JP4295940B2 - 体外型の血液浄化装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、血液浄化装置に関し、かかる装置は、血液採取導管と、血液戻り導管と、採取導管と戻り導管との間に配置されてなる血液濾過手段と、血液を循環させるための手段と、前記濾過手段からの限外濾過液と称される液体の排出導管と、限外濾過液を前記排出導管に循環させる手段と、置換溶液の源と、２つの結合導管であって一方は前記源を前記血液採取導管へ結合し、他方は前記血液戻り導管へ結合するような上記２つの結合導管と、前記結合導管のそれぞれに置換溶液を循環させるための手段とを備えて構成される。
【０００２】
【従来の技術】
体外型の浄化の目的は、一方では不要な要素を回収して患者の血液を浄化することにあり、他方では患者の体重をコントロールすることにある。本発明は、特に血液濾過に最も適していて、この血液濾過は、人工透析とは区別されるがそれは半透膜を通した拡散よりもむしろ対流によって浄化が行なわれるという事実による。２つの事例のいずれでも、オペレータがセッション中に介入して、体外の導管、特にフィルタにて生じ易い凝固を避ける必要がある。
【０００３】
血液浄化中における体外の循環部分での凝固は従来、血液凝固阻止物質（ヘパリンや、ｌｉｑｕｅｍｉｎ）を用いることで、また、定期的に流路をすすいだりフィルタを交換することで抑制されてきた。
【０００４】
在来の投薬量は通常は患者にとって十分に許容できるけれども、血液凝固阻止物質を用いることは、例えば傷害を有しているような患者などのある種の事例では禁忌的である。
【０００５】
すすぎに関しては、これは瞬間的に血液に代えて生理的な液体をフィルタに循環させる操作である。これは、血液採取導管をクランプして閉塞させてから、血液採取導管に生理的液体の袋を結合して、従来は１００〜３００ｍｌという十分な量の生理的液体が流れたことを確認して行なわれる。この量はフィルタを洗浄するために適していると考えられている。それから、従前の流れの状態に復帰させて、処置を続ける。この操作手順には時間がかかって、取扱いの誤りにつながることがある。さらに、これは処置を中断させるだけでなく、オペレータは患者の水分バランスを計算するときに、患者に注入された余分な液体を考慮に入れなければならない。
【０００６】
フィルタの交換が必要な事例では、患者の血液を患者に戻してから、新たなフィルタをすすいで、処置を続けることが必要になる。この操作には時間を要すると共に費用がかかるので、可能であれば、避けるべきである。
【０００７】
凝固現象だけでなく、体外の循環部分の表面、特にフィルタの壁面に分子が堆積する、目詰りにも留意すべきである。この目詰りもまた、血液浄化の能力を減少させるため、凝固した堆積物と同じやり方で取除かれる。以下、本明細書では、これらの２つの現象を示すために凝固又は目詰りの用語を特に区別することなく使用する。
【０００８】
ＷＯ８３／０４３７３号では、オペレータが定めた所定の時間間隔毎に、電磁式のクランプを動作させて、すすぎの動作を自動的に実行するような装置が提案されている。ＥＰ ０ ２３５ ５９１号では、フィルタ内の圧力を変動させるクランプを付加することで、すすぎ効果を向上させている。これらの２つの解決策の不都合は、装置における凝固の速さについて大まかな考えしか有していないユーザが、すすぎを決定するという事実にある。その結果、すすぎの頻度が過剰になって、繰返して処置が中断されて処置の効率を悪化させたり、あるいは、すすぎを十分な頻度で行なわず、不十分なすすぎのために凝固を生じさせたりする
他の公知の装置では、すべての交換液体を前希釈液にさらすことで、フィルタ内の血液の流量と希釈度を増加させている。これは装置内での凝固を抑える効果を有するが、消費される置換液体の量と処置に要する時間とをかなり増加させる。流量が高い場合には、前希釈液と共に注入された体積のうちの少なくとも３０％は、血液の浄化に関与せずにフィルタを通り抜けることが知られている。従って、例えば４５リットルの交換体積を必要とする処置の例では、置換液体の全体に前希釈液を含めて、費用のかかる生理的溶液の１５リットルが役立つこと無くフィルタを通り抜けることになる。
【０００９】
交換体積は、交換の流量に対応し、セッション中に血液から回収される血液の浄化に関与する液体の体積として定められることに留意されたい。特に前希釈液による損失が無いのであれば、この体積は限外濾過液の体積と一致する。これは、血液浄化ではセッション中の血液の浄化の度合いを決める量であって、これはまた、血液から回収された不純物の量として定めることもできる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した装置はいずれも真に満足できるものではなく、その理由は、それらの装置は処置中に生じる動作パラメータの変化に適応できないことにある。さらに、患者は定期的に不十分なやり方での浄化を受けることになるが、その理由は、指令された体積を計算する際に、すべての置換液体が後希釈液と共に注入されるという仮定にもとづいていて、その値は前希釈液で導入されるこの液体の割合を考慮にいれて修正していないためである。
【００１１】
装置の凝固に影響を与える物理的なパラメーターは非常に多い。特に、フィルタの材料及び表面や、血液の組成及び流量、指令された血液凝固阻止物質の投薬量、及び所望の交換の流量を挙げることができる。これらのパラメータは処置中に、短い間隔でかなり変化する。そのため、ユーザが凝固を計画的に防止するために、装置の状態を制御することは不可能である。このことは、処置の持続期間が数日にわたり、交換の流量が毎時１２リットルのような多量になると、ますます真実になる。
本発明の目的は、上述した不都合を少なくとも部分的に解消することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このために、本発明は上述したタイプの体外型の血液浄化装置であって、請求項１に記載したような装置を提供する。
【００１３】
本発明の本質的な利点は、この装置は処置中にユーザの介入を必要としないという事実にある。
【００１４】
本発明による装置によれば、消費される置換溶液を最小にできると共に、交換体積を可能な限りユーザが求めるすべての基準に適合させるように維持する。
以下、本発明について、本発明のひとつの実施形態の装置を模式的かつ例示的に示した添付図面を参照して説明する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は、血液を体外で循環させる手段を有していて、これは、患者Ｐの身体から血液を採血するための採取導管１及びポンプ２と、浄化した血液を患者Ｐの身体へ戻す戻り導管３とを備えている。フィルタ４は血液の浄化を実行するもので、限外濾過液と称する汚染された溶液のための排出導管５と、流れ制御手段６とを有する。
【００１６】
置換溶液導管７は、置換溶液のリザーバＳを体外の循環回路１及び３に結合する。この導管は２つの導管７’と７”とに分割されて、第１の導管７’は置換液体の源Ｓをフィルタ４の上流側にて血液採取導管１に結合し、第２の導管７”はかかる源Ｓをフィルタ４の下流側にて戻り導管３に結合する。導管７’を通る前希釈液の流量は、蠕動性のポンプ８によって制御される。導管７”を通る後希釈液の流量は、蠕動性のポンプ８’によって制御される。前希釈液は、必要に応じて、血液を採取するポンプ２の上流側か下流側かのいずれかに注入することができる。
【００１７】
計算手段９は、前希釈液の流量と後希釈液の流量との割合とを定めるように働く。圧力又は流量の検出器１０、１１、１２、及び１３は、血液循環回路１及び３と、限外濾過液の排出導管５との異なった位置に配置されている。これらの検出器１及び１３は、計算ユニット９に結合されていて、前希釈液と後希釈液との計算値に対応する、導管７’及び７”に送られるべき置換液体の流量の各量を決定するのに必要なパラメータを供給する。
【００１８】
本発明の分野に直接関与することの無い、体外型の浄化装置の普通の構成要素は図示していない。これらには、特に、空気気泡検出器や、血液戻りライン３のための閉鎖クランプ、血液損失検出器、血液や置換液体のための再加熱器、及び流れの質量を測定する手段などが含まれる。
【００１９】
流量の制御手段は代表的には、蠕動性ポンプ又はクランプであって計算ユニット９で制御される。
【００２０】
また、本発明は単一の針を用いた体外型の循環装置や、準備された溶液を含む若しくは含まない人工透析装置、及び血液透析浄化装置などの複合的な方法にも適用できる。
【００２１】
フィルタの凝固の推移を追跡するためには、フィルタ４の入口と出口との間の血液の圧力差を測定したり、検出器１１と検出器１３とから供給された値の差からフィルタ透過圧力を計算したり、及び／又は、半透膜透過圧力Ｐｔｍを用いることができるが、この半透膜透過圧力は通常は、検出器１２が測定した限外濾過液導管の圧力Ｐ１２と、検出器１１及び１３の値から計算された平均圧力Ｐｍｅａｎとの間の圧力の差として定められ、つまり、Ｐｔｍ＝（（Ｐ１１＋Ｐ１３）／２ − Ｐ１２）である。
【００２２】
フィルタ４の凝固を避けて処置の目的を達成するために、本発明の装置は、かかる現象に影響されるパラメータの値を正常な動作の値に維持すべく、導管７’及び７”の置換液体の流量を適応させ、交換体積と結果的な限外濾過液の流量とを適応させ、前希釈液導管７を有効に流れる置換液体の流量を考慮にいれて、浄化に関与しなかった置換液体の部分を推測してその値を修正する。さらに、装置は、前希釈液導管７’を流れる置換液体の体積を最小にして、かかる置換液体を無駄にすることを防止すると共に、所定時間内により高い度合いの浄化を達成する。
【００２３】
図２には計算ユニット９のブロック図を示しており、このユニットは、インターフェース１５を備えていて、これを用いてオペレータは処置に関連する仕様を入力する。このインターフェース１５は、交換制御ユニット１６に接続され、このユニットの計算プログラムは限外濾過液ポンプ６と後希釈液ポンプ１３とを制御するに際して、メモリ（図示せず）に格納されたデータ及び／又は計算規則と共に、特にインターフェース１５からの指令に従う。
【００２４】
インターフェース１５はさらに、血液凝固阻止物質の分配ステーション１８のための制御ユニット１７に接続され、また同じく、血液採取ポンプ２のための制御ユニット１９にも接続されて、オペレータの指令又は所定の流れの最適化規則に従って働く。
【００２５】
また、計算装置９は前希釈液のための制御ユニット２０を備え、このユニットは一方では、交換の値を得るために制御ユニット１６に、また検出器１０〜１３の測定値を得るために解釈ユニット２１に接続されて、他方では前希釈液ポンプ８に接続される。前希釈液制御ユニット２０は、前希釈液の量の値の初期値を確立するが、その際には、制御ユニット１６から受けた交換の値の指令に従うか、又は、ユニット２０に以前に記憶された規則若しくは値に従う。この後者は、前希釈液ポンプ８の流量を増減させるが、その際には、検出器１０〜１３で測定された値が解釈ユニット２１に供給された解釈に従う。変形例として、交換の値の制御ユニット１６が、前希釈液ポンプ８に与えるべき基準値を直接、前希釈液制御ユニットへ供給しても良く、前記値は計算手段９に記憶された計算規則に基づいて確立される。そのような規則の例としては、限外濾過液の流量が所定値より小さい場合には前希釈液の基準をゼロに維持して、限外濾過液が前記所定値より高く増加した場合には、比例曲線に従って前記前希釈液の流量を増加させる。
【００２６】
体外型の循環装置の始動に関した動作の順序においては、図３に示すように、オペレータが、処置に先だって交換の値と処置の持続時間とを適切に適応させて、初期の限外濾過液の流量は、体積を指令された持続時間で割ることで計算する。置換液体の流量は、限外濾過液の流量に適応させられるが、患者の体重を維持又はオペレータの要求に適合させるために必要な値（所望の体重減少や外部の供給及び損失）によって修正されて、統計的に定められた初期の比率にて後希釈液と前希釈液との２つに分割される。
【００２７】
図４に示すように、処置中には、前希釈液導管７’を流れる置換液体の量が測定又は計算されて、その値を用いて、新たな交換値を、初期に指令された体積で決まるのと同じ度合いの浄化に対応するように、決定する。次に、この新たな交換値に対応するように限外濾過液５の流量を適応させて、可能であるならば、浄化の目標と患者の体重変化とを指令された処置の持続時間中に達成する。
【００２８】
計算ユニット９には物質的な物理的制限値が記憶されていて、それらは例えば、流量の制御手段の制限値や、浄化度合いの低下と前希釈液の値との間の線形比率の制限値であるが、これは前希釈液導管７’の液体の流量を増加させると出現してくる。浄化の度合いが消費される置換液体に対して不十分であるとみなされるポイントは、血液とフィルタの凝固に関与する変数によって決定される。これは、実験的に決定されて計算ユニット９に記録されるか、または、例えば限外濾過液５中の尿素の量とその変動によって連続的に測定される。物理的な制限値を理論的に越えたか否かを決定するために、許容できる制限値に対応するパラメータが記憶される。許容できる制限値を越えたならば、計算ユニットはパラメータの値にその制限値を割当てて、要求された持続時間よりも処置の持続時間を長くして、所望の目的に達せるようにする。
【００２９】
患者から採取する血液の流量がより大きいならば、装置の浄化条件はより良好であって、採取導管１の流量検出器１４に加えてこの流量を最適化するのが有利である。このために、血液採取ポンプ２の制御ユニット１９は定期的に、このポンプ２の速度を増加させて、採取される血液の流量の増加が、ポンプ２の速度の増加に伴なって、もはや線形的には増えなくなるまでにして、これをもって、患者の血管アクセスの最大許容流量を越えたことを示す。この時、血液ポンプ２の制御ユニット１９は、このポンプ２の速度を減少させて、線形の範囲にあるような、最後の既知の値とする。
【００３０】
この制御を処置中に繰返して実行して、血液の流量を浄化に最適な条件に維持する。流量検出器１４は好ましくは、血液の流量を精密に定めるためにも使用される。
【００３１】
血液凝固阻止物質は、ゼロであるか、またはゼロではなく、補助的な圧力注射器か、計算ユニット９で制御されるポンプ１８かによって供給される。
【００３２】
本発明に従った方法で流量を決定するためには、計算ユニット９は図２に示すような構成をとっても良いが、本発明はこの例示に限定はされない。
【００３３】
装置の構成に関するデータは、一般に治療のセッション以外の時に、計算ユニット９に最初に記録されている。これらのデータには、特に、処置の名称や、交換体積、必要な持続時間と使用する管及びフィルタ、機器の外部の液体の増減、特に増減の態様、デフォルト値による流量と達成すべき体重などが含まれる。これらの値は処置中に変更されて、装置は新たな値を考慮する。
【００３４】
セッションの開始時には、オペレータは患者の水分バランスや求める体重の減少量などの指示された処置の値について指令する。必要ならば、オペレータはデフォルト値として最初に表示される値を変更する。図３のフローチャートには、浄化装置のこの始動手順を示している。血液の流量は上述した方法のひとつによって決定される。計算ユニット９は、限外濾過液の流量と置換液体の初期流量とを決定するが、前希釈液の量はゼロか、又は以前に定められて装置に記録された規則に基づいて計算される。理想的には、初期の前希釈液の流量は望ましい正常な動作時の値に近い。処置が開始すると、フィルタ透過圧力及び／又は半透膜透過圧力を測定して、数秒間内にそれらの正常な動作の値を決定するが、これらの値は所定の規則に従った動作を満たしている装置の安定状態に対応する。
【００３５】
処置中には、異なるポンプ２、６、８、及び８’の流量は自動的に調節されて、これは規則的な時間間隔毎に、または、例えば圧力の急激な増加などの所定の事象に基づいて行なわれるが、そのためには圧力値１０〜１３を測定したり、これらの値を正常な動作とみなされる値と比較したりする。従って、３つの状態を持つ変数が決定され、この変数は具体的には、前希釈液の量の減少若しくは増加が必要であるか、又は、維持するべきかを定める。
【００３６】
その後、変数の３つの状態の値に基づいて前希釈液の量を調節して、必要な増量体積を計算して、この新たな値に限外濾過液の流量を適合させる。
【００３７】
前記３つの状態の変数を決定する規則は、いくつかのやり方で定めることができるが、例えば、前希釈液の量を調節のサイクル毎に減少させて、圧力が動作時の値として予め定めた値に対して１０％を越えて増えない限りこれを続けたり、または、圧力が３０秒あたり５％を越えて増えない限りこれを続けたりする。同じようにして、前希釈液の量を維持したり増加させたりする規則が定められる。次に、ポンプ６及び８’の基準値を、前希釈液の新たな基準値を考慮して、適合させる。
【００３８】
変量にはユニット１６へ与えられる圧力測定値１０〜１３を含み、同ユニットは、以前に記録された測定値と計算規則とを考慮にいれて、ポンプ６、８、及び８’のための基準値を計算する。
【００３９】
圧力以外の他の変数を使用することも可能である。また、ポンプの速度に対する又はクランプの開度に対する限外濾過液の流量の測定値も、フィルタの目詰りのレベルの指標となる。
【００４０】
処置中には、正常な圧力レベルに影響を与えるパラメータが変化するので、処置中にそれらを変更することは有用である。可能な方法としては、少なくとも５分間にわたって安定であるレベルは、新たな正常な動作レベルとみなすことができる。
【００４１】
前希釈液を適合させても、フィルタ４を清浄するのに十分ではないことがある。従って、この後者が目詰りすると、このことは例えば、半透膜透過圧力の値が以前に定めた制限値よりも大きいことで判断され、または、前記圧力が急激に増加したことで判断されて、クリーニングを実行するために、血液採取ポンプ２と限外濾過液ポンプ６と後希釈液ポンプ８’とをしばらくの間又は回復液体の体積若しくは所定の質量のために停止させて、それから、前希釈液ポンプ８を動作させて、生理学的な溶解を生じさせ、血液を循環させてフィルタ４をすすぐ。このようにして、すすぎの実行中に患者に注入された溶液の質量は、処置の残りの間に推論される。
【００４２】
本発明の利益には３つの面があって、それは、費用のかさむ殺菌された医療用の置換溶液の使用量を低減できることと、血液凝固阻止物質を追加する必要無しに体外循環装置の目詰りを避けられることと、求める度合い浄化を得るために交換体積を自動的に調節できることとの３つである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本実施形態の模式図である。
【図２】 図２は、計算手段９を示す模式的なブロック図である。
【図３】 図３は、装置を始動するための動作の手順を示した図である。
【図４】 図４は、限外濾過液と置換液体との流量を調節するための動作の手順を示した図であって、前希釈液を使用したために必要になった新たな交換体積の計算を含んでいる。
【図５】 図５は、前希釈液の量を調節するための動作の手順を示した図である。

Claims (10)

1. 体外型の血液浄化装置であって、血液採取導管（１）と、血液戻り導管（３）と、採取導管（１）と戻り導管（３）との間に配置されてなる血液濾過手段（４）と、血液を循環させるための手段（２）と、前記濾過手段（４）からの限外濾過液排出導管（５）と、限外濾過液を前記排出導管（５）へ流入させる手段（６）と、置換溶液の源（Ｓ）と、２つの結合導管（７'，７”）であって一方は前記源（Ｓ）を前記血液採取導管（１）へ結合し、他方は前記血液戻り導管（３）へ結合するような上記２つの結合導管と、前記結合導管（７'，７”）のそれぞれに置換溶液を流入させるための手段（８，８'）とを備えた上記血液浄化装置において、液体の流れに対する濾過手段（４）の抵抗によって影響される少なくともひとつのパラメータを測定する測定手段（１０〜１３）と、前記パラメータの少なくともひとつのしきい値を定める手段（２２）と、前記パラメータと前記しきい値とを比較する手段（２１）と、前記結合導管（７'，７”）を通るそれぞれの流量の配分を計算する交換制御手段（１６）と、をさらに備え、前記交換制御手段（１６）は、前記濾過手段（４）が液体の流れに及ぼす抵抗が維持され又は減少されるように、前記測定したパラメータの値と前記しきい値の値との差を減少させるように適合していることを特徴とする体外型の血液浄化装置。
2. 液体の流れに対する濾過手段（４）の抵抗によって影響される少なくともひとつの前記パラメータを測定する前記測定手段（１０〜１３）は、前記濾過手段（４）の膜透過圧力ないしフィルタ透過圧力を定めるように適合している少なくともひとつの値を測定することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 液体の流れに対する濾過手段（４）の抵抗によって影響される少なくともひとつのパラメータを測定する前記測定手段（１０〜１３）は、排出導管（５）を通る限外濾過液の流量を測定することを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記パラメータの少なくともひとつのしきい値を定める前記手段（２２）は、前記測定したパラメータに基づいて、又は、前記パラメータの経時的な変化に基づいて、このしきい値を計算することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
5. 装置が、少なくともひとつのしきい値を越えたことを検出するための手段（２１）を備えており、前記交換制御手段（１６）は、血液と、限外濾過液と、前記置換液体の源（Ｓ）を前記戻り導管（３）に結合している前記結合導管（７”）内の置換液体とを循環させるための前記手段（２，６，８'）を停止させるようにプログラムされている一方で、前記置換液体の循環手段（８）と前記採取導管（１）とを動作させて、この動作が、置換液体の体積又は質量が所定の値に達し、或いは所定の持続時間が経過するまで継続することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
6. 装置が、少なくともひとつのしきい値を越えたことを検出するための手段（２１）を備えており、この越えたことに引続いて、前記前希釈液制御手段（２０）は、前記置換液体の源（Ｓ）と前記血液採取導管（１）との間の液体循環手段（８）の流量の基準値を変更するようにプログラムされていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記交換制御手段（１６）は、置換液体の源（Ｓ）を血液採取導管（１）に結合している導管（７'）に注入された置換液体の体積又は質量に基づいて、前記血液濾過手段（４）を介して交換される体積の補償を行なうようにプログラムされていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置。
8. 置換液体の循環手段の流量及び限外濾過液の流量の物理的な制限値が前記交換制御手段（１６）と前希釈液制御手段（２０）とに記録されていて、所望時間中に指令された処置値に到達できない場合には、記録された流量の前記物理的な制限値を考慮に入れつつ、処置の持続時間を長くするようにプログラムされていることを特徴とする請求項１乃至７に記載の装置。
9. 交換制御手段（１６）は、前希釈液制御手段（２０）のための流量の基準値を、記録された規則に基づいて、計算するようにプログラムされていることを特徴とする請求項１乃至８に記載の装置。
10. 前記血液採取導管（１）が備えている流量検出器（１４）は計算ユニット（９）に結合されていて、同ユニットが備えている手段（１９）は、患者の血管アクセスの組合わせが許容する最大流量を決定するに際し、血液採取ポンプ（２）の速度を増加させて、前記ポンプ（２）の速度の増加に対する流量の増加の線形性を比較して、流量／速度の比率が線形ではなくなった時に、前記ポンプ（２）の速度を減少させて、線形範囲内における最後の値にポンプ（２）の速度を戻すことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の装置。

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