(57)【要約】【課題】  血液透析条件の制御プログラムに初期血液量を必要とせず、制御機構がシンプルであり、誤操作や暴走の危険性が少ない血液透析装置の提供。【解決手段】  血液パラメータを計測する血液計測手段、血液処理を行う実働手段および実働手段の血液処理を制御する制御手段を有して構成され、かつ前記制御手段が前記血液パラメータに基づいて算出された血液量（ＢＶ値）または血液量（ＢＶ値）の変化量を指標値（以下、血液指標値）とする継時的進路である目標制御線に基づいて血液透析条件を制御して血液透析処理を行う血液透析装置であって、前記制御手段が下式（ａ）を利用して除水速度Ｕ３を自動的に算出することを特徴とする血液透析装置。Ｕ３＝{Ｕ２×（Δ（ΔＢＶＮ％）−ΔＢＶ３’）−Ｕ１×（（Δ（ΔＢＶＮ＋１％）−Δ（ΔＢＶＮ＋２’％）））}／（Δ（ΔＢＶＮ％）−Δ（ΔＢＶＮ＋１％））・・・・（ａ）【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
血液パラメータを計測する血液計測手段、血液処理を行う実働手段および実働手段の血液処理を制御する制御手段を有して構成され、かつ前記制御手段が３個以上の制御周期を継時的に設定し、かつ下式（ａ）を利用する制御プログラムに基づいて血液透析条件を制御するものであることを特徴とする血液透析装置。
Ｕ３＝［Ｕ２×｛Δ（ΔＢＶｎ％）−Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）｝−Ｕ１×｛Δ（ΔＢＶｎ＋１％）−Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）｝］／｛Δ（ΔＢＶｎ％）−Δ（ΔＢＶｎ＋１％）｝・・・（ａ）
〔式中、Ｕ１は制御周期ｎ（第１制御周期）における除水速度、Ｕ２は制御周期ｎの次の制御周期ｎ＋１（第２制御周期）における除水速度、Ｕ３は制御周期ｎ＋１の次の制御周期ｎ＋２（第３制御周期）における目標の除水速度を意味する。Δ（ΔＢＶｎ％）は制御周期ｎの終点のΔＢＶｎ％と制御周期ｎの開始点のΔＢＶｎ−１％の差、Δ（ΔＢＶｎ＋１％）は制御周期ｎ＋１の終点のΔＢＶｎ＋１％と制御周期ｎ＋１の開始点のΔＢＶｎ％の差、Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）は制御周期ｎ＋２で目標とするΔＢＶｎ＋２’％と制御周期ｎ＋２の開始点のΔＢＶｎ＋１％の差を意味する。ｎは１以上の整数を意味する〕
【請求項２】
制御プログラムが血液透析開始後の第１番目の制御周期においては除水速度Ｕ１の除水によりΔ（ΔＢＶｎ％）値を計測し、また血液透析開始後の第２番目の制御周期においては除水速度Ｕ２の除水によりΔ（ΔＢＶｎ＋１％）値を計測し、これら計測したΔ（ΔＢＶｎ％）値とΔ（ΔＢＶｎ＋１％）値および前記Ｕ１とＵ２値を利用して血液透析開始後の第３番目以降の制御周期のＵ３を前記（ａ）式により算出することを特徴とする請求項１に記載の血液透析装置。
【請求項３】
前記制御プログラムが前記式（ａ）に代えて下式（ｂ）に基づいて第３周期の除水速度Ｕ３を自動的に算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の血液透析装置。
Ｕ３＝Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）／Δ（ΔＢＶｎ＋１％）×Ｕ２×ｋ・・・・（ｂ）
（式中、ｋはｋ＝Δ（ΔＢＶｎ％）×Ｕ２／Δ（ΔＢＶｎ＋１％）×Ｕ１で定義される補正係数である。Δ（ΔＢＶｎ％）、Δ（ΔＢＶｎ＋１％）およびΔ（ΔＢＶｎ＋２’％）の定義は前記に同じ。）
【請求項４】
前記各制御周期が患者のＰＲＲに実質的な差が無い程度に短く設定されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の血液透析装置。
【請求項５】
ΔＢＶ％が下式（ｄ）に基づいて算出されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の血液透析装置。
ΔＢＶ％＝｛（透析開始時のＨｃｔ／計測時のＨｃｔ）−１｝×１００・・・・・（ｄ）
（前式中、Ｈｃｔはヘマトクリット値を意味する）
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の血液透析装置を使用し、該血液透析装置が血液透析開始後の第１番目の制御周期においては除水速度Ｕ１の除水によりΔ（ΔＢＶｎ％）値を計測し、また血液透析開始後の第２番目の制御周期においては除水速度Ｕ２の除水によりΔ（ΔＢＶｎ＋１％）値を計測し、これら計測したΔ（ΔＢＶｎ％）値とΔ（ΔＢＶｎ＋１％）値および前記Ｕ１とＵ２値を利用して前記（ａ）式により血液透析開始後の第３番目以降の制御周期のＵ３を算出して血液透析を行うことを特徴とする血液透析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は血液処理装置に関し、特に血液透析の際に生じ易い過剰な除水や逆の除水不足を防止するように除水条件、例えば除水速度をコントロールすることが可能な血液透析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者は、先に血液パラメータを計測する血液計測手段、血液処理を行う実働手段、および実働手段の血液処理を制御する制御手段を有して構成され、かつ血液量（ＢＶ値）または血液量（ＢＶ値）の変化量を指標値（以下、血液指標値ともいう）として透析条件を制御して血液透析処理を行う血液透析装置であって、目標とすべき前記血液指標値の経時的進路を目標制御線として設定し、該経時的進路における各計測時点（制御時点）における血液指標値を計測し、かつ、該計測した血液指標値と該計測時点（制御時点）の次の計測時点（制御時点）における目標とする血液指標値を利用して次の計測時点（制御時点）の目標血液指標値に到達するように透析条件を算出して、該透析条件によって血液透析処理を行うことを特徴とする血液透析装置を提供している（特許文献１）。この血液透析装置は血液透析の際に生じ易い過剰な除水や逆の除水不足を防止するように、除水条件、例えば除水速度を容易にコントロールすることが可能な血液透析装置である。
【特許文献１】特開２００１−５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記本発明者が提案した血液透析装置は、血液透析の際に生じ易い過剰な除水や逆の除水不足を防止するように除水条件を容易にコントロールすることが可能な血液透析装置であるが、透析条件を制御する制御手段における制御プログラムは初期血液量（ＢＶ0）を予測して設定する必要がある。しかしながら、各患者の初期血液量（ＢＶ0）を正確に予測することは困難で、そのためには複雑な操作を必要とする。これに対して簡易な初期血液量（ＢＶ0）の算出方法を使用すると算出した初期血液量（ＢＶ0）は患者の実際の初期血液量（ＢＶ0）とかけ離れたものになり、制御誤差に繋がる恐れがある。したがって、本発明の目的は、前記課題を解決した初期血液量（ＢＶ0）を使用しなくても、血液量（ＢＶ値）または血液量（ＢＶ値）の変化量を指標値とする制御プログラムにより透析条件を制御して血液透析処理を行う血液透析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は血液パラメータを計測する血液計測手段、血液処理を行う実働手段および実働手段の血液処理を制御する制御手段を有して構成され、かつ前記制御手段が３個以上の制御周期を継時的に設定し、かつ下式（ａ）を利用する制御プログラムに基づいて血液透析条件を制御するものであることを特徴とする血液透析装置を提供することにより、前記技術課題を解決することができた。
〔式中、Ｕ１は制御周期ｎにおける除水速度、Ｕ２は制御周期ｎの次の制御周期ｎ＋１における除水速度、Ｕ３は制御周期ｎ＋１の次の制御周期ｎ＋２における目標の除水速度を意味する。Δ（ΔＢＶｎ％）は制御周期ｎの終点のΔＢＶｎ％と制御周期ｎの開始点ΔＢＶｎ−１％の差、Δ（ΔＢＶｎ＋１％）は制御周期ｎ＋１の終点のΔＢＶｎ＋１％と制御周期ｎ＋１の開始点のΔＢＶｎ％の差、Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）は制御周期ｎ＋２で目標とするΔＢＶｎ＋２’％と制御周期ｎ＋２の開始点のΔＢＶｎ＋１％の差を意味する。ｎは１以上の整数を意味する〕
【０００５】
前記式（ａ）の算出法を図１に基づいて説明する。
図１においてΔＴで区画される継時的に連続した３つの等時間の制御周期（ｎ＝１）を設定した。ただし、前記３つの制御周期は等時間のものとして構成したが、必ずしも等時間でなくてもよい。制御周期ｎ、制御周期ｎ＋１および制御周期ｎ＋２の各間隔ΔＴは患者のＰＲＲ（Ｐｌａｓｍａ  Ｒｅｆｉｌｌｉｎｇ  Ｒａｔｅ：血漿が体内から血管に再補充される速度）に実質的な差が無い程度に短くかつ同一時間ΔＴで設定される。
【０００６】
初期血液量をＢＶ0とした場合に下記式（１）〜（３）が成立する。
｛ＢＶ0×Δ（ΔＢＶｎ％）｝／ΔＴ＝Ｕ１−ＵＦＲ１（１）
｛ＢＶ0×Δ（ΔＢＶｎ＋１％）｝／ΔＴ＝Ｕ２−ＵＦＲ２（２）
（ＢＶ0×ΔＢＶ３％）／ΔＴ＝Ｕ３−ＵＦＲ３（３）
Δ（ΔＢＶｎ％）／Δ（ΔＢＶｎ＋１％）＝（Ｕ１−ＰＲＲ）／（Ｕ２−ＰＲＲ）（４）
Δ（ΔＢＶｎ＋１％）／Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）＝（Ｕ２−ＰＲＲ）／（Ｕ３−ＰＲＲ）（５）
【０００７】
前記（４）式を変形すると、
Δ（ΔＢＶｎ％）（Ｕ２−ＰＲＲ）＝Δ（ΔＢＶｎ＋１％）（Ｕ１−ＰＲＲ）
｛Δ（ΔＢＶｎ％）×Ｕ２−Δ（ΔＢＶｎ＋１％）×Ｕ１｝＝ＰＲＲ｛Δ（ΔＢＶｎ％）−Δ（ΔＢＶｎ＋１％）｝（４’）
前記（５）式を変形すると、
Δ（ΔＢＶｎ＋１％）（Ｕ３−ＰＲＲ）＝Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）（Ｕ２−ＰＲＲ）
｛Δ（ΔＢＶｎ＋１％）×Ｕ３−Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）×Ｕ２｝＝ＰＲＲ｛Δ（ΔＢＶｎ＋１％）−Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）｝（５’）
【０００８】
前記（４’）式および（５’）式を利用して、以下のようにしてその値の算出が困難なＰＲＲ値を消去して、かつ各パラメータを利用し易いように式を下式（６）〜（１１）と変形することにより、前式（ａ）を得ることができた。
〔｛Δ（ΔＢＶｎ％）×Ｕ２−Δ（ΔＢＶｎ＋１％）×Ｕ１｝〕／〔｛Δ（ΔＢＶｎ＋１％）×Ｕ３−Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）×Ｕ２｝〕＝〔｛Δ（ΔＢＶｎ％）−Δ（ΔＢＶｎ＋１％）｝〕／〔｛Δ（ΔＢＶｎ＋１％）−Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）｝〕（６）
〔｛Δ（ΔＢＶｎ％）×Ｕ２−Δ（ΔＢＶｎ＋１％）×Ｕ１｝×｛Δ（ΔＢＶｎ＋１％）−Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）｝〕／｛Δ（ΔＢＶｎ％）−Δ（ΔＢＶｎ＋１％）｝＝｛Δ（ΔＢＶｎ＋１％）×Ｕ３−Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）×Ｕ２｝（７）
Δ（ΔＢＶｎ＋１％）×Ｕ３＝〔｛Δ（ΔＢＶｎ％）×Ｕ２−Δ（ΔＢＶｎ＋１％）×Ｕ１｝×｛Δ（ΔＢＶｎ＋１％）−Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）｝〕／｛Δ（ΔＢＶｎ％）−Δ（ΔＢＶｎ＋１％）｝＋｛Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）×Ｕ２｝（８）
【０００９】
Ｕ３＝〔{Δ（ΔＢＶｎ％）×Δ（ΔＢＶｎ＋１％）×Ｕ２}−｛Δ（ΔＢＶｎ＋１％）×Δ（ΔＢＶｎ＋１％）×Ｕ１｝−｛Δ（ΔＢＶｎ％）×Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）×Ｕ２｝＋｛Δ（ΔＢＶｎ＋１％）×Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）×Ｕ１｝＋｛Δ（ΔＢＶｎ％）×Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）×Ｕ２｝２−｛Δ（ΔＢＶｎ＋１％）×Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）×Ｕ２｝〕／〔｛Δ（ΔＢＶｎ％）−Δ（ΔＢＶｎ＋１％）｝×｛Δ（ΔＢＶｎ＋１％）｝〕（９）
Ｕ３＝〔{Δ（ΔＢＶｎ％）×Δ（ΔＢＶｎ＋１％）×Ｕ２}−｛Δ（ΔＢＶｎ＋１％）×Δ（ΔＢＶｎ＋１％）×Ｕ１｝＋｛Δ（ΔＢＶｎ＋１％）×Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）×Ｕ２｝−｛Δ（ΔＢＶｎ＋１％）×Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）×Ｕ２｝〕／〔{Δ（ΔＢＶｎ％）−Δ（ΔＢＶｎ＋１％）}×｛Δ（ΔＢＶｎ＋１％）｝〕（１０）
Ｕ３＝〔{Δ（ΔＢＶｎ％）×Ｕ２}−｛Δ（ΔＢＶｎ＋１％）×Ｕ１｝＋｛Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）×Ｕ１｝−｛Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）×Ｕ２｝〕／｛Δ（ΔＢＶｎ％）−Δ（ΔＢＶＮ＋１％）｝（１１）
Ｕ３＝〔Ｕ２×｛Δ（ΔＢＶｎ％）−Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）｝−Ｕ１×｛Δ（ΔＢＶｎ＋１％）−Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）｝〕／｛Δ（ΔＢＶｎ％）−Δ（ΔＢＶｎ＋１％）｝・・・・・（ａ）
【００１０】
本発明の血液透析装置において、初期血液量（ＢＶ0）を必要としない制御プログラムとして前記式（ａ）の他に、下記式（ｂ）を使用する制御プログラムが挙げられる。
Ｕ３＝｛Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）／Δ（ΔＢＶｎ＋１％）｝×Ｕ２×ｋ（ｂ）
前式（ｂ）は以下のようにして導き出される。
前記３個の制御周期において、第２周期のΔ（ΔＢＶｎ＋１％）と第３周期の目標Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）の比は除水速度の比であると考え導き出したが、実際にはΔ（ΔＢＶ％）は除水速度とＰＲＲの差であり、単純な除水速度の比例関係にない。そのためＵ１とΔ（ΔＢＶｎ％）を基にＵ３を求めた場合とＵ２とΔ（ΔＢＶｎ＋１％）を基にＵ３を求めた場合ではＵ３の値が異なったものとなる。前記Ｕ１とΔ（ΔＢＶｎ％）を基にＵ３を求めた場合の値をＵ３’、前記Δ（ΔＢＶｎ＋１％）を基にＵ３を求めた場合の値をＵ３’’とした場合、Ｕ３’とＵ３’’の比がＰＲＲの影響と考えられる。したがってＵ１→Ｕ２の変化の関係がＵ２→Ｕ３の関係に引き継がれると仮定して、補正係数（ｋ）をｋ＝Ｕ３’／Ｕ３’’
＝（Δ（ΔＢＶｎ％）×Ｕ２／Δ（ΔＢＶｎ＋１％）×Ｕ１）で計算して前記式（ｂ）を導き出すことができる。特に前記式（ａ）においてΔ（ΔＢＶｎ％）＝Δ（ΔＢＶｎ＋１％）の場合、不定形となりＵ３は算出不能となるが、前式（ｂ）を使用することによって制御可能となる。この場合、補正係数（ｋ）＝１となり、前式（ｂ）は下式（ｃ）で表される。
Ｕ３＝（Δ（ΔＢＶｎ＋２’％）／Δ（ΔＢＶｎ＋１％））×Ｕ２・・・・・・・・・・・・（ｃ）
前式（ｃ）による制御は、Δ（ΔＢＶｎ％）＝Δ（ΔＢＶｎ＋１％）で前式（ａ）による制御が不能の場合に特に有用である。
【００１１】
以下、本発明の血液透析装置において利用する血液量（Ｂｌｏｏｄ  Ｖｏｌｕｍｅ、ＢＶ）、ΔＢＶ％、およびΔ（ΔＢＶ％）について説明する。
（１）ＢＶ値
患者の循環する血液量を示すものである。
（２）ΔＢＶ％
血液量の単位時間当たりの変化量であるΔＢＶの割合を意味し下式（ｄ）で表され、所期血液量を使用することなく、Ｈｃｔ値（ヘマトクリット値）を測定することにより計測することができる。
ΔＢＶ％＝｛（透析開始時のＨｃｔ／計測時のＨｃｔ）−１｝×１００・・・・・（ｄ）
【００１２】
前記（ｄ）式は以下のようにして導き出すことができる。
Ｈｃｔ（開始時）＝赤血球数（開始時）／ＢＶ（開始時）・・・（ｍ）
Ｈｃｔ（現在時）＝赤血球数（現在時）／ＢＶ（現在時）・・・（ｎ）
血液開始時と血液開始後の現在時に赤血球数に変化が無いと仮定すれば、前記（ｍ）式と（ｎ）式より以下の（ｐ）式が成立する。
Ｈｃｔ（開始時）／Ｈｃｔ（現在時）＝ＢＶ（現在時）／ＢＶ（開始時）・・・（ｐ）
また、ΔＢＶ％は下式（ｑ）で表すことができる。
ΔＢＶ％＝［（ＢＶ（現在時）−ＢＶ（開始時））／ＢＶ（開始時）］×１００・・・（ｑ）
前記（ｑ）式を変形すると下式（ｒ）で表すことができる。
ΔＢＶ％＝［（ＢＶ（現在時）／ＢＶ（開始時））−１］×１００・・・（ｒ）
前記式（ｒ）に前記式（ｐ）を代入すると、前記式（ｄ）を導き出すことができる。
（３）Δ（ΔＢＶ％）
各制御周期の開始点と終了点のΔＢＶ％の差を意味し、例えば制御周期ｎのΔ（ΔＢＶ％）はΔ（ΔＢＶｎ％）と表し、制御周期ｎの終点のΔＢＶｎ％と制御周期１の開始点のΔＢＶｎ−１％との差を意味し、また、制御周期ｎ＋１のΔ（ΔＢＶ％）はΔ（ΔＢＶＮ＋１％）と表し、制御周期ｎ＋１の終点のΔＢＶｎ＋１％と制御周期ｎ＋１の開始点のΔＢＶｎ％との差を意味する。さらに制御周期ｎ＋２の目標Δ（ΔＢＶ％）は制御周期ｎ＋２で目標とするΔＢＶｎ＋２’％と制御周期ｎ＋２の開始点のΔＢＶｎ＋１％との差を意味する。
【００１３】
以下、本発明の血液透析装置の制御態様を図１に基づいて説明する。
図１に血液透析開始後の最初の制御周期である第１番目の制御周期１、該制御周期１の次の制御周期である第２番目の制御周期２、および該制御周期２の次の制御周期である第３番目の制御周期３を示す（ΔＢＶｎ％、ΔＢＶｎ＋１％およびΔＢＶｎ＋２％のｎが１の場合）。各制御周期は継時的にΔＴ間隔で設定されるが、前記ΔＴ間隔は等時間でなくてもよい。図１の横軸は時間であり、縦軸はΔＢＶ％である。血液透析開始後、最初の３個の制御周期においてはＵ３を求めるためのパラメータであるΔ（ΔＢＶ１％）とΔ（ΔＢＶ２％）の値は既知の値でないので、制御周期１でＵ１および制御周期２でＵ２の既知の除水速度で除水を行いΔ（ΔＢＶ１％）とΔ（ΔＢＶ２％）の値を取得し、また第３番目の制御周期３に設定した目標ΔＢＶ３％に基づいて該目標ΔＢＶ３％に到達するために必要な目標Δ（ΔＢＶ３’％）を算出した後、前記式（ａ）によりＵ３を求めた。
【００１４】
次に第２図に示すように制御周期２、３および４の制御周期を３個の制御周期として（ΔＢＶｎ％、ΔＢＶｎ＋１％およびΔＢＶｎ＋２％のｎが２の場合）、前記制御周期１、２および３を制御周期とする場合と同様にして第３制御周期に相当する制御周期４の目標Δ（ΔＢＶ４’％）を算出した後、前記式（ａ）によりＵ４を求めた。この場合、制御周期４の目標ΔＢＶ％に基づいて該目標ΔＢＶ％に到達するために必要な目標ΔＢＶ4’％を算出した後、前記式（ａ）によりＵ４を求めた。この場合第２周期に相当する制御周期３のΔ（ΔＢＶ３％）としては、前記Ｕ３で除水した場合に計測したΔ（ΔＢＶ％）値を採用した。
【００１５】
次に第３図に示すように制御周期３、４および５の制御周期を３個の制御周期として（ΔＢＶｎ％、ΔＢＶｎ＋１％およびΔＢＶｎ＋２％のｎが３の場合）、前記制御周期１、２および３あるいは前記制御周期２、３および４の制御周期とする場合と同様にして第３制御周期に相当する制御周期５の目標Δ（ΔＢＶ５’％）を算出した後、前記式（ａ）によりＵ５を求めた。この場合第２制御周期に相当する制御周期４のΔ（ΔＢＶ４％）としては、前記Ｕ４で除水した場合に計測したΔ（ΔＢＶ％）値を採用した。
前記第３制御周期に設定する目標Δ（ΔＢＶ％）は患者に負担を強いることなく、かつ所定の血液透析時間内に透析が終了するという観点から透析前に医師等によってあらかじめ設定されるが、この目標Δ（ΔＢＶ％）は各目標Δ（ΔＢＶ％）を結んだ制御線（目標制御線）として設定しても良い。
前記のように継時的に３個の制御周期を設定し、かつ前式（ａ）を利用した制御プログラムの制御を行うことにより血液透析条件を自動的に制御することが可能となった。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によって、血液透析条件の制御プログラムに初期血液量を必要としないため、制御機構がシンプルであり、誤操作や暴走の危険性が少ない血液透析装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の血液処理装置の透析開始後第１〜３番目の制御周期を利用した制御態様を説明した図である。
【図２】本発明の血液処理装置の透析開始後第２〜４番目の制御周期を利用した制御態様を説明した図である。
【図３】本発明の血液処理装置の透析開始後第３〜５番目の制御周期を利用した制御態様を説明した図である。
【符号の説明】
【００１８】
Ｆ  実測値線
Ｇ  目標制御線
【図１】
2008035930.tif 000003
【図２】
2008035930.tif 000004
【図３】
2008035930.tif 000005