特開 2023-114088 解析装置、制御方法及び制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023114088

(43)【公開日】2023-08-17

(54)【発明の名称】解析装置、制御方法及び制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   A61M 1/16 20060101AFI20230809BHJP

   A61M 60/113 20210101ALI20230809BHJP

   A61M 60/279 20210101ALI20230809BHJP

   A61M 60/37 20210101ALI20230809BHJP

   A61M 60/531 20210101ALI20230809BHJP

   A61M 60/546 20210101ALI20230809BHJP

   A61M 1/34 20060101ALI20230809BHJP

   A61M 1/36 20060101ALI20230809BHJP

   A61M 60/515 20210101ALI20230809BHJP

   B01D 65/00 20060101ALI20230809BHJP

【ＦＩ】

A61M1/16 111

A61M60/113

A61M60/279

A61M60/37

A61M60/531

A61M60/546

A61M1/34 125

A61M1/36 119

A61M60/515

B01D65/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022016201

(22)【出願日】2022-02-04

(71)【出願人】

【識別番号】000000033

【氏名又は名称】旭化成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100108903

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 和広

(74)【代理人】

【識別番号】100142387

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 都子

(74)【代理人】

【識別番号】100135895

【弁理士】

【氏名又は名称】三間 俊介

(74)【代理人】

【識別番号】100180806

【弁理士】

【氏名又は名称】三浦 剛

(72)【発明者】

【氏名】山本 挙

(72)【発明者】

【氏名】日根ノ谷 健

【テーマコード（参考）】

4C077

4D006

【Ｆターム（参考）】

4C077AA05

4C077BB01

4C077CC03

4C077DD07

4C077EE01

4C077EE02

4C077EE03

4C077EE04

4C077HH03

4C077HH06

4C077HH13

4C077HH15

4C077JJ03

4C077JJ16

4C077KK11

4D006GA06

4D006GA07

4D006GA13

4D006HA02

4D006HA18

4D006JA53A

4D006JA67Z

4D006KE02Q

4D006KE03Q

4D006KE07P

4D006KE08P

4D006KE09P

4D006LA10

4D006PA01

4D006PB09

4D006PB42

4D006PB43

4D006PB52

4D006PC41

4D006PC47

(57)【要約】

【課題】体外循環治療に用いられる濾過器に関する情報を適切に提供することが可能な解析装置、制御方法及び制御プログラムを提供する。
【解決手段】解析装置は、少なくとも血液の細胞成分濃度又は蛋白質成分濃度を含む、患者に関する患者情報と、患者から脱血された血液を含む液体が流れるラインに接続される濾過器の仕様に関する仕様情報と、濾過器を用いた患者の治療の施行に関する施行情報とを取得する取得部と、患者情報、仕様情報及び施行情報に基づいて、患者の体外循環治療における濾過器の目詰まりに関する目詰まり情報を算出する算出部と、目詰まり情報に関する情報を出力する出力部と、を有する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも血液の細胞成分濃度又は蛋白質成分濃度を含む、患者に関する患者情報と、患者から脱血された血液を含む液体が流れるラインに接続される濾過器の仕様に関する仕様情報と、前記濾過器を用いた患者の治療の施行に関する施行情報とを取得する取得部と、
前記患者情報、前記仕様情報及び前記施行情報に基づいて、患者の体外循環治療における前記濾過器の目詰まりに関する目詰まり情報を算出する算出部と、
前記目詰まり情報に関する情報を出力する出力部と、
を有することを特徴とする体外循環治療の解析装置。

【請求項2】

前記算出部は、前記患者情報、前記仕様情報及び前記施行情報に基づいて、前記濾過器における前記液体の特定の成分の堆積量を算出し、前記堆積量に基づいて、前記濾過器におけるＴＭＰ、又は、前記濾過器から流出する前記液体の前記特定の成分の濃度を前記目詰まり情報として算出する、請求項１に記載の解析装置。

【請求項3】

前記算出部は、さらに、前記目詰まり情報が所定の条件を満たすための、前記濾過器の仕様に関する補正仕様情報、又は、前記濾過器を用いた患者の治療の施行に関する補正施行情報を算出し、
前記出力部は、前記目詰まり情報に関する情報として、前記補正仕様情報又は前記補正施行情報を出力する、請求項１または２に記載の解析装置。

【請求項4】

前記取得部は、前記患者情報として、年齢、性別、人種、体重、ドライウェイト、現症、既往症、体調又は血液情報を取得する、請求項１～３の何れか一項に記載の解析装置。

【請求項5】

前記取得部は、前記仕様情報として、膜素材、内径、膜厚、外径、空隙率、平均孔径、孔径分布、有効長、透水性能、分画性能、膜抵抗、吸着性能、比表面積、内部表面積、細孔容積、ヨウ素価、フェノール価、ＡＢＳ価、メチレンブルー脱色力、滅菌法、膜面積、状態、血液容量、透析液容量、容器内径、糸充填率、糸本数、ＵＦＲ、クリアランス、ふるい係数、透水性能、分画性能又は抵抗を取得する、請求項１～４の何れか一項に記載の解析装置。

【請求項6】

前記取得部は、前記施行情報として、前記濾過器の個数、前記濾過器の出入り口の流量、施行時間、濾過流量、治療中の上限ＴＭＰ又は施行終了条件を取得する、請求項１～５の何れか一項に記載の解析装置。

【請求項7】

前記算出部は、前記補正施行情報として、前記濾過器の個数、前記濾過器の出入り口の流量、施行時間又は前記濾過器の圧力を算出する、請求項３に記載の解析装置。

【請求項8】

前記算出部は、
以下の式（１）により、時刻ｔにおける前記濾過器の膜での成分ｉの堆積量［Ｖｍ_i］_tの変化速度である堆積速度［ΔＶｍ_i］_tを算出し、

【数1】

ここで、ＰＤ_iは前記膜に進入する成分ｉの量に対する前記膜に堆積する成分ｉの量の割合であり、［Ｐ_i］_tは時刻ｔにおいて前記膜に進入する成分ｉの量に対する前記膜を透過する成分ｉの量の割合であり、Ｑ３は前記濾過器の濾液出口ポートにおける体積流量であり、［Ｃ１_i］_tは時刻ｔにおける成分ｉの血液中の濃度であり、ρ_iは成分ｉの密度である、
以下の式（２）により、時刻ｔ＋Δｔにおける各成分ｉの前記堆積量［Ｖｍ_i］_t+Δtを算出する、

【数2】

請求項２に記載の解析装置。

【請求項9】

前記算出部は、
以下の式（３）により、時刻ｔ＋Δｔにおける前記濾過器における膜間圧力差［ＴＭＰ］_t+Δtを算出し、

【数3】

ここで、ηは血液粘度であり、Ｋ０は膜における全ての成分の堆積量Ｖｍ_jが０であるときの前記濾過器の圧力損失の係数であり、γ_jは前記濾過器内の圧力に対する各成分ｊの堆積量の寄与係数であり、Ａは、膜面積である、
前記膜間圧力差に基づいて、前記濾過器におけるＴＭＰを算出する、請求項８に記載の解析装置。

【請求項10】

前記算出部は、
以下の式（４）により、時刻ｔ＋Δｔにおける前記濾過器から流出する前記液体の各成分ｉの前記濃度［Ｃ２_i］_t+Δtを算出する、

【数4】

ここで、Ｑ１は、前記濾過器の入口側ポートにおける体積流量である、
請求項８または９に記載の解析装置。

【請求項11】

体外循環治療の解析装置の制御方法であって、
少なくとも血液の細胞成分濃度又は蛋白質成分濃度を含む、患者に関する患者情報と、患者から脱血された血液を含む液体が流れるラインに接続される濾過器の仕様に関する仕様情報と、前記濾過器を用いた患者の治療の施行に関する施行情報とを取得し、
前記患者情報、前記仕様情報及び前記施行情報に基づいて、患者の体外循環治療における前記濾過器の目詰まりに関する目詰まり情報を算出し、
前記目詰まり情報に関する情報を出力する、
ことを特徴とする制御方法。

【請求項12】

体外循環治療の解析装置の制御プログラムであって、
少なくとも血液の細胞成分濃度又は蛋白質成分濃度を含む、患者に関する患者情報と、患者から脱血された血液を含む液体が流れるラインに接続される濾過器の仕様に関する仕様情報と、前記濾過器を用いた患者の治療の施行に関する施行情報とを取得し、
前記患者情報、前記仕様情報及び前記施行情報に基づいて、患者の体外循環治療における前記濾過器の目詰まりに関する目詰まり情報を算出し、
前記目詰まり情報に関する情報を出力する、
ことを前記解析装置に実行させることを特徴とする制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、解析装置、制御方法及び制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

血液浄化等の体外循環治療を行うシステムは、患者から脱血した血液を血液回路に流し、濾過器を用いて濾過しつつ、患者の体内に戻す。このような体外循環治療に用いられる濾過器では、使用状況に応じて状態が変化しており、医者又は患者等は、体外循環治療を適切に行うために、濾過器に関する情報を正しく認識する必要がある。

【0003】

例えば、特許文献１には、推定コンポーネント、予測コンポーネント、最適化コンポーネントを有する、血液透析、血液濾過、血液透析濾過等の腎不全血液療法、特に、在宅血液透析のためのシステムが開示されている。推定コンポーネントの出力は、予測および最適化コンポーネントの両方への入力として使用される。予測および最適化コンポーネントは両方とも、例えば、尿素、ベータ２－ミクログロブリン、およびリンまたはリン酸塩に対して、好適な溶質クリアランスをもたらすであろう、療法処方を決定するために使用することができる。

【0004】

特許文献２には、複数の透析器またはフィルタのうちの各々を用いて、治療を実行するための患者固有の治療パラメータから、すべてのタイプの透析器またはフィルタに関して、機械固有の治療パラメータを決定する体外血液処理装置が開示されている。体外血液処理装置は、決定された機械固有の治療パラメータから生じる、すべてのタイプの透析器に関する体外血液処理のコストを決定し、表示ユニット上に表示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－８８１７９号公報

【特許文献2】特表２０１２－５２６５６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

体外循環治療において、体外循環治療に用いられる濾過器に関する情報が適切に提供されることが求められている。

【0007】

実施形態に係る解析装置、制御方法及び制御プログラムは、体外循環治療に用いられる濾過器に関する情報を適切に提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

実施形態に係る解析装置は、少なくとも血液の細胞成分濃度又は蛋白質成分濃度を含む、患者に関する患者情報と、患者から脱血された血液を含む液体が流れるラインに接続される濾過器の仕様に関する仕様情報と、濾過器を用いた患者の治療の施行に関する施行情報とを取得する取得部と、患者情報、仕様情報及び施行情報に基づいて、患者の体外循環治療における濾過器の目詰まりに関する目詰まり情報を算出する算出部と、目詰まり情報に関する情報を出力する出力部と、を有する。

【0009】

実施形態に係る解析装置において、算出部は、患者情報、仕様情報及び施行情報に基づいて、濾過器における液体の特定の成分の堆積量を算出し、堆積量に基づいて、濾過器におけるＴＭＰ、又は、濾過器から流出する液体の特定の成分の濃度を目詰まり情報として算出することが好ましい。

【0010】

実施形態に係る解析装置において、算出部は、さらに、目詰まり情報が所定の条件を満たすための、濾過器の仕様に関する補正仕様情報、又は、濾過器を用いた患者の治療の施行に関する補正施行情報を算出し、出力部は、目詰まり情報に関する情報として、補正仕様情報又は補正施行情報を出力することが好ましい。

【0011】

実施形態に係る解析装置において、取得部は、患者情報として、年齢、性別、人種、体重、ドライウェイト、現症、既往症、体調又は血液情報を取得することが好ましい。

【0012】

実施形態に係る解析装置において、取得部は、仕様情報として、膜素材、内径、膜厚、外径、空隙率、平均孔径、孔径分布、有効長、透水性能、分画性能、膜抵抗、吸着性能、比表面積、内部表面積、細孔容積、ヨウ素価、フェノール価、ＡＢＳ価、メチレンブルー脱色力、滅菌法、膜面積、状態、血液容量、透析液容量、容器内径、糸充填率、糸本数、ＵＦＲ、クリアランス、ふるい係数、透水性能、分画性能又は抵抗を取得することが好ましい。

【0013】

実施形態に係る解析装置において、取得部は、施行情報として、濾過器の個数、濾過器の出入り口の流量、施行時間、濾過流量、治療中の上限ＴＭＰ又は施行終了条件を取得することが好ましい。

【0014】

実施形態に係る解析装置において、算出部は、補正施行情報として、濾過器の個数、濾過器の出入り口の流量、施行時間又は濾過器の圧力を算出することが好ましい。

【0015】

実施形態に係る解析装置において、算出部は、以下の式（１）により、時刻ｔにおける濾過器の膜での成分ｉの堆積量［Ｖｍ_i］_tの変化速度である堆積速度［ΔＶｍ_i］_tを算出し、

【数1】

ここで、ＰＤ_iは膜に進入する成分ｉの量に対する膜に堆積する成分ｉの量の割合であり、［Ｐ_i］_tは時刻ｔにおいて膜に進入する成分ｉの量に対する膜を透過する成分ｉの量の割合であり、Ｑ３は濾過器の濾液出口ポートにおける体積流量であり、［Ｃ１_i］_tは時刻ｔにおける成分ｉの血液中の濃度であり、ρ_iは成分ｉの密度である、以下の式（２）により、時刻ｔ＋Δｔにおける各成分ｉの堆積量［Ｖｍ_i］_t+Δtを算出する、

【数2】

ことが好ましい。

【0016】

実施形態に係る解析装置において、算出部は、以下の式（３）により、時刻ｔ＋Δｔにおける濾過器における膜間圧力差［ＴＭＰ］_t+Δtを算出し、

【数3】

ここで、ηは血液粘度であり、Ｋ０は膜における全ての成分の堆積量Ｖｍ_jが０であるときの濾過器の圧力損失の係数であり、γ_jは濾過器内の圧力に対する各成分ｊの堆積量の寄与係数であり、Ａは、膜面積である、膜間圧力差に基づいて、濾過器におけるＴＭＰを算出することが好ましい。

【0017】

実施形態に係る解析装置において、算出部は、以下の式（４）により、時刻ｔ＋Δｔにおける濾過器から流出する液体の各成分ｉの濃度［Ｃ２_i］_t+Δtを算出する、

【数4】

ここで、Ｑ１は、濾過器の入口側ポートにおける体積流量であることが好ましい。

【0018】

実施形態に係る制御方法は、体外循環治療の解析装置の制御方法であって、少なくとも血液の細胞成分濃度又は蛋白質成分濃度を含む、患者に関する患者情報と、患者から脱血された血液を含む液体が流れるラインに接続される濾過器の仕様に関する仕様情報と、濾過器を用いた患者の治療の施行に関する施行情報とを取得し、患者情報、仕様情報及び施行情報に基づいて、患者の体外循環治療における濾過器の目詰まりに関する目詰まり情報を算出し、目詰まり情報に関する情報を出力する。

【0019】

実施形態に係る制御プログラムは、体外循環治療の解析装置の制御プログラムであって、少なくとも血液の細胞成分濃度又は蛋白質成分濃度を含む、患者に関する患者情報と、患者から脱血された血液を含む液体が流れるラインに接続される濾過器の仕様に関する仕様情報と、濾過器を用いた患者の治療の施行に関する施行情報とを取得し、患者情報、仕様情報及び施行情報に基づいて、患者の体外循環治療における濾過器の目詰まりに関する目詰まり情報を算出し、目詰まり情報に関する情報を出力することを解析装置に実行させる。

【発明の効果】

【0020】

実施形態に係る解析装置、制御方法及び制御プログラムは、体外循環治療に用いられる濾過器に関する情報を適切に提供することができる。

【0021】

本発明の目的及び効果は、特に請求項において指摘される構成要素及び組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるだろう。前述の一般的な説明及び後述の詳細な説明の両方は、例示的及び説明的なものであり、特許請求の範囲に記載されている本発明を制限するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】実施形態に係る管理システム１の概略構成を示す図である。

【図2】体外循環治療ユニット１００を示す模式図である。

【図3】解析装置３００の概略構成を示す図である。

【図4】制御処理の動作の例を示すフローチャートである。

【図5】（Ａ）、（Ｂ）は、目詰まり情報の算出結果を示すグラフである。

【図6】目詰まり情報の変化について説明するための表である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、実施形態の一側面に係る解析装置、制御方法及び制御プログラムについて図を参照しつつ説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。

【0024】

図１は、実施形態に係る管理システム１の概略構成を示す図である。

【0025】

図１に示すように、管理システム１は、一又は複数の体外循環治療ユニット１００、一又は複数の端末装置２００及び解析装置３００等を有する。各端末装置２００と、解析装置３００とは、ネットワークＮを介して相互に通信可能に接続される。

【0026】

各体外循環治療ユニット１００は、体外循環治療を行うための体外循環血液浄化システムである。体外循環治療とは、外的な操作により血液の量又は成分濃度を変化させる治療である。体外循環治療は、血液透析、血液浄化、血漿交換、投薬、輸液、補液又はこれらの組合せを含む。

【0027】

各端末装置２００は、ＰＣ（Personal Computer）、ノートＰＣ、タブレットＰＣ、多機能携帯電話（いわゆるスマートフォン）等の情報処理装置である。体外循環治療ユニット１００及び端末装置２００のセットは、病院又は患者の自宅等に設けられる。解析装置３００は、サーバ、ＰＣ、ノートＰＣ等の情報処理装置である。ネットワークＮは、インターネット又はイントラネット等の有線ネットワークである。ネットワークＮは、無線ＬＡＮ（Local Area Network）、携帯電話ネットワーク等の無線ネットワークでもよい。

【0028】

図２は、体外循環治療ユニット１００を示す模式図である。

【0029】

図２に示すように、体外循環治療ユニット１００は、血液回路１０１、濾過器１０２、置換液容器１０３、血液ポンプ１０４、置換液ポンプ１０５、濾液ポンプ１０６、第１圧力計１０７、第２圧力計１０８、第３圧力計１０９及び薬液容器１１０等を有する。

【0030】

血液回路１０１は、配管系１０１ａ、送血ライン１０１ｂ、返血ライン１０１ｃ、置換液ライン１０１ｄ及び濾液ライン１０１ｅ等を含む。配管系１０１ａは、患者（動物又はヒト）からの採血部、患者への返血部、薬液の供給部、及び、排泄部を有する。送血ライン１０１ｂ、返血ライン１０１ｃ、置換液ライン１０１ｄ及び濾液ライン１０１ｅには、血液又は濾液を含む液体が流れる。送血ライン１０１ｂ、返血ライン１０１ｃ、置換液ライン１０１ｄ及び濾液ライン１０１ｅとして、例えばポリ塩化ビニル製のチューブが利用される。送血ライン１０１ｂ、返血ライン１０１ｃ、置換液ライン１０１ｄ及び濾液ライン１０１ｅとして、他の部材が利用されてもよい。

【0031】

送血ライン１０１ｂは、配管系１０１ａの採血部及び濾過器１０２の入口側ポート１０２ａに接続され、配管系１０１ａの採血部から脱血した血液を、血液ポンプ１０４を介して濾過器１０２へ送る。返血ライン１０１ｃは、濾過器１０２の出口側ポート１０２ｂ及び配管系１０１ａの返血部に接続され、濾過器１０２から流出した血液を配管系１０１ａの返血部へ送る。置換液ライン１０１ｄは、置換液容器１０３及び返血ライン１０１ｃに接続され、置換液容器１０３から流出した置換液を、置換液ポンプ１０５を介して返血ライン１０１ｃへ送る。なお、置換液ポンプ１０５を介した返血ライン１０１ｃへの置換液の移送は、例えば、三方弁（図示せず）により可能である。濾液ライン１０１ｅは、濾過器１０２の濾液出口ポート１０２ｃに接続され、濾液出口ポート１０２ｃから流出した老廃物等を含む液体を濾液として濾液ポンプ１０６を介して器外へ送る。

【0032】

濾過器１０２は、体外循環治療を行うための血液濾過器であり、血液もしくは血液を処理した液体の量又は成分濃度を変化させる装置である。濾過器１０２は、濾過器、分離器、濃縮器、吸着器又は反応器を含む。濾過器１０２は、体外循環治療ユニット１００において、患者から脱血された血液を含む液体が流れる送血ライン１０１ｂ、返血ライン１０１ｃ及び濾液ライン１０１ｅに接続され、各ラインに流れる血液を濾過し、浄化する。濾過器１０２は、入口側ポート１０２ａ、出口側ポート１０２ｂ、濾液出口ポート１０２ｃ及び中空膜体１０２ｄ等を有する。入口側ポート１０２ａは、患者から脱血された血液の流入口である。中空膜体１０２ｄは、入口側ポート１０２ａから流入した血液が通過する多数の中空糸膜を束ねて構成される。出口側ポート１０２ｂは、中空膜体１０２ｄを通過した血液の器外への流出口である。濾液出口ポート１０２ｃは、浄化ポートであり、中空膜体１０２ｄによって濾過されて、中空膜体１０２ｄの外側に透過した老廃物等を含む液体の排出口である。

【0033】

置換液容器１０３は、置換液ライン１０１ｄに置換液を供給する。置換液容器１０３として、公知の一般的な容器が利用可能である。

【0034】

血液ポンプ１０４は、送血ライン１０１ｂに設けられ、送血ライン１０１ｂ内の血液の流れを制御する。置換液ポンプ１０５は、置換液ライン１０１ｄに設けられ、置換液ライン１０１ｄ内の置換液の流れを制御する。濾液ポンプ１０６は、濾液ライン１０１ｅに設けられ、濾液ライン１０１ｅ内の濾液の流れを制御する。血液ポンプ１０４、置換液ポンプ１０５及び濾液ポンプ１０６は、それぞれ、利用者により駆動量（流量）を変更可能に設けられる。血液ポンプ１０４、置換液ポンプ１０５及び濾液ポンプ１０６として、例えばローラポンプが利用される。血液ポンプ１０４、置換液ポンプ１０５及び濾液ポンプ１０６として、他の公知のポンプが利用されてもよい。

【0035】

第１圧力計１０７は、送血ライン１０１ｂにおいて血液ポンプ１０４と濾過器１０２の入口側ポート１０２ａとの間に設けられ、送血ライン１０１ｂ内の血液圧力を測定する。第２圧力計１０８は、返血ライン１０１ｃにおいて濾過器１０２の出口側ポート１０２ｂと配管系１０１ａの返血部との間に設けられ、返血ライン１０１ｃ内の血液圧力を測定する。第３圧力計１０９は、濾過器１０２において入口側ポート１０２ａと出口側ポート１０２ｂの間に設けられ、濾過器１０２内の血液圧力を測定する。第１圧力計１０７、第２圧力計１０８及び第３圧力計１０９として、例えば半導体ピエゾ抵抗拡散圧力センサ等の公知の水圧計が利用可能である。

【0036】

薬液容器１１０は、配管系１０１ａの供給部に薬液を供給する。薬液容器１１０として、公知の一般的な容器が利用可能である。

【0037】

配管系１０１ａの採血部を介して患者から脱血した血液は、送血ライン１０１ｂを通って、血液ポンプ１０４により濾過器１０２へ送られる。濾過器１０２へ送られた血液は、入口側ポート１０２ａから中空膜体１０２ｄに流入し、出口側ポート１０２ｂから返血ライン１０１ｃに流出される。一方、入口側ポート１０２ａから中空膜体１０２ｄに流入し、中空膜体１０２ｄを通過した濾液は、濾液出口ポート１０２ｃから流出される。濾液出口ポート１０２ｃから流出した濾液は、濾液ライン１０１ｅを通って、体外循環治療ユニット１００外に排出（廃棄）される。また、置換液容器１０３から供給された置換液は、置換液ライン１０１ｄを通って、置換液ポンプ１０５により返血ライン１０１ｃへ送られる。返血ライン１０１ｃに流出された血液及び置換液は、配管系１０１ａの返血部を介して患者に戻される。

【0038】

例えば、体外循環治療ユニット１００は、血漿交換法によるアフェレーシスを実施する。その場合、濾過器１０２は、血漿交換を行うための血漿分離器であり、各ラインに流れる血液から血漿成分及び細胞成分を分離する。中空膜体１０２ｄは、血液から血漿成分を分離して通過させる。濾液出口ポート１０２ｃは、中空膜体１０２ｄによって濾過分離された血漿成分を器外へ流出させ、出口側ポート１０２ｂは、細胞成分が濃厚な血液を器外へ流出させる。置換液容器１０３は、置換液として新鮮凍結血漿製剤（ＦＦＰ：Frozen Fresh Plasma）を、置換液ライン１０１ｄを介して返血ライン１０１ｃへ送る。

【0039】

なお、体外循環治療ユニット１００は、二重慮過血漿交換法（ＤＦＰＰ：Double Filtration Plasmapheresis）によるアフェレーシスを実施してもよい。その場合、濾過器１０２は、血漿交換を行うための血漿分離器である。中空膜体１０２ｄは、血液から血漿成分を分離して通過させる。濾液出口ポート１０２ｃは、中空膜体１０２ｄによって濾過分離された血漿成分を排出し、出口側ポート１０２ｂは、細胞成分が濃厚な血液を排出する。置換液容器１０３は省略され、代わりに、濾過器１０２により分離された血漿成分から病気の原因となる因子成分を分離する因子分離器（不図示）が設けられる。因子分離器の入り口側ポートは、濾液ライン１０１ｅ（濾液ポンプ１０６）に接続され、因子分離器の出口側ポートは、置換液ライン１０１ｄ（置換液ポンプ１０５）に接続される。因子分離器は、因子成分が除去された血漿成分を、置換液ライン１０１ｄを介して返血ライン１０１ｃへ送る。

【0040】

また、体外循環治療ユニット１００は、血液透析、血液濾過透析、持続的血液濾過透析（ＣＨＤＦ：Continuous Hemodiafiltration）、持続的血液濾過（ＣＨＦ：Continuous Hemofiltration）又は持続的血液透析（ＣＨＤ：Continuous Hemodialysis）を実施してもよい。その場合、濾過器１０２は、血液透析を行うための血液透析器（ダイアライザー）であり、各ラインに流れる血液から老廃物等を分離する。

【0041】

濾過器１０２は、不図示の透析液ラインを介して置換液容器１０３に接続される透析液入口ポートをさらに有する。透析液ラインには、透析液ライン内の透析液の流れを制御する不図示の透析液ポンプが設けられる。透析液ポンプは、血液ポンプ１０４、置換液ポンプ１０５又は濾液ポンプ１０６と同様のポンプであり、利用者により駆動量（流量）を変更可能に設けられる。入口側ポート１０２ａには、さらに置換液ライン１０１ｄを介して置換液容器１０３が接続される。中空膜体１０２ｄは、入口側ポート１０２ａから流入した血液及び／又は補液と、透析液入口ポートから流入した透析液とを通過させる。出口側ポート１０２ｂは、中空膜体１０２ｄを通過した血液及び／又は補液を器外へ流出させる。濾液出口ポート１０２ｃは、中空膜体１０２ｄの外側に透過した老廃物等を含む液体、補液及び／又は中空膜体１０２ｄの外側を通る透析液を器外へ流出させる。

【0042】

置換液容器１０３は、置換液として透析液を、透析液ラインを介して透析液入口ポートへ供給し、且つ／又は、置換液として補液を、置換液ライン１０１ｄを介して入口側ポート１０２ａ及び返血ライン１０１ｃへ供給する。なお、置換液容器１０３の代わりに、透析液及び／又は補液を常時供給可能な透析液供給装置が用いられてもよい。

【0043】

また、体外循環治療ユニット１００は、腹水濾過濃縮再静注法（ＣＡＲＴ：Cell-free and Concentrated Ascites Reinfusion Therapy）を実施してもよい。その場合、濾過器１０２は、腹水濾過を行うための腹水濾過器であり、各ラインに流れる血液（腹水）から細菌成分、癌細胞成分及び血球成分を分離する。置換液容器１０３は省略され、代わりに、濾過器１０２により細菌成分、癌細胞成分及び血球成分が除去された腹水に対してアルブミンなどの有用成分を濃縮する濃縮器（不図示）が設けられる。濃縮器の入り口側ポートは、濾過器１０２の出口側ポートに接続され、濃縮器の出口側ポートは、返血ライン１０１ｃに接続される。

【0044】

図３は、解析装置３００の概略構成を示す図である。

【0045】

解析装置３００は、入力装置３０１、表示装置３０２、通信装置３０３、記憶装置３０４及び処理回路３１０等を有する。入力装置３０１、表示装置３０２、通信装置３０３、記憶装置３０４及び処理回路３１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）バス等を介して相互に接続される。

【0046】

入力装置３０１は、タッチパネル式の入力デバイス又はキーボード、マウス等の入力デバイス及び入力デバイスから信号を取得するインタフェース回路を有し、利用者の入力操作に応じた操作信号を出力する。

【0047】

表示装置３０２は、出力部の一例である。表示装置３０２は、液晶、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）等を含むディスプレイ及びディスプレイに画像データを出力するインタフェース回路を有し、画像データをディスプレイに表示する。

【0048】

通信装置３０３は、出力部の一例である。通信装置３０３は、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）等の通信プロトコルに従った有線通信インタフェース回路を有する。通信装置３０３は、イーサネット（登録商標）等の通信規格に従って、ネットワークＮと通信接続する。通信装置３０３は、ネットワークＮを介して端末装置２００から受信したデータを処理回路３１０に送り、処理回路３１０から受け取ったデータを、ネットワークＮを介して端末装置２００に送信する。なお、通信装置３０３は、無線信号を送受信するアンテナと、無線ＬＡＮ等の通信プロトコルに従った無線通信インタフェース回路とを有し、無線ＬＡＮ等の通信規格に従って、ネットワークＮと通信接続してもよい。

【0049】

記憶装置３０４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリ装置、ハードディスク等の固定ディスク装置、又はフレキシブルディスク、光ディスク等の可搬用の記憶装置等を有する。また、記憶装置３０４には、制御装置５０の各種処理に用いられるコンピュータプログラム、データベース、テーブル等が格納される。コンピュータプログラムは、コンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶装置３０４にインストールされてもよい。可搬型記録媒体は、例えばＣＤ－ＲＯＭ（compact disc read only memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（digital versatile disc read only memory）等である。コンピュータプログラムは、所定のサーバ等からインストールされてもよい。

【0050】

処理回路３１０は、予め記憶装置３０４に記憶されているプログラムに基づいて動作する。処理回路３１０は、例えばＣＰＵである。処理回路３１０として、ＤＳＰ（digital signal processor）、ＬＳＩ（large scale integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等が用いられてもよい。処理回路３１０は、入力装置３０１、表示装置３０２、通信装置３０３及び記憶装置３０４等と接続され、各装置を制御する。処理回路３１０は、患者の体外循環治療における濾過器１０２の目詰まりに関する目詰まり情報を算出し、目詰まり情報に関する情報を表示装置３０２又は通信装置３０３から出力する。

【0051】

処理回路３１０は、記憶装置３０４に記憶されたコンピュータプログラムを読み取り、読み取ったコンピュータプログラムに従って動作する。これにより、処理回路３１０は、取得部３１１、算出部３１２及び制御部３１３として機能する。

【0052】

図４は、解析装置３００の制御処理の動作の例を示すフローチャートである。

【0053】

以下、図４に示したフローチャートを参照しつつ、解析装置３００の制御処理の動作の例を説明する。なお、以下に説明する動作のフローは、予め記憶装置３０４に記憶されているプログラムに基づき主に処理回路３１０により解析装置３００の各要素と協働して実行される。

【0054】

最初に、取得部３１１は、患者に関する患者情報と、濾過器１０２の仕様に関する仕様情報と、患者の治療の施行に関する施行情報と、患者の治療における目標に関する目標情報とを取得する（ステップＳ１０１）。取得部３１１は、取得した患者情報、仕様情報、施行情報及び／又は目標情報を記憶装置３０４に記憶する。

【0055】

患者情報、仕様情報、施行情報及び／又は目標情報は、各端末装置２００を用いて、医者又は患者等の利用者により入力される。取得部３１１は、通信装置３０３を介して各端末装置２００から患者情報、仕様情報、施行情報及び／又は目標情報を受信することにより取得する。なお、取得部３１１は、通信装置３０３を介して、端末装置２００と異なるサーバ等から患者情報、仕様情報、施行情報及び／又は目標情報を受信することにより取得してもよい。また、患者情報、仕様情報、施行情報及び／又は目標情報は、入力装置３０１を用いて利用者により入力され、取得部３１１は、入力装置３０１から患者情報、仕様情報、施行情報及び／又は目標情報を取得してもよい。また、取得部３１１は、各情報が撮像された画像を各装置から取得し、公知のＯＣＲ（Optical character recognition）技術を利用して画像から文字を認識することにより、各情報を取得してもよい。

【0056】

治療は、体外循環治療ユニット１００を用いた体外循環治療、即ち体外循環治療ユニット１００に含まれる濾過器１０２を用いた治療である。患者は、体外循環治療ユニット１００（濾過器１０２）を用いた治療の実施対象である。

【0057】

取得部３１１は、患者情報として、年齢、性別、人種、体重、ドライウェイト、現症、既往症、体調又は血液情報等を取得する。取得部３１１は、入力装置３０１を用いて又は通信装置３０３を介して、患者を識別可能な識別情報（氏名、ＩＤ）等を取得し、患者毎に患者情報が予め登録された患者データベースから、取得した識別情報に対応付けて記憶された患者情報を取得してもよい。取得部３１１は、患者情報のうちの一部の情報を、各患者情報の代表値が登録された代表値データベースから取得してもよい。これにより、取得部３１１は、患者情報が不足していても、患者情報を良好に取得することができる。また、取得部３１１は、患者情報のうちの一部の情報を、他の情報に基づいて推定してもよい。

【0058】

体調は、血圧、脈拍、心拍数、体温又は医師の診断結果を含む。

【0059】

血液情報は、例えば、患者血液中の細胞成分の種類、分子量、実効サイズ又は濃度を含む。細胞成分とは、体内の血液中に存在する細胞のことをいう。細胞は、少なくとも赤血球を含む。また、細胞は、白血球もしくはそのサブクラス、血小板、その他の細胞又は細胞の破片を含む。細胞は、濾過器１０２の膜（中空膜体１０２ｄ）の孔より大きいため、濾過器１０２の膜表面に堆積する。これにより、濾過器１０２において、患者血液の流動抵抗が増大し、目詰まりが発生する。その結果、濾過器１０２において、膜の孔の見かけの大きさが変化し、分画の度合いが変化する。

【0060】

血液情報は、患者血液中の蛋白質成分の種類、分子量、実効サイズ又は濃度を含んでもよい。蛋白質成分とは、体内の血液中に存在する蛋白質のことをいう。蛋白質は、少なくともＴＰ（総蛋白）を含む。また、蛋白質は、アルブミン、グロブリンもしくはそのサブクラス、炎症系蛋白質又はその他の蛋白質を含む。蛋白質は、濾過器１０２の膜（中空膜体１０２ｄ）の孔と同程度の大きさ又はその孔より小さい大きさを有するため、濾過器１０２の膜内部に堆積する。これにより、濾過器１０２において、患者血液の流動抵抗が増大し、目詰まりが発生する。その結果、濾過器１０２において、膜の孔の見かけの大きさが変化し、分画の度合いが変化する。

【0061】

このように、血液情報は、少なくとも血液の細胞成分濃度又は蛋白質成分濃度を含む。

【0062】

血液情報は、患者血液中の治療成分の種類、分子量、実効サイズ又は濃度を含んでもよい。治療成分とは、治療において制御する成分のことをいう。治療成分は、尿素又はアルブミンのように体内に存在する成分と、薬物のように体外から投与される成分とを含む。薬物は、ヘパリン、パーサビブ等の静注薬と、降圧薬、リン吸着薬等の服用薬とを含む。また、治療成分は、体内アルブミンと投与アルブミン、又は、昨日飲んだ薬物と今日飲んだ薬物のように仮想的な成分を含んでもよい。治療成分が仮想的な成分を含む場合、ヘパリンのように分子量分布を有する成分が扱われるため、ビン法やモーメント法を利用して、各区間の濃度や、濃度のモーメントが仮想的な成分としてシミュレーションされる。体外循環治療では、特定の治療成分を体内に残し又は体内から除去する必要がある。しかしながら、体外循環治療において体内に残る治療成分又は体内から除去される治療成分（の量）は、目詰まりによる分画の度合いの変化の影響を受ける。

【0063】

血液情報は、患者の体内血液量又は血液粘度を含んでもよい。

【0064】

血液情報は、血球計数データ（血液一般検査結果）を含んでもよい。血球計数データ（血液一般検査）は、ヘマトクリット、ＲＢＣ（赤血球数）、ＷＢＣ（白血球数）、ＭＣＶ（平均赤血球容積）、ＰＬＴ（血小板数）、Ｈｂ（ヘモグロビン、ＨＧＢ、血色素）、ＭＣＨ（平均赤血球血色素量）、ＭＣＨＣ（平均赤血球血色素濃度）等である。

【0065】

血液情報は、白血球像結果を含んでもよい。白血球像結果は、白血球分画の各成分の比率等である。

【0066】

血液情報は、血液凝固系検査結果を含んでもよい。血液凝固系検査結果は、フィブリノゲン、ＦＤＰ（血中フィブリン分解産物）もしくはＤダイマー（血中フィブリン分解産物）の濃度情報、プロトロンビン時間活性度（ＰＴ、ＰＴ活性度）、プロトロンビン時間ＩＮＲ（ＰＴ ＩＮＲ）、活性化部分トロンボプラスチン時間（ＡＰＴＴ）、アンチトロンビンIII(ＡＴIII)等である。

【0067】

血液情報は、生化学検査結果を含んでもよい。生化学検査結果は、ＴＰ（総蛋白）、ＣＲＰ（Ｃ反応性蛋白）、アルブミン（ＡＬＢ）、尿素窒素（ＵＮ、ＢＵＮ）、クレアチニン（ＣＲＥ）、尿酸（ＵＡ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）もしくは無機リンの濃度情報、Ａ／Ｇ比、総ビリルビン（Ｔ－Ｂｉｌ）、直接ビリルビン（Ｄ－Ｂｉｌ）、間接ビリルビン、アスパラギン酸トランスアミナーゼ（ＡＳＴ（ＧＯＴ））、アラニントランスアミナーゼ（ＡＬＴ（ＧＰＴ））、アルカリホスファターゼ（ＡＬＰ、ＡＬＰ＿ＩＦＣＣ）、γ－ＧＴＰ（ガンマ・グルタミルトランスペプチターゼ）、ロイシンアミノペプチタ－ゼ（ＬＡＰ）、乳酸脱水素酵素（ＬＤ＿ＩＦＣＣ）、クレアチンキナーゼ（ＣＫ（ＣＰＫ））、ＣＫ－ＭＢ（ＣＫアイソザイムＭＢ）、アミラーゼ（ＡＭＹ）、血中アミラーゼ、尿中アミラーゼ、鉄（Ｆｅ、血清鉄）、総鉄結合能（ＴＩＢＣ）、クロール（Ｃｌ）、総コレステロール（Ｔ－Ｃｈｏ）、中性脂肪（ＴＧ）、ＨＤＬコレステロール（ＨＤＬ－Ｃ）、ＬＤＬコレステロール（ＬＤＬ－Ｃ）、ｎｏｎＨＤＬコレステロール、ＬＤＨ、コリンエステラーゼ（Ｃｈ－ｅ）、ｅ－ＧＦＲ（水産子宮体濾過良）、タンパク分画、ＴＴＴ、ＺＴＴ等である。

【0068】

血液情報は、糖尿病関連検査結果を含んでもよい。糖尿病関連検査結果は、ＧＬＵ（グルコース、血糖）、血糖、空腹時血糖（グルコース・ＢＳ）、ＨｂＡ1ｃ（ヘモグロビンＡ1Ｃ）、ＨｂＡ１ｃ（Ｎ）、ＨｂＡ１ｃ（ＮＧＳＰ）、ＩＲＩ（インスリン）、ＣＰＲ（Ｃペプチド）等である。

【0069】

血液情報は、腫瘍マーカー検査結果を含んでもよい。腫瘍マーカー検査結果は、ＡＦＰ（αフェトプロテイン）、ＣＥＡ（癌胎児性蛋白）、ＰＳＡ（前立腺特異抗原）、ＣＡ１９－９（糖鎖光源ＣＡ１９－９）、ＣＡ１５－３、ＣＡ１２５、ＳＣＣ（扁平上皮癌関連抗原）、エラスターゼ１、シフラ２１－１等である。

【0070】

血液情報は、甲状腺ホルモン検査結果を含んでもよい。甲状腺ホルモン検査結果は、ＦＴ３（遊離トリヨードサイロニン)、ＦＴ４（遊離サイロキシン）、ＴＳＨ（甲状腺刺激ホルモン）等である。

【0071】

血液情報は、感染症検査結果を含んでもよい。感染症検査結果は、ＨＢｓ－Ａｇ（Ｂ型肝炎ウイルス抗原）、ＨＢｓ抗原、ＨＢｓ抗体、ＨＣＶ－Ａｂ（Ｃ型肝炎ウイルス抗体）、ＨＣＶ抗体、ＨＩＶ－Ａｂ（ＨＩＶウイルス抗体）、ＴＰＰＡ（トレポネーマパリダム抗体）、ＲＰＲ定性（ＲＰＲカードテスト)等である。

【0072】

血液情報は、免疫検査結果を含んでもよい。免疫検査結果は、ＣＲＰ（定量）、ＲＦ定量、ＡＳＯ等である。

【0073】

血液情報は、その他の血液検査結果を含んでもよい。また、血液情報は、上記した各成分の物質産生速度又は物質除去速度を含んでもよい。血液情報が上記した各要素を含むことにより、解析装置３００は、濾過器１０２の目詰まりの発生の有無を精度良く判定することができる。

【0074】

取得部３１１は、仕様情報として、膜素材、内径、膜厚、外径、空隙率、平均孔径、孔径分布、有効長、透水性能、分画性能、膜抵抗、吸着性能、比表面積、内部表面積、細孔容積、ヨウ素価、フェノール価、ＡＢＳ価、メチレンブルー脱色力、滅菌法、膜面積、状態（ドライ／ウェット）、血液容量（１次側容量）、透析液容量（２次側容量）、容器内径、糸充填率、糸本数、ＵＦＲ、クリアランス（尿素、クレアチニン、リン酸、ビタミンＢ１２）、ふるい係数（β２－ＭＧ、Ａｌｂ）、透水性能、分画性能又は抵抗を取得する。取得部３１１は、入力装置３０１を用いて又は通信装置３０３を介して、濾過器１０２を識別可能な識別情報を取得し、濾過器１０２毎に仕様情報が予め登録された濾過器データベースから、取得した識別情報に対応付けて記憶された仕様情報を取得してもよい。取得部３１１は、仕様情報のうちの一部の情報を、他の情報に基づいて推定してもよい。仕様情報が上記した各要素を含むことにより、解析装置３００は、濾過器１０２の目詰まりの発生の有無を精度良く判定することができる。

【0075】

施行情報は、体外循環治療ユニット１００を用いた体外循環治療の施行に関する情報である。取得部３１１は、施行情報として、体外循環治療ユニット１００に含まれる濾過器１０２の個数、濾過器１０２の出入り口の流量、置換液容器１０３から供給される置換液の成分及びその濃度、施行時間、濾過流量、治療中の上限ＴＭＰ（膜間圧力差）又は施行終了条件を取得する。濾過器１０２の出入り口の流量は、血液ポンプ１０４による入口側ポート１０２ａにおける流量、置換液ポンプ１０５による出口側ポート１０２ｂ及び置換液容器１０３における流量、濾液ポンプ１０６による濾液出口ポート１０２ｃにおける流量、透析液ポンプによる透析液入口ポートにおける流量を含む。体外循環治療ユニット１００におけるＴＭＰは、例えば第１圧力計１０７による圧力の測定値と第２圧力計１０８による圧力の測定値との平均値から第３圧力計１０９による圧力の測定値を減算した値である。施行終了条件は、施行時間、濾過器１０２の各ポートにかかる圧力又は特定の成分の除去量等について、施行を終了させるための条件である。体外循環治療ユニット１００において血液回路１０１内の圧力が制御される場合、施行情報は、濾過器１０２の各ポートにかかる圧力を含んでもよい。

【0076】

取得部３１１は、施行情報として、薬物濃度を取得してもよい。薬物濃度は、薬液容器１１０から供給される各薬物の濃度である。治療が複数回にわたって施行される場合、取得部３１１は、施行回毎の施行情報を取得してもよい。取得部３１１は、施行情報のうちの一部の情報を、他の情報に基づいて推定してもよい。施行情報が上記した各要素を含むことにより、解析装置３００は、濾過器１０２の目詰まりの発生の有無を精度良く判定することができる。

【0077】

目標情報は、体外循環治療ユニット１００を用いた体外循環治療における目標に関する情報である。取得部３１１は、目標情報として、治療時間、施行目標又は治療目標を取得する。施行目標は、治療時間が経過した時点又は所定時間経過毎の濾過器１０２におけるＴＭＰの上限及び下限である。治療目標は、治療時間が経過した時点又は所定時間経過毎の濾過器１０２から流出する液体の特定の成分の濃度の上限及び下限である。治療目標は、治療時間が経過した時点もしくは所定時間経過毎の濾過器１０２内の特定の成分の濃度、残存量又は除去量でもよい。治療目標は、治療時間が経過した時点もしくは所定時間経過毎の患者の体内の特定の成分の濃度、残存量、除去量又は投与量でもよい。治療が複数回にわたって施行される場合、取得部３１１は、施行回毎の目標情報を取得してもよい。なお、取得部３１１は、目標情報を取得しなくてもよい。

【0078】

次に、算出部３１２は、取得部３１１が取得した患者情報、仕様情報及び施行情報に基づいて、濾過器１０２における、患者から脱血された血液を含む液体の特定の成分の堆積量を算出する（ステップＳ１０２）。特定の成分は、細胞成分又は蛋白質成分等である。

【0079】

算出部３１２は、完全混合モデル、コンパートメントモデル又は他の公知のモデルを用いて体内動態をシミュレーションし、患者の体内での各成分の濃度から、濾過器１０２の各入出口での各成分の濃度を算出する。

【0080】

算出部３１２は、以下の式（５）により、時刻ｔにおける濾過器１０２の膜（中空膜体１０２ｄ）での成分ｉの堆積量［Ｖｍ_i］_tの変化速度である堆積速度［ΔＶｍ_i］_tを算出する。

【数5】

【0081】

ここで、ＰＤ_iは、濾過器１０２の膜における成分ｉの堆積率、即ち膜に進入する成分ｉの量に対する膜に堆積する成分ｉの量の割合である。堆積率ＰＤ_iは、成分ｉの種別、濾過器１０２の仕様及び体外循環治療の施行方法によって定まり、成分ｉの種別、仕様情報及び施行情報に基づいて算出される。例えば、解析装置３００は、成分毎の堆積率が仕様情報及び／又は施行情報と関連付けられて記憶されたテーブルを記憶装置３０４に予め記憶しておき、算出部３１２は、そのテーブルを参照して成分ｉの堆積率ＰＤ_iを特定する。

【0082】

［Ｐ_i］_tは、時刻ｔにおける濾過器１０２の膜における成分ｉの透過率、即ち時刻ｔにおいて膜に進入する成分ｉの量に対する膜を透過する成分ｉの量の割合である。透過率［Ｐ_i］_tは、膜に堆積している各成分の堆積量によって変化し、時間の経過とともに変化する。時刻ｔにおける濾過器１０２の膜における成分ｉの透過率［Ｐ_i］_tは、以下の式（６）により、算出される。

【数6】

【0083】

ここで、Ｐ_i0は、膜における全ての成分の堆積量Ｖｍ_iが０であるときの成分ｉの透過率（初期透過率）である。Ｎは、濾過器１０２を透過する各成分ｊの総数である。β_jは、膜の透過率に対する各成分ｊの堆積量の寄与係数である。初期透過率Ｐ_i0及び寄与係数β_jは、各成分の種別、濾過器１０２の仕様及び体外循環治療の施行方法によって定まり、各成分の種別、仕様情報及び施行情報に基づいて算出される。例えば、解析装置３００は、成分毎の初期透過率及び寄与係数が仕様情報及び／又は施行情報と関連付けられて記憶されたテーブルを記憶装置３０４に予め記憶しておく。算出部３１２は、そのテーブルを参照して各成分の初期透過率Ｐ_i0及び寄与係数β_jを特定する。［Ｖｍ_j］_tは、時刻ｔにおける濾過器１０２の膜（中空膜体１０２ｄ）での各成分ｊの堆積量である。治療開始時の各成分ｊの堆積量［Ｖｍ_j］_t、即ち堆積量［Ｖｍ_j］_tの初期値は０である。

【0084】

式（５）に戻って、Ｑ３は、濾液ポンプ１０６による濾液出口ポート１０２ｃにおける体積流量である。体積流量Ｑ３は、施行情報から特定される。

【0085】

［Ｃ１_i］_tは、時刻ｔにおける成分ｉの血液中の濃度である。濃度［Ｃ１_i］_tは、血液情報及び体内動態から算出される。体内動態は、完全混合槽を仮定したコンパートメントモデル等で定式化される。濃度［Ｃ１_i］_tは、２コンパートメントモデルでは、以下の式（７）により算出される。

【数7】

【0086】

ここで、ＶＢは、体内の血液体積（コンパートメント１）である。ｋＥ_iは、体内の血液のコンパートメント（コンパートメント１）と体内の血液以外のコンパートメント（コンパートメント２）の間の成分ｉの移動の速度定数である。［ＣＥ_i］_tは、時刻ｔにおける体内の血液以外のコンパートメント（コンパートメント２）での成分ｉの濃度である。治療開始時の濃度［Ｃ１_i］_t及び濃度［ＣＥ_i］_t、即ち濃度［Ｃ１_i］_t及び濃度［ＣＥ_i］_tの初期値は患者情報から特定される。濃度［ＣＥ_i］_tは、以下の式（８）により算出される。

【数8】

【0087】

ＱＡは、置換液ポンプ１０５による置換液容器１０３（出口側ポート１０２ｂ）における流量である。置換液の流量ＱＡは、施行情報から特定される。ＣＡ_iは、置換液容器１０３から置換液として供給される成分ｉの濃度である。ｋＲ_iは、成分ｉがコンパートメント１から除去される速度定数である。

【0088】

式（５）に戻って、ρ_iは、成分ｉの密度である。

【0089】

算出部３１２は、式（７）、（８）を用いて、治療開始から時間Δｔ毎に各成分ｉの濃度［Ｃ１_i］_tを算出し、式（５）を用いて、算出した各成分ｉの濃度［Ｃ１_i］_tに基づいて時刻ｔにおける各成分ｉの堆積速度［ΔＶｍ_i］_tを算出する。算出部３１２は、算出した堆積速度［ΔＶｍ_i］_tから、以下の式（９）を用いて、時刻ｔ＋Δｔにおける各成分ｉの堆積量［Ｖｍ_i］_t+Δtを算出する。

【数9】

【0090】

なお、解析装置３００は、成分毎の堆積量が患者情報、仕様情報及び／又は施行情報と関連付けられて記憶されたテーブルを記憶装置３０４に予め記憶しておき、算出部３１２は、そのテーブルを参照して各成分の堆積量を特定してもよい。

【0091】

また、算出部３１２は、患者情報、仕様情報及び／又は施行情報が入力された場合に、成分毎の堆積量を出力するように事前学習された学習モデルを用いて、各成分の堆積量を算出してもよい。例えば、学習モデルは、ディープラーニング等の教師あり学習により事前学習される。その場合、複数の患者情報、仕様情報及び／又は施行情報と、各情報に従って体外循環治療が施行されたときの各成分の堆積量とが教師データとして用いられる。学習モデルは、各情報が入力された場合に、各情報に従って体外循環治療が施行されたときの各成分の堆積量を出力するように学習され、記憶装置３０４に予め記憶される。算出部３１２は、取得部３１１が取得した患者情報、仕様情報及び／又は施行情報を学習モデルに入力し、学習モデルから出力された各成分の堆積量を取得する。

【0092】

次に、算出部３１２は、算出した各成分の堆積量に基づいて、患者の体外循環治療における濾過器１０２の目詰まりに関する目詰まり情報を算出する（ステップＳ１０３）。濾過器１０２の膜に血中成分が堆積することにより、濾過器１０２の膜に目詰まりが発生し、濾過器１０２におけるＴＭＰ（圧力）が増大する。また、濾過器１０２の膜に血中成分が堆積することにより、濾過器１０２の膜に目詰まりが発生し、濾過器１０２から流出する各成分の濃度が変動する。算出部３１２は、算出した各成分の堆積量に基づいて、濾過器１０２におけるＴＭＰ、又は、濾過器１０２から流出する液体の特定の成分の濃度を目詰まり情報として算出する。算出部３１２は、施行情報に示される施行時間が経過した時点もしくは所定時間経過毎の、濾過器１０２におけるＴＭＰ又は特定の成分の濃度を目詰まり情報として算出する。

【0093】

算出部３１２は、以下の式（１０）により、時刻ｔ＋Δｔにおける各成分ｉの堆積量［Ｖｍ_i］_t+Δtに基づいて、時刻ｔ＋Δｔにおける濾過器１０２における膜間圧力差［ＴＭＰ］_t+Δtを算出する。

【数10】

【0094】

ここで、ηは、血液粘度であり、患者情報に含まれるヘマトクリット及びＴＰ（総蛋白）から算出（予測）される。Ｋ０は、膜における全ての成分の堆積量Ｖｍ_jが０であるときの濾過器１０２の圧力損失の係数である。γ_jは、濾過器１０２内の圧力に対する各成分ｊの堆積量の寄与係数である。圧力損失の係数Ｋ０及び寄与係数γ_jは、濾過器１０２の仕様及び体外循環治療の施行方法によって定まり、仕様情報及び施行情報に基づいて算出される。例えば、解析装置３００は、圧力損失の係数及び寄与係数γ_jが仕様情報及び／又は施行情報と関連付けられて記憶されたテーブルを記憶装置３０４に予め記憶しておき、算出部３１２は、そのテーブルを参照して圧力損失の係数Ｋ０及び寄与係数γ_jを特定する。Ａは、膜面積である。算出部３１２は、仕様情報から膜面積Ａを特定する。算出部３１２は、算出した瞬間圧力差［ＴＭＰ］_t+Δtに基づいて、濾過器１０２におけるＴＭＰを算出する。

【0095】

算出部３１２は、以下の式（１１）により、時刻ｔ＋Δｔにおける各成分ｉの堆積量［Ｖｍ_i］_t+Δtに基づいて、時刻ｔ＋Δｔにおける濾過器１０２から流出する液体の各成分ｉの濃度［Ｃ２_i］_t+Δtを算出する。

【数11】

【0096】

ここで、Ｑ１は、血液ポンプ１０４による入口側ポート１０２ａにおける体積流量である。体積流量Ｑ１は、施行情報から特定される。

【0097】

なお、解析装置３００は、目詰まり情報が患者情報、仕様情報、施行情報及び／又は成分毎の堆積量と関連付けられて記憶されたテーブルを記憶装置３０４に予め記憶しておき、算出部３１２は、そのテーブルを参照して目詰まり情報を特定してもよい。

【0098】

また、算出部３１２は、患者情報、仕様情報、施行情報及び／又は成分毎の堆積量が入力された場合に、目詰まり情報を出力するように事前学習された学習モデルを用いて、目詰まり情報を算出してもよい。例えば、学習モデルは、ディープラーニング等の教師あり学習により事前学習される。その場合、複数の患者情報、仕様情報、施行情報及び／又は成分毎の堆積量と、各情報に従って体外循環治療が施行されたときの目詰まり情報とが教師データとして用いられる。学習モデルは、各情報が入力された場合に、各情報に従って体外循環治療が施行されたときの目詰まり情報を出力するように学習され、記憶装置３０４に予め記憶される。算出部３１２は、取得部３１１が取得した患者情報、仕様情報、施行情報及び／又は算出部３１２が算出した成分毎の堆積量を学習モデルに入力し、学習モデルから出力された目詰まり情報を取得する。

【0099】

なお、算出部３１２は、施行情報に示される施行時間が経過した時点もしくは所定時間経過毎の、濾過器１０２内の特定の成分の濃度、残存量又は除去量を目詰まり情報として算出してもよい。また、算出部３１２は、施行情報に示される施行時間が経過した時点もしくは所定時間経過毎の、患者の体内の特定の成分の濃度、残存量又は除去量を目詰まり情報として算出してもよい。

【0100】

上記したように、細胞が濾過器１０２の膜表面に堆積し、蛋白質が濾過器１０２の膜内部に堆積することにより、濾過器１０２において目詰まりが発生する。算出部３１２は、まず濾過器１０２における各成分の堆積量を算出し、算出した堆積量に基づいて目詰まり情報を算出することにより、目詰まり情報を精度良く算出することができる。

【0101】

次に、算出部３１２は、目詰まり情報が所定の条件を満たすための、濾過器１０２の仕様に関する補正仕様情報、又は、濾過器１０２を用いた患者の治療の施行に関する補正施行情報を算出する（ステップＳ１０４）。補正仕様情報は、仕様情報に含まれる各要素の少なくとも一部を含む。補正施行情報は、施行情報に含まれる各要素の少なくとも一部を含む。例えば、算出部３１２は、補正施行情報として、濾過器１０２の個数、濾過器１０２の出入り口の流量、施行時間又は濾過器１０２の各ポートにかかる圧力を算出する。補正施行情報が上記した各要素を含むことにより、解析装置３００は、指定された患者に対して、指定された濾過器１０２を使用して体外循環治療を施行する際の適切な施行方法を利用者に提供することができる。治療が複数回にわたって施行される場合、算出部３１２は、施行回毎に補正施行情報を算出してもよい。その場合、補正施行情報は、次の施行までの間隔をさらに含んでもよい。これにより、利用者は、中期的な治療計画を立てることができ、さらに、投薬治療等の他の治療と組み合わせて体外循環治療を施行することができる。

【0102】

算出部３１２は、目詰まり情報が、所定の条件として、ステップＳ１０１で取得した目標情報を満たすための補正仕様情報又は補正施行情報を算出する。算出部３１２は、算出した目詰まり情報が既に目標情報を満たしている場合、補正仕様情報又は補正施行情報を算出せず、算出した目詰まり情報が目標情報を満たしていない場合に限り、補正仕様情報又は補正施行情報を算出する。

【0103】

例えば、解析装置３００は、補正仕様情報又は補正施行情報に含まれる各要素について、予め優先順位及び許容範囲を設定しておく。算出部３１２は、優先順位が高い順に各要素を許容範囲内で変更するように仕様情報又は施行情報を変更し、目詰まり情報が目標情報を満たすか否かを判定する。算出部３１２は、目詰まり情報が目標情報を満たした最初の各要素が含まれるように補正仕様情報又は補正施行情報を設定する。なお、算出部３１２は、目詰まり情報が目標情報を満たした順に所定数の補正仕様情報又は補正施行情報を設定してもよい。

【0104】

また、算出部３１２は、最急降下法、最小勾配法、共役勾配法等の公知の最適化問題の解法を利用して、目詰まり情報の所定の要素が最良の値を有するように、補正仕様情報又は補正施行情報に含まれる各要素を変更してもよい。例えば、算出部３１２は、目詰まり情報に示される濾過器１０２におけるＴＭＰが所定範囲内（例えば６０ｍｍＨｇ以下）で、所定時間内（例えば５時間）に、所定の成分の濃度が最大となるように（例えばアルブミン置換率が最大となるように）各要素を変更する。また、例えば、算出部３１２は、施行時間又は濾過処理量（単位時間毎の濾過流量の合計）のうちの一方が目標情報を満たしつつ、他方が最良の値（施行時間が最小又は濾過処理量が最大）を有するように、各要素を変更する。また、例えば、算出部３１２は、施行時間又は濾過器１０２におけるＴＭＰのうちの一方が目標情報を満たしつつ、他方が最良の値を有するように（施行時間が最小又はＴＭＰが最小）、各要素を変更する。

【0105】

次に、制御部３１３は、目詰まり情報に関する情報を、通信装置３０３を介して各端末装置２００に送信することにより出力し（ステップＳ１０５）、一連のステップを終了する。目詰まり情報に関する情報を受信した各端末装置２００は、受信した情報を表示する。なお、制御部３１３は、目詰まり情報に関する情報を表示装置３０２に表示することにより出力してもよい。

【0106】

制御部３１３は、目詰まり情報に関する情報として、補正使用情報又は補正施行情報を出力する。これにより、利用者は、補正使用情報又は補正施行情報を参照し、体外循環治療において患者に適した濾過器１０２又は治療の施行方法を選択することが可能となり、患者に適切な体外循環治療を施すことが可能となる。

【0107】

また、制御部３１３は、目詰まり情報に関する情報として、目詰まり情報自体を出力してもよい。これにより、利用者は、体外循環治療のシミュレーション結果を把握することが可能となり、適切な結果が得られない場合に濾過器１０２又は治療の施行方法を適宜変更することが可能となる。この場合、ステップＳ１０４の処理は省略されてもよい。

【0108】

また、算出部３１２は、算出した目詰まり情報に基づいて、体外循環治療における治療効果（治療後の患者の体重、所定の成分の濃度、除去量、除去率又はクリアランス等）を推定してもよい。その場合、制御部３１３は、目詰まり情報に関する情報として、推定した治療効果を出力してもよい。

【0109】

また、ステップＳ１０３～Ｓ１０５の処理は、所定時間経過毎に、繰り返し実行されてもよい。これにより、利用者は、体外循環治療を施行しながらリアルタイムに目詰まり情報、補正使用情報又は補正施行情報を参照することができる。

【0110】

また、解析装置３００は、通信装置３０３を介して体外循環治療ユニット１００と通信接続し、算出した補正施行情報に基づいて、体外循環治療ユニット１００を制御してもよい。その場合、体外循環治療ユニット１００は、通信装置３０３と同様の通信装置を有する。制御部３１３は、例えば補正施行情報に従って、血液ポンプ１０４、置換液ポンプ１０５、濾液ポンプ１０６による流量を制御する。これにより、体外循環治療ユニット１００は、人手を介さずに、体外循環治療の施行方法を適切に変更することができる。体外循環治療ユニット１００は、解析装置３００により、適切な濾過器１０２を用いて適切な施行方法により体外循環治療を施行することができ、施行時間、消費電力、解析装置３００との間の通信量の低減を図ることできる。

【0111】

図５（Ａ）、（Ｂ）は、図２に示した体外循環治療ユニット１００における目詰まり情報の算出結果（シミュレーション結果）を示すグラフである。

【0112】

このシミュレーションでは、ヘマトクリット（赤血球体積分率）が３５％であり且つＴＰ（総蛋白質濃度）が６ｇ／ｄＬである患者に対して、単純血漿交換法で体内のアルブミンを除去し、置換液としてアルブミンを添加することが想定されている。置換液のアルブミン濃度は５．０５ｍｇ／ｄＬであり、濾過器１０２の膜面積は０．５ｍ²であり、施行時間は５時間である。対象成分は、アルブミン（体内由来のアルブミン）、置換液アルブミン（置換液由来のアルブミン）、Ｃ反応性蛋白質（ＣＲＰ）、フィブリノゲン、リン、バンコマイシンである。また、このシミュレーションでは、ＴＭＰが６０ｍｍＨｇ以下であることを目標としている。

【0113】

図５（Ａ）は、濾過器１０２におけるＴＭＰの算出結果を示すグラフである。図５（Ａ）の横軸は時間［分］であり、縦軸はＴＭＰ［ｍｍＨｇ］である。図５（Ａ）に示すように、ＴＭＰは時間とともに増大し、２５５分を経過した時点で６０ｍｍＨｇを超えている。図５（Ｂ）は、濾過器１０２から流出する液体のバンコマイシンの濃度の算出結果を示すグラフである。図５（Ｂ）の横軸は時間［分］であり、縦軸は濃度［ｍｇ／ｍＬ］である。図５（Ｂ）に示すように、対象成分の濃度は時間とともに低減する。このように、体外循環治療においては、時間の経過とともに濾過器１０２における目詰まりの度合いが大きくなり、それに伴い、ＴＭＰが増大し、対象成分の濃度が低減する。

【0114】

図６は、患者情報、仕様情報又は施行情報が異なる場合の目詰まり情報の変化について説明するための表である。

【0115】

図６の表は、患者情報、仕様情報又は施行情報が相互に異なる条件１～７で体外循環治療が行われた場合の目詰まり情報を示す。図６に示される目詰まり情報は、ＴＭＰが６０ｍｍＨｇを超えるまでの時間（目詰まり発生時間）［分］、アルブミン交換率［％］、リン濃度［ｍｇ／ｍＬ］、バンコマイシン濃度［ｍｇ／ｍＬ］である。アルブミン交換率は１－｛（アルブミン濃度）／（置換液アルブミン濃度＋アルブミン濃度）｝で算出される。各条件１～７では、患者情報における置換液アルブミン、ＣＲＰ、フィブリノゲンの濃度、仕様情報における膜面積、施行情報における濾過器１０２の交換有無、血液ポンプ１０４、置換液ポンプ１０５又は濾液ポンプ１０６の流量が異なっている。

【0116】

条件１では、目詰まりの発生有無を考慮せずに目詰まり情報が算出されている。条件１において、アルブミン交換率は９０．６％であり、リン濃度は０．０２４７ｍｇ／ｍＬであり、バンコマイシン濃度は０．１４７ｍｇ／ｍＬである。

【0117】

条件２は条件１と同一であるが、条件２では、目詰まりの発生有無を考慮して目詰まり情報が算出されている。条件２では、ＴＭＰが６０ｍｍＨｇを超えるまでの時間は３００分超であり、アルブミン交換率は８３．６％であり、リン濃度は０．０３７２ｍｇ／ｍＬであり、バンコマイシン濃度は０．１７８ｍｇ／ｍＬである。即ち、目詰まりの発生有無を考慮した場合、目詰まりの発生有無を考慮しない場合より、アルブミン交換率は低くなり、リン濃度及びバンコマイシン濃度は高くなる。利用者は、目詰まりの発生有無を考慮することにより、実環境で体外循環治療が施行される場合に近いシミュレーション結果を得ることができ、体外循環治療の環境を予め適切に設定することができる。

【0118】

条件３は、条件２より患者炎症反応が小さくなる条件であり、条件３では、条件２より置換液アルブミン及びＣＲＰの濃度が高い。条件３では、ＴＭＰが６０ｍｍＨｇを超えるまでの時間は２５５分であり、アルブミン交換率は８０．３％であり、リン濃度は０．０３８２ｍｇ／ｍＬであり、バンコマイシン濃度は０．１７９ｍｇ／ｍＬである。即ち、条件３では、目詰まりが発生してしまって治療を５時間施行することができず、且つ、アルブミン交換率が低く、治療効果が低い。

【0119】

条件４では、条件３より血液ポンプ１０４、置換液ポンプ１０５及び濾液ポンプ１０６の流量が小さい。条件４では、ＴＭＰが６０ｍｍＨｇを超えるまでの時間は３００分超であり、アルブミン交換率は７９．０％であり、リン濃度は０．０３８８ｍｇ／ｍＬであり、バンコマイシン濃度は０．１８１ｍｇ／ｍＬである。即ち、条件４では、目詰まりが発生することなく治療を５時間施行できるが、アルブミン交換率は条件３と同程度であり、治療効果は低い。

【0120】

条件５では、条件３より濾過器１０２の膜面積が大きい。条件５では、ＴＭＰが６０ｍｍＨｇを超えるまでの時間は３００分超であり、アルブミン交換率は８３．５％であり、リン濃度は０．０３７３ｍｇ／ｍＬであり、バンコマイシン濃度は０．１７８１ｍｇ／ｍＬである。即ち、条件５では、目詰まりが発生することなく治療を５時間施行でき、アルブミン交換率が高く、治療効果が高い。このように、利用者は、患者に対する治療の条件を満たす適切な濾過器１０２を選択することができる。

【0121】

条件６は、条件５より患者炎症反応が大きくなる条件であり、条件６では、条件５よりＣＲＰ及びフィブリノゲンの濃度が高い。条件６では、ＴＭＰが６０ｍｍＨｇを超えるまでの時間は１３６分であり、アルブミン交換率は６４．３％であり、リン濃度は０．０４１４ｍｇ／ｍＬであり、バンコマイシン濃度は０．１８２ｍｇ／ｍＬである。即ち、条件６では、目詰まりが発生してしまって治療を５時間施行することができず、且つ、アルブミン交換率が低く、治療効果が低い。

【0122】

条件７は、条件５より患者炎症反応が大きくなる条件である。条件７では、ＣＲＰ及びフィブリノゲンの濃度が条件６と同じであるが、治療中に濾過器１０２が交換される（１つ目の濾過器で治療を２時間施行し、３０分で濾過器を交換し、２つ目の濾過器で治療を３時間施行する）。条件７では、ＴＭＰが６０ｍｍＨｇを超えるまでの時間は３００分超であり、アルブミン交換率は８３．３％であり、リン濃度は０．０３５８ｍｇ／ｍＬであり、バンコマイシン濃度は０．１７４ｍｇ／ｍＬである。即ち、条件７では、目詰まりが発生することなく治療を５時間施行でき、アルブミン交換率が高く、治療効果が高い。このように、利用者は、患者に対する治療の条件に応じた適切な濾過器１０２及び治療の施行方法を把握することができる。

【0123】

以上詳述したように、解析装置３００は、患者情報、仕様情報及び施行情報に基づいて、患者の体外循環治療に用いられる濾過器１０２の目詰まりに関する情報を提供することができる。これにより、利用者は、濾過器１０２の目詰まりの影響を考慮して、患者の体外循環治療を施行することができ、体外循環治療において、より高い治療効果及び投薬効果を得ることができる。

【0124】

解析装置３００は、患者情報を用いて、濾過器１０２の目詰まりに関する情報を算出することにより、個人差、病態差、日間差等の、各患者の状況に応じて適切に体外循環治療を施行することができる。

【0125】

また、利用者は、解析装置３００から出力された目詰まり情報、補正仕様情報又は補正施行情報に基づいて患者情報、仕様情報又は施行情報を補正し、補正した各情報を用いて、さらに解析装置３００に各情報を算出させることができる。解析装置３００は、利用者からのフィードバックに基づいて、目詰まり情報、補正仕様情報又は補正施行情報をより精度良く算出することができる。

【0126】

また、解析装置３００は、シミュレーションにより各成分の濃度を算出するため、仮想的な成分を扱うことが可能となり、例えば同じアルブミンでも、体内由来のアルブミンと置換液由来のアルブミンとを区別することが可能となる。同様に、解析装置３００は、同一成分について患者に投与されたタイミングを区別することが可能となり、例えば同じ薬でも、その日に投与された薬と、前日に投与された薬とを区別することが可能となる。また、解析装置３００は、ヘパリンのような分子量分布を有する成分の分子量分布の変化についても、ビン法やモーメント法を用いて、適切にシミュレーションを行うことができる。また、解析装置３００は、シミュレーション以外では算出できない各要素についても適切に算出することができる。

【0127】

また、医者が病院で体外循環治療を施行する場合だけでなく、患者自身が体外循環治療を施行する場合も、解析装置３００は、体外循環治療に関する適切な設定を患者に提供するため、患者は自宅で体外循環治療を適切に施行することができる。

【0128】

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、実施形態は、これに限定されない。解析装置３００は、一台の装置で構成されるものに限定されず、複数の装置で構成されてもよい。その場合、クラウドコンピューティングの形態で解析処理のサービスが提供されるように、ネットワーク上に複数の解析装置が分散して配置され、各解析装置が協働して制御処理を分担してもよい。

【符号の説明】

【0129】

３０２ 表示装置
３０３ 通信装置
３１１ 取得部
３１２ 算出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】