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技術 透析患者の血液の透析前特性を判定する機能を有する透析装置

出願人 フレゼニウスメディカルケアドイッチェランドゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング
発明者 マイヤーホーハーアンドレア
出願日 2015年8月17日 (5年4ヶ月経過) 出願番号 2017-510346
公開日 2017年8月24日 (3年4ヶ月経過) 公開番号 2017-523885
状態 特許登録済
技術分野 体外人工臓器
主要キーワード 液圧流れ 初期処理段階 安定基準 物質流れ 流れパラメータ 分光値 屈折計法 システム試験
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年8月24日)のものです。
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図面 (5)

課題・解決手段

本発明は、体外血液回路と、透析液回路と、透析器と、処理ユニットと、透析液回路に設けられて透析液の特性を求めるための少なくとも1つのセンサとを備えた、透析患者の血液中透析前特性を求める機能を有する透析装置に関する。処理ユニットは、時間的評価範囲透析処理初期段階の間において固定するように構成される。時間的評価範囲の間は、所定の群からの全ての安定基準が満たされる。透析装置は、これらの時間的評価範囲において少なくとも1つのセンサによって測定された測定値のみを、患者の血液の透析前特性を求めるために使用するように構成されている。

概要

背景

透析患者血漿中のナトリウムイオン濃度は、医師に対してさらなる検査透析方法および投薬治療の調節(例えば、利尿剤の使用や血糖チェックなど)を促し得る重要な診断パラメータである。加えて、死亡率および罹患率は、血漿中における透析前ナトリウムイオン濃度の変動と相互関連性を有する。血漿中のナトリウムイオン濃度を求めるための血液分析は複雑かつ高コストであり、したがって十分な頻度をもってはほとんど実行されない。

透析中における透析液導電率測定から血漿中のナトリウムイオン濃度を概算することが、追加的な努力を伴うことなく明らかに実行可能な従来技術から公知であるが、それはあまり正確ではなく、また実質的に透析の影響によって血漿中のナトリウムイオン濃度が既に変化した時刻に対する概算を与えるのみである。

これらの方法は、血液中電解質が、透析処理における透析器内での接触を介して透析液中の電解質とバランスしているという事実に基づいている。透析器の上流および下流の透析液における物質濃度c^di,c^doの情報を伴う、透析器を流通する透析液の流量Qd、置換液流れの流量Qs、UF速度QfおよびクリアランスKの保存のために、血液流入側における物質濃度c^biを計算することができる。非特許文献1では、HDおよびHDF処理における質量バランス一般式が与えられている。

定常状態でcbiが生成した後の変換d/dtM(t)は0である。

透析液中のナトリウムイオン濃度c^dNaは、透析液の温度補償された導電率cdと高い相互関連性を有する。

導電率に基づくクリアランス測定オプションを有する透析器では、透析液の導電率が透析器の上流および下流で連続的に測定され得る。この点において、記憶ユニットにおける導電率の値cdi(ti),cdo(ti)の記憶は、等間隔時間tiをおいて同時に実行され得る。導電率に基づくクリアランス測定の機能を有する透析器は、例えば、特許文献1や特許文献2に開示されている。さらに、時点tiにおける透析液流れQd(ti)、血液流れQb(ti)、物質流れQs(ti)および限外濾過速度Qf(ti)を記憶し、さらに続けて任意の時点tiにおけるクリアランスK(ti)を求める機能を有する透析器が存在する。そのような透析器は、例えば、特許文献3に開示されている。血液流入部での時点tiにおける等価導電率cbi(ti)が、よって算出され得る。

概要

本発明は、体外血液回路と、透析液回路と、透析器と、処理ユニットと、透析液回路に設けられて透析液の特性を求めるための少なくとも1つのセンサとを備えた、透析患者の血液中の透析前特性を求める機能を有する透析装置に関する。処理ユニットは、時間的評価範囲を透析処理の初期段階の間において固定するように構成される。時間的評価範囲の間は、所定の群からの全ての安定基準が満たされる。透析装置は、これらの時間的評価範囲において少なくとも1つのセンサによって測定された測定値のみを、患者の血液の透析前特性を求めるために使用するように構成されている。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

体外血液回路と、透析液回路と、透析器と、処理ユニットと、該透析液回路に設けられて透析液の特性を求めるための少なくとも1つのセンサとを備えた透析装置であって、上記処理ユニットは、所定の群からの全ての安定基準が満たされる時間的評価範囲透析処理初期段階の間において固定するように構成され、上記時間的評価範囲において上記少なくとも1つのセンサによって測定された測定値のみが、患者の血液の透析前特性を求めるために使用されるように構成されていることを特徴とする透析装置。

請求項2

請求項1において、上記透析器の上流に設けられた第1導電率センサ、および該透析器の下流に設けられた第2導電率センサを備え、上記処理ユニットは、上記時間的評価範囲において測定された上記透析器の下流および上流における透析液の導電率の測定値を、透析患者血漿中の透析前イオン濃度、好ましくはナトリウムイオン濃度を求めるために使用するように構成されていることを特徴とする透析装置。

請求項3

請求項1または2において、上記処理ユニットは、さらに、複数の上記時間的評価範囲からの、好ましくは全ての上記時間的評価範囲からの測定値を、患者の血液の透析前特性を求めるために使用するように構成されていることを特徴とする透析装置。

請求項4

請求項1〜3のいずれか1項において、上記処理ユニットが、さらに、透析処理の初期段階を、プリセット処理期間またはプリセット処理能率に到達したときに終了させるように構成され、および/または、透析処理の初期段階が、透析処理の開始30分後、20分後、10分後または5分後に終了するように構成されていることを特徴とする透析装置。

請求項5

請求項1〜4のいずれか1項において、上記処理ユニットは、さらに、上記透析器の上流および/または下流で測定された導電率の標準偏差および/または変化範囲が上記処理ユニットに記憶された閾値よりも小さい場合に安定基準が満たされるように構成されていることを特徴とする透析装置。

請求項6

請求項1〜5のいずれか1項において、上記処理ユニットは、さらに、透析液流れの変化、血液流れの変化、置換液流れの変化、UF速度の変化、透析液組成の変化、バイパス切換えポンプ停止、上記体外血液回路への洗浄溶液注入、システムセルフ試験、およびユーザ動作の群からなるイベントの後に所定のブロック時間が経過した場合に安定基準が満たされるように構成され、上記ブロック時間は、任意に2分間よりも短く、また例えば、15〜90秒間または30〜60秒間であることを特徴とする透析装置。

請求項7

体外血液回路と、透析液回路と、透析器と、処理ユニットと、上記透析液回路における上記透析液の上流に設けられた第1センサと、上記透析器の下流に設けられた第2センサとを備えた透析装置、好ましくは請求項1〜6のいずれか1項に係る透析装置であって、上記処理ユニットは、第1時点における上記透析器の上流の測定値、およびその後の第2時点における上記透析器の下流の測定値を、患者の血液の透析前特性を求めるための対応する値のペアとして使用するように構成され、上記第1および第2時点の間の時間オフセットは、上記第1および第2センサとの間における透析液の流れ時間近似されるか、または該流れ時間に一致するように構成されていることを特徴とする透析装置。

請求項8

請求項7において、上記第1および第2センサは、導電率センサであり、上記処理ユニットは、上記測定値が、上記透析器の上流および下流の透析液の導電率となるように構成され、上記導電率は、透析患者の血漿中の透析前イオン濃度、好ましくはナトリウムイオン濃度を求めるための対応する値のペアとして使用されるように構成されていることを特徴とする透析装置。

請求項9

請求項7または8において、上記処理ユニットは、さらに、上記時間オフセットを、上記2つのセンサ間の液圧システムの容量および透析流れから算出するように構成され、または、上記時間オフセットが、上記第1および第2センサにおける外乱の検出間の時間差を参照して決定されるように構成されていることを特徴とする透析装置。

請求項10

請求項7〜9のいずれか1項において、上記処理ユニットは、さらに、処理の過程において透析液の流速が変化した場合に、上記時間オフセットを適応させるように構成されていることを特徴とする透析装置。

請求項11

請求項2〜10のいずれか1項において、上記処理ユニットは、さらに、透析前血漿等価導電率を、上記透析器の上流および下流で測定された導電率を参照して求めるように構成され、さらに続けて、透析患者の血漿中のイオン濃度が上記透析前血漿等価導電率から求められるように構成されていることを特徴とする透析装置。

請求項12

請求項11において、上記処理ユニットは、さらに、上記透析前血漿等価導電率を、上記時間的評価範囲の間に求められる瞬時血漿等価導電率の推定によって、および/または上記透析器の上流および下流の導電率からの時間オフセットを考慮して求めるように構成され、上記推定は、好ましくは、時間の関数としてのまたはKt/V値の関数としての上記瞬時血漿等価導電率の回帰を含むことを特徴とする透析装置。

技術分野

0001

本発明は、体外血液回路と、透析液回路と、透析器と、処理ユニットと、透析液回路に設けられて透析液の特性を求めるための少なくとも1つのセンサとを備えた透析装置に関する。処理ユニットは、透析患者の血液の透析前特性を推定する機能を有する。

背景技術

0002

透析患者の血漿中のナトリウムイオン濃度は、医師に対してさらなる検査透析方法および投薬治療の調節(例えば、利尿剤の使用や血糖チェックなど)を促し得る重要な診断パラメータである。加えて、死亡率および罹患率は、血漿中における透析前ナトリウムイオン濃度の変動と相互関連性を有する。血漿中のナトリウムイオン濃度を求めるための血液分析は複雑かつ高コストであり、したがって十分な頻度をもってはほとんど実行されない。

0003

透析中における透析液の導電率測定から血漿中のナトリウムイオン濃度を概算することが、追加的な努力を伴うことなく明らかに実行可能な従来技術から公知であるが、それはあまり正確ではなく、また実質的に透析の影響によって血漿中のナトリウムイオン濃度が既に変化した時刻に対する概算を与えるのみである。

0004

これらの方法は、血液中電解質が、透析処理における透析器内での接触を介して透析液中の電解質とバランスしているという事実に基づいている。透析器の上流および下流の透析液における物質濃度c^di,c^doの情報を伴う、透析器を流通する透析液の流量Qd、置換液流れの流量Qs、UF速度QfおよびクリアランスKの保存のために、血液流入側における物質濃度c^biを計算することができる。非特許文献1では、HDおよびHDF処理における質量バランス一般式が与えられている。

0005

0006

定常状態でcbiが生成した後の変換d/dtM(t)は0である。

0007

0008

透析液中のナトリウムイオン濃度c^dNaは、透析液の温度補償された導電率cdと高い相互関連性を有する。

0009

導電率に基づくクリアランス測定オプションを有する透析器では、透析液の導電率が透析器の上流および下流で連続的に測定され得る。この点において、記憶ユニットにおける導電率の値cdi(ti),cdo(ti)の記憶は、等間隔時間tiをおいて同時に実行され得る。導電率に基づくクリアランス測定の機能を有する透析器は、例えば、特許文献1や特許文献2に開示されている。さらに、時点tiにおける透析液流れQd(ti)、血液流れQb(ti)、物質流れQs(ti)および限外濾過速度Qf(ti)を記憶し、さらに続けて任意の時点tiにおけるクリアランスK(ti)を求める機能を有する透析器が存在する。そのような透析器は、例えば、特許文献3に開示されている。血液流入部での時点tiにおける等価導電率cbi(ti)が、よって算出され得る。

0010

先行技術

0011

欧州特許出願公開第2413991号明細書
欧州特許第1108438号明細書
欧州特許第1062960号明細書
M.Grosset al.,“Online clearancemeasurement in high−efficiency hemodiafiltration”,KidneyInternational,72,p.1550 ff.

発明が解決しようとする課題

0012

実際には、有意義な精度をもってcbi(ti)を求めることは、しかしながら、様々な理由のために不可能である。一方で、患者に接続した後に透析器を介した血液と透析液との間の接触が生じるため、cdoとcbiとの間には関連性がある。算出されたcbiは、したがって、透析開始直後のcdiに等しいか(準備段階で透析液と血液側洗浄溶液との間で平衡化がなされた場合)、または血液と洗浄溶液とが、患者への接続後に血液側戻しラインに配置された検出器が血液の存在を検出するまで混ざる時点からの任意の値を含む。

0013

cdiおよびcdoを測定する導電率センサ間の一定の流れ時間tFが考慮に入れられ、かつcbiが次式にしたがって算出される場合、cdoに対して時間オフセットの影響を有するcdiにおける変化がより良く考慮に入れられる。

0014

ここで、tj=ti+tFである。これに関連して、図1におけるcbi(tF)およびcbiの曲線の比較を参照されたい。

0015

特に処理の開始時には、しかしながら、cdiおよびcdoは不安定である。導電率cdiは、例えば、準備における重炭酸塩の低減の終了後における重炭酸塩濃度の変化のために(図2の領域1を参照すると、透析液中における重炭酸塩濃度の変化の結果としてのcdiの24mmol/lから32mmol/lへの変化が確認される)、あるいは透析液中のナトリウムイオン濃度のユーザによる調製または自動調整のために変化する。導電率cdoは患者の血液との結合によって影響される。特に透析開始時には、この時に最大勾配が存在する拡散交換のために、より大きな濃度変化がこの点において生じる。接続部への洗浄溶液の注入またはその後の血液ホースステムへの薬剤投与が、同様に短期的なcdoの変化をもたらす。システムの慣性のために、ポンプ速度の変化(例えば、動脈圧および静脈圧を考慮すると同時に血流を最適化するためのユーザによるまたは自動化態様における血液ポンプ速度の変化、ユーザによるまたは自動調整による置換速度の調整、ポンプの変更、またはシステム試験自動実行におけるポンプ停止、など)はcdoの時間遅れ変動をもたらす(図2の領域2を参照すると、処理開始時の血液流れ、透析液流れ、置換液流れの変化が見られる。また、図2の領域3を参照すると、装置を通る置換液流れの自動変化が見られる)。装置および透析液が内部を流れるバイパス回路セルフ試験は、患者の血液への結合の欠如およびそれによって生じる不安定性のためにcbiの測定を透析器が妨げる(図2の領域4を参照)のを過ぎてから行われる。cbiの測定は、また、(例えばOCM、Diascanなどによって、図2の領域5を参照)クリアランスを測定するために導電率が変化している間も不可能である。流れパラメータの変化によって生じるクリアランスK(tj)に対する変化もcbiの変動をもたらす。

0016

上述したようにcbiが計算されない場合、言及した不安定性が透析の開始後10分間における算出されるcbiの変動をもたらす。この変動は5mmol/l以上の濃度変化に容易に相当し得る(これに関連して図1におけるcbi(tF)およびcbiの曲線の比較を参照されたい)。このようにして求められた値は、よって、透析患者の血漿中の透析前ナトリウムイオン濃度またはその変動の代替値を求めるための入力値としては使用できない。

0017

したがって、本発明の目的は、追加コストを伴うことなく任意の透析処理において十分な精度をもって血漿中の透析前イオン濃度、好ましくはナトリウムイオン濃度の代替値を提供できる可能性を見つけることである。

課題を解決するための手段

0018

この背景に対して、本発明は、体外血液回路と、透析液回路と、透析器と、処理ユニットと、透析液回路に設けられて透析液の特性を求めるための少なくとも1つのセンサとを備えた透析装置に関する。本発明によると、処理ユニットは、所定の群からの全ての安定基準が満たされる時間的評価範囲を透析処理の初期段階の間において固定するように構成される。本発明によると、処理ユニットは、さらに、少なくとも1つのセンサによって測定された濃度を患者の血液の透析前特性を求めるために使用するように構成されており、ここで当該時間的評価範囲において測定された測定値のみが考慮される。

0019

透析処理の初期段階において時間的評価範囲から外れている時間的範囲は、したがって患者の血液の透析前特性を求めるためには使用されない。本発明では、したがって、透析処理の初期段階において測定された全ての測定値が使用される訳ではないが、これらの測定値のうちいくらか(例えば、透析処理の初期段階の間に測定された測定値の60%、50%または40%)が使用される。透析処理の初期段階以外の時間的範囲は、患者の血液の透析前特性を求めるために使用されないことが好ましい。

0020

現在の従来技術および透析操作における典型的な実施によると、他の電解質に対する患者の血漿中のナトリウムイオン濃度は好ましい値であり、導電率測定によって当該濃度を求めることは好ましい方法である。この程度において、ある実施形態では、透析装置は透析器の上流の第1導電率センサおよび透析器の下流の第2導電率センサを備え、透析器の上流および透析器の下流の透析液の導電率の測定値は、透析患者の血漿中の透析前イオン濃度を求めるために使用される。ここで、時間的評価範囲において測定された測定値のみが考慮される。求められるべき透析患者の血漿中の透析前イオン濃度は、透析患者の血漿中の透析前ナトリウムイオン濃度であることが好ましい。患者の血漿中の他の透析前イオン濃度、例えばカリウムイオン濃度を求めることが、また、本発明のコンセプト枠組み内で考えられる。

0021

上記の実施形態ならびにナトリウムや導電率の測定のための実施形態で述べた本発明に係る方法は、しかしながら、既知のクリアランスを伴う透析液側濃度測定から血液側の値が分析され得る、全ての他の物質にも拡張可能である。

0022

本発明によると、患者の血液の透析前特性を求めることは、例えば透析患者の血漿中のイオン濃度の変化が限られた範囲内でのみ、または生理学的考察においてほぼ予測可能な態様で生じる、処理の初期段階において行われる。この点において、処理の過程における患者の血液の透析前特性の信頼できる測定が不可能である範囲は、評価において考慮されない。精度の向上がそれにより実現される。

0023

ある実施形態では、複数の時間的評価範囲から、好ましくは全ての時間的評価範囲からの測定値が、患者の血液の透析前特性の計算上の推定のために使用される。より高い精度が、よって、患者の血液の透析前特性の回帰的測定(詳しくは後述する)の枠組み内において実現され得る。

0024

透析処理の初期段階は、プリセット処理期間の終了後に終了してもよい(透析処理は、血液が体外血液回路を循環して透析器内の透析液と接触するとすぐに開始する)。さらに、透析処理の初期段階が、特定の処理能率(例えば、0.3のKt/V値)に到達したときに終了することも考えられる。例示的な値は、30分間、20分間、10分間または5分間の初期段階の期間を含む。基本となる考えは、透析処理の初期段階が、例えば透析患者の血液中のイオン濃度の変化が限られた範囲内でのみ、または生理学的考察においてほぼ予測可能な態様で生じ得る時間から決定されることである。当該時間は、一般的な態様で、または実験的な値にしたがった患者に特有の態様で選択されてもよい。

0025

安定基準の所定の群は、少なくとも1つの安定基準、好ましくは複数の安定基準を含む。

0026

適当な安定基準は、例えば、測定によって求められた値と閾値との比較によって得ることができる。一例は、透析器の上流および/または下流における透析液の導電率の変動である。別の例は、透析の上流および/または下流における透析液の導電率の変化率(例えば、導電率/時間グラフにおいて直線増加として表される)である。例えば、標準偏差および/または変化率(例えば、過去30妙間または60秒間の測定値を用いる)が閾値と比較されてもよい。標準偏差および/または変化率が閾値よりも小さい場合、当該安定基準が満たされ、最新の測定値が得られた時間(例えば、過去30または60秒間)が、いくつかの別の安定基準を満たすことを条件として時間的評価範囲に入る。この期間に得られた測定値は、透析患者の血漿中の透析前イオン濃度を求めるために使用される。標準偏差および/または変化率が閾値よりも大きい場合、安定基準が満たされず、最新の測定値が得られた時間は時間的評価範囲に含まれない。測定値は判断のために使用されない。

0027

特定のイベントからの時間インターバルが、安定基準としてまた適している。安定基準は、例えば、特定のイベント後の所定のブロック時間が終了した場合に満たされてもよい。ブロック時間は時間的評価時間には含まれない。この期間に得られた測定値は、透析患者の血漿中の透析前イオン濃度を求めるために使用されない。ブロック時間の終了後に得られた測定値は、いくつかの別の安定基準を満たすことを条件として推定に使用される。

0028

ブロック時間のトリガとなり得るイベントの例は、透析液流れの、血液流れの、置換液流れの、UF速度の、および透析液組成(ナトリウムイオン濃度または重炭酸塩濃度、濃度の変化、など)の変化を含む。これらの変化は、ユーザによってまたは自動設定によって変わるプリセットによって生じ得る。ブロック時間のトリガとなり得るイベントの別の例は、例えば体外血液回路への洗浄溶液の注入におけるバイパス切換えやポンプ停止、システムのセルフ試験(圧力保持試験)またはユーザ動作ドアおよびカバーを開くこと)の結果を含む。ブロック時間は、2分間よりも短くてもよく、例えば15〜90秒間または30〜60秒間であってもよい。それは異なるイベントに応じて異なって選択されてもよい。バイパス切換え後のブロック時間は、例えば、60秒間であってもよく、透析液流れの変化後のブロック時間は30秒間であってもよい。変化の程度が考慮に入れられてもよい(例えば、300ml/min未満の透析液流れの変化では30秒間、300ml/min以上の変化では60秒間)。

0029

冒頭で述べた背景に対して、本発明は、さらに、体外血液回路と、透析液回路と、透析器と、処理ユニットと、透析液回路における透析器の上流に設けられた第1センサと、透析器の下流に設けられた第2センサとを備えた透析装置に関する。本発明によると、処理ユニットは、第1時点における透析器の上流の測定値、およびその後の第2時点における透析器の下流の測定値を、患者の血液の透析前特性を求めるための対応する値のペアとして使用するように構成される。ここで、第1および第2時点間の時間オフセットは、第1センサおよび第2センサとの間における透析液の流れ時間に近似されるか、または当該流れ時間に一致する。

0030

その程度まで、本発明によると、2つの導電率センサ間の透析液の流れ時間が、患者の血液の透析前特性を求めるにあたって考慮に入れられる。透析液の導電率に大きな変動が生じると、透析液が透析器を流通するのに要する時間オフセットのために、患者の血液の透析前特性を求める際に誤差が生じる。なぜなら、差が、もはやフィルタにおける濃度変化を正しく反映しないためである。この誤差は流れ時間を考慮することによって低減される。

0031

ある実施形態では、第1および第2センサは導電率センサであり、処理ユニットは、測定値が透析器の上流および下流の透析液の導電率であって、当該導電率を透析患者の血漿中の透析前イオン濃度、好ましくはナトリウムイオン濃度を求めるための対応する値のペアとして使用するように構成される。

0032

ある実施形態では、2つのセンサ間の透析液の流れ時間を考慮する本発明に係る測定値、および安定基準を参照した初期処理段階における時間的評価範囲を選択した本発明に係る測定値が、組み合わせて使用される。

0033

時間オフセットは、処理の過程において透析液の流速が変化した場合に、それに適応させられるのが好ましい。

0034

ある実施形態では、時間オフセットは、2つのセンサ間の液圧システムの容量(ライン部分および透析器の透析液チャンバの容量)および単位時間あたりの透析液流量から算出されてもよい。

0035

その代わりに、時間オフセットは、第1および第2センサにおける外乱(例えば短時間の濃度増大)の検出間の時間差から決定されてもよい。この場合、透析液の流速の変化後に外乱の検出による時間オフセットの新たな決定は行われないが、時間オフセットは過去の流速および新しい流速を考慮に入れた推定によって更新される。

0036

透析患者の血漿中の透析前イオン濃度を求めるためのある実施形態では、透析前血漿等価導電率が透析器の上流および下流で測定された導電率を用いて求められ、それに続けて、透析患者の血漿中のイオン濃度が透析前血漿等価導電率から求められる。これは、冒頭で述べたおよび実施形態において後述する数学的操作を用いて行われてもよい。

0037

透析患者の血漿中の透析前イオン濃度を求めるためのある実施形態では、透析前血漿等価導電率が、時間的評価範囲の間に求められる瞬時血漿等価導電率の推定によって、および/または透析器の上流および下流の導電率からの時間オフセットを考慮して求められる。この点において、例えば時間依存補間が行われてもよく、次数nの多項式において時間の関数として実行可能なデータの回帰を伴う。好ましい次数は、n=0(平均値形成)およびn=1(線形回帰)である。例えば時間の関数としてのナトリウムイオン濃度の指数関数的な増大または低下のモデル化といった、非線形関数の使用もまた可能である。時間依存補間に代えて、別のパラメータ、例えばKt/V値の関数としてのデータの回帰に基づいた補間が行われてもよい。これは、冒頭で述べたおよび実施形態において後述する数学的操作を用いて行われてもよい。

0038

その代わりに、透析患者の血漿中の透析前イオン濃度を求めるために、時間的評価範囲の間に測定されるおよび/または透析器の上流および下流の導電率からの時間オフセットを考慮に入れた瞬時イオン濃度の推定によって透析前イオン濃度を求めることも考えられる。

0039

本発明は、また、本発明に係る透析装置を用いて実行され得る、および処理ユニットに記憶されたルーチンのステップを通じて機能する透析方法に関する。

0040

本発明に係る透析装置は、例えば、血液透析用、血液透析濾過用または血液濾過用の透析装置であってもよい。

0041

本発明の別の細部および利点は添付の図面および下記の実施形態の参照から明らかになる。

図面の簡単な説明

0042

図1は、流れ時間tFを考慮した場合としない場合の算出された血漿導電率のグラフである。
図2は、導電率、流れおよび算出されたクリアランスの時間曲線のグラフである。
図3は、透析患者の血漿中の透析前ナトリウムイオン濃度を推定する機能を有する本発明に係る透析装置の概略図である。
図4は、処理期間に対して適用された場合の血漿導電率の適合性を示すグラフである。
図5は、透析量Kt/Vに対して適用された場合の血漿導電率の適合性を示すグラフである。

実施例

0043

図3は、透析患者の血漿中の透析前ナトリウムイオン濃度を推定する機能を有する本発明に係る透析装置の実施形態を示す概略図である。

0044

これに関して、血液回路1は透析器3を介して透析液回路2と結合している。透析液回路2は、濃縮計量ユニット4ならびに図中には詳しく示さないポンプ、弁およびセンサを有する。透析器の上流および下流における温度補償された透析液側の導電率の測定は、第1および第2導電率セル5,6を用いて行われる。流れセンサおよび導電率セルは、測定データを処理ユニット7に対して連続的に伝達する。透析患者の血漿中の透析前ナトリウムイオン濃度を求めるための後述するアルゴリズムは処理ユニットに記憶されている。処理ユニット7は、ユーザに報告するためのユーザインターフェース8と通信可能である。処理ユニット7またはユーザインターフェース8からのデータは、別の記憶および処理のための外部コンピュータに対してデータネットワーク9を介して伝達されてもよい。

0045

処理ユニット7に記憶されたアルゴリズムは、以下の要素を含む。

0046

遅延時間tFを考慮に入れたcbiの算出−
遅延時間tF(Qd)は、導電率セル5,6と一定の透析液流れQdを伴う透析液流れとの間のシステムの液圧特性の情報から直接的に算出され得る。透析器6においてその容量のために生じる遅延は、透析器のタイプが手動または自動であるかによって知ることができる(例えば、RFIDタグを用いてまたはバーコードによって透析器に印をつけ、対応するユニットによって読み取ることによる)。その代わりに、tFは、cdiの導電率変化(例えば、クリアランスを求めるための導電率パルス図1を参照)に対するcdoの応答の時間遅れから生じ得る。時点tjにおけるQd(tj)が時点tMにおけるtFの決定において存在する透析液流れと異なる場合、tFQd(tj)は例えば次式による推定から求められ得る。

0047

0048

続けて、cbiが先に示した数式4にしたがって算出される。この点において、関連データの記憶が容量の理由のために時間インターバルΔtsをもってのみ行われることが考慮に入れられる必要がある。cbiの計算の改善が、したがって、許容可能な最小の初期血漿ナトリウムの計算に必要な時間インターバルにおけるΔtsの短縮によって実現され得る。その代わりに、cbiの中間値の補間が隣り合う記憶データに基づいて行われてもよい。

0049

〈信頼できるcbiの算出が不可能な範囲の排除〉
異なる安定基準のために上述のように算出されたものが実際の値に対応しない時間範囲は、さらなる評価において考慮に入れられない。それらは次の安定基準を含む。
・ユーザまたは自動設定による透析液、血液流れおよび置換液流れの、ならびに限外濾過速度または透析液組成(ナトリウムおよび重炭酸塩の望ましい値、濃度の変化、など)のプリセットにおける変化
・システムのセルフ試験における、またはユーザ動作(例えば、ドアおよびカバーを開くこと)の結果としてのバイパス切換えおよびポンプ停止
変化時には、変化の時点から期間tD_change.jの間、cbiは無効であるとしてマークされる。tD_change.jは、処理ユニット7に記憶されていて、外乱に応じて様々な値(例えば、バイパス切換え後の1分間や、血液ポンプ速度の変更後の30秒間)をとることができる。パラメータ変化(例えば、30秒間の100ml/minによる透析液流れ変化、60秒間の300ml/min以上による変化)の程度にtD_change.jが対応するための規則が記憶されていてもよい。

0050

さらに、cdiおよびcdoの不十分な安定性が、ブロック時間tD_stab.jのためのトリガとして使用されてもよい。cbiは、よって、十分な安定性が再び現れるまでの間、無効であるとしてマークされ得る。この点において、不安定性のための次の安定基準が適用されてもよい。
・例えば所定の閾値を超える標準偏差として表現される、LF(cdiまたはcdo)の変動
・例えば所定の閾値を超える直線増加として表現される、LFの変化率
無効であるとしてマークされたcbiの値を排除した後、さらなる評価のために使用され得る値が処理ユニットのメモリ内に残る(図4実線を参照)。

0051

−透析前値に対するcbiの推定−
透析前値に対するcbiの推定のために、最大初期透析期間tmaxまでの全ての残っているcbiの値が使用される。最大初期透析期間tmaxは、生理学的考察のための透析患者の血漿中のナトリウムイオン濃度の変化が、限られた範囲でまたはほぼ予測可能な態様で、例えば血液と透析液との間の物質移動を以下に示す数式6のような1プールモデルによるモデル化において行われ得る時間から求められる。

0052

0053

最大初期透析期間tmaxは、この点において、例えば固定時間、例えば30分間であってもよく、あるいは特定の処理能率、例えばKt/V=0.3に到達するまでの時間であってもよい。

0054

そして補間は、例えば、次数nの多項式による回帰によって行われる。好ましい次数は、n=0(平均値形成)およびn=1(線形回帰)であって、残っているサンプルポイントを伴う(図4点線を参照)。他の選択肢は、非線形関数、例えば指数関数的なcbiの上昇または低下のモデル化による推定である。

0055

時間的補間の代わりに、数式6のようなcbiの変化のモデルに基づいた補間がまた行われてもよい(図5を参照)。多項式ベースの回帰がここでまた可能である。それは第一近似、すなわちe−x≒1−xに適用される。ここで、x<0.3の偏差は5%以下である。それは、よって、良好な近似をもってKt/V<0.3に適用される。

0056

0057

cbi(0)は、よって、Kt/Vに対する適用の線形適合によって求められてもよい(図5を参照)。クリアランスを測定する流れにおける変化がこれによってより良好に求められ得る。

0058

〈透析患者の血漿中の透析前ナトリウムイオン濃度への変換〉
上述したように求められた透析前血漿等価導電率cbi(0)は、ここで、温度補償された導電率と電解質組成物との間の関係のモデルによって、透析患者の血漿中の透析前ナトリウムイオン濃度c^Nabi(0)に変換される。

0059

0060

c^jbi(0)は、導電率に影響を及ぼすナトリウム以外の電解質、例えばカリウムの濃度を意味する。当該濃度は、ユーザによる血液分析によって求められ得、またユーザインターフェース8を介してまたは外部メモリ媒体もしくはデータベースを有するデータリンク9を介して人手によって入力されてもよい。c^jbi(0)の情報によってより高い精度が実現され得、標準値の採用が概して十分なものとなる。因子a0、a1およびbjは、この点において、処理ユニットに固定的に記憶されている。

0061

〈記憶および傾向分析
透析患者の血漿中の透析前ナトリウムイオン濃度c^Nabi(0)は、ここで、ユーザインターフェース8に表示されてもよく、あるいはデータリンク9を介して外部記憶媒体もしくはデータベースへ送られてもよい。ユーザは、現在および過去の測定値c^Nabi(0)およびその変動の傾向分析から、透析患者の血漿中の透析前ナトリウムイオン濃度の体系的な傾向を知ることができる。c^Nabi(0)の測定された変化率および変動を記憶された参照値と比較することにより、ユーザはこれらのパラメータの臨界値を所定の限度を超えて知ることができる。

0062

詳細に上述した本発明に係る透析装置は、とりわけ、処理ユニットに記憶されたアルゴリズムおよび上述した構成的特徴によって、透析患者の透析前ナトリウムイオン濃度を求める次の機能を有する。

0063

安定した濃度および透析条件が存在する範囲は、処理ユニットに記憶されて導電率および流れならびに透析方法の外乱(例えば、バイパス切換え)に関する情報を含むデータセットから当該処理ユニットによって透析の初期段階(例えば、10分間以内)において探され得る。この目的のために、様々な安定基準(例えば、最後の濃度変化からの時間インターバルもしくはポンプ輸送速度の変化、または導電率の標準偏差や増大)が処理ユニットに記憶されかつ評価される。cdiおよびcdoの平均化が、変動を低減するためにこの範囲内で行われてもよい。液圧流れ経路のために存在するcdiとcdoとの間の時間オフセットは、時点tにおけるcdiと時点t+tFにおけるcdoの値をcbiの計算に用いることで考慮に入れられる。ここで、tFは、2つの導電率センサの間を透析液が流れる時間に対応する。不安定な透析条件のために透析処理の開始5分間でのcbiの測定が不可能である場合には、サンプルポイントが透析処理の開始30分間におけるcbiの安定した透析条件の時間において決定されてもよく、また初期値の推定が透析開始時に行われてもよい。このようにして求められた初期cbiの値は、c^Nabi(0)=f(cbi)の関係より、電解質モデルによって、透析患者の血漿中の透析前ナトリウムイオン濃度へ変換される。透析患者の血漿中の透析前ナトリウムイオン濃度c^Nabi(0)は、遅くとも透析処理の終了時に内部または外部記憶媒体(患者カードネットワークを介した伝送など)に患者に特有の態様で記憶される。前の処理からのc^Nabi(0)と共に、c^Nabi(0)の変動が計算されて医師に対して表示パラメータとして提供される。c^Nabi(0)およびその変動は、透析の終了時に代えてその算出の直後に表示されてもよい。このことは、(およそ20分の処理期間後に)最初の成功的なOCM測定の直後に概して実行可能である。それは、しかしながらまた、最初の成功的なOCM測定から遅れてのみ実行可能であってもよい。

0064

現在の従来技術および透析操作における典型的な実施によると、他の電解質に対する透析患者の血漿中の透析前ナトリウムイオン濃度は好ましい値であり、また導電率測定による当該濃度の測定は好ましい方法である。それらに基づいた本発明に係る透析装置の実施形態については上述した。しかしながら、ナトリウムおよびLF測定のために記述した方法は、血液側パラメータの結論が既知のクリアランスを伴う透析液側濃度測定から引き出され得る全ての他の物質にも拡張することができる。対応するセンサがこの目的のために必要となる。対応する物質が流入する透析液中に既に存在する場合には、導電率センサ5,6は、その透析前血漿濃度が測定されるべき物質の濃度を特に測定するセンサと置き換えられなければならない。この点において、例えばイオン選択性電極がカリウム、カルシウムマグネシウムおよび塩化物の濃度を測定するために用いられてもよい。しかしながら、電解質を測定するための他の方法、例えばNMRによるものがまた考えられる。透析前血漿値の測定に要される時間の間におけるそれぞれの濃度が実質的に変化しないことが保証されている条件下で、センサ6によってフレッシュな透析液が直接に測定され得る時点でバイパス切換えが特定のポイントで行われて透析器の上流の濃度が測定される場合、センサ5が省略されてもよい。フレッシュな透析液における値が、製造元データおよび混合システムの正確な情報から既に同様に知られており、そのため透析器の上流における連続的な測定が省略されてもよい。センサ5は、特に、フレッシュな透析液中に存在しない物質に応じて省略され得る。これらの物質のクリアランスの情報から、例えば透析器クリアランスの導電率ベースの測定および記憶された補正因子による対応する物質のクリアランスの概算から、それらの透析前濃度が上述した方法にしたがって求められ得る。この点において、センサ6は、また、吸収または蛍光のような分光値を測定してもよく、ここで計算プロセススペクトル測定から物質濃度の結論を引き出す評価ユニット内に記憶されている。センサは、サンプル溶液を含む測定経路を通過する偏光の偏光方向のローテーションを決定するブドウ糖濃度を測定するために使用されてもよい。その代わりに、屈折計法によって屈折率の変化が測定されてもよい。上記のように、計算プロセスは、それによって物質濃度に関する結論が引き出され得る評価ユニット内に記憶されている必要がある。血中ブドウ糖の変動は、不十分な糖尿病治療に対する重要な指標になり得る。さらに、センサ5,6の代わりに、その助けによって様々な物質の透析前濃度が上述した方法にしたがって求められ得る複数のセンサがセンサ5,6の位置において使用されてもよい。第1パラメータのために求められた透析前濃度は、上述したように、別のパラメータの濃度の測定精度を向上させるために用いられてもよい。

0065

要約すると、血漿中のナトリウム濃度は透析患者における重要な診断パラメータであると結論される。この値を血液分析によって求めることは、しかしながら、複雑かつ高コストであるため、代替案が探されている。体外回路の透析液側における導電率測定を介した血液中の様々な物質の濃度の計算は、既に従来技術に記載されている。透析前血液濃度のこの計算は、値の推定に基づいている。信頼できる測定は、しかしながら、処理の開始から約20分が経過してからのみ可能である。処理の開始時における測定は、大きな変動の影響を受け、濃度測定における大きな誤差をもたらす。当該誤差は本発明によって低減される。本発明によると、処理の過程中の信頼可能な計算が不可能な範囲は、一方で、評価において考慮されない。他方で、2つの導電率センサの間における透析液の流れ時間は血漿濃度の計算において考慮される。同時に実行される導電率測定の結果は、従来技術の計算式において用いられる。しかしながら、透析液の導電率における大きな変動が生じると、透析液がフィルタを通過するために要する時間オフセットのために誤差が生じる。なぜなら、その差が、フィルタにおける濃度変化をもはや正しく反映していないためである。この誤差は、流れ時間を考慮することによって低減される。

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