JP6439350B2 - 血液浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、透析液ラインに一対のプランジャポンプが配設されてなる血液浄化装置に関する。

従来、腎不全の患者や、術後の薬液注入によって水分過多症になった患者などの重篤な状態を改善するために、血液浄化装置を使用する血液透析や血液濾過が行われている。血液浄化器への新鮮透析液の供給と血液浄化器からの使用済透析液の排出のためには、従来、新鮮透析液の供給と使用済透析液の排出を同時に行える往復動ポンプを利用したものが知られているが（特許文献１、特許文献２）、このものは、除水や逆濾過を行うためには、別途除水ポンプや加圧ポンプを必要とするもので、コスト的に問題があった。

また、往復動ポンプとして透析液中の空気を抜くためのバルブを必要としないプランジャポンプも提案されているが（特許文献３、特許文献４）、これらはいずれも、新鮮透析液の供給と使用済透析液の排出を同時に行えるものではなく、これらを同時に行うようにするためには、改良を必要とするものであった。

特許第３３２８０７８号公報 特開２００３−１９９８２０号公報 特開２００１−２４８５４３号公報 特開２００１−２３４８５０号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、透析液ラインに、新鮮透析液の供給と使用済透析液の排出を同時に行え、また、除水や逆濾過を行える一対のプランジャポンプが配設されてなる血液浄化装置を提供することを目的とする。

本発明の血液浄化装置は、血液浄化器と、血液回路と、血液ポンプと、新鮮透析液供給ラインと使用済透析液排出ラインからなる透析液ラインと、を含んでなる血液浄化装置において、前記透析液ラインに一対のプランジャポンプが配設されており、この一対のプランジャポンプは、一方のプランジャポンプからの新鮮透析液の吐出と、他方のプランジャポンプへの使用済透析液の吸込が同時に起こるように同期されるとともに、この一対のプランジャポンプの少なくとも一方のストロークが可変にされてなることを特徴とする。

ここで、透析液ラインに配設される一対のプランジャポンプとしては、具体的には、一対のプランジャポンプが、同期用モータの回転軸と直交する平面に対して鏡対称に配設されるとともに、この回転軸の中心部に位置する前記同期用モータとドライブ継ぎ手を介してそれぞれ接続されてなるものが採用される。この場合、新鮮透析液吐出側のプランジャポンプのストロークが固定されるとともに、使用済透析液吸込側のプランジャポンプのストロークの調節が、このプランジャポンプと同期用モータの回転軸との間の水平方向の傾斜角度を調節する角度調節モータによって行われるようにされていてもよい。

また、透析液ラインに配設される一対のプランジャポンプとしては、使用済透析液吸込側のドライブ継ぎ手の回転半径が新鮮透析液吐出側のドライブ継ぎ手の回転半径より大きくされるとともに、この使用済透析液吸込側のプランジャポンプのストロークが可変にされてなるものであってもよい。

また、本発明に係る血液浄化装置は、血液浄化器と、当該血液浄化器に接続された血液回路と、当該血液回路において血流を発生させるための血液ポンプと、当該血液浄化器に対してそれぞれ接続された新鮮透析液供給ライン及び使用済透析液排出ラインを有する透析液ラインと、当該新鮮透析液供給ライン及び当該使用済透析液排出ラインにそれぞれ設けられて一対をなすプランジャポンプと、を具備する。上記新鮮透析液供給ラインに設けられたプランジャポンプによる新鮮透析液の吐出と、上記使用済透析液排出ラインに設けられたプランジャポンプによる使用済透析液の吸込みと、が同時に行われるように同期されている。

また、上記新鮮透析液供給ライン及び上記使用済透析液排出ラインにそれぞれ設けられたプランジャポンプのうちの少なくとも一方のプランジャポンプのストロークが可変であってもよい。

また、同期用モータと、上記同期用モータから駆動力を付与されて回転するドライブ継ぎ手と、を更に備え、上記一対のプランジャポンプは、上記同期用モータの回転軸と直交する平面に対して鏡対称に配置されており、上記ドライブ継ぎ手により上記同期用モータに接続されていてもよい。

また、上記一対のプランジャポンプのうちストロークが可変のプランジャポンプは、プランジャの軸が上記同期用モータの回転軸に対して傾斜する角度を調節可能なものであってもよい。

また、上記プランジャの軸の傾斜角度を変化させる角度調節モータを更に具備してもよい。

また、上記使用済透析液排出ラインに設けられたプランジャポンプのストロークが可変であってもよい。

また、使用済透析液吸込側の前記ドライブ継ぎ手の回転半径が新鮮透析液吐出側の前記ドライブ継ぎ手の回転半径より大きくてもよい。

また、プランジャポンプは、バルブレスプランジャポンプであってもよく、透析液ラインに並列に、位相を１８０°ずらしたもう一対のプランジャポンプが配設されていてもよい。

以上、一般的に本発明を記述したが、より一層の理解は、いくつかの特定の実施例を参照することによって得ることができる。これらの実施例は、本明細書に例示の目的のためにのみ提供されるものであり、他の旨が特定されない限り、限定的なものではない。

本発明によれば、透析液ラインに、新鮮透析液の供給と使用済透析液の排出を同時に行え、また、除水や逆濾過を行える一対のプランジャポンプが配設されてなる血液浄化装置が実現される。

本発明の実施形態に係る血液浄化装置１０の概略説明図である。 プランジャポンプ５１，５２付近の構成を示す概略平面図である。 プランジャポンプ５１，５２付近の構成を示す概略側面図である。 プランジャポンプ５２の首振り角度θとストロークｄ２との関係を示す図である（但し、ドライブ半径２９．５ｍｍ）。 プランジャポンプ５１，５２の変形例を示す概略平面図である。 変形例におけるプランジャポンプ５２の首振り角度θとストロークｄ２との関係を示す図である（但し、ドライブ半径３４．５ｍｍ）。

以下、本発明をさらに具体的にするために、本発明の実施態様について、図面を用いて説明する。

図１には本発明を示す概略説明図が示されており、図２および図３には図１のプランジャポンプの１実施例を示す概略の平面図および側面図が示されている。

血液浄化装置１０は、図１に示すように、血液浄化器１と、血液回路２と、血液ポンプ３と、新鮮透析液供給ライン４１と使用済透析液排出ライン４２からなる透析液ライン４と、を含んでなる。透析液ライン４には一対のプランジャポンプ５１、５２が配設されている。

血液浄化器１は、血液及び透析液の流入用及び流出用の第１ポート８１、第２ポート８２、第３ポート８３、及び第４ポート８４を備えた容器の内部に中空糸が充填されたものであり、第１ポート８１及び第２ポート８２を通じて血液が中空糸の内部空間を流通され、かつ第３ポート８３及び第４ポート８４を通じて中空糸の外側に透析液が流通されることにより、血液の除水又は逆濾過を行うものである。

第１ポート８１及び第２ポート８２には、血液回路２が接続されている。血液回路２は、樹脂チューブなどからなる血液の流路を構成するものであり、患者の血管から流出した血液を血液浄化器１へ導き、また、血液浄化器１から流出した血液を患者の血管へ導くものである。血液回路２には、血液回路２において血流を発生させるための血液ポンプ３が設けられている。血液ポンプ３には、チューブポンプなどの公知のものが採用され得る。

血液浄化器１の第３ポート８３及び第４ポート８４には、透析液ライン４が接続されている。透析液ライン４は、樹脂チューブなどからなる透析液の流路を構成するものである。血液浄化器１の第３ポート８３には、新鮮透析液供給ライン４１が接続されており、第４ポート８４には、使用済透析液排出ライン４２が接続されている。各図には現れていないが、新鮮透析液供給ライン４１の他方は、新鮮透析液が貯留されたタンクに接続されており、また、使用済透析液排出ライン４２の他方は、使用済透析液を貯留する廃タンクに接続されている。

プランジャポンプ５１は、新鮮透析液供給ライン４１に配設されている。プランジャポンプ５２は、使用済透析液排出ライン４２に配設されている。

一対のプランジャポンプ５１，５２は、同期用モータ５の回転軸５０からドライブ継ぎ手６，７を介して回転が伝達されている。ドライブ継ぎ手６，７は、プランジャポンプ５１，５２の各プランジャ６１，６２の一端側とそれぞれ接続されている。各プランジャ６１，６２は、ドライブ継ぎ手６，７から駆動伝達されて、各シリンダ７１，７２内を往復動する。

プランジャ６１，６２の軸方向９１，９２は、ドライブ継ぎ手６，７の軸方向９３，９４に対してそれぞれ傾斜（交差）している。なお、本実施形態では、ドライブ継ぎ手６，７の軸方向９３，９４は、回転軸５０の軸方向と同一である。プランジャ６１，６２の軸方向９１，９２と、第１ドライブ継ぎ手６，７の軸方向９３，９４との傾斜角度θによって、ドライブ継ぎ手６，７からそれぞれ駆動伝達されて往復動するプランジャ６１，６２のストロークが決定される。すなわち、傾斜角度θが大きければプランジャ６１，６２のストロークが大きくなり、傾斜角度θが小さければプランジャ６１，６２のストロークが小さくなる。

各シリンダ７１，７２には、内部空間に通じた一対のポート７３，７４又は一対のポート７５，７６がそれぞれ設けられている。一対のポート７３，７４及び一対のポート７５，７６は、シリンダ７１，７２の軸方向に対して１８０°異なる位置に、すなわち軸対称に配置されている。各図には詳細に現れていないが、プランジャ６１，６２は、各シリンダ７１，７２を液密に封止する円柱形状であり、その先端側（ドライブ継ぎ手６，７と接続されていない他端側）は、円柱形状のうち軸線を含む半分が切り欠かれている。この切り欠かれた部分がシリンダ７１，７２において回転することにより、シリンダ７１，７２の各一対のポート７３，７４又は一対のポート７５，７６のうちの一方がプランジャ６１，６２によって封止され、他方が切り欠かれた部分によって開放される。

図１〜３に示されるように、一つのプランジャポンプ５１，５２は、同期用モータ５の回転軸５０と直交する平面（図１〜３の紙面と直交する平面）に対して鏡対称の構造をなしている。詳細には、図２，３に示されるように、同期用モータ５の回転軸５０と直交し、かつドライブ継ぎ手６，７の軸方向９３，９４に沿った方向の中間を含む平面１０１に対して鏡対称の構造である。したがって、角度θが同一であるときのプランジャ６１，６２がドライブ継ぎ手６，７に対して傾斜する角度や、シリンダ７１，７２の各ポート７３，７４，７５，７６の位置などが鏡対称である。

なお、鏡対称の構造とは、プランジャ６１，６２及びシリンダ７１，７２の構造が鏡対称であるが、角度θが可変にされることによって、プランジャポンプ５１，５２のプランジャ６１，６２の軸方向９１，９２が鏡対称とならないことや、ドライブ継ぎ手６，７の回転半径が異なることにより厳密な鏡対称とならないことは、鏡対称の構造から除かれないものである。つまり、鏡対称の構造とは、一対のプランジャポンプ５１，５２が同じ同期用モータ５０で回転されるようにドライブ継ぎ手６，７を介して接続されているときに、一対のプランジャポンプ５１，５２の位相が１８０°ずれた関係となることが維持できる限り、角度や回転半径などが一対のプランジャポンプ５１，５２において相違することは許容されていると解する。

これにより、プランジャポンプ５１，５２は、ドライブ継ぎ手６，７の回転に対して１８０°位相が異なる。つまり、プランジャポンプ５１が新鮮透析液の吐出を行っているときには、プランジャポンプ５２は新鮮透析液の吸い込みを行っており、また、プランジャポンプ５１が新鮮透析液の吸い込みを行っているときには、プランジャポンプ５２は新鮮透析液の吐出を行っている。これにより、一対のプランジャポンプ５１，５２は、プランジャポンプ５１による新鮮透析液の吐出と、プランジャポンプ５２による新鮮透析液の吐出と、を同期して同時に行う。

一対のプランジャポンプ５１、５２は、プランジャポンプ５１からの新鮮透析液の吐出と、プランジャポンプ５２への使用済透析液の吸込が同時に起こるように同期されており、この一対のプランジャポンプ５１、５２の少なくとも一方のストロークが可変にされている。従って、血液浄化器１への新鮮透析液の供給と、血液浄化器１からの使用済透析液の排出を同時に行うことが出来、また、新鮮透析液吐出側のプランジャポンプ５１のストロークｄ１を使用済透析液吸込側のプランジャポンプ５２のストロークｄ２より大きくすれば、逆濾過を行うことが出来、また新鮮透析液吐出側のプランジャポンプ５１のストロークｄ１を使用済透析液吸込側のプランジャポンプ５２のストロークｄ２より小さくすれば、除水を行うことが出来るようになっている。

そして、具体的には、一対のプランジャポンプ５１、５２は、例えば図２、図３に示すように、一対のプランジャポンプ５１、５２が、同期用モータ５の回転軸５０と直交する平面に対して鏡対称に配設されるとともに、この回転軸５０の中心部に位置する同期用モータ５とドライブ継ぎ手６，７を介してそれぞれ接続されてなるものが採用されている。

また、プランジャポンプ５１のストロークｄ１が固定されるとともに、プランジャポンプ５２のストロークｄ２が可変にされ、このプランジャポンプ５２のストロークｄ２の調節は、プランジャポンプ５２の軸方向９１と同期用モータ５の回転軸９４との間の水平方向の傾斜角度θを調節する角度調節モータ８によって行われるようにされている。ここで、ストロークｄ２は、図４に示すように、ストロークｄ１より大きくしたり、小さくしたりすることができるように傾斜角度θを調節することができる。傾斜角度θを大きくすればストロークが大きくなり、傾斜角度θを小さくすればストロークが小さくなる。因みに、プランジャ径１６ｍｍの時のプランジャポンプのストロークと吐出量の関係を求めたところ、ストローク１ｍｍについて吐出量は凡そ２４．１ｃｃ／分だった。

ここで、プランジャポンプの傾斜角度の調節機能について、もう少し詳しく説明すると以下のようになる。すなわち、ドライブ継ぎ手６，７にはベアリング軸受けが設けられており、このベアリング軸受けにはベアリングが装着されている。このベアリングには、それぞれ中央部分に貫通孔が設けられており、この貫通孔にはプランジャポンプ５１、５２のプランジャ６１，６２からそれぞれ延びる作用軸６３，６４の一端が摺動自在に挿通されている。この作用軸６３，６４は、その他端がプランジャ６１，６２の表面に垂直になるように固定されており、同期用モータ５の回転はドライブ継ぎ手６，７に伝わり、このドライブ継ぎ手６，７の回転が作用軸６３，６４によってプランジャ６１，６２に伝わり、傾斜されたプランジャポンプ５１、５２にストロークｄ１、ｄ２が生ずるようになっている。従って、プランジャ６１，６２は、それぞれシリンダ７１，７２内を回転しながらストロークｄ１、ｄ２に応じて往復動する様になっている。

尚、一対のプランジャポンプ５１、５２は、ドライブ継ぎ手６，７の回転軸や、同期用モータ５の回転軸５０に関してどのように配設されていてもよいが、何れにせよ、プランジャポンプ５１からの新鮮透析液の吐出とプランジャポンプへの使用済透析液の吸込が同時に起こるようにするためには、プランジャポンプ５１と５２の位相は１８０°ずらしておく必要がある。

また、透析液ライン４に配設される一対のプランジャポンプ５１、５２としては、図５に示すように、使用済透析液吸込側のドライブ継ぎ手７の回転半径が新鮮透析液吐出側のドライブ継ぎ手６の回転半径より大きくされるとともに、この使用済透析液吸込側のプランジャポンプ５２のストロークｄ２が可変にされてなるものであってもよい。このように構成すれば、図６に示すように、使用済透析液吸込側のプランジャポンプ５２のストロークｄ２を大きく変化させることが出来るので、プランジャポンプ５１の吐出量に見合った吸込量にする場合、プランジャポンプ５２の傾斜角度θをプランジャポンプ５１の傾斜角度より小さくすることができるので、プランジャポンプ５２の傾斜角度θの調節が楽である。

プランジャポンプ５１、５２としては、バルブレスプランジャポンプを採用してもよい。この場合、透析液中のエアを抜くためのバルブを別途用意しなくても済むので、経済的である。

［実施形態の作用効果］
本実施形態によれば、透析液ライン４に配設された一対のプランジャポンプ５１，５２が、プランジャポンプ５１からの新鮮透析液の吐出と、プランジャポンプ５２への使用済透析液の吸込が同時に起こるように同期されているので、血液浄化器１への新鮮透析液の供給と、血液浄化器１からの使用済透析液の排出を同時に行うことが出来る。

また、プランジャポンプ５２のストロークが可変にされているので、プランジャポンプ５１のストロークｄ１をプランジャポンプ５２のストロークｄ２より大きくすれば、逆濾過を行うことが出来、また、プランジャポンプ５１のストロークｄ１をプランジャポンプ５２のストロークｄ２より小さくすれば、除水を行うことが出来る。

また、一対のプランジャポンプ５１，５２が同期用モータ５の回転軸５０と直交する平面に対して鏡対称に配設され且つ同じ同期用モータ５で回転されるようにドライブ継ぎ手６，７を介して接続されているので、一対のプランジャポンプ５１，５２は初めから位相が１８０°ずれた関係にあり、両者の位相を調整しなくても、血液浄化器１への新鮮透析液の供給と血液浄化器からの使用済透析液の排出を同時に行うことが出来る。

また、プランジャポンプ５１のストロークｄ１が固定されるとともに、プランジャポンプ５２の水平方向の角度θが、角度調節用モータ８によって同期用モータ５の回転軸５０に対して可変になっているので、プランジャポンプ５２の水平方向の角度θを変えることによりプランジャポンプ５２のストロークｄ２を調節して、プランジャポンプ５１のストロークｄ１より大きくしたり、小さくしたりすることができるので、プランジャポンプ５２のストロークｄ２を調節することによって逆濾過や除水を行うことが出来る。

また、ドライブ継ぎ手７の回転半径がドライブ継ぎ手６の回転半径より大きくされているので、プランジャポンプ５２のストロークｄ２を大きく変化させることが出来、プランジャポンプ５２の角度調節が楽である（より小さい傾斜角度で対応できる）。また、両方のプランジャポンプ５１，５２のドライブ継ぎ手６，７を同じ大きさにした場合と比較して、逆濾過量や除水量を大きく設定できる。

また、プランジャポンプ５１，５２としてバルブレスプランジャポンプを採用しているので、透析液中のエアを抜くためのバルブを省略できる。

［変形例］
前述された実施形態では、透析液ライン４において１本の新鮮透析液供給ライン４１と１本の使用済透析液排出ライン４２とが設けられているが、透析液ライン４において、並列の２本の新鮮透析液供給ライン４１と並列の２本の使用済透析液排出ライン４２とを設けて、並列のうちの一方の新鮮透析液供給ライン４１及び使用済透析液排出ライン４２にプランジャポンプ５１，５２を一対として設け、さらに、並列のうちの他方の新鮮透析液供給ライン４１及び使用済透析液排出ライン４２に別のプランジャポンプ５１，５２を一対として設けてもよい。つまり、血液浄化装置１０において２対のプランジャポンプ５１，５２が設けられる。

２対のプランジャポンプ５１，５２のうち、一対をなす一方のプランジャポンプ５１，５２は、同期用モータ５から相対的に位相が１８０°異なる回転が伝達される。また、他方のプランジャポンプ５１，５２には、同じ同期用モータ５から一方のプランジャポンプ５１，５２とは位相が１８０°異なる回転が伝達される。これにより、一方のプランジャポンプ５１による新鮮透析液の吐出と、他方のプランジャポンプ５２による使用済透析液の吸込みが同時に行われ、また、他方のプランジャポンプ５１による新鮮透析液の吐出と、一方のプランジャポンプ５２による使用済透析液の吸込みが同時に行われ、かつ、これら同時に行われる新鮮透析液の吐出及び使用済透析液の吸込みが連続して交互に行われる。
これにより、血液浄化器１に対する脈動の無い新鮮透析液の供給および排出が可能となる。

１ 血液浄化器
２ 血液回路
３ 血液ポンプ
４ 透析液ライン
５ 同期用モータ
６，７ ドライブ継ぎ手
８ 角度調節モータ
４１ 新鮮透析液供給ライン
４２ 使用済透析液排出ライン
５０ 回転軸
５１，５２ プランジャポンプ
６１，６２ プランジャ
７１，７２ シリンダ

Claims (5)

1. 血液浄化器と、当該血液浄化器に接続された血液回路と、当該血液回路において血流を発生させるための血液ポンプと、当該血液浄化器に対してそれぞれ接続された新鮮透析液供給ライン及び使用済透析液排出ラインを有する透析液ラインと、当該新鮮透析液供給ライン及び当該使用済透析液排出ラインにそれぞれ設けられて一対をなすプランジャポンプと、同期用モータと、上記同期用モータから駆動力を付与されて回転するドライブ継ぎ手と、を具備する血液浄化装置であって、
   上記新鮮透析液供給ラインに設けられたプランジャポンプによる新鮮透析液の吐出と、上記使用済透析液排出ラインに設けられたプランジャポンプによる使用済透析液の吸込みと、が同時に行われるように同期されており、
   上記一対のプランジャポンプは、上記ドライブ継ぎ手により上記同期用モータにそれぞれ接続されており、
   使用済透析液吸込側の上記ドライブ継ぎ手において、ベアリング軸受けを介して上記プランジャポンプのプランジャの作用軸と相互作用する部位の配置された位置と、上記ドライブ継ぎ手の回転軸との距離である回転半径が、新鮮透析液吐出側の上記ドライブ継ぎ手において、ベアリング軸受けを介して上記プランジャポンプのプランジャの作用軸と相互作用する部位の配置された位置と、上記ドライブ継ぎ手の回転軸との距離である回転半径より大きく、
   上記使用済透析液排出ラインに設けられたプランジャポンプは、プランジャの軸が上記同期用モータの回転軸に対して傾斜する角度を調節可能なものであって、当該プランジャのストロークが可変である血液浄化装置。
2. 上記プランジャの軸の傾斜角度を変化させる角度調節モータを更に具備する請求項１に記載の血液浄化装置。
3. 上記同期用モータの回転軸と、上記ドライブ継ぎ手の回転軸とが平行であり、
   上記一対のプランジャポンプは、上記同期用モータの回転軸と直交する平面に対して鏡対称に配置されている請求項１又は２に記載の血液浄化装置。
4. 上記プランジャポンプがバルブレスプランジャポンプである請求項１から３のいずれかに記載の血液浄化装置。
5. 前記透析液ラインに並列に、位相を１８０°ずらしたもう一対のプランジャポンプが配設されてなる請求項１から４のいずれかに記載の血液浄化装置。

Images