JP2004329747A - 血液透析装置のシャント再循環率算出システム - Google Patents

Abstract

【課題】シャント再循環率を容易にかつ精度良くしかも迅速に算出できるシステムを提供する。
【解決手段】血液透析要素の上流側と下流側の差圧を検出する手段と、血液ポンプの一次側に補液を注入する手段と、補液が注入された後の、差圧の変化量の積分値からシャント再循環率を算出するシャント再循環率演算手段を有することを特徴とする、血液透析装置のシャント再循環率算出システム。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、血液透析装置のシャント再循環率算出システムに関し、とくにシャント再循環率を極めて迅速にかつ精度良く算出できるシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体内においては、動脈と静脈は微小血液循環系を介して連続性を保っているが、この微小血液循環系を介さずに動脈と静脈を人為的に短絡させること、あるいは短絡させる流路具を、通常、シャントと呼んでいる。このシャントは、血液透析等の血液浄化療法のアクセスとして使用される。
【０００３】
血液透析においては、患者の動脈側から採血され、体外の血液透析装置で透析した後の浄化された血液が静脈側に戻される。血液透析装置は既に広く実用化されており、代表的なものとして、たとえば特許文献１や特許文献２等に記載されたものが知られている。血液透析装置では、血液透析を行うための血液透析要素として、透析膜を内在させた血液透析要素（ダイアライザー）が用いられ、患者の動脈側から送られてきた血液中から、血液透析要素内で血液流路側と透析液流路側との間で透析膜を介して尿成分等が除去され、また、余剰水分が除水されて、透析後の血液が患者の静脈側へと戻される。この患者の体内との間の血液の送液・循環には、通常、血液流路中の血液透析要素の上流側に設けられたチューブポンプからなる血液ポンプが用いられている。
【０００４】
このような血液透析装置を使用して血液透析を行う場合、通常、患者の腕の動脈に対して採血のために針が突き刺され、返血のために静脈に対して針が突き刺される。この動脈側穿刺針と静脈側穿刺針とは、通常、比較的近い位置に突き刺され、動脈側と静脈側とを短絡する、いわゆるシャントの系を構成する。そして、動脈側穿刺針と静脈側穿刺針の突き刺し位置が互いに近接していると、静脈側へと戻されてきた血液の一部が、再び動脈側穿刺針を介して血液透析装置へと再循環されてしまう。このシャント再循環率が高くなりすぎることは、それだけ血液透析装置による血液透析の効率が低下することになるので、望ましくない。このシャント再循環率を精度良くかつ迅速に知ることができれば、シャント内の閉塞状況や動脈側穿刺針と静脈側穿刺針との距離の妥当性を的確に判断できることになり、より適切に血液透析を行うことができるようになる。したがって、このような面から、シャント再循環率を、容易にかつ精度良く、しかも迅速に求める手法の出現が望まれている。
【０００５】
【特許文献１】
特公昭５６−８２号公報
【特許文献２】
特公昭６１−２５３８２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の課題は、上記のような要望に鑑み、簡単な回路構成でありながら、新しい知見に基づいた特定の演算手法を採用することにより、シャント再循環率を容易にかつ精度良くしかも迅速に算出できる、血液透析装置のシャント再循環率算出システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る血液透析装置のシャント再循環率算出システムは、患者の体内との間で血液を循環させる血液流路と透析液流路との間で血液透析を行う血液透析要素と、血液流路の血液透析要素の上流側に設けられたチューブポンプからなる血液ポンプとを有する血液透析装置において、前記血液透析要素の上流側でかつ前記血液透析要素と前記血液ポンプの間の位置と前記血液透析要素の下流側の位置との血液流路の差圧を検出する差圧検出手段を有するとともに、前記血液ポンプの一次側または前記血液ポンプの一次側および前記血液透析要素の下流側の血液流路内に補液を注入する補液注入手段を有し、かつ、前記補液注入手段により血液流路内に補液が注入された後の、前記差圧検出手段により検出された差圧の変化量の積分値からシャント再循環率を算出するシャント再循環率演算手段を有することを特徴とするシステムからなる。
【０００８】
このシステムにおいては、上記シャント再循環率演算手段は、上記補液注入手段により血液流路内に補液が注入される前の差圧値をΔＰ０としたとき、上記補液注入手段により血液流路内に補液が注入された後に、１回目に前記差圧値ΔＰ０よりも低下する差圧値ΔＰ１の変化量の積分値Ａ１と、２回目に前記差圧値ΔＰ０よりも低下する差圧値ΔＰ２の変化量の積分値Ａ２とを算出し、該積分値Ａ１、Ａ２からシャント再循環率Ｒｃを、
Ｒｃ＝（Ａ２／Ａ１）×１００（％）
として算出する。
【０００９】
すなわち、実際の血液よりも粘度の低い補液が注入されると、注入後に、差圧が低下する特性領域が生じる（積分値Ａ１に対応する領域）。そして、注入された補液が血液透析装置から戻されてきた後、その一部が再び動脈側回路から血液透析装置へと再循環されてしまうと、再び差圧が低下する特性領域が生じる（積分値Ａ２に対応する領域）。したがって、差圧値ΔＰ１の変化量の積分値Ａ１に対する差圧値ΔＰ２の変化量の積分値Ａ２の割合は、シャント再循環率に対応することになり、上式にて再循環された直後に極めて迅速に、しかも精度良くシャント再循環率Ｒｃが算出されることになる。つまり、本発明は、注入補液が再循環される際の差圧変化挙動が、まさにシャント再循環率に対応しているという新規な知見に基づいて、容易に、かつ迅速に精度良くシャント再循環率を求めることができるようにしたものである。
【００１０】
上記補液注入手段による血液流路内への補液の注入は、予め定められた一定時間または／および一定量行えばよい。上記シャント再循環率Ｒｃは、積分値Ａ１と積分値Ａ２の相対的な割合として算出されるので、シャント再循環率Ｒｃが算出可能である限り、注入時間や注入量は特定の値にする必要はなく、この面からも測定の容易性が確保されている。
【００１１】
上記補液としては、たとえば、通常使用されている生理食塩液を用いればよい。
【００１２】
また、上記差圧検出手段による検出差圧信号は、血液ポンプのローラがその周回方向において予め定められた一定の位置にきたときにのみ出力されるようにすることもできる。このようにすれば、血液ポンプの脈動等による影響が最も小さい一定の位置で差圧信号を出力させることができるので、シャント再循環率Ｒｃ算出のための不要な変動要因を極力除外できるようになり、より高精度の算出が可能となる。この差圧検知のための一定の位置としては、チューブポンプからなる血液ポンプによる脈動の影響が小さくなる位置、つまり、血液ポンプに設けられた複数のローラのうちの一のローラがチューブを押圧開始する位置から押圧終了する位置までの中間位置にあることが好ましい。なかでも、チューブポンプからなる血液ポンプによる脈流の影響が最も小さくなる位置、たとえば、一定の位置が、血液ポンプに設けられた一のローラがチューブを押圧開始する位置から押圧終了する位置までの中点位置またはその直前あるいは直後の位置であることが好ましい。血液ポンプを構成するチューブポンプは、一対のローラを有するポンプ、３つあるいはそれ以上のローラを有するポンプのいずれであってもよい。
【００１３】
上記差圧検出手段としては、たとえば、上記血液透析要素の上下流にそれぞれ設けられた圧力センサを有するものに構成することができる。あるいは、いわゆる差圧計を用い、その両圧力検出端を血液透析要素の上下流に接続して、差圧を直接検出することもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る血液透析装置の概略構成図を示しており、図２および図３は、それぞれ、補液の注入例を示している。
【００１５】
図１において、１は、患者の動脈側２からの血液を血液透析後に静脈側３へと戻すように循環させる血液流路を示している。血液流路１中の血液は、一対のローラ４ａを備えたチューブポンプからなる血液ポンプ４によって定量送液され、血液透析要素としての血液透析フィルター５（ダイアライザー）内で、血液流路１と透析液流路６との間で透析膜７を介して血液透析される。透析膜７は、実際には、たとえば多数の中空糸膜からなるが、図１では模式的に示してある。
【００１６】
透析液は、たとえば図１に示したように、調製済透析液供給装置８から供給された透析液を、計量チャンバー９の一方の室９ａから膜１０の押圧を介して吐出し、フィルター１１を介して血液透析フィルター５に供給される。血液透析済みの透析液は、循環ポンプ１２によって計量チャンバー９の他方の室９ｂに戻されるとともに、除水ポンプ１３を介して一部が除水される。
【００１７】
血液流路１の血液透析フィルター５の上流側の位置でかつ、血液ポンプ４と血液透析フィルター５との間の位置には、血液流路１中の圧力を検知する圧力センサ１４が設けられており、血液透析フィルター５の下流側の位置には圧力センサ１５が設けられている。圧力センサ１４は患者の動脈側に対応する圧力を検知し、圧力センサ１５は静脈側に対応する圧力を検知し、その差圧はそのときの患者の血圧に対応している。つまり、血液透析フィルター５は、血液流路１中の圧力損失に関して、いわゆる粘度計と同じ機能を有し、そのときの血液の状態に対応した圧力損失を生じさせ、その圧力損失は患者の血圧に対応している。
【００１８】
本実施態様では、両圧力センサ１４，１５による圧力検出信号は制御装置１６に送られ、差圧が自動演算されて出力されるようになっている。したがって、圧力センサ１４，１５と制御装置１６は差圧検出手段を構成している。本実施態様では、血液ポンプ４による脈動の影響が小さくなるように、一対のローラ４ａのうちの一のローラが予め定められた一定の位置にきたときにのみ差圧が出力されるようになっており、この差圧が、血液ポンプ４の回転に伴って実質的に連続的に出力され、差圧の変化を実質的に連続的に測定できるようになっている。
【００１９】
また、上記制御装置１６は、後述の如く、上記の実質的に連続的に出力される差圧の変化量の積分値を演算し、それに基づいてシャント再循環率を算出するシャント再循環率演算手段も構成している。
【００２０】
上記透析回路において、血液ポンプ４の上流側は、患者の動脈側に前述の動脈側穿刺針等を介して接続され、血液透析フィルター５の下流側は、患者の静脈側に前述の静脈側穿刺針等を介して接続され、この部分は、いわゆるシャントを構成する。
【００２１】
このようなシャントを含む血液循環回路に対して、本実施態様では、補液として生理食塩液が注入される。たとえば図２に示すように、シャント２１から採血される動脈側回路の血液ポンプ４の上流側（一次側）に、たとえば注入ポンプ２２により、所定時間、所定量の生理食塩液２３（「生食」と略記してある。）が注入される。この生理食塩液２３の注入前および注入後の、血液透析フィルター５の上流側の圧力（動脈側の圧力）Ｐａと血液透析フィルター５の下流側の圧力（静脈側の圧力）Ｐｖとの差圧ΔＰ＝Ｐａ−Ｐｖが算出される。
【００２２】
あるいは、図３に示すように、血液ポンプ４の上流側（一次側）の動脈側の位置と、血液透析フィルター５の下流側の静脈側の位置で、それぞれシリンジポンプ２４ａ、２４ｂにより生理食塩液を注入するようにしてもよい。
【００２３】
次に、上記差圧ΔＰの挙動と、その挙動を利用した本発明におけるシャント再循環率の算出について、図４を参照して説明する。血液透析中は、血液ポンプ４の一次側は約−２００〜３００ｍｍＨｇの陰圧状態になっていることが多いが、血液ポンプ４の一次側に生理食塩液が注入されると、瞬間的にこの陰圧状態が解放されて大気圧に近くなるので、血液ポンプ４の吐出量が増大して動脈圧が増加し、それに伴って、図４に示すように、生理食塩液注入直後には動静脈差圧ΔＰは一旦上昇する。しかしその後、生理食塩液により希釈された血液が循環されることになるので、図４のＡ１領域に示すように、ある時間、動静脈差圧ΔＰは、注入前の初期差圧値Ｐ０よりも低下し（ΔＰ１）、再び回路内は血液に置換されて初期差圧値Ｐ０近傍に戻る。
【００２４】
ここで、シャント閉塞や狭窄があると、生理食塩液により希釈された血液の一部は静脈側回路から再び動脈側回路に戻って再循環し、再び血液透析フィルター５へ導かれるので、図４のＡ２領域に示すように、動静脈差圧ΔＰ（ΔＰ２）は、注入前の初期差圧値Ｐ０よりも低下する。
【００２５】
したがって、このような挙動を定量的に解析すれば、シャント再循環率を性格に求めることが可能になる。すなわち、シャント再循環率Ｒｃを下式によって算出することが可能となる。
Ｒｃ＝（Ａ２／Ａ１）×１００（％）
ここで、Ａ１は、生理食塩液注入後１回目に、初期差圧値ΔＰ０よりも低下する差圧値ΔＰ１の変化量（低下量）の積分値〔ｍｍＨｇ〕であり、Ａ２は、生理食塩液で希釈された血液の再循環により２回目に初期差圧値ΔＰ０よりも低下する差圧値ΔＰ２の変化量（低下量）の積分値〔ｍｍＨｇ〕である。これら積分値Ａ１、Ａ２からシャント再循環率Ｒｃが精度良く迅速に算出されることになる。
【００２６】
ちなみに、シャントでの再循環がなければ、生理食塩液で希釈された血液は再び動脈側回路には戻らず体内に戻るため、再循環による差圧低下領域Ａ２は現れない。したがって、上式からシャント再循環率Ｒｃは０％となる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る血液透析装置のシャント再循環率算出システムによれば、極めて簡単な回路構成でありながら、補液注入時の血液回路の差圧の挙動を利用することにより、シャント再循環率を容易にかつ精度良くしかも迅速に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る血液透析装置の概略構成図である。
【図２】図１の装置における補液の注入例を示す概略構成図である。
【図３】図１の装置における別の補液の注入例を示す概略構成図である。
【図４】補液注入時の血液回路の差圧の挙動を示す、本発明に係るシャント再循環率算出システムを説明するための特性図である。
【符号の説明】
１ 血液流路
２ 動脈側
３ 静脈側
４ 血液ポンプ
４ａ 血液ポンプのローラ
５ 血液透析要素としての血液透析フィルター（ダイアライザー）
６ 透析液流路
７ 透析膜
８ 調製済透析液供給装置
９ 計量チャンバー
１０ 膜
１１ フィルター
１２ 循環ポンプ
１３ 除水ポンプ
１４、１５ 圧力センサ
１６ 圧力センサとともに差圧検出手段を構成し、シャント再循環率演算手段を構成する制御装置
２１ シャント
２２ 注入ポンプ
２３ 補液としての生理食塩液
２４ａ、２４ｂ シリンジポンプ

Claims (6)

1. 患者の体内との間で血液を循環させる血液流路と透析液流路との間で血液透析を行う血液透析要素と、血液流路の血液透析要素の上流側に設けられたチューブポンプからなる血液ポンプとを有する血液透析装置において、前記血液透析要素の上流側でかつ前記血液透析要素と前記血液ポンプの間の位置と前記血液透析要素の下流側の位置との血液流路の差圧を検出する差圧検出手段を有するとともに、前記血液ポンプの一次側または前記血液ポンプの一次側および前記血液透析要素の下流側の血液流路内に補液を注入する補液注入手段を有し、かつ、前記補液注入手段により血液流路内に補液が注入された後の、前記差圧検出手段により検出された差圧の変化量の積分値からシャント再循環率を算出するシャント再循環率演算手段を有することを特徴とする、血液透析装置のシャント再循環率算出システム。
2. 前記シャント再循環率演算手段は、前記補液注入手段により血液流路内に補液が注入される前の差圧値をΔＰ０としたとき、前記補液注入手段により血液流路内に補液が注入された後に、１回目に前記差圧値ΔＰ０よりも低下する差圧値ΔＰ１の変化量の積分値Ａ１と、２回目に前記差圧値ΔＰ０よりも低下する差圧値ΔＰ２の変化量の積分値Ａ２とを算出し、該積分値Ａ１、Ａ２からシャント再循環率Ｒｃを、
   Ｒｃ＝（Ａ２／Ａ１）×１００（％）
   として算出する、請求項１の血液透析装置のシャント再循環率算出システム。
3. 前記補液注入手段により血液流路内に補液が予め定められた一定時間または／および一定量注入される、請求項１または２の血液透析装置のシャント再循環率算出システム。
4. 前記補液が生理食塩液からなる、請求項１〜３のいずれかに記載の血液透析装置のシャント再循環率算出システム。
5. 前記差圧検出手段による検出差圧信号は、前記血液ポンプのローラがその周回方向において予め定められた一定の位置にきたときにのみ出力される、請求項１〜４のいずれかに記載の血液透析装置のシャント再循環率算出システム。
6. 前記差圧検出手段が、前記血液透析要素の上下流にそれぞれ設けられた圧力センサを有する、請求項１〜５のいずれかに記載の血液透析装置のシャント再循環率算出システム。

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