JP7468541B2 - Dialysis Machine - Google Patents

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Description

この発明は、透析装置に関するものである。 This invention relates to a dialysis device.

従来、透析に関して、非特許文献1(Tumlin, J.A., Costanzo, M.R., Chawla, L.S., et al.: Cardiorenal Syndrome Type 4: Insights on Clinical Presentation and Pathophysiology from the Eleventh Consensus Conference of the Acute Dialysis Quality Initiative (ADQI). Contrib Nephrol. 2013; 182: 158-173)、非特許文献2(Eloot, S., Schneditz, D., Cornelis, T., et al.: Protein-bound uremic toxin profiling as a tool to optimize hemodialysis. PLoS One 2016; 11: e0147159.)および非特許文献3(江口圭、他:希釈効果やpH変化を利用した蛋白結合性尿毒素除去に関する基礎検討. 透析会誌 44: 269-271, 2011.)に開示されている。Conventional dialysis methods are disclosed in Non-Patent Document 1 (Tumlin, J.A., Costanzo, M.R., Chawla, L.S., et al.: Cardiorenal Syndrome Type 4: Insights on Clinical Presentation and Pathophysiology from the Eleventh Consensus Conference of the Acute Dialysis Quality Initiative (ADQI). Contrib Nephrol. 2013; 182: 158-173), Non-Patent Document 2 (Eloot, S., Schneditz, D., Cornelis, T., et al.: Protein-bound uremic toxin profiling as a tool to optimize hemodialysis. PLoS One 2016; 11: e0147159.), and Non-Patent Document 3 (Eguchi Kei, et al.: Basic study on protein-bound uremic toxin removal using dilution effect and pH change. Journal of Dialysis 44: 269-271, 2011.).

Tumlin, J.A., Costanzo, M.R., Chawla, L.S., et al.: Cardiorenal Syndrome Type 4: Insights on Clinical Presentation and Pathophysiology from the Eleventh Consensus Conference of the Acute Dialysis Quality Initiative (ADQI). Contrib Nephrol. 2013; 182: 158-173Tumlin, J.A., Costanzo, M.R., Chawla, L.S., et al.: Cardiorenal Syndrome Type 4: Insights on Clinical Presentation and Pathophysiology from the Eleventh Consensus Conference of the Acute Dialysis Quality Initiative (ADQI). Contrib Nephrol. 2013; 182: 158-173 Eloot, S., Schneditz, D., Cornelis, T., et al.: Protein-bound uremic toxin profiling as a tool to optimize hemodialysis. PLoS One 2016; 11: e0147159.Eloot, S., Schneditz, D., Cornelis, T., et al.: Protein-bound uremic toxin profiling as a tool to optimize hemodialysis. PLoS One 2016; 11: e0147159. 江口圭、他:希釈効果やpH変化を利用した蛋白結合性尿毒素除去に関する基礎検討. 透析会誌 44: 269-271, 2011.Kei Eguchi et al.: Basic study on removal of protein-bound uremic toxins using dilution effect and pH change. Journal of Dialysis Society 44: 269-271, 2011.

従来の技術では、血液から十分に尿毒症物質を十分に除去できないという問題があった。 Conventional technology had the problem of not being able to adequately remove uremic substances from blood.

本発明者は、インドキシル硫酸を除去する方法について鋭意検討した結果、以下の知見が得られた。The inventors have conducted extensive research into methods for removing indoxyl sulfate and have reached the following findings:

蛋白結合物質の毒性
蛋白結合物質は、血症中に一部が蛋白質と結合した形態で存在する尿毒症物質である。このカテゴリーに属する尿毒症物質として25種類が挙げられている。蛋白結合物質に属するいくつかの尿毒症物質については、血清濃度と生命予後との間に有意の関連が確認されている。例えば、インドキシル硫酸濃度と心血管系の疾患による死亡率とは関連すると報告されている。また健常人のンドキシル硫酸濃度は1~2.9mM(ミリモル/dm)であるのに対し、末期腎不全患者のそれは500mMを越え、このような高濃度のインドキシル硫酸はTGF-β、組織メタロプロテアーゼ阻害物質1(TIMP-1)および α1 collagenの合成を介して心臓の線維化を促進すると報告されている(非特許文献1)。
Toxicity of protein-bound substances Protein-bound substances are uremic substances that exist in blood in a form partially bound to proteins. There are 25 types of uremic substances that belong to this category. For some uremic substances that belong to protein-bound substances, a significant correlation has been confirmed between serum concentration and life prognosis. For example, it has been reported that indoxyl sulfate concentration is correlated with mortality due to cardiovascular disease. In addition, while the indoxyl sulfate concentration in healthy individuals is 1 to 2.9 mM (mmol/dm 3 ), that in patients with end-stage renal failure exceeds 500 mM, and such high concentrations of indoxyl sulfate have been reported to promote cardiac fibrosis via the synthesis of TGF-β, tissue inhibitor of metalloproteinase 1 (TIMP-1), and α1 collagen (Non-Patent Document 1).

このように蛋白結合物質には明らかな毒性が認められるにもかかわらず、現時点では蛋白結合物質を除去する有効な方法がない。 Despite the obvious toxicity of protein-bound substances, there is currently no effective method to remove them.

蛋白結合物質の動態
蛋白結合物質の動態を示す指標のひとつに蛋白結合率がある。これは血漿中に存在する尿毒症物質のうちの蛋白質に結合しているものの割合である。インドキシル硫酸の蛋白結合率は93%と報告されている(非特許文献2)。つまり、平衡状態においては、インドキシル硫酸の93%は蛋白質(アルブミン)に結合して存在し、7%は遊離形で存在する。
Kinetics of protein-bound substances One of the indicators of kinetics of protein-bound substances is the protein binding rate. This is the percentage of uremic substances present in plasma that are bound to protein. The protein binding rate of indoxyl sulfate has been reported to be 93% (Non-Patent Document 2). In other words, in an equilibrium state, 93% of indoxyl sulfate exists bound to protein (albumin), and 7% exists in a free form.

透析中には、アルブミンと結合していない遊離形インドキシル硫酸(分子量213)だけがダイアライザーで除去される。その結果、血漿中の遊離形インドキシル硫酸濃度は低下する。これに対応して、蛋白結合率を93%に維持すべく、アルブミンに結合していたインドキシル硫酸がアルブミンから遊離する。もし体内でアルブミンに結合していたインドキシル硫酸がダイアライザーでの遊離形インドキシル硫酸の除去速度に見合う速度でアルブミンから遊離するなら、アルブミンに結合しているインドキシル硫酸は極めて容易に除去されるはずである。しかし、実際にはアルブミンに結合しているインドキシル硫酸は緩徐にしか遊離して行かない。During dialysis, only free indoxyl sulfate (molecular weight 213) that is not bound to albumin is removed by the dialyzer. As a result, the concentration of free indoxyl sulfate in plasma decreases. In response to this, indoxyl sulfate bound to albumin is released from albumin to maintain the protein binding rate at 93%. If indoxyl sulfate bound to albumin in the body were to be released from albumin at a rate that matches the removal rate of free indoxyl sulfate in the dialyzer, indoxyl sulfate bound to albumin should be removed extremely easily. However, in reality, indoxyl sulfate bound to albumin is only released slowly.

インドキシル硫酸の現時点での有効な除去法は、血液透析中にアルブミンからできるだけ多くのインドキシル硫酸を遊離させ、これをダイアライザーで効率よく除去することであろう。そのためには、体外循環血流量を増加させることによってできるだけ多くの遊離型インドキシル硫酸を除去し、以て体内の遊離型インドキシル硫酸濃度をできるだけ低く保ち、かつインドキシル硫酸がアルブミンから遊離するのに必要な十分な透析時間を確保することであろう。Eluteらの最近の報告はこの予想を支持している。彼らは、週あたりの透析時間が長いほど、また体外循環血流量が多いほど蛋白結合物質の除去量は多いと報告している(非特許文献2)。The currently most effective method for removing indoxyl sulfate would be to release as much indoxyl sulfate as possible from albumin during hemodialysis and then efficiently remove it using a dialyzer. To achieve this, it would be necessary to remove as much free indoxyl sulfate as possible by increasing the extracorporeal blood flow rate, thereby keeping the free indoxyl sulfate concentration in the body as low as possible and ensuring sufficient dialysis time for indoxyl sulfate to be released from albumin. A recent report by Elute et al. supports this prediction. They report that the longer the weekly dialysis time and the higher the extracorporeal blood flow rate, the greater the amount of protein-bound substances removed (Non-Patent Document 2).

しかし、長時間透析は患者にとっては肉体的に大きな負担であり、医療提供側にとっては、経済的に大きな負担である。However, long-term dialysis places a huge physical burden on patients and a huge financial burden on medical providers.

<発明の詳細>
平衡状態においては、蛋白結合物質のうち、実際に蛋白質に結合している物質の量と、流離型の物質の濃度とは、一定の比率で存在する。この比率が蛋白結合率である。例えば、インドキシル硫酸の93%は蛋白質(アルブミン)に結合して存在し、7%は遊離形で存在する。
<Details of the Invention>
At equilibrium, the amount of protein-bound substance actually bound to protein and the concentration of the free-flowing substance exist in a certain ratio. This ratio is called the protein binding rate. For example, 93% of indoxyl sulfate exists bound to protein (albumin) and 7% exists in the free form.

今、何らかの方法により、遊離型の物質の濃度を低下させると、蛋白質から当該物質が遊離してくる(非特許文献3)。この遊離は、蛋白結合物質のうちの実際に蛋白質に結合している物質の量と、流離型の物質の濃度とが一定の比率(蛋白結合率)となるまで続く。しかし、蛋白質から当該物質が遊離してきて、新たな平衡状態に達するまでには、いくらかの時間が必要である。Now, if the concentration of the free substance is reduced by some method, the substance will be released from the protein (Non-Patent Document 3). This release continues until the amount of the protein-bound substance that is actually bound to the protein and the concentration of the eluted substance reach a certain ratio (protein binding rate). However, it takes some time for the substance to be released from the protein and reach a new equilibrium state.

前置換のon-line HDFでは、置換液により血漿中の遊離型の物質濃度は低下するが、すでに蛋白質に結合している物質が蛋白質から遊離してくる前に血液はダイアライザーに流入し、希釈された遊離型だけが除去されてから、血液は体内に戻る。すなわち、前置換のon-line HDFでは、蛋白結合物質は除去されない。In on-line HDF with pre-replacement, the concentration of free substances in the plasma is reduced by the replacement fluid, but the blood flows into the dialyzer before the substances already bound to proteins are released from the proteins, and only the diluted free substances are removed before the blood is returned to the body. In other words, in on-line HDF with pre-replacement, protein-bound substances are not removed.

この発明の一つの局面では、血液の一部をバイパス流路に導いて、ここに置換液を注入することにより遊離型の濃度を低下させ、かつより長い時間をかけてバイパス流路を通過するようにすることで、蛋白質から当該物質をより多く遊離させ、その後、このバイパスした血液が流入するダイアライザーで蛋白質からより多く遊離した当該物質を除去する。 In one aspect of this invention, a portion of the blood is directed into a bypass flow path and a replacement fluid is injected into it to reduce the concentration of the free form and to allow the blood to pass through the bypass flow path over a longer period of time, thereby liberating more of the substance from the protein, and the substance that has been liberated from the protein in greater amounts is then removed in a dialyzer into which the bypassed blood flows.

この発明の別の局面は、血液中に存在する尿毒症物質(例:インドキシル硫酸)を除去するための透析装置に関する。動脈側血液回路に血液希釈液(透析液)を導入する希釈ラインを設ける。希釈ラインからダイアライザ入り口までの血液回路を大きい径とする。希釈分はダイアライザにて除水する。希釈中は血液ポンプを低速にしても良い。Another aspect of the present invention relates to a dialysis device for removing uremic substances (e.g., indoxyl sulfate) present in blood. A dilution line for introducing blood dilution fluid (dialysis fluid) is provided in the arterial blood circuit. The blood circuit from the dilution line to the dialyzer inlet is made to have a large diameter. The diluted fluid is removed by the dialyzer. The blood pump may be operated at a low speed during dilution.

ある局面の透析装置は、人体から取り出した血液が流れる第一流路と、第一流路に設けられて血液を送る血液ポンプと、血液ポンプの下流側に設けられて第一流路から供給される血液を置換液で浄化するダイアライザと、血液ポンプの下流かつダイアライザの上流の第一流路に合流して第一流路に置換液を供給する第二流路とを備える。第一および第二流路の合流点よりも下流における第一流路の断面積は合流点よりも上流における第一流路の断面積よりも大きい。 A dialysis device in one aspect includes a first flow path through which blood extracted from a human body flows, a blood pump provided in the first flow path to send blood, a dialyzer provided downstream of the blood pump to purify the blood supplied from the first flow path with a replacement fluid, and a second flow path that merges with the first flow path downstream of the blood pump and upstream of the dialyzer to supply the replacement fluid to the first flow path. The cross-sectional area of the first flow path downstream of the junction of the first and second flow paths is larger than the cross-sectional area of the first flow path upstream of the junction.

このように構成された透析装置では、合流点よりも下流における第一流路の断面積は合流点よりも上流における第一流路の断面積よりも大きいため、合流点よりも下流での流速を低下させることができる。その結果、合流後に血液中の尿毒症物質を置換液に抽出しやすくなり、尿毒症物質を確実に置換液に抽出して除去することができる。In a dialysis device configured in this manner, the cross-sectional area of the first flow path downstream of the junction is larger than the cross-sectional area of the first flow path upstream of the junction, so the flow rate downstream of the junction can be reduced. As a result, uremic substances in the blood can be easily extracted into the replacement liquid after the junction, and the uremic substances can be reliably extracted into the replacement liquid and removed.

好ましくは、合流点の下流での流速が合流点の上流での流速よりも遅くなるように第一流路の断面積が選択される。この場合、合流点からダイアライザまでの流速を遅くすることでより確実に尿毒症物質を置換液に抽出することができる。Preferably, the cross-sectional area of the first flow path is selected so that the flow rate downstream of the junction is slower than the flow rate upstream of the junction. In this case, slowing the flow rate from the junction to the dialyzer allows uremic substances to be extracted into the replacement liquid more reliably.

他の局面の透析装置は、人体から取り出した血液が流れる第一流路と、第一流路に設けられて血液を送る血液ポンプと、血液ポンプの下流側に設けられて第一流路から供給される血液を置換液で浄化するダイアライザと、血液ポンプよりも下流で第一流路から分岐し、ダイアライザよりも上流で第一流路に合流する、第一流路の一部分に並列的に設けられるバイパス流路と、バイパス流路に合流してバイパス流路に置換液を供給する第二流路とを備える。 In another aspect, the dialysis device comprises a first flow path through which blood extracted from the human body flows, a blood pump provided in the first flow path and which sends blood, a dialyzer provided downstream of the blood pump and which purifies the blood supplied from the first flow path with a replacement fluid, a bypass flow path provided in parallel to a part of the first flow path, which branches off from the first flow path downstream of the blood pump and merges with the first flow path upstream of the dialyzer, and a second flow path which merges with the bypass flow path and supplies replacement fluid to the bypass flow path.

このように構成された透析装置では、バイパス流路を設け、このバイパス流路に置換液を供給するため、バイパス流路中の血液の濃度を薄くすることができる。そのため、血液中の尿毒症物質を置換液に抽出しやすくなり、尿毒症物質を確実に除去することができる。In a dialysis device configured in this way, a bypass flow path is provided and a substitution fluid is supplied to this bypass flow path, so the concentration of blood in the bypass flow path can be diluted. This makes it easier to extract uremic substances in the blood into the substitution fluid, and ensures that the uremic substances are removed.

好ましくは、バイパス流路の流量抵抗がバイパス流路に並列する第一流路の流量抵抗よりも大きい。この場合、バイパス流路の流量抵抗が第一流路の流量抵抗よりも大きいためバイパス流路における血液と置換液の混合液の流速が遅くなり、血液中の尿毒症物質を十分に置換液に抽出することが可能になる。 Preferably, the flow resistance of the bypass flow path is greater than the flow resistance of the first flow path that is parallel to the bypass flow path. In this case, the flow rate of the mixture of blood and replacement fluid in the bypass flow path is slower because the flow resistance of the bypass flow path is greater than the flow resistance of the first flow path, making it possible to sufficiently extract uremic substances in the blood into the replacement fluid.

好ましくは、バイパス流路の容積はバイパス流路に並列する第一流路の容積よりも大きい。この場合、多くの置換液をバイパス流路に導入することができ、多くの尿毒症物質を除去することができる。さらにバイパス流路での血液と置換液の混合液の流速が遅くなり、尿毒症物質を十分に置換液に抽出することが可能になる。 Preferably, the volume of the bypass flow path is larger than the volume of the first flow path parallel to the bypass flow path. In this case, a large amount of substitution fluid can be introduced into the bypass flow path, and a large amount of uremic substances can be removed. Furthermore, the flow rate of the mixture of blood and substitution fluid in the bypass flow path is slowed, making it possible to sufficiently extract uremic substances into the substitution fluid.

好ましくは、バイパス流路に設けられたチャンバをさらに備える。この場合、チャンバにより血液と置換液の混合液の流速を遅くでき、尿毒症物質を十分に置換液に抽出することが可能になる。Preferably, the device further includes a chamber provided in the bypass flow path. In this case, the chamber can slow the flow rate of the mixture of blood and replacement fluid, making it possible to sufficiently extract uremic substances into the replacement fluid.

好ましくは、バイパス流路に薬物を注入する注入口が設けられている。
より好ましくは、注入口が重曹の溶液の注入口である。
Preferably, the bypass flow path is provided with an inlet for injecting a drug.
More preferably, the inlet is for injecting a solution of baking soda.

血液から十分に尿毒症物質を除去できる透析装置を提供することができる。 It is possible to provide a dialysis device that can sufficiently remove uremic substances from blood.

実施の形態1に従った透析装置の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of the dialysis device according to the first embodiment. 実施の形態2に従った透析装置の回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram of a dialysis device according to a second embodiment. 実施の形態3に従った透析装置の回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram of a dialysis device according to a third embodiment.

(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に従った透析装置の回路図である。実施の形態1の透析装置1は、人体10から取り出した血液22が流れる第一流路20,40,60,80,100と、第一流路20に設けられて血液22を送る血液ポンプ30と、血液ポンプ30の下流側に設けられて第一流路60から供給される血液を置換液111で浄化するダイアライザ70と、血液ポンプ30の下流かつダイアライザの上流の第一流路に合流して第一流路60に置換液111を供給する第二流路110とを備える。第一および第二流路の合流点50よりも下流における第一流路60の断面積は合流点50よりも上流における第一流路40の断面積よりも大きい。
(Embodiment 1)
1 is a circuit diagram of a dialysis device according to embodiment 1. The dialysis device 1 of embodiment 1 includes a first flow path 20, 40, 60, 80, 100 through which blood 22 extracted from a human body 10 flows, a blood pump 30 provided in the first flow path 20 for sending the blood 22, a dialyzer 70 provided downstream of the blood pump 30 for purifying blood supplied from the first flow path 60 with a replacement liquid 111, and a second flow path 110 that merges with the first flow path downstream of the blood pump 30 and upstream of the dialyzer to supply the replacement liquid 111 to the first flow path 60. The cross-sectional area of the first flow path 60 downstream of the junction 50 of the first and second flow paths is larger than the cross-sectional area of the first flow path 40 upstream of the junction 50.

人体10から取り出された血液22は矢印11で示す方向に血液ポンプ30に向かって流れる。血液ポンプ30により第一流路40内に血液22が圧送される。第一流路40は合流点50に設けられたチャンバに入る。Blood 22 drawn from the human body 10 flows toward the blood pump 30 in the direction indicated by the arrow 11. The blood pump 30 pumps the blood 22 into the first flow path 40. The first flow path 40 enters a chamber provided at the junction 50.

合流点50では第二流路110から供給される置換液111と、血液22とが混合される。置換液111は第二流路110内を矢印113で示す方向に流れる。第二流路110に置換液ポンプが設けられていてもよい。At the junction 50, the replacement fluid 111 supplied from the second flow path 110 is mixed with the blood 22. The replacement fluid 111 flows in the second flow path 110 in the direction indicated by the arrow 113. A replacement fluid pump may be provided in the second flow path 110.

血液22と置換液111とにより構成される希釈血液23は、第一流路60内を矢印61で示す方向に流れる。第一流路60の内径は第一流路40の内径よりも大きい。第一流路60内の希釈血液23の流速は、第一流路40内の血液22の流速よりも遅いことが好ましい。Diluted blood 23, which is composed of blood 22 and replacement liquid 111, flows in the direction indicated by arrow 61 in first flow path 60. The inner diameter of first flow path 60 is larger than the inner diameter of first flow path 40. It is preferable that the flow rate of diluted blood 23 in first flow path 60 is slower than the flow rate of blood 22 in first flow path 40.

ダイアライザ70は、血液入口71、血液出口72、置換液入口73および置換液出口74を有する。置換液入口73および置換液出口74に隣接するように動脈側チャンバ76が設けられている。The dialyzer 70 has a blood inlet 71, a blood outlet 72, a substitution fluid inlet 73, and a substitution fluid outlet 74. An arterial chamber 76 is provided adjacent to the substitution fluid inlet 73 and the substitution fluid outlet 74.

希釈血液23は血液入口71からダイアライザ70に入り血液出口72から排出される。ダイアライザ70内で希釈血液中の尿毒症物質が除去される。希釈血液23から置換液が除去されて血液22が第一流路80内を矢印81で示す方向に流れる。血液22はチャンバ90、および第一流路100を経由して人体10に戻される。Diluted blood 23 enters the dialyzer 70 through the blood inlet 71 and is discharged through the blood outlet 72. Uremic substances in the diluted blood are removed in the dialyzer 70. Substitution fluid is removed from the diluted blood 23, and blood 22 flows through the first flow path 80 in the direction indicated by arrow 81. The blood 22 is returned to the human body 10 via the chamber 90 and the first flow path 100.

インドキシル硫酸は、人体10内に残留しているといろいろな疾患を引き起こし死亡率が高くなる。インドキシル硫酸の93%はタンパク質(アルブミン)と結合して血中に存在し、7%は遊離形で存在するとされる。透析においては遊離しているインドキシル硫酸のみが除去できる。インドキシル硫酸が除去されれば、血液22中に残存しているインドキシル硫酸は結合率が93%を維持するよう、アルブミンと結合しているインドキシル硫酸がアルブミンから遊離するため、血液22中からインドキシル硫酸の除去が進行する。よって理論上は、ダイアライザ70でのインドキシル硫酸の除去速度が、インドキシル酸のアルブミンからの遊離速度に見合えば、容易に血液からインドキシル硫酸の除去が行えるが、インドキシル硫酸の遊離は緩徐にしかしていかないため、インドキシル硫酸濃度が薄まっている状態でアルブミンから遊離するのに十分な透析時間を確保することが有効になるが、長時間の透析は負担が大きい。そのため、血液の流速を落とすことも有効ではあるものの、透析は、ある一定の流速がないと、(ヘパリンは投与されているものの)凝血してしまう危険性があり現実的ではない。If indoxyl sulfate remains in the human body 10, it will cause various diseases and increase the mortality rate. It is said that 93% of indoxyl sulfate exists in the blood bound to protein (albumin), and 7% exists in a free form. In dialysis, only free indoxyl sulfate can be removed. When indoxyl sulfate is removed, the indoxyl sulfate bound to albumin is released from albumin so that the indoxyl sulfate remaining in the blood 22 maintains a binding rate of 93%, and removal of indoxyl sulfate from the blood 22 progresses. Therefore, theoretically, if the removal rate of indoxyl sulfate in the dialyzer 70 matches the release rate of indoxyl acid from albumin, indoxyl sulfate can be easily removed from the blood, but since the release of indoxyl sulfate occurs only slowly, it is effective to ensure a dialysis time sufficient for the release of indoxyl sulfate from albumin when the concentration of indoxyl sulfate is diluted, but long-term dialysis is a heavy burden. Therefore, although slowing down the blood flow rate is effective, dialysis is not practical unless a certain flow rate is maintained, as there is a risk of blood clotting (even if heparin is administered).

しかしながら、この実施の形態のように、流速を落としても希釈血液23は血液22と置換液111を含み血液22自体が薄まっているので、凝血の危険性もないため流速を落とすこともできる。さらに、希釈血液23では血液22の濃度が薄いためアルブミンと結合するインドキシル硫酸の量が少なくなり、大量のインドキシル硫酸は希釈血液23内で置換液111に存在する。そのため、インドキシル硫酸をダイアライザ70で容易に除去することが可能となる。However, as in this embodiment, even if the flow rate is reduced, the diluted blood 23 contains blood 22 and replacement liquid 111, and the blood 22 itself is diluted, so there is no risk of blood clotting, and the flow rate can be reduced. Furthermore, since the concentration of blood 22 in the diluted blood 23 is low, the amount of indoxyl sulfate that binds to albumin is small, and a large amount of indoxyl sulfate is present in the replacement liquid 111 within the diluted blood 23. This makes it possible to easily remove indoxyl sulfate using the dialyzer 70.

(実施の形態2)
図2は、実施の形態2に従った透析装置の回路図である。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a circuit diagram of a dialysis device according to the second embodiment.

1.血液回路の構造
透析装置1における蛋白結合物質除去血液回路は、従来の血液流路である第一流路42と、これをバイパスするバイパス流路41から成る。第一流路42をバイパスするバイパス流路41へは置換液111が注入されるようになっている。血液ポンプ30の吐出量に相当する体外循環血液流量も、置換液ポンプ112の吐出量に相当する置換液流量も透析中、一定である。
1. Structure of the blood circuit The blood circuit for removing protein-bound substances in the dialysis device 1 is composed of a first flow path 42, which is a conventional blood flow path, and a bypass flow path 41 that bypasses the first flow path 42. A substitution fluid 111 is injected into the bypass flow path 41 that bypasses the first flow path 42. The extracorporeal circulating blood flow rate, which corresponds to the discharge volume of the blood pump 30, and the substitution fluid flow rate, which corresponds to the discharge volume of the substitution fluid pump 112, are both constant during dialysis.

第一流路42の容積をV0、流路抵抗をR0、第一流路42を矢印42aで示す方向に流れる血流量をQb0とする。さらに、バイパス流路41の容積をV1、流路抵抗をR1、これを流れる置換液で希釈された希釈血液23が矢印41aで示す方向に流れる流量をQbd1、バイパス流路41に流入する血流量をQb1、バイパス流路41に流入する置換液111の流量をQdとする。また、血液ポンプ30の吐出量に相当する体外循環血流量をQbとする。The volume of the first flow path 42 is V0, the flow path resistance is R0, and the blood flow rate flowing through the first flow path 42 in the direction indicated by the arrow 42a is Qb0. Furthermore, the volume of the bypass flow path 41 is V1, the flow path resistance is R1, the flow rate of the diluted blood 23 diluted with the replacement fluid flowing through it in the direction indicated by the arrow 41a is Qbd1, the blood flow rate flowing into the bypass flow path 41 is Qb1, and the flow rate of the replacement fluid 111 flowing into the bypass flow path 41 is Qd. Furthermore, the extracorporeal circulation blood flow rate corresponding to the discharge rate of the blood pump 30 is Qb.

各符号の意味は以下の通りである。
V0:第一流路42の容積
R0:第一流路42の流路抵抗
Qb0:第一流路42を流れる血流量
V1:バイパス流路41の容積
R1:バイパス流路41の流路抵抗
Qbd1:バイパス流路41を流れる置換液で希釈された希釈血液流量
Qb1:バイパス流路41に流入する血流量
Qb:血液ポンプ30の吐出量相当する体外循環血流量
Qd:置換液流量
2.血液回路の数学的表現
アルブミンに結合したインドキシル硫酸がアルブミンから遊離する量は、希釈血液23がバイパス流路41を通過するのに要する時間と希釈の程度の両方によって決まる。そこで、まず、希釈血液23がバイパス流路41を通過するのに要する時間について検討し、次に希釈の程度について検討する。
The meaning of each symbol is as follows.
V0: Volume of the first flow path 42 R0: Flow path resistance of the first flow path 42 Qb0: Blood flow rate flowing through the first flow path 42 V1: Volume of the bypass flow path 41 R1: Flow path resistance of the bypass flow path 41 Qbd1: Flow rate of diluted blood diluted with substitution fluid flowing through the bypass flow path 41 Qb1: Blood flow rate flowing into the bypass flow path 41 Qb: Extracorporeal circulation blood flow rate corresponding to the discharge rate of the blood pump 30 Qd: Substitution fluid flow rate 2. Mathematical expression of the blood circuit The amount of indoxyl sulfate bound to albumin released from albumin is determined by both the time required for the diluted blood 23 to pass through the bypass flow path 41 and the degree of dilution. Therefore, first, the time required for the diluted blood 23 to pass through the bypass flow path 41 will be considered, and then the degree of dilution will be considered.

1) 希釈血液23がバイパス流路41を通過するのに要する時間
第一流路42における血液22の通過時間は第一流路42の容積を血流速度で割ることにより求められる。同様に、バイパス流路41における希釈血液23の通過時間はバイパス流路41の容積を希釈血液23の流量で割ることにより求められる。
1) Time required for diluted blood 23 to pass through bypass flow path 41 The passing time of blood 22 through first flow path 42 is calculated by dividing the volume of first flow path 42 by the blood flow velocity. Similarly, the passing time of diluted blood 23 through bypass flow path 41 is calculated by dividing the volume of bypass flow path 41 by the flow rate of diluted blood 23.

第一流路42における血液の通過時間をT0分とすると、以下の式が成り立つ。
T0=V0/Qb0 (1a)
同様に、バイパス流路41における希釈血液23の通過時間をT1分とすると、以下の式が成り立つ。
If the passage time of blood through the first flow path 42 is T0 minutes, the following equation holds true.
T0=V0/Qb0 (1a)
Similarly, if the passage time of the diluted blood 23 through the bypass flow path 41 is T1 minutes, the following formula is established.

T1=V1/Qbd1 (1b)
すでに流路容積が与えられているものとすると、血液22あるいは希釈血液23の目標とする通過時間は血液22あるいは希釈血液23の流量により決まる。そこで、次のステップでは、それぞれの流路における血液22あるいは希釈血液23の流量を求める式を導く。
T1=V1/Qbd1 (1b)
Assuming that the flow path volume is already given, the target transit time of the blood 22 or the diluted blood 23 is determined by the flow rate of the blood 22 or the diluted blood 23. Therefore, in the next step, an equation for calculating the flow rate of the blood 22 or the diluted blood 23 in each flow path is derived.

第一流路42とバイパス流路41の上流での分枝点の圧をPu、下流での分枝点の圧をPd、両者の差をdPとすると、いずれの流路においてもdPは血液22あるいは希釈血液23の流量と流路の流量抵抗の積として表すことができる。説明を簡単にするため、ここでは血液22の粘張度が流量抵抗に与える影響は無視する。 If the pressure at the branch point upstream of the first flow path 42 and the bypass flow path 41 is Pu, the pressure at the branch point downstream is Pd, and the difference between the two is dP, then in either flow path, dP can be expressed as the product of the flow rate of the blood 22 or diluted blood 23 and the flow resistance of the flow path. For simplicity, the effect of the viscosity of the blood 22 on the flow resistance is ignored here.

dP=Qb0×R0 (2a)
dP=Qbd1×R1 (2b)
ただし、dP=Pu-Pd
一方、バイパス流路41における希釈血液23の流量は、当該流路に流入する血液の流量と置換液の流量の和に等しい。
dP = Qb0 x R0 (2a)
dP = Qbd1 × R1 (2b)
where dP = Pu - Pd
On the other hand, the flow rate of the diluted blood 23 in the bypass flow path 41 is equal to the sum of the flow rate of the blood and the flow rate of the replacement fluid flowing into the bypass flow path.

Qbd1=Qb1+Qd (3)
ここで、それぞれの流路に流入する血液22の流量の和は、血液ポンプ30の吐出量に相当する体外循環血流量に等しい。
Qbd1=Qb1+Qd (3)
Here, the sum of the flow rates of the blood 22 flowing into each flow path is equal to the extracorporeal circulation blood flow rate, which corresponds to the discharge rate of the blood pump 30 .

Qb=Qb0+Qb1 (4)
式(2a)と式(2b)より以下の式が導かれる。
Qb=Qb0+Qb1 (4)
The following formula can be derived from formula (2a) and formula (2b).

Qb0×R0=Qbd1×R1 (5a)
式(5a)を書き換えると、式(5b)が得られる。
Qb0×R0=Qbd1×R1 (5a)
By rewriting equation (5a), we obtain equation (5b).

Qb0=(R1/R0)×Qbd1 (5b)
ここで、便宜上、R1/R0を以下のように定義する。
Qb0 = (R1 / R0) × Qbd1 (5b)
For convenience, R1/R0 is defined as follows.

R1/R0=b
その結果、式(5b)は式(5c)のように書き換えられる。
R1/R0=b
As a result, equation (5b) can be rewritten as equation (5c).

Qb0=b×Qbd1 (5c)
式(3)、式(4)、式(5c)を連立させると、下記の式が得られる。
Qb0 = b × Qbd1 (5c)
By solving equations (3), (4), and (5c) simultaneously, the following equation is obtained.

Qb1=(Qb-b×Qd)/(b+1) (6)
ところで、式(3)に示すように、バイパス流路41における希釈血液23の流量Qbd1は、当該バイパス流路41に流入する血液の流量Qb1と置換液の流量Qdの和に等しい。そこで、式(6)を式(3)に代入すれば、バイパス流路41における希釈血液23の流量Qbd1を求める式を導くことができる。
Qb1 = (Qb - b x Qd) / (b + 1) (6)
As shown in formula (3), the flow rate Qbd1 of the diluted blood 23 in the bypass flow path 41 is equal to the sum of the flow rate Qb1 of the blood flowing into the bypass flow path 41 and the flow rate Qd of the replacement fluid. Therefore, by substituting formula (6) into formula (3), it is possible to derive a formula for calculating the flow rate Qbd1 of the diluted blood 23 in the bypass flow path 41.

Qbd1={(Qb-b×Qd)/(b+1)}+Qd (7a)
式(7a)を整理すると、式(7b)が得られる。
Qbd1 = {(Qb - b x Qd) / (b + 1)} + Qd (7a)
By rearranging equation (7a), equation (7b) is obtained.

Qbd1=(Qb+Qd)/(b+1) (7b)
2)バイパス流路41を流れる血液の希釈度
バイパス流路41を流れる血液の希釈度をDとすると、Dは以下の式で定義される。
Qbd1 = (Qb + Qd) / (b + 1) (7b)
2) Dilution degree of blood flowing through the bypass flow path 41 When the dilution degree of blood flowing through the bypass flow path 41 is D, D is defined by the following formula.

D=Qb1/(Qb1+Qd) (8)
3)希釈血液23がバイパス流路41を流れるのに要する時間T1を決定するバイパス流路41の容積
すでに述べたように、バイパス流路41における希釈血液23の通過時間をT1分とすると、以下の式が成り立つ。
D = Qb1 / (Qb1 + Qd) (8)
3) Volume of bypass flow path 41 determining time T1 required for diluted blood 23 to flow through bypass flow path 41 As already described, if the passage time of diluted blood 23 through bypass flow path 41 is T1 minute, the following equation is established.

T1=V1/Qbd1 (1b)
これを書き換えると、希釈血液23がバイパス流路41を流れるのに要する時間T1を決定するバイパス流路41の容積を求める式が得られる。
T1=V1/Qbd1 (1b)
By rewriting this, an equation for determining the volume of the bypass flow path 41 that determines the time T1 required for the diluted blood 23 to flow through the bypass flow path 41 can be obtained.

V1=T1×Qbd1 (9)
3. バイパス流路41の流量抵抗と容積を決める具体的な方法
1)置換液流量
バイパス流路41を流れる希釈血液23の希釈度Dは0.3程度が好ましいとしてみる。さらに、体内の血液は5dm程度なので、処理する血液量であるバイパス流路41を流入する血流量Qb1は30cm/minでよいかもしれない(4時間の透析で7.2dm3が処理される)。この条件の下では、置換液流量は70cm/minとなる。
V1=T1×Qbd1 (9)
3. Specific method for determining the flow resistance and volume of the bypass flow path 41 1) Substitution fluid flow rate Let us assume that the dilution degree D of the diluted blood 23 flowing through the bypass flow path 41 is preferably about 0.3. Furthermore, since the amount of blood in the body is about 5 dm3, the blood flow rate Qb1 flowing into the bypass flow path 41, which is the amount of blood to be processed, may be 30 cm3 /min (7.2 dm3 is processed in 4 hours of dialysis). Under these conditions, the substitution fluid flow rate will be 70 cm3 /min.

D=Qb1/Qb1+Qd (8)
0.3=30/(30+Qd)
Qd=70
2)バイパス流路41の流量抵抗
バイパス流路41を流入する血流量Qb1は30cm/minで、置換液流量が70cm/minなら、バイパス流路41における希釈血液の流量Qbd1は100cm/minとなる。
D = Qb1 / Qb1 + Qd (8)
0.3 = 30 / (30 + Qd)
Qd=70
2) Flow Resistance of the Bypass Flow Channel 41 If the blood flow rate Qb1 flowing into the bypass flow channel 41 is 30 cm 3 /min and the replacement fluid flow rate is 70 cm 3 /min, the flow rate Qbd1 of the diluted blood in the bypass flow channel 41 is 100 cm 3 /min.

バイパス流路41における希釈血液の流量Qbd1が100cm/minであって、第一流路42における血流量を220cm/minであったとすると(血液ポンプ30の吐出量相当する体外循環血流量が250cm/minの場合)、第一流路42の流量抵抗に対するバイパス流路41の流量抵抗の比率bは式(5c)にこれらの値を代入することにより算出することができる。 If the flow rate Qbd1 of diluted blood in the bypass flow path 41 is 100 cm 3 /min and the blood flow rate in the first flow path 42 is 220 cm 3 /min (when the extracorporeal blood flow rate corresponding to the discharge volume of the blood pump 30 is 250 cm 3 /min), the ratio b of the flow resistance of the bypass flow path 41 to the flow resistance of the first flow path 42 can be calculated by substituting these values into equation (5c).

Qb0=b×Qbd1 (5c)
220=b×100
b=2.2
つまり、バイパス流路41の流量抵抗値は第一流路42の流量抵抗値の2.2倍とする。
Qb0 = b × Qbd1 (5c)
220 = b x 100
b=2.2
In other words, the flow resistance value of the bypass flow passage 41 is set to 2.2 times the flow resistance value of the first flow passage 42 .

ダイアライザ70の上流で血液回路が分枝する。
3) バイパス流路41の容積
バイパス流路41の容積は、希釈血液がバイパス流路41を通過するのに要する時間T1とバイパス流路41における希釈血液の流量Qbd1から式(9)により算出できる。
Upstream of the dialyzer 70 the blood circuit branches.
3) Volume of the Bypass Flow Channel 41 The volume of the bypass flow channel 41 can be calculated from the time T1 required for the diluted blood to pass through the bypass flow channel 41 and the flow rate Qbd1 of the diluted blood in the bypass flow channel 41 according to formula (9).

V1=T1×Qbd1 (9)
すなわち、希釈血液がバイパス流路41を通過するのに要する時間を3分、バイパス流路41における希釈血液の流量Qbd1が100cm/minとなるようにするためには、バイパス流路41の容積は300cmでなければならない。
V1=T1×Qbd1 (9)
That is, in order to make the time required for the diluted blood to pass through the bypass flow path 41 3 minutes and to make the flow rate Qbd1 of the diluted blood in the bypass flow path 41 100 cm 3 /min, the volume of the bypass flow path 41 must be 300 cm 3 .

V1=3×100=300
以上をまとめると、バイパス流路41の流量抵抗値R1が第一流路42の流量抵抗値R0の2.2倍であって、バイパス流路41の容積が300cm/minの時、血流量を250cm/min、置換液流量を70cm/minとすれば、毎分30cmの血液が3倍希釈の下に3分間維持される。
V1 = 3 x 100 = 300
To summarize the above, when the flow resistance value R1 of the bypass flow path 41 is 2.2 times the flow resistance value R0 of the first flow path 42 and the volume of the bypass flow path 41 is 300 cm3 /min, if the blood flow rate is 250 cm3 /min and the replacement fluid flow rate is 70 cm3 /min, 30 cm3 of blood per minute will be maintained at a 3-fold dilution for 3 minutes.

バイパス流路41にチャンバ43を設けることでバイパス流路41の容積を調整することができる。 The volume of the bypass flow path 41 can be adjusted by providing a chamber 43 in the bypass flow path 41.

実施の形態2の透析装置1は、人体から血液ポンプ30回路、および、ダイアライザ70から人体10までの回路は、実施の形態1と同じである。透析装置1は、人体から取り出した血液22が流れる第一流路40,42,44と、第一流路40に設けられて血液を送る血液ポンプ30と、血液ポンプ30の下流側に設けられて第一流路44から供給される血液を置換液で浄化するダイアライザ70と、血液ポンプ30よりも下流で第一流路40から分岐し、ダイアライザ70よりも上流で第一流路42に合流する、第一流路42の一部分に並列的に設けられるバイパス流路41と、バイパス流路41に合流してバイパス流路41に置換液111を供給する第二流路110とを備える。第一流路44内を矢印44aで示す方向に、希釈血液23と血液22との混合液が流れる。In the dialysis device 1 of the second embodiment, the circuit from the human body to the blood pump 30 and the circuit from the dialyzer 70 to the human body 10 are the same as those in the first embodiment. The dialysis device 1 includes a first flow path 40, 42, 44 through which blood 22 taken from the human body flows, a blood pump 30 provided in the first flow path 40 to send blood, a dialyzer 70 provided downstream of the blood pump 30 to purify the blood supplied from the first flow path 44 with a replacement liquid, a bypass flow path 41 provided in parallel to a part of the first flow path 42, which branches off from the first flow path 40 downstream of the blood pump 30 and merges with the first flow path 42 upstream of the dialyzer 70, and a second flow path 110 that merges with the bypass flow path 41 and supplies the replacement liquid 111 to the bypass flow path 41. A mixture of diluted blood 23 and blood 22 flows in the first flow path 44 in the direction indicated by the arrow 44a.

バイパス流路41の流量抵抗がバイパス流路41に並列する第一流路42の流量抵抗よりも大きくてもよい。バイパス流路41の容積はバイパス流路41に並列する第一流路42の容積よりも大きくてもよい。バイパス流路41に設けられたチャンバ43をさらに備えてもよい。バイパス流路41に薬物を注入する注入口が設けられていてもよい。その注入口が重曹の溶液の注入口であってもよい。The flow resistance of the bypass flow path 41 may be greater than the flow resistance of the first flow path 42 parallel to the bypass flow path 41. The volume of the bypass flow path 41 may be greater than the volume of the first flow path 42 parallel to the bypass flow path 41. The bypass flow path 41 may further include a chamber 43 provided therein. The bypass flow path 41 may be provided with an injection port for injecting a drug. The injection port may be an injection port for a solution of baking soda.

(実施の形態3)
図3は、実施の形態3に従った透析装置の回路図である。図3で示すように、バイパス流路41全体を太くすることで、チャンバを設けることなくバイパス流路41の容積を増加させることができる。
(Embodiment 3)
Fig. 3 is a circuit diagram of a dialysis device according to embodiment 3. As shown in Fig. 3, by making the bypass flow path 41 wider overall, the volume of the bypass flow path 41 can be increased without providing a chamber.

この発明はインドキシル硫酸の除去に限らない。透析患者に蓄積するその他の蛋白結合物質もターゲットとなる。インドキシル硫酸はひとつの例に過ぎない。 This invention is not limited to removing indoxyl sulfate. It also targets other protein-bound substances that accumulate in dialysis patients. Indoxyl sulfate is just one example.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。The embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the claims, not by the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

10 人体、20,40,42,44,60,80,100 第一流路、22 血液、23 希釈血液、30 血液ポンプ、41 バイパス流路、43,90 チャンバ、50 合流点、70 ダイアライザ、71 血液入口、72 血液出口、73 置換液入口、74 置換液出口、76 動脈側チャンバ、110 第二流路、111 置換液、112 置換液ポンプ。 10 human body, 20, 40, 42, 44, 60, 80, 100 first flow path, 22 blood, 23 diluted blood, 30 blood pump, 41 bypass flow path, 43, 90 chamber, 50 junction, 70 dialyzer, 71 blood inlet, 72 blood outlet, 73 substitution fluid inlet, 74 substitution fluid outlet, 76 arterial chamber, 110 second flow path, 111 substitution fluid, 112 substitution fluid pump.

Claims (8)

人体から取り出した血液が流れる第一流路と、
前記第一流路に設けられて血液を送る血液ポンプと、
前記血液ポンプの下流側に設けられて前記第一流路から供給される血液を置換液で浄化するダイアライザと、
前記血液ポンプの下流かつ前記ダイアライザの上流の前記第一流路に合流して前記第一流路に置換液を供給する第二流路とを備え、
前記第一および前記第二流路の合流点よりも下流における前記第一流路の断面積は前記合流点よりも上流における前記第一流路の断面積よりも大きい、透析装置。
a first flow path through which blood taken from the human body flows;
a blood pump provided in the first flow path to pump blood;
a dialyzer provided downstream of the blood pump for purifying blood supplied from the first flow path with a substitution fluid;
a second flow path that merges with the first flow path downstream of the blood pump and upstream of the dialyzer to supply a replacement fluid to the first flow path;
a cross-sectional area of the first flow path downstream of a junction of the first and second flow paths is larger than a cross-sectional area of the first flow path upstream of the junction.
前記合流点の下流での流速が前記合流点の上流での流速よりも遅くなるように前記第一流路の断面積が選択される、請求項1に記載の透析装置。The dialysis device of claim 1, wherein the cross-sectional area of the first flow path is selected such that the flow rate downstream of the junction is slower than the flow rate upstream of the junction. 人体から取り出した血液が流れる第一流路と、
前記第一流路に設けられて血液を送る血液ポンプと、
前記血液ポンプの下流側に設けられて前記第一流路から供給される血液を置換液で浄化するダイアライザと、
前記血液ポンプよりも下流で前記第一流路から分岐し、前記ダイアライザよりも上流で前記第一流路に合流する、前記第一流路の一部分に並列的に設けられるバイパス流路と、
前記バイパス流路に合流して前記バイパス流路に置換液を供給する第二流路とを備えた、透析装置。
a first flow path through which blood taken from the human body flows;
a blood pump provided in the first flow path to pump blood;
a dialyzer provided downstream of the blood pump for purifying blood supplied from the first flow path with a substitution fluid;
a bypass flow path that branches off from the first flow path downstream of the blood pump and joins the first flow path upstream of the dialyzer, the bypass flow path being provided in parallel to a portion of the first flow path;
a second flow path that merges with the bypass flow path and supplies a substitution fluid to the bypass flow path.
前記バイパス流路の流量抵抗が前記バイパス流路に並列する前記第一流路の流量抵抗よりも大きい、請求項3に記載の透析装置。The dialysis device according to claim 3, wherein the flow resistance of the bypass flow path is greater than the flow resistance of the first flow path parallel to the bypass flow path. 前記バイパス流路の容積は前記バイパス流路に並列する前記第一流路の容積よりも大きい、請求項3または4に記載の透析装置。The dialysis device according to claim 3 or 4, wherein the volume of the bypass flow path is greater than the volume of the first flow path parallel to the bypass flow path. 前記バイパス流路に設けられたチャンバをさらに備えた、請求項5に記載の透析装置。The dialysis device of claim 5, further comprising a chamber provided in the bypass flow path. 前記バイパス流路に薬物を注入する注入口が設けられている、請求項3から6のいずれか1項に記載の透析装置。The dialysis device according to any one of claims 3 to 6, wherein the bypass flow path is provided with an inlet for injecting a drug. 前記注入口が重曹の溶液の注入口である、請求項7に記載の透析装置。 The dialysis machine of claim 7, wherein the inlet is an inlet for a solution of baking soda.
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