JP6846413B2 - 体外循環での血液中に溶解したガスの定量 - Google Patents
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Description
透析クリニックにおいて、このことは一般に看護職員による患者の定期的な観察を通して行われている。しかしながら、長期の泊まりがけの透析又は在宅透析では、看護職員による監視が制限されるか又は全く行われない。
例えば、アセトンの定量は、ケトアシドーシスの診断を可能にするので、糖尿病患者の治療に役立つ情報を提供することができる。複合的治療に対する数値を記録することは、透析時に患者にインスリンを投与するのに役立つ可能性がある。
ガスセンサ上の凝結を防ぐために、センサは加熱可能に設計される。
この信号は、例えば、警報システムに伝えることができ、警報システムは、追加の測定がもたらされるように警報信号を出力する。
Tx=298.15K
であり、
温度と同様に、標準圧力は、分圧を正確に特定するために考慮する必要がある。ガス混合気の標準圧力pnormに等しくない圧力pへの圧縮において、標準状態でのCO2分圧は、以下のように得られる。
この分圧は、様々な病理学的状態を提示することができる。
血液治療開始時に測定した二酸化炭素の分圧値は、透析前分圧とは僅かに異なる。特に正常範囲35−45mmHgを下回る低い値は、通常、呼吸性代償を伴う代謝性アシドーシスに起因する。従って、所定の閾値を下回るpCO2が測定された場合、透析機械(ユーザインタフェース/警報ユニット(24))からユーザに対して警報が出力される。この閾値は、絶対値(例えば、臨床正常範囲)とすること、又はこの患者用に個別に決定されてメモリユニットに記憶された値、例えばこの患者用の過去の測定値の平均値から決定した値とすることができる。
透析治療の間に代謝性アシドーシスが生じた場合、これは透析溶液を通じて重炭酸塩を加えることで補正することができる。図3は、血液中の透析前pCO2と重炭酸塩濃度HCO3−との間の補正を示す。pCO2レベルの測定後、透析液中の重炭酸塩濃度cDは、透析機械の透析液調製ユニット(23)によって自動工程で調節することができる。このため、1プールモデルを使用することができ、これは、患者の分布容積V、オンラインクリアランス測定によって定量された透析投与量Kt/V、及びpCO2測定から推定された血液重炭酸塩濃度cB,Oを使用することができる。
導入部分で説明したように、不完全な呼吸は、生理的調節メカニズムのエラーによって、又は気道の部分的な閉塞に起因して、特に長期の夜間透析で起こる場合がある。これはpCO2の増加につながる。閉塞性睡眠時無呼吸の患者に関する研究は、これらの患者のpCO2が就寝する前よりも朝目覚めた時に11mmHg以上高いことを示している(「Changes in the Arterial CO2 During a Single Night’s Sleep in Patients with Obstructive Sleep Apnea」、Chin他、Internal Medicine、36巻、454頁以下)。1分間続く場合がある過渡呼吸停止において、図4のpCO2シミュレーションカーブに示すように、無呼吸での長期透析の間に、pCO2がより上昇することが判明するであろうことが予期される。従って、これらの呼吸の危機的な中断は、本明細書に記載のpCO2の連続的な監視によって検出することができる。
代謝性疾患の経過、例えば糖尿病におけるケトアシドーシスはアセトンセンサを使用して診断することができ(Massick他、Proc. SPIE 6386, Optical Methods in the Life Sciences, 63860O(2006年10月17日))、この経過は複数の治療に対する値を記録することで観察することができる。これは透析時の糖尿病患者へのインスリンの投与に役立つ場合がある。
呼気中の尿素濃度とアンモニウム濃度との間には相関関係がある(「Correlation of breath ammonia with blood urea nitrogen and creatinine during hemodialysis」Narasimhan他、PNAS、98巻、4617頁以下)。従って、事実上、さもなければ血液中の尿素濃度の特定に基づく全ての分析は、アンモニウムセンサを用いて可能になるので(例えば、「High sensitivity ammonia sensor using a hierarchical polyaniline/poly(ethylene−co−glycidyl methacrylate) nanofibrous composite membrane」Chen他、ACS Appl Mater Interfaces、24巻、6473頁以下)、タンパク質換算(PCR=タンパク異化率)は、連続的透析の開始時にアンモニウム濃度カーブから推定することができる。透析効率Kt/Vは、アンモニウム濃度の透析中変化(intradialytic change)から計算することができる。
本発明の1つの実施形態において、圧力センサ(7)は、ガスセンサ(6)に加えて血液治療装置(25)の血液配管系の圧力を監視するために設けることができ、接続チューブ(18)は、ガスセンサ(6)につながり、圧力センサ(7)へもつながる。従って、ガスセンサ(6)の測定データは、疎水フィルタ(5)の機能試験を行うために利用することもできる。図1に示す装置を使用する場合、圧力補償は環境大気に対して行われ、ガスセンサ(6)及び評価ユニット(21)を用いて疎水フィルタ(5)の透過性を試験することができる。血液又は透析流体による疎水フィルタ(5)の湿潤に起因して、これはガスに対して不透過性になるので、信頼できる力測定がもはや不可能である。補償チャンバ(1)のガス空間内の血液pCO2に基づいて確立されたCO2濃度は、総計約5%に達するが、外気の標準CO2含有量はわずかに約400ppm=0.004%であり、補償チャンバ(1)のレベルを上昇及び降下させる場合に、補償チャンバ(1)とガスセンサ(6)との間にガス接続があるかを確認することができる。血液で満たされた配管系の場合、レベルを上昇させると1%を超えるCO2濃度の増加が期待され、レベルを降下させると、0.1%未満へのCO2濃度の低下が期待される。これが生じない場合、疎水フィルタ(5)が閉塞されていると結論を下すことができる。
1a 液体レベル
1b 液体レベル
2a チャンバ接続部
2b チャンバ接続部
3a チャンバ接続部
4 血液ポンプ
5 疎水フィルタ
6 ガスセンサ
7 圧力センサ
8 温度センサ
9 コンプライアインス容器
10 スロットルバルブ
11 圧縮機
12 出口バルブ
13 コンプライアインスバルブ
14 バルブ
15 血液ポンプ
16 血液配管系の動脈部
17 血液配管系の静脈部
18 接続チューブ
19 ガス移送手段
20 患者
21 評価ユニット
22 血液浄化ユニット
23 透析液調製ユニット
24 ユーザインタフェース/警報ユニット
25 血液治療装置
26 リターンライン
Claims (15)
- 体外血液循環を有する血液治療装置(25)であって、前記体外血液循環は、
血液を引き出すために第1の端部で患者(20)に接続することができ、第2の端部で補償チャンバ(1)に接続することができる第1のライン(16)と、前記体外循環内で血液を前記補償チャンバ(1)へ移送して内部で血液レベル(1a、1b)を生じて前記血液の前記血液レベル上のガス空間との接触を形成するようになった第1の血液ポンプ(4)と、前記血液をさらに前記補償チャンバ(1)から血液浄化ユニット(22)に移送するための第2のライン(17)と、
を備え、
前記血液治療装置(25)は、前記ガス空間内のガス濃度を測定するために前記補償チャンバ(1)に接続することができるガスセンサ(6)と、前記ガスセンサ(6)の測定データを読み出して評価するための評価ユニット(21)とを備える、血液治療装置(25)。 - 前記ガスセンサ(6)は、二酸化炭素又はアンモニウム又はアセトン用のセンサである、請求項1に記載の血液治療装置(25)。
- 前記血液の温度の測定値を特定するための温度センサ(8)が、前記体外血液循環の前記第1のライン(16)、前記第2のライン(17)、又は前記補償チャンバ(1)に配置されており、前記評価ユニット(21)は、温度補償のために前記測定値を考慮するように設計されている、請求項1又は2に記載の血液治療装置(25)。
- 前記補償チャンバ(1)内の圧力に関する測定値を特定するための圧力センサ(7)を有し、前記評価ユニット(21)は、圧力補償のために前記測定値を考慮するように設計されている、請求項1から3のいずれかに記載の血液治療装置(25)。
- 前記補償チャンバ(1)は、少なくとも1つの接続ライン(18)、好ましくは接続チューブ(18)によって前記ガスセンサ(6)に接続されている、請求項1から4のいずれかに記載の血液治療装置(25)。
- 疎水フィルタ(5)が、前記ガスセンサ(6)と前記補償チャンバ(1)との間で前記接続ライン(18)に配置されている、請求項5に記載の血液治療装置(25)。
- 前記補償チャンバ(1)から出て前記接続ライン(18)を通って前記ガスセンサ(6)へ向かうガス流を生成する手段を有し、前記評価ユニットは、制御及び評価ユニット(21)として設計されている、請求項1から6のいずれかに記載の血液治療装置(25)。
- 前記ガス流を生じる手段は、前記体外血液循環の前記第2のライン(17)内のバルブ(14)又は第2の血液ポンプ(15)として設計されており、前記バルブ(14)又は前記第2の血液ポンプ(15)は、前記制御及び評価ユニット(21)によって制御され、場合によっては、低い血液流量が、前記補償チャンバ(1)の上流側の前記第1のライン(16)よりも前記第2のライン(17)に広がるようになっており、前記補償チャンバ(1)内の血液レベル(1a)の変位をもたらし得るようになっている、請求項7に記載の血液治療装置(25)。
- 血液レベルの変位で生じる圧力上昇に対する補償手段(9、10、11、12、13)を有する、請求項8に記載の血液治療装置(25)。
- 前記ガスセンサ(6)及び前記補償チャンバ(1)は、追加的にリターンライン(26)に接続され、ガス移送手段(19)が前記リターンライン(26)に配置され、循環ガス流が、前記ガスセンサ(6)と前記補償チャンバ(1)との間に生じるようになっている、請求項7に記載の血液治療装置(25)。
- 前記血液浄化ユニット(22)は、透析フィルタ又は血液フィルタ又はプラズマフィルタである、請求項1に記載の血液治療装置(25)。
- 前記評価ユニット(21)は、前記血液中のガス分圧を特定するように設計され、前記ガス分圧の目標範囲が前記評価ユニット(21)に記憶され、測定分圧が理想範囲以外の場合、警報装置(24)に信号が送られ、その後、警報信号が出力される、請求項1に記載の血液治療装置(25)。
- 前記血液浄化ユニット(22)に透析液を供給するための透析調製ユニット(23)を有し、前記評価ユニット(21)は、評価及び制御ユニットとして設計されており、前記ガスセンサ(6)の測定値から前記ガスの分圧を定量し、その後に前記透析液調製ユニット(23)によって供給される前記透析液の組成を前記ガス分圧に対応付けるようになっている、請求項1に記載の血液治療装置(25)。
- 請求項1に記載の血液治療装置(25)の体外血液循環の血液中のガス分圧を定量する方法であって、
補償チャンバ(1)のガス空間内のガスセンサ(6)を用い、補償チャンバ(1)のガス空間内のガス濃度を測定することと、
評価ユニット(21)により、ガスセンサ(6)の測定データを読み出すことと、
血液中の前記ガス分圧を、評価ユニット(21)により読み出した測定データから計算することとを含む方法。 - 前記補償チャンバ(1)から前記ガスセンサ(6)へのガス流を、前記血液治療装置(25)内で生成することを更に含む、請求項14に記載の血液中のガス分圧を特定する方法。
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