血液浄化装置及びその再循環率算出方法
【課題】
患者のアクセス部位を流れる血液の流量が体外循環血液量よりも小さく、且つ、実際には血液再循環が生じているもののその再循環率が検出手段の検出感度より小さい場合であっても、再循環率を予測することができる血液浄化装置及びその再循環率算出方法を提供する。
【解決手段】
体外循環する血液に対して所定の目印を付与し、該目印を検出することにより静脈側血液回路から患者に戻された血液が再び動脈側血液回路に導かれて流れる再循環血液量の体外循環血液量に対する割合である再循環率を演算可能な演算手段１１を具備した血液浄化装置において、体外循環血液量を規定流量より一時的に増大させた際の再循環率を演算するとともに、その再循環率に基づいて体外循環血液量が規定流量のときの再循環率を予測し得る予測手段１２を具備したものである。
患者のアクセス部位を流れる血液の流量が体外循環血液量よりも小さく、且つ、実際には血液再循環が生じているもののその再循環率が検出手段の検出感度より小さい場合であっても、再循環率を予測することができる血液浄化装置及びその再循環率算出方法を提供する。
【解決手段】
体外循環する血液に対して所定の目印を付与し、該目印を検出することにより静脈側血液回路から患者に戻された血液が再び動脈側血液回路に導かれて流れる再循環血液量の体外循環血液量に対する割合である再循環率を演算可能な演算手段１１を具備した血液浄化装置において、体外循環血液量を規定流量より一時的に増大させた際の再循環率を演算するとともに、その再循環率に基づいて体外循環血液量が規定流量のときの再循環率を予測し得る予測手段１２を具備したものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者の血液を体外循環させつつ浄化する血液浄化装置及びその再循環率算出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、血液浄化療法、例えば透析治療においては、患者の血液を体外循環させるべく可撓性チューブから成る血液回路が使用されている。この血液回路は、患者から血液を採取する動脈側穿刺針が先端に取り付けられた動脈側血液回路と、患者に血液を戻す静脈側穿刺針が先端に取り付けられた静脈側血液回路とから主に成り、これら動脈側血液回路と静脈側血液回路との間にダイアライザを介在させ、体外循環する血液の浄化を行っている。
【０００３】
かかるダイアライザは、内部に複数の中空糸が配設されており、それぞれの中空糸の内部を血液が通過するとともに、その外側（中空糸の外周面と筐体の内周面との間）に透析液を流し得る構成とされている。中空糸は、その壁面に微小な孔（ポア）が形成されて血液浄化膜を成しており、中空糸内部を通過する血液の老廃物等が血液浄化膜を透過して透析液内に排出されるとともに、老廃物が排出されて浄化された血液が患者の体内に戻るようになっている。また、透析装置内には、患者の血液から水分を取り除くための除水ポンプが配設されており、透析治療時に除水が行われるように構成されている。
【０００４】
ところで、例えば動脈側穿刺針及び静脈側穿刺針を患者のシャント（外科手術により動脈と静脈とを連結させたアクセス部位）及びその周辺に穿刺し体外循環を行わせる際、当該静脈側穿刺針から浄化されて患者の体内に戻された血液が、患者の臓器等を経ず再び動脈側穿刺針から導入されてしまう血液再循環が生じることがある。このような血液再循環が生じると、浄化した血液を更に体外循環させることとなり、その分だけ浄化が必要な血液の体外循環量が減少するので、血液浄化効率が悪化してしまうという不具合が生じてしまう。
【０００５】
然るに従来より、体外循環する血液に対して急峻で且つ短時間の濃度塊から成る目印を付与するとともに、その目印（濃度塊）を検出器で検出し、得られた目印における血液濃度変化を示す検出信号の面積比から再循環率を演算し得る透析装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる文献で開示された透析装置によれば、短時間で再循環率を測定することが可能とされる。
【特許文献１】特表２００１−５０２５９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の血液浄化装置においては、以下の如き問題があった。
患者のアクセス部位（シャントなどのアクセス血管）における狭窄などにより、当該アクセス部位を流れる血液の流量が体外循環血液量よりも小さくなっている場合には、足りない体外循環血液量を満たすべく血液再循環が生じると考えられる。即ち、血液ポンプを駆動して規定流量の体外循環を行わせようとした場合、シャントなどのアクセス血管における血液流量では足りないと、静脈側穿刺針から動脈側穿刺針に血液が流れてしまって血液再循環が生じるのである。
【０００７】
このような場合であって、実際には血液再循環が生じているもののその再循環率が検出手段（検出器）の検出感度より小さい場合、当該検出手段によって目印が検出されず測定される再循環率が０となってしまうので、再循環率を常に正確に測定することが困難となってしまうという問題があった。即ち、検出手段による目印の検出精度には限界があるため、極めて少量の血液再循環を検出することができない場合が生じるのである。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、患者のアクセス部位を流れる血液の流量が体外循環血液量よりも小さく、且つ、実際には血液再循環が生じているもののその再循環率が検出手段の検出感度より小さい場合であっても、再循環率を予測することができる血液浄化装置及びその再循環率算出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明は、患者のアクセス部位から採取した血液を体外循環させるべく動脈側血液回路及び静脈側血液回路から成る血液回路と、前記動脈側血液回路に配設された血液ポンプと、前記動脈側血液回路と静脈側血液回路との間に接続され、当該血液回路を流れる血液を浄化する血液浄化手段と、前記血液回路にて体外循環する血液に対して所定の目印を付与する目印付与手段と、該目印付与手段にて付与された目印を検出する検出手段と、該検出手段で検出された目印に基づき、前記静脈側血液回路から患者に戻された血液が再び前記動脈側血液回路に導かれて流れる再循環血液量の体外循環血液量に対する割合である再循環率を演算可能な演算手段とを具備した血液浄化装置において、前記血液ポンプを制御して体外循環血液量を規定流量より一時的に増大させた際の再循環率を演算するとともに、その再循環率に基づいて体外循環血液量が規定流量とされた際の再循環率を予測し得る予測手段を具備したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の血液浄化装置において、前記予測手段は、規定流量（Ｑｂ０）より一時的に増大された体外循環血液量（Ｑｂ）における再循環率（α）を演算し、その再循環率（α）から患者のアクセス部位を流れる血液流量であるシャント流量（Ｑｆ）を求めるとともに、当該シャント流量（Ｑｆ）に基づいて体外循環血液量が規定流量（Ｑｂ０）とされた際の再循環率（α０）を演算して予測することを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の血液浄化装置において、前記予測手段は、シャント流量（Ｑｆ）＝（１−再循環率（α））×（体外循環血液量（Ｑｂ））なる演算式により一時的に増大された体外循環血液量（Ｑｂ）における当該シャント流量（Ｑｆ）を求めるとともに、当該演算式により体外循環血液量が規定流量（Ｑｂ０）とされた際の再循環率（α０）を演算して予測することを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、患者のアクセス部位から採取した血液を動脈側血液回路及び静脈側血液回路から成る血液回路にて体外循環させつつ、当該動脈側血液回路と静脈側血液回路との間に接続された血液浄化手段にて当該血液を浄化するとともに、前記血液回路にて体外循環する血液に対して所定の目印を付与する一方、当該目印を検出することにより、前記静脈側血液回路から患者に戻された血液が再び前記動脈側血液回路に導かれて流れる再循環血液量の体外循環血液量に対する割合である再循環率を演算する血液浄化装置の再循環率演算方法において、体外循環血液量を規定流量より一時的に増大させた際の再循環率を演算するとともに、その再循環率に基づいて体外循環血液量が規定流量とされた際の再循環率を予測することを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の血液浄化装置の再循環率算出方法において、規定流量（Ｑｂ０）より一時的に増大された体外循環血液量（Ｑｂ）における再循環率（α）を演算し、その再循環率（α）から患者のアクセス部位を流れる血液流量であるシャント流量（Ｑｆ）を求めるとともに、当該シャント流量（Ｑｆ）に基づいて体外循環血液量が規定流量（Ｑｂ０）とされた際の再循環率（α０）を演算して予測することを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の血液浄化装置の再循環率算出方法において、シャント流量（Ｑｆ）＝（１−再循環率（α））×（体外循環血液量（Ｑｂ））なる演算式により一時的に増大された体外循環血液量（Ｑｂ）における当該シャント流量（Ｑｆ）を求めるとともに、当該演算式により体外循環血液量が規定流量（Ｑｂ０）とされた際の再循環率（α０）を演算して予測することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、体外循環血液量を規定流量より一時的に増大させた際の再循環率を演算するとともに、その再循環率に基づいて体外循環血液量が規定流量とされた際の再循環率を予測するので、患者のアクセス部位を流れる血液の流量が体外循環血液量よりも小さく、且つ、実際には血液再循環が生じているもののその再循環率が検出手段の検出感度より小さい場合であっても、再循環率を予測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る血液浄化装置は、患者の血液を体外循環させつつ浄化するためのもので、透析治療で使用される透析装置に適用されたものである。かかる透析装置は、図１に示すように、血液浄化手段としてのダイアライザ２が接続された血液回路１、ダイアライザ２に透析液を供給しつつ除水する透析装置本体６から主に構成されている。血液回路１は、同図に示すように、可撓性チューブから成る動脈側血液回路１ａ及び静脈側血液回路１ｂから主に構成されており、これら動脈側血液回路１ａと静脈側血液回路１ｂの間にダイアライザ２が接続されている。
【００１７】
動脈側血液回路１ａには、その先端に動脈側穿刺針ａが接続されているとともに、途中にしごき型の血液ポンプ３、及び第１検出手段５ａが配設されている。一方、静脈側血液回路１ｂには、その先端に静脈側穿刺針ｂが接続されているとともに、途中に第２検出手段５ｂ及び除泡用のドリップチャンバ４が接続されている。
【００１８】
そして、動脈側穿刺針ａ及び静脈側穿刺針ｂを患者のシャント（外科手術により動脈と静脈とを連結させたアクセス部位）に穿刺した状態で、血液ポンプ３を駆動させると、患者の血液は、アクセス部位から採取された後、動脈側血液回路１ａを通ってダイアライザ２に至り、該ダイアライザ２によって血液浄化が施され、ドリップチャンバ４で除泡がなされつつ静脈側血液回路１ｂを通って患者の体内に戻る。即ち、患者の血液を血液回路１にて体外循環させつつダイアライザ２にて浄化するのである。
【００１９】
ダイアライザ２は、その筐体部に、血液導入ポート２ａ、血液導出ポート２ｂ、透析液導入ポート２ｃ及び透析液導出ポート２ｄが形成されており、このうち血液導入ポート２ａには動脈側血液回路１ａの基端が、血液導出ポート２ｂには静脈側血液回路１ｂの基端がそれぞれ接続されている。また、透析液導入ポート２ｃ及び透析液導出ポート２ｄは、透析装置本体６から延設された透析液導入ラインＬ１及び透析液排出ラインＬ２とそれぞれ接続されている。
【００２０】
ダイアライザ２内には、複数の中空糸が収容されており、該中空糸内部が血液の流路とされるとともに、中空糸外周面と筐体部の内周面との間が透析液の流路とされている。中空糸には、その外周面と内周面とを貫通した微少な孔（ポア）が多数形成されて中空糸膜を形成しており、該膜を介して血液中の不純物等が透析液内に透過し得るよう構成されている。
【００２１】
一方、透析装置本体６は、図２に示すように、透析液導入ラインＬ１及び透析液排出ラインＬ２に跨って形成された複式ポンプＰと、透析液排出ラインＬ２において複式ポンプＰを迂回して接続されたバイパスラインＬ３と、該バイパスラインＬ３に接続された除水ポンプ８（目印付与手段）とから主に構成されている。そして、透析液導入ラインＬ１の一端がダイアライザ２（透析液導入ポート２ｃ）に接続されるとともに、他端が所定濃度の透析液を調製する透析液供給装置７に接続されている。
【００２２】
また、透析液排出ラインＬ２の一端は、ダイアライザ２（透析液導出ポート２ｄ）に接続されるとともに、他端が図示しない廃液手段と接続されており、透析液供給装置７から供給された透析液が透析液導入ラインＬ１を通ってダイアライザ２に至った後、透析液排出ラインＬ２及びバイパスラインＬ３を通って廃液手段に送られるようになっている。尚、同図中符号９及び１０は、透析液導入ラインＬ１に接続された加温器及び脱気手段を示している。
【００２３】
除水ポンプ８は、ダイアライザ２中を流れる患者の血液から水分を除去するためのものである。即ち、かかる除水ポンプ８を駆動させると、複式ポンプＰが定量型であるため、透析液導入ラインＬ１から導入される透析液量よりも透析液排出ラインＬ２から排出される液体の容量が多くなり、その多い容量分だけ血液中から水分が除去されるのである。尚、かかる除水ポンプ８以外の手段（例えば所謂バランシングチャンバ等を利用するもの）にて患者の血液から水分を除去するようにしてもよい。
【００２４】
ここで、本実施形態の目印付与手段としての除水ポンプ８は、透析治療に必要な除水を行う他、急激で且つ短時間の除水が行い得るようになっている。即ち、透析治療中に行われる一定速度の除水を一旦中止し（但し、体外循環は行われている）、測定したヘマトクリット値が安定したところで、除水ポンプ８を急激且つ短時間駆動して除水を行わせしめることにより、その間の血液濃度（ヘマトクリット値）の変化に特有のピークを付与し得るよう構成されているのである。ここで、本発明における「急激且つ短時間」とは、回路を経た後において付与したパルスが確認できる程度の大きさ及び時間のことをいい、「特有」とは、ポンプの変動や患者の体動による他の要因による変動パターンと区別できるものをいう。
【００２５】
より具体的には、図３に示すように、時間ｔ１で一定速度の除水（通常の除水）を停止し、その後測定しているヘマトクリットの値が安定した時間ｔ２になった際に除水ポンプ８を通常より高速で時間ｔ３まで駆動させる。かかる時間ｔ２からｔ３までは微小時間とされている。これにより、通常の除水に比べて、急激で且つ短時間の除水を行うことができ、例えば図４で示すような、ヘマトクリット値において特有のピークを付与することができる。
【００２６】
第１検出手段５ａ及び第２検出手段５ｂは、動脈側血液回路１ａ及び静脈側血液回路１ｂにそれぞれ配設されて、これら回路を流れる血液の濃度（具体的にはヘマトクリット値）を検出することにより除水ポンプ８にて付与された目印（急激且つ短時間の除水により血液濃度（ヘマトクリット値）の変化に付与された特有のピーク）を検出するものである。これら第１検出手段５ａ及び５ｂは、ヘマトクリットセンサから成るもので、かかるヘマトクリットセンサは、例えばＬＥＤ等の発光素子及びフォトダイオード等の受光素子を備え、発光素子から血液に光を照射するとともに、その透過した光或いは反射した光を受光素子にて受光することにより、患者の血液濃度を示すヘマトクリット値を検出するものである。
【００２７】
具体的には、受光素子から出力された電気信号に基づき、血液の濃度を示すヘマトクリット値を求める。即ち、血液を構成する赤血球や血漿などの各成分は、それぞれ固有の吸光特性を持っており、この性質を利用してヘマトクリット値を測定するのに必要な赤血球を電子光学的に定量化することにより当該ヘマトクリット値を求めることができるのである。より具体的には、発光素子から照射された近赤外線は、血液に入射して吸収と錯乱の影響を受け、受光素子にて受光される。その受光した光の強弱から光の吸収散乱率を解析し、ヘマトクリット値を算出するのである。
【００２８】
上記の如く構成された第１検出手段５ａは、動脈側血液回路１ａに配設されているので、透析治療中における動脈側穿刺針ａを介して患者から採取した血液のヘマトクリット値を検出するとともに、第２検出手段５ｂは、静脈側血液回路１ｂに配設されているので、ダイアライザ２にて浄化され、患者に戻される血液のヘマトクリット値を検出することとなる。即ち、除水ポンプ８にて付与された特有のピークは、まず第２検出手段５ｂで検出（図４参照）され、その後、その血液が再び動脈側血液回路１ａに至って再循環があった場合、当該再循環血液に残存した特有のピークを第１検出手段５ａが検出（図５参照）し得るようになっている。
【００２９】
従って、第２検出手段５ｂにより除水ポンプ８による特有のピークの付与があったか否かの確認を行うことができるとともに、第１検出手段５ａにより再循環血液の有無を検出することができる。即ち、除水ポンプ８により特有のピークが付与されたか否かの確認を行い得るので、動脈側血液回路のみに検出手段が配設されたものに比べ、確実且つ精度よく血液再循環の検出を行うことができるのである。
【００３０】
更に、上記第１検出手段５ａ及び第２検出手段５ｂは、図６に示すように、透析装置本体６に配設された演算手段１１と電気的に接続されている。かかる演算手段１１は、例えばマイコン等で構成されたものであり、第１検出手段５ａ及び第２検出手段５ｂで検出されたヘマトクリット値（特有のピーク）を比較し、動脈側血液回路１ａを流れる血液中の再循環血液が占める割合を演算可能なものである。即ち、演算手段１１は、第１検出手段５ａ及び第２検出手段５ｂで検出された特有のピーク（目印）に基づき、静脈側血液回路１ｂから患者に戻された血液が再び動脈側血液回路１ａに導かれて流れる再循環血液量の体外循環血液量に対する割合である再循環率を演算可能なものとされている。
【００３１】
具体的には、血液再循環がある場合に、除水ポンプ８により特有のピーク（目印）を付与してから、その血液が第２検出手段５ｂに至るまでの時間（図４における時間ｔ５）及び再循環して第１検出手段５ａに至るまでの時間（図５におけるｔ７）を予測しておき、除水ポンプ８による特有のピークの付与後、時間ｔ５経過した際に第２検出手段５ｂによって検出されたヘマトクリット値と、時間ｔ７経過した際に第１検出手段５ａによって検出されたヘマトクリット値とを演算手段１１が比較する。
【００３２】
このように、血液が第２検出手段５ｂに至るまでの時間ｔ５、及び再循環して第１検出手段５ａに至るまでの時間ｔ７を予測することで、心肺再循環（浄化された血液が心臓や肺のみを通り、他の組織や臓器等を通らずに体外に引き出されてしまう現象）と、計測対象である再循環とを判別することができる。尚、かかる方法に代えて、第１検出手段５ａ及び第２検出手段５ｂで検出されるヘマトクリット値が所定の数値を超えたことを演算手段１１にて認識させ、当該数値を超えたヘマトクリット値同士を比較するようにしてもよい。
【００３３】
そして、図４及び図５で示すような時間−ヘマトクリット値のグラフに基づき、第１検出手段５ａ及び第２検出手段５ｂのヘマトクリット値の変化を求め、上記の如き比較されるべき時間の部分（変化部分）の面積を積分法など数学的手法にて演算する。例えば、第２検出手段５ｂによる変化部分（図４におけるｔ５からｔ６までの部分）の面積をＳｖ、第１検出手段５ａによる変化部分（図５におけるｔ７からｔ８までの部分）の面積をＳａとおくと、再循環血液の割合（再循環率）Ｒｒｅｃは、以下の如き演算式にて求められる。
【００３４】
Ｒｒｅｃ（％）＝Ｓａ／Ｓｖ×１００ …（演算式１）
【００３５】
ここで、第１検出手段５ａによる変化部分の時間（ｔ７からｔ８までの時間間隔）は、特有のピークが付与された血液が第２検出手段５ｂから第１検出手段５ａまで流れる過程において拡散することを考慮し、第２検出手段５ｂによる変化部分の時間（ｔ５からｔ６までの時間間隔）より大きく設定されている。求められた再循環血液の割合は、透析装置本体６に配設された表示手段（不図示）に表示され、医師等の医療従事者が視認し得るようになっている。尚、血液再循環がない場合は、上記Ｓａが０となるため、再循環血液の割合として表示される数値は０（％）となる。これにより、血液再循環の有無に加え、その割合をも医療従事者に認識させることができ、その後の処置（血液再循環を抑制すべく穿刺針を穿刺し直したり或いはシャントの形成をし直すなどの措置）の参考とすることができる。
【００３６】
ところで、患者のアクセス部位を流れる血液の流量（以下、シャント流量（Ｑｆ）という。）が体外循環血液量の規定流量よりも小さく、且つ、実際には血液再循環が生じているもののその再循環率が小さいために特有のピークが第１検出手段５ａ及び５ｂの検出感度より小さい場合、測定される再循環率が不正確な値（例えば０）となってしまう。そこで、本実施形態においては、予測手段１２によって上記状態における再循環率を予測することができるよう構成されている。
【００３７】
具体的には、予測手段１２は、図６に示すように、第１検出手段５ａ、５ｂ、及び血液ポンプ３の駆動を制御する血液ポンプ制御手段１３と電気的に接続された例えばマイコン等で構成されたものであり、当該血液ポンプ制御手段１３の制御により血液ポンプ３を制御して体外循環血液量を規定流量（以下、規定流量（Ｑｂ０）という。）より一時的に増大させた際の再循環率（以下、再循環率（α）という。）を演算するとともに、その再循環率（α）に基づいて体外循環血液量が規定流量（Ｑｂ０）とされた際の再循環率（以下、再循環率（α０）という。）を予測し得るものである。
【００３８】
即ち、アクセス部位（シャント）の狭窄などにより、シャント流量（Ｑｆ）が体外循環血液量の規定流量（Ｑｂ０）よりも小さくなっている場合は、足りない体外循環血液量を満たすべく血液再循環が生じると考えられることから、当該血液再循環流量をＱｒ、体外循環血液量をＱｂとした場合、以下の演算式が成り立つ。
Ｑｂ＝Ｑｆ＋Ｑｒ … （演算式２）
【００３９】
一方、再循環率（α）は、再循環血液量（Ｑｒ）の体外循環血液量（Ｑｂ）に対する割合であることから、α＝Ｑｒ／Ｑｂなる関係式が成り立ち、かかる関係式を上記演算式１に代入すると、以下の演算式が成り立つ。
Ｑｂ＝Ｑｆ＋α・Ｑｂ
Ｑｆ＝（１−α）Ｑｂ … （演算式３）
【００４０】
然るに、規定流量（Ｑｂ０）より一時的に増大された体外循環血液量（Ｑｂ）は、検出手段５ａ、５ｂによる特有のピーク（目印）の検出が可能な流量に設定されており、当該検出手段５ａ、５ｂの検出信号に基づき上記演算式１を用いて再循環率（α）を演算することができる。また、体外循環血液量（Ｑｂ）は、血液ポンプ３の駆動量（即ち、血液ポンプ制御手段１３による制御）にて把握されるため、かかる体外循環血液量（Ｑｂ）と演算式１にて求められた再循環率（α）を上記演算式３に代入すれば、体外循環血液量（Ｑｂ）のときのシャント流量（Ｑｆ）を求めることができる。
【００４１】
上記の如くシャント流量（Ｑｆ）が求まれば、体外循環血液量が規定流量（Ｑｂ０）のときの再循環率（α）を求めることができる。即ち、シャント流量（Ｑｆ）は体外循環血液量の変化に拘わらず常に一定であるので、かかる既知であるＱｆとＱｂ０を演算式３に代入すれば、未知数であるαを求めることができるのである。これにより、体外循環血液量が規定流量（Ｑｂ０）に設定された際の再循環率（α）を演算にて予測することができる。
【００４２】
上記予測手段１２によれば、体外循環血液量を規定流量（Ｑｂ０）より一時的に増大させた際の再循環率（α）を演算するとともに、その再循環率（α）に基づいて体外循環血液量が規定流量（Ｑｂ０）のときの再循環率（α０）を予測するので、患者のアクセス部位を流れる血液の流量が体外循環血液量よりも小さく、且つ、実際には血液再循環が生じているもののその再循環率が検出手段の検出感度より小さい場合であっても、再循環率（α０）を予測することができる。
【００４３】
また、上記実施形態によれば、単に血液ポンプ３を制御して体外循環血液量を一時的に増大させることにより、予測手段１２が再循環率（α０）を予測できるので、追加の構成要素を不要としつつ、実際には血液再循環が生じているもののその再循環率が検出手段の検出感度より小さい場合であっても、再循環率（α０）を予測することができる。更に、第１検出手段５ａ、第２検出手段５ｂの２つを使用することにより、除水しない状態で両者の検出値を比較することができ、これらの校正を自動的に行うことができる。尚、第１検出手段５ａ及び第２検出手段５ｂがダイアライザ２の入口側と出口側とにそれぞれ配設されることから、ダイアライザ２の除水性能を監視することができる。
【００４４】
尚、透析装置において、動脈側血液回路１ａの血液ポンプ３より上流側に圧力測定手段が配設されているものが普及している。かかる圧力測定手段は、動脈側血液回路１ａの血液ポンプ３より上流側の陰圧を測定し得るものであり、その測定値により血液ポンプ３の駆動量から推定される体外循環血液量が実際の体外循環血液量と同等か否かを判別することができるので正確な脱血が図られているか否かを監視することができる。然るに、圧力測定手段にて正確な脱血が図られていることを条件として、上記予測手段による演算を行わせれば、更に精度よく再循環率を予測することができる。
【００４５】
以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば除水ポンプ８のように急激且つ短時間の除水により特有のピークを付与してこれを目印とするものに代え、他の形態の目印付与手段としてもよい。即ち、再循環血液を検出すべく血液回路１にて体外循環する血液に対して所定の目印を付与するものであれば足り、本実施形態の如く血液濃度を濃縮するものの他、生理食塩水の注入等により血液濃度を急激且つ短時間にて希釈させるもの或いは温度変化を急激且つ短時間にて付与するものとしてもよい。
【００４６】
また、本実施形態においては２つの検出手段５ａ、５ｂにて目印付与手段にて付与された目印を検出しているが、これに代えて血液回路１に配設された単独の検出手段により目印を検出するようにしてもよい。尚、目印（特有のピーク）を検出し得るものであれば、ヘマトクリットセンサ以外（例えばヘモグロビン濃度を検出するセンサやタンパク質等の濃度を検出するセンサなど）にて検出手段を構成してもよい。
【００４７】
更に、再循環血液の割合（再循環率）が所定の数値を超えた際に警報等を鳴らして、医療従事者の注意を促すようにしてもよい。尚、本実施形態においては、透析装置本体６が透析液供給機構が内蔵されない透析監視装置から成るものであるが、透析液供給機構が内蔵された個人用透析装置に適用するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
体外循環血液量を規定流量より一時的に増大させた際の再循環率を演算するとともに、その再循環率に基づいて体外循環血液量が規定流量のときの再循環率を予測する血液浄化装置及びその再循環率算出方法であれば、体外循環させつつ血液浄化を行う他の治療（血液濾過療法や血液濾過透析療法など）で使用されるもの或いは他の機能が付加されたものにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態に係る血液浄化装置を示す全体模式図
【図２】同血液浄化装置における透析装置本体を示す模式図
【図３】同血液浄化装置における除水ポンプの制御を示すグラフであって、除水を急激で且つ短時間に行うことを示すグラフ
【図４】同血液浄化装置における第２検出手段で検出されるヘマトクリット値の変化を示すグラフ
【図５】同血液浄化装置における第１検出手段で検出されるヘマトクリット値の変化（再循環がある場合）を示すグラフ
【図６】同血液浄化装置における第１検出手段、第２検出手段、演算手段、血液ポンプ制御手段、及び予測手段の接続関係を示すブロック図
【符号の説明】
【００５０】
１…血液回路
１ａ…動脈側血液回路
１ｂ…静脈側血液回路
２…ダイアライザ（血液浄化手段）
３…血液ポンプ
４…ドリップチャンバ
５ａ…第１検出手段（検出手段）
５ｂ…第２検出手段（検出手段）
６…透析装置本体
７…透析液供給装置
８…除水ポンプ（目印付与手段）
９…加温器
１０…脱気手段
１１…演算手段
１２…予測手段
１３…血液ポンプ制御手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者の血液を体外循環させつつ浄化する血液浄化装置及びその再循環率算出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、血液浄化療法、例えば透析治療においては、患者の血液を体外循環させるべく可撓性チューブから成る血液回路が使用されている。この血液回路は、患者から血液を採取する動脈側穿刺針が先端に取り付けられた動脈側血液回路と、患者に血液を戻す静脈側穿刺針が先端に取り付けられた静脈側血液回路とから主に成り、これら動脈側血液回路と静脈側血液回路との間にダイアライザを介在させ、体外循環する血液の浄化を行っている。
【０００３】
かかるダイアライザは、内部に複数の中空糸が配設されており、それぞれの中空糸の内部を血液が通過するとともに、その外側（中空糸の外周面と筐体の内周面との間）に透析液を流し得る構成とされている。中空糸は、その壁面に微小な孔（ポア）が形成されて血液浄化膜を成しており、中空糸内部を通過する血液の老廃物等が血液浄化膜を透過して透析液内に排出されるとともに、老廃物が排出されて浄化された血液が患者の体内に戻るようになっている。また、透析装置内には、患者の血液から水分を取り除くための除水ポンプが配設されており、透析治療時に除水が行われるように構成されている。
【０００４】
ところで、例えば動脈側穿刺針及び静脈側穿刺針を患者のシャント（外科手術により動脈と静脈とを連結させたアクセス部位）及びその周辺に穿刺し体外循環を行わせる際、当該静脈側穿刺針から浄化されて患者の体内に戻された血液が、患者の臓器等を経ず再び動脈側穿刺針から導入されてしまう血液再循環が生じることがある。このような血液再循環が生じると、浄化した血液を更に体外循環させることとなり、その分だけ浄化が必要な血液の体外循環量が減少するので、血液浄化効率が悪化してしまうという不具合が生じてしまう。
【０００５】
然るに従来より、体外循環する血液に対して急峻で且つ短時間の濃度塊から成る目印を付与するとともに、その目印（濃度塊）を検出器で検出し、得られた目印における血液濃度変化を示す検出信号の面積比から再循環率を演算し得る透析装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる文献で開示された透析装置によれば、短時間で再循環率を測定することが可能とされる。
【特許文献１】特表２００１−５０２５９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の血液浄化装置においては、以下の如き問題があった。
患者のアクセス部位（シャントなどのアクセス血管）における狭窄などにより、当該アクセス部位を流れる血液の流量が体外循環血液量よりも小さくなっている場合には、足りない体外循環血液量を満たすべく血液再循環が生じると考えられる。即ち、血液ポンプを駆動して規定流量の体外循環を行わせようとした場合、シャントなどのアクセス血管における血液流量では足りないと、静脈側穿刺針から動脈側穿刺針に血液が流れてしまって血液再循環が生じるのである。
【０００７】
このような場合であって、実際には血液再循環が生じているもののその再循環率が検出手段（検出器）の検出感度より小さい場合、当該検出手段によって目印が検出されず測定される再循環率が０となってしまうので、再循環率を常に正確に測定することが困難となってしまうという問題があった。即ち、検出手段による目印の検出精度には限界があるため、極めて少量の血液再循環を検出することができない場合が生じるのである。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、患者のアクセス部位を流れる血液の流量が体外循環血液量よりも小さく、且つ、実際には血液再循環が生じているもののその再循環率が検出手段の検出感度より小さい場合であっても、再循環率を予測することができる血液浄化装置及びその再循環率算出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明は、患者のアクセス部位から採取した血液を体外循環させるべく動脈側血液回路及び静脈側血液回路から成る血液回路と、前記動脈側血液回路に配設された血液ポンプと、前記動脈側血液回路と静脈側血液回路との間に接続され、当該血液回路を流れる血液を浄化する血液浄化手段と、前記血液回路にて体外循環する血液に対して所定の目印を付与する目印付与手段と、該目印付与手段にて付与された目印を検出する検出手段と、該検出手段で検出された目印に基づき、前記静脈側血液回路から患者に戻された血液が再び前記動脈側血液回路に導かれて流れる再循環血液量の体外循環血液量に対する割合である再循環率を演算可能な演算手段とを具備した血液浄化装置において、前記血液ポンプを制御して体外循環血液量を規定流量より一時的に増大させた際の再循環率を演算するとともに、その再循環率に基づいて体外循環血液量が規定流量とされた際の再循環率を予測し得る予測手段を具備したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の血液浄化装置において、前記予測手段は、規定流量（Ｑｂ０）より一時的に増大された体外循環血液量（Ｑｂ）における再循環率（α）を演算し、その再循環率（α）から患者のアクセス部位を流れる血液流量であるシャント流量（Ｑｆ）を求めるとともに、当該シャント流量（Ｑｆ）に基づいて体外循環血液量が規定流量（Ｑｂ０）とされた際の再循環率（α０）を演算して予測することを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の血液浄化装置において、前記予測手段は、シャント流量（Ｑｆ）＝（１−再循環率（α））×（体外循環血液量（Ｑｂ））なる演算式により一時的に増大された体外循環血液量（Ｑｂ）における当該シャント流量（Ｑｆ）を求めるとともに、当該演算式により体外循環血液量が規定流量（Ｑｂ０）とされた際の再循環率（α０）を演算して予測することを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、患者のアクセス部位から採取した血液を動脈側血液回路及び静脈側血液回路から成る血液回路にて体外循環させつつ、当該動脈側血液回路と静脈側血液回路との間に接続された血液浄化手段にて当該血液を浄化するとともに、前記血液回路にて体外循環する血液に対して所定の目印を付与する一方、当該目印を検出することにより、前記静脈側血液回路から患者に戻された血液が再び前記動脈側血液回路に導かれて流れる再循環血液量の体外循環血液量に対する割合である再循環率を演算する血液浄化装置の再循環率演算方法において、体外循環血液量を規定流量より一時的に増大させた際の再循環率を演算するとともに、その再循環率に基づいて体外循環血液量が規定流量とされた際の再循環率を予測することを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の血液浄化装置の再循環率算出方法において、規定流量（Ｑｂ０）より一時的に増大された体外循環血液量（Ｑｂ）における再循環率（α）を演算し、その再循環率（α）から患者のアクセス部位を流れる血液流量であるシャント流量（Ｑｆ）を求めるとともに、当該シャント流量（Ｑｆ）に基づいて体外循環血液量が規定流量（Ｑｂ０）とされた際の再循環率（α０）を演算して予測することを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の血液浄化装置の再循環率算出方法において、シャント流量（Ｑｆ）＝（１−再循環率（α））×（体外循環血液量（Ｑｂ））なる演算式により一時的に増大された体外循環血液量（Ｑｂ）における当該シャント流量（Ｑｆ）を求めるとともに、当該演算式により体外循環血液量が規定流量（Ｑｂ０）とされた際の再循環率（α０）を演算して予測することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、体外循環血液量を規定流量より一時的に増大させた際の再循環率を演算するとともに、その再循環率に基づいて体外循環血液量が規定流量とされた際の再循環率を予測するので、患者のアクセス部位を流れる血液の流量が体外循環血液量よりも小さく、且つ、実際には血液再循環が生じているもののその再循環率が検出手段の検出感度より小さい場合であっても、再循環率を予測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る血液浄化装置は、患者の血液を体外循環させつつ浄化するためのもので、透析治療で使用される透析装置に適用されたものである。かかる透析装置は、図１に示すように、血液浄化手段としてのダイアライザ２が接続された血液回路１、ダイアライザ２に透析液を供給しつつ除水する透析装置本体６から主に構成されている。血液回路１は、同図に示すように、可撓性チューブから成る動脈側血液回路１ａ及び静脈側血液回路１ｂから主に構成されており、これら動脈側血液回路１ａと静脈側血液回路１ｂの間にダイアライザ２が接続されている。
【００１７】
動脈側血液回路１ａには、その先端に動脈側穿刺針ａが接続されているとともに、途中にしごき型の血液ポンプ３、及び第１検出手段５ａが配設されている。一方、静脈側血液回路１ｂには、その先端に静脈側穿刺針ｂが接続されているとともに、途中に第２検出手段５ｂ及び除泡用のドリップチャンバ４が接続されている。
【００１８】
そして、動脈側穿刺針ａ及び静脈側穿刺針ｂを患者のシャント（外科手術により動脈と静脈とを連結させたアクセス部位）に穿刺した状態で、血液ポンプ３を駆動させると、患者の血液は、アクセス部位から採取された後、動脈側血液回路１ａを通ってダイアライザ２に至り、該ダイアライザ２によって血液浄化が施され、ドリップチャンバ４で除泡がなされつつ静脈側血液回路１ｂを通って患者の体内に戻る。即ち、患者の血液を血液回路１にて体外循環させつつダイアライザ２にて浄化するのである。
【００１９】
ダイアライザ２は、その筐体部に、血液導入ポート２ａ、血液導出ポート２ｂ、透析液導入ポート２ｃ及び透析液導出ポート２ｄが形成されており、このうち血液導入ポート２ａには動脈側血液回路１ａの基端が、血液導出ポート２ｂには静脈側血液回路１ｂの基端がそれぞれ接続されている。また、透析液導入ポート２ｃ及び透析液導出ポート２ｄは、透析装置本体６から延設された透析液導入ラインＬ１及び透析液排出ラインＬ２とそれぞれ接続されている。
【００２０】
ダイアライザ２内には、複数の中空糸が収容されており、該中空糸内部が血液の流路とされるとともに、中空糸外周面と筐体部の内周面との間が透析液の流路とされている。中空糸には、その外周面と内周面とを貫通した微少な孔（ポア）が多数形成されて中空糸膜を形成しており、該膜を介して血液中の不純物等が透析液内に透過し得るよう構成されている。
【００２１】
一方、透析装置本体６は、図２に示すように、透析液導入ラインＬ１及び透析液排出ラインＬ２に跨って形成された複式ポンプＰと、透析液排出ラインＬ２において複式ポンプＰを迂回して接続されたバイパスラインＬ３と、該バイパスラインＬ３に接続された除水ポンプ８（目印付与手段）とから主に構成されている。そして、透析液導入ラインＬ１の一端がダイアライザ２（透析液導入ポート２ｃ）に接続されるとともに、他端が所定濃度の透析液を調製する透析液供給装置７に接続されている。
【００２２】
また、透析液排出ラインＬ２の一端は、ダイアライザ２（透析液導出ポート２ｄ）に接続されるとともに、他端が図示しない廃液手段と接続されており、透析液供給装置７から供給された透析液が透析液導入ラインＬ１を通ってダイアライザ２に至った後、透析液排出ラインＬ２及びバイパスラインＬ３を通って廃液手段に送られるようになっている。尚、同図中符号９及び１０は、透析液導入ラインＬ１に接続された加温器及び脱気手段を示している。
【００２３】
除水ポンプ８は、ダイアライザ２中を流れる患者の血液から水分を除去するためのものである。即ち、かかる除水ポンプ８を駆動させると、複式ポンプＰが定量型であるため、透析液導入ラインＬ１から導入される透析液量よりも透析液排出ラインＬ２から排出される液体の容量が多くなり、その多い容量分だけ血液中から水分が除去されるのである。尚、かかる除水ポンプ８以外の手段（例えば所謂バランシングチャンバ等を利用するもの）にて患者の血液から水分を除去するようにしてもよい。
【００２４】
ここで、本実施形態の目印付与手段としての除水ポンプ８は、透析治療に必要な除水を行う他、急激で且つ短時間の除水が行い得るようになっている。即ち、透析治療中に行われる一定速度の除水を一旦中止し（但し、体外循環は行われている）、測定したヘマトクリット値が安定したところで、除水ポンプ８を急激且つ短時間駆動して除水を行わせしめることにより、その間の血液濃度（ヘマトクリット値）の変化に特有のピークを付与し得るよう構成されているのである。ここで、本発明における「急激且つ短時間」とは、回路を経た後において付与したパルスが確認できる程度の大きさ及び時間のことをいい、「特有」とは、ポンプの変動や患者の体動による他の要因による変動パターンと区別できるものをいう。
【００２５】
より具体的には、図３に示すように、時間ｔ１で一定速度の除水（通常の除水）を停止し、その後測定しているヘマトクリットの値が安定した時間ｔ２になった際に除水ポンプ８を通常より高速で時間ｔ３まで駆動させる。かかる時間ｔ２からｔ３までは微小時間とされている。これにより、通常の除水に比べて、急激で且つ短時間の除水を行うことができ、例えば図４で示すような、ヘマトクリット値において特有のピークを付与することができる。
【００２６】
第１検出手段５ａ及び第２検出手段５ｂは、動脈側血液回路１ａ及び静脈側血液回路１ｂにそれぞれ配設されて、これら回路を流れる血液の濃度（具体的にはヘマトクリット値）を検出することにより除水ポンプ８にて付与された目印（急激且つ短時間の除水により血液濃度（ヘマトクリット値）の変化に付与された特有のピーク）を検出するものである。これら第１検出手段５ａ及び５ｂは、ヘマトクリットセンサから成るもので、かかるヘマトクリットセンサは、例えばＬＥＤ等の発光素子及びフォトダイオード等の受光素子を備え、発光素子から血液に光を照射するとともに、その透過した光或いは反射した光を受光素子にて受光することにより、患者の血液濃度を示すヘマトクリット値を検出するものである。
【００２７】
具体的には、受光素子から出力された電気信号に基づき、血液の濃度を示すヘマトクリット値を求める。即ち、血液を構成する赤血球や血漿などの各成分は、それぞれ固有の吸光特性を持っており、この性質を利用してヘマトクリット値を測定するのに必要な赤血球を電子光学的に定量化することにより当該ヘマトクリット値を求めることができるのである。より具体的には、発光素子から照射された近赤外線は、血液に入射して吸収と錯乱の影響を受け、受光素子にて受光される。その受光した光の強弱から光の吸収散乱率を解析し、ヘマトクリット値を算出するのである。
【００２８】
上記の如く構成された第１検出手段５ａは、動脈側血液回路１ａに配設されているので、透析治療中における動脈側穿刺針ａを介して患者から採取した血液のヘマトクリット値を検出するとともに、第２検出手段５ｂは、静脈側血液回路１ｂに配設されているので、ダイアライザ２にて浄化され、患者に戻される血液のヘマトクリット値を検出することとなる。即ち、除水ポンプ８にて付与された特有のピークは、まず第２検出手段５ｂで検出（図４参照）され、その後、その血液が再び動脈側血液回路１ａに至って再循環があった場合、当該再循環血液に残存した特有のピークを第１検出手段５ａが検出（図５参照）し得るようになっている。
【００２９】
従って、第２検出手段５ｂにより除水ポンプ８による特有のピークの付与があったか否かの確認を行うことができるとともに、第１検出手段５ａにより再循環血液の有無を検出することができる。即ち、除水ポンプ８により特有のピークが付与されたか否かの確認を行い得るので、動脈側血液回路のみに検出手段が配設されたものに比べ、確実且つ精度よく血液再循環の検出を行うことができるのである。
【００３０】
更に、上記第１検出手段５ａ及び第２検出手段５ｂは、図６に示すように、透析装置本体６に配設された演算手段１１と電気的に接続されている。かかる演算手段１１は、例えばマイコン等で構成されたものであり、第１検出手段５ａ及び第２検出手段５ｂで検出されたヘマトクリット値（特有のピーク）を比較し、動脈側血液回路１ａを流れる血液中の再循環血液が占める割合を演算可能なものである。即ち、演算手段１１は、第１検出手段５ａ及び第２検出手段５ｂで検出された特有のピーク（目印）に基づき、静脈側血液回路１ｂから患者に戻された血液が再び動脈側血液回路１ａに導かれて流れる再循環血液量の体外循環血液量に対する割合である再循環率を演算可能なものとされている。
【００３１】
具体的には、血液再循環がある場合に、除水ポンプ８により特有のピーク（目印）を付与してから、その血液が第２検出手段５ｂに至るまでの時間（図４における時間ｔ５）及び再循環して第１検出手段５ａに至るまでの時間（図５におけるｔ７）を予測しておき、除水ポンプ８による特有のピークの付与後、時間ｔ５経過した際に第２検出手段５ｂによって検出されたヘマトクリット値と、時間ｔ７経過した際に第１検出手段５ａによって検出されたヘマトクリット値とを演算手段１１が比較する。
【００３２】
このように、血液が第２検出手段５ｂに至るまでの時間ｔ５、及び再循環して第１検出手段５ａに至るまでの時間ｔ７を予測することで、心肺再循環（浄化された血液が心臓や肺のみを通り、他の組織や臓器等を通らずに体外に引き出されてしまう現象）と、計測対象である再循環とを判別することができる。尚、かかる方法に代えて、第１検出手段５ａ及び第２検出手段５ｂで検出されるヘマトクリット値が所定の数値を超えたことを演算手段１１にて認識させ、当該数値を超えたヘマトクリット値同士を比較するようにしてもよい。
【００３３】
そして、図４及び図５で示すような時間−ヘマトクリット値のグラフに基づき、第１検出手段５ａ及び第２検出手段５ｂのヘマトクリット値の変化を求め、上記の如き比較されるべき時間の部分（変化部分）の面積を積分法など数学的手法にて演算する。例えば、第２検出手段５ｂによる変化部分（図４におけるｔ５からｔ６までの部分）の面積をＳｖ、第１検出手段５ａによる変化部分（図５におけるｔ７からｔ８までの部分）の面積をＳａとおくと、再循環血液の割合（再循環率）Ｒｒｅｃは、以下の如き演算式にて求められる。
【００３４】
Ｒｒｅｃ（％）＝Ｓａ／Ｓｖ×１００ …（演算式１）
【００３５】
ここで、第１検出手段５ａによる変化部分の時間（ｔ７からｔ８までの時間間隔）は、特有のピークが付与された血液が第２検出手段５ｂから第１検出手段５ａまで流れる過程において拡散することを考慮し、第２検出手段５ｂによる変化部分の時間（ｔ５からｔ６までの時間間隔）より大きく設定されている。求められた再循環血液の割合は、透析装置本体６に配設された表示手段（不図示）に表示され、医師等の医療従事者が視認し得るようになっている。尚、血液再循環がない場合は、上記Ｓａが０となるため、再循環血液の割合として表示される数値は０（％）となる。これにより、血液再循環の有無に加え、その割合をも医療従事者に認識させることができ、その後の処置（血液再循環を抑制すべく穿刺針を穿刺し直したり或いはシャントの形成をし直すなどの措置）の参考とすることができる。
【００３６】
ところで、患者のアクセス部位を流れる血液の流量（以下、シャント流量（Ｑｆ）という。）が体外循環血液量の規定流量よりも小さく、且つ、実際には血液再循環が生じているもののその再循環率が小さいために特有のピークが第１検出手段５ａ及び５ｂの検出感度より小さい場合、測定される再循環率が不正確な値（例えば０）となってしまう。そこで、本実施形態においては、予測手段１２によって上記状態における再循環率を予測することができるよう構成されている。
【００３７】
具体的には、予測手段１２は、図６に示すように、第１検出手段５ａ、５ｂ、及び血液ポンプ３の駆動を制御する血液ポンプ制御手段１３と電気的に接続された例えばマイコン等で構成されたものであり、当該血液ポンプ制御手段１３の制御により血液ポンプ３を制御して体外循環血液量を規定流量（以下、規定流量（Ｑｂ０）という。）より一時的に増大させた際の再循環率（以下、再循環率（α）という。）を演算するとともに、その再循環率（α）に基づいて体外循環血液量が規定流量（Ｑｂ０）とされた際の再循環率（以下、再循環率（α０）という。）を予測し得るものである。
【００３８】
即ち、アクセス部位（シャント）の狭窄などにより、シャント流量（Ｑｆ）が体外循環血液量の規定流量（Ｑｂ０）よりも小さくなっている場合は、足りない体外循環血液量を満たすべく血液再循環が生じると考えられることから、当該血液再循環流量をＱｒ、体外循環血液量をＱｂとした場合、以下の演算式が成り立つ。
Ｑｂ＝Ｑｆ＋Ｑｒ … （演算式２）
【００３９】
一方、再循環率（α）は、再循環血液量（Ｑｒ）の体外循環血液量（Ｑｂ）に対する割合であることから、α＝Ｑｒ／Ｑｂなる関係式が成り立ち、かかる関係式を上記演算式１に代入すると、以下の演算式が成り立つ。
Ｑｂ＝Ｑｆ＋α・Ｑｂ
Ｑｆ＝（１−α）Ｑｂ … （演算式３）
【００４０】
然るに、規定流量（Ｑｂ０）より一時的に増大された体外循環血液量（Ｑｂ）は、検出手段５ａ、５ｂによる特有のピーク（目印）の検出が可能な流量に設定されており、当該検出手段５ａ、５ｂの検出信号に基づき上記演算式１を用いて再循環率（α）を演算することができる。また、体外循環血液量（Ｑｂ）は、血液ポンプ３の駆動量（即ち、血液ポンプ制御手段１３による制御）にて把握されるため、かかる体外循環血液量（Ｑｂ）と演算式１にて求められた再循環率（α）を上記演算式３に代入すれば、体外循環血液量（Ｑｂ）のときのシャント流量（Ｑｆ）を求めることができる。
【００４１】
上記の如くシャント流量（Ｑｆ）が求まれば、体外循環血液量が規定流量（Ｑｂ０）のときの再循環率（α）を求めることができる。即ち、シャント流量（Ｑｆ）は体外循環血液量の変化に拘わらず常に一定であるので、かかる既知であるＱｆとＱｂ０を演算式３に代入すれば、未知数であるαを求めることができるのである。これにより、体外循環血液量が規定流量（Ｑｂ０）に設定された際の再循環率（α）を演算にて予測することができる。
【００４２】
上記予測手段１２によれば、体外循環血液量を規定流量（Ｑｂ０）より一時的に増大させた際の再循環率（α）を演算するとともに、その再循環率（α）に基づいて体外循環血液量が規定流量（Ｑｂ０）のときの再循環率（α０）を予測するので、患者のアクセス部位を流れる血液の流量が体外循環血液量よりも小さく、且つ、実際には血液再循環が生じているもののその再循環率が検出手段の検出感度より小さい場合であっても、再循環率（α０）を予測することができる。
【００４３】
また、上記実施形態によれば、単に血液ポンプ３を制御して体外循環血液量を一時的に増大させることにより、予測手段１２が再循環率（α０）を予測できるので、追加の構成要素を不要としつつ、実際には血液再循環が生じているもののその再循環率が検出手段の検出感度より小さい場合であっても、再循環率（α０）を予測することができる。更に、第１検出手段５ａ、第２検出手段５ｂの２つを使用することにより、除水しない状態で両者の検出値を比較することができ、これらの校正を自動的に行うことができる。尚、第１検出手段５ａ及び第２検出手段５ｂがダイアライザ２の入口側と出口側とにそれぞれ配設されることから、ダイアライザ２の除水性能を監視することができる。
【００４４】
尚、透析装置において、動脈側血液回路１ａの血液ポンプ３より上流側に圧力測定手段が配設されているものが普及している。かかる圧力測定手段は、動脈側血液回路１ａの血液ポンプ３より上流側の陰圧を測定し得るものであり、その測定値により血液ポンプ３の駆動量から推定される体外循環血液量が実際の体外循環血液量と同等か否かを判別することができるので正確な脱血が図られているか否かを監視することができる。然るに、圧力測定手段にて正確な脱血が図られていることを条件として、上記予測手段による演算を行わせれば、更に精度よく再循環率を予測することができる。
【００４５】
以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば除水ポンプ８のように急激且つ短時間の除水により特有のピークを付与してこれを目印とするものに代え、他の形態の目印付与手段としてもよい。即ち、再循環血液を検出すべく血液回路１にて体外循環する血液に対して所定の目印を付与するものであれば足り、本実施形態の如く血液濃度を濃縮するものの他、生理食塩水の注入等により血液濃度を急激且つ短時間にて希釈させるもの或いは温度変化を急激且つ短時間にて付与するものとしてもよい。
【００４６】
また、本実施形態においては２つの検出手段５ａ、５ｂにて目印付与手段にて付与された目印を検出しているが、これに代えて血液回路１に配設された単独の検出手段により目印を検出するようにしてもよい。尚、目印（特有のピーク）を検出し得るものであれば、ヘマトクリットセンサ以外（例えばヘモグロビン濃度を検出するセンサやタンパク質等の濃度を検出するセンサなど）にて検出手段を構成してもよい。
【００４７】
更に、再循環血液の割合（再循環率）が所定の数値を超えた際に警報等を鳴らして、医療従事者の注意を促すようにしてもよい。尚、本実施形態においては、透析装置本体６が透析液供給機構が内蔵されない透析監視装置から成るものであるが、透析液供給機構が内蔵された個人用透析装置に適用するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
体外循環血液量を規定流量より一時的に増大させた際の再循環率を演算するとともに、その再循環率に基づいて体外循環血液量が規定流量のときの再循環率を予測する血液浄化装置及びその再循環率算出方法であれば、体外循環させつつ血液浄化を行う他の治療（血液濾過療法や血液濾過透析療法など）で使用されるもの或いは他の機能が付加されたものにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態に係る血液浄化装置を示す全体模式図
【図２】同血液浄化装置における透析装置本体を示す模式図
【図３】同血液浄化装置における除水ポンプの制御を示すグラフであって、除水を急激で且つ短時間に行うことを示すグラフ
【図４】同血液浄化装置における第２検出手段で検出されるヘマトクリット値の変化を示すグラフ
【図５】同血液浄化装置における第１検出手段で検出されるヘマトクリット値の変化（再循環がある場合）を示すグラフ
【図６】同血液浄化装置における第１検出手段、第２検出手段、演算手段、血液ポンプ制御手段、及び予測手段の接続関係を示すブロック図
【符号の説明】
【００５０】
１…血液回路
１ａ…動脈側血液回路
１ｂ…静脈側血液回路
２…ダイアライザ（血液浄化手段）
３…血液ポンプ
４…ドリップチャンバ
５ａ…第１検出手段（検出手段）
５ｂ…第２検出手段（検出手段）
６…透析装置本体
７…透析液供給装置
８…除水ポンプ（目印付与手段）
９…加温器
１０…脱気手段
１１…演算手段
１２…予測手段
１３…血液ポンプ制御手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者のアクセス部位から採取した血液を体外循環させるべく動脈側血液回路及び静脈側血液回路から成る血液回路と、
前記動脈側血液回路に配設された血液ポンプと、
前記動脈側血液回路と静脈側血液回路との間に接続され、当該血液回路を流れる血液を浄化する血液浄化手段と、
前記血液回路にて体外循環する血液に対して所定の目印を付与する目印付与手段と、
該目印付与手段にて付与された目印を検出する検出手段と、
該検出手段で検出された目印に基づき、前記静脈側血液回路から患者に戻された血液が再び前記動脈側血液回路に導かれて流れる再循環血液量の体外循環血液量に対する割合である再循環率を演算可能な演算手段と、
を具備した血液浄化装置において、
前記血液ポンプを制御して体外循環血液量を規定流量より一時的に増大させた際の再循環率を演算するとともに、その再循環率に基づいて体外循環血液量が規定流量のときの再循環率を予測し得る予測手段を具備したことを特徴とする血液浄化装置。
【請求項２】
前記予測手段は、規定流量（Ｑｂ０）より一時的に増大された体外循環血液量（Ｑｂ）における再循環率（α）を演算し、その再循環率（α）から患者のアクセス部位を流れる血液流量であるシャント流量（Ｑｆ）を求めるとともに、当該シャント流量（Ｑｆ）に基づいて体外循環血液量が規定流量（Ｑｂ０）のときの再循環率（α０）を演算して予測することを特徴とする請求項１記載の血液浄化装置。
【請求項３】
前記予測手段は、シャント流量（Ｑｆ）＝（１−再循環率（α））×（体外循環血液量（Ｑｂ））なる演算式により一時的に増大された体外循環血液量（Ｑｂ）における当該シャント流量（Ｑｆ）を求めるとともに、当該演算式により体外循環血液量が規定流量（Ｑｂ０）のときの再循環率（α０）を演算して予測することを特徴とする請求項２記載の血液浄化装置。
【請求項４】
患者のアクセス部位から採取した血液を動脈側血液回路及び静脈側血液回路から成る血液回路にて体外循環させつつ、当該動脈側血液回路と静脈側血液回路との間に接続された血液浄化手段にて当該血液を浄化するとともに、前記血液回路にて体外循環する血液に対して所定の目印を付与する一方、当該目印を検出することにより、前記静脈側血液回路から患者に戻された血液が再び前記動脈側血液回路に導かれて流れる再循環血液量の体外循環血液量に対する割合である再循環率を演算する血液浄化装置の再循環率演算方法において、
体外循環血液量を規定流量より一時的に増大させた際の再循環率を演算するとともに、その再循環率に基づいて体外循環血液量が規定流量のときの再循環率を予測することを特徴とする血液浄化装置の再循環率算出方法。
【請求項５】
規定流量（Ｑｂ０）より一時的に増大された体外循環血液量（Ｑｂ）における再循環率（α）を演算し、その再循環率（α）から患者のアクセス部位を流れる血液流量であるシャント流量（Ｑｆ）を求めるとともに、当該シャント流量（Ｑｆ）に基づいて体外循環血液量が規定流量（Ｑｂ０）のときの再循環率（α０）を演算して予測することを特徴とする請求項４記載の血液浄化装置の再循環率算出方法。
【請求項６】
シャント流量（Ｑｆ）＝（１−再循環率（α））×（体外循環血液量（Ｑｂ））なる演算式により一時的に増大された体外循環血液量（Ｑｂ）における当該シャント流量（Ｑｆ）を求めるとともに、当該演算式により体外循環血液量が規定流量（Ｑｂ０）のときの再循環率（α０）を演算して予測することを特徴とする請求項５記載の血液浄化装置の再循環率算出方法。
【請求項１】
患者のアクセス部位から採取した血液を体外循環させるべく動脈側血液回路及び静脈側血液回路から成る血液回路と、
前記動脈側血液回路に配設された血液ポンプと、
前記動脈側血液回路と静脈側血液回路との間に接続され、当該血液回路を流れる血液を浄化する血液浄化手段と、
前記血液回路にて体外循環する血液に対して所定の目印を付与する目印付与手段と、
該目印付与手段にて付与された目印を検出する検出手段と、
該検出手段で検出された目印に基づき、前記静脈側血液回路から患者に戻された血液が再び前記動脈側血液回路に導かれて流れる再循環血液量の体外循環血液量に対する割合である再循環率を演算可能な演算手段と、
を具備した血液浄化装置において、
前記血液ポンプを制御して体外循環血液量を規定流量より一時的に増大させた際の再循環率を演算するとともに、その再循環率に基づいて体外循環血液量が規定流量のときの再循環率を予測し得る予測手段を具備したことを特徴とする血液浄化装置。
【請求項２】
前記予測手段は、規定流量（Ｑｂ０）より一時的に増大された体外循環血液量（Ｑｂ）における再循環率（α）を演算し、その再循環率（α）から患者のアクセス部位を流れる血液流量であるシャント流量（Ｑｆ）を求めるとともに、当該シャント流量（Ｑｆ）に基づいて体外循環血液量が規定流量（Ｑｂ０）のときの再循環率（α０）を演算して予測することを特徴とする請求項１記載の血液浄化装置。
【請求項３】
前記予測手段は、シャント流量（Ｑｆ）＝（１−再循環率（α））×（体外循環血液量（Ｑｂ））なる演算式により一時的に増大された体外循環血液量（Ｑｂ）における当該シャント流量（Ｑｆ）を求めるとともに、当該演算式により体外循環血液量が規定流量（Ｑｂ０）のときの再循環率（α０）を演算して予測することを特徴とする請求項２記載の血液浄化装置。
【請求項４】
患者のアクセス部位から採取した血液を動脈側血液回路及び静脈側血液回路から成る血液回路にて体外循環させつつ、当該動脈側血液回路と静脈側血液回路との間に接続された血液浄化手段にて当該血液を浄化するとともに、前記血液回路にて体外循環する血液に対して所定の目印を付与する一方、当該目印を検出することにより、前記静脈側血液回路から患者に戻された血液が再び前記動脈側血液回路に導かれて流れる再循環血液量の体外循環血液量に対する割合である再循環率を演算する血液浄化装置の再循環率演算方法において、
体外循環血液量を規定流量より一時的に増大させた際の再循環率を演算するとともに、その再循環率に基づいて体外循環血液量が規定流量のときの再循環率を予測することを特徴とする血液浄化装置の再循環率算出方法。
【請求項５】
規定流量（Ｑｂ０）より一時的に増大された体外循環血液量（Ｑｂ）における再循環率（α）を演算し、その再循環率（α）から患者のアクセス部位を流れる血液流量であるシャント流量（Ｑｆ）を求めるとともに、当該シャント流量（Ｑｆ）に基づいて体外循環血液量が規定流量（Ｑｂ０）のときの再循環率（α０）を演算して予測することを特徴とする請求項４記載の血液浄化装置の再循環率算出方法。
【請求項６】
シャント流量（Ｑｆ）＝（１−再循環率（α））×（体外循環血液量（Ｑｂ））なる演算式により一時的に増大された体外循環血液量（Ｑｂ）における当該シャント流量（Ｑｆ）を求めるとともに、当該演算式により体外循環血液量が規定流量（Ｑｂ０）のときの再循環率（α０）を演算して予測することを特徴とする請求項５記載の血液浄化装置の再循環率算出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−１０５１４８（Ｐ２００７−１０５１４８Ａ）
【公開日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２９７４４１（Ｐ２００５−２９７４４１）
【出願日】平成１７年１０月１２日（２００５．１０．１２）
【出願人】（０００２２６２４２）日機装株式会社 (383)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月１２日（２００５．１０．１２）
【出願人】（０００２２６２４２）日機装株式会社 (383)
【Ｆターム（参考）】
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