JP2003284772A

JP2003284772A - 透析液の送液装置

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Publication number: JP2003284772A
Application number: JP2002089446A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Suzuki; 宏章鈴木
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2003-10-07
Anticipated expiration: 2022-03-27
Also published as: JP3667708B2

Abstract

(57)【要約】【課題】透析装置の透析器に透析液を送る送液装置に
おいて、送液量を高精度に管理する。【解決手段】透析液の流れを形成する複式ポンプ２０
の二つのポンプ部２２，２４のそれぞれに対し、背圧弁
２６，２８を設ける。背圧弁の内部空間は、ダイアフラ
ム５６により、一次側室５８と二次側室６０に仕切られ
ている。一次側室５８にはポンプ部に向かう透析液が流
れ、二次側室６０にはポンプ部から吐出される透析液が
流れる。この背圧弁により、吸込み側の圧力に変化が生
じても、一次側室と二次側室の圧力差、すなわちポンプ
の吸込み側と吐出側の圧力差が一定に保たれる。これに
より、ポンプの吐出する透析液の量が一定に維持され
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、透析装置に関し、
特に、透析装置の透析器に透析液を送る送液装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】透析装置は、患者体内より血液を導き出
し、血液内の老廃物を除去して、患者体内に送り返す装
置である。前記老廃物の除去は透析器（ダイアライザ
ー）で行われる。透析器では、半透膜で形成された中空
糸の内部を血液が流れ、中空糸の外側を透析液が流れ
る。中空糸の半透膜を介して、血液と透析液の間で物質
交換が行われ、老廃物が血液より除かれる。透析液を透
析器に送るために、透析液の流れを形成するポンプを含
む送液装置が設けられている。

【０００３】透析装置には、血液中から余剰の水分を抜
き取る除水機能を有する。この除水機能は、除水ポンプ
によって透析器内の透析液の圧力を低下させて、血液中
の水分を透析液側に抜き取ることにより達成される。除
水量、すなわち血液より抜き取る水分の量は、患者の状
況などに応じて精密に制御される必要がある。基本的に
は除水ポンプを通過した流量が除水量となるが、このと
き問題となるのは、透析液の流量の管理である。

【０００４】除水ポンプを通過した液量を除水量とする
ためには、除水を行わない場合における透析器に送られ
る透析液の量と、透析器から回収される透析液の量が同
量であることが必要となる。このため、透析液の送液装
置には、透析器に透析液を送るポンプと、透析器から排
出させるポンプを設け、これらのポンプには、一例とし
て流量管理が精密に行える往復動形式が採用されてい
る。両者のポンプが吐出する透析液の量が同量であれ
ば、除水ポンプを通過した量が除水量となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】除水量の精度を高めよ
うとする場合、前述のように、透析器に流入する透析液
の量および透析器から流出する透析液の量の精度を高め
る必要がある。往復動ポンプは、その吐出量が比較的精
度良く制御できるが、それでもオーバーフィーディング
と呼ばれる取扱い流体の慣性による吐出量の変動や、逆
止弁の構造などに起因する吐出量の変動などが生じる場
合がある。この結果、除水量の精度をより高めることが
できなかった。

【０００６】本発明は、前述の除水量をより高い精度で
管理したいという要求に答えるべくなされたものであ
り、そのために、透析液の流量をより高い精度で管理す
ることができる透析装置の送液装置を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明に係る透析液の送液装置は、透析液の流れ
を形成する少なくとも一つの往復動ポンプと、この往復
動ポンプの背圧を所定値に保つ背圧弁とを有している。
背圧弁が与える背圧は、この往復動ポンプの吸入側の圧
力に対し一定の差を有する圧力となるように設定されて
いる。すなわち、この背圧弁によって、当該往復動ポン
プの吸入側と吐出側の圧力差が一定になるように背圧が
保たれる。

【０００８】前記のように背圧弁が機能するために、当
該背圧弁は以下のような構造を有する。すなわち、背圧
弁は、内部がダイアフラムによって一次側室と二次側室
に仕切られたケーシングを有している。一次側室は、透
析液が往復動ポンプに流入する流路の一部となってお
り、二次側室は、同じ往復動ポンプから透析液が流出す
る流路の一部となっている。前記二次室内には、ダイア
フラムの動きによって開閉し、この開閉によって二次側
室を通過する流れの許容および阻止を行う弁構造が設け
られている。簡易には、ダイアフラムが直接、流路を塞
ぎ、流れを阻止する構造を採ることができる。また、前
記ダイアフラムが二次側室内の流れを阻止する方向に、
当該ダイアフラムを付勢する付勢手段を有している。付
勢手段は、一次側室内に設けることができ、また、弾性
体、好ましくは、コイルバネなどのバネとし、弾性力に
よってダイアフラムを付勢するようにできる。さらに、
この付勢力を調整する手段を設けることができる。

【０００９】さらに、往復動ポンプは複式ポンプとする
ことが好ましい。この複式ポンプは、一本の柱状のプラ
ンジャを共用し、プランジャの両端にそれぞれポンプ室
を配置し、二つのポンプ部を構成したものである。そし
て、一方のポンプ部を、透析液を透析器へと送り出すポ
ンプとし、他方のポンプ部を、透析液を透析器から排出
させるポンプとする。プランジャを共用しているので、
双方のポンプ部の工程容積は同一となり、これらの吐出
量は理論上に等しくなっている。そして、それぞれのポ
ンプ部に対して前述した背圧弁を適用することにより、
ポンプ吐出量の高精度の管理が行われる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。図１は、
本実施形態に係る透析装置、特に透析液の透析装置１０
の概略構成を示す図である。透析器１２は、その内部に
半透膜で形成された多数の中空糸が揃えられて配置され
ている。中空糸の内側には、不図示の人体から導き出さ
れ、血液ポンプ１４で送られてきた血液が流れ、中空糸
の外側は、透析液で満たされている。人体から血液ポン
プ１４、続いて透析器１２を通り人体に戻る血液循環流
路１６が形成される。血液中の老廃物および余剰な水分
は、中空糸を形成する半透膜を透過して透析液に移行す
る。

【００１１】透析液を透析器１２に送り、また透析器１
２から排出させる送液装置１８が設けられている。送液
装置１８は、透析液の流れを形成する複式ポンプ２０
と、複式ポンプ２０の二つのポンプ部２２，２４にそれ
ぞれ設けられた背圧弁２６，２８を含む。複式ポンプ２
０の二つのポンプ部のうち、ポンプ部２２が、透析器１
２に向かう流路、すなわち供給側流路上に設けられ、透
析液を透析器１２に送り出している。以降、このポンプ
部２２を供給側ポンプ２２と記す。また、もう一方のポ
ンプ部２４は、透析液が透析器１２から出る流路、すな
わち排出側流路上に設けられ、透析液を透析器１２から
排出させている。以降、このポンプ部２４を排出側ポン
プ２４と記す。

【００１２】さらに、排出側流路上には、加圧ポンプ３
０と、レリーフ弁３２が設けられている。加圧ポンプ３
０は、除水や患者の血圧の影響などで低下している透析
液の圧力を供給側ポンプ２２の吸入側条件と同程度に高
めることによって、排出側ポンプ２４内などで気泡が発
生しないようにし、また供給側ポンプ２２と排出側ポン
プ２４の吐出量を同量とするためのものである。また、
レリーフ弁３２は加圧ポンプによる昇圧が所定値以上と
ならないように制御するものである。

【００１３】以上の流路、すなわち供給側ポンプ２２に
より透析器１２に透析液を送り、また排出側ポンプ２４
により透析器１２から透析液を回収する流路を、以降主
流路３４と記す。複式ポンプ２０は、二つのポンプ部２
２，２４の吐出量が同量となる構造を有している。複式
ポンプ２０の構造については後述する。

【００１４】さらに、前記主流路３４の一部、特に排出
側ポンプ２４の部分を迂回するように、除水流路３６が
設けられる。除水流路３６には、排出側ポンプ２４に並
列するように除水ポンプ３８が配置される。前述のよう
に、供給側、排出側ポンプ２２，２４の吐出量は概略同
量であり、除水ポンプ３８は、排出側ポンプ２４により
透析液の回収量に、所定量の上乗せして透析液の回収を
行う。したがって、除水ポンプ３８を流れる量だけ、供
給される透析液より排出される透析液の量が多くなる。
この増加分は、血液中から抜き取られた水分である。つ
まり、除水ポンプ３８が吐出した量が、血液から除かれ
た水の量（除水量）である。除水量は、患者の状態によ
り適切に設定される必要があり、また十分な精度をもっ
て管理される必要がある。

【００１５】図２は、複式ポンプ２０の概略構成図であ
る。複式ポンプ２０は、前述のように二つのポンプ部、
すなわち供給側ポンプ２２と排出側ポンプ部２４を有し
ている。二つのポンプ２２，２４は、共通のプランジャ
４０を有する往復動ポンプである。すなわち、円柱形状
のプランジャ４０の両端は、それぞれ二つのポンプのポ
ンプ室４２，４４内に位置し、プランジャ４０の往復動
に応じてポンプ室４２，４４の容積が周期的に変動す
る。供給側ポンプ２２のポンプ室４２には、吸入弁４
６、排出弁４８の二つの逆止弁が設けられている。これ
らの弁４６，４８は、いわゆるポペット弁であり、ホル
ダ５０と弁体５２を含む。弁体５２は、ゴムなど弾性を
有する材料からなり、円錐部分と、円錐の頂点から延び
る軸部分とを有している。ホルダ５０は、弁体５２の円
錐部分の縁に係合する円環状のフランジ部と、弁体５２
の軸部分を保持する保持部と、保持部とフランジ部を結
ぶ複数のアームを有している。図示する状態において、
弁体５２の円錐部分外周面と、ホルダ５０のフランジ部
内周面が密着し、弁が閉じた状態となっている。弁の上
流側（図中下方）の圧力が、下流側に比べて高まると、
弁体の円錐部分に圧力が作用し、弁体、特に軸部分が延
びて、前記の円錐部分とフランジ部の密着が解かれ、流
体が流れる。しかし、逆方向の圧力差によっては、弁は
開かない。したがって、プランジャ４０が往復運動を行
うと、一方向の取扱い液の流れが形成される。排出側ポ
ンプ２４についても同様の構造を有している。

【００１６】プランジャポンプの吐出量は、理想的に
は、プランジャの工程容積と往復回数で決定される。し
かしながら、プランジャの運動によって一旦形成された
取扱い液の流れは、プランジャが上死点または下死点に
達した後も、この流れを続けようとし、行程容積より多
くの量が吐出される、いわゆるオーバーフィーディング
が生じる場合がある。また、弁の開閉は、弁前後の圧力
差によりなされるため、圧力差が変化すると、開閉のタ
イミングも変わってくる。また、弁前後の圧力差が変わ
ると弁体５２の着座の状態も変わることが考えられる。
すなわち、弁が閉じるとき、より大きな圧力差によって
閉じた場合には、弁体５２がホルダ５０に沈み込み、再
度開く場合には、沈み込んだ状態から開くために、その
タイミングが遅れることが考えられる。また、弁体の沈
み込み量が異なると、その沈み込み量の差の分だけポン
プとしての行程容積が変化し、その吐出量が変化するこ
とが考えられる。弁前後の圧力差は、ポンプ吸込み側と
吐出側の圧力差により生じると考えられるが、この圧力
差が変化することによって、ポンプ吐出量の定量性が保
証できない場合が生じうる。このように、概略的には、
定吐出量を得られる往復動ポンプにおいても、より高い
流量管理が要求される場合には、十分なものとはいえな
い場合がある。

【００１７】前述のように、透析装置の除水量は、複式
ポンプ２０の供給側ポンプ２２、排出側ポンプ２４の吐
出量が同量であるという前提に基づき、それに上乗せす
る形となる除水ポンプ３８により吸引された量によって
求められる。したがって、複式ポンプ２０による流量の
精度が低ければ、除水量の管理を高い精度で行うことが
できない。そこで、本実施形態においては、背圧弁２
６，２８を設け、複式ポンプ２０の流量を高い精度で管
理してる。

【００１８】図３は、主流路３４と、二つの背圧弁２
６，２８の構造とを示す図である。すでに説明した構成
については、同一の符号を付して、説明を省略する。ま
た、加圧ポンプ３０、除水流路３６などは省略してあ
る。二つの背圧弁２６，２８は、同様の構造を有するも
のであり、以下、供給側背圧弁２６についてのみ説明
し、排出側背圧弁２８については説明を省略する。

【００１９】背圧弁２６は、ケーシング５４と、ケーシ
ング５４の内部空間を二つに仕切るダイアフラム５６を
有している。ダイアフラム５６により仕切られた一方の
空間５８は、供給側ポンプ２２に向かう透析液の流路の
一部となり、以降この空間を一次側室５８と記す。ダイ
アフラム５６により仕切られた他方の空間６０は、供給
側ポンプ２４から透析器１２に向かう透析液の流路の一
部となり、以降この空間を二次側室６０と記す。一次側
室５８には、透析液が流入してくる一次側入口６２と、
透析液が流出する一次側出口６４の二つの口が設けられ
ている。また、二次側室６０には、ポンプ２２より送ら
れてくる透析液が流入してくる二次側入口６６および透
析液が流出する二次側出口６８の二つの口が設けられて
いる。この二次側出口６８は、二次側室６０内に設けら
れ、ダイアフラム５６に対向する開口を有するノズル状
のバルブポート７０につながっている。二次側の出入口
６６，６８は、このバルブポート７０をのみ介して連通
している。言い換えれば、入口６６から入った取扱い流
体は、バルブポート７０を通過しなければ出口６８に出
られないようになっている。

【００２０】バルブポート７０の開口は、ダイアフラム
５６によって塞がれるように位置し、これが塞がれた状
態においては、二次側室６０内の流れは阻止される。ダ
イアフラム５６は、一次側室５８内に配置されるコイル
バネ７２により、バルブポート７０の開口を塞ぐ方向に
付勢されている。また、コイルバネ７２のダイアフラム
５６とは反対側の端は、バネ押さえ７４に係合してい
る。バネ押さえ７４の頂部はケーシング５４の頭部７６
よりやや突出しており、これに被さるように調整ナット
７８が設けられている。ケースの頭部７６の周囲および
これに対向する調整ナット７８の内周面にはそれぞれね
じが形成され、互いにねじ係合している。この調整ナッ
ト７８を回転させることにより、バネ押さえ７４の進退
を調整することができ、コイルバネ７２によるダイアフ
ラム５６への付勢力が調整される。

【００２１】この背圧弁の一次側室５８の圧力をＰ1、
二次側室６０の圧力をＰ2、ダイアフラムの面積をＡ、
コイルバネ７２の付勢力をＦとする。ダイアフラム５６
を、バルブポート７０の開口を塞いだ状態から、開放側
に動かすためには、一次側室と二次側室の圧力差（ΔＰ
＝Ｐ2−Ｐ1）による力が、バネの付勢力Ｆを上回る必要
がある。すなわち、 ΔＰ・Ａ＞Ｆ・・・（１）となる必要がある。バルブポート７０が開放すれば、二
次側室６０の出入口は連通状態となり、圧力Ｐ2は低下
する。したがって、ポンプ２２が運転中は、 ΔＰ＝Ｆ／Ａに維持される。Ｆ／Ａは固定値であるから、ΔＰが一定
に保たれることになる。すなわち、背圧弁２６は、供給
側ポンプ２２に対して所定の背圧を与えると共にこのポ
ンプ２２の吸込み側、吐出側の圧力差ΔＰを一定に保つ
機能を有している。

【００２２】この背圧弁の機能によって、オーバーフィ
ーディングについては、吐出抵抗を与えたことにより防
止される。また、ポンプ２２の吸込み側、吐出側の圧力
差に起因する流量の誤差についても、その圧力差を一定
に保つ機能によって、減少させることができる。なお、
排出側ポンプ２４および排出側背圧弁２８についても同
様である。これにより、複式ポンプ２０の二つのポンプ
部２２，２４の吐出量が高精度に管理され、除水量の精
度を高めることができる。

【００２３】図４は、ポンプの吸込み側、吐出側の圧力
差を変化させたときの、複式ポンプ２０の供給側ポンプ
２２と排出側ポンプ２４の吐出量の差（以降、この吐出
量の差を除水バランス量と記す）を示す図である。レリ
ーフ弁３２により加圧ポンプ３０の吐出圧力（循環圧）
を変更して、そのときの除水バランス量を測定したもの
である。図中「○」で示された測定点は、従来の背圧
弁、すなわちポンプ吐出側の圧力のみを制御する背圧弁
を、本実施形態の背圧弁に代えて用いた場合の結果を示
している。また、図中「□」で示された測定点は、本実
施形態の背圧弁を用いた場合の結果を示している。

【００２４】加圧ポンプ３０の吐出圧（循環圧）を変化
させると、排出側ポンプ２４の吸込み側圧力が変化す
る。従来の背圧弁を用いた場合、排出側ポンプ２４に固
定された背圧を与えるため、吸込み側の圧力が変化する
ことによって吸込み側、吐出側の圧力差が変化する。こ
の変化に対応して、除水バランス量が変化していること
が図より理解される。これに対して、本実施形態の背圧
弁を用いた場合、加圧ポンプ吐出圧を変化させても、除
水バランス量が一定に維持されることが理解される。

【００２５】以上のように、本実施形態の送液装置を用
いた透析装置は、より高い精度で除水量を管理すること
ができる。また、背圧弁内、特に一次側室内を透析液の
通路としたことにより、流体のよどみがなくなり、雑菌
等の繁殖を防止することができる。

【００２６】以上、本実施形態によれば、透析液の流れ
を形成するポンプとして複式ポンプを用いたが、独立し
たポンプを用いることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る透析装置の概略構成を示す
図である。

【図２】複式ポンプの構成を示す図である。

【図３】本実施形態の送液装置の回路構成を示す図で
ある。

【図４】本実施形態の送液装置により除水量管理の効
果を示す図である。

【符号の説明】

１０透析装置、１２透析器、１６血液循環流路、
１８送液装置、２０複式ポンプ、２２供給側ポン
プ、２４排出側ポンプ、２６供給側背圧弁、２８
排出側背圧弁、３４主流路、３６除水流路、３８
除水ポンプ、５４ケーシング、５６ダイアフラム、
５８一次側室、６０二次側室、７０バルブポート、
７２コイルバネ、７８調整ナット。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透析装置の透析器に透析液を送る送液装
置であって、前記透析液の流れを形成する少なくとも一つの往復動ポ
ンプと、前記往復動ポンプの背圧を所定値に保つ背圧弁と、を有
し、前記背圧弁は、ケーシングと、前記ケーシング内部を、前記透析液が前記往復動ポンプ
に流入する流路の一部となる一次側室と、同じ前記往復
動ポンプより流出する流路の一部となる二次側室と、に
仕切るダイアフラムと、前記二次側室内に設けられ、ダイアフラムの動きによっ
て開閉し、この開閉によって二次側室を通過する流れの
許容および阻止を行う弁構造と、前記弁構造が流れを阻止する方向に、前記ダイアフラム
を付勢する付勢手段と、を含む、透析液の送液装置。
【請求項２】請求項１に記載の透析液の送液装置であ
って、前記付勢手段は、前記一次側室内に配置される、
透析液の送液装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の透析液の送液
装置であって、前記背圧弁には、前記付勢手段の付勢力
を調整する付勢力調整手段が設けられている、透析液の
送液装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の透
析液の送液装置であって、前記往復動ポンプは複式ポン
プであって、複式ポンプの一方のポンプ部が透析液を透
析器へと送り出すポンプであり、他方のポンプ部が透析
液を透析器から排出させるポンプである、透析液の送液
装置。
【請求項５】患者と透析器の間で血液を循環させる血
液循環流路と、前記透析器に対して透析液を送る送液装置と、前記透析器内の透析液の圧力を低下させ、血液から余剰
の水を抜き取る除水装置と、を有する透析装置であって、前記送液装置は、前記透析液の流れを形成する少なくとも一つの往復動ポ
ンプと、前記往復動ポンプの背圧を所定値に保つ背圧弁と、を有
し、前記背圧弁は、ケーシングと、前記ケーシング内部を、前記透析液が前記往復動ポンプ
に流入する流路の一部となる一次側室と、同じ前記往復
動ポンプより流出する流路の一部となる二次側室と、に
仕切るダイアフラムと、前記二次側室内に設けられ、ダイアフラムの動きによっ
て開閉し、この開閉によって二次側室を通過する流れの
許容および阻止を行う弁構造と、前記弁構造が流れを阻止する方向に、前記ダイアフラム
を付勢する付勢手段と、を含む、透析装置。