JP7309618B2 - 腹膜透析を実行するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、腹膜透析を実行するための装置に関する。

腹膜透析では、透析溶液が、チューブを通して腸の周囲の腹部体腔である腹膜腔内に流し込まれる。腹膜は、廃棄物及び余分な水を血液から除去するための膜としての機能を達成する。この治療は、透析液の流入、滞留、及び透析液の流出のサイクルを含む。自動システムは、一連のサイクルを夜通しで実行することができる。腹膜透析は、患者の自宅で実施することができ、透析医院に毎週複数回の固定スケジュールで通院しなければならない日常から患者を解放する。

自動システム（ＡＰＤ）は、処置を実施するための段階の全て又は少なくとも一部分を自動的に、すなわち、ユーザによる対話なしに実施する。しかし、本発明は、これらのシステムに限定されず、ユーザの対話を必要とする腹膜透析機械も含む。

更に、透析液を移動させるために１又は２以上のポンプが用いられる腹膜透析機械、並びにそのようなポンプ及びこれらのタイプの機械の組み合わせを用いない腹膜透析機械が存在する。ポンプを用いない腹膜透析機械は重力駆動され、すなわち、透析液の移動は重力によって引き起こされる。本発明は、全ての上記及び他の想定可能なタイプの腹膜透析機械を含む。

腹膜透析は血液透析よりも効率が悪く、腹膜機能は経時的に低下する可能性があることから全ての患者が腹膜透析治療に適格であるわけではなく、又は腹膜透析治療を無制限の期間にわたって受けることができるわけではない。従って、治療効率を最大限に高め、腹膜機能の減退を最小限に抑える必要がある。このことは、腹膜透析液の組成を最適化すること以外に充填体積、滞留時間、流体交換の回数等々の治療パラメータを最適化することによって達成することができる。

Ｒｉｐｐｅ Ｂ著「三細孔モデルによるＣＡＰＤ中の流体及び電解液の腹膜横断輸送（Ｆｌｕｉｄ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ａｃｒｏｓｓ ｔｈｅ ｐｅｒｉｔｏｎｅａｌ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｄｕｒｉｎｇ ＣＡＰＤ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ－ｐｏｒｅ ｍｏｄｅｌ）」、Ｐｅｒｉｔ Ｄｉａｌ Ｉｎｔ、２００４年、通巻２４号、１０～１２ページ Ｌａ Ｍｉｌｉａ他著「腹膜グルコース及び自由水の浸透圧伝導度の同時測定（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｐｅｒｉｔｏｎｅａｌ ｇｌｕｃｏｓｅ ａｎｄ ｆｒｅｅ ｗａｔｅｒ ｏｓｍｏｔｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅｓ）」、Ｋｉｄｎｅｙ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（２００７年）、通巻７２号、６４３～６５０ページ Ｒｉｐｐｅ Ｂ、Ｓｔｅｌｉｎ Ｇ Ｈａｒａｌｄｓｏｎ Ｂ．著「ＣＡＰＤでの腹膜液輸送のコンピュータシミュレーション（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｐｅｒｉｔｏｎｅａｌ ｆｌｕｉｄ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｉｎ ＣＡＰＤ）」、Ｋｉｄｎｅｙ Ｉｎｔ １９９１年、通巻４０号、３１５～３２５ページ

本発明は、治療パラメータの最適化をサポートし、従って治療効率を最大限に高め、腹膜機能の減退を最小限に抑えるためのルーチンを実施する腹膜透析を実行するための装置を提供することを目指すものである。

上記の背景に対して、本発明は、患者の腹膜腔に透析液を送出するための手段と、送出透析液の液圧、腹膜腔内の液圧（腹腔内圧力）、及び／又はそれに関連する何らかの圧力を測定するための測定デバイスと、手段及び測定デバイスに作動可能に接続された制御ユニットとを含む腹膜透析を実行するための装置に関し、制御ユニットは、腹腔内圧力と追加体積又は絶対腹腔内体積との関数を確立し、この関数を用いて治療関連の少なくとも１つの予測又は提案を生成及び出力するために、予め決められた量の透析液を腹膜腔に送出し、続いて圧力値を測定するか、又は予め決められた量の透析液を腹膜腔から排出し、続いて圧力値を測定する段階を各々が含む一連の充填及び測定段階又は排出及び測定段階、腹膜腔への又はそこからの透析液の連続的な流入又は流出、及び透析液の流入又は流出中に圧力値を記録する測定ルーチン、又はこれら両方の組み合わせである半連続ルーチンを含む流入フェーズ又は流出フェーズを実施するか、又は滞留フェーズ及び滞留中の圧力測定を実施するように構成される。

透析液を送出するための上記の手段は、１又は２以上のポンプ、ホース、弁等を含むことができる。しかし、本発明は、ポンプを用いない透析デバイス、すなわち、重量測定サイクラーも含む。その場合、上記の手段はホース、弁等であり、腹膜腔内への及び／又はそこからの透析液の流れは重力によって引き起こされる。

好ましくは、制御ユニットは、圧力値の測定及び／又は記録が、休止中のポンプにおいて又は重量測定サイクラーの場合は液が患者内に流入しない時に及び患者から流出しない時に行われるように適応される。

本発明により、制御ユニットは、圧力と追加体積との関数を確立し、この関数を用いて、腹膜透析治療について与えるべき提案の予測に向けての基礎を形成する少なくとも１つの患者特有の特性を決定することができる。圧力と追加体積との関数は、一般的に増大する傾きの、すなわち、凸形状の非線形関数となり、すなわち、追加体積毎の圧力上昇は、総充填体積と共に増大する。傾きの増大は、上昇する腹膜抵抗圧に起因する。この関数は、患者の腹膜腔体積及び腹膜の状態に特有のものとなる。この関数を予め決められた経験値と併用してある一定の治療関連予測又は提案を出力することができる。

一実施形態では、制御ユニットは、ＩＰＶ（腹腔内体積）に対するＩＰＰ（腹腔内圧力）の関係を確立し、治療関連の少なくとも１つの予測又は提案に関する予測パラメータを取得するように構成される。例えば、ＩＰＰ測定値を用いて、以下の評価、すなわち、より的確なＵＦ制御を施すための排出の最適化、流体ステータスの変化を追跡するための手段、腹膜腔排液問題に対するより高い視認性、腹膜炎の初期兆候検出、腹膜の平均水圧伝導度（ＵＦ係数）（ＵＦ送出での主要因子）の決定、腹膜機能の頻繁なオンライン追跡、及びアクアポリンの低下及びＥＰＳの進行の追跡のうちの１又は２以上に基づいて治療関連予測又は提案を出力することができる。

患者個人のＩＰＰ（腹腔内圧力）許容値／快適値を格納するように透析機械又はいずれか他のストレージ媒体を適応させることができる。このＩＰＰは、患者が許容する特定のＩＰＰである。この値を用いて、次のＩＰＰ測定値がこのＩＰＰ測定値の範囲内にある値を超えないようにすることができる。

ＩＰＰ誘導式処置の場合にこの値を最大値として用いることを考えることもできる。その場合、通常の処置中にＩＰＰがこのデフォルト値を超えることはない。

測定デバイスは、ポンプの一体的な部分又は透析機械のいずれかの部分とすることができ、又は別個のデバイスとすることができる。

それは、患者ラインの内部にある別個のセンサ等のセンサ、例えば膜ベースの使い捨て圧力センサとすることができる。その場合、患者ライン（ホース）は、高い可撓性を有する区域を含み、この区域の変位が、ライン内の圧力を示す。特定の膜ベースの圧力センサをこの特定の検査シーケンスの使い捨て用品（チューブ系）に接続することが可能であり、かつ本発明によって包含される。

一実施形態では、治療関連提案は、腹膜腔内の透析液に関する最適充填体積、最適滞留時間、又は流入－滞留－流出サイクルの最適量のうちの少なくとも１つである。予め決められた経験値を用いることで、圧力と追加体積との関数を用いてそのような提案を出力することができる。充填体積、滞留時間、及び１回の診療セッション内のサイクル量というパラメータは、治療効率及び長期腹膜機能の減退に関連する。

一実施形態では、治療関連予測は、全体治療時間又は限外濾過体積のうちの少なくとも１つである。予め決められた経験値を用いることで、圧力と追加体積との関数を用いて、治療の制御及び患者の快適性を改善する上で有用な予測を出力することができる。

一実施形態では、制御ユニットは、腹膜腔からの透析液の完全な排出後に流入フェーズを開始するように構成される。従って、制御ユニットは、使用済み透析液を患者の腹膜腔から排出する（初期）流出フェーズを実施した後に第１の充填及び測定段階を実施するように構成される。従って、この実施形態では、流入フェーズは、患者の腹膜腔が空であるポイント、すなわち、腹膜腔に透析液が注入されていないポイントで開始する。

一実施形態では、制御ユニットは、第１の充填及び測定段階中に決定された第１の圧力値をオフセットとして使用し、その後の充填及び測定段階又はルーチン中に決定され、各々がオフセットを減算することによって補正される全てのその後の圧力値に基づいて圧力と追加体積との関数を確立するように構成される。従って、第１の圧力値及び第１の体積区分は、圧力と体積との関数の一部として用いられない。代わりに第１の圧力値は、補正された値を得るためにその後の各圧力値から減算される。補正された値は、続いてこの関数の一部として用いられる。その理由は、実測圧は静水圧と腹腔内圧力（ＩＰＰ）との和によって表され、本明細書での治療関連予測又は提案の生成にとっては腹腔内圧力しか有意ではないからである。患者の腹膜腔に透析液が注入されていないポイント、例えば、腹膜腔が完全に排液されているポイントで流入フェーズが開始される場合に、有意なＩＰＰ、すなわち、有意な膜抵抗圧を取得するのに十分な体積が腹膜腔内に注入されておらず、レベルは、既に最終レベルに近いことになることから、第１の圧力値は、静水圧に非常に近いと合理的に仮定することができる。

一実施形態では、充填及び測定段階又は排出及び測定段階を適用する時に、制御は、全てのサイクルで同じ量の透析液を腹膜腔に送出する又はそこから排出するように構成される。例証的な量は、２０ｍｌと２００ｍｌの間、好ましくは５０ｍｌと１５０ｍｌの間、より好ましくは８０ｍｌと１２０ｍｌの間である。別の実施形態では、この量は、各サイクルで異なり、例えば、その後の各サイクルではある一定の区分だけ小さくなる。

一実施形態では、充填及び測定段階又は排出及び測定段階を適用する時に、充填及び測定段階又は排出及び測定段階の回数は、５回よりも多く、好ましくは１０回よりも多い。これらの数を超える腹腔内圧力対総充填体積の値対の個数は、結論的な関数を確立することを可能にする。

一実施形態では、制御ユニットは、連続ルーチン中の流入フェーズ又は流出フェーズでの流体流入又は流出中に取得される動圧測定値を考慮するように構成され、好ましくは、圧力値を補正する上で動圧効果が考慮される。体積区分を腔に注入することによって腹膜腔のＩＰＰ－ＩＰＶ特性を取り込み、次に液が静止している状態で静水圧を測定する静的ＩＰＰ測定は時間を要する可能性があり、ＩＰＰ－ＩＰＶ特性の分解能が比較的大まかである可能性がある。動的手法は、この問題に対するソリューションを提供することができる。

一実施形態では、制御ユニットは、動圧測定を実施する時に流入又は流出の流量を一時的に低減するように構成される。そのような構成は圧力効果を低減することができ、測定が最大流量又は２つの低い流量においても実施される場合に、２つの異なる流量において計算をすることができる時にそのような効果を補正することを可能にする。

一実施形態では、制御ユニットは、動圧測定値と静圧測定値との両方を考慮するように構成される。そのような構成は、動圧補償及び非層流に対する補償に対してより大きい範囲を更に提供する。

測定デバイスは、少なくとも１つのセンサであるか又はそれを含むことができる。それはまた、患者カテーテルに接続されたチューブを含むことができ、このチューブ内の透析液のレベルは、腹腔内圧力に対するインジケータであり、測定デバイスは、このレベルを測定する手段を更に含む。

一実施形態では、制御ユニットは、腹腔内圧力が特定の最大レベルに到達した場合に腹膜内への透析液の更に別の流入を停止するように適応される。

本発明の更に別の詳細及び利点は、実施例を参照しながら説明する。

一般的な透析処置中の充填体積対時間の関係を示す図である。 この関係の拡大したセクションを示す図である。 図２のセクションをそれに対応する腹腔内圧力と追加体積との関数と併せて示す図である。 ＩＰＰ測定の略図である。 ＩＰＰ（Ｐ_ip）と制御式流れシステム内に位置付けられた圧力センサとの間の関係を考慮する時の関連の圧力の場所の例図である。 停止流れプロファイルを示す図である。 連続低速流れプロファイルを示す図である。 減速流れプロファイルを示す図である。 混成流れプロファイルを示す図である。 連続最大速度流れプロファイルを示す図である。 流れ遷移境界の両側の条件を示す例図である。 関連の静水圧水頭及び流れ抵抗を含む単一ロードセル重量測定サイクラーの略図である。 ＩＰＰを滞留期間中の間隔で決定することを可能にする排出鉗子と充填鉗子の一時的な切り替えの例図である。 ＩＰＰ－ＩＰＶ特性の非線形挙動の例図である。 個々の患者での任意の圧力－体積特性の例図である。 最小二乗当て嵌めを用いて平均的特性を決定することができる特定のフェーズに関する連続ＩＰＰ－ＩＰＶ特性の重ね合わせの例図である。 ＩＰＶの時間変動及び連続サイクルの重ね合わせによって得られた平均滞留挙動のグラフ表現である。 呼吸によるＩＰＰの平均値の上に重ね合わせられたＩＰＰの小さい変動の例図である。 腹腔内体積の初期変化率の決定の例図である。 ＩＰＰの段階変化を生じる姿勢の変化がＩＰＶの明らかなシフトを引き起こすことになることを示す例図である。 流体ステータスが低下した時の各連続サイクルに対する腹腔内体積の初期変化率の漸進的な低下の例図である。 腹腔内体積の初期変化率の変化が様々な臨床条件の診断をサポートする情報を与えることを示す例図である。 アクアポリン又は被嚢性腹膜硬化症（ＥＰＳ）の発症に起因する腹腔内体積の初期変化率の長期低下の例図である。 リンパ流れが等しいという条件を意味する等積（等圧ＩＰＰ）サンプリングの例図である。

本明細書で説明する例では、本発明の装置は、透析液を患者の腹膜腔に送出するためのポンプと送出する透析液の液圧を測定するための測定デバイスとを含む一般的な自動腹膜透析機械に基づいている。デバイスはまた、ポンプと測定デバイスとに作動可能に接続された制御ユニットを含む。

しかし、この実施形態は、重量測定サイクラーにも適用される。

図１は、このタイプの機械を用いて実施することができ、かつ本発明の実施に向けての基礎も形成する一般的な透析処置中の時間に対する充填体積の関数を例示している。

処置は、時間ｔ₀において患者の腹膜腔から流体を排出するための初期流出で始まる。使用済み透析溶液が完全に排出された後に、時間ｔ₁において流入－滞留－流出サイクルが開始される。サイクルは、流入フェーズで始まり、予め決められた量の未使用透析液が腹膜腔に流される。時間ｔ₂において満杯量が送出された状態で、透析液は、滞留期間中に予め決められた量の時間（ｔ₃マイナスｔ₂）にわたって腹膜腔の内部に維持され、その間に腹膜を通して血液と透析溶液との間で溶質が交換される。時間ｔ₃での滞留期間の終了後に、現在使用中の透析溶液が患者の腹膜腔から再度排出される。続いて時間ｔ₄において別の流入－滞留－流出サイクルが開始され、以降同様に続く。

図２は、時間ｔ₁の前後の上記関数の拡大セクションを例示している。本発明により、透析機械の制御ユニットは、以下の通りに液圧を測定して記録する実施を提供するように構成される。

１．断続的圧力測定
最初の段階では、制御ユニットは、時間ｔ₀での初期流出の前に測定デバイスから初期圧力ｐ_iniを取得して保存し、それを基準点、すなわち、ｐ_ini＝０として用いる。初期流出フェーズの終了時又は言い換えれば時間ｔ₁での最初のサイクルの流入フェーズを始める前に別の圧力値ｐ_phaseが保存される。圧力は、初期流出の前よりも低くなることから、この値は負である。所与の例では、この値は－８０ｍｂａｒである。ｐ_phaseの値は非常に低い、すなわち、制御ユニット内に保存された－５０ｍｂａｒの境界値よりも低いことから、制御ユニットは、腹膜腔への予め決められた量１００ｍｌの透析液の送出を行い、続いて補正値ｐ₁を測定して保存する。補正値は、この実施例では－５ｍｂａｒである。この値は、小さい充填体積に起因して静水圧に非常に近いと見なされる。ｐ₁の値は、腹腔内圧力に対する基準点としての役割を果たし、すなわち、ｐ₁において腹腔内圧力はゼロ、ＩＰＰ＝０であると見なされる。この値は、ＩＰＰ_n＝ｐ_n－ｐ₁という意味の静水圧オフセットに関する全てのその後の圧力測定値を補正するために用いられる。

オフセットが決定された状態で、制御ユニットは、流入を続け、各段階が予め決められた量の透析液を腹膜腔に送出する段階とそれに続いて休止ポンプでの圧力値ｐ₂、ｐ₃、ｐ₄等を測定して記録する段階とを含む一連の充填及び測定段階を行う。透析液の予め決められた量は１００ｍｌであり、全ての段階に対して同じである。腹腔内圧力は、各段階に関してＩＰＰ₂＝ｐ₂－ｐ₁、ＩＰＰ₃＝ｐ₃－ｐ₁、ＩＰＰ₄＝ｐ₄－ｐ₁、及び以降同様に続くルーチンを用いて決定される。それによって患者内の透析液の充填体積に対するＩＰＰの関数が確立される。

この関数を図３に例示しており、この図では、この関数の非線形性及び凸性が示されている。従って、追加体積毎の圧力上昇は、上昇する腹膜抵抗圧に起因して総充填体積と共に増大する。

関数の形状、すなわち、傾き及び曲率は、患者の腹膜腔及び膜が持っている特性である。この形状は、予め決められた経験値と併せて、ある一定の治療関連提案、例えば、透析液に関する腹膜腔内最適充填体積、最適滞留時間、又は流入－滞留－流出サイクルの最適量、又は全体治療時間又は限外濾過体積等の治療関連予測を送出するために用いることができる。

従って、ＩＰＰ又はいずれかの圧力代表値をセンサによって測定することができる。

図４は、チューブ１００（必要に応じてチューブ鉗子を用いて閉じることができる）が患者カテーテル２００と接続され、チューブが接続された状態で患者カテーテル２００が患者の体腔内に延びる実施形態を示している。

参照番号３００は、ユーザが好ましくは垂直に向けられたチューブ１００内の透析液のレベルを読み取ることを可能にする目盛りを指している。参照番号４００は、順応性を有するバッグ又は疎水性膜を有するチューブである。

Ｐは患者であり、ＡはＡＰＤサイクラー、すなわち、自動腹膜透析機械である。

図４の小さい図の右手側に示しているように、ＩＰＰに対するゼロレベルが患者の腋窩の高さに定義される。

チューブ１００内の透析液のレベルはＩＰＰに対応する。この値は、患者による吸気後に１回及び呼気後に１回の２回取得され、その算術平均値がＩＰＰ値である。

２．継続的圧力測定
上記で説明したように、ＩＰＰ測定に向けての基礎は、流体が静止状態にある時に圧力測定値を取得する処理として構想される。腹膜腔のＩＰＰ－ＩＰＶ（腹腔内圧力－腹腔内体積）特性は、この腔を体積区分で充填し、続いて流体が静止状態にある時に静水圧を測定することによって取り込むことができる。そのような手法の欠点は、時間を要すること、及びＩＰＰ－ＩＰＶ特性の分解能が比較的大まかなことである。動圧を伴ってより短い充填及び排出の所要時間を可能にするより洗練された手法を以下で説明する。

２．１．制御式（既知）流量を有するシステム
制御式流量を有するシステムは、特にポンプ式サイクルに関連する。図５は、腹膜を描いており、制御式流れ及び関連の圧力を供給するシステム内で遠隔に位置付けられた圧力センサを注解している。

図５に示している変量にベルヌーイの関係を適用することによって次式が導き出される。

式１
上式中のＰ_senは、測定センサでの圧力であり、Ｖ_senは、このセンサでの流体速度であり、Ｖ_cathは、カテーテル先端での流体速度であり、Ｐ_ipは、滴下される腹膜透析液の静水圧と腹膜腔壁の反発力との和である腹腔内圧力であり、Ｐ_f（Ｑ）は、流量に依存する測定センサとカテーテル先端間の運動中の流体の粘性摩擦によって引き起こされる圧力降下であり、ρは、腹膜透析液の密度であり、ｇは重力定数であり、ｈ₂は、測定センサとカテーテル先端間の高低差であり、ｈ_senは、基準点、この場合はゼロと相対的な測定センサの高さである。

図５では、腹膜腔５１及びカテーテル５２の先端５２ａを確認することができる。バネ５３が、腹膜腔壁の弾性反発力を例示している。カテーテル先端は、Ｐ_ipを測定するためのセンサ５４を含む。制御式流れシステム５５は、Ｐ_senを測定するためのセンサを含む。基準圧力５６は、ベースライン矢印で例示している。

圧力センサは、基準圧力ポイントに位置付けられると考えられることから、式１は次式へと簡略化される。

式２

ゼロ流れ条件下では、次式が成り立つ。

式３

初期流出及び最初の流入の終了時に、腹膜腔は、カテーテルによってアクセス不能な小さい残留体積を除いて空の状態にある。この状態では、ゼロ流れ条件下でＩＰＰ（Ｐ_ip）はゼロであると考えられ、測定センサは、式３のρｇｈ₂項であるセンサとカテーテル先端間の静水圧差を記録する。

ＩＰＰ、Ｐ_ipに関して書き換えると、次式が得られる。

式４

充填フェーズ及び排出フェーズ中の１００～３００ｍ／分の範囲内の典型的な体積流量とラインセット及びカテーテルの小さい断面積変化とでは、運動エネルギー密度（圧力）の差は無視することができることになる。従って、式４を次式へと更に簡略化することができる。

式５

２．２．粘性摩擦
透析液が直径０．５ｃｍのチューブを３００ｍＬ／分の体積流量で通り抜ける場合に、速度は約０．２５ｍ／秒になる。それによって層流に対する条件を満たす１２５０というレイノルズ数が生じる。その結果、透析液が円形孔チューブを用いて輸送される時に、長さＬ及び半径ｒのチューブのセクションにわたる圧力降下を次式のハーゲン‐ポアズイユの法則によって表すことができる。

式６

Ｒ_fは、流れに対する液圧抵抗を表し、カテーテル先端と圧力センサ間のチューブの長さに対して通常は一定とすることができる。しかし、Ｒ_fは、チューブ半径の小さい変化に対して非常に敏感であり、粘性摩擦Ｒ_f及び結果として生じる圧力降下を増大させることになる。カテーテル内へのいずれの生物膜蓄積もＲ_fを増大させることになることから、上記のことをカテーテルの毎日のモニタに有効に用いることができる。

２．２．１．流れプロファイル
充填フェーズ及び排出フェーズ中に静圧及び動圧の効果を定量化することを可能にするいくつかの異なる流れプロファイルを適用することができる。

－図６ａの「停止流れ」：利点は、ゼロ流れ条件においてＩＰＰが測定される時に動圧効果が認められないことである。しかし、このタイプの測定が適用される場合に、注入及び排出が時間を要する。

－図６ｂの「連続低速流れ」：このタイプの測定の利点は、ＩＰＰ－ＩＰＶ特性の取り込みでの高い分解能を含む。更に、流量は、動圧効果を最小限に抑えるのに十分に低減される。しかし、前と同様に、注入及び排出は時間を要するままに留まる。

－図６ｃの「減速」：ここでは、流量は、データ取り込みに向けて動圧効果が最小限に抑えられるように減速される。ＩＰＰ－ＩＰＶ特性を取り込む時に断続的な高分解能がある。次のサイクルの上に交互に重ねることによってより多くのデータを取得することができる。関連の式は、動圧効果の補正を可能にする遷移境界において２つの異なる流量を用いて解くことができる。しかし、充填フェーズ及び排出フェーズは依然として長めである。

－図７ａの「混成流れ」：利点は、動圧の発生に対するかなり大きい範囲を含む。更にこのタイプの測定は、例えば粘性摩擦が流量と線形ではないという考察からいずれかの非層流／乱流の補償を可能にする。この測定は、注入時間及び排出時間において侵害をほとんど引き起こさない。

－図７ｂの「連続最大速度」：ここでは、注入時間及び排出時間は全く短縮されない。しかし、動圧効果を補償するために正確な計算が必要とされる。従って、ラインセット及びカテーテルの特性が前もって既知である必要がある。

Ｒ_fＱ項によって表される粘性摩擦が引き起こす圧力降下に対する補償は、チューブの幾何学形状からのＲ_fの入念な計算及び式６の適用によって達成することができる。より信頼性の高い代替案は、Ｒ_fを原位置で決定することである。この代替案は、流れ遷移境界の両側の条件を例示する図８に示す流れ遷移境界の両側の条件を比較することによって達成することができる。

式５と式６を組み合わせることによって次式が生じる。

式７

式７を時間Ｔでの流れ遷移境界の両側に適用すると、以下に続く式が得られる。

式８
及び

式９

流れ遷移境界では、ＩＰＰ、（Ｐ_ip）の変化はない。従って、式８と９を等式化し、それをＲ_fについて解くことによって次式が生じる。

式１０

式１０は、充填フェーズ及び排出フェーズ中に流れ変化ΔＱがある時には何時でも流れ遷移の符号に関係なく適用することができる。圧力降下が流れとの線形性を有する限り、式１０は、Ｒ_fに対して同じ結果を返すことになる。小さい非線形効果が現れ始めた場合に、式１０は、式５によって定義されるＩＰＰ測定値に関してシステムに適切な補償を適用するための手段を与える。一般的に大きい大きさの流れ遷移ΔＱは、Ｒ_fの精度を改善することになるが、この手順は、小さいΔＱ値で繰り返すことができ、平均されたＲ_fが生じる。

２．３．一定の駆動圧力を有するシステム
一定の駆動圧力を有するシステムは、ＣＡＰＤ又は重量測定ＡＰＤサイクラー等の重力ベースの手法に特に適する。ＣＡＰＤでは、専用の追加ハードウェアなしでの圧力又は流れのモニタはない。重量測定ＡＰＤサイクラーの場合に、ロードセルは、透析液及び透析廃液の流量を測定することを可能にする。関連の静水圧水頭及び流れ抵抗を含む単一ロードセル重量測定サイクラーの略図を示す図９を参照されたい。

図９では、腹膜腔９１とカテーテル９２の先端９２ａとを確認することができる。バネ９３は、腹膜腔壁の弾性反発力を例示している。ロードセル９５は、バッグ９５－１、９５－２から図の上部に例示している最後のバッグ９５－９までを含み、接触区域Ａによって接点が形成される。図の底部に排液バッグ９６を例示している。カテーテルラインは、注入に向けた鉗子９７－１及び９７－２と排出に向けた鉗子９８とを含む。測定ポイントをＡ～Ｈと標記している。

圧力測定を行わない重力システムによるＩＰＰの決定は、以下で説明するように、動圧の計算とチューブの複数のセクションの流れ抵抗の正確な値とに依存する。関連の変量及び定数を以下の通りに定義する。

変量：ｈｆ_b＝カテーテル先端の上方の最初のバッグの高さ；ｈ_lb＝カテーテル先端の上方の最後のバッグの高さ；ｈ_PDF＝カテーテル先端の上方の腹膜透析液の高さ；Ｐ_ip＝腹腔内圧力（ＩＰＰ）；Ｐ_recoil＝腹膜腔の弾性反発力から生じる圧力；Δｍ_cell＝充填フェーズ又は排出フェーズ中にロードセルによって測定される質量の変化；Ｖ_lb＝最後のバッグの体積Ｑ_f＝充填フェーズ／排出フェーズ中の流量

定数：Ａ_c＝注入バッグの接触面積；ｇ＝重力；ρ＝ＰＤ液の密度

２．３．１．透析液の流入からのＩＰＰの計算
注入又は排出中の流量は、ロードセルによって測定される質量流量から取得することができる。

式１１

鉗子９７－１が開いている（鉗子９７－２及び排出鉗子は閉じている）時の充填フェーズ中に、最初のバッグ（図９に示しているバッグ９５－１及び９５－２）の内容物排出に起因して最初のバッグｈ_fbの高さ変化がある。任意の時点ｔでの最初のバッグの高さ変化Δｈ_fbは次式となる。

式１２
上式中のΔｍ_cell（ｔ）は、ロードセルによって測定された初期質量Ｍ_cell（０）と時間ｔでの質量Ｍ_cell（ｔ）との間の質量差である。最初のバッグ内の圧力頭は、上方にある最後のバッグの質量によって発揮される圧力に起因して上昇する。従って、動圧は、次式のように表すことができる。

式１３

運動エネルギー密度の差は、上記で論じたように無視することができることに注意されたい。Ｔ＝０である時、すなわち、処置の開始時に注入が始まる時の初期動圧は次式となる。

式１４

上式中のチューブの関連セクションを通る総流れ抵抗Ｒ_f1は次式で与えられる。

式１５

式１４から式１３を減算することによって次式が生じる。

更に書き換えることによって次式となる。

式１６

腹膜腔が空である場合に、初期腹腔内圧力Ｐ_ipはゼロであり、式１６は次式へと更に簡略化される。

式１７

式１７からは、ＩＰＰが全てロードセル測定値と流れ抵抗及び接触面積の知識とから取得されることが明らかである。式１７は、流量値が観測される短い期間にわたってＩＰＰが一定であると見なされる限り妥当である。第１のバッグと相対的なカテーテル先端の高さｈ_fb（０）と最後のバッグによって発揮される圧力とは作動中には相殺されることから必要とされない。しかし、このことは、ｈ_fb（０）が一定に留まる、すなわち、透析液バッグと相対的な患者の高さ位置が変化しないと仮定した場合にのみ妥当である。

２．３．２．流出からのＩＰＰの計算
流出中に、排出の直前のＩＰＰの初期状態が未知であることから、排液バッグの上方の患者（カテーテル先端）の高さを補わなければならないことで更に別の制約がある。明確に言えば、ＩＰＰ＝０が初期流入の直前の基準と見なされる場合に、この制約は充填フェーズにおいては生じない。

排出鉗子が開いている時に、上記で解説したものと同様の原理に従って排出側の動圧降下に対する関連の表現が次式で与えられる。

式１８

ＩＰＰ、Ｐ_ip（ｔ）は、式１８から決定することができ、セル質量の変化ΔＭ_cellが排出フェーズの開始直前のセル質量と相対的な変化であることに注意されたい。流れ抵抗Ｒ_dが既知でなければならないことを考慮すると、流出量からのＩＰＰの計算は、流入測定から決定されるＩＰＰと比較していかなる補足的な値も付け加えない。

２．３．３．滞留期間中のＩＰＰの測定
充填鉗子及び排出鉗子が連続して切り替えられる場合に、切り替え間隔でＩＰＰを測定する機会が存在する。透析廃液のアリコートを放出するために排出鉗子が一時的に開かれ、充填鉗子を一時的に開くことによる未使用透析液の再輸液がそれに続く。理想的には、透析液の体積と透析廃液の体積とは一致し、従って、現在のＩＰＶへの変化はない。滞留期間中の間隔でＩＰＰを決定することを可能にする排出鉗子と充填鉗子との一時的な切り替えを例示している図１０を参照されたい。この図では、充填フェーズ１０１、滞留フェーズ１０２、及び排出フェーズ１０３を確認することができる。充填鉗子と排出鉗子との一時的な切り替えは、参照番号１０４で例示している。排出鉗子が開いている短い間隔の間にＩＰＰを決定するために式１７を適用することができる。

３．腹膜腔の個々の圧力－体積特性
ＰＤ液が腹膜腔内に導入される充填フェーズ中に静水圧が発生する。腹腔内体積と腹腔内圧力の間の関係を定量化することが試みられたが、患者間及び患者内でかなりの変動が存在する。膜の弾性を予測することができず、更に、腹膜腔の非常に入り組んだ解剖学的構造に起因して圧力－体積特性の不連続性及び非線形性が引き起こされる可能性がある。

腹膜、特に滞留挙動についての情報を導出するためのおそらく最良の手法は、個々の患者での測定によって圧力－体積特性を識別することである。この識別は、適切な方法（初期ＩＰＰの提起において先に説明した）によって達成することができ、ＩＰＰ－ＩＰＶ特性の非線形挙動を例示する図１１に示しているもの等の特性が引き起こされる可能性がある。この図では、参照番号１１１が腹膜腔を表している。図示しているように入り組んだ腹膜の折畳み構造は、流体のポケットとして出現する腔を引き起こす。参照番号１１２は、腔が注入される時に発生する静水圧を例示している。参照番号１１３は、無応力時の腹膜腔体積を例示している。参照番号１１４は、腹膜腔の反発／弾性変化、すなわち、応力印加時の体積を例示している。応力印加時体積－無応力時体積の境界から１次非線形性１１５が生じる。この時点で、ＰＤ液は、膜の表面域と完全接触状態にある。腹膜腔の入り組んだ解剖学的構造から２次非線形性１１６が生じる。ポイント１１５を越えると、腹膜腔の入り組んだ解剖学的構造から更に別の非線形性１１７が生じる。

ＩＰＰ－ＩＰＶ特性での非線形性の２つのソースを識別することができる。患者に依存して、１次非線形性は、応力印加時体積から無応力時体積への遷移（Ｓ－Ｕ遷移）において生じる可能性がある。Ｓ－Ｕ遷移は、無応力時体積条件と応力印加時体積条件との間の勾配の変化を反映する。Ｓ－Ｕ遷移時には、腹膜腔は完全注入状態にあり、滴下されたＰＤ液は、利用可能な膜域と完全接触状態にある。１次のＳ－Ｕ遷移ポイントを越えての更に別の体積増加は、腹膜空間領域に対して発揮される弾性圧を引き起こす。

所与の患者においてＳ－Ｕ遷移に遭遇することになるという保証はなく、すなわち、応力印加時体積状態での圧力挙動と無応力時体積状態での圧力挙動とが同様である可能性があり、Ｓ－Ｕ遷移を解明することができない。膜が線維症に罹っており、それによって低い膜弾性が引き起こされた場合に、Ｓ－Ｕ遷移はより明白である可能性がある。

Ｓ－Ｕ遷移は、患者個人の充填体積を設定するために取り得る基準を与えるが、この基準は、患者が許容する最大充填体積とは完全に異なる可能性がある。いずれの場合にも、ＩＰＰは、Ｓ－Ｕポイントを越えると膨張フェーズ中の限外濾過に起因して更に上昇することになる。

２次非線形挙動は、腹膜の非常に入り組んだ折畳み構造に起因してあらゆる患者において予測することができる。充填フェーズ中に、腹膜腔のポケットがアクセス可能になり、必ずしもＩＰＰの変化に寄与することなく流体を捕捉する。

理想的には、ＩＰＰ－ＩＰＶ特性は、充填フェーズ、滞留フェーズ、及び排出フェーズにおいてＩＰＰ－ＩＰＶ特性の完全な使用を可能にすることから、図示しているように患者が許容する最大ＩＰＰ（最大充填体積）まで測定すべきである。ＩＰＰ測定データが取得された状態で、ＩＰＰ－ＩＰＶ特性は、適切な多項式又は区分的線形近似のセットのどちらかで表すことができる。

圧力－体積特性を決定する時に測定される最大ＩＰＰを越えると、勾配は線形であると見なされる。身体姿勢の変化、カテーテル先端の移動、腸の妨害等の短期の患者内圧力－体積特性変動を引き起こす因子に対して許容値を設定しなければならない。異なる身体姿勢は、ＩＰＰ軸にオフセットを導入する可能性があり、それに対して不完全な排出によって引き起こされる残留体積は、圧力－体積特性を識別する時にＩＰＶ原点のシフトを引き起こすことになる。個々の患者での任意の圧力－体積特性を例示している図１２を参照されたい。

この図では、腹膜腔からの不完全な排出が残留体積の変動を生じることから、サイクルの開始時のＩＰＶ原点１２１が変動を受ける可能性がある。同様に、異なる姿勢がＩＰＰ軸１２２にオフセットを導入する可能性がある。充填フェーズ又は排出フェーズを参照番号１２３で表しており、充填体積（処方）を参照番号１２４で表している。初期充填フェーズ中のＩＰＰ－ＩＰＶ特性を参照番号１２５で例示している。排出フェーズ中のＩＰＰ－ＩＰＶ特性は、参照番号１２６で例示している。滞留中の関連の動作範囲を参照番号１２７で例示している。測定によって決定されたＩＰＰ－ＩＰＶ特性の任意の限界、すなわち、最大充填体積は、参照番号１２８で表している。参照番号１２９は、ＩＰＰ－ＩＰＶ特性を決定する時に測定された最大ＩＰＰを越えると呈する可能性がある線形関係を表している。

圧力－体積特性セットが取得されて相互相関された状態で、ＩＰＶ原点のシフトは、残留腹膜体積の変化を示すことになる。

腹膜が複雑な弾性挙動を有することを考慮すると、注入－排出サイクルにわたるヒステリシスループに対する更に別の許容値を設定しなければならない。充填フェーズ等の特定の方向に連続サイクルにわたって圧力－体積特性を取り込んで、ある一定のフェーズに関する連続ＩＰＰ－ＩＰＶ特性の重ね合わせを例示する図１３に示しているように重ね合わせることができ、最小二乗当て嵌めを用いて平均的特性を決定することができる。特に、連続サイクルからの圧力－体積特性を参照番号１３１で例示しており、重ね合わせによって得られた平均的特性を参照番号１３２で例示している。更に、各サイクル中に、異なるＩＰＶ間隔でＩＰＶ－ＩＰＰデータ対を取得することができ、それによって処置にわたって分解能が上昇する。

同じ手順を排出フェーズに適用することができ、排出フェーズのＩＰＰ－ＩＰＶ特性が与えられる。その後の日常的処置中に排出アラームが発生した場合に、排出アラームの原因を診断するのを助けるための基準としてＩＰＰ－ＩＰＶ特性を用いことができる。

図１３では、ＩＰＰは、従属変量、すなわち、所与（既知）のＩＰＶに対して発生する圧力と考えられる。滞留期間中に、限外濾過に起因するＩＰＶ変化を直接測定することができない。しかし、圧力－体積特性の予備知識を用いてＩＰＶが実測ＩＰＰの変量に依存することになるように圧力－体積特性を逆算することによってＩＰＶを推定することができる。この手法によって、滞留フェーズ中のいずれのＩＰＰ実測値に対するＩＰＶも推定することができ、それによってＩＰＶの時間変動に関する滞留挙動を取得することができる。ＩＰＶの時間変動及び連続サイクルの重ね合わせによって得られた平均滞留挙動のグラフ表現を図１４に例示している。

特に、充填フェーズ１４１、滞留フェーズ１４２、及び排出フェーズ１４３をグラフのｘ軸上に記している。参照番号１４４は、連続サイクルに関するＩＰＶの時間変動を表している。参照番号１４５は、連続サイクルから導出された平均滞留挙動を表している。ＵＦＶを参照番号１４７で表しており、連続サイクルの間のＵＦＶの変動を１４６で例示している。グラフは、連続サイクルの回数に関して処方への変更がないという条件下においてのみ成り立つ。

処方が不変のままに留まる（患者が同じグルコース組成及び充填体積を用いて処置される）限り、重ね合わせによって平均ＩＰＶ挙動を得ることができる。

３．１．呼吸
呼吸中に、隔膜上の圧力が腹膜腔に伝達される。呼気はＩＰＰの低下を引き起こし、それに対して吸気はＩＰＰを上昇させる。呼吸に起因するＩＰＰの変動δＰ_{ip_Resp}は一般的に４ｃｍＨ₂Ｏ程度のものであり、ＩＰＰの平均値の上に重ね合わせられた呼吸によるＩＰＰの小さい変動を例示する図１５に示しているように平均値の上に加えられる。参照番号１５１は、呼吸に起因するＩＰＰの変動δＰ_{ip_Resp}を表している。

呼吸の結果として、ＩＰＰ－ＩＰＶ特性の平均値の取り込みは、腔壁の折畳み／展開の２次非線形効果から呼吸を区別するためにδＰ_{ip_Resp}を補償するためのアルゴリズムを必要とする。いくつかの補償オプション、例えば、カテーテル流れが短い期間にわたって停止される時のδＰ_{ip_Resp}の振幅の測定、及びＩＰＰ信号の周波数解析による呼吸数の決定が可能である。

いずれの場合にも、滞留挙動を取り込むためには滞留フェーズ中の呼吸に対する補償が更に必要となる。それにも関わらず、呼吸に起因する変動δＰ_{ip_Resp}は、振幅及び周波数において平均ＩＰＰ及び意識状態０によって修正することができる可能性が高いことから更に処理することができる。

３．２．排出最適化によるＵＦＶへの影響
連続サイクルにわたるＩＰＰデータの重ね合わせ及びそのＩＰＶへの換算（ＩＰＰ－ＩＰＶ特性を通しての）により、腹膜腔内への流体輸送のいずれの精巧なモデルも用いる必要なく平均滞留挙動を取得することができる。これらのデータは、いかなるユーザの介入又は処置時間への重大な影響もなしに全てのサイクル及び全ての処置に関して自動的に取得することができる。数週間及び数ヶ月の期間にわたって、腹膜腔の機械的性質の微妙な変化を追跡することができる。

平均滞留挙動が取り込まれた状態で、この時点で、短め又は長めの滞留持続時間によって排出を単純に最適化することによって限外濾過に影響を与えるためのオプションがより明白になる。このオプションは、グルコース組成を変更する必要なくある程度の限外濾過制御が可能であるという利点を有する。この手法は、処方が変更されないままに留まる場合にのみ妥当である。それにも関わらず、処方が例えば新しい充填体積又はグルコース組成を用いて修正された場合に、平均滞留挙動の更新を取得するために上記の処理を繰り返すことができる。

４．ＩＰＶの初期上昇率
ＰＤ液が滴下された状態で、初期ＩＰＶ変化率は、腹膜を横断する流体輸送についての貴重な情報を提供する。ＩＰＰ、（Ｐ_ip）の所与の値に関して評価された圧力－体積特性の局所勾配は、ＩＰＰ測定値から導出されるＩＰＶ変化率（Ｖ_ip）を推定するための基礎を与える。これを次式のように表すことができる。

式１９
上式中、Ｖ_ip＝ＩＰＶが成り立ち、Ｐ_ip＝ＩＰＰが成り立ち、ｔ₀は、ＰＤ液の滴下の直後の滞留の開始時の時間であり、

は、ｔ＝０の時に観測される圧力において評価される圧力に関する腹腔内体積の局所勾配であり、ＩＰＰ－ＩＰＶ特性から導出され、

は、滞留の初期間隔（Δｔ）中のＩＰＰ測定値から導出される腹腔内圧力の初期変化率であり、間隔ΔｔにわたるＩＰＰ測定値の線形当て嵌め又はＩＰＰ変化率が間隔Δｔにわたってかなり急激に低下する場合の簡単な１次当て嵌めのどちらかとすることができ、

は、Ｊ_{v_net}（０）として書き直すことができる腹腔内体積の計算上の初期変化率であり、Ｊ_{v_net}（０）は、ＩＰＶの初期上昇率であるＪ_{v_net}（０）の決定を例示する図１６に描いているように晶質浸透圧勾配が最も大きい条件の下でのＩＰＶの最も急激な変化を表す。

図１６では、充填フェーズ１６１、滞留フェーズ１６２、及び排出フェーズ１６３をグラフのｘ軸上に記している。参照番号１６４は、連続サイクルから導出された平均滞留挙動を表す曲線を表している。

Ｊ_{v_net}（０）の大きさは、膜を横断する浸透圧勾配及び膜の水圧伝導度等の因子に依存する。水圧伝導度は、細孔密度、細孔のタイプ、膜表面積、及び毛細血管動員等の腹膜でのいくつかの解剖学的変化を反映する。注目する観測期間にわたって処方への変更がない条件の下では、連続処置にわたってモニタされるＪ_{v_net}（０）は、臨床的に重要な様々な問題への貴重な診断的洞察をもたらす。これらの臨床応用は、以下に続く小節において概説する。処方は時々に変更されることになることが予想され、この変更が特にグルコース濃度に関する場合にＪ_{v_net}（０）に影響を与えることになる。同様に、単一の処置の範囲内であっても、いくつかのＰＤシステムは、サイクルを異なるグルコース組成で実施することを可能にする。

グルコース組成への変更が臨床応用を損ねることはない。適用する必要がある関連の条件は、浸透圧勾配の効果を排除してＪ_{v_net}（０）に対する他の影響を露呈させることを可能にすることができるように様々なサイクル及び処理からのＪ_{v_net}（０）を同じグルコース組成と比較することである。Ｊ_{v_net}（０）は、数分の時間枠内に取得することができ、その間、患者は移動を制限しなければならない。局所勾配

がＩＰＰ（Ｐ_ip）で比較的一定である場合に、その点でＪ_{v_net}（０）は、姿勢の変化に比較的鈍感であることになる。

４．１．ＩＰＶアーチファクト排除
患者の運動、特に姿勢の変化はＩＰＰの瞬時の変化を引き起こす。ＩＰＰの大きさは、ＩＰＰ測定システムと相対的なカテーテル先端の場所と、腹膜腔内のカテーテル先端の上方の流体の静水圧水頭とに依存する。ＩＰＰは瞬時に変化する可能性があるが、それとは対照的にＩＰＶは、腹膜腔内への正味の体積流量に起因してしか変化しない。

ＩＰＶは、ＩＰＰ－ＩＰＶ特性及び実測ＩＰＰの知識を通して計算される。すなわち、ＩＰＰの段階変化を生じる姿勢の変化がＩＰＶの明らかなシフトを引き起こすことになることを示す図１７に例示しているように、ＩＰＰでのいずれの段階変化もＩＰＶに直接換算されて測定アーチファクトを引き起こす。

図１７では、充填フェーズ１７１、滞留フェーズ１７２、及び排出フェーズ１７３をグラフのｘ軸上に記している。参照番号１７４は、測定アーチファクト、すなわち、姿勢１７５に変化に起因するＩＰＶの明らかなシフトを表している。

膜パラメータを取得するために、腹膜腔及び腹膜の流体輸送モデルを適用することができる。すなわち、ＩＰＶの実測温度変動は、パラメータの決定にとって特に貴重な入力である。１回の滞留又は一連の滞留のどちらかの挙動をモデル内に取り込むことができた後に、様々な処方及び処置計画の挙動を予測することができる。実用的な応用においてそのような値を導出するためには、モデルがＩＰＶアーチファクトに対して堅固である必要がある。

滞留フェーズ中に、ＩＰＶの変動率がＪ_{v_net}（０）の値を超える可能性は低い。それに加えて、姿勢変化（臥位から立位）に起因するΔＩＰＰは、先に説明したカテーテルの移動を識別するために用いられる手順から既知である。これらの基準は、ＩＰＶアーチファクト排除に向けたアルゴリズム内に組み込むことができる。

４．２．連続サイクルにわたる流体ステータス追跡
患者の流体ステータスは、毛細血管圧と毛細血管動員との両方に影響を与える。腹膜腔を囲む血管床は、腹膜の解剖学的構造の一部を形成する。流体ステータスの低下に起因する毛細血管動員度の低下は、腹膜の平均水圧伝導度の低下を引き起こす可能性がある。更に、低い流体ステータスの条件下では、毛細血管圧が更に低下する可能性がある。腹膜を横断する圧力勾配が小さいか又は水圧伝導度が低いかのどちらかである場合に、体積流量Ｊ_{v_net}は低下することになる。

特に夜通しのサイクリング中に、患者の水分摂取量は非常に制限される可能性が高いか又は更にゼロである可能性がある。従って、最終的な限外濾過を生じる各連続サイクルの場合に、流体ステータスは低下することになる。患者の流体ステータスが毛細血管動員又は毛細血管圧の修正を引き起こすのに十分な影響を受ける場合は、流体ステータスが低下した時の各連続サイクルでのＪ_{v_net}（０）の漸進的な低下を例示する図１８に示しているように、体積流量Ｊ_{v_net}（０）の漸進的な低下に反映されることになる。連続サイクルにわたってＪ_{v_net}（０）への変化がない場合は、これは、より重度の流体過負荷を示すものと考えられる。

この手法は、連続サイクル間で不変性（同じ充填体積及び同じグルコース含有量）が存在し、腹膜腔が各サイクルの終了時に完全に排液される限り妥当である。

単独で適用される場合に、この手法は、流体ステータス追跡に特に適する。流体ステータスの測定又は残留腎体積の評価と併用される場合に、更に別の診断能力がもたらされる。１つの特定の利点は、Ｊ_{v_net}（０）の大きさが、細胞外液状態と区別することができる血管内液状態の尺度を与えることである。

現在までに開発されてきた腹膜輸送動態の数学モデルは、一般的に１回のサイクルしか考慮しない。数回の連続サイクルにわたって特にＪ_{v_net}（０）を入力データとして用いてモデル化を行うことにより、モデルの能力をＵＦ予測の目的に向けて拡張する機会が与えられる。モデルに基づく方法の適用はまた、流体ステータスの変化を追跡する機会を提供するが、不完全な排出の状況又は変更が繰り返される処方の状況においてもそれを提供することができる。

４．３．Ｊ _{v_net} （０）の上昇
数日間にわたるＪ_{v_net}（０）の一時的な上昇は、例えば腹膜炎発作によって引き起こされる腹膜の急性炎症反応を示す可能性がある。それによって、特に、大きい細孔の流体輸送及び蛋白質輸送に関して漏れやすい膜（水圧伝導度の上昇）が生じる。その場合、Ｊ_{v_net}（０）の急激な上昇は、起こり得る腹膜炎の発症の初期兆候としての役割を果たすことができる。更に、Ｊ_{v_net}（０）の急激な復帰は、腹膜炎発作に対する処置介入が成功したというフィードバックを与える。Ｊ_{v_net}（０）の変化が様々な臨床条件の診断をサポートする情報を与えることを例示する図１９を参照されたい。

図１９に例示しているように、腹膜炎期間の開始に関連する可能性があるＪ_{v_net}（０）の急激な上昇１９３を数日の時間枠１９１内に認めることができる。数週間から数ヶ月の時間枠１９２内には、水圧伝導度の上昇に関連する可能性があるＪ_{v_net}（０）の長期上昇１９４を認めることができる。

Ｊ_{v_net}（０）の急激な変化は、患者の流体ステータスの変化を反映する可能性もある。腹膜血管床の血管新生はＰＤ患者では公知の現象であり、長期（数週間から数ヶ月）にわたって細孔面積を増大させる効果を有する。この効果は、水圧伝導度の上昇として発現する。

高い流体ステータスも、Ｊ_{v_net}（０）に影響を与える可能性がある。Ｊ_{v_net}（０）の上昇の原因を解明するために、流体ステータス、尿排出量の測定、又は感染の兆候に関する透析廃液サンプルの分析等の更に別の精査が妥当である場合がある。水圧伝導度に関連する因子を精査するために適切な膜検査を実施することができる。

４．４．Ｊ _{v_net} （０）の低下
Ｊ_{v_net}（０）の低下は、それ程一般的ではない可能性があり、おそらくは、アクアポリン又はＥＰＳの発症に起因するＪ_{v_net}（０）の長期低下を示す図２０に描いているように、長期（数ヶ月から数年）にわたって観測される可能性がある効果のみである。アクアポリン機能の緩やかな低下は、腹膜の平均水圧伝導度の降下を引き起こし、従って、Ｊ_{v_net}（０）の低下を引き起こす。被嚢性腹膜硬化症（ＥＰＳ）は、一部のＰＤ患者において発生する可能性がある病状であり、腹膜機能を変化させる様々な病状を表す。これらの病状は、例えば、腹膜線維症、膜の肥厚化を含み、これら全てが水圧伝導度を低下させる効果を有する。

図２０に例示しているように、アクアポリンの低下又はＥＰＳの発症に関連する可能性があるＪ_{v_net}（０）の長期低下２０２は、数ヶ月から数年の時間枠２０１内に認めることができる。

著しい脱水は、尿排出量が減少するのと全く同様にＪ_{v_net}（０）の低下を引き起こすことになることから、Ｊ_{v_net}（０）の長期降下を解釈する時に流体ステータスの変化に対して許容値を設定する必要がある。流体ステータスが排除された状態で、腹膜のいくつか解剖学的変化が不可逆のままに留まる限り、Ｊ_{v_net}（０）の降下が本来あるべきところまで回復する可能性は低い。上記のことから、Ｊ_{v_net}（０）の長期降下は、腹膜の悪化を原因とする技法失敗までの時間を予測する有用な予後ツールを与える。

５．水圧伝導度の決定
グルコースに起因する浸透圧伝導度を決定する方法は、Ｒｉｐｐｅ Ｂ著文献「三細孔モデルによるＣＡＰＤ中の流体及び電解液の腹膜横断輸送（Ｆｌｕｉｄ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ａｃｒｏｓｓ ｔｈｅ ｐｅｒｉｔｏｎｅａｌ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｄｕｒｉｎｇ ＣＡＰＤ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ－ｐｏｒｅ ｍｏｄｅｌ）」、Ｐｅｒｉｔ Ｄｉａｌ Ｉｎｔ ２００４年、通巻２４号、１０～１２ページに説明されており、かつＬａ Ｍｉｌｉａ他著「腹膜グルコース及び自由水の浸透圧伝導度の同時測定（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｐｅｒｉｔｏｎｅａｌ ｇｌｕｃｏｓｅ ａｎｄ ｆｒｅｅ ｗａｔｅｒ ｏｓｍｏｔｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅｓ）」、Ｋｉｄｎｅｙ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（２００７年）、通巻７２号、６４３～６５０ページによって説明されている「二重簡易腹膜平衡試験（Ｄｏｕｂｌｅ Ｍｉｎｉ－Ｐｅｒｉｔｏｎｅａｌ Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ Ｔｅｓｔ）」の基礎である。手順は、２つのサイクルでそれぞれ１．３６％及び３．８６％のグルコース組成を有する透析液の滴下を伴っている。各サイクルでは、腹膜は１時間後に排液され、透析液のグルコース含有量が決定される。腹膜の平均水圧伝導度（ＵＦ係数）の識別を目的とする以下の方法が同様の手法に相当するが、決定的な相違点は、特定のグルコース含有量を有する２つのＰＤ液の滴下を伴う２回のサイクルの必要を回避すること、１時間後に透析液を排出する必要を回避すること、腹膜内のいずれかの残留体積に起因するグルコース希釈効果に対処するために補正係数を適用する必要を回避すること、滞留中のＩＰＰ、滞留中の透析液サンプル中のグルコースの測定を必要とすること、及び１回のサイクルしか必要としないことである。

式２０によって与えられる腹腔内体積の変動は、Ｒｉｐｐｅ Ｂ、Ｓｔｅｌｉｎ Ｇ Ｈａｒａｌｄｓｏｎ Ｂ．著「ＣＡＰＤでの腹膜液輸送のコンピュータシミュレーション（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｐｅｒｉｔｏｎｅａｌ ｆｌｕｉｄ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｉｎ ＣＡＰＤ）」、Ｋｉｄｎｅｙ Ｉｎｔ １９９１年、通巻４０号、３１５～３２５ページに説明されている。

式２０
上式中のＬ_pＳは、各細孔通路に関する部分水圧伝導度の和に起因する総水圧伝導度又は総ＵＦ係数であり、Δは、腹膜腔及び腹腔内腔を囲む毛細血管床に関する差分を示し、σは、アクアポリン、小さい細孔、及び大きい細孔の比に依存する平均反射係数を表し、ΔＰは、平均液圧差であり、σ_gΔπ_gは、グルコースの平均反射係数σ_gによって減弱されるグルコースに起因する浸透圧差であり、σ_protΔπ_protは、蛋白質の平均反射係数σ_protによって減弱される蛋白質に起因する膠質浸透圧差であり、σ_iΔπ_gは、ｉ番目の溶質に関する平均反射係数σ_iによって減弱される全ての他の浸透圧活性溶質に起因する浸透圧差を表し、Ｊｖ_Lymphは、リンパ液の体積流量であり、Ｊ_{v_net}は、腹膜腔内への正味の体積流量である。

静水圧差は、平均毛細血管圧Ｐ_capと平均腹腔内圧力Ｐ_ipとの間の差であり、次式として表される。

式２１

式２０は、滞留中の２つの異なる時点ｔ₁及びｔ₂で検討することができ、そこから差分表現を展開することができる。毛細血管側の血漿蛋白質、リンパ流れの不変性を仮定し、更に他の浸透圧活性溶質の寄与σ_iΔπ_iを無視することができるとすると、腹腔内体積の変化率に影響を与える多くの因子が相殺する。これらの仮定を適用すると、式２０は、滞留中の２つの異なる時点ｔ₁及びｔ₂に関する差分式として書くことができ、次式が生じる。

式２２

ファントホッフの法則によって次式が得られる。

式２３

１回の滞留の状況では、毛細血管床内のグルコース（血漿グルコース）濃度Ｃ_{g_cap}も一定であると考えられ、式２２は、更に次式へと簡略化される。

式２４

式１９の形式を代入し、平均水圧伝導度Ｌ_pＳに関して書き換えることによって次式が生じる。

式２５

Ｌ_pＳを高精度で決定するためには、ＩＰＰの変化率の大きさ（｜ｄＰ_ip／ｄ_t｜）の差が大きいｔ₁及びｔ₂を選ばなければならない。滞留中の２つよりも多くの時点での状態を考慮することによって改善された精度を得ることができる。

５．１．等積ＩＰＶ条件及び等圧ＩＰＰ条件での性質
滞留フェーズ中には、滞留持続時間が十分な長さのものである限り、特徴的なＩＰＶ初期上昇があり、それに後のＩＰＶ降下が続く。すなわち、等しいＩＰＰ値に換算される２つの等しいＩＰＶ値の連続域に遭遇する滞留期間が存在する。ＩＰＰがリンパ流れの大きさの主な決定因子であるという仮定の下では、２つの等しいリンパ流れの連続域を引き起こす滞留期間が存在するのは当然である。リンパ流れが等しい条件を意味する等積（等圧ＩＰＰ）サンプリングを例示する図２１を参照されたい。リンパ流れとＩＰＰとの間の関係が非線形であるか否かは重要ではない。

図２１では、充填フェーズ２１１、滞留フェーズ２１２、及び排出フェーズ２１３をグラフのｘ軸上に記している。参照番号１７４は、等積サンプリングポイントを表している。曲線２１５は、理想的なリンパ流れの連続域を例示している。

式２５による平均水圧伝導度Ｌ_pＳの決定は、腹腔内液の２つのグルコースサンプルを必要とする。これらのサンプルのタイミングが等圧ＩＰＰ条件の下で調整される場合に、リンパ流れの影響は完全に排除される。それによって、式２２の近似が改善され、すなわち、平均水圧伝導度Ｌ_pＳをより高い精度で決定することができる。

これは、リンパ系による流体の再吸収に起因する後のＩＰＰ降下、及び小さい細孔を通してのグルコースの吸収による膠質浸透圧勾配の消失がグルコースの初期膠質浸透圧勾配に続くことに起因する。

６．リンパ流量推定
血漿側の測定と透析液側の測定との両方からの総蛋白質及び総グルコースに関連する情報が供給される限り、取平均水圧伝導度Ｌ_pＳの知識は、リンパ流量の推定が得られることを可能にする。すなわち、毛細血管圧が約２５ｍｍＨｇであると仮定され、ＩＰＰ、Ｐ_ipとＩＰＶの変化率Ｊ_{v_net}との両方がサンプリング時に決定される場合に、式２０を書き換えること、すなわち、次式によってリンパ流れＪ_vLymphを取得することができる。

式２６

要約すると、本発明は、治療関連予測又は提案を出力し、より的確なＵＦ制御を施すために排出の最適化を実施するための手段と、流体ステータスの変化を追跡するための手段と、腹膜腔排液問題に対するより高い視認性と、腹膜炎の初期兆候検出と、腹膜の平均水圧伝導度（ＵＦ係数）（ＵＦ送出での主要因子）の決定と、腹膜機能の頻繁なオンライン追跡と、アクアポリンの低下及びＥＰＳの進行の追跡とを提供するためにＩＰＰ測定を用いると言うことができる。

Ｐ_ini 初期流出の前の初期圧力
Ｐ_meas 実測圧
Ｐ_phase 初期流出フェーズの終了時の圧力
ｔ₀ 初期流出の前の時点
ｔ₁ 初期流出フェーズの終了時点

Claims (15)

1. 患者の腹膜腔に透析液を送出するための手段と、
   前記送出された透析液の液圧又は前記腹膜腔内の液圧を測定するための測定デバイスと、
   前記手段と前記測定デバイスとに作動可能に接続された制御ユニットとを含む、腹膜透析を実行するための装置であって、
   前記制御ユニットは、追加体積による腹腔内圧力の関数を確立し、そして前記関数を用いて少なくとも１つの治療関連予測又は提案を発生及び出力するために、流入又は流出フェーズを実施するように構成され、
   前記流入又は流出フェーズは、一連の充填及び測定段階、又は排出及び測定段階を含み、各段階は、予め決められた量の透析液を前記腹膜腔に送出する段階とその後に圧力値を測定して記録する段階、又は予め決められた量の透析液を前記腹膜腔から排出する段階とその後に圧力値を測定して記録する段階、を備え、
   前記制御ユニットは、連続サイクルの滞留曲線の重ね合わせによって腹腔内体積の時間変動に関する平均滞留挙動を取得するように構成される、
   ことを特徴とする装置。
2. 前記制御ユニットは、ＩＰＶ（腹腔内体積）に対するＩＰＰ（腹腔内圧力）の関係を確立し、そしてこの関係を分析して前記少なくとも１つの治療関連予測又は提案に関する予測パラメータを取得するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記治療関連提案は、前記腹膜腔内の透析液に関する最適充填体積、最適滞留時間、又は流入－滞留－流出サイクルの最適量のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の装置。
4. 前記治療関連予測は、全体治療時間又は限外濾過体積のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記制御ユニットは、前記腹膜腔からの透析液の完全排出の後に前記流入フェーズを開始するように構成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の装置。
6. 透析液を患者の腹膜腔に送出するための前記手段は、少なくとも１つのポンプを含み、又は透析液の重力駆動式流れの場合はポンプを含まないことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記制御ユニットは、第１の充填及び測定段階中に決定された第１の圧力値をオフセットとして使用し、そしてその後の充填及び測定段階又はルーチン中に決定されて各々が前記オフセットを減算することによって補正された全てのその後の圧力値に基づく追加体積による圧力の関数を確立するように構成されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の装置。
8. 充填及び測定段階又は排出及び測定段階を適用する時に、前記制御が、全てのサイクルで同じ量の透析液を前記腹膜腔に送出又は排出するように構成されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の装置。
9. 充填及び測定段階又は排出及び測定段階を適用する時に、充填及び測定段階又は排出及び測定段階の回数が、５よりも多いことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記制御ユニットは、連続ルーチン中の前記流入又は流出フェーズでの流体流入又は流出中に取得される動圧測定値を考慮するように構成される、
    ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記制御ユニットは、動圧測定を実施する時に前記流入又は流出の速度を一時的に落とすように構成されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記制御ユニットは、動圧測定値と静圧測定値の両方を考慮するように構成されることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 前記測定デバイスは、少なくとも１つのセンサであるか又はそれを含むことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 前記測定デバイスは、前記患者のカテーテルに接続されたチューブを含み、
    前記チューブ内の透析液のレベルが、前記腹腔内圧力に対するインジケータであり、
    前記測定デバイスは、前記レベルを測定する手段を更に含む、
    ことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の装置。
15. 前記制御ユニットは、前記腹腔内圧力が特定の最大レベルに到達した場合に、腹膜の中への透析液の更に別の流入を停止するようになっていることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の装置。

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