JPH1052490A - シャント形成部位における血流状態のモニター装置 - Google Patents

シャント形成部位における血流状態のモニター装置

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JPH1052490A
JPH1052490A JP8171684A JP17168496A JPH1052490A JP H1052490 A JPH1052490 A JP H1052490A JP 8171684 A JP8171684 A JP 8171684A JP 17168496 A JP17168496 A JP 17168496A JP H1052490 A JPH1052490 A JP H1052490A
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JP
Japan
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blood flow
shunt
mode
blood
patient
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JP8171684A
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Toru Niisato
徹 新里
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Hagiwara Electric Co Ltd
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Hagiwara Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】シャント形成部における血液の流動により生じ
る振動を検出し血流量を測定することにより、患者の周
囲の雑音を誤検出することなく正確に血流量を検出し、
一定以上の血流量の低下を患者に早く告知することので
きるシャント形成部位における血流状態のモニター装置
を提供すること。 【構成】シャント形成部の振動を検出するための振動検
出手段1と、該振動検出手段1により検出された信号を
増幅するための増幅手段2と、該増幅手段2の信号の中
から振動成分の周波数を選択する周波数選択手段3と、
該周波数選択手段3の交流電圧に比例した直流電圧に変
換する平滑化手段4と、正常時の血流量に比例した電圧
を記憶しておくための初期値記憶手段5と、該初期値記
憶手段5に記憶されている初期値よりも現在の血流量が
一定以下になると警報を患者に出力する判定手段6とか
ら構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、人工臓器を用いた血液
透析或いは濾過療法において、生体からの血液の取り出
し部位となるシャント形成部位における血液の流通状態
をモニターすることにより、同部及び周辺における血栓
の発生を早期に発見するためのシャント形成部位におけ
る血流状態のモニター装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、腎機能や肝機能を人工的に奏
せしめられる人工臓器を用いた血液浄化療法が、一般に
採用されてきており、顕著な効果が認められていた。例
えば、腎不全患者に対して適用される、人工臓器を用い
た血液透析又は濾過療法は、その代表的なものである。
人工臓器によって血液浄化を行うに際しては、体外循環
に必要な静脈側の血流量を確保するために、シャントと
呼ばれる手術が腕部や大腿部等に行われる。血液を体外
に取り出す場合には、シャント部分(動脈化された静脈
部分)に対して針を刺して、200〜800ml/分程
度の血流量にて血液ポンプで引きながら行う。
【0003】ところが、シャント形成部においては血液
の凝固が起き易く、しばしば血栓が生じるという問題が
発生する。そして、血栓が生じた場合には、それが早期
に発見されたならば、血液凝固阻止剤や血栓溶解剤を投
与して、生じた血栓を溶かす等して除去することができ
るが、時間が経過するとそれを溶かすことが困難となる
ため、手術によって血栓を除去しなければならない。し
かも、この手術を数時間のうちに行わなければその血管
が使えなくなるため、改めてシャントを形成しなければ
ならないといった事態を招くこととなる。
【0004】このため、従来から患者は、毎日起床時及
び就寝時等にシャント音を聴診器で聞いて血液の流通状
態を確認し、シャント音が小さくなって聞こえにくくな
ったら、直ちに病院に行き注射や点滴等によって、ヘパ
リン等の血液凝固阻止剤や、ウロキナーゼ、アクチベタ
ー等の血栓溶解剤の投与を受けたり、状況に応じて手術
を受けるようになっている。
【0005】本発明の発明者は、シャント形成部位にお
ける血液の流通状態を確認する煩わしさから患者を解放
するために、特開平5−115547号(発明の名称:
シャント形成部位における血流状態のモニター装置)を
発明した。当該装置は、シャント形成部における血液の
流動音であるシャント音を検知するためのマイクロフォ
ンと、血流状態の悪化によるにシャント音の低下に従っ
て変化する該マイクロホンにおける検出値と予め設定さ
れた下限値とを比較する判断回路と、検出値が設定値を
下回った場合に信号を発する制御回路と、該制御回路の
発した信号に基づいて作動せしめられる警報発生手段と
から、構成されていた。
【0006】当該装置は、シャント形成部における血液
の流動音であるシャント音をマイクロフォンによって血
流量を検出することにより、シャント部分の血流状態を
継続的に監視し、シャント部分に血栓ができ血流量が低
下した場合には、マイクロフォンによって検出した検出
値が予め設定された下限値よりも小さくなり、自動的に
警報を発するようになっていた。しかしながら、シャン
ト形成部における血液の流動音であるシャント音をマイ
クロフォンによって検出していたためシャント音以外
に、患者の周囲の雑音(例えば、車の騒音、テレビの音
声、ラジオの音声、人の声等の雑音)も同時に検出して
しまい、正確な検出を行うことが出来なかった。
【0007】従来、人工臓器を用いた血液透析又は濾過
療法中に患者が血圧低下により意識不明となり治療が必
要となる場合があり、血圧の低下を早期に発見する必要
があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑みてなされたもので、シャント形成部における血液
の流動により生じる振動を検出し血流量を測定すること
により、患者の周囲の雑音を誤検出することなく正確に
血流量を検出し、一定以上の血流量の低下を患者に早く
告知することのできるシャント形成部位における血流状
態のモニター装置を提供することを目的とする。本発明
の第2の目的は、血液透析又は濾過療法中に患者の血圧
低下を早期に発見するため、血圧と血流量との間に相関
があることに着目し、本発明のシャント形成部位におけ
る血流状態のモニター装置をしようして、血圧の低下を
早期に検知することである。
【0009】
【問題を解決するための手段】図1に示されている第1
の発明は、シャント形成部における血液の流動により生
じる振動を検出するための振動検出手段1と、該振動検
出手段1により検出された信号を増幅するための増幅手
段2と、該増幅手段2の信号の中からシャント形成部位
より発生する振動成分の周波数を選択する周波数選択手
段3と、該周波数選択手段3の交流電圧に比例した直流
電圧に変換する平滑化手段4と、正常時の血流量に比例
した直流電圧(初期値:B)を記憶しておくための初期
値記憶手段5と、該初期値記憶手段5に記憶されている
初期値:Bよりも現在の血流量:Aが一定以下になると
警報を患者に出力する判定手段6とから構成されている
シャント形成部位における血流状態のモニター装置であ
る。
【0010】図2に示されている第2の発明は、血流量
の判定度合い(判定値)を外部から設定可能な判定値設
定手段7を備えた、請求項1記載のシャント形成部位に
おける血流状態のモニター装置である。第3の発明は、
第1又は第2の発明を血流と血圧との間に相関があるこ
とに着目し、血圧の低下を早期に発見するために、本発
明のシャント形成部位における血流状態のモニター装置
を使用することである。
【0011】
【作用】上記第1の発明の構成によれば、内シャントが
従来と同様に形成されている腕部に対して、シャントの
吻合部で生じる振動を振動検出手段1により電気信号に
変換し、変換された信号を増幅手段2により増幅し、前
記増幅された信号の中からシャントの吻合部で生じる振
動に対応した周波数成分のみを周波数選択手段3により
選択し、選択された周波数成分のレベルを平滑化手段4
にて整流すると共に平滑化し、シャントが正常に機能し
ている時の前記平滑化手段4の出力電圧である初期値:
Aを初期値記憶手段5にて記憶し、前記初期値記憶手段
5に記憶されている電圧:Bよりモニタしているときの
前記平滑手段4の出力電圧が一定以下に低下すると判定
手段6は警報を患者に出力し、患者が早期に血流の低下
を検知することができる。
【0012】上記第2の発明の構成によれば、第1の発
明に血流量の低下度合いを示す判定値をを外部から設定
可能な判定値設定手段7を備え、患者の個人差による低
下度合いを自由に設定できることができ、患者に合った
血流量の低下を正確に検知することができる。第3の発
明は、第1又は第2の発明を血流と血圧との間に相関が
あることに着目し、本発明のシャント形成部位における
血流状態のモニター装置を使用し、血圧の低下を早期に
発見することができる。
【0013】
【実施例】以下に、本発明をより具体的に明らかにする
ために、本発明の実施例を説明する。本発明の第1の実
施例について図面に基づいて説明する。
【0014】図3において、10は内シャントが従来と
同様に形成されている腕部に貼る包帯又は絆創膏等で取
り付けられ(図示せず)、シャントの吻合部で生じる振
動を検出するための可撓性のある圧電素子からなるセン
サーである。ここで用いた圧電素子は、ポリフッ化ビニ
リデン(PVDF)、PVDFとPZTの複合材料等の
高分子圧電材料を薄膜状にし、両面に可撓性電極膜を付
着させたものである。11は、センサーから信号を取り
出すケーブルの線間容量の影響を受けなく、前記センサ
ー10の出力を増幅するチャージアンプ(電荷増幅器)
である。20は、各患者の出力信号の大きさに合わせ
て、ゲインを可変することが可能なアンプ(増幅器)で
ある。30は、センサー10が検出し、チャージアンプ
11及びアンプ20で増幅した信号から、シャント形成
部における血液の流動により生じる振動成分のみを選択
するバンドパスフィルタである。シャント形成部におけ
る血液の流動により生じる振動成分が100〜800H
zの間にあることが患者の実験データから分かった、ノ
イズ及びハム等を考慮してバンドパスフィルタの周波数
帯域は150〜500Hzに選択されている。40は、
バンドパスフィルタ30により選択された交流信号を直
流信号に変換するための、整流・平滑回路である。
【0015】60は、CPU、ROM、RAM、クロッ
ク発生回路(時計用を含む)、インターバル・タイマ、
時計用タイマ、イベント・カウンタ、及び各種内部バス
(図示せず)並びにAD変換器(ADC)60a、入出
力装置(I/O)60b及びLCDコントローラ60c
等からなる1チップマイクロコンピュータで、μPD7
8P064(NEC製)等が使用できる。61は、図8
に示すモードを選択するためのモードスイッチである。
62は、各モードから子のモードへの入力及び数値又は
設定モードの選択を行うセットスイッチである。63
は、患者へ血流量の低下を知らせるブザー、表示灯等か
らなる警報装置である。64は、血流量の低下度合い、
計測間隔等の数値を入力するために、サムホイールスイ
ッチ又はDIPスイッチ等からなるデジスイッチであ
る。65は、モード、血流量又は計測時間等を表示する
液晶表示器(LCD)である。70は、血流量の低下度
合いを設定するために、直流電圧を可変抵抗器により発
生する判定値設定回路である。
【0016】本装置の構成は、センサー10の出力信号
を増幅するためのチャージアンプ11、アンプ20と、
アンプ20等にて増幅された検出信号の中からシャント
形成部の振動成分のみを選択するバンドパスフィルタ3
0と、前記バンドパスフィルタ30の出力信号を直流信
号に変換する整流・平滑回路40と、判定値設定回路7
0と、1チップマイクロコンピュータ60と、モードス
イッチ61、セレクトスイッチ61と、警報装置63
と、(デジスイッチ64と)、LCD65と、前記各回
路に電圧を供給するニッケル水素電池、ニッカド電池等
からなる電源(図示せず)から構成されている。整流・
平滑回路40と判定値設定回路70の出力は、1チップ
マイクロコンピュータ60に内蔵されているADC60
aにそれぞれ接続されている。モードスイッチ61、セ
レクトスイッチ61及び警報装置63は、1チップマイ
クロコンピュータ60に内蔵されているI/O60bに
それぞれ接続されている。LCD65は、1チップマイ
クロコンピュータ60に内蔵されているLCDコントロ
ーラ60cに接続されている。
【0017】図3〜図8を用いて、本発明の第1実施例
の動作について、以下説明する。本装置は電源を投入す
ると図4のステップ10(以下、ステップをSで表し、
S10と記す。他のステップも同じ。)を開始し、S2
0の初期化に進む。S20では、CPU、RAM、I/
O60b及びLCDコントローラ60c等を初期化し、
モードをモード0の計測モード(連続計測)に設定する
と共に血流量の初期値を0に設定し、S30の計測・判
定サーブルーチンに進む。S30(図7参照)では、測
定中の血流量と初期値とを比較し(詳細は後述する)、
S40に進む。S40では、計測モードが連続測定であ
ればS30の計測・判定サーブルーチンに進み、計測モ
ードが連続測定以外であればS50に進む。S50で
は、1チップマイクロコンピュータ60自身が時計動作
のような間欠動作を行うのに適したHALT命令を実行
し、低消費電力モードで1チップマイクロコンピュータ
60が動作し、1チップマイクロコンピュータ60の時
計用タイマが時計割込を実行するまでプログラムは休止
している。尚、電源投入直後は、モード操作を行わない
限り、S30とS40をプログラムはループする。
【0018】モードスイッチ61を操作すると、図5の
モードスイッチ割込が発生し、S60のモード設定サブ
ルーチンに進みモード設定が終了すると、S61に進
む。S61では、リターン命令(RET)を実行し、サ
ブルーチンから割込前に行っていたプログラムに復帰す
る。
【0019】図8のモード設定ルーチンS60の操作を
模式的に示した図を参照して、モード設定ルーチンにつ
いて、以下説明する。モード0の連続計測中又はHAL
T中にモードスイッチ61を操作すると、モードスイッ
チ割込が発生し、モード1に進み前回設定された初期
値:BをLCDコントローラ60cを介してLCD65
に表示する。モード1にて、モードスイッチ61を操作
するとモード2に進み、セットスイッチ62を操作する
とモード11に進む。モード11では、後述のスムージ
ングされた血流量:Aを、1チップマイクロコンピュー
タ60のLCDコントローラ60cを介してLCD65
に表示し、アンプ20のゲインを可変してLCD65の
表示が60〜80の値になるように調整し、その後セッ
トスイッチ62を操作すると血流量:Aを初期値:Bと
して1チップマイクロコンピュータ60のRAMの初期
値データエリアに記憶し、モード2に進む。尚、ADC
60aに入力された電圧は、ADC60aのフルスケー
ルを99として0〜99の数値に、元のデータを加工し
て表示する。
【0020】モード2にて、モードスイッチ61を操作
するとモード3に進み、セットスイッチ62を操作する
とモード21に進む。モード21にて、モードスイッチ
61を操作するとモード22に進む。モード21では、
予めプログラムにて記憶されている判定値:50%をL
CDコントローラ60cを介してLCD65に50と表
示し、通常の判定値でよいと判断しセットスイッチ62
を操作すると1チップマイクロコンピュータ60のRA
Mの判定値エリアにC=0.5を記憶し、モード3に進
む。モード22では、判定値設定回路70の出力をAD
C60aにて周期的(1msec毎)にデジタル値に変換
し、LCDコントローラ60cを介してLCD65に表
示し、前記LCD65の数値を見ながら判定値設定回路
70を可変して最適の判定値:Cに調整し、調整が終了
しセットスイッチ62を操作すると1チップマイクロコ
ンピュータ60のRAMの判定値エリアにC=(表示の
値÷10)を記憶し、モード3に進む。
【0021】判定値:Cの固定値として選ばれた50%
は、シャント形成手術後動脈化された静脈が充分発達し
た患者、医師が正常な血流と判断した患者等に適用でき
る。判定値設定回路70からの入力は、0〜99%の入
力が可能で、中途から患者をモニターする場合、途中で
機械をリセットし最初に設定した判定値が消去され再度
判定値:Cを設定する場合、他の正常な患者よりも血流
量が特に大きい場合等に用いられ、ほとんどの場合判定
値が30〜70%で使用される。
【0022】モード3にて、モードスイッチ61を操作
するとモード0のに進み、セットスイッチ62を操作す
るとモード31に進む。モード31にて、モードスイッ
チ61を操作するとモード32に進み、連続計測を選択
してセットスイッチ62を操作するとモード0に進む。
モード32にて、モードスイッチ61を操作するとモー
ド33に進み、15分間間隔計測を選択してセットスイ
ッチ62を操作するとモード0に進む。モード33に
て、モードスイッチ61を操作するとモード34に進
み、30分間間隔計測を選択するためセットスイッチ6
2を操作するとモード0に進む。モード34にて、モー
ドスイッチ61を操作するとモード31に進み、60分
間間隔計測を選択するためセットスイッチ62を操作す
るとモード0に進む。
【0023】モード3の計測間隔には、連続計測、15
分間間隔計測、30分間間隔計測及び60分間間隔計測
がある。連続計測は、患者の血流量の初期値:B及び判
定値:Cの設定の時、血流量が初期値:Bの50%近く
に低下した患者、最初に患者の傾向等を見る時及び透析
中に血圧低下した患者の血圧監視に使用するのが有効で
ある。15分間間隔計測は、血流量が初期値:Bよりも
やや低下した患者の就寝中、患者の血流量が初期値:B
の60%以下に低下した場合及び透析患者の透析中の血
圧監視に使用するのが有効である。30分間間隔計測
は、正常な血流量の患者の就寝中、一日の患者の血流量
の変化度合いの調査等に使用するのが有効である。60
分間間隔計測は、上記以外の場合に使用するのが有効で
ある。
【0024】1チップマイクロコンピュータ60がHA
LT中に、モード3にて設定された15分、30分又は
60分間間隔計測のタイマー割込を1チップマイクロコ
ンピュータ60の内部で発生すると、S30の計測・判
定サーブルーチンに進む。S30の計測・判定サーブル
ーチン(図7参照)では、測定中の血流量と初期値とを
比較し(詳細は後述する)、S40に進む。
【0025】図7を参照して、計測・判定サーブルーチ
ンについて、以下詳細に説明する。S31のスタートに
て計測・判定サーブルーチンを開始し、S32の血流量
入力に進む。S32では、シャントの吻合部の血流によ
り生じる振動をセンサ10にて検出し、増幅し、周波数
選択して得られた交流信号を整流・平滑回路40にて直
流電圧に変換し、前記電圧をADC60aにて周期的
(1msec毎)にデジタル値に変換し、判定値データ:A
n として1チップマイクロコンピュータ60のRAMの
血流量データエリアに記憶する。更に、判定値設定回路
70の出力電圧を、前記電圧をADC60aにて周期的
(1msec毎)にデジタル値に変換し、判定値データ:C
n として1チップマイクロコンピュータ60のRAMの
判定値データエリアに記憶し、S33に進む。S33で
は、前記血流量データ:An 及び前記判定値データ:C
n をそれぞれ複数使用し、移動平均法、加重平均法等に
より前記複数(10〜30)のデータの雑音除去するス
ムージングをそれぞれ行い、血流量データ:A及び判定
値データ:Cをそれぞれ得、S34に進む。
【0026】S34では、血流量データ:Aが血流量の
初期値:Bと判定値:Cとの積よりも大きければ、血流
量が正常範囲としてS37に進み、本サブルーチンを終
了する。また、血流量データ:Aが血流量の初期値:B
と判定値:Cとの積よりも小きければ、血流量が低下し
たとしてS35に進む。S35では、血流量が連続して
一定時間以上(例えば、数秒〜数分の間。)低下した場
合(S35を連続して通過した場合)には、S36に進
む。また、血流量が連続して一定時間以上低下しない場
合は、血流量が正常範囲としてS37に進み、本サブル
ーチンを終了する。S36では、1チップマイクロコン
ピュータ60のI/O60bを介して警報装置63に出
力され、警報装置は音又は光にて患者に血流の低下を知
らせると共に、LCD65の表示をブリンクさせ、S3
7に進み、本サブルーチンを終了する。尚、患者の腕を
曲げたりシャント部位に荷重がかかり血流量が一時低下
して警報が出力され、患者が気が付き患者の腕を延ばし
たりシャント部位にかかった荷重を除去し、血流量が正
常に戻れば警報は解除される。
【0027】本実施例の効果は、シャント形成部におけ
る血液の流動により生じる振動を検出し血流量を測定す
ることにより、患者の周囲の雑音を誤検出することなく
正確に血流量を検出し、一定以上の血流量の低下を患者
に早く告知することができるばかりか、時間間隔測定を
利用することにより電池の消費を押さえることができ長
時間の計測が可能となる。
【0028】図9及び図10を用い、本発明の第2実施
例を説明する。第2実施例は、第1実施例の変更例でそ
の相違点について説明し、同一箇所には同一符号を付し
その説明は省略する。第1実施例で使用していたバンド
パスフィルタ30及び整流・平滑回路40の代わりに、
第2実施例では図10のS38のフィルタリング処理及
びS39の平均化処理のソフトウェア処理にに置き換え
られている。
【0029】本実施例では、シャント吻合部に流れる血
流により生じる振動をセンサ10にて検出し、センサ1
0の出力をチャージアンプ11にて増幅した後、各患者
の出力信号の大きさに合わせて、ゲインを可変すること
が可能なアンプ20にて増幅し、1チップマイクロコン
ピュータ60のADC60aに交流信号として直接入力
されている。前記交流信号は、ADC60aのフルスケ
ールの半分の点(中間スケール)が前記交流信号の0点
になっている。尚、図9の他の構成は第1実施例の図3
と同一なので説明を省略する。
【0030】図10は、第1実施例の図7にS38のフ
ィルタリング処理及びS39の平均化処理が付加されて
いる。S38では、S33のスムージングにより得られ
た血流量データ:Aを用い、巡回型デジタルフィルタを
用いたバンドパスフィルタで150〜500Hzの通過
帯域幅を持ち、フィルタリング処理した後、S39に進
む。S39では、ADC60aのフルスケールの半分の
点(中間スケール)を前記交流信号の0点として、絶対
値加算により平均化処理し血流量データを得た後、S3
4に進む。尚、図10の他の構成は第1実施例の図7と
同一なので説明を省略する。
【0031】第2実施例の効果は、第1実施例のバンド
パスフィルタ30及び整流・平滑回路40を削除したた
め、より省電力化が進む。
【0032】通常は、一つのセンサ10にて良好にシャ
ント形成部の振動が検出できるが、必要に応じて、複数
個のセンサーをシャント部とその周囲(振動の伝播しな
いところ)に設けて、体表面のノイズ及びハムを除去し
てシャント形成部の振動をより正確に検出することも可
能である。
【0033】
【発明の効果】シャント形成部における血液の流動によ
り生じる振動を検出し血流量を測定することにより、患
者の周囲の雑音を誤検出することなく正確に血流量を検
出し、一定以上の血流量の低下を患者に早く告知するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の発明のクレーム対応図である。
【図2】第2の発明のクレーム対応図である。
【図3】本発明の第1の実施例のブロック図である。
【図4】ジェネラル(基本)フローチャートである。
【図5】モードスイッチ割込を示す図である。
【図6】タイマ割込を示す図である。
【図7】計測・判定のサブルーチンである。
【図8】モード設定ルーチンを模式的に示した図であ
る。
【図9】本発明の第1の実施例のブロック図である。
【図10】計測・判定のサブルーチンの変更例を示す図
である。
【符号の説明】
1 振動検出手段 2 増幅手段 3
周波数選択手段 4 平滑化手段 5 初期値記憶手段 6
判定手段 7 判定値設定手段

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シャント形成部における血液の流動により
    生じる振動を検出するための振動検出手段1と、該振動
    検出手段1により検出された信号を増幅するための増幅
    手段2と、該増幅手段2の信号の中からシャント形成部
    位より発生する振動成分の周波数を選択する周波数選択
    手段3と、該周波数選択手段3の交流電圧に比例した直
    流電圧に変換する平滑化手段4と、正常時の血流量に比
    例した直流電圧(初期値:B)を記憶しておくための初
    期値記憶手段5と、該初期値記憶手段5に記憶されてい
    る初期値:Bよりも現在の血流量:Aが一定以下になる
    と警報を患者に出力する判定手段6とから構成されてい
    るシャント形成部位における血流状態のモニター装置。
  2. 【請求項2】血流量の低下度合いを示す判定値を外部か
    ら設定可能な判定値設定手段7を備えた、請求項1記載
    のシャント形成部位における血流状態のモニター装置。
  3. 【請求項3】血流量により血圧の低下の監視を行うこと
    を特徴とする請求項1又は請求項2記載のシャント形成
    部位における血流状態のモニター装置。
JP8171684A 1996-05-02 1996-05-02 シャント形成部位における血流状態のモニター装置 Withdrawn JPH1052490A (ja)

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