特表 2024-527065 体外循環回路と患者の循環系の間における流体接続の途絶を特定するための方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-19

(54)【発明の名称】体外循環回路と患者の循環系の間における流体接続の途絶を特定するための方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   A61M 1/36 20060101AFI20240711BHJP

   A61M 1/16 20060101ALI20240711BHJP

【ＦＩ】

A61M1/36 145

A61M1/16 111

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024505059

(86)(22)【出願日】2022-07-27

(85)【翻訳文提出日】2024-03-21

(86)【国際出願番号】 US2022038495

(87)【国際公開番号】W WO2023009606

(87)【国際公開日】2023-02-02

(31)【優先権主張番号】17/387,391

(32)【優先日】2021-07-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】507072829

【氏名又は名称】トランソニック システムズ インク

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100175042

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 秀明

(74)【代理人】

【識別番号】100224775

【弁理士】

【氏名又は名称】南 毅

(72)【発明者】

【氏名】クリヴィツキー，ニコライ エム

(72)【発明者】

【氏名】ガリヤノフ，グレゴリー

【テーマコード（参考）】

4C077

【Ｆターム（参考）】

4C077AA05

4C077BB01

4C077CC03

4C077DD05

4C077EE02

4C077HH03

4C077HH15

4C077JJ24

(57)【要約】

本システム及び方法は、体外循環回路から患者の循環系への流れの途絶を、体外循環回路の静脈ラインなどの流量データに基づいて特定する。流量データに対する患者寄与分を特定してこれを監視することにより、体外循環回路と患者の循環系又はアクセスデバイスの間の途絶の発生を評価する。流量データに対してスペクトル解析を実行することにより、患者寄与分に相当する高調波を特定することができ、特定された高調波の変化又は消失を利用して、流れの途絶を特定することができる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

患者の脱血部位から体外血液治療デバイスを通って患者の送血部位に戻るように延在する体外循環回路を監視するための装置であって、
該体外循環回路は、
前記患者の脱血部位から前記血液治療デバイスまで延びる脱血ラインと、
前記血液治療デバイスから前記患者の送血部位まで延びる送血ラインと、
前記体外循環回路内に血液を圧送して、前記脱血ラインから、前記血液治療デバイスを通り、前記送血ラインを通って、前記患者の送血部位まで送るように動作可能なポンプと、を備え、
前記装置は、
（ａ）前記脱血ラインと前記送血ラインのうちの少なくとも一方における血流の流量データを取得するように構成されたフローセンサと、
（ｂ）前記フローセンサと通信する制御装置であって、
（ｉ）患者の生理現象に由来する、前記流量データに対する患者寄与分を、前記流量データにおいて特定し、
（ｉｉ）特定された前記患者寄与分に少なくとも一部基づいて、前記体外循環回路の途絶を検出する
ように構成された制御装置と、
を備える装置。

【請求項2】

特定された前記患者寄与分が、前記流量データの周波数領域における前記流量データの周波数である、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

特定された前記患者寄与分が、前記送血ラインの流量における患者により生成された成分である、請求項１に記載の装置。

【請求項4】

前記制御装置が、前記流量データに基づいて、前記送血ラインの流量を求めるように構成される、請求項１に記載の装置。

【請求項5】

前記途絶が静脈注射針の抜針である、請求項１に記載の装置。

【請求項6】

前記血液治療デバイスが透析器である、請求項１に記載の装置。

【請求項7】

前記制御装置が、前記途絶の検出に応答して前記ポンプを停止するように構成される、請求項１に記載の装置。

【請求項8】

前記フローセンサが、前記流量データを前記送血ラインから取得する、請求項１に記載の装置。

【請求項9】

前記制御装置が、前記途絶の検出に応答して、アラーム信号及びポンプ停止信号を生成するように構成される、請求項１に記載の装置。

【請求項10】

前記制御装置は、前記流量データのスペクトル解析により前記患者寄与分を特定するように構成される、請求項１に記載の装置。

【請求項11】

前記フローセンサが送血ラインに動作可能に接続され、
前記装置が、前記脱血ラインに動作可能に結合されて、脱血ライン流量データを生成する第２のフローセンサをさらに備え、
前記制御装置が、前記脱血ライン流量データ及び前記流量データに基づいて前記患者寄与分を特定するように構成される、請求項１に記載の装置。

【請求項12】

前記制御装置が、前記ポンプに対応する前記流量データへの寄与を特定するように構成される、請求項１に記載の装置。

【請求項13】

体外循環回路の送血ラインを通る流れの流量データを提供するフローセンサに接続された制御装置であって、提供された前記流量データにおける患者寄与分の変化に応じて、前記体外循環回路から患者の循環系への血流の途絶を特定するように構成された制御装置。

【請求項14】

前記制御装置が、提供された前記送血ラインを通る前記流れの前記流量データのスペクトル解析により前記患者寄与分を特定するように構成される、請求項１３に記載の制御装置。

【請求項15】

前記制御装置が、提供された前記流量データの高調波である前記患者寄与分を特定するように構成される、請求項１３に記載の制御装置。

【請求項16】

前記制御装置が、前記流量データの周波数領域における前記流量データの周波数である患者寄与分を特定するように構成される、請求項１３に記載の制御装置。

【請求項17】

（ａ）前記送血ラインの流れの流量データに対する患者寄与分の変化及び消失のうちの一方に応じて、体外循環回路の送血ラインと患者の循環系との接続の途絶を特定するステップ
を含む方法。

【請求項18】

前記患者寄与分が、前記流量データの周波数領域関数における高調波である、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記患者寄与分が、前記送血ラインより下流に位置する前記循環系の生理的パラメータに呼応するものである、請求項１７に記載の方法。

【請求項20】

前記患者寄与分が、前記流量データの周波数領域における前記流量データの周波数である、請求項１７に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

該当なし。

【0002】

連邦政府出資による研究開発に関する記載
該当なし。

【0003】

共同研究契約の当事者名
該当なし。

【0004】

配列表の参照
該当なし。

【0005】

発明者又は共同発明者による先行開示に関する記載
該当なし。

【技術分野】

【0006】

本開示は、体外循環回路と患者の循環系の間の流体接続の途絶を検出するための装置及び方法に関し、特に、体外循環回路における血液治療装置の血液ポンプより下流での途絶を検出するための装置及び方法に関する。かかる途絶としては、静脈注射針の抜針（ＶＮＤ）が挙げられるが、これに限定されるものではない。また、より特定的には、本開示は、体外循環回路、特に静脈ラインの流量データに対する患者寄与分の変化に応じて、体外循環回路の静脈ラインと患者の循環系の間の途絶を特定するための装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0007】

患者への流体の送達、患者を通る流体の送達、患者からの流体の送達、又はこれらのいずれかの組み合わせを伴う医療は、例えば、患者に挿入した１本の針、複数の針、又はカテーテルを介して患者に接続した体外システムと患者との間の送血を伴うものなど多岐に亘る。例えば、血液透析、血液濾過、血液透析濾過はいずれも、血液から老廃物、毒素、余分な水分を取り除く治療である。これらの治療を行う際には、患者を体外循環回路及び機器に接続し、圧送により血液を体外循環回路及び機器に通す。これにより、血液から老廃物、毒素、流体を取り除き、きれいになった血液が患者に戻される。

【0008】

これらの治療では、体外の機器との間で血液が行き来できるように、患者の血管系に針やカテーテルなどのアクセスデバイスが挿入される。そして、従来の血液透析、血液濾過、血液透析濾過の治療の場合、治療時間が数時間、数日、又さらには数週間かかる場合もあり、また、治療施設で行われるのが一般的であった。治療施設で治療を行う場合には、例えば、血液透析中などの患者を目視で監視して針が外れていないかを検出している。しかし、針が患者や医療スタッフからよく見えない位置にある場合（例えば、毛布がかかっている場合など）もあり、何らかの途絶が生じても、その検出が遅れ、適切な対応を適時に行うことができない恐れがあった。

【0009】

また、ＱＯＬ（quality of life）が向上すること、罹病率と死亡率の低下が認められること、治療施設で治療を行う場合に比べてコストを抑えられることから、在宅血液透析などのセルフケアや在宅療法に対する関心が改めて高まっている。このような在宅療法は（血液透析、血液濾過、血液透析濾過のいずれの在宅療法でも）、日中、夕方、あるいは夜間でも行うことができる。見守りがない状況下や就寝中には、介護者の立ち会いがないため、接続が外れるリスクが高まり、患者自身も接続が外れたことに気づかない場合も起こり得る。

【0010】

しかし、透析は、従来は、患者に安全かつ効果的なケアを提供する責任を負った熟練の専門家チームが担ってきた複雑な処置である。最近では、患者が自宅で透析を自己管理することも可能になってきている。しかし、透析中に合併症を起こす恐れのある状況は、まだ数多く残されている。このような潜在的な問題の多くは、透析機に内蔵されたアラーム回路などの安全装置によって抑えられているが、針の脱落（針の位置ずれを含む）は、検出されないまま放置される場合や、検出が非常に遅れる場合があった。

【0011】

体外血液処理では、体外循環回路に誤作動が生じれば、患者の生命に関わる事態となる恐れがあるため、体外循環回路の誤作動のリスクを最小限に抑えることが重要である。例えば、患者又は患者アクセスから静脈注射針が外れる「静脈注射針の抜針（venous needle dislodgement：ＶＮＤ）」などにより、もし、血液ポンプより下流の位置で体外循環回路が途絶するようなことがあれば、深刻な事態が生じかねない。かかる途絶により、数分以内に患者から血液が失われてしまう可能性があるのである。

【0012】

具体的には、例えば、針やカニューレが外れて、体外循環と患者との接続が正しく行われなくなったり、接続が絶たれたりすると、体外循環と静脈アクセスとの接続が妨げられる場合がある。このような場合、特に患者の血管系に対する静脈アクセスが外れた場合には、問題が生じる可能性がある。かかる静脈アクセスの脱落を遅滞なく検出できなければ、動脈アクセスを介した患者からの脱血は継続される一方で、体外血液治療後の血液が適切に患者に返血されない事態が生じる。例えば、一般的な血流量である３００～４００ｍＬ／分の場合、数分以内に重篤な状態に陥ってしまう。

【0013】

従来は、血液処理中の静脈注射針の抜針を、体外循環回路の血液ポンプより下流側に位置する圧力センサ（「静脈圧センサ（venous pressure sensor）」）からの圧力信号に基づいて検出する場合があった。しかし、体外循環回路内の圧力は、治療ごとに異なる場合があり、また、例えば、施術中の患者の動きによって変化するなど、治療中にも変化する可能性があるため、適切な閾値を設定するのが困難な場合があった。さらに、外れた体外循環回路がベッドシーツや施術中の患者の衣服に引っかかってしまうと、圧力計測値が十分に変化せず、潜在的に危険な状況であることを示す値とならない恐れもあった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

したがって、体外循環回路と患者の循環系の間の流体接続の途絶を検出するための、特に、体外循環回路における血液治療装置の血液ポンプより下流での途絶（かかる途絶には、静脈注射針の抜針（ＶＮＤ）、カテーテルへの接続の脱落が含まれるが、これらに限定されるものではない）を検出するための、改良されたシステム及び方法に対するニーズが存在している。

【課題を解決するための手段】

【0015】

概して、本開示は、患者の脱血部位から体外血液治療デバイスを通って患者の送血部位に戻るように延在する体外循環回路を監視するための装置を提供するものである。体外循環回路は、患者の脱血部位から血液治療デバイスまで延びる脱血ラインと、血液治療デバイスから患者の送血部位まで延びる送血ラインと、体外循環回路内に血液を圧送して、脱血ラインから、血液治療デバイスを通り、送血ラインを通って、患者の送血部位まで送るように動作可能なポンプと、を備える。また、本装置は、脱血ラインと送血ラインのうちの少なくとも一方における血流の流量データを取得するように構成されたフローセンサと、フローセンサと通信する制御装置とを備える。制御装置は、患者の生理現象に由来する、流量データに対する患者寄与分を、流量データにおいて特定し、特定された患者寄与分に少なくとも一部基づいて、体外血液経路の途絶を検出するように構成される。

【0016】

一構成では、本開示は、血管アクセスから体外血液治療デバイスを通って血管アクセスに戻るように延在する体外血液経路を監視するための監視装置を提供するものである。体外血液経路は、血管アクセスから血液治療デバイスまで延びる脱血ラインとしての動脈ラインと、血液治療デバイスから血管アクセスまで延びる送血ラインとしての静脈ラインと、体外血液経路内に血液を圧送して、動脈ラインから、血液治療デバイスを通り、静脈ラインを通って、血管アクセスまで送るように動作可能なポンプと、を備える。また、本監視装置は、静脈ラインにおける血流の流量データを取得するように構成されたフローセンサと、フローセンサと通信する制御装置とを備える。制御装置は、（ｉ）下流の患者の生理現象に由来する、流量データに対する患者寄与分を、取得した流量データにおいて特定し、（ｉｉ）特定された患者寄与分に少なくとも一部基づいて、体外血液経路と患者の間の流れの途絶を検出するように構成される。またさらに、制御装置が、（ｉ）取得した流量データに基づいて、静脈ラインの流量を求め、（ｉｉ）下流の患者の生理現象に由来する、流量への患者寄与分を、求めた流量において特定し、（ｉｉｉ）特定された患者寄与分に少なくとも一部基づいて、体外血液経路と患者の間の流れの途絶を検出することができることも開示する。

【0017】

また、本開示では、静脈（送血）ラインの流量データに加えて、又はその代わりに、動脈（脱血）ラインの流量データを取得することにより、途絶を特定することもできることも企図している。またこれに加えて、静脈ラインの流量データと動脈ラインの流量データを比較又は相関させることにより、及びそのような流量データの比較又は相関における変化から、途絶を特定することもできる。

【0018】

また、本開示では、制御装置が、体外循環回路の静脈（送血）ラインを通る流量データを感知するフローセンサに接続されるとともに、静脈ラインの流量データに対する患者寄与分の変化又は消失に応じて、フローセンサより下流の血流路の途絶を特定するように構成されることも企図している。

【0019】

また、静脈ラインの流量データに対する患者寄与分の変化又は消失に応じて、体外循環回路の静脈（送血）ラインと患者の循環系との接続の途絶を特定するステップを含む方法も開示する。

【0020】

さらなる方法は、体外循環回路の静脈（送血）ラインの計測流量データにおける、下流の患者の生理機能に由来する患者寄与分を特定するステップと、血管アクセスの途絶を特定するために、患者寄与分を監視するステップとを含む。

【0021】

また、追加的な方法として、静脈（送血）ラインに流れをもたらすポンプを有する体外循環回路における、静脈ラインの流量データを計測するステップと、計測流量データにおける、静脈ラインに下流で接続されている循環系の生理的パラメータに対応する成分の変化に応じて、静脈ラインと循環系との間の途絶を特定するステップとを含む方法も提供される。

【0022】

また、本開示は、体外血液循環回路を備える体外血液治療装置を監視するための方法も含んでいる。体外血液循環回路は、患者動脈接続部を有する動脈血液ライン及び患者静脈接続部を有する静脈血液ラインと、体外血液循環回路内に血液を搬送するためのポンプとを有している。本方法は、体外血液循環回路の静脈血液ラインの血流量データを計測するステップと、計測した血流量データにおいて、下流の患者の生理的パラメータに呼応する患者寄与分を特定するステップと、計測した血流量データに対する患者寄与分の変化又は消失に応答して、体外循環回路と患者の循環系の間の流れの途絶の発生を判定するステップと、途絶の発生を判定するステップの後に、アラームユニットの作動、ポンプの停止、又はその両方を行うための制御信号を生成するステップとを含む。

【0023】

以下に、本開示の実施形態について説明するが、本開示は本説明に記載の実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本原理から逸脱しない範囲で様々な変更が可能であることを理解されたい。したがって、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ特定されるべきものである。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】代表的な体外循環回路を示す模式図

【図2】体外循環回路の静脈ラインの流量対時間グラフ

【図3】体外循環回路の動脈ラインの流量対時間グラフ

【図4】体外循環回路の静脈ラインの計測流量に対するスペクトル解析結果を示す周波数グラフ

【図5】体外循環回路の動脈ラインの計測流量に対するスペクトル解析結果を示す周波数グラフ

【図6】体外循環回路の動脈ライン及び静脈ラインの計測流量に対するスペクトル解析結果を示す周波数グラフ

【図7】体外循環回路の静脈ラインの第２の流量対時間グラフ

【図8】体外循環回路の動脈ラインの第２の流量対時間グラフ

【図9】図７に示す体外循環回路の静脈ラインの計測流量に対するスペクトル解析（ＦＦＴ）結果を示す周波数グラフであって、患者の生理機能に由来する高調波が示されているグラフ

【図10】図８に示す体外循環回路の動脈ラインの計測流量に対するスペクトル解析（ＦＦＴ）結果を示す周波数グラフ

【発明を実施するための形態】

【0025】

図１を参照すると、患者の循環系に体外循環回路（「ＥＣ回路」）（extracorporeal circuit：EC circuit）１００を接続した状態が示されている。

【0026】

体外循環回路１００は、患者の脱血部位１１０から、血液治療デバイス１３０を通って、患者の送血部位１６０に戻るように延在する。また、体外循環回路は、患者の脱血部位から血液治療デバイスまで延びる脱血ライン１２０と、血液治療デバイスから患者の送血部位まで延びる送血ライン１５０と、ポンプ１７０とを備えている。ポンプ１７０は、体外循環回路内に血液を圧送して、脱血ラインから、血液治療デバイスを通り、送血ラインを通って、患者の送血部位まで送るように構成されている。フローセンサは、脱血ライン１２０と送血ライン１５０のうちの少なくとも一方から血流量データを取得するように構成されている。特定の構成では、フローセンサ１２６により脱血ライン１２０の流量データを取得し、フローセンサ１５６により送血ライン１５０の流量データを取得する。制御装置１８０は、フローセンサ１２６、１５６、及びポンプ１７０のうちの少なくとも１つに接続されている。

【0027】

一構成では、体外循環回路１００は、透析を行う構成とされる。その場合、脱血ライン１２０は動脈ラインと呼ばれ、血液治療デバイス１３０は透析器を含み（ただしこれに限定されるものではない）、送血ライン１５０は静脈ラインと呼ばれる。本明細書では、血液は、アクセスデバイス２００から動脈ライン１２０に進み、静脈ライン１５０でアクセスデバイスに戻るものとして説明を行う。なお、図中、体外循環回路１００は、動脈フローセンサ１２６と静脈フローセンサ１５６を共に有するものとして示されているが、本開示のシステムは、動脈フローセンサを省略して実施することも、動脈フローセンサを使用して実施することもできることを理解されたい。

【0028】

透析用語を用いて説明すると、血液は、患者の脱血部位１１０から動脈ライン１２０（脱血ライン）に進み、静脈ライン１５０（送血ライン）を通って患者の送血部位１６０に戻る。また、透析用語では、動脈ラインの流量データを取得するフローセンサ１２６は、動脈フローセンサ１２６と呼ばれ、静脈ラインの流量データを取得するフローセンサ１５６は、静脈フローセンサ１５６と呼ばれる。

【0029】

なお、図中、システムは、動脈フローセンサ１２６と静脈フローセンサ１５６を共に有するものとして示されているが、本開示は、動脈フローセンサ１２６のみを使用して実施すること、静脈フローセンサ１５６のみを使用して実施すること、又は動脈フローセンサと静脈フローセンサの両方を使用して実施することができることを理解されたい。

【0030】

上述したように、一構成では、体外循環回路１００は体外血液治療を行うように構成される。体外血液治療では、体外循環回路１００は、血液治療デバイス１３０の一部とすることができ、体外循環回路１００によって、患者から血液を取り出し、これを処理（例えば、治療）した後に、患者に再導入する。

【0031】

体外血液治療としては、血液透析、血液透析濾過、血液濾過、血漿交換などが挙げられ、膜を介した拡散などによる血液からの毒素除去も含まれる。

【0032】

本明細書では、以下の用語を用いて説明を行う。「流量データ（flow rate data）」という用語は、流量の導出、評価、又は計算を行う際の基となることが可能な任意のデータ、及び流量の導出、評価、又は計算を行うための任意の代理（surrogate）データを指す。また、流量は、実際の血流量、計算上の血流量、又は予想流量、並びに、実際の血流量の任意の代理値とすることができることも企図されている。かかる代理値としては、流速や、血流又は流速に比例する値、血流又は流速に関連する値が挙げられるが、これらに限定されるものではない。流量データは、血流に関連する任意の信号又はデータ、特に、血流の脈動性、変動性、周波数依存性、又は振動成分若しくは振動特性に関連する任意の信号又はデータを包含するものである。流量データは、例えば、光信号、音響信号、電磁信号、温度信号、その他それを元に周波数解析を行うことが可能な信号などの任意の信号により示されるが、これらに限定されるものではない。したがって、流量データには、流量を表す任意の信号若しくはデータ、あるいは、流量、又は流量の脈動、変動、周波数変動、若しくは振動、又は流量内の脈動、変動、周波数変動、若しくは振動の判別又は感知を行う際の基となることが可能な任意の信号若しくデータ、あるいは、これらに対応する代理データが含まれる。例えば、血液中の生来の粒子や血液に導入した粒子などの血中マーカを代理データとして用いることができる。したがって、流量という用語は、血流（特に、血流の脈動、変動、周波数変動、振動、又は特性若しくは性質）に対応する、又はそれの代理となる、又はそれを表すことができる任意の値又は計測値を包含することが意図されている。よって、「流量（flow rate）」（又は「血流量（blood flow rate）」）という用語は、導管の断面積を通過する単位時間当たりの液体の体積を示す計測値である体積流量を包含するものであり、単位時間当たりの体積の単位（典型的にはミリリットル／分（ｍＬ／分）又はリットル／分（Ｌ／分））や、その任意の代理物で表すことができる。血流量は、公知の各種システム及び方法のうちの任意のシステム及び方法により計測、計算を行うことができることを理解されたい。

【0033】

アクセスデバイス２００は、ヒト（又は、動物）の循環系などの循環系に流体接続している。循環系は、血液と、心肺系を有する血管系と、心肺系を身体の各組織に接続する全身系と、心臓とを含む。具体的には、全身系は、血管系（動脈、静脈、毛細血管）を介して、患者の身体全体に血液を送っている。したがって、アクセスデバイス２００は、循環系に流体接続することにより、体外循環回路１００に対するアクセスを提供している。「アクセスデバイス（access device）」という用語は、患者の循環系に対する任意のアクセスを包含する用語であり、カテーテル、針、シャント、自己血管動静脈瘻（AV native fistula）、人工血管動静脈瘻（AV-artificial graft）、並びに静脈カテーテル、又は他の血管埋植物を含むが、これらに限定されるものではない。アクセスデバイス２００を介して体外循環回路１００を患者につなぐ接続部としては、通常、カテーテル又はカニューレ又は針、例えば透析カニューレが用いられ、その場合、例えば、アクセスデバイス２００を穿刺することにより流体連通が確立される。本明細書では、アクセスデバイス２００は、患者の脱血部位１１０及び患者の送血部位１６０を包含している。したがって、アクセスデバイス２００は、互いに別体の動脈アクセス及び静脈アクセスを含むほか、互いに近位又は隣接する動脈アクセス及び静脈アクセス、又は共通のシャント、ライン、若しくは移植片内にある動脈アクセス及び静脈アクセスを含む。

【0034】

「血液治療（blood treatment）」という用語は、透析を含むがこれに限定されない任意の血液処理を意味する。また、透析には、血液濾過、血液透析、血液透析濾過、又は持続的腎代替療法（Continuous Renal Replacement Therapy：ＣＲＲＴ）を含むがこれらに限定されない拡散療法などによる毒素除去が含まれる。血液治療デバイスは、血液治療を行うための任意のデバイスである。したがって、一構成では、血流と透析液流を隔てる半透膜を介して、溶質や水の移動が制御可能に生じるように、透析器などの血液治療デバイスを構成することができる。かかる移動プロセスには、拡散（透析）や対流（限外濾過）が含まれる。また、血液治療デバイスは、化学治療、電磁治療、熱的治療などの、他の多くの血液治療のうちのいずれかを行うものとすることもできる。

【0035】

血液という用語には、人工血液や天然血液を含む、処理済み又は未処理の血液、さらには血漿が含まれる。

【0036】

「途絶（disruption）」という用語は、体外循環回路１００の流れに生じる任意の逸脱（diversion）、断絶（disconnection）、脱落（dislodgement）、又は遮断（interruption）を包含している。途絶は、特定の構成では、ポンプ１７０より下流での遮断であり、特定の構成では、血液治療デバイス１３０より下流、並びに体外循環回路１００からアクセスデバイス２００まで、又はアクセスデバイスから循環系（患者の脱血部位１１０及び患者の送血部位１６０を含む）までで発生する可能性のある、例えば、静脈注射針の抜針又は抜けなどである。

【0037】

「制御装置（controller）」という用語は、信号プロセッサ及びコンピュータを含むものであり、コンピュータには、プログラム組み込み済のデスクトップ型コンピュータ若しくはノート型コンピュータ、又はプロセッサ専用のコンピュータが含まれる。かかる制御装置には、本明細書に記載の計算又はその導出を実行することにより、本明細書に記載しているように流量の判別及び流量データの変換を行うプログラムを簡単に組み込むことができる。また、制御装置は、或る信号と別の信号との和、又は或る信号と別の信号の一部との和を求めるなどの予備的な信号調整を行うこともできる。

【0038】

「フローセンサ（flow sensor）」という用語は、流量データを表す信号の提供、又は、流量、流量の脈動、変動、周波数変化、若しくは振動、又は流量、流量の脈動、変動、周波数変化、若しくは振動の代理値の判別又は感知を行う際の基となることが可能なデータの提供を行う任意のセンサデバイスを包含する。

【0039】

或る位置より「上流（upstream）」という用語は、当該位置から離れる、血流とは反対の方向を指し、或る位置より「下流（downstream）」という用語は、当該位置から離れる、血流の方向を指す。「動脈ライン（arterial line）」又は動脈ライン側は、血液が患者の脱血部位１１０（例えば、アクセスデバイス２００）から血液治療デバイス１３０へと流れる際に通過する体外循環回路１００の部分である。「静脈ライン（venous line）」又は静脈ライン側は、血液が血液治療デバイス１３０から患者の送血部位１６０（例えば、アクセスデバイス２００）へと流れる際に通過する体外循環回路１００の部分である。

【0040】

概して、体外循環回路１００を通る血液の循環は、ポンプ１７０により行われている。本開示は、血液治療デバイス１３０（体外式膜型人工肺（extracorporeal membrane oxygenator：ＥＣＭＯ）など）により、患者の循環系の静脈部分から血液を取り出して、患者の循環系の第２の静脈部分に処理済の血液（酸素加血）を送り戻す体外循環回路１００を包含するものであり、さらには、患者の循環系の静脈部分又は動脈部分のうちのいずれかから血液を取り出して、取り出した血液を患者の循環系の静脈部分又は動脈部分のうちのいずれかに送り戻す構成を包含するものであり、これらの構成のうちの任意の構成において、途絶の検出を行うことができるものと理解される。

【0041】

また、本開示が、患者の複数の脱血部位１１０、複数の脱血ライン１２０、複数の血液治療デバイス１３０、複数のポンプ１７０、複数の送血ライン１５０、及び患者の複数の送血部位１６０、又はそれらの任意の組み合わせを有する体外循環回路１００を包含することも企図されている。従って、本システムは、患者への送血ライン１５０を２本以上有することもできる。特定の種類の体外血液治療では、体外循環回路１００が脱血用の動脈注射針と送血用の静脈注射針とを備え、動脈注射針及び静脈注射針がアクセスデバイス２００に挿入されることが理解される。したがって、選択的な構成では、体外循環回路１００は、アクセスデバイス２００から血液を取り出し、取り出した血液をアクセスデバイス２００に送り戻す構成となる。そして、血液が取り出された状態にある間、例えば、静脈ライン１５０を介してアクセスデバイス２００に送り戻す前の、血液が透析器１３０を通過している間に、取り出された血液を治療することができる。

【0042】

一構成では、血液は、アクセスデバイス２００からポンプ１７０を経て、透析器などの血液治療デバイス１３０を通過する。その後、血液は、血液治療デバイス１３０からアクセスデバイス２００へと送られる。図示は省略するが、静脈ライン１５０は、血液治療デバイス１３０とアクセスデバイス２００の間に、エアトラップ及びエア検出器を備えることができることが企図されている。

【0043】

また、体外循環回路１００の構成や血液パラメータの計測方式によっては、体外循環回路１００に物質を導入する部位としての導入ポートを、動脈ライン１２０が備える又は動脈ライン１２０に設けることもできる。

【0044】

静脈ライン１５０は、体外循環回路１００の流れを、アクセスデバイス２００を介するなどして循環系に接続する。通常、静脈ライン１５０は、アクセスデバイス２００への流体接続を提供する戻り（静脈）カニューレを備えている。

【0045】

静脈ライン１５０は、フローセンサ１５６を備えている。フローセンサ１５６は、流量特性又は流量パラメータを計測して流量データを生成し、流量データから流量、又は流れにおける任意の脈動、変動、周波数変化、又は振動成分、又は流れの周波数成分を判別することができる。したがって、フローセンサ１５６としては、体外循環回路１００を通る指標の通過を感知するための流量センサ、超音波センサ、さらに又は希釈センサを挙げることができる。フローセンサ１５６は、流量データを取得する種々のセンサのうちの任意のセンサとすることができる。選択的な構成では、フローセンサ１５６（及びセンサ１２６）は、様々な血液特性を計測することができる。かかる血液特性としては、温度、ドップラー周波数、電気インピーダンス、光学特性、密度、超音波速度、グルコース濃度、酸素飽和度、又は他の血液物質（物理的、電気的、又は化学的な任意の血液特性）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これに代えて、選択された血液の特性や性質を計測するための追加のセンサ（図示せず）を、フローセンサ１５６に加えて設けることもできる。

【0046】

センサ１５６についての説明で述べたように、動脈ライン１２０のフローセンサ１２６も、種々のセンサのうちの任意のセンサとすることができる。本明細書では、システムが２台のセンサ１２６、１５６を有するものとして説明しているが、これは精度向上のためのものであり、１台のフローセンサでも十分であることが理解される。さらに、ポンプの毎分運転回転数などのポンプの運転パラメータによって、ポンプ１７０から流れに与えられる脈動を特定することができるため、ポンプ寄与分を患者寄与分から区別することができることも企図されている。

【0047】

具体的には、動脈ライン１２０にフローセンサ１２６を設ける場合、フローセンサ１２６は、流量データを取得する種々のセンサのうちの任意のセンサとすることができる。センサ１２６は、様々な血液特性を計測することができる。かかる血液特性としては、温度、ドップラー周波数、電気インピーダンス、光学特性、密度、超音波速度、グルコース濃度、酸素飽和度、又は血液物質（物理的、電気的、又は化学的な任意の血液特性）などの、血流量と、脈動、振動、変動、流量内の周波数変化又は流量の時間変動とに関連する、これらに対応する、又はこれらの裏付けとなる血液特性が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、フローセンサ１２６が血流量を計測できることも理解される。したがって、一構成では、本システムは、１台の血液特性センサと、１台の流量センサとを備えている。さらに、流量と血液パラメータ（特性）とを計測する複合センサを１台使用することもできる。

【0048】

また、センサ１２６、１５６を体外循環回路１００の外部に配置できることも理解される。すなわち、センサ１２６、１５６は、遠隔位置に配置された上で、指標の導入以降に生じた血液中の変化、又は指標の導入に関する値を体外循環回路１００において計測し、これを、拡散、電磁場、熱場などの手段により各センサに伝達又は伝送することができる。

【0049】

ポンプ１７０は、種々の型のポンプのうちの任意の型のポンプとすることができ、例えば、限定されるものではないが、蠕動ポンプ、ローラポンプ、インペラポンプ、又は遠心ポンプとすることができる。ポンプ１７０により、体外循環回路１００を通る血流量が生成される。具体的な構成に応じて、体外循環回路１００に所定の血流量を確立するためのポンプ１７０の制御は、ポンプ自体に対する直接制御で行うことができるほか、制御装置１８０を介した制御で行うこともできる。ポンプ１７０の位置は、体外循環回路１００内の種々の位置のうちの任意の位置とすることができ、図１に示す位置に限定されるものではない。一構成では、ポンプ１７０は市販のポンプであり、種々の流量のうちの任意の流量を提供するように設定又は調整することができる。この流量は、ユーザにより読み取られる、制御装置１８０に送信されて制御装置１８０により読み取られる、又はその両方が行われる。

【0050】

体外循環回路１００を通る正常な（順方向の）血流は、アクセスデバイス２００から動脈ライン１２０を通して血液を取り出す血流と、取り出した血液を（透析器１３０で血液を処理するために）体外循環回路に送る血流と、取り出した（又は、処理済の）血液を静脈ライン１５０を通してアクセスデバイス内に導入する血流とを含む。ポンプ１７０により、アクセスデバイス２００から体外循環回路１００を通ってアクセスデバイスに戻る血流を生成することができる。

【0051】

通常、制御装置１８０は、血液治療デバイス１３０と、ポンプ１７０と、フローセンサ１５６及びセンサ１２６（センサ１２６を使用している場合）とに接続することができる。制御装置１８０は、パーソナルコンピュータのようなスタンドアロンデバイス、又は専用デバイスとすることができるほか、ポンプ１７０や血液治療デバイス１３０などの構成要素の１つに組み込むこともできる。なお、図中、制御装置１８０は、センサ１２６、１５６と、ポンプ１７０と、血液治療デバイス１３０とに接続されているものとして示されているが、制御装置の接続先は、センサのみ、センサ及びポンプ、又はセンサ、ポンプ及び血液治療デバイス１３０の任意の組み合わせとすることもできることを理解されたい。

【0052】

静脈ライン１５０の流量を含む、静脈ラインの流量データについては、概ねポンプ１７０に由来する周波数で脈動しているのみならず、静脈ラインの流量データの計測位置より下流にある患者の生理機能に呼応した成分も含んでいることが発見された。すなわち、静脈ライン１５０の流量データ、ひいては静脈ライン１５０の流量には、患者からの寄与が含まれており、取得した流量データに対する患者寄与分の少なくとも一部は、より下流にある患者内部の生理作用に伴うものである。かかる患者寄与分には、患者の循環系の拍動に由来する成分と呼吸成分とが含まれると考えられる。体外循環回路１００を通る流れはポンプ１７０により生じるものであり、また、患者の生理機能は、静脈ライン１５０より下流にあることから、静脈ラインの流量に患者からの寄与が含まれることは驚くべき発見であった。さらに、以下に述べるように、動脈ライン１２０の流量データも患者寄与分を含んでおり、取得した流量データに対する患者寄与分の少なくとも一部は、患者内部の生理作用に伴うものであることも発見されている。

【0053】

流量データに対する患者寄与は、患者の生理機能により生じ、アクセスデバイス２００を介して伝播する。例えば、アクセスデバイスが動静脈（ＡＶ）シャントの場合は、針を通して伝播し、アクセスデバイスが循環系に接続されたカテーテルの場合は、中心静脈（又は心臓）からの寄与を受ける。患者寄与分は、体外循環回路１００における流量データ（血流量など）、特に動脈ライン１２０と静脈ライン１５０の両ラインにおける脈動流で観察できることが確認されている。動脈ライン１２０で観察される患者寄与分は、体外循環回路１００の動脈アクセスから伝達されたものが主体であり、流量データを動脈ラインで取得できることに留意されたい。また、静脈ライン１５０から動脈ライン１２０へと上流に伝播するいかなる患者寄与分も、ポンプ１７０と、血液治療デバイス１３０（例えば、透析器）と、気泡トラップ（ある場合）とを通過して伝播する必要があり、これらを通過する度に、静脈アクセスから伝わる患者寄与分の発現が実質的に減衰する点にも留意されたい。すなわち、静脈ライン１５０に沿って上流に伝播する患者寄与分は、ポンプ１７０と、血液治療デバイス１３０と、気泡トラップ（ある場合）とを通過して動脈ライン１２０内まで伝播するにつれて実質的に減衰する。したがって、動脈ライン１２０から取得される流量データに含まれる患者寄与分の大半が、動脈ライン１２０を通して患者から下流に伝達されたものである。同様に、静脈ライン１５０で観察される患者寄与分の大半は、アクセスデバイス２００から静脈ライン１５０に沿って上流に伝播した患者寄与分である。動脈ライン１２０に沿って下流に伝播するいかなる患者寄与分も、ポンプ１７０と、血液治療デバイス１３０と、気泡トラップ（ある場合）とを通過して静脈ライン１５０内まで伝播するにつれて実質的に減衰する。すなわち、動脈ライン１２０から静脈ライン１５０へ下流に伝播するいかなる患者寄与分も、ポンプ１７０、血液治療デバイス１３０（透析器）、及び気泡トラップ（ある場合）により実質的に減衰されるため、静脈ライン１５０の流量データに含まれる患者寄与分は、アクセスデバイス２００（例えば、針、静脈カテーテル内腔など）から静脈ラインに沿って上流に伝播した患者寄与分が主体となる。そして、途絶又は断絶が動脈アクセスに発生した場合、ポンプ１７０がエア吸い込みを起こして、体外循環回路１００を流れる血流が停止する。一方、途絶又は断絶が静脈ライン１５０に発生した場合、動脈ライン１２０の流れ、ひいては動脈ラインにおける患者寄与分はあまり変化せず、これにより、静脈ラインでの途絶の発生を示す信頼性の高い指標が得られる。

【0054】

制御装置１８０は、流量データに対する（例えば、静脈ライン１５０の血流量における）患者寄与分を特定して、流量データに対する患者寄与分を２つの異なる時点の間で比較する、若しくは、流量データ又は計測流量における患者寄与分の変化（例えば、患者寄与分の変化が所定レベルに達したこと、又は患者寄与分が失われたこと）を特定するようにプログラムされる。

【0055】

図２に示すように、静脈流は、患者の心拍数に相関する約６８拍／分の周波数で脈動している。

【0056】

図３に示すように、ポンプ１７０が蠕動ポンプ型又はローラポンプ型の場合、動脈ライン１２０の流量は、ポンプ１７０により生じる流れの変動により脈動し、その影響を強く受ける。また、ポンプ１７０により発生する約４８拍／分の脈動も、ポンプ１７０の毎分回転数から、又はポンプ１７０が血液治療デバイスに組み込まれている場合は血液治療デバイス１３０の毎分回転数から、特定又は既知とすることができる。

【0057】

そして、静脈ライン１５０の流量データのスペクトル解析を行うことにより、体外循環回路１００の脈動流量に与えるポンプ１７０からのポンプ寄与分、患者寄与分を含む、流量に対する様々な寄与を特定できることが確認されている。一般に、計測流量などの流量データを解析することにより、全周波数帯域内の周波数ごとの入力信号の強度を特定することができるため、これにより、スペクトル成分、特に患者の生理機能に起因するスペクトル成分（患者寄与分）を個別に特定することが可能となる。この周波数領域（frequency domain）により、静脈ライン１５０における計測流量などの流量データにおける高調波成分の特定が可能となり、したがって、患者の脈拍数又は呼吸数に呼応する寄与などの患者寄与分を含む、脈動流量に対する寄与を個々に特定することが可能となる。

【0058】

概して、本開示は、流量データの成分、特に、流量データの周波数領域成分、の正確な定量化（区別）を十分に行うことのできる流量データを取得することを可能にするものである。例えば、流量における振動、変動、脈動又は周波数変化を個々にモデリングするのに十分なほど短い時間間隔で、かつこれらの発生が複数含まれるような十分な期間にわたり、時間の関数としての流量データを取得する。次に、制御装置１８０により、取得した信号が個々の振動成分の和で構成されているという仮説に基づいて、この流量データを分解する。したがって、制御装置１８０は、時間依存関数を、空間周波数又は時間周波数に依存する関数に分解し、分解された周波数に対する患者寄与分を特定することができる。

【0059】

一構成では、スペクトル解析は、離散フーリエ変換（Discrete Fourier Transform：ＤＦＴ）、特に高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：ＦＦＴ）により行うことができる。ＤＦＴは、時間領域（time domain）の関数を、一連の様々な周波数の正弦波に変換し、かかる正弦波の和で信号を再構成するものである。いわゆる周波数成分スペクトルは、信号（例えば、計測流量や、流波形又は流量データの脈動パターンなど）の周波数領域表現である。周波数解析は、静脈ライン１５０内の流れに関する流量データに対して別の視点を与えてくれるものである。周波数解析では、流量データ（つまり時間領域の流量）を観察するのではなく、時間データを一連の正弦波に分解する。ＦＦＴは、時間の関数を周波数の関数に変換する数学的手法として公知の手法である。市販のスペクトル解析器、又は制御装置１８０に組み込まれたソフトウェアアプリケーションにより、入力信号の計測信号強度パターンなどの流量データを、全周波数帯域内の周波数成分に変換する。

【0060】

図２の静脈流量データのＦＦＴ結果である図４を参照すると、静脈ライン１５０の流量データから導出したポンプ周波数の第１次高調波が示されている。また、図４には、静脈ライン１５０の流量データから導出した、体外循環回路１００に接続された患者の心拍数の第１次高調波も示されており、これは、患者の脈拍に呼応すると考えられる患者寄与分があることを示している。

【0061】

図３の動脈流量データのＦＦＴ結果である図５を参照すると、ポンプ１７０の第１次高調波と第２次高調波とが示されている。これらの高調波も、ポンプの毎分回転数などのポンプ１７０の運転パラメータから既知とする又は導出することができることが企図されている。心拍数の高調波が、動脈流量データでも観察されることにも留意されたい。ただし、静脈注射針の抜針などにより、静脈ライン１５０と患者の循環系との間の流れに途絶が生じた場合でも、動脈ラインの動脈アクセスからは信号が伝播されるため、動脈ライン１２０の心拍数の高調波は依然として残る、又は存在することが理解される。

【0062】

動脈流量データと静脈流量データを重ね合わせた図６を参照すると、動脈ライン１２０のフローセンサ１２６と静脈ライン１５０のフローセンサ１５６という２つのフローセンサのいずれにおいても、患者からの寄与（心拍数）とポンプ１７０からの寄与が観察されることが、ＦＦＴによるスペクトル解析によって裏付けられている。

【0063】

したがって、制御装置１８０は、静脈ライン１５０の計算流量又は計測流量などの流量データにスペクトル解析を適用することにより、流量データに対する少なくとも１つの患者寄与分を特定するように構成されている。その後、制御装置１８０は、特定した患者寄与分を監視することにより、患者寄与の変化（例えば、終了など）に反応して、アラーム通知又はポンプ制御を行うことができる。

【0064】

なお、本明細書では、取得した流量データを分解するためにフーリエ変換を行うものとして説明しているが、静脈ラインにおける患者寄与の有無を監視するために、他の信号解析法を利用して、体外循環回路（例えば、静脈ライン１５０）の流量データに対する患者からの寄与の有無、特に、患者の生理機能に由来する患者寄与の有無に関する情報を、流量データから抽出することもできることを理解されたい。

【0065】

図７を参照すると、脈動成分を含む、静脈ライン１５０の流量が示されている。図８は、図７に示す体外循環回路１００の動脈ライン１２０の流量を示すグラフである。図９は、図７の流量データ（具体的には、流量）のスペクトル解析結果である。図１０では、ポンプ１７０由来の高調波が際立っており、支配的な高調波であることが示されている。図９を参照すると、ポンプ１７０由来の高調波が支配的な高調波である一方、患者の生理現象に由来する高調波、すなわち患者寄与分、も特定することができる。すなわち、静脈ライン１５０の血流量において、下流の生理現象に由来する高調波が特定されている。従って、制御装置１８０は、所定量の患者寄与分の消失又は変化を監視することにより、体外循環回路１００の静脈ライン１５０から血管デバイス２００などの患者の送血部位への流れに途絶が生じたことを検出することができる。

【0066】

したがって、本システムは、アクセスデバイス２００から、体外血液治療デバイス１３０（例えば、透析器）を通って、アクセスデバイスに戻るように延在する体外循環回路１００を監視するように構成することができる。本構成において、体外循環回路は、アクセスデバイスから血液治療デバイスまで延びる動脈ライン１２０と、血液治療デバイスから血管アクセスまで延びる静脈ライン１５０と、ポンプ１７０とを備えており、ポンプ１７０は、アクセスデバイスから体外循環回路内に血液を圧送して、動脈ラインから、血液治療デバイスを通り、静脈ラインを通って、アクセスデバイスまで送るように体外循環回路に接続されている。また、本システムは、静脈ライン１５０の血流の流量データを取得するためのフローセンサ１５６と、フローセンサと通信する制御装置とを備えており、制御装置１８０は、流量データに基づいて、静脈ラインの流量を求めるステップと、スペクトル解析、特にＦＦＴなどにより、求めた流量における、下流での患者の生理現象に由来する少なくとも１つの患者からの流量への寄与分を特定するステップと、特定された患者寄与分に少なくとも一部基づいて、ポンプ１７０より下流での体外血液循環経路の途絶を検出するステップとを行うように構成される。すなわち、制御装置１８０は、それまでは特定されていた、スペクトル解析結果に示されているような患者寄与が消失したことを特定するように構成することができる。このように患者寄与の消失をスペクトル解析結果から特定することにより、これを用いて、体外循環回路１００からアクセスデバイス２００（又は、循環系）への流れに途絶が生じたことを特定し、アラーム通知、ポンプ１７０の停止、又はその両方を行うことができる。上述したように、かかる途絶としては、静脈注射針の抜針を挙げることができる。

【0067】

制御装置１８０は、上述の変換を行うことにより、周波数成分の取得、さらには取得した周波数成分の比較（監視）を行うことができる。ただし、データ点が選択的に取得される構成も企図されているが、フーリエ解析を行うには連続的な波形が必要であるため、その場合には、制御装置１８０は、上述の変換に加えて、これらの離間したデータ点に予想モデル（例えば、限定されるものではないが、ＡＩアルゴリズム）を適用して、例えば、予想波形パターンなどを生成することもでき、これにより、時間領域に変化が確認されると直ちに途絶を特定することもできることを理解されたい。したがって、制御装置１８０は、周波数領域、時間領域、又はその両方において、患者からの寄与の変化を特定することができる。さらに、制御装置１８０が、動脈ライン及び静脈ラインのいずれか一方又は双方から取得又は予想される流量データ（例えば、流波形パターン）と、次に取得又は予想されるパターン（例えば、次の心臓の拍動により現れるパターン）の間の相関関係の変化を特定できることも企図されている。

【0068】

制御装置１８０は、送血（静脈）ラインと脱血（動脈）ライン１２０の間の流量データを相関させることなどにより、送血（静脈）ライン１５０の流量データにおける（１つ以上の）患者の生理的パラメータの特定性を向上するように構成することができる。例えば、１つのフローセンサ１５６が送血（静脈）ライン１５０に動作可能に接続されて送血ライン流量データを生成し、第２のフローセンサ１２６が脱血（動脈）ライン１２０に動作可能に結合されて脱血ライン流量データを生成する構成とし、脱血ラインの流量データと送血ラインの流量データとの関係性から、少なくとも１つの患者の生理的パラメータ（患者からの寄与）又は患者の生理的パラメータの変化を特定するように、制御装置を構成する。一構成では、当該関係性は、脱血ラインの流量データと送血ラインの流量データの間の相関関係である。

【0069】

さらに、制御装置１８０が、血液治療デバイス１３０、ポンプ１７０、又はその両方から、血流又は毎分回転数設定などの情報を受信し、取得した流量データの変換（フーリエ）成分間の識別を行うことにより、ポンプ１７０により生成された流量データと、流量データに対する患者寄与（患者の心拍数など）により生成された流量データとを区別できることも理解される。

【0070】

制御装置１８０は、静脈ライン１５０を通る流れを感知するフローセンサ１５６に接続されることが企図されている。制御装置１８０は、静脈ライン１５０の流量に対する患者寄与の変化に応じて、フローセンサより下流の血液流路の途絶を特定するように構成される。かかる静脈ライン１５０における流量データ（すなわち、流量）に対する患者寄与の変化は、スペクトル解析により検出される高調波の変化として示される患者寄与分の変化、及び静脈ラインが静脈アクセスなどのアクセスデバイス２００内の圧力ではなく大気圧に曝されたときに現れる一時的な流量スパイクにより検出することができる。静脈ライン１５０が大気圧に曝されると、静脈ラインの血流に対する抵抗が減少するため、これに応じたスパイクが血流に検出され得ることが企図されている。

【0071】

本システムは、体外循環回路１００の静脈ライン１５０と患者の循環系の間の（例えば、アクセスデバイス２００などによる）途絶を特定するステップを含む方法を提供する。かかる途絶は、静脈ラインの流量に対する患者寄与分の変化を伴うものであり、静脈ラインの流量に対する患者寄与分の変化は、スペクトル解析において特定される高調波の変化に対応し、当該特定される高調波は、下流の患者の生理機能より生じるものである。

【0072】

また、本システムは、体外循環回路１００の静脈ライン１５０の計測流量における、下流の患者の生理機能に由来する少なくとも１つの患者寄与分を特定するステップと、体外循環回路１００と循環系の間の血管アクセスの途絶を特定するために、患者寄与分を監視するステップとを含むさらなる方法も提供する。監視するステップは、高調波の有無を監視すること、並びに所定のレベル又は閾値に対して、高調波として特定した波の変化率又は当該高調波の値を監視することを含むことができる。

【0073】

本開示の方法は、静脈ライン１５０の流量を計測するステップと、静脈ラインに下流で接続されている循環系の生理的パラメータに対応する流量成分の変化に応じて、静脈ラインと患者の循環系との接続の途絶を特定するステップとを含む。当該成分の変化は、静脈ライン１５０の計測流量のスペクトル解析結果においてこれに対応する変化が現れることにより検出することができる。

【0074】

したがって、本開示は、体外循環回路１００を含む体外血液治療デバイス１３０の監視を可能とするものである。体外循環回路は、患者動脈接続部を有する動脈ライン１２０及び患者静脈接続部を有する静脈ライン１５０と、体外循環回路内に血液を搬送するためのポンプ１７０とを備えている。本方法は、体外循環回路１００の静脈ライン１５０の流量を計測するステップと、計測流量において、下流の患者の生理的パラメータに呼応する少なくとも１つの患者寄与分を特定するステップと、計測流量に対する患者寄与分の変化に応答して、体外循環回路と循環系の間の流れの途絶の発生を判定するステップとを含む。患者寄与分を特定するステップでは、スペクトル解析で、下流の患者の生理機能に呼応する周波数を特定し、この特定により得られた周波数の変化を引き金にアラーム通知又はポンプ１７０のポンプ状態の変更を行うことができる。

【0075】

本開示は、体外循環回路１００から患者の循環系への流れに途絶が生じているか、例えば、針又はカニューレが患者から外れたか、又は血液治療デバイス１３０の静脈注射針又は静脈カテーテル内腔との接続に切断などの途絶が生じているかなどを判定するシステム及び方法について記載するものである。すなわち、体外循環回路１００から患者の循環系への流れの途絶とは、ポンプ１７０より下流での体外循環回路内の流れの途絶を含むものである。例えば、かかる途絶としては、ポンプから静脈ライン１５０への流れの遮断、又は血液治療デバイス１３０から静脈ラインへの流れの遮断、並びに静脈ラインと患者アクセス間の遮断、又は患者アクセス２００から循環系への流れの遮断を挙げることができる。

【0076】

本システム及び方法の主な用途の１つが、患者から血液を取り出し、血液を治療し、治療した血液を患者に送り戻す血液治療である。上述したように、典型的な血液治療としては、血液透析（「ＨＤ」）システム、血液濾過（「ＨＦ」）システム、血液透析濾過（「ＨＤＦ」）システム、持続的腎代替療法（「ＣＲＲＴ」）システムが挙げられ、いずれも、患者から血液を取り出し、血液を濾過した後に、患者に血液を送り戻すものである。ただし、本明細書に記載のアクセス断絶検出システム及び方法は、これらの血液治療に加えて、血液を患者から取り出し、酸素加してから患者に戻す心肺バイパス手術でも利用できることが理解される。さらに、本途絶検出法は、供給源から患者に薬剤を点滴する特定の種類の医薬送達システムなどの、単針システムでも利用することができる。またこれに加えて、本途絶検出法は、単針又は双針のアフェレシス療法などの、血液の分離や回収を行う（例えば、血小板、血漿、赤血球又は細胞亜集団を分離するための）システムで利用することもできる。

【0077】

したがって、本開示は、（ａ）体外循環回路の送血ラインの流量データにおける、下流の患者の生理機能に由来する患者寄与分を特定するステップと、（ｂ）体外循環回路から患者の循環系への流れの途絶を特定するために、患者寄与分を監視するステップとを含む方法を提供する。また、本方法は、血管アクセスの途絶を特定すると警報又はアラームを発生させるステップをさらに含むこともできる。

【0078】

したがって、本開示は、（ａ）送血ラインに流れをもたらすポンプを有する体外循環回路における、送血ラインの流れの流量データを取得するステップと、（ｂ）流量データにおける、下流の患者の循環系の生理的パラメータに対応する成分の変化に応じて、体外循環回路と下流の患者の循環系との接続の途絶を特定するステップとを含む方法を提供する。

【0079】

さらに、本開示は、体外循環回路を備える体外血液治療装置を監視するための方法も提供する。体外循環回路は、患者動脈接続部を有する動脈ライン及び患者静脈接続部を有する静脈ラインと、体外循環回路内に血液を搬送するためのポンプとを有している。本方法は、（ａ）体外循環回路の静脈ラインの血流量データを感知するステップと、（ｂ）感知した血流量データにおいて、下流の患者の生理的パラメータに呼応する患者寄与分を特定するステップと、（ｃ）感知した血流量データに対する患者寄与分において特定された変化に応答して、静脈ラインからの血流の途絶を判定するステップとを含む。また、本方法は、途絶の発生を判定するステップの後に、アラームユニットの作動、ポンプの停止、又はその両方を行うための制御信号を生成するステップをさらに含むこともできる。

【0080】

以上、特に一実施形態を参照して、本開示を詳細に説明してきたが、本開示の趣旨及び範囲から逸脱しない範囲で変形及び変更を行うことができることが理解されるであろう。したがって、本明細書に開示の実施形態は、あらゆる点で例示的なものであり、限定を意図したものではない。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって示されるものであり、均等物の意味や範囲から逸脱しないすべての変更を本発明に包含することが意図されている。

【符号の説明】

【0081】

１００ 体外循環回路、体外血液循環回路
１１０ 患者の脱血部位
１２０ 動脈ライン、脱血ライン
１２６ 動脈フローセンサ
１３０ 血液治療デバイス、透析器
１５０ 静脈ライン、送血ライン
１５６ 静脈フローセンサ
１６０ 患者の送血部位
１７０ ポンプ
１８０ 制御装置
２００ アクセスデバイス、血管デバイス、患者アクセス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【国際調査報告】