JPH0123170B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は正確に調節された比率の混合液を簡易
に調製する方法および装置に関するものである。
本発明は特に透析、限外過等に用いられる透析
溶液を調製するのに好適な方法および装置を提供
するものである。 各種の化学工業、さらには各種試薬の調製、あ
るいは近年重要度を増している人工腎臓などの代
謝機能調節に用いられる透析溶液等、溶液の濃度
を簡易かつ正確に調節する要求は、益々増大しつ
つある。従来、このような一定濃度の溶液を調製
する方法としては、比例供給ポンプ等を用いて、
濃縮液および稀釈液の量を正確に計量し、両者を
混合するという方式が一般にとられている。しか
しかかる方法は、両者とも正確に計量する必要が
あり、これを装置化しようとすると、複雑となる
ばかりでなく、混合比率が大きいときなどは不正
確となりやすい。また、人工腎臓による透析患者
は、毎週何回も病院に通つて長時間の血液透析を
受けており、このことが社会復帰上の支障となつ
ている。かかる患者の在宅治療を可能とするため
には、透析装置をコンパクトにし、かつ操作を簡
便確実にする必要があり、かかる要請は今や社会
的にも大きい。かかる観点から、本発明者等は、
先に、正確に調節された比率の混合液を簡単に調
製する方法として、少くとも一つの面が変位可能
な隔壁により２室に分離された、全体として一定
容量の密閉容器を用いて正確に調節された比率の
混合液を調製する方法において、まず(a)該隔壁を
変位させて第１の室内の流体を排出すると共に、
第２室に必要に応じて流体を導入し、(b)第１室の
排出口と第２室の導入口を閉鎖し、次に(c)該隔壁
を反対方向に徐々に変位させつつ、該第１室に稀
釈液を供給し、同時に該第２室から必要に応じて
流体を排出し、(d)上記(c)の操作が完了するまでの
適宜の時期に、１種または２種以上の濃縮物の所
定量を、一時にまたは分割して非連続的に、稀釈
液供給口を通じ、および／または該第１室に直接
に加え、(e)該隔壁の変位が完了するまで該稀釈液
を該第１室へ供給することを特徴とする正確に調
節された比率の混合液を調製する方法を提案し
た。 ところが最近の人工腎臓透析治療法の進歩にと
もない、治療効果の向上や快適な治療を求めて、
濃縮物として２種以上の液体を用いる方法が普及
している。例えば、透析治療の進行にともない低
分子の尿毒素成分は透析器内の透析膜を介して急
激に血液中より透析液中へ除去され、そのため血
液の浸透圧は急速に低下する。ところが細胞膜の
物質移動抵抗が大きく、細胞内液中の尿毒素成分
の排除速度が遅いため、細胞内外液間の浸透圧差
が急に増大し、透析中にめまいなどの不快な症状
を呈するといわれている。これの改善策として
は、通常の透析にみられるような、定濃度即ち定
浸透圧の透析液を使用するのではなく、透析開始
時は高浸透圧にそして終了直前には通常の浸透圧
になるように透析液の浸透圧を徐々に低下させる
のがよいとされている。即ち、透析液の浸透圧に
より血液の浸透圧を間接的にコントロールし、細
胞内外液間の浸透圧差の減少をはかろうとするも
のである。 これには、生体に有用な成分を含んだ濃厚透析
液と稀釈水とが定比率混合された透析液に、第３
の液体として10％食塩水を適量注入し、これの注
入量をコントロールする事により、直接的には透
析液のナトリウム濃度、間接的には浸透圧を調節
する方法が提案されている。 勿論、上記の先に提案した方法でこれを実施す
る事は可能であるが、濃縮液の数に応じて、注入
ポンプを増加させなければならないなど、透析治
療に重要な経済性や実施に必要な装置のコンパク
トさに欠ける。 そのため発明者はこれを改善し、３種以上の液
体の混合・調製に対しても、ポンプ等を追加する
ことなく、容易に実施できる方法及び装置を完成
するに至つたものである。 即ち、本発明によれば一定容積の密閉容器を用
いて３種以上の液を正確な比率で混合調製する方
法が提供されるのであつて、この方法は (a) まず定量注入器により第１の注入液を前記密
閉容器へ供給し、 (b) 引続き前記定量注入器を用いて必要な注入液
の種類の数だけ上記注入操作を繰返し、そして (c) 引続き又は同時に稀釈液を前記密閉容器が充
満するまで供給する、 ことを特徴とする。 本発明によればまた一定容積の密閉容器を用い
て３種以上の液を正確な比率で混合調製する装置
が提供されるのであつて、この装置は (a) 前記密閉容器に接続された濃縮液ライン及び
稀釈液ラインと、 (b) 前記濃縮液ラインと前記密閉容器の間に設け
られた濃縮液計量ポンプと、 (c) 前記濃縮液計量ポンプの吸引側に設けられ
た、２種以上の注入液を選択するための分岐弁
又は分岐ラインと各分岐ラインに弁を設けた組
合せと、 (d) 第１の注入液を前記濃縮液計量ポンプにより
前記密閉容器に注入し、引続き前記弁を切換え
つつ同一の濃縮液計量ポンプを用いて必要な注
入液の数だけこの注入操作を繰返し得る機構
と、及び (e) 前記濃縮液の注入に引続き又は同時に前記稀
釈液ラインより稀釈液を前記密閉容器が充満す
るまで供給し得る機構と、 からなることを特徴とする。 以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照し
ながら説明する。 第１図において、Ａは全体として一定容量の密
閉容器であり、隔壁として伸縮可能なシリコンゴ
ムダイアフラム１ａにより二つの小室２ａ，３ａ
に分離されている。容器Ａの内側はほぼ球形にく
り抜かれており、ダイアフラム１ａはくり抜きの
全部分にわたり変位可能なように張られている。
容器外との液の導入、排出は３方電磁弁４ａを介
している。液体導入口１４は、稀釈液供給ライン
２１と濃縮液供給ライン２２で構成され、後者に
は逆止弁２３，２４と注射器タイプのピストンポ
ンプ２５が設置されている。小室２ａ内に充満し
た液体を排出するライン７３ａは、その後方にお
いて適宜のポンプ７４を備えている。小室３ａは
ダイアフラム１ａが移動可能な様に、適宜の出入
口７１ａを具備している。 今、小室２ａ内の液がポンプ７４で排出され、
ダイアフラム１ａが左側に密着した状態で中央制
御測置（図示せず）の指令が発せられると、３方
電磁弁４ａが作動し、ライン２１から稀釈液の供
給が開始される。従つてピストンポンプ２５を作
動させて、あらかじめ計量済の濃縮液を一方の小
室２ａに供給する。容器Ａの左壁に密着していた
ダイアフラム１ａは液の流入とともに変位し、つ
いに右壁に密着すると圧力計指示８０に応じた信
号発振器の停止信号により、供給が停止する。こ
の後必要に応じポンプ７４の作動により排出ライ
ン７３ａを通して、正確に濃度の調節された液が
排出され使用に供される。 容器Ａ内の調製液が全量使用に供されると、ダ
イアフラム１ａは左壁に密着するが、この時圧力
計指示８０がマイナス側へ変化するため、これを
検知して中央制御装置へ知らせれば、中央制御装
置から再び信号が発生され、上述の動作をくり返
す。ここにおいて、ダイアフラム１ａが容器Ａの
左壁に密着した状態から、小室２ａへの液の流入
が開始され、ダイアフラム１ａが右壁に密着する
まで液体が流入するので、小室２ａが受入れる総
液量は一定である。従つてライン２２から所定量
の濃縮液を供給しさえすれば、特にライン２１か
らの稀釈液の供給量や速度を規制しなくとも、小
室２ａ内の濃度は各バツチごとに正確に同じにな
る。従つて従来の方法にみられるような、稀釈液
の供給は、定量ポンプや、濃縮液／稀釈液の定比
率混合ポンプ等の厳密なものは必要とせず、稀釈
液側にダイアフラムを移動させうるだけの圧力が
あればよい。 なお、濃縮液の供給および稀釈液の供給は、中
央指令装置の指令タイミングを合せて開始され、
隔壁が右壁に密着するまでに完了しておく必要が
あることはもちろんである。濃縮液の供給は、稀
釈液の供給が完了する前に行なわないと、この方
法の利点が発揮できない。先に濃縮液を供給し、
それが完了してから稀釈液を添加するか、濃縮比
率によつては同時に供給するかは自由である。あ
るいは稀釈液を供給し始めてから適宜の時点で、
所定量の濃縮液を供給してもよい。供給は一時
に、または分割して行なわれるが、非連続的に行
ない停止信号より前に終了しないと、正確な調節
ができない。 次に濃縮液ラインの詳細を説明する。逆止弁２
３，２４は共同して、ピストンポンプ２５に所定
の動作をさせるものである。前述の中央制御装置
から指令が出され稀釈液の供給が開始されると、
Ｍ液ラインの弁８１が開となる。この時設定器４
５からのＭ液注入量信号により、コントローラ４
４はモータ逆転制御パルスをパルスモータ４３に
与える。そのため歯車４２およびロツド４１の動
作によりポンプ２５は所定量のＭ液を弁８１，２
３を通して吸引する。モータ４３が所定量逆転さ
れ、即ちＭ液が所定量ポンプ２５に吸引されれ
ば、今度はコントローラ４４から正転信号がモー
タ４３へ与えられ、同一パルスだけモータ４３を
正転し、Ｍ液を弁２４及びライン２２を通して小
室２ａへ供給する。Ｍ液の注入が完了し、即ちモ
ータ４３が所定量正転すれば、次に弁８１を閉、
弁８２を開とし、ピストンポンプ２５をＮ液ライ
ンと接続する。設定器４５からは別のＮ液注入信
号かコントローラ４４へ発せられ、モータ４３が
逆転することにより、Ｎ液を所定量ポンプ２５へ
吸引する。その後Ｍ液の時述べたと同様の操作で
モータ４３を正転させることにより、Ｎ液が小室
２ａへ注入され、先に注入されたＭ液およびライ
ン２１からの稀釈水とＮ液がチヤンバ２ａ内で混
合される。Ｎ液の注入が完了すれば、弁８２は閉
止され、次の中央制御装置からの指令を待つ。 使用例 １ 第１図の装置において、容器Ａの容積を503ml
とし、Ｍ液をキンダリー4N号（濃厚透析液、扶
桑薬品製）、Ｎ液を10％食塩水、そして稀釈液を
水道水とした時、下記物性の液が得られた。

【表】 更に透析治療上の問題として、透析液中にバツ
フアー成分として添加されるアセテート（酢酸
塩）の体内蓄積や代謝による不均衝症候の発生が
あるとされている。これを防ぐためには、アセテ
ートをバイカーボネート（HCO₃ ^-）に転換する
事が望ましいが、周知の如く、重炭酸イオンは炭
酸イオンになりやすく、かつ透析液中にある
Ca⁺⁺イオンはCO₃ ^--と結合し沈澱物を生成する。
そのためバイカーボネート透析を実施するために
は、使用直前に低アセテート透析液と水とバイカ
ーボネート液を混合調製して透析器へ供給する事
により、バイカーボネート透析液の保存・滞留時
間を最少限にしてやる事が不可欠である。 本発明はこのような例においても有効である。
第２図にバイカーボネート透析への適用例を示
す。容器Ａ廻りの１ａ，２ａ，３ａ，４ａ，１
４，２１，２２，７０ａ，７１ａ，７３ａ，７４
及び８０は第１図のものと同一であり、同様な機
能を有するが、第２図では更に３方電磁弁５ａを
追加し、連続混合調製装置としている。図におい
て弁４ａ，５ａは実線で示したラインが開、破線
で示したラインが閉とすると、ライン２１，２２
より各々稀釈液および濃縮液が、弁４ａを介して
小室２ａへ供給される。この時小室３ａ内にある
既に調製された混合液はポンプ７４により例えば
透析器へ供給される。小室３ａ内の混合液が全量
使用される（これは小室２ａ内の混合調製が完了
した事を意味する）と、弁４ａ，５ａを切換え、
小室２ａ内の混合液を弁４ａを介してポンプ７４
により外部へ供給するとともにライン２１，２２
より稀釈液、濃縮液が弁５ａを介して小室３ａへ
供給され、混合調製を開始する。 次にラインＯ，Ｐ、ポンプ２６、およびＯ液ラ
インの開閉弁８３、Ｐ液ラインの開閉弁８４、稀
釈液ラインの開閉弁８５について説明する。ポン
プ２６は微量高速駆動の定量ピストンポンプであ
り、シンクロナスモータ４７により一定速度即ち
一定吐出流量で常に作動している。中央制御装置
からの指令にもとづき弁開閉設定器４８は、弁８
３は開、弁８４，８５は閉の信号を発する。その
ためＯラインの低アセテート透析液がポンプ２６
により、ライン２２へ供給される。所定時間経過
後弁８３を閉、弁８５を開に切換え、稀釈水はラ
イン２１とは別に２３，２６，２４，２２を洗浄
しながら、小室２ａ，３ａへ供給される。所定時
間洗浄後、弁８３は閉のまま弁８５を閉、弁８４
を開とし、Ｐラインよりバイカーボネート液を注
入する。更に所定時間経過後弁８４を閉、弁８５
を開とし、２３，２６，２４，２２を洗浄しなが
ら次の中央制御信号の到来を待つ。前述したよう
に、ポンプ２６はシンクロナスモータ４７により
微量、高速、定速運転をしており、従つて弁８
３，８４，８５各々の開放時間を規制すれば、そ
れに比例した液体が注入され、これら時分割によ
り注入された液は小室２ａ，３ａ内で混合され、
所定濃度のバイカーボネート透析液が調製され
る。弁８３を閉後、一旦弁８５を開としてライン
２３〜２２を洗浄するのは、低アセテート濃厚液
とバイカーボネート濃厚液が直接接触すると、急
速に化学反応を生じ、気泡発生及び結晶析出を生
ずるためである。従つて各々の濃厚液の注入完了
後も弁８５を開とし、ラインの洗浄を行なうが、
次の中央制御装置からの指令が到来するまでに、
ラインの洗浄に充分な時間を必要とする。 なお、このようなライン洗浄を組合せた本シス
テムは濃縮液が１種であつても、それがポンプ部
で析出したり、腐蝕させやすいような濃縮液の場
合には効果的である。 使用例 ２ 第２図の装置において、容器Ａの容積を503ml
とし、Ｏ液、Ｎ液、稀釈液及びポンプ２６を下記
の仕様とした時、次の物性の透析液が得られた。

【表】 Ｏ液組成 レナゾール−Ｂ液（濃厚透析液、ミド
リ十字製） Ｐ液組成 6w／ｖ％のバイカーボネート溶液 稀釈液 水道水 定量ポンプ２６仕様 0.324ml／stroke
360stroke／min 本発明の方法及び装置は、代謝機能調節時の目
的で透析と限外過を行なう場合に、自動的に所
定濃度に透析液を混合調製し、かつ透析効率を低
下させる事なく、限外過量を正確に測定・規制
することのできる、コンパクトで安価な人工腎臓
装置に応用できる。 血液浄化処理に用いる人工腎臓は、中空糸タイ
プ、キールタイプなどが知られており、透析およ
び限外過の原理により、血液中の老廃物、水分
を除去するものであるが、透析液が所定の濃度に
調製されていること、限外過量を正確に規制で
きること、および透析効率が良い事が要求され
る。透析液濃度が正確でないと、透析液〜血液間
の物質交換が正常に実施されないばかりでなく、
血液中の滲透圧が正常値より外れ、細胞内の水分
バランスが異常になることにより、頭痛・嘔吐な
どの不均衡症候群を発生し、死を招くおそれがあ
る。また、限外過液量の制御が不正確であれ
ば、体液中の水分量が変動し、患者の体調は改善
されない。更に透析効率が悪いと、老廃物の除去
が不充分なまま透析が終るか、或いは長時間の透
析を余儀なくされ、やはり患者の負担となる。 このため、本発明者らは人工腎臓への応用につ
いて種々検討し、次のようなシステムが有効であ
る事を見いだした。 即ち、被処理液と透析液の透析器内において滲
透性半透膜を介して接触させ透析と限外過を同
時に行なわせる流体の分離装置において、透析器
に透析液を供給、流出させるに際し、少なくても
１つの面が変位可能な隔壁により２室に分離され
た透析液容器を用い、該容器の隔壁で分離された
一方の小室と透析器の透析液入口とを連結し、他
方の小室と透析器の透析液出口とを連結して１つ
の密閉回路を形成させ、前記変位可能な隔壁を変
位させることにより、上記密閉回路に透析液の流
れ発生させうるようにした限外過装置である。
該小室に収容しうる透析液の量は一回の透析をま
かなうのには足らないので、透析続行中に液の補
充ができるようにするため、透析器入口と連結さ
れた透析液容器小室を濃縮液と稀釈液の供給ライ
ンに接続し、透析器出口と連結された他方の小室
を液廃棄ラインに接続すると共に、かかる系統を
２組以上用意して、順次切換使用するようにす
る。 かかる具体例を第３図により説明する。Ａ，Ｂ
は一定容量の透析液容器であり、その構造等は第
１図の場合に準じる。Ａ，Ｂは電磁弁４，５の作
動に応じて、交互に同一作動を繰返す。 いま図においては、容器Ｂが透析器７に連結さ
れている状況を示している。小室２ｂ内に準備さ
れた新鮮な透析液は、ポンプ６により、電磁弁４
ｂ、透析器７、流量計８、気液分離器９、電磁弁
５ｂを経て、容器Ｂの他方の小室３ｂへ移送さ
れ、密閉回路を形成する。従つて２ｂから７へ送
液された量と等量の液が７から３ｂへ廃棄され、
この量はとりもなおさず、ダイアフラム１ｂの移
動による変位容積である。この２ｂ〜７〜３ｂの
密閉回路から定量ポンプ１０で液の一部を系外へ
排出すれば、これと全く同じ液量が透析器内の半
透膜を通して、血液側１１より透析液側に移行す
る。即ちポンプ１０の排出速度を設定すれば、一
義的に限外過量（除水量）が決定される。 この間、透析液容器Ａの側は、電磁弁４ａ，５
ａで前記透析容器Ｂの側と切り離されており、本
発明の原理により、３ａ内の廃透析液を系外に排
出し、新鮮で正確に比率の調節された透析液を２
ａ内に調製して次の切換えを待機する。その要領
はすでに第１図について説明した。 次にＡ，Ｂ両系統の切換えのタイミングを説明
する。小室２ｂ内の液がすべて７へ移送される
と、図において、ダイアフラム１ｂは２ｂの左壁
に密着する。この状態では液の流れがなくなるの
で、流量計８内のフロート１５は低下し、光電ス
イツチ１６を作動させる。この信号により電磁弁
４，５を実線のラインから破線のラインに切換え
れば、既に新鮮な透析液が充満された容器Ａの小
室２ａが透析器７へ連結され、一方容器Ｂは、本
発明の原理により新鮮な透析液の受入れ、および
使用ずみの透析液の廃棄を開始する。なお上記で
明らかな如く、小室２ｂ内の透析液を消費してし
まうまでに、即ち切換え信号が発せられるまで
に、２ａは新鮮な透析液を受入れ、必要に応じて
補助混合も含めて準備を完了している必要があ
る。 上記の構成の装置により、正確な除水量制御が
可能になり、また新旧の透析液の混合による透析
効率の低下もない効果的な透析治療が可能になつ
た。しかして、本発明はこれをスムースに作動さ
せるために必須のものである。 一般に透析液などの濃度調製には、複数個の定
量ポンプの動作を機械的・電子的に連動させた定
比率混合ポンプ方式や、混合透析液の濃度を測定
し、フイードバツクして、濃厚液の供給量を制御
する電子式のものが知られている。しかし前者は
高価で小形化が困難であるばかりでなく、正確性
が充分でない。また後者は測定電極へのゴミ付着
による故障など信頼性に欠けるし、常に完全混合
を期待しなければならず現実的でない。 この点、本発明においては密閉容器の容量が一
定であり、それ以上は入らないことを利用するた
め、簡易な操作が可能となつた。すなわち稀釈液
の供給は単に充満時の配慮をするだけでよく、送
液量に変動があつても差支えない。もちろん混合
操作の途中では完全に混合していることは要求さ
れず、次回使用時までに生理的に支障がない程度
に混合されればよい。 更に現状では、患者の症状は多種多様であるに
もかかわらず、透析液は指定された市販の濃縮液
を指定倍率で稀釈し、一率に使用されていること
が多い。患者ごとに透析液の処方を変更するのは
煩雑なばかりでなく、他の患者の分と混同したり
する危険があるためである。そのため医師は、事
実上患者の症状に応じた処方ができにくく、最大
公約数的な処方をもつて治療しているのが現状で
ある。 本発明はこのような従来治療法の難点を克服
し、処方透析への道を開いたものである。光電ス
イツチ１６からの信号により弁４，５を切換える
とともに第１図で説明したように、弁８１を開と
し、ポンプ２５を駆動させ、一定量Ｍ液を計量
し、ライン２２へ供給する。Ｍ液を所定量注入
後、弁８１を閉、弁８２を開とし、ポンプ２５に
より、前記と同様にＮ液を一定量計量後、ライン
２２へ供給する。Ｍ液、Ｎ液の注入はライン２１
からの稀釈液注入が完了するまで、即ち容器２
ａ，２ｂが満杯になるまでに完了しておかなけれ
ばならない。またＭ液、Ｎ液の各段階毎の注入量
設定は、第１図のコントローラによつてでもよい
し、またマイクロコンピユータからの制御信号に
よつてでもよく、経時的にＭ液、Ｎ液の注入量を
変化させたり、Ｍ液とＮ液の比率を変化させる事
も容易である。第３図では濃縮液の種類は２種と
したが、これに限定されるものではなく、弁８
１，８２を増設することにより、多種の液を一時
に調合する事も可能である。 本発明の上に説明したような応用例は、除水量
や透析液濃度の調整を自動化し、患者や治療側の
負担を軽くしただけではなく、症状に応じた最適
の治療法選択を実現し、従来みられた透析治療に
おける不均衡症候群の発生の防止を可能とした。
これらの操作の中心となる中央制御装置も、集積
回路等の発達した今日においては、安価かつ小型
確実なものが入手容易である。 更に、本発明の適用対象は人工腎臓における透
析に限定されるものではなく、人工肝臓などの透
析・限外過を併用した、人工的に代謝を行なわ
せる他の人工臓器への適用も可能である。もちろ
ん、試薬の調製、正確な濃度の混合液を要する化
学工業などへの応用範囲も広い。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明に係る実施例であり、
第３図は人工腎臓への適用例である。 図において、Ａ，Ｂは密閉容器、１ａ，１ｂは
ダイアフラム、２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂは小室、
４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂは３方電磁弁、２１は稀
釈液供給ライン、２２は濃縮供給ライン、２３，
２４は逆止弁、２５，２６は注入ポンプ、そして
８１，８２，８３，８４，８５は弁である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一定容積の密閉容器を用いて３種以上の液を
   正確な比率で混合調製する方法において、 (a) まず定量注入器により第１の注入液を前記密
   閉容器へ供給し、 (b) 引続き前記定量注入器を用いて必要な注入液
   の種類の数だけ上記注入操作を繰返し、そして (c) 引続き又は同時に稀釈液を前記密閉容器が充
   満するまで供給する、 ことを特徴とする正確に調節された比率の混合液
   を調製する方法。 ２ 一定容積の密閉容器を用いて３種以上の液を
   正確な比率で混合調製する装置において、 (a) 前記密閉容器に接続された濃縮液ライン及び
   稀釈液ラインと、 (b) 前記濃縮液ラインと前記密閉容器の間に設け
   られた濃縮液計量ポンプと、 (c) 前記濃縮液計量ポンプの吸引側に設けられ
   た、２種以上の注入液を選択するための分岐弁
   又は分岐ラインと各分岐ラインに弁を設けた組
   合せと、 (d) 第１の注入液を前記濃縮液計量ポンプにより
   前記密閉容器に注入し、引続き前記弁を切換え
   つつ同一の濃縮液計量ポンプを用いて必要な注
   入液の数だけこの注入操作を繰返し得る機構
   と、及び (e) 前記濃縮液の注入に引続き又は同時に前記稀
   釈液ラインより稀釈液を前記密閉容器が充満す
   るまで供給し得る機構と、 からなることを特徴とする正確に調節された比率
   の混合液を調製する装置。