JPH07265413A - 採血回路のポンプ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 採血端の状況や患者の姿勢変動に伴って、採
血回路内の圧力が下がりすぎて送液チューブが完全に閉
塞しないように自動制御できて採血作業が簡単となる自
動化装置を提供し、安定動作できる装置を提供する。 【構成】 二重濾過型の血液の処理装置において、患者
から血液を採取する採血回路２と、該採血回路２内の圧
力を検知する圧力計と、該採血回路２と一次濾過器４の
血液導入回路３との間に該採血回路１内の圧力を所定圧
力値以上となるように制御する血液ポンプＭ１を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、血液を体外循環回路に
取り出して病気の原因物質の除去処理をして返血する医
療機器の一つである二重濾過型の血液処理装置におけ
る、採血回路のポンプ制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、血液より病気の原因物質を含む血
漿成分を除去して返血する血漿処理装置の一つとして二
重濾過型の血液処理装置がある。この二重濾過型の血液
処理装置は、一次濾過器に加えて、血漿成分からグロブ
リン等の病因関連物質が含まれる高分子量成分とアルブ
ミン等の人体に有益な低分子量成分とにさらに分離する
二次濾過器とを備え、前記血球成分と血漿の低分子量成
分とをアルブミン溶液等の補液とともに返血する装置で
あり、これにより血液から分離した血漿成分を全て除去
する血漿交換装置に比べて必要な血漿等の血液製剤量の
減少を図ることができるものである。

【０００３】ところで、この種の血液処理装置を自動化
する際にとりわけ問題となるのは、患者から血液を採取
する採血回路内の圧力変動であり、特に患者から採血す
るための採血端となる注射針が血管の内壁面に押しつけ
られないようにしてうまく差し込まれているか等の状況
と採血回路内の圧力を決定する血液ポンプの回転数が釣
り合っているか等については、微妙な感覚が必要とさ
れ、熟練した医師等の経験に頼らざるを得なかった。こ
のため、このような経験がない者には、簡単にはこの採
血動作をすることができず、採血端から全体回路にわた
って自動化した二重濾過型の血液処理装置を提供するこ
とが困難であった。

【０００４】一方、これに対して特開平２−２８９８１
号公報において開示される二重濾過型の血液の処理装置
では、この種の問題の一つである血液導入部における詰
まりが発生した場合にも、一次濾過器及び二次濾過器に
おける濾過作用を同等に行うために、これら濾過器の導
入側と導出側との流量比を一定に維持しながら、回路内
のすべてのポンプを低速駆動する技術が示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記した公
報に記載された技術では、血液導入部に詰まりが発生し
たときでも、回路内の全てのポンプの駆動を停止するこ
となくポンプの回転数を一定の流量比を維持したままで
低下制御して、装置全体の濾過作用を円滑に継続しよう
とする点に特徴があるために、ポンプの低速駆動手段に
よって変化されるポンプ速度は、図６（Ｂ）に示すよう
な一定の傾斜をもって徐々に低下制御されるものであっ
た。すなわち、採血回路内の圧力を制御するポンプも同
様に図６（Ｂ）の如く低下していくために、その採血回
路内の圧力は、図６（Ａ）に示すように、陰圧検知点で
ある圧力下限値の近傍でこのような低速制御が行われる
と、その圧力値は段階的に下がっていき、遂には送液チ
ューブの閉塞圧力をさらに低下する場合があった。

【０００６】このため、結果として医師等は、依然とし
て送液チューブが閉塞しないように監視しながら、採血
作業を行わなければならず、依然としてかなりの経験が
ないと出来ない作業の一つであった。本発明はかかる点
に鑑み、採血作業の際に、送液チューブが閉塞しないよ
うに自動制御できる装置を提供して、その採血作業の簡
単化を図り、結果として安全かつ安定な治療を自動継続
することのできる二重濾過型の血液処理装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１記
載の採血回路のポンプ制御装置は、血液を血球成分と血
漿成分に分離する一次濾過器と、該一次濾過器よりも小
さい膜孔径を有し、前記血漿成分を高分子量成分と低分
子量成分とにさらに分離する二次濾過器とを備え、前記
分離した血球成分と血漿の低分子量成分とを補液ととも
に返血するべく体外循環回路を構成した二重濾過型の血
液処理装置において、患者から血液を採取する採血回路
の圧力を検知する圧力検知部と、該採血回路と前記一次
濾過器の血液導入回路との間に設けられる血液ポンプを
駆動制御する制御部が設けられ、該制御部は前記採血回
路の圧力を所定圧力値以上になるように制御する装置で
ある。

【０００８】本発明に係る請求項２記載の採血回路のポ
ンプ制御装置は、請求項１記載の圧力検知部がピロー型
圧力計である装置である。

【０００９】

【作用】二重濾過型の血液の処理装置において、患者か
ら血液を採取する採血回路と、該採血回路内の圧力を検
知する圧力検知部と、該採血回路と一次濾過器の血液導
入回路との間に該採血回路内の圧力が所定範囲内となる
ように制御される血液ポンプとを備えているので、採血
圧が陰圧になったり、陰圧検知点付近で採血圧が上下す
る場合でも前記採血回路の圧力が採血用の送液チューブ
を完全に閉塞しない所定圧力値以上になるように制御で
きる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明に係る採血回路のポンプ制御装
置の実施例について図面を参照して説明する。図１は本
例の二重濾過型の血液処理装置を示す全体回路図であ
る。ここで言う全体回路図とは、患者から採取した血液
を体外循環させ、所定の処理を行ったあとに患者に返血
するに至る経路を意味しており、さらに該全体回路は該
経路の途中に設けた流量制御器であるポンプＭ１〜Ｍ３
の導入側（一次側）及び導出側（二次側）によってその
流量が変化されるので、これらポンプＭ１〜Ｍ３の前後
の回路は夫々別回路を構成する。また、上流、下流とい
うのは、一次濾過器及び二次濾過器を中心にそれぞれの
採血側を上流といい、それぞれの返血側を下流としてい
る。

【００１１】図１において、採血端１から血液ポンプＭ
１の導入側に至る回路は、患者から血液を適正な採血圧
により採取するための採血回路２である。そして、採血
回路２により取り出された患者の血液は、血液導入回路
３を介して一次濾過器４に導入される。一次濾過器４
は、ホロファイバー等からなる濾過膜５の細孔による篩
作用により血球成分と血漿成分とを分離するものであ
る。

【００１２】一次濾過器４からの血漿導出回路である血
漿成分導出回路６には血漿ポンプＭ２が配され、この血
漿ポンプＭ２の導出側から二次濾過器７に至る回路は血
漿を導入させる血漿成分導入回路８である。二次濾過器
７は、一次濾過器４の濾過膜５よりも小さな孔径の濾過
膜９によって仕切られており、二次濾過器７に導入され
た血漿成分は、血漿ポンプＭ２と高分子量成分排出兼補
液ポンプＭ３との回転差によって生じる圧力によりグロ
ブリン等の病因関連物質を含んでいる高分子量成分と、
人体に有益なアルブミン等の成分を含んでいる低分子量
成分に分離される。

【００１３】分離された低分子量成分は、低分子量成分
導出回路１０を介して、前記一次濾過器４の血球成分導
出回路１１から導出された血球成分と混合された後、加
温器１２を配した返血回路１３から患者の血管内（返血
端１４）に返還される。高分子量成分は高分子量成分導
出回路１５を介して高分子量成分排出兼補液ポンプＭ３
の駆動により貯留容器１６に貯留されたのち廃棄され
る。

【００１４】一方、二次濾過器７で除去された血漿分を
補うために補液容器１７に貯留されているアルブミン等
の補液は、前記ポンプＭ３の導出側から形成される補液
導入回路１８を通って、前記低分子量成分導出回路１０
に導入されている。なお、本例のポンプＭ３は、高分子
量成分排出ポンプと補液ポンプとを連係駆動される一つ
のポンプを用いて、排出される血漿成分と補液の導入量
が等量となるように流量調整を行うものであるが、これ
らのポンプは別々のものを設置してもよいのは勿論であ
る。

【００１５】ところで、図１に示す回路において、採血
回路２、血液導入回路３、血漿成分導出回路６、血漿成
分導入回路８、高分子量成分導出回路１５、低分子量成
分導出回路１０、返血回路１３には、血液中の気泡を除
去するためのドリップチャンバーと、そのドリップチャ
ンバー内の空気室の圧力を検出する圧力計が設けられ、
これら圧力計によってＰ１〜Ｐ６の圧力値が検出され
る。

【００１６】上記した各ポンプＭ１〜Ｍ３は、圧力計で
の検出値Ｐ１〜Ｐ６をもとにして予め決めた手順にした
がってその回転数がマイクロコンピュータによって制御
されている。図２はこのポンプ制御部１９のハードウェ
ア構成を示すブロック図である。図２において、上記圧
力計Ｐ１〜Ｐ６で検出されるアナログ信号は、マルチプ
レクサ２０に並列入力され、ＣＰＵ２１の指令に従って
選択した信号をＡ／Ｄ変換器２２に入力してデジタル信
号に変換して、ＣＰＵ２１に入力されている。一方ＣＰ
Ｕ２１は、一定の手順に従って各ポンプＭ１〜Ｍ３の回
転数の制御信号を出力し、その信号はＤ／Ａ変換器２３
でポンプ制御用のアナログ信号に変換して出力される。
なお、図面では以下の説明の便宜上、本発明における特
徴的な制御である血液ポンプＭ１のみを示している。

【００１７】具体的には、血液ポンプＭ１は採血圧力Ｐ
１が設定圧力値以上になるようにして、採血圧力が陰圧
になって採血回路２の送液パイプが押しつぶされないよ
うにするとともに、血漿ポンプＭ２との回転差によって
一次濾過器４の濾過膜５に目詰まりが発生しないように
制御している。さらに、二次濾過器７の上流側と下流側
に設けられているポンプＭ２及びＭ３は、返血端１４側
の患者の姿勢変化等によって二次濾過器７の下流側の圧
力が変化しても、この二次濾過器７における濾過流量を
一定にするとともに、目詰まりが起こらないように制御
している。

【００１８】そして、本発明において特徴があるのは、
血液ポンプＭ１のポンプ制御であり、ポンプＭ１の制御
手順については図３の流れ図に示している。同図は、圧
力値Ｐ１を基に、血液ポンプＭ１の回転数を制御変数Ｒ
としてモータ制御する手順を示している。この回転数の
制御特性は、図４に示すように、所定の下限圧力Ｐ
_ｍｉｎを閾値として、Ｐ_ｍｉｎ以上の圧力のときには、
安定に運転できる最大回転数Ｒ_ｍａｘで回転させ、Ｐ
_ｍｉｎ以下の圧力のときには、圧力の減少とともに線型
的に減少する線型減少特性２４を有するように回転制御
するが、その回転数は予め設定した基底回転数Ｒ０以下
にはならないように設定されている。ここでの基底回転
数Ｒ０とは、採血回路２の送液チューブが閉塞しない限
界の回転数である。

【００１９】図３のステップＳ１において、圧力値Ｐ１
〜Ｐ６を選択して取り込み、ステップＳ２では、そのう
ち採血回路２内の圧力値Ｐ１を上記下限圧力Ｐ_ｍｉｎの
値と比較して、前者の方が小さいときは、ステップＳ３
の血液ポンプＭ１の回転数の設定ステップへ移り、ここ
では図４に示す線型減少特性２４に沿って回転数を設定
する。このようにして設定した回転数が前記基底回転数
Ｒ０以下になっているかどうかを以下のステップＳ４，
Ｓ５においてチェックする。具体的にはステップＳ４に
おいて現在の血液ポンプＭ１の回転数が、基底回転数Ｒ
０よりも小さくなっているときには、ステップＳ５にお
いて制御変数Ｒに基底回転数Ｒ０をセットする。

【００２０】一方、前記ステップＳ２において採血回路
２内の圧力値Ｐ１が閾値Ｐ_ｍｉｎ以上であるときには、
ステップＳ６において最大回転数Ｒ_ｍａｘにセットす
る。しかして、最後にステップＳ７で回転数出力してス
テップＳ１へ戻る。以上の手順により、血液ポンプＭ１
の回転数は、採血回路２の送液チューブが閉塞するおそ
れのある基底回転数Ｒ０以下にはならないように維持す
ることができるとともにその回転数を線型減少特性２４
のようにしているので、一挙には低下させないでその回
転の復帰も迅速にできるので処理速度を早めることがで
きる。

【００２１】なお、前記圧力計Ｐ１及びその他の圧力計
の代わりに、特開平３−２５４７５４号公報に記載され
た如く、送液パイプの途中に間挿した塩化ビニール等の
弾性材料からなる袋状の圧力反応治具の変形量をロード
セル型の荷重センサの電気出力で検出する圧力センサで
ある、いわゆるピロー型圧力計を用いることが好まし
い。そして、このようなピロー型圧力計を使用する圧力
計の一部あるいは全部に用いることにより、回路の構造
は簡単になり回路着脱時の取扱いが容易になる。

【００２２】しかして、採血回路２には、採血圧力を検
知する圧力計Ｐ１が設けられており、採血圧力が所定圧
力値以上になるように血液ポンプＭ１は制御されてい
る。すなわち、採血圧力が所定圧力をはずれた状態にお
いて、ポンプＭ１はその採血圧力に応じて予め設定され
ている血液流量となるように回転数が図４に示す特性の
ように制御して変化するので、血液ポンプＭ１の回転数
は、採血回路２の送液チューブが閉塞するおそれのある
基底回転数Ｒ０以下にはならない。具体的には、図５
（Ａ）の採血圧力の変動に対して（Ｂ）に示すようにポ
ンプ速度を変化させることができるので、送液チューブ
の閉塞をきたさない。

【００２３】なお、前記ポンプＭ１〜Ｍ３は、安定して
血液の体外循環ができるものであればバルブ、スクリュ
ーコック等を用いることもできるが、図面では回転体に
付けられた複数のしごきローラが順次送液パイプを押し
つぶしながら回転し、その回転数の制御より流量制御で
きるものを用いている。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、採
血端の状況や患者の姿勢変動に伴って、採血回路内の圧
力が下がりすぎて送液チューブが完全に閉塞するような
ことがないので、その採血作業が簡単となり、自動化装
置として有効に利用できる。また、採血圧が陰圧になっ
たり、陰圧検知点付近で採血圧が上下する場合でもスム
ーズにポンプの回転が制御され、不必要に頻繁に駆動手
段が切り替わるという問題もなく、装置の作動が安定す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る採血回路のポンプ制御装置の実施
例を示す全体回路図である。

【図２】ポンプ制御部のハードウェア構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】血液ポンプの制御手順を例示する流れ図であ
る。

【図４】血液ポンプの制御特性を示すグラフである。

【図５】血液ポンプによる制御結果を示すグラフであ
る。

【図６】従来の制御特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１…採血端 ２…採血回路 ３…血液導入回路 ４…一次濾過器 ６…血漿成分導出回路 ７…二次濾過器 ８…血漿成分導入回路 １０…低分子量成分導出回路 １１…血球成分導出回路 １３…返血回路 １４…返血端 １５…高分子量成分導出回路 １９…ポンプ制御部 Ｍ１…血液ポンプ Ｍ２…血漿ポンプ Ｍ３…高分子量成分排出兼補液ポンプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 血液を血球成分と血漿成分に分離する一
   次濾過器と、該一次濾過器よりも小さい膜孔径を有し、
   前記血漿成分を高分子量成分と低分子量成分とにさらに
   分離する二次濾過器とを備え、前記分離した血球成分と
   血漿の低分子量成分とを補液とともに返血するべく体外
   循環回路を構成した二重濾過型の血液処理装置におい
   て、患者から血液を採取する採血回路の圧力を検知する
   圧力検知部と、該採血回路と前記一次濾過器の血液導入
   回路との間に設けられる血液ポンプを駆動制御する制御
   部が設けられ、該制御部は前記採血回路の圧力を所定圧
   力値以上になるように制御するものであることを特徴と
   する採血回路のポンプ制御装置。
2. 【請求項２】 前記圧力検知部がピロー型圧力計である
   ことを特徴とする請求項１記載の採血回路のポンプ制御
   装置。