赤血球モニター及び赤血球のモニタリング方法
【課題】 赤血球の凝集状態の変化を迅速かつ正確に検知することができるようにする。
【解決手段】 人工心臓の動脈送血管１の周囲に設置されている２個の電極２１，２２の間に、周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合の電極２１，２２間のインピーダンスＺを計測するインピーダンス計測部３と、インピーダンス計測部３により計測された電極２１，２２間のインピーダンスＺから赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔを特定する接触抵抗特定部４とを設け、電気二重層容量特定部５が接触抵抗特定部４により特定された接触抵抗Ｒｃｔを用いて、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌを特定する。
【解決手段】 人工心臓の動脈送血管１の周囲に設置されている２個の電極２１，２２の間に、周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合の電極２１，２２間のインピーダンスＺを計測するインピーダンス計測部３と、インピーダンス計測部３により計測された電極２１，２２間のインピーダンスＺから赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔを特定する接触抵抗特定部４とを設け、電気二重層容量特定部５が接触抵抗特定部４により特定された接触抵抗Ｒｃｔを用いて、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌを特定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、埋込み型の人工心臓、または、手術用の人工心肺装置や人工透析装置等の体外循環回路に適用されて、赤血球の凝集状態の変化を検知する赤血球モニター及び赤血球のモニタリング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
初めて臨床試験が開始された第一世代の人工心臓は、大型の拍動式であったが、種々の改良が施されることで、今日では、非接触小型回転式の人工心臓（第三世代の人工心臓）が主流になってきている。
第三世代の人工心臓は、日本の機械工学分野において得意とされている非接触軸受け技術が適用されているが、既に、臨床応用段階に入っており、在宅治療を行うことができるところまできている。
【０００３】
しかし、このような第三世代の人工心臓においても、血栓や溶血が生じることがあるという大きな問題点を有している。
即ち、血流のせん断速度がごく低い場合、赤血球が人工心臓に滞留することで血栓（血液凝固）が生じることがある。もし、血栓が生じると脳梗塞等の発生や人工心臓の停止を招く恐れがある。
一方、血流のせん断速度がかなり高い場合、赤血球が破壊され易くなり溶血を招くことがある。
【０００４】
したがって、血栓や溶血の発生を防止するためには、血圧や血流速度の動的な制御が必要不可欠である。万一、血栓や溶血が生じたときには、速やかに血栓や溶血を検知して、適切な処置を施す必要がある。
しかしながら、現時点では、血液検査により血液の状態を調べることは可能であるが、血栓や溶血をリアルタイム、かつ正確に検知できる赤血球モニターは開発されていない。そのため、迅速、かつ、正確に血栓や溶血の発生を検知することは極めて困難であるのが実情である。
【０００５】
なお、以下の特許文献１には、血栓が生じると血管内の局所的なヘマトクリック値が増加することで、血栓の形成の成長に伴って赤血球の吸光度が上昇し、反射光の強度が低下することに着目している血液特性測定プローブ（赤血球モニター）が開示されている。
即ち、この血液特性測定プローブでは、近赤外光を血液中に照射して、その血液に対する近赤外光の反射光強度を測定することにより、血栓の形成状況を計測するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】再表２００７−１０５８０５号公報（段落番号［０００５］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の赤血球モニターは以上のように構成されているので、近赤外光を血液中に照射して、その血液に対する近赤外光の反射光強度を測定すれば、血栓の形成状況を計測することができる。しかし、血液に対する近赤外光の照射角度によっては、近赤外光の反射光が散乱するなどの現象が生じるため、その反射光の強度を正確に測定することができず、血栓の形成状況の計測精度が劣化することがある課題があった。
また、血液に対する近赤外光の反射光強度を測定することができても、血栓以外の要因で反射光強度が変化する場合も考えられるし、その反射光強度から血栓の表面積（血栓の大きさ）を物理的に計測するものでもないため、血栓の形成状況を正確に把握することが困難である課題があった。
【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、赤血球の界面における電気二重層容量が赤血球の表面積の関数となることに着目し、赤血球の凝集状態の変化を迅速かつ正確に検知することができる赤血球モニター及び赤血球のモニタリング方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る赤血球モニターは、赤血球の界面における電気二重層容量に基づき、赤血球の凝集状態の変化を検知するようにしたものである。
【００１０】
この発明に係る赤血球モニターは、血液が流れている空間の周囲に設置されている複数の電極の間に、所定の周波数の交流電圧が印加された場合の複数の電極間のインピーダンスを計測するインピーダンス計測手段と、インピーダンス計測手段により計測された複数の電極間のインピーダンスから赤血球の界面における接触抵抗を特定する接触抵抗特定手段とを設け、電気二重層容量特定手段が接触抵抗特定手段により特定された接触抵抗を用いて、赤血球の界面における電気二重層容量を特定するようにしたものである。
【００１１】
この発明に係る赤血球モニターは、接触抵抗特定手段が、インピーダンス計測手段により計測された複数の電極間のインピーダンスから、血液が流れている空間内で、流れている位置が異なる複数の赤血球の界面における接触抵抗を特定し、電気二重層容量特定手段が、接触抵抗特定手段により特定された接触抵抗を用いて、流れている位置が異なる複数の赤血球の界面における電気二重層容量を特定するようにしたものである。
【００１２】
この発明に係る赤血球モニターは、インピーダンス計測手段が、複数の電極の間に印加される交流電圧の周波数を順次切り換えながら、各周波数の交流電圧が印加された場合の複数の電極間のインピーダンスを計測し、接触抵抗特定手段が、インピーダンス計測手段により計測された複数の電極間のインピーダンスの中から、実数成分が最大になるインピーダンス及び実数成分が最小になるインピーダンスを探索し、赤血球の界面における接触抵抗として、前記最大の実数成分と前記最小の実数成分との差分を算出し、電気二重層容量特定手段が、インピーダンス計測手段により計測された複数の電極間のインピーダンスの中から、虚数成分が最大になるインピーダンスを探索し、そのインピーダンスがインピーダンス計測手段により計測される際に印加された交流電圧の周波数と前記接触抵抗から、赤血球の界面における電気二重層容量を特定するようにしたものである。
【００１３】
この発明に係る赤血球モニターは、電気二重層容量特定手段により特定された電気二重層容量が所定の下限容量より小さい場合、赤血球の凝集状態に変化がある旨を認定する凝集状態変化認定手段を設けるようにしたものである。
【００１４】
この発明に係る赤血球モニターは、複数の電極が人工心臓の動脈送血管の周囲に設置されているようにしたものである。
【００１５】
この発明に係る赤血球モニターは、複数の電極が手術用又は透析用の体外循環回路の周囲に設置されているようにしたものである。
【００１６】
この発明に係る赤血球のモニタリング方法は、赤血球の界面における電気二重層容量に基づき、赤血球の凝集状態の変化を検知するようにしたものである。
【００１７】
この発明に係る赤血球のモニタリング方法は、血液が流れている空間の周囲に設置されている複数の電極の間に、所定の周波数の交流電圧が印加された場合の複数の電極間のインピーダンスを計測するインピーダンス計測処理ステップと、インピーダンス計測処理ステップで計測された複数の電極間のインピーダンスから赤血球の界面における接触抵抗を特定する接触抵抗特定処理ステップと、接触抵抗特定処理ステップで特定された接触抵抗を用いて、赤血球の界面における電気二重層容量を特定する電気二重層容量特定処理ステップとを備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、赤血球の凝集状態の変化を迅速かつ正確に検知し、ひいては血栓を予兆の段階で検知することができる効果がある。
また、構成によっては、赤血球の凝集状態が変化している位置を特定することができることもある効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１による赤血球モニターを示す構成図である。
【図２Ａ】周囲に２個の電極が設置されている人工心臓の動脈送血管を示す側面図（複数の赤血球が塊になっていない状態）である。
【図２Ｂ】周囲に２個の電極が設置されている人工心臓の動脈送血管を示す側面図（複数の赤血球が塊になっている状態）である。
【図２Ｃ】周囲に２個の電極が設置されている人工心臓の動脈送血管を示す断面図（複数の赤血球が塊になっていない状態）である。
【図２Ｄ】周囲に２個の電極が設置されている人工心臓の動脈送血管を示す断面図（複数の赤血球が塊になっている状態）である。
【図３】この発明の実施の形態１による赤血球のモニタリング方法（赤血球モニターの処理内容）を示すフローチャートである。
【図４】赤血球が血漿中に存在する場合の電気抵抗の種類を示す説明図である。
【図５】Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットの一例を示す説明図である。
【図６Ａ】血液を所定速度（２．６２５×１０-６ｍ３/ｓ）で流して、インピーダンスＺを計測した場合の実験結果を示す説明図である。
【図６Ｂ】血液を所定速度（６．５６２５×１０-６ｍ３/ｓ）で流して、インピーダンスＺを計測した場合の実験結果を示す説明図である。
【図７】血漿と赤血球が混在している動脈送血管１の内部における電気的成分を示す等価回路である。
【図８】インピーダンス計測部３により生成されるＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態２による赤血球モニターを示す構成図である。
【図１０】周囲にＭ個の電極が設置されている人工心臓の動脈送血管を示す断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態２による赤血球のモニタリング方法（赤血球モニターの処理内容）を示すフローチャートである。
【図１２】血漿と赤血球が混在している動脈送血管１の内部における電気的成分を示す等価回路である。
【図１３】インピーダンス計測部１２により生成されるＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを示す説明図である。
【図１４】赤血球の凝集状態が変化している位置を示す説明図である。
【図１５】赤血球の凝集状態が変化している位置を示す交点Ｎｄが存在しない場合を示す説明図である。
【図１６】赤血球の凝集状態が変化している位置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による赤血球モニターを示す構成図である。
図２Ａ及び図２Ｂは周囲に２個の電極が設置されている人工心臓の動脈送血管を示す側面図であり、図２Ｃ及び図２Ｄは周囲に２個の電極が設置されている人工心臓の動脈送血管を示す断面図である。
図１及び図２Ａ〜図２Ｄにおいて、人工心臓の動脈送血管１は患者の血管と接続されており、周囲には２個の電極２１，２２が設置されている。
図２Ａ及び図２Ｃは、複数の赤血球１１が塊になっていない状態を示しており、図２Ｂ及び図２Ｄは、複数の赤血球１１が塊になっている状態を示している。
【００２１】
インピーダンス計測部３は例えばＬＣＲメータなどから構成されており、２個の電極２１，２２の間に印加される交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を順次切り換えながら、各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合の電極２１，２２間のインピーダンスＺを計測（インピーダンスＺの実数成分であるレジスタンスＲと、インピーダンスＺの虚数成分であるリアクタンスＸを計測）する処理を実施する。
このように、インピーダンス計測部３が、交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎを順次切り換えながら、電極２１，２２間のインピーダンスＺを計測する方法は、一般に“インピーダンス・スペクトロスコピー法”と呼ばれている。
なお、インピーダンス計測部３はインピーダンス計測手段を構成している。
【００２２】
接触抵抗特定部４は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、ワンチップマイコン、あるいは、パーソナルコンピュータなどから構成されており、インピーダンス計測部３により計測されたインピーダンスＺ（各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合の電極２１，２２間のインピーダンスＺ）の中から、レジスタンスＲが最大であるインピーダンスＺＲｍａｘ（レジスタンスが「Ｒｐｗ＋Ｒｃｔ」であるインピーダンス）を探索するとともに、レジスタンスＲが最小であるインピーダンスＺＲｍｉｎ（レジスタンスが「Ｒｐｗ」であるインピーダンス）を探索する処理を実施する。ただし、Ｒｐｗ，Ｒｃｔの内容は後述する。
また、接触抵抗特定部４はインピーダンスＺＲｍａｘのレジスタンスＲｐｗ＋ＲｃｔからインピーダンスＺＲｍｉｎのレジスタンスＲｐｗを減算することで、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔ（＝（Ｒｐｗ＋Ｒｃｔ）−Ｒｐｗ）を算出する処理を実施する。
なお、接触抵抗特定部４は接触抵抗特定手段を構成している。
【００２３】
電気二重層容量特定部５は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、ワンチップマイコン、あるいは、パーソナルコンピュータなどから構成されており、インピーダンス計測部３により計測されたインピーダンスＺ（各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合の電極２１，２２間のインピーダンスＺ）の中から、リアクタンスＸが最大であるインピーダンスＺＸｍａｘを探索する処理を実施する。
また、電気二重層容量特定部５はインピーダンス計測部３によりインピーダンスＺＸｍａｘが計測される際に印加された交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎ（以下、この周波数ｆｎを「周波数ｆｍａｘＣ」と称する）と、接触抵抗特定部４により特定された接触抵抗Ｒｃｔとから、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌを特定する処理を実施する。
なお、電気二重層容量特定部５は電気二重層容量特定手段を構成している。
【００２４】
凝集状態変化認定部６は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、ワンチップマイコン、あるいは、パーソナルコンピュータなどから構成されており、電気二重層容量特定部５により特定された電気二重層容量Ｃｄｌが予め設定された下限容量Ｃｌｔｈより小さい場合、赤血球の凝集状態に変化がある旨（即ち、赤血球が凝集している旨）を認定して、その認定結果を出力する処理を実施する。なお、凝集状態変化認定部６は凝集状態変化認定手段を構成している。
認定結果提示部７は例えば液晶表示器やスピーカなどから構成されており、凝集状態変化認定部６から出力された認定結果の表示や音声出力を行う。
【００２５】
図１の例では、赤血球モニターの構成要素である電極２１，２２、インピーダンス計測部３、接触抵抗特定部４、電気二重層容量特定部５、凝集状態変化認定部６及び認定結果提示部７のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものについて示したが、赤血球モニターの構成要素の一部（例えば、インピーダンス計測部３、接触抵抗特定部４、電気二重層容量特定部５、凝集状態変化認定部６及び認定結果提示部７）が１つのコンピュータで構成されていてもよい。
【００２６】
例えば、インピーダンス計測部３、接触抵抗特定部４、電気二重層容量特定部５、凝集状態変化認定部６及び認定結果提示部７を１つのコンピュータで構成する場合、インピーダンス計測部３、接触抵抗特定部４、電気二重層容量特定部５、凝集状態変化認定部６及び認定結果提示部７の処理内容を記述しているプログラムを当該コンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図３はこの発明の実施の形態１による赤血球のモニタリング方法（赤血球モニターの処理内容）を示すフローチャートである。
【００２７】
次に動作について説明する。
この実施の形態１では、赤血球モニターが人工心臓における赤血球の凝集状態（血栓が発生する予兆の段階）を検知する例を説明する。
この赤血球モニターは、人工心臓の動脈送血管１（例えば、直径が１０ｍｍ程度の管路）を流れる血液中の赤血球の表面積を把握することで、複数の赤血球が塊になって流れている状態（血液が凝固している状態）であるか否かを判別するものである。
【００２８】
ここで、図４は赤血球が血漿中に存在する場合の電気抵抗の種類を示す説明図である。
図４において、抵抗Ｒ１は赤血球１１の内部の電気抵抗であり、Ｒ２は血漿１２の電気抵抗である。
また、Ｒ３は赤血球１１と赤血球１１の接触界面における電気抵抗であり、Ｒ４は赤血球１１と血漿１２の接触界面における電気抵抗である。
さらに、Ｒ５は赤血球１１と電極２１の接触界面における電気抵抗であり、Ｒ６は血漿１２と電極２２の接触界面における電気抵抗である。
【００２９】
人工心臓の動脈送血管１の周囲に設置されている２個の電極２１，２２に直流電圧を印加して、電極２１，２２間の抵抗を測定しても、電気抵抗Ｒ１〜Ｒ６のそれぞれを区別することができないが、２個の電極２１，２２に印加する交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を順次切り換えながら、各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合の電極２１，２２間のインピーダンスＺを計測（インピーダンスＺの実数成分であるレジスタンスＲと、インピーダンスＺの虚数成分であるリアクタンスＸを計測）すれば、電気抵抗Ｒ１〜Ｒ６のそれぞれを区別することができる。
【００３０】
これらの電気抵抗Ｒ１〜Ｒ６の中で、赤血球の内部の電気抵抗Ｒ１と、血漿の電気抵抗Ｒ２とは、緩和時間が短く応答速度が速い特性を有しているが、電気抵抗Ｒ３〜Ｒ６は、緩和時間が長く応答速度が遅い特性を有している。
一般的には、赤血球と赤血球の接触界面における電気抵抗Ｒ３は、赤血球と血漿の接触界面における電気抵抗Ｒ４よりも小さい場合が多く、赤血球の界面における電気抵抗成分である接触抵抗Ｒｃｔのみを抽出することができる（接触抵抗Ｒｃｔの抽出方法は後述する）。
【００３１】
また、赤血球が誘電体である場合、赤血球の界面には電気抵抗の他に、電気二重層容量が形成される。
動脈送血管１の周囲に設置されている電極２１，２２は金属であるため、一般的には、電極２１，２２の界面における電気二重層容量は無視することができ、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌのみを抽出することができる（電気二重層容量Ｃｄｌの抽出方法は後述する）。
【００３２】
ここで、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌは、赤血球の表面積の関数となるものである。
したがって、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌを抽出し、その電気二重層容量Ｃｄｌが小さければ、赤血球の表面積が小さいことになるため、血液の凝固が生じていると考えられる。
即ち、複数の赤血球が凝固（凝集）していると、複数の赤血球の表面同士がくっついて、複数の赤血球がバラバラの状態で流れている場合の赤血球の個数よりも赤血球の個数が少なくなって、赤血球の表面が減少する。そのため、複数の赤血球が凝固している場合、複数の赤血球が凝固していない場合（複数の赤血球がバラバラの状態で流れている場合）の赤血球の表面積の総和と比較し、複数の赤血球の体積の総和が同じであっても、赤血球の表面積の総和が小さくなる。
一方、その電気二重層容量Ｃｄｌが大きければ、赤血球の表面積が大きいことになるため、血液の凝固が生じていないと考えられる。
これにより、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌ及び赤血球の表面積は、血液凝固が生じているか否かの指標とすることができる。
【００３３】
以下、図１の赤血球モニターの処理内容を具体的に説明する。
まず、インピーダンス計測部３は、２個の電極２１，２２の間に印加する交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎをｆ１（例えば、ｆ１＝１ＭＨｚ）に設定し（図３のステップＳＴ１）、周波数ｆ１の交流電圧Ｖ（ｆ１）を２個の電極２１，２２の間に印加する（ステップＳＴ２）。
インピーダンス計測部３は、周波数ｆ１の交流電圧Ｖ（ｆ１）を印加すると、２個の電極２１，２２間のインピーダンスＺとして、そのインピーダンスＺの実数成分であるレジスタンスＲと、そのインピーダンスＺの虚数成分であるリアクタンスＸを計測する（ステップＳＴ３）。
インピーダンス計測部３は、その計測結果である電極２１，２２間のインピーダンスＺを例えば内部のメモリに記録する（ステップＳＴ４）。
【００３４】
インピーダンス計測部３は、周波数ｆ１の交流電圧Ｖ（ｆ１）が印加された場合の電極２１，２２間のインピーダンスＺの計測が完了すると、２個の電極２１，２２の間に印加する交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎをｆ２（例えば、ｆ２＝１．０５ＭＨｚ）に高める変更を行って（ステップＳＴ６）、周波数ｆ２の交流電圧Ｖ（ｆ２）を２個の電極２１，２２の間に印加する（ステップＳＴ２）。
インピーダンス計測部３は、周波数ｆ２の交流電圧Ｖ（ｆ２）を印加すると、２個の電極２１，２２間のインピーダンスＺとして、そのインピーダンスＺの実数成分であるレジスタンスＲと、そのインピーダンスＺの虚数成分であるリアクタンスＸを計測する（ステップＳＴ３）。
インピーダンス計測部３は、その計測結果である電極２１，２２間のインピーダンスＺを例えば内部のメモリに記録する（ステップＳＴ４）。
【００３５】
インピーダンス計測部３は、周波数ｆＮの交流電圧Ｖ（ｆＮ）が印加された場合の電極２１，２２間のインピーダンスＺの計測が完了するまで、ステップＳＴ２〜ＳＴ６の処理を繰り返し実施する。
即ち、インピーダンスＺの計測回数がＮ回に到達するまで、ステップＳＴ２〜ＳＴ６の処理を繰り返し実施する（ステップＳＴ５）。
【００３６】
インピーダンス計測部３は、周波数ｆＮの交流電圧Ｖ（ｆＮ）が印加された場合の電極２１，２２間のインピーダンスＺの計測が完了すると、図５に示すように、内部のメモリに記録にしている各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合のインピーダンスＺを複素平面（横軸：レジスタンスＲ、縦軸：リアクタンスＸ）上にプロットすることで、その複素平面上に描かれるインピーダンスＺの軌跡であるＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを生成する（ステップＳＴ７）。
図５はＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットの一例を示す説明図であり、渦巻き状のＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットが生成される。
【００３７】
ここで、図６Ａ及び図６Ｂは血液を異なる速度（２．６２５×１０-６ｍ３/ｓ、及び、６．５６２５×１０-６ｍ３/ｓ）で流して、インピーダンスＺを計測した場合の実験結果を示す説明図である。
図６Ａ及び図６Ｂの実験結果は、赤血球の表面積の相違や血液が流れる速度の相違で、生成されるＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットの形状が変化することを表している。
図６Ａ及び図６Ｂにおいて、φは赤血球の表面積であり、φ＝０．６とφ＝０．３の場合を示している。
【００３８】
図７は血漿と赤血球が混在している動脈送血管１の内部における電気的成分を示す等価回路である。
図７において、Ｒｐｗは血漿の電気抵抗（上記の電気抵抗Ｒ２に相当する）であり、Ｒｃｔは赤血球の界面における接触抵抗（上記の電気抵抗Ｒ３に相当する）である。
また、Ｃｄｌは赤血球の界面における電気二重層容量（上記の電気抵抗Ｒ４に相当する）である。
さらに、Ｌは赤血球と電極の接触界面におけるインダクタンス（上記の電気抵抗Ｒ５に相当する）であり、ＲＬは血漿と電極の接触界面における電気抵抗（上記の電気抵抗Ｒ６に相当する）である。
なお、ＺＦはインダクタンスＬ及び電気抵抗ＲＬの直列回路と接触抵抗Ｒｃｔからなる並列回路のファラデーインピーダンスである。
【００３９】
動脈送血管１の内部における電気的成分が図７の等価回路で表される場合、インピーダンス計測部３により計測されるインピーダンスＺは、下記の式（１）のように表される。
【００４０】
【数１】
ただし、ｊは虚数単位、ωは交流の角振動数である。
【００４１】
また、動脈送血管１の内部における電気的成分が図７の等価回路で表される場合、インピーダンス計測部３により生成されるＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットは、図８に示すようなプロットになる。
【００４２】
【数２】
ただし、ａ１，ａ２，ａＸは電気抵抗に関する定数、ｆｍａｘＣはリアクタンスＸが最大であるインピーダンスＺＸｍａｘが計測される際に印加された交流電圧Ｖの周波数である。
また、ｆｍａｘＬはインダクタンスＬが最大であるインピーダンスＺＬｍａｘが計測される際に印加された交流電圧Ｖの周波数である。
【００４３】
ここでは、インピーダンス計測部３が２個の電極２１，２２の間に印加する交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎを段階的に高めていく例を示したが、交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎを段階的に下げていくようにしてもよい。
また、交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎの間隔は、等間隔でもよいし、不等間隔でもよい。
例えば、交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎの間隔を不等間隔とする場合、レジスタンスＲが最大になるインピーダンスＺＲｍａｘ、レジスタンスＲが最小になるインピーダンスＺＲｍｉｎや、リアクタンスＸが最大になるインピーダンスＺＸｍａｘが計測される可能性が高いと考えられる周波数ｆｎの付近の間隔を、これらのインピーダンスが計測される可能性が低いと考えられる周波数ｆｎの付近の間隔よりも狭くする態様が考えられる。
【００４４】
接触抵抗特定部４は、インピーダンス計測部３がＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを生成すると、そのＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを参照して、各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合のインピーダンスＺのレジスタンスＲを比較し、レジスタンスＲが最大であるインピーダンスＺＲｍａｘを探索する（ステップＳＴ８）。
図８の例では、レジスタンスＲが最大であるインピーダンスＺＲｍａｘとして、レジスタンスが「Ｒｐｗ＋Ｒｃｔ」であるインピーダンスが探索される。
【００４５】
次に、接触抵抗特定部４は、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを参照して、各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合のインピーダンスＺのレジスタンスＲを比較し、レジスタンスＲが最小であるインピーダンスＺＲｍｉｎを探索する（ステップＳＴ９）。
図８の例では、レジスタンスＲが最小であるインピーダンスＺＲｍｉｎとして、レジスタンスが「Ｒｐｗ」であるインピーダンスが探索される。
【００４６】
接触抵抗特定部４は、インピーダンスＺＲｍａｘとインピーダンスＺＲｍｉｎを探索すると、そのインピーダンスＺＲｍａｘのレジスタンスＲｐｗ＋Ｒｃｔから、インピーダンスＺＲｍｉｎのレジスタンスＲｐｗを減算することで、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔを算出する（ステップＳＴ１０）。
Ｒｃｔ＝（Ｒｐｗ＋Ｒｃｔ）−Ｒｐｗ （６）
【００４７】
ここでは、接触抵抗特定部４が、インピーダンスＺＲｍａｘのレジスタンスＲｐｗ＋Ｒｃｔから、インピーダンスＺＲｍｉｎのレジスタンスＲｐｗを減算することで、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔを算出する方法を示したが、これは一例に過ぎず、他の方法で、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔを特定するようにしてもよい。
例えば、過去の接触抵抗Ｒｃｔの算出結果や実験結果などに基づいて、各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合のインピーダンスＺと、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔとの対応関係を示すマップを予め作成し、接触抵抗特定部４が、当該マップを参照して、インピーダンス計測部３により計測されたインピーダンスＺから、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔを特定するようにしてもよい。
【００４８】
電気二重層容量特定部５は、インピーダンス計測部３がＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを生成すると、そのＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを参照して、各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合のインピーダンスＺのリアクタンスＸを比較し、リアクタンスＸが最大であるインピーダンスＺＸｍａｘを探索する（ステップＳＴ１１）。
図８の例では、リアクタンスＸが最大であるインピーダンスＺＸｍａｘとして、周波数ｆｍａｘＣの交流電圧Ｖ（ｆｍａｘＣ）が印加された場合に計測されたインピーダンスが探索される。
【００４９】
電気二重層容量特定部５は、インピーダンスＺＸｍａｘを探索すると、インピーダンス計測部３によりインピーダンスＺＸｍａｘが計測される際に印加された交流電圧Ｖ（ｆｍａｘＣ）の周波数ｆｍａｘＣと、接触抵抗特定部４により特定された接触抵抗Ｒｃｔとを上記の式（３）に代入して、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌを算出する（ステップＳＴ１２）。
【００５０】
ここでは、電気二重層容量特定部５が、インピーダンス計測部３によりインピーダンスＺＸｍａｘが計測される際に印加された交流電圧Ｖ（ｆｍａｘＣ）の周波数ｆｍａｘＣと、接触抵抗特定部４により特定された接触抵抗Ｒｃｔとを上記の式（３）に代入して、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌを算出する方法を示したが、これは一例に過ぎず、他の方法で、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌを特定するようにしてもよい。
例えば、過去の電気二重層容量Ｃｄｌの算出結果や実験結果などに基づいて、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔと電気二重層容量Ｃｄｌの対応関係を示すマップを予め作成し、電気二重層容量特定部５が、当該マップを参照して、接触抵抗特定部４により特定された接触抵抗Ｒｃｔから、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌを特定するようにしてもよい。
【００５１】
凝集状態変化認定部６は、電気二重層容量特定部５が電気二重層容量Ｃｄｌを算出すると、その電気二重層容量Ｃｄｌと予め設定された下限容量Ｃｌｔｈを比較する。
ただし、下限容量Ｃｌｔｈは、実験等により得られる閾値であるが、例えば、統計的に血栓が形成される確率が３０％や５０％、あるいは、８０％以上の電気二重層容量Ｃｄｌを閾値とする態様が考えられる。
凝集状態変化認定部６は、電気二重層容量Ｃｄｌと下限容量Ｃｌｔｈを比較して、その電気二重層容量Ｃｄｌが下限容量Ｃｌｔｈより小さい場合（ステップＳＴ１３）、赤血球の表面積が小さいので、赤血球の凝集状態に変化がある旨（赤血球が凝集している旨）を認定して、その認定結果を出力する（ステップＳＴ１４）。
【００５２】
ここでは、凝集状態変化認定部６は、１個の下限容量Ｃｌｔｈが設定されて、１個の下限容量Ｃｌｔｈと電気二重層容量Ｃｄｌを比較するものについて示したが、値が異なる複数個の下限容量Ｃｌｔｈが設定されて、複数個の下限容量Ｃｌｔｈと電気二重層容量Ｃｄｌを比較するようにしてもよい。
例えば、統計的に赤血球の凝集が問題となる確率が１０％以上の電気二重層容量に相当する下限容量Ｃｌｔｈ，１と、統計的に赤血球の凝集が問題となる確率が８０％以上の電気二重層容量に相当する下限容量Ｃｌｔｈ，２とが設定されている場合、凝集状態変化認定部６が、下限容量Ｃｌｔ，１、Ｃｌｔｈ，２と電気二重層容量Ｃｄｌを比較する。
そして、凝集状態変化認定部６は、電気二重層容量Ｃｄｌ＜下限容量Ｃｌｔｈ，２であれば、赤血球の凝集状態に大きな変化がある旨を認定して、その認定結果を出力し、下限容量Ｃｌｔｈ，２≦電気二重層容量Ｃｄｌ＜下限容量Ｃｌｔｈ，１であれば、赤血球の凝集状態に小さな変化がある旨を認定して、その認定結果を出力するようにする。
【００５３】
認定結果提示部７は、凝集状態変化認定部６から赤血球の凝集状態に変化がある旨を示す認定結果を受けると、その認定結果を示すメッセージ等をディスプレイに表示する。あるいは、その認定結果を示すメッセージ等をスピーカから音声出力する（ステップＳＴ１５）。
なお、認定結果提示部７は、凝集状態変化認定部６から認定結果を受けなければ、赤血球の凝集状態に変化がない旨を示すメッセージ等をディスプレイに表示する。あるいは、赤血球の凝集状態に変化がない旨を示すメッセージ等をスピーカから音声出力する。あるいは、メッセージ等の表示や音声出力を行わない。
【００５４】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、人工心臓の動脈送血管１の周囲に設置されている２個の電極２１，２２の間に、周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合の電極２１，２２間のインピーダンスＺを計測するインピーダンス計測部３と、インピーダンス計測部３により計測された電極２１，２２間のインピーダンスＺから赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔを特定する接触抵抗特定部４とを設け、電気二重層容量特定部５が接触抵抗特定部４により特定された接触抵抗Ｒｃｔを用いて、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌを特定するように構成したので、その電気二重層容量Ｃｄｌから赤血球の表面積を把握することができるようになり、その結果、赤血球の凝集状態の変化を迅速かつ正確に検知し、ひいては血栓を予兆の段階で検知することができる効果を奏する。
【００５５】
また、この実施の形態１によれば、電気二重層容量特定部５により特定された電気二重層容量Ｃｄｌが予め設定された下限容量Ｃｌｔｈより小さい場合、赤血球の凝集状態に変化がある旨を認定して、その認定結果を出力する凝集状態変化認定部６を設けるように構成したので、電気二重層容量Ｃｄｌと赤血球の表面積との対応関係が分からないユーザでも、赤血球の凝集状態に変化があることを速やかに認識することができる効果を奏する。
【００５６】
また、この実施の形態１によれば、２個の電極２１，２２が人工心臓の動脈送血管１の周囲に設置されているように構成したので、人工心臓における赤血球の凝集状態の変化を検知することができる効果を奏する。
【００５７】
なお、この実施の形態１では、予め下限容量Ｃｌｔｈが凝集状態変化認定部６に設定されているものについて示したが、その下限容量Ｃｌｔｈの設定を受け付けるマンマシンインタフェース部（例えば、キーボード、マウス、タッチパネルなど）を実装し、ユーザがマンマシンインタフェース部を操作して、その下限容量Ｃｌｔｈを適宜設定するようにしてもよい。
【００５８】
これにより、赤血球の凝集が問題となる確率が少しでもあれば、凝集状態変化認定部６から赤血球の凝集状態に変化がある旨の認定結果が出力されることをユーザが希望する場合、ユーザがマンマシンインタフェース部を操作して、例えば、統計的に赤血球の凝集が問題となる確率が１０％以上の電気二重層容量Ｃｄｌが下限容量Ｃｌｔｈとなるように設定すればよい。
一方、赤血球の凝集が問題となる確率がかなり高いときに限り、凝集状態変化認定部６から赤血球の凝集状態に変化がある旨の認定結果が出力されることをユーザが希望する場合、ユーザがマンマシンインタフェース部を操作して、例えば、統計的に赤血球の凝集が問題となる確率が９０％以上の電気二重層容量Ｃｄｌが下限容量Ｃｌｔｈとなるように設定すればよい。
【００５９】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、動脈送血管１の周囲に２個の電極２１，２２が設置されているものを示したが、動脈送血管１の周囲にＭ（Ｍ≧３）個の電極２１，２２，・・・，２Ｍが設置されていてもよい。
この実施の形態２では、Ｍ個の電極２１，２２，・・・，２Ｍを動脈送血管１の周囲に設置することにより、動脈送血管１内で、流れている位置が異なる複数の赤血球の界面における電気二重層容量を特定する例を説明する。
【００６０】
図９はこの発明の実施の形態２による赤血球モニターを示す構成図である。
図１０は周囲にＭ個の電極が設置されている人工心臓の動脈送血管を示す断面図である。
図９及び図１０において、人工心臓の動脈送血管１は患者の血管と接続されており、周囲にはＭ個の電極２１，２２，・・・，２Ｍが設置されている。
電極選択部１１はＭ個の電極２１〜２Ｍの中から、インピーダンス計測部１２による計測対象の２個の電極２ｉ，２ｊを順次選択する切換スイッチである。
【００６１】
インピーダンス計測部１２は例えばＬＣＲメータなどから構成されており、電極選択部１１により選択された２個の電極２ｉ，２ｊの間に印加される交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を順次切り換えながら、各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合の電極２ｉ，２ｊ間のインピーダンスＺｉ，ｊを計測（インピーダンスＺｉ，ｊの実数成分であるレジスタンスＲｉ，ｊと、インピーダンスＺの虚数成分であるリアクタンスＸｉ，ｊを計測）する処理を実施する。
例えば、電極選択部１１により選択された２個の電極が電極２ｉと電極２ｊである場合、Ｚｉ，ｊは電極２ｉと電極２ｊの間のインピーダンスとなる。
例えば、Ｍ＝１２であれば、２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせが６６通りになるため、６６通りのインピーダンスＺｉ，ｊを計測する。
なお、電極選択部１１及びインピーダンス計測部１２からインピーダンス計測手段が構成されている。
【００６２】
接触抵抗特定部１３は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、ワンチップマイコン、あるいは、パーソナルコンピュータなどから構成されており、インピーダンス計測部１２により計測されたインピーダンスＺｉ，ｊから、血液が流れている動脈送血管１内で、流れている位置が異なる複数の赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊを特定する処理を実施する。
即ち、接触抵抗特定部１３はインピーダンス計測部１２により計測されたインピーダンスＺｉ，ｊ（各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合の電極２ｉ，２ｊ間のインピーダンスＺｉ，ｊ）の中から、レジスタンスＲｉ，ｊが最大であるインピーダンスＺＲｍａｘ−ｉ，ｊ（レジスタンスが「Ｒｐｗ−ｉ，ｊ＋Ｒｃｔ−ｉ，ｊ」であるインピーダンス）を探索するとともに、レジスタンスＲｉ，ｊが最小であるインピーダンスＺＲｍｉｎ−ｉ，ｊ（レジスタンスが「Ｒｐｗ−ｉ，ｊ」であるインピーダンス）を探索する処理を実施する。
また、接触抵抗特定部１３はインピーダンスＺＲｍａｘ−ｉ，ｊのレジスタンスＲｐｗ−ｉ，ｊ＋Ｒｃｔ−ｉ，ｊからインピーダンスＺＲｍｉｎ−ｉ，ｊのレジスタンスＲｐｗ−ｉ，ｊを減算することで、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊ（＝（Ｒｐｗ−ｉ，ｊ＋Ｒｃｔ−ｉ，ｊ）−Ｒｐｗ−ｉ，ｊ）を算出する処理を実施する。
なお、接触抵抗特定部１３は接触抵抗特定手段を構成している。
【００６３】
電気二重層容量特定部１４は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、ワンチップマイコン、あるいは、パーソナルコンピュータなどから構成されており、接触抵抗特定部１３より特定された接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊを用いて、流れている位置が異なる複数の赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊを特定する処理を実施する。
即ち、電気二重層容量特定部１４はインピーダンス計測部１２により計測されたインピーダンスＺｉ，ｊ（各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合の電極２ｉ，２ｊ間のインピーダンスＺｉ，ｊ）の中から、リアクタンスＸｉ，ｊが最大であるインピーダンスＺＸｍａｘ−ｉ，ｊを探索する処理を実施する。
また、電気二重層容量特定部１４はインピーダンス計測部１２によりインピーダンスＺＸｍａｘ−ｉ，ｊが計測される際に印加された交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎ（以下、この周波数ｆｎを「周波数ｆｍａｘＣ−ｉ，ｊ」と称する）と、接触抵抗特定部４により特定された接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊとから、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊを算出する処理を実施する。
なお、電気二重層容量特定部１４は電気二重層容量特定手段を構成している。
【００６４】
凝集状態変化認定部１５は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、ワンチップマイコン、あるいは、パーソナルコンピュータなどから構成されており、電気二重層容量特定部１４により特定された電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊが予め設定された下限容量Ｃｌｔｈより小さい場合、赤血球の凝集状態に変化がある旨を認定して、その認定結果を出力するとともに、赤血球の凝集状態が変化している位置を示す情報を出力する処理を実施する。
なお、凝集状態変化認定部１５は凝集状態変化認定手段を構成している。
【００６５】
認定結果提示部１６は例えば液晶表示器やスピーカなどから構成されており、凝集状態変化認定部１５から出力された認定結果の表示や音声出力を行うとともに、赤血球の凝集状態が変化している位置の表示を行う。
【００６６】
図９の例では、赤血球モニターの構成要素である電極２１，２２，・・・，２Ｍ、電極選択部１１、インピーダンス計測部１２、接触抵抗特定部１３、電気二重層容量特定部１４、凝集状態変化認定部１５及び認定結果提示部１６のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものについて示したが、赤血球モニターの構成要素の一部（例えば、電極選択部１１、インピーダンス計測部１２、接触抵抗特定部１３、電気二重層容量特定部１４、凝集状態変化認定部１５及び認定結果提示部１６）が１つのコンピュータで構成されていてもよい。
【００６７】
例えば、電極選択部１１、インピーダンス計測部１２、接触抵抗特定部１３、電気二重層容量特定部１４、凝集状態変化認定部１５及び認定結果提示部１６を１つのコンピュータで構成する場合、電極選択部１１、インピーダンス計測部１２、接触抵抗特定部１３、電気二重層容量特定部１４、凝集状態変化認定部１５及び認定結果提示部１６の処理内容を記述しているプログラムを当該コンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図１１はこの発明の実施の形態２による赤血球のモニタリング方法（赤血球モニターの処理内容）を示すフローチャートである。
【００６８】
次に動作について説明する。
電極選択部１１は、例えば、インピーダンス計測部１２の指示の下、Ｍ個の電極２１〜２Ｍの中から、インピーダンス計測部１２による計測対象の２個の電極２ｉ，２ｊを順次選択し、２個の電極２ｉ，２ｊをインピーダンス計測部１２と電気的に接続する（ステップＳＴ２１）。
例えば、Ｍ個の電極２１〜２Ｍの中から、下記の順番で、２個の電極２ｉ，２ｊを選択して、２個の電極２ｉ，２ｊをインピーダンス計測部１２と電気的に接続する。
（電極２１＋電極２２）→（電極２１＋電極２３）→・・・→（電極２１＋電極２Ｍ）
→（電極２２＋電極２３）→（電極２２＋電極２４）→・・・→（電極２２＋電極２Ｍ）
：
→（電極２Ｍ−１＋電極２Ｍ）
例えば、Ｍ＝１２であれば、２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせは６６通りになる。
【００６９】
インピーダンス計測部１２は、電極選択部１１が２個の電極２ｉ，２ｊを選択することで（この段階では、説明の便宜上、電極選択部１１が電極２１，２２を選択しているものとする）、電極２１及び電極２２と電気的に接続されると、２個の電極２１，２２の間に印加する交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎをｆ１（例えば、ｆ１＝１ＭＨｚ）に設定し（ステップＳＴ２２）、周波数ｆ１の交流電圧Ｖ（ｆ１）を２個の電極２１，２２の間に印加する（ステップＳＴ２３）。
インピーダンス計測部１２は、周波数ｆ１の交流電圧Ｖ（ｆ１）を印加すると、２個の電極２１，２２間のインピーダンスＺ１，２として、そのインピーダンスＺ１，２の実数成分であるレジスタンスＲ１，２と、そのインピーダンスＺ１，２の虚数成分であるリアクタンスＸ１，２を計測する（ステップＳＴ２４）。
インピーダンス計測部１２は、計測結果である電極２１，２２間のインピーダンスＺ１，２を例えば内部のメモリに記録する（ステップＳＴ２５）。
【００７０】
インピーダンス計測部１２は、周波数ｆ１の交流電圧Ｖ（ｆ１）が印加された場合の電極２１，２２間のインピーダンスＺの計測が完了すると、２個の電極２１，２２の間に印加する交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎをｆ２（例えば、ｆ２＝１．０５ＭＨｚ）に高める変更を行って（ステップＳＴ２７）、周波数ｆ２の交流電圧Ｖ（ｆ２）を２個の電極２１，２２の間に印加する（ステップＳＴ２３）。
インピーダンス計測部１２は、周波数ｆ２の交流電圧Ｖ（ｆ２）を印加すると、２個の電極２１，２２間のインピーダンスＺ１，２として、そのインピーダンスＺ１，２の実数成分であるレジスタンスＲ１，２と、そのインピーダンスＺ１，２の虚数成分であるリアクタンスＸ１，２を計測する（ステップＳＴ２４）。
インピーダンス計測部１２は、計測結果である電極２１，２２間のインピーダンスＺ１，２を例えば内部のメモリに記録する（ステップＳＴ２５）。
【００７１】
インピーダンス計測部１２は、周波数ｆＮの交流電圧Ｖ（ｆＮ）が印加された場合の電極２１，２２間のインピーダンスＺ１，２の計測が完了するまで、ステップＳＴ２３〜ＳＴ２７の処理を繰り返し実施する。
即ち、インピーダンスＺ１，２の計測回数がＮ回に到達するまで、ステップＳＴ２３〜ＳＴ２７の処理を繰り返し実施する（ステップＳＴ２６）。
【００７２】
次に、電極選択部１１は、２個の電極２１，２３を選択する（ステップＳＴ２１）。
インピーダンス計測部１２は、電極選択部１１が２個の電極２１，２３を選択すると（ステップＳＴ２１）、２個の電極２１，２２が選択された場合と同様にして、電極２１，２３間のインピーダンスＺ１，３を計測して、そのインピーダンスＺ１，３を例えば内部のメモリに記録する。
即ち、インピーダンス計測部１２は、２個の電極２ｉ，２ｊについて、電極選択部１１により全ての組み合わせが選択されるまで、ステップＳＴ２１〜ＳＴ２７の処理を繰り返し実施する（ステップＳＴ２８）。
これにより、例えば、Ｍ＝１２であれば、全部で６６通りのインピーダンスＺ１，２，Ｚ１，３，・・・，ＺＭ−１，Ｍが計測されて、これらのインピーダンスＺ１，２，Ｚ１，３，・・・，ＺＭ−１，Ｍが例えば内部のメモリに記録される。
【００７３】
インピーダンス計測部１２は、インピーダンスＺ１，２，Ｚ１，３，・・・，ＺＭ−１，Ｍの計測が完了すると、図５に示すように、電極選択部１１により選択される２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせ毎に、内部のメモリに記録にしている各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合のインピーダンスＺｉ，ｊを複素平面（横軸：レジスタンスＲｉ，ｊ、縦軸：リアクタンスＸｉ，ｊ）上にプロットすることで、その複素平面上に描かれるインピーダンスＺｉ，ｊの軌跡であるＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを生成する（ステップＳＴ２９）。
【００７４】
ここで、図１２は血漿と赤血球が混在している動脈送血管１の内部における電気的成分を示す等価回路である。
図１２において、Ｒｐｗ−ｉ，ｊは電極２ｉと電極２ｊの間に存在している血漿の電気抵抗（上記の電気抵抗Ｒ２に相当する）であり、Ｒｃｔ−ｉ，ｊは電極２ｉと電極２ｊの間に存在している赤血球の界面における接触抵抗（上記の電気抵抗Ｒ３に相当する）である。
また、Ｃｄｌ−ｉ，ｊは電極２ｉと電極２ｊの間に存在している赤血球の界面における電気二重層容量（上記の電気抵抗Ｒ４に相当する）である。
さらに、Ｌｉ，ｊは電極２ｉと電極２ｊの間に存在している赤血球と電極２ｉ，２ｊの接触界面におけるインダクタンス（上記の電気抵抗Ｒ５に相当する）であり、ＲＬ−ｉ，ｊは電極２ｉと電極２ｊの間に存在している血漿と電極２ｉ，２ｊの接触界面における電気抵抗（上記の電気抵抗Ｒ６に相当する）である。
なお、ＺＦ−ｉ，ｊはインダクタンスＬｉ，ｊ及び電気抵抗ＲＬ−ｉ，ｊの直列回路と接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊからなる並列回路のファラデーインピーダンスである。
【００７５】
動脈送血管１の内部における電気的成分が図１２の等価回路で表される場合、インピーダンス計測部１２により計測されるインピーダンスＺｉ，ｊは、下記の式（１１）のように表される。
【００７６】
【数３】
ただし、ｊは虚数単位、ωは交流の角振動数である。
【００７７】
また、動脈送血管１の内部における電気的成分が図１２の等価回路で表される場合、インピーダンス計測部１２により生成されるＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットは、図１３に示すようなプロットになる。
【００７８】
【数４】
ただし、ａ１−ｉ，ｊ，ａ２−ｉ，ｊ，ａＸ−ｉ，ｊは電気抵抗に関する定数、ｆｍａｘＣ−ｉ，ｊはリアクタンスＸｉ，ｊが最大であるインピーダンスＺＸｍａｘ−ｉ，ｊが計測される際に印加された交流電圧Ｖの周波数である。
また、ｆｍａｘＬ−ｉ，ｊはインダクタンスＬｉ，ｊが最大であるインピーダンスＺＬｍａｘ−ｉ，ｊが計測される際に印加された交流電圧Ｖの周波数である。
【００７９】
ここでは、インピーダンス計測部１２が２個の電極２ｉ，２ｊの間に印加する交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎを段階的に高めていく例を示したが、交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎを段階的に下げていくようにしてもよい。
また、交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎの間隔は、等間隔でもよいし、不等間隔でもよい。
例えば、交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎの間隔を不等間隔とする場合、レジスタンスＲｉ，ｊが最大になるインピーダンスＺＲｍａｘ−ｉ，ｊ、レジスタンスＲｉ，ｊが最小になるインピーダンスＺＲｍｉｎ−ｉ，ｊや、リアクタンスＸｉ，ｊが最大になるインピーダンスＺＸｍａｘ−ｉ，ｊが計測される可能性が高いと考えられる周波数ｆｎの付近の間隔を、これらのインピーダンスが計測される可能性が低いと考えられる周波数ｆｎの付近の間隔よりも狭くする態様が考えられる。
【００８０】
接触抵抗特定部１３は、インピーダンス計測部１２が電極選択部１１により選択される２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせ毎に、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを生成すると、２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせに対応するＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを参照して、各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合のインピーダンスＺｉ，ｊのレジスタンスＲｉ，ｊを比較し、レジスタンスＲｉ，ｊが最大であるインピーダンスＺＲｍａｘ−ｉ，ｊを探索する（ステップＳＴ３０）。
図１３の例では、レジスタンスＲｉ，ｊが最大であるインピーダンスＺＲｍａｘ−ｉ，ｊとして、レジスタンスが「Ｒｐｗ−ｉ，ｊ＋Ｒｃｔ−ｉ，ｊ」であるインピーダンスが探索される。
【００８１】
次に、接触抵抗特定部１３は、２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせに対応するＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを参照して、各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合のインピーダンスＺｉ，ｊのレジスタンスＲｉ，ｊを比較し、レジスタンスＲｉ，ｊが最小であるインピーダンスＺＲｍｉｎ−ｉ，ｊを探索する（ステップＳＴ３１）。
図１３の例では、レジスタンスＲｉ，ｊが最小であるインピーダンスＺＲｍｉｎ−ｉ，ｊとして、レジスタンスが「Ｒｐｗ−ｉ，ｊ」であるインピーダンスが探索される。
【００８２】
接触抵抗特定部１３は、インピーダンスＺＲｍａｘ−ｉ，ｊとインピーダンスＺＲｍｉｎ−ｉ，ｊを探索すると、そのインピーダンスＺＲｍａｘ−ｉ，ｊのレジスタンスＲｐｗ−ｉ，ｊ＋Ｒｃｔ−ｉ，ｊから、インピーダンスＺＲｍｉｎ−ｉ，ｊのレジスタンスＲｐｗ−ｉ，ｊを減算することで、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊを算出する（ステップＳＴ３２）。
Ｒｃｔ−ｉ，ｊ＝（Ｒｐｗ−ｉ，ｊ＋Ｒｃｔ−ｉ，ｊ）−Ｒｐｗ−ｉ，ｊ （１６）
これにより、電極選択部１１により選択される２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせ毎に、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊが算出される。
【００８３】
ここでは、接触抵抗特定部１３が、インピーダンスＺＲｍａｘ−ｉ，ｊのレジスタンスＲｐｗ−ｉ，ｊ＋Ｒｃｔ−ｉ，ｊから、インピーダンスＺＲｍｉｎ−ｉ，ｊのレジスタンスＲｐｗ−ｉ，ｊを減算することで、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊを算出する方法を示したが、これは一例に過ぎず、他の方法で、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊを特定するようにしてもよい。
例えば、過去の接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊの特定結果や実験結果などに基づいて、各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合のインピーダンスＺｉ，ｊと、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊとの対応関係を示すマップを予め作成し、接触抵抗特定部１３が、当該マップを参照して、インピーダンス計測部１２により計測されたインピーダンスＺｉ，ｊから、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊを特定するようにしてもよい。
【００８４】
電気二重層容量特定部１４は、インピーダンス計測部１２が電極選択部１１により選択される２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせ毎に、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを生成すると、２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせに対応するＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを参照して、各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合のインピーダンスＺｉ，ｊのリアクタンスＸｉ，ｊを比較し、リアクタンスＸｉ，ｊが最大であるインピーダンスＺＸｍａｘ−ｉ，ｊを探索する（ステップＳＴ３３）。
図１３の例では、リアクタンスＸｉ，ｊが最大であるインピーダンスＺＸｍａｘ−ｉ，ｊとして、周波数ｆｍａｘＣ−ｉ，ｊの交流電圧Ｖ（ｆｍａｘＣ−ｉ，ｊ）が印加された場合に計測されたインピーダンスが探索される。
【００８５】
電気二重層容量特定部１４は、インピーダンスＺＸｍａｘ−ｉ，ｊを探索すると、インピーダンス計測部１２によりインピーダンスＺＸｍａｘ−ｉ，ｊが計測される際に印加された交流電圧Ｖ（ｆｍａｘＣ−ｉ，ｊ）の周波数ｆｍａｘＣ−ｉ，ｊと、接触抵抗特定部１３により特定された接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊとを上記の式（１３）に代入して、電極２ｉと電極２ｊの間に存在している赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊを算出する（ステップＳＴ３４）。
これにより、電極選択部１１により選択される２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせ毎に、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊが特定される。
【００８６】
ここでは、電気二重層容量特定部１４が、インピーダンス計測部１２によりインピーダンスＺＸｍａｘ−ｉ，ｊが計測される際に印加された交流電圧Ｖ（ｆｍａｘＣ−ｉ，ｊ）の周波数ｆｍａｘＣ−ｉ，ｊと、接触抵抗特定部１３により特定された接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊとを上記の式（１３）に代入して、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊを算出する方法を示したが、これは一例に過ぎず、他の方法で、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊを特定するようにしてもよい。
例えば、過去の電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊの算出結果や実験結果などに基づいて、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊと電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊの対応関係を示すマップを予め作成し、電気二重層容量特定部１４が、当該マップを参照して、接触抵抗特定部１３により特定された接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊから、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊを特定するようにしてもよい。
【００８７】
凝集状態変化認定部１５は、電気二重層容量特定部１４が電極選択部１１により選択される２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせ毎に電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊを特定すると、２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせ毎に、当該電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊと予め設定された下限容量Ｃｌｔｈを比較する。
凝集状態変化認定部１５は、電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊと下限容量Ｃｌｔｈを比較して、その電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊが下限容量Ｃｌｔｈより小さい場合（ステップＳＴ３５）、電極２ｉと電極２ｊの間に存在している赤血球の表面積が小さいので、赤血球の凝集状態に変化がある旨（赤血球が凝集している旨）を認定して、その認定結果を出力する（ステップＳＴ３６）。
また、赤血球の凝集状態が変化している位置を示す情報として、電極選択部１１により選択された２個の電極２ｉ，２ｊを示す情報を出力する。
【００８８】
ここでは、凝集状態変化認定部１５は、１個の下限容量Ｃｌｔｈが設定されて、１個の下限容量Ｃｌｔｈと電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊを比較するものについて示したが、図１の凝集状態変化認定部６と同様に、値が異なる複数個の下限容量Ｃｌｔｈが設定されて、複数個の下限容量Ｃｌｔｈと電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊを比較するようにしてもよい。
また、電極選択部１１により選択される２個の電極２ｉ，２ｊの距離が長くなる程、電気二重層容量特定部１４により特定される電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊが小さくなる傾向があるため、電極選択部１１により選択される２個の電極２ｉ，２ｊ毎に下限容量Ｃｌｔｈが設定されるようにしてもよい。
即ち、電極選択部１１により選択される２個の電極２ｉ，２ｊの距離が長い程、小さな下限容量Ｃｌｔｈが設定されるようにしてもよい。
【００８９】
認定結果提示部１６は、凝集状態変化認定部１５から赤血球の凝集状態に変化がある旨を示す認定結果を受けると、その認定結果を示すメッセージ等をディスプレイに表示する。あるいは、その認定結果を示すメッセージ等をスピーカから音声出力する（ステップＳＴ３７）。
その際、凝集状態変化認定部１５から赤血球の凝集状態が変化している位置を示す情報として、電極選択部１１により選択された２個の電極２ｉ，２ｊを示す情報を受けると、２個の電極２ｉ，２ｊの間の位置を表示する。例えば、２個の電極２ｉ−電極２ｊを結ぶ線分Ｌｉ−ｊを表示する。
これにより、ユーザは、赤血球の凝集状態が変化している位置が、電極２ｉと電極２ｊの間にあることを認識することができる。
【００９０】
なお、認定結果提示部１６は、凝集状態変化認定部１５から認定結果を受けなければ、赤血球の凝集状態に変化がない旨を示すメッセージ等をディスプレイに表示する。あるいは、赤血球の凝集状態に変化がない旨を示すメッセージ等をスピーカから音声出力する。あるいは、メッセージ等の表示や音声出力を行わない。
【００９１】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、接触抵抗特定部１３が、インピーダンス計測部１２により計測されたインピーダンスＺｉ，ｊから、血液が流れている動脈送血管１内で、流れている位置が異なる複数の赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊを特定し、電気二重層容量特定部１４が、接触抵抗特定部１３より特定された接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊを用いて、流れている位置が異なる複数の赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊを特定するように構成したので、電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊから流れている位置が異なる複数の赤血球の表面積を把握することができるようになり、その結果、赤血球の凝集状態の変化を迅速かつ正確に検知することができるとともに、赤血球の凝集状態が変化している位置を特定することができる効果を奏する。
【００９２】
また、この実施の形態２によれば、電極選択部１１により選択される２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせ毎に、電気二重層容量特定部１４により特定された電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊが予め設定された下限容量Ｃｌｔｈより小さい場合、赤血球の凝集状態に変化がある旨を認定して、その認定結果を出力するとともに、赤血球の凝集状態が変化している位置を示す情報を出力する凝集状態変化認定部１５を設けるように構成したので、電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊと赤血球の表面積との対応関係が分からないユーザでも、赤血球の凝集状態に変化があることを速やかに認識することができるとともに、赤血球の凝集状態が変化している位置を速やかに認識することができる効果を奏する。
【００９３】
さらに、この実施の形態２によれば、Ｍ個の電極２１〜２Ｍが人工心臓の動脈送血管１の周囲に設置されているように構成したので、人工心臓における赤血球の凝集状態の変化を正確に検知することができる効果を奏する。
【００９４】
なお、この実施の形態２では、予め下限容量Ｃｌｔｈが凝集状態変化認定部１５に設定されているものについて示したが、その下限容量Ｃｌｔｈの設定を受け付けるマンマシンインタフェース部（例えば、キーボード、マウス、タッチパネルなど）を実装し、ユーザがマンマシンインタフェース部を操作して、その下限容量Ｃｌｔｈを適宜設定するようにしてもよい。
【００９５】
これにより、赤血球の凝集が問題とされる確率が少しでもあれば、凝集状態変化認定部１５から赤血球の凝集状態に変化がある旨の認定結果が出力されることをユーザが希望する場合、ユーザがマンマシンインタフェース部を操作して、例えば、統計的に赤血球の凝集が問題とされる確率が１０％以上の電気二重層容量Ｃｄｌが下限容量Ｃｌｔｈとなるように設定すればよい。
一方、赤血球の凝集が問題とされる確率がかなり高いときに限り、凝集状態変化認定部１５から赤血球の凝集状態に変化がある旨の認定結果が出力されることをユーザが希望する場合、ユーザがマンマシンインタフェース部を操作して、例えば、統計的に赤血球の凝集が問題とされる確率が９０％以上の電気二重層容量Ｃｄｌが下限容量Ｃｌｔｈとなるように設定すればよい。
【００９６】
また、この実施の形態２では、凝集状態変化認定部１５が、赤血球の凝集状態が変化している位置を示す情報として、電極選択部１１により選択された２個の電極２ｉ，２ｊを示す情報を出力すると、認定結果提示部７が、赤血球の凝集状態が変化している位置として、２個の電極２ｉ，２ｊの間の位置を表示するようにしているが、以下に示すように、赤血球の凝集状態が変化している位置を更に具体的に表示するようにしてもよい。
【００９７】
人工心臓の動脈送血管１には、上述したように、Ｍ個の電極２１〜２Ｍが設置されているが、例えば、Ｍ＝１２であれば、２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせが６６通りになり、電極選択部１１により選択される２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせ毎に、電気二重層容量特定部１４が、電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊを算出するので、全部で６６通りの電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊを算出する。
したがって、この場合、凝集状態変化認定部１５は、６６通りの電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊと下限容量Ｃｌｔｈを比較し、どの組み合わせの電極２ｉ，２ｊのときに、その電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊが下限容量Ｃｌｔｈより小さくなるかを特定する。
【００９８】
凝集状態変化認定部１５は、電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊが下限容量Ｃｌｔｈより小さくなる電極２ｉ，２ｊの組み合わせの数が少なくとも２個以上ある場合、赤血球の凝集状態が変化している位置の具体的な特定処理を実施する。ただし、電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊが下限容量Ｃｌｔｈより小さくなる電極２ｉ，２ｊの組み合わせの数が１個である場合、赤血球の凝集状態が変化している位置の具体的な特定処理を実施せず、上記の通り、赤血球の凝集状態が変化している位置を示す情報として、電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊが下限容量Ｃｌｔｈより小さくなる電極２ｉ，２ｊを示す情報を出力する。
以下、赤血球の凝集状態が変化している位置の具体的な特定処理を説明する。
【００９９】
例えば、電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊが下限容量Ｃｌｔｈより小さくなる電極２ｉ，２ｊの組み合わせの数が２個であり、電極２１−電極２５の組み合わせと、電極２４−電極２Ｍの組み合わせが、下限容量Ｃｌｔｈより小さくなる電極２ｉ，２ｊの組み合わせであるとすると、図１４に示すように、電極２１と電極２５を結ぶ線分Ｌ１−５と、電極２４−電極２Ｍを結ぶ線分Ｌ４−Ｍとの交点Ｎｄが、赤血球の凝集状態が変化している位置であるとして特定する。
この場合、凝集状態変化認定部１５は、赤血球の凝集状態が変化している位置を示す情報として、交点Ｎｄの位置を示す座標情報を認定結果提示部１６に出力する。
ここでは、凝集状態変化認定部１５が、交点Ｎｄの位置を示す座標情報を出力しているが、交点Ｎｄの位置を示す座標情報の代わりに、線分Ｌ１−５と線分Ｌ４−Ｍの交点Ｎｄが“凝集状態の変化位置である”旨を示すフラグ情報を出力するようにしてもよい。
【０１００】
認定結果提示部１６は、凝集状態変化認定部１５から赤血球の凝集状態が変化している位置を示す情報として、交点Ｎｄの位置を示す座標情報を受けると、赤血球の凝集状態が変化している位置として、交点Ｎｄの位置を表示する（図１４を参照）。この場合、認定結果提示部１６は、更に、電極２１と電極２５を結ぶ線分Ｌ１−５、及び、電極２４−電極２Ｍを結ぶ線分Ｌ４−Ｍに関する情報を凝集状態変化認定部１５から受け取り、これらの線分に関する情報を表示しても良い。
凝集状態変化認定部１５から赤血球の凝集状態が変化している位置を示す情報として、交点Ｎｄの位置を示す座標情報ではなく、線分Ｌ１−５と線分Ｌ４−Ｍの交点Ｎｄが“凝集状態の変化位置である”旨を示すフラグ情報を受けているときは、認定結果提示部１６が、線分Ｌ１−５と線分Ｌ４−Ｍの交点Ｎｄを特定して、その交点Ｎｄの位置を表示する。
これにより、ユーザは、赤血球の凝集状態が変化している位置の概略的な位置（２個の電極の間の位置）ではなく、具体的な位置（交点Ｎｄの位置）を認識することができる。
【０１０１】
ただし、電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊが下限容量Ｃｌｔｈより小さくなる電極２ｉ，２ｊの組み合わせの数が２個である場合でも、下限容量Ｃｌｔｈより小さくなる電極２ｉ，２ｊの組み合わせが、例えば、電極２２−電極２４の組み合わせと、電極２５−電極２Ｍの組み合わせであるような場合、図１５に示すように、電極２２と電極２４を結ぶ線分Ｌ２−４と、電極２５−電極２Ｍを結ぶ線分Ｌ５−Ｍとが交わらない。
このような場合、凝集状態変化認定部１５は、赤血球の凝集状態が変化している位置を示す情報として、電極２２，２４を示す情報と、電極２５，２Ｍを示す情報とを認定結果提示部１６に出力する。
【０１０２】
ここでは、電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊが下限容量Ｃｌｔｈより小さくなる電極２ｉ，２ｊの組み合わせの数が２個であるときに、赤血球の凝集状態が変化している位置の具体的な特定処理を実施するものについて示したが、その組み合わせの数が２個以上であればよく、例えば、その組み合わせの数が３個である場合、図１６に示すように、複数個の交点Ｎｄ１，Ｎｄ２が現れることがある。更に、組み合わせの数が４個以上の多数であり、複数個の交点Ｎｄ１，Ｎｄ２，Ｎｄ３，Ｎｄ４等が現れることがある。
このような場合には、凝集状態変化認定部１５が、複数個の交点Ｎｄ１，Ｎｄ２等を示す座標情報を認定結果提示部１６に出力する。
この出力に基づく表示を認定結果提示部１６が行う場合、複数個の交点Ｎｄ１，Ｎｄ２等を示す座標情報に基づき生成された画像（即ち、赤血球を含む血液が流れる管の断面図、及び、その管の断面図内で複数個の交点Ｎｄ１，Ｎｄ２等を結んだ画像）を表示することにより、赤血球の凝集状態が変化している部分の形状（即ち、凝集状態の赤血球の形状）を把握しやすいように表示しても良い。
更に、例えば上述のような１２個の電極２１〜２Ｍが設置されており、６６通りの電極の組み合わせがある場合、６６通りの電極の組み合わせの各々につき、赤血球を含む血液が流れる管が延びる方向における複数個所につき、赤血球の凝集状態が変化している位置の特定（複数個の交点の特定）を行って、赤血球の凝集状態が変化している位置を示す座標情報を出力し、その情報に基づき、赤血球の凝集状態が変化している部分の形状の立体的な表示を行うことも可能である。
【０１０３】
実施の形態３．
上記実施の形態１，２では、２個又はＭ個の電極２が人工心臓の動脈送血管１の周囲に設置されているものを示したが、２個又はＭ個の電極２が手術用又は透析用の体外循環回路の周囲に設置されているようにしてもよい。
このように、２個又はＭ個の電極２が手術用又は透析用の体外循環回路の周囲に設置されている場合、その体外循環回路における赤血球の凝集状態を迅速かつ正確に検知することができる効果を奏する。
したがって、赤血球モニターは、埋込み型の人工心臓や体外循環回路などに応用可能な技術であるが、本発明を更に発展させることによって、例えば、飛行機内等で発症するエコノミークラス症候群を未然に防止する技術にも応用できる可能性がある。
【０１０４】
参考の形態．
上記実施の形態１〜３では、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌを特定することで、赤血球の凝集状態の変化を迅速かつ正確に検知する赤血球モニターについて示したが、特許（特許第０３７７２２３７号）に開示されている技術を当該赤血球モニターに適用するようにしてもよい。
【０１０５】
特許第０３７７２２３７号には、多次元多点測定によって、液体、気体、固体が混じっている混相流内において、液体や気体内の固体の濃度分布や、液体内の気体分布を可視化計測する技術が開示されている。
即ち、計測対象物の外周に多数の電極を配置させて、各電極間のキャパシタンスやインピーダンスを測定し、画像再構成法を利用して、その測定結果から固体や気体の濃度分布を画像化する技術が開示されている。
【０１０６】
人工心臓の動脈送血管１又は体外循環回路の周囲にＭ個の電極２を配置して、特許第０３７７２２３７号に開示されている技術を当該赤血球モニターに適用すれば、各電極間のキャパシタンスやインピーダンスの測定結果から、赤血球の濃度分布を画像化することができる。
【０１０７】
尚、赤血球の界面における電気二重層容量の特定は、前述の各実施の形態に記載されたものには限られず、例えば、様々な条件等を考慮した実験や算出等により、複数の電極間のインピーダンスと電気二重層容量の対応関係を示すマップを作成しておき、このマップを使用して電気二重層容量を特定する形態、その他の形態が取られ得る。即ち、本発明は、赤血球の界面における電気二重層容量が赤血球の表面積の関数となることに着目し、赤血球の界面における電気二重層容量に基づき、赤血球の凝集状態の変化を迅速かつ正確に検知する点にその特徴を有するものである。
【符号の説明】
【０１０８】
１ 人工心臓の動脈送血管、２１，２２，・・・，２Ｍ 電極、３，１２ インピーダンス計測部（インピーダンス計測手段）、４，１３ 接触抵抗特定部（接触抵抗特定手段）、５，１４ 電気二重層容量特定部（電気二重層容量特定手段）、６，１５ 凝集状態変化認定部（凝集状態変化認定手段）、７，１６ 認定結果提示部、１１ 電極選択部（インピーダンス計測手段）。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、埋込み型の人工心臓、または、手術用の人工心肺装置や人工透析装置等の体外循環回路に適用されて、赤血球の凝集状態の変化を検知する赤血球モニター及び赤血球のモニタリング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
初めて臨床試験が開始された第一世代の人工心臓は、大型の拍動式であったが、種々の改良が施されることで、今日では、非接触小型回転式の人工心臓（第三世代の人工心臓）が主流になってきている。
第三世代の人工心臓は、日本の機械工学分野において得意とされている非接触軸受け技術が適用されているが、既に、臨床応用段階に入っており、在宅治療を行うことができるところまできている。
【０００３】
しかし、このような第三世代の人工心臓においても、血栓や溶血が生じることがあるという大きな問題点を有している。
即ち、血流のせん断速度がごく低い場合、赤血球が人工心臓に滞留することで血栓（血液凝固）が生じることがある。もし、血栓が生じると脳梗塞等の発生や人工心臓の停止を招く恐れがある。
一方、血流のせん断速度がかなり高い場合、赤血球が破壊され易くなり溶血を招くことがある。
【０００４】
したがって、血栓や溶血の発生を防止するためには、血圧や血流速度の動的な制御が必要不可欠である。万一、血栓や溶血が生じたときには、速やかに血栓や溶血を検知して、適切な処置を施す必要がある。
しかしながら、現時点では、血液検査により血液の状態を調べることは可能であるが、血栓や溶血をリアルタイム、かつ正確に検知できる赤血球モニターは開発されていない。そのため、迅速、かつ、正確に血栓や溶血の発生を検知することは極めて困難であるのが実情である。
【０００５】
なお、以下の特許文献１には、血栓が生じると血管内の局所的なヘマトクリック値が増加することで、血栓の形成の成長に伴って赤血球の吸光度が上昇し、反射光の強度が低下することに着目している血液特性測定プローブ（赤血球モニター）が開示されている。
即ち、この血液特性測定プローブでは、近赤外光を血液中に照射して、その血液に対する近赤外光の反射光強度を測定することにより、血栓の形成状況を計測するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】再表２００７−１０５８０５号公報（段落番号［０００５］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の赤血球モニターは以上のように構成されているので、近赤外光を血液中に照射して、その血液に対する近赤外光の反射光強度を測定すれば、血栓の形成状況を計測することができる。しかし、血液に対する近赤外光の照射角度によっては、近赤外光の反射光が散乱するなどの現象が生じるため、その反射光の強度を正確に測定することができず、血栓の形成状況の計測精度が劣化することがある課題があった。
また、血液に対する近赤外光の反射光強度を測定することができても、血栓以外の要因で反射光強度が変化する場合も考えられるし、その反射光強度から血栓の表面積（血栓の大きさ）を物理的に計測するものでもないため、血栓の形成状況を正確に把握することが困難である課題があった。
【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、赤血球の界面における電気二重層容量が赤血球の表面積の関数となることに着目し、赤血球の凝集状態の変化を迅速かつ正確に検知することができる赤血球モニター及び赤血球のモニタリング方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る赤血球モニターは、赤血球の界面における電気二重層容量に基づき、赤血球の凝集状態の変化を検知するようにしたものである。
【００１０】
この発明に係る赤血球モニターは、血液が流れている空間の周囲に設置されている複数の電極の間に、所定の周波数の交流電圧が印加された場合の複数の電極間のインピーダンスを計測するインピーダンス計測手段と、インピーダンス計測手段により計測された複数の電極間のインピーダンスから赤血球の界面における接触抵抗を特定する接触抵抗特定手段とを設け、電気二重層容量特定手段が接触抵抗特定手段により特定された接触抵抗を用いて、赤血球の界面における電気二重層容量を特定するようにしたものである。
【００１１】
この発明に係る赤血球モニターは、接触抵抗特定手段が、インピーダンス計測手段により計測された複数の電極間のインピーダンスから、血液が流れている空間内で、流れている位置が異なる複数の赤血球の界面における接触抵抗を特定し、電気二重層容量特定手段が、接触抵抗特定手段により特定された接触抵抗を用いて、流れている位置が異なる複数の赤血球の界面における電気二重層容量を特定するようにしたものである。
【００１２】
この発明に係る赤血球モニターは、インピーダンス計測手段が、複数の電極の間に印加される交流電圧の周波数を順次切り換えながら、各周波数の交流電圧が印加された場合の複数の電極間のインピーダンスを計測し、接触抵抗特定手段が、インピーダンス計測手段により計測された複数の電極間のインピーダンスの中から、実数成分が最大になるインピーダンス及び実数成分が最小になるインピーダンスを探索し、赤血球の界面における接触抵抗として、前記最大の実数成分と前記最小の実数成分との差分を算出し、電気二重層容量特定手段が、インピーダンス計測手段により計測された複数の電極間のインピーダンスの中から、虚数成分が最大になるインピーダンスを探索し、そのインピーダンスがインピーダンス計測手段により計測される際に印加された交流電圧の周波数と前記接触抵抗から、赤血球の界面における電気二重層容量を特定するようにしたものである。
【００１３】
この発明に係る赤血球モニターは、電気二重層容量特定手段により特定された電気二重層容量が所定の下限容量より小さい場合、赤血球の凝集状態に変化がある旨を認定する凝集状態変化認定手段を設けるようにしたものである。
【００１４】
この発明に係る赤血球モニターは、複数の電極が人工心臓の動脈送血管の周囲に設置されているようにしたものである。
【００１５】
この発明に係る赤血球モニターは、複数の電極が手術用又は透析用の体外循環回路の周囲に設置されているようにしたものである。
【００１６】
この発明に係る赤血球のモニタリング方法は、赤血球の界面における電気二重層容量に基づき、赤血球の凝集状態の変化を検知するようにしたものである。
【００１７】
この発明に係る赤血球のモニタリング方法は、血液が流れている空間の周囲に設置されている複数の電極の間に、所定の周波数の交流電圧が印加された場合の複数の電極間のインピーダンスを計測するインピーダンス計測処理ステップと、インピーダンス計測処理ステップで計測された複数の電極間のインピーダンスから赤血球の界面における接触抵抗を特定する接触抵抗特定処理ステップと、接触抵抗特定処理ステップで特定された接触抵抗を用いて、赤血球の界面における電気二重層容量を特定する電気二重層容量特定処理ステップとを備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、赤血球の凝集状態の変化を迅速かつ正確に検知し、ひいては血栓を予兆の段階で検知することができる効果がある。
また、構成によっては、赤血球の凝集状態が変化している位置を特定することができることもある効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１による赤血球モニターを示す構成図である。
【図２Ａ】周囲に２個の電極が設置されている人工心臓の動脈送血管を示す側面図（複数の赤血球が塊になっていない状態）である。
【図２Ｂ】周囲に２個の電極が設置されている人工心臓の動脈送血管を示す側面図（複数の赤血球が塊になっている状態）である。
【図２Ｃ】周囲に２個の電極が設置されている人工心臓の動脈送血管を示す断面図（複数の赤血球が塊になっていない状態）である。
【図２Ｄ】周囲に２個の電極が設置されている人工心臓の動脈送血管を示す断面図（複数の赤血球が塊になっている状態）である。
【図３】この発明の実施の形態１による赤血球のモニタリング方法（赤血球モニターの処理内容）を示すフローチャートである。
【図４】赤血球が血漿中に存在する場合の電気抵抗の種類を示す説明図である。
【図５】Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットの一例を示す説明図である。
【図６Ａ】血液を所定速度（２．６２５×１０-６ｍ３/ｓ）で流して、インピーダンスＺを計測した場合の実験結果を示す説明図である。
【図６Ｂ】血液を所定速度（６．５６２５×１０-６ｍ３/ｓ）で流して、インピーダンスＺを計測した場合の実験結果を示す説明図である。
【図７】血漿と赤血球が混在している動脈送血管１の内部における電気的成分を示す等価回路である。
【図８】インピーダンス計測部３により生成されるＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態２による赤血球モニターを示す構成図である。
【図１０】周囲にＭ個の電極が設置されている人工心臓の動脈送血管を示す断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態２による赤血球のモニタリング方法（赤血球モニターの処理内容）を示すフローチャートである。
【図１２】血漿と赤血球が混在している動脈送血管１の内部における電気的成分を示す等価回路である。
【図１３】インピーダンス計測部１２により生成されるＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを示す説明図である。
【図１４】赤血球の凝集状態が変化している位置を示す説明図である。
【図１５】赤血球の凝集状態が変化している位置を示す交点Ｎｄが存在しない場合を示す説明図である。
【図１６】赤血球の凝集状態が変化している位置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による赤血球モニターを示す構成図である。
図２Ａ及び図２Ｂは周囲に２個の電極が設置されている人工心臓の動脈送血管を示す側面図であり、図２Ｃ及び図２Ｄは周囲に２個の電極が設置されている人工心臓の動脈送血管を示す断面図である。
図１及び図２Ａ〜図２Ｄにおいて、人工心臓の動脈送血管１は患者の血管と接続されており、周囲には２個の電極２１，２２が設置されている。
図２Ａ及び図２Ｃは、複数の赤血球１１が塊になっていない状態を示しており、図２Ｂ及び図２Ｄは、複数の赤血球１１が塊になっている状態を示している。
【００２１】
インピーダンス計測部３は例えばＬＣＲメータなどから構成されており、２個の電極２１，２２の間に印加される交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を順次切り換えながら、各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合の電極２１，２２間のインピーダンスＺを計測（インピーダンスＺの実数成分であるレジスタンスＲと、インピーダンスＺの虚数成分であるリアクタンスＸを計測）する処理を実施する。
このように、インピーダンス計測部３が、交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎを順次切り換えながら、電極２１，２２間のインピーダンスＺを計測する方法は、一般に“インピーダンス・スペクトロスコピー法”と呼ばれている。
なお、インピーダンス計測部３はインピーダンス計測手段を構成している。
【００２２】
接触抵抗特定部４は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、ワンチップマイコン、あるいは、パーソナルコンピュータなどから構成されており、インピーダンス計測部３により計測されたインピーダンスＺ（各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合の電極２１，２２間のインピーダンスＺ）の中から、レジスタンスＲが最大であるインピーダンスＺＲｍａｘ（レジスタンスが「Ｒｐｗ＋Ｒｃｔ」であるインピーダンス）を探索するとともに、レジスタンスＲが最小であるインピーダンスＺＲｍｉｎ（レジスタンスが「Ｒｐｗ」であるインピーダンス）を探索する処理を実施する。ただし、Ｒｐｗ，Ｒｃｔの内容は後述する。
また、接触抵抗特定部４はインピーダンスＺＲｍａｘのレジスタンスＲｐｗ＋ＲｃｔからインピーダンスＺＲｍｉｎのレジスタンスＲｐｗを減算することで、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔ（＝（Ｒｐｗ＋Ｒｃｔ）−Ｒｐｗ）を算出する処理を実施する。
なお、接触抵抗特定部４は接触抵抗特定手段を構成している。
【００２３】
電気二重層容量特定部５は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、ワンチップマイコン、あるいは、パーソナルコンピュータなどから構成されており、インピーダンス計測部３により計測されたインピーダンスＺ（各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合の電極２１，２２間のインピーダンスＺ）の中から、リアクタンスＸが最大であるインピーダンスＺＸｍａｘを探索する処理を実施する。
また、電気二重層容量特定部５はインピーダンス計測部３によりインピーダンスＺＸｍａｘが計測される際に印加された交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎ（以下、この周波数ｆｎを「周波数ｆｍａｘＣ」と称する）と、接触抵抗特定部４により特定された接触抵抗Ｒｃｔとから、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌを特定する処理を実施する。
なお、電気二重層容量特定部５は電気二重層容量特定手段を構成している。
【００２４】
凝集状態変化認定部６は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、ワンチップマイコン、あるいは、パーソナルコンピュータなどから構成されており、電気二重層容量特定部５により特定された電気二重層容量Ｃｄｌが予め設定された下限容量Ｃｌｔｈより小さい場合、赤血球の凝集状態に変化がある旨（即ち、赤血球が凝集している旨）を認定して、その認定結果を出力する処理を実施する。なお、凝集状態変化認定部６は凝集状態変化認定手段を構成している。
認定結果提示部７は例えば液晶表示器やスピーカなどから構成されており、凝集状態変化認定部６から出力された認定結果の表示や音声出力を行う。
【００２５】
図１の例では、赤血球モニターの構成要素である電極２１，２２、インピーダンス計測部３、接触抵抗特定部４、電気二重層容量特定部５、凝集状態変化認定部６及び認定結果提示部７のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものについて示したが、赤血球モニターの構成要素の一部（例えば、インピーダンス計測部３、接触抵抗特定部４、電気二重層容量特定部５、凝集状態変化認定部６及び認定結果提示部７）が１つのコンピュータで構成されていてもよい。
【００２６】
例えば、インピーダンス計測部３、接触抵抗特定部４、電気二重層容量特定部５、凝集状態変化認定部６及び認定結果提示部７を１つのコンピュータで構成する場合、インピーダンス計測部３、接触抵抗特定部４、電気二重層容量特定部５、凝集状態変化認定部６及び認定結果提示部７の処理内容を記述しているプログラムを当該コンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図３はこの発明の実施の形態１による赤血球のモニタリング方法（赤血球モニターの処理内容）を示すフローチャートである。
【００２７】
次に動作について説明する。
この実施の形態１では、赤血球モニターが人工心臓における赤血球の凝集状態（血栓が発生する予兆の段階）を検知する例を説明する。
この赤血球モニターは、人工心臓の動脈送血管１（例えば、直径が１０ｍｍ程度の管路）を流れる血液中の赤血球の表面積を把握することで、複数の赤血球が塊になって流れている状態（血液が凝固している状態）であるか否かを判別するものである。
【００２８】
ここで、図４は赤血球が血漿中に存在する場合の電気抵抗の種類を示す説明図である。
図４において、抵抗Ｒ１は赤血球１１の内部の電気抵抗であり、Ｒ２は血漿１２の電気抵抗である。
また、Ｒ３は赤血球１１と赤血球１１の接触界面における電気抵抗であり、Ｒ４は赤血球１１と血漿１２の接触界面における電気抵抗である。
さらに、Ｒ５は赤血球１１と電極２１の接触界面における電気抵抗であり、Ｒ６は血漿１２と電極２２の接触界面における電気抵抗である。
【００２９】
人工心臓の動脈送血管１の周囲に設置されている２個の電極２１，２２に直流電圧を印加して、電極２１，２２間の抵抗を測定しても、電気抵抗Ｒ１〜Ｒ６のそれぞれを区別することができないが、２個の電極２１，２２に印加する交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を順次切り換えながら、各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合の電極２１，２２間のインピーダンスＺを計測（インピーダンスＺの実数成分であるレジスタンスＲと、インピーダンスＺの虚数成分であるリアクタンスＸを計測）すれば、電気抵抗Ｒ１〜Ｒ６のそれぞれを区別することができる。
【００３０】
これらの電気抵抗Ｒ１〜Ｒ６の中で、赤血球の内部の電気抵抗Ｒ１と、血漿の電気抵抗Ｒ２とは、緩和時間が短く応答速度が速い特性を有しているが、電気抵抗Ｒ３〜Ｒ６は、緩和時間が長く応答速度が遅い特性を有している。
一般的には、赤血球と赤血球の接触界面における電気抵抗Ｒ３は、赤血球と血漿の接触界面における電気抵抗Ｒ４よりも小さい場合が多く、赤血球の界面における電気抵抗成分である接触抵抗Ｒｃｔのみを抽出することができる（接触抵抗Ｒｃｔの抽出方法は後述する）。
【００３１】
また、赤血球が誘電体である場合、赤血球の界面には電気抵抗の他に、電気二重層容量が形成される。
動脈送血管１の周囲に設置されている電極２１，２２は金属であるため、一般的には、電極２１，２２の界面における電気二重層容量は無視することができ、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌのみを抽出することができる（電気二重層容量Ｃｄｌの抽出方法は後述する）。
【００３２】
ここで、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌは、赤血球の表面積の関数となるものである。
したがって、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌを抽出し、その電気二重層容量Ｃｄｌが小さければ、赤血球の表面積が小さいことになるため、血液の凝固が生じていると考えられる。
即ち、複数の赤血球が凝固（凝集）していると、複数の赤血球の表面同士がくっついて、複数の赤血球がバラバラの状態で流れている場合の赤血球の個数よりも赤血球の個数が少なくなって、赤血球の表面が減少する。そのため、複数の赤血球が凝固している場合、複数の赤血球が凝固していない場合（複数の赤血球がバラバラの状態で流れている場合）の赤血球の表面積の総和と比較し、複数の赤血球の体積の総和が同じであっても、赤血球の表面積の総和が小さくなる。
一方、その電気二重層容量Ｃｄｌが大きければ、赤血球の表面積が大きいことになるため、血液の凝固が生じていないと考えられる。
これにより、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌ及び赤血球の表面積は、血液凝固が生じているか否かの指標とすることができる。
【００３３】
以下、図１の赤血球モニターの処理内容を具体的に説明する。
まず、インピーダンス計測部３は、２個の電極２１，２２の間に印加する交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎをｆ１（例えば、ｆ１＝１ＭＨｚ）に設定し（図３のステップＳＴ１）、周波数ｆ１の交流電圧Ｖ（ｆ１）を２個の電極２１，２２の間に印加する（ステップＳＴ２）。
インピーダンス計測部３は、周波数ｆ１の交流電圧Ｖ（ｆ１）を印加すると、２個の電極２１，２２間のインピーダンスＺとして、そのインピーダンスＺの実数成分であるレジスタンスＲと、そのインピーダンスＺの虚数成分であるリアクタンスＸを計測する（ステップＳＴ３）。
インピーダンス計測部３は、その計測結果である電極２１，２２間のインピーダンスＺを例えば内部のメモリに記録する（ステップＳＴ４）。
【００３４】
インピーダンス計測部３は、周波数ｆ１の交流電圧Ｖ（ｆ１）が印加された場合の電極２１，２２間のインピーダンスＺの計測が完了すると、２個の電極２１，２２の間に印加する交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎをｆ２（例えば、ｆ２＝１．０５ＭＨｚ）に高める変更を行って（ステップＳＴ６）、周波数ｆ２の交流電圧Ｖ（ｆ２）を２個の電極２１，２２の間に印加する（ステップＳＴ２）。
インピーダンス計測部３は、周波数ｆ２の交流電圧Ｖ（ｆ２）を印加すると、２個の電極２１，２２間のインピーダンスＺとして、そのインピーダンスＺの実数成分であるレジスタンスＲと、そのインピーダンスＺの虚数成分であるリアクタンスＸを計測する（ステップＳＴ３）。
インピーダンス計測部３は、その計測結果である電極２１，２２間のインピーダンスＺを例えば内部のメモリに記録する（ステップＳＴ４）。
【００３５】
インピーダンス計測部３は、周波数ｆＮの交流電圧Ｖ（ｆＮ）が印加された場合の電極２１，２２間のインピーダンスＺの計測が完了するまで、ステップＳＴ２〜ＳＴ６の処理を繰り返し実施する。
即ち、インピーダンスＺの計測回数がＮ回に到達するまで、ステップＳＴ２〜ＳＴ６の処理を繰り返し実施する（ステップＳＴ５）。
【００３６】
インピーダンス計測部３は、周波数ｆＮの交流電圧Ｖ（ｆＮ）が印加された場合の電極２１，２２間のインピーダンスＺの計測が完了すると、図５に示すように、内部のメモリに記録にしている各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合のインピーダンスＺを複素平面（横軸：レジスタンスＲ、縦軸：リアクタンスＸ）上にプロットすることで、その複素平面上に描かれるインピーダンスＺの軌跡であるＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを生成する（ステップＳＴ７）。
図５はＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットの一例を示す説明図であり、渦巻き状のＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットが生成される。
【００３７】
ここで、図６Ａ及び図６Ｂは血液を異なる速度（２．６２５×１０-６ｍ３/ｓ、及び、６．５６２５×１０-６ｍ３/ｓ）で流して、インピーダンスＺを計測した場合の実験結果を示す説明図である。
図６Ａ及び図６Ｂの実験結果は、赤血球の表面積の相違や血液が流れる速度の相違で、生成されるＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットの形状が変化することを表している。
図６Ａ及び図６Ｂにおいて、φは赤血球の表面積であり、φ＝０．６とφ＝０．３の場合を示している。
【００３８】
図７は血漿と赤血球が混在している動脈送血管１の内部における電気的成分を示す等価回路である。
図７において、Ｒｐｗは血漿の電気抵抗（上記の電気抵抗Ｒ２に相当する）であり、Ｒｃｔは赤血球の界面における接触抵抗（上記の電気抵抗Ｒ３に相当する）である。
また、Ｃｄｌは赤血球の界面における電気二重層容量（上記の電気抵抗Ｒ４に相当する）である。
さらに、Ｌは赤血球と電極の接触界面におけるインダクタンス（上記の電気抵抗Ｒ５に相当する）であり、ＲＬは血漿と電極の接触界面における電気抵抗（上記の電気抵抗Ｒ６に相当する）である。
なお、ＺＦはインダクタンスＬ及び電気抵抗ＲＬの直列回路と接触抵抗Ｒｃｔからなる並列回路のファラデーインピーダンスである。
【００３９】
動脈送血管１の内部における電気的成分が図７の等価回路で表される場合、インピーダンス計測部３により計測されるインピーダンスＺは、下記の式（１）のように表される。
【００４０】
【数１】
ただし、ｊは虚数単位、ωは交流の角振動数である。
【００４１】
また、動脈送血管１の内部における電気的成分が図７の等価回路で表される場合、インピーダンス計測部３により生成されるＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットは、図８に示すようなプロットになる。
【００４２】
【数２】
ただし、ａ１，ａ２，ａＸは電気抵抗に関する定数、ｆｍａｘＣはリアクタンスＸが最大であるインピーダンスＺＸｍａｘが計測される際に印加された交流電圧Ｖの周波数である。
また、ｆｍａｘＬはインダクタンスＬが最大であるインピーダンスＺＬｍａｘが計測される際に印加された交流電圧Ｖの周波数である。
【００４３】
ここでは、インピーダンス計測部３が２個の電極２１，２２の間に印加する交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎを段階的に高めていく例を示したが、交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎを段階的に下げていくようにしてもよい。
また、交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎの間隔は、等間隔でもよいし、不等間隔でもよい。
例えば、交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎの間隔を不等間隔とする場合、レジスタンスＲが最大になるインピーダンスＺＲｍａｘ、レジスタンスＲが最小になるインピーダンスＺＲｍｉｎや、リアクタンスＸが最大になるインピーダンスＺＸｍａｘが計測される可能性が高いと考えられる周波数ｆｎの付近の間隔を、これらのインピーダンスが計測される可能性が低いと考えられる周波数ｆｎの付近の間隔よりも狭くする態様が考えられる。
【００４４】
接触抵抗特定部４は、インピーダンス計測部３がＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを生成すると、そのＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを参照して、各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合のインピーダンスＺのレジスタンスＲを比較し、レジスタンスＲが最大であるインピーダンスＺＲｍａｘを探索する（ステップＳＴ８）。
図８の例では、レジスタンスＲが最大であるインピーダンスＺＲｍａｘとして、レジスタンスが「Ｒｐｗ＋Ｒｃｔ」であるインピーダンスが探索される。
【００４５】
次に、接触抵抗特定部４は、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを参照して、各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合のインピーダンスＺのレジスタンスＲを比較し、レジスタンスＲが最小であるインピーダンスＺＲｍｉｎを探索する（ステップＳＴ９）。
図８の例では、レジスタンスＲが最小であるインピーダンスＺＲｍｉｎとして、レジスタンスが「Ｒｐｗ」であるインピーダンスが探索される。
【００４６】
接触抵抗特定部４は、インピーダンスＺＲｍａｘとインピーダンスＺＲｍｉｎを探索すると、そのインピーダンスＺＲｍａｘのレジスタンスＲｐｗ＋Ｒｃｔから、インピーダンスＺＲｍｉｎのレジスタンスＲｐｗを減算することで、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔを算出する（ステップＳＴ１０）。
Ｒｃｔ＝（Ｒｐｗ＋Ｒｃｔ）−Ｒｐｗ （６）
【００４７】
ここでは、接触抵抗特定部４が、インピーダンスＺＲｍａｘのレジスタンスＲｐｗ＋Ｒｃｔから、インピーダンスＺＲｍｉｎのレジスタンスＲｐｗを減算することで、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔを算出する方法を示したが、これは一例に過ぎず、他の方法で、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔを特定するようにしてもよい。
例えば、過去の接触抵抗Ｒｃｔの算出結果や実験結果などに基づいて、各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合のインピーダンスＺと、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔとの対応関係を示すマップを予め作成し、接触抵抗特定部４が、当該マップを参照して、インピーダンス計測部３により計測されたインピーダンスＺから、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔを特定するようにしてもよい。
【００４８】
電気二重層容量特定部５は、インピーダンス計測部３がＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを生成すると、そのＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを参照して、各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合のインピーダンスＺのリアクタンスＸを比較し、リアクタンスＸが最大であるインピーダンスＺＸｍａｘを探索する（ステップＳＴ１１）。
図８の例では、リアクタンスＸが最大であるインピーダンスＺＸｍａｘとして、周波数ｆｍａｘＣの交流電圧Ｖ（ｆｍａｘＣ）が印加された場合に計測されたインピーダンスが探索される。
【００４９】
電気二重層容量特定部５は、インピーダンスＺＸｍａｘを探索すると、インピーダンス計測部３によりインピーダンスＺＸｍａｘが計測される際に印加された交流電圧Ｖ（ｆｍａｘＣ）の周波数ｆｍａｘＣと、接触抵抗特定部４により特定された接触抵抗Ｒｃｔとを上記の式（３）に代入して、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌを算出する（ステップＳＴ１２）。
【００５０】
ここでは、電気二重層容量特定部５が、インピーダンス計測部３によりインピーダンスＺＸｍａｘが計測される際に印加された交流電圧Ｖ（ｆｍａｘＣ）の周波数ｆｍａｘＣと、接触抵抗特定部４により特定された接触抵抗Ｒｃｔとを上記の式（３）に代入して、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌを算出する方法を示したが、これは一例に過ぎず、他の方法で、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌを特定するようにしてもよい。
例えば、過去の電気二重層容量Ｃｄｌの算出結果や実験結果などに基づいて、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔと電気二重層容量Ｃｄｌの対応関係を示すマップを予め作成し、電気二重層容量特定部５が、当該マップを参照して、接触抵抗特定部４により特定された接触抵抗Ｒｃｔから、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌを特定するようにしてもよい。
【００５１】
凝集状態変化認定部６は、電気二重層容量特定部５が電気二重層容量Ｃｄｌを算出すると、その電気二重層容量Ｃｄｌと予め設定された下限容量Ｃｌｔｈを比較する。
ただし、下限容量Ｃｌｔｈは、実験等により得られる閾値であるが、例えば、統計的に血栓が形成される確率が３０％や５０％、あるいは、８０％以上の電気二重層容量Ｃｄｌを閾値とする態様が考えられる。
凝集状態変化認定部６は、電気二重層容量Ｃｄｌと下限容量Ｃｌｔｈを比較して、その電気二重層容量Ｃｄｌが下限容量Ｃｌｔｈより小さい場合（ステップＳＴ１３）、赤血球の表面積が小さいので、赤血球の凝集状態に変化がある旨（赤血球が凝集している旨）を認定して、その認定結果を出力する（ステップＳＴ１４）。
【００５２】
ここでは、凝集状態変化認定部６は、１個の下限容量Ｃｌｔｈが設定されて、１個の下限容量Ｃｌｔｈと電気二重層容量Ｃｄｌを比較するものについて示したが、値が異なる複数個の下限容量Ｃｌｔｈが設定されて、複数個の下限容量Ｃｌｔｈと電気二重層容量Ｃｄｌを比較するようにしてもよい。
例えば、統計的に赤血球の凝集が問題となる確率が１０％以上の電気二重層容量に相当する下限容量Ｃｌｔｈ，１と、統計的に赤血球の凝集が問題となる確率が８０％以上の電気二重層容量に相当する下限容量Ｃｌｔｈ，２とが設定されている場合、凝集状態変化認定部６が、下限容量Ｃｌｔ，１、Ｃｌｔｈ，２と電気二重層容量Ｃｄｌを比較する。
そして、凝集状態変化認定部６は、電気二重層容量Ｃｄｌ＜下限容量Ｃｌｔｈ，２であれば、赤血球の凝集状態に大きな変化がある旨を認定して、その認定結果を出力し、下限容量Ｃｌｔｈ，２≦電気二重層容量Ｃｄｌ＜下限容量Ｃｌｔｈ，１であれば、赤血球の凝集状態に小さな変化がある旨を認定して、その認定結果を出力するようにする。
【００５３】
認定結果提示部７は、凝集状態変化認定部６から赤血球の凝集状態に変化がある旨を示す認定結果を受けると、その認定結果を示すメッセージ等をディスプレイに表示する。あるいは、その認定結果を示すメッセージ等をスピーカから音声出力する（ステップＳＴ１５）。
なお、認定結果提示部７は、凝集状態変化認定部６から認定結果を受けなければ、赤血球の凝集状態に変化がない旨を示すメッセージ等をディスプレイに表示する。あるいは、赤血球の凝集状態に変化がない旨を示すメッセージ等をスピーカから音声出力する。あるいは、メッセージ等の表示や音声出力を行わない。
【００５４】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、人工心臓の動脈送血管１の周囲に設置されている２個の電極２１，２２の間に、周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合の電極２１，２２間のインピーダンスＺを計測するインピーダンス計測部３と、インピーダンス計測部３により計測された電極２１，２２間のインピーダンスＺから赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔを特定する接触抵抗特定部４とを設け、電気二重層容量特定部５が接触抵抗特定部４により特定された接触抵抗Ｒｃｔを用いて、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌを特定するように構成したので、その電気二重層容量Ｃｄｌから赤血球の表面積を把握することができるようになり、その結果、赤血球の凝集状態の変化を迅速かつ正確に検知し、ひいては血栓を予兆の段階で検知することができる効果を奏する。
【００５５】
また、この実施の形態１によれば、電気二重層容量特定部５により特定された電気二重層容量Ｃｄｌが予め設定された下限容量Ｃｌｔｈより小さい場合、赤血球の凝集状態に変化がある旨を認定して、その認定結果を出力する凝集状態変化認定部６を設けるように構成したので、電気二重層容量Ｃｄｌと赤血球の表面積との対応関係が分からないユーザでも、赤血球の凝集状態に変化があることを速やかに認識することができる効果を奏する。
【００５６】
また、この実施の形態１によれば、２個の電極２１，２２が人工心臓の動脈送血管１の周囲に設置されているように構成したので、人工心臓における赤血球の凝集状態の変化を検知することができる効果を奏する。
【００５７】
なお、この実施の形態１では、予め下限容量Ｃｌｔｈが凝集状態変化認定部６に設定されているものについて示したが、その下限容量Ｃｌｔｈの設定を受け付けるマンマシンインタフェース部（例えば、キーボード、マウス、タッチパネルなど）を実装し、ユーザがマンマシンインタフェース部を操作して、その下限容量Ｃｌｔｈを適宜設定するようにしてもよい。
【００５８】
これにより、赤血球の凝集が問題となる確率が少しでもあれば、凝集状態変化認定部６から赤血球の凝集状態に変化がある旨の認定結果が出力されることをユーザが希望する場合、ユーザがマンマシンインタフェース部を操作して、例えば、統計的に赤血球の凝集が問題となる確率が１０％以上の電気二重層容量Ｃｄｌが下限容量Ｃｌｔｈとなるように設定すればよい。
一方、赤血球の凝集が問題となる確率がかなり高いときに限り、凝集状態変化認定部６から赤血球の凝集状態に変化がある旨の認定結果が出力されることをユーザが希望する場合、ユーザがマンマシンインタフェース部を操作して、例えば、統計的に赤血球の凝集が問題となる確率が９０％以上の電気二重層容量Ｃｄｌが下限容量Ｃｌｔｈとなるように設定すればよい。
【００５９】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、動脈送血管１の周囲に２個の電極２１，２２が設置されているものを示したが、動脈送血管１の周囲にＭ（Ｍ≧３）個の電極２１，２２，・・・，２Ｍが設置されていてもよい。
この実施の形態２では、Ｍ個の電極２１，２２，・・・，２Ｍを動脈送血管１の周囲に設置することにより、動脈送血管１内で、流れている位置が異なる複数の赤血球の界面における電気二重層容量を特定する例を説明する。
【００６０】
図９はこの発明の実施の形態２による赤血球モニターを示す構成図である。
図１０は周囲にＭ個の電極が設置されている人工心臓の動脈送血管を示す断面図である。
図９及び図１０において、人工心臓の動脈送血管１は患者の血管と接続されており、周囲にはＭ個の電極２１，２２，・・・，２Ｍが設置されている。
電極選択部１１はＭ個の電極２１〜２Ｍの中から、インピーダンス計測部１２による計測対象の２個の電極２ｉ，２ｊを順次選択する切換スイッチである。
【００６１】
インピーダンス計測部１２は例えばＬＣＲメータなどから構成されており、電極選択部１１により選択された２個の電極２ｉ，２ｊの間に印加される交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を順次切り換えながら、各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合の電極２ｉ，２ｊ間のインピーダンスＺｉ，ｊを計測（インピーダンスＺｉ，ｊの実数成分であるレジスタンスＲｉ，ｊと、インピーダンスＺの虚数成分であるリアクタンスＸｉ，ｊを計測）する処理を実施する。
例えば、電極選択部１１により選択された２個の電極が電極２ｉと電極２ｊである場合、Ｚｉ，ｊは電極２ｉと電極２ｊの間のインピーダンスとなる。
例えば、Ｍ＝１２であれば、２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせが６６通りになるため、６６通りのインピーダンスＺｉ，ｊを計測する。
なお、電極選択部１１及びインピーダンス計測部１２からインピーダンス計測手段が構成されている。
【００６２】
接触抵抗特定部１３は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、ワンチップマイコン、あるいは、パーソナルコンピュータなどから構成されており、インピーダンス計測部１２により計測されたインピーダンスＺｉ，ｊから、血液が流れている動脈送血管１内で、流れている位置が異なる複数の赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊを特定する処理を実施する。
即ち、接触抵抗特定部１３はインピーダンス計測部１２により計測されたインピーダンスＺｉ，ｊ（各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合の電極２ｉ，２ｊ間のインピーダンスＺｉ，ｊ）の中から、レジスタンスＲｉ，ｊが最大であるインピーダンスＺＲｍａｘ−ｉ，ｊ（レジスタンスが「Ｒｐｗ−ｉ，ｊ＋Ｒｃｔ−ｉ，ｊ」であるインピーダンス）を探索するとともに、レジスタンスＲｉ，ｊが最小であるインピーダンスＺＲｍｉｎ−ｉ，ｊ（レジスタンスが「Ｒｐｗ−ｉ，ｊ」であるインピーダンス）を探索する処理を実施する。
また、接触抵抗特定部１３はインピーダンスＺＲｍａｘ−ｉ，ｊのレジスタンスＲｐｗ−ｉ，ｊ＋Ｒｃｔ−ｉ，ｊからインピーダンスＺＲｍｉｎ−ｉ，ｊのレジスタンスＲｐｗ−ｉ，ｊを減算することで、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊ（＝（Ｒｐｗ−ｉ，ｊ＋Ｒｃｔ−ｉ，ｊ）−Ｒｐｗ−ｉ，ｊ）を算出する処理を実施する。
なお、接触抵抗特定部１３は接触抵抗特定手段を構成している。
【００６３】
電気二重層容量特定部１４は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、ワンチップマイコン、あるいは、パーソナルコンピュータなどから構成されており、接触抵抗特定部１３より特定された接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊを用いて、流れている位置が異なる複数の赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊを特定する処理を実施する。
即ち、電気二重層容量特定部１４はインピーダンス計測部１２により計測されたインピーダンスＺｉ，ｊ（各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合の電極２ｉ，２ｊ間のインピーダンスＺｉ，ｊ）の中から、リアクタンスＸｉ，ｊが最大であるインピーダンスＺＸｍａｘ−ｉ，ｊを探索する処理を実施する。
また、電気二重層容量特定部１４はインピーダンス計測部１２によりインピーダンスＺＸｍａｘ−ｉ，ｊが計測される際に印加された交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎ（以下、この周波数ｆｎを「周波数ｆｍａｘＣ−ｉ，ｊ」と称する）と、接触抵抗特定部４により特定された接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊとから、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊを算出する処理を実施する。
なお、電気二重層容量特定部１４は電気二重層容量特定手段を構成している。
【００６４】
凝集状態変化認定部１５は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、ワンチップマイコン、あるいは、パーソナルコンピュータなどから構成されており、電気二重層容量特定部１４により特定された電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊが予め設定された下限容量Ｃｌｔｈより小さい場合、赤血球の凝集状態に変化がある旨を認定して、その認定結果を出力するとともに、赤血球の凝集状態が変化している位置を示す情報を出力する処理を実施する。
なお、凝集状態変化認定部１５は凝集状態変化認定手段を構成している。
【００６５】
認定結果提示部１６は例えば液晶表示器やスピーカなどから構成されており、凝集状態変化認定部１５から出力された認定結果の表示や音声出力を行うとともに、赤血球の凝集状態が変化している位置の表示を行う。
【００６６】
図９の例では、赤血球モニターの構成要素である電極２１，２２，・・・，２Ｍ、電極選択部１１、インピーダンス計測部１２、接触抵抗特定部１３、電気二重層容量特定部１４、凝集状態変化認定部１５及び認定結果提示部１６のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものについて示したが、赤血球モニターの構成要素の一部（例えば、電極選択部１１、インピーダンス計測部１２、接触抵抗特定部１３、電気二重層容量特定部１４、凝集状態変化認定部１５及び認定結果提示部１６）が１つのコンピュータで構成されていてもよい。
【００６７】
例えば、電極選択部１１、インピーダンス計測部１２、接触抵抗特定部１３、電気二重層容量特定部１４、凝集状態変化認定部１５及び認定結果提示部１６を１つのコンピュータで構成する場合、電極選択部１１、インピーダンス計測部１２、接触抵抗特定部１３、電気二重層容量特定部１４、凝集状態変化認定部１５及び認定結果提示部１６の処理内容を記述しているプログラムを当該コンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図１１はこの発明の実施の形態２による赤血球のモニタリング方法（赤血球モニターの処理内容）を示すフローチャートである。
【００６８】
次に動作について説明する。
電極選択部１１は、例えば、インピーダンス計測部１２の指示の下、Ｍ個の電極２１〜２Ｍの中から、インピーダンス計測部１２による計測対象の２個の電極２ｉ，２ｊを順次選択し、２個の電極２ｉ，２ｊをインピーダンス計測部１２と電気的に接続する（ステップＳＴ２１）。
例えば、Ｍ個の電極２１〜２Ｍの中から、下記の順番で、２個の電極２ｉ，２ｊを選択して、２個の電極２ｉ，２ｊをインピーダンス計測部１２と電気的に接続する。
（電極２１＋電極２２）→（電極２１＋電極２３）→・・・→（電極２１＋電極２Ｍ）
→（電極２２＋電極２３）→（電極２２＋電極２４）→・・・→（電極２２＋電極２Ｍ）
：
→（電極２Ｍ−１＋電極２Ｍ）
例えば、Ｍ＝１２であれば、２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせは６６通りになる。
【００６９】
インピーダンス計測部１２は、電極選択部１１が２個の電極２ｉ，２ｊを選択することで（この段階では、説明の便宜上、電極選択部１１が電極２１，２２を選択しているものとする）、電極２１及び電極２２と電気的に接続されると、２個の電極２１，２２の間に印加する交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎをｆ１（例えば、ｆ１＝１ＭＨｚ）に設定し（ステップＳＴ２２）、周波数ｆ１の交流電圧Ｖ（ｆ１）を２個の電極２１，２２の間に印加する（ステップＳＴ２３）。
インピーダンス計測部１２は、周波数ｆ１の交流電圧Ｖ（ｆ１）を印加すると、２個の電極２１，２２間のインピーダンスＺ１，２として、そのインピーダンスＺ１，２の実数成分であるレジスタンスＲ１，２と、そのインピーダンスＺ１，２の虚数成分であるリアクタンスＸ１，２を計測する（ステップＳＴ２４）。
インピーダンス計測部１２は、計測結果である電極２１，２２間のインピーダンスＺ１，２を例えば内部のメモリに記録する（ステップＳＴ２５）。
【００７０】
インピーダンス計測部１２は、周波数ｆ１の交流電圧Ｖ（ｆ１）が印加された場合の電極２１，２２間のインピーダンスＺの計測が完了すると、２個の電極２１，２２の間に印加する交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎをｆ２（例えば、ｆ２＝１．０５ＭＨｚ）に高める変更を行って（ステップＳＴ２７）、周波数ｆ２の交流電圧Ｖ（ｆ２）を２個の電極２１，２２の間に印加する（ステップＳＴ２３）。
インピーダンス計測部１２は、周波数ｆ２の交流電圧Ｖ（ｆ２）を印加すると、２個の電極２１，２２間のインピーダンスＺ１，２として、そのインピーダンスＺ１，２の実数成分であるレジスタンスＲ１，２と、そのインピーダンスＺ１，２の虚数成分であるリアクタンスＸ１，２を計測する（ステップＳＴ２４）。
インピーダンス計測部１２は、計測結果である電極２１，２２間のインピーダンスＺ１，２を例えば内部のメモリに記録する（ステップＳＴ２５）。
【００７１】
インピーダンス計測部１２は、周波数ｆＮの交流電圧Ｖ（ｆＮ）が印加された場合の電極２１，２２間のインピーダンスＺ１，２の計測が完了するまで、ステップＳＴ２３〜ＳＴ２７の処理を繰り返し実施する。
即ち、インピーダンスＺ１，２の計測回数がＮ回に到達するまで、ステップＳＴ２３〜ＳＴ２７の処理を繰り返し実施する（ステップＳＴ２６）。
【００７２】
次に、電極選択部１１は、２個の電極２１，２３を選択する（ステップＳＴ２１）。
インピーダンス計測部１２は、電極選択部１１が２個の電極２１，２３を選択すると（ステップＳＴ２１）、２個の電極２１，２２が選択された場合と同様にして、電極２１，２３間のインピーダンスＺ１，３を計測して、そのインピーダンスＺ１，３を例えば内部のメモリに記録する。
即ち、インピーダンス計測部１２は、２個の電極２ｉ，２ｊについて、電極選択部１１により全ての組み合わせが選択されるまで、ステップＳＴ２１〜ＳＴ２７の処理を繰り返し実施する（ステップＳＴ２８）。
これにより、例えば、Ｍ＝１２であれば、全部で６６通りのインピーダンスＺ１，２，Ｚ１，３，・・・，ＺＭ−１，Ｍが計測されて、これらのインピーダンスＺ１，２，Ｚ１，３，・・・，ＺＭ−１，Ｍが例えば内部のメモリに記録される。
【００７３】
インピーダンス計測部１２は、インピーダンスＺ１，２，Ｚ１，３，・・・，ＺＭ−１，Ｍの計測が完了すると、図５に示すように、電極選択部１１により選択される２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせ毎に、内部のメモリに記録にしている各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合のインピーダンスＺｉ，ｊを複素平面（横軸：レジスタンスＲｉ，ｊ、縦軸：リアクタンスＸｉ，ｊ）上にプロットすることで、その複素平面上に描かれるインピーダンスＺｉ，ｊの軌跡であるＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを生成する（ステップＳＴ２９）。
【００７４】
ここで、図１２は血漿と赤血球が混在している動脈送血管１の内部における電気的成分を示す等価回路である。
図１２において、Ｒｐｗ−ｉ，ｊは電極２ｉと電極２ｊの間に存在している血漿の電気抵抗（上記の電気抵抗Ｒ２に相当する）であり、Ｒｃｔ−ｉ，ｊは電極２ｉと電極２ｊの間に存在している赤血球の界面における接触抵抗（上記の電気抵抗Ｒ３に相当する）である。
また、Ｃｄｌ−ｉ，ｊは電極２ｉと電極２ｊの間に存在している赤血球の界面における電気二重層容量（上記の電気抵抗Ｒ４に相当する）である。
さらに、Ｌｉ，ｊは電極２ｉと電極２ｊの間に存在している赤血球と電極２ｉ，２ｊの接触界面におけるインダクタンス（上記の電気抵抗Ｒ５に相当する）であり、ＲＬ−ｉ，ｊは電極２ｉと電極２ｊの間に存在している血漿と電極２ｉ，２ｊの接触界面における電気抵抗（上記の電気抵抗Ｒ６に相当する）である。
なお、ＺＦ−ｉ，ｊはインダクタンスＬｉ，ｊ及び電気抵抗ＲＬ−ｉ，ｊの直列回路と接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊからなる並列回路のファラデーインピーダンスである。
【００７５】
動脈送血管１の内部における電気的成分が図１２の等価回路で表される場合、インピーダンス計測部１２により計測されるインピーダンスＺｉ，ｊは、下記の式（１１）のように表される。
【００７６】
【数３】
ただし、ｊは虚数単位、ωは交流の角振動数である。
【００７７】
また、動脈送血管１の内部における電気的成分が図１２の等価回路で表される場合、インピーダンス計測部１２により生成されるＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットは、図１３に示すようなプロットになる。
【００７８】
【数４】
ただし、ａ１−ｉ，ｊ，ａ２−ｉ，ｊ，ａＸ−ｉ，ｊは電気抵抗に関する定数、ｆｍａｘＣ−ｉ，ｊはリアクタンスＸｉ，ｊが最大であるインピーダンスＺＸｍａｘ−ｉ，ｊが計測される際に印加された交流電圧Ｖの周波数である。
また、ｆｍａｘＬ−ｉ，ｊはインダクタンスＬｉ，ｊが最大であるインピーダンスＺＬｍａｘ−ｉ，ｊが計測される際に印加された交流電圧Ｖの周波数である。
【００７９】
ここでは、インピーダンス計測部１２が２個の電極２ｉ，２ｊの間に印加する交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎを段階的に高めていく例を示したが、交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎを段階的に下げていくようにしてもよい。
また、交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎの間隔は、等間隔でもよいし、不等間隔でもよい。
例えば、交流電圧Ｖ（ｆｎ）の周波数ｆｎの間隔を不等間隔とする場合、レジスタンスＲｉ，ｊが最大になるインピーダンスＺＲｍａｘ−ｉ，ｊ、レジスタンスＲｉ，ｊが最小になるインピーダンスＺＲｍｉｎ−ｉ，ｊや、リアクタンスＸｉ，ｊが最大になるインピーダンスＺＸｍａｘ−ｉ，ｊが計測される可能性が高いと考えられる周波数ｆｎの付近の間隔を、これらのインピーダンスが計測される可能性が低いと考えられる周波数ｆｎの付近の間隔よりも狭くする態様が考えられる。
【００８０】
接触抵抗特定部１３は、インピーダンス計測部１２が電極選択部１１により選択される２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせ毎に、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを生成すると、２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせに対応するＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを参照して、各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合のインピーダンスＺｉ，ｊのレジスタンスＲｉ，ｊを比較し、レジスタンスＲｉ，ｊが最大であるインピーダンスＺＲｍａｘ−ｉ，ｊを探索する（ステップＳＴ３０）。
図１３の例では、レジスタンスＲｉ，ｊが最大であるインピーダンスＺＲｍａｘ−ｉ，ｊとして、レジスタンスが「Ｒｐｗ−ｉ，ｊ＋Ｒｃｔ−ｉ，ｊ」であるインピーダンスが探索される。
【００８１】
次に、接触抵抗特定部１３は、２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせに対応するＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを参照して、各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合のインピーダンスＺｉ，ｊのレジスタンスＲｉ，ｊを比較し、レジスタンスＲｉ，ｊが最小であるインピーダンスＺＲｍｉｎ−ｉ，ｊを探索する（ステップＳＴ３１）。
図１３の例では、レジスタンスＲｉ，ｊが最小であるインピーダンスＺＲｍｉｎ−ｉ，ｊとして、レジスタンスが「Ｒｐｗ−ｉ，ｊ」であるインピーダンスが探索される。
【００８２】
接触抵抗特定部１３は、インピーダンスＺＲｍａｘ−ｉ，ｊとインピーダンスＺＲｍｉｎ−ｉ，ｊを探索すると、そのインピーダンスＺＲｍａｘ−ｉ，ｊのレジスタンスＲｐｗ−ｉ，ｊ＋Ｒｃｔ−ｉ，ｊから、インピーダンスＺＲｍｉｎ−ｉ，ｊのレジスタンスＲｐｗ−ｉ，ｊを減算することで、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊを算出する（ステップＳＴ３２）。
Ｒｃｔ−ｉ，ｊ＝（Ｒｐｗ−ｉ，ｊ＋Ｒｃｔ−ｉ，ｊ）−Ｒｐｗ−ｉ，ｊ （１６）
これにより、電極選択部１１により選択される２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせ毎に、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊが算出される。
【００８３】
ここでは、接触抵抗特定部１３が、インピーダンスＺＲｍａｘ−ｉ，ｊのレジスタンスＲｐｗ−ｉ，ｊ＋Ｒｃｔ−ｉ，ｊから、インピーダンスＺＲｍｉｎ−ｉ，ｊのレジスタンスＲｐｗ−ｉ，ｊを減算することで、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊを算出する方法を示したが、これは一例に過ぎず、他の方法で、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊを特定するようにしてもよい。
例えば、過去の接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊの特定結果や実験結果などに基づいて、各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合のインピーダンスＺｉ，ｊと、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊとの対応関係を示すマップを予め作成し、接触抵抗特定部１３が、当該マップを参照して、インピーダンス計測部１２により計測されたインピーダンスＺｉ，ｊから、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊを特定するようにしてもよい。
【００８４】
電気二重層容量特定部１４は、インピーダンス計測部１２が電極選択部１１により選択される２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせ毎に、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを生成すると、２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせに対応するＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを参照して、各周波数ｆｎの交流電圧Ｖ（ｆｎ）が印加された場合のインピーダンスＺｉ，ｊのリアクタンスＸｉ，ｊを比較し、リアクタンスＸｉ，ｊが最大であるインピーダンスＺＸｍａｘ−ｉ，ｊを探索する（ステップＳＴ３３）。
図１３の例では、リアクタンスＸｉ，ｊが最大であるインピーダンスＺＸｍａｘ−ｉ，ｊとして、周波数ｆｍａｘＣ−ｉ，ｊの交流電圧Ｖ（ｆｍａｘＣ−ｉ，ｊ）が印加された場合に計測されたインピーダンスが探索される。
【００８５】
電気二重層容量特定部１４は、インピーダンスＺＸｍａｘ−ｉ，ｊを探索すると、インピーダンス計測部１２によりインピーダンスＺＸｍａｘ−ｉ，ｊが計測される際に印加された交流電圧Ｖ（ｆｍａｘＣ−ｉ，ｊ）の周波数ｆｍａｘＣ−ｉ，ｊと、接触抵抗特定部１３により特定された接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊとを上記の式（１３）に代入して、電極２ｉと電極２ｊの間に存在している赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊを算出する（ステップＳＴ３４）。
これにより、電極選択部１１により選択される２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせ毎に、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊが特定される。
【００８６】
ここでは、電気二重層容量特定部１４が、インピーダンス計測部１２によりインピーダンスＺＸｍａｘ−ｉ，ｊが計測される際に印加された交流電圧Ｖ（ｆｍａｘＣ−ｉ，ｊ）の周波数ｆｍａｘＣ−ｉ，ｊと、接触抵抗特定部１３により特定された接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊとを上記の式（１３）に代入して、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊを算出する方法を示したが、これは一例に過ぎず、他の方法で、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊを特定するようにしてもよい。
例えば、過去の電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊの算出結果や実験結果などに基づいて、赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊと電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊの対応関係を示すマップを予め作成し、電気二重層容量特定部１４が、当該マップを参照して、接触抵抗特定部１３により特定された接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊから、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊを特定するようにしてもよい。
【００８７】
凝集状態変化認定部１５は、電気二重層容量特定部１４が電極選択部１１により選択される２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせ毎に電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊを特定すると、２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせ毎に、当該電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊと予め設定された下限容量Ｃｌｔｈを比較する。
凝集状態変化認定部１５は、電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊと下限容量Ｃｌｔｈを比較して、その電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊが下限容量Ｃｌｔｈより小さい場合（ステップＳＴ３５）、電極２ｉと電極２ｊの間に存在している赤血球の表面積が小さいので、赤血球の凝集状態に変化がある旨（赤血球が凝集している旨）を認定して、その認定結果を出力する（ステップＳＴ３６）。
また、赤血球の凝集状態が変化している位置を示す情報として、電極選択部１１により選択された２個の電極２ｉ，２ｊを示す情報を出力する。
【００８８】
ここでは、凝集状態変化認定部１５は、１個の下限容量Ｃｌｔｈが設定されて、１個の下限容量Ｃｌｔｈと電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊを比較するものについて示したが、図１の凝集状態変化認定部６と同様に、値が異なる複数個の下限容量Ｃｌｔｈが設定されて、複数個の下限容量Ｃｌｔｈと電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊを比較するようにしてもよい。
また、電極選択部１１により選択される２個の電極２ｉ，２ｊの距離が長くなる程、電気二重層容量特定部１４により特定される電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊが小さくなる傾向があるため、電極選択部１１により選択される２個の電極２ｉ，２ｊ毎に下限容量Ｃｌｔｈが設定されるようにしてもよい。
即ち、電極選択部１１により選択される２個の電極２ｉ，２ｊの距離が長い程、小さな下限容量Ｃｌｔｈが設定されるようにしてもよい。
【００８９】
認定結果提示部１６は、凝集状態変化認定部１５から赤血球の凝集状態に変化がある旨を示す認定結果を受けると、その認定結果を示すメッセージ等をディスプレイに表示する。あるいは、その認定結果を示すメッセージ等をスピーカから音声出力する（ステップＳＴ３７）。
その際、凝集状態変化認定部１５から赤血球の凝集状態が変化している位置を示す情報として、電極選択部１１により選択された２個の電極２ｉ，２ｊを示す情報を受けると、２個の電極２ｉ，２ｊの間の位置を表示する。例えば、２個の電極２ｉ−電極２ｊを結ぶ線分Ｌｉ−ｊを表示する。
これにより、ユーザは、赤血球の凝集状態が変化している位置が、電極２ｉと電極２ｊの間にあることを認識することができる。
【００９０】
なお、認定結果提示部１６は、凝集状態変化認定部１５から認定結果を受けなければ、赤血球の凝集状態に変化がない旨を示すメッセージ等をディスプレイに表示する。あるいは、赤血球の凝集状態に変化がない旨を示すメッセージ等をスピーカから音声出力する。あるいは、メッセージ等の表示や音声出力を行わない。
【００９１】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、接触抵抗特定部１３が、インピーダンス計測部１２により計測されたインピーダンスＺｉ，ｊから、血液が流れている動脈送血管１内で、流れている位置が異なる複数の赤血球の界面における接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊを特定し、電気二重層容量特定部１４が、接触抵抗特定部１３より特定された接触抵抗Ｒｃｔ−ｉ，ｊを用いて、流れている位置が異なる複数の赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊを特定するように構成したので、電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊから流れている位置が異なる複数の赤血球の表面積を把握することができるようになり、その結果、赤血球の凝集状態の変化を迅速かつ正確に検知することができるとともに、赤血球の凝集状態が変化している位置を特定することができる効果を奏する。
【００９２】
また、この実施の形態２によれば、電極選択部１１により選択される２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせ毎に、電気二重層容量特定部１４により特定された電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊが予め設定された下限容量Ｃｌｔｈより小さい場合、赤血球の凝集状態に変化がある旨を認定して、その認定結果を出力するとともに、赤血球の凝集状態が変化している位置を示す情報を出力する凝集状態変化認定部１５を設けるように構成したので、電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊと赤血球の表面積との対応関係が分からないユーザでも、赤血球の凝集状態に変化があることを速やかに認識することができるとともに、赤血球の凝集状態が変化している位置を速やかに認識することができる効果を奏する。
【００９３】
さらに、この実施の形態２によれば、Ｍ個の電極２１〜２Ｍが人工心臓の動脈送血管１の周囲に設置されているように構成したので、人工心臓における赤血球の凝集状態の変化を正確に検知することができる効果を奏する。
【００９４】
なお、この実施の形態２では、予め下限容量Ｃｌｔｈが凝集状態変化認定部１５に設定されているものについて示したが、その下限容量Ｃｌｔｈの設定を受け付けるマンマシンインタフェース部（例えば、キーボード、マウス、タッチパネルなど）を実装し、ユーザがマンマシンインタフェース部を操作して、その下限容量Ｃｌｔｈを適宜設定するようにしてもよい。
【００９５】
これにより、赤血球の凝集が問題とされる確率が少しでもあれば、凝集状態変化認定部１５から赤血球の凝集状態に変化がある旨の認定結果が出力されることをユーザが希望する場合、ユーザがマンマシンインタフェース部を操作して、例えば、統計的に赤血球の凝集が問題とされる確率が１０％以上の電気二重層容量Ｃｄｌが下限容量Ｃｌｔｈとなるように設定すればよい。
一方、赤血球の凝集が問題とされる確率がかなり高いときに限り、凝集状態変化認定部１５から赤血球の凝集状態に変化がある旨の認定結果が出力されることをユーザが希望する場合、ユーザがマンマシンインタフェース部を操作して、例えば、統計的に赤血球の凝集が問題とされる確率が９０％以上の電気二重層容量Ｃｄｌが下限容量Ｃｌｔｈとなるように設定すればよい。
【００９６】
また、この実施の形態２では、凝集状態変化認定部１５が、赤血球の凝集状態が変化している位置を示す情報として、電極選択部１１により選択された２個の電極２ｉ，２ｊを示す情報を出力すると、認定結果提示部７が、赤血球の凝集状態が変化している位置として、２個の電極２ｉ，２ｊの間の位置を表示するようにしているが、以下に示すように、赤血球の凝集状態が変化している位置を更に具体的に表示するようにしてもよい。
【００９７】
人工心臓の動脈送血管１には、上述したように、Ｍ個の電極２１〜２Ｍが設置されているが、例えば、Ｍ＝１２であれば、２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせが６６通りになり、電極選択部１１により選択される２個の電極２ｉ，２ｊの組み合わせ毎に、電気二重層容量特定部１４が、電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊを算出するので、全部で６６通りの電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊを算出する。
したがって、この場合、凝集状態変化認定部１５は、６６通りの電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊと下限容量Ｃｌｔｈを比較し、どの組み合わせの電極２ｉ，２ｊのときに、その電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊが下限容量Ｃｌｔｈより小さくなるかを特定する。
【００９８】
凝集状態変化認定部１５は、電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊが下限容量Ｃｌｔｈより小さくなる電極２ｉ，２ｊの組み合わせの数が少なくとも２個以上ある場合、赤血球の凝集状態が変化している位置の具体的な特定処理を実施する。ただし、電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊが下限容量Ｃｌｔｈより小さくなる電極２ｉ，２ｊの組み合わせの数が１個である場合、赤血球の凝集状態が変化している位置の具体的な特定処理を実施せず、上記の通り、赤血球の凝集状態が変化している位置を示す情報として、電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊが下限容量Ｃｌｔｈより小さくなる電極２ｉ，２ｊを示す情報を出力する。
以下、赤血球の凝集状態が変化している位置の具体的な特定処理を説明する。
【００９９】
例えば、電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊが下限容量Ｃｌｔｈより小さくなる電極２ｉ，２ｊの組み合わせの数が２個であり、電極２１−電極２５の組み合わせと、電極２４−電極２Ｍの組み合わせが、下限容量Ｃｌｔｈより小さくなる電極２ｉ，２ｊの組み合わせであるとすると、図１４に示すように、電極２１と電極２５を結ぶ線分Ｌ１−５と、電極２４−電極２Ｍを結ぶ線分Ｌ４−Ｍとの交点Ｎｄが、赤血球の凝集状態が変化している位置であるとして特定する。
この場合、凝集状態変化認定部１５は、赤血球の凝集状態が変化している位置を示す情報として、交点Ｎｄの位置を示す座標情報を認定結果提示部１６に出力する。
ここでは、凝集状態変化認定部１５が、交点Ｎｄの位置を示す座標情報を出力しているが、交点Ｎｄの位置を示す座標情報の代わりに、線分Ｌ１−５と線分Ｌ４−Ｍの交点Ｎｄが“凝集状態の変化位置である”旨を示すフラグ情報を出力するようにしてもよい。
【０１００】
認定結果提示部１６は、凝集状態変化認定部１５から赤血球の凝集状態が変化している位置を示す情報として、交点Ｎｄの位置を示す座標情報を受けると、赤血球の凝集状態が変化している位置として、交点Ｎｄの位置を表示する（図１４を参照）。この場合、認定結果提示部１６は、更に、電極２１と電極２５を結ぶ線分Ｌ１−５、及び、電極２４−電極２Ｍを結ぶ線分Ｌ４−Ｍに関する情報を凝集状態変化認定部１５から受け取り、これらの線分に関する情報を表示しても良い。
凝集状態変化認定部１５から赤血球の凝集状態が変化している位置を示す情報として、交点Ｎｄの位置を示す座標情報ではなく、線分Ｌ１−５と線分Ｌ４−Ｍの交点Ｎｄが“凝集状態の変化位置である”旨を示すフラグ情報を受けているときは、認定結果提示部１６が、線分Ｌ１−５と線分Ｌ４−Ｍの交点Ｎｄを特定して、その交点Ｎｄの位置を表示する。
これにより、ユーザは、赤血球の凝集状態が変化している位置の概略的な位置（２個の電極の間の位置）ではなく、具体的な位置（交点Ｎｄの位置）を認識することができる。
【０１０１】
ただし、電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊが下限容量Ｃｌｔｈより小さくなる電極２ｉ，２ｊの組み合わせの数が２個である場合でも、下限容量Ｃｌｔｈより小さくなる電極２ｉ，２ｊの組み合わせが、例えば、電極２２−電極２４の組み合わせと、電極２５−電極２Ｍの組み合わせであるような場合、図１５に示すように、電極２２と電極２４を結ぶ線分Ｌ２−４と、電極２５−電極２Ｍを結ぶ線分Ｌ５−Ｍとが交わらない。
このような場合、凝集状態変化認定部１５は、赤血球の凝集状態が変化している位置を示す情報として、電極２２，２４を示す情報と、電極２５，２Ｍを示す情報とを認定結果提示部１６に出力する。
【０１０２】
ここでは、電気二重層容量Ｃｄｌ−ｉ，ｊが下限容量Ｃｌｔｈより小さくなる電極２ｉ，２ｊの組み合わせの数が２個であるときに、赤血球の凝集状態が変化している位置の具体的な特定処理を実施するものについて示したが、その組み合わせの数が２個以上であればよく、例えば、その組み合わせの数が３個である場合、図１６に示すように、複数個の交点Ｎｄ１，Ｎｄ２が現れることがある。更に、組み合わせの数が４個以上の多数であり、複数個の交点Ｎｄ１，Ｎｄ２，Ｎｄ３，Ｎｄ４等が現れることがある。
このような場合には、凝集状態変化認定部１５が、複数個の交点Ｎｄ１，Ｎｄ２等を示す座標情報を認定結果提示部１６に出力する。
この出力に基づく表示を認定結果提示部１６が行う場合、複数個の交点Ｎｄ１，Ｎｄ２等を示す座標情報に基づき生成された画像（即ち、赤血球を含む血液が流れる管の断面図、及び、その管の断面図内で複数個の交点Ｎｄ１，Ｎｄ２等を結んだ画像）を表示することにより、赤血球の凝集状態が変化している部分の形状（即ち、凝集状態の赤血球の形状）を把握しやすいように表示しても良い。
更に、例えば上述のような１２個の電極２１〜２Ｍが設置されており、６６通りの電極の組み合わせがある場合、６６通りの電極の組み合わせの各々につき、赤血球を含む血液が流れる管が延びる方向における複数個所につき、赤血球の凝集状態が変化している位置の特定（複数個の交点の特定）を行って、赤血球の凝集状態が変化している位置を示す座標情報を出力し、その情報に基づき、赤血球の凝集状態が変化している部分の形状の立体的な表示を行うことも可能である。
【０１０３】
実施の形態３．
上記実施の形態１，２では、２個又はＭ個の電極２が人工心臓の動脈送血管１の周囲に設置されているものを示したが、２個又はＭ個の電極２が手術用又は透析用の体外循環回路の周囲に設置されているようにしてもよい。
このように、２個又はＭ個の電極２が手術用又は透析用の体外循環回路の周囲に設置されている場合、その体外循環回路における赤血球の凝集状態を迅速かつ正確に検知することができる効果を奏する。
したがって、赤血球モニターは、埋込み型の人工心臓や体外循環回路などに応用可能な技術であるが、本発明を更に発展させることによって、例えば、飛行機内等で発症するエコノミークラス症候群を未然に防止する技術にも応用できる可能性がある。
【０１０４】
参考の形態．
上記実施の形態１〜３では、赤血球の界面における電気二重層容量Ｃｄｌを特定することで、赤血球の凝集状態の変化を迅速かつ正確に検知する赤血球モニターについて示したが、特許（特許第０３７７２２３７号）に開示されている技術を当該赤血球モニターに適用するようにしてもよい。
【０１０５】
特許第０３７７２２３７号には、多次元多点測定によって、液体、気体、固体が混じっている混相流内において、液体や気体内の固体の濃度分布や、液体内の気体分布を可視化計測する技術が開示されている。
即ち、計測対象物の外周に多数の電極を配置させて、各電極間のキャパシタンスやインピーダンスを測定し、画像再構成法を利用して、その測定結果から固体や気体の濃度分布を画像化する技術が開示されている。
【０１０６】
人工心臓の動脈送血管１又は体外循環回路の周囲にＭ個の電極２を配置して、特許第０３７７２２３７号に開示されている技術を当該赤血球モニターに適用すれば、各電極間のキャパシタンスやインピーダンスの測定結果から、赤血球の濃度分布を画像化することができる。
【０１０７】
尚、赤血球の界面における電気二重層容量の特定は、前述の各実施の形態に記載されたものには限られず、例えば、様々な条件等を考慮した実験や算出等により、複数の電極間のインピーダンスと電気二重層容量の対応関係を示すマップを作成しておき、このマップを使用して電気二重層容量を特定する形態、その他の形態が取られ得る。即ち、本発明は、赤血球の界面における電気二重層容量が赤血球の表面積の関数となることに着目し、赤血球の界面における電気二重層容量に基づき、赤血球の凝集状態の変化を迅速かつ正確に検知する点にその特徴を有するものである。
【符号の説明】
【０１０８】
１ 人工心臓の動脈送血管、２１，２２，・・・，２Ｍ 電極、３，１２ インピーダンス計測部（インピーダンス計測手段）、４，１３ 接触抵抗特定部（接触抵抗特定手段）、５，１４ 電気二重層容量特定部（電気二重層容量特定手段）、６，１５ 凝集状態変化認定部（凝集状態変化認定手段）、７，１６ 認定結果提示部、１１ 電極選択部（インピーダンス計測手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤血球の界面における電気二重層容量に基づき、赤血球の凝集状態の変化を検知する赤血球モニター。
【請求項２】
血液が流れている空間の周囲に設置されている複数の電極の間に、所定の周波数の交流電圧が印加された場合の複数の電極間のインピーダンスを計測するインピーダンス計測手段と、前記インピーダンス計測手段により計測された複数の電極間のインピーダンスから赤血球の界面における接触抵抗を特定する接触抵抗特定手段と、前記接触抵抗特定手段により特定された接触抵抗を用いて、赤血球の界面における電気二重層容量を特定する電気二重層容量特定手段とを備えた赤血球モニター。
【請求項３】
接触抵抗特定手段は、インピーダンス計測手段により計測された複数の電極間のインピーダンスから、血液が流れている空間内で、流れている位置が異なる複数の赤血球の界面における接触抵抗を特定し、
電気二重層容量特定手段は、前記接触抵抗特定手段により特定された接触抵抗を用いて、流れている位置が異なる複数の赤血球の界面における電気二重層容量を特定する
ことを特徴とする請求項２記載の赤血球モニター。
【請求項４】
インピーダンス計測手段は、複数の電極の間に印加される交流電圧の周波数を順次切り換えながら、各周波数の交流電圧が印加された場合の複数の電極間のインピーダンスを計測し、
接触抵抗特定手段は、前記インピーダンス計測手段により計測された複数の電極間のインピーダンスの中から、実数成分が最大になるインピーダンス及び実数成分が最小になるインピーダンスを探索し、赤血球の界面における接触抵抗として、前記最大の実数成分と前記最小の実数成分との差分を算出し、
電気二重層容量特定手段は、前記インピーダンス計測手段により計測された複数の電極間のインピーダンスの中から、虚数成分が最大になるインピーダンスを探索し、そのインピーダンスが前記インピーダンス計測手段により計測される際に印加された交流電圧の周波数と前記接触抵抗から、赤血球の界面における電気二重層容量を特定する
ことを特徴とする請求項２または請求項３記載の赤血球モニター。
【請求項５】
電気二重層容量特定手段により特定された電気二重層容量が所定の下限容量より小さい場合、赤血球の凝集状態に変化がある旨を認定する凝集状態変化認定手段を設けたことを特徴とする請求項２から請求項４のうちのいずれか１項記載の赤血球モニター。
【請求項６】
複数の電極が人工心臓の動脈送血管の周囲に設置されていることを特徴とする請求項２から請求項５のうちのいずれか１項記載の赤血球モニター。
【請求項７】
複数の電極が手術用又は透析用の体外循環回路の周囲に設置されていることを特徴とする請求項２から請求項５のうちのいずれか１項記載の赤血球モニター。
【請求項８】
赤血球の界面における電気二重層容量に基づき、赤血球の凝集状態の変化を検知する赤血球のモニタリング方法。
【請求項９】
血液が流れている空間の周囲に設置されている複数の電極の間に、所定の周波数の交流電圧が印加された場合の複数の電極間のインピーダンスを計測するインピーダンス計測処理ステップと、前記インピーダンス計測処理ステップで計測された複数の電極間のインピーダンスから赤血球の界面における接触抵抗を特定する接触抵抗特定処理ステップと、前記接触抵抗特定処理ステップで特定された接触抵抗を用いて、赤血球の界面における電気二重層容量を特定する電気二重層容量特定処理ステップとを備えた赤血球のモニタリング方法。
【請求項１】
赤血球の界面における電気二重層容量に基づき、赤血球の凝集状態の変化を検知する赤血球モニター。
【請求項２】
血液が流れている空間の周囲に設置されている複数の電極の間に、所定の周波数の交流電圧が印加された場合の複数の電極間のインピーダンスを計測するインピーダンス計測手段と、前記インピーダンス計測手段により計測された複数の電極間のインピーダンスから赤血球の界面における接触抵抗を特定する接触抵抗特定手段と、前記接触抵抗特定手段により特定された接触抵抗を用いて、赤血球の界面における電気二重層容量を特定する電気二重層容量特定手段とを備えた赤血球モニター。
【請求項３】
接触抵抗特定手段は、インピーダンス計測手段により計測された複数の電極間のインピーダンスから、血液が流れている空間内で、流れている位置が異なる複数の赤血球の界面における接触抵抗を特定し、
電気二重層容量特定手段は、前記接触抵抗特定手段により特定された接触抵抗を用いて、流れている位置が異なる複数の赤血球の界面における電気二重層容量を特定する
ことを特徴とする請求項２記載の赤血球モニター。
【請求項４】
インピーダンス計測手段は、複数の電極の間に印加される交流電圧の周波数を順次切り換えながら、各周波数の交流電圧が印加された場合の複数の電極間のインピーダンスを計測し、
接触抵抗特定手段は、前記インピーダンス計測手段により計測された複数の電極間のインピーダンスの中から、実数成分が最大になるインピーダンス及び実数成分が最小になるインピーダンスを探索し、赤血球の界面における接触抵抗として、前記最大の実数成分と前記最小の実数成分との差分を算出し、
電気二重層容量特定手段は、前記インピーダンス計測手段により計測された複数の電極間のインピーダンスの中から、虚数成分が最大になるインピーダンスを探索し、そのインピーダンスが前記インピーダンス計測手段により計測される際に印加された交流電圧の周波数と前記接触抵抗から、赤血球の界面における電気二重層容量を特定する
ことを特徴とする請求項２または請求項３記載の赤血球モニター。
【請求項５】
電気二重層容量特定手段により特定された電気二重層容量が所定の下限容量より小さい場合、赤血球の凝集状態に変化がある旨を認定する凝集状態変化認定手段を設けたことを特徴とする請求項２から請求項４のうちのいずれか１項記載の赤血球モニター。
【請求項６】
複数の電極が人工心臓の動脈送血管の周囲に設置されていることを特徴とする請求項２から請求項５のうちのいずれか１項記載の赤血球モニター。
【請求項７】
複数の電極が手術用又は透析用の体外循環回路の周囲に設置されていることを特徴とする請求項２から請求項５のうちのいずれか１項記載の赤血球モニター。
【請求項８】
赤血球の界面における電気二重層容量に基づき、赤血球の凝集状態の変化を検知する赤血球のモニタリング方法。
【請求項９】
血液が流れている空間の周囲に設置されている複数の電極の間に、所定の周波数の交流電圧が印加された場合の複数の電極間のインピーダンスを計測するインピーダンス計測処理ステップと、前記インピーダンス計測処理ステップで計測された複数の電極間のインピーダンスから赤血球の界面における接触抵抗を特定する接触抵抗特定処理ステップと、前記接触抵抗特定処理ステップで特定された接触抵抗を用いて、赤血球の界面における電気二重層容量を特定する電気二重層容量特定処理ステップとを備えた赤血球のモニタリング方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−５２９４４（Ｐ２０１２−５２９４４Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９６４２３（Ｐ２０１０−１９６４２３）
【出願日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（８９９００００５７）学校法人日本大学 (650)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（８９９００００５７）学校法人日本大学 (650)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
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