JP5491844B2 - 血液浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、患者の血液を体外循環させつつ浄化する血液浄化器と、血液浄化に伴って流れる液体の濃度を検出する濃度検出手段とを具備した血液浄化装置に関するものである。

患者の血液を体外循環させつつ浄化する血液処理として血液透析治療がある。かかる血液透析治療においては、透析液を流通させ得る血液浄化器としてのダイアライザを具備するとともに、患者の血液を体外循環させる血液回路を当該ダイアライザに接続させ、ダイアライザの半透膜を介して血液と透析液とを接触させ、血液中の老廃物或いは余剰水分を除去（余剰水分の除去は「除水」と称される）し得るようになっている。ダイアライザにて浄化された血液は、穿刺針を介して患者の体内に戻される一方、老廃物や余剰水分は、透析液と共に透析液排出ラインを介して外部に排出されるよう構成されている。

ところで、血液中から除去される老廃物には、尿素、尿酸及びクレアチニン等が含まれており、特に血液中の尿素の濃度変化が透析効率を示す指標として有効であることが分かっており、透析効率を適正とすべく尿素濃度の変化を監視することが提案されている。この尿素濃度の変化は、通常、定期的に実施される血液検査により監視することができるが、その場合、透析治療中においてリアルタイムに尿素濃度の変化を監視することができない。

そこで、従来、透析液排出ラインに排液濃度センサを具備させ、尿素濃度の変化（「Ｋｔ／Ｖ」なる指標）をリアルタイムに検出し得るものが提案されるに至っている（例えば、特許文献１参照）。かかる従来の排液濃度センサは、ダイアライザからの排液に対して光を照射し得るＬＥＤ（発光手段）と、排液を透過したＬＥＤからの透過光を受け得る受光素子（受光手段）と、受光素子による受光強度を検出し得る検出手段とを具備し、検出手段により検出された受光強度に基づき排液の濃度を検出し得るよう構成されていた。

特表２００２−５１６７２２号公報

しかしながら、上記従来の血液浄化装置においては、排液濃度センサで濃度検出する対象の排液の濃度が著しく変化することから、排液の濃度によってはその濃度を精度よく検出することが難しいという問題がある。
例えば、血液回路における血液流量を大きくしつつ透析液の流量を小さく設定した場合、排液の濃度は高くなる一方、血液回路における血液流量を小さくしつつ透析液の流量を大きく設定した場合、排液の濃度は低くなるので、濃度変化の幅が比較的大きくなってしまう。然るに、従来の如く発光手段を単一の発光強度で発光させた場合、高濃度の排液を検出する際の受光手段側の感度が著しく低下してしまうので、濃度の検出精度が低下してしまうのである。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、液体の濃度変化が比較的著しくても濃度検出手段による液体の濃度検出の精度向上を図ることができ、当該濃度検出手段の信頼性を向上させ得る血液浄化装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、患者の血液を体外循環させつつ浄化する血液浄化器と、血液浄化に伴って流れる液体の濃度を検出する濃度検出手段とを具備した血液浄化装置において、前記濃度検出手段は、前記液体に対して光を照射し得る発光手段と、前記液体を透過した前記発光手段からの透過光を受け得る受光手段と、前記発光手段に対して供給する電流を異ならせることにより異なる複数の発光強度の光を照射させる発光制御手段と、前記受光手段による受光強度を検出し得る検出手段とを具備し、前記検出手段により検出された受光強度に基づき液体の濃度を検出し得るとともに、前記発光制御手段は、血液浄化治療中の所定タイミングにて、前記発光手段により異なる発光強度の光を交互に順次繰り返し発光させることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の血液浄化装置において、前記発光制御手段は、前記発光手段により異なる２つの発光強度の光を照射し得ることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の血液浄化装置において、前記発光手段はＬＥＤから成るとともに前記受光手段は受光強度に応じた電圧を生じさせ得る受光素子から成ることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか１つに記載の血液浄化装置において、前記濃度検出手段は、前記血液浄化器から排出された排液の濃度を検出して血液浄化効率を監視し得る排液濃度センサから成ることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜３の何れか１つに記載の血液浄化装置において、前記濃度検出手段は、血液浄化器から排出された排液の濃度から漏血を検出し得る漏血検出器から成ることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１〜３の何れか１つに記載の血液浄化装置において、前記濃度検出手段は、患者の血液を体外循環させるための血液回路に配設され、当該血液回路を流れる血液の濃度を検出し得る血液濃度センサから成ることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、検出手段により検出された受光強度に基づき液体の濃度を検出し得るとともに、発光手段により異なる複数の発光強度の光を照射し得るので、液体の濃度変化が比較的著しくても濃度検出手段による液体の濃度検出の精度向上を図ることができ、当該濃度検出手段の信頼性を向上させることができる。

また、濃度検出手段は、発光手段に対して供給する電流を異ならせることにより異なる複数の発光強度の光を照射させる発光制御手段を具備したので、発光強度毎の複数の発光手段を不要として、装置の製造コストを低減させることができるとともに当該濃度検出手段の構成を簡素化させることができる。

さらに、発光制御手段は、血液浄化治療中の所定タイミングにて、発光手段により異なる発光強度の光を交互に順次繰り返し発光させるので、当該発光強度の異なる光を液体に対して満遍なく照射させることができ、液体の濃度変化が頻繁になされても当該濃度変化に良好に追随させて濃度検出手段による濃度検出を行わせることができる。

請求項２の発明によれば、発光制御手段は、発光手段により異なる２つの発光強度の光を照射し得るので、単に強弱２つの発光を行わせることにより、液体の濃度変化が著しくても濃度検出手段による液体の濃度検出の精度向上を図ることができ、当該濃度検出手段の信頼性を向上させることができる。

請求項３の発明によれば、発光手段はＬＥＤから成るとともに受光手段は受光強度に応じた電圧を生じさせ得る受光素子から成るので、ＬＥＤの技術的優位性を有した濃度検出手段とすることができる。

請求項４の発明によれば、濃度検出手段は、血液浄化器から排出された排液の濃度を検出して血液浄化効率を監視し得る排液濃度センサから成るので、血液浄化に伴う排液の濃度検出における精度向上を図ることができるとともに、血液浄化効率をリアルタイム且つ高精度に監視することができる。

請求項５の発明によれば、濃度検出手段は、血液浄化器から排出された排液の濃度から漏血を検出し得る漏血検出器から成るので、血液浄化に伴う排液の漏血検出における精度向上を図ることができる。

請求項６の発明によれば、濃度検出手段は、患者の血液を体外循環させるための血液回路に配設され、当該血液回路を流れる血液の濃度を検出し得る血液濃度センサから成るので、血液浄化に伴う血液濃度検出における精度向上を図ることができる。

本発明の実施形態に係る血液浄化装置を示す模式図 同血液浄化装置における濃度検出手段を示す模式図 同濃度検出手段を示すブロック図 同濃度検出手段における液体濃度が変化した場合の受光手段で生じた受光電圧の推移を示すグラフ 同濃度検出手段における発光制御手段による制御を示すタイムチャート

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る血液浄化装置は、患者の血液を体外循環させつつ浄化するためのもので、血液透析治療で使用される血液透析装置に適用されたものである。かかる血液透析装置は、図１に示すように、血液浄化器としてのダイアライザ２と、該ダイアライザ２に接続された血液回路１と、濃度検出手段としての排液濃度センサ５と、ダイアライザ２に透析液を供給しつつ除水する透析装置本体６とから主に構成されている。

血液回路１は、同図に示すように、可撓性チューブから成る動脈側血液回路１ａ及び静脈側血液回路１ｂから主に構成されており、これら動脈側血液回路１ａと静脈側血液回路１ｂの間にダイアライザ２が接続されている。動脈側血液回路１ａには、その先端に動脈側穿刺針ａが接続されているとともに、途中にしごき型の血液ポンプ３、除泡用のドリップチャンバ４ａが配設されている。一方、静脈側血液回路１ｂには、その先端に静脈側穿刺針ｂが接続されているとともに、途中に除泡用のドリップチャンバ４ｂが接続されている。

そして、動脈側穿刺針ａ及び静脈側穿刺針ｂを患者に穿刺した状態で、血液ポンプ３を駆動させると、患者の血液は、ドリップチャンバ４ａで除泡がなされつつ動脈側血液回路１ａを通ってダイアライザ２に至り、該ダイアライザ２によって血液浄化及び除水が施され、ドリップチャンバ４ｂで除泡がなされつつ静脈側血液回路１ｂを通って患者の体内に戻る。即ち、患者の血液を血液回路１にて体外循環させつつダイアライザ２にて浄化するのである。

ダイアライザ２は、その筐体部に、血液導入ポート２ａ、血液導出ポート２ｂ、透析液導入ポート２ｃ及び透析液導出ポート２ｄが形成されており、このうち血液導入ポート２ａには動脈側血液回路１ａの基端が、血液導出ポート２ｂには静脈側血液回路１ｂの基端がそれぞれ接続されている。また、透析液導入ポート２ｃ及び透析液導出ポート２ｄは、透析装置本体６から延設された透析液導入ライン７及び透析液排出ライン８とそれぞれ接続されている。

ダイアライザ２内には、複数の中空糸が収容されており、該中空糸内部が血液の流路とされるとともに、中空糸外周面と筐体部の内周面との間が透析液の流路とされている。中空糸には、その外周面と内周面とを貫通した微少な孔（ポア）が多数形成されて中空糸膜を形成しており、該膜を介して血液中の老廃物や余剰水分等が透析液内に透過し得るよう構成されている。

一方、透析装置本体６は、複式ポンプＰと、透析液排出ライン８において複式ポンプＰを迂回して接続されたバイパスライン９と、該バイパスライン９に接続された除水ポンプ１０とから主に構成されている。複式ポンプＰは、透析液導入ライン７及び透析液排出ライン８に跨って配設され、当該透析液導入ライン７からダイアライザ２に対して透析液を導入させるとともに、当該ダイアライザ２に導入された透析液を血液中の老廃物と共に透析液排出ライン８から排出させるためのものである。

そして、透析液導入ライン７の一端がダイアライザ２（透析液導入ポート２ｃ）に接続されるとともに、他端が所定濃度の透析液を調製する透析液供給装置（不図示）に接続されている。また、透析液排出ライン８の一端は、ダイアライザ２（透析液導出ポート２ｄ）に接続されるとともに、他端が排液手段（不図示）と接続されており、透析液供給装置から供給された透析液が透析液導入ライン７を通ってダイアライザ２に至った後、透析液排出ライン８及びバイパスライン９を通って排液手段に送られるようになっている。

除水ポンプ１０は、ダイアライザ２中を流れる患者の血液から水分（余剰水分）を除去するためのものである。即ち、かかる除水ポンプ１０を駆動させると、透析液導入ライン７から導入される透析液量よりも透析液排出ライン８から排出される液体の容量が多くなり、その多い容量分だけ血液中から水分が除去されるのである。尚、かかる除水ポンプ１０以外の手段（例えば所謂バランシングチャンバ等を利用するもの）にて患者の血液から水分を除去するようにしてもよい。

排液濃度センサ５（濃度検出手段）は、透析装置本体６内における透析液排出ライン８に配設され、血液浄化に伴って流れる液体（本実施形態においては、血液浄化器としてのダイアライザ２から排出された排液）の濃度を検出して血液浄化効率を監視し得るものであり、図３に示すように、発光手段１１と、受光手段１２と、検出手段１３と、発光制御手段１４とから主に構成されている。

発光手段１１は、液体（本実施形態においてはダイアライザ２から排出された排液）に対して光を照射し得るＬＥＤから成る光源であり、図２に示すように、透析液排出ライン８を挟んで受光手段１２と対向して配設されている。受光手段１２は、液体（ダイアライザ２から排出された排液）を透過した発光手段１１からの透過光を受け得るものであり、本実施形態においては、受光強度に応じた電圧を生じさせ得る受光素子から成る。

これにより、透析液排出ライン８に透析液が流れた状態において発光手段１１から光を照射させれば、その照射された光が透析液排出ライン８にて流れる排液を透過することとなるので、排液の濃度に応じて光の吸収が図られた後、受光手段１２にて受光することとなる。而して、受光手段１２による受光強度（即ち、受光強度に応じて生じた電圧）を検出すれば、排液の濃度の変化を検出することができるのである。検出手段１３は、受光手段１２と電気的に接続されて当該受光手段１２による受光強度を検出し得るもので、本実施形態においては受光手段１２による受光強度に応じて生じた電圧を検出し得るものである。従って、検出手段１３により検出された受光強度（受光手段１２による受光強度に応じて生じた電圧）に基づき透析液排出ライン８を流れる排液の濃度を検出することができる。

ここで、本実施形態に係る発光制御手段１４は、発光手段１１による発光量を制御し得るものであり、例えば当該発光手段１１に供給する電流を調整し得るデジタルアンプ等にて構成されるとともに、発光手段１１に対して供給する電流を異ならせることにより異なる複数の（本実施形態においては異なる２つの）発光強度の光を照射させるものである。即ち、ＬＥＤから成る発光手段１１は、供給する電流に応じて照射される光の発光強度が異なる構成とされているため、発光制御手段１４によって発光手段１１に供給する電流を異ならせるよう制御し、複数の発光強度の光を任意タイミングにて照射させ得るのである。

例えば、図５に示すように、弱発光強度の光と強発光強度の光とを交互に順次繰り返し発光させるよう制御されている。尚、強発光強度の光は、弱発光強度の光に対してα倍のものとされ、αは２〜６に設定されるのが好ましい。然るに、弱発光強度の光を照射させた場合及び強発光強度の光を照射させた場合の液体（本実施形態においては排液）の濃度変化に伴う受光手段１２の受光電圧の推移は、図４に示す如きであり、液体の濃度が高くなるに伴って受光電圧（即ち、受光手段１２の感度）が著しく低下することが分かる。

本実施形態によれば、異なる２つの発光強度の光（弱発光強度の光及び強発光強度の光）を照射させるよう構成されているため、低濃度の液体の場合は、弱発光強度の光を照射させたときの受光手段１２における受光強度を検出手段１３にて検出するとともに、高濃度の液体の場合は、強発光強度の光を照射させたときの受光手段１２における受光強度を検出手段１３にて検出するよう制御することができる。

次に、上記排液濃度センサ５（濃度検出手段）の光の照射方法について説明する。
本実施形態においては、血液浄化治療前（透析治療前であって血液回路１にて血液を体外循環させる前）において、所定のキャリブレーション（校正）を行った後、血液浄化治療時（血液回路１にて血液を体外循環させた状態）に排液の濃度検出がなされるようになっている。

濃度検出時においては、図５に示すように、発光手段１１により弱発光強度の光と強発光強度の光とを交互に順次繰り返し発光させるよう発光制御手段１４による制御がなされる。そして、検出手段１３にて受光手段１２による受光電圧を検出する過程において、その受光電圧が所定の閾値（予め設定した設定値）より高い場合は、液体濃度が所定範囲内であると判断し、弱発光強度の光を照射させたときの受光手段１２における受光強度を検出手段１３にて検出（即ち、検出値として採用）するようにする。一方、検出手段１３にて受光手段１２による受光電圧を検出する過程において、その受光電圧が所定の閾値（予め設定した設定値）より低い場合は、液体濃度が所定より高いと判断し、強発光強度の光を照射させたときの受光手段１２における受光強度を検出手段１３にて検出（即ち、検出値として採用）するようにする。

上記制御は、透析治療中の所定タイミングにて行われ、例えば透析治療開始時に１回のみ、或いは図５で示す如く一定期間毎に複数回行うようにしてもよい。そして、血液回路１にて患者の血液を体外循環させて透析治療を行わせれば、検出手段１３により検出された受光強度（受光手段１２による受光強度に応じて生じた電圧であって上記制御過程で採用された検出値）に基づき透析液排出ライン８を流れる排液の濃度（濃度変化）を検出することができ、その濃度変化に基づいて、例えばＫｔ／Ｖ等の指標を演算するようにすれば、血液浄化治療中においてリアルタイムに血液浄化効率を監視することができる。

ここで、Ｋｔ／Ｖとは、血液透析治療開始時と終了時の尿素窒素濃度と、該血液透析治療中における総除水量と、該血液透析治療の治療時間とを、所定の演算式に代入して算出することにより得られる指標であり、例えば、Ｋｔ／Ｖ＝−ｌｎ（Ｃｅ／Ｃｓ）（但し、Ｃｅは、血液透析治療終了時における尿素窒素濃度、Ｃｓは、血液透析治療開始時における尿素窒素濃度をそれぞれ示している。）なる演算式にて求めることができる。然るに、通常、Ｋｔ／Ｖの値が１．２以上であれば透析効率が適正であったと判断できる。本実施形態においては、上記演算式において尿素窒素濃度の変化をリアルタイムにて求めることができる故、血液浄化治療中（血液透析治療中）においてリアルタイムに血液浄化効率を監視することができるのである。

上記実施形態によれば、検出手段１３により検出された受光強度に基づき排液の濃度を検出し得るとともに、発光手段１１により２つの異なる発光強度の光を照射し得るので、排液の濃度変化が比較的著しくても排液濃度センサ５（濃度検出手段）による液体の濃度検出の精度向上を図ることができ、当該排液濃度センサ５（濃度検出手段）の信頼性を向上させることができる。

また、排液濃度センサ５（濃度検出手段）は、発光手段１１に対して供給する電流を異ならせることにより異なる複数（２つ）の発光強度の光を照射させる発光制御手段１４を具備したので、発光強度毎の複数の発光手段を不要として、装置の製造コストを低減させることができるとともに当該排液濃度センサ５（濃度検出手段）の構成を簡素化させることができる。

更に、発光制御手段１４は、発光手段により異なる発光強度の光を交互に順次繰り返し発光させるので、当該発光強度の異なる光（弱発光強度の光及び強発光強度の光）を排液に対して満遍なく照射させることができ、排液の濃度変化が頻繁になされても当該濃度変化に良好に追随させて排液濃度センサ５（濃度検出手段）による濃度検出を行わせることができる。

また更に、発光手段１１により異なる２つの発光強度の光（弱発光強度の光及び強発光強度の光）を照射し得るので、単に強弱２つの発光を行わせることにより、排液の濃度変化が著しくても排液濃度センサ５（濃度検出手段）による排液の濃度検出の精度向上を図ることができ、当該排液濃度センサ５（濃度検出手段）の信頼性を向上させることができる。また、発光手段１１はＬＥＤから成るとともに受光手段１２は受光強度に応じた電圧を生じさせ得る受光素子から成るので、ＬＥＤの技術的優位性（高寿命であり且つ長時間の発光に際しても高温となり難い等）を有した排液濃度センサ５（濃度検出手段）とすることができる。

更に、本実施形態においては、濃度検出手段は、ダイアライザ２（血液浄化器）から排出された排液の濃度を検出して血液浄化効率を監視し得る排液濃度センサ５から成るので、血液浄化に伴う排液の濃度検出における精度向上を図ることができるとともに、血液浄化効率をリアルタイム且つ高精度に監視することができる。尚、本実施形態においては、排液濃度センサ５にて検出された排液の濃度からＫｔ／Ｖなる指標を算出して血液浄化効率（透析効率）を求めているが、他の指標を算出して血液浄化効率（透析効率）を求めるようにしてもよい。

尚、適用される濃度検出手段は、排液濃度センサ５に限定されず、透析装置本体６内の透析液排出ライン８に配設されてダイアライザ２（血液浄化器）から排出された排液の濃度から漏血を検出し得る漏血検出器から成るもの、或いは患者の血液を体外循環させるための血液回路１に配設され、当該血液回路１を流れる血液の濃度を検出し得る血液濃度センサ（例えば、血液におけるヘマトクリット値を測定するためのヘマトクリットセンサ）から成るもの等であってもよい。

濃度検出手段が、ダイアライザ２（血液浄化器）から排出された排液の濃度から漏血を検出し得る漏血検出器から成るものとした場合、血液浄化に伴う排液の漏血検出における精度向上を図ることができるとともに、濃度検出手段が、患者の血液を体外循環させるための血液回路１に配設され、当該血液回路１を流れる血液の濃度を検出し得る血液濃度センサから成るものとした場合、血液浄化に伴う血液濃度検出における精度向上を図ることができる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば排液濃度センサ、漏血検出器または血液濃度センサの他、血液浄化装置における液体の濃度を検出し得るたの濃度検出手段に適用するようにしてもよい。また、本実施形態においては、発光手段１１により異なる２つの発光強度の光を照射させているが、これに代えて３つ以上の複数の異なる発光強度の光を発光手段１１にて照射させるようにしてもよい。

更に、本実施形態においては、発光手段としてＬＥＤを用いているが、光源として機能し得る他の手段（例えば、ＵＶランプ、ハロゲンランプ、蛍光灯、有機ＥＬ等）に代えてもよい。尚、本実施形態においては血液透析装置に適用されているが、体外循環させつつ血液浄化を行う他の治療（血液濾過療法や血液濾過透析療法など）で使用される血液浄化装置に適用するようにしてもよい。

検出手段により検出された受光強度に基づき液体の濃度を検出し得るとともに、発光制御手段は、発光手段により異なる発光強度の光を交互に順次繰り返し発光させる血液浄化装置であれば、他の機能が付加されたもの等にも適用することができる。

１ 血液回路
１ａ 動脈側血液回路
１ｂ 静脈側血液回路
２ ダイアライザ（血液浄化器）
３ 血液ポンプ
４ａ、４ｂ…ドリップチャンバ
５ 排液濃度センサ（濃度検出手段）
６ 透析装置本体
７ 透析液導入ライン
８ 透析液排出ライン
９ バイパスライン
１０ 除水ポンプ
１１ 発光手段
１２ 受光手段
１３ 検出手段
１４ 発光制御手段

Claims (6)

1. 患者の血液を体外循環させつつ浄化する血液浄化器と、血液浄化に伴って流れる液体の濃度を検出する濃度検出手段とを具備した血液浄化装置において、
   前記濃度検出手段は、
   前記液体に対して光を照射し得る発光手段と、
   前記液体を透過した前記発光手段からの透過光を受け得る受光手段と、
   前記発光手段に対して供給する電流を異ならせることにより異なる複数の発光強度の光を照射させる発光制御手段と、
   前記受光手段による受光強度を検出し得る検出手段と、
   を具備し、前記検出手段により検出された受光強度に基づき液体の濃度を検出し得るとともに、前記発光制御手段は、血液浄化治療中の所定タイミングにて、前記発光手段により異なる発光強度の光を交互に順次繰り返し発光させることを特徴とする血液浄化装置。
2. 前記発光制御手段は、前記発光手段により異なる２つの発光強度の光を照射し得ることを特徴とする請求項１記載の血液浄化装置。
3. 前記発光手段はＬＥＤから成るとともに前記受光手段は受光強度に応じた電圧を生じさせ得る受光素子から成ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の血液浄化装置。
4. 前記濃度検出手段は、前記血液浄化器から排出された排液の濃度を検出して血液浄化効率を監視し得る排液濃度センサから成ることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の血液浄化装置。
5. 前記濃度検出手段は、血液浄化器から排出された排液の濃度から漏血を検出し得る漏血検出器から成ることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の血液浄化装置。
6. 前記濃度検出手段は、患者の血液を体外循環させるための血液回路に配設され、当該血液回路を流れる血液の濃度を検出し得る血液濃度センサから成ることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の血液浄化装置。

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