JP2017113253A - 血液透析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】除水誤差を零に近づけ除水量の精度を向上できる血液透析装置を提供する。
【解決手段】血液透析装置１００は、透析液供給室と透析液受入室との間に変位可能な隔壁を有する少なくとも２つの透析液供給・受入要素９ａ、９ｂと、透析液循環路７に設けられた循環ポンプ８と、各透析液供給・受入要素の各透析液供給室に給液ポンプ２４により未使用透析液を供給する透析液供給経路１６と、透析液循環路外に除水可能な除水ポンプ２０と、を有し、透析液循環路の透析液復路７ｂに、各透析液供給・受入要素の各透析液受入室に送給される使用済透析液の温度を制御可能な使用済透析液加熱手段を設け、制御装置３７により、未使用透析液と使用済透析液の圧力差と、実際の除水量と除水ポンプによる除水量目標値との除水誤差との関係から、除水誤差が零の点を通る温度差がパラメータとなる制御後の特性線に移行させるべく、使用済透析液加熱手段を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、血液透析装置に関し、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４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４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。

また、図示例では、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４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給液ポンプ２４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４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５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５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６に示すように変化する（図６（Ａ）の除水ポンプＯＦＦの挙動から、図６（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６（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６（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６（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４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６（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６（Ａ）に示したように、図６（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７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７（Ｂ）におけるＰ２ｂ）から上限圧力（図７（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７（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７（Ｂ）におけるＰ２ｔ）との差、つまり、図５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６（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。

上述したように、除水ポンプ２０オン時の除水量の精度(除水量の目標値に対する実際の除水量の精度、以下、除水誤差とも言う)は、そのときの透析液供給・受入要素の透析液供給室側と透析液受入室側の圧力差に起因して多かれ少なかれ悪化するおそれがあるが、除水誤差の悪化は、透析液供給・受入要素の透析液供給室側と透析液受入室側の温度差に起因しても発生し得る。すなわち、透析液供給・受入要素の透析液供給室側と透析液受入室側に温度差があると、透析液供給室側の透析液の体積に対して透析液受入室側の透析液の体積との間に、液の熱膨張や熱収縮による微少な差が生じ、また、透析液供給・受入要素自体の熱膨張や熱収縮により、収納可能な透析液の量に微少な差が生じ、これらの差によって透析液供給室側から供給される透析液量と透析液受入室側に循環されてくる透析液量との間に差が生じ、この差が除水誤差を悪化させる原因となる。

このような温度差に起因する除水誤差の悪化を抑制するために、透析液循環路に加熱手段を設けて、透析液供給室側の透析液温度と透析液受入室側の透析液温度とが等しくなるように制御する技術が提案されている（例えば、特許文献３、４）。しかしながら、これらの提案技術は、透析液供給室側と透析液受入室側との透析液温度差のみに着目し、この温度差を無くするようにした技術であるため、前述した透析液供給室側と透析液受入室側の圧力差に起因する除水誤差の悪化は避けられず、未だ、除水誤差の悪化防止や抑制に対しては十分に満足できる対策とはなっていない。

特許第３９３３５１２号公報 特開２０１４−１１０８５６号公報 特開平１−２０１２６３号公報 特開平６−１０６０３３号公報

そこで本発明の課題は、上述した従来技術におけるような圧力差または温度差を無くすることのみを目的とする制御技術思想に頼るのではなく、あくまで除水誤差をゼロにすることを究極の目的とし、圧力差および温度差の両要因とも除水誤差に影響を及ぼすことを前提として、これら両要因の現状態を把握するとともに、これら両要因のうちより制御しやすい温度差のみを、除水誤差を零にするという究極の目的を達成するための目標値に制御することにより、確実に除水誤差を零に近づけ除水量の精度を向上できるようにした血液透析装置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、を有する血液透析装置において、
前記透析液供給経路に、各透析液供給・受入要素の各透析液供給室に供給される未使用透析液の温度を検知する第１の温度センサと圧力を検知する第１の圧力センサを設けるとともに、前記透析液循環路の透析液復路に、各透析液供給・受入要素の各透析液受入室に送給される使用済透析液の温度を検知する第２の温度センサと圧力を検知する第２の圧力センサを設け、
前記透析液循環路の透析液復路に、加熱により、各透析液供給・受入要素の各透析液受入室に送給される使用済透析液の温度を制御可能な使用済透析液加熱手段を設け、
前記第１の温度センサによる検知温度と前記第２の温度センサによる検知温度との温度差と、前記第１の圧力センサによる検知圧力と前記第２の圧力センサによる検知圧力との圧力差に基づいて、前記使用済透析液加熱手段を制御可能な制御装置を設け、
前記制御装置は、予め取得され、前記温度差をパラメータとした、前記圧力差と、実際の除水量と前記除水ポンプによる除水量目標値との誤差を表す除水誤差との関係を示す除水特性グラフにおいて、前記第１の温度センサと前記第２の温度センサにより検知された温度による現在の温度差がパラメータとなる制御前の特性線から、前記第１の圧力センサと前記第２の圧力センサにより検知された圧力による現在の圧力差における前記除水誤差が零の点を通る温度差がパラメータとなる制御後の特性線に移行させるべく、前記使用済透析液加熱手段を制御することを特徴とするものからなる。

このような本発明に係る血液透析装置においては、第１の温度センサ、第２の温度センサにより現状の(制御前の)透析液供給室に供給される未使用透析液の温度と透析液受入室に送給される使用済透析液の温度が検知されるとともにそれらの温度差が把握され、第１の圧力センサ、第２の圧力センサにより現状の透析液供給室に供給される未使用透析液の圧力と透析液受入室に送給される使用済透析液の圧力が検知されるとともにそれらの圧力差が把握される。また、制御装置には、上記温度差をパラメータとした、上記圧力差と、実際の除水量と除水ポンプによる除水量目標値との誤差を表す除水誤差との関係を示す除水特性グラフが予め取得されている。そして、制御装置は、第１の温度センサと第２の温度センサにより検知された温度による現在の温度差がパラメータとなる制御前の特性線から、第１の圧力センサと第２の圧力センサにより検知された圧力による現在の圧力差における除水誤差が零の点を通る温度差がパラメータとなる制御後の特性線に移行させるように、使用済透析液加熱手段を制御する。すなわち、圧力差に関しては現状の状態を許容してそれを他の是正値に制御することは行わず、その圧力差において除水誤差が零となるように（温度差をパラメータとした除水特性グラフにおける特性線が除水誤差零の点を通るように）、使用済透析液加熱手段を制御して温度差のみを意図的に(強制的に)変更制御するのである。その結果、現状の圧力差において除水誤差が実際に零に近づく、あるいは零となる制御後状態が実現され、圧力制御を行うことなく温度制御のみで、除水量の精度が確実にかつ適切に向上されるようになる。

上記温度差の制御は、使用済透析液加熱手段を制御することによって行われるが、この温度差の制御をより高精度に行うためには、未使用透析液側の温度が変動しないように所定の一定温度に保たれることが望ましい。これを達成するために、上記透析液供給経路に、各透析液供給・受入要素の各透析液供給室に供給される未使用透析液の温度を予め設定した所定の一定温度に制御可能な未使用透析液加熱手段が設けられていることが好ましい。

また、上述の如く、圧力差に関しては現状の状態が許容されてそのときの圧力差とそのときの温度差に基づいて上記の意図的な(強制的な)温度制御が行われることになるが、望ましくは、圧力差の変動、とくに予期しない変動は回避されることが好ましい。これを達成するために、上記透析液循環路の透析液復路に、上記循環ポンプの出側の上限圧力を設定可能なリリーフ弁が設けられていることが好ましい。同様に、上記透析液供給経路に、上記給液ポンプの出側の上限圧力を設定可能なリリーフ弁が設けられていることが好ましい。

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、上述の除水誤差零への望ましい制御を、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によれば、そのときの圧力差、温度差に基づいて使用済透析液加熱手段を意図的に適切に制御するだけで、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可能になる。

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いて、予め取得される、温度差をパラメータとした、圧力差と除水誤差との関係を示す除水特性の概念を表すグラフである。 図１の血液透析装置における、除水誤差が零の点を通る温度差がパラメータとなる制御後の特性線への移行制御の一例を示すグラフである。 従来の血液透析装置の機器系統図である。 図４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４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４に付したのと同一の符号を付した部分については、図４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４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、各透析液供給・受入要素の各透析液供給室に供給される、例えば図示の透析液供給・受入要素９ｂの透析液供給室１０ｂに供給される未使用透析液の温度Ｔ１を予め設定した一定温度に制御可能な未使用透析液加熱手段としてのヒータ３１、該未使用透析液の温度Ｔ１を検知する第１の温度センサ３２、透析液供給経路１６における透析液供給・受入要素９ｂの透析液供給室１０ｂに供給される未使用透析液の圧力Ｐ１を検知する第１の圧力センサ３３が設けられている。透析液循環路７の透析液復路７ｂには、各透析液供給・受入要素の各透析液受入室に送給される、例えば図示の透析液供給・受入要素９ａの透析液受入室１１ａに送給される使用済透析液の温度を制御可能な使用済透析液加熱手段としてのヒータ３４、透析液復路７ｂにおける透析液供給・受入要素９ａの透析液受入室１１ａに送給される使用済透析液の温度Ｔ２を検知する第２の温度センサ３５、透析液復路７ｂにおける透析液供給・受入要素９ａの透析液受入室１１ａに送給される使用済透析液の圧力Ｐ２を検知する第２の圧力センサ３６が設けられている。

また、上記第１の温度センサ３２による検知温度Ｔ１と上記第２の温度センサ３５による検知温度Ｔ２との温度差ΔＴ（-＝Ｔ１−Ｔ２）と、上記第１の圧力センサ３３による検知圧力Ｐ１と上記第２の圧力センサ３６による検知圧力Ｐ２との圧力差ΔＰ（＝Ｐ１−Ｐ２）に基づいて、使用済透析液加熱手段としてのヒータ３４を制御可能な制御装置３７が設けられている。この制御装置３７では、例えば図２に示すような、予め取得され、上記温度差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）をパラメータとした（ΔＴとして、ΔＴ＜０、ΔＴ＝０、ΔＴ＞０の複数の条件をパラメータとした）、圧力差ΔＰと、実際の除水量と前述の除水ポンプ２０による除水量目標値との誤差を表す除水誤差との関係を示す除水特性グラフが記憶されている。そして、制御装置３７では、例えば図３に示すように、第１の温度センサ３２と第２の温度センサ３５により検知された温度による現在の温度差ΔＴ（制御前の温度差）がパラメータとなる制御前の特性線Ｌ１から、第１の圧力センサ３３と第２の圧力センサ３６により検知された圧力による現在の圧力差（ΔＰｔ）における除水誤差が零の点を通る温度差ΔＴｍ（目標値）がパラメータとなる制御後の特性線Ｌ２に移行されるように（つまり、複数の特性線(温度差が・・・Ｔ_ｎ−１、Ｔ_ｎ、Ｔ_ｎ＋１・・・)の特性線のいずれかから適切に選択された特性線Ｌ２に移行されるように)、上記使用済透析液加熱手段としてのヒータ３４が制御される。

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３８を有している。この制御手段３８は、制御装置３７内に組み込まれていてもよい。

上記のように構成された血液透析装置１００においては、制御装置３７において、第１の温度センサ３２により検知されたＴ１と第２の温度センサ３５により検知された温度Ｔ２との現在の(制御前の)温度差ΔＴ（-＝Ｔ１−Ｔ２）が把握されるとともに、第１の圧力センサ３３により検知された圧力Ｐ１と第２の圧力センサ３６により検知された圧力Ｐ２との圧力差ΔＰ（＝Ｐ１−Ｐ２）が把握される。制御装置３７では、図２に示したように、温度差ΔＴをパラメータとした、圧力差ΔＰと、実際の除水量と除水ポンプ２０による除水量目標値との誤差を表す除水誤差との関係を示す除水特性グラフが予め取得されている。そして、制御装置３７では、図３に示したように、第１の温度センサ３２と第２の温度センサ３５により検知された温度による上記の現在の温度差ΔＴがパラメータとなる制御前の特性線Ｌ１から、第１の圧力センサ３３と第２の圧力センサ３６により検知された圧力による現在の圧力差ΔＰにおける除水誤差が零の点を通る温度差がパラメータとなる制御後の特性線Ｌ２（つまり、除水誤差が零の点を通る、目標温度差ΔＴｍをパラメータとする制御後の特性線Ｌ２）に移行されるように、使用済透析液加熱手段としてのヒータ３４が制御される。この制御により、圧力差に関しては現在の状態が維持されつつ、温度差のみがΔＴからΔＴｍに意図的に変更制御されることになり、現状の圧力差において除水誤差が実際に零に近づく、あるいは零となる制御後状態が、容易にかつ確実に、精度よく実現される。なお、図３に示される圧力差ΔＰの「通常の運転領域」とは、図１に示したような系におけるΔＰの「通常の運転領域」を例示したものであり、上述したΔＴの意図的な変更制御は、制御的には、ΔＰの全領域に対して行われ得る。

また、未使用透析液の温度を予め設定した所定の一定温度に制御可能な未使用透析液加熱手段としてのヒータ３１が設けられているので、各透析液供給・受入要素の各透析液供給室に供給される未使用透析液の温度（つまり、上述の制御における第１の温度センサ３２により検知される温度Ｔ１）を適切な一定の温度（例えば、患者の体温に近い温度）に設定することが可能になり、この温度Ｔ１をベースにして上述の温度差の意図的な変更制御を行うことが可能になるので、温度Ｔ１が変動しない分、温度差の制御の容易化、安定化をはかることが可能になる。

さらに、循環ポンプ８の出側の上限圧力を設定可能な手動リリーフ弁２３、給液ポンプ２４の出側の上限圧力を設定可能な手動リリーフ弁２５が設けられているので、予期しないあるいは望ましくない大きな圧力変動を回避することが可能になり、上述の温度差の意図的な変更制御の前提となる現在の圧力差の把握の際に、その圧力差に予期しないあるいは望ましくない変動が生じることも回避可能となる。その結果、上述の温度差の意図的な変更制御自体の安定化や高精度化をはかることが可能になり、ひいては、除水精度の向上制御の安定化や高精度化をはかることが可能になる。

本発明に係る血液透析装置は、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、本発明により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 ヒータ
３２，３５ 温度センサ
３３、３６ 圧力センサ
３４ 使用済透析液加熱手段としてのヒータ
３７ 制御装置
３８ 制御手段

Claims (5)

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、を有する血液透析装置において、
   前記透析液供給経路に、各透析液供給・受入要素の各透析液供給室に供給される未使用透析液の温度を検知する第１の温度センサと圧力を検知する第１の圧力センサを設けるとともに、前記透析液循環路の透析液復路に、各透析液供給・受入要素の各透析液受入室に送給される使用済透析液の温度を検知する第２の温度センサと圧力を検知する第２の圧力センサを設け、
   前記透析液循環路の透析液復路に、加熱により、各透析液供給・受入要素の各透析液受入室に送給される使用済透析液の温度を制御可能な使用済透析液加熱手段を設け、
   前記第１の温度センサによる検知温度と前記第２の温度センサによる検知温度との温度差と、前記第１の圧力センサによる検知圧力と前記第２の圧力センサによる検知圧力との圧力差に基づいて、前記使用済透析液加熱手段を制御可能な制御装置を設け、
   前記制御装置は、予め取得され、前記温度差をパラメータとした、前記圧力差と、実際の除水量と前記除水ポンプによる除水量目標値との誤差を表す除水誤差との関係を示す除水特性グラフにおいて、前記第１の温度センサと前記第２の温度センサにより検知された温度による現在の温度差がパラメータとなる制御前の特性線から、前記第１の圧力センサと前記第２の圧力センサにより検知された圧力による現在の圧力差における前記除水誤差が零の点を通る温度差がパラメータとなる制御後の特性線に移行させるべく、前記使用済透析液加熱手段を制御することを特徴とする血液透析装置。
2. 前記透析液供給経路に、各透析液供給・受入要素の各透析液供給室に供給される未使用透析液の温度を予め設定した一定温度に制御可能な未使用透析液加熱手段が設けられている、請求項１に記載の血液透析装置。
3. 前記透析液循環路の透析液復路に、前記循環ポンプの出側の上限圧力を設定可能なリリーフ弁が設けられている、請求項１または２に記載の血液透析装置。
4. 前記透析液供給経路に、前記給液ポンプの出側の上限圧力を設定可能なリリーフ弁が設けられている、請求項１〜３のいずれかに記載の血液透析装置。
5. 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１〜４のいずれかに記載の血液透析装置。

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