JP2003230628A - 血液処理装置の流体系における漏洩を検出する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 血液処理を中断することなく血液処理装置の
流体系における漏洩を検出することが原則として可能で
ある方法を利用できるようにすることを目的とし、透析
治療を中断することなく漏洩を検出しうる装置を利用で
きるようにすることもまた目的とする。 【解決手段】 体外血液回路が備わっている血液処理装
置の流体系における漏洩を検出するために、その流体系
における圧力が所定の透析治療継続時間の間に連続的に
測定され、漏洩速度がその所定の透析治療継続時間にお
ける所定時間間隔で圧力の変動から算出される。その所
定の透析治療継続時間における漏洩容積が該漏洩速度か
ら算出され、該漏洩容積が所定限界値と比較される。該
漏洩容積が該限界値よりも大きいときには、これは、該
系において起り得る密閉性の低下を示している。このこ
とは、従来の圧力保持試験で立証することができる。本
発明に係る方法および本発明に係る装置は、密閉性の低
下を検出するために血液処理を中断することが原則とし
て必要でないという事実を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、体外血液回路の備
わっている血液処理装置、特に、半透膜によって血液チ
ャンバと透析液チャンバとに分けられている透析器が備
わっている血液処理装置の流体系における漏洩を検出す
る方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】限外濾過（ＵＦ）制御手段の備わってい
る血液透析装置が、現在広く使われている。ＵＦ制御手
段は、所定の限外濾過量をあらかじめ設定しておくこと
を可能にする。欠陥があれば、限外濾過速度を正確に制
御するＵＦ制御手段の性能が損なわれるおそれのあるこ
とが知られている。このような欠陥によって限外濾過速
度が大幅に増大しあるいは減少して患者の生命が危険に
さらされることがあるので、患者に危険をもたらす限外
濾過を防止するために、既知の安全基準では、保護シス
テムが含まれていることが要求される。膜内外圧力（Ｔ
ＭＰ）を監視することがこのような保護システムの１つ
として採用されている。

【０００３】実際には、限外濾過における平衡誤差は、
透析治療時間を通して最も多い場合５００ｍｌになり得
る。透析治療時間が４時間にわたる場合には、この誤差
は、単に１２５ｍｌ／時間の平均流量に相当する。

【０００４】しかしながら、高流速透析器として知られ
ている、高透過性隔膜の備わっている透析器の発達によ
って、ＴＭＰセンサの制限された分解能の結果として、
危険なほど高いかあるいは低い限外濾過速度を充分な分
解能で検出することのできない状況が生じてきている。

【０００５】この透析治療が完全なＵＦ制御システムで
始められるということを少なくとも保証するために、透
析治療に先立って、この制御システムの完全性を手動式
にあるいは自動的に検査することができる、商業的に入
手することのできる手段がある。この検査は、装置の透
析部品における圧力保持試験を実行することによって行
なわれる。

【０００６】ドイツ特許出願公開第４２ ３９ ９３７
Ａ１号明細書には、限外濾過速度についての制御シス
テムの機能も透析治療の間検査することができる圧力保
持試験に基づいて血液透析装置の流体系における漏洩を
検出する方法および装置が開示されている。圧力保持試
験を実行するために、透析器が、透析の間に周期的な間
隔で、かつ短い時間間隔でその都度、血液透析装置の透
析液部から分離され、次いで、分離された透析器の外側
における透析液の圧力経過が、圧力保持試験の意味での
安定状態からのある偏りについて記録される（例えば、
特許文献１参照）。このような方法は、実際に有用であ
ることが立証されたが、透析治療を圧力保持試験のため
に一定の間隔で中断しなければならないという欠点があ
る。さらに別の欠点は、漏洩を定量的に記録することが
できないことである。

【０００７】

【特許文献１】独国特許出願公開第４２ ３９ ９３７
号明細書

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、血液
処理を中断することなく血液処理装置の流体系における
漏洩を検出することが原則として可能である方法を利用
できるようにすることである。透析治療を中断すること
なく漏洩を検出しうる装置を利用できるようにすること
もまた、本発明の目的である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、これら
の目的は、請求項１および請求項１１の特徴によってそ
れぞれ達成される。本発明に係る方法は、透析治療の所
定継続時間の間における血液処理装置の流体系における
圧力の連続測定に基づくものであり、この時間は、透析
治療の継続時間の一部であってもよく、あるいは透析治
療の継続時間の全部であってもよい。

【００１０】とりわけ、血液処理装置の流体系における
静圧の変動は、漏洩があることの指標となることがわか
った。圧力は原則として流体系のいかなる箇所でも測定
することができる。半透膜によって血液チャンバと透析
液チャンバとに分けられた透析器が備わった血液透析装
置では、透析器の透析液チャンバの上流および／または
下流における透析液管路の圧力を測定することができ
る。血液チャンバの上流および／または下流における血
液管路の測定を行なうこともできる。決定的な因子は、
圧力の変動を血液処理の間連続的に記録するということ
である。

【００１１】圧力の変動から、漏洩速度が、血液処理の
間透析治療の所定継続時間の所定時間間隔で算出され
る。次いで、該漏洩速度から、透析治療の所定継続時間
における漏洩容積が算出される。そして、漏洩容積の算
出は、連続的に算出された漏洩速度の積分によってもた
らされる。このようにして、全漏洩量が常に定量的に利
用可能になる。その後、漏洩容積が限界値と比較され
る。限界値を超えると、起り得る機能不良が指摘され
る。

【００１２】所定時間中における圧力の変動を算出する
ために、圧力値が、後続の周期において連続的に算出さ
れ、圧力基準値と比較されるのが好ましい。もし漏洩が
突然起きると、圧力信号が、数秒から１分という典型的
な範囲できわめて速く変化する。圧力値と圧力基準値と
の間の遅延時間Δｔが同様に数分であるときには、漏洩
は確実に検出される。該圧力基準値は、先行周期におい
て測定された圧力値であるべきである。このようにし
て、パラメータ変動から生じるゆるやかな圧力変動を排
除することができる。これに対して、漏洩が知らぬ間に
起きたときには、初期の密閉系には、時間の経過にわた
って一様に上昇する小さい漏洩速度が存在することがあ
る。ここで決め手になる因子は、変化の勾配ではなくて
変化の継続時間である。知らぬ間に起きる漏洩は、圧力
基準値が所定時間の始点における圧力であるとき、すな
わち、圧力基準値が一定であるときには、確実に検出す
ることができる。

【００１３】測定される圧力値は、流体系で瞬間的に測
定された圧力であり得る。該圧力値は、所定の時間間隔
での複数の測定値を統計学的に評価することで算出する
のが好都合である。該圧力値は、平均化時間の時間に測
定された圧力値の平均値であるのが好ましい。ここで、
平均化時間は、特徴的な測定変数を得るために、充分な
長さであるべきである。

【００１４】測定された圧力信号は、一般に、透析液お
よび血液ポンプの作動、限外濾過ポンプの作動並びに平
衡チャンバの切り替えに特に起因するさまざまな妨害信
号に重ねられる。これらの妨害変数を排除するために、
広範囲の方法を用いることができる。これらの妨害変数
には特徴的な信号経過があるので、該妨害変数を検出し
て排除することができる。重要な因子は、できるだけ妨
害変数のない圧力信号を用いることで圧力変動が算出さ
れるということである。

【００１５】漏洩容積が所定限界値を超えると、起り得
る機能不良を指摘する警報を出すことができる。しか
し、流体系における密閉性の低下が既知の圧力保持試験
に基づいて確立される場合には機能不良が存在すると単
に仮定することもまた可能である。この目的のために、
所定限界値を超えたときには、血液処理が中断され、圧
力保持試験が適切な感度で行なわれる。そして、漏洩の
確率が高いときには、血液処理の中断だけが行なわれ
る。密閉性の低下が圧力保持試験によって検出される
と、聴覚的および／または視覚的警報を出すことができ
る。血液処理を中断するのが好ましいときには、血液処
理を中断することもできる。

【００１６】しかし、圧力保持試験によって密閉性のど
のような低下も明らかにならないときには、連続的な圧
力測定に基づいて流体系の監視を再始動することが好ま
しい。

【００１７】圧力値は、流体系の１つ以上の箇所で測定
された圧力から算出することができる。漏洩があれば、
透析器の上流および下流における透析液の圧力どうしの
間における平均値に対して、特に大きい影響が及ぶ。加
えて、膜内外圧力も用いることができる。圧力は血液側
においてだけ測定することができる。従って、例えば、
漏洩は、血液チャンバの下流における血液の圧力を測定
することだけで検出することができるが、この圧力は、
例えば、患者へもどされる血液の流れの結果として、針
における圧力低下によって影響される。漏洩があった場
合、流体血流のいくぶんかが膜を通って透析側へ流れ、
その結果として血流がこの量だけ減少することになるの
で、血液チャンバの下流における血流の圧力が低下す
る。

【００１８】原則として、異なる圧力測定値に基づいた
複数の圧力値を用いて監視を行なうこともまた可能であ
る。このようにして、信憑性のある検査が可能になる。
例えば、この場合における漏洩の特定の指標は、膜内外
圧力が上昇し、血液チャンバ下流の血流の圧力が低下す
るかどうかということである。

【００１９】限外濾過速度と漏洩速度とは、静圧に関し
て等価の障害であるということがわかった。従って、流
体系における圧力に対する漏洩の影響は、透析治療の前
に、限外濾過速度を変えることで、量と方向に関してシ
ミュレートすることができる。透析治療の間は、測定値
を上記に従って比較することができる。

【００２０】漏洩を検出する装置には、制御・演算ユニ
ット、圧力測定値を記録する手段、漏洩速度を算出する
手段、漏洩容積を算出する手段および該漏洩容積を限定
値と比較する手段が備わっている。このような手段は、
対応するソフトウェアが備わっているマイクロプロセッ
サーと適切な圧力センサとによって設けることができ
る。マイクロプロセッサーと圧力センサとはいずれにし
ても公知の血液処理装置に存在しているので、技術的費
用は低いものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明の例示的
実施態様をさらに詳しく以下に説明する。図１は、血液
透析装置の主要構成要素と、透析装置の流体系における
漏洩を検出する装置との概略的表示である。

【００２２】血液透析装置には、体外血液回路Ｉと透析
液系ＩＩとが備わっている。体外血液回路Ｉと透析液系
ＩＩとは、透析装置の流体系を形成している。

【００２３】透析装置は、半透膜２によって血液チャン
バ３と透析液チャンバ４に分けられている透析器１が備
わっている。血液チャンバの入口は、血液ポンプ６が接
続されている血液送出管路５の一方端部に接続され、一
方、血液チャンバ３の出口は、滴下チャンバ８が接続さ
れている血液流出管路７の一方端部に接続され、流体系
のこの部分は、この透析装置の体外血液回路Ｉを表わし
ている。

【００２４】透析装置の透析液系ＩＩは、透析液を調整
する手段１１を備えている。該手段は、透析液送出管路
１２の第１部分１２ａを介して、平衡手段１４の第１平
衡チャンバ半体１３ａの入口に接続されている。透析液
送出管路１２の第２部分１２ｂは、第１平衡チャンバ半
体１３ａの出口を透析液チャンバ４の入口に接続してい
る。透析液チャンバ４の出口は、透析液流出管路１５の
第１部分１５ａを介して、平衡手段１４の第２平衡チャ
ンバ半体１３ｂの入口に接続されている。透析液流出管
路１５の第１部分１５ａには透析液ポンプ１６が接続さ
れている。第２平衡チャンバ半体１３ｂの出口は、透析
液流出管路１５の第２部分１５ｂを介して、流出部１７
に接続されている。透析液ポンプ１６の上流には、限外
濾過液管路１８が、透析液流出管路１５から枝分かれ
し、同じように流出部１７に通じている。限外濾過液管
路１８には限外濾過ポンプ１９が接続されている。

【００２５】図１では、より分かりやすくするために、
第１平衡チャンバの２つのチャンバ半体だけが示されて
いる。しかし、平衡手段１４には、第１チャンバに対し
て平行に接続された第２平衡チャンバも備わっている。
加えて、この平衡手段には、透析液の流れを制御するた
めのバルブ（図示略）も備わっている。このような平衡
系は、例えばドイツ特許出願公開公報第Ａ−２８ ３８
４１４号あるいは第Ａ−１９７ ０８ ３９１号明細
書に記載されている。

【００２６】図１に示された装置は、透析液の流れを透
析液チャンバ４を介して抑制し、同時に、患者への置換
流体の適切な投与を保証することによって、血液濾過の
ためにもまた使うことができる。しかし、説明を簡単に
するために、下記の本文では「透析装置」について説明
する。

【００２７】透析装置は、制御ライン２１から２４を介
して、血液ポンプ６、透析液ポンプ１６、限外濾過ポン
プ１９および平衡手段１４に接続されている中央制御・
演算ユニット２０も備えている。制御・演算ユニット２
０は、個々の構成要素へ制御指令を送り、該構成要素か
ら該構成要素の作動状態に関係するデータ、例えば、ポ
ンプの出力速度、平衡チャンバの周期を受ける。

【００２８】血液透析治療の間、患者の血液は血液チャ
ンバ３を通って流れ、透析液は透析器１の透析液チャン
バ４を通って流れる。平衡手段１４が透析液系ＩＩの中
に接続されているので、透析液送出管路１２を介して流
入する透析液の量は、透析液流出管路１５を介して流出
することのできる透析液の量と同じ量に過ぎない。限外
濾過ポンプ１９については、流体は患者から透析器１を
通って除去することができる。

【００２９】透析液系ＩＩの密閉性の低下を検査するた
めに、透析装置には、圧力保持試験を行なうことのでき
る手段２５が備わっている。この目的のために、透析液
送出管路１２および透析液流出管路１５は、バイパス管
路２６に接続され、バイパス管路にはバイパスバルブ２
７が接続されている。さらにまた、透析器１の透析液チ
ャンバ４の上流および下流には、透析液送出管路および
透析液流出管路に閉止バルブ２８、２９が接続されてい
る。バイパスバルブ２７および閉止バルブ２８、２９
は、流体系を検査する手段２５に制御ライン３０、３
１、３２を介して接続された電磁駆動可能なバルブであ
る。透析液チャンバ４の上流には、透析液送出管路１２
の第２部分１２ｂにおける圧力を測定する圧力センサ３
３も設けられている。この圧力センサ３３もデータライ
ン３４を介して手段２５に接続されている。

【００３０】透析液系は、透析治療を中断した後に、密
閉性の低下について、次のようにして検査される。試験
時間Ｔの間に、手段２５によって、閉止バルブ２８、２
９が閉じられ、バイパスバルブ２７が開かれて、透析液
チャンバ４が透析液系ＩＩから分離される。手段２５
は、試験時間Ｔの間じゅう、透析液系ＩＩにおける作動
圧力を圧力センサ３３によって監視し、圧力を所定限界
値と比較する。試験時間の間、この作動圧力は、初めは
上昇し、一様になり、そして、完全な系の場合には安定
状態にとどまる。これに対して、もし漏洩があれば、圧
力は所定限界値よりも低下する。この圧力低下は、ＵＦ
制御システムがもはや完全なものではないということの
明確な指標である。もし作動圧力がこのように所定限界
値よりも低下すると、手段２５が警報信号を発生させ、
警報手段３５がデータライン３６を介してその信号を受
ける。警報手段３５は、そこで直ちに、聴覚的および／
または視覚的警報を発生する。さらに、透析治療全体を
中断することができる。この漏洩検出のための圧力保持
試験については、明確に参照されるドイツ特許出願公開
公報第Ａ−４２ ３９ ９３７号明細書に記載されてい
る。

【００３１】透析装置には、圧力保持試験によって透析
液系を検査するための手段２５に加えて、この流体系に
おける漏洩を検出するための装置がさらに備わってい
る。この装置には、透析装置の中央制御・演算ユニット
２０の一部を形成する制御・演算ユニットが備わってい
る。しかし、別の制御・演算ユニットを設けることもま
た可能である。この制御・演算ユニットには、圧力測定
値を記録する手段３７、漏洩速度を算出する手段３８、
漏洩容積を算出する手段３９、その漏洩容積を所定限界
値と比較する手段４０が備わっている。これらの手段
は、図１において、中央制御・演算ユニット２０の一部
として示されている。

【００３２】流体系における圧力を測定するために、第
１圧力センサ３３に加えて、透析液チャンバ４の下流に
おける圧力を透析液流出管路１５の第１部分１５ａで測
定する第２圧力センサ４１がある。第３圧力センサ４２
は、血液チャンバ３の下流における血液流出管路７の圧
力を測定する。圧力センサ３３、４１、４２は、データ
ライン４３から４５を介して制御・演算ユニット２０に
接続されている。

【００３３】本発明に係る漏洩検出方法は、流体系にお
ける静圧のための下記の簡略化したモデルを参照して説
明する。透析液の流れＱ_Dによって流体系における静圧
が変わることはないと仮定する。いくつかの流動抵抗箇
所で動圧の低下だけがあるが、これらは、静圧を考察す
るときに考慮に入れない。静圧Ｐ_Dは、流体系における
すべての箇所で同一である。血液ポンプ６の平均圧力Ｐ
_Bは、血流量が一定であれば一定であると仮定する。以
下に説明するように、本発明では圧力差を考慮に入れる
ので、動圧の低下は、一定流量の場合にはいずれにして
も関係がない。

【００３４】この流体系における個々の構成要素のコン
プライアンスは、ホース管の使用に起因するが、全コン
プライアンスＣに下記のように結び付けられる。

【数１】 ただし、 Ｖ_C＝コンプライアンスに蓄積された容積 Ｑ_C＝コンプライアンスの中へ流れ込む容積 Ｐ_D＝透析側における静圧

【００３５】透析器１の膜２における圧力低下は下記の
等式で表される。

【数２】 また

【数３】 ただし、 Ｐ_TM＝膜内外圧力［ｈＰａ］ Ｑ_TM＝その膜を通る流量［ｍｌ／時間］ Ｋ_UF＝限外濾過係数

【００３６】流量Ｑ_TMは、膜を通って血液側から透析液
系ＩＩにおける透析液側へ流れる流量である。流量は、
限外濾過ポンプ１９を通って、おそらく漏洩量Ｑ_Lを伴
ってＱ_UFだけ引き出される。その結果、正味流量がコン
プライアンス容積Ｑ_Cの中へ流れ込み、それによって、
静圧Ｐ_Dの変動が発生する。個々の流量の平衡は次の式
で与えられる。

【数４】 等式（１．１）、（１．２）および（１．３）は下記の
式を与える。

【数５】

【００３７】限外濾過速度Ｑ_UFが一定であって、時刻ｔ
＝０で突然の漏洩量Ｑ_Lが発生するときには、下記の簡
単な等式が得られる。

【数６】 また、

【数７】 系が堅固であって（Ｃ＝０．０１ｍｌ／ｍｍＨｇ）、透
析器が高流速である（例えば、Ｋ_UF＝５５ｍｌ／時間／
ｍｍＨｇでＦ８０である）とき（Ｆ８０；フラゼニウス
社製の高流速透析装置のとき）には、時定数はτ＝０．
７２秒であり、透析器が低流速であって（例えば、Ｋ_UF
＝２ｍｌ／時間／ｍｍＨｇ）、系が柔軟である（Ｃ＝
０．０５ｍｌ／ｍｍＨｇ）ときには、時定数はτ＝９０
秒である。

【００３８】新しい平衡状態Ｐ_TM（ｔ＞５＊τ）になっ
た後に、圧力Ｐ_TMは次のように変動する。

【数８】 透析器が高流速である（例えば、Ｋ_UF＝５５ｍｌ／時間
／ｍｍＨｇでＦ８０である）ときには、Ｑ_L＝１２５ｍ
ｌ／時間の漏洩速度によって、ΔＰ_TM＝＋２．５ｍｍＨ
ｇの変動が発生し、透析器が低流速である（例えば、Ｋ
_UF＝２ｍｌ／時間／ｍｍＨｇ）ときには、ΔＰ_TM＝＋６
２．５ｍｍＨｇの変動が発生する。

【００３９】下記の結果は上記のモデルから導くことが
できる。予測される圧力変動は、系における他の圧力に
比べて、きわめて小さい。漏洩が突然起きたときには、
圧力は数秒から数分の間にわたって変動するのに対し、
漏洩が知らぬ間に起きたときには、この遅れは無視する
ことができる。等式（１．５）によれば、限外濾過速度
Ｑ_UFおよび漏洩量Ｑ_Lは、静圧に対する同等の妨害であ
るので、漏洩の影響は、限外濾過速度を変化させること
でシミュレートすることができる。

【００４０】静圧の変動ΔＰに基づいて、漏洩量Ｑ_Lが
算出される。

【数９】 また、

【数１０】 ただし、 Ｐ（ｔ）＝瞬間圧力値 Ｐ（ｔ−Δｔ）＝圧力基準値 Δｔ＝基準値の遅延時間 Ｅ＝感度

【００４１】感度Ｅは、使用する系の諸構成要素に依存
し、透析器、ホース群および機械構成要素のそれぞれの
組み合わせに対して、実験により測定される。これらの
値は、制御・演算ユニット２０に設定することができ、
使用者が選ぶことができる。

【００４２】透析治療の開始時には、所定の限外濾過流
量Ｑ_UFを発生させること、圧力低下ΔＰを測定するこ
と、および、等式（２．１）を用いてＱ_L＝Ｑ_UFでの感
度Ｅを決定することも可能である。

【００４３】遅延時間Δｔとは、平均化した間隔の平均
箇所の時間差である。該遅延時間は、Ｐ（ｔ）およびＰ
（ｔ−Δｔ）が互いに独立するように２つの平均化時間
Ｔ_{P( t)}およびＴ_P(t-Δ_t)の平均値よりも大きくあるべき
である。

【数１１】 基準値Ｐ（ｔ−Δｔ）を作るためには２つの可能性があ
る。 １．この基準値は、遅延時間Δｔでの瞬間圧力Ｐ（ｔ）
に修正される。

【数１２】 ２．初期基準値は、維持され、単発的にのみ、例えば圧
力保持試験の後に、瞬間圧力値に設定される。

【数１３】

【００４４】圧力信号の統計学的変動に基づいて、信頼
できる漏洩検出は、漏洩速度が不確定性範囲Ｕを超える
ときだけ可能である。測定不確定性の伝搬についてのガ
ウスの法則を用いると、等式（２．１）および等式
（２．２）は下記式を与える。

【数１４】 ここで、ｋ_1-αは１−αの信頼水準に対する正規分布の
変位値を表している。

【００４５】標準偏差は、平均化時間Ｔが増えると減少
する。

【数１５】 基準値Ｐ（ｔ−Δｔ）の平均化時間は、瞬間圧力Ｐ
（ｔ）のそれの約１０倍であるべきである。この部分は
無視することができるので、不確定性は下記のように減
少する。

【数１６】 Ｑ_L＜Ｕでの漏洩速度は確実に検出することができない
ため、周期的な圧力保持試験を周期Ｔ_zyk.Pで実行する
ことが必要である。

【数１７】 周期が透析治療継続時間よりも大きいときには、周期的
な圧力保持試験なしですますことができる。このこと
は、平均化時間Ｔ_P(t)およびＴ_P(t-Δ_t)を延長すること
によって、ある限界内で達成することができる。

【００４６】あるしきい値を超えるときには、これは、
直ちに反応する必要はなく、代わりに、ある時間待機
し、その状態が安定するかあるいはその状態が単に人為
現象であったかを判断することができる。患者の安全性
については、漏洩容積Ｖ_Lが決め手になり、これは下記
のように表される。

【数１８】

【００４７】漏洩を検出する、本発明に係る装置の機能
は、下記に詳しく説明する。血液処理の前に、流体系の
完全性が、手段２５を用いて、また、ドイツ特許出願公
開公報第４２ ３９ ９３７ Ａ１号明細書に従って、
検査される。流体系が完全であれば、血液処理が開始さ
れる。血液処理の間、上流側圧力（Ｐ_D1）および下流側
圧力（Ｐ_D2）が圧力センサ３３および圧力センサ４１で
測定される。透析液チャンバの上流側圧力および下流側
圧力から、制御・演算ユニットの手段３７は、一次結合
Ｐ_DM＝（Ｐ_D1＋Ｐ_D2）／２を算出するが、これは漏洩に
よってきわめて大きい影響を受ける。

【００４８】図２には、透析液の流速が５００ｍｌ／分
であり、血流量が２００ｍｌ／分であり、限外濾過速度
ＵＦ＝０であると仮定して、漏洩が起きる前と漏洩が起
きた後での平衡チャンバ周期の間におけるＰ_DMとその平
均値との時間的経過が示されている。限外濾過係数ＵＦ
Ｋは５５ｍｌ／時間／ｍｍＨｇである。

【００４９】図３には、同一の透析流量と血流量で、漏
洩が起きる前と漏洩が起きた後での２つの平衡チャンバ
の切り替えの間におけるＰ_DMの平均値が示されている。
それぞれの平衡チャンバが切り替えられた後に、新しい
平均値がもう一度形成される。平均値は、それぞれの場
合において、次の平衡チャンバが切り替えられる前にお
ける平均化の最終値である。圧力の減少は漏洩が起きた
後に明確に検出することができる。しかし、その平均化
間隔には、特に透析液が多く流れ、従って平均化間隔が
小さい場合において、充分な平滑化を達成するために、
複数の平衡チャンバ周期を含めることができる。

【００５０】圧力Ｐ_DMの測定は、透析治療の所定継続時
間の間、すなわち、起り得る漏洩が検出される時点まで
行なわれる。漏洩速度は、透析治療の所定継続時間以内
に所定の時間間隔で算出されるが、それには、その後の
周期における圧力Ｐ_DMの平均値の間での差の値を測定す
ることによって、手段３８を介する複数の平衡チャンバ
周期もまた含めることができ、複数の平衡チャンバ周期
と先の周期における圧力の平均値とが含まれていてもよ
い。血液処理の間、所定時間における漏洩容積は、加法
（積分法）によって求められた所定の時間間隔における
個々の漏洩速度から等式（２．９）に従って算出され
る。漏洩容積の算出は、制御・演算ユニット２０の手段
３９によって行なわれる。制御・演算ユニット２０の手
段４０は、漏洩容積を所定限界値、例えば４００ｍｌと
比較する。

【００５１】漏洩容積が限界値を超えると、これは、流
体系において起り得る密閉性の低下についての指標であ
る。この場合には、警報手段３５によって直ちに警報を
発することができる。しかし、系において起り得る密閉
性の低下は、好ましくは従来の圧力保持試験を実行する
手段２５によって確かめられる。この目的のために、制
御・演算ユニット２０によって血液処理が中断され、手
段２５によって閉止部材２８、２９が閉じられ、バイパ
スバルブ２７が開かれることによって、透析器が透析液
系から分離される。流体系における密閉性の低下を手段
２５が検出した場合にだけ、警報手段３５は警報を発す
る。それ以外の場合には、透析治療は再び続けられ、流
体系は、本発明に係る装置で、流体系において起り得る
密閉性の低下を引き続いて検査する。装置が再び漏洩を
検出すると、手段２５を介して密閉性の低下をもう一度
確かめるために、血液処理は再び中断される。

【００５２】上記に記載した方法および装置を用いて、
突然発生した漏洩を原則として透析治療の中断を伴わず
に検出することが特に可能である。これに対して、知ら
ぬ間に起きる漏洩を検出するためには、先の周期におけ
る圧力ではなく、代わりに透析治療の開始時に測定され
た初期圧力値を圧力基準値として用いることが好都合で
あると立証された。

【００５３】本発明に係る装置および方法の代わりの実
施態様においては、測定されるのは、圧力Ｐ_DMではな
く、代わりに膜内外圧力である。膜内外圧力ＴＭＰ₂を
測定するために、利用可能な圧力センサが使われるが、
膜内外圧力は、透析器１の血液チャンバ３の下流におけ
る圧力Ｐ_B2とＰ_DMとの差から算出され、圧力Ｐ_B2は、圧
力センサ４２で測定される。でなければ、この実施態様
は、初めに記載した装置と異なっていない。また別に
は、測定値が前記方法におけるように評価される場合に
は、圧力Ｐ_B2だけを測定することもできる。

【００５４】センサで測定された圧力値は、妨害変数に
よって重ね合わされる。図４には、周期的な妨害変数に
よって重ね合わされた圧力Ｐ_D1および圧力Ｐ_D2が時間の
関数として示されている。圧力Ｐ_D1および圧力Ｐ_D2の時
間信号は、平衡チャンバ手段１４の切替点での正および
負の圧力ピークによって支配されている。血液ポンプ６
によって、より小さい圧力変動が発生する。平衡チャン
バ１３のそれぞれの行程に関して、限外濾過ポンプ１９
によって負の圧力ピークが発生する。

【００５５】圧力測定値を検出する手段３７は、平均値
が形成される前に、既知の妨害変数を消去する。この既
知の妨害源は、測定された圧力値に対して下記のような
影響を与える。

【００５６】血液ポンプ６が、系に静圧を発生させる。
一定の圧力成分は、ローターの効果と血液の前方移送と
に帰することのできる信号によって、重ね合わされる。
典型的には、血液側における信号の最大値は５０ｈＰａ
であり、血液透析液側における信号の最大値は約１０ｈ
Ｐａ（Ｑ_b＝３００ｍｌ／分）である。継続時間は約１
秒の長さである。透析器１の血液チャンバ３の下流にお
ける圧力値は、血液チャンバの上流における圧力値より
も少ない妨害を受ける。従って、圧力Ｐ_B2の測定は好都
合である。系における平均静圧も血液容量速度とともに
変動するので、血液容量速度が変化した後の漏洩監視
は、新しい定常状態に至るまで中断するのが好ましい。

【００５７】下記の実験室試験では、信号は、ディジタ
ル型低域フィルターを使って平滑化される。図５、図６
および図７には、異なる２つの漏洩速度に対して、平滑
化されなかった信号ＴＭＰ₂、Ｐ_DMおよびＰ_B2と、フィ
ルターを通された信号ＲＣ（ＴＭＰ₂）、ＲＣ（Ｐ_DM）
およびＲＣ（Ｐ_B2）とが示されている。

【００５８】これらの結果は下記の表に表されている。
「標準偏差」欄には実験から得られた標準偏差σ_P(t)が
含まれており、「Ｕ」欄には等式（２．７）に係る不確
定性範囲が含まれている。これらの表において、信頼水
準１−α＝９５％であり、従って、ｋ_1-α＝２が用いら
れている。

【００５９】不確定性範囲Ｕは、測定パラメータの統計
学的変化とは有意的に異なる最小漏洩速度を表してい
る。

【００６０】

【表１】

【００６１】

【表２】

【００６２】

【表３】

【００６３】この実験室試験では、圧力信号Ｐ_DMおよび
Ｐ_B2には、１２５ｍｌ／時間の最大漏洩速度を監視する
ための統計学的精度が備わっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】漏洩を検出する装置が備わっている血液透析装
置の主要構成要素を示した概略図である。

【図２】記録された圧力値の時間的経過を示した図であ
る。

【図３】記録された圧力値の平均値の時間的経過を示し
た図である。

【図４】時間によるＰＤ１およびＰＤ２の圧力経過を示
した図である。

【図５】膜内外圧力と修正された膜内外圧力ＴＭＰ₂と
の時間的経過を示した図である。

【図６】圧力Ｐ_DMと修正された圧力Ｐ_DMとの時間的経過
を示した図である。

【図７】圧力Ｐ_B2と修正された圧力Ｐ_B2との時間的経過
を示した図である。

【符号の説明】

１ 透析器 ２ 半透膜 ３ 血液チャンバ ４ 透析液チャンバ ５ 血液送出管路 ６ 血液ポンプ ７ 血液流出管路 ８ 滴下チャンバ １２ 透析液送出管路 １４ 平衡手段 １５ 透析液流出管路 １６ 透析液ポンプ １９ 限外濾過ポンプ ２０ 制御・演算ユニット ２１から２４ 制御ライン ２６ バイパス管路 ２７ バイパスバルブ ２８、２９ 透析液チャンバ閉止バルブ ３０、３１、３２ 制御管路 ３３ 圧力センサ ３４ データライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エンダー、ヘルムート ドイツ国 デー−97475 ツァイル アム マイン ハウプトシュトラーセ 19 (72)発明者 ガーゲル、アルフレッド ドイツ国 デー−96123 リッツェンドル フ マインツァー シュトラーセ ４アー (72)発明者 シュピッカーマン、ライナー ドイツ国 デー−97535 ヴァッサーロー ゼ−ブルクハウゼン アム オイレンベル ク ７ Ｆターム(参考） 4C077 AA05 BB01 EE01 EE03 HH02 HH03 HH13 HH15 KK17 KK27 4D006 GA13 KA12 KE06P PA01 PB09 PC47

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 体外血液回路が備わっている血液処理装
   置の流体系における漏洩を検出する方法であって、流体
   系における圧力が所定の透析治療継続時間の間連続的に
   測定され、漏洩速度が前記所定の透析治療継続時間の間
   における所定の時間間隔で前記圧力の変動から算出さ
   れ、前記所定の透析治療継続時間の間における漏洩容積
   が前記漏洩速度から算出され、さらに、前記漏洩容積が
   所定限界値と比較されることを特徴とする漏洩を検出す
   る方法。
2. 【請求項２】 連続的周期における所定時間の間におけ
   る圧力の変動を算出するために、圧力値が、それぞれの
   場合に連続的に算出され、圧力基準値と比較されること
   を特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 圧力基準値が、先行周期におけるそれぞ
   れの場合に算出された圧力値であることを特徴とする請
   求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】 圧力基準値が、一定であることを特徴と
   する請求項２に記載の方法。
5. 【請求項５】 圧力値が、平均化時間間隔において測定
   された圧力値の平均値であることを特徴とする請求項２
   に記載の方法。
6. 【請求項６】 漏洩容積が所定限界値を超えると、警報
   が出されることを特徴とする請求項１から５の１項に記
   載の方法。
7. 【請求項７】 漏洩容積が所定限界値を超えると、血液
   処理が中断され、密閉性の低下について前記流体系を検
   査するために前記流体系において圧力保持試験が行なわ
   れることを特徴とする請求項１から６の１項に記載の方
   法。
8. 【請求項８】 圧力保持試験が密閉性の低下を明らかに
   すると、警報が出されることを特徴とする請求項７に記
   載の方法。
9. 【請求項９】 血液処理装置が、半透膜によって血液チ
   ャンバと透析液チャンバとに分けられた透析器を有し、
   血液が血液送出管路を介して血液チャンバの中へ流入
   し、血液流出管路を介して血液チャンバから流出し、透
   析液が、透析液送出管路を介して透析液チャンバの中へ
   流入し、透析液流出管路を介して透析液チャンバから流
   出することを特徴とする請求項１から８の１項に記載の
   方法。
10. 【請求項１０】 圧力が透析器の上流における透析液送
    出管路の中で、かつ／または、透析器の下流における透
    析液流出管路の中で測定され、かつ／または、圧力が血
    液チャンバの下流における血液流出管路の中で測定され
    ることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 【請求項１１】 体外血液回路（Ｉ）が備わっている血
    液処理装置の流体系における漏洩を検出する装置であっ
    て、漏洩を検出する前記装置が、制御・演算ユニット
    （２０）を有しており、この制御・演算ユニット（２
    ０）が、 流体系における圧力を所定の透析治療継続時間の間連続
    的に測定する手段（３３、４１、４２）と、 漏洩速度を前記所定の透析治療継続時間の間における所
    定の時間間隔での圧力の変動から算出する手段（３８）
    と、 漏洩容積を前記所定の透析治療継続時間の間における漏
    洩速度から算出する手段（３９）と、 前記漏洩容積を所定限界値と比較するための手段（４
    ０）とを有していることを特徴とする漏洩を検出する装
    置。
12. 【請求項１２】 漏洩速度を算出する手段（３８）は、
    連続的周期における所定時間の間における圧力の変動を
    算出するために、圧力値がそれぞれの場合に連続的に算
    出され、圧力基準値と比較されるように設計されている
    ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 【請求項１３】 圧力基準値が先行周期におけるそれぞ
    れの場合に算出された圧力値であることを特徴とする請
    求項１２に記載の装置。
14. 【請求項１４】 圧力基準値が一定であることを特徴と
    する請求項１２に記載の装置。
15. 【請求項１５】 圧力値が平均化時間間隔において測定
    された圧力値の平均値であることを特徴とする請求項１
    ２から１４の１項に記載の装置。
16. 【請求項１６】 漏洩容積が所定限界値を超えると、警
    報を出す警報装置（３５）が設けられていることを特徴
    とする請求項１１から１５の１項に記載の装置。
17. 【請求項１７】 流体系における圧力保持試験によって
    密閉性の低下について前記流体系を検査する手段（２
    ５）が設けられ、制御・演算ユニット（２０）は、漏洩
    容積が所定限界値を超えたときに、血液処理が中断さ
    れ、密閉性の低下について前記流体系を検査するために
    圧力保持試験を行なう手段を駆動することができるよう
    に設計されていることを特徴とする請求項１１から１６
    の１項に記載の装置。
18. 【請求項１８】 警報手段（３５）は、前記圧力保持試
    験が密閉性の低下を明らかにしたときに警報を出すよう
    に設計されていることを特徴とする請求項１７に記載の
    装置。
19. 【請求項１９】 血液処理装置が、半透膜（２）によっ
    て血液チャンバ（３）と透析液チャンバ（４）とに分け
    られた透析器（１）を有し、血液を前記血液チャンバの
    中へ送出するための血液送出管路（５）と、血液を前記
    血液チャンバから排除するための血液流出管路（７）と
    を有し、透析液を前記透析液チャンバの中へ送出するた
    めの透析液送出管路（１２）と、透析液を前記透析液チ
    ャンバから排除するための透析液流出管路（１５）とを
    有していることを特徴とする請求項１１から１８の１項
    に記載の装置。
20. 【請求項２０】 流体系における圧力を連続的に測定す
    る手段（３７）が、透析器（１）の上流における透析液
    送出管路（１２）の中の圧力、および／または、透析器
    （１）の下流における透析液流出管路（１５）の中の圧
    力、および／または、その透析器の下流における血液流
    出管路（７）の中の圧力を測定する圧力センサ（３３、
    ４１、４２）を有していることを特徴とする請求項１９
    に記載の装置。