JPH0271754A - 人工透析装置における除水制御機構の監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、人工透析装置に係り、特に除水１制御機構
を備えた人工透析装置における除水不良や除水精度を監
視する除水制御機構−の監視システムに関する。

〔従来の技術〕

今日、人工透析装置は、慢性腎不全患者の透析療法を行
う装置として広く普及されるに至っている。透析療法は
、特に尿の出ない患者にとって、飲食した水分を除去す
る（以下、除水という）という生命を維持するために必
要な手段であり、人工透析装置の存在は極めて重要であ
る。

近時、高性能の透析器が開発され、多量の除水が可能と
なったが、反面除水制御を誤ると、必要以上に除水した
りまたは充分な除水ができなくなり、患者の生命に危険
を及ぼす事態を生じる慣れがあり、このため人工透析装
置は適正かつ安全な除水管理を行うことができる機能を
保持することが要求されるようになった。

このような観点から、透析器に流入する透析液流量と、
透析液から流出する透析液流量とを等しくする複式ポン
プを使用した透析液の等流量回路を構成し、しかもこの
等流量回路から所定量の液を除去するとこれと同等量の
水分を透析器の血液側から除去することができる除水ポ
ンプを設けてなる、除水制御機構を備えた人工透析装置
が開発された。

この種の人工透析装置は、任意の除水量を設定すると、
この設定された値に従って除水ポンプを介して除水量に
見合う液が除去されるため、透析器の性能のバラツキに
よる除水誤差を無視することができ、正確な除水を達成
することができる。しかし、この種の人工透析装置にお
いても、長期間運転を行うと、塵芥や炭酸塩析出物の噛
み込み等により背圧弁のダイアフラムからの漏れやポン
プ機械部品の摩耗等により、正確な除水制御を行うこと
が困難となり、除水不良を生じる場合がある。このため
、従来の人工透析装置では、除水不良の原因となる現象
を透析液圧の変化で検出する監視方式が採用されている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述した除水制御機構を備えた人工透析装置を使用して
透析治療を行う場合、透析液は透析効率の関係から一般
的に５００　ｍｌ／　１ｌｉｎ　　（時間当り３０１）
であり、５時間透析を行うと約１５０１消費することに
なる。この場合、患者によって異なるが、１回の透析で
通常約１〜５ｒの除水量を除去しながら、透析器に対す
る流入透析液流量と流出透析液流量との流量差の積算値
が±３００ｍ１以内になるように制御することが要求さ
れる。しかしながら、１回の全透析液量１５０１に対し
、±３００ｍ１の誤差を測定しようとした場合、精度は
±０．２％となり、透析器に対する流入透析液流量およ
び流出透析液流量を夫々通常の流量計で安定して測定す
ることは困難である。

また、従来の人工透析装置において、複式ポンプによる
等流■回路を使用した除水制御機構で機械的構成部分に
おける除水不良の原因となった主要な要因を調査した結
果、次の事項が判明した。

■　透析液回路における各ポンプ吐出配管側に設けられ
た背圧弁の不良。

■　複式ポンプの故障。

■　配管の漏れ。

■　除水ポンプの故障。

これらの事項は、除水不良の原因の大半を占めているこ
とが確認された。なお、従来の人工透析装置においては
、各背圧弁の背圧をｆｉｌ整するに際しては、配管を外
して適所に圧力計を接続配置し、この圧力計の指示する
圧力を確認しながら背圧調整を行い、また除水不良の際
その原因を調べる時に同様に圧力計を接続配置して背圧
の確認を行う必要があり、適正な除水制御のための監視
が不充分であり、しかも除水制御管理並びに保守作業も
極めて煩雑となる難点がある。

そこで、本発明の目的は、透析液回路に複式ポンプを使
用して等流量回路を構成した除水制御機構を有する人工
透析装置において、複式ポンプの各背圧と除水ポンプの
背圧とを常時検出することにより、透析治療中またはそ
−の他の試運転状態に際し、背圧弁、複式ポンプ、除水
ポンプ、電磁弁等の配管部品についての故障を検出し、
除水不良の監視を容易かつ確実に達成することのできる
人工透析装置における除水制御機構の監視システムを提
供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る人工透析装置における除水制御機構の監視
システムは、透析器の透析液側に接続される透析液給液
系と透析液排液系とに対し複式ポンプを接続して等流量
回路を構成し、前記複式ポンプの吐出側にそれぞれ背圧
弁を設けると共に透析液排液系の前記透析器と複式ポン
プとの間に循環ポンプを設け、さらにこの循環ポンプの
下流側から除水ポンプおよび背圧弁を備えた除水系を分
岐導出してなる除水制御機構を備えた人工透析装置にお
いて、 透析器と近接して透析液給液系と透析液排液系にそれぞ
れ三方電磁切換弁を設けてこれら両切換弁の間にバイパ
ス管を接続配置し、前記等流量回路に透析液圧力センサ
を設けると共に前記複式ポンプおよび除水ポンプの各吐
出側に設けた背圧弁と近接してそれぞれ背圧測定用圧力
センサを設けることを特徴とする。

前記の監視システムにおいて、三方電磁切換弁によりバ
イパス管を連通接続した状態において、複式ポンプと循
環ポンプと除水ポンプとをそれぞれ駆動し、所定時間内
における等流量回路内の圧力変化を透析液圧力センサで
測定し、得られた圧力測定値が基準値に達した際に除水
ポンプや複式ポンプの作動並びに配管漏れ等の正常状態
を判定するよう構成することができる。

この場合、等流量回路内で透析液圧力が大気圧に対し所
要の圧力差を生じた状態において、複式ポンプと循環ポ
ンプと除水ポンプとを全て駆動停止し、所定時間内にお
ける等流量回路内の圧力変化を透析液圧力センサで測定
し、得られた圧力測定値が大気圧方向に変化した場合に
配管漏れ状態を判定するよう構成することができる。同
様に、等流量回路内で透析液圧力が大気圧に対し所要の
圧力差を生じた状態において、複式ポンプと循環ポンプ
と除水ポンプとを全て駆動停止し、複式ポンプと除水ポ
ンプのそれぞれ吐出例に設けた背圧測定用圧力センサで
圧力測定を行い、得られた圧力測定値が基準値以下とな
った際に背圧弁の不良を判定するよう構成することもで
きる。

さらに、前記の監視システムにおいて、三方電磁切換弁
によりバイパス管を連通接続した状態において、複式ポ
ンプと循環ポンプとを駆動し、所定時間内における等流
量回路内の圧力変化を透析液圧力センサで測定し、得ら
れた圧力測定値が基準値以上となった際に複式ポンプの
故障および除水誤差の発生を判定するよう構成すること
ができる。

〔作用〕

本発明に係る人工透析装置における除水制御機構の監視
システムによれば、透析器と近接して透析液給液系と透
析液排液系にそれぞれ三方電磁切換弁を設けてこれら両
切換弁の間にバイパス管を接続配置し、しかも複式ポン
プと循環ポンプとで構成した等流量回路に除水ポンプを
備えた除水系を分岐接続し、前記複式ポンプと除水ポン
プの吐出側にそれぞれ背圧弁と共に背圧測定用圧力セン
サを設け、さらに前記等流量回路に透析液圧力センサを
設けることにより、前記バイパス管を連通状態にして、
複式ポンプと循環ポンプおよび除水ポンプを同時に駆動
または停止もしくは選択的に駆動させて、前記各圧力セ
ンサによる圧力測定を行い、得られた圧力測定値を予め
設定した基準値と比較すれば、除水制御に関与する複式
ポンプ、循環ポンプ。

除水ポンプ、各種電磁弁、背圧弁等の正常または故障状
態を判定することができ、除水誤差の発生や除水不良の
事前予知を簡便かつ迅速に達成することができる。

（実施例〕 次に、本発明に係る人工透析装置における除水制御機構
の監視システムの実施例につき、添付図面を参照しなが
ら以下詳細に説明する。

第１図は、本発明の除水制御機構の監視システムを実施
する人工透析装置の構成例を示す系統図である。第１図
において、参照符号１０は透析器を示し、この透析器１
ｏの透析液側には、複式ポンプ１２を介して等流量回路
を構成する透析液給液系１４と透析液排液系１６とが接
続される。この場合、複式ポンプ１２は、単一のプラン
ジャと２つの同一容積からなる交互に吸込・吐出動作を
行うポンプ部１８ａ、１８ｂを備えた往復動ポンプで構
成される。また、透析器１０と近接して、透析液給液系
１４と透析液排液系１６にそれぞれ三方電磁切換弁２０
．２２を設け、これら両三方電磁切換弁２０．２２間に
前記透析器１０を短絡するバイパス管２４を接続配置す
る。前記透析液排液系１６には、三方電磁切換弁２２と
複式ポンプ１２との間に循環ポンプ２６を設け、この循
環ポンプ２６の下流側に脱気チャンバ２８を介して除水
ポンプ３゜を備えた除水系３２が分岐接続される。この
場合、除水ポンプ３ｏも往復動ポンプで構成される。従
って、このように往復動ポンプで構成される複式ポンプ
１２および除水ポンプ３０は、それぞれ吐出側に背圧弁
３４・　３６・　３８を設けて所定の背圧を保持するよ
う設定することにより、各ポンプ吐出流量を一定に保持
することができる。なお、１盾環ポンプ２６には、これ
と並列に背圧弁４０が設けられている。また、透析器１
０の血液側には適宜血液ポンプ４２を介して患者にと結
合される血液系４４が接続される。

以上の構成は、典型的な複式ポンプを使用した除水制御
機構を備える人工透析装置の基本構成を示すものである
。

しかるに、本実施例の人工透析装置においては、透析液
給液系１４および透析液排液系１６に設けた複式ポンプ
１２の各吐出側に配置した給液側背圧弁３４および排液
側背圧弁３６に対し、それぞれ背圧測定用圧力センサ４
６および４８を付設する。また、除水系３２に設けた除
水ポンプ３０の吐出側に配置した背圧弁３８に対し、背
圧測定用圧力センサ５０を付設する。

さらに、透析液排液系１６に設けた循環ポンプ２６の上
流側には、透析液圧力を測定する透析液圧力センサ５２
を付設する。なお、脱気チャンバ２８より電磁開閉弁５
４を介して脱気パイプ５６を導出し、この脱気パイプ５
６を透析液排液系１６に対し複式ポンプ１２の下流側に
連通接続する。

次に、このように構成した本実施例の人工透析装置の監
視機能とその動作につき説明する。

まず、透析治療に際しては、透析液給液系１４と透析液
排液系１６とが透析器１０と連通ずるよう三方電磁切換
弁２０．２２を切換操作し、複式ポンプ１２．循環ポン
プ２６および除水ポンプ３０をそれぞれ駆動する。また
、血液ポンプ４２を駆動して、透析器１０に対し患者に
の血液を供給する。しかるに、複式ポンプ１２のポンプ
部１８ａから吐出される透析液は、給液側背圧弁３４、
三方電磁切換弁２０を介して透折型ｌＯに導入され、透
析膜を介して血液との透析作用が行われる。このように
して、透析処理された透析液は、三方電磁切換弁２２、
循環ポンプ２６、複式ポンプ１２のポンプ部１８ｂおよ
び排液側背圧弁３６を介して排出される。

この場合、透析液は、透析液給液系１４の流量と透析液
排液系１６の流量は等しくなり、該透析液系は等流量回
路を構成する。そこで、除水ポンプ３０を駆動し、所定
の除水量を除水系３２を介して前記等流量回路を構成す
る透析液排液系１６から除去すれば、透析器１０の透析
膜を通して血液側から透析液側に前記除水量と同量の水
分を除去することができる。

以上は、本実施例の人工透析装置の基本的な透析動作を
示すものであって、本発明においては、前記構成からな
る人工透析装置によって、除水不良の検出並びにその原
因を判別する自己診断機能を発揮することができる。こ
の自己診断機能を発揮するためのシステムの概略は次の
通りである。なお、第２図は、前記システムの動作状態
を略示するタイムチャート並びに波形図であって、正常
な状態を示している。

ａ）初期設定 三方電磁切換弁２０．２２をバイパス管２４が連通ずる
よう切換設定し、複式ポンプ１２を駆動すると共に電磁
開閉弁５４を開放して透析液系の等流量回路動作と脱気
とを行う（第２図参照）。

ｂ）除水ポンプ３０の動作確認 前項ａ）の工程で、脱気を充分行った後、電磁開閉弁５
４を閉塞して、除水ポンプ３０を駆動する。この場合、
透析液系には透析器１０からの液の補充がないため、複
式ポンプ１２によって形成された透析液系の閉ループ内
で透析液の容積変化を起生し、これに伴い圧力変化（負
圧の増大）を生じてこの状態を透析液圧力センサ５２で
測定検出する。この場合の正常動作を判定する方法とし
ては、次の２方法がある。

■　透析液圧力が、所定の時間内に所定の圧力に達すれ
ば正常と判定する。

■　透析波圧力が、所定の時間で所定の圧力変化を生じ
れば正常と判定する。

従って、本実施例では、前記■の方法により、透析液圧
力センサ５２で検出される圧力測定値１が、除水ポンプ
３０の駆動開始時から所定の基準時間（例えば２０秒）
内に所定の負圧力（例えば−３００ｍｍＨｇ）に達する
状態を検出し、これにより除水ポンプ３０が正常に動作
していることを判定している（第２図参照）。

しかし、除水ポンプ３０の駆動開始時から基準時間内に
おいて、前記透析液圧力センサ５２で検出される圧力測
定値■が所定の負圧力に達しない場合は、除水ポンプ３
０の設定不良または故障と判定される（第３図参照）。

Ｃ）透析液系の配管漏れ状Ｙ３確認 前項ｂ）の確認を行って、等流量回路内で透析液圧力が
大気圧に対し所要の圧力差を生じた状態で、複式ポンプ
１２、循環ポンプ２６および除水ポンプ３０の駆動を停
止する。この時、電磁開閉弁５４は閉成しであるため、
透析液系は各ポンプ間において遮断状態となる。そこで
、前記各ポンプの停止時から透析液圧力センサ５２で検
出される圧力測定値Ｉの変化を測定し、この圧力測定値
■が時間の経過と共に殆んど変化しなければ正常状態と
判定される（第２図参照）。

しかし、時間の経過と共に前記圧力測定値１が大気方向
に変化すれば、配管漏れすなわち各種電磁弁の不良を判
定することができる（第４図参照）。

ｄ）背圧測定用圧力センサ４６，４８．５０の背圧確認 前項Ｃ）の確認に際し、これと同時に給液側と排液側と
除水（１すにそれぞれ設けた背圧測定用圧力センサ４６
，４８．５０の各背圧測定を行う。この場合、所定の時
間経過後に背圧測定値■が所定圧力に保持されている場
合には、正常と判定される（第２図参照）。しかし、時
間の経過と共に前記背圧測定値■が基準値（例えば０．
６　ｋｇ／ａｎり以下に変化すれば、背圧弁の不良を判
定することができる（第４図参照）。

ｃ）？Ｕ式ポンプの動作確認 以上の確認を全て終了した後、除水ポンプ３０の駆動を
（９１ヒした状態で、複式ポンプ１２および循環ポンプ
２６を駆動し、給液例の吐出量と排液側の吐出量とのバ
ランス状態を透析液圧力センサ５２により検出する。す
なわち、給液側と排液側の流量差（これは除水誤差とな
る）が生じることは、等流量回路に容積変化を生じるこ
とであって、この場合に透析液圧力が変化することにな
る。そこで、所定の時間経過における透析液圧力の変化
を透析液圧力センサ５２で測定し、この圧力測定値Ｉが
基準値（例えば１００ｍｍＨｇ）以内であれば、正常状
態と判定される（第２図参照）。しかし、所定の時間経
過と共に前記圧力測定値■が基準値を超える負圧力とな
った場合には、複式ポンプ１２の故障と判定することが
できる（第５図参照）。

なお、本実施例においては、等流量回路が透析器１０に
対し陽圧方式で構成されているため、透析液圧力が負方
向に変化する場合を示したが、等流量回路が透析器１０
に対し陽圧方式で構成した場合には、透析液圧力が正方
向に変化することになる。

また、前述した給液側と排液側の流量差（除水誤差）と
、透析液圧力の圧力変化量との関係を、直交多項式によ
り分析した結果、第６図に示す特性が得られた。第６図
において、分散比Ｆは有意水準１％で有意であり、回帰
直線ｙは、’／　＝　１．６４２　ｘ　＋　５．１８と
なり極めて有意であることが確認された。また、第６図
において、透析液圧力の変化量の基準値は、除水誤差３
０ｍ１／ｈを一つの目安とし、除水誤差３０ｍ１／ｈの
上限限界値６９とした。逆に、と限限界値６９における
警報の信頼限界は除水誤差の範囲では３０〜４７　ｍｌ
／　ｈになる。

以上、説明した自己診断機能は、透析液を透析器１０に
対しバイパスさせ、透析操作を中断して行う場合を示し
たが、例えば透析操作中であっても、各背圧測定用セン
サ４６，４８．５０により背圧を席時監視して各背圧弁
３４．３６゜３８の漏れを検出するよう構成することが
できる。

また、前記自己診断機能としての各確認事項については
、マイクロコンピュータを使用して自動的に測定値を記
憶すると共に予め設定した条件との比較演算を行い、適
正許容範囲外となった場合には適宜警報出力信号を発生
するよう構成すれば好適である。なお、前記自己診断機
能の各確認事項ｂ）〜ｅ）については、その確認工程の
順序を種々に入れ替えて実施することができることは勿
論である。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明によれば、
除水不良の主要な原因である背圧弁、各種電磁弁を含む
配管、複式ポンプ、除水ポンプ等で発生する漏れを容易
に確認することができ、しかもこの漏れが確認された位
置によって不良ないし故障？＋＆１所を直ちに突き止め
ることができる。従って、このように機能する除水制御
機構の監視システムは、透析操作前または透析操作中に
透析操作を中断した状態で除水不良の検出およびその原
因個所の追跡を配管等に改変を加えることなく簡易迅速
に実施することができ、除水制御機構の信頼性を向上し
得ると共に除水不良の事前予知が可能となり、透析治療
の安全性を高めることができるばかりでなく、メンテナ
ンス作業も容易となる環条（の利点を有する。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明は前述した実施例に限定されることなく、本発明の精
神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし得
ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る除水制御機構の監視システムを実
施する人工透析装置の一実施例を示す系統図、第２図乃
至第５図は本発明監視システムの自己診断機能により判
定されるそれぞれ動作特性を示すものであって、第２図
は全診断工程における正常状態を示す動作特性波形図、
第３図は除水ポンプの動作特性波形図、第４図は配管漏
れ状態および背圧弁の背圧特性をそれぞれ示す波形図、
第５図は複式ポンプの動作特性波形図、第６図は複式ポ
ンプによる給液側と排液側の流量差と透析液圧力の変化
量との関係を示す特性線図である。 １０、、、透析器　　　　　１２．、、複式ポンプ１４
、、、透析液給液系　　１６．、、透析液排液系１８ａ
、１８ｂ　、、−ポンプ部 ２０．２２．、、三方電磁切換弁　２４．、、バイパス
管２６、、、循環ポンプ　　　２８．、、脱気チャンバ
３０、、、除水ポンプ　　　３２．　、　、除水系３４
．３６．３Ｂ、、、背圧弁　　４０．、、背圧弁４２、
、、血液ポンプ　　　４４．、、血液系４６．４８，５
０．、、背圧測定用圧力センサ５２、、、透析液圧力セ
ンサ　５４．、、電磁開閉弁５６、、、脱気パイプ　　
　Ｋ、１．患者４ｉ零％１５ｇ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）透析器の透析液側に接続される透析液給液系と透
   析液排液系とに対し複式ポンプを接続して等流量回路を
   構成し、前記複式ポンプの吐出側にそれぞれ背圧弁を設
   けると共に透析液排液系の前記透析器と複式ポンプとの
   間に循環ポンプを設け、さらにこの循環ポンプの下流側
   から除水ポンプおよび背圧弁を備えた除水系を分岐導出
   してなる除水制御機構を備えた人工透析装置において、 透析器と近接して透析液給液系と透析液排液系にそれぞ
   れ三方電磁切換弁を設けてこれら両切換弁の間にバイパ
   ス管を接続配置し、前記等流量回路に透析液圧力センサ
   を設けると共に前記複式ポンプおよび除水ポンプの各吐
   出側に設けた背圧弁と近接してそれぞれ背圧測定用圧力
   センサを設けることを特徴とする人工透析装置における
   除水制御機構の監視システム。
2. （２）三方電磁切換弁によりバイパス管を連通接続した
   状態において、複式ポンプと循環ポンプと除水ポンプと
   をそれぞれ駆動し、所定時間内における等流量回路内の
   圧力変化を透析液圧力センサで測定し、得られた圧力測
   定値が基準値に達した際に除水ポンプや複式ポンプの作
   動並びに配管漏れ等の正常状態を判定するよう構成して
   なる請求項１記載の監視システム。
3. （３）等流量回路内で透析液圧力が大気圧に対し所要の
   圧力差を生じた状態において、複式ポンプと循環ポンプ
   と除水ポンプとを全て駆動停止し、所定時間内における
   等流量回路内の圧力変化を透析液圧力センサで測定し、
   得られた圧力測定値が大気圧方向に変化した場合に配管
   漏れ状態を判定するよう構成してなる請求項２記載の監
   視システム。
4. （４）等流量回路内で透析液圧力が大気圧に対し所要の
   圧力差を生じた状態において、複式ポンプと循環ポンプ
   と除水ポンプとを全て駆動停止し、複式ポンプと除水ポ
   ンプのそれぞれ吐出側に設けた背圧測定用圧力センサで
   圧力測定を行い、得られた圧力測定値が基準値以下とな
   った際に背圧弁の不良を判定するよう構成してなる請求
   項２または３記載の監視システム。
5. （５）三方電磁切換弁によりバイパス管を連通接続した
   状態において、複式ポンプと循環ポンプとを駆動し、所
   定時間内における等流量回路内の圧力変化を透析液圧力
   センサで測定し、得られた圧力測定値が基準値以上とな
   った際に複式ポンプの故障および除水誤差の発生を判定
   するよう構成してなる請求項１記載の監視システム。