(57)【要約】      （修正有）【課題】流量の大小にかかわらず、短時間のうちに流量変動が生じた場合にあっても、透析液や補液の流量を簡単かつ高精度に測定、制御することが可能で、信頼性の高い血液浄化装置を提供する。【解決手段】血液浄化器３を備えた血液回路４と、血液浄化器に透析液を供給する透析液供給回路７、血液浄化器から使用済み透析液を排出する透析液排出回路９、血液回路に補液を供給する補液供給回路１２とを有する血液浄化装置において、透析液供給回路、透析液排出回路、補液供給回路の少なくとも一つに、該回路から分岐するように流量検出用容器を接続するとともに、該流量検出用容器に対し、流量検出用容器への液導入および流量検出用容器からの液排出を制御可能な弁を設け、流量検出用容器内の液の水柱高さの変化に伴う圧力変化を検出する圧力変化検出手段を設け、該圧力変化検出手段により検出された圧力変化からその回路内の流量を測定可能に構成した。【選択図】図１
2007229056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半透膜を内蔵した血液浄化器を備え患者の体内との間で血液を循環させる血液回路と、血液浄化器に透析液を供給する透析液供給回路および血液浄化器から使用済み透析液を排出する透析液排出回路からなる透析液回路を有する血液浄化装置において、透析液回路に、透析液を供給するポンプおよび使用済み透析液を排出するポンプの少なくとも一方のポンプを設け、透析液回路に、該回路から分岐するように流量検出用容器を接続するとともに、流量検出用容器に対し、流量検出用容器への液導入および流量検出用容器からの液排出を制御可能な弁を設け、流量検出用容器内の液の水柱高さの変化に伴う圧力変化を検出する圧力変化検出手段を設け、該圧力変化検出手段により検出された圧力変化から透析液回路における流量を測定可能に構成したことを特徴とする血液浄化装置。
【請求項２】
半透膜を内蔵した血液浄化器を備え患者の体内との間で血液を循環させる血液回路と、血液浄化器に透析液を供給する透析液供給回路および血液浄化器から使用済み透析液を排出する透析液排出回路からなる透析液回路と、血液回路に補液を供給する補液供給回路とを有する血液浄化装置において、補液供給回路に補液を供給するポンプを設け、補液供給回路に、該回路から分岐するように流量検出用容器を接続するとともに、流量検出用容器に対し、流量検出用容器への液導入および流量検出用容器からの液排出を制御可能な弁を設け、流量検出用容器内の液の水柱高さの変化に伴う圧力変化を検出する圧力変化検出手段を設け、該圧力変化検出手段により検出された圧力変化から補液供給回路における流量を測定可能に構成したことを特徴とする血液浄化装置。
【請求項３】
半透膜を内蔵した血液浄化器を備え患者の体内との間で血液を循環させる血液回路と、血液浄化器に透析液を供給する透析液供給回路および血液浄化器から使用済み透析液を排出する透析液排出回路からなる透析液回路と、血液回路に補液を供給する補液供給回路とを有する血液浄化装置において、透析液回路に、透析液を供給するポンプおよび使用済み透析液を排出するポンプの少なくとも一方のポンプを設け、透析液回路に、該回路から分岐するように流量検出用容器を接続するとともに、該流量検出用容器に対し、流量検出用容器への液導入および流量検出用容器からの液排出を制御可能な弁を設け、補液供給回路に補液を供給するポンプを設け、補液供給回路に、該回路から分岐するように流量検出用容器を接続するとともに、該流量検出用容器に対し、流量検出用容器への液導入および流量検出用容器からの液排出を制御可能な弁を設け、各流量検出用容器内の液の水柱高さの変化に伴う圧力変化を検出する圧力変化検出手段を設け、該圧力変化検出手段により検出された圧力変化から透析液回路および補液供給回路における流量を測定可能に構成したことを特徴とする血液浄化装置。
【請求項４】
流量検出用容器が複数設けられる場合の各流量検出用容器の横断面積が同一に設定されている、請求項１または３に記載の血液浄化装置。
【請求項５】
流量検出用容器の上部が大気開放されている、請求項１〜４のいずれかに記載の血液浄化装置。
【請求項６】
前記圧力変化が前記流量検出用容器内の液の水柱高さの変化として検出され、検出された水柱高さの変化と流量検出用容器の横断面積とを乗じた値が流量として測定される、請求項１〜５のいずれかに記載の血液浄化装置。
【請求項７】
測定された流量に応じて、対応するポンプの回転数が制御される、請求項１〜６のいずれかに記載の血液浄化装置。
【請求項８】
流量測定が間欠的に行われる、請求項１〜７のいずれかに記載の血液浄化装置。
【請求項９】
測定された流量と流量測定周期とから総流量が求められる、請求項８に記載の血液浄化装置。
【請求項１０】
複数の流量検出用容器に対して共通の圧力変化検出手段が設けられ、該圧力変化検出手段が切り替え使用可能に構成されている、請求項１、３〜９のいずれかに記載の血液浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液透析装置等の血液浄化装置に関し、とくに、透析液や補液の流量を高精度で測定可能な血液浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
血液浄化装置では、中空糸等の形態に形成された半透膜を内蔵した血液浄化器に患者の動脈側から血液が導入され、浄化された血液が血液浄化器から患者の静脈側へと戻され、血液浄化器内には、半透膜の上記血液回路とは反対側に透析液が供給され、半透膜を介して血液中の老廃物や余剰水分が透析液側に除去されて使用済みの透析液が血液浄化器から系外に排出される。場合によっては、上記血液回路に生理食塩水等の補液が供給されることもある。
【０００３】
このような血液浄化装置においては、透析液の血液浄化器への供給量や血液浄化器からの使用済み透析液の排出量、血液回路への補液の供給量等を、極力精密に計測できることが要求される。このような要求を満たすために、特許文献１に、透析液の回路や補液の回路に、液容量を測定する計量容器を設け、液の流量を実測するようにした装置が開示されている。この装置では、より具体的には、計量容器の上下にレベルセンサを設け、容器内で変化する液面が一つのレベルセンサを通過した後もう一つのレベルセンサを通過するまでの時間を計測して、その時間に計量容器の横断面積を乗じて流量を算出するようにしている。
【特許文献１】特許第３１８０３０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記のような装置構成では、計量容器に取り付けた２個のレベルセンサの１つを通過した後、もう一つのセンサを通過するまでの間の時間を計測して流量を計算するようにしているので、流量が少ないときは、計測時間が長時間となり、すなわち、計測間隔が長くなり、計測結果に基づいて流量を高精度に制御することが困難になる。また、２個のレベルセンサを通過する時間内での短時間のうちに生じた流量変動は検出困難であるので、そのような流量変動を抑えるべく、ポンプ等の回転数を制御して流量を目標値に安定して制御することも困難になる。つまり、上記装置構成では、２個のレベルセンサ間の、予め定められた一定の容積が流量測定の前提となっており、この容積に相当する流量分の液が実際に流れることによって初めて流量測定が可能となっているので、小流量の場合の測定時間が長くなったり、上記予め定められた一定の容積以内での流量変動の検出ができないこととなっている。さらに、複数の計量容器に対し、故障の原因となりやすいレベルセンサが多数設けられる構成となるので、装置の信頼性が低い。
【０００５】
そこで本発明の課題は、上記のような従来技術における問題点に着目し、流量の大小にかかわらず、また、短時間のうちに流量変動が生じた場合にあっても、透析液や補液の流量を簡単にかつ高精度に測定、制御することが可能で、しかも検出手段の数を大幅に低減して信頼性を高めた流量測定手段を備えた血液浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る血液浄化装置は、半透膜を内蔵した血液浄化器を備え患者の体内との間で血液を循環させる血液回路と、血液浄化器に透析液を供給する透析液供給回路および血液浄化器から使用済み透析液を排出する透析液排出回路からなる透析液回路を有する血液浄化装置において、透析液回路に、透析液を供給するポンプおよび使用済み透析液を排出するポンプの少なくとも一方のポンプを設け、透析液回路に、該回路から分岐するように流量検出用容器を接続するとともに、流量検出用容器に対し、流量検出用容器への液導入および流量検出用容器からの液排出を制御可能な弁を設け、流量検出用容器内の液の水柱高さの変化に伴う圧力変化を検出する圧力変化検出手段を設け、該圧力変化検出手段により検出された圧力変化から透析液回路における流量を測定可能に構成したことを特徴とするものからなる。すなわち、本発明は、少なくとも透析液供給回路および透析液排出回路からなる透析液回路を有する血液浄化装置に適用可能であり、上記ポンプ、流量検出用容器、圧力変化検出手段は、透析液供給回路および透析液排出回路のいずれか一方に対して設けることも可能であり、両方に対して設けることも可能である。
【０００７】
また、本発明に係る血液浄化装置は、半透膜を内蔵した血液浄化器を備え患者の体内との間で血液を循環させる血液回路と、血液浄化器に透析液を供給する透析液供給回路および血液浄化器から使用済み透析液を排出する透析液排出回路からなる透析液回路と、血液回路に補液を供給する補液供給回路とを有する血液浄化装置において、補液供給回路に補液を供給するポンプを設け、補液供給回路に、該回路から分岐するように流量検出用容器を接続するとともに、流量検出用容器に対し、流量検出用容器への液導入および流量検出用容器からの液排出を制御可能な弁を設け、流量検出用容器内の液の水柱高さの変化に伴う圧力変化を検出する圧力変化検出手段を設け、該圧力変化検出手段により検出された圧力変化から補液供給回路における流量を測定可能に構成したことを特徴とするものからなる。すなわち、本発明は、補液供給回路に対してのみ適用することも可能である。
【０００８】
さらに、本発明の好ましい態様は、本発明が透析液回路と補液供給回路の両方に対して適用された態様である。すなわち、本発明に係る血液浄化装置は、半透膜を内蔵した血液浄化器を備え患者の体内との間で血液を循環させる血液回路と、血液浄化器に透析液を供給する透析液供給回路および血液浄化器から使用済み透析液を排出する透析液排出回路からなる透析液回路と、血液回路に補液を供給する補液供給回路とを有する血液浄化装置において、透析液回路に、透析液を供給するポンプおよび使用済み透析液を排出するポンプの少なくとも一方のポンプを設け、透析液回路に、該回路から分岐するように流量検出用容器を接続するとともに、該流量検出用容器に対し、流量検出用容器への液導入および流量検出用容器からの液排出を制御可能な弁を設け、補液供給回路に補液を供給するポンプを設け、補液供給回路に、該回路から分岐するように流量検出用容器を接続するとともに、該流量検出用容器に対し、流量検出用容器への液導入および流量検出用容器からの液排出を制御可能な弁を設け、各流量検出用容器内の液の水柱高さの変化に伴う圧力変化を検出する圧力変化検出手段を設け、該圧力変化検出手段により検出された圧力変化から透析液回路および補液供給回路における流量を測定可能に構成したことを特徴とするものからなる。
【０００９】
本発明に係る血液浄化装置において、流量検出用容器が複数設けられる場合には、各流量検出用容器の横断面積が同一に設定されていることが好ましい。同一に設定されていると、同じ圧力変化検出手段を使用する場合にあっても、各流量検出用容器の水柱高さの変化を検出するだけで、容易に各流量検出用容器における圧力変化、ひいては流量が測定できるようになる。
【００１０】
上記流量検出用容器の構造は特に限定されるものではないが、その上部が大気開放されている構造にすると、容器内液面の上下変化に伴う水柱高さの変化が検出されやすくなる。
【００１１】
また、上記圧力変化としては、上記流量検出用容器内の液の水柱高さの変化として検出されるようにすることができ、この場合には、検出された水柱高さの変化と流量検出用容器の横断面積とを乗じた値を流量として測定することができる。
【００１２】
このように測定された流量に応じて、対応するポンプの回転数を制御することにより、実際に得られる流量を目標値に精度良く制御することが可能になる。このような流量測定は、比較的短い周期で間欠的に行ってもよく、実質的に連続的に行ってもよい。
【００１３】
また、上記のように測定された流量と流量測定周期とから、その回路における総流量を求めることができる。
【００１４】
さらに、複数の流量検出用容器が設けられる場合には、その複数の流量検出用容器に対して共通の圧力変化検出手段を設けることが可能である。この場合には、該圧力変化検出手段が切り替え使用可能に構成されていればよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る血液浄化装置によれば、流量検出用容器内における圧力変化を検出することにより、その回路の流量を測定できるので、極めて迅速に短時間のうちに流量を精度良く測定することが可能になり、流量の大小にかかわらず、また、短時間の流量変動がある場合にあっても、透析液や補液の流量を簡単にかつ精密に測定、制御することが可能になる。また、圧力変化検出手段は、流量検出用容器に対して一つ設ければよく、しかも、流量検出用容器が複数ある場合には切り替え使用可能な共通の圧力変化検出手段に構成することも可能であるので、前述の従来の装置における各計量容器ごとに上下２個のレベルセンサが必要とされる構成に比べ、検出手段の数が大幅に低減され、装置全体の構成が簡素化され、かつ、信頼性が大幅に高められる。さらに、一般に、レベルセンサに比べ圧力計等の圧力変化検出手段は故障の少ないものであるから、この面からも装置の信頼性が高められる。
【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。
図１は、本発明の一実施態様に係る血液浄化装置を示しており、本発明による構造を、透析液供給回路、透析液排出回路、補液供給回路のすべてに適用した場合を示している。図１において、１は患者を示しており、血液ポンプ２、半透膜を内蔵した血液浄化器３を備えた血液回路４により、患者１の体内との間で血液が循環される。血液浄化器３には、透析液容器５に収容されている透析液が、透析液供給ポンプ６を備えた透析液供給回路７を介して供給され、血液浄化器３からは、透析液排出ポンプ８を備えた透析液排出回路９を介して、使用済みの透析液が系外に排出（排液）される。これら透析液供給回路７と透析液排出回路９は、本発明で言う透析液回路を構成している。また、血液回路４には、必要に応じて、補液容器１０に収容されている生理食塩水等の補液が、補液供給ポンプ１１を備えた補液供給回路１２を介して供給されるようになっている。
【００１７】
このような血液浄化装置１００において、透析液供給回路７の透析液供給ポンプ６上流側に、透析液供給回路７から分岐するように透析液供給流量検出用容器Ａが接続され、該流量検出用容器Ａに対し、流量検出用容器Ａへの透析液導入および流量検出用容器Ａからの透析液排出を制御可能な弁ＶＡ１、ＶＡ２が設けられている。また、透析液排出回路９の透析液排出ポンプ８下流側に、透析液排出回路９から分岐するように透析液排出流量検出用容器Ｂが接続され、該流量検出用容器Ｂに対し、流量検出用容器Ｂへの透析液導入および流量検出用容器Ｂからの透析液排出を制御可能な弁ＶＢ１、ＶＢ２が設けられている。さらに、補液供給回路１２の補液供給ポンプ１１上流側に、補液供給回路１２から分岐するように補液供給流量検出用容器Ｃが接続され、該流量検出用容器Ｃに対し、流量検出用容器Ｃへの補液導入および流量検出用容器Ｃからの補液排出を制御可能な弁ＶＣ１、ＶＣ２が設けられている。各流量検出用容器Ａ、Ｂ、Ｃの上部には、大気開放部１３が設けられており、各流量検出用容器Ａ、Ｂ、Ｃは、内部に液が導入、排出されるとともに、上部が大気圧に開放されている。
【００１８】
上記透析液供給流量検出用容器Ａ、透析液排出流量検出用容器Ｂ、補液供給流量検出用容器Ｃに、各流量検出用容器内の液の水柱高さの変化に伴う圧力変化を検出する圧力変化検出手段としての圧力計１４が接続されている。この圧力計１４は、本実施態様では、各流量検出用容器Ａ、Ｂ、Ｃに対して共通の圧力計として設けられており、切り替えにより、各流量検出用容器Ａ、Ｂ、Ｃ内の上記圧力変化を順次検出できるようになっている。なお、本実施態様では、各流量検出用容器Ａ、Ｂ、Ｃの内部の横断面積は同一に設定されており、各流量検出用容器内の水柱高さの変化に伴う圧力変化の検出を、共通の圧力計１４により容易に行うことができるようになっている。
【００１９】
上記圧力計１４により検出された各流量検出用容器Ａ、Ｂ、Ｃ内の圧力変化から、各回路７、９、１２における流量が測定され、測定された流量に基づいて、各ポンプ６、８、１１の回転数が制御されることにより、各回路７、９、１２の流量が目標値に制御される。
【００２０】
この圧力変化に基づく流量の測定は、次のような原理による。すなわち、各流量検出用容器Ａ、Ｂ、Ｃの横断面積をＳ、対象となる液の密度をγ、重力の加速度をｇ、単位時間当たりの水柱高さの変化をΔｈ、単位時間当たりの圧力変化をΔＰ、単位時間当たりの流量をΔＶとすると、
ΔＶ＝ＳΔｈ
ΔＰ＝γｇΔｈ
が成り立つから、
ΔＶ＝（Ｓ／γｇ）ΔＰ
が成立する。すなわち、ΔＰが検出されれば、予め設定された流量検出用容器の横断面積Ｓ、対象液の密度γから、即座に単位時間当たりの流量ΔＶを求めることが可能となる。この測定においては、ΔＰをΔＰ／ｄｔ（ｔは時間）として、刻々圧力変化を検出してもよく、それを平均化してもよく、さらに、適当な時間内における圧力変化量を検出するようにしてもよい。いずれにしても、圧力変化の検出に要する時間は、前述した従来構成における２個のレベルセンサ間を液面が通過するに要する時間に比べ、大幅に短縮される。
【００２１】
上記のように測定された流量ΔＶに基づき、それが予め設定された各ポンプ６、８、１１の目標流量ＱＡ、ＱＢ、ＱＣに近づくように、各ポンプ６、８、１１の回転数が制御される。これによって、透析液の供給量、使用済み透析液の排出量、補液の供給量が、それぞれ、目標値に制御されることになる。上記の如く、圧力変化の検出はごく短時間で行われるので（実質的に、リアルタイムで行うことが可能であるので）、透析液や補液の流量は極めて高精度に制御される。本実施態様では、各対象液に対して共通の圧力計１４が切り替え使用されるようになっているので、この圧力変化の検出、流量の制御も間欠的に行えばよいが、切り替え、測定頻度を適切に設定することにより、十分に高い制御精度が確保される。
【００２２】
より具体的に各対象液ごとにみると、例えば、次のような制御が行われればよい。
透析液の供給流量制御は、弁ＶＡ１を開いた状態で透析液供給ポンプ６を回転させつつ、弁ＶＡ２を流量検出用容器Ａに透析液が所定量充満するまで開く。透析液が所定量充満した後、弁ＶＡ１を閉じると、容器Ａ内の透析液が透析液供給ポンプ６により吸い出され、容器Ａ内の水柱高さが減じる。単位時間当たりの水柱高さの変化と容器Ａの横断面積とを乗じた値を流量として演算し、目標流量との差異を減少するよう透析液供給ポンプ６の回転数を制御する。
【００２３】
使用済み透析液の排出流量制御は、弁ＶＢ１を開いた状態で、透析液排出ポンプ８を回転させ、弁ＶＢ１を閉じて弁ＶＢ２を開いて流量検出用容器Ｂ内に使用済み透析液を導入すると、容器Ｂ内の水柱高さが増加する。単位時間当たりの水柱高さの変化と容器Ｂの横断面積とを乗じた値を流量として演算し、目標流量との差異を減少するよう透析液排出ポンプ８の回転数を制御する。
【００２４】
補液の供給流量制御は、弁ＶＣ１を開いた状態で補液供給ポンプ１１を回転させつつ、弁ＶＣ２を流量検出用容器Ｃに補液が所定量充満するまで開く。補液が所定量充満した後、弁ＶＣ１を閉じると、容器Ｃ内の補液が補液供給ポンプ１１により吸い出され、容器Ｃ内の水柱高さが減じる。単位時間の水柱高さの変化と容器Ｃの横断面積とを乗じた値を流量ととして演算し、目標流量との差異を減少するよう補液供給ポンプ１１の回転数を制御する。
【００２５】
なお、上記実施態様では圧力計１４を共通の圧力計として設置したが、各流量検出用容器Ａ、Ｂ、Ｃに対し、それぞれ専用の圧力計を設置することもできる。また、各流量検出用容器Ａ、Ｂ、Ｃの横断面積を同一に設定したが、異なる横断面積であっても前述の式に基づいて流量演算することが可能である。さらに、各液の総流量は、各制御流量と計測周期時間とを乗じた値の総和として求めることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、血液透析装置に代表される、あらゆる血液浄化装置に適用可能であり、透析液の供給系、排出系、補液の供給系のいずれか少なくとも一つに対しての適用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施態様に係る血液浄化装置の機器系統図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  患者
２  血液ポンプ
３  血液浄化器
４  血液回路
５  透析液容器
６  透析液供給ポンプ
７  透析液供給回路
８  透析液排出ポンプ
９  透析液排出回路
１０  補液容器
１１  補液供給ポンプ
１２  補液供給回路
１３  大気開放部
１４  圧力変化検出手段としての圧力計
１００  血液浄化装置
Ａ  透析液供給流量検出用容器
Ｂ  透析液排出流量検出用容器
Ｃ  補液供給流量検出用容器
ＶＡ１、ＶＡ２、ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＣ１、ＶＣ２  弁
【図１】
2007229056.tif 000003