JPH0833707A - 血液温度制御装置 - Google Patents

血液温度制御装置

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JPH0833707A
JPH0833707A JP7045691A JP4569195A JPH0833707A JP H0833707 A JPH0833707 A JP H0833707A JP 7045691 A JP7045691 A JP 7045691A JP 4569195 A JP4569195 A JP 4569195A JP H0833707 A JPH0833707 A JP H0833707A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 体外血液循環処理を受ける患者のエネルギ収
支を改善し、患者の負担を軽減すること。 【構成】 予定の値を入力できる入力手段(301)、
血液循環路の動脈路と接続することが可能な第1の温度
センサー(206)、前記入力手段(301)および第
1温度センサーと接続されており、交換液を加熱するた
めに温度制御ユニット(106)と接続することが可能
である評価・制御ユニット(208)とからなる、体外
循環血液用処理装置における血液温度制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、体外循環血液の処理装
置に使用される血液温度制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】本発明が適用される血液透析装置は血液
浄化部材、特に膜によって2つの隔室に仕切られた透析
器を有し、第1の隔室が透析液通路に、第2の隔室が血
液通路に接続され、透析液通路が透析液源に接続し、透
析液源が少くとも1個の濃縮液容器、清水源及び温度調
整装置を有し、血液通路が少くとも1個の血液ポンプ及
び透析器の下流側の滴室を有する。
【0003】血液濾過装置は同じく膜によって2つの隔
室に仕切られた血液濾過器を有し、第1の隔室は透謝産
物が負荷された血液濾液の収容のために使用され、第2
の隔室もまた血液通路に接続される。その場合、取出さ
れる血液濾液はおおむね同量の交換液(差引、限外濾過
量)によって補充される。交換液は血液浄化部材の下流
側で所定の温度で血液に加えられる。
【0004】透析又は血液濾過で使用される血液浄化装
置は、周知のように急性又は慢性尿毒症の場合に機能不
全の腎臓に代わるものである。この装置はまだ不完全で
はあるが、多数の慢性尿毒症患者に満足な暮し方で生き
長らえることを保証することができる所までこの方法を
発展させることが、時がたつにつれてできるようになっ
た。
【0005】少くとも生命維持特に必要な腎機能を補う
ために、血液から尿毒素を除去し、電解質収支と酸塩基
収支を補償し、飲食物を介して摂取する液量の一部を排
出しなければならない。
【0006】これは主として血液透析法によって行われ
る。この場合、体外循環の血液を半透過性膜に沿って通
し、膜の他方の側に透析液を通す。透析液の電解質組成
は血液の電解質組成におおむね等しい。尿毒素が血液か
ら透析液へ移行するから、濃度の平衡が生じる。血液と
透析液の間に差圧を発生する場合は、液体の移行即ち限
外濾過、またそれと共に所望の液体抽出も行われる。膜
の半透過性により、生命にとって重要な血球と蛋白質は
血液中に保留される。
【0007】別の公知の方法、即ち血液濾過において
は、体外循環の血液が血液濾過器に通され、尿毒素を含
む限外濾液が血液濾過器を経て抽出される。尿毒素を含
まない、第一近似として等量の交換液が同時に血液に補
給される。この方法に含まれる血液浄化手段、即ち透析
器又は血液濾過器においては、このようにして液体の一
部を別の液体へ移転し、又は一方の液体を他方の液体に
沿って、例えば血漿を透析液に沿ってすれ違いに通す訳
である。これらの液体は異なる温度を有するから、温度
の交換も行われる。
【0008】西独特許出願公開第3313421号に上
記の血液透析と血液濾過装置が記載されている。この公
知の装置においては透析液源又は交換液源が温度調整装
置によって所定の温度に加熱される。その際これらの供
給源の温度が温度検出器によって制御装置へ送出され、
制御装置はこの測定された温度値と所定の温度値に基づ
いて加熱装置を制御する。なお、所定の温度値は治療す
る医師が透析治療の前に入力し、続いて全治療期間中一
定に保つ。
【0009】欧州透析・移植協会会報(Proc. EDTA)1
8巻(1981年)597−602頁所蔵のQ. Maggiore そ
の他の論文に示すところによれば、しばしば観察され、
現時点で一般に承認されている、分離限外濾過法の場合
の良好な血圧安定性は、この方法で患者の血液から熱エ
ネルギを取出すことに基づくものである。特に透析液の
温度を慣用の値37℃から34℃に引下げれば、在来の
血液透析においても良好な血圧安定性が得られることが
判明した。しかし多くの患者がこの温度低下を不快に感
じることも判明した。
【0010】この処置によって動脈ホース系統の血液温
度がおおむね一定に保持された。測定手段として、ホー
ス系統に直接挿入したサーミスタが使用された。
【0011】米国人工内臓学会会報(Trans. Am. Soc.
Artif. Intern Organs)28巻(1982年)523−52
7頁所載のQ. Maggiore 等のその後の論文に示すところ
によれば、血液濾過においても熱エネルギ収支が循環の
安定性に影響する。在来の血液透析では体外循環にエネ
ルギが供給されることを明らかにする測定が行われた。
患者の容態に好ましくない影響を及ぼす体温上昇の原因
はこの点に認められる。体外循環の測定手段として、血
液に直接に接触せずにサーミスタを挿入することを可能
にする特殊なプラスチック使い捨て品を使用した。その
場合、1℃の定常な測定偏差が現れる。
【0012】K.Schafer その他は国際人工臓器雑誌
(The International Journal of Artificial Organs)
6巻(1983年)75−76頁で循環の安定性に対する血
液温度及び熱エネルギ収支の影響に対して疑問を呈示し
たが、T.岸本その他は透析と移植( Dialysis & Tra
nsplantation)15巻(1986年)329−333頁で血
液透析に関して Q. Maggioreの見解を実証した。
【0013】周知のように血液透析の場合、通常体外循
環の還流側に、血液濾過の場合は往流側と還流側にエネ
ルギ損失が発生する。
【0014】透析液温度の引下げを固定的に入力するの
では多くの場合、温度補償を行うのに十分でない。この
ことは、それぞれの透析条件に対する個々の患者の反応
に原因がある。それ故、公知の温度低下法では、患者に
十分に温度補償することが保証されない。即ちこのよう
な処置にかかわらず、しばしば発熱反応が現れ、その結
果、患者の末梢抵抗が低下し、このため大きな負担を生
じる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、体外血液循環処理、すなわち血液透析又は血液濾過
を受ける患者のエネルギ収支が改善されるように、冒頭
に述べた種類の装置を改良する血液温度制御装置を提案
することである。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、評価・
制御装置208が入力装置301及び表示装置302と
連結されて自動装置を構成し、これを既存の血液透析器
又は血液濾過器と組合せることができる。そのために
は、体外血液循環のための適当なホース系統が温度セン
サ206及び207を有し、又は、既に評価・制御装置
208に接続された温度センサ206及び207をホー
ス系統に接続することができるように配慮しさえすれば
よい。
【0017】
【作用】上記のように、本件の発明は、独立の自動装置
を既存の体外血液循環処理、すなわち血液透析器又は血
液濾過器と組み合わせて使用されるが、以下の実施例
は、この発明が組み込まれた血液透析器又は血液濾過器
の作用を説明するものである。
【0018】本発明に基づき第1の温度センサが透析器
又は血液濾過器の上流側の血液通路に配設され、第2の
評価・制御装置に接続され、第2の評価・制御装置が温
度調整装置に接続され、第1の温度センサによって測定
された値(実際値)と所定の値(目標値)を比較し、実
際値が目標値から偏るときは前記温度調整装置を適当に
起動することによって、上記の目的が達成される。
【0019】本発明によれば、患者の体温と相関関係に
ある血液温度が測定され、或い設定値又一連の設定値と
比較され、測定結果に応じて透析液又は交換液の温度を
調整する。
【0020】体外循環の静脈部の第2の温度センサは、
体外循環のパラメータと交換液温度及び環境温度が詳し
く判っていなくても、通常与えられる血液流量を知れば
患者が受ける熱放出を正確に定めることを可能にする。
【0021】透析又は血液濾過の開始時に測定した動脈
血液温度ないしは静脈血液温度が基準温度として指定さ
れる。透析開始時に測定した動脈血と静脈血の温度差か
ら、もう一つの基準入力が得られる。更に所定の目標仕
事率を基準値として指定することができる。
【0022】このようにして評価・制御装置の入力側は
血液ポンプと動脈温度センサに、また場合によっては静
脈温度センサに接続される。評価・制御装置の出力側は
透析液源又は交換液源の温度調整装置に接続される。
【0023】選定された基準値は入力装置を介して評価
・制御装置に入力される。
【0024】本発明は体外循環の動脈血液通路の血液温
度の測定に基づき血液透析過程又は血液濾過の際の放熱
を調節して、体温を一定に保ち、又は医師の選択に従っ
て所定の範囲で変化することを可能にする。
【0025】血液透析の生体試験で、37℃及び34℃
の透析液温度をセットし、体温の循環パラメータ、例え
ば血圧の数分間隔で測定した。更に生体実験で体外循環
の熱損失と透析液及び環境の温度並びに血液流量との関
係を測定したところ、これらの3つのパラメータは体外
循環の熱又は温度収支に影響することが判明した。
【0026】われわれの研究が明らかにしたところで
は、室温が20ないし25℃の標準範囲にある限り、透
析液温度が37℃のときは体外循環の血液は冷却され
る。ところが体温と動脈の血液温度は上昇する。この測
定は、動脈血液温度又は体温が使用する血液透析器の生
体適合性に関係することを示唆する。更に研究が明らか
にしたところでは、透析液温度、環境温度及び血液流量
の前述の影響のほかに、血液ホース系統と血液透析器の
設計と構造並びに透析液の流量も熱収支に影響する。
【0027】透析液温度が循環の安定性に影響すること
は、引用した文献で明らかである。独自の測定により判
明したところでは、体温の上昇は体外循環の血液の加熱
に原因するのでない。むしろ血液透析過程に対する人体
の反応を問題にしなければならず、使用する材料の生体
適合性の影響が推測される。
【0028】上述のことは同様に血液濾過にも該当す
る。
【0029】従って、体温の安定のために取出される熱
量は、患者特有のパラメータ、例えば患者の感受性や体
重にも関係するであろう。
【0030】このような訳で、体外循環で患者から取出
される熱量は前述の一連のパラメータに関係する訳であ
る。上述のすべての影響は通常、予言されるものでない
し、されるとしても精々近似的に過ぎない。
【0031】
【実施例】この発明が組み込まれた血液透析器又は血液
濾過器を2つの実施例について詳述する。
【0032】第1図による血液透析器は透析液部1と体
外血液循環部2から成る。2つの部分はおおむね公知の
構造を有する。即ち透析液源は給水部101(その給水
源はここに詳しく図示しない)、電熱器102と温度セ
ンサ103、濃縮液を送り出すポンプ105及び透析液
容器104から成る。電熱器102と温度センサ103
は、温度調整装置106に接続される。温度調整装置1
06は温度センサ103の信号に基づいて、所定の透析
液温度に到達するように電熱器102を調整する。透析
液容器104から導管120がそれ自体公知の脱気装置
108に至る。一方、脱気装置108は伝導度センサ1
09及び付属の温度センサ110に接続される。これら
のセンサ109及び110の信号は監視装置111によ
って処理され、それから透析液の温度補償伝導度が計算
され、この伝導度と温度が所定の警報限界値と比較さ
れ、所定の警告限界を越えて偏るときは、透析液が透析
器Dを通ることなくバイパスされるように、弁112及
び113が制御される。透析器Dの下流側に配設された
ポンプ114は透析液の搬送のために使用され、透析器
Dの上流側に配設された絞り116と組合わされて、限
外濾過のために透析器Dの透析液区画115に負圧を発
生する。
【0033】第2図による血液濾過器は透析液部1の代
りに交換液部4と、同じく体外循環2を有する。
【0034】交換液部4もおおむね公知の構造を有す
る。即ち交換液容器401から成り、これに導管402
の交換液ポンプ403が続く。交換液ポンプ403は体
外血液循環部2の静脈部のホース片(管部)221に交
換液を送給するために使用される。交換液ポンプ403
に加熱装置404が後置され、交換液を所定の温度値に
熱する。
【0035】そのためにこの加熱装置404は、温度調
整装置106に接続される。加熱装置404と、ホース
片(管部)221への導管402の接続部との間に更に
第2の温度センサ110´が配設され、一方、第1の温
度センサ206は上流側で血液ホース系統の動脈部22
0に挿設される。濾液区画405から導管406が血液
濾液受容器407に至る。代謝産物を含む抽出血漿から
成る血液濾液は、挿設された濾液ポンプ408によって
受容器407へ送られる。その場合、濾液ポンプ408
の送出し速度が評価・制御装置208へ送信される。加
熱された交換液の送出し速度又は温度を送信するため
に、交換液ポンプ403と第2の温度センサ110´も
評価・制御装置208に接続される。
【0036】血液透析と血液濾過の体外循環はおおむね
同じであり、透析器D又は濾過器Fの上流側の血液ポン
プ201、透析器D又は濾過器Fの血液区画202、透
析器D又は濾過器Fの下流側に配設された滴室203と
所属の液位センサ204及び静脈血圧モニタ205から
成る。ホース片(管部)220の区域の動脈血液通路に
第1の温度センサ206が挿設される。滴室203から
患者へ戻るホース片(管部)221の区域の静脈血液通
路に別の温度センサ207を配設することができる。そ
の場合、慣用の温度センサ、例えば0℃で定格抵抗10
0オームの白金抵抗又はサーミスタ、例えば負又は正の
温度係数のサーミスタが使用される。
【0037】評価・制御装置208は温度センサ206
及び207の信号と、場合によっては血液ポンプ201
から血液ポンプの流量に比例する信号を受信する。また
血液濾過の場合は、評価・制御装置208は必要ならば
更に濾液ポンプ408から、抽出された限外濾液の送出
し速度に関する信号及び第2の温度センサ110´の温
度信号、交換液ポンプ403の信号を受信する。更に患
者又は治療に特有の任意の制御パラメータを入力装置3
01で入力することができる。制御装置208から温度
調整装置106に信号線が通じており、温度調整装置1
06は透析液温度又は交換液温度を変化することができ
る。
【0038】温度センサ206及び207は、特別の使
い捨て品が必要でないように設計することが好ましい。
一方、ホース片(管部)220及び221の一部は、ホ
ース片(管部)とセンサを共に取囲む外被の中に挿入さ
れる。温度センサがホース系統のこの部位の温度を約
0.1℃まで再現性を以て測定するように、上記の外被
を構成し、かつ絶縁する。
【0039】第1図における血液透析の場合は給水部1
01を介して透析液容器に水が導入される。同様に濃縮
液ポンプ105を介して濃縮液の供給が行われる。透析
液容器104はおおむね透析液の加熱、脱気及び混合の
ために使用され、その際混合は容積に基づいて行うこと
が好ましい。電熱器102と付属の温度センサ103に
よって水が予定の温度、例えば34℃に加熱される。
【0040】脱気装置108にある、詳しく図示しない
ポンプは導管120を経て透析液を吸引し、透析液に溶
解した空気を放出する。この空気は透析液の一部と共に
透析液容器104の混合室へ返送され、そこで逃失す
る。この点に関する詳細は公知であるから、図面には示
していない。脱気した透析液はまず導管121を経て伝
導度センサ109及び付属の温度センサ110と接触さ
せられる。前置の絞り弁116は、透析液ポンプの動作
に応じて透析液に負圧を発生することを目的とする。
【0041】センサ109及び110は信号線122を
介して監視装置111に接続される。監視装置111は
透析液が設定値から偏るときに警報を発し、その際信号
線123を介して弁112及び113を制御する。設定
値から偏ると弁112が閉鎖され、バイパス管124の
弁113が開放され、その際望ましくない組成又は温度
の透析液が透析器Dに到達することが阻止される。透析
器Dの入口は弁112の導管125に接続する。従って
透析液は弁113を経てポンプ114へ直送される。
【0042】透析器の下流側で導管126がポンプ11
4に通じており、さらに下流側でバイパス管124と合
流する。
【0043】第2図の血液濾過の場合は交換液容器40
1が導管402に接続する。交換液ポンプ403を起動
すると、交換液が導管402を経て加熱装置404へ送
られ、そこで所定の温度値に加熱される。第2の温度セ
ンサ110´が交換液の温度を測定して、これを評価・
制御装置208へ送信し、一方、交換液ポンプ403の
送出し速度も評価・制御装置208へ送出される。
【0044】体外血液循環部2は動脈ホース片220と
血液ポンプ201を経て透析器D又は濾過器Fの血液区
画202に至り、滴室203を挿設した静脈ホース片2
21を経て患者に至る。ホース片221の前部の一方の
端部は透析器D又は濾過器Fに、他方の端部は滴室20
3の入口に接続される。
【0045】血液の送給のために血液ポンプ201、好
ましくはローリングポンプが使用される。血液ポンプ2
01は所望の送出し速度に応じて血液を体外循環2に貫
送する。
【0046】滴室203は液位センサ204に接続され
る。滴室203内の液位が低下したとき又は空気又は血
液の泡が現れたときに液位センサ204が警報を発し、
血液ポンプ201を停止し、滴室203の下流側に配設
された絞り弁209を閉じる。
【0047】静脈血圧モニタ205は静脈帰路圧力を表
示する。
【0048】体外血液循環に温度センサ206しか配設
しないときは、その動脈血液温度が基準温度として評価
・制御装置208の基礎となる。更に温度センサ207
が体外循環の静脈血液通路に配設されるときは、動脈温
度センサ206と静脈温度センサ207の間の差も制御
のための基準として選ぶことができる。
【0049】評価・制御装置208は温度センサ206
及び207の信号と血液ポンプ201の血液ポンプ流量
比例信号を受信する。また評価・制御装置208から信
号線222が温度調整装置106に通じており、この温
度調整装置106によって温度を調整することができ
る。こうして透析液又は交換液が評価・制御装置208
によって計算された温度値に引上げ又は引下げられる。
その結果、適当に温度調整した透析液が透析器Dへ、又
は交換液が静脈血液管221へ送られる。第1図におい
ては、2種の媒質即ち透析液及び血漿がすれ違いに流れ
ることによって、熱交換が行われる。第2図の血液濾過
の場合は交換液が血液管221に流入する時に熱交換が
起こる。通常は透析液又は交換液から血液へと熱エネル
ギの交換が行われる。患者の体温又は血液温度が標準値
又は医師が選定する値にされる。
【0050】こうして温められた血液は続いて患者へ還
流する時に再びエネルギを失うから約2℃冷却された状
態で再び患者に到達する。エネルギ収支を確かめる時
に、このことを考慮する。
【0051】血液濾過の場合は、第1の温度センサ20
6の温度値T1 と血液ポンプ201の送出し容積V1
検出することによって、血液の熱エネルギ値E1 が決定
される。即ち、 E1 =T1 ×V1 体外循環2の血液濾過器Fの出口側では温度低下と血液
濾液の抽出によりエネルギ値は E2 =T2 ×(V1 −V2 ) となる。ここにT2 は経験的に知られており、V2 は抽
出された血液濾液の容積を表す。その場合、T2 は体外
血液循環2の静脈血液管221への交換液管402の接
続点でその値に到達する。
【0052】エネルギ値E3 は、第2の温度センサ11
0´の測定温度値T3 と交換液ポンプ403の送出し容
積V3 から成り、 E3 =T3 ×V3 である。
【0053】エネルギ値E4 は温度センサ207が測定
した温度値T4 と血液ポンプ201の送出し容積V1
く限外濾過量UFで表される。即ち、 E4 =T4 (V1 −UF) ここに、 UF=V2 −V3 である。
【0054】T1 ,T2 ,T4 及びV1 ,V2 ,V3
びにUFの値は知られており、又は、評価・制御装置2
08に入力されるから、この装置でエネルギ収支が判明
し、その結果送給される交換液の温度値が確かめられ
る。こうして評価・制御装置208から適当な信号を受
領する温度調整装置106によって、加熱装置404は
交換液温度が評価・制御装置208によって計算された
目標値T3 に到達するまで作動させられる。
【0055】エネルギ値E4 =E2 +E3 は、 E4 =T2 (V1 −V2 )+V3 ×T3 から計算されるから、温度値T4 の測定を行わないでよ
い。従って、温度センサ207を省略することができ
る。
【0056】しかし、温度センサ207の測定温度値を
目標値として指定し、評価・制御装置208に入力して
もよい。その場合は、この目標値と第1の温度センサ2
06の測定値が比較され、この温度差から第2の温度セ
ンサ110´の温度実際値が得られる。
【0057】なお、本発明の本質をなすのは、体外血液
循環の入口即ち第1の温度センサ206で検出された温
度値と、血液循環出口即ち温度センサ207で検出され
た温度値が相関関係にあることである。入口の値が高い
程、出口の値をそれだけ低く調整しなければならず、従
ってそれだけ少いエネルギを体外の血液に供給すること
になる訳である。なぜなら、身体は体内で発熱によって
補助エネルギを供給し、これを患者の身体から体外に取
出さなければならないからである。血液濾過の場合は前
述のように2つの実施態様でこれを行うことができ、均
衡したエネルギ収支が得られる。
【0058】患者の接続部から温度センサ206又は2
07までの間隔は約1mである。測定が明らかにしたと
ころでは、20℃ないし25℃の通常の室温と通常のホ
ース材料の場合、この区間の温度低下は0.4℃であ
る。これは評価・制御装置208を適当に校正すること
により補償することができる。
【0059】入力装置301を用いて評価・制御装置2
08をプログラムすることができる。その場合、下記の
制御方式を設定することが好ましい。
【0060】1.動脈温度センサ206が治療開始時に
測定した測定値を基準温度として選ぶ。
【0061】2.医師が調整する動脈血液温度を基準温
度として選ぶ。
【0062】3.動脈温度センサ206と静脈温度セン
サ207の間の差を制御の基準として選ぶ。
【0063】4.所定の、抽出すべき仕事率を予選択す
ることができる。
【0064】図面に参照番号302で示した補助表示装
置にとりわけ下記を表示することができる。
【0065】 − 動脈血液温度 − 静脈血液温度 − 抽出された仕事率 − 治療開始以来抽出されたエネルギ又は熱量 これにより表示装置でエネルギ収支を計算し、表示する
ことができる。
【0066】更に、マイクロプロセッサ・ベースの適当
な適応制御装置を使用しない場合は、制御の時定数の調
整のために調整装置を設けることができる。
【0067】もちろん、上記以外の形式の入力を使用し
てもよい。
【0068】前述のように表示装置302によって、セ
ンサ206が測定した動脈血液温度、センサ207が測
定した静脈血液温度、また外部血液循環で送給される容
積V1 −V4 が判れば、その瞬時に交換要素Fで血液か
ら取出されるエネルギ、更に特定の時間間隔例えば全治
療時間にわたって積分するときは、取出される仕事率を
表示することができる。
【0069】
【発明の効果】血液透析の場合、通常体外循環の還流側
に、血液濾過の場合は往流側と還流側にエネルギ損失が
発生する。
【0070】本発明によって、体外血液循環処理を受け
る患者のエネルギ収支が改善され、患者の負担が軽減さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を組み込んだ血液透析用の体外循環血
液の放熱のための装置の略図。
【図2】血液濾過用の同じ目的のための血液濾過装置の
略図。
【符号の説明】
1…透析液部,2…体外血液循環部,4…交換液部,1
06…温度調整装置,201…血液ポンプ,206,2
07…温度センサ,208…評価・制御装置,220…
血液通路,301…入力装置,302…表示装置,40
2…交換液管,403…交換液ポンプ,408…濾液ポ
ンプ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 予定の値を入力できる入力手段(30
    1)、 血液循環路の動脈路と接続することが可能な第1の温度
    センサー(206)、 前記入力手段(301)および第1温度センサーと接続
    されており、透析液または交換液を加熱するために温度
    制御ユニット(106)と接続することが可能である評
    価・制御ユニット(208)と、 からなる、体外循環血液用処理装置における血液温度制
    御装置。
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