JP2017113285A - 血液透析装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 血液透析装置は、内部が供給室８、８’、可変容積室９、９’および回収室１０、１０’の３室に区画された第１透析液容器５と第２透析液容器５’とを備えている。一方の供給室から透析器１に新鮮な透析液を給送するとともに、透析器から使用済み透析液を回収室に回収する間に、ポンプ手段４６により可変容積室の容積を減少させ、その容積減少分を限外濾過量としている。ポンプ手段により可変容積室の容積を減少させる際には他方の可変容積室の容積が増大しており、これを交互に繰り返すと両可変容積室の容積が異なってくる。この際には、フローセンサ５７（計測手段）により一方の供給室から回収室へ給送される液体の流通量と、他方の供給室から回収室へ給送される液体の流通量とをそれぞれ計測し、ポンプ手段により両流通量の差が小さくなるように調整する。【効果】 両流通量の差が大きくなるのを防止して、正常な透析治療を行うことができる。【選択図】 図７

Description

本発明は血液透析装置に関し、より詳しくは、内部を３室に区画した２つの透析液容器を備える血液透析装置に関する。

従来、血液透析装置として、内部を供給室と可変容積室と回収室との３室に順次区画形成した２つの透析液容器を備えたものが知られている（特許文献１）
より具体的には、この血液透析装置は、内部に第１供給室と第１可変容積室と第１回収室との３室を順次区画形成した第１透析液容器と、内部に第２供給室と第２可変容積室と第２回収室との３室を順次区画形成した第２透析液容器と、一方の可変容積室から他方の可変容積室に液体を移動させて各可変容積室内の容積を増減させるポンプ手段とを備え、一方の供給室から透析器を介して一方の回収室に透析液を供給する間に、該一方の可変容積室内の容積を減少させるとともに他方の可変容積室内の容積を増大させ、これと同時に他方の供給室に新鮮透析液を供給するとともに他方の回収室の使用済み透析液を外部に排出するようになっている。
上記血液透析装置においては、一方の供給室から透析器を介して一方の回収室に透析液を供給する間に、該一方の可変容積室内の容積を減少させ、その減少分によって除水量を設定するようになっている。

特公平３−６２１０７号公報

上記ポンプ手段は、一方の可変容積室から他方の可変容積室に同量の液体を交互に移動させるように設計されているが、交互の給送量に誤差があると、一方の可変容積室に貯溜される液体量と他方の可変容積室に貯溜される液体量とが徐々に異なることになる。
一方の可変容積室に貯溜される液体量と他方の可変容積室に貯溜される液体量とが異なると、第１供給室と第２供給室とに貯溜できる透析液量が異なることになるので、各供給室から透析器に供給できる透析液の供給量が異なることになり、このような状態を放置したまま繰り返し長時間の血液透析治療を行うと、正常な除水量の管理を行えなくなったり、透析液容器内が２枚のダイアフラムによって３室に区画されている場合にはダイアフラムの破れが生じたりする危険性があった。
本発明はそのような事情に鑑み、２つの可変容積室に貯溜される液体量のアンバランスさを解消することができる血液透析装置を提供するものである。

すなわち本発明は、内部に第１供給室と第１可変容積室と第１回収室との３室を順次区画形成した第１透析液容器と、内部に第２供給室と第２可変容積室と第２回収室との３室を順次区画形成した第２透析液容器と、一方の可変容積室から他方の可変容積室に液体を移動させて各可変容積室内の容積を増減させるポンプ手段とを備え、一方の供給室から透析器を介して一方の回収室に透析液を供給する間に、該一方の可変容積室内の容積を減少させるとともに他方の可変容積室内の容積を増大させ、これと同時に他方の供給室に新鮮透析液を供給するとともに他方の回収室の使用済み透析液を外部に排出するようにした血液透析装置において、
上記第１供給室から第１回収室へ給送される液体の流通量と、上記第２供給室から第２回収室へ給送される液体の流通量とをそれぞれ計測する計測手段を設け、いずれか一方の流通量が他方の流通量よりも少なくなった場合には、上記ポンプ手段により両流通量の差が小さくなるように当該一方の可変容積室内の液体を他方の可変容積室に移動させるようにしたものである。

上記構成によれば、２つの可変容積室に貯溜される液体量がアンバランスとなった際には、例えば第１可変容積室内の液体量が第２可変容積室の液体量よりも多くなった場合には、上記第１供給室から第１回収室へ給送される液体の流通量は、第２供給室から第２回収室へ給送される液体の流通量よりも少なくなるが、上記計測手段によりその流通量の差を検出することができる。
そして第１透析液容器側の流通量が第２透析液容器側の流通量よりも少なくなった場合には、上記ポンプ手段により第１可変容積室内の液体を第２可変容積室に移動させて、両流通量の差が小さくなるように調整することができる。
したがって、このような調整を施すことにより、繰り返し長時間の透析治療を行っても、常に正常な透析治療を行うことが可能となる。

本発明の一実施例を示す系統図 ポンプ手段４６を示す断面図 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図 透析作業中の状態を示す系統図 透析作業中の他の状態を示す系統図 バランス調整作業中の状態を示す系統図 バランス調整作業中の他の状態を示す系統図

以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において、透析を行なう透析器１は外装ケース１Ａとその内部に収納された多数の中空糸膜１Ｂを備えており、血液は血液回路２の動脈側回路２Ａを介して上記中空糸膜１Ｂの内部に供給され、該透析器１内で透析処理された血液は上記中空糸膜１Ｂの内部から血液回路２の静脈側回路２Ｂを介して人体に戻されるようになっている。
本実施例では、２つの第１透析液容器５と第２透析液容器５’を並設してあり、それぞれの透析液容器５、５’によって、上記透析器１の外装ケース１Ａの内側と中空糸膜１Ｂの外側との間の空間に交互に新鮮な透析液を供給して透析を行なうことができるようにしてある。この際、透析液は上記中空糸膜１Ｂ内を流れる血液の流通方向とは逆方向に流通されるようになっている。

上記第１透析液容器５内は２枚のダイアフラム６、７によって内部を３室に、すなわち第１供給室８、第１可変容積室９、および第１回収室１０に順次区画してあり、第１透析液容器５内の一側に形成した第１供給室８内に導入した新鮮な透析液を透析液供給回路１３を介して上記透析器１の他方の室内に供給するとともに、その室内からの処理済透析液を透析液回収回路１４を介して上記第１透析液容器５の他側に形成した第１回収室１０内に回収できるようにしてある。
上記透析液供給回路１３は、上記第１供給室８を、第１供給路１７、第１供給弁１８、供給路１９、フィルタ２０、供給路２１および開閉弁２２を介して上記透析器１に連通させ、また透析液回収回路１４は、上記透析器１を、回収路２５、開閉弁２６、回収路２７、送液ポンプ２８、脱気装置２９、第１回収路３０および第１回収弁３１を介して上記第１回収室１０内に連通させている。

さらに、上記第１供給室８への新鮮な透析液の導入は、図示しない新鮮透析液の供給源から導入路３４、開閉弁３５、ポンプ３６、第１導入路３７および第１導入弁３８を介して行なえるようにし、また第１回収室１０からの処理済透析液の廃棄は、第１廃棄弁４０、第１廃棄路４１、廃棄路４２および開閉弁４３を介して図示しない回収槽へ廃棄できるようにしてある。
上記第１透析液容器５内に形成した中央の第１可変容積室９内には、例えばシリコンオイル等の液体を密封してあり、一方のダイアフラム６が移動した際には、上記液体を介して他方のダイアフラム７を上記ダイアフラム６に追従して変位できるようにしてある。
そして、上記第２透析液容器５’に関する構成も上述した第１透析液容器５についての構成と同一に構成してあり、同一部分には第１透析液容器５について用いた符号に「’」を付して示してある。

上記透析液容器５、５’の第１可変容積室９と第２可変容積室９’とは連通路４５を介して相互に連通させてあり、かつ該連通路４５にポンプ手段４６を設けて一方の可変容積室から他方の可変容積室へ上記液体を交互に移動させることができるようにしている。
上記ポンプ手段４６は、図２、図３に示すように水平方向に配置したシリンダ４８と、シリンダ４８内に摺動かつ回転自在に密嵌合したピストン４９とを備えている。そして、上記ピストン４９の先端部外周に所定形状の切欠部４９ａを形成してあり、この切欠部４９ａとピストン４９の先端面およびシリンダ４８の内面とで容積が変動されるポンプ室５０を形成している。
上記連通路４５は上記ピストン４９の切欠部４９ａの往復移動範囲においてシリンダ４８の内周面対向位置に開口させてあり、ピストン４９の回転角度位置に応じて、いずれか一方の開口のみが、すなわち第１可変容積室９と第２可変容積室９’とのいずれか一方のみが、上記切欠部４９ａを介してポンプ室５０内に連通するようになっている。

さらに、上記シリンダ４８から外部に突出するピストン４９の末端部には、軸方向と直交させてアーム４９ｂを取付けてあり、該アーム４９ｂの先端に設けた球状部４９ｃを、カップ状継手５１の内周所定位置に形成した球状凹部５１ａに枢支連結している。上記継手５１は、サーボモータ５２の駆動軸５２ａにピストン４９の軸線に対して所定角度だけ傾斜させて連結させている。上記サーボモータ５２は図示しない制御装置によって制御されるようになっており、該制御装置は例えばサーボモータ５２からのパルス信号をカウントすることによってサーボモータ５２の回転量を監視できるようになっている。

上記構成のポンプ手段４６においては、上記サーボモータ５２を回転させた際には、継手５１の球状凹部５１ａにアーム４９ｂを介して枢支連結されたピストン４９は、上記一方向に回転されつつシリンダ４８内を往復移動されるので、それに伴なって上記ポンプ室５０の容積を増減することができる。
図２、図３で示す状態では、上記ピストン４９はシリンダ４８に最も挿入された左行端に位置しており（図２参照）、かつポンプ室５０と第２可変容積室９’の連通が遮断されると同時に、第１可変容積室９が切欠部４９ａを介してポンプ室５０に連通している。

この状態から、ピストン４９が一方向に回転されながら右行され、シリンダ４８から抜き出されてポンプ室５０内の容積が増大されると、第１可変容積室９内の液体がポンプ室５０内に吸い込まれる。
そして上記ピストン４９が最も抜き出されて右行端位置となると、該ピストン４９の回転により第１可変容積室９とポンプ室５０との連通が遮断されるとともに、第２可変容積室９’が切欠部４９ａを介してポンプ室５０に連通されるようになり、この状態からピストン４９が左行され、シリンダ４８内に押し込まれてポンプ室５０内の容積が減少されると、ポンプ室５０内の液体が第２可変容積室９’内に吐出されるようになる。
そして上記ピストン４９が図２で示す左行端となった際には、上述したように第１可変容積室９が切欠部４９ａ を介してポンプ室５０に連通するとともに、ポンプ室５０と第２可変容積室９’の連通が遮断されるようになり、上記サーボモータ５２の一方向の回転によって上述の作動が繰返されるので、第１可変容積室９の液体を第２可変容積室９’に流動させることができる。
これに対し、上記サーボモータ５２を逆転させることによって上述の作動と逆の作動が行なわれ、第２可変容積室９’の液体を第１可変容積室９に流動させることができる。なお、ポンプ手段４６としては上記実施例のものに限定されるものではなく、ローラーポンプ等のようにモータの正逆回転で吐出方向が代わるポンプであればいかなる構成のものであってもよい。

上記構成を有する血液透析装置による透析作業について説明すると、図４に示す状態では、第１透析液容器５側の第１供給弁１８および第１回収弁３１が閉鎖され、第１導入弁３８および第１廃棄弁４０が開放されている。
これに対し第２透析液容器５’側では、上記第１透析液容器５側とは逆に、第２供給弁１８’および第２回収弁３１’が開放され、第２導入弁３８’および第２廃棄弁４０’が閉鎖されている。
したがってこの接続状態では、第１透析液容器５側は透析器１との連通が遮断されており、該第１透析液容器５側の第１供給室８内にポンプ３６によって新鮮透析液が圧送導入されている。そしてこれによってダイアフラム６、７が一体的に左行されるので、第１回収室１０内に回収された処理済の透析液は廃棄路４２、開閉弁４３を介して外部に排出されるようになる。

他方、第２透析液容器５’側は透析器１に接続されており、第２供給室８’内の新鮮透析液は透析液供給回路１３を介して透析器１に供給されるとともに、処理済透析液は透析器１から透析液回収回路１４を介して第２回収室１０’内に回収されている。
またこの際、上記ポンプ手段４６を駆動するサーボモータ５２は正転されており、そのため第１可変容積室９内の容積が増大し、第２可変容積室９’内の容積が減少している。したがって、第２供給室８’から透析器１の外装ケース１Ａ内に供給される新鮮透析液量よりも多くの処理済透析液が第２回収室１０’内に徐々に回収され、上記第２可変容積室９’内の容積減少分が透析器１における限外濾過量となっている。
そして上記サーボモータ５２が所定量正転されて第２可変容積室９’の容積が所定量減少し、したがって第１可変容積室９の容積が所定量増加すると、サーボモータ５２の回転が停止されて限外濾過が停止される。

図５に示すように、第２透析液容器５’側における各弁が切り換って第２供給弁１８’および第２回収弁３１’が閉鎖され、第２導入弁３８’および第２廃棄弁４０’が開放される。すると、第２透析液容器５’と透析器１との連通が遮断される。
他方、第１透析液容器５側では、第１供給弁１８および第１回収弁３１が開放され、第１導入弁３８および第１廃棄弁４０が閉鎖される。これにより透析器１には第１透析液容器５側のみから新鮮透析液が供給されるようになる。
そしてこの接続状態では、サーボモータ５２の逆転により上述の作動とは逆に第１可変容積室９の容積が徐々に減少されるので、該第１透析液容器５側においては、第１供給室８から透析器１の外装ケース１Ａ内に供給される新鮮透析液量よりも多くの処理済透析液が第１回収室１０内に徐々に回収されるようになり、したがって上記第１可変容積室９内の容積減少分に相当する限外濾過が行なわれる。
また上記第２透析液容器５’側においては、第２供給室８’内にポンプ３６によって新鮮透析液が圧送導入されるようになり、これによってダイアフラム６、７が一体的に左行されると第２回収室１０’内の処理済透析液が廃棄路４２を介して外部に排出される。

さらに、上記サーボモータ５２が所定量逆転されるとサーボモータ５２の回転が停止される。この後、第１透析液容器５側における各弁が切り換って第１供給弁１８および第１回収弁３１が閉鎖され、第１導入弁３８および第１廃棄弁４０が開放される。また第２透析液容器５’側においては第２供給弁１８’および第２回収弁３１’が開放され、第２導入弁３８’および第２廃棄弁４０’が閉鎖される。
これにより第１透析液容器５と透析器１との連通が遮断され、透析器１には第２透析液容器５’側のみから新鮮透析液が供給されるようになると、上記サーボモータ５２の正転が開始されるようになる。
この状態は、最初に説明した状態と同一であり、以後同様な作動が繰返されて透析が行なわれる。

上述した説明から理解されるように、サーボモータ５２の所定量の正転と所定量の逆転とによって第１可変容積室９内の液体と第２可変容積室９’の液体とが交互に所定量ずつ移動されるが、ポンプ手段４６の製造誤差などにより、第１可変容積室９から第２可変容積室９’へ移動される液体量と、第２可変容積室９’から第１可変容積室９へ移動される液体量とは必ずしも正確に一致するわけではない。
その結果、サーボモータ５２の所定量の正転と所定量の逆転とを長期間繰り返すことによって、徐々に第１可変容積室９内の液体量と第２可変容積室９’内の液体量とにアンバランスさが生じるようになる。
例えば、第１可変容積室９内の液体量が第２可変容積室９’の液体量よりも多くなった場合には、第１供給室８内に貯溜できる透析液量は第２供給室８’内に貯溜できる透析液量よりも少なくなり、したがって第１供給室８から第１回収室１０へ給送される液体の流通量は、第２供給室８’から第２回収室１０’へ給送される液体の流通量よりも少なくなる。

このようなアンバランスさを解消するために、例えば血液透析装置の洗浄が終了した際に、それに続いて以下のバランス調整作業が行われる。血液透析装置の洗浄が終了した時点では、血液透析装置の各回路内にはＲＯ水が導入されていることになる。
先ず、図６において、上記フィルタ２０の一次側（フィルタを流通する前側）と回収路２７とを連通するバイパス通路５５が設けられており、このバイパス通路５５にこれを開閉する開閉弁５６が設けられている。上述した透析作業の際には開閉弁５６が閉じられているが（図４、図５参照）、バランス調整作業の際には開閉弁５６が開かれ、また透析器１の出入り口近くの開閉弁２２、２６が閉じられる。
またフィルタ２０の手前の供給路１９に、流通量を計測する計測手段５７を設けてある。本実施例では、上記計測手段はＲＯ水（流体）の流れの有無を検出するフローセンサ５７と、供給室８、８’から回収室１０、１０’へＲＯ水の給送を開始してから上記フローセンサ５７がＲＯ水の流れが無くなったことを検出するまでの時間をカウントするカウンタ（図示せず）とから構成してある。
なお、計測手段は上記フローセンサ５７とカウンタとから構成したものに限定されるわけではなく、流通量が計測できればいかなる構成のものであってもよい。

図６の状態は上述した図４の状態に類似しており、第１透析液容器５側の第１供給弁１８および第１回収弁３１が閉鎖され、第１導入弁３８および第１廃棄弁４０が開放されている。この接続状態では、第１透析液容器５側の第１供給室８内にポンプ３６によってＲＯ水が圧送導入されている。
これに対し第２透析液容器５’側では、第２供給弁１８’および第２回収弁３１’が開放され、第２導入弁３８’および第２廃棄弁４０’が閉鎖されている。この際には、第２透析液容器５’の第２供給室８’内の容積は最大となっており、第２回収室１０’内の容積は最少となっている。
またバランス調整作業の際にはポンプ手段４６のサーボモータ５２は作動されることはなく、両可変容積室９、９’の連通は遮断されている。したがって可変容積室９、９’内の容積が変動することはない。

この状態から回収路２７に設けた送液ポンプ２８が所定の送液流量で起動されると、第２供給室８’内のＲＯ水は、透析液供給回路１３、フローセンサ５７、バイパス通路５５、透析液回収回路１４を介して第２回収室１０’内に一定流量で給送されるようになる。
この間、フローセンサ５７が供給路１９流れるＲＯ水を検出すると図示しないカウンタがカウントを開始し、第２供給室８’内の容積が最小となってＲＯ水の流速がゼロとなったことがフローセンサ５７によって検出されると、カウンタはそれまでにカウントされた流通時間を記録する。

上記第２供給室８’内の容積が最小となり、他方、第１供給室８内の容積が最大となると、図７に示すように第２透析液容器５’側における各弁が切り換って第２供給弁１８’および第２回収弁３１’が閉鎖され、第２導入弁３８’および第２廃棄弁４０’が開放される。他方、第１透析液容器５側では、第１供給弁１８および第１回収弁３１が開放され、第１導入弁３８および第１廃棄弁４０が閉鎖される。
この状態から上記送液ポンプ２８が、上記第２透析液容器５’側の場合と同じ所定の送液流量で起動されると、第１供給室８内のＲＯ水は、透析液供給回路１３、フローセンサ５７、バイパス通路５５、透析液回収回路１４を介して第１回収室１０内に、上記第２透析液容器５’側の場合と同じ一定流量で給送されるようになる。
そしてフローセンサ５７とカウンタとにより、上記第１供給室８内からのＲＯ水の供給が開始されてから、ＲＯ水の流速がゼロとなるまでのカウント時間が記録される。

上記送液ポンプ２８は一定流量で送液しているので、上記第１供給室８から第１回収室１０へ給送されるＲＯ水の流通時間と、上記第２供給室８’から第２回収室１０’へ給送されるＲＯ水の流通時間とに差があれば、それは第１供給室８から第１回収室１０へ給送される液体の流通量と、第２供給室８’から第２回収室１０’へ給送される液体の流通量とに差があることになる。そしてそれにより、可変容積室９、９’の容積に差があることが検出される。
上記時間差による容積差は演算することができ、他方、上記ポンプ手段４６のサーボモータ５２によってピストン４９が１回転された際の給送量（ポンプ室５０内の容積変動量）は予め計測することができるので、上記時間差に基づいて、上記差を小さくするためのピストン４９の回転方向と回転数とを算出することができる。
したがって図示しない制御装置は、いずれか一方の流通量と他方の流通量とに差がある場合には、上記ポンプ手段４６により一方の可変容積室内の液体を他方の可変容積室に移動させて両流通量の差が小さくなるように調整することができる。
なお、上記ポンプ手段４６によってバランス調整を行う際には、両可変容積室９、９’の容積変動を許容できるように各開閉弁を開閉制御すればよい。原理的には、各透析液容器５、５’の供給室８、８’を相互に連通させるとともに、回収室１０，１０’を相互に連通させておけば、両可変容積室９、９’の容積を調整することができる。

なお、上記バランス調整作業は、上述したように血液透析装置の洗浄が終了した際に行うことができるが、これに限定されるわけではなく、洗浄を開始する前や透析工程の途中に行うことも可能で、この場合には透析液を送液して行うことになる。
また、上記ピストン４９の累積回転数を記録しておき、バランス調整作業時までの累積回転数Ｎと、その際の誤差の修正に要したピストン４９の回転方向と回転数とを記憶する。そして１回目のバランス調整後に、再び上記ピストン４９の回転数が上記累積回転数Ｎとなったら、上述した流通量を計測することなく、上記誤差の修正に要したピストン４９の回転方向と回転数とによる補正を実行すればよい。この場合には、流通量を計測することのない補正作業を数回実行した後に、再び流通量を計測したバランス調整作業を行えばよく、実際に流通量を計測するバランス調整作業の回数を少なくすることができる。
さらに上記バランス調整作業後は、両可変容積室９、９’の容積差が零となることが望ましいが、必ずしも零となるまで調整する必要はなく、適当な範囲であれば両者に容量差があってもかまわない。

１ 透析器 ５、５’透析液容器
８、８’ 供給室 ９、９’ 可変容積室
１０、１０’ 回収室 １３ 透析液供給回路
１４ 透析液回収回路 １８、１８’ 供給弁
３１、３１’ 回収弁 ３８、３８’ 導入弁
４０、４０’ 廃棄弁 ４５ 連通路
４６ ポンプ手段 ４８ シリンダ
４９ ピストン ５２ サーボモータ
５７ フローセンサ（計測手段）

Claims (3)

1. 内部に第１供給室と第１可変容積室と第１回収室との３室を順次区画形成した第１透析液容器と、内部に第２供給室と第２可変容積室と第２回収室との３室を順次区画形成した第２透析液容器と、一方の可変容積室から他方の可変容積室に液体を移動させて各可変容積室内の容積を増減させるポンプ手段とを備え、一方の供給室から透析器を介して一方の回収室に透析液を供給する間に、該一方の可変容積室内の容積を減少させるとともに他方の可変容積室内の容積を増大させ、これと同時に他方の供給室に新鮮透析液を供給するとともに他方の回収室の使用済み透析液を外部に排出するようにした血液透析装置において、
   上記第１供給室から第１回収室へ給送される液体の流通量と、上記第２供給室から第２回収室へ給送される液体の流通量とをそれぞれ計測する計測手段を設け、いずれか一方の流通量が他方の流通量よりも少なくなった場合には、上記ポンプ手段により両流通量の差が小さくなるように当該一方の可変容積室内の液体を他方の可変容積室に移動させることを特徴とする血液透析装置。
2. 上記計測手段は、上記供給室と回収室とを連通する透析液の回路に設けられて液体の流れの有無を検出するフローセンサと、上記供給室から回収室へ液体の給送を開始してから上記フローセンサが液体の流れが無くなったことを検出するまでの時間をカウントするカウンタとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の血液透析装置。
3. 上記ポンプ手段は、正転されることによって一方の可変容積室内の液体を他方の可変容積室に移動させるとともに、逆転されることによって他方の可変容積室内の液体を一方の可変容積室に移動させるようになっており、いずれか一方の流通量が他方の流通量よりも少なくなった場合には、上記ポンプ手段の正転の回転数と逆転の回転数とを異ならせて、上記両流通量の差を小さくすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の血液透析装置。

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