JPH0468951B2

JPH0468951B2 -

Info

Publication number: JPH0468951B2
Application number: JP62083630A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Minami
Original assignee: NIPPON MEDEIKARU ENJINIARINGU KK
Current assignee: NIPPON MEDEIKARU ENJINIARINGU KK
Priority date: 1987-04-03
Filing date: 1987-04-03
Publication date: 1992-11-04
Also published as: JPS63249570A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、血液透析における降水量の制御操作
において、その単位降水量を決定する限外濾過圧
値の自動制御装置に関する。

（従来技術）人工腎臓装置（透析装置）を用いて行う血液透
析は、人体が腎不全に陥つた際に、腎臓に代わり
体内の老廃物を排除し、または必要なものを取り
入れて血液の浄化を行うために広く行われてい
る。腎臓の主な機能は尿を作ることであるが、こ
の尿の大部分は水分であり、したがつて血液透析
においては血液の中から水分を抜きとること、い
わゆる除水を行うことが重要な課題となる。体内
の水は細胞内、細胞間、血管の順に経由して血液
内に移行するが、この移行速度に見合つた速度の
除水を行う必要がある。

ところで最近において、透析器に使用する透析
膜が改良され、膜厚が非常に薄くなり、同時に膜
面の濾過細孔が大きくなり、中〜大分子量の老廃
物の除去効率が向上してきた。これによつて限外
濾過係数（UFR）も大きく向上したため、透析
中の除水速度が速まりすぎて患者が血圧低下をお
こすことがある。この場合の処置として、または
通常時の一時停止の操作として、除水を停止する
ために、陽圧法においては、血液回路における絞
り器の絞りを解除する。

さて、透析器から出た血液は患者の静脈血管へ
戻るが、患者の多くは、血管のシヤントの作り替
えや長期間にわたるカニユーレの穿刺による変
形、原疾患による病変等の要因が複雑にからみ、
血管内腔に様々な問題をかかえており、このため
静脈血管抵抗が大きくなり、透析された血液が静
脈血管に戻る際に返血量に比例した抵抗力（一般
に自然静脈圧と言う）が該静脈血管に発生するこ
ととなつている。このため、上述のように除水を
停止する操作を行つた場合であつても、この自然
静脈圧が残留圧力として透析器に加わり、現実に
は相当量の除水が行われる。例えば、150〜200
ml／分の血液量（通常透析時の体外循環血液量）
では患者により30〜120mmHg、まれには200mmHg
以上の自然静脈圧が発生し、実効UFRが４ml／
mmHg／hrの透析器を使用する場合では、120〜
480ml／hrの体液が過度に除水されている。

このように従来においては、除水停止操作中で
あつても相当量の除水が進行しているため、看護
者は除水停止中の除水量に見合つた補液を患者に
補給しなければならず頻回な血圧測定に忙殺され
る等、この作業に非常に多くの労力を要してお
り、しかもこの作業はほとんど経験とカンに頼つ
ている状態であつて透析中の患者の安全性にも問
題を残しているのが現状である。

（発明が解決しようとする問題点）上述のように除水を停止する操作を行つた場合
においても、なお相当量の除水が行われる静脈血
管に自然静脈圧が発生しているからであり、した
がつて本発明は、自然静脈圧を測定し、この自然
静脈圧を基準として、血液回路側の加圧値と透析
液側の加圧値を、フイードバツク制御することに
よつて所望の限外濾過圧値を得るようにし、これ
によつて除水停止及び除水速度の制御を自動的に
行うことを可能にすることを目的としている。

（問題点を解決するための手段）上記問題点を解決するために本発明は、血液回
路９における透析器３の下流側の圧力を設定する
加圧装置１０と、該加圧装置１０より更に下流側
の血液回路９において該血液回路９に伝播される
自然静脈圧値を検知する自然静脈圧検知装置１９
と、透析液回路７における透析器３の下流側の圧
力を設定する加圧装置８と、限外濾過圧値を予め
設定する限外濾過圧値設定手段２８と、上記検知
装置１９と上記両加圧装置１０，８とのそれぞれ
の圧力値を読み取つて上記限外濾過圧設定手段２
８によつて設定された設定限外濾過圧値になるよ
う上記検知装置１９と上記両加圧装置１０，８と
を自動制御する自動制御手段２７と、からなるも
のである。

また、その実施態様としては、血液回路９にお
ける透析器３の下流側の加圧値、上記自然静脈圧
値、透析液回路７における透析器３の下流側の加
圧値、これらの圧力値を比較演算して算出される
限外濾過圧値及び設定限外濾過圧値をそれぞれ表
示するための表示部２９を設けてなる構成からな
るものである。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説
明する。

第１図は、透析装置の陽圧法における実施例を
示している。同図において、１ａ，１ｂはカニユ
ーレ、２は血液ポンプ、３は透析器、４はチユー
ブであつて、人体Ａに穿刺されたカニユーレ１ａ
から流出する血液は、チユーブ４ａを通りチユー
ブ４ｂから透析器３内に送り込まれ、チユーブ４
ｃから流出する。透析器３には、透析液の吸入路
５及び排出路６が接続されている。給入路５には
ポンプＰが設けられ、排出路６、即ち透析液回路
７における透析器３の下流側には後述の加圧装置
８が設けられている。したがつて透析液はポンプ
Ｐによつて給入路５より透析器３に送り込まれ、
透析器３内の透析液は排出路６から加圧装置８を
経由して矢印で示すように排液槽等に排出される
ようになつている。一方透析器３に流入され透析
された血液はチユーブ４ｃから流出するが、この
チユーブ４ｃ、即ち血液回路９における透析器３
の下流側にも加圧装置１０が設けられ、血液はこ
の加圧装置１０を経由してチユーブ４ｄを通りカ
ニユーレ１ｂにより人体Ａに返血されるようにな
つている。

この発明に用いられる加圧装置８または１０と
しては、第２図ａ，ｂに示される構造のものが好
ましい。即ちこの加圧装置８，１０は、密閉され
た容器１１内がダイヤフラム１１ａにより透析液
や血液が流通する液室ａと圧力空気が流入出する
空気室ｂとの２室に分割されたもので、容器１１
には液室ａに連通する流入口１２ａ及び流出口１
２ｂ、空気室ｂに連通する１個の接続口１３が設
けられている。容器１１は平板状の容器部材１１
ｂと曲形状の容器部材１１ｃより成り、容器部材
１１ｂ，１１ｃの各つば部の間に外周が同一形状
のダイヤフラム１１ａを挟み、これらを互に接着
して密着させてあつて、ダイヤフラム１１ａは自
由状態でほぼ平板状容器部材１１ｂの内面に沿う
ようになつている。容器部材１１ｂ，１１ｃは、
塩化ビニル、ポリカーボネート、又はシリコンゴ
ム等の高分子材料が用いられ比較的硬質性のもの
で一体成型されている。ダイヤフラム１１ａは適
当な弾力性を有するもので、溶着を容易に行うた
めに容器部材１１ｂ，１１ｃと同一の材料を用い
てある。容器部材１１ｂ，１１ｃ及びダイヤフラ
ム１１ａを透明にしておくと、内部状態が監視で
きて都合が良い。

第１図をも参照して、容器１１の空気室ｂに連
通する接続口１３はチユーブ１４によつて空気ポ
ンプ１５，１６に接続されると共に、チユーブ１
４の途中に透析液回路側の加圧値及び血液回路側
の加圧値とをそれぞれ計測する圧力計１７，１８
が設けられている。

そして空気ポンプ１５によつて加圧装置８の空
気室ｂ内を加圧してダイヤフラム１１ａの変形量
を調節し、そしてこの調節圧に応じて圧力計１７
の測定針が移動し、調節された圧力を圧力計１７
から読み取ることができるようになつている。な
お空気ポンプ１５，１６は、注射器から針を取り
外したものを使用するが、勿論これに限定される
ことはなく、ロータリポンプ等周知のポンプでよ
い。また圧力計１７，１８は、上述の説明から明
らかなように空気圧によつて作動する例えばブル
ドン管、ベローあるいはダイヤフラム圧力計など
を用いられると共に、これらの圧力値を歪ゲージ
または半導体等により電気信号に変換した検知信
号として出力するものである。

また血液回路９において加圧装置１０の更に下
流側に自然静脈検知装置１９が介装される。この
検知装置１９は、前記加圧装置８，１０と近似し
た構成からなるが、若干相違する点があるので、
これを第３図によつて説明すると、該検知装置１
９は、密閉された容器２０内がダイヤフラム１９
ａにより２室の血液室Ａと空気室Ｂとに分割され
たもので、その血液室にＡには血液回路９からの
流入口２１と流出口２２とが設けられ、空気室Ｂ
には圧モニターチユーブ２３との接続口２４が設
けられている。容器２０は一対の曲形状の容器部
材２０ａ，２０ｂより成り、容器部材２０ａ，２
０ｂの各つば部の間に外周が同一形状のダイヤフ
ラム１９ａを、これらを互に溶着して密着させて
あつて、ダイヤフラム１９ａは自由状態では一対
の容器部材２０ａ，２０ｂの中間部に位置するよ
うになつている。なお容器部材２０ａ，２０ｂは
比較的硬質の高分子材料からなり、ダイヤフラム
１９ａは適当な弾力性を有するものからなり、溶
着を容易に行うために両者は同一材料からなり、
且つ内部を監視できるよう透明材料からなること
が好ましい点は前記加圧装置８，１０と同じであ
る。そしてこの検知装置１９にも当然に圧モニタ
ーチユーブ２３を通つて自然静脈圧値を測定する
前記と同じ構造の圧力計２５が連結されている。

次に上述のように構成された限りでの透析装置
の使用方法をまず説明すると、第１図において、
通常の多量の除水作用を行うよう設定する場合に
は、透析液回路側において、透析液はポンプＰに
よつて給入路５より透析器３に給入され、透析器
３内の透析液は排出路６から加圧装置８を経由し
て外部に排出され、一方血液回路側において、人
体Ａから流出する血液は、血液ポンプ２によつて
透析器３へ血液が送り込まれ、ここで除水（透
析）された血液は加圧装置１０を経由して人体Ａ
に返血されるが、この場合一般の比較的大量の除
水が行われるためには、血液回路側の加圧装置１
０に患者の自然静脈圧以上の圧力をかけると共
に、透析液回路側の加圧装置８を零の圧力、即ち
開放状態にすればよい。

即ち加圧装置１０の下流側に設けた検知装置１
９の圧力計２５によつて自然静脈値を読み取り、
空気ポンプ１６によつて空気室ｂを加圧し、圧力
計１８によつて上記自然静脈値以上の圧力数値に
設定したのを読み取る。同様にして透析液回路側
の加圧装置８における空気室ｂの圧力が零になる
よう圧力計１７で読み取つて設定する。

以上の操作により、加圧装置１０の血液室ａ
（第２図）はダイヤフラム１１ａを介して加圧さ
れるため、この加圧力以上の圧力によつてダイヤ
フラム１１ａを押しもどしながら血液室ａを通過
することになり、これによつて透析器３内におい
て血液回路側には血液回路側加圧装置１０の加圧
力が直接に負荷することになり、この圧力が透析
器３内の透析膜面に負荷する限外濾過圧となり、
この圧力に比例して除水されることになる。

次に、自然静脈圧の範囲内において除水するよ
う設定する場合について説明する。従来技術の項
で述べたように人体には常に自然静脈圧が負荷し
ており、例え除水を停止する操作を行つても現実
には自然静脈圧により相当量の除水が行われる難
点がある。

第４図は、実効限外濾過係数（UFR）が４
ml／mmHg／hrの透析器を使用した場合の、透析
膜面に生じる静脈側圧力（限外濾過圧）と限外濾
過量（降水量）との関係を示すグラフであるが、
例えば圧力計25で測定された自然静脈圧が140mm
Hgとすれば560ml／hrもの過度の体液が降水され
ることになる。

患者によつてはその体力の衰弱などによつて小
量宛の除水を行う必要があり、例えば自然静脈圧
の140mmHgより少ない圧力、例えば110mmHgの差
圧（限外濾過圧）が透析膜面に負荷するように調
節することによつて自然静脈圧による降水量以内
の降水量を得るようにし、患者に過度の負担をか
けないように処置する場合がある。

この操作は、まず血液回路側加圧装置１０の空
気室ｂをその圧力が零になるよう圧力計１８によ
つて読み取りながら設定する。したがつてこの状
態では検知装置１９の圧力計２５に測定された自
然静脈圧（例えば140mmHg）が血液回路９に負荷
していることになる。次に透析液回路加圧装置８
の空気室ｂを空気ポンプ１５によつて加圧操作し
て透析液室ａ（第２図）に圧力をかけ、これによ
つて透析器内の膜面に例えば30mmHgの圧力が負
荷するよう圧力計１７によつて読み取りながら制
御し設定する。この操作により透析器３の膜面に
は、自然静脈圧（140mmHg）−透析液圧力（30mm
Hg）＝110mmHgの差圧が限外濾過圧として負荷
し、この透析膜の実効UFRが４ml／mmHg／hrの
場合には、第４図のグラフより自然静脈圧（140
mmHg）による除水量（560ml／hr）より低い440
ml／hrの除水量となることが分かる。

更に降水を停止するよう設定する場合について
説明する。この操作は、まず血液回路側加圧装置
１０の空気室ｂの加圧力が零になるよう圧力計１
８によつて読み取りながら空気ポンプ１６によつ
て設定する。この状態では透析器３内には圧力計
２５で読み取つた自然静脈圧が負荷していること
になる。次に透析液回路側加圧装置８の空気室ｂ
に空気ポンプ１５によつて加圧操作することによ
つて、ダイヤフラム１１ａを介して透析液室ａを
加圧し（第２図）、これによつて加圧装置８を通
過するまでの透析液回路７内の透析液圧を自然静
脈圧、例えば140mmHgになるよう圧力計１７を読
み取りながら調節する。この操作によつて透析器
３内の膜面には差圧、即ち限外濾過圧が加わらな
くなり、したがつて除水は行われず除水停止状態
となる。

以上の説明から次のことに結論づけることがで
きる。即ち陽圧除水法においては、血液回路側加
圧装置１０の圧力計１８に表示される圧力値P₁
が自然静脈圧検知装置１９の圧力計２５に表示さ
れる圧力値P₂よりも高い場合には、血液回路側
加圧装置１０の圧力計１８に表示される圧力値
P₁から透析液回路側加圧装置８の圧力計１７に
表示される圧力値P₃を差し引いた値が限外濾過
圧値Ｐとなる。反対に血液回路側加圧装置１０の
圧力計１８に表示された圧力値P₁が自然静脈圧
検知装置１９の圧力計２５に表示される圧力値
P₂よりも低い場合に、自然静脈圧検知装置１９
の圧力計２５に表示される圧力値P₂から透析液
回路側加圧装置８の圧力計１７に表示される圧力
値P₃を差し引いた値が限外濾過圧Ｐとなる。

本発明は、上記結論に基づく操作順序をコンピ
ユータプログラムとして記憶させた制御手段を透
析制御装置に具備させ、この指令に基づいて上記
加圧値をフイードバツク制御し、設定された限外
濾過圧値を自動的に得るようにすると共に、これ
らの圧力値を適宜表示部に表示せしめるようにし
たものである。

即ち、第１図において空気ポンプ１５，１６
は、それぞれを駆動させるサーボモータ、ステツ
プモータ等の駆動モータM₂，M₁につながれる。
そしてこれらの駆動モータM₂，M₁を制御するた
めの駆動信号、及び上記加圧値P₁，P₃及び検知
圧力値P₂を計測する圧力計１８，１７，２５か
らの圧力信号はＡ／Ｄ変換器またはＤ／Ａ変換器
を介してインターフエース２６に入出力されるよ
うになつており、ここで制御装置２７と情報交換
が行われる。制御装置２７は前記結論に基づいた
操作手順をプログラムとして記憶して置き、キー
ボード等の指令器２８からの指令に従つて、記憶
されている当該プログラムに基づいてインタフエ
ース２６を経由して入力された圧力計１７，１
８，２５の圧力信号P₁〜P₃を処理し、駆動モー
タM₁，M₂を駆動することによつて、設定された
限外濾過圧値で透析作業を行うことができるよう
制御すると共に、該制御装置２７に表示装置２９
をつなぎ、これに各圧力値を表示するようになつ
ている。

第５図は表示装置２９を示し、制御装置２７か
ら入力された信号に基づき、初期の限外濾過圧値
P₀から所望の設定値に至るまでの変化を刻々表
示する限外濾過圧表示部３０、指令器２８から命
令される所望の設定値の限外濾過圧値Psを表示
する設定限外濾過圧表示部３１、血液回路４にお
ける透析器３の下流側の加圧値P₁を表示する血
液回路側加圧値表示部３２、血液回路４に伝播さ
れる自然静脈圧値P₂を表示する自然静脈圧表示
部３３、及び透析液回路７における透析器３の下
流側の加圧値P₃を表示する透析液回路側加圧値
表示部３４が設けられている。

第６図は制御装置２７の作動機能を流れ図に表
したもので、前記結論に基づく機能がプログラム
として記憶されている。

まず通常の多量の除水作用を行うよう指令器２
８の命令により限外濾過圧値Psが設定された場
合について説明する。

読み込み機能３５によつて上記設定限外濾過圧
値Psインタフエース２６からの各圧力値P₁，P₂，
P₂が読み込まれ、これらを表示機能３６によつ
て演算処理することによつて初期限外濾過圧値
Po、設定限外濾過圧値P₃、及び各圧力値P₁，P₂，
P₃が表示装置２９に表示される。一方判断機能
３７による判断によつて設定値Psが自然静脈圧
P₂より大きい場合、即ち通常の多量の除水を行
う場合には、判断機能３８に移り、透析液回路側
加圧値P₃で零であるか否かを判断し、零でなけ
ればP₃信号をＤ／Ａ変換器３９によりＤ／Ａ変
換して透析液回路側駆動モータM₂を駆動させる
サーボ装置４０を作動させてP₃が零になる迄、
結合子Ｌに戻り、この動作を繰り返す。サーボ装
置４０によつて透析液回路側加圧値P₃が零にな
れば、血液回路側加圧値P₁が設定値Psに等しい
か否かを判断機能４１で判断し、等しくないとき
には、P₁とPsの差圧P₄を演算機能４２によつて
求め、その差圧信号P₄をＤ／Ａ変換器４３で
Ｄ／Ａ変換して、血液回路側駆動モータM₁を駆
動されるサーボ装置４４を作動させて、P₄が零
になる迄、結合子Ｌに戻り、この動作を繰り返
す。差圧P₄が零になれば、限外濾過圧値Poが設
定値Psと一致し、また血液回路側加圧値P₁とも
一致することになり、制御が完了したことを判断
機能４１により確認して、演算機能４５により限
外濾過圧値P₀が設定濾過圧値Psと一致し、即ち
Po＝P₁と置換して表示装置２９に表示する。即
ち制御装置２７は、上述の各圧力値、例えば透析
作業中においても変化することのある自然静脈圧
値等を常に監視して、透析作業中の限外濾過圧値
Poが上述の設定限外濾過圧値Psからずれると、
上述の制御機能が作動して補正し、常に設定値
Psに等しい限外濾過圧値Poになるようにフイー
ドバツク制御するようになつている。

次に自然静脈圧の範囲内において除水するよう
指令器２８に命令によつて限外濾過圧値Psが設
定された場合について説明する。この場合は設定
された限外濾過圧値PSは自然静脈圧値P₂より大
きくないため判断機能３７の判断により、判断機
能４６に移り、ここで血液回路側加圧値P₁が零
であるか否かを判断し、P₁が零でないときはP₁
信号をＤ／Ａ変換器４７によりＤ／Ａ変換して、
血液回路側駆動モータM₁を駆動させるサーボ装
置４４を作動させてP₁が零になる迄、結合子Ｌ
に戻り、この動作を繰り返す。サーボ装置４４に
よつて血液回路側加圧値P₁が零になれば、演算
機能４８によつて自然静脈圧値P₂と透析液回路
側加圧値P₃との差圧P₇＝P₂−P₃を求め、この差
圧P₇が設定値Psに等しいか否かを判断機能４９
で判断し、等しくないときには、P₇とPsとの差
圧P₈＝P₇−Psを演算機能５０によつて求め、こ
の差圧信号P₈をＤ／Ａ変換器５１によりＤ／Ａ
変換して、透析回路側駆動モータM₂を駆動させ
るサーボ装置４０を作動させてP₈が零になる迄、
結合子Ｌに戻り、この動作を繰り返す。差圧P₈
が零になれば、限外濾過圧値P₇が設定値Psと一
致することになり、制御が完了したことを判断機
能４９で確認して、演算機能５２によつて透析作
業中の限外濾過圧値Poが設定値Psに一致したこ
と、即ちPo＝P₇と置換して表示装置２９に表示
する。このように制御装置２７は透析作業中の限
外濾過圧値Poが設定限外濾過圧値Psからずれる
と、常に該設定値Psに等しい限外濾過圧値Poに
なるよう上述の駆動モータM₁，M₂を駆動させて
フイードバツク制御するようになつている。なお
前述の空気ポンプ１５，１６がピストン式である
ときはサーボ装置４０，４４は位置制御であり、
回転式のときは回転制御になり、各々の制御に対
応しての帰還４０ａ，４４ａを位置または・およ
び回転数帰還とし、サーボ装置４０，４４の安定
と精度向上を計るようになつており、加算器４０
ｂ，４４ｂ及び増幅器４０ｃ，４４ｃは勿論周知
のものである。

なおまた除水停止の場合は設定限外濾過圧値
Psを自然静脈圧値P₂より低く、なお且つこれに
近似する数値を設定することによつてほとんど除
水停止と同じ効果を上げることができると共に、
完全停止を期待するとき、即ち設定限外濾過圧値
Psが自然静脈圧値P₂と等しい場合には、上述に
近似した制御回路を制御装置に設けることによつ
て上記両駆動モータM₁，M₂をフイードバツク制
御することができる。

（効果）本発明によれば、あらかじめ限外濾過圧値を設
定すれば、当然静脈圧による除水量以上の除水作
用を果すことができることは勿論、自然静脈圧に
よる除水量以下の除水作用、あるいは完全な除水
停止を行うことができるだけでなく、透析開始時
の初期限外濾過圧値が上記設定値がずれていて
も、また透析作業中に各圧力値の変動があつて
も、常に限外濾過圧値を上記設定値にフイードバ
ツク制御することができるから看護者の負担を大
幅に軽減することができると共に、患者の安全性
も格段に向上することになる。

また本発明の実施態様によれば、透析器に負荷
する限外濾過圧値及び各圧力値の経時的変化を表
示装置より直接に読み取ることができるから、患
者の状態変化に即応して最適の限外濾過圧に設定
して迅速に患者に適合した除水量の制御を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す概略説明
図、第２図ａ及び第２図ｂは、同要部の縦断面図
及び外観図、第３図は、同他の要部たる圧力検知
装置の縦断面図、第４図は、透析器における静脈
側圧力と限外濾過量との間の比較例関係を示すグ
ラフ、第５図は、本発明の一実施例の要部たる表
示装置の説明図、第６図は、本発明の要部の一実
施例を示すフローチヤートである。３……透析器、７……透析液回路、８……透析
液回側加圧装置、９……血液回路、１０……血液
回路側加圧装置、１５，１６……空気ポンプ、１
７，１８……圧力計、１９……自然静脈圧検知装
置、２７……制御装置、２８……限外濾過圧値設
定手段、２９……表示装置。

Claims

【特許請求の範囲】１血液回路における透析器の下流側の圧力を設
定する加圧装置と、該加圧装置より更に下流側の
血液回路において該血液回路に伝播される自然静
脈圧値を検知する自然静脈圧検知装置と、透析液
回路における透析器の下流側の圧力を設定する加
圧装置と、限外濾過圧値を予め設定する限外濾過
圧値設定手段と、上記検知装置と上記両加圧装置
とのそれぞれの圧力値を読み取つて上記限外濾過
圧設定手段によつて設定された設定限外濾過圧値
になるよう上記検知装置と上記両加圧装置とを自
動制御する自動制御手段と、からなる血液透析制
御装置。２血液回路における透析器の下流側の加圧値、
上記自然静脈圧値、透析液回路における透析器の
下流側の加圧値、これらの圧力値を比較演算して
算出される限外濾過圧値及び設定限外濾過圧値を
それぞれ表示するための表示部を設けてなる特許
請求の範囲第１項記載の血液透析制御装置。