JP4593354B2 - 血液の体外循環処理中での置換液の供給を監視する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、１枚の膜によって第１チャンバおよび第２チャンバに分離されているダイアライザもしくはフィルタの第１チャンバを含む体外循環血液流路と、および該ダイアライザもしくはフィルタの第２チャンバを含む流体流路とを備える血液の体外循環処理装置のための置換液を監視する方法に関する。さらに、本発明は、該ダイアライザもしくはフィルタの上流または下流で置換液の供給を検知するための装置を使用する血液の体外循環処理装置に関する。

慢性腎不全の症例では、通常は尿中に含まれる物質を除去したり流体を回収したりする目的で血液の体外循環処理および／または浄化のために様々な方法が使用されている。血液透析では、患者の血液は体外のダイアライザ（透析器）で浄化される。ダイアライザには、半透膜によって分離されている血液チャンバおよび透析液チャンバが備えられている。血液の体外循環処理中には患者の血液は血液チャンバを通して潅流させられる。通常は尿中に含まれる物質を血液から効果的に除去するために、新鮮透析液は透析液チャンバを通して継続的に潅流させられる。

血液透析（ＨＤ）中には低分子量物質が主として透析液と血液の濃度差によって膜を通して搬送（拡散）されるが、血液濾過（ＨＦ）中には血漿水に溶解した物質、特により高分子量物質が高流量（対流）によってダイアライザの膜を通して効果的に除去される。血液濾過中には、ダイアライザはフィルタとして機能する。血液透析濾過（ＨＤＦ）はこれら２つの方法の組み合わせである。
血液透析濾過では、膜を通して取り除かれた血清の一部は無菌置換液と置換され、ダイアライザの上流またはダイアライザの下流のどちらかで体外循環血液流路へ運ばれる。ダイアライザの上流での置換液の供給は前希釈と呼ばれ、ダイアライザの下流での供給は後希釈と呼ばれる。
透析液が真水および濃縮液からオンライン式で生成され、置換液が透析液からオンライン式で生成される血液透析濾過装置は知られている。

この知られている血液透析濾過装置では、置換液は置換液ラインを介してこの装置の流体流路から体外循環血液流路へ運ばれる。前希釈の場合は、置換液ラインはダイアライザもしくはフィルタの上流の動脈血ライン上の連結部に通じており、他方後希釈の場合は置換液ラインはダイアライザの下流にある静脈血ライン上の連結部に通じている。置換液ラインは、一般にはそれによって静脈血ラインまたは動脈血ラインのどちらかへ接続できるコネクタを有する。液体の供給を中断するために、置換液ライン上にはクランプまたはクランプに似たものが用意されている。そのような血液透析濾過装置は、例えば欧州特許出願公開第０１８９５６１号明細書（特許文献１）から知られている。

血液の体外循環処理の監視は、置換液がダイアライザもしくはフィルタの上流または下流のどちらで体外循環血液流路へ運ばれるのかが分かっていることを前提にしている。前希釈および後希釈は例えば導電率測定に基づくオンラインクリアランス測定（ＯＣＭ）に関して影響を及ぼすが、それはダイアライザの下流での透析液の導電率が前希釈または後希釈のどちらが行われたのかに左右されるためである。

欧州特許出願公開第１３４８４５８号明細書（特許文献２）は、血液の体外循環処理装置のため置換液の供給を監視する方法および装置について記載している。ダイアライザもしくはフィルタの上流または下流で置換液の供給を検知するために、置換液ラインに配置された置換液ポンプの圧力波の伝播時間が測定される。置換液の供給がダイアライザもしくはフィルタの上流または下流で行われたのかは、伝播時間の測定に基づいて認識される。知られている方法は、圧力波を発生させる置換液ポンプの使用を前提にしている。

独国特許第１０１１５９９１号明細書（特許文献３）は、ホースシステム内の狭窄を検知するための装置について記載している。公表された文書は、ホースシステム内に伝播する振動圧力信号の周波数スペクトルにおける変化が生じるとホースシステム内に狭窄（狭い部位）が存在するという判定ができると提案している。知られている装置の作動原理は、ホースシステムの動態における変化の原因がホースシステムのコンプライアンス、すなわち圧力下の弾性率にあるという事実に基づいている。

欧州特許出願公開第０１８９５６１号明細書 欧州特許出願公開第１３４８４５８号明細書 独国特許第１０１１５９９１号明細書

本発明の課題は、高水準の信頼性で前希釈または後希釈のどちらであるかを認識できる方法を提示することである。さらに本発明のもう１つの課題は、それによって前希釈または後希釈のどちらであるかを確実に認識できる装置を備える、血液の体外循環処理装置を記載することである。

この課題は、本発明により請求項１および／または７ならびに１３および／または１９に記載の特徴的な装置によって達成される。
本発明は、２つのまた別の実施形態を提供するが、それらはどちらもダイアライザもしくはフィルタの下流で流体流路内の圧力を測定することに基づいている。
第１実施形態では、置換液を運ぶ置換液ポンプが停止および／または始動させられる。本発明者らは、置換液ポンプの停止および／または始動に続く圧力の変化が特徴的な経過をたどることを見いだした。ダイアライザもしくはフィルタの上流または下流での置換液の供給は、置換液ポンプの停止または始動に続く圧力変化に基づいて認識される。突然の圧力上昇および／または圧力低下は、圧力変化の特徴的なパラメータである。

基本的には、この認識は置換液ポンプが停止または始動していた後に生じた圧力変化の後にしか行うことができない。しかし置換液ポンプの停止および始動またはその逆の両方における圧力変化に基づいて前希釈または後希釈のどちらであるかが認識される場合は、より大きな信頼性を達成できる。
特に高い信頼性レベルで前希釈および後希釈のどちらであるかを認識できる好ましい実施形態では、始動していた置換液ポンプが停止させられ、所定の時間間隔後に再び始動させられ、ダイアライザもしくはフィルタの下流で圧力が測定される。置換液の供給がダイアライザもしくはフィルタの上流または下流のどちらで行われているのかは、先行する圧力上昇からその後の圧力低下への変化または先行する圧力低下からその後の圧力上昇への変化に基づいて認識される。

圧力上昇から圧力低下への順序が検知されると、置換液の供給はダイアライザもしくはフィルタの下流で行われていると判定され、圧力低下から圧力上昇への順序が検知されると置換液の供給はダイアライザもしくはフィルタの上流で行われていると判定される。
１つの利点は、体外循環血液流路内に伝搬する圧力パルスが評価されないことにある。その結果、後希釈置換と前希釈置換とを区別できるように振動圧力パルスを発生する置換液ポンプを用意する必要がない。
干渉信号を抑制するために、振動圧力信号は好ましくは低域フィルタを用いて濾過される。
置換液ポンプの停止および始動に続く特徴的なパルス順序は、ダイアライザもしくはフィルタの下流での体外循環血液流路内の振動圧力信号と前希釈または後希釈に起因する圧力上昇または圧力低下に特徴的な上限値および下限値との比較に基づいて発生する可能性がある。

本発明による血液の体外循環処理装置のダイアライザもしくはフィルタの上流または下流での置換液の供給を検知する装置は、置換液ポンプを停止および／または始動させるための制御装置と、ダイアライザもしくはフィルタの下流で体外循環血液流路内の圧力を測定するための測定装置と、および評価装置とを備えている。評価装置は、ダイアライザもしくはフィルタの上流または下流での置換液の供給が置換液ポンプの停止および／または始動後の静脈圧の変化に基づいて認識されるように設計されている。
静脈圧を測定するための測定装置は、好ましくは静脈圧力センサおよびその圧力センサの信号出力端に接続された低域フィルタを備えている。
評価装置は、好ましくは圧力上昇および／または圧力低下を検知するための圧力センサの出力信号を所定の上限値および／または下限値と比較するコンパレータを備えている。

本発明による方法および本発明による装置は、血流の関数として、いわゆるオンラインクリアランスモニタリング（ＯＣＭ）を使用して置換液を供給する場合に透析投与量を決定するために有益に使用される。さらに、本方法および本装置は、後希釈および前希釈の置換液投与間で区別が必要な場合に、透析に関するすべての重要なパラメータを決定する際に役立つ。本方法および本装置はさらにまた、血流量の決定、シャントもしくはフィステル再循環の決定、相対血液量および／またはヘマトクリットの監視、ダイアライザもしくはフィルタの充填量の決定ならびに静脈針タイプの識別のために使用することもできる。
検知装置のために必要な構成要素のほとんどは一般に知られている血液処理装置内に既に存在する。例えば、ダイアライザもしくはフィルタの下流で体外循環血液流路内の圧力を測定するためには静脈圧力センサを利用することができる。マイクロプロセッサ制御装置もまた利用できる。その結果として、装置に関する出費は比較的少なくなる。

本発明の第２実施形態は、圧力波を発生させる置換液ポンプの使用を前提にしている。ダイアライザもしくはフィルタの上流または下流での置換液の供給は、体外循環血液流路内に伝搬し、置換液ポンプに起因する振動圧力信号との比較に基づいた特徴的な基準信号を手段として認識される。本発明による方法および装置は、振動圧力信号の周波数スペクトルが、前希釈の場合には振動圧力信号がダイアライザを通って伝搬するかどうか、あるいは後希釈の場合にはダイアライザを通らずに伝搬するかどうかことに左右されるという事実に基づいている。同様に、圧力パルスの振幅は前希釈または後希釈の関数として変化する。
公知の血液の体外循環処理装置の場合は、体外循環血液流路内に伝搬する置換液ポンプの振動圧力信号にはさらに例えばダイアライザもしくはフィルタの上流の体外循環血液流路内に配置された血液ポンプに起因する、または例えば濃縮液ポンプ、限外濾過ポンプもしくは平衡チャンバを含む流体流路内に配置された装置に起因する振動圧力信号が重なる。このため、置換液ポンプに起因する振動圧力信号は体外循環血液流路内で測定された圧力から得られる。測定誤差を回避するためには、ダイアライザもしくはフィルタをさらにまた流体流路から分離することもできる。

特に高度の信頼性レベルを備えて置換液の供給を検知できる好ましい実施形態は、特徴的な基準信号として、ダイアライザもしくはフィルタの上流の体外循環血液流路内に配置された血液ポンプの信号を提供するが、このポンプもまた振動圧力信号を発生させる。この実施形態は、前希釈中には、ダイアライザおよびホースシステムを通って伝搬する血液ポンプおよび置換液ポンプの振動圧力信号の振動がほとんど相違しないという前提に基づいている。他方、後希釈の場合は、置換液ポンプの振動圧力信号はダイアライザを通って伝搬しないので、置換液ポンプおよび血液ポンプの振動圧力信号は実質的に相違する。これによって、前希釈と後希釈との間で相対的に相違するだけではなく絶対的に相違する特徴が得られる。

血液ポンプおよび置換液ポンプの圧力信号を得るためには、好ましくはダイアライザもしくはフィルタの下流で測定された圧力信号のフーリエ解析を実施する。置換液ポンプおよび血液ポンプの圧力信号から、好ましくは少なくとも２つの高調波成分の振幅を決定する。少なくとも１つの第１評価係数は置換液ポンプの少なくとも１つの高次の高調波成分と少なくとも１つの低次の高調波成分の比率（商）から決定し、そして少なくとも１つの第２評価係数は血液ポンプの少なくとも１つの高次の高調波成分と少なくとも１つの低次の高調波成分の比率（商）から決定する。
実際に、フーリエ変換によって２つの評価係数を形成するには、血液ポンプおよび／または置換液ポンプの圧力信号の二次以上の高調波成分の係数を血液ポンプおよび／または置換液ポンプの圧力信号の一次の高調波成分の係数に関して標準化すれば十分であることが証明されている。
第１評価係数と第２評価係数との差が所定の限界値より大きい場合は後希釈が行われていると判定され、第１評価係数と第２評価係数との差が所定の限界値より小さい場合は前希釈が行われていると判定される。

本発明による血液の体外循環処理装置への置換液の供給を検知するための装置は、ダイアライザもしくはフィルタの下流の体外循環血液流路内の圧力を測定するための測定装置および評価装置を備えており、この評価装置は置換液ポンプに起因する振動圧力信号を得るための手段、振動圧力信号を特徴的な基準信号と比較するための手段、および置換液ポンプの圧力信号と特徴的な基準信号との比較に基づいて前希釈または後希釈を検知する手段を備えている。
前希釈と後希釈は、透析処理の開始時に置換液ポンプの圧力信号の評価だけで区別することができるが、好ましくは血液ポンプの圧力信号を併用して区別する。
一般に、知られている血液処理装置の一部であるダイアライザもしくはフィルタの下流で体外循環血液流路内の圧力を測定するための測定装置以外の他の機器や装置は必要とされない。

以下では、本発明による方法のまた別の２つの実施形態および本発明による血液処理装置について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、ダイアライザもしくはフィルタの上流または下流での体外循環血液流路内の置換液の供給を検知するための設備を含む血液透析濾過装置の本質的構成要素の略図である。以下でダイアライザについて記載した場合はフィルタが含まれると理解されたい。

血液透析濾過装置には、半透膜２によって血液が通って流れる第１チャンバ３および透析液が通って流れる第２チャンバ４に分離されているダイアライザ１が備えられている。第１チャンバ３は体外循環血液流路５Ａ内で作動し、第２チャンバ４は血液透析濾過装置の流体流路５Ｂ内で作動する。
体外循環血液流路５Ａは、血液チャンバ３の入口３ａに通じている動脈血ライン６とダイアライザ１の血液チャンバ３の出口３ｂから通じている静脈血ライン７とを含んでいる。気泡を除去するために、動脈血ライン６内には動脈ドリップチャンバ８が配されており、静脈血ライン７内には静脈ドリップチャンバ９が配されている。患者の血液は、動脈血ライン６上に配置されている動脈血液ポンプ１０、特別にはローラポンプによってダイアライザの血液チャンバを通って運ばれる。

流体流路５Ｂは、透析液チャンバ４の入口４ａに通じている透析液供給ライン１１とダイアライザ１の透析液チャンバ４の出口４ｂから通じている透析液排出ライン１２とを含んでいる。新鮮透析液は図示していない透析液供給源から透析液供給ライン１１を通って透析液チャンバ内に流れ、使用済み透析液は透析液チャンバから透析液排出ライン１２を通って図示していないドレンラインへ排液される。一般に新鮮透析液と使用済み透析液とを平衡させるために血液透析濾過装置内に用意されている平衡装置は、図を明確にするために図示していない。同様に、本システムを浄化および洗浄するための追加の装置も図示していない。
透析液供給ライン１１は、膜１４によって第１チャンバ１３および第２チャンバ１５に分離されている無菌フィルタ１６の第１チャンバの入口１３ａに通じている第１部分１１ａ、およびフィルタ１６の第１チャンバ１３の出口１３ｂから透析液チャンバ４の入口４ａへ通じている第２部分１１ｂを含んでいる。

透析処理中、透析液は、例えば置換液として流体流路５Ｂから置換液ライン１７を通って体外循環血液流路５Ａへ供給することができる。流体ライン１７は、両端に各々２つのライン部分１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄを備えている。ライン部分１７ａは無菌フィルタ１６の第１出口１５ａと接続されており、他方コネクタ１８ａ、１８ｂはライン部分１７ｃおよび１７ｄへ接続されている。２つのコネクタ１８ａ、１８ｂによって、置換液ライン１７は動脈ドリップチャンバ８へ通じている接続ライン１９および／または静脈ドリップチャンバ９へ通じている接続ライン２０へ接続することができる。接続ライン１９、２０にはこの目的に対応するコネクタ１９ａ、２０ａが備えられている。ホースクランプ１７ｅ、１７ｆはホースライン部分１７ｃ、１７ｄに適合し、そのクランプによって任意選択的に動脈または静脈ドリップチャンバ８、９への流体連絡を確立することができる。さらにまた置換液ライン１７を両方の接続ライン１９、２０と接続すること、そしてこれらのホースクランプ１７ｅ、１７ｆ両方を開いておくことも可能である。

置換液ライン１７を締め付けて閉鎖するためには、閉鎖器具２１、例えばホースクランプが無菌フィルタ１６の下流に用意されており、そのクランプは好ましくは電磁的に作動する。置換液は、その中に置換液ライン１７が挿入される閉塞ポンプ、特にローラポンプ２２によって運ばれる。そのようなローラポンプは最新技術の一部である。そのようなローラポンプには、それによって流体を運ぶホースラインの断面を減少させることのできる幾つかのローラ２２ａ、２２ｂが備えられている。このような方法で、置換液ラインを通って両方の方向へ伝搬できる圧力波が形成される。本発明による血液の体外循環処理装置の第１実施形態では、置換液ポンプとして圧力波を発生させる閉塞ポンプは必要とされないことを理解されたい。その代わりに、置換液を運ぶために圧力波を発生させない置換液ポンプを使用できる。これはこの実施形態の１つの利点である。

ダイアライザ１を流体流路５Ｂから切り離すためには、電磁作動型閉鎖器具２５、２６がダイアライザ１上流の透析液供給ライン１１およびダイアライザ１の下流の透析液排出ライン１２各々に用意されている。
血液ポンプ１０、置換液ポンプ２２ならびに閉鎖器具２１、２５および２６は制御ライン１０’、２２’、２１’、２５’および２６’を介して、それによって所定の処理パラメータを考慮に入れながら個々の構成要素が制御される中央制御装置２７と接続されている。

血液透析濾過装置を血液透析装置として作動させるためには、透析液がダイアライザの透析液チャンバ４を通って流れるように閉鎖器具２１が閉鎖される。血液透析濾過装置を血液透析濾過装置として作動させるためには、無菌透析液が無菌フィルタ１６から置換液として任意選択的に動脈ドリップチャンバ８（前希釈）または静脈ドリップチャンバ９（後希釈）内に流れるように閉鎖器具２１が開放される。しかしダイアライザの透析液チャンバ４への透析液の供給を中断すれば、血液透析濾過装置を単なる血液濾過装置として作動させることも可能である。透析液の供給を中断するためには、ダイアライザの上流で閉鎖器具２５が閉鎖される。

前希釈および後希釈を検知するための装置には、血液処理装置の中央制御装置２７の一部を形成する制御装置が備えられている。さらに、検知装置にはダイアライザ３の下流での体外循環血液流路の圧力を測定するための測定装置２８および評価装置２９が備えられている。ドリップチャンバ９に付設する圧力センサ２８が測定装置として用意されており、このセンサは静脈圧の関数としての電気圧力信号を生成する。圧力センサ２８の圧力信号は、順にデータ転送ライン３０を介して評価装置２９に送信され、データ転送ライン３１を介して制御装置２７へ受け渡される。評価装置２９には、圧力センサ２８の圧力信号をフィルタリングするための低域フィルタ２９ａおよびそれによって圧力信号が所定の上限値および下限値と比較されるコンパレータ２９ｂが備えられている。

以下では、ダイアライザの上流または下流での置換液の供給の検知について詳細に記載する。検知装置の制御装置２７は、測定を開始するために、好ましくは血液処理の開始時に、既に作動している置換液ポンプ２２を停止させる。所定の時間間隔の経過後に、制御装置２７は置換液ポンプ２２を再び始動させる。圧力センサ２８は、置換液ポンプが停止している間に静脈圧を測定する。低域フィルタ２９ａによってフィルタリングされた圧力センサ２８の静脈圧信号は、置換液ポンプの停止後の圧力上昇および置換液ポンプの始動後の圧力低下または置換液ポンプの停止後の圧力低下および置換液ポンプの始動後の圧力上昇のどちらであるかを検知するために、評価装置２９のコンパレータ２９ｂ内で上限値および下限値と比較される。

図２Ａは後希釈の場合の経時的な静脈圧の基本的変化を示しており、図２Ｂは前希釈の場合の経時的な静脈圧の基本的変化を示している。後希釈の場合は、圧力が最初は増加し、その後に低下するのが明らかである。前希釈の場合は、圧力が最初は低下し、その後に上昇する。評価装置は、これら２つの特徴的な変化に基づいて後希釈または前希釈のどちらが行われているのかを認識する。結果は、図示していないディスプレイ装置上で視覚的および／または聴覚的に表示することができる。
図３Ａおよび３Ｂは、その間は置換液ポンプが停止させられる所定の時間が比較的長い場合における時間の関数としての静脈圧を示している。時間間隔が短い場合は、最大値および／または最小値は極めて近くなる。測定を開始するためには、既に始動していた置換液ポンプが所定の時間間隔にわたり停止させられる。しかし原理的には、最初に所定の時間間隔にわたり停止していた置換液ポンプを始動させることもまた可能である。

図２Ａおよび２Ｂに示した圧力信号の特徴的な変化は、前希釈または後希釈中の血液の粘度変化に起因する。後希釈の場合は、血液粘度はドリップチャンバ９の下流の静脈血ライン７における置換液の供給が原因で低下する。置換液ポンプ２２が停止させられると、血液粘度は静脈血ラインのこの部分内では増加する。静脈針上での増大した圧力落下が発生する。その結果として、静脈圧が増加する。置換液ポンプが再始動させられると、ドリップチャンバ９の下流での静脈血ライン７内の血液粘度が減少して静脈圧が低下する。結果として、正符号を備える圧力パルスは置換液ポンプの停止後に発生し、負符号を備える圧力パルスはポンプの始動後に発生する（図２Ａ）。パルス幅は、血流量と同様にダイアライザ１の透析液チャンバ３とドリップチャンバ９との間の血液量の割合に依存する。他方前希釈の場合は、置換液ポンプの停止および始動後の圧力パルスの符号の順序は逆転する。ポンプが停止すると圧力低下が発生し、ポンプの始動後には圧力上昇が発生する（図２Ｂ）。

図３Ａおよび３Ｂは、血流量を２５０ｍＬ／分に、前希釈および後希釈のための置換速度を７０ｍＬ／分に、および限外濾過速度を０ｍＬ／時に調整して行われたｉｎ ｖｉｔｒｏ ＨＤＦ透析処理中の時間の関数としての平均静脈圧［ｍｍＨｇ］を示している。実際上、圧力上昇または圧力低下の振幅が相互に相違することが見いだされている。しかし前希釈および後希釈のどちらの場合でも、圧力上昇または圧力低下は明白に認識できる。所定の上限値および下限値は、それらが最大値または最小値より下方または上方であるように設定されなければならない。しかし他方、上限値および下限値は圧力信号に重なっている圧力変動より上方または下方でなければならない。

正および／または負の圧力パルスに基づいて、フィステル循環に関して判定できる。静脈圧力センサ２８を用いて静脈血ライン７において検知できる、そして動脈圧力センサを用いて動脈血ライン６において検知できる圧力パルス順序の反復は再循環を指し示す。反復する負および／または正の圧力パルスが発生する所定の時間間隔での動脈圧力センサの圧力信号の積分と負および／または正の圧力パルスが発生する所定の時間間隔での静脈圧力センサ２８の圧力信号の積分との比は、再循環の尺度として使用される。再循環率Ｒｅｚ［％］は次の方程式によって計算される：

ダイアライザ１の透析液チャンバ３の入口３ａと置換液ライン１７、２０からドリップチャンバ９へのコネクタ間のホース部分の充填量（Ｖ_ＰＤ）に関して血液供給速度（Ｑ_ｂ）が分かっている場合は、圧力パルス上昇または圧力パルス低下の開始時と終了時との時間差（Δｔ）から結果を出すことができる。充填量（Ｖ_ＰＤ）は次の方程式によって計算される：

さらに、ＨＤＦ前希釈の場合は、置換液ポンプ２２の停止と圧力低下との間の所定の時間間隔および／または置換液ポンプの始動と圧力上昇の開始時との時間間隔に血液供給速度（Ｑ_ｂ）を掛けることによって、透析液チャンバ３の入口３ａと静脈針との間のホース部分の充填量（Ｖ_ＰＤ）を計算することができる。ＨＤＦ後希釈の場合は、類似の関係が存在し、置換液ポンプの停止と圧力パルス上昇の開始時との間の圧力差および／または置換液ポンプの始動と圧力パルス低下の開始時との時間差が監視される。
上記のホース部分の充填量および時間差が各々分かっている場合は、逆の方法で真の血流量を決定できる。

ヘマトクリット、血圧低下および／または血圧上昇、血液供給速度および針の形状の間の関係が分かっている場合は、圧力上昇および／または低下の振幅が針のタイプに関する情報を提供する。針のタイプが分かっている場合は、ヘマトクリットに関して対応する結果を出すことができる。
これにより、透析処理中における圧力パルスの振幅変化によってヘマトクリットの変化を監視できる。

図４は、本発明による血液処理装置のまた別の実施形態の極めて簡略化した略図である。図４の血液処理装置は、前希釈および後希釈を検知するための装置以外は図１の血液処理装置と相違していない。このため、相互に対応する構成要素は同一の参照記号で表示されている。
この検知装置には、同様に静脈血ライン７内の圧力を測定するための静脈圧力センサ２８が備えられている。評価装置５０は、データ転送ライン３０を介して圧力センサ２８の静脈圧信号を受信する。評価装置５０には、静脈圧信号のフーリエ解析を実施するフーリエ解析装置５０ａが備えられている。

前希釈または後希釈を検知する本方法は、置換液ポンプ２２および血液ポンプ１０が、閉塞ポンプ、特にローラポンプのように圧力波を発生させるポンプであることを前提としている。血液ポンプ１０によって発生する圧力波の周波数は、置換液ポンプに比して血液ポンプの速度が極めて高速であるために置換液ポンプの圧力波の周波数よりもはるかに高いので、置換液ポンプの圧力波から血液ポンプの圧力波を識別することができる。前希釈の場合は、置換液ポンプ２２の圧力波は、圧力センサ２８に到達する前に置換液ライン１７、１９、２０のホース部分だけではなくドリップチャンバ８と透析液チャンバ３の入口３ａとの間の動脈血ライン６のホース部分、透析液チャンバおよび静脈血ライン７も通過する。他方後希釈の場合は、圧力波は透析液チャンバおよび対応する静脈血ライン部分を通過しない。透析液チャンバ３および関連する静脈血ライン部分の作用は、伝播関数として記載することができる。ダイアライザおよび関連するライン部分が圧力波の伝播路内に位置する場合は、圧力波およびそれらの周波数スペクトル変化、特により高い周波数の動態はより強度に減衰する。
前希釈または後希釈を検知するために伝播関数を正確に知る必要はない。置換液ポンプの圧力信号と血液ポンプの圧力信号との関係が明らかになれば十分である。

圧力センサ２８を用いて測定された圧力信号は、血液ポンプ１０の圧力信号および置換液ポンプ２２の圧力信号の両方を含有している。評価装置５０のフーリエ解析装置５０ａは、圧力センサ２８を用いて測定された血液ポンプ１０および置換液ポンプ２２の圧力信号を血液ポンプおよび／または置換液ポンプに起因する信号成分に分解する。

図５Ａおよび５Ｂは、後希釈または前希釈の場合にフーリエ変換によって決定された静脈圧信号の周波数スペクトルを示している。図に示した測定値は、血流量を３００ｍＬ／分に、置換液流量を８０ｍＬ／分に、そして限外濾過速度を１００ｍＬ／時へ調整した実験室試験において決定された。周波数スペクトルでは、血液ポンプ１０および置換液ポンプ２２に起因する一次高潮波成分およびより高次の高潮波成分の係数を認識できる。

評価装置５０は、例えば二次もしくは三次高潮波成分のようなより高次の高潮波成分の係数と一次高潮波成分の係数、即ちスペクトル分流の標準化係数との指数を計算する。置換液ポンプの標準化係数は第１評価係数を表し、血液ポンプの標準化係数は第２評価係数を表す。置換液ポンプと血液ポンプの評価係数を比較するために、評価装置５０にはまた別の装置５０ｂが備えられている。置換液ポンプの評価係数が実質的に血液ポンプの評価係数より上方である場合、後希釈が存在すると判定される（図５Ａ）。置換液ポンプの評価係数が血液ポンプの評価係数のほんのわずかに上もしくは近くにある場合、または両方の評価係数が同一である場合、前希釈が存在すると判定される（図５Ｂ）。評価係数の比較に基づく前希釈または後希釈の検知は装置５０ｃで行われる。

前希釈または後希釈を認識するための装置５０ｃには、２つの評価係数間の差を生成するための装置が備えられている。その差は、前希釈と後希釈との間で確実に識別できるように決定されている所定の限界値と比較される。後希釈は第１評価係数と第２評価係数との差が所定限界値より大きい場合に存在し、前希釈は第１評価係数と第２評価係数との差が所定限界値より小さい場合に存在する。結果は、図示していないディスプレイ装置上で視覚的および／または聴覚的に表示することができる。

本発明は、体外循環血液流路内に配置されたダイアライザもしくはフィルタの上流または下流で置換液の供給を監視するための方法又は装置に関する産業上の利用可能性の高いものである。

前希釈および後希釈を検知するための装置を備える、本発明による血液の体外循環処理装置の第１実施形態を極めて簡略化した略図である。 後希釈の場合のダイアライザもしくはフィルタの下流での体外循環血液流路内の経時的な静脈圧の変化を示したグラフである。 前希釈の場合の経時的な静脈圧の変化を示したグラフである。 後希釈の場合のｉｎ ｖｉｔｒｏ ＨＤＦ透析療法中に測定した時間の関数としての平均静脈圧を示したグラフである。 前希釈の場合の平均静脈圧を示したグラフである。 本発明による血液の体外循環処理装置の第２実施形態を極めて簡略化した略図である。 置換液ポンプおよび血液ポンプに起因する体外循環血液流路内の圧力波の周波数スペクトルを示し、後希釈の場合の血液ポンプおよび置換液ポンプの圧力信号の標準化係数を記載した表である。 置換液ポンプおよび血液ポンプに起因する体外循環血液流路内の圧力波の周波数スペクトルを示し、前希釈の場合の血液ポンプおよび置換液ポンプの圧力信号の標準化係数を記載した表である。

符号の説明

１ ダイアライザ
２ 半透膜
３ 血液チャンバ
３ａ 血液チャンバの入口
３ｂ 血液チャンバの出口
４ 透析液チャンバ
４ａ 透析液チャンバの入口
４ｂ 透析液チャンバの出口
５Ａ 体外循環血液流路
５Ｂ 流体流路
６ 動脈血ライン
７ 静脈血ライン
８ 動脈ドリップチャンバ
９ 静脈ドリップチャンバ
１０ 動脈血液ポンプ
１１ 透析液供給ライン
１１ａ 第１部分
１１ｂ 第２部分
１２ 透析液排出ライン
１３ 第１チャンバ
１３ａ 第１チャンバの入口
１３ｂ 第１チャンバの出口
１４ 膜
１５ 第２チャンバ
１６ 無菌フィルタ
１７ 置換液ライン
１７ａ〜１７ｄ ライン部分
１７ｅ、１７ｆ ホースクランプ
１８ａ、１８ｂ、１９ａ、２０ａ コネクタ
１９、２０ 接続ライン
２１ 閉鎖器具
２２ 置換液ポンプ
２２ａ、２２ｂ ローラ
２５、２６ 電磁作動型閉鎖器具
２７ 中央制御装置
２８ 圧力センサ
２９、５０ 評価装置
２９ａ 低域フィルタ
２９ｂ コンパレータ
５０ａ フーリエ解析装置

Claims (12)

1. １枚の膜によって第１チャンバおよび第２チャンバに分離されているダイアライザもしくはフィルタの第１チャンバを含む体外循環血液流路と、および前記ダイアライザもしくはフィルタの第２チャンバを含む流体流路とを備えており、置換液が置換液ポンプによって前記ダイアライザもしくはフィルタの上流または下流で供給される血液の体外循環処理装置のための置換液の供給を監視する方法であって、
   前記置換液の供給を検知するために、体外循環処理装置に設けた制御装置によって停止していた前記置換液ポンプが始動させられ、および／または始動していた前記置換液ポンプが停止させられ、体外循環処理装置に設けた測定装置によって前記ダイアライザもしくはフィルタの下流で前記体外循環血液流路内の圧力が測定され、前記置換液ポンプの停止および／または始動後の圧力の上昇又は低下の変化に基づいて前記ダイアライザもしくはフィルタの上流または下流での前記置換液の供給が体外循環処理装置に設けた評価装置によって認識されることを特徴とする方法。
2. 前記置換液の供給を検知するために、始動していた前記置換液ポンプが停止させられ、所定の時間間隔が経過した後に前記置換液ポンプが始動させられ、前記ダイアライザもしくはフィルタの下流で前記体外循環血液流路内の圧力が測定され、前記ダイアライザもしくはフィルタの上流または下流での前記置換液の供給が先行する圧力上昇からその後の圧力低下への変化または先行する圧力低下からその後の圧力上昇への変化に基づいて認識することを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 圧力上昇から圧力低下への順序が検知されると前記置換液の供給が前記ダイアライザもしくはフィルタの下流で行われていると判定されることを特徴とする、請求項２記載の方法。
4. 圧力低下から圧力上昇への順序が検知されると前記置換液の供給が前記ダイアライザもしくはフィルタの上流で行われていると判定されることを特徴とする、請求項２記載の方法。
5. 前記ダイアライザもしくはフィルタの下流での前記体外循環血液流路内の圧力が圧力センサを用いて測定され、前記圧力センサの出力信号が低域フィルタを用いてフィルタリングされることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 圧力上昇または圧力低下を検知するために前記圧力センサの出力信号が所定の上限値および／または下限値と比較されることを特徴とする、請求項５記載の方法。
7. 膜（２）によって第１チャンバ（３）および第２チャンバ（４）に分離されているダイアライザ（１）もしくはフィルタの第１チャンバ（３）を含む体外循環血液流路（５Ａ）と、前記ダイアライザもしくはフィルタの第２チャンバを含む流体流路（５Ｂ）であって、置換液ライン（１７、１９、２０）がその中に置換液ポンプ（２２）が配置されている前記ダイアライザもしくはフィルタの上流または下流の体外循環血液流路に通じている流体流路と、
   前記ダイアライザもしくはフィルタの上流または下流での置換液の供給を検知するための装置と、を備える血液の体外循環処理装置であって、
   前記置換液の供給を検知するための装置が、
   前記置換液ポンプを停止および／または始動させるための制御装置（２７）と、
   前記ダイアライザ（１）もしくはフィルタの下流で前記体外循環血液流路（５）内の圧力を測定するための測定装置（２８）と、
   前記ダイアライザ（１）もしくはフィルタの上流または下流での置換液の供給が、始動していた前記置換液ポンプ（２２）が停止させられた後、および／または停止していた前記置換液ポンプが始動させられた後の圧力の上昇又は低下の変化に基づいて認識されるように設計されている評価装置（２９）と、を備えることを特徴とする装置。
8. 前記制御装置（２７）が、前記置換液の供給を検知するために、始動していた前記置換液ポンプが停止させられ、所定の時間が経過した後に前記置換液ポンプが始動させられるように設計されており、
   前記評価装置（２９）が、前記ダイアライザ（１）もしくはフィルタの上流または下流での前記置換液の供給が先行する圧力上昇からその後の圧力低下への変化または先行する圧力低下からその後の圧力上昇への変化に基づいて認識されるように設計されていることを特徴とする、請求項７記載の装置。
9. 前記評価装置（２９）が、圧力上昇から圧力低下の順序が検知されると前記置換液の供給が前記ダイアライザ（１）もしくはフィルタの下流で行われていると判定するように設計されていることを特徴とする、請求項８記載の装置。
10. 前記評価装置（２９）が、圧力低下から圧力上昇の順序が検知されると前記置換液の供給が前記ダイアライザ（１）もしくはフィルタの上流で行われていると判定するように設計されていることを特徴とする、請求項８記載の装置。
11. 前記ダイアライザ（１）もしくはフィルタの下流で前記体外循環血液流路（５Ａ）内の圧力を測定するための測定装置に圧力センサ（２８）が備えられていることを特徴とする、請求項８から１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記評価装置（２９）に前記測定装置（２８）の振動圧力信号を受信する低域フィルタ（２９ａ）と、および圧力上昇または圧力低下を検知するために前記測定装置（２８）のフィルタリングされた出力信号と所定の上限値および／または下限値とを比較するコンパレータ（２９ｂ）と、が備えられていることを特徴とする、請求項８から１０のいずれか一項に記載の装置。

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