JPH0578347B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、人工透析装置に係り、特に除水制
御機構を備えた人工透析装置における除水不良や
除水精度を監視する除水制御機構の監視装置に関
する。

〔従来の技術〕

今日、人工透析装置は、慢性腎不全患者の透析
療法を行う装置として広く普及されるに至つてい
る。透析療法は、特に尿の出ない患者にとつて、
飲食した水分を除去する（以下、除水という）と
いう生命を維持するために必要な手段であり、人
工透析装置の存在は極めて重要である。

近時、高性能の透析器が開発され、多量の除水
が可能となつたが、反面除水制御を誤ると、必要
以上に除水したりまたは充分な除水ができなくな
り、患者の生命に危険を及ぼす事態を生じる惧れ
があり、このため人工透析装置は適正かつ安全な
除水管理を行うことができる機能を保持すること
が要求されるようになつた。

このような観点から、透析器に流入する透析液
流量と、透析器から流出する透析液流量とを等し
くする複式ポンプを使用した透析液の等流量回路
を構成し、しかもこの等流量回路から所定量の液
を除去するとこれと同等量の水分を透析器の血液
側から除去することができる除水ポンプを設けて
なる、除水制御機構を備えた人工透析装置が開発
された。

この種の人工透析装置は、任意の除水量を設定
すると、この設定された値に従つて除水ポンプを
介して除水量に見合う液が除去されるため、透析
器の性能のバラツキによる除水誤差を無視するこ
とができ、正確な除水を達成することができる。
しかし、この種の人工透析装置においても、長時
間運転を行うと、塵芥や炭酸塩析出物の噛み込み
等により背圧弁のダイアフラムからの漏れやポン
プ機械部品の摩耗等により、正確な除水制御を行
うことが困難となり、除水不良を生じる場合があ
る。このため、従来の人工透析装置では、除水不
良の原因となる現象を透析液圧の変化で検出する
監視方式が採用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕 前述した除水制御機構を備えた人工透析装置を
使用して透析治療を行う場合、透析液は透析効率
の関係から一般的に500ml／min（時間当り30）
であり、５時間透析を行うと約150消費するこ
とになる。この場合、患者によつて異なるが、１
回の透析で通常約１〜５の除水量を除去しなが
ら、透析器に対する流入透析液流量と流出透析液
流量との流量差の積算値が±300ml以内になるよ
うに制御することが要求される。しかしながら、
１回の全透析液量150に対し、±300mlの誤差を
測定しようとした場合、精度は±0.2％となり、
透析器に対する流入透析液流量および流出透析液
流量を夫々通常の流量計で安定して測定すること
は困難である。

また、従来の人工透析装置において、複式ポン
プによる等流量回路を使用した除水制御機構で機
械的構成部分における除水不良の原因となつた主
要な要因を調査した結果、次の事項が判明した。

透析液回路における各ポンプ吐出配管側に設
けられた背圧弁の不良。

複式ポンプの故障。

配管の漏れ。

除水ポンプの故障。

これらの事項は、除水不良の原因の大半を占め
ていることが確認された。なお、従来の人工透析
装置においては、各背圧弁の背圧を調整するに際
しては、配管を外して適所に圧力計を接続配置
し、この圧力計の指示する圧力を確認しながら背
圧調整を行い、また除水不良の際その原因を調べ
る時に同様に圧力計を接続配置して背圧の確認を
行う必要があり、適正な除水制御のための監視が
不充分であり、しかも除水制御管理並びに保守作
業も極めて煩雑となる難点がある。

そこで、本発明の目的は、透析液回路に複式ポ
ンプを使用して等流量回路を構成した除水制御機
構を有する人工透析装置において、複式ポンプの
各背圧と除水ポンプの背圧とを常時検出すること
により、透析治療中またはその他の試運転状態に
際し、背圧弁、複式ポンプ、除水ポンプ、電磁弁
等の配管部品についての故障を検出し、除水不良
の監視を容易かつ確実に達成することのできる人
工透析装置における除水制御機構の監視装置を提
供するにある。

〔課題を解決するための手段〕 本発明に係る人工透析装置における除水制御機
構の監視システムは、透析器の透析液側に接続さ
れる透析液給液系と透析液排液系とに対し複式ポ
ンプを接続して等流量回路を構成し、前記複式ポ
ンプの吐出側にそれぞれ背圧弁を設けると共に透
析液排液系の前記透析器と複式ポンプとの間に循
環ポンプを設け、さらにこの循環ポンプの下流側
から除水ポンプおよび背圧弁を備えた除水系を分
岐導出してなる除水制御機構を備えた人工透析装
置において、 透析器と近接して透析液給液系と透析液排液系
にそれぞれ三方電磁切換弁を設けてこれら両切換
弁の間にバイパス管を接続配置し、 前記透析液排液系のバイパス管より下流側に透
析液圧力センサを設けると共に、前記複式ポンプ
および除水ポンプの各吐出側に設けた背圧弁の上
流側にそれぞれ背圧測定用圧力センサを設けるこ
とを特徴とする。

前記の監視装置において、三方電磁切換弁によ
りバイパス管を連通接続した状態において、複式
ポンプと循環ポンプと除水ポンプとをそれぞれ駆
動し、所定時間内における等流量回路内の圧力変
化を透析液圧力センサで測定し、得られた圧力測
定値が基準値に達した際に除水ポンプや複式ポン
プの作動並びに配管漏れ等の正常状態を判定する
よう構成することができる。この場合、等流量回
路内で透析液圧力が大気圧に対し所要の圧力差を
生じた状態において、複式ポンプと循環ポンプと
除水ポンプとを全て駆動停止し、所定時間内にお
ける等流量回路内の圧力変化を透析液圧力センサ
で測定し、得られた圧力測定値が大気圧方向に変
化した場合に配管漏れ状態を判定するよう構成す
ることができる。同様に、等流量回路内で透析液
圧力が大気圧に対し所要の圧力差を生じた状態に
おいて、複式ポンプと循環ポンプと除水ポンプと
を全て駆動停止し、複式ポンプと除水ポンプのそ
れぞれ吐出側に設けた背圧測定用圧力センサで圧
力測定を行い、得られた圧力測定値が基準値以外
となつた際に背圧弁の不良を判定するよう構成す
ることもできる。

さらに、前記の監視装置において、三方電磁切
換弁によりバイパス管を連通接続した状態におい
て、複式ポンプと循環ポンプとを駆動し、所定時
間内における等流量回路内の圧力変化を透析液圧
力センサで測定し、得られた圧力測定値が基準値
以上となつた際に複式ポンプの故障および除水誤
差の発生を判定するよう構成することができる。

〔作用〕

本発明に係る人工透析装置における除水制御機
構の監視装置によれば、透析器と近接して透析液
給液系と透析液排液系にそれぞれ三方電磁切換弁
を設けてこれら両切換弁の間にバイパス管を接続
配置し、しかも複式ポンプと循環ポンプとで構成
した等流量回路に除水ポンプを備えた除水系を分
岐接続し、前記複式ポンプと除水ポンプの吐出側
にそれぞれ背圧弁と共にその上流側にそれぞれ背
圧側定用圧力センサを設け、さらに前記透析液排
液系のバイパス管より下流側に透析液圧力センサ
を設けることにより、前記バイパス管を連通状態
にして、複式ポンプと循環ポンプおよび除水ポン
プを同時に駆動または停止もしくは選択的に駆動
させて、前記各圧力センサによる圧力測定を行
い、得られた圧力測定値を予め設定した基準値と
比較すれば、除水制御に関与する複式ポンプ、循
環ポンプ、除水ポンプ、各種電磁弁、背圧弁等の
正常または故障状態を判定することができ、除水
誤差の発生や除水不良の事前予知を簡便かつ迅速
に達成することができる。

〔実施例〕

次に、本発明に係る人工透析装置における除水
制御機構の監視装置の実施例につき、添付図面を
参照しながら以下詳細に説明する。

第１図は、本発明の除水制御機構の監視装置を
実施する人工透析装置の構成例を示す系統図であ
る。第１図において、参照符号１０は透析器を示
し、この透析器１０の透析液側には、複式ポンプ
１２を介して等流量回路を構成する透析液給液系
１４と透析液排液系１６とが接続される。この場
合、複式ポンプ１２は、単一のプランジヤと２つ
の同一容積からなる交互に吸込・吐出動作を行う
ポンプ部１８ａ，１８ｂを備えた往復動ポンプで
構成される。また、透析器１０と近接して、透析
液給液系１４と透析液排液系１６にそれぞれ三方
電磁切換弁２０，２２を設け、これら両三方電磁
切換弁２０，２２間に前記透析器１０を短絡する
バイパス管２４を接続配置する。前記透析液排液
系１６には、三方電磁切換弁２２と複式ポンプ１
２との間に循環ポンプ２６を設け、この循環ポン
プ２６の下流側に脱気チヤンバ２８を介して除水
ポンプ３０を備えた除水系３２が分岐接続され
る。この場合、除水ポンプ３０も往復動ポンプで
構成される。従つて、このように往復動ポンプで
構成される複式ポンプ１２および除水ポンプ３０
は、それぞれ吐出側に背圧弁３４，３６，３８を
設けて所定の背圧を保持するよう設定することに
より、各ポンプ吐出流量を一定に保持することが
できる。なお、循環ポンプ２６には、これと並列
に背圧弁４０が設けられている。また、透析器１
０の血液側には適宜血液ポンプ４２を介して患者
Ｋと結合される血液系４４が接続される。

以上の構成は、典型的な複式ポンプを使用した
除水制御機構を備える人工透析装置の基本構成を
示すものである。

しかるに、本実施例の人工透析装置において
は、透析液給液系１４および透析液排液系１６に
設けた複式ポンプ１２の各吐出側に配置した給液
側背圧弁３４および排液側背圧弁３６に対し、そ
れぞれ背圧測定用圧力センサ４６および４８を付
設する。また、除水系３２に設けた除水ポンプ３
０の吐出側に配置した背圧弁３８に対し、背圧測
定用圧力センサ５０を付設する。さらに、透析液
排液系１６に設けた循環ポンプ２６の上流側に
は、透析液圧力を測定する透析液圧力センサ５２
を付設する。なお、脱気チヤンバ２８より電磁開
閉弁５４を介して脱気パイプ５６を導出し、この
脱気パイプ５６を透析液排液系１６に対し複式ポ
ンプ１２の下流側に連通接続する。

次に、このように構成した本実施例の人工透析
装置の監視機能とその動作につき説明する。

まず、透析治療に際しては、透析液給液系１４
と透析液排液系１６とが透析器１０と連通するよ
う三方電磁切換弁２０，２２を切換操作し、複式
ポンプ１２、循環ポンプ２６および除水ポンプ３
０をそれぞれ駆動する。また、血液ポンプ４２を
駆動して、透析器１０に対し患者Ｋの血液を供給
する。しかるに、複式ポンプ１２のポンプ部１８
ａから吐出される透析液は、給液側背圧弁３４、
三方電磁切換弁２０を介して透析器１０に導入さ
れ、透析膜を介して血液との透析作用が行われ
る。このようにして、透析処理された透析液は、
三方電磁切換弁２２、循環ポンプ２６、複式ポン
プ１２のポンプ部１８ｂおよび排液側背圧弁３６
を介して排出される。この場合、透析液は、透析
液給液系１４の流量と透析液排液系１６の流量は
等しくなり、該透析液系は等流量回路を構成す
る。そこで、除水ポンプ３０を駆動し、所定の除
水量を除水系３２を介して前記等流量回路を構成
する透析液排液系１６から除去すれば、透析器１
０の透析膜を通して血液側から透析液側に前記除
水量と同量の水分を除去することができる。

以上は、本実施例の人工透析装置の基本的な透
析動作を示すものであつて、本発明においては、
前記構成からなる人工透析装置によつて、除水不
良の検出並びにその原因を判別する自己診断機能
を発揮することができる。この自己診断機能を発
揮するための監視装置の概略は次の通りである。
なお、第２図は、前記監視装置の動作状態を略示
するタイムチヤート並びに波形図であつて、正常
な状態を示している。

ａ） 初期設定 三方電磁切換弁２０，２２をバイパス管２４が
連通するよう切換設定し、複式ポンプ１２を駆動
すると共に電磁開閉弁５４を開放して透析液系の
等流量回路動作と脱気とを行う（第２図参照）。

ｂ） 除水ポンプ３０の動作確認 前項ａ）の工程で、脱気を充分行つた後、電磁
開閉弁５４を閉塞して、除水ポンプ３０を駆動す
る。この場合、透析液系には透析器１０からの液
の補充がないため、複式ポンプ１２によつて形成
された透析液系の閉ループ内で透析液の容積変化
を起生し、これに伴い圧力変化（負圧の増大）を
生じてこの状態を透析液圧力センサ５２で測定検
出する。この場合の正常動作を判定する方法とし
ては、次の２方法がある。

透析液圧力が、所定の時間内に所定の圧力に
達すれば正常と判定する。

透析液圧力が、所定の時間で所定の圧力変化
を生じれば正常と判定する。

従つて、本実施例では、前記の方法により、
透析液圧力センサ５２で検出される圧力測定値１
が、除水ポンプ３０の駆動開始時から所定の基準
時間（例えば20秒）内に所定の負圧力（例えば−
300mmＨｇ）に達する状態を検出し、これにより
除水ポンプ３０が正常に動作していることを判定
している（第２図参照）。しかし、除水ポンプ３
０の駆動開始時から基準時間内において、前記透
析液圧力センサ５２で検出される圧力測定値Ｉが
所定の負圧力に達しない場合は、除水ポンプ３０
の設定不良または故障と判定される（第３図参
照）。

ｃ） 透析液系の配管漏れ状態確認 前項ｂ）の確認を行つて、等流量回路内で透析
液圧力が大気圧に対し所要の圧力差を生じた状態
で、複式ポンプ１２、循環ポンプ２６および除水
ポンプ３０の駆動を停止する。この時、電磁開閉
弁５４は閉成してあるため、透析液系は各ポンプ
間において遮断状態となる。そこで、前記各ポン
プの停止時から透析液圧力センサ５２で検出され
る圧力測定値の変化を測定し、この圧力測定値
が時間の経過と共に殆んど変化しなければ正常
状態と判定される（第２図参照）。しかし、時間
の経過と共に前記圧力測定値が大気方向に変化
すれば、配管漏れすなわち各種電磁弁の不良を判
定することができる（第４図参照）。

ｄ） 背圧測定用圧力センサ４６，４８，５０の
背圧確認 前項ｃ）の確認に際し、これと同時に給液側と
排液側と除水側にそれぞれ設けた背圧測定用圧力
センサ４６，４８，５０の各背圧測定を行う。こ
の場合、所定の時間経過後に背圧測定値が所定
圧力に保持されている場合には、正常と判定され
る（第２図参照）。しかし、時間の経過と共に前
記背圧測定値が基準値（例えば0.6Kg／cm²）以
下に変化すれば、背圧弁の不良を判定することが
できる（第４図参照）。

ｅ） 複式ポンプの動作確認 以上の確認を全て終了した後、除水ポンプ３０
の駆動を停止した状態で、複式ポンプ１２および
循環ポンプ２６を駆動し、給液側の吐出量と排液
側の吐出量とのバランス状態を透析液圧力センサ
５２により検出する。すなわち、給液側と排液側
の流量差（これは除水誤差となる）が生じること
は、等流量回路に容積変化を生じることであつ
て、この場合に透析圧力が変化することになる。
そこで、所定の時間経過における透析液圧力の変
化を透析液圧力センサ５２で測定し、この圧力測
定値が基準値（例えば100mmＨｇ）以内であれ
ば、正常状態と判定される（第２図参照）。しか
し、所定の時間経過と共に前記圧力測定値が基
準値を超える負圧力となつた場合には、複式ポン
プ１２の故障と判定することができる（第５図参
照）。

また、前述した給液側と排液側の流量差（除水
誤差）と、透析液圧力の圧力変化量との関係を、
直交多項式により分析した結果、第６図に示す特
性が得られた。第６図において、分散比Ｆは有意
水準１％で有意であり、回帰直線ｙは、ｙ＝
1.642x＋5.18となり極めて有意であることが確認
された。また、第６図において、透析液圧力の変
化量の基準値は、除水誤差30ml／ｈを１つの目
安とし、除水誤差30ml／ｈの上限限界値69とし
た。逆に、上限限界値69における警報の信頼限界
は除水誤差の範囲では30〜47ml／ｈになる。

以上、説明した自己診断機能は、透析液を透析
器１０に対しバイパスさせ、透析操作を中断して
行う場合を示したが、例えば透析操作中であつて
も、各背圧測定用センサ４６，４８，５０により
背圧を常時監視して各背圧弁３４，３６，３８の
漏れを検出するよう構成することができる。

また、前記自己診断機能としての各確認事項に
ついては、マイクロコンピユータを使用して自動
的に測定値を記憶すると共に予め設定した条件と
の比較演算を行い、適正許容範囲外となつた場合
には適宜警報出力信号を発生するよう構成すれば
好適である。なお、前記自己診断機能の各確認事
項ｂ）〜ｅ）については、その確認工程の順序を
種々に入れ替えて実施することができることは勿
論である。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明に
よれば、除水不良の主要な原因である背圧弁、各
種電磁弁を含む配管、複式ポンプ、除水ポンプ等
で発生する漏れを容易に確認することができ、し
かもこの漏れが確認された位置によつて不良ない
し故障個所を直ちに突き止めることができる。従
つて、このように機能する除水制御機構の監視装
置は、透析操作前または透析操作中に透析操作を
中断した状態で除水不良の検出およびその原因個
所の追跡を配管等に改変を加えることなく簡易迅
速に実施することができ、除水制御機構の信頼性
を向上し得ると共に除水不良の事前予知が可能と
なり、透析治療の安全性を高めることができるば
かりでなく、メンテナンス作業も容易となる等多
くの利点を有する。

以上、本発明の好適な実施例について説明した
が、本発明は前述した実施例に限定されることな
く、本発明の精神を逸脱しない範囲内において
種々の設計変更をなし得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る除水制御機構の監視装置
を実施する人工透析装置の一実施例を示す系統
図、第２図乃至第５図は本発明監視装置の自己診
断機能により判定されるそれぞれ動作特性を示す
ものであつて、第２図は全診断工程における正常
状態を示す動作特性波形図、第３図は除水ポンプ
の動作特性波形図、第４図は配管漏れ状態および
背圧弁の背圧特性をそれぞれ示す波形図、第５図
は複式ポンプの動作特性波形図、第６図は複式ポ
ンプによる給液側と排液側の流量差と透析液圧力
の変化量との関係を示す特性線図である。 １０……透析器、１２……複式ポンプ、１４…
…透析液給液系、１６……透析液排液系、１８
ａ，１８ｂ……ポンプ部、２０，２２……三方電
磁切換弁、２４……バイパス管、２６……循環ポ
ンプ、２８……脱気チヤンバ、３０……除水ポン
プ、３２……除水系、３４，３６，３８……背圧
弁、４０……背圧弁、４２……血液ポンプ、４４
……血液系、４６，４８，５０……背圧測定用圧
力センサ、５２……透析液圧力センサ、５４……
電磁開閉弁、５６……脱気パイプ、Ｋ……患者。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 透析器の透析液側に接続される透析液給液系
   と透析液排液系とに対し複式ポンプを接続して等
   流量回路を構成し、前記複式ポンプの吐出側にそ
   れぞれ背圧弁を設けると共に透析液排液系の前記
   透析器と複式ポンプとの間に循環ポンプを設け、
   さらにこの循環ポンプの下流側から除水ポンプお
   よび背圧弁を備えた除水系を分岐導出してなる除
   水制御機構を備えた人工透析装置において、 透析器と近接して透析液給液系と透析液排液系
   にそれぞれ三方電磁切換弁を設けてこれら両切換
   弁の間にバイパス管を接続配置し、 前記透析液排液系のバイパス管より下流側に透
   析液圧力センサを設けると共に、前記複式ポンプ
   および除水ポンプの各吐出側に設けた背圧弁の上
   流側にそれぞれ背圧測定用圧力センサを設けるこ
   とを特徴とする人工透析装置における除水制御機
   構の監視装置。 ２ 三方電磁切換弁によりバイパス管を連通接続
   した状態において、複式ポンプと循環ポンプと除
   水ポンプとをそれぞれ駆動し、所定時間内におけ
   る等流量回路内の圧力変化を透析液圧力センサで
   測定し、得られた圧力測定値が基準値に達した際
   に除水ポンプや複式ポンプの作動並びに配管漏れ
   等の正常状態を判定するよう構成してなる請求項
   １記載の人工透析装置における除水制御機構の監
   視装置。 ３ 等流量回路内で透析液圧力が大気圧に対し所
   要の圧力差を生じた状態において、複式ポンプと
   循環ポンプと除水ポンプとを全て駆動停止し、所
   定時間内における等流量回路内の圧力変化を透析
   液圧力センサで測定し、得られた圧力測定値が大
   気圧方向に変化した場合に配管漏れ状態を判定す
   るよう構成してなる請求項２記載の人工透析装置
   における除水制御機構の監視装置。 ４ 等流量回路内で透析液圧力が大気圧に対し所
   要の圧力差を生じた状態において、複式ポンプと
   循環ポンプと除水ポンプとを全て駆動停止し、複
   式ポンプと除水ポンプのそれぞれ吐出側に設けた
   背圧測定用圧力センサで圧力測定を行い、得られ
   た圧力測定値が基準値以外となつた際に背圧弁の
   不良を判定するよう構成してなる請求項２または
   ３記載の人工透析装置における除水制御機構の監
   視装置。 ５ 三方電磁切換弁によりバイパス管を連通接続
   した状態において、複式ポンプと循環ポンプとを
   駆動し、所定時間内における等流量回路内の圧力
   変化を透析液圧力センサで測定し、得られた圧力
   測定値が基準値以上となつた際に複式ポンプの故
   障および除水誤差の発生を判定するよう構成して
   なる請求項１記載の人工透析装置における除水制
   御機構の監視装置。