JP2021506351A - 二酸化炭素生成及びプライムを有する透析システム - Google Patents

二酸化炭素生成及びプライムを有する透析システム Download PDF

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Abstract

体外治療システムは、(i)体外治療処置のための透析液を調製するように構成される透析液調製構造を含む透析液回路と、(ii)上記体外治療処置の間の使用のための血液フィルタを含む血液回路と、(iii)上記血液回路及び血液フィルタを通じて血液をポンプ輸送するよう動作可能な血液ポンプと、(iv)上記透析液調製構造及び上記血液ポンプと共に動作可能であり、上記体外治療処置のための上記透析液とは異なるガス生成液を調製するようにプログラムされた制御ユニットと、を備え、上記ガス生成液は、二酸化炭素("CO2")ガスを発生させ、上記CO2ガスが上記血液フィルタを含む上記血液回路をプライミングするために使用される。【選択図】図1A

Description

本開示は、概して、医療上の供給に関連する。より具体的には、本開示は、体外治療機のプライミングに関連する。
多様な原因に起因して、人の腎臓系は障害を起こし得る。腎不全は、いくつもの生理学的な異常を生み出す。水とミネラルとのバランスをとること、又は日々の代謝上の負荷を排出することは、もはや不可能である。代謝の有毒な最終生成物(尿素、クレアチニン、尿酸その他)が血液及び組織に蓄積するかもしれない。
腎不全及び腎機能の低下は、透析で治療されてきた。透析では、正常に機能する腎臓ならば除去したはずの老廃物、毒素及び過剰な水分を体内から除去する。腎機能の代替のための透析治療は、その治療が救命につながるため、多くの人々にとってクリティカルである。
腎不全の治療法の一種に血液透析(HD)があり、患者の血液から老廃物を除去するために、一般に拡散を使用する。血液と、透析物(dialysate)又は透析液(dialysis fluid)と呼ばれる電解質溶液との間で半透過性の透析器をまたいで拡散勾配が生じ、拡散がもたらされる。
血液濾過("HF")は、患者の血液からの毒素の対流輸送に依拠する、別の腎代替療法である。HFは、処置中に体外回路に置換液又は代替液(典型的には、10〜90リットルのそのような液)を加えることによって達成される。置換液及び処置の合間に患者により蓄積された液体は、HF処置の過程にわたって限外濾過され、それにより中型の分子及び大型の分子を除去する際に特に有益である対流輸送機構が提供される(血液透析では、透析セッションの合間に得られる液体と共に少量の老廃物が除去されるが、上記限外濾過の除去からの溶質のドラッグは十分な対流クリアランスを提供するのに十分ではない)。
血液透析濾過("HDF")は、対流クリアランスと拡散クリアランスとを組み合わせた治療法である。HDFは、標準的な血液透析と同様に、透析器を通って流れる透析液を使用して、拡散クリアランスを提供する。それに加え、置換溶液が体外回路に直接的に提供されて限外濾過を増やすことを可能にし、これが転じて対流クリアランスを生み出す。
ほとんどのHD(HF、HDF)処置は、センタで行われる。今日、在宅血液透析("HHD")に向かう動きがあり、その部分的な理由は、HHDが毎日実施され得るものであって、典型的には2週間又は3週間ごとに行われるセンタでの血液透析処置に対して、治療的有益性を提供するからである。複数の研究で、より高頻度な処置は、より低頻度に行われる処置よりも多くの毒素及び老廃物を除去するが、より長く続くことが示されている。より高頻度な処置を受けている患者は、処置前に2〜3日分の毒素を蓄積しているセンタ内の患者ほどのダウンサイクルを経験しない。ある地域では、最も近い透析センタは、患者の自宅から数マイルも離れており、そのためにドアツードアの処置時間に1日の大部分を費やすことになる。HHDは、一晩中又は日中に行われ得るが、その間に患者はリラックスし、働き、又はそうでなければ生産的である。
上記手法のいずれにおいても、患者に対する処置を始動する前に、関連する機器をプライミングすることが必要である。プライミングは、典型的には、透析液又は生理食塩水などの生理学的に適合する溶液で空気を置き換えることを含む。しかしながら、透析器の膜内のような血液回路の特定の領域から空気を除去することは困難であり得る。溶液での洗い出しが行われた後でさえも、空気のポケットが残存し得る。
したがって、改善されたプライミングシステム及び方法が必要とされる。
ここで説明される例は、例えば以下のための液体の供給に適用可能な自動化されたシステム及び方法を開示する:血漿療法、血液透析("HD")、血液濾過("HF")、血液透析濾過("HDF")、持続的腎代替療法("CRRT")、アフェレーシス、自己血輸血、敗血症のための血液濾過、及び体外膜型人工肺("ECMO")療法(体外療法)。これら体外療法のいずれも、血液フィルタ(透析器、血液濾過器など)を含む血液回路が患者に接続される前にプライミングされることを要し得る。本開示は、初期に血液回路をプライミングするために二酸化炭素("CO")ガスを使用するシステム及び方法を説示する。COガスは、プライミング液よりも良好に、血液フィルタの膜内、実際には膜の孔内に捕捉された空気を除去することができる。また、COガスは、血液回路の他のエリア内に位置するポケットからの、例えば、血液回路の点滴チャンバの筐体に生まれるポケット又は血液回路内のコネクタからチューブ(若しくはコネクタ同士)の若しくはチューブからチューブへのシーリングにより生まれるポケットからの空気の洗い流しにおいてより良好であり得る。端的にいうと、COガスは、典型的なプライミング液よりも良好に、小さな開いた空間に入ってそれを洗い流すことができる。
本開示のCOガスによるプライミングを行うための2つの主要な実施形態が存在する。1つの主要な実施形態において、COガスは、システム自体により、但し体外回路又は血液回路の外側で生成される。ここでは、COガスは、血液回路又はセットへ輸送される。第2の主要な実施形態では、COガスは、COガスを生成する液体によって、体外回路又は血液回路に搬送され、放出される。
第1の主要な実施形態では、混ぜ合わされてCOガスを形成する構成液体群を受け取り、そしてそのCOガスの少なくとも一部を貯蔵するCOガスチャンバが提供され得る。COガスを形成するために混ぜ合わされる構成液体群は、重炭酸塩(例えば、B濃縮物より)と、次のうちのいずれか1つとを含み得る:(i)クエン酸溶液、(ii)酢酸溶液(例えば、A濃縮物より)、(iii)乳酸溶液、(iv)リンゴ酸溶液、(v)塩化水素("HCl")酸溶液、(vi)リン酸溶液、(vii)任意の他の生体適合性のある酸溶液(例えば、人体内に陰イオンのある酸)、及び(v)それらのブレンド。一実施形態におけるシステムは、A濃縮物及びB濃縮物を使用して、処置のための透析液を作製する。A濃縮物及びB濃縮物を使用してCOガス生成液も作製する場合、追加的な酸の供給源は必要とされないが、A濃縮物及びB濃縮物から作製されるCOガス生成液は、A濃縮物及びB濃縮物から作製される処置液とは異なった形で配合され、例えば、異なる又はより低いpHを有することとなる。
クエン酸溶液、酢酸溶液、又はA濃縮物以外の任意の他の酸溶液を使用する場合、追加的な酸の別個の供給源が提供され、そして、COガス生成液は、透析処置液とは異なる成分の配合を有することになる。いずれのケースでも、所望の量の重炭酸塩溶液と、所望の量の酸溶液のいずれかとを任意の順序でガスチャンバにポンプ輸送するための正確な計量ポンプが提供され得る。重炭酸塩と酸とは、混合して短い期間でCOガスを形成する。
ある実施形態において、COガスチャンバの上部から所望のガス注入位置まで延びるCOガスラインが提供される。COガスラインは、COガスラインがどの程度の圧力を保つと評価されるかに依存して、COガス形成の期間中に開閉され得る(それは数秒のオーダで非常に素早くなされる)。所望の注入位置は、例えば、血液フィルタのポートに通じる新鮮な透析液ラインであってもよく、動脈若しくは静脈血液ラインに通じる置換液ラインであってもよく、又は、プライミング用に接続される血液ラインを受け入れるための機器のポートに通じるラインであってもよい。いすれのケースでも、所望の注入位置は、COガスを血液回路へ供給するように配置され及び構成される。
ある状況下では、COガスチャンバから下流の圧力を下げて、COプライミング液からCOガスを引き出すことを支援することを要し得る。圧力低下は、例えば、血液ポンプを逆に動作させて透析器及び当該透析器に通じるCOガスラインを陰圧下に置くことによってなされてもよい。また、血液回路又はセットの全ての部分にCOガスを分配することを支援するために、COガスプライミングの期間中に血液ポンプを(例えば、通常方向及び逆方向に複数回)動作させてもよい。COガスプライミングの期間中のCOガスは、ある実施形態では、例えば血液セットの静脈エアトラップと共に提供される通気口から空気を押し出す。以下に示すように、圧力低下の代わりに、又は圧力低下に加えてでもよいが、COガスを放出するために、COプライミング液が混合され又は撹拌されてもよい。
COガス生成液からCOガスを放出するための圧力低下の使用に加えて又はその代わりに、計量ポンプを、COガス生成液を再循環させてそれによりCOガス生成液を撹拌し及びかき混ぜる再循環ラインと共に動作させてもよい。COガス生成液の攪拌及びかき混ぜは、当該液体からCOガスを放出することを支援する。COガスが収集されて血液セットへ供給される位置よりも高さにおいて下となる位置でCOプライミング液を撹拌し及びかき混ぜることが企図される。
COガスのプライミングが完了すると、第1の主要な実施形態のシステム及び方法は、生理食塩水又は処置のために調製された透析液といったプライミング液を使用して、血液セットの追加的なプライミングを行ってもよい。生理食塩水若しくは処置のために調製された透析液といったプライミング液は、COガスを吸収し、及び/又は、例えば静脈エアトラップの通気口を介して、血液回路から気体を追い出し得る。この2段階のプライミングは、COガスプライミングに加えて、優れた空気除去に帰結する。
COガスがCOガス生成液によって血液セット内へ搬送されそこで放出される第2の主要な実施形態は、COガスチャンバ又は別個の計量ポンプを必要としない。COガス生成液が、重炭酸塩溶液とここで議論した酸溶液のいずれかとを介して再度形成されてもよく、酸溶液とは例えば次のものである:(i)クエン酸溶液、(ii)酢酸溶液(例えば、A濃縮物より)、(iii)乳酸溶液、(iv)リンゴ酸溶液、(v)塩化水素("HCl")酸溶液、(vi)リン酸溶液、(vii)任意の他の生体適合性のある酸溶液、及び(v)それらのブレンド。COガス生成液は、ここで議論した進入位置のいずれかを介して、例えば透析器のポート、置換ポート、又は動脈及び静脈ラインの接続ポートを介して、血液回路へ供給され得る。
COガスをCOガス生成液から分離するために、圧力低下が再度必要となるかもしれない。圧力低下は、異なるポンプを異なる速度で作動させることによって、及び/又は、COガスとの接触が望まれる血液ラインの一部を例えば蠕動血液ポンプといったポンプの陰圧側又は吸入側に従動させることにより、なされてもよい。COガスがCOガス生成液から効果的に分離され及び血液セットの全ての部分に効果的に分配されることを確実にするために、血液ポンプをあらためて通常方向及び逆方向に複数回稼働させてもよい。
第2の主要な実施形態のCOガスプライミングが完了すると、本開示のシステム及び方法は、あらためて、生理食塩水又は処置のために調製された透析液といったプライミング液を使用して、血液セットの追加的なプライミングを行ってもよい。生理食塩水若しくは処置のために調製された透析液といったプライミング液は、COガスを吸収し、及び/又は、例えば静脈エアトラップの通気口を介して、血液回路から気体を追い出し得る。
ここでの開示に照らして、その開示をどのような形にも限定することなく、ここで列挙される他のいずれの観点とも別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第1の観点において、体外治療システムは、体外治療処置のための透析液を調製するように構成される透析液調製構造を含む透析液回路と、上記体外治療処置の間の使用のための血液フィルタを含む血液回路と、上記血液回路及び血液フィルタを通じて血液をポンプ輸送するよう動作可能な血液ポンプと、上記透析液調製構造及び上記血液ポンプと共に動作可能であり、上記体外治療処置のための上記透析液とは異なるガス生成液を調製するようにプログラムされた制御ユニットと、を備え、上記ガス生成液は、二酸化炭素("CO")ガスを発生させ、上記COガスが上記血液フィルタを含む上記血液回路をプライミングするために使用される。
ここで列挙される他のいずれの観点とも別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第2の観点において、上記制御ユニットは、上記体外治療処置のための上記透析液又は生理食塩水といったプライミング液を用いて上記血液回路から上記COガスを吸収し及び/又は洗い出すことにより上記血液回路をさらにプライミングする、ようにさらにプログラムされている。
ここで列挙される他のいずれの観点とも別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第3の観点において、上記COガスは、上記透析液回路内で生成され上記透析液回路から上記血液回路へ供給される。
ここで列挙される他の任意の観点との組合せにおける上記第3の観点と別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第4の観点において、上記COガスは、その後、上記体外治療処置のための上記透析液又は生理食塩水といったプライミング液を用いて、上記血液回路内から吸収され及び/又は除去される。
ここで列挙される他のいずれの観点とも別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第5の観点において、上記COガスは、上記ガス生成液により上記血液回路へ搬送される。
ここで列挙される他の任意の観点との組合せにおける上記第5の観点と別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第6の観点において、上記システムは、上記COガスを搬送する上記ガス生成液の圧力を引き下げて、上記COガスを放出させる、ように構成される。
ここで列挙される他の任意の観点との組合せにおける上記第5の観点と別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第7の観点において、上記COガス及び残余の液体は、その後、上記体外治療処置のための上記透析液又は生理食塩水といったプライミング液を用いて、上記血液回路内から吸収され及び/又は除去される。
ここで列挙される他のいずれの観点とも別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第8の観点において、上記ガス生成液は、上記体外治療処置のための上記透析液とは異なるpHを有する。
ここで列挙される他のいずれの観点とも別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第9の観点において、上記血液回路は、(i)通気式チャンバの通気口から上記COガスが空気を押し出すこと、又は(ii)上記通気口から上記体外治療処置のための上記透析液又は生理食塩水といったプライミング液がCOガスを押し出すこと、のうちの少なくとも一方を可能にする上記通気式チャンバ、を含む。
ここで列挙される他のいずれの観点とも別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第10の観点において、上記体外治療システムは、上記透析液調製構造と流体連通しているCOガスチャンバを含み、上記COガスチャンバは、上記COガス生成プライミング液を混合してCOガスを発生させるように寸法決めされ及び構成される。
ここで列挙される他の任意の観点との組合せにおける上記第10の観点と別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第11の観点において、上記システムは、重炭酸塩と、(i)クエン酸溶液、(ii)酢酸溶液、(iii)乳酸溶液、(iv)リンゴ酸溶液、(v)塩化水素("HCl")酸溶液、(vi)リン酸溶液、(vii)任意の他の生体適合性のある酸溶液、又は(v)それらのブレンドとをポンプ輸送するように配置され及び構成される計量ポンプ、を含む。
ここで列挙される他の任意の観点との組合せにおける上記第10の観点と別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第12の観点において、上記体外治療システムは、上記COガスチャンバから上記COガスが上記血液回路へ取り込まれ得る位置まで延伸するCOガスライン、を含む。
ここで列挙される他の任意の観点との組合せにおける上記第12の観点と別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第13の観点において、上記位置は、上記血液フィルタのポートと流体連通しているライン、又は、上記血液フィルタから延伸する血液ラインと流体連通しているラインを含む。
ここで列挙される他のいずれの観点とも別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第14の観点において、上記体外治療システムは、上記透析液調製構造と流体連通するように配置される酸溶液供給源、を含む。
ここで列挙される他のいずれの観点とも別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第15の観点において、(i)上記血液回路(100)をプライミングしている間に上記ガス生成液を移動させるために置換液ポンプ(96)を使用すること、又は(ii)上記血液回路(100)をCOガスでプライミングしている間に少なくとも一方向に上記血液ポンプ(112)を動作させること、のうちの少なくとも一方がなされる。
ここで列挙される他のいずれの観点とも別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第16の観点において、体外治療システムは、体外治療処置のための透析液を調製するように構成される透析液調製構造を含む透析液回路と、上記透析液調製構造と流体連通している二酸化炭素("CO")ガスチャンバと、上記体外治療処置の間の使用のための血液フィルタを含む血液回路と、上記透析液調製構造と共に動作可能であり、上記体外治療処置のための上記透析液とは異なるガス生成液を上記COガスチャンバ内で調製するようにプログラムされている制御ユニットと、を備え、上記ガス生成液は、COガスを上記COガスチャンバ内に発生させ、上記COガスが上記血液フィルタを含む上記血液回路をプライミングするために使用される。
ここで列挙される他の任意の観点との組合せにおける上記第16の観点と別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第17の観点において、上記体外治療システムは、上記COガスチャンバと流体連通しており、上記COガスの放出を支援するために上記ガス生成液を撹拌する再循環ライン、を含む。
ここで列挙される他のいずれの観点とも別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第18の観点において、体外治療方法は、コンピュータメモリ内に、体外治療処置のための透析液を調製するための第1の処方又は設定点を記憶することと、上記コンピュータメモリ内に、二酸化炭素("CO")ガスプライミングのためのガス生成液を調製するための異なる第2の処方又は設定点を記憶することと、上記第2の処方又は設定点に従って上記ガス生成液を調製するための液調製構造を提供することと、上記ガス生成液からCOガスが発生することを可能にすることと、上記COガスで血液回路をプライミングすることと、を含む。
ここで列挙される他の任意の観点との組合せにおける上記第18の観点と別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第19の観点において、上記COガスで血液回路をプライミングすることは、上記COガスが上記血液回路へ進入することを可能にすること、を含む。
ここで列挙される他の任意の観点との組合せにおける上記第18の観点と別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第20の観点において、上記COガスが発生することを可能にすること及び上記COガスで上記血液回路をプライミングすることは、上記血液回路への進入後に上記ガス生成液から上記COガスが放出されることを可能にすること、を含む。
ここで列挙される他の任意の観点との組合せにおける上記第18の観点と別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第21の観点において、上記液調製構造は、重炭酸塩の供給源、A濃縮物の供給源、及び、上記重炭酸塩と上記A濃縮物とを精製水と混合するための少なくとも1つのポンプを含む。
ここで列挙される他の任意の観点との組合せにおける上記第18の観点と別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第22の観点において、上記ガス生成液を調製するための異なる上記第2の処方又は設定点は、(i)重炭酸塩とクエン酸を含有する溶液との間の混合比、(ii)重炭酸塩と酢酸を含有する溶液との間の混合比、(iii)重炭酸塩と乳酸を含有する溶液との間の混合比、(iv)重炭酸塩とリンゴ酸を含有する溶液との間の混合比、(v)重炭酸塩と塩化水素("HCl")酸を含有する溶液との間の混合比、(vi)重炭酸塩とリン酸を含有する溶液との間の混合比、(vii)重炭酸塩と任意の他の生体適合性のある酸の溶液との間の混合比、又は、(v)それらの組合せ、を含む。
ここで列挙される他の任意の観点との組合せにおける上記第18の観点と別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第23の観点において、上記ガス生成液を調製するための異なる上記第2の処方又は設定点は、上記体外治療処置のための上記透析液とは異なる成分又は同じ成分の異なる配合を含む。
ここで列挙される他のいずれの観点とも別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第24の観点において、上記血液フィルタとは別体のCOガスチャンバが提供される。
ここで列挙される他のいずれの観点とも別段特定されない限り組合せられ得る本開示の第25の観点において、上記透析液及び上記ガス生成液は、少なくとも1つの共通的な濃縮物から形成される。
本開示の第26の観点において、図1〜図4Bとの関係で開示される構造及び機能性のいずれも、図1〜図4Bとの関係で開示される他の構造及び機能性の任意のものと組み合わされてよい。
したがって、本開示及び上記複数の観点に照らして、改善されたプライミングを有する体外治療システム及び方法を提供することが、本開示の利点である。
プライミングのために自らのCOガスを生成することの可能な体外治療システム及び方法を提供することが、本開示の他の利点である。
プライミングを改善するために相対的に高価でないシステム及び方法を提供することが、本開示のさらなる利点である。
生理学的に適合性のある形でプライミングを改善するシステム及び方法を提供することが、本開示のまた別の利点である。
時間効率的な形でプライミングを改善するシステム及び方法を提供することが、本開示のまたさらなる利点である。
追加的なセットアップを少ししか又は全く要しない形でプライミングを改善するシステム及び方法を提供することが、本開示のまた別の利点である。
本開示のまた別の利点は、例えば生理食塩水のような典型的なプライミング液の量を削減することであり、これがコスト及び液体プライミング時間を削減する。
ここで議論した利点は、ここで開示される実施形態のうちのおそらくは全てではないが1つ又はいくつかにおいて見出され得る。追加的な特徴及び利点がここで説明されており、以下の詳細な説明及び図面から明らかとなるであろう。
本開示のCOガス生成及びプライミングを採用した、本開示の本開示の1つのシステム及び方法の概略図である。 COガスを放出するためにCOプライミング液を撹拌し又はかき混ぜるための構造を含む、図1Aのシステムの代替的なバージョンの概略図である。 COガスにより置き換えられた空気を受け付けるための血液セット内に圧力測定ラインを含む、図1A及び図1Bのシステムと共に使用され得る、血液回路又はセットについての代替的なバージョンの概略図である。 処置の前に血液セットからCOガスをパージし及び吸収するためのプライミング液シーケンスを示す、図1Cのシステムの概略図である。 血液回路内でCOガス生成液からCOガスを放出する、本開示のCOガス生成及びプライミングのための1つの実施形態を採用した、本開示の他のシステム及び方法の概略図である。 血液回路内でCOガス生成液からCOガスを放出する、本開示のCOガス生成及びプライミングのための1つの実施形態を採用した、本開示の他のシステム及び方法の概略図である。 血液回路内でCOガス生成液からCOガスを放出する、本開示のCOガス生成及びプライミングのための1つの実施形態を採用した、本開示の他のシステム及び方法の概略図である。 血液回路内でCOガス生成液からCOガスを放出する、本開示のCOガス生成及びプライミングのための1つの実施形態を採用した、本開示の他のシステム及び方法の概略図である。 血液回路内でCOガス生成液からCOガスを放出する、本開示のCOガス生成及びプライミングのための他の実施形態を採用した、本開示のさらなるシステム及び方法の概略図である。 血液回路内でCOガス生成液からCOガスを放出する、本開示のCOガス生成及びプライミングのための他の実施形態を採用した、本開示のさらなるシステム及び方法の概略図である。 血液回路内でCOガス生成液からCOガスを放出する、本開示のCOガス生成及びプライミングのための他の実施形態を採用した、本開示のさらなるシステム及び方法の概略図である。 血液回路内でCOガス生成液からCOガスを放出する、本開示のCOガス生成及びプライミングのための他の実施形態を採用した、本開示のさらなるシステム及び方法の概略図である。 血液回路内でCOガス生成液からCOガスを放出する、本開示のCOガス生成及びプライミングのための他の実施形態を採用した、本開示のまた別のシステム及び方法の概略図である。 血液回路内でCOガス生成液からCOガスを放出する、本開示のCOガス生成及びプライミングのための他の実施形態を採用した、本開示のまた別のシステム及び方法の概略図である。
ここで説明される例は、血液、透析液、置換液、精製され若しくは滅菌された水、濃縮物、又は点滴薬といった医療用の液体を供給する任意の医療液体治療システムに適用可能である。それら例は、腎不全治療、例えば、あらゆる形式の血液透析("HD")、血漿療法、血液濾過("HF")、血液透析濾過("HDF")、持続的腎置換療法("CRRT")、アフェレーシス、自己輸血、敗血症のための血液濾過、及び体外膜酸素化("ECMO")処置、に特に良好に適しており、これらをここでまとめて又は概して個別に、体外治療という。そのうえ、ここで説明されるシステム及び方法は、臨床の又は家庭内の環境で使用されてよい。以下の例における体外治療システム10aは、処置のためのオンライン透析液を生成する機器12を有する腎不全治療システムとして説明される。
ここで図1Aを参照すると、本開示の改善されたプライミング方法又は手続を採用した腎不全治療システム10aのためのある実施形態が示されている。システム10aは、筐体又はハウジングを有する機器12を含む。機器12のハウジングは、以下に詳細に説明する透析液回路30の内容物を保持する。また、機器12のハウジングは、看護師又は他のオペレータがシステム10aとインタラクションすることを可能にするユーザインタフェース14を支持する。ユーザインタフェース14は、タッチスクリーンオーバーレイ、電気機械式ボタン(例えば、膜スイッチ)、又は両方の組み合わせで動作可能なモニタスクリーンを有し得る。ユーザインタフェース14は、少なくとも1つのプロセッサ16及び少なくとも1つのメモリ18と電気的に通信する。また、少なくとも1つのプロセッサ16及び少なくとも1つのメモリ18は、ここで説明されるポンプ、弁及びセンサ(例えば、透析液回路30のそれら)と電子的にインタラクションし、適切な場合にはそれらを制御する。少なくとも1つのプロセッサ16及び少なくとも1つのメモリ18を、ここではまとめて制御ユニット20という。制御ユニット20から伸びる破線は、システム10aのポンプ、弁、センサ、ヒータ及び他の電気的装置との間をつなぐ電気的な回線又は信号線である。
透析液回路30は、精製水ライン32と、A濃縮物ライン34と、重炭酸塩B濃縮物ライン36とを含む。精製水ライン32は、精製水デバイス又は供給源22から精製水を受け取る。その水は、逆浸透、炭素濾過、紫外線照射、電気脱イオン("EDI")、及び/又は限外濾過といった、いかなる1つ以上のプロセスを用いて精製されていてもよい。
蠕動ポンプ又はピストンポンプといったA濃縮物ポンプ38は、A濃縮物源24からのA濃縮物をポンプ輸送し、A濃縮物ライン34を介して精製水ライン32から来る精製水と混合する。導電セル40は、精製水に対するA濃縮物の導電作用を測定して制御ユニット20へ信号を送信し、制御ユニット20は、その信号を用いて、A濃縮物ポンプ38を制御することにより、A濃縮物の適切な釣り合いを保つ。A導電率信号は、温度センサ42からの読取りを介して温度補償されてもよい。
図示した実施形態において、蠕動ポンプ又はピストンポンプといったB濃縮物ポンプ44は、B濃縮物ライン36及びB濃縮物ライン36に沿って位置するB濃縮物源又は重炭酸塩カートリッジ26を通る精製水ライン32からの精製水を、導電率センサ40から出た精製水とA濃縮物との混合物へポンプ輸送する。導電セル46は、精製水/A濃縮物の混合物に対するB濃縮物の導電作用を測定して制御ユニット20へ信号を送信し、制御ユニット20は、その信号を用いて、B濃縮物ポンプ44を制御することにより、B濃縮物の適切な釣り合いを保つ。B導電率信号もまた、温度センサ48からの読取りを介して温度補償されてもよい。
精製水は、上記濃縮物の受け取りに先立って脱気され、水から気泡が除去される。水は、脱気チャンバ50と流体連通して配置された脱気ポンプ51を介してチャンバ50内で脱気される。制御ユニット20により制御されるヒータ52は、精製される水を、処置のために体温、例えば37℃へ加熱する。したがって、導電セル46を出る液体は、新鮮な形で調製された透析液であり、適切に脱気され及び加熱されており、処置のために透析器102へ送るのに適している。血液透析、血液濾過又は血液透析濾過のような腎臓治療の処置のための新鮮な透析液は、処方又は少なくとも1つの設定点から、例えばセンサ40及び46についての導電率の設定点から作られると言うことができ、それらは、処置に適した、例えば患者に適した透析液の生理学的成分に従って仕様化されている。処置の上記処方又は少なくとも1つの設定点は、ここでプライミング液として言及される、プライミングのための透析液を生成するために後に説明されるものとは相違してよく、その透析液は、二酸化炭素("CO")ガスを生成するように配合され又は規制される。
注記に値することとして、プライミング血液セット100は、スタンドに吊るすことができ、通常は生理食塩水であるプライミング液を使用して行われることが最も多い。オンライン液を使用してプライミングを行う(透析機12自体がプライミング液を生成する)場合、機器12のタイプに応じていくつかの選択肢がある。例えば、プライミング液は、処置のために調製された透析液、A濃縮物ベースの溶液(おそらく最良の代替物ではない)、又は、機器12が他の濃縮物からナトリウム源を分離できる場合には塩化ナトリウム液であり得る。生理食塩水を含む上で列挙した例の各々は、本開示のCO生成プライミング溶液とは相違する。
図1Aは、処置のための新鮮な透析液を透析器102へ供給する、歯車ポンプといった新鮮透析液ポンプ54をさらに示している。制御ユニット20は、指定される流量で新鮮な透析液を透析器へ供給するように、新鮮透析液ポンプ54を制御する。使用済み透析液ポンプ58を介する使用済み透析液ライン56は、使用済みの透析液を、透析器102からドレイン60へ返送する。制御ユニット20は、使用済み透析液を指定した流量で透析器102から引き出すように、使用済み透析液ポンプ58を制御する。空気分離器62は、使用済み透析液ライン56から空気を分離する。圧力センサ64は、使用済み透析液ライン56の圧力を感知して、対応する圧力信号を制御ユニット20へ送信する。
導電セル66は、使用済み透析液ライン56を流れる使用済み液の導電率を測定して、信号を制御ユニット20へ送信する。セル66の導電率信号もまた、温度センサ68からの読取りを介して温度補償されてもよい。光学検出器のような血液漏れ検出器(図示せず)は、使用済み透析液ライン56内の血液の存在を調べ、例えば、透析器の膜が裂け又は漏れを有するかを検出する。図示した実施形態における熱交換器72は、透析液回路30を出てドレイン60へ向かう使用済み透析液から熱を回収し、ヒータ52へ向けて進む精製水を予熱してエネルギーを節約する。
液体バイパスライン74は、新鮮な透析液が、透析器102へ接触することなく、新鮮透析液ライン76から使用済み透析液ライン56へ流れることを可能にする。新鮮透析液チューブ78は、機器12から延伸しており、新鮮な透析液を新鮮透析液ライン76から透析器102へ搬送する。使用済み透析液チューブ80もまた、機器12から延伸しており、使用済みの透析液を透析器102から使用済み透析液ライン56へ搬送する。
透析回路30は、限外濾過("UF")システム70をも含む。UFシステム70は、透析器102へ流れる新鮮な透析液(及び/又は血液セット100へ直接的に流れる置換液として)及び透析器102から流れる使用済み液の流量を監視する。UFシステム70は、新鮮及び使用済み流量センサを含んでよく、それらは新鮮な透析液及び使用済み透析液の流量をそれぞれ示す信号を制御ユニット20へ送信する。制御ユニット20は、処置の過程にわたって患者から規定の量のUFを除去するために、上記信号を使用して、新鮮透析液ポンプ54よりも所定量だけ速くポンプ輸送を行うように使用済み透析液ポンプ58を設定する。
また、新鮮な透析液を、透析液ライン76及び新鮮透析液チューブ78を介する透析器102への供給の前にさらに精製するために、限外フィルタ(図示せず)が提供されてもよい。代替的に又は追加的に、前希釈法又は後希釈法での血液濾過又は血液透析濾過から行うための置換液として液体を使用し得る程度まで、新鮮透析液ライン76からの新鮮な透析液を精製するために、1つ以上の限外フィルタが使用されてもよい。
システム10aは、規定の処置を選択的に制御するために、各々が制御ユニット20の制御下にある複数の弁92、例えば電磁弁を提供する。具体的には、バイパスライン74内の弁92は、バイパスラインを選択的に開閉し、例えば調製された透析液が何らかの形(組成、温度)で不正確である場合に、例えば新鮮透析液ライン76の弁92と連動して機器12をバイパスモードに設定する。このように、バイパスライン弁92は、主に安全上の理由で使用される。新鮮透析液ライン76内の弁92は、新鮮透析液ラインを選択的に開閉する。使用済み透析液ライン56内の弁92は、使用済み透析液ラインを選択的に開閉する。精製水ライン32内には弁92及び92wが位置し、精製水を脱気し及び濃縮物との混合に向けて精製水を供給するために、精製水源22への精製水ラインを選択的に開閉する。UFシステム70を動作させるためにも複数の弁92が提供される。
図示した実施形態における弁92b1及び92b2は、重炭酸塩カートリッジ26についてのプライミングシーケンスにおいて使用され得る。図示した実施形態において、重炭酸塩カートリッジ26は、精製水に接触される粉末濃縮物を保持し、重炭酸塩粉末を溶解させて飽和濃縮物を形成する。1つのあり得るプライミングシーケンスにおいて、制御ユニット20は、弁92b1及び92wを閉塞させ、弁92b2を開放させる。新鮮透析液ポンプ54は、上記カートリッジ内に大気圧以下の圧力を生み出すように動作する。そして、制御ユニット20は、精製水を取り入れるために弁92b1を開放する。カートリッジ26はプライミングされ、導電セル46が導電率の上昇を感知すると、プライミングシーケンスが終了したことを制御ユニット20に知らせて弁92b2を閉塞させる。
理解されるべきこととして、透析液回路30は、簡略化されており、図示されていない他の構造(例えば、より多くの弁)及び機能性を含んでいてもよい。また、透析液回路30は、血液透析("HD")経路の1つの例を示している。血液濾過("HF")用の置換液を生成するために、新鮮透析液ライン76内に1つ以上の限外フィルタ(図示せず)を提供することも考えられる。血液濾過("HF")又は血液透析濾過("HDF")のために、ライン76内の新鮮な透析液に加えて、置換液を生成するために、新鮮透析液ライン76から分岐する1つ以上のライン内に1つ以上の限外フィルタを提供することも考えられる。
図1Aは、システム10aの機器12と共に使用され得る血液回路又はセット100の1つの実施形態をさらに示している。血液回路又はセット100は、多数の中空繊維半透膜を有する透析器102を含み、これが透析器102を血液区画及び透析液区画に分離する。処置の期間中の透析液区画は、新鮮透析液チューブ78の遠位端及び使用済み透析液チューブ80の遠位端と流体連通するように配置される。HF及びHDFについては、新鮮透析液チューブ78に加えて、別個の置換チューブが、処置の期間中に、動脈アクセス針若しくはカニューレ(図示せず)から延伸する動脈ライン104又は静脈アクセス針若しくはカニューレ(図示せず)まで延伸する静脈ライン106のうちの一方又は両方と流体連通するように配置される。HDFについては、透析液は、透析液チューブ78を通じて透析器102へも流れる一方で、HFについては、チューブ78を通る透析液の流れは遮蔽される。
血液ポンプ112(蠕動又は容量膜ポンプなど)の上流には動脈圧ポッド108aが配置されてよく、一方で静脈ライン106は圧力ポッド108vを含む。圧力ポッド108a及び108vは、機器12のハウジングに取り付けられた血圧センサ(図示せず)と共に動作し、これらセンサはそれぞれ動脈及び静脈の圧力信号を制御ユニット20へ送信する。静脈ライン106は、静脈点滴チャンバ114を含み、これは血液が患者に戻される前に患者の血液から空気を除去する。静脈チャンバ114に、疎水性又は親水性の通気口116が提供されてもよい。
図示した実施形態において、血液回路又はセット100の動脈ライン104は、血液ポンプ112によって動作し、制御ユニット20の制御の下で、所望の流量で血液をポンプ輸送する。また、システム10aは、制御ユニット20へ信号を送信し及び/又は制御ユニット20からコマンドを受信する複数の血液側電子デバイスを提供する。例えば、制御ユニット20は、動脈ライン104及び/又は静脈ライン106を選択的に開閉するように、ピンチクランプ(図2A〜図2D、及び図3A〜図3Dのクランプ140)へコマンドを発する。血液ポンプ112の上流の動脈ライン104に沿って、血液量センサ("BVS"、図示せず)が配置されてもよい。静脈血ライン106内の空気を調べるために、空気検出器(図示せず)が提供されてもよい。
図1Aは、さらに、透析液回路30内でCOガスを発生させてプライミング目的のために血液回路100へ供給することを可能にするための構造を示している。具体的には、透析液回路30は、制御ユニット20の制御下にある第1の三方電磁弁192aまで通じる重炭酸塩プライミングライン136を示している。制御ユニット20の制御下にある、計量ポンプ82は、例えば容積若しくは膜ポンプ、又はおそらくは高精度で制御される蠕動ポンプ若しくはギアポンプであり、制御ユニット20の制御下にある第1の三方電磁弁192aと第2の三方電磁弁192bとの間に位置する。
第1の三方電磁弁192aの第3の脚部は、クエン酸源28に通じるクエン酸ライン128に流体的に接続される。供給源28のためのクエン酸は、例えば、20体積%〜60体積%の濃度、1つの好ましい実施形態では50体積%の濃度で提供され得る。クエン酸の上限は、沈殿の形成を回避する必要性に影響される。50%〜60%の上限は、そうした形成を避けるはずである。水の輸送を避け、濃縮物をできるだけ交換しないように、濃度はできるだけ高くすべきである。さもなければ、細菌の形成ができない程度にクエン酸レベルが低い限り、より低いクエン酸濃度が理論的には使用可能である。
図示した実施形態における第2の三方電磁弁192bの第2及び第3の脚部は、ガス発生チャンバ90及び帰還ライン84に流体的に接続されている。ガス発生チャンバ90は、金属又はプラスチックで所望の通りに作成されてよく、計量ポンプ82から液体を受け取るための流入口と、新鮮透析液ライン76に流体的に接続されたCOガスライン86と流体連通する流出口とを含む。帰還ライン84は、COガスを作るために使用された液体を、透析液ポンプ54の上流にあたる点、例えば、重炭酸塩B濃縮物ライン36に帰還させる。帰還ライン84により、制御ユニット20は、ガス発生チャンバ90を充填するために弁を開放する前に、弁192bに重炭酸塩濃縮物が存在することを導電率センサを介して検証すること可能とされる。そうした検証がなければ、システムは、代わりに、まずガス発生チャンバ90に精製水を充填するが、それはおそらく不正確な量の濃縮物がチャンバへ供給されることを引き起こすであろう。帰還ライン84は、ガス発生チャンバ90へ液体を注入する前に、重炭酸塩プライミングライン136が重炭酸塩液でプライミングされることを確実化することを支援する。
制御ユニット20の制御下にある脱気ポンプ51は、1つの実施形態において、ヒータ52及び脱気チャンバ50を含む脱気ループ内に低圧を作り出してプライミング及び処置のための水を脱気するために主に使用される。一実施形態において、COガス生成液を作製するために、システム10aは、処置用の透析液をその時点で生成中であるかもしれないが、システム10aがそうすることは必須ではない。しかしながら、いずれのケースでも重炭酸塩カートリッジ26はプライミングされるべきである。図示したように、帰還ライン84は、B濃縮物ポンプ44がCOガス生成用に重炭酸塩溶液を提供することを制御ユニット20が有利なこととして止めなくてもよいように配置され及び構成される。制御ユニット20は、計量ポンプ82に、重炭酸塩カートリッジ26(乾式又は液体源)を通じた又はそこから弁192bへの、さらに帰還ライン84へのポンプ輸送を行わせる。重炭酸塩溶液が弁92wの直前の点に到達すると、重炭酸塩溶液は主たる新鮮透析液ライン76への進入を始めるかもしれず、それにより重炭酸塩溶液は導電率センサ40及び46によって感知され、対応する信号が制御ユニット20へ出力される。
すると、制御ユニット20は、重炭酸塩溶液がガス発生チャンバ90に進入するように、弁192bを切り換える。制御ユニット20は、A濃縮物ポンプ38及びB濃縮物ポンプ44を、固定的な、例えばより低速の動作速度で動作させてもよく、それにより、濃縮物ポンプ38及び44は、COガス生成用にB濃縮物を調製しつつ、(透析液が調製されていると想定して)処置用の透析液の調製をし続ける。一実施形態において、処置用の透析液は、この時点(処置の前)で、新鮮透析液ライン76及び使用済み透析液ライン56をプライミングするために使用される。
所望量の重炭酸塩溶液がガス発生チャンバ90に添加されると、酸化ステップが開始し、例えば、クエン酸源28からのクエン酸、A濃縮物源24からのA濃縮物、又は何らかの他の酸含有液体のいずれかが添加される。どの酸溶液が使用されるかに依存して、酸輸送シーケンスは変化してよい。図示した実施形態では、供給源28からのクエン酸を使用することは単純であり、すなわち、制御ユニット20は、計量ポンプ82に、供給源28から所望の量のクエン酸をガス発生チャンバ90内に引き入れさせる。供給源24からのA濃縮物が代わりに使用される場合、制御ユニット20は、B濃縮物向けのものと同様のプライミングシーケンスを実行し、その場合、処置のための透析液及びCOガス生成のためのA濃縮物を同時に調製するためにA濃縮物が使用される(例えば、処置のための透析液が、この時点で(処置の前に)、新鮮透析液ライン76及び使用済み透析液ライン56をプライミングするために使用される)。ここでも、制御ユニット20は、固定的な、例えばより低速な動作速度でA濃縮ポンプ38及びB濃縮ポンプ44を稼働させてよい。1つの実施形態において、制御ユニット20は、酸溶液が弁192bの入口に提供されることを確実化する。制御ユニット20と共に作動する導電率センサ40及び46がここでも使用され、酸溶液が主たる新鮮透析液ライン76へいつ進入したかを検出する。すると、酸溶液は、重炭酸塩溶液について上述したものと同じやり方でガス発生チャンバ90へ計量供給される。
代替的に、制御ユニットは、COガス生成のためのA及びB濃縮物の供給中に、A濃縮物ポンプ38及びB濃縮物ポンプ44が能動的に制御されるようにしてもよい。一実施形態において、能動的に制御されるとは、ポンプ38及び44の速度が、制御ユニット20へ提示されるフィードバックによって変化し得ることを意味する。ここで、制御ユニット20は、A濃縮物ポンプ38及びB濃縮物ポンプ44についての経時的な速度又はポンプ回転の変化に注目することにより、COガス生成のためのA濃縮物及びB濃縮物の供給がいつ完了したかを検出可能であってよい。
次に、第1の三方電磁弁192aの重炭酸塩プライミングライン136へのポートが閉塞し、他の2つのポートが開放され、第2の三方電磁弁192bの帰還ライン84へのポートが閉塞し、他の2つのポートが開放され、COガスライン86内の弁92が所望の通りに開閉し、計量ポンプ82が、供給源28からクエン酸ライン128を介してガス発生チャンバ90内へ、指定される量のクエン酸(例えば、指定濃度)を重炭酸塩溶液との混合のためにポンプ輸送する。
計量ポンプ82と帰還ライン84との間の第2の三方電磁弁192bを通る経路が閉塞し、COガスライン86内の弁92が所望の通りに開閉されると、クエン酸及び重炭酸塩溶液が、指定された期間、例えば数秒〜120秒といった短い期間にわたって混合されて、ある量のCOガスを生み出し、COガスはガス発生チャンバ90の内側を加圧することになる。指定されたCOガス生成時間がひとたび終了し、新鮮透析液ライン76内の最も下流にある弁92が閉塞し、計量ポンプ82と帰還ライン84との間の第2の三方電磁弁192bを通る経路が閉塞すると、1つの実施形態における制御ユニット20は、COガスライン86内の弁92を(以前に閉塞していた場合に)開放し、これにより、チャンバ90内の圧力を受けたCOガスが、COガスライン86、透析液ライン76の遠位部、及び新鮮透析液チューブ78を通って透析器102を介して血液回路100内に流れ込むことが可能となる。代わりに、COガスライン86内の弁92がCOガス形成の期間中に開放されていた場合、COガスは、ガスライン86に沿って自然に移動する。
一実施形態において、制御ユニット20は、(COガスの生成と低圧な構成要素の使用とを可能にするために)COガス生成中にCOガスライン86内の弁92を開放させる。代替的な実施形態において、制御ユニット20は、CO生成中にCOガスライン86内の弁92を閉塞させてもよい。ここで、制御ユニット20と信号の通信を行う圧力計は、例えば、ガスライン86に沿って適切に配置されてもよく、及び/又は、圧力を受けたCOがガスライン86について設定された限界を超えないことを保証にするために、適切な動作限界に設定された圧力リリーフ弁が、ガスライン86に沿って提供されてもよい。
本開示のCOプライミングの期間中に、動脈ライン104及び静脈ライン106は、それらの遠位端で共に接続され、COガスを血液回路100内に捕捉するループを形成する。静脈点滴チャンバ114上に位置する疎水性の又は親水性の通気口116は、より重いCOガスが、回路100内のより軽い空気を回路から押し出すことを可能にする。COガスは、透析器102の膜内、実際には膜の孔内に捕捉された空気を、プライミング液よりも良好に除去することができる。また、COガスは、血液回路100内に位置するポケット(例えば、透析器102のハウジングにより生まれるポケット、静脈点滴チャンバ114のハウジングにより生まれるポケット、又は、血液回路100内のコネクタからチューブ(若しくはコネクタ同士)若しくはチューブからチューブのシーリングにより生まれるポケットでさえあってよい)から空気を洗い出すことにおいてより良好であり得る。端的にいうと、COガスは、典型的なプライミング液よりも、より良好に小さな開いた空間に進入してそれを洗い流すことができる。
代替的な実施形態において、動脈ライン104及び静脈ライン106は、静脈点滴チャンバ114に通気機能を組み込む代わりに、通気機能(例えば、大気への空気の通気又は空気の捕捉)を含む使い捨て部品(図示せず)を介して互いに接続されてもよい。さらなる代替的な実施形態では、空気及びCOガスは、図3Aとの関係で以下に示される血圧計測ライン120を介して血液セット100から除去される。
一実施形態において、チャンバ90内の重炭酸塩溶液及びクエン酸は、透析器102及び点滴チャンバ114を含む、血液回路100の総体積の数倍(例えば、4倍)の体積のCOガスを生成する。よって、血液回路100の総容積が約250ミリリットル("ml")である場合、チャンバ90内で生成され、血液回路100に供給されるCOの容積は、約1リットルであり得る。COガスが小さな空気ポケットに到達しパージをする能力と、血液回路の体積の数倍がプライミングのために生成されるCOガスに匹敵することとを所与とすると、空気の実質的に全てが、COガスプライミングを介して血液回路100から除去されることになると思われる。
理解されるべきこととして、血液回路100、とりわけ透析器102は、COガスプライミングのために、実質的に乾燥しているか又は可能な限り乾燥しているべきである(ある実施形態においては完全に乾燥している)。ほとんどの透析器は、乾燥状態で出荷される。たとえ湿った状態で出荷されたとしても、又は水性洗浄剤若しくは消毒剤を用いて再使用のために洗浄されたとしても、透析器は、COガスのプライミングの前に乾燥できるようになされ得る。このような乾燥を補助するために必要とされる場合、透析液回路30から血液回路100へ加熱された空気をポンプ輸送することも考えられる。また、血液ポンプ112、例えば蠕動血液ポンプが動脈ライン104を塞ぐ程度まで、看護師又は臨床医に、COガスプライミングの期間中に動脈ライン104を血液ポンプ112のアクチュエータから切り離したままとするように指示してもよい。但し、動脈ライン104が血液ポンプ112と作動可能に連通するように配置される場合、空気が動脈ライン104からより容易に除去されるように、及び、COガスが血液セット100の全ての部分に到達するように、COガスプライミングの期間中に血液ポンプを稼働させることがことが望ましい。
次いで、処置のために配合された透析液又は生理食塩水などのプライミング液を使用して、血液回路100からCOガスを除去する。処置のために配合された透析液は、透析液回路30からの例えば新鮮透析液ライン76を介する逆濾過プライミングの1つの実施形態では、血液回路100へ透析器102を介して供給され、一方で、代替的に動脈ライン104又は静脈ライン106へ直接的に、例えば、血液ポンプ112あるいは重力を介して、生理食塩水が供給され得る。プライミングは、2通りの手法でCOガスを駆逐するものと考えられる。ある手法において、より重いプライミング液は、COガスがより軽い空気をベント116から押し出したのとちょうど同じように、静脈点滴チャンバ114上に位置する疎水性又は親水性の通気口116からCOガスを押し出す。他の手法では、より高圧の透析液又は生理食塩水が、例えば、血液ポンプ112の稼働中に、COガスを吸収し又は溶解させるであろう。
COガスの吸収又は溶解とパージとの組合せによって、処置に先立ってガスの大部分が除去されるであろうと考えられる。但し、理解されるべきこととして、COは、患者の血流に吸収され及び呼吸を介して身体から除去されることが容易な、生理学的に適合性のある物質である。よって、液体プライミング後に残存する微量なCOは、患者にとって有害ではなく、代わりに自然に処理される。上記2段階の、COガス及び液体でのプライミングは、空気の除去をより一層改善させるものと思われる。
血液セット又は回路100に加えて、制御ユニット20は、患者が血液セット100に接続することを可能にする前に、及び/又は後続のCOプライミングシーケンスを実行する前に、ガス発生チャンバ90からの成分を含む残存するCOプライミング液を除去するようにプログラムされてもよい。1つの実施形態において、制御ユニット20は、計量ポンプ82を逆方向に稼働させ、残存する液体をガス発生チャンバ90から三方電磁弁192bを通じて引き込み、その液体を三方電磁弁192a、プライミング液ライン136及びB濃縮物ライン36を通じて新鮮透析液ライン76へ押し戻し、そして液体バイパスライン74を介してドレイン60へ向けてドレインライン56へ押し戻すことを行わせる。COガスライン86からのCOガスは、ガス発生チャンバ90から除去された液体を逆充填する。したがって、ガス発生チャンバ90は、後続のCOプライミングシーケンスの開始後に大気のCOガスで充填されてもよい。いかなる潜在的な汚染をも回避するために、ガス発生チャンバ90内へ、COガスのみが引き込まれ、透析器102からの液体が引き込まれないように注意が払われるべきである。このシーケンスにおいて、濃縮物ポンプ38及び44は、それらの現在流量でロックされてもよい。シーケンスの最後に、ガス発生チャンバ90からの液体の除去を確認するために、導電セル46が制御ユニット20と共に使用されてもよい。
上の例は、別個のクエン酸源28を用いるCOガスの調製を説明している。代替的な実施形態では、クエン酸源28及び関連するクエン酸ライン128が除去され、代わりにA濃縮物源24からのA濃縮物が使用される。A濃縮物は、生理学的組成が製造業者ごとに及び種類ごとに変化する。しかしながら、全てではなくともほとんどのA濃縮物が、重炭酸塩との組合せでCOを生成するために少なくともある程度は有効に働くであろうと思われる。COガスを調製するための1つの適したA濃縮物は、45という希釈率を有する(例えば、135mmol/lの酢酸を有する)。
クエン酸源28及び関連するクエン酸ライン128の除去により、A濃縮物は、A濃縮物源24から、A濃縮物ライン34及びA濃縮物プライミングライン134の一部を通って、先の例ではクエン酸ライン128へ接続されていた三方電磁弁192aの同じポートへポンプ輸送され得る。したがって、図1Aの図示した構成では、A濃縮物は、クエン酸について上述したものと同じやり方で計量ポンプ82を介してガス発生チャンバ90へ計量供給され得る。
図1Aは、(i)クエン酸源28及び関連するクエン酸ライン128が存在し、一方でプライミングライン134が存在しないか、又は(ii)クエン酸源28及び関連するクエン酸ライン128が存在せず、一方で代わりにA濃縮物供給源24からのA濃縮物を使用するためにA濃縮物プライミングライン134が存在するかのいずれかのシナリオを示している。しかしながら、システム10bがクエン酸源28及び関連するクエン酸ライン128とA濃縮物プライミングライン134との両方が提供される、両方のオプションの同時提供も、明らかに考えられる。ここで、三方電磁弁192a及び192bと同様の、制御ユニット20の制御下にある三方弁が、オペレータが望む通りに、クエン酸源28及び関連するクエン酸ライン128を含む経路か又はA濃縮物プライミングライン134及びA濃縮物源24を含む経路かのいずれかを制御ユニット20が開放することを可能にするために、ライン28及び134の接合部に追加されてもよい。
上と同様に、三方電磁弁192bを通って計量ポンプ82に至る流路が開放され、COガスライン86内の弁92が所望の通りに開閉された状態で、A濃縮物及び重炭酸塩溶液は、指定される期間、例えば下流の負圧が形成されて混合物からCOガスを引き出すのに十分な時間にわたり混合され、ガス発生チャンバ90の内側を加圧することになる量のCOガスを生み出す。指定されたCOガス生成期間がひとたび終了し、新鮮透析液ライン76内の最も下流にある弁92が閉塞し、第2の三方電磁弁192bを通って計量ポンプ82へ至る流路がライン84及び136を含むループ内の循環を可能にするために開放されると、制御ユニット84は、COガスライン86内の弁92を(以前に閉塞していた場合に)開放し、これにより、チャンバ90内の圧力を受けたCOガスが、COガスライン86、透析液ライン76の遠位部、及び新鮮透析液チューブ78を通って透析器102を介して血液回路100内に流れ込むことが可能となる。COガスライン86内のバルブ92が代わりにCOガス形成の期間中に開放されていた場合、COガスは、上述したように、COガスライン86に沿って自然に移動する。次いで、血液回路100は、上述したようにCOガスでプライミングされる。
留意すべきこととして、二酸化炭素ガスを生成するためにA濃縮物を使用する場合、混合溶液からCOを放出するために、ガス発生チャンバ90の下流に圧力低下を生み出す必要がある可能性が高い。例えば、透析器102が乾燥している場合、制御ユニット20は、血液ポンプ112を逆方向に稼働させ、透析器102に通じる動脈ライン104、透析器自身、透析器102に通じる新鮮透析液チューブ78、COガスライン86、及び透析液ライン76の遠位部を通じて負圧を引き込んでもよい。また、二酸化炭素ガスを生成するためにA濃縮物を使用するシステム10aは、炭酸カルシウムなどの沈殿物の生成を軽減し又は防止するように構成される。A濃縮物に関しては、溶液中の酸の量(又はおそらくその量をもたらす濃縮物の濃度)は、プライミングのために必要とされる量のCOガスを生成するように選択される。
酸溶液にA濃縮物を使用する場合に余剰のA濃縮物が必要とされ得ることも考えられる。余剰がなければ、ガス発生チャンバ90内に望ましくない沈殿物が形成される可能性がより高くなる。(例えば、キャニスター内に貯蔵された液体状のB濃縮物からの)1000mmol/lの濃度を有する重炭酸塩濃縮物の使用を想定すると、そのB濃縮物を10mL(以下の表を参照)チャンバ内へポンプ輸送すると、10mmolの重炭酸ナトリウムが生み出される。対比として、85mlの45倍A濃縮物(以下の表で行われるように)のポンプ輸送は、約11.475mmolのHAcを生み出すことになる。しかし、代わりに、本開示の譲受人によって提供されるBiCart(登録商標)の粉末重炭酸塩カートリッジ溶液が使用される場合、カートリッジを出て得られる重炭酸塩液10mLの濃度は、温度に依存して、1200mmol/l程度の範囲内となる。ここで、沈殿を最小限にするために、約1200/1000(20%以上)の45倍A濃縮物が添加されてもよく、それにより約100mLのA濃縮物及び13.5mmolのHAcが得られる。A濃縮物100mL、及びBiCart(登録商標)により生成される重炭酸塩溶液10mLが、この場合、混合物の温度に依存して、約330〜350mLのCOガスを生じさせるであろう。代わりに、より少ない量の所望のCOガス(例えば、250ml)を生成するためには、重炭酸ナトリウムの量を引き下げることで、必要とされるA濃縮物が少なくなる。
クエン酸及びA濃縮物に加えて、他の酸溶液を重炭酸塩溶液と組み合わせて、COガスを生成してもよい。そのような酸溶液の1つは、本開示の譲受人により開発された酢酸含有濃縮物である、SelectBag(登録商標)という商品名で市販されている。SelectBag(登録商標)の溶液は、クエン酸バッグ28又はA濃縮物容器24のいずれかの位置に配置されてよく、上述した対応するシーケンスに従って使用され得る。SelectBag(登録商標)の溶液20mL(以下の表において使用されている例)は、約12mmolのHAcを含有する。重炭酸ナトリウムの量は、SelectBag(登録商標)の溶液を用いて沈殿を避けるために同じ範囲内とすべきである。
供給源28からのクエン酸は、一実施形態において、塩化カルシウムを含まず、したがって沈殿を生じさせない。代替的に、例えば、塩化カルシウムを含有する透析濃縮物を使用する場合、システム10aは、沈殿物の形成を防止するために十分に低くpHが維持されるように、十分な濃縮物が提供されることを保証する。SelectBag(登録商標)溶液は、例えば、カルシウム及び酢酸を含有する。SelectBag(登録商標)溶液を使用する場合、システム10aは、あらためていうと、カルシウムに起因する沈殿を防止するために十分な濃縮物が添加されることを保証する。他の溶液の候補は、本開示の譲受人により提供されるSelectBag(登録商標)のクエン酸塩溶液である。SelectBag(登録商標)のクエン酸塩溶液は、カルシウム及びクエン酸を含有する。SelectBag(登録商標)のクエン酸溶液を使用する場合、システム10aは、あらためていうと、溶液がクエン酸を含有するという事実に関わらず(クエン酸はカルシウムと結合し、遊離イオン化カルシウムの濃度を引き下げ、沈殿の危険性を低下させるため、クエン酸は状況を改善するのではあるが)、沈殿を防止するために十分な濃縮物が添加されることを保証する。沈殿が起こり得なくなるのは、純粋なクエン酸の場合のように、塩化カルシウムのような沈殿生成成分が存在しない場合のみである。ここでは、それでもシステム10aは、正確な又は所望の量のCOガスを生じさせるのに十分な酸を提供する。
他の適した酸溶液又はそのブレンドは、乳酸溶液、リンゴ酸溶液、塩化水素("HCl")酸溶液、(vi)リン酸溶液、及び(vii)任意の他の生体適合性のある酸溶液を含む。上で列挙した酸溶液の任意の1つ以上が、システム10a(及びここで説明されるシステムのいずれか)での使用のために所望の通りに互いに混合され又はブレンドされてよい。また、理解されるべきこととして、まず重炭酸塩溶液、次いで酸溶液を供給するものとして、重炭酸塩溶液と酸溶液との混合を説明しているが、ここで説明している実施形態のいずれについても、その順序は逆であってもよい。
上述したように、空気の適切な除去を確実化するために、血液セット100の総体積の数倍の体積のCOガスを生成して供給することが企図されている。以下の表は、選択的に、45倍A濃縮物(濃縮物1に対して精製水44を混合して、45の調製液を作製)、SelectBag(登録商標)溶液、及び50体積パーセントのクエン酸と混合された飽和B濃縮物を用いて行われた実験のデータを示している。血液セット100の総体積は250mLであるものとすると、その血液セットの体積の優に数倍を達成するために、表で特定した液体の体積を3〜7倍に増加させる必要があるはずである。クエン酸の使用は、例えば、血液セットの体積の4倍を達成するために、50〜60mLの総液体体積を要するはずである。60mLという総液体体積は、非常に合理的な量であると思われる。
Figure 2021506351
なお、上記データは、大気圧且つ30℃〜35℃付近の温度での混合についてのものであることに留意されたい。また、理解されるべきこととして、上の数値は、合理的な量のCOガス生成液の成分を用いて十分なCOガスを生成し得ることを示す目的のために例示されている。実用時に使用される実際の量は、沈殿を考慮に入れる場合には調整される可能性が高いであろう。そのうえ、例えば動脈ライン104内の圧力を低減することにより、下流の圧力を低減することで、必要とされるCOガスの量が低減される(例えば、血液ライン内の雰囲気の圧力が半分ならば半分の量が必要とされる)。したがって、COガスでのプライミングの間、血圧セット100内で、例えば大気圧以下の低い圧力を維持することが考えられる。
そのうえ、10mLの溶液を用いる上の例は、有意な沈殿を生じさせる可能性が高く、したがって、現実的な溶液を提示しないかもしれない。2通りの異なる入力体積を有する2つのクエン酸の例が異なるガス体積を生じさせていることは、試験の結果が、例えば、環境温度に基づいて、及び反応時に負圧が提供されているか否かに基づいて変化し得ることを示している。この負圧は、大気圧において理論的に可能な程度を上回る体積のガスをもたらす結果を生み出すであろう。
COガスプライミングの混合物のための配合は、処置液のための配合とは異なるものとなる可能性が非常に高く、なぜなら、異なる成分が使用されるから、又は、同じ成分が異なる割合で使用されるからである。配合に関しては、概して、混合物は、2つの異なる手法で正確に調製されてよく、それは次のいずれかによる(i)混合物のための処方を使用し、その処方に従って正確に成分を添加する、又は(ii)混合物の全体的な構成、例えば導電率、を示すセンサ読み取り値と、制御ユニット20へのセンサのフィードバックとを使用して、所望の全体的な構成のための所望のセンサ読み取りの設定点へサーボする。本開示の様々なCOガス配合は、いずれかの混合精緻化技法を用いて調製されてよい。
上の表は、複数の配合、例えば、(a)重炭酸塩/A濃縮物について1:8.5という配合、(b)重炭酸塩/SelectBag(登録商標)溶液について1:1及び1:2という配合、並びに、(c)重炭酸塩/クエン酸について5:1という配合を示している。上で議論したように、プライミング液の混合のために、上記配合の代わりに、設定点を充足するために、導電率センサ、設定点及びサーボフィードバックを用いることが想起される。但し、いずれのケースでも、COガス生成液の配合は、少なくとも1つの点で、処置用に調製された新鮮な透析液の配合とは異なることになる。
次に図1Bを参照すると、透析液回路30においてCOガスを作製し、そうしたガスを血液回路100へ供給するための代替的なシステムが、システム10bにより示されている。システム10bは、(上で議論した全ての構造、機能性及び代替手段を含めて)多くの観点でシステム10aと同一である。システム10bには、図示した実施形態において、ガス発生チャンバ90の底部から制御ユニット20の制御下にある第3の三方弁192cへ戻るように延伸し、計量ポンプ82の上流に位置する、再循環ライン138が追加されている。重炭酸塩及び酸溶液は、上述したようにガス発生チャンバ90へ供給されるが、ここでは、第3の三方弁192cを通って再循環ライン138へ至る経路は閉塞されている。所望の量の重炭酸塩及び酸溶液がガス発生チャンバ90へひとたび供給されると、第3の三方弁192cの状態は、第3の三方弁192cを通って三方弁192aへ至る経路が閉塞される一方で第3の三方弁192cを通って再循環ライン138へ至る経路が開放されるように切り替えられる。
COガスの生成の期間中及びそれ以降、計量ポンプ82は、COガス生成液を再循環ライン138を下って再循環させ、第3の三方弁192cを通ってガス発生チャンバ90に戻す。その再循環は、COガス生成液を攪拌し及びかき混ぜ、COガスをその液体から放出させ、ガスライン86を通じてガス発生チャンバ90から流出させる。一実施形態において、再循環ライン138は、COガス生成液をさらに分断し、かき乱し、そしてCOガスを放出させるための、螺旋状部材、スタガ型のフランジ部材、又は他の種類の撹拌機を具備してもよい。
次に図1Cを参照すると、透析液回路30からCOガスを血液回路100へ供給するための代替的なシステムが、システム10cにより示されている。システム10cは、(上で議論した全ての構造、機能性及び代替手段を含めて)多くの観点でシステム10aと同一である。また、システム10cは、再循環ライン138、第3の三方弁192c、及びシステム10bとの関係で議論した関連する構造及び機能性を含んでもよい。システム10cには、点滴チャンバ114の上部から機器コネクタ122へ延伸する圧力測定ライン120が追加される。図示した実施形態において、COガスは、機器12内で生成され、上述したように血液セット100へ供給される。制御ユニット20は、血液ポンプ112をゆっくりと稼働させて、(図1Cにおいて共に接続される)動脈ライン104及び静脈ライン106から空気を除去し、及びこの空気を静脈点滴チャンバ114内へ供給する。チャンバ114内の空気は、次いで、制御ユニット20の制御下で、静脈圧ライン120を介して血液セット100から弁92Pvを介して機器12の内部に導かれる。
次に図1Dを参照すると、システム10cの血液回路100のプライミングのプライミング液部分についての1つの実施形態が示されている。ここで、動脈ライン104及び静脈ライン106の患者側端部は、互いに切り離されている(図1Cでは接続されている)。COガスプライミングが完了した後、生理食塩水バッグ又は容器124が動脈ライン104の遠位端に接続され、一方で空のドレインバッグ又は容器126が静脈ライン106の遠位端に接続される。制御ユニット20の制御下にある血液ポンプ112が操作され、生理食塩水バッグ又は容器124から血液ポンプ112の上流にある動脈ライン104の一部を通じて生理食塩水を引き込み、生理食塩水を血液ポンプ112、透析器102、点滴チャンバ114及び静脈ライン106から下流へ動脈ライン104の一部を通してドレインバッグ又は容器126へ押し出す。生理食塩水プライミングは、点滴チャンバ114と共に動作可能なレベル検出器が液体の水位が高いことを検出するまで、制御ユニット20の制御下で、COガスをドレインバッグ又は容器126へ押し出し、及び静脈圧ライン120を通じて弁92Pvを介して機器12の内部へ押し出し、その後弁92Pvが閉塞される。加えて、上で議論したように、特に正圧下の生理食塩水は、COガスのいくらかを吸収して再溶解させることもするであろう。そのうえ、上で議論したように、少量のCOガスは患者にとって有害ではない。
ここまでの例の各々において、COガスは、透析液回路30において生成され、気体の状態で血液回路100へ供給される。図2A〜図2Dに示した代替的な主要な実施形態において、システム110aは、代わりに、処方されたプライミング液内でCOガスを血液回路100へ搬送させ、その後COガスはそこでプライミング液から脱気されて、血液回路100から小さな空気ポケットを追い出すことを助ける。システム110aは、システム10a、10b、及び10cについて上で議論した構造、機能性及び代替手段のうちの任意のものを、以下で図2A〜図2Dについて説明する追加的な構造、機能性及び代替手段との組合せにおいて含んでもよい。
図2A〜図2Dにおいて、血液回路100は、ガス発生チャンバ90及び関連する配管が必要とされないか又は提供されないことを除いて、上で示したように透析液回路30と共に動作する。図2A〜図2Dは、機器12が血液透析濾過("HDF")ポート94及び/又は老廃物処理オプション("WHO")ポート98をさらに含み得ることも示している。上で言及したように、新鮮透析液ライン76に沿って流れる新鮮な透析液の一部は、透析器前若しくは注入前のHDFを行うか、又は、静脈ライン106へ供給されて透析器後若しくは注入後のHDFを行うために、1つ以上の限外フィルタを通って迂回して、図示した動脈ライン104へ直接的に置換液として供給され得るレベルにまで新鮮な透析液を精製する。図2A〜図2Dは、置換液ポンプ96を示しており、これは制御ユニット20の制御下で置換液を所望の流量で血液回路100へ供給する。図2A〜図2Dは、動脈ライン104及び静脈ライン106が、プライミング液及びCOガス用のループを形成するために、WHOポート98へ共にプラグされ得ることを示している。
理解されるべきこととして、ここで説明しているいずれの実施形態においても、COガスは、例えば、システム10aのガス発生チャンバ90を介して、又はシステム110a内のプライミング液を介して、(i)新鮮透析液ライン76及びチューブ78を介して、又は(ii)HDF前、HDF後又はHDF前後のポート94を介して、血液回路100内へ取り込まれてよい。さらなる代替的な実施形態において、COガスは、点滴チャンバ114と疎水性又は親水性通気口116との間にわたされる通気ラインを介して、血液回路100内へ取り込まれてもよい。
図2Aにおいて、システム110aの制御ユニット20は、置換液ポンプ96に、COガスを生成するように配合されたプライミング液を血液回路100へポンプ輸送させる。COを生成するように処方されたプライミング液は、重炭酸塩溶液及び上述した酸溶液のいずれかを用いて生成されてよく、それは例えば、(i)クエン酸溶液、(ii)酢酸溶液(例えば、A濃縮物より)、(iii)乳酸溶液、(iv)リンゴ酸溶液、(v)塩化水素("HCl")酸溶液、(vi)リン酸溶液、(vii)任意の他の生体適合性のある酸溶液、及び(v)それらのブレンドである。COガスを生成するように配合されたプライミング液の流量は、置換液ポンプ96では所望の流量QmL/min(例えば、100〜500mL/min)であり、血液ポンプ112ではQmL/min未満であり得る。プライミング液を血液回路100に導入すると、空気の大部分が、疎水性又は親水性の通気口116を介して血液回路100から押し出される。
図2Bにおいて、制御ユニット20は、血液ポンプ112が置換液ポンプ96よりも速くポンプ輸送を行って置換液ライン118内の圧力を相対的に低くするように、血液ポンプ112の速度を、例えばQpmL/minを上回るまで増加させる。また、透析器102に向けてのポンプ輸送を行う血液ポンプ112は、静脈ライン106、及び、血液ポンプ112の上流側の動脈ライン104の一部分を、負圧下に置く。親水性フィルタ116を伴う静脈点滴チャンバ114は、空気が血液回路100に引き込まれないように、例えば手動で、又は図2Bの制御ユニット20の制御下で電気機械式のアクチュエータを介して、反転される。置換液ライン118内の比較的低い圧力と、静脈ライン106内及び血液ポンプ112の上流側の動脈ライン104の一部内の負圧との両方が、プライミング液を血液回路100のこれらの部分へCO脱気させる。そのCOガスは、上述したように、血液回路100の窮屈な部分にある空気ポケットを追い出す。
この場合、制御ユニット20は、図2Bの血液ポンプ112を逆に動かして、動脈ライン104及び透析器102の残りの部分にあるプライミング液を負圧下において、プライミング液を動脈ライン104及び透析器102のその残りの部分へCO脱気させてもよい。そのCOガスは、上述したように、動脈ライン104の残りの部分、及び透析器102の膜及び膜の孔内の空気ポケットを追い出す。制御ユニット20は、血液回路100内の実質的に全ての空気が追い出され除去されるように、血液ポンプ112を上述したシーケンスを複数回繰り返すように複数回前後に反転させて、血液回路100が完全にCOガスに曝されることを確実化してもよい。
図2Cは、血液回路100が完全にCOガスに曝された後、静脈点滴チャンバ114が、例えば、手動で、又は制御ユニット20の制御下にある電気機械式アクチュエータを介して、その通常の位置に反転され得ることを示している。制御ユニット20は、血液回路100内の実質的に全ての空気が追い出され除去されるように、血液ポンプ112をあらためて複数回逆に動作させて、血液回路100の全ての部分が静脈点滴チャンバ114及びその通気口116につながる正圧を経験することを確実化してもよい。
図2Dは、処置のために動脈ライン104及び静脈ライン106へ接続された患者Pを示している。制御ユニット20は、図2A〜図2CのCOガスプライミングの後に、COガス及びCOガスの調製用の残余のCOプライミング液が、処置用に調製された透析液又は生理食塩水を用いて吸収され及び/又は置き換えられ得るようにプログラムされてもよい。上で議論したように、COは、患者の血流に吸収され及び呼吸を介して身体から除去されることが容易な、生理学的に適合性のある物質である。図2B及び図2Cの液体プライミング後に残存するいかなる微量なCOも、患者にとって有害ではなく、代わりに自然に処理される。
次に図3A〜図3Dを参照すると、システム110bは、COガスを生成するように配合されたプライミング液内のCOガスを血液回路100内に搬送するための代替的な構成を示しており、そこでCOガスはプライミング液から脱気されて、血液回路100から小さな空気ポケットを追い出すことを助ける。システム110bは、上で議論しシステム110aに取り入れられた全ての構造、機能性、及び代替手段を含む。システム110bは、置換液が制御ユニット20の制御下でポンプ96を介して図2A〜図2Dにおける動脈ライン104(事前希釈)の代わりに静脈ライン106(事後希釈)へ供給されるように、置換液ライン118及び置換液ポンプ96を、図示した実施形態に示した通り移動させている。システム110a及び110bのいずれかが、希釈前又は希釈後、又は希釈前後の置換液の供給を有するように構成されてもよい。また、システム110bは、親水性ベント116を、機器コネクタ122のちょうど前方に又はその一部となるように移動させている。システム10a〜10c、110a又は110bのいずれも、図3A〜図3Dに示したように配置された親水性通気口116を有してもよい。
図示した実施形態において、図3A〜図3Dのシステム110bは、機器12内に位置するWHOポンプ130をも含み(WHOポンプは、計量ポンプ82について説明したいかなるタイプのポンプであってもよい)、これは、制御ユニット20の制御下にあり、そしてWHOポート98を介して血液セット100から液体を引き出すように配置され及び構成される。制御ユニット20の制御下にあるWHO弁92WHOは、WHOポート98とWHOポンプ130との間の機器12内に位置する。システム10a〜10c、110a、又は110bのいずれも、図3A〜図3Dに示したように構成されたWHOポンプ130及びWHO弁92WHOを有してもよい。図示した実施形態において、図3A〜図3Dのシステム110bは、機器12内に位置する空気ポンプ132をさらに含み(空気ポンプ132は、計量ポンプ82について説明したいかなるタイプのポンプであってもよい)、これは、制御ユニット20の制御下にあり、血液セット100の静脈点滴チャンバ114に対して空気を押し込むか又は引き出すように配置され及び構成される。空気ポンプ132は、図示した実施形態において、機器コネクタ122と弁92Pvとの間に位置する。システム10a〜10c、110a又は110bのいずれも、図3A〜図3Dに示したように配置された空気ポンプ132を有してもよい。
図3A〜図3Dのシステム110bは、静脈点滴チャンバ114と共に動作可能であってチャンバ内の液体の水位を感知するように配置されるレベルセンサ142をさらに含む。レベルセンサ142は、チャンバ114内の液体の水位を示す信号を制御ユニット20へ送信し、制御ユニットはそれに応じた処理を行う。システム10a〜10c、110a又は110bのいずれも、図3A〜図3Dに示したように配置されたレベルセンサ142を有してもよい。図3A〜図3Dのシステム110bは、制御ユニット20の制御下にある置換液ラインクランプ140をも含む。置換液ラインクランプ140は、置換液及び他の液体が血液セット100の静脈ライン106へ流れることを可能にし又は不可にする。システム10a〜10c、110a又は110bのいずれも、図3A〜図3Dに示したように配置された置換液ラインクランプ140を有してもよい。またさらに、図3A〜図3Dのシステム110bは、制御ユニット20の制御下にある気液センサ144を含んでもよい。気液センサ144は、COガス生成液と、静脈点滴チャンバ114の直下に所在するCOガス又は空気との間の差異を感知するように構成される。システム10a〜10c、110a又は110cのいずれも、図3A〜図3Dに示したように配置された気液センサ144を有してもよい。
図3Aにおいて、システム110bは、静脈点滴チャンバ114にCOガス生成液を充填する。1つの実施形態において、制御ユニット20は、置換液ポンプ96を稼働させ、静脈点滴チャンバ114を充填する。WHOポンプ130を動作させる必要はない。ここで、1つの実施形態において、COガス生成液及び何らかの逃散するCOガスは、制御ユニット20の制御下で、血液セット100から点滴チャンバ114を通って、静脈圧ライン120を介して、弁92Pvを介して機器12の内側へ空気を動かす。
図3Bにおいて、静脈点滴チャンバ114のレベルセンサ142がCOガス生成液の水位が高いことを感知すると、COガス生成液は、静脈点滴チャンバ114の底部から静脈ライン106を介してWHOポート98に向かって、ポンプ輸送され又は重力で流れ出す。制御ユニット20は、予め設定される期間にわたって、又は、WHOポート98の上流の所望の場所に位置する超音波若しくは容量性センサ(図示せず)といったセンサからの信号を受信して空気がそれ以上ラインから来ないことを検知するまで、静脈点滴チャンバ114の底部からCOガス生成液が流出することを許容するようにプログラムされてもよい。
この場合、制御ユニット20は、血液ポンプ112に、接続された静脈ライン106及び動脈ライン104を通じてCOガス生成液を引き込んで透析器102まで動脈ライン104を充填させる。
図3Cは、血液ポンプ112と透析器102との間の動脈ライン104、透析器自体、及び静脈ライン106の残りの部をCOガス生成液で充填するための1つの実施形態を示している。制御ユニット20は、血液ポンプ112に、置換液ポンプ96が新たなCOガス生成液を血液回路100へ取り入れる速度よりもいくらか速くCOガス生成液をポンプ輸送させ、それにより、血液ポンプ112は、動脈ライン104及び静脈ライン106が図示したように共に接続され、且つWHO弁92WHOが閉塞した状態で、置換液ポンプ96がチャンバを再充填するよりも素早く静脈点滴チャンバ114からCOガス生成液を引き出すことにより、静脈点滴チャンバ114内の液体の水位を引き下げる。血液ポンプ112の出力は、動脈ライン104の正圧部分、透析器102、及び静脈ライン106の置換液ライン118の入口までの部分を、COガス生成液で充填する。空気は、再び、制御ユニット20の制御下で、点滴チャンバ114を通り静脈圧ライン120を介して血液セット100から押し出され、弁92Pvを介して機器12の内側へ押し込まれる。血液セット100の全てのラインがCOガス生成液で充填されると、静脈点滴チャンバ114内の液体の水位が上昇し、最終的にレベルセンサ142を作動させ、血液セット100が満杯であることが制御ユニット20へ伝えられる。
図3Dは、COガス生成液からCOガスを引き出すために、血圧セット100内に低圧を生み出すための1つの実施形態を示している。ここで、制御ユニット20は、置換液ポンプ96を停止させ、置換液ラインクランプ140を閉塞させる。制御ユニット20は、さらに、(i)WHOポンプ130にWHO弁92WHOを通じて動脈ライン104と静脈ライン106との接続部への吸引力を生じさせ、(ii)血液ポンプ112をゆっくりと稼働させて、脱気に起因する透析器102内部に生成されたガスを除去させ、及び、血液セット100の全ての領域にCOガスを供給させる。吸引の圧力は、ここで議論してきたように、COガス生成液からCOガスを放出する。静脈チャンバ114内のCOガス生成液の水位が過剰に低くなった場合、制御ユニット20は、置換液ラインクランプ140を開放し、置換液ポンプ96にCOガス生成液の水位を回復させてもよい。
COガスのプライミングが完了すると、図1Dとの関係で示したように、生理食塩水でのプライミングが行われてもよく、又は、処置のための透析液が、制御ユニット20の制御下で、静脈圧ライン120を介して点滴チャンバ114を通って、弁92Pvを介して機器12の内側へCOガスを洗い出すために使用されてもよい。COガスは、ここで説明したように、生理食塩水又は処置のための透析液にさらに吸収されてもよい。
次に図4A及び図4Bを参照すると、システム110cは、COガスを生成するように配合されたプライミング液内のCOガスを血液回路100内に搬送するための代替的な構成を示しており、そこでCOガスはプライミング液から脱気されて、血液回路100から小さな空気ポケットを追い出すことを助ける。システム110cは、上で議論しシステム110a及び110bに取り入れられた全ての構造、機能性、及び代替手段を含む。システム110cは、置換液が制御ユニット20の制御下で図2A〜図2Dでのように置換液ポンプ96を介して動脈ライン104(事前希釈)へ供給されるように、置換液ライン118を、図示した実施形態に示した通り移動させている。
事前希釈システム110cは、図2A〜図2Dにおける事前希釈システム110aとは異なり、必要とされる場合に、機器12内部の弁92Pvを用いて空気経路を閉じる。注記されることとして、システム110c内のフィルタ116は、図示した実施形態では親水性フィルタである。機器コネクタ122及び機器12の内部の接続部へ血液が進入し及び接触することに対する保護のために、フィルタ116が使用されてもよい。
図4Aは、血液セット100を充填するための1つの例示的な実施形態を示している。制御ユニット20は、置換液ラインクランプ140が開放されている状態で、血液ポンプ112を所望のスピードで逆方向に稼働させ、接続されたライン104及び106を通じてCOガス生成液を押し出し、及び、静脈ライン106を通じて静脈点滴チャンバ114へ押し戻す。制御ユニット20と通信関係にある気液センサ144は、最終的にはCOガス生成液を確認し、制御ユニット20はそれを読取って、血液ポンプ112を停止させる。この場合、制御ユニット20は、点滴チャンバ114と共に動作可能なレベル検出器142が液体の水位が高いことを確認するまで、置換液ポンプ96に、透析器102と点滴チャンバ114に至る静脈ライン106の一部とを含む血液セット100へ、COガス生成液をポンプ輸送させる。
図4Bにおいて、システム110cは、血液セット100がCOガス生成液で充填され、置換液ラインクランプ140が閉塞された状態で、図3Dにおいて上述したやり方で血液セット100内に低圧を生み出し、COガス生成液からCOガスを放出させて、ここで説明したようにCOガスプライミングを実行し得る。COガスプライミングの後、血液セット100は、ここで説明してきた通りに、処置のための透析液でプライミングされ得る。
参照符号の一覧
10a,10b,10c − システム
12 − 機器
14 − ユーザインタフェース14
16 − プロセッサ
18 − メモリ
20 − 制御部
22 − 精製水源
24 − A濃縮物源
26 − B濃縮物源又は重炭酸塩カートリッジ
28 − クエン酸源又は酸溶液源
30 − 透析液回路
32 − 精製水ライン
34 − A濃縮物ライン
36 − B濃縮物ライン
38 − A濃縮物ポンプ
40 − 導電セル
42 − 温度センサ
44 − B濃縮物ポンプ
46 − 導電セル
48 − 温度センサ
50 − 脱ガスチャンバ
51 − 脱ガスポンプ
52 − ヒータ
54 − 新鮮透析液ポンプ
56 − 使用済み透析液ライン
58 − 使用済み透析液ポンプ
60 − ドレイン
62 − 空気分離器
64 − 圧力センサ
66 − 導電セル
68 − 温度センサ
70 − UFシステム
72 − 熱交換器
74 − 流体バイパスライン
76 − 新鮮透析液ライン
78 − 新鮮透析液チューブ
80 − 使用済み透析液チューブ
82 − 計量ポンプ
84 − 帰還ライン
86 − COガスライン
90 − ガス発生チャンバ又はCOガスチャンバ
92 − 複数の弁
92b1及び92b2 −プライミングシーケンス弁
92Pv − 空気経路弁
92w − 水ライン弁
92WHO − 老廃物処理オプション弁
94 − 血液透析濾過("HDF")ポート94
96 − 置換液ポンプ
98 − 老廃物処理オプション("WHO")ポート
100 − 血液セット又は血液回路
102 − 透析器又は血液フィルタ
104 − 動脈ライン
106 − 静脈ライン
108a − 動脈圧ポッド
108v − 静脈圧ポッド
110a,110b,110c − システム
112 − 血液ポンプ
114 − 静脈点滴チャンバ
116 − 親水性ベント
118 − 置換液ライン
120 − 圧力測定ライン
122 − 機器コネクタ
124 − 生理食塩水バッグ又は容器
126 − 空の排水バッグ又は容器
128 − クエン酸ライン
130 − WHOポンプ
132 − 空気ポンプ
134 − A濃縮物プライミングライン
136 − 重炭酸塩プライミングライン
138 − 再循環ライン
140 − 置換液ラインクランプ
142 − レベルセンサ
144 − 気液センサ
192a − 第1三方電磁弁
192b − 第2三方電磁弁
理解されるべきこととして、ここで説明されている現在のところ好適な実施形態に対する多様な変更及び修正が当業者にとって明らかとなるであろう。そうした変更及び修正は、提示した要旨の思想及びスコープから逸脱することなく、且つ意図された効果を減殺することなくなされ得る。したがって、そうした変更及び修正は、添付の特許請求の範囲によりカバーされることが意図されている。

Claims (27)

  1. 体外治療システム(10a〜10c)であって、
    体外治療処置のための透析液を調製するように構成される透析液調製構造(22,24,26,32,34,36,38,40,42,44,46,48)を含む透析液回路(30)と、
    前記体外治療処置の間の使用のための血液フィルタ(102)を含む血液回路(100)と、
    前記血液回路(100)及び血液フィルタ(102)を通じて血液をポンプ輸送するように動作可能な血液ポンプ(112)と、
    前記透析液調製構造(22,24,26,32,34,36,38,40,42,44,46,48)及び前記血液ポンプ(112)と共に動作可能であり、前記体外治療処置のための前記透析液とは異なるガス生成液を調製するようにプログラムされている制御ユニット(20)と、を備え、前記ガス生成液は、二酸化炭素("CO")ガスを発生させ、前記COガスが前記血液フィルタ(102)を含む前記血液回路(100)をプライミングするために使用される、体外治療システム。
  2. 請求項1に記載の体外治療システム(10a〜10c)であって、前記制御ユニット(20)は、前記体外治療処置のための前記透析液又は生理食塩水といったプライミング液を用いて前記血液回路(100)から前記COガスを吸収し及び/又は洗い出すことにより、前記血液回路(100)をさらにプライミングする、ようにさらにプログラムされている、体外治療システム。
  3. 請求項1又は2に記載の体外治療システム(10a〜10c)であって、前記COガスは、前記透析液回路(30)内で生成され、前記透析液回路(30)から前記血液回路(100)へ供給される、体外治療システム。
  4. 請求項3に記載の体外治療システム(10a〜10c)であって、前記COガスは、その後、前記体外治療処置のための前記透析液又は生理食塩水といったプライミング液を用いて、前記血液回路(100)内から吸収され及び/又は除去される、体外治療システム。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の体外治療システム(10a〜10c)であって、前記COガスは、前記ガス生成液により前記血液回路(100)へ搬送される、体外治療システム。
  6. 請求項5に記載の体外治療システム(10a〜10c)であって、前記COガスを搬送する前記ガス生成液の圧力を引き下げて、前記COガスを放出させる、ように構成される、体外治療システム。
  7. 請求項5に記載の体外治療システム(10a〜10c)であって、前記COガス及び残余の液体は、その後、前記体外治療処置のための前記透析液又は生理食塩水といったプライミング液を用いて、前記血液回路(100)内から吸収され及び/又は除去される、体外治療システム。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の体外治療システム(10a〜10c)であって、前記ガス生成液は、前記体外治療処置のための前記透析液とは異なるpHを有する、体外治療システム。
  9. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の体外治療システム(10a〜10c)であって、前記血液回路(100)は、(i)通気式チャンバ(114)の通気口(116)から前記COガスが空気を押し出すこと、又は(ii)前記通気口(116)から前記体外治療処置のための前記透析液又は生理食塩水といったプライミング液がCOガスを押し出すこと、のうちの少なくとも一方を可能にする前記通気式チャンバ(114)、を含む、体外治療システム。
  10. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の体外治療システム(10a〜10c)であって、前記透析液調製構造(22,24,26,32,34,36,38,40,42,44,46,48)と流体連通しているCOガスチャンバ(90)を含み、前記COガスチャンバ(90)は、前記COガス生成プライミング液を混合してCOガスを発生させるように寸法決めされ及び構成される、体外治療システム。
  11. 請求項10に記載の体外治療システム(10a〜10c)であって、重炭酸塩と、(i)クエン酸溶液、(ii)酢酸溶液、(iii)乳酸溶液、(iv)リンゴ酸溶液、(v)塩化水素("HCl")酸溶液、(vi)リン酸溶液、(vii)任意の他の生体適合性のある酸溶液、又は(v)それらのブレンドとをポンプ輸送するように配置され及び構成される計量ポンプ(82)、を含む、体外治療システム。
  12. 請求項10に記載の体外治療システム(10a〜10c)であって、前記COガスチャンバ(90)から前記COガスが前記血液回路(100)へ取り込まれ得る位置まで延伸するCOガスライン(86)、を含む、体外治療システム。
  13. 請求項12に記載の体外治療システム(10a〜10c)であって、前記位置は、前記血液フィルタ(102)のポートと流体連通しているライン、又は、前記血液フィルタ(102)から延伸する血液ライン(104,106)と流体連通しているラインを含む、体外治療システム。
  14. 請求項10に記載の体外治療システム(10a〜10c)であって、前記COガスチャンバ(90)は、前記血液フィルタ(102)とは別体である、体外治療システム。
  15. 請求項1〜14のいずれか1項に記載の体外治療システム(10a〜10c)であって、前記透析液調製構造(22,24,26,32,34,36,38,40,42,44,46,48)と流体連通するように配置される酸溶液供給源(28)、を含む、体外治療システム。
  16. 請求項1〜15のいずれか1項に記載の体外治療システム(10a〜10c)であって、(i)前記血液回路(100)をプライミングしている間に前記ガス生成液を移動させるために置換液ポンプ(96)を使用すること、又は(ii)前記血液回路(100)をCOガスでプライミングしている間に少なくとも一方向に前記血液ポンプ(112)を動作させること、のうちの少なくとも一方がなされる、体外治療システム。
  17. 請求項1〜16のいずれか1項に記載の体外治療システム(10a〜10c)であって、前記透析液及び前記ガス生成液は、少なくとも1つの共通的な濃縮物(26)から形成される、体外治療システム。
  18. 体外治療システム(10a〜10c)であって、
    体外治療処置のための透析液を調製するように構成される透析液調製構造(22,24,26,32,34,36,38,40,42,44,46,48)を含む透析液回路(30)と、
    前記透析液調製構造(22,24,26,32,34,36,38,40,42,44,46,48)と流体連通している二酸化炭素("CO")ガスチャンバ(90)と、
    前記体外治療処置の間の使用のための血液フィルタ(102)を含む血液回路(100)と、
    前記透析液調製構造(22,24,26,32,34,36,38,40,42,44,46,48)と共に動作可能であり、前記体外治療処置のための前記透析液とは異なるガス生成液を前記COガスチャンバ(90)内に調製するようにプログラムされている制御ユニット(20)と、を備え、前記ガス生成液は、COガスを前記COガスチャンバ(90)内に発生させ、前記COガスが前記血液フィルタ(102)を含む前記血液回路(100)をプライミングするために使用される、体外治療システム。
  19. 請求項18に記載の体外治療システム(10a〜10c)であって、前記COガスチャンバ(90)と流体連通しており、前記COガスの放出を支援するために前記ガス生成液を撹拌する再循環ライン(138)、を含む、体外治療システム。
  20. 請求項18又は19に記載の体外治療システム(10a〜10c)であって、前記透析液及び前記ガス生成液は、少なくとも1つの共通的な濃縮物(26)から形成される、体外治療システム。
  21. 体外治療方法であって、
    コンピュータメモリ(18)内に、体外治療処置のための透析液を調製するための第1の処方又は設定点を記憶することと、
    前記コンピュータメモリ(18)内に、二酸化炭素("CO")ガスプライミングのためのガス生成液を調製するための異なる第2の処方又は設定点を記憶することと、
    前記第2の処方又は設定点に従って前記ガス生成液を調製するための液調製構造(22,24,26,32,34,36,38,40,42,44,46,48)を提供することと、
    前記ガス生成液からCOガスが発生することを可能にすることと、
    前記COガスで血液回路(100)をプライミングすることと、を含む体外治療方法。
  22. 請求項21に記載の体外治療方法であって、前記COガスで前記血液回路(100)をプライミングすることは、前記COガスが前記血液回路(100)へ進入することを可能にすること、を含む、体外治療方法。
  23. 請求項21又は22に記載の体外治療方法であって、前記COガスが発生することを可能にすること及び前記COガスで前記血液回路(100)をプライミングすることは、前記血液回路(100)への進入後に前記ガス生成液から前記COガスが放出されることを可能にすること、を含む、体外治療方法。
  24. 請求項21〜23のいずれか1項に記載の体外治療方法であって、前記液調製構造(22,24,26,32,34,36,38,40,42,44,46,48)は、重炭酸塩の供給源(26)、A濃縮物の供給源(24)、及び、前記重炭酸塩と前記A濃縮物とを精製水と混合するための少なくとも1つのポンプ(38,44)を含む、体外治療方法。
  25. 請求項21〜24のいずれか1項に記載の体外治療方法であって、前記ガス生成液を調製するための異なる前記第2の処方又は設定点は、(i)重炭酸塩とクエン酸を含有する溶液との間の混合比、(ii)重炭酸塩と酢酸を含有する溶液との間の混合比、(iii)重炭酸塩と乳酸を含有する溶液との間の混合比、(iv)重炭酸塩とリンゴ酸を含有する溶液との間の混合比、(v)重炭酸塩と塩化水素("HCl")酸を含有する溶液との間の混合比、(vi)重炭酸塩とリン酸を含有する溶液との間の混合比、(vii)重炭酸塩と任意の他の生体適合性のある酸の溶液との間の混合比、又は、(v)それらの組合せ、を含む、体外治療方法。
  26. 請求項21〜25のいずれか1項に記載の体外治療方法であって、前記ガス生成液を調製するための異なる前記第2の処方又は設定点は、前記体外治療処置のための前記透析液とは異なる成分又は同じ成分の異なる配合を含む、体外治療方法。
  27. 請求項21〜26のいずれか1項に記載の体外治療システムであって、前記透析液及び前記ガス生成液は、少なくとも1つの共通的な濃縮物(26)から形成される、体外治療システム。
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