JP2009240825A - 血液処理装置の流体系における漏洩を検出する方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 血液処理を中断することなく血液処理装置の流体系における漏洩を検出することが原則として可能である方法を利用できるようにすることを目的とし、透析治療を中断することなく漏洩を検出しうる装置を利用できるようにすることもまた目的とする。
【解決手段】 体外血液回路が備わっている血液処理装置の流体系における漏洩を検出するために、その流体系における圧力が所定の透析治療継続時間の間に連続的に測定され、漏洩速度がその所定の透析治療継続時間における所定時間間隔で圧力の変動から算出される。その所定の透析治療継続時間における漏洩容積が該漏洩速度から算出され、該漏洩容積が所定限界値と比較される。該漏洩容積が該限界値よりも大きいときには、これは、該系において起り得る密閉性の低下を示している。このことは、従来の圧力保持試験で立証することができる。本発明に係る方法および本発明に係る装置は、密閉性の低下を検出するために血液処理を中断することが原則として必要でないという事実を特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、体外血液回路の備わっている血液処理装置、特に、半透膜によって血液チャンバと透析液チャンバとに分けられている透析器が備わっている血液処理装置の流体系における漏洩を検出する方法および装置に関するものである。

限外濾過（ＵＦ）制御手段の備わっている血液透析装置が、現在広く使われている。ＵＦ制御手段は、所定の限外濾過量をあらかじめ設定しておくことを可能にする。欠陥があれば、限外濾過速度を正確に制御するＵＦ制御手段の性能が損なわれるおそれのあることが知られている。このような欠陥によって限外濾過速度が大幅に増大しあるいは減少して患者の生命が危険にさらされることがあるので、患者に危険をもたらす限外濾過を防止するために、既知の安全基準では、保護システムが含まれていることが要求される。膜内外圧力（ＴＭＰ）を監視することがこのような保護システムの１つとして採用されている。

実際には、限外濾過における平衡誤差は、透析治療時間を通して最も多い場合５００ｍｌになり得る。透析治療時間が４時間にわたる場合には、この誤差は、単に１２５ｍｌ／時間の平均流量に相当する。

しかしながら、高流速透析器として知られている、高透過性隔膜の備わっている透析器の発達によって、ＴＭＰセンサの制限された分解能の結果として、危険なほど高いかあるいは低い限外濾過速度を充分な分解能で検出することのできない状況が生じてきている。

この透析治療が完全なＵＦ制御システムで始められるということを少なくとも保証するために、透析治療に先立って、この制御システムの完全性を手動式にあるいは自動的に検査することができる、商業的に入手することのできる手段がある。この検査は、装置の透析部品における圧力保持試験を実行することによって行なわれる。

ドイツ特許出願公開第４２ ３９ ９３７ Ａ１号明細書には、限外濾過速度についての制御システムの機能も透析治療の間検査することができる圧力保持試験に基づいて血液透析装置の流体系における漏洩を検出する方法および装置が開示されている。圧力保持試験を実行するために、透析器が、透析の間に周期的な間隔で、かつ短い時間間隔でその都度、血液透析装置の透析液部から分離され、次いで、分離された透析器の外側における透析液の圧力経過が、圧力保持試験の意味での安定状態からのある偏りについて記録される（例えば、特許文献１参照）。このような方法は、実際に有用であることが立証されたが、透析治療を圧力保持試験のために一定の間隔で中断しなければならないという欠点がある。さらに別の欠点は、漏洩を定量的に記録することができないことである。

独国特許出願公開第４２ ３９ ９３７号明細書

本発明の目的は、血液処理を中断することなく血液処理装置の流体系における漏洩を検出することが原則として可能である方法を利用できるようにすることである。透析治療を中断することなく漏洩を検出しうる装置を利用できるようにすることもまた、本発明の目的である。

本発明によれば、これらの目的は、請求項１および請求項１１の特徴によってそれぞれ達成される。
本発明に係る方法は、透析治療の所定継続時間の間における血液処理装置の流体系における圧力の連続測定に基づくものであり、この時間は、透析治療の継続時間の一部であってもよく、あるいは透析治療の継続時間の全部であってもよい。

とりわけ、血液処理装置の流体系における静圧の変動は、漏洩があることの指標となることがわかった。圧力は原則として流体系のいかなる箇所でも測定することができる。半透膜によって血液チャンバと透析液チャンバとに分けられた透析器が備わった血液透析装置では、透析器の透析液チャンバの上流および／または下流における透析液管路の圧力を測定することができる。血液チャンバの上流および／または下流における血液管路の測定を行なうこともできる。決定的な因子は、圧力の変動を血液処理の間連続的に記録するということである。

圧力の変動から、漏洩速度が、血液処理の間透析治療の所定継続時間の所定時間間隔で算出される。次いで、該漏洩速度から、透析治療の所定継続時間における漏洩容積が算出される。そして、漏洩容積の算出は、連続的に算出された漏洩速度の積分によってもたらされる。このようにして、全漏洩量が常に定量的に利用可能になる。その後、漏洩容積が限界値と比較される。限界値を超えると、起り得る機能不良が指摘される。

所定時間中における圧力の変動を算出するために、圧力値が、後続の周期において連続的に算出され、圧力基準値と比較されるのが好ましい。もし漏洩が突然起きると、圧力信号が、数秒から１分という典型的な範囲できわめて速く変化する。圧力値と圧力基準値との間の遅延時間Δｔが同様に数分であるときには、漏洩は確実に検出される。該圧力基準値は、先行周期において測定された圧力値であるべきである。このようにして、パラメータ変動から生じるゆるやかな圧力変動を排除することができる。これに対して、漏洩が知らぬ間に起きたときには、初期の密閉系には、時間の経過にわたって一様に上昇する小さい漏洩速度が存在することがある。ここで決め手になる因子は、変化の勾配ではなくて変化の継続時間である。知らぬ間に起きる漏洩は、圧力基準値が所定時間の始点における圧力であるとき、すなわち、圧力基準値が一定であるときには、確実に検出することができる。

測定される圧力値は、流体系で瞬間的に測定された圧力であり得る。該圧力値は、所定の時間間隔での複数の測定値を統計学的に評価することで算出するのが好都合である。該圧力値は、平均化時間の時間に測定された圧力値の平均値であるのが好ましい。ここで、平均化時間は、特徴的な測定変数を得るために、充分な長さであるべきである。

測定された圧力信号は、一般に、透析液および血液ポンプの作動、限外濾過ポンプの作動並びに平衡チャンバの切り替えに特に起因するさまざまな妨害信号に重ねられる。これらの妨害変数を排除するために、広範囲の方法を用いることができる。これらの妨害変数には特徴的な信号経過があるので、該妨害変数を検出して排除することができる。重要な因子は、できるだけ妨害変数のない圧力信号を用いることで圧力変動が算出されるということである。

漏洩容積が所定限界値を超えると、起り得る機能不良を指摘する警報を出すことができる。しかし、流体系における密閉性の低下が既知の圧力保持試験に基づいて確立される場合には機能不良が存在すると単に仮定することもまた可能である。この目的のために、所定限界値を超えたときには、血液処理が中断され、圧力保持試験が適切な感度で行なわれる。そして、漏洩の確率が高いときには、血液処理の中断だけが行なわれる。密閉性の低下が圧力保持試験によって検出されると、聴覚的および／または視覚的警報を出すことができる。血液処理を中断するのが好ましいときには、血液処理を中断することもできる。

しかし、圧力保持試験によって密閉性のどのような低下も明らかにならないときには、連続的な圧力測定に基づいて流体系の監視を再始動することが好ましい。

圧力値は、流体系の１つ以上の箇所で測定された圧力から算出することができる。漏洩があれば、透析器の上流および下流における透析液の圧力どうしの間における平均値に対して、特に大きい影響が及ぶ。加えて、膜内外圧力も用いることができる。圧力は血液側においてだけ測定することができる。従って、例えば、漏洩は、血液チャンバの下流における血液の圧力を測定することだけで検出することができるが、この圧力は、例えば、患者へもどされる血液の流れの結果として、針における圧力低下によって影響される。漏洩があった場合、流体血流のいくぶんかが膜を通って透析側へ流れ、その結果として血流がこの量だけ減少することになるので、血液チャンバの下流における血流の圧力が低下する。

原則として、異なる圧力測定値に基づいた複数の圧力値を用いて監視を行なうこともまた可能である。このようにして、信憑性のある検査が可能になる。例えば、この場合における漏洩の特定の指標は、膜内外圧力が上昇し、血液チャンバ下流の血流の圧力が低下するかどうかということである。

限外濾過速度と漏洩速度とは、静圧に関して等価の障害であるということがわかった。従って、流体系における圧力に対する漏洩の影響は、透析治療の前に、限外濾過速度を変えることで、量と方向に関してシミュレートすることができる。透析治療の間は、測定値を上記に従って比較することができる。

漏洩を検出する装置には、制御・演算ユニット、圧力測定値を記録する手段、漏洩速度を算出する手段、漏洩容積を算出する手段および該漏洩容積を限定値と比較する手段が備わっている。このような手段は、対応するソフトウェアが備わっているマイクロプロセッサーと適切な圧力センサとによって設けることができる。マイクロプロセッサーと圧力センサとはいずれにしても公知の血液処理装置に存在しているので、技術的費用は低いものである。

漏洩を検出する装置が備わっている血液透析装置の主要構成要素を示した概略図である。 記録された圧力値の時間的経過を示した図である。 記録された圧力値の平均値の時間的経過を示した図である。 時間によるＰＤ１およびＰＤ２の圧力経過を示した図である。 膜内外圧力と修正された膜内外圧力ＴＭＰ_２との時間的経過を示した図である。 圧力Ｐ_ＤＭと修正された圧力Ｐ_ＤＭとの時間的経過を示した図である。 圧力Ｐ_Ｂ２と修正された圧力Ｐ_Ｂ２との時間的経過を示した図である。

図面を参照して、本発明の例示的実施態様をさらに詳しく以下に説明する。
図１は、血液透析装置の主要構成要素と、透析装置の流体系における漏洩を検出する装置との概略的表示である。

血液透析装置には、体外血液回路Ｉと透析液系ＩＩとが備わっている。体外血液回路Ｉと透析液系ＩＩとは、透析装置の流体系を形成している。

透析装置は、半透膜２によって血液チャンバ３と透析液チャンバ４に分けられている透析器１が備わっている。血液チャンバの入口は、血液ポンプ６が接続されている血液送出管路５の一方端部に接続され、一方、血液チャンバ３の出口は、滴下チャンバ８が接続されている血液流出管路７の一方端部に接続され、流体系のこの部分は、この透析装置の体外血液回路Ｉを表わしている。

透析装置の透析液系ＩＩは、透析液を調整する手段１１を備えている。該手段は、透析液送出管路１２の第１部分１２ａを介して、平衡手段１４の第１平衡チャンバ半体１３ａの入口に接続されている。透析液送出管路１２の第２部分１２ｂは、第１平衡チャンバ半体１３ａの出口を透析液チャンバ４の入口に接続している。透析液チャンバ４の出口は、透析液流出管路１５の第１部分１５ａを介して、平衡手段１４の第２平衡チャンバ半体１３ｂの入口に接続されている。透析液流出管路１５の第１部分１５ａには透析液ポンプ１６が接続されている。第２平衡チャンバ半体１３ｂの出口は、透析液流出管路１５の第２部分１５ｂを介して、流出部１７に接続されている。透析液ポンプ１６の上流には、限外濾過液管路１８が、透析液流出管路１５から枝分かれし、同じように流出部１７に通じている。限外濾過液管路１８には限外濾過ポンプ１９が接続されている。

図１では、より分かりやすくするために、第１平衡チャンバの２つのチャンバ半体だけが示されている。しかし、平衡手段１４には、第１チャンバに対して平行に接続された第２平衡チャンバも備わっている。加えて、この平衡手段には、透析液の流れを制御するためのバルブ（図示略）も備わっている。このような平衡系は、例えばドイツ特許出願公開公報第Ａ−２８ ３８ ４１４号あるいは第Ａ−１９７ ０８ ３９１号明細書に記載されている。

図１に示された装置は、透析液の流れを透析液チャンバ４を介して抑制し、同時に、患者への置換流体の適切な投与を保証することによって、血液濾過のためにもまた使うことができる。しかし、説明を簡単にするために、下記の本文では「透析装置」について説明する。

透析装置は、制御ライン２１から２４を介して、血液ポンプ６、透析液ポンプ１６、限外濾過ポンプ１９および平衡手段１４に接続されている中央制御・演算ユニット２０も備えている。制御・演算ユニット２０は、個々の構成要素へ制御指令を送り、該構成要素から該構成要素の作動状態に関係するデータ、例えば、ポンプの出力速度、平衡チャンバの周期を受ける。

血液透析治療の間、患者の血液は血液チャンバ３を通って流れ、透析液は透析器１の透析液チャンバ４を通って流れる。平衡手段１４が透析液系ＩＩの中に接続されているので、透析液送出管路１２を介して流入する透析液の量は、透析液流出管路１５を介して流出することのできる透析液の量と同じ量に過ぎない。限外濾過ポンプ１９については、流体は患者から透析器１を通って除去することができる。

透析液系ＩＩの密閉性の低下を検査するために、透析装置には、圧力保持試験を行なうことのできる手段２５が備わっている。この目的のために、透析液送出管路１２および透析液流出管路１５は、バイパス管路２６に接続され、バイパス管路にはバイパスバルブ２７が接続されている。さらにまた、透析器１の透析液チャンバ４の上流および下流には、透析液送出管路および透析液流出管路に閉止バルブ２８、２９が接続されている。バイパスバルブ２７および閉止バルブ２８、２９は、流体系を検査する手段２５に制御ライン３０、３１、３２を介して接続された電磁駆動可能なバルブである。透析液チャンバ４の上流には、透析液送出管路１２の第２部分１２ｂにおける圧力を測定する圧力センサ３３も設けられている。この圧力センサ３３もデータライン３４を介して手段２５に接続されている。

透析液系は、透析治療を中断した後に、密閉性の低下について、次のようにして検査される。試験時間Ｔの間に、手段２５によって、閉止バルブ２８、２９が閉じられ、バイパスバルブ２７が開かれて、透析液チャンバ４が透析液系ＩＩから分離される。手段２５は、試験時間Ｔの間じゅう、透析液系ＩＩにおける作動圧力を圧力センサ３３によって監視し、圧力を所定限界値と比較する。試験時間の間、この作動圧力は、初めは上昇し、一様になり、そして、完全な系の場合には安定状態にとどまる。これに対して、もし漏洩があれば、圧力は所定限界値よりも低下する。この圧力低下は、ＵＦ制御システムがもはや完全なものではないということの明確な指標である。もし作動圧力がこのように所定限界値よりも低下すると、手段２５が警報信号を発生させ、警報手段３５がデータライン３６を介してその信号を受ける。警報手段３５は、そこで直ちに、聴覚的および／または視覚的警報を発生する。さらに、透析治療全体を中断することができる。この漏洩検出のための圧力保持試験については、明確に参照されるドイツ特許出願公開公報第Ａ−４２ ３９ ９３７号明細書に記載されている。

透析装置には、圧力保持試験によって透析液系を検査するための手段２５に加えて、この流体系における漏洩を検出するための装置がさらに備わっている。この装置には、透析装置の中央制御・演算ユニット２０の一部を形成する制御・演算ユニットが備わっている。しかし、別の制御・演算ユニットを設けることもまた可能である。この制御・演算ユニットには、圧力測定値を記録する手段３７、漏洩速度を算出する手段３８、漏洩容積を算出する手段３９、その漏洩容積を所定限界値と比較する手段４０が備わっている。これらの手段は、図１において、中央制御・演算ユニット２０の一部として示されている。

流体系における圧力を測定するために、第１圧力センサ３３に加えて、透析液チャンバ４の下流における圧力を透析液流出管路１５の第１部分１５ａで測定する第２圧力センサ４１がある。第３圧力センサ４２は、血液チャンバ３の下流における血液流出管路７の圧力を測定する。圧力センサ３３、４１、４２は、データライン４３から４５を介して制御・演算ユニット２０に接続されている。

本発明に係る漏洩検出方法は、流体系における静圧のための下記の簡略化したモデルを参照して説明する。
透析液の流れＱ_Ｄによって流体系における静圧が変わることはないと仮定する。いくつかの流動抵抗箇所で動圧の低下だけがあるが、これらは、静圧を考察するときに考慮に入れない。静圧Ｐ_Ｄは、流体系におけるすべての箇所で同一である。血液ポンプ６の平均圧力Ｐ_Ｂは、血流量が一定であれば一定であると仮定する。以下に説明するように、本発明では圧力差を考慮に入れるので、動圧の低下は、一定流量の場合にはいずれにしても関係がない。

この流体系における個々の構成要素のコンプライアンスは、ホース管の使用に起因するが、全コンプライアンスＣに下記のように結び付けられる。

ただし、
Ｖ_Ｃ＝コンプライアンスに蓄積された容積
Ｑ_Ｃ＝コンプライアンスの中へ流れ込む容積
Ｐ_Ｄ＝透析側における静圧

透析器１の膜２における圧力低下は下記の等式で表される。

また

ただし、
Ｐ_ＴＭ＝膜内外圧力［ｈＰａ］
Ｑ_ＴＭ＝その膜を通る流量［ｍｌ／時間］
Ｋ_ＵＦ＝限外濾過係数

流量Ｑ_ＴＭは、膜を通って血液側から透析液系ＩＩにおける透析液側へ流れる流量である。流量は、限外濾過ポンプ１９を通って、おそらく漏洩量Ｑ_Ｌを伴ってＱ_ＵＦだけ引き出される。その結果、正味流量がコンプライアンス容積Ｑ_Ｃの中へ流れ込み、それによって、静圧Ｐ_Ｄの変動が発生する。個々の流量の平衡は次の式で与えられる。

等式（１．１）、（１．２）および（１．３）は下記の式を与える。

限外濾過速度Ｑ_ＵＦが一定であって、時刻ｔ＝０で突然の漏洩量Ｑ_Ｌが発生するときには、下記の簡単な等式が得られる。

また、

系が堅固であって（Ｃ＝０．０１ｍｌ／ｍｍＨｇ）、透析器が高流速である（例えば、Ｋ_ＵＦ＝５５ｍｌ／時間／ｍｍＨｇでＦ８０である）とき（Ｆ８０；フラゼニウス社製の高流速透析装置のとき）には、時定数はτ＝０．７２秒であり、透析器が低流速であって（例えば、Ｋ_ＵＦ＝２ｍｌ／時間／ｍｍＨｇ）、系が柔軟である（Ｃ＝０．０５ｍｌ／ｍｍＨｇ）ときには、時定数はτ＝９０秒である。

新しい平衡状態Ｐ_ＴＭ（ｔ＞５＊τ）になった後に、圧力Ｐ_ＴＭは次のように変動する。

透析器が高流速である（例えば、Ｋ_ＵＦ＝５５ｍｌ／時間／ｍｍＨｇでＦ８０である）ときには、Ｑ_Ｌ＝１２５ｍｌ／時間の漏洩速度によって、ΔＰ_ＴＭ＝＋２．５ｍｍＨｇの変動が発生し、透析器が低流速である（例えば、Ｋ_ＵＦ＝２ｍｌ／時間／ｍｍＨｇ）ときには、ΔＰ_ＴＭ＝＋６２．５ｍｍＨｇの変動が発生する。

下記の結果は上記のモデルから導くことができる。
予測される圧力変動は、系における他の圧力に比べて、きわめて小さい。漏洩が突然起きたときには、圧力は数秒から数分の間にわたって変動するのに対し、漏洩が知らぬ間に起きたときには、この遅れは無視することができる。等式（１．５）によれば、限外濾過速度Ｑ_ＵＦおよび漏洩量Ｑ_Ｌは、静圧に対する同等の妨害であるので、漏洩の影響は、限外濾過速度を変化させることでシミュレートすることができる。

静圧の変動ΔＰに基づいて、漏洩量Ｑ_Ｌが算出される。

また、

ただし、
Ｐ（ｔ）＝瞬間圧力値
Ｐ（ｔ−Δｔ）＝圧力基準値
Δｔ＝基準値の遅延時間
Ｅ＝感度

感度Ｅは、使用する系の諸構成要素に依存し、透析器、ホース群および機械構成要素のそれぞれの組み合わせに対して、実験により測定される。これらの値は、制御・演算ユニット２０に設定することができ、使用者が選ぶことができる。

透析治療の開始時には、所定の限外濾過流量Ｑ_ＵＦを発生させること、圧力低下ΔＰを測定すること、および、等式（２．１）を用いてＱ_Ｌ＝Ｑ_ＵＦでの感度Ｅを決定することも可能である。

遅延時間Δｔとは、平均化した間隔の平均箇所の時間差である。該遅延時間は、Ｐ（ｔ）およびＰ（ｔ−Δｔ）が互いに独立するように２つの平均化時間Ｔ_Ｐ（ｔ）およびＴ_{Ｐ（ｔ−Δｔ）}の平均値よりも大きくあるべきである。

基準値Ｐ（ｔ−Δｔ）を作るためには２つの可能性がある。
１．この基準値は、遅延時間Δｔでの瞬間圧力Ｐ（ｔ）に修正される。

２．初期基準値は、維持され、単発的にのみ、例えば圧力保持試験の後に、瞬間圧力値に設定される。

圧力信号の統計学的変動に基づいて、信頼できる漏洩検出は、漏洩速度が不確定性範囲Ｕを超えるときだけ可能である。測定不確定性の伝搬についてのガウスの法則を用いると、等式（２．１）および等式（２．２）は下記式を与える。

ここで、ｋ_１−αは１−αの信頼水準に対する正規分布の変位値を表している。

標準偏差は、平均化時間Ｔが増えると減少する。

基準値Ｐ（ｔ−Δｔ）の平均化時間は、瞬間圧力Ｐ（ｔ）のそれの約１０倍であるべきである。この部分は無視することができるので、不確定性は下記のように減少する。

Ｑ_Ｌ＜Ｕでの漏洩速度は確実に検出することができないため、周期的な圧力保持試験を周期Ｔ_{ｚｙｋ．Ｐ}で実行することが必要である。

周期が透析治療継続時間よりも大きいときには、周期的な圧力保持試験なしですますことができる。このことは、平均化時間Ｔ_Ｐ（ｔ）およびＴ_{Ｐ（ｔ−Δｔ）}を延長することによって、ある限界内で達成することができる。

あるしきい値を超えるときには、これは、直ちに反応する必要はなく、代わりに、ある時間待機し、その状態が安定するかあるいはその状態が単に人為現象であったかを判断することができる。患者の安全性については、漏洩容積Ｖ_Ｌが決め手になり、これは下記のように表される。

漏洩を検出する、本発明に係る装置の機能は、下記に詳しく説明する。
血液処理の前に、流体系の完全性が、手段２５を用いて、また、ドイツ特許出願公開公報第４２ ３９ ９３７ Ａ１号明細書に従って、検査される。流体系が完全であれば、血液処理が開始される。血液処理の間、上流側圧力（Ｐ_Ｄ１）および下流側圧力（Ｐ_Ｄ２）が圧力センサ３３および圧力センサ４１で測定される。透析液チャンバの上流側圧力および下流側圧力から、制御・演算ユニットの手段３７は、一次結合Ｐ_ＤＭ＝（Ｐ_Ｄ１＋Ｐ_Ｄ２）／２を算出するが、これは漏洩によってきわめて大きい影響を受ける。

図２には、透析液の流速が５００ｍｌ／分であり、血流量が２００ｍｌ／分であり、限外濾過速度ＵＦ＝０であると仮定して、漏洩が起きる前と漏洩が起きた後での平衡チャンバ周期の間におけるＰ_ＤＭとその平均値との時間的経過が示されている。限外濾過係数ＵＦＫは５５ｍｌ／時間／ｍｍＨｇである。

図３には、同一の透析流量と血流量で、漏洩が起きる前と漏洩が起きた後での２つの平衡チャンバの切り替えの間におけるＰ_ＤＭの平均値が示されている。それぞれの平衡チャンバが切り替えられた後に、新しい平均値がもう一度形成される。平均値は、それぞれの場合において、次の平衡チャンバが切り替えられる前における平均化の最終値である。圧力の減少は漏洩が起きた後に明確に検出することができる。しかし、その平均化間隔には、特に透析液が多く流れ、従って平均化間隔が小さい場合において、充分な平滑化を達成するために、複数の平衡チャンバ周期を含めることができる。

圧力Ｐ_ＤＭの測定は、透析治療の所定継続時間の間、すなわち、起り得る漏洩が検出される時点まで行なわれる。漏洩速度は、透析治療の所定継続時間以内に所定の時間間隔で算出されるが、それには、その後の周期における圧力Ｐ_ＤＭの平均値の間での差の値を測定することによって、手段３８を介する複数の平衡チャンバ周期もまた含めることができ、複数の平衡チャンバ周期と先の周期における圧力の平均値とが含まれていてもよい。血液処理の間、所定時間における漏洩容積は、加法（積分法）によって求められた所定の時間間隔における個々の漏洩速度から等式（２．９）に従って算出される。漏洩容積の算出は、制御・演算ユニット２０の手段３９によって行なわれる。制御・演算ユニット２０の手段４０は、漏洩容積を所定限界値、例えば４００ｍｌと比較する。

漏洩容積が限界値を超えると、これは、流体系において起り得る密閉性の低下についての指標である。この場合には、警報手段３５によって直ちに警報を発することができる。しかし、系において起り得る密閉性の低下は、好ましくは従来の圧力保持試験を実行する手段２５によって確かめられる。この目的のために、制御・演算ユニット２０によって血液処理が中断され、手段２５によって閉止部材２８、２９が閉じられ、バイパスバルブ２７が開かれることによって、透析器が透析液系から分離される。流体系における密閉性の低下を手段２５が検出した場合にだけ、警報手段３５は警報を発する。それ以外の場合には、透析治療は再び続けられ、流体系は、本発明に係る装置で、流体系において起り得る密閉性の低下を引き続いて検査する。装置が再び漏洩を検出すると、手段２５を介して密閉性の低下をもう一度確かめるために、血液処理は再び中断される。

上記に記載した方法および装置を用いて、突然発生した漏洩を原則として透析治療の中断を伴わずに検出することが特に可能である。これに対して、知らぬ間に起きる漏洩を検出するためには、先の周期における圧力ではなく、代わりに透析治療の開始時に測定された初期圧力値を圧力基準値として用いることが好都合であると立証された。

本発明に係る装置および方法の代わりの実施態様においては、測定されるのは、圧力Ｐ_ＤＭではなく、代わりに膜内外圧力である。膜内外圧力ＴＭＰ_２を測定するために、利用可能な圧力センサが使われるが、膜内外圧力は、透析器１の血液チャンバ３の下流における圧力Ｐ_Ｂ２とＰ_ＤＭとの差から算出され、圧力Ｐ_Ｂ２は、圧力センサ４２で測定される。でなければ、この実施態様は、初めに記載した装置と異なっていない。また別には、測定値が前記方法におけるように評価される場合には、圧力Ｐ_Ｂ２だけを測定することもできる。

センサで測定された圧力値は、妨害変数によって重ね合わされる。図４には、周期的な妨害変数によって重ね合わされた圧力Ｐ_Ｄ１および圧力Ｐ_Ｄ２が時間の関数として示されている。圧力Ｐ_Ｄ１および圧力Ｐ_Ｄ２の時間信号は、平衡チャンバ手段１４の切替点での正および負の圧力ピークによって支配されている。血液ポンプ６によって、より小さい圧力変動が発生する。平衡チャンバ１３のそれぞれの行程に関して、限外濾過ポンプ１９によって負の圧力ピークが発生する。

圧力測定値を検出する手段３７は、平均値が形成される前に、既知の妨害変数を消去する。この既知の妨害源は、測定された圧力値に対して下記のような影響を与える。

血液ポンプ６が、系に静圧を発生させる。一定の圧力成分は、ローターの効果と血液の前方移送とに帰することのできる信号によって、重ね合わされる。典型的には、血液側における信号の最大値は５０ｈＰａであり、血液透析液側における信号の最大値は約１０ｈＰａ（Ｑ_ｂ＝３００ｍｌ／分）である。継続時間は約１秒の長さである。透析器１の血液チャンバ３の下流における圧力値は、血液チャンバの上流における圧力値よりも少ない妨害を受ける。従って、圧力Ｐ_Ｂ２の測定は好都合である。系における平均静圧も血液容量速度とともに変動するので、血液容量速度が変化した後の漏洩監視は、新しい定常状態に至るまで中断するのが好ましい。

下記の実験室試験では、信号は、ディジタル型低域フィルターを使って平滑化される。図５、図６および図７には、異なる２つの漏洩速度に対して、平滑化されなかった信号ＴＭＰ_２、Ｐ_ＤＭおよびＰ_Ｂ２と、フィルターを通された信号ＲＣ（ＴＭＰ_２）、ＲＣ（Ｐ_ＤＭ）、およびＲＣ（Ｐ_Ｂ２）とが示されている。

これらの結果は下記の表に表されている。「標準偏差」欄には実験から得られた標準偏差σ_Ｐ（ｔ）が含まれており、「Ｕ」欄には等式（２．７）に係る不確定性範囲が含まれている。これらの表において、信頼水準１−α＝９５％であり、従って、ｋ_１−α＝２が用いられている。

不確定性範囲Ｕは、測定パラメータの統計学的変化とは有意的に異なる最小漏洩速度を表している。

この実験室試験では、圧力信号Ｐ_ＤＭおよびＰ_Ｂ２には、１２５ｍｌ／時間の最大漏洩速度を監視するための統計学的精度が備わっている。

本発明の漏洩を検出する装置は、血液処理を中断することなく血液処理装置の流体系における漏洩を検出しうる利用可能性の高いものである。

１ 透析器
２ 半透膜
３ 血液チャンバ
４ 透析液チャンバ
５ 血液送出管路
６ 血液ポンプ
７ 血液流出管路
８ 滴下チャンバ
１２ 透析液送出管路
１４ 平衡手段
１５ 透析液流出管路
１６ 透析液ポンプ
１９ 限外濾過ポンプ
２０ 制御・演算ユニット
２１から２４ 制御ライン
２６ バイパス管路
２７ バイパスバルブ
２８、２９ 透析液チャンバ閉止バルブ
３０、３１、３２ 制御管路
３３ 圧力センサ
３４ データライン

Claims (20)

1. 体外血液回路が備わっている血液処理装置の流体系における漏洩を検出する方法であって、流体系における圧力が所定の透析治療継続時間の間連続的に測定され、漏洩速度が前記所定の透析治療継続時間の間における所定の時間間隔で前記圧力の変動から算出され、前記所定の透析治療継続時間の間における漏洩容積が前記漏洩速度から算出され、さらに、前記漏洩容積が所定限界値と比較されることを特徴とする漏洩を検出する方法。
2. 連続的周期における所定時間の間における圧力の変動を算出するために、圧力値が、それぞれの場合に連続的に算出され、圧力基準値と比較されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 圧力基準値が、先行周期におけるそれぞれの場合に算出された圧力値であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 圧力基準値が、一定であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. 圧力値が、平均化時間間隔において測定された圧力値の平均値であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
6. 漏洩容積が所定限界値を超えると、警報が出されることを特徴とする請求項１〜５の何れかの１項に記載の方法。
7. 漏洩容積が所定限界値を超えると、血液処理が中断され、密閉性の低下について前記流体系を検査するために前記流体系において圧力保持試験が行なわれることを特徴とする請求項１〜６の何れかの１項に記載の方法。
8. 圧力保持試験が密閉性の低下を明らかにすると、警報が出されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 血液処理装置が、半透膜によって血液チャンバと透析液チャンバとに分けられた透析器を有し、血液が血液送出管路を介して血液チャンバの中へ流入し、血液流出管路を介して血液チャンバから流出し、透析液が、透析液送出管路を介して透析液チャンバの中へ流入し、透析液流出管路を介して透析液チャンバから流出することを特徴とする請求項１〜８の何れかの１項に記載の方法。
10. 圧力が透析器の上流における透析液送出管路の中で、かつ／または、透析器の下流における透析液流出管路の中で測定され、かつ／または、圧力が血液チャンバの下流における血液流出管路の中で測定されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 体外血液回路（Ｉ）が備わっている血液処理装置の流体系における漏洩を検出する装置であって、漏洩を検出する前記装置が、制御・演算ユニット（２０）を有しており、この制御・演算ユニット（２０）が、
    流体系における圧力を所定の透析治療継続時間の間連続的に測定する手段（３３、４１、４２）と、
    漏洩速度を前記所定の透析治療継続時間の間における所定の時間間隔での圧力の変動から算出する手段（３８）と、
    漏洩容積を前記所定の透析治療継続時間の間における漏洩速度から算出する手段（３９）と、
    前記漏洩容積を所定限界値と比較するための手段（４０）と
    を有していることを特徴とする漏洩を検出する装置。
12. 漏洩速度を算出する手段（３８）は、連続的周期における所定時間の間における圧力の変動を算出するために、圧力値がそれぞれの場合に連続的に算出され、圧力基準値と比較されるように設計されていることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 圧力基準値が先行周期におけるそれぞれの場合に算出された圧力値であることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. 圧力基準値が一定であることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
15. 圧力値が平均化時間間隔において測定された圧力値の平均値であることを特徴とする請求項１２〜１４の何れかの１項に記載の装置。
16. 漏洩容積が所定限界値を超えると、警報を出す警報装置（３５）が設けられていることを特徴とする請求項１１〜１５の何れかの１項に記載の装置。
17. 流体系における圧力保持試験によって密閉性の低下について前記流体系を検査する手段（２５）が設けられ、制御・演算ユニット（２０）は、漏洩容積が所定限界値を超えたときに、血液処理が中断され、密閉性の低下について前記流体系を検査するために圧力保持試験を行なう手段を駆動することができるように設計されていることを特徴とする請求項１１〜１６の何れかの１項に記載の装置。
18. 警報手段（３５）は、前記圧力保持試験が密閉性の低下を明らかにしたときに警報を出すように設計されていることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
19. 血液処理装置が、半透膜（２）によって血液チャンバ（３）と透析液チャンバ（４）とに分けられた透析器（１）を有し、血液を前記血液チャンバの中へ送出するための血液送出管路（５）と、血液を前記血液チャンバから排除するための血液流出管路（７）とを有し、透析液を前記透析液チャンバの中へ送出するための透析液送出管路（１２）と、透析液を前記透析液チャンバから排除するための透析液流出管路（１５）とを有していることを特徴とする請求項１１〜１８何れかの１項に記載の装置。
20. 流体系における圧力を連続的に測定する手段（３７）が、透析器（１）の上流における透析液送出管路（１２）の中の圧力、および／または、透析器（１）の下流における透析液流出管路（１５）の中の圧力、および／または、その透析器の下流における血液流出管路（７）の中の圧力を測定する圧力センサ（３３、４１、４２）を有していることを特徴とする請求項１９に記載の装置。

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