JP2004529668A - 改善された血液透析処置装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
隔膜または中空ファイバ透析器に結合された超音波変換器を含む超音波モジュールを備える、血液透析処置のための改善された装置。超音波波形発生器は、挟帯域正弦波、周波数可変または周波数掃引正弦波及び広帯域の方形波または鋸波の波形を含む、様々なモードの間で切換えが可能である。透析器の半透膜を通る拡散速度を高めるために低パワー設定が用いられ、透析器に生じ得る血栓を破砕するために高パワー設定が間欠的に用いられる。透析器の下流のチャンバは、透析器をでてくる血栓または塞栓を検出するための超音波または光学検出器、及びチャンバ内のいかなる塞栓も破砕するように照準が合せられた超音波変換器を有する。チャンバ出口の網またはフィルタにより、ある寸法より大きな血栓または塞栓が患者の循環器系に入ることが防止される。
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は腎臓疾患をもつ患者の血液透析処置のための改善された装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
血液透析は腎臓疾患をもつ多くの患者のための救命処置である。血液透析は、腎臓機能が永久的または一時的に失われた患者の血液から老廃物及び過剰な体液を除去することにより血液を純化するために、腎臓の機能を代行する。患者の血液はポンプで引かれて、半透膜を通る拡散により体液及び溶解物質を透析物溶液と交換する隔膜または中空ファイバ透析器を通過する。血液透析処置は実施にほぼ３ないし４時間かかり、処置は通常１週間に３回繰り返される。この養生処置法は、極めて時間がかかり、患者は正常な生活を送ることができなくなる。血液透析プロセスを速めるための改善は、患者にとって極めて有益であり、医療資源のより効率的な利用を可能にするであろう。血液透析プロセスへのさらなる改善は血液透析中の血液凝固抑制の必要性の軽減により実現され得る。
【発明の開示】
【０００３】
上述の議論に合せて、本発明は腎臓疾患をもつ患者の血液透析処置のための改善された血液透析装置及び方法の形態をとる。本装置は、血液透析処置システムとともに使用するために構成され、一般に、半透膜を通る拡散により患者の血液と透析物溶液との間で体液及び溶解物質が交換される隔膜または中空ファイバ透析器を備える。本装置は、血液透析処置システムの効率を改善するために超音波エネルギーを透析器に送出するように構成された、超音波モジュールを備える。超音波モジュールは、透析器に取り付けるための手段をもつ独立ユニットとすることができ、あるいは、代わりに、透析器と永久的に一体化して単一ユニットとすることができる。超音波モジュールは、多数の患者に対して多くの使い捨てのまたは再使用可能な透析器とともに再使用が可能な耐久装置部品として、一人の患者だけに再使用が可能な製品として、あるいは１回だけ使用される使い捨て製品として、構成することができる。
【０００４】
第１の実施形態において、超音波モジュールは、超音波変換器及び、超音波振動を超音波変換器から透析器構体へ効率的に伝達するように構成された、音響カプラを備える。超音波変換器は、圧電変換器、磁歪変換器またはシリコン超音波変換器のような、既知のいかなる超音波変換技術も利用することができる。音響カプラは、良好な音響カプリングのために透析器構体の周囲に嵌合するような寸法につくられた、半円筒形の刳抜面をもつ第１の半構体及び第２の半構体に分割される。音響カプラの第１及び第２の半構体は透析器の挿入を容易にするために丁番で止め合され、閉合器が透析器の周囲に超音波モジュールを留め付けるために備えられる。別の形状寸法の超音波変換器及び音響カプラを、扁平隔膜透析器のような非円筒形透析器に使用することができる。
【０００５】
別の実施形態において、超音波モジュールは、１本またはそれより多くの導波ロッドを用いて中空ファイバ透析器チャンバに超音波を伝達する１つまたはそれより多くの超音波変換器を備える。導波ロッドは、チャンバ内での超音波エネルギーの一様な分散を促進するために、表面構造付または切子面付とすることができ、あるいはまたはその他の幾何学的形状を有することができる。さらに、導波ロッドは、超音波変換器でつくられた超音波の振幅を大きくするために扇形超音波増幅ホーンの形状に構成することができる。
【０００６】
いずれの実施形態においても、超音波変換器は、いくつかの可能なモードの１つで動作し得る、超音波波形発生器の出力に接続される。超音波波形発生器は、所望の周波数で単純な挟帯域正弦波をつくることができ、あるいは周波数可変または周波数掃引正弦波をつくることができる。超音波波形発生器は、共振点を見つけだして共振周波数に固定するために、所望の範囲内で周波数を掃引することができる。あるいは、超音波波形発生器は、方形波または鋸波のような、広帯域波形をつくることができる。超音波発生器は様々な目的のために上記の様々なモード間で切換可能とすることができる。超音波波形発生器は、キロヘルツ及びメガヘルツ帯の可聴音周波数及び超音波周波数を含む、広い周波数範囲にわたって動作することができる。超音波波形発生器は、透析器の半透膜を通る拡散速度を高めるための連続使用のための低パワー設定及び透析器内に生じ得る血栓を破砕するための間欠的適用のための高パワー設定を含む、可変パワー出力を備えることが好ましい。
【０００７】
使用において、超音波波形発生器は、透析器の半透膜を通る拡散速度を高めるための、所望の波形をもつ、所望の周波数及び振幅ぶ超音波をつくるために超音波変換器にエネルギーを与える。高められた拡散速度により、血液透析処置に必要な時間がかなり短縮される。透析器内に生じ得るいかなる血栓も破砕するため及び半透膜表面に堆積していることがあり得るいかなる血小板または繊維素も除去するために、間欠的に、超音波波形発生器の出力パワーを高レベルまで上げることができる。超音波の周波数及び波形も、振幅も、変えることができる。これにより、透析器はより長期間にわたって最大効率ではたらき続けるであろう。この特徴は、血液透析処置中の血液凝固抑制の必要性を軽減または排除することによる利点も提供する。
【０００８】
必要に応じて、本発明は血栓検出及び血栓崩壊モジュールを備えることもできる。超音波または光学検出器とすることができる塞栓検出器は、透析器をでてくる血栓またはその他の塞栓を検出する。塞栓が検出されると、塞栓を破砕するために、制御モジュールが、透析器の下流のチャンバに照準が合わせられた超音波変換器にエネルギーを与える。チャンバ出口の網またはフィルタにより、ある寸法より大きな塞栓及び血栓が患者の循環器系に入ることが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の改善された血液透析処置装置が図１に簡略に示される。本発明の装置は標準的な血液透析処置システムとともに使用することを目的としている。そのようなシステムの構成及び動作は技術上周知であり、したがって本明細書で詳細に説明する必要はない。血液透析処置システムは一般に、半透膜を通る拡散により患者の血液と透析物溶液との間で体液及び溶解物質が交換される、隔膜または中空ファイバ透析器２００を備える。代表的な中空ファイバ透析器２００の断面は図３に見ることができる。多数の中空ファイバ２０４の形態の半透膜が透析器の円筒構体２０２を貫通する。血液が中空ファイバ２０４を流過し、透析物溶液がチャンバ２６０内の中空ファイバ２０４の周囲を流れる。患者の血液と透析物溶液との間で、中空ファイバ２０４の壁体を通る拡散がおこる。
【００１０】
本発明は、透析器２００に取り付けるように構成され、血液透析処置システムの効率を改善するように構成された、超音波モジュール１００を含む。超音波モジュール１００及び透析器２００は、図２の側面図及び図３の断面図において、集成されて示される。本発明の好ましい一実施形態において、超音波モジュール１００は、多くの、使い捨てのあるいは多数の患者に再使用が可能な透析器２００とともに再使用が可能な耐久装置部品として構成することができる。本事例においては、超音波モジュール１００が患者の血液または透析物溶液と直接に接触することはないから、超音波モジュール１００が使用の合間に消毒される必要はないであろう。別の好ましい実施形態において、超音波モジュール１００は透析器２００と永久的に一体化して単一ユニットとすることができる。超音波モジュール１００と透析器２００の結合ユニットは、使い捨て製品または一人の患者だけに再使用が可能な製品として構成することができる。本事例では、超音波モジュール１００と透析器２００の結合ユニットは、使用前に消毒できるように構成されることになろう。
【００１１】
超音波モジュール１００は、超音波変換器１３０及び音響カプラ１３２を備える。超音波変換器１３０は、第１の面上に第１の導電性電極１０４が被覆され、第２の面上に第２の導電性金属電極１０６が被覆された、単層圧電材料１０２として構成されることが好ましい。電極１０４，１０６の上を絶縁層で被覆することができる。超音波変換器１３０に用いられる圧電材料１０２は、ポリ二フッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)のような高分子材圧電材料、またはチタン酸鉛ジルコニウム(ＰＺＴ)のようなセラミック圧電材料、またはその他の既知の圧電材料とすることができる。望ましければ、超音波変換器１３０は、つくられる超音波の振幅及び／またはパワーを高めるために、多層圧電材料１０２で構成することができる。あるいは、超音波変換器１３０は、磁歪変換器またはシリコン超音波変換器のような、その他の既知の超音波変換器技術を利用することができる。ＭＥＭＳ(微小電子機械システム)技術を用いてシリコンウエハ上につくられた、適するシリコン超音波変換器が、米国カリフォルニア州サンレアンドロ(San Leandro)、ドゥリトゥルドライブ(Doolittle Drive)１４４７０のセンサント・コーポレーション(Sensant Corporation)から入手でき、また米国特許第６,２４６,１５８号明細書に説明されている。上記特許明細書は本明細書に参照として含まれる。
【００１２】
音響カプラ１３２は、超音波振動を超音波変換器１３０から透析器２００の構体２０２に効率的に伝達するように構成される。利便のため、音響カプラ１３２は、図１に示されるように、超音波モジュール１００への透析器２００の構体２０２の挿入を容易にするために、丁番で開くすなわち分かれる、第１の半構体１１４及び第２の半構体１１６に分割される。音響カプラ１３２の第１及び第２の半構体１１４，１１６は主として、血液及び透析物溶液の音響インピーダンスにほぼ整合された音響インピーダンスを有する音響カプリング材料１０８でつくられる。ポリウレタン、低密度ポリウレタン及びゲル材料のような様々な材料が、音響カプリング材料１０８としての使用に適している。第１及び第２の反構体１１４，１１６は、図２及び３に示されるように、超音波モジュール１００が閉位置にあるときの良好な音響カプリングのために透析器２００の円筒構体２０２の周囲に緊密に嵌合する寸法につくられた、半円筒形の刳抜面１１０，１１２を有する。超音波モジュール１００を閉位置に保持するために、ラッチ、クランプまたはその他の閉合器が備えられる。
【００１３】
その他の幾何学的形状の超音波変換器１３０及び音響カプラ１３２も、例えば扁平隔膜透析器のような非円筒形透析器とともに使用するため、可能である。あるいは、超音波変換器１３０は、音響カプラ１３２を付加せずに、透析器２００の構体２０２またはチャンバ２０６に直接に結合させることができる。これは、例えば、血液及び透析物溶液の音響インピーダンスにほぼ整合された音響インピーダンスを有する超音波変換器１３０を利用することにより、達成できる。さらに、超音波変換器１３０は所望のいかなる形状寸法の変換器アレイとしても構成することができる。そのような変換器アレイは透析器２００の構体２０２またはチャンバ２０６に直接に、あるいは１つまたはそれより多くの音響カプラを介して間接に、結合させることができる。
【００１４】
超音波変換器１３０は、音響カプラ１３２の第１の半構体１１４に取付けられる。音響カプラ１３２の第２の半構体１１６は、超音波変換器１３０に対向し、平行して設けられた音響反射面１１８を有することが好ましい。音響反射面１１８は、超音波の正相反射を生じるであろう、金属のような高音響インピーダンス材料、あるいは超音波の逆相反射を生じるであろう、空気のような低音響インピーダンス材料を背面に有することができる。音響反射面１１８により、超音波変換器１３０の効率を高めるであろう共鳴構造として音響カプラ１３２を設計することが可能になる。好ましい構成において、超音波変換器１３０及び音響カプラ１３２は、透析器２００の構体２０２の実質的に全長にわたる。望ましければ、超音波変換器１３０及び音響カプラ１３２は、保護及び審美的ケースに封入することができる。
【００１５】
超音波変換器１３０の第１の電極１０４及び第２の電極１０６はそれぞれ、第１の導線１２２及び第２の導線１２４で超音波波形発生器１２０に接続される。第１の導線１２２及び第２の導線１２４は同軸ケーブルとして構成されることが好ましい。超音波波形発生器１２０は可能ないくつかのモードの１つで動作することができる。超音波波形発生器１２０は、単純な挟帯域正弦波を所望の周波数でつくることができ、あるいは、周波数可変または周波数掃引正弦波をつくることができる。超音波波形発生器１２０は、極小電気インピーダンスで示される共振点を見つけだして、共振周波数に固定するために、所望の範囲内で周波数を掃引することができる。あるいは、超音波波形発生器１２０は方形波または鋸波のような広帯域波形をつくることができる。超音波波形発生器１２０は、様々な目的のために上記の様々なモードの間で切換可能とすることができる。超音波波形発生器１２０は、キロヘルツ帯及びメガヘルツ帯の可聴音周波数及び超音波周波数を含む、広い周波数範囲にわたって動作することができる。２０から４０キロヘルツの範囲の超音波周波数が本発明での使用に特に有効であると考えられる。超音波波形発生器１２０は、少なくとも、透析器２００の半透膜を通る拡散速度を高めるための連続使用のための低パワー設定及び透析器２００内に生じ得る血栓を破砕するための間欠的適用のための高パワー設定を含む、可変パワー出力を備えることが好ましいであろう。
【００１６】
使用において、超音波波形発生器１２０は、透析器２００の半透性中空ファイバ膜２０４を通る拡散速度を高めるための、所望の波形をもつ、所望の周波数及び振幅の超音波をつくるために超音波変換器１３０にエネルギーを与える。高められた拡散速度により血液透析処置に必要な時間がかなり短縮される。超音波は透析器２００のチャンバ２０６内に一様な音場をつくることが好ましい音響カプラ１３２により、超音波変換器１３０から透析器２００の構体２０２に伝達される。透析器２００内に生じ得るいかなる血栓も破砕するため及び中空ファイバ膜２０４の表面上に堆積していることがあり得るいかなる血小板または繊維素も除去するため、間欠的に、超音波波形発生器１２０の出力パワーを高レベルまで上げることができる。超音波の周波数及び波形も、振幅も、変えることができる。これにより、透析器２００はより長期間にわたって最大効率ではたらき続けるであろう。この特徴は、血液透析処置中の血液凝固抑制の必要性を軽減または排除することによる利点も提供する。
【００１７】
必要に応じて、本発明は、図１に示されるように、血栓検出及び血栓崩壊モジュール３００を備えることもできる。超音波または光学検出器とすることができる塞栓検出器３０２は、透析器２００をでてくる血栓またはその他の塞栓を検出する。塞栓が検出されると、塞栓を破砕するために、透析器２００の下流のチャンバ３１０に照準が合わせられた超音波変換器３０４に、制御モジュール３０６がエネルギーを与える。チャンバ３１０出口の網またはフィルタ３０８により、ある寸法より大きな血栓及び塞栓が患者の循環器系に入ることが防止される。
【００１８】
図４は、超音波モジュール１００及び中空ファイバ透析器２００を備える、改善された血液透析処置装置の第２の実施形態を示す。図５は図４の超音波モジュール１００及び中空ファイバ透析器２００の断面図である。本実施形態において、超音波モジュール１００は１本またはそれより多くの導波ロッド１５４，１５６を用いて中空ファイバ透析器２００のチャンバ２０６に超音波を伝達する１つまたはそれより多くの超音波変換器１５０，１５２の形態をとる。超音波変換器１５０，１５２は、圧電変換器、磁歪変換器、シリコン超音波変換器またはその他の既知の超音波変換器技術を利用することができる。導波ロッド１５４，１５６は超音波エネルギーを中空ファイバ透析器２００のチャンバ２０６内に効率的に伝え、超音波を透析物溶液に移送するであろう、金属またはその他の材料で構成されることが好ましい。導波ロッド１５４，１５６に適する材料には、ステンレス鋼、チタン、チタン合金及びコバルト合金があるが、これらには限定されない。導波ロッド１５４，１５６は、チャンバ２０６内の超音波エネルギーの一様な分散を促進するために、表面構造付または切子面付とするか、あるいはその他の幾何学的形状を有することができる。導波ロッド１５４，１５６は、超音波変換器１５０，１５２によりつくられた超音波の振幅を大きくするための扇形超音波増幅ホーンの形状に構成することもできる。
【００１９】
例として、図４は、２本の導波ロッド１５４，１５６に接続された２つのそのような超音波変換器１５０，１５２をもつ装置を示す。あるいは、本装置は、１本またはそれより多くの導波ロッドに接続された単一の超音波変換器を用いて、または多数の超音波変換器及び導波ロッドを用いて構成することができる。導波ロッド１５４，１５６は、チャンバ２０６内に比較的一様な音場をつくるように配置されることが好ましい。
【００２０】
本発明の好ましい一実施形態において、超音波モジュール１００は透析器２００と永久的に一体化して単一ユニットとすることができる。超音波モジュール１００と透析器２００の結合ユニットは、使い捨て製品として、あるいは一人の患者だけに再使用が可能な製品として、構成することができる。本事例において、超音波モジュール１００と透析器２００の結合ユニットは、使用前に消毒され得るように構成されるでことになろう。別の好ましい実施形態において、超音波モジュール１００は、多くの、使い捨てのまたは多数の患者に再使用可能な透析器２００とともに再使用が可能な耐久装置部品として構成することができる。本事例においては、超音波モジュール１００の導波ロッド１５４，１５６が透析物溶液に接触するから、超音波モジュール１００は、使用の合間に消毒され得るように構成されることになろう。
【００２１】
超音波変換器１５０，１５２はそれぞれ、導線１５８と１６０及び１６２と１６４により超音波波形発生器１２０の出力に接続される。導線は同軸ケーブルとして構成されることが好ましい。超音波変換器１５０，１５２は、比較的一様で一定の音場をつくるために、互いに、同じ周波数及び同相で動作することが好ましい。あるいは、超音波変換器１５０，１５２は、チャンバ２０６内に相異なる音響効果を生じさせるため、互いに、異なる周波数及び／または違相で動作することができる。上述したように、超音波波形発生器１２０は、挟帯域及び広帯域モードを含むいくつかの可能なモードの１つで、低パワー設定及び高パワー設定により、動作することができる。
【００２２】
使用において、超音波波形発生器１２０は、透析器２００の半透性中空ファイバ膜２０４を通る拡散速度を高めるための、所望の波形をもつ、所望の周波数及び振幅の超音波をつくるために超音波変換器１５０，１５２にエネルギーを与える。高められた拡散速度により血液透析処置に必要な時間がかなり短縮される。超音波は、透析物溶液への音響カプラとしてはたらく導波ロッド１５４，１５６により、超音波変換器１５０，１５２から透析器２００のチャンバ２０６に伝達される。超音波波形発生器１２０の出力パワーは、透析器２００内に生じ得るいかなる血栓も破壊するため及び中空ファイバ膜２０４の表面上に堆積していることがあり得るいかなる血小板または繊維素も除去するため、間欠的に、高レベルまで上げることができる。超音波の、周波数及び波形も、振幅も、変えることができる。これにより、透析器２００はより長期間にわたって最大効率ではたらき続けるであろう。この特徴は、血液透析処置中の血液凝固抑制の必要性を軽減または排除することによる利点も提供する。必要に応じて、本実施形態は、図１に関して上述した血栓検出及び血栓崩壊モジュール３００とともに使用することもできる。
【００２３】
本発明を本発明の例示的実施形態及び最良の実施態様に関して本明細書に説明したが、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく本発明に多くの改変、改善並びに様々な実施形態、翻案及び変形の副次的組合せがなされ得ることが、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の改善された血液透析処置装置を示す略図である
【図２】中空ファイバ透析器に適用された、改善された血液透析処置装置の超音波モジュールを示す側面図である
【図３】図２の超音波モジュール及び中空ファイバ透析器の断面図である
【図４】本発明の改善された血液透析処置装置の第２の実施形態を示す
【図５】図４の超音波モジュール及び中空ファイバ透析器の断面図である
【符号の説明】
【００２５】
１００ 超音波モジュール
１０２ 圧電材料
１２０ 超音波波形発生器
１３０，３０４ 超音波変換器
１３２ 音響カプラ
２００ 透析器
２０４ 中空ファイバ
２０６，３１０ チャンバ
３００ 血栓検出及び血栓崩壊モジュール
３０２ 塞栓検出器
３０６ 制御モジュール
３０８ フィルタ
【０００１】
本発明は腎臓疾患をもつ患者の血液透析処置のための改善された装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
血液透析は腎臓疾患をもつ多くの患者のための救命処置である。血液透析は、腎臓機能が永久的または一時的に失われた患者の血液から老廃物及び過剰な体液を除去することにより血液を純化するために、腎臓の機能を代行する。患者の血液はポンプで引かれて、半透膜を通る拡散により体液及び溶解物質を透析物溶液と交換する隔膜または中空ファイバ透析器を通過する。血液透析処置は実施にほぼ３ないし４時間かかり、処置は通常１週間に３回繰り返される。この養生処置法は、極めて時間がかかり、患者は正常な生活を送ることができなくなる。血液透析プロセスを速めるための改善は、患者にとって極めて有益であり、医療資源のより効率的な利用を可能にするであろう。血液透析プロセスへのさらなる改善は血液透析中の血液凝固抑制の必要性の軽減により実現され得る。
【発明の開示】
【０００３】
上述の議論に合せて、本発明は腎臓疾患をもつ患者の血液透析処置のための改善された血液透析装置及び方法の形態をとる。本装置は、血液透析処置システムとともに使用するために構成され、一般に、半透膜を通る拡散により患者の血液と透析物溶液との間で体液及び溶解物質が交換される隔膜または中空ファイバ透析器を備える。本装置は、血液透析処置システムの効率を改善するために超音波エネルギーを透析器に送出するように構成された、超音波モジュールを備える。超音波モジュールは、透析器に取り付けるための手段をもつ独立ユニットとすることができ、あるいは、代わりに、透析器と永久的に一体化して単一ユニットとすることができる。超音波モジュールは、多数の患者に対して多くの使い捨てのまたは再使用可能な透析器とともに再使用が可能な耐久装置部品として、一人の患者だけに再使用が可能な製品として、あるいは１回だけ使用される使い捨て製品として、構成することができる。
【０００４】
第１の実施形態において、超音波モジュールは、超音波変換器及び、超音波振動を超音波変換器から透析器構体へ効率的に伝達するように構成された、音響カプラを備える。超音波変換器は、圧電変換器、磁歪変換器またはシリコン超音波変換器のような、既知のいかなる超音波変換技術も利用することができる。音響カプラは、良好な音響カプリングのために透析器構体の周囲に嵌合するような寸法につくられた、半円筒形の刳抜面をもつ第１の半構体及び第２の半構体に分割される。音響カプラの第１及び第２の半構体は透析器の挿入を容易にするために丁番で止め合され、閉合器が透析器の周囲に超音波モジュールを留め付けるために備えられる。別の形状寸法の超音波変換器及び音響カプラを、扁平隔膜透析器のような非円筒形透析器に使用することができる。
【０００５】
別の実施形態において、超音波モジュールは、１本またはそれより多くの導波ロッドを用いて中空ファイバ透析器チャンバに超音波を伝達する１つまたはそれより多くの超音波変換器を備える。導波ロッドは、チャンバ内での超音波エネルギーの一様な分散を促進するために、表面構造付または切子面付とすることができ、あるいはまたはその他の幾何学的形状を有することができる。さらに、導波ロッドは、超音波変換器でつくられた超音波の振幅を大きくするために扇形超音波増幅ホーンの形状に構成することができる。
【０００６】
いずれの実施形態においても、超音波変換器は、いくつかの可能なモードの１つで動作し得る、超音波波形発生器の出力に接続される。超音波波形発生器は、所望の周波数で単純な挟帯域正弦波をつくることができ、あるいは周波数可変または周波数掃引正弦波をつくることができる。超音波波形発生器は、共振点を見つけだして共振周波数に固定するために、所望の範囲内で周波数を掃引することができる。あるいは、超音波波形発生器は、方形波または鋸波のような、広帯域波形をつくることができる。超音波発生器は様々な目的のために上記の様々なモード間で切換可能とすることができる。超音波波形発生器は、キロヘルツ及びメガヘルツ帯の可聴音周波数及び超音波周波数を含む、広い周波数範囲にわたって動作することができる。超音波波形発生器は、透析器の半透膜を通る拡散速度を高めるための連続使用のための低パワー設定及び透析器内に生じ得る血栓を破砕するための間欠的適用のための高パワー設定を含む、可変パワー出力を備えることが好ましい。
【０００７】
使用において、超音波波形発生器は、透析器の半透膜を通る拡散速度を高めるための、所望の波形をもつ、所望の周波数及び振幅ぶ超音波をつくるために超音波変換器にエネルギーを与える。高められた拡散速度により、血液透析処置に必要な時間がかなり短縮される。透析器内に生じ得るいかなる血栓も破砕するため及び半透膜表面に堆積していることがあり得るいかなる血小板または繊維素も除去するために、間欠的に、超音波波形発生器の出力パワーを高レベルまで上げることができる。超音波の周波数及び波形も、振幅も、変えることができる。これにより、透析器はより長期間にわたって最大効率ではたらき続けるであろう。この特徴は、血液透析処置中の血液凝固抑制の必要性を軽減または排除することによる利点も提供する。
【０００８】
必要に応じて、本発明は血栓検出及び血栓崩壊モジュールを備えることもできる。超音波または光学検出器とすることができる塞栓検出器は、透析器をでてくる血栓またはその他の塞栓を検出する。塞栓が検出されると、塞栓を破砕するために、制御モジュールが、透析器の下流のチャンバに照準が合わせられた超音波変換器にエネルギーを与える。チャンバ出口の網またはフィルタにより、ある寸法より大きな塞栓及び血栓が患者の循環器系に入ることが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の改善された血液透析処置装置が図１に簡略に示される。本発明の装置は標準的な血液透析処置システムとともに使用することを目的としている。そのようなシステムの構成及び動作は技術上周知であり、したがって本明細書で詳細に説明する必要はない。血液透析処置システムは一般に、半透膜を通る拡散により患者の血液と透析物溶液との間で体液及び溶解物質が交換される、隔膜または中空ファイバ透析器２００を備える。代表的な中空ファイバ透析器２００の断面は図３に見ることができる。多数の中空ファイバ２０４の形態の半透膜が透析器の円筒構体２０２を貫通する。血液が中空ファイバ２０４を流過し、透析物溶液がチャンバ２６０内の中空ファイバ２０４の周囲を流れる。患者の血液と透析物溶液との間で、中空ファイバ２０４の壁体を通る拡散がおこる。
【００１０】
本発明は、透析器２００に取り付けるように構成され、血液透析処置システムの効率を改善するように構成された、超音波モジュール１００を含む。超音波モジュール１００及び透析器２００は、図２の側面図及び図３の断面図において、集成されて示される。本発明の好ましい一実施形態において、超音波モジュール１００は、多くの、使い捨てのあるいは多数の患者に再使用が可能な透析器２００とともに再使用が可能な耐久装置部品として構成することができる。本事例においては、超音波モジュール１００が患者の血液または透析物溶液と直接に接触することはないから、超音波モジュール１００が使用の合間に消毒される必要はないであろう。別の好ましい実施形態において、超音波モジュール１００は透析器２００と永久的に一体化して単一ユニットとすることができる。超音波モジュール１００と透析器２００の結合ユニットは、使い捨て製品または一人の患者だけに再使用が可能な製品として構成することができる。本事例では、超音波モジュール１００と透析器２００の結合ユニットは、使用前に消毒できるように構成されることになろう。
【００１１】
超音波モジュール１００は、超音波変換器１３０及び音響カプラ１３２を備える。超音波変換器１３０は、第１の面上に第１の導電性電極１０４が被覆され、第２の面上に第２の導電性金属電極１０６が被覆された、単層圧電材料１０２として構成されることが好ましい。電極１０４，１０６の上を絶縁層で被覆することができる。超音波変換器１３０に用いられる圧電材料１０２は、ポリ二フッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)のような高分子材圧電材料、またはチタン酸鉛ジルコニウム(ＰＺＴ)のようなセラミック圧電材料、またはその他の既知の圧電材料とすることができる。望ましければ、超音波変換器１３０は、つくられる超音波の振幅及び／またはパワーを高めるために、多層圧電材料１０２で構成することができる。あるいは、超音波変換器１３０は、磁歪変換器またはシリコン超音波変換器のような、その他の既知の超音波変換器技術を利用することができる。ＭＥＭＳ(微小電子機械システム)技術を用いてシリコンウエハ上につくられた、適するシリコン超音波変換器が、米国カリフォルニア州サンレアンドロ(San Leandro)、ドゥリトゥルドライブ(Doolittle Drive)１４４７０のセンサント・コーポレーション(Sensant Corporation)から入手でき、また米国特許第６,２４６,１５８号明細書に説明されている。上記特許明細書は本明細書に参照として含まれる。
【００１２】
音響カプラ１３２は、超音波振動を超音波変換器１３０から透析器２００の構体２０２に効率的に伝達するように構成される。利便のため、音響カプラ１３２は、図１に示されるように、超音波モジュール１００への透析器２００の構体２０２の挿入を容易にするために、丁番で開くすなわち分かれる、第１の半構体１１４及び第２の半構体１１６に分割される。音響カプラ１３２の第１及び第２の半構体１１４，１１６は主として、血液及び透析物溶液の音響インピーダンスにほぼ整合された音響インピーダンスを有する音響カプリング材料１０８でつくられる。ポリウレタン、低密度ポリウレタン及びゲル材料のような様々な材料が、音響カプリング材料１０８としての使用に適している。第１及び第２の反構体１１４，１１６は、図２及び３に示されるように、超音波モジュール１００が閉位置にあるときの良好な音響カプリングのために透析器２００の円筒構体２０２の周囲に緊密に嵌合する寸法につくられた、半円筒形の刳抜面１１０，１１２を有する。超音波モジュール１００を閉位置に保持するために、ラッチ、クランプまたはその他の閉合器が備えられる。
【００１３】
その他の幾何学的形状の超音波変換器１３０及び音響カプラ１３２も、例えば扁平隔膜透析器のような非円筒形透析器とともに使用するため、可能である。あるいは、超音波変換器１３０は、音響カプラ１３２を付加せずに、透析器２００の構体２０２またはチャンバ２０６に直接に結合させることができる。これは、例えば、血液及び透析物溶液の音響インピーダンスにほぼ整合された音響インピーダンスを有する超音波変換器１３０を利用することにより、達成できる。さらに、超音波変換器１３０は所望のいかなる形状寸法の変換器アレイとしても構成することができる。そのような変換器アレイは透析器２００の構体２０２またはチャンバ２０６に直接に、あるいは１つまたはそれより多くの音響カプラを介して間接に、結合させることができる。
【００１４】
超音波変換器１３０は、音響カプラ１３２の第１の半構体１１４に取付けられる。音響カプラ１３２の第２の半構体１１６は、超音波変換器１３０に対向し、平行して設けられた音響反射面１１８を有することが好ましい。音響反射面１１８は、超音波の正相反射を生じるであろう、金属のような高音響インピーダンス材料、あるいは超音波の逆相反射を生じるであろう、空気のような低音響インピーダンス材料を背面に有することができる。音響反射面１１８により、超音波変換器１３０の効率を高めるであろう共鳴構造として音響カプラ１３２を設計することが可能になる。好ましい構成において、超音波変換器１３０及び音響カプラ１３２は、透析器２００の構体２０２の実質的に全長にわたる。望ましければ、超音波変換器１３０及び音響カプラ１３２は、保護及び審美的ケースに封入することができる。
【００１５】
超音波変換器１３０の第１の電極１０４及び第２の電極１０６はそれぞれ、第１の導線１２２及び第２の導線１２４で超音波波形発生器１２０に接続される。第１の導線１２２及び第２の導線１２４は同軸ケーブルとして構成されることが好ましい。超音波波形発生器１２０は可能ないくつかのモードの１つで動作することができる。超音波波形発生器１２０は、単純な挟帯域正弦波を所望の周波数でつくることができ、あるいは、周波数可変または周波数掃引正弦波をつくることができる。超音波波形発生器１２０は、極小電気インピーダンスで示される共振点を見つけだして、共振周波数に固定するために、所望の範囲内で周波数を掃引することができる。あるいは、超音波波形発生器１２０は方形波または鋸波のような広帯域波形をつくることができる。超音波波形発生器１２０は、様々な目的のために上記の様々なモードの間で切換可能とすることができる。超音波波形発生器１２０は、キロヘルツ帯及びメガヘルツ帯の可聴音周波数及び超音波周波数を含む、広い周波数範囲にわたって動作することができる。２０から４０キロヘルツの範囲の超音波周波数が本発明での使用に特に有効であると考えられる。超音波波形発生器１２０は、少なくとも、透析器２００の半透膜を通る拡散速度を高めるための連続使用のための低パワー設定及び透析器２００内に生じ得る血栓を破砕するための間欠的適用のための高パワー設定を含む、可変パワー出力を備えることが好ましいであろう。
【００１６】
使用において、超音波波形発生器１２０は、透析器２００の半透性中空ファイバ膜２０４を通る拡散速度を高めるための、所望の波形をもつ、所望の周波数及び振幅の超音波をつくるために超音波変換器１３０にエネルギーを与える。高められた拡散速度により血液透析処置に必要な時間がかなり短縮される。超音波は透析器２００のチャンバ２０６内に一様な音場をつくることが好ましい音響カプラ１３２により、超音波変換器１３０から透析器２００の構体２０２に伝達される。透析器２００内に生じ得るいかなる血栓も破砕するため及び中空ファイバ膜２０４の表面上に堆積していることがあり得るいかなる血小板または繊維素も除去するため、間欠的に、超音波波形発生器１２０の出力パワーを高レベルまで上げることができる。超音波の周波数及び波形も、振幅も、変えることができる。これにより、透析器２００はより長期間にわたって最大効率ではたらき続けるであろう。この特徴は、血液透析処置中の血液凝固抑制の必要性を軽減または排除することによる利点も提供する。
【００１７】
必要に応じて、本発明は、図１に示されるように、血栓検出及び血栓崩壊モジュール３００を備えることもできる。超音波または光学検出器とすることができる塞栓検出器３０２は、透析器２００をでてくる血栓またはその他の塞栓を検出する。塞栓が検出されると、塞栓を破砕するために、透析器２００の下流のチャンバ３１０に照準が合わせられた超音波変換器３０４に、制御モジュール３０６がエネルギーを与える。チャンバ３１０出口の網またはフィルタ３０８により、ある寸法より大きな血栓及び塞栓が患者の循環器系に入ることが防止される。
【００１８】
図４は、超音波モジュール１００及び中空ファイバ透析器２００を備える、改善された血液透析処置装置の第２の実施形態を示す。図５は図４の超音波モジュール１００及び中空ファイバ透析器２００の断面図である。本実施形態において、超音波モジュール１００は１本またはそれより多くの導波ロッド１５４，１５６を用いて中空ファイバ透析器２００のチャンバ２０６に超音波を伝達する１つまたはそれより多くの超音波変換器１５０，１５２の形態をとる。超音波変換器１５０，１５２は、圧電変換器、磁歪変換器、シリコン超音波変換器またはその他の既知の超音波変換器技術を利用することができる。導波ロッド１５４，１５６は超音波エネルギーを中空ファイバ透析器２００のチャンバ２０６内に効率的に伝え、超音波を透析物溶液に移送するであろう、金属またはその他の材料で構成されることが好ましい。導波ロッド１５４，１５６に適する材料には、ステンレス鋼、チタン、チタン合金及びコバルト合金があるが、これらには限定されない。導波ロッド１５４，１５６は、チャンバ２０６内の超音波エネルギーの一様な分散を促進するために、表面構造付または切子面付とするか、あるいはその他の幾何学的形状を有することができる。導波ロッド１５４，１５６は、超音波変換器１５０，１５２によりつくられた超音波の振幅を大きくするための扇形超音波増幅ホーンの形状に構成することもできる。
【００１９】
例として、図４は、２本の導波ロッド１５４，１５６に接続された２つのそのような超音波変換器１５０，１５２をもつ装置を示す。あるいは、本装置は、１本またはそれより多くの導波ロッドに接続された単一の超音波変換器を用いて、または多数の超音波変換器及び導波ロッドを用いて構成することができる。導波ロッド１５４，１５６は、チャンバ２０６内に比較的一様な音場をつくるように配置されることが好ましい。
【００２０】
本発明の好ましい一実施形態において、超音波モジュール１００は透析器２００と永久的に一体化して単一ユニットとすることができる。超音波モジュール１００と透析器２００の結合ユニットは、使い捨て製品として、あるいは一人の患者だけに再使用が可能な製品として、構成することができる。本事例において、超音波モジュール１００と透析器２００の結合ユニットは、使用前に消毒され得るように構成されるでことになろう。別の好ましい実施形態において、超音波モジュール１００は、多くの、使い捨てのまたは多数の患者に再使用可能な透析器２００とともに再使用が可能な耐久装置部品として構成することができる。本事例においては、超音波モジュール１００の導波ロッド１５４，１５６が透析物溶液に接触するから、超音波モジュール１００は、使用の合間に消毒され得るように構成されることになろう。
【００２１】
超音波変換器１５０，１５２はそれぞれ、導線１５８と１６０及び１６２と１６４により超音波波形発生器１２０の出力に接続される。導線は同軸ケーブルとして構成されることが好ましい。超音波変換器１５０，１５２は、比較的一様で一定の音場をつくるために、互いに、同じ周波数及び同相で動作することが好ましい。あるいは、超音波変換器１５０，１５２は、チャンバ２０６内に相異なる音響効果を生じさせるため、互いに、異なる周波数及び／または違相で動作することができる。上述したように、超音波波形発生器１２０は、挟帯域及び広帯域モードを含むいくつかの可能なモードの１つで、低パワー設定及び高パワー設定により、動作することができる。
【００２２】
使用において、超音波波形発生器１２０は、透析器２００の半透性中空ファイバ膜２０４を通る拡散速度を高めるための、所望の波形をもつ、所望の周波数及び振幅の超音波をつくるために超音波変換器１５０，１５２にエネルギーを与える。高められた拡散速度により血液透析処置に必要な時間がかなり短縮される。超音波は、透析物溶液への音響カプラとしてはたらく導波ロッド１５４，１５６により、超音波変換器１５０，１５２から透析器２００のチャンバ２０６に伝達される。超音波波形発生器１２０の出力パワーは、透析器２００内に生じ得るいかなる血栓も破壊するため及び中空ファイバ膜２０４の表面上に堆積していることがあり得るいかなる血小板または繊維素も除去するため、間欠的に、高レベルまで上げることができる。超音波の、周波数及び波形も、振幅も、変えることができる。これにより、透析器２００はより長期間にわたって最大効率ではたらき続けるであろう。この特徴は、血液透析処置中の血液凝固抑制の必要性を軽減または排除することによる利点も提供する。必要に応じて、本実施形態は、図１に関して上述した血栓検出及び血栓崩壊モジュール３００とともに使用することもできる。
【００２３】
本発明を本発明の例示的実施形態及び最良の実施態様に関して本明細書に説明したが、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく本発明に多くの改変、改善並びに様々な実施形態、翻案及び変形の副次的組合せがなされ得ることが、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の改善された血液透析処置装置を示す略図である
【図２】中空ファイバ透析器に適用された、改善された血液透析処置装置の超音波モジュールを示す側面図である
【図３】図２の超音波モジュール及び中空ファイバ透析器の断面図である
【図４】本発明の改善された血液透析処置装置の第２の実施形態を示す
【図５】図４の超音波モジュール及び中空ファイバ透析器の断面図である
【符号の説明】
【００２５】
１００ 超音波モジュール
１０２ 圧電材料
１２０ 超音波波形発生器
１３０，３０４ 超音波変換器
１３２ 音響カプラ
２００ 透析器
２０４ 中空ファイバ
２０６，３１０ チャンバ
３００ 血栓検出及び血栓崩壊モジュール
３０２ 塞栓検出器
３０６ 制御モジュール
３０８ フィルタ
Claims (18)
- 血液透析処置のための装置において：
患者の血液のための流路及び透析物溶液のための流路及び前記血液流路を前記透析物溶液流路から隔てるように構成された半透膜を有する透析器；及び
前記透析器に超音波エネルギーを送出するように構成された超音波変換器；
を備えていることを特徴とする装置。 - 前記透析器の前記半透膜が中空ファイバ膜として構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記超音波変換器からの超音波エネルギーを前記透析器に結合するための音響カプラをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 請求項３に記載の装置において：
前記透析器が円筒構体をもって構成され；
前記音響カプラが２つの半構体から構成され、前記２つの半構体のそれぞれは前記透析器の前記円筒構体の周囲に嵌合する形状につくられたほぼ半円筒形の刳抜面を有する；
ことを特徴とする装置。 - 前記超音波変換器からの超音波エネルギーを前記透析器に結合するための少なくとも１本の導波ロッドをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記超音波変換器に接続された超音波波形発生器をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記超音波波形発生器が、挟帯域正弦波、周波数可変または周波数掃引正弦波及び広帯域の方形波または鋸波の波形を含むモード間で切換えが可能であることを特徴とする請求項６に記載の装置。
- 前記超音波波形発生器が、共振周波数を見つけだして前記共振周波数に固定するために、所望の範囲内で周波数を変えるように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
- 前記超音波波形発生器が、前記透析器の前記半透膜を通る拡散速度を高めるに有効な低パワー設定及び前記透析器内に生じる血栓を破砕するに有効な高パワー設定を有することを特徴とする請求項６に記載の装置。
- 請求項１に記載の装置において：
前記透析器の下流にあるチャンバ；
前記透析器から前記チャンバに入ってくる血栓及び塞栓を検出するための塞栓検出器；及び
前記チャンバにおいて血栓及び塞栓を破砕するように構成された超音波変換器；
をさらに備えていることを特徴とする装置。 - あらかじめ定められた寸法より大きい血栓及び塞栓が前記チャンバから前記患者の循環器系に入ることを防止するように構成されたフィルタをさらに備えていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
- 血液透析処置のための装置において：
患者の血液のための流路及び透析物溶液のための流路及び前記血液流路を前記透析物溶液流路から隔てるように構成された半透膜を有する透析器；
前記透析器の下流にあるチャンバ；
前記透析器から前記チャンバに入ってくる血栓及び塞栓を検出するための塞栓検出器；及び
前記チャンバにおいて血栓及び塞栓を破砕するように構成された超音波変換器；
を備えていることを特徴とする装置。 - あらかじめ定められた寸法より大きい血栓及び塞栓が前記チャンバから前記患者の循環器系に入ることを防止するように構成されたフィルタをさらに備えていることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
- 血液透析処置方法において：
患者の循環器系を前記患者の血液のための流路及び透析物溶液のための流路及び前記血液流路を前記透析物溶液流路から隔てるように構成された半透膜を有する透析器に接続するステップ；及び
前記透析器に超音波エネルギーを送出するステップ；
を含むことを特徴とする方法。 - 前記透析器の前記半透膜を通る拡散速度を高めるに有効なパワーレベルで超音波エネルギーが前記透析器に送出されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
- 前記透析器内に生じる血栓を破砕するに有効なパワーレベルで超音波エネルギーが前記透析器に送出されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
- 請求項１４に記載の方法において：
超音波エネルギーが前記透析器の前記半透膜を通る拡散速度を高めるに有効なパワーレベルで前記透析器に送出される；及び
超音波エネルギーが前記透析器内に生じる血栓を破砕するに有効なパワーレベルで前記透析器に間欠的に送出される；
ことを特徴とする方法。 - 請求項１４に記載の方法において：
前記透析器の下流にあるチャンバに入ってくる血栓及び塞栓を検出するステップ；及び
前記チャンバにおいて血栓及び塞栓を破砕するために超音波変換器にエネルギーを与えるステップ；
をさらに含むことを特徴とする方法。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008532620A (ja) * | 2005-03-11 | 2008-08-21 | ユィ，チー | 血管から沈着物を除去するための装置及び方法 |
| JP2016220804A (ja) * | 2015-05-28 | 2016-12-28 | 日機装株式会社 | 医療用装置 |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002083849A2 (en) * | 2001-04-13 | 2002-10-24 | Human Genome Sciences, Inc. | Vascular endothelial growth factor 2 |
| US6989891B2 (en) | 2001-11-08 | 2006-01-24 | Optiscan Biomedical Corporation | Device and method for in vitro determination of analyte concentrations within body fluids |
| US7008540B1 (en) * | 2003-04-07 | 2006-03-07 | The Ohio State University | Ultrasonically cleaned membrane filtration system |
| US20060194325A1 (en) | 2005-02-14 | 2006-08-31 | Gable Jennifer H | Fluid handling cassette with a fluid control interface |
| US8936755B2 (en) | 2005-03-02 | 2015-01-20 | Optiscan Biomedical Corporation | Bodily fluid composition analyzer with disposable cassette |
| US7364562B2 (en) | 2005-10-06 | 2008-04-29 | Optiscan Biomedical Corp. | Anti-clotting apparatus and methods for fluid handling system |
| US8425444B2 (en) * | 2006-04-11 | 2013-04-23 | Optiscan Biomedical Corporation | Anti-clotting apparatus and methods for fluid handling system |
| US20080035568A1 (en) * | 2005-10-03 | 2008-02-14 | Zhongping Huang | Apparatus and Method for Filtering Fluids |
| WO2007041430A2 (en) * | 2005-10-03 | 2007-04-12 | Emv Technologies, Llc | Apparatus and method for enhanced hemodialysis performance |
| US9561001B2 (en) | 2005-10-06 | 2017-02-07 | Optiscan Biomedical Corporation | Fluid handling cassette system for body fluid analyzer |
| WO2008144575A2 (en) | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Optiscan Biomedical Corporation | Fluid injection and safety system |
| US7892332B2 (en) * | 2007-10-01 | 2011-02-22 | Baxter International Inc. | Dialysis systems having air traps with internal structures to enhance air removal |
| US8771170B2 (en) | 2008-08-01 | 2014-07-08 | Microaccess, Inc. | Methods and apparatus for transesophageal microaccess surgery |
| WO2011011462A1 (en) | 2009-07-20 | 2011-01-27 | Optiscan Biomedical Corporation | Adjustable connector and dead space reduction |
| US9554742B2 (en) | 2009-07-20 | 2017-01-31 | Optiscan Biomedical Corporation | Fluid analysis system |
| ITPD20090318A1 (it) * | 2009-10-29 | 2011-04-30 | Francesco Garzotto | Supporto movibile per dializzatore |
| KR101122363B1 (ko) * | 2010-01-07 | 2012-03-23 | 전북대학교산학협력단 | 인공심폐기의 산소교환장치 |
| WO2011156522A1 (en) | 2010-06-09 | 2011-12-15 | Optiscan Biomedical Corporation | Measuring analytes in a fluid sample drawn from a patient |
| WO2013006716A1 (en) | 2011-07-06 | 2013-01-10 | Optiscan Biomedical Corporation | Sample cell for fluid analysis system |
| DE102013006667A1 (de) * | 2013-04-11 | 2014-10-16 | Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh | Methode zur Ultraschall-Entgasung von Flüssigkeiten für die Dialyse |
| EP4335539A3 (en) | 2014-03-29 | 2024-05-01 | Princeton Trade and Technology Inc. | Blood processing cartridges and systems, and methods for extracorporeal blood therapies |
| US10426884B2 (en) | 2015-06-26 | 2019-10-01 | Novaflux Inc. | Cartridges and systems for outside-in flow in membrane-based therapies |
| EP3352888B8 (en) | 2015-09-24 | 2022-01-12 | Princeton Trade and Technology Inc. | Cartridges for hollow fibre membrane-based therapies |
| US10625009B2 (en) | 2016-02-17 | 2020-04-21 | Baxter International Inc. | Airtrap, system and method for removing microbubbles from a fluid stream |
| CN110243946B (zh) * | 2019-06-21 | 2021-07-06 | 江西理工大学 | 一种用于尾矿库坝体溃坝预警的弯曲导波监测方法 |
| CN110220978B (zh) * | 2019-06-21 | 2021-07-06 | 江西理工大学 | 一种用于尾矿库坝体溃坝预警的纵向导波监测方法 |
| WO2022006193A1 (en) * | 2020-07-02 | 2022-01-06 | Fresenius Medical Care Holdings, Inc. | System and method for detecting venous needle dislodgement |
| WO2022119951A1 (en) * | 2020-12-01 | 2022-06-09 | Boundless Science, Llc | Method and apparatus for enhanced transport |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4293413A (en) * | 1979-12-28 | 1981-10-06 | Baxter Travenol Laboratories, Inc. | Dialyzer blood circuit and bubble traps |
| DE3530747A1 (de) * | 1985-08-28 | 1987-03-05 | Stoeckert Instr Gmbh | Ultraschallsensor |
| US4780212A (en) * | 1987-07-31 | 1988-10-25 | Massachusetts Institute Of Technology | Ultrasound enchancement of membrane permeability |
| JPH0275332A (ja) * | 1988-09-09 | 1990-03-15 | Nissho Corp | 液体分離方法 |
| US5261874A (en) * | 1991-09-16 | 1993-11-16 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Extra-corporeal blood access, sensing, and radiation methods and apparatuses |
| US5405614A (en) * | 1992-04-08 | 1995-04-11 | International Medical Associates, Inc. | Electronic transdermal drug delivery system |
| GB2277885A (en) * | 1992-10-31 | 1994-11-16 | Richard John Wakeman | Ceramic filter and membrane |
| DE4313708C2 (de) * | 1993-04-27 | 1996-05-02 | Robert Dr Med Tecl | Vorrichtung zur Blutwäsche lebender Menschen oder Tiere |
| US5591344A (en) * | 1995-02-13 | 1997-01-07 | Aksys, Ltd. | Hot water disinfection of dialysis machines, including the extracorporeal circuit thereof |
| GB9524950D0 (en) * | 1995-12-06 | 1996-02-07 | Kodak Ltd | Debubbling apparatus |
| US5871693A (en) * | 1996-06-07 | 1999-02-16 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Modular blood treatment cartridge |
| US5879624A (en) * | 1997-01-15 | 1999-03-09 | Boehringer Laboratories, Inc. | Method and apparatus for collecting and processing blood |
| US6246158B1 (en) | 1999-06-24 | 2001-06-12 | Sensant Corporation | Microfabricated transducers formed over other circuit components on an integrated circuit chip and methods for making the same |
| US6602241B2 (en) * | 2001-01-17 | 2003-08-05 | Transvascular, Inc. | Methods and apparatus for acute or chronic delivery of substances or apparatus to extravascular treatment sites |
-
2001
- 2001-11-13 WO PCT/US2001/043800 patent/WO2002038201A2/en not_active Application Discontinuation
- 2001-11-13 CA CA002428515A patent/CA2428515A1/en not_active Abandoned
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- 2001-11-13 US US09/992,526 patent/US20020091350A1/en not_active Abandoned
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008532620A (ja) * | 2005-03-11 | 2008-08-21 | ユィ，チー | 血管から沈着物を除去するための装置及び方法 |
| JP2016220804A (ja) * | 2015-05-28 | 2016-12-28 | 日機装株式会社 | 医療用装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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