JP2011502561A - 体外血液処理中に置換液の供給を監視する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、体外血液処理中に置換液の供給を監視する装置及び方法に関する。ダイアライザ１又はフィルタの上流又は下流での置換液の供給の検出は、体外循環における血液又は血液の成分の光学的密度又は物理的密度の測定に基づく。前希釈又は後希釈を検出するために、血流量及び／又は置換量及び／又は血液からダイアライザ膜を通して除去される流体の流量を変更し、血液又は血液の成分の密度をダイアライザの上流及び／又は下流で測定する。本発明はさらに、置換液の供給を監視する装置を有する血液処理装置に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、膜によって第２のチャンバと分けられるダイアライザ又はフィルタの第１のチャンバと、ダイアライザ又はフィルタの第２のチャンバを含む流体システムとを備える体外血液回路を有する体外血液処理用の装置の置換液の供給を監視する方法に関する。さらに、本発明は、体外血液処理用の装置の置換液の供給を監視するデバイス、及び置換液の供給を監視するデバイスを備える体外血液処理装置に関する。

尿と共に普通は排除される物質の除去及び流体の除去のために、体外血液処理又は体外血液浄化のさまざまな方法が用いられる。血液透析では、患者の血液が体外でダイアライザにおいて浄化される。ダイアライザは、血液チャンバ及び透析液チャンバを備えており、これらのチャンバは、半透膜によって分離されている。処理中、患者の血液は血液チャンバを通って流れる。尿と共に普通は排除される物質を血液から効果的に取り除くために、新鮮透析液が透析液チャンバを流れ続ける。

血液透析（ＨＤ）の場合、ダイアライザの膜を通した低分子量の物質の輸送が透析液と血液との間の濃度差によって本質的に決まるが（拡散）、血液濾過（ＨＦ）の場合、血漿水分中に溶解している物質、特に高分子量の物質がダイアライザの膜を通る大流量の流体によって効果的に除去される（対流）。血液濾過では、ダイアライザはフィルタとしての機能を果たす。血液透析濾過（ＨＤＦ）は、これら２つのプロセスの組み合わせである。

血液（透析）濾過では、ダイアライザの膜を通して抜き取られる血清の一部が、概してダイアライザの上流又はダイアライザの下流で体外血液回路に給送される無菌置換液と置き換えられる。ダイアライザの上流での置換液の供給は前希釈とも呼ばれ、ダイアライザの下流での供給は後希釈とも呼ばれる。

透析液を新鮮水からオンラインで調製し、透析液濃縮物及び置換液を透析液からオンラインで調製する血液（透析）濾過の装置が既知である。

既知の血液（透析）濾過装置では、置換液（補液（substituate））は、機械の流体システムから補液供給ラインを介して体外血液回路に給送される。前希釈では、補液ラインはダイアライザ又はフィルタの上流の動脈血ライン上の接続点に通じ、後希釈では、補液ラインはダイアライザ又はフィルタの下流の静脈血ライン上の接続点に通じる。補液ラインは、例えば、補液ラインを静脈血ライン又は動脈血ラインに接続することができるコネクタを備える。流体供給を遮断するために、クランプ等が補液ラインに設けられる。この種の血液（透析）濾過装置は、例えば特許文献１から既知である。

血液処理の効果は、置換液が体外血液回路に給送されるのがダイアライザ又はフィルタの上流か下流かに応じて変わる。したがって、治療モード、すなわち前希釈又は後希釈の知識が重要である。

特許文献２には、体外血液処理装置の置換液の供給を監視する方法及びデバイス（装置）が記載されている。ダイアライザ（透析器）又はフィルタの上流又は下流での置換液の供給を検出するために、補液（置き換え）ラインに配置されている補液ポンプ（置き換えポンプ）の圧力波の伝播時間が測定される。ダイアライザ又はフィルタの上流又は下流での補液の供給は、伝播測定に基づいて検出される。この既知の方法には、圧力波を発生する補液ポンプの使用が必要である。

ダイアライザ又はフィルタの上流又は下流での補液（置換液）の供給を補液ポンプ（置換液ポンプ）の停止又は始動の後の圧力の変化に基づいて、例えば突然の圧力上昇及び／又は圧力低下に基づいて検出する、置換液の供給を監視するデバイス（装置）が、特許文献３から既知である。この既知の方法には、圧力波を発生する補液ポンプの使用が必要である。

欧州特許出願公開第０１８９５６１号明細書 欧州特許出願公開第１３４８４５８号明細書 独国特許出願公開第１０２００４０２３０８０号明細書

本発明の根底にある課題は、高い信頼度での前希釈又は後希釈の検出を可能にする置換液の供給を監視する方法を提供することである。さらに、前希釈及び後希釈を確実に検出できる置換液の供給を監視するデバイスを提供することが、本発明の課題である。本発明のさらなる課題は、そのような監視デバイスを有する体外血液処理装置を作製することである。

本発明によれば、これらの課題の解決は、請求項１、１７、及び３３に記載の特徴を用いて行われる。本発明の好適な実施の形態は、従属クレームの主題である。

前希釈又は後希釈を検出するための本発明による方法及び本発明によるデバイスは、体外回路内の血液又は血液成分の密度の測定及び監視に基づく。置換液が体外回路内で血液に給送される置換量Ｑ_Ｓ、及び／又は血液がダイアライザ又はフィルタの第１のチャンバに給送される血流量Ｑ_Ｂ、及び／又は流体が血液からダイアライザ又はフィルタの膜を通して抜き取られる流量Ｑ_Ｍの変化がある場合、体外血液回路内の血液又は血液成分の密度が変化する。変化の量及び／又は方向、すなわち密度の特定の値の増減は、置換液が給送されるのがダイアライザ又はフィルタの上流か下流かに応じて変わることが分かっている。こうして、血液又は血液成分の密度の変化に基づいて、前希釈か後希釈かが結論付けられる。密度の変化は、この意味で、例えばヘモグロビン等の血液成分の濃度の変化を意味するとも理解される。

本発明による方法及び本発明によるデバイスは、原理上、置換量Ｑ_Ｓ、及び／又は血流量Ｑ_Ｂ、及び／又は流体が血液からダイアライザ又はフィルタの膜を通して抜き取られる流量Ｑ_Ｍの１つの変化しか必要としない。前希釈又は後希釈は、特定の流量Ｑ_Ｓ、Ｑ_Ｂ、及び／又はＱ_Ｍで実行されることが好ましい血液処理中に監視されるため、好適な実施の形態は、３つの流体量の少なくとも１つをできる限り短い期間であるべき既定の期間に既定の量だけ減少又は増加させた後で、既定の期間の経過後に、対応の１つ又は複数の流量を以前に減少又は増加させた量に特に対応する既定の量だけ再び増加又は減少させるようになっていることで、血液処理を同じ流量で続けることができる。血液から抜き取られる流量Ｑ_Ｍは、置換量Ｑ_Ｓと好ましくは同じ期間に同時に好ましくは同じ量だけ減少又は増加させ、既定の期間の経過後に、好ましくは置換量Ｑ_Ｓと同じ量だけ再び増加又は減少させる。

以下で流量の変化に言及する場合、これは、流量がゼロになるような、すなわち流れが遮断されるような量の流量の減少を意味すると理解することもできる。

流量の増減量は、原理上、前希釈又は後希釈の検出に無関係である。しかしながら、決定的要因は、密度の変化が十分な信頼性で前希釈及び後希釈に関して選択的に検出され得ることである。

本発明による方法及び本発明によるデバイスは、体外血液回路において血液又は血液成分の密度が測定される点が互いに異なる種々の実施の形態を提供する。

前希釈又は後希釈は、体外血液回路において前希釈の場合に置換液が給送される点の下流且つダイアライザ又はフィルタの第１のチャンバの上流での密度の測定によって検出され得る。ダイアライザ又はフィルタの第１のチャンバの下流且つ血液回路において後希釈の場合に置換液が供給される点の上流での密度の測定によって、前希釈又は後希釈を検出することも可能である。密度は、血液回路において後希釈の場合に置換液が供給される点の下流での測定によって検出することもできる。密度の変化は、測定位置に応じて特定の期間内にしか検出することができないため、各流量の変化の直後に密度が測定されることが決定的であり得る。その理由は、これらの場合、この期間の経過後に密度が再び元の値をとり得るからである。

流体が血液からダイアライザ又はフィルタの膜を通して除去される流量Ｑ_Ｍの同時変化を伴う置換量Ｑ_Ｓの変化が、体外回路の異なる点で著しく異なる密度の変化をもたらすことが分かっている。例えば、前希釈又は後希釈に応じて密度が増加又は減少し得る。

第１の実施の形態では、置換量Ｑ_Ｓを既定の量だけ減少させ、血液回路において前希釈の場合に置換液が給送される点の下流且つダイアライザ又はフィルタの第１のチャンバの上流で、密度を測定する。続いて、置換量Ｑ_Ｓの減少前及び置換量Ｑ_Ｓの減少後の血液又は血液成分の密度を互いに比較し、置換量の減少後の密度が既定の量だけ増大している場合、ダイアライザ又はフィルタの上流に置換液の供給があると結論付けられる。他方、置換量の減少後の血液の密度が既定の量だけ増大していない場合、ダイアライザ又はフィルタの下流に置換液の供給があると結論付けられる。

本発明による方法及び本発明によるデバイスは、原理上、置換量の減少前及び減少後の両方での血液の密度の測定を必要としない。原理上、測定値を固有閾値と比較するために、置換量の減少後にのみ密度を測定すれば十分であり得る。

血液の密度が特に著しく変化する特に好適な実施の形態は、血液回路において後希釈の場合に置換液が給送される点の下流で血液回路内の血液又は血液成分の密度の測定を行うようになっている。置換量Ｑ_Ｓの減少及び好ましくは流量Ｑ_Ｍの同時減少の前後の密度を比較した後、置換量Ｑ_Ｓの減少後の密度が既定の量だけ減少している場合、ダイアライザ又はフィルタの上流に置換液の供給があると結論付けられる。置換量Ｑ_Ｓの減少後の密度が既定の量だけ増大している場合、ダイアライザ又はフィルタの下流に置換液の供給があると結論付けられる。

後希釈の場合の血液又は血液成分の密度の増大は、置換液が血液に給送される置換量Ｑ_Ｓの減少及び流体が血液からダイアライザ又はフィルタの膜を通して抜き取られる流体量Ｑ_Ｍの同時減少の直後に、このときダイアライザから流出している血液から膜を通して対応する量の流体も抜き取られていることに起因する。ダイアライザ又はフィルタから流出する血液は、こうして量Ｑ_Ｓ及び量Ｑ_Ｍの減少直後に濃縮される。したがって、ダイアライザの通過後（後希釈）に血液に給送される置換液の量の減少は、ダイアライザの下流での血液回路内の血液又は血液成分の密度の増大に直接つながる。他方、前希釈の場合に量Ｑ_Ｓ及び量Ｑ_Ｍを減少させるとき、ダイアライザ又はフィルタ内にある血液は先行の置換液の流入によってすでに希釈されている。補液流に対応するダイアライザでの濾過が減るか又は行われないため、患者へ流れ戻る血液の密度が減少する。したがって、置換量Ｑ_Ｓの減少後に血液又は血液成分の密度が既定の量だけ減少しているか、又は既定の閾値よりも大きな量だけ減少している場合、ダイアライザ又はフィルタの上流に置換液の供給がある（前希釈）と結論付けられる。

したがって、置換量Ｑ_Ｓの減少後の血液又は血液成分の密度の増加又は減少に基づいて、後希釈か前希釈かを高い信頼度で結論付けることが可能である。しかしながら、流量の変化に起因した血液の密度の変化と血液の一般的な密度変動とを確実に区別することを可能にするために、密度の増減は既定の閾値を超えるべきである。

置換量Ｑ_Ｓの減少の代わりに、流体が血液から抜き取られる置換量Ｑ_Ｓの増加も可能である。この実施の形態では、密度は、血液回路において前希釈の場合に置換液が給送される点の下流且つダイアライザ又はフィルタの第１のチャンバの上流で測定され得る。置換量の増加後の密度が既定の量だけ減少している場合、ダイアライザ又はフィルタの上流に置換液の供給がある（前希釈）と結論付けられ、置換量の増加後の密度が既定の量だけ減少していない場合、ダイアライザ又はフィルタの下流に置換液の供給がある（後希釈）と結論付けられる。

この実施の形態では、血液回路内の血液又は血液成分の密度は、代替的に、血液回路において後希釈の場合に置換液が給送される点の下流で測定することもできる。置換量Ｑ_Ｓの増加後の密度が所定の量だけ増大している場合、好ましくは流量Ｑ_Ｍの同時増加を伴って、ダイアライザ又はフィルタの上流に置換液の供給があると結論付けることができ、置換量Ｑ_Ｓの減少後の密度が既定の量だけ減少している場合、ダイアライザ又はフィルタの下流に置換液の供給があると結論付けられる。

血液の密度として、質量分布を示す物理的密度又は質量密度、及び媒体すなわち血液中の放射線（例えば光）の減衰の測度である血液の光学的密度の、両方を測定することも可能である。

本発明による方法について、特に血液又はその成分の１つの物理的密度又は光学的密度の測定が可能である全測定方法を考慮することができる。密度の変化の測定のために、第１の実施の形態は、測定距離に沿った血液中の超音波の伝播速度の測定を行うようになっているが、代替的な実施の形態は、測定距離に沿った血液中の光の減衰の測定を行うようになっている。これに必要な測定機器は、当業者には一般的に知られている。さらに、血液の検出用の光学検出器及び空気の検出用の超音波測定距離は、いずれの場合も、既知の透析装置に一般的に存在する。

さらなる特に好適な実施の形態では、前希釈が検出されると、前希釈動作状態を知らせる信号が発生され、後希釈が検出されると、後希釈動作状態を知らせる信号が発生される。前希釈又は後希釈の信号は、血液処理装置に設けられているさらなるデバイスを制御することができる。例えば、血液処理への介入を行うことができる。

置換液の供給を監視する本発明によるデバイスは、血液処理装置の構成要素であり得るか又は別個のユニットを形成し得る。監視デバイスに必要な構成要素は、いずれの場合も既知の血液処理装置に一般的に存在しているため、血液処理装置への組み込みが適当である。例えば、密度測定用の対応のセンサが用いられ得る。マイクロプロセッサ制御も利用可能である。したがって、機器に関する費用は少ない。

本発明による監視デバイスは、対応する流量Ｑ_Ｓ及びＱ_Ｍを測定のために調整できるように、置換装置及びダイアライザ膜を通して限外濾過液を抜き取る限外濾過装置を制御する制御ユニットを備える。測定ユニットを用いて、血液又は血液成分の密度が測定され、評価ユニットを用いて、密度測定に基づいて前希釈又は後希釈が検出される。

本発明による方法及び本発明による装置は、ユーザに処理のタイプすなわち前希釈又は後希釈を示すだけでなく、実際の処理と所望のタイプの処理と間の偏差も示すことができる。さらに、入力パラメータの自動文書化又は自動制限が可能である。本発明による方法及び本発明による装置によって、各動作状態に応じて血液処理装置の他の動作パラメータを制御することも可能である。

対応する流量の変化だけでなく他のパラメータも、密度の変化の持続時間に影響を及ぼす。例えば、ダイアライザの血液チャンバの体積及び血液チャンバから続くホースラインセクションの体積は、密度の変化の持続時間に影響を及ぼす。この点で、密度測定を用いて体外血液回路の一部の体積を推定することもできる。密度の変化のレベルは、封入されている血液の体積に応じて変わる。

本発明による方法及び本発明による血液処理装置の実施形態の例を、図面を参照して詳細に後述する。

置換液の供給を監視するデバイス、特に前希釈及び後希釈を検出するデバイスを有する、体外血液処理装置の非常に単純化した概略図を示す。 置換量Ｑ_Ｓ及び流体が血液からダイアライザ又はフィルタの膜を通して抜き取られる流量Ｑ_Ｍを同じ量だけ減少させた、前希釈の場合の密度の時間経過を示す。 置換量Ｑ_Ｓ及び流体が血液からダイアライザ又はフィルタの膜を通して抜き取られる流量Ｑ_Ｍを同じ量だけ減少させた、後希釈の場合の密度の時間経過を示す。 置換量Ｑ_Ｓ及び流体が血液からダイアライザ又はフィルタの膜を通して抜き取られる流量Ｑ_Ｍを同じ量だけ増加させた、前希釈の場合の密度の時間経過を示す。 置換量Ｑ_Ｓ及び流体が血液からダイアライザ又はフィルタの膜を通して抜き取られる流量Ｑ_Ｍを同じ量だけ増加させた、後希釈の場合の密度の時間経過を示す。 血流量を増加させた、前希釈の場合の密度の時間経過を示す。 血流量を増加させた、後希釈の場合の密度の時間経過を示す。

図１は、前希釈又は後希釈の監視に関連する血液処理装置の主要構成要素のみを概略図で示す。本血液処理装置は、ダイアライザ１を備える血液（透析）濾過装置であり、ダイアライザ１は、以下で血液チャンバと呼ばれる血液が流れる第１のチャンバ３と、以下で透析液チャンバと呼ばれる透析液が流れる第２のチャンバ４とに、半透膜２によって分割される。第１のチャンバ３は、体外血液回路５Ａに組み込まれ、第２のチャンバ４は、血液（透析）濾過装置の透析液システム５Ｂに組み込まれる。

体外血液回路５Ａは、血液チャンバ３の入口３ａに通じる動脈血ライン６と、ダイアライザ１の血液チャンバ３の出口３ｂから遠方に通じる静脈血ライン７とを備える。患者の血液は、動脈血ライン６上に配置される動脈血ポンプ８、特にローラポンプによってダイアライザ１の血液チャンバ３を通して搬送される。血液ポンプは、特定の血流量Ｑ_ｂでダイアライザの血液チャンバ３に血液を給送する。血液ライン６、７、及びダイアライザ３は、透析治療用の透析装置に挿入される単回使用を意図した使い捨て品を形成する。気泡を取り除くために、空気分離器（ドリップチャンバ）が動脈血ライン及び静脈血ラインに組み込まれ得る。

新鮮透析液は、透析液源９において利用可能となる。透析液供給ライン１０が、透析液源９からダイアライザ１の透析液チャンバ４の入口４ａに通じる。透析液排出ライン１１が、透析液チャンバ４の出口４ｂからドレン１２に通じる。第１の透析液ポンプ１３が透析液供給ライン１０に組み込まれ、第２の透析液ポンプ１４が透析液排出ライン１１に組み込まれる。第１の透析液ポンプ１３は、特定の透析液供給量Ｑ_ｄｉで透析液源から透析液チャンバ４の入口４ａに透析液を搬送し、第２の透析液ポンプ１４は、特定の透析液流量Ｑ_ｄｏで透析液チャンバ４の出口４ａからドレン１２に透析液を搬送する。

透析治療中、透析液は、透析液システム５Ｂから置換液として、第１の透析液ポンプ１３の上流で透析液供給ライン１０から分岐する置換液ライン１５を介して体外血液回路５Ａに給送され得る。

置換液ライン１５は、２つのラインセクション１５ａ及び１５ｂを備え、そのうちの一方のラインセクション１５ａは動脈血ライン６に通じ、そのうちの他方のラインセクション１５ｂは静脈血ライン７に通じる。

置換液は、置換液ライン１５が挿入される補液ポンプ１６、特にローラポンプによって搬送される。２つのチャンバ１７ａ、１７ｂに分割される無菌フィルタ１７が、補液ポンプの上流で置換液ライン１５に組み込まれる。補液ポンプは、各ライン及び無菌フィルタと共に、透析装置の置換デバイスを形成する。置換液ライン１５の２つのラインセクション１５ａ、１５ｂを挟み閉じるために、遮断要素、例えばホースクランプを設けることができるが、これはより明確にするために図示されていない。

血液ポンプ８と、第１の透析液ポンプ１３及び第２の透析液ポンプ１４と、補液ポンプ１６とは、制御ライン８’、１３’、１４’、１６’を介して中央制御・演算ユニット１８に接続され、そこからポンプが既定の処理パラメータを考慮に入れて制御される。

血液（透析）濾過装置を血液透析装置として作動させるために、血液ポンプ８並びに第１の透析液ポンプ１３及び第２の透析液ポンプ１４が作動されると、透析液がダイアライザ１の透析液チャンバ４を流れる。血液（透析）濾過装置を血液濾過装置として作動させるために、補液ポンプ１６が作動されることにより、無菌透析液が置換液として無菌フィルタ１７を介して任意に、ポンプ８の下流且つ血液チャンバ３の上流の動脈進入点１９に（前希釈）、又は血液チャンバの下流の静脈進入点２０に（後希釈）流れる。しかしながら、第１の透析液ポンプ１３が作動されず、したがってダイアライザの透析液チャンバへの透析液の流入が遮断される場合、血液濾過装置のみとしての血液（透析）濾過装置の作動も可能である。

置換液の供給を監視するデバイスは、本実施形態の例では血液処理装置の中央制御・演算ユニット１８の一部である制御ユニットを備える。さらに、前希釈及び後希釈を検出するデバイスは、ダイアライザ２の血液チャンバ３から静脈血ライン７を介して患者へ流れ戻る血液又は血液成分の密度を測定する測定ユニット２１Ａを備える。測定ユニット２１Ａは、置換中に置換液が静脈血ライン７に流入する静脈進入点２０の下流で、静脈血ライン７内の血液の密度を測定する。

静脈測定ユニット２１Ａは、測定距離に沿って配置される超音波送信機２１Ａ’及び超音波受信機２１Ａ''を備える。測定距離は、例えば、静脈ドリップチャンバ（図示せず）にわたって、又はドリップチャンバから続く静脈血ラインの一部にわたって延び得る。そのような媒体の密度を測定する超音波測定デバイスは、当業者には既知である。測定デバイスは、送信機２１Ａ’によって送信されて受信機２１Ａ’’によって受信される超音波の伝播速度の測定に基づく。代替的に、超音波測定デバイスの代わりに、光の減衰を測定する測定ユニットを用いて血液を測定してもよく、該測定ユニットは、超音波送信機及び超音波受信機の代わりに、測定距離の一方の側に配置される光源及び測定距離の他方の側に配置される光センサを備える。

前希釈又は後希釈を検出するデバイスは、データライン２３を介して中央制御・演算ユニット１８に接続されている評価ユニット２２をさらに備える。評価ユニット２２は、さらなるデータライン２４を介して測定ユニット２１Ａの測定値を受け取る。

前希釈及び後希釈を検出するデバイスの構造及び機能モードを詳細に後述する。

体外血液処理中、中央制御・演算ユニット１８は、血液が血流量Ｑ_ｂでダイアライザの血液チャンバ３に流入するように血液ポンプ８を制御し、透析液が透析液量Ｑ_ｄｉで透析液チャンバ４に流入して透析液量Ｑ_ｄｏで透析液チャンバ４から流出するように第１の透析液ポンプ１３及び第２の透析液ポンプ１４を制御する。補液ポンプ１６は、置換液が置換量Ｑ_Ｓで任意に血液チャンバの上流及び／又は下流で血液に給送されるように制御ユニット１８によって制御される。

前希釈又は後希釈の監視のために、制御ユニット１８は、補液ポンプ１６の送出量を好ましくは既定の期間にのみ既定の量だけ減少させるか又は補液ポンプ１６を停止させるように、補液ポンプ１６を制御する。同時に、制御ユニット１８は、流体が血液からダイアライザ又はフィルタの膜２を通して抜き取られる流量Ｑ_Ｍ、したがってＱ_Ｍ＝Ｑ_ｄｏ−Ｑ_ｄｉを、置換量を減少させたのと同じ期間内に同じ量だけ同時に減少させるように、第１の透析液ポンプ１３及び第２の透析液ポンプ１４を制御する。これにより得られる効果は、ダイアライザ１の膜２を通して血液から除去される流体（限外濾過液）が低減することである。関与するポンプの送出量の変化又は停止の前後に、測定ユニット２１Ａは、静脈進入点２０の下流の血液又は血液成分の密度を測定する。

置換量Ｑ_Ｓ及び流体が血液からダイアライザ又はフィルタの膜を通して抜き取られる流量Ｑ_Ｍをゼロの値に調整することも可能である。これは、例えば、ダイアライザ又はフィルタをバイパス動作に切り替えることによって達成できるため、Ｑ_ｄｉもこのときゼロに等しくなる。Ｑ_Ｍに寄与した正味の限外濾過量が以前にあった場合、Ｑ_Ｍが正味の限外濾過量の分だけ多かったため、この場合の流量Ｑ_Ｓ及びＱ_Ｍの減少量は同じではなない。

評価ユニット２２は、ポンプの送出量の変化前に測定された血液又は血液成分の密度の値を送出量の変化直後に測定された密度の値と比較する、比較デバイス２２Ａを備える。流量の変化後の特定の期間の経過後に値がもとに戻るため、密度の測定はこの期間内に行われる。この期間は、いずれにしても密度変化の長さよりも短くすべきであり（矩形関数）、その際に経験値を用いることができる。Ｑ_Ｓ及びＱ_Ｍが同じ量だけ変わる上記例の流量変化が、密度の時限的な変化にしかつながらないことに留意すべきである。続いて、密度の変化に基づいて、評価ユニットは、希釈が行われているか否かを検出し、行われているのが前希釈か後希釈かを確認する。

評価ユニット２２によって確定された動作状態は、データライン２６を介して評価ユニット２２に接続されているディスプレイユニット２５に表示される。さらに、評価ユニットは２つの制御信号を発生し、これらの一方は前希釈動作状態を知らせ、他方は後希釈動作状態を知らせる。両方の制御信号が、データライン２３を介して制御ユニット２２によって受け取られ、各前希釈動作状態又は後希釈動作状態に応じて機械制御への介入を行うことができる。

後希釈の場合、評価ユニット２２は、測定点において血液の密度の短時間増大を確認する。これは、血液からダイアライザ１の膜２を通して流体（限外濾過液）が抜き取られたため、血液がダイアライザ１の血液チャンバ３の通過後に濃縮されることに起因する。後希釈ですでに濃縮している血液は、置換液で十分に希釈されることがないため、血液又は血液成分の密度は、特定の期間にダイアライザの下流で増大する。測定のために、送出量を短時間だけ変える必要がある、すなわち、測定が行われた後で送出量がもとに戻り得る結果として、密度変化の逆の再び時限的な挙動が生じる。

他方、前希釈の場合、血液チャンバ３に流入する血液は、血液チャンバの上流での置換液の流入によって希釈される。ポンプの送出量を減少させた時間の直後は、依然として希釈されている血液が最初に血液チャンバに入るが、送出量の減少後はそこからダイアライザ膜を通して十分な液体が抜き取られることがなくなる。その結果、血液チャンバから出て患者へ流れ戻る血液の密度が減少する。密度の減少は、測定ユニット２１Ａで再び測定され、評価ユニット２２が前希釈動作状態を確定する。

評価ユニット２２の比較デバイス２２Ａは、送出量の変化前及び変化直後に密度の２つの測定値間の差を計算する。差の量が既定の閾値よりも大きい場合、すなわち、置換量の変化前後に測定された値が互いに著しく異なる場合、評価ユニット２２は、希釈が行われていると確定する。さらに、評価ユニットは、密度の増大が生じているか低下が生じているか、すなわち、測定値間の差が正か負かを確認する。

密度の増大が既定の閾値よりも大きな量である場合、評価ユニットは後希釈動作状態を確認する。密度の減少が既定の閾値よりも大きな量である場合、評価ユニットは前希釈動作状態を確認する。

図２Ａ及び図２Ｂは、前希釈の場合（図２Ａ）及び後希釈の場合（図２Ｂ）の血液の密度の時間経過を示し、置換量Ｑ_Ｓが既定の量ΔＱ_Ｓ＜０だけ減少する一方で、流体が血液から抜き取られる流量Ｑ_Ｍが同時に同じ量だけ減少している。

Ａで示す図２Ａ及び図２Ｂのグラフは、図１を参照して説明したように密度の変化が静脈進入点２０の下流で測定ユニット２１Ａによって測定される場合の、前希釈又は後希釈の場合の密度の時間経過を示す。

しかしながら、代替的な実施形態は、静脈進入点２０の上流且つ血液チャンバ３の下流、又は動脈進入点１９の下流且つダイアライザ１の血液チャンバ３の上流で、密度の変化の測定を行うようにもなっている。２つのさらなる代替的な測定ユニットが、この目的で設けられ、それらは図１に２１Ｂ及び２１Ｃで示されている。測定ユニット２１Ｂは、静脈進入点２０の上流且つ血液チャンバ３の下流で密度を測定し、測定ユニット２１Ｃは、動脈進入点１９の下流且つ血液チャンバ３の上流で密度を測定する。

Ｂで示す図２Ａ及び図２Ｂのグラフは、密度の変化が測定ユニット２１Ｂで測定される場合の前希釈の場合（図２Ａ）及び後希釈の場合（図２Ｂ）の密度の時間経過を示し、グラフＣは、密度が測定ユニット２１Ｃで測定される場合の密度の変化の時間経過を示す。

Ｑ_Ｍの同時変化を伴う置換量Ｑ_Ｓの変動が、静脈進入点２０の上流且つ血液チャンバ３の下流での血液の密度の変化にもつながることが分かっている。血液の密度は、前希釈及び後希釈両方の場合に減少し、密度の値は、後希釈とは対照的に前希釈の場合にもとに戻る。

置換量Ｑ_Ｓの変動が、動脈進入点１９の下流且つ血液チャンバ３の上流での血液の密度の変化にもつながることも分かり得る。血液の密度は、前希釈の場合には増大するが、後希釈の場合には増大も減少もせず、すなわち同じままである。

本発明の代替的な実施形態は、測定ユニット２１Ｂ又は２１Ｃで密度の変化を測定するようになっており、評価ユニットが、図２Ａ及び図２Ｂに示す密度の変化の性質に基づいて前希釈か後希釈かを結論付ける。信号を評価できる適当なデバイスは、当業者に既知である。これらのデバイスは、コンパレータ、タイマ等を備え得る。

上述の測定方法を互いに組み合わせることにより、異なる測定点における２つ又は３つの測定に基づいて前希釈又は後希釈を検出できるようにすることも可能である。例えば、異なる測定点における少なくとも２つの測定で、前希釈又は後希釈に特有の信号の変化が検出された場合、前希釈か後希釈かが結論付けられ得る。

図３Ａ（前希釈）及び図３Ｂ（後希釈）は、置換量Ｑ_Ｓを既定の量だけ増加させる一方で、同時に流体が血液から膜２を通して抜き取られる流量を同じ量だけ増加させる場合の、測定ユニット２１Ａ、２１Ｂ、及び２１Ｃで測定される血液又は血液成分の密度の時間経過を示す。このグラフも、図２Ａ及び図２Ｂと同様にＡ、Ｂ、及びＣで示されている。

前希釈の場合、Ｑ_Ｍの同時変化を伴う置換量Ｑ_Ｓの増加が３つの測定点すべてにおける密度の変化につながることが分かり得る。流量の減少とは対照的に、前希釈の場合の静脈進入点２０の下流でのＱ_Ｓ及びＱ_Ｍの増加の結果は、密度の減少ではなく増大となり、後希釈の場合は密度の増大ではなく減少につながる（グラフＡ）。前希釈及び後希釈の両方について、密度は、静脈進入点２０の上流且つ血液チャンバ３の下流で増大し、後希釈とは対照的に前希釈の場合では、密度の値がもとに戻る（グラフＢ）。密度は、前希釈の場合は動脈進入点１９の下流且つ血液チャンバ３の上流で減少するが、後希釈の場合は増大も減少もせず、すなわち同じままである（グラフＣ）。

代替的な実施形態では、制御ユニット１８及び評価ユニット２２は、置換量Ｑ_Ｓ及び流量Ｑ_Ｍを減少させて、図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明したように密度の変化に基づいて前希釈か後希釈かを結論付けるように設計される。

さらなる実施形態の例では、変化するのが置換量Ｑ_Ｓでも流量Ｑ_Ｍでもなく、血流量Ｑ_ｂである（図４Ａ及び図４Ｂ）。制御ユニット１８は、血流量Ｑ_ｂを既定の量ΔＱ_ｂだけ増加させるようにこの実施形態では血液ポンプ８を制御する。グラフＡ、Ｂ、Ｃは、この場合も、３つの測定ユニット２１Ａ、２１Ｂ、及び２１Ｃで測定される血液又は血液成分の密度の時間経過を示す。測定ユニット２１Ａ及び２１Ｂでは、密度の変化のより正確な定量的評価でしか前希釈又は後希釈が検出できないことが分かり得る。したがって、評価ユニットは、動脈進入点１９の下流且つダイアライザの血液チャンバ３の上流の密度を測定する測定ユニット２１Ｃの測定値を評価することが好ましい。評価ユニット２２は、密度が既定の量だけ増大している場合に前希釈を確認し、密度が既定の量だけ増大していない場合、すなわち同じままである場合に後希釈を確認する。血流量Ｑ_Ｂが既定の量だけ減少することも当然考えられる。その場合、測定はその都度逆方向に実行される。

Claims (24)

1. 体外血液回路を有する体外血液処置用の装置の置換液の供給を監視する方法であって、前記装置は、膜によって第２のチャンバと分けられるダイアライザ又はフィルタの第１のチャンバと、前記ダイアライザ又はフィルタの前記第２のチャンバを含む流体システムとを備え、血液を、特定の血流量Ｑ_Ｂで前記ダイアライザ又はフィルタの前記第１のチャンバに給送し、置換液を、特定の置換量Ｑ_Ｓで前記ダイアライザ又はフィルタの前記第１のチャンバの上流又は下流で前記血液に給送し、流体を、前記血液から特定の流量Ｑ_Ｍで前記ダイアライザ又はフィルタの前記膜を通して抜き取り、該方法は、
   前記ダイアライザ又はフィルタの上流又は下流での置換液の供給の検出のために、置換量Ｑ_Ｓ及び／又は血流量Ｑ_Ｂ及び／又は前記ダイアライザ又はフィルタの前記膜を通して抜き取られる前記流体の流量Ｑ_Ｍを変え、
   前記ダイアライザ又はフィルタの前記血液回路内の前記血液又は血液成分の密度を測定し、前記血液又は前記血液成分の密度の変化に基づいて、置換液の供給が前記ダイアライザ又はフィルタの上流にあるか下流にあるかを結論付けることを特徴とする、方法。
2. 前記ダイアライザ又はフィルタの上流又は下流での置換液の供給の検出のために、置換量Ｑ_Ｓを既定の量だけ減少させる一方で、前記ダイアライザ又はフィルタの前記膜を通して抜き取られる前記流体の流量Ｑ_Ｍを減少させるか、或いは置換量Ｑ_Ｓを既定の量だけ増加させる一方で、前記ダイアライザ又はフィルタの前記膜を通して抜き取られる前記流体の流量Ｑ_Ｍを増加させることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記ダイアライザ又はフィルタの上流又は下流での置換液の供給の検出のために、置換量Ｑ_Ｓを、前記ダイアライザ又はフィルタの前記膜を通して抜き取られる前記流体の流量Ｑ_Ｍを減少させる量と同じ量だけ減少させるか、又は置換量Ｑ_Ｓを、前記ダイアライザ又はフィルタの前記膜を通して抜き取られる前記流体の流量Ｑ_Ｍを増加させる量と同じ量だけ増加させることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 置換量Ｑ_Ｓ及び／又は血流量Ｑ_Ｂ及び／又は前記ダイアライザ又はフィルタの前記膜を通して抜き取られる前記流体の流量Ｑ_Ｍを、既定の期間に既定の量だけ減少又は増加させた後で、置換量Ｑ_Ｓ及び／又は血流量Ｑ_Ｂ及び／又は前記ダイアライザ又はフィルタの前記膜を通して抜き取られる前記流体の流量Ｑ_Ｍを、前記既定の期間の経過後に既定の量だけ増加又は減少させることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. 前記血液回路内の前記血液又は前記血液成分の密度を、前記血液回路において前希釈の場合に置換液が給送される点の下流で測定することを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
6. 前記血液又は前記血液成分の密度を、前記ダイアライザ又はフィルタの前記第１のチャンバの上流で測定することを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 前記血液又は前記血液成分の密度を、前記ダイアライザ又はフィルタの前記第１のチャンバの下流且つ前記血液回路において後希釈の場合に置換液が給送される点の上流で測定することを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
8. 前記血液又は前記血液成分の密度を、前記血液回路において後希釈の場合に置換液が給送される点の下流で測定することを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
9. 前記血液又は前記血液成分の密度の変化の測定のために、測定距離に沿った前記血液中の超音波の伝播速度を測定することを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
10. 前記血液又は前記血液成分の密度の変化の測定のために、測定距離に沿った前記血液中の光の減衰を測定することを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
11. 前記血液又は前記血液成分の密度の変化に基づいて、前記ダイアライザ又はフィルタの上流に置換液の供給があったと結論付けられる場合、前希釈動作状態を知らせる信号を発生すること、及び／又は前記血液又は前記血液成分の密度の変化に基づいて、前記ダイアライザ又はフィルタの下流に置換液の供給があったと結論付けられる場合、後希釈動作状態を知らせる信号を発生することを特徴とする、請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
12. 体外血液処理用の装置の置換液の供給を監視するデバイスであって、該体外血液処理用の装置は、
    膜（２）によって第２のチャンバ（４）と分けられるダイアライザ（１）又はフィルタの第１のチャンバ（３）を含む体外血液回路（５Ａ）、及び前記ダイアライザ又はフィルタの前記第２のチャンバを含む流体システム（５Ｂ）と、
    既定の血流量Ｑ_Ｂで前記ダイアライザ又はフィルタの前記第１のチャンバに血液を供給するデバイス（８）と、
    既定の置換量Ｑ_Ｓで前記ダイアライザ又はフィルタの上流又は下流で前記血液に置換液を供給する置換デバイス（１６）と、
    既定の流量Ｑ_Ｍで前記血液から前記ダイアライザ又はフィルタの前記膜を通して流体を抜き取る限外濾過デバイス（１３、１４）と、
    を備え、該置換液の供給を監視するデバイスは、
    前記ダイアライザ又はフィルタの前記血液回路内の前記血液又は血液成分の密度を測定する測定ユニット（２１）と、
    前記置換デバイス（１６）及び／又は前記血液を供給するデバイス及び／又は前記限外濾過デバイス（１３、１４）を制御する制御ユニット（１８）であって、置換量Ｑ_Ｓ及び／又は血流量Ｑ_Ｂ及び／又は前記ダイアライザ又はフィルタの前記膜を通して抜き取られる前記流体の流量Ｑ_Ｍを変えるように設計される制御ユニット（１８）と、
    密度の変化に基づいて、置換液の供給が前記ダイアライザ又はフィルタの上流にあるか下流にあるかを結論付けるように設計される評価ユニット（２２）と、
    を備えることを特徴とする、デバイス。
13. 前記ダイアライザ又はフィルタの上流又は下流での置換液の供給の検出のために、置換量Ｑ_Ｓを既定の量だけ減少させる一方で、前記ダイアライザ又はフィルタの前記膜を通して抜き取られる前記流体の流量Ｑ_Ｍを減少させるか、或いは置換量Ｑ_Ｓを既定の量だけ増加させる一方で、前記ダイアライザ又はフィルタの前記膜を通して抜き取られる前記流体の流量Ｑ_Ｍを増加させるように、前記置換デバイスを制御する前記制御ユニット（１８）は設計されることを特徴とする、請求項１２に記載のデバイス。
14. 前記ダイアライザ又はフィルタの上流又は下流での置換液の供給の検出のために、置換量Ｑ_Ｓを、前記ダイアライザ又はフィルタの前記膜を通して抜き取られる前記流体の流量Ｑ_Ｍを減少させる量と同じ量だけ減少させるか、又は置換量Ｑ_Ｓを、前記ダイアライザ又はフィルタの前記膜を通して抜き取られる前記流体の流量Ｑ_Ｍを増加させる量と同じ量だけ増加させるように、前記置換デバイスを制御する前記制御ユニット（１８）は設計されることを特徴とする、請求項１３に記載のデバイス。
15. 置換量Ｑ_Ｓ及び／又は血流量Ｑ_Ｂ及び／又は前記ダイアライザ又はフィルタの前記膜を通して抜き取られる前記流体の流量Ｑ_Ｍを、既定の期間に既定の量だけ減少又は増加させた後で、置換量Ｑ_Ｓ及び／又は血流量Ｑ_Ｂ及び／又は前記ダイアライザ又はフィルタの前記膜を通して抜き取られる前記流体の流量Ｑ_Ｍを、前記既定の期間の経過後に増加又は減少させるように、前記置換デバイスを制御する前記制御デバイス（１８）は設計されることを特徴とする、請求項１２から１４のいずれかに記載のデバイス。
16. 前記測定ユニット（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ）は、前記血液回路内の前記血液又は前記血液成分の密度を、前記血液回路において前希釈の場合に置換液が給送される点の下流で測定する測定ユニットであることを特徴とする、請求項１２から１５のいずれかに記載のデバイス。
17. 前記測定ユニット（２１Ｃ）は、前記血液回路において前希釈の場合に置換液が給送される点の下流且つ前記ダイアライザ（１）の前記第１のチャンバ（３）の上流で前記血液の密度を測定する測定ユニットであることを特徴とする、請求項１６に記載のデバイス。
18. 前記測定ユニット（２１Ｂ）は、前記ダイアライザ（１）又はフィルタの前記第１のチャンバ（３）の下流且つ前記血液回路において後希釈の場合に置換液が給送される点の上流で前記血液又は前記血液成分の密度を測定する測定ユニットであることを特徴とする、請求項１２から１６のいずれかに記載のデバイス。
19. 前記測定ユニット（２１Ａ）は、前記血液又は前記血液成分の密度を、前記血液回路において後希釈の場合に置換液が給送される点の下流で測定する測定ユニットであることを特徴とする、請求項１２から１６のいずれかに記載のデバイス。
20. 前記測定ユニット（２１）は、測定距離に沿った前記血液中の超音波の伝播速度の変化の測定のために、前記測定距離の一方の側に配置される超音波送信機（２１’）及び該測定距離の他方の側に配置される超音波受信機（２１’’）を備える超音波測定デバイスであることを特徴とする、請求項１２から１９のいずれかに記載のデバイス。
21. 前記測定ユニット（２１）は、測定距離に沿った前記血液中の光の減衰の測定のために、前記測定距離の一方の側に配置される光源（２１’）及び該測定距離の他方の側に配置される光センサ（２１’’）を備える光学測定デバイスであることを特徴とする、請求項１２から１９のいずれかに記載のデバイス。
22. 前記制御ユニット（２２）は、前記血液又は前記血液成分の密度の変化に基づいて、前記ダイアライザ又はフィルタの上流に置換液の供給があると結論付けられる場合、前希釈動作状態を知らせる信号を発生し、且つ／又は前記血液又は前記血液成分の密度の変化に基づいて、前記ダイアライザ又はフィルタの下流に置換液の供給があると結論付けられる場合、後希釈動作状態を知らせる信号を発生するように、前記評価ユニット（２２）と協働することを特徴とする、請求項１２から２１のいずれかに記載のデバイス。
23. 請求項１２から２２のいずれかに記載の置換液の供給を検出するデバイスを有する、血液処理装置。
24. 膜（２）によって第２のチャンバ（４）と分けられるダイアライザ（１）又はフィルタの第１のチャンバ（３）に通じる血液供給ライン（６）、及び前記ダイアライザ又はフィルタの前記第１のチャンバから遠方に通じる血液排出ライン（７）、並びに前記ダイアライザ又はフィルタを含む、体外血液回路（５Ａ）と、
    前記ダイアライザ又はフィルタの前記第２のチャンバ（４）に接続される流体システム（５Ｂ）と、
    第１の補液ライン（１５、１５ａ）及び第２の補液ライン（１５、１５ｂ）を有する置換デバイス（１９）であって、前記第１の補液ライン（１５、１５ａ）は、前記ダイアライザ（１）又はフィルタの上流で置換液を供給する前記血液供給ライン（６）上の第１の進入点（１９）に通じ、前記第２の補液ライン（１５、１５ｂ）は、前記ダイアライザ又はフィルタの下流で置換液を供給する前記血液排出ライン（７）上の第２の進入点（２０）に通じる、前記置換デバイス（１９）と
    前記血液から前記ダイアライザ（１）又はフィルタの前記膜（２）を通して流体を抜き取ることができる限外濾過デバイス（１８）と、
    を備えることを特徴とする、請求項２３に記載の血液処理装置。

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