JPH08191889A

JPH08191889A - 持続的血液浄化用装置

Info

Publication number: JPH08191889A
Application number: JP7006185A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Tanaka; 雅昭田中; Masao Matsuno; 昌夫松野
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1995-01-19
Filing date: 1995-01-19
Publication date: 1996-07-30
Anticipated expiration: 2016-06-25
Also published as: JP3180309B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ＩＣＵ、ＣＣＵ等の極めて狭い場所に於いて、
医師等が効果的な施行をすることができる、小型、軽量
であって、操作性及び計量精度の優れた持続的血液浄化
用装置を提供する。【構成】血液浄化装置に於いて、透析液ポンプ、補液ポ
ンプ、廃液ポンプを具備し、各ポンプの移送能力が、そ
れぞれ１００〜２０００ｍｌ／時間、５０〜１０００ｍ
ｌ／時間、７５〜３０００ｍｌ／時間であり、また、透
析液流量、補液流量、廃液流量を個別に独立して間欠的
に測定し、設定値と合致するように上記各ポンプの回転
数を変動できるように制御し、さらに上記各ポンプの各
流量誤差が±１％以下である持続的血液浄化用装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静脈或いは動脈より脱
血した血液を血液浄化器に導入し、水分、代謝産物、電
解質等をろ過分離した後、有用物質を補給し、自己防御
機構の賦活、保持を図ることにより、生体の臓器機能を
補助あるいは代行する持続的血液浄化用装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、血液浄化法として、全血交換、血
漿交換、血液吸着、血液透析、血液ろ過、血液透析ろ
過、腹膜透析などが広く臨床に応用されている。腎機能
不全の患者やその他の原因で重篤な状態にあり、そのた
めに腎不全の兆候の現れた患者、あるいは術後の薬液注
入によって水分過多症になった患者などの重篤な状態を
改善するために臨床の場で血液透析や血液ろ過を行うこ
とはすでに実用化されて久しい。ここでいう血液透析と
は、膜を介して血液中の老廃物を透析の原理すなわち膜
を介して血液側と透析液側との溶質（血液中の代謝老廃
物たとえば、尿素、尿酸、クレアチニン、NaCl、KCl な
どの電解質物質) を濃度差と電荷差を利用していわゆる
ドナン膜平衡の原理によって溶解質を膜を通して選択的
に除去する方法であり、この場合溶媒の移動はなく、溶
質のみが膜を通って移動するものである。

【０００３】一方、血液ろ過は、膜に孔を有し、膜間に
かけた圧力差によって溶質を含んだ溶媒そのものが膜の
孔を通って血液側から他の側へ移動するものであり、孔
を通過する溶質は溶質の大きさと膜の孔の大きさによっ
て規制され、これは透析と異なって、ろ過の原理によっ
て選択的な除去を可能にするものである。この場合、通
常除去した水分の体液成分を補充液（以後、補液とい
う）として補給することが行われる。血液中に老廃物を
蓄積した患者や、水分過多症の患者の治療にこの透析と
ろ過のいずれを用いるかは、それぞれの患者の状態を勘
案して臨床医によって判断され、選択されてきた。すな
わち従来の技術によれば、透析かろ過の二者択一の方法
がもっぱらとられてきたのである。二者を併用する方法
は極めて新しいものである。この療法を、短時間に施行
すると、患者の体液バランスが急激に変動し患者の状態
が急変し、これが患者に悪影響を与えるため、長時間か
けて患者を徐々に正常に戻す方法、即ち持続的血液浄化
療法が、患者に対する悪影響を最小にすることが認めら
れて急速に普及しつつある。この場合、透析液の使用流
量は通常の血液透析療法に比較し約１０分の１程度の低
流量でおこなわれる。この方法は、特に重症患者に対す
る有効性が明らかになりつつあり、主にICU、CCU 等に
おいて体液バランスを厳密に管理しながら実施される。
持続的血液浄化療法おいては、長時間かけて徐々に血液
浄化を行うことが必要であり、そのためのより厳密な患
者体液バランス管理が必要となる。従ってこれまでの常
識を越えた精度の高い装置の出現が必要となってきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】血液透析ろ過療法で患
者の体液から水分や不要物質を除去するために体液の一
部を除去する場合には体液のバランスを保つため、電解
質などの有用物質を補液として補充添加する。その補液
容量は膜ろ過器によって血液中から除去された液容量に
バランスさせ、両者の容量が実質的に同一もしくは両者
の容量の差が所定の範囲内でないと、体液量が急激に減
少したり、急激に増加することで患者の状態を管理する
上で問題が生じる。集中治療室等で治療を受けている患
者の場合は特に体液バランスの管理が厳密に行われる必
要がある。

【０００５】これまでの血液透析ろ過治療における、透
析液容量、血液中から除去されたろ液容量、補液容量の
管理は、一つの方法として、透析液ポンプおよび補液ポ
ンプの流量設定値をそのまま実際の流量値と同一である
とみなして採用し、血液中から除去されたろ液容量はろ
過器を通過した透析液と血液中から除去されたろ液容量
の合計値である廃液容量をメスシリンダで計量し、廃液
容量から透析液容量を差し引くことで算出していた。こ
の場合、透析液ポンプや廃液ポンプは通常ローラーポン
プが採用されるが、チューブ径にばらつきがあったり、
送液時のチューブ内圧力変化でチューブ形状が変形した
りしてチューブ断面積が変動するため、ポンプ設定値と
実際量とに差が生じ、一般にその誤差は±５％〜±１５
％程度ある。また、使用する回路個々で誤差の程度に違
いがある。特に、廃液ポンプの場合は圧力変化の影響が
最も大きい。即ち、血液浄化器は治療の経過に伴って、
徐々に血栓や体液中の蛋白などが付着し、ろ過抵抗が次
第に増加する。廃液ポンプが一定回転数で回転している
と、ろ過抵抗の増大に伴い血液浄化器のろ過側の圧力が
低下し、これによりチューブの変形（断面積の減少）を
生じて流量が減少する。このことは治療現場ではよく知
られていることであり、実際には、廃液をメスシリンダ
等の計量容器に受け、逐次容量測定して、廃液量を一定
に保つように、廃液ポンプの回転数の調整を行ってい
る。しかし、メスシリンダによる測定精度は高くなく、
また、測定者が測定し忘れて、ろ液がメスシリンダをオ
ーバーフローするなどの測定ミスがおこることもある。

【０００６】補液ポンプとしてはローラーポンプやフィ
ンガーポンプが使用される。フィンガーポンプは一般に
誤差を防ぐための専用のチューブを使用することで、ロ
ーラーポンプよりは精度は高いといわれているが、実際
はローラーポンプと同様に誤差が±５％〜±１０％程度
に及ぶこともある。従って、廃液ポンプと補液ポンプに
よる相対的な誤差は最大２０％に及ぶこともありうるの
で、長時間にわたる持続的血液浄化療法は蓄積してくる
液誤差量がかなり大きくなり患者体液量が予定以上に増
加したり、減少したりすることがあり、これにより患者
の状態に悪影響を与える。それを回避するためには、施
術者による十分な状態監視が必要となり、施術者への負
担が大きくなる。

【０００７】もう一つの方法として、透析液と補液の合
計重量と廃液重量を一致させることで体液重量が変化し
ないようにする重量管理法が採られる場合があるが、全
体としては体液を一定にバランスさせることができるも
のの、透析液と補液のそれぞれが実際どれほど供給され
たかを逐次的に精確に把握することができず、補液中の
有効成分がどの程度患者体内に補充されたかが明らかに
ならないという問題がある。

【０００８】いずれにせよ、従来の技術では、持続的血
液浄化療法において透析液、補液、廃液の流量管理は大
変であり、これに監視員が常にはりついていなければ、
患者に対して大きい変動をきたし、折角の持続的血液浄
化療法の特長を発揮できないばかりか、かえって患者を
重篤な状態にしてしまうおそれもあった。したがって、
信頼できる流量調整即ち本療法を行うに当たって、予め
設定した設定流量値に実際の流量が近づくように信頼度
高く自動的に調節する装置の出現が待望されていたので
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記のよ
うに緩徐に体液調整を行う血液透析ろ過療法において、
それぞれ測定すべき３つの液容量（透析液容量、補液容
量、廃液容量）を自動的に精確に測定、制御する手段に
ついて鋭意研究した結果、血液透析と血液ろ過を同時に
並行して緩徐に行い体液調整を行うための機構をこれま
での常識を越えて高精度化することを見いだし、本願発
明にを成すに至った。

【００１０】即ち、本発明は、患者の静脈あるいは動脈
より血液を導出し、血液を浄化後患者の静脈に返血する
持続的血液浄化装置において、上記の静（動）脈−静脈
間の血液体外循環回路内に血液浄化器（血液透析ろ過
器）を配するようにし、血液透析と血液ろ過を同時に並
行して行える機能を備え、このために装置内に透析液タ
ンクより透析液を上記血液浄化器に導く回路とその回路
内に透析液を移送する透析液ポンプとを具備しており、
かつ血液ろ過後に体液を補充するための補液タンクより
前記血液体外循環回路の一部に補液を導入する回路とそ
の回路内に補液を移送する補液ポンプとを具備し、血液
浄化（透析およびろ過）を行った廃液を排出するための
回路とその回路内に廃液ポンプの３種のポンプを具備し
た装置であることを特徴とする持続的血液浄化用装置で
あって、該各ポンプはそれぞれ独立に機能し、透析液流
量、補液流量、廃液流量を個別に独立して間欠的に実測
する容積計量手段を備え、得られた実測値と設定値が合
致するように対応する各ポンプの回転数を調節できるよ
うにしたことを特徴とする持続的血液浄化用装置であ
る。また、上記各透析液ポンプ、補液ポンプ、廃液ポン
プの移送能力がそれぞれ100 〜2,000ml/時間、50〜1,00
0ml/時間、75〜3,000ml/時間を備えている持続的血液浄
化装置である。さらに、上記各透析液ポンプ、補液ポン
プ、廃液ポンプの各流量誤差が±１％以下である持続的
血液浄化用装置に関する。

【００１１】本装置の計量手段は、一定容量を有する計
量容器を用い、所定時間間隔で液容量を測定することで
精度よく対象とする液の流量を算出するものである。こ
の値が、設定されたポンプの流量値より低い場合はポン
プの回転数を上昇させ、設定値よりも高い場合はポンプ
の回転数を低下させることにより、真の液流量が設定値
に近づくように調整される。通常のローラーポンプの誤
差が±５％〜±１５％程度あるのに対し、この方法によ
り流量調整することで１０時間運転時の流量誤差は±１
％以下に止めることができる。

【００１２】

【作用】本装置の計量手段は、一定容量を有する計量容
器を用い、所定時間間隔で液容量を測定することで精度
よく対象とする液の液流量を算出するものである。この
値が、設定されたポンプの流量値より低い場合はポンプ
の回転数を上昇させ、設定値よりも高い場合はポンプの
回転数を低下させることにより、真の液流量が設定値に
近づくように調整される。この制御機構を採用すること
によって、緩徐に体液調整を行う血液透析ろ過療法を行
う装置としてはこれまでの常識を越えて高精度化された
装置を提供することができた。

【００１３】

【実施例】次に実施例について図面を参照して説明する
と、図１において、患者の状態に応じて採血量、抗凝固
剤注入量を設定し、抗凝固剤はシリンジポンプ１で注入
し、血液ポンプ２で血液浄化器１２を含む血液循環回路
２５内に血液を循環させる。患者の状態に応じて透析液
量および血液浄化器１２でろ過されるろ液量を決定し、
透析液ポンプ５流量および廃液ポンプ３流量を設定す
る。廃液流量は透析液流量とろ液流量の和に相当する。
透析液流量、廃液流量、補液流量が設定値通りに精確に
制御されるため、各ポンプ、各レベルセンサー、各クラ
ンプは以下のように作動する。

【００１４】透析液流量;透析液ポンプ５を回転させ、
クランプ１３、１４を開とする。透析液が透析液回路２
６に送液されると同時に透析液容器液面と計量容器内液
面との高低落差により、計量容器６に透析液が流入す
る。液面が上部透析液レベルセンサー９ｃに到達すると
クランプ１３は開、クランプ１４は閉となり、計量容器
内の液は容器内から流出し透析液ポンプ側へ送液され
る。計量容器内の液面が下部透析液レベルセンサー９ｃ
を通過するとクランプ１４は開、クランプ１３は閉と
し、透析液の送液は継続する。所定の時間後、クランプ
１３は開とすると、再び透析液が容器内に流入し、液面
が上部透析液レベルセンサー９ｃを通過するとクランプ
１３は開、クランプ１４は閉とし、容器内から液が流出
する。このような動作が所定時間毎に繰り返される。計
量容器からの液流出に要する時間Ｔ₁は液面が上部の透
析液レベルセンサー９ｃを通過し下部の透析液レベルセ
ンサー９ｂを通過するまでの時間として測定される。透
析液計量容器６はプラスチック成形金型により製作され
誤差が殆どないことが予め確認されているので、一定容
量Ｖ₁であり、透析液ポンプ５を流れる透析液流量Ｌ₁
は、Ｌ₁=Ｖ₁/Ｔ₁ である。この透析液流量Ｌ₁が設定値より低い場合はポ
ンプ５の回転数を上げ、高い場合はポンプ５の回転数を
下げることで設定値により近い流量となるように制御す
る。所定時間が短く、液流出が終わって直ちに再度測定
をおこなう場合はクランプ１３を閉とせずに繰り返すこ
ともできる。

【００１５】廃液流量;廃液ポンプ３を回転させ、クラ
ンプ１７を開、クランプ１８を閉とすると廃液が廃液計
量容器８に流入する。液面が下部廃液レベルセンサー１
１ａを通過し、上部廃液レベルセンサー１１ｂに到達す
るとクランプ１７は開、クランプ１８が開となり、廃液
計量容器８内の廃液は高低落差により容器外へ流出す
る。所定の時間後、クランプ１８を閉とすると再び廃液
が計量容器８内に流入し、液面が下部廃液レベルセンサ
ー１１ａを通過し上部廃液レベルセンサー１１ｂに到達
するとクランプ１８が開となり、計量容器内廃液は容器
内から流出する。このような動作が所定時間毎に繰り返
される。計量容器への流入に要する時間Ｔ₂は液面が下
部廃液レベルセンサー１１ａを通過し上部の廃液レベル
センサー１１ｂに到達するまでの時間として測定され
る。計量容器８はプラスチック成形金型により製作され
誤差が殆どないことが予め確認されているので、一定容
量Ｖ₂であり、廃液ポンプ３を流れる廃液流量Ｌ₂は、Ｌ₂=Ｖ₂/Ｔ₂ である。この流量Ｌ₂が設定値より低い場合は廃液ポン
プ３の回転数を上げ、高い場合は廃液ポンプ３の回転数
を下げることで設定値により近い流量となるように制御
される。

【００１６】補充液流量;補液ポンプ４を回転させ、ク
ランプ１５、１６を開とする。補液がポンプにより補液
回路２８に送液されると同時に補液容器液面と補液計量
容器７内液面との高低落差により、補液計量容器７に補
液が流入する。液面が上部補液レベルセンサー１０ｃに
到達するとクランプ１５は開、クランプ１６は閉とな
り、補液計量容器内の液は容器内から流出し、補液ポン
プ４へ送液される。補液計量容器内の液面が下部補液レ
ベルセンサー１０ｂを通過するとクランプ１６を開、ク
ランプ１５を閉とし、補液の送液は継続する。所定の時
間後、クランプ１５、１６は開となり、再び補液が補液
計量容器７に流入し、液面が上部補液レベルセンサー１
０ｃを通過するとクランプ１５は開、クランプ１６は閉
となり、補液容器内から液が流出する。このような動作
が所定時間毎に繰り返される。補液計量容器７からの補
液流出に要する時間Ｔ₃は液面が上部の補液レベルセン
サー１０ｃを通過し下部の補液レベルセンサー１０ｂを
通過するまでの時間として測定される。補液計量容器７
はプラスチック形金型により製作され誤差が殆どないこ
とが予め確認されているので、一定容量Ｖ₃であり、補
液ポンプ４を流れる補液流量Ｌ₃は、Ｌ₃=Ｖ₃/Ｔ₃ である。この流量Ｌ₃が設定値より低い場合は補液ポン
プ４の回転数を上げ、高い場合はポンプ４の回転数を下
げることで設定値により近い流量となるように制御され
る。所定時間が短く、液流出が終わってすぐ再び測定を
おこなう場合はクランプ１５を閉とせずに繰り返すこと
ができる。

【００１７】所定時間としては、液流量によるが、精度
が十分上がるように1 分〜20分毎に設定され、流量が少
ないときは長めに流量が多いときは短めに設定されるこ
とが好ましい。

【００１８】本発明のシステムで実際に透析液ポンプ流
量を500ml/時間、所定時間を3 分毎に設定し、10時間継
続して液 (例えば、上水) を送液したときの積算流量を
電子秤で測定したところ、5013グラムであり、誤差は0.
26 %であった。また、このシステムで、廃液ポンプ流量
を500ml/時間、所定時間を3 分毎に設定し、密閉容器に
入れた液 (上水) を廃液ポンプで吸引排出し、3 時間30
分間に排出された液 (上水) はの積算流量を電子秤で測
定したところ、1756グラムであり、誤差は0.34% であっ
た。なお、密閉容器内の圧力は、吸引開始前の大気圧か
ら、3 時間30分後は-322mmHgまで低下していた。

【００１９】さらに、本発明のシステムの効果と比較す
るため、計量容器８を使用せず、従って、計量結果によ
る廃液ポンプ３の回転数制御を行わないようにして、廃
液ポンプ３の流量を500ml/時間に設定し、密閉容器に入
れた液 (例えば、上水) を廃液ポンプ３で吸引排出し
た。この時の3 時間30分間に排出された液 (上水) の積
算流量を電子秤で測定したところ、1433グラムであり、
誤差は-18.1%であった。なお、密閉容器内の圧力は、吸
引開始前の大気圧から、3 時間30分後は-271mmHgまで低
下していた。

【００２０】

【発明の効果】本発明の持続的血液浄化用装置では、施
術者が設定した透析液流量、補充液流量、廃液流量を独
立した容量計量手段で間欠的に測定し、測定値を各ポン
プ回転数制御に反映させることにより、自動的に高精度
にそれぞれの設定値通りの流量が実現されるので、厳密
な体液バランス管理が必要とされる重篤な患者に対する
持続的血液浄化用装置おいて、これまで常時監視が必要
であった施術者の患者体液バランス管理負担を軽減する
ことができまた、高精度であるため、治療上重大な問題
を引き起こす恐れがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的なフロー図。

【符号の説明】

1 シリンジポンプ 2 血液ポンプ 3 廃液ポンプ 4 補液ポンプ 5 透析液ポンプ 6 透析液計量容器 7 補液計量容器 8 廃液計量容器 9a,9b,9c 透析液レベルセンサー 10a,10b,10c 補液レベルセンサー 11a,11b 廃液レベルセンサー 12 血液浄化器 13〜19 クランプ 20〜22 圧力センサー 23 気泡センサー 24 圧力検知用ピロー 25 血液循環回路 26 透析液回路 27 廃液回路 28 補液回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】患者の静脈あるいは動脈より血液を導出
し、血液を浄化後患者の静脈に返血する持続的血液浄化
用装置において、上記の静（動）脈−静脈間の血液体外
循環回路内に血液浄化器（血液透析ろ過器）を配するよ
うにし、血液透析と血液ろ過を同時に並行して行える機
能を備え、このために装置内に透析液タンクより透析液
を上記血液浄化器に導く回路とその回路内に透析液を移
送する透析ポンプとを具備しており、かつ血液ろ過後に
体液を補充するための補液タンクより前記血液体外循環
回路の一部に補液を導入する回路とその回路内に補液を
移送する補液ポンプとを具備し、血液浄化（透析および
ろ過）を行った廃液を排出するための回路とその回路内
に廃液ポンプの３種のポンプを具備した装置であって、
該各ポンプはそれぞれ独立に機能し、透析液流量、補液
流量、廃液流量を個別に独立して間欠的に実測する容積
計量手段を備え、得られた実測値と設定値が合致するよ
うに対応する各ポンプの回転数を調節できるようにした
ことを特徴とする持続的血液浄化用装置。
【請求項２】透析液ポンプ、補液ポンプ、廃液ポンプ
の移送能力が、それぞれ100 〜2,000ml/時間、50〜1,00
0ml/時間、75〜3,000ml/時間であることを特徴とする請
求項１記載の持続的血液浄化用装置。
【請求項３】透析液ポンプ、補液ポンプ、廃液ポンプ
の各積算流量誤差が±１％以下である請求項１及び請求
項２いずれか記載の持続的血液浄化用装置。