(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
腹膜透析(PD)システムであって、
加熱領域およびセンサ領域を備えるカセットであって、前記センサ領域は、圧力測定値を測定する、カセットと、
少なくとも1つのバッグから前記カセットへ流体を供給するか、または、前記カセットから前記流体を抽出する輸液用ポンプと、
弁マニホールドを経由して前記カセットと流体連通している患者接続部と、
前記センサ領域と通信し、前記加熱領域、前記弁マニホールド、および前記輸液用ポンプを制御するマイクロプロセッサと、
前記マイクロプロセッサによって実行されると、前記腹膜透析システムに、
前記流体の離散的なインクリメントを前記カセットへ送液するように前記輸液用ポンプを作動させ、
前記センサ領域から前記圧力測定値を受信し、
患者腔における蓄積圧力を判定するために、前記圧力測定値の急速な変動をフィルタし、
前記蓄積圧力を、前記患者腔における前記流体の体積と相関付け、
前記蓄積圧力から、限外ろ過液(UF)体積増加による圧力変化を分離する
ように動作させるための命令を備えたコンピュータ読取可能なメモリと、
を備えた、腹膜透析(PD)システム。
【請求項２】
前記コンピュータ読取可能なメモリは、前記蓄積圧力を測定し、身体的な不快感をもたらす前記患者腔における流体の前記体積を判定するための命令をさらに備える、請求項1に記載のシステム。
【請求項３】
前記コンピュータ読取可能なメモリは、前記患者腔における流体の前記体積の前記判定を、腔満杯状態と相関付けるための命令をさらに備える、請求項1に記載のシステム。
【請求項４】
前記マイクロプロセッサが前記コンピュータ読取可能なメモリから命令を読み取り、実行することは、前記分離された圧力変化に基づいてタイダル交換点を判定するための命令をさらに備える、請求項3に記載のシステム。
【請求項５】
前記コンピュータ読取可能なメモリは、前記患者腔における前記蓄積圧力を低減するために、前記輸液用ポンプを逆流させるための命令をさらに備える、請求項4に記載のシステム。
【請求項６】
前記コンピュータ読取可能なメモリは、前記患者腔における前記蓄積圧力が最小サイクル圧力に達するまで前記患者腔における前記蓄積圧力をモニタし、前記最小サイクル圧力において、前記患者腔が再び前記腔満杯状態に再び達するまで前記カセットへ前記流体の離散的なインクリメントを送液するように前記輸液用ポンプを作動させるための命令をさらに備える、請求項5に記載のシステム。
【請求項７】
前記コンピュータ読取可能なメモリは、前記分離された圧力変化に基づいて排出フェーズを開始させるための命令をさらに備える、請求項3に記載のシステム。
【請求項８】
前記コンピュータ読取可能なメモリは、前記患者腔における前記蓄積圧力を低減するために、前記輸液用ポンプを逆流させるための命令をさらに備える、請求項7に記載のシステム。
【請求項９】
前記コンピュータ読取可能なメモリは、空の状態が生じるまで、前記患者腔における前記蓄積圧力を低減させるための命令をさらに備える、請求項8に記載のシステム。
【請求項１０】
前記弁マニホールドは、前記少なくとも1つのバッグとは異なるバッグに各々結合された複数のポートを備え、各バッグは、異なる溶液を有し、
前記コンピュータ読取可能なメモリは、前記異なるバッグから前記患者腔へ提供される製剤を動的に調節するための命令をさらに備える、請求項1から9のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記センサ領域が光学特性を測定することをさらに備え、
前記コンピュータ読取可能なメモリは、前記センサ領域内の空気を検出するために少なくとも1つの光学特性を受信し、前記検出された空気に応じて前記輸液用ポンプを停止させるための命令をさらに備える、請求項1から10のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記センサ領域が温度を測定することをさらに備え、
前記コンピュータ読取可能なメモリは、前記センサ領域に関連付けられた前記温度を受信し、前記センサ領域内の生理学的温度を維持するために前記加熱領域へのエネルギーを増加または減少させるための命令をさらに備える、請求項1から11のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記コンピュータ読取可能なメモリは、呼吸数による圧力変化を分離するための命令をさらに備える、請求項3に記載のシステム。
【請求項１４】
前記コンピュータ読取可能なメモリは、心拍数による圧力変化を分離するための命令をさらに備える、請求項3に記載のシステム。
【請求項１５】
前記コンピュータ読取可能なメモリは、少なくとも1つの呼吸サイクルを記録するための命令をさらに備える、請求項13に記載のシステム。
【請求項１６】
前記コンピュータ読取可能なメモリは、睡眠特性を判定するための命令をさらに備える、請求項1から15のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記コンピュータ読取可能なメモリは、前記UF体積増加の少なくとも1つの特性に基づいて輸送運動を判定するための命令をさらに備える、請求項1に記載のシステム。
【請求項１８】
腹膜透析(PD)を実行するコンピュータによって実施される方法であって、
少なくとも1つのバッグからカセットへの流体の離散的なインクリメントを送液するように輸液用ポンプを作動させるか、または、前記カセットから前記流体の離散的なインクリメントを抽出するステップであって、前記カセットは、弁マニホールドを経由して、患者腔と流体連通している、ステップと、
前記カセットのセンサ領域からの圧力測定値を測定するステップと、
前記患者腔における蓄積圧力を判定するために、前記圧力測定値の急速な変動をフィルタするステップと、
前記蓄積圧力を、前記患者腔における前記流体の体積と相関付けるステップと、
前記蓄積圧力から、限外ろ過液(UF)体積増加による圧力変化を分離するステップと、
を備える、コンピュータによって実施される方法。
【請求項１９】
前記蓄積圧力を測定し、不快感を引き起こす身体的ストレスをもたらす前記患者腔における流体の前記体積を判定するステップをさらに備える、請求項18に記載のコンピュータによって実施される方法。
【請求項２０】
前記身体的ストレスの前記判定を、腔満杯状態と相関付けるステップをさらに備える、請求項19に記載のコンピュータによって実施される方法。
【請求項２１】
前記分離された圧力変化に基づいてタイダル交換点を判定するステップをさらに備える、請求項18に記載のコンピュータによって実施される方法。
【請求項２２】
前記患者腔における前記蓄積圧力を低減するために、前記輸液用ポンプを逆流させるステップをさらに備える、請求項21に記載のコンピュータによって実施される方法。
【請求項２３】
前記患者腔における前記蓄積圧力が最小サイクル圧力に達するまで前記患者腔における前記蓄積圧力をモニタするステップと、
前記患者腔が再び腔満杯状態に達するまで前記カセットへ前記流体の離散的なインクリメントを送液するように前記輸液用ポンプを作動させるステップと
をさらに備える、請求項22に記載のコンピュータによって実施される方法。
【請求項２４】
前記分離された圧力変化に基づいて排出フェーズを開始させるステップをさらに備える、請求項18に記載のコンピュータによって実施される方法。
【請求項２５】
前記患者腔における前記蓄積圧力を低減するために、前記輸液用ポンプを逆流させるステップをさらに備える、請求項24に記載のコンピュータによって実施される方法。
【請求項２６】
空の状態が生じるまで、前記患者腔における前記蓄積圧力を低減させるステップをさらに備える、請求項25に記載のコンピュータによって実施される方法。
【請求項２７】
バッグから前記患者腔へ提供される製剤を修正するために、前記弁マニホールドの複数のポートを動的に調節するステップであって、前記ポートの各々は、前記少なくとも1つのバッグとは異なるバッグに結合され、各バッグは、異なる溶液を有する、ステップをさらに備える、請求項18から26のいずれか一項に記載のコンピュータによって実施される方法。
【請求項２８】
前記センサ領域内の空気を検出しそれに応じて前記輸液用ポンプを停止させるために、前記センサ領域から少なくとも1つの光学特性を測定するステップをさらに備える、請求項18から27のいずれか一項に記載のコンピュータによって実施される方法。
【請求項２９】
前記センサ領域に関連付けられた温度を測定するステップと、前記センサ領域内の生理学的温度を維持するために、前記カセットの加熱領域へのエネルギーを増加または減少させるステップとをさらに備える、請求項18から28のいずれか一項に記載のコンピュータによって実施される方法。
【請求項３０】
呼吸数による圧力変化を分離するステップをさらに備える、請求項18に記載のコンピュータによって実施される方法。
【請求項３１】
心拍数による圧力変化を分離するステップをさらに備える、請求項18に記載のコンピュータによって実施される方法。
【請求項３２】
睡眠特性を測定するステップをさらに備える、請求項18から31のいずれか一項に記載のコンピュータによって実施される方法。
【請求項３３】
前記UF体積増加の少なくとも1つの特性に基づいて輸送運動を判定するステップをさらに備える、請求項18に記載のコンピュータによって実施される方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、2014年12月17日に出願された米国仮特許出願番号第62/092,894号からの優先権を主張する。その内容は、参照によって組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般に、透析システムおよび方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、改善された腹膜透析(PD)システム、装置、およびその使用のための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
低腎臓機能を患っている患者にとって、透析は、正常な人間の腎臓の機能を再現するための標準的な治療である。使用されている2つのタイプの透析治療、すなわち、身体の外部に配置されたフィルタを通って患者の血液を循環させる血液透析(HD)と、透析物と呼ばれる専用の溶液によって毒素を削除するためのフィルタとして患者の腹腔の腹膜メンブレンを使用する腹膜透析(PD)とが存在する。
【０００４】
HDと比較して、PDは、非常に穏やかなモダリティであり、その緩慢な中和動作は、自然の腎臓の動作に、より類似している。それは操作的に簡単であり、静脈穿刺の必要をなくし、運用費用がより低い。このシステムは体外システムではないので、糖尿病患者の場合に特に重要な要因である高度のヘパリン化の必要はない。しかしながら、現在まで、末期腎不全(ESRD)患者の治療においては、HDが支配的であり続けた。
【０００５】
必要としている患者の様々な集団のために、適切なPD治療を提供するための継続的な努力において、臨床医は、自動腹膜透析(APD)モダリティとして集合的に知られているPDモダリティのいくつかの異なる形式を開発した。これらは、(i)自動サイクラが毎晩4乃至6回の規則的な交換を実行するPDを実行する方法である連続循環腹膜透析(CCPD)、(ii)毎回約8乃至20時間の期間、週に2または3回、自動サイクラを用いて、病院または自宅においてPDを実行する方法である間欠腹膜透析(IPD)、(iii)高効率腹膜メンブレンを用いて、患者のために自宅で夜間腹膜透析を実行する方法である夜間腹膜透析(NPD)、からなるAPDモダリティを含む。そのような患者は、長い透析物滞留時間により、暮らしは快適ではない。
【０００６】
これらモダリティはすべて、透析物(通常、グルコース)が腹膜腔へ導入(注入)される注入フェーズと、透析物が実質的に腹膜腔の中に留まる滞留フェーズと、滞留フェーズに続き、透析物が腹膜腔から排出される場合である排出フェーズとを含む。浄化処理の大部分は、滞留中に生じる。血液から限外ろ過液(UF)として知られる廃棄生成物を除去するのがこのフェーズである。
【０００７】
現在利用可能なサイクラには、治療中の個々の滞留フェーズがいつ終了されるべきかを判定するためのエビデンスベースの方法は存在しない。そのようなシステムでは、与えられた各サイクルに、固定された滞留時間が割り当てられる。この時間は、そのサイクル中のUF状態のステータスに関わらず維持される。限外ろ過が終了したときに滞留がそのポイントを超えて続けられることが許されると、流れ運動の反転により、グルコースの増強された吸収の危険性がある。したがって、現在のサイクラ技術を使用すると、患者の身体にグルコースが送られることは珍しいことではない。この危険性は、長い滞留期間中に顕著となる。この危険性を顕著に駆除するために、イコデキストリンのようなより高価な浸透性薬品が長い滞留期間の場合に使用されている。あるいは、滞留の終了が早すぎると、患者は、目標とする投薬を受けられない。
【０００８】
少なくとも他の3つの大きな制限が、標準的なバッチモダリティで認識されている。これらは、(a)UF成分の存在による、長い滞留期間中における透析物の品質の低下、(b)滞留のために利用可能な実際の時間を制限する、最適よりも長い排出期間、および(c)毎サイクルの終了時における排出痛みの可能性である。これは、そのサイクルのための推定された合計排出体積が達成される前に、サイクラが、空である腔から流体の除去を試みる場合に引き起こる。この後者の問題は、標準的なサイクラでは、そのサイクル中に生成された実際のUFではなく、そのサイクルのために期待されるUFの推定値に基づいて排出体積が計算されるという事実に起因する。
【０００９】
これらの制限を除去する試みにおいて、タイダル腹膜透析(TPD)として知られているモダリティが開発された。このモダリティは、初期最大透析物注入体積(通常3リットル)を利用し、長い連続的な滞留時間中、定期的に、注入された体積の一部(通常、タイダル体積の1/3であり、タイダル交換体積として知られている)を定期的に排出し、同程度の量を再注入し、患者内へのUFのための調節を行う。腔内には常に流体が存在し得るので、排出および後続する注入フェーズ中にUFが生じる。この追加のUFは、通常の滞留中に生じたものに加わる。この正味の効果は、有効な「滞留」時間の増加すなわち肯定的な結果であり、これは治療がその最適であるときに滞留があるためである。この方法は、透析の品質が、実現される技術の制限内で現実的に高く維持されることと、有効な治療時間(滞留時間)が最大化されることとを保証する。
【００１０】
UFを生成する廃棄物輸送機構は、主に、透析物と血液との間の浸透勾配の結果として、拡散によって駆動される。したがって、TPDの属性は、より多くのUFクリアランスを生成するべきである。不運にも、現在まで、そうであるという明らかなエビデンスはない。たとえば、本明細書に参照によって組み込まれているAlok AgrawalおよびKarl D. Nolph、「Advantages of Tidal Peritoneal Dialysis」、Peritoneal Dialysis International、2000年5月、第20巻、付録2を参照されたい。
【００１１】
TPDは、言及された他のモダリティのいずれよりも多くの透析物を消費するので、その費用は、より高い。この追加費用の利点は、治療中に一度しか腔が完全に空にされないことにより、痛みの事象を低減する可能性である。他のモダリティでは、腔が治療中に何度も空にされるので、前の排出アルゴリズムの基本的な性質によって、治療全体の間に多数回の痛み事象が記録されている。
【００１２】
たとえば、Peabodyへ与えられた欧州特許出願第EP0498382号のような多くの先行システムがTPDを実行し得る。EP0498382は、TPDのために使用され得るデバイスを説明している。透析物パラメータは変動せず、タイダル交換をいつ実行すべきかを判定するためのエビデンスベースの方法は存在しない。交換される頻度および体積は一定であるが、腔内の残留体積は、経時的に増加する。この体積の増加は、プログラムされたものではなく、生成されたUFに起因する。
【００１３】
Neftelへ与えられた米国特許第8,585,634 B2号は、必要とされる回数および体積を数学モデルが予測するエビデンスベースの交換回数を提案するTPD方法を報告している。米国特許公開第US2012/310056A号は、このモデルを改良しており、入力は、個人透析容量(PDC)試験または腹膜平衡(PET)試験のいずれかに依存する。これら試験は、試験時に腹膜の輸送運動をもたらす。しかしながら、輸送運動は、日毎およびサイクル毎に変動する。さらに、治療時における患者の食事制限および現在の臨床状態も、輸送運動に影響する。したがって、そのような試験によって生成される数は、将来の治療時における腹膜の予測または期待されるリアルタイムの輸送特性のみである。要するに、それらは、リアルタイムのエビデンスベースで交換パラメータのいずれかを判定するための実際の輸送運動パラメータを提供しない。それらには、限定されないが、交換体積、交換時間、および交換製剤が含まれる。
【００１４】
TPDサイクルの終了時に、最後の注入を導入することは一般的である。これは、次の治療まで患者の腔内に残る。これはWET体積と称されることもある。以前に言及されたシステムは、腔が最終排出時に本当に空であるかを判定するための能力を欠いている。腔がTPDサイクルの終了時に空ではないのであれば、実際のWET体積は、規定されたものよりも大きくなり、その結果、患者は不快になるであろう。TPDへのこのアプローチの一例は、米国特許第9,149,045号によって与えられている。このアプローチでは、多くの個別の滞留期間にわたって収集された限定された離散的なデータ点のセットから、一連のUF曲線を生成するために、運動モデルが使用される。このモデルは、離散的なデータ点の間を補間するために使用される。この方法は、その後、運動モデルに従って、これら曲線を生成し得る可能な一組の規定から5つの個別の規定を選択する。この方法は、これら5つの規定がすべての患者の個別のニーズを満足すると仮定しているが、どの2人の患者も同一の臨床状態を示すことはないので、これは事実ではないことがあり得る。この方法はまた、規定範囲が、日常ベースで生じ得る任意の変動に適応するために十分大きいと仮定している。さらに、この規定がいったん開始されると、実際の治療中、何ら変更はなされ得ない。この方法は、米国公開第2012/310056号におけるもののように、いつ腔が本当に空であるのかを判定することができない。したがって、UFが低めに推定され、結果として、次の最後の注入時に、腔における実際の体積が、プログラムされているものよりも高くなるという高い確率が存在する。この組合せは、患者に対しては臨床的に危険な「過剰注入状態」へ至る。
【００１５】
Dadsonへ与えられ、本願の譲受人であるNewsol Technologies社へ譲渡され、その内容が参照によって本明細書に組み込まれている米国特許第6,228,047号は、腔圧力をモニタすることによって過剰注入状態に対処する方法と、UF生成の速度を追跡し判定する方法とを開示する。開示された方法がタイダル処理に適用された場合、これら組み合わされた方法から、最適な交換時間に到達することが可能であり得る。しかしながら、Dadsonは、UF生成による圧力上昇しか仮定していない。これは事実ではない。たとえば、夜間の患者の動きは、圧力の急激かつ大きな振れを生成し得る。さらに、正常な生物学的機能が、観察可能なあらゆる圧力変化に重ね合わされる。Dadsonによって提案された方法は、圧力があるしきい値を超えて増加する毎に、滞留中、腔における透析物の体積を徐々に減少させる。透析物は腔から除去され、TPDにおける必要条件であるこの量をどのように補充するのかを示すインジケーションがない。UFによる自然希釈を補償するために、滞留体積をオリジナルの注入値に維持し、さらに、新しい供給透析物を供給することが所望され、極端なケースでは、Dadsonは、早すぎる時に腔を空にし得る。これらの問題を考慮し対処することができないため、Dadsonは、エビデンスベースのタイダル交換点を実行することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】欧州特許出願第EP0498382号
【特許文献２】米国特許第8,585,634 B2号
【特許文献３】米国特許公開第US2012/310056A号
【特許文献４】米国特許第9,149,045号
【特許文献５】米国特許第6,228,047号
【特許文献６】CA2,574,537 A1
【特許文献７】WO2008/086619 A1
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】Alok AgrawalおよびKarl D. Nolph、「Advantages of Tidal Peritoneal Dialysis」、Peritoneal Dialysis International、2000年5月、第20巻、付録2
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は少なくとも、オンボードセンサによって、リアルタイムで、PD治療中に収集されたデータからタイダルモダリティ、または、いずれかのバッチモダリティのための交換パラメータ(時間、体積、製剤等)が判定される方法および装置を提供することである。さらなる目的は、データの構成要素が、単にUF生成による実際の圧力変化である方法および装置を提供することである。腔内の圧力上昇は、UFによる圧力と患者動きによる圧力とに分離され得る。本発明のさらなる目的は、これら圧力データから患者の睡眠品質が推論され得ることを示すことである。たとえば、患者の呼吸が、危険に曝されるようになったか、または、劇的に変化した場合である。本発明のさらなる目的は、収集された圧力データから患者の心拍数が抽出され得ることを示すことである。本発明のさらなる目的は、タイダル交換点のエビデンスベースの判定のために使用される注入、滞留、および排出方法および装置を開示することである。本発明のさらなる目的は、伝統的なバッチ処理(注入、滞留、および排出)が、本発明に従ってハイブリッドモダリティシステムを生成するためにタイダルモダリティと組み合わされ得るような方法および装置を開示することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の1つの態様に従って、腹膜透析(PD)のための患者腔の体積を測定するシステムが提供される。システムは、加熱領域およびセンサ領域を有するカセットを備える。センサ領域は、圧力測定値を測定する。システムはまた、1つもしくは複数のバッグからカセットへ流体を供給するか、または、カセットから流体を抽出する輸液用ポンプを備える。患者接続部は、弁マニホールドを経由してカセットと流体連通している。マイクロプロセッサは、センサ領域と通信し、加熱領域、弁マニホールド、および輸液用ポンプを制御する。マイクロプロセッサは、コンピュータ読取可能なメモリから命令を読み取り、実行する。命令は、流体の離散的なインクリメントをカセットへ送液するために、輸液用ポンプを作動させるステップと、センサ領域から圧力測定値を受信するステップと、患者腔における蓄積圧力を判定するために、圧力測定値の急速な変動をフィルタするステップと、蓄積圧力を、患者腔における流体の体積と相関付けるステップとを含む。命令はまた、蓄積圧力を測定し、身体的な不快感をもたらす患者腔の体積を判定し得る。命令はまた、患者腔の体積の判定を、腔満杯状態と相関付け得る。命令はまた、限外ろ過液(UF)体積増加による圧力変化を、蓄積圧力から分離し得る。
【００２０】
本発明の別の態様では、命令は、分離された圧力変化に基づいて、タイダル交換点を判定し得る。患者腔における蓄積圧力が最小サイクル圧力に達するまで患者腔における蓄積圧力がモニタされ得、その後、患者腔が再び腔満杯状態に達するまで流体の離散的なインクリメントをカセットへ送液するように、輸液用ポンプが作動され得る。
【００２１】
本発明のさらに別の態様では、命令は、分離された圧力変化に基づいて、排出フェーズを開始し得る。輸液用ポンプは、空の状態が生じるまで、患者腔における蓄積圧力を低減させるために逆動作し得る。
【００２２】
本発明のさらに別の態様に従って、呼吸数、心拍数による圧力変化を分離および/または記録するための、または、睡眠特性を判定するための命令が提供される。UF体積増加の少なくとも1つの特性に基づいて輸送運動を判定するための命令もまた存在し得る。
【００２３】
本発明の別の態様に従って、腹膜透析(PD)のための患者腔の体積を測定するコンピュータによって実施される方法が提供される。ステップは、流体の離散的なインクリメントを少なくとも1つのバッグからカセットへ送液するために、輸液用ポンプを作動させるか、または、流体の離散的なインクリメントをカセットから抽出するステップであって、ここで、カセットは、弁マニホールドを経由して患者腔と流体連通している、ステップと、カセットのセンサ領域からの圧力測定値を測定するステップと、患者腔における蓄積圧力を判定するために、圧力測定値の急速な変動をフィルタするステップと、蓄積圧力を、患者腔における流体の体積と相関付けるステップとを備え得る。方法はまた、蓄積圧力を測定し、不快感を引き起こす身体的ストレスをもたらす患者腔の体積を判定するステップを備え得る。身体的ストレスの判定は、腔満杯状態と相関付けられ得る。
【００２４】
本発明のさらに別の態様に従って、コンピュータによって実施される方法は、限外ろ過液(UF)体積増加による圧力変化を、蓄積圧力から分離するステップと、分離された圧力変化に基づいて、タイダル交換点を判定するステップと、患者腔内の蓄積圧力を低減させるために、輸液用ポンプを逆動作させるステップと、患者腔内の蓄積圧力が最小サイクル圧力に達するまで患者腔内の蓄積圧力をモニタするステップと、患者腔が再び腔満杯状態に達するまで流体の離散的なインクリメントをカセットへ送液するように、輸液用ポンプを作動させるステップと、のうちの少なくとも1つを備え得る。
【００２５】
本発明の他の態様に従って、分離された圧力変化に基づいて排出フェーズを開始させるステップを備える、コンピュータによって実施される方法が提供される。排出フェーズは、患者腔における蓄積圧力を低減させるために輸液用ポンプを逆動作させるステップと、空の状態が生じるまで、患者腔における蓄積圧力を低減させるステップとを備え得る。
【００２６】
本発明の任意の態様に従って、弁マニホールドは、少なくとも1つのバッグとは異なるバッグにおのおの結合された複数のポートを有し得、各バッグは、異なる溶液を有する。命令は、異なるバッグから患者腔へ提供される製剤を動的に調節し得る。
【００２７】
本発明の任意の態様に従って、センサ領域は、光学特性を測定し得る。マイクロプロセッサは、センサ領域内の空気を検出するために少なくとも1つの光学特性を受信し、検出された空気に応じて輸液用ポンプを停止させるための命令を実行し得る。
【００２８】
本発明の任意の態様に従って、センサ領域は、温度を測定し得る。マイクロプロセッサは、センサ領域に関連付けられた温度を受信し、センサ領域内の生理学的温度を維持するために、加熱領域へのエネルギーを増加または減少させるための命令を実行し得る。
【００２９】
いくつかの目的が上記で特定されたが、本発明は、特に、これら目的のうちのいずれか1つまたは任意の組合せに限定されるとは考えられない。むしろ、前述した目的のうちの少なくとも1つを満足する任意のシステムが、本発明の範囲内にあると考えられる。
【００３０】
次いで添付図面を参照して、単に例として、実施形態が説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１Ａ】透析システムの斜視図である。
【図１Ｂ】透析システムの詳細図である。
【図１Ｃ】透析システムの詳細図である。
【図１Ｄ】力センサおよび関連付けられたエレクトロニクスの概略図である。
【図２】透析システムのための治療および製剤のグラフおよび表である。
【図３Ａ】第1の例に従って、ランダムに変動する高速電圧成分がフィルタリング機能アルゴリズムに重ね合わされた、遅いが増加する電圧レベルを有する入力データのスクリーンショットである。
【図３Ｂ】第1の例に従って、フィルタリング機能アルゴリズムの適用後に抽出された遅い成分のスクリーンショットである。
【図４Ａ】第2の例に従って、ランダムに変動する高速電圧成分がフィルタリング機能アルゴリズムに重ね合わされた、遅いが増加する電圧レベルを有する入力データのスクリーンショットである。
【図４Ｂ】第2の例に従って、フィルタリング機能アルゴリズムの適用後に抽出された遅い成分のスクリーンショットである。
【図５】このサイクラを使用して、患者における標準的なバッチ処理中に、オンボード圧力センサによって収集された体内圧力履歴を図示する図である。
【図６】図5のデータにおける透析システムの効果を実証する図である。
【図７】構築されたサイクラの特性を実証するために使用される特徴化装置の概要を図示する図である。
【図８】サイクラに対する患者腔高さの場所の概要を示す図である。
【図９】腔が満たされているときに圧力感知領域において記録された圧力のプロットを図示する図である。
【図１０】腔が空になっているときに圧力感知領域において記録された圧力のプロットを図示する図である。
【図１１】圧力対体積の変化が一定であることを実証するプロットを図示する図である。
【図１２】バッチ処理の3つの連続するサイクルについての圧力対時間のプロットを図示する図である。
【図１３】典型的なタイダル処理について、測定された注入および排出体積対時間のプロットを図示する図である。
【図１４】タイダル処理について、圧力対時間のプロットを図示する図である。
【図１５】タイダル処理とバッチ処理を組み合わせる治療の注入および排出体積のプロットを図示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
上記説明された本発明の背景技術は、当該技術分野において知られている特定の問題を特定しているが、本発明は、一部には、腹膜透析のための新しく有用な応用例を提供する。
【００３３】
タイダルモダリティの基本要素は、本明細書で説明されるような以下の構成要素を有する。システムは、流体経路全体が常時無菌であることを保証しながら、規定された体積の無菌流体で腔を満たさねばならない。注入体積の固定部分が、定期的に排出され、規定された時間間隔後、廃棄物として放出される。この時間間隔は滞留期間として知られており、この規定された時間間隔中に排出される定期的な体積は、交換体積と称される。この交換体積は、その後、排出されたもの未満の体積と交換される。この差は、滞留期間中に生成された限外ろ過液(UF)であると推定されるものである。設定された数の滞留期間後、腔のすべての内容物が、その後排出される。一般にこのタイダルモダリティを実行するためのこれら基本的な要素が、以下に説明される。
【００３４】
多数のモダリティシステム100の要素が、図1A〜図1Cに例示されている。ここでは、サイクラ102が、(たとえば、CA2,574,537 A1およびWO2008/086619 A1に開示されているように)カセット104を受け入れる。流動経路の無菌性は、カセットによって保証される。カセット104は、加熱領域106および診断センサ領域108を備える。この流体注入されるセンサ領域108は、腹膜150における流体の化学的、物理的、および生物学的な特性を模擬する。
【００３５】
多くの特徴が無菌環境を保証し、たとえば、システムは、カセット104が、治療の開始時に、圧力および真空気密であることを確認する。システム100は、流体が、規定された製剤のために必要なバッグ706から、カセット104内を自由に流れることを確認する。システム100は、流体ライン(112、114、116)のうちのいずれかが、意図されていない流れ阻害を有しているか否かを検出する。さらにまた、システム100が、すべてのライン112、114および/または116における注入前に排出を実行すると、カセットから空気が除去され、滅菌残余物が除去される。システム100は、すべての流体経路、特に114が、無菌流体のみを含み、空気を有していないという最終確認を実行する。このシステム100の設計および動作原理は、最初の注入前に、患者ライン114内に空気がないことを保証する。流体経路は、ポンプ110への、またはポンプ110からのすべての流体移動が、送信機-受信機ダイオードペアまたは他の形式の光検出器によって囲まれた光センサ領域124上を通過するように設計される。この領域124内に液体の代わりに空気が存在すると、この領域124を横切る光の焦点をぼかし、その光強度を低減させ、結果として、光検出器によってシステム内の空気が検出されることになる。いずれかの流体経路内で空気が検出されると、その流体経路は直ちに閉塞され、その経路における流体が廃棄される。
【００３６】
輸液用ポンプ110は、カセット104へ圧力または真空を供給し、この実施形態では、カセット104へ取り付けられたピストンおよびシリンダ構成を備える。溶液接続部112およびポンプ110を経由してカセット104へ溶液が提供される。患者接続部114が、複数のポートP1乃至P6を有する弁マニホールド126を経由して、ドレン116と連携して患者へ接続される。図1Cは、サイクラ102によって使用される単一使用カセット104のセンサ領域108の概要を図示する。この領域108における流体は、腹膜150における流体の特性を模倣する。したがって、この領域108内で取得された測定結果は、腹膜150における流体の特性を示す。センサ領域108は、圧力120、温度122、および光学特性124を測定するが、化学センサ(図示せず)のような他のものも組み込まれ得る。
【００３７】
注入処理の場合、患者に不快感を与えない速度で、臨床医によって規定された体積の透析物によって、腔が完全に満たされる。この流体は、規定された生理学的な温度で提供されるべきである。それに加えて好適には、この流体の製剤は、任意の所与の交換点において調節可能であり、流体の過熱によって副産物を生成しないためのあらゆる努力がなされるべきである。ポンプ110は、ポンプ110の本体内で完全に製剤される生体適合製剤を生成するために、プログラムされたシーケンスにおいて、112に接続されたバッグのおのおのから、規定された体積の流体を取り出す。この流体は、離散的(0〜50mL)インクリメントで準備および送液される。したがって、各インクリメントは、ポートへ取り付けられた溶液バッグの特有の混合物であり得、したがって、送液される製剤は、任意の交換点において変化され得る。
【００３８】
その後、この流体は、ポンプ110を逆に作動させることによって、患者の腔へ送液される。この逆の流体経路によって、流体は、患者の腔へ達する前に、ポートP7およびP8を経由して、加熱領域106の上方を通過しなくてはならない。それに加えて、流体経路は、すべての流体移動が、ポンプ110への、または、ポンプ110からのいずれかにおけるある点に必ずあるように、送信機-受信機ダイオードペアによって囲まれた光センサ領域124を必ず通過するように設計される。この領域124内に流体の代わりに空気が存在すると、焦点をぼかすので、この領域124を横切る光強度を下げ、結果として、システム内のいかなる空気の検出をも容易にする。空気がいずれかの流体経路内で検出されると、その流体経路は直ちに閉塞され、その流体は廃棄される。弁マニホールドは、必要とされるポートおよび流体経路のみが、必要とされる注入動作のためにポンプと連通するように、コンピュータ制御される。たとえば、腔への注入中、ポンプ110は、ポートP7、P8、およびP5を経由して腔と連通する。他のすべてのポートは、ポンプ110から分離される。
【００３９】
滞留期間は、廃棄物除去のための治療のもっとも有効な部分に相当する。この時間の間に、大多数の廃棄物が血液から透析物へと移動される。したがって、最適なパフォーマンスのために、いつこのフェーズがもはや最適ではなくなるのかを判定するために、客観的な手法を有することが好適である。以前の方法およびシステムは、この目的のために、固定時間を使用する。この固定時間は、有効なモニタではない。なぜなら、この治療に先立つ、患者の正確な新陳代謝速度の事前決定は可能ではなく、したがって、固定された滞留期間は、不適切であるからである。本明細書において説明された実施形態は、いつ滞留が完了するのかを判定するためのエビデンスベースの方法を提供する。
【００４０】
排出中、タイダルモダリティを現在促進しているすべてのPDシステムにおける最大の安全性制限は、最終排出時に腔が本当に空であるか否かを判定できないことである。そのようなすべてのシステムは、UFを判定するために注入体積と排出体積との差分に依存しているので、最終的な排出体積におけるあらゆる誤差が、UF計算の誤差を生じさせる。それに加えて、そのようなシステムにとって、タイダルモダリティの終了後に、付加的な最終注入を推奨することは珍しくない。タイダルモダリティの終了時に腔が完全に排出されていない場合、この最終注入が、腔の過剰注入によって、患者に深刻な不快感をもたらす危険性がある。
【００４１】
本実施態様では、ポンプ110は、ポートP5とP6を順に使用して、腔を排出するために使用される。ポートP7は、流体がポンプ110から加熱領域106へ通過することのみ可能とし、加熱領域106からポンプ110へ戻らないようにする逆止弁によって、ポンプ110から分離される。したがって、この逆止弁は、腔を出た流体が加熱領域106へ再び入ることを阻止することによって、流体経路の無菌性を維持する。ポンプ110が、ポートP5を経由して腔から離散的な体積を取り出すと、その後ポートP5は閉じられ、ポートP6が開かれる。ポンプ110は、逆動作され、ポンプ110は、空にされる。この方法は、腔が空であるときにそのことを検出するための圧力モニタリングを含み、この方法は、排出速度に依存しない。さらに、排出速度は、注入速度と独立して最適化される。システム100はまた、ラインにおける捻じれおよび閉塞を認識し、空気と、腔を出た液体とを区別する。システム100は、ポンプ故障が発生した場合に、重力ドレンが許容され得るように位置され得る。排出アルゴリズムは、空の腔と閉塞排出ラインとを区別する。
【００４２】
本実施形態は、上記説明されたように、タイダルモダリティを改善するために、客観的なパラメータとして、圧力モニタリングを組み込む。適切なアルゴリズムと組み合わされた圧力センサ120測定結果は、サイクラ102が、UFのみによる圧力変化を分離し、腔の体積を判定し、腔が満杯であるときにそのことを判定し、交換が開始されるべき時を判定し、腔が空であるときにそのことを判定することを可能にする。これら追加の特徴は、協働的に作用するとき、エビデンスベースのタイダルのために必要とされる結果を提供する。
【００４３】
UFのみによる圧力変化は、図1Dに見ることができるように、圧力センサ領域120を除いて堅固な壁を備え、エアポケットを有さないか、または、些細なエアポケットしか有さない閉液体ループであるシステム100に基づいて分離される。すなわち、圧力感知領域120内で見られる圧力変化は、提供された体積増加に比例し、閉ループは、液体で満たされる。流体は、圧縮不可能な媒体であるので、その結果は、dP/dV=一定である。Vが増加されると、Pもまた、比例して増加しなくてはならない。液体センサ領域108から空気注入領域152へ作用する移動可能な唯一の要素はシリコーンメンブレン142であるので、メンブレン142の変形は、圧力および真空密閉されたフォーストランスデューサ144における力によって検出される。フォーストランスデューサ144は、アナログからデジタルへ変換され、マイクロプロセッサ148によってメモリ146へ記録される電圧変化を生成する。このデータは、その後、マイクロプロセッサ148によって実行される、メモリ146におけるフィルタリングアルゴリズムによってデジタル的にフィルタされる。フィルタリングアルゴリズムは、隣接したデータ点の傾斜(dP/dt)を比較する。UF処理は、腔圧力を増加させ得る他の要因と比較して緩慢な処理である。したがって、t+Δtにおける傾斜が、tにおける値の所与のパーセンテージよりも大きければ、tにおいて検出された値は、非UF圧力上昇として破棄され、t+Δtについて、補間された値が計算される。この補間された値が、破棄された値の代わりとなる。この処理は、滞留期間にわたって繰り返される。
【００４４】
他の事象からの限外ろ過液による圧力変化を、アルゴリズムがどの程度分離できるのかの例は、その後、図3および図4に見られるように、腔圧力を上昇させ得る。図3Aおよび図4Aに図示される上部曲線は、模擬された(強制的な)圧力変化である。図3Bおよび図4Bに図示される下部曲線は、アルゴリズムによって処理され、同じ時間インクリメントにおけるUFによる圧力変化としてレポートされる。これが可能であるのは、強制的なUFによる圧力に関連付けられた時間スケールは、模擬された患者動きまたは生物学的機能による圧力変化と比較して長いからである。
【００４５】
滞留中に、圧力増加をUF体積増加と相関付ける能力は、異なるサイズの分子を、異なる輸送運動を用いて追跡する追加の機会を提供し、特定の製剤、特定の滞留時間、および特定の交換時間を有する特定種のターゲット化を可能にする。例が図2に図示される。ここでは、高速高移動種の特定の製剤および滞留時間(C1およびC2)の実施があり、その後、中間状態C3のためのタイダルが続き、遅い種のためのC4サイクルが続く。
【００４６】
アルゴリズムは、圧力インクリメントまたは圧力の変化の速度のいずれかに着目することによって、滞留中の圧力をモニタし、UFによる圧力変化と、他の突発的な圧力変化とを区別する。圧力モニタリングオプションは、滞留が終了したときにそのことを判定するステップ、滞留効率(d[UF]/dt)についてレポートするステップ、心拍数モニタ、呼吸数、および/または、睡眠品質オプションのうちの少なくとも1つを備える。UF増加の速度をモニタし、記録することによって、滞留効率についてレポートする場合、メンブレン輸送特性の特徴化が推論され得る。
【００４７】
図5は、このサイクラ102を使用して、患者に対する標準的なバッチ処理中に、オンボード圧力センサ120によって収集された体内圧力履歴を図示する。このモードでは、サイクラ102は、30秒間隔で、腹膜腔内の圧力のデータをモニタし収集する能力を有する標準的なサイクルとして実行した。この例では、患者は、治療中に起きており、自然な動きが許されていたので、図5において存在していた大きな圧力スパイクがこの動きと一致した。もしもそのようなトレースが、夜間の治療中に観察されれば、それは、患者の睡眠パターンを示すであろう。これらの大きな摂動は、根本的な臨床の問題を示し得るであろう。そのような1つの問題は、患者の呼吸が危険に晒されたかもしれないということである。データサンプルレートが0.03Hzから毎10Hzへ増加されると、患者の自然の呼吸パターンと心拍数が、このデータから抽出され得るであろう。なぜなら、これらはともに、自然のUF圧力プロファイルに重ね合わされる独特かつ再生可能な圧力摂動として発現するからである。これもやはり、有用な臨床学的情報を提供する。
【００４８】
図5からのデータを使用して、図6は、上記説明したように滞留アルゴリズムを組み込む効果を実証する(PR1)。生成された新たなデータは、ライトグレーで図示されるトレンドラインを用いてグレーで図示される。図5における平均圧力増加は、図6におけるものと同じであるが、患者の動きのような非UF圧力変化による摂動が滞留アルゴリズムによって除去されていることに注目されたい。したがって、サイクラ102は、UFのみによる腹膜150における圧力変化を記録し得る。
【００４９】
図7は、サイクラ102が、腔体積を測定するためにどのように使用され得るのかを実証するために使用される装置を図示する。この初期の設計のために、安全性の考慮から、図7において使用される「患者腔」702が模擬された。模擬された患者腔702は、実際の腹膜腔の働きを模倣するように構築される。腔702は、ラーメンによって接合されたインナーフレキシブルスキンを備え、インナーフレキシブルスキン内のエアポケットをトラップする能力を有する。このラーメンは、インナースキンの内部における温度が体温に維持されるように、ヒータブランケットによって囲まれる。2本の入力チューブが、腔702内に挿入された。第1の入力チューブは、腹膜カテーテルによって終端され、腔702の中心へ挿入された。第2の入力チューブは、患者腔702の上方に配置された独立ソース(UFリザーバ)からのさらなる流体を追加するための手段として使用され、したがって、適切な弁が開かれると、制御されたUF流入を模擬する。
【００５０】
図8は、サイクラ102の高さに対する患者腔702高さの3つの場所を示す。最大の上部と下部の範囲は、+/-100cmであった。これは、流体移動に動力を供給したシリンジポンプのプリセット値であった。必要であれば、この値は、+/-200cmに増加させることもできる。流体は、3つの腹膜腔位置(-35cm、0cm、および+35cm)のおのおのにおいて腔702へ導かれ、圧力感知領域120に記録された圧力は、図9に図示されるように記録された。インナーフレキシブルスキンが応力を受けている変曲点が、各ケースにおいて同じような体積において生じる。この腔702の応力は、腔702が満杯であることを示す。この導入された体積が、その後、腔の体積となる。そのことにより、腔702の応力が、腔702の全体積を示していることが確定される。図9の逆は、図10に図示されるように腔702が空である場合に達成される。すなわち、腹膜150は空の腔702の結果として応力を受ける。ここでも、応力点は、一般に、サイクラ102と腔702との高さの差に依存しない。システムは、いくつかのアルゴリズムを組み込み、それらのアルゴリズムでは、応力点(変曲)が検出されると、アルゴリズムを実行しているマイクロプロセッサ148が変曲点を検査して、それがライン内で阻害された流れによって引き起こされたものであるか否かを判定する。たとえば、変曲点が、ラインにおける部品において引き起こされたのであれば、逆フローが逆変曲点を生成するであろう。変曲点が、空の腔によって引き起こされたのであれば、変曲点は生成されないであろう。
【００５１】
UF体積は、誘導された圧力インクリメントをモニタすることによって追跡されるであろう。この概念は、閉ループ流体経路dP/dVが一定であることに基づく。図7に図示される装置700が使用された。UF体積は、スケール上に配置された腔702の重量の増加に注目することによって、1分の時間間隔で記録された。これと同時に、サイクラ102のセンサ領域内で増加した圧力が記録された。図11は、dP/dVが、R2が0.9813である定数であったことを図示する。したがって、dV/dt=k・dP/dtであり、ここでkは一定であり、dV/dtおよびdP/dtは、経時的な体積および圧力の変化である。これを仮定すると、経時的な圧力の変化をモニタすることによって、時間に伴う圧力インクリメントは、時間に伴うUF体積インクリメントに比例する。よって、滞留中に生成されたUF体積は、対応する圧力増加をモニタすることによって、客観的に測定され得る。
【００５２】
サイクラ102は、dP/dtの値をモニタすることによって、滞留を停止するための最適時間を判定し得る。dP/dtが0になった場合、UFの正方向が終了される。このポイントで、滞留が終了され、UF逆流を回避する。これは図12に図示され、ここでは、典型的なバッチ処理の3つの連続したサイクルの圧力対時間のプロットが図示される。このグラフは、各サイクルについてdP/dt=0であるポイントを図示しており、ここでは、これは、各サイクルのための滞留の実質的な終了をシグナルする。UF逆流の状態を生成することなく、これら期間を超えて滞留を延長させる顕著な臨床上の利益はない。UFプロファイル全体が、各サイクルのためにキャプチャされる。各サイクルのためにUFプロファイル全体を測定するステップは、輸送速度の直接の抽出と、3ポアモデルにおいて使用される各成分の放出時間とを考慮する。したがって、各治療サイクルについての個々の輸送運動が判定される。
【００５３】
同じ実験は、図14に図示される治療中に生成された測定された注入および排出体積とともに、標準的なタイダルモダリティを使用して繰り返された。この規定は、最初の排出、7回の交換が後に続く注入、全排出、およびその後の最終注入であった。最初の注入および最後の注入の体積は、同じであるように選択された。
【００５４】
交換排出体積および対応する注入体積は、規定要件に関して、各交換について同じであった。しかしながら、交換毎の合計UFは意図的に過小評価され、したがって、最後の注入において過剰注入のための状態を生成するので、システム100は、最後の注入の前に腔が空になるまで排出処理を継続するために十分機敏であり、それにより、深刻な安全性問題である過剰注入状態を回避した。
【００５５】
体積測定と同時に、腔へ導入されているUFが、dP/dtを追跡することによってモニタされた。UF流量は、典型的な治療状態下で期待されるように時間とともに減少するように設計された。図14は、時間に伴う測定圧力増加を図示する。圧力対時間曲線の傾斜は、UF速度減少に従って減少した。
【００５６】
したがって、2つの定量的な方法が、いつ滞留を停止し、エビデンスベースの交換を開始すべきかを判定する。システム100は、(図12に図示されるように)dP/dt=ゼロまたはあるしきい値より下降する(図14)のであれば、交換を実行するようにプログラムされ得る。
【００５７】
本明細書に説明されたようなタイダルおよびバッチ処理は結合される。以前に説明したように、サイクラ102は、滞留をいつ停止するのかを判定することができ、完全に体積測定であり、腔体積を測定することができ、腔がいつ満杯であるか、または空であるかを判定することができ、各サイクルまたは交換点において製剤を変形させ得るので、伝統的なバッチ処理は、タイダルモダリティとともにブレンドされ得る。注入、滞留、および排出時間の例は、各サイクル/交換のための濃度テーブルとともに図15に図示されている。患者の初期状態は「ドライ」である。サイクラ102は、2つのタイダル交換が後続する1つの注入を実行する。第2の交換後、バッチ処理が実施され、注入を終了し、新しい透析物を再注入される。治療は、「ウェット」フェーズを構成する部分注入で完了される。
【００５８】
【表１】
0006727230.tif 000002
【００５９】
本明細書で説明された測定結果は、単に測定され得るのみならず、モニタされ得、追跡され得、メモリへ記録され得、USBポート180を経由して抽出され得、ローカルなもしくは遠隔の場所においてネットワークを介して他のコンピュータシステムへストリームされ得、または破棄され得る。
【００６０】
上記説明された実施形態は、本発明の例であることが意図され、代替および修正が、添付された特許請求の範囲によってのみ定義される本発明の範囲から逸脱することなく、当業者によって達成され得る。
【符号の説明】
【００６１】
100  モダリティシステム
102  サイクラ
104  カセット
106  加熱領域
108  センサ領域
110  ポンプ
112  溶液接続部
114  患者接続部
116  流体ライン
120  圧力センサ領域
122  温度センサ領域
124  光センサ領域
126  弁マニホールド
142  メンブレン
144  フォーストランスデューサ
146  メモリ
148  マイクロプロセッサ
150  腹膜
152  空気注入領域
180  ポート
700  装置
702  患者腔
704  リザーバ
706  溶液バッグ
【図１Ａ−１Ｃ】
0006727230.tif 000003
【図１Ｄ】
0006727230.tif 000004
【図２】
0006727230.tif 000005
【図３Ａ】
0006727230.tif 000006
【図３Ｂ】
0006727230.tif 000007
【図４Ａ】
0006727230.tif 000008
【図４Ｂ】
0006727230.tif 000009
【図５】
0006727230.tif 000010
【図６】
0006727230.tif 000011
【図７】
0006727230.tif 000012
【図８】
0006727230.tif 000013
【図９】
0006727230.tif 000014
【図１０】
0006727230.tif 000015
【図１１】
0006727230.tif 000016
【図１２】
0006727230.tif 000017
【図１３】
0006727230.tif 000018
【図１４】
0006727230.tif 000019
【図１５】
0006727230.tif 000020