JPH0910304A

JPH0910304A - 持続的血液浄化用装置

Info

Publication number: JPH0910304A
Application number: JP7163479A
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: 1995-06-29
Filing date: 1995-06-29
Publication date: 1997-01-14
Anticipated expiration: 2016-07-11
Also published as: JP3186518B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ＩＣＵ、ＣＣＵなどの極めて狭い場所に於い
て、医師などが効果的な施術をすることができる、小
型、軽量であって、操作性およ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】血液浄化用装置において、血液ポンプとろ液
ポンプとを具備し、ろ液流量を間欠的に実測するプラス
チック成形品である計量容器を有する容積計量手段を備
え、実測値と設定値が合致するようろ液ポンプの回転数
を調節できるようにし、ろ液ポンプの積算流量誤差が±
１％以内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、静脈あるいは動脈より
脱血した血液を血液ろ過器などの血液浄化器に導入し、
水分、代謝産物、電解質などをろ過分離した後、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ろ過を行なうことはすで
に実用化されて久しい。

【０００３】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なわれる。

【０００４】しかし、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て患者の状態が急変
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
が特に重症患者に対する有効な治療法として急速に普及
しつつあり、主にＩＣＵ、ＣＣＵなど集中治療室におい
て体液バランスを厳密に管理しながら実施される。持続
的血液浄化療法においては、長時間かけて徐々に血液浄
化を行なうことが必要であり、そのためにより厳密な患
者体液バランス管理が必要となる。したがって、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。

【０００５】従来より、血液浄化用装置の送液装置（ポ
ンプ）には、弾性軟質チューブをしごいて送液するロー
ラーポンプが多用されている。しかしながら、ローラー
ポンプに多用されるチューブは通常塩化ビニールなどの
プラスチック製であるため、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、ろ液ポンプの場合は圧力変化
の影響が最も大きい。すなわち、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。ろ液ポンプが一定回数で回
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、ろ液をメ
スシリンダなどの計量容器に受け、遂次容量測定して、
ろ液量を一定に保つように、ろ液ポンプの回転数の調整
を行なっている。このメスシリンダによるろ液の計量作
業が大変なだけでなく、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起こるこ
ともある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
技術では、持続的血液浄化療法においてろ液の流量管理
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すなわち本療法を行なうに当た
って、あらかじ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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記のよ
うに持続的血液浄化療法、特に持続的血液ろ過療法にお
いて、ろ液量を一定・正確に維持することの重要性に鑑
み、ろ液量を自動的に正確に測定、制御する手段につい
て鋭意研究し、これまでの常識を越えて高精度化する手
段を見い出し、本願発明を成すに到った。すなわち、本
願における第１の発明では、患者の静脈あるいは動脈か
ら導出した血液を血液浄化器に導いて血液浄化を行なっ
た後血液を患者の静脈に返血する持続的血液浄化用装置
において、静脈あるいは動脈から上記血液浄化器に血液
を導く脱血回路内に血液ポンプと、上記血液浄化器から
のろ過液を排出するろ液回路内にろ液ポンプとを具備
し、ろ液ポンプ排出側のろ液回路内にはろ液流量を間欠
的に実測する容積計量手段を備え、得られたろ液実測値
と設定値が合致するようろ液ポンプの回転数を調節でき
るようにした。

【０００８】また、第２の発明では、第１の発明におい
て、ろ液ポンプ排出側のろ液回路から分岐してプラスチ
ック成形品である計量容器が接続され、前記計量容器と
前記ろ液回路の分岐部を接続するチューブ流路中にチュ
ーブクランプを配設してなる、ろ液流量を間欠的に実測
する容積計量手段を備えたものである。さらに、第３の
発明では、該装置の血液ポンプ、ろ液ポンプの移送能力
が、それぞれ１５〜２５０ｍｌ／分、５０〜２，０００
ｍｌ／時間であることとし、また、第４の発明では、該
ろ液ポンプの積算流量誤差が、±１％以内であるように
し、第５の発明では、該計量容器の内容積を１０〜３０
ｍｌの範囲とした持続的血液浄化用装置を提供するもの
である。さらにまた、本願第６の発明では、計量容器の
上方部に通気制御用の開閉手段を設け、ろ液排出後該開
閉手段を閉止し、計量容器内への空気流入を停止するも
のである。

【０００９】

【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。また、この制御機構を採用す
ることによって、持続的血液ろ過療法を行なう装置とし
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
することができる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明を実施例について図面を参照し
て説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。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４を含む血液
循環回路５ａ、５ｂ内に血液を循環させる。また、患者
の状態に応じて血液浄化器４でろ過されるろ液量を決定
し、ろ液ポンプ３の流量を設定する。血液ポンプ２によ
り患者から脱血された血液は、脱血回路５ａを通って血
液浄化器４に導かれ、血液浄化器４で老廃物をろ過・浄
化された血液は返血回路５ｂを通って患者に返血され
る。血液浄化器４では、ろ液ポンプ３の回転により、膜
間に生じた圧力差によって老廃物を含む溶質が溶媒とと
もに限外ろ過により血液浄化が行なわれる。血液浄化器
４でろ過されたろ液はろ液ポンプ３により、ろ液回路６
を通って廃液容器２０に排出される。

【００１１】また、図１において、１１は脱血不良検出
用のピロー、１２、１３、１４はそれぞれ回路内圧力測
定のための圧力チャンバを示す。１５は気泡クランプ、
１６は気泡センサ、１７、１８、１９はそれぞれ圧力セ
ンサを示し、２１は補充液供給部を示す。なお、本発明
で用いる血液浄化器としては、中空糸限外ろ過膜をろ過
材とする中空糸膜モジュールが最適である。

【００１２】次に、ろ液流量の容積計量の動作について
説明する。ろ液ポンプ３が回転している時、開閉弁９を
開、ろ液クランプ８を閉とするとろ液が計量容器７に流
入する。液面が下部ろ液レベルセンサー１０ａを通過
し、上部ろ液レベルセンサー１０ｂに到達すると開閉弁
９は開のまま、ろ液クランプ８が開となり、計量容器７
内のろ液は高低落差により容器外へ流出する。所定の時
間後、ろ液クランプ８を閉とすると再びろ液が計量容器
７内に流入し、液面が下部ろ液レベルセンサー１０ａを
通過し上部ろ液レベルセンサー１０ｂに到達するとろ液
クランプ８が開となり、計量容器内ろ液は容器内から流
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Ｔは液面が下部ろ液レベ
ルセンサー１０ａを通過し上部ろ液レベルセンサー１０
ｂに到達するまでの時間として測定される。計量容器７
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
ことがあらかじめ確認されているので、一定容量Ｖであ
り、ろ液ポンプ３を流れるろ液流量Ｌは、Ｌ＝Ｖ／Ｔである。この流量Ｌが設定値より低い場合はろ液ポンプ
３の回転数を上げ、高い場合はろ液ポンプ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。

【００１３】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。

【００１４】また、計量容器７の上側チューブ２２は、
開閉弁９に接続されており、ろ液排出後、下部ろ液レベ
ルセンサー１０ａを液面が通過直後開閉弁９を閉止し、
容器内への空気流入を停止し、排液チューブ２３内での
過剰な液面低下を防いでいる。計量容器７内の液排出後
において、計量容器７の上側チューブ２２が開放された
状態であると、排液チューブ２３内に落差陰圧によって
計量容器７側から空気が吸引され、気泡が発生する。こ
の気泡は計量開始後、下部ろ液レベルセンサー１０ａを
通過して、正しい液面の検出を誤り、計量誤差の原因と
なる。

【００１５】この点を図２(a)(b)(c) に基づいてさらに
詳しく説明する。開閉弁９を設けず、あるいは開のまま
であると、液排出後、分岐部２４と廃液容器２０へのろ
液チューブ排出端２５とのヘッド差（落差）の陰圧によ
り、図２(a) に示すように、計量容器７側から空気を吸
込む。この状態でクランプ８を閉じ計量を開始すると、
図２(b) に示すように、気泡が計量容器７側に回り込
み、気泡体積分が誤差になる。このため、本発明の装置
では、計量開始後も下部ろ液レベルセンサー１０ａは常
に液面監視をしており、計量中にも拘らず、液でない状
態を検出した場合には計量をキャンセルし、一旦排液後
再測定をすることになるが、このような状態が繰り返さ
れると、事実上計測不能になる。

【００１６】さらに、気泡が混入すると、排液不良とな
る場合がある。すなわち、ろ液チューブ排出端２５が廃
液容器２０内の液面下に深く浸漬しているとき、落差と
気泡上昇力がバランスして気泡が押出されずに気泡閉塞
の状態になり、ろ液液面が上がり計量容器７まで達する
ことがあり、事実上計量不能（計量のためには、液面は
開始時下部ろ液レベルセンサー１０ａより下に位置しな
ければならない）に陥る可能性がある。本実施例におい
ては、計量終了後、計量容器７の液排出後、下部ろ液レ
ベルセンサー１０ａを液面が通過すると、僅かなタイム
ラグを設けて開閉弁９を閉止することにより、図２(c)
に示す如く、上記した気泡混入状態の発生を防止してい
る。上記計量容器７の上側チューブ２２に設けた開閉弁
９は、電磁弁とすることが操作の利便性、管理に手落ち
がなくなる点などから好ましい。ろ液は体液老廃物であ
って着色しているため、ろ液レベルセンサーとしては、
液着色の影響を受けない超音波センサーであることが好
ましい。

【００１７】なお、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てろ過抵抗が次
第に増加しても、ろ液ポンプが一定回転数であると、ろ
液流量が減少することは前述した通りであるが、通常こ
のろ過抵抗の増加はゆるやかであるから、計量の時間間
隔を長くして、計量していない間の流量は変化していな
いものとしても通常大きな誤差にはならない。しかし、
測定時間間隔を一定の所定時間とせず、計量終了後の排
液が完了すると直ちに次の計量を開始するようにするこ
とは、計量容器内のろ液の排出に要する僅かな時間を除
いて常に計量していることになるから、予期せぬ流量変
化があっても、高い流量精度を実現するためにはより好
ましい。測定時間間隔の設定はタイマー等の公知手段を
用いることにより容易に行なうことが出来る。この測定
時間間隔を極く短く設定することにより、ほぼ連続的な
計量を行ない、より高い流量精度を実現できる。

【００１８】（実施例）本発明のシステムで、ろ液ポン
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）をろ液ポンプで吸引排
出し、３時間３０分間に排出された液（上水）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−３２
２ｍｍＨｇ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７を使用せず、したがって、計量結果
によるろ液ポンプ３の回転数制御を行なわないようにし
て、ろ液ポンプ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）をろ液ポンプ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、１４３
３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】表１に本発明のシステムで、別のポンプチ
ューブを用いてろ液ポンプの流量を測定した結果を示
す。

【００２１】

【表１】

【００２２】本発明のシステムにおいては、規定の材質
・寸法（チューブ内径および外径）のポンプチューブを
使用したときに、設定した流量になるようポンプ回転数
と流量の関係があらかじめシステムのコンピュータに記
憶されている。表１は、規定の材質ではあるが、僅かに
寸法が大きいポンプチューブを用いて、電子天秤上にお
いた上水を入れた大気解放の容器からろ液ポンプで吸引
・排出しながら、電子天秤の測定値の変化から求めた流
量の変動を測定したものである。すなわち、ろ過抵抗の
変化がなく、チューブ寸法の影響に対する効果を調べた
ものである。

【００２３】図３は表１に基づいて図示したものであ
る。すなわち、最初の●は、ろ液ポンプ３の流量設定値
を５００ｍｌ／時間に設定し、計量容器７を使用せず、
したがって計量結果によるろ液ポンプ３の回転数制御を
行なわないようにしたときのポンプ流量を示しており、
続く○は１２０分経過後から計量を開始し、その結果に
基づいてろ液ポンプ３の回転数制御を行なわせたときの
ポンプ流量を示している。図３の縦軸の流量は電子天秤
の測定値の変化から求めたものである。後者の場合、計
量終了・計量容器の液を排出後、直ちに次回の計量を開
始するようにし、また、容積が２０ｍｌの計量容器を使
用した。

【００２４】図３から明らかなように、●では、ポンプ
チューブの寸法が規定より僅かに大きいために、流量設
定値が５００ｍｌ／時間であるにも拘わらず、電子天秤
から求めた実際の平均流量は５５３．１ｍｌ／時間であ
り、約１１％多い。これに対し、途中から計量・制御に
切り替えた○の平均流量は４９９．４ｍｌ／時間であっ
た。

【００２５】図４は図３の結果を基に、積算流量誤差を
図示したものである。図４から明らかなように、●の誤
差は約１０．６％であるのに対し、○の計量・制御開始
後３２０分後の積算流量誤差は−０．１０％であった。

【００２６】

【発明の効果】本発明の持続的血液浄化用装置では、ろ
液流量を容積計量手段で間欠的に測定し、測定値をポン
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
浄化用装置において、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。

【図２】計量容器の上側チューブにおける通気制御用開
閉弁の作用を説明する概要図である。

【図３】表１の結果を基に作成した図で、横軸に時間を
縦軸にろ液ポンプ流量にし、●は計量容器を使用しなか
った場合で、○は１２０分後から計量容器を使用した場
合を示す。

【図４】図４は図３の結果を基に、横軸に時間を縦軸に
積算流量誤差を図示したものである。

【符号の説明】

１シリンジポンプ２血液ポンプ３ろ液ポンプ４血液浄化器５ａ脱血回路５ｂ返血回路６ろ液回路７計量容器８ろ液クランプ９開閉弁１０ａ下部ろ液レベルセンサー１０ｂ上部ろ液レベルセンサー１１ピロー１２、１３、１４圧力チャンバ１５気泡クランプ１６気泡センサ１７、１８、１９圧力センサ２０廃液容器２１補充液供給部２２上側チューブ２３排液チューブ２４分岐部２５ろ液チューブ排出端

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】患者の静脈あるいは動脈から導出した血
液を血液浄化器に導いて血液浄化を行なった後、血液を
患者の静脈に返血する持続的血液浄化用装置において、
静脈あるいは動脈から上記血液浄化器に血液を導く脱血
回路内に血液ポンプを備えるとともに、上記血液浄化器
からのろ過液を排出するろ液回路内にろ液ポンプを備
え、ろ液ポンプ排出側のろ液回路内にはろ液流量を間欠
的に実測する容積計量手段を備え、得られたろ液実測値
と設定値が合致するようろ液ポンプの回転数を調節する
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】ろ液ポンプ排出側のろ液回路から分岐し
てプラスチック成形品である計量容器が接続され、前記
計量容器と前記ろ液回路の分岐部を接続するチューブ流
路中にチューブクランプを配設してなる、ろ液流量を間
欠的に実測する容積計量手段を備えたことを特徴とする
請求項１記載の持続的血液浄化用装置。
【請求項３】血液ポンプ、ろ液ポンプの移送能力が、
それぞれ１５〜２５０ｍｌ／分、５０〜２，０００ｍｌ
／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４】ろ液ポンプの積算流量誤差が、±１％以
内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５】計量容器の内容積が１０〜３０ｍｌであ
ることを特徴とする請求項２記載の持続的血液浄化用装
置。
【請求項６】計量容器の上方部に通気制御用の開閉手
段を設け、ろ液排出後該開閉手段を閉止し、計量容器内
への空気流入を停止することを特徴とする請求項２記載
の持続的血液浄化用装置。