專利名稱：具有簡便控制手段的血液透析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及血液處理裝置，特別是涉及在血液透析之際可以控制除水條件例如除水速度以防止發(fā)生易過剩的除水或者與之相反發(fā)生除水不足的血液透析裝置。
背景技術(shù)：
為了治療腎功能損壞的患者，迄今為止是通過介由半透膜的透析·過濾來施行凈化血液的治療。在該裝置中，為了進行安全高效的血液凈化，適當(dāng)?shù)鼐S持患者的體內(nèi)循環(huán)血液量是很重要的。急劇或者過度的水分除去會使患者的循環(huán)血液量過度減少，有可能因此而引起血壓降低、休克等。但是，與之相反，若水分除去遲緩的話，則血液凈化需要的時間長，如果不能充分地除水則有可能引發(fā)高血壓和心律不全等。
因此，開發(fā)出了一邊監(jiān)視患者的血液狀態(tài)一邊進行除水的血液透析裝置。例如，在特開平6-83723號公報中記載了根據(jù)血球容積器來推斷體液狀態(tài)的推斷器、和利用該推斷器的輸出來控制血液泵和限制外壓的控制裝置。在該裝置中，雖然可根據(jù)測量的體液狀態(tài)直接控制除水而很方便，但其不利的一面是，由于根據(jù)測量值直接控制除水，一旦測量手段不正確、招致異常則將成為大問題。因此，在這種正饋(feed forward，フイ-ドフオア-ド)控制中，另外設(shè)置了獨立的管線作為控制管線，在該管線上一般裝有安全機構(gòu)。但是，設(shè)置獨立的管線和安全機構(gòu)使裝置變得復(fù)雜、操作麻煩。另外裝置成本增高。
在此，還提出特開平9-149935號記載的簡易的裝置的方案。即，該裝置是一邊監(jiān)視患者的血液狀態(tài)，一邊根據(jù)狀態(tài)鳴警報，以便停止除水泵。但是，該裝置是通過與透析開始前測定的血液濃度比較、只識別是否在透析開始的控制條件下進行除水控制，因而無法進行適應(yīng)于各患者的除水，另外，在不能以已知條件進行除水的情況下，工作人員必須每次調(diào)整除水量和補液量。因此，雖然安全但太麻煩致使人工負擔(dān)加大。并且，由于上述裝置在血液回路的靜脈液側(cè)管線內(nèi)設(shè)有測定血液狀態(tài)的裝置，測量的是通過血液處理器(透析器)之后的血液狀態(tài)，有可能反應(yīng)不出患者的直接的血液狀態(tài)。
為了提供解決了上述問題的血液處理裝置，也就是說，為了提供一種能夠一邊監(jiān)視各患者的血液狀態(tài)、一邊隨時間的推進而進行適應(yīng)于各患者的血液處理的、在使用之際減少工作人員的負擔(dān)、且使血液處理裝置結(jié)構(gòu)更加簡易而使用方便、成本低廉的裝置，本發(fā)明者提出過一種血液透析裝置，它由測量血液參數(shù)的血液測量裝置、進行血液處理的實際工作部、控制實際工作部以在規(guī)定的血液處理條件進行血液處理的控制部所組成，其特征在于，相對于從上述血液測量裝置獲得的患者的血液指標(biāo)值設(shè)定預(yù)先規(guī)定的血液指標(biāo)范圍，對應(yīng)在該血液指標(biāo)范圍內(nèi)隨時間的上述血液指標(biāo)值的推移，控制部指示實際工作部變更血液處理條件(特開平11-22175)。然后本發(fā)明者改善了上述血液處理裝置(特開平11-22175)，提出了在監(jiān)視各患者的血液狀態(tài)的同時，能夠隨時間的推進很容易地變更、設(shè)定適應(yīng)于各患者的血液透析的條件設(shè)定、特別是除水速度的血液處理裝置(特開2001-504)。上述血液處理裝置(特開2001-540)，至少由測量血液參數(shù)的血液測量裝置(A)、進行血液處理的實際工作部(B)、控制實際工作部在規(guī)定的血液處理條件下進行血液處理的控制部(C)所構(gòu)成，其特征在于，控制部(C)從血液測量裝置(A)獲取從患者血樣獲得的血液指標(biāo)值，監(jiān)視是否在預(yù)先設(shè)定的血液指標(biāo)值范圍(以下稱之為設(shè)定血液指標(biāo)值范圍)內(nèi)推移，并且，該血液處理裝置具有當(dāng)該監(jiān)視對象的血液指標(biāo)值脫離上述設(shè)定范圍的場合，能夠以預(yù)先設(shè)定的除水速度變化率變更實際工作部(B)的除水速度的除水速度控制功能。
上述的血液透析裝置在血液透析處理中的各時刻，雖然能夠確實地管理血液指標(biāo)值，但由于在各時刻必須分別設(shè)定作為目標(biāo)的血液指標(biāo)值的范圍，因此很麻煩。另外，由于設(shè)定的血液指標(biāo)值被指定為一范圍，只要血液指標(biāo)值存在于設(shè)定范圍內(nèi)，(即使在設(shè)定范圍附近的地方)血液透析裝置的控制機構(gòu)就不動作。因此，在實際測量的血液指標(biāo)值稍稍偏離目標(biāo)的場合，就有控制遲緩的憂慮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種設(shè)有控制透析條件如除水速度的控制手段以能夠適當(dāng)?shù)赝埔蒲和肝鲋械难毫康难和肝鲅b置。另外，該控制手段不僅其機構(gòu)簡單且操作容易、而且，在另一方面提供一種能夠迅速且精密地控制的、改善了控制特性的血液透析裝置。
通過本發(fā)明提供的以下血液透析裝置能夠?qū)崿F(xiàn)上述目。本發(fā)明提供了一種血液透析裝置(以下稱為第1血液透析裝置)，它是以血液量(BV值)或血液變化量為指標(biāo)值(以下稱為血液指標(biāo)值)來控制透析條件以進行血液透析處理的血液透析裝置，其特征在于，將適于作為目標(biāo)的上述血液指標(biāo)值的隨時間的路徑設(shè)定為目標(biāo)控制線，測量在該隨時間的路徑上各測量時刻(控制時刻)的血液指標(biāo)值，并且，利用該測量得到的血液指標(biāo)值和該測量時刻(控制時刻)的下一個測量時刻(控制時刻)的作為目標(biāo)的血液指標(biāo)值來算出到達下一個測量時刻(控制時刻)的目標(biāo)血液指標(biāo)值的透析條件，根據(jù)該透析條件來進行血液透析處理。
再有，本發(fā)明者們還發(fā)現(xiàn)，在基于上述第1種血液透析裝置那樣的上述目標(biāo)控制線而一邊控制透析中的血液量一邊除水的血液透析裝置中，會出現(xiàn)如圖3所示的相對于除水速度的變更、血液量的變化遲緩的現(xiàn)象，另外，在對于這樣的除水速度的變更而無視血液量的變化遲緩的現(xiàn)象、仍實施上述正饋控制時，由于上述正饋控制是采用測量時刻(控制時刻)的血液指標(biāo)值作為控制實測值的方法，若在現(xiàn)在的控制值下、基于不同于本來所達成的血液指標(biāo)值的血液指標(biāo)值以獲得下一個目標(biāo)的血液指標(biāo)值，其結(jié)果是，產(chǎn)生了為了算出必要的控制值例如除水速度，就得相對于必要的控制量算出更多的變化、以及控制不穩(wěn)定之類的問題。本發(fā)明者針對該控制遲緩的問題，對于上述正饋控制、對在每個控制周期內(nèi)的上述控制遲緩加以考慮，從而解決了由上述控制遲緩而產(chǎn)生的問題。
即，本發(fā)明者們基于在控制遲緩的時間經(jīng)過的時刻處的血液指標(biāo)值、算出到達下一個目標(biāo)的血液指標(biāo)值(血液量變化)所必要的透析條件的預(yù)測、如除水速度的預(yù)測，從而改良了上述正饋控制。
該改良了的血液透析裝置是以上述血液指標(biāo)值為指標(biāo)值來控制透析條件以進行血液透析處理的血液透析裝置(以下稱為第2種透析裝置)，其特征在于，將適于作為目標(biāo)的上述血液指標(biāo)值的隨時間的路徑設(shè)定為目標(biāo)控制線，在該隨時間的路徑上各測量時刻(控制時刻)的控制遲緩時刻測量血液指標(biāo)值，并且，利用該測量得到的血液指標(biāo)值和作為上述控制遲緩時刻的下一個測量時刻(控制時刻)的目標(biāo)的血液指標(biāo)值來算出到達下一個測量時刻(控制時刻)的目標(biāo)血液指標(biāo)值的透析條件，根據(jù)該透析條件來進行血液透析處理的控制(正饋控制)。
再有，通過本發(fā)明者提供的以下血液透析裝置能夠?qū)崿F(xiàn)上述目。該血液透析裝置(以下稱為第3種血液透析裝置)，是以上述血液指標(biāo)值作為指標(biāo)值來控制透析條件以進行血液透析處理的血液透析裝置，其特征在于，將適合作為目標(biāo)的上述血液指標(biāo)值的隨時間的路徑設(shè)定為目標(biāo)控制線，利用該目標(biāo)控制線的相鄰的2個測量時刻(控制時刻)的各血液指標(biāo)值、在上述兩個測量時刻(控制時刻)之間實施的除水速度、透析開始時的血液量、以及在上述兩個測量時刻(控制時刻)的下一個測量時刻(控制時刻)的由上述目標(biāo)控制線所決定的目標(biāo)血液指標(biāo)值來算出血液指標(biāo)值變?yōu)橄乱粋€測量時刻(控制時刻)的目標(biāo)值的透析條件，根據(jù)該透析條件進行血液透析處理的控制(正饋控制)。
上述第3種血液透析裝置的控制(正饋控制)能夠利用下面公式(a)來進行。
BV0{-(％ΔBVn-1′-％ΔBVn′)+(％ΔBVn′-％ΔBVn+1)}+UFRn×T＝UFRn+1×T....................................(a)(BV0表示透析開始時的血液量，％ΔBVn′表示所選擇的任意測量點n的血液變化量，％ΔBVn-1′表示所選擇的測量點n的前一個測量點n-1的血液變化量，％ΔBVn+1表示應(yīng)實施正饋作用的下一個測量點n+1的設(shè)定的血液變化量，T表示測量時間，UFRn表示在所選擇的測量點n的除水速度，UFRn+1表示為達到所選擇的測量點n的下一個測量點n+1的目標(biāo)血液指標(biāo)值而對實際工作部施加控制之際所設(shè)定的除水速度)。
前式(a)如以下那樣被導(dǎo)出。
將各測量時刻(控制時刻)設(shè)為第1、2......n-1、n、n+1時，以下所示的關(guān)系式成立。
第1測量時刻(控制時刻)和第2測量時刻(控制時刻)BV0[(100％-％ΔBV1)-(100％-％ΔBV2)]/T＝PRR1-UFR1...(1)BV0(-％ΔBV1′+％ΔBV2′)/T＝PRR1-UFR1...........................(2)BV0(-％ΔBV2′+％ΔBV3)/T＝PRR2-UFR2...........................(3)這里，BV0表示透析開始時的初期血液量BV值、％ΔBV1′以及％ΔBV2′表示在第1或者第2測量時刻(控制時刻)的血液變化量，T表示透析經(jīng)過的時間。另外，％ΔBV3是由目標(biāo)控制線決定的血液變化量。
同樣的關(guān)系，如以下的關(guān)系式所示，在任意的(n-1)與(n)的各測量時刻(控制時刻)也成立。
BV0(-％ΔBVn-1′+％ΔBVn′)/T＝PRRn-1-UFRn-1............... (4)BV0(-％ΔBVn′+％ΔBVn+1)/T＝PRRn-UFRn.................. (5)將上述(3)式代入(2)式，得到以下所示的(6)式。
BV0{(％ΔBV1′-％ΔBV2′)-(％ΔBV2′-％ΔBV3)}/T＝PRR1-PRR2+UFR2-UFR1...................................... (6)這里假定PRR1與PRR2之間沒有差別，即在各測量時刻(控制時刻)患者的PRR不產(chǎn)生實質(zhì)性的變化，在縮短測量時刻(控制時刻)之間的間隔的情況下，右邊的第1項以及第2項被消去。因此，下式(7)成立。
BV0{-(％ΔBV1′-％ΔBV2′)+(％ΔBV2′-％ΔBV3)}/T+UFR1＝UFR2.........(7)上式(7)中，％ΔBV3是在下一個測量時刻(控制時刻)的目標(biāo)值，其時通過控制使血液指標(biāo)值向其趨近的值。UFR2是為了使下一個測量時刻(控制時刻)的血液指標(biāo)值趨近上述目標(biāo)值而該設(shè)定的除水速度。另外，BV0表示透析開始時的BV值(初期血液量)，％ΔBV1′以及％ΔBV2′表示在第1以及第2測量時刻(控制時刻)的血液量變化，T表示透析經(jīng)過時間。
上述BV0、％ΔBV1′、％ΔBV2′、以及T是已知的值，UFR1作為從第1至第2測量時刻(控制時刻)的除水速度也是已知的。這樣一來，若將％ΔBV3指定為目標(biāo)的話，由公式(7)就能夠計算出透析條件除水速度。BV目標(biāo)值根據(jù)目標(biāo)控制線由測量時刻(控制時刻)決定。反過來說，在該除水速度下進行血液透析處理時，則下一個測量時刻(控制時刻)的BV值就能夠接近設(shè)為目標(biāo)的值，即接近目標(biāo)控制線。
若以任意的測量時刻(控制時刻)n與n-1表示上式的話，則表示為以下(8)式，如上所述，根據(jù)2個測量時刻(控制時刻)的血液變化量、2個測量時刻(控制時刻)之間的除水速度、透析時間T的測量值以及基于上述血液指標(biāo)值的目標(biāo)控制線所決定的上述兩測量時刻(控制時刻)的下一個測量時刻(控制時刻)的設(shè)定的血液變化量，確定了下一個時刻為使血液指標(biāo)值接近目標(biāo)而應(yīng)設(shè)定的除水速度。
BV0{-(％ΔBVn-1′-％ΔBVn′)+(％ΔBVn′-％ΔBVn+1))+UFRn×T＝UFRn+1×T..................(8)上式(8)中，BV0表示透析開始的血液量、％ΔBVn′表示所選擇的任意測量點n的血液變化量、％ΔBVn-1′表示所選擇的任意測量點的前一個測量點的血液變化量、％ΔBVn+1表示應(yīng)實施正饋控制的測量點(下一個測量點)的設(shè)定的血液變化量、T表示測量時間、UFRn表示在所選擇測量點的除水速度、UFRn+1表示從所選擇的n測量點至下一個測量點，為了達到作為目標(biāo)的血液指標(biāo)值，對實際工作部進行控制之際所設(shè)定的除水速度。
但是，為了使上述(7)式以及(8)式成立，為導(dǎo)出這些公式而假定的所謂“在各測量時刻(控制時刻)的PRR沒有差別”的條件是其前提，為了滿足其條件，各測量時刻(控制時刻)的間隔(ΔT)短至PRR沒有差別的程度很重要。而且，在該控制方法中，會因透析開始時BV0的誤差、控制遲緩、及其他原因而可能對控制產(chǎn)生誤差，所以在實際控制中，通過在每一個時刻(測量時刻)設(shè)定并修正除水速度以確保其控制。例如，如圖2的圖表所示，若縮短各測量時刻(控制時刻)的間隔，每次設(shè)定除水速度的話，則產(chǎn)生的誤差都不會有實質(zhì)性的問題。
考慮到上述第2血液透析裝置的控制中上述的遲緩控制的情況下，也可以將適合作為目標(biāo)的上述血液指標(biāo)值的隨時間的路徑設(shè)定為目標(biāo)控制線，利用在測量時刻(控制時刻)的血液指標(biāo)值、與該測量時刻(控制時刻)相鄰的前一個測量時刻(控制時刻)的遲緩控制時刻的血液指標(biāo)值、在測量時刻(控制時刻)和與該測量時刻(控制時刻)相鄰的前一個測量時刻(控制時刻)之間的除水速度、透析開始時的血液量、以及由上述兩個測量時刻(控制時刻)的下一個測量時刻(控制時刻)的由上述目標(biāo)控制線所決定的目標(biāo)血液指標(biāo)值來算出血液指標(biāo)值達到下一個測量時刻(控制時刻)的目標(biāo)值的透析條件，根據(jù)該透析條件控制血液透析處理。
還有，以下將利用上述那樣的目標(biāo)控制線、對各測量時刻的血液指標(biāo)值、作為該測量時刻的下一個目標(biāo)的血液指標(biāo)值、或者以進一步測量的透析條件為參數(shù)所進行的控制稱為正饋控制。
另外，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)能夠通過采用下述手段來解決在上述目標(biāo)控制線急劇變化的時刻，例如在依照如圖1所示目標(biāo)控制線A進行使血液量減少的透析操作的透析操作前半部分和進行實際上保持血液量一定的透析操作的透析操作后半部分的邊界前后的時刻，上述控制產(chǎn)生較大的延緩，以及伴隨著該大的控制延緩的產(chǎn)生而出現(xiàn)的上述那樣的問題。
即，作為解決上述問題的手段，例如可舉出如下方法，即，對即將到達前半部分控制和后半部分控制的邊界的預(yù)先設(shè)定的若干個控制周期的作為下一個目標(biāo)的血液指標(biāo)值進行事先變更、使得在每個該控制周期內(nèi)接近后半段的目標(biāo)設(shè)定值的狀態(tài)(本圖中為水平狀態(tài))。具體地可舉出的例子有如圖4所示那樣，通過使上述各測量時刻(控制時刻)的目標(biāo)值分別水平移動相當(dāng)于一個周期左右，來緩和前半段和后半段的急劇的變化。還有，上述預(yù)先設(shè)定的若干個控制周期的數(shù)目可以在能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)任意采用。
另外，上述控制遲緩的問題，通過例如進行使透析前半部分和后半部分的邊界前后的目標(biāo)控制線的急劇變化減小的控制線的變更，即進行減小目標(biāo)控制線的傾斜度的控制線的變更，依照該變更過的目標(biāo)控制線進行控制也可以解決。具體地可舉出如圖5所示的例子，通過使透析前半部分和后半部分的邊界前后的若干個控制周期的下一個目標(biāo)點更加向后半部分移動來進行。
以下，就本發(fā)明的血液透析裝置的作為血液指標(biāo)值利用的血液量或者血液變化量的實例與算出方法以及初期血液量進行說明。
1.可以利用的血液量(Blood Volume、BV)以及血液變化量(1)BV值本發(fā)明中能夠利用的血液量只要表示在患者體內(nèi)循環(huán)的血液量，則沒有特別的限定，例如可以是血球容積(hematocrit)(簡稱Ht)。
(2)ΔBV值表示上述血液量的變化量、是上述血液量的每單位時間的變化量，其是基于下式由Ht算出。
ΔBV[BV變化量]＝(透析開始時的Ht/測量時的Ht)-1(3)％ΔBV值血液變化量的比率，以下式表示。
％ΔBV＝ΔBV(測定時的ΔBV值)/BV0(透析開始時的BV值)×100(4)BV％用測定時的BV值除以透析開始時的BV值BV0(稱為初期血液量)表示成百分率，由下式表示。
BV％＝測定時的BV值/透析開始的BV值BV0(初期血液量)×1002.其他參數(shù)的定義與算出式(1)PRR的定義PRR是Plasma Refilling Rate(血漿再補充速度)的簡稱，定義為把血漿從體內(nèi)再補充給血管的速度，表示在各時刻患者的除水能力。
(2)PRR的算出公式PRR是由下面公式算出的。
PRRn-UFRn＝ΔBVn′/Tn[PRRn表示在所選擇的任意的測量點n的血漿再補充速度，UFRn表示在所選擇的任意測量點n的除水速度，ΔBVn′表示在所選擇的任意測量點n的血液變化量，Tn是表示至所選擇的任意測量點n所經(jīng)過的時間。]作為本發(fā)明的血液透析裝置控制參數(shù)的上述透析開始時的血液量(初期血液量)BV0是體內(nèi)循環(huán)量與體外循環(huán)量的和，例如可以用以下的(1)或者(2)的算法求出。
(1)算出方法1基于圖6對初期血液量(BV0)的第1種算出方法進行說明。
透析開始時，由于血液量不穩(wěn)定不進行除水，只進行體外循環(huán)。當(dāng)血液量穩(wěn)定下來時，若持續(xù)體外循環(huán)，則細胞內(nèi)的膨脹壓力充分升高致使水分從細胞中溢出而積存在細胞質(zhì)時，認為相當(dāng)于增加的體外循環(huán)血液量(體外空間)的體液(圖6所示從細胞的流入量)由細胞向血管移動。因此，由那時增加的體外循環(huán)血液量(體外空間)和％ΔBV，根據(jù)下面公式就可以求出各患者的初期血液量(BV0)。
初期血液量(BV0)＝增加的體外循環(huán)血液量(體外空間)/％ΔBV(2)算出方法2基于圖7對初期血液量(BV0)的第2種算出方法進行說明。
使用基于血液指標(biāo)值來控制透析條件的血液透析裝置，如圖7所示在透析開始時只進行體外循環(huán)，上述體外循環(huán)持續(xù)到BV值穩(wěn)定下來，BV值穩(wěn)定后，伴隨著除水開始透析，該透析開始的同時，以一定時間ΔT(PRR沒有變化的時間內(nèi))、一定除水速度(除水速度A)進行除水，算出BV值的變化量ΔBV1，接著，以僅與上述一定時間相同的時間、不同的除水速度(除水速度B)進行除水，算出BV值的變化量ΔBV2，利用上述ΔBV1和ΔBV2以及除水速度A和除水速度B就能夠算出。
由上述方法對各患者的初期血液量(BV0)的算出，具體說來可根據(jù)下面公式算出。
BV0＝(除水速度A-除水速度B)/(-ΔBV1％+ΔBV2％)×ΔT前式可以像下面這樣算出ΔBV/ΔT＝PRR-UFR-ΔBV1/ΔT+ΔBV2/ΔT＝除水速度A-除水速度B
ΔBV1＝BV0[(100％-％ΔBV1)-(100％-％ΔBV1′)]ΔBV2＝BV0·％ΔBV2BV0/ΔT(-％ΔBV1+％ΔBV2)＝除水速度A-除水速度BBV0/ΔT＝(除水速度A-除水速度B)/(-％ΔBV1+％ΔBV2)像上述這樣，一旦求出作為初期血液量BV0值，從各患者固有的血液量BV0值和醫(yī)生等預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準血液量(BVst)根據(jù)下面所述公式(c)自動算出目標(biāo)BV％，最好以該目標(biāo)BV％作為本發(fā)明的血液透析裝置的控制目標(biāo)值來加以控制。還有，所謂標(biāo)準血液量(BVst)是指正常人維持的范圍內(nèi)的血液量，最好控制本發(fā)明的血液透析裝置以接近該范圍。
目標(biāo)BV％＝標(biāo)準血液量(BVst)/初期血液量(BV0)×100.........(c)還有，前述所謂標(biāo)準血液量(BVst)，是考慮到影響人體血液量的主要因素、例如患者的年齡、性別、身高等，且該患者為正常人所具有的血液量(BVst)是預(yù)先由醫(yī)生等決定的值。
下面就采用本發(fā)明的血液透析裝置進行控制的控制線進行說明。
(1)目標(biāo)控制線基于圖1以及圖2進行說明。
圖1中斜線A表示透析的前半部分，另外，水平線D表示透析的后半部分。依照該圖1的目標(biāo)控制線A，在透析操作的前半部分，不強行實施使血液量在活體內(nèi)減少的透析操作，例如進行除水、在透析操作的后半部分中，根據(jù)目標(biāo)控制線D能夠維持適應(yīng)于各患者的血液量，即，實施能夠使實際的血液量保持一定的透析操作，例如實施除水。或者，如圖2中斜線A所示。圖1以及圖2的縱軸表示血液指標(biāo)值，例如在圖2中為％ΔBV值，橫軸表示從透析開始所經(jīng)過的時間。因此，該目標(biāo)控制線為血液指標(biāo)值的隨時間的路徑或者是作為隨時間的目標(biāo)值的標(biāo)準，該目標(biāo)控制線的設(shè)定是在透析前由醫(yī)生設(shè)定的。
(2)預(yù)測控制線基于圖1以及圖2進行說明。
根據(jù)測量時刻(控制時刻)的BV、ΔBV或者％ΔBV等的測量值，從血液指標(biāo)值和在下一個測量時刻(控制時刻)的由上述目標(biāo)控制線A表示的目標(biāo)血液指標(biāo)值，來算出到達下一個測量時刻(控制時刻)的目標(biāo)血液指標(biāo)值的透析條件(例如除水速度)，根據(jù)該透析條件(例如除水速度)來進行為到達下一個測量時刻(控制時刻)的血液透析處理。其結(jié)果是，偏離目標(biāo)線A的實測值線B，根據(jù)測量時刻(控制時刻)每次新設(shè)定的透析條件進行修正，成為沿上述目標(biāo)控制線A推移的預(yù)測控制線C。
(3)脫離控制線圖1的目標(biāo)控制線A的下方右下角的斜線表示的是具有作為脫離控制線E功能的警報線。通過本發(fā)明的血液透析裝置的控制實施透析操作時，正饋控制產(chǎn)生作用，在血液指標(biāo)值超過上述脫離控制線E的情況下，最好是采用不同于通?？刂品椒ǖ木o急控制。例如像圖1的圖表所示那樣，表示實測值推移的實測值線B在警報線E的下方脫離時，在進行正饋控制前，停止除水泵等除水手段，或者有必要的話，利用補液泵對患者優(yōu)先進行補液。這樣，本實施方式的血液透析裝置，不僅有使血液指標(biāo)值接近目標(biāo)的功能，還在血液指標(biāo)值陷入危險范圍時，通過使緊急控制優(yōu)先動作，患者的安全性也能夠確保。另外，圖1的圖表中的下半部表示設(shè)定的除水速度。


圖1是基于本發(fā)明的血液透析裝置的預(yù)測控制線來說明透析條件(除水條件)的實施方式的圖。
圖2是利用本發(fā)明的血液透析裝置的除水操作的前半部分中，表示目標(biāo)控制線A、實測值線B以及預(yù)測線C的關(guān)系的圖。
圖3是說明在本發(fā)明的血液透析裝置中，相對于除水速度的變化，出現(xiàn)血液量的變化遲緩的現(xiàn)象(控制遲緩)的圖。
圖4是說明在本發(fā)明的血液透析裝置的控制中、為了解決在即將到達前半個控制部分與后半個控制部分的邊界時產(chǎn)生的大的控制遲緩的問題、而將即將到達前半控制和后半控制的邊界的預(yù)先設(shè)定的若干個控制周期的測量時刻(控制時刻)的作為下一個目標(biāo)的血液指標(biāo)值事先變更、以在每個該控制周期接近后半部分的目標(biāo)設(shè)定值的狀態(tài)來進行控制的圖。
圖5是說明為了解決在即將到達前半個控制部分與后半個控制部分的邊界時產(chǎn)生的大的控制遲緩的問題、將鄰近透析的前半部分和后半部分邊界前后的若干個控制周期的控制進行使透析前半部分和后半部分的邊界前后的目標(biāo)控制線的急劇變化減小的控制線的變化，依照該變更過的控制線來進行控制的圖。
圖6以及圖7是說明上述初期血液量的算出方法的圖。
另外，在上述各圖中，A表示目標(biāo)控制線、B表示實測值線、C表示預(yù)測控制線、D表示目標(biāo)控制線、E表示警報線、F表示緊急補液線、a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l、m、n、o、以及p表示除水速度，ΔBV％表示在各測量(控制)點所測定的血液變化量，ΔT表示測量周期(控制周期)。
具體實施例方式
下面根據(jù)圖1對本發(fā)明的透析操作的控制方式進行說明。圖1的下半部表示設(shè)定的除水速度。
1.透析前半部分(1)透析開始時透析開始時，由于BV值不穩(wěn)定，所以透析開始時不能進行除水(除水速度a＝0)，只進行體外循環(huán)，等待至BV值穩(wěn)定經(jīng)過的時間間隔。
2.測定開始時BV值穩(wěn)定之后，重啟血液透析裝置，開始除水。除水剛開始后(第1個控制周期)，不存在上次的控制周期，由于不能預(yù)測除水速度所以以不實行控制的方式開始除水。上述除水是由透析前體重值求出患者固有的BV0值，根據(jù)該患者固有的BV0值(初期血液量)，以伴隨下一個控制點的目標(biāo)控制線算出的除水速度(b)實施血液透析。然后，開始正饋控制，以除水速度(c～e)進行除水。
像上面這樣被決定的除水速度超過預(yù)先規(guī)定的最大除水速度時，就以最大除水速度實施血液透析。例如，圖1所示的除水速度a～i之內(nèi)，由于除水速度d以及h超過最大除水速度線(圖中除水速度的涂黑部分)，作為該除水速度采用的是最大除水速度。另外，這樣，在除水速度超過最大除水速度線的場合，作為該除水速度雖然最好是采用最大除水速度，但最大除水速度以下的除水速度也可以。另外，由于以除水速度f透析時的血液指標(biāo)值的實測值低于警報線，除水速度將為f＝0(即不進行除水)。
停止上述除水的結(jié)果，血液指標(biāo)值在控制線以上的時刻再次開始進行除水。再開始時的控制的初期除水速度由與上述的除水速度(b)相同的方法決定除水速度來進行除水。在透析前半部分將預(yù)定的除水量除去的時刻，將移動到透析后半部分的除水控制。
2.透析后半部分為了將剩下的除水量在目標(biāo)除水時間結(jié)束，計算除水速度并以該除水速度來進行除水。以該除水速度進行除水的結(jié)果是，血液指標(biāo)值將在低于上述警報值的場合停止除水。例如以除水速度j進行除水，血液指標(biāo)值，例如血液變化量比上述警報值還低。這里，在下一個控制時停止除水、該除水速度k將變?yōu)?。另外，上述除水停止的結(jié)果，由于實際的血液變化量ΔBV值恢復(fù)到上述警報值以上，為了將那個時刻控制時的剩余除水量在目標(biāo)除水時間結(jié)束而計算除水速度(決定除水量)、并以該決定的除水速度1進行除水。以該決定的除水速度1進行除水后，實際的ΔBV值再次比上述警報值低。這里，在下一個控制時間停止除水，其除水速度m將變?yōu)?。
并且，上述除水停止的結(jié)果，由于實際的ΔBV值恢復(fù)到控制線以上，為了將那個時刻控制下的剩余除水量在目標(biāo)除水時間結(jié)束而計算除水速度(決定除水量)、并以該決定的除水速度n進行除水。但是，上述決定除水速度的除水速度n，由于超過最大除水速度，作為實際的除水速度，采用了最大的除水速度。由于隨著目標(biāo)除水時間結(jié)束也實現(xiàn)了目標(biāo)除水量，所以最后以最大除水速度進行除水直到目標(biāo)除水量而結(jié)束透析。
另外，圖1的透析操作雖然前半部分的控制是由正饋控制而進行的，但本發(fā)明的血液透析裝置，也可以將透析操作的全部控制過程由正饋控制來進行。
生產(chǎn)上利用的可能性利用本申請的發(fā)明，能夠得到具有以下優(yōu)良效果的血液透析裝置。
(1)控制機構(gòu)簡單，誤操作和失控的危險性小。
(2)由于不需要復(fù)雜的設(shè)定和多余的操作，因此醫(yī)療工作者易于操作，心情舒暢。
(3)由于控制迅速而且能夠精確地進行，因此，在血液透析中，能夠使血液量恰當(dāng)?shù)赝埔啤?br> (4)由于進行考慮到控制遲緩的控制，從而能夠更加正確地進行透析條件的控制。
權(quán)利要求
1.一種血液透析裝置，其是以血液量(BV值)或血液變化量作為指標(biāo)值(以下稱為血液指標(biāo)值)來控制透析條件以進行血液透析處理的血液透析裝置，其特征在于，將適合作為目標(biāo)的上述血液指標(biāo)值的隨時間的路徑設(shè)定為目標(biāo)控制線，測量在該隨時間的路徑上各測量時刻(控制時刻)的血液指標(biāo)值，并且，利用該測量的血液指標(biāo)值和作為該測量時刻(控制時刻)的下一個測量時刻(控制時刻)的作為目標(biāo)的血液指標(biāo)值來算出到達下一個測量時刻(控制時刻)的血液指標(biāo)值的透析條件，根據(jù)該透析條件來進行血液透析處理。
2.一種血液透析裝置，其是以上述血液指標(biāo)值作為指標(biāo)值來控制透析條件以進行血液透析處理的血液透析裝置，其特征在于，將適合作為目標(biāo)的上述血液指標(biāo)值的隨時間的路徑設(shè)定為目標(biāo)控制線，測量在該隨時間的路徑上的各測量時刻(控制時刻)的控制遲緩時刻的血液指標(biāo)值，并且，利用該測量的血液指標(biāo)值和作為上述控制遲緩時刻的下一個測量時刻(控制時刻)的目標(biāo)的血液指標(biāo)值來算出到達下一個測量時刻(控制時刻)的血液指標(biāo)值的透析條件，根據(jù)該透析條件來進行血液透析處理。
3.一種的血液透析裝置，其是以上述血液指標(biāo)值作為指標(biāo)值來控制透析條件以進行血液透析處理的血液透析裝置，其特征在于，將適合作為目標(biāo)的上述血液指標(biāo)值的隨時間的路徑設(shè)定為目標(biāo)控制線，利用該目標(biāo)控制線的相鄰的2個測量時刻(控制時刻)的各血液指標(biāo)值、在上述兩測量時刻(控制時刻)間所實施的除水速度、透析開始時的血液量、以及在上述兩個測量時刻(控制時刻)的下一個測量時刻(控制時刻)的由上述目標(biāo)控制線所決定的目標(biāo)血液指標(biāo)值，來算出血液指標(biāo)值變?yōu)橄乱粋€測量時刻(控制時刻)的目標(biāo)值的透析條件，根據(jù)該透析條件來進行血液透析處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的血液透析裝置，其特征在于，上述控制(正饋控制)是利用下式(a)來進行的。BV0{-(％ΔBVn-1′-％ΔBVn′)+(％ΔBVn′-％ΔBVn+1)}+UFRn×T＝UFRn+1×T...........................................(a)(BV0表示透析開始時的血液量，％ΔBVn′表示所選擇的任意測量點n的血液變化量，％ΔBVn-1′表示所選擇的測量點n的前一個測量點n-1的血液變化量，％ΔBVn+1表示應(yīng)實施正饋作用的下一個測量點n+1的設(shè)定的血液變化量，T表示測量時間，UFRn表示在所選擇的測量點n的除水速度，UFRn+1表示為了從所選擇的測量點n到達下一個測量點n+1的目標(biāo)血液指標(biāo)值而對實際工作部施加控制之際所設(shè)定的除水速度)。
5.一種的血液透析裝置，其是以上述血液指標(biāo)值作為指標(biāo)值來控制透析條件以進行血液透析處理的血液透析裝置，其特征在于，將適合作為目標(biāo)的上述血液指標(biāo)值的隨時間的路徑設(shè)定為目標(biāo)控制線，利用測量時刻(控制時刻)的血液指標(biāo)值、與該測量時刻(控制時刻)相鄰的前一個測量時刻(控制時刻)的遲緩控制時刻的血液指標(biāo)值、在測量時刻(控制時刻)和與該測量時刻(控制時刻)相鄰的前一個測量時刻(控制時刻)之間的除水速度、透析開始時的血液量以及在上述兩測量時刻(控制時刻)的下一個測量時刻(控制時刻)由上述目標(biāo)控制線所決定的目標(biāo)血液指標(biāo)值，來算出血液指標(biāo)值達到下一個測量時刻(控制時刻)的目標(biāo)值的透析條件，根據(jù)該透析條件來進行血液透析處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或者5所述的血液透析裝置，其特征在于，測量的各時刻的間隔被設(shè)定為縮短到在各時刻患者的PRR(血漿再補充速度，Plasma Refilling Rate表示血漿從體內(nèi)再補充給血管的速度，由下式(b)表示)沒有實質(zhì)性差別的程度。PRRn-UFRn＝ΔBVn′/Tn........................(b)[PRRn表示在任意測量點n的血漿再補充速度(Plasma RefillingRate)，UFRn表示在任意測量點n的除水速度，ΔBVn′表示在任意測量點n的血液變換量，Tn表示至任意測量點n所經(jīng)過時間]
7.根據(jù)權(quán)利要求3、4、5或者6所述的血液透析裝置，其特征在于，測量的各時刻的間隔被設(shè)定為縮短在各時刻患者的除水能力沒有實質(zhì)性差別的程度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7中任一項所述的血液透析裝置，其特征在于，上述控制是利用作為控制要素之一的患者固有的BV值(初期血液值)來進行的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7或8中任一項所述的血液透析裝置，其特征在于，上述透析條件為除水速度。
10.一種血液透析裝置，其特征在于，透析開始時直到BV值穩(wěn)定期間不實施除水，接著以一定的透析條件實施透析，基于該實施得到的血液指標(biāo)值進行權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的控制。
11.一種血液透析裝置，其特征在于，在透析操作的前半部分由權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9或10所述的控制進行使血液量減少的透析操作(前半控制)，在透析操作的后半部分中，對透析操作進行控制(后半控制)，使血液量實質(zhì)地保持一定。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的血液透析裝置，其特征在于，將即將到達前半控制和后半控制的邊界的預(yù)先設(shè)定的若干個控制周期的測量時刻(控制時刻)的作為下一個目標(biāo)的血液指標(biāo)值事先變更、以在每個該控制周期中接近后半部分的目標(biāo)設(shè)定線的狀態(tài)來進行控制。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的血液透析裝置，其特征在于，將鄰近透析的前半部分和后半部分邊界前后的若干個控制周期的控制進行使透析的前半部分和后半部分的邊界前后的目標(biāo)控制線的急劇變化減小的控制線的變化，依照該變更過的控制線來進行控制。
14.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13中任一項所述的血液透析裝置，其特征在于，預(yù)先設(shè)定最大除水速度，在上述算出的最大除水速度超過上述最大除水速度的情況下，以該最大除水速度進行除水來控制。
15.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14中任一項所述的血液透析裝置，其特征在于，設(shè)定將上述血液指標(biāo)值的隨時間變化限制在所定范圍的脫離控制線，在上述血液指標(biāo)值超過脫離控制線的情況下，進行利用上述目標(biāo)控制線進行控制以外的控制。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的血液透析裝置，其特征在于，上述脫離控制線設(shè)在上述目標(biāo)控制線的下方，具有一旦上述測量血液指標(biāo)值位于其下方，就發(fā)出警報而暫時停止除水手段的警報線的功能。
17.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16中任一項所述的血液透析裝置，其特征在于，基于下式(c)自動算出目標(biāo)BV％，以該目標(biāo)BV％作為本發(fā)明的血液透析裝置的控制目的血液量來進行控制。目標(biāo)BV％＝標(biāo)準血液量(BVst)/初期血液量(BV0)×100.........(c)
全文摘要
一種以血液量(BV值)或血液變化量為指標(biāo)值(以下稱為血液指標(biāo)值)來控制透析條件以進行血液透析處理的血液透析裝置，其特征在于，將適合作為目標(biāo)的上述血液指標(biāo)值的隨時間的路徑設(shè)定為目標(biāo)控制線，測量在該隨時間的路徑上各測量時刻(控制時刻)的血液指標(biāo)值，并且，利用該測量得到的血液指標(biāo)值和作為該測量時刻(控制時刻)的下一個測量時刻(控制時刻)目標(biāo)的血液指標(biāo)值來算出到達下一個測量時刻(控制時刻)的目標(biāo)血液指標(biāo)值的透析條件，根據(jù)該透析條件來進行血液透析處理。該血液透析裝置的控制機構(gòu)簡單，誤操作和失控的危險性小，醫(yī)療人員操作容易舒適，并且控制可迅速且精確地進行，因此，在血液透析中，能夠使血液量恰當(dāng)?shù)赝埔?，能夠起到?yōu)良的效果。
文檔編號A61M1/16GK1596135SQ0281331
公開日2005年3月16日 申請日期2002年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月3日
發(fā)明者池田敦 申請人:株式會社Jms