JP2002520096A - ダイアリサンスを決定する方法および該方法のための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 体外血液処理の間に、透析器（ダイアライザ）のダイアリサンスを決定する本発明の方法に従えば、透析液中の特定物質の濃度が該透析器の上流で、透析液路中において変化される。前記物質の濃度は、所定の初期値に基づいて変化され、それから該初期値に戻される。透析液中の前記物質の濃度は、透析器の上流または下流に位置する測定器（１７、１８）で測定される。透析液の出口側濃度ｃｄｏ（ｔ）と所定の初期値ｃｄｏｌとの差の時間にわたる積分、および透析液の入口側濃度ｃｄｉ（ｔ）と初期値ｃｄｉｌとの差の時間にわたる積分から商がコンピュータ解析部２３で計算され、そしてダイアリサンスが該計算された商および透析液路中の透析液の流量Ｑｄに基づいて決定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、血液の体外処理間にダイアライザのダイアリサンスを決定する方法
、並びに該方法を使用するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

尿中に排出されることになる尿物質を血液から取り除き、そして水分と電解質
（溶質）の除去を調節することは、ヒトの腎臓の重要な務めである。血液透析は
、血液から尿物質を取り除き、そして血液中の電解質の濃度を調整することに関
するものであり、腎不全を補償するために用いられる1つの処置方法である。

【０００３】 血液透析の間中、血液は体外ループにあるダイアライザ（透析器）の血液室を
通り抜ける。この血液室は透析液室から半透過膜によって分離されている。血液
電解質類を特定濃度で含む透析液が前記透析液室を通って流れる。透析液の物質
濃度（Ｃｄ）は、健常人の血液の濃度に対応する。処理の間中、患者の血液と透
析液は、膜の両側に沿って反対方向に、所定の流量（それぞれＱ_b，Ｑ_d）で流れ
る。尿物質は血液室からその膜を通って透析液室に拡散する。一方同時に、血液
中および透析液中に存在する電解質類は、高濃度の室から低濃度の室へと拡散す
る。膜間圧力差をはたらかせることによって、物質交換はさらに影響されうる。

【０００４】 前記血液処理方法の最適化を可能とするためには、体外（インビボ）血液処理
の間中、血液透析のパラメータを決定することが必要である。特に重要なものは
、ダイアライザの交換性能についての値であり、これは所謂「クリアランス」ま
たは「ダイアリサンスＤ」として表現される。

【０００５】 ダイアライザにおいて規定条件下、特定物質が完全に取り除かれた１分当たり
の仮想（計算された）血液量を１つの特定物質のクリアランスＫと呼ぶ。ダイア
リサンスは、ダイアライザの性能を決めるための別の用語であり、そこでは透析
液中の除去された物質の濃度が考慮される。前記パラメータに加えて、ダイアラ
イザの性能を説明するのに他のパラメータもまた重要である。これらは血液の水
分値、血液量および血液の入口側濃度等を含む。

【０００６】 血液の精製プロセスの定量化、並びに上で言及したパラメータ類を測定および
数学的方法により決定することは、比較的に複雑である。必要とされる計算等の
基礎に関しては、以下を参照すること。Sargent, J. A., Gotch, F. A., “Prin
ciples of biophysics of dialysis”：Replacement of Renal Functions by D
ialysis，W. Druckker, F. M. Parsons, J. F. Maher（publ.). Nijhoff, Den H
aag, 1983。

【０００７】 与えられた電解質（例えば、限外ろ過量ゼロでのナトリウム）に対してダイア
リサンスまたはクリアランスは、以下のように決定することができる。ダイアリ
サンスＤは、血液側での電解質類の物質移送（Ｑ_bｘ（ｃｂｉ−ｃｂｏ））と、
ダイアライザの特定の投入量における血液および透析液間の該電解質類の濃度差
（ｃｂｉ−ｃｄｉ）との関係に等しい。

【０００８】

【数１】

【０００９】 そこで、物質収支に達するには：

【数２】

【００１０】 このようにして、上記の式（１）および式（２）から次のようになる。

【数３】

【００１１】 前記式（１）〜（３）において、Ｑ_b＝有効血液流量、Ｑ_d＝透析液流量、ｃｂ
＝血液中の物質濃度、ｃｄ＝透析液中の物質濃度、ｉ＝透析器の入力、ｏ＝透析
器の出力である。

【００１２】 前記有効血液流量とは、除去されるべき物質が溶解している血液成分の流量で
あり、言い換えれば該物質の溶液（水性）量に関する。物質によって、これは血
漿水流量であるか、または血液水流量（すなわち、全血液中の総水分量）であり
える。

【００１３】 血液透析のパラメータをインビボで決定する公知の方法は、上記の考慮に基づ
くものである。これは測定の目的で血液側に直接なんら介入することなしにうま
くやろうとする努力につながっている。というのは、そうすると危険性の無視で
きない源になるからである。従って、決定されるべき数値は、透析側で行われる
測定のみから誘導されなくてはならない。

【００１４】 ＤＥ３９３８６６２Ｃ２公報（ＥＰ０４２８９２７Ａ１）には、血液透析のパ
ラメータをインビボで決定する方法であり、透析物／電解質移送が２つの異なる
透析入口側濃度で各々の場合、測定されるものが記載されている。血液の入口側
濃度が一定であると仮定して、公知方法に従いダイアリサンスは次ぎのように決
定される。すなわち、ダイアライザの入口側と出口側の透析液イオン濃度の差の
差が第１の測定時および第２の測定時に決定される。これを入口側の透析液イオ
ン濃度の第１の測定時と第２の測定時との差で割り、そして透析液流量を掛ける
。前記方法においては、比較的長い測定時間が欠点であり、それは透析液が新し
い入口側濃度に調整された後、新しい測定値が記録されうる前にダイアライザ出
口側で安定な平衡状態が確立されなければならないという事実に帰することがで
きる。システムに関連する要因で、ダイアライザ入口側での伝導度のジャンプが
ダイアライザ出口側での安定状態に至るまでに、ある一定の時間かかるときがあ
る。さらに、装置が透析液の入口側濃度の一定値に調整されるのには、比較的長
い時間が必要とされる。

【００１５】 ＥＰ０２７２４１４Ｂ１公報は、血液透析の間、血管内血液量の変化を決定す
る装置を記載している。該血管内血液量に加えて、ダイアライザのダイアリサン
スもまた決定されている。ダイアリサンスを決定するためには、血液側と透析液
側との両方において伝導度が測定され、血液側と透析液側との伝導度の変化を通
して積分されると提案されているけれども、ダイアリサンスを決定するのに用い
る測定方法は、詳細には説明されていない。

【００１６】 Handbook of Physiology，The Cardiovascular System, Vol.3, Peripheral C
irculation and Organ Blood Flow，Part I，American Physiological Society
，1983 中の Niels A. Lassen, Ole Henriksen, Per Sejrsen の論文によれば、
信号畳み込みの問題が重要な役割を果たすとき、体内循環ループの１回の注入に
対するボーラス応答およびそれに続く濃度の測定についてより詳しい解説が提供
されている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】

本発明の目的は、体外血液処理中の、ダイアリサンスの迅速な決定を可能にす
る方法を述べることである。本発明のさらなる目的は、前記方法のための装置を
述べることである。

【００１８】 本発明に従えば、前記目的は、特許請求の範囲の請求項１または請求項４に記
載された特徴によって達成される。

【００１９】

【課題を解決するための手段】

濃度Ｄを決定するために、所定の初期値ｃｄｉｌから出発して、透析液の特定
物質の濃度を透析液路中、ダイアライザから上流において変化させる（透析液の
入口側濃度ｃｄｉｌ）、その後該初期値に再び調整する。例えば、高張性塩化ナ
トリウム（ＮａＣｌ）溶液のボーラス、これは透析処置に影響を及ぼさないが、
それをダイアライザから上流で透析液路に添加できる。その後、ダイアライザか
ら下流で透析液中の前記物質の濃度（透析液の出口側濃度ｃｄｏ）を測定する。
これは所定の初期値から変化するが、該初期値に再び調整される。透析液の入口
側濃度の変化がその経時変化に関して知られていない場合、ダイアライザから上
流で前記物質の濃度も測定する。

【００２０】 ダイアリサンスの決定は、それから商が得られる２つの積分の計算に基づく。
前記商は、透析液の出口側濃度ｃｄｏとその初期値ｃｄｏｌとの差の時間にわた
る積分、および透析液の入口側濃度ｃｄｉとその初期値ｃｄｉｌとの差の時間に
わたる積分から算出される。ダイアリサンスは、前記商および透析液路中の透析
液の所定流量を用いて決定される。積分は、濃縮液ボーラスの幅に基づく比較的
狭い極限値内で行い得る。

【００２１】 透析液の入口側濃度として一定値を設定する必要がないことは、１つの利点で
ある。濃縮液ボーラスを透析液供給路へ比較的制御なしに添加することで十分で
ある。

【００２２】 透析液の伝導度を測定することによって、透析液の入口側または出口側濃度を
決定することが好ましい。透析液路における透析液の入口側または出口側濃度を
測定するのに、伝導度センサの代わりに光学センサおよび他のセンサを用いるこ
とが可能である。

【００２３】 本発明の方法、および該方法のための装置を本明細書に付帯する図面を参照し
て以下においてより詳しく説明する。

【００２４】

【発明の実施の形態】

透析装置のダイアライザのダイアリサンスＤを決定するための装置は、別の構
造グループを形成しうる。特に、ダイアリサンスを決定するための装置の幾つか
の構成要素は既に公知の透析装置に存在するので、該装置は１つの透析装置の構
成部分であってもよい。ダイアリサンスを決定するための装置を透析装置の必須
構成要素とともに以下で説明する。

【００２５】 透析装置は、半透過膜２によって血液室３と透析液室４とに分割されているダ
イアライザ１を含む。血液供給路５は、患者から血液室３の入口へ通じ、そして
血液還路６は、血液室３の出口から該患者に通ずる。血液ポンプ７は、体外循環
系の血液流量を設定するが、これは前記血液供給路５に組み込まれている。

【００２６】 前記透析液室４の入口は、透析液供給路８を介して透析液源９に接続され、そ
して透析液室の出口は、透析液ドレイン路１０を介して出口１１に接続されてい
る。透析液ポンプ１２は、透析液路中の透析液の流量を設定するが、これは前記
透析液ドレイン路１０に組み込まれている。

【００２７】 前記血液ポンプ７および透析液ポンプ１２は、透析装置の中央制御部１５から
制御線１３と１４を介して作動される。この中央制御部は、前記ポンプによって
送達される液量を設定するのに用いられる入力部１６を備える。

【００２８】 測定器１７と１８は、ダイアライザ１の入口側での透析液の物質濃度およびダ
イアライザ１の出口側での透析液の物質濃度を測定するためのものであるが、こ
れらは前記透析液供給路８および前記透析液ドレイン路１０にそれぞれ配置され
ている。ダイアライザ１から上流および下流で、透析液の入口側および出口側濃
度ｃｄｉ、ｃｄｏを測定するのに用いられる前記測定器１７と１８は、伝導度セ
ンサを備えており、これは好ましくはナトリウム（Ｎａ）の濃度に基づいて透析
液の温度補正された伝導度を測定する。前記伝導度センサは、データ線１９と２
０を介してメモリ部２１に接続されている。メモリ部２１は、前記センサから測
定値を受け取り、これらを時間連続的に記憶する。前記測定値は、データ線２２
によってコンピュータ解析部２３に送られる。前記コンピュータ解析部は、透析
液ポンプ１２によって送達される透析液路中の透析液の流量をデータ線２４上に
ある透析装置の中央制御部１５から受け取る。表示部２６は、データ線２５によ
って前記コンピュータ解析部に接続されており、それはダイアライザのダイアリ
サンスＤ、および随意に血液透析の他のパラメータを表示する。

【００２９】 透析液の入口側濃度ｃｄｉを変化させるデバイス２７は、ダイアライザ１から
上流に組み込まれている。このデバイス２７を用いて、前記ダイアライザへ流入
する透析液に濃縮液ボーラスを添加することが可能であり、その結果透析液のナ
トリウム濃度が該ダイアライザから上流で短期間、増加される。

【００３０】 ダイアリサンスＤを決定するのになされた測定は、制御部２８によって管理さ
れており、それには透析液のナトリウム濃度を変化させるデバイス２７と前記コ
ンピュータ解析部２３がデータ線２９、３０によって接続されている。

【００３１】 前記制御部２８に記憶される、ダイアリサンスＤを決定するプログラムを下記
でさらに詳しく説明する。

【００３２】 測定の開始時、所定のナトリウム濃度である透析液が、透析液ポンプ１２によ
って決定される流量Ｑ_dでダイアライザ１の透析液室４を通って流れる。前記デ
バイス２７は、それから透析液の入口側濃度ｃｄｉを短期間増加させ（濃縮液ボ
ーラス）、これはダイアライザから上流に組み込まれた伝導度センサ１７によっ
て記録される。透析の間設定された透析液の出口側濃度ｃｄｏは、ダイアライザ
から下流に組み込まれた伝導度センサ１８によって得られる。

【００３３】 図２は、ダイアライザからの上流および下流での透析液の入口側および出口側
濃度ｃｄｉ、ｃｄｏのカーブを示す。前記コンピュータ解析部は、下記式に従っ
て、所定の透析液流量Ｑｄ、透析液の出口側濃度の初期値ｃｄｏｌ、入口側濃度
の初期値ｃｄｉｌ、および透析液の入口側濃度と出口側濃度の経時的推移（ｃｄ
ｉ（ｔ）、ｃｄｏ（ｔ））からダイアリサンスＤを演算する。

【数４】

【００３４】 演算されたダイアリサンスＤは、そこでデバイス２６上に表示される。ダイア
リサンスＤが既知である場合、別の血液透析パラメータ類、例えば血液の入力側
濃度ｃｂｉが式３を用いて、計算されそして表示されうる。

【００３５】 分母∫（ｃｄｉ（ｔ）−ｃｄｉｌ）ｄｔは、図２中のカーブＩの下Ａと印され
た面に対応し、これは透析液の入口側濃度ｃｄｉの経時変化を説明する。分子∫
（ｃｄｏ（ｔ）−ｃｄｏｌ）ｄｔは、カーブIIの下の面Ｂに対応し、これは透析
液の出口側濃度ｃｄｏの経時変化を説明する。

【００３６】 積分の極限値は、ダイアリサンスＤを十分正確に決定できるような値でありえ
る。前記積分の極限値は、濃縮液ボーラスの幅に基づくものである。

【００３７】 前記方法を単純化するためには、例えばあまりにも小さすぎる積分極限値によ
って生じる系の偏差を考慮に入れるように該商に、または個別の積分に対して別
々に商の経験的な倍率を使用することができる。

【００３８】 さらに加えて、限外ろ過量ＵＦ≠０そしてＵＦ≪ＱＢが使用される場合には、
式（４）の代わりに次式（５）を用いることができる。

【数５】

【図面の簡単な説明】

【図１】 ダイアリサンスを決定するための装置を血液透析装置の必須構成要素とともに
図解して示した図である。

【図２】 時間の関数としての透析液の入口側および出口側濃度を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，Ｇ Ｈ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，Ｚ Ｗ (71)出願人 Ｅｌｓｅ−Ｋｒｏｎｅｒ−Ｓｔｒａｓｓｅ １，Ｄ−61352 Ｂａｄ Ｈｏｍｂｕｒ ｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ (72)発明者 ヘルムート・シュタイル ドイツ連邦共和国デー−61231バートナウ ハイム．ベルリナーシュトラーセ２アー Ｆターム(参考） 4C077 AA05 BB01 DD01 EE01 EE03 HH02 HH12 HH15 HH21 JJ02 JJ12 JJ24 JJ27 KK11 KK25 KK27

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理される血液が体外循環ループ中において、半透過膜によ
   って血液室と透析液室とに分割されているダイアライザの血液室に流入し、そし
   て透析液が透析液路を通って該ダイアライザの透析液室に所定の流量で流入し、
   さらにそこでダイアライザから上流において該透析液路中の透析液の特定物質の
   濃度（透析液の入口側濃度ｃｄｉ（ｔ））が、所定の初期値ｃｄｉｌから出発し
   て、変化し、そして再び該初期値に調整され、その結果ダイアライザから下流に
   おいて透析液の前記物質の濃度（透析液の出口側濃度ｃｄｏ（ｔ））が、所定の
   初期値ｃｄｏｌから出発して、変化し、そして再び該初期値に調整され、透析液
   の出口側濃度ｃｄｏ（ｔ）を測定し、そして前記ダイアリサンスＤを該透析液の
   入口側濃度および該透析液の出口側濃度から決定する、体外血液処理中のダイア
   ライザのダイアリサンスを決定する方法において、 透析液の出口側濃度ｃｄｏ（ｔ）と初期値ｃｄｏｌとの差の時間ｔにわたる積
   分、および透析液の入口側濃度ｃｄｉ（ｔ）と初期値ｃｄｉｌとの差の時間ｔに
   わたる積分から商を計算し、そしてダイアリサンスＤを、決定された前記商およ
   び透析液路中の透析液の所定流量Ｑｄに基づいて決定することを特徴とする前記
   ダイアリサンスを決定する方法。
2. 【請求項２】 透析液の入口側濃度がダイアライザの上流で測定されること
   を特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 透析液の入口側濃度または出口側濃度を決定するために、該
   透析液の伝導度が測定されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 【請求項４】 処理する血液が体外循環ループを通って、半透過膜によって
   血液室と透析液室とに分割されているダイアライザの血液室に流入し、そして透
   析液が透析液路を通ってダイアライザの透析液室に流入し、さらに、 ダイアライザから上流において透析液路中の透析液の特定物質の濃度（透析液
   の入口側濃度ｃｄｉ（ｔ））を所定の初期値ｃｄｉｌから出発して、変化し、そ
   して透析液の入口側濃度を該初期値に再調整するデバイス（２７）、 ダイアライザから下流において透析液の該物質の濃度（透析液の出口側濃度ｃ
   ｄｏ（ｔ））を測定する測定器（１８）、および 透析液の入口側濃度ｃｄｉ（ｔ）とその透析液の出口側濃度ｃｄｏ（ｔ）とか
   らダイアリサンスＤを決定するためのコンピュータ解析部（２３）、 以上のものとともに流量Ｑｄの該透析液を送達する透析液ポンプが前記透析液
   路に組み込まれている、血液処理装置と協働して請求項１乃至３のいずれか１項
   に記載の方法に用いる装置において、 コンピュータ解析部（２３）が、透析液の出口側濃度ｃｄｏ（ｔ）と所定の初
   期値ｃｄｏｌとの差の時間ｔにわたる積分、および透析液の入口側濃度ｃｄｉ（
   ｔ）と初期値ｃｄｉｌとの差の時間ｔにわたる積分から商を計算し、そしてダイ
   アリサンスＤを、決定された前記商および透析液路中の透析液の前記所定流量Ｑ
   ｄに基づいて決定できるように構成されていることを特徴とする前記装置。
5. 【請求項５】 透析液の入口側濃度ｃｄｉ（ｔ）を測定する測定器（１７）
   がダイアライザから上流に組み込まれていることを特徴とする請求項４に記載の
   装置。
6. 【請求項６】 透析液の入口側または出口側濃度ｃｄｉ（ｔ）、ｃｄｏ（ｔ
   ）を測定する測定器が、透析液路中でダイアライザから上流または下流にそれぞ
   れ配置された伝導度センサ（１７、１８）を備えることを特徴とする請求項４ま
   たは５に記載の装置。