JP4011202B2 - ナトリウム濃度調節用透析装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、処方を考慮して透析液中のナトリウム濃度を調節するための透析装置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
腎臓は、水分の除去と、カタボライト（又は代謝からの廃物、例えば尿素とクレアチニン）の排泄と、血中電解質（ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、炭酸水素塩、リン酸塩、塩化物）の濃度の調節と、特に弱酸（リン酸塩、一ナトリウム酸）の除去及びアンモニウム塩の産生によって得られる、身体内の酸／塩基平衡の調節とを含めた、多くの機能を果たしている。
腎臓の使用を喪失している個人では、これらの排泄及び調節機構がもはや機能しないために、身体が水分と代謝からの廃物とを貯留して、過剰な電解質（特に、ナトリウム）並びに一般にアシドーシスを示し、血液血漿のｐＨは７方向にシフトする（血液のｐＨは通常、７．３５〜７．４５の狭い範囲内で変化する）。
【０００３】
腎機能不全を克服するために、半透膜を有し、患者の血液がこの膜の片側で循環し、健康な対象の血液中の濃度に近接した濃度で血液の主要電解質を含む透析液が他方の側で循環する交換器（血液透析器）を通しての生体外循環を含む血液処理が慣用的に頼りにされている。さらに、半透膜によって範囲を定められる、血液透析器の２区画の間には圧力差が生じるので、血漿流体の一部は限外濾過によって膜を通過して透析液の区画に入る。
【０００４】
代謝からの廃物と電解質とに関して血液透析器内でおこなわれる血液処理が、膜を通しての分子輸送の２つの機構から生ずる。一方では、分子は濃度が高い液体から濃度が低い液体に移動する。他方では、ある一定のカタボライトとある一定の電解質とは血漿流体によって同伴され、血漿流体は交換器の２区画間に生ずる圧力差の作用下で膜を通して濾過される。これは対流輸送である。
【０００５】
それ故、腎臓の上記機能のうちの３つ、即ち、水分の除去と、カタボライトの排泄と、血液の電解質濃度の調節とは、透析と血液濾過との組合せ（この組合せは血液透析と呼ばれる）によって慣用的な血液処理デバイス内でおこなわれる。身体内部の酸／塩基平衡の調節に関しては、腎不全を克服するために採られたアプローチは、身体内部の酸／塩基平衡が調節される機構に作用することであり、この機構は血液の緩衝剤系から成り、緩衝剤系の主要な１種類は弱酸としての炭酸をそのアルカリ塩、炭酸水素塩と共に含む。この理由は、腎不全に罹患した患者のアシドーシスを治療するために、患者に血液透析期間中に直接的又は間接的に血管を介して炭酸水素塩（重炭酸塩）が投与されるからである。
【０００６】
炭酸水素塩が透析液の組成に含まれて、拡散によって血液中に達する場合には、投与は間接的である。この方法の１つの欠点は、炭酸水素塩が透析液の慣用的な成分に属するカルシウム及びマグネシウムによって沈殿するという事実に関係する。この反応を制限するために、酸（酢酸）を透析液に加えて、そのｐＨを下げるが、酸は透析液中の二酸化炭素の分圧を高めるという副作用を有し、血液中の過剰なこのガスに起因する不快感を患者に誘導するという好ましくない結果を有する。さらに、透析液中の酸の最大に許容される濃度を考慮すると、透析装置の回路中にカルシウム沈積物が生じ、これらは除去される必要がある。
【０００７】
透析液が炭酸水素塩を含まず、患者に炭酸水素ナトリウム溶液が注入される場合には、炭酸水素塩の投与は直接的である。この方法は、炭酸水素塩が同じ処理液中で酸の不存在下で沈殿する物質と結合する必然性を回避するという利点を有する。しかし、この方法は、患者の身体が所定のナトリウム濃度方向に進むように、透析液中のナトリウム濃度を調節するというまだ未解決の問題を有する。この理由は、患者の身体内で所定の炭酸水素塩濃度に達することを意図して患者に炭酸水素ナトリウムを注入する場合に、透析液のナトリウム濃度が固定されているときに、導入されるナトリウムの量は今まで考慮されていなかったか又は経験的にのみ考慮されていたに過ぎないからである。換言すると、前述した方法を実行するために用いられる既存の系では、炭酸水素ナトリウム溶液の注入流量と透析液のナトリウム濃度との両方を、患者の身体が炭酸水素塩とナトリウムとの両方を正確に所定濃度にする方向に進むように調節するための準備がなされていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ナトリウム塩溶液の注入を受ける患者の身体が所望のナトリウム濃度［Ｎａ⁺ ］_des の方向に正確に進むことを可能にする、透析液のナトリウム濃度を調節するための方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的のために、本発明は、患者の身体が所望のナトリウム濃度［Ｎａ⁺ ］_des の方向に進むように透析液のナトリウム濃度を所定値［Ｎａ⁺ ］_dialに調節する方法であって、患者の血液と透析液とを透析器の半透膜の各側で循環させ、患者がさらに、所定の濃度［Ｎａ⁺ ］_sol と［Ａ］_sol においてナトリウムと物質Ａとを含有する溶液の注入を受ける上記方法において、
ナトリウムに対する透析器の透析度(dialysance)Ｄと、患者の身体内部の所望のナトリウム濃度［Ｎａ⁺ ］_des と、注入流量Ｑ_inf と、注入溶液のナトリウム濃度［Ｎａ⁺ ］_sol との関数として、透析液のナトリウム濃度［Ｎａ⁺ ］_dialを決定する工程と；
透析液のナトリウム濃度を、決定された濃度［Ｎａ⁺ ］_dialに調節する工程とを含む方法を提供する。
【００１０】
本発明の１つの特徴によると、透析液のナトリウム濃度［Ｎａ⁺ ］_dialを決定する工程は式：
【数７】

を適用することにある。
【００１１】
本発明の他の特徴によると、この方法はさらに次の工程：
異なる電導度を有する少なくとも２種類の透析液を調製して、連続的に透析器に通して循環させる工程と；
透析器の上流と下流とにおいて少なくとも２種類の透析液の電導度の少なくとも２つの測定値を測定する工程と；
少なくとも２種類の連続的に調製された透析液中で測定された電導度値（Ｃｄ１_in、Ｃｄ１_out 、Ｃｄ２_in、Ｃｄ２_out ）に基づいて透析度Ｄを算出する工程と
によって、ナトリウムに対する透析器の透析度Ｄを測定する工程を包含する。
【００１２】
好ましくは、ナトリウムに対する透析器の透析度Ｄは下記式：
【数８】

［式中、Ｑｄは透析液の流量である］
に従って算出される。
【００１３】
本発明のさらに他の特徴によると、この方法はさらに下記工程：
処理期間の終了時に、患者の身体内部の物質Ａの濃度が所望の濃度［Ａ］_des の方向に進むような注入流量Ｑ_inf を決定する工程と；
決定された流量Ｑ_inf に合わせて注入流量を調節する工程と
を含む。
【００１４】
好ましくは、注入流量Ｑ_ｉｎｆは下記式：
【数９】

［式中、Ｃｌは物質Ａに対する透析器のクリアランスである］
に従って算出される。
【００１５】
本発明は下記要素：
ナトリウム濃度を調節する手段を含む、ナトリウム含有透析液を調製する手段と；
透析液調製手段に連結する一端部と透析器に連結しうる他端部とを有する供給ラインと、透析器に連結しうる端部を有する排出ラインとを含む透析液回路と；
所定濃度［Ｎａ⁺ ］_sol と［Ａ］_sol とにおいてナトリウムと物質Ａとを含有する注入溶液を患者に注入する手段と；
患者の身体が所望のナトリウム濃度［Ｎａ⁺ ］_des の方向に進むように、透析液のナトリウム濃度「Ｎａ⁺ ］_dialを、ナトリウムに対する透析器の透析度Ｄと、患者の身体内部の所望のナトリウム濃度［Ｎａ⁺ ］_des と、注入流量Ｑ_inf と、注入溶液のナトリウム濃度［Ｎａ⁺ ］_sol との関数として決定する手段と；
透析液のナトリウム濃度を、この濃度が、決定された濃度［Ｎａ⁺ ］_dialに等しくなるように調節する手段を駆動するための制御手段と
を含む透析装置にも関する。
【００１６】
本発明の他の特徴と利点とは、以下の説明を読むならば、さらに明白にあきらかになるであろう。本発明による血液透析系を概略的に表す、単一の添付図が参照される。
この図に表された血液透析系は、半透膜４によって分離された２区画２、３を有する血液透析器１を含む。第１区画２は、循環ポンプ６が配置された血液取出しライン５に連結した入口と、バブルトラップ８が挿入された血液リターンライン７に連結した出口とを有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
注入液バッグ９の内容物をバブルトラップ８に注入するために、ポンプ１０とバランス１１とを含む注入デバイスが備えられる。注入液は、炭酸水素塩濃度［ＨＣＯ₃ ^- ］_sol （即ち、ナトリウム濃度［Ｎａ⁺ ］_sol も）が既知である炭酸水素ナトリウムの滅菌溶液である。バッグ９はバランス１１から吊るされ、注入ポンプ１０が配置されたライン１２によって、バブルトラップ８に連結する。注入液の流量が目標流量に等しくなるように、ポンプ１０を駆動するためにバランス１１が用いられる。
【００１８】
血液透析器１の第２区画３は、新鮮な透析液の供給ライン１２に連結した入口と、使用済み液体（透析液と限外濾液）の排出ライン１３に連結した出口とを有する。
供給ライン１２は血液透析器１を透析液調製デバイス１４に連結させ、デバイス１４は、その上流端部が流水源に連結するように意図される主ライン１５を含む。第２ライン１６はこの主ラインに連結し、第２ラインの自由端部は、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム及び塩化カリウムを含有する濃縮生理的食塩水溶液の容器１７中に浸漬するように意図される。主ライン１５中での水と濃縮溶液との計量混合を可能にするために、第２ライン１６中にポンプ１８を配置する。ポンプ１８は（１）主ライン１５が第２ライン１６と接合するところで形成される液体の混合物の目標電導度値と、（２）主ライン１５と第２ライン１６との接合点のすぐ下流で主ライン１５中に配置された電導度プローブ１９によって測定された、この混合物の電導度値との比較に基づいて、駆動される。
【００１９】
供給ライン１２は、透析液調製デバイス１４の主ライン１５の延長部を形成する。この供給ライン中には、液体が循環する方向に配置されて、第１流量計２０と第１循環ポンプ２１とが存在する。
使用済み液体の排出ライン１３の下流端部はドレンに連結するように意図される。このライン中には、液体が循環する方向に配置されて、第２循環ポンプ２２と第２流量計２３とが存在する。抽出ポンプ２４が第２循環ポンプ２２の上流で、排出ライン１３に連結する。抽出ポンプ２４は、供給速度が血液透析器１の限外濾過速度の目標値に等しくなるような方法で駆動される。
【００２０】
供給ライン１２と排出ライン１３とは、電導度プローブ２８が配置された接続ライン２７によって共に連結された第１及び第２枝ライン２５、２６によって、連結される。第１枝ライン２５は第１循環ポンプ２１の下流で、第１三方弁２９を介して供給ライン１２に連結し、第１枝ライン２５は第２循環ポンプ２２の上流で、第２三方弁３０を介して排出ライン１３に連結する。第２枝ライン２６と接続ライン２７とは第３三方弁３１を介して連結する。
【００２１】
図１に示した血液透析系は計算制御ユニット３２をも含む。このユニットはユーザーインターフェース（文字数字式キーボード）３３に連結し、これを通して、このユニットは、例えば種々な目標流量値（血液流量Ｑ_b 、透析液流量Ｑ_d 、及び必要な場合には、注入液流量Ｑ_inf ）、透析液電導度値Ｃｄ１_in、Ｃｄ２_in、処理期間値Ｔ、及び重量損失値ＷＬのような、指示を受け取る。計算制御ユニット３２はさらに、例えば流量計２０、２３、電導度プローブ１９、２８及びバランス１１のような、系の測定機器による情報出力を受け取る。受け取った指示と、操作方式と、プログラムされたアルゴリズムとに基づいて、このユニットは例えばポンプ６、１０、１８、２１、２２、２４及び弁２９、３０、３１のような、系の活性要素を駆動する。
【００２２】
前述した血液透析系は次のように作動する。
生体外血液回路をすすぎ洗いし、滅菌生理的食塩水溶液を充填した後に、この回路を患者に連結し、血液ポンプ６を所定の供給速度Ｑ_b （例えば、２００ｍｌ／分）で始動させる。
同時に、濃縮溶液を計量するためのポンプ１８、透析液を循環させるためのポンプ２１、２２及び抽出ポンプ２４を始動させる。計量ポンプ１８の供給速度は最初、患者の身体内部のナトリウム濃度がほぼ所望の濃度方向に進展するようなナトリウム濃度（即ち、電導度も）を透析液が有するように、調節される。供給ライン１２内に配置された循環ポンプ２１の供給速度Ｑ_d は固定値（例えば、５００ｍｌ／分）に調節され、排出ライン１３内に配置された循環ポンプ２２の供給速度は、第２流量計２３によって測定される流量が第１流量計２０によって測定される流量に等しくなるように調節される。血漿流体の限外濾過を惹起させる抽出ポンプ２４の供給速度は注入ポンプ１０の供給速度Ｑ_inf プラス重量損失流量（患者が失うように規定された重量ＷＬと、処理期間の時間Ｔとに基づいて算出）に等しい。
【００２３】
弁２９、３０、３１は、新鮮な透析液が接続ライン２７中を循環して、電導度プローブ２８を潤す(irrigate)ような形式で配置される。
注入ポンプ１０は最初に、患者の身体内部の炭酸水素塩濃度がほぼ所望の濃度［ＨＣＯ₃ ^- ］_des 方向に進展するように経験的に選択された、供給速度Ｑ_inf で始動される。ポンプ１０の供給速度はバランス１１によって正確に調節される。
【００２４】
本発明によると、電導度プローブ１９によって測定される透析液のナトリウム濃度［Ｎａ⁺ ］_dialが患者の身体内部のナトリウム濃度を正確に所望の［Ｎａ⁺ ］_des 値方向に進展させうるように、濃縮溶液のためのポンプ１８の供給速度が連続的に調節される。透析液のナトリウム濃度［Ｎａ⁺ ］_dialは計算ユニット３２によって、ナトリウムに対する透析器１の透析度Ｄと、患者の身体内部の所望のナトリウム濃度［Ｎａ⁺ ］_des と、注入流量Ｑ_inf と、注入溶液のナトリウム濃度［Ｎａ⁺ ］_sol との関数として算出される。これは下記式：
【数１０】

を適用することによって算出することができる。
【００２５】
式（１）に用いられる透析度Ｄの値は、透析系の使用者によって用いられる透析器の理論的性能と、血液流量Ｑ_b と、透析液流量Ｑ_d とに基づいて経験的に概算された固定値であることができる。この場合に、使用者は処理期間の前に計算制御ユニット３２に透析度Ｄの値を供給する。
【００２６】
式（１）に用いられる透析度Ｄの値は、例えば、連続工程が制御ユニット３２によって制御される下記方法を実行することによって、計算によって決定された実際値であることが好ましい。新鮮な透析液が電導度プローブ２８を潤すような形式で配置された三方弁２９、３０、３１によって、処方に相当する新鮮な透析液の電導度Ｃｄ１_inが測定され、記憶される。次に、三方弁２９、３０、３１は、電導度プローブ２８が使用済み液体によって潤されるように、変えられ、この液体の電導度Ｃｄ１_out が測定され、記憶される。次に、循環する透析液の電導度が処方の透析液の電導度から僅かに異なるに過ぎないように、濃縮液ポンプ１８の供給速度を修正する（増加又は減少させる）。例えば、第１透析液の電導度（一般に１４ｍＳ／ｃｍのオーダーである）よりも１ｍＳ／ｃｍ多い又は少ないように、第２透析液の電導度を調節する。前述したように、透析器１の上流の第２透析液の電導度Ｃｄ２_inが測定され、記憶された後に、三方弁２９、３０、３１は再び、電導度プローブ２８が使用済み液体によって潤されるように、変えられ、この使用済み液体の電導度Ｃｄ２_out が測定され、記憶される。次に、下記式：
【数１１】

を適用することによって、透析器１の実際の透析度Ｄを算出することができる。
【００２７】
異なる電導度を有する２種類の透析液によって測定した測定値に基づいて実際の透析度Ｄを算出する他の方法は、特許出願ＥＰ０６５８３５２に述べられている。
透析液のナトリウム濃度［Ｎａ⁺ ］_dialの算出に含まれる注入流量Ｑ_inf は、患者の身体内部の炭酸水素塩濃度がほぼ所望の濃度方向に進展するように、透析系の使用者によって経験的に数値を定めることができる。この場合に、使用者は注入流量のこの固定値を処理期間の前に計算制御ユニット３２に供給する。
【００２８】
血液中の炭酸水素塩濃度が正確に所望の値［ＨＣＯ_３ ⁻］_ｄｅｓ方向に進むように、注入流量Ｑ_ｉｎｆを算出して、規則的に調節することが好ましい。原則として、注入溶液の流量Ｑ_ｉｎｆは式：
【数１２】

［式中、Ｃｌは炭酸水素塩に対する透析器１のクリアランスであり、ナトリウムに対する透析度Ｄから、それが決定される方法に拘わらず、容易に外挿することができる］
を適用することによって如何なる時点でも算出することができる。
【００２９】
本発明は、注入溶液が炭酸水素ナトリウムを含み、透析液が炭酸水素ナトリウムを含まない、前述した透析方法にのみ適用されるのではない。本発明は一般に、用いられる透析液がナトリウムを含み、透析される患者がナトリウム塩を含有する溶液の注入を受ける、任意の透析方法に適用される。
【００３０】
例えば、透析液が血液電解質の全てと酢酸とを含む、上述した炭酸水素塩による慣用的透析の欠点を回避するために、下記処理を用いることが可能である：
透析液を塩化ナトリウムと炭酸水素ナトリウムと、任意の塩化カリウムとの濃縮溶液から調製する（図に示したデバイスの可変速度ポンプ１８による、水と濃縮溶液との混合物）。さらに、透析される患者はナトリウム、マグネシウム、カルシウム及び任意のカリウムの塩化物の溶液の注入を受ける。カリウムは透析液の組成又は注入溶液の組成のいずれかに含まれる。これらの液体の組成は、注入流量が１リットル／時より大きいヘモダイアフィルトレーションによる処理に特に適する。
【００３１】
前述した発明に対する態様の変更をおこなうことができる。新鮮な透析液と使用済み液体とが連続的に供給される単一電導度プローブの代わりに、透析液回路に２個の電導度プローブを備えることができ、これらは透析液回路においてそれぞれ透析器の上流と下流とに配置される。透析液回路は透析器の下流に配置された唯一の電導度プローブを含むこともでき、この場合には、第１透析液と第２透析液とを調製するための濃縮液ポンプ１８を駆動するために用いられる２つの目標電導度値が上記式に透析器の上流で測定された電導度値の代わりに代入される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による血液透析系を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１ 血液透析器
２ 第１区画
３ 第２区画
４ 半透膜
５ 血液取り出しライン
６ 循環ポンプ
７ 血液リターンライン
８ バブルトラップ
９ バッグ
１０ 注入ポンプ
１１ バランス
１２ 供給ライン
１３ 排出ライン
１４ 透析液調製デバイス
１５ 主ライン
１６ 第２ライン
１７ 濃縮生理的食塩水容器
１８ ポンプ
１９ 電導度プローブ
２０ 流量計
２１ 第１循環ポンプ
２２ 第２循環ポンプ
２３ 第２流量計
２４ 抽出ポンプ
２５ 第１枝ライン
２６ 第２枝ライン
２７ 接続ライン
２８ 電導度プローブ
２９ 第１三方弁
３０ 第２三方弁
３１ 第３三方弁
３２ 計算制御ユニット

Claims (7)

1. ナトリウム濃度を調節する手段（１８）を含む、ナトリウム含有透析液を調製するための手段（１４）と；
   透析液調製手段（１４）に連結する一端部と透析器（１）に連結しうる他端部とを有する供給ライン（１２）と、透析器（１）に連結しうる端部を有する排出ライン（１３）とを含む透析液回路と；
   ナトリウムの所定濃度［Ｎａ^＋］_ｓｏｌと物質（Ａ）の所定濃度［Ａ］_ｓｏｌとにおいてナトリウムと物質（Ａ）とを含有する注入溶液を患者に注入するための手段（９、１０、１２）と；
   患者の身体が所望のナトリウム濃度［Ｎａ^＋］_ｄｅｓの方向に進むように、透析液のナトリウム濃度「Ｎａ^＋］_ｄｉａｌを、ナトリウムに対する透析器（１）の透析度（Ｄ）と、患者の身体内部の所望のナトリウム濃度［Ｎａ^＋］_ｄｅｓと、注入流量Ｑ_ｉｎｆと、注入溶液のナトリウム濃度［Ｎａ^＋］_ｓｏｌとの関数として決定するための制御手段（３２）と；
   透析液のナトリウム濃度を、この濃度が、決定された濃度［Ｎａ^＋］_ｄｉａｌに等しくなるように調節する手段（１８）を駆動するための制御手段（３２）と
   を含む透析装置。
2. 透析液のナトリウム濃度「Ｎａ^＋］_ｄｉａｌを決定する手段が、式：
   

   

   に従って濃度を算出するための計算手段（３２）を含む、請求項１記載の装置。
3. ナトリウムに対する透析器（１）の透析度Ｄを測定する手段（２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２）をさらに含む、請求項１記載の装置。
4. ナトリウムに対する透析器（１）の透析度Ｄを測定する手段が、
   透析器の上流と下流とにおいて透析液の電導度を測定する手段（２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１）と；
   少なくとも２種類の連続的に調製された透析液中で透析器の上流と下流とにおいてそれぞれ測定された少なくとも２つの電導度値（Ｃｄ１_ｉｎ、Ｃｄ１_ｏｕｔ、Ｃｄ２_ｉｎ、Ｃｄ２_ｏｕｔ）に基づいて透析度Ｄを算出する手段（３２）と
   を含む、請求項３記載の装置。
5. 計算手段（３２）が、下記式：
   

   

   ［式中、Ｑｄは透析液の流量である］
   に従って、ナトリウムに対する透析器（１）の透析度Ｄを算出するように設計されている、請求項４記載の装置。
6. 患者の身体内部の物質Ａの濃度が所望の濃度［Ａ］_ｄｅｓの方向に進むように注入流量Ｑ_ｉｎｆを決定する手段（３２）と；
   注入流量Ｑ_ｉｎｆを調節する手段（１０）と；
   注入流量を、この注入流量が、決定された流量Ｑ_ｉｎｆに等しくなるように、調節する手段（１０）を駆動するための制御手段（３２）と
   を含む、請求項１記載の装置。
7. 注入流量Ｑ_ｉｎｆを決定する手段が、式：
   

   

   ［式中、Ｃｌは物質Ａに対する透析器（１）のクリアランスである］
   に従って、注入流量Ｑ_ｉｎｆを算出するための計算手段（３２）を含む、請求項５記載の装置。

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