JPH059009Y2 - - Google Patents
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- JPH059009Y2 JPH059009Y2 JP2664288U JP2664288U JPH059009Y2 JP H059009 Y2 JPH059009 Y2 JP H059009Y2 JP 2664288 U JP2664288 U JP 2664288U JP 2664288 U JP2664288 U JP 2664288U JP H059009 Y2 JPH059009 Y2 JP H059009Y2
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Description
【考案の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
この考案は所謂人口腎臓のような透析技術を用
いる装置において、限外過量を制御する機能を
備えた血液透析装置に関する。[Detailed Description of the Invention] "Industrial Application Field" This invention relates to a hemodialysis device that uses a dialysis technique, such as a so-called artificial kidney, and is equipped with a function to control extreme excess.
「従来の技術」
従来の血液透析装置を第5図を参照して説明す
る。患者の動脈より血液が血液チユーブ1に与え
られ、血液ポンプ2により吸引されチヤンバー3
を介して透析器4に供給される。この血液は透析
器内で膜を介して透析器と接触し、血液中の水分
及び老廃物が透析液側へ移動する。除水された血
液は透析器4よりチヤンバー5を経由し、血液チ
ユーブ7より患者の動脈へ戻される。"Prior Art" A conventional hemodialysis apparatus will be explained with reference to FIG. Blood is supplied from the patient's artery to a blood tube 1, and is sucked by a blood pump 2 into a chamber 3.
It is supplied to the dialyzer 4 via. This blood comes into contact with the dialyzer through a membrane within the dialyzer, and water and waste products in the blood move to the dialysate side. The water-removed blood is returned to the patient's artery from the dialyzer 4 via the chamber 5 and from the blood tube 7.
一方、透析器供給部8より与えられた透析液は
定流量弁10、入口弁11を順次経由して入口ラ
イン12より透析器4に供給される。透析器4内
の膜を通して血液より水分や老廃物を取り込んだ
透析液は透析器4より出口ライン13を通り出口
弁14、透析液ポンプ15を経由してドレンへ排
液される。入口弁11の上流側の入口ライン12
と出口弁14の下流側の出口ライン13との間は
バイパス弁16を含む流路で側路される。バイパ
ス弁16は通常閉にされている。 On the other hand, the dialysate supplied from the dialyzer supply unit 8 is supplied to the dialyzer 4 from the inlet line 12 via the constant flow valve 10 and the inlet valve 11 in this order. The dialysate that has taken in water and waste from the blood through the membrane in the dialyzer 4 is drained from the dialyzer 4 through an outlet line 13, an outlet valve 14, and a dialysate pump 15 to a drain. Inlet line 12 upstream of inlet valve 11
A bypass valve 16 is provided between the outlet line 13 and the outlet line 13 on the downstream side of the outlet valve 14 . Bypass valve 16 is normally closed.
チヤンバー5には圧力センサ23が設けられ、
血液回路側の圧力が検出され、また透析器4に近
い出口ライン13に圧力センサ25が設けられ、
透析液回路側の圧力が検出される。透析器4に近
い入口ライン12にピストンポンプ17が接続さ
れ、ピストンの移動速度を減速させるための歯車
部18がピストンポンプ17に隣接して設けられ
る。キーボード21に設定されたパルスレート
(単位時間当りのパルス数)を有する駆動パルス
がパルス発生器20よりステツピングモータ19
に印加される。ステツピングモータ19はパルス
レートに応じた回転を歯車部18へ伝える。歯車
部18はこの回転を減速すると共にピストンロツ
ド17cを移動させる。 A pressure sensor 23 is provided in the chamber 5,
The pressure on the blood circuit side is detected, and a pressure sensor 25 is provided in the outlet line 13 near the dialyzer 4,
The pressure on the dialysate circuit side is detected. A piston pump 17 is connected to the inlet line 12 close to the dialyzer 4 and a gear section 18 is provided adjacent to the piston pump 17 to reduce the speed of movement of the piston. Drive pulses having a pulse rate (number of pulses per unit time) set on the keyboard 21 are sent from the pulse generator 20 to the stepping motor 19.
is applied to The stepping motor 19 transmits rotation to the gear unit 18 according to the pulse rate. The gear portion 18 decelerates this rotation and moves the piston rod 17c.
過圧制御部24は圧力センサ23,25のデ
ータを取り込み、血液回路側圧力Pと透析回路側
圧力Qとの差圧P−Q所謂過圧(トランスメン
ブレン圧とも言いTMPと略記する場合も多い)
を演算し、予め設定された制御設定値と比較し、
その偏差をなくす様に透析液ポンプ15の供給電
圧を制御する。 The overpressure control unit 24 takes in data from the pressure sensors 23 and 25, and calculates the so-called overpressure (also called transmembrane pressure and often abbreviated as TMP) between the blood circuit side pressure P and the dialysis circuit side pressure Q. )
is calculated and compared with the preset control setting value,
The supply voltage of the dialysate pump 15 is controlled so as to eliminate this deviation.
第5図の装置の動作をモード別に説明する。 The operation of the apparatus shown in FIG. 5 will be explained by mode.
(a) 初期設定モード
ピストンポンプ17のピストン17bは初期位
置(シリンダ17aの入口ライン12側端面に接
する位置)に設定される。入口弁11及び出口弁
14は開かれバイパス弁16は閉じられる。キー
ボード21により限外過流量(透析器の膜を介
して血液より透析器側へ移動する水分の流量)を
設定する。(a) Initial setting mode The piston 17b of the piston pump 17 is set to an initial position (a position in contact with the end surface of the cylinder 17a on the inlet line 12 side). Inlet valve 11 and outlet valve 14 are opened and bypass valve 16 is closed. Using the keyboard 21, the ultra-ultraflow rate (the flow rate of water that moves from the blood to the dialyzer side through the membrane of the dialyzer) is set.
(b) 準備モード
入口弁11、出口弁14(共に開)、バイパス
弁16(閉)は前のモードのままとされ、血液ポ
ンプ2はオンとされ透析が開始される。過圧制
御部24を介して透析液ポンプ15に供給される
電圧が設定され、過圧が所定値(例えば0mm
Hg)に設定される。(b) Preparation mode The inlet valve 11, outlet valve 14 (both open), and bypass valve 16 (closed) remain in the previous mode, the blood pump 2 is turned on, and dialysis is started. The voltage supplied to the dialysate pump 15 via the overpressure control unit 24 is set, and the overpressure is set to a predetermined value (for example, 0 mm
Hg).
(c) 過圧測定モード
入口弁11、出口弁14は閉じられ、バイパス
弁16は開かれ、透析器5を中心とした透析液回
路は入口弁11、出口弁14を境にして他より独
立したものとされる。この間ピストンポンプ17
はオンとされ、それと連通された透析液回路には
負圧が与えられ、設定された限外過流量とほぼ
等しい流量で透析液が吸引される。この動作は注
射器による吸引と同様であつて、シリンダ17a
の内壁と接しつつピストン17bが移動され、透
析液を吸引する。ピストン17bと連結されたピ
ストンロツド17cはシリンダ17aの終端面の
中央より突出して歯車部18内に導出され、ロツ
ドにより形成されたねじが歯車部18のギヤと係
合しつつロツドは移動される。歯車部18のギヤ
はステツピングモータ19により駆動され、その
モータ19はパルス発生器20からのパルス(限
外過流量が設定されたキーボード21からの信
号に対応したパルスレートのパルス)により駆動
される。ピストンポンプ17で吸引中圧力センサ
23により検出された血液回路側の圧力値P及び
圧力センサ25で検出された透析液の圧力値Qが
過圧制御部24に取り込まれ、差圧P−Q、即
ち過圧が演算され制御設定値としてメモリに記
憶される。(c) Overpressure measurement mode The inlet valve 11 and outlet valve 14 are closed, the bypass valve 16 is opened, and the dialysate circuit centered on the dialyzer 5 is independent from the others with the inlet valve 11 and outlet valve 14 as boundaries. It is assumed that During this time, the piston pump 17
is turned on, negative pressure is applied to the dialysate circuit connected to it, and dialysate is sucked in at a flow rate approximately equal to the set ultra-overflow rate. This operation is similar to suction with a syringe, and the cylinder 17a
The piston 17b is moved while being in contact with the inner wall of the dialysate and sucks the dialysate. A piston rod 17c connected to the piston 17b protrudes from the center of the end face of the cylinder 17a and is guided into the gear portion 18, and the rod is moved while the thread formed by the rod engages with the gear of the gear portion 18. The gear of the gear unit 18 is driven by a stepping motor 19, and the motor 19 is driven by pulses from a pulse generator 20 (pulses at a pulse rate corresponding to the signal from the keyboard 21 where the ultra-high flow rate is set). Ru. The pressure value P on the blood circuit side detected by the pressure sensor 23 during suction by the piston pump 17 and the pressure value Q of the dialysate detected by the pressure sensor 25 are taken into the overpressure control unit 24, and the pressure difference P-Q, That is, the overpressure is calculated and stored in the memory as a control set value.
(d) 透析モード
入口弁11、出口弁14は開かれ、バイパス弁
16は閉じられ、再び透析器4内を透析液が流通
され、同時に過圧制御部24により各圧力セン
サの検出値が取り込まれ、前と同様に過圧が演
算され、この演算された過圧と先に記憶された
過圧の制御設定値とが比較され、その偏差をな
くすように透析液ポンプ15が制御される。また
キーボード21からの指令によりパルス発生器2
0より逆転信号と駆動パルスがステツピングモー
タ19に与えられ、モータ19の逆転によりピス
トン17bが低速で押し戻され、先に吸引された
透析液は透析回路へ徐々に返還される。(d) Dialysis mode The inlet valve 11 and outlet valve 14 are opened, the bypass valve 16 is closed, and the dialysate is circulated through the dialyzer 4 again. At the same time, the detection values of each pressure sensor are taken in by the overpressure control unit 24. Then, the overpressure is calculated as before, this calculated overpressure is compared with the previously stored overpressure control set value, and the dialysate pump 15 is controlled to eliminate the deviation. In addition, the pulse generator 2 is activated by commands from the keyboard 21.
0, a reversal signal and a drive pulse are applied to the stepping motor 19, and the piston 17b is pushed back at a low speed by the reversal of the motor 19, and the dialysate sucked in earlier is gradually returned to the dialysis circuit.
上述の透析モードにおいては過圧測定モード
で測定された過圧、つまり設定された限外過
流量を与える差圧を保持する様に透析液ポンプ1
5が制御され、限外過が所定時間行われる。 In the above-mentioned dialysis mode, the dialysate pump 1 is operated to maintain the overpressure measured in the overpressure measurement mode, that is, the differential pressure that provides the set ultra-overflow rate.
5 is controlled, and the ultra-excess is carried out for a predetermined period of time.
「考案が解決しようとする課題」
従来の装置では過圧測定モードにおいてピス
トンポンプ17により吸引する透析液の流量はピ
ストンポンプを構成しているシリンダの内径のバ
ラツキにより影響される。そのため過圧測定モ
ードにおける限外過流量が設定値よりずれ、
過圧の測定値に誤差を生ずる。続く透析モードに
おいてはこの測定値を制御設定値にしているた
め、限外過量(限外過流量の積分値)は設定
値からずれた値となる。"Problems to be Solved by the Invention" In the conventional device, the flow rate of dialysate sucked by the piston pump 17 in the overpressure measurement mode is affected by variations in the inner diameter of the cylinders constituting the piston pump. Therefore, the limit overflow rate in overpressure measurement mode deviates from the set value,
This will cause errors in overpressure measurements. In the subsequent dialysis mode, this measured value is used as the control setting value, so the ultra-ultraflow amount (integral value of the ultra-ultraflow amount) becomes a value that deviates from the setting value.
またステツピングモータ19に与える駆動パル
スは血液透析装置全体の制御を司るマイクロコン
ピユータシステムのシステムクロツクを分周した
近似的なパルスレートのパルスが用いられるた
め、限外過流量設定値から正確に割り出したパ
ルスレートに対する誤差が無視できない。そのた
め過圧測定モードにおける限外過流量に誤差
を生じ、上記と同様な問題が生じる。 In addition, since the driving pulses applied to the stepping motor 19 are pulses with an approximate pulse rate obtained by dividing the system clock of the microcomputer system that controls the entire hemodialysis machine, the The error in the determined pulse rate cannot be ignored. Therefore, an error occurs in the extreme overflow rate in the overpressure measurement mode, resulting in the same problem as described above.
このように従来の技術では上記のTMPの測定
誤差に対する対策がなされていなかつた。 As described above, in the conventional technology, no measures have been taken against the above-mentioned TMP measurement error.
この考案の目的は上記した従来技術の問題点を
解決し、上記誤差の要因であるピストンポンプの
シリンダの内径のバラツキ(加工誤差)とピスト
ンポンプのステツピングモータに与えるパルスレ
ートの誤差とに起因する過圧測定モードにおけ
る測定値の誤差を続く透析モードにおける制御
過圧誤差に結果させることなく、ひいては透析モ
ードでの限外過量に誤差を与えるようなことの
ない正確な血液透析装置を提供することにある。 The purpose of this invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional technology, which are caused by the above-mentioned errors caused by variations in the inner diameter of the cylinder of the piston pump (processing errors) and errors in the pulse rate given to the stepping motor of the piston pump. To provide an accurate hemodialysis device in which an error in a measured value in an overpressure measurement mode does not result in a control overpressure error in a subsequent dialysis mode, and furthermore, does not cause an error in an extreme excess amount in a dialysis mode. There is a particular thing.
「課題を解決するための手段」
この考案によれば、ピストンポンプのステツピ
ングモータに印加するパルスレートの誤差とピス
トンポンプのシリンダの内径の誤差とに起因する
吸引流量の誤差による過圧測定モードの測定値
のずれを補正するための補正係数を記憶する手段
と、上記過圧測定モードにおいて得られた測定
値を上記補正係数により補正する手段とが血液透
析装置に設けられる。``Means for Solving the Problems'' According to this invention, an overpressure measurement mode is created due to an error in the suction flow rate caused by an error in the pulse rate applied to the stepping motor of the piston pump and an error in the inner diameter of the cylinder of the piston pump. The hemodialysis apparatus is provided with a means for storing a correction coefficient for correcting a deviation in the measured value of and a means for correcting the measured value obtained in the overpressure measurement mode using the correction coefficient.
「実施例」
この考案の実施例を第1図に示す。第5図と同
一の部分には同じ符号を付して重複説明は省略す
る。この例では血液透析装置にマイクロコンピユ
ータが利用され、CPU(中央処理ユニツト)30
はROM(読みだし専用メモリ)31に格納され
たシステムプログラムを解読実行することにより
過圧の測定と制御とが行われる。"Example" An example of this invention is shown in FIG. Components that are the same as those in FIG. 5 are given the same reference numerals, and redundant explanation will be omitted. In this example, a microcomputer is used in the hemodialysis machine, with a CPU (central processing unit) of 30
Measurement and control of overpressure are performed by decoding and executing a system program stored in a ROM (read-only memory) 31.
初期設定モード、準備モードの動作は従来技術
で述べた動作と同様であるので説明は省略する。 The operations in the initial setting mode and the preparation mode are the same as those described in the prior art, so their explanation will be omitted.
(a) 過圧測定モード
CPU30は/O(入出力回路)32、ドライ
バー33を経由して入口弁11、出口弁14を
閉、バイパス弁16を開に制御する。CPU30
は設定スイツチ34に設定された限外過流量の
データを読み込み、その流量を与えるように駆動
パルスのパルスレート(単位時間当りのパルス
数)を演算し、この演算したパルスレートにほぼ
等しい近似的なパルスレートで、ドライバー35
を介してステツピングモータ19を駆動する。こ
れにより透析液の圧力は変化するが次第に安定状
態に達する。その間CPU30は圧力センサ25
のデータQ(透析液の圧力)をA/D変換器36
を介して0.1秒毎に取り込みRAM37へ記憶させ
る。また圧力センサ23のデータP(静脈回路側
の圧力)が同様にA/D変換器38を介して
RAM37に記憶され、CPU30は0.1秒毎に
TMPを演算しRAM37に記憶し、10秒間の
TMPの移動平均値とそのまわりの標準偏差を演
算する。透析液の圧力Qが安定状態に近ずくと標
準偏差は徐々に小さくなる。CPU30はこの標
準偏差が所定値以下になつたことを検出すると、
TMPは安定状態に達したと見做しその時点にお
ける移動平均値をTMPの測定値としてRAM3
7に記憶する。なお0.1秒間隔のタイミングはタ
イマ40により与えられる。(a) Overpressure measurement mode The CPU 30 controls the inlet valve 11 and the outlet valve 14 to close and the bypass valve 16 to open via the /O (input/output circuit) 32 and driver 33. CPU30
reads the ultra-overflow data set in the setting switch 34, calculates the pulse rate (number of pulses per unit time) of the drive pulse to give that flow rate, and calculates an approximate value approximately equal to the calculated pulse rate. driver 35 at a pulse rate of
The stepping motor 19 is driven via the stepper motor 19. As a result, the pressure of the dialysate changes, but gradually reaches a stable state. Meanwhile, the CPU 30 uses the pressure sensor 25
The data Q (pressure of the dialysate) is sent to the A/D converter 36.
The data is captured every 0.1 seconds and stored in the RAM 37. Further, data P (pressure on the venous circuit side) of the pressure sensor 23 is similarly transmitted via the A/D converter 38.
It is stored in RAM37, and CPU30 stores it every 0.1 seconds.
Calculate TMP, store it in RAM 37, and use it for 10 seconds.
Calculate the moving average value of TMP and the standard deviation around it. As the pressure Q of the dialysate approaches a stable state, the standard deviation gradually decreases. When the CPU 30 detects that this standard deviation has become less than a predetermined value,
It is assumed that TMP has reached a stable state, and the moving average value at that point is used as the measured value of TMP in RAM 3.
Store in 7. Note that the timing at 0.1 second intervals is given by the timer 40.
安定状態を判断する標準偏差の所定値は血液ポ
ンプの影響による脈動を考慮して例えば2mmHg
とされる。 The predetermined value of the standard deviation for determining a stable state is, for example, 2 mmHg, taking into account the pulsation caused by the influence of the blood pump.
It is said that
ピストンポンプ駆動パルスのパルスレート
設定した限外過流量と等しい流量で透析液を
ピストンポンプ17で吸引するのに必要な、ステ
ツピングモータ19に印加する駆動パルスのパル
スレートの設定方法について述べる。一例として
次の様に設定する。Pulse Rate of Piston Pump Drive Pulse A method for setting the pulse rate of the drive pulse applied to the stepping motor 19, which is necessary for the piston pump 17 to suck dialysate at a flow rate equal to the set ultra-overflow rate, will be described. As an example, set as follows.
限外過流量UFRの設定範囲:0.18〜1.50
/時、0.01/時ステツプ、(3000〜25000
ml/分、0.1667ml/分ステツプ)
パルスモータのステツプ角:1.8度/パルス
(1回転に要するパルス数N:360/1.8=200パ
ルス)
歯車部の減速比α:1/5
ピストンロツドのねじのピツチp:0.125cm
シリンダの直径:3.6cm(断面積S:10.179
cm2)
とする。 Setting range of ultra-overflow UFR: 0.18~1.50
/hour, 0.01/hour step, (3000~25000
ml/min, 0.1667ml/min step) Step angle of pulse motor: 1.8 degrees/pulse (Number of pulses required for one rotation N: 360/1.8 = 200 pulses) Reduction ratio α of gear: 1/5 Piston rod screw Pitch p: 0.125cm Cylinder diameter: 3.6cm (Cross-sectional area S: 10.179
cm2 ).
限外過流量UFR(ml/分)とピストンの移動
速度v(cm/分)との関係は、シリンダの断面積
をS(cm2)とすれば、
UFR=S×v (1)
となる。ピストンロツドのねじの回転速度n(回
転/分)は、ねじのピツチをp(cmとすると、
n=v/p (2)
となる。ステツピングモータの回転速度m(回
転/分)は歯車部の減速比をαとれば、
m=n/α (3)
となる。駆動パルスのパルスレートpr(パルス/
秒)はモータを一回転させるのに要するパルス数
をNとすれば、
pr=(m/60)×N (4)
となる。パルスレートpr(パルス/秒)と限外
過流量UFR(ml/分)との関係は(1)〜(4)式より、
pr=(N/60Sαp)×UFR
=13.10×UFR (5)
となる。UFR=3〜25ml/分を与えると
pr=39.30〜327.5パルス/秒
となる。 The relationship between the ultraviolet flow rate UFR (ml/min) and the piston moving speed v (cm/min) is as follows, if the cross-sectional area of the cylinder is S (cm 2 ), then UFR=S×v (1) . The rotational speed n (rotations/min) of the screw of the piston rod is given by n=v/p (2) when the pitch of the screw is p (cm). The rotational speed m (revolutions/min) of the stepping motor is If α is the reduction ratio of
(seconds) is pr=(m/60)×N (4) where N is the number of pulses required to rotate the motor once. From equations (1) to (4), the relationship between the pulse rate pr (pulses/second) and the ultraviolet flow rate UFR (ml/min) is as follows: pr = (N/60Sαp) x UFR = 13.10 x UFR (5) Become. If UFR = 3-25 ml/min, pr = 39.30-327.5 pulses/sec.
しかしながら実際にはこのようにして求めたパ
ルスレートprを用いるのではなく、血液透析装置
全体の制御を司るマイクロコンピユータシステム
のシステムクロツクを分周して得られた近似的な
パルスレートが用いられる。 However, in reality, instead of using the pulse rate pr determined in this way, an approximate pulse rate obtained by dividing the system clock of the microcomputer system that controls the entire hemodialysis machine is used. .
この例ではCPU30のクロツクは4.9152/2
(MHz)で、ステツピングモータ用の基準クロツ
クの周波数fcは、これを1/256に分周した9600
Hzとされる。従つて上記で求めたパルスレートpr
を得るために基準クロツク(周波数fc)を分周し
たとすれば、その分周比γは、
1/γ=fc/pr=244.27〜29.313 (6)
で与えられる。(分周比の逆数は時間定数と呼ば
れる。)このように時間定数1/γの桁数が多く、
少数点以下の数値を持つと分周が極めて複雑とな
るので少数点以下を四捨五入して
1/γ′=244〜29 (7)
と近似した時間定数或いは分周比を用いる。従つ
て実際のパルスレートpr′は、
pr′=fc/(1/γ′)=39.34〜331.0 (8)
パルス秒となる。 In this example, the clock of CPU30 is 4.9152/2
(MHz), and the frequency fc of the reference clock for the stepping motor is 9600, which is divided by 1/256.
It is assumed to be Hz. Therefore, the pulse rate pr found above
If the reference clock (frequency fc) is frequency-divided to obtain the following, the frequency division ratio γ is given by 1/γ=fc/pr=244.27 to 29.313 (6). (The reciprocal of the frequency division ratio is called the time constant.) In this way, the time constant 1/γ has many digits,
If the value is below the decimal point, frequency division becomes extremely complicated, so round off the decimal point and use a time constant or frequency division ratio approximating 1/γ'=244-29 (7). Therefore, the actual pulse rate pr' is pr'=fc/(1/γ')=39.34 to 331.0 (8) pulse seconds.
過圧の補正について
今シリンダの内径の加工誤差がないものとし
て、前記の近似的パルスレートpr′を用いて得ら
れる限外過流量UFR′は
UFR′=pr′/13.10 (5′)
となる。設定された限外過流量UFRと実際に
ピストンポンプを吸引して実現する近似的限外
過流量UFR′との関係は(5)(5′)式より、
UFR=UFR′×pr/pr′
=UFR′×β (9)
ここにβは補正係数で、
β=pr/pr′=γ/γ′ (10)
となる。上記の設定限外過流量UFR、近似的
限外過流量UFR′にそれぞれ対応する全透析時
間(5時間とする)における限外過量をUF,
UF′とすれば、それらの差は
ΔUF=UF′−UF=(UFR′−UFR)
×5×60=UFR(1/β−1)×5×60ml
(11)図に各設定限外過流量UFRに対するパルス
レートpr、近似的時間定数1/γ′=fc/pr′、限外
過量の誤差の5時間換算値ΔUF及び補正係数
βを示す。 Regarding overpressure correction Assuming that there is no machining error in the inner diameter of the cylinder, the extreme overflow rate UFR' obtained using the approximate pulse rate pr' described above is UFR' = pr'/13.10 (5') . The relationship between the set extreme overflow rate UFR and the approximate extreme overflow rate UFR' actually achieved by suctioning the piston pump is as follows from equation (5) (5'): UFR = UFR' x pr/pr' = UFR′×β (9) Here, β is the correction coefficient, and β=pr/pr′=γ/γ′ (10). UF,
UF', the difference between them is ΔUF=UF'-UF=(UFR'-UFR) ×5×60=UFR(1/β-1)×5×60ml
(11) The figure shows the pulse rate pr, the approximate time constant 1/γ'=fc/pr', the 5-hour conversion value ΔUF of the error in the ultra-high overflow rate, and the correction coefficient β for each set ultra-high overflow rate UFR.
限外過流量はほぼ過圧に比例するので、
過圧測定モードにおける過圧の測定値として
は、実際に測定されたTMP′を補正した。 Since the limit overflow is approximately proportional to the overpressure,
The actually measured TMP′ was corrected as the overpressure measurement value in the overpressure measurement mode.
TMP=βTMP′ (12)
を用いる。なんとなれば透析モードにおいてはこ
の補正した過圧が制御設定値とされ時間定数
1/γ、従つてパルスレートprを近似したための
誤差が補償されるからである。 Use TMP=βTMP′ (12). This is because in the dialysis mode, this corrected overpressure is used as the control set value, and the error due to approximation of the time constant 1/γ and therefore the pulse rate pr is compensated for.
シリンダ内径の加工誤差の影響
前述の設定条件において、実際のシリンダの内
径が3.55cmであり、−0.05cmの加工誤差があつた
とする。この場合の断面積S′は9.898cm2となり、
正確な断面積に対する割合は、
ξ=S′/S=9.898/10.179=0.9724 (13)
となる。ピストンポンプで吸引する液流量は断面
積に比例するため、実際の吸引流量、つまり限外
過流量は
UFR″=ξ×UFR (14)
となる。このUFR″の設定限外過流量UFRから
の誤差は
ΔUFR″=UFR−UFR″
=UFR(1−ξ) (15)
(実際にはさらに近似パルスレートに起因する
誤差が重畳される。)吸引流量にΔUFR″の誤差が
ある状態で測定された過圧は吸引流量に誤差が
ない理想状態での測定値よりずれている。しかし
何も対策せずに、このずれた過圧をそのまま次
の透析モードにおいて過圧の制御設定値として
用いたとすれば、過圧測定モード及び透析モー
ドの合計時間(30分であるとする)に生ずる限外
過量の誤差ΔUFは(15)式より
ΔUF=(UFR−UFR″)×30=UFR(
1−ξ)×30
=16.667×(1−0.9724)×30=13.792ml(16)
となる。従つて5時間の透析を行つたとすれば、
大略この10倍程度の大きさの誤差となるので、対
策を考えなければならない。Effect of machining error on cylinder inner diameter Under the above setting conditions, assume that the actual inner diameter of the cylinder is 3.55 cm and there is a machining error of -0.05 cm. In this case, the cross-sectional area S′ is 9.898 cm 2 ,
The ratio to the exact cross-sectional area is ξ=S′/S=9.898/10.179=0.9724 (13). Since the liquid flow rate sucked by the piston pump is proportional to the cross-sectional area, the actual suction flow rate, that is, the ultra-limit overflow rate, is UFR″=ξ×UFR (14). The error is ΔUFR″=UFR−UFR″=UFR(1−ξ) (15) (Actually, the error due to the approximate pulse rate is further superimposed.) Measured with an error of ΔUFR″ in the suction flow rate. The resulting overpressure deviates from the measured value under ideal conditions with no error in the suction flow rate.However, without taking any measures, this deviated overpressure was used as the overpressure control setting value in the next dialysis mode. Then, the error ΔUF of the ultraviolet amount occurring in the total time of overpressure measurement mode and dialysis mode (assumed to be 30 minutes) is calculated from equation (15) as follows: ΔUF = (UFR - UFR'') x 30 = UFR (
1-ξ)×30 = 16.667×(1-0.9724)×30=13.792ml(16). Therefore, if dialysis is performed for 5 hours,
The error will be approximately 10 times larger than this, so countermeasures must be considered.
(5)式より明らかなように、シリンダーの断面積
Sがξ倍された場合に、ξ=1の場合、つまり断
面積に誤差がなかつた場合と同一の吸引流量、つ
まり設定された限外過流量UFRを得るために
は、駆動パルスのパルスレートprを
pra=pr/ξ=(13.10/ξ)UFR (17)
に補正すればよいことが分る。即ち、シリンダー
の断面積Sがξ倍され、このままでは吸引流量が
ξ倍されてしまうので、パルスレートprを1/ξ
倍に下げて、遅い速度でピストンを移動させた訳
である。 As is clear from equation (5), when the cross-sectional area S of the cylinder is multiplied by ξ, the suction flow rate is the same as when ξ=1, that is, when there is no error in the cross-sectional area, that is, the set limit It can be seen that in order to obtain the overflow UFR, the pulse rate pr of the drive pulse should be corrected to pra=pr/ξ=(13.10/ξ)UFR (17). In other words, the cross-sectional area S of the cylinder is multiplied by ξ, and if this continues, the suction flow rate will be multiplied by ξ, so the pulse rate pr should be reduced by 1/ξ.
In other words, the piston was moved at a slower speed by lowering it twice as much.
上記の補正したパルスレートpraを用いた場合
の基準クロツクの分周比をγaとすれば、時間定
数は
1/γa=fc/pra (6′)
時間定数1/γaの小数点以下を四捨五入して得
た近似的時間定数を1/γa′とすれば、この近似
的時間定数を用いた場合の近似的パルスレート
pra′は
pra′=fc/(1/γa′) (8′)
そのときの近似的吸引流量をUFRa′とすれば
(17)式より
pra′=(13.10/ξ)UFRa′ (17′)
となる。(8′),(17′)より近似的パルスレート
pra′を用いたための補正係数βaは
βa=UFR/UFRa′=pra/pra′ (9′)
(6′),(8′)より
βa=pra/pra′=γa/γa′ (10′)
過圧測定モードにおける過圧の測定値として
は、実際に測定された過圧TMPa′をβaで補正
して、
TMPa=βaTMPa′ (12′)
を用いる。なお各文字に付した添字aはピストン
の内径の誤差の影響が補正されていることを意味
している。 If the frequency division ratio of the reference clock when using the corrected pulse rate pra above is γa, the time constant is 1/γa = fc/pra (6') Rounding off the decimal point of the time constant 1/γa. If the obtained approximate time constant is 1/γa′, then the approximate pulse rate when using this approximate time constant is
pra′ is pra′=fc/(1/γa′) (8′) If the approximate suction flow rate at that time is UFRa′, then from equation (17), pra′=(13.10/ξ)UFRa′ (17′) becomes. Approximate pulse rate from (8′), (17′)
The correction coefficient βa for using pra′ is βa=UFR/UFRa′=pra/pra′ (9′) From (6′) and (8′), βa=pra/pra′=γa/γa′ (10′) As the overpressure measurement value in the overpressure measurement mode, the actually measured overpressure TMPa′ is corrected by βa, and TMPa=βaTMPa′ (12′) is used. Note that the subscript a attached to each letter means that the influence of errors in the inner diameter of the piston has been corrected.
第3図にξ=S′/S=0.9724の場合における設
定限外過流量UFR=0.18〜1.50/時(0.01
ステツプ)に対するパルスレートpra、近似的時
間定数1/γa′、補正係数βaの一部を示した。全
透析時間(5時間とする)における近似的限外
過量UFa′と近似誤差のない限外過量UFとの差
ΔUFaは
ΔUFa=UFa′−UF
=(UFRa′−UFR)×5×60
=UFR(1/βa−1)×5×60 (11′)
となる。第3図にはΔUFaも示してある。 Figure 3 shows the setting limit overflow rate UFR = 0.18 to 1.50/hour (0.01
A part of the pulse rate pra, approximate time constant 1/γa', and correction coefficient βa for the step) is shown. The difference ΔUFa between the approximate extreme excess UFa' and the extreme excess UF without approximation error in the total dialysis time (5 hours) is: ΔUFa = UFa' - UF = (UFRa' - UFR) x 5 x 60 = UFR (1/βa-1)×5×60 (11′). ΔUFa is also shown in FIG.
ピストンポンプのシリンダ17aについては、
予めその内径を精密に測定し、前記関係式から実
際にステツピングモータ19に与えるパルスレー
トpra′及びその場合の補正係数βaを求めておき、
ROM31内に限外過流量0.18〜1.50/時
(0.01/時ステツプ)に対応した近似的時間定
数1/γa′及び補正係数βaを格納しておき、適宜
読みだして補正処理が行われる。 Regarding the cylinder 17a of the piston pump,
Precisely measure its inner diameter in advance, and calculate the pulse rate pra' actually applied to the stepping motor 19 and the correction coefficient βa in that case from the above relational expression.
Approximate time constant 1/γa' and correction coefficient βa corresponding to the ultra-limit overflow rate of 0.18 to 1.50/hour (0.01/hour step) are stored in the ROM 31, and are read out as appropriate for correction processing.
第4図にこの補正処理に関するプログラムのフ
ローチヤートを示す。この処理は0.1秒毎の割り
込みルーチンにて行われる。この割り込みルーチ
ンにおいては機器の制御など他の処理も同時に行
われるが、本処理に関係する部分のみを示す。 FIG. 4 shows a flowchart of a program related to this correction process. This process is performed in an interrupt routine every 0.1 seconds. In this interrupt routine, other processes such as device control are also performed at the same time, but only the parts related to this process are shown.
ステツプ1でCPU30はI/O32を介して
設定スイツチ34で設定された限外過流量設定
値UFRを読み込み、RAM37に格納する。ステ
ツプ2でCPU30はこの設定値のテーブル(0.18
〜1.1.50/時の値が0.01/時ステツプで書き
込まれている)に対応した、ステツピングモータ
19に与える実際のパルスレートpra′を決定する
時間定数1/γa′のテーブル(例えば第3図の238
〜29までの値が書き込まれている。)における該
当値をピツクアツプしてRAM37に書込む。例
えば設定限外過流量UFRが0.60/時の場合
には、対応する時間定数1/γa′=71が書き込ま
れる。CPU30はステツプ3でこの時間定数で
システムクロツクを分周したパルス(パルスレー
トpra′=fc/(1/γa′)を/O32、ドライ
バ35を介してステツピングモータ19に与え
る。ステツプ4でCPU30は透析液圧Qが安定
かどうかを判断し、安定であれば、その時の
TMPの移動平均値TMP1をRAM37に格納する
(ステツプ5)。ステツプ6でステツプ1でRAM
に書込まれた限外過流量設定値のテーブルに対
応してROM内の補正係数βaのテーブルから該当
補正係数をピツクアツプし(先の例では該当する
補正係数は0.99628となる。)ステツプ7でこの補
正係数と先のTMP1とを乗算し、次の透析モード
で制御する補正TMPを求め、RAM37に格納
する。 In step 1, the CPU 30 reads the ultra-high overflow setting value UFR set by the setting switch 34 via the I/O 32 and stores it in the RAM 37. In step 2, the CPU 30 uses this setting value table (0.18
~1.1.50/hour is written in steps of 0.01/hour), the time constant 1/γa' table (for example, the third Figure 238
Values up to ~29 are written. ) is picked up and written to the RAM 37. For example, if the set limit overflow rate UFR is 0.60/hour, the corresponding time constant 1/γa'=71 is written. In step 3, the CPU 30 applies a pulse (pulse rate pra'=fc/(1/γa') obtained by dividing the system clock by this time constant to the stepping motor 19 via the /O 32 and the driver 35. In step 4, The CPU 30 judges whether the dialysate pressure Q is stable or not, and if it is stable, the current
The moving average value TMP1 of TMP is stored in the RAM 37 (step 5). RAM in step 6 and step 1
In step 7, the corresponding correction coefficient is picked up from the table of correction coefficients βa in the ROM corresponding to the table of the extreme overflow setting value written in the table (in the previous example, the corresponding correction coefficient is 0.99628). This correction coefficient is multiplied by the previous TMP 1 to obtain a correction TMP to be controlled in the next dialysis mode, and is stored in the RAM 37.
以上の説明から明らかなように、ROM31は
ピストンポンプのステツピングモータに印加する
パルスレートの誤差とピストンポンプのシリンダ
の内径の誤差に起因する吸引量による過圧の測
定値のずれに対する補正係数を記憶する手段を構
成し、CPU30,ROM31,RAM37は同補
正を過圧測定モードで得られた過圧に対して
行う手段を構成するものである。 As is clear from the above explanation, the ROM 31 provides a correction coefficient for the deviation in the measured value of overpressure due to the suction amount caused by the error in the pulse rate applied to the stepping motor of the piston pump and the error in the inner diameter of the cylinder of the piston pump. The CPU 30, ROM 31, and RAM 37 constitute means for performing the same correction on the overpressure obtained in the overpressure measurement mode.
(b) 透析モード
過圧測定モードでTMPが測定され、その測
定値が制御設定値として設定されると、CPU3
0は入口弁11、出口弁14を開、バスパス弁1
6を閉に制御する。またCPU30はRAM37に
記憶された制御設定値(前の過測定モードで得
られたTMPに補正係数を施した値)と0.1秒毎に
取り込んだ血液回路側圧力P及び透析液の圧力Q
から算出したTMPの移動平均値TMP1とを比較
し、その偏差をなくす様にドライバー41を介し
て透析液ポンプ15を制御する。(b) Dialysis mode When TMP is measured in overpressure measurement mode and the measured value is set as the control setting value, CPU3
0 opens the inlet valve 11 and outlet valve 14, and the bus pass valve 1
6 is controlled to close. In addition, the CPU 30 uses the control setting value stored in the RAM 37 (a value obtained by applying a correction coefficient to the TMP obtained in the previous overmeasurement mode), the blood circuit side pressure P and the dialysate pressure Q taken in every 0.1 seconds.
The dialysate pump 15 is controlled via the driver 41 so as to eliminate the deviation by comparing the moving average value TMP 1 of TMP calculated from .
透析モードは通常は過圧測定モードが開始さ
れてから30分経過すると自動的に終了し、再び
過圧測定モードに戻つて測定と透析とが繰り返し
行われる。 The dialysis mode normally ends automatically 30 minutes after the start of the overpressure measurement mode, returns to the overpressure measurement mode, and repeats measurement and dialysis.
「考案の効果」
この考案によれば過圧測定モードにおいて得
られる測定TMPの誤差の原因のうちの最大要因
であるピストンポンプのステツピングモータに印
加するパルスレートの誤差及びピストンポンプの
シリンダ内径の加工誤差に起因するTMP測定値
の誤差を正確に補正することができ、限外過量
の誤差が従来より極めて小さな血液透析装置が得
られる。"Effects of the Invention" According to this invention, it is possible to accurately correct errors in TMP measurements caused by errors in the pulse rate applied to the stepping motor of the piston pump and errors in the machining of the inner diameter of the piston pump cylinder, which are the largest causes of errors in the measured TMP obtained in the overpressure measurement mode, and it is possible to obtain a hemodialysis device with an extremely small error in the extreme overpressure compared to conventional devices.
第1図はこの考案による血液透析装置の1実施
例を示すブロツク系統図、第2図は、ピストンポ
ンプのシリンダー内径に誤差がない場合の各設定
限外過流量UFRに対するパルスレートpr近似
的時間定数1/γ′、近似的時間定数1/γ′を用い
たための限外過量の誤差の5時間換算値ΔUF
及び補正係数βの対応を示す図、第3図はシリン
ダー内径の加工誤差がある場合における各設定限
外過流量UFRに対するパルスレートpra、近似
的時間定数1/γa′、近似的時間定数1/γa′を用
いたための限外過量の誤差の5時間換算値
ΔUFa及び補正係数βaの対応を示す図、第4図は
第1図の装置の過圧測定モードにおける割り込
み処理ルーチンにおける補正処理を中心とした動
作フローチヤート、第5図は従来の血液透析装置
のブロツク系統図である。
Fig. 1 is a block system diagram showing one embodiment of the hemodialysis device according to this invention, and Fig. 2 shows the pulse rate pr approximate time for each set ultra-overflow rate UFR when there is no error in the cylinder inner diameter of the piston pump. 5-hour conversion value ΔUF of the error of the limit excess amount due to the use of constant 1/γ' and approximate time constant 1/γ'
Figure 3 shows the correspondence between the correction coefficient β and the pulse rate pra, approximate time constant 1/γa′, approximate time constant 1/ A diagram showing the correspondence between the 5-hour conversion value ΔUFa of the error of the limit excess amount due to the use of γa' and the correction coefficient βa. Figure 4 mainly shows the correction process in the interrupt processing routine in the overpressure measurement mode of the device in Figure 1. FIG. 5 is a block system diagram of a conventional hemodialysis apparatus.
Claims (1)
器からの透析液の排出とを共に停止させ、ピスト
ンポンプにより予め設定された限外過流量で上
記透析液を吸引し、その時の過圧(トランスメ
ンブレン圧)を測定する過圧測定モードを設け
ると共に、透析器への透析液の供給と透析器から
の透析液の排出とを再開させ、その再開後の過
圧を上記過圧測定モードで得られた測定値に等
しくなる様に透析液の圧力もしくは血液回路側圧
力を制御して透析を行う透析モードを設けた血液
透析装置において、 上記ピストンポンプのステツピングモータに印
加するパルスレートの誤差と上記ピストンポンプ
のシリンダの内径の誤差とに起因する吸引流量の
誤差による上記過圧の測定値のずれを補正する
ための補正係数を記憶する手段と、 上記過圧の測定値を上記補正係数により補正
する手段とを具備することを特徴とする血液透析
装置。[Scope of Claim for Utility Model Registration] During dialysis, both the supply of dialyzer to the dialyzer and the discharge of dialysate from the dialyzer are stopped for a short time, and the above-mentioned dialysis is performed at a preset ultra-overflow rate using a piston pump. An overpressure measurement mode is provided in which the fluid is sucked and the overpressure (transmembrane pressure) at that time is measured, and the supply of dialysate to the dialyzer and the discharge of dialysate from the dialyzer are restarted, and after restarting. In a hemodialysis machine equipped with a dialysis mode in which dialysis is performed by controlling the dialysate pressure or the blood circuit side pressure so that the overpressure of the piston pump becomes equal to the measured value obtained in the overpressure measurement mode, means for storing a correction coefficient for correcting a deviation in the measured value of the overpressure due to an error in the suction flow rate caused by an error in the pulse rate applied to the stepping motor and an error in the inner diameter of the cylinder of the piston pump; A hemodialysis apparatus comprising means for correcting the measured value of the overpressure using the correction coefficient.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2664288U JPH059009Y2 (en) | 1988-02-29 | 1988-02-29 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2664288U JPH059009Y2 (en) | 1988-02-29 | 1988-02-29 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63148342U JPS63148342U (en) | 1988-09-29 |
JPH059009Y2 true JPH059009Y2 (en) | 1993-03-05 |
Family
ID=30827915
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2664288U Expired - Lifetime JPH059009Y2 (en) | 1988-02-29 | 1988-02-29 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH059009Y2 (en) |
-
1988
- 1988-02-29 JP JP2664288U patent/JPH059009Y2/ja not_active Expired - Lifetime
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