JP3553637B2 - 無菌の発熱要素排除の流体を注入する装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は濾過によって得た無菌の発熱要素排除の流体を注入する装置、およびこれに使用されるフィルターの保全を検査する方法に関する。
【０００２】
本発明による注入装置は、
多孔質膜で分けられた第１および第２区画を有し、第１区画は濾過すべき流体の供給源に連結できる入口を有し、第２区画は注入チャンネルに連結される出口を有する少なくとも１つのフィルター、
このフィルターを通して注入チャンネルに流体を循環させる手段、および
このフィルターの保全を検査する手段を含んで構成される形式のものである。
【０００３】
【従来の技術】
このような装置は米国特許第４７０２８２９号に血液濾過設備と組み合わせて記載されている。その装置では、第１フィルターの第１区画は疎水性のマイクロフィルターで大気と遮断されたベントを備えており、第２フィルターを経て透析回路の供給チャンネルに連結されている。作動の間、注入チャンネルは患者に連結された浄化血液の戻りチャンネルにおける気泡トラップに連結される。
【０００４】
フィルターの保全はその設備の運転期間以外において検査される。このためには、透析装置が透析流体回路から取り外され、透析流体回路が閉回路を形成するように連結される。また、注入チャンネルは透析流体回路に連結される。その後透析流体が透析流体回路から圧送され、これにより空気が第１フィルターのベントを通して連通したフィルターの区画内に侵入する。透析流体は連通したフィルターの区画が空気で満たされるまで、また回路に定めたサブ圧力が発生するまで圧送される。回路圧力が測定されるのであり、膜が完全であれば空気はそれを通過出来ず、また圧力は一定に保持される。
【０００５】
フィルターの保全を検査するこの方法は処理期間以外においてだけ使用できるという欠点を有する。更に、疎水性のマイクロフィルターにより大気から遮断されたベントを備えた第１区画を有する特定のフィルターを使用することが要求される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、使用時にフィルターを検査できる上述した形式の注入装置を提供することである。
【０００７】
【課題を達成するための手段】
この目的を達成するために、フィルターの保全を検査する手段が本発明により提供されるのであり、この手段は、
バクテリアおよび発熱要素を引き止めることができ、注入チャンネルに配置される第２フィルターと、流体の注入時に第２フィルターの詰まりを検出する手段とを有する。第２フィルターは、主フィルターの破壊が該第２フィルターの早期の詰まりをもたらすことを保証するために十分に小さな膜表面積を有する。
【０００８】
本発明の特徴によれば、第２フィルターの詰まりを検出する手段は、
第２フィルターの両側の圧力差を測定する手段、および
測定した圧力差を閾値と比較する手段、また適当とされるならば、
測定圧力差が閾値に達したときに警報を初する手段を含んで構成される。
【０００９】
本発明はまた、連続的に患者に注入することを意図された流体を無菌且つ発熱要素排除の状態にするために使用され、多孔質膜で分けられた第１および第２区画を有し、第１区画は濾過すべき流体の供給源に連結できる入口を有し、第２区画は注入チャンネルに連結される出口を有してなる主フィルターの保全を検査する方法であって、
注入導管に第２フィルターを配置し、および
注入時に注入ラインにおいて第２フィルターの詰まりによる影響を受ける例えば第２フィルターの両側の圧力差のようなパラメータの値を測定する諸段階を包含する。
【００１０】
本発明の１つの特徴によれば、この方法はパラメータの測定値を閾値と比較する段階を付加的に含む。この閾値は、例えば注入流体の流量または温度、またはこれらの２つの特性の関数として選択される。例えば、この閾値は流体の注入開始時のパラメータ測定値に実質的に等しく選択されることもできる。
【００１１】
本発明の他の特徴によれば、この方法はパラメータの測定値が閾値に達したときに警報を発するか、注入を停止する段階を付加的に含む。
【００１２】
本発明の他の特徴および利点は以下の説明を読むことで明らかになろう。
【００１３】
図面に示された血液濾過設備は、血液の透析または限界濾過を可能にする半透膜４で２つの区画２、３に分けられた交換器すなわち血液濾過装置１を含んでなる。区画２は体外血液回路の一部を構成しており、この体外血液回路は血液を患者（図示せず）から血液フィルター１へ運ぶことを意図する抜き出しチャンネル５、並びに血液フィルター１から患者へ処理済み血液を運ぶことを意図する戻りチャンネル６を含んで構成される。この抜き出しチャンネル５は循環ポンプ７を備えている。戻りチャンネル６は気泡トラップ８を備えている。
【００１４】
区画３は透析流体の循環を意図されている。この区画は第１循環ポンプ１３を備えた供給チャンネル９を経て透析流体の発生装置１１に連結される入口を有する。この区画３は第２循環ポンプ１４を備えた排出チャンネル１０を経て使用済み流体用の排出部材１２に連結される出口を有する。
【００１５】
いま説明した血液濾過設備は、透析流体を濾過して得た無菌且つ発熱要素排除の流体を注入する装置を備えている。この装置は、透析流体におけるバクテリアおよび発熱要素を引き止めることのできる多孔質膜１８で分けられた第１および第２区画１６、１７を有する主フィルター１５を含む。第１区画１６は、第１ポンプ１３と血液フィルター１との間でチャンネル１９を経て透析流体供給チャンネル９に連結される入口を有する。第１区画１６はチャンネル２０を透析流体の排出チャンネル１０に連結される出口を有し、このチャンネル２０は血液フィルター１と第２循環ポンプ１４との間で排出チャンネル１０に連結される。第２区画（１７）は注入チャンネル（２２）に連結される出口を有する。チャンネル２０にはバルブ２１が配置され、そのバルブは周期的に開いて未濾過流体が膜表面を接線方向に一掃することで膜１８の浄化を可能にする。
【００１６】
主フィルター１５の第２区画１７は注入チャンネル２２を経て体外血液回路の戻りチャンネル６の気泡トラップ８に連結される出口を有する。循環ポンプ２３が注入チャンネル２２に配置される。
【００１７】
本発明によれば、この注入装置は血液濾過時に主フィルター１５の保全を検査できるようにする手段を含む。この検査手段は、バクテリアおよび発熱要素を引き止めることができ且つまた注入ポンプ２３と気泡トラップ８との間で注入チャンネルに配置された第２フィルター２４、および第２フィルター２４の各側で注入ライン２２に連結される２つの圧力センサー２５、２６を含んで構成される。この２つの圧力センサー２５、２６からの信号は制御ユニット２７に与えられ、このユニットが連続的または周期的に圧力差を計算してそれを閾値と比較する。主フィルター１５の膜１８が最初に損傷されると、またはフィルターの使用中に破けると、バクテリアおよび発熱要素が注入ライン２２に侵入し、これらは第２フィルター２４により止められる。この詰まりは第２フィルター２４の両側の圧力差を増大させる。この差が予め定められている閾値に達すると、制御ユニットは警報手段２８を作動させ、ポンプ２３を停止させる。警報の発生および注入ポンプ２３の停止は２つの異なる閾値でも行える。
【００１８】
第２フィルター２４は約０．４５μｍより小さい、好ましくは約０．２０μｍ〜約０．２４μｍの多孔質膜を有する。この膜表面は約１〜約５０ミリリットル／分とされ得る注入流量の関数として選択される。注入ラインに大きな水頭損失を生じないと同時に、主フィルター１５の破壊が第２フィルター２４の早期の詰まりをもたらすことを保証するために十分に小さな膜表面積を与えることが第２フィルターに重要なことである。
【００１９】
例として、１ミリリットル／分程度の流量に関しては直径が１３ミリメートルのフィルターを、また約２０ミリリットル／分の流量に関しては直径が２５ミリメートルのフィルター（カンパニー・ミリポールにより製造されているマイレックスＧＶフィルター、ＰＶＤＦの親水性の膜は０．２２μｍの多孔質を有している）を使用することが可能である。
【００２０】
与えられたフィルター寸法に関して、上述した閾値は流体流量の関数として選択され、適当であればその温度の関数、すなわちその粘性の関数としても選択される。例えば閾値として、注入開始時の第２フィルターの両側の圧力差を採用することができる。
【００２１】
このように説明した装置の機能は次の通りである。患者を体外血液回路に連結した後ポンプ７が作動され、患者から連続的に抜き出される血液は血液フィルター１内で膜４と接触して循環される。透析流体発生装置１１により準備された透析流体はポンプ１３、１４によりチャンネル９、１０および血液フィルター１の区画３内を循環される。血液フィルター内では、半透膜４を横断して血液と透析流体との間で交換が行われる。この交換は、先ず第１に血液および透析流体中の溶質濃度差による拡散現象によるのであり、透析流体には血液の浄化が望まれる特定の物質（尿素、クレアチニン）がない。更に交換は膜両側に発生する圧力の差によって生じた環流現象による。血液および透析流体の循環の条件は、血液区画内の圧力が透析流体区画内の圧力より大きくなるように、従来通りに選択される。従って、プラズマ状の流体の一部は限界濾過により膜１８を通過し、これは血液の良好な浄化を可能にする。
【００２２】
血液の限界濾過を行うために必要な圧力条件は、透析流体を循環させるポンプ１３および１４を等流量で作動させ、注入装置を機能させることで達成される。透析流体回路において吸入を行う注入ポンプ２３は所望される部分真空を発生させる。このような作動条件の下で、限界濾過されたプラズマ状の流体は患者に注入された同量の置換流体で置換される。
【００２３】
注入ポンプ２３によりチャンネル９内に吸入された透析流体は主フィルター１５の膜１８を通過することで濾過される。膜１８は透析流体のバクテリアおよび発熱要素を引き止めることができ、従ってこの透析流体は体外血液回路に注入できる。血液中に注入される前に、この置換流体は第２フィルター２４を通過し、このフィルターは前述したように主フィルターの保全を検査する手段の部材として特別に機能することに加えて、患者に対するバクテリアおよび発熱要素の注入を防止することから、主フィルター１５の破壊が生じた場合における重要な安全部材をも構成する。
【００２４】
本発明によれば、このような出来事は圧力センサー２５および２６が発する情報により検出される。事実、主フィルター１５の保全に欠陥がある場合、このフィルターで引き止めることのできない望ましくない要素は第２フィルター２４により止められ、第２フィルターは表面積が小さいので迅速に詰まりを生じる傾向を見せる。この第２フィルター２４の詰まりは、注入ポンプ１８の出力が一定に保持されるならば、第２フィルター２４の両側の圧力の差を高めることになる。
【００２５】
血液濾過の作動中に、圧力センサー２５および２６は制御ユニット２７に瞬時の圧力値に対応する信号を与える。制御ユニット２７は圧力差を計算し、予め定められた閾値と比較して保存される。この圧力差が閾値に達すると、制御ユニット２７は警報手段２８を作動させる。制御ユニット２７は注入ポンプ２３の停止を付随的に行う。前述したように、２つの異なる閾値、すなわち第一の値は第２フィルター２４の僅かな詰まりに対応して警報を発する基準として作用し、第２の閾値は第２フィルター２４の更に実質的な詰まりに対応して注入ポンプ２３の停止を行う基準として作用するように閾値を選択することが可能である。
【００２６】
また、圧力差の瞬時の値を閾値と比較することの代わりに、或時間にわたって圧力差の値の平均をとり、得られたこの平均値を閾値と比較することも可能である。これは、第２フィルター２４が詰まったわけでなく注入ポンプ２３の機能によって生じる圧力変動を考慮できるようにする。
【００２７】
マイクロフィルターの両側の圧力差は注入ポンプ２３により与えられる流量に応答するので、注入ポンプ２３の流量が変化したときに閾値を変化させることが望ましい。これは、閾値とポンプ２３の流量との間に存在する関係を制御ユニット２７に与えることで達成できる。従って、制御ユニット２７はポンプ２３の流量に関係する情報をその後受けて、ポンプ流量における変化の関数として閾値を変更することができる。
【００２８】
前述したように、いま説明した作動モードにより、限界濾過によって患者から抜き出されたプラズマ状の流体の量は体外血液回路に注入された置換流体の等量で補償される。患者の重量を減らすこと、すなわち注入される置換流体よりも大量のプラズマ流体を抜き出すことがしばしば望まれる。この場合、血液フィルター１の上流側に配置された透析流体ポンプ１３の流量よりも流量が大きくなるように血液フィルター１の下流側に配置された透析流体ポンプ１４を調整することが十分である。この２つの流量の差が重量減少率に等しくなる。
【００２９】
本発明はここに説明した実施例に限定されるものではない。特に、本発明による注入装置は血液濾過設備と組み合わせて説明されたが、この装置は全体として独立して使用できる。透析流体発生装置により準備された透析流体の代わりに、この使用される流体は例えば水と、所望の電解質、適当とされるならば所望のプロテインを含有する濃縮溶液とを計量混合することで準備される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による注入装置を含む血液濾過設備の簡単化した概略を示す線図。
【符号の説明】
１ 血液フィルター
２、３ 区画
４ 半透膜
５ 抜き出しチャンネル
６ 戻りチャンネル
７ 循環ポンプ
８ 気泡トラップ
９ 供給チャンネル
１０ 排出チャンネル
１１ 透析流体発生装置
１２ 排出部材
１３ 循環ポンプ
１４ 第２循環ポンプ
１５ 主フィルター
１６、１７ 区画
１８ 多孔質膜
２０ チャンネル
２２ 注入チャンネル
２３ 循環ポンプ
２４ 第２フィルター
２５、２６ 圧力センサー
２７ 制御ユニット
２８ 警報手段

Claims (15)

1. 多孔質膜（１８）で分けられた第１および第２区画（１６、１７）を有し、第１区画（１６）は濾過すべき流体の供給源（１１）に連結できる入口を有し、第２区画（１７）は注入チャンネル（２２）に連結される出口を有する少なくとも１つの主フィルター（１５）、
   主フィルター（１５）を通して注入チャンネル（２２）に流体を循環させる手段（２３）、および
   主フィルター（１５）の保全を検査する手段を具備し、
   前記検査する手段が、バクテリアおよび発熱要素を引き止めることができ、注入チャンネル（２２）に配置される第２フィルター（２４）と、流体の注入時に第２フィルター（２４）の詰まりを検出する手段（２５、２６、２７）とを有し、
   前記第２フィルター（２４）が、主フィルター（１５）の破壊が該第２フィルター（２４）の早期の詰まりをもたらすことを保証するために十分に小さな膜表面積を有することを特徴とする無菌の発熱要素排除の流体を注入する装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、第２フィルター（２４）の詰まりを検出する手段が、
   第２フィルター（２４）の両側の圧力差を測定する手段（２５、２６）、および
   測定した圧力差を閾値と比較する手段（２７）を含んでなることを特徴とする無菌の発熱要素排除の流体を注入する装置。
3. 請求項２に記載の注入装置であって、測定した圧力差が閾値に達したときに警報を発する手段（２８）を付加的に含んで構成されたことを特徴とする無菌の発熱要素排除の流体を注入する装置。
4. 請求項１に記載の注入装置であって、流体の供給源が透析流体発生器（１１）であることを特徴とする無菌の発熱要素排除の流体を注入する装置。
5. 請求項１に記載の注入装置であって、注入ライン（２２）が体外血液回路に連結できることを特徴とする無菌の発熱要素排除の流体を注入する装置。
6. 請求項１に記載の注入装置であって、主フィルター（１５）の第１区画（１６）が、注入時に第１区画を通して膜（１８）に接線方向に循環される濾過されるべき流体による膜（１８）の浄化を可能にするために、排出チャンネルに連結できる出口を含んでいることを特徴とする無菌の発熱要素排除の流体を注入する装置。
7. 請求項２に記載の注入装置であって、第２フィルター（２４）が約０．４５μｍより小さい多孔質を有していることを特徴とする無菌の発熱要素排除の流体を注入する装置。
8. 請求項７に記載の注入装置であつて、第２フィルター（２４）が約０．２０μｍ〜約０．２４μｍの間の多孔質を有していることを特徴とする無菌の発熱要素排除の流体を注入する装置。
9. 連続的に注入することを意図された流体を無菌且つ発熱要素排除の状態にするために使用され、多孔質膜（１８）で分けられた第１および第２区画（１６、１７）を有し、第１区画（１６）は濾過すべき流体の供給源（１１）に連結できる入口を有し、第２区画（１７）は注入チャンネル（２２）に連結される出口を有してなる主フィルター（１５）の保全を検査する方法であって、
   主フィルター（１５）の破壊が第２フィルター（２４）の早期の詰まりをもたらすことを保証するために十分に小さな膜表面積を有する前記第２フィルター（２４）を注入導管（２２）に配置する段階と、
   注入時に注入ラインにおける第２フィルター（２４）の詰まりによる影響を受けるパラメータの値を測定する段階とを包含することを特徴とする方法。
10. 請求項９に記載の方法であって、パラメータが第２フィルター（２４）の両側の圧力差であることを特徴とする方法。
11. 請求項９に記載の方法であって、パラメータの測定値を閾値と比較する段階を付加的に含むことを特徴とする方法。
12. 請求項１１に記載の方法であって、閾値が注入流体、流量、および温度の特性の少なくとも１つの関数として選択されたことを特徴とする方法。
13. 請求項１１に記載の方法であって、閾値が流体の注入開始時のパラメータ測定値に実質的に等しく選択されたことを特徴とする方法。
14. 請求項１１に記載の方法であって、パラメータの測定値が閾値に達したときに警報を発する段階を付加的に含むことを特徴とする方法。
15. 請求項１１に記載の方法であって、パラメータの測定値が閾値に達したときに注入を停止する段階を付加的に含むことを特徴とする方法。

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