(57)【要約】      （修正有）【課題】とくに透析液を使用して体液の透析ないしは浄化を行うに際し、簡単かつ小型で安価な装置構成にて、透析液の供給系と排出系の液量を同量としつつ、体液から水分を除去する際にも容易にかつ高精度に対応でき、しかも脈動のない円滑な透析液の給排が可能な給排ポンプ装置およびそれを用いた透析液の給排方法を提供する。【解決手段】ポンプ室４２，４５と、該ポンプ室内を隔てる移動可能な隔壁４３，４６と、ポンプ室の内壁に設けられポンプ室内の容積を変更可能な容積変更機構５１とを備えたことを特徴とする給排ポンプ装置、およびそれを用いた透析液の給排方法。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ室と、該ポンプ室内を隔てる移動可能な隔壁と、前記ポンプ室の内壁に設けられポンプ室内の容積を変更可能な容積変更機構とを備えたことを特徴とする給排ポンプ装置。
【請求項２】
前記隔壁を有するポンプ室を備えたポンプを少なくとも２つ有し、それぞれの隔壁が同一の駆動源もしくは同一方向に同一周期で作動する少なくとも２つの駆動源に連結されている、請求項１に記載の給排ポンプ装置。
【請求項３】
前記隔壁により隔てられた両ポンプ室内部分に、それぞれ、逆止弁を備えた流体回路が接続されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の給排ポンプ装置。
【請求項４】
前記容積変更機構と前記隔壁は、互いに独立した駆動源に連結されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の給排ポンプ装置。
【請求項５】
前記容積変更機構が、ポンプ室内に進退することによりポンプ室内の容積を変更可能なプランジャーを有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の吸排ポンプ装置。
【請求項６】
血液等の体液から半透膜を介して透析液に体液中の老廃物を透析除去させる透析器に対して透析液を供給、排出する透析液供給系および透析液排出系に、接続されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の給排ポンプ装置。
【請求項７】
前記隔壁を有するポンプ室を備えたポンプを少なくとも２つ有し、一方のポンプが透析液供給系に、他方のポンプが透析液排出系に接続されており、該他方のポンプに前記容積変更機構が設けられていることを特徴とする、請求項６に記載の給排ポンプ装置。
【請求項８】
血液等の体液から半透膜を介して透析液に体液中の老廃物を透析除去させる透析器に対し、透析液の供給量と排出量とを制御する透析液の給排方法において、請求項１〜７のいずれかに記載の給排ポンプ装置を用いることを特徴とする透析液の給排方法。
【請求項９】
透析液の供給量に対し、容積変更機構による容積変化分だけ透析液の排出量を多くあるいは少なく排出することを特徴とする、請求項８に記載の透析液の給排方法。
【請求項１０】
透析液排出側における前記隔壁と、前記容積変更機構を、同一周期で作動させることを特徴とする、請求項９に記載の透析液の給排方法。
【請求項１１】
前記隔壁を停止した状態で前記容積変更機構を作動させることを特徴とする、請求項９に記載の透析液の給排方法。
【請求項１２】
前記透析器により、血液等の体液から半透膜を介して体液中の老廃物に加えて水分を除去し、前記容積変更機構の作動により、前記体液中の老廃物に加えて水分を除去したことで給液よりも増加した分の排液を除去することを特徴とする、請求項８〜１１のいずれかに記載の透析液の給排方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給排ポンプ装置およびそれを用いた透析液の給排方法に関し、とくに、血液等の体液の透析ないしは浄化を行う体液の透析装置ないしは浄化装置に用いて好適な、中でも、半透膜を介して体液中の老廃物を除去するとともに体液から除水するために透析器に対し透析液を給排する装置および方法に用いて好適な給排ポンプ装置およびそれを用いた透析液の給排方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
血液等の体液の透析および浄化操作に関しては、従来より、透析器に対し、透析液の供給系と排出系の液量を同量とするポンプと、それとは別に、排出系に体液から水分を高精度に除水するようにした技術が提案されている。例えば特許文献１では、供給、排液計量機構とは別に重装備な除水ポンプが設けられている。また、特許文献２では、特殊な陰圧ポンプを排液回路に設け、供給透析液と排出透析液の量を計測しバルブの開閉で除水量を制御することを提案している。しかしながら、このような従来の装置では、いずれの提案においても、給液、排液ポンプあるいは給液排液計量チャンバーとは別に除水装置が設置されているので、それぞれ装置の配管や設置面積が必要となって装置全体の小形化が難しく、かつ、保守作業等が面倒になる。また、特許文献３には複式ポンプを用いて透析液の給排を行うようにした装置が記載されているが、この複式ポンプは、一つの隔壁が往復運動し隔てられた一方の室が給液系に他方の室が排液系に接続された機構からなるため、給排液の動作が連続せず、脈動が生じる問題がある。
【特許文献１】登録実用新案公報第３０３４８０５号公報
【特許文献２】特開平６−２４５９９６号公報
【特許文献３】特開２００３−２８４７７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、とくに透析液を使用して体液の透析ないしは浄化を行うに際し、簡単かつ小型で安価な装置構成にて、透析液の供給系と排出系の液量を同量としつつ、体液から水分を除去する際にも容易にかつ高精度に対応でき、しかも脈動のない円滑な透析液の給排が可能で、保守、取扱いともに容易に行い得る、給排ポンプ装置およびそれを用いた透析液の給排方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明に係る給排ポンプ装置は、ポンプ室と、該ポンプ室内を隔てる移動可能な隔壁と、前記ポンプ室の内壁に設けられポンプ室内の容積を変更可能な容積変更機構とを備えたことを特徴とするものからなる。
【０００５】
この給排ポンプ装置においては、上記隔壁を有するポンプ室を備えたポンプを少なくとも２つ有し、それぞれの隔壁が同一の駆動源もしくは同一方向に同一周期で作動する少なくとも２つの駆動源に連結されている構成とすることができる。とくに、透析液の給排ポンプ装置として用いる場合、この構成が好ましい。
【０００６】
また、上記隔壁により隔てられた両ポンプ室内部分に、それぞれ、逆止弁を備えた流体回路が接続されている構成とすることができる。このように接続流体回路に逆止弁を設けておくことにより、隔壁を移動させた際の、ポンプ室内への流体の吸入、ポンプ室内からの流体の排出が、好ましい形態で円滑に行われるようになる。
【０００７】
また、上記容積変更機構と上記隔壁は、互いに独立した駆動源に連結されている構成とすることができる。このような構成により、容積変更機構と隔壁を互いに異なるタイミングで作動させること、同期させて作動させること、片方のみを作動させること、のいずれも任意に設定することが可能になり、要求仕様に応じた最適な作動が可能になる。
【０００８】
上記容積変更機構としては、例えば、ポンプ室内に進退することによりポンプ室内の容積を変更可能なプランジャーを有する形態とすることができる。
【０００９】
このような本発明に係る給排ポンプ装置は、とくに、透析液の給排ポンプ装置として好適なものである。例えば、血液等の体液から半透膜を介して透析液に体液中の老廃物を透析除去させる透析器に対して透析液を供給、排出する透析液供給系および透析液排出系に、接続されて好適な給排ポンプ装置である。
【００１０】
透析液の給排ポンプ装置として使用される場合、上記隔壁を有するポンプ室を備えたポンプを少なくとも２つ有し、一方のポンプが透析液供給系に、他方のポンプが透析液排出系に接続されており、該他方のポンプに上記容積変更機構が設けられている構成とすることが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、血液等の体液から半透膜を介して透析液に体液中の老廃物を透析除去させる透析器に対し、透析液の供給量と排出量とを制御する透析液の給排方法において、上記のような給排ポンプ装置を用いることを特徴とする透析液の給排方法についても提供する。
【００１２】
この透析液の給排方法においては、透析液の供給量に対し、容積変更機構による容積変化分だけ透析液の排出量を多くあるいは少なく排出することが可能である。このとき、透析液排出側における上記隔壁と、上記容積変更機構を、同一周期で作動させることが好ましい。さらに隔壁を停止した状態で容積変更機構を作動させることにより、透析液を用いずに除水（限外濾過）する方法に対応することが可能となる。
【００１３】
また、除水にも適切に対応可能である。すなわち、上記透析器により、血液等の体液から半透膜を介して体液中の老廃物に加えて水分を除去し、上記容積変更機構の作動により、上記体液中の老廃物に加えて水分を除去したことで給液よりも増加した分の排液を除去することを特徴とする透析液の給排方法とすることができる。
【００１４】
上記のような本発明に係る給排ポンプ装置およびそれを用いた透析液の給排方法においては、ポンプ室内の容積を変更可能な容積変更機構を設けたことにより、基本的には同量の給排としつつ、給液量と排液量の少なくとも一方の液量を少量精度良く変更制御することが可能になる。したがって、透析における除水操作等に対しても、このポンプ装置のみで適切に対応できることになる。
【発明の効果】
【００１５】
したがって、本発明に係る給排ポンプ装置およびそれを用いた透析液の給排方法によれば、簡単かつ小型で安価なポンプ装置構成にて、給液量と排液量の液量を基本的に同量とする要求を満たしつつ、容積変更機構により少なくとも一方の液量を少量精度良く変更制御することで上記以外の要求にも応えることができるようになる。とくに、透析液を使用して体液の透析ないしは浄化を行うに際し、透析器に対して透析液自体の望ましい給排を達成しつつ、体液から水分を除去する際にも容易にかつ高精度に対応できる。しかも上述の如く２連のポンプ構成とすれば、脈動のない、より円滑な透析液の給排が可能になる。さらに、給排ポンプ装置全体を簡単かつ小型の装置に構成できるので、保守、取扱いともに容易に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
以下の説明は、とくに血液透析に本発明を適用した場合について説明するが、本発明は、これ以外にも、血液等の体液浄化（濾過）装置等にも適用可能なものである。
【００１７】
まず、血液透析装置（人工透析機）の基本的な構成について、図１を参照しながら説明する。図１において、１は、中空糸等の形態に形成された半透膜が収容されている透析器（ダイアライザー）を示しており、透析器１には、透析時に、患者の動脈２からの血液回路３（採血回路）と患者の静脈４への血液回路５（返血回路）が接続される。血液回路３には血液ポンプ６が設けられ、必要に応じて血圧を測定可能な圧力センサ７が設けられて、血液流量ｑａで透析器１に流入され、透析後の血液が流量ｑｂにて血液回路５を介して返血される。
【００１８】
上記透析器１には、透析液供給系８と透析液排出系９が接続され、供給された透析液と上記血液との間で半透膜を介して透析が行われ、血液中の老廃物や余剰の水分が透析液排出系９側に排出・除去される。透析液１０は、受入れ後、必要に応じて加温装置１１、脱気装置１２によって加温、脱気され、透析液供給ポンプ１３により流量ＱＡにて透析器１へと送液される。透析器１からは、透析液排出ポンプ１４により流量ＱＢにて使用済透析液が排出され、本形態では、同時に、除水ポンプ１５により、流量ＱＣにて除水され、これら排出された透析液と水分が排液１６として排出されるようになっている。透析液排出系９側にも、脱気装置１７等が設けられていてもよい。上記透析液供給ポンプ１３と透析液排出ポンプ１４は、互いに別個のポンプで構成されるか、一つの複式ポンプで構成されるかは別として、透析液の給排を行う透析ポンプ１８を構成している。
【００１９】
上記のような基本構成においては、各部の流量収支は、例えば次のようになる。患者の血液から水分を除去する場合には、
ｑｂ＝ｑａ−ＱＣ＋（ＱＡ−ＱＢ）
となる。流量条件としては、４時間透析の場合、例えば次のようになる。
ＱＡ＝ＱＢ（役１２０Ｌ）
ＱＣ：約２．４Ｌ±０．２Ｌ
【００２０】
ここで、本発明との比較のために、上記のような基本構成における、透析ポンプ１８および除水ポンプ１５の従来の構成例を図２、図３に示す。すなわち、ＱＡ＝ＱＢを達成するための透析ポンプ１８と、水分除去のための除水ポンプ１５とは、別個の装置、別個の系統として構成されている。図２に示す従来装置では、往復動するピストン２１を備えた複式ポンプ２２を透析ポンプとして使用し、これとは別個に除水ポンプ２３を設けている（図中、ＤＬはダイアライザーを示している）。図３に示す従来装置では、内部に弾性隔膜３１を備えたチャンバー式ポンプ３２（イ、ロ）を透析ポンプとして使用し、これとは別個に除水ポンプ３３を設けている。
【００２１】
図２の構成では、前述したように、一つの隔壁（ピストン２１）が往復運動し隔てられた一方の室が給液系に他方の室が排液系に接続された機構からなるため、給排液の動作が連続せず、脈動が生じる問題がある。また、図２、図３のいずれの構成においても、除水ポンプが別個の系統に透析ポンプとは別のポンプとして設けられているため、配管や設置面積が増え、装置全体の小形化が難しく、かつ、保守作業等が面倒になる構成となっている。
【００２２】
これに対し、図４に、本発明の一実施態様に係る給排ポンプ装置、とくにその給排ポンプ装置を、上記基本構成における、透析ポンプと除水ポンプの両機能を有するポンプ装置として設置した場合の例を示す。図４に示す給排ポンプ装置４１においては、ポンプ室４２を室４２ａ、４２ｂに隔てる移動可能な隔壁４３を有するポンプ４４と、ポンプ室４５を室４５ａ、４５ｂに隔てる移動可能な隔壁４６を有するポンプ４７との２つの（２連の）ポンプが設けられ、両隔壁４３、４６が、同一の駆動源Ｍ１に連結されて、同期して移動されるようになっている。本実施態様においては、図４の右側のポンプ４４が、透析液を透析器に供給する給液ポンプとして作動され、左側のポンプ４７が、透析器からの使用済透析液および体液から除去された水分を排出する排液ポンプとして作動されるようになっている。図４（Ａ）は、隔壁４３、４６を図の右側に移動させる場合を、図４（Ｂ）は、隔壁４３、４６を図の左側に移動させる場合を、それぞれ示しており、隔壁４３、４６を往復動させることで、透析液の給排が実質的に連続して行われるようになっている。
【００２３】
この透析液の給排は、ポンプ４４、４７の各室４２ａ、４２ｂ、４５ａ、４５ｂに接続された流体回路（透析液回路）４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄ、４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄを介して行われるが、これら回路にはそれぞれ逆止弁５０が設けられており、各室に対する一方向の流れ、つまり、各室に対する吸入、吸入後の排出の一連の円滑な動作を可能にしている。
【００２４】
このような給排ポンプ装置４１におけるポンプ室の内壁に、ポンプ室内の容積を変更可能な容積変更装置５１が設けられている。本実施態様では、容積変更装置５１は、排液ポンプ４７側の室４５ｂに対して設けられている。室４５ａ、４５ｂの両室に対して設けることも可能である。また、本実施態様では、容積変更装置５１は、室４５ｂ内に進退するプランジャー５２と、プランジャー５２を進退方向に移動させる駆動源Ｍ２とを有しており、プランジャー５２を室４５ｂ内に向けて進む方向に移動させることにより室４５ｂの容積が減少され、プランジャー５２を室４５ｂ内から退却させる方向に移動させることにより室４５ｂの容積が増大されるようになっている。
【００２５】
プランジャー５２の移動部は、室４５ｂに対してシールされる必要があり、シール手段としては、Ｏリングやベローズ等を使用することが可能である。また、隔壁４３、４６の駆動源Ｍ１とプランジャー５２の駆動源Ｍ２とは、同期させて作動させることもできるし、互いに独立に作動させることもできる。図４（Ａ）、（Ｂ）は、駆動源Ｍ１による隔壁４３、４６の移動方向と駆動源Ｍ２によるプランジャー５２の移動方向とは互いに逆であるが、作動としては同期させた場合を示している。
【００２６】
このように構成された給排ポンプ装置４１を用いた透析液の給排は、例えば次のように実施される。隔壁４３、４６が駆動源Ｍ１によって図４（Ａ）に示す方向に移動される場合には、隔壁４３によって隔てられた一方の室４２ａ内に吸入されていた透析液が、逆止弁５０、回路４８ｃを介して透析器に給液される。また、透析器からの老廃物を含む使用済透析液と、体液（血液）から除去された水分は、ともに、隔壁４６によって隔てられた一方の室４５ｂ内に、逆止弁５０、回路４９ｂを介して吸入される。このとき同時に、駆動源Ｍ２によって、プランジャー５２が室４５ｂ内から退却され、それまでプランジャー５２が室４５ｂ内で占めていた容積分、室４５ｂの容積が増大される。したがって、この増大分ＱＷだけ、排液を多く吸入できることになり、１台の給排ポンプ装置４１でありながら、上記除水動作に対応することが可能になる。すなわち、透析液自体に対しては、給液量ＱＡ＝排液量ＱＢの関係を保ちつつ、除水量に相当する分、収支バランスにおける排出側の量を増加させることができ、除水を含めた全体の収支バランスを最も望ましい条件に制御することが可能になる。
【００２７】
隔壁４３、４６が駆動源Ｍ１によって図４（Ｂ）に示す方向に移動される場合には、隔壁４３によって隔てられた他方の室４２ｂ内に吸入されていた透析液が、逆止弁５０、回路４８ｄを介して透析器に給液され、透析器からは、逆止弁５０、回路４９ａを介して、隔壁４６によって隔てられた他方の室４５ａ内に排液が吸入される。このとき、上記図４（Ａ）に示した条件にて室４５ｂ内に吸入されていた排液が、逆止弁５０、回路４９ｄを介して排出されるが、同時に、駆動源Ｍ２によって、プランジャー５２が室４５ｂ内に進む方向に移動され、その分室４５ｂの容積が減少される。したがって、老廃物を含む使用済透析液と体液から除去された水分との総量が、排液として効率よく押し出され排出されることになる。さらに、駆動源Ｍ１を停止した状態、すなわち隔壁４３、４６を停止した状態で駆動源Ｍ２を駆動せしめれば、プランジャー５２の体積変化分ＱＷが透析器１を経由して体内から除水（ＥＣＵＭ＝限外濾過）することが可能となるのである。
【００２８】
このように、１台の給排ポンプ装置４１にて、透析器に対する透析液自体の給排と、透析器からの除水水分の排出との両方が、効率よく行われることになる。また、２連のポンプ４４、４７の構成としたので、隔壁４３、４６のそれぞれが、給液側、排液側のそれぞれにおいて、吸入、排出動作を交互に行うことになるので、透析液の給排が、実質的に脈動を生じることなく円滑に行われることになる。そして、透析液の給排機能と除水機能を１台の給排ポンプ装置４１に担わせることができるので、透析装置全体として小型化、コストダウンが可能になる。
【００２９】
なお、上記実施態様においては、２連のポンプ４４、４７の構成としたが、本発明では、一つのポンプ、すなわち、一つのポンプ室が移動可能な隔壁で２つの室に隔てられ、流体供給側および流体排出側の少なくとも一方の室に対して容積変更機構が設けられた構成であっても、流体供給側および流体排出側の少なくとも一方に供給量または／および排出量の増大または減少の要求があれば、そのような要求を満たすことが可能であるので、本発明は成立する。さらに、３連以上のポンプ構成であっても、少なくともいずれかのポンプ部に同様の要求があれば、そのポンプ部に容積変更機構を設けることによりその要求を満たすことが可能であるので、本発明は成立する。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明に係る給排ポンプ装置は、流体の給排を円滑に行うことが要求される、あらゆる流体給排装置に適用可能である。とくに、これを用いた本発明に係る透析液の給排方法では、透析装置全体の構造の簡素化、小型化、コストダウンが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】血液透析装置の基本構成を示す概略構成図である。
【図２】血液透析装置における従来のポンプ構成の一例を示す概略構成図である。
【図３】血液透析装置における従来のポンプ構成の別の一例を示す概略構成図である。
【図４】本発明の一実施態様に係る給排ポンプ装置およびそれを用いた透析液の給排方法を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  透析器（ダイアライザー）
２  動脈
３  血液回路（採血回路）
４  静脈
５  血液回路（返血回路）
６  血液ポンプ
７  圧力センサ
８  透析液供給系
９  透析液排出系
１０  透析液
１１  加温装置
１２  脱気装置
１３  透析液供給ポンプ
１４  透析液排出ポンプ
１５  除水ポンプ
１６  排液
１７  脱気装置
１８  透析ポンプ
２１  ピストン
２２  複式ポンプ
２３  除水ポンプ
３１  弾性隔膜
３２  チャンバー式ポンプ
３３  除水ポンプ
４１  給排ポンプ装置
４２、４５    ポンプ室
４２ａ、４２ｂ、４５ａ、４５ｂ  室
４３、４６  隔壁
４４、４７  ポンプ
４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄ、４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄ  流体回路（透析液回路）
５０  逆止弁
５１  容積変更装置
５２  プランジャー
Ｍ１、Ｍ２  駆動源
【図１】
2007222548.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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