(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から供給された電力を消費するが、所定の最大許容電力消費値により制限される透析機において、透析処理中に透析器へ供給される透析液を選択した温度まで加熱する電気ヒータを含み、ヒータ以外の部品も含み、ヒータ及び他の部品は電源から機械に供給される電力を消費し、所定の最大許容電力消費値を超えることなくヒータと他の部品へ渡される相対電力量を調節するよう動作する電力管理装置も含み、電力管理装置は、
電源に接続され、機械が消費する瞬間電力量に関係する電力信号を与えるよう動作する電力センサと、
電力信号に応答するコントローラであって、
電力信号から電力消費値を導出し、この電力消費値は透析機により実際に消費された電力に関係し、
電力消費値を所定の最大許容電力消費値と比較し、
比較に応答して、他の部品による消費に利用可能な電力を制限することなくヒータへの最大電力量を利用可能とするためヒータへ渡す電力量を制御し、同時に所定の最大許容電力消費値を超えない値へ透析機の全体電力消費を調節するよう動作する前記コントローラと、
を含む所定の最大許容電力消費により制限される透析機。
【請求項２】
請求の範囲第１項記載の透析機において、ヒータに接続され、処理中の透析液温度に応答してヒータへ渡す電力量を調節する温度調整器を含み、コントローラは、
温度調整器がヒータへ送出可能な電力量を制限するよう動作させる透析機。
【請求項３】
請求の範囲第２項記載の透析機において、コントローラは、
消費電力値に対する所定の最大許容電力消費値の比率に比例する量だけ温度調整装置がヒータに渡そうとしている電力量を減少させるよう動作する、
透析機。
【請求項４】
請求の範囲第３項記載の透析機において、コントローラは、
所定の最大許容電力消費値を超える電力消費値の増大を生じる量まで温度調節器がヒータへ電力を渡そうとする時のみ、電力を減少させるよう動作する、
透析機。
【請求項５】
請求の範囲第２項記載の透析機において、コントローラは、
ヒータへ渡す電力量の増加が、所定の最大許容電力消費値以上に増大した消費瞬間電力を生じる時にのみ、ヒータへ渡す電力を制限するよう動作する透析機。
【請求項６】
請求の範囲第２項記載の透析機において、通常処理中に透析機の操作を制御する制御装置機能と、通常処理中の機械の適正な機能を監視し、異常な安全条件下で機械に対して制御を行なう安全装置機能とを含み、温度調整器が制御装置機能の一部であり、
電力センサとコントローラは安全装置機能に含まれ、
安全装置機能は制御装置機能を制御してヒータへ渡す電力を制限する、
透析機。
【請求項７】
請求の範囲第６項記載の透析機において、温度調整器は制御装置機能に含まれる透析機。
【請求項８】
請求の範囲第７項記載の透析機において、温度調整器装置はデューティ・サイクルを基にヒータへ電力を渡し、コントローラは、
ヒータへ渡す電力のデューティ・サイクルのオン時間を調節するための制御信号を温度調整器装置へ与える、
透析機。
【請求項９】
請求の範囲第２項記載の透析機において、温度調整器はデューティ・サイクルを基にヒータへ電力を渡し、コントローラは、
消費瞬間電力に対する所定の最大許容電力消費値の比率に比例する量だけデューティ・サイクルのオン時間を減少させる、
透析機。
【請求項１０】
透析機の所定の最大許容電力消費を実質的に超えることなく透析機の透析液を加熱するため透析液ヒータへ渡す電力を調節する方法において、
機械により消費される瞬間電力を測定する段階と、
機械により消費される瞬間電力を最大許容電力消費と比較する段階と、
比較段階から最大許容電力消費まで消費できる瞬間電力を超えた余剰電力を決定する段階と、
余剰電力をヒータにより使用可能とする段階と、
を含む透析液ヒータへ渡す電力量を調節する方法。
【請求項１１】
請求の範囲第１０項記載の方法において、
所要の透析液温度を保持するためヒータへ渡す電力を調節する段階と、
透析液の所要温度を調節するために行われる範囲内でのみ余剰電力を使用する段階と、
をさらに含む方法。
【請求項１２】
請求の範囲第１１項記載の方法において、
デューティ・サイクルを基に電力を印可することによりヒータへ渡す電力を調節する段階と、
各デューティ・サイクルのオン時間にヒータへ電力を送出し、デューティ・サイクルのオフ時間の間はヒータへの電力送出を停止する段階と、
所定の最大許容電力消費を実質的に超える透析機の全体電力消費を生じない値までデューティ・サイクルのオン時間を調節してヒータへ渡す電力を調節する段階と、
をさらに含む方法。
【請求項１３】
請求の範囲第１２項記載の方法において、
消費瞬間電力に対する所定の最大許容電力消費の比率に等しい量だけ各デューティ・サイクルのオン時間の調節を制限する段階と、
をさらに含む方法。
【請求項１４】
透析機の所定の最大許容電力消費を実質的に超えることなく透析機の透析液を加熱するため透析液ヒータへ渡す電力を調節する方法において、
透析液の所要温度に従い、かつ透析機により消費される電力に関係せずにヒータへ送出されるべき所要電力量を設定する段階と、
透析機により消費される瞬間電力を検出する段階と、
消費瞬間電力が最大許容電力消費より大きいか又は小さいかを決定する段階と、
消費瞬間電力が最大許容電力消費より大きい場合にヒータへ送出される所要電力量を制限する段階と、
消費瞬間電力が最大許容電力消費より小さい場合にヒータへ所要電力量を送出する段階と、
を含む透析液ヒータへ渡す電力量を調節する方法。
【請求項１５】
請求の範囲第１４項記載の方法において、
消費瞬間電力に対する所定の最大許容電力消費の比率を計算する段階と、
比率と所要電力量を乗算することによりヒータへ送出する所要電力量を減少させる段階と、
をさらに含む方法。
【請求項１６】
請求の範囲第１５項記載の方法において、
比率の上方値と下方値を１に制約する段階と、
顕著な振動効果無しで調節制御を達成するために選択された１以下の所定値と、をさらに含む方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は一般に透析機に関係し、特に透析処理中に供給される透析液流れにヒーターから与えられる電力量を最大にする改良された電力管理装置と方法に関係する。
発明の背景
一般に、透析機は人体の自然な腎臓機能の代用として使用される。従って、透析機は人体の老廃物の自然蓄積の血液をきれいにし、血液から老廃物を人体の外部へ又は体外へ分離する。分離された老廃物は排出され、きれいになった血液は人体に戻される。
透析機は血液から老廃物を分離するため透析器を使用する。透析器は、ハウジングを血液区画と透析液区画とに分離する閉鎖ハウジング内に配置された多孔性媒体を含む。患者から離れた血液は透析器の血液区画を流れる。透析液の準備溶液が透析器の透析液区画を流れる。血液からの老廃物は浸透イオン転送又は流体転送により媒体を通して透析液へ通過し、透析処理の型式に応じて、透析液から望ましい成分が反対方向へ媒体を通して血液へ流れる。血液から透析液への老廃物の転送は血液をきれいにし、かつ透析液から所要成分を血液流へ流入させる。
透析液は透析器へ流す前に加熱されなければならない。透析器は熱交換器として機能するため、透析液は大体患者の人体温度にすることが重要である。透析液の流量は一般に充分大きいため相当量の電力がヒータにより消費されて透析液の温度を人体温度に上昇させる。透析液の主要成分は水で、入ってくる水の温度は相対的に低く、例えば摂氏５度ほどの低さであるため、温度の所要増加量は相当なものがある。ヒータが適切な熱量を供給しない場合、所要の温度レベルに達するために透析液の流量を減少させなければならない。透析液の流量を減少させることは、血液量の直接的減少を必要とし、これは又透析処理を完了するのに要する時間を延長する。
もちろん、透析液温度が人体温度に上昇するまで透析処理は開始しない。処理を開始する前に透析液を加熱するのに要する初期時間をウォームアップ時間と呼ぶ。ウォームアップ時間は通常患者が透析機に接続された後から開始し、患者にとっては相対的に長く感じられる。
透析機を使用する前に適用される洗浄消毒処理の間でも洗浄溶液の温度を上げるためにヒータが透析機で使用される。洗浄消毒処理の間に、透析液が通常透析処理中に流れる流路中を化学消毒液が循環する。洗浄液を加熱することは、透析媒体を介して血液に転送されるかもしれない微生物を殺すのを助ける。洗浄溶液の温度は相対的に高く、殆ど沸騰点まであるのが標準である。洗浄消毒溶液を所要温度まで上昇させるために相当量の電力が消費される。
透析器のヒータは通常電気である。標準の商用電源が２３０ボルトで供給される世界の区域では、透析液と洗浄消毒溶液を許容可能な速度、すなわち血液流速度を減少させない十分な速度で加熱出来る適切な量の電力が一般に利用可能である。しかしながら、商用電力が１１５ボルトで供給される地理的区域では、ヒータの加熱能力はしばしば限定されて、洗浄消毒時間の長さ、ウォームアップ時間、透析液が所要の血液流速に釣り合った適当な速度まで加熱出来ない場合には透析処理時間までも延長される。２３０ボルトの電源を設置することは常に可能であるが、設置コストがしばしばこれを禁止する。
透析機でのヒータからの限定された電力受け渡しに関する他の寄与要因は透析機に関係する安全規定である。一般に、これらの規定は、透析機により消費される電力量を標準の単一回路電源から利用可能な最大電力の約８０％に限定している。一般的に言って、標準の単一回路電源は１５アンペア、１１５ボルト回路である。従って、約１７２５ワットの利用可能電力の内、約１３８０ワットのみが透析機に利用可能である。
透析機により消費される全ての電力がヒータに利用可能なわけではない。透析機の他の部品、血液及び透析液ポンプ、陰極線管モニタ、クランプ及びバルブ、及び装置マイクロコンピュータ等も電力を必要とする。ヒータに利用可能な電力量は他の部品がどれだけ電力を使用するかに依存している、なぜならこれらの他の部品の機能は透析処理の性能に不可欠だからである。優先度の観点から、これらの他の部品は、処理中に使用の場合は、電力を受けなければならない。従って、患者の安全性に妥協することなく処理流速を減ずることは常に可能であり、ヒータへの利用可能な電力は機械の他のさらに重要な部品を動作可能とするよう制限される。
例えば、標準的な従来の方法は、機械内の各部品の装置が消費する電力量を最悪ケースの方法で予め決定していた。最悪ケース電力消費量が加算され、透析機の最大許容電力消費から合計が減算される。結果がヒータに利用可能な電力量である。ヒータの容量は最大量の加熱を与えるように選択される。
ヒータの容量を決定するためにこの方法の結果として、透析液を加熱するのに利用可能な最大量の加熱は、その全てに割り当てた電力量に関して透析器の残り全ての部品の最悪ケース消費量に限定される。しかしながら、実際の現実は、他の部品は最大電力量を同時には殆ど消費しない。それにも係わらず、ヒータのサイズを決める最悪ケース割り当て方法のため、透析液を加熱するため余分な電力は供給されない。
本発明が開発されたのはこれらの問題に関してと他の重要点である。
発明の要旨
本発明の重要な特徴は、処理中の安全な患者状態を保持するため透析機の他の部品が必要に応じて優先度方式で電力を受取ることを保証しつつ、透析機の透析液ヒータにより使用される電力量を最大にすることである。本発明の別な特徴は、使用前に透析機を洗浄消毒するのに要する時間量を減少することである。機械のさらに別の特徴は、透析処理の前のウォームアップ時間を減少することである。本発明のさらに他の特徴は、透析機の最大許容電力消費を超えることなくヒータからの加熱容量を最大にすることである。本発明の別な特徴は、１１５ボルト電源から電力を受けるようにした透析機で本発明の以上の特徴を達成し、従って、透析診療所の電源を変更するコストを避けることである。
これらの及び他の特徴により、本発明は、透析機の所定の最大許容電力消費を実質的に超えることなく、透析機の透析液ヒータに渡される電力量を調節する改良された透析機と方法に一般的に向けられている。透析機は装置を含み、本方法は、機械が消費する瞬間電力量を測定し、消費瞬間電力を最大許容電力消費と比較して最大許容電力消費まで消費できる瞬間電力を超えた余剰電力を決定し、余剰電力をヒータにより利用可能とする機能を含む。このようにして、機械の最大許容電力消費を超えて利用可能な余剰電力が透析液を加熱するために利用可能である。消費瞬間電力（最大許容電力消費に対して）のみがヒータから利用可能な加熱を支配する。最悪ケース電力消費の人工的な制限はヒータから利用可能な加熱に不利に影響しないため、透析処理が進行する速度を増加し、透析処理に要する時間を減少させる。一定時間の間にさらに多くの処理が実施可能である場合には透析処理のコストの対応した減少も発生する。
本発明のより完全な評価とその範囲は、以下に簡単に要約した添付の図面、本発明の望ましい実施例の以下の詳細な説明、そして添付の特許請求の範囲から得られる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明を含む透析機の制御装置と安全装置のブロック概略図である。
図２は図１にブロック線図形式で示した透析機の標準的な部品のいくつかを図示する一般化した図である。
図３は図１に示した透析機の制御装置と安全装置のいくつかの部品のより詳細なブロック線図である。
図４は本発明の実行時に図３に示した制御装置マイクロコントローラにより実行される機能の流れ図である。
詳細な説明
本発明は図１の全体を１０で示すような透析機に有効に含まれる。透析機１０を使用して患者に各種の異なるそして公知の透析処理を実行する。透析処理を適切に実行するため、そして患者を処理中の危険から保護するため、透析機１０は制御装置１２と安全装置１４とを含む。制御装置機能は体外マイクロコントローラ１６と流体マイクロコントローラ１８により標準的には実行される。安全装置１４は安全装置マイクロコントローラ２０を含む。各マイクロコントローラ１６、１８、２０はその各自のメモリ２２、２４、２６を含み、その中でプログラムが記録されてマイクロコントローラと透析機１０の部品を制御する。
制御及び安全情報は操作員／機械インターフェース（ＯＭＩ）を介して透析機に与えられる。ＯＭＩは、これを介して入力した情報が安全マイクロコントローラ２０に送られ、これから操作安全情報が操作員に表示される入出力（Ｉ／Ｏ）装置２８を含む。情報はバス又はネットワーク２９を介してマイクロコントローラ１６、１８、２０間で直接転送され共有される。
加えて、透析機１０の部品は体外流路と流体流路を設定する。患者からの血液は体外流路を流れ、ここで洗浄されて患者に戻される。透析液は流体流路を流れて透析液に転送された老廃物を取り除く。体外流路は血液流の状態を検出し血液流を制御するセンサ３０と制御装置３２を含む。同様に流体流路もセンサ３４と制御装置３６を含み、透析液の特性を検出しその流速と温度や電導度のような他の特性を制御する。
体外及び流体流路に配置されたセンサ及び制御装置は制御装置１２と安全装置１４の両方に接続される。この冗長度によりどちらかの装置が透析機１０を制御し、必要が生じた場合にこれを安全な患者状態に設定する。
体外流路に関する詳細は図２に図示されている。患者３８からの血液流は従来の透析器４０を介して患者３８に戻る。動脈血液ポンプ（図示するように通常蠕動性）は患者３８から動脈線４４を介して血液処理カートリッジ４８の動脈室４６へ血液を送る。血液ポンプ４２は、動脈室４６からポンプ管５０を介し、回転ロータ５２の周りから固定レースウェイを通り、マニフォールド５６から管５８へそして透析器４０へ血液をポンプする。
微多孔性又は他の型式の透析媒体６０が透析器４０の内部を血液室６２と透析液室６４とに分離する。血液は透析器４０で通常の方法で洗浄され、管６８を介して静脈室６６へ転送され、ここで血液中の空気が抽出される。
静脈室６６を出た後、血液は静脈線７０を介して空気検出器７２へ流れる。過大な量の空気が存在する場合、静脈線クランプ７４が直ちに閉鎖して空気が患者３８に到達する前に血液の流れを終了させる。同様に、動脈クランプ７５が動脈線４４に配置されて必要な又は望ましい時に血液の流れを停止させる。
抗凝血剤が注射器７６から体外流路へゆっくりと注入される。制御装置により制御されるドライバ機構（図示せず）によりプランジャ７８が注射器７６に入れられる。
流体流路の要素も図２に詳細に図示されている。流体流路は多数の異なるバルブ（その大部分は図示せず）と供給部８１から透析液を送り出す透析液ポンプ８０を含む。供給部８１は標準的には化学物質と水の混合物で、透析機が透析液として用意したものを使用するか、又は予め用意した量の透析液である。透析液ポンプ８０は供給部８１から透析液供給線８２を介して透析器４０の透析室６４へ透析液を送出する。透析液は媒体６０を通過し、ここで血液室６２の血液から媒体６０を介して転送された老廃物を吸収する。血液に転送させたい透析液内の有効成分は媒体６０を通して血液室６２の血液へ流入する。
老廃物質を含む透析液は、透析液排水線８６により透析器４０へ接続された排水ポンプ８４により透析液室から除去される。透析液排水線８６の使用された透析液は老廃排水８６へ送出される。
透析器４０に入る前に、透析液はヒータ９０で加熱される。ヒータ９０は透析液供給線８２に配置され、貫流型式が標準である。貫流ヒータとして、透析液がヒータを通過する間に透析液は所要の温度に上昇されなければならない。言い換えると、ヒータ９０は加熱した透析液の貯水槽を設定しない。従って、血液が透析器４０内を流れる時、体外流路の血液を過剰に冷却したり加熱したりすることのないようにヒータ９０から透析器４０に入る透析液が適当な温度であるように、透析液供給線８２の流速をヒータ９０の熱容量と関連して制御しなければならない。温度センサ（図示せず）が透析液供給線８２に配置されて透析液の温度を検出する。
制御装置１２は図１に一般的に示すように体外流路に配置された体外センサ装置３０から信号を受信する。センサ装置３０からの信号とメモリ２２を配置した操作プログラムを基に、制御装置１２の体外マイクロコントローラ１６は、図２に一般的に記述し、図１の３２に集合的に図示した従来の流れ制御装置を制御し、体外流路内の所要の条件を達成する。
制御装置１２の流体マイクロコントローラ１８は、これも図１に一般的に図示されている流体流路に配置されている流体センサ装置３４からの信号を受信する。センサ装置３４からの信号とメモリ２４に配置した操作プログラムを基に、流体マイクロコントローラ１６は、図２に一般的に記述し、図１の３６に集合的に図示した従来の流れ制御装置を制御し、流体流路内の所要の条件を達成する。ヒータ９０は、本発明に従って流体マイクロコントローラ１８により特別に制御される流体流路に配置した制御装置３６の一つである。
透析機１０の安全装置は、安全装置メモリ２６に記録されたプログラムから操作する安全マイクロコントローラ２０を含む。安全装置マイクロコントローラ２０は、制御装置マイクロコントローラへの以下の装置への接続とは別に、体外センサ装置３０、体外制御装置３２、流体センサ装置３４、流体制御装置３６に接続されている。従って、そのメモリ２６に記録されたプログラムと関連してセンサ信号を使用し、安全装置１４は制御装置１２により行われた決定とは独立に危険可能性のある状態を決定可能である。安全装置１４は又体外及び流体制御装置３２、３６への独立な接続のため体外及び流体流路に対する制御を行なう可能性を有し、従って透析機１０を必要な場合には安全な患者状態に設定可能である。
透析機１０の説明から明らかなように、その機能の全ては電力消費部品の使用を通して制御され監視される。透析機の残りの部品による電力の瞬間的消費を基に、本発明はヒータ９０により使用可能な電力を最大化する能力を提供する。一般に、本発明の基本的特徴は、透析機により瞬間的に消費される電力量を測定し、消費電力を透析器の最大許容電力消費と比較し、消費量を超えて機械の最大許容電力消費までの余剰電力をヒータに利用可能にすることを含む。もちろん、ヒータからの余分な加熱が透析処理の進行を強化すると制御マイクロコントローラが決定した場合にのみ、余分の電力がヒータに渡される。
透析機により消費される電力を検出することとヒータに渡す電力を制御することに主に関係する本発明の特徴は図３と関連して図示され記述される。透析機は全体を１００で参照する従来の商用交流電源から電力を消費する。機械により消費される電力は電流センサ１０２を通過する。電流センサは機械に渡される交流電流の大きさに関係する信号を１０４に発生する。電源１００からの電圧は一定で既知であるため、電流信号１０４は機械により消費される電力に直接関係している。電流信号１０４は安全マイクロコントローラ２０へ与えられ、ここで安全マイクロコントローラは電流信号１０４を利用し、透析機が消費する瞬間電力を決定する。
交流電力は交流電力主導線１０６を通して機械に渡される。交流導線は透析機内で交流電力を２つの基本使用に分配する。電力の一つの使用はヒータ９０である。交流導線１０６からの電力の他の使用は透析機の他の電気部品による。これらの部品は、印加交流から直接動作する陰極線管モニタ１０８を含む。透析機内の他の分類の電気部品は電源１１０により渡される低電圧直流電源から標準的に動作する。電源１１０に接続された部品は、主導線１０６の印加交流電力から直接的に動作するヒータ９０、モニタ１０８、及び他の部品を除く制御装置と安全装置に付随する全てを含む。
ヒータ９０は主導線１０６からの印加交流電流を熱に変換する抵抗性加熱素子１１２を含む。加熱素子１１２からの熱はヒータ９０の導管１１４へ伝導される。導管１１４は透析液供給線８２に配置され、導管１１４中を流れる透析液は抵抗性素子１１２により発生された熱を吸収する。
センサ１１６は導管１１４に接続され、１１８で温度信号を発生する。温度信号１１８はヒータ９０の導管１１４を流れ出る透析液の温度に直接関係している。温度信号１１８は流体マイクロコントローラ１８に送られ、流体マイクロコントローラは抵抗性加熱素子１１２へ渡す電流量を制御する基として温度信号１１８を使用する。
従来の制御可能なスイッチ１２０が主導線１０６から加熱素子１１２への交流電力の送出を制御する。制御可能なスイッチ１２０は、流体マイクロコントローラ１８から１２２に送られる制御信号に応答して伝導性及び非伝導性となる光学的絶縁リレーであることが望ましい。流体マイクロコントローラはネットワーク２９を通して安全マイクロコントローラ２０により与えられる情報に応答して制御信号１２２を送出する。
ヒータへ渡す電力を制御する一つの有効な方法はデューティ・サイクル調節である。デューティ・サイクルとは、スイッチ１２０がある期間の一部でオン又は導通しその期間の残りの部分でオフ又は非導通である規則的な繰り返し期間である。明らかに、スイッチ１２０が非導通状態であるよりも導通状態である場合、より多くの電力が加熱素子１１２に転送される。逆に、スイッチ１２０が導通状態であるよりも非導通状態である場合、より少ない電力が加熱素子１１２に転送される。
デューティ・サイクルはしばしばパーセントとして表示される。このパーセントは全体の期間に対する導通時間の比率である。例えば、１秒間の期間内で、スイッチが０．５秒間電導した場合、デューティ・サイクルは５０％である。時間間隔が十分小さい場合、ヒータの能力を制限することなく温度を非常に細かく調節し、必要に応じて熱出力を迅速に増加可能である。
マイクロコントローラ２０、１８により制御信号１２２が抵抗性加熱素子１１２への交流電力を送出し、これにより透析機の他の電力要求と関連して透析液への熱転送を最大化する方式は図４の流れ図に図示されている。図４に示す段階はマイクロコントローラ１８、２０により実行されるのが望ましい。図４の流れ図に示される各々の段階は説明の都合上参照番号により別々に指示される。
一般に、開始点は、流体マイクロコントローラ１８（図３）により、透析器の最大許容電力消費とは関係なく、流体マイクロコントローラ自身により決定された透析液へ渡すべき所要熱量を基に、ヒータ９０へ電力を送出する。従って、最初の場合、流体マイクロコントローラがヒータを付勢するデューティ・サイクルを設定する。しかしながら、以後は、安全マイクロコントローラ２０（図３）が制限因子を計算し、流体マイクロコントローラにより設定されたデューティ・サイクルが最大許容電力を超えた過剰電力を透析機に消費させているため、そのデューティ・サイクルを制限すべきかどうかを決定する。電力を減少させなければならない場合、安全マイクロコントローラにより計算される制限因子は流体マイクロコントローラに渡され、流体マイクロコントローラはこの制限因子によりデューティ・サイクルを調節する。言い換えると、管理装置により最初にその通常機能に従って所要送出電力量が設定され、以後設定値を実質的に超えることなく透析機の最大電力消費を実現する程度に、安全装置がヒータによる所要電力消費量を制限する。制限装置は、安全マイクロコントローラに対してその機能性を説明する時、本発明を実行する際に同様の機能性を実施することに注意すべきである。
透析機の最大許容電力消費を超えないように必要な時にのみ、他で設定されたヒータの電力消費を制限する機能の実行は図４に図示されている。プログラムの流れは１３０に示す作動指令から開始する。作動指令は、流体マイクロコントローラが前に設定したデューティ・サイクルの変更が必要であると決定した時に、流体マイクロコントローラから安全マイクロコントローラへ送出される。又は、作動指令は、透析機の電力消費の繰り返し評価を保持するため安全マイクロコントローラにより規則的に発生してもよい。
１３２の次の段階は透析機により消費される瞬間電力を検出する段階を含む。この段階１３２は電流センサ１０２により送出される電流信号１０４を読み取る安全マイクロコントローラ２０（図３）により達成される。前述したように、電流信号１０４は透析機により消費される瞬間電力に直接関係する。電力消費は、本実施例で使用している正比例関係を想定している電流と印加電圧との間の統一位相角を超えることはないため、単に計算の都合上、又は透析機が基本的に抵抗性特性を示す場合、送出電圧と送出電流間の相対位相角は無視出来る。
安全マイクロコントローラ２０のメモリ２６（図１）は、透析機の最大許容電力消費を記述する情報を記録している。前述したように、最大許容電力消費は一般的に標準的な個別の回路の典型的電気容量の８０％である。最大許容電力消費は一般的に機械の製造時に透析機の製造業者により決定される。製造業者は通常この値を決定する際に何らかの誤差の余裕値を許容するため、ある程度のオーバーシュートが発生した場合でも機械は政府の規定を犯すことはない。製造業者が通常最大許容電力消費を設定するのであるが、これは思うにユーザーが設定可能な変数又はパラメータでよい。現在出願中の表題３０６は、個々のユーザに特に適合した方法でその機能性を制御するため各種の変数を透析機にプログラムする技術を記述している。操作の１パラメータとして最大許容電力消費を設定するため、このようなプログラム技術をユーザにより使用可能である。
次に１３４で消費瞬間電力に対する最大許容電力消費の比率を導く。１３４で導いた比率はヒータへの電力を増加可能か又は減少すべきかを指示する値を表わす。１より大きい比率は、透析機の最大許容電力消費を超えることなく更なる電力をヒータ９０へ渡すことが可能であることを指示している。１より小さい比率は透析機の電力消費が既に最大許容電力消費を超えていることを指示する。
１３４で決定した比率を使用して以後１３６で制限因子が導かれる。制限因子はネットワーク２９を通して安全マイクロコントローラ２０（図３）により流体マイクロコントローラ１８へ送られる。流体マイクロコントローラはこの制限因子を使用して、ヒータ９０からの熱送出を制御するために前に設定したデューティ・サイクルを制限する。一般的に言うと、制限因子はヒータに渡す電流量を減少させるためにのみ有効である。消費瞬間電力が最大許容電力消費より少ない場合、制限因子は流体マイクロコントローラにより設定されたデューティ・サイクルに何の役割を果たさない。流体マイクロコントローラはヒータに渡したい電流量を設定し、瞬間消費電力が機械の最大許容電力消費を超えた時にのみ制限因子は役割を果たす。
１３６で設定された制限因子は、１３４で設定された比率に、図４で示すプログラム流れを介した直前の反復で設定された前の設定の制限因子を乗算したものである。それ故前の制限因子からの残留効果が新たな制限因子を設定する際に保持される。この残留効果が制限因子の急速な変更を防止し、したがって振動効果を発生することなく正確な調節を助ける。図４に示すプログラム流れは流体マイクロコントローラが送出熱量の変更の必要性を決定する度に、又は一定の規則的間隔で再発生するため、以前の制限因子の残留効果は性能を顕著には減少させない。
１３６で設定した制限因子は１３８で単位の値（１）と比較される。比較の結果、制限因子が１より大きい場合、ヒータへ渡しうる余剰電力がある。制限因子が１より大きい場合、制限因子は１４０で１に設定される。制限因子を１に設定することは、単に流体マイクロコントローラに制限効果無しでヒータへの電力送出を制御させることである。
段階１４２は、単位の電力因子は流体マイクロコントローラにより設定されたデューティ・サイクルに何の効果も有していないことを図示する。１の電力因子は流体マイクロコントローラにより設定されたデューティ・サイクルを増減しない。
１３８での比較の結果、１４４で決定されるように、制限因子が０．１以下である場合、制限因子は１４６で０．１の固定最小値に設定される。制限因子を０．１の固定最小値に設定することは、１４２で設定されたデューティ・サイクルの最大減少率を設定することである。１４６で設定された制限因子により前のデューティ・サイクルを乗算することによる１４２のデューティ・サイクルの調節は、ヒータにより消費される電力の相当な減少を生じさせる。デューティ・サイクルの最大減少を制限することは、反対の制御効果を減少することなく調節能力を強化するが、依然として必要な場合にはヒータにより消費される電力の相対的に迅速な減少を得られる。
１３６で設定した制限因子が、１３８と１４４での比較により決定された、０．１と１．０の値の間にある場合、１４２に示すように制限因子を直接使用して流体マイクロコントローラにより設定されるデューティ・サイクルを調節する。デューティ・サイクルに０．１と１．０の間の値の制限因子を乗算することにより、透析機により消費される電力は最大許容電力消費に基本的に留まる。
図４に図示したプログラム流れで必要とされる調節を実行した後、作動指令１３０が出されるとこの過程が次の反復で繰り返される。ヒータにより消費される電力の変化を生じる各反復が又透析機により消費される電力の変化を生じさせやすいことに注意すべきである。電力消費のこのような変化はセンサ１０２（図３）により検出され、これらの変化は１３２で検出される瞬間電力消費に反映される。
電流センサとデューティ・サイクル調節機能を使用することにより、透析器の最大許容電力消費を超えることなく余分の電力が利用可能でかつ電力の増大が必要な場合に、本発明はヒータへの電力を最大とするのに有効である。結果として、透析処理の時間又は処理の速度が、透析機と透析機の各部品への電力の任意の固定した割り当てにより人工的に制限されない。透析機の使用の前の洗浄と消毒に要する時間も減少する。処理開始の前のウォームアップ時間も減少可能である。帰還制御の振動効果を無くす又は実質的に減少させるため最大化した電力送出の可能性に関連して電力調節効果が達成される。安全マイクロコントローラは意図した方法で標準的な安全機能を実行し、流体マイクロコントローラは透析機用に考えたプリエンプティブな安全制御に応答する。
本発明の現在望ましい実施例と多くのその改良を特定度に応じて記述してきた。この説明は発明を実施する望ましい例であって、必ずしも発明の範囲を限定する意図のものではない。発明の範囲は以下の請求の範囲により限定される。
【図１】
0003748891.tif 000002
【図２】
0003748891.tif 000003
【図３】
0003748891.tif 000004
【図４】
0003748891.tif 000005