JP2001321436A

JP2001321436A - 血液浄化装置

Info

Publication number: JP2001321436A
Application number: JP2000140576A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Karakama; 厚志唐鎌; Kengo Murata; 賢悟村田
Original assignee: Asahi Medical Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Medical Co Ltd
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2000-05-12
Publication date: 2001-11-20

Abstract

(57)【要約】【課題】血液浄化装置に用いられる回転式のチューブ
ポンプの特性を考慮した最適な制御により、チューブポ
ンプによる送液の流量精度を向上させることができて、
操作者の負担の軽減と、装置全体の小型化、軽量化、お
よび低価格化を図ることができる血液浄化装置を提供す
ること。【解決手段】分離ポンプ６として用いられる回転式の
チューブポンプを制御するために、そのチューブポンプ
の１回転当たりの吐出量Ｔを目標流量Ｑと入口圧Ｐの関
数Ｔ（Ｑ，Ｐ）する関係式を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、患者の血液を導入
して処理した後に再び患者に戻す血液浄化装置に関し、
さらに具体的には、血液を血液濾過器に導入して血液中
の不要物質あるいは病因物質を取り除く療法、血液濾過
療法、血液透析療法、血液濾過透析療法、血漿交換療
法、二重濾療法、吸着式血液浄化療法または血漿吸着療
法などに用いて好適な血液浄化装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】血液濾過療法および血漿交換療法は、患
者の血液を血液濾過器に通して、濾過膜により血液濾過
液を分離し、その濾過液分離後の血液と共に、補液を患
者の体内に戻するものである。濾過膜によって分離され
た血液濾過液は、外部に排出される。これらの治療の場
合には、血液濾過器に血液を循環させる血液ポンプと、
血液濾過器から濾過液を排出する分離ポンプと、患者に
補液を注入する返漿ポンプが備えられており、それらの
ポンプは、濾過液の排出量と補液の注入量との関係など
に基づいて制御される。また、これらのポンプとして
は、回転式のチューブポンプが用いられている。そのチ
ューブポンプは、送液路を形成する弾性のチューブと、
外周部に複数のローラが取り付けられた回転体を備えて
おり、その回転体が回転されることにより、複数のロー
ラがチューブをしごきながら送液動作をする構成となっ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来より、血液を血液
濾過器に導入して、血液中の病因物質を取り除く療法を
実施する装置は知られている。しかしながら、このよう
な装置に用いられるチューブポンプは、その送液量と回
転体の回転速度が線形の比例関係にあるとして制御され
ていた。つまり、単に、チューブポンプの目標とする送
液量に応じた回転速度を維持するように、チューブポン
プの回転速度がフィードバック制御されていた。また、
流量誤差を補正する場合には、チューブポンプの実際の
送液量を測定し、それが目標の送液量となるように回転
速度を調整していた。しかし、このような調整作業は煩
雑であり、また熟練を要した。また、誤操作を招きやす
いという観点から、常時、患者を監視することが強いら
れるという問題もあった。

【０００４】一方、補液の注入量や血液濾過液の排出量
を重量計などを用いて計測しながら、それぞれのチュー
ブポンプを自動制御する方法も提案されている。しか
し、補液を補充したり血液濾過液を廃棄する際には、一
度、装置を停止して治療を止めなければならず、煩雑な
手順の作業が必要となる。また、治療中に誤って補液の
補充や血液濾過液の廃棄をした場合には、制御の誤差を
生じることがある。また、チューブポンプの自動制御の
ために必要となる重量計や付帯設備の増加に伴ない、装
置全体の大型化および高価格化を招いていた。

【０００５】本発明の目的は、血液浄化装置に用いられ
る回転式のチューブポンプの特性を考慮した最適な制御
により、チューブポンプによる送液の流量精度を向上さ
せることができて、操作者の負担の軽減と、装置全体の
小型化、軽量化、および低価格化を図ることができる血
液浄化装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の血液浄化装置
は、回転式のチューブポンプを用い、患者の血液を導入
して処理した後に再び患者に戻す血液浄化装置におい
て、前記チューブポンプの回転速度をＲ、１回転当たり
の吐出量をＴ、目標流量をＱ、入口側の圧力を入口圧
Ｐ、変換定数をＣとしたときに、吐出量Ｔを目標流量Ｑ
と入口圧Ｐの関数Ｔ（Ｑ，Ｐ）とする関係式Ｑ＝Ｒ・Ｔ
（Ｑ，Ｐ）・Ｃを用いて、前記チューブポンプを制御す
る制御手段を備え、前記吐出量Ｔの関数Ｔ（Ｑ，Ｐ）
は、関係式Ｑ＝Ｒ・Ｔ・Ｃを用いて、吐出量Ｔを一定と
仮定したまま目標流量Ｑと圧力Ｐを変数として目標流量
Ｑと実測流量との流量誤差を測定したときの測定結果に
基づき、前記流量誤差の二乗平均を最小とする最小二乗
法によって求められたものであることを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【０００８】図１は、本発明の一実施形態の概略構成図
であり、本例の血液浄化装置は、血漿交換療法を実施す
るための装置としての適用例である。回転式のチューブ
ポンプである血液ポンプ５によって、患者の体内から血
液が取り出される。その血液は、採血ライン２１を通
り、濾過膜（または、半透膜）１２を収容した血液濾過
器１１に導入されてから、返血ライン２２を通って再び
患者の体内に戻される。これらのライン２１，２２によ
って、血液循環路が形成されている。血液濾過器１１の
濾過膜１２によって濾過された血液濾過液（血液成分）
は、分離ライン２３中に介在する分離ポンプ６によって
排液される。この分離ポンプ６も回転式のチューブポン
プである。また、補液１３は、補液ライン２４中に介在
する返漿ポンプ７によって、返血ライン２２に送液され
る。その返漿ポンプ７も回転式のチューブポンプであ
る。

【０００９】２は、血液ポンプ５を駆動するための血液
ポンプ用モータ、３は、分離ポンプ６を駆動するための
分離ポンプ用モータ、４は、返漿ポンプ７を駆動するた
めの返漿ポンプ用モータある。また、血液濾過器１１に
は、濾過圧を測定するための濾過圧ライン２５が接続さ
れており、その濾過圧ライン２５の圧力が圧力変換器８
によって電気信号に変換され、その電気信号が制御部
（制御手段）１に伝達される。制御部１は、それぞれの
モータ２，３，４を駆動制御する。

【００１０】回転式のチューブポンプとしての血液ポン
プ５、分離ポンプ６、および返漿ポンプ７のそれぞれ
は、送液路を形成する弾性のチューブと、外周部に複数
のローラが取り付けられた回転体を備えており、その回
転体が回転されることにより、複数のローラがチューブ
をしごきながら送液動作をする構成となっている。チュ
ーブは円弧状に規制されており、その円弧の中心が回転
体の回転中心となり、複数のローラは、公転しつつ自転
することによりチューブをしごいて送液する。

【００１１】ここで、このような回転式のチューブポン
プの特性について説明する。

【００１２】チューブポンプの回転体の公転速度を回転
速度Ｒ、チューブポンプの１回転させたときの送液量を
ポンプ１回転当たりの吐出量Ｔ、チューブポンプの単位
時間当たりの目標とする送液量を目標流量Ｑとし、そし
て、目標流量Ｑと回転速度Ｒを比例関係とし、さらにポ
ンプ１回転当たりの吐出量Ｔを一定と仮定した場合に
は、下記の関係式（１）が成立する。Ｃは変換定数であ
る。

【００１３】Ｑ＝Ｒ・Ｔ・Ｃ …（１）この関係式（１）を用い、ポンプ１回転当たりの吐出量
Ｔを一定と仮定して、回転速度Ｒを目標流量Ｑに応じて
制御した場合、その目標流量Ｑに対する実測流量（実際
に計測した流量）Ｑ′の誤差ｅ１（＝（Ｑ′−Ｑ）／
Ｑ）は、図２のように現れる。目標流量Ｑが小さくにな
る程、大きな誤差ｅ１が生じることが分かる。また、関
係式（１）を用いて、ポンプ１回転当たりの吐出量Ｔを
一定と仮定し、そして目標流量Ｑを一定に保ったまま、
チューブポンプの入口の圧力を（入口圧）Ｐを変化させ
た場合、誤差ｅ２（＝（Ｑ′−Ｑ）／Ｑ）は、図３のよ
うに現れる。入口圧Ｐが低くなる程、実測流量Ｑ′が目
標流量Ｑよりも小さくなり、逆に、入口圧Ｐが高くなる
程、実測流量Ｑ′が目標流量Ｑよりも大きくなることが
分かる。

【００１４】本発明は、このようなチューブポンプの特
性に着眼し、誤差ｅ１、ｅ２をなくすように回転速度Ｒ
を制御する。

【００１５】すなわち、ポンプ１回転当たりの吐出量Ｔ
を目標流量Ｑと入口圧Ｐの関数Ｔ（Ｑ，Ｐ）とし、下記
の関係式（２）を用いてチューブポンプを制御する。

【００１６】Ｑ＝Ｒ・Ｔ（Ｑ，Ｐ）・Ｃ …（２）ポンプ１回転当たりの吐出量Ｔの関数Ｔ（Ｑ，Ｐ）は、
次のようにして求める。まず、前述した関係式（１）を
用い、ポンプ１回転当たりの吐出量Ｔを一定と仮定した
まま、目標流量Ｑと圧力Ｐを変数として、目標流量Ｑと
実測流量Ｑ′との流量誤差を測定する。そして、その流
量誤差を最小とする最小二乗法によって、ポンプ１回転
当たりの吐出量Ｔの関数Ｔ（Ｑ，Ｐ）を求める。

【００１７】図４は、このようにして求めた関数Ｔ
（Ｑ，Ｐ）の一例を示す。図４から明らかなように、一
定の目標流量Ｑにおいて、入口圧Ｐが低くなった場合に
は、ポンプ１回転当たりの吐出量Ｔが小さくなるため、
結果的に、回転速度Ｒが大きくなるように制御されるこ
とになる。また、一定の目標流量Ｑにおいて、逆に、入
口圧Ｐが高くなった場合には、ポンプ１回転当たりの吐
出量Ｔが大きくなるため、結果的に、回転速度Ｒが小さ
くなるように制御される。一方、一定の０［ｍｍＨｇ］
の入口圧Ｐにおいて、目標流量Ｑを小さくした場合に
は、ポンプ１回転当たりの吐出量Ｔが大きくなり、結果
的に、回転速度Ｒが小さくなるように制御されることに
なる。また、一定の０［ｍｍＨｇ］の入口圧Ｐにおい
て、逆に、目標流量Ｑを大きくした場合には、ポンプ１
回転当たりの吐出量Ｔが小さくなり、結果的に、回転速
度Ｒが大きくなるように制御される。

【００１８】このように、ポンプ１回転当たりの吐出量
Ｔを目標流量Ｑと入口圧Ｐの関数Ｔ（Ｑ，Ｐ）とする関
係式（２）を用いて、チューブポンプを制御することに
より、チューブポンプによる送液の流量精度が向上する
ことになる。

【００１９】図１の血液浄化装置においては、分離ポン
プ６の入口圧Ｐを圧力変換器８によって測定し、その入
口圧Ｐと関係式（２）を用いて、分離ポンプ６を制御す
ることができる。血液ポンプ５と返漿ポンプ７に関して
は、それらの入口圧Ｐの変化が小さいため、それらの入
口圧Ｐを一定として、関係式（２）を用いた制御をす
る。送液の流量精度をさらに向上させるためには、血液
ポンプ５と返漿ポンプ７の入口圧Ｐを測定して、その入
口圧Ｐと関係式（２）を用いて、それらの血液ポンプ５
と返漿ポンプ７を制御すればよい。

【００２０】（他の実施形態）図５は、本発明の他の実
施形態の概略構成図であり、本例の血液浄化装置は、吸
着式血液浄化療法を実施するための装置としての適用例
である。本例の場合は、採血ライン２１と返血ライン２
２によって形成される血液循環路中に、回転式のチュー
ブポンプである血液ポンプ５と共に、血液吸着器３０を
備えた構成となっている。血液吸着器３０は、活性炭や
陰イオン交換樹脂などの吸着体を備えており、その吸着
体によって血液中の病因物質を吸着する。

【００２１】血液ポンプ５を駆動するための血液ポンプ
モータ２は、制御部１によって制御される。その際に
は、血液ポンプ５の入口圧Ｐを測定し、その入口圧Ｐと
関係式（２）を用いて血液ポンプ５を制御する。この結
果、血液ポンプ５による送液の流量精度が向上すること
になる。また、血液ポンプ５の入口圧Ｐを一定とし、関
係式（２）を用いて血液ポンプ５を制御してもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、血液浄
化装置に用いられる回転式のチューブポンプを制御する
ために、そのチューブポンプの１回転当たりの吐出量Ｔ
を目標流量Ｑと入口圧Ｐの関数Ｔ（Ｑ，Ｐ）する関係式
を用いることにより、チューブポンプによる送液の流量
精度を向上させることができ、この結果、頻繁な計量作
業や調整作業を不要として、操作者の負担を軽減するこ
とができると共に、装置全体の小型化、軽量化、および
低価格化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。

【図２】チューブポンプの１回転当たりの吐出量を一定
と仮定して制御したときの目標流量と誤差との関係の説
明図である。

【図３】チューブポンプの１回転当たりの吐出量を一定
と仮定して制御したときの入口圧と誤差との関係の説明
図である。

【図４】チューブポンプの１回転当たりの吐出量、目標
流量、および入口圧の関係の説明図である。

【図５】本発明の他の実施形態を示す概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１制御部（制御手段）２血液ポンプ用モータ３分離ポンプ用モータ４返漿ポンプ用モータ５血液ポンプ６分離ポンプ７返漿ポンプ８圧力変換器１１血液濾過器１２血液濾過器の濾過膜１３補液２１採血ライン２２返血ライン２３分離ライン２４補液ライン２５濾過圧ライン３０血液吸着器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4C077 AA05 AA12 BB01 BB02 DD07 EE01 HH03 HH09 HH15 JJ03 JJ08 JJ16 JJ19 JJ27 KK23 KK25 KK27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転式のチューブポンプを用い、患者の
血液を導入して処理した後に再び患者に戻す血液浄化装
置において、前記チューブポンプの回転速度をＲ、１回転当たりの吐
出量をＴ、目標流量をＱ、入口側の圧力を入口圧Ｐ、変
換定数をＣとしたときに、吐出量Ｔを目標流量Ｑと入口
圧Ｐの関数Ｔ（Ｑ，Ｐ）とする関係式Ｑ＝Ｒ・Ｔ（Ｑ，
Ｐ）・Ｃを用いて、前記チューブポンプを制御する制御
手段を備え、前記吐出量Ｔの関数Ｔ（Ｑ，Ｐ）は、関係式Ｑ＝Ｒ・Ｔ
・Ｃを用いて、吐出量Ｔを一定と仮定したまま目標流量
Ｑと圧力Ｐを変数として目標流量Ｑと実測流量との流量
誤差を測定したときの測定結果に基づき、前記流量誤差
の二乗平均を最小とする最小二乗法によって求められた
ものであることを特徴とする血液浄化装置。
【請求項２】患者から導入した血液を濾過処理する血
液濾過器を備え、前記チューブポンプは、前記血液濾過器から分離される
血液濾過液の分離路中に備えられた分離ポンプであるこ
とを特徴とする請求項１に記載の血液浄化装置。