JP3274742B2 - 透析回路に設けた１対のセンサの校正方法 - Google Patents

透析回路に設けた１対のセンサの校正方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は人工腎臓の血液透析器
を循環する透析液の物理的量の測定の一般的な技術分野
に関し、より詳しくは、透析液の化学的または物理的量
の測定に用いるセンサの校正を目的とする。
【０００２】この発明は人工腎臓の血液透析器を循環す
る透析液の流量の測定に特に有用である。
【０００３】
【従来の技術】上に述べた望ましい応用において、人工
腎臓は従来の型の、膜で隔離された２つの区画を備える
血液透析器を備え、その一方の区画は透析液回路に接続
し、他方の区画は体外の血液回路を通して患者に接続す
る。
【０００４】透析液回路は血液透析器の流入側と流出側
に流量計を備え、透析液の所定の量が通過すると電気パ
ルスを発生する。
【０００５】透析実施中は、血液中の余分の液は膜にか
かる圧力傾斜によって膜を通して限外濾過する。透析実
施の準備段階として、血液透析器にバイパス路を設けて
同一流量の透析液が両方の流量計を流れるようにし、バ
イパスの流量計を校正する必要がある。
【０００６】この校正段階では、所定の時間のパルス数
を数えて各流量計の校正周波数を測定し、応答係数すな
わち測定周波数と透析液の所定の流量との関係を定義す
る。このような校正を行なうことにより、流量計の固有
の誤差を部分的に修正することができ、また種類の異な
る流量計を使用することもできる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】実験的な測定によって
流量計を校正すると、規則的に測定結果に影響するある
種の誤差によって精度が損なわれることを念頭に置く必
要がある。
【０００８】従って、校正段階で生じがちな偶発的な測
定誤差をできるだけ減らし、患者の血液の限外濾過のた
めの測定精度をできるだけ高くすることが必要である。
【０００９】人為的な重大な測定誤差を減らすため、従
来の技術では一般に校正段階をかなり長い時間行なうよ
う推奨されている。更に、特許出願ＥＰ Ａ０、２９
８、５８７は、血液透析器に装備した流量計の特に校正
段階中の流量測定誤差を少なくする方法を提案してい
る。
【００１０】この文献は、透析液回路中に血液透析器の
上流側に１対の流量計と、透析計の下流側に別の１対の
流量計を直列に設けることを提案している。校正段階中
は血液透析器をバイパスして、４個の流量計を再び直列
にする。
【００１１】流量計の周波数を測定して、測定した周波
数の差が所定の範囲内の値であれば正しく校正されたと
判断する。
【００１２】上に述べた方法の主な欠点は、測定の精度
がパルスを計数する時間に直接依存することである。従
って精度を高くするには、測定時間を極端に長くしなけ
ればならない。
【００１３】更に実際には、一般に４時間もかかる透析
実施中に流量計は測定ドリフトを生じることが分かって
いる。
【００１４】従って、この誤差を除くために透析実施中
に校正を行なう必要があり、校正に長時間かかるため透
析の効率が悪くなる。更に流量計を二重に設けるので、
この方法はコストが高くなる。
【００１５】上に述べた欠点を除くため、米国特許５，
１１１，６８３は、校正時間に関係なく高い測定精度を
得ることができる校正方法を提案している。この方法に
よると必要な校正時間は最小限に押さえられ、しかも測
定精度には影響がない。その理由は、この校正時間中に
起こりやすい誤差が、提案された校正方法によって除か
れるからである。
【００１６】流量計のこの校正段階は血液透析器をバイ
パスしなければならないが、校正に必要な時間は短いの
で、透析実施中に校正を実施してよい。
【００１７】もちろん、測定の精度を高めるために校正
回数を多くすると、一連の校正に必要な時間を合計した
全体の校正時間はかなり長くなる。校正時間中は血液透
析器をバイパスするので、全体の校正時間が長くなると
透析実施の効率は悪くなる。
【００１８】従って、透析実施の効率と測定精度との間
に妥協が必要である。ただし、信頼性を無視してはなら
ないので、流量計に不規則が生じたらできるだけ早くそ
れを知る必要がある。
【００１９】従って、透析実施中に高い測定精度を保持
し、透析実施中に血液透析器をバイパスさせずに透析実
施の効率を最適にすることのできる流量計の校正方法が
必要である。
【００２０】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は、上に
述べた必要性を満足する、センサの校正方法である。
【００２１】この発明の別の目的は、透析実施中にセン
サに生じやすい誤差をできるだけ確実に知る校正方法を
提案することである。
【００２２】上の目的を達成するためにこの方法は、血
液透析器に接続する透析回路に１対のセンサを、一方は
前記透析回路の流入側に他方はその流出側に設けて校正
するものであって、前記血液透析器をバイパスして前記
センサの校正の初期段階を実施し、各センサの応答係数
を決定しまた初期校正係数を定義して、各センサの正確
な測定値を得ることを可能にし、前記血液透析器で透析
実施中は、初期校正係数を少なくとも１度は訂正する段
階を実施する。
【００２３】この発明においてこの方法は、前記流入側
センサおよび流出側センサと同じ種類の補助センサを前
記流入側センサに直列に配置し、前記流入側および補助
センサの応答係数を定義し、前記流入側センサの補助校
正係数を定義して、流入側および補助センサが同じ測定
値になるようにすることからなる前記流入側センサの補
助校正係数を決定する段階を少なくとも１回実施し、前
記流出側センサを前記補助センサに直列に配置し、前記
流出側および補助センサの応答係数を定義し、前記流出
側センサの補助校正係数を定義して、前記流出側および
補助センサが同じ測定値になるようにすることからなる
前記流出側センサの補助校正係数を決定する１段階を少
なくとも１回実施し、少なくとも１つの補助校正係数に
基づいて両センサの新しい校正係数を決定する。
【００２４】
【実施例】図１は１対のセンサＤe 、Ｄs の校正を実施
する人工腎臓で、回路１を循環する透析液の物理的また
は化学的量を測定する。
【００２５】図示の例で、センサＤe 、Ｄs は一般的に
流量計で、測定および制御装置２に接続する。装置２の
機能は、以下の説明によってより正確に明らかになる。
【００２６】回路１は血液透析器４の第１区画３に接続
し、血液透析器４は従来の型であって第２区画５を含
む。第２区画５は膜６によって前記第１区画から分離
し、かつ体外の血液回路７を通して患者に接続する。
【００２７】回路１は流入側流量計Ｄe を設けた流入部
すなわち上流側配管８を備え、その一方は入口Ｅを通し
て透析液供給源（図示せず）に接続し、他方は区画３の
入口に接続する。
【００２８】また回路１は流出側流量計Ｄs を設けた流
出部すなわち下流側配管９を備え、その一方は区画３の
出口に接続し、他方は出口Ｓを通して排出すなわち再循
環手段（図示せず）に接続する。図示の例では、流入側
配管８と流出側配管９はそれぞれポンプ１１、１２など
の透析液を置換する手段を備える。
【００２９】この発明の校正方法を行なうため、透析液
回路１は流入側配管８をバイパスする上流側分岐配管１
３と、流出側配管９をバイパスする下流側分岐配管１４
を含む。バイパス分岐部分１３、１４は共通部分１５を
含み、共通配管１５には装置２に接続する図示の例の流
量計のような補助センサＤa を設ける。
【００３０】回路１は閉塞手段を備え、血液透析器がバ
イパス・モードの場合は、直列にした３個の流量計Ｄe
、Ｄa 、Ｄs を通し（図２）、上流側分岐配管１３を
通し（図３）、または下流側分岐配管１４を通して（図
４）、透析液を循環させる。
【００３１】この例では、閉塞手段は上流側配管８の流
量計Ｄe と血液透析器４の間に配置した停止弁１７であ
る。また閉塞手段は、下流側配管９の流量計Ｄs と血液
透析器４の間に配置した停止弁１８である。
【００３２】また閉塞手段は、共通配管部分１５の両側
に配置してバイパス分岐配管１３、１４に接続する弁１
９、２０を含み、バイパス分岐配管１３、１４は、停止
弁１７、１８のそれぞれ下流側と上流側に接続する。
【００３３】閉塞手段１７、１８、１９、２０は、測定
および制御装置２で制御することが望ましい。この発明
の方法を実行するため、測定および制御装置２は流入側
センサＤe と流出側センサＤs を校正する手段を含む。
【００３４】透析実施に先立って流量計Ｄe 、Ｄs の校
正の初期段階を実施し、各センサに同じ流量の透析液を
循環させたときに各センサの測定値が同一になるように
する。
【００３５】この初期校正を行なうには（図２）、弁１
７と１８を閉じ、弁１９と２０を操作して透析液を、上
流側配管８の一部と、バイパス分岐配管１３の一部と、
共通配管部分１５と、バイパス分岐配管１４の一部と、
下流側配管９の一部とを通して循環させる。従ってセン
サＤe 、Ｄa 、Ｄs は直列になり、回路１の血液透析器
４をバイパスする。
【００３６】この校正段階中は、このように形成した回
路のどの点にも透析液の損失も利得もなければ、３個の
流量計を循環する液の流量は全く同一である。
【００３７】装置２はセンサＤe 、Ｄa 、Ｄs からのデ
ータを受けて、それぞれ応答係数Ｆeo、Ｆao、Ｆso、す
なわちセンサからの電気信号と透析液の流量との関係を
決定する。
【００３８】次に装置２は、流入側センサＤe の補助係
数ｋeoと流出側センサＤs の補助係数ｋsoを定義する。
各補助校正係数ｋeo、ｋsoは、例えばセンサＤe 、Ｄa
の応答係数Ｆeo、ＦaoとセンサＤs 、Ｄa の応答係数Ｆ
soとＦaoとのそれぞれの比であって、ｋeo＝Ｆeo／Ｆao
およびｋso＝Ｆso／Ｆaoである。
【００３９】次に装置２は初期校正係数Ｋo 、例えば補
助校正係数ｋeoとｋsoの比、すなわちＫo ＝ｋeo／ｋso
を決定する。
【００４０】また装置２は、センサＤe 、Ｄa の応答係
数ＦeoとＦsoの比に相当する初期校正係数、すなわちＫ
o ’＝Ｆeo／Ｆsoを決定する。
【００４１】装置２は係数Ｋo とＫo ’を比較し、２つ
の計算値に差があれば装置２は弁１７、 １８に洩れが
あるか、または計数が正しくないことを示す警報信号を
出す。
【００４２】係数Ｋo とＫo ’の値が等しければ、装置
２は初期校正係数Ｋo を正しいものとし、これによって
透析実施中に、流量計の流量測定値を訂正することがで
きる。
【００４３】この発明の方法により、初期校正段階を実
施した後の透析実施中の流量計の校正を行なうことがで
きる。この透析実施中、流入側センサＤe と流出側セン
サＤs の新しい補助校正係数を決定するため、それぞれ
１段階Ｐｈei、Ｐｈsjをそれぞれ少なくとも１回実施す
る。
【００４４】図３で明らかなように、段階Ｐｈe1は時間
Ｔ1 中の流入側センサＤe の新しい補助校正係数を決定
するもので、弁１７を閉じ、弁１８を開き、弁１９と２
０を作動して、透析液は上流側バイパス分岐配管１３に
直列に配置した上流側配管８と、下流側配管９を循環す
る。
【００４５】ここで補助センサＤa は流入側センサＤe
に直列になる。センサＤe とＤa に同じ流量の透析液が
流れれば、センサＤe をセンサＤa と比較して新しい校
正を行なうことができる。
【００４６】このために、装置２はセンサＤe とＤa の
応答係数Ｆe1とＦa1を再び決定し、新しい補助係数ｋe
1、すなわちｋe1＝Ｆe1／Ｆa1を決定する。
【００４７】この新しい係数ｋe1は、校正係数Ｋo 内
の、初期校正段階で定義したセンサＤeの補助係数ｋeo
を置換するものである。新しい校正係数Ｋ1 を、Ｋ1 ＝
ｋe1／ｋsoと定義する（図５）。
【００４８】特に注意すると、初期係数Ｋo は時間Ｔe1
中の段階Ｐｈe1で用いるが、新しい係数Ｋ1 は透析実施
中、すなわち段階Ｐｈs2で用いる。
【００４９】段階Ｐｈe2に続いて時間Ｔs2の段階Ｐｈs2
があり、流出側センサＤs の新しい補助校正係数を決定
する。図４に示すように、この段階では弁１７を開き、
弁１８を閉じ、弁１９と２０を作動して、透析液は下流
側バイパス分岐配管１４を循環する。
【００５０】従って透析液は上流側配管８と、バイパス
分岐配管１４に直列に配置した下流側配管９を循環す
る。従って補助センサＤa は流出側センサＤs に直列に
なる。
【００５１】注意すべきことは、バイパス分岐配管１４
は下流側配管９に接続するが、透析液が共通配管１５を
流れる方向は液が分岐配管１３を流れる方向と同じであ
る、ということである。
【００５２】この段階Ｐｈs2中に、センサＤs とＤa の
それぞれの応答係数Ｆs2とＦa2は装置２によって決定さ
れ、流出側センサＤs の新しい補助係数ｋs2を、ｋs2＝
Ｆs2／Ｆa2と定義する。
【００５３】この新しい係数ｋs2は、校正係数Ｋ1 内
の、初期校正段階で定義したセンサＤsの補助係数ｋso
を置換するものである。新しい校正係数Ｋ2 を、Ｋ2 ＝
ｋe1／ｋs2 と定義する。
【００５４】この利点は、流入側センサＤe と流出側セ
ンサＤs の補助係数ｋei、ｋsjを決定する段階Ｐｈeiと
Ｐｈsjを透析実施中に交互に継続的に実施し、校正係数
Ｋi を継続的に定義することである。
【００５５】上の説明において、新しい補助係数ｋeiま
たはｋsjが決まると校正係数Ｋi を修正することに注意
していただきたい。もちろん、校正係数Ｋi を修正する
のは、新しい補助係数ｋeiと新しい補助係数ｋsjが同時
に決まるときだけである。
【００５６】段階ＰｈeiとＰｈsjは継続的に実施するこ
とが望ましい。例えば補助係数ｋeiとｋsjをそれぞれ決
定する各段階Ｐｈei、Ｐｈsjを時間 Ｔei＝Ｔsj＝５分
の間に実施してよい。
【００５７】従って、各段階を次々と継続的に実施すれ
ば、新しい校正係数Ｋi を５分毎に得ることができる。
【００５８】血液透析器をバイパスモードにせずに校正
を行なうので、透析実施の全期間中、透析実施の効率に
影響を与えることなくこの発明の校正方法を実施するこ
とができる。
【００５９】このように透析実施中に多くの校正を行な
うことにより、透析実施中の測定精度を高くすることが
できる。
【００６０】更に注目すべきことは、流入側流量計Ｄe
の校正は新しい透析液で行い、流出側流量計Ｄs の校正
は使用後の透析液で行なうので、校正と測定段階を同じ
条件で行なうことができる、ということである。
【００６１】各補助校正係数ｋei、ｋsjを、対応する訂
正段階中に決定する一連の基本補助係数の平均を基に決
定することも利点である。
【００６２】上の例では、時間 Ｔi ＝５分 の訂正段
階中に決定する１０個の基本補助係数を平均してよい。
【００６３】この発明の方法のすぐれた特長は、センサ
Ｄe とＤs の補助係数ｋeiとｋsjは、同種類の前段階中
に決定した対応する補助係数とそれぞれ比較できるの
で、センサＤe またはＤs に故障が起こっても検出でき
ることである。
【００６４】これらの値の差が所定のしきい値を超える
と、もちろん警報信号を発する。１個の補助流量計Ｄa
を用いてデータを別の独立のシステムに伝送して腎臓の
測定および制御装置を保護するので、各流量計の測定値
の信頼性が高くなることに注目されたい。
【００６５】更にこの発明の校正方法は、血液透析器を
備えたあらゆる型の透析回路１に用いることができる。
例えばこの発明の校正方法は、ポンプ１２によって流入
側および流出側の流量を一定に保つような透析液の流量
計に応用することができる。
【００６６】またこの発明の校正方法は、前記測定およ
び制御装置２内にプログラミング手段を設けて操作する
とよいことも銘記すべきである。
【００６７】この発明はその範囲から逸れることなく各
種の変形を行なうことができるので、上に説明し提示し
た例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
限定的でない例示によってこの発明の目的の実施態様を
示す説明および以下の図によって、各種の特長が明らか
になる。
【図１】この発明の校正方法を実施することのできる人
工腎臓の図である。
【図２】流入側および流出側センサの校正段階中を示
す、図１と同じ人工腎臓の図である。
【図３】流入側センサの透析液の通路を示す、図１と同
じ人工腎臓の図である。
【図４】流出側センサの透析液の通路を示す、図１と同
じ人工腎臓の図である。
【図５】この発明の校正方法を明らかにするための表を
示す図である。
【符号の説明】
１ 透析回路 ２ 測定および制御装置 ３ 血液透析器の第１区画 ４ 血液透析器 ５ 血液透析器の第２区画 ６ 血液透析器の半透膜 ７ 体外の血液回路 ８ 流入側配管 ９ 流出側配管 １１、１２ ポンプ １３ 上流側分岐配管 １４ 下流側分岐配管 １５ 共通配管 １７、１８、１９、２０ 停止弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61M 1/00 - 1/36 G01F 25/00

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 血液透析器（４）に接続される透析回路
    （１）の流入部に設けられる流入側センサと、該透析回
    路（１）の流出部に設けられる流出側センサとからなる
    １対のセンサ（Ｄe 、Ｄs ）を校正する方法であって、 前記血液透析器（４）をバイパスして前記センサの校正
    の初期段階を実施し、各センサ（Ｄe 、Ｄs ）の応答係
    数（Ｆeo、Ｆso）を決定しまた初期校正係数（Ｋo ）を
    定義して、各センサの正確な測定値を得ることを可能に
    し、 前記血液透析器で透析実施中は、初期校正係数を少なく
    とも１度は訂正する段階を実施する方法において、 前記流入側センサおよび流出側センサと同じ種類の補助
    センサ（Ｄa ）を前記流入側センサに直列に配置し、前
    記流入側および補助センサの応答係数（Ｆei、Ｆai）を
    定義し、前記流入側センサの補助校正係数（ｋei）を定
    義して、流入側および補助センサが同じ測定値になるよ
    うにすることから成る、前記流入側センサ（Ｄe ）の補
    助校正係数（ｋei）を決定する段階（Ｐｈei）を少なく
    とも１回実施し、前記流出側センサ（Ｄs ）を前記補助
    センサ（Ｄa ）に直列に配置し、前記流出側および補助
    センサの応答係数（Ｆsj、Ｆaj）を定義し、前記流出側
    センサの補助校正係数（ｋsj）を定義して、前記流出側
    および補助センサが同じ測定値になるようにすることか
    ら成る、前記流出側センサ（Ｄs ）の補助校正係数（ｋ
    sj）を決定する段階（Ｐｈsj）を少なくとも１回実施
    し、 少なくとも１つの補助校正係数に基づいて両センサの新
    しい校正係数（Ｋi ）を決定することを特徴とする、 校正方法。
  2. 【請求項２】 前記流入側および流出側センサの補助係
    数（ｋei、ｋsj）を決定するために、前記段階（Ｐｈe
    i、Ｐｈsj）を継続的にかつ交互に実施する、請求項１
    記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記流入側および流出側センサの補助校
    正係数を決定するために、前記段階（Ｐｈei、Ｐｈsj）
    を継続的にかつ交互に実施する、請求項１または２記載
    の方法。
  4. 【請求項４】 各段階（Ｐｈei、Ｐｈsi）の後で、前記
    校正係数（Ｋi ）内の、前段階中に決定した対応する補
    助係数を補助係数（ｋeiまたはｋsj）で置換する、請求
    項２または３記載の方法。
  5. 【請求項５】 センサの各補助係数（ｋei、ｋsj）を、
    対応する段階中に決定した一連の基本補助係数の平均に
    基づいて決定する、請求項１または２記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記流入側センサ（Ｄe ）、流出側セン
    サ（Ｄs ）、補助センサ（Ｄa ）を直列にして前記初期
    校正段階を実施し、一方では前記流入部と補助センサの
    間、他方では前記流出部と補助センサとの間のそれぞれ
    の補助校正係数（ｋeo、ｋso）を定義して前記初期校正
    係数（Ｋo ）を形成する、請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記初期校正段階中に、前記センサ（Ｄ
    e およびＤs ）の応答係数（ＦeoおよびＦso）の比に対
    応する係数（Ｋo ’）を定義し、前記係数（Ｋo ’およ
    びＫo ）を比較し、前記２つの係数（Ｋo およびＫo
    ’）の値が同じ場合だけ前記初期校正係数（Ｋo ）を
    有効とする、請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記流入側センサの補助校正係数（ｋe
    i）と前記流出側センサの補助校正係数（ｋsj）との比
    によって前記校正係数（Ｋi ）を定義する、請求項１記
    載の方法。
  9. 【請求項９】 前記各決定段階（Ｐｈei、Ｐｈsj）中
    に、前記流入側センサの補助係数（ｋei、ｋsj）を比較
    して、前記補助係数間の差が所定のしきい値を超えると
    警報信号を発する、請求項１記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記決定段階（Ｐｈei、Ｐｈsj）中
    に、前記補助センサ（Ｄa ）を前記流入側センサ（Ｄe
    ）または前記流出側センサ（Ｄs ）に直列に配置し
    て、透析液が前記補助センサ（Ｄa ）を通って常に同じ
    方向に循環するようにする、請求項１記載の方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１から１０のいずれかに記載の
    方法で操作する人工腎臓において、 一方で少なくとも１個のセンサ（Ｄe ）を備え、かつ血
    液透析器（４）の第１区画（３）に接続する流入側配管
    （８）と、他方では少なくとも１個のセンサ（Ｄs ）を
    備え、かつ体外の血液循環用回路（７）に接続する第２
    区画（５）から半透膜（６）で分離する前記第１区画の
    出口に接続する流出側配管（９）と、を備える透析液回
    路（１）と、 前記透析液を置換するための手段（１１、１２）と、 前記各センサに接続して前記各センサの校正係数を定義
    する測定および制御装置（２）と、を含む人工腎臓であ
    って、 前記透析液回路（１）は、 前記流入側配管（８）をバイパスする上流側分岐配管
    （１３）と、前記流出側配管（９）をバイパスする下流
    側分岐配管（１４）とであって、前記流入側および流出
    側センサと同種類の少なくとも１個の補助センサ（Ｄa
    ）を設ける共通の部分（１５）を備えたバイパス分岐
    配管と、 前記制御装置（２）で制御され、前記透析液を前記一方
    のまたは他方のバイパス配管のどちらかに循環させる閉
    塞手段（１７，１８，１９，２０）と、を含み、 前記制御装置（２）は、 前記流入側および流出側センサの校正係数（Ｋi ）の前
    記訂正段階（Ｐｈei、Ｐｈsj）の所要時間（Ｔei、Ｔe
    j）および周波数を決定する手段と、 各訂正段階中に、前記補助センサと流入側センサ、およ
    び前記補助センサと流出側センサの関係にそれぞれ対応
    す前記流入側センサ（Ｄe ）と前記流出側センサ（Ｄs
    ）の補助校正係数（ｋei、ｋsj）を定義する手段と、 前に計算した少なくとも１つの補助流入側係数（ｋei）
    または流出側係数（ｋsj）によって前記校正係数（Ｋi
    ）を訂正する手段と、を含むことを特徴とする人工腎
    臓。
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