JP4311242B2 - 透析装置 - Google Patents

Description

本発明は医療装置に関するものであり、特に透析装置に関するものである。さらに詳しくは、透析時に患者の血液の状態を監視することにより、適正な透析を行える透析装置に関する。

腎機能が損なわれ、その為水分調整が行われず尿の排出が出来ない患者の為に、透析が行われている。透析とは、ダイアライザーを介して透析液と血液を接触させることにより血液を浄化する治療法であり、その目的として、血液の浄化及び余分な水分を排出（除水）し、体内の水分量を調整すること等が挙げられる。本発明は、体内の水分量の調整、即ち、透析装置によってダイアライザーを介して行われる限外濾過による除水のコントロールにかかわるものである。
この除水は、主にダイアライザーを介して血液と透析液の間に差圧（ＴＭＰ）を持たせることによって行われ、近年の透析装置の技術の進歩により、かなり正確に所定の時間内に目的とする所定の水分量を除去することが可能となっている。また、目標とする除水量（総除水量）を単位時間当りに均等に分けて除水を行う方法や、透析開始初期の段階では例えば多く単位時間当たりの除水を行い、後半は少なくするようにプログラムを組み除水を行う方法（ＵＦプログラム）などが行われている。しかしながら、総除水量の決定は種々の指標を元に医師が検討し決定していた。
この透析毎の除水量の決定においては基準体重（ドライウェイト）という指標が重要である。これは、透析患者の体内の余分な水分が全て除去されたときの体重のことであり、例えば、透析実施前に患者の体重を測定し、その測定値とドライウェイトとの差を総除水量として透析装置に設定し、除水を行っている。

しかしながら、このドライウェイトは標準体重や理想体重とは異なり、各患者によって異なるものであり、決定するのは極めて困難であった。また、例え適正なドライウェイトが決定されていたとしても、ドライウェイトに近づけるために、急激な除水を行うと一時的に患者の血液循環量が過剰に減少してしまい、血圧低下や頭痛、嘔吐、筋肉ケイレン等の好ましくない症状（ショック症状）が発生することがあり、それによって透析を途中で中止せざるを得無い事が生じえた。
さらに、ドライウェイトが適正でない場合には、例えばドライウェイトの設定が適正値より低いと、上記と同様な症状が発生することが考えられ、また、適正値より高いと、患者の体内に余剰な水分が蓄積されることになり、血圧の上昇、肺機能の低下、心臓肥大などの重篤な影響を患者に与えることが考えられる。
さらに、例えば、ある患者に対するある透析時のドライウェイトの設定が適正であったとしても、患者の生体条件は常に変化しており、次回透析時に同じ条件で安全に治療が行われるとは限らなかった。

そこで上記のような好ましくない症状が発生する前に発生を予知し、発生を抑えるような方法が開示されている、（例えば特許文献１）これは、体外循環する血液のヘマトクリット値を測定し、その値から血液循環量を推測し、その変化を監視するものである。

特許第２８６９７３５号広報

しかしながら、従来の技術においては、血液のヘマトクリット値を測定することにより血液循環量の変化を間接的に推測しているので、誤差を生じる可能性が高い。さらに、ヘマトクリットは、一般に血液成分中の半分に満たない割合であり、ことに透析患者においては、健常人より一般に低い割合である。したがって正確な測定が困難であった。また、測定物の温度によって測定値の補正が必要な超音波センサーによってヘマトクリット値を得るために、体外循環回路上に温度センサーを設けて、測定値の補正を行っている。しかしながら、体外循環回路は、それが置かれる雰囲気によって温度も影響を受け、即ち超音波センサーの補正の為の温度センサーも影響を受け、正確な値を得られないことが考えられた。また、温度センサーによって、出来るだけ正確な温度測定値を得るために、専用の体外循環回路が必要となり、コストアップにもつながっていた。

また、ヘマトクリット値の測定においては、体外循環した血液の再循環も考慮に入れる必要があると考えられる。この血液の再循環とは、患者から導き出された血液が、体外循環回路によって、ダイアライザーを通り、その後、体外循環回路の静脈側から体内に戻った血液が、心臓に戻らずに再度動脈側の体外循環回路に流入することを意味する。再循環が発生すると、水分量の減少した、すなわち濃縮された血液が、再度体外循環回路に流入するので、透析前の血液の濃縮が発生し、見かけ上のヘマトクリット値が上昇する。即ち、もし再循環を起こしているとすると、体外循環回路に流れる血液は、真の患者の状態を示しているとは言えず、即ち、その再循環を有する血液を測定して得られたヘマトクリットの測定値は意味を持たないことが考えられる。
そこで、本発明は、如上の事情に鑑みてなされたもので、上記問題を解決した透析装置を提供することを目的とする。

即ち本発明は、
（１）ダイアライザーと体外循環回路と透析機器と透析液回路と透析時の体外循環回路を流れる血液の血中水分量の値および／または血中水分量の変化を監視出来る血中水分量測定手段を備えたことを特徴とする透析装置及び、
（２）透析装置は、さらに体外循環する血液の再循環を検出する手段を備える、上記（１）に記載の透析装置及び、
（３）透析装置は、さらに血中水分量測定手段の校正を行う校正手段を有する、上記（１）若しくは（２）に記載の透析装置及び、
（４）血中水分量測定手段の校正手段は、透析機器による除水速度の変更によるものである、上記（３）に記載の透析装置及び、
（５）血中水分量測定手段の校正手段は、体外循環回路を流れる血液の水分量を既知量増加させる水分量増加手段である、上記（３）に記載の透析装置及び、
（６）水分量増加手段は、注入液を体外循環回路に注入する手段である、上記（５）に記載の透析装置及び、
（７）水分量増加手段は、注入液を所定温度に調整する温度調整手段を備えている、上記（６）に記載の透析装置及び、
（８）水分量増加手段は、透析機器及びダイアライザーによる体外循環回路への逆ろ過による手段である、上記（５）に記載の透析装置及び、
（９）血中水分量測定手段の校正手段は、透析機器によって透析液回路を流れる透析液温度を意図的に既知量変化させ、それによって体外循環回路を流れる血液の温度に略同等の変化を生じさせることによるものである、上記（３）に記載の透析装置及び、
（１０）透析装置は、さらに透析液回路を流れる透析液の温度を測定する温度センサーを有し、その温度センサーから得られる測定値によって、血中水分量測定手段から得られる値に補正を加える補正手段を有するものである、上記（１）〜（９）のいずれかに記載の透析装置及び、
（１１）血中水分量測定手段は、超音波センサーを有し、該超音波センサーは体外循環回路の心臓に対する動脈側体外循環回路と静脈側体外循環回路に設置される、上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の透析装置及び、
（１２）動脈側体外循環回路に備えられた超音波センサーは、体外循環回路内を流れる血液流量を測定するものである、上記（１１）に記載の透析装置に関する。

上記構成によれば、透析装置が有する血中水分量測定手段によって、透析治療中の血液の状況をより正確に把握することが可能となる。即ち、除水を行うと、設定された除水速度によって血液中の水分の一部がダイアライザー中にある血液から除かれる。それによって、浸透圧勾配が生じ、その為に血管外にある水分が血液内へと誘導される。これを再充填プロセスと呼び、この再充填プロセス時の充填速度を再充填速度と呼ぶ。もし、除水速度が再充填速度に近い場合は、再充填プロセスはバランスよく保たれ、血中水分量は安定し変化が見られないはずである。
しかしながら、例えば除水速度が再充填速度より速い場合は、再充填プロセスはアンバランスとなり、血中水分量は減少してしまう。この様な状態が急激に発生すると、前述したような好ましくない症状（ショック症状）が発生し易くなる。即ち、本発明によって、血中水分量を連続的に監視し、それに基づいて除水量及び除水速度、さらには体外循環回路中の血液流量を決定する血液ポンプ流量を制御することによって、ショック症状を起こさずに、安全な透析が可能になる。
また、血中水分量の測定値が、ショック症状につながる危険な兆候（血中水分量の低下等）と考えられる値になった場合には、血圧を測定や血圧低下を防ぐための補液の必要性を病院スタッフに警報ブザー等による報知手段によって報知することも可能である。この警報等を発生させる値は、任意に設定することが出来る。また、血圧計や補液を行う装置が既に設置されている場合には、それらの装置に信号を送り、自動的に血圧の測定や補液を行わせることも可能である。また、血圧計や補液装置を透析機器内に内蔵することも可能である。さらに、血液の再循環を監視することにより、正確な生体情報を得ることや、透析効率の低下を防ぐことにも貢献できる。

以下図示実施例について本発明を説明する。本発明は、図１に示す模式図の構成によって達成される。図１の１は透析装置を示し、透析機器２やダイアライザー６、ダイアライザーへ透析液を供給する新鮮透析液回路４及びダイアライザーから戻る透析液が流れる使用済透析液回路５からなる透析液回路、及び透析患者１６から患者の血液をダイアライザー６に導く動脈側体外循環回路７及びダイアライザー６から患者に透析後の血液を返還する静脈側体外循環回路８からなる体外循環回路等から成り立っている。透析機器２内には、血中水分量測定手段を備える透析機器制御部３を備えている。

透析とは、透析機器２から送られる透析液と、患者から導きだされた血液が、ダイアライザー６が備える半透膜を介して接触することにより、透析液と血液との間で浸透圧差等によって物質の移動、交換を行わせるものである。また、透析液と血液の圧力差を生じさせることによって、血液中水分の透析液側への移動も行われ、結果的に患者から水分が取り除かれる。（除水）
まず、透析機器１について詳しく説明する。透析機器１は、一般に個人用透析機器と、透析用監視機器に分けられる。透析用監視装置に、透析液を調製する機能を加えたものが個人用透析機器である。
透析液の調製とはナトリウムやカルシウムやマグネシウムを含む濃厚液（以下Ａ液と記す）と重炭酸塩含有濃厚液（以下Ｂ液と記す）を水で混合希釈し、適当な濃度及び温度にすることをいう。

透析液調製機能を備えない透析機器、即ち透析用監視機器においては、一般に多人数用透析液供給装置と呼ばれる装置において、混合希釈され適当な濃度及び温度に調整された透析液を透析用監視機器内に受け入れ、その透析液を用いて透析を行うものである。 また、個人用透析機器においては、Ａ液とＢ液と希釈用の水を供給することによって、透析液の調製を行い、それを用いて透析を行う。これらの、透析機器２への水や透析液の供給回路は図示していない。また、個人用透析機器及び、透析用監視機器のどちらにも、透析を終えた使用済の透析液を排出する排出口を通常有しているが、それも図示しない。さらに、それ以外の点についてはどちらの透析機器においても略同等であるので、その他の点については同じ機能を備えるものとして説明する。

透析機器１は、血中水分量測定手段、透析液の温度の監視及び調整を行う温度センサーを含む温度設定機構、及びダイアライザー６に流入させる透析液の流量の制御手段、さらには、ダイアライザー６内の血液と透析液との間に圧力差を生じさせて、血液内の水分を透析液側に移行させる除水機構等を備えている。この除水機構については様々な機構が検討されているが特に限定しない。ビスカスチャンバー方式や、複式ポンプと呼ばれるポンプを利用したもの、隔壁を有するチャンバーを用い、除水ポンプによって直接除水を行うもの等が挙げられる。近年の技術の発達により、単位時間当たりの除水量を設定すれば、かなり正確に透析機器の除水機構が動作し、所望の除水量を得ることが出来る。除水機構ついては、本発明の主要点ではなく、どの様な除水機構でも本発明を適用することが可能である。
また、透析機器２には体外循環回路内に血液を流すための血液ポンプ９が備えられている。そして、上記を除水機構や、血液ポンプ等を制御するための制御部３を備える。

次に血中水分量及び血中水分量測定手段について詳細に説明する。この血中水分量手段は、透析機器１内部の制御部３に備えていても、別個の装置として、透析機器２外に備えられていてもよい。後述する、血中水分量の測定値を制御部３に伝えることが出来ればよい。
血液は通常、血漿と血球成分から構成されるとみなされている。さらに、血漿及び血球成分にはそれぞれに血中蛋白（ＢＰ）と血中水分（ＢＷ）が含まれており、この血漿及び血球成分中の血中水分の割合を血中水分量（ＢＷＣ）と呼ぶ。そして、ＢＷＣは次の式１ように定義される。
ＢＷＣ＝ＢＷ／（ＢＷ＋ＢＰ） （式１）

通常、透析患者のＢＷＣは０．８２〜０．８５であることが多い。
しかしながら、前述した再充填プロセスがアンバランスであり、特に除水速度が再充填速度より速い場合には、即ちＢＷの量が減少するので、結果的にＢＷＣの値も減少する。 したがって、このＢＷＣの値を監視すれば、透析による除水が正しく行われているか否かを監視することが出来る。また、このＢＷＣの測定値を、透析装置の除水制御に活用することにより、透析による除水を正しく遂行することが可能となる。

血中水分量測定手段は、動脈側体外循環回路７上に設置される動脈側超音波センサー１２及び静脈側体外循環回路８上に設置される静脈回路側超音波センサー１１及びそれらのセンサーと透析機器２の血中水分量測定手段を電気的に接続するセンサーケーブル（１３，１４）を有している。本実施例においては、測定値の正確性を図るために超音波センサーを動脈側と静脈側の２箇所に設置したが、どちらか一方に超音波センサーを備えることによって測定を行うことも可能である。しかしながら、例えば、静脈側にだけ超音波センサーを設置した場合においては、後述する再循環の監視が他の何らかの装置によって必要であり、また、動脈側にだけ超音波センサーを設置した場合においては、後述するこの超音波センサーの校正方法が、超音波センサー上流からの注入液等の注入に限られる。また、動脈側にのみ超音波センサーを設置し、それによって血中水分量を測定した場合は、ダイアライザー６による除水が行われる前の血液の状態を測定しているので、除水による血液への影響を直ちに血中水分量の測定値に反映することが出来ず、好ましい方法とはいえない。

よって、本実施例においては、静脈側体外循環回路８に設置した静脈側超音波センサー１１によって、血中水分量の測定に関する値の測定を行い、動脈側体外循環回路７に設置した動脈側超音波センサー１２では、その血中水分量の測定のための補助的な役割（後述する、再循環の監視や、血流の測定）を行うものとする。
この体外循環回路に設置された超音波センサーによって、体外循環回路を超音波が通過するときの超音波伝達速度に換算できる電圧値を測定される。超音波センサーによって測定される電圧値（Ｖ（ｔ））と超音波伝達速度（ｖｂ）には、
ｖｂ＝Ｅ＋Ｖ（ｔ）×Ｄ
の関係があることが知られている。ここで、Ｅ及びＤは定数であり、従来公知である。
そして、この測定値とＢＷＣの関係を確立することにより、ＢＷＣの値を測定することが出来る。その為には、超音波センサーから得られた測定値をＢＷＣに換算するための換算率を得ることが必要となる。この換算率は、透析開始時に超音波センサーを校正する工程を設けることによって得ることが出来る。

透析時の超音波センサーの校正は、例えば、血液のＢＷＣの値を指示薬によって既知量だけ人為的に変化させることによって実施できる。
ＢＷＣを既知量だけ人為的に変化させる方法としては、透析機器の除水速度を意図的に変化させる方法や、生理食塩水などの注入液を体外循環回路に注入する方法、透析装置を制御してダイアライザーに逆濾過を発生させる方法等がある。
まず、除水速度を変化させることによる校正について説明を行う。透析時に動脈側体外循環回路７により患者から導かれた血液が、血流Ｑｂ（ｍｌ／分）でダイアライザーに供給されて、透析装置によってその血液からＱｆ（ｍｌ／分）の割合（除水速度）で水分が除去される。計算を容易にする為に、透析開始時においては除水速度をゼロと考える。そして、次第に除水速度を増加させ、除水速度をＱｆcal（ｍｌ／分）とすることによって、ダイアライザー６から流出し静脈側体外循環回路８を流れる血流は、当初の動脈側循環回路７を流れるＱｂ（ｍｌ／分）から除水速度Ｑｆcal（ｍｌ／分）を引いた値である（Ｑｂ−Ｑｆcal）（ｍｌ／分）に変化する。即ち、ダイアライザー出口側の血液においては、除水によって血中の水分が引かれているので、ＢＷＣは減少している。ダイアライザー出口側、即ち静脈側体外循環回路８に設置された静脈側超音波センサー１１では、除水開始後の血流（Ｑｂ−Ｑｆcal）（ｍｌ／分）時の血液の超音波伝達速度を示す電圧値を測定し、動脈側体外循環回路７に備えられた動脈側超音波センサーにおいては、血流Ｑｂ（ｍｌ／分）が計測される。

また、ダイアライザー６に流入する血液及びダイアライザー６から流出する血液の条件は次のようにあらわされる。
流入側即ち動脈側体外循環回路７では血流はＱｂ（ｍｌ／分）であり、その血中に含まれる血中蛋白の割合は、このときの血中水分をＢＷａとすると、
初期の血中蛋白の割合＝ＢＰ／（ＢＰ＋ＢＷａ）
とあらわされる。
そして、流出側即ち静脈側体外循環回路８では、血流は（Ｑｂ−Ｑｆcal）（ｍｌ／分）であり、その血中に含まれる血中蛋白の割合は、このときの血中水分をＢＷcalとすると、血中蛋白の量ＢＰは除水では変化しないので、
除水実施後の血中蛋白の割合＝ＢＰ／（ＢＰ＋ＢＷcal）
とあらわされる。
そして、これらの間には、ダイアライザー６を通過する血液内の物質収支の関係から、次式の関係が成り立つ。
Ｑｂ×ＢＰ／（ＢＰ＋ＢＷａ）＝（Ｑｂ−Ｑｆcal）×ＢＰ／（ＢＰ＋ＢＷcal）
この式を以下のように変形していくと、
（ＢＰ＋ＢＷcal）／（ＢＰ＋ＢＷａ）＝１−Ｑｆcal／Ｑｂ
となり、
１−（ＢＰ＋ＢＷcal）／（ＢＰ＋ＢＷａ）＝Ｑｆcal／Ｑｂ
となり、そして、
（ＢＷａ−ＢＷｃａｌ）／（ＢＰ＋ＢＷａ）＝Ｑｆcal／Ｑｂ
となり、これを分解すると、
ＢＷａ／（ＢＰ＋ＢＷａ）−ＢＷｃａｌ／（ＢＰ＋ＢＷａ）＝Ｑｆcal／Ｑｂ
となる。
そして、ＢＷＣａ＝ＢＷａ／（ＢＰ＋ＢＷａ）及びＢＷＣcal＝ＢＷcal／（ＢＰ＋ＢＷcal）を変形したＢＷcal＝ＢＷＣcal×（ＢＰ＋ＢＷcal）を代入すると、
ＢＷＣａ−ＢＷＣcal×（ＢＰ＋ＢＷcal）／（ＢＰ＋ＢＷａ）＝Ｑｆcal／Ｑｂ （式２）となる。

ここで、除水速度Ｑｆ（ｍｌ／分）の変化が血流Ｑｂ（ｍｌ／分）に比べて小さい場合では、ＢＷａ≒ＢＷcalであり、上記（式２）中の（ＢＰ＋ＢＷcal）／（ＢＰ＋ＢＷａ）の項の値は≒１となるから、式２は、
ＢＷＣａ−ＢＷＣcal＝Ｑｆcal／Ｑｂ
と近似できる。ここで、ＢＷＣａ−ＢＷＣcalをデルタＢＷＣcalとすると、
ＢＷＣａ−ＢＷＣcal＝デルタＢＷＣcal＝Ｑｆcal／Ｑｂ （式３）
となる。この式３から、静脈側のＢＷＣの変化量が、ＱｆcalとＱｂの比率から推定できることを示している。ここで、血流Ｑｂ（ｍｌ／分）は動脈側に備えられた動脈側超音波センサー１２によって測定した値を用いてもよいし、透析機器２の制御部３によって制御された血液ポンプ９の流量を用いても良い。しかしながら、動脈側超音波センサー１２により求められたＱｂ（ｍｌ／分）の値を用いるほうが好ましい。この理由については後述する。また、Ｑｆcalの値は、透析機器の除水速度の設定値を用いる。
そして、ダイアライザー６通過後の血液のＢＷＣの変化と除水速度と血流の変化との関係が求められる。
この式から超音波センサーの電圧の測定値をＢＷＣに変換する換算率を求めることが出来る。その換算率をＫとし、超音波センサーの測定値である電圧の変化をデルタＶcalとすると、
デルタＢＷＣcal＝Ｋ×デルタＶcal （式４）
即ち、そのある測定時の血中水分量ＢＷＣ（ｔ）は
ＢＷＣ（ｔ）＝Ｋ×Ｖ（ｔ） （式５）
とあらわすことが出来る。ここでＶ（ｔ）はある時点で測定された超音波センサーにより測定された電圧値を示す。
そして、この式４を前述の式３に代入すると、Ｋ×デルタＶcal＝Ｑｆcal／Ｑｂとなり、
すなわち、Ｋ＝（Ｑｆcal／Ｑｂ）／デルタＶcal （式６）
となる。従って、体外循環回路を流れる血液に対して、ある既知の除水速度Ｑｆcalで除水を行い、除水を与える前と与えた後の血液の超音波電圧速度を示す電圧値の差を求めることによって、換算率Ｋの値を求めることが出来ることが示された。

次に、超音波センサーの上流側の体外循環回路に既知量の注入液を注入してＢＷＣの値を故意に変動させて超音波センサーの校正を方法について説明する。この注入液としては、一般に等張液や高張液として知られている血液内に注入しても人体に影響を与えない液体であれば特に限定されず、例えば、生理食塩水や、透析用補液等が挙げられる。そして、その注入液の注入は、手動で行っても良いし、また、シリンジポンプ等の液体注入ポンプ等を用いて自動的に行ってもよい。図１においては、注入液注入手段１０として図示している。そして、注入液を注入する位置は、超音波センサーの取り付け位置によって変更が必要であるが、静脈側超音波センサー１１の校正を行う場合では、静脈側超音波センサー１１の血液の流れの上流側の静脈側注入位置１９、あるいは、動脈側超音波センサー１２の校正を行う場合では、動脈側超音波センサー１２の上流側の動脈側注入位置２０となる。また、透析機器２を制御して、ダイアライザー６を介して透析液回路（４，５）内の透析液の逆ろ過を行わせることによって、前述の注入液を注入するのと同じ結果を得ることも出来る。逆ろ過とは、透析液回路内の透析液を、ダイアライザー６が備える中空糸膜を介して、血液側に流入させることを言う。
これらの注入液を体外循環回路に注入してＢＷＣの値を既知量意図的に上昇させる方法をとった場合には、前述の除水速度を変更させた場合と同様の関係式によって、換算率Ｋを求めることが可能である。

しかしながら、注入液を外部から注入する場合においては、超音波センサーの測定値は前述したように温度に影響を受けるので、注入液を注入する際には、注入液の温度が、血液の温度になるように調整する必要がある。それには、注入液を設定温度に調整できるような加温器等の調温装置を用いればよい。しかし、指示薬に透析液の逆ろ過を用いる場合は、既に温度調整がなされた透析液を体外循環回路に注入するので、この様な手順は必要ない。

即ち、本実施による血中水分量（ＢＷＣ）の測定は以下のステップを経て行われる。
１．超音波センサー（１１及び１２）を透析に用いる体外循環回路（７，８）に設置して、体外循環回路（７，８）を流れる血液の超音波特性（血液中の超音波伝達速度、電圧値として出力される。）を測定する。
２．透析中に静脈側超音波センサー１１の上流側で、ＢＷＣの値に故意に変動を生じさせる。この変動は、透析装置による除水速度の意図的変更による変動でも良いし、超音波センサーの上流側に既知量の生理食塩水等の注入液を注入することによる変動でもよい。また、ダイアライザー及び透析装置を用いて逆ろ過を行わせることによって、生理食塩水等の注入液を注入するのと同じ結果を得ることが出来る。
３．２の故意によるＢＷＣの変動により測定された、超音波センサーの測定値の変化量から、前述の計算式（式６）を用いて静脈側超音波センサー１１の電圧測定値からＢＷＣを求める換算率Ｋを計算する。式６に必要な血流Ｑｂの値は、動脈側超音波センサー１２によって測定を行う。
４．そして、３．で求めた換算率Ｋと式５を用いて、ＢＷＣの値を求める。また、透析初期の超音波センサーによる電圧初期値Ｖａと、その後の測定電圧値をもちいて、ＢＷＣの変化率を求めてよい。このＢＷＣの変化率（ＢＷＣｖ％（ｔ）とする。）場合の計算式は、初期電圧を前述のＶａ、その後の所定時間毎の各測定値をＶ（ｔ）とすると、
ＢＷＣｖ％（ｔ）＝Ｋ×（Ｖ（ｔ）−Ｖａ）×１００ （式７）
となる。これらの演算は、血中水分量測定手段によって行われる。
この様に、所定の時間毎に連続的に血中水分量を監視し、そして、その時々の測定値から透析開始時との血中水分量の変化率を監視することによって、急激な変化の起こらない様に透析装置の除水機構を制御したり、血圧計を透析機器に内蔵している場合には、自動的に血圧を測定したり、血圧計を内蔵していない場合には、血圧の測定の必要性を病院のスタッフに報知したり、補液装置を透析機器に備えている場合には、自動的に所定量の補液を行ったり、補液の必要性を病院のスタッフに報知することが出来る。

上記内容をさらに図３を用いて説明する。
図３において、透析機器２及び制御部３が模式的に示されている。制御部３は、透析機器を制御する透析機器制御部３Ａ及び血中水分量測定手段３Ｂを備えている。図３においては透析機器制御部３Ａと血中水分量測定手段３Ｂを別個のものとして示しているが、透析機器制御部内３Ａに血中水分量測定手段３Ｂを内蔵することも可能である。また、透析器２もその内部に制御部３を含むものが一般であるが、説明の便宜上、制御を行う部分を制御部３とし、制御信号を受け、実際に除水等の透析動作や、透析液等の温度を計測する手段を備えた部分を透析機器２として説明を行う。
最初に、血中水分量測定手段３Ｂが備える超音波センサー（図示しない）の前述した校正を行い、校正時の超音波センサーの測定値から、ＢＷＣの値を得るための換算率Ｋを求める。血中水分量測定手段３Ｂは静脈側体外循環回路（図示しない。図１の８参照）中の血液の血中水分量ＢＷＣの既知量の意図的な変化を発生させるために、血中水分量測定手段制御出力回路３５以下単に出力回路３５と呼ぶ。）を用いて透析機器制御部３Ａに対して超音波センサー校正信号を出力する。
それを受けた透析器制御部３Ａは、ＢＷＣの意図的な既知量の変化を発生させるために、注入液注入手段１０によって注入液を体外循環回路に注入をさせるための信号や、透析機器２に対して除水速度を変更する除水制御信号や、透析液温度を変更する温度設定変更信号の出力を行う。これらはどの方法によっても前述したようにＢＷＣの変化を発生させ、換算率Ｋを得ることが出来る。また、注入液の注入によるＢＷＣの既知量の変化をさせる場合には、病院スタッフによる注入液の注入によることも可能である。

そして、血中水分量測定手段の超音波センサーの校正に必要な値（除水速度及び透析温度）が透析機器２の透析機器出力信号回路３０から、透析器制御部３Ａを介して血中水分量測定手段３Ｂに血中水分量測定手段制御入力回路２９を経て入力される。
それらの値及び動脈側体外循環回路（図示しない。図１の７参照）に備えられた動脈側超音波センサー（図示しない。図１の１２参照）によって測定された血液流量を元に、血中水分量測定手段３Ｂは前述の換算率Ｋを求める。
この、校正のために行ったＢＷＣの意図的変化を生じさせたときに、動脈側体外循環回路に備えられた血中水分量測定手段３Ｂの動脈側超音波センサー（図示しない。図１の７参照）においてもそれに関わるＢＷＣに関する測定値（電圧値）の変化が観察された場合には、再循環が疑われる。再循環については後述する。よってこのような場合には、前述の出力回路３５をもちいて、透析機器２の透析機器制御部３Ａに再循環の報知信号を出力する。これによって、透析機器制御部３Ａは警報手段３２を用いて、再循環の状況を病院スタッフに報知することが出来る。再循環が検出されない場合や、再循環の発生が検出されても、再循環を改善する手技を行い、再循環が改善すれば、血中水分量の測定が可能となる。

そして、再循環が発生しておらず、換算率Ｋが求められると、その後は定期的に静脈側超音波センサーによって、血液の超音波伝達速度を示す電圧値を測定し、ＢＷＣの値を求める。ここで得られたＢＷＣの値は血中水分量測定値出力回路２８を用いて、透析機器制御部３Ａに対して出力される。そして、ＢＷＣの値を入力した透析機器制御部３Ａは、その値と、透析開始時のＢＷＣとの値の比較を行いながら、透析機器２に対して適正な除水速度Ｑｆによって除水が行われるように、透析機器制御回路３１をもちいて除水制御信号を出力し、除水速度の制御を行う。

また、ＢＷＣの監視により、適正と考えられる除水速度によって除水を行っていても、患者の容態の変化などにより急激なＢＷＣの減少等の症状が確認された場合には、透析器制御部３Ａは例えば警報手段３２を用いて警報ブザーを発し、病院スタッフに報知したり、血圧計３３を用いて血圧の測定を自動的に行ったり、補液装置３４をもちいて体外循環回路に補液を自動的に行う等の処置を行うことが可能である。また、透析機器制御部３Ａから透析機器２に制御信号を出力し、除水速度の変更や、血液ポンプによる血液流量の変更を行うことも可能である。

本発明では、血中水分量の割合ＢＷＣを測定するために、体外循環回路に超音波センサーを設け、血液の超音波伝達速度を求めるために超音波センサーにより電圧値を測定する。しかしながら、この電圧値は、測定する血液の温度に非常に敏感に影響を受けることが知られている。即ち、血液の温度による電圧値の補正が必要である。したがって、測定する血液の温度を正確に測定する必要がある。この補正値は、血液の温度によって決定され、その都度、超音波センサーによって測定された電圧値に加味する必要がある。補正値を求めるための、血液温度の測定は、超音波センサー付近に血液温度を測定する温度センサーを設けても良いが、血液に直接温度センサーを接触させて測定させる場合においては、温度センサーによる血液の汚染が考えられ、また、体外循環回路の表面温度を測定する温度センサーにおいては、体外循環回路は室内空間に位置するために、室温や周辺温度（透析装置が発生する熱等）の影響を受けることを防ぐことが出来ず、正確な血液の温度を測定するのは困難であった。さらに、体外循環回路の外部から間接的に血液温度の測定する場合には、体外循環回路の形状や材質によって測定結果が影響を受けるので、これを解決するために、専用の体外循環回路もしくは、温度測定のための部材が必要になることもあった。しかしながら、本発明においては、透析装置に備えられている透析液の温度を測定する温度センサーの測定値を用いるので、前述の体外循環回路に特別な部材は必要としない。したがって、本発明においては、一般的に用いられている透析用の体外循環回路を用いることができる。

体外循環回路内を流れる血液は、ダイアライザーの半透膜を介して透析液と接触する。この際、透析と同時に熱交換も行われている。この熱交換は、通常流量の高い透析液側を基準に行われる。即ち、体外循環回路を流れて、ダイアライザーを通過した後の血液の温度は、透析液の温度に等しくなっていると考えることが出来る。超音波センサーの温度補正に、透析液温度を利用することで、従来技術に無い正確な補正が可能となり、さらに、元々透析装置に備えている温度センサーを流用することが可能なので、超音波センサーの補正のためだけの温度センサーを別に必要としない利点も生まれる。

さらに、超音波センサーによる測定値は、血液の温度、血流、血中水分量によって影響を受けそれらを加味することによって、超音波センサーの測定値を補正し得ることが、式４及び式６から明白である。即ち、前述した除水速度の変更や、体外循環回路への液体の注入等の手段による血中水分量測定手段の校正の他に、透析機器によって透析液回路を流れる透析液の温度を意図的に変化させ、その変化が透析器による血液への熱交換を経て、血液の温度変化を行わせることによっても血中水分量測定手段の校正を行うことが出来る。

また、本実施例においては、動脈側体外循環回路７にも動脈側超音波センサー１２を備えている。この動脈側超音波センサー１２によって、再循環の検出が可能となる。再循環について、図２を用いて説明する。図２において、２３は患者の血管、１７は動脈側の患者への穿刺部位、１８は静脈側の患者への穿刺部位、２６は静脈側穿刺針、２７は動脈側穿刺針を示す。そして、７は図１で示す動脈側体外循環回路であり、８も同様に図１で示す静脈側体外循環回路である。通常、動脈側穿刺針２７によって導き出された患者の血液は、動脈側体外循環回路７を通ってダイアライザー（図示しない）に送られる。

そして、ダイアライザー（図示しない）を通過して透析を行われた血液は静脈側体外循環回路８を通り、静脈側穿刺針２６によって患者の血管２３に戻され、血管内部の血液の流れ２４に沿って患者の体内を循環する。しかしながら、血液中の何らかの圧力や流体の特性によって、静脈側から体内に戻った透析後の血液の一部が２５のように再度動脈側穿刺針２７に吸引され、体外循環回路の動脈側を通じてダイアライザーに流入する場合がある。これを再循環と呼ぶ。この再循環する血液の割合が高い状態で、血中水分量を測定しても、それは、患者の真の血中水分量を示しているとは言えない。なぜなら、ダイアライザーを通過した後の血液の血中水分量は、除水によって低い値になっており、その血中水分量の低い血液が、そのまま再度ダイアライザーに流入し除水されることにより、さらに血中水分量の値は低くなる。従って、その様な状態では血中水分量の測定を行っても、その値は無意味である。

通常、再循環か体外循環回路を流れる血液流量に対する割合で示される。その割合の許容値を設定すればよい。そして、再循環が検出され、その際循環の割合が許容値よりも高いと確認された場合においては、血中水分量の測定を中止することも可能であり、また、再循環が発生していることを病院のスタッフに警報ブザー等の公知の警報手段等を用いて報知することも出来る。この、病院スタッフへの報知によって、再循環を減少させる手技を実施することもでき、それによって再循環の割合が低減し改善されれば、問題なく血中水分量を監視しながらの透析が可能となる。また、この再循環する血液の割合が高過ぎると、同じ血液が何度もダイアライザーを通過することとなり、結果、患者に対する透析の効率も不完全なものとなる。この様な再循環の発生を監視することによって、正確な血中水分量の測定だけでなく、患者の透析効率の低下を監視することも可能となる。

再循環の監視方法としては、動脈側超音波センサー１２の下流において血液に意図的な変化を加えること方法が考えられる。本発明においては、前述の超音波センサーの校正に用いた除水速度の変更や、注入液の注入、逆濾過の実施による血中水分量の意図的変化させることによっても再循環の有無を確認することが出来る。即ち、血中水分測定手段の校正時の静脈側超音波センサー１１によって確認される上記血中水分量の変化即ち超音波センサーによって測定される電圧値の変化が、あまり時間を断たずに動脈側超音波センサーでも確認出来た場合には、再循環していると言うことが出来る。よって、これを監視することにより、再循環を検出することが可能となる。

また、この動脈側超音波センサー１２を用いて、体外循環回路中を流れる血流Ｑｂの測定も行っている。超音波センサーによる血流量の測定は、従来から知られている、詳細に説明は行わない。
前述の式３にあるＱｂの値に透析装置の制御部３が示す血液ポンプの流量の値を用いることも可能である。しかしながら、動脈側に備えられた超音波センサーによって血液流量を測定することによって、実際に流れている血液の血流を測定することが出来るので、血中水分量の測定値の信頼性が高まる。なぜなら、制御部３が示す血液ポンプの流量は、実際の体外循環回路中を流れる血流を示していない場合が考えられるからである。例えば、穿刺針に詰まりを生じ、それによって血液の流れに滞りが生じ、体外循環回路を流れる血液流量が下がっている場合でも、透析装置の制御部３は、Ｑｂの値として理論上の血液ポンプの流量を示す。すなわち、実際の血液流量とは異なる値をＱｂとして使用してしまう事が考えられるからである。

本発明による透析装置の模式図を示す。 透析における再循環の説明図を示す。 本発明による制御に関するブロック図を示す。

符号の説明

１ 透析装置
２ 透析機器
３ 制御部
３Ａ 透析器制御部
３Ｂ 血中水分量測定手段
４ 新鮮透析液回路
５ 使用済透析液回路
６ ダイアライザー
７ 動脈側体外循環回路
８ 静脈側体外循環回路
９ 血液ポンプ
１０ 注入液注入手段
１１ 静脈側超音波センサー
１２ 動脈側超音波センサー
１３，１４ センサーケーブル
１５ 血液ポンプケーブル
１６ 患者
１７ 動脈側穿刺部位
１８ 静脈側穿刺部位
１９ 静脈側注入位置
２０ 動脈側注入位置
２１ 血液の流れる向きを示す矢印
２２ 透析液の流れる向きを示す矢印
２３ 患者体内の血管を示す
２４ 血管内の血液の流れの向きを示す矢印
２５ 再循環する血液の流れを示す矢印
２６ 静脈側穿刺針
２７ 動脈側穿刺針
２８ 血中水分量測定値出力回路
２９ 血中水分量測定手段制御入力回路
３０ 透析機器出力信号回路
３１ 透析機器制御回路
３２ 警報手段
３３ 血圧計
３４ 補液装置
３５ 血中水分量測定手段制御出力回路

Claims (10)

1. ダイアライザーと体外循環回路と透析機器と透析液回路と透析時の体外循環回路を流れる血液の血中水分量の値および／または血中水分量の変化を監視出来る血中水分量測定手段を備える透析装置であって、
   前記血中水分量測定手段は、超音波センサーを有し、該超音波センサーは体外循環回路の心臓に対する動脈側体外循環回路と静脈側循環回路に設置され、
   前記透析装置は、透析液回路を流れる透析液の温度を測定する温度センサーを有し、該温度センサーから得られる測定値によって、間接的に血液の温度を測定し、前記血中水分量測定手段から得られる値に補正を加える補正手段を有するものである透析装置。
   
2. 透析装置は、さらに体外循環する血液の再循環を検出する手段を備える、請求項１記載の透析装置。
   
3. 透析装置は、さらに血中水分量測定手段の校正を行う校正手段を有する、請求項１若しくは２に記載の透析装置。
   
4. 血中水分量測定手段の校正手段は、透析機器による除水速度の変更によるものである、請求項３に記載の透析装置。
   
5. 血中水分量測定手段の校正手段は、体外循環回路を流れる血液の水分量を既知量増加させる水分量増加手段である、請求項３に記載の透析装置。
   
6. 水分量増加手段は、注入液を体外循環回路に注入する手段である、請求項５に記載の透析装置。
   
7. 水分量増加手段は、注入液を所定温度に調整する温度調整手段を備えている、請求項６記載の透析装置。
   
8. 水分量増加手段は、透析機器及びダイアライザーによる体外循環回路への逆ろ過による手段である、請求項５に記載の透析装置。
   
9. 血中水分量測定手段の校正手段は、透析機器によって透析液回路を流れる透析液温度を意図的に既知量変化させ、それによって体外循環回路を流れる血液の温度に略同等の変化を生じさせることによるものである、請求項３記載の透析装置。
   
10. 動脈側体外循環回路に備えられた超音波センサーは、体外循環回路を流れる血液流量を測定するものである、請求項１〜９のいずれかに記載の透析装置。
    

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