JP2003505209A - 透析機およびそれを制御する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
む血液自身の細胞で構成される細胞部分とで構成され、腎不全の場合、血液は透
析機によって実施される透析治療によって除去しなければならない分子量が低い
余剰物質(以降は溶質とも呼ぶ)も含む。
構成されたフィルタを含み、使用時には、処理される血液および透析液がこれら
の個々の区画を、通常は向流で通過する。
析区画4とに分割する膜2を装備したフィルタ1を備える透析機35の一部を概
略的に示す。動脈線5と静脈線6とが、それぞれ血液区画6の入口および出口に
接続される。透析液入口線10および透析液出口線11とが、それぞれ透析液区
画4の入口および出口に接続される。
のある割合部分が透析区画に向かって通過することにより、拡散または対流によ
って、血液区画3から膜2を通って透析区画4に移動する。したがって、透析手
順の終了時に、患者の体重が減少している。
流による望ましくない物質の移送効果を向上させるべく、大量の血漿液を除去す
る。所望の最終的重量損失に対して過度に除去された血漿液の量が、血液がフィ
ルタを通過する前(希釈前技術)またはフィルタの後(希釈後技術)に置換液と
して患者に注入する。
れに言及するが、普遍性を失うものではない)が、フィルタを通して除去される
流体が、希釈前技術より濃縮され、したがって同じ流れでは希釈効率が大きくな
るので、透析の効率が改善されるという利点を提供するが、幾つかの重大な問題
も提する。したがって、希釈後技術では、フィルタで、(フィルタの部分的閉塞
を通して)流れと限外濾過との両方を妨げる血液濃度値に到達しやすく、「固化
」の現象を生じる。その結果、希釈後技術では、希釈前技術に比較して抽出でき
る血漿液の量が制限される。
14が設置されて送出IRが液体の注入量を決定する注入線13とに接続された
加算ノード12を含む。完璧にするため、図1は、動脈線5に配置され、その送
出量Qbが透析治療にかけられる血液の量を決定する血液ポンプ15、動脈線5
に沿って配置され、出力部で血液濃度信号CEを生成する血液濃度センサ16、
透析液入口線10に配置され、流量Qdiを供給する入口透析ポンプ17、透析液
出口線11に配置され、流量Qdoを供給する出口透析ポンプ18、透析液出口線
11に接続された枝線11aに配置され、流量UFRを供給する限外濾過ポンプ
19、およびそれぞれ静脈線5、動脈線6、透析液入口線10および透析液出口
線11に配置されて、それぞれ圧力Pbi、Pbo、Pdi、Pdoを供給する4つの圧
力センサ20〜23も示す。
し、必要に応じて制御する流量計を、動脈線5、透析液入口線10、透析液出口
線11、および枝線11aにそれぞれ設けることができる。
な重量損失WLRおよび自己輸血量IRを設定し、透析機35がWLRとIRの
合計として限外濾過UFRを決定する。あるいは、オペレータが限外濾過UFR
および必要な重量損失WLRを設定することができ、機械が自己輸血IRを決定
する。さらに、透析機は透析液出口流Qdoを制御して、透析液入口流Qdiと等し
い量に維持し、流れの均衡を維持する。
ンプ18を制御して、入口透析ポンプ17の流量Qdiと限外濾過UFRとの合計
と等しい流量になるようにしてもよい。最後に、例えば圧力差に基づいて限外濾
過を制御する他の解決法が存在するが、説明の簡潔のためにここでは記載しない
。
信号Pbi、Pdo、Pdi、Pdoなど、存在する様々なセンサが生成する信号、さら
に血流量Qb、透析液入口量Qdiおよび透析液出口Qdoおよび限外濾過UFRな
どの設定量を監視する信号を受診する。
避するための重要なパラメータは、膜内外値、つまりフィルタの2つの側(血液
側と透析液側)間の圧力差である。特に、フィルタの圧力低下の静的および動的
成分とは、限外濾過(時間当たりの限外濾過量または限外濾過率UFRとして測
定)が、血液濃度を上昇させることにより、図2の右向き矢印が示すように、フ
ィルタ1の縦方向の寸法全体に沿って圧力の全般的増加を生成し、TMPiによ
って指示されてPbi−Pdoと等しい(血流に対する)入口膜内外値と、TMPo
によって指示されてPbo−Pdiと等しい出口膜内外値との両方を増加させること
となる。
側にシフトさせるよう、透過性Kufが高いことを特徴とするフィルタを使用する
と有利であることが判明している。これに対して、低い限外濾過の状態で透過性
が高いと、逆流現象(「逆濾過」)が生じ、これは血液の汚染および患者の過感
作という問題を引き起こすことがあるので、回避しなければならない。
維持するよう、血流Qbおよび限外濾過UFRを調整することが、既に提案され
ている。
とが可能になるが、それでも透析の安全な状態および効率化を常に保証するには
不十分である。
連していないので、膜内外圧に基づいてこれらの量を調整することは、即座にで
きず、連続的な調節を必要とする。さらに、膜内外値を監視しても、固化現象に
関するタイムリーで明白な情報は提供されない。
体用の第1区画に接続された第1回路と、 −透析液用の第2区画に接続された第2回路と、 −フィルタの上流の入口流で、第1回路で濾過される液体を循環させる手段と
、 −膜を通して液体成分および溶質の制御された流れをもたらす手段とを備える
透析機の制御を提供する方法であって、 ・濾過される液体をフィルタの第1区画内で循環させるステップと、 ・膜を通して液体成分と溶質との制御された流れをもたらすステップと、 ・それぞれ、膜を通る液体成分の制御された流れと、第1区画の入口における
液体成分の流れとに相関がある第1および第2パラメータ(UFR、QP)の値
を決定するステップと、 ・第1および第2パラメータ(UFR、QP)の値の関数として濾過係数(F
F)を計算するステップと、 ・濾過係数(FF)が許容限界値との所定の関係を有するかチェックするステ
ップと、 ・検証の結果を示す信号を生成するステップとを含む方法が提供される。
処理するために、 −半透膜によって分割された第1および第2区画を有するフィルタと、 −第1区画の入口に接続された液体入口線および第1区画の出口に接続された
液体出口線を備えた、濾過液用の第1回路と、 −第2区画の入口に接続された透析液入口線および第2区画の出口に接続され
た透析液出口線を備えた、透析液用の第2回路と、 −第1区画を通して濾過液を循環させるために、第1回路に接続された第1ポ
ンプ輸送手段と、 −第2区画内で透析液を循環させ、膜を通して液体成分および溶質の一部を流
すために、第2回路に接続された第2ポンプ輸送手段と、 −膜を通る液体成分の制御された流れと相関がある第1パラメータの値と、フ
ィルタの入口における液体成分の流れと相関がある第2パラメータの値とを検出
する手段と、 −第1および第2パラメータの値の関数として濾過係数FFを計算する第1手
段と、 −濾過係数(FF)を許容限界値と比較する第1比較手段と、 −比較の結果を指示する信号(A)を生成する信号生成手段とを備える透析機
が、さらに提供される。
参照しながら本発明の第1の実施形態について説明する。
は、制御下の個々のパラメータの絶対値に依存するのではなく、限外濾過によっ
て除去される液体の量とフィルタ入口における血漿の流れとの関係に依存する。
の1つの実施形態によると、取得されるデータは、血流Qb、限外濾過UFR、
および血液濃度であり、以下で規定する濾過係数FFは、これらの量に基づいて
決定される。
濃度であり、その後に濾過係数FFが許容範囲内にあるか検証され、範囲外の場
合は警告信号が生成され、システムを危険でない動作点まで復帰させるよう、入
力量、好ましくは限外濾過量が変更される。
19に作用する制御信号S、および表示装置および/または音響信号送信要素に
供給される信号Aで概略的に図示される。
係数FFの計算値と最大限界設定との偏差が増加した場合(例えば限外濾過量を
事前に減少させた場合)は最適化することができ、特に限外濾過量を増加させる
ことによって濾過の効率を上昇させるよう、操作状態を修正することができる。
これによって、処理の過程でのヘマトクリット値の変化および変動に従って、処
理中にフィルタの操作状態を動的に修正し、いかなる場合でも安全な状態を獲得
して、効率を上げることが可能である。
を介して(この場合は、測定したヘモグロビン値Hgbをヘモグロビン細胞平均濃
度(Hcmc)で割ってヘマトクリット値Hctを取得する)、または血液の粘度、
導電性または密度の測定を介して、詳細な説明を省略するが既知の方法で間接的
に測定することができる。
、つまり平均値TMPave=(TMPi−TMPo)/2も監視すると有利である
。
際の透過性が許容できない値を呈した場合、警告が生成され、制御量を許容限度
内に復帰させるよう限外濾過量が調節される。危険な状態では、概して透析機の
停止状態が提供される。
)および限外濾過値UFR(上述したように、時間当たりの重量損失WLR(重
量損失率)と注入率IRとの合計に等しく、その両方とも、概してオペレータが
設定するか、あるいは限外濾過量UFRおよび重量損失率WLRは、オペレータ
が直接設定することができ、機械が注入率IRを決定する)とを入力し、次にブ
ロック55で、センサ16によって供給された濃度信号CE(例えばヘモグロビ
ン値Hgbを示す)に基づき、ヘマトクリット値Hctを決定する。
t)]を計算し、ブロック65で、これが上限FFMより低いかチェックする。例
えば、最大値は50%と等しくてもよく、これを超えると、フィルタに過度の血
液濃度があることによる危険の徴候である。
御装置30はブロック70で警告信号Aを生成し、濾過係数FFを許容値に復帰
させるよう、ブロック75でポンプUFR19を介して限外濾過量UFRを変更
する。この目的にはPIDタイプの制御システムを使用することが好ましく、そ
のパラメータは、詳細には説明しない既知の方法で校正ステップにおいて調節さ
れる。その結果、機械は、重量損失WLRを一定に維持するよう、ポンプ14か
ら供給される注入率IRにこれに対応する変更も実施する。
場合、制御装置30は、(本明細書では示さない方法で)濾過係数を段階的に増
加させて、安全状態での効率を上昇させることができるかチェックし、次にブロ
ック80で、血液側および透析液側の入口および出口圧Pbi、Pbo、Pdi、pdo
の値を取得する。通常、これらの値は、図1に示すように透析機に設けた4つの
センサ20〜23によって、直接供給される。
Po、および平均TMPaveの膜内外値を計算し、少なくとも入口の膜内外値TM
Piが上限TMPMより小さく、出口の膜内外値TMPoが下限TMPmより大きい
か、ブロック90でチェックする。例えば、下限TMPmは20mmHgと等し
くてよく、逆流(「逆濾過」)の危険を示し、上限TMPMは300から500
mmHgと等しくてよく、ガス抜きおよびフィルタ故障の危険があり、透析機の
操作に問題があることを示す。
い、つまりブロック90からの出力がNOの場合、ブロック70、75に関して
上述したように、警告が生成されて限外濾過値が変更され、これに対して出力膜
内外値TMPoが許容可能な場合は、制御装置30が上述した方法で膜の実際の
透過性Kufをブロック95で計算する。
定された許容範囲に入るか、ブロック100でチェックする。例えば、許容性の
閾値Kuf,mはそれぞれ5および100(ml/分)mmHgと等しくてよく、膜
に問題があることを示す(例えば膜の破損または膜の閉塞)。マイナスの場合は
、警告が再び生成され、限外濾過が変更される(ブロック70、75)が、プラ
スの場合(ブロック100からの出力がYES)、制御装置は濾過係数の制御に
必要なステップを繰り返し、ブロック50に戻る。
より、フィルタの縦方向の固化に関連する危険な状態をタイムリーに指示するこ
とができ、したがって予防的ステップをとれることである。さらに、本発明はフ
ィルタの動作状態と直接相関がある量の監視に基づいているので、これは必要な
変化の範囲を即剤に供給するか、いかなる場合も、濾過効率を改善して危険な状
態を回避するために、これらの変更の決定を大幅に単純化することができる。さ
らに、本発明は、透析治療を制御するために既に設けてある装置によって制御装
置30を実現することができ、使用する量は既に入手可能であるか、測定または
設定された量から数学的方法で容易に取得することができるので、透析機の修正
を必要としない。
で規定された本発明の保護的範囲から逸脱することなく、修正および変更できる
ことが明白である。
Claims (15)
- 【請求項1】 −半透膜(2)によって分割された第1および第2区画(3
、4)を有するフィルタと、 −液体成分、膜(2)によって保持された細胞成分および膜(2)を通過する
溶質を含む液体用の第1区画(3)に接続された第1回路(5、6)と、 −透析液用の第2区画(3)に接続された第2回路(10、11)と、 −フィルタ(1)の上流の入口流で、第1回路で濾過される液体を循環させる
手段(15)と、 −膜(2)を通して液体成分および溶質の制御された流れをもたらす手段(1
7、18、19)とを備える透析機を制御する方法であって、 ・濾過される液体をフィルタ(2)の第1区画(3)内で循環させるステップ
と、 ・膜(2)を通して液体成分と溶質との制御された流れをもたらすステップと
、 ・それぞれ、膜(2)を通る液体成分の制御された流れと、第1区画の入口に
おける液体成分の流れとに相関がある第1および第2パラメータ(UFR、QP
)の値を決定するステップ(50、55)と、 ・第1および第2パラメータ(UFR、QP)の値の関数として濾過係数(F
F)を計算するステップ(60)と、 ・濾過係数(FF)が許容限界値との所定の関係を有するかチェックするステ
ップ(65)と、 ・検証の結果を示す信号を生成するステップ(70)とを含む方法。 - 【請求項2】 濾過係数(FF)が所定の関係と一致しない場合は、膜(2
)を通る液体成分の制御された流れ、または濾過される液体の入口流が変更され
ることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 第1パラメータが限外濾過率(UFR)であり、第2パラメ
ータが血漿流量(Qp)であることを特徴とする、請求項1または2に記載の方
法。 - 【請求項4】 第2パラメータの値を決定するステップが、 −濾過される液体の入口流量Qbを決定するステップと、 −入口液体の細胞成分の濃度Hctを決定するステップとを含み、 計算するステップが、 FF=UFR/[Qb(1−Hct)] という式に従って濾過係数(FF)を計算することを含むことを特徴とする、請
求項3に記載の方法。 - 【請求項5】 チェックするステップが、濾過係数(FF)が所定の最大閾
値より下であるかチェックすることを含むことを特徴とする、請求項4に記載の
方法。 - 【請求項6】 細胞成分の濃度Hctを決定するステップが、ヘモグロビン値
を測定し、ヘモグロビン値を定数の係数で割ることを含むことを特徴とする、請
求項4または5に記載の方法。 - 【請求項7】 さらに、 −第1区画(3)の入口および出口で圧力値(Pbi、Pbo)を、第2区画(4
)の入口および出口で圧力値(Pbi、Pdo)を検出するステップ(80)と、 −第1区画(3)の入口の圧力値(Pbi)と第2区画(4)の出口の圧力値(
Pdo)との差として入口膜内外値(TMPi)を、第1区画(3)の出口(Pbo
)の圧力値と第2区画(4)の入口の圧力値(Pdi)との差として出口膜内外値
(TMPo)を計算するステップ(85)と、 −入口(TMPi)および出口(TMPo)の膜内外値が個々の閾値との所定の
関係を満足するかチェックするステップ(90)と、 −チェックするステップの結果を指示する信号を生成するステップ(70)と
を含むことを特徴とする、請求項1から6いずれか1項に記載の方法。 - 【請求項8】 さらに、 −第1区画(3)の入口および出口で圧力値(Pbi、Pbo)を、第2区画(4
)の入口および出口で圧力値(Pbi、Pdo)を検出するステップ(80)と、 −第1区画(3)の入口の圧力値(Pbi)と第2区画(4)の出口の圧力値(
Pdo)との差として入口膜内外値(TMPi)を、第1区画(3)の出口(Pbo
)の圧力値と第2区画(4)の入口の圧力値(Pdi)との差として出口膜内外値
(TMPo)を計算するステップ(85)と、 −入口膜内外値と出口膜内外値との間で平均膜内外値を計算するステップ(8
5)と、 平均膜内外値に対する第1パラメータの値の比率として実際の透過性の値を計
算するステップ(95)と、 −実際の透過性の値が、閾値に関する個々の所定の関係を満足するかチェック
するステップ(100)と、 −チェックするステップの結果を指示する信号を生成するステップ(70)と
を含むことを特徴とする、請求項1から7いずれか1項に記載の方法。 - 【請求項9】 液体成分、細胞成分および溶質を含む、濾過される液体を処
理する透析機(35)であって、 −半透膜(2)によって分割された第1および第2区画(3、4)を有するフ
ィルタ(1)と、 −第1区画(3)の入口に接続された液体入口線(5)および第1区画(3)
の出口に接続された液体出口線(6)を備えた、濾過液の第1回路(5、6)と
、 −第2区画(4)の入口に接続された透析液入口線(10)および第2区画(
4)の出口に接続された透析液出口線(11)を備えた、透析液の第2回路(1
0、11)と、 −第1区画(3)を通して濾過液を循環させるために、第1回路(6)に接続
された第1ポンプ輸送手段(15)と、 −第2区画(10、11)内で透析液を循環させ、膜(2)を通して液体成分
および溶質の一部を流すために、第2回路(10、11)に接続された第2ポン
プ輸送手段(17、18、19)と、 −膜(2)を通る液体成分の制御された流れと相関がある第1パラメータの値
と、フィルタ(2)の入口における液体成分の流れと相関がある第2パラメータ
の値とを検出する(50)手段と、 −第1および第2パラメータの値の関数として濾過係数FFを計算する(60
)第1手段と、 −濾過係数(FF)を許容限界値と比較する第1比較手段(65)と、 −比較の結果を指示する信号(A)を生成する信号生成手段(70)とを備え
る透析機。 - 【請求項10】 さらに、第1および第2ポンプ輸送手段(15、17、1
8、19)の一つを制御し、濾過値が許容値でない場合は、濾過される液体の入
口流と膜(3)を通る液体成分の制御された流れとの一方を変更する第1制御手
段(75)を備えることを特徴とする、請求項9に記載の透析機。 - 【請求項11】 第1パラメータが濾過率(UFR)であり、第2パラメー
タが血漿流量(Qp)である、請求項9または10に記載の透析機。 - 【請求項12】 検出手段が、第1ポンプ輸送手段(15)によって計算さ
れた液体の流量Qbを検出する(50)手段と、細胞成分の濃度Hctを測定する
手段(16、55)とを含み、計算手段(60)が FF=UFR/[Qb(1−Hct)] の式に従って濾過係数(FF)を計算することを特徴とする、請求項9から11
いずれか1項に記載の透析機。 - 【請求項13】 −それぞれ第1、第2、第3および第4圧力値(Pbi、P
bo、Pdi、Pdo)を生成するために、それぞれ液体入口線(5)上、液体出口線
(6)上、透析液入口線(10)上および透析液出口線(11)上に配置された
第1、第2、第3および第4圧力センサ(20から23)と、 −第1圧力値と第4圧力値との差として入口膜内外値(TMPi)、第2圧力
値と第3圧力値との差として出口膜内外値(TMPo)を計算する第2手段(9
0)と、 入口および出口膜内外値を個々の閾値と比較する第2比較手段(90)と、 −第1および第2ポンプ輸送手段(15、17、18、19)を制御し、入口
および出口膜内外値が許容値でない場合は、濾過される液体の入口流または膜を
通る液体成分の制御された流れとの一方を変更する第2制御手段(75)とを備
えることを特徴とする、請求項9から12いずれか1項に記載の透析機。 - 【請求項14】 −それぞれ第1、第2、第3および第4圧力値(Pbi、P
bo、Pdi、Pdo)を生成するために、それぞれ液体入口線(5)上、液体出口線
(6)上、透析液入口線(10)上および透析液出口線(11)上に配置された
第1、第2、第3および第4圧力センサ(20から23)と、 −第1圧力値と第4圧力値との差として入口膜内外値(TMPi)、第2圧力
値と第3圧力値との差として出口膜内外値(TMPo)を計算する(85)第3
手段と、 −入口膜内外値と出口膜内外値TMPoとの間の平均値を計算する(85)第
4手段と、 第1パラメータの値と平均膜内外値との比率として実際の透過性値(Kuf)を
計算する第5手段(95)と、 −入口TMPiおよび出口TMPo膜内外値を個々の閾値と比較する第3比較手
段(100)と、 −第1および第2ポンプ輸送手段(15、17、18、19)の一つを制御し
、入口TMPiおよび出口TMPoの膜内外値が個々の許容値でない場合は、濾過
される液体の入口流と膜(2)を通る液体成分の制御された流れとの一方を変更
する第3制御手段(75)とを備えることを特徴とする、請求項9から13いず
れか1項に記載の透析機。 - 【請求項15】 第1ポンプ輸送手段が液体入口線(5)に設置された第1
ポンプ(15)を備え、第2ポンプ輸送手段が、透析液入口線(10)に設置さ
れた第2ポンプ(16)、透析液出口線(11)に設置された第3ポンプ(18
)および透析液出口線(11)の枝線(11a)に設置された第4ポンプ(19
)を備え、第1制御手段が第4ポンプ(19)を制御することを特徴とする、請
求項9から14いずれか1項に記載の透析機。
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