JPS636022B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は分子過膜を使用した限外過装置に
関するものである。本発明でいう限外過とは血
液より赤血球、白血球、血小板等の細胞成分の全
部あるいは大部分を分離する操作、更にグロブリ
ン、アルブミン等の蛋白質成分の全部あるいは一
部の分離等を含む操作をいう。

近年、腎不全、肝不全等の患者の血液中に存在
する有毒物質を除去して治療する各種の血液浄化
法が実施される様になつた。これらの血液浄化法
の中で過型の新治療法、すなわち0.002〜2μの
孔径を有する体液分離膜を用いて血液より有毒物
質含有体液、例えば中分子物質を含む大量の水
分、あるいは老廃物を含む血漿などを過分離
し、分離した液を捨て、有毒物質を含まない別
の体液あるいは人工的に作られた人工体液（以下
これらを補充液と称す）を再度血液に混合するこ
とにより血液中の有害物質を除去する方法（後稀
釈法）、あるいは補充液で予じめ稀釈された血液
を過して有害物質を除去する方法（前稀釈法）
が提案されている。この方法は過器にはいる血
液流量と再混合された後の血液流量とを実質的に
等しくするか、又は所定の比率に保ちつつ効果的
な過を行うことが必要であり、この量が大きく
ずれたり変動したりすると患者の循環血液量が変
化するため患者の循環器系に対する負担が大きく
なり非常に憂慮すべき状態となる。

この種の装置は既に特開昭52―75093号や特開
昭54―93899号などに開示されている。前者は血
液から分離された液の重量を測定する第１秤量
装置と、補充液の重量を測定する第２秤量装置か
らなり、上記第１及び第２秤量装置で測定した重
量の商が常に一定の値となるように液あるいは
補充液量を制御するよう構成されている。また後
者は液と補充液の加算総重量を秤量装置で測定
し、上記総重量が常に設定した一定の重量となる
ように液供給量を制御するよう構成されてい
る。

上述の各装置は、天秤を利用しているため測定
精度が高くこの種治療法に適しているが、いずれ
も天秤の一端に分銅を設置して分銅の重量と液体
重量をバランスさせるダミー方式のため、分銅に
よる測定誤差が入る可能性がある。したがつて計
量された液と補充液は等価ではなく、このため
累積誤差を生じ、液量と補充液量に差異を生ず
る欠点があつた。

さらに前者は２つの天秤装置を有し、後者は
液と補充液の加算重量を１つの天秤装置で測定す
るため装置が大型となる欠点がある。特に後者の
装置は加算重量測定方式のため天秤の支点に加わ
る荷重が大きく、このため機械的強度の大きい天
秤を用いる必要がある。一方検出精度を上げるた
めに、この支点を鋭利にすることも必要でこの両
者を充すために設定上特殊な配慮が必要である。

上述の装置の欠点を改良した小型で操作の容易
な装置として液回路と補充液回路にそれぞれロ
ーラポンプを用い、該ポンプの回転数により流量
を制御する装置、あるいは２連式のローラポンプ
を用いたよりコンパクトな装置が特開昭54―
18199号や特開昭54―18475号などに開示されてい
る。

しかしながらローラポンプはポンプのモータ回
転数は不変であつたとしてもチユーブの疲労によ
り使用中実際の送液量が低下することが知られて
いる。したがつて、液量と補充液量の比率を精
度よく保持することが必要な過型人工腎臓装置
ではローラポンプの回転数のみで流量制御するこ
とは危険である。

本発明者らは上述の天秤を利用した装置とロー
ラポンプを利用した装置の各欠点を解消した装置
すなわち測定精度が高く自動的、連続的に操作さ
れる信頼性の高い小型で実用的な限外過装置を
提供するため鋭意検討した結果本発明に到達した
ものである。本発明は血液体外循環回路に設けら
れた限外過器と、該限外過器の液出口に接
続されて液を導出する液導出回路と、補充液
貯留手段から補充液を導出する補充液導出回路
と、天秤の一端部に取着された液容器に、該
液導出回路から導出された液を集め、該天秤の
他端部に取着された補充液容器に、該補充液導出
回路から補充液を集めてバランスさせる秤量装置
と、該液容器に集められた液を排出する液
排出回路と、該補充液容器に集められた補充液を
排出して血液体外循環回路に設けられた混合器に
供給し、該限外過された濃縮血液と混合する補
充液供給回路と、該液導出回路、補充液導出回
路、液排出回路及び補充液供給回路にそれぞれ
設けられた弁と、該天秤のバランスを検知するバ
ランス検出器と、該液容器に集められた液の
液面を検知する液面検出器と、外部からのスター
ト指令を受けて液導出回路に設けられた弁を開
放して、限外過器で過された液を液容器
に集める限外過開始手段と、該液容器に設け
られた液面検出器からの検知信号を受けて液導
出回路に設けられた弁を閉止し、補充液導出回路
に設けられた弁を開放して補充液を補充液容器に
集める補充液収集手段と、該液容器と補充液溶
器に液と補充液が集められて天秤がバランスし
たことを検知するバランス検出器からの検知信号
を受けて液排出回路に設けられた弁を開放して
液容器に集められた液を排出するとともに、
補充液導出回路に設けられた弁を閉止し、補充液
供給回路に設けられた弁を開放して、補充液を混
合器へ供給する補充液供給手段と、該液容器と
補充液容器内の液と補充液が排出されて天秤が
バランスしたことを検知するバランス検出器から
の検知信号を受けて液排出回路に設けられた弁
を閉止し、液導出回路に設けられた弁を開放す
る液収集手段を備えてなる限外過装置であ
る。

本発明の新規な着想は、天秤の両端部に設けた
容器に液と補充液を少量ずつ集めてバランスさ
せながら計量することにある。かかる着想により
従来の秤量方式の欠点である分銅による測定誤差
のない装置、すなわち補充液量と液量を等価に
保つ装置を提供できたのであり、かつ液と補充
液を少量ずつ直接バランスさせる方式により秤量
装置を小型、軽量化することが可能となつたので
ある。

次に本発明の限外過装置の一実施例を図面に
て説明する。第１図は本発明装置の概要を説明す
る図であり、かかる装置は、血液体外循環回路に
設けた体液分離膜を内蔵した限外過器１と、
液量と補充液量とを少量ずつ秤量する秤量装置２
と、該装置への液体の供給または排出を自動的に
制御する制御装置を主要部としている。

限外過器１には、中空繊維状、平膜状あるい
はチユーブ状の体液分離膜が内蔵されている。か
かる膜はポリスルホン、ポリアクリルニトリル、
ポリプロピレン、ポリメチルメタアクリレート、
セルロースアセテート、ポリカーボネート、ポリ
ビニルアルコール系などの膜あり、その孔径は使
用目的によつて種々選定することができる。例え
ば中分子物質を含む大量の水分を除去する過型
人工腎臓用の膜としては通常分子量40000以上の
蛋白質を透過させない膜を使用することができ
る。また老廃物を含む血漿を分離する血液分離用
の膜としては孔径0.05μ〜1μの膜を使用すること
ができる。上記膜はそれぞれ通常の方法によりハ
ウジング間に収容されている。

秤量装置２は、天秤方式であり、それらは市販
の実験用天秤などを改造して使用することができ
る。天秤の両端には液または補充液を集める容
器５と補充液容器６が移動しないように取付けら
れている。液容器５は洗滌が容易な形状とする
必要があり、例えば上部が開放されたプラスチツ
ク容器などを使うことが好ましい。また補充液容
器６は使い捨て可能な安価で、かつ塵などが混入
しない形状の容器を用いる必要があり、例えば密
閉容器が好ましく、生体に対して無害なポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリビ
ニルアルコールなどのプラスチツクで成型された
容器、あるいはポリビニル製の市販の輸液パツク
などが使用できる。上述の容器は天秤への作用点
を明確にするため吊り下げ方式が好ましい。また
液と補充液の比率を精度よく制御するためには
容器の容積は小さい程好ましく、通常10c.c.〜50
c.c.、好ましくは20c.c.〜30c.c.の容器である。液と
補充液容器の容積及び重量は異なつていてもよい
が、各液体の比率の制御を容易にするためには各
容器は同一容積で、かつ同一重量とすることが好
ましい。

補充液は、例えば生理食塩液、電解質液、電解
質―ブドウ糖液などの細胞外液補充液、精製され
た血漿などである。

天秤のバランスを検出し、その検出の結果に基
づいて上記各容器への液または補充液の供給ま
たは排出を制御して補充液量と液量を一定の重
量比にする制御装置は、限外過器１の液出口
に接続されて液を導出する液導出回路５０に
設けられた弁７、該液容器に集められた液を
排出する液排出回路２３に設けられた弁８、補
充液貯留手段５１から補充液を導出する補充液導
出回路２２に設けられた弁９及び補充液容器に集
められた補充液を血液本外循環回路５２に設けら
れた混合器５３にポンプ４で供給する補充液供給
回路２４に設けられた弁１０を液容器５に集め
られた液の液面を検知する液面検出器１１及び
天秤のバランスを検知するバランス検出器１２か
らの検知信号に基づいて開閉して液量と補充液
量を等しくするようにしている。

上記各弁の開閉は限外過開始手段５５、補充
液収集手段５６、補充液供給手段５７及び液収
集手段５８からなる制御回路３で制御される。
液導出回路５０及び液排出回路２３に設けた弁
７，８はON―OFF弁が好ましく、例えば直動式
電磁弁を使用することができる。また補充液導出
回路２２及び補充液供給回路２４に設けた弁９，
１０は該回路が使い捨てのためチユーブ２２，２
４の取代えが容易なチユーブ外部よりチユーブを
圧迫して閉止するピンチコツク弁が好ましい。ま
た液及び補充液容器と接続する回路は回路の重
量が容器に加算されない構造とする必要がある。
例えばその対策として回路にフレキシブルチユー
ブなどを介在させることができる。上述の弁の作
動は液容器の液面と天秤のバランスを検出した
後、公知のリレー回路とタイマ回路の組み合せで
構成されたシーケンス制御法あるいはマイクロコ
ンピユータを用いた制御法などにより制御され
る。

上記制御装置の作動を第２図にて説明する。第
２図の上部は液及び補充液容器の重量変化を示
しており縦軸が重量、横軸が時間である。また実
線が液容器、鎖線が補充液容器の重量である。
第２図下部には上記液容器に対応する制御装置の
作動を示している。

メインスイツチをONにすると、全ての弁７，
８，９，１０が閉となり、ポンプ４が駆動する。

(1) まず、スタートボタンを押すと限外過開始
手段５５から液導出回路５０に設けられた弁
７に開信号が発せられて、該弁が開き限外過
器１から導出された液が、液容器５に集め
られる。

(2) 所定量の液が容器５に集められると該容器
に設けられた液面検出器１１が作動する。該信
号を受けて補充液収集手段５６が作動すると弁
７が閉止し、同時に補充液導出回路２２に設け
られた弁９が開いて補充液貯留手段５１から補
充液が補充液容器６に集められる。

(3) 天秤の両端に取着された補充液が集められた
補充液容器と液が集められた液容器の重量
のバランスをバランス検出器１２で検知する
と、補充液供給手段５７が作動して弁９が閉止
し、同時に補充液供給回路２４に設けた弁１０
が開いて容器内の補充液をポンプ４で混合器５
３に供給する。補充液が排出されて天秤のバラ
ンスが崩れると（バランス検出器が解除され
る）液排出回路２３に設けられた弁８が開い
て液容器内の液を落差で排出する。

また第２図ではバランス検出器１２の作動と
同時にタイマTM₂が作動するようにしている。
該タイマの作動終了時に弁１０が閉止する。上
記弁１０が閉止すると一定の量の補充液が容器
に残留する。（この場合液の排出速度が補充
液の排出速度より小さくなるように設定する必
要がある。） (4) 液が補充液容器６内の残留補充液量とバラ
ンスするまで排出されるとバランス検出器１２
が再び天秤のバランスを検知して、液収集手
段５８が作動して弁８を閉止し、タイマTM₁
が作動して終点をキヤツチする。このタイマは
なくてもよい。該タイマの作動終了と同時に弁
７が開いて上述の液収集、補充液収集、液
排出、補充液供給の各動作を繰り返し行う。

上記制御装置のタイマ回路とリレー回路を使用
した具体例を第３図及び第４図に示す。第３図は
第２図に対応する制御装置の作動説明図であり、
第４図はシーケンス制御の接線展界図である。同
図において液導入回路５０に設けた弁７を
MV、液排出回路２３に設けた弁８をMV′、補
充液導入回路２２に設けた弁９をPV、補充液供
給回路２４に設けた弁１０をPV′、液面検出器
LA、バランス検出器PHとし、R₀，R₁，R₂，
R₃，R₄はリレーTMはタイマである。かかる図
より具体的回路に基づく各弁の作動が更に理解で
きるであろう。

上述のように作動させるためには、液容器へ
の液の導入速度、該容器からの液排出速度、
補充液容器への補充液導入速度、該容器からの補
充液供給速度を変化させる必要がある。すなわち
上述の説明においては補充液導入速度に対し液
導入速度を大にし、かつ液排出速度に対し補充
液供給速度を大にする。かかる液または補充液
の速度は流路抵抗、例えば弁の開度、あるいは回
路の内径を変えることにより容易に制御すること
ができる。

本発明の制御装置は液と補充液を２回バラン
スさせ補充液を容器内に残すことに特徴がある。
すなわち液体を少量ずつ集めてバランスさせる本
方式においては容器内の液体を完全に排出させな
い限り一回毎の測定において少しづつ誤差を生じ
る。かかる誤差は少量であるけれど数十回も累積
されるとその累積誤差は大きく、実用上問題があ
る。そのため本発明においては処理中各液体を容
器に残すことにより累積誤差のない液量と補充
液量の設定比率の精度の高い装置を提供できるの
である。

第１図においては秤量装置は１台であるが大量
の血液を処理する場合には時間がかかるため複数
台の秤量装置を設け、これらの装置を二つおきに
作動させるよう構成することが好ましい。

第５図は本発明装置の具体例を示す図であり、
この図では液供給ポンプとして中空繊維型やキ
ール型人工腎臓に使用する陰圧ポンプを内蔵した
透析装置３０を使用している。患者の動脈より導
出された血液は限外過器３で過される。上記
過器３で過された液は透析装置３０の陰圧
ポンプによりロータメータなどの流量計３１をへ
て秤量装置２に供給される。流量計には上、中、
下３ケ所に光電管などの液面検出器３２をセツト
し、該検出器の信号を電圧を変換して各液面検出
器と陰圧を調節するバルブ３３とを連動させる電
圧比較回路３４で液供給量を変化させる。例え
ば流量が多くなりロータメータのロータが上昇し
てこのロータを上部検出器で検出したときには陰
圧を低く、ロータが下り下部検出部が作動したと
きには陰圧を高くすることにより常時所定量の
液を供給することができる。上記ポンプで供給さ
れた液は液貯蔵槽３５に集められた後秤量装
置を構成する液容器５に少量ずつ供給される。
秤量装置では第２図で説明したように一たん測定
された液は容器３６に排出される。一方ビン３
７などに貯められた補充液は補充液容器６に供給
されて測定された後、整流槽３８にためられて計
量ポンプ４で連続的に混合器３９に送られる。し
かしながら上記補充液の計量はバツチ方式である
ため連続的に同一流量の補充液をポンプで送つた
のでは槽３８の液面が変動する。そのため槽の容
積を大きくしないと槽が空になつたり、補充液が
槽よりオーバーフローする恐れがある。しかし槽
を大きくすることは装置が大型となり好ましくな
い。したがたつて小さな槽で、かつ補充液を常に
槽内に一定量ためておくようにポンプ４の送液量
を制御する必要がある。かかる制御方法は上述の
液供給方法と同様槽の液面を上、中、下、３ケ
所検出する液面検出器４０とポンプ４の回転数を
連動させる電圧比較回路４１により制御すること
ができる。上記ポンプで送られた補充液は限外
過器３が血液中の有害物質が除去された濃縮血液
と混合器３９で混合された後、患者の静脈へ戻さ
れる。

また、この系から必要量除水する場合は液排
出ポンプと秤量装置間に設けた分岐管４２に定量
ポンプ４３を設け、該ポンプを駆動させることに
より行うことができる。除水ポンプが作動したと
き、返還混合液量は被処理液量より除水量分だけ
減少しかつ、その血液濃度は増加する。したがつ
て除水回路の作動により静脈へ返還される血液と
補充液の混合液量とその血球濃度を制御すること
ができる。濃縮血液に補充液の混合液はそのまま
を再静注してもよいが、静注する前に患者の体温
近くに加温しておくことが好ましい。かかる加温
器は例えばチユーブをヒータで外部より加熱する
型式のものやあるいはコイル状に巻いた蛇管を容
器間に収容し、該容器に限外過器からの液を
導いて、熱交換させてもよい。

以上のように本発明装置は天秤の両端部に設け
た容器に液と補充液を少量ずつ集めて計量する
方式のため、次に示すような効果を奏し実用上有
用な装置である。

(1) 分銅などのダミーを使用せず液に補充液を
直接バランスさせるため相互の等価性が高い。

(2) 測定開始点で、測定終了点の２回バランスを
検出するダブルバランス方式のため容器内の機
液などによる測定誤差は皆無である。

(3) 液体を少量ずつ集めて測定する方式のため装
置が小型で軽量である。また天秤の支点にかか
る機械的負荷が少ないので天秤の製作が容易で
かつ検出精度も高い。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明装置の一実施例であり、第１図は
本発明装置の概要を説明する図であり、第２図は
秤量装置を制御する制御装置の作動を説明する図
であり、第３図及び第４図は制御装置の第５図は
本発明装置の実施態様を説明する図である。 １…限外過器、２…秤量装置、３…制御装
置、４…ポンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 血液体外循環回路に設けられた限外過器
   と、該限外過器の液出口に接続されて液を
   導出する液導出回路と、補充液貯留手段から補
   充液を導出する補充液導出回路と、天秤の一端部
   に取着された液容器に、該液導出回路から導
   出された液を集めるとともに、該天秤の他端部
   に取着された補充液容器に、該補充液導出回路か
   ら導出された補充液を集めてバランスさせる秤量
   装置と、該液容器に集められた液を排出する
   液排出回路と、該補充液容器に集められた補充
   液を排出して血液体外循環回路に設けられた混合
   器に供給し、該限外過された濃縮血液と混合す
   る補充液供給回路と、該液導出回路、補充液導
   出回路、液排出回路及び補充液供給回路にそれ
   ぞれ設けられた弁と、該天秤のバランスを検知す
   るバランス検出器と、該液容器に集められた
   液の液面を検知する液面検出器と、外部からのス
   タート指令を受けて液導出回路に設けられた弁
   を開放して、限外過器で過された液を液
   容器に集める限外過開始手段と該液容器に設
   けられた液面検出器からの検知信号を受けて液
   導出回路に設けられた弁を閉止し、補充液導出回
   路に設けられた弁を開放して補充液を補充液容器
   に集める補充液収集手段と、該液容器と補充液
   容器に液と補充液が集められて天秤がバランス
   したことを検知するバランス検出器からの検知信
   号を受けて液排出回路に設けられた弁を開放し
   て液容器に集められた液を排出するととも
   に、補充液導出回路に設けられた弁を閉止し、補
   充液供給回路に設けられた弁を開放して、補充液
   を混合器へ供給する補充液供給手段と、該液容
   器と補充液容器内の液と補充液が排出されて天
   秤がバランスしたことを検知するバランス検出器
   からの検知信号を受けて液排出回路に設けられ
   た弁を閉止し、液導出回路に設けられた弁を開
   放する液収集手段を備えてなる限外過装置。