JP3802497B2 - モジュラー型在宅透析システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は人工腎臓装置、その構成部材およびサブシステム、並びにその操作方法に関するものである。本発明の人工腎臓装置は、たとえば在宅、セルフケア・クリニックまたはナーシング・ホームにおける通常の透析病院外での使用に特に適する。
【０００２】
【従来の技術】
血液透析および腹膜透析を含め透析は、不充分な腎臓機能を有する患者の治療方式である。血液透析においては、血液をポンプで患者から人工腎臓（透析器）に送り、ここで血液中の毒素および過剰の水分を半透膜を介して電解液（透析液）中に濾過する。一般的に使用される形態の透析器は多数の半透性中空繊維膜からなり、これらは透析に用いうる表面積を著しく増大させ、膜に対する拡散および対流を容易化にする。
【０００３】
現存する透析システムは典型的には２つの部分よりなり、すなわち一方は体外血液循環回路からなり、他方は透析液回路もしくは流路からなっている。典型的には、血液循環回路全体は使い捨てであって、次のもので構成されている：（１）動脈および静脈のフィストラ針、（２）動脈側（流入）および静脈側（流出）回路、（３）透析器、（４）生理学的プライミング溶液（生理食塩水）と点滴セット、および（５）抗凝固剤（ヘパリンもしくはクエン酸ナトリウム）と点滴セット。動脈針は患者血液アクセス側から血液にアクセスすると共に動脈側回路に接続され、血液が透析器まで運ばれる。
【０００４】
動脈側回路は典型的には、血液透析装置における回転式もしくは蠕動式血液ポンプにインターフェースするポンプセグメント、透析装置における圧力トランスジューサにインターフェースしてポンプ前および／またはポンプ後の圧力を監視する配管を含む圧力監視チャンバー、生理食塩水および抗凝固剤の注入ポート、並びに血液を抜取り或いは薬物を注入する１個もしくはそれ以上の注入部を備える。
【０００５】
透析器自身は、典型的には半透膜を有する中空繊維の束を包封したケースを備える。血液は中空繊維の内側で循環する一方、透析液は外側で循環して、これら２種の液体は決して直接接触はしない。毒素は血液から拡散して濃度勾配に応じ透析液中に拡散する。患者の血液に含まれる過剰の水分は圧力勾配の結果として透析液に流入する。膜はセルロース誘導体もしくは合成ポリマーから作製される。
【０００６】
静脈側回路および針は新たに透析された血液を透析器から搬出し、患者の循環系に戻す。静脈側回路は人工腎臓装置における他の圧力トランスジューサに通ずる配管を備えた圧力監視チャンバーと、注入部と、空気塞栓が患者に移動するのを防止するための、人工腎臓装置における空気検出装置にインターフェースする配管のセグメントとを備えている。
【０００７】
典型的には、透析液は今日の人工腎臓装置において先ず最初に別途の水処理システムで精製された水と濃縮透析液とを合してオンラインで連続的に調製される。過去数十年にわたり、濃縮透析液は循環系のアシドーシスを抑制するための生理学的緩衝剤として酢酸塩を含む単一の組成物から、緩衝剤として酢酸塩の代わりに重炭酸塩を含む２つの容器により調製されるようになった。２種の比例分配ポンプが必要とされ、第１のポンプは重炭酸塩濃縮物を水と混合する一方、第２のポンプはこの混合物を濃縮電解液と比例配合して最終的な生理学上適合しうる溶液を調製する。
【０００８】
現在の血液透析装置の大部分は、透析器の血液出口側で血液回路と透析液回路とに接続された圧力トランスジューサにより圧力を連続的に監視している。マイクロプロセッサが、膜を介する水の移動量に相関する推定される膜内外圧力（ＴＭＰ、Ｔｒａｎｓｍｅｎｂｒａｎｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を計算する。これら人工腎臓装置はさらに透析器に対し流出入する透析液の量を測定する手段をも備えて、患者から限外濾過により除去される正味の水分量を計算することができる。血液に流入もしくは血液から流出する水分量を膜内外圧力と電子的に比較することにより、このシステムは患者から除去される水分量をシステム中に予めプログラミングされた所定の目標値まで積極的に制御することができる。低水移動性セルロース膜を用いる場合、充分な水除去を達成するためには、透析装置により膜の透析液側に陰圧を発生させなければならない。透析液が透析器を移動する際に吸引力が透析液に加えられるので、透析液を先ず最初に脱気槽で高減圧下に置いて、センサによる限外濾過の計算エラーの原因となると共に透析器の効率を減少させる原因となる気泡が透析器内で発生しないようにしなければならない。他方、高水移動性の合成膜を使用する場合は、しばしば透析液側に陽圧を加えて過度な限外濾過速度を抑制する必要がある。
【０００９】
米国においては殆どの透析器が再使用されている。世界的な傾向は透析器の再使用の方向である。透析器を手動的におよび自動的に再使用するには多くの方法がある。病院においては、同時に多数の透析器を再処理するための特殊な装置が使用されている。
【００１０】
これら方法は、人血に曝される可能性が常に存在すると共に肝炎およびＡＩＤＳが透析者に比較的多いため、無菌環境にて行わねばならない。さらにＯＳＨＡおよびＥＰＡは、使用する有害な滅菌剤および清浄剤により種々の作業環境を規制している。
【００１１】
透析器および回路の再処理は人工腎臓装置上で行うことができる。ボアグ（Ｂｏａｇ）特許（米国特許第４，６９５，３８５号）は透析器および血液回路の清浄装置を開示している。この装置は永久的または半永久的に人工腎臓装置システムに接続される。
【００１２】
最後に、人工腎臓装置の液体回路は定期的に清浄および殺菌せねばならない。これには２つの理由がある。第１の理由は、透析液が滅菌されていないという事実に関する。治療としての透析の開始当初から、透析膜は透析液と血液との間の無菌バリヤとされている。これは細菌の全体については真実と言えるが、過去数年間にわたり合成膜およびそれらのより多孔質の構造の使用により、内生毒素もしくはその成分が膜を透過して患者内の炎症過程を活性化させるという問題が増大している。重炭酸塩を含有する透析液を使用する場合、炭酸カルシウムが必ず沈澱して配管上に蓄積し、したがって酸性溶液で溶解させねばならない。
【００１３】
歴史的に、多くの人工腎臓は、透析液を調製し、これを血液透析器に供給するための比例配分装置を用いている。初期の血液透析には、いわゆるタンクもしくはバッチシステムのみが使用された。人工腎臓装置には大型タンクを設け、精製水を乾燥薬品と予備混合して透析液を調製し、これを加温すると共に透析器の透析液回路に循環させた。重炭酸塩を緩衝剤として使用し、ＣＯ_２ を溶液中にバブリングさせ、あるいは乳酸を溶液に添加して炭酸カルシウム／マグネシウムの沈澱を防止した。非効率的な透析器の場合、１２時間もしくはそれ以上の透析時間がかかった。温かい透析液は細菌増殖に対して格好の培地となった。長い透析処理時間は問題を拡大した。この問題を解消すべく、溶液を必要なときに精製水と濃縮液とから調製するよう比例配分装置が設計された。濃縮液は、重炭酸塩はカルシウムおよびマグネシウムが同じ濃度で存在すればカルシウムとマグネシウムとが共に沈澱する傾向を有するので、生理学的緩衝剤として酢酸塩を含有するようにした。
【００１４】
１９９０年代の中頃には、米国では約１８０，０００人の透析患者が存在し、世界的にはほぼ５００，０００人の透析患者が存在している。これら患者の殆どは血液透析センターで透析を受け、約１７％が在宅腹膜透析を受けており、在宅血液透析は３％未満である。典型的には、センターでの血液透析は１週間につき３回、２〜４時間にわたって行われる。生理学上望ましい１週間当り４回の透析サイクルは毎週３回の透析では耐えられない患者にのみ用いられ、これは一般に心臓血管の不安定に基づく。在宅血液透析も典型的には１週間当り、３回行われる。
【００１５】
１週間当り３回の透析サイクルは殆どの透析センターで標準的なスケジュールであると考えられているが、より短時間の一層頻度の高い透析がより効果的であるという相当な科学的証拠も存在している。正常人の腎臓は連続的に機能して体液全体の容積および代謝廃棄物レベルの緩徐な変化をもたらす一方、毎週３回の透析スケジュールは異常な生理学的変化を与えて患者の肉体に相当なストレスを及ぼす。
【００１６】
センターへの往復および透析過程自身に費やされる時間は、１週間当り３回行う患者では殆ど我慢できる。その結果、体液容積の変動および関連する徴候に耐えられない患者のみがより高い頻度（毎週４回）の透析サイクルに同意する。在宅透析患者には毎週３回より多い高い頻度の透析は、患者に付添って看護する身内およびセットアップや取り外しや清浄の殆どを行う患者に対してより大きなストレスを意味する。したがって、高い頻度（毎週４回もしくはそれ以上）の在宅血液透析は少なくとも従来は広く実施されていなかった。
【００１７】
多くの患者は、３ｋｇ、４ｋｇもしくはそれ以上の液体を透析処理の間に蓄積すれば「乾燥」体重を得るのが極めて困難となる。或る患者（特に心臓病を有する患者）では、僅か２ｋｇの体液増加にも殆ど耐えられない。彼らは透析前に呼吸が短くなり、筋肉収縮し、透析の間に低血圧となり、さらに「吐気」をもよおすと共に極めて弱体となり、「平衡化」して機能を回復するには数時間を要する。毒性の高いカリウムの血清濃度はしばしば危険レベル（７ｍＥｑ／Ｌより大）に達し、特に長時間たった後（週末）の最初の透析に先立ち危険レベルに達する。他の事項については、多くの患者でカルシウムおよびｐＨが透析前に低過ぎるかあるいは透析後に高過ぎるようになる。経験的に多くの血液透析施設では、これら患者は週４回の透析スケジュールにかけられる。
【００１８】
歴史的には、人工腎臓装置を極めて精巧にして透析および少なくとも調製および清浄につき自動化せねばならないという仮定に基づき、人工腎臓装置が開発された。この仮定は、人工腎臓装置のセットアップおよび清浄のための時間が全透析時間に比べて比較的短いような長時間であるが高い頻度でない透析には当てはまる。
【００１９】
より効率的な透析器が最終的に設計され、１回の透析サイクルは徐々に８時間、６時間、５時間、４時間、３時間そして２時間にまで短縮された。極めて効率的な透析器の場合、酢酸塩がこれを代謝する身体の能力を越えて患者に供給され、心臓血管の不安定性をもたらした。この問題の対策は、緩衝剤としての重炭酸塩に戻ることとなったが、比例配分システムの全体的な設計の範疇に入るものである。カルシウムおよびマグネシウムに対する重炭酸塩の化学的な非適合性のため、２台の比例配分ポンプが必要であり、第１のポンプは重炭酸塩濃縮物を水と混合し、第２のポンプはこの混合物を濃縮電解液と比例配分して最終的な化学適合性の溶液を得るためのものである。しかしながら、１〜３時間の短い毎日の透析サイクルはこの比例配分装置を必要としないという可能性をもたらす。
【００２０】
短い毎日の血液透析を透析病院で行う場合、患者に課せられる移動時間、不便さおよび経費は著しく増加する。この種の処置をセンターの多数の通院患者が受ける場合、透析施設のスタッフにも負担がかかる。さらにこのような増加分の透析を行う透析施設の能力も増大せねばならず、資本拡大を必要とする。その結果、患者の家庭がこの透析方式につき望ましい場所となる。
【００２１】
ツワルドウスキー（Ｔｗａｒｄｏｗｓｋｉ）による米国特許第５，３３６，１６５号は、従来の人工腎臓装置に伴う多くの問題を解決するための技術を記載している。この米国特許は、組込み水処理システムとバッチ式透析液の自動調整、自動化された再使用、自動化されたセットアップ、自動化された血液と透析液回路の清浄および殺菌、乾燥した薬品および濃縮薬品を用いることによる貯蔵スペースの減少とを示す血液透析システムにつき記載している。このシステムは在宅透析に適している。
【００２２】
在宅透析が普及しなかった原因の一部は、使用者にとって使いやすく、効率的でありかつ手頃な値段の在宅血液透析システムを生産して患者および患者の家族を時間のかかる面倒な処理前および処理後の在宅血液透析装置のセットアップおよび取り外しを軽減する技術に失敗したことに基づく。本発明の人工腎臓装置は、この状況を軽減すると共に家庭環境における毎日の短時間の血液透析に特に適する血液透析システムを患者に提供する。
【００２３】
本発明は、実質的に全過程を自動化すると共に最小の患者の労力しか必要とせず、コスト上有利であり、移動可能であり、簡単かつ極めて信頼性のある在宅用血液透析システムであって、家庭環境において使用するのに特に適したモジュラー型人工腎臓装置に関するものである。従来技術の在宅血液透析治療装置に伴う労力および消耗品コストを実質的に減少させることにより、本発明は多くの血液透析患者に対して家庭環境にて毎日の短時間の血液透析の可能性を開くことを意図する。これら患者は本発明の実施によりこの透析方式を自ら利用することができ、離れた透析センターまで移動する不便さなしに優れた臨床的利点が得られることが判明した。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明を多くの具体例につき説明するが、全体的特徴において、本発明は、患者インターフェースおよび制御モジュールからの中央コンピュータ制御下で一体化された水処理、透析液調製および体外循環回路モジュールを備える人工腎臓装置に関するものである。人工腎臓装置の水前処理モジュールは家庭内に設置されて家庭の熱水および冷水配管に接続される。水前処理ユニットは温度制御された混合弁と水濾過器と炭素およびできれば他の精製剤もしくは調節剤とを有し、これらは地域の供給水の組成および性質に依存する。さらに残留塩素もしくはクロラミンにつき処理水をサンプリングするための水サンプリングポートを有する減圧弁をも備える。水前処理ユニットは人工腎臓装置に処理水を約３０℃の温度もしくはそれ以下で、ほぼ一定の圧力で供給する。
【００２５】
透析液調製モジュールは実質的に耐圧性のある透析液調製タンクを備えると共に、透析用薬品を透析液調製タンクに自動的に添加する新規かつ効果的な薬品添加および分散サブシステムがタンクに設置されている。薬品添加および分散サブシステムはボトル中に透析用薬品を含んでおり、ボトルの外表面には読取装置用の表示を設ける。患者が間違った薬品ボトルを添加および分散サブシステムに設置すれば、警告を発して使用者はこのボトルを正しいボトルと交換するよう促される。
【００２６】
水処理、透析液調製および体外循環回路の各モジュールの操作は、透析過程の際の信頼性および効率を確保する新規かつ効果的なプロセスコントロール方法を特徴とする。限外濾過システム、透析液フィルタ（または「限外フィルタ／パイロジェンフィルタ」）、透析器、体外循環回路、透析液回路および透析器のクリアランスの信頼性を透析前に自動的に試験する。さらに、重要な圧力センサおよび血液ポンプの検定をも透析前に自動的に行って、その精度を確認する。これらおよび他のプロセスコントロールの特徴を達成すべく、新規かつ効果的なサブシステム、回路およびシステムの各部品が人工腎臓装置の設計に組込まれる。
【００２７】
この装置は、さらに殺菌剤を使用せずに、水処理モジュールを含む装置全体につき精製熱水殺菌を行うことも特徴としている。コンピュータにより制御された熱水殺菌は装置の回路にサーミスタを設置し、水温を監視すると共に工程のフィードバック制御を行う。このシステムは化学薬品による殺菌のバックアップの適応性を特徴とする。
【００２８】
本発明によるこれらおよび他の特徴の結果は極めて効率的、頑丈かつ使用者にとって使いやすい装置となり、最小限の使用者の負担しか必要としない。そのままで、装置は毎日の短時間の血液透析療法に使用するのに特に適している。さらに装置全体は、移動することができ、この装置を従来の透析医院の外部、特に家庭もしくはナーシング・ホームやセルフケア・クリニックで使用するのに特に適せしめる設計上の特徴を有する。さらに、本発明によるプロセスコントロール技術、サブシステムおよび装置の各部品の多くが、たとえば血液透析濾過、血液濾過および腹膜透析など血液透析以外の他の種類の治療法にも（直接的に或いは若干の改変を加えて）適用しうることが注目されよう。
【００２９】
以下、本発明のこれらおよび他の多くの特徴および利点につき詳細に説明する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、本発明による全体的な装置およびシステムの好適な実施形態をブロック図で説明する。モジュラー型人工腎臓装置２２は水前処理モジュール２０から水を受入れる。水前処理モジュール２０およびモジュラー型人工腎臓装置２２は、限定はしないが患者の家庭環境に設置されているものとして示す。水前処理モジュール２０の主たる機能は、家庭水供給源からの水を予め処理すると共に処理水を所定の加温された温度および圧力で人工腎臓装置２２に供給し、システムの廃液と廃水とを人工腎臓装置２２から家庭の排水口まで運ぶことである。人工腎臓装置２２は好ましくはホイール上に設置した移動自在なユニットであって、３種の機能的に異なるモジュール、すなわち水処理モジュール２４と透析液調製モジュールもしくは水調製モジュール２６と体外循環回路モジュール２８とを収容する。透析を必要とする患者（図示せず）を、通常の方法で「動脈側」および「静脈側」と称する２本の血液回路で体外循環回路モジュール２８に接続する。
【００３１】
人工腎臓装置２２はさらに患者インターフェースおよび制御モジュール２５を備え、これは１種もしくはそれ以上の中央処理装置に接続された表示およびタッチスクリーン（または、たとえばキーボードもしくは音声作動システムのような患者による他の入力手段）を備える。インターフェースおよび制御モジュール２５はシステムの操作に関する管理制御を行って人工腎臓装置の現在の状態を表示し、指令や情報を入力するよう使用者を促し、各種のセンサおよびシステムの他の受動部品からデータを受け、これらデータを記憶装置に記録し、人工腎臓装置の作動部品（たとえば弁、ポンプ、ヒーターなど）の操作を制御し、人工腎臓装置における異常もしくは故障状態に対しアラームもしくは他の表示器で患者に警告し、血液透析に関する各パラメータを計算し、さらに下記に詳細に説明する他の仕事をも行う。さらにインターフェースおよび制御モジュール２５には、人工腎臓装置２２が処置中または処置後の患者の透析情報を中央監視ステーションに電子的に（たとえばモデムによって）送信しうる追加のハードウェアー部品をも設けることができる。
【００３２】
Ｉ． 水前処理モジュール２０
図１および図２を参照すると、水前処理モジュール２０はシンク３４の下のキャビネット３２に設置されている（図１）。なお、水前処理モジュール２０は移動可能なユニットとすることもでき、可撓性配管によりモジュール２０を家庭用熱水および冷水に接続する。特に図２を参照して、熱水および冷水は家庭の給水設備から取水すると共に温度制御混合弁３６に供給され、ここで混合され出口ライン３７では２８〜３０℃の一定温度に維持される。適する温度制御混合弁はグローエ（Ｇｒｏｈｅ）社から部品Ｎｏ．３４ ４４８として入手しうる。温水は水圧調整器３８を通過して手動操作弁３９を介し交換自在な一体型水濾過および処理ユニット４０まで移動する。好適な水圧調整器３８はノルグレン（Ｎｏｒｇｒｅｎ）社から入手しうる。
【００３３】
好適な水処理ユニット４０はミリポア（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ）社、部品Ｎｏ．ＭＳＰＢ００１６８のＲＯＰＡＫユニットである。図３を参照すると、水処理ユニット４０は４個のチャンバ４９Ａ〜４９Ｄを内蔵する一体型ハウジング４７を有している。水は給水口４１Ａを介しチャンバ４９Ａに流入する。チャンバ４９Ａには粒子状の濾過剤４２が充填されて、微粒子により水が濾過される。微粒子状の濾過剤４２を通過した後、水はカーボン濾剤４４が充填された第２のチャンバ４９Ｂおよび第３のチャンバ４９Ｃを通過して有機物質および溶解ガスが水から除去される。次いで、水はポリホスフェートの水状態調節剤４３を内蔵する第４のチャンバ４９Ｄに流れ、ポリホスフェートの水状態調節剤を通って出口４５Ａから流出する。ユニット４０におけるカラムもしくはチャンバは、必要に応じ地域の状態に合致するように予め成形することができる。
【００３４】
水は経路４６を介して水濾過ユニット４０から送出されて減圧弁７８に送られ、この弁には経路４６における水中の塩素もしくはクロラミンの存在を試験するための水のサンプルを手動で採取する一体型ポートを備える。出口５０は水の流れを水前処理モジュール２０から人工腎臓装置２２における給水口５２まで可撓性ホース５４により指向させる。水前処理モジュール２０はドレイン入口５６を備えて、人工腎臓装置２２からの流出液を可撓性ホース５８を介して受入れると共にこの流出液をドレイン経路６２と逆止弁ＣＶ３とを介し家庭の排水口６０まで送出する。入口および出口ホース５４、５８を定期的に切り換えて、入口ホース５４に生じうる有機物質の蓄積を防止することが推奨される。何故なら、人工腎臓装置に向かう水は一般に塩素を含有せず、流出液が一定の時間熱いからである。
【００３５】
家庭用の熱水と冷水とを混合する温度制御混合弁３６の設置は多くの利点を与える。給水口５２にて人工腎臓装置２２に投入される水の温度は一定温度（理想的には２８〜３０℃）に制御され維持される。これは、人工腎臓装置２２が冷水を加熱する必要がなく、加熱負荷が最小化されるため、人工腎臓装置２２の電力消費を減少させるものである。さらに温度制御混合弁３６は、逆浸透濾過膜１００（図５）が最も効率的となる温度近くで水を水処理モジュール２４に供給する。これは人工腎臓装置２２中への水の処理量を最大化し、これにより水消費が減少する。温度制御混合弁３６は、水前処理モジュール２０を何らかの理由で使用しなくてもよい場合でも、水処理モジュール２４の入口回路に設置しうることに注目すべきである。
【００３６】
水圧調整器３８は、さらに水をほぼ一定の圧力にて人工腎臓装置２２に供給する。一体的な水サンプリングポートを備える減圧弁７８は、水処理ユニット４０の下流で経路４６から水も取出しうる手段を備え、これにより水中の塩素もしくはクロラミンの存在について水試料の試験を可能にする。サンプリングポートは液体回路から液体試料（すなわち経路４６における水）を、試料を汚染することなしに採取することを可能にする。試料は注射器または他の適する器具で採取される。
【００３７】
一体的なサンプリングポート１３８を備える減圧弁７８を図４Ａに断面図として示す。この減圧弁７８は標準的な調整自在の減圧弁ハウジングよりなり、これはハウジング１３３に対し時計方向もしくは反時計方向に螺着する調整部材１３０を備えることにより、減圧バネ１４４がプラスチックプランジャ１４２および弾性体ダイヤフラム１４０に加える力を調整する。弾性体ダイヤフラム１４０は上側チャンバ１３１に対し下側境界を与える。減圧弁ハウジング部材１３２は液体入口管１３４と液体出口管１３６とを備える。一体的なサンプリングポート１３８はハウジング部材１３２の底部に設けられる。
【００３８】
円筒部材１４６を主流路チャンバ１３７内に設置すると共に、頂部リム１３９をダイヤフラム１４０の底部に対しほぼ同一の高さに位置させることにより、液体が頂部リム１３９を越えて円筒部材１４６中へ流入したり、減圧弁７８における通常の圧力条件下でサンプリングポート１３８から流出するのを防止する。好ましくは、円筒部材を減圧弁のハウジング部材１３２と一体的に形成する。図４Ｃの代案構成においては、円筒部材１４６を別途の部材として形成し、これをサンプリングポート１３８の直ぐ上にてハウジング部材１３２の底部に螺着する。
【００３９】
下側先端１５２と上表面１５４とを備えた円筒プラスチック挿入体１４８を円筒部材１４６内に設置する。挿入体１４８を図４Ｄに斜視図で隔離して示す。挿入体１４８の目的は、サンプリングポート１３８中に挿入された注射器１３５の先端からダイヤフラム１４０の底部に対し力を加えてダイヤフラムを円筒部材１４６の頂部リム１３９より上方へ持上げることにより、液体が頂部リム１３９を越えてサンプリングポート１３８中へ流入させることにある。
【００４０】
図４Ｂは、挿入体１４８が注射器１３５の先端により上部位置まで押圧された際の主流路チャンバ１３７の上部を示す詳細図である。図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、使用者が試料を取出そうとする際、使用者は注射器１３５の先端１５０をサンプリングポート１３８中へ挿入する。注射器１３５の先端１５０は円筒挿入体１４８の下側先端１５２を押圧して、上表面１５４によりダイヤフラム１４０が上方向へ押圧される（図４Ｂ）。チャンバ１３７内の液体は頂部リム１３９を越えて円筒部材１４６の内部領域に流入し（矢印参照）、さらに挿入体１４８を囲む領域１５６に流れ落ち、サンプリングポート１３８中へ流入し、そこから注射器１３５中へ引き抜かれる。
【００４１】
塩素およびクロラミンは血液透析患者に対し高レベルの毒性を有し、したがって透析液に使用する水からこれらを除去することが必須である。水濾過ユニット４０のカーボン濾剤４４はこの種の物質を水経路から除去するが、カーボン濾剤４４がクロラミンもしくは塩素を除去する能力を消耗した場合には、使用者がこの水濾過ユニット４０を交換する必要がある。人工腎臓装置の使用後、使用者は注射器をサンプリングポートに挿入し、水の試料を抜取って、クロラミンもしくは塩素の試験紙を用い、試験紙における色変化が生じたかどうかを検査して塩素物質が試料中に存在するかどうかを調べる。試験紙の適当な購入先はセリム・リサーチ・コーポレーション（Ｓｅｒｉｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）、私書箱４００２、エルクハルト（Ｅｌｋｈａｒｔ）、インジアナ州（Ｉｎｄｉａｎａ）４６５１４−０００２である。
【００４２】
家庭水供給源における塩素もしくはクロラミンの存在は一般に都市の水処理操作に起因する。水前処理ユニット４０のカーボン濾剤４４が適正に働けば、経路４６におけるクロラミン量は一般にゼロとなる。しかしながらカーボンフィルタ４４が消耗すれば、水処理モジュール２４における第２のカーボンフィルタ８８（図５）がクロラミンを水から除去してシステムの安全性を確保する。理想的には、使用者が各透析処置の後に毎日クロラミンを検査して、一次のクロラミン濾剤（たとえば濾剤４４）が消耗した場合に予備の第２の炭素フィルタ８８も消耗状態とならないようにする。
【００４３】
したがって本発明は人工腎臓装置における透析液を調製すべく使用するための水処理方法をも提供し、この方法は塩素除去特性を有する第１のフィルタ（たとえばカーボン濾剤４４）に水を通過させ、濾過水を経路に移送し、この経路から水を取出して定期的に塩素もしくはクロラミンの存在につき取出された水をサンプリングし、塩素もしくはクロラミンの存在により、第１のフィルタの塩素に対する濾過能力が実質的に消耗したことが示され、同様に塩素除去特性を有する第２のフィルタ（たとえばカーボンフィルタ８８）でサンプル箇所よりも下流の水を濾過し、そして、塩素もしくはクロラミンがサンプリング工程で検出された場合には第１のフィルタを交換することを特徴とする。
【００４４】
単一の水濾過ユニット８４（図３Ｂおよび図３Ｃ）を使用する場合（患者が人工腎臓装置２２と共に移動するが水前処理モジュール２０を備えない場合のように前処理なしで）、濾過ユニット８４は流入する水における塩素含有量に応じ２週間までの水前処理の唯一の手段として使用するのに充分な能力を有する。水道水のクロラミン含有量およびカーボン濾剤の濾過能力が既知であれば、濾過ユニット８４の寿命期待推定値がわかり、これに従いユニット８４の予定された交換が可能になる。さらに、逆浸透水の試料を人工腎臓装置２２の透析液調製モジュール２６におけるサンプリングポート、たとえば減圧弁や試料ユニット２１０（図６）で採取して、移動方式でありながら水の塩素を測定するようにすることもできる。
【００４５】
ＩＩ． 水処理モジュール２４
次に図５を参照して、人工腎臓装置２２の水処理モジュール２４を詳細に説明する。水処理モジュール２４は給水口５２に接続された経路７０を備えて、水前処理モジュール２０からの水を受入れる。水処理モジュール２４中への水の流れは弁７２（たとえば、シライ（Ｓｉｒａｉ）社、部品Ｎｏ．Ｄ１１１ Ｖ１４ Ｚ７２３Ａ）、三方弁８３（たとえば、シライ（Ｓｉｒａｉ）社、部品Ｎｏ．３１１ Ｖ１４ Ｚ７２３Ａ）および逆止弁ＣＶ６によって制御される。
【００４６】
三方弁８３は一般に供給経路Ｆと連通した常態閉鎖（ＮＣ）ポートを備え、ポリホスフェート水状態調節剤が存在する場合には、ポリホスフェート水状態調節剤を洗浄する目的で、熱水殺菌に先立ち逆浸透（ＲＯ）膜１００の供給側から限外濾過タンク２４４に水を供給する。供給ループからの全イオン性物質の洗浄は、不溶性化合物の蓄積を回避すると共に逆浸透（ＲＯ）膜の汚染を防止する。
【００４７】
サーミスタ７４（１０キロオーム、サーモメトリックス（Ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｒｉｃｓ）社）および圧力トランスジューサ７６（マイクロスイッチ（Ｍｉｃｒｏｓｗｉｔｃｈ）社、部品Ｎｏ．２６ＰＣ Ｘ−９８７５２−ＰＣ）は経路７２に流入する水の温度および圧力を監視する。逆止弁ＣＶ１を戻し経路７３に設置する。
【００４８】
三方弁８０（たとえば、シライ（Ｓｉｒａｉ）社、部品Ｎｏ．３１１ Ｖ１４Ｚ７２３Ａ）を設けて、ドレイン経路７１および流入経路７０を戻し経路７３を介して接続する。閉鎖状態のポート８１にて水を経路８２に切り換え、第２の水濾過および処理ユニット８４に対する圧力トランスジューサ７６に流すようにする。
【００４９】
第２の水濾過および処理ユニット８４の好適実施例を図３Ｂおよび図３Ｃに示す。水処理ユニット８４は図３Ｂに斜視図で示され、入口および出口（矢印で示す）を備えたキャップＣを有する。このキャップは一般に円筒形状のハウジングＨに螺着され、ハウジングはカーボンおよび微粒子状のフィルタ部材を収容する。ユニット８４の図３Ｂの３Ｃ−３Ｃ線に沿った縦断面図を図３Ｃに示す。キャップＣをＯリングシールＯＲと共にハウジングＨに螺着して、それらの間の漏れを防止する。入口経路８２からの水を、第２の同心的に垂直に配置されたチャンバ８８内に設けられ微粒子フィルタ４２およびカーボンフィルタ４４として機能する能力を有する中央濾過ユニットＦを囲む外周入口チャンバＰに導く。本発明の好ましい実施態様では、カートリッジＦ全体が樹脂と超微粉活性炭から作られた「混練り」型カートリッジである。このカーボン−樹脂の固形のブロックは０．５ミクロン微粒子フィルタとして機能する。好適な「混練り」型フィルタはアメテック（Ａｍｅｔｅｋ）社から入手できるＣＢＣスタイルカートリッジ（ＣＢＣ−Ｓｔｙｌｅ Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ）である。第２の同心的に垂直に配置されたチャンバ８８の内部表面は濾過水を中央放出チャンバＤに流入させうる穴部ＬＨを備えたライニングＬでライニングされる。中央放出チャンバＤは出口と液体連通して水を出口経路９０まで移送する。中央濾過ユニットＦは、頂部および底部にてワッシャーシールＷによりハウジングＨ内に固定保持される。ハウジングＨは好ましくは高温耐性の材料、たとえばＲＹＴＯＮ（登録商標）高温プラスチックで作製される。ユニット８４のフィルタ部材を交換する時点となれば、使用者はキャップＣをハウジングから取外して、フィルタユニットＦをハウジングＨから取り出し、これを新たなフィルタと交換する。コネクタＡおよびＢはユニット８４の迅速な交換を可能にする。
【００５０】
フィルタ８４による処理の後、処理水を導出経路９０に流し、水圧センサ９２（７６と同じ）および侵食性導電セル９４（たとえば、パルサ・フィーダー（Ｐｕｌｓａ Ｆｅｅｄｅｒ）社、部品Ｎｏ．Ｅ−２Ａ）に供給する。導電セル９４は経路９０における水のイオン含有量を測定する。定期的に圧力センサ７６および９２を比較して、フィルタユニット８４の微粒子フィルタ４２の閉塞による交換時点を決定する。
【００５１】
フィルタ８４中にポリホスフェート水状態調整剤が存在しているような別の実施態様では、三方バイパス弁および経路８２と経路９０との間のバイパス経路とをフィルタ８４に対する入口にて経路８２に設け、人工腎臓装置の殺菌サイクルに際し熱水が水濾過および処理ユニット８４を迂回して熱水が処理ユニット８４内のポリホスフェート水状態調節剤の信頼性を阻害しないようにする。ポリホスフェート水状態調節剤は、高温の水に長時間にわたり暴露されると分解することが知られている。弁における常態閉鎖ポートＮＣおよび常態開口ポートＮＯは水前処理モジュール２０から流入水が水濾過および処理ユニット８４を通過することを可能にするが、これらポートの状態が逆転すると水はバイパス経路を介しフィルタ８４を迂回して出口経路９０に達する。
【００５２】
さらに図５を参照して、ポンプ９６（たとえば、プロコン（Ｐｒｏｃｏｎ）社、部品Ｎｏ．ＣＯ１６５０５ＡＦＶおよびボジンモータ（Ｂｏｄｉｎｅ ｍｏｔｏｒ））を経路９０に位置せしめて水を圧力センサ９８を介し逆浸透フィルタ１００（ダウ・フィルムテック（Ｄｏｗ ＦｉｌｍＴｅｘ）ＸＵＳ５０４５４．００フィルタ）に至らしめる。流量制限器９５をポンプ９６に並列に設けてデッドヘッド故障状態を回避する。弁１１２、流量制限器ＦＣ２と逆止弁ＣＶ４とを戻し経路１１０に位置せしめる。調整自在な水圧調整器１１４を高圧弁１１２（シライ（Ｓｉｒａｉ）社、上記と同じ）に並列に位置せしめる。水圧調整器１１４は逆浸透フィルタ１００に逆圧を加えて水を膜に通過させる。高圧弁１１２は水圧調整器１１４に対する流れを迂回させて、所定の操作方式および故障状態での逆圧を最小限にする。流量制限器ＦＣ２は、熱水殺菌に際し詳細に下記するように逆浸透フィルタ１００に対し約１０ｐｓｉ（６８．９ｋＰａ）の逆圧を与える。経路１１０および１１６はドレイン経路であって、逆浸透フィルタ１００により排斥された水を弁８０を介しドレイン経路７１に排水する。
【００５３】
逆浸透ＲＯフィルタ１００を通過する水を経路１０２に通過させ、サーミスタ１０４と導電セル１０６（９４と同じ）とを介し、逆止弁ＣＶ１４を介してドレイン経路１０９および１１６に接続された常態開放ポートＮＯを備える三方弁１０８に通過させる。三方弁１０８の常態閉鎖ポートＮＣが開放されると、逆浸透水は経路１１１を介し透析液調製モジュール２６（図１、図６）まで供給される。これは、導電セル９４と１０６との比較で逆浸透フィルタ１００の適正な機能を確認した際に生ずる。この比較が逆浸透フィルタ１００の不適正な機能を示せば、水を三方弁１０８の常態開放ポートＮＯ並びに経路１０９、１１６および７１を介して排水させる。
【００５４】
経路１０７および逆止弁ＣＶ５はドレイン液の流路を形成すると共に透析液調製モジュール２６から水処理モジュール２４への加熱水の流路を形成する。三方弁８０の状態に応じ、経路１０７からの液体は経路７１もしくは経路７３を介して流動する。水処理モジュール２４における弁ネットワークは、（もし、他の実施態様で望まれるならば）水濾過および処理ユニット８４のバイパスを含めモジュール２４におけるすべての液体通路を介する水の選択的流動を可能にする。さらに逆止弁ＣＶ５は、逆浸透フィルタ１００からの排斥水がドレイン経路７１まで戻る際に水が経路１０７を通過しないよう防止する。
【００５５】
ＩＩＩ． 透析液（もしくは水）調製モジュール２６
次に図６を参照して、透析液調製モジュール２６につき詳細に説明する。透析液調製モジュール２６の全体的機能は透析液を自動的に混合し、調製すると共に溶液を透析器４０４に供給することである。透析液調製モジュール２６は経路１１１（図５）に接続された入口経路２００を備え、濾過水を水処理モジュール２４から弁１０８（図５）を介して受入れる。入口経路２００は水を逆止弁ＣＶ１０を介し薬品混合タンク２０２（好ましくはポリプロピレンで作製される）に運ぶ。薬品添加および分散サブシステム２０４をタンク２０２の側部に取付け、これと液体連通させる。薬品添加サブシステム２０４の充填プラットフォーム２５０を図７Ａ〜図７Ｆに示す。薬品添加サブシステム２０４の薬品投入器２６０を図８Ａ〜図８Ｃおよび図９Ａ〜図９Ｃに示す。薬品容器（理想的にはボトル）２７０を図１０Ａ〜図１０Ｆに示す。
【００５６】
薬品添加および分散サブシステム２０４は好ましくは２個の薬品投入器２６０を備え、そのそれぞれは直ぐ上に設置された個々のバッチ量の透析用薬品を含有する容器２７０を開放するものである。一方の容器２７０は典型的には液状の薬品を含有し、他方は粉末状の薬品を含有する。薬品のバッチを個々のバッチ容器、好ましくはポリエチレンおよび／またはポリプロピレン製ボトル２７０に入れる。タンク２０２が精製水により適正レベルまで満たされた際、薬品投入器２６０はボトル２７０をスパイクで下方から突き刺し、ボトル内の薬品を重力によりボトルから落下させると共に充填プラットフォーム２５０の内部へ濯ぎ込む。以下詳細に説明するように、噴霧器２８５が充填プラットフォーム２５０からタンク２０２中へ薬品を濯ぎ入れ、ここで薬品を水で溶解混合して透析液を調製する。さらに、好ましくはボトル洗浄ノズルを薬品投入器２６０内に設ける。乾燥透析用薬品を含有するボトルの下に配置されたノズルはボトル中へ一連の短い間隔で水を噴出して薬品をボトルから徐々に排出させる。薬品が充填プラットフォーム２５０上で取り出された後、ノズルはボトル２７０内の残留の薬品をボトルから充填プラットフォーム２５０上へ洗出する。第３の薬品投入器２６０および第３の容器２７０を好ましくは充填プラットフォーム２５０の上方に設けることもできる。第３の容器における薬品は典型的には、必要に応じ透析液に添加して透析液の化学特性を調整する塩分とすることができ、あるいは殺菌サイクルに際しタンクに添加される化学清浄剤もしくは殺菌剤とすることができる。第３のボトル２７０のための他の可能な薬品は医薬物およびビタミン並びに他の栄養補給物である。下記するように、好ましくは薬品を含まない熱純水殺菌法を用いて人工腎臓装置２２の液体回路を清浄する。しかしながらある理由から熱水殺菌で充分でなければ、代案法を用い、第３の容器における殺菌剤をタンクに添加し、装置全体に循環させて清浄および／または殺菌を達成することもできる。勿論、必要に応じて他の薬品投入器および容器を充填プラットフォーム２５０の頂部に追加することもできる。
【００５７】
タンク入口管２０３をタンク２０２の底部に設置してタンク２０２の壁部に対し接線方向に水平面で配向させ、流入水をタンク側部の周囲で入口管２０３の配向方向に回動させることにより渦を形成させて水をタンク２０２内で撹拌する。皿洗い噴霧器と同様なスプレーウォッシャー２０５をタンク２０２の上部領域に設け、タンク２０２の清浄およびタンク２０２内の透析用薬品の混合に際し作動させる。スプレーウォッシャー２０５を通過する水の力は、スプレーウォッシャー２０５を回転させて、入口管２０３により形成された渦における水の流れと同方向にタンク２０２中へ水を噴霧する。スプレーウォッシャー２０５と入口管２０３との連携によりタンク２０２内で良好な混合作用をもたらし、充填プラットフォーム２５０からタンク２０２中へ投入された薬品の効果的な分散および溶解を促進すると共に、タンクの底部への薬品の沈降を防止する。
【００５８】
タンク２０２自身は好ましくは軽量で、生物適合性であり化学的に適合性がある滅菌可能かつ実質的に耐圧性（すなわち剛性があり、かつ圧力、温度もしくは他の条件に基づく膨脹もしくは収縮を受けない）の材料で作製され、図６に示した形状のものである。他の形状も勿論可能である。外壁の外側にガラス繊維巻付物で強化した外壁を有するポリプロピレン製のタンクがこれら要件に合致する。ポリプロピレンはその化学的不活性さ、軽量さおよび何らの影響なしに長時間にわたり熱水に暴露しうる能力により選択される。外壁のための他の材料はポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）である。強化用ガラス繊維はタンク２０２の耐圧性（もしくは剛性）を顕著に向上させる。以下詳細に説明するように、タンクの耐圧性は透析に際し患者から除去される体液のリアルタイムの測定を改善するのに重要である。ガラス繊維をタンク２０２の壁部の外面を囲むオーバーラップした斜めの層として巻付け、他の層によりタンク２０２の中間部を水平に巻付ける。適するタンクはオハイオ州のストラクチュラル・ノース・アメリカ（Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ）社から入手しうる。他の可能な強化用繊維、たとえば複合繊維、炭素繊維およびケブラーも適しており、これらは外壁本体自身に一体化させたりあるいは外壁の外側に巻付けたりすることができる。加熱部材をタンク外壁の上部に組込みあるいは巻付けて、下記するように透析液分離技術に役立てることもできる。
【００５９】
圧力トランスジューサＬＴ（マイクロスイッチ（Ｍｉｃｒｏｓｗｉｔｃｈ）社、部品Ｎｏ．２６ＰＣ Ｘ−９８４９３−ＰＣ）を、タンク２０２における水のレベルを決定する目的で経路２０６におけるタンク２０２の底部に設ける。経路２０６のための弁Ｖ１７のＮＯポートが閉鎖されると共に経路２０９におけるＮＣポートが開放された際に、経路２０６は隔離され（静的に、この経路を流過する液体なし）、レベルトランスジューサによりタンク２０２内のレベルを測定することができる。これは、タンク２０２が満たされつつある場合である。タンクの充填および混合に際し、水を経路２０９からＶ１７とＶ９を介しポンプ２１２、弁２２０および２３２、経路２３１を通し、弁Ｖ１５およびタンク２０２内の噴霧器２０５に循環させてタンク２０２の混合を促進する。
【００６０】
タンク２０２は、ポリプロピレン枠を有する平板中に成形されたメッシュフィルタＦＴＢ（１３０μｍ）をタンク２０２の底部に備える。ポンプフィルタＦＰ２（好ましくは５０〜２００μｍ）を脱気経路２０９に設置する。透析液に入りうる空気もしくはガスを、透析液をフィルタＦＰ２を通してポンプ輸送して除去する。フィルタＦＰ２は陰圧を生じて、包蔵された空気を水から逸散させる。
【００６１】
タンク出口経路２０６は透析液をポンプ２１２まで搬送する。薬品が薬品添加サブシステム２０４からタンクに放出され、タンク２０２内で混合されている際、液体の循環は経路２０６を通して行う（脱気経路２０９は静的にする）。
【００６２】
三方弁Ｖ１７を経路２０６と２０９との交差点に設置し、経路２０６もしくは２０９のいずれかを停止させる。ポンプ２１２（たとえば、マイクロポンプ（Ｍｉｃｒｏｐｕｍｐ）社、ＥＧシリーズ、０〜３Ｌ／ｍｉｎ）は溶液を圧力トランスジューサ２１４（マイクロスイッチ（Ｍｉｃｒｏｓｗｉｔｃｈ）社、ＰＮ２６ＰＣ Ｘ−９８７５２−ＰＣ）を介してポンプ輸送する。
【００６３】
再び図６を参照して、三方弁２２０は出口経路２２６および戻し経路２３６を流過する液体の流れを制御する。経路２２６における水もしくは溶液をヒーター装置２２８に供給する。ヒーター装置２２８は温度制御された１３００ワットの流過ヒーターで、たとえば、ヒートロン（Ｈｅａｔｒｏｎ）Ｎｏ．２３９２５ヒーターである。このヒーター装置２２８を用いて透析液を人の温度まで体外循環回路モジュール２８（図１）を通過する際に加熱する。さらにヒーターを用いて水を少なくとも８０℃、好ましくは少なくとも８５℃の殺菌温度まで加熱し、以下詳細に説明するように人工腎臓装置２２の液体流路の水殺菌を行う間、１時間以上にわたりその温度を維持する。
【００６４】
ヒーター２２８を通過した後、水は流量計２４１（たとえば、Ｄｉｇｉｆｌｏｗ（登録商標）ユニット）を通過して経路および安全サーミスタＴＨＳにおける溶液の流量を測定する。第２のサーミスタ２３０を使用して経路２２６における液体の温度を制御する。三方弁２３２はタンク戻し経路２３１および流出経路２３３を通る液体の流れを制御する。たとえば限外フィルタ／パイロジェン除去フィルタ２３４のような透析液フィルタを設けて、透析液から発熱性物質（パイロジェン）および微粒子物質を除去する。好適なフィルタ２３４はＭｉｎｎｔｅｃｈ Ｒｅｎａｇｕａｒｄ（登録商標）パイロジェンフィルタである。透析処理に際し最初にフィルタ２３４を通過することなく透析液が透析液回路４０２に達することはない。三方弁２３６の状態は、液体が限外フィルタ／パイロジェンフィルタ２３４から経路２３８を介して排出するか、あるいは透析液回路入口ライン４０６に流出するかどうかを制御する。
【００６５】
逆止弁ＣＶ１２を経路２３８と２０６との間に設置する。経路２３８と逆止弁ＣＶ１３と弁Ｖ２２とは、限外フィルタ２３４を充填し、透析液を限外フィルタ２３４を介し透析液回路４０２までポンプ輸送する間、空気が限外フィルタ２３４から（すなわちフィルタ２３４における繊維の外側に）流れ出るようにする。
【００６６】
今回、パイロジェン／限外フィルタ２３４の前処理繊維束の信頼性試験につき開発した。限外フィルタ２３４の信頼性は、漏れがないよう確保するのに重要である。パイロジェン／限外フィルタを、この限外フィルタ２３４の「血液」側（すなわち透析器４０４と直接に液体連通する繊維束の内部）で透析前に加圧し、圧力減衰速度を測定する。急速な圧力減衰（すなわちパイロジェン／限外フィルタを加圧しえないこと）はアラームを鳴らしてパイロジェン／限外フィルタ２３４を交換する必要性を患者に警告する。これを行うため先ず最初にパイロジェン／限外フィルタ２３４の血液側から液体を吸引し、吸引はＵＦポンプ２４２を逆方向に作動させて空気を弁２３６、透析液回路４０２におけるバイパス弁４１２および経路４０６を介しパイロジェン／限外フィルタ２３４の空腔もしくは血液側にポンプ輸送させて行った。水がパイロジェン／限外フィルタ２３４の血液側から吸引されると、血液側は加圧を始動する（パイロジェン／限外フィルタ２３４に漏れがないならば）。ＵＦポンプ２４２は、パイロジェン／限外フィルタ２３４が５００ｍｍＨｇに加圧されるまでポンプ輸送する。漏れが存在する場合は、空気がフィルタ２３４の透析液側に漏れる。空気圧を透析液回路４０２における圧力センサ４１０によって測定する。圧力センサ４１０が加圧されなければ重大な漏れが存在する。圧力の緩徐な低下は漏れが存在しないことを示す。パイロジェン／限外フィルタの交換を必要とする漏れを示す減衰速度はフィルタ膜の物理的性質の関数であり、したがってどのフィルタを使用するかに応じて変化する。大抵のフィルタ２３４の場合、フィルタの種類にも関係するが、不合格を示す減衰速度の閾値は１０〜２５ｍｍＨｇ／３０秒より大であると予想される。
【００６７】
さらにパイロジェン／限外フィルタ２３４の加圧はフィルタの最大細孔サイズにも相関しうる。パイロジェン／限外フィルタ２３４をより高い圧力まで加圧すると、最大圧力は、フィルタの細孔における水の表面エネルギーが圧力による力よりも低くなることによる圧力が突然低下するよりも高い圧力に達することになる。最大圧力から細孔サイズを知ることにより、所定のパイロジェンおよび他の物質に対する濾過能力を決定することができる。
【００６８】
図１６を参照して、中央制御モジュールのアナログボード６１４および中央処理装置（ＣＰＵ）６１０は圧力センサ４１０から圧力データを受信することが了解されよう。たとえば減衰の速度がどこで所定の閾値範囲よりも大きくなるかなど漏れを示す圧力測定値はＣＰＵ６１０（または安全ＣＰＵ６１６）により警告を発せしめ、たとえば患者インターフェースにメッセージを発生するかあるいは音響もしくは視覚表示６０４またはブザーを作動させる。
【００６９】
タンク２０２の充填に際し、薬品を添加した後に人工腎臓装置２２はタンク２０２の頂部から導出する経路における液体センサ２８８を監視することにより、タンクに対する水の注入を停止する時点を決定する。液体センサ２８８が液体を検知すると、水の流れが弁１０８（図５）の閉鎖により停止される。
【００７０】
透析器４０４からの古い溶液（すなわち透析器を通過した溶液）の帰還流は戻し経路２４０と弁Ｖ１８と透析液入口２４３とを流過する。弁Ｖ１９、Ｖ１５およびＶ６を閉鎖して透析液を透析液入口２４３に流すようにする。サンプリングポート２１０を備えた一体型減圧弁を、弁Ｖ６に通ずるタンク２０２の頂部にて経路に設置する。
【００７１】
透析液が異なる温度である場合に、透析液の密度差を利用することにより、タンク２０２内の新たな透析液と古い透析液との分離を維持する技術を開発した。本発明の技術はテルステーゲン（Ｔｅｒｓｔｅｇｅｎ ）特許、米国特許第４，６１０，７８２号に記載された技術の改良である。タンク２０２における透析液の調製および混合は２８〜３０℃の温度の透析液で行われる。この温度は好適な実施例において水前処理モジュール２０における温度制御混合弁３８によって制御される。透析に際し透析液をヒーター２２８にて体温（一般に３７℃）まで加熱し、体外循環回路モジュール２８における透析器４０４まで移送する（図１３）。新たな（すなわち新鮮な）透析液をタンク２０２の底部から抜取ると共に、古い透析液はタンク２０２の頂部の入口２４３に約３７℃または恐らくそれより１〜２℃低い温度（これは透析液回路４０２における配管およびハードウェアーでの輻射熱および伝導熱の損失に基づく）で戻される。
【００７２】
「古い」または戻された透析液の乱流を実質的に防止するように（すなわち戻した透析液をタンクの頂部にゆっくり投入して、戻された透析液と新たな透析液とが混合することを防止するように）古い透析液をタンク２０２の頂部に戻す。これを行う好適な方法は、タンク２０２の頂部の中心に円形入口管を設け、これに半径方向内側に指向したチューブに一連の小さい穴を設けることである。戻された透析液が入口管に流入する際、透析液は穴を通ってタンクの頂部のほぼ中心まで穏やかに流れる。代案実施例は、入口２４３を僅か上方かつタンク２０２の側部方向へ指向させることにより僅かな乱流にて戻どされた透析液の投入を行う。戻された透析液は新たな透析液の上方に水温境界層を有する帯域を形成して、２つの帯域における透析液間の温度差（したがって密度差）に基づき戻された透析液と新鮮な透析液とが分離される。透析過程が持続する際、境界帯域は戻された透析液の上方帯域における液体の容積が増加し、新鮮な透析液の容積が減少するにつれてタンク２０２の下方向に移動する。この方法は、上側帯域と下側帯域との間の温度差が少なくとも５〜７℃もしくはそれより大きい時に最良に作用するが、３℃まで低下しても許容しうる。通常、この温度差は透析液が上記したように加熱された時に存在する。
【００７３】
この技術の改良は、１〜２リットルの新たな透析液をタンク２０２内の透析液の温度よりも高く加熱（好ましくは少なくとも５℃）した後に透析を開始し、加熱された透析液をタンクの頂部に実質的な非乱流方式で投入する。これは、古い（使用済み）透析液がタンク中へ投入される際に、古い透析液は上側領域に流入して、さらに古い透析液と新たな透析液との実質的混合の傾向を最小化させるような温度差の帯域を確立する。この加熱はヒーター２２８により行うことができ、加熱された透析液の戻しは弁２３２と戻し経路２３１と弁Ｖ１８とによって行われる。弁Ｖ６、Ｖ１５および弁２３６と２３２とのＮＯポートは閉鎖して、加熱された透析液をタンク２０２に流れるようにする。
【００７４】
タンク２０２内の戻された透析液と新鮮な透析液との分離は多数の利点を与える。第１に、これは使用すべき閉鎖ループの限外濾過制御法を可能にする。第２に、患者から透析される液体を他の溶液とは分離してタンク２０２に集め、古い透析液をサンプリングして測定すると共に窓もしくはサンプリングポートによりタンク内を肉眼観察することを可能にする。第３に、閉鎖ループ限外濾過は、透析に際し装置を水源およびドレインに接続することなく、この装置を操作することを可能にする。これは人工腎臓装置２２および患者の両者に対する移動性を一層大にし、病院、在宅およびナーシングホームにて特に効果的である。第４に、古い透析液と新たな透析液との分離はバッチシステムに関する尿毒素のクリアランス効率を向上させる。
【００７５】
弁２３６を介し戻し経路２４０に接続されたＵＦ（限外濾過）ポンプ２４２は透析液をＵＦタンク２４４に向かっておよびＵＦタンク２４４からポンプ輸送し、流れ方向はＵＦポンプ２４２が前進方向もしくは逆方向で操作されるかどうかに依存する。弁Ｖ９のＮＣポートを閉鎖すると共に弁Ｖ１３のＮＯポートを開放して、タンク２４４の底部に流入する溶液の通路を形成する。さらにＵＦポンプ２４２を用いて、充填（プライミング）溶液を体外循環回路４００からＵＦタンク２４４までポンプ輸送する。
【００７６】
ＵＦタンクのレベルセンサＰＵＨはＵＦタンク２４４における液体容積を正確に測定する。ＵＦタンク２４４を用いて、患者から除去された液体と同量の、透析液回路から除かれた液体を貯蔵する。患者から除去された液体は、透析過程の前後におけるＵＦタンク内の液体容積の差である。ＵＦタンク２４４中への液体の除去の速度（したがって時間をかけた全容積）はＵＦポンプ２４２のポンプ速度により制御される。無菌バリヤ空気フィルタＡＦ（たとえばポール（Ｐａｌｌ）ＥＭＦＬＯＮ ＩＩ）を大気に開口させてタンク２４４の頂部に設置する。血液透析における限外濾過制御に関するバックグランド情報についてはローン・プーラン（Ｒｈｏｎｅ−Ｐｏｕｌｅｎｃ）社に係る米国特許第３９７４２８４号および第３９３９０６９号（これら両者は現在消滅しており）に記載されており、参考のためここに引用する。
【００７７】
圧力トランスジューサＰＵＨをＵＦタンク２４４の底部に設置する。トランスジューサＰＵＨは圧力を測定し、従ってタンク２４４における液体のレベルを測定する。レベルセンサＰＵＳは安全バックアップおよびＵＦポンプ２４２の見張り役として作用し、透析時の限外濾過の量を確認する。特に、センサＰＵＨは限外濾過タンク２４４内における透析液の流体力学圧力を測定し、それに応じてＵＦタンク２４４内の液体容積を示す測定信号を発生（し、制御モジュール２５に送信）する。あるいはＵＦポンプによるＵＦタンク２４４中への液体の移送速度を連続監視する。このほかさらに、ＵＦポンプ１回転当りの流出容積と透析時に経過した時間とを知ることである。この情報は、中央制御モジュール２５（図１６）によりＵＦタンク２４４における透析液の予想容積を決定することを可能にする。センサＰＵＨからの測定信号とＵＦタンク内の透析液の予想容積とを比較することにより、ポンプ２４２のポンプ速度を確認する。
【００７８】
この技術の１つの実施可能例では、ＵＦタンク中への透析液移送速度の調節に関する決定（すなわち、ポンプ２４２のポンプ速度に関する決定）を行うことができる。たとえば、ＵＦタンク２４４内に３５０ｍＬの液体が存在するが、ポンプ速度および経過時間に基づくＵＦタンク内の液体の予想容積の計算値が３８５ｍＬであるとセンサＰＵＨが示せば、ＵＦポンプ２４２は約１０％ほど遅くポンプ輸送しており、ポンプ速度を予想透析時間における限外濾過目標に合致するよう増大させねばならない。
【００７９】
タンク２０２と透析液調製モジュール２６の液体回路とが透析液で満たされた後、ポンプ２１２により経路２０９に陽圧を発生させる。透析液をタンク２０２から弁Ｖ９とＵＦポンプ２４２とを介し弁２３６まで導き、次いでＣＶ１２と経路２０６と弁２２０と弁Ｖ８とを介しパイロジェン／限外フィルタ２３４に導く。透析液を流量計２４１を通し透析液回路４０２まで移送し、ここで溶液は迂回弁４１２、戻し経路４２２、経路２４０、弁Ｖ１８を介しタンク２０２まで戻る。透析に際し、透析液を透析液回路からＵＦタンク２４４まで経路２４０と弁２３６と弁Ｖ１３とを介し患者の目標限外濾過容積に応じてポンプ輸送する。
【００８０】
空気およびドレインの経路２８２および２８０をモジュール２６に設けて、タンク２０２からの液体もしくは凝縮液を回収する。光学液体センサ２８８を用いてタンク２０２がタンク充填モードに際し満杯となった時点を検出し、透析時の弁Ｖ６の故障を検出し、さらに弁Ｖ６から空気フィルタＡＦへのホース部分（実線）における水もしくは透析液を検出する。
【００８１】
本発明の設計において、透析液調製モジュール２６のハウジングは、他のモジュール２４および２８を含む人工腎臓装置２２全体のための床もしくはベースを備える。たとえば血液、水もしくは透析液のようなモジュール２４、２６もしくは２８から漏れる液体は装置全体の底部における捕獲容器２８４に集まる。漏れは破線２８０および２８２として図示した任意の経路に滴下する。人工腎臓装置２２のハウジング床は水平方向に非平面状とし、エンジン用のオイルパンと同じようにして液体の捕獲を容易にする。装置の床はボウル状または他の任意の適する形状として、下側捕獲容器２８４を形成することができる。液体センサ２８６を捕獲容器２８４の近傍に設置して、捕獲容器２８４における液体の存在を検出する。液体が検出されれば、使用者に音響もしくは視覚表示器により警告を発して、装置の漏れの点検を促す。
【００８２】
次に図６の左側を参照して、薬品注入器２６０に水を導く経路２８３を設け、開口された後の透析用薬品ボトル２７０を洗浄すると共にボトルのシールを殺菌する。経路２８１は薬品投入器２６０から弁Ｖ１３への戻し経路である。経路２９１は三方弁２８７から薬品充填プラットフォーム２５０における水噴霧器もしくはスプレー２８５まで水を供給する。ドレイン経路２３６Ａおよび２３６Ｂは、体外循環回路モジュール２８から殺菌マニホールド４９４（図２８も参照）と弁Ｖ１６およびサーミスタ２９３とを介して流出する透析液もしくは殺菌水の通路を形成する。減圧／サンプリングポート２１５を、弁２２０に接続されたドレイン経路２３６Ｃに設置する。減圧／サンプリングポート２１５は減圧弁と一体型サンプリングポートとの組合せであって、減圧／サンプリングポート７８（図４）と同じ設計であり、これを用いて液体試料をシステムから採取する。経路２８９および２８９Ａは弁ＣＶ１１を介する体外循環回路モジュール２８への液体経路を形成する。経路２９５は殺菌マニホールド４９４の殺菌ポート４９５（図２８）を経路４９６および弁２４を介して接続する（図１３）。サーミスタ２９３は、熱水殺菌サイクルに際し体外循環回路４００から戻る液体の温度を監視する。
【００８３】
Ａ． 薬品充填プラットフォーム２５０
図６の薬品充填プラットフォーム２５０を図７Ａ〜図７Ｆに詳細に示す。図７Ａは、タンク２０２の側部に対し位置せしめて示したプラットフォーム２５０の斜視図である。図７Ｂはプラットフォーム２５０の平面図であり、図７Ｃは図７Ｂの７Ｃ線に沿ったプラットフォーム２５０の断面図であり、図７Ｄは図７Ｂの７Ｄ線に沿ったプラットフォーム２５０の断面図である。図７Ｅはプラットフォーム２５０の側面図であり、図７Ｆは図７Ｅの７Ｆ線に沿ったプラットフォーム２５０の断面図である。これら図面において、プラットフォーム２５０は一体的に成形されたハウジングであって、タンク２０２の側部に設置されると共に４個の孔を備えた頂部３０４を有する。孔３０６、３０８および３１０は薬品投入器２６０からの薬品の経路を形成し、薬品投入器２６０はプラットフォーム２５０の頂部３０４より上方に設置する。孔３１２は経路２９１（図６）に接続して、水をプラットフォーム２５０内に懸垂された噴霧器２８５に供給することにより棚３２０からタンク２０２中へ薬品を洗い入れる（図６参照）。棚３２０は水平に対し１０〜３０°（好ましくは１７°）の角度で傾斜して、棚３２０からタンク２０２中へ供給される薬品の分散を促進する。タンク２０２はポリプロピレン製外壁３１６の周囲に巻付けたガラス繊維巻付物３１４を有することに注目すべきである。
【００８４】
このプラットフォームはさらにリム３０２および３２６と側壁部３１８および３１９とを備える。薬品をプラットフォーム２５０の開口側部３２４によりタンクの内部と液体連通するように設定し、この開口側部はタンク２０２における開口部（図示せず）と整列するようにする。
【００８５】
図６および図７Ｄを参照して、噴霧器２８５は液体（たとえば、透析液もしくは精製水）を下側棚３２０の方向に噴霧して透析用薬品を棚３２０からタンク２０２中へ洗い入れるよう作用し、これによりタンク２０２内での薬品の効果的溶解を促進すると共に棚３２０における薬品の蓄積を回避する。
【００８６】
特に図７Ｃおよび図７Ｄを参照して、アルミニウム板３２２をプラットフォーム２５０の頂部に設置して薬品投入器２６０の設置ベースとする（図６、図８Ａ〜図８Ｃ）。
【００８７】
Ｂ． 薬品投入器２６０
次に図８Ａ〜図８Ｃを参照して、薬品投入器２６０を詳細に説明する。薬品投入器２６０（好適実施例では全部で３個）を孔３０６、３０８、３１０の直ぐ上方のアルミニウム板３２２に設置する（図７Ａ）。図８Ａは薬品投入器２６０の側面図であり、図８Ｂおよび図８Ｃはそれぞれ上方および下方位置にスパイク３３０がある場合の薬品投入器２６０の断面図である。スパイク３３０が上方位置（図８Ａおよび図８Ｂ）に位置すると、スパイクの先端３３１が薬品投入器２６０の上方領域３３２に転倒配置で設置されたボトル２７０を突き刺して、ボトル２７０中の薬品を薬品投入器２６０および孔３０６（または３０８もしくは３１０）を介し充填プラットフォーム２５０の棚３２０（図７）上へ注ぎ出す。
【００８８】
薬品投入器２６０は、アルミニウム板３２２に固定されたベース部材３３６に設置した円筒ハウジング３３４を有する。ハウジング３３４は開口した内部領域３３８を備える。ネジ部をもつドライブカラー３４０をハウジング３３４に設置する。スパイク３３０は上方位置と下方位置との間で内部領域３３８内を往復自在に動く。スパイク３３０は上方位置（図８Ｂ）まで移動して、ボトル２７０もしくは透析用薬品（またはボトル２７０の他の内容物）を含有する他の容器のシールを突き刺す。スパイク３３０はハウジング３３４に対し同心の一体的円筒体３４２を備え、内部を開口して透析用薬品をスパイク３３０がボトル２７０のシールを突き刺した後に通過させる。１対のネジブロック３４４をスパイク３３０の側壁部に設置してドライブカラー３４０におけるネジ３４６と係合させる。ドライブベルト３４８（１個もしくは２個）または他の適する手段（たとえば歯車）がネジ部をもつドライブカラー３４０に係合する（図８Ａ）。ベルト３４８がカラー３４０を回転させると、ネジブロック３４４が回転してスパイク３３０をドライブベルト３４８の運動方向に応じ下方位置と上方位置との間で移動する。
【００８９】
特に図８Ｂおよび図８Ｃ並びに図１２を参照して、ノズル３５０を給水経路２００と経路２８１を介して連通するように円筒ハウジング３３４内に配置する。スパイク３３０の円筒体３４２は垂直スリットを備えてノズル３５０を収容する。ノズル３５０の先端３５２は、ボトル２７０がハウジング３３２に設置された際にボトル２７０の方向へ上方向に向けられる。必要に応じノズル３５０を通る水の流れはボトルがスパイク３３０により開口された後に水をボトル２７０の内部方向へ噴出し、これによりボトル２７０の内部を洗浄すると共にボトル２７０の全内容物が孔３０６（または３０８、３１０）を介してタンク２０２中へ重力により放出されるのを促進する。ボトルからの乾燥透析用薬品の取り出しを調節し、ボトルの底部における薬品の凝固を防止するために、所定時間にわたりノズル３５０を介して水を脈動させるのが好ましい。たとえばノズルに対し水を１秒間（１０ｐｓｉ（６８．９ｋＰａ）より高い圧力にて）脈動させ、次いで短時間停止させながら若干の薬品をスパイク３３０の内部に落下させ、次いで再び脈動させ、停止させ、そしてこの過程を全薬品がボトルから落下するまで持続する。この脈動は１０分間にわたり約５０回行うことができる。この脈動作用は全薬品が１度に充填プラットフォーム２５０の棚上へ放出されるのを防止する。ボトルが実質的に空となった際、ノズルは水の連続流により５〜１０秒間にわたりボトルを洗浄する。
【００９０】
さらにノズル３５０は加熱水（または殺菌剤で処理された水）をボトル２７０のシール３７２の外側表面に、人工腎臓装置の殺菌サイクルに際し噴出して、ボトル２７０内の薬品と透析液調製タンク２０２との界面を殺菌する。
【００９１】
Ｏリング３２９をスパイク３３０の底部３３５の周囲に設ける。スパイクが下方位置になった際、経路２８１（図６）に通ずる出口管３３７を開口させると共に、タンク２０２が孔３０６、３０８および３１０から閉鎖される。
【００９２】
Ｃ． 薬品容器（ボトル）２７０および自動確認システム
次いで特に図８Ｃ図９Ａ〜図９Ｃを図１０Ａと一緒に参照して、ボトル装着部材３５４を薬品投入器２６０のハウジング３３４の上方に設置して、ボトル２７０が薬品投入器２６０に対しスパイク３３０と整列して設置されるようにする。装着部材３５４を図９Ａに平面図で示し（すなわち、スパイクの頂部方向に上方から見下ろして見た場合）、さらに図９Ｂに底面図として、および図９Ｃに側面図として示す。装着部材３５４は中央開口部３６０を有し、これを通してボトル２７０の頭部が挿入される。スルーホールノッチボタン３５６は接触ボタン３６２（図１０Ａ）を収容し、この接触ボタン３６２はボトル２７０の内容物に関するコード化情報を含有しボトル２７０の首部に取り付けられる。接触ボタンは直径約１／２インチ（１．２５ｃｍ）である。ボトル装着部材３５４は、ボトル２７０がボトル装着部材３５４から外された際に接触ボタン３６２を自動的に除去するための爪部３５７（これは電磁弁３５８の操作により後退自在である）を備える。
【００９３】
ボトル２７０を装着する際、ボトル２７０の頭部（「転倒」させる）を開口部３６０内に装着すると共に図９Ａおよび図９Ｃの矢印方向に回転させる。接触ボタン３６２は爪部３５７を横切って接触ボタンリーダーと接触するまで摺動する。ボトル２７０を薬品投入器から外す際、ボトルを反対方向に回転させねばならない。爪部３５７は電磁弁３５８により伸長位置まで作動させる。接触ボタンが爪部３５７を横切って回転するようにボトルを回転させると、爪部３５７は接触ボタン３６２をボトル２７０から押し出し、接触ボタンを落下させる。適する捕獲構造体を薬品投入器２６０およびアルミニウム棚３２２（図８）の周囲に設けて、落下した接触ボタンを捕獲収集する。人工腎臓装置２２の使用者はボタンを集めて再プログラミングおよび再使用のため収集センターに戻す。或いは、接触ボタン３６２をサービス員の訪問に際しサービス技術者により回収することもできる。
【００９４】
ボトル２７０の構造を図１０Ａ〜図１０Ｆに詳細に示す。図１０Ａは、接触ボタン３６２をボトル２７０の首部領域３６４に着脱自在に固定したボトル２７０の側面図である。図１０Ｂはボトル２７０の首部領域３６４の断面図であって、ポリエチレンもしくはポリプロピレン製外壁３８０とこの外壁にたとえば螺着係合により便利に取付けられたポリプロピレン製キャップ３７０とを示す。代案実施例は、キャップ３７０を外周の補足スナップ部材により外壁３８０に嵌合させる。キャップ３７０と一体的なポリプロピレン製シール３７２はボトル２７０を閉鎖する。キャップ３７０の材料にはポリプロピレンが選択される。何故なら、キャップ３７０は人工腎臓装置２２の殺菌サイクルに際し熱水殺菌を受けるからである。特にボトル２７０を装着部材３５４内で薬品投入器２６０の上方に装着した場合、熱水はノズル３５０（図８Ｃ）を介しポリプロピレン製シール３７２の外表面に施される。ポリエチレンがボトル外壁３８０の好適材料であるが、長時間にわたり熱水を受けると軟化する傾向を有する。
【００９５】
図１０Ｃはボトルの上部の詳細側面図であって、接触ボタン３６２を保持するピンチ半円形リム３６６を示す。図１０Ｄは図１０Ｃと同様であるが、キャップ３７０を９０°回転させている。保持ビード３６８は接触ボタン３６２を所定位置に保つよう作用する。図１０Ｅは図１０Ｃとは反対側のキャップ３７０を示す。ネジ３６７が薬品投入器２６０のハウジング３３４における上部と係合する（図８）。
【００９６】
図１０Ｆはボトル２７０のシール部分３７２の平面図である。シール３７２は脆い部分３７４とヒンジ部分３７６とを備える。ボトル装着部材３５４（図９）および特にノッチ３５６は、ボトル２７０を薬品投入器２６０に対し１方向にのみ挿入してスパイクの上部先端をヒンジ部分３７６に対向するシールの脆い部分３７４と整列させ、スパイク３３０の先端３３１（図８Ｂ）がシール３７２の領域３８４と接触するよう確保する手段として作用する。スパイク３３０の最上リムは脆い部分３７４を突き刺し、ヒンジ部分３７６のみがスパイク３３０を上方位置（図８Ｂ）まで移動させた際に未切断となる。ポリプロピレン製材料の硬質特性とスパイク３３０を上方位置にした際のスパイク３３０の下方からの支持とにより、破壊されたシール３７２は一般に上方向の向きを維持して、ボトル２７０内の薬品をボトル２７０から放出させると共にノズル３５０によりボトル２７０の内部に噴霧してボトル２７０内に残留する薬品を洗浄除去する。乾燥透析用薬品を含有するボトル２７０の洗浄作用を図１２に示す。
【００９７】
ボトル２７０を薬品投入器２６０に装着する際、接触ボタン３６２を任意の適する方法で薬品投入器２６０の上方に設置された接触ボタンリーダー（読取器）と接触させる。このリーダーはボタン３６２にコード化された情報（たとえばボトルの内容物、日付コード、ロット番号コードおよび他の情報）を読取って、この情報を制御モジュール２５（図１）の中央処理装置に転送する。制御モジュール２５は、たとえば患者に対する正確な透析用薬品、患者の透析処方および接触ボタン３６２からの情報を処理するソフトウェアーなどの情報を記憶したメモリを有する。ボトルが患者につき適正な薬品でなければ、制御モジュール２５はたとえば適するアラームを作動させることにより使用者に警告を発する。警告された使用者は、次の透析過程を開始する前に不正確なボトル２７０を除去して適正なボトル２７０と交換し、プロセスを進行させる。着脱自在な接触ボタンを表示として使用すれば、これはボトルを薬品投入器から除去する際に剥離されてはならない。本発明につき使用するのに適する接触ボタン、リーダーおよび支持材料はダラス・セミコンダクター・コーポレーション（Ｄａｌｌａｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｃｏｒｐ．）社、４４０１Ｓ、ベルトウッド・パークウェイ、ダラス・テキサスから入手しうる。上記の確認技術は、間違った透析用薬品をタンク中へ不注意に投入することを防止すると共に安全性を確保する。
【００９８】
他の種類の表示を接触ボタンの他にボトルに施して、この表示をボトルが使用される際に読取装置により読取りできるようにしてもよい。たとえばバーコード、二次元および三次元のバーもしくはドットマトリックス、高周波トランスミッタまたは磁性片をボトルの側部に任意の適する方法で固定して適する読取装置により周知方法で読取ることもできる。理想的には、読取をボトルの装着中もしくは装着の直後およびボトルの開封およびタンク２０２中への薬品の投入前に行って、間違ったボトルが装着された場合には患者に警告を発して正確な動作を行いうるようにする。
【００９９】
Ｄ． 透析液回路４０２
透析液調製モジュール２６は透析液回路４０２をも備えて、透析液をタンク２０２から透析器４０４に循環させる。透析器４０４（たとえばフレゼニウス（Ｆｒｅｓｅｎｉｕｓ）Ｆ−８０フィルタ）は血液を濾過して患者の血液における毒素および過剰の水分蓄積を除去する。患者の血液を体外循環回路４００（図１３）を介して人工腎臓装置に投入する。
【０１００】
入口経路４０６は透析液をサーミスタ４０８に運んで、経路４０６における液体の温度を監視する。圧力トランスジューサ４１０（マイクロスィッチ２６ＰＣＸ−９８７５２ＰＣ）は経路４０６内の圧力を監視する。迂回弁４１２、並びに入力および出力弁４１４および４１６は投入経路４１８および導出経路４２０を介する透析器４０４に対する透析液の流れを制御する。
【０１０１】
透析に際しサーミスタ４０８のデータを安全ＣＰＵ６１６（図１６）に送信して、透析液の温度が本発明の例では３９℃である最高臨界温度より低くなるよう確保する。温度が臨界温度よりも高くなれば、安全ＣＰＵ６１６が弁４１４および４１６を閉鎖すると共に迂回弁４１２を開放する。導電率センサ４２６のデータ（図６）も安全ＣＰＵ６１６に送信され、異常な導電率測定値が検知されれば弁４１４および４１６が閉鎖されると共に迂回弁４１２が開放される。
【０１０２】
古い透析液の戻りの流れは経路４２２を介する。非侵食性導電率モニター４２６および漏血検知器４２８を経路４２２に設ける。漏血検知器４２８は透析器４０４から透析液への血液の漏れを検出する。経路４２２において血液が存在すると、弁４１４および４１６を閉鎖させると共に弁４１２を開口させて、患者の血液がさらに損失するのを防止する。
【０１０３】
非侵食性導電率セル４２６を図１１Ａに詳細に示す。導入経路４２２を、この導入経路４２２と一体的な第１および第２液体チャンネル４２３および４２７に分割する。チャンネル４２３および４２７は、液体の流れが経路間に均一に分割されて応答時間を最小化するよう構成される。図１１Ａの実施例において、チャンネル４２３および４２７は互いに９０°の方向で分岐する。この構成の目的は、２つのチャンネルに等しい流路を確保することにある。これらチャンネルはそれぞれ導入経路４２２に対し約１３５°の角度で配向される。チャンネル４２３および４２７は矩形ループを形成し、導入経路４２２および導出経路４２２′は対向コーナーに位置する。リード線２２５を有する導電率測定センサ（たとえば、グレイト・レークス（Ｇｒｅａｔ Ｌａｋｅｓ）、Ｎｏ．６９７Ｅセンサ）２２４を液体流路の１つの周囲に外周配置する。センサ２２４からのリード線２２５を使用者インターフェースおよび制御モジュール２５（図１６）の中央処理装置６１０もしくは６１６に導く。代案構成を図１１Ｂに示し、ここではチャンネル４２３Ａおよび４２５Ａはチャンネル４２７および４２３よりも短い。いずれの構成においても、導電率セル２２６を好ましくは垂直配向または垂直方向に傾斜した向きで設置して、液体がチャンネル４２３および４２７を介し上方向に流れ、液体経路４２７における気泡の包蔵を防止する。
【０１０４】
図１１Ｂの構成はチャンネル４２３および４２７につき最小の流路長さと断面積との比を与える。この構成は一般に、センサ４２６の感度を最大化させると共に応答時間を短縮させる。
【０１０５】
導電率センサの代案実施例を図１１Ｃに示す。導入経路４２２を成形されたポリスルホンＹ取付部に接続し、この取付部は２個のチャンネル４２３および４２７のための２つの通路を備えている。これらチャンネルは反対側Ｙ取付部で合し、導出経路４２２′から導出される。導電率センサ２２４を１本のチューブの周囲に設置し、これは、好ましくはたとえばＫＹＮＡＲのような硬質プラスチックで作られＹ取付部の間に設置される。Ｙ取付部は流入する液体を２つの実質的に等しいチャンネル４２３および４２７に分ける。センサ全体４２６を好ましくは垂直配向で設置して、チャンネル４２７における気泡の包蔵を防止する。
【０１０６】
Ｅ． 漏血検知器４２８
従来技術で知られた漏血検知器に関する背景情報については米国特許第４９２５２９９号、同第４１６６９６１号、同第４０８７１９５号、同第４０８７１８５号および同第４０１７１９０号（これらの内容を参考のためここに引用する）に見ることができる。本発明の好適な血液による光の吸収に基づく設計を図２５Ａに概略的に示す。発光ダイオード（ＬＥＤ）５３０をＯＦＦ状態とＯＮ状態との間でパルス化し、そのとき血液による光の吸収が最大となる光（たとえば８８０ｎｍ）を発する。発光ダイオード５３０からの光は鏡被覆されたビームスプリッタ５３２を通過する。得られる強度Ｐの光を２つの部分に分割する。１つの部分を基準フォトダイオード５３４に指向させ、他方の部分を透析液を含有するチャンバもしくはキュベット５３６を介し、基準フォトダイオード５３４と同一の第２血液検知フォトダイオード５３８に指向させる。基準フォトダイオード５３４は、このフォトダイオード５３４に向けられた外部干渉光源Ｐ_ＥＸＴ２からの光を受光する。基準ダイオード５３４を用いて、下記するように光強度補正ファクタを発生させる。基準フォトダイオード５３４を、抵抗器５４２を有する増幅器５４０に接続する。増幅器５４０の出力電圧をＶ_ＰＤ２によって示す。
【０１０７】
さらに外部干渉光源Ｐ_ＥＸＴ１はフォトダイオード検知器５３８に照射される。このフォトダイオード検知器５３８を図示したように出力および負端子を介して抵抗器を接続した増幅器５４６に接続する。得られる出力電圧信号をＶ_ＰＤ１によって示す。図２５Ａの検知器に適するビームスプリッタおよび光学拡散ガラス部品はエドモンド・サイエンティフィック・カンパニー（Ｅｄｍｕｎｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏ．）社、バーリントン、ニュージャーシー州から入手しうる。
【０１０８】
漏血検知器のハウジング（図示せず）は、キュベット５３６内の空気を光路５３５から反らせるよう構成する。湾曲した導入路もしくはバッフルプレートをこの目的で用いることができる。この目的は、それぞれキュベット５３６の両側における伝達および受信ウィンドー５３７および５３９に気泡が付着するのを防止することである。キュベット５３６内の液体の乱流を維持してこれを行うが、上記の漏血検知器に関する米国特許はセンサの光路に沿って気泡を回避するための他の技術をも開示している。
【０１０９】
図２５Ａの漏血検知器４２８の信号流れを図２５Ｂに示す。次の記号を図２５Ｂで使用する：
Ｐ＝ＬＥＤ５３０の光強度
Ｋ_Ｃ＝キュベット５３６および透析液の光減衰
Ｋ_Ｓ＝透析液中の血液に基づく減衰係数
Ｐ_ＥＸＴ１、Ｐ_ＥＸＴ２＝外部干渉光源
Ｋ_ＰＤ１、Ｋ_ＰＤ２＝それぞれフォトダイオード５３８、５３４の感度係数Ｖ_ＯＦＦ１、Ｖ_ＯＦＦ２＝それぞれ５４６、５４０のエレクトロニクス・オフセット係数
Ｖ_ＰＤ１＝（Ｐ・Ｋ_Ｃ・Ｋ_Ｓ＋Ｐ_ＥＸＴ１）Ｋ_ＰＤ１＋Ｖ_ＯＦＦ１
透析前に、血液を含まない透析液よりなる基準溶液をキュベット５３６中へ投入し、光源５３０をオン・オフでパルス化させると共に基準および漏血検知器５３４、５３８における光強度の測定をそれぞれ行う。光オフ状態における測定値を記憶し、次の光オン測定値から引算する。この過程を透析に際し透析器４０４から透析液を導出する際に反復する。透析液における血液の存在を示す減衰係数の計算を透析に際し反復して行い、血液が検出されれば警告を発する。基準フォトダイオード５３４の設置は、電子回路におけるオフセットもしくはドリフト状態の除去または光源５３０からの光強度の変化にも対応するためである。
【０１１０】
フォトダイオード５３４、５３８はたとえば白熱電球もしくは蛍光灯のような外部光源から遮蔽せねばならない。検知器Ｐ_ＥＸＴ１およびＰ_ＥＸＴ２に出現する残留光はローパスフィルターにかけられる。フィルターは外来信号のＤＣ成分のみを通過させる。外来信号のＤＣ成分はオン・オフパルスにて除去され、電子回路的なオフセットおよびドリフトを除去する。
【０１１１】
光源から検知器への他の光路も最小にせねばならない。透析液に対する以外の光路は、所定濃度の予想レベルから測定値の偏差を生じる。これは、オフセット測定が光源オフにて行われるので補正することができない。外来光路は、実質的に光伝達のない液体を透析液と交換することにより所定のキュベットで測定することができる。次いで光源をゼロから最大出力まで変化させて検知器出力を監視する。
【０１１２】
血液濃度測定は次の通りである。処理に先立ち、フォトダイオード検知器５３８および５３４における光強度を透析処理の前に測定する。
【０１１３】
（１） 血液なしＫ_Ｓ＝１．０、光オフＰ＝０
【数１】

（２） 血液なしＫ_Ｓ＝１．０、光オンＰ
【数２】

もし、Ｐ_ＥＸＴ１、Ｋ_ＰＤ１ 、Ｖ_ＯＦＦ１が１と２で一定なら、
【数３】

処理に際し、検知器５３８における光強度を測定する。処理前の強度と処理中の強度との比を算出する。さらに、基準フォトダイオード検知器５３４を測定して、処理中の強度測定値をオフセット、ドリフトおよび外来光源から補正する。測定および計算は次の通りである：
（３） 血液Ｋ_Ｓ、光オフＰ＝０
【数４】

（４） 血液Ｋ_Ｓ、光オンＰ
【数５】

もし、Ｐ_ＥＸＴ１、Ｋ_ＰＤ１、Ｖ_ＯＦＦ１が３と４で一定なら、
【数６】

透析液における血液の存在に基づく減衰係数Ｋ_Ｓは次の通りである（Ｋ_Ｃ、Ｋ_ＰＤ１は処理に際し一定であると仮定する）：
【数７】

【０１１４】
何らかの理由で、透析前に初期測定を行った後にＬＥＤ５３０からの光強度が５０％増加するとしても、減衰係数Ｋ_Ｓは同じである。光強度Ｐ、フォトダイオード感度Ｋ_ＰＤ１およびＫ_ＰＤ２に関する製造上の差異は、相殺されるので減衰係数の計算には影響を与えない。したがって：
血液なし、処理前
【数８】

血液、処理中
【数９】

基準検知器５３４を補正につき使用する：
血液なし、処理前
【数１０】

血液、処理中
【数１１】

減衰計算（Ｋ_Ｃ、Ｋ_ＰＤ１、Ｋ_ＰＤ２は処理中、一定とする）
【数１２】

【０１１５】
さらに、Ｋ_Ｓの上記計算はビームスプリッタ５３２が等しい強度Ｐの２つの光路に光を指向させる５０％スプリッターとしたことに注目される。光強度の異なる比を、Ｋ_Ｓ計算に使用される変換ファクタと共に使用することもできる。
【０１１６】
ダイオード５３４および５３８の感度が処理の際に互いに異なって変化すれば、減衰係数Ｋ_Ｓも変化する。この状況は、同じ種類のフォトダイオード検知器５３４、５３８を選択することで回避される。さらに、フォトダイオード感度係数の変動は典型的には小さい。
【０１１７】
漏血検知器は、光源５３０の強度を変化させ、基準検知器と血液センサフォトダイオード検知器５３４および５３８とがそれぞれ限界内で作動することを確かめることで試験することができる。漏血検知器４２８のためのエレクトロニクス部品は低ノイズであると共に高安定性とすべきである。検定試験は、種々の透析液流速および血液濃度につき検出される予想の光レベルでなされなければならない。キュベット内の光路長さは光学密度測定値の感度を決定する。
【０１１８】
代案方法として、ＬＥＤ５３０からの光をオン・オフにてパルス化させる代わりに、光強度をＯＦＦ、ＬＯＷおよびＨＩＧＨの順序にすることもできる。キュベット５３６内の血液濃度が電子回路のノイズフロア近くの低い測定値をもたらす場合、高い光源強度に対応する次のより高い検知器測定値を使用することができる。
【０１１９】
ＩＶ． 体外循環回路モジュール２８
次いで図１３および図２７Ａを参照して、体外循環回路モジュール２８を詳細に説明する。患者の血液を体外循環血液回路４００中へ動脈側回路４３２にて注入する。下記するように生理食塩水バッグ４４８を用いる場合は、たとえば、ヘモトロニックス（Ｈａｅｍｏｔｒｏｎｉｃｓ）社、部品Ｎｏ．Ｂ−８２のような回転する雄ルーアー（ｌｕｅｒ）ロックおよび２個の雌ルーアーロックを有する三方コネクタＴＣにて生理食塩水を動脈側回路４３２に注入するか、あるいは、たとえば、ヘモトロニックス社、部品Ｎｏ．ＣＲ４７のような回転する雄ルーアーロック／ダブル雌ルーアーロックを有する四方向コネクタを用いて注入する。生理食塩水バッグ４４８を必要に応じ用い、適宜の液体／空気センサ７８１およびクランプ７７９を有する生理食塩水輸液経路Ｓによって動脈側回路４３２に接続する。生理食塩水バッグ４４８は幾つかの潜在的用途を有する。すなわち、プライミングにより体外循環回路４００から空気を除去し、治療中に失われた体液を置き換え、患者に水分を与え、患者に血液をリンスバックする。透析器の膜に圧力差を存在させることにより体外循環回路４００に投入された逆浸透水および超純粋な透析液はこれらの機能をも果たすので、したがって生理食塩水バッグ４４８はプライミングおよびリンスバックの代案方法である。液体センサ７８１は生理食塩水バッグが空になった時点を検出し、この状態の自動的確認を患者に可能にし、生理食塩水バッグ４４８の定期的点検の必要性を軽減させる。空気がセンサ７８１により検知されると、クランプ７７９が閉鎖する。液体センサ７８１を使用する代案は、液体センサを必要としない輸液セットにおけるインライン輸液フィルタである。
【０１２０】
クランプ４４４と超音波気泡検知器４４６と圧力モニタ５００Ａと適宜の注入部位（針型もしくは無針型）４５６とを経路４３２に設置する。血液ポンプ４５８は血液を経路４６２にポンプ輸送し、特殊なポンプ部分配管（Ｐｈａｒｍｅｄ（登録商標）材料もしくはシリコーン）を介し、適宜の注入部位４６０および圧力モニター５００Ｂさらに（必要に応じ）膨脹室４６６を介して透析器４０４まで血液を輸送する。血液を、注入管４７１を頂部もしくは底部（好ましくは頂部）に備えた空気分離および圧力監視チャンバ４７２に至る経路４７０を介して患者に戻す。
【０１２１】
特に図１３および図２７Ａを参照して、空気分離および圧力監視チャンバ４７２はチャンバ４７４と上側および下側血液レベルセンサ４７６および４７８と（１個もしくはそれ以上の）適宜の注入部位４８０とを備える。好ましくは、空気分離および圧力監視チャンバ４７２の最適血液レベルに第３血液レベルセンサ４７７を設置して、血液レベルを監視もしくは制御する。チャンバ４７４を経路４８２を介し殺菌マニホールドユニット４９４における接続ポート４８３と空気連通させ（図１３に模式的に示す）、このマニホールドユニットをさらに圧力センサ７７５と空気ポンプ７７７とフィルタとを有する経路４９１に接続し、次いで大気に開口させる。チャンバ４７４内の液体は一般に透析に際し陽圧下にあるため、レベルはポンプ７７７を操作することにより上昇し（レベルセンサ４７８により低過ぎると確認された場合）、レベルがセンサ４７６のレベルに上昇するまで空気を空気分離および圧力監視チャンバ４７２から除去する。閉塞血液ポンプ４５８を停止させると共に空気ポンプ７７７を操作して空気を空気分離および圧力監視チャンバ４７２に添加してレベルを低下させることができる。チャンバ４７４の底部を超音波気泡検知器４８６と血液センサ４８８とクランプ４９０とを備えた経路４８４に接続すると共に、患者に通ずる静脈側回路４９２に接続する。
【０１２２】
圧力トランスジューサ遮断機（円盤状ユニット）４９３（図２８）を経路４８２とポート４８３間のインターフェースに設置する。遮断機４９３は微多孔質膜を備え、液体が経路４８２から逃げないようにするが、空気を逃がして経路４９１に流入させる。空気ポンプ７７７の代案構成は、空気圧調整弁とクランプとを大気に開口するポート４８３からの経路４９１に設置することである。
【０１２３】
図１３および図２８を参照して、殺菌マニホールド４９４は殺菌ポート４９５、４９７および４９９を備える。ポート４９５をマニホールド４９４の裏側にて殺菌経路４９６に接続し、この経路は殺菌液（たとえば、熱水）を体外循環回路４００まで運ぶ。ポート４９７および４９９は、それぞれ透析サイクルが完了した後に静脈側および動脈側回路４３２および４９２の端部のコネクタを受入れる。ポート４９７および４９９を互いに弁Ｖ２０（図６）を介して接続する。ポート４９７およびポート４９５を、殺菌マニホールド４９４の裏側におけるＴ取付部を介して接続する。これら接続は、透析器４０４における膜の血液側を含め全ての体外循環回路４００を通る殺菌液（すなわち、熱水または殺菌薬品で処理された水）の流路を形成する。ポート４８３は他のポート４９５、４９７および４９９と液体連通しない。透析サイクルが完了した後、患者は気泡トラップ経路４８２をポート４８３から殺菌ポート４９５に再接続する。殺菌マニホールド４９４は一体的ハウジングとして形成しうるが、ここに説明した（または同様の）液体連通路を有するコネクタの列として簡単に構成することもできる。次いで図６および図２８を参照して、経路２８９Ａおよび２３６Ａは殺菌マニホールド４９４の裏側にてポート４９９、４９７に接続することが判るであろう。
【０１２４】
殺菌マニホールド４９４の裏側を戻し経路２３６Ａおよび２８９Ａを介し弁Ｖ１４、Ｖ２０、逆止弁ＣＶ１１およびサーミスタ２９３に接続する（図６）。経路２３６Ａおよび２８９Ａは殺菌マニホールドを介し体外循環回路のそれぞれ動脈側回路４３２および静脈側回路４９２に接続し、このとき経路４３２および４９２は殺菌マニホールド４９４のポート４９９、４９７に接続される。
【０１２５】
図２７Ｂはそれぞれ殺菌マニホールドポートに接続された静脈側回路および動脈側回路を示し、図２７Ｃは患者に接続された際のこれら経路を示す。ポート４９７および４９９を透析液調製モジュール２６に接続する配管は体外循環回路隔壁Ｂの背後にある。
【０１２６】
血液を濾過すると共に空気もしくは気泡を除去する血液フィルタを設けることが体外循環血液回路にて一般的である。これらフィルタの典型的な使用は主として手術過程である。これら手術過程に関する血液流速は毎分３〜６Ｌの範囲である。血液透析につき典型的な血液流速は僅か毎分２００〜６００ｍＬである。
【０１２７】
血液の空気との接触はしばしば血液凝固をもたらすことが周知されている。これは、従来の気泡トラップの欠点の１つである。気泡トラップはさらにレベルセンサと弁および制御装置とが集めた空気を逸散させるために必要とされる。空気を受動的に逸散させうる疎水性微多孔質膜を用いることにより血液凝固が少なくなり、センサーや弁の数の少ないハードウェアーが可能となり、患者もしくは操作者による手動作業も僅かしか必要としないものとなる。さらに、このユニットは清浄および殺菌が一層簡単となる。すなわち、空気分離用および圧力監視用チャンバ４７２の代案は図１５Ａ〜図１５Ｄに示したカセット型気泡除去器（ｄｅｂｕｂｂｌｅｒ）１０００である。図１５Ａは気泡除去器１０００の前側もしくは血液側を示す分解図である。図１５Ｂは気泡除去器１０００の後側もしくは空気側を示す分解図である。図１５Ｃは気泡除去器１０００の組立状態における血液出口１０２０を通る断面図であり、ユニットは好ましくは体外循環回路４００に装着されるように垂直の方向でしめされている（図１３）。図１５Ｄは、図１５Ｃと同一面における気泡除去器１０００の部分破断斜視図である。この用途についても気泡除去器１０００は清浄可能、殺菌可能かつ再使用可能となるよう設計される。
【０１２８】
図１５Ａを参照して、気泡除去器１０００は前カバー１００２と液体回路ボード１００４と血液接触部１００６を有する２枚の微多孔質膜と副空気ベント１００６Ａと圧力トランスジューサ開口部１０１６Ａを有する裏カバー１００８と隣接平行開孔部１１１５により分離された一連の平行支持リッジ１０２４を有する成形支持部１０１０とを備える。液体回路ボード１００４は血液チャンバ１０１４とそこに配置されたオプション的な圧力トランスジューサ開口部１０１６とを有する。保持リング５０４および金属ディスク５０８を有するダイヤフラム５０６からなる圧力トランスジューサを開口部１０１６内に装着して、血液チャンバ１０１４における血液の圧力を測定する。磁石とロッドと圧力トランスジューサの歪計部材とを図１４Ａ〜図１４Ｃによりその構成について下記に説明する。
【０１２９】
濃縮液出口１０１８と血液入口１０２２と血液出口１０２０とを液体回路ボード１００４の底部に設ける。空気ポート１０１２をも底部に設けて、空気をフィルタ１００６Ａおよび１００６に通過させて回路ボード１００４から流出させる。後側もしくは空気側から見た気泡除去器１０００の分解図である図１５Ｂを参照して、液体回路ボード１００４はさらに濃縮液チャンバ１０３２と膜１００６Ａにより覆われた穴１０３８と微多孔質膜１００６が液体回路ボード１００４に封止された膜周辺シール領域１０２８と上昇リブ１０２６と濃縮液を回収する流路１０３０とを備える。濃縮液は濃縮液出口１０１８を介しユニット１０００から流出する。
【０１３０】
疎水性微多孔質膜フィルタは、空気をチャンバから逸散させる一方、液体が膜を介し逸散するのを防止することが周知されている。これは血液についても作用する。テフロン（登録商標）としても知られるＰＴＦＥ製微多孔質膜フィルタが永年にわたり使用され成功を収めている。しかしながら、血流がＰＴＦＥ微多孔質膜フィルタに対し停滞すれば、短時間のうちに膜は生物膜（ｂｉｏｆｉｌｍ ）で覆われて空気の逸散を阻害するようになる。ＰＴＦＥは脂質および蛋白質を吸引することも周知されている。さらに、血流を微多孔質膜に対し接線方向に流動させれば、流れは生物膜の蓄積を最小化させて空気逸散を一層効率的に維持することも周知されている。
【０１３１】
手術用途の従来技術による排気血液フィルタは典型的には実質的に水平な注入ポートを用いて、血液を水平な疎水性膜に対し接線方向に通過させる。血液が流動して血液凝固フィルタを介し流出する。この方式には幾つかのバリエーションも存在する。血液凝固フィルタは、これらが流れから除去するよりも多量の血液凝固をもたらすと言う報告もある。これら手術用品は全て１回で使い捨てるよう設計され、比較的高価である。本発明の血液透析用途では、血液凝固フィルタを使用しない。
【０１３２】
最近、微多孔質膜の２つの製造業者（すなわちポール（Ｐａｌｌ）社およびミリポア（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ ）社）はＫＹＮＡＲ（登録商標）としても知られるＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）製膜を導入し、これはＰＴＦＥよりも優秀な疎水性を有すると共にＰＴＦＥとは異なって蛋白質および脂質を吸引しないと報告されている。ＰＶＤＦは図１５のカセット型気泡除去器１０００の膜１００６、１００６Ａ用として好適な材料である。ＰＶＤＦは次の性質を有する：ＰＶＤＦ微多孔質膜に対する封止性、血液適合性、ナチュラルな疎水性、成形性、熱封止性、半透明性および加圧下での耐圧性。ポリスルホンも代案材料として使用しうるが、困難かつ性質が劣る。
【０１３３】
接線方向の流れを得るため、本発明による微多孔質膜フィルタ１００６はほぼ垂直方向に装着される。血液注入ポート１０２２も垂直であり、出口１０２０も同様である。注入ポート１０２２は頂部、底部もしくは側部のいずれであってもよい。本発明の好適実施例は底部から流入する入口１０２２を有する。
【０１３４】
カバー１００２、１００８は熱シール法によりリブ１０２７、１０２６に熱封止される。液体回路ボード１００４は好ましくはリブ１０２７、１０２６と共に射出成形されて、材料の中央平面１０２９の両側に流路を形成するように加工される。３個の穴部を液体回路ボードに設ける。穴部１０１６はシリコーンダイヤフラム圧力トランスジューサのためである。シリコーンダイヤフラムもしくは膜５０６は、保持リング５０４をシリコーンの縁部を介して液体回路ボード１００４上の装着構造体１０３６に溶接することによって設置し、かつ固定することができる。
【０１３５】
穴１０３４は微多孔質膜１００６により覆われて、液体回路ボード１００４に縁部の周囲で封止される。これは幾つかの方法で行うことができる。膜１００６を部分的に設置して膜周辺シール領域１０２８の所定位置で熱封止するか、あるいは所定位置に機械的に保持させることができる。好適実施例は所定位置に膜をインサート成形する。一層良好なシール信頼性を確保するため、インサート成形された膜１００６を支持部材１０１０でオーバーモールドすることができる。このオーバーモールドにあわせて適する支持リブ１０２４が付加される。
【０１３６】
膜１００６を液体回路ボード１００４の裏側から穴１０３４の上に設置する（図１５Ｂ）。裏側は血液に接触しない側である。膜１００６を裏側から設置することが必要である。何故なら、その目的は全空気をチャンバ１０１４から血液側で除去することにあるからである（図１５Ａ）。周辺シールが血液側から行われれば、チャンバの頂部におけるシール領域は活性な膜領域よりも高くなり、全空気の除去を不可能にする。全空気除去は衛生的にするために重要である。
【０１３７】
一般にインサート成形フィルタは、流れ方向が周辺シール領域に対し垂直にかつシール領域に抗する力を及ぼすよう設計される。全空気除去の問題のため、この例における液体流れは、膜が裏側から設置された際に周辺シールに対し剥離力を加える。フィルタ膜１００６とシールとの信頼性は膜強度およびシール剥離強度に依存する。膜１００６の周辺にわたるオーバーシールの第２のインサート成形を用いて、一層良好に膜１００６を固定すると共に圧力が剥離力の強さを越える可能性を排除する。膜１００６は２つのプラスチック層の間で挟持されて終端する。シールのオーバーモールド１０１０により、支持部材１０２４も加えられて膜１００６を流動圧力に対しさらに支持して膜１００６の歪みおよび破裂の可能性を防止する。あるいは、これを機械的に行うこともできる。膜フィルタ１００６の材料は、膜強度を向上させるべく、その構造体にポリマースクリーンメッシュを一体化させてもさせなくてもよい。
【０１３８】
血液は注入ポート１０２２を介しチャンバ１０１４の血液側に流入する。流れはチャンバ１０１４の中心に指向して、流れパターンを緩やかに破壊すると共に事前に包蔵された気泡を微多孔質膜１００６と接触させて逸散させる。微多孔質膜１００６との接触時間を増大させるべく、チャンバ１０１４の前カバー１００２と微多孔質膜１００６との間隔は好ましくは１／８インチ（０．３２ｃｍ）もしくはそれ以下である。典型的な気泡トラップのため、必要とされるチャンバの容積および形状は相当大きくなる。これは、血流を遅くすると共に包蔵した気泡を粘性のある血液から逸散する時間を付与するのに必要である。
【０１３９】
液体回路ボード１００４の裏側（図１５Ｂ）は、微多孔質膜１００６を通過した空気と殺菌に際し発生した濃縮液を取り扱う。空気および濃縮液を濃縮液領域１０３０に流入させると共に出口ポート１０１８から流出させ、シリコーン配管とコネクタとピンチ弁とポンピングを行う適した内部機械（図示せず）とを介して排出する。
【０１４０】
空気は、カセットの底部にて空気ポート１０１２から、シリコーン配管とコネクタとピンチ弁とポンピングを行う適した内部機械とを介して出入させる。或る程度の濃縮液もポート１０１２を介しカセットから流出させる。カセットの好適実施例において、空気は穴１０３８を介し液体回路ボードの前側に指向し、流路１０４０（図１５Ａ）を下降し、空気ポート１０１２にてカセットの底部から流出する。穴１０３８は微多孔質膜１００６Ａにより覆われている。この膜は使用されている膜の延長部または図示したように別の膜とすることもできる。第２の膜１００６Ａは安全メカニズムとして作用する。第１の膜１００６が故障すれば、患者は著しい血液の損失を受けることがある。第２の膜１００６Ａを用いれば、第１の膜１００６が破裂しても血液は第２の膜により止められる。血液検出センサ（図示せず）を設けて、カセットの裏側における血液の存在を検知すると共に警告を発して装置を停止させる。血液検出センサは上記の漏血検知器４２８と同様である。２枚の膜間の空間が無菌（組立後にＥＴＯまたは放射線殺菌）であるため、患者は第１の膜が破裂しても感染の危険はない。
【０１４１】
殺菌に際し濃縮液が膜１００６の空気側に存在すれば、これは濃縮液および空気をポート１０１８を介しカセットの底部から重力により流出させて除去することができる。濃縮液がフィルタ１００６Ａの下流側に存在すれば、これは濃縮液および空気をポート１０１２を介し流出させて除去することができる。濃縮液の蓄積は閉鎖弁として作用し、出入りする空気のすべての通過が阻止されることになる。
【０１４２】
経路４３２および４９２の接続ターミナルの好適設計を図２９Ａ〜図２９Ｃおよび図３０Ａ〜図３０Ｄに示す。殺菌マニホールド４９４の各ポートの好適設計を図３１Ａ〜図３１Ｃに示す。図２９Ａ〜図２９Ｃを参照して、ルーアーロック５５０を有する一体的な内部ピースまたは雄ルーアーを図２９Ａに端面図で、図２９Ｂに断面図で、および図２９Ｃに幻影で示すチューブ５５２と共に側面図で示す。雄ルーアー５５０は、チューブを円筒配管ポート５５４の上にチューブを挿入することによりシリコーンチューブ５５２の端部を受入れる。第２のシリコーンオーバースリーブをチューブ５５２の上に設置することができる。雄ルーアー５５０は固定用ハブ５５６を有し、ネジ５６０をその内面に配置する。コネクタは、壁部５６２および配管ポート５５４と一体化した第２の細長い口もしくはチューブ部分５５８を備える。１対の開孔部５５１を固定用ハブ５５６の側壁部に設けて、空気を固定用ハブ５５６の内部から排気させる。少なくとも１個の開孔が一体的な非回転固定ハブとの接続につき必要である。この開孔は固定用ハブショルダーのどこに設置してもよい。
【０１４３】
図２９Ｄを参照して、操作に際し雄ルーアー５５０は雌ルーアー５５９のフランジ５６１と雄ルーアー５５０のネジ５６０との螺着係合および雌ルーアー５５９に対する固定用ハブ５５６の回転運動により雌ルーアー５５９に固定される。図２９Ｄには代案構成を示し、ここで固定用ハブ５５６は別の回転ハブ片であって、周辺リッジ５５５に嵌合する。固定用ハブと一体的チューブ５５７との間のクリアランス５５３により、空気はハブ５５０から排気される。
【０１４４】
接続ターミナルは図３０Ａ〜図３０Ｄに示したような別の外側ピース５７０をも備える。図３０Ａは外側ピース５７０の斜視図であって、外側ピースを雄ルーアー５５０に対し押圧して２個のピースを合体固定させる前の図面である。図３０Ｂは外側ピース５７０の端面図である。図３０Ｃは外側ピースの断面図である。一般に長形の円筒外側ピース５７０はハウジング５７２を備え、その外表面にノッチ凹部５７４を備え、一連の軸方向に配置された上昇リッジ５７６をハウジングに周方向で配置するが、リッジ５７６間にスペース５７７は設けても設けなくてもよい。傾斜したショルダー領域５７８をピース５７０の端部領域５７９に隣接配置する。ピース５７０の内部領域は、チューブ５５２に対する圧縮を外側ピース５７０がチューブおよびルーアー５５０に対し摩擦接触するよう押圧した際に好ましくは３６０°にて与えるような寸法とする。凹部５７７を省略し、ハウジング５７２をリッジ５７６の厚さで平滑にすることもできる。
【０１４５】
図３０Ａを参照して、外側および内側ピース５７０および５５０は、外側ピース５７０をチューブ５５２の端部にかぶせて挿入すると共に外側ピース５７０を内側ピース５５０に対ししっかり押圧（矢印参照、図３０Ａ）することにより固定合体させて、内側領域がシリコーンチューブ５５２をぴったり圧縮することにより、図３０Ｄに示した構成を与えるようにする。或いは図３０Ｅを参照して、短い配管セグメントからなるオーバースリーブ５８３をチューブ５５２の端部にかぶせて装着することができ、内表面５８４はこの内表面５８４から内方向に突出する３個もしくは４個の長手リブ５８１を備えて、第２のピース５７０が雄ルーアー５５０にぴったり挿入された際にチューブセグメント５８３およびチューブ５５２を固定把持するようにする。
【０１４６】
あるいは外側および内側ピース５７０および５５０を単一の一体ユニットとして形成することもでき、配管ポート５５４を円筒ハウジング５７２の端部を介し後方向に延長させて、チューブ５５２の端部を配管ポート５５４に対し挿入することもできる（図３０Ｆ〜図３０Ｇ参照）。
【０１４７】
図３０Ｇの患者コネクタの具体例の僅かな変更を図３０Ｈの斜視図、図３０Ｉの平面図および図３０Ｊと図３０Ｋの断面図で示す。コネクタ５７０はワンピース構成体であって、長形入口管５５４と一体的固定用ハブ５５６とを備える。先端部５５８は凹部が形成され、図３０Ｊに示すようにコネクタの端部とほぼ同じか、または僅かに延長されている。コネクタ５７０の基本部材は上記した通りである。コネクタは排気穴を持たない。現場におけるコネクタの清浄は、コネクタに対する液体の流れを用いると共に回路における弁もしくはクランプをコネクタで脈動させて空気をコネクタから強制的に押出して行われる。圧力サージをＵＦポンプおよび体外循環回路４００における弁の脈動によって形成させる。
【０１４８】
図３０Ｄの接続ターミナルを動脈および静脈側回路４３２および４９２の端部に設ける。これらターミナルを図３１Ａ〜図３１Ｃに示した好適な殺菌マニホールドポート設計に挿入する。図３１Ａにおいて、図示した接続ポート４９９は他のポート４９７および４９３と同じである。ポート４９９を図３１Ａの側面図で示し、さらに図３１Ｂの端面図および図３１Ｃの断面図で示す。図３１Ｄの接続ターミナルを図３１Ｄおよび図３１Ｅに示したように接続ポート７９９に装着する。
【０１４９】
図３１Ａを参照して、ポート４９９は軸線６６１を規定するハウジング６３２よりなり、プランジ６３４を備えてポート４９９を殺菌マニホールド４９４のハウジングに装着する（または恐らく殺菌マニホールドがポート列として配置されれば装置の側部に装着する）。スクリューネジ６３６を設けてネジ付ナットを収容することによりハウジング６３２を固定する。６個の開孔６３８をハウジング６３２の周囲に周方向で離間させ、内部にスチールベアリング６３７を設置する。上側および下側の突出部材６４０は、ノブ６４１を偏倚バネ６４３の力に抗しフランジ６３４の方向に押圧すると共に回転させた際に、ノブ６４１を所定位置に固定する。ノッチ６４２はノブ６４１のための保持リング６９５を所定位置に保持する。エラストマーのＯ−リング６５０をポート４９４の内部６５４に設置する。ポート６４４のチューブ端部６４４は、発光ユニット６４６とセンサ６４８とからなる光学検出器を備え、リード線をＣＰＵ６１０に導びく。センサ６４８はポート４９９内の接続ターミナルの存在を検出する。センサ６４８の位置は、ポートにおけるコネクタの存在（たとえば、フランジ６３４のすぐ後ろ）を検知するために、必要に応じ図３１Ａに示す位置から変更することができる。チューブ端部６４４は、図２４と関連して述べたようにシリコーンチューブ（たとえば、経路２８９Ａ）で構成されている。
【０１５０】
図３２Ａ〜図３２Ｅを参照して、ノブ６４１をポート４９９の残部から隔離して示す。ノブ６４１を図４０Ａに側面図で示し、図３１で示すように表面６９９はフランジ６３４の方向に指向し、表面６４５は外側方向に指向している。図３２Ｂはノブの端面図である。図３２Ｃは図３２Ｂの３２Ｃ−３２Ｃ線に沿ったノブの断面図である。図３２Ｄはノブの反対側端面図であって、凹部６５３が図３１Ａの突出部６４０に嵌合する。図３２Ｅは図３２Ｃの３２Ｅ−３２Ｅ線に沿ったノブ６４１の断面図である。レース６５７が突出部６４０を収容する。偏倚バネ６４３の外側がノブの内壁部６５５に着座する。バネはノブ６４１を外方位置まで偏倚させる。ノブ６４１は、このノブ６４１を内方位置まで押圧した際に突出部６４０に固定されるようにし、突出部６４０を凹部６５３中に入れ、ノブを回転させて突出部がレース領域６５７中に回転するようにする。
【０１５１】
図３１Ｄおよび図３１Ｅを参照して、図３０Ｄのコネクタ組立品をポート４９９に装着して示す。接続を確立すべく、使用者はコネクタ５５０、５７０をポート６５４中に挿入する。コネクタ５５０、５７０を所定位置に固定するため、使用者はノブ６４１をバネ６４３に対して押圧して部分６４７がベアリング６３７上に位置するようにし、ベアリング６３７を半径方向内方に外側ピース５７０のノッチ領域５７４中へ圧入する。ショルダー５７８がＯ−リング６５０に当接し、雄ルーアー５５０はポート４９９の領域６５２に突入し、これをポート部でセンサ６４８により検知することができる。ノブ６４１を突出部６４０（図３１Ｂ）に対し時計方向に回転させて固定位置まで突入させる。ベアリング６３７は外側ピースのノッチ５７４内に固定位置して、コネクタ組立品５５０／５７０が外れるのを防止する。
【０１５２】
図３０Ｄのコネクタ組立品５５０／５７０が図３１Ｄおよび図３１Ｅに示したように装着されれば、固定用ハブ５５６の内表面および外表面の完全な殺菌が行われ、その際に殺菌液がポート４９９内に循環されることが了解されよう。特に、患者がフィストラ針から動脈もしくは静脈側回路を外す際に雄ルーアー５５０の固定用ハブ５５６もしくは口５５８を汚染（接触によって）すれば、雄ルーアー５５０のこれら表面はコネクタ５５０、５７０が殺菌サイクルの間、ポート４９９に装着された際に熱水殺菌を受ける。さらに、外側ピース５７０をチューブ５５２とクランプ係合させると共に外側ピース５７０のショルダー領域５７８をＯ−リング６５０に着座させ、さらに外側ピース５７０をポート４９９に固定係合させることにより、液体がはＯ−リング６５０を介しチャンバ６５４に流れ出てしまうようなことはない。
【０１５３】
図１３の圧力センサ５００Ａ〜Ｂは、図１４Ａ〜図１４Ｃに詳細に図示したと同じ設計である。図１４Ａはセンサ５００の断面図であり、図１４Ｂは組立状態におけるセンサ５００の平面図であり、図１４Ｃはダイヤフラム部材５０６の断面図である。センサ５００はハウジング５０２と保持リング５０４とを備えてダイヤフラム５０６を保持する。ダイヤフラム５０６を壁部５２０の反対側に設置する。ダイヤフラム５０６は好ましくは円形の弾性シリコーン膜（またはその同等物）であって、センサ５００のチャンバ５２２内で液体と接触する上表面５２６および下表面５２４とを有する。ダイヤフラム５０６の上表面５２６と一体化した外周保持リム５２８はダイヤフラムの上表面５２６に金属ディスク部材５０８を保持する。磁性金属部材５０８を、ロッド５１２の遠位部５１４に装着された磁石５１０と接触させて位置せしめる。金属部材５０８を被覆して、腐食もしくは薬品の漏れを防止することができる。さらに、金属を含浸させたプラスチックで作製することもできる。金属は磁性を有していなければならない。ロッド５１２は歪み計５１８に接続されたレバー部材５１６を備え、歪み計はチャンバ５２２内の圧力変動によって生じるダイヤフラム５０６の運動に基づくロッドの往復移動を測定する。磁石５１０として強磁性磁石を選択すれば、この磁石５１０は金属部材５０８と連続的に接触する。磁石５１０が電磁石であれば、この磁石５１０は電流により付勢された際に金属部材５０８と接触するようになる。
【０１５４】
本発明に所要の単位面積当りの磁力は１平方インチ（６．４５ｃｍ^２ ）当り約１１．６ポンド（約５．０ｋｇ）である。直径０．４４１インチ（１．１３ｃｍ）の円盤５０８（好適設計）では、所要の磁力は１．７７ポンド（５０２ｇ）である。理想的な磁力はそれより若干大きく、約２ポンド（約９０７ｇ）である。
【０１５５】
圧力センサ５００Ａ、５００Ｂは動脈側回路４３２における圧力を監視する。何らかの理由で動脈フィストラ針が間違って患者の血管壁部に達すると、圧力は一般に低下する。ＣＰＵ６１６（図１６）はセンサ５００Ａ、５００Ｂの測定値を監視し、圧力が低下すれば患者が針を離すよう促しあるいは血液ポンプ４５８を調整して圧力を許容範囲にする。
【０１５６】
毒素を除去する透析器の効率は、透析時間をできるだれ短くすれば最大化される。より迅速な尿素のクリアランスは、より速い患者血液の流速を必要とする。圧力センサ５００Ｂにより監視すべき圧力の下限値を利用して、急速な流速を達成し、透析を安全に行うようにする。この圧力限界は患者の担当医によって設定される。圧力がこの限界を超えていれば、血液ポンプ４５８のポンプ速度を徐々に増大させる。圧力が限界以下に低下すれば、血液ポンプを遅くしあるいは圧力が反発しなければ停止する。圧力が反発すれば、ポンプを加速する。動脈側回路における圧力モニターによる血液ポンプ４５８のフィードバック制御は、システムが透析時間を一般に短縮し、予想透析時間を患者に知らせ、かつ血液ポンプ４５８の顕著な遅延もしくは加速に基づく時間を更新することができる。この過程に際し、圧力センサ５００Ａはセンサ５００Ｂの作動不良の場合にデータを与える。通常、圧力センサ５００Ａおよび５００Ｂは同じ測定値を有する。圧力センサ５００Ａ−Ｂは、体外循環回路の圧力試験に関し下記するように透析液回路４０２における基準センサ４１０に対し検定される。
【０１５７】
血液センサ４４６および４８６は漏血検知器と同じ基本設計を有するが、ビームスプリッタおよび参照光検出器を持たない。センサ４４６および４８６は２つの目的を果たす：（１）血液を先ず最初に体外循環回路４００中へ導入する際の血液を検出して、透析の際に経過した時間を計算し、さらに（２）センサ４８６および４４６により検出される光伝達レベルが閾値まで上昇する際に血液のリンスバック（ｒｉｎｓｅ ｂａｃｋ）を自動的に終了させることにより自動的なリンスバック制御を可能にする。透析液（または生理食塩水）がリンスバックに際し透析器４０４にポンプ輸送される際、経路４３２および４９２における血液濃度は低下する。血液センサ４４６、４８６により測定されるように、血液濃度が閾値レベルまで希釈された時、リンスバックは完了したと思われる。クランプ４４４、４９０が閉鎖し、血液ポンプが停止され、導入および導出弁４１４および４１６が透析器４０４に対して閉鎖され、迂回弁４１２が開かれる。リンスバックに際し、限外濾過ポンプ２４２および血液ポンプ４５８の時間および流速を合わせて経路４３２、４９２における等しい圧力を確保せねばならない。一般に、限外濾過ポンプ２４２は血液ポンプ４５８の２倍のポンプ速度で作動する。これは、透析器４０４に圧力差を発生する共に、体外循環回路４００における動脈および静脈側回路の血液／透析液の分割流をもたらす。さらに、体外循環回路４００における血液の流速および容積を知ることによりリンスバックの時間を決定することができ、血液を動脈および静脈側回路における血液の濃度を監視せずに自動的にリンスバックさせることができる。代案として、静脈側回路で測定される血液濃度により、生理食塩水バックからの生理食塩水で血液をリンスバックすることができる。この技術につき以下詳細に説明する。
【０１５８】
配管またはハードウェアー部品以外の体外循環回路モジュール２８におけるハードウェアー部品からの各経路および漏れは漏れ経路４３０（点線）により示される。使用に際し、モジュール２８を人工腎臓装置２２の他のモジュールの上方に設置する。適するドレインおよびドレイン管を体外循環回路モジュール２８から人工腎臓装置全体２２のハウジングの底部まで設け、漏れを図６の捕獲容器における液体センサにより検知することができる。あるいは、その場での漏れ検出のために、血液センサおよび液体漏れ検出器を体外循環回路モジュール２８の底部に装着することもできる。
【０１５９】
各モジュール２０、２４、２６、２８に使用する配管（経路）は好ましくはシリコーン配管である。何故なら、シリコーン配管は生体適合性で、半透明で、熱水や酸化薬品や他の殺菌剤によって殺菌可能性であり、また長い操作寿命を有するからである。しかしながら、血液ポンプ４５８に使用する配管の領域部分については、たとえばノートン・ケミカル（Ｎｏｒｔｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ）社から入手できるＰｈａｒＭｅｄ（登録商標）ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー配管のような砕けにくい優れた特性を有するチューブまたはその均等物を使用するのが好適である。
【０１６０】
シリコーンチューブは大抵の接着溶剤に対し不活性であり、したがってハードウェアーに対するチューブの固定方法を考案した。シリコーンチューブを各ハードウェアーまたは装置の硬質部品（たとえばポンプ、弁、サーミスタ、タンク、フィルタなど）に接続する好適技術を図２４Ａおよび図２４Ｂに示す。一般的なシリコーンチューブ９００を、チューブ９０６の自由端部をハードウェアー９０２の注入ポート９０４に挿入することによりハードウェアー９０２の任意のピースに接続して示す。自由端部９０６をポート９０４に固定装着し続けるため、チューブ９００と同じ直径を有する短いチューブ９０８のセクションを用いると共にセグメント９０８をチューブ９００の他端部９０１に挿入し、セグメント９０８をたとえばチューブエキスパンダーのような適する用具により引き伸ばし、次いでセグメントをチューブにわたり端部９０６に螺着してセグメント９０８が図示したようにポート９０４および端部９０６を覆うようにする。クランプ接続を行う代案方法は、先ず最初にセグメント９０８をチューブ９００の自由端部９０６に螺着し、セグメント９０８とチューブの端部９０６とをチューブエキスパンダーにより拡張させると共に、自由端部９０６およびセグメント９０８をポート９０４に被せる。
【０１６１】
種々異なる肉厚および直径のセグメント９０８およびチューブ９００でも使用することができる。セグメント９０８はシリコーンチューブ９００と同じチューブとすることができる。この構成は良好なクランプ結果をもたらす。ポート９０４に対しセグメント９０８を装着してセグメント９０８の外側端部９０３が図２４Ａに示したようにポートの端部９０５から突出するようにすることが特に有利であると判明した。この構成は、チューブ９００の内側に僅かな外周バルジ９０７を形成して、液体がポートの縁部９０５の周りから漏れないよう防止する。
【０１６２】
Ｖ． 使用者インターフェースおよび制御モジュール２５
次に図１６を参照して、使用者インターフェースおよび制御モジュールにつき説明する。このモジュール２５は、患者に対するシステムの状態に関するメッセージおよび情報を表示するディスプレー６００を備える。タッチスクリーン６０２（またはキーボードもしくは音声作動システム）は患者とインターフェースし、患者からの指令もしくは情報をヒューマンインターフェース（ＨＩ）ボード６０８に入力すべく設けられる。
【０１６３】
光および音響表示器、並びにスピーカー６０６を含め、表示器６０４は患者に人工腎臓装置２２の異常な状態を知らせ、人工腎臓装置の操作モードの状態に関する情報を与える。
【０１６４】
モジュール２５は、高速デジタルデータバス６１１および６１３を介しドライバボード６１２およびアナログボード６１４に接続されたホスト中央プロセスユニット６１０を備える。中央プロセスユニット６１０は関連メモリー（図示せず）を備えて人工腎臓装置２２および他の操作要件のための操作ソフトウェアーを記憶し、たとえばセンサからのデータを記憶し、患者からのデータ入力を記憶する。アナログボード６１４はアナログ→デジタル変換器を内蔵して、人工腎臓装置２２における受動センサから到来するアナログ信号をデジタル信号に変換する。ドライバボード６１２はＣＰＵ６１０からの指令を受信し、これら指令を弁、ポンプ、ヒーター、モータおよび人工腎臓装置の他の作動部品（６２０で示す）に送信して各部品の状態を変化させ、たとえばポンプの場合は、始動もしくは停止操作または速度変化を行わせ、あるいは弁の場合には、開放および閉鎖を行わせる。システムの受動部品６２２（たとえば、導電率センサ、接触ボタンリーダー、圧力トランスジューサ、サーミスターなど）からの信号はその入力をアナログボード６１４および６１８に供給する。ＣＰＵ６１０およびドライバボード６１２は一緒に作動部品のための制御器として作用する。
【０１６５】
アナログボード６１８はバス６１７にてデジタル情報を安全ＣＰＵ６１６に供給する。安全ＣＰＵは重要なシステムセンサの見張役として作用し、イネーブル信号（ｅｎａｂｌｅ ｓｉｇｎａｌ）をドライバ６１２に供給し、ある種のドライバ指令を作動部品６２０に発することができる（たとえば、イネーブル信号をモータに送信して、正しい表示がボトルの側部で読取られたとき、ボトルを開口するために薬品投入器２６０におけるスパイクを移動させる）。ＣＰＵ６１６とホストＣＰＵ６１０との間の通信はデータバス６０９にて行われる。安全ＣＰＵ６１６は、ある危険状態が人工腎臓装置に存在すればブザーを作動させる。２４ボルトのバックアップバッテリー（図示せず）を電源故障の場合のために設けられている。
【０１６６】
ＶＩ． システム操作
人工腎臓装置２２の構成部品の操作は、ホストＣＰＵ６１０のメモリーに存在するソフトウェアープログラムによって制御される。図１７〜図２３は個々のソフトウェアーのルーチンおよびサブルーチン（または同じ様にして人工腎臓装置２２の作業シーケンスおよびモード）をフローダイアグラムで示す。これらルーチンおよびサブルーチン、ＣＰＵに対する入力および出力、並びに人工腎臓装置２２の他のモジュール２４、２６および２８の操作を以下詳細に説明する。
【０１６７】
シーケンスおよびモードを詳細に説明する前に、人工腎臓装置全体２２の電源が入れられた際または一時的な電力切断後に電力が回復した際に行われるシステム進行および自己点検作業につき最初に説明する。
【０１６８】
電力を入力すると人工腎臓装置は正確な作動を確保するのに必要な自己点検を行う。人工腎臓装置のどこかにエラーが存在すれば、使用者はデイスプレー６００におけるメッセージの表示、表示器の点灯もしくは警告光６０４、またはＡＡＭＩ／ＩＥＣ基準に準拠する他の適する手段によって告知される。好ましくは通電状態を示す表示光６０４を設けて、通電されていない状態とシステム故障との区別を可能にする。人工腎臓装置２２をたとえば、透析処置の結果や現在状況を中央監視ステーションに報告するためのファックス／モデム、血圧計、患者用の体重計やヘパリン輸液装置などの補助装置と共に組み立てることが好ましい。自己点検作業はこれらの作動状態をも確認すべきである。
【０１６９】
自己点検が完了した後、人工腎臓装置２２はサイクル進行の点検を行って、電力が遮断されかつバックアップバッテリーが消耗した時に、中間工程（たとえば清浄、殺菌、透析）のいずれであったかを確認する。システムが中間工程でありかつ電力オフ時間が最小であれば、システムはその工程を継続する。
【０１７０】
殺菌工程を行っていれば、ＣＰＵ６１０は継続するかまたは操作者が「再開」を押すようにメッセージを表示するようにするか前もってプログラムすることができる。デフォルトは継続で、それが表示がされる。継続する際、システムの温度を点検せねばならない。好ましくは、電力なしに経過した時間と、装置の現在温度に基づき、加熱サイクルを単に継続すべきか、延長すべきかあるいはできればフラッシュして完全に再操作させるべきかを決定する方法がいる。その結果的には、殺菌サイクルは受容限度以下の細菌レベルを達成せねばならない。
【０１７１】
タンク２０２を充填しつつある場合は、ＣＰＵが電力なしに経過した時間に基づき現存する水を排水すべきかあるいは充填を現在レベルから継続すべきかどうかを決定する。現在のレベルから継続するのが細菌学上安全であれば、システムは充填を継続して、この状態を示す。安全でなければ、システムは排液すると共に充填を再び開始する。経過時間に応じ、殺菌サイクルを再操作する必要がある。
【０１７２】
透析液が混合されつつある場合は、システムが電力なしに経過した時間に基づき現在のバッチが細菌増殖および沈澱に関し「安全」であるかどうかを決定する。安全でなければ、操作者にこのバッチを捨てねばならないことを告知する。好ましくは、このシステムは音響および視覚警告のいずれとするかに関し使用者がプロクラムできるものである。デフォルトは音響方式でも視覚方式でもよい。「安全」であれば、混合過程は継続し、この状態を表示する。
【０１７３】
体外循環回路が充填されていれば、システムは電力なしに経過した時間に基づき現在の充填液が細菌増殖および沈澱に関し「安全」であるかどうかを決定する。安全でなければ、操作者に充填液を廃棄しなければならないことおよびまったく新しい透析液バッチを調製せねばならないことを告知する。「安全」であれば、充填工程を継続する。
【０１７４】
クリアランス試験過程が行われていれば、システムは使用者に適正なクリアランス試験データが得られないことを告知する（熟練した使用者のみに興味が持たれるが、センターに送られる処置報告はクリアランス試験データの欠如を示している）。ごく短時間であれば、システムは血液側で適正な電解質濃度と温度が確保されるまで、血液側の水分に対して透析が継続される。経過した時間が長過ぎた場合に、システムは使用者に充填液を捨てねばならず、かつ新たな透析液バッチ全体を調製せねばならないことを告知する。
【０１７５】
「透析開始」の工程を行っている場合、システムは電力なしに経過した時間に基づき現在の充填液が細菌増殖および沈澱に関し「安全」であるかどうかを決定する。安全でなければ、操作者は充填液を捨てねばならずかつ新たな透析液バッチ全体を調製せねばならないことを告知する。「安全」であれば、システムは透析液の循環およびその温度維持を継続する。
【０１７６】
透析工程が行われていれば、システムは血液回路が装置に接続されているかどうかを点検する。血液回路が装置に接続されていれば、電力が切れてからの時間を計測する。細菌増殖につき安全な時間であれば、清浄サイクルを開始すべきかどうかあるいは使用者が再接続を望むかどうかをたずねる。システムは、透析液が正確な温度および導電率である時のみ患者に再接続を可能にし（かつ／または、透析液をバイパスから採取することを可能にする）。温度勾配がもはや分離を許さなければ（この方法を使用する場合）、治療が充分であるとの報告であると見ねばならない。透析液が「安全」であるには長過ぎる時間が経過すれば、システムは清浄サイクルを開始するかどうかをたずねる。血液回路４３２、４９２が装置に符号４９５、４９７（図１３）にて接続される限り、自動的に開始するようプログラミングすることができる。血液回路が装置に接続されなければ（すなわち、恐らく患者への接続）、システムは患者が透析の再開を、血液のリンスバックを、または単に接続解除を望むかどうかを患者にたずねる。再開または血液をリンスバックする場合は、使用者に安全クランプが操作位置に戻されたかどうか確認するよう（すなわち手動開口しないよう）告知する。さらにシステムは透析液の温度および導電率をも確認する。患者が処置を継続していれば、処置を中断された所から継続する。
【０１７７】
血液のリンスバック工程が行われていれば、再開工程は透析工程と同じである。
【０１７８】
患者接続解除の待機の工程が行われていれば、システムは血液回路が装置に接続されているかどうか点検する。接続されていなければ、患者が接続解除したかどうかたずねる。もしそうならば、システムは清浄サイクルを開始するかどうかたずねるが、血液回路が装置に接続されれば清浄を自動開始するようプロクラミングすることができる。
【０１７９】
血圧検査を行っていれば、システムは血圧測定を再び開始する。システムは電力が切断されてから経過した時間を調べる。システムが血圧を再び検査する前の時間を患者人体におけるリバウンドに基づき遅延させる必要がある。
【０１８０】
次いで図１６および図１７を参照して、システムおよび進行状態の点検が行われた後、システムはアイドル状態７０２に入る。図１７により示される装置の操作シーケンスの概要につきここに説明する。アイドル状態７０２にて、人工腎臓装置２２は透析を開始するための使用者の入力を待っている。人工腎臓装置２２は、最後の透析処置の後に経過した時間を監視する。最後の殺菌後の時間が実験的に証明された滞留時間より長ければ（恐らく４８時間）、装置は殺菌シーケンス７０４に入る。殺菌シーケンス７０４にて、人工腎臓装置全体は高レベル殺菌温度（たとえば、８０℃以上）の熱水で人工腎臓装置を殺菌するのに充分な時間にわたり（たとえば、少なくとも８０℃にて１時間）殺菌される。モジュール２４、２６および２８におけるサーミスターが８０℃より高い温度をＣＰＵ６１０および６１６に１時間にわたり報告すれば、人工腎臓装置は透析液調製シーケンス７０６を開始する。透析液が調製された後、人工腎臓装置は透析開始シーケンス７０８を開始する。体外循環回路の充填が完了した際、人工腎臓装置は透析シーケンス７１０に入り、ここで血液と透析液とを体外循環回路および透析液回路４００、４０２にそれぞれ循環させる。限外濾過容積および／またはＫＴ／Ｖパラメータおよび／または透析時間の目標値が透析サイクルにつき合致すれば、人工腎臓装置はリンスバックシーケンス７１２を開始し、体外循環回路４００における残留血液を患者に戻す。このシーケンスが完了すれば、洗浄シーケンス７１４を行う。洗浄が満足に完了すると共に排液がドレイン経路により装置から除去された後、装置はアイドルモード７０２に復帰し、指令または計画された処置時間の入力を待機して工程を反復する。
【０１８１】
代案実施例として、システムは洗浄シーケンス７１４の後に殺菌シーケンス７０４を行って、直ちに透析サイクルの終了後に人工腎臓装置を殺菌することができる。殺菌シーケンスが行われた後、装置はアイドル状態に入り、次の透析サイクルの再開を待機する（あるいは、これら処置サイクル間の待機時間が所定の時間より長ければ再び殺菌する）。
【０１８２】
透析サイクルが完了した後、動脈および静脈側回路４３２および４９２（図１３）を殺菌マニホールド４９４における各ポート４９７、４９９に接続することに注目すべきである。この接続は、透析液調製モジュール２６から体外循環回路４００中へ導入する逆浸透水の回路を形成する。何故ならポート４９７、４９５が経路２８９ａおよび２６３ａ（図６）に接続されて、２種のモジュールを連結するからである。この接続は、後記する体外循環回路に関する多くの特定機能の発揮に重要である。
【０１８３】
さらに、熱水の殺菌温度（８０℃）および人工腎臓装置２２に対する熱水循環の時間（１時間）は唯一可能な選択でないことに注目すべきである。水による液体回路の高レベル殺菌の達成は水温および熱水循環の時間長さの関数である。一般に、より熱い水はより短い循環時間でよく、あまり熱くない水はより長い時間を必要とする。実際上、高レベル殺菌温度は一般に予め決定または選択され、人工腎臓装置における水ヒーター２２８の操作により制御され、戦略的にはサーミスターを設置し、循環時間を制御モジュール２５のＣＰＵにおける時計で制御し、ポンプおよび装置の弁の操作を制御する。
【０１８４】
Ａ． 殺菌シーケンス７０４
図１８は殺菌シーケンス７０４の詳細なフローダイアグラムである。このシーケンスに際し、システムは透析液調製モジュール、水処理モジュールおよび体外循環回路モジュール２６、２４、２８をそれぞれ次回の処置の前に細菌学上許容しうる枠内で汚染を除去する。以下の説明では図５、図６、図１３および図１８を参照する。
【０１８５】
工程７１６にて、システムは薬品充填メカニズム２６０が閉鎖されたかどうか（すなわちスパイクが下方位置に存在すること）、および人工腎臓装置２２のドレイン出口が排水管に接続されたことを調べるべく点検する。水処理モジュール２４における弁７２を切り換えて、水を水濾過ユニット８４（図５）に流入させる。圧力センサ９８を監視して、水圧が逆浸透フィルタ１００の入口に存在するかどうか調べる。水圧が特定レベルより低ければ、表示器もしくはアラームが作動する。第１および第２の予備フィルタに対する圧力低下を計算する。逆浸透フィルタ導出弁１１２、１０８および８０に指令して水をドレイン経路７１に排水する。包蔵された空気を除去するために、逆浸透フィルタ１００の供給側を水でフラッシュさせる。
【０１８６】
工程７１８にて逆浸透フィルタ１００を、濾過水を作製するモードにする。ＲＯフィルタ１００の弁に指令してドレインに迂回させる。好適実施例においては、３０℃に加熱された水をフィルタユニット８４に通過させる。図３Ｄに示した水フィルタ８４の配置を使用する代案実施例においては、フィルタユニット８４をバイパス弁で迂回させ、バイパス経路から空気を除去する。弁８１を多数回のわたり動かし、循環ループ（経路１１０および１１６）を充填する。ＲＯフィルタ１００の弁に指令して、ドレインに迂回させる。システムは供給水の導電率が閾値レベルを越えるまで待機する。
【０１８７】
工程７２０にて、ＲＯフィルタ１００を適性な導電率を有するＲＯ水によって透析液タンク２０２を充填するするモードにする。ＲＯフィルタ１００の入口および出口導電率と入口圧力とを監視すると共に、範囲外となったときには警告を発する。次いでタンク２０２を水で満し、タンク２０２中の適正なレベルをセンサＬＴで検知できるように経路２０６および２０９（図６）を弁２３２を介して充填する。ＵＦポンプ２４２は弁２３６および経路２４０、４２２を介し透析器４０４を充填する。次いでモジュール２６における弁を、パイロジェン／限外フィルタ２３４に（透析器４０４を介さずに）充填し、タンク２０２に戻すように指令する。ＵＦポンプ２４２を次いで停止させ、透析器４０４を順方向に充填し始める。
【０１８８】
工程７２２にて血液ポンプ４５８を作動させると共に、モジュール２６における弁に指令して水をタンク２０２からパイロジェン／限外フィルタ２３４を介し透析器４０４に移送する。サーミスター４０８、４２４、２１６、２３０のサーミスター測定値の同等性を比較すると共に、範囲外であれば警告を発する。
【０１８９】
工程７２２および７２４にてＲＯフィルタ１００はＲＯ水を生成する。モジュール２４および２６における弁を指令して濾過水をタンク２０２に送る。モジュール２６の弁に指令して、タンク２０２からの水がパイロジェン／限外フィルタ２３４を介しタンク２０２に戻るようにする。各弁に指令して、水が透析器４０４を迂回するようにする。サーミスター４０８、４２４、２１６、２３０の測定値の同等性を比較すると共に必要に応じ警告を発する。
【０１９０】
工程７２４の後、工程７２６の前に、ＵＦタンク充填工程を行い、ＵＦタンクレベルセンサＰＵＨで監視し、タンク２４４が満杯となったことを示すと、センサ２８８が知らせ、ＵＦタンクは充填される。
【０１９１】
工程７２６にて一連の熱水充填シーケンスを行う。ＣＰＵ６１０は時間データを蓄積し始め、サーミスターを介して温度を監視する。弁Ｖ９および逆止弁ＣＶ１２を、ＵＦポンプ２４２により充填する。ＲＯフィルタ１００に指令して、水を生成させると共にタンク２０２を満す。ヒーター２２８に指令して水を８５℃に加熱する。各弁に指令して、水がフィルタ２３４およびバックフィルタを迂回し、透析器４０４から弁４１６を通過するようにする。血液ポンプ４５８を逆方向に始動させて、水を体外循環回路４００に循環させる。加熱水を薬品投入器２６０および弁ＣＶ９を通過させる。液体センサがタンク２０２内で充分なレベルを検知したとき、ＲＯフィルタ１００に指令してアイドルモードにする。水をフィルタ２３４および透析器４０４に指向させる。このモードが終了した後、タンク２０２は少なくとも８０℃の温度のＲＯ濾過水を含有している。熱水充填モードに際し、熱水は水調製モジュール２６には循環させない。
【０１９２】
タンク２０２が充填された後、逆浸透膜の供給側のフラッシュを行う。好適実施例では、第１の予備フィルタ４０がポリホスフェートを含有するので、ＲＯ膜の供給側をＵＦタンク２４４からのＲＯ水で洗浄して排水する。これは、殺菌温度がホスフェートの溶解度を低下させたとき、膜上へのポリホスフェートの沈澱を防止する。ＲＯ膜をフラッシュする水はＵＦタンクから弁８３を介して到来し、弁８３の下流のすべての構成物をフラッシュする。次いでＵＦタンクに残っている水を加熱した後、殺菌シーケンスで熱水を循環させる。
【０１９３】
工程７２８にて、高レベルの殺菌温度まで加熱された水を水処理モジュールと透析液調製モジュールと体外循環回路モジュールとに少なくとも１時間にわたり循環させる。流路３、４、５、１および２は、人工腎臓装置における特定の弁操作および流体回路ネットワークにより、水を全ての液体回路中に１度に通過させることができず、所定の流路を最初に他の流路が殺菌される前に殺菌せねばならないことを示している。これら部分の説明については、洗浄モードおよび図２３の説明でも述べる。
【０１９４】
工程７３６は、サーミスターのいずれかが１時間の間に８０℃未満の温度を示した場合に、水をさらに加熱して工程７２８のサイクルを反復することを示す。代案として、水をさらに８０℃より高く加熱して流路（たとえば「３」）に作用させ、これを２回反復することができる。他の代案として、高レベルの殺菌が得られなければ警告を発したりあるいは薬品殺菌モードに入ることも可能である。
【０１９５】
殺菌サイクルが行われ、殺菌液が十分に冷却された後、人工腎臓装置は排液モード７３８に入り、ここで液体をＵＦタンク２４４から透析液モジュール２６を介し体外循環回路および水処理モジュール２４におけるドレイン経路１０７に指向させる。センサＰＵＨが０を読取れば、モード７４０に入り、タンク２０２を排液する。
【０１９６】
次いで人工腎臓装置は充填モード７４２に入り、ここでＲＯフィルタ１００が水をタンク２０２に送る。洗浄モードの工程７５０では、水は熱水循環工程７２８と同じ液体通路に循環されるが、水は加熱されない。充填プラットフォーム２５０における薬品殺菌ポート、タンク２０２、透析液回路、ＵＦタンクなどを含む人工腎臓装置全体を洗浄する。装置のポンピング作動部が洗浄された後、液体経路を人工腎臓装置ドレインまで排液する。参照符号７５０における５つの工程は、ある液体回路が人工腎臓装置における特定の弁および配管ネットワークにより他の回路に先立ち洗浄されうることを示す。
【０１９７】
Ｂ． 透析液調製シーケンス７０６
殺菌モードの後、システムは透析液調製シーケンス７０６に入り、これについては図１９にて詳細に説明する。工程７１７にて、工程７４２で上記した工程を行う。工程７１９にてＲＯフィルタ１００は水生成モードに設定される。セル１０６におけるＲＯ導電率を監視するＲＯアラームが作動状態となる。次いでＲＯ濾過水をタンク２０２に指向させる。ポンプ２１２を最高速度で順方向に作動させる。タンク２０２を循環および持続モードに設置し、水を脱気経路２０９と弁Ｖ９および２２０とを介しタンク２０２から弁２３２および経路２３１および弁Ｖ１５を介しタンクに循環する。サーミスター２３０における温度は３０℃の温度とすべきである。ＵＦタンク２４４をＵＦポンプ２４２により５００ｍＬの水で満す。タンク２０２を逆浸透水により薬品をタンク２０２に添加するレベルまで満し、次いでＲＯフィルタ１００を遮断する。
【０１９８】
工程７２１にて、透析液回路と限外濾過制御システムとの信頼性の試験を行う。試験を開始する際、タンク２０２における水のレベルを薬品充填プラットフォームのレベルまでにし、ＲＯフィルタをアイドルモードとし、さらに体外循環回路４００の動脈４４４および静脈４９０のクランプを開く。モジュール２６の各弁を切換えて、水を透析器４０４から流出させると共にタンク２０２を隔離する。透析液回路４０２の液体経路は完全に満される。この液体回路は閉鎖システムであって、弁４１４と４１６とを閉鎖すると共にバイパス弁４１２を開く。限外濾過タンク２４４は逆浸透水を含有する。ＵＦポンプ２４２を逆方向に作動させて、水を透析液回路にて経路２４０中へポンプ輸送する。これは閉鎖システムにおける水の容積を増大させて圧力を上昇させる。透析液回路４０２における圧力センサ４１０が圧力上昇を監視する。システムにおける故障もしくは漏れはセンサ４１０により監視される圧力の減衰速度により検出されて警告を発する。体外循環回路４００における圧力も監視され、血液ポンプ４５８によりゆっくりと減少する。
【０１９９】
工程７２３にて、体外循環回路における圧力センサ５００Ａ−５００Ｂは透析液回路における圧力センサ４１０に対し検定される。透析液回路４０２における圧力変動は、タンク２０２と限外濾過タンク２４４との間の液体の容積移動により達成され、タンク２０２中への液体の導入は圧力上昇をもたらす。同様に、体外循環回路４００における圧力変動は、追加容積の液体を透析器を介し体外循環回路に導入して達成される。この検定試験は、使い捨ての市販の圧力トランスジューサを体外循環回路４００にて使用することを可能にすると言う利点を有する。さらに、これは透析に際し体外循環回路４００における血圧の高精度の監視を可能にする。これを行うため、各弁を切り換えて透析液側の液体を透析器４０４および圧力センサ４１０を介するように指向させる。各弁を切り換えてタンク２０２を透析液経路から隔離する。ＵＦポンプ２４２を逆方向に運転してＵＦタンクからの液体を透析器４０４および体外循環回路に指向させると共に透析液回路４０２を３００ｍｍＨｇまで加圧する。体外循環回路４００における圧力センサ５００Ａ−５００Ｂが加圧しない場合または減衰速度が所定限界を越える場合は警告を発し、体外循環回路４００における漏れを表示する。漏れがないとすれば、センサ４１０の圧力測定値を用いて体外循環回路４００における圧力センサ５００Ａ−５００Ｂを検定する。
【０２００】
次いでＵＦポンプ２４２を順方向に運転して、透析液回路４０２から液体を除去すると共に圧力を約１０ｍｍＨｇに安定化させる。次いで圧力センサ５００Ａ−５００Ｂの第２の検定を行い、センサのゲインおよびオフセット値を決定する。圧力センサの故障が生じた際は、圧力センサの故障を示す警告が発せられる。ＵＦポンプを順方向に陰圧が発生するまで運転し、圧力センサの検定をさらに行う。さらに陰圧が発生して、さらに検定を行う。次いでＵＦポンプ２４２を逆方向に運転し、圧力を０ｍｍＨｇに安定化させ、タンク２０２を大気に排気する。
【０２０１】
工程７２５にて、空気フィルタＡＦの信頼性を圧力減衰試験により確認する。空気フィルタＡＦは無菌バリヤ膜であって、人工腎臓装置の流体通路に流入もしくは流出する全空気を濾過する。信頼性は、ＵＦタンク２４４を満して弁６を閉鎖すると共にタンク２４４をＵＦポンプ２４２により約１２ｐｓｉ（８４３７ｋｇｆ／ｍ^２ ）まで加圧して確認される。圧力は安全限外濾過タンク圧力トランスジューサＰＵＳによって監視される。圧力トランスジューサが充分な圧力を記録しない場合または減衰速度が大き過ぎる場合は、空気フィルタが信頼性試験に不合格であると思われ、使用者にはフィルタ交換の必要性を警告する。
【０２０２】
工程７２７にて、透析器４０４における繊維の信頼性試験を行い、血液の損失や汚染の原因となる透析器４０４の漏れがないことを確認する。この試験を限外フィルタ／パイロジェンフィルタ２３４を試験した方法と同様な方法で、空気圧を用いて行う。空気を血液ポンプ４５８により限外濾過タンク２４４から動脈側回路４３２中（殺菌マニホールド４９４を介して）にポンプ輸送し、透析器４０４まで輸送して液体を弁４１４を介し液体が殆ど透析器４０４の空腔側から除去されるまで排除する。体外循環回路４００における圧力センサ５００Ｂは透析器４０４における加圧と経路４６２における圧力低下とを監視する。センサ５００Ｂが充分な圧力を記録しない場合または低下速度が早過ぎる場合、体外循環回路は試験に不合格であるとみなされ、使用者に体外循環回路交換の必要性を警告する。
【０２０３】
工程７２９にて、パイロジェン／限外フィルタ２３４の信頼性を試験する。この試験については、透析液調製モジュール２６の説明にて詳細に上記した通りである。
【０２０４】
工程７３１にて体外循環回路４００には水が充填される。ＲＯ導電率および圧力を監視する。ＵＦタンク２４４は約１Ｌの水がＵＦポンプ２４２により充填される。ＲＯフィルタ１００をアイドルモードにする。ＲＯ水をＵＦタンク２４４からタンク２０２まで血液ポンプ４５８により透析器４０４を介して指向させる。次いで水を弁４１６を介し逆濾過する一方、静脈クランプ４９０を脈動させて空気分離チャンバ４７４（図１３）を満す。弁Ｖ１３を脈動させて空気を動脈側体外循環回路４３２から除去する。ＵＦタンク２４４が空になった際、クランプ４４４、４９０を閉鎖し、血液ポンプ４５８も閉鎖する。
【０２０５】
工程７３３にて、ＲＯ水をタンク２０２から透析器４０４までポンプ輸送する。透析器４０４を短時間にわたり迂回させ、次いで水を透析器４０４の膜を介し体外循環回路４００中へ逆濾過し、タンク２０２に戻して体外循環回路４００を充填する。これら工程に際し、血液ポンプ４５８は迂回に際し逆方向に、次いで逆濾過に際し順方向に運転する。
【０２０６】
工程７３５にて、体外循環回路４００を新鮮な逆浸透水でフラッシュさせて空気および気泡を回路から除去する。自動充填処理を最も効果的かつ効率的に充填し、透析器クリアランス試験要件を達成する方法で透析液調製前、調製中および調製後の工程のシーケンスを行う。体外循環回路４００が漏れを有すると決定された際、直ちに新たな体外循環回路が必要とされる。クリアランス試験の際の透析器の許容しえない性能は次回の処置前に透析器の交換を必要とする。透析器が処置に際し閉塞すれば、処置中に交換する。
【０２０７】
充填モード７３５に際し、（弁４１２、４１４を閉鎖すると共に弁４１６、２３２およびＶ１５を開放して）水を透析器４０４にポンプ輸送する。体外循環回路を弁Ｖ２０の閉鎖により循環モードにする。残留気泡を透析器４０４の繊維から除去するため、圧力サージ（もしくはスパイク）を動脈側回路４３２に導入する。これは、急速な順序でクランプ４９０および４４４を開放および閉鎖すると共に血液ポンプ４５８の流れ方向を変化させて行われる。圧力はクランプを閉鎖すると共に血液ポンプ４５８を作動させ続けると経路内で上昇し、クランプが開放されると透析器４０４内の圧力の開放により気泡が繊維から除去される。弁４１６をも脈動させて逆濾過により気泡を繊維から除去する。
【０２０８】
充填は透析器４０４に対する水の定期的逆濾過によってなされる。透析液回路４０２に圧力パルスの導入によっても透析器に対する液体の逆濾過が起こる。膜に対する液体の導入時の圧力パルスは気泡を透析膜の血液側から除去させる。次いで気泡を透析器の血液側から体外循環回路４００より気泡トラップ空気経路４８２を介して導出する。透析液を高流速で透析液回路４０２を介しポンプ輸送し、透析液回路における弁を開放および閉鎖することにより圧力パルスを液体に導入する。逆濾過は、透析液回路４０２に導入された圧力パルスと同期して起こる。
【０２０９】
次いでシステムは血液ポンプ検定モードに入る。血液ポンプ配管のセグメントは殺菌サイクルに際し加熱硬化を受ける傾向を有するので、血液ポンプ４５８を各処置前に検定して所定の血液ポンプ回転速度および液体圧力につき適正な液体流速を確保する。流速は、検定時間にわたるＵＦタンク２４４における流体の容積変化により決定される。血液ポンプ回転速度は、血液回路における圧力トランスジューサの上方に位置する血液ポンプの速度および方向センサにより決定される。空気トラップ排気経路が、空気トラップ排気経路の下流の経路を隔離するために追加される必要がある。液体はＵＦタンク２４４から弁２３６、逆止弁ＣＶ１２、弁２２０、経路２３６を介しＶ２１まで、次いでＶ１４を介し血液ポンプ４５８まで流動する。液体は透析器を通過し、経路２４０を介して透析液タンク２０２に戻る。血液ポンプ速度は、ポンプ圧がＵＦポンプが特定の検定流速であるとき特定の検定圧力に維持されるようになる。
【０２１０】
工程７３７にて、ＲＯ導電率および圧力を監視すると共に透析液タンク２０２をレベルが薬品充填プラットフォーム２５０のレベルより高くなければＲＯ水で満す。ＵＦタンク２４４を排液する。水をフィルタ２３４までポンプ輸送し、透析器４０４から流出させ、水をヒーター２２８により３７±１℃まで加熱する。タンク戻し弁Ｖ１８を閉鎖し、水をタンク２０２から弁２３６を介しＵＦタンク２４４中へＵＦポンプ２４２により指向させる。ＵＦタンク２４４が満される。タンク戻し弁Ｖ１８を開く。
【０２１１】
工程７３９にて、ＲＯ導電率および圧力を監視すると共にＲＯ水をタンク２０２まで透析用薬品添加の適正レベルに達するまで送水する。粉末薬品を含有するボトル２７０を薬品投入器２６０により突き刺し、薬品をボトル２７０から排出させ、これには投入器２６０におけるノズル３５０から水を定期的に噴出させることによって行う（図１２）。充填プラットフォーム２５０における噴霧器２８５がプラットフォーム２５０の棚から薬品をタンク２０２中へ濯ぎ入れる。水がタンクおよび出口経路２０６を循環する際、導電率センサ４２６が溶液の導電率を監視する。追加の水を必要に応じタンク２０２に添加する。次いで第２および第３の薬品ボトルにおける追加の透析薬品を薬品投入器２６０の操作によりプラットフォーム２５０上へ放出させる。液状薬品は液体レベルが投入器２６０のノズル３５２のレベルに達する直前に添加される。かくしてタンク２０２が水により完全に満される。
【０２１２】
工程７４１にて、システムは混合モードに入り、ここで透析薬品はタンク２０２内で混合される。薬品は上記の過程によりタンク内で混合される。混合モードに際し、導電率センサ４２６は透析液の導電率を監視し、測定値をＣＰＵ６１０に報告する。薬品の安全濃度は導電率センサ４２６における導電率測定値および／またはサンプリング装置２１０における透析液の試料採取により確認される。好ましくは、透析液を底部のタンク出口から導電率センサ４２６を介しタンク２０２の頂部へ噴霧器２０５を介して混合過程中循環させる。透析液の導電率が充分な時間にわたり一定になったとき、溶液は混合されたと見なされる。
【０２１３】
工程７４３にて、導電率試験をセンサ４２６における導電率を確認する目的で行う。透析液をタンク２０２から限外フィルタ２３４および透析液回路４０２を介し、さらに迂回弁４１２を介しタンク２０２に戻すようにポンプ輸送する。導電率測定値が所定範囲でなければ警告を発する。さらにサーミスター４２４および４０８の測定値を比較し、透析液温度の測定値が実質的に同じでなくサーミスターの一方が故障したことを示せば警告を発する。
【０２１４】
工程７４５にて、透析器のクリアランス試験モードに入る。透析を行う前に、透析器４０４と透析器の膜に対する拡散速度との信頼性を点検せねばならない。平均して体外循環回路は廃棄される前に１２〜１５回にわたり再使用される。体外循環回路を交換せねばならないかどうかを決定するため、そのクリアランスを試験せねばならない。このクリアランス試験は透析薬品がタンク２０２内で混合された後に行い、限外濾過タンク２４４を３７±１℃の温度に加熱された約４Ｌの逆浸透水で満す。透析液温度はヒーター２２８により３７±１℃に加熱されてはいるが、約３０℃である。体外循環回路４００を逆浸透水で満す。
【０２１５】
人工腎臓装置２２はＮａ^＋イオンの幾つかの性質を利用して透析器４０４のクリアランスの試験をする。Ｎａ^＋イオンは尿素分子とほぼ同じ寸法を有し、Ｎａ^＋イオンは透析液における主たる陽イオンであり、さらにＮａ^＋イオンは極めて導電性であって導電率モニターにより精密に監視することができ、たとえば透析液調製モジュール２６における非侵食性導電率セル４２６により監視することができる。Ｎａ^＋イオンは尿素の代替として使用される。導電率センサ４２６は、透析器４０４から流出する透析液の導電率を測定する。
【０２１６】
血液ポンプ４５８は純粋な逆浸透水を透析器４０４の血液側中に連続的に通過させる（すなわち、シングルパス）。水はＵＦタンク２４４から弁Ｖ１３、経路２８９および２８９Ａを介し体外循環回路モジュール２８の殺菌マニホールド４９４（図１３）におけるポート４９９まで流動し、次いで動脈側回路４３２中へ流入し、さらに回路４００および透析器４０４を介し静脈側回路４９２から殺菌マニホールド４９４のポート４９７まで流過し、次いでドレインに至る。同時に、ポンプ２１２は新鮮な透析液をヒーター２２８にポンプ輸送し、ここで３７±１℃まで加熱し、次いで透析液回路４０２を介してタンク２０２までポンプ輸送する。透析器清浄モード７４５が終了した後、約５００ｍＬのＲＯ水は３７±１℃の温度でＵＦタンク２４４に残る。
【０２１７】
導電率の測定値をインターフェースおよび制御モジュール２５のＣＰＵ６１０に送信する。透析器に対するバイパス弁を閉鎖した初期状態とバイパス弁を開放した平衡もしくは定常状態との間の導電率の差は透析器４０４の尿素クリアランス効率に相関する。図２６に示したように、導電率セル４２６により測定された導電率は工程を開始させると低下するが、直ちに平衡化する。セル４２６により測定される導電率が平衡となったとき、１分間当りにクリアランスされるナトリウムとして透析器４０４における１ｍＬ単位のクリアランスが中央プロセスユニット６１０により計算される。最小および最大の導電率レベル７５９はセンサ４２６により決定することができ、センサが定常状態にてこのレベル以下の最小導電率を記録しなければクリアランス試験の不合格が生じたものとみなされる。ナトリウムと尿素との間の相関の計算についての詳細は、前述のハワード（Ｈｏｗａｒｄ）らの米国特許５，１１０，４７７号に記載されており、これを参照文献として引用する。
【０２１８】
透析器を交換する必要があるかどうかを決定する代案方法は、透析器に関するクリアランス係数Ｋを透析器が新しいときのＫの数値と比較することである。Ｃ_ｉｎ＝試験前の初期導電率測定値とし、バイパス弁は閉鎖とする。Ｃ_ｏｕｔ＝弁を開放した透析器出口側における導電率（センサ４２６により測定）とする。Ｋ＝［（Ｃ_ｉｎ−Ｃ_ｏｕｔ）／Ｃ_ｉｎ］×流速ｍＬ／ｍｉｎとする。Ｋ_ｉｎｉｔ＝透析器が新しいときのクリアランス係数の初期測定値とする。各透析サイクルの前にＫ_ｉを上記したように測定する。Ｋ_ｉ≦０．９Ｋ_ｉｎｉｔであれば、透析器は次回の処理前に交換する状態であると思われる。
【０２１９】
念を入れた安全性測定のため、人工腎臓装置２２は透析を行う前にクリアランス試験を２回行う。透析器４０４が２回とも不合格となれば、交換メッセージが使用者インターフェースに表示され、使用者に体外循環回路および透析器４０４を次回の透析前に交換する必要性を知らせる。ＣＰＵ６１０は、クリアランス値および不合格が生じた日付を含め透析器の不合格を記録する。
【０２２０】
工程７４７にて、体外循環回路４００およびＵＦタンク２４４の液体を正確な導電率にする目的で混合モードに入る。透析液をＵＦタンク２４４に循環させて温度を２９±２℃に制御する。所定時間の後、ＵＦタンク透析液の導電率が定常状態となり、導電率が予定範囲外となれば警告を発する。弁を切り換えて透析液をタンク２０２からパイロジェン／限外フィルタ２３４と透析器４０４とを介し逆濾過により体外循環回路に指向させる。体外循環回路の透析液流を殺菌マニホールド４９４を介しタンク２０２まで血液ポンプ４５８の支援によって指向させる。タンク２０２内の液体レベルを必要に応じ弁Ｖ６より下まで下降させる。
【０２２１】
Ｃ． 透析開始シーケンス７０８
透析開始シーケンスの初期状態は正確かつ定常な導電率および温度における体外循環回路を介する透析液の循環であり、さらに体外循環回路の動脈および静脈側回路を殺菌マニホールド４９４に接続することである。
【０２２２】
図２０を参照し、工程８００にて、開始画面をディスプレー６００に表示し、患者に透析を開始するよう促す。ディスプレー６００は患者への質問事項を表示し、患者からのインプット（たとえば、患者の現在の処置前体重、立ち姿勢の血圧および座り姿勢の血圧）を求める。患者の体重および血圧を測定し、データをＣＰＵ６１０に入力する。患者の測定過程が行われた後、システムは体外循環回路における生理食塩水バッグ４４８が接続されたことを確認する。
【０２２３】
システムを予備プロクラミングして、次のパラメータの組合せで透析することができる：
＊ 処置１回あたりの目標ＫＴ／Ｖ、ここでＫは１分間あたり尿素をクリアランスする血液の総量における透析器の尿素クリアランスであり、Ｔは処置時間であり、Ｖは患者のキログラム体重の約５８％に相当する（患者の尿素の）分布容積である。
【０２２４】
＊ 最小処置時間（ただし、ＫＴ／Ｖ目標が短時間で達したかどうかに無関係に）。
【０２２５】
＊ 所定の血液流速（最大動脈および静脈圧力に対する限界を有する）；
＊ （乾燥）体重、すなわち水除去目標、液体を除去しうる最大速度としても予備プログラムしうる限界を有する（除去される重量は透析前測定体重から乾燥体重を引算し、充填や、リンスバックあるいは他の時点で注液された追加液体を調整することにより計算される）、または、
＊ 緊急セッティングにおける除水量（除去量は患者の体重でなく注液容積に基づく必要があり、システムは［体重−乾燥体重］から液体除去を自動計算することができず、したがって操作者は除去すべき液体の量を直接に特定する必要がある）。
【０２２６】
追加の処方パラメータ、たとえば使用すべき特定の透析器、動脈圧限界、静脈圧限界、除水速度、透析液流速範囲、温度範囲、ヘパリンの投与量などは医者により設定される。
【０２２７】
工程８０２にて、患者処方からのヘパリン注入をスクリーン６００に表示する。ヘパリンが注入された後、使用者には「ＯＫ」をインプットするよう促す。
【０２２８】
工程８０４にて、保護システム試験を行って透析過程の安全を確保する。試験は次のことを含む：動脈および静脈の気泡検出器、動脈および静脈圧試験（高および低）、透析液温度および導電率試験、並びに漏血検知器試験。
【０２２９】
これら試験を行った後、工程８０６にてシステムは体外循環回路を生理食塩水または逆濾過透析液でプライミングすべきかどうか点検する。好適な実施例では、逆濾過透析液をプライミング液として使用する。生理食塩水を用いて体外循環回路４００をプライミングする場合、使用者は生理食塩水プライミングを開始するよう促される。使用者は生理食塩水バッグを刺して生理食塩水経路をプライミングする。血液ポンプ４５８は少なくとも５００ｍＬの生理食塩水を体外循環回路の動脈および静脈側回路に循環させ、包蔵された液体をポート４９９を介しドレインに指向させる。次いで、血液ポンプ４５８を停止させると共に、動脈および静脈側回路におけるクランプを閉鎖する。
【０２３０】
プライミングする液は、透析液を逆濾過して透析液回路から体外循環回路にポンプ輸送することもできる。いずれのプライミング溶液を使用しても、患者へ注入しあるいは体外循環回路に患者を接続した後にＵＦチャンバ中へ限外濾過することができ、これについては上記のツワルドウスキー（Ｔｗａｒｄｏｗｓｋｉ）に係る米国特許第５，３３６，１６５号に教示され、アイゲンドルフ（Ｅｉｇｅｎｄｏｒｆ ）特許とは異なる。
【０２３１】
工程８０８において人工腎臓装置は、使用者に動脈との（針やカテーテルを用いるか、他の血液とアクセスする方法により）結合部を準備し、動脈回路４３２の末端でコネクタに結合部を取り付けるように促す。次いで静脈接続を同様に行う。必要に応じ、使用者は経路４８２を殺菌マニホールド４９４における圧力ポート４９３に接続するよう促される。血液ポンプ４５８を、動脈および静脈側回路における僅かな陰圧が検知されるまで順方向に運転させる。体外循環回路の圧力警告が可能となるように作動し、血液センサが可能となるように作動し、動脈および静脈クランプが開放される。動脈および静脈側回路における適宜の血液センサが所定時間内に血液の存在を検出しなければ警告を発する。チャンバ４７１におけるレベルを空気ポンプ７７７により下降させる。小容量の血液が抜き取られた後、動脈クランプ４４４を閉鎖する。ＵＦポンプ２４２を停止させ、タンク２４４への弁Ｖ１３を閉鎖する。使用者は、血液循環を確認するよう促される。気泡検出器が可能となるように作動させ、動脈および静脈クランプを開く。血液ポンプ４５８を所定の血液流速まで上昇させる。
【０２３２】
Ｄ． 透析シーケンス７１０
図２１を参照し工程８２０にて、患者血液の透析を実際に開始させる直前に、タンク２０２における古い透析液と新しい透析液との間の熱境界をタンク２０２内に確立させる。好適実施例においては、１〜２Ｌの透析液を所定温度（たとえば３７℃）まで加熱し、上記に詳細に記載したように非乱流方式でタンク２０２の頂部に導入する。ヒーター２２８は透析液温度を所定温度に制御する。
【０２３３】
透析器４０４における膜内外圧力を調整して、透析器４０４に対する水または透析液の移動を防止する。透析器４０４の血液側における入口および出口の血圧測定を圧力センサ５００Ｂおよび７７５で行う（図１３）。これら圧力間の平均圧力差を計算する。透析液回路における圧力を圧力センサ４１０で測定すると共に、透析液回路における圧力を透析器４０４の血液側における平均圧力に合致するよう調整する。圧力の調整は、ＵＦポンプ２４２を順方向もしくは逆方向に操作して液体を限外濾過タンク２４４中へあるいはそこから透析液回路へポンプ輸送して行われる。実質的に耐圧性であるタンク２０２を有する閉鎖ループ限外濾過システムを用いることにより、透析液回路４０２（タンク２０２を含む）からの液体の添加もしくは除去により透析液回路の圧力を調整する。この圧力調整技術は、透析が開始した際の透析器に対する意図しない液体移動を防止する。
【０２３４】
圧力が透析器に対して調整された後、患者の血液はモード８２２にて透析される。透析は、処置時間が終了しあるいは患者が処置終了を要求するまで持続する。ＵＦタンク２４４が透析サイクルの所定の限外濾過容積で満されるにつれて、患者の除去された水分量の測定がレベルセンサＰＵＨにより行われる。患者の血液が空気分離用および圧力監視用チャンバ４７２を満すにつれて、空気分離用および圧力調製用ユニット４７２のレベルが調整される。適宜の血液検出器４４６、４７７および４８６は体外循環回路における血液の存在を検出する。一旦、血液流動が得られかつ静脈および動脈圧が定常化すると、システムは処置が完了するかあるいは使用者により停止されるまで透析工程を継続する。透析時間が測定され、サイクルにつき残っている時間を患者に表示する。
【０２３５】
透析工程に際し、体外循環回路４００における透析器４０４の膜を定期的に新たな透析液でバックフラッシュ（工程８２４）させて、膜の血液側における有機物質の蓄積を除去することができる。この手順は透析器４０４の効率を増大させ、透析器における血液性生成物の蓄積を回避し、さらに透析器４０４の期待される寿命を増大させる。膜上に蓄積した血液性生成物は体外循環回路４００中へ流入する透析液により膜の血液側から一時的に除去され、次いでバックフラッシュを止めた際に血流に混入し、体外循環回路４００から運び出され、患者に戻される。
【０２３６】
透析器のバックフラッシュを行うには、新たな透析液をタンク２０２から取出し、弁Ｖ９を介し逆方向で操作されている限外濾過ポンプ２４２を通過させる。透析液を弁２３６からＣＶ１２を介し、経路２２３および２２６を通してパイロジェン／限外フィルタ２３４までポンプ輸送し、次いで透析液回路４０２から、弁４１４を開口させ、弁４１２および４１６を閉鎖して透析器４０４までポンプ輸送する。この時間中に血液ポンプ４５８は低速にする。透析器４０４を介する透析液の逆濾過は好ましくは長さ１５〜３０秒の範囲である。バックフラッシュは透析の際に定期的とすることができ、あるいは１回行いまたは全く行わなくてもよい。バックフラッシュが完了した後、ＵＦポンプ２４２を停止させ、弁４１４および４１６を閉鎖し、バイパス弁４１２を開口させ、血液ポンプ４５８を正常速度まで上昇させ、透析液ポンプ２１２を所定速度で再始動させ、弁４１２を閉鎖し、弁４１４および４１６を開口させ、ＵＦポンプ速度を再計算すると共にＵＦポンプを再び順方向に適正速度で始動させる。上記技術はアイゲンドルフ（Ｅｉｇｅｎｄｏｒｆ）特許、米国特許第５，２５９，９６１号に記載された技術とは異なる。アイゲンドルフ（Ｅｉｇｅｎｄｏｒｆ）の特許において透析器を介する透析液のフラッシュは、体外循環回路のフラッシュおよびプライミングの目的で記載されている。
【０２３７】
工程８２８における生理食塩水の再注入を透析に際し行って、生理食塩水溶液を必要に応じ患者に戻す血液に添加して患者に再び水分を与えることができる。
【０２３８】
透析工程に際し、人工腎臓装置の制御モジュール２５におけるＣＰＵ６１０および６１６は各モジュール２４、２６および２８における各センサ（温度、圧力、導電率、空気、血液、流速、ＵＦタンクレベルなど）を連続監視する。各システムの監視および制御におけるエラーは全て、適切なアクションを必要とする例外的な操作によって回復するか、あるいは使用者に異常を告知する。さらに、処置前に患者の血圧を調べ、更新した血圧を処置記録に記憶させる。処置が完了した際、メッセージを使用者に表示し、使用者がさらに処置を望めばシステムは透析を行い続ける。処置が完了した後または回復しえないエラー状態が存在する場合は、透析を停止すると共にシステムはリンスバック（ｒｉｎｓｅｂａｃｋ ）シーケンス（図２２）に入る。
【０２３９】
Ｅ． リンスバックシーケンス７１２
リンスバックシーケンス７１２を一般的に図２２に示す。透析サイクルが完了した後、中央制御モジュール２５におけるタッチスクリーン６０２は患者に体外循環回路に残留する血液を患者にリンスバックすることを望むかどうか尋ねる表示を行う。さらに血液ポンプ４５８も停止する。他の初期状態は、ＵＦポンプ２４２はオフであり、血液ポンプ４５８が所定速度で動いており、かつ透析警告がまだ作動している状態である。
【０２４０】
継続の指令を受信するとモード８３２にて、透析液を透析器４０４にポンプ輸送し、タンク２０２を加圧して圧力センサ４１０で測定された開始時の圧力に等しくする。バイパス弁４１２を開放すると共に弁４１４および４１６を閉鎖する。血液ポンプ４５８を停止させ、動脈および静脈側回路クランプを閉鎖する。
【０２４１】
工程８３８にて、システムは透析液もしくは生理食塩水洗浄を行うべきかどうかを決定する。好ましくは、透析液洗浄が行われる。透析液洗浄を行う場合、システムはモード８３４に入る。このモードにて、ヒーター２２８をオフにし、ポンプ２１２を停止させ、モジュール２６における弁を切り換えて透析液をタンク２０２からＵＦポンプ２４２を介し透析器４０４の入口経路４１４に指向させる。動脈および静脈クランプ２４２を開放させる。血液ポンプ４５８をＵＦポンプ速度の半分の速度で逆方向に作動させる。ＵＦポンプ２４２は透析液を透析液回路から透析器４０４を介し体外循環回路４００までポンプ輸送して、体外循環回路４００における等しい容積の血液を動脈および静脈側回路４３２、４９２から患者へポンプ輸送する。代案実施例において、血液ポンプ４５８のローラーを自動的に元に戻す場合（本質的にポンプを遮断するが液体は動脈側回路を介して流れることができる）、ＵＦポンプのみを使用する必要がある。透析器を介する透析液の流れを動脈および静脈側回路を通る２つの等しい流速の流路に分割する。
【０２４２】
動脈および静脈側回路４３２、４９２における適宜の光学センサ４４６および４８６は、血液が体外循環回路から患者までポンプ輸送されている際に経路４３２、４９２における血液の濃度を検知する。センサ４４６および４８６は制御モジュール２５におけるＣＰＵ６１０に信号を発する。ＣＰＵは信号を監視すると共に、信号が経路における血液の濃度が所定閾値レベルに達したことを示した際に血液ポンプ４５８を停止させ、それにより過剰の液体が患者に戻るのを防止する。あるいは、光学センサを省略し、患者もしくは看護婦がリンスバックの完了について動脈および静脈側回路を目で見て確認しながら手動でリンスバック工程を停止させることもできる。
【０２４３】
体外循環回路４００における圧力が安定した際、動脈および静脈側回路４３２および４９２のそれぞれ動脈および静脈クランプ４４４および４９０を閉鎖する。使用者の接続解除メッセージを表示し、患者は動脈および静脈側回路４３２、４９２の端部をそれぞれ殺菌マニホールド４９４のポート４９９、４９７に再接続する。さらに患者は経路４８２をポート４８３からポート４９５に付け替える。殺菌マニホールドにおける光学センサ６４８（図３１Ｃ）は、経路が殺菌マニホールド４９４に再接続されたかどうか確認する。
【０２４４】
使用者は、新たな薬品ボトル２７０を薬品投入器２６０に装着するよう促される。ボトル上の機械読取確認表示（たとえば接触ボタン）に対する読み取り装置はボトル情報をＣＰＵ６１０に送信し、次いで間違ったボトルが装着されていれば使用者に警告する。次いでメッセージを使用者に対し表示して、人工腎臓装置の給水口およびドレイン出口を給水口および排水管と接続させる（まだ接続されていない場合）。タンクモジュール２６における圧力トランスジューサ７６および９２で比較点検を行って、人工腎臓装置のドレイン経路が排水管に接続されたことを確認する。
【０２４５】
次いで使用者は、水前処理モジュール２０におけるサンプリングポートから塩素またはクロラミン用の試料を採取して、必要に応じフィルタユニット４０を交換するよう促される。使用者がクロラミン試験に合格した「ＯＫ」応答を入力した後、リンスバックモードを終了し、人工腎臓装置は清浄および洗浄モードに入る。
【０２４６】
生理食塩水洗浄を行う場合（モード８３６）は、ヒーター２２８をオフにし、透析液ポンプ２１２を停止させ、動脈フィストラ針を生理食塩水バックに挿入するメッセージを表示する。動脈の気泡検出器を停止にする。血液ポンプ４５８を順方向に運転して、生理食塩水を動脈側回路４３２を介して、血液および生理食塩水を静脈側回路４９２から取り出すようにポンプ輸送する。透析液弁をフィルタ２３４からタンク２０２の方向へ指向させる。静脈血液センサ４８６により検知された血液濃度または生理食塩水容積が所定限界に達した際、血液ポンプ４５８を停止させ、体外循環回路における圧力を安定化させ、動脈および静脈クランプを閉鎖する。使用者は人工腎臓装置から接続解除するよう促され、上記透析液洗浄モード８３４と同様に工程を継続する。
【０２４７】
リンスバックが完了した後、人工腎臓装置は透析器清浄モード８６２に入る。オンラインでの透析器清浄の好適技術は、透析膜の血液側および透析液側の自動熱水撹拌を使用し、次いで透析器をフラッシュさせることである。薬品は使用しない。血液回路はもはや空気に由来する細菌に晒されることはない。熱水撹拌はＲＯ水（もしくは生理学的透析液）をヒーター２２８により３５〜９０℃±５℃の温度まで加熱し、加熱水を殺菌マニホールド４９４もしくは透析膜を介し体外循環回路中へ導入し、さらに圧力パルスを体外循環回路および透析器に透析器充填モード７３５に関し上記した方法で導入することを含む。さらにＲＯ水もしくは透析液を、透析器を介し膜の透析液側から血液側まで透析液回路４０２に導入された圧力パルスによってバクフラッシュさせる。微粒子の物質、血液性生成物および透析器４０４の繊維に付着しうる他の物質がかくして繊維の表面から除去される。体外循環回路をＲＯ水もしくは透析液で定期的にフラッシュさせると共に液体をこの工程でドレインに戻すことにより、透析器４０４の期待寿命が実質的に延長する。
【０２４８】
特に、透析器４０４の逆濾過は弁４１６をクランプすると共に弁Ｖ１４をドレインに開放することにより行われる。血液ポンプ４５８をＵＦポンプ２４２の速度の約１／２にて透析液を用いて逆方向に始動させる。透析液は生理学的溶液なので血液性生成物が血液凝固および除去困難な物質を形成しないようにすることができる。ＵＦポンプ２４２および血液ポンプ４５８の流速は圧力トランスジューサ４１０における最大圧力により制限される。システムは、流量計２４１が予備設定の最大流速（約５００ｍＬ／ｍｉｎ）に達するかあるいは圧力トランスジューサ４１０が予備設定の最大圧力に達するかのいずれかまで流速を調整する。流量計２４１による流量測定値を中央プロセスユニット６１０により記憶させることができ、これをシステムにおける繊維閉塞の程度と相関させることができ、すなわち初期流速が低いほど閉塞の程度も大である。バックフラッシュした後に流速が約５００ｍＬ／ｍｉｎの特定レベルに達しなければ、透析器は中央プロセスユニット６１０により閉塞し過ぎており使用しえないと認識される。次いで使用者は、次回の処置の開始時点で体外循環回路を透析を継続する前に交換する必要があることが警告される。
【０２４９】
体外循環回路における液体の系統的な順流動および逆流動は、血液ポンプ４５８を順方向もしくは逆方向にて弁１４、４１４、４１６を閉鎖させると共にＶ２０を開放して駆動させることにより行われる。これは体外循環回路４００を透析システムの他の回路から隔離すると共に液体を循環させて残留血液性生成物を体外循環回路から除去することを可能にする。この順方向および逆方向の流動を設定時間にわたり持続する。サイクルの終了後、体外循環回路４００における液体を除去された血液性生成物と共に弁１４の開放し、上記したような透析器のバックフラッシュにより排液するよう設定する。この手順を必要に応じ多数回にわたり反復することができる。
【０２５０】
Ｆ． 清浄および洗浄シーケンス７１４
清浄および洗浄モード７１４を図２３に示す。排液Ａモードおよび工程８５０にて、透析調製液タンク２０２およびＵＦタンク２４４並びにそれに関連する液体回路とにおける透析液を装置から排液する。
【０２５１】
工程８５２にて充填モードに入り、ここでＲＯフィルタ１００は水をタンク２０２に送水する。洗浄モード工程８５４、８５６、８５８、８６０、８６２および８６４にて、水を装置の全液体通路に循環させる。処置の後に透析液塩類を除去し、処置の後に有機血液性生成物を除去し、できれば清浄薬品を次回の処置前に除去し、あるいは殺菌後かつ処置前に発熱性物質を除去するには洗浄が必要である。全液体通路を殺菌液で最小時間にわたり処理する殺菌と同様、全液体通路をＲＯ水により最小時間にわたって洗浄する。プログラミングの観点から最も容易な洗浄工程は、長時間が経過するまでに加熱なしに殺菌過程を再開することである。５段回の洗浄工程（すなわちリンス１〜５）の概要は次の通りである：
リンス１：スプレーノズル２０５を用いて１０００ｍＬ／ｍｉｎもしくはそれ以上の流速で透析液タンク２０２の内部を洗浄する。ＵＦタンク２４４、経路２３１および経路２０９における脱気フィルタを同時に洗浄することができる。
【０２５２】
リンス２：スプレーノズル２０５を用いて１０００ｍＬ／ｍｉｎもしくはそれ以上の流速で透析液タンク２０２の内部を洗浄する。ＵＦタンク２４４、経路２３１および経路２０６におけるレベルセンサも同時に洗浄することができる。同時に、液体を透析器４０４に対し弁４１４および４１６を介して逆濾過することができる。血液回路に逆濾過させた液体を、弁Ｖ１４および弁２１を介し透析液タンク２０２に戻す。ＵＦポンプが液体を経路２３８から吸引する場合、透析器の透析液側および限外フィルタの「透析液」側から空気が除去される。これにより空気が集まった表面をＲＯ水により洗浄することができる。
【０２５３】
リンス３：バイパス弁４１２および拡散ノズル２４３を洗浄する。ＵＦポンプ２４２が経路２３８から液体を抜取ることができる。限外フィルタの「透析液」側から空気を除去する。これにより空気が集まった表面をＲＯ水により洗浄することができる。
【０２５４】
リンス４：薬品ボトルの封止表面とシールとを経路２８３を介し透析液タンクまで洗浄する。
【０２５５】
リンス５：薬品ボトル突刺メカニズムのドレイン経路（経路２８１）を洗浄する。ＵＦタンクからのＲＯ水を用いて、経路２８９および血液回路を洗浄することができる。この液体を弁Ｖ１４およびＶ２１を介し透析液タンク２０２に戻すことができる。
【０２５６】
まだ洗浄されてない残余の液体経路は、タンク２０２および／またはＵＦタンク２４４が排液される際に洗浄される。洗浄シーケンスは一般に次回の操作を開始する前に２回行うことに注目すべきである。２回の洗浄は、排液操作に際し液体通路表面に残留副生成物が蓄積するのを最小化させる。人工腎臓装置のポンピング作動部が洗浄された後、液体経路は人工腎臓装置ドレインに排液される。工程８６８にてタンク２０２を排液する。廃水をドレイン経路７１からドレイン出口５１までポンプ輸送する。図２３の清浄および洗浄モードが完了した後、人工腎臓装置はアイドルモードに入るか、あるいは次回の殺菌工程までの経過時間が所定の限界よりも長ければ次回の透析処置までの間に殺菌を行う。
【０２５７】
ＶＩＩ． 装置２２の補助機能
好ましくは、人工腎臓装置２２は中央ステーションまたは患者の血液透析を監視する他の場所への処置報告を自動的に連絡する能力を有する。この処置報告は透析に際しリアルタイムもしくは終了後に送信することができる。これは一般に、人工腎臓装置２２に電話線に接続されたファックスモデムを設け、血液透析処理の報告をセンター（または他の任意の場所、たとえば医師の事務所または家庭のコンピュータ）に自動的にファックスするようプログラミングして行われる。処置報告は、たとえば患者の氏名、住所および電話番号、報告の日付および時間、処置前の体重、血圧、脈拍および体温、透析液コード、導電率測定値およびクリアランス、ヘパリン情報のような情報、並びに透析の際の定期的測定値、たとえば血液流速、透析液流速、動脈圧、静脈圧、血圧、脈搏、ＵＦレート、全ＵＦ容量および他のコメントなどの結果を包含する。包含させうる他の情報はたとえば血流が停止した時点、血流を再開させた時点、および警告が発せられたかどうかなどである。他の情報は処置の終了時間、全透析時間および処置の計算されたＫＴ／Ｖを包含する。最後に、処置報告は処置後の体重、処置後の血圧および処置後の質問に対する回答を包含する。数字またはグラフの形で除水量、ＫＴ／Ｖおよび血圧の毎週の概要も示される。インターフェースおよび制御モジュール２５には内部データ保持および記憶能力（たとえばハードディスクドライブ）を設けて、データがその後にセンターに送信されるまで情報を記憶する（たとえばランダム・アクセス・メモリー）。処理報告の装置におけるプリントアウト装置も人工腎臓装置２２の他の補助装置である。
【０２５８】
好ましくは、人工腎臓装置２２のための使用者インターフェースおよび制御モジュール２５は使用者インターフェースからアクセスしうるソアトウェアー診断手段を備えて、装置２２における各種のセンサを点検すると共にその活動を操作する。理想的には、診断手段はモデムにより遠隔操作して人工腎臓装置２２のサービス操作により人工腎臓装置２２におけるセンサ、故障コードおよび他の診断を遠隔点検することができる。人工腎臓装置２２の各種のモジュール２４、２６および２８はモジュール型であるため、各モジュールの故障もしくはサービスはモジュール２４、２６もしくは２８の交換により比較的容易である。
【０２５９】
以上の説明から判るように本発明の技術、流路およびシステム部品（サブ部品を含む）を用いて血液濾過および血液透析濾過を行うこともできる。希釈前（ｐｒｅ−ｄｉｌｕｔｉｏｎ）での血液濾過は次のように行われる。透析液タンク２０２の出口を上記と同様に透析液フィルタ（パイロジェン／限外フィルタ）２３４に指向させる。しかしながら、透析液フィルタ２３４の流出液を第２のパイロジェン除去フィルタ４０４Ａに指向させ、その流出液をＴコネクタ４０４Ｔを介し透析器４０４の血液入口上流における体外循環血液回路４００に指向させる。透析液回路４１８は図面にて省略する（図３３参照）。通常の透析にて限外濾過の制御を可能にする閉鎖容量原理をここに適用して、血液回路４００に指向させる溶液を透析器出口経路を介し透析液タンク２０２に戻すことができる。限外濾過ポンプ２４２を用いて過剰の液体を除去することができる。
【０２６０】
希釈後（ｐｏｓｔ−ｄｉｌｕｔｉｏｎ）の血液濾過について、方法は希釈前の血液濾過と同じであるが、第２のパイロジェン除去フィルタ４０４Ａの流出液を、Ｔコネクタ４０４Ｔで透析器４０４の血液出口の後の血液回路４００に指向させる（図３４参照）。
【０２６１】
希釈後の血液透析濾過について、方法は希釈前の血液透析濾過と同じであるが、ただし第２のパイロジェン除去フィルタ４０４Ａの流出液をＴコネクタ４０４Ａを介し透析器４０４の出口の下流における血液回路４００に指向させる（図３５参照）。弁４１４′および煽動（ｐｅｎｓｔａｌｔｉｃ）ポンプ４０４Ｐを透析液経路Ｌに設置する。経路４１８は弁４１４により開口させる。
【０２６２】
中間希釈（ｍｉｄ−ｄｉｌｕｔｉｏｎ）での血液透析濾過につき、これを実施するには第２のパイロジェン除去フィルタを存在させない。その代わり、限外濾過ポンプ２４２を用いて超純粋な透析液を透析器４０４中へバックフラッシュさせ、次いでこの過剰の液体を除去する（図３５参照）。
【０２６３】
さらに本発明の他の特徴はタンク２０２（これは同一寸法またはそれより小さくてもよい）およびここに説明したと同じ薬品混合手段の使用であるが、透析処理に際し逆浸透処理水と比例配分しうる濃厚な透析液バッチを作製する。これは、より長い処置において特に有益である。同寸法のタンクもしくは小さいタンク２０２も使用することができる。しかしながら、充分稀薄な透析液バッチを混合する代わりに、濃厚バッチの透析液を作製する（透析液調製モジュール２６の説明に関し上記したと同じ薬品添加原理を用いる）。次いで、このバッチを透析サイクルに際し逆浸透精製水と比例配分させて、所要のタンク寸法を拡大することなく一層長い処置を行うことができる。逆浸透精製水を加熱し、濃厚透析液と逆浸透精製水とが充分混合されるよう確保する手段を設ける。逆浸透精製水はたとえば水前処理モジュール２０における温度制御混合弁を用いて加熱することができる。濃厚透析液と逆浸透精製水とが充分混合されるよう確保する手段は、濃厚透析液をタンク２０２から導電率センサ４２６を介して取り出し、上記した混合原理によりタンクの頂部に戻す際に溶液の導電率を監視して達成することができる。
【０２６４】
ＶＩＩＩ． 結論
上記の詳細な説明から、本発明の思想および範囲を逸脱することなく本発明の好適および代案実施例につき多くの改変をなしうることが同業者には了解されよう。本明細書で用いる「モジュール」という用語は、たとえば水処理もしくは透析液調製のような特定機能を果たす部品もしくは部品群（この種の部品もしくは部品群は他の部品から物理的に離間したハウシングに物理的に収容されていてもされていなくともよい）を包含すると広義に解釈すべきである。明かに、「モジュール」を構成する部品の選択は設計選択上の問題である。たとえば、透析液回路４０２は透析液調製モジュール２６の部分として示したが、透析器の透析液側に通ずる経路に適するコネクタを用いて体外循環回路モジュール２８の部分を作製することも同様に容易である。したがって、本発明による真の思想および範囲は上記の実施例の説明のみに限定されない。
【０２６５】
さらに本明細書で用いる「精製水」という用語は不純物が除去された水を意味する。たとえば米国薬局方に見られるような「精製水」の規定を意図しない。
【図面の簡単な説明】
以下の本発明の好適な具体例の詳細な説明において、図面に参照番号を付したが、異なる図面において同様な要素を示すものは同じような番号を付した。
【図１】図１は、水前処理モジュールとモジュール型在宅人工腎臓装置と患者との間の関係を示す全システムの略ブロック図である。
【図２】図２は、図１の水前処理モジュールの詳細図である。
【図３】図３Ａは、水濾過ユニットを通過する水の通路を示す図２の水処理ユニット４０の斜視図である。
図３Ｂは、水処理モジュール２４の好適な二次水濾過ユニット８４の斜視図である。
図３Ｃは、ユニットを通過する水の流れを示す図３Ｂの水濾過ユニット８４の断面図である。
【図４】図４Ａは、図２の一体型サンプリングポートを有する減圧弁７８の断面図である。
図４Ｂは、弁から試料を取出す際の図４Ａにおける減圧弁７８の上部を示す詳細図である。
図４Ｃは、図４Ａにおける中央部材１４６の代案構成の斜視図である。
図４Ｄは、図４Ａの挿入体の斜視図である。
【図５】図５は、図１の水処理モジュール２４の詳細図である。
【図６】図６は、図１の水もしくは透析液調製モジュール２６の詳細図である。
【図７】図７Ａ〜７Ｅは、図６の薬品を投入するプラットフォーム２５０を示す図である。
【図８】図８Ａ〜８Ｃは、図６の薬品投入器２６０を示す図である。
【図９】図９Ａ〜９Ｃは、図８Ａ〜８Ｃの薬品投入器２６０のボトル装着部材３５４を示す平面図、底面図および側面図である。
【図１０】図１０Ａ〜１０Ｆは、図６の薬品ボトル２７０を示す図である。
【図１１】図１１Ａは、図６の非侵食性導電率セル４２６を示す平面図である。
図１１Ｂは、他の非侵食性導電率セル４２６を示す平面図である。
図１１Ｃは、他の非侵食性導電率セルを示す平面図である。
【図１２】図１２は、ボトルを洗浄する際の図６における薬品投入器およびボトル２７０の断面図である。
【図１３】図１３は、図１の体外循環回路モジュール２８の略図である。
【図１４】図１４Ａ〜１４Ｂは、図１３の体外循環回路モジュール２８の非侵食性圧力センサ５００の断面図である。
図１４Ｃは、図１４Ａのダイヤフラム部材の断面図である。
【図１５】図１５Ａ〜１５Ｄは、図１３の体外循環回路モジュール２８にて使用するためのカセット型気泡除去器を示す図である。
【図１６】図１６は、人工腎臓装置の各種のセンサと部品との関係を示す図１の使用者インターフェースおよび制御モジュール２５のブロック図である。
【図１７】図１７は、人工腎臓装置の操作工程のシーケンスを示すフローチャートである。
【図１８】図１８は、図１７の殺菌シーケンスにおける各工程のシーケンスを示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、図１７の透析液調製シーケンスにおける各工程のシーケンスを示すフローチャートである。
【図２０】図２０は、図１７の透析開始シーケンスにおける各工程のシーケンスを示すフローチャートである。
【図２１】図２１は、図１７の透析シーケンス７１０における各工程のシーケンスを示すフローチャートであり、特に、透析の際の透析器４０４の周期的なバックフラッシュを示している。
【図２２】図２２は、図１７のリンスバックシーケンスにおける各工程のシーケンスを示すフローチャートである。
【図２３】図２３は、図１７の清浄および洗浄シーケンスにおける各工程のシーケンスを示すフローチャートである。
【図２４】図２４Ａ〜２４Ｂは、たとえば本発明に使用されるようなシリコーンチューブを、たとえばポンプもしくは弁のようなハードウェアー部品に固定した状態を示す２つの面図である。
【図２５】図２５Ａは、図１３の漏血検知器４２８の構成を示す概略図である。
図２５Ｂは、図２５Ａの漏血検知器における各信号の流れを示す図である。
【図２６】図２６は、図１９のクリアランス試験７４３に関して導電率センサ４２６により測定された導電率と処理時間との関係を示すグラフである。
【図２７】図２７Ａは、図１３の体外循環回路モジュール２８の側面図であって、破線で示すように動脈側回路４３２および静脈側回路４９２を透析サイクルが完了した際に殺菌マニホールドのそれぞれのポート４９９、４９７に接続することを示している。
図２７Ｂは、図２７Ａの体外循環回路モジュール２８の側面図であって、動脈および静脈側回路を、殺菌マニホールドポート４９９および４９７に接続し、人工腎臓装置の殺菌の間この状態にしておくことを示している。
図２７Ｃは、図２７Ａの体外循環回路モジュール２８の実施例の側面図であって、動脈および静脈側回路を透析の間患者に接続することを示している。
【図２８】図２８は、図１３の殺菌マニホールド４９４のポート４９５、４９７および４９９の詳細な斜視図であり、透析液調製モジュール２６からのチューブによるポートの接続を示している。
【図２９】図２９Ａ〜２９Ｃは、図３６の殺菌マニホールドに用いるチューブの接続端部の雄ルーアー５５０を示す図である。
図２９Ｄは、雌ルーアー５５９と係合する、図２９Ａの雄ルーアー５５０の断面図である。
【図３０】図３０Ａは、図２９の雄ルーアー５５０の斜視図であって、外側ピース５７０を雄ルーアーに挿入し、雄ルーアーと外側ピースとで単一の配管コネクタが形成される前の状態を示している。
図３０Ｂ〜３０Ｃは、図３０Ａの外側ピース５７０を示す図面である。
図３０Ｄは、組立状態における図３０Ａ配管コネクタの部分破断側面図である。
図３０Ｅ〜３０Ｇは、図３０Ａの別の配管コネクタを説明する図面である。
図３０Ｈは、図３０Ｇの別の雄ルーアーの斜視図である。
図３０Ｉは、図３０Ｈの７０の雄ルーアーの平面図である。
図３０Ｊおよび３０Ｋは、図３０Ｈの雄ルーアーの断面図である。
【図３１】図３１Ａ〜３１Ｃは、図１３および２８の殺菌マニホールド４９４のポートの好ましいデザインを示す図である。
図３１Ｄは、図３０Ｄの配管コネクタを装着した、図３１Ｃのポートを示す断面図である。
図３１Ｅは、図３１Ｄの構成を示す一部破断斜視図である。
【図３２】図３２Ａ〜３２Ｅは、図３１Ｅのポートにおけるノブ６４１を示す図である。
【図３３】図３３は、本発明の希釈前の血液濾過を説明するための図である。
【図３４】図３４は、本発明の希釈後の血液濾過を説明するための図である。
【図３５】図３５は、本発明の希釈後の血液透析濾過を説明するための図である。

Claims (6)

1. 血液側と透析液側とを区別する透析膜を有する透析器および、前記透析器に接続されて主に患者の血液を前記透析器へ導くとともに患者まで戻す経路となる動脈側および静脈側回路からなる体外循環回路を有する人工腎臓装置であって、
   前記体外循環回路には正逆回転可能な血液ポンプを有し、
   前記透析器に透析液を供給する透析液供給流路、および前記透析器から透析液を排液する透析液排液流路とを含む透析液回路を有し、
   前記透析液回路は、透析液を循環させるための透析液ポンプを有し、かつ正逆転可能な限外濾過ポンプを介して限外濾過タンクと連通する構成であって、前記透析膜を介した前記血液側から前記透析液側への液輸送もしくは前記透析液側から前記血液側への液輸送を行い、
   透析開始前における透析液の逆濾過を利用した前記体外循環回路へのプライミング工程、
   透析開始時に患者から前記体外循環回路へ血液を導き出す脱血工程、
   透析液の逆濾過を利用して透析中に任意に行われる補液工程、及び
   透析終了時に前記体外循環回路内の血液を患者に戻す返血工程、
   を自動的に行い、
   前記透析液の逆濾過は、前記限外濾過タンク内の透析液を、前記限外濾過ポンプを透析中の除水時とは逆方向へ操作することにより、前記透析液回路を介して前記透析器に指向させることにより行うものであり、
   前記透析液の逆濾過において、前記血液ポンプを透析時とは逆方向に作動させることにより、前記動脈側血液回路において透析時とは逆方向の流れを発生させて、前記体外循環回路の動脈側および静脈側回路から患者へ向かって同時に送液を行うことを特徴とする人工腎臓装置。
2. 前記血液ポンプを透析時とは逆方向へ作動させる際の速度を、前記限外濾過ポンプの速度の半分にすることにより、前記体外循環回路内の液を動脈側および静脈側から等しい量で患者へ戻すことを特徴とする請求項１に記載の人工腎臓装置。
3. 前記体外循環回路の動脈側および静脈側回路には血液濃度を感知する光学センサが備えられ、前記返血工程において、前記血液濃度が所定閾値レベル以下に達すると前記血液ポンプが停止して過剰の液体が患者に戻ることを防止することを特徴とする請求項１に記載の人工腎臓装置。
4. 前記脱血工程において、患者を体外循環回路の前記動脈側および静脈側回路に接続した後に、
   体外循環回路充填液を前記体外循環回路から前記透析器を介し前記透析液回路にポンプ輸送し、
   患者の血液を患者から前記体外循環回路を介し前記透析器までポンプ輸送するとともに、
   前記体外循環回路内の血液を患者に戻すことにより、前記体外循環回路充填液が患者の体内へポンプ輸送されるのを防止することを特徴とする手段を有する請求項１に記載の人工腎臓装置。
5. 前記脱血工程において、前記体外循環回路充填液を前記透析器を介し前記限外濾過ポンプにより透析中の除水時と同一方向にポンプ輸送すると共に、
   前記体外循環回路充填液を前記限外濾過タンクに戻すことを特徴とする手段を有する請求項１に記載の人工腎臓装置。
6. さらに、透析中に透析液の逆濾過を利用して透析器における血液性生成物を除去するためのバックフラッシュ工程を自動的に行うことを特徴とする請求項１に記載の人工腎臓装置。

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