JP3379794B2

JP3379794B2 - 血液透析装置

Info

Publication number: JP3379794B2
Application number: JP19695093A
Authority: JP
Inventors: 猛柴田; 博之鈴木; 敏之中間; 利雄五津
Original assignee: DKK TOA Corp
Current assignee: DKK TOA Corp
Priority date: 1993-07-14
Filing date: 1993-07-14
Publication date: 2003-02-24
Anticipated expiration: 2018-02-24
Also published as: JPH0724063A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透析器（ダイアライザ
ー）を用いて、血液中から尿毒素、電解質などのような
老廃物と共に、血液中の余分の水分を除去する血液透析
装置に関するものであり、特に、人工透析における除水
速度を、所定の除水速度関数に従って除水を開始してか
らの経過時間と共に制御することを特徴とする血液透析
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】血液透析方法について概略説明すると、
透析器に血液回路を介して血液が送り込まれ、一方、透
析器には透析液回路とが接続されて、透析液が供給され
る。透析器は、内部に半透膜を備えており、血液回路か
らの血液と透析液回路からの透析液とがこの半透膜を介
して接している。

【０００３】血液中の、尿素窒素、クレアチニン、尿酸
などの尿毒素、或は、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｐなどの電解質
等とされる老廃物が血液中から透析液中へと除去され
る。しかしながら、血液中の水分は、血液と透析液の浸
透圧が大略同じなので、浸透圧差では除去されない。そ
のために、透析液回路に除水ポンプを設け、透析器内に
おいて、透析液側を血液側に対して減圧状態とし、限外
濾過により血液中の水分を半透膜を介して透析液中へと
「除水」することが行なわれている。

【０００４】通常、このような、人工透析における血液
中から水分を除去する除水操作は、目標除水量Ｕ（ｍ
ｌ）を、除水を行なう総時間Ｔ（分）で割ることによっ
て得られる平均除水速度Ｖ_C （ｍｌ／時間）にて行なわ
れている。つまり、除水ポンプは、透析開始時から透析
終了時まで一定の作動条件で運転されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らの研究実験の結果によると、患者の血液中に過剰の
水分が多く含まれている透析治療の初期においては、上
述のように、一定の除水速度Ｖ_C で除水しても何らの問
題はないが、透析治療の後半になると、過剰水分が少な
くなり、透析治療初期の除水速度Ｖ_C で除水を行なった
場合には、患者にとって負担となり、例えば、血圧降
下、頭痛、吐き気、嘔吐といった症状が発生することが
分かった。

【０００６】従って、本発明の目的は、血圧降下、頭
痛、吐き気、嘔吐といった症状を発生することなく、つ
まり、患者に何らの負担を与えることなく、効率良く除
水を行なうことのできる血液透析装置を提供することで
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
血液透析装置にて達成される。要約すれば、本発明の一
態様によれば、送液ポンプ手段を備え透析器に透析液を
供給するための透析液供給回路と、廃液ポンプ手段を備
え前記透析器から廃液を排出するための廃液排出回路
と、前記廃液ポンプ手段と並列にて前記廃液排出回路に
接続された除水ポンプ手段とを有する血液透析装置であ
って、前記除水ポンプ手段は、目標除水量（Ｕ）と、除
水を行なう総時間（Ｔ）と、除水を開始してからＴ時間
後の最終除水速度（Ｖｅ）とから未知の定数が予め決定
された除水速度関数ｆ（ｔ）に従って、除水を開始して
からの経過時間（ｔ）と共にその廃液排出量が制御さ
れ、前記除水速度関数ｆ（ｔ）は、

【数７】ｔ：除水を開始してからの経過時間Ｖｔ：除水を開始してからの経過時間（ｔ）における除
水速度（ｍｌ／時間）ここで、ａ、ｂは、目標除水量Ｕ（ｍｌ）、除水に要す
る総時間Ｔ（時間）、最終除水速度Ｖｅ（ｍｌ／時間）
を設定することにより決められる定数であり、

【数８】Ｖｅ：除水終了時（ｔ＝Ｔ）における最終除水速度（ｍ
ｌ／時間）Ｖｓ：除水開始時（ｔ＝０）における初期除水速度（ｍ
ｌ／時間）であって、又、Ｖｓ（初期除水速度）は、目標除水量Ｕ
（ｍｌ）を元に算出され、

【数９】にて表されることを特徴とする血液透析装置である。

【０００８】本発明の他の態様によれば、送液ポンプ手
段を備え透析器に透析液を供給するための透析液供給回
路と、廃液ポンプ手段を備え前記透析器から廃液を排出
するための廃液排出回路と、前記廃液ポンプ手段と並列
にて前記廃液排出回路に接続された除水ポンプ手段とを
有する血液透析装置であって、前記除水ポンプ手段は、
目標除水量（Ｕ）と、除水を行なう総時間（Ｔ）と、除
水を開始してからＴ時間後の最終除水速度（Ｖｅ）とか
ら未知の定数が予め決定された除水速度関数ｆ（ｔ）に
従って、除水を開始してからの経過時間（ｔ）と共にそ
の廃液排出量が制御され、前記除水速度関数ｆ（ｔ）
は、

【数１０】ｔ：除水を開始してからの経過時間Ｖｔ：除水を開始してからの経過時間（ｔ）における
除水速度（ｍｌ／時間）ここで、ａ、ｂは、目標除水量Ｕ（ｍｌ）、除水に要す
る総時間Ｔ（時間）、最終除水速度Ｖｅ（ｍｌ／時間）
を設定することにより決められる定数であり、

【数１１】Ｖｅ：除水終了時（ｔ＝Ｔ）における最終除水速度（ｍ
ｌ／時間）Ｖｓ：除水開始時（ｔ＝０）における初期除水速度（ｍ
ｌ／時間）であって、又、Ｖｓ（初期除水速度）は、下記式

【数１２】にて表される目標除水量Ｕ（ｍｌ）を満足せしめる時の
値とされることを特徴とする血液透析装置。

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【実施例】以下、本発明に係る血液透析装置を図面に則
して更に詳しく説明する。

【００１３】図１に、本発明に従った血液透析装置の一
実施例の概略構成を示す。本実施例にて、血液透析装置
は、透析器１を備え、この透析器１には、血液回路２と
透析液回路４とが接続される。透析液回路４は、透析器
１に透析液を供給する透析液供給回路４Ａと、透析器１
から透析後の透析液、つまり廃液を器外へと排出するた
めの廃液排出回路４Ｂとを有する。

【００１４】透析器１は、内部に半透膜１Ａを備えてお
り、血液ポンプ６にて血液回路２を介して送給された血
液と、送液ポンプ８にて透析液供給回路４Ａを介して透
析器１へと供給された透析液とがこの半透膜１Ａを介し
て接している。透析器１へと供給された透析液は、廃液
ポンプ１０にて廃液排出回路４Ｂを介して透析器外へと
排出される。本実施例にては、血液は透析器１にて下方
から上方へと流動し、透析液は上方から下方へと流動す
るように図示されているが、これに限定されるものでは
ない。

【００１５】又、透析液回路４に設けられた送液ポンプ
８と廃液ポンプ１０とは、例えば複式ポンプにて構成さ
れるように、送液ポンプ８の送給液量と廃液ポンプ１０
の排出液量とが実質的に同じとされ、透析器１内へと送
給した液量だけが透析器１から排出される。

【００１６】斯かる構成にて、血液中の、尿素窒素、ク
レアチニン、尿酸などの尿毒素、或は、Ｎａ、Ｋ、Ｃ
ａ、Ｐなどの電解質等は、半透膜１Ａを介して、血液中
から透析液中へと除去され、これら成分を含んだ透析液
は、廃液として排出回路４Ｂを介して廃液ポンプ１０に
より器外へと排出される。

【００１７】一方、上述したように、血液中の水分は、
血液と透析液の浸透圧が大略同じなので、浸透圧差では
除去されず、そのために、一般に、透析液回路４の排出
側回路４Ｂに廃液ポンプ１０と平行に除水ポンプ１２を
接続し、この除水ポンプ１２を作動させることによっ
て、透析器１内において透析液側を血液側に対して減圧
状態とし、限外濾過により血液中の水分を半透膜１Ａを
介して透析液中へと吸い込む、所謂「除水」が行なわれ
る。このときの除水量、即ち、除水速度Ｖ（ｍｌ／時
間）は、除水ポンプ１２の運転状態を制御することによ
って任意に変更することができる。

【００１８】本発明に従えば、血液の人工透析における
除水速度（Ｖ）は、除水を開始してからの経過時間
（ｔ）を変数とする除水速度関数ｆ（ｔ）に従って調整
される。そして、この除水速度関数ｆ（ｔ）は、その未
知の定数が、目標除水量（Ｕ）と、除水を行なう総除水
時間（Ｔ）と、除水を開始してからＴ時間後の最終除水
速度（Ｖ_e ）とにて予め決定される。

【００１９】つまり、本発明によれば、図１を参照する
と、キーボード２０のスイッチを操作することにより、
患者の目標除水量Ｕ（ｍｌ）、総除水時間Ｔ（時間）、
最終除水速度Ｖ_e （ｍｌ／時間）をコンピュータ１００
の演算部１０２に入力する。演算部１０２では、設定さ
れた目標除水量Ｕ、総除水時間Ｔ、最終除水速度Ｖ_eに
て除水速度関数ｆ（ｔ）の定数が決定される。

【００２０】次に、除水操作が開始されると、除水経過
時間（ｔ）がコンピュータ１００に入力され、除水速度
関数ｆ（ｔ）によりそのときの除水速度Ｖ_t を演算す
る。この除水速度Ｖ_t は、演算部１０４にて除水ポンプ
１２の制御変数Ｆ_t へと変換され、除水ポンプ１２の制
御器１０６にその信号を入力する。除水ポンプ１２の、
例えば駆動モータＭの回転数が制御され、その廃液排出
量、即ち、透析器１における除水速度Ｖが制御される。

【００２１】次に、本発明を実施例について更に詳しく
説明する。

【００２２】実施例１この実施例によると、除水速度関数ｆ（ｔ）は、図２及
び下記式（１）にて表されるものとした。

【００２３】

【数１５】Ｖ_t ：除水を開始してからの経過時間（ｔ）における除
水速度（ｍｌ／時間）ｔ：除水を開始してからの経過時間ここで、ａ、ｂは、目標除水量Ｕ（ｍｌ）、除水に要す
る総時間Ｔ（時間）、最終除水速度Ｖ_e （ｍｌ／時間）
を設定することにより決められる定数である。つまり、
図２を参照すると理解されるように、

【００２４】

【数１６】Ｖ_e ：除水終了時（ｔ＝Ｔ）における最終除水速度（ｍ
ｌ／時間）Ｖ_s ：除水開始時（ｔ＝０）における初期除水速度（ｍ
ｌ／時間）である。又、Ｖ_s （初期除水速度）は、患者毎に設定さ
れる、目標除水量Ｕ（ｍｌ）を元に算出され、

【００２５】

【数１７】で表される。

【００２６】目標除水量Ｕは、下記式、

【００２７】

【数１８】ここで、Ｗ₁ ：患者の透析前の体重Ｗ₀ ：ドライウェイト（患者の余分な水分を含んでいな
い体重）Ｃ：除水補正量（飲食による水分摂取量など）にて求められる。

【００２８】例えば、ある特定の患者にとっては、目標
除水量Ｕが２５００ｍｌ、この患者にとって負担となら
ない最終除水速度Ｖ_e が２００ｍｌ／時間、除水に要す
る総時間Ｔを４．５時間とされ、その場合には、式
（４）より、

【００２９】

【数１９】従って、ｂ＝Ｖ_s ＝０．９１又、式（２）より、

【００３０】

【数２０】従って、本実施例における除水速度関数ｆ（ｔ）は、下
記式にて表される。

【００３１】

【数２１】本実施例では、除水開始時より１０秒毎に、この式
（６）に基づいてコンピュータにて除水速度を求め、こ
の除水速度に対応するように、制御器にて除水ポンプを
制御した。その結果、極めて有効に除水を行なうことが
でき、透析治療中、患者に、血圧降下、頭痛、吐き気、
嘔吐といった症状が発生することはなかった。

【００３２】実施例２この実施例によると、除水速度関数ｆ（ｔ）は、図３及
び下記式（７）にて表されるものとした。

【００３３】

【数２２】Ｖ_t ：除水を開始してからの経過時間（ｔ）における除
水速度（ｍｌ／時間）ｔ：除水を開始してからの経過時間ここで、ａ、ｂは、目標除水量Ｕ（ｍｌ）、除水に要す
る総時間Ｔ（時間）、最終除水速度Ｖ_e （ｍｌ／時間）
を設定することにより決められる定数である。つまり、
図３を参照すると理解されるように、

【００３４】

【数２３】Ｖ_e ：除水終了時（ｔ＝Ｔ）における最終除水速度（ｍ
ｌ／時間）Ｖ_s ：除水開始時（ｔ＝０）における初期除水速度（ｍ
ｌ／時間）である。又、Ｖ_s （初期除水速度）は、患者毎に設定さ
れる、目標除水量Ｕ（ｍｌ）を元に算出される。

【００３５】つまり、目標除水量Ｕは、図３にて、除水
速度関数ｆ（ｔ）をｔ＝ｏからｔ＝Ｔにおいて積分した
値であり、次の式（１０）で表される。

【００３６】

【数２４】ここで、上記式（１０）及び式（８）に、Ｖ_s として、
最終除水速度Ｖ_e から例えば０．０１ずつ増加した値を
具体的に代入し、これにより得られた目標除水量Ｕ’
が、所定の目標除水量Ｕとなる時のＶ_s を求める。

【００３７】更に具体的に説明する。本実施例において
も、上記実施例１と同じように、例えば、ある特定の患
者にとっては、目標除水量Ｕが２５００ｍｌ、この患者
にとって負担とならない最終除水速度Ｖ_e が２００ｍｌ
／時間、除水に要する総時間Ｔを４．５時間とすれば、
式（９）及び式（７）より、目標除水量２５００ｍｌと
なる初期除水速度Ｖ_s は、２６００ｍｌ／時間となる。
従って、

【００３８】

【数２５】が得られる。

【００３９】従って、本実施例における除水速度関数ｆ
（ｔ）は、下記式にて表される。

【００４０】

【数２６】

【００４１】本実施例では、除水開始時より１０秒毎
に、この式に基づいてコンピュータにて除水速度を求
め、この除水速度に対応するように、制御器にて除水ポ
ンプを制御した。その結果、極めて有効に除水を行なう
ことができ、透析治療中、患者に、血圧降下、頭痛、吐
き気、嘔吐といった症状が発生することはなかった。

【００４２】上記各実施例では、除水速度関数ｆ（ｔ）
で求められた除水速度に対応するように、除水ポンプ手
段が制御器にて制御されるものとして説明したが、もし
必要ならば、本発明の原理に従えば、除水ポンプ手段に
代えて、或は除水ポンプ手段と共に、透析器における除
水に影響を及ぼし得る他の手段、例えば透析液回路に配
置された送液、廃液ポンプ手段などを、更には、血液回
路に配置した血液ポンプ手段をも制御することができ
る。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る血液
透析装置は、血液の人工透析における除水速度（Ｖ）
を、除水を開始してからの経過時間（ｔ）を変数とする
除水速度関数ｆ（ｔ）に従って調整し、そのとき、除水
速度関数ｆ（ｔ）は、目標除水量（Ｕ）と、除水を行な
う総時間（Ｔ）と、除水を開始してからＴ時間後の最終
除水速度（Ｖｅ）とにて予め決定されたものとされる
ので、血圧降下、頭痛、吐き気、嘔吐といった症状を発
生することなく、つまり、患者に何らの負担を与えるこ
となく、除水を行なうことができるといった特長を有す
る。

【００４４】更に、本発明によれば、除水速度は、自動
計算することができ、計算ミスによる除水不良を起こす
ことが完全に防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る血液透析装置の概略構成図であ
る。

【図２】本発明に係る血液透析装置にて採用し得る除水
速度関数ｆ（ｔ）の一実施例を示す図である。

【図３】本発明に係る血液透析装置にて採用し得る除水
速度関数ｆ（ｔ）の他の実施例を示す図である。

【符号の説明】

１透析器２血液回路４透析液回路４Ａ透析液供給回路４Ｂ廃液排出回路６血液ポンプ８送液ポンプ１０廃液ポンプ１２除水ポンプ２０キーボード１００コンピュータ１０２、１０４演算部１０６制御器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中間敏之埼玉県狭山市大字北入曽613番地東亜電波工業株式会社狭山工場内 (72)発明者五津利雄埼玉県狭山市大字北入曽613番地東亜電波工業株式会社狭山工場内 (56)参考文献特開昭60−241449（ＪＰ，Ａ) 特開平３−133459（ＪＰ，Ａ) 特公平２−8743（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61M 1/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】送液ポンプ手段を備え透析器に透析液を
供給するための透析液供給回路と、廃液ポンプ手段を備
え前記透析器から廃液を排出するための廃液排出回路
と、前記廃液ポンプ手段と並列にて前記廃液排出回路に
接続された除水ポンプ手段とを有する血液透析装置であ
って、前記除水ポンプ手段は、目標除水量（Ｕ）と、除水を行
なう総時間（Ｔ）と、除水を開始してからＴ時間後の最
終除水速度（Ｖｅ）とから未知の定数が予め決定された
除水速度関数ｆ（ｔ）に従って、除水を開始してからの
経過時間（ｔ）と共にその廃液排出量が制御され、前記除水速度関数ｆ（ｔ）は、【数１】ｔ：除水を開始してからの経過時間Ｖｔ：除水を開始してからの経過時間（ｔ）における除
水速度（ｍｌ／時間）ここで、ａ、ｂは、目標除水量Ｕ（ｍｌ）、除水に要す
る総時間Ｔ（時間）、最終除水速度Ｖｅ（ｍｌ／時間）
を設定することにより決められる定数であり、【数２】Ｖｅ：除水終了時（ｔ＝Ｔ）における最終除水速度（ｍ
ｌ／時間）Ｖｓ：除水開始時（ｔ＝０）における初期除水速度（ｍ
ｌ／時間）であって、又、Ｖｓ（初期除水速度）は、目標除水量Ｕ
（ｍｌ）を元に算出され、【数３】にて表されることを特徴とする血液透析装置。
【請求項２】送液ポンプ手段を備え透析器に透析液を
供給するための透析液供給回路と、廃液ポンプ手段を備
え前記透析器から廃液を排出するための廃液排出回路
と、前記廃液ポンプ手段と並列にて前記廃液排出回路に
接続された除水ポンプ手段とを有する血液透析装置であ
って、前記除水ポンプ手段は、目標除水量（Ｕ）と、除水を行
なう総時間（Ｔ）と、除水を開始してからＴ時間後の最
終除水速度（Ｖｅ）とから未知の定数が予め決定された
除水速度関数ｆ（ｔ）に従って、除水を開始してからの
経過時間（ｔ）と共にその廃液排出量が制御され、前記除水速度関数ｆ（ｔ）は、【数４】ｔ：除水を開始してからの経過時間Ｖｔ：除水を開始してからの経過時間（ｔ）における
除水速度（ｍｌ／時間）ここで、ａ、ｂは、目標除水量Ｕ（ｍｌ）、除水に要す
る総時間Ｔ（時間）、最終除水速度Ｖｅ（ｍｌ／時間）
を設定することにより決められる定数であり、【数５】Ｖｅ：除水終了時（ｔ＝Ｔ）における最終除水速度（ｍ
ｌ／時間）Ｖｓ：除水開始時（ｔ＝０）における初期除水速度（ｍ
ｌ／時間）であって、又、Ｖｓ（初期除水速度）は、下記式【数６】にて表される目標除水量Ｕ（ｍｌ）を満足せしめる時の
値とされることを特徴とする血液透析装置。