JPH10314299A - 血液透析の物質交換に関与するパラメータを求めるための方法及びこの方法を実施する装置 - Google Patents

血液透析の物質交換に関与するパラメータを求めるための方法及びこの方法を実施する装置

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JPH10314299A
JPH10314299A JP9345798A JP34579897A JPH10314299A JP H10314299 A JPH10314299 A JP H10314299A JP 9345798 A JP9345798 A JP 9345798A JP 34579897 A JP34579897 A JP 34579897A JP H10314299 A JPH10314299 A JP H10314299A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 血液透析治療方法を最適化するには、ダイア
リサンス又はクリアランス等の重要なパラメータを求め
ることが必要である。短時間で、低コストで、かつパラ
メータ値が変化しないという前提なしにパラメータの値
を求める。 【解決手段】 本発明では、測定時間間隔の中で２つの
流速（Ｑｂ，Ｑｄ）のうちの少なくとも１つが少なくと
も２つの異なる値に設定され、相応する測定値が導出さ
れ、これらの値から、前述の通常の測定値及び計算値を
共働して、そして透析器の物質交換を表す特性量の間の
関係及び求めるための式を基礎にして求めるパラメータ
が求められる。既知の有効血液流（Ｑｂ）においてこれ
は例えば血液入口濃度（ｃｂｉ）であることもあり、こ
の濃度から次いでダイアリサンスも求めることが可能で
ある。ｃｂｉの既知の値において有効血液流及びひいて
はヘマトクリットを求めることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の上位概
念に記載の血液透析のパラメータを生体と接続した状態
で求める方法に関する。本発明は更に、請求項１２の上
位概念に記載の前記方法を実施する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】血液透析は長年にわたり腎臓病患者の治
療に成功を収め、世界中で使用されている。人間の腎臓
は多くの機能を有し、その中には例えば水を排出、新陳
代謝の老廃物（尿素、クレアチニン）の除去、及び例え
ば血液の電解質（ナトリウム、重炭酸イオン等）等の異
なる物質の濃度の調整設定への関与等がある。血液透析
は、新陳代謝老廃物の除去と血液中の電解質濃度調整設
定への関与の面での腎臓の機能障害を補償する治療方法
である。
【０００３】この治療方法は透析器により実施され、透
析器は実際の上で、半透膜を介して互いに分離されてい
る２つの室を有する交換器であり、１つの室は血液室で
あり、血液室は体外血液回路へ接続され、他方の室は透
析液のための室であり、この透析液のための室は、透析
回路の中の透析液のための容器に接続されている。従来
の透析液の一例では、健康な人間の血液の濃度に近い濃
度の主要血液電解質を含有している。
【０００４】治療の間に患者の血液と透析液とは膜を挟
んで一般的には対流で所定の流速で互いに隣接して通過
する。新陳代謝の排出産物は膜を通過して血液室から透
析液のための室へ拡散し、これに対して、血液の中と透
析液の中とに同時に存在する電解質は、より高い濃度の
室からより低い濃度の室へ拡散する。限外濾過圧の印加
により新陳代謝は付加的に制御されることが可能である
（限外濾過）。
【０００５】治療方法を最適化するために、血液透析の
パラメータを生体と接続した状態ですなわち治療を実行
中に求めることが必要である。このようなパラメータは
なかんずく、いわゆる「クリアランス」又は「ダイアリ
サンスＤ」により表される透析器の交換性能値である。
この場合、次の定義が通常行われている。ある特定の物
質ＫのクリアランスはＤＩＮ５８３５２，第１部による
と、１分間に透析器によりこの物質が完全に除去された
と考えられる仮想的な（計算された）血液体積である。
【０００６】ダイアリサンスは、透析液の中の透析器の
中の物質交換に関与する物質の濃度も考慮された、透析
器の導電率を求めるための１つの概念である。透析器の
性能データの外にその他のパラメータも重要であり、そ
れらの中にはなかんずく（有効血液流の）血液の水分、
ヘマトクリット及び血液入口濃度の値がある。
【０００７】血液浄化方法の測定技術的・数学的な定量
化と、これに関連して透析の前述のパラメータを求める
こととは、比較的複雑である。例としてH.E. Franz著 "
Blutreinigungsverfahren"（「血液浄化方法」）、Geor
g Thieme Verlag Stuttgart,New York 1990、とりわけ
479〜492 頁）が引用される。この著書によると限外濾
過＝０において物質としての例えば所与の電解質例えば
ナトリウムのダイアリサンス又はクリアランスを求める
には次のように行われる。ダイアリサンスＤは、この電
解質の血液側質量搬送量Ｑｂ x（ｃｂｉ−ｃｂｏ）と、
透析器のそれぞれの入口における血液と透析液の間のこ
の電解質の濃度差との比（ｃｂｉ−ｃｄｉ）に等しい。
すなわち次式が成立つ。
【０００８】 Ｄ＝Ｑｂ（ｃｂｉ−ｃｂｏ）／（ｃｂｉ−ｃｄｉ） （１）
【０００９】質量の収支（血液から除去された物質量
は、同一の時間に分析物の中で搬送除去された物質量に
等しい）から次式が成立つ。 Ｑｂ・（ｃｂｉ−ｃｂｏ）＝−Ｑｄ（ｃｄｉ−ｃｄｏ） （２）
【００１０】これから、（１）及び（２）からダイアリ
サンスにおいて透析側で次式が成立つ。 Ｄ＝−Ｑｄ（ｃｄｉ−ｃｄｏ）／（ｃｂｉ−ｃｄｉ） （３）
【００１１】この場合に（１）〜（３）において以下の
ように定義されている。 Ｑｂ＝有効血液流 Ｑｄ＝透析液流 ｃｂ＝血液の溶解体積の中の物質の濃度 ｃｄ＝透析液の中の物質の濃度 ｉ＝透析器の入口 ｏ＝透析器の出口
【００１２】有効血液流は、除去すべき物質が溶解され
ている全血液流の中の血液成分の流れである、すなわち
有効血液流は、この物質における全部の（水性の）溶解
体積を示す。物質に依存してこれは血漿水流又は血液水
流、すなわち全血液における全水分である。
【００１３】特定の新陳代謝の排出産物（例えば尿素）
の場合にはｃｄｉ＝０であり、この場合にこの物質交換
産物に対してはダイアリサンスは適用されず、クリアラ
ンスＫが適用される。
【００１４】Ｋ＝Ｑｂ（ｃｂｉ−ｃｂｏ）／ｃｂｉ＝Ｑ
ｄ・ｃｄｏ／ｃｂｉ
【００１５】血液透析のパラメータを生体と接続した状
態で求めるためのすべての公知の方法はこれらの考察か
ら出発する。これらの方法の大部分は、血液側での直接
的な測定実施無しに済まそうとする努力を共通して有す
る。何故ならばこれは、並々ならない危険を伴うからで
ある。従って、求める測定値を透析側測定のみから導出
しようとする努力が行われ、これは、血液側の値に関し
ても同様である。この場合の通常の基本方法は、透析器
の上流及び下流で透析液の中の物質濃度を測定し、これ
から透析側の質量搬送Ｑｄ x（ｃｄｉ−ｃｄｏ）を求
め、これらの値から前述の式を介してその他の値を求
め、このような値の中にはなかんずく血液入口濃度値が
あり、この値は、前述の式の中に数学的未知数として組
込まれている。この場合にこれら２つの値ｃｄｉ及びｃ
ｄｏを測定することは必ずしも必要ではない。入口値ｃ
ｄｉは、新鮮な透析液の中で定められて設定されている
ことが可能である。
【００１６】とりわけ電解質の値ｃｂｉを求める場合、
ｃｄｉ及びｃｄｏは導電率測定により求めることが可能
である。ＮａＣｌの場合には比特別ではない測定で充分
である、何故ならばＮａＣｌは、関与する液体の導電率
における主要割合を占めるからである。この基本方法は
ヨーロッパ特許ＥＰ第００９７３６６号明細書により公
知となった。
【００１７】個々の公知の方法は前述の基本方法から出
発して測定及び評価方法において異なる。これらの方法
は以下に詳細に説明される。
【００１８】ヨーロッパ特許出願公開第ＥＰ０２９１４
２１号公報により公知の血液入口濃度を求める方法では
ランプ状に透析物入口濃度が変化させ、これにより、膜
を通過しての電解質の移行がもはや行われない点が求め
られる。この公知の方法は、透析液の入口導電率を、こ
の導電率がもはや出口導電率とは異ならないまで変化さ
せるとの原理に従う。これによりこの入口導電率は血液
入口導電率となったはずである（ｃｂｉ＝ｃｄｉ）。次
いで式（１）〜（３）を基礎にして血液透析のその他の
パラメータを導出することが可能である。
【００１９】この方法の欠点は、測定時間が比較的長い
ことにあり、これは、透析液を新入口濃度値に調整設定
するまでの時間間隔に起因し、更に、この新入口濃度値
がただちに透析器にそれぞれの点に作用しないことに起
因する。システムに起因して、透析物入口における導電
率の跳躍変化により透析物出口における安定平衡状態が
発生するまである程度の時間が経過する。安定平衡状態
に到達するのに必要な時間間隔は単位時間当りの導電率
変化の大きさによりほぼ決まる。しかしこの長い時間間
隔の中で透析液のパラメータは変化し、従って、求める
値を誤りの値になる。とりわけ、前述の公知の方法（す
べてのその他の方法も）直接に血液入口濃度ｃｂｉを、
実現された電解質移行により変化させることがあること
に注意されたい。
【００２０】公知の場合にはこのシステム的誤差は、透
析物側の濃度の変化のタイプに起因してとりわけ大き
い。従って公知の方法により、血液透析の生体と接続し
た状態で求めるパラメータの正確な測定値を求めること
が不可能である。その上、透析物入口濃度を変化するた
めの比較的大きいコストの付加的な装置が必要である。
【００２１】血液透析のパラメータを生体と接続した状
態で求めるための１つの別の方法はドイツ特許出願公開
第ＤＥ３９３８６６２Ｃ２号公報（＝ヨーロッパ特許出
願公開第ＥＰ０４２８９２７Ａ１号公報）により公知で
ある。この方法では透析物・電解質移行はそれぞれ、２
つの異なる透析物・入口濃度において測定される。両方
の場合について式（３）と、ｃｂｉが一定であるとの仮
定とを基礎にしてダイアリサンスを求めることが可能で
あり、これは、第１の測定及び第２の測定の時点での透
析器の入口における透析液イオン濃度と出口における透
析液イオン濃度との間の差の間の差が求められ、この差
が、第１の測定及び第２の測定の時点での入口側におけ
る透析液イオン濃度の差により除算され、その商が透析
液流と乗算されることにより実現される。
【００２２】この方法でも、両方の測定における血液入
口濃度が不変であると仮定される、何故ならばさもない
と、相応する方程式群をダイアリサンスを求めて解いて
血液入口濃度ｃｂｉを求めることが可能でないからであ
る。
【００２３】しかし透析物入口濃度ｃｄｉを高めると、
血液入口濃度も高まる。更に公知の方法では、入口導電
率及び出口導電率が変化した際にダイアリサンスは一定
であるとの仮定がされている。しかしこの仮定の有効性
の限界に関する証明可能な情報は公知ではない。透析物
入口濃度が変化するすべての方法と同様にこの方法も透
析物入口濃度を変化するための付加的な装置が必要であ
る。
【００２４】公知の方法の１つの有利な実施の形態では
付加的に、求められたパラメータ例えばダイアリサンス
の透析液流への依存を求める。この目的のために透析液
流は異なる値に設定され、流れ値のそれぞれのためのそ
れぞれのダイアリサンスが、透析物・電解質移行の測定
を基礎にして、２つの異なる透析物濃度において測定さ
れる。
【００２５】ヨーロッパ特許出願公開第ＥＰ０３３０８
９２Ａ１号公報により及びこれから分かれたヨーロッパ
特許第ＥＰ０５４７０２５号明細書により公知の別の１
つの方法は主に、血液入口濃度ｃｂｉを求めることを目
的とする。
【００２６】これに関連して、相対的ダイアリサンスＤ
／Ｑｄを求める方法も開示され、この方法出は透析器に
入口側及び出口側における透析液イオン濃度の差、すな
わち電解質移行率が求められる。Ｄ／Ｑｄを連続的に求
めるために導電率、すなわちイオン濃度が透析液の中で
段階的に変化させられ、その際、それぞれの導電率値の
ためにそれぞれ相対的ダイアリサンスが、電解質移行の
所属の測定により求められる。従ってこの公知の方法
も、前述の欠点（長い測定時間、大きいコストの装置
等）を有する透析物回路の中の異なる濃度設定で機能す
る。何故ならば公知の場合、濃度変化において透析側に
おける安定状態の到来を待つ外に、ｃｂｉを前述のよう
に求めるための平衡状態ｃｂｉ＝ｃｄｉの到来も待たな
ければならないからである。
【００２７】米国特許第ＵＳ−Ａ−５５６７３２０号明
細書には、例えば血液入口濃度又はダイアリサンス等の
血液透析の物質交換におけるパラメータを求めるための
方法が開示され、この方法では透析液は測定時間間隔の
中で観察対象の物質を一定の血液流又は透析流において
３つの異なる濃度に設定する。従ってこの公知の方法
も、透析物回路の中の順次の異なる濃度設定で機能し、
従って前述の欠点、すなわち大きいコストの装置、比較
的長い測定時間及び血液入口濃度への反作用等を伴う。
【００２８】米国特許第ＵＳ−Ａ−５１１０４７７号明
細書により公知の透析器のクリアランスを求めるための
方法では透析物側でも血液側でも校正溶液が透析器に導
かれる。これにより目標値の比較を用いてダイアリサン
ス又はクリアランスを推定できる。この方法の欠点は、
コストが大きく、体内ではなく現在進行中の透析治療の
外部で行われることにある。
【００２９】ＷＯ９５／３２０１０により公知の透析治
療を最適化設定するための方法ではパラメータとりわけ
血液流が、有害物質の最適な除去（＝最大ダイアリサン
ス）が到達されるように変えられる。この場合に透析物
出口において代謝産物（尿素）の濃度が直接に測定さ
れ、血液流が、濃度が最大値を示すまで変えられる。し
かしこの方法は非常に時間がかかり、排出の最適化に限
界がある。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
の技術に比してより迅速かつより正確に血液透析のパラ
メータを生体と接続した状態で求めることにある。
【００３１】
【課題を解決するための手段】上記課題は冒頭に記載の
公知の方法および装置から出発して本発明により、請求
項１の方法および請求項１２の装置により解決される。
【００３２】本発明の方法では透析物濃度ではなく、血
液流又は特性量が変えられる。最初に受ける印象は、２
つの式を用いて２つの未知の測定値を求めるためにいず
れのパラメータを変化しても最終的には同じではないか
ということである。しかしそうではない。血液流又は透
析物流を変化することによりダイアリサンスも変化す
る、すなわち方程式群（１）又は（３）はもはやドイツ
特許第ＤＥ３９３８６６２号明細書の場合のように簡単
に解くことは可能でない。
【００３３】本発明は公知の方法及び装置に比して次の
利点を提供する。本発明の方法も確かに透析物の中の入
口濃度及び出口濃度のための測定値を利用するが、その
際、両方の値を測定することは必ずしも必要ではない。
入口値は一定に設定することが可能である。しかしより
迅速に実現されることが可能である。透析液側の入口導
電率は機能的に変化させることは必要ではない。その代
りに流速、すなわち装置を用いてポンプ速度が変えられ
る。これは、導電率変化と異なり直ちに透析器のそれぞ
れの点に影響し、これにより測定時間が大幅に短縮され
る。
【００３４】透析器の中の平衡変化はそれほど大きくは
ないので、すなわち出口透析物の導電率の跳躍変化は比
較的小さいので、更に測定時間が短縮される。
【００３５】測定時間の短縮に起因して血液入口濃度へ
の帰還作用もそれほど大きくはない。測定時間の間にわ
たりダイアリサンスが一定であるとの仮定は不要であ
る。ダイアリサンスは流れに依存するのでダイアリサン
スは変化し、直接的に、観察すべき量として、パラメー
タを求める中に組込まれれる。最後に、本発明は、透析
器の透析物入口におけるイオン濃度を変化させるための
付加的な装置を必要としない。装置としては、血液ポン
プ又は透析物ポンプの回転数を調整するための比較的簡
単な装置しか必要としない。
【００３６】従来の技術に所属し公開されていないドイ
ツ特許出願公開第１９５４１７８３号公報の中に、透析
器によるこの体外血液治療の間にわたりフィステル流と
実質的に関連している例えばフィステル流自身、生体温
度及び心臓分体積等の血流力学的パラメータを求めるた
めの方法が開示されている。この目的のために血液のあ
る特定の特性量が測定され、この特性量は例えば血液成
分の濃度及びヘマトクリットであることもある。同時に
血液流は連続的に２つの限界値の間で変えられ、流れ値
も特性量のそれぞれの所属の測定値も、値の対として格
納される。値の対の格納された列からとりわけ、血液流
及びひいてはフィステル循環に関するフィステル流につ
いての情報を得ることができる。
【００３７】しかしこの方法では、透析液の中の物質濃
度の透析物側測定と２つの血液流及び／又は透析物流設
定から導出された２つの離散量とを基礎にして、透析器
の中の物質交換を表す透析器の特性量の間の関係から、
透析器の物質交換に関与するパラメータを求めるのでは
ない。
【００３８】本発明の１つの有利な実施の形態では、血
液流（Ｑｖｂ）が少なくとも２つの異なる値に設定さ
れ、それぞれの前記血液流から有効血液流（Ｑｂ）のた
めの信号又はＱｂと少なくとも測定時間間隔の中で既知
の関係を介して結合されている測定値に対応する信号が
導出される。
【００３９】冒頭に記載のＷＯ９５／３２０１０の場
合、血液流は確かに調整されるが、しかしこの調整は、
透析器の透析物出口における測定値の反復的設定のため
に用いられ、これに対して本発明の場合では、流速の異
なる設定は血液透析のパラメータの値を求める中に調整
に入込む測定値を導出するために用いられる。
【００４０】本発明の１つの有利な実施の形態では、付
加的又は代替的に透析液流（Ｑｄ）が少なくとも２つの
異なる値に設定され、透析液流に対するそれぞれ１つの
対応する測定値が導出される。この方法により、血液透
析の所望のパラメータを求める際に１つの更なる自由度
が得られる。冒頭に記載のドイツ特許第ＤＥ３９３８６
６２号明細書の場合、透析物流は確かに調整されるが、
しかし求めるパラメータは、それぞれの流れ設定のため
の別の測定値から求められる、すなわち透析物流の１つ
の列から、求めるパラメータの値の１つの列が求めら
れ、これに対して本発明の場合には透析物流の異なる値
から、求めるパラメータのただ１つの値が求められる。
【００４１】血液流及び透析物流のための測定値を導出
するために当業者は一連の方法を利用でき、例えば直接
的に貫流測定器の出力信号又は間接的に所属のポンプの
ための回転数調整設定信号を利用できる。
【００４２】有利には本発明の方法は、透析液の入口濃
度（ｃｄｉ）が一定であるように実施される。これによ
り、冒頭に説明され透析液の入口濃度の変化に起因する
欠点が除去される。しかし本発明の方法では、個々の場
合に血液透析のパラメータを求めることが必要である場
合、測定時間間隔の中の透析液の入口濃度（ｃｄｉ）を
ある限界の中で変化させることが可能である。本発明の
更なる特徴及び有利な実施の形態は、対応する従属項に
記載されている。
【００４３】
【発明の実施の形態】図面に示されている本発明の装置
のブロック回路図を用いて本発明を次に詳細に説明す
る。図面には、本発明の方法を血液透析のパラメータを
生体と接続した状態で求めるために実施するのに使用す
る本発明の装置のブロック回路図が示されている。
【００４４】本発明の装置は、半透膜２を有する透析器
１を有し、半透膜２は血液室３を透析室４から分離す
る。血液室３は体外回路Ｉに接続され、体外回路Ｉの中
を、浄化されるべき血液が、血液ポンプ５により前もっ
て定められている流速で流れる。６により、血液ポンプ
５とひいては全血液流Ｑｖｂを変化させるのに使用され
る装置が示されている。このような装置は従来の技術で
あり、同様に体外回路Ｉの残りの構成も従来の技術であ
り、従って図面のブロック回路図には示されていない。
透析室４は従来の構成の透析回路ＩＩに接続され、透析
回路ＩＩのうち明瞭のためにただ１つの透析ポンプ７が
示され、透析ポンプ７は、このポンプ７の回転数を変化
させる所属の装置を有し、更に、導電率センサ９及び１
０が示されている。導電率センサ９及び１０は有利に
は、透析液の温度補正された導電率をＮａ濃度を基礎に
して測定する。導電率を求める代りに濃度測定は、相応
する光学透析の測定を介しても行われることが可能であ
る。
【００４５】残りの構成は公知であり、これに関して例
えば冒頭に記載のヨーロッパ特許第ＥＰ００９７３６６
号明細書を参照されたい。透析液は透析室４を、ポンプ
７の回転数により前もって与えられている流速Ｑｄと、
図示されていない濃縮混合液により前もって与えられて
いる入口濃度ｃｄｉとで貫流する。入口濃度ｃｄｉは、
上流に配置されている導電率センサ９により検出され
る。透析において調整設定される出口濃度ｃｄｏは、下
流に配置されている導電率センサ１０により検出され
る。差ｃｄｉ−ｃｄｏから電解質移動量が、求めるパラ
メータのための基本量として計算される。原理的には導
電率センサ９は省かれることが可能であり、測定値は、
ｃｄｉの設定されたすなわち前もって与えられた値によ
り置換されることが可能である。
【００４６】流れＱｂ及びＱｄのためと透析物側濃度ｃ
ｄｉ及びｃｄｏのためとのすべての信号が比較段１１に
供給され、比較段１１は有利には本来透析器の中に存在
するマイクロプロセッサにより形成される。血液透析の
所望のパラメータが求めるために、この比較段１１で信
号は互いに結合される。この比較段１１で電解質移動率
Ｑｄ ｘ（ｃｄｉ−ｃｄｏ）が計算され、その他の大き
さと透析器の中の質量収支を基礎にして関係付けされ
る。本発明では２つの流速のうちの少なくとも１つＱｂ
又はＱｄが、比較段１１の制御信号によりトリガされて
手段６又は８を介して少なくとも２つの異なる値に調整
設定され、これらの値から相応する測定量が導出され、
測定量は付加的に比較段１１に供給され、求めるパラメ
ータを求めるためにそこでその他の量に結合される。こ
れらの量の結合に関しては後に説明される。
【００４７】有利には全血液流Ｑｖｂは手段６及び血液
ポンプ５により２つの異なる値Ｑｖｂ１及びＱｖｂ２に
調整設定される。その際に透析にとって重要なのは有効
血液流Ｑｂである。この有効血液流Ｑｂは全血液流Ｑｖ
ｂから公知の関係（Ｆｒａｎｚ著前掲書参照）に従って
導出される。値Ｑｂのこの導出も比較段１１で行われ
る。
【００４８】代替的に又は付加的にも透析液流は少なく
とも２つの異なる値Ｑｄ１及びＱｄ２に調整設定され、
これらの値から導出された信号が比較段１１でその他の
量に結合される。
【００４９】有利には透析液の入口濃度ｃｄｉは一定で
ある。しかし、１つの更なる測定値を有するために、測
定時間間隔の中で透析液の入口濃度を、特定の限界の中
で変化させることも可能である。
【００５０】次に比較段により測定量と導出された計算
量との結合が説明される。計算機により求めるパラメー
タとして一方では、測定する有効血液流Ｑｂにおける血
液入口濃度が選択され、他方、公知のｃｂｉにおける有
効血液流が選択された。
【００５１】第１の状態から少なくとも１つの別の状
態、すなわちパラメータの値の第１の測定によるパラメ
ータの第１の状態からパラメータの第２の測定による少
なくとも１つの第２の状態への透析器の一般的移行を表
す前述のパラメータを求めるための解アプローチと所属
の方程式群を表現する。公式は、少なくとも２つの測定
の間に特定のパラメータが、パラメータが公知であるか
測定されるか又は特定のパラメータ比が与えられている
限りはもはや一定に保持される必要がないように形成さ
れる。従って解アプローチ及び方程式群においては、具
体的に血液入口濃度ｃｂｉ、透析液の入口濃度ｃｄｉ又
は透析器の解アプローチで使用された特性量がこれら２
つの測定の間で変化するすべての場合も含まれている。
【００５２】解アプローチは、透析器の物質交換を定め
る特性量と、透析器の交換面と、透析器の膜拡散比抵抗
Ｒと、対流方法で有効な式（６）により濃度差とに関係
付けられる式（２）による、質量収支を介して行われ
る。
【００５３】 Ｑｄ（ｃｄｏ−ｃｄｉ）＝Ｑｂ（ｃｄｉ−ｃｄｏ）＝Ａ／ｃliｂ／Ｒ （４，５ ） ｃln＝｛（ｃｂｉ−ｃｄｏ）−（ｃｂｏ−ｃｄｉ）｝／ｌｎ｛（ｃｂｉ−ｃｄｏ ）／（ｃｂｏ−ｃｄｉ）｝ （６）
【００５４】式（ｊ４）を解いてｃｂｏを求めることが
でき、得られた式を式（６）の中に代入すると次式が得
られる。
【００５５】ｃln＝［（ｃｂｉ−ｃｄｏ）−｛ｃｂｉ−
Ｑｄ（ｃｄｏ−ｃｄｉ）／Ｑｂ−ｃｄｉ｝］／ｌｎ
［（ｃｂｉ−ｃｄｏ）／｛ｃｂｉ−Ｑｄ（ｃｄｏ−ｃｄ
ｉ）／Ｑｂ−ｃｄｉ｝］
【００５６】これにより次式（７）が得られる。 ｌｎ［（ｃｂｉ−ｃｄｏ）／｛ｃｂｉ−ｃｄｏ（Ｑｄ／Ｑｂ）＋ｃｄｉ（Ｑｄ／ Ｑｂ−１）｝］Ｑｄ／（Ｑｄ／Ｑｂ−１）＝Ａ／Ｒ （７）
【００５７】状態Ｚ１（インデックス１を有する数）か
ら状態Ｚ２（インデックス２を有する数）への透析器の
平衡移行は移行定数ｋ１，ｋ２，ｋ３により特徴付けら
れる、ただし次式が成立つ。
【００５８】ｋ１：＝ｃｂｉ２／ｃｂｉ１
【００５９】ｋ２：＝ｃｄｉ２／ｃｄｉ１
【００６０】ｋ３：＝Ａ２・Ｒ１／Ａ１・Ｒ２
【００６１】従ってｋi の形で３つの量ｃｂｉ，ｃｄ
ｉ，Ａ／Ｒの変化に関するステートメントが、システム
が状態Ｚ１から状態Ｚ２へ移行すると行われる。
【００６２】透析器の特性量Ａ／Ｒは、なかんずくハイ
フラックス透析器においては血液側及び透析側の液流に
依存する。流れＱｄ及びＱｂの特定の領域内では特性量
は一定である。特性量はＱｄ及びＱの再現可能な関数で
ある、すなわち本発明は、この特性量が変化した場合に
も、両方の状態での両方の特性量の比が例えば生体と接
続した状態で測定により既知であり例えば定数として又
は関数表現として固定して比較装置１１の中に格納され
ている場合には適用されることが可能である。
【００６３】これによりシステム移行の場合には式
（７）を介して次式が成立つ。
【００６４】 ｌｎ［（ｃｄｉ１−ｃｄｏ１）／｛ｃｂｉ１−ｃｄｏ１・Ｑｄ１／Ｑｂ１＋ｃｄ ｉ１（Ｑｄ１／Ｑｂ１−１）｝］Ｑｄ１・ｋ３／（Ｑｄ１／Ｑｂ１−１）＝ ＝ｌｎ［（ｋ１・ｃｂｉ１−ｃｄｏ２）／｛ｋ１・ｃｂｉ１−ｃｄｏ２・Ｑｄ２ ／Ｑｂ２＋ｋ２・ｃｄｉ１（Ｑｄ２／Ｑｂ２−１）｝］Ｑｄ２／（Ｑｄ２／Ｑｂ ２−１）
【００６５】状態Ｚ１（Ｑｄ１，Ｑｂ１，ｃｄｉ１，ｃ
ｄｏ１，ｃｂｉ１，Ａ１，Ｒ１→ 状態Ｚ２（Ｑｄ２，Ｑｂ２，ｃｄｉ２，ｃｄｏ２，ｃｂ
ｉ２，Ａ２，Ｒ２） 公式ｘ・ｌｎａ＝ｌｎａx により上記式を相応して変換
すると次式（９）を得る。ただし、 ｑ＝Ｑｄ１／Ｑｂ１，ｎ・ｑ＝Ｑｄ２／Ｑｂ２ であり、従ってｎ＝Ｑｄ２・Ｑｂ１／Ｑｄ１・Ｑｂ２で
あり、 Ｂ＝Ｑｄ１（ｎ・ｑ−１）／Ｑｄ２（ｑ−１） である。
【００６６】 （ｋ１・ｃｂｉ１−ｃｄｏ２）／［ｋ１・ｃｂｉ１−ｃｄｏ２・ｎ・ｑ−｛ｋ２ ・ｃｄｉ（ｎ・ｑ−１）｝］−［（ｃｂｉ１−ｃｄｏ１）／［ｃｂｉ−ｃｄｏ１ ・ｑ−ｃｄｉ１（ｑ−１）］-k3・B ＝０ （９）
【００６７】式（９）は一般的に、状態Ｚ１から状態Ｚ
２への平衡移行の際の透析器における物質交換を表す、
すなわち式（９）は、関与する量に対して双方の状態の
間の関係を形成する。式（９）は異なる方法で評価可能
である。例えば血液濃度ｃｂｉが求められる場合、すべ
てのＱｄ，Ｑｂ及びｃｄｉに対して測定値が与えられて
おり、式（９）の中の定数が与えられている場合、未知
数ｃｂｉが、式の右辺＝０となるまで、すなわち所属の
関数の零位置が見つけられるまで数値的に変化させられ
る。この数学的手段、すなわち数値的な零位置サーチ
は、現在の計算機及び相応するプログラミングにより比
較的迅速に比較段１１で実行できる。
【００６８】式（９）が１つの有利な数学的表現にすぎ
ないことは自明である。しかし本発明により、これと同
様に作用する表現、すなわち式（９）のすべての数学的
変形又は近似が扱われる。
【００６９】式（９）の前述の解の結果として血液入口
濃度ｃｂｉの値が得られる。次いでこの値から出発して
血液透析の更なるパラメータ、例えばダイアリサンス又
はクリアランスが求められることが可能である。双方の
流れにおいてダイアリサンスのための双方の値を求める
ために式（３）又はＱｂのための適切な式が使用され
る。この計算過程は段１１で完了される。
【００７０】式（９）の中に含まれるパラメータ及び特
性量と、式の解のためのいくつかの有利な設定が以下に
列挙される。 − ｋ１既知、有利には＝１（ｃｂｉは定数又は公知の
方法で変化される）。 − ｋ２既知、有利には＝１（ｃｄｉは一定又は公知の
方法で変化される）。 − ｋ３既知、有利には＝１（Ａ／Ｒは定数又は公知の
方法で変化される）。 − Ｑｄ１，Ｑｄ２は双方とも既知、とりわけＱｄ１＝
Ｑｄ２であると有利）。 − Ｑｂ１，Ｑｂ２既知。 − ｃｄｏ１，ｃｄｏ２既知。
【００７１】式（９）を解いてｃｂｉを得る場合に２つ
の血液設定、すなわち第１の前もって与えられている血
液流Ｑｂ１と第２の有利にはより小さい血液流Ｑｂ２か
ら出発する。この場合に一般的にはそれぞれ全血液流Ｑ
ｖｂの絶対値が測定される。この測定は公知のように誤
差を有する。第一に前述のようにこの測定値から有効血
液流Ｑｂを求める中にヘマトクリットが入込み、ヘマト
クリットは付加的に測定されなければならない。第二に
ヘマトクリットは血液透析の持続時間にわたり限外濾過
の結果として変化する。
【００７２】付加的に、全血液流が近似的にしか既知で
ないことを考慮しなければならない、何故ならば全血液
流は通常は、通常は使用されるぜん動血液ポンプの回転
速度とシステムのホース直径とを介して求められるから
である。ホース直径は典型的には＋／−５％の精度でし
か既知でないので、そして、更にポンプセグメント横断
面は吸込み圧力により縮小されることがあるので、この
場合にも大幅な誤差が出る。
【００７３】本発明の１つの有利な実施の形態では有効
血液流Ｑｂは、値ｃｂｉすなわち血液入口濃度が何らか
の方法有利にはドイツ特許出願１９７３４９９２．７に
開示されているバイパス法により既知である場合には、
所望のパラメータとして又は中間値として求めることが
できる。次いで式（９）を解いてＱｂを求める。
【００７４】これにより本発明の方法は血液入口濃度ｃ
ｂｉと生体と接続した状態でダイアリサンス又はクリア
ランスの測定を可能にするだけでなく、付加的に血液の
中の血液水分割合絶対値又は細胞構成部分割合、ヘマト
クリット（ＨＣＴ）が測定されることが可能である、何
故ならば既知のｃｂｉにおいて式（９）により求められ
た有効血液流Ｑｂ１，Ｑｂ２が、血液ポンプの搬送され
たポンプ体積Ｑｖｂと比較されることが可能であり、ポ
ンプ体積Ｑｖｂは水分だけでなく、固体成分も含む。血
漿水のみがそれぞれの物質の溶媒である簡単化された場
合、次式が成立つ。
【００７５】ＨＣＴ＝１−Ｑｂ１／Ｑｖｂ１＝１−Ｑｂ
２／Ｑｖｂ２＝１−Ｑｂ３／Ｑｖｂ３
【００７６】これにより生理学的透析の領域のための多
様な可能性が得られる。例えば患者の血液体積の変化を
求めることが可能である。血液体積のこのような変化に
より公知のようにヘマトクリットと血液の水分との変化
が発生する。
【００７７】しかしながらこの場合の前提条件は、透析
膜の搬送特性が不変であること、すなわち透析膜が部分
的に閉塞されることが発生しないことである。しかし血
液透析のこのような障害は、適切な検出器により検出可
能である。
【００７８】更に本発明の方法により、血液体積の変化
を求める別の方法が存在する場合には膜の搬送特性の変
化を推定することが可能である。従って、これにより計
算されたクリアランス変化と、測定された変化との比較
から膜の搬送特性の変化が求められることが可能であ
る。更なる用途が可能である。
【００７９】本発明は、前述の実施の形態及び用途に制
限されず、本発明の範囲内で多様な有利な実施の形態
が、なかんずく相応するパラメータの変形に関して得ら
れる。本発明は「膜を有する透析器」との観念を拡張し
て一般的に半透膜分離層を有する交換装置に適用可能で
ある。更に血液は、前述の２つの液体のうちの１つであ
ることは必ずしも必要でなく、原理的には本発明の方法
は、２つの任意の液体の間の物質交換に適用できる。更
にこれにより熱交換器の中の交換動作も定量操作可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】血液透析のパラメータを生体と接続した状態で
求める本発明の方法を実施する本発明の装置のブロック
回路図である。
【符号の説明】
１ 透析器 ２ 半透膜 ３ 血液室 ４ 透析室 ５ 血液ポンプ ６ 血液ポンプ回転数制御装置 ７ 透析ポンプ ８ 透析ポンプ回転数制御装置 ９ 導電率センサ １０ 導電率センサ １１ 比較段 ｃｄｉ 入口濃度 ｃｄｏ 出口濃度 Ｉ 体外回路 ＩＩ 透析回路 Ｑｂ 流れ Ｑｄ 流れ又は流速 Ｑｄ ｘ 電解質移動率 Ｑｖｂ 全血液流

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半透性交換膜を有する透析器による実施
    される血液透析の物質交換に関与するパラメータを求め
    るための方法であって、 前記半透性交換膜は、所定の流速すなわち全血液流（Ｑ
    ｖｂ）を有する浄化されるべき血液が体外回路の中で貫
    流する血液室を、所定流速すなわち透析液流Ｑｄと少な
    くとも１つの所定の物質濃度（ｃｄ）とを有する透析液
    流が貫流する透析室を分離し、測定時間間隔で前記透析
    器の上流及び下流で透析液の中の前記物質濃度（ｃｄ）
    が濃度測定値として求められる血液透析の物質交換に関
    与するパラメータを求めるための方法において、 前記測定時間間隔で２つの前記流速（Ｑｂ，Ｑｄ）のう
    ちの少なくとも１つが少なくとも２つの異なる値に設定
    され、これらの位置から相応する流れ測定値が導出さ
    れ、前記濃度値及び流れ測定値から、物質交換を表す透
    析器の特性量の間の関係を基礎にして、求めるパラメー
    タが求められることを特徴とする血液透析の物質交換に
    関与するパラメータを求めるための方法。
  2. 【請求項２】 血液流（Ｑｖｂ）が少なくとも２つの異
    なる値に設定され、それぞれの前記血液流から有効血液
    流（Ｑｂ）のための信号が導出されることを特徴とする
    請求項１に記載の血液透析の物質交換に関与するパラメ
    ータを求めるための方法。
  3. 【請求項３】 血液流（Ｑｖｂ）が少なくとも２つの異
    なる値に設定され、それぞれの前記血液流から、有効血
    液流（Ｑｂ）と少なくとも測定時間間隔の中で公知の関
    係を介して結合されている測定値のための信号が導出さ
    れることを特徴とする請求項１に記載の血液透析の物質
    交換に関与するパラメータを求めるための方法。
  4. 【請求項４】 透析液流（Ｑｄ）が少なくとも２つの異
    なる値に設定され、透析液流に対するそれぞれ１つの相
    応する測定値が導出されることを特徴とする請求項１か
    ら請求項３のうちのいずれか１つの請求項に記載の血液
    透析の物質交換に関与するパラメータを求めるための方
    法。
  5. 【請求項５】 透析液の入口濃度（ｃｄｉ）が一定であ
    ることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいず
    れか１つの請求項に記載の血液透析の物質交換に関与す
    るパラメータを求めるための方法。
  6. 【請求項６】 測定時間間隔の中で透析液の入力濃度
    （ｃｄｉ）が特定の限界の中で変化されることを特徴と
    する請求項１から請求項４のうちのいずれか１つの請求
    項に記載の血液透析の物質交換に関与するパラメータを
    求めるための方法。
  7. 【請求項７】 所望のパラメータが測定値ｃｄ，ｃｂ，
    Ｑｄ，Ｑｂ及び透析器の交換面Ａ及び膜拡散比抵抗Ｒか
    ら次式、 （ｋ１・ｃｂｉ１−ｃｄｏ２）／［ｋ１・ｃｂｉ１−ｃｄｏ２・ｎ・ｑ−｛ｋ２ ・ｃｄｉ（ｎ・ｑ−１）｝］−［（ｃｂｉ１−ｃｄｏ１）／［ｃｂｉ−ｃｄｏ１ ・ｑ−ｃｄｉ１（ｑ−１）］-k3・B ＝０ （９） により求められることを特徴とする請求項１から請求項
    ６のうちのいずれか１つの請求項に記載の血液透析の物
    質交換に関与するパラメータを求めるための方法。ただ
    し ｑ：＝Ｑｄ１／Ｑｂ１，ｎ・ｑ：＝Ｑｄ２／Ｑｂ２（ｎ
    ＝流れ比の比） であり、 Ｂ：＝Ｑｄ１（ｎ・ｑ−１）／Ｑｄ２（ｑ−１） であり、 ｎ＝Ｑｄ２／Ｑｂ１／Ｑｄ１・Ｑｂ２であり、 であり、移行定数ｋ１，ｋ２，ｋ３は、 ｋ１＝ｃｂｉ２／ｃｂｉ１ ｋ２＝ｃｄｉ２／ｃｄｉ１ ｋ３＝Ａ２・Ｒ１／Ａ１・Ｒ２
  8. 【請求項８】 測定された有効血液流（Ｑｂ）において
    血液入口濃度（ｃｂｉ）が求められることを特徴とする
    請求項１から請求項７のうちのいずれか１つの請求項に
    記載の血液透析の物質交換に関与するパラメータを求め
    るための方法。
  9. 【請求項９】 測定された血液入口濃度（ｃｂｉ）にお
    いて有効血液流（Ｑｂ）が求められることを特徴とする
    請求項１から請求項７のうちのいずれか１つの請求項に
    記載の血液透析の物質交換に関与するパラメータを求め
    るための方法。
  10. 【請求項１０】 求められた血液入口濃度（ｃｂｉ）か
    ら透析器のダイアリサンス（Ｄ）又はクリアランス
    （Ｋ）が求められることを特徴とする請求項８に記載の
    血液透析の物質交換に関与するパラメータを求めるため
    の方法。
  11. 【請求項１１】 求められた有効血液流（Ｑｂ）と全血
    液流（Ｑｖｂ）に対する測定値とからヘマトクリット
    （ＨＣＴ）が次式、 ＨＣＴ＝１−Ｑｂ／Ｑｖｂ により求められることを特徴とする請求項９に記載の血
    液透析の物質交換に関与するパラメータを求めるための
    方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１から請求項１１のうちのいず
    れか１つの請求項に記載の血液透析の物質交換に関与す
    るパラメータを求めるための方法を実施する装置であっ
    て、 透析器（１）を具備し、前記透析器（１）は半透膜
    （２）を有し、前記半透膜（２）は血液室（３）を透析
    室（４）から分離し、前記血液室（３）は体外回路
    （Ｉ）に接続され、前記体外回路（Ｉ）は、ポンプ速度
    を設定しひいては全血液流（Ｑｖｂ）を設定する所属の
    装置（６）を有する血液ポンプ（５）を有し、透析室
    （４）は透析回路（ＩＩ）に接続され、ポンプ速度を設
    定しひいては透析液流（Ｑｄ）を設定する装置と、入口
    濃度（ｃｄｉ）を有する透析液を提供する装置とを有す
    る透析室（７）を備え、前記透析回路（Ｉ）の中に少な
    くとも前記透析器（１）の上流に前記透析器（１）の出
    口における濃度（ｃｄｏ）測定のための濃度測定センサ
    （１０）が挿入接続され、更に評価回路（１１）を具備
    し、前記評価回路（１１）に濃度測定センサ（１０）の
    出口測定信号と透析物入口濃度（ｃｄｉ）の値に対する
    信号とその他の導出された測定値及び特性量とが供給さ
    れる装置において、 前記評価回路（１１）が、前記回路（Ｉ，ＩＩ）のうち
    の少なくとも１つに配置されているポンプ（５，７）を
    少なくとも１つの第２の異なるポンプ速度に設定する制
    御信号を発生し、設定された流れ値から流れ測定値が導
    出され、前記流れ測定値も前記評価回路（１１）に供給
    され、前記評価回路（１１）は前記評価回路（１１）
    が、すべての供給された測定値から、物質交換を表す透
    析器特性量を組込で、求めるべきパラメータを求めるこ
    とを特徴とする装置。
  13. 【請求項１３】 濃度測定センサ（１０）として導電率
    測定センサ又は光学測定センサが設けられていることを
    特徴とする請求項１２に記載の装置。
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