JPS592748A - 人工透析装置 - Google Patents

人工透析装置

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JPS592748A
JPS592748A JP57112678A JP11267882A JPS592748A JP S592748 A JPS592748 A JP S592748A JP 57112678 A JP57112678 A JP 57112678A JP 11267882 A JP11267882 A JP 11267882A JP S592748 A JPS592748 A JP S592748A
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blood
pressure
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artificial dialysis
auto
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JP57112678A
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邦治 鬼村
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Hokushin Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、血液の人工透析を行な5人工透析装置におい
てダイアライザの膜に加わる圧力のうち血液側に圧力を
加えることによって該血液側から透析液側に前記膜を透
過させて前記血液中の水分を移動させる陽圧制御方法お
よび該制御方法な用いた人工透析装置に関する。
第1図はこのような陽圧制御方法および該制御方法を用
いた人工透析装置の従来例説明図である。
第1図において、慢性腎不全患者等の人体1の動脈から
血液ポンプ2によって採血された血液は、通常、動脈側
回路3を通り動脈チャンバ4を介してダイアライザ5に
導びかれ、ここで透析浄化さし?、=のち、オートクレ
ンメ6および静脈チャンバ7を介する静脈側回路8を通
り人体1内に帰還するという循環プロセスがとられてい
る。また、ダイアライザ5には透析液導入流路9から所
定の透析液が導入され透析液導出流路10を通って外部
へ排出されるようになっている。更に1第1〜第3の圧
力計11〜13により、夫々動脈圧PI 、透析液圧P
2+および静脈圧P5が計測されると共に1これらの計
測値に基づきオートクレンメ駆動機構141Cよってオ
ートクレンメ6が静脈側回路8内の圧力を調節するよう
になっている。即ち、上記動脈圧P1および透析液圧P
2の差が設定圧力Poとなるよう差動増幅器14b、 
140によって誤差増幅し、DCモータ1411を駆動
させるととKより、オートクレンメ6に挾まれた静脈側
回路8(以下、単K「血液回路」という)の開口面積を
変化させるようになっている。
然し乍ら、上記オートクレンメ6においては静脈側回路
8が閉塞する寸前に該静脈側回路8内の圧力が急速に変
化する特性があり、例えば10μ押しつぶされると圧力
が15fiHgも変化し、その制御圧力範囲の変化幅は
約21IIIとなっている。このため、上記DCモータ
14aは低速で送る必要があるが、低速で送ると治療開
始時における上記血液回路の完全開放状態から上記静脈
側回路8内に圧力が発生する迄長時間を要するという欠
点があった。
また、該静脈側回路8が閉塞し始めると圧力系に応答遅
れがあるため、上記静脈側回路8内の圧力のオーバーシ
ュートが生じ患者の安全上問題があるうえ血流も一定し
ない等の欠点があった。
本発明はかかる欠点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、人工透析装置の陽圧制御方法および該制御方法
を用いた人工透析装置において、人工透析装置の圧力コ
ントロール機能が改善されて上記欠点が全て除去された
陽圧制御方法および該制御方法を用いた人工透析装置を
提供することKある。
本発明の特徴は、人工透析装置において血液の透析浄化
を行なうダイアライザの膜に加えられる圧力のうち血液
@に圧力を加えることにより大気圧よりも高くして該血
液側から透析液側へIII記膜を透過させて前記血液中
の水分を移動させる陽圧制御方法および該陽圧制御方法
を用いた人工透析装置において、前記血液側およびi析
液側の各測定圧力値と所望の設定圧力値とから得られる
偏差信号をPID演算してのち、前記血液が流れる血液
回路の所定部分を挾むオートクレンメの開閉方向に応じ
てゲインが変化する制御系を駆使し、前記オートクレン
メを動作させることによって前記血液側圧力を調節する
ようにしたことにある。
以下、本発明について図を用いて詳細に説明する。第2
図は本発明実施例に係る人工透析装置のブロック回路図
であり、図中、15はマイクロコンピュータ(以下「C
PU」という)、16はD/A変換器(以下「nAc、
lという)、17はPID演算回路、18す絶対値回路
、19は電圧周波数変換器(以下[vrclという)、
21はアップダウンカウンタ、22は励磁口K、2Bは
パルスモータ、24m、 24bはフォトスイッチであ
る。第2図において、第1図を用いて詳述したのと同様
にして計測された静動脈圧P1および透析液圧P2と、
CPU15からDAC16を経由して送出された設定圧
力信号Pa (患者に必要な限界濾過量に応じた圧力の
値)との間に(P+ −P2  PO)なる偏差がとら
れ偏差信号Pdが求められる。該偏差信号はPID演算
回路17に送出されてPID演算が行なわれ、その後、
+側と一側でゲインの異なる絶対値回路18を経由し、
J! K VFC19でV/F変換されて周波数信号8
Aとなる。一方、絶対値回路1Bから上記偏差信号Pd
の極性が+か−かを判別する極性信号S5が、第1のN
AND回路20a 、 OR回路20b。
および第2のNAND回路20e jC送出される。ま
た、CPU 15からは上記血液回路をセットするとき
上記オートクレンメ6を全開させる全開信号SLおよび
上記血液回路の圧力コントロールのうち閉信号のみを禁
止して上記ダイアライザ5の限外濾過圧を零か若干マイ
ナスの値にする半開信号’s2が夫々OR回路20bお
よび第1のNAND回路20aに送出される。更に、O
R回路20bの出力信号(上記極性信号Ss )がアッ
プダウン信号S6としてアップダウンカウンタ21へ入
力される。更Kまた、フォトスイッチ24aからはパル
スモータ23が回転して上記オートクレンメ6が全開と
なった時それ以上回転しないようにする開禁止信号S6
が第2のNAND回路20cに送出されると共に1フオ
トスイツチ24bからはパルスモータ23が回転して上
記血液回路を押しきった時それ以上回転しないようKす
る閉禁止信号S9が第3のNAND回路20d K送出
される。また、第2および第3のNAND回路20c、
 20dの夫々の出力信号がNOR回路2011 K送
出され、該NOR回路の出力信号および上記周波数信号
S−が第4のNAND回路20fVC送出される。該N
AND回路20fの出力信号はクロック信号S7として
アップダウンカウンタ21に入力される。更に、アップ
ダウンカウンタ21の出力信号S9およびCPU 15
からの相切換信号s3が励磁回路22に入力され、該励
磁回路によってノくルスモータ23が励磁されること釦
よって、ノ(ルスモータ23が所定の回転を行なうよう
!ICなっている。
即ち、上記偏差信号PdK基ずいて)くルスモータ23
が正逆回転し、究極的に血液回路の開度が調節されて所
望の圧力コントロールが行なわれるよ5になっている。
尚、上記絶対値回路1B 、 VFC19、第1〜第4
のNAND回路20a、 20c、 20d、 20f
、 OR回路20b。
NOR回路20e、アップダウンカウンタ21.励磁回
路22、パルスモータ23.およびフォトスイッチ24
a。
24bによって上記オートクレンメ6を動作させる制御
系が形成されている。
ところで、上記血液回路は治療開始時に全開状態となっ
ているため、上記偏差信号Pdは負であり且つl動作も
飽和していて、該治療開始時には上記パルスモータ2S
が高速で回転する。従って、上記オートクレンメ6が血
液回路を押しつぶす圧力が徐々に高まってくるが、該血
液回路内の血液は上記血液ポンプ2によって例えばしご
かれるようにして流れているため、該血液回路内の圧力
に脈動が生ずる。また、上記動脈側回路3.静脈側回路
8.およびダイアライザ5には夫々ふくらみがあるため
、これらの内部の圧力系に圧力伝達上の遅れ力(生ずる
。一方、上記オートクレンメ6の進行距離L(即ち上記
血液回路を押圧して進む距離)変化せず該所定の進行距
離より大きくなると急激に圧力が上昇するようKなって
いる。このため、前記従来例のようにP動作のみで上記
オートクレンメ6を制御すると、第4図に示すように設
定圧力値Poに対して上記血液回路内の圧力が大きくオ
ーバーシュートするうえ脈動も生ずる。また、該脈動が
安定するまで長時間かかり、定圧コントロールできるよ
うになるまでの時間も長い。従って、このような人工透
析装置を使用して人工透析を行なうことは、患者の安全
上非常に好ましくないという欠点がある。然るに、上述
の本発明実施例によれば、第5図に設定圧力値Poと圧
力偏差ΔPとの関係を示すように上記オートクレンメ6
の開閉方向によってゲインが異なる上記絶対値回路1B
とPID動作を行なわせるPID演算回路17とを用い
るような構成であるため、第6図にその特性曲線を示す
ように設定値po K対してオーバーシュートする量が
激減するうえ脈動も生じなくなるという利点を有する。
また、定圧コントロールができるようになるまでの時間
も前記従来例の場合に比して著しく短かく、患者の安全
上も好適な人工透析を行なうことができるようKなる。
更に1何らかの故障等が生じ第1図の血液ポンプ2を停
止させるための警報が発生した場合、上記ダイアライザ
5内の膜に圧力がかからない様限外濾過圧な零にするコ
ントロールが行なわれるが、血液ポンプ2が停止すると
とKよって圧力発生手段がなくなるという状態が生ずる
。従って、上記オートクレンメ6が動作する限り上記限
外濾過圧が負になると該オートクレンメ6が上記血液回
路を押し続けるが、上述の如く圧力発生手段がなくなっ
ているため、上記血液回路内の圧力は上昇しない。この
ような現象は、上記血液回路の閉塞や上記オートクレン
メ6の破壊等を惹起するようになり易いという欠点があ
った。然るに、上述の本発明実施例によれば、CPU1
5から上記半開信号S2が送出され設定値(この場合上
記限外濾過圧は零)よりも大きくなった場合にのみ上記
パルスモータを動作させて上記オートクレンメを開くよ
うな構成であるため、絶対閉信号がパルスモータを動作
させず上述のような欠点が生ずることはないという利点
を有する。
また、第7図は上記オートクレンメの完全開状蝮から圧
力コントロールが行なわれるようKなるまでの時間を短
縮するようKした本発明実施例に係る人工透析装置の具
体的な要部回路構成図であり、図中、第2図と同一記号
は同一意味をもたせて使用しここでの重複説明は省略す
る。尚、25は単安定マルチバイブレータ、26はデコ
ーダ、27は第1〜第4ONAND回路を有する1−2
相励磁デコーダ、28は第5.第6ONAND回路およ
び第1゜第2のインバータ回路を有する2相励磁デコー
ダ、29は相切換信号S、 [よって切り換えられる切
換スイッチ、30はパルスモータ23を回転させるため
の駆動回路である。また、第7図の回路構成図のうち、
カウンタ21.パルスモータ23.および単安定マルチ
パルプレータ25を除いた残りの回路要素が第2図の励
磁回路22を構成している。第7図において、上記オー
トクレンメが開放状態からコントロール状OK移行する
間は、該オートクレンメのステップ角を大きくして速く
進行させた方が好ましいため、ステップ角が例えばθと
なるよ5に2相励磁デコ一ダ2日が選択される。また、
上記オートクレンメがコントロール状態のときは、上記
血液回路内の圧力の精密コントロールを行なうため該オ
ートクレンメのステップが小さいこと・が望まれ、ステ
ップ角が例えばθ/2どなるように1−2相励磁デコー
ダ27が選択される。更に、相切換信号Ss Kよって
1−2相励磁デコーダ27と2相励磁色 デコーダ2Bとが切り換えられ、第7の切換スイッチ2
9 、における@側信号およびb側信号は夫々第8図の
(イ)および(ロ)のようKなり、これらの信号によっ
てパルスモータ23が回転するようKなる。従って、こ
のような切換方式の励磁デコーダを用いること虻より、
パルスモータ25に駆動される上記オートクレンメの進
む速度は、開放状態からコントロール状I!IK移行す
るときの値をコントロール状態の値の2倍にすることが
できる。
更に1本発明実施例のようにパルスモータでオートクレ
ンメを動作させるような方法の場合、該オートクレンメ
のネジ部で力平衡が行なわれるような構成であるため、
パルスモータの正逆回転の瞬間のみパワーを供給してや
ればオートクレンメが連続的に動作するようになる。従
って、第7図のクロック信号5711?:より単安定マ
ルチバイブレータ25 K ハル7を通し、所定時間(
パルスモータのトルクが発生するのに十分であり且つエ
ネルギー消費が少くなる時間)の間だけデコーダ出方を
有効にせしめると、エネルギー消費も節約されるうえ上
記パルスモータでの無駄な発熱も防止できるという利点
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は陽圧制御方法の従来例説明図、第2図は本発明
実施例に係る人工透析装置のブロック回路図、第5図は
オートクレンメ進行距離と血液回路内圧力との関係を示
す特性曲線図、第4図および第6図は血液回路内圧力と
オートクレンメ制御時間との関係を示す特性曲線図、第
5図は設定圧力値との圧力の偏差ΔPを示す特性曲線図
、第7図は本発明実施例に係る人工透析装置の具体的な
要部回路構成図、第8図は第7図に関するタイムチャー
ドである。 1・・・人体、2・・・血液ポンプ、5・・・動脈側回
路、4.7・・・血液チャンバ、5・・・ダイアライザ
、6・・・オートクレンメ、8・・・静脈側回路、11
〜12・・・圧力計、14・・・オートクレンメ駆動機
構、14a、’2!1・・・パルスモータ、15・・・
CPU、16・・・DAC,18・・・絶対値回路、1
9・・・UFC,21・・・カウンタ、22・・・励磁
回路、24m 、 24b・・・フォトス、イッチ、2
5・・・単安定マルチバイブレータ、26・・・デコー
ダ、29・・・切換スイッチ。 ’zt  図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  人工透析装置において血液の透析浄化を行な
    うダイアライザの膜に加えられる圧力のうち血液側に圧
    力を加えることによって該血液側から透析液側へ前記膜
    を透過させて前記血液中の水分を移動させる陽圧制御方
    法において、前記血液側および透析液側の各測定圧力値
    と所望の設定圧力値とから得られる偏差信号をPID演
    算してのち、前記血液が流れる血液回路の所・定部分を
    挾むオートクレンメの開閉方向忙応じてゲインが変化す
    る制御系を駆使して、前記オートクレンメを動作さ(る
    ことKより、前記血液側圧力を調節することを特徴とす
    る陽圧制御方法。
  2. (2)血液の透析浄化を行なうダイアライザの膜に加え
    られる圧力のうち血液側の圧力を透析液側よりも高くす
    ることにより該血液側から透析液側へ前記膜を透過させ
    て前記血液中の水分を移動させる陽圧制御方法を用いて
    前記血液の人工透析を行なう人工透析装置において、前
    記血液側および透析液の各測定圧力値と所望の設定圧力
    値とから得られる偏差信号をPID演算するPID演算
    装置と、該演算装置の出力信号を受けると共に前記血液
    が流れる血液回路の所定部分を挾むオートクレンメの開
    閉方向に応じてゲインが変化し、且つ前記設定圧力II
    K対応させて該オートクレンメを動作させる制御系と、
    該制御系に各種信号を供給すると共にD/A変換器を介
    して前記設定圧力値を供給するマイクロコンピュータと
    を具備することを特徴とする人工透析装置。
  3. (3)  前記血液回路の中を前記血液が流れるための
    圧力を発生させる血液ポンプが停止するとき該血液回路
    が閉塞するのを禁する半開信号が前記マイクロコンピュ
    ータから前記制御系に供給されることを特徴とする特許
    請求範囲第(2)項記載・の人工透析装置。
  4. (4)  前記オートクレンメが開放状態からコントロ
    ール状態に移行する間は2相励磁デコーダが選択され工
    箭餡オートクレンメのステップ角が大きくなり、該コン
    トロール状態では1−2相励磁デコーダが選択されて前
    記オートクレンメのステップ角が小さくなるように前記
    マイクロコンピュータから前記制御系に相切換信号が送
    出されることを特徴とする特許請求範囲第(2)項若し
    くは第(3)項記載の人工透析装置。
  5. (5)前記オートクレンメを駆動させるパルスモータに
    正逆回転の瞬間だけパワーが供給されるよう前記制御系
    に単安定マルチバイブレータが股げられていることを特
    徴とする特許請求範囲第(2)〜(4)のいずれか忙記
    載された人工透析装置。
JP57112678A 1982-06-30 1982-06-30 人工透析装置 Granted JPS592748A (ja)

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JP57112678A JPS592748A (ja) 1982-06-30 1982-06-30 人工透析装置

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JP57112678A JPS592748A (ja) 1982-06-30 1982-06-30 人工透析装置

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JPS592748A true JPS592748A (ja) 1984-01-09
JPS6330024B2 JPS6330024B2 (ja) 1988-06-16

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JP57112678A Granted JPS592748A (ja) 1982-06-30 1982-06-30 人工透析装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59181162A (ja) * 1983-03-31 1984-10-15 日本メディカルエンジニアリング株式会社 自動透析装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59181162A (ja) * 1983-03-31 1984-10-15 日本メディカルエンジニアリング株式会社 自動透析装置

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JPS6330024B2 (ja) 1988-06-16

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