JP2007190235A

JP2007190235A - 血液透析装置

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Publication number: JP2007190235A
Application number: JP2006011938A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Masaoka; 勝則正岡; Kunihiko Yamanaka; 邦彦山中; Eiji Kanatsu; 英次金津
Original assignee: JMS Co Ltd
Current assignee: JMS Co Ltd
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2026-01-20
Also published as: JP4548349B2

Abstract

【課題】逆濾過により透析液を血液に補液して血中電解質濃度を迅速に変更することができ、より少ない電解質溶液消費により従来と同等の効果を奏すること、かつ、血液ポンプ、透析液送液手段及び注入ポンプの連動制御が可能な血液透析装置を提供すること。
【解決手段】ダイアライザの動脈側に血液ポンプを有する動脈側血液回路を、静脈側に静脈側血液回路を接続し、ダイアライザの側面に、第１送液手段を有する透析液供給ライン及び第２送液手段を有する透析液排出ラインを接続してなる透析装置において、透析液供給ライン内、又は透析液供給・排出ライン内の両方に、電解質濃度測定用検出器を設け、透析液供給・排出ラインの少なくとも一方に、上流側と下流側とを連絡するバイパスラインを設け、該バイパスラインに透析液の量を調整可能とする第３送液手段を設け、第３送液手段を用いて逆濾過を行って血液回路側の電解質濃度を調整するように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、医学領域における慢性腎不全患者の腎臓の機能を代替する治療として、体外循環を応用して血液浄化を行う血液透析装置に関するものであり、特に、血液透析、血液濾過透析治療において重要な役割を果たす各種電解質の濃度を調整可能とする血液透析装置に関するものである。

腎不全患者の治療のために、患者の体内から取出した血液を浄化して再び体内に戻すための方法として、種々の血液浄化方式が提案されており、例えば、体外循環を用いた血液浄化法の種類としては、限外濾過による体液除去置換を行う血液濾過（ＨＦ）装置、および、このＨＦと拡散による血液透析（ＨＤ）とを組み合わせた血液透析濾過（ＨＤＦ）装置に分けられる。

このような装置を用いて治療する長期透析患者、高齢患者、糖尿病性腎症患者などでは、治療中に心機能や血圧が低下することがあり、このような場合に、ダイアライザに供給する透析液に塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）溶液（食塩水）を注入して、透析液のナトリウム（Ｎａ）濃度を高くする高ナトリウム透析治療を行うことがある。この高ナトリウム透析では、通常のナトリウム濃度が１４０ｍＥｑ／Ｌ程度（人体の体液濃度とほぼ同じ）であるのに対し、透析液にナトリウムを含む溶液を注入することで大体１４５〜１５０ｍＥｑ／Ｌの濃度に維持することを狙いとしている。
このような高ナトリウム透析治療によって、供給される透析液供給ライン中の透析液のナトリウム濃度を高くし、ダイアライザ内での拡散により透析液から血液にナトリウムイオンを移動させ、血中のナトリウム濃度を上昇させて浸透圧を高くすることにより、細胞内の水分や溶質をスムースに引出し、除水することで透析を行う。このような細胞から血管への円滑な水分の移行を図ることで、できるだけ心臓の負荷を軽減し血圧の低下を防止する。
また、上記したＮａに限らず、カリウム（Ｋ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）などの電解質についても、その過不足が患者の心臓機能などに重大な影響を及ぼすことが知られており、これらの濃度を適正に保つことが必要とされている。本発明では、これらＮａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ等の電解質の濃度をコントロールすることできる血液透析装置を対象とする。

従来においても、例えば、患者の血圧の低下に対応して透析液ラインもしくは血液ラインに食塩水を供給することは行われており、これを不確実性の高いかつ緊急時に対応が困難な人的な投与手段に代わって、患者又は他の従事者によって発信された指示信号に応答して、所定量のナトリウムを透析液に自動的に添加することで、確実なナトリウム投与と非能率な人的作業を回避する手段が特許文献１にて提案されている。
また、血圧低下などの症状の改善と合わせて、高ナトリウム透析の副作用である口渇感や体重増加などの症状の出現を抑制するために、血液透析時にナトリウムを主成分とする高張液を血液回路及び透析液回路の少なくとも一方の途中にて、注入制御手段を介して所定時間おきに所定量ずつ間欠的に注入する装置が、特許文献２にて提案されている。
特開２００４−３５８２６９号公報特開２００３−２６０１２９号公報

上記の特許文献１及び特許文献２も含めて従来の透析装置においては、いずれにしろＮａＣｌ溶液を透析液に注入することによりダイアライザ内の拡散現象を利用して高ナトリウム透析を実施しており、また、供給手段としては注入ポンプを用いてＮａＣｌ溶液を注入していた。この拡散による濃度調整及びポンプ手段による供給方法では、注入操作後に実際の血液中のナトリウム濃度が上昇し、細胞からのナトリウム浸透圧格差による水分の移動までには、ある程度の時間差が生じる。例えば、透析液へのＮａＣｌ溶液注入量の変更指示をした場合、実際に変更された透析液がダイアライザに供給されるまでにはかなりの時間（２分以上）を要することが確認されている。このため、ナトリウム濃度変更を緊急に行わなければならないときには、対応できない場合が考えられる。
なお、上記の問題は高ナトリウム透析の場合において説明したが、同様の問題は先に掲記した他の電解質（Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ等）についても起こり得ることである。
本発明は、このような従来例の問題点を解決するために、Ｎａなどの電解質注入用のポンプ手段で電解質を含む溶液を透析液に注入すると共に、もしくは前記ポンプ手段を用いることなく、逆濾過により透析液を血液に補液することによって、血中電解質濃度を迅速に変更することができ、かつ、より少ない溶液消費により従来と同等の効果を奏することが可能な血液透析装置を提供するものである。また、本発明は、血液ポンプ、逆濾過ポンプ及び電解質注入用ポンプのうち、少なくとも２個のポンプを連動制御することにより、効率的な電解質濃度の調整が可能な血液透析装置を提供することを他の目的とする。

上記課題を達成するために本発明は、以下の構成を要旨とする。
（１）ダイアライザの動脈側に血液ポンプを有する動脈側血液回路を接続し、ダイアライザの静脈側に静脈側血液回路を接続するとともに、ダイアライザの側面に、第１送液手段を有する透析液供給ライン及び第２送液手段を有する透析液排出ラインをそれぞれ接続して構成された透析装置において、前記透析液供給ラインライン内に、もしくは透析液供給ライン及び排出ライン内の両方に、電解質濃度を測定する濃度検出器を設けると共に、前記透析液供給ライン及び透析液排出ラインの少なくとも一方のラインに、第１送液手段或いは第２送液手段の上流側と下流側とを連絡するバイパスラインを設け、該バイパスラインに透析液の量を調整可能とする正逆両方向に送液可能な第３送液手段を設け、該第３送液手段を用いて逆濾過を行うことにより血液回路側の電解質濃度を調整するように構成したことを特徴とする血液透析装置。
（２）前記静脈側血液回路内に静脈圧を測定する静脈圧計を設けると共に、前記血液ポンプ及び第３送液手段を連動制御するための制御手段を設け、該制御手段により前記静脈圧計からの静脈圧に基づいて血液ポンプ及び第３送液手段の流速の少なくともいずれかを制御して静脈圧の変動を抑制することを特徴とする（１）記載の血液透析装置。
（３）前記透析液供給ラインに、電解質注入ポンプを介して電解質溶液貯蔵タンクを連結し、ダイアライザにて拡散による電解質の移動と逆濾過による電解質の注入により、血液回路側の電解質濃度を調整するように構成したことを特徴とする（１）記載の血液透析装置。
（４）透析液供給・排出ライン内の電解質濃度を各検出器で測定し、得られた電解質濃度によって体内に入った電解質量を予測し、この予測量が設定値以下の場合に、電解質注入ポンプを作動させ電解質溶液を注入することを特徴とする（３）記載の血液透析装置。
（５）透析液供給・排出ライン内の電解質濃度を各検出器で測定し、得られた電解質濃度によって体内に入った電解質量を予測し、この予測量が設定値以下の場合に、第３送液手段による逆濾過により電解質溶液を注入すると共に、血液ポンプ及び第３送液手段の流速の少なくともいずれかを制御して静脈圧の変動を抑制ことを特徴とする（１）記載の血液透析装置。

本発明に係る血液透析装置によれば、拡散による電解質イオンの移動に加え、逆濾過補液による電解質イオンの強制的な注入により、拡散のみの場合に比べて血中電解質濃度を高くすることができる。言い換えれば、より少ない電解質溶液消費量で同等の効果が得られる。また、拡散のみの場合に比較して血中電解質濃度を即座に変化させることができ、急激な電解質濃度変更が要求される事態に容易に対処し得る。従って、透析中の患者の血圧の低下や心臓関連の障害に対し直ちに対応することが可能となる。
また、逆濾過速度と血液ポンプの速度を連動制御することにより、かつ、必要に応じて電解質注入ポンプを加えて連想制御することにより、血中電解質濃度を任意にコントロールすることが可能となる。
更に、本発明によれば、透析液の濃度、組成は一定にしたままで、逆濾過のみの作用により、血中電解質濃度を変化させることができ、その応用性は非常に広い。加えて、ポンプの小型化も図ることができ、その実用性も高い。

以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図示する実施形態では電解質としてナトリウムの濃度調整を例として説明するが、勿論、本発明においてはこれに限らず、ナトリウム以外の電解質（カリウム、マグネシウム、カルシウムなど）の濃度調整についても、同様に適用し得るものである。
図１は本発明を適用するに適した血液透析装置の一例を示すもので、血液の体外循環により血液浄化を行うダイアライザ１の動脈側に動脈側血液回路２を接続し、静脈側に静脈側血液回路３を接続するとともに、ダイアライザ１の側面に、透析液供給ライン４及び透析液排出ライン５がそれぞれ接続している。動脈側血液回路２には、患者の動脈側接続部６ａから脱血しダイアライザ１に導く正逆回転可能な血液ポンプ７と、回路内に混入した気泡を除去するなどの機能を有する動脈側チャンバ８が設けられている。また、患者の静脈側接続部６ｂに返血するための静脈側血液回路３には、回路内に混入した気泡及び余剰な透析液をオーバーフローライン９に排出する機能を有する静脈側チャンバ１０が設けられている。

また、透析液供給ライン４及び透析液排出ライン５に、それぞれ第１送液手段１１（透析液供給側）及び第２送液手段１２（透析液排液側）を設けると共に、透析液排出ライン５における第２送液手段１２の上流側と下流側とを連絡するバイパスライン１３を設け、該バイパスライン１３に除水／補液（逆濾過）のための透析液の量を調整可能とする正逆両方向に送液可能な第３送液手段１４が設けられている。図示の例では、正逆両方向に送液可能なバイパスラインは、透析液排出ライン５にのみ設けた場合を示したが、本発明ではこれに限定することなく、透析液供給ライン４にのみ或いは透析液供給ライン４及び透析液排出ライン５の両方に設けることもできる。上述した各送液手段としては、往復ポンプや回転ポンプなどの公知の手段を採用すればよい。

上記の構成からなる透析装置において実際の血液透析を実施する場合には、治療開始前に血液回路やダイアライザの洗浄を行うプライミング行程、血液を患者体内から引き出す穿刺後の脱血行程、体外循環を行うためのダイアライザにおける拡散・濾過による透析行程、透析終了後の血液回路内の血液を患者体内に戻す返血行程を経ることになる。本発明は、基本的には拡散による血液透析（ＨＤ）あるいはこれに限外濾過を付加した血液透析濾過（ＨＤＦ）において適用されるものである。

本発明では、まず、透析液の濃度および組成は一定にしたままで、高ナトリウム透析を行う場合を説明する。通常、透析液のナトリウム濃度は人体の体液のそれよりも若干高めに設定されている（例えば、体液Ｎａ濃度１３５ｍＥｑ／Ｌ、透析液Ｎａ濃度１４０ｍＥｑ／Ｌ）が、これを利用して透析液排出ライン５から逆濾過をかけることによって血中ナトリウム濃度を変化させて、高ナトリウム透析を行うものである。すなわち、図１に示すような血液透析装置において、透析液排出ライン５に設けたバイパスライン１３に配置した第３送液手段１４（例えば、水流ポンプから構成される）を、この透析液排出ライン５の第２送液手段１２とは反対方向に作動させることによって、ダイアライザ１にて逆濾過（ＢＦ）をかけ、透析液を血液側へ送り込むものである。その結果、この逆濾過によって血液側のナトリウムが増量され、血液側のナトリウム濃度が高くなる。この逆濾過によるナトリウムの増量操作は、必要に応じて間欠的に繰り返し行うこともできる。

このように逆濾過により血液側のナトリウム濃度を調整する場合、強制的な透析液の注入動作を伴うため、拡散に比べて濃度調整の速度が格段に早くなる。このため患者の血圧低下などの事態が生じて急激なナトリウム濃度の変更を要求される際には、この逆濾過による濃度調整によって迅速に対応できる。勿論、従前の拡散によるナトリウム濃度の調整と逆濾過によるナトリウム濃度の調整を組合せることも可能である。
なお、図１に示すように、予め透析液供給ライン及び透析液排出ライン内に、それぞれのラインにおけるナトリウム濃度を測定するための検出器１５、１６を設置しておき、それぞれの検出器で測定されたナトリウム濃度に基づいて所望の濃度にコントロールすることが好ましい。例えば、両方の検出値による濃度差が適正範囲に入っているかを判断し、これに基づいてフィードバック制御を行えばよい。また、この濃度差によって体内への電解質の移動を推測することができ、更には体内に導入された電解質量を推定する精度も向上する。
また、濃度検出器は、透析液供給ライン及び透析液排出ラインの両方に設ける場合以外に、いずれか一方に設けることでも対応可能である。透析液供給ラインのみに濃度検出器を設けた場合には、ダイアライザの液のみ確認（ダイアライザの液の電解質濃度の確認）すればよい。
具体的な濃度コントロールの手段としては、逆濾過（ＢＦ）の速度、流量、回数、時間などの調整を第３送液手段（ポンプ）１４を介して行うことで濃度調整が可能であり、その際、制御装置１７を設けておき、濃度検出器からの信号をもとに適正（設定）濃度を演算し、ポンプに制御信号を出力することで濃度コントロールができる。

ナトリウム濃度調整のための逆濾過を行うため第３送液手段（逆濾過ポンプ）１４を動作させた場合、そのポンプ流速（流量）によっては血液回路、特に静脈側血液回路３の静脈圧を変動させるおそれがあり、この変動幅が大きいと患者自身に悪影響を及ぼす。このため常時静脈圧を監視し、変動幅が許容範囲を超えたときに、血液ポンプ及び逆濾過ポンプを連動制御することが必要である。具体的には、静脈側血液回路３内に設けた静脈圧計１８による測定値は、制御装置１７に入力され、その値が許容範囲を超えた場合に自動的に血液ポンプ７及び／又は逆濾過ポンプ１４に指令を出し、少なくともいずれかのポンプ流速（流量）を調整して静脈圧を適正範囲に戻す。例えば、静脈圧が許容値をオーバーしたときには、逆濾過ポンプ１４の流速を下げる指令、もしくは血液ポンプ７の流速を下げる指令、或いは両ポンプの流速バランスを調節すればよい。（請求項２）
実際の操業では、逆濾過ポンプはダイアライザを介する制御となることから、直接的に血液回路の流速を調整し得る血液ポンプ７を優先して使用することが望ましい。勿論、何らかの理由で血液ポンプによる調整が困難な場合に逆濾過ポンプ１４を用いることができるが、場合によっては両ポンプを併用することもできる。

上記の静脈圧変動を抑制する制御システムにおいては、併せて、透析液ラインに設けたナトリウム濃度検出器１５、１６による濃度検出値に基づいて濃度コントロールを精度良く行うことができる。すなわち、２個の濃度検出器のデータにより体内に入ったナトリウムの量を予測し、体内に入る量が設定値よりも少ないときは、逆濾過ポンプ１４に指令を出してナトリウム溶液流量を増やし、反対に体内に入る量が設定値よりも多いときは、ナトリウム溶液流量を減らせばよい。このような制御を実施することにより、静脈圧を監視しつつナトリウムの高精度の濃度コントロールを行うことが可能となる。（請求項５）

次に、本発明においては、従来の設備と同様に、ナトリウム貯蔵タンク（ＮａＣｌ溶液を貯蔵するタンク）を設けた透析装置を使用して高ナトリウム透析を行うこともできる。すなわち、図２に示すように、透析液供給ライン４の第１送液手段１１の入側に、注入ポンプ２０を介してナトリウム貯蔵タンク１９を接続し、第１送液手段１１の出側に、透析液のナトリウム濃度を測定する検出器１５を、また、透析液排出ライン５に同様の濃度検出器１６を設置する。このような装置において、注入ポンプ１８にてナトリウム濃度を調整した液を透析液供給ライン４に送り、更に検出器１５、１６にて供給される透析液のナトリウム濃度を検出しフィードバックすることで、所望の濃度に維持された透析液をダイアライザ１に第１送液手段１１を用いて送ると共に、適宜のタイミングで、透析液を第３送液手段１４による逆濾過（ＢＦ）によって強制的にダイアライザ１に供給することができる。これによって血液側のナトリウム濃度は迅速に変更調整される（上昇する）。
図２における具体的な制御操作としては、２個の濃度検出器１５、１６による濃度測定値により、制御装置１７において体内に入ったナトリウムの量を予測演算し、体内に入る量が設定値よりも少ないときは、ナトリウム注入ポンプ２０に指令を出してナトリウム貯蔵タンク１９からのナトリウム溶液流量を増やし、反対に体内に入る量が設定値よりも多いときは、ナトリウム溶液流量を減らせばよい。（請求項１）

更に、図３に本発明の他の実施形態例を示す。この装置は、透析液供給・排出ラインのそれぞれにバイパス的に設けた第３送液手段１４及び第４送液手段２１と、例えばナトリウムとカリウムというように、複数の電解質貯蔵タンクを有するラインを付設した形態を採用しており、これらの各送液手段やタンクを適宜組み合わせ使用して濃度をコントロールしようとするものである。
また、この透析設備においては、図３に示す如く、透析液供給ライン４に設けたバイパスライン２２における第４送液手段２１の入側に、２種の電解質溶液を貯蔵する第１溶液（例えば、ナトリウム）貯蔵タンク２３および第２溶液（例えば、カリウム）貯蔵タンク２４と、途中に注入ポンプ２５と前記両タンク２３、２４の切り替えを行う切替弁２６を設置した溶液供給ライン２７を接続している。また、透析液供給及び排出ライン４、５における透析液中の電解質濃度を検出する検出器１５、１６とを設置している。なお、貯蔵タンク２３、２４、注入ポンプ２５、切替弁２６を有する溶液供給ライン２７は、第４送液手段２１の入側ではなく、第４送液手段２１の出側に接続することも可能である（この形態は図３の破線部分に示す）。

図３に示す形態においては、各送液手段及びポンプを用いて幾つかの制御パターンを実施することができる。例えば、第３送液手段１４と第４送液手段２１のいずれか一方あるいは双方を用いるパターン、第３送液手段１４、第４送液手段２１及び注入ポンプ２５を用いて貯蔵タンク２３、２４の複数の電解質濃度をコントロールするパターンがある。第３送液手段１４、第４送液手段２１及び注入ポンプ２５を用いる場合も、全てを用いるパターン以外に、第３送液手段１４と注入ポンプ２５を用いるパターン、第４送液手段２１と注入ポンプ２５を用いるパターンが考えられる。このようにいずれかの逆濾過ポンプ及び必要に応じて電解質注入ポンプを活用して濃度コントロールを行えばよい。

本発明に係る透析装置の実施形態の一例を示す全体概要図である。本発明に係る透析装置の実施形態の他の例を示す全体概要図である。本発明に係る透析装置の実施形態の更に他の例を示す全体概要図である。

符号の説明

１ダイアライザ２動脈側血液回路
３静脈側血液回路４透析液供給ライン
５透析液排出ライン６ａ動脈側接続部
６ｂ静脈側接続部７血液ポンプ
８動脈側チャンバ９オーバーフローライン
１０静脈側チャンバ１１第１送液手段
１２第２送液手段１３バイパスライン
１４第３送液手段１５、１６濃度検出器
１７制御装置１８静脈圧計
１９ナトリウム貯蔵タンク２０ナトリウム注入ポンプ
２１第４送液手段２２バイパスライン
２３第１溶液貯蔵タンク２４第２溶液貯蔵タンク
２５電解質注入ポンプ２６切替弁
２７溶液供給ラインＢＦ逆濾過

Claims

ダイアライザの動脈側に血液ポンプを有する動脈側血液回路を接続し、ダイアライザの静脈側に静脈側血液回路を接続するとともに、ダイアライザの側面に、第１送液手段を有する透析液供給ライン及び第２送液手段を有する透析液排出ラインをそれぞれ接続して構成された透析装置において、
前記透析液供給ライン内に、もしくは透析液供給ライン及び排出ライン内の両方に、電解質濃度を測定する濃度検出器を設けると共に、前記透析液供給ライン及び透析液排出ラインの少なくとも一方のラインに、第１送液手段或いは第２送液手段の上流側と下流側とを連絡するバイパスラインを設け、該バイパスラインに透析液の量を調整可能とする正逆両方向に送液可能な第３送液手段を設け、該第３送液手段を用いて逆濾過を行うことにより血液回路側の電解質濃度を調整するように構成したことを特徴とする血液透析装置。
前記静脈側血液回路内に静脈圧を測定する静脈圧計を設けると共に、前記血液ポンプ及び第３送液手段を連動制御するための制御手段を設け、該制御手段により前記静脈圧計からの静脈圧に基づいて血液ポンプ及び第３送液手段の流速（又は流量）の少なくともいずれかを制御して静脈圧の変動を抑制することを特徴とする請求項１記載の血液透析装置。
前記透析液供給ラインに、電解質注入ポンプを介して電解質溶液貯蔵タンクを連結し、ダイアライザにて拡散による電解質の移動と逆濾過による電解質の注入により、血液回路側の電解質濃度を調整するように構成したことを特徴とする請求項１記載の血液透析装置。
透析液供給・排出ライン内の電解質濃度を各検出器で測定し、得られた電解質濃度によって体内に入った電解質量を予測し、この予測量が設定値以下の場合に、電解質注入ポンプを作動させ電解質溶液を注入することを特徴とする請求項３記載の血液透析装置。
透析液供給・排出ライン内の電解質濃度を各検出器で測定し、得られた電解質濃度によって体内に入った電解質量を予測し、この予測量が設定値以下の場合に、第３送液手段による逆濾過により電解質溶液を注入すると共に、血液ポンプ及び第３送液手段の流速（流量）の少なくともいずれかを制御して静脈圧の変動を抑制ことを特徴とする請求項１記載の血液透析装置。