてΔＶ_{Ｓｅｎｓｅ}＝［（Ｖ７−Ｖ６）＋（Ｖ７−Ｖ８）］／２である。さらに、ＡＤＣ１１の入力信号Ｖ_ｉｎの示差測定値だけが使用されてもよい。したがって、緩衝増幅器１０およびＡＤＣ１１のいかなるオフセットエラーも相殺することができる。さらに、Δαは、同じ信号経路を使用した測定値に基づいたレシオメトリックな量である。したがって、ＡＤＣ１１のいかなる利得誤差も相殺することができる。

【0021】

参照抵抗器Ｒ_Ｒｅｆ４は、直列抵抗Ｒ_ｓ７を考慮して、所望の範囲の未知の抵抗の端点の幾何平均と等しくなるように最適に選択されうる。例えば、Ｒ_ｓ＝１００ΩでありＲ_ｘが１００Ω〜３０００Ωである場合、Ｒ_ｙ＝Ｒ_ｘ＋２Ｒ_Ｓは３００Ω〜３２００Ωであり、Ｒ_ｒｅｆはおよそ（３００Ω・３２００Ω）の平方根＝９８０Ωとなるはずである。１００ｋ〜３００ｋオームの範囲の（例えば動静脈瘻を介してある電極から別の電極に及ぶ血液のカラムにおける）未知の抵抗を測定するためには、参照抵抗器Ｒ_ｒｅｆ４はおよそ２００ｋオームに変更可能であり、緩衝増幅器１０への入力時のローパスフィルタ９のフィルタキャパシタＲ_Ｆは完全に除去可能である。

【0022】

分圧回路の出力はその抵抗値比率の非線形関数であるため、ＡＤＣ１１からの読取り値における誤差またはノイズは、Ｒ_ｙがＲ_ｒｅｆと等しい場合に結果として生じるＲ_ｙの計算において最も小さい部分的誤差（感度）を生じ、この感度が増大するほどＲ_ｙは参照抵抗Ｒ_ｒｅｆから外れる。具体的には、抵抗値比率における感度は以下のとおり：
Ｓρ＝（１／ρ）・δρ／δΔα＝２／［（（１＋Δα）（１−Δα）］＝２／［１−（Δα）^２］
であることを示すことができる。Ｒ_ｙ＝Ｒ_ｒｅｆの時、ρ＝１、Δα＝０およびＳρ＝２である。したがって、このポイントの周囲でのΔαの変化０．００１（ＡＤＣフルスケールの０．１％）については、計算される抵抗Ｒ_ｙは０．００２または０．２％だけ変化する。表１に示されるように、感度はρが１から外れるにつれて増大する。

【0023】

【表1】

図３は、ノイズ／誤差感度が、約６：１の未知／参照抵抗比では倍増し、１０：１の比では３倍になることを示している。この範囲の外側の抵抗測定値は、ノイズおよび誤差に対する感度増大の影響を受ける。

【0024】

較正を目的として、スイッチＳＷ_１１２を使用して、Ｒ_ｘ＝０の点を較正で除外する（ｃａｌｉｂｒａｔｅ ｏｕｔ）ために抵抗測定を行うことができる。好ましくは、このスイッチ１２は、端子Ｖ_ＴＡおよびＶ_ＴＢ ３を横切って、または実行可能な限り該端子に近接して配置されるべきであり、そのことが真のゼロ点較正をもたらすことになろう。しかしながら実際上、スイッチ１２を端子Ｖ_ＴＡおよびＶ_ＴＢ ３に近接して位置づけることにより、スイッチ１２が外部雑音およびサージ電圧を生じやすくなり、対象の媒体１の中へ直流漏れ電流を導入する可能性がある。

【0025】

直列容量Ｃ１およびＣ２ ６、および矩形波の使用は、電解質の導電路を備えた未知の抵抗にとって重要である。これには少なくとも２つの理由がある。第１に、電解質溶液または同様の特性を有する体液を通って直流電流が流れるのを防止することは、多くの適用において重要となりうるが；そうでなければ端子Ｖ_ＴＡおよびＶ_ＴＢ ３において電極の電気めっきまたは電気分解のうち少なくともいずれかが生じる可能性がある。この回路では、キャパシタＣ１およびＣ２ ６が直流電流を阻止する。更に、該キャパシタは非常に小さい電流（マイクロアンペア以下）が流れるのを可能にするので、交互に生じる矩形波電圧を使用することは平均電流をさらに制限する助けとなりうる。

【0026】

第２に、小さな電気化学的直流電圧が対象の媒体１に導入される（例えば、流体通路内の電極が時間とともに異なる速度で酸化しうる）場合、この直流電圧はキャパシタＣ１およびＣ２ ６によって阻止されうる。抵抗を計算する方法は示差測定をとるので、いかなる残余の直流電圧も、対象の媒体１の未知の抵抗Ｒｘを計算する過程を通じて相殺されうる。
（血管離脱検知器）
上述したもののような導電度測定回路の適切な改変形態を用いて、血液の導電度および導電度の変化を検知することが可能である。より具体的には、ある量の血液中に空気が入った場合、該血液の導電度に生じる変化を検知することが可能である。この状況は、例えば、血管内アクセス部位が体外血液回路において逸脱に至ったときに生じる可能性がある。

【0027】

図１に示される回路は、導電度セルまたは導管１の中のある量の流体の抵抗性を測定するために使用可能である。ある量の透析用溶液の抵抗または導電度を表わす導電度セル１のＲ_ｘの測定値については、参照抵抗器Ｒ_Ｒｅｆ４についての好都合な値はおよそ６８０オームとなるように選択可能である。第１のカニューレまたはニードルから、動静脈瘻を通って、第２のカニューレまたはニードルへと伸びる血液のカラムの抵抗または導電度を表わす導管１のＲ_ｘの測定値については、参照抵抗器Ｒ_Ｒｅｆ４について好都合な値はおよそ２００ｋオームとなるように選択可能である。

【0028】

血液または血漿のような体液のカラムの連続性を監視するためにこの回路を使用する利点には、下記すなわち：
− 導電度セルまたは導管１への容量結合は、端子Ｖ_ＴＡおよびＶ_ＴＢにおける電極のめっきおよび腐食を引き起こすおそれのある直流電流を阻止すること；
− 電圧レベルおよび電流レベルは患者の安全性のために非常に低くかつ分断されること；
− 電流は一時的にのみ流れ、同時に測定が行われること、が挙げられる。測定と測定との間は電流は流れない。

【0029】

参照抵抗器Ｒ_ｒｅｆ４の低いほうの値（例えば６８０オーム）を用いて、この回路は透析液導電度測定のために適切に構成される。参照抵抗器Ｒ_ｒｅｆ４のはるかに高いほうの値（例えば２００ｋオーム）を用いて、この回路は、動静脈瘻からの血管ニードルの逸脱を検知するために動脈ニードルと静脈ニードルとの間の抵抗を測定するように適切に構成される。
（電極の配置）
流体送達装置から患者の血管または血管グラフトに至る流体カラムの連続性は、上述の電子回路を使用して監視することが可能である。送達される流体には、血液または任意の電解質溶液、例えば透析用流体が挙げられる。以下の説明は血液透析システムに関係するものとなるが、本発明の同じ動作原理は、血管アクセスを介して患者に流体を送達するように構成されたあらゆるデバイスに適用することができる。図４によって例証された実施形態では、血液透析機２００の流体流回路１００の内部のある量の血液またはその他の流体の導電度は、該流体量の両端の、血液またはその他の流体と直接接触する電極を使用して、電子工学的に監視することが可能である。図１に示されるもののような電気回路を使用すると、一方の電極はＶ_ＴＡ端子に接続可能であり、他方の電極は回路のＶ_ＴＢ端子に接続可能である。回路によって電極に加わる電圧は、患者へのいかなる害も防止するように、十分に小さく（例えば約４ボルト以下）、十分に短時間で、かつ十分に分断された直流電圧とすることができる。この例では、流体流回路１００は、動脈アクセスニードル１０２、動脈カテーテルチューブ１０４、動脈カテーテルチューブコネクタ１０６、動脈血回路チューブ１０８、動脈血回路チューブ１０８と血液透析機２００との間の移行部１１０、血液ポンプ入口ライン１１２、血液ポンプ１１４、血液ポンプ出口ライン１１６、透析器１１８、透析器出口ライン１２０、エアトラップ１２２、血液透析機２００と静脈血回路チューブ１２６との間の移行部１２４、静脈カテーテルチューブコネクタ１２８、静脈カテーテルチューブ１３０、静脈アクセスニードル１３２、および、患者の血管または瘻１３４の、動脈のアクセスニードル１０２と静脈アクセスニードル１３２との間に位置する部分の腔内体積、を備えて示されている。留意すべきことは、本明細書中に記載された発明が、動脈アクセスニードルが患者の１つの血管内にある一方、静脈アクセスニードルが動脈アクセス部位からのある程度の距離だけ離れた別個の血管内にある状況も包含しているということである。更に、上記の回路は、図４に示される静脈還流ラインを持たない流体送達システムにおける血管アクセスの完全性を監視するために使用されてもよい。その場合、例えば、位置Ｂの電極は、血管または血管グラフトにアクセスしている第２のニードルまたはカニューレと行き止まりラインで連通している流体に接触する電極と対になることが考えられる。別例では、血管セグメント内の中空の留置カニューレまたは中実のトロカールに導電性ワイヤを装備可能であり、該ワイヤがその後監視システムにおける第２の電極としての役割を果たすことが考えられる。アクセスされている血管セグメントは、外科的に構築された動静脈瘻であってもよいし、ゴアテックス（Ｇｏｒｔｅｘ）血管グラフトのような人工導管も含まれうる。用語「動脈（の）」は、本明細書中では、血流回路の、血液を患者から離れて血液透析機２００に向かって導く部分を表すために使用される。用語「静脈（の）」は、血流回路の、血液を血液透析機２００から離れて患者に向かって戻るように導く部分を表すために使用される。用語「アクセスニードル」は、患者の血管セグメントまたは瘻に侵入するニードルまたはカテーテルデバイスを表すために使用される。様々な実施形態において、アクセスニードルは対応するカテーテルチューブ１０４，１３０に恒久的に取り付けられてもよいし、可逆的に接続されてもよい。

【0030】

流体流回路１００の任意のセグメントの連続性は、対象とする流体および血液含有セグメントの両側において流体に接触させて２つの電極を配置することにより監視することができる。動脈アクセスニードル１０２、もしくは動脈カテーテルチューブ１０４、または静脈アクセスニードル１３２もしくは静脈カテーテルチューブ１３０の離脱を監視するために、１つの電極が血流回路の静脈側のルーメンとつながるように設置可能である一方、第２の電極が血流回路の動脈側のルーメンとつながるように設けられる。１つの実施形態では、２つの電極は透析機２００またはその近くに、１つの電極が血液ポンプ１１０の上流の血液に接触し、かつ第２の電極が透析器１１８またはエアトラップ１２２のうち少なくともいずれかの下流の血液に接触して、配置されうる。例えば、電極は移行部１１０，１２４に組み込まれてもよい。

【0031】

別の実施形態では、電極のうちの１つは、アクセスされる血管または血管グラフトに流体流を送達するために使用される機器（例えば透析機）よりも血管アクセス部位１３４に近い地点で流体流回路１００の中の流体に接触するように配置可能である。好ましい実施形態では、両電極は透析機２００に付随した機器よりも患者の血管または血管グラフトに近くなるように配置可能である。これは、透析機２００に関連した電気的干渉をさらに低減する可能性がある。電極Ａは動脈カテーテルチューブコネクタ１０６またはその近くに好都合なように設けられ、第２の電極Ｂは静脈カテーテルチューブコネクタ１２８またはその近くに好都合なように設けられることが可能である。この配置構成では、第１の電極から患者の血管アクセスを介して第２の電極への電気的導通経路は、透析機２００に向かって逆に伸びる経路よりはるかに短い（かつ電気抵抗が小さい）。ある場合には、アクセスカテーテル１０４，１３０は約０．３メートル（約１フィート）程度の長さとなりうるのに対し、動脈および静脈チューブ１０８および１２６は約１．８メートル（約６フィート）の長さとなりうる。回路中の流体の電気的伝導特性のため、チューブ１０８，１２６、および透析機２００の構成要素を組み込んだ経路に伴う電気抵抗は、患者の血管または瘻１３４を通る経路に伴う電気抵抗よりも何倍も大きくなりうる。

【0032】

透析機２００に関連した電気的干渉はこうして低減され、アクセスに関連した離脱による電気抵抗の変化は、より容易に検知することができる。好ましくは、電極ＡおよびＢは透析機から患者までの距離の５０％を超えた位置となるように配置される。より好ましくは（かつより好都合には）、電極ＡおよびＢは、患者に到達する前の最後の解除可能な流体接続の近くに位置する。血液透析システムの１つの実施形態では、血液チューブ１０８および１２６は長さおよそ１．８メートル（およそ６フィート）であり、動脈および静脈カテーテルチューブ１０４，１３０は長さ約０．６メートル（約２フィート）以下である。よって、電極ＡおよびＢに好都合な場所は、動脈および静脈血回路チューブ１０８，１２６を動脈および静脈カテーテルチューブ１０４，１３０に接続する動脈ラインおよび静脈ラインコネクタ１０６，１２８（例えばルアータイプコネクタまたはその改変形態であってよい）となるであろう。
（コネクタ電極）
図５Ａおよび５Ｂに示されるように、１つの実施形態では、血液透析システムの血液回路用の血液ラインコネクタは、コネクタのルーメン内の任意の液体と接触可能な電極を組込むことができる。１つの態様では、電極は、任意の適切なコネクタ、例えばコネクタ３００のチューブ接続部または基端３０２に設けられた環状の導電性キャップ３１０からなることができる。該電極は、例えばステンレス鋼のような、耐久性かつ非腐蝕性の材料から構築されることが好ましい。コネクタ３００の先端側連結端３０４は、例えば、動脈または静脈カテーテルの対応するルアータイプコネクタとの密封係合をなすように構築可能である。キャップ３１０の内側環状表面３１２（一部または全体）は、コネクタのルーメン３１４の中に存在する任意の液体と接触可能である。図５Ｂに示されるように、コネクタと該コネクタに取り付けられる任意の可撓チューブとの間の流体密封接続を維持するために、Ｏリング３１６または適切な密封材がキャップ電極３１０とコネクタの基端３０２との間に設けられてもよい。

【0033】

エラストマー製のＯリングは、血液を移送する構成要素が過熱液体を用いる消毒または滅菌に供される血液透析システムまたはその他の体外システムにおいて、特に有用な場合がある。コネクタのプラスチック成分の熱膨脹率は、組み込まれた金属電極の熱膨脹率とは大きく異なっており、その結果１回または複数回の滅菌または消毒処置の後では恒久的密封が維持されない可能性がある。電極と該電極が配置されるコネクタ座との間の接合部にＯリングのようなエラストマー製の構成要素を加えることで、電極とコネクタとの間の膨脹率および収縮率の差を調製することにより密封を維持することができる。

【0034】

図６に示されるように、１つの実施形態では、導電性電極３１０（例えばステンレス鋼で構築されたもの）はコネクタ３００の一部（コネクタの基端３０２、または別例としてコネクタの先端側接続端３０４）に組み込まれ、これを覆って可撓チューブ３１８の端部が設置されてもよい。この実施形態では、電極３１０は略円筒状であり、可撓チューブ３１８のセグメントの端部が電極３１０の外側表面上でより容易に滑り嵌合接続することが可能なように、基端部にテーパ状部３２０を有する。図６に示されるように、電極３１０の内側表面は、電極キャップ３１０がコネクタ３００の基端３０２を覆って滑動し、かつ基端３０２に当接することを可能にする内部レッジ３２２を有する。コネクタ３００は、金属またはより典型的にはプラスチック材料を含めた任意の適切な硬質材料から構築可能である。レッジ３２２は、電極３１０の直径の小さな内側表面３１２が適切に配置されてコネクタ３００のルーメン３１４を通過する任意の液体（例えば血液）と接触することを確実にする助けとなる。コネクタ３００と電極３１０、および電極３１０と上に重なっているチューブ３１８の終端との間の接続は、構成要素の組成との適合性を有する任意の適切な接着剤を用いて気密性または恒久的とされうる。

【0035】

コネクタと電極との間の血液漏れを防止し、かつ血液成分が移行して詰まる可能性のある電極下のエリアを制限するべく、より確かな密封を保証するために、Ｏリング３１６が電極３１０の内側表面の、電極内部レッジ３２２の近くに組み込まれてもよい。これは、図６の拡大詳細図に見られる。この例では、Ｏリング３１６はステンレス鋼の電極３１０とコネクタ３００の先端３０２との間を密封している。可撓チューブ３１８の引き伸ばされた端部をコネクタ３００の基端３０２の上に保持するために、コネクタの設計にコネクタ３００の基端３０２の逆刺要素３２４が組み込まれてもよい。ある実施形態では、電極３１０は、電極３１０およびコネクタ３００の逆刺３２４の両方を覆って引き伸ばされた可撓チューブ部分によって、適所に保持される。

【0036】

ワイヤ３２６が電極３１０の外側表面上にはんだ付け、溶接またはその他の方法で固定されてもよく、該ワイヤは、上に重なって引き伸ばされたチューブ３１８の下を、コネクタ３００に沿ってより先端側へ出るまで進むことができる。このように該ワイヤは、内側表面３１２がルーメン内の流体（例えば血液）と接触するために電極３１０に出入りする電気的信号を、伝えることができる。図示された例では、ワイヤ３２６は電極３１０の先端側部分にはんだ付けされ、チューブ３１８の下を進み、チューブ３１８とコネクタ３００の対応する止め具３２６との当接部において表面に出る。

【0037】

図７Ａ〜７Ｃに示されるような別の実施形態では、米国特許出願公開第２０１０／００５６９７５号明細書（その内容は参照により本願に組み込まれる）に記載されるようなコネクタ４００が、コネクタ４００の中央部分４０６が電極を組み込むことができるように、改変されている。コネクタ４００の中央部分４０６に沿って電極を設けることにより、コネクタの先端側連結端４０４を変更する必要が回避され、かつ可撓チューブの終端とコネクタの基端４０２との間の相互作用のいかなる変更も回避される。この例では、血液ラインコネクタ４００は、該コネクタの先端側連結端４０４に２つの異なるタイプの密封接続をなすように、例えば患者アクセスラインのルアータイプコネクタのための内側のねじ型接続４０５と、透析システムの血液を移送する構成要素を通る呼び水および消毒液の再循環のための透析機ポートとの外側の圧入式接続４０７とをなすように構築される。圧入式機構４０７は、コネクタ４００の先端４０４の外側表面上に切頭円錐形状を有して形成される一方、ルアー適合型のネジ式機構４０５はコネクタ４００の先端４０４の対応する内側表面上に形成される。切頭円錐形部材の外側表面は、透析機２００またはその他のデバイスの嵌め合わせコネクタの座との密封係合をなすように構築される。コネクタ４００の先端側連結端４０４から基端方向へ伸びる１対の錠止アーム４０８はそれぞれ、透析機上の嵌め合わせコネクタ上の対応する錠止機構と係合する逆刺部分４０９と、透析機から逆刺部分４０９を解除するのに役立つ指押下げ部分４１０とを有することができる。逆刺部分４０９は、圧入式接続をなす時に、切頭円錐形部材を透析機上の相手コネクタとの密封係合において錠止する助けとなる。錠止アームの先端は、コネクタ４００の切頭円錐形部分４０７より基端側に位置するフランジ４１１を介してコネクタに付着するように構築可能である。コネクタ４００は、可撓チューブと密封係合するための基端側チューブ取付端面４０２を有する。チューブ取付端面４０２は、コネクタ４００からの可撓チューブ端部の離脱防止を支援するために１つ以上の逆刺機構４１２を有していてもよい。

【0038】

図７Ｂはコネクタ４００の側面図を示し、コネクタ４００のルーメンと直接通じるように電極を設置するのを可能にするアクセス機構またはポート４２０が見えるようになっている。他の実施形態では、アクセス機構は、鋭利または鈍いニードルを備えたシリンジを使用したコネクタ４００のルーメン４１４の内部からの流体のサンプリングを可能にするために、エラストマー製止め具（セプタム付きまたはセプタム無し）を収容することもできる。別例として、該機構は、コネクタ４００のルーメン４１４への別の流体ラインの接続を可能にするポートとしての役割をはたしてもよい。

【0039】

さらに別の実施形態では、図７Ｃの断面図に示されるように、コネクタ４００の中央部分４０６は２つのアクセスポートを有していてもよい。流体アクセスポート４２０ａはサンプリングポートとしての役割を果たすことが可能であり、電極ポート４２０ｂは電極クレードルとしての役割を果たすことができる。サンプリングポート４２０ａの内部のエラストマー製止め具４２２は、コネクタ４００のルーメン４１４まで延在するように形作られて、ニードルを用いたルーメン４１４の中の流体のサンプリングの一方で同時に気密性密封の維持を可能にすることができる。別例として、セプタム付きキャップまたは密封材を有するルアータイプコネクタであって、嵌め合わせルアータイプコネクタを有するシリンジまたはカテーテルと接続することができるコネクタが、ポートに組み込まれることも可能である。電極ポート４２０ｂは、電極４２４の座またはクレードルとしての役割を果たすことができる。電極は所定位置に圧入または接合され、かつ接着剤で、または図示されるようにＯリング４１６で、密封可能である。ワイヤ４２６は、電極４２４の外側表面上にはんだ付け、溶接またはその他の方法で固定されてもよく、コネクタ４００が取り付けられている動脈チューブ１０８または静脈チューブ１２６とともに透析機２００に向かって基端側へ進むことができる。

【0040】

上記の電極実施形態のいずれにおいても、電極は、コネクタ３００，４００またはこれらの変形物を通り抜ける流体の温度を監視するさらなる目的のために、適切なサイズのサーミスタ、またはサーミスタと電気導体との組合せに置き換えられてもよい。
（ワイヤアセンブリ）
１つの実施形態では、コネクタ１０６，１２８（１つは血流回路の動脈側、１つは静脈側）の１対の電極を出入りする電気的信号を運ぶワイヤは、血液チューブ１０８，１２６とは別個かつ離れて透析機２００へ向かって戻るように進むことが可能であり、透析機では該ワイヤは最終的に図１に示された導電性回路のような導電率検知回路を終端として接続する。導電性回路は次に、アクセス離脱と一致する流体導電率の変化が生じたかどうかを判断するために、適切に構成された信号を透析機上のプロセッサに提供する。変化が生じていれば、例えば、プロセッサは警告状態を引き起こすことも可能であるし、血液ポンプ１１４のシャットダウンを始動して、血液チューブ１０８または１２６のうち少なくともいずれかの機械的な閉塞を引き起こすことも可能である。

【0041】

透析機と患者との間を一緒に、または別々に伸びるワイヤは、絡み、破損し、または切断に至るリスクにさらされている。したがって、好ましくは、ワイヤ３２６または４２６はそれぞれその関連するチューブ１０８，１２８に取付け、結合、またはその他の方法で組み込まれることが可能である。ワイヤをその関連するチューブに組み入れることにより、ワイヤおよび接続部を保護し、患者と透析装置との間のインタフェースを単純化する便利な方法が提供される。これを達成する典型的な方法は、図８Ａ〜８Ｄに示されている。好ましい実施形態では、チューブは、押出し法で形成可能な可撓性材料（例えばシリコーン）で構成される。図８Ａに示されるように、可撓チューブの繊維強化と同様に、可撓シリコーンチューブが形成かつ押出加工されるときに疎性ワイヤメッシュが該チューブに埋め込まれてもよい。図８Ａに示されるように、ワイヤメッシュ５００は、繊維強化チューブの構築に類似の方法で、押出加工の際に可撓チューブ５０２の壁内に埋め込み可能である。図８Ｂに示されるように、例えば、絶縁ワイヤ５０４が、二次押出加工、または２つの構造物が接着剤によって連結されるプロセス、のいずれかの際に該ワイヤに隣接したチューブ５０６の外側表面に連結されることも可能である。図８Ｃに示されるように、チューブ材料の二次同心層５０８を生じる第２の押出加工が、一次押出加工後のチューブの外側表面に沿って走るワイヤを取り込むように行われることも可能である。図８Ｄに示されるように、形成中のチューブ５１０が、該チューブの壁内に埋め込まれたワイヤ５１２とともに共押出加工されることも可能である。

【0042】

上記の方法のうちのいくつかにおいては、得られるチューブ・ワイヤ複合物は、ワイヤとチューブのシリコーン材料との間の熱膨脹率の差から、巻きを生じやすい傾向を有する場合がある。材料が押出加工後に冷えるにつれて、埋め込まれたワイヤをシリコーンが強固に捕捉する結果、冷えたチューブ・ワイヤ束状物が巻く可能性がある。好ましい実施形態では、押出ダイスのワイヤルーメンは、埋め込まれるべきワイヤの断面積よりもかなり大きな断面積を提供するのに十分な大きさになるように構築される。その結果、シリコーンが冷えるにつれて、ワイヤを囲んでいる通路はワイヤを強固に包むほどには収縮しない。絶縁ワイヤを組み込む共押出工程で、図９に示されるようなチューブ・ワイヤ束状物を生成することができる。この例では、可撓チューブ５１４は、流体移送ルーメン５１６およびワイヤ移送ルーメン５１８の共押出物である。好ましくは、ワイヤ５２０は柔軟性および耐久性のために多重撚りであり、例えばＰＴＦＥのような、耐久性、可撓性の合成絶縁材５２２にコーティングまたはシース形成（ｓｈｅａｔｈｅｄ）されている。撚りワイヤ５２０のＰＴＦＥ系シース５２２は、シリコーンチューブ押出工程に関連した高温を保持することが可能であり、その結果、該チューブの完全性は、透析機２００または患者ラインコネクタ１０６，１２８のいずれかに接続するため最終的にチューブを出るワイヤ部分５２４に沿って維持される。コーティング処理またはシース形成処理は、ワイヤが押出加工後かつ冷却時にワイヤ移送ルーメンの側壁に付着するのを防止する助けにもなりうる。

【0043】

図１０は、典型的なコネクタ・ワイヤ・チューブアセンブリの断面図を示す。コネクタ４００の基端側チューブ接続端が、取り付けられた二重ルーメンチューブ５１４の端部とともに示されている。流体移送ルーメン５１６は、コネクタ４００の基端への圧入または接合のうち少なくともいずれかがなされ、コネクタ４００の中央ルーメン４１４を通る流体の流れが可能となっている。撚りワイヤ５２０ははんだ付けまたはその他の方法で電極４２４に取り付けられ、該電極はコネクタ４００のルーメン４１４内部に存在する任意の流体と導電接触している。チューブ５１４の外側を進む、ワイヤ５２０の非接続部分は、例えばＰＴＦＥのような絶縁合成コーティングでシース形成されていることが好ましい。任意選択で、露出ワイヤおよびシース付きワイヤいずれについてのこの部分も、ＲＴＶのような密封材で密封されてもよい。シース付きワイヤ５２２は、コネクタ４００上のチューブ５１４の終端近くでチューブ５１４のワイヤ移送ルーメン５１８に入る。その後、ワイヤ／チューブ束状物は透析機２００に向かって進み、透析機においてワイヤは図１に示されるもののような導電性回路と接続するためにチューブから出る。

【0044】

図１１は、図１２に示されるような血液透析装置２２０の中で着脱交換式ユニットとして使用可能な典型的な体外回路２１０を示す。この実施形態では、体外回路は、血液ポンプカセット１１４、透析器１１８、静脈還流エアトラップ１２２、動脈血チューブ１０８、静脈血チューブ１２６、動脈カテーテルコネクタ１０６、および静脈カテーテルコネクタ１２８を含んでなる。動脈コネクタ１０６および静脈コネクタ１２８は、図５Ａおよび５Ｂに示されたコネクタ３００に類似の、または図７Ａ〜７Ｃに示されたコネクタ４００に類似のタイプのものであってもよいし、これらの変形物であってもよい。動脈血チューブ１０８および静脈血チューブ１２６は、図８Ａ〜８Ｄ、または図９に示されたタイプのものであってよい。コネクタ１０６，１２８の電極に対して端子接続を形成しているワイヤは、セグメント５２４Ａ，５２４Ｂとして動脈チューブ１０６および静脈チューブ１２６を出てコネクタと接続し、該コネクタは最終的には該接続を、透析装置に、図１に示されるもののような導電性回路に関連した端子へと渡す。図示された実施形態では、コネクタ５２６は、血液ポンプ１１４およびエアトラップ１２２のための支持構造体２１２に載置される。

【0045】

図１２は、図１１に示された体外回路２１０を受承するように構成された典型的な血液透析装置２２０を示す。この説明図では、透析器１１８は既に装置２２０に載置されている。基本ユニット２２０は、嵌め合わせ血液ポンプカセット１１４の制御ポートを受承する。組をなしたレースウェイまたはトラック２２２は、外部まで延長されて患者に接続されていない時の動脈血チューブ１０６および静脈血チューブ１２６の対をまとめる助けとなる。コネクタ２２４は、ワイヤセグメント５２４Ａおよび５２４Ｂとコネクタ５２６との間でなされた接続を受け取って、図１に示されたもののような導電性回路の端子接続部へと渡す。チューブオクルーダ２２６は、静脈血チューブ１２６がエアトラップ１２２を出た後で該チューブ１２６を、また動脈血チューブ１０８が血液ポンプカセット１１４に到達する前に該チューブ１０８を、受け入れるように配置される。オクルーダ２２６は、体外血流の中止を必要とする警告状態が生じた場合はすぐに、例えば、空気圧式または電気機械式で始動されうる。オクルーダ２２６の１組のアームは、可撓チューブの壁に対して回転し、該チューブ内の流体流を制限または停止するように構成されうる。したがって、装置２２０の内部に設置されたコントローラは、図１に類似の導電性回路からの信号であって、コネクタ１０６および１２８に載置された電極の間の流体または血液のカラムの電気抵抗を表わす信号を、受信することができる。コネクタは、血液ポンプ１１４、透析器１１８およびエアトラップ１２２よりも患者の血管または瘻１３４に流体的に非常に接近して配置されるので、血管または瘻１３４を通る流体通路に関連した信号は、コネクタ１０６／１２８と患者の血管または瘻１３４との間の血液または流体のカラムが完全であるか中断されているかを識別することができる。コントローラは、導電性回路によって検知された電気抵抗が予め決められた値を超えることが見出されると応答するようにプログラム可能である。その後、状況に応じて、コントローラは、血流断絶の可能性について患者に警告するためのアラームを引き起こすことが可能であり、さらに任意選択で患者から出入りする体外フローの中止をオクルーダ２２６に命令することもできる。
（離脱検知回路の操作）
図１３は、上述かつ図１に示された離脱検知回路を利用した試験結果を示す。この場合、米国特許出願公開第２００９／０１１４５８２号明細書および同第２０１０／００５６９７５号明細書（これらの内容は参照により本願に組み込まれる）に開示されたものに類似の血液透析血液回路および装置が使用された。図１１に示された体外回路２１０は、血液ポンプ１１４、透析器１１８、エアトラップ１２２、静脈血回路チューブ１２６および動脈血回路チューブ１０８を含んでなる。体外回路２１０は図１２に示されたものに類似の血液透析装置２２０に嵌め合わされる。試験された血流回路は、図１１に示された血液ポンプカセット１１４に配置構成された１対の膜ベースの血液ポンプ、透析器１１８、静脈還流エアトラップ１２２、動脈血チューブセット１０８、静脈血チューブセット１２６、動脈および静脈コネクタ１０６，１２８、ならびに図４に示されるような血管アクセスニードル１０２，１３２に接続されたカテーテルチューブセット１０４，１３０を備えたものであった。ニードル１０２，１３２は血液凝固阻止が施されたウシ血液の入った容器内に置かれた。血液チューブセット１０８，１２６は長さおよそ１．８メートル（およそ６フィート）であり、カテーテルチューブセット１０４および１３０は長さおよそ０．６メートル（およそ２フィート）以下であった。ニードルは、瘻または血管からのニードルの離脱をシミュレートするために、血液が流れる間に容器から手作業で交互に出し入れされた。図１３の期間Ａ、ＣおよびＦは、ニードルが容器中の血液に沈められていた時間に相当する。これらの期間に図１の離脱検知回路によって測定された電気抵抗は、平均１２０，０００〜１３０，０００オームであった。図１３の期間ＢおよびＥは、静脈還流ニードル１３２（血液ポンプから陽圧下）が容器内の血液表面から数センチメートル上に引き上げられ、血液が静脈還流量ニードルを出て下方の血液の容器に入ったために空気と混じり合った血液の流れが形成されている時間に相当する。これらの期間に測定された電気抵抗は平均１４０，０００〜１５０，０００オームであった。期間Ｄは、ニードルのうち一方が容器から完全に取り出され、完全にオープンな電気回路が生じている時間に相当する。この期間に測定された電気抵抗は、平均約１６０，０００〜１８０，０００オームであった。したがって、コントローラは、中断されていない血流と中断された血流との間の、監視された電気回路の抵抗の差を識別するように容易にプログラム可能である。これらの結果は、動脈ニードル１０２と静脈ニードル１３２との間の血液の連続性の中断は、２つの電極が体外血液回路の血液処理構成要素１１４，１１８，１２２よりも動脈アクセス部位および静脈アクセス部位に比較的接近して設けられた場合、該２つの電極の間で測定される電気抵抗の検知可能な変化を確実に生じうることを示した。更に、（空気中を通る血流中のように）血流の連続性の部分的な中断でも、測定される電気抵抗の変化がより小さいにもかかわらず、確実に検知することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】