(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部に血液処理器を有する体外循環装置であって、
前記血液処理器に入る血液の流量、又は前記血液処理器から出される血液の流量の少なくともいずれか一方を検知する血液流量検知手段と、
前記血液処理器に入る透析液の流量、又は前記血液処理器から出される透析液の流量の少なくともいずれか一方を検知する透析液流量検知手段と、
前記血液処理器から排出される除水流量を検知する除水流量検知手段と、
前記血液処理器から排出される透析液の圧力を検知する透析液圧力検知手段と、
前記血液処理器に入る血液の圧力を検知する血液圧力検知手段とを含み、
前記血液流量検知手段と、前記透析液流量検知手段と、前記除水流量検知手段と、前記透析液圧力検知手段と、前記血液圧力検知手段の検知結果に基づいて演算パラメータを算出し、内部ろ過流量を算出する内部ろ過流量演算手段を含み、
前記内部ろ過流量演算手段により算出された前記内部ろ過流量に基づいて、前記血液処理器における血液流量、透析液流量、補液流量、又は除水流量を調整することができることを特徴とする内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置。
【請求項２】
血液中のヘマトクリット値を検出するヘマトクリット値検知手段をさらに含み、
前記内部ろ過流量演算手段において、前記血液流量検知手段と、前記透析液流量検知手段と、前記除水流量検知手段と、前記透析液圧力検知手段と、前記血液圧力検知手段の検知結果、及び前記ヘマトクリット値検知手段において検出された前記ヘマトクリット値に基づいて演算パラメータを算出し、内部ろ過流量を算出する請求項１記載の内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置。
【請求項３】
前記内部ろ過流量の適正値である適正内部ろ過流量を事前に設定しておき、算出された前記内部ろ過流量と前記適正内部ろ過流量を対比することによって、前記血液処理器における血液流量、透析液流量、補液流量、又は除水流量を調整する請求項１又は２記載の内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置。
【請求項４】
前記内部ろ過流量演算手段において、
（数１）に示す微分方程式を解くことによって前記内部ろ過流量を算出する請求項１から３のいずれか一項に記載の内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置。
【数１】
0003951174.tif 000020
【請求項５】
前記内部ろ過流量演算手段において、
前記微分方程式の第三式の右辺が（数２）に示すように前記血液処理器の長手方向の座標であるｘの関数である請求項４記載の記載の内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置。
【数２】
0003951174.tif 000021
【請求項６】
外部に血液処理器を有する体外循環装置であって、
前記血液処理器に入る血液の流量、又は前記血液処理器から出される血液の流量の少なくともいずれか一方を検知する血液流量検知手段と、
前記血液処理器から排出されるろ液流量を検知するろ液流量検知手段と、
前記血液処理器から排出されるろ液の圧力を検知するろ液圧力検知手段と、
前記血液処理器に入る血液の圧力を検知する血液圧力検知手段とを含み、
前記血液流量検知手段と、前記ろ液流量検知手段と、前記ろ液圧力検知手段と、前記血液圧力検知手段の検知結果に基づいて演算パラメータを算出し、内部ろ過流量を算出する内部ろ過流量演算手段を含み、
前記内部ろ過流量演算手段により算出された前記内部ろ過流量に基づいて、前記血液処理器における血液流量、補液流量、又はろ液流量を調整することができることを特徴とする内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置。
【請求項７】
血液中のヘマトクリット値を検出するヘマトクリット値検知手段をさらに含み、
前記内部ろ過流量演算手段において、前記血液流量検知手段と、前記補液流量検知手段と、前記ろ液流量検知手段と、前記血液圧力検知手段の検知結果、及び前記ヘマトクリット値検知手段において検出された前記ヘマトクリット値に基づいて演算パラメータを算出し、内部ろ過流量を算出する請求項６記載の内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置。
【請求項８】
前記内部ろ過流量の適正値である適正内部ろ過流量を事前に設定しておき、算出された前記内部ろ過流量と前記適正内部ろ過流量を対比することによって、前記血液処理器における血液流量、補液流量、又はろ液流量を調整する請求項６又は７記載の内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置。
【請求項９】
前記内部ろ過流量演算手段において、
（数３）に示す微分方程式を解くことによって前記内部ろ過流量を算出する請求項６から８のいずれか一項に記載の内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置。
【数３】
0003951174.tif 000022
【請求項１０】
前記内部ろ過流量演算手段において、
前記微分方程式の第三式の右辺が（数４）に示すように前記血液処理器の長手方向の座標であるｘの関数である請求項９記載の記載の内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置。
【数４】
0003951174.tif 000023
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、体外循環、特に透析治療において内部ろ過流量をチェックしながら実行することができる体外循環装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
体外循環治療、特に透析治療を行う場合において、体液からの血中貯留物質の急速な除去により、透析開始直後あるいは透析中に、程度は相違するものの透析低血圧や不均衡症候群が発生する場合が多い。かかる現象は血液と組織の間に生じる電解質や浸透圧物質等に代表される溶質濃度のアンバランスによる水分の移動が原因と考えられている。
【０００３】
そして、かかる現象は溶質透過性が高く、除水性能が優れている膜を用いた血液透析器を使用した場合において、特に生じやすいことが経験的に知られている。これは、透析開始直後の一定期間において、短い期間内に溶質濃度が急激に変動することが原因であるものと考えられている。
【０００４】
このため、透析中に血圧測定等を行うことにより、定期的に患者の状態を監視し、血圧等の変化に応じて透析液の流量や除水流量、あるいは血液流量を適切に変化させることによって、上述したような溶質濃度の急激な変動を防止しているのが現状である。
【０００５】
そして、かかる監視は、看護婦や医師等のスタッフによって手作業で行われており、看護婦や医師等のスタッフが評価した結果に基づいて治療中の投薬、血液流量や透析液流量の調整、使用する血液透析器の変更、除水の中断等を行い、治療中の透析低血圧や不均衡症候群を防止している。また、症状が軽度であれば、血液流量や除水の中断が特に有効であることも良く知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、患者の血圧等の変化は、血液透析器内における電解質や浸透圧物質等の溶質濃度の急激な変動により生じる二次的な指標であり、血圧等に変化が生じた時点においては、既に少なからず患者に負担がかかっていることになる。また、血圧は溶質の過剰除去以外の原因によっても変動するものであることから、血圧等に変化が生じたからといって溶質濃度の急激な変動が生じているとは限らないことから、溶質の過剰除去をリアルタイムに防止すること自体が困難であるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するために、溶質濃度の急激な変動をリアルタイムに、かつ確実に把握することで、患者にかかる負担を軽減し、安全かつ効果的な治療を行うことができる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明にかかる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置は、外部に血液処理器を有する体外循環装置であって、血液処理器に入る血液の流量、又は血液処理器から出される血液の流量の少なくともいずれか一方を検知する血液流量検知手段と、血液処理器に入る透析液の流量、又は血液処理器から出される透析液の流量の少なくともいずれか一方を検知する透析液流量検知手段と、血液処理器から排出される除水流量を検知する除水流量検知手段と、血液処理器から排出される透析液の圧力を検知する透析液圧力検知手段と、血液処理器に入る血液の圧力を検知する血液圧力検知手段とを含み、血液流量検知手段と、透析液流量検知手段と、除水流量検知手段と、透析液圧力検知手段と、血液圧力検知手段の検知結果に基づいて演算パラメータを算出し、内部ろ過流量を算出する内部ろ過流量演算手段を含み、内部ろ過流量演算手段により算出された内部ろ過流量に基づいて、血液処理器における血液流量、透析液流量、補液流量、又は除水流量を調整することができることを特徴とする。
【０００９】
かかる構成により、透析開始時点からリアルタイムに内部ろ過流量を把握することができることから、特に透析開始時に良く生じる溶質濃度の急激な変動を未然に防止することができ、患者に負担を与えることなく安全かつ効果的な透析治療を行うことが可能となる。
【００１０】
また、本発明にかかる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置は、血液中のヘマトクリット値を検出するヘマトクリット値検知手段をさらに含み、内部ろ過流量演算手段において、血液流量検知手段と、透析液流量検知手段と、除水流量検知手段と、透析液圧力検知手段と、血液圧力検知手段の検知結果、及びヘマトクリット値検出手段において検出されたヘマトクリット値に基づいて演算パラメータを算出し、内部ろ過流量を算出することが好ましい。治療中に随時変化するヘマトクリット値を、内部ろ過流量の算出に反映させることができることから、より精度良く内部ろ過流量を監視することが可能となるからである。
【００１１】
また、本発明にかかる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置は、内部ろ過流量の適正値である適正内部ろ過流量を事前に設定しておき、算出された内部ろ過流量と適正内部ろ過流量を対比することによって、血液処理器における血液流量、透析液流量、補液流量、又は除水流量を調整することが好ましい。あらかじめ設定しておいた内部ろ過流量の適正値（適正溶質除去量）と、治療中において監視される内部ろ過流量（溶質除去量）とを比較調節することにより、より安全かつ確実に内部ろ過流量を調節することができ、より効果的な透析治療を行うことが可能となるからである。
【００１２】
また、本発明にかかる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置は、内部ろ過流量演算手段において、（数１）に示す微分方程式を解くことによって内部ろ過流量を算出することが好ましい。
【００１３】
【数１】
0003951174.tif 000002
【００１４】
さらに、本発明にかかる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置は、内部ろ過流量演算手段において、微分方程式の第三式の右辺が（数２）に示すように血液処理器の長手方向の座標であるｘの関数であることがより好ましい。
【００１５】
【数２】
0003951174.tif 000003
【００２４】
次に、上記目的を達成するために本発明にかかる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置は、外部に血液処理器を有する体外循環装置であって、血液処理器に入る血液の流量、又は血液処理器から出される血液の流量の少なくともいずれか一方を検知する血液流量検知手段と、血液処理器から排出されるろ液流量を検知するろ液流量検知手段と、血液処理器から排出されるろ液の圧力を検知するろ液圧力検知手段と、血液処理器に入る血液の圧力を検知する血液圧力検知手段とを含み、血液流量検知手段と、ろ液流量検知手段と、ろ液圧力検知手段と、血液圧力検知手段の検知結果に基づいて演算パラメータを算出し、内部ろ過流量を算出する内部ろ過流量演算手段を含み、内部ろ過流量演算手段により算出された内部ろ過流量に基づいて、血液処理器における血液流量、補液流量、又はろ液流量を調整することができることを特徴とする。
【００２５】
かかる構成により、血液ろ過開始時点からリアルタイムに内部ろ過流量を把握することができることから、特に血液ろ過開始時に良く生じる溶質濃度の急激な変動を未然に防止することができ、患者に負担を与えることなく安全かつ効果的なろ過治療を行うことが可能となる。
【００２６】
また、本発明にかかる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置は、血液中のヘマトクリット値を検出するヘマトクリット値検知手段をさらに含み、内部ろ過流量演算手段において、血液流量検知手段と、補液流量検知手段と、ろ液流量検知手段と、血液圧力検知手段の検知結果、及びヘマトクリット値検知手段において検出されたヘマトクリット値に基づいて演算パラメータを算出し、内部ろ過流量を算出することが好ましい。治療中に随時変化するヘマトクリット値を、内部ろ過流量の算出に反映させることができることから、より精度良く内部ろ過流量を監視することが可能となるからである。
【００２７】
また、本発明にかかる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置は、内部ろ過流量の適正値である適正内部ろ過流量を事前に設定しておき、算出された内部ろ過流量と適正内部ろ過流量を対比することによって、血液処理器における血液流量、補液流量、又はろ液流量を調整することが好ましい。あらかじめ設定しておいた内部ろ過流量の適正値（適正溶質除去量）と、治療中において監視される内部ろ過流量（溶質除去量）とを比較調節することにより、より安全かつ確実に内部ろ過流量を調節することができ、より効果的なろ過治療を行うことが可能となるからである。
【００２８】
また、本発明にかかる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置は、内部ろ過流量演算手段において、（数３）に示す微分方程式を解くことによって内部ろ過流量を算出することが好ましい。
【００２９】
【数３】
0003951174.tif 000004
【００３０】
さらに、本発明にかかる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置は、内部ろ過流量演算手段において、微分方程式の第三式の右辺が（数４）に示すように血液処理器の長手方向の座標であるｘの関数であることがより好ましい。
【００３１】
【数４】
0003951174.tif 000005
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置は、血液透析のみならず、中空糸膜を用いた血液処理器を用いて体外循環を伴う療法、例えば血液透析ろ過、血液ろ過、持続緩徐式血液ろ過、血液濃縮、血漿分離等に対して適用することが可能である。
【００４１】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１にかかる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態１においては、血液透析を行う場合について説明する。図１は、血液透析療法における本発明の実施の形態１にかかる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置の構成例を示した図である。
【００４２】
図１において、１は体外循環装置本体を、１１は血液透析器を、２は血液ポンプ及び血液流量検知手段を、３は透析液ポンプ及び透析液流量検知手段を、４は除水ポンプ及び除水流量検知手段を、それぞれ示している。また、５は透析液側圧力検知手段を、６は血液側圧力検知手段を、７はヘマトクリット値検知手段を、それぞれ示している。また、計算装置２１は体外循環装置１に接続されており、入力設定キーボードと、ＣＰＵと、結果表示モニタから構成されている。なお、計算装置２１は、体外循環装置１に内蔵することも可能である。
【００４３】
図１において、血液ポンプ及び血液流量検知手段２には血液回路が接続されており、血液回路の両方のチャンバ部に体外循環血液側圧力検知手段６が接続されている。透析液側圧力検知手段５は血液透析器１１の透析液ポート付近に設置されているが、透析液ポンプ及び透析液流量検知手段３付近に設置されているものであっても良い。
【００４４】
そして、これらの検知手段により検知された数値データに基づいたパラメータが、体外循環装置１を介して計算装置２１に送られ、（数１）に示す連立微分方程式をルンゲクッタ（Runge-Kutta）法等を用いて数値的に解析することで、内部ろ過流量が計算されるようになっている。このようにして計算した結果を結果表示モニタにリアルタイムに表示することで、安全であり、かつ効果的な治療（透析治療）を行うことが可能となる。
【００４５】
【数１】
0003951174.tif 000006
【００４６】
ここで（数１）において、ｘは血液透析器の長さ方向における任意の位置を、ＰBは血液側圧力を、μBは血液粘度を、ＱBは血液流量を、ｄは中空糸膜型血液透析器の中空糸内径を、Ｎは中空糸本数を、それぞれ示している。
【００４７】
また、ＰDは透析液側圧力を、μDは透析液粘度を、ｄeは透析液流路相当直径を、Ｓは透析液流路断面積を、ＱDは透析液流量を、ＬP’は中空糸単位長さ当たりのろ過係数を、ＰKoは膠質浸透圧（コロイド浸透圧）を、それぞれ示している。
【００４８】
このようにして、（数１）に示す連立微分方程式を解くことによって、血液側圧力ＰB、透析液側圧力ＰD、血液流量ＱB、及び透析液流量ＱDを求めることができる。よって、血液流量ＱB又は透析液流量ＱDから内部ろ過流量を把握することが可能となる。
【００４９】
以上のことをより具体的に説明する。図２は、血液透析器１１の簡易構成図である。図２において、血液は上から下へと流れるものとし、血液透析器１１への血液の入口のｘ座標をｘ＝０とし、血液透析器１１からの出口のｘ座標をｘ＝Ｌとする。
【００５０】
まず透析液入口側流量ＱDi、透析液出口側流量ＱDo、及び除水流量ＱWには、（数５）に示す関係が成立する。
【００５１】
【数５】
0003951174.tif 000007
また、かかる除水流量ＱWが、血液入口側流量をＱBiと血液出口側流量をＱBoとの差に等しくなることから、両者の間には（数６）に示す関係が成立する。
【００５２】
【数６】
0003951174.tif 000008
したがって、（数５）、（数６）より、ＱBiとＱBoのいずれか一方、ＱDiとＱDoのいずれか一方、及びＱWの実測値を得れば、初期値（ｘ＝０におけるＱBi及びＱDo）が定まることによって連立微分方程式（数１）を解くことができ、内部ろ過量を確実に把握することができるようになる。
【００５３】
図３を用いて、この場合の処理の流れについて説明する。図３は本実施の形態１にかかる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置における処理の流れ図である。
【００５４】
図３において、まず透析モジュールを選択して（ステップＳ３０１）、演算パラメータを入力する（ステップＳ３０２）。ここで入力するパラメータとしては、ヘマトクリット値Ｈt、総蛋白濃度ＴＰ、及び透析液粘度μDが考えられる。ヘマトクリット値Ｈt、総蛋白濃度ＴＰは、体外循環開始前に採取した血液より測定した値あるいは前回透析時における値を使用する。そして、ヘマトクリット値Ｈtより血液粘度μBを、総蛋白濃度ＴＰより膠質浸透圧ＰKoを算出する（ステップＳ３０３）。
【００５５】
次に、体外循環を開始すると（ステップＳ３０４）、まず演算パラメータを検出する（ステップＳ３０５）。ここで検出されるパラメータとしては、血液入口側流量ＱBi、透析液入口側流量ＱDi、除水流量ＱW、血液入口側圧力ＰBi、透析液出口側圧力ＰDoが考えられる。
【００５６】
そして、パラメータが定まったら連立微分方程式を解くことによって、内部ろ過流量を算出して（ステップＳ３０６）、算出結果を表示出力する（ステップＳ３０７）。最後に、体外循環が終了していれば（ステップＳ３０８：Ｙｅｓ）処理を終了し、終了していなければ再度演算パラメータの検出を開始する（ステップＳ３０５）。
【００５７】
次に、血液粘度μBについては、治療中連続的に監視可能であるヘマトクリット値Ｈtによって表すことができる。すなわち、治療中連続的に変化するヘマトクリット値Ｈtについて、ヘマトクリット検知手段７でリアルタイムに検出しておき、かかるヘマトクリット値Ｈtをパラメータとして用いることによって、血液粘度μBをヘマトクリット値Ｈtの相関値として連続的に算出することが可能となる。具体的には、ステラらの方法として開示されている（Stiller,S. et. al, Contr. Nephrol.;46,23-32,1985）。
【００５８】
よって、内部ろ過流量の計算において、あらかじめ定められている血液粘度μBを用いるのではなく、治療中に変動している血液粘度μBをリアルタイムに用いることで、血液粘度の変化を、内部ろ過流量の算出にリアルタイムに反映させることが可能となる。
【００５９】
具体的には、ヘマトクリット値Ｈtから計算される血液粘度μBを内部ろ過流量の計算に反映させるために、ヘマトクリット値検知手段７が設置されることになる。ヘマトクリット値検知手段７から得られたヘマトクリット値Ｈtは、体外循環装置１を介して計算装置２１に送られ、ステラらの方法によって、血液粘度μBがヘマトクリット値Ｈtの相関値として連続的に算出されるようになっている。このようにして治療中に変動するヘマトクリット値Ｈtを連続的に反映させることで、より精度良く内部ろ過流量を計算することが可能となる。
【００６０】
また、血液粘度μBについては、（数７）に示すように赤血球の数（ヘマトクリット値）Ｈtの関数として表すことができる。なお、Fahraeus-Lindqvist効果についても考慮する必要がある。
【００６１】
【数７】
0003951174.tif 000009
同様にして、膠質浸透圧ＰKoについても、総蛋白濃度ＴＰの関数として、演算式（数８）に基づいて初期値を計算することができる。
【００６２】
【数８】
0003951174.tif 000010
なお、実際の数値計算時には、（数８）を用いることなく、前回の透析時における膠質浸透圧を用いる場合もある。
【００６３】
このように、血液粘度μBがヘマトクリット値Ｈtの相関値として連続的に算出されるようになる場合の処理の流れを、図４を参照しながら説明する。図４は、本実施の形態１にかかる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置における処理の流れ図である。
【００６４】
図４において、まず透析処理器を選択して（ステップＳ４０１）、演算パラメータを入力する（ステップＳ４０２）。ここで入力するパラメータとしては、ヘマトクリット値Ｈtについては連続測定することから、総蛋白濃度ＴＰ及び透析液粘度μDのみとなる。そして、総蛋白濃度ＴＰから膠質浸透圧ＰKoについてのみ算出することになる（ステップＳ４０３）。
【００６５】
次に、体外循環を開始すると（ステップＳ４０４）、まず演算パラメータを検出する（ステップＳ４０５）。ここで検出されるパラメータとしては、血液入口側流量ＱBi、透析液入口側流量ＱDi、除水流量ＱW、血液入口側圧力ＰBi、透析液出口側圧力ＰDo及びヘマトクリット値Ｈtが考えられる。
【００６６】
そして、血液粘度μB及び膠質浸透圧ＰKoについてリアルタイムに再算出する（ステップＳ４０６）。ここで、膠質浸透圧ＰKoの算出に際して、総蛋白濃度ＴＰの補正値を用いるのが好ましい。総蛋白濃度ＴＰは、透析中の除水流量に伴って上昇する値であるため、総蛋白濃度ＴＰについてもヘマトクリット値Ｈtと同様にリアルタイムに算出し、当該算出値を用いることで、より精度良く内部ろ過流量を算出することができるからである。
【００６７】
総蛋白濃度ＴＰの上昇の程度は、タンパク質が全く膜を透過しないものと仮定すると、ヘマトクリット値Ｈt（赤血球数）の上昇の程度と正の相関関係を有することから、（数９）により算出することができる。
【００６８】
【数９】
0003951174.tif 000011
【００６９】
次に、パラメータが定まったら連立微分方程式を解くことによって、内部ろ過流量を算出して（ステップＳ４０７）、算出結果を表示出力する（ステップＳ４０８）。最後に、体外循環が終了していれば（ステップＳ４０９：Ｙｅｓ）処理を終了し、終了していなければ再度演算パラメータの検出を開始する（ステップＳ４０５）。
【００７０】
また、より精度良く内部ろ過流量を算出するために、透水性能を表す中空糸単位長さ当たりのろ過係数Ｌp’及び透析液粘度μDについて、より実際の値に近づける工夫を行うことも考えられる。
【００７１】
まず、透水性能を表す中空糸単位長さ当たりのろ過係数Ｌp’については、（数１）においては一定値であるものと仮定しているが、図２に示す血液透析器１１において、実際にはｘ＝０からｘ＝Ｌに向かうにつれ変動する膜間圧力差ＴＭＰに依存して変動しているものである。
【００７２】
そこで、（数１０）に示すように、中空糸単位長さ当たりのろ過係数Ｌp’を膜間圧力差ＴＭＰ（ｘ）の関数として表すことによって、ｘ＝０からｘ＝Ｌに向かうにつれ変動する中空糸単位長さ当たりのろ過係数Ｌp’を計算に反映させることが可能となり、計算される内部ろ過流量を実際の内部ろ過流量により近づけることが可能となる。なお、（数１０）においてｃ１、ｃ２は定数を示している。
【００７３】
【数１０】
0003951174.tif 000012
また、膠質浸透圧（コロイド浸透圧）ＰKoについても、総蛋白濃度ＴＰの関数として、（数１１）に基づいて、ｘの関数として定義することができる。
【００７４】
【数１１】
0003951174.tif 000013
ここで、総蛋白濃度ＴＰ（ｘ）については、血液流量ＱB（ｘ）及びヘマトクリット値Ｈt（ｘ）を用いることで、（数１２）のようにあらわすことができる。
【００７５】
【数１２】
0003951174.tif 000014
【００７６】
また、内部ろ過流量を含む総ろ過流量（内部ろ過流量＋除水流量）と溶質の除去との間には一定の相関関係があることが確認されている。すなわち、内部ろ過現象による患者（透析患者等）血液からの溶質除去量は、あらかじめ内部ろ過流量と除水流量を把握しておくことで、適正値を把握しておくことができることになる。したがって、治療中監視される内部ろ過流量と、あらかじめ適正値として設定しておいた内部ろ過流量とを比較することによって、希望する内部ろ過流量になるように、流量や圧力を調整することで、内部ろ過現象（流量）を連続的に調節することが可能となる。
【００７７】
かかる相関関係はin vitro等でも把握可能であり、例えば、総ろ過流量（内部ろ過流量＋除水流量）とアルブミン除去については図５のような相関関係がある。
【００７８】
そして、上述したような相関関係は計算装置２１に記憶させておき、治療中連続して監視される内部ろ過流量と、除水流量検知手段により検知される除水流量から、総ろ過流量が計算装置２１によって算出され、当該総ろ過流量と相関関係にある溶質除去量について治療中連続して把握することができることになる。
【００７９】
すなわち、治療中において、図５に示す相関直線よりも上になった場合、すなわち溶質除去量が過大になった場合には循環血液流量や透析液流量を減じ、下になった場合、すなわち溶質除去量が過小になった場合には循環血液流量や透析液流量を増やす等の調整を行うことによって、適切な治療を行うことが可能となる。
【００８０】
また、内部ろ過流量もしくは溶質除去量を、あらかじめ計算装置２１の入力設定キーボード等から入力することにより、計算装置２１によって治療中連続して監視される内部ろ過流量と、あらかじめ設定しておいた内部ろ過流量とが比較され、計算装置２１からの信号によって入力した内部ろ過流量になるように流量や圧力を調整して、内部ろ過現象（流量）を適時変化させることができる。このようにすることで、より安全かつ効果的な治療（透析治療等）を行うことが可能となる。
【００８１】
以上のように本実施の形態１によれば、透析開始時点からリアルタイムに内部ろ過流量を把握することができることから、特に透析開始時に良く生じる溶質濃度の急激な変動を未然に防止することができ、患者に負担を与えることなく安全かつ効果的な透析治療を行うことが可能となる。
【００８２】
また、治療中に随時変化するヘマトクリット値を、内部ろ過流量の算出に反映させることができることから、より精度良く内部ろ過流量を監視することが可能となる。
【００８３】
さらに、あらかじめ設定しておいた内部ろ過流量の適正値（適正溶質除去量）と、治療中において監視される内部ろ過流量（溶質除去量）とを比較調節することにより、より安全かつ確実に内部ろ過流量を調節することができ、より効果的な治療を行うことが可能となる。
【００８４】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２にかかる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態２においては、血液ろ過を行う場合について説明する。図６は、血液ろ過療法における本発明の実施の形態２にかかる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置の構成例を示した図である。
【００８５】
図６において、４１は血液ろ過器を、３２は血液ポンプ及び血液流量検知手段を、３３は補液ポンプ及び補液流量検知手段を、３４はろ過液ポンプ及びろ液流量検知手段を、それぞれ示している。また、３５はろ液側圧力検知手段を、３６は血液側圧力検知手段を、３７はヘマトクリット値検知手段を、それぞれ示している。また、計算装置５１は、図１と同様に構成されている。
【００８６】
図６において、血液ポンプ及び血液流量検知手段３２には血液回路が設置されており、血液回路の両方のチャンバ部には血液側圧力検知手段３６が接続されている。ろ液側圧力検知手段３５は血液ろ過器４１のろ液ポート付近に設置されているが、ろ液ポンプ及びろ液流量検知手段３４付近に設置されているものであっても良い。
【００８７】
そして、これらの検知手段により検知された数値データに基づいたパラメータが、体外循環装置３１を介して計算装置５１に送られ、（数３）に示す連立微分方程式をルンゲクッタ（Runge-Kutta）法等を用いて数値的に解析することで、内部ろ過流量が流量及び圧力の相関値として計算されるようになっている。このようにして計算した結果を結果表示モニタにリアルタイムに表示することで、安全であり、かつ効果的な治療（血液ろ過）を行うことが可能となる。
【００８８】
【数３】
0003951174.tif 000015
【００８９】
ここで（数３）において、ｘは血液ろ過器の長さ方向における任意の位置を、ＰBは血液側圧力を、μBは血液粘度を、ＱBは血液流量を、ｄは中空糸膜型血液透析器の中空糸内径を、Ｎは中空糸本数を、それぞれ示している。
【００９０】
また、ＰFはろ液側圧力を、μFはろ液粘度を、ｄeはろ液流路相当直径を、Ｓはろ液流路断面積を、ＱFはろ液流量を、ＬP’は中空糸単位長さ当たりのろ過係数を、ＰKoは膠質浸透圧（コロイド浸透圧）を、それぞれ示している。
【００９１】
このようにして、（数３）に示す連立微分方程式を解くことによって、血液側圧力ＰB、ろ液側圧力ＰF、血液流量ＱB、及びろ液流量ＱFを求めることができる。よって、血液流量ＱB又はろ液流量ＱFの変化から内部ろ過流量を把握することが可能となる。
【００９２】
以上のことをより具体的に説明する。図７は、血液ろ過器４１の簡易構成図である。図７において、血液は上から下へと流れるものとし、血液の血液ろ過器４１への血液入口における血液ろ過器長軸方向の座標をｘ＝０とし、血液ろ過器４１の血液出口の座標をｘ＝Ｌとする。
【００９３】
ここでろ液流量ＱFは、血液入口側流量ＱBiと血液出口側流量ＱBoとの差に等しくなることから両者の間には（数１３）に示す関係が成立する。
【００９４】
【数１３】
0003951174.tif 000016
したがって、（数１３）より、例えば血液入口側流量ＱBiとろ液流量ＱFが求まれば、血液出口側流量ＱBoが定まることによって連立微分方程式（数３）を解くことができ、内部ろ過流量を確実に把握することが可能となる。
【００９５】
図３を用いて、この場合の処理の流れについて説明する。本実施の形態２においても、実施の形態１と同様の処理となる。すなわち、図３において、まずモジュールとして血液ろ過器を選択して（ステップＳ３０１）、演算パラメータを入力する（ステップＳ３０２）。
【００９６】
ここで入力するパラメータとしては、ヘマトクリット値Ｈt、総蛋白濃度ＴＰ、及びろ液粘度μFが考えられる。ヘマトクリット値Ｈt及び総蛋白濃度ＴＰは、体外循環開始前に採取した血液より測定した値、あるいは前回の療法施行時における値を使用する。また、ろ液粘度μFは、実際の粘度以外に、３７℃における純粋の粘度もしくは電解質溶液の粘度を用いることもできる。
【００９７】
そして、ヘマトクリット値Ｈtより血液粘度μBを、総蛋白濃度ＴＰより膠質浸透圧ＰKoを、実施の形態１と同様に算出する（ステップＳ３０３）。
【００９８】
次に、体外循環を開始すると（ステップＳ３０４）、まず演算パラメータを検出する（ステップＳ３０５）。ここで検出されるパラメータとしては、血液入口側流量ＱBi、ろ液流量ＱF、血液入口側圧力ＰBi、ろ液側圧力ＰFが考えられる。
【００９９】
そして、パラメータが定まったら連立微分方程式を解くことによって、内部ろ過流量を算出して（ステップＳ３０６）、算出結果を表示出力する（ステップＳ３０７）。最後に、体外循環が終了していれば（ステップＳ３０８：Ｙｅｓ）処理を終了し、終了していなければ再度演算パラメータの検出を開始する（ステップＳ３０５）。
【０１００】
また、血液ろ過においても、血液透析と同様に、治療中に変動している血液粘度μBをリアルタイムに用いることができることから、血液粘度の変化を内部ろ過流量の算出にリアルタイムに反映させることが可能となる。
【０１０１】
このように、血液粘度μBがヘマトクリット値Ｈtの相関値として連続的に算出されるようになる場合の処理の流れについても、実施の形態１と同様になる。すなわち、図４において、まずモジュールとして血液ろ過器を選択して（ステップＳ４０１）、演算パラメータを入力する（ステップＳ４０２）。ここで入力するパラメータとしては、ヘマトクリット値Ｈtについては連続測定することから、総蛋白濃度ＴＰ及びろ液粘度μFのみとなる。そして、総蛋白濃度ＴＰから膠質浸透圧ＰKoを算出することになる（ステップＳ４０３）。
【０１０２】
次に、体外循環を開始すると（ステップＳ４０４）、まず演算パラメータを検出する（ステップＳ４０５）。ここで検出されるパラメータとしては、血液入口側流量ＱBi、ろ液流量ＱF、血液入口側圧力ＰBi、ろ液側圧力ＰF及びヘマトクリット値Ｈtが考えられる。
【０１０３】
そして、血液粘度μB及び膠質浸透圧ＰKoについてリアルタイムに再算出する（ステップＳ４０６）。ここで、膠質浸透圧ＰKoの算出に際して、総蛋白濃度ＴＰの補正値を用いることもできる。
【０１０４】
次に、パラメータが定まったら連立微分方程式を解くことによって、内部ろ過流量を算出して（ステップＳ４０７）、算出結果を表示出力する（ステップＳ４０８）。最後に、体外循環が終了していれば（ステップＳ４０９：Ｙｅｓ）処理を終了し、終了していなければ再度演算パラメータの検出を開始する（ステップＳ４０５）。
【０１０５】
また、より精度良く内部ろ過流量を算出するために、透水性能を表す中空糸単位長さ当たりのろ過係数Ｌｐ’及び炉液粘度μFについて、より実際の値に近づける工夫を行うことも考えられる。
【０１０６】
まず、透水性能を表す中空糸単位長さ当たりのろ過係数Ｌｐ’については、（数３）においては一定値であるものと仮定しているが、図７に示す血液ろ過器４１において、実際にはｘ＝０からｘ＝Ｌに向かうにつれて変動する膜間圧力差ＴＭＰ（ｘ）に依存して変動しているものである。
【０１０７】
そこで、（数１４）に示すように、中空糸単位長さ当たりのろ過係数Ｌｐ’を膜間圧力差ＴＭＰ（ｘ）の関数として表すことによって、ｘ＝０からｘ＝Ｌに向かうにつれて変動する中空糸単位長さ当たりのろ過係数Ｌｐ’を計算に反映させることが可能となり、計算される内部ろ過流量を実際の内部ろ過流量により近づけることが可能となる。なお（数１４）において、ｃ１、ｃ２は定数を示している。
【０１０８】
【数１４】
0003951174.tif 000017
また、膠質浸透圧（コロイド浸透圧）ＰK0についても、総蛋白濃度ＴＰの関数として、（数１５）に基づいて、ｘの関数として定義することができる。
【０１０９】
【数１５】
0003951174.tif 000018
ここで、総蛋白濃度ＴＰ（ｘ）については、血液流量ＱB（ｘ）及びヘマトクリット値Ｈt（ｘ）を用いることで、（数１６）のようにあらわすことができる。
【０１１０】
【数１６】
0003951174.tif 000019
【０１１１】
さらに、血液ろ過においても血液透析の場合と同様に、内部ろ過流量を含む総ろ過流量（内部ろ過流量＋ろ液流量）と溶質の除去との間には一定の相関関係があることが確認されており、実施の形態１と同様に溶質除去量について治療中連続して把握することができる。
【０１１２】
すなわち、治療中において、図５に示す相関直線よりも上になった場合、すなわち溶質除去量が過大になった場合には循環血液流量やろ液流量を減じ、下になった場合、すなわち溶質除去量が過小になった場合には循環血液流量やろ液流量を増やす等の調整を行うことによって、適切な治療を行うことが可能となる。
【０１１３】
以上のように本実施の形態２によれば、血液ろ過開始時点からリアルタイムに内部ろ過流量を把握することができることから、特に血液ろ過開始時に良く生じる溶質濃度の急激な変動を未然に防止することができ、患者に負担を与えることなく安全かつ効果的な治療を行うことが可能となる。
【０１１４】
また、治療中に随時変化するヘマトクリット値を、内部ろ過流量の算出に反映させることができることから、より精度良く内部ろ過流量を監視することが可能となる。
【０１１５】
さらに、あらかじめ設定しておいた内部ろ過流量の適正値（適正溶質除去量）と、治療中において監視される内部ろ過流量（溶質除去量）とを比較調節することにより、より安全かつ確実に内部ろ過流量を調節することができ、より効果的な治療を行うことが可能となる。
【０１１６】
【発明の効果】
以上のように本発明にかかる内部ろ過流量監視機能付き体外循環装置によれば、治療開始時点からリアルタイムに内部ろ過流量を把握することができることから、特に透析開始時に良く生じる溶質濃度の急激な変動を未然に防止することができ、患者に負担を与えることなく安全かつ効果的な血液処理による治療を行うことが可能となる。
【０１１７】
また、本発明にかかる内部ろ過流量監視機能付き体外循環装置によれば、治療中に随時変化するヘマトクリット値を、内部ろ過流量の算出に反映させることができることから、より精度良く内部ろ過流量を監視することが可能となる。
【０１１８】
さらに、本発明にかかる内部ろ過流量監視機能付き体外循環装置によれば、あらかじめ設定しておいた内部ろ過流量の適正値（適正溶質除去量）と、治療中において監視される内部ろ過流量（溶質除去量）とを比較調節することにより、より安全かつ確実に内部ろ過流量を調節することができ、より効果的な透析治療を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態にかかる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置の構成図
【図２】  本発明の実施の形態にかかる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置における血液処理器の構成図
【図３】  本発明の実施の形態にかかる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置における処理の流れ図
【図４】  本発明の実施の形態にかかる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置における処理の流れ図
【図５】  本発明の実施の形態にかかる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置における内部ろ過流量相関図
【図６】  本発明の実施の形態にかかる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置の構成図
【図７】  本発明の実施の形態にかかる内部ろ過流量監視機能を有する体外循環装置における血液処理器の構成図
【符号の説明】
１、３１  体外循環装置本体
２、３２  血液ポンプ及び血液流量検知手段
３、３３  透析液ポンプ及び透析液流量検知手段
４  除水ポンプ及び除水流量検知手段
５  透析液圧力検知手段
６、３６  血液側圧力検知手段
７、３７  ヘマトクリット値検知手段
１１  血液透析器
２１、５１  計算装置
３３  補液ポンプ及び補液流量検知手段
３４  ろ液ポンプ及びろ液流量検知手段
３５  ろ液側圧力検知手段
４１  血液ろ過器
【図１】
0003951174.tif 000024
【図２】
0003951174.tif 000025
【図３】
0003951174.tif 000026
【図４】
0003951174.tif 000027
【図５】
0003951174.tif 000028
【図６】
0003951174.tif 000029
【図７】
0003951174.tif 000030