JPH06504708A - 血液透析伝導度サーボ比例配合システム - Google Patents

血液透析伝導度サーボ比例配合システム

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JPH06504708A JP5509427A JP50942793A JPH06504708A JP H06504708 A JPH06504708 A JP H06504708A JP 5509427 A JP5509427 A JP 5509427A JP 50942793 A JP50942793 A JP 50942793A JP H06504708 A JPH06504708 A JP H06504708A
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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】 血液透析伝導度サーボ比例配合システム艮五立国 本発明は、一般には血液透析の透析液濃縮液制御に関し、そしてさらに詳しくは 血液透析機械のための改良された伝導度基礎サーボ比例配合システムに関する。
!ll血 止液透析機械は腎不全を有する人々によって使用される。この機械は健康設備ま たは患者の自宅において用いることができる。この機械は血液チューブの生体外 回路を通って患者を薄い半透膜によって分離された一対のチャンバーを有する透 析器へ接続する。患者の血液は前記チャンバーの一方を通って循環される。血液 透析機械は第2のチャンバーを通って透析液の流れを維持する。過剰の水分は膜 を通る限外濾過によって血液から除去され、そして透析液によってドレーンへ運 び出される。
典型的な透析機械は透析器へ接続される一対のホースを備え、そして゛入って来 る水源、水を所要温度へもたらすための熱交換器およびヒーター、あらかじめ決 められた濃度で水へ導入される透析液濃縮液の源、そして必要なポンプ、圧力レ ギュレーター、デエアレーター、流れコントローラーおよびレギュレーターを含 んでいる。アセテート透析システムにおいては、1種だけの濃縮液が利用される が、もっと普通のビカーボネート透析システムにおいては、2種の濃縮液すなわ ち酸性化およびビカーボネートが使用される。
ビカーボネート透析は、2種の濃縮液および水を逐次単一の透析液へ比例配合す ることによって得られる。最初の混合物は水と酸性化濃縮液で構成される。例え ば、36.83倍濃縮液ベースでビカーボネート透析を実施する時、酸性化濃縮 液は異なる量の塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化カリ ウム、酢酸およびデキストロースを含有する。名目上の容積比例配合比は、水3 4に対し酸性化濃縮液1部である。第2の混合物は水/酸性化配合物とビカーボ ネート濃縮液とで構成される。ビカーボネート濃縮液は異なる量の塩化ナトリウ ムおよび重炭酸ナトリウムを含有する。名目的容積比例配合は水/酸性化配合物 19.13部に対しビカーボネート濃縮液1部である。
ビカーボネートおよび酸性化濃縮液は、個々の患者に合わせて透析液を調合する ことを許容するように多数の異なる濃度で提供されている。濃縮液は、名目上の 比例配合比に基づく化学品の最終濃度によって指定される。ある場合には最終ナ トリウムおよび/またはビカーボネート濃度が名目値と異なることが望まれる。
これを得るためには、容積混合比が名目値から変えられる。
アセテート透析は濃縮液1種と水を単一溶液に比例配合することによって得られ る。名目的比例配合比はアセテート濃縮液1部に対し水34部である。アセテー ト濃縮液は異なる量の塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩 化カリウム、酢酸ナトリウムおよびデキストロースを含有する。
アセテート濃縮液も、個々の患者に合わせて透析液を調合することを許容するよ うに多数の異なる濃度で提供されている。この濃縮液は、名目上の比例配合比に 基づくその化学品の最終濃度によって指定される。ある場合には最終ナトリウム 濃度が名目値と異なることが望まれる。これを得るためのには、容積混合比が名 目値から変えられる。
濃縮液を正確な容積に混合することは困難である。このことは、名目的濃度と異 なる最終濃度が含まれる透析の場合に必要なように、混合比が変動する時はもっ と困難である。古典的な比例積分制御システムに基づくフィードバック制御を利 用するサーボ比例配合システムがこの所望の濃度を得るために開発された。
しかしながら先行システムは、名目的伝導度値に基づいていた。
これらの名目的伝導度値は濃度ラベルから得ており、これら濃度値は本発明者ら によりプラスマイナス5%も多く変動することが発見された。もし名目的ナトリ ウムまたはビカーボネート濃度を変更すべきであれば、先行技術システムは再び 名目的もしくは推定値に依存し、得られる実際の最終濃度に誤差を発生し得る。
本主囲夏M丞 本発明は、血液透析機械のための改良された伝導度基礎サーボ比例配合システム に向けられる。このサーボ比例配合システムは、使用している濃縮液の個々の化 学的成分の実際の伝導度貢献を計算し、伝導度セットポイントを決定する。もし 酸性化およびビカーボネート作業が実施されているならば、その時このサーボ比 例配合システムはサーボ比例配合システムの中間および最終段階の両方において 伝導度セットポイントを計算する。もしアセテートだけが実施されているならば 、その時アセテートの個々の化学的成分だけが計算される。もしNaおよび/ま たはビカーボネート濃度を変更すべきであれば、その時変更したNaおよび/ま たはビカーボネート濃度について伝導度が計算される。
本発明のこれらおよび他の特色および利益は、以下の本発明の好ましい例示具体 例の説明を読む時、および添付図面を参照する時容易に明確になるであろう。
皿皿立国垂菓反皿 今や本発明の好ましい具体例が添付図面を参照して例示として記載されるであろ う。
図1は、本発明のサーボ比例配合システムの一具体例の概略データフローチャー トである。
図2は、図1のサーボ比例配合システムの一具体例の概略的装置図である。
本発明はいくつかの好ましい具体例および操作に関して記載および開示されるが 、本発明をそれら特定具体例へ限定することを意図しない。むしろすべてのその ような代替具体例および修飾は本発明の精神および範囲内に属するとしてカバー することを意図する。本光肌q尖履履様 図1を参照すると、本発明のフローチャートが参照番号10によって総体的に指 定されている。ブロック12によって指示されている名目的−a槽液成分が最初 にモニター14およびコントローラー16へ入力される。ブロック18によって 指示される所望Naもモニター14およびコントローラー16へ入力される。酸 性化/ビカーボネート作業と仮定し、最後の成分であるブロック20によって指 示される所望のビカーボネートもモニター14およびコントローラー16へ入力 される。
実際の個々の化学成分伝導度貢献度が計算され、そしてセットポイント伝導度が モニター14およびコントローラー16の両方によって計算される。それらの独 立の計算がセットポイント比較ブロック22において比較され、もしそれらが同 じでなければエラーが発生される。これはサーボ比例配合システム10へ安静策 を提供するコントローラー16はさらに適正な比例配合比を提供するための適正 なポンプ速度を決定する。コントローラー16は酸性化ポンプ24を伝導度サー ボ制御ループ26によって制御されるポンプ速度で駆動する。ステンパモータへ の入力パルスのようなポンプ駆動は、計算した伝導度セットポイントと比較した 感知した伝導度の比較に従って調節される。モニター14は28において酸性化 透析液の伝導度をモニターし、そしてもし伝導度が伝導度セットポイントのセッ ト範囲でなければ警告する。これは中間または酸性化伝導度段階における制御お よびモニタリングを提供する。
サーボ比例配合システム10はまた、ビカーボネートポンプ速度30を伝導度サ ーボ制御ループ32で制御することによって酸性化およびビカーボネートの最終 計算伝導度を制御し、そしてモニターする。コントローラー16は再び伝導度を 惑知し、そして所望の最終セットポイント伝導度を得るようにポンプ30を駆動 する。酸性化およびビカーボネートの最終透析液出力は再びブロック34および モニター14によってモニターされる。
本発明の透析液作業を実施するためのサーボ比例配合システム装置の一具体例が 図2において参照番号40により指定されている。
酸性化濃縮液およびビカーボネート濃縮液の成分が複数のセレクトスイッチを介 してまたは任意の他の所望の態様においてシステム40へ入力される。このデー タは濃縮液製造者のラベルから得られる0例示目的のため、作業の各ステップは 実際のビカーボネートの後に続く。
重炭酸Na 65.95059g/I!。
NaC123,52794g/f N a 140 m e q / I CI 108.5meq/jI Ca 3.5meq/j! M a 1 m e q / I K 3 m e q / 1 アセテート 4 m e q / 1 ビカーボネート 35 m e q / 1デキストロース 200 m g  / d 1これらの濃縮液成分は最終名目的希釈濃度で表わされ、そのため濃縮 液成分の実際濃度へ換算されなければならない。
ビカーボネート濃縮液 ビカーボネート 785.07meq/ff1CI 402.6meq/ff Na 11B7.67meq/j2 酸性化濃縮液 Na 29B3.23me(1/f CI 3259.455meq/jI Ca ’ 128.905meq/j!Mg 36.83meq/I K 110.49meq/l 酢酸 147. 32me q/1 デキストロース 7366mg/df 次にオペレーターによって規定された所望の最終Naおよび所望の最終ビカーボ ネートがシステム40へ入力される。当初得られた最終ビカーボネートは酢酸と の化学反応のため減るであろう。
補償Na 10meq/f ビカーボネート 25 m e q / 1酸性濃縮液の混合比およびビカーボ ネート濃縮液の混合比が、オペレーターが規定した所望の最終ナトリウムおよび 最終ビカーボネートを得るように計算される。混合比は濃縮液一部に対して加え られる入って来る溶液の部数である。
水および酸性化 26.48232 水/酸性およびビカーボネート 25.0343この混合比、比例ポンプストロ ーク容積および透析液流量に基づいて、名目的比例ポンプ速度がシステム40に よって計算される。
混合比および濃縮液成分濃度を使用して、各成分の実際の濃度が中間溶液につい て計算される。
Na 108.5509meq/f CI 118.6019meq/jI Ca 4.690471meq/f! Mg 1.340135meq/ff1K 4.020O204O135/j! アセテート 5.360538meq/ffiデキス)0−ス 26B、026 90mg/dffi各成分の実際の濃度は最終溶液についても計算される。
Na 150meq/l CI 129.5103meq/42 Ca 4.510309me(1/j2Mg 1.28866meq/ff1 K 3.865979meq/n アセテート 5.154639meq/I!。
ビカーボネート 25meq/I!。
デキス)ロース 257.732mg/df各イオン性濃縮液成分の伝導度貢献 度は、実際の濃度と、そして総イオン濃度について補正した当量伝導度を用いて 計算される。
中 間 CI 12487.42mm5/cm Ca 34.00888mmS/cm Mg 2.531359mm5/cm K 88.32753mm5/cm アセテート 64.59765mm5/cm最 終 CI 12936.09mm5/cm Ca 37.62258mm5/cm Mg 2.466231mm5/cm K 85.4439mm5/cm アセテート 438.3863mm5/cmビカーボネー) 2282.283 mm5/cm個々の伝導度貢献度は次に合算され、中間伝導度セットポイント1 2.65888mS/cmおよび最終伝導度セットポイント15.78249m 5/cmを与える。この伝導度セットポイントは次に存在するデキストロースの 量に基づいて修正され、中間伝導度セットポイント12.57018および最終 伝導度セ・ノドポイント15.74535m5/cmを与える。
作動において、コントローラー16はW/Aポンプ44を駆動し、酸性化濃縮液 をそのfi46からW/A混合槽48中へ計量する。
酸性化濃縮液はやはり槽48へ入力される水と比例配合される。透析液は次に、 コントローラー16へ中間透析液伝導度および温度の読みを提供するW/A制御 セル50を経由してコントローラー16によって感知される。伝導度は典型的に は25°Cへ標準化されるから温度が重要である。システム40は約34ないし 39℃の範囲内で作動するように設定され、そして温度のt ’c変化は透析液 伝導度の約1. 5%変化に等しいから、読みは温度補償されなければならない 。
セル50、ポンプ44およびコントローラー16は第1のサーボループを形成し 、そしてコントローラー16は正確な中間透析液伝導度が得られるようにポンプ 速度を調節する。この透析液伝導度はセル52を経由してモニター14によって もモニターされる。モニター14はまた、測定された伝導度を計算した伝導度セ ットポイント近くの伝導度範囲と比較する。もし伝導度が範囲外であれば、シス テム40は警告するであろう。この範囲は例えばセットポイントのプラスマイナ ス5%であることができる。
コントローラー16はまた、ビカーボネート濃縮液をその源56からA/B混合 槽48へ計量する第2のアセテート/ビカーボネートポンプ54を制御する。ビ カーボネートは槽48からの透析液とてコントローラー16によって感知される 。コントローラー16はポンプ54およびセル60と共に、所望の最終透析液伝 導度を得るための第2のサーボ制御ループを形成する。
最終透析液はモニターセル62を経由してモニター14によってモニターされ、 もし最終透析液伝導度が範囲外であれば再び警報を提供する。
モニター14およびコントローラー16は流れトランスジューサー64および限 外濾過コントローラーから最終透析液流量を提供され、後者は流量信号をモニタ ーI4およびコントローラー1Gへ提供する。ポンプ44および54の速度は各 流量について独特であり、そして比例配合比に依存するから、透析液流量が非常 に重要である。
伝導度計算はモニター14およびコントローラー16によって独立になされる。
ポンプ44および54は相互に独立して駆動される。ポンプ44および54の独 立の計算および駆動はシステム40へ付加された安全限界を提供し、そしてシス テム40の第1および第2の段階と考えることができる。
ポンプ44および54は、好ましくはここに参照として取入れた「比例配合装置 」と題する1991年4月15日出願の米国特許比11に07/685,584 に開示されているタイプのポンプである。システム40は、やはりここに参照と して取入れた同時出願の「自動化血液透析化学処理システム」と題する書類番号 DI−4198に記載されているように、化学的に処理されることができる。
国@論査報宍 国際調査報告

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.個々の濃縮液成分の実際の濃度を決定し、濃縮液成分および水によって形成 される透析液の実際の伝導度を決定し、 前記濃縮液成分と前記水を前記透析液を形成するように混合し、前記透析液の伝 導度を感知し、感知した伝導度を前記決定した実際の伝導度と比較し、 前記濃縮液成分と前記水の割合を前記比較に従って前記決定した透析液伝導度を 得るように制御する ことを特徴とする血液透析機械において透析液を混合する方法。
  2. 2.前記決定した実際の伝導度付近に許容された伝導度範囲を規定し、前記透析 液伝導度を別個にモニターし、そしてもし前記モニターした伝導度が前記範囲外 であれば警告することをさらに特徴とする請求項1の方法。
  3. 3.前記透析液の温度を感知し、そして前記感知された伝導度を前記感知された 温度について補償することをさらに特徴とする請求項1の方法。
  4. 4.ビカーボネート透析作業を実施し、そして実際の中間伝導度および最終伝導 度を決定することをさらに特徴とする請求項1の方法。
  5. 5.前記透析液の中間伝導度を感知し、前記中間感知伝導度を前記決定した中間 実際伝導度と比較し、そして前記濃縮液成分と水の第1段階における割合を前記 比較に従って前記所望の決定した中間透析液伝導度を得るように制御することを さらに特徴とする請求項4の方法。
  6. 6.前記透析液の最終伝導度を感知し、前記最終感知伝導度を前記決定した最終 実際伝導度と比較し、そして前記濃縮液成分の第2の階段における割合を前記比 較に、従って前記所望の規定した最終透析液伝導度を得るように制御することを さらに特徴とする請求項5の方法。
  7. 7.前記決定した最終実際伝導度付近に許容される伝導度範囲を規定し、前記透 析液伝導度を別個にモニターし、そして前記モニターした伝導度が前記範囲外で あれば警告することをさらに特徴とする請求項6の方法。
  8. 8.前記第2段階において前記透析液の温度を感知し、そして前記感知した伝導 度を前記感知した最終最終温度について補償することをさらに特徴とする請求項 6の方法。
  9. 9.前記第1段階において前記透析液の温度を感知し、そして前記感知した中間 伝導度を前記感知した温度について補償することをさらに特徴とする請求項5の 方法。
  10. 10.前記決定した中間実際伝導度付近に許容される伝導度範囲を規定し、前記 透析液伝導度を別個にモニターし、そしてもし前記モニターした伝導度が前記範 囲外であれば警告することをさらに特徴とする請求項5の方法。
  11. 11.個々の濃縮液成分の実際の濃度を決定し、濃縮液成分と水によって形成さ れる透析液の実際の伝導度を決定し、前記濃縮液成分前記水を前記透析液を形成 するように混合し、ビカーボネート透析作業を実施し、そして実際の透析液中間 伝導度および最終伝導度を決定することを含む、前記透析液の伝導度を感知しそ して前記感知した伝導度を前記決定した実際の伝導度と比較し、 前記透析液の中間伝導度を感知し、前記中間感知伝導度を前記決定した中間実際 伝導度と比較し、そして前記濃縮液成分と水の第1段階における割合を前記比較 に従って前記所望の決定した中間透析液伝導度を得るように制御することを含み 、そして前記透析液の最終伝導度を感知し、前記最終感知伝導度を前記決定した 最終実際伝導度と比較し、そして前記濃縮液成分の第2段階における割合を前記 比較に従って前記所望の決定した最終透析液伝導度を得るように制御することを 含む、前記濃縮液成分と前記水の割合を前記比較に従って前記決定した透析液伝 導度を得るように制御する ことを特徴とする血液透析機械において透析液を混合する方法。
  12. 12.前決定した中間実際伝導度付近に許容される伝導度範囲を規定し、前記透 析液伝導度をモニターし、そしてもし前記モニターした中間伝導度が前記範囲外 であれば警告し、そして、前記決定した最終実際伝導度付近に許容される伝導度 範囲を規定し、前記透析液伝導度をモニターし、そしてもし前記モニターした最 終伝導度が前記範囲外であれば警告することをさらに特徴とする請求項11の方 法。
  13. 13.前記第1段階において透析液の温度を感知し、そして前記感知した中間伝 導度を前記感知した温度について補償し、前記第2段階において前記透析液の温 度を感知し、そして前記感知した最終伝導度を前記感知した温度について補償す ることをさらに特徴とする請求項11の方法。
  14. 14.個々の濃縮液成分の実際の濃度を決定するための手段、濃縮成分と水によ って形成される透析液の実際の伝導度を決定するための手段、 前記濃縮液成分と水を前記透析液を形成するように混合するための手段、 前記透析液の伝導度を感知し、そして前記感知した伝導度を前記決定した実際の 伝導度と比較するための手段、前記濃縮液成分と前記水の割合を前記比較に従っ て前記決定した透析液伝導度を得るように制御するための手段を備えていること を特徴とする血液透析機械において透析液を混合するための装置。
  15. 15.前記決定した実際の伝導度付近に許容される伝導度範囲を決定するための 手段、前記透析液伝導度を別個にモニターするための手段、およびもし前記モニ ターした伝導度が前記範囲外であれば警告するための手段をさらに備えているこ とを特徴とする請求項14の装置。
  16. 16.前記透析液の温度を感知するための手段、および前記感知した伝導度を前 記感知した温度について補償するための手段をさらに備えていることを特徴とす る請求項14の装置。
  17. 17.ビカーボネート透析を実施するための手段、そして実際の透析液中間伝導 度および最終伝導度を決定するための手段をさらに備えていることを特徴とする 請求項14の装置。
  18. 18.前記透析液の中間伝導度を感知するための手段、前記中間感知伝導度を前 記決定した中間実際伝導度と比較するための手段、および前記濃縮液成分と水の 第1段階における割合を前記比較に従って前記所望の決定した中間透析液伝導度 を得るように制御するための手段をさらに備えていることを特徴とする請求項1 7の装置。
  19. 19.前記透析液の最終伝導度を感知するための手段、前記最終感知伝導度を前 記決定した最終実際伝導度と比較するための手段、および前記濃縮液成分の第2 の段階における割合を前記比較に従って前記所望の決定した最終伝導度を得るよ うに制御するための手段をさらに備えていることを特徴とする請求項18の装置 。
  20. 20.前記決定した最終実際伝導度付近に許容される伝導度範囲を規定するため の手段、前記透析液伝導度を別個にモニターするための手段、およびもしモニタ ーした伝導度が前記範囲外であれば警告するための手段をさらに備えていること を特徴とする請求項19の装置。
  21. 21.前記第2の段階における前記透析液の温度を感知するための手段、および 前記感知した伝導度を前記感知した温度について補償するための手段をさらに備 えていることを特徴とする請求項19の装置。
  22. 22.前記第1段階における前記透析液の温度を感知するための手段、および前 記感知した中間伝導度を前記感知した温度について補償するための手段をさらに 備えていることを特徴とする請求項18の装置。
  23. 23.前記決定した中間実際伝導度付近に許容される伝導度範囲を規定するため の手段、前記透析液伝導度を別個にモニターするための手段、およびもしモニタ ーした伝導度が前記範囲外であれば警告するための手段をさらに備えていること を特徴とする請求項18の装置。
  24. 24.個々の濃縮液成分の実際の濃度を決定するための手段、濃縮液成分および 水によって形成される透析液の実際の伝導度を決定するための手段、 前記濃縮液成分と水を前記透析液を形成するように混合するための手段、 ビカーボネート透析作業を実施するための手段および実際の透析液中間伝導度お よび最終伝導度を決定するための手段を含んでいる、前記透析液の伝導度を感知 するための手段および前記感知した伝導度を決定した実際の伝導度と比較するた めの手段、前記透析液の中間伝導度を感知するための手段、前記中間感知伝導度 を前記決定した中間実際伝導度と比較するための手段、前記濃縮成分および水の 前記第1段階における割合を前記比較に従って前記所望の決定した中間透析液伝 導度を得るように制御するための手段、そして前記透析液の最終伝導度を感知す るための手段、前記最終感知伝導度を前記決定した最終実際伝導度と比較するた めの手段、前記濃縮液成分の第2段階における割合を前記比較に従って前記所望 の決定した最終透析液伝導度を得るように制御するための手段を含んでいる、前 記濃縮液成分および水の割合を前記比較に従って前記決定した伝導度を得るよう に制御するための手段 を備えていることを特徴とする血液透析機械において透析液を混合するための装 置。
  25. 25.前記決定した中間実際伝導度付近に許容される伝導度範囲を規定するため の手段、前記透析伝導度を別個にモニターするための手段、およびもしモニター した中間伝導度が前記範囲外であれば警告するための手段、および 前記決定した最終実際伝導度付近に許容される伝導度範囲を規定するための手段 、前記透析液伝導度を別個にモニターするための手段、およびもしモニターした 最終伝導度が前記範囲外であれば警告するための手段をさらに備えていることを 特徴とする請求項24の装置。
  26. 26.前記第1段階における前記透析液の温度を感知するための手段および前記 感知した伝導度を前記感知した中間温度について補償するための手段、および 前記第2の段階における前記透析液の温度を感知するための手段および前記感知 した最終伝導度を前記感知した温度について補償するための手段 をさらに備えていることを特徴とする請求項24の装置。
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