JPS63286162A - 限外濾過量及び透析液濃度測定装置 - Google Patents

限外濾過量及び透析液濃度測定装置

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JPS63286162A JP62120846A JP12084687A JPS63286162A JP S63286162 A JPS63286162 A JP S63286162A JP 62120846 A JP62120846 A JP 62120846A JP 12084687 A JP12084687 A JP 12084687A JP S63286162 A JPS63286162 A JP S63286162A
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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】 イ1発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主として血液透析に際し、超音波を利用して
限外濾過量と透析液の濃度を測定することができる限外
濾過量及び透析液濃度測定装置に関するものである。
〔従来の技術〕
近年血液透析においては、血液透析器が高性能化するに
伴い、限外濾過量、即ち、血液からの水分除去量を自動
的に制御する必要があり、壱のための測定技術は不可欠
なものとなっている。然るに、毎分500mIlで流入
する透析液に対し、排出側に増加する限外濾過量は50
0m Aの数%以下という少量であるため、その測定精
度は、500mNに対し0.1%以下である必要がある
。 。
従来限外濾過量の測定方法としては、主として次の3つ
の方法が実用化されているが、それぞれに欠点がある。
その1つは定容室を、移動する隔壁で2つに分離したも
のを2組用意し、血液透析器への流入量と流出量が同じ
になるよう切換弁を動かし、限外濾過は別の手段で強制
的に行なう方法である。この方法は精度は高いが、シス
テムが複雑で高価な部品を多く必要とする。また、切換
弁の動作が頻繁で消耗しやすく、この切換弁の消耗によ
り精度が大きく低下するが、精度の低下を知るのは困難
である。第2の方法は、血液透析器の流入回路と流出回
路を一時閉鎖し、トランスメンブレン圧と限外濾過量を
計測し、その関係から、閉鎖していない大半の時間の限
外濾過量をトランスメンブレン圧から推定し、計算する
方法である。この方法は簡単な構成で限外濾過量を計測
できるが、高性能な血液透析器や、特殊な血液透析器を
用いると精度が低下する欠点がある。また、閉鎖時の条
件と計算時の条件は種々異なり、時間的にも条件が変化
するため、測定値の信頼性は低い。
第3の方法は、血液透析器への流入量と流出量を直接流
量計で計測し、その流量差より限外濾過量を求める方法
である。この方法は基本的なものであるが、使用に耐え
られる精度の流量計の入手が難しい事と、流出側は汚れ
がひど(、長期間精度を維持できないため、実用化され
ている例は少ない。精度の悪い流量計を切り換えて使用
する例(特公昭59−10227)もあるが、流入回路
と流出回路を共用しているため、汚染や消毒の点で問題
がある。
一方、透析液の?M度を知る方法としては、液の電気伝
導度を金属又は炭素の電極を用いて電気的に計測するの
が一般的である。しかし、近年は患者に与える悪影響の
少ない重炭酸塩系の透析液を使用することが多く、この
透析液は、何らかの原因で組成のバランスがくずれると
、電気的に絶縁物である炭酸塩が電極表面に析出してし
まう欠点がある。このことは、透析液の濃度制御がうま
くいかず、しかも濃度異常に対する警報も出ない場合が
あることを意味する。
このような異常な濃度の透析液は、患者に対して極めて
危険である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の限外濾過量測定方法及び透析液濃度測定方法は、
それぞれ」二連したような欠点があるため実用に適さな
いので、本発明はそれらの欠点を除去すべくなされたも
のである。即ち、本発明は、高価な部品や消耗部分がな
く、簡単な構成にて、透析液の流入量と流出量を直接測
定して連続的に限外濾過量を知ることができ、種々の条
件下においても測定精度が低下せず、しかも全体的にコ
ンパクトに構成できる限外濾過量測定装置を提供するこ
とを目的とする。
また、本発明は、限外濾過量測定装置と同一の構成であ
って、炭酸塩が析出しても影響を受けず、安全に使用で
きる透析液濃度測定装置を提供することを目的とするも
のである。
口1発明の構成 〔問題点を解決するだめの手段〕 本発明は、装置を、超音波振動子を備え、且つ、流入路
と流出路とを配備した流入量測定部と流出量測定部とを
設け、両測定部間には、透析液を通さず超音波を反射し
て伝達する反射器を介在させ、以て一方の測定部から出
た超音波が他方の測定部に導かれるように構成する、と
いう手段によって上記問題点を解決した。
〔作  用〕
超音波流量計で透析液の流量を計測すると、液の温度や
濃度により超音波の伝播速度が変わり、影響を受ける。
この変化量は、目的とする限外濾過量と比べ数千倍も大
きなものである。
そこで本発明では、液温度や濃度の影響を受けず、透析
液の流入流量と流出流量を打ち消すよう構成し、限外濾
過量のみを測定できるようにしである。
先ず、本発明において利用する超音波による流量測定法
の原理を第1図によって説明すると、測定すべき液は、
流入回路1より流量測定部3を流速v6で通過し、流出
回路2より出ていく。
この時超音波振動子4より超音波を出すと、流量測定部
3における伝播速度■7は、静止した液中を超音波が伝
播する速度をVとすると、(1)式で得られる。
V、 =  V  +  v、         −(
it(1)式より、超音波が振動子4より振動子5まで
伝播する時間T4−1ば、流量測定部の距離を7!3 
とすると(2)式となる。
同様にして、超音波が振動子5から振動子4に伝播する
時間T5−4は、(3)式となる。
6一 (2)と(3)式より、T5−4とT4−2の時間差Δ
Tを求めると、(4)式となる。
(4)式よりΔTを計測すれば、13と■は既知である
ところから、液の流速v6が分る。更に、測定部断面と
v6より、液の流量も知ることができる。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例を第2図によって説明する。そこ
に示されたものは、反射器25の反射角を180度に設
定したもので、その場合が最もコンパクトで、且つ、気
泡が通過しやすい構成となる。即ち、反射器25の反射
角は、使用目的と構成態様とによって任意に選定できる
が、流入量測定部15と流出量測定部16の開度(図で
は0度)が拡がれば拡がる程、大きな構成となり、扱い
にくくなっていく (測定精度を出すためには、測定管
にある程度の長さが要求される。)。
また、透析液中には微小な気泡が含まれているが、図示
した構成の場合透析液は、各測定部を下から上へ通流す
るので、気泡も各測定部をスムーズに通過することがで
きる。透析液は、流入回路14より流入量測定部15を
流速VI5で通過し、血液透析器人口12より血液透析
器ll内に入り、透析器11内で血液より老廃物と水分
の除去、つまり限外濾過を行ない、その分増加した透析
液が血液透析器出口13を出て、流出量測定部16を下
方から流速VI6で通過し、排出回路17より出ていく
。流入量測定部15と流出量測定部16は、それぞれ上
部に超音波振動子19.20を備えている。また、それ
らの下部は、超音波のみ透過し、透析液は通さない分離
壁18で隔離されていて、超音波振動子19.20から
出た超音波が、この分離壁18を透過して反射器25で
反射し、各々反対側の測定部に導かれるように構成され
る。分離壁18の素材としては、透析液と分離壁18の
境界面での超音波の損失をできるだけ少なくするという
意味において、固有音響インピーダンス、即ち、素材の
密度と伝播速度の積が、透析液に近いものを選択する。
具体的には、医療用シリコン樹脂やウレタン樹脂等が採
用される。金属であっても、チタン箔のように密度が小
さくて薄いものであれば利用可能である。また、反射器
25の素材としては、超音波の入射する角度で全反射す
る物質であれば何でもよく、具体的には、透析液より音
速の速いステンレス鋼、アルミ材等の金属や、アクリル
等の樹脂を採用しうる。流入量測定部15と流出量測定
部16は、流量に対する流速が同じ、になるように、測
定部の流路断面を等しくする。更に、流入と流出の流れ
の方向を反射器に対して対称にし、各測定部の距離”I
sとn+6を等しくして、流入量と流出量が超音波の伝
播速度に与える影響を打ち消し合うようにする。以上の
構成において、超音波の両方向の伝播時間の差を計測す
れば、流入量測定部15と流出量測定部16の流速の差
が分り、更に、測定部の流路断面より、流量の差を知る
ことができる。つまり限外濾過量を測定できる。
上記構成における血液透析の条件では、液の温度や濃度
の変化幅が小さく、影響は無視できる。
次に、上記構成において、限外濾過量を算出する方法を
具体的に説明する。超音波を超音波振動子19より送り
出し、流入液が静止している場合の超音波の伝播速度を
v3とすると、流入量測定部15の超音波の伝播速度V
 21は、■、に液の流速VI5が加わり、(5)式と
なる。
V21−VS   VI5      −・(5)流入
量測定部15の距離を615とすれば、超音波の流入量
測定部15を通過する伝播時間TFI5は、(6)式と
なる。
また、流出量計測部16における超音波の伝播速度V2
1は、上記V、と、流入量測定部15に対する流出量測
定部16の液温や濃度の差によって生じる伝播速度の差
を±Δ■、とすると、流出量測定部16を通過する伝播
時間TF16は、(6)式と同様にして(7)式となる
分離壁18を透過する時間をT、IBとすると、超音波
が振動子19から振動子20に達するまでの時間T、は
(8)式となる。
TF = TFIS + TFIB + TFI6  
 −481逆に、超音波振動子20から振動子19の方
向に超音波を伝播させた場合の流出量測定部16におけ
同様に流入量測定部15における伝播時間T815は、
00)式となる。
間TRはal1式となる。
TR= Tll+6 + TRl8 + Tlll5 
  、、、−、(111以上の(8)と01)式より超
音波の伝播時間の差6丁を求めると、TFlBとTR1
IIは等しいので打ち消し合い、a7I式となる。
ΔT”TRTF =Tl116 +TRl5(TFIS
 + TFI6 )     −−−62限外濾過量に
よって流出量測定部16において増加した流速をΔVと
すれば、V 16”’ V lji+ΔVとなり、これ
を(7)、(9)式に代入し、それらを更に02式に代
入する。開式に(6)、aar式も代入する11、とρ
16は等しいので、共にρとしてまとめると開式となる
式において±ΔV、とΔVとVI5は、■、に比べ小さ
いので、分母内の項を無視すれば開式以上よりΔ丁を測
定すれば、++!i式より限外濾過により増加した流速
ΔVが分り、流量測定部の断面積より限外濾過量を知る
ことができる。このことは、透析液の如く使用温度範囲
が狭く、流入液と流出液の温度や濃度の差が小さいとい
う条件の下では、全体の流量に対して極めて少ない限外
濾過量を簡単な構成で高精度に測定できることを示して
いる。なお、超音波の伝播時間の測定は、通常の超音波
の伝播時間の測定法であるシングアラウンド法やPLL
法で行ない、測定した時間差より、マイクロコンピュー
タを用いて気泡の混入等による異常データの除去と、オ
フセットの打ち消しを行ない、より高精度な限外濾過量
を求めている。
続いて、透析液濃度の測定方法につき説明する。上述し
た構成及び構造において超音波の伝播速度の絶対値は、
限外濾過量の測定において知ることができる。また、透
析液の温度は、透析用の装置であれば必ず必要なもので
あるので、容易に知ることができる。これらのデータか
ら超音波の伝播速度と、液温度と、液の濃度の関係より
、濃度を算出することができる。透析液の如く使用温度
範囲が狭い場合でも、伝播速度と温度と濃度の関係は非
線型ではあるが、マイ=13− クロコンピユータを用いれば容易に濃度を計算すること
ができる。
よって上述した限外濾過量測定装置に、何らの構成も付
加することなく、信頼性の高い透析液濃度測定装置を構
成できる。
更に本装置は、炭酸塩の析出による影響を受けないため
、動作不良の虞れがなく、安全性が高く、限外濾過量測
定装置と並用すれば、きわめて安価に透析液濃度測定装
置が得られる。
なお、本発明は血液透析に関してのみ利用できるという
訳ではなく、その他種々の流体の流量変化、濃度変化等
の測定にも応用できるこというまでもない。
ハ8発明の効果 本発明は上述した通りであるので、コンパクトに構成で
き、汚れや使用条件に影響されず、可動部や消耗部分が
なく、安全で信頼性の高い限外濾過量測定装置を安価に
供給しうるものである。また、限外濾過量測定装置と同
一の構成にて、炭酸塩の析出による影響を受けず、動作
−14= 不良の虞れがなく、安全性も高い透析液濃度測定装置そ
の他の装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は超音波流量針の概略構成図、第2図は本発明の
実施例を示す概略構成図である。 符号の説明 11・・・血液透析器、14−・流入回路、15−流入
量測定部、16・−流出量測定部、17−排出回路、1
B −分離壁、19.20−・超音波振動子、25−・
反射器特許出願人   ミシマワーク有限会社第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 超音波振動子を備え、且つ、流入路と流出路とを配備し
    た流入量測定部と流出量測定部とを設け、両測定部間に
    は、透析液を通さず超音波を反射して伝達する反射器を
    介在させ、以て一方の測定部から出た超音波が他方の測
    定部に導かれるようにしたことを特徴とする限外濾過量
    及び透析液濃度測定装置。
JP62120846A 1987-05-18 1987-05-18 限外濾過量及び透析液濃度測定装置 Expired - Lifetime JP2556701B2 (ja)

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JP2006153690A (ja) * 2004-11-30 2006-06-15 Oji Paper Co Ltd 気泡検出装置及びそれを用いた塗工装置
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