JPS63255069A - 人工腎臓透析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は人工腎臓透析装置に関する。さらに詳しくは、
患者の過剰な体液を限外浄過によって除去するときの限
外ン濾過量を正確に制御しうる透析装置に関する。

［従来の技術］ 人工腎臓として要求される機能には、血液中の老廃物の
除去ばかりでなく、過剰の水分の除去がある。患者を正
常な状態に維持するには適正量め除水が必要であるが、
患者の体重のバラツキや患者の食餌摂取、排便、排尿な
どの状況により適正除水量そのものが影響される。

個々のケースに応じて適正除水量を設定しうる装置とし
て、たとえば特開昭５６−８４６０６号公報に示された
装置がある。この装置では第８図に示されるように、患
者の血液を動脈ライン（５２）、静脈ライン（５３）を
通じて、血液ポンプ（５７）により透析器（５１）に送
る一方、透析液を給液ライン（５４）、排液ライン（５
５）を通じて防圧ポンプ（５８）で吸引して透析器（５
１）内に送り込むようにしている。

透析器（５１）の限外決過能（限外濾過率／限外ン濾過
圧、以下ＵＰＲＰという）は膜の目づまりなどにより経
時的に変化するので、透析治療中に３０分あるいは１時
間程度の間隔で限外濾過量を計測しなければならないが
、計測するときは開閉弁（６４）を閉じて透析液の供給
を止めるとともに三方コック（６３）を図示位置に切り
換えて、計量カップ（６５）に血液由来の浄液のみを流
すようにする。このよう１こして計量カップ（６５）ｌ
こン戸液が充満するまでの時間を検出すれば、単位時間
当りの限外濾過量、すなわち限外濾過率（以下、ＵＦＲ
という）が求められる。

一方、個々の患者に応じて適正な除水量が医師らにより
設定されており、検出ＵＰＲが設定値よりズしていれば
その偏差がゼロになるように防圧ポンプ（５８）の回転
を増減して、透析器（１）前後の血液側圧力と透析液側
圧力との差圧である限外浄過圧（以下、ＴＭＰという）
を修正するようにしている。そのばあい、防圧ポンプ（
５８）の回転数が上昇すればＴＭＰが大きくなり、限外
濾過量も多くなる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで前記従来例において、ＵＦＲＰの余り大きくな
いノーマル膜を用いるばあいは、第９図に示されるよう
に、該ノーマル膜のＵＩ’Ｒ−ＴＭＰ特性が、線形の関
係にあり、経時的にＵＰＲが変化しても線形の関係を保
つので、あるＴＭＰにおけるＵＰＲを一点測定すれば他
のＴＭＰにおけるＵ　１）ＲＰをほぼ正確に求めること
ができる。しかしながら、このばあいでもＴＭＰが低い
範囲ではやや精度に劣るという問題がある。

さらにＵＦＲＰの大きい高ＵＰＲＰ膜を用いるばあいは
、前記第９図に示されるように、ＴＭＰが４０〜１００
　［ｍｍ　ｌ１ｇ］を越えると非線形の関係になってし
まい、さらに経時的に傾きの程度も変化してしまう。し
たがって、あるＴＭＰにおけるＵＦＲの一点測定では他
のＴＭＰにおけるＵＦＲが正確に把握できないので、限
外ン濾過量の正確なコントロールができないという問題
がある。

本発明は軟土の事情に鑑み、ノーマル膜あるいは高ＵＰ
ＲＰ膜を用いた透析装置について、より正確な限外濾過
量の制御を可能にしうる透析装置を提供することを目的
とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の人工腎臓透析装置は、透析器と、透析器に透析
液を供給する給液ラインと、透析器から透析液を排出す
る排液ラインと、給液ラインと排液ラインとの間に接続
され透析器への透析液の供給を一時的に停止するための
バイパスラインと、バイパスラインに介装された第１開
閉弁と、バイパスラインと給液ラインとの接続点から透
析器に至る間の給液ラインに介装された第２開閉弁と、
バイパスラインと排液ラインとの接続点から透析器に至
る間の排液ラインに介装された限外濾過量計量手段とを
備え、該限外ン濾過量計量によりＵＰＲを検出するよう
にした人工腎臓透析装置において、前記排液ラインにお
けるバイパスラインとの接続点と前記限外ン濾過量計量
手段との間に第３開閉弁が介装された構成が採用されて
いる。

［作　用］ 本発明では、第２開閉弁および第３開閉弁を閉じ第１開
閉弁のみを開けば、透析器前後の回路が密閉され、透析
液はバイパスラインから排出される。このばあい第３開
閉弁が閉じているため、透析器へは防圧ポンプの吸引力
が作用せず、実質的にＴＭＰはゼロになるので、このと
きの透析液の入口側圧力および出口側圧力、血液の人口
側圧力および出口側圧力をそれぞれＭ　ｎ、Ｍａｏ　：
　Ｍｈｏ　、Ｍ３）とすると次の式が成立する。

Ｐ、＝　ＰＡｔｕ　＋　Ｍａｏ　−Ｍｈｏ　＋　Ｍ２Ｏ
（ただし、ＰＯはＴＭＰの補正値であり、浸透圧や圧力
計の取付位置、圧力計の誤差などに起因する。） したがってこの状態で透析器における透析液の入口側圧
力および出口側圧力、血液の入口側圧力および出口側圧
力を検出すれば、ｔｌＰＲ−ＴＭＰ曲線におけるＴＭＰ
の補正値（Ｐｏ）を求めることができるので、ついで第
３開閉弁を開いた状態で限外ン濾過量を計量することに
よりＴＭＰ修正を容易に行なうことができる。

［実施例］ つぎに本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例にかかわる人工腎臓透析装置
の回路図、第２図は同装置に用いられる制御装置の電気
回路図、第３図および第４図はそれぞれ制御装置の動作
を示すフローチャート、第５図は多点測定するばあいの
ＴＭＰを示すグラフ、第６図は多点測定するばあいのＵ
ＦＲを示すグラフ、第７図は多点測定により求められた
ＵＦＲ−ＴＭＰ特性線を示すグラフである。

第１図において、（１）は透析器であり、その内部には
透析膜（１ａ）が収容されている。透析器（１）には動
脈ライン（りと静脈ライン（３）とが接続され、動脈ラ
イン（Ｊには血液ポンプ（４）が設けられている。患者
の血は血液ポンプ（４）により動脈ライン（２）を介し
て透析器（１）内に送り込まれ、静脈ライン（３）より
患者の体内に帰される。

動脈ライン（２）には透析器（１）直前の血液圧を検出
する血液圧センサ（５）が介装され、静脈ライン（３）
には透析器（１）直後の血液圧を検出する血液圧センサ
（６）が介装されている。

また透析器（１）には透析液を供給するための給液ライ
ン（７）と透析液を排出するた、めの排液ライン（８）
が接続されている。前記給液ライン（７）と排液ライン
（８）との間にはバイパスライン（９）が透析器（１）
と並列となるように接続されている。そしてバイパスラ
イン（９）には第１開閉弁旧）が介装されている。この
開閉弁０１）としては公知のピンチバルブや電磁弁が用
いられる。

バイパスライン（９）と給液ライン（７′）との接続点
０２］から透析器（１）に至る間の給液ライン（力には
第２開閉弁ｎが介装されている。この開閉弁にも公知の
ピンチバルブや電磁弁が用いられる。バイパスライン（
９）と排液ライン（８）との接続点０４）から透析器（
１）との間の排液ライン（８）には第３開閉弁Ｕ４が介
装され、その第３開閉弁Ｑ４と透析器（１）との間には
限外濾過量計量手段としての連続流量計６が介装されて
いる。なお前記第３開閉弁Ｑ４も公知のピンチバルブや
電磁弁が用いられる。

さらに供給ライン（７）には接続点０りの上流側に流量
を一定に制御する定流量弁（ト）が介装され、排液ライ
ン（８）には接続点０４）の下流側に透析液を吸引して
給液ライン（７′）−透析器（１）−排液ライン（８）
と透析液を流通させるための防圧ポンプｍが介装されて
いる。そして透析器（１）の直前の給液ライン（７′）
上には透析液の入口側圧力を検出するための透析液圧セ
ンサＯＦ３が介装され、透析器（１）の直後の排液ライ
ン（８）上には透析液の出口側圧力を検出するための透
析液圧センサ（至）が介装されている。この透析液圧セ
ンサ（１（１は、ＵＦＲＰ測定中は透析器（１）に透析
液が流れないので入口側圧のみで透析圧を代表させうる
が、透析中は圧力損失があるのでその圧力損失を読みと
り正確な透析液圧を求めるために設けられている。

前記連続流量計６としては、炉液の流量を連続的かつ高
精度に検出しうるちのであればどのようなものでもよく
、たとえば流れの中に羽根車をおき羽根車の回転数で流
量を計測するタービン流量計、流体が磁界を横切って流
れるときに生ずる起電力で流量を計測する電磁流量計、
波動が流体中を伝播するとき流体の流速によって見かけ
の伝播速度が異なることを利用して流量を求める超音波
流量計などが用いられる。なお限外ｉ濾過量の計測には
可動部のない電磁式、超音波式も好ましいが、これらは
低流量での精度とコスト面で問題があり、一方前記ター
ビン流量計は小型で安価であり、また構造が簡単でメン
テナンスが容易であり、かつ精度が良い（たとえば±２
％前後）ので実用的である。

第１図に説明した装置は、除圧ポンプ（＋７）を排液ラ
イン（８）に介装した防圧力式であるが、これを給液ラ
イン（′７）に陽圧ポンプを介装した陽圧方式としても
よい。

以上の装置において、透析治療は患者の血液を動脈ライ
ン（２）−透析器（１）→静脈ライン（３）と流すと同
時に、透析液を給液ライン（７）→透析器（１）→排液
ライン（８）と流すことによって行われる。

この過程で患者の血液は透析器（１）内で透析液と接触
することにより限外ン濾過され、老廃物と過剰水分から
なるン戸液は透析液とともに排液ライン（８）を通じて
排出される。

限外ン濾過量を計測するばあいは、まず第１開閉弁旧）
を開け、第２開閉弁■と第３開閉弁Ｑ４を閉じて、透析
液がバイパスライン（９）のみを流れ、透析器（１）に
流入しない状態であり、しかも防圧ポンプ側の吸引力が
透析器（１）に作用しない状態にして、除水量ゼロの状
態におけるＴＭＰの補正値を算出する。ついで第３開閉
弁Ｑ４を開いて限外濾過量の計測を行うが、この状態で
は透析器（１）から排液ライン（８）には患者の血液か
ら出た老廃物と過剰水分のみが流入するので、限外濾過
量が連続流量計６によって計測しうろこととなる。限外
ン濾過量が連続流量計旧によって計測されると、第１開
閉弁ａ１）を閉じ第２開閉弁■を開いて、再び透析液が
透析器（１）に流れるようにし透析動作に移行される。

本実施例ではこのように連続流量計で限外濾過量を計測
するため、第１、第２、第３開閉弁０１）、（至）、Ｑ
４の開閉操作から、流量を計測し、第１、第２、第３開
閉弁旧）、■、Ｑ４の再開閉に至るまでの時間は短時間
（約１〜２分程度）で足り、計測が迅速になされるとい
う利点がある。

ＵＦＲの検出値が予じめ設定していたＵＦＲとズしてい
たばあいはその偏差をゼロにすべく除圧ポンプ面の回転
力を増減する操作が行われる。

除圧ポンプｍの回転数が増減すれば、透析器（１）内の
血液圧と透析液圧との差圧、すなわちＴＭＰが増減する
ので、それによりＵＰＲが増減する。

ＴＭＰを適正なＵＩ’Ｒが得られるよう修正する操作は
手動で行ってもよいが、自動で行うのが迅速かつ正確な
制御をなすうえで好ましい。そのための自動制御装置と
しては、ワイヤードロジック回路を用いて構成してもよ
く、マイクロコンビ二一夕を用いたプログラマグルロジ
ック制御装置によってもよい。

つぎにマイクロコンピュータを用いた限外濾過量の制御
装置を第２〜４図に基づき説明する。

第２図において、■はマイクロコンピュータからなる制
御部で、該＄ＩＩａ１部■のＲＯＭには制御動作のタイ
ミングや各センサからの入力データに基づきＴＭＰの適
正値を求めるプログラムなどが格納されている。またＲ
ＡＭにはＵＰＨの設定値などが記憶される。血液圧セン
サ（５）、（６）からの血液圧データ（Ｍ３）、（ｌｂ
）および透析液圧センサ田、（至）からの透析液圧デー
タ（Ｍ２）、（Ｍ４）はＡ／Ｄ変換器を介して制御部■
に取り込まれ、連続流量計すからの流量データもＡ／Ｄ
変換器を介して制御部■に取り込まれるようになってい
る。また制御部■からはＤ／Ａ変換器を介して第１、第
２、第３開閉弁０１）、■、（２４の駆動部、血液ポン
プ（４）および除圧ポンプ０７）の駆動部に制御信号が
出力されるようになっている。さらに制御部■には操作
パネル（２１１が接続されており、これにより透析動作
とＴＭＰ修正動作の別、ＵＰＩ？設定値の入力などが行
われる。■は演算により求められたＴＭＰやＵＰＲある
いは除水量すなわち積算限外濾過量などを表示する表示
器である。

前記制御装置による限外濾過量制御動作を第３図に基づ
き説明する。

いま第１図に示す透析装置が透析動作中であるとする。

限外ン濾過量制御動作は操作パネルＱυからの指令信号
により随時的に、あるいはＲＯＭに格納されているプロ
グラムに基づく指令信号により定期的に行われる。

前記指令信号が発生すると（１０１）　、制御部■は第
１開閉弁０１）を開操作し第２開閉弁ｎおよび第３開閉
弁Ｑ４を閉操作する駆動信号を発する（１０２）。それ
により、透析液がバイパスライン（９）にのみ流れ、透
析器（１）に流れないようになると共に防圧ポンプＯｎ
の吸引負圧が透析器（１）に影響しないようになる。

この状態での透析液側圧力および血液側圧力をそれぞれ
Ｍ２Ｏ、Ｍａｏ　；　ＭＩＯ、Ｍｉとすると次式 が成立するので、これからＴＭＰの補正値Ｐを次式に基
づき算出する（１０３）。

ついで第３開閉弁Ｑ４を開操作する駆動信号を発する（
１０４）。

制御部囚は連続流量計６より流量データを取りこみ、こ
れにより限外を濾過量を把握し、これに基づきＵＦＲ（
限外濾過率）を算出する（１０５）。

つぎに血液圧センサ（５）、（６）からの血液圧データ
（Ｍ３）、（Ｍｌ）および透析液圧センサａ８、□□□
からの透析液圧データ（Ｍｌ）、（Ｍ４）に基づき現状
ＴＭＰを算出する（１０８）。

ついで前記ｔｌＰＲと現状ＴＭＰとに基づき、ＵＰＲＰ
を次式により算出する（１０７）。

このようにしてＵＰＲＰを算出することにより使用中の
透析膜（ノーマル膜のばあい）のＵＰＲ−ＴＭＰ特性が
求められる。

ついで前記ＵＰＲＰに基づき予じめ設定していたＵＦＲ
に対応するＴＭＰを修正値として求め（１０８）、つぎ
に第１開閉弁０１）を閉操作し第２開閉弁０を開操作す
る駆動信号を発して（１０９）　、さらに修正ＴＭＰに
対応する透析液圧になるよう防圧ボンプロの駆動部に向
は回転数を変化させる制御信号を出力すると（１１０）
　、これにより制御動作が終了する。

制御動作の終了により再び透析動作に移るが、制御動作
の所要時間はわずか１〜２分程度である。

つぎに高ＵＦＲＰ膜を用いた透析装置についての制御動
作を第４図に基づき説明する。既述のごとく高ＵＦＲＰ
膜のＵＦＲ−ＴＭＰ特性は非線形であるので、正確なＵ
ＰＲＰを求めるには、何点かのＴＭＰに対応するＵＰＲ
を求めなければならない。

したがって第５図に示されるように段階的にＴＭＰを変
化させ、各ＴＭＰに対応するＵＦＲを第６図に示される
ように求めていけば、第７図に示されるごとき非線形な
ＵＦＲ−ＴＭＰ特性が求められる。

そのため制御装置は第４図に示されるステップ（１１０
，１１−１、１１２・・・）のように、ＴＭＰを最初の
仮設定（たとえば、ｌＯ［ｍｍ１１ｇ１や２０　［ｍｍ
１１ｇ１　）から段階的に変化させるよう除圧ポンプ面
の駆動部へ向は回転数を上昇させる制御信号を出すとと
もに、それぞれのＴＭＰにおいて連続流量計すから流量
データを取り込みＵＦＨを算出するという演算を実行し
なければならない。

なお本実施例のごとく、限外濾過量計量手段として連続
流量計を用いているばあいは以上のように比較的短時間
に何回もＵＦＲを検出する必要があるときでもリアルタ
イムでＵＰＲを検出しうるので、所要時間は非常に短く
てすむという利点がある。

以上の第３〜４図に基づく制御動作の説明については、
ＴＭＰの設定変更を防圧ポンプ潤の回転数制御で実行す
る旨説明したが、これは除圧方式の透析装置について適
用される動作であって、透析装置が陽圧方式であれば、
ＴＭＰの設定、変更を静脈ラインに介装されるクランプ
の締めつけ加減を制御することにより行えばよい。

さらに本発明は、限外濾過量計量手段として従来からの
計量カップを用いた装置にも適用することができる。こ
のばあい、ＵＦＨの検出は第８図に基づいてした説明と
同様に行えばよい。

以上に本発明の各実施例を説明したが本発明はその要旨
を逸脱しない範囲で種々の変更例を採用することができ
る。

［発明の効果］ 本発明によると、ＴＭＰを低い範囲から高い範囲に至る
まで高精度に求めることができるので、きわめて正確に
限外ン濾過量を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかわる人工腎臓透析装置
の回路図、第２図は同装置に用いられる制御装置の電気
回路図、第３図および第４図はそれぞれ制御装置の動作
を示すフローチャート、第５図は多点ｉ１１定するばあ
いのＴＭＰを示すグラフ、第６図は多点測定するばあい
のＵＰＲを示すグラフ、第７図は多点測定により求めら
れたりＦＲ−ＴＭＰ特性線を示すグラフ、第８図は従来
の透析装置の回路図、第９図は透析膜のノーマル膜と高
ＵＦＲＰ膜におけるＵＰＲ−ＴＭＰ特性を示すグラフで
ある。 （図面の主要符号） （１）：透析器 （２）：動脈ライン （３）：静脈ライン （４）：血液ポンプ （５）、（６）：血液圧センサ （７）：給液ライン （８）：排液ライン （９）：バイパスライン ０１）：第１開閉弁 （１３：第２開閉弁 Ｃ４：第３開閉弁 も：連続流量計 ０７）：除圧ポンプ ０８、（Ｉｃｅ　：透析液圧センサ 沖２図 才４図 ↓ 才５図 オフ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　透析器と、透析器に透析液を供給する給液ラインと
   、透析器から透析液を排出する排液ラインと、給液ライ
   ンと排液ラインとの間に接続され透析器への透析液の供
   給を一時的に停止するためのバイパスラインと、バイパ
   スラインに介装された第１開閉弁と、バイパスラインと
   給液ラインとの接続点から透析器に至る間の給液ライン
   に介装された第２開閉弁と、バイパスラインと排液ライ
   ンとの接続点から透析器に至る間の排液ラインに介装さ
   れた限外ろ過量計量手段とを備え、該限外ろ過量計量手
   段により限外ろ過率を検出するようにした人工腎臓透析
   装置において、前記排液ラインにおけるバイパスライン
   との接続点と前記限外ろ過量計量手段との間に第３開閉
   弁が介装されたことを特徴とする人工腎臓透析装置。