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(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】P2023115777
(43)【公開日】2023-08-21
(54)【発明の名称】濃度算出装置及び血液処理システム並びに濃度算出方法
(51)【国際特許分類】
G01N 21/64 20060101AFI20230814BHJP
A61M 1/16 20060101ALI20230814BHJP
【ＦＩ】
G01N21/64 Z
A61M1/16 117
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022018177
(22)【出願日】2022-02-08
(71)【出願人】
【識別番号】507365204
【氏名又は名称】旭化成メディカル株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】598041566
【氏名又は名称】学校法人北里研究所
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】細矢 範行
(72)【発明者】
【氏名】久保田 勝
(72)【発明者】
【氏名】小久保 謙一
(72)【発明者】
【氏名】小林 こず恵
【テーマコード（参考）】
2G043
4C077
【Ｆターム（参考）】
2G043AA01
2G043BA16
2G043CA04
2G043DA05
2G043EA01
2G043FA06
2G043KA02
2G043KA03
2G043NA01
2G043NA11
4C077AA05
4C077BB01
4C077EE03
4C077HH02
4C077HH12
4C077KK25
4C077KK27
(57)【要約】
【課題】分類するグループの数を徒に増やすことなく、アルブミン等の物質の濃度を高い精度で測定することができる濃度算出装置を提供する。
【解決手段】濃度算出装置１６は、濃度算出対象物に励起光を照射する照射部８０と、照射部８０によって照射された濃度算出対象物から発する蛍光を検出する検出部８１と、検出部８１で検出された蛍光の蛍光スペクトルから抽出した第一及び第二の特徴量に基づいて蛍光スペクトルを補正が不要な第一のグループと補正が必要な第二のグループとに分類する分類部７１と、第二のグループに分類された蛍光スペクトルを補正する補正部９４と、第一のグループに分類された蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度と補正部９４による補正後の蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度と特定の検量モデルとに基づいて濃度算出対象物に含まれる物質の濃度を算出する濃度算出部７２と、を備える。
【選択図】図８
【解決手段】濃度算出装置１６は、濃度算出対象物に励起光を照射する照射部８０と、照射部８０によって照射された濃度算出対象物から発する蛍光を検出する検出部８１と、検出部８１で検出された蛍光の蛍光スペクトルから抽出した第一及び第二の特徴量に基づいて蛍光スペクトルを補正が不要な第一のグループと補正が必要な第二のグループとに分類する分類部７１と、第二のグループに分類された蛍光スペクトルを補正する補正部９４と、第一のグループに分類された蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度と補正部９４による補正後の蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度と特定の検量モデルとに基づいて濃度算出対象物に含まれる物質の濃度を算出する濃度算出部７２と、を備える。
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
濃度算出対象物に励起光を照射する照射部と、
前記照射部によって照射された前記濃度算出対象物から発する蛍光を検出する検出部と、
前記検出部で検出された蛍光の蛍光スペクトルから抽出した第一の特徴量及び第二の特徴量に基づいて、蛍光スペクトルを補正が不要な第一のグループと補正が必要な第二のグループとに分類する分類部と、
前記第二のグループに分類された蛍光スペクトルを補正する補正部と、
前記第一のグループに分類された蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度と、前記補正部による補正後の蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度と、特定の検量モデルと、に基づいて前記濃度算出対象物に含まれる物質の濃度を算出する濃度算出部と、
を備える、濃度算出装置。
前記照射部によって照射された前記濃度算出対象物から発する蛍光を検出する検出部と、
前記検出部で検出された蛍光の蛍光スペクトルから抽出した第一の特徴量及び第二の特徴量に基づいて、蛍光スペクトルを補正が不要な第一のグループと補正が必要な第二のグループとに分類する分類部と、
前記第二のグループに分類された蛍光スペクトルを補正する補正部と、
前記第一のグループに分類された蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度と、前記補正部による補正後の蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度と、特定の検量モデルと、に基づいて前記濃度算出対象物に含まれる物質の濃度を算出する濃度算出部と、
を備える、濃度算出装置。
【請求項2】
前記検出部で検出された蛍光スペクトルの最大蛍光強度値で各波長における蛍光強度を除した値を標準化強度とし、
各波長の前記標準化強度からなるスペクトルを標準化スペクトルとし、
複数回取得した前記標準化スペクトルにおいて、前記各標準化スペクトル間の標準化強度変化が最も大きい波長付近における標準化強度を前記第一の特徴量とし、
前記最大蛍光強度値、その逆数、又は、前記最大蛍光強度値を特定の式によって変換した値を前記第二の特徴量とし、
前記分類部は、前記第一の特徴量を縦軸に前記第二の特徴量を横軸にとってプロットされた各データから直線相関式を算出し、前記直線相関式から所定範囲を超えて外れたデータを前記第二のグループに分類する、請求項１に記載の濃度算出装置。
各波長の前記標準化強度からなるスペクトルを標準化スペクトルとし、
複数回取得した前記標準化スペクトルにおいて、前記各標準化スペクトル間の標準化強度変化が最も大きい波長付近における標準化強度を前記第一の特徴量とし、
前記最大蛍光強度値、その逆数、又は、前記最大蛍光強度値を特定の式によって変換した値を前記第二の特徴量とし、
前記分類部は、前記第一の特徴量を縦軸に前記第二の特徴量を横軸にとってプロットされた各データから直線相関式を算出し、前記直線相関式から所定範囲を超えて外れたデータを前記第二のグループに分類する、請求項１に記載の濃度算出装置。
【請求項3】
前記最大蛍光強度値をＦMAXとし、前記検出部に含まれる分光器が最大で検出できる上限強度値をＦDULとした場合に、
前記第二の特徴量Ｉ２は、以下の式（１）
Ｉ２＝（ＦDUL－ＦMAX）／ＦDUL … （１）
によって算出される、請求項２に記載の濃度算出装置。
前記第二の特徴量Ｉ２は、以下の式（１）
Ｉ２＝（ＦDUL－ＦMAX）／ＦDUL … （１）
によって算出される、請求項２に記載の濃度算出装置。
【請求項4】
前記直線相関式から所定範囲を超えて外れたデータとは、前記直線相関式から±３％超え～±１５％超えとなるデータである、請求項２又は３に記載の濃度算出装置。
【請求項5】
前記第一の特徴量及び前記第二の特徴量を各々Ｉ１及びＩ２とし、補正前の蛍光強度をＦとし、前記最大蛍光強度値をＦMAXとし、前記検出部に含まれる分光器が最大で検出できる上限強度値をＦDULとし、前記直線相関式の傾き及び切片を各々ａ及びｂとし、ｘを－０．１５以上０．１５以下の定数とした場合に、
前記補正部による補正後の蛍光スペクトルにおける蛍光強度ＦCは、以下の式（２）
ＦC＝Ｆ×｛ＦDUL－（Ｉ２－｜［Ｉ１―｛（Ｉ２×ａ＋ｂ）×（１＋ｘ）｝］｜／ａ）×ＦDUL｝／ＦMAX … （２）
によって算出される、請求項２から４の何れか一項に記載の濃度算出装置。
前記補正部による補正後の蛍光スペクトルにおける蛍光強度ＦCは、以下の式（２）
ＦC＝Ｆ×｛ＦDUL－（Ｉ２－｜［Ｉ１―｛（Ｉ２×ａ＋ｂ）×（１＋ｘ）｝］｜／ａ）×ＦDUL｝／ＦMAX … （２）
によって算出される、請求項２から４の何れか一項に記載の濃度算出装置。
【請求項6】
前記第一の特徴量及び前記第二の特徴量を各々Ｉ１及びＩ２とし、補正前の蛍光強度をＦとし、前記最大蛍光強度値をＦMAXとし、前記検出部に含まれる分光器が最大で検出できる上限強度値をＦDULとし、前記直線相関式の傾き及び切片を各々ａ及びｂとし、ｘを－０．１５以上０．１５以下の定数とした場合に、
前記補正部による補正後の蛍光スペクトルにおける蛍光強度ＦCは、以下の式（３）
ＦC＝Ｆ×｛ＦDUL－（Ｉ２－［Ｉ１―｛（Ｉ２×ａ＋ｂ）×（１＋ｘ）｝］／ａ）×ＦDUL｝／ＦMAX … （３）
によって算出される、請求項２から４の何れか一項に記載の濃度算出装置。
前記補正部による補正後の蛍光スペクトルにおける蛍光強度ＦCは、以下の式（３）
ＦC＝Ｆ×｛ＦDUL－（Ｉ２－［Ｉ１―｛（Ｉ２×ａ＋ｂ）×（１＋ｘ）｝］／ａ）×ＦDUL｝／ＦMAX … （３）
によって算出される、請求項２から４の何れか一項に記載の濃度算出装置。
【請求項7】
請求項１から６の何れか一項に記載の濃度算出装置を備えた、血液処理システム。
【請求項8】
濃度算出対象物に励起光を照射する照射工程と、
前記照射工程で照射された前記濃度算出対象物から発する蛍光を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出された蛍光の蛍光スペクトルから抽出した第一の特徴量及び第二の特徴量に基づいて、蛍光スペクトルを補正が不要な第一のグループと補正が必要な第二のグループとに分類する分類工程と、
前記第二のグループに分類された蛍光スペクトルを補正する補正工程と、
前記第一のグループに分類された蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度と、前記補正工程による補正後の蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度と、特定の検量モデルと、に基づいて濃度算出対象物に含まれる物質の濃度を算出する算出工程と、
を含む、濃度算出方法。
前記照射工程で照射された前記濃度算出対象物から発する蛍光を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出された蛍光の蛍光スペクトルから抽出した第一の特徴量及び第二の特徴量に基づいて、蛍光スペクトルを補正が不要な第一のグループと補正が必要な第二のグループとに分類する分類工程と、
前記第二のグループに分類された蛍光スペクトルを補正する補正工程と、
前記第一のグループに分類された蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度と、前記補正工程による補正後の蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度と、特定の検量モデルと、に基づいて濃度算出対象物に含まれる物質の濃度を算出する算出工程と、
を含む、濃度算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、濃度算出装置及び血液処理システム並びに濃度算出方法に関し、さらに詳しくは、血液透析療法及び血液透析濾過療法における多成分系溶液である透析排液中の対象物質の濃度（例えばタンパク質濃度やアルブミン濃度）を算出する濃度算出装置及びこれを備えた血液処理システム並びに濃度算出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
腎不全患者の治療法である血液透析及び血液透析濾過は、現在広く普及している治療法である。この治療法では、ダイアライザの中空糸膜の内部に流入させた血液の不要成分を、ダイアライザの中空糸膜の外部に流入させた新鮮な透析液に、中空糸膜を介して流出させ、透析液とともに排出している。
【0003】
ところで、腎不全患者の中には、掻痒症、イライラ感、骨関節痛等の諸症状を訴えるケースが少なくない。そのような症状を改善する指標物質として、α１－ミクログロブリン（ＭＧ）の積極的な除去が行われている。しかし、生体に必要なアルブミンも、α１－ＭＧとの大きさが近いためにα１－ＭＧの積極的な除去によって透析排液中に漏出することが避けられない。アルブミンを管理するための現段階における方法として、患者の血清アルブミン濃度を月１～２回測定してアルブミンレベルを把握するのが一般的に行われているが、週３回の透析治療に対して充分とはいえない。また、治療効果を知る上でも、α１－ＭＧ等の低分子量タンパク質の検査は欠かせないものとなっているが、検査には高額な費用がかかり、頻繁に測定をすることはできない。
【0004】
以上のような状況から、透析排液中のアルブミンやタンパク質の濃度を、透析排液が流れる管に接続されたオンライン状態にてリアルタイムで把握する手段が透析治療現場で求められている。そこで、近年においては、透析排液中のタンパク質やアルブミン濃度をオンライン・リアルタイムで算出するために、濃度算出のための検量モデルに影響を与える所定の要素を予め定められた複数のグループのうちのいずれかに分類し、その分類した所定の要素のグループに対応する検量モデルを用いて物質の濃度を算出する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際公開第２０２０／２６２５３４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献１に記載された従来の方法を採用して測定濃度の精度を向上させるためには、分類するグループの数を増やさざるを得なかった。そのため、症例が増えるごとに、グループの数が増えるという現象に直面し、実用化にあたり不都合を生じることが明らかとなった。
【0007】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、分類するグループの数を徒に増やすことなく、アルブミン等の物質の濃度を高い精度で測定（算出）することができる濃度算出装置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】
【0008】
前記目的を達成するため、本発明者らは、鋭意検討した結果、あらかじめ得られた各症例の蛍光スペクトルから２つの特徴量を抽出し、その特徴量を各々第一指標及び第二指標とし、第一指標を縦軸に第二指標を横軸にとって各データをプロットし、プロットされたデータから直線相関を得てその直線相関からの乖離の程度で蛍光スペクトルの分類・補正を行い、補正しない場合は補正を施さない蛍光スペクトルを、補正する場合は補正を施した蛍光スペクトルを、検量モデルとともに用いて物質の濃度を算出することで上記問題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】
すなわち、本発明は以下の態様を含む。
［１］濃度算出対象物に励起光を照射する照射部と、
照射部によって照射された濃度算出対象物から発する蛍光を検出する検出部と、
検出部で検出された蛍光の蛍光スペクトルから抽出した第一の特徴量及び第二の特徴量に基づいて、蛍光スペクトルを補正が不要な第一のグループと補正が必要な第二のグループとに分類する分類部と、
第二のグループに分類された蛍光スペクトルを補正する補正部と、
第一のグループに分類された蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度と、補正部による補正後の蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度と、特定の検量モデルと、に基づいて濃度算出対象物に含まれる物質の濃度を算出する濃度算出部と、
を備える、濃度算出装置。
［２］検出部で検出された蛍光スペクトルの最大蛍光強度値で各波長における蛍光強度を除した値を標準化強度とし、
各波長の標準化強度からなるスペクトルを標準化スペクトルとし、
複数回取得した標準化スペクトルにおいて、各標準化スペクトル間の標準化強度変化が最も大きい波長付近における標準化強度を第一の特徴量とし、
最大蛍光強度値、その逆数、又は、最大蛍光強度値を特定の式によって変換した値を第二の特徴量とし、
分類部は、第一の特徴量を縦軸に第二の特徴量を横軸にとってプロットされた各データから直線相関式を算出し、直線相関式から所定範囲を超えて外れたデータを第二のグループに分類する、［１］に記載の濃度算出装置。
［３］最大蛍光強度値をＦMAXとし、検出部に含まれる分光器が最大で検出できる上限強度値をＦDULとした場合に、
第二の特徴量Ｉ２は、以下の式（１）
Ｉ２＝（ＦDUL－ＦMAX）／ＦDUL … （１）
によって算出される、［２］に記載の濃度算出装置。
［４］直線相関式から所定範囲を超えて外れたデータとは、直線相関式から±３％超え～±１５％超えとなるデータである、［２］又は［３］に記載の濃度算出装置。
［５］第一の特徴量及び第二の特徴量を各々Ｉ１及びＩ２とし、補正前の蛍光強度をＦとし、最大蛍光強度値をＦMAXとし、検出部に含まれる分光器が最大で検出できる上限強度値をＦDULとし、直線相関式の傾き及び切片を各々ａ及びｂとし、ｘを－０．１５以上０．１５以下の定数とした場合に、
補正部による補正後の蛍光スペクトルにおける蛍光強度ＦCは、以下の式（２）
ＦC＝Ｆ×｛ＦDUL－（Ｉ２－｜［Ｉ１―｛（Ｉ２×ａ＋ｂ）×（１＋ｘ）｝］｜／ａ）×ＦDUL｝／ＦMAX … （２）
によって算出される、［２］から［４］の何れかに記載の濃度算出装置。
［６］第一の特徴量及び第二の特徴量を各々Ｉ１及びＩ２とし、補正前の蛍光強度をＦとし、最大蛍光強度値をＦMAXとし、検出部に含まれる分光器が最大で検出できる上限強度値をＦDULとし、直線相関式の傾き及び切片を各々ａ及びｂとし、ｘを－０．１５以上０．１５以下の定数とした場合に、
補正部による補正後の蛍光スペクトルにおける蛍光強度ＦCは、以下の式（３）
ＦC＝Ｆ×｛ＦDUL－（Ｉ２－［Ｉ１―｛（Ｉ２×ａ＋ｂ）×（１＋ｘ）｝］／ａ）×ＦDUL｝／ＦMAX … （３）
によって算出される、［２］から［４］の何れかに記載の濃度算出装置。
[７][１]から[６]の何れかに記載の濃度算出装置を備える、血液処理システム。
[８］濃度算出対象物に励起光を照射する照射工程と、
照射工程で照射された濃度算出対象物から発する蛍光を検出する検出工程と、
検出工程で検出された蛍光の蛍光スペクトルから抽出した第一の特徴量及び第二の特徴量に基づいて、蛍光スペクトルを補正が不要な第一のグループと補正が必要な第二のグループとに分類する分類工程と、
第二のグループに分類された蛍光スペクトルを補正する補正工程と、
第一のグループに分類された蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度と、補正工程による補正後の蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度と、特定の検量モデルと、に基づいて濃度算出対象物に含まれる物質の濃度を算出する算出工程と、
を含む、濃度算出方法。
［１］濃度算出対象物に励起光を照射する照射部と、
照射部によって照射された濃度算出対象物から発する蛍光を検出する検出部と、
検出部で検出された蛍光の蛍光スペクトルから抽出した第一の特徴量及び第二の特徴量に基づいて、蛍光スペクトルを補正が不要な第一のグループと補正が必要な第二のグループとに分類する分類部と、
第二のグループに分類された蛍光スペクトルを補正する補正部と、
第一のグループに分類された蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度と、補正部による補正後の蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度と、特定の検量モデルと、に基づいて濃度算出対象物に含まれる物質の濃度を算出する濃度算出部と、
を備える、濃度算出装置。
［２］検出部で検出された蛍光スペクトルの最大蛍光強度値で各波長における蛍光強度を除した値を標準化強度とし、
各波長の標準化強度からなるスペクトルを標準化スペクトルとし、
複数回取得した標準化スペクトルにおいて、各標準化スペクトル間の標準化強度変化が最も大きい波長付近における標準化強度を第一の特徴量とし、
最大蛍光強度値、その逆数、又は、最大蛍光強度値を特定の式によって変換した値を第二の特徴量とし、
分類部は、第一の特徴量を縦軸に第二の特徴量を横軸にとってプロットされた各データから直線相関式を算出し、直線相関式から所定範囲を超えて外れたデータを第二のグループに分類する、［１］に記載の濃度算出装置。
［３］最大蛍光強度値をＦMAXとし、検出部に含まれる分光器が最大で検出できる上限強度値をＦDULとした場合に、
第二の特徴量Ｉ２は、以下の式（１）
Ｉ２＝（ＦDUL－ＦMAX）／ＦDUL … （１）
によって算出される、［２］に記載の濃度算出装置。
［４］直線相関式から所定範囲を超えて外れたデータとは、直線相関式から±３％超え～±１５％超えとなるデータである、［２］又は［３］に記載の濃度算出装置。
［５］第一の特徴量及び第二の特徴量を各々Ｉ１及びＩ２とし、補正前の蛍光強度をＦとし、最大蛍光強度値をＦMAXとし、検出部に含まれる分光器が最大で検出できる上限強度値をＦDULとし、直線相関式の傾き及び切片を各々ａ及びｂとし、ｘを－０．１５以上０．１５以下の定数とした場合に、
補正部による補正後の蛍光スペクトルにおける蛍光強度ＦCは、以下の式（２）
ＦC＝Ｆ×｛ＦDUL－（Ｉ２－｜［Ｉ１―｛（Ｉ２×ａ＋ｂ）×（１＋ｘ）｝］｜／ａ）×ＦDUL｝／ＦMAX … （２）
によって算出される、［２］から［４］の何れかに記載の濃度算出装置。
［６］第一の特徴量及び第二の特徴量を各々Ｉ１及びＩ２とし、補正前の蛍光強度をＦとし、最大蛍光強度値をＦMAXとし、検出部に含まれる分光器が最大で検出できる上限強度値をＦDULとし、直線相関式の傾き及び切片を各々ａ及びｂとし、ｘを－０．１５以上０．１５以下の定数とした場合に、
補正部による補正後の蛍光スペクトルにおける蛍光強度ＦCは、以下の式（３）
ＦC＝Ｆ×｛ＦDUL－（Ｉ２－［Ｉ１―｛（Ｉ２×ａ＋ｂ）×（１＋ｘ）｝］／ａ）×ＦDUL｝／ＦMAX … （３）
によって算出される、［２］から［４］の何れかに記載の濃度算出装置。
[７][１]から[６]の何れかに記載の濃度算出装置を備える、血液処理システム。
[８］濃度算出対象物に励起光を照射する照射工程と、
照射工程で照射された濃度算出対象物から発する蛍光を検出する検出工程と、
検出工程で検出された蛍光の蛍光スペクトルから抽出した第一の特徴量及び第二の特徴量に基づいて、蛍光スペクトルを補正が不要な第一のグループと補正が必要な第二のグループとに分類する分類工程と、
第二のグループに分類された蛍光スペクトルを補正する補正工程と、
第一のグループに分類された蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度と、補正工程による補正後の蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度と、特定の検量モデルと、に基づいて濃度算出対象物に含まれる物質の濃度を算出する算出工程と、
を含む、濃度算出方法。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、分類するグループの数を徒に増やすことなく、アルブミン等の物質の濃度を高い精度で測定（算出）することができる濃度算出装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施形態に係る透析システムの構成の概略を示す図である。
【図2】光学モニタの構成の一例を示す説明図である。
【図3】アルブミンの蛍光特性がサブピークを示す励起波長を示す図である。
【図4】標準化スペクトルを求める説明図である。
【図5】第一指標を説明する図である。
【図6】第一指標と第二指標の相関関係を示す一例の図である。
【図7】直線相関からの乖離±１０％超えと±１０％以内とに分類した一例の図である。
【図8】本発明の実施形態に係る濃度算出装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図9】数値計算部のブロック図である。
【図10】本発明の実施形態に係る濃度算出方法を説明するためのフローチャートである。
【図11】蛍光スペクトルの一例を示す図である。
【図12】補正方法を説明する図である。
【図13】補正前スペクトルと補正後スペクトルを説明する図である。
【図14】実施例の分類を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、図面の上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。さらに、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施の形態のみに限定する趣旨ではない。また、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。
【0013】
＜透析システム＞
図１は、本実施の形態に係る濃度算出装置が搭載された血液処理システムとしての透析システム１の構成の概略を示す構成図である。本実施形態に係る透析システム１は、図１に示すように、透析器１０、血液回路１１、透析液回路１２、排液回路１３、補液回路１４、制御装置１５、濃度算出装置１６、等を備えている。
図１は、本実施の形態に係る濃度算出装置が搭載された血液処理システムとしての透析システム１の構成の概略を示す構成図である。本実施形態に係る透析システム１は、図１に示すように、透析器１０、血液回路１１、透析液回路１２、排液回路１３、補液回路１４、制御装置１５、濃度算出装置１６、等を備えている。
【0014】
透析器１０は、例えば中空糸膜を内蔵した中空糸モジュールであり、血液から不要成分を分離できる。透析器１０は、筒状容器２０を有し、筒状容器２０の内部には、その長手方向に沿って多数本の中空糸膜２１が配置されている。中空糸膜２１は、血液から不要成分を分離することができる。筒状容器２０の上部及び下部には、中空糸膜２１の管内空間（血液側）に通じる入口２２及び出口２３が設けられ、筒状容器２０の側面部には、中空糸膜２１の管外空間（透析液側）に通じる２つの出入口２４・２５が設けられている。
【0015】
血液回路１１は、例えば脱血部３０と透析器１０とを接続する脱血ライン３１と、透析器１０と返血部３２とを接続する返血ライン３３と、を備えている。脱血ライン３１及び返血ライン３３は、主に軟質チューブにより構成されている。脱血ライン３１は、透析器１０の入口２２に接続され、返血ライン３３は、透析器１０の出口２３に接続されている。
【0016】
脱血ライン３１には、例えば血液ポンプ４０が設けられている。また、脱血ライン３１には、ドリップチャンバー４１が接続されている。ドリップチャンバー４１がない場合もある。
【0017】
透析液回路１２は、透析液の供給源（図示せず）から透析器１０の出入口２５に接続されている。排液回路１３は、透析器１０の出入口２４から排液部（図示せず）に接続されている。透析液回路１２や排液回路１３には、透析液回路１２を通じた透析器１０への透析液の供給や排液回路１３を通じた透析器１０からの透析液の排液を行う図示しない給排液ポンプが設けられている。
【0018】
補液回路１４は、例えば透析液回路１２からドリップチャンバー４１（血液回路１１）に接続されている。ドリップチャンバー４１がない場合には、補液回路１４は、脱血ライン３１に直接接続される。補液回路１４には、補液ポンプ５０が設けられている。
【0019】
制御装置１５は、例えば、各種プログラムやデータを記憶する記憶部（メモリ）や各種プログラムを実行するＣＰＵを備えるコンピュータであり、記憶部に記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによって、血液ポンプ４０や補液ポンプ５０の動作を制御して、透析治療のための透析処理を実行することができる。なお、制御装置１５と各種機器（血液ポンプ４０や補液ポンプ５０）との間の通信は、通信ケーブル等の有線で行われてもよいし、Bluetooth（登録商標）等の無線でも行われてもよい。
【0020】
透析治療では、血液回路１１において、患者の血液が脱血部３０から透析器１０の中空糸膜２１の管内空間に送られ、透析器１０を通過後、返血部３２から患者に戻される。このとき、透析液が透析液回路１２を通じて透析器１０の中空糸膜２１の管外空間に送られ、その後、排液回路１３を通じて排液される。透析器１０では、中空糸膜２１の管内空間を流れる血液中の主に不要成分が中空糸膜２１を通って管外空間（透析液側）に流出し、透析液とともに排出される。透析液回路１２の補液（透析液）が補液回路１４を通じて血液回路１１に供給され、血液中に所定の成分が補充される。なお、補液の補充が行われる血液透析濾過と、補液の補充が行われない血液透析と、がある。
【0021】
＜濃度算出装置＞
本実施形態に係る濃度算出装置１６は、図１に示すように、濃度算出対象物としての多成分系溶液である透析排液に励起光を照射し、その透析排液から発生する蛍光を検出する光学モニタ７０と、光学モニタ７０により取得した蛍光のスペクトルを複数のグループに分類する分類部７１と、二つのグループの蛍光スペクトルのうち補正が必要なものを補正する（図１には示していない）補正部９４と、補正が不要な場合は補正を施さない蛍光のスペクトルの、補正が必要な場合は補正を施した蛍光スペクトルの、所定波長範囲における複数波長の蛍光強度に基づいて、透析排液に含まれる物質としてのアルブミンの濃度を特定の検量モデルから算出する濃度算出部７２と、表示部７３と、入力部７４と、を備えている。補正部９４は、図８に示すように濃度算出部７２の内部に搭載されている。
本実施形態に係る濃度算出装置１６は、図１に示すように、濃度算出対象物としての多成分系溶液である透析排液に励起光を照射し、その透析排液から発生する蛍光を検出する光学モニタ７０と、光学モニタ７０により取得した蛍光のスペクトルを複数のグループに分類する分類部７１と、二つのグループの蛍光スペクトルのうち補正が必要なものを補正する（図１には示していない）補正部９４と、補正が不要な場合は補正を施さない蛍光のスペクトルの、補正が必要な場合は補正を施した蛍光スペクトルの、所定波長範囲における複数波長の蛍光強度に基づいて、透析排液に含まれる物質としてのアルブミンの濃度を特定の検量モデルから算出する濃度算出部７２と、表示部７３と、入力部７４と、を備えている。補正部９４は、図８に示すように濃度算出部７２の内部に搭載されている。
【0022】
なお、光学モニタ７０、分類部７１、濃度算出部７２、表示部７３及び入力部７４の間の通信は、通信ケーブル等の有線で行われてもよいし、Bluetooth（登録商標）等の無線でも行われてもよい。
【0023】
光学モニタ７０は、例えば図２に示すように、排液回路１３の配管中の透析排液に対し励起光を照射する照射部８０と、その透析排液から発生する蛍光を検出する分光器を含む検出部８１と、を備えている。
【0024】
照射部８０は、図３に示すアルブミンのサブピークとなる蛍光を励起する３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の間の波長の光を照射することができる。照射部８０の光源は、特に限定されるものではないが、例えばハロゲンランプ、キセノンランプ、重水素ランプ、ＬＥＤ等である。
【0025】
検出部８１は、透析排液から発生する蛍光を分光器で検出して蛍光スペクトルを得るものである。検出部８１は、３１０ｎｍ以上８５０ｎｍ以下の波長範囲の蛍光を検出できるものであればよい。また、照射部８０と検出部８１は、例えば排液回路１３の配管に対し互いに直角方向に配置され、励起光と直角の角度で蛍光を取得している。なお、照射部８０及び検出部８１の配置や排液回路１３の形状は、これに限られるものではない。
【0026】
分類部７１は、例えば、各種プログラムやデータを記憶する記憶部（メモリ）や各種プログラムを実行するＣＰＵを備えるコンピュータであり、検出部８１が検出した蛍光のスペクトルを複数のグループに分類する。本実施形態における分類部７１は、複数のグループを以下のように分類する。
【0027】
まず、図４（左側）に示すように、得られた蛍光スペクトルの最大蛍光強度値で各波長における蛍光強度を除した値を標準化強度とし、各波長の標準化強度からなるスペクトルを図４（右側）に示すような標準化スペクトルとし、図５に示すように複数回取得した標準化スペクトルにおいて、各標準化スペクトル間の標準化強度変化の最も大きい波長付近（一例として４６０ｎｍ）における標準化強度を第一指標（第一の特徴量）とする。また、最大蛍光強度値、もしくは最大蛍光強度値を特定の変換式により変換した値を第二指標（第二の特徴量）とする。第二指標としては、蛍光スペクトルの最大蛍光強度の逆数を用いてもよい。
【0028】
次に、図６に示すように第一指標Ｉ１を縦軸に、第二指標Ｉ２（一例として下記（１）式の変換値を使用）を横軸にとり、直線相関式を得る。
Ｉ２＝（ＦDUL－ＦMAX）／ＦDUL … （１）
ここで、ＦMAXは最大蛍光強度値である。また、ＦDULは、検出部８１に含まれる分光器が最大で検出できる上限強度値（分光器検出上限強度値）であり、定数で与えられる。
Ｉ２＝（ＦDUL－ＦMAX）／ＦDUL … （１）
ここで、ＦMAXは最大蛍光強度値である。また、ＦDULは、検出部８１に含まれる分光器が最大で検出できる上限強度値（分光器検出上限強度値）であり、定数で与えられる。
【0029】
さらに、図７に示すように、直線相関式から、例えば±ｘ％以内のデータのグループ（第一のグループ）と、±ｘ％超えて外れたデータのグループ（第二のグループ）と、に分類する。ｘの範囲は、３～１５が望ましい。なお、第一指標と第二指標の相関から得られる直線相関式は、相関関係から±ｙ％超えて外れた点を除いて求めた直線相関式を用いることができる。ｙの範囲は－０．２～０．２が望ましく、さらには－０．１５～０．１５がより望ましい。補正部９４（図８参照）においては、直線相関式から±ｘ％%超えて外れた第二のグループのデータを補正する。
【0030】
なお、分類部７１は、濃度算出装置１６の本体内に組み込まれていなくてもよい。検出部８１が検出した蛍光スペクトルデータを通信し、クラウド上で分類して、濃度算出部７２に通信することもできる。
【0031】
図８は、濃度算出部７２等の機能的構成を示すブロック図である。濃度算出部７２は、例えば、各種プログラムやデータを記憶する記憶部（メモリ）や各種プログラムを実行するＣＰＵを備えるコンピュータである。濃度算出部７２は、濃度計算部９０と、記憶部９１と、数値計算部９２と、検量モデル作成部９３と、直線相関式から分類された補正が必要な第二グループのデータの蛍光スペクトルを補正する補正部９４と、を有している。
【0032】
濃度計算部９０は、透析治療中にリアルタイムで光学モニタ７０から透析排液の蛍光スペクトルを取得し分類部７１で分類された複数のグループのうち補正が不要な第一グループの蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度に基づいて、透析排液に含まれる物質としてのアルブミンの濃度を検量モデルから算出する。また、濃度計算部９０は、補正が必要な第二グループの蛍光スペクトルを補正部９４で補正した補正後の蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度に基づいて、透析排液に含まれる物質としてのアルブミンの濃度を検量モデルから算出する。すなわち、濃度計算部９０は、補正が不要な蛍光スペクトルについては、補正を施さない蛍光スペクトルの蛍光強度と検量モデルとに基づいてアルブミン濃度を算出する一方、補正が必要な蛍光スペクトルについては、補正を施した蛍光スペクトルの蛍光強度と検量モデルとに基づいてアルブミン濃度を算出する。
【0033】
記憶部９１は、濃度計算部９０で得られたアルブミン濃度を記憶する。数値計算部９２は、記憶部９１に記憶されたアルブミン濃度の値を取り込んで透析治療のリアルタイムで各種数値を計算する。数値計算部９２は、図９に示すように例えばアルブミン濃度と透析排液流量との積の透析治療開始以来の積分値を算出する積分値算出部１００と、アルブミン濃度の変化率を算出する変化率算出部１０１と、アルブミン濃度と予め定められた値との差を算出する差算出部１０２と、透析治療開始から透析治療終了までの透析排液のアルブミンの総量の推定値を算出する推定値算出部１０３と、を有している。
【0034】
検量モデル作成部９３は、補正を必要としない蛍光スペクトルと補正した蛍光スペクトルとを合わせて多変量解析を実施することで検量モデルを作成する。検量モデルを作成するための多変量解析は、部分最小二乗（ＰＬＳ）回帰分析、主成分回帰分析、重回帰分析、サポートベクターマシーン回帰分析、又は機械学習解析のいずれかであってもよい。検量モデルの一例を以下に示す。検量モデルは、得られた蛍光スペクトルの各波長の蛍光強度毎に係数を掛け合わせ、それらの和をとることで、算出濃度Ｃを求める式として表すことができる。検量モデルは、例えば（４）式のように表される。
Ｃ＝ａ１×Ｆ１＋ａ２×Ｆ２＋……＋ａｎ×Ｆｎ＋Ｋ …（４）
ここで、ａｎは係数であり、Ｆｎは蛍光強度であり、Ｋは定数である。また、添え字ｎは、蛍光スペクトルにおいて取得した各波長を短い方から番号付けした自然数である（例えば波長３００ｎｍ、３１０ｎｍ、３２０ｎｍ、……４００ｎｍならば、ｎ＝１、２、３、……、１１となる）。
Ｃ＝ａ１×Ｆ１＋ａ２×Ｆ２＋……＋ａｎ×Ｆｎ＋Ｋ …（４）
ここで、ａｎは係数であり、Ｆｎは蛍光強度であり、Ｋは定数である。また、添え字ｎは、蛍光スペクトルにおいて取得した各波長を短い方から番号付けした自然数である（例えば波長３００ｎｍ、３１０ｎｍ、３２０ｎｍ、……４００ｎｍならば、ｎ＝１、２、３、……、１１となる）。
【0035】
検量モデル作成部９３において作成された検量モデルは、例えば記憶部９１に記憶され、濃度計算部９０や数値計算部９２における計算プロセスにおいてパラメータとして用いられる。なお、検量モデル作成部９３で検量モデルを作成することなく、予め設定した検量モデルを記憶部９１に記憶させておき、それを濃度計算部９０や数値計算部９２における計算プロセスに用いることもできる。
【0036】
図８に示す表示部７３は、例えばパネルディスプレイであり、濃度計算部９０で算出されたアルブミン濃度や、数値計算部９２で得られた各種数値を表示したり、各種警告を表示したりする。警告は、例えば濃度計算部９０によって算出されたアルブミン濃度が所定の範囲を超えた場合、積分値算出部１００によって算出されたアルブミン漏出量の積分値が所定の範囲を超えた場合、変化率算出部１０１により算出されたアルブミン濃度の変化率が所定の範囲を超えた場合、差算出部１０２により算出されたアルブミン濃度とその閾値との差が所定の範囲を超えた場合、推定値算出部１０３により算出された一治療あたりのアルブミンの総量の推定値が所定の範囲を超えた場合、等に行われる。
【0037】
図８に示す入力部７４は、分類部７１による分類に必要な情報に加え、濃度算出部７２によるアルブミン濃度の計算、検量モデルの作成、各種数値計算に必要な情報を、外部から入力する機能を有する。なお、制御装置１５、分類部７１、濃度算出部７２、表示部７３及び入力部７４は、同じコンピュータで実現される手段、機能であってもよい。
【0038】
＜濃度算出装置の動作＞
次に、本実施形態に係る濃度算出装置１６の動作を説明する。なお、本動作により、図１０のフローチャートで示される濃度算出方法が実施される。
次に、本実施形態に係る濃度算出装置１６の動作を説明する。なお、本動作により、図１０のフローチャートで示される濃度算出方法が実施される。
【0039】
濃度算出装置１６は、透析治療中の排液回路１３の透析排液中のアルブミン濃度をリアルタイムで連続的或いは断続的に算出する。透析排液は、流量が１０ｍＬ／ｍｉｎ以上１０００ｍＬ／ｍｉｎ以下の連続流となっている。
【0040】
具体的には、まず、光学モニタ７０の照射部８０が、排液回路１３に対し励起光を照射し（照射工程：Ｓ１）、検出部８１が、その透析排液から発生する蛍光を分光器で検出する（検出工程：Ｓ２）。照射部８０から照射される励起光は、アルブミンのサブピークとなる蛍光を励起する３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の間の波長の光を含んでいる。
【0041】
図１１に示すように検出部８１で検出される蛍光スペクトルは、例えば３１０ｎｍ以上８５０ｎｍ以下の波長範囲である。検出部８１では、得られた蛍光スペクトルの波長範囲の３８０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下にある強度最大値の数値に基づいて計測に関わるパラメータを調節し、検出部８１の分光器の計測上限内で計測されるようにする。
【0042】
次いで、分類部７１において、蛍光スペクトルを以下の手順で分類する（分類工程：Ｓ３）。
【0043】
検出部８１が検出した蛍光のスペクトル（図４（左側）参照）を、スペクトルの最大蛍光強度値で各波長における蛍光強度を除した値を標準化強度とし、各波長の標準化強度からなるスペクトルを標準化スペクトルとする（図４（右側）参照）。そして、複数回取得した標準化スペクトルにおいて、各標準化スペクトル間の標準化強度変化の最も大きい波長付近（ここでは４６０ｎｍ）における標準化強度を第一指標（第一の特徴量）とする（図５参照）。また、最大蛍光強度値、もしくは最大蛍光強度値を特定の変換式により変換した値を第二指標（第二の特徴量）とする。
【0044】
その後、第一指標Ｉ１を縦軸に、第二指標Ｉ２を横軸にとり、直線相関式を得る（図６参照）。なお、第二指標Ｉ２は、既に説明した（１）式の変換値を使用する。そして、直線相関式から±ｘ％以内のデータのグループ（第一のグループ）と、直線相関式から±ｘ％超えて外れたデータのグループ（第二のグループ）と、に分類する。補正部９４（図８参照）においては、直線相関式から±ｘ％%超えて外れた第二のグループのデータを補正する。
【0045】
濃度算出部７２の濃度計算部９０は、透析治療中にリアルタイムで光学モニタ７０から透析排液の蛍光スペクトルを取得し分類部７１で分類された複数のグループのうち、補正が不要な蛍光スペクトルについては、補正を施さない蛍光スペクトルの蛍光強度と検量モデルとに基づいてアルブミン濃度を算出する一方、補正が必要な蛍光スペクトルについては、補正を施した蛍光スペクトルの蛍光強度と検量モデルとに基づいてアルブミン濃度を算出する。
【0046】
例えば、検出部８１で検出された蛍光スペクトルが補正を必要とする第二グループに分類された場合には、補正部９４において蛍光スペクトルを補正し（補正工程：Ｓ４）、濃度計算部９０において、記憶部９１に記憶された検量モデルを用いて、補正された蛍光スペクトルからアルブミンの濃度を算出する。検出部８１で検出された蛍光スペクトルが補正を必要としない第一グループに分類された場合には、濃度計算部９０において、記憶部９１に記憶された検量モデルを用いて、補正されていないそのままの蛍光スペクトルからアルブミンの濃度を算出する（算出工程：Ｓ５）。
【0047】
濃度計算部９０は、透析治療のリアルタイムで連続的或いは断続的に透析排液中のアルブミン濃度を算出する。濃度計算部９０で算出されたアルブミン濃度は、その都度記憶部９１に記憶される。このアルブミン濃度は、例えばリアルタイムで表示部７３に表示される。
【0048】
ここで、第一指標及び第二指標を各々Ｉ１及びＩ２とし、補正前の蛍光強度をＦとし、最大蛍光強度値をＦMAXとし、検出部８１に含まれる分光器が最大で検出できる上限強度値をＦDULとし、直線相関式の傾き及び切片を各々ａ及びｂとし、ｘを－０．１５以上０．１５以下の定数とした場合に、補正部９４による補正後の蛍光スペクトルにおける蛍光強度ＦCは、以下の（２）式又は（３）式によって算出される
ＦC＝Ｆ×｛ＦDUL－（Ｉ２－｜［Ｉ１―｛（Ｉ２×ａ＋ｂ）×（１＋ｘ）｝］｜／ａ）×ＦDUL｝／ＦMAX … （２）
ＦC＝Ｆ×｛ＦDUL－（Ｉ２－［Ｉ１―｛（Ｉ２×ａ＋ｂ）×（１＋ｘ）｝］／ａ）×ＦDUL｝／ＦMAX … （３）
ＦC＝Ｆ×｛ＦDUL－（Ｉ２－｜［Ｉ１―｛（Ｉ２×ａ＋ｂ）×（１＋ｘ）｝］｜／ａ）×ＦDUL｝／ＦMAX … （２）
ＦC＝Ｆ×｛ＦDUL－（Ｉ２－［Ｉ１―｛（Ｉ２×ａ＋ｂ）×（１＋ｘ）｝］／ａ）×ＦDUL｝／ＦMAX … （３）
【0049】
上記の補正式（（２）式及び（３）式）の意義について説明する。
図１２に示すように、データ１を補正する場合、その座標は以下のようになる。
（データ１の座標）＝（データ１第二指標，データ１第一指標）・・・（５）
次に、データ１と同じ第二指標の直線相関式上の点Ｐの座標を以下のように表す。
（点Ｐの座標）＝（データ１第二指標，補正データ１第一指標）・・・（６）
図１２に示すように、データ１を補正する場合、その座標は以下のようになる。
（データ１の座標）＝（データ１第二指標，データ１第一指標）・・・（５）
次に、データ１と同じ第二指標の直線相関式上の点Ｐの座標を以下のように表す。
（点Ｐの座標）＝（データ１第二指標，補正データ１第一指標）・・・（６）
【0050】
直線相関式より乖離したデータ１第一指標の値は、アルブミン等のタンパク質が直線相関式上の第一指標（＝補正データ１第一指標）より余計に酸化されたと考え、データ１第一指標が直線相関式から乖離した分、アルブミンが酸化されず尿酸等の小分子量物質が酸化されたと仮定した場合、“ｙ=補正データ１第一指標”で表される直線と、データ１の点を通る直線相関式と同じ傾きの直線（図１２では点線）と、の交点の第二指標が、補正されたデータ１第二指標となる。
【0051】
第二指標に（１）式を用いている場合、補正された第二指標から補正された最大蛍光強度値を得て、図１３に示すように、補正された最大蛍光強度値と透析治療の初期に得られた補正前の最大蛍光強度値との比＝補正比Ｒ（＝補正された最大蛍光強度値／補正前の最大蛍光強度値）を、透析経過時間毎に得られる各波長の蛍光強度（左）に乗じることで、補正蛍光強度が得られ、補正スペクトル（右）が得られる。
【0052】
（２）式と（３）式との二つの補正式があるのは、直線相関式からの乖離を絶対値とするか、絶対値とせずに差分（マイナスを含む）とするか、の違いである。ここでは、透析治療の初期に求めた補正比Ｒで残りの透析時間に得られる蛍光スペクトルを補正したが、蛍光スペクトルを得るたびに、補正比Ｒを求めても構わない。
【0053】
なお、検量モデルは、検量モデル作成部９３において対象物質の濃度算出症例の透析治療開始前に事前に作成され、記憶部９１に記憶されている。
【0054】
数値計算部９２は、濃度計算部９０で算出された各時刻の複数のアルブミン濃度を記憶部９１から取り込んで各種数値を計算する。積分値算出部１００は、アルブミン濃度と透析排液流量との積の透析治療開始以来の時間の積分値を計算し、変化率算出部１０１は、アルブミン濃度の変化率を計算し、差算出部１０２は、アルブミン濃度と予め定められた値との差を計算し、推定値算出部１０３は、透析治療開始から透析治療終了までの透析排液のアルブミンの総量の推定値を計算する。これらの値は、例えば表示部７３に表示される。また、アルブミン濃度、アルブミン漏出量の積分値、アルブミン濃度の変化率、アルブミン濃度と閾値との差、一治療のアルブミン漏出量の推定量が適正範囲にない場合等には、表示部７３に警告が表示される。
【0055】
＜作用効果＞
以上説明した実施形態に係る濃度算出装置１６においては、濃度算出対象物から発する蛍光の蛍光スペクトルを、特定の特徴量に基づいて、補正が不要な第一のグループと補正が必要な第二のグループとに分類し、第一のグループについては、その蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度と特定の検量モデルとに基づいて濃度算出対象物に含まれる物質の濃度を算出する一方、第二のグループについては、補正後の蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度と当該検量モデルとに基づいて濃度算出対象物に含まれる物質の濃度を算出することができる。すなわち、本装置によれば、濃度算出対象物から発する蛍光の蛍光スペクトルを、補正の要否に応じて二つのグループに分類するだけで済み、補正が必要なグループについては補正後の蛍光スペクトルを用いて濃度算出対象物に含まれる物質の濃度を精度良く算出することができる。従って、分類するグループの数を徒に増やすことなく、アルブミン等の物質の濃度を高い精度で測定（算出）することが可能となる。
以上説明した実施形態に係る濃度算出装置１６においては、濃度算出対象物から発する蛍光の蛍光スペクトルを、特定の特徴量に基づいて、補正が不要な第一のグループと補正が必要な第二のグループとに分類し、第一のグループについては、その蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度と特定の検量モデルとに基づいて濃度算出対象物に含まれる物質の濃度を算出する一方、第二のグループについては、補正後の蛍光スペクトルの所定波長範囲における複数波長の蛍光強度と当該検量モデルとに基づいて濃度算出対象物に含まれる物質の濃度を算出することができる。すなわち、本装置によれば、濃度算出対象物から発する蛍光の蛍光スペクトルを、補正の要否に応じて二つのグループに分類するだけで済み、補正が必要なグループについては補正後の蛍光スペクトルを用いて濃度算出対象物に含まれる物質の濃度を精度良く算出することができる。従って、分類するグループの数を徒に増やすことなく、アルブミン等の物質の濃度を高い精度で測定（算出）することが可能となる。
【0056】
また、以上説明した実施形態に係る濃度算出装置１６におけるグループの分類は、蛍光スペクトルの蛍光の原因となる特徴量に基づいて分けられているので、精度の高いアルブミンの濃度を算出することができる。つまり、第一指標（第一の特徴量）は主にタンパク質に関連する特徴量であり、第二指標（第二の特徴量）は主にタンパク質以外の尿酸などの小分子量物質に関連する特徴量であることに基づいている。
【0057】
また、以上説明した実施形態に係る濃度算出装置１６においては、補正を必要としない蛍光スペクトルと補正した蛍光スペクトルとを合わせて多変量解析を実施することで検量モデルを作成する検量モデル作成部９３を備えているため、信頼性の高い検量モデルを簡単に作成することができる。多変量解析は、部分最小二乗（ＰＬＳ）回帰分析、主成分回帰分析、重回帰分析、サポートベクターマシーン回帰分析、及び機械学習解析のいずれかであるので、検量モデルを簡単かつ精度よく作成することができる。
【0058】
また、以上説明した実施形態に係る濃度算出装置１６においては、透析治療開始以降の複数の時刻において算出された複数のアルブミン濃度を記憶する記憶部９１を備えているため、例えば算出したアルブミン濃度を用いて各種数値計算を行い、透析治療の状況を分析等行うことができる。
【0059】
また、以上説明した実施形態に係る濃度算出装置１６においては、濃度算出部７２で算出したアルブミンの濃度に関する情報を表示する表示部７３を備えているので、ユーザは透析治療中にアルブミンの濃度をリアルタイムで把握することができる。
【0060】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【0061】
例えば以上の実施の形態では、励起光を照射する濃度算出対象物が、アルブミンを含む透析排液（タンパク質溶液）であり、濃度算出装置１６が透析排液に含まれるアルブミンの濃度を算出するものであったが、本発明は、透析排液のアルブミン以外の物質（例えばタンパク質）の濃度を算出するものにも適用できる。また、本発明は、透析排液以外の他の濃度算出対象物に励起光を照射し、その濃度算出対象物に含まれる物質を算出するものであってもよい。
【0062】
また、透析システム１の構成は、上記実施の形態のような血液透析濾過を行うものに限られない。例えば透析システム１において血液透析を行う場合に、補液ポンプ５０や補液回路１４は使用しなくてもよい。補液回路１４は、脱血ライン３１でなく返血ライン３３に接続されていてもよい。また、透析システムに限られず他の血液処理を行う血液処理システムにも本発明は適用できる。例えば血漿交換療法、白血球除去療法、持続緩徐式血液濾過療法などを行う血液処理システムにも本発明は適用できる。
【0063】
次に、本発明の実施例について説明する。
【0064】
＜実施例１＞
透析歴１３年の透析患者ＡにＡＢＨ－２２ＰＡ（旭化成メディカル社製）のフィルタを用いて、前置換液量６０Ｌのオンライン透析濾過療法を行った。図１４には、アルブミンの濃度を算出する際に用いられたグループ分類を示す。このグループの分類は、あらかじめ得られた透析開始３分における蛍光スペクトルから第一指標（第一の特徴量）及び第二指標（第二の特徴量）を求め、第一指標を縦軸に、第二指標を横軸に、各々とってプロットして得たものである。
透析歴１３年の透析患者ＡにＡＢＨ－２２ＰＡ（旭化成メディカル社製）のフィルタを用いて、前置換液量６０Ｌのオンライン透析濾過療法を行った。図１４には、アルブミンの濃度を算出する際に用いられたグループ分類を示す。このグループの分類は、あらかじめ得られた透析開始３分における蛍光スペクトルから第一指標（第一の特徴量）及び第二指標（第二の特徴量）を求め、第一指標を縦軸に、第二指標を横軸に、各々とってプロットして得たものである。
【0065】
直線相関は、相関から大きく外れたデータを除いて仮の直線相関式を求め、さらに、その仮の直線相関式から±１０%超えのデータは除き、±１０％以内のデータを含めて、最終的な直線相関式を得た。この直線相関式からの乖離±１０％以内（第一のグループ）と乖離±１０％超え（第二のグループ）とで分類を行い、図１４を得た。
【0066】
そして、直線相関式からの乖離±１０％超えのグループ（第二のグループ）を補正し、直線相関式からの乖離±１０％以内のグループ（第一のグループ）と合わせてグループ数を１つとし、これに対応する検量モデルを、ＰＬＳ回帰分析を行うことにより求めた。すなわち、本実施例では、グループ数及び検量モデルは各々１つである。
【0067】
図１４中の四角プロットのデータが、透析患者Ａの３分値の蛍光スペクトルから得られた第一指標及び第二指標のデータである。直線相関式からの乖離が±１０％以内のため、補正なしスペクトルと検量モデルから、各透析時間のアルブミン濃度を算出し、濃度と透析排液流量の積を透析治療時間で積分した値を総量として漏出量を予測し、実測値と比較した。
【0068】
検量モデルを作成するデータに含まれない同じ症例のデータ（＝検量モデルを作成したデータと同じ症例の検証データ）で検証したアルブミン漏出量と実測値との比較結果と、透析患者Ａの予測アルブミン漏出量と実測値との比較結果と、を表１に示す。
【0069】
＜実施例２＞
本実施例では、直線相関式からの乖離±５％超えのグループ（第二のグループ）を補正し、直線相関式からの乖離±５％以内のグループ（第一のグループ）と合わせてグループ数を１つとし、これに対応する検量モデルを１つ採用し、その他は実施例１と同様にして漏出量と実測値との比較結果を得た。比較結果を表１に示す。
本実施例では、直線相関式からの乖離±５％超えのグループ（第二のグループ）を補正し、直線相関式からの乖離±５％以内のグループ（第一のグループ）と合わせてグループ数を１つとし、これに対応する検量モデルを１つ採用し、その他は実施例１と同様にして漏出量と実測値との比較結果を得た。比較結果を表１に示す。
【0070】
＜実施例３＞
本実施例では、直線相関式からの乖離±３％超えのグループ（第二のグループ）を補正し、直線相関式からの乖離±３％以内のグループ（第一のグループ）と合わせてグループ数を１つとし、これに対応する検量モデルを１つ採用し、その他は実施例１と同様にして漏出量と実測値との比較結果を得た。比較結果を表１に示す。
本実施例では、直線相関式からの乖離±３％超えのグループ（第二のグループ）を補正し、直線相関式からの乖離±３％以内のグループ（第一のグループ）と合わせてグループ数を１つとし、これに対応する検量モデルを１つ採用し、その他は実施例１と同様にして漏出量と実測値との比較結果を得た。比較結果を表１に示す。
【0071】
＜実施例４＞
本実施例では、直線相関式からの乖離±０％超えのグループ（第二のグループ）を補正し、直線相関式からの乖離±０％以内のグループ（第一のグループ）と合わせてグループ数を１つとし、これに対応する検量モデルを１つ採用し、その他は実施例１と同様にして漏出量と実測値との比較結果を得た（本実施例では、実質的に全てのデータが「第二のグループ」に属することとなる）。比較結果を表１に示す。
本実施例では、直線相関式からの乖離±０％超えのグループ（第二のグループ）を補正し、直線相関式からの乖離±０％以内のグループ（第一のグループ）と合わせてグループ数を１つとし、これに対応する検量モデルを１つ採用し、その他は実施例１と同様にして漏出量と実測値との比較結果を得た（本実施例では、実質的に全てのデータが「第二のグループ」に属することとなる）。比較結果を表１に示す。
【0072】
＜比較例１＞
直線相関式からの乖離±１０％以内（第一のグループ）と、直線相関式からの乖離±１０％超え（第二のグループ）と、の双方について、ＰＬＳ回帰分析を行うことにより、検量モデルを予め求めた。この比較例では、第一及び第二のグループに対応する検量モデルを各々採用し（すなわち、グループ数及び検量モデルは何れも２つであり）、第二のグループについて補正を行わなかった。その他は実施例１と同様にして漏出量と実測値との比較結果を得た。比較結果を表１に示す。
直線相関式からの乖離±１０％以内（第一のグループ）と、直線相関式からの乖離±１０％超え（第二のグループ）と、の双方について、ＰＬＳ回帰分析を行うことにより、検量モデルを予め求めた。この比較例では、第一及び第二のグループに対応する検量モデルを各々採用し（すなわち、グループ数及び検量モデルは何れも２つであり）、第二のグループについて補正を行わなかった。その他は実施例１と同様にして漏出量と実測値との比較結果を得た。比較結果を表１に示す。
【0073】
＜比較例２＞
上記実施例のような特徴量を用いた補正要否の分類を行うことなく、透析システム１の透析器１０のフィルタ（中空糸モジュール）の種類によってデータを５種類に分類し、それに対応する検量モデルを作成した上で、漏出量と実測値との比較結果を得た。すなわちこの比較例においては、グループ数及び検量モデルが何れも５つとなる。
上記実施例のような特徴量を用いた補正要否の分類を行うことなく、透析システム１の透析器１０のフィルタ（中空糸モジュール）の種類によってデータを５種類に分類し、それに対応する検量モデルを作成した上で、漏出量と実測値との比較結果を得た。すなわちこの比較例においては、グループ数及び検量モデルが何れも５つとなる。
【0074】
【表1】
【0075】
補正を行っていない比較例１では、予測漏出量の最大誤差が比較的大きくなった。比較例２では予測漏出量の最大誤差が比較的小さいが、２４の症例数の蛍光スペクトルに対して、グループ数が５つとなり、グループ数がきわめて多い。実施例１、実施例２及び実施例３のように補正を行うことにより、比較例１及び比較例２と比べてグループ数は減少し、予測漏出量の最大誤差が小さくなり、精度の向上がみられた。実施例４では、予測漏出量の最大誤差が大きくなったものの、グループ数は減少した。補正を行うことにより、グループ数が減少して、直線相関からの乖離のパーセント３～１５％超えの補正処理で予測精度の向上がみられた。
【産業上の利用可能性】
【0076】
本発明は、分類するグループの数を徒に増やすことなく、アルブミン等の物質の濃度を高い精度で測定（算出）することができる濃度算出装置を提供する際に有用である。
【符号の説明】
【0077】
１…透析システム（血液処理システム）
１６…濃度算出装置
７１…分類部
７２…濃度算出部
８０…照射部
８１…検出部
９４…補正部
Ｓ１…照射工程
Ｓ２…検出工程
Ｓ３…分類工程
Ｓ４…補正工程
Ｓ５…算出工程
１６…濃度算出装置
７１…分類部
７２…濃度算出部
８０…照射部
８１…検出部
９４…補正部
Ｓ１…照射工程
Ｓ２…検出工程
Ｓ３…分類工程
Ｓ４…補正工程
Ｓ５…算出工程
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】