JP3862188B2 - 血液透析の物質交換に関与するパラメータを求めるための方法を実施する装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、血液透析の物質交換に関与するパラメータを求めるための方法を実施する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
血液透析は長年にわたり腎臓病患者の治療に成功を収め、世界中で使用されている。
人間の腎臓は多くの機能を有し、その中には例えば水を排出、新陳代謝の老廃物（尿素、クレアチニン）の除去、及び例えば血液の電解質（ナトリウム、重炭酸イオン等）等の異なる物質の濃度の調整設定への関与等がある。
血液透析は、新陳代謝老廃物の除去と血液中の電解質濃度調整設定への関与の面での腎臓の機能障害を補償する治療方法である。
【０００３】
この治療方法は透析器により実施され、透析器は実際の上で、半透膜を介して互いに分離されている２つの室を有する交換器であり、１つの室は血液室であり、血液室は体外血液回路へ接続され、他方の室は透析液のための室であり、この透析液のための室は、透析回路の中の透析液のための容器に接続されている。従来の透析液の一例では、健康な人間の血液の濃度に近い濃度の主要血液電解質を含有している。
【０００４】
治療の間に患者の血液と透析液とは膜を挟んで一般的には対流で所定の流速で互いに隣接して通過する。新陳代謝の排出産物は膜を通過して血液室から透析液のための室へ拡散し、これに対して、血液の中と透析液の中とに同時に存在する電解質は、より高い濃度の室からより低い濃度の室へ拡散する。限外濾過圧の印加により新陳代謝は付加的に制御されることが可能である（限外濾過）。
【０００５】
治療方法を最適化するために、血液透析のパラメータを生体と接続した状態ですなわち治療を実行中に求めることが必要である。このようなパラメータはなかんずく、いわゆる「クリアランス」又は「ダイアリサンスＤ」により表される透析器の交換性能値である。この場合、次の定義が通常行われている。
ある特定の物質ＫのクリアランスはＤＩＮ５８３５２，第１部によると、１分間に透析器によりこの物質が完全に除去されたと考えられる仮想的な（計算された）血液体積である。
【０００６】
ダイアリサンスは、透析液の中の透析器の中の物質交換に関与する物質の濃度も考慮された、透析器の導電率を求めるための１つの概念である。
透析器の性能データの外にその他のパラメータも重要であり、それらの中にはなかんずく（有効血液流の）血液の水分、ヘマトクリット及び血液入口濃度の値がある。
【０００７】
血液浄化方法の測定技術的・数学的な定量化と、これに関連して透析の前述のパラメータを求めることとは、比較的複雑である。例としてH.E. Franz著 "Blutreinigungsverfahren"（「血液浄化方法」）、Georg Thieme Verlag Stuttgart, New York 1990、とりわけ 479〜492 頁）が引用される。
この著書によると限外濾過＝０において物質としての例えば所与の電解質例えばナトリウムのダイアリサンス又はクリアランスを求めるには次のように行われる。ダイアリサンスＤは、この電解質の血液側質量搬送量Ｑｂ x（ｃｂｉ−ｃｂｏ）と、透析器のそれぞれの入口における血液と透析液の間のこの電解質の濃度差との比（ｃｂｉ−ｃｄｉ）に等しい。すなわち次式が成立つ。
【０００８】
Ｄ＝Ｑｂ（ｃｂｉ−ｃｂｏ）／（ｃｂｉ−ｃｄｉ） （１）
【０００９】
質量の収支（血液から除去された物質量は、同一の時間に分析物の中で搬送除去された物質量に等しい）から次式が成立つ。
Ｑｂ・（ｃｂｉ−ｃｂｏ）＝−Ｑｄ（ｃｄｉ−ｃｄｏ） （２）
【００１０】
これから、（１）及び（２）からダイアリサンスにおいて透析側で次式が成立つ。
Ｄ＝−Ｑｄ（ｃｄｉ−ｃｄｏ）／（ｃｂｉ−ｃｄｉ） （３）
【００１１】
この場合に（１）〜（３）において以下のように定義されている。
Ｑｂ＝有効血液流
Ｑｄ＝透析液流
ｃｂ＝血液の溶解体積の中の物質の濃度
ｃｄ＝透析液の中の物質の濃度
ｉ＝透析器の入口
ｏ＝透析器の出口
【００１２】
有効血液流は、除去すべき物質が溶解されている全血液流の中の血液成分の流れである、すなわち有効血液流は、この物質における全部の（水性の）溶解体積を示す。物質に依存してこれは血漿水流又は血液水流、すなわち全血液における全水分である。
【００１３】
特定の新陳代謝の排出産物（例えば尿素）の場合にはｃｄｉ＝０であり、この場合にこの物質交換産物に対してはダイアリサンスは適用されず、クリアランスＫが適用される。
【００１４】
Ｋ＝Ｑｂ（ｃｂｉ−ｃｂｏ）／ｃｂｉ＝Ｑｄ・ｃｄｏ／ｃｂｉ
【００１５】
血液透析のパラメータを生体と接続した状態で求めるためのすべての公知の方法はこれらの考察から出発する。これらの方法の大部分は、血液側での直接的な測定実施無しに済まそうとする努力を共通して有する。何故ならばこれは、並々ならない危険を伴うからである。従って、求める測定値を透析側測定のみから導出しようとする努力が行われ、これは、血液側の値に関しても同様である。この場合の通常の基本方法は、透析器の上流及び下流で透析液の中の物質濃度を測定し、これから透析側の質量搬送Ｑｄ x（ｃｄｉ−ｃｄｏ）を求め、これらの値から前述の式を介してその他の値を求め、このような値の中にはなかんずく血液入口濃度値があり、この値は、前述の式の中に数学的未知数として組込まれている。この場合にこれら２つの値ｃｄｉ及びｃｄｏを測定することは必ずしも必要ではない。入口値ｃｄｉは、新鮮な透析液の中で定められて設定されていることが可能である。
【００１６】
とりわけ電解質の値ｃｂｉを求める場合、ｃｄｉ及びｃｄｏは導電率測定により求めることが可能である。ＮａＣｌの場合には比特別ではない測定で充分である、何故ならばＮａＣｌは、関与する液体の導電率における主要割合を占めるからである。この基本方法はヨーロッパ特許ＥＰ第００９７３６６号明細書により公知となった。
【００１７】
個々の公知の方法は前述の基本方法から出発して測定及び評価方法において異なる。これらの方法は以下に詳細に説明される。
【００１８】
ヨーロッパ特許出願公開第ＥＰ０２９１４２１号公報により公知の血液入口濃度を求める方法ではランプ状に透析物入口濃度が変化させ、これにより、膜を通過しての電解質の移行がもはや行われない点が求められる。この公知の方法は、透析液の入口導電率を、この導電率がもはや出口導電率とは異ならないまで変化させるとの原理に従う。これによりこの入口導電率は血液入口導電率となったはずである（ｃｂｉ＝ｃｄｉ）。次いで式（１）〜（３）を基礎にして血液透析のその他のパラメータを導出することが可能である。
【００１９】
この方法の欠点は、測定時間が比較的長いことにあり、これは、透析液を新入口濃度値に調整設定するまでの時間間隔に起因し、更に、この新入口濃度値がただちに透析器にそれぞれの点に作用しないことに起因する。システムに起因して、透析物入口における導電率の跳躍変化により透析物出口における安定平衡状態が発生するまである程度の時間が経過する。安定平衡状態に到達するのに必要な時間間隔は単位時間当りの導電率変化の大きさによりほぼ決まる。しかしこの長い時間間隔の中で透析液のパラメータは変化し、従って、求める値を誤りの値になる。とりわけ、前述の公知の方法（すべてのその他の方法も）直接に血液入口濃度ｃｂｉを、実現された電解質移行により変化させることがあることに注意されたい。
【００２０】
公知の場合にはこのシステム的誤差は、透析物側の濃度の変化のタイプに起因してとりわけ大きい。従って公知の方法により、血液透析の生体と接続した状態で求めるパラメータの正確な測定値を求めることが不可能である。その上、透析物入口濃度を変化するための比較的大きいコストの付加的な装置が必要である。
【００２１】
血液透析のパラメータを生体と接続した状態で求めるための１つの別の方法はドイツ特許出願公開第ＤＥ３９３８６６２Ｃ２号公報（＝ヨーロッパ特許出願公開第ＥＰ０４２８９２７Ａ１号公報）により公知である。この方法では透析物・電解質移行はそれぞれ、２つの異なる透析物・入口濃度において測定される。両方の場合について式（３）と、ｃｂｉが一定であるとの仮定とを基礎にしてダイアリサンスを求めることが可能であり、これは、第１の測定及び第２の測定の時点での透析器の入口における透析液イオン濃度と出口における透析液イオン濃度との間の差の間の差が求められ、この差が、第１の測定及び第２の測定の時点での入口側における透析液イオン濃度の差により除算され、その商が透析液流と乗算されることにより実現される。
【００２２】
この方法でも、両方の測定における血液入口濃度が不変であると仮定される、何故ならばさもないと、相応する方程式群をダイアリサンスを求めて解いて血液入口濃度ｃｂｉを求めることが可能でないからである。
【００２３】
しかし透析物入口濃度ｃｄｉを高めると、血液入口濃度も高まる。更に公知の方法では、入口導電率及び出口導電率が変化した際にダイアリサンスは一定であるとの仮定がされている。しかしこの仮定の有効性の限界に関する証明可能な情報は公知ではない。透析物入口濃度が変化するすべての方法と同様にこの方法も透析物入口濃度を変化するための付加的な装置が必要である。
【００２４】
公知の方法の１つの有利な実施の形態では付加的に、求められたパラメータ例えばダイアリサンスの透析液流への依存を求める。この目的のために透析液流は異なる値に設定され、流れ値のそれぞれのためのそれぞれのダイアリサンスが、透析物・電解質移行の測定を基礎にして、２つの異なる透析物濃度において測定される。
【００２５】
ヨーロッパ特許出願公開第ＥＰ０３３０８９２Ａ１号公報により及びこれから分かれたヨーロッパ特許第ＥＰ０５４７０２５号明細書により公知の別の１つの方法は主に、血液入口濃度ｃｂｉを求めることを目的とする。
【００２６】
これに関連して、相対的ダイアリサンスＤ／Ｑｄを求める方法も開示され、この方法出は透析器に入口側及び出口側における透析液イオン濃度の差、すなわち電解質移行率が求められる。Ｄ／Ｑｄを連続的に求めるために導電率、すなわちイオン濃度が透析液の中で段階的に変化させられ、その際、それぞれの導電率値のためにそれぞれ相対的ダイアリサンスが、電解質移行の所属の測定により求められる。
従ってこの公知の方法も、前述の欠点（長い測定時間、大きいコストの装置等）を有する透析物回路の中の異なる濃度設定で機能する。何故ならば公知の場合、濃度変化において透析側における安定状態の到来を待つ外に、ｃｂｉを前述のように求めるための平衡状態ｃｂｉ＝ｃｄｉの到来も待たなければならないからである。
【００２７】
米国特許第ＵＳ−Ａ−５５６７３２０号明細書には、例えば血液入口濃度又はダイアリサンス等の血液透析の物質交換におけるパラメータを求めるための方法が開示され、この方法では透析液は測定時間間隔の中で観察対象の物質を一定の血液流又は透析流において３つの異なる濃度に設定する。
従ってこの公知の方法も、透析物回路の中の順次の異なる濃度設定で機能し、従って前述の欠点、すなわち大きいコストの装置、比較的長い測定時間及び血液入口濃度への反作用等を伴う。
【００２８】
米国特許第ＵＳ−Ａ−５１１０４７７号明細書により公知の透析器のクリアランスを求めるための方法では透析物側でも血液側でも校正溶液が透析器に導かれる。これにより目標値の比較を用いてダイアリサンス又はクリアランスを推定できる。この方法の欠点は、コストが大きく、体内ではなく現在進行中の透析治療の外部で行われることにある。
【００２９】
ＷＯ９５／３２０１０により公知の透析治療を最適化設定するための方法ではパラメータとりわけ血液流が、有害物質の最適な除去（＝最大ダイアリサンス）が到達されるように変えられる。この場合に透析物出口において代謝産物（尿素）の濃度が直接に測定され、血液流が、濃度が最大値を示すまで変えられる。しかしこの方法は非常に時間がかかり、排出の最適化に限界がある。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、従来の技術に比してより迅速かつより正確に血液透析のパラメータを生体と接続した状態で求めることにある。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記課題は冒頭に記載の公知の方法および装置から出発して本発明により、請求項１の方法および請求項１２の装置により解決される。
【００３２】
本発明の方法では透析物濃度ではなく、血液流又は特性量が変えられる。最初に受ける印象は、２つの式を用いて２つの未知の測定値を求めるためにいずれのパラメータを変化しても最終的には同じではないかということである。しかしそうではない。血液流又は透析物流を変化することによりダイアリサンスも変化する、すなわち方程式群（１）又は（３）はもはやドイツ特許第ＤＥ３９３８６６２号明細書の場合のように簡単に解くことは可能でない。
【００３３】
本発明は公知の方法及び装置に比して次の利点を提供する。
本発明の方法も確かに透析物の中の入口濃度及び出口濃度のための測定値を利用するが、その際、両方の値を測定することは必ずしも必要ではない。入口値は一定に設定することが可能である。しかしより迅速に実現されることが可能である。透析液側の入口導電率は機能的に変化させることは必要ではない。その代りに流速、すなわち装置を用いてポンプ速度が変えられる。これは、導電率変化と異なり直ちに透析器のそれぞれの点に影響し、これにより測定時間が大幅に短縮される。
【００３４】
透析器の中の平衡変化はそれほど大きくはないので、すなわち出口透析物の導電率の跳躍変化は比較的小さいので、更に測定時間が短縮される。
【００３５】
測定時間の短縮に起因して血液入口濃度への帰還作用もそれほど大きくはない。測定時間の間にわたりダイアリサンスが一定であるとの仮定は不要である。ダイアリサンスは流れに依存するのでダイアリサンスは変化し、直接的に、観察すべき量として、パラメータを求める中に組込まれれる。最後に、本発明は、透析器の透析物入口におけるイオン濃度を変化させるための付加的な装置を必要としない。装置としては、血液ポンプ又は透析物ポンプの回転数を調整するための比較的簡単な装置しか必要としない。
【００３６】
従来の技術に所属し公開されていないドイツ特許出願公開第１９５４１７８３号公報の中に、透析器によるこの体外血液治療の間にわたりフィステル流と実質的に関連している例えばフィステル流自身、生体温度及び心臓分体積等の血流力学的パラメータを求めるための方法が開示されている。この目的のために血液のある特定の特性量が測定され、この特性量は例えば血液成分の濃度及びヘマトクリットであることもある。同時に血液流は連続的に２つの限界値の間で変えられ、流れ値も特性量のそれぞれの所属の測定値も、値の対として格納される。値の対の格納された列からとりわけ、血液流及びひいてはフィステル循環に関するフィステル流についての情報を得ることができる。
【００３７】
しかしこの方法では、透析液の中の物質濃度の透析物側測定と２つの血液流及び／又は透析物流設定から導出された２つの離散量とを基礎にして、透析器の中の物質交換を表す透析器の特性量の間の関係から、透析器の物質交換に関与するパラメータを求めるのではない。
【００３８】
本発明の１つの有利な実施の形態では、血液流（Ｑｖｂ）が少なくとも２つの異なる値に設定され、それぞれの前記血液流から有効血液流（Ｑｂ）のための信号又はＱｂと少なくとも測定時間間隔の中で既知の関係を介して結合されている測定値に対応する信号が導出される。
【００３９】
冒頭に記載のＷＯ９５／３２０１０の場合、血液流は確かに調整されるが、しかしこの調整は、透析器の透析物出口における測定値の反復的設定のために用いられ、これに対して本発明の場合では、流速の異なる設定は血液透析のパラメータの値を求める中に調整に入込む測定値を導出するために用いられる。
【００４０】
本発明の１つの有利な実施の形態では、付加的又は代替的に透析液流（Ｑｄ）が少なくとも２つの異なる値に設定され、透析液流に対するそれぞれ１つの対応する測定値が導出される。この方法により、血液透析の所望のパラメータを求める際に１つの更なる自由度が得られる。冒頭に記載のドイツ特許第ＤＥ３９３８６６２号明細書の場合、透析物流は確かに調整されるが、しかし求めるパラメータは、それぞれの流れ設定のための別の測定値から求められる、すなわち透析物流の１つの列から、求めるパラメータの値の１つの列が求められ、これに対して本発明の場合には透析物流の異なる値から、求めるパラメータのただ１つの値が求められる。
【００４１】
血液流及び透析物流のための測定値を導出するために当業者は一連の方法を利用でき、例えば直接的に貫流測定器の出力信号又は間接的に所属のポンプのための回転数調整設定信号を利用できる。
【００４２】
有利には本発明の方法は、透析液の入口濃度（ｃｄｉ）が一定であるように実施される。これにより、冒頭に説明され透析液の入口濃度の変化に起因する欠点が除去される。しかし本発明の方法では、個々の場合に血液透析のパラメータを求めることが必要である場合、測定時間間隔の中の透析液の入口濃度（ｃｄｉ）をある限界の中で変化させることが可能である。
本発明の更なる特徴及び有利な実施の形態は、対応する従属項に記載されている。
【００４３】
【発明の実施の形態】
図面に示されている本発明の装置のブロック回路図を用いて本発明を次に詳細に説明する。
図面には、本発明の方法を血液透析のパラメータを生体と接続した状態で求めるために実施するのに使用する本発明の装置のブロック回路図が示されている。
【００４４】
本発明の装置は、半透膜２を有する透析器１を有し、半透膜２は血液室３を透析室４から分離する。血液室３は体外回路Ｉに接続され、体外回路Ｉの中を、浄化されるべき血液が、血液ポンプ５により前もって定められている流速で流れる。６により、血液ポンプ５とひいては全血液流Ｑｖｂを変化させるのに使用される装置が示されている。このような装置は従来の技術であり、同様に体外回路Ｉの残りの構成も従来の技術であり、従って図面のブロック回路図には示されていない。透析室４は従来の構成の透析回路ＩＩに接続され、透析回路ＩＩのうち明瞭のためにただ１つの透析ポンプ７が示され、透析ポンプ７は、このポンプ７の回転数を変化させる所属の装置を有し、更に、導電率センサ９及び１０が示されている。導電率センサ９及び１０は有利には、透析液の温度補正された導電率をＮａ濃度を基礎にして測定する。導電率を求める代りに濃度測定は、相応する光学透析の測定を介しても行われることが可能である。
【００４５】
残りの構成は公知であり、これに関して例えば冒頭に記載のヨーロッパ特許第ＥＰ００９７３６６号明細書を参照されたい。透析液は透析室４を、ポンプ７の回転数により前もって与えられている流速Ｑｄと、図示されていない濃縮混合液により前もって与えられている入口濃度ｃｄｉとで貫流する。入口濃度ｃｄｉは、上流に配置されている導電率センサ９により検出される。透析において調整設定される出口濃度ｃｄｏは、下流に配置されている導電率センサ１０により検出される。差ｃｄｉ−ｃｄｏから電解質移動量が、求めるパラメータのための基本量として計算される。原理的には導電率センサ９は省かれることが可能であり、測定値は、ｃｄｉの設定されたすなわち前もって与えられた値により置換されることが可能である。
【００４６】
流れＱｂ及びＱｄのためと透析物側濃度ｃｄｉ及びｃｄｏのためとのすべての信号が比較段１１に供給され、比較段１１は有利には本来透析器の中に存在するマイクロプロセッサにより形成される。血液透析の所望のパラメータが求めるために、この比較段１１で信号は互いに結合される。この比較段１１で電解質移動率Ｑｄ ｘ（ｃｄｉ−ｃｄｏ）が計算され、その他の大きさと透析器の中の質量収支を基礎にして関係付けされる。本発明では２つの流速のうちの少なくとも１つＱｂ又はＱｄが、比較段１１の制御信号によりトリガされて手段６又は８を介して少なくとも２つの異なる値に調整設定され、これらの値から相応する測定量が導出され、測定量は付加的に比較段１１に供給され、求めるパラメータを求めるためにそこでその他の量に結合される。これらの量の結合に関しては後に説明される。
【００４７】
有利には全血液流Ｑｖｂは手段６及び血液ポンプ５により２つの異なる値Ｑｖｂ１及びＱｖｂ２に調整設定される。その際に透析にとって重要なのは有効血液流Ｑｂである。この有効血液流Ｑｂは全血液流Ｑｖｂから公知の関係（Ｆｒａｎｚ著前掲書参照）に従って導出される。値Ｑｂのこの導出も比較段１１で行われる。
【００４８】
代替的に又は付加的にも透析液流は少なくとも２つの異なる値Ｑｄ１及びＱｄ２に調整設定され、これらの値から導出された信号が比較段１１でその他の量に結合される。
【００４９】
有利には透析液の入口濃度ｃｄｉは一定である。しかし、１つの更なる測定値を有するために、測定時間間隔の中で透析液の入口濃度を、特定の限界の中で変化させることも可能である。
【００５０】
次に比較段により測定量と導出された計算量との結合が説明される。計算機により求めるパラメータとして一方では、測定する有効血液流Ｑｂにおける血液入口濃度が選択され、他方、公知のｃｂｉにおける有効血液流が選択された。
【００５１】
第１の状態から少なくとも１つの別の状態、すなわちパラメータの値の第１の測定によるパラメータの第１の状態からパラメータの第２の測定による少なくとも１つの第２の状態への透析器の一般的移行を表す前述のパラメータを求めるための解アプローチと所属の方程式群を表現する。公式は、少なくとも２つの測定の間に特定のパラメータが、パラメータが公知であるか測定されるか又は特定のパラメータ比が与えられている限りはもはや一定に保持される必要がないように形成される。従って解アプローチ及び方程式群においては、具体的に血液入口濃度ｃｂｉ、透析液の入口濃度ｃｄｉ又は透析器の解アプローチで使用された特性量がこれら２つの測定の間で変化するすべての場合も含まれている。
【００５２】
解アプローチは、透析器の物質交換を定める特性量と、透析器の交換面と、透析器の膜拡散比抵抗Ｒと、対流方法で有効な式（６）により濃度差とに関係付けられる式（２）による、質量収支を介して行われる。
【００５３】
Ｑｄ（ｃｄｏ−ｃｄｉ）＝Ｑｂ（ｃｄｉ−ｃｄｏ）＝Ａ／ｃ_liｂ／Ｒ （４，５）
ｃ_ln＝｛（ｃｂｉ−ｃｄｏ）−（ｃｂｏ−ｃｄｉ）｝／ｌｎ｛（ｃｂｉ−ｃｄｏ）／（ｃｂｏ−ｃｄｉ）｝ （６）
【００５４】
式（ｊ４）を解いてｃｂｏを求めることができ、得られた式を式（６）の中に代入すると次式が得られる。
【００５５】
ｃ_ln＝［（ｃｂｉ−ｃｄｏ）−｛ｃｂｉ−Ｑｄ（ｃｄｏ−ｃｄｉ）／Ｑｂ−ｃｄｉ｝］／ｌｎ［（ｃｂｉ−ｃｄｏ）／｛ｃｂｉ−Ｑｄ（ｃｄｏ−ｃｄｉ）／Ｑｂ−ｃｄｉ｝］
【００５６】
これにより次式（７）が得られる。
ｌｎ［（ｃｂｉ−ｃｄｏ）／｛ｃｂｉ−ｃｄｏ（Ｑｄ／Ｑｂ）＋ｃｄｉ（Ｑｄ／Ｑｂ−１）｝］Ｑｄ／（Ｑｄ／Ｑｂ−１）＝Ａ／Ｒ （７）
【００５７】
状態Ｚ１（インデックス１を有する数）から状態Ｚ２（インデックス２を有する数）への透析器の平衡移行は移行定数ｋ１，ｋ２，ｋ３により特徴付けられる、ただし次式が成立つ。
【００５８】
ｋ１：＝ｃｂｉ２／ｃｂｉ１
【００５９】
ｋ２：＝ｃｄｉ２／ｃｄｉ１
【００６０】
ｋ３：＝Ａ２・Ｒ１／Ａ１・Ｒ２
【００６１】
従ってｋ_i の形で３つの量ｃｂｉ，ｃｄｉ，Ａ／Ｒの変化に関するステートメントが、システムが状態Ｚ１から状態Ｚ２へ移行すると行われる。
【００６２】
透析器の特性量Ａ／Ｒは、なかんずくハイフラックス透析器においては血液側及び透析側の液流に依存する。流れＱｄ及びＱｂの特定の領域内では特性量は一定である。特性量はＱｄ及びＱの再現可能な関数である、すなわち本発明は、この特性量が変化した場合にも、両方の状態での両方の特性量の比が例えば生体と接続した状態で測定により既知であり例えば定数として又は関数表現として固定して比較装置１１の中に格納されている場合には適用されることが可能である。
【００６３】
これによりシステム移行の場合には式（７）を介して次式が成立つ。
【００６４】

【００６５】
状態Ｚ１（Ｑｄ１，Ｑｂ１，ｃｄｉ１，ｃｄｏ１，ｃｂｉ１，Ａ１，Ｒ１→
状態Ｚ２（Ｑｄ２，Ｑｂ２，ｃｄｉ２，ｃｄｏ２，ｃｂｉ２，Ａ２，Ｒ２）
公式ｘ・ｌｎａ＝ｌｎａ^x により上記式を相応して変換すると次式（９）を得る。ただし、
ｑ＝Ｑｄ１／Ｑｂ１，ｎ・ｑ＝Ｑｄ２／Ｑｂ２
であり、従ってｎ＝Ｑｄ２・Ｑｂ１／Ｑｄ１・Ｑｂ２であり、
Ｂ＝Ｑｄ１（ｎ・ｑ−１）／Ｑｄ２（ｑ−１）
である。
【００６６】
（ｋ１・ｃｂｉ１−ｃｄｏ２）／［ｋ１・ｃｂｉ１−ｃｄｏ２・ｎ・ｑ−｛ｋ２・ｃｄｉ１（ｎ・ｑ−１）｝］−［（ｃｂｉ１−ｃｄｏ１）／［ｃｂｉ１−ｃｄｏ１・ｑ−ｃｄｉ１（ｑ−１）］］ ^-k3・^B ＝０ （９）
【００６７】
式（９）は一般的に、状態Ｚ１から状態Ｚ２への平衡移行の際の透析器における物質交換を表す、すなわち式（９）は、関与する量に対して双方の状態の間の関係を形成する。式（９）は異なる方法で評価可能である。例えば血液濃度ｃｂｉが求められる場合、すべてのＱｄ，Ｑｂ及びｃｄｉに対して測定値が与えられており、式（９）の中の定数が与えられている場合、未知数ｃｂｉが、式の右辺＝０となるまで、すなわち所属の関数の零位置が見つけられるまで数値的に変化させられる。この数学的手段、すなわち数値的な零位置サーチは、現在の計算機及び相応するプログラミングにより比較的迅速に比較段１１で実行できる。
【００６８】
式（９）が１つの有利な数学的表現にすぎないことは自明である。しかし本発明により、これと同様に作用する表現、すなわち式（９）のすべての数学的変形又は近似が扱われる。
【００６９】
式（９）の前述の解の結果として血液入口濃度ｃｂｉの値が得られる。次いでこの値から出発して血液透析の更なるパラメータ、例えばダイアリサンス又はクリアランスが求められることが可能である。双方の流れにおいてダイアリサンスのための双方の値を求めるために式（３）又はＱｂのための適切な式が使用される。この計算過程は段１１で完了される。
【００７０】
式（９）の中に含まれるパラメータ及び特性量と、式の解のためのいくつかの有利な設定が以下に列挙される。
− ｋ１既知、有利には＝１（ｃｂｉは定数又は公知の方法で変化される）。
− ｋ２既知、有利には＝１（ｃｄｉは一定又は公知の方法で変化される）。
− ｋ３既知、有利には＝１（Ａ／Ｒは定数又は公知の方法で変化される）。
− Ｑｄ１，Ｑｄ２は双方とも既知、とりわけＱｄ１＝Ｑｄ２であると有利）。
− Ｑｂ１，Ｑｂ２既知。
− ｃｄｏ１，ｃｄｏ２既知。
【００７１】
式（９）を解いてｃｂｉを得る場合に２つの血液設定、すなわち第１の前もって与えられている血液流Ｑｂ１と第２の有利にはより小さい血液流Ｑｂ２から出発する。この場合に一般的にはそれぞれ全血液流Ｑｖｂの絶対値が測定される。
この測定は公知のように誤差を有する。第一に前述のようにこの測定値から有効血液流Ｑｂを求める中にヘマトクリットが入込み、ヘマトクリットは付加的に測定されなければならない。第二にヘマトクリットは血液透析の持続時間にわたり限外濾過の結果として変化する。
【００７２】
付加的に、全血液流が近似的にしか既知でないことを考慮しなければならない、何故ならば全血液流は通常は、通常は使用されるぜん動血液ポンプの回転速度とシステムのホース直径とを介して求められるからである。ホース直径は典型的には＋／−５％の精度でしか既知でないので、そして、更にポンプセグメント横断面は吸込み圧力により縮小されることがあるので、この場合にも大幅な誤差が出る。
【００７３】
本発明の１つの有利な実施の形態では有効血液流Ｑｂは、値ｃｂｉすなわち血液入口濃度が何らかの方法有利にはドイツ特許出願１９７３４９９２．７に開示されているバイパス法により既知である場合には、所望のパラメータとして又は中間値として求めることができる。次いで式（９）を解いてＱｂを求める。
【００７４】
これにより本発明の方法は血液入口濃度ｃｂｉと生体と接続した状態でダイアリサンス又はクリアランスの測定を可能にするだけでなく、付加的に血液の中の血液水分割合絶対値又は細胞構成部分割合、ヘマトクリット（ＨＣＴ）が測定されることが可能である、何故ならば既知のｃｂｉにおいて式（９）により求められた有効血液流Ｑｂ１，Ｑｂ２が、血液ポンプの搬送されたポンプ体積Ｑｖｂと比較されることが可能であり、ポンプ体積Ｑｖｂは水分だけでなく、固体成分も含む。血漿水のみがそれぞれの物質の溶媒である簡単化された場合、次式が成立つ。
【００７５】
ＨＣＴ＝１−Ｑｂ１／Ｑｖｂ１＝１−Ｑｂ２／Ｑｖｂ２＝１−Ｑｂ３／Ｑｖｂ３
【００７６】
これにより生理学的透析の領域のための多様な可能性が得られる。例えば患者の血液体積の変化を求めることが可能である。血液体積のこのような変化により公知のようにヘマトクリットと血液の水分との変化が発生する。
【００７７】
しかしながらこの場合の前提条件は、透析膜の搬送特性が不変であること、すなわち透析膜が部分的に閉塞されることが発生しないことである。しかし血液透析のこのような障害は、適切な検出器により検出可能である。
【００７８】
更に本発明の方法により、血液体積の変化を求める別の方法が存在する場合には膜の搬送特性の変化を推定することが可能である。従って、これにより計算されたクリアランス変化と、測定された変化との比較から膜の搬送特性の変化が求められることが可能である。
更なる用途が可能である。
【００７９】
本発明は、前述の実施の形態及び用途に制限されず、本発明の範囲内で多様な有利な実施の形態が、なかんずく相応するパラメータの変形に関して得られる。
本発明は「膜を有する透析器」との観念を拡張して一般的に半透膜分離層を有する交換装置に適用可能である。更に血液は、前述の２つの液体のうちの１つであることは必ずしも必要でなく、原理的には本発明の方法は、２つの任意の液体の間の物質交換に適用できる。更にこれにより熱交換器の中の交換動作も定量操作可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】血液透析のパラメータを生体と接続した状態で求める本発明の方法を実施する本発明の装置のブロック回路図である。
【符号の説明】
１ 透析器
２ 半透膜
３ 血液室
４ 透析室
５ 血液ポンプ
６ 血液ポンプ回転数制御装置
７ 透析ポンプ
８ 透析ポンプ回転数制御装置
９ 導電率センサ
１０ 導電率センサ
１１ 比較段
ｃｄｉ 入口濃度
ｃｄｏ 出口濃度
Ｉ 体外回路
ＩＩ 透析回路
Ｑｂ 流れ
Ｑｄ 流れ又は流速
Ｑｄ ｘ 電解質移動率
Ｑｖｂ 全血液流

Claims (12)

1. 血液透析の物質交換に関与するパラメータを求めるための装置であって、
   透析器（１）を具備し、該透析器（１）内に設けられる半透膜（２）により血液室（３）を透析室（４）から分離し、
   前記血液室（３）は体外回路（Ｉ）に接続され、該体外回路（Ｉ）は、全血液流速（Ｑｖｂ）に相応してポンプ回転数を調整する装置（６）を伴う血液ポンプ（５）を有するとともに、
   前記透析室（４）は透析回路（ II ）に接続され、
   該透析回路（ II ）は、透析液流速（Ｑｄ）に相応してポンプ回転数を調整する装置（８）を伴う透析液ポンプ（７）と、入口濃度（ｃｄｉ）を有する透析液を供給する装置と、前記透析器（１）の下流に前記透析室（４）の出口における透析液濃度（ｃｄｏ）を測定するための濃度測定センサ（１０）とが接続され、
   更に比較装置としての評価回路（１１）を具備し、該評価回路（１１）に、前記濃度測定センサ（１０）のからの出口濃度測定信号（ｃｄｏ）と、前記透析室（４）の入口における透析液濃度（ｃｄｉ）の値に相応する信号とを入力し、それにより、前記血液ポンプ（５）又は前記透析液ポンプ（７）のそれぞれを予め決められた血液流速（Ｑｂ）又は透析液流速（Ｑｄ）に調整するための信号を、前記それぞれの回転数調整装置（６、８）のいずれかに出力させる装置において、
   前記評価回路（１１）は、一方において、前記血液から除去された物質の量と、同時に前記透析液中に運び去られた物質の量との間で質量バランスすることと、他方において、前記透析器の物質交換を表わす特性量（Ａ，Ｒ）とを基にして、
   求めようとする前記パラメータは、前記濃度測定センサ（１０）の前記出口濃度測定信号（ｃｄｏ１、ｃｄｏ２）と、前記透析室（４）の入口における前記透析液濃度（ｃｄｉ１，ｃｄｉ２）の値に相応する信号と、前記全血液流速（Ｑｖｂ１、Ｑｖｂ２）又は前記透析液流速（Ｑｄ１、Ｑｄ２）の調整された値から得られるそれぞれの測定流速とから求められることを特徴とする血液透析の物質交換に関与するパラメータを求めるための装置。
2. 前記評価回路（１１）は、前記全血液流速（Ｑｖｂ）が少なくとも２つの異なる値（Ｑｖｂ１、Ｑｖｂ２）に調整でき、それぞれの有効血液流速（Ｑｂ１、Ｑｂ２）のための信号が、前記全血液流速のそれぞれから求めることができることを特徴とする請求項１に記載の血液透析の物質交換に関与するパラメータを求めるための装置。
3. 前記評価回路（１１）は、前記全血液流速（Ｑｖｂ）が少なくとも２つの異なる値（Ｑｖｂ１、Ｑｖｂ２）に調整でき、少なくとも前記測定時間間隔内で、有効血液流速（Ｑｂ１、Ｑｂ２）に関連する測定値を表す信号が、前記全血液流速のそれぞれから求めることができることを特徴とする請求項１に記載の血液透析の物質交換に関与するパラメータを求めるための装置。
4. 前記評価回路（１１）は、前記透析液流速（Ｑｄ）が少なくとも２つの異なる値（Ｑｄ１，Ｑｄ２）に調整でき、該透析液流速に相応する測定値が前記透析液流速のそれぞれの場合について求めることができることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１つの請求項に記載の血液透析の物質交換に関与するパラメータを求めるための装置。
5. 前記透析液供給装置が供給する前記透析液の電解質の入口濃度（ｃｄｉ）が一定であることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１つの請求項に記載の血液透析の物質交換に関与するパラメータを求めるための装置。
6. 前記透析液供給装置が供給する前記透析液の電解質の入口濃度（ｃｄｉ）が、前記測定時間間隔内で特定の範囲内で変化できることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１つの請求項に記載の血液透析の物質交換に関与するパラメータを求めるための装置。
7. 前記評価回路（１１）は、前記求めようとするパラメータが、前記血液流速（Ｑｂ）及び前記透析液流速（Ｑｄ）の値と、前記透析液の入口濃度（ｃｄｉ）及び 出口濃度（ｃｄｏ）と血液入口濃度（ｃｂｉ）と、前記透析器（１）の交換面積Ａ及び膜拡散比抵抗Ｒから次式、
   （ｋ１・ｃｂｉ１−ｃｄｏ２）／［ｋ１・ｃｂｉ１−ｃｄｏ２・ｎ・ｑ−｛ｋ２・ｃｄｉ１（ｎ・ｑ−１）｝］−［（ｃｂｉ１−ｃｄｏ１）／［ｃｂｉ１−ｃｄｏ１・ｑ−ｃｄｉ１（ｑ−１）］］ ^-k3・^B ＝０ （９）
   により求められることを特徴とする請求項２から請求項６のうちのいずれか１つの請求項に記載の血液透析の物質交換に関与するパラメータを求めるための装置。
   ただし、ｑ＝Ｑｄ１／Ｑｂ１，ｎ・ｑ＝Ｑｄ２／Ｑｂ２（ｎ＝流れ比の比）であり、
   Ｂ＝Ｑｄ１（ｎ・ｑ−１）／Ｑｄ２（ｑ−１）であり、
   ｎ＝Ｑｄ２・Ｑｂ１／Ｑｄ１・Ｑｂ２であり、移行定数ｋ１，ｋ２，ｋ３は、
   ｋ１＝ｃｂｉ２／ｃｂｉ１
   ｋ２＝ｃｄｉ２／ｃｄｉ１
   ｋ３＝Ａ２・Ｒ１／Ａ１・Ｒ２
8. 前記評価回路（１１）は、前記血液入口濃度（ｃｂｉ）を決定できることを特徴とする請求項７に記載の血液透析の物質交換に関与するパラメータを求めるための装置。
9. 前記評価回路（１１）は、前記透析器（１）のダイアリサンス（Ｄ）又はクリアランス（Ｋ）を前記血液入口濃度（ｃｂｉ）から決定できることを特徴とする請求項８に記載の血液透析の物質交換に関与するパラメータを求めるための装置。
10. 前記評価回路（１１）は、前記有効血液流速（Ｑｂ）を決定できることを特徴とする請求項７に記載の血液透析の物質交換に関与するパラメータを求めるための装置。
11. 前記評価回路（１１）は、前記有効血液流速（Ｑｂ）と調整された前記全血液流速（Ｑｖｂ）とからヘマトクリット（ＨＣＴ）を次式、
    ＨＣＴ＝１−Ｑｂ／Ｑｖｂ
    により決定できることを特徴とする請求項１０に記載の血液透析の物質交換に関与するパラメータを求めるための装置。
12. 前記濃度測定センサ（１０）が、導電率測定センサ又は光学測定センサであることを特徴とする請求項１から請求項１１のうちのいずれか１つの請求項に記載の血液透析の物質交換に関与するパラメータを求めるための装置。

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