(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
血液処理装置であって、
透析器と、
流量バランスポンプ及び弁の装置であって、
清浄液源から一定量の清浄液を前記透析器に送出するための第１のポンプと、
前記透析器から一定量の清浄液を除去し、前記清浄液をドレンに送出するための第２のポンプと、
前記第１のポンプと前記透析器の入口との間に配置された第１の透析器入口弁と、
前記透析器の出口と前記第２のポンプとの間に配置された第１の透析器出口弁と、
前記清浄液源および前記第１のポンプの間に配置された第１の清浄液源弁と、
前記清浄液源および前記第２のポンプの間に配置された第２の清浄液源弁と、
前記第２のポンプおよび前記ドレンの間に配置された第１のドレン弁と、
前記第１のポンプ及び前記ドレンの間に配置された第２のドレン弁と、
を備え、
前記第１のポンプおよび前記第２のポンプが共に、清浄液源から一定量の清浄液を前記透析器に送出し、前記透析器から一定量の清浄液を除去し、前記清浄液をドレンに送出するように動作可能であり、前記装置が、前記第２のポンプと前記透析器の前記入口との間に配置された第２の透析器入口弁と、前記透析器の前記出口と前記第１のポンプとの間に配置された第２の透析器出口弁とをさらに備え、
前記血液処理装置が、血液透析を可能にする少なくとも１つの第１のモードおよび血液透析ろ過を可能にする少なくとも１つの第２のモードで前記流量バランスポンプ及び弁の装置を動作させるように構成された制御システムをさらに備え、
前記少なくとも１つの第２のモードは、前記透析器内の正圧を生成するようにツイン圧送で前記第１のポンプ及び前記第２のポンプを共に動作させること、或いは、前記透析器に正圧を生成するようにスプリット圧送または遅延付きスプリット圧送で前記第１のポンプ及び前記第２のポンプを動作させることを含む、
血液処理装置。
【請求項２】
前記制御システムが、使用中、前記弁および前記ポンプの前記動作を前記少なくとも１つの第１のモードと前記少なくとも１つの第２のモードとの間で前記流量バランスポンプ及び弁の装置を切り替えるように構成される、請求項１に記載の血液処理装置。
【請求項３】
前記制御システムが、所与の数の圧送サイクルの後、清浄液を前記透析器に送出する役割を担うポンプと前記透析器から使用済み清浄液を除去する役割を担うポンプとを交代させるように構成される、請求項１〜２のいずれか一項に記載の血液処理装置。
【請求項４】
前記所与の数の圧送サイクルが、２つ以上の圧送サイクルである、請求項３に記載の血液処理装置。
【請求項５】
前記ポンプが容積式ポンプである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の血液処理装置。
【請求項６】
前記ポンプが膜ポンプである、請求項５に記載の血液処理装置。
【請求項７】
前記ポンプおよび前記弁が使い捨てカートリッジ上に形成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の血液処理装置。
【請求項８】
前記使い捨てカートリッジ上の前記ポンプおよび前記弁が、前記ポンプおよび前記弁への負空気圧および／または正空気圧の選択的印加によって作動される、請求項７に記載の血液処理装置。
【請求項９】
前記負空気圧／正空気圧の前記選択的印加が空気圧ポンプによって行われる、請求項８に記載の血液処理装置。
【請求項１０】
前記ポンプまたは前記弁がそれぞれ、前記カートリッジを受容する前記血液処理装置の一部で、関連付けられた空気圧ポンプを有する、請求項９に記載の血液処理装置。
【請求項１１】
前記制御システムがそれぞれの前記空気圧ポンプの前記動作を制御する、請求項１０に記載の血液処理装置。
【請求項１２】
前記制御システムが、前記空気圧ポンプを電子的に制御するマイクロプロセッサである、請求項１１に記載の血液処理装置。
【請求項１３】
前記制御が無線で行われる、請求項１２に記載の血液処理装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置の動作を制御する方法であって、前記弁および前記ポンプが、前記血液透析を可能にする少なくとも１つの第１のモードと前記血液透析ろ過を可能にする少なくとも１つの第２のモードとで、前記制御システムによって動作させられる、方法。
【請求項１５】
前記弁および前記ポンプが、前記血液透析を可能にする少なくとも１つの第１のモードと前記血液透析ろ過を可能にする少なくとも１つの第２のモードとを切り替えるように前記制御システムによって動作させられる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記弁および前記ポンプが、前記血液透析ろ過を可能にする少なくとも１つの第２のモードで前記制御システムによって動作させられる、請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１４または１５に記載の血液処理装置を動作させる方法であって、前記少なくとも１つの第１のモードが、
ａ）前記第１のポンプを動作させて清浄液源から前記清浄液を前記第１のポンプに吸入し、前記第２のポンプを動作させて前記第２のポンプから使用済み清浄液を前記ドレン内に吐出する、ステップと、
ｂ）前記第１のポンプを動作させて第１のポンプから前記清浄液を前記透析器内に吐出し、前記第２のポンプを動作させて前記透析器から使用済み清浄液を前記第２のポンプ内に吸入する、ステップと
を含む、方法。
【請求項１８】
前記第１のモードが、
ａ）前記第１の透析器入口弁を閉じ、前記第１の透析器出口弁を閉じ、前記第１のポンプを動作させて清浄液源から前記一定量の清浄液を前記第１のポンプに吸入し、前記第２のポンプを動作させて前記第２のポンプから前記一定量の清浄液を前記ドレン内に吐出する、ステップと、  ｂ）前記第１の透析器入口弁を開け、前記第１の透析器出口弁を開け、前記第１のポンプを動作させて前記第１のポンプから前記一定量の清浄液を前記透析器内に吐出し、前記第２のポンプを動作させて前記透析器から前記一定量の清浄液を前記第２のポンプ内に吸入する、ステップと
を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１のモードが、
ａ）前記第１の透析器入口弁を閉じ、前記第１の透析器出口弁を閉じ、前記第１の清浄液源弁を開け、前記第１のドレン弁を開け、前記第１のポンプを動作させて清浄液源から前記一定量の清浄液を前記第１のポンプに吸入し、前記第２のポンプを動作させて前記第２のポンプから前記一定量の清浄液を前記ドレン内に吐出する、ステップと、
ｂ）前記第１の透析器入口弁を開け、前記第１の透析器出口弁を開け、前記第１の清浄液源弁を閉じ、前記第１のドレン弁を閉じ、前記第１のポンプを動作させて前記第１のポンプから前記一定量の清浄液を前記透析器内に吐出し、前記第２のポンプを動作させて前記透析器から前記一定量の清浄液を前記第２のポンプ内に吸入する、ステップと
を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のモードが、
ａ）前記第１および第２の透析器入口弁を閉じ、前記第１および第２の透析器出口弁を閉じ、前記第１の清浄液源弁を開け、前記第１のドレン弁を開け、前記第２の清浄液源弁を閉じ、前記第２のドレン弁を閉じ、前記第１のポンプを動作させて清浄液源から前記一定量の清浄液を前記第１のポンプに吸入し、前記第２のポンプを動作させて前記第２のポンプから前記一定量の清浄液を前記ドレン内に吐出する、ステップと、
ｂ）前記第１の透析器入口弁を開け、前記第１の透析器出口弁を開け、前記第１の清浄液源弁を閉じ、前記第１のドレン弁を閉じ、前記第１のポンプを動作させて前記第１のポンプから前記一定量の清浄液を前記透析器内に吐出し、前記第２のポンプを動作させて前記透析器から前記一定量の清浄液を前記第２のポンプに吸入する、ステップと、
ｃ）前記第１の透析器入口弁を閉じ、前記第１の透析器出口弁を閉じ、前記第１のドレン弁を開け、前記第２のポンプを動作させて前記第２のポンプから前記一定量の清浄液を前記ドレン内に吐出する、ステップと、
ｄ）前記第１のドレン弁を閉じ、前記第２の清浄液源弁を開け、前記第２のポンプを動作させて前記清浄液源から前記一定量の清浄液を吸入する、ステップと、
ｅ）前記第２の透析器入口弁を開け、前記第２の透析器出口弁を開け、前記第２の清浄液源弁を閉じ、前記第２のポンプを動作させて前記第２のポンプから前記一定量の清浄液を前記透析器内に吐出し、前記第１のポンプを動作させて前記透析器から前記一定量の清浄液を前記第１のポンプに吸入する、ステップと、
ｆ）前記第２の透析器出口弁を閉じ、前記第２のドレン弁を開け、前記第２の透析器入口弁を閉じ、前記第２の清浄液源弁を開け、前記第２のポンプを動作させて前記清浄液源から前記一定量の清浄液を吸入し、前記第１のポンプを動作させて前記第１のポンプから前記一定量の清浄液を前記ドレン内に吐出する、ステップと
を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１のモードが前記ステップｂ）と前記ステップｃ）との間に追加ステップを含み、前記ステップａ）およびｂ）が１回または複数回繰り返される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１のモードが前記ステップｆ）の後に追加ステップを含み、前記ステップｅ）およびｆ）が１回または複数回繰り返される、請求項２０または２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの第２のモードが、
ａ）前記第１のポンプを動作させて清浄液源から前記一定量の清浄液を前記第１のポンプに吸入し、前記第２のポンプを動作させて前記透析器から前記一定量の清浄液を前記第２のポンプに吸入する、ステップと、
ｂ）前記第１のポンプを動作させて前記第１のポンプから前記一定量の清浄液を前記透析器内に吐出し、前記第２のポンプを動作させて前記第２のポンプから前記一定量の清浄液を前記ドレン内に吐出する、ステップと
を含む、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２のモードが、
ａ）前記第１の透析器入口弁を閉じ、前記第１の透析器出口弁を開け、前記第１のポンプを動作させて清浄液源から前記一定量の清浄液を前記第１のポンプに吸入し、前記第２のポンプを動作させて前記透析器から前記一定量の清浄液を前記第２のポンプに吸入する、ステップと、
ｂ）前記第１の透析器入口弁を開け、前記第１の透析器出口弁を閉じ、前記第１のポンプを動作させて前記第１のポンプから前記一定量の清浄液を前記透析器内に吐出し、前記第２のポンプを動作させて前記第２のポンプから前記一定量の清浄液を前記ドレン内に吐出する、ステップと
を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記第２のモードが、
ａ）前記第１の透析器入口弁を閉じ、前記第１の透析器出口弁を開け、前記第１の清浄液源弁を開け、前記第１のドレン弁を閉じ、前記第１のポンプを動作させて清浄液源から前記一定量の清浄液を前記第１のポンプに吸入し、前記第２のポンプを動作させて前記透析器から前記一定量の清浄液を前記第２のポンプに吸入する、ステップと、
ｂ）前記第１の透析器入口弁を開け、前記第１の透析器出口弁を閉じ、前記第１の清浄液源弁を閉じ、前記第１のドレン弁を開け、前記第１のポンプを動作させて前記第１のポンプから前記一定量の清浄液を前記透析器内に吐出し、前記第２のポンプを動作させて前記第２のポンプから前記一定量の清浄液を前記ドレン内に吐出する、ステップと
を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記第２のモードが、
ａ）前記第１および第２の透析器入口弁を閉じ、前記第１の透析器出口弁を開け、前記第２の透析器出口弁を閉じ、前記第１の清浄液源弁を開け、前記第２の清浄液源弁を閉じ、前記第１および第２のドレン弁を閉じ、前記第１のポンプを動作させて清浄液源から前記一定量の清浄液を前記第１のポンプに吸入し、前記第２のポンプを動作させて前記透析器から前記一定量の清浄液を前記第２のポンプに吸入する、ステップと、
ｂ）前記第１の透析器入口弁を開け、前記第１の透析器出口弁を閉じ、前記第１の清浄液源弁を閉じ、前記第１のドレン弁を開け、前記第１のポンプを動作させて前記第１のポンプから前記一定量の清浄液を前記透析器内に吐出し、前記第２のポンプを動作させて前記第２のポンプから前記一定量の清浄液を前記ドレン内に吐出する、ステップと、
ｃ）前記第１の透析器入口弁を閉じ、前記第２の透析器出口弁を開け、前記第２の清浄液源弁を開け、前記第１のドレン弁を閉じ、前記第２のポンプを動作させて清浄液源から前記一定量の清浄液を前記第２のポンプに吸入し、前記第１のポンプを動作させて前記透析器から前記一定量の清浄液を前記第１のポンプに吸入する、ステップと、
ｄ）前記第２の透析器入口弁を開け、前記第１および第２の透析器出口弁を閉じ、前記第１の清浄液源弁を閉じ、前記第２のドレン弁を開け、前記第１のポンプを動作させて前記第１のポンプから前記一定量の清浄液を前記ドレン内に吐出し、前記第２のポンプを動作させて前記第２のポンプから前記一定量の清浄液を前記透析器内に吐出する、ステップと
を含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ステップｂ）と前記ステップｃ）との間に前記ステップａ）およびｂ）を１回または複数回繰り返すステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記ステップｄ）の後に前記ステップｃ）およびｄ）を１回または複数回繰り返すステップをさらに含む、請求項２６または２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記第２のモードが、
ａ）前記第１のポンプを動作させて前記清浄液源から前記一定量の清浄液を前記第１のポンプに吸入し、前記第２のポンプを動作させて前記第２のポンプから一定量の清浄流体溶液を前記ドレン内に吐出する、ステップと、
ｂ）前記第１のポンプを動作させて前記第１のポンプから前記一定量の清浄液を前記透析器内に吐出する、ステップと、
ｃ）前記第２のポンプを動作させて前記透析器から前記一定量の清浄液を前記第２のポンプに吸入する、ステップと
を含む、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
前記第２のモードが、
ａ）前記第１の清浄液源弁を開け、前記第１のポンプを動作させて前記清浄液源から前記一定量の清浄液を前記第１のポンプに吸入し、前記第２のポンプを動作させて前記第２のポンプから前記一定量の清浄液を前記ドレン内に吐出する、ステップと、
ｂ）前記第１の透析器入口弁を開け、前記第１のポンプを動作させて前記第１のポンプから前記一定量の清浄液を前記透析器内に吐出する、ステップと、
ｃ）前記第１の透析器入口弁を閉じ、前記第１の透析器出口弁を開け、前記第２のポンプを動作させて前記透析器から前記一定量の清浄液を前記第２のポンプに吸入する、ステップと
を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記第２のモードが、
ａ）前記第１の透析器出口弁を閉じ、前記第１の清浄液源弁を開け、前記第１のドレン弁を開け、前記第１のポンプを動作させて前記清浄液源から前記一定量の清浄液を前記第１のポンプに吸入し、前記第２のポンプを動作させて前記第２のポンプから前記一定量の清浄液を前記ドレン内に吐出する、ステップと、
ｂ）前記第１の透析器入口弁を開け、前記第１の清浄液源弁を閉じ、前記第１のポンプを動作させて前記第１のポンプから前記一定量の清浄液を前記透析器内に吐出する、ステップと、
ｃ）前記第１の透析器入口弁を閉じ、前記第１の透析器出口弁を開け、前記第１のドレン弁を閉じ、前記第２のポンプを動作させて前記透析器から前記一定量の清浄液を前記第２のポンプに吸入する、ステップと
を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記第２のモードが、
ａ）前記第１の透析器出口弁を閉じ、前記第１の清浄液源弁を開け、前記第１のドレン弁を開け、前記第１のポンプを動作させて前記清浄液源から前記一定量の清浄液を前記第１のポンプに吸入し、前記第２のポンプを動作させて前記第２のポンプから一定量の清浄液を前記ドレン内に吐出する、ステップと、
ｂ）前記第１の透析器入口弁を開け、前記第１の清浄液源弁を閉じ、前記第１のポンプを動作させて前記第１のポンプから前記一定量の清浄液を前記透析器内に吐出する、ステップと、
ｃ）前記第１の透析器入口弁を閉じ、前記第１の透析器出口弁を開け、前記第１のドレン弁を閉じ、前記第２のポンプを動作させて前記透析器から前記一定量の清浄液を前記第２のポンプに吸入する、ステップと、
ｄ）前記第１のドレン弁を開け、前記第１の透析器出口弁を閉じ、前記第２のポンプを動作させて前記第２のポンプから前記清浄液を前記ドレン内に吐出する、ステップと、
ｅ）前記第１のドレン弁を閉じ、前記第２の源弁を開け、前記第２の透析器入口弁を閉じ、前記第２のポンプを動作させて前記清浄液源から一定量の清浄液を前記第２のポンプに吸入する、ステップと、
ｆ）前記第２の源弁を閉じ、前記第２の透析器入口弁を開け、前記第２のポンプを動作させて前記第２のポンプから前記一定量の清浄液を前記透析器内に吐出する、ステップと、
ｇ）前記第２の透析器入口弁を閉じ、前記第２の透析器出口弁を開け、前記第２のドレン弁を閉じ、前記第１のポンプを動作させて前記一定量の清浄液を前記第１のポンプに吸入する、ステップと、
ｈ）前記第２のドレン弁を開け、前記第２の透析器出口弁を閉じ、前記第２の源弁を開け、前記第１のポンプを動作させて前記第１のポンプから前記一定量の清浄液を前記ドレン内に吐出し、前記第２のポンプを動作させて前記清浄液源から前記一定量の清浄液を前記第２のポンプに吸入する、ステップと
を含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記ステップｃ）と前記ステップｄ）との間に前記ステップａ）〜ｃ）を１回または複数回繰り返すステップをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記ステップｈ）の後に前記ステップｆ）〜ｈ）を１回または複数回繰り返すステップをさらに含む、請求項３２または３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記第２のモードが、
ａ）前記第１および第２のポンプを共に動作させて清浄液源から一定量の清浄液を前記第１および第２のポンプに吸入する、ステップと、
ｂ）前記第１および第２のポンプを共に動作させて前記一定量の清浄液を前記透析器内に前記透析器の膜を横切って吐出する、ステップと、
ｃ）前記第１および第２のポンプを動作させて前記透析器から前記一定量の清浄液を両方の前記ポンプに吸入する、ステップと、
ｄ）前記第１および第２のポンプを共に動作させて前記ポンプから前記一定量の清浄液を前記ドレン内に吐出する、ステップと
を含む、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３６】
前記第２のモードが、
ａ）前記第１および第２の源弁と前記第１および第２の透析器入口弁とを共に開け、前記第１および第２の透析器出口弁と前記第１および第２のドレン弁とを共に閉じ、前記第１および第２のポンプを動作させて前記清浄液源から清浄液を第１および第２のポンプ室に吸入する、ステップと、
ｂ）前記第１および第２の源弁と前記第１および第２の透析器出口弁とを閉じ、前記第１および第２の透析器入口弁を開け、前記第１および第２のポンプを共に動作させて前記第１および第２のポンプ室から透析物を前記透析器内に吐出する、ステップと、
ｃ）前記第１および第２の透析器出口弁を開け、前記第１および第２の透析器入口弁を閉じ、前記第１および第２のポンプを共に動作させて前記透析器から一定量の清浄液を前記第１および第２のポンプ室に吸入する、ステップと、
ｄ）前記第１および第２のドレン弁を開け、前記第１および第２の透析器出口弁を閉じ、前記第１および第２のポンプを共に動作させて前記第１および第２のポンプ室から一定量の清浄液を前記ドレン内に吐出する、ステップと
を含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
透析器を有する血液処理機で使用するカートリッジであって、
使用中、清浄液源から一定量の清浄液を前記透析器に送出するようになされた第１のポンプ室と、
使用中、前記透析器から一定量の清浄液を除去し、前記清浄液をドレンに送出するようになされた第２のポンプ室と、
前記第１のポンプと前記透析器の入口との間に配置された第１の透析器入口弁と、
前記透析器の出口と前記第２のポンプとの間に配置された第１の透析器出口弁と
を備え、
前記弁および前記ポンプ室のそれぞれが独立して動作可能であり、
前記カートリッジが、請求項１４〜３４のいずれか一項に従って前記弁および前記ポンプを動作させるように構成される、カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、血液透析と血液透析ろ過の両方を行うことができる血液処理装置、ならびに両タイプの処理での使用に適したものにする、この装置を動作させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]腎疾患を患う患者は、患者の血液中に経時的に蓄積した有害な老廃物質を除去するために、様々な体外血液処理に頼っている。最も一般的な処理方法の１つが血液透析である。
【０００３】
[0003]血液透析は通常、向流装置（ｃｏｕｎｔｅｒ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｆｌｏｗ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）内に互いに隣接して走る２つの流体通路網を必要とする。血液が一方の組の細管に通され、清浄液（ｃｌｅａｎｉｎｇ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）が他方の組の細管に通される。清浄液のｐＨ（ペーハー）および浸透ポテンシャルは、血液中に蓄積された老廃化合物が血液から半透膜を通って清浄液中に拡散するようになされ、半透膜は、流体通路網の血液側と清浄液側を隔てるものである。
【０００４】
[0004]これは、血液から老廃物を次第に除去して患者の疲労を最小限に抑える方法を提供する。しかしながら、血液透析に関連するいくつかの欠点が、他の形態の血液処理にはない。
【０００５】
[0005]血液中に溶解している多くの中型老廃溶質および大型老廃溶質（タンパク質やポリペプチドなどを含む）は、拡散だけを用いて血液から完全に除去するのは困難であり、血液中のこれらの物質の濃度を許容濃度に低減するのに長い時間がかかり得る。別の方法が血液透析ろ過を用いることである。
【０００６】
[0006]血液透析ろ過は、大きい静水圧ポテンシャルを用いて滅菌清浄液を半透膜を横切って血液中に押し込むか、血液に滅菌清浄液を直接加えるかのどちらかによって血液に滅菌清浄液を投与し、次いで、溶解老廃物の付いた滅菌清浄液を、その後の廃棄のために半透膜を横切って引き戻す必要がある。
【０００７】
[0007]血液透析ろ過機の例が、例えば、「Ｌｅｅ，Ｋ．ら、Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｎｅｗ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐｕｌｓｅ  Ｐｕｓｈ／Ｐｕｌｌ  Ｈｅｍｏｄｉａｌｙｓｉｓ：Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ  Ｈｅｍｏｄｉａｌｙｓｉｓ、ＡＳＡＩＯ  Ｊｏｕｒｎａｌ（米国人工臓器学会誌）、２０１２、２３２〜２３７頁」に開示されている。
【０００８】
[0008]このタイプの血液処理は、滅菌清浄液が血液と直接混合することができるので、拡散によって制限されるものではない。しかし、患者の血液からの老廃物の迅速な抽出に、患者は常に疲れきっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
[0009]したがって、必要とされるものは、患者の特定の要件に基づいて同じ処理セッション中に両方の血液処理方法を容易にすることができる装置である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
[0010]本発明の第１の態様では、血液処理装置が提供され、血液処理装置は、透析器と、清浄液源から一定量の清浄液を透析器に送出するための第１のポンプと、透析器から一定量の清浄液を除去し、前記清浄液をドレンに送出するための第２のポンプと、第１のポンプと透析器の入口との間に配置された第１の透析器入口弁と、透析器の出口と第２のポンプとの間に配置された第１の透析器出口弁と、を備え、上記弁およびポンプのそれぞれが独立して動作可能であり、血液透析を可能にする少なくとも１つの第１のモードおよび血液透析ろ過を可能にする少なくとも１つの第２のモードで弁およびポンプを動作させるように構成された制御システムをさらに備える。
【００１１】
[0011]本発明は、本発明の第１の態様に従って装置を使用することにより、ポンプおよび弁を動作させて清浄液が透析器の膜を通って血液に押しやられ戻されることを可能にするとともに、ポンプおよび弁を動作させて清浄液を圧送し従来の方法で透析器に通し、それによって血液から半透膜を横切って清浄液中に拡散し濃度勾配を小さくすることを可能にすることが可能であることが分かっている。このことは、１つの装置が２つの目的を果たすことを可能にし、血液透析処理と血液透析ろ過処理の両方を混合したものが１つのセッション中に患者に提供され得ることを意味する。このことは、患者の疲労レベルを管理しながら透析の期間を最小限に抑えるように処理が調整されることを可能にする。
【００１２】
[0012]本発明の制御システムに関する「ように構成され（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ  ｔｏ）」という用語は、制御システムが弁およびポンプを特定の方法で動作させるようにプログラミングされるか物理的に配置されるかどちらかであることを意味するように意図されている。制御システムは、ポンプおよび弁を特有の方式で動作させるようにプログラム可能または構成可能である。制御システムは、ポンプおよび弁の動作を制御して血液透析または血液透析ろ過を行うようにプログラミングされたマイクロプロセッサでよい。
【００１３】
[0013]あるいは、制御システムは、ポンプおよび弁を特定の方法で作動させて血液透析または血液透析ろ過を行う機械的装置でもよい。
【００１４】
[0014]いずれにしても、動作モードの切替えは自動的でよく、あるいは手動で行われてもよい。
【００１５】
[0015]制御システムがマイクロプロセッサである場合、制御システムは、血液中の老廃成分のレベルに対応するデータを受け取り、そのデータに基づいて、血液処理手順の血液透析および血液透析ろ過の量をしかるべく最適化するようになされかつ／または構成され得る。
【００１６】
[0016]通常、本発明に使用されるポンプは容積式ポンプであり、圧送されるべき溶液を取り込むための「インストローク」と、溶液を再び吐出するための「アウトストローク」とを有する圧送システムを使用することが、流量バランスを保つために有用である。
【００１７】
[0017]容積式ポンプは膜ポンプであることが好ましい。膜ポンプは、通常、一定量の溶液を保持するようになされたチャンバとチャンバを密閉する膜とを備える。膜は、チャンバから溶液を吐出するためにチャンバ内に押し下げることができる。膜は可撓性膜であることが多く、一般に弾性材料で製作される。弾性材料は、プラスチック材料またはポリマー材料で作られることが多く、一般にチャンバの一端を密閉する薄膜を形成する。膜は、装置内に使用されるすべてのチャンバの上に実質的に広がっていてもよく、あるいは各膜ポンプはチャンバと連通する膜を備えていてもよい。
【００１８】
[0018]ポンプは、所定の量の清浄液を圧送するように構成されることが好ましい。一般に、本発明に使用されるポンプは、同じ量の溶液を圧送するようになされる。ポンプが容積式ポンプである場合、ポンプは、各一行程で同じ量の溶液を圧送するようになされる。これにより、第１のポンプによって透析器内に圧送される溶液の量は第２のポンプによって透析器から吸入される溶液の量と確実に同じになる。
【００１９】
[0019]別の実施形態では、装置は、使用者の血圧を監視するように構成された１つまたは複数のセンサを備えていて、前記センサが制御手段と連通してもよく、制御手段は、使用者の血圧に基づいてポンプによって生成された清浄液の圧力を変更するように付加的に構成されてもよい。
【００２０】
[0020]これは、反映されるべき患者の血圧の変動が実質的に不変の体積圧送を確実にすることを可能にする。
【００２１】
[0021]清浄液圧力と血圧のバランスを保つことは、膜を使用して一貫した弁の閉鎖を確保し、定速の血液処理を維持するのに役立つ。
【００２２】
[0022]本発明に使用される透析器は、機械および／またはカートリッジが装着される別個の透析器装置でよく、あるいは透析器はカートリッジ上に形成されてもよい。
【００２３】
[0023]装置は、清浄液源と第１のポンプとの間に配置された第１の清浄液源弁をさらに備えていてもよい。これは、第１のポンプが清浄液を透析器内に圧送するように動作させられたときに清浄液が清浄液源の方へ戻らないようにする。装置は、第２のポンプとドレンとの間に配置された第１のドレン弁を備えていてもよい。これは、第２のポンプが動作させられたときに使用済み清浄液がドレンから吸い戻されるのを妨げる。本発明に使用される清浄液は、一般に透析物（ｄｉａｌｙｓａｔｅ）である。透析液は、１つまたは複数の滅菌手段に通されてもよい。滅菌手段は機械内に存在していてもよい。清浄液は血液に入るように作られるので、透析液は実質的に無菌でなければならない。
【００２４】
[0024]一般に、第１のポンプおよび第２のポンプは共に、清浄液源から一定量の清浄液を透析器に送出し、透析器から一定量の清浄液を除去し、前記清浄液をドレンに送出するように動作可能である。両ポンプをこのように機能するように適合させることにより、各ポンプの役割が定期的に取り換えられることが可能になる。これは、通常、ポンプ室の容積の小さな製造差異があればこれを打ち消すために一定の間隔をおいて行われる。
【００２５】
[0025]装置は、第２のポンプと透析器の入口との間に配置された第２の透析器入口弁と、透析器の出口と第１のポンプとの間に配置された第２の透析器出口弁と、をさらに備えていてもよい。装置は、清浄液源と第２のポンプとの間に配置された第２の清浄液源弁を備えることが好ましい。装置は、第１のポンプとドレンとの間に配置された第２のドレン弁を備えていてもよい。これらの弁は、清浄液が間違った方向に圧送されないようにする。
【００２６】
[0026]制御システムは、使用中、弁およびポンプの動作を少なくとも１つの第１のモードと少なくとも１つの第２のモードとで交互に行うように構成されることが好ましい。弁およびポンプは、単一の血液処理セッション内で複数の血液処置動作を混合して行うために、独立して動作可能でもよい。
【００２７】
[0027]好ましい一実施形態では、制御システムは、所与の数の圧送サイクルの後、清浄液を透析器に送出する役割を担うポンプと透析器から使用済み清浄液を除去する役割を担うポンプとを交代にするように構成される。第１のポンプは、清浄液を透析器に送出する役割を担うポンプとして最初に動作してもよく、第２のポンプは、透析器から使用済み清浄液を除去する役割を担うポンプとして動作してもよい。第１および第２のポンプは共に、ドレンおよび清浄液源に接続され得るので、これらの役割は、ポンプ室の容積の小さな差異を吸収するために切り替えることができる。
【００２８】
[0028]一般に、上記数の圧送サイクルは、２つ以上の圧送サイクルでよい。「圧送サイクル（ｐｕｍｐｉｎｇ  ｃｙｃｌｅ）」という用語は、１つのポンプの容積分の清浄液を清浄液源からドレン内へ圧送するために必要な動作の順序を意味するように意図されている。
【００２９】
[0029]ポンプおよび弁は、使い捨てカートリッジ上に形成されてもよい。一般に、清浄液源、ポンプ、弁および流体通路はすべてカートリッジに収容される。
【００３０】
[0030]本発明の第２の態様では、本発明の第１の態様による装置を動作させる方法であって、弁およびポンプが、血液透析を可能にする少なくとも１つの第１のモードと血液透析ろ過を可能にする少なくとも１つの第２のモードとで動作させられる、方法が提供される。
【００３１】
[0031]弁およびポンプは、血液透析を可能にする少なくとも１つの第１のモードと血液透析ろ過を可能にする少なくとも１つの第２のモードとを交互に行うように動作させられ得る。２つの血液処理方法を容易にするために２つのモードで動作させることができる単一装置を有することで、異なるタスクを実行するようになされた２つの機械を有する要件を取り除くより融通のきく装置を提供する。さらに、処理セッション中に２つの異なる血液処理方法を切り替えることが、患者の血液を清浄にするプロセスを向上させる。
【００３２】
[0032]あるいは、本発明の第１の態様による装置を動作させる方法であって、弁およびポンプが、血液透析ろ過を可能にする少なくとも１つの第２のモードで動作させられる、方法が提供される。２つのポンプを備える装置を利用することで、血液透析ろ過が２つの段階しか含まないポンプサイクルで行われることを可能にする血液処理装置を動作させる方法が可能になる。これは、透析器膜に通され得る清浄液の流量を増大させて、既存の装置に比べてより速い血液透析ろ過が可能になる。
【００３３】
[0033]一般に、少なくとも１つの第１のモードは、ａ）第１のポンプを動作させて清浄液源から清浄液を第１のポンプに吸入し、第２のポンプを動作させて第２のポンプから使用済み清浄液をドレン内に吐出する、ステップと、ｂ）第１のポンプを動作させて第１のポンプから清浄液を透析器内に吐出し、第２のポンプを動作させて透析器から使用済み清浄液を第２のポンプ内に吸入する、ステップとを含む。
【００３４】
[0034]この動作モードでは、清浄液が第１のポンプから透析器を通って第２のポンプ内へ通されて、血液からの老廃物が拡散により透析器内の半透膜を横切って清浄液に入ることが可能になる。清浄液は、清浄液が発生負圧の結果として第２のポンプに優先的に吸入されるので、透析器膜を実質的に通過しない。
【００３５】
[0035]第１のモードは、ａ）第１の透析器入口弁を閉じ、第１の透析器出口弁を閉じ、第１のポンプを動作させて清浄液源から一定量の清浄液を第１のポンプに吸入し、第２のポンプを動作させて第２のポンプから一定量の清浄液をドレン内に吐出する、ステップと、ｂ）第１の透析器入口弁を開け、第１の透析器出口弁を開け、第１のポンプを動作させて第１のポンプから一定量の清浄液を透析器内に吐出し、第２のポンプを動作させて透析器から一定量の清浄液を第２のポンプ内に吸入する、ステップとを含んでいてもよい。
【００３６】
[0036]第１のモードは、ａ）第１の透析器入口弁を閉じ、第１の透析器出口弁を閉じ、第１の清浄液源弁を開け、第１のドレン弁を開け、第１のポンプを動作させて清浄液源から一定量の清浄液を第１のポンプに吸入し、第２のポンプを動作させて第２のポンプから一定量の清浄液をドレン内に吐出する、ステップと、ｂ）第１の透析器入口弁を開け、第１の透析器出口弁を開け、第１の清浄液源弁を閉じ、第１のドレン弁を閉じ、第１のポンプを動作させて第１のポンプから一定量の清浄液を透析器内に吐出し、第２のポンプを動作させて透析器から一定量の清浄液を第２のポンプ内に吸入する、ステップとを含むことが好ましい。
【００３７】
[0037]第１のモードは、ａ）第１および第２の透析器入口弁を閉じ、第１および第２の透析器出口弁を閉じ、第１の清浄液源弁を開け、第１のドレン弁を開け、第２の清浄液源弁を閉じ、第２のドレン弁を閉じ、第１のポンプを動作させて清浄液源から一定量の清浄液を第１のポンプに吸入し、第２のポンプを動作させて第２のポンプから一定量の清浄液をドレン内に吐出する、ステップと、ｂ）第１の透析器入口弁を開け、第１の透析器出口弁を開け、第１の清浄液源弁を閉じ、第１のドレン弁を閉じ、第１のポンプを動作させて第１のポンプから一定量の清浄液を透析器内に吐出し、第２のポンプを動作させて透析器から一定量の清浄液を第２のポンプに吸入する、ステップと、ｃ）第１の透析器入口弁を閉じ、第１の透析器出口弁を閉じ、第１のドレン弁を開け、第２のポンプを動作させて第２のポンプから一定量の清浄液をドレン内に吐出する、ステップと、ｄ）第１のドレン弁を閉じ、第２の清浄液源弁を開け、第２のポンプを動作させて清浄液源から一定量の清浄液を吸入する、ステップと、ｅ）第２の透析器入口弁を開け、第２の透析器出口弁を開け、第２の清浄液源弁を閉じ、第２のポンプを動作させて第２のポンプから一定量の清浄液を透析器内に吐出し、第１のポンプを動作させて透析器から一定量の清浄液を第１のポンプに吸入する、ステップと、ｆ）第２の透析器出口弁を閉じ、第２のドレン弁を開け、第２の透析器入口弁を閉じ、第２の清浄液源弁を開け、第２のポンプを動作させて清浄液源から一定量の清浄液を吸入し、第１のポンプを動作させて第１のポンプから一定量の清浄液をドレン内に吐出する、ステップとを含んでいてもよい。
【００３８】
[0038]上述したように第１および第２のポンプの役割を交換することにより装置を第１のモードで動作させることで、第１および第２のポンプの製造から生じる第１および第２のポンプのわずかな固有の相違による、圧送される液体の体積の誤差を取り除く。
【００３９】
[0039]通常、第１のモードは、上述したように、ステップｂ）とステップｃ）との間に追加ステップをさらに含む圧送サイクルを含み、追加ステップは、ステップａ）およびｂ）を１回または複数回繰り返すことを含む。
【００４０】
[0040]第１のモードは、ステップｆ）の後に追加ステップを含む圧送サイクルを含み、追加ステップは、ステップｅ）およびｆ）を１回または複数回繰り返すことを含む場合でもよい。
【００４１】
[0041]一般に、少なくとも１つの第２のモードは、ａ）第１のポンプを動作させて清浄液源から一定量の清浄液を第１のポンプに吸入し、第２のポンプを動作させて透析器から一定量の清浄液を第２のポンプに吸入する、ステップと、ｂ）第１のポンプを動作させて第１のポンプから一定量の清浄液を透析器内に吐出し、第２のポンプを動作させて第２のポンプから一定量の清浄液をドレン内に吐出する、ステップとを含む。
【００４２】
[0042]使用中、これらのステップは、処理セッション期間中連続的に繰り返されてもよい。
【００４３】
[0043]ポンプおよび弁をこのように動作させることは、第１のステップで清浄液を透析器膜を横切って血液中に押し込み、第２のステップで清浄液を透析器を横切って引き戻し、それによって２ステップ圧送サイクルの血液透析ろ過を行う。
【００４４】
[0044]一般に、第２のモードは、ａ）第１の透析器入口弁を閉じ、第１の透析器出口弁を開け、第１のポンプを動作させて清浄液源から一定量の清浄液を第１のポンプに吸入し、第２のポンプを動作させて透析器から一定量の清浄液を第２のポンプに吸入する、ステップと、ｂ）第１の透析器入口弁を開け、第１の透析器出口弁を閉じ、第１のポンプを動作させて第１のポンプから一定量の清浄液を透析器内に吐出し、第２のポンプを動作させて第２のポンプから一定量の清浄液をドレン内に吐出する、ステップとを含む圧送サイクルを含んでいてもよい。
【００４５】
[0045]さらに一般的に、第２のモードは、ａ）第１の透析器入口弁を閉じ、第１の透析器出口弁を開け、第１の清浄液源弁を開け、第１のドレン弁を閉じ、第１のポンプを動作させて清浄液源から一定量の清浄液を第１のポンプに吸入し、第２のポンプを動作させて透析器から一定量の清浄液を第２のポンプに吸入する、ステップと、ｂ）第１の透析器入口弁を開け、第１の透析器出口弁を閉じ、第１の清浄液源弁を閉じ、第１のドレン弁を開け、第１のポンプを動作させて第１のポンプから一定量の清浄液を透析器内に吐出し、第２のポンプを動作させて第２のポンプから一定量の清浄液をドレン内に吐出する、ステップとを含む圧送サイクルを含んでいてもよい。
【００４６】
[0046]通常、第２のモードは、ａ）第１および第２の透析器入口弁を閉じ、第１の透析器出口弁を開け、第２の透析器出口弁を閉じ、第１の清浄液源弁を開け、第２の清浄液源弁を閉じ、第１および第２のドレン弁を閉じ、第１のポンプを動作させて清浄液源から一定量の清浄液を第１のポンプに吸入し、第２のポンプを動作させて透析器から一定量の清浄液を第２のポンプに吸入する、ステップと、ｂ）第１の透析器入口弁を開け、第１の透析器出口弁を閉じ、第１の清浄液源弁を閉じ、第１のドレン弁を開け、第１のポンプを動作させて第１のポンプから一定量の清浄液を透析器内に吐出し、第２のポンプを動作させて第２のポンプから一定量の清浄液をドレン内に吐出する、ステップと、ｃ）第１の透析器入口弁を閉じ、第２の透析器出口弁を開け、第２の清浄液源弁を開け、第１のドレン弁を閉じ、第２のポンプを動作させて清浄液源から一定量の清浄液を第２のポンプに吸入し、第１のポンプを動作させて透析器から一定量の清浄液を第１のポンプに吸入する、ステップと、ｄ）第２の透析器入口弁を開け、第１および第２の透析器出口弁を閉じ、第１の清浄液源弁を閉じ、第２のドレン弁を開け、第１のポンプを動作させて第１のポンプから一定量の清浄液をドレン内に吐出し、第２のポンプを動作させて第２のポンプから一定量の清浄液を透析器内に吐出する、ステップとを含む圧送サイクルを含んでいてもよい。
【００４７】
[0047]上述したように第１および第２のポンプの役割を交換することにより装置を第２のモードで動作させることで、第１および第２のポンプの製造から生じる第１および第２のポンプのわずかな固有の相違による、圧送される液体の体積の誤差を取り除く。
【００４８】
[0048]加えて、血液透析処理セッションに血液透析ろ過ステップを組み込むことにより、透析器膜上に蓄積されたタンパク質および他の大型分子は、普通なら純粋に血液透析の動作方法に血液透析ろ過動作を定期的に組み込むことによって除去および／または溶解することができる。これは、膜のふるい係数が最適水準に維持され得るようにし、それによって透析器膜が「詰まった（ｃｌｏｇｇｅｄ）」状態にならないようにする。
【００４９】
[0049]一般に、上記方法は、ステップｂ）とステップｃ）との間に追加ステップをさらに含み、追加ステップは、ステップａ）およびｂ）を１回または複数回繰り返すことを含む。さらに一般に、上記方法は、ステップｄ）の後に追加ステップを含み、追加ステップは、ステップｃ）およびｄ）を１回または複数回繰り返すことを含む。
【００５０】
[0050]代替実施形態では、装置は、第２のモードが、ａ）第１の透析器入口弁を閉じ、第１の透析器出口弁を開け、第２のポンプを動作させて透析器から一定量の清浄液を第２のポンプに吸入する、ステップと、ｂ）第１の透析器出口弁を閉じ、第１のポンプを動作させて清浄液源から一定量の清浄液を第１のポンプに吸入し、第２のポンプを動作させて第２のポンプから一定量の清浄液をドレン内に吐出する、ステップと、ｃ）第１の透析器入口弁を開け、第１のポンプを動作させて第１のポンプから一定量の清浄液を透析器内に吐出する、ステップとを含むように構成することができる。
【００５１】
[0051]さらに、第２のモードをこのように動作させることにより、患者に入る清浄液の量を監視するために使用されることになるセンサは必要がない、というのは、この清浄液の量は、ポンプサイクル数をカウントすることによって正確に決定され得るからである。さらに、装置をこのように動作させることは、血液透析に対する補助的な処理として特に有用である。膜を横切って清浄液を移動させると、純粋な血液透析時に膜を容易には通過しないより大きな老廃分子の溶解が向上する。これらの分子は、血液中のこの清浄液が透析器膜を横切って引き戻されドレンに送出されるので、さらに容易に除去することができる。１回の処理に使用される血液透析に対する血液透析ろ過の比は、典型的には５％〜９５％血液透析ろ過、１０％〜８５％血液透析ろ過、２０％〜８０％血液透析ろ過であり、最も典型的には２５％〜７５％血液透析ろ過である。
【００５２】
[0052]血液透析ろ過の量は特定の患者の要求に合うように変更され得るが、典型的な処理セッションでは、透析ろ過によって透析器膜を通過する清浄液の量は、１５〜３５リットルであり、より典型的には２０〜３０リットルである。
【００５３】
[0053]別の代替実施形態では、第２のモードは、ａ）第１の透析器入口弁を閉じ、第１の透析器出口弁を開け、第１のドレン弁を閉じ、第２のポンプを動作させて透析器から一定量の清浄液を第２のポンプに吸入する、ステップと、ｂ）第１の透析器出口弁を閉じ、第１の清浄液源弁を開け、第１のドレン弁を開け、第１のポンプを動作させて清浄液源から一定量の清浄液を第１のポンプに吸入し、第２のポンプを動作させて第２のポンプから一定量の清浄液をドレン内に吐出する、ステップと、ｃ）第１の透析器入口弁を開け、第１の清浄液源弁を閉じ、第１のポンプを動作させて第１のポンプから一定量の清浄液を透析器内に吐出する、ステップとを含んでいてもよい。
【００５４】
[0054]好ましくは、第２のモードは、ａ）第１の清浄液源弁を開け、第１のポンプを動作させて清浄液源から一定量の清浄液を第１のポンプに吸入し、第２のポンプを動作させて第２のポンプから一定量の清浄液をドレン内に吐出する、ステップと、ｂ）第１の透析器入口弁を開け、第１のポンプを動作させて第１のポンプから一定量の清浄液を透析器内に吐出する、ステップと、ｃ）第１の透析器入口弁を閉じ、第１の透析器出口弁を開け、第２のポンプを動作させて透析器から一定量の清浄液を第２のポンプに吸入する、ステップとを含む。
【００５５】
[0055]より好ましくは、第２のモードは、ａ）第１の透析器出口弁を閉じ、第１の清浄液源弁を開け、第１のドレン弁を開け、第１のポンプを動作させて清浄液源から一定量の清浄液を第１のポンプに吸入し、第２のポンプを動作させて第２のポンプから一定量の清浄液をドレン内に吐出する、ステップと、ｂ）第１の透析器入口弁を開け、第１の清浄液源弁を閉じ、第１のポンプを動作させて第１のポンプから一定量の清浄液を透析器内に吐出する、ステップと、ｃ）第１の透析器入口弁を閉じ、第１の透析器出口弁を開け、第１のドレン弁を閉じ、第２のポンプを動作させて透析器から一定量の清浄液を第２のポンプに吸入する、ステップとを含む。
【００５６】
[0056]第２のモードは、ａ）第１の透析器出口弁を閉じ、第１の清浄液源弁を開け、第１のドレン弁を開け、第１のポンプを動作させて清浄液源から一定量の清浄液を第１のポンプに吸入し、第２のポンプを動作させて第２のポンプから一定量の清浄液をドレン内に吐出する、ステップと、ｂ）第１の透析器入口弁を開け、第１の清浄液源弁を閉じ、第１のポンプを動作させて第１のポンプから一定量の清浄液を透析器内に吐出する、ステップと、ｃ）第１の透析器入口弁を閉じ、第１の透析器出口弁を開け、第１のドレン弁を閉じ、第２のポンプを動作させて透析器から一定量の清浄液を第２のポンプに吸入する、ステップと、ｄ）第１のドレン弁を開け、第１の透析器出口弁を閉じ、第２のポンプを動作させて第２のポンプから清浄液をドレン内に吐出する、ステップと、ｅ）第１のドレン弁を閉じ、第２の源弁を開け、第２の透析器入口弁を閉じ、第２のポンプを動作させて清浄液源から一定量の清浄液を第２のポンプに吸入する、ステップと、ｆ）第２の源弁を閉じ、第２の透析器入口弁を開け、第２のポンプを動作させて第２のポンプから一定量の清浄液を透析器内に吐出する、ステップと、ｇ）第２の透析器入口弁を閉じ、第２の透析器出口弁を開け、第２のドレン弁を閉じ、第１のポンプを動作させて一定量の清浄液を第１のポンプに吸入する、ステップと、ｈ）第２のドレン弁を開け、第２の透析器出口弁を閉じ、第２の源弁を開け、第１のポンプを動作させて第１のポンプから一定量の清浄液をドレン内に吐出し、第２のポンプを動作させて清浄液源から一定量の清浄液を第２のポンプに吸入する、ステップとを含んでいてもよい。
【００５７】
[0057]上記方法は、ステップｃ）とステップｄ）との間にステップａ）〜ｃ）を１回または複数回繰り返すステップを含んでいてもよい。さらに、上記方法は、ステップｈ）の後にステップｆ）〜ｈ）を１回または複数回繰り返すステップを含んでいてもよい。通常、これらのステップａ）〜ｃ）およびステップｆ）〜ｈ）は１回繰り返される。
【００５８】
[0058]本発明の別の実施形態では、第２のモードは、ａ）第１および第２のポンプを共に動作させて清浄液源から一定量の清浄液を第１および第２のポンプに吸入する、ステップと、ｂ）両方のポンプを動作させて一定量の清浄液を透析器内に透析器の膜を横切って吐出する、ステップと、ｃ）第１および第２のポンプを動作させて透析器から一定量の清浄液を両方のポンプに吸入する、ステップと、ｄ）第１および第２のポンプを共に動作させてポンプから一定量の清浄液をドレン内に吐出する、ステップとを含んでいてもよい。
【００５９】
[0059]第２のモードは、ａ）第１および第２の源弁と第１および第２の透析器入口弁とを共に開け、第１および第２の透析器出口弁と第１および第２のドレン弁とを共に閉じ、第１および第２のポンプを動作させて清浄液源から清浄液を第１および第２のポンプ室に吸入する、ステップと、ｂ）第１および第２の源弁と第１および第２の透析器出口弁とを閉じ、第１および第２の透析器入口弁を開け、第１および第２のポンプを共に動作させて第１および第２のポンプ室から透析物を透析器内に吐出する、ステップと、ｃ）第１および第２の透析器出口弁を開け、第１および第２の透析器入口弁を閉じ、第１および第２のポンプを共に動作させて透析器から一定量の清浄液を第１および第２のポンプ室に吸入する、ステップと、ｄ）第１および第２のドレン弁を開け、第１および第２の透析器出口弁を閉じ、第１および第２のポンプを共に動作させて第１および第２のポンプ室から一定量の清浄液をドレン内に吐出する、ステップとを含むことが好ましい。
【００６０】
[0060]両方のポンプを動作させて清浄液を透析器に送出することにより、これは、ポンプサイクルの単一ステップで膜を通過し血液に入ることができるより多くの量の清浄液を供給する。
【００６１】
[0061]本明細書に記載されている方法の各ステップの期間は０．５秒〜１０秒でよい。各ステップの期間は１秒〜５秒でよく、各方法ステップの長さは１〜２秒である場合が多い。
【００６２】
[0062]本発明の装置は、上述した第２のモードのうちの１つまたは複数を使用して動作させられてもよく、さらに、この装置は、単一処理セッション中にこれらの第２のモードのうちの複数を使用する場合でもよい。
【００６３】
[0063]次に、本発明について以下の図を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】ポンプおよび弁によって画定された流体経路を備える使い捨てカートリッジを有する透析システムの概略図である。
【図１ａ】図１のカートリッジの詳細概略図である。
【図２】使い捨てカートリッジによって画定されるタイプのポンプの動作の概略図である。
【図３】本発明のポンプと弁の装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
[0068]図１および図１ａを参照すると、全体として１０と称される透析システムが示されている。透析器１２は、血管アクセス装置（明瞭にするために図示せず）、例えば患者から採血するために通常使用される中空針によって患者に接続された動脈ライン１４を通って血液を受け取る。血液は、蠕動ポンプ１６によって患者から透析器に圧送される。血液は、既知の方式で透析器を通過し、静脈ライン１８を通って患者に戻される。透析器１２は、対向端部によって閉鎖された円筒状管を備える。半透膜（図示せず）が透析器管内に設けられ、透析（清浄）液から患者の血液を分離する。半透膜は、円筒の対向端部相互間に実質的に延びる。透析液は、患者血液から不純物を既知の方式で除去する。
【００６６】
[0069]透析器は、清浄な透析液を受け取るための入口２０と透析器１２から使用済み透析液を取り除くための出口２２とを有する。透析器はさらに、蠕動ポンプ１６から未処理血液を受け取るための入口２４と、処理済み血液を患者に戻すための出口２６とを有する。透析器１２は、通常は、使用中、実質的に直立した方向に設けられ、患者の血液は、血液入口２４から透析器１２を通って血液出口２６へ長手方向に流れる。透析液入口２０および透析液出口２２は、血液入口２４および血液出口２６に対して実質的に直角に向けられかつ向流を可能にするように構成される。透析液は、血液透析機によって４００ｍｌ／分程度の流体流速で約４時間循環される。
【００６７】
[0070]透析システムは、次に説明するように、カートリッジ３０を含む流体回路を画定する。カートリッジ３０は、上述した血液透析機内の消耗構成要素である。
【００６８】
[0071]カートリッジ３０は、ＳＧ−１０などのアクリルプラスチックから形成され、機械側および患者側を有する。カートリッジ３０は複数のポンプ室を画定し、複数のポンプ室は、それぞれのポンプを画定するために、例えばＤＥＨＰフリーＰＶＣから形成されたそれぞれのダイヤフラムによって閉鎖される。この実施形態では、各ダイヤフラムは、カートリッジ３０の機械側に当てられる単一の共通材料シートの一部である。個々のダイヤフラムは、そのダイヤフラムに加えられる空気圧によって動作可能である。
【００６９】
[0072]水、重炭酸塩および酸性溶液から構成された透析液を搬送するための一連の流路が、カートリッジ３０内に形成される。流路は、カートリッジ３０の機械側を閉鎖する材料シートとカートリッジ３０の患者側を閉鎖する同じ材料の別のシートとの間に配置される。
【００７０】
[0073]使用に際して、各ポンプ室の可撓性ダイヤフラムに加えられる圧力の変動は従来の弁調節によって制御される。圧力源が、必要に応じて各ポンプ室のダイヤフラムの片側に正圧か負圧のどちらかを加えて、カートリッジ３０内の流体経路を通る流体を、複数の弁によって画定される回路で圧送する。
【００７１】
[0074]カートリッジ３０の複数の弁は、カートリッジ３０の当該開口部によって画定され当該可撓性ダイヤフラムによって閉鎖される従来のダイヤフラム弁である。各弁は、ダイヤフラムに負圧を加えてその弁を開けたり、ダイヤフラムの正圧を加えてその弁を閉じたりすることによって動作することができる。各弁のダイヤフラムは、カートリッジ３０の機械側に当てられる単一の共通材料シートの一部である。弁は、後で明らかになるように、流量制御手法に従って開閉される。
【００７２】
[0075]カートリッジ３０の機械側は、複数の凹面を有するプラテンを備えるポンプドライバ（図示せず）に当接していて、各凹面は、幾何形状および容積がカートリッジ３０内に画定されたポンプ室に実質的に対応する。各凹面は、正の流体の通常は圧力の源と弁を介した負の流体圧力の源とに接続可能な流体ポートを有する。
【００７３】
[0076]正流体圧力源および負流体圧力源はそれぞれ、圧力ポンプおよび真空ポンプを含む。弁が、流体が正流体圧力源から凹面に流れ込むことが可能になるように動作させられると、ダイヤフラムは対応するポンプ室に入り、ポンプ室内に流体、すなわち透析液があれば、一連の流路を通ってこのポンプ室から吐出される。弁が、流体が凹面から負流体圧力源に流出することが可能になるように動作させられると、ダイヤフラムはポンプ室から遠ざけられ対応する凹面に入って、流体が一連の流路を通ってこのポンプ室に入ることが可能になる。ポンプ室の表面およびプラテンの表面は各ダイヤフラムの確実な停止部となって、ダイヤフラムの伸び過ぎを防止する。確実な停止部は、ポンプ室に吸入されポンプ室から圧送される流体の量が正確に制御されるようにする。
【００７４】
[0077]カートリッジ３０は、２つの主要機能、すなわち透析液調製機能および流量バランス機能を有する。各機能は、図１および図２に示されているようにカートリッジの別々の部分によって、すなわちカートリッジを各図のＡ−Ａ線で２つの部分に概略的に分離することによって実行される。透析物調製機能は、全体として３４と称されるカートリッジの一方の部分によって実行され、流量バランス機能は、全体として３６と称されるカートリッジの他方の部分よって実行される。カートリッジ３０は、正確に混合された均一な透析液を調製するとともに、透析器１２に供給される清浄な透析物の流量が透析器１２から吸入される使用済み透析物の量に一致する（臨床的許容範囲内にある）ようにする。
【００７５】
[0078]カートリッジ３０には、下記のように、カートリッジ３０への接続部およびカートリッジ３０からの接続部が複数設けられる。
【００７６】
[0079]カートリッジ３０の機械側に画定される第１の入口ポート３８（以後、水入口ポートと称される）は、逆浸透水供給部などの精製水供給部３１から精製水を受け取る。
【００７７】
[0080]カートリッジ３０の一端に画定される第１の出口ポート４２（以後、水出口ポートと称される）は、精製水を第１の透析液成分に向け、第１の透析液成分は、図１および図１ａに示されている例示的実施形態では重炭酸塩４６である。
【００７８】
[0081]水出口ポート４２と同じカートリッジ３０の端に画定される第２の入口ポート５０（以後、重炭酸塩入口ポートと称される）は、重炭酸塩４６と混合された精製水を受け取る。
【００７９】
[0082]カートリッジ３０の水出口ポート４２および重炭酸塩入口ポート５０とは反対端に画定される第３の入口ポート８２（以後、酸入口ポートと称される）は、第２の透析液成分を受け取り、第２の透析液成分は、図１および図１ａに示されている例示的実施形態では酸８０である。
【００８０】
[0083]第２の出口ポート１０４（以後、清浄透析液出口ポートと称される）は、水出口ポート４２および重炭酸塩入口ポート５０と同じカートリッジの端に画定される。清浄透析液出口ポート１０４は、清浄透析液を透析器１２に向ける。
【００８１】
[0084]第４の入口ポート１０６（以後、使用済み透析液入口ポートと称される）は、水出口ポート４２、重炭酸塩入口ポート５０および清浄透析液出口ポート１０４と同じカートリッジ３０の端に画定される。使用済み透析液入口ポート１０６は、透析器１２から使用済み透析液を受け取る。
【００８２】
[0085]第３の出口ポート１２２（以後、ドレンポートと称される）は、酸入口ポート８２と同じカートリッジの端に画定される。ドレンポート１２２は、使用済み透析液をカートリッジ３０の外へ向ける。
【００８３】
（透析物の調製）
[0086]透析液は、カートリッジ３０内で、精製水を２つの透析物成分、すなわち重炭酸塩溶液および酸性溶液と混合することによって調製される。
【００８４】
[0087]精製水は、精製水供給部３１から水入口ポート３８を通ってカートリッジ３０に入れられる。精製水は、入口弁４１が開いているときにチャネル４０および水入口弁４１を通過し、水出口ポート４２のところでカートリッジ３０から出る。ここから、精製水は、精製水と重炭酸塩の溶液を生成するために、管４４によって搬送され既知の方式で重炭酸塩カートリッジ４６を通る。精製水と重炭酸塩の溶液は、管４８によって搬送され、重炭酸塩入口ポート５０からカートリッジ３０に再び入れられる。
【００８５】
[0088]重炭酸塩溶液の温度は感知ポート５２で測定され、重炭酸塩溶液圧力は感知ポート５４で測定される。重炭酸塩溶液は、重炭酸塩制御弁５６が開いているときに、入口および出口を有する重炭酸塩溶液リザーバ５８に入る前に重炭酸塩制御弁５６を通過する。重炭酸塩制御弁５６は、重炭酸塩制御弁５６を流れる必要のないときに閉じられる。
【００８６】
[0089]入口および出口を有する重炭酸塩投与ポンプ室６０が、重炭酸塩溶液リザーバ５８から重炭酸塩溶液を重炭酸塩投与ポンプ入口弁６２経由で受け取る。重炭酸塩投与ポンプ室６０は、重炭酸塩投与ポンプを画定するためにダイヤフラムによって閉鎖され、重炭酸塩投与ポンプは、ダイヤフラムの作動時に、重炭酸塩溶液を重炭酸塩投与ポンプ室６０から第１の混合ポンプ室６６（重炭酸塩ポンプ室）に圧送する。重炭酸塩投与ポンプ室６０は重炭酸塩投与ポンプ出口弁６４を有し、重炭酸塩投与ポンプ出口弁６４は、重炭酸塩投与ポンプ入口弁６２が開いているときに閉じられる。重炭酸塩投与ポンプ出口弁６４は、重炭酸塩溶液が重炭酸塩ポンプ室６６へ圧送されることを可能にするために開けられる。重炭酸塩投与ポンプ出口弁６４が開いているとき、重炭酸塩投与ポンプ入口弁６２は、重炭酸塩溶液が圧送されて重炭酸塩溶液リザーバ５８内に戻されるのを防止するために閉じられる。
【００８７】
[0090]入口および出口を有する重炭酸塩ポンプ室６６は、精製水および重炭酸塩溶液を重炭酸塩投与ポンプ室６０から重炭酸塩ポンプ入口弁６８を通って受け取る。重炭酸塩ポンプ入口弁６８は、開いているとき、精製水を水入口ポート３８から重炭酸塩ポンプ室６６内に入れることもできる。重炭酸塩ポンプ室６６は、ポンプを画定するためにダイヤフラムによって閉鎖され、ポンプは、ダイヤフラムの作動時に、重炭酸塩ポンプ室６６内の重炭酸塩溶液および精製水を重炭酸塩ポンプ出口弁７０から第２の混合ポンプ室７６（酸ポンプ）へ圧送する。
【００８８】
[0091]重炭酸塩ポンプ入口弁６８が開いているとき、重炭酸塩ポンプ出口弁７０および水出口弁４１は閉じられる。重炭酸塩ポンプ出口弁７０が開いているとき、重炭酸塩ポンプ入口弁６８は、重炭酸塩と精製水の溶液が圧送されてチャネル４０内に戻されるのを防止するために閉じられる。
【００８９】
[0092]重炭酸塩ポンプ出口弁７０から、重炭酸塩と精製水の溶液はセンサチャネル７２に入り、センサチャネル７２内で、血液透析機は重炭酸塩と精製水の溶液の導電率を既知の方式で測定する。次いで、重炭酸塩と精製水の溶液は温度センサ７４に入り、その後、重炭酸塩と精製水の溶液の導電率および温度が許容差内にあれば酸ポンプ室７６に入る。
【００９０】
[0093]入口および出口を有する酸ポンプ室７６は、精製水と重炭酸塩の溶液を重炭酸塩ポンプ６６から酸ポンプ入口弁７８を通って受け取る。酸ポンプ入口弁７８は、開いているとき、酸性溶液をポンプ室７６に入れることもできる。酸ポンプ室７６は、ポンプを画定するためにダイヤフラムによって閉鎖され、ポンプは、ダイヤフラムの作動時に、酸ポンプ室７６内の酸性溶液、重炭酸塩溶液および精製水を酸ポンプ出口弁８８から第１の流量バランスポンプ室１００へ圧送する。酸ポンプ入口弁７８が開いているとき、酸ポンプ出口弁８８は閉じられる。酸ポンプ出口弁８８が開いているとき、酸ポンプ入口弁７８は閉じられる。
【００９１】
[0094]酸性溶液は、酸８０の所定の供給部から酸性溶液入口ポート８２を通ってカートリッジ３０に入れられる。酸性溶液入口ポートから、酸性溶液は、酸投与ポンプ入口弁８４および酸投与ポンプ出口弁８７を通って酸投与ポンプ室８６を通過する。酸投与ポンプ出口弁８７は、酸投与ポンプ入口弁８４が開いているときに閉じられる。酸投与ポンプ入口弁８４は、酸投与ポンプ出口弁８７が開いているときに閉じられる。
【００９２】
[0095]透析液は、酸ポンプ出口弁８８を通って酸ポンプ室から出て、第１の透析液温度センサ９０および第１の透析液導電率センサ９２を通過する。第２の透析液温度センサ９４および第２の透析液導電率センサ９６が、第１の透析液温度センサ９０および第１の透析液導電率センサ９２によって提供されたデータを確認するために設けられる。センサ９０、９２、９４および９６によって測定されたデータが許容差内にあることを条件として、透析液は第１の流量バランスポンプ室１００に入れられる。
【００９３】
（流量バランス）
[0096]カートリッジ３０の流動バランス機能は、第１の流量バランスポンプ室１００および第２の流量バランスポンプ室１０８をもたらし、第１の流量バランスポンプ室１００および第２の流量バランスポンプ室１０８はそれぞれ、カートリッジ３０を通る２つの独立した流路を画定するために２つの入口および２つの出口を有する。第１の流量バランスポンプ１００および第２の流量バランスポンプ１０８は容積がほぼ等しい。第１の流量バランスポンプ室１００か第２の流量バランスポンプ室１０８のどちらかが透析液を透析器１２に圧送し、第１の流量バランスポンプ室１００または第２の流量バランスポンプ室１０８の他方は、透析液を透析器１２からドレンポート１２２に圧送する。第１の流量バランスポンプ室１００および第２の流量バランスポンプ室１０８が約２０回ストロークするごとに、第１の流量バランスポンプ室１００および第２の流量バランスポンプ室１０８の機能は逆にされる。
【００９４】
[0097]この時点以降、透析液は、清浄な透析液か使用済み透析液のどちらかと称される。清浄な透析液は、透析液、すなわち新しい透析液か透析液から老廃物を除去するために処理された清浄な透析液のどちらかを意味するように意図されている。使用済み透析液は、患者の血液から廃流体を透析液中へ除去するために透析器１２を通過している透析液を意味するように意図されている。
【００９５】
[0098]第１の流量バランスポンプ室１００および第２の流量バランスポンプ室１０８はそれぞれ、当該ポンプを画定するためにダイヤフラムによって閉鎖される。ダイヤフラムは、体積測定された量の透析液をポンプ室に吸入するために、負圧源によってポンプ室から離れる向きに作動される。ダイヤフラムは、ポンプ室内の流体を出口の外へ圧送するためにポンプ室に向けて作動される。
【００９６】
[0099]第１の流量バランスポンプ室１００は、酸ポンプ室７６から清浄な透析液を受け取るための清浄透析液入口弁９８と、清浄な透析液を透析器１２へ圧送するための清浄透析液出口弁１０２とを有する。第１の流量バランスポンプ室１００はさらに、透析器１２から使用済み透析物を受け取るための使用済み透析液入口弁１１８と、使用済み透析液をドレン出口ポート１２２からドレンへ圧送するための使用済み透析液出口弁１２０とを有する。
【００９７】
[0100]どの時点でも、弁９８、１０２、１１８または１２０のうちの１つだけが開いており、他の３つの弁は閉じられる。流量バランス機能は、上述のように、各流量バランスポンプの機能を約２０サイクルごとに交互に行う必要がある。したがって、第１の流量バランスポンプ室１００が清浄な透析液を透析器１２へ圧送しているときに弁９８および１０２だけが使用され、第１の流量バランスポンプ１００が使用済み透析液を透析器１２からドレンへ圧送しているときに弁１１８および１２０だけが使用されることになる。
【００９８】
[0101]清浄な透析液は、第１の流量バランスポンプの清浄透析液入口弁９８の閉鎖時に、第１の流量バランスポンプの清浄透析液出口弁１０２から第１の流量バランスポンプ室１００の外へ圧送され、透析器出口ポート１０４を通って透析器１２に圧送される。
【００９９】
[0102]使用済み透析液は、透析器１２から透析器入口ポート１０６を通ってカートリッジ３０に戻る。第２の流量バランスポンプ室１０８は、透析器１２から使用済み透析液を受け取るための使用済み透析液入口弁１１０と、使用済み透析液をドレン出口ポート１２２からドレンに圧送するための使用済み透析液出口弁１１２とを有する。第２の流量バランスポンプ室１０８はさらに、酸ポンプ室７６から清浄な透析液を受け取るための清浄透析液入口弁１１４と、清浄な透析液を透析器１２に圧送するための清浄透析液出口弁１１６とを有する。
【０１００】
[0103]どの時点でも、弁１１０、１１２、１１４または１１６のうちの１つだけが開いており、他の３つの弁は閉じられる。第２の流量バランスポンプ室１０８が清浄な透析液を透析器１２に圧送しているとき、弁１１４および１１６だけが使用され、第２の流量バランスポンプ室１０８が使用済み透析液を透析器１２からドレンに圧送しているとき、弁１１４および１１６だけが使用されることになる。
【０１０１】
[0104]図示の例では、第１の流量バランスポンプ室１００および第２の流量バランスポンプ室１０８の動作は、下記のように、第１の流量バランスポンプ１００が透析器１２から使用済み透析液を吸入するために使用され、かつ第２の流量バランスポンプ室１０８が清浄な透析液を透析器１２内に圧送するために使用されるように切り替えることができる。
【０１０２】
[0105]清浄な透析液は、ダイヤフラムの作動時に、酸ポンプ室７６から第２の流量バランスポンプの清浄透析液入口弁１１４を通って第２の流量バランスポンプ室１０８に吸入される。清浄な透析液は、清浄透析液入口弁１１４の閉鎖時に、第２の流量バランスポンプ室１０８から第２の流量バランスポンプの清浄透析液出口弁１１６を通って透析器１２に圧送される。
【０１０３】
[0106]透析器１２からの使用済み透析液は、第２の流量バランスポンプの使用済み透析液入口弁１１８を通って第１の流量バランスポンプ１００に吸入される。次いで、使用済み透析液は、使用済み透析液入口弁１１８の閉鎖時に、第２の流量バランスポンプの使用済み透析液出口弁１２０から第１の流量バランスポンプ室１００の外へ圧送され、ドレン出口ポート１２２を通ってドレンに圧送される。
【０１０４】
[0107]透析器１２から戻される流体の量は、第１の流量バランスポンプ室１００または第２の流量バランスポンプ室１０８を通って透析器に圧送される流体の量より多い。第１の流量バランスポンプおよび第２の流量バランスポンプは、第１の流量バランスポンプまたは第２の流量バランスポンプ内に過剰な流体量を入れることができないことを意味する固定容積を有する。限外ろ過ポンプ２００は、第１の流量バランスポンプ室１００と第２の流量バランスポンプ室１０８との間に設けられ、入口弁２１０および出口弁２１２を有する。限外ろ過ポンプ２００は、可撓性ダイヤフラムによって閉鎖されたカートリッジにくぼんだ凹所を備えていて、くぼんだ凹所および可撓性ダイヤフラムは限外ろ過ポンプ室を画定する。
【０１０５】
[0108]使用に際して、限外ろ過ポンプ２００の入口弁２１０は、限外ろ過ポンプ２００が所定の量の使用済み透析液を吸入できるようにするために開けられる。限外ろ過ポンプの入口弁２１０が開いているとき、限外ろ過ポンプ２００の出口弁２１２は閉じられる限外ろ過ポンプ２００が一定量の使用済み透析液を受け取ると、出口弁２１２は開けられ、限外ろ過ポンプ室内の使用済み透析液は、出口弁２１２を通ってドレン出口ポート１２２からドレンに圧送される。限外ろ過ポンプ２００の出口弁２１２が開いているとき、限外ろ過ポンプ２００の入口弁２１０は閉じられる。
【０１０６】
[0109]限外ろ過ポンプの目的は、患者によって生成された過剰な流体を除去することである。限外ろ過ポンプの動作を流量バランスポンプから切り離すこと、および本明細書に記載されているポンプ装置を使用することにより、流量バランスポンプの動作の変更を必要とせずに、流量バランスポンプの動作の複数段階の間に適切な間隔をおいて透析器から流体を除去することができる。通常は、限外ろ過ポンプは、流量バランスポンプのポンプ交換操作時に透析器から流体を除去し、これは、１０流量バランスポンプサイクルごと〜３０流量バランスポンプサイクルごとに行われてもよい。典型的には、流体は、限外ろ過ポンプによって約２０ポンプサイクルごとに透析器から除去される。
【０１０７】
[0110]図２は、本発明による流量バランスポンプ１００の代表的な図を示す。流量バランスポンプ室１９４はカートリッジ上に設けられ、ダイヤフラム１９６によって閉鎖され、ダイヤフラム１９６は、静止状態でポンプ室１９４全体にわたって着座する。ポンプ室は、清浄な透析液か使用済み透析液のどちらかを透析液入口ポート２１０経由で受け取り、透析液をポンプ室から透析液出口ポート２１２経由で圧送する。
【０１０８】
[0111]カートリッジ３０は血液透析機内に着脱可能に取り付けられ、血液透析機は、寸法および形状がポンプ室１９４に実質的に対応する流量バランスポンプ空洞１９８を有する。ポンプ空洞圧力入口ポート２１４経由で正圧または負圧が供給されると、ダイヤフラムはポンプ室１９４かポンプ空洞１９８のどちらかの中へ作動されて、流体をポンプ室１９４に吸入するかポンプ室１９４から流体を圧送する。
【０１０９】
（カートリッジの清浄）
[0112]使用後その都度、血液透析機は、後続の透析着座時の患者の血流の汚染を防止するために衛生的にする必要がある。着脱可能なカートリッジ３０は上に、通常は着座のたびに廃棄される。本発明の一実施形態では、カートリッジ３０は、後続の透析着座で再使用できるようにするために衛生的にされる。
【０１１０】
（装置の動作）
[0113]図３は、本発明のポンプと弁の装置２０１の概略図を示す。この場合、ポンプと弁の装置２０１は、膜ポンプカートリッジ（または部分カートリッジ）とプラテンを有する真空ポンプアレイとを組み合わせることによって設けられる。膜ポンプカートリッジは、レイアウトが上記の流量バランスポンプ装置と類似している。
【０１１１】
[0114]膜ポンプのカートリッジは、第１および第２の源弁２０５、２０６と、第１および第２のポンプ２０７、２１６と、第１および第２のポンプ室２０８、２１８と、第１および第２の透析器入口弁２０９、２１７と、第１および第２の透析器出口弁２１３、２１５とを備える。
【０１１２】
[0115]真空ポンプアレイおよびプラテンは、円形くぼみのパターンを有するプラテンを備え、円形くぼみは、位置およびサイズがポンプカートリッジ上の弁およびポンプに対応する。図３では、これらには、膜ポンプ特徴よりも１００大きい番号が付けられている。
【０１１３】
[0116]各くぼみは、そのくぼみの基部に開口を有し、開口は、関連する真空ポンプと流体流通する。各真空ポンプ（真空ポンプはプラテンの後面に着座しているので破線で示してある）には、当該関連プラテン特徴よりも１００大きい番号が付けられている。
【０１１４】
[0117]真空ポンプはすべて、制御システム５００に接続される。制御システム５００はマイクロプロセッサであり、マイクロプロセッサは、血液透析ろ過か血液透析のどちらかを行うような形で真空ポンプ４０５〜４１９を動作させる。ポンプへの接続は有線または無線でよい。無線接続のオプションとしては、とりわけ、ＩＲ（赤外線）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＷＩＦＩなどがある。
【０１１５】
[0118]透析物は、酸と重炭酸塩の化合物を、上述したように滅菌されている逆浸透機によって供給される設定脱イオン水量と混合することにより、カートリッジ上の他の場所で作られる。これにより、ポンプと弁の装置２０１によって使用される透析物３２７の源を形成する。
【０１１６】
[0119]真空ポンプを選択的に動作させることにより、制御システムは、弁の開閉ならびに第１および第２のポンプの作動を制御する。マイクロプロセッサ制御システムは、弁を様々な異なる構成で動作させるためにプログラム可能である。コントローラのプログラミングに基づいて、コントローラは、弁または弁を動作させるための手段のそれぞれと通信することになり、したがって、各弁は、使用者、熟練オペレータまたはプログラム命令によってコントローラに入力されたプログラミングに基づいて独立して開閉され得る。
【０１１７】
（第１の動作モード−血液透析）
[0120]装置２０１の第１の動作モードの圧送サイクルは、第１および第２の透析器入口弁２０９、２１７と第１および第２の透析器出口弁２１３、２１５とを閉じることから始まる。第１の源弁２０５および第１のドレン弁２１９は開けられ、第２の源弁２０６および第２のドレン弁２１１は閉じられる。次いで、第１のポンプ２０７は、透析物源２０３から透析物３２７を第１のポンプ２０７の第１のポンプ室２０８に吸入するように動作させられ、第２のポンプ２１６は、第２のポンプ２１６の第２のポンプ室２１８内の透析物３２７をドレン２２１内に吐出するように動作させられる。したがって、透析物源２０３内の透析物３２７は、第１のポンプ室２０８の膜が透析機内の真空手段（図示せず）によってポンプ室から引き離されるときに生成される負圧によって第１のポンプ室２０８に吸入される。第２のポンプ室２１８内の透析物３２７は、第２のポンプ２１６内の膜が第２のポンプ室２１８に押し込まれるときに正圧を受け、それによって透析物を開いている第１のドレン弁２１９から押し出して廃棄される。
【０１１８】
[0121]ポンプサイクルの次の段階では、第１の透析器入口弁２０９および第１の透析器出口弁２１５が開けられ、第１の源弁２０５および第１のドレン弁２１９が閉じられる。次いで、第１のポンプ２０７が第１のポンプ室２０８内から透析物３２７を透析器（図示せず）内に吐出するように作動され、第２のポンプ２１６が透析器（図示せず）から使用済み透析物３２７を第２のポンプ室２１８に引き込むように作動される。このステップでは、第１のポンプ室２０８内の透析物３２７は、膜が第１のポンプ室２０８内に押し下げられるときに第１のポンプ室２０８に加えられる正圧を有し、それによって透析物３２７を透析回路経由で透析器に押し込む。透析器内では、透析物３２７は通常向流装置で患者の血液に回され、老廃物が透析器膜を横切って透析物３２７中に拡散によって拡散する。透析物３２７が透析器を通って第２のポンプ室内へ移動するのは、第２のポンプ室の膜によって生成される負圧によって支援され、第２のポンプ室の膜は、装置のコントローラによって動作させられる透析機上の真空手段によって引っ込められる。これらの２つの段階は繰り返され、次いで、ポンプサイクルの第３の段階で、第１の透析器入口弁２０９および第１の透析器出口弁２１５が閉じられ、第１のドレン弁２１９が開けられ、第２のポンプ２１６が第２のポンプ室２１８から使用済み透析物３２７をドレン２２１内に吐出するように作動される。したがって、このステップの完了後、ポンプ室２０８、２１８は共に空である。
【０１１９】
[0122]サイクルの第４のステップでは、第１のドレン弁２１９が閉じられ、第２の源弁２０６が、第２のポンプ２１６が源２０３から透析物を第２のポンプ室２１８に吸入するのを可能にするために開けられる。第５のステップでは、次に第２のポンプ室２１８が満たされて、第２の透析器入口弁２１７および第２の透析器出口弁２１３が開けられ、第２の源弁が閉じられる。第２のポンプ２１６は、第２のポンプ室２１８内の透析物を透析器（図示せず）内に吐出するように作動され、第１のポンプ２０７は、透析器から透析物を第１のポンプ室２０８に吸入するように作動される。これにより、第１および第２のステップで実行されたのと同じ動作を行うことが可能になるが、ポンプ２０７、２１６の役割は交換される。したがって、２つのポンプ室２０８、２１８の容積の小さな差異が相殺される。
【０１２０】
[0123]第４のステップおよび第５のステップは繰り返され、最終的には、第２の透析器出口弁２１３および第２の透析器入口弁２１７が閉じられ、第２のドレン弁２１１および第２の源弁が開けられ、第１のポンプ２０７は、第１のポンプ室２０８から透析物をドレン２２１内に吐出するように動作させられる。
【０１２１】
（第２の動作モード−血液透析ろ過（ツイン圧送））
[0124]装置２０１の第２の動作モードの圧送サイクルは、第１および第２の透析器出口弁２１３、２１５と第１および第２のドレン弁２０５、２０６の両方を閉じるとともに、第１および第２の源弁２０５、２０６と第１および第２の透析器入口弁２１７、２１７の両方を開くことから始まる。第１および第２のポンプ２０７、２１６は共に、源２０３から透析物をそれぞれ第１および第２のポンプ室２０８、２１８に吸入するために作動される。したがって、透析物３２７は、ポンプ２０７、２１６内の膜の動きによって生成される負圧のために、透析物源２０３から両ポンプ室２０８、２１８に吸入される。
【０１２２】
[0125]第２のステップでは、第１および第２の源弁２０５、２０６と第１および第２の透析器出口弁２１３、２１５とが閉じられ、第１および第２の透析器入口弁２０９、２１７が開けられ、第１および第２のポンプ２０７、２１６は共に、それぞれ第１および第２のポンプ室２０８、２１８から透析物を透析器内に吐出するように作動される。したがって、ポンプ２０７、２１６が作動されると正圧が生成され、正圧は透析物３２７を透析器に押し込む。透析器出口弁２１３、２１５は閉じられるので、透析物３２７は他に行き場がなく、したがって透析物３２７の少なくとも一部が透析器の半透膜を通過し透析器の血液側に入る。これにより、透析物３２７は血液と混合し、血液中に蓄積された有害な老廃物の多くを溶解することが可能になる。
【０１２３】
[0126]第３のステップでは、第１および第２の透析器出口弁２１３、２１５が開けられ、第１および第２の透析器入口弁２０９、２１７が閉じられ、第１および第２のポンプ２０７、２１６は共に、透析器から使用済み透析物をそれぞれ第１および第２のポンプ室２０８、２１８内に吸入するように作動される。透析物源弁２０５、２０６は閉じられるため、ポンプ２０７、２１６によって生成された負圧は透析器によって感知され、このことは、透析物３２７を溶解関連老廃成分とともに半透性透析器膜を横切って引き戻し、ポンプ室２０８、２１８を満たす。したがって、患者血液への透析物の純移転は実質的にない。本発明の各方法におけるステップの期間は一般に約１秒である。
【０１２４】
[0127]最終的に、第１および第２のドレン弁２１１、２１９が開けられ、第１および第２の透析器出口弁２１５、２１３が閉じられ、第１および第２のポンプ２０７、２１６は共に、それぞれ第１および第２のポンプ室２０８、２１８から使用済み透析物をドレン２２１内に吐出するように作動される。
【０１２５】
（第２の動作モード−血液透析ろ過（スプリット圧送））
[0128]あるいは、装置２０１の第２の動作モードの圧送サイクルは、第１および第２の透析器入口弁２０９、２１７を閉じ、第１の透析器出口弁２１５を開け、第２の透析器出口弁２１３を閉じ、第１の源弁２０５を開け、第２の源弁２０６を閉じ、第１および第２のドレン弁２１９、２１１を閉じることから始まってもよい。次いで、第１のポンプ２０７は、源２０３から透析物３２７を第１のポンプ室２０８に吸入するように作動され、第２のポンプ２１６は、透析器から透析物３２７を第２のポンプ室２１８に吸入するように作動される。したがって、透析物３２７は、両ポンプ２０７、２１６によって生成された負圧によって両ポンプ室２０８、２１８に吸入される。透析器から吸引される透析物３２７は、患者の血液から透析器の半透膜を横切って第２のポンプ室２１８内へ引っ張られる。第１の透析器入口弁２０９は閉じられるので、透析物３２７は、透析物３２７の回路に沿って第１のポンプ室２０８内へは逆流しない。その代わりに、第１のポンプ室２０８は、透析物源２０３から透析物３２７を吸入することによって満たされる。
【０１２６】
[0129]第２のステップでは、第１の透析器入口弁２０９および第１のドレン弁２１９が開けられ、第１の透析器出口弁２１５および第１の源弁２０５が閉じられ、第１のポンプ２０７は、第１のポンプ室２０８から透析物を透析器内に吐出するように作動され、第２のポンプ２１６は、第２のポンプ室２１８から透析物をドレン２２１内に吐出するように作動される。したがって、第１のポンプ室２０８内の透析物３２７は、正圧下で透析器に押し込まれるが、透析器出口弁２１５、２１３が閉じられるので、透析物は、透析器の半透膜を横切って透析器の血液側に入る以外に行き場がない。
【０１２７】
[0130]これらの２つのステップは繰り返され、次いで、第３のステップで、第１の透析器入口弁２０９および第１のドレン弁２１９が閉じられ、第２の透析器出口弁２１３および第２の源弁２０６が開けられる。第２のポンプ２１６は、源から透析物を第２のポンプ室２１８に吸入するように作動され、第１のポンプ２０７は、透析器（図示せず）から透析物を第１のポンプ室２０８に吸入するように作動される。
【０１２８】
[0131]最終的に、第２の透析器入口弁２１７および第２のドレン弁２１１が開けられ、第１および第２の透析器出口弁２１５、２１３および第１の源弁２０５が閉じられ、第１のポンプ２０７は、第１のポンプ室２０８から透析物をドレン２２１内に吐出するように作動され、第２のポンプ２１６を動作させて第２のポンプ室２１８から透析物を透析器（図示せず）内に吐出する。第３および第４のステップの動作は、第１および第２のポンプの役割が取り換えられていることを除いて第１および第２のステップと同じである。
【０１２９】
（第２の動作モード−血液透析ろ過（遅延付きスプリット圧送））
[0132]あるいは、装置２０１の第２の動作モードは、第１の源弁２０５および第１のドレン弁２１９を開け、第１の透析器出口弁２１５を閉じ、第２のポンプ室２１８から透析物をドレン２２１内に吐出するように第２のポンプ２１６を動作させ、透析物源２０３から透析物を第１のポンプ室２０８に吸入するように第１のポンプ２０７を動作させることから始まってもよい。
【０１３０】
[0133]第２のステップでは、第１の透析器入口弁２０９が開けられ、第１の透析器出口弁２１５、第１の源弁２０５および第１のドレン弁２１９が閉じられる。次いで、第１のポンプ２０７は、第１のポンプ室２０８から透析物を透析器内に吐出するように作動され、第２のポンプ２１６は空動作のままである。したがって、第１のポンプ室２０８内の透析物３２７は、正圧下で透析器に押し込まれるが、透析器出口弁２１５、２１３が閉じられるので、透析物は他に行き場がなく、したがって透析器の半透膜を通過し透析器の血液側に入る。
【０１３１】
[0134]第３のステップでは、第１の透析器入口弁２０９が閉じられ、第１の透析器出口弁２１５が開けられ、第１のポンプ２０７は空動作のままであり、第２のポンプ２１６は、透析器から透析物を第２のポンプ室に吸入するように作動される。透析器から吸引される透析物３２７は、患者の血液から透析器の半透膜を横切って第２のポンプ室２１８内へ引っ張られる。
【０１３２】
[0135]次いで、第１、第２および第３のステップが繰り返される。第４のステップでは、第２のポンプは、第２のポンプ室内の透析物３２７をドレン内に吐出するように動作させられる。したがって、第４のステップの後、両ポンプ室は空である。
【０１３３】
[0136]第５のステップでは、第２の源弁２０６が開けられ、第１のドレン弁２１１および第１の透析物出口弁２１３が閉じられ、第２のポンプ２１６は、透析物源２０３から透析物３２７を第２のポンプ室２１８に吸入するように動作させられる。第２の源弁２０６が閉じられ、第２の透析物入口弁２１７が開けられ、ポンプは、第２のポンプ室２１８内の透析物３２７を透析器内に吐出するように作動される。
【０１３４】
[0137]第６のステップでは、第２の透析器入口弁２１７が閉じられ、第２の透析器出口弁２１５が開けられ、第１のポンプは、透析器から透析物３２７を第１のポンプ室２０８に吸入するように動作させられる。
【０１３５】
[0138]最終的に、第２のドレン弁が開けられ、第１の透析器入口弁および第２の透析器出口弁が閉じられ、透析物は第１のポンプ室からドレン内に吐出される。
【０１３６】
[0139]次いで、第５、第６および第７の方法ステップが繰り返され、それによって圧送サイクルを完了する。
【０１３７】
[0140]制御システム５００は、特定の実施形態ではマイクロプロセッサとして記述されているが、制御システム５００は、その代わりに電気的スイッチング装置または機械的制御装置を備えていてもよい。各プラテン空洞用の個々の真空ポンプではなく、機械的制御装置の場合、単一真空ポンプならプラテンに負圧をかけるはずであり、機械的カム装置または伝動装置なら、所要の動作モードに応じて負圧／正圧の印加を選択的に制御するようにプラテン上の弁を作動させるはずであることが予想される。
【図１】
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【図１ａ】
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【図２】
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【図３】
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