(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透析装置の透析器に透析液を送る送液装置であって、
前記透析液の流れを形成する少なくとも一つの往復動ポンプと、
前記往復動ポンプの背圧を所定値に保つ背圧弁と、
を有し、
前記背圧弁は、
ケーシングと、
前記ケーシング内部を、前記透析液が前記往復動ポンプに流入する流路の一部となる一次側室と、同じ前記往復動ポンプより流出する流路の一部となる二次側室と、に仕切るダイアフラムと、
前記二次側室内に設けられ、ダイアフラムの動きによって開閉し、この開閉によって二次側室を通過する流れの許容および阻止を行う弁構造と、
前記弁構造が流れを阻止する方向に、前記ダイアフラムを付勢する付勢手段と、
を含む、
透析液の送液装置。
【請求項２】
請求項１に記載の透析液の送液装置であって、前記付勢手段は、前記一次側室内に配置される、透析液の送液装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の透析液の送液装置であって、前記背圧弁には、前記付勢手段の付勢力を調整する付勢力調整手段が設けられている、透析液の送液装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の透析液の送液装置であって、前記往復動ポンプは複式ポンプであって、複式ポンプの一方のポンプ部が透析液を透析器へと送り出すポンプであり、他方のポンプ部が透析液を透析器から排出させるポンプである、透析液の送液装置。
【請求項５】
患者と透析器の間で血液を循環させる血液循環流路と、
前記透析器に対して透析液を送る送液装置と、
前記透析器内の透析液の圧力を低下させ、血液から余剰の水を抜き取る除水装置と、
を有する透析装置であって、
前記送液装置は、
前記透析液の流れを形成する少なくとも一つの往復動ポンプと、
前記往復動ポンプの背圧を所定値に保つ背圧弁と、
を有し、
前記背圧弁は、
ケーシングと、
前記ケーシング内部を、前記透析液が前記往復動ポンプに流入する流路の一部となる一次側室と、同じ前記往復動ポンプより流出する流路の一部となる二次側室と、に仕切るダイアフラムと、
前記二次側室内に設けられ、ダイアフラムの動きによって開閉し、この開閉によって二次側室を通過する流れの許容および阻止を行う弁構造と、
前記弁構造が流れを阻止する方向に、前記ダイアフラムを付勢する付勢手段と、
を含む、
透析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透析装置に関し、特に、透析装置の透析器に透析液を送る送液装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
透析装置は、患者体内より血液を導き出し、血液内の老廃物を除去して、患者体内に送り返す装置である。前記老廃物の除去は透析器（ダイアライザー）で行われる。透析器では、半透膜で形成された中空糸の内部を血液が流れ、中空糸の外側を透析液が流れる。中空糸の半透膜を介して、血液と透析液の間で物質交換が行われ、老廃物が血液より除かれる。透析液を透析器に送るために、透析液の流れを形成するポンプを含む送液装置が設けられている。
【０００３】
透析装置には、血液中から余剰の水分を抜き取る除水機能を有する。この除水機能は、除水ポンプによって透析器内の透析液の圧力を低下させて、血液中の水分を透析液側に抜き取ることにより達成される。除水量、すなわち血液より抜き取る水分の量は、患者の状況などに応じて精密に制御される必要がある。基本的には除水ポンプを通過した流量が除水量となるが、このとき問題となるのは、透析液の流量の管理である。
【０００４】
除水ポンプを通過した液量を除水量とするためには、除水を行わない場合における透析器に送られる透析液の量と、透析器から回収される透析液の量が同量であることが必要となる。このため、透析液の送液装置には、透析器に透析液を送るポンプと、透析器から排出させるポンプを設け、これらのポンプには、一例として流量管理が精密に行える往復動形式が採用されている。両者のポンプが吐出する透析液の量が同量であれば、除水ポンプを通過した量が除水量となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
除水量の精度を高めようとする場合、前述のように、透析器に流入する透析液の量および透析器から流出する透析液の量の精度を高める必要がある。往復動ポンプは、その吐出量が比較的精度良く制御できるが、それでもオーバーフィーディングと呼ばれる取扱い流体の慣性による吐出量の変動や、逆止弁の構造などに起因する吐出量の変動などが生じる場合がある。この結果、除水量の精度をより高めることができなかった。
【０００６】
本発明は、前述の除水量をより高い精度で管理したいという要求に答えるべくなされたものであり、そのために、透析液の流量をより高い精度で管理することができる透析装置の送液装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明に係る透析液の送液装置は、透析液の流れを形成する少なくとも一つの往復動ポンプと、この往復動ポンプの背圧を所定値に保つ背圧弁とを有している。背圧弁が与える背圧は、この往復動ポンプの吸入側の圧力に対し一定の差を有する圧力となるように設定されている。すなわち、この背圧弁によって、当該往復動ポンプの吸入側と吐出側の圧力差が一定になるように背圧が保たれる。
【０００８】
前記のように背圧弁が機能するために、当該背圧弁は以下のような構造を有する。すなわち、背圧弁は、内部がダイアフラムによって一次側室と二次側室に仕切られたケーシングを有している。一次側室は、透析液が往復動ポンプに流入する流路の一部となっており、二次側室は、同じ往復動ポンプから透析液が流出する流路の一部となっている。前記二次室内には、ダイアフラムの動きによって開閉し、この開閉によって二次側室を通過する流れの許容および阻止を行う弁構造が設けられている。簡易には、ダイアフラムが直接、流路を塞ぎ、流れを阻止する構造を採ることができる。また、前記ダイアフラムが二次側室内の流れを阻止する方向に、当該ダイアフラムを付勢する付勢手段を有している。付勢手段は、一次側室内に設けることができ、また、弾性体、好ましくは、コイルバネなどのバネとし、弾性力によってダイアフラムを付勢するようにできる。さらに、この付勢力を調整する手段を設けることができる。
【０００９】
さらに、往復動ポンプは複式ポンプとすることが好ましい。この複式ポンプは、一本の柱状のプランジャを共用し、プランジャの両端にそれぞれポンプ室を配置し、二つのポンプ部を構成したものである。そして、一方のポンプ部を、透析液を透析器へと送り出すポンプとし、他方のポンプ部を、透析液を透析器から排出させるポンプとする。プランジャを共用しているので、双方のポンプ部の工程容積は同一となり、これらの吐出量は理論上に等しくなっている。そして、それぞれのポンプ部に対して前述した背圧弁を適用することにより、ポンプ吐出量の高精度の管理が行われる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。図１は、本実施形態に係る透析装置、特に透析液の透析装置１０の概略構成を示す図である。透析器１２は、その内部に半透膜で形成された多数の中空糸が揃えられて配置されている。中空糸の内側には、不図示の人体から導き出され、血液ポンプ１４で送られてきた血液が流れ、中空糸の外側は、透析液で満たされている。人体から血液ポンプ１４、続いて透析器１２を通り人体に戻る血液循環流路１６が形成される。血液中の老廃物および余剰な水分は、中空糸を形成する半透膜を透過して透析液に移行する。
【００１１】
透析液を透析器１２に送り、また透析器１２から排出させる送液装置１８が設けられている。送液装置１８は、透析液の流れを形成する複式ポンプ２０と、複式ポンプ２０の二つのポンプ部２２，２４にそれぞれ設けられた背圧弁２６，２８を含む。複式ポンプ２０の二つのポンプ部のうち、ポンプ部２２が、透析器１２に向かう流路、すなわち供給側流路上に設けられ、透析液を透析器１２に送り出している。以降、このポンプ部２２を供給側ポンプ２２と記す。また、もう一方のポンプ部２４は、透析液が透析器１２から出る流路、すなわち排出側流路上に設けられ、透析液を透析器１２から排出させている。以降、このポンプ部２４を排出側ポンプ２４と記す。
【００１２】
さらに、排出側流路上には、加圧ポンプ３０と、レリーフ弁３２が設けられている。加圧ポンプ３０は、除水や患者の血圧の影響などで低下している透析液の圧力を供給側ポンプ２２の吸入側条件と同程度に高めることによって、排出側ポンプ２４内などで気泡が発生しないようにし、また供給側ポンプ２２と排出側ポンプ２４の吐出量を同量とするためのものである。また、レリーフ弁３２は加圧ポンプによる昇圧が所定値以上とならないように制御するものである。
【００１３】
以上の流路、すなわち供給側ポンプ２２により透析器１２に透析液を送り、また排出側ポンプ２４により透析器１２から透析液を回収する流路を、以降主流路３４と記す。複式ポンプ２０は、二つのポンプ部２２，２４の吐出量が同量となる構造を有している。複式ポンプ２０の構造については後述する。
【００１４】
さらに、前記主流路３４の一部、特に排出側ポンプ２４の部分を迂回するように、除水流路３６が設けられる。除水流路３６には、排出側ポンプ２４に並列するように除水ポンプ３８が配置される。前述のように、供給側、排出側ポンプ２２，２４の吐出量は概略同量であり、除水ポンプ３８は、排出側ポンプ２４により透析液の回収量に、所定量の上乗せして透析液の回収を行う。したがって、除水ポンプ３８を流れる量だけ、供給される透析液より排出される透析液の量が多くなる。この増加分は、血液中から抜き取られた水分である。つまり、除水ポンプ３８が吐出した量が、血液から除かれた水の量（除水量）である。除水量は、患者の状態により適切に設定される必要があり、また十分な精度をもって管理される必要がある。
【００１５】
図２は、複式ポンプ２０の概略構成図である。複式ポンプ２０は、前述のように二つのポンプ部、すなわち供給側ポンプ２２と排出側ポンプ部２４を有している。二つのポンプ２２，２４は、共通のプランジャ４０を有する往復動ポンプである。すなわち、円柱形状のプランジャ４０の両端は、それぞれ二つのポンプのポンプ室４２，４４内に位置し、プランジャ４０の往復動に応じてポンプ室４２，４４の容積が周期的に変動する。供給側ポンプ２２のポンプ室４２には、吸入弁４６、排出弁４８の二つの逆止弁が設けられている。これらの弁４６，４８は、いわゆるポペット弁であり、ホルダ５０と弁体５２を含む。弁体５２は、ゴムなど弾性を有する材料からなり、円錐部分と、円錐の頂点から延びる軸部分とを有している。ホルダ５０は、弁体５２の円錐部分の縁に係合する円環状のフランジ部と、弁体５２の軸部分を保持する保持部と、保持部とフランジ部を結ぶ複数のアームを有している。図示する状態において、弁体５２の円錐部分外周面と、ホルダ５０のフランジ部内周面が密着し、弁が閉じた状態となっている。弁の上流側（図中下方）の圧力が、下流側に比べて高まると、弁体の円錐部分に圧力が作用し、弁体、特に軸部分が延びて、前記の円錐部分とフランジ部の密着が解かれ、流体が流れる。しかし、逆方向の圧力差によっては、弁は開かない。したがって、プランジャ４０が往復運動を行うと、一方向の取扱い液の流れが形成される。排出側ポンプ２４についても同様の構造を有している。
【００１６】
プランジャポンプの吐出量は、理想的には、プランジャの工程容積と往復回数で決定される。しかしながら、プランジャの運動によって一旦形成された取扱い液の流れは、プランジャが上死点または下死点に達した後も、この流れを続けようとし、行程容積より多くの量が吐出される、いわゆるオーバーフィーディングが生じる場合がある。また、弁の開閉は、弁前後の圧力差によりなされるため、圧力差が変化すると、開閉のタイミングも変わってくる。また、弁前後の圧力差が変わると弁体５２の着座の状態も変わることが考えられる。すなわち、弁が閉じるとき、より大きな圧力差によって閉じた場合には、弁体５２がホルダ５０に沈み込み、再度開く場合には、沈み込んだ状態から開くために、そのタイミングが遅れることが考えられる。また、弁体の沈み込み量が異なると、その沈み込み量の差の分だけポンプとしての行程容積が変化し、その吐出量が変化することが考えられる。弁前後の圧力差は、ポンプ吸込み側と吐出側の圧力差により生じると考えられるが、この圧力差が変化することによって、ポンプ吐出量の定量性が保証できない場合が生じうる。このように、概略的には、定吐出量を得られる往復動ポンプにおいても、より高い流量管理が要求される場合には、十分なものとはいえない場合がある。
【００１７】
前述のように、透析装置の除水量は、複式ポンプ２０の供給側ポンプ２２、排出側ポンプ２４の吐出量が同量であるという前提に基づき、それに上乗せする形となる除水ポンプ３８により吸引された量によって求められる。したがって、複式ポンプ２０による流量の精度が低ければ、除水量の管理を高い精度で行うことができない。そこで、本実施形態においては、背圧弁２６，２８を設け、複式ポンプ２０の流量を高い精度で管理してる。
【００１８】
図３は、主流路３４と、二つの背圧弁２６，２８の構造とを示す図である。すでに説明した構成については、同一の符号を付して、説明を省略する。また、加圧ポンプ３０、除水流路３６などは省略してある。二つの背圧弁２６，２８は、同様の構造を有するものであり、以下、供給側背圧弁２６についてのみ説明し、排出側背圧弁２８については説明を省略する。
【００１９】
背圧弁２６は、ケーシング５４と、ケーシング５４の内部空間を二つに仕切るダイアフラム５６を有している。ダイアフラム５６により仕切られた一方の空間５８は、供給側ポンプ２２に向かう透析液の流路の一部となり、以降この空間を一次側室５８と記す。ダイアフラム５６により仕切られた他方の空間６０は、供給側ポンプ２４から透析器１２に向かう透析液の流路の一部となり、以降この空間を二次側室６０と記す。一次側室５８には、透析液が流入してくる一次側入口６２と、透析液が流出する一次側出口６４の二つの口が設けられている。また、二次側室６０には、ポンプ２２より送られてくる透析液が流入してくる二次側入口６６および透析液が流出する二次側出口６８の二つの口が設けられている。この二次側出口６８は、二次側室６０内に設けられ、ダイアフラム５６に対向する開口を有するノズル状のバルブポート７０につながっている。二次側の出入口６６，６８は、このバルブポート７０をのみ介して連通している。言い換えれば、入口６６から入った取扱い流体は、バルブポート７０を通過しなければ出口６８に出られないようになっている。
【００２０】
バルブポート７０の開口は、ダイアフラム５６によって塞がれるように位置し、これが塞がれた状態においては、二次側室６０内の流れは阻止される。ダイアフラム５６は、一次側室５８内に配置されるコイルバネ７２により、バルブポート７０の開口を塞ぐ方向に付勢されている。また、コイルバネ７２のダイアフラム５６とは反対側の端は、バネ押さえ７４に係合している。バネ押さえ７４の頂部はケーシング５４の頭部７６よりやや突出しており、これに被さるように調整ナット７８が設けられている。ケースの頭部７６の周囲およびこれに対向する調整ナット７８の内周面にはそれぞれねじが形成され、互いにねじ係合している。この調整ナット７８を回転させることにより、バネ押さえ７４の進退を調整することができ、コイルバネ７２によるダイアフラム５６への付勢力が調整される。
【００２１】
この背圧弁の一次側室５８の圧力をＰ1、二次側室６０の圧力をＰ2、ダイアフラムの面積をＡ、コイルバネ７２の付勢力をＦとする。ダイアフラム５６を、バルブポート７０の開口を塞いだ状態から、開放側に動かすためには、一次側室と二次側室の圧力差（ΔＰ＝Ｐ2−Ｐ1）による力が、バネの付勢力Ｆを上回る必要がある。すなわち、
ΔＰ・Ａ＞Ｆ    ・・・（１）
となる必要がある。バルブポート７０が開放すれば、二次側室６０の出入口は連通状態となり、圧力Ｐ2は低下する。したがって、ポンプ２２が運転中は、
ΔＰ＝Ｆ／Ａ
に維持される。Ｆ／Ａは固定値であるから、ΔＰが一定に保たれることになる。すなわち、背圧弁２６は、供給側ポンプ２２に対して所定の背圧を与えると共にこのポンプ２２の吸込み側、吐出側の圧力差ΔＰを一定に保つ機能を有している。
【００２２】
この背圧弁の機能によって、オーバーフィーディングについては、吐出抵抗を与えたことにより防止される。また、ポンプ２２の吸込み側、吐出側の圧力差に起因する流量の誤差についても、その圧力差を一定に保つ機能によって、減少させることができる。なお、排出側ポンプ２４および排出側背圧弁２８についても同様である。これにより、複式ポンプ２０の二つのポンプ部２２，２４の吐出量が高精度に管理され、除水量の精度を高めることができる。
【００２３】
図４は、ポンプの吸込み側、吐出側の圧力差を変化させたときの、複式ポンプ２０の供給側ポンプ２２と排出側ポンプ２４の吐出量の差（以降、この吐出量の差を除水バランス量と記す）を示す図である。レリーフ弁３２により加圧ポンプ３０の吐出圧力（循環圧）を変更して、そのときの除水バランス量を測定したものである。図中「○」で示された測定点は、従来の背圧弁、すなわちポンプ吐出側の圧力のみを制御する背圧弁を、本実施形態の背圧弁に代えて用いた場合の結果を示している。また、図中「□」で示された測定点は、本実施形態の背圧弁を用いた場合の結果を示している。
【００２４】
加圧ポンプ３０の吐出圧（循環圧）を変化させると、排出側ポンプ２４の吸込み側圧力が変化する。従来の背圧弁を用いた場合、排出側ポンプ２４に固定された背圧を与えるため、吸込み側の圧力が変化することによって吸込み側、吐出側の圧力差が変化する。この変化に対応して、除水バランス量が変化していることが図より理解される。これに対して、本実施形態の背圧弁を用いた場合、加圧ポンプ吐出圧を変化させても、除水バランス量が一定に維持されることが理解される。
【００２５】
以上のように、本実施形態の送液装置を用いた透析装置は、より高い精度で除水量を管理することができる。また、背圧弁内、特に一次側室内を透析液の通路としたことにより、流体のよどみがなくなり、雑菌等の繁殖を防止することができる。
【００２６】
以上、本実施形態によれば、透析液の流れを形成するポンプとして複式ポンプを用いたが、独立したポンプを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施形態に係る透析装置の概略構成を示す図である。
【図２】  複式ポンプの構成を示す図である。
【図３】  本実施形態の送液装置の回路構成を示す図である。
【図４】  本実施形態の送液装置により除水量管理の効果を示す図である。
【符号の説明】
１０  透析装置、１２  透析器、１６  血液循環流路、１８  送液装置、２０複式ポンプ、２２  供給側ポンプ、２４  排出側ポンプ、２６  供給側背圧弁、２８  排出側背圧弁、３４  主流路、３６  除水流路、３８  除水ポンプ、５４  ケーシング、５６  ダイアフラム、５８  一次側室、６０  二次側室、７０バルブポート、７２  コイルバネ、７８  調整ナット。
【図１】
0003667708.tif 000002
【図２】
0003667708.tif 000003
【図３】
0003667708.tif 000004
【図４】
0003667708.tif 000005