JPS6366543B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は人工腎臓等の装置にかかわるものであ
り、くわしくは血液回路中に設けられたダイアラ
イザーあるいはフイルター（以下、過器と総称
する）から、限外過膜を通して血液中の水分を
大量に除去するとともに、それに見合つた補充液
を血液に注入する限外過装置に関するものであ
る。

従来の透析方法では、過器内の限外過膜を
通して、所定の限外過圧を付与し、血液中の過
剰水分を除去するとともに、血液中の尿毒素成分
は血液と透析液との濃度差により除去されていた
（この透析方法をヘモダイアリシスという。しか
し、従来からこの透析法では、分子量が1000程度
のいわゆる中分子物質の除去効率が十分でない事
が指摘されており、新たに血液中の水分を大量に
除去し、それに見合つた補充液を血液中に注入す
るいわゆる過型の新治療法（この透析方法をヘ
モフイルトレーシヨンという。）が提案されてい
る。

この治療法において、十分な中分子物質の除去
効果を得るためには、通常50〜200ml／minの速
度で血液中から水分を過し、血液中の液分の組
成に近い代替液を輸液するが、この液と輸液の
量的バランスをとつてやらないと血液中の水分が
異常な状態となり、生理機能がくずれる、本発明
は、上記問題点を解消すべくなされたものであ
り、液量と輸液量の量的バランスを精度良くな
し得ると共に、前記量的バランスが崩れた場合で
も問題なく対処し得る安全な限外過装置を提供
することを目的とする。

すなわち、本発明は、 (イ) 血液側と液側とを区分し、血液側から液
側へと液を導出するための限外過膜を有す
る過器と、 (ロ) 該過器の血液側に接続され、血液を導入お
よび導出する血液回路を形成するための血液導
入路および血液導出路と、 (ハ) 前記導出された液を収納する液容器と、 (ニ) 輸液を収納する輸液容器と、 (ホ) 前記過器の液側から前記液容器に至る
液移送路と、 (ヘ) 前記輸液容器から前記血液回路の血液導出路
に至る輸液補給路と、 (ト) 前記液移送路に介設され、前記過器の
液側の液を前記液容器へ移送するための
液ポンプと、 (チ) 前記輸液補給路に介設され、前記輸液容器の
輸液を前記血液回路の血液に補給するためのた
輸液ポンプと、 (リ) 前記液容器と前記輸液容器の加算総重量を
秤量するための秤量器と、 (ヌ) 前記加算総重量を予め設定した設定重量と比
較し、偏差信号を検出する偏差検出器と、 （ル） 該偏差検出器からの出力信号により、前
記両ポンプのうち少なくとも一方のポンプの流
量を前記偏差信号が一定時間以上連続して同一
値にあるとき、予め設定された流量に自動的に
切替える流量切換え器と、 (オ) 前記自動的に流量が切替えられたポンプの流
量が一定時間以上連続して同一設定流量にある
とき、外部へ信号を発する信号発生器とを備え
たことを特徴とする限外過装置である。

本発明の一実施例を第１図、第２図により説明
する。以下、前記ヘモフイルトレーシヨンを例に
とつて説明するが、これに限定されるものでなく
前記ヘモダイアリシスとヘモフイルトレーシヨン
とを併用したヘモダイアフイルトレーシヨンにも
十分適用可能であり、それを含むものである。

第１図は全体構成図であり、過器１は限外
過膜２を介して血液側３と液側４に分離されて
いる。血液回路５から過器１へ導入された血液
は、エアートラツプ６で輸液と合流後、血液回路
７を通つて再び人体へ戻る。一方、液側４に
は、液ポンプ９を経て液容器１３に至る液
移送路と、輸液容器１４から輸液ポンプ１５を経
てエヤートラツプ６に合流する輸液補給路とが構
成されている。

次に、秤量装置８の詳細を説明する。秤量器
は、計量載台１１と、計量竿１２と、増おもり台
１２と支点ａとからなり支点ａに支えられた計量
竿１０は左右両端に、計量載台１１および増おも
り台１２を有する。計量載台１１は液容器１３
と、充填された複数個の輸液容器１４からなり、
風袋を含めた両容器の合計重量が、１１の重量と
なる。さらに輸液ポンプ１５、排出液流量調節計
１６、および計量竿１０の位置検出器（偏差検出
器）１７が設けられている。増おもり台１２上の
増おもりは、開始時に計量さお１０が平衡した位
置になるように前もつて調整される。

今、ポンプ９により抜出された液は、所定の
体重減少に合つた分だけ、一部流量計１６を通つ
て排出されるが、大半は液容器１３へ供給され
る。一方輸液は容器１４からポンプ１５によりエ
アートラツプ６へ供給され、血液と合流して人体
へ還流される。今、容器１３に蓄積された総液
量より容器１４からトラツプ６へ供給された総輸
液量の方が少ないと、計量載台１１の総重量は増
おもり台１２により設定された当初の重量より重
いことになり、計量竿１０は平衡位置より右上り
の状態になる。そのため検出器１７が作動してポ
ンプ１５の送液能力を高め、容器１４の減少速度
を早くする。液量の方が少ない場合は計量竿１
０は右下りとなり、上記とは逆にポンプ１５の送
液能力をおとす。即ち総液量と総輸液量が等し
くなるように、輸液ポンプ１５の送液能力を切換
えて自動調整する。

従つて流量計１６によつて系外へ排出される
液量が０であれば、患者から抜出された液量と
補充された輸液量は等しいため、患者の体重変化
は生じないが、流量計１６で任意の流量に設定す
れば、その分だけ輸液量液量より少なくなり、
患者の体内に蓄積した余剰水分を除去できる。

次に本発明に関するポンプ速度の自動調整部す
なわち流量切換え器の詳細を第２図により説明す
る。前述したように総液量より総輸液量が少な
い場合、計量竿１０は右上りの状態になり、第１
図の１７が作動する。１７は例えば光電スイツチ
であり、投光器２１と受光器２２で構成される。
２１〜２２間が竿１０で光学的に遮断されると、
増巾器２３が作動して、切換リレー２４を介して
設定部２５の抵抗値を高速側R₁へ切換える。輸
液ポンプはモータ速度制御部２６により、モータ
回転数を一定に維持されており、そのためポンプ
吐出量はほぼ一定である。今、設定量２５により
２６を介してモータが高速回転に切換えられたた
め、輸液ポンプの送液量は増大し、そのため計量
載台１１の総重量が除々に軽減される。計量さお
１０が、２１〜２２間から離れた時点で２３，２
４が元に復帰し２５を低速側R₂に切換えること
により、輸液ポンプ流量が低下する。従つて、本
実施例では、遅延リレー２７、切替リレー２４、
設定部２５、モータ速度制御部２６とで流量切換
え器を構成している。このように輸液量は大流量
側、小流量側に自動的に切換えられながら、計量
竿１０は検知器１７の位置を中心に上下運動す
る。

一般的に、上記の如き２段の流量切換え方式の
みでは、１２の基準値からのわずかなズレのみ
で、輸液ポンプ１５の流量は頻繁に切換えられ
る。また輸液ポンプとしては、消毒の問題から血
液ポンプとして使用されているローラポンプが使
われるが、これに伴なう脈流のために、計量竿１
０は常に微少振動を繰返えしており、ポンプ１５
の切換えを必要以上に増大させる。そのため、２
３と２４の間に遅延リレー２７を設け、短時間周
期の流量切換えよりも、故意に振動巾を拡大させ
て、長時間周期でゆつくりとポンプ流量を切換え
る方が、装置の信頼性の面から問題が少ない。

一般的には使用上の便宜さから、液ポンプと
してもローラポンプが使用されるか、チユーブの
疲労により、液ポンプ９のモータ回転数は不変
でも、過器１からの実際の限外過量は低下す
る。また必ずしもローラポンプでなくても、気泡
発生や限外過膜２の性能劣化による液側４の
圧力変化により、当初設定した流量に対し、徐々
に流量が変化する。

例えば、流量計１６の設定が０であり、当初の
液量の設定が50ml／minの時、輸液ポンプ１５
の流量は速度設定部２５により、大流量側60ml／
min、小流量側40ml／minの２段の切換え流量に
設定する。従つて液量が40〜60ml／minの間に
ある時は秤量装置８は正常に作動するが、液ポ
ンプ９による過器１からの液量が、上述した
過器１、液ポンプ９等の性能低下により40
ml／min以下になると、輸液ポンプ１５の流量が
小流量側に切換えられても輸液ポンプ１５の流量
は依然として40ml／minを保つから生体へ補給さ
れる輸液の方が多く、この状態が長時間続くと重
大な事故につながる。

更に、ポンプ流量切換え時の生体への影響を考
えると、大流量側と小流量側の流量差は小さい方
が望ましく、またチユーブの断面積のばらつきな
どにより、モータ速度に対応する正確な液・輸
液量を事前に把握する事は困難である。従つて
液流量をあらかじめ設定された輸液ポンプの大流
量〜小流量間に維持する事は非常に困難である。

そこで本発明者らは鋭意検討の末この点の欠点
を改良すべく検討した。液量が輸液量の切換流
量範囲を外れた時には、さお１０は検知器１７の
投受光器間に残留したままか、あるいははずれた
ままになり、リレー２４の切換え動作が全くなさ
れない事になり、２５は長時間同じ流量に設定さ
れたままになる。そのためリレー２４から設定器
２５へ小流量→大流量への切換え信号が発せられ
た時、同時にタイマー２８をスタートさせ、タイ
マー２９を零復帰させる。次に大流量→小流量へ
の切換え信号が発せられた時に、２８を零復帰さ
せ、２９をスタートさせる。もし長時間経過して
も２４から切換え信号が発せられない時、即ち
液ポンプの流量が輸液ポンプの切換え流量範囲を
外れた時、いずれかのタイマーは連続作動状態に
なり、あらかじめ設定された時間を経過すると、
警報器３０へ信号を出す。従つて、本実施例で
は、これらタイマー２８，２９、警報器３０とで
輸液ポンプの流量が一定時間以上連続して同一設
定流量にあるとき、外部へ警報信号を発する警報
信号発生器を構成している。それにより病院側で
液流量あるいは輸液ポンプの大・小切換え設定
流量を変更する事により、液流量を輸液流量の
制御可能範囲内に戻すことができる。

前述の実施例では、タイマーからの異常信号は
警報を発するのみであつたが、この信号により直
接ポンプ流量を変更する事も可能である。また秤
量方式としては機械式の竿秤に限らず、電気式秤
でもよく、液容器と輸液容器の総重量は必ずし
も終始一定である必要はない。第３図に他の高性
能な装置の実施例を示す。

ロードセル４１には、液容器１３および輸液
容器１４が載せられた計量載台１１が吊り下げら
れている。両容器の加算重量である４１の出力信
号は、増巾器４２へ導かれる。ここで風袋補正回
路４２′からの出力信号により、両容器取付け直
後即ち治療開始時の１１の重量を基準に、液と
輸液の合計重量の変化分のみが、減算器４３へ出
力される。４３には体重減少量設定回路４４の信
号と４２からの信号が導入され、その差分が出力
される。４４は電圧設定部４５と可変抵抗器４６
とで構成され、モータ４７により出力取出端子４
８が移動するため、４４から４３へ付与される信
号値は、第４図の特性イの如く徐々に増加する。
従つて４３の出力が零になるように、輸液ポンプ
１５を制御すれば、４４で設定された重量分だけ
液量は輸液量より多くなり、第４図特性ロの如
く自動制御されながら総重量は増加していく。即
ち４４により患者体重減量および減少速度が設定
可能である。４３に出力は比較器（偏差検出器）
４９へ導かれ、ほぼ０に設定された基準信号５０
と比較される。かくして４２の測定重量値が、４
４の設定重量値より大きい場合は、１１の総重量
を減少させるため、遅延リレー２７、切換リレー
２４を介して、輸液ポンプ２６のモータ速度制御
部２６への設定速度２５を高速側R₁へ切換える。
これに伴ない１４からの輸液排出量が増加し、１
１の重量は減少をはじめ、設定重量へ徐々に復帰
する。４２の値が４４の設定値より小さい場合
は、その逆の操作を行なう。指示計５１の値は患
者の体重減少量を意味する。

しかし前述した如く、液ポンプの流量値が、
２５のR₁，R₂で設定された輸液ポンプの制御流
量範囲から外れる事がしばしば発生する。タイマ
ー２８は４３の信号が50の設定値より大なる場合
に作動し、タイマー２９は４３の信号値が小なる
場合に作動するものである。タイマー２８の設定
時間をすぎても２８の復帰信号が到達しないとい
う事は、ポンプ１５が大流量側R₁に切換えられ
たままであるという事であり、液ポンプの流量
が２５で設定された輸液ポンプの大流量側R₁よ
り大きい事を意味する。従つて２８が設定時間に
到達した時、リレー６１を作動させて、可逆モー
タ６３を回転させ、速度設定器６４の設定流量を
減少させることにより、液ポンプの速度制御部
６５を介して、液ポンプの流量を減らす。この
時大幅に液ポンプ流量を変化させる事は好まし
くないため、モータ６３の作動時間をタイマー６
６で制限し、微少量ずつポンプ９の流量修正操作
を実施する。またタイマー２９が設定時間に到達
したという事は、ポンプ１５の小流量側よりポン
プ９の流量が少ないという事であり、リレー６２
を作動させ、モータ６３を前述とは逆方向に回転
させ、モータ６５を増速する事によりポンプ９の
流量をポンプ１５の可変流量範囲内に復帰させ
る。

本実施例の要旨は、Ａのポンプを基準にＢのポ
ンプ流量を、あらかじめ設定された２種以上の流
量に自動的に切換える如くなし、Ａポンプの流量
がＢポンプの可変流量範囲を外れた時、Ａポンプ
の流量を微少量修正する事にあり、前述実施例と
は逆に、Ａポンプが輸液ポンプであり、Ｂポンプ
が液ポンプであつてもよいし、さらには両者を
同時にコントロールしてもよい。またタイマー２
８，２９からの信号により、液ポンプ９の速度
を微調整するかわりに、常時制御対象となつてい
る輸液ポンプ１５自身の回転速度設定部２５の抵
抗値R₁，R₂を第３図の６１，６２，６３，６４，
６６のシステムで修正してもよい。一般的に液
ポンプ、輸液ポンプとして使用されるローラポン
プは吸引圧によりチユーブが弾性変性する。従つ
て吸引圧に−400mmHg程度の負圧がかかり、かつ
それが変動する液ポンプでは、回転速度を一定
に維持しても、実流量は大幅に変化する。一方輸
液ポンプでは吸引圧はほぼ大気圧でありかつ安定
しているため、当初の設定流量からの経時的なズ
レは小さい。従つて輸液ポンプを主にし、輸液ポ
ンプを従として制御する方法の方が好ましくみえ
るが液ポンプを制御する場合、液流量が変動
し、またそれに伴なつて透析器内の液側圧が変
動する。そのため生体に必要以上な負担を与える
事になり、また透析器の破損にもつながる。従つ
て第３図に示した実施例の如く、液ポンプを
主、輸液ポンプを従とし、制御可能範囲を外れた
時に液ポンプを微少修正する方法が最も好まし
い。

なお第３図において比較器４９は必ずしも１つ
に限定したものではなく、２つ以上の比較器を設
け、切換え流量設定値を多段にもうけてもよい。
また液容器、輸液容器を別々の秤量装置で測定
し、測定信号を加算することにより、合計重量を
求めてもよい。

本発明の限外過装置は、以上に述べた構成と
したので、以下に述べる優れた効果を奏する。

(1) 秤量器で液量と輸液量の合計重量を、予め
設定した基準重量と量的にバランスさせるの
で、精度の高い限外過が達成できる。

(2) 偏差検出器の偏差信号が一定時間以上連続し
て同一値にあるときに限り、液ポンプまたは
輸液ポンプのうちの少なくとも一方のポンプ流
量を予め設定された流量に自動的に切替える流
量切換え器を設けたから、従来のように基準重
量からのわずかなズレでも頻繁に繰り返された
輸液ポンプの発停、計量竿の微小振動等が解消
され、装置の信頼性がより向上する。

(3) 上記両ポンプのうちの少なくとも一方のポン
プ流量が一定時間以上連続して同一設定流量に
あるときに限り、外部へ信号を発する信号発生
器を設けたから、従来、例えば、過膜の目詰
りで、輸液ポンプに吐出能力の下限値以下の吐
出が要求されたとき、あるいは、輸液ポンプに
吐出能力の上限値以上の吐出能力が実際には要
求されたとき、輸液ポンプがこれに追従し切れ
ないため患者に規定量の輸液の供給が行なえな
かつたものが、信号発生器からの号により輸液
ポンプの適正流量への再設定等の対応が可能と
なり、透析中における患者の安全確保が容易に
できる。

(4) 構成が簡単なので、小型で、安価となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る限外過装置の全体構成
図であり、第２図は部分説明図である。また第３
図は別の実施例であり、第４図はその動作説明図
である。 １：過器、８：秤量装置、９：液ポンプ、
１０：計量竿、１３：液容器、１４：輸液容
器、１５：輸液ポンプ、１６：排液流量調節計、
１７：位置検出器、２５：速度設定器、２６：速
度調節器、２８，２９：タイマー、４４：体重減
少量設定回路、６３：可逆モータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (イ) 血液側と液側とを区分し、血液側から
   液側へと液を導出するための限外過膜を
   有する過器と、 (ロ) 該過器の血液側に接続され、血液を導入お
   よび導出する血液回路を形成するための血液導
   入路および血液導出路と、 (ハ) 前記導出された液を収納する液容器と、 (ニ) 輸液を収納する輸液容器と、 (ホ) 前記過器の液側から前記液容器に至る
   液移送路と、 (ヘ) 前記輸液容器から前記血液回路の血液導出路
   に至る輸液補給路と、 (ト) 前記液移送路に介設され、前記過器の
   液側の液を前記液容器へ移送するための
   液ポンプと、 (チ) 前記輸液補給路に介設され、前記輸液容器の
   輸液を前記血液回路の血液に補給するためのた
   輸液ポンプと、 (リ) 前記液容器と前記輸液容器の加算総重量を
   秤量するための秤量器と、 (ヌ) 前記加算総重量を予め設定した設定重量と比
   較し、偏差信号を検出する偏差検出器と、 （ル） 該偏差検出器からの出力信号により、前
   記両ポンプのうち少なくとも一方のポンプの流
   量を前記偏差信号が一定時間以上連続して同一
   値にあるとき、予め設定された流量に自動的に
   切替える流量切換え器と、 (オ) 前記自動的に流量が切替えられたポンプの流
   量が一定時間以上連続して同一設定流量にある
   とき、外部へ信号を発する信号発生器とを備え
   たことを特徴とする限外過装置。