JP2016116603A - 血液透析装置およびその作動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】除水量の精度を大幅に向上できる血液透析装置およびその作動方法を提供する。【解決手段】透析液供給室と透析液供給室との間に変位可能な隔壁を有する透析液供給・受入要素９ａ、９ｂと、循環ポンプ８と、透析液供給経路１６と、除水ポンプ２０と、リリーフ弁２３と、を有する血液透析装置において、透析液供給経路１６に、給液ポンプ２４の出側圧力を任意の圧力に制御可能な圧力制御弁３１を付設するとともに、除水ポンプ２０の作動のオン・オフに伴う循環ポンプ８の出側圧力の変動に応じて、透析液供給経路１６に連通された透析液供給・受入要素９ａ、９ｂの透析液供給室が満杯になった後の給液ポンプの出側圧力を、前記リリーフ弁により制御された循環ポンプ８の出側圧力の上限圧力に実質的に合わせるべく、前記圧力制御弁３１を制御可能な制御装置３２を設けたことを特徴とする血液透析装置、およびその作動方法。【選択図】図１

Description

本発明は、血液透析装置およびその作動方法に関し、とくに、透析中に患者からの除水が行われる場合、その除水量の精度を向上できるようにした血液透析装置およびその作動方法に関する。

血液透析装置は、既に広く実用化されており、その代表的なものとして、たとえば図３に示すような装置が知られている（たとえば、特許文献１）。図３に示す血液透析装置１において、２は血液流路３と透析液流路４との間に透析膜５を有し、両流路３、４間で血液透析を行う血液透析要素（ダイアライザーとも呼ばれる）を示している。血液流路３には、患者の動脈側からの血液が血液回路６を通して供給され、透析済の血液が静脈側に戻される。

上記血液透析要素２の透析液流路４には、実質的に閉回路からなる透析液循環路７が接続され、連通されている。透析液循環路７に設けられた循環ポンプ８により、透析液循環路７の透析液往路７ａからの透析前の透析液が透析液流路４に供給され、透析済の透析液が透析液復路７ｂに戻される。この透析液循環路７は、上述の如く実質的に閉回路に構成されているが、この閉回路から後述の除水ポンプにより定量的に少量の透析液が排出されるので、それに見合う少量の水分が血液中から透析膜５を通して患者の血液中から透析液循環路７中に抜き取られる。

透析液循環路７の往路７ａには、透析液供給・受入要素９ａの透析液供給室１０ａが接続され、ここから透析液往路７ａに透析前の透析液が供給される。透析液循環路７の復路７ｂには、透析液供給・受入要素９ａの透析液受入室１１ａが接続され、透析済の透析液がここに戻される。透析液供給室１０ａと透析液受入室１１ａとは変位可能な（例えば、弾性膜からなる）隔壁１２ａによって隔離されており、透析液供給により透析液供給室１０ａが縮小した分、透析液受入室１１ａが膨張できるようになっている。

上記透析液供給・受入要素９ａに加え、もう一つの透析液供給・受入要素９ｂが設けられており、該透析液供給・受入要素９ｂも同一の構成を有し、透析液供給室１０ｂ、透析液受入室１１ｂ、変位可能な隔壁１２ｂを有している。

透析液循環路７の透析液供給・受入要素９ａ、９ｂの入出口には、往路７ａ側に開閉弁（二方弁）からなる切替弁１３ａ、１３ｂが、復路７ｂ側に開閉弁（二方弁）からなる切替弁１４ａ、１４ｂが、それぞれ設けられており、これら切替弁による切り替えにより、透析のために各透析液供給・受入要素を交互に切り替え使用できるようになっている。

切り替え使用される透析液供給・受入要素９ａ、９ｂのうちいずれか一方は透析のために使用されて透析液循環路７と連通されるが、他方は、透析液循環路７と遮断され、その間に新しい未使用の透析液が供給されるとともに使用済みの透析液が排出される。

新しい未使用の透析液の供給は、透析休止中の透析液供給・受入要素の透析液供給室に対し、切替弁１５ａ、１５ｂを備えた透析液供給経路１６を通して行われ、使用済みの透析液の排出は、透析休止中の透析液供給・受入要素の透析液受入室に対し、切替弁１７ａ、１７ｂを備えた使用済透析液排出経路１８を通して行われる。

透析液循環路７の復路７ｂには、除水経路１９が接続されており、除水経路１９に設けられた定量ポンプからなる除水ポンプ２０により、定量的に少量の透析液が排出される。透析液循環路７は実質的に閉回路からなっているので、排出された透析液に見合う少量の水分が血液中から透析膜５を通して患者の血液中から透析液循環路７中に抜き取られることになり、抜き取られた水分と同量の、該水分を含有する透析液が除水経路１９を介して排出されることになる。この除水経路１９は、上述の使用済透析液排出経路１８へと合流されていてもよく、抜き取られた水分を含有する透析液が適当な場所へと排出されるようになっている。

図示例では、透析液循環路７の往路７ａには、透析前の透析液の供給量を自動調整可能な自動流量調整弁２１と、透析液の流れのオン・オフを検知可能な流れ検出手段としてのフロースイッチ２２が設けられており、フロースイッチ２２からの信号に基づいて、それまで透析に使用していた透析液供給・受入要素から次に透析に使用する透析液供給・受入要素への切替のための信号を各切替弁に送ることができるようになっている。

透析液循環路７の復路７ｂの循環ポンプ８に対しては、手動設定可能なリリーフ弁２３が付設されている。未使用透析液を供給する透析液供給経路１６に設けられた、例えば脱気ポンプからなる給液ポンプ２４に対しても、手動設定可能なリリーフ弁２５が付設されている。これら手動リリーフ弁２３、２５により、各ポンプ８、２４からの送液先の室が満杯になった後の（直後の）、満杯になる前の（直前の）ベース圧に対するポンプ出側圧力の昇圧代が予め設定した所定の昇圧量になるようにそのときのポンプ出側圧力の上限圧力を制限できるようになっている。すなわち、図３に示す状態においては、透析液循環系Ａにおける手動リリーフ弁２３では、透析液供給・受入要素９ａの透析液受入室１１ａが満杯になった後の、満杯になる前のベース圧に対する循環ポンプ８の出側圧力の昇圧代が予め設定した所定の昇圧量に制限されるように、循環ポンプ８の出側から入側へと透析液を循環させるべく、手動リリーフ弁２３の開度が所定量に設定されている。また、透析液受入系Ｂにおける手動リリーフ弁２５では、透析液供給・受入要素９ｂの透析液供給室１０ｂが満杯になった直後の、満杯になる直前のベース圧に対する循環ポンプ８の出側圧力の昇圧代が予め設定した所定の昇圧量に制限されるように、給液ポンプ２４の出側から入側へと透析液を循環させるべく、手動リリーフ弁２５の開度が所定量に設定される。

上記のような手動リリーフ弁２３、２５が設けられた構成において、図３に示すように、給液ポンプ２４の出側における圧力をＰ１、循環ポンプ８の出側における圧力をＰ２とすると、各圧力の挙動は、除水ポンプ２０がオフのとき、たとえば図４に示すようになる。すなわち、透析液受入系Ｂにおいては、給液ポンプ２４による透析液供給・受入要素９ｂの透析液供給室１０ｂへの送液により該透析液供給室１０ｂが満杯になるとともに変位可能な隔壁１２ｂが透析液供給・受入要素９ｂの一方の内面に密着すると、手動リリーフ弁２５が作動して透析液はリリーフ回路２６のみを循環開始する（循環開始タイミングｔ１）。透析液はリリーフ回路２６のみを循環し続け、給液ポンプ２４の出側における圧力Ｐ１は、循環開始前のベース圧に対し、手動リリーフ弁２５で設定されている所定の昇圧量まで昇圧し、その設定昇圧量に至った時点で給液ポンプ２４の出側圧力の上限圧力が一定値に制限される（設定昇圧量に至った時点のタイミングｔ２）。その状態にて、各切替弁の作動により給液ポンプ２４による透析液の送液先が透析液供給・受入要素９ｂの透析液供給室１０ｂから透析液供給・受入要素９ａの透析液供給室１０ａへ切り替えられ（切替開始タイミングｔ４）、切替が完了するとともに透析液供給・受入要素９ａの透析液供給室１０ａへの給液ポンプ２４による透析液の送液が開始される（切替完了・送液開始タイミングｔ５）。

一方、透析液循環系Ａにおいては、循環ポンプ８による透析液供給・受入要素９ａの透析液受入室１１ａへの送液により該透析液受入室１１ａが満杯になるとともに変位可能な隔壁１２ａが透析液供給・受入要素９ａの一方の内面に密着すると、手動リリーフ弁２３が作動して透析液はリリーフ回路２７のみを循環開始する（循環開始タイミングｔ３）。透析液はリリーフ回路２７のみを循環し続け、循環ポンプ８の出側における圧力Ｐ２は、循環開始前のベース圧に対し、手動リリーフ弁２３で設定されている所定の昇圧量まで昇圧し、その設定昇圧量に至った時点で循環ポンプ８の出側圧力の上限圧力が一定値に制限される（設定昇圧量に至った時点のタイミングｔ４）。このとき、透析液循環路７内の透析液の流れが停止し、それが例えばフロースイッチ２２によって検知され、その信号に基づいて各切替弁が作動され、各切替弁の作動により循環ポンプ８による使用済み透析液の送液先が透析液供給・受入要素９ａの透析液受入室１１ａから透析液供給・受入要素９ｂの透析液受入室１１ｂへ切り替えられ（切替開始タイミングｔ４［上記設定昇圧量到達タイミングと実質的に同じタイミング］）、切替が完了するとともに透析液供給・受入要素９ｂの透析液受入室１１ｂへの循環ポンプ８による使用済み透析液の送液が開始される（切替完了・送液開始タイミングｔ５［上記透析液受入系Ｂにおける切替完了・送液開始タイミングと実質的に同じタイミング］）。

図４に示した各圧力の挙動は、除水ポンプ２０がオフのときの挙動であるが、除水ポンプ２０がオンのときには、たとえば図５に示すように変化する（図５（Ａ）の除水ポンプＯＦＦの挙動から、図５（Ｂ）の除水ポンプＯＮの挙動に変化する）。すなわち、除水ポンプ２０がオンになると、除水ポンプ２０により定量的に少量の透析液（患者の血液中から透析膜５を通して抜き取られた水分を含有する透析液）が、実質的に閉回路に形成されていた透析液循環路７の透析液復路７ｂから排出されるので、透析液循環路７からの排出箇所で圧力が低下され（それまでのその箇所における圧力に対し、相対的な陰圧が生じ）、循環ポンプ８通過箇所の圧力のレベルが全体的に低下することとなる。循環ポンプ８通過箇所の圧力のレベルの全体的な低下量をΔＰとすると、この除水ポンプ２０がオンのときにも、手動リリーフ弁２３で設定されている昇圧量の上限圧力の制限機能はそのまま働くことになるので、結局、図５（Ａ）の除水ポンプＯＦＦの挙動から、循環ポンプ８の出側における圧力Ｐ２は、リリーフ回路２７における循環開始前の（手動リリーフ弁２３が作動する前の）ベース圧と、循環ポンプ８の送液先の透析液受入室が満杯になるとともに隔壁が透析液供給・受入要素の一方の内面に密着した際に手動リリーフ弁２３によって制限される上限圧力との両方が、ΔＰ分だけ低下した、図５（Ｂ）の除水ポンプＯＮの挙動に変化する。一方、循環ポンプ８の出側における圧力Ｐ２の挙動がこのように変化しても、各切替弁によって透析液循環路７（透析液循環系Ａ）とは切り離されている透析液供給経路１６（透析液受入系Ｂ）における給液ポンプ２４の出側における圧力Ｐ１の挙動は基本的に変化しない。したがって、手動リリーフ弁２３、２５の初期設定により、除水ポンプ２０がオフのときの循環ポンプ８の出側における圧力Ｐ２の上限制限圧力と給液ポンプ２４の出側における圧力Ｐ１の上限制限圧力とが略一致するように設定されていた場合にあっても、除水ポンプ２０がオンになると、圧力Ｐ１、Ｐ２の上限圧力間には、図５（Ｂ）に示すようにΔＰ分だけ圧力差が生じることになる。

このように、圧力Ｐ１、Ｐ２の上限圧力間にΔＰ分だけ圧力差が生じると、以下のような理由で、除水量の精度（設定除水量と実際に行われた除水の量との誤差）に多かれ少なかれ影響を及ぼす。すなわち、除水ポンプ２０がオンのときには、一方の透析液供給・受入要素の透析液供給室への透析液供給経路１６からの透析液の供給は、Ｐ２の上限圧力に比べ相対的に高い上限圧力Ｐ１で完了するが、その透析液供給・受入要素が血液透析の使用側（つまり、透析液循環路７側）に切り替えられた後の透析液循環路７からの使用済みの透析液の透析液受入室への受け入れは、Ｐ１の上限圧力に比べ相対的に低い上限圧力Ｐ２で完了する。透析液供給・受入要素の透析液供給室または透析液受入室の、該要素切替時の容積は、実質的にその切替時の圧力である上記上限圧力Ｐ１、Ｐ２の影響を受ける。つまり、上限圧力が高いと、室やその室への各継手（例えば、図３に示すような室と切替弁との間の継手２８）の内圧による膨張代が大きくなり、その分収容可能な透析液量が多くなる。一方、上限圧力が低いと、室やその室への各継手の内圧による膨張代が小さくなり、その分収容可能な透析液量が少なくなる。したがって、実質的にその切替時の圧力である上記上限圧力Ｐ１、Ｐ２間に、図５（Ｂ）に示したような圧力差ΔＰが存在すると、その圧力差ΔＰに起因して、透析液供給経路１６からの透析液の供給が完了する際の透析液供給・受入要素の透析液供給室の容積（透析液供給室に収容された未使用の透析液の量）と、その透析液供給・受入要素が透析に使用され透析液受入室への使用済み透析液の受入が完了する際の透析液供給・受入要素の透析液受入室の容積（透析液受入室に収容された使用済み透析液の量）とが多かれ少なかれ異なることになり、この差異が、目標除水量からの誤差となって、除水量の精度を悪化させる原因となる。なお、除水ポンプ２０がオフのときには、図５（Ａ）に示したように、図５（Ｂ）に示したような圧力差ΔＰが存在しないように各手動リリーフ弁２３、２５が初期設定されているので、透析液供給室に収容された未使用の透析液の量と透析液受入室に収容された使用済み透析液の量とが実質的に一致し、除水量は、除水ポンプ２０によって設定された量に精度よく制御されることになる。

上記のような除水ポンプ２０オン時の除水量の精度の悪化の問題に対し、特許文献２には、透析液受入室が使用済み透析液で満杯になるときに、循環ポンプ８の出力圧Ｐ２が給液ポンプ２４の出側における圧力Ｐ１（リリーフ弁２５によるリリーフ圧）になるように循環ポンプ８の駆動電圧を一時的に上昇させるようにした透析液供給装置が開示されている。この方式では、図６に示すような圧力特性となり、循環ポンプ８の出側における圧力Ｐ２のベース圧（図６（Ｂ）におけるＰ２ｂ）から上限圧力（図６（Ｂ）におけるＰ２ｔ）への昇圧代が増大され、その上限圧力Ｐ２ｔが圧力Ｐ１の上限圧力（リリーフ弁２５によるリリーフ圧）となるような圧力特性となる。

しかしながら、このように循環ポンプ８の出側における圧力Ｐ２を上昇させて上述した圧力差ΔＰを無くす方式においては、透析液受入室が使用済み透析液で満杯になる前の、循環ポンプ８の出側における圧力Ｐ２のベース圧（図６（Ｂ）におけるＰ２ｂ）に対し、透析液受入室が使用済み透析液で満杯になったときに駆動電圧が一時的に上昇されることにより上昇した上限圧力（図６（Ｂ）におけるＰ２ｔ）との差、つまり、図４における一方の透析液供給・受入要素から他方の透析液供給・受入要素への切替を開始するタイミングｔ４前のＰ２の圧力変動幅が大きくなる。上記のようなＰ２の大きな圧力変動は、圧力変動が小さい場合に比べて、機器への負荷が増加することが考えられ、装置全体の寿命を低下させる恐れがある。これを抑制するために、Ｐ２ｂからＰ２ｔへの昇圧代を小さく抑えてＰ２の圧力変動を小さく抑えると、結局図５（Ｂ）に示した特性に近づいて圧力差ΔＰが発生することとなり、前述したように除水量の精度を悪化させる原因となる。

特許第３９３３５１２号公報 特開２０１４−１１０８５６号公報

そこで本発明の課題は、図３に示したような透析液循環系Ａと透析液受入系Ｂを有する血液透析装置において、除水ポンプのオン・オフに伴う、とくに除水ポンプオフから除水ポンプオンの状態への切替に伴って発生する、透析液供給・受入要素切替時の循環ポンプの出側における圧力Ｐ２の上限圧力と給液ポンプの出側における圧力Ｐ１の上限圧力との差ΔＰを小さく抑え、望ましくはΔＰを実質的に０とすることを可能とし、それによって除水量の精度を大幅に向上でき、かつ、透析液供給・受入要素切替時の循環ポンプの出側圧力Ｐ２の圧力変動、特に除水ポンプオフから除水ポンプオンの状態へ切り替えるときのＰ２の圧力変動を特許文献２のように増大させるのではなく除水ポンプオフのときと同様に小さく抑えることにより、特許文献２に記載の発明と比較して機器への負荷を低減することを可能とし、透析中の不測のトラブル発生のリスクを低減できる血液透析装置、およびその作動方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る血液透析装置は、血液流路と透析液流路との間に透析膜を有する血液透析要素と、
実質的に閉回路からなり、前記血液透析要素の透析液流路に連通する透析液循環路と、
該透析液循環路の前記透析液流路への透析液往路に接続された透析液供給室と透析液循環路の前記透析液流路からの透析液復路に接続された透析液受入室とを有し、透析液供給室と透析液受入室とを隔てる変位可能な隔壁を有し、透析液循環路に設けられた切替弁を介して交互に透析のために切り替え使用が可能な少なくとも２つの透析液供給・受入要素と、
前記透析液循環路の透析液復路に設けられた循環ポンプと、
各透析液供給・受入要素の各透析液供給室に接続され、切替弁を介して各透析液供給・受入要素の各透析液供給室に交互に給液ポンプにより未使用透析液を供給する透析液供給経路と、
各透析液供給・受入要素の各透析液受入室に接続され、切替弁を介して各透析液供給・受入要素の各透析液受入室から交互に使用済透析液を前記透析液循環路外に排出する使用済透析液排出経路と、
前記透析液循環路の透析液復路に接続され、該透析液復路から前記透析液循環路外に除水可能な除水ポンプと、
前記透析液循環路の透析液復路に付設され、該透析液復路に連通された透析液供給・受入要素の透析液受入室が満杯になった後の（とくに、直後の）、透析液受入室が満杯になる前の（とくに、直前の）ベース圧に対する前記循環ポンプの出側圧力の昇圧代が予め設定した所定の昇圧量になるようにそのときの循環ポンプの出側圧力の上限圧力を制御するリリーフ弁と、を有する血液透析装置において、
前記透析液供給経路に、前記給液ポンプの出側圧力を任意の圧力に制御可能な圧力制御弁を付設するとともに、
前記除水ポンプの作動のオン・オフに伴う前記循環ポンプの出側圧力の変動に応じて、前記透析液供給経路に連通された透析液供給・受入要素の透析液供給室が満杯になった後の前記給液ポンプの出側圧力を、前記リリーフ弁により制御された前記循環ポンプの出側圧力の上限圧力に実質的に合わせるべく、前記圧力制御弁を制御可能な制御装置を設けたことを特徴とするものからなる。

また、本発明に係る血液透析装置の作動方法は、血液流路と透析液流路との間に透析膜を有する血液透析要素と、
実質的に閉回路からなり、前記血液透析要素の透析液流路に連通する透析液循環路と、
該透析液循環路の前記透析液流路への透析液往路に接続された透析液供給室と透析液循環路の前記透析液流路からの透析液復路に接続された透析液受入室とを有し、透析液供給室と透析液受入室とを隔てる変位可能な隔壁を有し、透析液循環路に設けられた切替弁を介して交互に透析のために切り替え使用が可能な少なくとも２つの透析液供給・受入要素と、
前記透析液循環路の透析液復路に設けられた循環ポンプと、
各透析液供給・受入要素の各透析液供給室に接続され、切替弁を介して各透析液供給・受入要素の各透析液供給室に交互に給液ポンプにより未使用透析液を供給する透析液供給経路と、
各透析液供給・受入要素の各透析液受入室に接続され、切替弁を介して各透析液供給・受入要素の各透析液受入室から交互に使用済透析液を前記透析液循環路外に排出する使用済透析液排出経路と、
前記透析液循環路の透析液復路に接続され、該透析液復路から前記透析液循環路外に除水可能な除水ポンプと、
前記透析液循環路の透析液復路に付設され、該透析液復路に連通された透析液供給・受入要素の透析液受入室が満杯になった後の（とくに、直後の）、透析液受入室が満杯になる前の（とくに、直前の）ベース圧に対する前記循環ポンプの出側圧力の昇圧代が予め設定した所定の昇圧量になるようにそのときの循環ポンプの出側圧力の上限圧力を制御するリリーフ弁と、を有する血液透析装置の作動方法において、
前記除水ポンプの作動がオン・オフされたときに、該作動のオン・オフに伴う前記循環ポンプの出側圧力の変動に応じて、前記透析液供給経路に連通された透析液供給・受入要素の透析液供給室が満杯になった後の前記給液ポンプの出側圧力を、前記リリーフ弁により制御された前記循環ポンプの出側圧力の上限圧力に実質的に合わせるべく、前記透析液供給経路における前記給液ポンプの出側圧力を圧力制御弁により制御することを特徴とする方法からなる。

このような本発明に係る血液透析装置およびその作動方法においては、透析液供給経路に、給液ポンプの出側圧力を任意の圧力に制御可能な圧力制御弁が付設され、この圧力制御弁の制御装置による制御により、除水ポンプの作動のオン・オフに伴う循環ポンプの出側圧力の変動に応じて、透析液供給経路に連通された透析液供給・受入要素の透析液供給室が満杯になった後の給液ポンプの出側圧力が、上記リリーフ弁により制御された循環ポンプの出側圧力の上限圧力に実質的に合わせられる。したがって、除水ポンプがオフのときには、図５（Ａ）に示したような従来同様の制御となり、透析液供給・受入要素の切替時の給液ポンプの出側圧力の上限圧力と循環ポンプの出側圧力の上限圧力とが実質的に合わせられる。除水ポンプがオンのときには、図５（Ｂ）に示したように、循環ポンプの出側圧力が低下し、透析液供給・受入要素の切替時の循環ポンプの出側圧力の上限圧力も低下するが、このとき、圧力制御弁の制御により、給液ポンプの出側圧力が、とくに給液ポンプの出側圧力の上限圧力が、低下した循環ポンプの出側圧力の上限圧力に実質的に一致するように低下される。その結果、除水ポンプがオンのとき、図５（Ｂ）に示したようなΔＰを実質的に０とすることが可能になると同時に、循環ポンプの出側圧力の圧力変動が図６（Ｂ）に示したように大きく増大することが回避される。ΔＰを実質的に０とすることにより、透析液供給・受入要素の切替時の透析液供給室の容積と透析液受入室の容積が実質的に一致されて透析液循環系からの除水の精度が、定量ポンプからなる除水ポンプによって決められる良好な精度に確保され、除水精度が大幅に向上されるとともに、透析液供給・受入要素切替時の循環ポンプの出側の圧力変動が増大されることなく所望の小さい変動量のままに抑えられることにより、機器への負荷が低減される。

上記圧力制御弁としては、開度制御により給液ポンプの出側圧力を任意の圧力に制御可能な自動リリーフ弁を使用することが可能であり、上記制御装置によりこの自動リリーフ弁の開度を制御することにより、給液ポンプの出側圧力を上記のような望ましい特性に制御することができ、それによって除水精度を大幅に向上できる。

また、上記透析液循環路に、透析液の流れのオン・オフを検知可能な流れ検出手段(例えば流量計やフロースイッチ)が設けられている形態においては、該流れ検出手段からの信号に基づいて、透析に使用していた透析液供給・受入要素から次に透析に使用する透析液供給・受入要素への切替のための信号を各切替弁に送る制御手段を有するようにすることができる。この制御手段は、上記制御装置内に組み込まれてもよい。このように切替のための信号を各切替弁に送ることにより、切替のタイミングを精度よく望ましいタイミングに制御でき、上述の透析液供給・受入要素の切替時の望ましい圧力特性への制御を、一層精度よく行うことが可能となる。

このように、本発明に係る血液透析装置およびその作動方法によれば、除水ポンプのオン・オフに伴う、とくに除水ポンプオフから除水ポンプオンの状態への切替に伴う、除水精度悪化の要因を効率よく排除でき、従来のいずれの装置と比べても、除水精度を大幅に向上することができる。

本発明の一実施態様に係る血液透析装置の機器系統図である。 図１の血液透析装置における除水ポンプオフ時および除水ポンプオン時のＰ１、Ｐ２の挙動を示す圧力特性図である。 従来の血液透析装置の機器系統図である。 図３の血液透析装置における除水ポンプオフ時のＰ１、Ｐ２の圧力挙動と各動作のタイミングとを示す特性図である。 図３の血液透析装置における除水ポンプオフ時および除水ポンプオン時のＰ１、Ｐ２の挙動を示す圧力特性図である。 特許文献２に記載の血液透析装置における除水ポンプオフ時および除水ポンプオン時のＰ１、Ｐ２の挙動を示す圧力特性図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る血液透析装置を示している。図１に示す血液透析装置１００において、図３に付したのと同一の符号を付した部分については、図３に示した血液透析装置１と実質的に同一の構成を有している。したがって、それらの部分の構成、機能については、前述の図３についての説明に準じる。

図１に示す本発明の一実施態様に係る血液透析装置１００においては、透析液供給経路１６に、給液ポンプ２４の出側圧力を任意の圧力に制御可能な圧力制御弁３１が付設されている。この圧力制御弁３１には、前述の如く、開度制御により給液ポンプ２４の出側圧力を任意の圧力に制御可能な自動リリーフ弁を使用することが可能である。この圧力制御弁３１の制御のために、除水ポンプ２０の作動のオン・オフに伴う循環ポンプ８の出側圧力の変動に応じて、透析液供給経路１６に連通された透析液供給・受入要素、例えば図示の透析液供給・受入要素９ｂの透析液供給室１０ｂが満杯になった後の（とくに、直後の）給液ポンプ２４の出側圧力を、手動リリーフ弁２３により制御された循環ポンプ８の出側圧力の上限圧力に実質的に合わせるように、圧力制御弁３１を制御可能な制御装置３２が設けられている。本実施態様では、透析液循環路７の透析液復路７ｂの循環ポンプ８の出側に圧力センサ３３が設けられており、圧力センサ３３によって循環ポンプ８の出側圧力Ｐ２が検出される。また、透析液供給経路１６の給液ポンプ２４の出側に圧力センサ３４が設けられており、圧力センサ３４によって給液ポンプ２４の出側圧力Ｐ１が検出される。

また、本実施態様では、透析液循環路７の透析液往路７ａに、透析液の流れのオン・オフを検知可能な流れ検出手段としてのフロースイッチ２２が設けられており、該フロースイッチ２２からの信号に基づいて、透析に使用していた透析液供給・受入要素（例えば、透析液供給・受入要素９ａ）から次に透析に使用する透析液供給・受入要素（例えば、透析液供給・受入要素９ｂ）への切替のための信号を各切替弁１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ、１７ａ、１７ｂに送る制御手段３５を有している。この制御手段３５は、制御装置３２内に組み込まれていてもよい。

上記のような血液透析装置１００は、次のように作動される。
給液ポンプ２４の出側圧力Ｐ１は、除水ポンプ２０オフのときには、図２（Ａ）に示すように、制御装置３２からの信号により、図５（Ａ）に示したのと同様の圧力特性となるように制御されるが、除水ポンプ２０オンのときには、制御装置３２からの信号により、圧力センサ３４によって検出される給液ポンプ２４の出側圧力Ｐ１が図２（Ｂ）に示すような圧力特性となるように制御される。すなわち、除水ポンプ２０がオフの状態からオンの状態になると、前述したように、循環ポンプ８の出側圧力Ｐ２は、図２（Ａ）に示すような圧力特性から図２（Ｂ）に示すような圧力特性に低下し、透析液供給・受入要素の切替前のベース圧力、切替時の循環ポンプ８の出側圧力の上限圧力ともに低下する（低下代ΔＰ）。この循環ポンプ８の出側圧力Ｐ２の変動（低下）に応じて、透析液供給・受入要素切替時に一方の透析液供給・受入要素の透析液供給室が満杯になった後の（とくに、直後の）給液ポンプ２４の出側圧力Ｐ１（つまり、透析液供給・受入要素切替時の給液ポンプ２４の出側圧力Ｐ１の上限圧力）が、上記低下した循環ポンプ８の出側圧力の上限圧力と実質的に同じ圧力となるように、制御装置３２によって制御される。したがって、図５（Ｂ）に示したように従来装置では発生していた、透析液供給・受入要素の切替時の循環ポンプ８の出側圧力の上限圧力と給液ポンプ２４の出側圧力の上限圧力との差ΔＰが実質的に０となり、透析液供給・受入要素の切替時の透析液供給室の容積と透析液受入室の容積が実質的に一致されて透析液循環系Ａからの除水の精度が、定量ポンプからなる除水ポンプ２０によって決められる良好な精度に確保されることになる。それと同時に、上記制御装置３２による給液ポンプ２４の出側圧力Ｐ１は、循環ポンプ８の出側圧力Ｐ２の低下に応じてＰ１を全体的に低下させる方向で制御されるので、透析液供給・受入要素の切替直前のベース圧力に対する切替時の上限圧力への昇圧量も、図２（Ｂ）に示す除水ポンプ２０オフのときに比べて増大されることなく、除水ポンプ２０オフのときと同様の小さな昇圧量に制御されることになる。このように、除水ポンプ２０オンのときに、透析液供給・受入要素の切替時の循環ポンプ８の出側圧力の上限圧力と給液ポンプ２４の出側圧力の上限圧力との差ΔＰを実質的に０とすることにより、定量ポンプからなる除水ポンプ２０によって決められる良好な除水精度を確保でき、それによって除水精度を一層大幅に向上することができるとともに、透析液供給・受入要素の切替時の循環ポンプ８の出側圧力の圧力変動を増大させることなく除水ポンプ２０オフのときと同様の所望の小さい変動量のままに抑えることにより、機器への負荷を小さく抑えることができ、装置全体の寿命の向上をはかることができる。

本発明に係る血液透析装置およびその作動方法は、変位可能な隔壁を有する透析液供給・受入要素の切替方式のあらゆる血液透析装置に適用でき、それによって除水精度の大幅な向上を達成できる。

１、１００ 血液透析装置
２ 血液透析要素（ダイアライザー）
３ 血液流路
４ 透析液流路
５ 透析膜
６ 血液回路
７ 透析液循環路
７ａ 透析液往路
７ｂ 透析液復路
８ 循環ポンプ
９ａ、９ｂ 透析液供給・受入要素
１０ａ、１０ｂ 透析液供給室
１１ａ、１１ｂ 透析液受入室
１２ａ、１２ｂ 隔壁
１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ、１７ａ、１７ｂ 切替弁
１６ 透析液供給経路
１８ 使用済透析液排出経路
１９ 除水経路
２０ 除水ポンプ
２１ 自動流量調整弁
２２ フロースイッチ
２３、２５ 手動リリーフ弁
２４ 給液ポンプ
２６、２７ リリーフ回路
３１ 圧力制御弁
３２ 制御装置
３３、３４ 圧力センサ
３５ 制御手段
Ｐ１ 給液ポンプの出側圧力
Ｐ２ 循環ポンプの出側圧力

Claims (6)

1. 血液流路と透析液流路との間に透析膜を有する血液透析要素と、
   実質的に閉回路からなり、前記血液透析要素の透析液流路に連通する透析液循環路と、
   該透析液循環路の前記透析液流路への透析液往路に接続された透析液供給室と透析液循環路の前記透析液流路からの透析液復路に接続された透析液受入室とを有し、透析液供給室と透析液受入室とを隔てる変位可能な隔壁を有し、透析液循環路に設けられた切替弁を介して交互に透析のために切り替え使用が可能な少なくとも２つの透析液供給・受入要素と、
   前記透析液循環路の透析液復路に設けられた循環ポンプと、
   各透析液供給・受入要素の各透析液供給室に接続され、切替弁を介して各透析液供給・受入要素の各透析液供給室に交互に給液ポンプにより未使用透析液を供給する透析液供給経路と、
   各透析液供給・受入要素の各透析液受入室に接続され、切替弁を介して各透析液供給・受入要素の各透析液受入室から交互に使用済透析液を前記透析液循環路外に排出する使用済透析液排出経路と、
   前記透析液循環路の透析液復路に接続され、該透析液復路から前記透析液循環路外に除水可能な除水ポンプと、
   前記透析液循環路の透析液復路に付設され、該透析液復路に連通された透析液供給・受入要素の透析液受入室が満杯になった後の、透析液受入室が満杯になる前のベース圧に対する前記循環ポンプの出側圧力の昇圧代が予め設定した所定の昇圧量になるようにそのときの循環ポンプの出側圧力の上限圧力を制御するリリーフ弁と、を有する血液透析装置において、
   前記透析液供給経路に、前記給液ポンプの出側圧力を任意の圧力に制御可能な圧力制御弁を付設するとともに、
   前記除水ポンプの作動のオン・オフに伴う前記循環ポンプの出側圧力の変動に応じて、前記透析液供給経路に連通された透析液供給・受入要素の透析液供給室が満杯になった後の前記給液ポンプの出側圧力を、前記リリーフ弁により制御された前記循環ポンプの出側圧力の上限圧力に実質的に合わせるべく、前記圧力制御弁を制御可能な制御装置を設けたことを特徴とする血液透析装置。
2. 前記圧力制御弁が、開度制御により前記給液ポンプの出側圧力を任意の圧力に制御可能な自動リリーフ弁からなり、前記制御装置は、前記自動リリーフ弁の開度を制御する、請求項１に記載の血液透析装置。
3. 前記透析液循環路に、透析液の流れのオン・オフを検知可能な流れ検出手段が設けられているとともに、該流れ検出手段からの信号に基づいて、透析に使用していた透析液供給・受入要素から次に透析に使用する透析液供給・受入要素への切替のための信号を各切替弁に送る制御手段を有する、請求項１または２に記載の血液透析装置。
4. 血液流路と透析液流路との間に透析膜を有する血液透析要素と、
   実質的に閉回路からなり、前記血液透析要素の透析液流路に連通する透析液循環路と、
   該透析液循環路の前記透析液流路への透析液往路に接続された透析液供給室と透析液循環路の前記透析液流路からの透析液復路に接続された透析液受入室とを有し、透析液供給室と透析液受入室とを隔てる変位可能な隔壁を有し、透析液循環路に設けられた切替弁を介して交互に透析のために切り替え使用が可能な少なくとも２つの透析液供給・受入要素と、
   前記透析液循環路の透析液復路に設けられた循環ポンプと、
   各透析液供給・受入要素の各透析液供給室に接続され、切替弁を介して各透析液供給・受入要素の各透析液供給室に交互に給液ポンプにより未使用透析液を供給する透析液供給経路と、
   各透析液供給・受入要素の各透析液受入室に接続され、切替弁を介して各透析液供給・受入要素の各透析液受入室から交互に使用済透析液を前記透析液循環路外に排出する使用済透析液排出経路と、
   前記透析液循環路の透析液復路に接続され、該透析液復路から前記透析液循環路外に除水可能な除水ポンプと、
   前記透析液循環路の透析液復路に付設され、該透析液復路に連通された透析液供給・受入要素の透析液受入室が満杯になった後の、透析液受入室が満杯になる前のベース圧に対する前記循環ポンプの出側圧力の昇圧代が予め設定した所定の昇圧量になるようにそのときの循環ポンプの出側圧力の上限圧力を制御するリリーフ弁と、を有する血液透析装置の作動方法において、
   前記除水ポンプの作動がオン・オフされたときに、該作動のオン・オフに伴う前記循環ポンプの出側圧力の変動に応じて、前記透析液供給経路に連通された透析液供給・受入要素の透析液供給室が満杯になった後の前記給液ポンプの出側圧力を、前記リリーフ弁により制御された前記循環ポンプの出側圧力の上限圧力に実質的に合わせるべく、前記透析液供給経路における前記給液ポンプの出側圧力を圧力制御弁により制御することを特徴とする、血液透析装置の作動方法。
5. 前記圧力制御弁として、開度制御により前記給液ポンプの出側圧力を任意の圧力に制御可能な自動リリーフ弁を用い、該自動リリーフ弁の開度を制御することにより前記給液ポンプの出側圧力を制御する、請求項４に記載の血液透析装置の作動方法。
6. 前記透析液循環路に、透析液の流れのオン・オフを検知可能な流れ検出手段が設けられており、該流れ検出手段からの信号に基づいて、透析に使用していた透析液供給・受入要素から次に透析に使用する透析液供給・受入要素への切替信号を各切替弁に送る、請求項４または５に記載の血液透析装置の作動方法。

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