JP2005511151A - 体外血液処理時に置換液の供給をモニターするための方法および素子 - Google Patents

Abstract

本発明は、体外血液処理時に置換液の供給をモニターするための方法と、置換液の供給をモニターする素子を備えた体外血液処理ユニットとに関する。置換液の供給のモニタリングは体外血液循環系中で置換液ポンプにより生じる圧力波に基づく。この圧力波の振幅が予め決められた限界値を超えた時に、置換液の供給における攪乱が推察される。圧力波の振幅は、好ましくは静脈血液ライン中でモニターされる。

Description

本発明は、体外血液処理時に置換液の供給をモニターするための方法に関する。更には、本発明は、置換液の供給をモニターする素子付きの体外血液処理用装置に関する。
尿または液回収により通常排除される物質を除去するために、体外血液処理あるいは清浄化のための種々の方法が慢性腎臓不全で使用される。血液透析においては、患者の血液は体外において透析器中で清浄化される。この透析器は半透膜により分離されている血液チャンバーと透析液チャンバーを有する。この処理の間、患者の血液はこの血液チャンバー中を流れる。普通、尿により排除される物質から血液を有効に清浄化するためには、新鮮な透析液をこの透析液チャンバーに連続的に流す。
膜を通しての低分子物質の移動は、透析液と血液透析（ＨＤ）中の血液の間の濃度差（拡散）により本質的に決められるが、血漿水中に溶解した物質、特に高分子量物質は、血液濾過（ＨＦ）において透析器の膜を通る高い液流れ（環流）により効果的に除去される。血液濾過においては、この透析器は濾過器として機能する。血液透析濾過（ＨＤＦ）はこの２つの方法の組み合わせである。

血液（透析）濾過においては、膜を通して抜き出された血清の一部は、無菌の置換液により置換され、透析器の上流（前希釈）あるいは透析器の下流（後希釈）の体外血液回路にフィードされる。
血液（透析）濾過用の素子は既知であり、ここでは新鮮な水と濃縮液から透析液をオンラインで作製し、そして透析液から置換液をオンラインで作製する。

既知の血液（透析）濾過素子においては、置換液は、この機器の液系から置換液ライン経由で体外血液回路にフィードされる。前希釈においては、置換液ラインは透析器の上流の動脈血液ラインの接続点に入り、他方、後希釈においては置換液ラインは透析器の下流の静脈血液ラインの接続点に入る。置換液ラインは管継手を有し、これによってこの静脈あるいは動脈血液ラインのいずれかに連結可能である。液供給を中断するためには、クランプなどがこの置換液ライン上に設けられる。

既知の血液（透析）濾過装置により血液処理を始める前に、置換液ラインの正しい接続を日常的にチェックする。この目的で、透析液チャンバーに入り、透析器の透析液チャンバーから出るラインと置換液ラインの接続点の下流の静脈血液ラインを管クランプによりクランプする。動脈血液ラインは、置換液ラインに対する接続点の上流の据付け血液ポンプにより既に中断されている。次に、置換液を搬送するための置換用ポンプをスタートし、そして静脈血液ライン中の圧力を静脈圧力センサーにより測定する。
プリセット限界値よりも大きい置換用ポンプにより静脈血液ライン中の圧力を蓄積することができない場合には、置換液ラインの接続が正しくなく、すなわち液の供給を中断するという結論が引き出される。

血液処理時に、処理手順を後希釈と前希釈の間を切り替えるということが透析の実施において起こり得る。この目的で、クランプを置換液ライン上で閉じ、そして置換液ラインを静脈あるいは動脈の血液ラインから分離し、それぞれ動脈あるいは静脈の血液ラインに連結する。実際には、チューブクランプの開放を忘れることもあるということを除外することができない。置換用ポンプを停止せず、そして上述の圧力試験を行わないならば、この状態は検出されない。既知の血液（透析）濾過装置では、処理時に置換液の供給をモニターしないということが欠点である。それゆえ、置換用供給の中断は検出されないままである。この場合には、ＨＤＦ処理時に影響をほんの僅かにとどめて血液透析を行うことができる。ＨＦ処理時には、極端な場合には患者を全く治療しない。このことは、患者を直接に危険にさらさないが、患者に対して多かれ少なかれ重大な帰結を及ぼす可能性がある。

本発明の下に存在する問題は、処理手順を変更した時にも体外血液処理時の置換液の供給が許されるような方法を提供することである。本発明の更なる問題は、処理手順を変更した時にも置換液供給を可能とさせる素子を提供することである。

この問題に対する解決は、本発明に従ってそれぞれ請求項１および９の特徴により行われる。
置換液の供給のモニタリングは、置換用ポンプの圧力波の振幅が液系または体外血液回路中でモニターされるという事実に基づいている。この圧力波の振幅がプリセット限界値を超えた時に置換液供給の機能不良が存在することが示された。
本発明による方法と本発明による素子は、この置換液を搬送するための置換用ポンプが圧力波を生じるポンプ、特に定容咬合ポンプ（ローラーポンプ）であることを必要とする。

置換用ポンプから出る圧力波は、体外血液処理装置の液系を経由して透析器から体外血液回路の中に伝播することができる。この経路は、置換液供給を中断した時でも開いている。次に、置換用ポンプは閉鎖に抗して動作する。圧力波の振幅は、体外血液回路中で検出可能であり、このようにして増加する。

第１の形の態様においては、圧力波の振幅を透析器の下流の体外血液回路中で測定する。これは、いずれの場合においても既知の血液処理装置中の静脈血液ライン中で設けられている圧力センサーを使用することができる利点を有する。
代替の形の態様においては、圧力波の振幅を透析器の上流の液系中で測定する。これは、透析器または濾過器の入口が透析液供給から切り離されているので、圧力波が体外回路に達することができない血液処理装置を血液濾過装置として運転する時にもモニタリングが可能である利点を有する。

外乱パルスを除去するために、好ましくはバンドパスフィルターにより圧力信号を濾波し、それによって、次に濾波された圧力信号の振幅をプリセット限界値と比較する。
圧力波の振幅の拡大は置換用ポンプのポンピング量（速度）に依存的であることが示された。プリセット限界値を超えた時に、ポンプ送液量がプリセット限界値の間に在る場合に限って機能不良が存在するという結論を導くという事実により偽アラームを無くすことができる。ポンプ送液量の変化に遡及可能である振幅の変化が置換液供給の中断による振幅の変化よりも小さいようにこれらの限界値を見積もらなければならない。
プリセット限界値を超えた時に音響的および／または光学的アラームが便宜上発せられる。しかしながら、運転者が血液処理装置の制御において行動をとることもできる。

体外血液処理装置のモニター素子は、好ましくは透析器または濾過器の上流の液系中で、あるいは好ましくは透析器または濾過器の下流の体外血液回路中で、置換用ポンプの圧力波の振幅を圧力波振幅をモニターする手段、およびこの評価する手段を有する。液系から透析器または濾過器の上流あるいは下流の血液回路に入る、圧力波を生じる置換用ポンプを置換液ライン中に配列する。置換液ラインは単一の管ラインであったり、またいくつかの分岐を持つ管ライン系であることができる。
唯一の決定的な要素は、流れの接続が血液処理装置の液系と血液回路の間に作られるということである。

置換液ラインを静脈あるいは動脈の血液ラインに直接に連結することができる。しかしながら、このラインを静脈あるいは動脈の血液ライン中に設けられた滴下チャンバーなどに連結することも可能である。
血液処理装置の液系は、透析器の透析液チャンバーに入る透析液供給ラインと透析器の透析液チャンバーから出る透析液排出ラインを包含することができる。安全性を増大させるために、１つ以上の濾過器を液系中に配列することができる。更なるライン、例えばバイパスラインなども設けることができる。唯一の決定的な要素は、液系が圧力波の伝播を可能とするという、すなわち媒体により完全に充填された系であるという事実である。
図面を参照にしながら本発明の態様の例を下記に更に詳細に説明する。

図１は、血液（透析）濾過装置の液系からの置換液の供給を体外血液回路中でモニターするための素子付きの血液（透析）濾過装置の基本構成要素を単純化して図表示する。
この血液（透析）濾過装置は、血液が流れる第１のチャンバー３と透析液が流れる第２のチャンバー４とに膜２により分離されている、透析器あるいは濾過器１を有する。第１のチャンバー３は体外血液回路５Ａに連結され、一方、第２のチャンバー４は血液（透析）濾過装置液系５Ｂに連結されている。
体外血液回路５Ａは、血液チャンバー３の入口３ａに入る動脈血液ライン６と透析器１の血液チャンバー３の出口３ｂから出る静脈血液ライン７を包含する。空気泡を除去するために、動脈滴下チャンバー８が動脈血液ライン６に連結され、そして静脈滴下チャンバー９が静脈血液ライン７に連結されている。患者の血液は、動脈血液ライン６に配列されている動脈血液ポンプ１０、特にローラーポンプにより透析器の血液チャンバーから搬送される。

液系５Ｂは、透析液チャンバー４の入口４ａに入る透析液供給ライン１１と透析器１の透析液チャンバー４の出口４ｂから出る透析液排出ライン１２を包含する。新鮮な透析液は、透析液源（図示せず）から透析液供給ライン１１経由で透析液チャンバーの中に流れ、一方、使用済の透析液は透析液排出ライン１２経由で透析液チャンバーから排出（図示せず）先へと排出される。使用済の透析液に対して新鮮な透析液を平衡化するための平衡化素子は、概ね血液（透析）濾過装置中に設けられているが、明瞭さを改善する目的で示さなかった。この系を洗浄し、すすぐための追加の装置は同様に表示しなかった。

透析液供給ライン１１は、第１のチャンバーと第２のチャンバー１５に膜１４により細分化され、無菌の濾過器１６の第１のチャンバー１３の入口１３ａに入る第１の区分１１ａと濾過器１６の第１のチャンバー１３の出口１３ｂを出て、透析液チャンバー４の入口４ａに入る第２の区分１１ｂを包含する。
透析処理時には、透析液を置換液として液系５Ｂから管ライン１７経由で体外血液回路５Ａにフィードすることができる。置換液ライン１７は、両方の末端でそれぞれ２つのライン区分１７ａ、ｌ７ｂ、ｌ７ｃ、ｌ７ｄを有する。ライン区分ｌ７ａは第１の出口１５ａと連結し、ライン区分ｌ７ｂは無菌の濾過器１６の第２のチャンバー１５の第２の出口ｌ５ｂと連結し、一方、管継手１８ａ、１８ｂはそれぞれライン区分１７ｃおよび１７ｄと連結されている。２つの管継手１８ａ、１８ｂによって、置換液ライン１７は、動脈滴下チャンバー８に入る接続ライン１９と静脈滴下チャンバー９に入る接続ライン２０に連結されている。接続ライン１９、２０はこの目的に対応する接続片ｌ９ａ、２０ａを有する。ライン区分ｌ７ｃおよびｌ７ｄ上にはチューブクランプ３５、３６が設けられ、これによって前希釈または後希釈を行うために接続ライン１９あるいは２０に液接続を場合によっては作ることができる。しかしながら、置換液ライン１７をクランプする目的で置換用ポンプ２２の下流にチューブクランプを設けるならば、分岐も省略することができる。しかしながら、そこではライン接続を手動で交換することが必要である。

置換液は、置換液ライン１７を挿入した咬合ポンプ、特にローラーポンプ２２により搬送される。このようなローラーポンプは先行技術に属する。このローラーポンプは液を搬送するための管ラインの断面を低減させる、いくつかのローラー２２ａ、２２ｂを有する。結果として、置換液ライン経由で両方の方向に伝播可能である圧力波が生じる。ポンプ送液量を測定するホールセンサ２３は、置換用ポンプ２２上に設けられる。

静脈血液ライン７中の圧力を測定するために、圧力センサー２４が設けられ、圧力ライン２５経由で静脈滴下チャンバー９に接続されている。この圧力センサーは静脈血液ライン中の圧力に比例した電気信号を送出する。

血液（透析）濾過装置を血液透析装置として運転するためには、透析液がこの透析器の透析液チャンバー４を流れるように、チューブクランプ３５、３６を閉じる。血液（透析）濾過装置を血液透析濾過装置として運転するためには、置換液としての無菌の透析液が無菌の濾過器１６から静脈滴下チャンバー８（前希釈）または動脈滴下チャンバー９（後希釈）の中に流れるように、チューブクランプ３５、３６を開く。しかしながら、透析器１の透析液チャンバー４の中への透析液の供給を中断するならば、血液（透析）濾過装置を単に血液濾過装置として運転することも可能である。この液供給を中断するためには、遮断素子２６を透析器１の上流に設ける。

静脈圧力センサー２４はバンドパスフィルター２９付きの信号ライン２８に接続される。バンドパスフィルター２９を今度は評価ユニット３１付きのデータライン３０に接続し、置換用ポンプ２２のポンプ送液量に依存する電気信号をホールセンサ２３の更なる信号ライン３４経由で受信する。
評価ユニット３１はバンドパスフィルター２９により濾波された圧力信号の振幅を求め、そしてこの振幅をプリセット限界値と比較する。トラブル無しの運転時に測定される圧力波の振幅の１．５〜２．５倍、好ましくは１．８〜２．２倍、特に２．０倍をプリセット限界値として採用する。

例えば前希釈から後希釈へとこの処理を変えた後で、チューブクランプ３５、３６を開くことを忘れた場合、すなわち置換液ライン１７をクランプした場合には、圧力信号の振幅は急激に増加する。

図２Ａ、２Ｂおよび２Ｃは、後希釈（Ａ）、切断（Ｂ）および前希釈（Ｃ）の場合について２０ｍｌ／分の置換用ポンプ送液量でのホールセンサの周期的な信号と共に濾波された静脈圧力を信号時間の関数として示す。血液および透析液の流れを３００ｍｌ／分に設定する。次の値が得られる。
Ａｍｐ１（後希釈）＝１．５Ｖ； Ａｍｐｌ（切断）＝３．０Ｖ； Ａｍｐｌ（前希釈）＝１．５Ｖ； Ａｍｐ１（切断）／Ａｍｐ１（後希釈）＝２．０； Ａｍｐｌ（切断）／Ａｍｐｌ（前希釈）＝２．０。
置換液の流れを中断した時圧力波の振幅が２倍になることが明らかになる。それゆえ、評価ユニットにより圧力振幅がプリセット限界値よりも大きいこと、例えば正常値の２．０倍であることを確定した時には、評価ユニットはアラーム信号を発生し、これをアラームライン３３経由でアラームユニット３２により受信する。次に、アラームユニット３２は音響的および／または光学的アラームを出す。

図３Ａ、３Ｂおよび３Ｃは、後希釈（Ａ）、切断（Ｂ）および前希釈（Ｃ）について６０ｍｌ／分の高ポンプ送液量での濾過された静脈圧力信号とホール信号を時間の関数として示す。血液および透析液の流れは再び３００ｍｌ／分である。次の値が得られる。

Ａｍｐ１（後希釈）＝１．９Ｖ； Ａｍｐｌ（切断）＝３．６Ｖ； Ａｍｐｌ（前希釈）＝１．８Ｖ； Ａｍｐ１（切断）／Ａｍｐ１（後希釈）＝１．９； Ａｍｐｌ（切断）／Ａｍｐｌ（前希釈）＝２．０。

後希釈（Ａ）、切断（Ｂ）および前希釈（Ｃ）について１００ｍｌ／分の更に高ポンプ送液量での濾過された静脈圧力信号とホール信号を図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃに示す。血液および透析液の流れは再び３００ｍｌ／分である。つぎの値が得られる。
Ａｍｐ１（後希釈）＝１．７Ｖ； Ａｍｐｌ（切断）＝３．２Ｖ； Ａｍｐｌ（前希釈）＝１．７Ｖ； Ａｍｐ１（切断）／Ａｍｐ１（後希釈）＝１．９； Ａｍｐｌ（切断）／Ａｍｐｌ（前希釈）＝１．９。

図２および３の振幅値に関して、匹敵する強度を有するために、測定値を適合させたことを注目すべきである。実際上、置換液の流れを中断した時の圧力振幅の増加はポンプ送液量に無関係でない。
安全性を増大させるために、測定された圧力信号とプリセット限界値との比較においてポンプ送液量も考慮に入れるという事実により偽アラームを除去することができる。この目的のために、評価ユニット３１もホールセンサ２３の信号を受信する。
ポンプ送液量がプリセット制限の間に在る限り、圧力振幅の増加が置換液供給の中断の結果であるということを評価ユニットは仮定する。例えば、Ａｍｐｌ（後）／Ａｍｐｌ（前）＞１．５を限界値として採用することができる。高ポンプ送液量に対してこのしきい値を対応して補正する必要がある。異なるポンプ送液量範囲に対して異なるしきい値を採用するという事実によりこのことを行うことができる。

圧力振幅の増加を次のことに遡及することができる。置換液の供給の閉塞の場合には、ローラーポンプ２２のローターのばね力は、置換液管１７を圧縮して、最大の系圧力に達するようにすることはもはや不能となる。この圧力は、咬合圧力とも呼ばれるが、正常の系圧力よりもはるかに高い。このように、ローターは、置換液閉塞の場合には高咬合圧力に抗して送液する。チューブクランプ３５および３６をそれぞれ閉じるために、置換液管１７経由での静脈圧力センサー２４への圧力波の伝達経路は完全に閉塞される。しかしながら、置換用ポンプ２２により生じる圧力波は、静脈圧力センサー２４、無菌の濾過器１６経由で、この透析液供給ラインの第２の区分１１ｂ、透析器１、静脈血液ライン７、静脈滴下チャンバー９および最終的に圧力ライン２５に到達する。図２〜４が示すように、咬合圧力の上昇のために、圧力信号の振幅は切断時に２倍となる。

代替的な形の態様においては、圧力波を体外血液回路（５Ａ）においてモニターせず、透析器１または濾過器の上流の血液処理装置の液系（５Ｂ）においてモニターする。この形の態様は、圧力センサー２４を静脈血液ライン７に設けず、圧力センサー２４’を透析液供給ラインの第２の区分ｌｌｂに設けることにおいて上述の態様例と異なる。この圧力センサー２４’は代替的な形の態様として図１中で点線により示される。これは点線ラインにより示される信号ライン２８’経由でローパスフィルター２９と連結される。しかしながら、圧力波をこの液系の別な点でも測定することができる。

極めて単純化した図表示の置換液の供給をモニターするための素子付きの体外血液処理用の装置の概略図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、置換用ポンプのポンプ送液量が２０ｍｌ／分に達した時の後希釈（Ａ）、切断（Ｂ）および前希釈（Ｃ）における時間の関数としての濾波された静脈圧力信号の図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、６０ｍｌ／分の置換用ポンプ送液量時の濾波された静脈圧力信号の図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、１００ｍｌ／分の置換用ポンプ送液量時の濾波された静脈圧力信号の図である。

Claims (16)

1. 体外血液処理時に体外血液回路における置換液の供給をモニターする方法であって、該体外血液回路は、半透膜により第１のチャンバーと第２のチャンバーとに細分割された透析器または濾過器の該第１のチャンバー、および該透析器または濾過器の第２のチャンバーを含む液系を包含し、圧力波を起こす置換用ポンプ手段により該液系から該液透析器あるいは濾過器の上流あるいは下流の前記血液回路に置換液がフェードされるものであり、前記置換用ポンプの圧力波の振幅を前記液系あるいは体外血液回路中でモニターし、それによって、前記圧力波の振幅がプリセット限界値を超えた場合に前記置換液供給の機能不良が存在するという結論を導くことを特徴とする方法。
2. 前記圧力波の振幅を前記透析器あるいは濾過器の下流の体外回路中でモニターすることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 前記圧力波の振幅を前記透析器あるいは濾過器の上流の液系中でモニターすることを特徴とする、請求項１記載の方法。
4. 前記置換用ポンプのポンプ送液量をモニターし、それによって前記ポンプ送液量がプリセット限界値の間に在る場合に限り、前記限界値を超える時に機能不良が存在するという結論を導くことを特徴とする、請求項１〜３記載の方法。
5. 前記圧力を前記体外血液回路中で測定し、そして前記圧力信号をバンドパスフィルターにより濾波し、それによって前記濾波された圧力信号の振幅を前記プリセット限界値を比較することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
6. 限界値を超えた時に音響的および／または光学的アラームを出すことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
7. 前記置換用ポンプがローラーポンプであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項記載の方法。
8. 置換液の供給のモニタリングを前記体外血液処理時に連続的に行うことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項記載の方法。
9. 置換液の供給のモニタリングを前記置換用ポンプの運転時に連続的に行うことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項記載の方法。
10. 半透膜（２）により第１のチャンバーと第２のチャンバー（４）に細分割された透析器（１）または濾過器の該第１のチャンバー（３）、および前記透析器あるいは濾過器の第２のチャンバーを含む液系（５Ｂ）を包含し、それによってライン（１７）は前記液系から前記透析器の上流あるいは下流の血液回路に入り、その置換液ライン中に圧力波を起こす置換用ポンプ（２２）および前記液系から前記血液回路の中への置換液の供給をモニターするための素子を配列した体外血液回路（５Ａ）による体外血液処理用の装置であって、前記モニター素子が置換用ポンプ（２２）の圧力波の振幅を液系（５Ｂ）または体外血液回路（５Ａ）中でモニターするための手段（２４）、（２９）および前記圧力波の振幅がプリセット限界値を超えた時に前記置換液供給の機能不良が存在するという結論を導くというように設計されている圧力波振幅を評価するための手段（３１）を有することを特徴とする装置。
11. 置換用ポンプ（２２）の圧力波の振幅をモニターするための手段（２４）、（２９）が透析器（１）または濾過器の下流の体外血液回路（５Ａ）中の圧力波をモニターするための手段であることを特徴とする、請求項１０記載の装置。
12. 置換用ポンプ（２２）の圧力波の振幅をモニターするための手段（２４’）、（２９）が透析器（１）または濾過器の上流の液系（５Ｂ）中の圧力波をモニターするための手段であることを特徴とする、請求項１０記載の装置。
13. 置換用ポンプ（２２）のポンプ送液量をモニターするための手段（２３）が設けられ、それによって前記ポンプ送液量がプリセット限界値の間に在る場合に限り、前記限界値を超える時に機能不良が存在するという結論を導くという形で前記圧力波振幅を評価するための手段（３１）が設計されていることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか１項記載の装置。
14. 前記圧力波の振幅をモニターするための手段（２４）、（２９）が前記透析器（１）あるいは濾過器の下流の体外回路（５Ａ）中の圧力を測定するための圧力センサー（２９）を有し、これによって圧力センサー（２４）が前記圧力に依存する信号を生成し、そして前記圧力信号を濾波するためのバンドパスフィルター（２９）を有することを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれか１項記載の装置。
15. プリセット限界値を超えた場合に音響的および／または光学的アラームを発生するためのアラームユニット（３２）が設けられていることを特徴とする、請求項１０〜１４のいずれか１項記載の装置。
16. 前記置換用ポンプがローラーポンプ（２２）であることを特徴とする、請求項１０〜１５のいずれか１項記載の装置。
    
    

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