JPS6125382B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 限外過に関する技術は、医療・化学工業等
種々な用途に用いられているが、ここでは人工腎
臓の血液透析システムを例にとつて説明する。

一般に医療用の透析システムにおいては、血液
と透析液との間で物質交換が行なわれるが、この
中で血液中の過剰な水分を除去することが重要な
目的の一つである。

従来、透析液が全て循環使用される密閉系の方
式として、特開昭48−76393号公報および特開昭
49−64291号公報に記載された発明が提案されて
いる。

このうち、前者は透析液が循環使用されるた
め、血液中の老廃物の分離効果が低下する。ま
た、後者では測定時に密閉するのみであり、過
量の時間的な変動が把握できない。

また、特開昭50−118597号公報に記載された如
く、流体分離装置入出の透析液量を各々測定ある
いは規制する方法が考えられる。しかし一般の血
液透析では入出の透析液量を0.1％以上の精度で
測定・規制できねばならず、通常の流量計あるい
は定量ポンプでこれを実現することは困難であ
る。

また、限外過の精度向上のため、系内での気
体の存在は好ましくない。

本発明の基本目的は、限外過装置あるいは逆
浸透装置における過液量の瞬時流量または経時
的な積算値を精度よく連続的に測定、規制し得る
ようになした透析装置、特に気体を除去して精度
を高めた透析装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成せんとするものであ
つて、次の構成を有する。すなわち、 イ 被処理流体と透析液を浸透性半透膜を介して
接触させ、透析と限外過を同時に行なわせる
流体分離装置、 ロ 変位可能な隔壁により２つの室に分離されて
いる２つの透析液容器、 ハ 該それぞれの透析液容器の一方の室と前記流
体分離装置の透析液入口とを連結し、他方の室
と前記流体分離装置の透析液出口とを連結する
透析液流通管路、 ニ 該透析液流通管路から分岐して設けられ限外
過液量に実質的に等しい量の透析液を該透析
液流通管路から外部に排出するためのポンプ、 ホ 前記それぞれの透析液容器の前記一方の室に
連結され外部からの新鮮な透析液を導入する透
析液導入管路、 ヘ 前記それぞれの透析液容器の前記他方の室に
連結され外部へ廃透析液を導出する廃透析液導
出管路、 ト 前記それぞれの透析液容器の変位可能な隔壁
を変位せしめる手段、および、 チ 前記一方の透析液容器に対して設けられた前
記透析液流通管路と前記他方の透析液容器に対
して設けられた前記透析液導入管路ならびに前
記廃透析液導出管路とを送液状態とする管路構
成と前記他方の透析液容器に対して設けられた
前記透析液流通管路と前記一方の透析液容器に
対して設けられた前記透析液導入管路ならびに
前記廃透析液導出管路とを送液状態とする管路
構成とを交互に送液状態とする切換え手段を有
する透析装置において、 リ 前記透析液導入管路に新鮮な透析液に陰圧を
かけ該透析液中の溶存気体を分離排出する手段
を備えたことを特徴とする透析装置である。

以下、本発明を実施例を用いて図面を参照しな
がら説明する。

第１図は、本発明に係る透析装置に適用される
基本透析動作説明図である。液体分離装置１にお
いて、浸透性薄膜２を介して血液室３と透析液室
４が接する。

前記流体分離装置１に対して２つの透析液容器
５，５′が用意されている。これら２つの透析液
容器５，５′は、それぞれ変位可能な隔壁である
ピストンヘツド７，７′により、２室５ａ，５
ｂ，５′ａ，５′ｂに分離され、前記ピストンヘツ
ド７，７′は、連通したピストンロツド６に取付
けられている。

一方の透析液容器５の一方の室５ａと流体分離
装置１の透析液入口４ａ、および、透析液出口４
ｂと透析液容器５の他方の室５ｂとは、透析液流
通管路RA，RBで連結され、他方の透析液容器
５′の一方の室５′ａと流体分離装置１の透析液入
口４ａ、および、透析液出口４ｂと透析容器５′
ａの他方の室５′ｂとは、透析液流通管路R′a，
R′bで連結されている。なお、この実施例では、
前記透析液流通管路RaとR′aとは、また、前記透
析液流通管路RbとR′bとは、第１図に見る通り、
その一部は共通の管路とされている。

一方、それぞれの透析液容器５，５′の一方の
室５ａ，５′ａは、新鮮な透析液を供給する透析
液供給主管１１に透析液導入管路Fa，F′aを介し
てそれぞれ連結され、他方の室５ｂ，５′ｂは、
使用済の透析液を排出する廃透析液排出主管１２
に廃透析液導出管路Db，D′bを介してそれぞれ連
結されている。

なお、この実施例では、前記透析液導入管路
FaとF′aとは、また、前記廃透析液導出管路Db
とD′bとは、第１図に見る通り、その一部は共通
の管路とされている。更に、前記透析液流通管路
Rb，R′bには、液体分離装置１における限外過
流量を制御するためのポンプ１０が、分岐管路１
０′を介して設けられている。

更に、上述各管路には、バルブが設けられてお
り、第１図において、白色で示したバルブ８ａ，
８ｂ，９′ａ，９′ｂが開、黒色で示したバルブ
８′ａ，８′ｂ，９ａ，９ｂが閉の状態下で、ロツ
ド６が駆動源（図示せず）により矢印の方向に移
動すれば、室５ａ内の透析液はバルブ８ａが介在
する透析液流通管路Raを通つて、流体分離装置
１の透析液室４に流入し、廃透析流となつて透析
液室４から流出し、バルブ８ｂが介在する透析液
流通管路Rbを通つて室５ｂに流入する。このと
き、ロツド６はすべての透析容器の室を貫通して
いるため、室５ａから流体分離装置１へ供給され
た量と、流体分離装置１から室５ｂへ排出された
量は全く等量である。したがつて、ポンプ１０で
外部へ排出された透析液量は、膜２を介して血液
室３から透析液室４へ排出された限外過量に等
しい。

このとき、室５′ａは透析液供給主管１１より
透析液導入管路F′aを介して新鮮な透析液を受け
入れるとともに、室５′ｂ内の廃透析液を廃透析
液導出管路D′bを介して廃透析液排出主管１２へ
排出する。次に、ヘツド７，７′が各々室５ａ，
５′ｂの左側壁に到達した時点で、ロツド６の移
動方向およびバルブ８ａ，８ｂ，９′ａ，９′ｂの
組とバルブ８′ａ，８b′，９ａ，９ｂの開閉状況
を切換え手段（図示せず）により切換えれば、室
５′ａ内の既に受入れが完了した新鮮な透析液が
バルブ８′ａを介して流体分離装置１へ供給さ
れ、使用された透析液はバルブ８′ｂを通して室
５′ｂ内へ蓄積される。このとき、室５ａは新鮮
な透析液を受入れるとともに、室５ｂ内の廃透析
液を排出する。

この操作を交互に繰返せば、常に流体分離装置
１へは新鮮な透析液が供給されるため、血液中の
老廃物の分離効率の低下はなく、かつ正確な限外
過量の規制が可能となる。

しかしながら、本発明者らの更に詳細な検討に
よると、このままでは、実用に供するにはまだ問
題のあることがわかつた。何故なら透析液供給主
管１１より供給される透析液中には、溶存空気を
含んでいるが、通常の血液透析では、透析液室４
は陰圧で操作される。そのため、透析液中の溶存
空気が陰圧下にある部分で顕在下し、ガス化す
る。したがつて第１図において、室５ａにあつた
ときは液中に溶存していた空気が分離装置１内で
ガス化し、透析液とともに室５ｂへ排出される
と、室５ａから流体分離装置１へ供給された透析
液量と、流体分離装置１から室５ｂへ排出された
液量が異なるため、ポンプ１０で外部へ排出され
た量は、流体分離装置１内で血液室３から透析液
室４へ移行した限外過量には等しくなく、膜２
を介しての限外過量の方が、発生した気体の溶
存分だけ少なくなる。

例えば、通常の透析下では、流体分離装置１へ
供給される透析液量は500ml／分であり、ポンプ
１０により限外過した過量は５ml／分程度で
あるが、常圧下で製造された透析液500ml中には
約9Nmlの溶存気体を含むため、過量の規制精
度に与える影響は大きい。

改善策として、透析液流通管路Rb，R′bからの
分岐管路１０′の分岐個所にバツフアーを設け、
ポンプ１０による排出透析液に発生ガスを同伴さ
せて抜出し、室５ｂへの混入をさける方法が考え
られるが、血液側の圧力および使用する流体分離
装置の性能によつて、操作する陰圧レベルが異な
り、そのため気化する溶存ガス量が異なり、従つ
てポンプ１０の排出容量は同じでも、実際の限外
過量は一緒に抜出す発生ガス量により変化する
という問題がある。

これらの問題点は、かかる装置において、外部
から透析液容器へ供給される新鮮な透析液ライン
中に、好ましくは−600mmHg以上の陰圧をかけ、
透析液中の溶存気体をガス化させ、その後気液を
分離・排出させる装置を設けることによつて解決
される。

第２図は本発明の作動図である。第２図におい
て、符号１〜１２は第１図のものと同一のもので
あるが、新鮮な透析液が透析液供給主管１１から
室５ａあるいは室５′ａへ供給される前に、要素
１３〜１５により溶存気体の脱気処理を受ける。
１３はバルブあるいは絞り等の抵抗であり、１４
は、例えば、スクリユーポンプなどの気液混合流
体に対して吸引能力をもつポンプである。１５は
気体排出装置である。

第２図において、透析液供給主管１１′から供
給される新鮮な透析液は、バルブ１３で２次側
が、好ましくは−600mmHg以上の陰圧に減圧され
るため、溶存気体の大半をガス化させ、ポンプ１
４により昇圧されて、気体排出装置１５へ送られ
る。

気体排出装置１５の実施例断面図を第３図に示
す。

第３図において、入口５１から入つてきた透析
液は、チヤンバー５２内でガスを分離し、液のみ
出口５３より排出される。入液に同伴してきたガ
スはチヤンバー５２内を上昇し、上部の気相部５
２′内に蓄積する。中空の水より軽いフロート５
４は、チヤンバー５２′内に規定以上のガスが蓄
積されると下降する。そのため、フロート５４に
一体に取付けられた針弁５５は、Ｏリング５６よ
り離脱するが、チヤンバー５２内の圧力は大気圧
より高いため、気相部５２′内のガスは針弁５５
とＯリング５６の間隙を通つて、ガス抜口５７よ
り大気へ放出される。

しかし、一定量のガスが放出されると、チヤン
バー５２内の液面が上昇し、フロート５４に浮力
が加わるため、針弁５５はＯリング５６に密着
し、ガスの排気を遮断し、常にチヤンバー５２内
の液面は一定のレベルに保持され、入口５１から
流入した気液混合流体から、気体のみ分離したの
ち、出口５３を通して透析液供給主管１１へ供給
する。

本発明者らの検討結果によれば、ポンプ１４の
吸引側は、−600mmHg以上の陰圧をかけて溶存気
体を脱気させて、透析液容器５，５′に供給しな
いと、それ以下の陰圧では、流体分離装置１出の
透析液中にガスの存在が認められ、不充分な場合
があることが判明している。分離装置１は通常−
200mmHg程度の陰圧で操作されるため、透析液自
体は前もつてそれ以上の陰圧をかけて脱気すれば
十分と思われるが、実際には膜２を介して血液室
３より供給される血液中の溶存気体があるため、
−600mmHg以上の陰圧が必要となる場合があるも
のと思われる。

陰圧発生の機構は、第２図の実施例に限らず、
要は透析液が透析液容器５，５′に入る以前に好
ましくは−600mmHg以上の陰圧にさらされればよ
く、第４図の機構でもよい。すなわち、真空ポン
プ６０により、チヤンバー６１内の圧力をたとえ
ば−600mmHg以上とし、透析液供給主管１１′か
ら供給される透析液をチヤンバー６１内へフラツ
シヨさせてもよい。

本発明により、流体分離装置１を含む透析液流
通管路中でのガス発生は実質的に無くなり、限外
過量規制の精度が大幅に向上できる。

しかし、一般的に使用される流体分離装置の中
には、例えばキール型ダイアライザーの如く、透
析液側の気密性が充分でないものもあり、この場
合はいくら前処理で脱気しても、陰圧下で操作さ
れる流体分離装置自体で外部より大気を吸引し、
前述の問題が発生する場合がある。

この対策のためには、流体分離装置１の出口に
気体排出装置を設けるのがよい。実施例を第５図
に示す。

第５図において、１〜４および８〜１２の符号
および動作は、第１図と同じであり、１１′，１
３〜１５は第２図のそれと同じである。

また、本発明を実施するに当つては、透析液容
器５，５′の構造は、第１図の実施例に示したも
のより、第５図に示した構造のものが好ましい。
何故なら、第１図ではロツド６が透析液容器５，
５′を通して貫通しており、かつ摺動するため、
過度の陰圧下で操作される場合は、この部分を通
して外気が洩れ込む懸念があるが、第７図の構造
は、それぞれの透析液容器２０，２０′の２つの
室２０ａと２０ｂとの、ならびに、２０′ａと２
０′ｂとの間が弾性体２１，２１′で仕切られてお
り、外部と出入するロツドはなく、外部シールが
完全である。

第５図において、符号１〜１２は、第１図と同
じであるが、流体分離装置１の透析液室４の出口
４ｂとバルブ８ｂ，８′ｂの間の透析液流通管路
Rb，R′bに気体排出装置１６が設けられている。
気体排出装置１６では気液を分離し、気体排出装
置１６に係合して設けられた真空ポンプ１７で分
離した気体を系外へ排出する。したがつて、透析
液室４内でガスが発生しても、あるいは外部から
から大気を吸引しても、気体排出装置１６内で気
体のみ分離排出され、室２０ｂ，２０′ｂおよび
ポンプ１０へは液体のみ供給されるため、限外
過量規制精度は大幅に向上でき、かつ長時間にわ
たる一定した限外過が可能になる。

なお、使用する気体排出装置１６としては、第
３図の構造のものでもよいが、このような浮力の
みによる、いわゆる自力式のものでは、針弁５５
とＯリング５６間のシール性が長期間にわたつて
十分確保することは困難であり、万一ガス抜口５
７から液体の一部が洩れると、限外過量をポン
プ１０のみで正確に規制できないことになるの
で、第６図の如き構造のものが好ましい。

第６図において、気体排出装置の本体７０は、
それぞれ液の入出口７１，７２とガスの排出口７
３を有する。フロートスイツチ７４は磁石を内蔵
した軸７６からなり、７７は電磁弁である。本体
７０の上部に規定量以上の気体が蓄積されると、
フロート７５は下降し、内蔵された磁石により、
軸７６内のリードスイツチが閉となり、電磁弁７
７に電圧が印加される。したがつて、電磁弁７７
は開状態となり、ガスを放出するが、再びフロー
トは規定のレベルに戻り、リードスイツチが開と
なれば、電磁弁７７は閉となり、外部から遮断さ
れる。なお、フロートスイツチ７４としては、光
学式の液面計でよい。

一方、第５図において、２０ａ，２０ｂ，２
０′ａ，２０′ｂは、第１図の５ａ，５ｂ，５′
ａ，５′ｂに相当する透析液容器２０，２０′の各
室であるが、２０ａと２０ｂとの、および室２
０′ａと２０′ｂとの間の仕切りはピストンヘツド
７，７′に換えて弾性体２１，２１′が使用されて
おり、液の流動は第１図の外力によつて駆動され
るピストンロツド６に換えて透析液流通管路
Rb，R′bに介在させた送液ポンプ２２によりなさ
れる。そのため、透析液容器２０，２０′は、外
部に対して完全にシールされている。

弾性体としては、シリコンゴムのような膜でも
よいし、ステンレス等のベローズでもよい。

第５図では、気体排出装置１５，１６を２個使
用している。第２図の実施例の如く、１つのみ使
用してもよいが、２個使用すれば、いかなる流体
分離装置にも適用可能であり、また流体分離装置
入の透析液中のガスが無いため、流体分離装置の
分離効率も向上できる。

第７図は、第２，５図の定量ポンプ１０の詳細
図であり、定量ポンプとしては、ピストンポンプ
を例にあげて説明する。

ポンプヘツド８０に液の流入、流出方向を規制
するため、逆止弁（図示せず）が設けられてい
る。８１はモータ８２の回転運動を往復運動に変
える伝達機構である。モータ８２は速度可変型モ
ータであり、モータ内に取付けられた回転数測定
器（通常ジエネレータが使用されるが図示せず）
からライン８３を通してコントロール装置８４へ
送られる信号と、速度設定器８５からの信号を８
４内で比較して、所定の速度になるように、ライ
ン８４′を通してモータ８２へ信号を送る。

本発明に当つて、必ずしもライン８４′への速
度設定は１対１に対応する必要はなく、複数個の
速度設定器を設けて任意の時間毎に設定速度を切
換えることも可能であり、また速度設定器として
マイクロコンピユータなどを使用すれば、所定の
プログラムに応じてモータ速度、したがつて限外
過量を制御可能である。

また、第８図では、定量ポンプとしてベローポ
ンプを使用しており、モータ８７の回転運動を伝
達機構８８により直線運動に変換し、ポンプヘツ
ド８６にあるベロー８９を伸縮させる。ベローポ
ンプのベロー８９の１回の伸縮当りの排出量は一
定であり、したがつて、電磁ピツクアツプ９０′
により、伝達機構８８の回転数を積算し、積算回
転数に１回当りの排出量を乗ずれば、カウンター
９０に総限外過積算量を表示できる。また、カ
ウンターとしてプリセツトカウンターを使用すれ
ば、所定の限外過積算量に達したとき、警報さ
せたり、あるいは透析操作を自動的に終了させる
ことも可能である。

限外過量の外部信号による設定と、過積算
量の外部への信号伝達を組合せれば、前もつてプ
ログラムされた如く、一定の過積算量に達すれ
ば自動的に限外過速度を変更し、変更結果をフ
イードバツクして確認することも可能であり、血
液側圧力や過液の分析結果のオンライン測定値
と組合せて、最適な透析治療を施すことも可能で
ある。

第７図、第８図では、速度可変型の定量ポンプ
として、ピストンポンプおよびベローズポンプの
実施例を示したが、モータの回転量と液の排出量
が１対１に対応できるものであれば如何なるもの
でもよく、ダイアフラムポンプやローラポンプも
使用可能である。また、ポンプは必ずしもモータ
で駆動される必要はなく、第７図のポンプヘツド
中のピストンヘツド９１を電磁力とスプリングに
より駆動させ、電磁石への通電、非通電の間隔を
タイマーにより可変となし、排出量を可変として
もよい。更には、ポンプ１０自体には必ずしも揚
液能力は必要ではなく、第９図のものでもよい。

第９図において、今、電磁弁９２の入側の圧力
が陽圧であれば、電磁弁９２が開、電磁弁９３が
閉であれば、液圧によりスプリング力９５に抗し
てベロー９４を伸張させながら、内部に過液を
受入れ、次に電磁弁９２を閉、電磁弁９３を開と
すれば、スプリング９５の反発力により、ベロー
内部の液が排出される。

電磁弁９２の入圧が陰圧のときは、そこにポン
プをつけてもよく、また電磁弁９３の出を陰圧に
してもよい。

第５図において、ポンプ２２を流体分離装置１
と気体排出装置１６との間に設け、気体排出装置
１６を大気に対して陽圧に維持すれば、真空ポン
プ１７がなくても、気体排出装置１６内の気体は
自力で排出される。

本発明により、限外過量の正確かつ安定した
設定が可能になるとともに、更に患者に適した非
常に高度な治療を簡単に実施することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る透析装置に適用される
基本透析動作説明図、第２図は、本発明のに係る
透析装置のシステム説明図、第３図は、本発明の
実施に用いられる気体排出装置の断面図、第４図
は、同じく別の気体排出装置の系統図、第５図
は、本発明に係る透析装置の別の態様のシステム
説明図、第６図は、別の気体排出装置の断面図、
第７図〜第９図は、本発明の実施例で用いられる
で用いる定量ポンプのそれぞれ別の態様の機構説
明図、である。 １：流体分離装置、２：浸透性薄膜、３：血液
室、４：透析液室、５，５′：透析液容器、５
ａ，５ｂ，５′ａ，５′ｂ：室、１０：定量ポン
プ、１５：気体排出装置、１６：気体排出装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ イ 被処理流体と透析液を浸透性半透膜を介
   して接触させ、透析と限外過を同時に行なわ
   せる流体分離装置、 ロ 変位可能な隔壁より２つの室に分離されてい
   る２つの透析液容器、 ハ 該それぞれの透析液容器の一方の室と前記流
   体分離装置の透析液入口とを連結し、他方の室
   と前記流体分離装置の透析液出口とを連結する
   透析液流通管路、 ニ 該透析液流通管路から分岐して設けられ限外
   過液量に実質的に等しい量の透析液を該透析
   液流通管路から外部に排出するためのポンプ、 ホ 前記それぞれの透析液容器の前記一方の室に
   連結され外部からの新鮮な透析液を導入する透
   析液導入管路、 ヘ 前記それぞれの透析液容器の前記他方の室に
   連結され外部へ廃透析液を導出する廃透析液導
   出管路、 ト 前記それぞれの透析液容器の変位可能な隔壁
   を変位せしめる手段、および、 チ 前記一方の透析液容器に対して設けられた前
   記透析液流通管路と前記他方の透析液容器に対
   して設けられた前記透析液導入管路ならびに前
   記廃透析液導出管路とを送液状態とする管路構
   成と前記他方の透析液容器に対して設けられた
   前記透析液流通管路と前記一方の透析液容器に
   対して設けられた前記透析液導入管路ならびに
   前記廃透析液導出管路とを送液状態とする管路
   構成とを交互に送液状態とする切換え手段を有
   する透析装置において、 リ 前記透析液導入管路に新鮮な透析液に陰圧を
   かけ該透析液中の溶存気体を分離排出する手段
   を備えたことを特徴とする透析装置。