JPS5910227B2 - 限外「ろ」過量測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、腎不全、衰弱患者に対する血液透析療法にお
いて、血液中の過剰水分を除去する際の除去量、いわゆ
る限外沖過量を測定する限外Ｐ過量測定装置に関する。

血液透析療法は、血液透析器と呼ばれる装置によって行
なわれている。

これは半透膜を介して透析液と血液を接触させて、その
濃度勾配によって血液中の老廃物を、また圧力差によっ
て水分を透析液側に移行させるものである。

この際の水分の除去量（限外沖過量）は、その透析開始
から終了迄の間に血液透析器から流出した透析液量から
血液透析器に流入した透析液量を差し引いた量に相当す
るが、透析中の任意時間における限外沢過量の正確な値
を測定することはしばしば苦慮するところである。

通常、限外炉過量を測定するために患者の体重を測定し
、その体重の減少から計算する。

しかしながら、この手間のかかる方法は数時間にも及ぶ
血液透析中の食事、排泄、発汗その他による体重変動を
来たす要素を充分に考慮できない。

しかるに、この限外沢過量は尿毒症患者などの治療にき
わめて重要な医学的要素であるから、正確に測定できる
方式の提供が望まれる。

そこで、まず、第１図で示すような方式が考えられる。

これは血液透析器１に対する流入器２と流出路３の途中
にそれぞれ流量計４，５を設け、各流量計４，５によっ
て血液透析器１に対する流入量と流出量を測定し、この
各流量の差から除水量（限外沢過量）を知ろうとするも
のである。

すなわち、各流量計４，５で得た結果の差を減算器６で
求め、さらに積算器７でその差の総量を積算することに
より総除水量を測定し、指示器８に表示する。

しかしながら、上記血液透析器１に供給する透析液の流
量は通常５００ｄ／分であるのに対し、除水量は約５
ｍｌ／分であり、このため、上記流量計４，５、減算器
６および積算器７は、１％の精度で除水量（すなわち流
量差）を求めるためには、実に０．０１％の精度のもの
を用いなければならない。

つまり、この方式を利用するためにはきわめて高価な機
器を用いる必要があり、特に流量計は高価で、とても実
用的でない。

本発明は、上記事情に着目してなされたもので、その目
的とするところは、安価な構成でありながら高信頼が望
める限外ｐ過量測定装置を提供することにある。

すなわち、本発明は、血液透析器と、この血液透析器に
透析液を供給させる流入回路と、上記血液透析器から透
析液を排出する流出回路と、この流入回路に流れる透析
液の流入量と流出回路に流れる透析液の流出量を交互に
測定する同一の流量計と、この流量計を上記流入回路と
流出回路の途中に交互に介挿させる切換え回路と、上記
流量計の出力を受け、かつ流入量と流出量の各測定時期
に対応してその出力信号の状態を反転する入力状態切換
え器と、この入力状態切換え器を通して得る出力信号を
演算し血液透析器の限外Ｆ過量を知る手段とからなるこ
とを特徴とする限外ｐ過量測定装置を提供するものであ
る。

次に、本発明の一実施例を第２図にもとづいて説明する
。

同図中１１は中空糸型の血液透析器であり、これは筒状
の本体１２の内部に酢酸セルロースなどからなる内径約
２００〜３００μ程度の中空糸を多数、たとえば１万本
前後束ねて収納し、上記中空糸の内部によって血液室を
形成するとともに、中空糸の外側に透析液を通す透析液
室を形成したものである。

さらに、血液室の一端側には血液の流入室が形成され、
これは流入端子１３に連通している。

また、血液室の他端側には血液の流出室が形成され、こ
れは流出端子１４に連通している。

上記透析室には透析液の流入端子１５と流出端子１６が
それぞれ連通されている。

そして、上記透析液室側の流入端子１５には温調器１７
を備えた透析液の流入回路１８が連結されている。

この流入回路１８の流入側端部には図示しない透析液の
供給源が接続されるようになっている。

また、透析液室側の流出端子１６には血液透析器１１か
ら透析液を排出する流出回路１９が連結されている。

この流出回路１９の途中には、ポンプ２０が設けられて
いて、透析液の流れを作るようになっている。

さらに、上記流入回路１８と流出回路１９の途中にはそ
の両者にわたって切換え回路２１が組み込まれていて、
後述する同一の流量計２２を上記流入回路１８と流出回
路１９の途中に対し交互に介挿できるようになっている
。

すなわち、切換え回路２１は第２図で示すように複数の
分岐路２３・・・・・・と４つの３方切換え弁２４ａ
，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを連結してなり、さらに上記
３方切換え弁２４ａ ，２４ｂの間の流路２５に上記流
量計２２を設けたものである。

そして、上記各３方切換え弁２４ａ ｔ ２４ｂ ，２
４ｃ ，２４ｄの向きを実線で示す状態と点線で示す状
態に同時に切り換えることにより、上記流量計２２を流
入回路１８と流出回路１９の途中に交互に介挿させ得る
ようになっている。

つまり、各３方切換え弁２ ４ ａ ｔ ２ ４ｂ ｔ
２ ４ ｃ ｔ ２ ４ ｄの向きを実線で示す状態に
すると、透析液は実線矢印で示す経路を至で流れる。

また、各３方切換え弁２４ａ ｔ ２４ｂ ，２４ｃ
，２４ｄの向きを点線で示す状態に切り換えると、透析
液は流入回路１８と流出回路１９の途中において点線矢
印で示す経路を至で流れる。

したがって、流量計２２を設けた流路２５では常に同じ
向きに流れる。

そして、同じ流量計２２でその透析液の流量を測定する
ようになっている。

つまり、各３方切換え弁２４ａ ｔ ２４ｂ ｔ ２４
ｃ ｔ ２４ｄの向きを切り換えることにより、流入回
路１８と流出回路１９を流れる透析液の流量を同じ流量
計２２で測定できるのである。

また、上記流量計２２はその流速などを電気的なアナロ
グ信号に変換して出力するものであり、また、その方式
としては特に限定されるものではないが、たとえば羽根
車式、差圧式、電磁式または超音波式などの方式が考え
られる。

一方、上記流量計２２の出力信号は、極性切換え器２６
を介して積算器２７で積算され、この積算量を指示器２
Ｂで表示するようになっている。

つまり、積算器２７と指示器２８は上記極性切換え器２
６を通して得る出力信号を演算し、血液透析器１１の限
外Ｐ過量を知る手段を構成している。

また、上記極性切換え器２６は各３方切換え弁２４ａ
，２４ｂ ｔ ２４ｃ ，２４ｄの切換え動作に連動し
て動作し、流量計２２が流入回路１８の流量を測定する
ときと流出回路１９の流量を測定するときとではその極
性を反転させるものである。

たとえば流入回路１８の流量を測定しているときは「負
」となるようにし、流出回路１９の流量を測定している
ときは「正」となるようにする。

しかして、積算器２７では上記各流量の差、つまり一血
液透析器１１での限外ｐ過量が現われ、これを指示器２
８に表示するものである。

次に、上記実施例の動作状態について説明する。

まず、各３方切換え弁２４ａ ，２４ｂ ，２４ｃ，２
４ｄの向きを実線で示す状態にあるときは流入回路１８
および流出回路１９を流れる透析液は実線矢印で示す向
きとなり、流量計２２は流入回路１８の流量、つまり流
入量を測定する。

また、この流入量を測定しているとき、積算器２７には
負の出力信号として入力する。

このようにして一定時間Ｔの間の流入量を負側に積算す
る。

この一定時間Ｔを経過後、直ちに各３方切換え弁２４ａ
，２４ｂ ｙ ２４ｃ ｔ ２４ｄが同時に切り換わり
、点線で示す向きとなり、これより一定時間Ｔの間、流
量計２２は流出回路１９の流量を測定する。

さらに、各３方切換え弁２ ４ ａ ，２ ４ ｂ ｔ
２ ４ Ｃ ７２４ｄの切換え動作に連動して極性切
換え器２６も切り換わり、流量計２２の出力信号の極性
を反転させるので、積算器２７には正の信号として入り
、正側に積算する。

このようにして一定時間Ｔごとに切換え動作させながら
交互に測定を続ければ、積算器２７には流入量と流出量
の差である血液透析器１１での除水量、つまり限外漣過
量を積算し、これを指示器２８に指示させることができ
る。

しかして、上記構成によれば、一定期間Ｔごとに同じ流
量計２２を用いて血液透析器１１に対する流入量と流出
量を測定するとともに、流量計２２が流入量を測定して
いる間はその出力信号が正側となるように、また流出量
を測定している間はその出力信号が負側になるように極
性切換え器２６で極性を切り換えて積算するものである
。

したがって、上記流量計２２による誤差は互いに打ち消
され、その誤差が累積することがない。

このため、流計量２２は通常程度の精度のもの（１％）
を用いることが可能で、かつ高精度の測定ができる。

以上のことを第１図で示す方式の場合と比較し、数式を
用いて説明する。

一般に、流量計の出力値Ｅは真の流量をＱとし、変換係
数をｋとすると、 Ｅ−ｋＱ十Ｅｏ で示される。

なお、Ｅｏはオフセットおよびドリフト分であり、一般
に零調整誤差と呼ばれている。

第１図で示す方式の場合、流量計が２つあり、それぞれ
の出力値をＥ１，Ｅ２とすると、Ｅ１−ｋＩＱ１＋Ｅ０
１ Ｅ２ ＝ ｋ２Ｑ２ ＋ ＥＯ ２ 一（ｋ１＋Δｋ）Ｑ２＋（ＥＯＩ＋ΔＥＯ）となり、そ
の差は Ｅ２ Ｅ１＝ｋｌ（Ｑ２ Ｑｔ）＋Δｋ Ｑ２＋Δ
Ｅｏであり、ゲイン誤差によりΔｋＱ２が、またオフセ
ット・ドリフトにより、ΔＥｏが誤差となる。

無視できない。

一方、第２図で示す本実施例の方式では、一定時間Ｔの
間、流入回路１８側の流量Ｑ１を測定した場合の積算出
力■１は Ｖ，一−ｆ Ｅｄｔ−−ＢＴ−−ｋＱ１Ｔ−ＥｏＴ０ また、流出回路１９側の流量Ｑ２を測定した場合には極
性が切り換えられるため、 Ｖ２＝−ｆ Ｅｄｔ−＋ＥＴ＝＋ｋＱ２Ｔ＋ＥｏＴｏ となり、２Ｔ間では Ｖ１＋Ｖ２−−ｋＱ１Ｔ−ＥｏＴ十ｋＱ，，Ｔ＋ＥｏＴ
一ｋＴ （ Ｑ２ Ｑｔ ） である。

つまり、第１図で示す方式のような累積誤差が生じない
。

なお、切換え動作による誤差は一定時間Ｔをそれに応じ
た長さにとれば無視できる程度のものとすることができ
る。

一方、上記実施例の方式の場合、流量計２２は流入量と
流出量を一定時間Ｔごとに交互に測定するため、流量の
変動の少ない通常の場合には有効である。

しかし、流量変動の多い特殊な場合には誤差の原因とな
り得る。

この点を改善したのが第３図で示す実施例である。

この第３図に示す他の実施例は、もう１つの流量計３１
を追加し、前記実施例での流量計２２が流入回路１８側
の流量を測定しているときには流出回路１９の流量を測
定し、一方、その流量計２２が流出回路１９側の流量を
測定しているときには流入回路１８の流量を測定するよ
うに互いに相補的に動作するようにしたものである。

なお、切換え回路３２の分岐路３３・・・・・・と３方
切換え弁３４ａ ，３４ｂ ，３４ｃ ，３４ａは第３
図で示すように接続してなり、上記各３方切換え弁３４
ａ，３ ４ ｂ ｔ ３ ４ ｃ ，３ ４ ｄは実線
で示す状態と点線で示す状態に一定時間Ｔごとに切換わ
ることにより上記動作を行なうものである。

さらに、相補的に動作する２つの流量計２２，３１は、
それぞれ別の極性切換え器３５，３６を介して１つの積
算器３７に接続されている。

そして、この積算器３７によって流量差を積算し、指示
器３８で表示するものである。

この場合には最初の一定時間Ｔの間、流量計２２が流入
回路１８側の流量を測定し、他方の流量計３１が流出回
路１９側の流量を測定するとき、積算器３７の出力は、 ■１＝ｆ （Ｅ２−Ｅ１）ｄｔ−Ｅ２Ｔ一Ｅ１Ｔ〇 一Ｋ２０２Ｔ＋Ｅｏ２Ｔ−ｋ１Ｑ１Ｔ−Ｅｏ１Ｔとなる
。

次の一定時間Ｔの間では流量計２２が流出回路１９の流
量を測定し、他方の流量計３１は流入回路１８側の流量
を測定するから、その出力は、’ｚ−ｆＴ（Ｅｔ−Ｅ２
）ｄｔ＝ｋ１Ｑ２’ｒ＋％，’ｒ ｋ２ＱｔＴ ＥＯ２
ＴＯ となり、２Ｔ間では Ｖ１＋■２−ｋ２Ｑ２Ｔ＋Ｅｏ２Ｔ−ｋ１Ｑ１Ｔ−Ｅｏ
１Ｔ十ｋ１Ｑ２Ｔ＋Ｅｏ１Ｔ−ｋ２Ｑ，Ｔ−Ｅｏ２Ｔ一
（ｋ，＋ｋ２）Ｑ２Ｔ （ｋｌ＋ｋ２）ＱＩＴ一丁（
ｋ１＋ｋ２）（Ｑ２−Ｑ，） となり、変換係数が約２倍となり、かつ上記実施例と同
様に累積誤差を生じさせないことがわかる。

なお、上記各実施例は出力としてアナログ信号であるた
め、積算器には直接にアナログ積分器を使用する。

しかし、パルス発振型の流量計もしくはアナ口グ出力型
の流量計であっても、電圧一周波数変換器（ｖ／Ｆ変換
器）を経由させることにより、可逆カウンターのような
デジタル型の積算によっても実現可能である。

この場合には、極性を切り換える替りに入力状態を反転
させる状態切換え器を介して上記可逆カウンターのＵＰ
−ＤＯＷＮ端子に入る状態を切り換え反転するようにす
れば同様に実施可能である。

以上説明したように本発明は、同じ流量計を用いて血液
透析器に対する透析液の流入量と流出量を交互に測定し
、さらに流量計が流入量を測定しているときと、流出量
を測定しているときでは流量計の出力信号の状態を反転
して同じ演算部に入力させて積算し、上記流入量と流出
量の差、つまり限外炉過量を知るようにしたものである
。

したがって、異なる流量計を用いて流入量と流出量を別
々に測定するものとは異なり、流量計による誤差は互い
に打ち消されるとともに、その誤差が累積することがな
い。

すなわち、総流量に対する限外炉過量がきわめて小さい
にも拘わらず、高精度の測定が可能である。

しかも、上記流量計による誤差は無視し得るから、特別
高精度で高価な流量計を使用する必要がなく、通常のも
ので充分である。

したがって、この限外炉過量測定装置を安価なものとす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的に考えられる限外沢過量測定装置の概略
的な構成図、第２図は本発明の一実施例を示す概略的な
構成図、第３図は本発明の他の実施例を示す概略的な構
成図である。 １１・・・・・・血液透析器、１８・・・・・・流入回
路、１９・・・・・・流出回路、２１・−・・・・切換
え回路、２２・・・・・・流量計、２４ａ ，２４ｂ
，２４ｃ ｙ ２４ｃｔ・・−−−−３方切換え弁、２
６・・・・・・極性切換え器、２７・・・・・・積算器
、２８・・・・・・指示器、３１・・・・・・流量計、
３４ａ，３ｔｂ ，３４ｃ ，３４ｄ．−・・−３方切
換え弁、３５，３６・・・・・・極性切換え器、３７・
・・・・・積算器、３８・・・・・・指示器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 血液透析器と、この血液透析器に透析液を供給させ
   る流入回路と、上記血液透析器から透析液を排出する流
   出回路と、この流入回路に流れる透析液の流入量と流出
   回路に流れる透析液の流出量を交互に測定する同一の流
   量計と、この流量計を上記流入回路と流出回路の途中に
   交互に介挿させる切換え回路と、上記流量計の出力を受
   け、かつ流入量と流出景の各測定時期に対応してその出
   力信号の状態を反転する入力状態切換え器と、この入力
   状態切換え器を通して得る出力信号を演算し血液透析器
   の限外炉過量を知る手段とからなることを特徴とする限
   外ｐ過量測定装置。