JPH069669Y2 - 血液透析装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は所謂人工腎臓のような血液透析技術を用いる
血液透析装置に関する。

「従来の技術」 ＥＣＵＭ方式による限外濾過量制御機能を備えた従来の
血液透析装置を第６図を参照して説明する。患者の動脈
より血液が動脈側血液回路チューブ１に与えられ、血液
ポンプ２により搬出され動脈側ドリップチャンバ３を介
して透析器４に供給される。この血液は透析器４内で透
析膜を介して透析液と接触し、血液中の余剰イオン、老
廃物及び水分が透析液側へ移動する。除水された血液
は、静脈側ドリップチャンバ５を介して静脈側血液回路
チューブ７より患者の静脈へ戻される。静脈側ドリップ
チャンバ５には、血液回路側圧力を測定するために圧力
センサ２３が接続されている。

一方、透析液供給部８より与えられた透析液は定流量弁
１０、人口弁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において血液より余剰イ
オン、老廃物及び水分などを取り込んだ透析液は出口ラ
イン１３を通り出口弁１４、透析液ポンプ１５を通って
廃棄される。

入口弁１１の上流側と出口弁１４の下流側との間は、バ
イパス弁１６を含む流路で側路される。なおバイパス弁
１６は通常は閉とされるが、透析中に透析液温度が過昇
した場合には開となり、同時に入口弁１１及び出口弁１
４が閉となり、透析器４に透析液が供給されなくなる。
出口弁１４の上流の透析液出口ライン１３には、除水ポ
ンプ１７が接続されている。透析液出口ライン１３には
透析液側圧力を測定する圧力センサ２５が接続されてい
る。ＴＭＰ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ＴＭＰを演算し、予め設定された制御設
定値と比較し、その偏差をなくすように透析液ポンプ１
５の回転数を制御する。除水ポンプ１７はピストン式ポ
ンプであって、このピストン１７ｂはリニアヘッド１７
ｃを介してパルスモータ１８に接続されている。また除
水ポンプ１７の制御は設定部２１がドライバ２０を介し
て行う。

第６図の装置の動作をモード別に説明する。

(1)初期設定モード ピストンポンプ１７のピストン１７ｂは初期設定位置
（シリンダ１７ａの出口ライン１３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は開とな
り、バイパス弁１６は閉となる。

(2)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ＯＮ
とされる。ＴＭＰ制御部２４を介して透析液ポンプ１５
の回転数が設定され、ＴＭＰが所定値（多くの場合は０
mmHg）に設定される。

(3)ＴＭＰ測定モード 入口弁１１、出口弁１４は閉とされ、バイパス弁１６が
開とされ、透析器４を中心とした透析液回路は入口弁１
１、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ＯＮ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、設定部２１で
設定された限外濾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っ
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。このピストン１７ｂの移
動は、パルスモータ１８に接続されたリニアヘッド１７
ｃを介して行われる。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圧力値Ｐ及び
圧力センサ２５により検出された透析液の圧力値ＱがＴ
ＭＰ制御部２４に取り込まれ、差圧Ｐ−Ｑ、即ちＴＭＰ
が演算され制御設定値としてメモリに記憶される。

(4)透析モード 入口弁１１、出口弁１４は開とされ、バイパス弁１６が
閉とされ、再び透析器４内を透析液が流通され、同時に
ＴＭＰ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ＴＭＰが演算され、この演算されたＴ
ＭＰと先に記憶されたＴＭＰ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。

またピストンポンプ１７については、設定部２１から逆
転信号と低速の駆動パルスがドライバ２０を介してパル
スモータ１８に与えられ、ピストン１７ｂが低速で押し
戻され、先に吸引した透析液は透析液回路出口ライン１
３へ徐々に返還される。

上述の透析モードにおいては、ＴＭＰ測定モードで測定
されたＴＭＰ、つまり設定された限外濾過流量を与える
差圧を保持するように透析液ポンプ１５が制御され、限
外濾過が所定時間行われる。

「考案が解決しようとする課題」 従来の装置において限外濾過量の制御精度は、血液側圧
力及び透析液側圧力の測定精度に大きく左右される。即
ちＴＭＰ測定モードにおけるＴＭＰの正確な測定が根本
的前提である。また透析モードにおける前記各圧力の測
定も重要である。

さて最近の透析療法における傾向としては、低分子量の
蛋白質やβ２ミクログロブリンなどの物質を除去するこ
とにより、患者をより良好な状態に維持するのに適して
いるという報告もあり、従来の透析器よりポアサイズ透
析（膜の穴径）が大きく、膜厚もより薄いものが使用さ
れるようになってきた。従って限外濾過能も大幅に向上
し、いままでの透析膜では４〜１０ｍ／mmHg・hrであ
った限外濾過能（以下ＵＦＲと記述する）も現在では３
０ｍ／mmHg・hrを超えるものも珍しくなくなってい
る。

従ってこのような高いＵＦＲを有する透析器を使用する
場合、多量の除水を行うことが前提になると考えられる
が、現実には除水はあまり行わずに前記の物質除去のみ
を行うケースが比較的多いのである。このような使用環
境下では例えば１mmHgの圧力測定誤差でも１時間に３０
ｍ以上の限外濾過量の誤差となる。

一方現在臨床使用されている透析装置に使用されている
圧力センサの測定範囲は、０〜５００mmHgの範囲で再現
性（直線性）が±0.5％程度のものが全てであるといっ
ても過言ではない。

つまりフルスケールに対して絶対値で５mmHgの測定誤差
を有している。これらのことから、前記高ＵＦＲ（３０
ｍ／mmHg・hrとする）の透析器を用いた場合、１時間
当り１５０ｍもの誤差を生じることになる。これは１
時間に１２００ｍもの高い割合で除水する場合には１
５０／１２００の割合となるが、１時間に２００ｍの
除水設定を行う場合は、１５０／２００という非常に高
い誤差の割合となり、現在透析療法で１つの目標とされ
ている正確な除水管理を行う意味からは、極めて不都合
であると言わざるを得ない。

このように従来の技術では現行の透析療法の主流となり
つつある高ＵＦＲ膜による透析への対策が全くなされて
いなかった。

この考案の目的は上記の従来技術の問題点を解決し、上
記誤差の要因である圧力測定の精度を大幅に向上するこ
とにより、上記高ＵＦＲの透析器を使用する場合でも正
確な限外濾過量制御が可能な血液透析装置を提供するこ
とにある。

「課題の解決するための手段」 請求項１の考案によれば、血液側回路及び透析液側回路
の圧力測定範囲において互いに異る測定範囲を有し、か
つその血液側回路圧力の全範囲を補完する複数の圧力測
定手段と、測定する圧力範囲に対応して各圧力測定手段
を切り換える手段と、その透析液側回路圧力の全範囲を
補完し、かつ正負測定圧力の絶対値において、低圧側測
定手段は高圧側測定手段より高い測定精度を有する複数
の圧力測定手段を有し、測定する圧力範囲に対応して各
圧力測定手段を切り換える手段と、血液回路側圧力測定
値と前記透析回路側圧力測定との差を、ＴＭＰとして演
算、処理する手段とが血液透析装置に設けられる。

請求項２の考案によれば、血液側回路圧力及び透析液側
圧力の差圧の測定範囲において互いに異る測定範囲を有
すると同時に、その差圧の全範囲を補完し、かつ低差圧
測定手段は高差圧測定手段より高い測定精度を有する複
数の差圧測定手段を有し、測定する差圧範囲に対応して
各差圧測定手段を切り換える手段と、前記血液側回路圧
力と前記透析液側回路圧力の差圧範囲における前記差圧
測定手段の測定分解能に対応して、前記血液側回路圧力
もしくは前記透析液側回路圧力を制御する手段とが血液
透析装置に設けられる。

「実施例」 第１実施例 この考案の実施例を第１図に示す。第６図と同一の部分
には同じ符号が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ュータが利用され、ＣＰ
Ｕ（中央処理ユニット）３０はＲＯＭ（読み出し専用メ
モリ）３１に格納されたシステムプログラムを解読実行
することにより血液回路側圧力及び透析液回路側圧力の
測定、ＴＭＰの演算などが行われる。

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。（これらのモー
ドでは三方弁２６、２６′、２７、２７′はＯＦＦの状
態である） (1)ＴＭＰ測定モード ＣＰＵ３０はＩ／Ｏ（入出力回路）３２、ドライバ３３
を経由して入口弁１１、出口弁１４を閉、バイパス弁１
６を開に制御する。ＣＰＵ３０は設定スイッチ３４に設
定された限外濾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３５を介し
てパルスモータ１８を駆動する。これにより透析器４の
圧力は変化するが、次第に安定状態に達する。その間Ｃ
ＰＵ３０は透析液圧力ＱをＡ／Ｄ変換器３６（１０ビッ
ト）を介して0.1秒毎に取り込み、ＲＡＭ３７に記憶さ
せる。

また静脈側回路圧Ｐが同様にＡ／Ｄ変換器３６を介して
ＲＡＭ３７に記憶され、ＣＰＵ３０は0.1秒ごとにＰ−
Ｑ、即ち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計算す
る。透析液の圧力Ｑが安定状態に近づくと標準偏差は徐
々に小さくなる。ＣＰＵ３０はこの標準偏差が所定値以
下になったことを検出すると、ＴＭＰは安定状態に達し
たと見なし、その時点における移動平均値をＴＭＰの測
定値としてＲＡＭ３７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。安定状態を判
断する標準偏差の所定値は血液ポンプ２の脈動による影
響を考慮して圧力換算値で例えば２mmHgとされる。

圧力測定手段の切換 前述のように臨床適用されている血液透析装置に使用の
圧力センサの測定範囲は０〜５００mmHg、再現性は±0.
5％である。これに対し、微圧測定用圧力センサが最近
市販されており、０〜１０mmHgの微小な圧力範囲を±0.
2％フルスケールの直線性で測定可能なものもある（例
えば（株）日立製作所のEDR−75型など）。この実施例
においては、先ず血液側回路圧力の測定に関して、０〜
５００mmHgの全範囲を測定する圧力センサとして現行の
血液透析装置に使用されているものと同じタイプの圧力
センサ２３を使用する。次に、１０〜５０mmHgの血液側
回路圧力範囲については、圧力測定範囲０〜0.1kgｆ／c
m²（７６mmHg）、直線性±0.5％の測定仕様の圧力セン
サ２３′を、０〜１０mmHgの血液側回路圧力範囲につい
ては、圧力測定範囲０〜0.02kgｆ／cm²（15.2mmHg）、
直線性±0.5％の測定仕様の圧力センサ２３″の計３種
を使用する。

また透析液回路側圧力の測定に関しては、０〜±５００
mmHgの全範囲を測定する圧力センサ２５として上記と同
様、現行のものを使用する。

次に±１０〜±５０mmHgの透析液側圧力範囲については
測定範囲０〜±0.1kgｆ／cm²（７６mmHg）、直線性±0.
5％の測定仕様の圧力センサ２５′を、０〜±１０mmHg
の透析液側圧力範囲については、圧力測定範囲０〜±0.
02kgｆ／cm²（15.2mmHg）、直線性±0.5％の測定仕様の
圧力センサ２５″の計３種を使用する。

第１図において、血液回路の静脈側ドリップチャンバ５
からの圧力測定ライン６は前記３種類の圧力センサを接
続するために分岐されているが、圧力センサ２３′及び
２３″の分岐ラインには三方弁２７、２７′が接続され
ている。三方弁２７、２７′のコモンポートは圧力セン
サ２３′、２３″に接続されており、ＮＣポートは前記
圧力測定ライン６に接続され、またＮＯポートは大気解
放になっている。この理由は圧力センサ２３′及び２
３″は低圧測定用のため、通常の二方弁では非測定時に
閉とすることにより、圧が印加された状態になることに
よるゼロ点のずれや受圧面の損傷を防ぐためである。

一方第１図においては、透析液側回路の出口ライン１３
は前記３種の圧力センサを接続するために分岐されてお
り、圧力センサ２５′、２５″の分岐ラインには三方弁
２６、２６′が接続される。三方弁の各ポートの接続の
割当は前述の血液側圧力測定の場合と同じである。

血液透析装置の初期設定モード及び準備モードにおいて
は、圧力センサ２３及び２５のみが圧力測定ラインに接
続されており、残りの低圧用圧力センサは三方弁がコモ
ンとＮＯとが連通して大気解放となっている。なお三方
弁の駆動は、ＣＰＵ３０からの信号が、Ｉ／Ｏ３２、ド
ライバ３８を経由して行われる。ＴＭＰ測定モードにお
いては、本モードに入った直後は透析液側の低圧測定用
圧力センサに、入口弁１１、出口弁１３及びバイパス弁
１６の切換による過大圧が印加されることを防ぐために
三方弁２６、２６′は準備モードと同じ動作を保持する
ようになっている。これに対して圧力センサ２５はアク
ティブであり、これにより測定した前記弁の切換による
圧変動が収まってから対応した圧力範囲になった場合、
低圧用圧力センサ２５′及び２５″がアクティブとな
る。

例えば準備モードにおいて、血液側回路圧力が１００mm
Hgであるとすれば、ＴＭＰ＝０mmHgの制御が透析液ポン
プ１５に対して行われるため、透析液側圧力も１００mm
Hgに制御されている。

ＴＭＰ測定モードに入ると、入口弁１１、出口弁１４が
閉、バイパス弁１６が開となりピストンポンプ１７が吸
引動作を開始する。静脈側回路圧が３０mmHg、限外濾過
量の設定値を３００ｍ／hrとし、使用する透析器４の
ＵＦＲが３０ｍ／mmHg・hrとすると、制御すべきＴＭ
Ｐは１０mmHgとなり、従って透析液圧は２０mmHgにな
る。しかしながら実際は、透析器４のＵＦＲは若干のバ
ラツキを有するため、ピストンポンプ１７にて吸引され
るために発生する透析液圧は２０mmHg前後に向かって集
束する。この場合、静脈側圧力を測定する圧力センサ２
３′が選択されるため、三方弁は２７がＯＮ（コモンと
ＮＣとが連通）、２７′がＯＦＦとなる。また透析液側
圧力センサは２５′が選択されるため、三方弁２６がＯ
Ｎ、２６′がＯＦＦとなる。この場合の測定誤差は、そ
れぞれの圧力センサの直線性が、±0.5％より、±0.38m
mHgであり、従ってＴＭＰの計算誤差は分散の加法性か
ら、±0.53mmHgとなる（標準誤差をσとして±３σの信
頼区間）。そして１時間当りのＵＦ量換算誤差はＵＦＲ
＝３０ｍ／mmHg・hrとして、±15.9ｍとなる。この
値は、従来例における圧力センサ使用の場合の±106.06
ｍの約１／７である。

(2)透析モード 上記ＴＭＰ測定モードにて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、ＣＰＵ３０は入口
弁１１、出口弁１４を開、バイパス弁１６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ＴＭＰ測定モードで得られたＴＭＰ）と0.1秒
毎に取り込んだ血液回路側圧力Ｐ及び透析液側回路圧力
Ｑから算出したＴＭＰの移動平均値とを比較し、その偏
差をなくすようにドライバ４１を介して透析液ポンプ１
５を制御する。

透析モードは通常はＴＭＰ測定モードが開始されてから
３０分通過すると自動的に終了し、再びＴＭＰ測定モー
ドに戻って測定と透析とが繰り返し行われる。

第２実施例 この考案の第２の実施例を第２図に示す。第１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
例では血液回路側静脈回路ラインの圧力を絞り部９を調
節することにより制御するようになっている。従って透
析液側については透析液ポンプは使用されておらず、透
析液圧は主として透析液供給部８からの送液により決定
される。この実施例で準備モードにおいてはＣＰＵ３０
はＩ／Ｏ３２、ドライバ３５を介して血液チューブ絞り
部９を全開に制御する。制御部１３にはマイクロコンピ
ュータが使用されているがその基本的動作は第１実施例
と同様であるため省略する。制御部１３内のＴＭＰ設定
部３９により設定されたＴＭＰの値はＩ／Ｏ３２を経由
してＣＰＵ３０に取り込まれた後、ＲＡＭ３７に記憶さ
れる。

透析モードにおいて、ＣＰＵ３０は血液回路側圧力範囲
に対応した測定範囲を持つ圧力センサ２３、２３′及び
２３″により測定するが、この切換の圧力範囲の条件及
び切換用の三方弁２７、２７′の動作については第１実
施例と同じである。

一方透析液側については、この実施例では上記透析液供
給部８からの送液圧により透析液は陽圧となる。従って
圧力センサ２５、２５′及び２５″の測定守備範囲は血
液回路側と同じとしている。

例えばＴＭＰ設定部３９にて設定された設定ＴＭＰが１
５mmHgであり、透析液側圧力が２５mmHgであったとする
と、血液回路側静脈ラインドリップチャンバ５で制御さ
れる圧力は４０mmHgとなる。

従ってＣＰＵ３０は準備モードで全開としていた血液チ
ューブ絞り部９を徐々に絞る方向に制御する。いまの例
では血液側回路圧力、透析液側回路圧力とも１０mmHgを
超え、５０mmHg以下であるので血液回路側は三方弁２７
がＯＮ（コモンとＮＣとが連通）となり、圧力センサ２
３′がアクティブに、透析液側については三方弁２６が
ＯＮとなって圧力センサ２５′がアクティブとなる。

なお、圧力測定精度の比較による従来例との限外濾過量
の対比については第１実施例での記述と同様であるため
省略する。

第３実施例 この考案の第３実施例を第３図に示す。この例ではドリ
ップチャンバ５と出口ライン１３との間に差圧センサ２
３、２３′が設けられる。この例はＴＭＰの制御につい
て、透析液ポンプを直接の制御対象として行うことで、
透析液側圧力を制御する方式を採用している。本例では
血液透析装置にマイクロコンピュータが利用され、ＣＰ
Ｕ（中央処理ユニット）３０はＲＯＭ（読み出し専用メ
モリ）３１に格納されたシステムプログラムを解読実行
することにより血液回路側圧力及び透析液回路側圧力の
測定、ＴＭＰの演算などが行われる。

初期設定モードの動作は従来技術で述べられた動作と同
様であるので説明は省略する。（これらのモードでは三
方弁２６、２７はいずれもＯＦＦの状態である。）また
準備モードにおいて、透析液ポンプ１５は血液回路側圧
力と透析液側回路圧力との差圧が０となるようにＣＰＵ
３０にてコントロールされる。この場合は差圧の測定は
差圧センサ２３のみにて行われるようになっている。本
モードでのＴＭＰ制御は後述の透析モードでの制御アル
ゴリズム（第４図）において、差圧センサ２３が選択さ
れ（透析モードではＴＭＰ＝０の制御設定の場合には最
終的に差圧センサ２３′が選択される）、かつ制御設定
値が０の場合に相当するのでここでは詳述は割愛する。
なお準備モードに入った直後は透析液ポンプ１５の直流
モータに印加される制御電圧は０Ｖであるが、本モード
でのＴＭＰ＝０の制御により徐々に目的の制御電圧に向
かって集束する。

(1)ＴＭＰ測定モード ＣＰＵ３０はＩ／Ｏ（入出力回路）３２、ドライバ３３
を経由して入口弁１１、出口弁１４を閉、バイパス弁１
６を開に制御する。ＣＰＵ３０は設定スイッチ３４に設
定された限外濾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３５を介し
てパルスモータ１８を駆動する。これにより透析器の圧
力は変化するが、次第に安定状態に達する。

測定した差圧は増幅回路２８、２８′にて増幅され、Ｃ
ＰＵ３０はこの増幅されたアナログデータをＡ／Ｄコン
バータ３６によりディジタルデータに変換してＲＡＭ３
７に格納するが、差圧センサの２３か２３′のいずれか
が選択されているかにより格納する差圧データの単位が
異る。差圧センサの測定範囲の分担は、０〜３０mmHgの
範囲を差圧センサ２３′が０〜５００mmHgの全範囲を差
圧センサ２３が受け持つが、上記０〜３０mmHgの範囲の
データは差圧センサ２３′によるデータが優先される。
Ａ／Ｄコンバータ３６は１０ビット分解能のものであ
り、これらの差圧の入力データ（アナログデータ）は他
の測定量（透析液温度など）とともにＡ／Ｄコンバータ
３６のそれぞれ異なる入力端子に入力される。差圧セン
サ２３により測定され、増幅回路２８により増幅された
測定信号は０〜５００mmHgが０〜4.995Ｖに対応してお
り、差圧センサ２３′により測定され、増幅回路２８′
により増幅された測定信号は０〜３０mmHgが０〜4.995
Ｖに対応している。従ってＡ／Ｄコンバータ３６で変換
された後のディジタルデータの単位については、差圧セ
ンサ２３に対応したデータの最小単位が0.4886mmHg、差
圧センサ２３′に対応したデータの最小単位が0.0293mm
Hgとなる。例えば差圧が１２０mmHgの場合は差圧センサ
２３で測定されるため、Ａ／Ｄ変換後の単位表現は２４
５となり、差圧が１４mmHgの場合には差圧センサ２３′
の測定データが優先されるため、Ａ／Ｄ変換後の単位表
現は４７７となる（差圧センサ２３で測定したデータの
表現では２８となる）。さてＣＰＵ３０は前記差圧の１
０秒間の移動平均値とそのまわりの標準偏差を計算す
る。透析液の圧力Ｑが安定状態に近づくと結果として静
脈側回路圧力と透析液側回路圧力との差圧即ちＴＭＰの
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ったことを検出すると、ＴＭＰは安
定状態に達したと見なし、その時点における移動平均値
をＴＭＰの測定値として、ＲＡＭ３７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。安定状態を判断する標準偏差の所定値は血液ポンプ
２の脈動による影響を考慮して圧力換算値で例えば２mm
Hgとされる。

また本モードにおいては透析液ポンプ１５は準備モード
で維持された制御値に制御される。

圧力測定手段の切換 前述のように臨床適用されている血液透析装置に使用の
圧力センサの測定範囲は０〜５００mmHg、再現性は±0.
5％である。これに対し、微圧測定用圧力センサが最近
市販されており、０〜２０mmHgの微小な圧力範囲（差
圧）を、±0.15％の直線性で測定可能なものもある（例
えば（株）東芝のAP100−Ｈ型など）。本実施例におい
ては、血液側回路圧力と透析液側回路圧力との差圧の測
定に関し、実用上の差圧範囲である０〜５００mmHgの全
範囲を測定する差圧センサ２３として、測定範囲が０〜
１kg／cm²、精度が±0.5％FSのもの（例えばティアック
（株）のXTM型など）を用いる。そして差圧範囲が０〜
３０mmHgを測定する差圧センサ２３′として、測定範囲
が０〜0.05kg／cm²、精度が±0.5％のもの（例えばパワ
ーエレクトロニクスの142SCなど）の２種を使用する。

第３図において、血液回路の静脈側ドリップチャンバ５
からの圧力測定ライン６は前記２種類の差圧センサを接
続するために分岐されているが、圧力センサ２３′の分
岐ラインには三方弁２６が接続されている。三方弁２６
のコモンポートは差圧センサ２３′の血液側圧力測定用
ポートに接続されており、ＮＣポートは前記圧力測定ラ
イン６に接続され、またＮＯポートは大気解放になって
いる。

一方第３図においては、透析液側回路の出口ライン１３
についても前記２種の差圧センサを接続するために分岐
されており、差圧センサ２３′の分岐ラインには三方弁
２７が接続される。三方弁２７のコモンポートは差圧セ
ンサ２３′の透析液側測定用ポートに接続されており、
ＮＣポートは前記透析液圧測定ライン、つまり出口ライ
ン１３に接続される。ＮＯポートは前記血液側測定にお
けると同様、大気解放とされる。そして三方弁２６及び
２７は、ＣＰＵ３０によりＩ／Ｏ３２、ドライバ３３を
それぞれ介して常に同時にＯＮ、ＯＦＦされる。この理
由は低差圧センサ２３′に過大な差圧が印加されるのを
防ぐためである。

血液透析装置の初期設定モード及び準備モードにおいて
は、差圧センサ２３のみが圧力測定ラインに接続されて
おり、残りの低差圧センサ２３′はいずれの圧測定用ポ
ートに接続する三方弁２６、２７もコモンとＮＯとが連
通して大気解放となっている。

ＴＭＰ測定モードにおいては、本モードに入った直後は
透析液側の低圧測定用差圧センサ２３′に入口弁１１、
出口弁１３及びバイパス弁１６の切換による過大圧が印
加されることを防ぐために三方弁２６、２７は準備モー
ドと同じ動作を保持するようになっている。これに対し
て差圧センサ２３はアクティブであり、これにより測定
した前記弁の切換による圧変動が収まってから対応した
圧力範囲になった場合、低圧用差圧センサ２３′がアク
ティブとなる。

ＴＭＰ測定モードに入ると、入口弁１１、出口弁１４が
閉、バイパス弁１６が開となりピストンポンプ１７は吸
引動作を開始する。静脈側回路圧が３０mmHg、限外濾過
量の設定値を３００ｍ／hrとし、使用する透析器４の
ＵＦＲが３０ｍ／mmHg・hrとすると、制御すべきＴＭ
Ｐは１０mmHgとなる。しかしながら実際は、透析器４の
ＵＦＲは若干のバラツキを有するため、ピストンポンプ
１７にて吸引されるために発生するＴＭＰは１０mmHg前
後に向かって集束する。この場合、差圧センサ２３′が
選択されるため、三方弁は２６、２７がＯＮ（コモンと
ＮＣとが連通）となる。

この場合の測定誤差は±0.19mmHgとなる。

この値は、従来例における、血液回路側圧力センサ及び
透析液側圧力センサ使用の場合のＴＭＰ測定誤差±3.53
mmHg（それぞれのセンサの精度と分散の加法性から算出
した値）の約１／１８である。

例えば血液側回路圧力と透析液側回路圧力との差圧が１
５mmHgになった時に安定状態に達したとすると、差圧セ
ンサ２３′での測定となるため、ＲＡＭに格納されるＴ
ＭＰデータの値は５１１となる。

(2)透析モード 上記ＴＭＰ測定モードにて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、ＣＰＵ３０は入口
弁１１、出口弁１４を開、バイパス弁１６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ＴＭＰ測定モードで得られたＴＭＰ）と0.1秒
毎に取り込んだ血液回路側圧力Ｐ及び透析液側回路圧力
Ｑから算出したＴＭＰの移動平均値とを比較し、その偏
差をなくすようにＤ／Ａコンバータ４２、ドライバ４１
を介して透析液ポンプ１５を制御する。この実施例では
Ｄ／Ａコンバータ４２は１０ビットのものを用いてい
る。

また透析液ポンプ１５には定格２４Ｖの直流モータを用
いている。従ってＤ／Ａコンバータ４２に最大値（１０
進で１０２３）を与えた場合には透析液ポンプ１５の直
流モータに印加される直流電圧は23.977Ｖとなってい
る。

第４図はこのＴＭＰ制御プログラムのアルゴリズムを示
す図である。先ずステップＳ１で本モードにおける血液
回路側圧力と透析液側回路圧力の差を差圧センサ２３に
より測定し、ステップＳ２で測定された差圧が３０mmHg
以下かどうかを判定する。この場合判定は圧力単位で行
うのではなく、前述の単位（0.4886mmHgを１とする単位
で、この場合は６１となる）にて行う。差圧が３０mmHg
を超えている場合にはそのまま差圧センサ２３により測
定したデータを有効とするが、次のステップＳ３で直前
のＴＭＰ測定モードで安定とみなした差圧データ（本モ
ードでの制御設定値となる）をＲＡＭ３７から読み込
む。この場合の単位も前述の単位で読み込む。ステップ
Ｓ４で現在の差圧Ｒと前記制御設定値Ｓとを比較する
が、この場合その差Ｔ（Ｔ＝Ｒ−Ｓ）に応じて７つの段
階に分けられている。先ず、Ｔ＞５０（この単位は0.
4886mmHgを１とする単位）の場合、３０＜Ｔ≦５０の
場合、１０＜Ｔ≦３０の場合、−１０≦Ｔ≦１０の
場合、−３０≦Ｔ＜−１０の場合、−５０≦Ｔ＜−
３０の場合、Ｔ＜−５０の場合の７通りである。これ
らそれぞれの場合にＤ／Ａコンバータ４２に与える制御
値を増減するが、の場合には現在Ｄ／Ａコンバータに
与えている制御値を−３とし、の場合には−２とし、
の場合には−１とし、の場合には値を維持し、の
場合には＋１とし、の場合には＋２とし、そしての
場合には＋３とする。なおこの制御値は23.46mVを１と
する単位である。また本モードに入った直後での透析液
ポンプ１５の直流モータに印加されている制御電圧は準
備モヘドでの最終の制御電圧である。

さてステップＳ２での判別の結果、現在の差圧が３０mm
Hg以下であれば、ステップＳ５で差圧センサ２３′が選
択される。次にステップＳ６ではステップＳ３と同様、
直前のＴＭＰ測定モードで得られた値Ｓ′がＲＡＭ３７
から読み込まれる。この場合の単位は差圧センサ２３′
で測定された差圧データの単位（0.0293mmHgを１とする
単位）にて読み込まれる。ステップＳ７で現在の差圧
Ｒ′と前記制御設定値Ｓ′とを比較するが、この場合も
ステップＳ４におけると同様、その差Ｔ′（Ｔ′＝Ｒ′
−Ｓ′）に応じて７つの段階に分けられる。先ずＴ′
＞５０（この単位も0.0293mmHgを１とする単位）の場
合、３０＜Ｔ′≦５０の場合、１０＜Ｔ′＜３０の
場合、−１０≦Ｔ′≦１０の場合、−３０≦Ｔ′＜
−１０の場合、−５０≦Ｔ′＜−３０の場合、及び
Ｔ′＜−５０の場合である。これらそれぞれの場合にＤ
／Ａコンバータ４２に与える制御値を増減するが、の
場合には現在Ｄ／Ａコンバータ４２に与えている制御値
を−３とし、の場合には−２とし、の場合には−１
とし、の場合には値を維持し、の場合には＋１と
し、の場合には＋２とし、の場合には＋３とする。
なお、この制御値はステップＳ４におけると同様、23.4
6mVを１とする単位である。この一連の制御動作はタイ
マ４０により発生される0.1秒毎の割り込みルーチンに
より繰り返し行われ、実際のＴＭＰは制御設定値に向か
って集束する。

以上のことから、差圧センサとして23が選択された場合
には、制御対象である透析液ポンプ15の制御単位に対す
る差圧測定分解能の比は、24000／500＝４８(mV／mmHg)
となり、差圧センサとして23′が選択された場合の同指
標の値は24000／３０＝８００(mV／mmHg)となる。つま
り低ＴＭＰ制御における制御分解能は、通常の場合の制
御分解能の約１７倍に向上する。

透析モードは通常はＴＭＰ測定モードが開始されてから
３０分通過すると自動的に終了し、再びＴＭＰ測定モー
ドに戻って測定と透析とが繰り返し行われる。

第４実施例 この考案の第４の実施例を第５図に示す。第２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。本例
ではＴＭＰの制御に関し、血液回路側静脈回路ラインの
圧力を絞り部９を調節することにより制御するようにな
っている。

従って透析液側については透析液ポンプを使用しておら
ず、透析液圧は主として透析液供給部８からの送液によ
り決定される。この実施例では制御部２４にマイクロコ
ンピュータが使用されているが、その基本的動作は第１
実施例と同様であるため省略する。制御部２４内のＴＭ
Ｐ設定部３９により設定されたＴＭＰの値はＩ／Ｏ３２
を経由してＣＰＵ３０に取り込まれた後、ＲＡＭ３７に
記憶される。準備モードにおいてはＣＰＵ３０はＩ／Ｏ
３２、Ｄ／Ａコンバータ４２、ドライバ３５を介して血
液チューブ絞り部９を全開に制御する。Ｄ／Ａコンバー
タ４２は第３実施例におけると同様、１０ビットのもの
が使用される。また絞り部９は直流モータの正逆転動作
を、血液回路チューブの絞りヘッドの前進及び後退動作
に変換する形式のものであるが、その構造の詳細につい
ても既知であるのでここでは省略する。なお直流モータ
の定格電圧は±１２Ｖのものを使用する。透析モードに
おいて、ＣＰＵ３０は血液回路側圧力と透析液側圧力と
の差圧範囲に対応した測定範囲をもつ差圧センサ２３、
２３′により測定するが、差圧センサ２３′が選択され
る差圧範囲及び切換用三方弁２６、２７の動作について
は第３実施例と同じである。

また本例におけるＴＭＰ制御プログラムのアルゴリズム
は第３実施例と同じである。例えばＴＭＰ設定部３９に
て設定された設定ＴＭＰの値が２５mmHgであり、現在の
ＴＭＰが１５mmHgの場合、差圧センサは２３′が選択さ
れるため、増幅回路２８′Ａ／Ｄコンバータ３６を経由
してＲＡＭ３７に記憶される差圧データＲ″は0.0293mm
Hgを１とする単位で表現されるため５１１となり、ＴＭ
Ｐ制御設定値Ｓ″は８５２となる。従ってそれらの差
Ｔ″は３４１であるため、第４図のステップＳ７におけ
ると同様、Ｔ″＞５０のケースが選択される。本例に
おいて、Ｄ／Ａコンバータ４２に与える制御値と絞り部
９の直流モータに与える電圧との関係は、最大値（１０
進で１０２３）の場合が＋１２Ｖ、中間値（１０進で５
１２）の場合が±０Ｖ、最小値（１０進で０）の場合が
−12Ｖとなっており、プラス電圧が印加されれば絞り込
む方向へ、マイナス電圧が印加されれば解放の方向へ絞
り部９のヘッドが作動する。この例の場合、70.38mVを
現在絞り部９の直流モータに印加されている電圧に増加
分として加算する。

この一連の制御動作は第３実施例におけると同様、タイ
マ４０により発生する0.1秒毎の割り込みルーチンにて
処理され、実際のＴＭＰは制御設定値へと集束する。

なお第３実施例およびこの実施例においては、直接の制
御対象である透析液ポンプ（第３実施例の場合）及び血
液回路絞り部（本例の場合）にいずれも直流モータを用
い、制御値はＤ／Ａコンバータにより与えたが、いずれ
の場合にもモータはパルスモータを用い、制御値をパル
スレートにて与える方法でも実現可能であることは言う
までもない。

「考案の効果」 この発明によれば、静脈側圧力及び透析液側圧力範囲に
対応して最適な測定守備範囲を持つ圧力センサが自動的
に選択されるため、あるいは静脈側圧力と透析液側圧力
との差圧の範囲に対応して最適な測定守備範囲を持つ差
圧センサが自動的に選択されるため、正確な差圧測定が
可能となり、いままで対応が不可能であった高い限外濾
過能をもつ透析器を使用した場合でも高精度のＴＭＰ制
御により、正確な限外濾過量の制御が可能となる。

このようにこの考案は血液透析装置の適用範囲を著しく
拡大することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の血液透析装置の第１実施例を示すブ
ロック系統図、第２図はこの考案の第２実施例を示すブ
ロック系統図、第３図はこの考案の第３実施例を示すブ
ロック系統図、第４図は第３実施例におけるＴＭＰ制御
プログラムのアルゴリズムを示す流れ図、第５図はこの
考案の第４実施例を示すブロック系統図、第６図は従来
の血液透析装置を示すブロック系統図である。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】腎不全患者の体外循環血液と、透析液とを
   透析器により接触させ、患者血液中の余剰イオン、不要
   老廃物、及び水分などを透析液中に移動させながら、透
   析治療を行う血液透析装置において、 血液側回路圧力測定範囲において、互いに異る測定範囲
   を有すると同時に、その血液側回路圧力の全範囲を補完
   し、かつ低圧側測定手段は高圧側測定手段より高い測定
   精度を有する複数の圧力測定手段を有し、測定する圧力
   範囲に対応して各圧力測定手段を切り換える手段と、 透析液側回路圧力測定範囲において互いに異る測定範囲
   を有すると同時に、その透析液側回路圧力の全範囲を補
   完し、かつ正負測定圧力の絶対値において、低圧側測定
   手段は高圧側測定手段より高い測定精度を有する複数の
   圧力測定手段を有し、測定する圧力範囲に対応して各圧
   力測定手段を切り換える手段と、 前記血液回路側圧力測定値と前記透析回路側圧力測定と
   の差を、ＴＭＰとして演算、処理する手段とを設けたこ
   とを特徴とする血液透析装置。
2. 【請求項２】腎不全患者の体外循環血液と、透析液とを
   透析器により接触させ、患者血液中の余剰イオン、不要
   老廃物、及び水分等を透析液中に移動させながら、透析
   治療を行う血液透析装置において、 血液側回路圧力及び透析液側回路圧力の差圧の測定範囲
   において互いに異る測定範囲を有すると同時に、その差
   圧の全範囲を補完し、かつ低差圧測定手段は高差圧測定
   手段より高い測定精度を有する複数の差圧測定手段を有
   し、測定する差圧範囲に対応して各差圧測定手段を切り
   換える手段と、 前記血液側回路圧力と前記透析液側回路圧力の差圧範囲
   における前記差圧測定手段の測定分解能に対応して、前
   記血液側回路圧力もしくは前記透析液側回路圧力を制御
   する手段とを設けたことを特徴とする血液透析装置。