KR940002244B1

KR940002244B1 - 혈액 투석에 있어서의 제수량 제어방법 및 제어장치

Info

Publication number: KR940002244B1
Application number: KR1019880004365A
Authority: KR
Inventors: 쯔지쯔요시; 마사아이끼 사또오; 마사유기 유노끼
Original assignee: 가부시끼가이샤 메테꾸; 쯔지쯔요시
Priority date: 1988-04-16
Filing date: 1988-04-16
Publication date: 1994-03-19
Also published as: KR890015756A

Abstract

내용 없음.

Description

혈액 투석에 있어서의 제수량 제어방법 및 제어장치

제1도는 본 발명에 따른 제수량(除氷量) 제어장치의 투석액 회로도.

제2도는 투석액 공급측 계량 챔버의 작동 설명도로서, (a) 우실유입, 좌실 배출 상태, (b)는 절환밸브작동상태, (c)는 좌실유입, 우실 배출 상태를 나타낸 것.

제3도는 투석액 배출측 계량챔버의 우실유입, 좌실 배출 상태를 나타낸 작동 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

DL : 투석기 V1, Vo : 전자(electromagnetlc)밸브

SV1, SVo : 절환밸브 VB : 바이패스용 전자밸브

SVm : 용량 조절밸브 DG : 탈기장치

PU : 횹인 펌프 PSi, PSo : 압력 검출기

CPU : 중앙제어장치 MCi : 투석액 공급측 계량 챔버

MCo : 투석액 배출측 계량 챔버

AD : 기포 검출기 4, 5, 5' : 다이아프램

6 : 중앙실 7 : 액체 수조

본 발명은 혈액 투석에 있어서의 제수량 제어방법 및 제이장치에 관한 것이다. 혈액 투석시에 제수량의 정확한 제어는 극히 중요하며, 지금까지 한외 여과(ultrafiltraton)를 통하여 투석기로 혈액측의 압력과 투석 액측의 압력을 조절하는 등의 다양한 방법이 채택되어 왔었다.

그러나, 혈액 투석시에 제수는 투석액의 유량과 비교하여 제수량이 극히 소량이므로, 고정도의 제수제어를 행하기 위해서는, 예컨대 간헐적으로 한외 여과율을 측정하여, 제수량을 제어하는 방법이 있다. 그러나 일반적으로 한외 여과율은 투석기의 종류에 따른 물리적 특징의 상이함과, 투석 혈액의 조성이 상이함 및, 경과시간의 변동등의 다수의 변수요소에 의해 영향을 받으므로, 지정 제수량을 고정도로 제어하는 것이 곤란하였다. 또한, 투석의 임상에는 투석기로부터 배출된 액체중에 단백질과 지방등이 함유되 이들이 투석액 통로 및 계량 구조에 부착되어 계측오차를 야기하는 문제점이 있으며, 이동 부분을 갖는 피스톤 펌프등을 사용하여 제수량을 제어하는 방법에 있어서는, 이동 저항의 증가와 마모를 촉진시켜 경과시간의 오차를 초래하는 문제점이 있다.

본 발명은 생기 문제점을 해결하기 위하여, 혈액 투석에 있어서의 제수량의 제어 및 보정을 가능케 하는 한외 여과에 의한 신규의 제수량 제어방법을 제안함과 아울러, 이 방법을 실시하여 고정도의 제수 제어를가능케하는 한외 여과에 의한 제수량 제어장치를 제공함을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 혈액 투석에 있어서의 제수량 제어방법 및 제수량 제어장치는, 하기에 기재된 기본 개념으로 과제를 해결한다.

[I. 구조상의 기본 개념]

제1도에 도시된 것처럼, 본 발명의 혈액 투석에 있어서의 제수량 제어장치는 다음으로 이루어진다.

(1) 투석액 회로의 투석액 공급측 및 배출측에 설치되는 각각 독립된 투석액 계량 챔버(MCi, MCo).

(2) 투석액 배출측의 계량 챔버(MCo)의 하류에 설치되는 흡인 펌프(PU).

(3) 투석기(DL)로의 투석액의 유동을 정지하고, 바이패스 회로를 연통할 수 있도록 설치된 전자 밸브(Vi, Vo, VB).

(4) 다이아프램에 의해 구획된 2개의 좌우 분리실을 갖는 투석액 계량 챔버와, 이 챔버의 입구 및 출구에 설치된 절환밸브(SVi, SVo)에 의해 입구측 및 출구측으로 교대로 절환되는 두개의 분리실.

(5) 투석액 공급측 회로와 배출측 회로에 각각 설치되는 압력 검출기(PSl, PSo)와, 이들 입력정보를 근거로 흡인펌프(PU) 및 절환밸브(SVi, SVo)의 구동을 제어하기 위해 설치된 중앙제어장치(CPU).

(6) 투석기(DL)의 투석액 공급측 또는 배출측의 적어도 어느 일방의 투석액 계랴 챔버내에 설치된 2매의 다이아프램과, 이 다이아프램 사이에서 용량이 증감 가능한 중앙실.

[II. 제어 방법상의 기본 개념]

한외 여과에 의한 제수 제어방법은 또한 하기로 이루어진다.

(1) 투석기(DL)의 투석액 공급측 및 배출측에 각각 독립적으로 설치된 투석액 계량 챔버(MC1, MCo)의 출구 및 입구의 절환밸브(SVo, SV1)를 압력 검출기(PSo, PSi)로부터의 압력 정보를 근거로 중앙제어장치(CPU)에 의해 각각 절환하는 단계.

(2) 상기 압력 검출기(PSo, PSi)로부터 얻어진 신호의 미분치를 중앙제어장치(CPU)에 의해 연산하며, 그 값이 일정범위내에 있을때 절환밸브(SVo, SV1)를 작동하는 단계.

(3) 투석액 공급측 및 배출측의 각 절환밸브(SVo, SVi)의 주기를 검출하며, 투석액 공급측 및 배출측의 주기차를 연산하는 단계.

(4) 상기 주기차에 의해 제수량을 연산하며, 요구된 양과 같게 되도록 흡인 펌프(PU)를 제어하는 단계.

(5) 투석액 공급측과 배출측의 계량 참버(MCi, MCo)의 용량은 재질상의 정도한계 및, 혈액으로부터의 노폐물이 챔버 내부에 부착됨에 따라 정확하게 동일하게 하는 것이 곤란하다. 따라서 바이패스용 전자밸브(VB)는 주기적으로 개방하게 하여(1회의 투석에 2 내지 3회 정도), 전자밸브(Vi, Vo)는 투석기(DL)로의 투석액 유동을 정지하기 위하여 폐쇄되며, 이 상태에서 상기 각 절환밸브(SVi, SVo)의 절환 주기가 검출되며, 계량 챔버의 용량차로 인한 오차는 보정치의 산출에 의해 보정된다.

상기 계량 챔버의 용량차로 인한 오차의 보정을, 2매의 다이아프램을 투석기(DL)의 투석액 공급측 또는 배출측의 어느 일방의 투석액 계량 챔버내에 설치하고, 이 다이아프램 사이의 중앙실의 용량을 증감 가능한구조로 함에 의해서, 보정치를 연산하지 않고 직접 행할수 있는 단계.

(6) 즉, 바이패스용 전자밸브(VB)가 주기적으로 개방되고, 전자밸브(Vi, Vo)가 폐쇄되어 투석기(DL)로의 투석액의 유동이 정지된 상태에서, 투석액 배출측의 계량 챔버(MCo)에 설치된 용량 조절밸브(SVm)를 개방하는 단계, 절환밸브(SVi, SVo)의 절환 작동은 투석액 공급측 및 배출측에서 일시 정지시키며, 투석액공급측의 계량 챔버(MCi)의 투석기(DL)에 투석액을 공급하는 측의 챔버내에 있는 투석액을 전부 투석기(DL)로 공급하고, 잠시후 용적 조정 밸브(SVm)를 폐쇄시키는 단계, 그후, 절환작동은 바이패수 상태를 해제하기 위하여 재개된다.

상기 조작에 의한 투석액 공급측의 계량 챔버(MCi)와 투석액 배출측의 계량 챔버(MCo)의 용량차는 액체 배출측의 계량 챔버(MCo)의 다이아프램 내로의 액체 유동에 의해 보정된다.

상기 제어방법에 대하여 하기에 상세히 설명한다.

투석액 배출측의 계량 챔버(MCo)의 용량은 참조부호(Vo)로, 투석액 공급측의 투석액 계량 챔버(MCi)의 용량은 참조부호(Vi)로, 투석액 유속은 참조부호(A)로, 바이패스 상태에서 투석액 공급측의 절환밸브(SVi)의 주기는 참조부호(Ti)로, 투석액 배출측의 절환밸브(SVo)의 주기는 참조부호(To)로 나타내면,

Ti=Vi/A ………………………………………………(1)

To=Vo/A

따라서,

Vo=(To/Ti)^*Vi

그러므로, 보정 계수를 참조부호(β)로 하면,

β=To/Ti ………………………………………………(2)

가된다.

투석에 있어서, 투석액 공급측의 절환밸브(SV)의 주기를 참조부호(Ti)로, 투석액 배출측의 절환밸브(SVo)의 주기를 참조부호(SVo)로, 주기차를 참조부호(T)로 하면, 계수의 속도(α)와의 관계는,

T=Ti-To=(Vi/A)-(β^*Vi/A+α)={(1-α)^*/A+α)/{A^*(A+α)^*Vi}}……………(3)

(1)식에 의해 V=Vi/Ti이므로, (3)식으로부터 A를 소거하여, 계수 속도(α)를 구하면,

=[Vi^*{(1-β) -T/Ti}]/(T-Ti)

로 된다.

따라서, 참조부호(T)와 (Ti)를 측정하여 계수속도(α)를 구할 수 있다. 또한 계수량은 계수속도(α)와 시간과의 곱으로 구할 수 있다.

또한, 다이아프램 사이의 중앙실의 용량을 조정 가능한 구조로 하고, 투석액 공급측의 계량 챔버(MCi)의 용량과 투석액 배출측의 계량 챔버(MCo)의 용량을 직접 일치시키면,)

Vi=Vo

β=1

이 되며, 따라서 (3)식은 다음과 같이 된다.

α=Vi^*(-T/Ti)/(T-Ti)…………………………………………(4)

따라서, 상기와 같이 투석액 배출측의 계량 챔버와 투석액 공급측의 계량 챔버의 용량이 동일하도록 조정하는 것이 가능 하다라는 것은, 온도에 의한 팽창 및 기계적 마모로 인한 계량장치의 용량 변화상의 오차를 항상 보정하는 것이 가능함을 의미하며, 이에 따라 정도기능이 보장될 수 있다.

또한, 계량기구가 다이아프램으로 구성되어 있으므로, 작동상의 계량오차를 완전히 해소할 수 있고, 계수정도를 개선시킬 수 있으며, 계량 회로의 마모와 기포 발생이 없는 구조에 의해 혈액 투석시의 한외 여과에 의한 고정도의 계수제어를 달성할 수 있다.

[실시예]

이하 첨부도면을 참조로하여 본 발명의 혈액 투석에 있어서, 한외 여과에 의한 제수량 제어방법 및 제수량 제어장치를 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 한외 여과에 의한 제수량 제어장치의 투석액 회로를 나타낸 것으로, 투석기(DL)의 A쪽은 투석액측이며, B쪽은 혈액측이다. 동도면에서 참조부호(Vi)와 (Vo)는 각각 투석액 공급측에 설치된 유입측의 전자밸브와, 투석기(DL) 배출측의 유로상에 설치된 출구측의 전자밸브를 나타낸다. 또한 바이패스용 전자밸브(VB)를 갖는 바이패스 유로(1)가 형성되어 있으며 유입측의 상기 전자밸브(Vi)는, 투석액 공급측에 회로(2)를 형성하는 절환밸브(SVi)에 의해 신선한 투석액 공급측의 IN에 설치된 탈기장치에 연결된다. 또한 배출측의 전자밸브(Vo)는 절환밸브(SVo)에 의해 노폐 투석액 배출측의 배수로(DRAIN)의 상류의 흡인펌프(PU)에 접속되어 노폐액 회로를 형성하며, 절환밸브(SVi, SVo)는 투석액 공급측의 회로(2) 및 노폐액 회로(3)에 설치된 압력 검출기(PSi, PSo)로부터의 입력 정보에 의해 제어되며, 또한, 상기 절환밸브(SVi, SVo)는 절환시간을 검출함으로서 흡입펌프(PU)를 제어하는 중앙제어장치(CPU)에 의해 구동된다. 참조부호(MCi)는 절환밸브(SVi)에 가지부가 접속된 투석액 공급측의 계량 챔버를 나타내며, 이 계량 챔버(MCi)에는 다이아프램(4)어 의해 좌우로 분리된 2개의 실(제2도 참조)이 구비되어 있고, 이 좌우 분리실의 입구 및 출구측은 절환밸브(SVi)에 의해 전환된다. 또한, 상기 다이아프램(4)은 챔버의 내벽에 접합 또는 접촉하지 않는 실리콘 고무 박막등의 윤활막에 의해 대향되는 내벽의 좌우를 따라 신장한다. 또한, 참조부호(MCo)는 절환밸브(SVo)에 가지부가 접속된 투석액 배출측의 계량 챔버를 나타내며, 이 계량 챔버(MCo)에는 겹막의 다이아프램(5, 5')에 의해 좌우로 분리된 2개의 실이 구비되어 있고,이 좌우 분리실의 입구 및 출구측은 절환밸브(SVo)에 의해 전환된다. 또한 양 다이아프램(5, 5')간의 중앙실과 다이아프램(5, 5')은 투석액 공급측의 계량 챔버(MCi)와 유사하게 챔버의 내벽에 업합 또는 접촉하지 않는 실리콘 고무 박막등의 윤활막으로 형성되며 대향되는 내벽의 좌우로 신장한다.

배출측의 계량 챔버(MCo)에 있어서, 중앙실(6)은 용량 조절밸브(SVm)에 의해 액체수조(7)와 연통한다. 또한 탈기장치(DG)로부터 공급되는 투석액 공급측의 회로(2)의 일부분에는, 기포 검출기(AD)와 플로우토(FL)가 설치되어 있다.

상기한 구조를 갖는 제수량 제어장치는 탈기장치(DC)에 의해 탈기된 신선한 투석액을 절환밸브(SVi)의 유로를 통하여 투석액 공급측의 계량 챔버(MCi)의 일측실로 유동시키며, 그 실을 분리하는 다이아프램(4)은 팽창 이동되어 그 실의 최대 용량으로 충만된다(제2도 참조).

상기 다이아프램(4)은 대향되는 내벽의 좌우로 신장하는 구성을 갖고 있기 때문에, 유입하는 투석액이 투석액 공급측의 계량 챔버(MCi)의 입측실에 충만되어 그 순간에 유동이 정지될 경우, 입구측의 관로의 압력은 급격히 상승한다. 이 압력 상승 현상은 압력 검출기(PSi)로 검출할 수 있으며, 그 신호로 절환밸브(SVi)가 작동된다. 이 절환밸브(SVi)가 작동할 경우, 투석액은 투석액 공급측의 계량 챔버(MCi)의 대향측의 실내로 유동하며, 압력 검줄기(PSi)에 의해 검출되는 투석액 공급측 회로(2)의 압력은 원래의 압력으로 복귀한다. 이러한 일측실의 충만한 검출로부터 유입로의 변경까지는 순간적인 작동이고 절환밸브(SVi)에 의해 양 분리실의 액체 통로를 동시에 변경함과 아울러, 절환전에 유입되어진 일측실은 통로의 절환에 의해 투석기(DL)의 회로에 신선한 투석액을 송유한다. 또한, 투석기(DL)를 통과한 노폐액은 상기 투석액공급측의 계량 챔버(MCi)와 동일 용적의 투석액 배출측 계량 템버(MCo)로 유동되며, 좌우실로 번갈아 노폐액의 유입과 배출동작을 일으키며, 흡연 펌프(PU)에 의해 강하게 유체는 흡인된다. 상기 투석액 배출측의 계량 챔버(MCo)의 중앙실(6)에는 기포 또는 용해 기체가 없는 비 휘발성의 액체(실리콘 오일, 파라핀 오일등)가 그 챔버의 최대 용량으로 충만되어 있으며, 용량 조절밸브(SVm)를 폐쇄함으로써 액체수조(기및 중앙실(6) 사이의 연통을 폐쇄하며, 중앙실(6) 내의 용량을 증감 조절하여, 배출측의 계량 챔버(MCo)의 용량을 제어한다. 도한 상기 투석액 배출측의 계량 챔버(MCo)와 흡인펌프(PU)간에 장치된 압력 검출기(PSo)에 의해 이 챔버의 좌우실로의 유입 및 충만의 입력 신호를 검출하며, 절환밸브(SVo)를 작동시킴으로서 계량을 한다.

계량기의 온도 변화에 의한 용량변화 또는 기계적 마모에 기인한 오차등을 항상 수정하는 것이 가능한 것은 정확도의 성능을 보장하는 중요한 요소이다.

혈액 투석의 기능은 요독증 물질인 노폐물을 혈액으로부터 제거하는 것이며, 투석액과의 농도차에 의해 확산처리 및 수분의 제기를 목적으로 하며, 상술한 것은 투석기의 특성에 의해 결정되지만, 수분의 제거는 투석기의 막을 통한 혈액과 투석액의 압력차에 의해 물리적으로 행해진다. 생리적 관점에서, 체내의 수분량은 생명에 중요한 요소가 되므로, 적절한 제어가 투석장치에 요구되어 있다. 또한 근년에는, 투석기의 막제조기술이 향상되어, 제수 특성의 개선이 현저하며, 계획적인 제수 관리의 시행과 그의 정확도 및 장치의 보수 및 관리가 중요하게 되고 있다.

현재는, 임상에 이용되고 있는 장치에 있어서도, 계측 제수하는 중심적 기능부분에 마모등으로 인한 오차를 야기하는 피스톤 펌프 또는 링크 기구와, 이에 추가하여 계량장치 사이의 액체회로에 기어 펌프등의 기포 발생구조를 사용함으로써 제수제어를 행하는데 있어서 중요한 안정성 및 안정성의 문제가 있다. 그러나, 본 발명에서는 투석개시에 투석액 공급측의 계량 챔버(MCi)와, 노폐물 유체측의 계량 챔버(MCo)의 용량이 동일하도록 조정함항에 따라, 계량 장치의 온도 팽창에 의한 용량변화 또는 기계적 마모로 인한 오차를 항상 수정할 수 있으므로, 정확도를 보장하는 중요한 요소가 되며, 이 요소에 의해 장치가 다년간 높은 정확도를 유지하며, 특히 저 제수량 지정시에 오차를 억제할 수 있다.

상술한 것처럼, 본 발명에 따른 한와 여과에 의한 제수량 제어장치는 계량기구에 다이아프램을 사용함으로서 계량 오차를 완전히 제거할 수 있으며, 이에 따라서 제수 정도를 개소시킬 수 있어서, 본 발명 실시시의 효과가 극히 크게 된다.

Claims

다이아프램에 의해 구획되는 2개의 좌우 분리실이 투석액 회로의 투석액 공급측 및 배출측에 독립하여 설치됨과 동시에, 상기 2개의 분리실이 각 입구 및 출구에 설치된 절환밸브(SVi, SVo)에 의해 입구측과 출구측으로 절환되는 구조로된 투석액 계량 챔버(MCi, MCo), 상기 투석액 배출측의 계량 챔버(MCo)의 하류에 설치된 흡인 펌프(PU), 투석기(DL)로의 투석액 유동을 정지하며, 바이패스 회로를 연통시키는 3개의 전자밸브(Vi, Vo, VB) 및, 상기 투석기(DL)의 투석액 공급측 및 배출측의 회로에 설치된 압력 검출기의 입력 정보에 따라 흡인 펌프(PU)와 양 절환밸브(SVi, SVo)를 구동 제어하는 중앙제어장치(CPU)로 이루어진 것을 특징으로 하는 혈액 투석에 있어서의 제수량 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 투석기(DL)의 투석액 공급측 또는 배출측의 어느 일방 이상의 투석액 계량 챔버에 2개의 다이아프램이 설치되며, 이들 다이아프램 사이의 중앙실의 용량이 조절 가능한 것을 특징으로 하는 혈액 투석에 있어서의 제수량 제어장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 투석액 공급측 회로의 압력 검출기(PSi)의 전 단계(a proeceding stage)회로 중에, 기포 검출기를 갖는 탈기장치가 설치된 것을 특징으로 하는 혈액 투석에 있어서의 제수량 제어장치기.
투석기(DL)의 투석액 공급측과 배출측에 독립하여 설치된 투석액 계량 챔버(MCi, MCo)의 출구 및 입구의 절환밸브(SVo, SVi)를 상기 압력 검출기(PSo, PSi)로부터의 입력정보에 따라 중앙제어장치(CPU)에 의해 절환되는 단계와, 상기 압력 검출기(PSo, PSi)로부터 얻어진 신호의 미분치를 중앙제어장치(CPU)에 의해 산출되며, 그 값이 일정 범위내에 있을때의 절환밸브(SVo, SV1)를 작동시키는 단계와, 상기 투석액 공급측 및 배출측의 각 절환밸브(SVo, SV1)의 주기를 검출하여 투석액 공급측 및 배출측의 주기차를 산출하는 단계와, 그 주기의 차에 의해 제수량을 산출하여 요구되는 양과 동일하도록 흡인펌프(PU)를 제어하는단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 제1항 또는 제 3항에 따른 혈액 투석에 있어서의 제수량 제어방법.
바이패스용 전자밸브(VB)를 주기적으로 개방하고, 전자밸브(Vi, Vo)를 폐쇄시켜 투석기(DL)로의 투석액의 유동을 정지시킨 상태에서 절환밸브(SVi, SVo)의 접환주기를 검출하는 단계와, 보정치를 산출함으로써 계량 챔버의 용량의 차에 의한 오차를 보정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 제1항 또는 제3항에 따른 혈액 투석에 있어서의 제수량 보정방법.
바이패스용 전자밸브(VB)를 개방하고, 전자밸브(Vi, Vo)를 폐쇄시켜 투석기(DL)로의 투석액의 유동을 정지시킨 상태에서 투석액 배출측의 계량 챔버(MCo)상에 설치된 용량조절밸브(SVm)를 개방하는 단계와, 투석액 공급측 및 배출측의 절환밸브(SVi, SVo)의 절환동작을 일시적으로 정지시키는 단계와, 투석액을 공급하는 측의 실내의 투석액을 전부 투석액 공급측의 계량 챔버(MCi)의 투석기(DL)에 공급하는 단계와, 소정의 시간 경과후 용량조절밸브(SVm)를 폐쇄하는 단계와, 그후 절환동작을 재개하여 바이패스 상태를 해제하는 단계와, 투석액 배출측의 계량 챔버(MCo)의 다이아프램 내로 액체 유동시킴으로써 투석액 공급측의 계량 챔버(MCi)와 배출측의 계량 챔버(MCo)의 용량차를 보정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 제2항 또는 제3항에 따른 혈액 투석에 있어서의 제수량 보정방법.