JP2013521862A - 透析システム脱気装置および関連するシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
この開示は透析脱気装置および関連する方法に関する。いくつかの態様において、透析システムは、流体流入ラインと、流体流入ラインに流体連通した脱気装置と、脱気装置と流体連通した流体流出ラインとを備える。脱気装置は、流体チャンバを画定するハウジングと、流体チャンバの上方で下弁座と上弁座との間に配置された弁部材と、流体を流体流入ラインから流体チャンバに引き込み、かつ流体を流体チャンバから流体流出ラインに押し出すように作動可能なポンプとを備える。
Description
本発明は透析システム脱気装置(dialysis system venting devices)、並びに関連する
システムおよび方法に関する。
システムおよび方法に関する。
透析は、不十分な腎臓機能を有する患者をサポートするために使用される処置である。2つの主要な透析方法は、血液透析と腹膜透析である。
血液透析(hemodialysis)(「HD」)中、患者の血液は、透析溶液または透析液を、透析器を通して同様に流しながら、透析機の透析器を通して流される。透析器内の半浸透性膜は、透析器内で透析液から血液を分離し、拡散および浸透交換が、透析液と血液ストリームとの間で起こることを可能にする。膜の前後のこれらの交換は、尿素およびクレアチンのような溶質を含む老廃物の、血液からの除去をもたらす。これらの交換はまた、血液中のナトリウムおよび水などの他の物質のレベルを調節する。こうして、透析機は、血液を浄化するための人工腎臓として働く。
血液透析(hemodialysis)(「HD」)中、患者の血液は、透析溶液または透析液を、透析器を通して同様に流しながら、透析機の透析器を通して流される。透析器内の半浸透性膜は、透析器内で透析液から血液を分離し、拡散および浸透交換が、透析液と血液ストリームとの間で起こることを可能にする。膜の前後のこれらの交換は、尿素およびクレアチンのような溶質を含む老廃物の、血液からの除去をもたらす。これらの交換はまた、血液中のナトリウムおよび水などの他の物質のレベルを調節する。こうして、透析機は、血液を浄化するための人工腎臓として働く。
腹膜透析(peritoneal dialysis)(「PD」)では、患者の腹腔は、透析溶液または透
析液を定期的に注入される。患者の腹膜の膜裏は、拡散および浸透交換が、溶液と血液ストリームとの間で起こることを可能にする自然の半浸透性膜として働く。HDにおける透析器の前後の連続交換のような、患者の腹膜の前後のこれらの交換は、尿素およびクレアチンのような溶質を含む老廃物の、血液からの除去をもたらし、血液中のナトリウムおよび水などの他の物質のレベルを調節する。
析液を定期的に注入される。患者の腹膜の膜裏は、拡散および浸透交換が、溶液と血液ストリームとの間で起こることを可能にする自然の半浸透性膜として働く。HDにおける透析器の前後の連続交換のような、患者の腹膜の前後のこれらの交換は、尿素およびクレアチンのような溶質を含む老廃物の、血液からの除去をもたらし、血液中のナトリウムおよび水などの他の物質のレベルを調節する。
多くのPD機は、透析液を、患者の腹腔に/から自動的に注入し、滞留し、排出するように設計される。処置は、通常、数時間続き、しばしば、腹腔から使用済み(used or spent)透析液を空にするための初期排出サイクルで始まる。シーケンスは、その後、次々に
続く、一連の充填、滞留、および排出フェーズを通して進行する。各フェーズはサイクルと呼ばれる。
続く、一連の充填、滞留、および排出フェーズを通して進行する。各フェーズはサイクルと呼ばれる。
本発明は、透析システム脱気装置および関連するシステムおよび方法を与える。
本発明の一態様において、透析システムは、流体流入ラインと、脱気装置であって、前記流体流入ラインと流体が流れるように連通(以下「流体連通」と記載)した流体チャンバを画定するハウジングと、前記流体チャンバの上方で、開口を画定する下弁座(lower seat)と開口を画定する上弁座(upper seat)との間に配置された弁部材とを備える、脱気装置と、前記脱気装置を退出する流体が流体流出ラインを通って流れるように前記脱気装置と流体連通した流体流出ラインと、前記流体流入ラインを介して前記流体チャンバに流体を引き込み、かつ前記流体流出ラインを介して前記流体チャンバから流体を押し出すように作動可能なポンプとを備える。
本発明の別の態様において、脱気装置は、チャンバ、液体流入ポートおよび液体流出ポートを画定するハウジングを備える。前記脱気装置は、往復運動可能部材が往復運動するにつれて、チャンバ内の圧力を変化させるように構成された往復運動可能部材と、開口を画定する下弁座と開口を画定する上弁座との間において前記チャンバの上方に配置された浮遊弁部材(buoyant valve member)とをさらに備える。前記浮遊部材は、前記往復運動可
能部材が第1方向に移動される場合には下弁座の開口を密閉し、かつ往復運動可能部材が第2方向に移動される場合には上弁座の開口を密閉するように構成されている。
能部材が第1方向に移動される場合には下弁座の開口を密閉し、かつ往復運動可能部材が第2方向に移動される場合には上弁座の開口を密閉するように構成されている。
本発明のさらなる態様において、脱気方法は、流体チャンバに真空圧を印加することによって、透析流体を脱気装置の流体チャンバに引き込むことを含み、前記流体チャンバ内において前記透析流体から気体が放出される。前記方法は、第1期間にわたって前記流体チャンバに正圧を印加することによって、前記流体チャンバから前記気体を押し出すことと、次いで第2期間にわたって正圧を印加し続けることによって、前記流体チャンバから透析流体を押し出すこととを含む。
実施は、以下の特徴の1つ以上を有し得る。
いくつかの実施において、透析システムは、流体が吸着剤装置を退出した後にその流体が流体流入ラインを通って流れるように、前記流体流入ラインと流体連通した吸着剤装置をさらに備える。
いくつかの実施において、透析システムは、流体が吸着剤装置を退出した後にその流体が流体流入ラインを通って流れるように、前記流体流入ラインと流体連通した吸着剤装置をさらに備える。
特定の実施において、透析システムは流体流出ラインに沿って配置されたセンサーをさらに備え、該センサーは流体流出ラインを通って流れる流体の1つ以上のパラメーターを測定するように構成されている。
いくつかの実施において、前記脱気装置は前記吸着剤装置とセンサーとの間に配置されている。
特定の実施において、前記センサーは、流体流出ラインを流れる流体の導電率を測定するように構成された導電率センサーである。
特定の実施において、前記センサーは、流体流出ラインを流れる流体の導電率を測定するように構成された導電率センサーである。
いくつかの実施において、前記透析システムは、流体が脱気装置を退出した後にダイアライザーを介して流れるように流体流出ラインと流体連通したダイアライザーをさらに備える。
特定の実施において、前記透析システムは、流体流入ラインに沿って配置された流入側逆止弁(inlet check valve)と、流体流出ラインに沿って配置された流出側逆止弁(outlet
check valve)とをさらに備える。
check valve)とをさらに備える。
いくつかの実施において、前記流体チャンバに負圧が印加される場合に、流体が上弁座および下弁座の開口をより容易に通過し、次いで流入側逆止弁を通過するように、前記流入側逆止弁は前記弁部材よりも大きな流れ抵抗を有する。特定の実施において、前記流体チャンバに正圧が印加される場合に、流体が上弁座および下弁座の開口を介してより容易に通過し、次いで流出側逆止弁を介してより容易に通過するように、前記流出側逆止弁は前記弁部材より大きな流れ抵抗を有する。
いくつかの実施において、脱気装置は、弁部材が下弁座または上弁座に対して着席していないときには、気体が前記開口を介して流体チャンバから大気に排出され得るように、前記流体チャンバは大気と連通するように構成されている。
特定の実施において、前記脱気装置のハウジングは、流体チャンバの体積を変更するように変形することができる膜を備える。
いくつかの実施において、前記ポンプは、前記膜を変形させるように構成されたピストンを備える。
いくつかの実施において、前記ポンプは、前記膜を変形させるように構成されたピストンを備える。
特定の実施において、前記透析システムは、基部を有する透析液構成要素キャリヤを備え、前記脱気装置は透析液構成要素キャリヤの基部に取り付けられている。
いくつかの実施において、前記透析システムはさらに第2脱気装置を備え、前記脱気装置は、一方の脱気装置から流体が排出されているときに、他方の脱気装置に流体が引き込まれ得るように構成されている。
いくつかの実施において、前記透析システムはさらに第2脱気装置を備え、前記脱気装置は、一方の脱気装置から流体が排出されているときに、他方の脱気装置に流体が引き込まれ得るように構成されている。
特定の実施において、前記透析システムは、前記吸着剤装置と脱気装置との間に配置された流体貯蔵器をさらに備え、前記流体貯蔵器は吸着剤装置および脱気装置の双方と流体連通している。
いくつかの実施において、前記流体貯蔵器は潰れ得る容器を備える。
特定の実施において、前記流体流入ラインは、軟質容器の頂部領域内に形成されたポートに接続される。
特定の実施において、前記流体流入ラインは、軟質容器の頂部領域内に形成されたポートに接続される。
いくつかの実施において、前記流体貯蔵器は約50ミリリットル〜約100ミリリットルの流体を収容する大きさに形成されている。
特定の実施において、前記弁部材は球である。
特定の実施において、前記弁部材は球である。
いくつかの実施において、前記球は浮力がある。
特定の実施において、前記球は中空である。
いくつかの実施において、前記ポンプはピストンポンプである。
特定の実施において、前記球は中空である。
いくつかの実施において、前記ポンプはピストンポンプである。
特定の実施において、前記透析システムは血液透析システムである。
いくつかの実施において、前記透析システムは腹膜透析システムである。
特定の実施において、前記透析システムは、使用の間に透析液が前記脱気装置を介して流れるように構成されている。
いくつかの実施において、前記透析システムは腹膜透析システムである。
特定の実施において、前記透析システムは、使用の間に透析液が前記脱気装置を介して流れるように構成されている。
いくつかの実施において、前記透析システムは、使用の間に血液が前記脱気装置を介して流れるように構成されている。
特定の実施において、弁部材は、流体チャンバの上方で、開口を画定する下弁座と、開口を画定する上弁座との間に配置されている。
特定の実施において、弁部材は、流体チャンバの上方で、開口を画定する下弁座と、開口を画定する上弁座との間に配置されている。
いくつかの実施において、前記流体チャンバに透析流体を引き込むことは、下弁座によって画定された開口を密閉するように、弁部材を下弁座に対して引き付けることを伴う。
特定の実施において、流体チャンバから透析流体を押し出す前に、前記弁部材は、上弁座に画定された開口を密閉するように上弁座に対して押し付けられる。
特定の実施において、流体チャンバから透析流体を押し出す前に、前記弁部材は、上弁座に画定された開口を密閉するように上弁座に対して押し付けられる。
いくつかの実施において、前記脱気装置に接続された往復運動可能部材を第1方向に移動させることによって、前記流体チャンバに真空圧が印加され、前記脱気装置に接続された往復運動可能部材を第1方向と反対の第2方向に移動させることによって、前記流体チャンバに正圧が印加される。
特定の実施において、透析流体は、透析流体貯蔵器から流体チャンバに引き込まれ、前記透析流体貯蔵器は流体チャンバより大量の流体を収容する大きさに形成されている。
実施は、以下の利点の1つ以上を備え得る。
実施は、以下の利点の1つ以上を備え得る。
いくつかの実施において、前記システムおよび方法は、透析治療の間に透析液の導電率が測定される前に、透析液から気体が除去されることを可能にする。特定の場合には、導電率読み取り値は、次に前記透析液中のナトリウムのような物質の量を判定するために用いられ、その情報は、透析液中の前記物質の所望の濃度を達成するために、透析液に添加されるべき添加剤(例えば塩化ナトリウム溶液または希釈水)の所望量を判定するために用いられる。導電率測定値を得る前に透析液から気体を除去することにより、該システム
が透析液中の物質の量を判定する能力を高めることができ、よって透析液に添加されるべき添加剤の正しい量を判定する該システムの能力を高めることができる。結果として、透析液内の物質の有効濃度(actual concentration)は、治療の全体にわたって所望の範囲内に維持され得る。
が透析液中の物質の量を判定する能力を高めることができ、よって透析液に添加されるべき添加剤の正しい量を判定する該システムの能力を高めることができる。結果として、透析液内の物質の有効濃度(actual concentration)は、治療の全体にわたって所望の範囲内に維持され得る。
透析流体(例えば透析液または血液)からの気体の除去はまた、透析治療中および透析治療後における患者の快適さを向上するのを支援することができる。例えば、血液透析治療を受ける患者の透析液および/または血液から気体を除去することは、患者に戻される処理済み血液を通じて気泡が患者に侵入しないようにするのを有利に支援する。腹膜透析の場合には、患者の腹腔に透析液を導入する前に透析液から気体を除去することは、治療中に患者の腹腔内における気体の蓄積を低下させ、したがって患者の快適さを増大させることを支援する。
特定の実施において、脱気装置は、該脱気装置の流体チャンバ内の圧力を変化させるように操作され得るポンプ(例えばピストンポンプ)を備える。前記流体チャンバ内の圧力の変更は、前記脱気装置の弁アセンブリが治療の全体にわたって作動可能状態を保つようにするのを支援し得る。例えば、大気圧に対する流体チャンバ内の圧力の調節は、弁アセンブリの弁部材(例えば球)が、流体チャンバと大気圧との圧力差のために、脱気装置の上弁座または下弁座に長期間にわたって付着しないようにするのを支援することができる。流体チャンバ内の圧力の調節は、例えば、所望の体積の空気が上弁座の開口を介して流体チャンバから放出されるまで、弁部材が脱気装置の上弁座に付着しないようにするのを支援することができる。
いくつかの実施において、前記脱気装置は、前記脱気装置の流体チャンバよりも実質的に大きな容積を有する流体貯蔵器(例えば透析液貯蔵器)に接続されている。特定の実施において、この構成は、前記脱気装置が流体貯蔵器から気体を除去することに完全に専念することを可能にする。例えば、前記脱気装置は、流体および気体を前記脱気装置に引き込み、前記気体を大気に排出し、次いで実質的に気体を含まない流体を前記流体貯蔵器に戻すことができる。そのような実施において、前記脱気装置は、流体回路の残部を介して(例えばシステムの他の下流の構成要素へ)流体をポンプ輸送することには関与しないので、流体が流体回路を通って循環する速度は前記脱気装置のポンプ流量とは無関係である。
特定の実施において、前記脱気装置は、排出ラインまたはチューブを介して、大気に通じている容器(例えばバッグ)に接続されている。前記排出ラインは、前記脱気装置から押し出された気体を前記容器に移動させるために用いることができる。前記容器は大気に通じているので、前記容器に到達すると、気体は大気に放出される。さらに、前記排出ラインを介して前記脱気装置から流出した液体(例えば透析液)は、前記容器内に収集されるであろう。この構成は、混乱を生じさせ、場合によっては時間が掛る衛生対策がとられることを必要とし得る液体の漏出を防止することを支援することができる。
本発明の他の態様、目的および効果は、本発明の説明および図面、並びに特許請求の範囲から明白になるであろう。
図1は、血液透析器110に流体が流れるように接続された(fluidly coupled)モジュ
ール105を備えた血液透析システム100を示している。モジュール105は、とりわけ、吸着剤装置120を保持する吸着剤装置ホルダー115を備える。前記モジュールはまた、流入ラインおよび流出ライン132,134を介してモジュール105のマニホルド130に接続され、かつ排出ライン126を介して排出バッグ180に接続されている脱気装置125を備える。以下でより詳細に説明するように、モジュール105は、使用済みの透析液を血液透析治療に再使用することができるように、使用済みの透析液を再生するために用いられる。血液透析システム100の使用中、透析液はモジュール105から血液透析器110へポンプ輸送される。次に、前記透析液は、透析患者の血液がダイアライザー135に通されるのと同時に、血液透析器110に接続されたダイアライザー135に通される。その結果、尿素のような毒素は、患者の血液からダイアライザー135の透過性膜(例えば中空繊維)を横断して透析液に移動し、使用済みの透析液(すなわち患者の血液から除去された毒素を含む透析液)を生じる。使用済みの透析液はモジュール105にポンプ輸送され、そこで前記使用済みの透析液は吸着剤装置120を通過し、吸着剤装置120は前記使用済みの透析液から毒素を除去する。吸着剤装置120内において起こる化学反応の結果として、吸着剤装置120を退出する再生された透析液は、典型的には二酸化炭素のような気体を含有する。吸着剤装置120を退出した後、再生された
透析液は、モジュール105内に移動し、次いで、モジュール105のマニホルド130に接続された流入ライン132を介して脱気装置125に引き込まれる。次に、再生された透析液は、脱気装置125から、モジュール105のマニホルド130に接続されている流出ライン134を介してモジュール105に押し戻される。再生された透析液中に存在する気体は、以下でより詳細に説明するように、排出ライン126を介してバッグ180に有利に移送され、脱気装置125の作動により大気に排出される。次に、再生された透析液は、透析液回路を介して戻るように循環させられ、透析患者の血液を清浄にするために再使用される。
ール105を備えた血液透析システム100を示している。モジュール105は、とりわけ、吸着剤装置120を保持する吸着剤装置ホルダー115を備える。前記モジュールはまた、流入ラインおよび流出ライン132,134を介してモジュール105のマニホルド130に接続され、かつ排出ライン126を介して排出バッグ180に接続されている脱気装置125を備える。以下でより詳細に説明するように、モジュール105は、使用済みの透析液を血液透析治療に再使用することができるように、使用済みの透析液を再生するために用いられる。血液透析システム100の使用中、透析液はモジュール105から血液透析器110へポンプ輸送される。次に、前記透析液は、透析患者の血液がダイアライザー135に通されるのと同時に、血液透析器110に接続されたダイアライザー135に通される。その結果、尿素のような毒素は、患者の血液からダイアライザー135の透過性膜(例えば中空繊維)を横断して透析液に移動し、使用済みの透析液(すなわち患者の血液から除去された毒素を含む透析液)を生じる。使用済みの透析液はモジュール105にポンプ輸送され、そこで前記使用済みの透析液は吸着剤装置120を通過し、吸着剤装置120は前記使用済みの透析液から毒素を除去する。吸着剤装置120内において起こる化学反応の結果として、吸着剤装置120を退出する再生された透析液は、典型的には二酸化炭素のような気体を含有する。吸着剤装置120を退出した後、再生された
透析液は、モジュール105内に移動し、次いで、モジュール105のマニホルド130に接続された流入ライン132を介して脱気装置125に引き込まれる。次に、再生された透析液は、脱気装置125から、モジュール105のマニホルド130に接続されている流出ライン134を介してモジュール105に押し戻される。再生された透析液中に存在する気体は、以下でより詳細に説明するように、排出ライン126を介してバッグ180に有利に移送され、脱気装置125の作動により大気に排出される。次に、再生された透析液は、透析液回路を介して戻るように循環させられ、透析患者の血液を清浄にするために再使用される。
透析液が吸着剤装置120を通過するにつれて、前記透析液から特定の所望の物質(例えばマグネシウム、カルシウム、カリウムおよびナトリウム)が取り除かれ得る。これらの取り除かれた物質は、吸着剤装置120を退出する透析液に添加され得る。図1に示すように、注入剤溶液容器136および塩化ナトリウム溶液容器138は、流体ライン137,139を介して、モジュール105のマニホルド140にそれぞれ接続されている。注入剤溶液(例えばマグネシウム、カルシウムおよびカリウムを含有する溶液)および塩化ナトリウムは、モジュール105内の関連する弁およびポンプを作動させることによって、モジュール105内に流れる透析液に引き込まれ得る。
図1に示すように、希釈水容器141は、流体ライン143を介して透析器110に接続されている。一部の例では、前記透析液が吸着剤装置120を通過するにつれて、ナトリウムのような特定の物質が、前記透析液から取り除かれるのではなく、前記透析液に追加されることがある。その結果として、吸着剤装置120を退出する透析液中のナトリウム濃度は、最大所望濃度を超過することがある。そのような場合には、血液透析器110を退出し、吸着剤装置120に向かってモジュール105に流入する透析液に希釈水を添加することができる。前記希釈水は、血液透析器110内のポンプの作動により、血液透析器110を退出する透析液に添加され得る。このポンプの作動は、以下でより詳細に説明するように、血液透析器110を退出する(そして最終的にモジュール105を介して流れる)透析液のナトリウム濃度が低下するように、希釈水を希釈水容器141および流体ライン143から血液透析器110を退出する透析液中に引き込む。
ダイアライザー135を通過する透析液のナトリウム濃度は、患者の血液中のナトリウム濃度に影響を与える(例えば増大または減少させる)。患者の血液中のナトリウム濃度が所望の範囲外になると、患者は不快に感じたり、または病気になったりする。このため、透析液が吸着剤装置120を退出した後の透析液の導電率を測定するために、モジュール105内に導電率計145(図8に図示)が配置される。これらの導電率読み取り値は、吸着剤装置120を退出する再生された透析液に添加されるべき塩化ナトリウム溶液または希釈水の量を判定するために治療の間に用いられる。具体的には、透析液中のナトリウムは透析液の導電率に対する主な要因であるので、透析液のナトリウム濃度は導電率読み取り値に基づいて判定または近似され得る。次に、透析液中の所望のナトリウム濃度を達成するために、透析液に添加する塩化ナトリウム溶液または希釈水の量を判定することができる。
透析液中の気体は、導電率計145によって測定される導電率読み取り値に影響を与える可能性があり、したがって透析液の近似されたナトリウム濃度が透析液の実際のナトリウム濃度とは、実質上異なるようにし得る。再生された透析液がモジュール105の導電率計145を通過する前に、脱気装置125を用いて再生された透析液から気体を除去することによって、導電率読み取り値に基づいたナトリウム濃度の近似は、透析液中の実際のナトリウム濃度をより正確に反映することができる。したがって、透析液からの気体の除去は、塩化ナトリウム溶液または希釈水が、透析液中および患者の血液中のナトリウム濃度を治療の全体にわたって所望の範囲内に維持する方法で、透析液に添加されるように
するのを支援する。
するのを支援する。
図2は脱気装置125の拡大概略図であり、図3は脱気装置125の断面概略図である。図3に示すように、脱気装置125は、流体チャンバ144、流入ポート(inlet port)146および流出ポート(outlet port)148を形成するハウジング142を有する。流
入ライン132は流入ポート146に接続され、流出ライン134は流出ポート148に接続されている。流入側逆止弁および流出側逆止弁150,152は、流入ポートおよび流出ポート146,148内にそれぞれ配置されている。流入側逆止弁150は、正常運転条件下で、透析液が流入ポート146を介して流体チャンバ144に進入することはできるが、流入ポート146を介して流体チャンバ144を退出することはできないように構成されている。同様に、流出側逆止弁152は、正常運転条件下で、透析液が流出ポート148を介して流体チャンバ144を退出することはできるが、流出ポート148を介して流体チャンバ144に進入することはできないように構成されている。様々な異なる種類の逆止弁のいずれも用いることができる。適当な逆止弁の例としては、エラストマーダックビル逆止弁(elastomeric duck-bill check valves)、ボール・アンド・スプリング逆止弁、電気駆動逆止弁、フラップ逆止弁、ダイアフラム逆止弁、およびスイングゲート逆止弁が挙げられる。
入ライン132は流入ポート146に接続され、流出ライン134は流出ポート148に接続されている。流入側逆止弁および流出側逆止弁150,152は、流入ポートおよび流出ポート146,148内にそれぞれ配置されている。流入側逆止弁150は、正常運転条件下で、透析液が流入ポート146を介して流体チャンバ144に進入することはできるが、流入ポート146を介して流体チャンバ144を退出することはできないように構成されている。同様に、流出側逆止弁152は、正常運転条件下で、透析液が流出ポート148を介して流体チャンバ144を退出することはできるが、流出ポート148を介して流体チャンバ144に進入することはできないように構成されている。様々な異なる種類の逆止弁のいずれも用いることができる。適当な逆止弁の例としては、エラストマーダックビル逆止弁(elastomeric duck-bill check valves)、ボール・アンド・スプリング逆止弁、電気駆動逆止弁、フラップ逆止弁、ダイアフラム逆止弁、およびスイングゲート逆止弁が挙げられる。
脱気装置125がモジュール105に組み付けられ、モジュール105に接続される場合、モジュール105から延びるピストンポンプ156のピストン154は、脱気装置125の流体チャンバ144内に配置される。ピストン154は、ピストンシャフト160に固定されたピストンヘッド158を備える。脱気装置125を組み立てるために、ピストンヘッド158は流体チャンバ144内に挿入され、ピストンシャフト160はポンプ156の回転円盤162に作動可能に接続される。使用の間にピストンシャフト160と回転円盤162との双方がピン163に対して回転され得るように、ピストンシャフト160は、例えば、ピストンシャフト160および回転円盤162を通って延びる整合された孔にピン163を配置することによって、回転円盤162に固定することができる。ピストンヘッド158は、使用の間に、ハウジング142の流体チャンバ144を形成する部分の内表面と流体密封を形成するために、流体チャンバ144内で変形する弾性材料から形成されている。ピストンポンプ156が作動されると、円盤162が回転して、ピストンヘッド158を流体チャンバ144内で往復運動させる。
さらに図3を参照すると、流体チャンバ144の頂部の近くにはボール弁アセンブリ164が備えられている。ボール弁アセンブリ164は、下弁座166、上弁座168、および下弁座166と上弁座168との間に配置された浮遊球(buoyant ball)170を備える。下弁座および上弁座166,168は開口172,174をそれぞれ備える。球170が開口172,174を完全に通過することは許容せずに、球170の一部を受容するような大きさおよび形状に形成されている。下弁座および上弁座166,168は、他には孔または通路を備えない。したがって球170が十分な力によって下弁座166に対して押し付けられるか、または引き付けられる場合、球170と開口172を形成する下弁座166の部分との間で流体密封(例えば液密および気密密閉)が形成される。同じように、球170が十分な力によって上弁座168に対して押し付けられるか、または引き付けられる場合、球170と開口174を形成する上弁座168の部分との間で流体密封(例えば液密とおよび気密密閉)が形成される。
上弁座および下弁座166,168は、ハウジング142とは独立して製造され、次いでハウジング142に取り付けられ(例えば、熱接合または接着接合され)得る。これに代わって、射出成形技術を用いて、ハウジング142および上弁座および下弁座166,168を一体的に成形することができる。
球170は、ポリエチレンテレフタレート(PETE)、ポリ塩化ビニル(PVC)、高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、ポリプロピレン、および/またはポリスチレンのような1種以上のポリマー材料から形成された中空部材であり得る。この構造により、球170は透析液中で浮遊することができる。
これに代わって、球170が透析液で浮遊するのを可能にする様々な他の球構造のいずも用いることができる。例えば、中空球170は、発泡スチロール、コルク、ゴム、木材のような様々な他の材料および/またはアルミニウムのような特定の金属のいずれかからでも構成することができる。
排出ライン126は、開口174を介して脱気装置125を退出する透析液および/または気体が排出ライン126を通って排出バッグ180に移動することを可能にする方法で、上弁座168の開口174に流体が流れるように接続されている。このように排出ライン126を上弁座168に接続するために様々な技術のいずれを用いることもできる。例えば、排出ライン126は、上弁座168に対して、熱接合される、接着接合される、かつ/または機械的に取り付けられることができる。
図4〜図7は、透析液回路から気体を排出するために脱気装置125を用いる方法を示す。図4に示すように、ピストンヘッド158が流体チャンバ144内で後退される(すなわち、ボール弁アセンブリ164から離れる)と、球170は下弁座166に対して引き付けられて流体密封を形成する。流入側逆止弁150は、ピストン154が後退されるときに、最初は透析液が流入ライン132を介して流体チャンバ144に引き込まれないような抵抗を有する。しかしながら、いったん球170が下弁座166に着座して流体密封を形成するようになると、ピストンヘッド158の後退は、流体チャンバ144内の真空圧が流入側逆止弁150の抵抗に打ち勝つのに十分になるように、流体チャンバ144内の真空を増大させる。特定の実施において、例えば、流入側逆止弁150は、流体チャンバ144内の真空圧が約−0.1psi〜約−5psi(例えば約−2psi)に達するまで、該逆止弁を通る流体流動を妨げるように構成されている。流入側逆止弁150の抵抗が克服されると、前記透析液は流入ライン132を介して流体チャンバ144内に引き込まれる。上記で言及したように、いくつかの場合には、前記透析液は気体を含んでおり、その気体も流体チャンバ144に引き込まれる。流体チャンバ144内の負圧は前記透析液から空気を引き抜くことを支援し得、その結果、前記空気と透析液とが流体チャンバ144内で分離される。透析液および気体が流体チャンバ144に引き込まれると、球170と下弁座166との間の流体密封は、空気がボール弁アセンブリ164を介して流体チャンバ144に進入するのを防ぎ、また流出側逆止弁152は再生された透析液が流出ライン134を介して流体チャンバ144に進入するのを防止する。
図5に示すように、前記透析液は、ピストン154がその往復動ピストンストロークの底に到達するまで、流体チャンバ144に引き込まれる。ピストン154の往復ストロークは、ピストン154が後退されると、流体チャンバ144に所望体積の流体(例えば透析液および気体)を引き込むように選択することができる。特定の実施において、ピストン154が後退されると、約50ミリリットル〜約100ミリリットルの流体が流体チャンバ144に引き込まれる。透析液および気体の混合物が流体チャンバ144に引き込まれると、前記透析液から放出される気体は流体チャンバ144の頂部領域に集まる。
図6に示すように、ピストンストロークの底に達した後、ピストン154は、ピストンポンプ156の円盤162を回転させ続けることによって、流体チャンバ144内を上方に押し進められる。このピストン154の上方移動は、流体チャンバ144内に正圧を生じさせる。流出側逆止弁152は、流体チャンバ144内の圧力が最低圧力値に達するまで、透析液が流出側逆止弁152を通過することを許容されないように、抵抗を有して構
成されている。特定の実施において、例えば、流出側逆止弁152は、流体チャンバ144内の圧力が約0.1psi〜約5psi(例えば約2psi)に達するまで、該逆止弁を介した流体流動を妨げるように構成されている。したがって、ピストン154の上昇行程の初期段階の間において、流体が流体チャンバ144を退出するための最小の流れ抵抗の経路は、ボール弁アセンブリ164の開口172,174を介する。結果として、ピストン154が上方向に駆動されるにつれて、流体チャンバ144の頂部付近に集まる傾向がある流体チャンバ144内の気体は、球170のまわりの下弁座166の開口172を通って、上弁座168の開口174から外へ、排出ライン126を介してバッグ180(図1に示される)へと押し出される。バッグ180は、流体チャンバ144からバッグ180に追い出されたいかなる気体も最終的に大気中に放出されるように、大気に通じている。バッグ180は、例えば、気体が通過することを可能にする開口部または多孔質膜(例えば疎水性膜)を備えることができる。
成されている。特定の実施において、例えば、流出側逆止弁152は、流体チャンバ144内の圧力が約0.1psi〜約5psi(例えば約2psi)に達するまで、該逆止弁を介した流体流動を妨げるように構成されている。したがって、ピストン154の上昇行程の初期段階の間において、流体が流体チャンバ144を退出するための最小の流れ抵抗の経路は、ボール弁アセンブリ164の開口172,174を介する。結果として、ピストン154が上方向に駆動されるにつれて、流体チャンバ144の頂部付近に集まる傾向がある流体チャンバ144内の気体は、球170のまわりの下弁座166の開口172を通って、上弁座168の開口174から外へ、排出ライン126を介してバッグ180(図1に示される)へと押し出される。バッグ180は、流体チャンバ144からバッグ180に追い出されたいかなる気体も最終的に大気中に放出されるように、大気に通じている。バッグ180は、例えば、気体が通過することを可能にする開口部または多孔質膜(例えば疎水性膜)を備えることができる。
ピストン154が上方へ移動し続けるにつれ、流体チャンバ144内の液位(すなわち透析液レベル)は上昇し、最終的に球170に到達する。球170の浮力により、上方に動いている透析液は、球170を上方に上弁座168に近づけさせる。典型的には、ピストン154の上昇行程中、透析液は上弁座168の開口174を通って殆どまたは全く漏れない。しかしながら、透析液の一部が偶然に開口174を介して漏れた場合には、その透析液は排出ライン126を介して移動し、バッグ180に収集されるであろう。その結果、その透析液はバッグ180中の透析液の残りと共に、該システムを通じて再循環され得る。
大部分の気体(例えば実質的すべての気体)を開口174および排出ライン126を介して押し出した後、図7に示すように、上昇する透析液は球170を上弁座168に接触させる。ピストン154の上方移動を継続することにより、球170は、球170と上弁座168との間に流体密封を生じさせるのに十分な圧力で、上弁座168に対して押し付けられる。ピストン154のその後の上方移動は、圧力が流出側逆止弁152の抵抗に打ち勝つのに十分になるまで、流体チャンバ144内の圧力を増大させる。流出側逆止弁152の抵抗に打ち勝つのに十分な圧力に達すると、前記透析液は流出ライン134を介して流体チャンバ144から押し出される。
ピストン154がピストンストロークの頂面に到達し、流体チャンバ144から透析液を排出した後、ピストンポンプ156の円盤162の連続した回転によって、ピストンヘッド158は流体チャンバ144を通って後退され、流体チャンバ144に再び透析液が引き込まれる。約500mL/分の典型的な透析液流量では、ピストンポンプ156は、毎分約5ストロークの速度で作動される。
次に、流体チャンバ144から気体を排気し、次いで流体チャンバ144から透析液を排出する上述したプロセスは繰り返される。このプロセスは、透析治療の全体にわたって連続して繰り返され得る。
ピストン154を往復運動させることによって流体チャンバ144内の圧力を周期的に増大および減少させることは、球170が治療中に下弁座166または上弁座168に(例えば流体チャンバ144と大気との圧力差により)嵌り込まないようにするのを支援する。これは、透析治療の全体にわたって流体チャンバ144から予想通りに気体を排出できるようにするのを支援する。
再び図1を参照すると、マニホルド130,140に加えて、モジュール105は、バッグ180から延びる流体ライン177,179が接続されるマニホルド175と、アンモニウム(ΝΗ4)センサー190から延びる流体ライン187,189が接続されたマ
ニホルド185とを備える。モジュール105はマニホルド200をさらに備え、該マニホルド200によって、未使用透析液容器202およびドレン容器204が、それぞれ流体ライン204およびドレンライン205を介してモジュール105に接続されている。マニホルド130,140,175,185,200の各々は、例えば、上述した様々な構成要素を各マニホルドに接続するために流体ラインを配置することができる突出部を備え得る。流体ラインをマニホルドに接続するために、これに代わって、またはこれに加えて、様々な他の適当な接続機構のいずれも用いることができる。
ニホルド185とを備える。モジュール105はマニホルド200をさらに備え、該マニホルド200によって、未使用透析液容器202およびドレン容器204が、それぞれ流体ライン204およびドレンライン205を介してモジュール105に接続されている。マニホルド130,140,175,185,200の各々は、例えば、上述した様々な構成要素を各マニホルドに接続するために流体ラインを配置することができる突出部を備え得る。流体ラインをマニホルドに接続するために、これに代わって、またはこれに加えて、様々な他の適当な接続機構のいずれも用いることができる。
マニホルド175は、透析液がモジュール105からバッグ180に、また逆も同様に、移動させられることを可能にする。具体的には、モジュール105内のポンプおよび弁を用いて、透析液は、マニホルド175に接続された流体ライン177,179を介して、バッグ180内にポンプ輸送され、バッグ180から吸引され得る。マニホルド185は、透析液がモジュール105からアンモニウムセンサー190に、および逆もまた同様に、移動させられることを可能にする。モジュール105内のポンプおよび弁を所望の方法で作動させることによって、透析液はモジュール105からアンモニウムセンサー190へポンプ輸送され、またアンモニウムセンサー190からモジュール105へ引き戻され得る。モジュール内のポンプおよび弁を作動させることによって、流体は、未使用透析液容器202から流体ライン204を介してモジュール105に引き込まれ、また流体はモジュール105からドレンライン205を介してドレン容器203へポンプ輸送され得る。図1に示すように、カートリッジホルダ115内に配置された吸着剤装置120では、モジュール105内を循環する流体は透析液を再生するために吸着剤装置120を通過してもよい。
さらに図1を参照すると、血液構成要素セット225は血液透析器110の前面に固定されている。血液構成要素セット225は、治療中に患者に接続される動脈患者ラインおよび静脈患者ライン227,229を含む。動脈患者ライン227は一連の血液ラインを介してダイアライザー135の流入ポートに接続されており、静脈患者ライン229は一連の血液ラインを介してダイアライザー135の流出ポートに接続されている。動脈患者ライン227とダイアライザー135との間に配置された血液ポンプライン231は、血液透析器110の前面から延びる蠕動血液ポンプ230に作動可能に接続されている。蠕動血液ポンプ230は、血液構成要素セット225の様々な血液ラインおよび構成要素を介して血液をポンプ輸送するために作動され得る。具体的には、血液ポンプ230の作動は、血液を患者から動脈患者ライン227を介して抜き出す。前記血液は、一連の血液ラインおよび血液構成要素(例えばセンサー)を通ってダイアライザー135へと続く。前記血液はダイアライザー135を退出し、別の一連の血液ラインおよび構成要素(例えばセンサー)を通過し、次いで静脈患者ライン229を介して患者に戻される。
血液が血液構成要素セット225の様々な血液ラインおよび構成要素を介してポンプ輸送される際に、血液ラインに薬剤および/または塩水のような特定の物質を注入することが望ましいことがある。図1に示すように、薬剤バイアル(例えばヘパリンバイアル)232は、薬剤送達ライン234を介して血液ラインのうちの1つに接続される。薬剤送達ライン234は、治療中にバイアル232から血液回路に薬剤を送達するために用いることができる蠕動薬剤ポンプ236に通されている。塩水バッグ238もまた、プライミングライン240を介して血液構成要素セット225の血液ラインに接続されている。この構成は、所望されるときに、塩水が血液構成要素セットの血液ラインおよび構成要素によって形成される血液回路を介して送達されることを可能にする。
図8は、血液透析器110に接続されたモジュール105の様々な構成要素を概略的に示している。図8を参照して、今度は血液透析を実施する方法について説明する。透析治療を開始する前に、未使用透析液(fresh dialysate)は、ポンプ241およびモジュール
105の様々な弁を選択的に作動させることによって、未使用透析液容器202からモジュール105に引き込まれる。次に、未使用透析液はポンプ241によってモジュール105を介して循環される。吸着剤装置120に到達する前に、前記透析液は、通過する透析液の流量を測定するように構成された流量計242を通過する。透析液の流量を表わす信号は、流量計242から制御ユニット(例えばマイクロプロセッサ)に送信され得る。前記制御ユニットは、前記透析液の検出された流量を用いて、透析液への注入剤溶液の計量を制御することができる。
105の様々な弁を選択的に作動させることによって、未使用透析液容器202からモジュール105に引き込まれる。次に、未使用透析液はポンプ241によってモジュール105を介して循環される。吸着剤装置120に到達する前に、前記透析液は、通過する透析液の流量を測定するように構成された流量計242を通過する。透析液の流量を表わす信号は、流量計242から制御ユニット(例えばマイクロプロセッサ)に送信され得る。前記制御ユニットは、前記透析液の検出された流量を用いて、透析液への注入剤溶液の計量を制御することができる。
前記透析液が吸着剤装置120を通過するにつれ、前記透析液からカルシウム、マグネシウム、カリウムおよびナトリウムのような特定の物質が取り除かれ得る。上記で検討したように、吸着剤装置120もまた該吸着剤装置を通って流れる流体から尿素のような毒素を除去するように適合されているが、未使用透析液容器202からの未使用透析液は一般にそのような毒素を含まないであろう。吸着剤装置120の頂部を退出すると、前記透析液は流体流入ライン132を介して脱気装置125に通される。図4〜図7に関して上記で検討したように、透析液および透析液に含まれている任意の気体は、ピストンポンプ154の作動によって、脱気装置125の流体チャンバ144に引き込まれる。次に、前記気体および透析液は、ピストンポンプ154の継続的な作動によって、それぞれ排出ライン126および流体流出ライン134を介して、流体チャンバ144から独立して排出される。
次に、マグネシウム、カルシウムおよびカリウムを含有する注入剤溶液は、ポンプ244を作動させることによって、注入剤溶液容器136から流体流出ライン134内にポンプ輸送される。上記で検討したように、前記注入剤溶液は、マグネシウム、カルシウムおよびカリウムの濃度を所望のレベルに回復させるために透析液に添加することができる。透析溶液内のカルシウム、マグネシウム、カリウムおよびナトリウムのようなこれらの物質の濃度の維持は、患者が治療中および治療後に不快感を覚えるのを防止することを支援し得る。
透析液に注入剤溶液を導入した後、透析液および注入剤溶液の混合物は流体流出ライン134を介して流れ続け、導電率計145を通過する。導電率計145は、該導電率計を通過する透析液の導電率に基づいて、透析液内のナトリウムの濃度を推定することができる。次に、導電率読取り値が透析液中のナトリウムレベルが所望より低いことを示す場合には、ポンプ246が塩化ナトリウム溶液容器138から流体流出ライン134内に塩化ナトリウム溶液を導入するように作動され得る。ポンプ246は、所望の速度における透析液中への塩化ナトリウム溶液の所望の体積を計量する方法で、作動され得る。
同様に、導電率読取り値が透析液中のナトリウムレベルが所望より高いことを示す場合には、血液透析器110の内部のポンプは、希釈水(例えば水道水)を希釈水容器141から、血液透析器110を退出しモジュール105に進入する透析液に注入するように作動され得る。この希釈水ポンプは、所望の流量における透析液中への希釈水の所望の体積を計量する方法で作動され得る。
マイクロプロセッサは、流量計242、導電率計145、ポンプ156,241,244,246,256に接続されている。マイクロプロセッサはまた血液透析器110の内部の希釈水ポンプにも接続されている。透析液の測定された流量は、流量計242からマイクロプロセッサに信号の形で送信される。マイクロプロセッサは、流量計242における測定された流量に基づいてポンプ241,256の作動を調節して、指示された透析液流量が達成されることを保証する。マイクロプロセッサはまた、流量計242によって測定された透析液の流量の関数としてポンプ244を制御する。この構成は、所望量の注入剤が透析液に添加されるようにすることを支援し、したがって透析液に対する注入剤の所
望の比率を保証することを支援する。
望の比率を保証することを支援する。
導電率計145からの信号を受信することに応答して、マイクロプロセッサは、所望により、いくらかの塩化ナトリウム溶液を流体流出ライン134に導入させるように、ポンプ244,246に信号を送信する。同様に導電率計145からこれらの信号を受信することに応答して、マイクロプロセッサは、所望により、血液透析器110の希釈水ポンプに、血液透析器110を退出しモジュール105に進入する透析液に希釈水をポンプ輸送させることができる。上記で検討したように、脱気装置125によって透析液溶液から気体を除去することは、透析液の実際のナトリウム濃度を導電率計145の導電率読み取り値に基づいて近似することができる正確さを向上することを支援する。その結果として、透析液に送達された塩化ナトリウムおよび/または希釈水の量は、透析液中の所望のナトリウム濃度(例えば透析患者の医師によって指示されたナトリウム濃度に厳密に適合したナトリウム濃度)をより良好に達成することができる。
導電率計145を通過した後、透析液は、逆止弁254を通過して、透析液中のアンモニウムレベルを検出するアンモニウムセンサー190内に入る。
所望の濃度のカルシウム、マグネシウム、カリウムおよびナトリウムを有する透析液によってバッグ180を所望のレベルに充填した後、ポンプ256は、前記透析液をバッグ180から流体ライン257を介して血液透析器110へ引き込むように作動される。前記透析液は血液透析器110を介して循環され、血液透析器110に接続されたダイアライザー135を通過する。同時に、患者の血液は、血液透析器110に接続されたダイアライザー135を備える血液構成要素セット225を介して循環される。その結果、尿素のような毒素は、患者の血液から、ダイアライザー135の透過性膜(例えば透過性マイクロチューブ)を横断して、透析液へと移される。次に、ダイアライザー135を退出する使用済みの透析液は、モジュール105に戻される。
所望の濃度のカルシウム、マグネシウム、カリウムおよびナトリウムを有する透析液によってバッグ180を所望のレベルに充填した後、ポンプ256は、前記透析液をバッグ180から流体ライン257を介して血液透析器110へ引き込むように作動される。前記透析液は血液透析器110を介して循環され、血液透析器110に接続されたダイアライザー135を通過する。同時に、患者の血液は、血液透析器110に接続されたダイアライザー135を備える血液構成要素セット225を介して循環される。その結果、尿素のような毒素は、患者の血液から、ダイアライザー135の透過性膜(例えば透過性マイクロチューブ)を横断して、透析液へと移される。次に、ダイアライザー135を退出する使用済みの透析液は、モジュール105に戻される。
使用済みの透析液は、モジュール105内に流体ライン258を通過する。透析器に循環されて戻されるべき透析液の所望の体積によって、前記使用済みの透析液の一部は開放弁260を介してバッグ180の使用済みの透析液チャンバに送られ得る。一方、使用済みの透析液の残部は開放弁262を介して吸着剤装置に向かって送られる。透析の結果として、例えば、透析液がダイアライザー135を通過するにつれて、患者からの流体が透析液に加えられ得る。したがって、使用済みの透析液の一部をバッグ180に送ることは、治療の全体にわたって、ほぼ一定体積の透析液がモジュール105および血液透析器110を介して循環するようにすることを支援し得る。流体ライン258に沿ったポンプ241は、バッグ180に送られない一定体積の使用済みの透析液を、カートリッジホルダ115を介して吸着剤装置120内に送り込む。使用済みの透析液が吸着剤装置120を通過するにつれて、使用済みの透析液から尿素が除去される。カルシウム、マグネシウムおよびカリウムもまた吸着剤装置120によって使用済みの透析液から取り除かれる。再生された透析液は、吸着剤装置120を退出すると、脱気装置125を通過し、ここで吸着剤装置120内の化学反応の結果として生成され得る気体は再生された透析液から除去される。
上記で検討した方法では、再生された透析液が吸着剤装置120を退出した後に、再生された透析液に注入剤溶液が導入され、導電率計145における導電率読み取り値に基づいて、再生された透析液に塩化ナトリウムが添加されてもよい。同様に、血液透析器110を退出し、モジュール105に進入する使用済みの透析液に、導電率計145での読取り値に基づいて、希釈水を添加することができる。治療の初期段階では、吸着剤装置120が該装置を通過する透析液からナトリウムを取り除く傾向があるため、再生された透析液中のナトリウムレベルは所望よりも低い傾向にある。従って、治療の初期段階においては、再生された透析液中のナトリウム濃度を増大させるために、典型的には塩化ナトリウ
ムが流体流出ライン134に注入されるであろう。しかしながら、治療の後期段階においては、使用済みの透析液が吸着剤装置120を通過するにつれて、吸着剤装置120は高レベルのナトリウムを含み、したがって使用済みの透析液中にナトリウムを放出することがある。これは、流体流出ライン134を通過する再生された透析液中において所望のレベルより高いナトリウムをもたらし得る。そのような場合には、使用済みの透析液のナトリウム濃度を低下させるために、血液透析器110を退出し、モジュール105に進入する使用済みの透析液に希釈水が注入される。次に、この使用済みの透析液はモジュール105を介して吸着剤装置120に移動し、ここで希釈水および使用済みの透析液はろ過される。使用済みの透析液が吸着剤装置120を通過してろ過される前に、使用済みの透析液に希釈水を注入することにより、希釈水として水道水の使用が可能となる。これは前記水道水が吸着剤装置120を通過する際にろ過および精製されるためである。この構成は、希釈水の供給が容易に可能であり、かつ現地に大量の希釈水を貯蔵する必要なく、血液透析システム100が作動されることを可能にする。上記で検討したように、再生された透析液が脱気装置125を通過する際に再生された透析液から気体を除去することは、導電率計145の読み取り値の正確さを向上することを支援し、したがって、所望量の塩化ナトリウム溶液または希釈水が再生された透析液に添加されるようにすることを支援する。
ムが流体流出ライン134に注入されるであろう。しかしながら、治療の後期段階においては、使用済みの透析液が吸着剤装置120を通過するにつれて、吸着剤装置120は高レベルのナトリウムを含み、したがって使用済みの透析液中にナトリウムを放出することがある。これは、流体流出ライン134を通過する再生された透析液中において所望のレベルより高いナトリウムをもたらし得る。そのような場合には、使用済みの透析液のナトリウム濃度を低下させるために、血液透析器110を退出し、モジュール105に進入する使用済みの透析液に希釈水が注入される。次に、この使用済みの透析液はモジュール105を介して吸着剤装置120に移動し、ここで希釈水および使用済みの透析液はろ過される。使用済みの透析液が吸着剤装置120を通過してろ過される前に、使用済みの透析液に希釈水を注入することにより、希釈水として水道水の使用が可能となる。これは前記水道水が吸着剤装置120を通過する際にろ過および精製されるためである。この構成は、希釈水の供給が容易に可能であり、かつ現地に大量の希釈水を貯蔵する必要なく、血液透析システム100が作動されることを可能にする。上記で検討したように、再生された透析液が脱気装置125を通過する際に再生された透析液から気体を除去することは、導電率計145の読み取り値の正確さを向上することを支援し、したがって、所望量の塩化ナトリウム溶液または希釈水が再生された透析液に添加されるようにすることを支援する。
導電率計145を過ぎて流れた後、再生された透析液は、逆止弁254を通過してアンモニウムセンサー190に入る。アンモニウムセンサー190を退出した後、再生された透析液の一部はバッグ180に送られ、また再生された透析液の一部は血液透析器110に送られる。具体的には、均一量の流体が血液透析器110に対して進入および退出することを保証するために、T−バルブ264は、透析液の一部を流体ライン257を介して血液透析器110に送り、かつ過剰な透析液をバッグ180の未使用透析液チャンバに送るように適合されている。T−バルブ264における透析液の流量は、透析液が血液透析器110に引き込まれている流量よりも一般に高いので、典型的にはT−バルブ264を通過する過剰な透析液が存在し、その過剰な透析液はバッグ180に送られ、そこで後の使用のために収集される。
血液透析器110に送達された透析液は透析器を再び通過し、そこで毒素が患者の血液から透析液に移される。次に、使用済みの透析液は前記モジュールに送られ、所望量の毒素が患者の血液から除去されるまで、該プロセスは繰り返される。
患者の治療を完了した後、前記透析液はバッグ180から除去され得る。例えば、モジュール105のポンプおよびバルブは、透析液をバッグ180からドレン容器203または衛生排水(plumbing drain)にポンプ輸送するように、操作され得る。バッグ180を空にすることにより、重量が減少するため、利用者が治療後にバッグ180をより扱い易くなり得る。
バッグ180を所望のレベルに排出させた後、使い捨ての単回使用構成要素として構成されている外部部品(例えば、吸着剤装置120、脱気装置125、注入剤容器136、塩化ナトリウム容器138、バッグ180、透析液容器202、ドレン容器203およびそれらの関連する流体ライン)は、モジュール105から分離されて廃棄される。
特定の実施について説明してきたが、他の実施も可能である。
脱気装置125の球170は中空であると記載されているが、特定の実施では、球170は実質的に中実部材であり得る。特定の実施において、例えば、球170はコルクから形成されているか、またはポリマーコーティングによって包囲されたコルク核を備える。球170が透析液中で浮遊することを可能にする様々な他の構造のいずれも、これに代わって用いることができる。
脱気装置125の球170は中空であると記載されているが、特定の実施では、球170は実質的に中実部材であり得る。特定の実施において、例えば、球170はコルクから形成されているか、またはポリマーコーティングによって包囲されたコルク核を備える。球170が透析液中で浮遊することを可能にする様々な他の構造のいずれも、これに代わって用いることができる。
脱気装置125は、脱気装置125の流体チャンバ144からの気体の放出を容易にするためにボール弁アセンブリ164を備えると記載されているが、様々な他の種類の弁アセンブリのいずれも、これに代わって用いることができる。いくつかの実施において、例えば、弁アセンブリは、両端(例えば2重の円錐形の棒)においてテーパーをなした浮遊ロッドを備える。球170のように、前記ロッドは、該ロッドが開口を完全に通過することは許容せずに、該ロッドのテーパー状の端部領域を受容する大きさの開口を有する上弁座および下弁座と組み合わせて用いることができる。その結果、前記ロッドは上弁座および下弁座と流体密封を形成することができる。使用の間、前記ロッドのテーパー状端部は上弁座および下弁座の開口内に配置される。その結果として、透析液レベルが脱気装置の流体チャンバ内において特定のレベルに上昇すると、前記ロッドは上方に上弁座との密封係合へと移動し、透析液レベルが特定のレベルより下に低下すると、前記ロッドは下弁座との密封係合へと降下する。代わりに、上弁座および下弁座との流体密封を生じさせることができる様々な他の形状のいずれかを有する弁部材を脱気装置の弁アセンブリに用いることができる。いくつかの実施では、例えば、円盤状またはパック状の弁部材が用いられる。
特定の実施において、開口172,174を形成する上弁座166および下弁座166,168の表面は、弁部材と上弁座および下弁座166,168との間の適切な係合を保証するのを支援するためにテーパー状をなしている。
ピストン154のピストンヘッド158は弾性材料から形成されていると記載されているが、ピストンヘッド158と流体チャンバ144を形成するハウジング142の部分との間に流体密封を提供する様々な他の構成のいずれも用いることができる。いくつかの実施において、例えば、ピストンヘッドは、流体チャンバ144を形成するハウジング142の部分の内表面との流体密封を形成するために、その周のまわりに配置された弾性o−リングを備えた比較的硬質な部材である。
血液透析システム100は、脱気装置125の流体チャンバ144に透析液を引き込み、脱気装置125の流体チャンバ144から気体および透析液を押し出すために、脱気装置125と協働するピストンポンプを備えると記載されているが、他の種類のポンプを用いることができる。特定の実施では、例えば、シリンジポンプが、脱気装置125の流体チャンバ144に透析液を引き込み、次いで、流体チャンバ144から気体および透析液を排出する方法で、脱気装置125に接続される。
血液透析システム100は単一の脱気装置を備えると記載されているが、これに代わって、多数の脱気装置を用いることができる。特定の実施において、例えば、2つの脱気装置が透析液回路に沿って並列に配置される。流体流入ライン132および流体流出ライン134は、例えば、前記脱気装置のうちの一方に接続する第1分枝と、他方の脱気装置に接続する第2分枝とにそれぞれ分割され得る。この形態は、透析液が前記脱気装置の一方に引き込まれている間に、他方の脱気装置から透析液が排出されること、およびその逆を可能にする。その結果、透析液の透析液回路を通る実質的に連続した流れが治療の全体にわたって維持され得る。
上記の脱気装置が吸着剤装置120を退出する流体ライン(すなわち流体流入ライン132)に直接接続されると記載されているが、いくつかの実施においては、図9に示すように、透析液貯蔵器266が脱気装置125と吸着剤装置120との間に配置される。流体ライン267は吸着剤装置120を透析液貯蔵器266に接続し、また脱気装置125の流入ライン132は脱気装置125を透析液貯蔵器266に接続する。より具体的には、流入ライン232は、透析液貯蔵器266の頂部領域のポートに接続される。透析液貯
蔵器266は、容器によって形成されたチャンバ268内の透析液の体積にほぼ適合し得る軟質容器(例えば軟質バッグ)である。前記軟質容器は、例えば、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレン、および/またはポリプロピレンのような様々な可撓性材料のいずれかから形成され得る。特定の実施において、軟質容器は約50ミリリットル〜約100ミリリットルの透析液を保持することができる。
蔵器266は、容器によって形成されたチャンバ268内の透析液の体積にほぼ適合し得る軟質容器(例えば軟質バッグ)である。前記軟質容器は、例えば、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレン、および/またはポリプロピレンのような様々な可撓性材料のいずれかから形成され得る。特定の実施において、軟質容器は約50ミリリットル〜約100ミリリットルの透析液を保持することができる。
使用中、透析液貯蔵器266は透析液によって充填されており、脱気装置125を用いて透析液を透析液貯蔵器266から脱気装置125の流体チャンバ144に引き込む。次に、前記透析液は、流体チャンバ144から、流体流出ライン134を介して、導電率計145を含む透析液回路の下流構成要素へ押し出される。吸着剤装置120から透析液貯蔵器266に進入する透析液に含まれる任意の気体は、透析液貯蔵器266の頂部領域に集まる傾向がある。脱気装置125の流入ライン132は透析液貯蔵器266の頂部領域のポートに接続されているので、脱気装置125は、透析液を除去する前に透析液貯蔵器266内に存在する任意の気体を除去することができる。特定の場合には、透析液貯蔵器266の気体体積は、脱気装置125が単一のピストンストローク中に除去することができる流体体積を超えてもよい。そのような場合には、ピストンの初期の1回以上のストロークは透析液貯蔵器266から気体のみを除去するであろう。前記気体が脱気装置125を通って排出ライン126を介して排出バッグ180に送られる際、脱気装置125の流体チャンバ144内の結果として生じる圧力は、流出側逆止弁152の抵抗に打ち勝つのには不十分である。その結果、前記気体は、ボール弁アセンブリ164の弁座166,168の開口172,174のみを介して脱気装置125を退出する。気体が透析液貯蔵器266から除去されるにつれ、透析液貯蔵器266は、チャンバ268内の透析液および気体の残量に適合するように潰れる。チャンバ268から気体を除去した後、透析液の液位(dialysate level)は、脱気装置125の流入ライン132が接続されているポートに
到達する。その結果として、続くピストンストロークによって、透析液は脱気装置125の流体チャンバ144に引き込まれ、次いで脱気装置125の流体チャンバ144から排出させられるであろう。脱気装置125を有する透析液貯蔵器266の使用は、十分な体積の透析液が治療の全体にわたって容易に利用可能であるようにすることを支援し得る。
到達する。その結果として、続くピストンストロークによって、透析液は脱気装置125の流体チャンバ144に引き込まれ、次いで脱気装置125の流体チャンバ144から排出させられるであろう。脱気装置125を有する透析液貯蔵器266の使用は、十分な体積の透析液が治療の全体にわたって容易に利用可能であるようにすることを支援し得る。
いくつかの実施において、図10に示すように、脱気装置125の流入ライン132および流出ライン134の双方は、透析液貯蔵器266の頂部領域のポートに接続されている。さらに、図9に示した実施と異なり、流出ラインは透析液貯蔵器266に接続されている。流出ライン269は、流出ライン269を介して透析液貯蔵器266を退出する透析液が、導電率計145を通ってダイアライザー135に案内され、次いで吸着剤装置120を通って透析液貯蔵器266へと再循環されるように、透析液貯蔵器266を透析液回路の残部に接続する。いくつかの実施において、脱気装置125が達成できるよりも速い速度で、透析液回路を介して透析液をポンプ輸送することが望ましい。図10に示した構成は、透析液が、脱気装置125の圧送性能とは実質的に無関係な速度で、透析液貯蔵器266へ、および透析液貯蔵器266から、ポンプ輸送されることを可能にする。この実施における脱気装置125は、気体を実質的に含まない透析液貯蔵器266を維持するのに十分な速度で作動されることのみを必要とする。脱気装置125が作動されると、透析液貯蔵器266の頂部領域に集まっていた任意の気体は脱気装置125の流体チャンバ144に引き込まれ、次いで排出ライン126および排出バッグ180を介して大気に排出される。透析液貯蔵器266に含まれている気体の体積が脱気装置125の流体チャンバ144の容積よりも小さい場合には、ピストン154が往復運動すると、気体および透析液の双方が流体チャンバ144に引き込まれるであろう。流体チャンバ144に引き込まれる透析液は、ピストン154の上昇行程中に流体流出ライン134を介して透析液貯蔵器266へ単に送り戻されるであろう。透析液からの空気の除去、および透析液の透析液回路を介したポンプ輸送の双方を行うのではなく、脱気装置125を透析液貯蔵器266から空気を除去するために専用化する(dedicate)ことによって、増大したポンプ流量を
用いることができる。
用いることができる。
軟質容器は脱気装置125と共に用いられると記載されているが、これに代わって、軟質容器は本願に記載した様々な他の脱気装置のいずれとも共に用いることができることが理解されるはずである。
透析液への注入剤の計量が透析液回路を通る透析液の検出流量に基づいて制御されると記載されているが、特定の実施では、透析液への注入剤の計量は導電率センサー145の導電率読み取り値に基づいて制御される。そのような実施形態では、脱気装置125による透析液からの気体の除去は、注入剤が所望の速度で透析液に送達され、所望の総量の注入剤が透析液に送達されることを保証するのを支援することができる。
いくつかの実施において、これに代わって、またはこれに加えて、モジュール105は、注入剤溶液容器136のわずかに上流、および/または塩化ナトリウム容器138のわずかに上流に配置された導電率計を備える。これらの導電率計は、流体流出ライン134を通過する流体に送達される塩化ナトリウム溶液および/または注入剤溶液の量を制御するために用いることができる。透析液の導電率を測定する前に透析液から気体を除去することにより、透析液中のナトリウムおよび注入剤のレベルを導電率読み取り値に基づいて予想し得る正確さを向上することができ、したがって、流体流出ライン134を通過する透析液に所望量の塩化ナトリウム溶液および/または注入剤溶液が送達されるようにすることを支援し得る。
モジュール105に接続された外部構成要素(例えば、吸着剤装置120、脱気装置125、注入剤容器136、塩化ナトリウム容器138、バッグ180、透析液バッグ202、ドレン容器203およびそれらの関連する流体ライン)は使い捨てである、すなわち単回使用の使い捨て構成要素であると記載されているが、これに代わって、これらの構成要素のいずれも再使用可能であってもよい。例えば、それらの構成要素は、塩素系漂白剤洗浄処理(chlorine bleach rinses)および/または他の化学的洗浄処理(chemical rinses)のような殺菌技術に耐えるように構成され得る。殺菌中、脱気装置125から延びる排
出ライン126は、脱気装置125の流体チャンバ144に化学的洗浄処理を導入するために用いられる。具体的には、流体チャンバ144が排出ライン126を介して逆向きに充填される。したがって、流入側逆止弁および流出側逆止弁150,152のために、流入側および流出ライン132,134を介して流体チャンバに化学的洗浄処理を導入するのが困難な場合にさえ、排出ライン126は比較的容易な洗浄プロセス(rinsing process)を可能にする。
出ライン126は、脱気装置125の流体チャンバ144に化学的洗浄処理を導入するために用いられる。具体的には、流体チャンバ144が排出ライン126を介して逆向きに充填される。したがって、流入側逆止弁および流出側逆止弁150,152のために、流入側および流出ライン132,134を介して流体チャンバに化学的洗浄処理を導入するのが困難な場合にさえ、排出ライン126は比較的容易な洗浄プロセス(rinsing process)を可能にする。
排出ライン126は、気体および溢れた透析液を排出バッグ180に移送するように、脱気装置125に接続されていると記載されているが、特定の実施では、脱気装置125にはそのような排出ラインが接続されていない。そのような実施では、例えば、脱気装置125は、直接ボール弁アセンブリ164の上弁座168の開口174を介して大気に排気され得る。
モジュール105は、注入剤溶液および塩化ナトリウム溶液を各々の容器から流体流出ライン134に移動させるためのポンプ244,246を備えると記載されているが、これに代わって、またはこれに加えて、他の技術を用いることができる。特定の実施では、例えば、注入剤溶液および塩化ナトリウム溶液をそれらの各容器から流体流出ライン134に引き込むために真空が用いられる。流体流出ライン134内の透析液の流量は、例えば、流体流出ライン134に溶液を引き込む真空を生じさせることができる。いくつかの実施では、ベンチュリー管が、流体流出ライン134に沿って、注入剤溶液容器136および塩化ナトリウム溶液容器138から延びるライン137,139が流体流出ライン1
34に合流する位置に提供される。ベンチュリー管は、溶液をそれらの各容器から流体流出ライン134に引き込むために十分な真空が生じるようにすること支援し得る。真空を用いて溶液をそれらの各容器から引き出す実施において、流体流出ライン134への注入剤溶液および塩化ナトリウム溶液の流量を制御するために、注入剤溶液容器136および塩化ナトリウム溶液容器138から通じるライン内に弁が備えられ得る。これらの弁は、モジュール105内のマイクロプロセッサに接続され、そのマイクロプロセッサによって制御され得る。
34に合流する位置に提供される。ベンチュリー管は、溶液をそれらの各容器から流体流出ライン134に引き込むために十分な真空が生じるようにすること支援し得る。真空を用いて溶液をそれらの各容器から引き出す実施において、流体流出ライン134への注入剤溶液および塩化ナトリウム溶液の流量を制御するために、注入剤溶液容器136および塩化ナトリウム溶液容器138から通じるライン内に弁が備えられ得る。これらの弁は、モジュール105内のマイクロプロセッサに接続され、そのマイクロプロセッサによって制御され得る。
他の実施形態では、注入剤溶液および塩化ナトリウム溶液は、重力に基づく送達システムを用いて透析液に送達される。そのような実施において、注入剤溶液および塩化ナトリウム溶液の流量は弁を用いて制御することができる。
血液透析器を退出する透析液に希釈水が注入されると記載されているが、いくつかの実施では、希釈水はモジュール105を退出し、血液透析器110に進入する透析液に注入される。前記希釈水は、例えば、脱気装置125の流体流出ライン134に送達することができる。そのような実施において、流体流出ライン134に希釈水を送達するために、血液透析器110は希釈水容器141から希釈水を引き出すことができ、その希釈水をモジュール105に送達する。そこで、前記希釈水は、塩化ナトリウム溶液容器138を流体流出ライン134に接続する流体ライン139に接続する流体ラインを通過する。前記希釈水は、ポンプ246を作動させ、前記希釈水が通過するラインに沿って配置された弁を開放することにより、流体流出ライン134へ計量され得る。同様に、塩化ナトリウム溶液は、ポンプ246を作動させ、弁248を開放することにより、流体流出ライン134へ計量され得る。
本願に記載したシステムは、透析器110に接続された透析液再生モジュールを備えると記載されているが、他の構成も可能である。いくつかの実施において、例えば、モジュールの様々な構成要素は単一の透析器に組み込まれる。
いくつかの実施において、脱気装置は、透析器の様々な内部構成要素(例えばポンプ、センサーなど)と協働するように構成された透析液構成要素キャリヤ(時として透析液構成要素カセットと称される)に組み込まれている。例えば、図11および図12を参照すると、血液透析システム300は、底部モジュール306上に載った上部モジュール304を有する血液透析器302を備える。透析液構成要素キャリヤ308(図12に図示)は底部モジュール306の引出し310の内に収容されている。脱気装置312を含む様々な透析液ラインおよび構成要素は、透析液構成要素キャリヤ308の基部314に接続されている。血液構成要素キャリヤ308の様々な流体ラインは、治療中に透析液が再循環される透析液回路を形成するために、ダイアライザー135、吸着剤装置120および透析液貯蔵器316に接続されている。透析液構成要素キャリヤの付加的な流体ラインは、透析液が透析液回路から除去され、廃棄のためにドレン容器318に移送されるようにするために、ドレン容器318に接続されている。さらに、透析液構成要素キャリヤの流体ラインは、希釈水、塩化ナトリウム溶液および注入剤溶液が透析液回路に送達されるようにするために、希釈水容器320、塩化ナトリウム容器322、および注入剤容器324にそれぞれ接続されている。
図13を参照すると、6つのポンプライン(すなわち透析器流入側ポンプライン326、透析器流出側ポンプライン328、限外濾過液ポンプライン330、希釈水ポンプライン332、塩化ナトリウム溶液ポンプライン333、および注入剤ポンプライン334)は、透析液構成要素キャリヤ308の基部314に形成された開口内に配置されている。ポンプラインセグメントは、透析機302の底部モジュール306の内部の蠕動ポンプと協働して、透析液回路を介して透析液および他の流体をポンプ輸送する。血液構成要素キ
ャリヤ308の基部314には付加的な開口も提供され、該開口を介して底部モジュール306の他の機器(例えばセンサー、ヒーターなど)が血液構成要素キャリヤ308の様々な流体ラインにアクセスすることを可能にする。圧力センサーカプセル336およびアンモニウムセンサーカプセル338は、透析液構成要素キャリヤ308の基部314に形成された開口内に配置され、かつ血液透析器302の底部モジュール306にそれぞれ位置する圧力センサーおよびアンモニウムセンサーと協働するように構成されている。
ャリヤ308の基部314には付加的な開口も提供され、該開口を介して底部モジュール306の他の機器(例えばセンサー、ヒーターなど)が血液構成要素キャリヤ308の様々な流体ラインにアクセスすることを可能にする。圧力センサーカプセル336およびアンモニウムセンサーカプセル338は、透析液構成要素キャリヤ308の基部314に形成された開口内に配置され、かつ血液透析器302の底部モジュール306にそれぞれ位置する圧力センサーおよびアンモニウムセンサーと協働するように構成されている。
脱気装置312はまた、基部314に形成された開口内に固定されている。脱気装置312は、上述したそれらの脱気装置に類似した構造を有する。脱気装置312の断面図である図14に示すように、脱気装置312は、比較的強直な半球形ハウジング342と、ハウジング342の底部環状表面に固定された可撓性膜343とを備える。可撓性膜343は、ハウジング342内の底部開口を被覆する。ハウジング342は、流入側逆止弁350および流出側逆止弁352がそれぞれ配置された流入ポートおよび流出ポート346,348をさらに画定する。流入ラインおよび流出ライン354,356は流入ポートおよび流出ポート346,348に接続されている。ボール弁アセンブリ164は流体チャンバの頂部領域に配置されている。
ハウジング342は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PETE)、ポリ塩化ビニル(PVC)、高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、ポリプロピレン、および/またはポリスチレンを含む様々な硬質材料のいずれかから形成され得る。膜343は、例えば、シリコーン、ポリ塩化ビニル(PVC)、および/またはポリエチレンを含む様々な弾性材料のうちのいずれかから形成され得る。
脱気装置312は、典型的には、透析液構成要素キャリヤ308の基部314とは独立して形成され、基部314に恒久的に取り付けられている。脱気装置312は、例えば、基部314に対して接着接合および/または熱接合され得る。これに代わって、脱気装置312は、基部314に対して解放可能に取り付けることができる。特定の実施では、例えば、脱気装置312は、透析液構成要素のキャリヤ308の基部314に形成された開口にスナップ嵌合するように設計されている。
図11〜図13に示すように、使用中に、脱気装置312と反対側の流体流入ライン354の端部領域は透析液貯蔵器316に接続されており、脱気装置312と反対側の流体流出ライン356の端部領域は、透析器流入ポンプライン326に接続されている。ハウジング342および膜343は共に流体チャンバ344を形成する。引出し310が閉鎖されているときには、透析液構成要素キャリヤ308およびその構成要素は、透析液構成要素キャリヤ308およびその構成要素を底部モジュール306の機器支持面に対して圧迫するように、機械的に持ち上げられている。
図15は、底部モジュール306の引出しの空洞上に配置された透析器流出側ポンプ358、透析器流入側ポンプ360、限外濾過液ポンプ362、希釈水ポンプ364、塩化ナトリウム溶液ポンプ365、注入剤ポンプ366、導電率計145、アンモニウムセンサー368、血液漏出検知器370、圧力センサー372、温度センサー374、およびヒーター376を示す底部モジュール306の切り取り図である。ポンプ358,360,362,364,365,366の各々は、回転フレームの周のまわりに配置された多数の転動部材を備えた蠕動ポンプである。透析液構成要素キャリヤ308の基部314に固定されたポンプライン326,328,330,332,333,334が、ポンプ358,360,362,364,365,366の転動部材に対して押し付けられると、ポンプライン326,328,330,332,333,334は、引出し310の底面に沿って形成された凹部内または軌道内に偏向する。ポンプフレームが回転されると、前記転動部材は関連するポンプラインに圧力を印加し、システムのポンプラインおよび様々
な他の透析液ラインを介して透析液および他の溶液を押し出す。
な他の透析液ラインを介して透析液および他の溶液を押し出す。
導電率計145、アンモニウムセンサー368、血液漏出検知器370、圧力センサー372および温度センサー374は、それらの機器に関連するラインを通過する透析液の導電率、アンモニウムレベル、血液、圧力および温度をそれぞれ検出することができる任意の様々な装置であり得る。
ヒーター376は、透析液回路を流れる透析液の温度を所望の温度(例えばおおよそ体温)に上昇させ、次いで流れる流体を許容可能な温度範囲内に維持することができる。
図16に示すように、ピストンポンプ378は底部モジュール306の底面から延びている。上記に記載したピストンポンプに類似して、ピストンポンプ378は、円盤382が回転すると、ピストン380を垂直方向に往復運動させる回転円盤382に固定されたピストン380を備える。ピストン380は、ピストンシャフト386に固定されたピストンヘッド384を備え、前記ピストンシャフト386は回転円盤382に固定されている。図16に示すように、ピストンポンプ378は、底部モジュール306の引出し310が完全に閉鎖されているときには、ピストンヘッド384が脱気装置312の膜343と整合するように配置されている。使用中、脱気装置312の流体チャンバ344の容積を変化させるために、膜343がピストンヘッド384と共に後退することを保証するために、ピストンヘッド384は膜343に固定されている。ピストン380は、例えば、ピストンシャフト386に沿ってピストンヘッド384を通って延びる真空チャネルを備えることができる。前記真空チャネルは、該チャネル内の真空圧がピストンヘッド384に対して膜343を保持するように、透析器302内の真空源に接続されている。これに代わって、ピストンヘッド384は、使用の間に、膜343に接着接合され得る。ピストン380は、使用の間に、脱気装置312の可撓性膜343を変形させて、流体チャンバ344の容積を変化させることができ、よって流体チャンバ344内の圧力を変化させることができる。従って、ピストンポンプ378を上述したピストンポンプに類似した方法で用いて、流体流入ライン354を介して透析液を流体チャンバに引き込み、流体チャンバ344から気体を排気し、次いで透析液を流体チャンバ344から流体流出ライン356を介して押し出すことができる。
図16に示すように、ピストンポンプ378は底部モジュール306の底面から延びている。上記に記載したピストンポンプに類似して、ピストンポンプ378は、円盤382が回転すると、ピストン380を垂直方向に往復運動させる回転円盤382に固定されたピストン380を備える。ピストン380は、ピストンシャフト386に固定されたピストンヘッド384を備え、前記ピストンシャフト386は回転円盤382に固定されている。図16に示すように、ピストンポンプ378は、底部モジュール306の引出し310が完全に閉鎖されているときには、ピストンヘッド384が脱気装置312の膜343と整合するように配置されている。使用中、脱気装置312の流体チャンバ344の容積を変化させるために、膜343がピストンヘッド384と共に後退することを保証するために、ピストンヘッド384は膜343に固定されている。ピストン380は、例えば、ピストンシャフト386に沿ってピストンヘッド384を通って延びる真空チャネルを備えることができる。前記真空チャネルは、該チャネル内の真空圧がピストンヘッド384に対して膜343を保持するように、透析器302内の真空源に接続されている。これに代わって、ピストンヘッド384は、使用の間に、膜343に接着接合され得る。ピストン380は、使用の間に、脱気装置312の可撓性膜343を変形させて、流体チャンバ344の容積を変化させることができ、よって流体チャンバ344内の圧力を変化させることができる。従って、ピストンポンプ378を上述したピストンポンプに類似した方法で用いて、流体流入ライン354を介して透析液を流体チャンバに引き込み、流体チャンバ344から気体を排気し、次いで透析液を流体チャンバ344から流体流出ライン356を介して押し出すことができる。
図17を参照すると、使用中、透析液は、透析液ライン、ダイアライザー135、吸着剤装置120、透析液貯蔵器316、脱気装置312、および透析液構成要素キャリヤ308に接続された様々な他の透析液構成要素によって形成された透析液回路を介して循環される。前記透析液は血液から毒素を除去するために血液と共にダイアライザー135を通過する。ダイアライザー135を退出する使用済みの透析液は吸着剤装置120に送られ、そこで使用済みの透析液から尿素を含む毒素が取り除かれる。吸着剤装置120を退出する再生された透析液は脱気装置312を通過し、脱気装置312は再生された透析液から気体を排気する。再生された透析液が脱気装置312を退出した後に、再生された透析液が所望の濃度のマグネシウム、カルシウム、カリウムおよびナトリウムを有することを保証するために、再生された透析液に注入剤溶液および/または塩化ナトリウム溶液が導入され得る。同様に、透析液が吸着剤装置120に進入する前に、透析液に希釈水が導入され得る。上記で検討したように、透析液に添加される注入剤溶液、塩化ナトリウム溶液、および/または希釈水の量は導電率計145の読み取り値に基づいて制御することができる。透析液から気体を除去することによって、脱気装置312は、システムが透析液に添加するべき注入剤溶液、塩化ナトリウム溶液、および/または希釈水の所望量を判定する能力を向上する。再生された透析液は、次に、透析液回路を通って再度循環され、患者の血液をろ過するために再使用される。
上記で検討した種類の透析液構成要素キャリヤを用いる透析システムおよび方法に関する追加情報は、2009年8月4日出願の「Dialysis Systems, Components, and Method
s」と題された米国特許出願第61/231,220号に見られる。前記文献は、参照に
よって本願に援用される。
s」と題された米国特許出願第61/231,220号に見られる。前記文献は、参照に
よって本願に援用される。
脱気装置312は気体を大気に直接排気すると記載されているが、これに代わって、排出ラインは、脱気装置312から排出口を介して逃げる気体および液体が排出バッグまたは容器中に収集されるように、脱気装置312の排出口(例えば開口部)に接続され得る。
血液透析システム300は、希釈水は透析液が吸着剤装置120に到達する前に透析液に導入され、塩化ナトリウム溶液は透析液が吸着剤装置120を退出した後に透析液に導入されるように構成されているが、他の配置も可能である。特定の実施において、例えば、システムは、希釈水および塩化ナトリウム溶液の双方が、透析液が吸着剤装置120に進入する前に透析液に導入されるように構成されている。ポンプ、ポンプライン、および希釈水容器320および塩化ナトリウム溶液容器322の送達に関連するラインセグメントは、例えば、流動する透析液に希釈水および塩化ナトリウム溶液を送達するように再構成され得る。これに代わって、希釈水容器320および塩化ナトリウム溶液容器322から延びるラインは、作動三方弁を介して共通ラインに接続され得る。この例における共通ラインはその反対端において図13のポンプライン332に接続され得る。前記三方弁は、ポンプライン332に関連するポンプが作動されると、共通ラインを介して、希釈水または塩化ナトリウム溶液が透析液に送達されるか、または液体が透析液に送達されないように、作動させることができる。
上述したシステムは、透析液が吸着剤装置120に進入する前(すなわち吸着剤装置の前の位置)に、希釈水(例えば水道水)を透析液に送達するように構成されているが、これに代わって、またはこれに加えて、本願に記載したシステムのいずれも、透析液が吸着剤装置12を退出した後(すなわち吸着剤装置の後の位置)に、希釈水が透析液に導入されるように構成され得る。そのような実施では、希釈水はダイアライザー135に送達される前に吸着剤装置120を通過しないであろう。従って、そのような実施においては、希釈水は、典型的には、AAMI水のように事前にろ過または精製された水である。
上記のピストンポンプはピストンを往復運動させるために回転円盤を用いると記載されているが、ピストンを往復運動させる様々な他の技術のいずれも用いることができる。ピストンポンプは、例えば、ピストンを駆動するステッパーモータを備え得る。これに代わって、液圧または空気圧駆動ピストンポンプを用いることができる。
特定の実施において、ピストンの往復動作は、回転源(rotational source)、リニアモ
ーター、ソレノイド、ボールねじまたは他の拍動流源(pulsatile flow sources)によって生成される。
ーター、ソレノイド、ボールねじまたは他の拍動流源(pulsatile flow sources)によって生成される。
上記に記載したシステムは使用済みの透析液から毒素を除去する吸着剤装置120を用いているが、これに代わって、またはこれに加えて、使用済みの透析液から毒素を除去するために他の種類の装置を用いることができる。本願に記載した脱気装置は、任意のそのような装置から退出する透析液から気体を有用に除去することができる。
前記脱気装置は、使用済みの透析液を再生するように適合された血液透析システムに用いられると記載されているが、前記脱気装置は同様に、使用済みの透析液を単に廃棄する従来のシングルパス血液透析システムにおいて用いることができる。前記脱気装置は、例えば、血液透析治療中にそのようなシステムの透析液回路に(例えば緩んだ取り付け部品、コネクタなどを介して)進入し得る空気のような任意の気体を有利に除去することができる。
前記脱気装置は透析液から気体を除去する透析液構成要素セットの一部であると記載されているが、これに代わって、またはこれに加えて、前記脱気装置は、血液から気体を除去するために血液構成要素セットにおいて用いることができる。
前記脱気装置は血液透析システムにおいて用いられると記載されているが、前記脱気装置は、同様に腹膜透析システムのような他の種類の透析システムにおいて用いることができる。本願に記載した脱気装置はまた、腹膜薬物送達装置、癌治療輸液装置、薬物輸液装置および外科用吸引器(surgery suction devices)のような様々な他の種類の医療システ
ムのいずれにおいても用いることができる。
ムのいずれにおいても用いることができる。
他の実施は以下の特許請求の範囲の範囲内にある。
Claims (33)
- 流体流入ラインと、
脱気装置であって、
前記流体流入ラインと流体連通した流体チャンバを画定するハウジングと、
流体チャンバの上方で下弁座と上弁座との間に配置された弁部材とを備え、前記下弁座は開口を画定し、かつ前記上弁座は開口を画定する、脱気装置と、
前記脱気装置を退出する流体が流体流出ラインを通って流れるように前記脱気装置と流体連通した流体流出ラインと、
前記流体流入ラインを介して前記流体チャンバに流体を引き込み、かつ前記流体流出ラインを介して流体チャンバから流体を押し出すように作動可能なポンプと
を備える、透析システム。 - 前記流体が吸着剤装置を退出した後に前記流体が前記流体流入ラインを通って流れるように、前記流体流入ラインと流体連通した吸着剤装置をさらに備える、請求項1に記載の透析システム。
- 前記流体流出ラインに沿って配置されたセンサーをさらに備え、前記センサーは前記流体流出ラインを通って流れる流体の1つ以上のパラメーターを測定するように構成されている、請求項1または2に記載の透析システム。
- 前記脱気装置は前記吸着剤装置と前記センサーとの間に配置されている、請求項3に記載の透析システム。
- 前記センサーは前記流体流出ラインを介して流れる流体の導電率を測定するように構成された導電率センサーである、請求項3に記載の透析システム。
- 流体が前記脱気装置を退出した後にダイアライザーを介して流れるように、前記流体流出ラインと流体連通したダイアライザーをさらに備える、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の透析システム。
- 前記流体流入ラインに沿って配置された流入側逆止弁と、前記流体流出ラインに沿って配置された流出側逆止弁とをさらに備える、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の透析システム。
- 前記流体チャンバに負圧が印加される場合に、流体が上弁座および下弁座の開口をより容易に通過し、次いで流入側逆止弁を通過するように、前記流入側逆止弁は前記弁部材より大きな流れ抵抗を有する、請求項7に記載の透析システム。
- 前記流体チャンバに正圧が印加される場合に、流体が上弁座および下弁座の開口をより容易に通過し、次いで流出側逆止弁を通過するように、前記流出側逆止弁は前記弁部材より大きな流れ抵抗を有する、請求項7に記載の透析システム。
- 前記脱気装置は、弁部材が下弁座または上弁座に対して着席していない場合には、気体が前記開口を介して流体チャンバから大気に排気され得るように、前記流体チャンバが大気と連通するように構成されている、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の透析システム。
- 前記脱気装置のハウジングは、前記流体チャンバの容積を変化させるように変形することができる膜を備える、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の透析システム。
- 前記ポンプは前記膜を変形させるように構成されたピストンを備える、請求項11に記載の透析システム。
- 前記透析システムは、基部を有する透析液構成要素キャリヤを備え、前記脱気装置は前記透析液構成要素キャリヤの基部に取り付けられている、請求項10乃至12のいずれか1項に記載の透析システム。
- 第2脱気装置をさらに備え、前記脱気装置は、一方の脱気装置から流体が排出されているときに、他方の脱気装置に流体が引き込まれ得るように構成されている、請求項1乃至13のいずれか1項に記載の透析システム。
- 前記吸着剤装置と脱気装置との間に配置された流体貯蔵器をさらに備え、前記流体貯蔵器は前記吸着剤装置および脱気装置の双方と流体連通している、請求項1乃至14のいずれか1項に記載の透析システム。
- 前記流体貯蔵器は軟質容器を備える、請求項15に記載の透析システム。
- 前記流体流入ラインは、前記軟質容器の頂部領域に形成されたポートに接続されている、請求項16に記載の透析システム。
- 前記流体貯蔵器は約50ミリリットル〜約100ミリリットルの流体を収容する大きさに形成されている、請求項15に記載の透析システム。
- 前記弁部材は球である、請求項1乃至18のいずれか1項に記載の透析システム。
- 前記球は浮力を有する、請求項19に記載の透析システム。
- 前記球は中空である、請求項20に記載の透析システム。
- 前記ポンプはピストンポンプである、請求項1乃至21のいずれか1項に記載の透析システム。
- 前記透析システムは血液透析システムである、請求項1乃至22のいずれか1項に記載の透析システム。
- 前記透析システムは腹膜透析システムである、請求項1乃至22のいずれか1項に記載の透析システム。
- 該透析システムは、使用の間に、透析液が前記脱気装置を介して流れるように構成されている、請求項1乃至24のいずれか1項に記載の透析システム。
- 該透析システムは、使用の間に、血液が前記脱気装置を介して流れるように構成されている、請求項1乃至23のいずれか1項に記載のシステム。
- チャンバ、液体流入ポート、および液体流出ポートを画定するハウジングと、
往復運動可能部材が往復運動するにつれて前記チャンバ内の圧力を変化させるように構成された往復運動可能部材と、
前記チャンバの上方で下弁座と上弁座との間に配置された浮遊弁部材とを備える脱気装置であって、前記下弁座は開口を画定し、前記上弁座は開口を画定し、
前記浮遊部材は、前記往復運動可能部材が第1方向に移動される場合には下弁座の開口を密閉し、かつ前記往復運動可能部材が第2方向に移動される場合には上弁座の開口を密閉するように構成されている、脱気装置。 - 流体チャンバに真空圧を印加することによって、透析流体を脱気装置の流体チャンバ内に引き込むことと、前記流体チャンバ内では前記透析流体から気体が放出されることと、
前記流体チャンバに第1期間にわたって正圧を印加することによって、前記流体チャンバから前記気体を押し出すことと、
次いで第2期間にわたって正圧を印加し続けることによって、前記流体チャンバから透析流体を押し出すこととを含む、脱気方法。 - 前記流体チャンバの上方で下弁座と上弁座との間に配置された弁部材を備え、前記下弁座は開口を画定し、かつ前記上弁座は開口を画定する、請求項28に記載の脱気方法。
- 前記透析流体を流体チャンバ内に引き込むことは、前記下弁座によって画定された開口を密閉するように、前記弁部材を前記下弁座に引き付けることを含む、請求項29に記載の脱気方法。
- 前記流体チャンバから透析流体を押し出す前に、前記弁部材は、前記上弁座に画定された開口を前記上弁座に対して密閉するように押し付けられる、請求項29または30に記載の脱気方法。
- 前記脱気装置に接続された往復運動可能部材を第1方向に移動させることによって、前記流体チャンバに真空圧が印加され、前記脱気装置に接続された往復運動可能部材を第1方向とは反対の第2方向に移動させることによって、前記流体チャンバに正圧が印加される、請求項28乃至31のいずれか1項に記載の脱気方法。
- 前記透析流体は透析流体貯蔵器から流体チャンバに引き込まれ、前記透析流体貯蔵器は前記流体チャンバよりも大量の流体を収容する大きさに形成されている、請求項28乃至32のいずれか1項に記載の脱気方法。
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