JPWO2006106916A1 - 血液透析装置 - Google Patents

Abstract

透析中における中空糸の膜性能の経時的な劣化を正確に把握すると共にその性能の回復を迅速かつ確実に行うことが可能な血液透析装置を提供すること。ダイアライザ（１）の動脈側に血液ポンプ（７）を有する動脈側血液回路（２）を接続し、ダイアライザ（１）の静脈側に静脈側血液回路（３）を接続するとともに、ダイアライザ（１）の側面に、透析液供給ライン（４）及び透析液排出ライン（５）をそれぞれ接続して構成された透析装置において、前記血液回路内の圧を測定する検出器（１５）と、前記透析液ライン内の圧を測定する検出器（１６）を設け、これら検出により測定された圧に基づいて膜間圧力差を算出し、該膜間圧力差が一定の値以上上昇したとき前記ダイアライザ（１）にて逆濾過を行う。逆濾過はフラッシング動作にて行い、これによりダイアライザ（１）の透析膜の細孔の目詰まりを解消し、ダイアライザ（１）の性能を回復させる。

Description

本発明は、医学領域における慢性腎不全患者の腎臓の機能を代替する治療として、体外循環を応用して血液浄化を行う血液透析装置に関するものである。

腎不全患者の治療のために、患者の体内から取出した血液を浄化して再び体内に戻すための方法として、種々の血液浄化方式が提案されており、例えば、体外循環を用いた血液浄化法の種類としては、拡散による血液透析（ＨＤ）、限外濾過による体液除去置換を行う血液濾過（ＨＦ）、およびこれらを組み合わせた血液透析濾過（ＨＤＦ）に分けられる。

いずれの方式においても、筒状のハウジング内に中空糸状のセルロース膜、ポリアクリロニトリル膜、もしくはポリスルフォン膜等からなる半透膜（透析膜）を多数本充填し、該透析膜を介して血液と透析液との拡散及び／又は濾過により血液の浄化を行う血液透析器（ダイアライザ）が主体となっている。

ダイアライザを常に好適な状態で使用する上で重要なことは、血液の浄化を直接行う中空糸膜の細孔の目詰まりの管理（モニタリング）である。透析処理を継続する場合、膜細孔の目詰まりの原因は、経時的に生じるタンパクの付着現象（ファウリング）やその他血栓等の堆積などが考えられるが、これによってダイアライザの本来の機能は著しく損なわれる。

近年、ダイアライザ内の圧力勾配によって発生する内部濾過現象を積極的に利用して溶質の除去を行う、内部濾過促進型血液透析器が効率的な血液浄化法として注目されている。この内部濾過促進型透析器は通常の血液透析（ＨＤ）と同様の構成要素からなり、見かけ上はＨＤの治療形態とほとんど変わらないものであるが、内部濾過促進のために中空糸内径の狭小化、中空糸有効長の長尺化、中空糸膜の充填率増大及びハウジング内径の狭小化等を図る必要がある。このため特に、上述した膜細孔の目詰まりが生じ易く、その迅速かつ確実な目詰まり解消対策が急務となっている。

従来においてもダイアライザの経時的な劣化に対する対策は種々提案されている。例えば、使用後に血球成分やタンパク質が膜面に付着し性能が低下したダイアライザを薬剤で洗浄する方法や、特許文献１に示すように、生理食塩水中の透水速度が純水中の透水速度より１．０７倍以上増加する選択分離膜を採用することで、吸着・堆積したタンパク質がはく離し易くした手段、更には、特許文献２に示すように、血液の流入部・流出部及び濾過液の流入部・流出部を備えた中空糸膜において、前記の血液及び濾過液の流入部・流出部の少なくとも１つの圧力を測定し、この測定した圧力の経時変化を解析することで、中空糸膜のフィルタの目詰まり状況を検出する方法が知られている。
特開２００３―３８９４０号公報 特開２００４−２４８８４４号公報

しかしながら、上記した薬剤による洗浄処理法は低下した性能回復については不十分であり、また、特許文献１の分離膜に関しても、膜そのものの改良に係るもので、透析中の膜性能の劣化とその回復については何ら言及しておらず、必ずしも有効な対策とは言えない。更に、特許文献２についても、中空糸膜の目詰まり状況を検出して抗凝固剤の投与量を適切に調整し、目詰まりの進展を防ぐことが開示されているが、同様に膜性能の回復に関してはふれるところがない。

本発明は、このような従来例の問題点を解決することを課題とし、透析中における中空糸の膜性能の経時的な劣化を正確に把握すると共にその性能の回復を迅速かつ確実に行うことが可能な血液透析装置を提供するものである。特に、本発明は、内部濾過促進型血液透析器に適用することで、内部濾過を良好な状態で促進及び維持することができる血液透析装置を提供するものである。

上記課題を達成するための本発明に係る血液透析装置は、ダイアライザの動脈側に血液ポンプを有する動脈側血液回路を接続し、ダイアライザの静脈側に静脈側血液回路を接続するとともに、ダイアライザの側面に、透析液供給ライン及び透析液排出ラインをそれぞれ接続して構成された透析装置において、前記血液回路内の圧を測定する検出器と、前記透析液ライン内の圧を測定する検出器を設け、これら検出により測定された圧に基づいて膜間圧力差を算出し、該膜間圧力差が一定の値以上上昇したとき前記ダイアライザにて逆濾過によって透析膜の細孔の目詰まりを解消し、ダイアライザの性能を回復させることを特徴とする。

前記検出器による血液回路内の圧の測定は、静脈側血液回路及び／又は動脈側血液回路内の圧を測定する。静脈側血液回路及び動脈側血液回路内の圧を測定する場合は、前記膜間圧力差を算出する際に両回路内の圧の平均値が用いられる。前記検出器による透析液ライン内の圧の測定は、透析液供給ライン及び／又は透析液排出ライン内の圧を測定する。透析液供給ライン及び透析液排出ライン内の圧を測定する場合は、前記膜間圧力差を算出する際に両ライン内の圧の平均値が用いられる。

また、本発明は上記の透析装置において、透析液供給ライン及び透析液排出ラインに、それぞれ第１送液手段及び第２送液手段を設けると共に、該透析液供給ライン及び透析液排出ラインの少なくとも一方のラインに当該ラインの前記送液手段の上流側と下流側とを連絡するバイパスラインを設け、該バイパスラインに除水／補液のための透析液の流量を調整可能とする正逆両方向に送液可能な第３送液手段を設け、該第３送液手段を用いて逆濾過を行うものとする。

更に、本発明では、血液回路内の圧を測定する検出器と、透析液ライン内の圧を測定する検出器とから得られた測定値を入力し、これら入力値から算出した膜間圧力差が予め設定した設定値以上になったときに、逆濾過の指令を出力するようにした制御手段を設けること、該制御手段からの逆濾過の指令が第３送液手段に出力されることが望ましい。加えて、本発明に係る透析装置では、ダイアライザが内部濾過促進型血液透析器であることが特に有効である。

本発明に係る血液透析装置によれば、透析中であっても血液側の圧と透析液側の圧との圧力差を検出することで、ダイアライザの透析膜の細孔の目詰まりを検知することができ、直ちに逆濾過の操作を実施することで目詰まりの原因であるタンパク質や血栓などの不純物を膜細孔から除去することが可能となり、ダイアライザの機能回復に確実に寄与する。

本発明を適用するに適した血液透析装置の概要の一例を示す模式図である。 本発明の実施に際し、フラッシングのタイミングを説明するための図である。 本発明の実施例における実際の血液と透析液の流れと流量を具体的に示した図である。

符号の説明

１ ダイアライザ ２ 動脈側血液回路
３ 静脈側血液回路 ４ 透析液供給ライン
５ 透析液排出ライン ６ａ 動脈側接続部
６ｂ 静脈側接続部 ７ 血液ポンプ
８ 動脈側チャンバ ９ オーバーフローライン
１０ 静脈側チャンバ １１ 第１送液手段
１２ 第２送液手段 １３ バイパスライン
１４ 第３送液手段 １５ 静脈圧検出器
１６ 透析液圧検出器 １７ 制御装置

以下、本発明を詳細に説明する。
図１は本発明を適用するに適した血液透析装置の一例を示すもので、血液の体外循環により血液浄化を行うダイアライザ１の動脈側に動脈側血液回路２を接続し、静脈側に静脈側血液回路３を接続するとともに、ダイアライザ１の側面に、透析液供給ライン４及び透析液排出ライン５がそれぞれ接続している。動脈側血液回路２には、患者の動脈側接続部６ａから脱血しダイアライザ１に導く血液ポンプ７と、回路内に混入した気泡を除去するなどの機能を有する動脈側チャンバ８が設けられている。また、患者の静脈側接続部６ｂに返血するための静脈側血液回路３には、静脈側チャンバ１０が設けられている。

透析液供給ライン４及び透析液排出ライン５に、それぞれ第１送液手段１１（透析液供給側）及び第２送液手段１２（透析液排液側）が設けられている。第１送液手段１１及び第２送液手段１２として、一定量を高精度で繰り返し送液できるダイヤフラムポンプ、複式ポンプなどが用いられる。第１送液手段１１及び第２送液手段１２は、両者の送液量が常に同一となるように、例えば両送液手段を連動させて、運転される。また、除水の場合、第２送液手段１２による排液量が第１送液手段１１による供給量よりも多くなるように両送液手段を運転するようにしてもよい。

更に、透析液排出ライン５における第２送液手段１２の上流側と下流側とを連絡するバイパスライン１３を設け、該バイパスライン１３に除水／補液のための透析液の流量を調整可能とする正逆両方向に送液可能な第３送液手段１４が設けられている。図示の例では、正逆両方向に送液可能なバイパスラインは、透析液排出ライン５にのみ設けた場合を示したが、本発明ではこれに限定することなく、透析液供給ライン４にのみ或いは透析液供給ライン４及び透析液排出ライン５の両方に設けることもできる。

上記の構成からなる透析装置において実際の血液透析を実施する場合には、治療開始前に血液回路や透析液回路の洗浄を行うプライミング行程、血液を体内から引き出す穿刺後の脱血行程、体外循環を行うためのダイアライザにおける拡散・濾過による透析行程、血液回路内の血液を体内に戻す返血行程を経ることになる。

本発明においては、内部濾過促進型血液透析器として使用することが有用であるが、内部濾過の促進とその維持のために、本発明者らは多くの実験研究を重ねた結果、下記に述べる事実を知見すると共に透析装置の機械的作用を利用し得ることを見出した。すなわち、内部濾過流量の経時的な減少の原因の一つとして、膜細孔のファウリングなどによる限外濾過率（ＵＦＲ）の低下が考えられる。通常、限外濾過量は膜間圧力差（ＴＭＰ：血液側の圧−透析液側の圧）によって決まることから、本発明では図１に示す如く、静脈側チャンバ１０における圧（Ｐ_Ｖ）を検出する検出器１５と、透析液排出ライン５における圧（Ｐ_Ｌ）を検出する検出器１６とを設置しておき、常時ＴＭＰを監視するようにしてＵＦＲを求め、該ＵＦＲ低下時に透析装置の逆濾過機構を用いて膜細孔のフラッシングを行ない、内部濾過流量の維持を図ることが可能となった。

例えば、検出器１５、１６からの圧の入力によりＴＭＰを得てこれに基づいてＵＦＲを算出し、ＵＦＲが著しく低下している場合、（すなわち、ＴＭＰが著しく上昇しているときには）ダイアライザの中空糸の細孔の目詰まりが発生し、ダイアライザの性能が劣化していると判断し、機械的な作用によって目詰まり解消の対策を講じる。具体的にはＵＦＲが一定の値（設定値）より低下したときに、透析装置の逆濾過機構を用いて中空糸の膜細孔のフラッシングを行うことで、目詰まりを解消してダイアライザの性能の回復を図り、内部濾過流量を維持するようにする。図１において検出器１５、１６からの信号を制御装置１７に入力し、該制御装置１７で｜Ｐ_Ｖ−Ｐ_Ｌ｜を算出し、これが予め設定されている値を超えるときに、第３送液手段１４に逆回転の指令を出し、逆濾過を実施することで目詰まりの解消を図る。なお、ＵＦＲを求めてこれに基づいて逆濾過を実施することも可能である。

血液透析治療の開始時におけるＴＭＰは、ダイアライザの種類、患者の血液性状、除水速度等のパラメータにより決定される。更に、血液透析濾過（ＨＤＦ）における後希釈法の場合の置換液速度も大きな要因パラメータとなってくる。このような条件により透析開始後のＴＭＰは透析治療の進行と共に血液性状の変化や、ダイアライザの膜の目詰まりなどにより上昇が認められる。このときＴＭＰが３０〜３００ｍｍＨｇの範囲で任意に設定した圧力分上昇した段階で、逆濾過によるダイアライザのフラッシング動作を開始する。このときのフラッシング量及びフラッシング速度はダイアライザの大きさ（膜面積）や血流量などによって異なるが、フラッシング量３０〜２００ｍＬ、フラッシング速度を５０〜３００ｍＬ／ｍｉｎの範囲で任意に設定することが可能である。

図２において、透析治療開始時（ａ点）からＴＭＰが透析治療の進行に伴って推移するが、ＴＭＰの上昇が例えば３０ｍｍＨｇ以上上昇した時点（ｂ点）で逆濾過によるフラッシングを行うと、ＴＭＰが下降することになる。なお、ＴＭＰの上昇がｂ点に達し、フラッシングを開始する場合は、ｂ点に達した時点で即時に開始することも可能であるが、ｂ点の３０ｍｍＨｇ以上のＴＭＰ上昇状態が一定時間継続した時点でフラッシングを開始するようにすることも可能である。

図３は、図１に示す血液回路及び透析液給排液ラインにおいて、実際の血液及び透析液の流れ方向と流量（ｍＬ／ｍｉｎ）を示している。透析開始後のＴＭＰ（ＵＦＲでもよい）をメモリーしておき、透析治療の経過と共に上昇するＴＭＰが設定値（３０〜３００ｍｍＨｇ）に達した時点で、フラッシング動作を開始する。

透析治療中においては第３送液手段が右方向（排液方向で図１の矢印とは反対方向）に設定された除水速度で作動することで除水を行う。また、ＴＭＰについては静脈圧（静脈側血液回路内の圧）と透析液圧（透析液供給ライン内の圧）の差として算出し、もしくは回路内圧測定が静脈圧Ｐ_Ｖと動脈圧Ｐ_Ａを装備する場合は、血液回路内圧をＰ_ＶとＰ_Ａの平均値を使用して透析液圧との差としてＴＭＰを算出する。

このＴＭＰが透析開始後の値より設定した圧力分上昇した時点或いは上昇した状態が一定時間継続した時点で、第３送液手段を逆濾過方向（図１の矢印方向）に、予め設定したフラッシング速度にて作動させ、送液量が設定したフラッシング量に達した時点でフラッシング動作を停止する。この動作終了後、通常の透析治療状態に戻ることとなり、この後再度ＴＭＰの上昇が生じた場合は前述のフラッシング動作を繰り返すこととなる。

Claims (4)

1. ダイアライザの動脈側に血液ポンプを有する動脈側血液回路を接続し、ダイアライザの静脈側に静脈側血液回路を接続するとともに、ダイアライザの側面に、透析液供給ライン及び透析液排出ラインをそれぞれ接続して構成された透析装置において、前記血液回路内の圧を測定する検出器と、前記透析液ライン内の圧を測定する検出器を設け、これら検出により測定された圧に基づいて膜間圧力差を算出し、該膜間圧力差が一定の値以上上昇したとき前記ダイアライザにて逆濾過によって透析膜の細孔の目詰まりを解消し、ダイアライザの性能を回復させることを特徴とする血液透析装置。
2. 透析液供給ライン及び透析液排出ラインに、それぞれ第１送液手段及び第２送液手段を設けると共に、該透析液供給ライン及び透析液排出ラインの少なくとも一方のラインに当該ラインの前記送液手段の上流側と下流側とを連絡するバイパスラインを設け、該バイパスラインに除水／補液のための透析液の流量を調整可能とする正逆両方向に送液可能な第３送液手段を設け、該第３送液手段を用いて逆濾過を行うことを特徴とする請求項１記載の血液透析装置。
3. 血液回路内の圧を測定する検出器と、透析液ライン内の圧を測定する検出器とから得られた測定値を入力し、これら入力値から算出した膜間圧力差が予め設定した設定値以上になったときに、逆濾過の指令を出力するようにした制御手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の血液透析装置。
4. 制御手段からの逆濾過の指令が第３送液手段に出力されることを特徴とする請求項３記載の血液透析装置。

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