WO2003004076A1

WO2003004076A1 - Appareil de dialyse sanguine dote d'une unite de controle pratique

Info

Publication number: WO2003004076A1
Application number: PCT/JP2002/006744
Authority: WO
Inventors: Atushi Ikeda
Original assignee: Jms Co., Ltd
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2002-07-03
Publication date: 2003-01-16
Also published as: US20040168988A1; EP1413324A4; CN1596135A; KR20040012998A; US7520979B2; KR100932419B1; CA2453022A1; JP4225196B2; CA2453022C; US20080105601A1; AU2002346150B2; CN100464792C; US7303667B2; EP1413324A1; JPWO2003004076A1

Description

明細書

簡便な制御手段を有する血液透析装置

技術分野

本発明は血液処理装置に関し、特に血液透析の際に生じ易い過剰な除水や逆の除水不足を防止するように、除水条件、例えば除水速度をコントロールすることが可能な血液透析装置に関する。

背景技術

腎機能が損なわれた患者の治療のため、従来から半透膜を介した透析 ·濾過によって血液を浄化する治療が行われてきた。この装置では、安全で効果的な血液浄化を行うため、患者の体内循環血液量を適正に維持することが重要である。急激あるいは過度の水分除去は患者の循環血液量を過剰に減少させ、それによつて血圧低下、ショック等を引き起こす恐れがある。しかし、逆に水分除去が遅いと血液浄化に長時間を要し、十分な除水ができないと高血圧や心不全等を引き起こす恐れがある。

そのため、患者の血液状態を監視しながら除水を行う血液透析装置が開発されている。例えば、特公平 6 - 8 3 7 2 3号公報には、へマトクリツトメ一ターによって体液状態を推定する推定器と、その推定器の出力によって血液ポンプや限外圧を制御する制御装置が記載されている。この装置では、計測した体液状態によってダイレクトに除水が制御されるために便利であるが、その反面、計測値によって除水が直接制御されるため、計測手段が正確でなかったり、異常をきたすと大きな問題になる。そのため、このようなフィードフォアード制御では、制御ラインとは別に独立したラインを設け、そのラインに安全機構を装着するのがー般的である。しかし、独立したラインや安全機構を設けると装置が複雑になり、操作が面倒である。また、装置がコストアップになってしまう。

そこで、特開平 9 — 1 4 9 9 3 5号に記載されたような簡易な装置も考案された。即ち、患者の血液状態を監視しながら、状態によっては警報を鳴らし、除水ポンプを停止するようにしたものである。しかし、この装置は透析開始前に測定した血液濃度と比較することによって、透析開始時の制御条件で除水制御が行われているかどうかを認識するだけであり、各患者に適応した除水を行うことはできず、また条件通りに除水が行われていない場合、従事者がその都度、除水量や補液量を調整しなくてはならない。そのため、安全ではあるが、面倒で人的負担が大きかった。さらに、上記装置は血液回路の静脈液側ラインに血液状態を測定する手段を設けているため、血液処理器（ダイァライザ一）を通った後の血液状態が計測されることになり、患者のダイレクトな血液状態を反映しない恐れがある。

上記問題を解消した血液処理装置を提供するため、すなわち、各患者の血液状態を監視しながら、経時的に各患者に適応した血液処理が可能でありながら、使用する際に従事者の負担が少なく、かつ、血液処理装置をより簡易な構成とすることによって、使い易く、コストの安い装置を提供するために、本発明者は、血液パラメータを計測する血液計測手段と、血液処理を行う実働部と、所定の血液処理条件で血液処理を行うように実働部を制御する制御部とからなる血液透析装置において、前記血液計測手段から得られる患者の血液指標値に対して予め規定された血液指標領域を設定し、該血液指標領域における経時的な前記血液指標値の推移に対応して、制御部が実働部に血液処理条件の変更を指示することを特徴とする血液処理装置（特開平 1 1— 2 2 1 7 5 ) を提案している。さらに、本発明者は前記血液処理装置（特開平 1 1— 2 2 1 7 5 ) を改善し、各患者の血液状態を監視しながら、経時的に各患者に適応した血液透析の条件設定、特に除水速度を容易に変更、設定できる血液処理装置（特開 2 0 0 1 - 5 4 0 ) を提案している。前記血液処理装置（特開 2 0 0 1— 5 4 0 ) は、血液パラメータを計測する血液計測手段（A ) と、血液処理を行う実働部（B ) と、所定の血液処理条件で血液処理を行うように実働部を制御する制御部（C ) とを少なくとも有して構成される血液透析装置において、制御部（C ) が患者のサンプリングから得られる血液指標値を血液計測手段（A ) から取り込み、予め設定された血液指標値範囲（以下、設定血液指標値範囲とも言う）内で推移するか否かを監視し、かつ該監視対象の血液指標値が前記設定範囲を逸脱した場合には予め設定された除水速度変化率で実働部（B ) の除水速度を変更できる除水速度制御機能を有することを特徴とする血液透析装置である。

上記の血液透析装置は血液透析処理中の各時点において、確実に血液指標値を管理することができたが、各時点において目標とする血液指標値の領域をそれぞれ設定する必要があるため、面倒であった。また、設定する血液指標値は範囲として指定されるため、設定範囲内に血液指標値が存在している限り、（設定範囲ギリギリの箇所にあっても）血液透析装置の制御機構が作動しない。そのため、実際に計測された血液指標値が目標に対して微妙にズレている場合に、制御が遅れてしまう懸念があった。

発明の開示

本発明の目的は、血液透析中における血液量を適性に推移できるよう透析条件, 例えば除水速度を制御する制御手段を設けた血液透析装置の提供である。また、その制御手段において、その機構がシンプルで且つ操作が容易であるが、その一方で、迅速に且つ精細に制御できるように、制御特性を改善した血液透析装置を提供することにある。

本発明は、血液量（B V値）または血液変化量を指標値（以下、血液指標値ともいう）として透析条件を'制御して血液透析処理を行う血液透析装置であって、目標とすべき前記血液指標値の経時的進路を目標制御線として設定し、該経時的進路における各計測時点（制御時点）における血液指標値を計測し、かつ、該計測した血液指標値と該計測時点（制御時点）の次の計測時点（制御時点）における目標とする血液指標値を利用して次の計測時点（制御時点）の目標血液指標値に到達するように透析条件を算出して、該透析条件によって血液透析処理を行うことを特徴とする血液透析装置（以下、第 1の血液透析装置とも言う）を提供することにより、前記目的を達成することができた。

さらに本発明者らは前記第 1の血液透析装置のように前記目標制御線に基づいて透析中の血液量を制御しながら除水する血液透析装置においては、図 3に示すように除水速度の変更に対して血液量の変化が遅れて現れること、また、このような除水速度の変更に対し、血液量の変化が遅れて現れる現象を無視して前記フィードフォヮード制御を実施した場合には、前記フィードフォヮード制御は、制御実測値として計測時点（制御時点）における血液指標値を採用する手法であるため、現在の制御値で本来達成される血液指標値より異なる血液指標値に基づいて次の目標の血液指標値に到達することになる結果、必要な制御値、例えば除水速度を算出するために必要な制御量に対して変化が多く算出され、制御が安定しないという問題が生じることを見出した。本発明者はこの制御遅れの問題に対して、前記フィードフォワード制御において、制御周期毎に前記制御遅れを考慮することで前記制御遅れによって生じる問題を解決することができた。

すなわち、本発明者らは、次の目標の血液指標値（血液変化量）に到達するために必要な透析条件の予測、例えば除水速度の予測を制御遅れの時間が経過した時点で血液指標値に基づいて算出することにより、前記フィードフォヮード制御を改良することができた。

この改良された血液透析装置は前記血液指標値を指標値として透析条件を制御して血液透析処理を行う血液透析装置であって、目標とすべき前記血液指標値の経時的進路を目標制御線として設定し、該経時的進路における各計測時点（制御時点）の制御遅れ時点で血液指標値を計測し、かつ、該計測した血液指標値と前記制御遅れ時点の次の計測時点（制御時点）における目標とする血液指標値を利用して次の計測時点（制御時点）の目標血液指標値に到達するように透析条件を算出して、該透析条件によって血液透析処理を行うという制御（フィードフォヮード制御）が可能であることを特徴とする血液透析装置（以下第 2の血液透析装置とも言う）である。

さらに本発明者は前記血液指標値を指標値として透析条件を制御して血液透析処理を行う血液透析装置であって、目標とすべき前記血液指標値の経時的進路を目標制御線として設定し、該目標制御線の隣接した 2つの計測時点（制御時点）の各血液指標値と、前記両計測時点（制御時点）間で実施された除水速度と、透析開始時の血液量、および前記両計測時点（制御時点）の次の計測時点（制御時点）における前記目標制御線によって決定される目標血液指標値を利用して血液指標値が次の計測時点（制御時点）の目標値になるように透析条件を算出し該透析条件によって血液透析処理を行うという制御（フィードフォワード制御）が可能であることを特徴とする血液透析装置（以下第 3の血液透析装置とも言う）を提供することにより、前記本発明の目的を達成することができた。

前記第 3の血液透析装置の制御（フィードフォワード制御）は、下式（a ) を利用して行うことができる。

B V₀ {一（％ Δ B Vn- — % Δ B V_n, ) + (% Δ B V_n, —⁰ /ο Δ B V'_{n + 1}) }

+ UFR_nXT = UF R_{n + 1} XT (a )

(BV。は透析開始時の血液量、％ABV は選択された任意の計測ポイント ηにおける血液変化量、％ABV_n_ は選択された計測ポイント ηのひとつ前の計測ボイント η— 1における血液変化量、％ΔΒ V_{n + 1}はフィードフォワード制御をかけるべき次の計測ボイント n + 1における設定された血液変化量、 Tは計測時間、 UFR_nは選択された計測ポイント nにおける除水速度、 UFR_{n + 1} は選択された計測ボイント nから次の計測ボイント n + 1の目標血液指標値に到達するため実働部に対し制御をかける際に設定される除水速度をそれぞれ意味する）

前式（a) は以下のようにして導かれる。

各計測時点（制御時点）を第 1、 2 n _ l、 n、 n+ 1とした場合、以下に示すような関係式が成立する。

第 1の計測時点（制御時点）と第 2の計測時点（制御時点）

BV。〔（100%— %Δ Βν ΐ) - (1 00%_%Δ Βν 2) 〕 /T = P RR 1 -U F R 1 ·■· ( 1 )

B V₀ (— ο/οΔ Βν^ +ο/οΔ Βν^ ) /T = PRR₁-UFR₁…… （2)

BV。（一％A BV₂, +%A BV₃) /T = PRR₂-UFR₂ (3) ここで、 BV。は透析開始時の初期血液量である BV値、％Δ Βν およぴ％ Δ Β V は第 1または第 2計測時点（制御時点）での血液変化量、 Τは透析経過時間を表す。また、％Δ BV₃は目標制御線によって決定される血液変化量である。同様な関係は、以下の関係式に示すように、任意の（n— 1 ) と（n) の各計測時点（制御時点）においても成立する。

BV。（一⁰ /oA BVn— +o/o厶 BV ） ZT PRRn— i— UFR_n_ -- (4)

B V₀ (一⁰ /₀厶 B V_n, +% Δ B V_{n +}丄） /T = PRR„-UFR_n (5) 前記（2) 式から（3) 式を引くと、以下に示す（6) 式が得られる。

BV。 { (% Δ Β ν —⁰/ ₀Δ Β ν₂' ) - (%Δ Β ν₂' _%Δ Βν₃) } /Ύ

= PRR₁-PRR₂ + UFR₂-UFR₁ (6) ここで Ρ RR iと P RR₂との間に差が無かった仮定すると、即ち各計測時点 (制御時点）における患者の P RRに実質的な変化が生じない程度に、計測時点 (制御時点）間の間隔を短くとった場合には、右辺の第 1項および第 2項は消去される。そして、下式（7) が成立する。

BV。 {- (% Δ B V -%Δ B V ) + (%Δ Β V — % Δ Βν₃) } / T + UFR₁ = UFR₂…… （7)

前式（7) で、％Δ Βν₃が次の計測時点（制御時点）での目標値であり、制御によって、血液指標値をそれに近づけたい値である。 UFR₂は次の計測時点 (制御時点）の血液指標値を上記目標値に近づけるために、設定すべき除水速度である。また、 B V。は透析開始時の B V値（初期血液量）、 ο/οΔ Βν^ および。 /₀ Δ Β V は第 1または第 2計測時点（制御時点）での血液変化量、 Τは透析経過時間を表す。

前記 BV₀、％A BV 、 % Δ Β V ₂ ' および Τは既知の値であり、 UFR も第 1から第 2計測時点（制御時点）までの除水速度として既知である。そうすると、目標となる％Δ Β ₃を指定すれば、（7) 式によって透析条件である除水速度は算出できる。 BV目標値は目標制御線によって、計測時点（制御時点）によって決められる。逆に、その除水速度で血液透析処理を行うと、次の計測時点（制御時点）における BV値を目標とする値、即ち目標制御線に近づけることができるのである。

上式を任意の計測時点（制御時点） ηと η— 1について記載すると、以下のような（8) 式で表わされ、上述のように、 2つの計測時点（制御時点）における血液変化量、 2つの計測時点（制御時点）の間における除水速度、透析時間丁の計測値、および前記血液指標値の目標制御線に基づいて決定される前記両計測時点（制御時点）の次の計測時点（制御時点）の設定された血液変化量に基づいて、次の時点で血液指標値を目標に近づけるために設定すべき除水速度が定まる。 B V。 {— (% Δ B V _n— ，一％ Δ B V _n, ) + (% Δ B V _n, — % Δ B V _n + ） } + UFR_nX T = UFR_{n + 1} XT (8)

前式（8) において、 BV。は透析開始時の血液量、％ABV は選択された任意の計測ポイント ηにおける血液変化量、％ABV_n— は選択された任意の計測ボイントの前の計測ボイン卜における血液変化量、％ΔΒ V_{n + 1}はフィードフォワード制御をかけるべき計測ポイント（次の計測ポイント）における設定された血液変化量、 Tは計測時間、 UFR_nは選択された計測ポイントにおける除水速度、 UF R_{n + 1}は選択された n計測ボイントから次の計測ボイントにおいて、目標となる血液指標値に到達するため、実働部に対し制御をかける際に設定される除水速度をそれぞれ意味する。

但し、前記（7) 式および（8) 式が成立するためには、これらの式を導出するために仮定した「各計測時点（制御時点）における PRRに差が無い」という条件が前提であり、その条件を満たすためには、 P RRに差が無い程度に各計測時点（制御時点）の間隔（ΔΤ) を短くすることが重要となる。さらに、この制御方法では、透析開始時 BV。の誤差、制御遅れ、その他の要因によって、制御に誤差が生じる可能性があるが、実際の制御においては、各時点（計測時点）毎に除水速度を設定しなおすことで、制御を確実なものとしている。例えば図 2のグラフに示すように、各計測時点（制御時点）の間隔を短くして、その都度、除水速度を設定すれば生じる誤差は実質的に問題にならない。

前記第 2の血液透析装置の制御において前記の遅れ制御を考慮した場合には、目標とすべき前記血液指標値の経時的進路を目標制御線として設定し、計測時点 (制御時点）における血液指標値、該計測時点（制御時点）に隣接した 1つ前の計測時点（制御時点）の遅れ制御時点における血液指標値、計測時点（制御時点）と該計測時点（制御時点）に隣接した 1つ前の計測時点（制御時点）間で実施された除水速度、透析開始時の血液量、および前記両計測時点（制御時点）の次の計測時点（制御時点）における前記目標制御線によって決定される目標血液指標値を利用して血液指標値が次の計測時点（制御時点）の目標値になるように透析条件を算出して、該透析条件によって血液透析処理を行うという制御も可能である。

なお、以下、前記のような目標制御線を利用して、各計測時点の血液指標値、該各計測時点の次の目標とする血液指標値、あるいはさらに計測した透析条件をパラメータとして行う制御をフィードフォヮード制御ともいう。

また、本発明者らは、前記目標制御線が急激に変化する時点、たとえば図 1に示す目標制御線 Aにしたがって血液量を減少させる透析操作を行う透析操作前半と血液量を実質的に一定に保持する透析操作を行う透析操作後半の境界前後の時点で前記制御遅れが大きく生じること、およびこの制御遅れが大きく生じることに伴う前記のような問題を下記のような手段を採用することにより解決することことができることを見出した。

すなわち、前記問題を解決するための手段としては、たとえば前半制御と後半制御の境界直前の予め設定した制御周期の複数の回数分における次の目標とする血液指標値を、該制御周期毎に後半の目標設定線の状態（本図のものは水平状態）に近づけるように事前に変更する手段があげられる。具体的には図 4に示すように前記の各計測時点（制御時点）において目標値をそれぞれ 1周期分ほど水平移動させることによって、前半部と後半部との急激な変化を緩和する例が挙げられる。なお、前記予め設定した制御周期の回数分の数は本発明の目的を達成し得る範囲内で任意に採用することができる。

また、前記制御遅れの問題は、例えば透析の前半部分と後半部分の境界前後における目標制御線の急激な変化を少なくする制御線の変更、すなわち目標制御線の傾きを緩和する制御線の変更を行い、該変更した目標制御線に従って制御を行うことによっても解決することができた。具体的には図 5に示すように、透析の前半部分と後半部分の境界前後における制御周期の複数の回数分における次の目標点をより後半部分にシフトさせることにより行う例が挙げられる。以下、本発明の血液透析装置における、血液指標値として利用する血液量または血液変化量の事例と算出方法および初期血液量について説明する。

1. 利用可能な血液量（B l o o d V o l um e , B V) および血液変化量

( 1 ) BV値

本発明において利用できる血液量は患者に循環する血液量を示すものであれば、特に限定されるものでなく、例えばへマトクリット値（略して、 H tともいう）が挙げられる。

( 2) Δ Βν値

また、前記血液量の変化量を意味し、前記血液量の単位時間当たりの変化量であり、下式に基づいて H tから算出される。

厶 BV [BV変化量] = (透析開始時の H t 計測時の H t ) — 1

( 3 ) % Δ B V

血液変化量の割合であり、下式で表される。

%A BV=A BV (測定時の Δ Βν値） ZBV。（透析開始時の BV値） X I 0 0

(4) B V%

測定時の B V値を透析開始時の B V値である B V。（初期血液量ともいう）で除し百分率で表わしたものであり、下式で表される。

B V% =測定時の B V値/透析開始時の B V値である B V。（初期血液量） X I 0 0

2. その他のパラメータの定義と算出式

( 1 ) P RRの定義

P RRは P l a s m a R e f i l l i n g R a t eの略称で、血漿が体内から血管に再補充される速度と定義され、各時点における患者の除水能を示すものである。

( 2) P RRの算出式

P RRは下式によって算出されるものである。

P RR_n_UF R_n=厶 B Vノ /Ύ _n [P RR_nは選択された任意の計測ポィント nでの P 1 a s m a R e f i l l i n g R a t e , U F R _nは選択された任意の計測ポイント nでの除水速度、

△ BVn' は選択された任意の計測ポイント nにおける血液変化量、 T_nは選択された任意の計測ボイント ηまでの経過時間をそれぞれ意味する。 ]

本発明の血液透析装置の制御パラメータである前記透析開始時の血液量（初期血液量） BV。は、体内循環量と体外循環量の和であり、例えば以下の（ 1 ) あるいは（2) 算出方法により求めることができる。

( 1 ) 算出方法 1

初期血液量（BV。）の第 1の算出法を図 6に基づいて説明する。

透析開始時は、血液量が不安定であるので除水は行わず、体外循環のみ行い、血液量が安定するまで、体外循環を続けると、細胞内の膨圧が十分高く水分が細胞から溢れ、細胞間質へまで溜まっている場合、増加した体外循環血液量（体外スペース）に相当する体液（図 6に示す細胞からの流入量）が細胞から血管へ移動すると考えられる。したがって、その時の増加した体外循環血液量（体外スぺース）と％ 8¥から、下式に基づいて、各患者の初期血液量（BV₀) を求めることが可能となる。

初期血液量（BV。） =増加した体外循環血液量（体外スペース） Ζ%Δ Βν

(2) 算出方法 2

初期血液量（BV。）の第 1の算出法を図 7に基づいて説明する。

血液指標値に基づいて透析条件を制御する血液透析装置を使用して、図 7に示すように透析開始時に体外循環のみ行い、 BV値が安定するまで前記体外循環を続け、 BV値が安定したら、除水を伴う透析を開始し、該透析開始と同時に、一定時間 ΔΤ (P RRが変化しない時間内）、一定除水速度（除水速度 A) で除水を行い、その B V値の変化量である ΔΒ を算出し、次に、前記一定時間 ΔΤ と同じ時間だけ、異なる除水速度（除水速度 B) で除水を行い、その BV値の変化量である ΔΒ V₂を算出し、前記 ΔΒ と前記 ABV₂および除水速度 Aと除水速度 Bを利用して算出することができる。前記方法による各患者の初期血液量（BV。）の算出は、具体的には、下式に基づいて算出することができる。

BV。= (除水速度 A—除水速度 B) / (-ΔΒ

+ ΔΒ V₂%) ΧΔΤ 前式は以下のようにして算出することができる。

ΔΒ V/AT=PRR-UFR

—△B ViZAT+厶 B ν₂ΖΔΤ =除水速度 A—除水速度 B

厶 B V₁ = B V。〔 ( 1 00 %-%ΔΒ V _x) 一 ( 1 00 % - % Δ B V _x ' ) 〕

ABV₂ = BV₀ - %ABV₂

BV。 ΔΤ (-%ΔΒ

除水速度 A—除水速度 B

BV。/AT= (除水速度 Α_除水速度 Β) / (-%ΔΒ

V₂) 前記のようにして、初期血液量である BV。値が求められると、この各患者に固有の血液量である B V。値と医師等によってあらかじめ設定された標準血液量

(B V s t ) から下記（c) 式に基づいて目標 BV%を自動算出し、該目標 B V%を本発明の血液透析装置の制御目的値として制御することが好ましい。なお, 標準血液量（BV s t ) とは、健常者が維持している範囲の血液量であり、この範囲の血液量に近づけるように、本発明の血液透析装置を制御することが好ましレ、。

目標 B V%=標準血液量（BV s t ) 初期血液量（B V o ) X 1 00

• · · · · (c)

なお、前記標準血液量（BV s t ) とは、人体の血液量に影響を与える要因、例えば患者の年齢、性別、身長等を考慮して、その患者が健常者であるならば有するであろう血液量（BV s t ) をあらかじめ医師等が決定した値である。

以下、本発明の血液透析装置の制御に当たって採用する制御線について説明する。

( 1) 目標制御線

図 1および 2に基づいて説明する。

図 1では透析前半においては斜め線 Aとして示され、また、透析後半においては水平線 Dとして示される。この図 1の目標制御線 Aにしたがって、透析操作前半においては血液量を生体に無理なく減少させる透析操作、たとえば除水を行い、透析操作後半においては、目標制御線 Dに従って各患者に適した血液量を維持できる、即ち実質的に血液量が一定に保持できるように透析操作、たとえば除水が実施される。また、図 2には斜め線 Aとして示される。図 1および 2の縦軸は血液指標値、例えば図 2においては％ B V値であって、横軸は透析開始からの経過時間を示す。したがって、この目標制御線は血液指標値の経時的進路または経時的目標値の目安となるものであり、該目標制御線の設定は透析前に医師等によつて設定される。

( 2 ) 予測制御線

図 1および 2に基づいて説明する。

計測時点（制御時点）の B V、 Δ B Vあるいは％ Δ B V等の計測値に基づく血液指標値と次の計測時点（制御時点）における前記目標制御線 Aにより示される目標血液指標値とから次の計測時点（制御時点）における目標血液指標値に到達するための透析条件（例えば、除水速度）を算出し、この算出した透析条件（例えば除水速度）によって、次の計測時点（制御時点）に到達するための血液透析処理を行う。その結果、目標制御線 Aから外れてしまいがちな実測値線 Bは、計測時点（制御時点）の度に新たに設定された透析条件によって修正を受け、前記目標制御線 Aに沿つて推移する予測制御線 Cになる。

( 3 ) 逸脱制御線

図 1の目標制御線 Aの下方に右下がりの斜め線として示されるのが、逸脱制御線 Eとして機能するための警報線である。本発明の血液透析装置の制御により透析操作を実施した場合において、フィードフォワード制御が作用するが、血液指標値が前記逸脱制御線 Eを超えるような場合には、通常の制御方法とは異なる非常時制御を採用するのが好ましい。例えば図 1のグラフに示されるように、実測値の推移を示す実測値線 Bが簪報線 Eの下方に逸脱した場合、フィードフォヮードによる制御が行われる前に、除水ポンプ等の除水手段の停止、或いは必要であれば、補液ポンプによる患者への補液が優先的に行われる。このように、本実施態様の血液透析装置は、血液指標値を目標に近づける機能だけでなく、血液指標値が危険な領域に逸脱した場合に、非常時制御を優先的に作動させることによつて、患者の安全性も確保することができる。また、設定された除水速度は図 1のグラフ中の下半分に示されている。

図面の簡単な説明

第 1図は本発明の血液透析装置の予測制御線に基づく透析条件（除水速度）の実施態様を説明した図であり、第 2図は本発明の血液透析装置による除水操作の前半における、目標制御線 A、実測値線 Bおよび予測制御線 Cの関係を示した図であり、第 3図は本発明の血液透析装置において、除水速度の変化に対し、血液量の変化が遅れて現れること（制御遅れ）を説明した図であり、第 4図は本発明の血液透析装置の制御における前半制御部分と後半制御部分の境界直前で大きく生じる制御遅れの問題を解決するために、前半制御と後半制御の境界直前の予め設定した制御周期の複数の回数分における計測時点（制御時点）の次の目標とする血液指標値を、該制御周期毎に後半の目標設定線の状態に近づけるように事前に変更して制御を行うことを説明した図であり、第 5図は前記前半制御部分と後半制御部分の境界直前で大きく生じる制御遅れの問題を解決するために、透析の前半部分と後半部分の境界前後における制御周期の複数の回数分におけ制御を透祈の前半部分と後半部分の境界前後における目標制御線の変化が小さくなるような制御線の変更を行い、該変更された制御線に従って制御を行うことを説明した図である。第 6図および第 7図は、前記初期血液量の算出方法を説明した図である。

また、前記各図において、 Aは目標制御線、 Bは実測値線、 Cは予測制御線、 Dは目標制御線、 Eは警報線、 Fは緊急補液線、 _a、 b、 c、 d、 e、 f 、 g、 h、 i、 j 、 k、 1、 m、 n、 o、および pは除水速度、％Δ Β νは各計測（制御）ポイントにおける測定された血液変化量、 Δ Τは計測周期（制御周期）をそれぞれ表す。

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の透析操作の制御態様を図 1に基づいて説明する。図 1の下半分に設定された除水速度が示されている。 1 . 透析前半

( 1 ) 透析スタート時

透析スタート時は、 B V値が不安定であるので、透析開始時は除水を行わずに (除水速度 a = 0 ) 、体外循環だけを行い、 B V値が安定する時間間隔が経過するまで待つ。

( 2 ) 測定開始時

B V値が安定した後、血液透析装置をリセットし、除水を開始する。除水開始直後（ 1回目の制御周期）の時、前回の制御周期が存在せず、除水速度の予測は不能であるため制御は実施しないで除水を開始する。前記除水は透析前体重値から患者固有の B V。値を求め、この患者固有の B V。値（初期血液量）に基づき, 次の制御ポイントの目標制御線に乗るように算出された除水速度（b ) で血液透析が実施される。その後、フィードフォワード制御を開始し、除水速度（c〜 e ) で除水を行った。

上述のようにして決定された除水速度が予め規定された最大除水速度を上回つた場合には、最大除水速度にて血液透析が実施される。例えば図 1に示す除水速度 a〜 iの内、除水速度 dおよび hは最大除水速度線を超えているので（図における除水速度の黒塗部分）、該除水速度としては最大除水速度を採用する。なお、このように、除水速度が最大除水速度線を超えた場合、該除水速度としては、最大除水速度を採用するのが最も好ましいが、最大除水速度以下の除水速度であつてもよい。また、除水速度 f の透析時における血液指標値の実測値が警報線より低くなつたので、除水速度 f = 0とする（すなわち、除水を行わない）。

前記除水の停止の結果、血液指標値が制御線以上となった時点で除水の再スタートを行う。再スタート時の制御の初期除水速度は、前記の除水速度（b ) におけると同様な方法で除水速度を決定し除水を行う。透析前半で予定していた除水量を除水した時点で、透析後半の除水制御に移行する。

2 . 透析後半

残り除水量が目標除水時間で終了するように、除水速度を計算して、該除水速度で除水を行う。この除水速度で除水を行った結果、血液指標値が前記警報値より下になつた場合には除水を停止する。例えば除水速度 j で除水を行ったところ、血液指標値、例えば血液変化量が前記警報値より下になつた。そこで、次の制御時における除水は停止し、その除水速度 kを 0とした。また、前記除水の停止の結果、実際の血液変化量 A B V値が前記警報値以上に回復したので、その時点の制御時の残り除水量が目標除水時間で終了するように除水速度を計算し（決定除水量）、該決定除水速度 1で除水を行う。該決定除水速度 1で除水を行ったところ、再び実際の A B V値が前記警報値より低下した。そこで、次の制御時における除水は停止し、その除水速度 mを 0とした。

さらに、前記除水の停止の結果、実際の A B V値が制御線以上に回復したので，その時点の制御時の残り除水量が目標除水時間で終了するように除水速度を計算し（決定除水量）、該決定除水速度 nで除水を行う。ただし、前記決定除水速度の除水速度 nは、最大除水速度を超えているので、実際の除水速度としては、最大除水速度を採用した。目標除水時間が完了しても目標除水量が達成されなかつたので、最後に最大除水速度で目標除水量まで除水を

行い透析を完了した。

なお、図 1の透析操作は前半部分の制御をフィードフォヮード制御によって行つているが、本発明の血液透析装置は透析操作の全制御期間をフィードフォヮ一ド制御によつて行っても良い。

産業上の利用可能性

本願発明により、以下のような優れた効果を奏する血液透析装置を得ることができる。

( 1 ) 制御機構がシンプルであり、誤操作や暴走の危険性が少ない。

( 2 ) 複雑な設定や余計な操作が不要なため、施術者が操作し易く、楽である。

( 3 ) 制御が迅速に、しかも精細に行われるため、血液透析中において、血液量を適性に推移させることができる。

( 4 ) 制御遅れを考慮した制御を行うことにより、透析条件の制御をよりいっそう正確に行うことができる。

Claims

請求の範囲

1 . 血液量（B V値）または血液変化量を指標値（以下、血液指標値ともいう）として透析条件を制御して血液透析処理を行う血液透析装置であって、目標とすべき前記血液指標値の経時的進路を目標制御線として設定し、該経時的進路における各計測時点（制御時点）における血液指標値を計測し、かつ、該計測した血液指標値と該計測時点（制御時点）の次の計測時点（制御時点）における目標とする血液指標値を利用して次の計測時点（制御時点）の目標血液指標値に到達するように透析条件を算出して、該透析条件によって血液透析処理を行うことを特徴とする血液透析装置。

2 . 前記血液指標値を指標値として透析条件を制御して血液透析処理を行う血液透析装置であって、目標とすべき前記血液指標値の経時的進路を目標制御線として設定し、該経時的進路における各計測時点（制御時点）の制御遅れ時点で血液指標値を計測し、かつ、該計測した血液指標値と前記制御遅れ時点の次の計測時点（制御時点）における目標とする血液指標値を利用して次の計測時点（制御時点）の目標血液指標値に到達するように透析条件を算出して、該透析条件によつて血液透析処理を行うことを特徴とする血液透析装置。

3 . 前記血液指標値を指標値として透析条件を制御して血液透析処理を行う血液透析装置であって、目標とすべき前記血液指標値の経時的進路を目標制御線として設定し、該目標制御線の隣接した 2つの計測時点（制御時点）の各血液指標値と、前記両計測時点（制御時点）間で実施された除水速度と、透析開始時の血液量、および前記両計測時点（制御時点）の次の計測時点（制御時点）における前記目標制御線によって決定される目標血液指標値を利用して血液指標値が次の計測時点（制御時点）の目標値になるように透析条件を算出し該透析条件によって血液透析処理を行うことを特徴とする血液透析装置。

4 . 前記制御（フィードフォワード制御）、下式（a ) を利用して行われることを特徴とする請求項 3に記載の血液透析装置。

B V。 {— (% Δ B V _n— i , — % Δ B V _n , ) + ( % Δ B V _n , — % Δ B V _n + i ) } + U F R _n X T = U F R _{n + 1} X T ( a ) (BV。は透析開始時の血液量、％ΔΒνノは選択された任意の計測ポイント ηにおける血液変化量、％ABV_n— は選択された計測ポイント ηのひとつ前の計測ポィント η— 1における血液変化量、％ΔΒ V_{n + 1}はフィードフォヮード制御をかけるべき次の計測ボイント n + 1における設定された血液変化量、 Tは計測時間、 UF R_nは選択された計測ポイント nにおける除水速度、 UFR_{n + 1} は選択された計測ボイント ηから次の計測ボイント η + 1の目標血液指標値に到達するため実働部に対し制御をかける際に設定される除水速度をそれぞれ意味する）

5. 前記血液指標値を指標値として透析条件を制御して血液透析処理を行う血液透析装置であって、目標とすべき前記血液指標値の経時的進路を目標制御線として設定し、計測時点（制御時点）における血液指標値、該計測時点（制御時点）に隣接した 1つ前の計測時点（制御時点）の遅れ制御時点における血液指標値、計測時点（制御時点）と該計測時点（制御時点）に隣接した 1つ前の計測時点

(制御時点）間で実施された除水速度、透析開始時の血液量および前記両計測時点（制御時点）の次の計測時点（制御時点）における前記目標制御線によって決定される目標血液指標値を利用して血液指標値が次の計測時点（制御時点）の目標値になるように透析条件を算.出して、該透析条件によって血液透析処理を行うことを特徴とする血液透析装置。

6. 計測する各時点の間隔が、各時点における患者の PRR (P l a s m a R e f i l l i n g R a t e :血漿が体内から血管に再補充される速度を示し、下式（b) によって表わされるもの。）に実質的な差が無い程度に短く設定されたものであることを特徴とする請求項 3、 4または 5に記載の血液透析装置。

P RR_n-UF R_n = AB V/ /T _n ( b )

[PR R _nは任意の計測ポィント nでの P l a s ma R e f i l l i n g R a t e , UFR_nは任意の計測ポイント nでの除水速度、 ABVn' は任意の計測ボイント nでの血液変化量、 T_nは任意の計測ボイント ηまでの経過時間をそれぞれ意味する。 ]

7 . 計測する各時点の間隔が、各時点における患者の除水能に実質的な差が無い程度に短く設定されたものであることを特徴とする請求項 3、 4、 5または 6に記載の血液透析装置。

8 . 前記制御が、制御要素の 1つとして患者固有の B V値（初期血液量）を利用して行われるものであることを特徴とする請求項 1、 2、 3、 4、 5、 6または 7に記載の血液透析装置。

9 . 前記透析条件が除水速度であることを特徴とする請求項 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7または 8に記載の血液透析装置。

1 0 . 透析開始時に B V値が安定するまで除水を実施せず、次に一定透析条件により透析を実施し、該実施で得られた血液指標値に基づいて請求項 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8または 9に記載の制御を行うことを特徴とする血液透析装置 _c

1 1 . 透析操作前半においては血液量を減少させる透析操作を前記請求項 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9または 1 0に記載の制御によって行い（前半制御）、透析操作後半においては、透析操作を血液量が実質的に一定に保持されるように制御（後半制御）.して行うことを特徴とする血液透析装置。

1 2 . 前半制御と後半制御の境界直前の予め設定した制御周期の複数の回数分における計測時点（制御時点）の次の目標とする血液指標値を、該制御周期毎に後半の目標設定線の状態に近づけるように事前に変更して制御を行うことを特徴とする請求項 1 1に記載の血液透析装置。

1 3 . 透析の前半部分と後半部分の境界前後における制御周期の複数の回数分におけ制御を透析の前半部分と後半部分の境界前後における目標制御線の変化が小さくなるような制御線の変更を行い、該変更された制御線に従って制御を行うことを特徴とする請求項 1 1に記載の血液透析装置。

1 4 . あらかじめ最大除水速度を設定しておき、前記算出された除水速度が、前記最大除水速度を超えた場合には、該最大除水速度で除水を行うように制御するものであることを特徴とする請求項 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 1 0、 1 1、 1 2または 1 3に記載の血液透析装置。

1 5. 前記血液指標値の経時的変化を所定の範囲に制限するために逸脱制御線を設け、前記血液指標値が逸脱制御線を超えた場合には、前記目標制御線による制御以外の制御が行われることを特徴とする請求項 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、

8、 9、 1 0、 1 1、 1 2、 1 3または 1 4に記載の血液透析装置。

1 6. 前記逸脱制御線が前記目標制御線の下方に設定され、前記計測血液指標値がそれを下回ると、警報を発し除水手段を一時的に停止する警報線として機能することを特徴とする請求項 1 5に記載の血液透析装置。

ί 7. 下記（c) 式に基づいて目標 BV%を自動算出し、該目標 BV%を本発明の血液透析装置の制御目的血液量として制御することを特徴とする請求項 1、 2、

3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 1 0、 1 1、 1 2、 1 3、 1 4、 1 5または 1 6 に記載の血液透析装置。

目標 BV%=標準血液量（BV s t ) ノ初期血液量（BV o) X 1 00

(c)