JPH10165496A - 流量補正回路および流量補正回路を有する液体処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、半透膜を有する液体処理手段に対
し、ポンプを用いて送液・排出する際、複雑な制御装置
を使わずに、送液流量と排出流量との差を非常に小さく
し、さらに、装置を小型化することができる流量補正回
路、液体処理装置を提供することを目的とする。 【構成】 本発明の液体処理装置は、液体処理手段に液
体を流出入する送液手段が設けられた入口回路、出口回
路を有し、送液手段の前後を連絡する流量補正回路を有
することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、閉鎖された容器、
または少なくとも一部に液体の通過抵抗の大きな部分を
有する容器に２台のポンプを用いて送液・排出する液体
処理装置において、２台のポンプの流量差により発生す
る容器内圧の変動を防ぎ、または、これらの容器内圧の
変動により、容器の一部に設けられた液体通過抵抗の大
きな部分からの液体の出入りを減少させる流量補正回路
およびこの流量補正回路を有する液体処理装置に関す
る。

【０００２】特に人工腎臓用の血液透析装置、血液浄化
用の血漿分離装置、その他血液体外循環に用いられる選
択透過膜装置等の透析液、置換液等の制御に用いられる
流量補正回路よびこの流量補正回路を有する液体処理装
置に関する。

【０００３】

【従来の技術】閉鎖された容器、または少なくとも一部
に液体の通過抵抗の大きな部分を有する容器に２台のポ
ンプを用いて送液・排出する液体処理装置において、送
液流量と排出流量とが等量でない場合、容器内圧が上昇
または下降し、何らかの調節を行わない場合、容器内圧
の変化が加算されてしまう。送液量と排出液量を等量と
するためには、送液用ポンプまたは排出用ポンプの流量
を設定し、他方のポンプを容器内圧、送液重量や排出液
重量の測定値を目安にして流量調節する方法が取られ
る。この様に２台のポンプの流量差を調節するために
は、各種センサーやポンプの自動制御機構など、複雑な
装置が必要となる。また、ポンプ駆動装置を２つ必要と
するため、大きなスペースが必要である。

【０００４】また、２台のポンプを使用せず、１台のロ
ーラーポンプに２本のチューブを装着して液体を同一流
量で輸送するダブルポンプがある。ダブルポンプは１台
で送液と排出が可能であり、装置の小型化に有利である
という長所があるが、２本のチューブ間で流量誤差が生
じても補正できないという欠点がある。ダブルポンプを
用いた場合の流量誤差は、ポンプローラーとステーター
の間隔が部位により異なることや、使用するポンプチュ
ーブの内径が多少不均一であること等により発生する。
その大きさは、設定流量の１０％にも及ぶことがあり、
前記の流量誤差を機械的に制御することは困難である。

【０００５】人工腎臓用の血液透析装置に用いられる透
析液制御装置では、透析器の透析液入口側と出口側にロ
ーラーポンプ、複式ポンプなどが設けられ、流量を制御
している。しかし、入口側と出口側の流量に誤差があっ
て流入量よりも流出量が少ない場合は、透析器内の圧力
が上昇し、透析液は透析膜を通過して血液側へ流れ込
み、逆に流入量よりも流出量が多い場合は、透析器内の
圧力が下降し、血液側の液体が透析膜を通過して透析液
側へ流れ込んでしまう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術の問題点を解決した、２台のポンプの流量差を調節
するための複雑な装置を必要とせず、装置を小型化で
き、さらには、ダブルポンプを用いた場合のポンプチュ
ーブの装着状態やポンプチューブの形状のばらつきに関
係なく、流量誤差を補正することができる流量補正回路
および流量補正回路を有する液体処理装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【発明が解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の流量補正回路は、液体入口と液体出口を有
する液体処理手段と、該液体入口に連絡し該液体処理手
段へ液体を誘導する入口回路と、該入口回路にあって液
体を送液する第１送液手段と、該液体出口に連絡する出
口回路と、該出口回路にあって液体を該液体処理手段か
ら排出する第２送液手段とを有する液体処理装置におい
て、該入口回路の該第１送液手段の前後、または該出口
回路の該第２送液手段の前後を連絡することを特徴とす
る。

【０００８】また、本発明の流量補正回路は、上記第１
送液手段と第２送液手段とが同一の駆動装置により駆動
されていることを特徴とする。

【０００９】また、本発明の流量補正回路は、上記液体
処理手段に選択透過膜を有し、上記液体入口と液体出口
が、該選択透過膜により隔てられる複数の区画の内の同
じ区画にあることを特徴とする。

【００１０】また、本発明の流量補正回路は、上記選択
透過膜が透析膜、透析濾過膜であることを特徴とする。

【００１１】また、本発明の流量補正回路は、上記選択
透過膜の液体通過抵抗よりも、該流量補正回路の液体通
過抵抗と該液体処理装置の該液体入口と該液体出口の間
の液体通過抵抗の和が小さいことを特徴とする。

【００１２】さらに、本発明の液体処理装置は、液体入
口と液体出口を有する液体処理手段と、該液体入口に連
絡し該液体処理手段へ液体を誘導する入口回路と、該入
口回路にあって液体を送液する第１送液手段と、該液体
出口に連絡する出口回路と、該出口回路にあって液体を
該液体処理手段から排出する第２送液手段とを有する液
体処理装置において、該入口回路の該第１送液手段の前
後、または該出口回路の該第２送液手段の前後を連絡す
る流量補正回路を有することを特徴とする。

【００１３】また、本発明の液体処理装置は、上記第１
送液手段と第２送液手段とが同一の駆動装置により駆動
されていることを特徴とする。

【００１４】また、本発明の液体処理装置は、上記液体
処理手段に選択透過膜を有し、上記液体入口と液体出口
が、該選択透過膜により隔てられる複数の区画の内の同
じ区画にあることを特徴とする。

【００１５】また、本発明の液体処理装置は、上記選択
透過膜が透析膜、透析濾過膜であることを特徴とする。

【００１６】また、本発明の液体処理装置は、上記選択
透過膜の液体通過抵抗よりも、該流量補正回路の液体通
過抵抗と該液体処理装置の該液体入口と該液体出口の間
の液体通過抵抗の和が小さいことを特徴とする。

【００１７】また、本発明の液体処理装置は、選択透過
膜により隔てられる複数の区画を有し該区画の内の一つ
の区画に液体入口と液体出口を有する液体処理手段と、
該液体入口に連絡し該液体処理手段へ液体を誘導する入
口回路と、該入口回路にあって液体を送液する第１送液
手段と、該液体出口に連絡する出口回路と、該出口回路
にあって液体を該液体処理手段から排出する第２送液手
段とを有する液体処理装置であって、該第１送液手段と
該第２送液手段とが同一の駆動装置により駆動されてお
り、該液体入口からの液体の流入量と該液体出口からの
液体の流出量の流量差が１％以内であることを特徴とす
る液体処理装置。

【００１８】また、本発明の液体処理装置は、上記流量
差が０．５％以内であることを特徴とする。

【００１９】また、本発明の液体処理装置は、上記流量
差が０．１％以内であることを特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の１実施形態を表す模式図
を図１に示す。液体処理手段１と液体供給手段２と液体
回収容器７、およびダブルポンプ３から構成され、液体
供給手段２と液体処理手段１とがダブルポンプ３を介し
て入口回路５で連絡され、液体処理手段１と液体回収容
器７がダブルポンプ３の他方を介して出口回路６で連絡
されている。液体処理手段１には液体入口１１および液
体出口１２が設けられている。流量補正回路４ａの一端
４１ａは、ダブルポンプ３と液体供給手段１の間で入口
回路５と接続しており、流量補正回路４ａの他端４２ａ
は、ダブルポンプ３と液体入口１１の間で入口回路５と
接続している。

【００２１】液体供給手段２の供給液体は、ダブルポン
プ３の一方に装着された入口回路５のポンプチューブを
通ってダブルポンプ３により、液体処理手段１へ送られ
る。一方、液体処理手段１内の液体は、ダブルポンプ３
の他方へ装着された出口回路６のポンプチューブを通っ
てダブルポンプ３により、排出される。この時、入口回
路５に設けられたポンプチューブと出口回路６に設けら
れたポンプチューブの内径が少しでも異なっていると、
入口回路５と出口回路６の送液量に差が生じてしまう。

【００２２】入口回路５の送液量が出口回路６の送液量
よりも多い場合、この流量差により時間の経過とともに
液体処理手段１内の液体量が増加する。流量補正回路４
ａを接続しない時、液体処理手段が他に液体の出入り口
がない場合、液体処理手段１内の圧力が上昇し続けてし
まうが、入口回路に流量補正回路４ａを接続することに
より、前記流量差を補正するように、液体処理手段１内
に蓄積される分の液体は、流量補正回路４ａを通ってダ
ブルポンプ３の液体供給手段２側の入口回路５に戻され
るので、液体処理手段１内の圧力上昇を防ぐことができ
る。

【００２３】液体処理手段１内に透析膜により隔てられ
た複数の区画があった場合、流量補正回路４ａを有さな
い場合には、液体処理手段１内の液体量が増加すること
によって、該液体が透析膜を通過し、透析膜の反対側へ
流出してしまう。しかし、本発明の流量補正回路４ａを
設けることにより、液体処理手段１内の液体量の増加が
なく、該液体が、透析膜の反対側へ流出することもな
い。

【００２４】入口回路５は、上記液体供給手段１、液体
入口１１を含んでもよく、別の実施形態を表す模式図で
ある図２の如く、流量補正回路４ｂの一端４１ｂは、液
体供給手段２と接続してもよく、他端４２ｂは液体処理
手段１の液体入口１１と接続してもよい。

【００２５】さらに、別の１実施形態の模式図を図３、
４に示す。流量補正回路４ｃの一端４１ｃは、ダブルポ
ンプ３と液体回収容器７の間で出口回路６と接続してお
り、流量補正回路４ｃの他端４２ｃは、ダブルポンプ３
と液体出口１２の間で出口回路６と接続している。

【００２６】出口回路６は、上記液体回収容器７、液体
出口１２を含んでもよく、流量補正回路４ｄの一端４１
ｄは、液体回収容器７と接続してもよく、他端４２ｄは
液体処理手段１の液体出口１２と接続してもよい。

【００２７】上記送液手段としダブルポンプを用いて説
明したが、２台のポンプを使用した場合においても、通
常、流量差を生じるので、解決すべき課題に異なるとこ
ろはない。駆動装置を異にする２台のポンプを用いる場
合は、圧力センサー、重量センサーなどの各種検出装置
とその信号を基にしてポンプを制御する複雑な制御装置
が必要となるところが異なる一つの駆動装置により２つ
の系統の液体を送液するダブルポンプを用いた場合、装
置が小型化できるので好ましい。さらに、ダブルポンプ
のみでは二つの送液部を別々に調節することができない
ので、本発明を適用することは、好適である。

【００２８】液体処理手段は、透析器、血液濾過器、透
析濾過器、血漿分離器、吸着装置などが好適に用いられ
る。血液に対する液体の流入、流出の量を制御すること
は、体液の量を調節することになり、正確さが求められ
るからである。本発明の液体処理手段は、本発明の目的
に鑑み、これらに限定されるものではない。

【００２９】液体処理機能部は、透析膜、濾過膜、透析
濾過膜、血漿分離膜まどの選択透過膜や、血液中の毒性
物質の吸着剤、その他の特定物資を液体から吸着により
除去するもの等が好適である。特に選択透過膜である場
合には、選択透過膜を介した反対の区画の液体流量に影
響を与えることがないのでより好ましい。さらに、透析
膜、透析濾過膜であると、人工腎臓としての血液体外循
環の際、体液量の調節が容易であるので好ましい。

【００３０】流量補正回路の液体通過抵抗は、通常、液
体を流通させた時の回路の両端での圧力差（圧力損失）
で表現されるが、この流量補正回路の液体通過抵抗およ
び液体処理装置の液体入口と液体出口の間の液体通過抵
抗の和が、上記選択透過膜の液体通過抵抗の１／２０以
下、より好ましくは１／１００以下の場合、本発明の流
量の補正が容易に行われるので好ましい。

【００３１】

【実施例】本発明の流量補正回路および液体処理装置の
１実施例を図３に示す。透析膜８により２つに区画され
た容器９の一方の区画には、液体入口１１と液体出口１
２を有す。液体貯留槽２０は、液体供給手段と液体回収
容器を兼ねている。液体入口１１と液体貯留槽２０は、
入口回路５で連絡されている。入口回路５には、ポンプ
チューブ５１（内径約４ｍｍ、外径約６ｍｍ）が設けら
れており、ダブルポンプ３の一方に装着されている。液
体出口１２と液体貯留槽２０は、出口回路６で連絡され
ている。出口回路６には、ポンプチューブ６１（内径約
４ｍｍ、外径約６ｍｍ）が設けられており、ダブルポン
プ３の他方に装着されている。

【００３２】流量補正回路４ａの一端は、液体入口１１
とダブルポンプ３の間の入口回路に三方活栓１０で接続
され、他端は液体貯留槽２０に連絡している。

【００３３】液体処理手段９の他方の区画に液体流出口
３１を設け、液体流出口３１と接続したチューブ３２を
設けた。チューブ３２の他端は、液体貯留槽２０の液面
とほぼ同じ位置の液面を有する液体の入ったメスシリン
ダー３３内に浸した。

【００３４】予め、全ての回路、処理手段内には、水を
満たしておいた。

【００３５】（１） 三方活栓１０により入口回路５を
開放し、流量補正回路４ａ側を閉鎖してダブルポンプ３
を１３０ｍｌ／ｍｉｎに設定して循環した。その結果、
メスシリンダーの液量は、２．５ｍｌ／ｍｉｎの流量で
増加した。流量誤差は、１．９％であった。

【００３６】（２） 次に同一回路にて三方活栓１０に
より入口回路５および流量補正回路４ａを開放にしてダ
ブルポンプ３を１３０ｍｌ／ｍｉｎに設定して循環し
た。その結果、メスシリンダーの液量は、３ｍｌ／ｈｒ
の流量で増加したのみであった。流量誤差は、０．０４
％であった。

【００３７】

【発明の効果】本発明の流量補正回路は、液体入口と液
体出口を有する液体処理手段と、該液体入口に連絡し該
液体処理手段へ液体を誘導する入口回路と、該入口回路
にあって液体を送液する第１送液手段と、該液体出口に
連絡する出口回路と、該出口回路にあって液体を該液体
処理手段から排出する第２送液手段とを有する液体処理
装置において、該入口回路の該第１送液手段の前後、ま
たは該出口回路の該第２送液手段の前後を連絡すること
を特徴としているので、閉鎖された容器、または少なく
とも一部に液体の通過抵抗の大きな部分を有する容器
に、ポンプを用いて送液・排出する際、複雑な制御装置
を使わずに、送液流量と排出流量との差を非常に小さく
することができる。

【００３８】また、本発明の流量補正回路は、上記第１
送液手段と第２送液手段とが同一の駆動装置により駆動
されているため、上記の効果に加え、装置を小型化する
ことができる。

【００３９】また、本発明の流量補正回路は、上記液体
処理手段に選択透過膜を有し、上記液体入口と液体出口
が、該選択透過膜により隔てられる複数の区画の内の同
じ区画にあるため、該液体が、透析膜の反対側へ流出ま
たは流入することがない。

【００４０】また、本発明の流量補正回路は、上記選択
透過膜が透析膜、透析濾過膜であるため、血液体外循環
等の際、体液量を制御することが容易である。

【００４１】また、本発明の流量補正回路は、上記選択
透過膜の液体通過抵抗よりも、該流量補正回路の液体通
過抵抗と該液体処理装置の該液体入口と該液体出口の間
の液体通過抵抗の和が小さいため、流量補正が容易であ
る。

【００４２】さらに、本発明の液体処理装置は、液体入
口と液体出口を有する液体処理手段と、該液体入口に連
絡し該液体処理手段へ液体を誘導する入口回路と、該入
口回路にあって液体を送液する第１送液手段と、該液体
出口に連絡する出口回路と、該出口回路にあって液体を
該液体処理手段から排出する第２送液手段とを有する液
体処理装置において、該入口回路の該第１送液手段の前
後、または該出口回路の該第２送液手段の前後を連絡す
る流量補正回路を有するため、閉鎖された容器、または
少なくとも一部に液体の通過抵抗の大きな部分を有する
容器に、ポンプを用いて送液・排出する際、複雑な制御
装置を使わずに、送液流量と排出流量との差を非常に小
さくすることができる。

【００４３】また、本発明の液体処理装置は、上記第１
送液手段と第２送液手段とが同一の駆動装置により駆動
されているため、上記の効果に加え、装置を小型化する
ことができる。

【００４４】また、本発明の液体処理装置は、上記液体
処理手段に選択透過膜を有し、上記液体入口と液体出口
が、該選択透過膜により隔てられる複数の区画の内の同
じ区画にあるため、該液体が、透析膜の反対側へ流出ま
たは流入することがない。

【００４５】また、本発明の液体処理装置は、上記選択
透過膜が透析膜、透析濾過膜であるため、血液体外循環
等の際、体液量を制御することが容易である。

【００４６】また、本発明の液体処理装置は、上記選択
透過膜の液体通過抵抗よりも、該流量補正回路の液体通
過抵抗と該液体処理装置の該液体入口と該液体出口の間
の液体通過抵抗の和が小さいため、流量補正が容易であ
る。

【００４７】また、本発明の液体処理装置は、選択透過
膜により隔てられる複数の区画を有し該区画の内の一つ
の区画に液体入口と液体出口を有する液体処理手段と、
該液体入口に連絡し該液体処理手段へ液体を誘導する入
口回路と、該入口回路にあって液体を送液する第１送液
手段と、該液体出口に連絡する出口回路と、該出口回路
にあって液体を該液体処理手段から排出する第２送液手
段とを有する液体処理装置であって、該第１送液手段と
該第２送液手段とが同一の駆動装置により駆動されてお
り、該液体入口からの液体の流入量と該液体出口からの
液体の流出量の流量差が１％以内であるため、ポンプを
用いて送液・排出する際、複雑な制御装置を使わずに、
送液流量と排出流量との差を非常に小さくすることがで
き、装置を小型化することができ、血液体外循環等の
際、体液量を制御することが容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる流量補正回路および液体処理装
置の１実施例の模式図である。

【図２】本発明に係わる流量補正回路および液体処理装
置の別の実施例の模式図である。

【図３】本発明に係わる流量補正回路および液体処理装
置の別の実施例の模式図である。

【図４】本発明に係わる流量補正回路および液体処理装
置の別の実施例の模式図である。

【図５】本発明に係わる流量補正回路および液体処理装
置の別の実施例の模式図である。

【符号の説明】

１、９ 液体処理手段 １１ 液体入口 １２ 液体出口 ２ 液体供給手段 ３ ダブルポンプ ４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 流量補正回路 ５ 入口回路 ６ 出口回路 ７ 液体回収容器 ８ 透析膜 ９ 透析器 １０ 三方活栓 ５１、６１ ポンプチューブ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体入口と液体出口を有する液体処理手
   段と、該液体入口に連絡し該液体処理手段へ液体を誘導
   する入口回路と、該入口回路にあって液体を送液する第
   １送液手段と、該液体出口に連絡する出口回路と、該出
   口回路にあって液体を該液体処理手段から排出する第２
   送液手段とを有する液体処理装置において、該入口回路
   の該第１送液手段の前後、または該出口回路の該第２送
   液手段の前後を連絡することを特徴とする流量補正回
   路。
2. 【請求項２】 上記第１送液手段と第２送液手段とが同
   一の駆動装置により駆動されていることを特徴とする請
   求項１記載の流量補正回路。
3. 【請求項３】 上記液体処理手段に選択透過膜を有し、
   上記液体入口と液体出口が、該選択透過膜により隔てら
   れる複数の区画の内の同じ区画にあることを特徴とする
   請求項１または２記載の流量補正回路。
4. 【請求項４】 上記選択透過膜が透析膜、透析濾過膜で
   あることを特徴とする請求項３記載の流量補正回路。
5. 【請求項５】 上記選択透過膜の液体通過抵抗よりも、
   該流量補正回路の液体通過抵抗と該液体処理装置の該液
   体入口と該液体出口の間の液体通過抵抗の和が小さいこ
   とを特徴とする請求項３または４記載の流量補正回路。
6. 【請求項６】 液体入口と液体出口を有する液体処理手
   段と、該液体入口に連絡し該液体処理手段へ液体を誘導
   する入口回路と、該入口回路にあって液体を送液する第
   １送液手段と、該液体出口に連絡する出口回路と、該出
   口回路にあって液体を該液体処理手段から排出する第２
   送液手段とを有する液体処理装置において、該入口回路
   の該第１送液手段の前後、または該出口回路の該第２送
   液手段の前後を連絡する流量補正回路を有することを特
   徴とする液体処理装置。
7. 【請求項７】 上記第１送液手段と第２送液手段とが同
   一の駆動装置により駆動されていることを特徴とする請
   求項６記載の液体処理装置。
8. 【請求項８】 上記液体処理手段に選択透過膜を有し、
   上記液体入口と液体出口が、該選択透過膜により隔てら
   れる複数の区画の内の同じ区画にあることを特徴とする
   請求項６または７記載の液体処理装置。
9. 【請求項９】 上記選択透過膜が透析膜、透析濾過膜で
   あることを特徴とする請求項８記載の液体処理装置。
10. 【請求項１０】 上記選択透過膜の液体通過抵抗より
    も、該流量補正回路の液体通過抵抗と該液体処理装置の
    該液体入口と該液体出口の間の液体通過抵抗の和が小さ
    いことを特徴とする請求項８または９記載の液体処理装
    置。
11. 【請求項１１】 選択透過膜により隔てられる複数の区
    画を有し該区画の内の一つの区画に液体入口と液体出口
    を有する液体処理手段と、該液体入口に連絡し該液体処
    理手段へ液体を誘導する入口回路と、該入口回路にあっ
    て液体を送液する第１送液手段と、該液体出口に連絡す
    る出口回路と、該出口回路にあって液体を該液体処理手
    段から排出する第２送液手段とを有する液体処理装置で
    あって、該第１送液手段と該第２送液手段とが同一の駆
    動装置により駆動されており、該液体入口からの液体の
    流入量と該液体出口からの液体の流出量の流量差が全流
    量の１％以内であることを特徴とする液体処理装置。