(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療用流体機械（２０、７０）を動作させるシステムであって、
携帯型燃料電池電源（４１、５１／５２、６１／６２、７７）、交流（ＡＣ）電源（５７）およびバッテリ電源（５３）を備え、
前記電源（４１、５１／５２、６１／６２、７７、５７、５３）の各々の出力が前記医療用流体機械（２０、７０）に接続されるように構成され、
前記医療用流体機械（２０、７０）は、
（ｉ）ＡＣ電力が利用可能である場合に、必要に応じて前記バッテリ（５３）を充電し、前記ＡＣ電力で前記医療用流体機械（２０、７０）に電力供給し、または、
（ｉｉ）ＡＣ電力が利用可能でない場合に、
（ａ）燃料電池電力が利用可能である場合に、必要に応じて前記バッテリ（５３）を充電し、前記燃料電池電力で前記医療用流体機械（２０、７０）に電力供給し、または、
（ｂ）燃料電池電力が利用可能でない場合に、前記ＡＣ電力または燃料電池電力が利用可能になるまで、バッテリ電力を用いて前記医療用流体機械（２０、７０）に電力供給する、
ように動作される、システム。
【請求項２】
前記燃料電池（４１、５１／５２、６１／６２、７７）は、メタノールまたはエタノールによって電力供給される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記携帯型燃料電池電源（４１、５１／５２、６１／６２、７７）は、電気を発生するように構成され、当該システムは、前記携帯型燃料電池電源（４１、５１／５２、６１／６２、７７）に接続されている前記バッテリ（５３）またはキャパシタ（４３、６３）に電気を貯蔵するようにさらに構成される、請求項１〜請求項２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項４】
前記携帯型燃料電池電源（４１、５１／５２、６１／６２、７７）は、燃料電池（５２、６２）と、随意で、前記燃料電池（５２、６２）に接続されている燃料源（５１、６１）とを備えている、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記医療用流体機械（２０、７０）は、個人によって装着される携帯型腹膜透析機（７０）である、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
患者への注入用の医療用流体を温めるように構成された触媒ヒータ（２２）をさらに備える、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記医療用流体機械は、家庭用公共電力または自動車用電力から電力を受けるように構成される、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
透析機（２０、７０）を動作させるシステムであって、
電力の燃料電池源（５２、６２）、交流（ＡＣ）電源（５７）およびバッテリ（５３）を備え、
前記燃料電池源（５２、６２）、前記ＡＣ電源（５７）および前記バッテリ（５３）の各々の電気出力が前記透析機（２０、７０）に接続されるように構成され、
前記燃料電池源（５２、６２）は、液体燃料（５１、６１）によって電力供給され、少なくとも前記透析機（２０、７０）と同じくらい小型で、コンパクトで、かつ携帯可能であり、
前記透析機（２０、７０）は、
（ｉ）ＡＣ電力が利用可能である場合に、必要に応じて前記バッテリ（５３）を充電し、前記ＡＣ電力で医療用流体機械（２０、７０）に電力供給し、または、
（ｉｉ）ＡＣ電力が利用可能でない場合に、
（ａ）燃料電池電力が利用可能である場合に、必要に応じて前記バッテリ（５３）を充電し、前記燃料電池電力で前記医療用流体機械（２０、７０）に電力供給し、または、
（ｂ）燃料電池電力が利用可能でない場合に、前記ＡＣ電力または燃料電池電力が利用可能になるまで、バッテリ電力を用いて前記医療用流体機械（２０、７０）に電力供給する、
ように動作される、システム。
【請求項９】
前記透析機（２０、７０）は、腹膜透析機または血液透析機である、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
貯蔵デバイス（６３）内に電気を貯蔵するようにさらに構成され、前記貯蔵デバイス（６３）は、前記燃料電池（５２）および前記透析機（２０、７０）のうちの少なくとも１つに動作可能に接続されている、請求項８および請求項９のうちの１項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記透析機（７０）および前記燃料電池（５２、６２）は携帯可能であり、前記透析機（７０）および燃料電池（５２、６２）は、患者によって装着されるように構成される、請求項８〜請求項１０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記電力を前記透析機（２０、７０）によって使用可能な電圧に変換する、請求項８〜請求項１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
患者用の透析流体を温めるように構成されたヒータ（２２）をさらに備える、請求項８〜請求項１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
患者用の携帯型・装着型透析機（７０、１４０）であって、
前記装着型透析機（７０、１４０）に電力供給するための燃料電池（７７、１５０）、交流（ＡＣ）電源（５７）およびバッテリ（５３）と、
透析液供給（１６０）と、
前記燃料電池（７７、１５０）、前記ＡＣ電源（５７）または前記バッテリ（５３）によって電力供給されるポンプ（７３、１５８）であって、流体回路（７２、７９）内に透析流体を送出するためのポンプ（７３、１５８）と、
前記流体回路（７２、７９）内の透析流体を直接温めるために前記燃料電池（７７、１５０）、前記ＡＣ電源（５７）または前記バッテリ（５３）によって電力供給されるインラインヒータ（２２）と、
前記流体回路（７２、７９）内に配置されている粒子フィルタ（７５）と、
前記流体回路（７２、７９）内の交換型カートリッジ（７６、１５６）であって、老廃物を吸収するための交換型カートリッジ（７６、１５６）と
コントローラ（４４、５５）と
を備え、
前記コントローラは、
（ｉ）前記ＡＣ電源（５７）が利用可能である場合に、前記ＡＣ電源（５７）が、前記バッテリ（５３）を充電し、前記ポンプ（７３、１５８）を含む前記携帯型・装着型透析機（７０、１４０）に電力供給し、または、
（ｉｉ）前記ＡＣ電源（５７）が利用可能でない場合に、
（ａ）前記燃料電池（７７、１５０）が動作状態にある場合に、前記燃料電池（７７、１５０）が、前記バッテリ（５３）を充電し、前記ポンプ（７３、１５８）を含む前記携帯型・装着型透析機（７０、１４０）に電力供給し、または、
（ｂ）前記燃料電池（７７、１５０）が動作状態にない場合に、前記燃料電池（７７、１５０）が動作状態になるまで、前記バッテリ（５３）が、動作状態に向けて前記燃料電池（７７、１５０）に電力供給し、前記ポンプ（７３、１５８）を含む前記携帯型・装着型透析機（７０、１４０）に電力供給する
ように構成されている、携帯型・装着型透析機。
【請求項１５】
前記流体回路（７２、７９）内、および患者に接続されるアクセスデバイス（７１）の上流に、抗菌フィルタ（７８）をさらに備えている、請求項１４に記載の携帯型・装着型透析機（７０）。
【請求項１６】
患者は、単一管腔アクセスデバイスまたは二重管腔アクセスデバイス（７１）で前記流体回路（７２、７９）に接続する、請求項１４および請求項１５のうちの１項に記載の携帯型・装着型透析機（７０）。
【請求項１７】
前記燃料電池（７７、１５０）は、直接メタノールまたは直接エタノール燃料電池（５２、６２）である、請求項１４〜請求項１６のいずれか１項に記載の携帯型・装着型透析機（７０、１４０）。
【請求項１８】
前記透析機（７０）は、血液透析機であり、前記透析流体用の容器と、ダイアライザと、前記燃料電池によって電力供給される第２のポンプと、前記透析流体容器を前記流体回路および前記ダイアライザに接続する配管と、患者を前記第２のポンプおよび前記ダイアライザに接続する血液ライン配管であって、前記患者に戻る血液ライン配管とをさらに備えている、請求項１４〜請求項１７のいずれか１項に記載の携帯型・装着型透析機（７０）。
【請求項１９】
前記透析機は、腹膜透析機である、請求項１４〜請求項１７のいずれか１項に記載の携帯型・装着型透析機（７０）。
【請求項２０】
前記燃料電池（７７、１５０）に接続されている電力貯蔵デバイス（４３、６３）と、
前記透析機を制御するための少なくとも１つの入力デバイス（４５、４６）と、
前記透析機を監視するための少なくとも１つの出力デバイス（４７、４８）と、
前記透析機（７０、１４０）を制御するためのコントローラ（４４）と
をさらに備え、前記コントローラ（４４）は、前記少なくとも１つの入力デバイス（４５、４６）および出力デバイス（４７、４８）に動作可能に接続されている、請求項１４〜請求項１９のいずれか１項に記載の携帯型・装着型透析機（７０、１４０）。
【請求項２１】
前記電力貯蔵デバイス（４３、６３）は、前記透析機（７０、１４０）の少なくとも１時間の動作のために十分な電力を貯蔵することが可能なバッテリまたはキャパシタである、請求項２０に記載の携帯型・装着型透析機。
【請求項２２】
前記貯蔵デバイス（４３、６３）内の電力を、少なくとも前記透析機（７０、１４０）および前記コントローラ（４４）に電力供給するために有用な電気に変換するための回路（４２、５４、６４）をさらに備えている、請求項２０および請求項２１のうちの１項に記載の携帯型・装着型透析機。
【請求項２３】
家庭用、自動車用、または公共用の電力を前記透析機（７０、１４０）に接続するための回路をさらに備え、前記透析機（７０、１４０）は、家庭用、自動車用、または公共用の電力によって電力供給されることが可能である、請求項１４〜請求項２２のいずれか１項に記載の携帯型・装着型透析機。
【請求項２４】
前記インラインヒータは、触媒ヒータ（２２）であり、前記コントローラ（４４）に動作可能に連絡している、請求項２０〜請求項２３のいずれか１項に記載の携帯型・装着型透析機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（背景）
本特許は、概して、医療用流体送達システム用の電源に関する。より具体的には、本特許は、透析機等の燃料電池式医療用流体送達システム用のシステム、方法、および装置を開示する。
【背景技術】
【０００２】
種々の原因によって、個人の腎臓系は機能しなくなり得る。腎不全は、いくつかの生理的障害および問題を引き起こす。水分、ミネラル、および毎日の代謝負荷の排出のバランスは、もはや可能ではなく、窒素代謝の毒性最終生成物（尿素、クレアチニン、尿酸等）は、血液および組織中に蓄積する可能性がある。
【０００３】
腎不全および腎機能低下は、透析を用いて治療されている。透析は、透析でなければ正常に機能している腎臓によって除去されたであろう老廃物、毒素、および過剰な水分を体から除去する。腎機能の代替としての透析治療は、該治療が命を救うため、多くの人々にとって非常に重要である。
【０００４】
血液透析および腹膜透析は、腎機能の損失を治療するために一般に使用される２種類の透析療法である。血液透析（「ＨＤ」）治療は、患者からの老廃物、毒素、および過剰な水分を除去するために、患者の血液を利用する。患者は、血液透析機に接続され、患者の血液は、この機械を通じて送出される。血液が血液透析機に、および血液透析機から流動することができるように、カテーテルが患者の静脈および動脈に挿入される。血液は、該機械のダイアライザを通過し、それは、血液から老廃物、毒素、および過剰な水分を除去する。浄化された血液は、患者に戻される。大量の透析液、例えば、約１２０リットルが、１回の血液透析療法期間中、血液を透析するために消費される。血液透析治療は、数時間続き、概して、１週間に約３または４回治療センターにおいて実施される。
【０００５】
血液を伴う腎不全治療の別の形態は、血液濾過（「ＨＦ」）であり、これは、患者の血液からの毒素の対流輸送に依存する、別の腎代替療法である。この療法は、治療中、体外回路に置換液または補液を添加することによって達成される（典型的には、１０〜９０リットルのそのような流体）。該置換液、および治療と治療の間に患者によって蓄積される流体は、ＨＦ治療の間に限外濾過され、中分子および大分子の除去に特に有益である対流輸送機構を提供する。
【０００６】
血液透析濾過（「ＨＤＦ」）は、対流性および拡散性の浄化を組み合わせる、別の血液治療様式である。ＨＤＦは、標準的な血液透析と同様に、ダイアライザを通して流動する透析液を使用し、拡散浄化を提供する。さらに、置換溶液が体外回路に直接提供され、対流浄化を提供する。
【０００７】
腹膜透析は、透析液とも呼ばれる透析溶液を使用し、それは、カテーテルを介して患者の腹膜腔に注入される。透析液は、腹膜腔の腹膜に接触する。拡散および浸透によって、すなわち浸透勾配が膜をわたって生じるため、老廃物、毒素、および過剰な水分は、患者の血流から腹膜を通して透析液に入る。使用済み透析液は、患者から排出され、患者から老廃物、毒素、および過剰な水分を除去する。このサイクルが繰り返される。
【０００８】
持続的携帯型腹膜透析（「ＣＡＰＤ」）、自動腹膜透析（「ＡＰＤ」）、タイダルフローＡＰＤ、および連続流腹膜透析（「ＣＦＰＤ」）を含む、種々の種類の腹膜透析療法が存在する。ＣＡＰＤは、手動の透析治療である。患者は、埋め込まれたカテーテルを排液管に手動で接続し、使用済み透析液流体が腹膜腔から排出されることを可能にする。次いで、患者は、カテーテルを未使用透析液のバッグに接続し、カテーテルを通じて未使用透析液を患者自身に注入する。患者は、未使用透析液バッグからカテーテルを外し、透析液が腹膜腔内に滞留することを可能にし、ここで、老廃物、毒素、および過剰な水分の輸送が生じる。滞留期間の後、患者は、排出、次いで、充填を行い、そうして、腹膜透析流体が数時間滞留することを可能にする。手動の腹膜透析は、患者からかなりの時間および努力を必要とし、改善のための十分な余地を残す。
【０００９】
自動腹膜透析（「ＡＰＤ」）は、該透析治療が排出、充填、および滞留のサイクルを含む点においてＣＡＰＤと類似している。しかしながら、ＡＰＤ機械は、典型的には、患者が眠っている間に自動でサイクルを行う。ＡＰＤ機械によって、患者は、手動で治療サイクルを行う必要がなく、かつ日中に供給物を輸送する必要がない。ＡＰＤ機械は、埋め込まれたカテーテル、未使用透析液源またはバッグ、および流体排液管に流体的に接続する。ＡＰＤ機械は、透析液源からカテーテルを通じて患者の腹膜腔に未使用透析液を送出し、透析液が腔内に滞留することを可能にし、老廃物、毒素および過剰な水分の輸送が生じることを可能にする。源は、複数の滅菌透析液溶液バッグであってもよい。
【００１０】
ＡＰＤ機械は、使用済み透析液を腹膜腔からカテーテルを通じて排液管に送出する。手動プロセスと同様に、ＡＰＤ期間中にいくつかの排出、充填、および滞留サイクルが生じる。「最終充填」は、ＣＡＰＤおよびＡＰＤの最後に生じ、次回の治療まで患者の腹膜腔内に残る。
【００１１】
ＣＡＰＤおよびＡＰＤは両方とも、使用済み透析流体を排液管に送るバッチタイプシステムである。タイダルフローシステムは、改変されたバッチシステムである。タイダルフローを用いて、長い期間にわたって患者から流体を全て除去する代わりに、わずかな時間増分の後、流体の一部が除去および交換される。
【００１２】
連続流またはＣＦＰＤシステムは、使用済み透析液を廃棄する代わりに、浄化または再生するか、あるいは非常に大量の透析液を消費する。該システムは、ループを通じて流体を患者の内外に送出する。透析液は、１つのカテーテル管腔を通じて腹膜腔に流入し、別のカテーテル管腔に流出する。患者から退出する流体は、例えば、ウレアーゼを採用し、酵素的に尿素をアンモニアに変換する尿素除去カラムを介して、透析液から老廃物を除去する再構成デバイスを通過する。次いで、アンモニアは、腹膜腔への透析液の再導入の前に、吸着によって透析液から除去される。アンモニアの除去を監視するために、追加のセンサが採用される。ＣＦＰＤシステムは、典型的には、バッチシステムよりも複雑である。
【００１３】
上記の腎不全治療システムのそれぞれは、電気を必要とし、電気は、腹膜透析において患者の腹膜に注入するための透析流体を加熱するために使用される。血液透析において、電気は、ダイアライザに送られる透析流体を温めるために使用され、また、患者の血液を、患者に戻される前に温めるためにも使用される。電気は、これらのシステムにおいて、透析流体または血液を送出するために使用される蠕動ポンプまたは隔膜ポンプに電力供給するために使用され、電気はまた、透析機の制御システム、スピーカ、ビデオ出力のためにも使用される。
【００１４】
上記のように、加熱、送出、計測、および制御ステップは全て、電気を使用して達成されるため、上述したような先行の透析システムには問題が存在する。それ故に、個人が透析治療を必要とする場合、透析機は、電気が利用可能である場所で使用されなければならない。それ故に、透析は、電気が利用可能でない遠隔または農村地域における人々には利用可能でない場合がある。したがって、電気が利用可能でない場合、透析機、またはより一般には、医療用流体送達機械に電気を供給する電源の必要性が存在する。また、標準的なガソリン発電機は、大きく扱いにくいため、電源がそのような発電機以外の何かであれば有益である。医療用流体送達機械、特に透析機のための携帯型で小型・軽量の電源が必要とされる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（概要）
本明細書に記載する実施形態は、燃料電池を使用することによって、これらの問題を克服する。メタノールまたはエタノールを使用する燃料電池等の小型燃料電池は、携帯型であり、電力を提供する。一実施形態は、医療用流体機械を動作させる方法である。該方法は、携帯型燃料電池電源を提供するステップと、電源の出力を医療用流体機械に接続するステップと、医療用流体機械を動作させるステップとを含み、電源は、液体燃料によって電力供給され、少なくとも医療用流体機械と同じくらい小型で、コンパクトで、かつ携帯可能である。
【００１６】
別の実施形態は、透析機を動作させる方法である。該方法は、電力の燃料電池源を提供するステップと、燃料電池源の電気出力を透析機に接続するステップと、透析機を動作させるステップとを含み、燃料電池源は、液体燃料によって電力供給され、少なくとも透析機と同じくらい小型で、コンパクトで、かつ携帯可能である。
【００１７】
別の実施形態は、携帯型透析機である。患者のための携帯型・装着型透析機は、装着型透析機に電力供給するための燃料電池と、流体回路に透析流体を送出するための、燃料電池によって電力供給されるポンプと、流体回路内に配置される粒子フィルタと、老廃物を吸収するための、流体回路内の交換型カートリッジとを含む。
【００１８】
別の実施形態は、透析機である。該透析機は、透析機に電力供給するための燃料電池と、燃料電池に接続される電力貯蔵デバイスと、透析機用の透析流体のための流体回路とを含み、流体回路は、未使用透析流体のための入力ラインと、患者への流体接続部と、使用済み透析流体を排出するための排液管とを含む。透析機はまた、患者に、および患者から透析流体を送出するための、燃料電池によって電力供給される少なくとも１つの容積型ポンプと、透析機を制御するための少なくとも１つの入力デバイスと、透析機を監視するための少なくとも１つの出力デバイスと、透析機を制御するためのコントローラとを含み、コントローラは、少なくとも１つの入力デバイスおよび出力デバイスに動作可能に接続される。
【００１９】
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
医療用流体機械（２０、７０）を動作させる方法であって、
携帯型燃料電池電源（４１、５１／５２、６１／６２、７７）を提供するステップと、
前記電源（４１、５１／５２、６１／６２、７７）の出力を前記医療用流体機械（２０、７０）に接続するステップと、
前記医療用流体機械（２０、７０）を動作させるステップと
を包含し、前記電源（４１、５１／５２、６１／６２、７７）は、前記医療用流体機械（２０、７０）に電力供給するように適合されている、方法。
（項目２）
前記燃料電池（４１、５１／５２、６１／６２、７７）は、メタノールまたはエタノールによって電力供給される、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記携帯型燃料電池電源（４１、５１／５２、６１／６２、７７）は、電気を発生し、前記携帯型燃料電池電源（４１、５１／５２、６１／６２、７７）に接続されているバッテリまたはキャパシタ（４３、６３）に電気を貯蔵するステップをさらに包含する、項目１〜項目２のいずれか１項に記載の方法。
（項目４）
前記携帯型燃料電池電源（４１、５１／５２、６１／６２、７７）は、燃料電池（５２、６２）と、随意で、前記燃料電池（５２、６２）に接続されている燃料源（５１、６１）とを備えている、項目１〜項目３のいずれか１項に記載の方法。
（項目５）
前記医療用流体機械（２０、７０）は、個人によって装着される携帯型腹膜透析機（７０）である、項目１〜項目４のいずれか１項に記載の方法。
（項目６）
触媒ヒータ（２２）を使用して、患者への注入用の医療用流体を温めるステップをさらに包含する、項目１〜項目５のいずれか１項に記載の方法。
（項目７）
家庭用公共電力または自動車用電力から前記医療用流体機械に電力を提供するステップをさらに包含する、項目１〜項目６のいずれか１項に記載の方法。
（項目８）
透析機（２０、７０）を動作させる方法であって、
電力の燃料電池源（５２、６２）を提供するステップと、
前記燃料電池源（５２、６２）の電気出力を透析機（２０、７０）に接続するステップと、
前記透析機（２０、７０）を動作させるステップと
を包含し、前記燃料電池源（５２、６２）は、液体燃料（５１、６１）によって電力供給され、少なくとも前記透析機（２０、７０）と同じくらい小型で、コンパクトで、かつ携帯可能である、  方法。
（項目９）
前記透析機（２０、７０）は、腹膜透析機または血液透析機である、項目８に記載の方法。
（項目１０）
貯蔵デバイス（５３）内に電気を貯蔵するステップをさらに包含し、前記貯蔵デバイス（５３）は、前記燃料電池（５２）および前記透析機（７０）のうちの少なくとも１つに動作可能に接続されている、項目８および項目９のうちの１項に記載の方法。
（項目１１）
前記透析機（７０）および前記燃料電池（５２、６２）は携帯可能であり、前記動作させるステップは、前記透析機（７０）および燃料電池（５２、６２）が患者によって装着されている間に生じる、項目８〜項目１０のいずれか１項に記載の方法。
（項目１２）
前記電力を前記透析機（２０、７０）によって使用可能な電圧に変換するステップをさらに包含する、項目８〜項目１１のいずれか１項に記載の方法。
（項目１３）
触媒ヒータ（２２）を使用して患者用の透析流体を温めるステップをさらに包含する、項目８〜項目１２のいずれか１項に記載の方法。
（項目１４）
患者用の携帯型・装着型透析機（７０、１４０）であって、
前記装着型透析機（７０、１４０）に電力供給するための燃料電池（７７、１５０）と、
透析液供給（１６０）と、
前記燃料電池（７７、１５０）によって電力供給されるポンプ（７３、１５８）であって、流体回路（７２、７９）内に透析流体を送出するためのポンプ（７３、１５８）と、
前記流体回路（７２、７９）内の透析流体を直接温めるために前記燃料電池（７７、１５０）によって電力供給されるインラインヒータ（２２）と、
前記流体回路（７２、７９）内に配置されている粒子フィルタ（７５）と、
前記流体回路（７２、７９）内の交換型カートリッジ（７６、１５６）であって、老廃物を吸収するための交換型カートリッジ（７６、１５６）と
を備えている、携帯型・装着型透析機。
（項目１５）
前記流体回路（７２、７９）内、および患者に接続されるアクセスデバイス（７１）の上流に、抗菌フィルタ（７８）をさらに備えている、項目１４に記載の携帯型・装着型透析機（７０）。
（項目１６）
患者は、単一管腔アクセスデバイスまたは二重管腔アクセスデバイス（７１）で前記流体回路（７２、７９）に接続する、項目１４および項目１５のうちの１項に記載の携帯型・装着型透析機（７０）。
（項目１７）
前記燃料電池（７７、１５０）は、直接メタノールまたは直接エタノール燃料電池（５２、６２）である、項目１４〜項目１６のいずれか１項に記載の携帯型・装着型透析機（７０、１４０）。
（項目１８）
前記透析機（７０）は、血液透析機であり、前記透析流体用の容器と、ダイアライザと、前記燃料電池によって電力供給される第２のポンプと、前記透析流体容器を前記流体回路および前記ダイアライザに接続する配管と、患者を前記第２のポンプおよび前記ダイアライザに接続する血液ライン配管であって、前記患者に戻る血液ライン配管とをさらに備えている、項目１４〜項目１７のいずれか１項に記載の携帯型・装着型透析機（７０）。
（項目１９）
前記透析機は、腹膜透析機である、項目１４〜項目１７のいずれか１項に記載の携帯型・装着型透析機（７０）。
（項目２０）
前記燃料電池（７７、１５０）に接続されている電力貯蔵デバイス（４３、６３）と、
前記透析機を制御するための少なくとも１つの入力デバイス（４５、４６）と、
前記透析機を監視するための少なくとも１つの出力デバイス（４７、４８）と、
前記透析機（７０、１４０）を制御するためのコントローラ（４４）と
をさらに備え、前記コントローラ（４４）は、前記少なくとも１つの入力デバイス（４５、４６）および出力デバイス（４７、４８）に動作可能に接続されている、項目１４〜項目１９のいずれか１項に記載の携帯型・装着型透析機（７０、１４０）。
（項目２１）
前記電力貯蔵デバイス（４３、６３）は、前記透析機（７０、１４０）の少なくとも１時間の動作のために十分な電力を貯蔵することが可能なバッテリまたはキャパシタである、項目２０に記載の携帯型・装着型透析機。
（項目２２）
前記貯蔵デバイス（４３、６３）内の電力を、少なくとも前記透析機（７０、１４０）および前記コントローラ（４４）に電力供給するために有用な電気に変換するための回路（４２、５４、６４）をさらに備えている、項目２０および項目２１のうちの１項に記載の携帯型・装着型透析機。
（項目２３）
家庭用、自動車用、または公共用の電力を前記透析機（７０、１４０）に接続するための回路をさらに備え、前記透析機（７０、１４０）は、家庭用、自動車用、または公共用の電力によって電力供給されることが可能である、項目１４〜項目１９および項目２１〜項目２３のいずれか１項に記載の携帯型・装着型透析機。
（項目２４）
インラインヒータは、触媒ヒータ（２２）であり、前記コントローラ（４４）に動作可能に連絡している、項目２０〜項目２３のいずれか１項に記載の携帯型・装着型透析機。
さらなる機能および利点が本明細書に記載され、以下の詳細な説明および図面から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、先行技術の透析機を図示する。
【図２】図２は、燃料電池式透析機のための制御システムを図示する。
【図３】図３は、燃料電池式透析機を図示する。
【図４】図４は、燃料電池によって電力供給される装着型透析システムを図示する。
【図５】図５〜図７は、燃料電池を使用する医療用流体送達システムのための電力供給を図示する。
【図６】図５〜図７は、燃料電池を使用する医療用流体送達システムのための電力供給を図示する。
【図７】図５〜図７は、燃料電池を使用する医療用流体送達システムのための電力供給を図示する。
【図８】図８は、燃料電池電源を有する携帯型・装着型透析システムを図示する。
【図９】図９〜図１０は、燃料電池電源を使用する、より高度な電力および制御システムを図示する。
【図１０】図９〜図１０は、燃料電池電源を使用する、より高度な電力および制御システムを図示する。
【図１１】図１１は、携帯電源式透析機の別の実施形態を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（詳細な説明）
本明細書に記載する燃料電池は、腹膜透析機または血液透析機等の医療用流体処理機械のための一次またはバックアップ電力を提供し得る。燃料電池は、最初に熱および機械エネルギーを産出するために燃料を燃焼させ、次いで、回転タービン等の機械エネルギーを電気エネルギーに変換することなく、燃料を電気エネルギーに直接変換するデバイスである。一例は、高温で作動する、リン酸燃料電池（ＰＡＦＣ）等の水素燃料電池である。リン酸燃料電池は、プロトン交換膜（ＰＥＭ）を使用することにより、水素イオン（プロトン）に膜を通過させ、水素イオンは、酸素分子と反応させられて最終的に水を形成し、水は、膜から運ばれ、廃棄される。リン酸燃料電池は、米国コネチカット州イーストハートフォードのＵｎｉｔｅｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｃｏｒｐ．社およびその他から購入され得る。それは、天然ガスまたは嫌気性消化器ガス（ＡＤＧ）から産出されるメタンによって電力供給されてもよい。ＰＡＦＣは、典型的には、水素ガスおよび一酸化炭素を形成するために、高温でメタンを水と反応させることによって、メタン燃料を水素に改質する。次いで、一酸化炭素は、水との第２の反応によって二酸化炭素に変えられることにより、燃料電池での即座の使用のために、二酸化炭素およびさらなる水素を形成する。当然のことながら、水素燃料電池はまた、水素ガスによって電力供給されてもよい。
【００２２】
燃料電池は、代わりに、メタノールまたはエタノール等の液体燃料によって電力供給されてもよい。直接メタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）は、日本国東京の東芝社および米国ニューヨーク州オールバニーのＭＴＩ  Ｍｉｃｒｏ社等の多くの会社から入手可能である。液体燃料式燃料電池は、ＰＥＭ技術を使用する燃料電池よりも携帯可能であり、取り扱いが容易である。多種多様な他の燃料電池が、多くの製造業者から市販されている。これらの会社および他の会社はまた、交換用燃料カートリッジも販売している。
【００２３】
これらの燃料電池は、特に、患者が、電力が簡単に、またはしばしば、障害を受ける地域にいる場合に、透析機等の医療用流体療法機械に電力供給するために有利に利用され得る。患者が予定通りに療法を受けることが、患者の健康および快適性にとって重要である。また、いったん療法が開始されると、それを完了することも重要である。それ故に、遠隔または農村地域にある透析機は、燃料電池によって一次的または二次的に電力供給され得る。メタノール燃料電池において、メタノールは、陽極において水で酸化されることにより、二酸化炭素、水素イオン、および電子を形成する。陰極において、酸素は、水素イオンとの反応によって還元されることにより、水を産出する。それ故に、水は、反応の両側に存在し、燃料電池のエネルギー密度を制限する傾向がある。しかしながら、そのような電池は、はるかに低い温度において、取り扱いおよび動作がとても容易である。
【００２４】
透析療法は、典型的には、図１に図示するような機械等の腹膜透析機で行われる。１つの好適な腹膜透析機は、米国イリノイ州ディアフィールドのＢａｘｔｅｒ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社からのＨｏｍｅＣｈｏｉｃｅ（登録商標）腹膜透析機である。患者Ｐは、示されるような埋め込まれたカテーテル等の患者アクセスデバイス５によって、点線内に示される透析流体送達システム１に接続される。カテーテルは、単一管腔もしくは二重管腔カテーテルであってもよく、または別の種類のアクセスデバイスが使用されてもよい。透析溶液の複数の容器２は、弁または他のコネクタを通じて、示されるような透析機に接続される。ポンプ３は、透析流体を容器２から１つずつ、バランスチャンバ４を通じて、アクセスデバイスを通じて、患者Ｐの腹膜腔に輸送するために使用される。腹膜透析溶液が所望の滞留時間にわたって患者内に残った後、バランスチャンバ４を通じて、それから排液管７へ、使用済み透析溶液を送出するために、同一ポンプ３または別のポンプ６が使用されてもよい。
【００２５】
本明細書に考察する実施形態では、透析流体送達システム１は、図２に図示するような制御システム１０等の透析制御システムで使用される。透析制御システム１０は、患者アクセスデバイス１５への接続のための流体ライン１２を含む、図１に図示する腹膜透析送達システム等の透析流体送達システム１１を含む。透析流体送達システム１１は、制御ユニット１３の監視下で患者に透析を実施する。一実施形態における制御ユニット１３は、少なくとも入力キーパッド１４、タッチスクリーンであってもよい制御パネル１４ａ、入力テンキー１４ｂ、およびマウス１４ｃを有する。制御ユニットはまた、フロッピー（登録商標）ドライブまたはＣＤドライブに好適であり得る入力ドライブ１５ａも含む。本実施形態におけるコンピュータは、ポート１６を含む、インターネットアクセス１５ｂならびにさらなる入力および出力のためのポートを有して構成される。さらなる入力ポートは、ＵＳＢポート等のシリアルポートまたはパラレルポートの任意の組み合わせであってもよい。
【００２６】
いくつかの実施形態では、制御ユニットは、遠隔制御ユニットからのコマンドを受信するように適合され、手持ち式リモコンのためのＩＲ受信器１５ｃを含む。入力／出力は、光入力または出力１５ｄ、および他のデジタルまたはアナログ入力を含んでもよい。制御部分１５ｅは、透析機を操作するための一連の制御ノブまたはスイッチを含む。スピーカ出力１７は、緊急事態または透析機の他の誤作動があった場合に、患者または介護者に警告することができる。また、患者または介護者に警告するための視覚警報１５ｆもある。制御部は、遠隔のコマンドまたは情報を受信するためのアンテナ１９を含む。アンテナは、以下に考察するように、患者のための無線デバイスとの通信のために使用されてもよい。アンテナはまた、無線（ＷｉＦｉ）インターネットアクセスのために使用されてもよく、または遠隔であるがより近いコマンドのために使用されてもよい。
【００２７】
図３は、透析機１０の制御部分３０のより詳細な図を示す。図３に見られるように、本実施形態における通信は、移動可能なＣＡＰＤ患者等の患者の利便性および移動性のために、無線である。しかしながら、当業者は、ワイヤーハーネスまたはケーブルもまた、２つの部分を接続し得ることを認識するであろう。透析機制御部分３０は、一次あるいは二次電源としての燃料電池等の電源３２から電力を受ける、監視マイクロコントローラ３１を含む。透析機は、その一次電力を家庭用または公共用電力として受けてもよい。マイクロコントローラは、少なくともキーパッド３３からの入力を受信し、また、診療所および病院情報システムから等の有線接続３４からのデータおよびコマンドを受信してもよい。入力はまた、無線接続および  無線機３５を介して、患者から受信されてもよい。マイクロコントローラは、ビデオモニタ３６、スピーカ３７への出力、ならびに透析液ポンプ３８および透析液用のヒータ３９への制御を有する。機械制御システムは、マイクロコントローラ３１の一部として、またはマイクロコントローラ３１によってアクセス可能な、少なくとも１つのメモリを含む。家庭用電力等の一次源からの電力中断を検知し、家庭用電力から燃料電池に切り替えるための回路は、図には具体的に示されない。
【００２８】
図４に示すような透析機制御システム４０の別の実施形態は、携帯型装置、例えば、図７に示すような患者によって装着される装置により適している。本実施形態では、電力は、交換型燃料カートリッジを有する燃料電池４１によって提供され、変換回路４２によって変換され、バッテリまたはキャパシタ等の任意で選択されるエネルギー貯蔵デバイス４３内に貯蔵される。マイクロコントローラ４４は、マウス４５およびキーパッド４６からの入力を使用して、デバイスを制御する。制御システムはまた、警報４７およびビデオ出力４８を含む出力も有し、これらは、非常に小型のデバイス、例えば、透析治療中の残り時間を表示するデバイスであってもよい。本実施形態では、制御システム４０はまた、病院または診療所のイントラネット等の別のデバイスへの無線通信のための無線機４９も含む。いくつかの実施形態では、透析機制御システム４０はまた、マイクロコントローラ４４に信号を送り、かつシステムの作動を制御するための、スイッチまたは他の電気機械的入力を含んでもよい。変換器４２はまた、自動車電気システム（１２ＶＤＣもしくは２４ＶＤＣ）または他の使用可能な電圧等の、他の電源から電力を受けてもよい。それ故に、携帯型透析機は、電動カート、電動車椅子、自動車、トラック、または他の可動車両に載置され、そこから電力を受けてもよい。
【００２９】
無線機または無線受信器／送信器４９は、小型かつコンパクトであり、携帯型透析システム上に容易に配置される。機能する一無線機は、ＺｉｇＢｅｅ／ＩＥＥＥ  ８０５．１５．４に従った無線モジュールである。これは、約１０〜２０フィートの非常に限定された範囲を有する、非常に低い電力の無線システムの規格である。この規格に従って作製されるモジュールは、米国ユタ州リンドンのＭａｘｓｔｒｅａｍ，Ｉｎｃ．社、米国カリフォルリア州カールズバッドのＨｅｌｉｃｏｍｍ，Ｉｎｃ．社、およびカナダ国アルバータ州ＣｏｃｈｒａｎｅのＡＮＴ社から購入され得る。モジュールは、非常に小さく、約２ｃｍ四方（約１インチ四方）で、約３ｍｍ（１／８インチ）の厚さである。上述のように、制御部分４０は、約１０〜２０フィートのＺｉｇＢｅｅモジュールの範囲内で、無線アンテナまたは受信器と近接するように意図される。それ故に、携帯型機械は、便利なように小型であり、患者の邪魔にならないが、病院情報システムまたは他のネットワークとの通信および制御が十分に可能である。
【００３０】
図５〜図６は、燃料電池、および燃料電池からの電気を使用するための電力供給を図示する。図５は、透析機のための電力回路５０を図示し、電力回路は、燃料供給または燃料カートリッジ５１、燃料電池スタック５２、および、ＡＣ電力５７が燃料電池の作動を開始できない場合にシステムを始動するのに十分な電気を供給するためのバッテリ５３を含む。バッテリはまた、電力需要が燃料電池から利用可能な電力を超える場合に燃料電池からの電力を補ってもよく、またはバッテリは、余剰な電力が、電気負荷の残りの部分によって使用されていない燃料電池から利用可能である場合に、燃料電池によって充電されてもよい。燃料電池が作動していない場合、ＡＣ電力は、バッテリへの充電を維持し得る。単一の燃料電池から発生される電位は、典型的には、約０．７〜約１ＶＤＣである。それ故に、本実施例では、燃料電池は、少なくとも５ＶＤＣ等の有用な電圧を得るために、連動するか、または直列に積層する。必要な電力出力が約４５０Ｗのヒータの場合、約３０Ｖの出力電圧が、所要のヒータ電流を妥当なレベルまで低下させるために必要とされ得る。いったん積層または他の技術によって有用な電圧が得られると、マイクロコントローラまたは他の制御デバイスのために、ＤＣ電力が使用され得る。
【００３１】
図５に図示するシステムは、ＡＣ電源の場合におけるＡＣ／ＤＣ変換器５９、または、燃料電池が電源である場合の実施形態におけるＤＣ／ＤＣ変換器を使用することなく、電力を電源から発熱体に直接供給することによって、電力変換損失を最小限に抑える。コントローラを含む、残りの電気／電子負荷に電力を供給するために使用されるＡＣ／ＤＣ変換器５９が、いくつかの電磁適合性基準によって要求されるように、ＡＣ電力線上の電流高調波を最小限に抑えるために、力率補正回路を利用し得ることに留意されたい。上記のように、ＤＣ電力、またはＡＣ電力でさえ、バッテリからの、または移動車両の発電機もしくはオルタネータからの携帯型透析機に利用可能であり得る。一実施形態では、ＤＣ／ＤＣ変換器５４は、携帯型透析機に電力供給するために、そのようなＤＣ電力を直接受けてもよい。
【００３２】
標準的な１１５ＶＡＣ電力が利用可能である場合、典型的な発熱体は、３０オームの抵抗を有し、必要とされる４５０Ｗを発熱体に提供する。より少ない電力が必要な場合、スイッチＳ３が開放され、瞬時電力をゼロまで低下させる。一般的に、発熱体に送達される平均電力を制御するために、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号が適用される。ＰＷＭは、ヒータパン上で所望の温度を維持するように、比例積分微分（ＰＩＤ）制御ループによって制御される。必要とされる電力は、３０オーム発熱体に接続される１１５ＶＡＣ電源によって、または、１２０オーム発熱体に接続される２３０ＶＡＣ電源によって、発熱体に供給されてもよい。発熱体の温度制御は、ＰＩＤコントローラを使用して、上記のように制御される。図示されないが、加熱パンは、２つの抵抗発熱体を含んでもよく、それぞれ、６０オームの抵抗を有する。１１５ＶＡＣ電力に対して、一連のスイッチが、６０オーム抵抗発熱体を並列に配置し、所望の３０オーム発熱体を効果的に作製する。２３０ＶＡＣ電力に対して、別の一連のスイッチが、６０オーム発熱体を直列に配置し、所望の１２０オーム抵抗発熱体を作製する。スイッチのこのネットワークの実装は、電気技術分野の当業者によく知られている。
【００３３】
一実施形態では、燃料電池は、電力をヒータに供給し、発熱体は、２オームの抵抗を有する。これは、必要とされる４５０ワットを発生するために、約３０ＶＤＣの燃料電池電圧出力を必要とする。これは、直列の４０個の燃料電池を有する電源を必要とし得る。上記のように、最大電力未満の電力が要求される場合、ＰＩＤコントローラを使用してＳ２が開放され、所望の量の平均電力が発熱体に提供される。
【００３４】
透析機をオンにすることが必要な時に、ＡＣ電力５７が利用可能である場合、ユーザまたは制御システムがスイッチＳ１をＡＣ位置に移動させることにより、ＤＣ／ＤＣ変換器／バッテリ充電器５４は、制御システム５５が待機状態から動作状態になるように電力供給することが可能になる。透析機は、その正常な作動を開始し、必要に応じて、バッテリ充電が開始される。必要に応じて、ＡＣ電力が供給される発熱体５６は、スイッチＳ３を閉鎖することによって作動され、ヒータパンへの適切なエネルギーの流れを維持するように調整される。ＡＣ電力損失が発生した場合、バッテリがコントローラ５５に電力を供給する一方で、ヒータ５８は、スイッチＳ２を閉鎖することによって制御され、バッテリからのエネルギーを保存するためにオフにされる。コントローラまたは制御システム５５は、燃料が燃料電池スタック５２に到達することを可能にし、Ｓ１は、燃料電池スタック５２からの電力を変換器／バッテリ充電器５４に接続するために、ＦＣ位置に切り替えられる。電力が燃料電池から利用可能になると、バッテリ５３は、スイッチＳ２を調整することによって発熱体に電力を供給し、かつバッテリを再充電するのに十分な電力が燃料電池から利用可能になるまで、より少ない電力を供給する。ＡＣ電力が復旧すると、燃料電池をオフにすることができるように、プロセスが逆にされる。ＡＣ電力が利用可能でない場合、バッテリ５３は、最初にスイッチを通じてＡＣ電力状態へ移行することなく、燃料電池をオンにするために電力を供給する。
【００３５】
電力回路６０の第２の実施形態を図６に図示する。本実施形態では、燃料供給６１は、燃料電池スタック６２に接続される。燃料電池６２によって発生される電気を一時的に貯蔵するために、エネルギー貯蔵デバイス６３（キャパシタまたはスーパーキャパシタ）が使用される。キャパシタは、フィルタとしてではなく、かなり大型のエネルギー貯蔵デバイス、すなわち、３０ＶＤＣで最大２０ファラッド貯蔵することが可能なキャパシタとして意図される。図６に図示するキャパシタは、実際には、所要の静電容量および電圧許容能力を形成するために、直列に、また並列にも配置される、多くの低電圧／高静電容量キャパシタの組み合わせである。電気二重層キャパシタとして既知である基本的なキャパシタは、米国マサチューセッツ州ニューベッドフォードのＣｏｒｎｅｌｌ  Ｄｕｂｉｌｉｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社等の種々の製造業者から入手可能である。
【００３６】
小型バッテリ５３をＤＣ／ＤＣ変換器６４およびコントローラ６５に接続するための、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、および新たなスイッチＳ４を含む、図６の残りの回路構成部品の大部分は、図５の構成部品と同様である。これらは、ＡＣ主電力６７、ＡＣ／ＤＣ変換器６９、ヒータ６６、６８、およびＤＣ／ＤＣ変換器６４を含む。長期間（数日から数ヶ月）の保管後にＡＣ電力が利用可能でない場合に、フル充電のスーパーキャパシタが、該器具の電源を入れることを可能にするのに十分なエネルギーを提供することは期待されない。したがって、図６にあるように、起動時に利用可能なＡＣ電力なしで使用することを可能にするために、図６に示すキャパシタに加えて、バッテリ５３が必要とされる。この小容量バッテリは、燃料電池スタックが電気を発生することを可能にするために、燃料電池スタック６２につながる燃料弁を開放するのに十分な制御エネルギーを供給する。また、上記のように、ＤＣ／ＤＣ変換器６４は、携帯型透析システムに電力供給するために、移動車両バッテリまたは発電機システムからＤＣ電力を受けることが可能である。
【００３７】
インラインヒータを使用する、燃料電池式透析システム２０の別の実施形態を図７に示す。透析流体のインライン加熱は、米国特許第７，１５３，２８５号においてより完全に説明され、ここで、その全体内容が参照により援用され、また該特許は、本特許の譲受人に譲渡されている。本実施形態では、燃料電池５２は、燃料５１によって電力供給され、また、触媒インラインヒータ２２にも燃料供給する。透析流体は、入力配管２４を通じて患者に流動し、触媒ヒータ２２を通過する際に加熱される。この技術を使用して、最初に熱エネルギーを電気に変換する必要なく、熱エネルギーが直接使用される。それ故に、この技術は、大量の透析流体の電気加熱で必要とされる高電圧かつ高電流の必要性を回避し、該技術および装置は、遠隔地域においても有用である。米国特許第５，３２６，２５２号および同第５，８４２，８５１号（ここでその全体内容が参照により援用される）に記載されるような触媒ヒータは、メタノールまたはエタノール等の燃料から熱エネルギーを直接供給するために有用である。適切な制御は、触媒ヒータ制御によって、およびシステムコントローラ５５によって提供される。システム２０の残りの部分は、ＡＣ電力接続５７、ＡＣ／ＤＣ変換器５９、貯蔵バッテリ５３、およびＤＣ／ＤＣ変換器５４を含み、それらは、実質的に、図５のシステム５０に関して記載したように作動する。スイッチＳ１は、ＤＣ／ＤＣ変換器を燃料電池スタック５２（１２０ＶＡＣまたは２４０ＶＡＣ）からの電気に接続するように作動する。
【００３８】
触媒ヒータは、米国特許第４，０６８，６５１号（ここでその全体内容が参照により援用される）にあるように、燃料としてアルコールを使用する小型の手足ウォーマー等の種々の用途に有用である。透析液流体を温めるのに有用なインライン触媒ヒータは、米国特許第４，６５９，６３４号（ここでその全体内容が参照により援用される）において言及されるように、メタノールまたは他の燃料を使用してもよい。自身の燃料および周囲の空気に依存する触媒ヒータは、米国特許第５，０３７，２９３号に記載されるように、自己制御的である傾向があり、それ故に、適切な制御をすることで、非常に安全である。米国特許第５，０３７，２９３号もまた、その全体内容が参照により援用される。そのようなシステムでは、触媒ヒータは、システムコントローラに接続され、熱電対またはサーミスタ等の少なくとも１つの温度指示器によって監視され、温度指示器は、触媒ヒータの内外への透析流体の温度を監視および報告する。触媒ヒータは、カンザス州ウィチタのＣｏｌｅｍａｎ  Ｃｏ．社、イリノイ州アンティオクのＣｅｎｔｕｒｙ  Ｔｏｏｌ  ＆  Ｍｆｇ．社を含む、多くの製造業者から入手可能であり、Ｍａｓｔｅｒ  ａｎｄ  Ｒｅｄｄｙヒータは、ケンタッキー州ボウリンググリーンのＤＥＳＡ  Ｃｏｍｐａｎｙ社から入手可能である。
【００３９】
携帯型・装着型透析デバイス７０を図８に図示する。患者アクセス７１は、示されるような二重管腔デバイスであってもよい。あるいは、携帯型デバイスは、単一管腔アクセスデバイスを利用し得、また、使用済み透析液が、腹膜内に戻る再循環のために患者の腹膜から送出されている間、その一時的な貯蔵用の容器を提供し得る。透析デバイス７０はまた、患者への、および患者からの流体の流動を容易に制御するために、可撓性配管等の配管７２、および蠕動ポンプまたは他の容積型ポンプ等のポンプ７３を含む。
【００４０】
透析デバイスは、おそらく移動可能な患者によって運ばれることはないが、排出状態に利用可能である排液バッグ（図示せず）につながる、第１の排液管弁７４を含む。粒子フィルタ７５は、処理される透析流体が使い捨てカートリッジ７６に接触する前に、流体回路から粒子および破片を除去するのに役立つ。本実施形態における使い捨てカートリッジ７６は、使用済み透析液流体からの異なる毒素の除去のためのいくつかの層を含む。本実施形態では、クレアチニンおよび他の有機毒素を除去するための炭素またはチャコール層が存在する。尿素を除去するための、酸化ジルコニウム等の、ウレアーゼおよび吸収剤を有する層が存在する。また、リン酸ジルコニウム等の、リン酸塩および硫酸塩を除去するための、吸着剤またはイオン交換樹脂を有する層も存在する。第４の層は、尿素を除去するための酸化ジルコニウムおよびウレアーゼの第２の層である。他の実施形態では、追加または第４の層は、異なり得る。カートリッジは、比較的大きいため、燃料電池７７およびその関連する燃料供給は、カートリッジ上に載置される。一実施形態では、燃料電池およびその燃料供給は、ベルトに装着されるよりもむしろ、バックパック内で運ばれ得る。別の実施形態では、燃料電池７７は、残りの大抵の部分と比較してもかさばっているポンプ７３上に載置されてもよい。示されるように、配管７９を通じて患者アクセスデバイス７１の他の管腔に向かう途中での、新しくリフレッシュされた透析液流体に対する最終清浄として、抗菌フィルタ７８もまた使用され得る。一実施形態では、燃料電池、およびその関連する電力貯蔵、ならびに変換システムは、固定状態で携帯型透析機を使用することが望ましい状況に対して、上記のように、標準的なＡＣ壁コンセント電力またはＤＣバッテリ電力を受けるように構成される。これは、例えば、自宅において、または移動車両に一定期間乗車している時に起こり得る。
【００４１】
上記の携帯型・装着型透析システムは、透析流体から毒素および不純物を除去するために、透析流体がフィルタおよび吸着剤パックを通じて連続的または周期的に循環される腹膜透析に好適である。携帯型血液透析機もまた想定される。二重管腔カテーテルの代わりに、個人への、および個人からの血液の流れに備えるアクセスデバイスが存在する。２つのポンプが存在し、一方は、血液のためのポンプであり、もう一方は、ダイアライザに、およびダイアライザから透析流体を送出するためのポンプであり、ダイアライザもまた、患者用のベルトまたはバックパックに載置される。また、血液から分離される限外濾過液を除去するために、ダイアライザに、およびダイアライザから連続的に送出される透析液流体用の、少なくとも１つの容器も存在する。透析流体は、パック内の吸着剤への吸収によって毒素を除去するために、腹膜透析と同様の様式において、吸着剤パックを通じて送出される。
【００４２】
透析機は、適度な量のエネルギーを消費する。腹膜透析では、エネルギーの大部分は、大量の透析液流体を加熱するのに使用される。１つの概算として、単にマイクロプロセッサ、小型ライト等を作動させている、休止状態における透析機自体は、送出動作を含み、約３０Ｗの定電力、すなわち、毎時約３０Ｗｈを必要とする。さらに、透析機は、透析液を約２７℃（室温）から約３７℃（体温）に加熱するために、約３０５Ｗｈのエネルギーを必要とする。９時間の療法に対して、これは、９時間にわたって、合計で約９×３０つまり２７０Ｗｈ＋３０５Ｗｈとなり、計約５７５Ｗｈになる。１０℃（５０°Ｆ）の室温、９時間の療法、および、透析液バッグ内の熱を保つための透析液バッグ上の断熱材を使用して、さらなる試験を実施した。透析液容器またはバッグは、通常、ヒータパン上に配置され、その上面は、室温空気に晒される。
【００４３】
この試験中、一定の２７０Ｗｈに加えて、透析液を加熱するために約７３０Ｗｈ、計約１０００Ｗｈを必要とした。毛布なしの１０℃での追加試験は、加熱のために約１１２０Ｗｈを必要とし、一定の２７０Ｗｈと合わせて、合計で２７０＋１１２０＝約１３９０Ｗｈを必要とした。したがって、電力需要は、非常に低温の家庭環境において約１３９０Ｗｈくらいに高く及び得るが、約６００Ｗｈのエネルギー消費が腹膜透析に対してより普通であると考えられる。血液透析は、典型的には、３〜４時間にわたって行われ、したがって、腹膜透析ほど長い期間を必要としない。透析液または血液は、患者への温度ショックを回避するために温められ、腹膜透析よりもはるかに多くの送出を伴う。結局、水および濃縮液、または予混合透析液もまた温められるため、血液透析は、腹膜透析よりも高い総エネルギー必要量を有すると予想される。このような状況において、インライン加熱は、特に、上記の図７のように、温めるための熱が別個に供給される場合、明らかに有利である。
【００４４】
上記の実施形態は、透析または流体取扱い機械のための独立型電力供給を図示する。他の実施形態では、本明細書に記載する燃料電池は、地方の家庭用、自動車用、または公共用電力に対するバックアップ電力供給として使用され得る。図９は、無停電電力回路として使用され得るＡＣ電力回路の実施形態８０を図示し、公共用電力源への接続のための公共用入力回路８４の第１の入力端子８２と、出力回路１００が端子８２から切断されることを可能にするスイッチ８６とを組み合わせる。燃料電池入力回路９０は、第２の入力端子９２、ダイオード９４、バッテリシステム９６、およびインバータ／充電器回路９８を含む。第２の入力端子９２は、ＤＣ燃料電池出力電圧が端子９２をわたって存在するように、燃料電池に接続される。自動車からのＤＣ電力入力は、バッテリ９６と並列に接続され得る。
【００４５】
ＡＣ電力発生回路８０が公共用電力からＡＣ電力出力を発生する時、インバータ充電器回路９８は、バッテリ９６を充電する。それ故に、公共用電力が障害を受けた場合、インバータ／充電器回路９８は、燃料電池が電気の発生を開始するまで、バッテリ９６内に貯蔵されたエネルギーを使用して、バックアップまたは二次ＡＣ電力を発生することができる。バッテリはまた、燃料源と他の必要な弁またはポンプとを接続するための電力等、エネルギーを産出する燃料電池を始動するのに必要な電力を供給する。ダイオード９４は、バッテリ９６を充電する電流が、燃料電池または燃料電池スタック内に逆流することを防止する。
【００４６】
出力回路１００は、第１の一次巻線８７、第２の一次巻線８８、および二次巻線１０６を有する、変圧器を含む。出力回路１００はまた、二次巻線１０６をわたって接続される従来型のキャパシタ１０４も含む。出力端子１０８は、透析機上のＡＣ電力コネクタへの接続のために、二次巻線１０６の一部をわたって接続される。第１の一次巻線８７は、スイッチ８６を通じて第１の入力端子８２に接続される。第２の一次巻線８８は、インバータ／充電器回路９８に接続される。これらの接続によって、出力ＡＣ電力信号は、出力端子１０８をわたって存在する。
【００４７】
変圧器１０２およびキャパシタ１０４は、当該技術分野でよく知られているように、ＡＣ電力出力を調整する。燃料電池が、スイッチ８６を開放したまま、変圧器１０２を通じて出力端子１０８に電力を供給しており（ＡＣ電力障害の場合のように）、かつＡＣ電力が復旧した場合、インバータ／充電器は、端子８２に接続されたＡＣ幹線と同期し、スイッチ８６が閉鎖されると同時に、変圧器への電力供給を停止することにより、ＡＣ幹線が端子１０８に電力を供給することを可能にする。本システムは、そのような状態を検出するために、状態監視および制御システムが備えられてもよい。本実施形態は、一時的な停電に対して電力を貯蔵するために、バッテリ９６を使用する。インバータ／充電器ならびに燃料電池弁およびポンプの制御システムのためのＤＣ電力出力は、バッテリから得られてもよい。
【００４８】
図１０の別の実施形態は、エネルギー貯蔵用の大型キャパシタを使用する。発生回路１１０の公共用入力回路１１４は、公共用電力源に接続される第１の入力端子１１２、および、出力回路１３０が公共用入力端子１１２から切断されることを可能にするスイッチ１１６を含む。燃料電池入力回路１２０は、第２の入力端子１２２、ダイオード１２４、貯蔵キャパシタ１２６、およびインバータ／充電器回路１２８を含む。第２の入力端子１２２は、ＤＣ燃料電池出力電圧が端子１２２をわたって存在するように、燃料電池スタックに接続される。
【００４９】
ＡＣ電力発生回路１１０が公共用電力からＡＣ出力電力を発生する時、インバータ充電器回路１２８は、貯蔵キャパシタ１２６を充電する。それ故に、公共用電力が障害を受けた場合、インバータ／充電器回路１２８は、燃料電池が電気の発生を開始するまで、スーパーキャパシタ１２６内に貯蔵されたエネルギーを使用して、二次またはバックアップＡＣ電力を発生することができる。スーパーキャパシタはまた、燃料源と他の必要な弁またはポンプとを接続するための電力等、エネルギーを産出する燃料電池を始動するのに必要な電力を供給する。ダイオード１２４は、電流が燃料電池内に逆流することを防止する。
【００５０】
出力回路１３０は、第１の一次巻線１１７、第２の一次巻線１１８、および二次巻線１３６を有する、変圧器１３２を含む。出力回路１３０は、二次巻線１３６をわたって接続される従来型のキャパシタ１３４をさらに含む。回路出力端子１３８は、二次巻線１３６の一部をわたって接続され、透析機上のＡＣ電力コネクタへの接続が意図されている。第１の一次巻線１１７は、スイッチ１１６を通じて第１の入力端子１１２に接続される。第２の一次巻線１１８は、インバータ／充電器回路１２８に接続される。そのように接続されることによって、出力されるＡＣ電力出力は、出力端子１３８をわたって存在する。変圧器１３２およびキャパシタ１３４は、ＡＣ電力出力を調整する。
【００５１】
燃料電池が一次エネルギー源であり、かつ燃料電池出力が中断された場合、十分なエネルギーが大型キャパシタ１２６によって貯蔵されることにより、ＡＣ公共用電力が出力回路１３０に到達することを可能にするようにスイッチ１１６が閉鎖され得るまで、ＡＣ電力出力を維持する。該システムは、そのような変化を検出するために、状態監視および制御システムが備えられてもよく、または手動で操作されてもよい。
【００５２】
携帯型電源透析システムの多くの他の実施形態が存在する。例えば、構成部品は、パック内に配置されてもよく、パックは、例えば、車輪付きスーツケースもしくは手荷物トートバック上、バックパック上、カート上で、または車椅子を使用する人用のパックとしてさえ、容易に輸送される。バックパック携帯型電源透析システム１４０の一実施例を図１１に図示する。該システムは、ベルト１４１およびショルダーストラップ１４５を含む、普通のバックパックの外観を有する、キャンバス地またはプラスチックのバックパックとして設計される。この切り欠き図において、該システムは、該システムの種々の構成部品を装填し、取り外し、および交換する上での便宜上、いくつかの棚または段１４２、１４３、１４４を有する。
【００５３】
かさばる可能性があるバッテリ１４６は、バッグの底部に配置され、本実施形態では、燃料電池１５０用の燃料キャニスタ１４８を支持する。燃料は、容易に除去され、かつ未使用燃料と交換され得るように、パック内に配置されるべきである。使い捨てまたはカセット部分１５２ならびに制御部分および電子機器１５４は、最下段の上に配置される。次の段は、交換型フィルタカートリッジ１５６、および、使い捨て部分１５２内のポンプ（単数または複数）の代わりに、またはそれに加えて使用され得る、ポンプ１５８を含む。透析液流体の容器１６０は、最上段に配置される。該構成部品のこの特定の配置は、唯一の可能な配列ではなく、多くの他の好適な配列もまた可能である。該システムはまた、患者に対して必要な配管およびアクセスデバイスも含む。当然のことながら、いったん蓋またはジッパーを動かすことによってパックが開けられると、交換可能または使用可能な構成部品が容易にアクセス可能である場合、患者にとって便利である。これらは、患者へのアクセスポート用の配管、燃料電池用の燃料、使い捨て部分、フィルタカートリッジ、および透析流体のバッグを含む。
【００５４】
当業者には、本明細書に記載した本願での好ましい実施形態に対する様々な変更および改変が明白であることを理解されたい。そのような変更および改変は、本願の主題事項の主旨および範囲から逸脱することなく、またその意図する利点を損なうことなく、なされ得る。したがって、そのような変更および改変は、添付の特許請求の範囲に包含されることを意図する。
【００５５】
以上により、本発明は、以下の手段を提供する。
【００５６】
（項目１）
医療用流体機械（２０、７０）を動作させる方法であって、
携帯型燃料電池電源（４１、５１／５２、６１／６２、７７）を提供するステップと、
前記電源（４１、５１／５２、６１／６２、７７）の出力を前記医療用流体機械（２０、７０）に接続するステップと、
前記医療用流体機械（２０、７０）を動作させるステップと
を包含し、前記電源（４１、５１／５２、６１／６２、７７）は、前記医療用流体機械（２０、７０）に電力供給するように適合されている、方法。
【００５７】
（項目２）
前記燃料電池（４１、５１／５２、６１／６２、７７）は、メタノールまたはエタノールによって電力供給される、項目１に記載の方法。
【００５８】
（項目３）
前記携帯型燃料電池電源（４１、５１／５２、６１／６２、７７）は、電気を発生し、前記携帯型燃料電池電源（４１、５１／５２、６１／６２、７７）に接続されているバッテリまたはキャパシタ（４３、６３）に電気を貯蔵するステップをさらに包含する、項目１〜項目２のいずれか１項に記載の方法。
【００５９】
（項目４）
前記携帯型燃料電池電源（４１、５１／５２、６１／６２、７７）は、燃料電池（５２、６２）と、随意で、前記燃料電池（５２、６２）に接続されている燃料源（５１、６１）とを備えている、項目１〜項目３のいずれか１項に記載の方法。
【００６０】
（項目５）
前記医療用流体機械（２０、７０）は、個人によって装着される携帯型腹膜透析機（７０）である、項目１〜項目４のいずれか１項に記載の方法。
【００６１】
（項目６）
触媒ヒータ（２２）を使用して、患者への注入用の医療用流体を温めるステップをさらに包含する、項目１〜項目５のいずれか１項に記載の方法。
【００６２】
（項目７）
家庭用公共電力または自動車用電力から前記医療用流体機械に電力を提供するステップをさらに包含する、項目１〜項目６のいずれか１項に記載の方法。
【００６３】
（項目８）
透析機（２０、７０）を動作させる方法であって、
電力の燃料電池源（５２、６２）を提供するステップと、
前記燃料電池源（５２、６２）の電気出力を透析機（２０、７０）に接続するステップと、
前記透析機（２０、７０）を動作させるステップと
を包含し、前記燃料電池源（５２、６２）は、液体燃料（５１、６１）によって電力供給され、少なくとも前記透析機（２０、７０）と同じくらい小型で、コンパクトで、かつ携帯可能である、  方法。
【００６４】
（項目９）
前記透析機（２０、７０）は、腹膜透析機または血液透析機である、項目８に記載の方法。
【００６５】
（項目１０）
貯蔵デバイス（５３）内に電気を貯蔵するステップをさらに包含し、前記貯蔵デバイス（５３）は、前記燃料電池（５２）および前記透析機（７０）のうちの少なくとも１つに動作可能に接続されている、項目８および項目９のうちの１項に記載の方法。
【００６６】
（項目１１）
前記透析機（７０）および前記燃料電池（５２、６２）は携帯可能であり、前記動作させるステップは、前記透析機（７０）および燃料電池（５２、６２）が患者によって装着されている間に生じる、項目８〜項目１０のいずれか１項に記載の方法。
【００６７】
（項目１２）
前記電力を前記透析機（２０、７０）によって使用可能な電圧に変換するステップをさらに包含する、項目８〜項目１１のいずれか１項に記載の方法。
【００６８】
（項目１３）
触媒ヒータ（２２）を使用して患者用の透析流体を温めるステップをさらに包含する、項目８〜項目１２のいずれか１項に記載の方法。
【００６９】
（項目１４）
患者用の携帯型・装着型透析機（７０）であって、
前記装着型透析機（７０）に電力供給するための燃料電池（７７）と、
前記燃料電池（７７）によって電力供給されるポンプ（７３）であって、流体回路（７２、７９）内に透析流体を送出するためのポンプ（７３）と、
前記流体回路（７２、７９）内に配置されている粒子フィルタ（７５）と、
前記流体回路（７２、７９）内の交換型カートリッジ（７６）であって、老廃物を吸収するための交換型カートリッジ（７６）と
を備えている、携帯型・装着型透析機。
【００７０】
（項目１５）
前記流体回路（７２、７９）内、および患者に接続されるアクセスデバイス（７１）の上流に、抗菌フィルタ（７８）をさらに備えている、項目１４に記載の携帯型・装着型透析機（７０）。
【００７１】
（項目１６）
患者は、単一管腔アクセスデバイスまたは二重管腔アクセスデバイス（７１）で前記流体回路（７２、７９）に接続する、項目１４および項目１５のうちの１項に記載の携帯型・装着型透析機（７０）。
【００７２】
（項目１７）
前記燃料電池（７７）は、直接メタノールまたは直接エタノール燃料電池（５２、６２）である、項目１４〜項目１６のいずれか１項に記載の携帯型・装着型透析機（７０）。
【００７３】
（項目１８）
前記透析機（７０）は、血液透析機であり、前記透析流体用の容器と、ダイアライザと、前記燃料電池によって電力供給される第２のポンプと、前記透析流体容器を前記流体回路および前記ダイアライザに接続する配管と、患者を前記第２のポンプおよび前記ダイアライザに接続する血液ライン配管であって、前記患者に戻る血液ライン配管とをさらに備えている、項目１４〜項目１７のいずれか１項に記載の携帯型・装着型透析機（７０）。
【００７４】
（項目１９）
前記透析機は、腹膜透析機である、項目１４〜項目１７のいずれか１項に記載の携帯型・装着型透析機（７０）。
【００７５】
（項目２０）
患者用の前記透析流体を温めるための触媒ヒータ（２２）をさらに備えている、項目１４〜項目１９のいずれか１項に記載の携帯型・装着型透析機（７０）。
【００７６】
（項目２１）
透析機（２０、７０）であって、
前記透析機（２０、７０）に電力供給するための燃料電池（５１／５２、６１／６２、７７）と、
前記燃料電池（５１／５２、６１／６２、７７）に接続されている電力貯蔵デバイス（４３、６３）と、
前記透析機（２０、７０）用の透析流体のための流体回路（７２、７９）であって、前記流体回路（７２、７９）は、未使用透析流体用の入力ラインと、患者への流体接続部と、使用済み透析流体を除去するための排液管とを備えている、流体回路（７２、７９）と、
少なくとも１つの透析流体ポンプ（７３）であって、前記患者に、および前記患者から前記透析流体を送出するための、前記燃料電池（５１／５２、６１／６２、７７）によって電力供給される、少なくとも１つの透析流体ポンプ（７３）と、
前記透析機を制御するための少なくとも１つの入力デバイス（４５、４６）と、
前記透析機を監視するための少なくとも１つの出力デバイス（４７、４８）と、
前記透析機（２０、７０）を制御するためのコントローラ（４４）と
を備え、前記コントローラ（４４）は、前記少なくとも１つの入力デバイス（４５、４６）および出力デバイス（４７、４８）に動作可能に接続されている、透析機（２０、７０）。
【００７７】
（項目２２）
前記電力貯蔵デバイス（４３、６３）は、前記透析機（２０、７０）の少なくとも１時間の動作のために十分な電力を貯蔵することが可能なバッテリまたはキャパシタである、項目２１に記載の透析機。
【００７８】
（項目２３）
前記貯蔵デバイス（４３、６３）内の電力を、少なくとも前記透析機（２０、７０）および前記コントローラ（４４）に電力供給するために有用な電気に変換するための回路（４２、５４、６４）をさらに備えている、項目２１および項目２２のうちの１項に記載の透析機。
【００７９】
（項目２４）
家庭用、自動車用、または公共用の電力を前記透析機（２０、７０）に接続するための回路をさらに備え、前記透析機（２０、７０）は、家庭用、自動車用、または公共用の電力によって電力供給されることが可能である、項目２１〜項目２３のいずれか１項に記載の透析機。
【００８０】
（項目２５）
前記燃料電池（５１／５２、６１／６２、７７）は、水素燃料電池、メタノール燃料電池、またはエタノール燃料電池である、項目２１〜項目２４のいずれか１項に記載の透析機。
【００８１】
（項目２６）
前記透析流体を温めるためのインライン触媒ヒータ（２２）をさらに備え、前記インライン触媒ヒータ（２２）は、前記コントローラ（４４）に動作可能に連絡している、項目２１〜項目２５のいずれか１項に記載の透析機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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