JP2020151033A - インピーダンス測定装置及び体外循環装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】血液回路の安全性を担保しつつ、インピーダンス測定にかかるコストを低減できるインピーダンス測定装置を提供すること。【解決手段】ニードルレスポート116を有する血液回路110に取り付けられるインピーダンス測定装置150であって、測定回路151と、一端側に血液回路110内の液体と接触可能な接触部1141を有し他端側に血液回路110外に露出する露出部1142を有する第1電極114、及び第1電極114の一端側がニードルレスポート116に挿入された状態でニードルレスポート116と係合して固定する第1ロック機構を有する第1電極保持部115を備えるアダプタ電極152と、第2電極1531及び第2電極1531が第1電極114に接触した状態で第2電極1531を第1電極114に対して取り外し可能に固定するための第2ロック機構を有する第2電極保持部1532を備える測定用電極153と、を備える。【選択図】図1

Description

本発明は、インピーダンス測定装置、及びこのインピーダンス測定装置を備える体外循環装置に関する。
従来、患者の血液を、体外で血液回路を用いて循環させる人工透析装置や人工心肺装置等の体外循環装置において、血液回路に電極を取り付けて血液のインピーダンスを測定することにより、穿刺針の抜針を検知する方法が提案されている。
例えば特許文献1では、血液回路に配置される電極と配線とがはんだ付けや溶接により電気的に接続されることが開示されている。
患者の血液に接触する血液回路は感染予防のため単回使用が義務付けられており、原則として使用後は使い捨てにされる。また、インピーダンス測定のための電極も同様に血液と接触するため、使用後は使い捨てにされる。
特開2017−35512号公報
特許文献1においては、血液に接触する電極及び電極にはんだ付け等で接続された配線は使用後に廃棄され、新たな電極及び配線を準備する必要がある。そのため、電極が配置された血液回路を用いた体外循環装置でインピーダンスを測定する場合において、インピーダンス測定のためのコストが高くなってしまう。
従って、本発明は、体外循環装置で血液回路内の液体のインピーダンスを測定する場合に、血液回路の安全性を担保しつつ、インピーダンス測定にかかるコストを低減することを目的とする。
本発明は、ニードルレスポートを有する血液回路に取り付けられ血液回路内の液体のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置であって、前記血液回路内の液体のインピーダンスを測定する測定回路と、前記ニードルレスポートに挿入される一端側に前記血液回路内の液体と接触可能な接触部を有し他端側に前記血液回路外に露出する露出部を有する第1電極、及び前記第1電極を保持し、前記第1電極の前記一端側が前記ニードルレスポートに挿入された状態で前記ニードルレスポートと係合して固定するための第1ロック機構を有する第1電極保持部を備えるアダプタ電極と、前記第1電極の前記露出部と接触して前記血液回路内の液体のインピーダンスを測定するための第2電極、及び前記第2電極を保持し前記第2電極が前記第1電極の前記露出部に接触した状態で該第2電極を前記第1電極に対して取り外し可能に固定するための第2ロック機構を有する第2電極保持部を備える測定用電極と、一端が前記測定回路と接続され、他端が前記第2電極と接続される一対のリード線と、を備えるインピーダンス測定装置に関する。
また、本発明は、上記に記載のインピーダンス測定装置と、ニードルレスポートを有する血液回路と、を備える体外循環装置に関する。
本発明によれば、血液回路に配置されるアダプタ電極を使い捨てにすることにより血液回路の安全性を担保し、測定用電極を用いてアダプタ電極を介してインピーダンス測定を行うことにより測定用電極を繰り返し使用可能とし、インピーダンス測定にかかるコストを低減することができる。
本発明の実施形態に係る体外循環装置の概略構成を示す図である。 本実施形態の測定用電極、アダプタ電極及び血液回路のニードルレスポートにおけるロック機構を説明するための図である。 図2で示した測定用電極、アダプタ電極及び血液回路のニードルレスポートがそれぞれ係合して固定された状態を説明するための図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態に係る体外循環装置の一例として、腎不全患者や薬物中毒患者の血液を体外循環させて浄化すると共に、血液中の余分な水分を除去する透析治療に用いられる透析装置について説明する。
本実施形態の透析装置は、血液回路に電極を配置して血液回路内に流れる液体のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置を備え、このインピーダンス測定装置により測定される測定値の変化に基づいて透析中の抜針検知やプライミング中のドリップチャンバの液面調整等を可能とするものである。本実施形態では、抜針検知が可能な位置に電極を配置してインピーダンスを測定する場合について説明する。
本実施形態の透析装置1の全体構成について図1を参照しながら説明する。
図1に示すように、透析装置1は、患者の血液を循環させるための血液回路110と、血液ポンプ111aと、動脈側気泡検知器111bと、静脈側気泡検知器112bと、血液透析器120と、透析液回路130と、透析液送液部133と、補充液ライン140と、補液ポンプ140aと、インピーダンス測定装置150と、制御装置(不図示)と、を備える。
血液回路110は、動脈側ライン111と、静脈側ライン112と、排液ライン113と、を有し、任意の場所に一対のニードルレスポート116が取り付けられる。動脈側ライン111、静脈側ライン112、及び排液ライン113は、いずれも液体が流通可能な可撓性を有する軟質のチューブを主体として構成される。
動脈側ライン111は、一端側が後述する血液透析器120の血液導入口122aに接続される。動脈側ライン111には、血液ポンプ111a、動脈側気泡検知器111b、動脈側クランプ111c、及び動脈側接続部111dが配置される。
血液ポンプ111aは、動脈側ライン111を構成するチューブをローラーでしごくことにより、動脈側ライン111の内部の血液やプライミング液等の液体を送出する。
動脈側気泡検知器111bは、動脈側ライン111における血液ポンプ111aよりも上流側に配置され、チューブ内の気泡の有無を検出する。
動脈側クランプ111cは、動脈側気泡検知器111bよりも上流側に配置される。動脈側クランプ111cは、動脈側気泡検知器111bによる気泡の検出結果に応じて制御され、動脈側ライン111の流路を開閉する。
動脈側接続部111dは、動脈側ライン111の他端側に配置される。動脈側接続部111dには、患者の血管に穿刺される針が接続される。
静脈側ライン112は、一端側が後述する血液透析器120の血液導出口122bに接続される。静脈側ライン112には、ドリップチャンバ112a、静脈側気泡検知器112b、静脈側クランプ112c、及び静脈側接続部112dが配置される。
ドリップチャンバ112aは、静脈側ライン112に混入した気泡や凝固した血液等を除去するため、一定量の血液を貯留する。
静脈側気泡検知器112bは、ドリップチャンバ112aよりも下流側に配置され、チューブ内の気泡の有無を検出する。
静脈側クランプ112cは、静脈側気泡検知器112bよりも下流側に配置される。静脈側クランプ112cは、静脈側気泡検知器112bによる気泡の検出結果に応じて制御され、静脈側ライン112の流路を開閉する。
静脈側接続部112dは、静脈側ライン112の他端側に配置される。静脈側接続部112dには、患者の血管に穿刺される針が接続される。
排液ライン113は、ドリップチャンバ112aに接続される。排液ライン113には、排液ライン用クランプ113aが配置される。排液ライン113は、プライミング工程でプライミング液を排液するためのラインである。
一対のニードルレスポート116は、血液回路110の密閉性を保った状態で任意の場所に取り付けられる。本実施形態では、図1に示すように、一対のニードルレスポート116は、動脈側気泡検知器111bの上流側及び静脈側気泡検知器112bの下流側にそれぞれ取り付けられる。
ニードルレスポート116は、図2(c)に示すように、スリットが形成された弾性隔壁部材1161を有しており、このスリットに雄コネクタ等を挿入することで、密閉性を保ちつつ、穿刺針等を用いないで液体の注入や採取を可能にする混中ポートである。また、ニードルレスポート116は、係合部として外周面に形成された2つの係合突起1162を備える。
これら一対のニードルレスポート116には、インピーダンス測定装置150を構成するアダプタ電極152が取り付けられる。
血液透析器120は、筒状に形成された容器本体121と、この容器本体121の内部に収容された透析膜(図示せず)と、を備える。血液透析器120としては、ダイアライザやヘモダイアフィルタが用いられる。容器本体121の内部は、透析膜により血液側流路と透析液側流路とに区画される(いずれも図示せず)。容器本体121には、血液回路110に連通する血液導入口122a及び血液導出口122bと、透析液回路130に連通する透析液導入口123a及び透析液導出口123bと、が形成される。
以上の血液回路110及び血液透析器120によれば、例えば、図1に示す透析工程では、対象者(透析患者)の動脈から200mL/minで取り出された血液は、血液ポンプ111aにより動脈側ライン111を流通して血液透析器120の血液側流路に導入される。血液透析器120に導入された血液は、透析膜を介して後述する透析液回路130を流通する透析液により浄化され、10mL/minで除水される。血液透析器120において浄化及び除水された血液は、静脈側ライン112を流通して190mL/minで対象者の静脈に返血される。
透析液回路130は、本実施形態では、いわゆる密閉容量制御方式の透析液回路130により構成される。この透析液回路130は、透析液供給ライン131aと、透析液排液ライン131bと、透析液導入ライン132aと、透析液導出ライン132bと、透析液送液部133と、を備える。
透析液送液部133は、透析液チャンバ1331と、バイパスライン1332と、除水/逆ろ過ポンプ1333と、を備える。
透析液チャンバ1331は、一定容量(例えば、300mL〜500mL、本実施形態では300mL)の透析液を収容可能な硬質の容器で構成され、この容器の内部は軟質の隔膜(ダイアフラム)により送液収容部1331a及び排液収容部1331bに区画される。
バイパスライン1332は、透析液導出ライン132bと透析液排液ライン131bとを接続する。
除水/逆ろ過ポンプ1333は、バイパスライン1332に配置される。除水/逆ろ過ポンプ1333は、バイパスライン1332の内部の透析液を透析液排液ライン131b側に流通させる方向(除水方向)及び透析液導出ライン132b側に流通させる方向(逆ろ過方向)に送液可能に駆動するポンプにより構成される。
透析液供給ライン131aは、基端側が透析液供給装置(図示せず)に接続され、先端側が透析液チャンバ1331に接続される。透析液供給ライン131aは透析液チャンバ1331の送液収容部1331aに透析液を供給する。
透析液導入ライン132aは、透析液チャンバ1331と血液透析器120の透析液導入口123aとを接続し、透析液チャンバ1331の送液収容部1331aに収容された透析液を血液透析器120の透析液側流路に導入する。
透析液導出ライン132bは、血液透析器120の透析液導出口123bと透析液チャンバ1331とを接続し、血液透析器120から排出された透析液を透析液チャンバ1331の排液収容部1331bに導出する。
透析液排液ライン131bは、基端側が透析液チャンバ1331に接続され、排液収容部1331bに収容された透析液の排液を排出する。
以上の透析液回路130によれば、透析液チャンバ1331を構成する硬質の容器の内部を軟質の隔膜(ダイアフラム)により区画することで、透析液チャンバ1331からの透析液の導出量(送液収容部1331aへの透析液の供給量)と、透析液チャンバ1331(排液収容部1331b)に回収される排液の量と、を同量にできる。
これにより、除水/逆ろ過ポンプ1333を停止させた状態では、血液透析器120に導入される透析液の流量と血液透析器120から導出される透析液(排液)の量とを同量にできる。
また、除水/逆ろ過ポンプ1333を逆ろ過方向に送液するように駆動させた場合には、透析液チャンバ1331から排出された排液の一部がバイパスライン1332及び透析液導出ライン132bを通って再び透析液チャンバ1331に回収される。そのため、血液透析器120から導出される透析液の量は、透析液チャンバ1331に回収される量(即ち、透析液導入ライン132aを流通する透析液の量)から、バイパスライン1332を流通する透析液の量を減じた量となる。これにより、血液透析器120から導出される透析液の量は、バイパスライン1332を通って再び透析液チャンバ1331に回収される透析液(排液)の量分だけ、透析液導入ライン132aを流通する透析液の流量よりも少なくなる。即ち、除水/逆ろ過ポンプ1333を逆ろ過方向に送液するように駆動させた場合は、血液透析器120において、血液回路110に所定量の透析液が注入(逆ろ過)される。
一方、図1に示すように、除水/逆ろ過ポンプ1333を除水方向に送液するように駆動させた場合には、透析液導出ライン132bを流通する透析液の量は、透析液チャンバ1331に回収される透析液の量(即ち、透析液導入ライン132aを流通する透析液の量)に、バイパスライン1332を流通する透析液の量を加えた量となる。これにより、透析液導出ライン132bを流通する透析液の量は、バイパスライン1332を通って透析液排液ライン131bに排出される透析液(排液)の量分だけ、透析液導入ライン132aを流通する透析液の量よりも多くなる。即ち、除水/逆ろ過ポンプ1333を除水方向に10mL/minで送液するように駆動させた場合は、血液透析器120において、血液から10mL/minの除水が行われる。
補充液ライン140は、透析液を血液回路110に直接供給するためのラインであり、この補充液ライン140には、補液ポンプ140aが設けられる。図1に示すように、補充液ライン140の上流側は、透析液回路130の透析液導入ライン132aにおける透析液チャンバ1331と透析液導入口123aとの間に接続されている。本実施形態では、補充液ライン140の下流側を静脈側ライン112におけるドリップチャンバ112aに接続して後希釈方式の血液濾過透析としている。なお、図示しないが、補充液ライン140の下流側を動脈側ライン111における血液ポンプ111aと血液透析器120との間に接続して前希釈方式の血液濾過透析としてもよい。
インピーダンス測定装置150は、測定回路151と、一対のアダプタ電極152と、一対の測定用電極153と、一対のリード線154と、を含んで構成される。
インピーダンス測定装置150は、血液回路110内に流れる血液やプライミング液等の液体のインピーダンスを測定する。
測定回路151は、インピーダンスを測定するための回路であり、周知のものを用いることができる。
アダプタ電極152は、ニードルレスポート116に着脱可能に取り付けられる。アダプタ電極152は、第1電極114と、第1電極保持部115と、を備える。
第1電極114は、円柱形状を有しており、図2(b)に示すように、ニードルレスポート116に挿入される一端側に血液回路110内の液体と接触可能な接触部1141(円柱形状の底面部)を有し、後述する第2電極1531と接続される他端側に血液回路110外に露出する露出部1142(円柱形状の上面部)を有する。
第1電極保持部115は、第2電極1531を一端側から内側に挿入可能な第1の筒状部1151と、第1電極114を保持するための第2の筒状部1152と、第1ロック機構としての係合爪1153と、を備える。尚、第2電極1531は、第1の筒状部1151の他端側の開口部まで挿入される。
第1の筒状部1151の外周面には外ねじ部1154が形成されており、外ねじ部1154は、後述の第2電極保持部1532に形成される第2ロック機構としての内ねじ部1533と係合するように構成される。
第2の筒状部1152は、第1の筒状部1151と連続して一体的に形成されており、一端側がニードルレスポート116に挿入される。また、第2の筒状部1152は、内側に円柱形状の第1電極114を保持しており、第2の筒状部1152の一端側(ニードルレスポート116に挿入される側)の開口部に第1電極114の接触部1141が配置される。このように、円柱形状の第1電極114の周囲が第2の筒状部1152で覆われており、底面が接触部1141となるので、インピーダンス測定時に液体に接触する面積を一定とすることができ、安定してインピーダンスを測定することができる。また、第2の筒状部1152の他端側(第1の筒状部1151側)の開口部、即ち、第1の筒状部1151の他端側の開口部に第1電極114の露出部1142が配置されるので、第1の筒状部1151に挿入された第2電極1531と第1電極114とが電気的に接続可能となる。
第1ロック機構は、ニードルレスポート116に対してアダプタ電極152を固定するための機構であり、ニードルレスポート116に形成される係合突起1162と係合する係合部としての係合爪1153で構成される。
測定用電極153は、第2電極1531と、第2電極保持部1532と、を含んで構成される。
第2電極1531は、円柱形状を有しており、一端側は、第1電極114の露出部1142と接触可能であり、他端側は、リード線154に接続される。
第2電極保持部1532は、円筒状に構成され、一端側は第2電極1531の直径と同程度の内径の内周面を有し、該内周面で第2電極1531を保持する。また、第2電極保持部1532の他端側は、第2電極1531の直径よりも大きい内径の内周面を有し、該内周面に、第2ロック機構としての内ねじ部1533が形成される。内ねじ部1533は、第2電極1531と第1電極114とが電気的に接続した状態で固定するための係合構造であり、第2電極1531と第1電極114とは、必要に応じて取り外し可能である。
尚、第1電極114と第2電極1531の直径は、電極同士が少しずれて配置されても直径が小さい方の全面が覆われるように、一方は他方より大きい方が好ましい。また、第2電極1531は繰り返し使用し、第1電極114は使い捨てとされるため、第1電極114の直径が第2電極1531の直径よりも小さい方がコスト低減に有利であり、好ましい。
リード線154は、測定回路151と測定用電極153とを電気的に接続する。
図3は、ニードルレスポート116にアダプタ電極152及び測定用電極153が取り付けられた状態を示す図である。
インピーダンス測定装置150を使用する場合、測定用電極153とアダプタ電極152とを固定し、更にニードルレスポート116にアダプタ電極152を固定する。そして、この状態で測定回路151によりインピーダンスを測定する。
測定用電極153とアダプタ電極152とを固定する場合、測定用電極153の第2電極1531とアダプタ電極152の第1電極114の露出部1142とを接触させた状態で、第2ロック機構としての内ねじ部1533と、アダプタ電極152に形成された外ねじ部1154とを係合させる。これにより、測定用電極153とアダプタ電極152とが電気的に接続された状態で取り外し可能に固定される。
アダプタ電極152をニードルレスポート116に固定する場合、アダプタ電極152の第2の筒状部1152により外周面を覆われた第1電極114の一端側をニードルレスポート116の弾性隔壁部材1161に形成されたスリットに挿入した状態で、第1ロック機構としての係合爪1153と、ニードルレスポート116の外周面に形成された係合突起1162とを係合させる。これにより、第1電極114が接触部1141で血液回路110内の液体と接触可能な位置に配置された状態で、アダプタ電極152とニードルレスポート116とが固定可能となる。よって、血液回路110のうち第1電極114を取り付けたい場所にニードルレスポート116を取り付けて、アダプタ電極152をニードルレスポート116に取り付けることで、血液回路110の任意の場所に第1電極114を取り付けることができる。
よって、測定用電極153を用いて、アダプタ電極152を介してインピーダンスを測定することができるので測定用電極153を血液で汚染させることなく、繰り返し使用ができる。また、測定用電極153と接続されるリード線154も繰り返し使用できる。
尚、測定用電極153、アダプタ電極152及びニードルレスポート116を接続する順に特に制限はない。
制御装置は、情報処理装置(コンピュータ)により構成され、制御プログラムを実行することにより、透析装置1の動作を制御する。
具体的には、制御装置は、血液回路110及び透析液回路130に配置された各種のポンプやクランプ等の動作を制御して、透析装置1により行われる各種工程を実行する。各種工程とは、詳しくは、血液回路110や血液透析器120を洗浄し清浄化する準備工程であるプライミング工程、穿刺後に患者の血液を血液回路110に充填させて体外循環させる脱血工程、脱血工程に続いて行われる透析工程、透析工程中に必要に応じて行われる補液工程、血液回路110内の血液を患者の体内に戻す返血工程等である。
上述のインピーダンス測定装置150が備える測定回路151、制御装置160、補液ポンプ140a、血液ポンプ110a、除水/逆ろ過ポンプ1333等の各種ポンプや、動脈側気泡検知器111b及び静脈側気泡検知器112b等の気泡検知器は、透析装置1における装置本体(コンソール)に配置される。
以上説明した本実施形態に係るインピーダンス測定装置150及び透析装置1によれば、以下のような効果を奏する。
(1)インピーダンス測定装置150を、測定回路151と、第1電極114及び第1電極114の一端側がニードルレスポート116に挿入された状態でニードルレスポート116と係合して固定する第1電極保持部115を有するアダプタ電極152と、第1電極114と接触する第2電極1531及び第2電極1531を保持し第2電極1531が第1電極114に接触した状態で第2電極1531を第1電極114に対して取り外し可能に固定する第2電極保持部1532を備える測定用電極153と、測定回路151と測定用電極153とを接続するリード線154と、を含んで構成した。これにより、血液と接触するアダプタ電極152を使い捨てにすることにより、血液による感染を予防して安全性を担保しつつ、測定用電極153は血液に接触しないため、測定用電極153及びリード線154は繰り返し使用が可能となり、リード線及び測定用電極を使い捨てにする従来例に比べてインピーダンス測定にかかるコストを低減することができる。
(2)アダプタ電極152を、一端側が弾性隔壁部材1161のスリットに挿入される部分となる第2の筒状部1152を有するものとし、第1電極114は、第2の筒状部1152の内側に配置可能な円柱形状を備えており、第2の筒状部1152の一端側の開口部に接触部1141が配置されるように、第2の筒状部1152に保持されるものとした。これにより、第1電極114が第2の筒状部1152で覆われていない場合に比べて、アダプタ電極152のニードルレスポート116に対する取付けが多少ずれても、第1電極114の液体(血液)との接触部1141の面積が一定となるので、安定してインピーダンスを測定することができる。
以上、本発明のインピーダンス測定装置150及び体外循環装置の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、上述の実施形態では、体外循環装置の一例として透析装置1について説明したがこれに限らない。本発明は、患者の血液を血液回路で体外循環させる人工心肺装置等の体外循環装置にも適用可能である。
1 透析装置(体外循環装置)
110 血液回路
114 第1電極
1141 接触部
1142 露出部
116 ニードルレスポート
150 インピーダンス測定装置
151 測定回路
152 アダプタ電極
153 測定用電極
1531 第2電極
1532 第2電極保持部
154 リード線

Claims (2)

  1. ニードルレスポートを有する血液回路に取り付けられ血液回路内の液体のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置であって、
    前記血液回路内の液体のインピーダンスを測定する測定回路と、
    前記ニードルレスポートに挿入される一端側に前記血液回路内の液体と接触可能な接触部を有し他端側に前記血液回路外に露出する露出部を有する第1電極、及び前記第1電極を保持し、前記第1電極の前記一端側が前記ニードルレスポートに挿入された状態で前記ニードルレスポートと係合して固定するための第1ロック機構を有する第1電極保持部を有するアダプタ電極と、
    前記第1電極の前記露出部と接触して前記血液回路内の液体のインピーダンスを測定するための第2電極、及び前記第2電極を保持し前記第2電極が前記第1電極の前記露出部に接触した状態で該第2電極を前記第1電極に対して取り外し可能に固定するための第2ロック機構を有する第2電極保持部を備える測定用電極と、
    一端が前記測定回路と接続され、他端が前記第2電極と接続される一対のリード線と、を備えるインピーダンス測定装置。
  2. 請求項1に記載のインピーダンス測定装置と、
    ニードルレスポートを有する血液回路と、を備える体外循環装置。
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