(57)【要約】  体外膜酸素化療法（ＥＣＭＯ）における精密な持続的静脈−静脈血液濾過（ＣＶＶＨ）のための新規な体液管理システム及び方法が提供される。この体液管理システムまたはＣＶＶＨシステムは、スタンドアロン型装置として運転可能なように自動化構成されており、ＥＣＭＯシステムとも容易に統合可能なものである。この体液管理システムは、限外濾過液の除去と補充液の送出との間の完全体液バランスまたは負の体液バランスを生成でき、また、新生児患者から成人患者までの治療に必要とされる流量域全体に渡る電解液補給を達成できるものである。更に、この新規な体液管理システムは、患者の安全を保護し、動作中に無菌状態を維持し、操作が容易であり、患者のベッド脇に収まるほど充分にコンパクトに設計されている。
2010528781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第一の容器を補充液で充填するステップと、
（ｂ）未濾過の血液を持続的に濾過して限外濾過液を抜き出すことにより濾過後血液を生成するステップと、
（ｃ）前記補充液を前記第一の容器から前記濾過後血液に移送することにより前記補充液を前記濾過後血液に混合するステップと、
（ｄ）ステップ（ｃ）の実行と同時に行われ、前記第一の容器から移送した補充液と同量だけ前記限外濾過液を第二の容器に移送するステップと、
（ｅ）前記第一の容器内の補充液の状態と前記第二の容器内の限外濾過液の状態を継続的に監視するステップと、
（ｆ）前記第一の容器内に補充液がなくなったことが検出されたとき、限外濾過液の前記第二の容器への移送を停止するステップと、
（ｇ）前記補充液のすべてを前記第一の容器から移送した後、前記第一の容器を追加の補充液で再充填するステップと、
（ｈ）ステップ（ｇ）の実行と同時に行われ、前記第二の容器内に限外濾過液がなくなるように前記第二の容器内の前記限外濾過液を排出するステップと、
を備えたことを特徴とする、精密な持続的静脈−静脈血液濾過のための体液管理方法。
【請求項２】
前記第二の容器内に限外濾過液がなくなったことが検出されたとき、前記濾過される血液から抜き出される前記限外濾過液と前記濾過後血液に移送される前記補充液との間にゼロ体液バランスを生成するためにステップ（ｂ）から（ｈ）を継続的に繰り返すステップを更に備えたことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
（ｉ）ステップ（ｃ）の実行と同時に行われ、前記補充液の一部を第三の容器に移送して前記濾過後血液と混合させないようにし、これにより前記濾過される血液から抜き出される前記限外濾過液と前記濾過後血液に移送される前記補充液との間に負の体液バランスを生成するステップと、
（ｊ）ステップ（ｇ）の実行と同時に行われ、前記第三の容器内に補充液がなくなるように前記第三の容器内の前記補充液を排出するステップと、
を更に備えたことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項４】
ステップ（ｂ）から（ｊ）を継続的に繰り返すステップを更に備えたことを特徴とする、請求項３記載の方法。
【請求項５】
（ｉ）ゼロ体液バランスと負の体液バランスの必要性を決定するために患者を継続的に監視するステップと、
（ｊ）ゼロ体液バランスが必要と決定された場合に、前記第二の容器内に限外濾過液がなくなったことが検出されたとき、前記濾過される血液から抜き出される前記限外濾過液と前記濾過後血液に移送される前記補充液との間にゼロ体液バランスを生成するためにステップ（ｂ）から（ｈ）を継続的に繰り返すステップと、
（ｋ）負の体液バランスが必要と決定された場合に、
（１）ステップ（ｃ）の実行と同時に、前記補充液の一部を前記濾過後血液と混合させないために第三の容器に移送し、これにより前記濾過される血液から抜き出される前記限外濾過液と前記濾過後血液に移送される前記補充液との間に負の体液バランスを生成し、
（２）ステップ（ｇ）の実行と同時に、前記第三の容器内に補充液がなくなるように前記第三の容器内の前記補充液を排出し、
（３）ステップ（ｂ）から（ｈ）及びステップ（１）及び（２）を継続的に繰り返す
ステップと、
を更に備えたことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項６】
（ａ）一定量の補充液を容器内に用意するステップと、
（ｂ）初期状態において補充液で充填された補充液用ピストンシリンジをそのピストンを最大ストローク位置として準備するステップと、
（ｃ）初期状態において空の限外濾過用ピストンシリンジをそのピストンを最小ストローク位置として準備するステップと、
（ｄ）前記補充液用ピストンシリンジと前記限外濾過用ピストンシリンジの各ピストンの各々の相対位置を検出可能なセンサーを有したリニアポジショナーを用いて前記補充液用ピストンシリンジと前記限外濾過用ピストンシリンジとを連結するステップと、
（ｅ）前記補充液用ピストンシリンジを血液濾過器で濾過された血液へと直接接続する第一のピンチバルブを用いるステップと、
（ｆ）前記血液濾過器により濾過除去された限外濾過液を前記限外濾過用ピストンシリンジへと直接接続する第二のピンチバルブを用いるステップと、
（ｇ）前記補充液用ピストンシリンジ内の前記補充液を前記血液濾過器により濾過された前記血液へと送出するステップと、
（ｈ）ステップ（ｇ）の実行と同時に行われ、前記限外濾過用ピストンシリンジを用いて前記血液濾過器から限外濾過液を抜き出してその限外濾過液を前記限外濾過用ピストンシリンジ内に蓄積するステップと、
（ｉ）前記補充液用ピストンシリンジと前記限外濾過用ピストンシリンジの各ピストンの各々の前記相対位置に関する情報を前記センサーから前記第一及び第二のピンチバルブに伝達するステップと、
（ｊ）前記補充液用ピストンシリンジと前記限外濾過用ピストンシリンジの各ピストンがそれぞれ最小または最大ストローク位置に到達したとき、前記第一及び第二のピンチバルブを逆状態に切り替えると同時に前記各ピストンの方向を転換するステップと、
（ｋ）前記第一及び第二のピンチバルブの逆状態への切り替えの際に、前記補充液用ピストンシリンジを補充液で再充填するために前記第一のピンチバルブに前記補充液を収容する前記容器を前記補充液用ピストンシリンジに直接接続させると同時に、前記限外濾過用ピストンシリンジから前記限外濾過液を排出するために前記第二のピンチバルブに前記限外濾過用ピストンシリンジを容器に直接接続させるステップと、
（ｌ）前記補充液用ピストンシリンジを補充液で再充填すると同時に前記限外濾過用ピストンシリンジから前記限外濾過液を排出するステップと、
を備えたことを特徴とする、精密な持続的静脈−静脈血液濾過のための体液管理方法。
【請求項７】
ゼロ体液バランスを生成するためにステップ（ｇ）から（ｌ）を継続的に繰り返すステップを更に備えたことを特徴とする、請求項６記載の方法。
【請求項８】
（ｍ）前記補充液用ピストンシリンジから流れる前記補充液を負体液バランスピストンシリンジへと直接接続する第三のピンチバルブを用いるステップと、
（ｎ）前記補充液の一部を前記補充液用ピストンシリンジから除去し、その除去された補充液を前記濾過後血液に入らないように前記負体液バランスピストンシリンジ内に蓄積し、それにより負の体液バランスを生成するステップと、
（ｏ）ステップ（ｌ）の実行と同時に行われ、前記除去された補充液を前記負体液バランスピストンシリンジから排出するステップと、
を更に備えたことを特徴とする、請求項６記載の方法。
【請求項９】
ステップ（ｇ）から（ｏ）を継続的に繰り返すステップを更に備えたことを特徴とする、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
未濾過の血液を持続的に濾過して限外濾過液を抜き出すことにより濾過後血液を生成する血液濾過器と、
前記濾過後血液へと移送する補充液を充填する第一の容器と、
前記第一の容器と第二の容器とに接続され、前記補充液を前記第一の容器から前記濾過後血液へと移送させると同時に該移送される補充液と同量の前記限外濾過液を前記血液濾過器から前記第二の容器へと移送させるように移動する平行移動アームと、
前記平行移動アームの相対位置を継続的に監視して前記第一の容器内の補充液の有無と前記第二の容器内の限外濾過液の有無を判断するために前記平行移動アームに構造的に接続された少なくとも１個のセンサーと、
前記第一及び第二の容器に関する最小位置または最大位置に前記平行移動アームがあることを少なくとも１個のセンサーが検出したときに前記平行移動アームを停止し方向反転させる手段と、
を備え、第一段階において、前記第二の容器から前記限外濾過液が排出されると同時に前記第一の容器が追加の補充液で再充填され、または、第二段階において、前記限外濾過液が前記血液濾過器から抜き出して前記第二の容器へと移送すると同時に前記補充液が前記第一の容器から移送されることを特徴とする、精密な持続的静脈−静脈血液濾過のための体液管理システム。
【請求項１１】
前記第一の容器から前記濾過後血液へと移送中の前記補充液の一部を収容して前記濾過後血液と混合させないことにより、前記濾過される血液から抜き出される前記限外濾過液と前記濾過後血液に移送される前記補充液との間に負の体液バランスを生成する第三の容器を更に備えたことを特徴とする、請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
前記平行移動アームを停止し方向反転させる手段が、ステッパー駆動装置により実施されることを特徴とする、請求項１０記載のシステム。
【請求項１３】
補充液を収容する容器と、
補充液で充填されピストンを最大ストローク位置に配置された補充液用ピストンシリンジと、
初期状態で空でピストンを最小ストローク位置に配置された限外濾過用ピストンシリンジと、
前記補充液用ピストンシリンジと前記限外濾過用ピストンシリンジの各ピストンの各々の相対位置を検出可能な少なくとも１個のセンサーを有し、前記補充液用ピストンシリンジと前記限外濾過用ピストンシリンジとに接続された平行移動アームと、
第一の状態において、前記補充液用ピストンシリンジを血液濾過器により濾過された血液へと直接接続して前記補充液用ピストンシリンジ内の前記補充液を前記濾過後血液へと送出する第一のピンチバルブと、
第一の状態において、前記血液濾過器により抜き出された限外濾過液を前記限外濾過用ピストンシリンジへと直接接続して、前記補充液の前記濾過後血液への送出と同時に前記限外濾過液を前記限外濾過用ピストンシリンジ内に移送させ貯蔵させる第二のピンチバルブとを備え、
前記センサーは、前記補充液用ピストンシリンジと前記限外濾過用ピストンシリンジの各ピストンの各々の前記相対位置に関する情報を前記第一及び第二のピンチバルブに送信し、
前記補充液用ピストンシリンジと前記限外濾過用ピストンシリンジの各ピストンがそれぞれ最小または最大ストローク位置に到達したとき、前記第一及び第二のピンチバルブの各々が第二の状態に切り替わると共に前記各ピストンが方向を転換し、
前記第一及び第二のピンチバルブの各々が前記第二の状態に切り替わるとき、前記第一のピンチバルブは補充液を収容する前記容器を前記補充液用ピストンシリンジへと直接接続して前記補充液用ピストンシリンジを補充液で再充填し、前記第二のピンチバルブは前記限外濾過用ピストンシリンジを限外濾過液用の第二の容器へと直接接続して限外濾過液を前記限外濾過用ピストンシリンジから前記第二の容器へと排出させる
ことを特徴とする、体外膜酸素化療法における精密な持続的静脈−静脈血液濾過（ＣＶＶＨ）のための体液管理システム。
【請求項１４】
前記濾過後血液へと送出される前記補充液の一部を抜き出すために前記補充液用ピストンシリンジに接続され、前記抜き出した補充液を一時的に収容して前記濾過後血液と混合させないことにより、前記濾過される血液から抜き出される前記限外濾過液と前記濾過後血液に移送される前記補充液との間に負の体液バランスを生成する単独ピストンシリンジを更に備えたことを特徴とする、請求項１３記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、米国国内企業ジョージア・テック・リサーチ・コーポレーションを米国以外の全ての国への出願人とし、フランス国民フィリッペ・ソコスキー、インド国民ラクシミ・プラサド・ダシ、米国国民アジット・Ｐ・ヨガナサン、米国国民ジェームス・Ｄ・フォーテンベリー、及び米国国民マシュー・Ｌ・ペイデンを米国のみを指定国とする出願人として、２００８年６月６日にＰＣＴ国際特許出願されているものであり、２００７年６月６日出願の米国特許仮出願第６０／９４２，２１８号「体外膜酸素化療法（ＥＣＭＯ）における精密な持続的血液濾過のための新規な体液管理システム」の関連出願である。上記仮出願の全内容は、本出願の優先権（２００７年６月６日と主張）をもって本明細書に参照により組み込まれる。
【０００２】
本発明は、重症患者の体液管理を行うためのシステム及び方法に関し、特に、体外膜酸素化療法をも必要とする重篤な患者を治療するための、持続的、自動、かつ精密な体液管理システム及び体液管理方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
体外生命維持（ＥＣＬＳ：  ｅｘｔｒａｃｏｒｐｏｒｅａｌ  ｌｉｆｅ  ｓｕｐｐｏｒｔ）は、集中治療室において重篤な臓器欠陥を有する患者を救助するために広く用いられている技術である。種々あるＥＣＬＳ技術の中で、体外膜酸素化療法（ＥＣＭＯ：  ｅｘｔｒａｃｏｒｐｏｒｅａｌ  ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｏｘｙｇｅｎａｔｉｏｎ）は、一般的な人工呼吸器管理や薬理的管理では好転しない心臓不全及び／または呼吸不全を抱える患者達に、救命的、臨時的な心肺機能支援を行うものである。ＥＣＭＯの臨床実施のための装置は様々であるが、通常は、患者の静脈系からの血液排出に用いる排出カニューレ（排管）、ローラポンプまたは遠心ポンプ、血液に酸素を添加（酸素化）すると共に二酸化炭素を除去する膜型酸素化器（膜型人工肺）、嚢加圧モジュール、熱交換器、及び、酸素化された血液を患者の動脈系に戻すための動脈カニューレを備える。
【０００４】
新生児集中治療室、小児集中治療室及び成人集中治療室においてＥＣＭＯを実施することにより、確かに生存率は向上したが、ＥＣＭＯに関連していくつかの合併症も発生している。ＥＣＭＯを受けた患者は、原疾患に起因する腎血流低下と低酸素血症の併発により急性腎不全になり、最終的に尿排出量の低下に至る場合がある。心肺不全につながる疾患には大量の輸液が必要とされる場合があるため、ＥＣＭＯ以前の処置中に患者が結晶製剤や血液製剤の大量投与によって大変な体液過剰状態に陥る可能性がある。この体液過剰状態は、肺浮腫（肺の損傷を悪化させる）や、重篤患者における多臓器不全発生率の上昇につながるおそれのあるものである。最近のいくつかの研究によって、体液バランスの改善が重篤患者において良い結果をもたらす可能性が示されている。体液管理において水分制限を用いることも可能であるが、この方法はしばしばカロリー摂取量の低下という犠牲を伴い、治療の全般的成果の向上には有害となりうる。この状況での体液過剰状態の治療や防止には、利尿剤の積極的使用が必要となる場合もあるが、これも腎不全の成人重篤患者の治療成果を低下させると言われている。
【０００５】
持続的静脈−静脈血液濾過法（ＣＶＶＨ：  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｖｅｎｏｖｅｎｏｕｓ  ｈｅｍｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）などの持続的腎代替療法（ＣＲＲＴ：  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｒｅｎａｌ  ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｔｈｅｒａｐｙ）を用いて腎臓機能の補助を行うことが可能である。この技術は、患者に本来の適切な腎機能がない場合でも、透過膜を通した搬送過程によって持続的に体液、電解液及び毒素除去を施すことで、厳密な体液バランスコントロールを可能とする。この血液濾過法は、血管内の蛋白質や細胞成分を維持しながらプラズマ水や溶解した溶質を除去する。典型的なＣＶＶＨ装置は、血液濾過器と、捨てられる限外濾過液の排出と補充液の送出とにそれぞれ用いられる一対のポンプとを備えている。限外濾過液の中で患者の体重減少に対応する部分は、単に除去濾液として捨てられている。しかし、除去濾液以外の過剰な限外濾過液が捨てられた場合には、患者の水分平衡を維持するために、前記過剰分と同量の補充液を濾過後の血液に加える必要がある。最適な方法としては、限外濾過液の過剰分の放出と同速度で連続的に補充液を生体に与えるとよいことが知られている。これらの要求を満たすためには、ＣＶＶＨシステムにおいて、限外濾過液、その過剰分、及び補充液の量を測定できることが極めて重要となる。
【０００６】
限外濾過液の過剰分に見合う量の補充液の連続的供給のために、いくつかのシステムが提案されており、その中には、除去される限外濾過液の体積を限外濾過液の除去速度や除去される限外濾過液の重量などの間接的測定値を用いて決定するタイプのシステムが含まれる。このようなシステムは、体積の決定に代用量を用いているため本質的に不正確なものであり、測定を体積そのものに対して行わないため、体積の決定において必ず誤差を生じる。発生する誤差は、成人サイズの患者の治療においては小さく問題にならない場合もある。しかし、誤差を縮小する場合や患者が３キログラムの幼児であるような場合には、これらの誤差が重要となり、誤差によって患者が熱力学的不安定状態に陥る可能性も出てくる。
【０００７】
ＣＶＶＨはまた、ＥＣＭＯなどの他の体外治療法と組み合わせた形でも用いられてきた。このような構成では、一個のローラポンプが血液をＥＣＭＯ回路中とＣＶＶＨ回路中を同時に駆動する。酸素化器からの血液は血液濾過器に送出され、その後ＥＣＭＯ嚢を通ってＥＣＭＯ回路へと戻る。ＣＶＶＨを受けている患者において体液過剰率が死亡率と相関を持つことが最近の研究で報告されている。他の事例報告では、新生児の心臓・呼吸不全の治療のためにＥＣＭＯ−ＣＶＶＨ組合せ治療の利点の評価が行われ、その結果、ＣＶＶＨによる体液過剰の抑制によって酸素化と心拍出量の両方を顕著に改善できる可能性が示された。更には、小児集中治療室におけるＣＶＶＨとＥＣＭＯの同時実施においても、同様の利点が観察されている。これらの結果からは、ＥＣＭＯ実施中にＣＶＶＨを使用すれば、標準的ＥＣＭＯアプローチと比較してより少ない利尿剤の使用で体液バランスとカロリー摂取の改善が可能であることが示唆されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この組合せ治療の実施に関する重要な問題点は、複雑さ、コスト、人員配置要件、そしてただでさえ複雑で高い費用のかかる一連のＥＣＭＯ処置におけるリスクの増加である。ダイアパクト（Ｂ．ブラウン・メディカル・インコーポレーテッド、ペンシルベニア州ベスレヘム）、プリズマ（ガンブロ・ダスコ・Ｓ．ｐ．Ａ．、イタリア、メドラ）等の装置が販売されており、これらは重量に基づく方法で精度を確保しているが、市販のＣＲＲＴ（持続的腎代替療法）用の装置の中で、ＥＣＭＯとの組合せ使用を具体的に承認されているものは存在しない。更に、ダイアパクトの最低限外濾過速度（流量）は毎時３００ｍＬである一方、小児医療において多くの患者はそれ未満の流量しか必要としないため、ダイアパクトの新生児／小児患者への使用は限られている。従って、現在のＥＣＭＯ−ＣＶＶＨシステムに関するこれらの問題点や他の種々の潜在的問題点を解決可能な、簡素化されたＥＣＭＯ−ＣＶＶＨ装置構成が必要とされている。
【０００９】
ＥＣＭＯ−ＣＶＶＨシステムの使用にあたっては、ポンプによる補充液の送出量や限外濾過液の抜き出し量が不正確になる場合があり、それにより体液除去が過剰となるおそれも生じるため、患者への水分供給レベルの評価に細心の注意を払う必要がある。臨床経験からは、体液除去速度の設定値と観察値の間に大きな乖離が生じうることが示されており、所望の速度から大きく逸脱して脱水症状につながるおそれがある。いくつかの予備観察では、この乖離が補充液用ポンプの最大１２．５％にも及ぶ誤差によって生じた可能性が考えられた。ＥＣＭＯ中の患者におけるような高流量条件下でも動作可能な簡素で正確な静脈内輸液ポンプシステムがいまだ存在しないことから、上記のような誤差が、ＥＣＭＯを用いる医師の一部にこの有益であり得る技術の採用を躊躇させている。従って、これらの問題点をも解決可能なＥＣＭＯ−ＣＶＶＨシステムが求められている。
【００１０】
また、ＥＣＭＯを受けていない患者達の中にも、病気中に集中治療室で腎代替療法を必要とする者は多い。ＣＶＶＨは小児集中治療室で重篤かつ血流力学的に不安定な患者に腎代替療法を施すための一般的な方法であるが、ＦＤＡ認可の新生児／小児用ＣＶＶＨ装置はいまだ存在しない。今現在、小児科用に認可された他の有効な選択肢がなく、腎不全は治療しなければ死に至りうることから、医師達が大人用に認可されたＣＶＶＨ装置の小児治療への使用という手段に出る可能性もある。しかし、大人用認可のＣＶＶＨ装置をより小さな患者に用いてしまうと、上記と同様の体液管理上の不正確さが生じ、合併症が頻発することとなる。
【００１１】
精密な持続的静脈−静脈血液濾過（ＣＶＶＨ）を行うための体液管理システムや体液管理方法が現在求められており、いくつかの例では、ＥＣＭＯ（体外膜酸素化療法）との組合せ、一体化が試みられている。例えば、体液管理システムをＥＣＭＯシステムと組み合わせた従来技術のシステム（図１に示す）では、血液は血液濾過器１２０を通して濾過され、第一のポンプ１３０により血液濾過器１２０から限外濾過液１２５が抜き出される。同時に、第二のポンプ１３５が、嚢１０５内の濾過後血液に対していくらかの補充液１４０を送出・供給する。図１に示した複合システムの主な欠点は、ＥＣＭＯ回路が高圧下で動作することである。高流量の体液の送出／抜き出しにＩＶポンプ１３０，１３５を人体内部よりはるかに高い圧力下で用いることには議論の余地がある。典型的なＩＶポンプの精度が、プログラムされた流量と実際のポンプ送出流量との間の誤差として１２０−１８０ｍｍＨｇの圧力域でテストされた。三通りの流量（毎時１Ｌ、毎時５００ｍＬ、毎時３００ｍＬ）で繰り返した実験によって、図２に示すように、誤差が圧力の関数として、また流量の関数として増加することが明らかになった。従って、ＣＶＶＨ回路の２個のＩＶポンプをＥＣＭＯ回路の典型的圧力下で動作させれば、患者の体内からの限外濾過液の除去量が増加し、体内への体液の補充量が減少する可能性がある。体の小さな患者において更に深刻になることが認められてきたこの現象は、急速な脱水や、最終的にはショック症状を招きかねないものである。従って、この問題点を解決可能な複合ＥＣＭＯ−ＣＶＶＨシステムが求められている。
【００１２】
また、幼年期から成人期までの体のサイズや重量の全範囲において正確な体液管理治療を施すことが可能なように特に設計されたスタンドアロン型のＣＶＶＨシステムが求められている。限外濾過液の除去と補充液の送出との間の完全体液バランスまたは負の体液バランスを生成可能な体液管理システムや方法も求められている。また、新生児患者から成人患者までの治療に必要とされる流量域全体に渡る電解液補給を達成可能な体液管理システムや方法が求められている。更には、患者の安全を保護し、無菌状態を維持し、操作が容易であり、患者のベッド脇に収まるほど充分にコンパクトな体液管理システムやその方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、スタンドアロン型装置として運転可能なように、また、ＥＣＭＯ回路と統合可能なように構成された、精密な持続的静脈−静脈血液濾過（ＣＶＶＨ）体液管理システムである。本ＣＶＶＨシステムの目的は、患者の体内に送出される補充液と血液濾過器から抜き出される限外濾過液との間にゼロまたは負の体液バランスを生成することである。
本発明はまた、第一の容器を補充液で充填するステップと、未濾過の血液を持続的に濾過して限外濾過液を抜き出すステップと、前記補充液を前記第一の容器から前記濾過後の血液に移送するステップと、前ステップの実行と同時に行われ、前記第一の容器から移送した補充液と同量だけ前記限外濾過液を第二の容器に移送するステップと、前記第一の容器内の補充液の状態と前記第二の容器内の限外濾過液の状態を継続的に監視するステップと、前記第一の容器内に補充液がなくなったことが検出されたとき、限外濾過液の前記第二の容器への移送を停止するステップと、前記補充液のすべてを前記第一の容器から移送した後、前記第一の容器を追加の補充液で再充填するステップと、前ステップの実行と同時に行われ、前記第二の容器内に限外濾過液がなくなるように前記第二の容器内の前記限外濾過液を排出するステップと、を備えたことを特徴とする、精密な持続的静脈−静脈血液濾過のための体液管理方法を開示する。
本発明に係る一つの方法は、前記濾過される血液から抜き出される前記限外濾過液と前記濾過後血液に移送される前記補充液との間にゼロ体液バランスを生成するために前述の各ステップを繰り返すステップを更に備える。
前記濾過される血液から抜き出される前記限外濾過液と前記濾過後血液に移送される前記補充液との間の負の体液バランスの達成のため、本発明に係る方法は、前記補充液の一部を第三の容器に移送して前記濾過後血液と混合させないようにするステップと、前記第三の容器内に補充液がなくなるように前記第三の容器内の前記補充液を排出するステップとを更に備える。
また、本発明に係る方法は、ゼロ体液バランスと負の体液バランスの必要性を決定するために患者を継続的に監視するステップを更に備えてもよい。
本発明はまた、未濾過の血液を持続的に濾過して限外濾過液を抜き出す血液濾過器と、濾過後の血液へと移送される補充液が充填された第一の容器と、前記第一の容器と第二の容器とに接続され、前記補充液を前記第一の容器から前記濾過後血液へと移送させると同時に該移送される補充液と同量の前記限外濾過液を前記血液濾過器から前記第二の容器へと移送させるように移動する平行移動アームと、前記平行移動アームの相対位置を継続的に監視して前記第一の容器内の補充液の有無と前記第二の容器内の限外濾過液の有無を判断するために前記平行移動アームに構造的に接続された少なくとも１個のセンサーと、前記第一及び第二の容器に関する最小位置または最大位置に前記平行移動アームがあることを少なくとも１個のセンサーが検出したときに前記平行移動アームを停止し方向反転させる手段とを備え、第一段階において、前記第二の容器から前記限外濾過液が排出されると同時に前記第一の容器が追加の補充液で再充填され、または、第二段階において、前記限外濾過液が前記血液濾過器から抜き出されて前記第二の容器へと移送されると同時に前記補充液が前記第一の容器から移送されることを特徴とする、精密な持続的静脈−静脈血液濾過のための体液管理システムを開示する。上記システムは、前記濾過される血液から抜き出される前記限外濾過液と前記濾過後血液に移送される前記補充液との間にゼロ体液バランスを達成することを可能とする。
本発明はまた、前記第一の容器から前記濾過後血液へと移送中の前記補充液の一部を収容して前記濾過後血液と混合させないことにより、前記濾過される血液から抜き出される前記限外濾過液と前記濾過後血液に移送される前記補充液との間に負の体液バランスを生成する第三の容器を更に備えたシステムを開示する。
【００１４】
前記のシステムは完全体液バランスを達成する。しかし、正味の負の体液バランスを達成するためには、単独ピストンシリンジが必要である。このピストンシリンジは、前記補充液の一部を抜き出して正味の負の体液バランスを達成するために、補充液用ピストンシリンジに接続される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
以下の各図を参照して非限定的かつ非網羅的な各実施形態が説明される。なお、全図を通して類似の参照番号は特に指示のない限り類似の部品を示す。
【図１】従来のＥＣＭＯ−ＣＶＶＨシステムを示す略図である。
【図２】ＩＶポンプの精度測定を示すグラフであり、ＩＶポンプの両端に掛かる圧力差の関数としての流量誤差を示す。
【図３Ａ】本発明に係るＥＣＭＯ−ＣＶＶＨシステムの系統図である。
【図３Ｂ】本発明に係るＥＣＭＯ−ＣＶＶＨシステムの系統図である。
【図４Ａ】本発明に従って適用される体液管理における体積維持の原理を示す図である。
【図４Ｂ】本発明に従って適用される体液管理における体積維持の原理を示す図である。
【図５Ａ】新規なＣＶＶＨ装置または体液管理装置を示す前面図である。
【図５Ｂ】新規なＣＶＶＨ装置または体液管理装置を示す背面図である。
【図６】本発明の一実施形態において使用可能な、平行移動アームに連結された一対のピストンを有したデュアルシリンジポンプシステムを示す図である。
【図７】本発明の一実施形態において使用可能な、一個のピストンを有した単独シリンジポンプシステムを示す図である。
【図８Ａ】本発明による完全体液バランスの生成に用いられる機構を示す図である。
【図８Ｂ】本発明による完全体液バランスの生成に用いられる機構を示す図である。
【図９Ａ】本発明による負の体液バランスの生成に用いられる機構を示す図である。
【図９Ｂ】本発明による負の体液バランスの生成に用いられる機構を示す図である。
【図１０】本発明に係るスタンドアロン型ＣＶＶＨシステムの系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、種々の実施形態を添付の各図を参照しながら詳細に説明する。各図は実施形態の一部をなし、本発明の具体的な各実施形態を示すものである。しかし、実施形態は多数の異なる形で実施可能であり、ここに説明する各実施形態に限定されると解釈されるべきものではない。むしろ、以下の各実施形態は開示内容が詳細で完全であること、また、本発明の趣旨を十分に当業者に伝えることを意図して提供されるものである。従って、以下の詳細な説明は限定的意味に理解されるべきではない。
【００１７】
図３Ｂを参照すると、本発明の一実施形態に係る複合ＥＣＭＯ−ＣＶＶＨシステム３００は、ＥＣＭＯ嚢３０５、血液ポンプ３１０、酸素化器３１５、及び流量プローブ３２５を備えている。血液は継続的に患者の静脈系から排出され、ＥＣＭＯ嚢３０５を介して循環される。血液ポンプ３１０は、右心房のように機能するＥＣＭＯ嚢３０５から血液を引き出す。このＥＣＭＯ嚢３０５の機能は、血管壁が負圧によりカニューレに引き寄せられることを防止し、大静脈の損傷の危険性を抑えることである。血液ポンプ３１０は、血液を駆動して複合ＥＣＭＯ−ＣＶＶＨシステム３００全体に渡って同時循環させる人工心臓として機能する。血液は酸素化器３１５を通して送られる。この酸素化器３１５は、血液に酸素を添加（酸素化）すると共に二酸化炭素を除去する人工肺として機能するものである。酸素化が完了した血液は、ポンプ３１０の駆動力により患者の体内に送られる。流量プローブ３２５は、この回路を流れる体液（血液）の流量を物理的に測定するために用いられる。流量プローブ３２５の出力は、回路を流れる体液の流量（リットル／時で測定）を示す数字である。
【００１８】
図３Ｂに示すように、ＣＶＶＨ装置３２０が血液ポンプ３１０と酸素化器３１５の間に挿入される。血液ポンプ３１０は、酸素除去された血液をＣＶＶＨ装置３２０を通して駆動する。この新規なＣＶＶＨ装置３２０（後に図４Ａ−９Ｂに関連して詳細に説明する）は、治療中に患者の体内から除去される体液の量を直接測定し、その測定値を、患者の体内に戻されるべき補充液の量のより正確な決定に用いるように構成されている。本発明のこの態様は、スタンドアロン型のＣＶＶＨ装置に用いることも、当該複合ＥＣＭＯ−ＣＶＶＨシステム３００内のＣＶＶＨ部に用いることも可能である。治療中に生成される限外濾過液のうち患者の体内から抜き出される分量と、補充液として患者の体内に戻されるべき最適量との間には、直接の相関が存在する。本発明のＣＶＶＨ部のこの新規な態様は、この補充液の最適な還流を容易にするものである。ＣＶＶＨ装置３２０で処理された後、血液はＥＣＭＯ嚢３０５へと戻される。その後血液は、ＥＣＭＯシステムを通して患者の体内へと循環される。濾過された血液が患者に入る前に、血液濾過器の流出量の計算のために流量プローブ３２５によって実際の膜通過後流量が測定される。
【００１９】
図３Ａは、本発明の代替的実施形態としての複合ＥＣＭＯ−ＣＶＶＨシステム３００を示す。この複合ＥＣＭＯ−ＣＶＶＨシステム３００は、ＥＣＭＯ嚢３０５、ＥＣＭＯ血液ポンプ３１０、酸素化器３１５、流量プローブ３２５、新規なＣＶＶＨ装置３２０、ＣＶＶＨ血液ポンプ３３５、及び嚢後血液アクセスポート３４０を備える。血液は継続的に患者の静脈系から排出され、ＥＣＭＯ嚢３０５を介して循環される。ＥＣＭＯ血液ポンプ３１０は、右心房のように機能するＥＣＭＯ嚢３０５から血液を引き出す。このＥＣＭＯ嚢３０５の機能は、血管壁が負圧によりカニューレに引き寄せられることを防止し、大静脈の損傷の危険性を抑えることである。ＥＣＭＯ血液ポンプ３１０は、血液をこのＥＣＭＯ回路３００を通して駆動し患者の体内に戻す人工心臓として機能する。血液は酸素化器３１５を通して送られ、この酸素化器３１５は血液に酸素を添加すると共に二酸化炭素を除去する人工肺として機能する。酸素化が完了した血液は、ＥＣＭＯ血液ポンプ３１０の駆動力により患者の体内に送られる。
【００２０】
図３Ａに示すように、この実施形態では、ＣＶＶＨ装置３２０がＥＣＭＯ血液ポンプ３１０とＥＣＭＯ嚢３０５の間に挿入されている。この構成では、ＣＶＶＨ血液ポンプ３３５が、ＥＣＭＯ血液ポンプ３１０に血液駆動を依存することなく、ＥＣＭＯ嚢３０５からの酸素除去された血液をＣＶＶＨ装置３２０を通して駆動する。この新規なＣＶＶＨ装置３２０については、後に図４Ａ−９Ｂに関連して詳細に説明する。ＣＶＶＨ装置３２０で処理された後、血液は嚢後血液アクセスポート３４０へと戻される。その後血液は、ＥＣＭＯシステムを通して患者の体内に入る。濾過された血液が患者に入る前に、血液濾過器の流出量の計算のために流量プローブ３２５によって実際の膜通過後流量が測定される。
【００２１】
本発明において用いられる、体液管理における「体積維持」の各原理を説明するＣＶＶＨシステム４００の各態様を図４Ａと４Ｂに示す。本システムには、図４Ａと４Ｂに示すような独特なリニアポジショナー４０２が用いられている。このリニアポジショナー４０２は、シリンダー４０５中を移動しながら同時に、補充液バッグ４１１からの補充液４１０の送出と血液濾過器４１６による血液濾過後の限外濾過液４１５の除去の両方を制御する。また、リニアポジショナー４０２はシリンダー４０５を二つのチャンバー（補充液チャンバー４２０と限外濾過液チャンバー４２５）に分割する。補充液チャンバー４２０は補充液４１０の送出用であり、限外濾過液チャンバー４２５は限外濾過液４１５の排出用である。リニアポジショナー４０２（市販品）は、限外濾過液の除去と補充液の送出とを良いバランスで実行することを容易にする。本実施形態では、リニアポジショナー４０２（型番：ＬＰ２８−Ｔ０１５０−Ｄ０１−Ｇ２１−Ｍ１３２２−Ｈ３−Ｌ２）は、オハイオ州クリーブランドのパーカー・ハニフィン・コーポレーション製のものを用いている。なお、補充液用ピストンシリンジと限外濾過用ピストンシリンジの両方を操作できる機能を持つものであれば、他のリニアポジショナーを用いることも可能である。本実施形態で用いられている各ピンチバルブも市販品であり、ニュージャージー州ブーントンのバイオ・ケム・バルブ・インコーポレーテッド製（型番：１００Ｐ３−ＭＰ１２−０５−Ｓ−Ｆ）である。なお、他のピンチバルブやバルブシステムの使用も可能である。
【００２２】
シリンジ４３１とピストン４３２とを有するシリンジポンプシステム４３０、負体液バランスバッグ４３５、及びバルブ４７０，４７５が補充液チャンバー４２０の下流に配置される。シリンジポンプシステム４３０は、正味の負の体液バランスを達成するために、ＥＣＭＯ嚢に送出される前の補充液４１０の一部を除去する。シリンジ４３１が一杯になると、その内容物がすべて負体液バランスバッグ４３５に排出される。本発明の実施形態のシリンジポンプシステム４３０は、市販品であり、ニュージャージー州フランクリンレイクスのベクトン・ディッキンソン社製、型番３０９６５３を用いている。なお、システム内で負の体液バランスを促進する機能を有するものであれば、ここに示した特定モデル以外のシリンジの使用も可能である。
【００２３】
本説明のＣＶＶＨシステムの態様の動作には、連続する二つのステップが含まれる。第一のステップと第二のステップの間の切替は一連のバルブによって制御され、これにより体液管理システムの各部品間の連通が開放／遮断される。バルブ４５０，４５５，４６０，４６５，４７０及び４７５は、本システム内の濾過後血液と補充液との流れの制御に用いられる。バルブ４５０は体液補充バッグ（補充液バッグ）４１１と補充液チャンバー４２０の間に配置される。バルブ４５５は補充液チャンバー４２０と濾過後血液の間に配置される。バルブ４６０は血液濾過器４１６と限外濾過液チャンバー４２５の間に配置される。バルブ４６５は限外濾過液チャンバー４２５と排液バッグ４４５の間に配置される。バルブ４７０は下流側に濾過後血液とシリンジ４３１の間に配置される。バルブ４７５は負体液バランスバッグ４３５とシリンジ４３１の間に配置される。
【００２４】
図４Ａでは、第一のステップにおいて、シリンダー４０５内をリニアポジショナー４０２が上昇している。これに従いバルブ４６０が開いてバルブ４６５が閉じ、これにより限外濾過液４１５が限外濾過液チャンバー４２５に入りこれを満たす。同時にバルブ４５０が閉じてバルブ４５５が開き、これにより補充液４１０が補充液チャンバー４２０から送出される。
【００２５】
この第一のステップでは、抜き出される限外濾過液４１５と同量（同体積）の補充液４１０が送出される。患者が体液過剰状態にあることが判った場合には、その矯正のために本システムを正味の負の体液バランスを生成するように設定してよい。この正味の負の体液バランスは、補充液チャンバー４２０の下流に配置されたシリンジポンプシステム４３０を用いて達成される。この際に、バルブ４７０は開かれバルブ４７５は閉じられ、これにより、補充液の一部がシリンジポンプシステム４３０のシリンジ４３１内に捕捉される。従って、この一部捕捉された補充液はＥＣＭＯ嚢へは入らない。例えば、手術中に患者から５００ｍＬの限外濾過液４１５が除去されると、本システムは自動的に５００ｍＬの補充液を補充液バッグ４１１から引き出す。もしその５００ｍＬの補充液が患者に注入されれば、均等バランスとなる。負のバランスを生み出すためには、ポンプの下流において、補充液４１０が引き出されて負体液バランスバッグ４３５に入るようにバルブ４７０が開かれる。この例では、ＥＣＭＯ嚢に戻される補充液の量は５００ｍＬ未満となる。
【００２６】
なお、本発明に係るシステムは、プロセッサと、シリンジポンプシステム４３０とリニアポジショナー４０２の動作を有効に制御するソフトウェアモジュールとを含んでもよい。リニアポジショナー４０２は、補充液用ピストンシリンジと限外濾過用ピストンシリンジを制御し、これにより体液の補充と抜き出しの間の比率を制御する。負の体液バランスの生成が必要な時は、プロセッサとソフトウェアの制御によりシリンジポンプシステム４３０が自動的に、回路からの補充液の除去量の適正化を促進するように動作する。なお、プロセッサとソフトウェアモジュールは、完全に統合されていてもよく、体液補充を行うべき速度と患者から体液を抜き取るべき速度とを示すデータをシステムユーザに入力させるユーザインタフェースと機能的に接続されていてもよい。
【００２７】
図４Ｂに移り、第二のステップでは、シリンダー４０５内をリニアポジショナー４０２が下降する。これに従いバルブ４６０が閉じてバルブ４６５が開き、これにより限外濾過液４１５が限外濾過液チャンバー４２５から排液バッグ４４５へと排出される。同時にバルブ４５０が開いてバルブ４５５が閉じ、これにより補充液バッグ４１１からの補充液４１０が補充液チャンバー４２０に入ってこれを満たす。このシリンジポンプシステム４３０が（上記第一のステップで図４Ａに関して説明したように）正味の負の体液バランスの生成に用いられた際には、その後、補充液を収容したシリンジ４３１が負体液バランスバッグ４３５への排出を行い、負体液バランスバッグ４３５は空となる。このステップのためには、バルブ４７０が閉じられ、バルブ４７５が開けられる。
【００２８】
以上図４Ａ及び４Ｂで説明した本発明の一実施形態を、以下において図５Ａ及び５Ｂを用いて説明する。コンパクトデザインの実現のため、前記した各原理の機械的実装が以下のように一部変更され、図４Ａ及び４Ｂに示したリニアポジショナー４０２の代わりに、二つの独立したチャンバーを設けるために、平行移動するアームに連結された一対のピストンを有したデュアルシリンジポンプシステムが用いられる。以下において、本発明のこの態様を詳細に説明する。
【００２９】
図５Ａ及び５Ｂは、新規なＣＶＶＨ装置の前面図と背面図である。本ＣＶＶＨ装置３２０は、図５Ａと図５Ｂにそれぞれ示すように前面パネル５００と背面パネル５０５とを備える。図５Ａにおいて、前面パネル５００は、完全体液バランスポンプ区画５１０、負体液バランスポンプ区画５１５、ステッパー駆動装置５２０、血液濾過器５２５、補充液バッグ５３０、及び負体液バランスバッグ５３５を備える。取入口５４０が図３に示したＥＣＭＯシステムの膜型酸素化器（膜型人工肺）３１５に接続される一方、送出口５４５が図３に示したＥＣＭＯ嚢３０５に接続されている。このＣＶＶＨ装置３２０は、移動用車輪付きスタンド５８０の上に搭載してもよい。ステッパー駆動装置５２０は市販品であり、パーカー・ハニフィン社製の型番ＶＩＸ−２５０を用いている。なお、リニアポジショナーの動作を制御する機能を有するものであれば、ここに示した特定モデル以外のステッパー駆動装置の使用も可能である。
【００３０】
更に図５Ａを参照して、完全体液バランスポンプ区画５１０は、デュアルシリンジポンプシステム５５０を収容し、該デュアルシリンジポンプシステム５５０は、補充液用シリンジ５５５、補充液用ピストン５５６、毒素除去／限外濾過用シリンジ５６０、及び毒素除去／限外濾過用ピストン５６１を備える。デュアルシリンジポンプシステム５５０の詳細図である図６に示すように、ピストン５５６及び５６１は平行移動アーム６０５に連結されている。このシリンジポンプシステム５５０は、完全体液バランスを達成するために用いられる。
【００３１】
一旦図６に移り、本発明に組み込まれるデュアルシリンジポンプシステム５５０は、一本の平行移動アーム６０５に連結された一対のピストン５５６，５６１を有している。これらのピストン５５６，５６１は、それぞれに対応するシリンジ５５５，５６０（６０ｃｃシリンジ：ニュージャージー州フランクリンレイクス、ベクトン・ディッキンソン社製、型番３０９６５３）の内部の液体を押し引きする。シリンジ５５５は補充液を送出し、シリンジ５６０は限外濾過液を抜き出す。
【００３２】
このデュアルシリンジポンプシステム５５０では、補充液と限外濾過液が各シリンジ５５５，５６０内に別々に収容されるため無菌状態が維持されると共に、平行移動アーム６０５の変位量が各ピストンに対して同一であるため完全体液バランスが達成される。平行移動アーム６０５は、リニアポジショナー６１０（オハイオ州クリーブランド、パーカー・ハニフィン・コーポレーション製ＬＰ２８−Ｔ０１５０−Ｄ０１−Ｇ２１−Ｍ１３２２−Ｈ３−Ｌ２）により駆動されるベアリングトラック（図示せず）に取り付けられている。リニアポジショナー６１０は、親ネジ（図示せず）と、前面パネル５００に搭載されたステッパー駆動装置５２０（図５Ａ）に制御されるステッピングモーター（図示せず）とを有する。ここに示す実施形態で用いられるリニアポジショナー６１０は、毎分４ストロークを実現するように設計されており、これにより、最大流量が毎時８リットルとなる。なお、最大許容ストローク数（毎分）とこれに従う最大流量は、リニアポジショナー６１０の各寸法の変更により修正してもよい。
【００３３】
図５Ａに戻り、負体液バランスポンプ区画５１５は、負体液バランスシリンジ５６５と負体液バランスピストン５７５とを有した単独シリンジポンプシステム５６４を収容する。この単独シリンジポンプシステム５６４は、正味の負の体液バランスの達成のために補充液の一部を抜き出すものであり、デュアルシリンジポンプシステム５５０と直列に搭載される。単独シリンジポンプシステム５６４は、患者の体内に送出される前に補充液を抜き取ることによって、限外濾過液の除去流量を一定に保ちながら補充液の総流量を減少させる。
【００３４】
ここで図７に移ると、本発明において用いられている単独シリンジポンプシステム５６４が示されている。前述のように、このシステム５６４は負体液バランスシリンジ５６５と負体液バランスピストン５７５とを有している。図６に示したデュアルピストンシリンジシステム（デュアルシリンジポンプシステム）５５０と同様に、この単独ピストンシリンジシステム（単独シリンジポンプシステム）５６４も、同様の親ネジ（図示せず）と前面パネル５００に搭載されたステッパー駆動装置５２０（図５Ａ）に制御される同様のステッピングモーター（図示せず）とを有したリニアポジショナー７１０によって駆動される。具体的には、ステッパー駆動装置５２０はピストンシリンジシステム５５０，５６４の両方の動作を制御する。
【００３５】
図５Ａに戻り、区画５１０及び５１５は、アクセスが容易なように、ポリカーボネート製の蓋を蝶番で取り付けた透明な箱の中に収容することも可能である。図５Ａにおいて、補充液バッグ５３０と負体液バランスバッグ５３５のためのスペースが区画５１０，５１５の上方に設けられている。これらのバッグ５３０，５３５は図５Ａに示すように独立した区画内にそれぞれ配置してもよい。図５Ａでは、バッグ用の各区画は、１０００ｍＬの使い捨てバッグ（イリノイ州ディアフィールド、バクスター・インターナショナル・インコーポレーテッド製、ビアフレックス・バッグ）を収納する引き出しを有した透明の箱を備えている。本発明では、各液体の取り扱いを簡素化し、かつ、各液体及びシステム全体の無菌状態を確保するために、ここに示すような設計がなされている。
【００３６】
ＣＶＶＨ装置または体液管理装置３２０が適切に動作可能となる以前に、補充液が充填された補充液バッグ５３０と空の負体液バランスバッグ５３５がＣＶＶＨ装置３２０内に配置される。更に、当該複合ＥＣＭＯ−ＣＶＶＨシステムが患者に接続される以前に、補充液用シリンジ５５５が補充液で充填されると共に、限外濾過／毒素除去用シリンジ５６０のピストン５６１が最低位置（最小ストローク位置）まで押された状態とされる。
【００３７】
図５Ａでは、血液濾過器５２５は補充液バッグ５３０の左側に垂直に搭載可能となっている。前面パネル５００の他の部品としては、各シリンジと各液体バッグをステッパー駆動装置に接続するための配管（高純度医療グレードシリコーン配管：オハイオ州オーロラ、マクマスター・カー社製、部品番号５１８４５Ｋ５５）と、各シリンジ５５５，５６０，５６５から当該配管網への各液体の経路を制御するための３個の三方向ピンチバルブ５８５，５８７，５８９（ニュージャージー州ブーントン、バイオ・ケム・バルブ・インコーポレーテッド製、１００Ｐ３−ＭＰ１２−０５−Ｓ−Ｆ）がある。ここで選択されているピンチバルブは、各バルブ部品と液体間に接触がないように設計されており、これによりシステムの無菌状態の維持が容易となる。
【００３８】
図５Ａにおいて、ピンチバルブ５８５は補充液用シリンジ５５５を血液濾過器出口または補充液バッグ５３０に接続する。ピンチバルブ５８７は限外濾過／毒素除去用シリンジ５６０を血液濾過器の限外濾過液ポートまたは図５Ｂに示す限外濾過液除去バッグ５９０に接続する。ピンチバルブ５８９は負体液バランスシリンジ５６５を負体液バランスバッグ５３５、または、補充液用シリンジ５５５を血液濾過器出口につなぐ管に接続する。
【００３９】
図５Ｂを参照して、背面パネル５０５は、限外濾過液除去バッグ５９０を収容するように設計されている。取り扱いを簡単・容易にするために、バッグ用の引き出しを有した区画が設けられ、その中に限外濾過液除去バッグ５９０が収容可能となっている。この例では、図５Ａに示した血液濾過器５２５から除去された限外濾過液を蓄積するために５０００ｍＬの使い捨てバッグが使用可能である。
【００４０】
本発明においては、完全体液バランスを生成するための第一のモードと、正味の負の体液バランスを生成するための第二のモードの、二種類の動作モードが存在する。第一のモードには前記デュアルシリンジポンプシステムが用いられ、第二のモードには前記単独シリンジポンプシステムが用いられる。
【００４１】
図８Ａ及び８Ｂに、本発明による完全体液バランスの生成に用いられる各機構を示す。完全体液バランスは二つの段階で達成され、図８Ａは第一段階を示す。図８Ａにおいて、完全体液バランスの生成の第一段階は、補充液の送出と限外濾過液の抜き出しとからなる。これらの機能の実行には二個のピンチバルブ８００及び８０５が用いられる。第一のピンチバルブ８００は、補充液用シリンジ８１０を血液濾過器８１５から出てくる濾過後血液に接続する。第二のピンチバルブ８０５は、血液濾過器８１５から出てくる限外濾過液を限外濾過／毒素除去用シリンジ８２０に通す。第一段階では、補充液は補充液用シリンジ８１０によって送出された後、血液濾過器８１５で濾過された血液と混合され、一方、限外濾過液は血液濾過器８１５から抜き出されて限外濾過／毒素除去用シリンジ８２０内に蓄積される。ピストン８２５及び８３０が最大ストロークに達すると、つまり、補充液用シリンジ８１０が一杯になり限外濾過／毒素除去用シリンジ８２０が空になると、リニアポジショナーに搭載された各センサーがこの情報をピンチバルブ８００及び８０５に伝達する。この情報を受け取ると、ピンチバルブ８００及び８０５はそれぞれ逆状態に切り替わり、リニアポジショナーがピストン８２５及び８３０をそれぞれ逆方向に駆動する。
【００４２】
リニアポジショナーに搭載された各センサーは、リニアポジショナーのレールに沿った位置を示す情報を送信するために用いられる。少なくとも二個のセンサーが用いられ、本実施形態では、リニアポジショナーがレールの始点または終点にあるか否かが当該センサーによって検出される。これらのセンサーは本システム内の各ピンチバルブに接続されており、各ピンチバルブを異なる配置に切り替えるために用いられる。リニアポジショナーがレールの終点に到達する毎に、各ピンチバルブはそれぞれ逆状態に切り替えられる。なお、第一のピンチバルブが開状態の時は第二のピンチバルブが閉状態であり、第二のピンチバルブが開状態の時は第一のピンチバルブが閉状態である。
【００４３】
図８Ｂは第二段階を示す。図８Ｂにおいて、完全体液バランスの生成の第二段階は、補充液用シリンジ８１０の再充填と限外濾過／毒素除去用シリンジ８２０からの排出とからなる。今度は、第一のピンチバルブ８００は補充液バッグ８４０を補充液用シリンジ８１０に接続し、第二のピンチバルブ８０５は限外濾過／毒素除去用シリンジ８２０をＣＶＶＨ装置の背面パネル（図示せず）上に配置された限外濾過液除去バッグに接続する。平行移動アームの動作により、空の補充液用シリンジ８１０は補充液で再充填され、一方、一杯の限外濾過／毒素除去用シリンジ８２０からは、その内容物（毒素）がＣＶＶＨ装置の背面パネル（図示せず）上に配置された限外濾過液除去バッグへと完全に排出される。この新規なＣＶＶＨ装置が完全体液バランスの達成のために運転される場合には、その達成に必要なのはこれら二つの段階のみである。この二段階のサイクルが終了すると、本システムは第一段階を再び開始するために再初期化を行う。
【００４４】
この新規なＣＶＶＨ装置が正味の負の体液バランスの生成のために運転される場合には、更に二つの段階が、単独シリンジポンプシステムを用いて行われる。図９Ａ及び９Ｂは、本発明による負の体液バランスの生成に用いられる各機構を示す図である。図９Ａにおいて、第一段階は、図８Ａに示した完全体液バランスの生成における第一段階と同時に行われる。この段階では、余分の補充液が除去され、その際には、補充液用シリンジ８１０から出てくる補充液を負体液バランスシリンジ９０５へと接続する第三のピンチバルブ９００が用いられる。補充液は補充液用シリンジ８１０によって濾過後血液へと送出（注入）されるが、その注入の前に、補充液の一部が負体液バランスシリンジ９０５によって取り込まれる。補充液用シリンジと負体液バランスシリンジにより達成される各々の相対流量が、患者からの体液除去の総流量を決定する。負体液バランスシリンジ９０５が一杯になると、第三のピンチバルブ９００が逆状態に切り替わり、ピストン９１０が図９Ｂに示すように逆方向に平行移動する。
【００４５】
図９Ｂは第二段階を示す。図９Ｂにおいて、第三のピンチバルブ９００は負体液バランスシリンジ９０５と負体液バランスバッグ９１５の間の連通を可能とする。負体液バランスシリンジ９０５が一杯になると、該シリンジ９０５はその内容物を負体液バランスバッグ９１５へと完全に排出する。ピストン９１０が最小ストロークに達すると、ピンチバルブ９００が初期状態に戻り、その後、このサイクルが繰り返される。
【００４６】
図１０を参照すると、本発明をＥＣＭＯを受けていない患者用のＣＶＶＨシステム３２０として実施した実施形態が示されている。このＣＶＶＨ回路は、図３Ａに示したものと同様の構成要素を用いているが、患者から静脈血を得る方法が異なる。患者がＥＣＭＯを受けていないため、多ルーメン大口径静脈内透析カテーテル３３６（図示せず）を用いて中心静脈アクセスを得る必要がある。種々の標準的な透析カテーテルが市販されている（例えば、マサチューセッツ州マンスフィールド、ティコ・ヘルスケア社製、メイハーカーシリーズ、型番５３９００１  ８Ｆ、９ｃｍデュアルルーメン透析カテーテル、型番１０１００１  １２Ｆ、１３ｃｍトリプルルーメン透析カテーテル、及び型番１０２００３  １２Ｆ、２０ｃｍトリプルルーメン透析カテーテル）が、カテーテルの選択は、患者のサイズ、腎代償療法の予測される持続時間、及び具体的病状に合わせて適切に行われなければならない。
【００４７】
図１０に示すように、このＣＶＶＨシステム３２０は、標準的な透析アクセスカテーテル１０２０を装着された患者、ＣＶＶＨ血液ポンプ３３５、及び新規なＣＶＶＨ装置３２０からなる。ＣＶＶＨ血液ポンプ３３５を用いて、血液が患者の静脈系から透析カテーテル３３６の静脈ルーメンを通して連続的に排出される。ＣＶＶＨ血液ポンプ３３５の発生する力が、新規なＣＶＶＨ装置３２０を通した血液の循環のために用いられる。この構成では、この新規なＣＶＶＨ装置３２０は、透析カテーテル３３６の静脈ルーメンに、ＣＶＶＨ血液ポンプ３３５の後に挿入されている。ＣＶＶＨ装置３２０で処理された後、血液は透析カテーテル３３６の動脈ルーメンに戻される。その後、ＣＶＶＨ血液ポンプ３３５やデュアルシリンジポンプシステム５５０が発生する力によって、透析アクセスカテーテル３３６の動脈ルーメンを通して血液が患者の体内に戻される。
【００４８】
本明細書全体を通して、「実施形態」（one embodiment、an embodiment、embodiments）や「態様」（an aspect、aspects）は、説明されたある特定の特徴、構造または特質が本発明の少なくとも一つの実施形態中に含まれるという意味で用いている。従って、そのような語句が用いられている場合は、一つの実施形態／態様のみならず二以上の実施形態／態様に言及している場合も有り得るものである。また、説明された各特徴、構造、特質は、一以上の実施形態／態様において、あらゆる適切な方法で組み合わせてもよい。更に、複数の物への言及が単一の物のことを意味し得るのと同様に、単一物への言及は、単一物を意味することも複数物を意味することも有り得る。更には、羅列において用いられた用語「及び」（and）は、羅列中のすべての要素、羅列中の一つの項目（要素）、または羅列中の項目のあらゆる組合せについて考慮されていることを示すものである。
【００４９】
しかし、関連技術に精通した当業者であれば、本発明が上記の具体的詳細のうち一以上の要件を欠いても、また、他の方法、手段、材料等と組み合わせても実施可能であることを理解するであろう。なお、上記において、周知の構造、手段、動作等に関しては、ひとえに本発明の各態様の不明瞭化を避けるために、その詳細の表示や説明を省略した。
【００５０】
以上において本発明の例示的な実施形態や応用例について示し、説明してきたが、本発明は上記の精密な構成や各手段に限定されるものではないことが理解されるべきである。ここに開示した本発明の装置構成、動作、及び装置やシステムの詳細については、請求項に記載した本発明の要旨を逸脱しない範囲で、当業者において自明な種々の修正、変更、変形等を加えることが可能である。
【００５１】
上記の詳細な説明、各例及びデータは、本発明の成り立ちや利用法に関しての説明を与えるものである。本発明に係る多数の実施形態が本発明の精神と範囲から逸脱することなく形成可能であることから明らかなように、本発明は添付の各請求項（特許請求の範囲）中に帰属するものである。
【符号の説明】
【００５２】
３００  ＥＣＭＯ−ＣＶＶＨシステム
３０４  ＣＶＶＨシステム
３３６  ＣＶＶＨシステム
４００  ＣＶＶＨシステム
４０２  リニアポジショナー
４０５  シリンダー
４１０  補充液
４１１  補充液バッグ
４１５  限外濾過液
４１６  血液濾過器
４２０  補充液チャンバー
４２５  限外濾過液チャンバー
４３０  シリンジポンプシステム
４３１  シリンジ
４３２  ピストン
４３５  負体液バランスバッグ
４４５  排液バッグ
５２０  ステッパー駆動装置
５２５  血液濾過器
５３０  補充液バッグ
５３５  負体液バランスバッグ
５５０  デュアルシリンジポンプシステム
５５５  補充液用シリンジ
５５６  補充液用ピストン
５６０  毒素除去／限外濾過用シリンジ
５６１  毒素除去／限外濾過用ピストン
５６４  単独シリンジポンプシステム（単独ピストンシリンジシステム）
５６５  負体液バランスシリンジ
５７５  負体液バランスピストン
５８５  三方向ピンチバルブ
５８７  三方向ピンチバルブ
５８９  三方向ピンチバルブ
６０５  平行移動アーム
６１０  リニアポジショナー
７１０  リニアポジショナー
８００  ピンチバルブ
８０５  ピンチバルブ
８１０  補充液用シリンジ
８１５  血液濾過器
８２０  限外濾過／毒素除去用シリンジ
８２５  ピストン
８３０  ピストン
８４０  補充液バッグ
９００  第三のピンチバルブ
９０５  負体液バランスシリンジ
９１５  負体液バランスバッグ
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図１０】
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【図１】
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【図２】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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