透析用途のためのインラインセンサ
透析、透析流体、および透析流体によって処理される体液の水質を監視するためのシステムを開示する。該システムは、投入水または透析流体の中、および調製された透析物の中の不純物を検出するための微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサを使用する。これらのセンサはまた、治療されている患者の血液を監視およびチェックするために使用されてもよい。これらのセンサは、アンモニウムまたはカルシウム等のイオンのためのイオン選択センサを含み、また、塩素またはクロラミン、例えば、塩化物からのイオンに好適である、電流滴定アレイセンサも含む。これらのセンサは、水道用水の本管または井戸からの水供給の監視を補助する。該センサは、家庭または他の場所で使用するための水から透析物溶液を調製するためのシステムと併用されてもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（背景）
本特許は、概して、医療用流体送達システムおよび方法に関する。より具体的には、本特許は、腹膜透析流体、血液透析流体、および血液等の透析に関与する流体種を感知および測定するための微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサ用のシステム、方法、および装置を開示する。
【背景技術】
【０００２】
種々の原因によって、個人の腎臓系は機能しなくなり得る。腎不全は、いくつかの生理的障害および問題を引き起こす。水分、ミネラル、および毎日の代謝負荷の排出のバランスは、もはや起こらず、窒素代謝の毒性最終生成物（尿素、クレアチニン、尿酸等）は、血液および組織中に蓄積する可能性がある。
【０００３】
腎不全および腎機能低下は、透析を用いて治療されている。透析は、正常に機能している腎臓によって、そうでなければ除去された老廃物、毒素、および過剰な水分を体から除去する。腎機能の代替としての透析治療は、該治療が命を救うため、多くの人々にとって非常に重要である。
【０００４】
血液透析および腹膜透析は、腎機能の損失を治療するために一般に使用される２種類の透析療法である。血液透析（「ＨＤ」）治療は、患者からの老廃物、毒素、および過剰な水分を除去するために、患者の血液を利用する。患者は、血液透析機に接続され、患者の血液は、この機械を通じて送出される。血液が血液透析機に、および血液透析機から流動することができるように、カテーテルまたは針が患者の動脈および静脈、または人工移植片に挿入される。血液は、該機械のダイアライザを通過し、それは、血液からの老廃物、毒素、および過剰な水分を除去する。浄化された血液は、患者に戻される。大量の透析物、例えば、約１２０リットルが、単回の血液透析療法中、血液を透析するために消費される。血液透析治療は、数時間続き、概して、１週間に約３または４回治療センターにおいて実施される。
【０００５】
血液を伴う腎不全治療の別の形態は、血液濾過（「ＨＦ」）であり、患者の血液からの毒素の対流輸送に依存する、別の腎代替療法である。この療法は、治療中、体外回路に置換液または補液を添加することによって達成される（典型的には、１０〜９０リットルのそのような流体）。該置換液、および治療と治療の間に患者によって蓄積される流体は、ＨＦ治療の間に限外濾過され、中分子および大分子の除去に特に有益である対流輸送機構を提供する。
【０００６】
血液透析濾過（「ＨＤＦ」）は、対流および拡散浄化を組み合わせる、別の血液治療様式である。ＨＤＦは、標準的な血液透析と同様に、ダイアライザ内を流動する透析物を使用し、拡散浄化を提供する。さらに、置換液が体外回路に直接提供され、対流浄化を提供する。
【０００７】
腹膜透析は、透析物とも呼ばれる透析溶液を使用し、それは、カテーテルを介して患者の腹膜腔に注入される。透析物は、腹膜腔の腹膜に接触する。拡散および浸透によって、すなわち浸透勾配が膜にわたって生じるため、老廃物、毒素、および過剰な水は、患者の血流から腹膜を通って透析物に入る。使用済み透析物は、患者から排出され、患者から老廃物、毒素、および過剰な水分を除去する。このサイクルが繰り返される。
【０００８】
持続的携帯型腹膜透析（「ＣＡＰＤ」）、自動腹膜透析（「ＡＰＤ」）、タイダルフローＡＰＤ、および連続流腹膜透析（「ＣＦＰＤ」）を含む、種々の種類の腹膜透析療法が存在する。ＣＡＰＤは、手動の透析治療である。患者は、埋め込まれたカテーテルを排液管に手動で接続し、使用済み透析物流体が腹膜腔から排出されることを可能にする。次いで、患者は、カテーテルを新鮮な透析物のバッグに接続し、カテーテルを通じて新鮮な透析物を患者自身に注入する。患者は、新鮮な透析物バッグからカテーテルを外し、透析物が腹膜腔内に滞留することを可能にし、ここで、老廃物、毒素、および過剰な水分の輸送が生じる。滞留期間の後、患者は、例えば、１日当たり４回、手動の透析治療を繰り返し、各治療は約１時間続く。手動の腹膜透析は、患者からかなりの時間および努力を必要とし、改善のための十分な余地が残っている。
【０００９】
自動腹膜透析（「ＡＰＤ」）は、該透析治療が排出、充填、および滞留サイクルを含む点においてＣＡＰＤと類似している。しかしながら、ＡＰＤ機械は、典型的には、患者が眠っている間に自動でサイクルを行う。ＡＰＤ機械によって、患者は、手動で治療サイクルを行う必要がなく、かつ日中に供給品を運ぶ必要がない。ＡＰＤ機械は、埋め込まれたカテーテル、新鮮な透析物源またはバッグ、および流体排液管に流体接続する。ＡＰＤ機械は、透析物源からカテーテルを通じて患者の腹膜腔に新鮮な透析物を送出し、透析物が腔内に滞留することを可能にし、老廃物、毒素および過剰な水分の輸送が生じることを可能にする。源は、複数の滅菌透析物溶液バッグであってもよい。
【００１０】
ＡＰＤ機械は、使用済み透析物を腹膜腔からカテーテルを通じて排液管に送出する。手動プロセスと同様に、ＡＰＤ中にいくつかの排出、充填、および滞留サイクルが生じる。「最終充填」は、ＣＡＰＤおよびＡＰＤの最後に生じてもよく、次回の治療まで患者の腹膜腔内に残る。
【００１１】
ＣＡＰＤおよびＡＰＤは両方とも、使用済み透析流体を排液管に送るバッチタイプシステムである。タイダルフローシステムは、改良されたバッチシステムである。タイダルフローを用いて、長い期間にわたって患者から流体を全て除去する代わりに、わずかな時間増分の後、流体の一部が除去および交換される。
【００１２】
連続流またはＣＦＰＤシステムは、使用済み透析物を廃棄する代わりに、浄化または再生し得る。該システムは、ループを通じて流体を患者の内外に送出する。透析物は、１つのカテーテル管腔を通じて腹膜腔に流入し、別のカテーテル管腔に流出する。患者から退出する流体は、例えば、ウレアーゼを採用し、酵素的に尿素をアンモニアに変換する尿素除去カラムを介して、透析物から老廃物を除去する再構成デバイスを通過する。次いで、アンモニアは、腹膜腔への透析物の再導入の前に、吸着によって透析物から除去される。アンモニアの除去を監視するために、追加のセンサが採用される。ＣＦＰＤシステムは、典型的には、バッチシステムよりも複雑である。
【００１３】
上記の腎不全治療システムのそれぞれにおいて、透析流体を作製するために使用される水を含む、透析流体の組成を監視および制御することが重要である。電気を必要とし、それは、腹膜透析において患者の腹膜に注入するための透析流体を加熱するために使用される。流入水の純度は、明らかに重要である。家庭状況において、水道用水の本管または個人の井戸からの水の制御または監視は、典型的には存在しない。いったん透析流体が作製されると、少なくとも、適切な流体が使用されていることを確実にするために、その完全な組成を少なくともチェックすることが有用であり得る。現在のところ、試験および分析のために研究所に試料を持って行くことなく、これを行うことはできない。２つ以上の種類の流体が腹膜または他の透析治療のために使用されている場合、適切なコンテナが調達され、腹膜透析機に正しく接続されていることを確実にするために、各コンテナの組成をチェックすることが有用であり得る。
【００１４】
透析流体は、２つ以上の通路内で使用されてもよく、すなわち、血液透析流体は、濾過または精製される前に２回以上ダイアライザを経由してもよく、腹膜透析流体はまた、多重通路療法で使用されてもよい。現在のところ、試料を採取し、それを分析のために研究所に送ることなく、第１の通路の前、または第１もしくは第２の通路の後に、流体の組成を監視するための容易な方法は存在しない。流体回路内の１つまたは複数の地点において複数の標準的なセンサを使用することは、非常に費用がかかり、また、在宅治療または施設における治療環境にかかわらず、患者の枕元では利用できない面積を取る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の多くの実施形態が存在し、透析流体および透析流体で使用するための水の中の対象となる分析物を感知および定量化するために、ＭＥＭＳセンサが使用される。ＭＥＭＳセンサは、腹膜透析および血液透析の両方を対象とした透析流体で有用である。
【００１６】
本発明の第１の実施形態では、透析流体を調製するためのシステムが提供される。該システムは、水用の精製媒体を含む第１の精製容器と、水を送出または測定するための装置とを含む。該システムはまた、水を加熱するためのヒータと、該装置から水を受容するために、かつ水を濃縮物と混合し、新鮮な透析溶液を形成するために構成される、混合チャンバとを含む。新鮮な透析溶液を濾過するためのフィルタ、ならびに第１の精製容器、ヒータ、混合チャンバ、およびフィルタから選択される容器からの排出と流体連絡して配置される、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサが提供される。
【００１７】
本発明の第２の実施形態では、透析流体を調製するためのシステムが提供される。該システムは、水用の精製媒体を含む第１の精製カートリッジを含み、また、第１の精製カートリッジから受容される水を加熱するためのヒータも含む。該システムはまた、第１および第２の濃縮物を送出し、測定するための第１および第２のポンプと、第１および第２のポンプから第１および第２の濃縮物を受容するように、かつ第１および第２の濃縮物を混合するように構成される、混合チャンバとを含む。混合チャンバは、水を第１および第２の濃縮物と混合し、新鮮な透析溶液を形成するために使用される。該システムはさらに、新鮮な透析溶液を濾過するためのフィルタと、第１の精製容器、ヒータ、混合チャンバ、およびフィルタから選択される容器の排出と流体連絡して配置される、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサとを含み、ＭＥＭＳセンサは、第１の精製カートリッジからの水、新鮮な透析溶液、および濾過された透析溶液から成る群より選択される流れの中の少なくとも２つの物質を感知するために好適である。
【００１８】
本発明の第３の実施形態では、透析溶液を調製するための方法が提供される。該方法は、水の供給を提供するステップと、精製媒体を通る少なくとも１つの通路の中で水を精製するステップとを含む。該方法はまた、水を加熱するステップと、透析溶液を形成するために、水を少なくとも１つの透析濃縮物に添加するステップとを含む。さらに、該方法は、透析溶液を濾過するステップと、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサを用いて、水の少なくとも２つの特性を感知するステップとを含む。
【００１９】
本発明の第４の実施形態では、透析溶液を調製するための方法が開示される。本方法は、水および使用済み透析物の供給を提供するステップと、精製媒体を通る少なくとも１つの通路の中で水および使用済み透析物を精製するステップとを含む。精製媒体は、以下に記載するように１つの容器または２つ以上の容器内にあってもよい。該方法はまた、水を加熱するステップと、透析溶液を形成するために、水を少なくとも１つの透析濃縮物に添加するステップとを含む。さらに、該方法は、形成された透析溶液を濾過するステップと、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサを使用して、水、形成された透析溶液、および使用済み透析溶液から成る群より選択される流れの少なくとも２つの特性を感知するステップとを含む。
【００２０】
第５の実施形態では、透析溶液を精製するための方法が開示される。該方法は、使用済み透析物の供給を提供するステップと、精製された透析物を形成するために、容器内の精製媒体を通る少なくとも１つの通路の中で使用済み透析物を精製するステップとを含む。該方法はまた、濾過された透析物を形成するために、使用済み透析物を濾過するステップと、使用済み透析物、精製された透析物、および濾過された透析物から成る群より選択される流れの少なくとも２つの特性を感知するステップとを含む。特性は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサを用いて感知される。
【００２１】
別の実施形態は、透析を実施するための方法である。該方法は、透析機および透析流体の供給を提供するステップを含み、また、ＭＥＭＳセンサを用いて、透析流体の組成を感知および決定するステップも含む。ＭＥＭＳセンサは、透析流体中の少なくとも２つのイオンを感知および検出するために好適である。該方法はまた、透析流体を使用して患者に透析を実施するステップと、ＭＥＭＳセンサを使用して、透析を実施するステップの後の透析流体の組成を感知および決定するステップとを含む。さらに、該方法は、透析を実施するステップの後に、透析流体を精製するステップと、ＭＥＭＳセンサを用いて、精製するステップの後の透析流体の組成を感知および決定するステップとを含む。該方法は、精製するステップの後の透析流体の組成が透析に好適な場合、透析流体を再利用するステップを含む。
【００２２】
さらなる特徴および利点が本明細書に開示され、以下の詳細な説明および図面から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、血液透析前に、水または使用済み透析溶液を精製するための第１のシステムの概略図である。
【図２】図２は、血液透析前に、水または使用済み透析溶液を精製するための第２のシステムの概略図である。
【図３】図３は、より腹膜透析を対象とした、水を精製し、透析溶液を調製するための第３のシステムの概略図である。
【図４】図４は、特に腹膜透析を対象とした、水を精製し、透析溶液を調製するためのシステムの概略図である。
【図５】図５は、使用済み透析物を処理、精製、および再利用するためのシステムを有する血液透析機の斜視図である。
【図６】図６は、ＭＥＭＳセンサを使用して、透析溶液を調製するためのシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（詳細な説明）
本発明の実施形態において、透析流体中の対象となる分析物を検出および定量化するために、ＭＥＭＳセンサが使用される。ＭＥＭＳセンサは、種々の液体中の多数の特徴および種を検出することが可能である。これらの流体は、水、透析流体、使用済み透析流体、および血液さえ含む。特徴は、ｐＨ、導電率、温度、酸化還元電位、および総硬度を含む。種は、アンモニアまたはアンモニウム、総溶解固形物（ＴＤＳ）、炭酸塩、重炭酸塩、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、塩化物等を含む。
【００２５】
ＭＥＭＳセンサは、水性分析物の関連種を測定するように適合される、複数の電極センサ要素を有する基板を含む。センサ要素は、例えば、電極および選択膜を含む。これらの要素は、センサ要素を駆動するために必要とされる任意の支持回路とともに、完全なセンサを構成する。例えば、基板は、作用電極および対電極を含む、イオン選択膜および電流滴定センサによって被覆される、複数の電極を含むことができる。一用途において、センサ要素を含む基板は、水試料の殺菌指数等、１つまたは複数の望ましい特徴を計算することが可能なアナライザに接続される。随意に、基板は、さらなる種を測定するように構成される、さらなるセンサ要素を含む。これらの要素は、アンモニアセンサ、酸素センサ、または免疫センサもしくはＤＮＡプローブ等の変異原種のためのセンサを含んでもよい。センサは、温度、電導率、および酸化還元電位等のさらなる物理的特徴を検出および定量化するために使用されてもよい。
【００２６】
例示的なセンサは、シリコン基板上で製造することができる。あるいは、それらは、従来の加工技術を使用して、例えば、セラミック、ガラス、ＳｉＯ２、またはプラスチック等の他の種類の基板上で製造されてもよい。例示的なセンサはまた、相互に近接して位置するそのような基板の組み合わせを使用して製造することができる。例えば、いくつかのセンサ構成要素（例えば、感知要素）を有するシリコン基板を、セラミック、ＳｉＯ２、ガラス、プラスチック、または他のセンサ構成要素を有する他の種類の基板上に載置することができる。これらの他のセンサ構成要素は、感知要素、１つもしくは複数の参照電極、または両方を含んでもよい。そのような複合装置を製造および相互接続するために、従来の電子加工技術を使用することができる。これらの技術はまた、米国特許第４，７４３，９５４号および米国特許第５，１０２，５２６号に開示され、それらは、参照することによって本明細書に援用される。
【００２７】
センサは、シリコンプラットフォーム上でマイクロアレイセンサチップ技術を利用することができる。例えば、イオン選択電極ベースのセンサ要素を、Ｂｒｏｗｎ、“Ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｅｎｓｏｒｓ”（Ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚｅｄ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｍｉｃｒｏｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｆｏｒｕｍ，１９９８，ｐｐ．１２０−１２６）によって記載されるようなシリコンベースの実施形態で実装することができ、その開示は、参照することによって本明細書に援用される。代替のシリコンベースのセンサ装置、およびそのような装置を製造することができる方法は、米国特許第４，７４３，９５４号（“Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ ｆｏｒ ａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｅｎｓｏｒ ｗｉｔｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｏｕｔｐｕｔ”）、米国特許第５，１０２，５２６号（“Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｉｏｎ Ｓｅｎｓｏｒ ｗｉｔｈ Ｓｉｌｉｃｏｎｅ Ｍｅｍｂｒａｎｅ”）、および米国特許出願第０９／７６８，９５０号（“Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ａｎｄ Ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ａｔ Ｌｅａｓｔ Ｏｎｅ Ｌｉｑｕｉｄ Ｄｒｏｐｌｅｔ，Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ ｔｈｅ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｄｅｖｉｃｅ”）に記載され、それらの開示は、参照することによって本明細書に援用される。チッププラットフォームは、Ｂｒｏｗｎら、Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ｂ，ｖｏｌ．６４，Ｊｕｎｅ ２０００，ｐｐ．８−１４によって示されるよな、当該技術分野でよく知られている他の電気化学固体センサに基づくことができ、その開示は、参照することによって本明細書に援用される。シリコンチップは、一滴ほどの小さい試験試料に関する化学的プロファイリング情報を配信するために連携して動作する、化学的選択センサおよび物理的測定の組み合わせを組み込み、それらはまた、流体の連続オンライン感知および監視に好適である。
【００２８】
参照することによって本明細書に援用される米国特許出願公開第２００８／０１０９１７５号に記載されるように、既知のリソグラフィー技術、分配技術、およびスクリーン印刷技術を使用して、本明細書に開示するシステムで使用するためのセンサを製造することができる。これらは、従来のマイクロ電子加工技術を含む。これらの技術は、チップレベルで統合される超小型の特性を有する感知要素を有するセンサを提供することができ、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）等の低コストの電子機器と統合することができる。そのようなセンサおよび電子機器は、低コストで製造することができ、それによって、一般的な使用のためのそのようなセンサの広範な流通を可能にする。センサは、Ｓｅｎｓｉｃｏｒｅ，Ｉｎｃ．，Ａｎｎ Ａｒｂｏｒ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ，Ｕ．Ｓ．Ａ．によって販売されるようなＭＥＭＳセンサであってもよい。これらのセンサは、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術、すなわち、非常に小型の構成要素を有する非常に小型の装置を使用する。これらのセンサは、米国特許第７，１００，４２７号、第７，１０４，１１５号、第７，１８９，３１４号、および第７，２４９，０００号を含む、Ｓｅｎｓｉｃｏｒｅからの多数の特許および特許公開に記載され、それらのそれぞれは、参照することによってその全体が本明細書に援用され、信頼される。これらのＭＥＭＳセンサはまた、米国特許出願公開第２００５／０２５１３６６号、第２００６／００２０４２７号、第２００６／０２７７９７７号、第２００７／００５０１５７号、第２００７／０２１９７２８号、および第２００８／０１０９１７５号を含む、多数の係属中の特許に記載され、それらのそれぞれは、参照することによってその全体が本明細書に援用され、信頼される。
【００２９】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサは、患者の安全性、快適性、経済性、および利便性、ならびに治療効果を確実にするために、透析流体の調製および処理の多くの側面において使用され得る。経済性および利便性は、以下に記載する実施形態、ならびに本明細書に記載されていないが、透析技術分野の当業者には明らかとなる多くの他の実施形態の家庭での使用から生じる。
【００３０】
図１は、透析物の種々の特性を感知、測定、および報告するためのＭＥＭＳセンサを使用して、使用済み透析物から新鮮な透析溶液を調製するためのシステム１０の第１の実施形態を示す。本システムにおいて、透析流体は、血液透析機の一部を形成する使用済み透析物ポンプからの廃液等、透析流体の源１１から入る。図１は、システム１０の周囲のいくつかの地点に位置する、複数のセンサ１３を示す。目的は、センサが図示される全ての地点で必要とされることを示唆することではなく、むしろ、センサが有利に配置され得る複数の位置を説明することである。
【００３１】
差し込み図に示される各センサ１３は、バッテリ等の電源１３２、動作部分１３６を有する感知要素１３４、および随意に、該システムの制御装置等への遠隔通信のためのモジュール１３８を含む。電源は、血液透析機の制御装置から電気配線によって、または一連のＭＥＭＳセンサのための電気コンセントもしくはモジュール電力供給等の別の電源から提供されてもよい。
【００３２】
センサ要素１３４は、ＭＥＭＳセンサであり、動作部分１３６は、センサからの信号を処理し、それらを有用な情報に変換するために必要な回路を含む。これらの信号は、有線接続を介して、血液透析機の制御装置に送信されてもよく、またはＭＥＭＳセンサは、遠隔通信機能を含んでもよい。本実施形態では、信号処理回路およびワイヤレス送信器／無線１３８は、小型かつコンパクトであり、感知部位におけるセンサ筐体内に容易に配置される。１つの好適な遠隔通信モジュールは、ＺｉｇＢｅｅ／ＩＥＥＥ ８０５．１５．４基準に従ったワイヤレスモジュールである。この基準に従って作製されるモジュールは、Ｍａｘｓｔｒｅａｍ，Ｉｎｃ．，Ｌｉｎｄｏｎ，ＵＴ，Ｕ．Ｓ．Ａ．、Ｈｅｌｉｃｏｍｍ，Ｉｎｃ．，Ｃａｒｌｓｂａｄ，ＣＡ，Ｕ．Ｓ．Ａ．、およびＡＮＴ，Ｃｏｃｈｒａｎｅ，Ａｌｂｅｒｔａ，Ｃａｎａｄａから購入され得る。モジュールは、非常に小型であり、そのような遠隔用途に好適である。上述のように、センサ１３は、随意に、電力供給を含み、感知要素からのアナログデータをデジタルデータに変換するためのＡＤＣ変換器も含んでもよい。従って、デジタルデータは、血液透析機の制御装置または他の体外処理機の制御装置への伝送の前に、少なくともセンサによってフォーマットされる。
【００３３】
ＭＥＭＳセンサは、１つの容器と後続の容器との間で一列に配置されてもよいセンサを含み、処理容器もしくはカートリッジ、または貯蔵容器等の容器内に配置されてもよいセンサも含む。多くのＭＥＭＳセンサは、多くの種のイオンまたは汚染物質を検出することが可能であり、いくつかのセンサは、温度、ｐＨ（水素またはヒドロニウムイオン濃度にあるような）、導電率、総溶解固形物（ＴＤＳ）等を感知および中継することも可能である。
【００３４】
血液透析用途
図１に戻ると、システム１０は、水または使用済み透析流体の源１１を含み、ＭＥＭＳセンサ１３が、流入水または流体の特性を監視するために源に配置される。活性炭または木炭床等の第１の処理容器１２が、源１１の下流に配置される。活性炭または木炭床は、小粒子を含み、かつとりわけ、重金属、塩素、クロラミン、および有機物も含む、多くの汚染物質を除去するのに優れている。活性炭または木炭床は、除去される汚染物質の種類に比較的非選択的である。必要に応じて、第２の処理容器１２または活性炭または木炭床が使用されてもよく、第２のセンサ１３が第２の容器の下流に配置される。これは、例えば、第１の床に対するセンサが、廃液がクロラミン、β２−ミクログロブリン、またはクレアチニン等の特定の汚染物質に対する許容限界を超えていることを示した後に、透析治療が必要とされる場合、ユーザに床を交換する時間を与える。
【００３５】
１つまたは２つの活性炭または木炭床の後、水または使用済み透析物の精製のための別の容器１４が使用されてもよく、第４のセンサが容器１４の下流に配置される。この容器は、任意の望ましい精製物質を含んでもよく、単一の吸着剤または異なる吸着剤の２つ以上の層を含んでもよい。容器１４は、尿素をアンモニウムイオンに変換し、次いで、リン酸アンモニウムを形成することによってアンモニウムを除去するためのウレアーゼおよびリン酸ジルコニウムの層を含んでもよい。あるいは、またはさらに、リン酸塩または硫酸塩を除去するための酸化ジルコニウムの層が存在してもよい。容器１４はまた、廃棄物のイオンを、カルシウムまたはマグネシウムイオン、および重炭酸または酢酸イオン等、透析溶液中で望ましいイオンに交換するために好適である、イオン交換樹脂を含んでもよい。イオン交換樹脂は、樹脂自体の前もしくは後に、または前および後に、炭素または木炭の濾過床を含んでもよい。これらの補助床はまた、透析物を作製するための水、または患者への供給のためのリフレッシュされた透析物にかかわらず、最終生成物を精製するために役立つ。
【００３６】
図１の実施形態では、いったん再生された透析流体が容器１４を退出すると、血液透析のために使用されるダイアライザ１６の透析物側に贈られる。ダイアライザは、透析物がシェル側にあり、患者の血液が透析流体に対して逆流のチューブ側を通過する、シェルアンドチューブ熱交換器に比較されてもよい。本実施形態では、透析流体は、入口ポート１６２から入り、透析流体出口ポート１６４から退出し、ここで、さらなるＭＥＭＳセンサが、退出する透析流体中の種々の種を感知および測定してもよい。いったん透析流体が出口ポート１６４から退出すると、廃棄されてもよく、または濾過および精製されるために、別の通路に再び送られてもよい。
【００３７】
ダイアライザのもう一方の側は、患者の血液に接続される。血液は、入口ヘッダー１６６から入り、数百または数千の微小多孔管を通じて流動し、次いで、出口ヘッダー１６８から退出する。微小多孔管は、水、ならびにクレアチニンおよび尿素等の血液中の毒性物質が、血液側から透析溶液側に流動することを可能にする。さらに、電解液および重炭酸塩緩衝剤が、透析溶液側から血液側に流動してもよい。次いで、浄化された血液は、患者に戻される前に空気検出器または空気トラップに送られる。入口ヘッダー１６６の付近で、汚染物質または他の種に関して、流入する血液の組成をチェックするために、さらなるセンサ１３が使用されてもよい。出口ヘッダー１６８の付近で、汚染物質または他の種に関してチェックするために、さらなるセンサ１７が使用されてもよい。センサ１７は、例えば、ｐＨ、リン酸塩、または尿素を測定する、センサ１３とは異なる種に対して調整されてもよく、浄化された血液は、患者に戻されるため、その状態を決定することは非常に重要であり得る。
【００３８】
流入水を精製するために、または再利用のために使用済み透析物流体を浄化するために、他の浄化および精製装置が使用されてもよいことが理解される。これらの代替手段は、細菌または内毒素汚染物質を除去するための、サブミクロンフィルタ等の小粒子フィルタおよび限外濾過装置等のフィルタを含む。ＭＥＭＳセンサを有利に使用するシステム２０の第２の実施形態を図２に示す。システム２０は、第１および第２の精製容器２２を含み、それらは、ガロンサイズの容器よりもむしろ小型カートリッジであってもよい。上記のようなＭＥＭＳセンサ２３は、上記のように、望ましい汚染物質または種のレベルを感知および測定する。
【００３９】
システム２０において、５ミクロンフィルタ２４、続いて、排出するための老廃物出口２５２を有する逆浸透フィルタ２５も存在する。逆浸透フィルタ２７は、逆浸透フィルタの適切な動作のために、温度センサを含むＭＥＭＳセンサ２３が装備されてもよい。ＭＥＭＳセンサはまた、アンモニアまたはアンモニウム、総溶解固形物（ＴＤＳ）、Ｃａ＋＋、Ｍｇ＋＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｃｌ−等の特定のイオンまたは物質を監視する、１つ以上のセンサを含んでもよい。逆浸透の後、該システムは、紫外線光発生器２６を含んでもよく、ここで、生成される光は、細菌および他の有害な微生物に対して殺菌性を有する。さらに、該光は、クロラミン分子中の窒素原子から塩化物イオンを解離し、したがって、水または透析流体からクロラミンを除去するために使用されてもよい。これらの用途のための紫外線光は、典型的には、約１８０〜２９０ｎｍの波長を有するＵＶ−Ｃである。約１８５ｎｍまたは約２５４ｎｍの波長を有するランプが好ましい。任意の特定の理論に束縛されることなく、紫外線光は、微生物の外側細胞壁に浸透し、細胞体を通過し、ＤＮＡに到達し、遺伝物質を変化させ、したがって微生物に対して殺菌性を有する。他の望ましい波長が使用されてもよい。
【００４０】
限外濾過装置２７は、紫外線光発生器の下流に配置され、ダイアライザが後に続く。ダイアライザ２８は、透析流体入口２８２および透析流体出口２８４を有し、それらのそれぞれはまた、ＭＥＭＳセンサ２３が装備されてもよい。ダイアライザ２８は、血液入口ヘッダー２８６、および入口ヘッダーの反対側の血液出口ヘッダー２８８を有する。出口における血液の組成は、上記のように、ｐＨ、リン酸塩、または尿素等、重要な血液の特定の成分または特徴に対して調整される、ＭＥＭＳセンサ２９によって感知および監視されてもよい。
【００４１】
患者または介護者は、センサ２９から、および透析流体出口２８４の最後のセンサ２３からのセンサ測定値に特に留意し得る。血液の組成または状態の測定値は、透析治療が機能しているかどうか、および透析が現状のまま継続されるべきか、または透析流体、治療期間、もしくは治療頻度にかかわらず、患者の処方に対して何らかの修正が必要とされ得るかどうか等を判断するのに重要である。当然のことながら、患者の身体から退出する老廃物は、ダイアライザ内に留まるか、あるいは透析流体中に入らなければならないため、類似の結果が、使用済み透析流体の組成を分析することによっても達成され得る。したがって、使用済み透析流体の状態は、重要である。流体がある特定の高い範囲内で有毒成分を有する場合、流体の任意の部分を再利用しないこと、および代わりに、それを新鮮な透析流体と交換することが適切であり得る。該範囲がそれほど高くない場合、ユーザまたは介護者は、使用済み流体の少なくとも一部を排出するために送るよりもむしろ、それをリサイクルおよびリフレッシュすることを決定してもよい。使用済み透析物の組成はまた、患者の血液を監視することほど正確ではないが、透析療法の効果に関する情報も提供する。図２には図示しないが、ダイアライザ２８、またはダイアライザ２８の上流の処理容器もしくはカートリッジのいずれかへの、またはそこからの透析流体の流動を制御するために、１つまたは複数の測定ポンプまたは流量計が存在してもよいことが理解される。上記の技術の多くおよび装置の大部分は、血液透析および腹膜透析用途の両方に適用可能であり得ることを理解されたい。
【００４２】
腹膜透析用途
腹膜透析のために設計されるシステム３０を図３に示す。システム３０は、給水栓または使用済み透析物を生成する患者からの出口等、源３１からの水または使用済み透析物流体を受容する。該システムは、水または使用済み透析物を精製するための、少なくとも１つの容器３２を含む。他のシステムに関する上記の方法と同様の方法で、第１の容器３２は、活性炭もしくは木炭を含んでもよく、または水あるいは使用済み透析流体からの不純物または老廃物を選択的もしくは非選択的に吸収するための、２つ以上の層を含んでもよい。該システムは、上記のように、ＭＥＭＳセンサ３３を含む。本システムにおいて、使用済み透析流体または水は、透析流体調製システム３４に送られ、その一実施形態を以下の図６に示す。
【００４３】
一実施例では、透析流体調製システムは、単に、既知の組成の既知の量の濃縮物を有するコンテナであってもよい。例えば、システム３４は、単一成分の透析溶液、例えば、透析乳酸溶液に対して既知の体積（液体）または既知の質量（固体）の既知の濃縮物を有する、可撓性コンテナであってもよい。透析乳酸溶液は、典型的には、電解液、乳酸塩、およびグルコースを含有する。水源３１、および容器３２の水源とインラインの制御弁等の必要な制御が、適切な量の水をシステム３４に運ぶために使用され、そこで、成分は混合および溶解され、望ましい溶液を形成する。運ばれる水または使用済み透析物の量は、例えば、流体もしくは水のための容積式ポンプ、または流入物とインラインの精密容積式メータを監視することによって、測定されてもよい。あるいは、水もしくは流体の量は、運ばれる質量を計量することによって、例えば、計量器、質量セル、または他の装置上にコンテナ３４を配置することによって、制御することができる。
【００４４】
透析溶液の調製は、加熱もしくは加圧、または加熱および加圧の両方を含んでもよく、したがって、透析流体の調製において、少なくとも１つの温度センサまたは温度要素、および少なくとも１つの圧力センサまたは圧力要素が使用されてもよいことが理解される。得られる透析溶液は、ＭＥＭＳセンサ３５によって、その調製の後、少なくとも１回チェックされる。
【００４５】
本実施形態では、新鮮な透析流体は、少なくとも１つのコンテナ３６内に貯蔵され、その温度は、少なくとも１つの温度要素または温度センサによって感知および監視される。透析流体が必要とされる時に、それは、ポンプ３７を介してフィルタ３８に送出され、該フィルタは、不純物を廃液管に送り、精製された濾液を腹膜透析機３９に送る。流体の内容物は、腹膜透析機への投入時に、さらなるＭＥＭＳセンサ３５によってチェックされてもよい。腹膜透析技術分野の当業者によく知られているように、腹膜透析機は、滞留期間にわたって、または連続流動モードもしくは他のモードに対して、患者の腹膜に透析流体を送るために、１つまたは複数のモードで動作してもよい。透析流体は、示すように、二重管腔カテーテルの入口管腔３９１を通じて、患者Ｐに送られてもよい。滞留時間に達する時、または流動が連続的である場合、透析流体は、患者から二重管腔カテーテルの出口管腔３９２を通じて送られる。患者から戻される使用済み透析流体の補給は、上記のパラメータに関して、さらなるＭＥＭＳセンサ３３によってチェックされてもよい。
【００４６】
血液透析および腹膜透析用の溶液を含む、透析溶液の調製のために、ＭＥＭＳセンサを有利に使用し得る、他の実施形態が存在する。腹膜透析をより対象とした別のシステムを図４に示す。システム４０は、水源４１を含み、それは、都市用水源もしくは他の水源であってもよく、または使用済み透析物の源であってもよい。第１のフィルタまたは治療容器４２は、上記のような不純物を除去することを目的とし、該フィルタの後に、第１のＭＥＭＳセンサ４３が続く。本実施形態では、次いで、精製された水または透析流体は、透析流体を生成するためのシステム４４に送られ、その一実施形態を以下の図６に示す。上述のように、濃縮物からの透析流体の調製において、温度および圧力要素が有利に使用されてもよい。透析流体が１つまたは複数の貯蔵コンテナ４５に送られる際に、得られる透析流体の組成は、第２のＭＥＭＳセンサ４３において感知およびチェックされ、該コンテナにおいて、安全貯蔵を確実にするために、温度が１つまたは複数の温度要素によって監視されてもよい。
【００４７】
透析流体が必要とされる時に、それは、ポンプ４６によって腹膜透析機４７に、次いで、投入管腔４７１および排出管腔４７２の２つの管腔を有するカテーテルによって、患者の内外に送出される。本実施形態では、使用済み透析物は、逆浸透フィルタ４８に送られ、老廃物は、廃液管に送られる。本実施形態ではまた、上記のように、汚染物質を除去するために使用されてもよい、または汚染物質を除去し、望ましい成分を添加するためにイオン交換樹脂とともに使用されてもよい、第１および第２の容器またはフィルタ４９ａ、４９ｂも存在する。また、イオン性汚染物質を除去するために、電気脱イオン化プロセスユニットが使用されてもよい。溶液を濾過し、老廃物を廃液管に送るために、限外濾過装置４９ｃが使用される。また、他の実施形態が使用されてもよい。透析物が患者から戻された後、または処理容器もしくはフィルタ、および限外濾過装置の後等、ＭＥＭＳセンサ１３、２９が図のように使用されてもよい。ＭＥＭＳセンサ１３、２９、および４３は、同一であってもよく、または必要に応じて、かつ上記に説明するように調整されるか、もしくは異なる種、異なるイオン、または異なる物質を感知することが可能であってもよい。
【００４８】
図５は、上記のように、水または透析物リサイクルシステム５２を有する、家庭用血液透析システム５０を示す。システム５０は、水または透析物リサイクルシステム５２への流入水道用水の給水栓５１を含み、該リサイクルシステムは、排水のための廃液管５９も含む。新鮮な透析流体は、チューブ５３を通じて、ダイアライザ５４を有する血液透析機Ｈに隣接する貯蔵コンテナＳに送られる。透析技術分野の当業者によく知られているように、患者Ｐは、動脈針ＡＮおよび静脈針ＶＮのための血管アクセス部位５５を有する。患者Ｐは、チューブ５６を介して血液透析機Ｈに接続される。使用済み透析流体は、チューブ５７を介してリサイクルシステム５２に戻される。
【００４９】
上記のＭＥＭＳセンサ１３は、システム５０のいくつかの地点で使用されてもよい。１つ以上のセンサ１３は、例えば、源５１からの流入水またはチューブ５７からの戻された透析物をチェックするために、透析物リサイクルシステム５２内に配備されてもよい。水または透析の品質に応じて、戻された透析物を廃液管５９に送るか、または透析物を浄化、濾過、および補給することによって、透析物を再利用するかの決定を行う。透析流体貯蔵コンテナＳに送られるか、またはそこに貯蔵される透析物の品質および組成を監視するために、第２のＭＥＭＳセンサが使用されてもよい。第３の実施例として、患者の血液中の戻された透析物または種の組成を監視するために、別のＭＥＭＳセンサ１３が血液透析機Ｈ内に配備されてもよい。上記のように、このセンサは、患者または介護者が、透析プロセスが血液または透析流体の適切なパラメータを変化させているかどうかを決定することを補助することができ、したがって、該療法が要求されるほど効果的に機能しているかどうかの指標となる。
【００５０】
補給水または浄化された透析流体を使用して、濃縮物から透析流体を調製するためのシステムを図６に示す。透析物を生成するための一システム６０を図６に示す。システム６０は、上記のように、水源６１から水を受容し、水を１つまたは複数の精製容器６１ａ、６１ｂに送る。水が第１および第２の容器から流動する際に、水の不純物または他の成分を感知し、その感知された量を報告するために、ＭＥＭＳセンサ１３が使用される。水は、制御弁６１ｃを通過し、必要に応じて、インラインヒータ６１ｄを使用して加熱される。加熱された水は、ライン６１ｅ、６１ｆを通じて、貯蔵器６２ａ、６３ａから濃縮物をそれぞれ送出するためのＡおよびＢ濃縮物ポンプ６２、６３に流動する。ポンプは、正確な量のＡまたはＢ濃縮物を送出するためのギアポンプ、羽根ポンプ、またはピストンポンプ等の容積式ポンプである。一実施形態は、Ｆｌｕｉｄ Ｍｅｔｅｒｉｎｇ，Ｉｎｃ．，Ｌｏｎｇ Ｉｓｌａｎｄ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，Ｕ．Ｓ．Ａ．から入手可能な小型セラミックピストンポンプを使用する。他のポンプが使用されてもよい。他の実施形態は、定量またはレシオメトリックポンプを使用し、そのＡまたはＢ濃縮物の流動が設定されてもよく、その後、ポンプによって測定される水に比例した比でＡまたはＢ濃縮物を送出する。
【００５１】
体積比以外で、ポンプは、ＭＥＭＳ導電率モニタを含むフィードバックループによって制御されてもよい。濃縮物ポンプは、導電率センサ６４ｅにおける導電率があまりに低い場合、加速され、該プローブにおける導電率があまりに高い場合、減速される。濃縮物ポンプの特性的な体積が既知であるため、安定した透析溶液を生成するために必要とされる循環量には限度がある。該システムのための制御装置は、送出される濃縮物の量を記録し、流入水および送出されるＡ濃縮物の量も記録し、したがって、釣り合いの取れた流量を正確に保持する。
【００５２】
本実施形態では、Ａ濃縮物ポンプ６２が、ライン６２ａを通じてＡ濃縮物を混合容器６４に送出する一方で、正確な比の水もまた、ライン６１ｆを通じて該容器に流動し、該容器は、充填されておらず、その最上部で空気間隙を保持する。水およびＡ濃縮物が混合された後に、混合物は、精密定量ポンプ６４ａ、ノズル６４ｃ、および空気トラップ６４ｂを使用して噴霧することによって脱気される。ポンプ６４ａへの不足した取り込みを生成する単純な制限等の他の実施形態が、溶液から空気を除去するための噴霧器の代わりになってもよい。混合物は、温度センサ６４ｄおよびＭＥＭＳ導電率センサ６４ｅによって監視される。容器６４は、レベルセンサＬを含む。次いで、脱気された酸混合物は、Ｂ混合チャンバ６５に送られ、ここで、Ｂ濃縮物ポンプからライン６３ｂを通過したＢ濃縮物が、この場合、インラインで添加される。
【００５３】
Ｂ混合チャンバ６５は、最終透析溶液の組成を監視するために、第２のＭＥＭＳセンサ６６が装備されてもよい。このセンサは、最終溶液の導電率をチェックすることができ、溶液の他のパラメータまたは品質もチェックしてもよい。例えば、導電率、ｐＨ、温度、総溶解固形物（ＴＤＳ、ナトリウムイオンに基づく）、カルシウム、マグネシウム、総硬度、炭酸塩アルカリ性、および他のパラメータを含む、いくつかのパラメータをチェックするために、Ｓｅｎｓｉｃｏｒｅ，Ｉｎｃ．からのＷａｔｅｒＰｏｉｎｔ（登録商標）８７０センサが使用されてもよい。これらのうちの多くは、これらの測定値が透析溶液の品質および補給に直接関連するため、透析溶液を調製する患者または介護者に非常に有用である。チェックとして、このＭＥＭＳセンサはまた、総および遊離アンモニア（透析物中の尿素に関連する）、塩素、ならびにクロラミンの濃度等の一般的な水質を感知および報告することができる。他の実施形態は、３つの濃縮物を使用してもよく、該システムは、濃縮物の各コンテナから適切な量を引き出すために、別個のポンプを使用するように変更されてもよい。したがって、これらのシステムのいずれも、各患者に専用の溶液または処方薬を調製し得る。これらの実施形態のいずれにおいても、プロセスならびに最終生成物を監視および制御するために、ＭＥＭＳセンサが使用されてもよい。
【００５４】
次いで、透析溶液は、１５０マイクロメートルよりも大きい粒子を除去するために、フィルタ６７ａを通じて、供給ポンプ６７によって送出される。制御弁６８は、システム６０からの透析溶液の流動を制御する。正確な継続性レベルが達成されていない場合、新しく調製された透析溶液は、適切な混合および純度が達成されるまで、示すように、所望に応じて、フィルタおよび混合チャンバを通じてリサイクルされてもよい。次いで、透析溶液を、貯蔵コンテナに向かう途中で、または使用するために、最終フィルタの内毒素フィルタ６９を通じて送出し、フィルタの後の最終ＭＥＭＳセンサ１３によってチェックすることができる。内毒素フィルタは、大腸菌および緑膿菌等の細菌、ならびに内毒素を除去することを目的とする。このフィルタは、Ｍｅｄｉｃａ ＳＲＬ，Ｍｉｒａｎｄｏｌａ，Ｉｔａｌｙによって作製されるような、またはＮｉｐｒｏ Ｃｏｒｐ．，Ｏｓａｋａ，Ｊａｐａｎからのような、限外濾過装置であってもよい。
【００５５】
上記のプロセスは、透析溶液を調製するための一方法に過ぎない。少量のデキストロース、グルコース、ナトリウム、もしくはポリアクリル酸カリウム、またはこれらの混合物等の浸透圧剤、あるいは他の構成要素を必要とするものを含む、他の透析溶液が使用されてもよい。これらの溶液は、概して同様の方法で調製され、粉末を使用する実施形態もあれば、濃縮物を使用する実施形態もあれば、溶液を使用する実施形態もある。ＭＥＭＳセンサを含む任意のそのような実施形態は、本発明の範囲内に入るよう意図される。粉末を使用する実施形態は、良好な混合を確実にするために、従来の撹拌槽容器、または撹拌器を使用して、もしくは流れ、多くの場合、乱流を使用して粉末を混合するために好適な容器を必要とし得る。家庭用の場合、これは、上記のＭＥＭＳセンサとともに使用される時に、滅菌性を維持および持続することが可能な任意の好適なミキサであってもよい。
【００５６】
上記のＭＥＭＳセンサに加えて、他のＭＥＭＳセンサが現在開発および試験中である。これらは、有機材料を感知および定量化することができるＭＥＭＳセンサを含む。これらのセンサは、他のＭＥＭＳセンサと同じ方法で機能するが、アンモニウムまたは塩素等、無機イオンよりもむしろ有機物質と関連する分析物を検出することによって動作する。これらのＭＥＭＳセンサは、全有機体炭素（ＴＯＣ）、および透析流体中の尿素、クレアチニン、β２−ミクログロブリン、ヘパリン、およびグルコース、もしくは他の糖、または浸透圧剤を感知することが可能であるか、または可能になる。ＭＥＭＳセンサはまた、水または使用済み透析流体中の細菌、内毒素、およびウイルスレベルを検出するために使用されてもよい。さらに、ＭＥＭＳセンサは、アルブミン、遊離ヘモグロビン、およびヘマトクリットを含む、一般的にタンパク質等の、血液中の対象となる分析物を検出するために使用されてもよい。
【００５７】
当業者には、本明細書に記載した本発明の好ましい実施形態に対する様々な変更および修正が明白であることを理解されたい。そのような変更および修正は、本発明の対象の主旨および範囲から逸脱することなく、またその意図する利点を損なうことなく、行うことが可能である。したがって、そのような変更および修正は、添付の特許請求の範囲に含まれることを意図する。
【技術分野】
【０００１】
（背景）
本特許は、概して、医療用流体送達システムおよび方法に関する。より具体的には、本特許は、腹膜透析流体、血液透析流体、および血液等の透析に関与する流体種を感知および測定するための微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサ用のシステム、方法、および装置を開示する。
【背景技術】
【０００２】
種々の原因によって、個人の腎臓系は機能しなくなり得る。腎不全は、いくつかの生理的障害および問題を引き起こす。水分、ミネラル、および毎日の代謝負荷の排出のバランスは、もはや起こらず、窒素代謝の毒性最終生成物（尿素、クレアチニン、尿酸等）は、血液および組織中に蓄積する可能性がある。
【０００３】
腎不全および腎機能低下は、透析を用いて治療されている。透析は、正常に機能している腎臓によって、そうでなければ除去された老廃物、毒素、および過剰な水分を体から除去する。腎機能の代替としての透析治療は、該治療が命を救うため、多くの人々にとって非常に重要である。
【０００４】
血液透析および腹膜透析は、腎機能の損失を治療するために一般に使用される２種類の透析療法である。血液透析（「ＨＤ」）治療は、患者からの老廃物、毒素、および過剰な水分を除去するために、患者の血液を利用する。患者は、血液透析機に接続され、患者の血液は、この機械を通じて送出される。血液が血液透析機に、および血液透析機から流動することができるように、カテーテルまたは針が患者の動脈および静脈、または人工移植片に挿入される。血液は、該機械のダイアライザを通過し、それは、血液からの老廃物、毒素、および過剰な水分を除去する。浄化された血液は、患者に戻される。大量の透析物、例えば、約１２０リットルが、単回の血液透析療法中、血液を透析するために消費される。血液透析治療は、数時間続き、概して、１週間に約３または４回治療センターにおいて実施される。
【０００５】
血液を伴う腎不全治療の別の形態は、血液濾過（「ＨＦ」）であり、患者の血液からの毒素の対流輸送に依存する、別の腎代替療法である。この療法は、治療中、体外回路に置換液または補液を添加することによって達成される（典型的には、１０〜９０リットルのそのような流体）。該置換液、および治療と治療の間に患者によって蓄積される流体は、ＨＦ治療の間に限外濾過され、中分子および大分子の除去に特に有益である対流輸送機構を提供する。
【０００６】
血液透析濾過（「ＨＤＦ」）は、対流および拡散浄化を組み合わせる、別の血液治療様式である。ＨＤＦは、標準的な血液透析と同様に、ダイアライザ内を流動する透析物を使用し、拡散浄化を提供する。さらに、置換液が体外回路に直接提供され、対流浄化を提供する。
【０００７】
腹膜透析は、透析物とも呼ばれる透析溶液を使用し、それは、カテーテルを介して患者の腹膜腔に注入される。透析物は、腹膜腔の腹膜に接触する。拡散および浸透によって、すなわち浸透勾配が膜にわたって生じるため、老廃物、毒素、および過剰な水は、患者の血流から腹膜を通って透析物に入る。使用済み透析物は、患者から排出され、患者から老廃物、毒素、および過剰な水分を除去する。このサイクルが繰り返される。
【０００８】
持続的携帯型腹膜透析（「ＣＡＰＤ」）、自動腹膜透析（「ＡＰＤ」）、タイダルフローＡＰＤ、および連続流腹膜透析（「ＣＦＰＤ」）を含む、種々の種類の腹膜透析療法が存在する。ＣＡＰＤは、手動の透析治療である。患者は、埋め込まれたカテーテルを排液管に手動で接続し、使用済み透析物流体が腹膜腔から排出されることを可能にする。次いで、患者は、カテーテルを新鮮な透析物のバッグに接続し、カテーテルを通じて新鮮な透析物を患者自身に注入する。患者は、新鮮な透析物バッグからカテーテルを外し、透析物が腹膜腔内に滞留することを可能にし、ここで、老廃物、毒素、および過剰な水分の輸送が生じる。滞留期間の後、患者は、例えば、１日当たり４回、手動の透析治療を繰り返し、各治療は約１時間続く。手動の腹膜透析は、患者からかなりの時間および努力を必要とし、改善のための十分な余地が残っている。
【０００９】
自動腹膜透析（「ＡＰＤ」）は、該透析治療が排出、充填、および滞留サイクルを含む点においてＣＡＰＤと類似している。しかしながら、ＡＰＤ機械は、典型的には、患者が眠っている間に自動でサイクルを行う。ＡＰＤ機械によって、患者は、手動で治療サイクルを行う必要がなく、かつ日中に供給品を運ぶ必要がない。ＡＰＤ機械は、埋め込まれたカテーテル、新鮮な透析物源またはバッグ、および流体排液管に流体接続する。ＡＰＤ機械は、透析物源からカテーテルを通じて患者の腹膜腔に新鮮な透析物を送出し、透析物が腔内に滞留することを可能にし、老廃物、毒素および過剰な水分の輸送が生じることを可能にする。源は、複数の滅菌透析物溶液バッグであってもよい。
【００１０】
ＡＰＤ機械は、使用済み透析物を腹膜腔からカテーテルを通じて排液管に送出する。手動プロセスと同様に、ＡＰＤ中にいくつかの排出、充填、および滞留サイクルが生じる。「最終充填」は、ＣＡＰＤおよびＡＰＤの最後に生じてもよく、次回の治療まで患者の腹膜腔内に残る。
【００１１】
ＣＡＰＤおよびＡＰＤは両方とも、使用済み透析流体を排液管に送るバッチタイプシステムである。タイダルフローシステムは、改良されたバッチシステムである。タイダルフローを用いて、長い期間にわたって患者から流体を全て除去する代わりに、わずかな時間増分の後、流体の一部が除去および交換される。
【００１２】
連続流またはＣＦＰＤシステムは、使用済み透析物を廃棄する代わりに、浄化または再生し得る。該システムは、ループを通じて流体を患者の内外に送出する。透析物は、１つのカテーテル管腔を通じて腹膜腔に流入し、別のカテーテル管腔に流出する。患者から退出する流体は、例えば、ウレアーゼを採用し、酵素的に尿素をアンモニアに変換する尿素除去カラムを介して、透析物から老廃物を除去する再構成デバイスを通過する。次いで、アンモニアは、腹膜腔への透析物の再導入の前に、吸着によって透析物から除去される。アンモニアの除去を監視するために、追加のセンサが採用される。ＣＦＰＤシステムは、典型的には、バッチシステムよりも複雑である。
【００１３】
上記の腎不全治療システムのそれぞれにおいて、透析流体を作製するために使用される水を含む、透析流体の組成を監視および制御することが重要である。電気を必要とし、それは、腹膜透析において患者の腹膜に注入するための透析流体を加熱するために使用される。流入水の純度は、明らかに重要である。家庭状況において、水道用水の本管または個人の井戸からの水の制御または監視は、典型的には存在しない。いったん透析流体が作製されると、少なくとも、適切な流体が使用されていることを確実にするために、その完全な組成を少なくともチェックすることが有用であり得る。現在のところ、試験および分析のために研究所に試料を持って行くことなく、これを行うことはできない。２つ以上の種類の流体が腹膜または他の透析治療のために使用されている場合、適切なコンテナが調達され、腹膜透析機に正しく接続されていることを確実にするために、各コンテナの組成をチェックすることが有用であり得る。
【００１４】
透析流体は、２つ以上の通路内で使用されてもよく、すなわち、血液透析流体は、濾過または精製される前に２回以上ダイアライザを経由してもよく、腹膜透析流体はまた、多重通路療法で使用されてもよい。現在のところ、試料を採取し、それを分析のために研究所に送ることなく、第１の通路の前、または第１もしくは第２の通路の後に、流体の組成を監視するための容易な方法は存在しない。流体回路内の１つまたは複数の地点において複数の標準的なセンサを使用することは、非常に費用がかかり、また、在宅治療または施設における治療環境にかかわらず、患者の枕元では利用できない面積を取る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の多くの実施形態が存在し、透析流体および透析流体で使用するための水の中の対象となる分析物を感知および定量化するために、ＭＥＭＳセンサが使用される。ＭＥＭＳセンサは、腹膜透析および血液透析の両方を対象とした透析流体で有用である。
【００１６】
本発明の第１の実施形態では、透析流体を調製するためのシステムが提供される。該システムは、水用の精製媒体を含む第１の精製容器と、水を送出または測定するための装置とを含む。該システムはまた、水を加熱するためのヒータと、該装置から水を受容するために、かつ水を濃縮物と混合し、新鮮な透析溶液を形成するために構成される、混合チャンバとを含む。新鮮な透析溶液を濾過するためのフィルタ、ならびに第１の精製容器、ヒータ、混合チャンバ、およびフィルタから選択される容器からの排出と流体連絡して配置される、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサが提供される。
【００１７】
本発明の第２の実施形態では、透析流体を調製するためのシステムが提供される。該システムは、水用の精製媒体を含む第１の精製カートリッジを含み、また、第１の精製カートリッジから受容される水を加熱するためのヒータも含む。該システムはまた、第１および第２の濃縮物を送出し、測定するための第１および第２のポンプと、第１および第２のポンプから第１および第２の濃縮物を受容するように、かつ第１および第２の濃縮物を混合するように構成される、混合チャンバとを含む。混合チャンバは、水を第１および第２の濃縮物と混合し、新鮮な透析溶液を形成するために使用される。該システムはさらに、新鮮な透析溶液を濾過するためのフィルタと、第１の精製容器、ヒータ、混合チャンバ、およびフィルタから選択される容器の排出と流体連絡して配置される、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサとを含み、ＭＥＭＳセンサは、第１の精製カートリッジからの水、新鮮な透析溶液、および濾過された透析溶液から成る群より選択される流れの中の少なくとも２つの物質を感知するために好適である。
【００１８】
本発明の第３の実施形態では、透析溶液を調製するための方法が提供される。該方法は、水の供給を提供するステップと、精製媒体を通る少なくとも１つの通路の中で水を精製するステップとを含む。該方法はまた、水を加熱するステップと、透析溶液を形成するために、水を少なくとも１つの透析濃縮物に添加するステップとを含む。さらに、該方法は、透析溶液を濾過するステップと、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサを用いて、水の少なくとも２つの特性を感知するステップとを含む。
【００１９】
本発明の第４の実施形態では、透析溶液を調製するための方法が開示される。本方法は、水および使用済み透析物の供給を提供するステップと、精製媒体を通る少なくとも１つの通路の中で水および使用済み透析物を精製するステップとを含む。精製媒体は、以下に記載するように１つの容器または２つ以上の容器内にあってもよい。該方法はまた、水を加熱するステップと、透析溶液を形成するために、水を少なくとも１つの透析濃縮物に添加するステップとを含む。さらに、該方法は、形成された透析溶液を濾過するステップと、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサを使用して、水、形成された透析溶液、および使用済み透析溶液から成る群より選択される流れの少なくとも２つの特性を感知するステップとを含む。
【００２０】
第５の実施形態では、透析溶液を精製するための方法が開示される。該方法は、使用済み透析物の供給を提供するステップと、精製された透析物を形成するために、容器内の精製媒体を通る少なくとも１つの通路の中で使用済み透析物を精製するステップとを含む。該方法はまた、濾過された透析物を形成するために、使用済み透析物を濾過するステップと、使用済み透析物、精製された透析物、および濾過された透析物から成る群より選択される流れの少なくとも２つの特性を感知するステップとを含む。特性は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサを用いて感知される。
【００２１】
別の実施形態は、透析を実施するための方法である。該方法は、透析機および透析流体の供給を提供するステップを含み、また、ＭＥＭＳセンサを用いて、透析流体の組成を感知および決定するステップも含む。ＭＥＭＳセンサは、透析流体中の少なくとも２つのイオンを感知および検出するために好適である。該方法はまた、透析流体を使用して患者に透析を実施するステップと、ＭＥＭＳセンサを使用して、透析を実施するステップの後の透析流体の組成を感知および決定するステップとを含む。さらに、該方法は、透析を実施するステップの後に、透析流体を精製するステップと、ＭＥＭＳセンサを用いて、精製するステップの後の透析流体の組成を感知および決定するステップとを含む。該方法は、精製するステップの後の透析流体の組成が透析に好適な場合、透析流体を再利用するステップを含む。
【００２２】
さらなる特徴および利点が本明細書に開示され、以下の詳細な説明および図面から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、血液透析前に、水または使用済み透析溶液を精製するための第１のシステムの概略図である。
【図２】図２は、血液透析前に、水または使用済み透析溶液を精製するための第２のシステムの概略図である。
【図３】図３は、より腹膜透析を対象とした、水を精製し、透析溶液を調製するための第３のシステムの概略図である。
【図４】図４は、特に腹膜透析を対象とした、水を精製し、透析溶液を調製するためのシステムの概略図である。
【図５】図５は、使用済み透析物を処理、精製、および再利用するためのシステムを有する血液透析機の斜視図である。
【図６】図６は、ＭＥＭＳセンサを使用して、透析溶液を調製するためのシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（詳細な説明）
本発明の実施形態において、透析流体中の対象となる分析物を検出および定量化するために、ＭＥＭＳセンサが使用される。ＭＥＭＳセンサは、種々の液体中の多数の特徴および種を検出することが可能である。これらの流体は、水、透析流体、使用済み透析流体、および血液さえ含む。特徴は、ｐＨ、導電率、温度、酸化還元電位、および総硬度を含む。種は、アンモニアまたはアンモニウム、総溶解固形物（ＴＤＳ）、炭酸塩、重炭酸塩、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、塩化物等を含む。
【００２５】
ＭＥＭＳセンサは、水性分析物の関連種を測定するように適合される、複数の電極センサ要素を有する基板を含む。センサ要素は、例えば、電極および選択膜を含む。これらの要素は、センサ要素を駆動するために必要とされる任意の支持回路とともに、完全なセンサを構成する。例えば、基板は、作用電極および対電極を含む、イオン選択膜および電流滴定センサによって被覆される、複数の電極を含むことができる。一用途において、センサ要素を含む基板は、水試料の殺菌指数等、１つまたは複数の望ましい特徴を計算することが可能なアナライザに接続される。随意に、基板は、さらなる種を測定するように構成される、さらなるセンサ要素を含む。これらの要素は、アンモニアセンサ、酸素センサ、または免疫センサもしくはＤＮＡプローブ等の変異原種のためのセンサを含んでもよい。センサは、温度、電導率、および酸化還元電位等のさらなる物理的特徴を検出および定量化するために使用されてもよい。
【００２６】
例示的なセンサは、シリコン基板上で製造することができる。あるいは、それらは、従来の加工技術を使用して、例えば、セラミック、ガラス、ＳｉＯ２、またはプラスチック等の他の種類の基板上で製造されてもよい。例示的なセンサはまた、相互に近接して位置するそのような基板の組み合わせを使用して製造することができる。例えば、いくつかのセンサ構成要素（例えば、感知要素）を有するシリコン基板を、セラミック、ＳｉＯ２、ガラス、プラスチック、または他のセンサ構成要素を有する他の種類の基板上に載置することができる。これらの他のセンサ構成要素は、感知要素、１つもしくは複数の参照電極、または両方を含んでもよい。そのような複合装置を製造および相互接続するために、従来の電子加工技術を使用することができる。これらの技術はまた、米国特許第４，７４３，９５４号および米国特許第５，１０２，５２６号に開示され、それらは、参照することによって本明細書に援用される。
【００２７】
センサは、シリコンプラットフォーム上でマイクロアレイセンサチップ技術を利用することができる。例えば、イオン選択電極ベースのセンサ要素を、Ｂｒｏｗｎ、“Ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｅｎｓｏｒｓ”（Ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚｅｄ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｍｉｃｒｏｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｆｏｒｕｍ，１９９８，ｐｐ．１２０−１２６）によって記載されるようなシリコンベースの実施形態で実装することができ、その開示は、参照することによって本明細書に援用される。代替のシリコンベースのセンサ装置、およびそのような装置を製造することができる方法は、米国特許第４，７４３，９５４号（“Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ ｆｏｒ ａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｅｎｓｏｒ ｗｉｔｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｏｕｔｐｕｔ”）、米国特許第５，１０２，５２６号（“Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｉｏｎ Ｓｅｎｓｏｒ ｗｉｔｈ Ｓｉｌｉｃｏｎｅ Ｍｅｍｂｒａｎｅ”）、および米国特許出願第０９／７６８，９５０号（“Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ａｎｄ Ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ａｔ Ｌｅａｓｔ Ｏｎｅ Ｌｉｑｕｉｄ Ｄｒｏｐｌｅｔ，Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ ｔｈｅ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｄｅｖｉｃｅ”）に記載され、それらの開示は、参照することによって本明細書に援用される。チッププラットフォームは、Ｂｒｏｗｎら、Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ｂ，ｖｏｌ．６４，Ｊｕｎｅ ２０００，ｐｐ．８−１４によって示されるよな、当該技術分野でよく知られている他の電気化学固体センサに基づくことができ、その開示は、参照することによって本明細書に援用される。シリコンチップは、一滴ほどの小さい試験試料に関する化学的プロファイリング情報を配信するために連携して動作する、化学的選択センサおよび物理的測定の組み合わせを組み込み、それらはまた、流体の連続オンライン感知および監視に好適である。
【００２８】
参照することによって本明細書に援用される米国特許出願公開第２００８／０１０９１７５号に記載されるように、既知のリソグラフィー技術、分配技術、およびスクリーン印刷技術を使用して、本明細書に開示するシステムで使用するためのセンサを製造することができる。これらは、従来のマイクロ電子加工技術を含む。これらの技術は、チップレベルで統合される超小型の特性を有する感知要素を有するセンサを提供することができ、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）等の低コストの電子機器と統合することができる。そのようなセンサおよび電子機器は、低コストで製造することができ、それによって、一般的な使用のためのそのようなセンサの広範な流通を可能にする。センサは、Ｓｅｎｓｉｃｏｒｅ，Ｉｎｃ．，Ａｎｎ Ａｒｂｏｒ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ，Ｕ．Ｓ．Ａ．によって販売されるようなＭＥＭＳセンサであってもよい。これらのセンサは、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術、すなわち、非常に小型の構成要素を有する非常に小型の装置を使用する。これらのセンサは、米国特許第７，１００，４２７号、第７，１０４，１１５号、第７，１８９，３１４号、および第７，２４９，０００号を含む、Ｓｅｎｓｉｃｏｒｅからの多数の特許および特許公開に記載され、それらのそれぞれは、参照することによってその全体が本明細書に援用され、信頼される。これらのＭＥＭＳセンサはまた、米国特許出願公開第２００５／０２５１３６６号、第２００６／００２０４２７号、第２００６／０２７７９７７号、第２００７／００５０１５７号、第２００７／０２１９７２８号、および第２００８／０１０９１７５号を含む、多数の係属中の特許に記載され、それらのそれぞれは、参照することによってその全体が本明細書に援用され、信頼される。
【００２９】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサは、患者の安全性、快適性、経済性、および利便性、ならびに治療効果を確実にするために、透析流体の調製および処理の多くの側面において使用され得る。経済性および利便性は、以下に記載する実施形態、ならびに本明細書に記載されていないが、透析技術分野の当業者には明らかとなる多くの他の実施形態の家庭での使用から生じる。
【００３０】
図１は、透析物の種々の特性を感知、測定、および報告するためのＭＥＭＳセンサを使用して、使用済み透析物から新鮮な透析溶液を調製するためのシステム１０の第１の実施形態を示す。本システムにおいて、透析流体は、血液透析機の一部を形成する使用済み透析物ポンプからの廃液等、透析流体の源１１から入る。図１は、システム１０の周囲のいくつかの地点に位置する、複数のセンサ１３を示す。目的は、センサが図示される全ての地点で必要とされることを示唆することではなく、むしろ、センサが有利に配置され得る複数の位置を説明することである。
【００３１】
差し込み図に示される各センサ１３は、バッテリ等の電源１３２、動作部分１３６を有する感知要素１３４、および随意に、該システムの制御装置等への遠隔通信のためのモジュール１３８を含む。電源は、血液透析機の制御装置から電気配線によって、または一連のＭＥＭＳセンサのための電気コンセントもしくはモジュール電力供給等の別の電源から提供されてもよい。
【００３２】
センサ要素１３４は、ＭＥＭＳセンサであり、動作部分１３６は、センサからの信号を処理し、それらを有用な情報に変換するために必要な回路を含む。これらの信号は、有線接続を介して、血液透析機の制御装置に送信されてもよく、またはＭＥＭＳセンサは、遠隔通信機能を含んでもよい。本実施形態では、信号処理回路およびワイヤレス送信器／無線１３８は、小型かつコンパクトであり、感知部位におけるセンサ筐体内に容易に配置される。１つの好適な遠隔通信モジュールは、ＺｉｇＢｅｅ／ＩＥＥＥ ８０５．１５．４基準に従ったワイヤレスモジュールである。この基準に従って作製されるモジュールは、Ｍａｘｓｔｒｅａｍ，Ｉｎｃ．，Ｌｉｎｄｏｎ，ＵＴ，Ｕ．Ｓ．Ａ．、Ｈｅｌｉｃｏｍｍ，Ｉｎｃ．，Ｃａｒｌｓｂａｄ，ＣＡ，Ｕ．Ｓ．Ａ．、およびＡＮＴ，Ｃｏｃｈｒａｎｅ，Ａｌｂｅｒｔａ，Ｃａｎａｄａから購入され得る。モジュールは、非常に小型であり、そのような遠隔用途に好適である。上述のように、センサ１３は、随意に、電力供給を含み、感知要素からのアナログデータをデジタルデータに変換するためのＡＤＣ変換器も含んでもよい。従って、デジタルデータは、血液透析機の制御装置または他の体外処理機の制御装置への伝送の前に、少なくともセンサによってフォーマットされる。
【００３３】
ＭＥＭＳセンサは、１つの容器と後続の容器との間で一列に配置されてもよいセンサを含み、処理容器もしくはカートリッジ、または貯蔵容器等の容器内に配置されてもよいセンサも含む。多くのＭＥＭＳセンサは、多くの種のイオンまたは汚染物質を検出することが可能であり、いくつかのセンサは、温度、ｐＨ（水素またはヒドロニウムイオン濃度にあるような）、導電率、総溶解固形物（ＴＤＳ）等を感知および中継することも可能である。
【００３４】
血液透析用途
図１に戻ると、システム１０は、水または使用済み透析流体の源１１を含み、ＭＥＭＳセンサ１３が、流入水または流体の特性を監視するために源に配置される。活性炭または木炭床等の第１の処理容器１２が、源１１の下流に配置される。活性炭または木炭床は、小粒子を含み、かつとりわけ、重金属、塩素、クロラミン、および有機物も含む、多くの汚染物質を除去するのに優れている。活性炭または木炭床は、除去される汚染物質の種類に比較的非選択的である。必要に応じて、第２の処理容器１２または活性炭または木炭床が使用されてもよく、第２のセンサ１３が第２の容器の下流に配置される。これは、例えば、第１の床に対するセンサが、廃液がクロラミン、β２−ミクログロブリン、またはクレアチニン等の特定の汚染物質に対する許容限界を超えていることを示した後に、透析治療が必要とされる場合、ユーザに床を交換する時間を与える。
【００３５】
１つまたは２つの活性炭または木炭床の後、水または使用済み透析物の精製のための別の容器１４が使用されてもよく、第４のセンサが容器１４の下流に配置される。この容器は、任意の望ましい精製物質を含んでもよく、単一の吸着剤または異なる吸着剤の２つ以上の層を含んでもよい。容器１４は、尿素をアンモニウムイオンに変換し、次いで、リン酸アンモニウムを形成することによってアンモニウムを除去するためのウレアーゼおよびリン酸ジルコニウムの層を含んでもよい。あるいは、またはさらに、リン酸塩または硫酸塩を除去するための酸化ジルコニウムの層が存在してもよい。容器１４はまた、廃棄物のイオンを、カルシウムまたはマグネシウムイオン、および重炭酸または酢酸イオン等、透析溶液中で望ましいイオンに交換するために好適である、イオン交換樹脂を含んでもよい。イオン交換樹脂は、樹脂自体の前もしくは後に、または前および後に、炭素または木炭の濾過床を含んでもよい。これらの補助床はまた、透析物を作製するための水、または患者への供給のためのリフレッシュされた透析物にかかわらず、最終生成物を精製するために役立つ。
【００３６】
図１の実施形態では、いったん再生された透析流体が容器１４を退出すると、血液透析のために使用されるダイアライザ１６の透析物側に贈られる。ダイアライザは、透析物がシェル側にあり、患者の血液が透析流体に対して逆流のチューブ側を通過する、シェルアンドチューブ熱交換器に比較されてもよい。本実施形態では、透析流体は、入口ポート１６２から入り、透析流体出口ポート１６４から退出し、ここで、さらなるＭＥＭＳセンサが、退出する透析流体中の種々の種を感知および測定してもよい。いったん透析流体が出口ポート１６４から退出すると、廃棄されてもよく、または濾過および精製されるために、別の通路に再び送られてもよい。
【００３７】
ダイアライザのもう一方の側は、患者の血液に接続される。血液は、入口ヘッダー１６６から入り、数百または数千の微小多孔管を通じて流動し、次いで、出口ヘッダー１６８から退出する。微小多孔管は、水、ならびにクレアチニンおよび尿素等の血液中の毒性物質が、血液側から透析溶液側に流動することを可能にする。さらに、電解液および重炭酸塩緩衝剤が、透析溶液側から血液側に流動してもよい。次いで、浄化された血液は、患者に戻される前に空気検出器または空気トラップに送られる。入口ヘッダー１６６の付近で、汚染物質または他の種に関して、流入する血液の組成をチェックするために、さらなるセンサ１３が使用されてもよい。出口ヘッダー１６８の付近で、汚染物質または他の種に関してチェックするために、さらなるセンサ１７が使用されてもよい。センサ１７は、例えば、ｐＨ、リン酸塩、または尿素を測定する、センサ１３とは異なる種に対して調整されてもよく、浄化された血液は、患者に戻されるため、その状態を決定することは非常に重要であり得る。
【００３８】
流入水を精製するために、または再利用のために使用済み透析物流体を浄化するために、他の浄化および精製装置が使用されてもよいことが理解される。これらの代替手段は、細菌または内毒素汚染物質を除去するための、サブミクロンフィルタ等の小粒子フィルタおよび限外濾過装置等のフィルタを含む。ＭＥＭＳセンサを有利に使用するシステム２０の第２の実施形態を図２に示す。システム２０は、第１および第２の精製容器２２を含み、それらは、ガロンサイズの容器よりもむしろ小型カートリッジであってもよい。上記のようなＭＥＭＳセンサ２３は、上記のように、望ましい汚染物質または種のレベルを感知および測定する。
【００３９】
システム２０において、５ミクロンフィルタ２４、続いて、排出するための老廃物出口２５２を有する逆浸透フィルタ２５も存在する。逆浸透フィルタ２７は、逆浸透フィルタの適切な動作のために、温度センサを含むＭＥＭＳセンサ２３が装備されてもよい。ＭＥＭＳセンサはまた、アンモニアまたはアンモニウム、総溶解固形物（ＴＤＳ）、Ｃａ＋＋、Ｍｇ＋＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｃｌ−等の特定のイオンまたは物質を監視する、１つ以上のセンサを含んでもよい。逆浸透の後、該システムは、紫外線光発生器２６を含んでもよく、ここで、生成される光は、細菌および他の有害な微生物に対して殺菌性を有する。さらに、該光は、クロラミン分子中の窒素原子から塩化物イオンを解離し、したがって、水または透析流体からクロラミンを除去するために使用されてもよい。これらの用途のための紫外線光は、典型的には、約１８０〜２９０ｎｍの波長を有するＵＶ−Ｃである。約１８５ｎｍまたは約２５４ｎｍの波長を有するランプが好ましい。任意の特定の理論に束縛されることなく、紫外線光は、微生物の外側細胞壁に浸透し、細胞体を通過し、ＤＮＡに到達し、遺伝物質を変化させ、したがって微生物に対して殺菌性を有する。他の望ましい波長が使用されてもよい。
【００４０】
限外濾過装置２７は、紫外線光発生器の下流に配置され、ダイアライザが後に続く。ダイアライザ２８は、透析流体入口２８２および透析流体出口２８４を有し、それらのそれぞれはまた、ＭＥＭＳセンサ２３が装備されてもよい。ダイアライザ２８は、血液入口ヘッダー２８６、および入口ヘッダーの反対側の血液出口ヘッダー２８８を有する。出口における血液の組成は、上記のように、ｐＨ、リン酸塩、または尿素等、重要な血液の特定の成分または特徴に対して調整される、ＭＥＭＳセンサ２９によって感知および監視されてもよい。
【００４１】
患者または介護者は、センサ２９から、および透析流体出口２８４の最後のセンサ２３からのセンサ測定値に特に留意し得る。血液の組成または状態の測定値は、透析治療が機能しているかどうか、および透析が現状のまま継続されるべきか、または透析流体、治療期間、もしくは治療頻度にかかわらず、患者の処方に対して何らかの修正が必要とされ得るかどうか等を判断するのに重要である。当然のことながら、患者の身体から退出する老廃物は、ダイアライザ内に留まるか、あるいは透析流体中に入らなければならないため、類似の結果が、使用済み透析流体の組成を分析することによっても達成され得る。したがって、使用済み透析流体の状態は、重要である。流体がある特定の高い範囲内で有毒成分を有する場合、流体の任意の部分を再利用しないこと、および代わりに、それを新鮮な透析流体と交換することが適切であり得る。該範囲がそれほど高くない場合、ユーザまたは介護者は、使用済み流体の少なくとも一部を排出するために送るよりもむしろ、それをリサイクルおよびリフレッシュすることを決定してもよい。使用済み透析物の組成はまた、患者の血液を監視することほど正確ではないが、透析療法の効果に関する情報も提供する。図２には図示しないが、ダイアライザ２８、またはダイアライザ２８の上流の処理容器もしくはカートリッジのいずれかへの、またはそこからの透析流体の流動を制御するために、１つまたは複数の測定ポンプまたは流量計が存在してもよいことが理解される。上記の技術の多くおよび装置の大部分は、血液透析および腹膜透析用途の両方に適用可能であり得ることを理解されたい。
【００４２】
腹膜透析用途
腹膜透析のために設計されるシステム３０を図３に示す。システム３０は、給水栓または使用済み透析物を生成する患者からの出口等、源３１からの水または使用済み透析物流体を受容する。該システムは、水または使用済み透析物を精製するための、少なくとも１つの容器３２を含む。他のシステムに関する上記の方法と同様の方法で、第１の容器３２は、活性炭もしくは木炭を含んでもよく、または水あるいは使用済み透析流体からの不純物または老廃物を選択的もしくは非選択的に吸収するための、２つ以上の層を含んでもよい。該システムは、上記のように、ＭＥＭＳセンサ３３を含む。本システムにおいて、使用済み透析流体または水は、透析流体調製システム３４に送られ、その一実施形態を以下の図６に示す。
【００４３】
一実施例では、透析流体調製システムは、単に、既知の組成の既知の量の濃縮物を有するコンテナであってもよい。例えば、システム３４は、単一成分の透析溶液、例えば、透析乳酸溶液に対して既知の体積（液体）または既知の質量（固体）の既知の濃縮物を有する、可撓性コンテナであってもよい。透析乳酸溶液は、典型的には、電解液、乳酸塩、およびグルコースを含有する。水源３１、および容器３２の水源とインラインの制御弁等の必要な制御が、適切な量の水をシステム３４に運ぶために使用され、そこで、成分は混合および溶解され、望ましい溶液を形成する。運ばれる水または使用済み透析物の量は、例えば、流体もしくは水のための容積式ポンプ、または流入物とインラインの精密容積式メータを監視することによって、測定されてもよい。あるいは、水もしくは流体の量は、運ばれる質量を計量することによって、例えば、計量器、質量セル、または他の装置上にコンテナ３４を配置することによって、制御することができる。
【００４４】
透析溶液の調製は、加熱もしくは加圧、または加熱および加圧の両方を含んでもよく、したがって、透析流体の調製において、少なくとも１つの温度センサまたは温度要素、および少なくとも１つの圧力センサまたは圧力要素が使用されてもよいことが理解される。得られる透析溶液は、ＭＥＭＳセンサ３５によって、その調製の後、少なくとも１回チェックされる。
【００４５】
本実施形態では、新鮮な透析流体は、少なくとも１つのコンテナ３６内に貯蔵され、その温度は、少なくとも１つの温度要素または温度センサによって感知および監視される。透析流体が必要とされる時に、それは、ポンプ３７を介してフィルタ３８に送出され、該フィルタは、不純物を廃液管に送り、精製された濾液を腹膜透析機３９に送る。流体の内容物は、腹膜透析機への投入時に、さらなるＭＥＭＳセンサ３５によってチェックされてもよい。腹膜透析技術分野の当業者によく知られているように、腹膜透析機は、滞留期間にわたって、または連続流動モードもしくは他のモードに対して、患者の腹膜に透析流体を送るために、１つまたは複数のモードで動作してもよい。透析流体は、示すように、二重管腔カテーテルの入口管腔３９１を通じて、患者Ｐに送られてもよい。滞留時間に達する時、または流動が連続的である場合、透析流体は、患者から二重管腔カテーテルの出口管腔３９２を通じて送られる。患者から戻される使用済み透析流体の補給は、上記のパラメータに関して、さらなるＭＥＭＳセンサ３３によってチェックされてもよい。
【００４６】
血液透析および腹膜透析用の溶液を含む、透析溶液の調製のために、ＭＥＭＳセンサを有利に使用し得る、他の実施形態が存在する。腹膜透析をより対象とした別のシステムを図４に示す。システム４０は、水源４１を含み、それは、都市用水源もしくは他の水源であってもよく、または使用済み透析物の源であってもよい。第１のフィルタまたは治療容器４２は、上記のような不純物を除去することを目的とし、該フィルタの後に、第１のＭＥＭＳセンサ４３が続く。本実施形態では、次いで、精製された水または透析流体は、透析流体を生成するためのシステム４４に送られ、その一実施形態を以下の図６に示す。上述のように、濃縮物からの透析流体の調製において、温度および圧力要素が有利に使用されてもよい。透析流体が１つまたは複数の貯蔵コンテナ４５に送られる際に、得られる透析流体の組成は、第２のＭＥＭＳセンサ４３において感知およびチェックされ、該コンテナにおいて、安全貯蔵を確実にするために、温度が１つまたは複数の温度要素によって監視されてもよい。
【００４７】
透析流体が必要とされる時に、それは、ポンプ４６によって腹膜透析機４７に、次いで、投入管腔４７１および排出管腔４７２の２つの管腔を有するカテーテルによって、患者の内外に送出される。本実施形態では、使用済み透析物は、逆浸透フィルタ４８に送られ、老廃物は、廃液管に送られる。本実施形態ではまた、上記のように、汚染物質を除去するために使用されてもよい、または汚染物質を除去し、望ましい成分を添加するためにイオン交換樹脂とともに使用されてもよい、第１および第２の容器またはフィルタ４９ａ、４９ｂも存在する。また、イオン性汚染物質を除去するために、電気脱イオン化プロセスユニットが使用されてもよい。溶液を濾過し、老廃物を廃液管に送るために、限外濾過装置４９ｃが使用される。また、他の実施形態が使用されてもよい。透析物が患者から戻された後、または処理容器もしくはフィルタ、および限外濾過装置の後等、ＭＥＭＳセンサ１３、２９が図のように使用されてもよい。ＭＥＭＳセンサ１３、２９、および４３は、同一であってもよく、または必要に応じて、かつ上記に説明するように調整されるか、もしくは異なる種、異なるイオン、または異なる物質を感知することが可能であってもよい。
【００４８】
図５は、上記のように、水または透析物リサイクルシステム５２を有する、家庭用血液透析システム５０を示す。システム５０は、水または透析物リサイクルシステム５２への流入水道用水の給水栓５１を含み、該リサイクルシステムは、排水のための廃液管５９も含む。新鮮な透析流体は、チューブ５３を通じて、ダイアライザ５４を有する血液透析機Ｈに隣接する貯蔵コンテナＳに送られる。透析技術分野の当業者によく知られているように、患者Ｐは、動脈針ＡＮおよび静脈針ＶＮのための血管アクセス部位５５を有する。患者Ｐは、チューブ５６を介して血液透析機Ｈに接続される。使用済み透析流体は、チューブ５７を介してリサイクルシステム５２に戻される。
【００４９】
上記のＭＥＭＳセンサ１３は、システム５０のいくつかの地点で使用されてもよい。１つ以上のセンサ１３は、例えば、源５１からの流入水またはチューブ５７からの戻された透析物をチェックするために、透析物リサイクルシステム５２内に配備されてもよい。水または透析の品質に応じて、戻された透析物を廃液管５９に送るか、または透析物を浄化、濾過、および補給することによって、透析物を再利用するかの決定を行う。透析流体貯蔵コンテナＳに送られるか、またはそこに貯蔵される透析物の品質および組成を監視するために、第２のＭＥＭＳセンサが使用されてもよい。第３の実施例として、患者の血液中の戻された透析物または種の組成を監視するために、別のＭＥＭＳセンサ１３が血液透析機Ｈ内に配備されてもよい。上記のように、このセンサは、患者または介護者が、透析プロセスが血液または透析流体の適切なパラメータを変化させているかどうかを決定することを補助することができ、したがって、該療法が要求されるほど効果的に機能しているかどうかの指標となる。
【００５０】
補給水または浄化された透析流体を使用して、濃縮物から透析流体を調製するためのシステムを図６に示す。透析物を生成するための一システム６０を図６に示す。システム６０は、上記のように、水源６１から水を受容し、水を１つまたは複数の精製容器６１ａ、６１ｂに送る。水が第１および第２の容器から流動する際に、水の不純物または他の成分を感知し、その感知された量を報告するために、ＭＥＭＳセンサ１３が使用される。水は、制御弁６１ｃを通過し、必要に応じて、インラインヒータ６１ｄを使用して加熱される。加熱された水は、ライン６１ｅ、６１ｆを通じて、貯蔵器６２ａ、６３ａから濃縮物をそれぞれ送出するためのＡおよびＢ濃縮物ポンプ６２、６３に流動する。ポンプは、正確な量のＡまたはＢ濃縮物を送出するためのギアポンプ、羽根ポンプ、またはピストンポンプ等の容積式ポンプである。一実施形態は、Ｆｌｕｉｄ Ｍｅｔｅｒｉｎｇ，Ｉｎｃ．，Ｌｏｎｇ Ｉｓｌａｎｄ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，Ｕ．Ｓ．Ａ．から入手可能な小型セラミックピストンポンプを使用する。他のポンプが使用されてもよい。他の実施形態は、定量またはレシオメトリックポンプを使用し、そのＡまたはＢ濃縮物の流動が設定されてもよく、その後、ポンプによって測定される水に比例した比でＡまたはＢ濃縮物を送出する。
【００５１】
体積比以外で、ポンプは、ＭＥＭＳ導電率モニタを含むフィードバックループによって制御されてもよい。濃縮物ポンプは、導電率センサ６４ｅにおける導電率があまりに低い場合、加速され、該プローブにおける導電率があまりに高い場合、減速される。濃縮物ポンプの特性的な体積が既知であるため、安定した透析溶液を生成するために必要とされる循環量には限度がある。該システムのための制御装置は、送出される濃縮物の量を記録し、流入水および送出されるＡ濃縮物の量も記録し、したがって、釣り合いの取れた流量を正確に保持する。
【００５２】
本実施形態では、Ａ濃縮物ポンプ６２が、ライン６２ａを通じてＡ濃縮物を混合容器６４に送出する一方で、正確な比の水もまた、ライン６１ｆを通じて該容器に流動し、該容器は、充填されておらず、その最上部で空気間隙を保持する。水およびＡ濃縮物が混合された後に、混合物は、精密定量ポンプ６４ａ、ノズル６４ｃ、および空気トラップ６４ｂを使用して噴霧することによって脱気される。ポンプ６４ａへの不足した取り込みを生成する単純な制限等の他の実施形態が、溶液から空気を除去するための噴霧器の代わりになってもよい。混合物は、温度センサ６４ｄおよびＭＥＭＳ導電率センサ６４ｅによって監視される。容器６４は、レベルセンサＬを含む。次いで、脱気された酸混合物は、Ｂ混合チャンバ６５に送られ、ここで、Ｂ濃縮物ポンプからライン６３ｂを通過したＢ濃縮物が、この場合、インラインで添加される。
【００５３】
Ｂ混合チャンバ６５は、最終透析溶液の組成を監視するために、第２のＭＥＭＳセンサ６６が装備されてもよい。このセンサは、最終溶液の導電率をチェックすることができ、溶液の他のパラメータまたは品質もチェックしてもよい。例えば、導電率、ｐＨ、温度、総溶解固形物（ＴＤＳ、ナトリウムイオンに基づく）、カルシウム、マグネシウム、総硬度、炭酸塩アルカリ性、および他のパラメータを含む、いくつかのパラメータをチェックするために、Ｓｅｎｓｉｃｏｒｅ，Ｉｎｃ．からのＷａｔｅｒＰｏｉｎｔ（登録商標）８７０センサが使用されてもよい。これらのうちの多くは、これらの測定値が透析溶液の品質および補給に直接関連するため、透析溶液を調製する患者または介護者に非常に有用である。チェックとして、このＭＥＭＳセンサはまた、総および遊離アンモニア（透析物中の尿素に関連する）、塩素、ならびにクロラミンの濃度等の一般的な水質を感知および報告することができる。他の実施形態は、３つの濃縮物を使用してもよく、該システムは、濃縮物の各コンテナから適切な量を引き出すために、別個のポンプを使用するように変更されてもよい。したがって、これらのシステムのいずれも、各患者に専用の溶液または処方薬を調製し得る。これらの実施形態のいずれにおいても、プロセスならびに最終生成物を監視および制御するために、ＭＥＭＳセンサが使用されてもよい。
【００５４】
次いで、透析溶液は、１５０マイクロメートルよりも大きい粒子を除去するために、フィルタ６７ａを通じて、供給ポンプ６７によって送出される。制御弁６８は、システム６０からの透析溶液の流動を制御する。正確な継続性レベルが達成されていない場合、新しく調製された透析溶液は、適切な混合および純度が達成されるまで、示すように、所望に応じて、フィルタおよび混合チャンバを通じてリサイクルされてもよい。次いで、透析溶液を、貯蔵コンテナに向かう途中で、または使用するために、最終フィルタの内毒素フィルタ６９を通じて送出し、フィルタの後の最終ＭＥＭＳセンサ１３によってチェックすることができる。内毒素フィルタは、大腸菌および緑膿菌等の細菌、ならびに内毒素を除去することを目的とする。このフィルタは、Ｍｅｄｉｃａ ＳＲＬ，Ｍｉｒａｎｄｏｌａ，Ｉｔａｌｙによって作製されるような、またはＮｉｐｒｏ Ｃｏｒｐ．，Ｏｓａｋａ，Ｊａｐａｎからのような、限外濾過装置であってもよい。
【００５５】
上記のプロセスは、透析溶液を調製するための一方法に過ぎない。少量のデキストロース、グルコース、ナトリウム、もしくはポリアクリル酸カリウム、またはこれらの混合物等の浸透圧剤、あるいは他の構成要素を必要とするものを含む、他の透析溶液が使用されてもよい。これらの溶液は、概して同様の方法で調製され、粉末を使用する実施形態もあれば、濃縮物を使用する実施形態もあれば、溶液を使用する実施形態もある。ＭＥＭＳセンサを含む任意のそのような実施形態は、本発明の範囲内に入るよう意図される。粉末を使用する実施形態は、良好な混合を確実にするために、従来の撹拌槽容器、または撹拌器を使用して、もしくは流れ、多くの場合、乱流を使用して粉末を混合するために好適な容器を必要とし得る。家庭用の場合、これは、上記のＭＥＭＳセンサとともに使用される時に、滅菌性を維持および持続することが可能な任意の好適なミキサであってもよい。
【００５６】
上記のＭＥＭＳセンサに加えて、他のＭＥＭＳセンサが現在開発および試験中である。これらは、有機材料を感知および定量化することができるＭＥＭＳセンサを含む。これらのセンサは、他のＭＥＭＳセンサと同じ方法で機能するが、アンモニウムまたは塩素等、無機イオンよりもむしろ有機物質と関連する分析物を検出することによって動作する。これらのＭＥＭＳセンサは、全有機体炭素（ＴＯＣ）、および透析流体中の尿素、クレアチニン、β２−ミクログロブリン、ヘパリン、およびグルコース、もしくは他の糖、または浸透圧剤を感知することが可能であるか、または可能になる。ＭＥＭＳセンサはまた、水または使用済み透析流体中の細菌、内毒素、およびウイルスレベルを検出するために使用されてもよい。さらに、ＭＥＭＳセンサは、アルブミン、遊離ヘモグロビン、およびヘマトクリットを含む、一般的にタンパク質等の、血液中の対象となる分析物を検出するために使用されてもよい。
【００５７】
当業者には、本明細書に記載した本発明の好ましい実施形態に対する様々な変更および修正が明白であることを理解されたい。そのような変更および修正は、本発明の対象の主旨および範囲から逸脱することなく、またその意図する利点を損なうことなく、行うことが可能である。したがって、そのような変更および修正は、添付の特許請求の範囲に含まれることを意図する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透析流体を調製するためのシステムであって、
水用の精製媒体を含む第１の精製容器と、
該水を送出または測定するための装置と、
該水を加熱するためのヒータと、
該装置から該水を受容することと、該水を濃縮物と混合し、新鮮な透析溶液を形成することとを行うように構成された混合チャンバと、
該新鮮な透析溶液を濾過するためのフィルタと、
該第１の精製容器、該装置、該ヒータ、該混合チャンバ、および該フィルタから成る群より選択される容器からの排出と流体連絡して配置される、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサと
を備えている、システム。
【請求項２】
前記ＭＥＭＳセンサは、アンモニウム、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、カリウム、炭酸塩、重炭酸塩、水素またはヒドロニウム、ヒドロキシル、クロラミン、および塩化物から成る群より選択されるイオンのうちの２つ以上を感知するために好適である、イオン選択センサを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ＭＥＭＳセンサは、ｐＨ、カルシウム、総硬度、二酸化炭素、およびアンモニアから成る群より選択される少なくとも２つのパラメータを感知するために好適である、イオン選択センサを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＭＥＭＳセンサは、塩素およびクロラミンを感知するために好適である、電流滴定センサである、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＭＥＭＳセンサはさらに、電源と、遠隔通信用の無線とを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記水は、新鮮な水または使用済み透析溶液を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１の精製容器の下流に配置される、第２の精製容器をさらに備え、該第２の精製容器はさらに、非選択的精製媒体、選択的精製媒体、電気式脱イオンカートリッジ、およびイオン交換樹脂から成る群より選択される、精製媒体を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１の精製容器または前記ヒータと動作可能に連絡している、水ポンプをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記ＭＥＭＳセンサは、水溶液または水性混合物中の複数の物質を測定するために好適である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
透析流体を調製するシステムであって、
水用の精製媒体を備える第１の精製カートリッジと、
該第１の精製カートリッジから受容される該水を加熱するためのヒータと、
第１の濃縮物および第２の濃縮物を送出し、測定するための第１のポンプおよび第２のポンプと、
該第１のポンプおよび第２のポンプから該第１の濃縮物および第２の濃縮物を受容することと、該第１の濃縮物および第２の濃縮物を該水と混合して新鮮な透析溶液を形成することとを行うように構成される混合チャンバと、
該新鮮な透析溶液を濾過するためのフィルタと、
該第１の精製カートリッジ、該ヒータ、該混合チャンバ、および該フィルタから成る群より選択される容器の排出部と流体連絡して配置される、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサと
を備え、該ＭＥＭＳセンサは、該第１の精製カートリッジからの水、該新鮮な透析溶液、および該濾過された新鮮な透析溶液から成る群より選択される流れの中の少なくとも２つの物質を感知するために好適である、システム。
【請求項１１】
前記ＭＥＭＳセンサはさらに、透析機の制御装置と連絡するための無線送信器を備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記水から、または前記透析溶液から、細菌および微生物を除去するための限外濾過装置をさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記水または前記透析溶液を浄化するための逆浸透フィルタをさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記水または透析溶液を照射するための紫外光源をさらに備え、該紫外光源は、前記フィルタの上流に配置される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記新鮮な透析溶液から空気を除去するための空気トラップをさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
前記水は、新鮮な水または使用済み透析溶液を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１７】
透析溶液を調製する方法であって、
水の供給を提供することと、
精製媒体を通る少なくとも１つの通路において該水を精製することと、
該水を加熱することと、
透析溶液を形成するために、該水を少なくとも１つの透析濃縮物に添加することと、
該透析溶液を濾過することと、
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサを用いて、該水の少なくとも２つの特性を感知することと
を含む、方法。
【請求項１８】
前記ＭＥＭＳセンサは、イオン選択膜または電流滴定セルを使用して感知する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
第２のＭＥＭＳセンサを用いて、前記透析溶液の特性を感知することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記精製媒体は、活性炭および木炭から成る群より選択される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
形成される前記透析溶液は、使用済み透析溶液に対する補給を含み、ＭＥＭＳセンサを用いて、該使用済み透析溶液の少なくとも２つの特性を感知することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記水は、新鮮な水または精製された使用済み透析溶液を含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２３】
透析溶液を調製するための方法であって、
水および使用済み透析物の供給を提供することと、
精製媒体を通る少なくとも１つの通路において該水および該使用済み透析物を精製することであって、該精製媒体は、１つの容器または２つ以上の容器内に存在し得る、ことと、
該水を加熱することと、
透析溶液を形成するために、該水および少なくとも１つの透析濃縮物を添加することと、
該形成された透析溶液を濾過することと、
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサを用いて、該水、該形成された透析溶液、および該使用済み透析溶液から成る群より選択される流れの少なくとも２つの特性を感知することと
を含む、方法。
【請求項２４】
前記ＭＥＭＳセンサから遠隔制御装置に信号を送信することをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
腹膜透析または血液透析を実施することをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記形成された透析溶液から空気を除去することをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
透析溶液を精製する方法であって、
使用済み透析物の供給を提供することと、
精製された透析物を形成するために、容器内の精製媒体を通る少なくとも１つの通路において該使用済み透析物を精製することと、
濾過された透析物を形成するために、該使用済み透析物を濾過することと、
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサを用いて、該使用済み透析物、該精製された透析物、および該濾過された透析物から成る群より選択される流れの少なくとも２つの特性を感知することと
を含む、方法。
【請求項２８】
前記方法は、前記容器がカートリッジである携帯型透析システムを用いて達成され、該携帯型透析システムを装着している間に、透析を実施することをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記容器は、前記使用済み透析物が該容器を通過するときに、該使用済み透析物から不純物を吸収し、望ましいイオンを該使用済み透析物中に放出する、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
水および濃縮物から新鮮な透析物を作製することと、該新鮮な透析物を前記濾過された透析物に添加することとをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
透析を実施する方法であって、
透析機と透析流体の供給とを提供することと、
該透析流体中の少なくとも２つのイオンを感知および検出するために好適なＭＥＭＳセンサを用いて、該透析流体の組成を感知および決定することと、
該透析流体を使用して、患者に透析を実施することと、
ＭＥＭＳセンサを用いて透析を実施するステップの後に、該透析流体の組成を感知および決定することと、
透析を実施するステップの後に、該透析流体を精製することと、
ＭＥＭＳセンサを用いて精製するステップの後に、該透析流体の組成を感知および決定することと、
精製するステップの後の該透析流体の該組成が透析に好適である場合、該透析流体を再利用することと
を含む、方法。
【請求項３２】
感知および決定するステップは、アンモニウム、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、カリウム、炭酸塩、重炭酸塩、水素またはヒドロニウム、ヒドロキシル、クロラミン、および塩化物から成る群より選択される２つのイオンを感知するために好適なイオン選択センサを備える、ＭＥＭＳセンサを用いて実施される、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記ＭＥＭＳセンサは、ｐＨ、カルシウム、総硬度、二酸化炭素、およびアンモニアから成る群より選択される少なくとも２つのパラメータを感知するために好適なイオン選択センサを備える、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記ＭＥＭＳセンサは、塩素またはクロラミンを感知するために好適な電流滴定センサである、請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
前記組成を前記透析機の制御装置に送信することをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３６】
透析を実施するステップは、腹膜透析または血液透析によって達成される、請求項３１に記載の方法。
【請求項３７】
前記透析は、血液透析であり、ＭＥＭＳセンサを用いて、患者の血液の組成を感知および決定することをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項１】
透析流体を調製するためのシステムであって、
水用の精製媒体を含む第１の精製容器と、
該水を送出または測定するための装置と、
該水を加熱するためのヒータと、
該装置から該水を受容することと、該水を濃縮物と混合し、新鮮な透析溶液を形成することとを行うように構成された混合チャンバと、
該新鮮な透析溶液を濾過するためのフィルタと、
該第１の精製容器、該装置、該ヒータ、該混合チャンバ、および該フィルタから成る群より選択される容器からの排出と流体連絡して配置される、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサと
を備えている、システム。
【請求項２】
前記ＭＥＭＳセンサは、アンモニウム、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、カリウム、炭酸塩、重炭酸塩、水素またはヒドロニウム、ヒドロキシル、クロラミン、および塩化物から成る群より選択されるイオンのうちの２つ以上を感知するために好適である、イオン選択センサを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ＭＥＭＳセンサは、ｐＨ、カルシウム、総硬度、二酸化炭素、およびアンモニアから成る群より選択される少なくとも２つのパラメータを感知するために好適である、イオン選択センサを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＭＥＭＳセンサは、塩素およびクロラミンを感知するために好適である、電流滴定センサである、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＭＥＭＳセンサはさらに、電源と、遠隔通信用の無線とを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記水は、新鮮な水または使用済み透析溶液を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１の精製容器の下流に配置される、第２の精製容器をさらに備え、該第２の精製容器はさらに、非選択的精製媒体、選択的精製媒体、電気式脱イオンカートリッジ、およびイオン交換樹脂から成る群より選択される、精製媒体を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１の精製容器または前記ヒータと動作可能に連絡している、水ポンプをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記ＭＥＭＳセンサは、水溶液または水性混合物中の複数の物質を測定するために好適である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
透析流体を調製するシステムであって、
水用の精製媒体を備える第１の精製カートリッジと、
該第１の精製カートリッジから受容される該水を加熱するためのヒータと、
第１の濃縮物および第２の濃縮物を送出し、測定するための第１のポンプおよび第２のポンプと、
該第１のポンプおよび第２のポンプから該第１の濃縮物および第２の濃縮物を受容することと、該第１の濃縮物および第２の濃縮物を該水と混合して新鮮な透析溶液を形成することとを行うように構成される混合チャンバと、
該新鮮な透析溶液を濾過するためのフィルタと、
該第１の精製カートリッジ、該ヒータ、該混合チャンバ、および該フィルタから成る群より選択される容器の排出部と流体連絡して配置される、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサと
を備え、該ＭＥＭＳセンサは、該第１の精製カートリッジからの水、該新鮮な透析溶液、および該濾過された新鮮な透析溶液から成る群より選択される流れの中の少なくとも２つの物質を感知するために好適である、システム。
【請求項１１】
前記ＭＥＭＳセンサはさらに、透析機の制御装置と連絡するための無線送信器を備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記水から、または前記透析溶液から、細菌および微生物を除去するための限外濾過装置をさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記水または前記透析溶液を浄化するための逆浸透フィルタをさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記水または透析溶液を照射するための紫外光源をさらに備え、該紫外光源は、前記フィルタの上流に配置される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記新鮮な透析溶液から空気を除去するための空気トラップをさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
前記水は、新鮮な水または使用済み透析溶液を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１７】
透析溶液を調製する方法であって、
水の供給を提供することと、
精製媒体を通る少なくとも１つの通路において該水を精製することと、
該水を加熱することと、
透析溶液を形成するために、該水を少なくとも１つの透析濃縮物に添加することと、
該透析溶液を濾過することと、
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサを用いて、該水の少なくとも２つの特性を感知することと
を含む、方法。
【請求項１８】
前記ＭＥＭＳセンサは、イオン選択膜または電流滴定セルを使用して感知する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
第２のＭＥＭＳセンサを用いて、前記透析溶液の特性を感知することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記精製媒体は、活性炭および木炭から成る群より選択される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
形成される前記透析溶液は、使用済み透析溶液に対する補給を含み、ＭＥＭＳセンサを用いて、該使用済み透析溶液の少なくとも２つの特性を感知することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記水は、新鮮な水または精製された使用済み透析溶液を含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２３】
透析溶液を調製するための方法であって、
水および使用済み透析物の供給を提供することと、
精製媒体を通る少なくとも１つの通路において該水および該使用済み透析物を精製することであって、該精製媒体は、１つの容器または２つ以上の容器内に存在し得る、ことと、
該水を加熱することと、
透析溶液を形成するために、該水および少なくとも１つの透析濃縮物を添加することと、
該形成された透析溶液を濾過することと、
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサを用いて、該水、該形成された透析溶液、および該使用済み透析溶液から成る群より選択される流れの少なくとも２つの特性を感知することと
を含む、方法。
【請求項２４】
前記ＭＥＭＳセンサから遠隔制御装置に信号を送信することをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
腹膜透析または血液透析を実施することをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記形成された透析溶液から空気を除去することをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
透析溶液を精製する方法であって、
使用済み透析物の供給を提供することと、
精製された透析物を形成するために、容器内の精製媒体を通る少なくとも１つの通路において該使用済み透析物を精製することと、
濾過された透析物を形成するために、該使用済み透析物を濾過することと、
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサを用いて、該使用済み透析物、該精製された透析物、および該濾過された透析物から成る群より選択される流れの少なくとも２つの特性を感知することと
を含む、方法。
【請求項２８】
前記方法は、前記容器がカートリッジである携帯型透析システムを用いて達成され、該携帯型透析システムを装着している間に、透析を実施することをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記容器は、前記使用済み透析物が該容器を通過するときに、該使用済み透析物から不純物を吸収し、望ましいイオンを該使用済み透析物中に放出する、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
水および濃縮物から新鮮な透析物を作製することと、該新鮮な透析物を前記濾過された透析物に添加することとをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
透析を実施する方法であって、
透析機と透析流体の供給とを提供することと、
該透析流体中の少なくとも２つのイオンを感知および検出するために好適なＭＥＭＳセンサを用いて、該透析流体の組成を感知および決定することと、
該透析流体を使用して、患者に透析を実施することと、
ＭＥＭＳセンサを用いて透析を実施するステップの後に、該透析流体の組成を感知および決定することと、
透析を実施するステップの後に、該透析流体を精製することと、
ＭＥＭＳセンサを用いて精製するステップの後に、該透析流体の組成を感知および決定することと、
精製するステップの後の該透析流体の該組成が透析に好適である場合、該透析流体を再利用することと
を含む、方法。
【請求項３２】
感知および決定するステップは、アンモニウム、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、カリウム、炭酸塩、重炭酸塩、水素またはヒドロニウム、ヒドロキシル、クロラミン、および塩化物から成る群より選択される２つのイオンを感知するために好適なイオン選択センサを備える、ＭＥＭＳセンサを用いて実施される、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記ＭＥＭＳセンサは、ｐＨ、カルシウム、総硬度、二酸化炭素、およびアンモニアから成る群より選択される少なくとも２つのパラメータを感知するために好適なイオン選択センサを備える、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記ＭＥＭＳセンサは、塩素またはクロラミンを感知するために好適な電流滴定センサである、請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
前記組成を前記透析機の制御装置に送信することをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３６】
透析を実施するステップは、腹膜透析または血液透析によって達成される、請求項３１に記載の方法。
【請求項３７】
前記透析は、血液透析であり、ＭＥＭＳセンサを用いて、患者の血液の組成を感知および決定することをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１２−５０１２１６（Ｐ２０１２−５０１２１６Ａ）
【公表日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２５０３１（Ｐ２０１１−５２５０３１）
【出願日】平成２１年６月１７日（２００９．６．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４７５９１
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０２４９６３
【国際公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（５９１０１３２２９）バクスター・インターナショナル・インコーポレイテッド (448)
【氏名又は名称原語表記】ＢＡＸＴＥＲ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＩＮＣＯＲＰ０ＲＡＴＥＤ
【出願人】（５０１４５３１８９）バクスター・ヘルスケヤー・ソシエテ・アノニム (289)
【氏名又は名称原語表記】ＢＡＸＴＥＲ ＨＥＡＬＴＨＣＡＲＥ Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１７日（２００９．６．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４７５９１
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０２４９６３
【国際公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（５９１０１３２２９）バクスター・インターナショナル・インコーポレイテッド (448)
【氏名又は名称原語表記】ＢＡＸＴＥＲ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＩＮＣＯＲＰ０ＲＡＴＥＤ
【出願人】（５０１４５３１８９）バクスター・ヘルスケヤー・ソシエテ・アノニム (289)
【氏名又は名称原語表記】ＢＡＸＴＥＲ ＨＥＡＬＴＨＣＡＲＥ Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
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