(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
限外濾過速度の調整手段（４）と透析液流路に設けられた血液漏れ検出器（４２）とを有する血液透析装置と関連付けられた透析器の膜の機能安全性をモニタする装置において、
時限装置（１’）によって予め設定された時間の間、血液流路に接続された血液室（５０）と透析液流路に接続された透析液室（４８）とが膜（５２）によって分離されている透析器（３８）の前記透析液室（４８）を通る透析液流を中断すると共に限外濾過速度を予め設定された数値に速める前記時限素子（１’）付き制御ユニット（１）と、前記予め設定された時間の経過中あるいは経過後に前記血液漏れ検出器（４２）の出力信号をモニタする、故障を検出するための評価ユニット（７）とを備えていることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記膜（５２）に沿って圧力を測定する手段を更に具備し、前記制御ユニット（１）は、この膜（５２）の透析液側に対してマイナスの膜間圧力が血液側で発生した時に、前記透析器（３８）の前記透析室（４８）を通る透析液流を中断することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記制御ユニット（１）は、所定の時間が経過する度に周期的に透析液流を中断することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記血液漏れ検出器（４２）は、前記透析器（３８）の前記透析液室（４８）の下流に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、限外濾過手段、限外濾過速度の調整手段、及び透析液流路に設けられた血液漏れ検出器を有する血液透析装置と関連付けられた、透析器の膜の機能安全性を血液透析治療中にモニタする装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
血液透析は慢性的な腎臓障害の場合の治療法である。血液透析では、患者の血液を人体の外において人工腎臓（これは透析器と呼ばれる）により浄化する。透析器は血液室と透析液室とを有し、両者は半透膜で分離されている。治療中、膜の一方の側の血液室を患者の血液が流れ、膜の他方の側の透析液室を透析液が流れる。膜は、一般にシートまたは中空繊維により構成され、１〜２ｍ2 の全面積を有している。血液と透析液は膜の完全性により確実に分離されている。血液側と透析液側の間に濃度差があるため、尿素を含んだ物質が血液から透析液へ移動する（透析する）。尿素を含んだ物質から血液を効果的に浄化するために、透析液室には絶えず新鮮な透析液が貫流している。
【０００３】
血液透析治療の間、透析により、尿素を含んだ物質だけでなく、体液も血液から除去される。体液を除去するには、吸引手段により膜の血液側と透析液側との間に差圧を発生させる必要がある。これは限外濾過と呼ばれる。このような限外濾過手段による血液透析は例えばドイツ特許公開公報第22 59 787 号に開示されている。
【０００４】
患者を保護するため、透析器には種々の安全装置が設けられている。公知の安全装置は、透析器の膜に漏れ箇所があるか否かをモニタする血液漏れ検出器を有している。漏れ箇所があると、血液が血液循環から透析液循環に入る。公知の血液漏れ検出器は、一般に光学センサを用いて透析液中の血液を検出している。光学センサにより透析液中の血液の濃度が測定される。血液漏れ検出器は透析中にしばしば駆動され、予め設定された限界値を上回ったときに信号を発生する。血液漏れがある場合には、種々の処置が導入される。警報が発せられると、例えば血液ポンプへの給電が中断される。幾つかの装置では、透析器はバイパス管によって繋がれる。
【０００５】
種々の血液漏れ検出器が公知である。米国特許公開公報第4,181,610 号には、例えば、試験段階中に透析液が貫流する光学分析器(optische Messzelle)を有する血液漏れ検出器が記載されている。光学分析器の一方の側に二つの発光ダイオードが設けられており、光学分析器の他方の側に光学センサが設けられている。一方の発光ダイオードは長い波長の光を放出し、他方の発光ダイオードは短い波長の光を放出する。二つの発光ダイオードは、光学分析器に血液がないときに、光学センサが同一の強さの信号を発生する。血液の漏れがあると、その量に応じて一方の方向に偏った信号が発生され、空気の泡があると、他方の方向に偏った信号が発生されるので、光学センサの信号を受信することにより評価できる。これは、血液が短い波長の光を強く吸収するのに対して、空気の泡が長い波長の光を強く吸収するからである。
【０００６】
米国特許公開公報第4,017,190 号には、溶液中の少量のヘモグロビンを検出する装置が記載されている。サンプル溶液中における波長が異なるときの光の透過率を検出し、ヘモグロビンが光を強く吸収する波長を含む範囲で波長を変化させることによりヘモグロビンの検出を行なわれる。サンプルまたは装置内に不純物や濁りが存在する場合、信号に従って高い感度と直線性をもって測定が可能である。
【０００７】
米国特許公開公報3,832,067 号には、透析器内の血液漏れを検出する比色計が記載されている。比色計は、液流に入射する特定の色の光を透過しない不純物があるか否かを検出する。比色計内を貫流する液流の一方の側から特定の色の光によって光電管が照射される。この光は液流の反対側から発せられる。光電管は通過する光の輝度の変化を検出する。この変化は不純物の有無に依存する。
【０００８】
米国特許公開公報第3,900,396 号は、透析液が１ブロック内を循環する際に通る透明な管により構成されている血液漏れ検出器を提案している。前記ブロックはランプを有している。このランプの光は、ブロック内の管を斜めに横断する第一のチャネルと、ブロック内の第二のチャネルとを通る。第二のチャネルは、第一のチャネルと同一の長さで、第一のチャネルと交差することなく、第一のチャネルに対して斜めに延びている。両チャネルの端には、同一の５５０〜５６０ｎｍのフィルタと光電管が設けられている。チャネルはかなり広い分散角度を形成する。スイッチ回路は光電管の差分信号を測定し、その信号を電圧の形で表わす。この電圧と基準電圧との間の差が一定の限界値以上であれば警報が始動される。
【０００９】
米国特許公開公報第4,060,485 号には、従来の血液漏れ検出器を備えた透析器が記載されている。従来の血液漏れ検出器は塩溶液中の血液を検出する光学手段を有している。塩溶液中に血液が検出された場合、透析ユニット内に漏れか故障が生じたことを示す。血液の漏れが検出されると、血液漏れ検出器は電気信号を論理スイッチ回路に送信する。論理スイッチ回路は、血液の漏れが生じたことを示す信号ランプまたは音響的な警報手段を作動させる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
透析治療中、血液と透析液との間の差圧は一般に膜の全長に亘ってプラスである。膜に損傷があると、血液は透析液、従って排出部に達する。この場合には、透析液流路に設けられている公知の血液漏れ検出器が応答する。しかし、公知の血液漏れ検出器は、高速透析治療中は膜の漏れ箇所の存在を確認できないという欠点がある。浸透性の高い透析器（これは高速透析器と呼ばれる）を用いるときは、透析治療中に、血液側から透析液側への正味圧力勾配(Nettodruckgefaelle)が生じているが、透析液中の圧力が血液中の圧力よりも高い範囲が透析器内に形成される状態が生じる。このような範囲ではいわゆる「逆濾過」が起こる。すなわち、透析器を介して、「濾過された」透析液が患者に入る。これは、濾過装置の戻り率(Rueck-halterate) が適切である場合には、治療の質に好影響を及ぼす。しかし、膜に損傷がある場合には、「逆濾過」中に、透析液が濾過されずに血液循環に入ることがある。適切な処置たとえばオンライン濾過(Online-Filtration) によって滅菌されていない透析液が血液流路に入ると、重大な合併症たとえば発熱性反応やバクテリアが発生することがある。これは公知の血液漏れ検出器では防止できない。
【００１１】
本発明の目的は血液透析装置の安全性を著しく高める装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の課題は本発明の装置によって解決される。本発明の装置は、時限素子によって予め設定された時間の間、透析器の透析液室を通る透析液流を中断すると共に限外濾過速度を予め設定された数値に速める時限素子付き制御ユニットと、前述の予め設定された時間の経過中あるいは経過後に血液漏れ検出器の出力信号をモニタする故障を検出する評価ユニットとを備えている。
【００１３】
本発明の装置では、透析液流と限外濾過速度を制御することにより透析器の膜の完全性を試験する。
【００１４】
膜に漏れ箇所があるか否かを試験するため、透析器の透析液室を通る透析液流を中断し、限外濾過速度を速める。これにより、膜の何処の箇所においても血液から透析液への圧力勾配が確実に得られる。膜に漏れ箇所があるために血液が透析液へ混入した場合には、流れの中断によって濃度が高められたために透析液流が再度動かされると直ちに、血液の漏れが透析液流路に設けられた血液漏れ検出器によって検出される。
【００１５】
限外濾過速度は、少なくとも２０秒の間、速めることが好ましい。確実な測定結果を得るには、限外濾過速度を６０秒以内の時間だけ速めれば十分である。５００ｍｌ／分以上の限外濾過速度によって確実に膜の何処の箇所でも血液から透析液への圧力勾配が得られる。
【００１６】
本発明の装置は時限素子を備えた制御ユニットを有している。この制御ユニットは、予め設定された時間の間、透析器の透析液室を通る透析液流を中断すると共に限外濾過速度を予め設定された数値に速める。透析液流路での血液の漏れは、評価ユニットによってモニタされる出力信号を発信する血液漏れ検出器によって検出される。
【００１７】
好適な実施の形態では、透析液側に対してマイナスの膜間圧力が血液側に発生したとき、透析器の透析液室を通る透析液流が中断される。試験段階が自動的に導入されるので、逆濾過の際に血液が透析液流路に入ることが防止される。透析液流は、予め設定された時間が経過する度に周期的に中断させてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図１を参照しながら血液透析治療について説明する。図１は本発明の透析器の膜の機能安全性をモニタする装置を備えた血液透析装置の構成要素の概略図である。しかし、本発明の装置は、例えば閉鎖形の透析液循環器を有する他の透析器にも適用できる。
【００１９】
血液透析治療の開始前に装置全体を試験して空気の泡を抜く。血液供給管３４及び血液戻り管３６（以下では両者を単に血液管と呼ぶ）をそれぞれ針に接続し、これらの針をそれぞれ患者の動脈及び静脈に刺すことにより、患者を透析器に接続する。次に、血液管を介してポンプで吸引し、血液を患者から透析器３８の血液室を通して患者に戻す。
【００２０】
比例ポンプ(Prportionierungspumpe) １２は透析液の混合を制御する。この実施の形態では、入口１０から流入する水を濃縮液容器１６に用意した液状の濃縮透析液１４と混合して透析液を調製する。次に、透析液１８は加熱手段２０を通過する。そこで液体を体温まで加熱してから、ポンプで液体を透析器内に通す。流入する水が気泡を含んでいることがあるので、加熱手段２０の後方にエアセパレータ２２を設置する必要がある。透析液から空気を分離するため、透析液は極端にマイナスの圧力、一般的には３００乃至６００ｍｍ／Ｈｇに晒され、空気が溶液から分離される。
【００２１】
水と濃縮透析液との望ましい混合割合を調整するためには、一般的には伝導度計２６を用いる。透析液の温度及び伝導度を表示手段２８及び警報手段３０によってモニタする。その目的は、透析器３８に透析液を供給する前に、透析器が精確に作動していることを確認するためである。
【００２２】
流量計３２は透析器３８の透析液室に流れ込む透析液の流速(Durchflussrate)をモニタする。本発明の透析器内での透析液の流速と血液の流速との関係の意味を以下に説明する。
【００２３】
次に、透析器３８から流出する透析液は、透析器３８の下流に設置された透析液中の血液を検出する血液漏れ検出器４２を通過する。血液漏れ検出器４２は一般に光学センサを有している。この光学センサは、血流中の赤血球を含むヘモグロビンを通る光の散乱による光透過性の変化を測定する。血液漏れ検出器４２には他の如何なる種類をものを用いてもよい。最後に、透析液は血液漏れ検出器４２から排出部４６に流れ込む。
【００２４】
血液透析治療の最中、血液は図１に示した血液管３４と３６を介して患者から透析器３８の血液室５０へ流れ再度患者に戻り、一方、新鮮な透析液は連続的に透析液室を流れる。透析器３８は、血液室５０と、透析液室４８と、これらの室を分離する半透膜５２とにより構成されている。血液中の尿素を含んだ物質は、通常は僅かな溶解物質であるが、血液室５０を貫流する血液から半透膜５２を通って透析液室４８に達することができる。
【００２５】
二つの室すなわち血液室５０と透析液室４８を互いに分離する半透膜５２は約１〜２ｍ2 の表面積を有する半透膜である。このような膜は、溶液の一方の成分を透過するが、他の成分の透過を妨げる。治療中、血液側では血液が膜に沿って流れ、透析液側では透析液が流れている。通常の血液透析治療では、血液側の流速は通常１００ｍｌ／分であり、透析液側の流速は通常成人にとって２００ｍｌ／分〜５００ｍｌ／分である。
【００２６】
血液から体液(Fluessigkeit)を除去するには、半透膜５２の血液側すなわち血液室５０と半透膜５２の透析液側すなわち透析液室４８との間に差圧を発生させる必要がある。この血液除去は限外濾過法と呼ばれる。
【００２７】
通常の血液透析治療では、透析器内の圧力勾配は、漏れがある場合に血液が血液室から透析液室に達するように、血液側の圧力が透析器全体の内部で透析液側の圧力に対してプラスであるようになっている。図２には通常の透析治療すなわち低速透析治療における圧力勾配が示されている。
【００２８】
透析治療中に限外濾過速度は患者に応じて変える必要がある。限外濾過速度を高めたり、治療時間を短縮したりする必要がある。この例では、血液側の膜間圧力が透析液側に対してマイナスとなることがある。図３には高速透析治療における圧力勾配が示されている。
【００２９】
図３に示される状態は逆透過(Rueckfiltration) と呼ばれる。何故ならば、透析液が透析器膜によって無菌状態で濾過され、血流に入るからである。この状態で、漏れがあると、透析液が透析液側から血流に入る。透析器３８から血液漏れ検出器４２を通って流れる透析液には血液が含まれていないので、この漏れは認識できない。
【００３０】
漏れが認識されない場合、気付かないうちに５０〜１００ｃｍ3 の汚染された水が患者に入ることがある。この結果、発熱性反応やバクテリアが発生することがある。
【００３１】
以下、逆濾過の領域での漏れ箇所における高速透析器の膜を自動的にモニタする本発明の装置を用いて透析器の膜の機能安全性をモニタする方法の好適な実施の形態について図４のフローチャートを参照しながら説明する。まず、患者の高速血液透析治療を開始する。透析液流を所定の数値に調整する。所定の治療時間の経過後に治療を終了する。透析治療中、膜の完全性をモニタする。血液側の膜間圧力が透析液側に対しマイナスになったときは、透析器を流れる透析液流を自動的に中断させる。中断しない間は治療は続行される。透析液流の中断後、限外濾過速度を、２０秒以上の間、５００ｍｌ／分以上の値に速める。血液側の圧力が再度プラスに調整した後、透析器に再度透析液を供給する。透析液は透析器３８から血液漏れ検出器４２を通って流れる。
【００３２】
膜に漏れがある場合、限外濾過では、血液が膜を通って透析液に入るには、２０秒の時間があれば十分である。血液で濃縮された限外濾液は、漏れを検出する血液漏れ検出器４２を通過する。血液の漏れが検出されたときは、血液循環内に設けた血液ポンプを停止し、透析器をバイパス管で繋ぐことができる。
【００３３】
透析器３８の膜の完全性を自動的に検査する装置は、時限素子１´付きの制御ユニット１を有している。制御ユニット１は、データ線２を介して、一方で膜間圧力のモニタ手段３と接続され、他方で血液透析器の限外濾過速度を調整する手段４と接続されている（図１を参照）。また、透析液流を制御するための制御ユニット１はデータ線５を介して比例ポンプ１２と接続されている。血液漏れ検出器４２はデータ線６を介して評価ユニット７と接続されており、評価ユニット７はデータ線８を介して警報手段９と接続されている。
【００３４】
制御ユニット１は、膜間圧力モニタ手段３によって、膜の透析液側に対してマイナスの膜間圧力が血液側で測定されるとき、時限素子１´によって予め設定された２０秒という時間の間、透析器３８を通る透析液流を自動的に中断させる。制御ユニット１は、透析液流を中断したら直ちに、限外濾過速度の調整手段４を制御して、２０秒という所定の時間の間、限外濾過速度を５００ｍｌ／分の数値に速める。所定の時間が経過した後、制御ユニット１は限外濾過速度と透析液流を再度標準値に戻す。評価ユニット７は、血液漏れ検出器４２の出力信号を予め設定された限界値と比較する。血液漏れ検出器４２の出力信号が漏れの限界値以上であるとき、血液漏れ検出器４２の信号は警報手段９に送信され、警報手段９は警報機能を始動させる。警報手段９は例えば血液循環内に設けられた血液ポンプ（図１に図示せず）への給電を中断させてもよい。図１を参照にしながら説明した膜の完全性を検査する装置では、逆濾過が生じたときに完全性の試験を行なっている。しかし、完全性の試験は、膜間圧力とは独立に、所定の時間が経過する度に周期的に行なってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の透析器の膜の機能安全性をモニタする装置を備えた血液透析装置の構成を示す概略図である。
【図２】低速血液透析における圧力勾配を示す図である。
【図３】高速血液透析における圧力勾配を示す図である。
【図４】本発明の装置を用いて透析器の膜の機能安全性をモニタする方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１  制御ユニット
１´  時限素子
４  限外濾過速度の調整手段
７  評価ユニット
３８  透析器
４２  血液漏れ検出器
４８  透析液室
５２  半透膜
【図１】
0003949756.tif 000002
【図２】
0003949756.tif 000003
【図３】
0003949756.tif 000004
【図４】
0003949756.tif 000005