(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-05-24
(54)【発明の名称】透析液の塩分濃度を制御する方法およびシステム
(51)【国際特許分類】
A61M 1/16 20060101AFI20240517BHJP
【ＦＩ】
A61M1/16 190
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023573388
(86)(22)【出願日】2022-05-27
(85)【翻訳文提出日】2024-01-16
(86)【国際出願番号】 US2022031454
(87)【国際公開番号】W WO2022256269
(87)【国際公開日】2022-12-08
(31)【優先権主張番号】63/195,164
(32)【優先日】2021-05-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522176942
【氏名又は名称】ダイアリティ インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(74)【代理人】
【識別番号】100181674
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 貴敏
(74)【代理人】
【識別番号】100181641
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】230113332
【弁護士】
【氏名又は名称】山本 健策
(72)【発明者】
【氏名】ボリリョ， ブランドン
(72)【発明者】
【氏名】ポッピー， クレイトン
【テーマコード（参考）】
4C077
【Ｆターム（参考）】
4C077AA05
4C077BB01
4C077DD16
4C077EE03
4C077EE04
4C077GG14
4C077HH02
4C077HH06
4C077HH12
4C077HH20
4C077HH21
4C077JJ08
4C077JJ19
4C077JJ28
4C077NN20
4C077PP17
4C077PP28
(57)【要約】
透析器内の透析液のミネラルを補充するための透析液補充システムを有する透析器を備えている持ち運びできる血液透析システムが、提供され、システムは、透析液からアンモニアを除去するように構成された吸着材フィルタであって、吸着材フィルタは、透析液流路に透析液を出力する出口を有する、吸着材フィルタと、第１の試薬溶液を含む第１の試薬源と、第１の試薬溶液を透析液流路の中に注入するように構成された第１のポンプと、透析液流路および第１のポンプの下流に結合された第１の混合器であって、第１の混合器は、透析液を第１の試薬溶液と混合するように構成されている、第１の混合器と、第１の混合器の後の透析液中の溶解固形物のレベルを測定するように構成された伝導率センサと、少なくとも測定されたレベルのレベルに基づいて第１のポンプを調節することによって第１の試薬溶液の流量を調節するように構成されたコントローラとを含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
透析器内の透析液のミネラルを補充するためのシステムであって、前記システムは、前記透析液からアンモニアを除去するように構成された吸着材フィルタであって、前記吸着材フィルタは、透析液流路に前記透析液を出力する出口を有する、吸着材フィルタと、
第１の試薬溶液を含む第１の試薬源と、
前記第１の試薬溶液を前記吸着材フィルタの前記透析液流路の中に注入するように構成された第１のポンプと、
前記透析液流路および前記第１のポンプの下流に結合された第１の混合器であって、前記第１の混合器は、前記透析液を前記第１の試薬溶液と混合するように構成されている、第１の混合器と、
前記第１の混合器の後の前記透析液中の溶解固形物のレベルを測定するように構成された伝導率センサと、
少なくとも前記透析液中の前記溶解固形物のレベルに基づいて前記第１のポンプを調節することによって、前記第１の試薬溶液の流量を調節するように構成されたコントローラと
を備えている、システム。
【請求項2】
前記伝導率センサは、前記透析液中のナトリウムのレベルを測定するように構成されたナトリウムレベルセンサを備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記コントローラは、少なくとも前記透析液中の前記ナトリウムのレベルに基づいて前記第１のポンプを調節することによって、前記第１の試薬溶液の流量を調節するようにさらに構成されている、請求項２に記載のシステム。
【請求項4】
前記第１の試薬溶液は、炭酸ナトリウム溶液である、請求項１に記載のシステム。
【請求項5】
前記炭酸ナトリウム溶液は、約１．５Ｍの濃度を有する、請求項２に記載のシステム。
【請求項6】
複数のミネラル化合物の溶液を備えている第２の試薬溶液を含む第２の試薬源と、前記吸着材フィルタの前記透析液流路の中に前記第２の試薬溶液を注入するように構成された第２のポンプと
をさらに備え、
前記第２のポンプは、前記第１のポンプの上流に配置されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項7】
前記第１の混合器の上流に配置された第２の混合器をさらに備え、前記第２の混合器は、第１の試薬が前記第１のポンプによって前記透析液流路の中に注入される前、前記透析液を前記第２の試薬溶液と混合するように構成されている、請求項６に記載のシステム。
【請求項8】
前記第２の試薬溶液は、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）、および酢酸カリウム（ＫＡｃ）の溶液を備えている、請求項６に記載のシステム。
【請求項9】
前記第２の試薬溶液中の前記ＣａＣｌ２は、２５～４０ミリモル（ｍＭ）の濃度を有し、前記第２の試薬溶液中の前記ＭｇＣｌ２は、１２．５～２０ｍＭの濃度を有し、前記第２の試薬溶液中の前記ＫＡｃは、７５～１２０ｍＭの濃度を有する、請求項８に記載のシステム。
【請求項10】
前記第２の試薬溶液中の前記ＣａＣｌ２は、３２．０４ｍＭの濃度を有し、前記第２の試薬溶液中の前記ＭｇＣｌ２は、１６．０２ｍＭの濃度を有し、前記第２の試薬溶液中の前記ＫＡｃは、９６．１２ｍＭの濃度を有する、請求項８に記載のシステム。
【請求項11】
前記第１の試薬源は、１～３リットルであり、前記第２の試薬源は、０．５～１．０リットルである、請求項６に記載のシステム。
【請求項12】
前記コントローラは、少なくとも前記透析液中の前記ナトリウムのレベルに基づいて前記第２のポンプを調節することによって、前記第２の試薬溶液の流量を調節するようにさらに構成されている、請求項６に記載のシステム。
【請求項13】
前記伝導率センサは、前記透析液の伝導率値を測定するようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項14】
前記伝導率センサは、前記透析液中のナトリウムの最適なレベルを所与として、ある伝導率値が予期されるように、予め較正されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項15】
前記ナトリウム濃度の最適なレベルは、１３０～１４５ｍＭである、請求項１４に記載のシステム。
【請求項16】
前記伝導率センサは、センサ本体と、電極と、制御システムとを備えている、請求項６に記載のシステム。
【請求項17】
前記電極は、前記制御システムに結合され、前記制御システムは、前記第１のポンプおよび前記第２のポンプに結合され、前記制御システムは、前記透析液流路の中への前記第１の試薬溶液および第２の試薬溶液の量を制御するように構成されている、請求項１６に記載のシステム。
【請求項18】
前記制御システムは、プロセッサを備え、前記プロセッサは、前記電極からの読み取り値に基づいて前記透析液の伝導率値を決定するように構成され、前記決定された伝導率値は、前記第１のポンプ、前記第２のポンプ、および前記伝導率センサの間にフィードバック制御ループを確立するように、前記透析液流路の中への前記第１の試薬溶液および第２の試薬溶液の量を制御するように構成されている、請求項１６に記載のシステム。
【請求項19】
前記電極は、前記透析液の伝導率値を測定するように構成された２つ、３つ、または４つの棒状の電極を備えている、請求項１６に記載のシステム。
【請求項20】
前記電極は、前記センサ本体のスロットの中に配置され、前記スロットは、接着剤を使用してシールされ、前記センサ本体内に格納された前記電極を固定するように構成されている、請求項１６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願の相互参照）
本願は、あらゆる目的のために参照することによってその全体として本明細書に明白に組み込まれる２０２１年５月３１日に出願された米国仮特許出願第６３／１９５，１６４号の優先権および利益を主張する。
本願は、あらゆる目的のために参照することによってその全体として本明細書に明白に組み込まれる２０２１年５月３１日に出願された米国仮特許出願第６３／１９５，１６４号の優先権および利益を主張する。
【0002】
本発明は、透析を提供することにおける使用のための人工腎臓システムに関する。より具体的に、本発明は、透析液中に不可欠なミネラルを補充するためのシステムを有する血液透析システムを対象とする。
【背景技術】
【0003】
本出願人は、本明細書によって、本願において引用または言及されるあらゆる特許および公開特許出願を参照することによって本明細書に組み込む。
【0004】
血液透析は、半浸透性膜を横断した溶質の拡散を伴う患者の血液からのクレアチン、尿素、および遊離水を含む老廃生成物の体外除去を達成するために使用される医療手技である。これらの老廃生成物を適切に除去することができないことは、腎不全をもたらし得る。
【0005】
血液透析の間に、患者の血液が、動脈ラインによって除去され、透析機によって治療され、静脈ラインによって身体に戻される。透析機は、半浸透性膜を形成する多数の中空ファイバを含む透析器を含み、血液は、透析器を通して運搬される。加えて、透析機は、透析液液体を利用し、透析液液体は、適切な量の電解質と他の不可欠な成分（グルコース等）とを含み、透析液液体も、透析器を通して圧送される。
【0006】
典型的に、透析液は、水を適切な割合の酸濃縮物および重炭酸濃縮物と混合することによって調製される。好ましくは、酸濃縮物と重炭酸濃縮物とは、酸濃縮物中のカルシウムおよびマグネシウムが重炭酸濃縮物中の高重炭酸塩レベルと接触すると沈殿するであろうから、透析器内での使用の直前の最終混合まで、分離される。透析液は、適切なレベルのナトリウム、カリウム、塩素、およびグルコースも含み得る。
【0007】
膜を横断した透析プロセスは、拡散および対流の組み合わせによって達成される。拡散は、高濃度の領域から低濃度の領域へのランダム運動による分子の移動を伴う。その一方で、対流は、典型的に、静水圧の差異に応答する溶質の移動を伴う。半浸透性膜を形成するファイバは、透析液から血漿を分離し、拡散が生じるためのより広い表面積を提供し、それは、尿素、カリウム、およびリン酸塩を含む老廃物が、透析液の中に浸透することを可能にしながら、透析液の中への血液細胞、ポリペプチド、およびあるタンパク質等のより大きい分子の移送を防止する。
【0008】
典型的に、透析液は、体外回路内の血流に対して反対方向に流動する。対向流流動は、半浸透性膜を横断して濃度勾配を維持し、透析の効率を向上させる。いくつかの事例では、血液透析は、限外濾過とも称される流体除去を提供し得る。限外濾過は、一般的に、透析器の透析液コンパートメントの静水圧を低下させることによって、したがって、溶解させられた溶質（電解質および他の浸透性物質を含む）を含む水が血漿から膜を横断して透析液に移動することを可能にすることによって遂行される。より稀な状況では、透析器の透析液流路部分内の流体は、血流部分より高く、それは、流体に透析流路から血液流路に移動させる。これは、一般的に、逆限外濾過と称される。限外濾過および逆限外濾過は、患者に対するリスクを増大させ得るので、限外濾過および逆限外濾過は、典型的に、非常に訓練された医療関係者によって監督されている間に行われる。
【0009】
残念ながら、血液透析は、多数の欠点に悩む。動静脈瘻は、最も一般的に認識されるアクセス点である。脈瘻を生成するために、医師は、動脈と静脈とを一緒に接合する。これは、患者の毛細血管をバイパスするので、血液は、急速に流動する。各透析セッションのために、脈瘻は、血液を透析器の中に送達し、血液を透析器から戻すために、大型の針を用いて穿刺されなければならない。典型的に、この手技は、外来患者用施設において１週間に３回、３～４時間にわたって行われる。より低い程度において、患者は、自宅において血液透析を行う。いくつかの形態の自宅透析は、１週間に６日、２時間にわたって行われる。他の形態は、１週間に４～５日、２．５～３時間の治療を使用する。現在提供されている自宅血液透析は、外来患者設定におけるそれらより頻繁な治療を要求する。
【0010】
自宅血液透析は、なおも追加の欠点に悩む。現在の自宅透析システムは、大きく、複雑で、威圧的であり、動作させるために困難である。機器は、かなりの訓練を要求する。自宅血液透析システムは、現在、持ち運び可能であるにはあまりにも大きく、それによって、血液透析患者が旅行することを妨げている。自宅血液透析システムは、特に、センター内血液透析（患者は、機械のために支払うことを要求されない）と比較して、高価であり、高い初期金銭的投資を要求する。現在の自宅血液透析システムは、消耗品の再利用を適切に提供しておらず、それは、医療用品供給元に、自宅血液透析をあまり経済的に実行可能ではないものにしている。上で述べられた欠点の結果として、自宅血液透析の苦役を引き受ける動機付けられた患者は、非常に少ない。
【0011】
故に、運搬可能であり、軽量であり、使用が容易であり、患者にやさしく、したがって、診療所内または自宅内使用が可能である血液透析システムの大きい必要性が、存在する。
【0012】
さらに、ポンプ、モータ、管、または電子機器内に、患者を危険にさらすであろう単一点障害を保有しないような血液透析システムを提供することが、望ましいであろう。
【0013】
加えて、様々なモード（透析液を洗浄するために、フィルタを用いる、または用いない等）で使用されることが可能であるような血液透析システムを提供することが、望ましいであろう。
【0014】
本発明の側面は、以下の概要に説明されるように、これらの必要性を満たし、さらなる関連する利点を提供する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明の第１の側面によると、患者から血液を収集するために患者の動脈に接続するための動脈血液ラインと、患者に血液を戻すために患者の静脈に接続するための静脈血液ラインと、再利用可能な透析機と、使い捨て可能な透析器とを含む血液透析システムが、提供される。
【0016】
動脈血液ラインおよび静脈血液ラインは、当業者に公知である典型的構造であり得る。例えば、動脈血液ラインは、患者の動脈から血液を収集するために針に接続された従来的な可撓性の中空管類であり得る。同様に、静脈血液ラインは、患者の静脈に血液を戻すための従来的な可撓性の管および針であり得る。静脈内カテーテル、動静脈瘻、または合成移植片を含む種々の構造および外科手術手技が、患者の血液へのアクセスを得るために採用され得る。
【0017】
好ましくは、使い捨て可能な透析器は、血液流路と、透析液流路とを含む当業者に公知の構造および設計を有する。用語「流路」は、流体を運搬するための通路とも称される１つ以上の流体導管を指すことを意図している。可撓性の医療用管類または非可撓性の中空の金属またはプラスチック筐体等を含む導管が、当業者によって決定され得るような任意の様式において構築され得る。血液流路は、患者からの血液を透析器に、そして患者に戻すように運搬するための動脈血液ラインおよび静脈血液ラインに接続することによって、閉ループシステム内で血液を運搬する。その一方で、透析液流路は、閉ループシステム内で、透析液を透析液の供給部から透析器に、そして透析液供給部に戻すように運搬する。血液流路および透析液流路の両方は、透析器を通過するが、流路は、透析器の半浸透性膜によって分離されている。
【0018】
いくつかの実施形態において、血液透析システムは、透析溶液を貯蔵するためのリザーバを含む。リザーバは、血液透析システムの透析液流路に接続し、リザーバからの透析液を血液透析システムの透析器に、そしてリザーバに戻すように運搬するための閉ループシステムを形成する。いくつかの例示的実施形態において、血液透析システムは、代替として、透析液流路内に設置され得る２つの（またはそれを上回る）透析液リザーバを保有する。そのような実施形態において、１つのリザーバが汚染された透析液を保有するとき、透析治療は、汚染された透析液を伴うリザーバが空にされ、再充填されている間、他のリザーバを使用して継続することができる。リザーバは、適切な血液透析治療を実施するために、臨床医によって要求されるような、または適切な血液透析治療中に除去された蓄積された透析液および余剰限外濾過体積を保持するために要求されるような任意のサイズであり得る。しかしながら、いくつかの実施形態において、２つのリザーバは、同じサイズであり、透析機が容易に持ち運び可能であることを可能にするように十分に小さい。いくつかの許容可能なリザーバは、サイズにおいて０．５リットル～１２．０リットル（Ｌ）である。他のリザーバサイズおよび容量が、当業者によって決定され得る。
【0019】
いくつかの実施形態において、血液透析システムは、リザーバ内に貯蔵される透析液を加熱するためのリザーバに熱的に結合された１つ以上の加熱器を保有する。加えて、血液透析システムは、リザーバ内の透析液の温度を測定するための温度センサを含むことができる。血液透析システムは、リザーバ内の流体の質量を検出するための１つ以上の流体質量センサを含むこともできる。流体質量センサは、リザーバ内の流体の質量を決定するための任意のタイプのセンサであり得る。許容可能な流体質量センサは、抵抗性歪みゲージタイプセンサ、磁気的または機械的浮動タイプセンサ、光インターフェース、伝導率センサ、超音波センサ、およびリザーバ内の透析液の重量を測定するための秤またはロードセル等の重量測定センサを含む。
【0020】
いくつかの例示的実施形態において、血液透析システムは、３つの一次ポンプを備えている。第１および第２の「透析液」ポンプは、透析液を透析液流路を通してリザーバから透析器に、そしてリザーバに戻すように圧送するために透析液流路に接続される。いくつかの実施形態において、第１のポンプが、透析器から「上側流」（「流路内で前」を意味する）にある透析液流路内に位置付けられる一方、第２のポンプは、透析器から「下側流」（「流路内で後」を意味する）にある透析液流路内に位置付けられる。いくつかの実施形態において、血液透析システムの第３の一次ポンプが、血液流路に接続される。この第３の一次ポンプ、すなわち、「血液」ポンプは、患者からの血液を、動脈血液ラインを通して、透析器を通して、そして患者に戻すために静脈血液ラインを通して圧送する。例示的実施形態において、第３のポンプが、透析器から上側流にある血液流路内に位置付けられる。
【0021】
血液透析システムは、血漿から半浸透性膜を通して透析液の中に浸透している毒素を除去するための１つ以上の吸着材フィルタも備えていることができる。フィルタ内での使用のためのフィルタ材料は、当業者に周知である。例えば、好適な材料は、ジルコニウム系樹脂を含む樹脂床を含む。許容可能な材料は、米国特許第８，６４７，５０６号および米国特許公開第２０１４／０００１１１２号にも説明されている。他の許容可能なフィルタ材料も、当業者によって、過度の実験をすることなく開発および利用されることができる。フィルタ材料のタイプに応じて、フィルタ筐体は、アンモニア等のガスを解放することが可能である蒸気膜を含み得る。
【0022】
第１の実施形態において、吸着材フィルタは、透析液がリザーバに戻るように運搬されることに先立って、透析液中の毒素を除去するように、透析器から下側流にある透析液流路に接続される。第２の実施形態において、フィルタは、閉ループ透析液流路の外側にあるが、代わりに、２つの透析液リザーバのうちのいずれか一方に選択的に接続する別個の閉ループ「フィルタ」流路内に位置付けられる。いくつかの実施形態において、血液透析システムは、フィルタ流路およびそのフィルタを通して汚染された透析液を圧送するための追加の流体ポンプを含む。
【0023】
いくつかの実施形態において、血液透析システムは、「排液」流路および「新鮮な透析液」流路の形態にある２つの追加の流路を備えている。排液流路は、汚染された透析液のリザーバを排液するための１つ以上の流体排液ラインを含むことができ、新鮮な透析液の流路は、新鮮な透析液を新鮮な透析液の供給部からリザーバに運搬するための１つ以上の流体充填ラインを含むことができる。１つ以上の流体ポンプが、流体をそれらの意図される目的地に運搬するために、排液流路および／または新鮮な透析液の流路に接続され得る。
【0024】
加えて、血液透析システムは、血液流路を通した血液の流動を制御すること、透析液流路を通した透析液の流動を制御すること、およびフィルタ流路を通した使用された透析液の流動を制御することを行うための複数の流体弁アセンブリを含むことができる。弁アセンブリは、限定ではないが、従来的な電気機械式の二方流体弁および三方流体弁を含む当業者によって決定され得るような、任意のタイプの電気機械流体弁構造であり得る。二方弁は、入口ポートと、出口ポートとを含む２つのポートを伴う任意のタイプの弁であり、弁は、単純に、流体通路を通した流体の流動を可能にするか、またはそれを遮る。逆に、三方弁は、３つのポートを保有し、１つの流体通路内の流体流を遮断しながら、別の通路内で流体流を開放するように機能する。加えて、透析機の弁アセンブリは、静脈血液ラインを通した血液の流動を選択的に可能にするか、またはそれを遮るための静脈血液ラインに接続されたピンチ弁等の安全ピンチ弁を含むことができる。危険な条件が検出された場合、静脈血液ラインを締めつけ、それによって、患者に戻すような血液の流動を防止するような、ピンチ弁が、提供される。
【0025】
いくつかの実施形態によると、血液透析システムは、血液透析を監視するためのセンサを含む。この目的のために、血液透析システムのいくつかの実施形態は、透析液流路内の流体流（体積および／または速度）を検出するための透析液流路に接続された少なくとも１つの流量センサを備えている。加えて、血液透析システムのいくつかの実施形態が、透析液流路内の圧力を検出するための１つ以上の圧力センサ、または、少なくとも透析液流路が封鎖されているかどうかを検出するための閉塞センサを含む。いくつかの実施形態において、透析機は、血液流路内の圧力および／または流体流を測定するための１つ以上のセンサも備えている。圧力および流量センサは、別個の構成要素であることができるか、または、圧力および流量測定が、単一のセンサによって行われることができる。
【0026】
さらに、血液透析システムのいくつかの実施形態が、透析液流路を通した透析液の流動を監視し、血液が透析器の半浸透性膜を通して透析液流路の中に不適切に拡散しているかどうかを検出する血液漏出検出器（「ＢＬＤ」）を含むことができる。いくつかの例示的実施形態において、血液透析システムは、透析液流路を通して光を放出する光源と、透析液流路を通して放出されている光を受け取る光センサとを組み込む血液漏出センサアセンブリを備えている。透析液流路を通過した後、受け取られた光は、次いで、分析され、光が透析液中の可能な血液を反射するように改変されているかどうかを決定する。
【0027】
血液透析システムは、透析器内の透析液のミネラルを補充するための透析液補充システムも含む。いくつかの実施形態において、透析液補充システムは、透析液中の尿素の分解からアンモニアを除去するように構成された吸着材フィルタと、第１の試薬溶液を含む第１の試薬源と、第１の試薬溶液を吸着材フィルタの透析液流路の中に注入するように構成された第１のポンプと、透析液流路および第１のポンプの下流に結合された第１の混合器と、再生透析流体の総溶解固形物のレベルを測定するように構成された伝導率センサであって、伝導率センサは、第１の混合器の後の透析液中の溶解固形物のレベルを測定するように構成されている、伝導率センサと、少なくとも透析液中の溶解固形物のレベルに基づいて第１のポンプを調節することによって、第１の試薬溶液の流量を調節するように構成されたコントローラとを含むことができる。いくつかの実施形態において、伝導率センサは、第１の混合器の後の透析液の伝導率値および透析液中のナトリウムのレベルを測定するように構成されたナトリウムレベルセンサと、少なくとも透析液中のナトリウムのレベルに基づいて第１のポンプを調節することによって、第１の試薬溶液の流量を調節するように構成されたコントローラとを備えている。
【0028】
吸着材フィルタは、透析液流路に透析液を出力する出口を有する。第１の混合器は、透析液を炭酸ナトリウムの溶液であり得る第１の試薬溶液と混合するように構成されている。
【0029】
炭酸ナトリウム溶液は、約１．５Ｍの濃度を有することができる。透析液補充システムは、複数のミネラル化合物の溶液であり得る第２の試薬溶液を含む第２の試薬源と、吸着材フィルタの透析液流路の中に第２の試薬溶液を注入するように構成された第２のポンプであって、第２のポンプは、第１のポンプの上流に配置されている、第２のポンプとも含むことができる。
【0030】
透析液補充システムは、第１の混合器の上流に配置された第２の混合器も含むことができる。第２の混合器は、第１の試薬が第１のポンプによって透析液流路の中に注入される前、透析液を第２の試薬溶液と混合するように構成されている。第２の試薬溶液は、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）、および酢酸カリウム（ＫＡｃ）の溶液であることができる。
【0031】
第２の試薬溶液中のＣａＣｌ２は、約ＣａＣｌ２２５～４０ミリモル（ｍＭ）の濃度を有することができる。いくつかの実施形態において、ＣａＣｌ２濃度は、約３２．０４ｍＭである。第２の試薬溶液中のＭｇＣｌ２は、約１２．５～２０ｍＭの濃度を有することができる。いくつかの実施形態において、ＭｇＣｌ２濃度は、約６．０２ｍＭである。第２の試薬溶液中のＫＡｃは、約７５～１２０ｍＭの濃度を有することができる。いくつかの実施形態において、Ｋａｃ濃度は、約９６．１２ｍＭである。
【0032】
コントローラは、少なくとも透析液中の溶解固形物のレベルに基づいて第２のポンプを調節することによって、第２の試薬溶液の流量を調節することもできる。さらに、伝導率センサは、透析液の伝導率値を測定するように構成されたナトリウムレベルセンサであることができ、コントローラは、少なくとも透析液中のナトリウムのレベルに基づいて第２のポンプを調節することによって、第２の試薬溶液の流量を調節するように構成されることができる。
【0033】
血液透析システムは、血液透析システムを制御するための専用の電子機器を含むプロセッサを保有する。プロセッサは、血液透析システムの適切な動作を制御するためのポンプモータ、弁、および透析機センサに接続された電力管理および制御電気回路網を含む。
【0034】
透析機は、運搬可能であり、軽量であり、使用が容易であり、患者にやさしく、自宅内使用が可能である血液透析システムを提供する。
【0035】
加えて、血液透析システムは、患者の安全性の向上を提供するための以前には血液透析システムによって提供されていない並外れた量の制御および監視を提供する。
【0036】
本発明の他の特徴および利点が、図面を参照して続く詳細な説明を熟読することに応じて、当業者によって理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
【0042】
【0043】
【0044】
【0045】
【0046】
【0047】
【0048】
【0049】
【発明を実施するための形態】
【0050】
本発明は、図面に示されるような種々の形態における実施形態が可能であるが、以降、本開示が、本発明の例示として見なされるべきであること、および本発明を図示される具体的な実施形態に限定することを意図していないという理解を伴って、本発明の本好ましい実施形態を説明するであろう。
【0051】
図１－７Ｂに図示されるように、血液透析システムは、血液流路５３と、透析液流路５４とを備えている。血液透析システムは、血液透析を実施するために、再利用可能な透析機と使い捨て可能な構成要素とをさらに備えている。血液流路５３は、患者から血液を収集するために患者の動脈に接続するための動脈血液ライン１と、患者に血液を戻すために患者の静脈に接続するための静脈血液ライン１４とを含む。動脈血液ライン１および静脈血液ライン１４は、当業者に公知である典型的構造であり得る。
【0052】
血液流路５３は、血液を患者から、透析器８を通して、患者に戻すように運搬するために、動脈血液ライン１および静脈血液ライン１４を患者に接続することによって、閉ループシステム内で血液を運搬する。いくつかの実施形態において、血液透析システムは、血液流路５３に接続されたヘパリンの供給部６と、ヘパリンポンプとを備えている。ヘパリンポンプは、少量のヘパリン抗凝固剤を血流の中に送達し、機械内での血液凝固のリスクを減らす。ヘパリンポンプは、線形に作動させられるシリンジポンプの形態をとることができるか、または、ヘパリンポンプは、小型の蠕動ポンプまたは注入ポンプと接続されたバッグであり得る。
【0053】
血液透析システムは、透析液流路５４内に、当業者に公知の構造および設計である透析器８をさらに備えている。好ましくは、透析器８は、半浸透性膜を形成する多数の中空ファイバを含む。好適な透析器は、Ｆｒｅｓｅｎｉｕｓ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｃａｒｅ、Ｂａｘｔｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．、Ｎｉｐｒｏ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、および中空ファイバ透析器の他の製造業者から取得されることができる。血液流路５３および透析液流路５４の両方は、透析器８を通して進行し、透析器８は、透析液を受け取るための入口と、透析液を排出するための出口と、患者からの血液を受け取るための入口と、患者に血液を戻すための出口とを備えている。好ましくは、透析液は、透析器８を通して流動する血液に対して反対方向に流動し、透析液流路５４は、半浸透性膜（図示せず）によって血液流路５３から隔離されている。
【0054】
下記により詳細に解説されるように、透析液流路５４は、閉ループシステム内で透析液を運搬し、閉ループシステムにおいて、透析液は、リザーバ（１７または２０）から透析器８に、およびリザーバ（１７または２０）に戻されるように圧送される。血液流路５３および透析液流路５４の両方は、透析器８を通過するが、透析器８の半浸透性膜によって分離されている。
【0055】
いくつかの実施形態において、血液透析システムは、血液および透析液を圧送するための３つの一次ポンプ（５、２６、および３３）を含む。本明細書の目的のために、用語「ポンプ」は、吸引または圧力を使用し、流体を移動させるポンプアクチュエータと、アクチュエータを機械的に移動させるためのポンプモータとの両方を指すことを意味する。好適なポンプアクチュエータは、当業者によって決定され得るような、流体を移動させるためのインペラ、ピストン、振動板、ローブポンプのローブ、スクリューポンプのスクリュー、蠕動ポンプのローラまたは線形可動フィンガ、または任意の他の機械的構造を含み得る。その一方で、ポンプ（５、２６、または３３）のモータは、アクチュエータを移動させるための電気機械装置である。モータは、シャフト等によってポンプアクチュエータに接続され得る。例示的実施形態において、透析液および／または血液は、従来的な可撓性管類を通して流動し、ポンプアクチュエータの各々は、蠕動ポンプ機構から成り、各ポンプアクチュエータは、いくつかのカムを伴うロータを含み、カムは、可撓性管を圧縮する「ローラ」、「シュー」、「ワイパ」、または「ローブ」の形態にあるロータの外周に取り付けられる。ロータが回るにつれて、圧縮下にある管の一部が、閉鎖された状態に締めつけられ（すなわち、「塞がり」）、流体が管を通して圧送されるようにする。加えて、カムの通過の後、管がその自然状態に開放すると、流体流が、管を通して誘発される。
【0056】
第１および第２の一次ポンプ（２６および３３）は、透析液をリザーバ（１７または２０）から透析器８に、およびリザーバ（１７または２０）に戻すように透析液流路５４を通して圧送するために、透析液流路５４に接続される。第１のポンプ２６が、透析器８から「上流」（「流路内の前方」を意味する）にある透析液流路５４に接続される一方、第２のポンプ３３が、透析器８から「下流」（「流路内の後方」を意味する）にある透析液流路５４に接続される。その一方で、血液透析システムの第３の一次ポンプ５は、血液流路５３に接続される。血液ポンプとも称される第３の一次ポンプ５は、患者からの血液を動脈血液ライン１を通して、透析器８を通して、および患者に戻すために静脈血液ライン１４を通して圧送する。第３の一次ポンプ５が透析器８から上流にある血液流路５３に接続されることが、好ましい。
【0057】
血液透析システムは、３つより多いまたは少ない一次ポンプを含むことができる。例えば、透析液は、単一のポンプのみを利用して、透析器８を通して圧送され得る。しかしながら、いくつかの好ましい実施形態において、血液透析システムは、２つのポンプを含む。これらの実施形態において、血液透析システムが、透析器８から上流にある第１のポンプ２６と、透析器８から下側流にある第２のポンプ３３とを含むことが、さらにより好ましい。
【0058】
図１－６に図示されるそれら等のいくつかの実施形態において、血液透析システムは、透析溶液を貯蔵するための２つ以上のリザーバ（１７および２０）を有することができる。代替として、および図７Ｂに図示されるように、血液透析システムは、透析溶液を貯蔵するための１つのリザーバ１７を有することができる。
【0059】
リザーバ（１７および２０）の両方は、透析液流路５４に同時に接続され、１つの大きい透析液源を形成し得る。しかしながら、これは、好ましいとは見なされない。代わりに、いくつかの実施形態において、血液透析システムは、２つのリザーバ（１７または２０）のうちの一方からの透析液を透析器８に、そして、その同じリザーバ（１７または２０）に戻すように運搬するための閉ループシステムを形成するために、２つのリザーバ（１７または２０）の両方ではなく、いずれかを透析液流路５４の中に導入するための弁アセンブリ２１を備えている。第１のリザーバ１７内の透析液が、使用され、もはや十分に清浄ではなくなった後、または適切な化学的特性を保有しなくなった後、血液透析システムの弁２１が、透析液流路５４から第１のリザーバ１７を除去し、新鮮な透析液７５を有する第２のリザーバ２０を透析液流路５４の中に代わりに入れるように制御される。したがって、一方のリザーバ（１７または２０）が、（図２－６に示されるように）汚染された透析液７６を保有し、リザーバ（１７または２０）が、空にされ、新たに生成された透析流体７５で再充填される必要があるとき、透析治療は、他方のリザーバ（１７または２０）を使用して継続することができる。
【0060】
このように、血液透析システムは、治療の過程にわたって複数回、各リザーバ１７と２０との間で切り替わり得る。さらに、１つのリザーバと対照的に、２つのリザーバ（１７および２０）の存在は、他方のリザーバ（１７または２０）が排液または充填されている間、それを隔離しながら、ポンプの較正または限外濾過測定のための流量の測定を可能にする。リザーバ（１７および２０）は、適切な血液透析治療中に除去された透析液および蓄積された余剰限外濾過体積を保持するために要求されるような、任意のサイズであり得るが、いくつかの好ましいリザーバは、８Ｌ～１２Ｌの総容量を有する。
【0061】
図１－７Ｂに図示されるように、血液透析システムは、血漿から半浸透性膜を通して透析液の中に浸透している毒素を除去するための透析液流路５４に接続される（本明細書では「フィルタ」とも称される）吸着材フィルタ３６も備えている。第１の実施形態において、フィルタ３６は、透析液がリザーバ（１７または２０）に運搬されることに先立って、透析器８によって透析液中に移送される毒素を除去するように、透析器８から下流にある透析液流路５４に接続される。透析機との使用のためのフィルタ３６材料は、当業者に周知である。例えば、好適な材料は、ジルコニウム系樹脂を含む樹脂床を含む。好ましくは、フィルタ３６は、酸化ジルコニウムと、リン酸ジルコニウムと、ウレアーゼと、炭素との層を含む筐体を備えている。許容可能な材料は、米国特許第８，６４７，５０６号および米国特許出願公開第２０１４／０００１１１２号に説明されている。他の許容可能なフィルタ３６材料も、当業者によって、過度の実験をすることなく、開発および利用されることができる。
【0062】
フィルタ３６の筐体は、脱気膜８０を含むことも、含まないこともあり、脱気膜８０は、空気と二酸化炭素とを含むガス（液体ではない、特に、フィルタを通して流動する透析液液体ではない）を解放することが可能である。例えば、図７Ａおよび７Ｂに図示される実施形態において、透析液流路５４は、吸着材フィルタ３６の下流に位置付けられた脱気装置８０を含む。吸着材フィルタ３６は、次に、フィルタ３６ａと圧力センサとポンプ４４とを有する空気入口を有する。吸着材再生脱気は、空気入口を通した空気（実質的にＣＯ２が存在しない）の流れを再生された透析液の中に導入することによって遂行され得る。好ましくは、ポンプ４４は、透析液流路を通した液体の流量とほぼ同じ流量において空気の流れを吸着材フィルタ３６の中に導入する。組み合わせられた空気液体流体が、次いで、脱気装置８０内の疎水性膜に対してさらされ得、脱気装置８０において、ガスは、システムから自由に退出するが、液体は、透析液流路を通して流動し続ける。
【0063】
いくつかの実施形態において、透析器８は、吸着材透析デバイス（図示せず）をさらに備えている。吸着材透析デバイスでは、透析液内のアンモニアが、尿素のウレアーゼとの反応によって発生させられる。アンモニウムと平衡しているアンモニアは、イオン交換物質によって吸着される。ある時間の後、アンモニウムのためのイオン交換物質の容量が、使い尽くされ、アンモニアおよび／またはアンモニウムが、外に浸出し始める。したがって、透析液品質センサ７００（図示せず）が、危険な量のアンモニアが、吸着材透析デバイスからの浸出に起因して透析液中に存在するかどうかを検出するために要求される。いくつかの実施形態において、透析流路５４は、アンモニウムセンサ３７および／またはｐＨセンサ３８等の１つ以上の透析液品質センサ７００を含むことができる。いくつかの実施形態において、透析流路５４は、アンモニウムセンサ３７と、ｐＨセンサ３８とを備え、それらの両方は、吸着材フィルタ３６（図１－６に最も詳細に図示される）のすぐ下流に配置され得る。吸着材フィルタ３６が、使い果たされると、フィルタ３６は、濾過化学反応の結果としてアンモニウムイオンを解放し始め得る。あるレベルにおいて、透析流体中のアンモニウムイオンが、患者を害し得る。好ましくは、アンモニウムセンサ３７は、パーツパーミリオン（ｐｐｍ）においてアンモニウムイオンの分量を測定する。いくつかの実施形態において、測定値が約１ｐｐｍ～２０ｐｐｍの範囲に到達すると、警告状態が、活性化され、この透析液を用いた治療が、自動的に停止させられることができる。
【0064】
代替として、アンモニウムイオンのｐｐｍが、あるｐｐｍ閾値（例えば、５ｐｐｍ、１０ｐｐｍ）を超えると、透析流体が、排液されることができ、透析治療は、代替リザーバ（１７または２０）を使用して新鮮な透析液７５を使用することによって継続し得る。同様に、ｐＨセンサ３８も、安全特徴としての機能を果たし、アンモニウムイオンの測定を支援する。透析流体のｐＨが変化するにつれて、アンモニア（ＮＨ３）およびアンモニウムイオン（ＮＨ４
＋）の平衡状態も、変化し得る。いくつかの実施形態において、透析流体のｐＨが約６．４～７．８ｐＨの範囲外にあると測定された場合、警告状態が、活性化されることができ、透析治療は、終了させられることができる。
【0065】
図１－６に図示されるように、血液透析システムのいくつかの実施形態は、吸着材フィルタ３６の直後の透析液流路５４の中に試薬を導入するための試薬バッグ３９と、試薬ポンプ４０とを備えている。試薬バッグ３９は、濾過された透析流体を再注入するための塩類およびイオンの濃縮溶液を保持する。伝導率センサ４１は、再生透析液の総溶解固形物を測定するように構成されたナトリウムレベルセンサであり得る。老廃物を濾過する行為を通して、吸着材フィルタ３６は、透析流体からカルシウムおよび塩類等の有益なイオンも除去する。濾過された透析流体が再循環させられ得る前、それは、透析流体が患者の血液からこれらの有益なイオンを引き出さないように、カルシウムおよび塩類を再注入されなければならない。好ましくは、試薬バッグ３９は、１～３リットルの濃縮試薬を保持するであろう。試薬ポンプ４０は、蠕動ポンプまたは隔膜ポンプ等の任意のタイプのポンプであることができる。血液透析システムが、透析液の中に適切な量の塩類およびイオンを導入していることを確実にするために、伝導率センサ４１が、試薬バッグ３９の直後の透析液流路５４内に位置付けられ得る。この方法で、伝導率センサ４１は、再生透析流体の総溶解固形物を測定する、安全特徴としての役割を果たす。総溶解固形物が処方された範囲内にないことが検出された場合、試薬ポンプ４０の動作は、増大または減少させられることができるか、または、代替として、治療が、完全に停止させられることができる。例えば、不良状態が、透析流体内で検出される場合、流体が、透析液が透析器８内で患者の血液に接しないように、三方弁２９および３２によって透析器バイパス経路３０を通して方向転換されることができる。より具体的に、三方弁２９は、透析流体を透析器８の入口に導き、三方弁３２は、透析器８の出口から透析液流路５４に戻るように透析液を導く。しかしながら、温度が低すぎること、または余剰的なアンモニウムイオンが透析液中で検出されたこと等の不良状態が透析流体中で検出される場合、透析流体は、三方弁２９および３２によって、透析器バイパス通路３０を通して透析器８をバイパスするように方向転換される。
【0066】
いくつかの実施形態において、図１－４に図示されるように、血液透析システムは、リザーバ（１７および２０）から老廃物透析液を処分するための排液流路５５をさらに備えている。図１－４に図示される実施形態において、排液流路５５は、両方のリザーバ（１７および２０）に接続される。老廃物透析液が、重力供給によって排液流路５５を通して排液され得るか、または、血液透析システムは、廃棄されるべき使用された透析液を圧送するために、当業者によって選択され得るような、任意のタイプのポンプ４４を従来的な建物下水管路４５等に含み得る。
【0067】
図１－４に図示される実施形態に関して、血液透析システムは、リザーバ（１７および２０）の各々を補充するための透析液流体源４６を含むことができる。好ましくは、透析液流体源は、清浄水の供給部４６を含み、清浄水は、所望の特性の透析液を提供するために濃縮試薬と混合される。好ましい実施形態において、清浄水の供給部４６は、逆浸透（「ＲＯ」）機械によって提供され、ＲＯ機械は、清浄水を生産し、次いで、化学濃縮物を添加し、透析液流体を生成するデバイスに隣接して配置される。流体は、「新鮮な透析液」流路５６を通してリザーバ（１７および２０）に供給される。いくつかの好ましい実施形態において、血液透析システムは、使い捨て可能なバッグ内に貯蔵され得る濃縮試薬源を備えている。好ましくは、濃縮試薬は、以下のうちの１つ以上を含む：重炭酸塩溶液、酸性溶液、乳酸溶液、塩溶液。試薬のうちのいくつかを２つのバッグ（４８および５０）の中に分離し、望ましくない相互作用または溶質の折出を防止することが必要である。濃縮試薬源（４８および５０）は、試薬ポンプ（４７および４９）によって供給部ライン４６に接続される。試薬ポンプ（４７および４９）の活性化は、濃縮試薬を水の供給部の中に導入し、透析液をリザーバ（１７および２０）に提供する。
【0068】
さらに図１－４を参照すると、吸着材フィルタ３６を使用することに対する代替策として、血液透析システムは、補完的な「バイパス」流路３５を含むことができ、バイパス流路３５は、吸着材フィルタ３６を迂回して透析を選択的に運搬する。バイパス流路３５は、吸着材フィルタ３６の上流に三方弁３４を含む。このように、三方弁３４は、吸着材フィルタ３６を通して透析流体を導くように切り替えられるか、または、代替として、三方弁３４は、吸着材フィルタ３６を回避するようにバイパス流路３５を通して透析液を導くように切り替えられる。例えば、吸着材フィルタ３６が、利用可能ではない場合、吸着材フィルタ３６が使用済みの状態になりつつある場合、または、吸着材フィルタ３６が特定の患者治療のために要求されない場合または好ましくない場合、三方弁３４は、透析流体をバイパス流路３５を辿るように導くように切り替えられる。
【0069】
代替実施形態において、図５および６に図示されるように、吸着材フィルタ７１は、閉ループ透析液流路５４の外側に配置される。血液透析システムは、２つの透析液リザーバのうちのいずれか一方（１７または２０）に選択的に接続する別個の閉ループ「フィルタ」流路５７を含み、吸着材フィルタ７１は、閉ループフィルタ流路５７において直列に位置付けられる。好ましくは、透析機は、フィルタ流路５７および吸着材フィルタ７１を通して汚染された透析液を圧送するための追加の流体ポンプ５８を含む。図５および６に図示されるように、いくつかの実施形態は、汚染された透析液が廃液されるリザーバ（１７または２０）を決定する三方弁４３を有するフィルタ流路５７を備えている。例えば、図５は、リザーバ２０をフィルタ流路５７に接続するが、リザーバ１７を接続しない三方弁４３を図示する。さらに、図６は、リザーバ１７をフィルタ流路５７に接続するが、リザーバ２０を接続しない三方弁４３を図示する。フィルタ流路５７は、ポンプ５８を含み得るか、または、透析液は、重力供給を通してリザーバ（１７または２０）から汚染された透析液を分注し得る。加えて、好ましくは、フィルタ流路５７は、圧力センサ５９と、逆止弁６０と、アンモニウムセンサ６９と、ｐＨセンサ７０とを含む。
【0070】
血液透析機のこの実施形態は、試薬をフィルタ流路５７の中に導入するためのシステムも含む。図５および６に図示されるように、フィルタ流路５７は、好ましくは、塩類を含む第１の試薬源６１と、好ましくは、重炭酸塩と乳酸溶液とを含む第２の試薬源６５とを含む。これらの試薬は、ポンプ（６２および６６）および混合器（６３および６７）を使用してフィルタ流路５７の中に導入される。好ましくは、フィルタ流路５７は、（１）フィルタ７１が使用済みではないこと、および／または許容不可能なアンモニウムイオンを透析液の中に導入していないことを確実にするためのアンモニウムセンサ６９、（２）透析液内のアンモニウムイオンの測定を支援し、ｐＨを検出するためのｐＨセンサ７０、および、（３）試薬が適切な量の有益なイオンを提供するために清浄にされた透析液の中に適切に導入されているかどうかを監視する伝導率センサ（６４および６８）の形態にある安全特徴を保有する。最後に、フィルタ流路５７は、一対の逆止弁（５１および５２）を備え、一対の逆止弁は、今清浄にされた透析液が汚染された透析液が廃液されているリザーバ（１７または２０）に戻されることを確実にするために開閉される。
【0071】
いくつかの実施形態において、図１－７Ｂに図示されるように、血液透析システムは、透析液を所望の温度まで加熱するために、透析液流路５４またはリザーバ（１７および／または２０）に熱的に接続された加熱器２３を備えていることができる。例えば、図１－６に図示される実施形態において、単一の加熱器２３が、両方のリザーバ（１７および２０）の下流にある透析液流路５４に熱的に結合される。しかしながら、血液透析は、追加の加熱器２３を含み得、１つ以上の加熱器２３が、異なる場所にあり得る。例えば、代替実施形態において、血液透析システムは、２つの加熱器２３を含み、単一の加熱器２３が、各リザーバ（１７および２０）に熱的に結合される。１つ以上の加熱器２３は、好ましくは、電気によって活性化され、電流の通過に伴って熱を生じる抵抗器を含む。
【0072】
加えて、本明細書に説明される血液透析システムの種々の実施形態は、血液透析、特に、透析液流路５４および血液流路５３を監視するための種々のセンサを保有することができる。この目的のために、血液透析システムのいくつかの実施形態は、透析液流路５４内の流体流（体積および／または速度）を検出するための透析液流路５４に接続された１つ以上の流量センサ２５を備えていることができる。他の実施形態において、血液透析システムは、流量センサ２５を備えていない。加えて、いくつかの血液透析システム実施形態は、透析液流路５４内の圧力を検出するための１つ以上の圧力センサ、または閉塞センサ（２７）を備えている。加えて、血液透析システムのいくつかの実施形態は、血液流路５３内に、流体流１１を伴って、または伴わず、圧力を測定するための１つ以上のセンサ（４、７、および９）も備えていることができる。
【0073】
いくつかの実施形態において、血液透析システムは、透析液流路５４の全体を通した透析液の温度を測定するための温度センサ（１５、２２、２４、および２８）を備えている。加えて、血液透析システムは、リザーバ（１７および２０）内の流体の質量を検出するための流体質量センサを備えていることができる。さらに、流体質量センサのいくつかの実施形態は、米国特許第９，６４９，４１９号に説明されているそれら等の容量性流体質量センサ（１５および１８）、または超音波流体レベルセンサを含むことができる。いくつかの実施形態において、各リザーバ（１７および２０）の重量、したがって、透析液のレベルが、（図８に示され、下記にさらに詳細に説明される）プロセッサ７７に接続された歪みゲージセンサ（１６または１９）によって測定される。
【0074】
いくつかの実施形態において、図７Ｂに図示されるように、血液透析システムは、動脈ライン内の気泡センサ３、血液回路内の流量センサ１１、透析回路内の透析液流量センサ２５、および透析回路内の圧力センサ２７を備えていない。
【0075】
さらに、いくつかの実施形態において、図１－７Ｂに図示されるように、血液透析システムは、血液漏出検出器３１を含むことができ、血液漏出検出器３１は、透析液流路５４を通した透析液の流動を監視し、血液が透析器８の半浸透性膜を通して透析液流路５４の中に不適切に拡散したかどうかを検出する。
【0076】
好ましくは、血液透析システムは、動脈血液ライン１を通した血液の流動を選択的に可能にすることまたは遮ることを行うための動脈血液ライン１に接続された第１のピンチ弁２と、静脈血液ライン１４を通した血液の流動を選択的に可能にすることまたは遮ることを行うための静脈血液ライン１４に接続された第２のピンチ弁１３とも含む。ピンチ弁（２および１３）が、それぞれ、動脈血液ライン１および静脈血液ライン１４を締め付けるために提供され、それによって、センサのうちのいずれかが危険な条件を検出した場合、患者に戻る血液の流動を防止する。さらなる追加の安全特徴を前提として、血液透析システムは、空気泡が動脈ライン（血液漏出センサ３）または静脈ライン（血液漏出センサ１２）を辿って逆に進行しているかどうかを検出するために、血液ライン気泡センサ（３および１２）を含む。さらに、血液流路５３は、気泡トラップ１０を含み得、気泡トラップ１０は、プラスチック筐体の内側に加圧空気のポケット状部を有する。血液が気泡トラップ１０の下側出口に流動し続けている間、気泡が、気泡トラップ１０の上部まで上昇する。この構成要素は、気泡が患者の血液の中に進行するリスクを減らす。
【0077】
血液透析システムを通した血液および透析液の流動および方向を制御するために、血液透析システムは、血液透析システムの種々の流路を通した流体の流動を制御するための様々な流体弁を含む。種々の弁は、開放または閉鎖されなければならない、ピンチ弁および二方弁と、意図されるように所望の流動通路を通して透析液の向きを変える三方弁とを含む。上記において識別された弁に加えて、血液透析システムのいくつかの実施形態は、リザーバ（１７および２０）の出口に配置された三方弁２１を備え、三方弁２１は、どのリザーバ（１７または２０）からの透析液が透析器８を通過するかを決定する。追加の三方弁４２が、使用された透析液が送り届けられるリザーバ（１７または２０）を決定する。最後に、ピンチ弁であり得る二方弁（５１および５２）が、リザーバ（１７および２０）の入口に配置され、リザーバ（１７および２０）への新鮮な透析液の供給を可能にするか、またはそれを遮る。当然ながら、当業者によって決定され得るような、代替弁が、採用され得、本発明は、識別されている具体的な二方弁または三方弁に限定されることを意図していない。
【0078】
加えて、血液透析システムは、プロセッサ７７（図８に図示される）と、ユーザインターフェース（図示せず）とを含む。プロセッサ７７は、血液透析システムの適切な動作を制御するために、専用の電子機器を含み、専用の電子機器は、ハードウェアおよびソフトウェアを含む血液透析システムと、電力管理回路網とを制御し、電力管理回路網は、ポンプモータ、センサ（リザーバ質量歪みゲージセンサ（１６および／または１９）、血液漏出センサ３１、アンモニアセンサ３７、圧力および流量センサ（４、７、９、１１、２５、２７、および５９）、温度センサ（２２、２４、および２８）、血液ライン気泡センサ（３および１２）、弁（２、１３、２１、２９、３２、３４、４２、４３、５１、５２、および６０）、および加熱器２３に接続されている。プロセッサ７７は、種々のセンサ（３、４、７、９、１１、１２、１５、１６、１８、１９、２２、２４、２５、２７、２８、３１、３７、および５９）の各々を監視し、血液透析治療が医療関係者によってユーザインターフェースの中に入力された事前プログラムされた手順に従って進められていることを確実にする。プロセッサは、種々のセンサ（３、４、７、９、１１、１２、１５、１６、１８、１９、２２、２４、２５、２７、２８、３１、３７、および５９）を監視し、加熱器２３、ポンプ（５、６、２６、３３、４０、４４、４７、および４９）、およびピンチ弁（２および１３）の自動化されたまたは指示された制御を提供するための当業者によって決定され得るような、ハードウェアと、ソフトウェアとを含む汎用目的コンピュータまたはマイクロプロセッサであり得る。プロセッサは、回路基板の電子機器内または複数の回路基板およびメモリカードの集約処理部内に配置され得る。
【0079】
示されていないが、血液透析システムは、電力供給源も含み、電力供給源は、プロセッサ７７、ユーザインターフェース、ポンプモータ、弁（２、１３、２１、２９、３２、３４、４２、４３、５１、５２、および６０）、およびセンサ（３、４、７、９、１１、１２、１５、１６、１８、１９、２２、２４、２５、２７、２８、３１、および３７）に電力を提供する。プロセッサは、従来的な電気回路網によって、透析機センサ（３、４、７、９、１１、１２、１５、１６、１８、１９、２２、２４、２５、２７、２８、３１、３７、および５９）、およびピンチ弁（２および１３）に接続されることもできる。
【0080】
動作時、プロセッサ７７は、第１、第２、および第３の一次ポンプ（５、２６、および３３）に電気的に接続され、それらは、ポンプモータの活性化および回転速度を制御し、ポンプモータの回転速度は、次に、ポンプアクチュエータを制御し、ポンプアクチュエータは、次に、血液流路５３を通した血液の圧力および流体速度、および透析液流路５４を通した透析液の圧力および流体速度を制御する。透析液ポンプ２６および３３の動作を独立して制御することによって、プロセッサ７７は、透析器８内の透析液流路内の圧力および／または流体流を維持すること、増加または減少させることができる。さらに、３つのポンプ（５、２６、および３３）全てを独立して制御することによって、プロセッサ７７は、透析器８の半浸透性膜を横断した圧力差を制御し、所定の圧力差（ゼロ、正、または負）を維持すること、または所定の圧力範囲を維持することができる。例えば、大半の血液透析が、半浸透性膜を横断してゼロまたはほぼゼロの圧力差を用いて実施され、この目的のために、プロセッサ７７は、この所望のゼロまたはほぼゼロの圧力差を維持するために、ポンプ（５、２６、および３３）を監視および制御することができる。代替として、プロセッサ７７は、透析器８内の透析液流路５４の圧力に対して透析器８内の血液流路５３内の正圧を増加させ、維持するために、圧力センサ（４、７、９、２７、および５９）を監視し、ポンプモータ、次に、ポンプアクチュエータを制御し得る。有利なこととして、この圧力差は、血液から透析液への限外濾過、および遊離水および溶解させられた溶質の移送を提供するように、プロセッサによって影響を及ぼされることができる。
【0081】
いくつかの実施形態において、プロセッサ７７は、血液流量センサ１１を監視することによって、血液ポンプ５の流量を制御する。プロセッサ７７は、透析液流量センサ２５を使用することによって、上流透析液ポンプ２６からの透析液の流量を制御する。プロセッサは、次いで、質量歪みゲージセンサ（１６および／または１９）を使用することによって、下流透析液ポンプ３３からの流量を制御する。透析液リザーバ（１７または２０）内の流体レベル（または体積）の変化は、患者の体積の変化と同一である。リザーバ（１７または２０）内のレベルを監視および制御することによって、順、逆、またはゼロの限外濾過が、遂行されることができる。
【0082】
さらに、プロセッサ７７は、種々のセンサ（３、４、７、９、１１、１２、１５、１６、１８、１９、２２、２４、２５、２７、２８、３１、３７、および５９）の全てを監視し、血液透析機が、効率的かつ安全に動作していることを確実にし、危険条件または規定されていない条件が検出された場合、プロセッサ７７は、不足を是正するか、または、さらなる血液透析治療を止める。例えば、静脈血液ライン１４の圧力センサ９が危険な圧力を示す場合、または気泡センサ１２が静脈血液ライン１４内にガス状の気泡を検出する場合、プロセッサ７７は、警報を信号伝達し、ポンプ（５、６、２６、３３、４０、４４、４７、および４９）が、非活性化され、ピンチ弁（２および１３）が、閉鎖され、患者に戻るさらなる血流を防止する。同様に、血液が透析器８の半浸透性膜に浸透していることを血液漏出センサ３１が検出する場合、プロセッサ７７は、警報を信号伝達し、さらなる血液透析治療を止める。
【0083】
透析機のユーザインターフェースは、キーボードまたはタッチスクリーン（図示せず）を含み得、それらは、患者または医療関係者が治療に関するコマンドを入力することを可能にするか、または、患者または医療関係者が血液透析システムの性能を監視することを可能にする。さらに、プロセッサ７７は、遠隔場所への情報または制御の伝達のためのＷｉ－ＦｉまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）接続性を含むことができる。
【0084】
以下において、好ましい血液透析システムの種々の構成要素が、識別され、番号は、図に図示される構成要素に対応する。
【表1-1】
【表1-2】
【0085】
（治療選択肢）
血液透析システムは、透析の要求される頻度、患者の特性、透析液または水の利用可能性、および透析機の所望の可搬性に基づく治療選択肢の向上した柔軟性を提供する。全ての治療に関して、血液流路５３は、患者からの血液を透析器８に、そして患者に戻すように運搬するために、動脈血液ライン１および静脈血液ライン１４を患者に接続することによって、閉ループシステム内で血液を運搬する。
血液透析システムは、透析の要求される頻度、患者の特性、透析液または水の利用可能性、および透析機の所望の可搬性に基づく治療選択肢の向上した柔軟性を提供する。全ての治療に関して、血液流路５３は、患者からの血液を透析器８に、そして患者に戻すように運搬するために、動脈血液ライン１および静脈血液ライン１４を患者に接続することによって、閉ループシステム内で血液を運搬する。
【0086】
図２を参照すると、血液透析システムを使用する第１の方法は、吸着材フィルタ３６の使用を要求しない。水が、ＲＯを通して供給される水等の水供給部４６から新鮮な透析液の流路５６を通して機械に導入される。必要とされる場合、化学物質濃縮物が、化学物質濃縮物ポンプ（４７および４９）を使用して清浄水に添加される。混合された透析液が、次いで、リザーバ（１７および２０）に導入される。本治療に関して、第１のリザーバ（１７または２０）からの新鮮な透析液７５が、透析器８を越えて、吸着材フィルタバイパス通路３５を通して、同じリザーバ（１７または２０）に戻るように再循環させられる。リザーバ（１７または２０）の容量が一度再循環させられると、リザーバ（１７または２０）は、排液流路５５を通して空にされ、リザーバ（１７または２０）は、新鮮な透析液の流路５６を通して再充填される。
【0087】
その一方で、第１のリザーバ（１７または２０）が空にされ、再充填されている間、血液透析治療が、第２のリザーバ（１７または２０）を使用して継続する。例えば、図２に図示されるように、プロセッサ７７（図８に示される）が全ての透析液が一度再循環したことを決定すると、または、透析液が汚染されたことを決定すると、プロセッサ７７は、全ての関連のある弁（２１、４２、４３、５１、および５２）を切り替え、患者治療から第１のリザーバ２０を除去し、透析液流路５４の中に第２のリザーバ１７を挿入する。第２のリザーバ１７からの新鮮な透析液７５が、透析器８を越えて、吸着材フィルタバイパス通路３５を通して、同じリザーバ１７に戻るように再循環させられる。リザーバ（１７および２０）間の交互のこの切り替えは、透析治療が完了するまで継続する。この動作は、従来的なシングルパスシステムに類似しているが、いかなる吸着材フィルタ３６も使用されていないので、それと同じではない。
【0088】
代替として、および図３に図示されるように、吸着材フィルタ３６が、透析液が透析器８を通過した後、それを濾過する。この目的のために、プロセッサ７７は、三方弁３４を切り替え、透析液流路５４の中に吸着材フィルタ３６を組み込み、プロセッサ７７は、種々の弁アセンブリ（２１、４２、４３、５１、および５２）を切り替え、透析治療中にリザーバ１７を利用する。新鮮な透析液７５が、透析器８および吸着材フィルタ３６を通して再循環させられ、その後、透析液は、透析液流路５４を通して同じリザーバ１７に送り返される。この再循環は、限定ではないが、吸着材フィルタ３６が使用済みであること、または透析液流体が汚染されていること、または限外濾過がリザーバ１７を満杯にし、廃液および再充填されることを要求することをもたらしたことを含む、プロセッサ７７によって決定されるように、継続する。その一方で、リザーバ２０内の流体が、汚染された場合、これは、排液流路５５を通して排液され、次いで、リザーバ２０は、新鮮な透析液の流路５６を使用して再充填される。
【0089】
図４に図示されるように、プロセッサ７７が、透析治療のためのリザーバ１７の継続された使用が、適切ではないと決定すると、プロセッサ７７は、種々の弁アセンブリ（２１、４２、４３、５１、および５２）を切り替え、透析液流路５４からリザーバ１７を除去し、代わりに、透析治療のために、透析流路５４の中にリザーバ２０を挿入する。新鮮な透析液７５が、透析器８および吸着材フィルタ３６を通して同じリザーバ２０に戻るように再循環させられる。再び、この再循環は、リザーバ１７に戻るような切り替えまで、または透析治療が完了されるまで、プロセッサ７７によって決定されるように、リザーバ２０を使用して継続する。透析治療が、リザーバ２０を使用して継続する間、リザーバ１７内の汚染された流体７６が、排液流路５５を通して排液される。その後、リザーバ１７が、新鮮な透析液の流路５６を使用して再充填される。他の治療方法のように、リザーバ（１７および２０）間の交互のこの切り替えは、透析治療が完了するまで継続する。
【0090】
依然として追加の実施形態において、および図５および６に図示されるように、吸着材フィルタ３６が透析液流路５４内で利用されない血液透析治療が、図２に図示されるものに類似する様式において行われる。透析液流路５４内で吸着材フィルタ３６を利用することが可能であるが、この実施形態に関して、新鮮な透析液７５が、吸着材フィルタ３６を回避するように、吸着材フィルタバイパス経路３５を通して導かれることが好ましい。治療中、第１のリザーバ（１７または２０）からの新鮮な透析液７５が、透析器８を越えて、吸着材フィルタバイパス経路３５を通して再循環させられ、同じリザーバ（１７または２０）に戻るように導かれる。さらにより好ましくは、この実施形態に関して、血液透析システムは、吸着材フィルタ３６を含まない。代わりに、図５および６を参照すると、血液透析システムは、本明細書ではフィルタ流路５７と称される別個の閉ループ流路内にある単一の吸着材フィルタ７１を含む。図５および６は、２つの吸着材フィルタ３６および７１を含む血液透析システムを図示するが、透析液流路５４内の吸着材フィルタ３６は、随意であり、血液透析システムのこの実施形態内に組み込まれる必要はない。
【0091】
前の実施形態のように、透析治療は、リザーバ（１７および２０）間で交互に切り替わりながら、実装される。図５を参照すると、透析治療は、リザーバ１７内の新鮮な透析液７５を使用するが、種々の弁アセンブリ（２１、４２、４３、５１、および５２）が、閉ループフィルタ流路５７の中に第２のリザーバ２０を挿入するように切り替えられる。汚染された水７６が、リザーバ２０から、ポンプ５８および圧力センサ５９を通して排液される。その後、汚染された水７６が、吸着材フィルタ７１を通して濾過される。試薬６１および６５が、重力供給またはポンプ６２および６６を使用してフィルタ流路５７の中に導入され得る。試薬６１および６５は、ここで清浄にされた透析液が、伝導率試験器６４および６８、アンモニウムセンサ６９、およびｐＨセンサ７０によって適応性に関して試験される前、混合器６３および６７内で混合される。試験が、水が現在清浄であることを示す場合、それは、リザーバ２０に戻るように導かれる。
【0092】
図６を参照すると、プロセッサ７７は、透析液流路５４内のそれらを含む種々のセンサ（３、４、７、９、１１、１２、１５、１６、１８、１９、２２、２４、２５、２７、２８、３１、３７、および５９）の出力を監視し続ける。リザーバ１７内の水が、汚染された状態になると、これは、透析液流路５４から除去され、リザーバ２０が、再度、関連のある弁アセンブリ（２１、４２、４３、５１、および５２）の全てを切り替えることによって、その位置で代わりにされる。第２のリザーバ２０からの新鮮な透析液７５は、透析器８を越えて閉ループ透析液流路５４内で再循環させられ、同じリザーバ２０に戻るように導かれる。その一方で、リザーバ１７内の今汚染されている水７６が、吸着材フィルタ７１を通して濾過される前、ポンプ５８および圧力センサ５９を通して排液される。再び、試薬（６１および６５）が、フィルタ流路５７の中に導入され得、試薬（６１および６５）は、混合器（６３および６７）内で混合される。今清浄な透析液は、リザーバ１７を充填する前、伝導率試験器（６４および６８）、アンモニウムセンサ６９、およびｐＨセンサ７０によって適応性に関して試験される。交互に入れ替わるリザーバ（１７および２０）のこのプロセスは、処方された血液透析治療が完了するまで、または治療が中断されることを要求する故障が検出されるまで継続する。
【0093】
図７Ａは、透析液が吸着材フィルタ３６を通して閉ループシステム内で流動する再循環モードにおいて動作する血液透析システムのさらなる追加の実施形態を図示する。他の実施形態のように、血液流路５３は、患者からの血液を透析器８に、そして患者に戻すように運搬するために、動脈血液ライン１および静脈血液ライン１４を患者に接続することによって、閉ループシステム内で血液を運搬する。透析液は、リザーバ１７内に貯蔵され、透析液のレベルが、質量歪みゲージまたはロードセル１９等の流体質量センサ１９によって測定され、透析液の温度が、加熱器２３によって維持される。透析液が、ポンプ２６および３３を使用して、透析器８および吸着材フィルタ３６を通して再循環させられる。その後、透析液は、透析液流路５４を通して同じリザーバ１７に送り返される。
【0094】
図７Ａに図示される実施形態において、透析液中の適切な化学物質を維持するために、必要に応じて清浄水に添加され得る化学濃縮物源（４８および５０）が、提供される。好ましくは、第１の試薬源４８は、塩類を含み、第２の試薬源５０は、重炭酸塩と、乳酸溶液とを含む。化学濃縮物は、化学濃縮物ポンプ（４７および４９）を使用して透析液流路５４の中に導入され、清浄水および化学濃縮物は、混合器（６３および６７）を用いて混合される。再び、透析液流路５４は、流量センサ２５と、１つ以上の圧力センサ２７と、サンプルポート７９とを含み得る。
【0095】
いくつかの実施形態において、透析液流路５４は、第２の混合器６７とリザーバ１７との間に位置付けられた伝導率センサ４１も含み、リザーバ１７と透析器８との間に位置付けられたアンモニアセンサ３７と、ｐＨセンサ３８と、組み合わせられた伝導率／温度センサ２４とを含む。制御プロセッサ７７が、種々のセンサ（例えば、３、４、７、１１、１２、１５、１６、１９、２４、２５、および２７）およびポンプ（５、６、２６、３３、４４、４７、および４９）に接続され、血液透析治療を制御する。
【0096】
図７Ａに図示される血液透析システムの実施形態は、透析液が吸着材フィルタ３６を通して流動する閉ループ再循環モードにおいて動作する。透析液は、リザーバ１７内に貯蔵され、透析器８および吸着材フィルタ３６を通して再循環させられる。化学濃縮物が、必要に応じて、濾過された水に添加される。再循環が、治療が完了するまで、吸着材フィルタ３６が使用済みになるまで、または、透析液流体が汚染されるまたは限外濾過がリザーバ１７を満杯にし、廃液されることを要求することをもたらすまで、プロセッサ７７によって決定されるように継続する。
【0097】
試薬源（４８および５０）は、以下の化学化合物のうちの１つ以上を有する同じまたは異なる注入液／試薬溶液を含むことができる：酢酸カルシウム、塩化カルシウム、酢酸マグネシウム、塩化マグネシウム、酢酸カリウム、塩化カリウム、重炭酸ナトリウム、および炭酸ナトリウム。これらの化合物のうちの１つ以上が、吸着材フィルタ３６から出てくる透析液とともに注入され、透析液中の不可欠なナトリウムイオンを補充しながら、透析液のｐＨを平衡させる。このように、透析液のｐＨは、血液のｐＨと綿密に合致するように制御されることができる。例えば、透析液のｐＨが、６．５を下回る場合、試薬源（４８および５０）のうちの１つ以上からの試薬溶液が、吸着材フィルタ３６の後の透析液流路５４に添加され、ｐＨを所望のレベルに戻すようにすることができる。より低いｐＨにおける吸着材フィルタ３６から離れた流体が、概して、より高いｐＨにおける流体より多くのナトリウムが再注入されることを必要とするので、このプロセスは、機能する。
【0098】
いくつかの実施形態において、試薬源（４８または５０）のうちの一方における試薬溶液は、以下の化合物を有することができる：塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）、および酢酸カリウム（ＫＡｃ）。試薬溶液は、以下の化合物濃度（概算値）を有することができる：ＣａＣｌ２２５～４０ｍＭ（ミリモル）、ＭｇＣｌ２１２．５～２０ｍＭ、およびＫＡｃ７５～１２０ｍＭ。例示的実施形態において、試薬溶液は、以下の化合物濃度（概算値）を有する：ＣａＣｌ２は３２．０４ｍＭ（ミリモル）、ＭｇＣｌ２は１６．０２ｍＭ、およびＫＡｃは９６．１２ｍＭ。他のモル濃度も、各化合物のおおよそのモル比が維持される限り、使用され得ることに留意されたい。
【0099】
いくつかの実施形態において、他の試薬源（試薬源４８または５０）における試薬溶液は、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）の溶液であり得る。炭酸ナトリウム溶液の濃度は、約１．５Ｍであることができる。実際に、炭酸ナトリウムが、その高い塩基性に起因して、最も不可欠な塩類のうちの１つと見なされる。具体的に、炭酸ナトリウムは、化合物あたり２つのナトリウムの分子を含む。このように、ナトリウムは、必要に応じてシステムの中に補充されながら、システムが、所望の値、例えば、７．０のｐＨを下回るとき、システムのｐＨを平衡させることができる。したがって、Ｎａ２ＣＯ３の各モルが、１モルのＣＯ２を透析液中の安全かつ生理学的なｐＨ範囲により接近している重炭酸ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）に変え得るので、炭酸ナトリウムは、好ましい試薬である。
【0100】
具体的に、いくつかの好ましい実施形態において、試薬源４８は、ＣａＣｌ２、ＭｇＣｌ２、およびＫＡｃの溶液であることができ、試薬源５０は、Ｎａ２ＣＯ３の試薬溶液であることができる。この実施形態において、試薬源４８は、３～４Ｌであることができ、試薬源５０は、０．５～１．０Ｌであることができる。しかしながら、他の容量も、比率が維持される限り、可能である。代替として、試薬源４８は、Ｎａ２ＣＯ３の溶液であることができ、試薬源５０は、ＣａＣｌ２、ＭｇＣｌ２、およびＫＡｃの試薬溶液であることができる。いくつかの実施形態において、試薬源（４８および５０）は、以下の化学化合物のうちの１つ以上を伴う試薬溶液を有する単一の試薬源に組み合わせられることができる：酢酸カルシウム、塩化カルシウム、酢酸マグネシウム、塩化マグネシウム、酢酸カリウム、塩化カリウム、重炭酸ナトリウム、および炭酸ナトリウム。
【0101】
図７Ａに示されるように、試薬源４８および試薬源５０からの試薬溶液が、吸着材フィルタ３６の後の透析液流路５４に添加される。試薬源（４８および５０）からの試薬溶液は、同じ場所において、または異なる場所において、透析液流路５４に進入することができ、１つ以上の混合器（６３または６７）を用いて混合される。
【0102】
いくつかの実施形態において、試薬源４８からの試薬溶液は、第１の混合器６３の前の透析液流路５４の中に挿入され、試薬源５０からの試薬溶液は、第１の混合器６３の後の透析液流路５４の中に挿入される。第２の試薬溶液が、透析液流路５４の中に挿入されると、透析液流路５４内の透析液および試薬溶液は、第２の下流混合器６７（例えば、第２の混合器６７）を使用して再び混合される。
【0103】
試薬源（４８および５０）からの試薬溶液が同じ場所において透析液流路５４に入る実施形態において、単一の混合器が、注入点の後で使用されることができる。代替として、２つ以上の混合器が、吸着材フィルタ３６の下流であるが、透析液リザーバ１７の前である種々の場所において使用されることができる。透析液流路５４が、新しいおよび／またはリフレッシュされた透析液（新たにされた不可欠なミネラレル含有量を伴う透析液）を貯蔵するための第２のリザーバを有し得ることに留意されたい。
【0104】
図８は、いくつかの実施形態による試薬溶液が導入および混合された後の透析液中の不可欠なミネラル（例えば、ナトリウム）の濃度を監視および制御するためのフィードバックシステム８００を図示する。システム８００は、１つ以上の試薬溶液注入場所８０５と、混合器６３と、伝導率センサ４１と、電極１０１０とを含む。いくつかの実施形態において、図８に示されるように、溶液注入場所８０５は、透析液品質センサ７００の上流にあることができる。１つ以上の試薬源（４８および５０）（図８に図示せず）からの試薬溶液が、１つ以上のポンプ８１０を使用して透析液流路５４の中に注入されることができる。試薬溶液が、注入されると、混合器６３が、使用され、試薬溶液を透析液と混合し、均質性を達成することができ、以降、「混合溶液」と称されることができる。伝導率センサ４１が、次いで、混合溶液の伝導率値を測定するために使用され、伝導率値は、次いで、混合溶液中のナトリウムまたはナトリウムイオンのレベルを決定するために使用される。伝導率センサ４１は、混合溶液中のナトリウムイオンの最適なレベルを所与として、ある伝導率値が予期されるように、予め較正されることができる。いくつかの実施形態において、最適なナトリウム濃度は、１３０～１４５ｍＭであることができる。具体的に、いくつかの例示的実施形態において、最適なナトリウム濃度は、１４０ｍＭである。いくつかの例示的実施形態において、ポンプ８１０によって注入される試薬は、図８に描写されるように、ナトリウムを含まなければならない。最適な構成では、それは、炭酸ナトリウムを含む。例えば、混合溶液の伝導率値が混合溶液中のナトリウムイオンの最適なレベルに関して予期される伝導率値未満である場合、フィードバック信号が、コントローラ（図示せず）に送信されることができ、コントローラは、試薬溶液の注入率を増加させるように１つ以上のポンプ８１０を制御する。代替として、測定された伝導率値が最適な伝導率値より高い場合、試薬溶液の注入率は、減らされることができる。
【0105】
図９は、前述に説明されるフィードバックシステム８００を使用して測定されたナトリウム濃度を図示するチャートである。線９０５は、吸着材フィルタ３６の直後の透析液の測定されたナトリウム含有量を表す。示されるように、補充されないままである場合、吸着材フィルタ３６の出力における透析液のナトリウム含有量は、治療時間が進捗するにつれて、劇的に低くなり得る。線９１０は、伝導率センサ４１からのフィードバックを使用して（試薬溶液が注入および混合された後の）補充された混合溶液の測定されたナトリウム含有量を表す。示されるように、ナトリウム補充システムは、ナトリウム濃度を１４０ｍＭの最適値の近くに保つことが可能である。
【0106】
図１０は、本開示のいくつかの実施形態による伝導率センサ４１を図示する。図１１は、断面Ａにおける伝導率センサ４１の断面図を図示する。図１０および１１の両方は、並行して議論されるであろう。伝導率センサ４１は、センサ本体１００５と、１つ以上の電極１０１０と、制御システム１０５０とを含む。電極１００５は、センサ本体１００５のスロット１１０５の中に配置されることができる。電極１０１０は、スロット１１０５の中に固定されることができ、スロット１１０５は、接着剤１０２５を使用してシールされることができる。
【0107】
電極１０１０は、図１０に最も詳細に図示されるように、センサ本体１００５の中心に配置されることができる。電極１０１０は、透析液流路５４の中に注入される試薬溶液の量が、制御され得るように、１つ以上のポンプ（例えば、ポンプ４７、ポンプ４９、およびポンプ８１０）（図示せず）に結合された制御システム１０５０に結合されることができる。いくつかの実施形態において、制御システム１０５０は、電極からの読み取り値に基づいて伝導率値を決定するように構成されたプロセッサ７７（図８に示される）を含むことができる。伝導率値は、次いで、透析液流路５４の中に注入されている試薬溶液の量を制御するために使用される。これは、１つ以上のポンプ（４７、４９、８１０）と伝導率センサ４１との間にフィードバック制御ループを確立する。このように、１つ以上のポンプ（４７、４９、８１０）は、混合溶液中のナトリウムの一貫したレベルを維持するために、試薬源４８および／または試薬源５０からの１つ以上の試薬溶液の注入率を制御することができる。
【0108】
図１２Ａ－Ｃは、伝導率センサ４１内に実装され得る種々の電極１０１０設計の例示的実施形態を図示する。各電極１０１０は、混合溶液の伝導率を測定するように構成される。伝導率を測定するために使用される電極１０１０は、ステンレス鋼、黒鉛、インコネル、チタン、金、白金、パラジウム、または他の非腐食性で導電性の生体適合性材料から構成され得る。いくつかの実施形態において、電極１０１０は、伝導率が当業者に公知であるように測定され得る複数の電極の形態にあるロッド、プレート、ディスク、または円筒物の形態をとり得る。いくつかの例示的実施形態において、電極１０１０は、ロッド、プレート、ディスク、または円筒物の形態をとることができる。加えて、図１２Ａ－１２Ｃにそれぞれ図示されるように、電極は、伝導率が当業者に公知であるように測定され得る４つ、３つ、または２つの棒状の電極（ｐｏｌｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１０１０の形態をとることができる。種々の他の電極形態および構成も、当業者によって決定されることができる。
【0109】
いくつかの実施形態において、電極１０１０は、２次元であり、付加プロセスによって電気的に絶縁された基材上に接着されることができる。具体的に、電極１０１０は、表面上に２次元の伝導性形状を生成するスクリーン印刷またはスパッタコーティング、または他の類似のプロセスを用いて、平面状表面上に伝導性材料またはインクを用いて印刷されることができる。いくつかの実施形態において、２次元電極１０１０は、レーザアブレーション、化学エッチング、または機械的除去等の除去プロセスによって生成されることができる。これらの２次元電極１０１０は、限定ではないが、酸化ジルコニウムおよびガラスを含むセラミック上に印刷されることができる。さらに、いくつかの実施形態において、電極１０１０は、限定ではないが、アクリル、ポリカーボネート、またはポリエステルを含む異なるポリマー上に印刷されることができる。
【0110】
締めくくりに、本明細書に示され、説明されるような本発明の例示的実施形態に関して、血液透析システムが開示されることを理解されたい。本発明の原理は、示され、説明されるもの以外のいくつかの構成において実践され得、そのため、本発明が、例示的実施形態によっていかようにも限定されず、概して、血液透析システムを対象とし、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、それを行うために多数の形態をとることが可能であることを理解されたい。さらに本発明が、開示される構造の特定の幾何学形状および材料に限定されず、代わりに、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、現在公知であるまたは後に開発される他の機能的に同等の構造または材料を伴い得ることが、当業者によって理解されるであろう。さらに、上で説明される実施形態の各々の種々の特徴は、任意の論理様式において組み合わせられ得、本発明の範囲内に含まれることを意図する。
【0111】
本発明の代替実施形態、要素、またはステップの群化は、限定物として解釈されないものとする。各群の構成要素は、個々に、または本明細書に開示される他の群の構成要素との任意の組み合わせにおいて言及および請求され得る。群の１つ以上の構成要素が、便宜および／または特許性の理由のために、群の中に含まれること、またはそれから削除され得ることを予期されたい。任意のそのような包含または削除が生じるとき、本明細書は、修正されたものとして、群を含むと見なされる。
【0112】
別様に示されない限り、本明細書および請求項内で使用される特性、項目、数量、パラメータ、性質、用語等を表現する全ての数値は、用語「約」によって全ての事例において修飾されているものとして理解されるべきである。本明細書で使用されるように、用語「約」は、そのように条件付けられた特性、項目、数量、パラメータ、性質、または用語が、記載された特性、項目、数量、パラメータ、性質、または用語の値の±１０パーセントの上方および下方の範囲を含むことを意味する。故に、そうではないことが示されていない場合、本明細書および添付の請求項に記載される数値パラメータは、変動し得る近似値である。最低限でも、均等論の適用を本請求項の範囲に限定するような試みとしてではなく、各数値インジケーションは、少なくとも報告された有効桁数に照らして、かつ通常の丸め技法を適用することによって解釈されるべきである。本発明の広範な範囲を記載する数値範囲および値が近似値であるにもかかわらず、具体的実施例に記載される数値範囲および値は、可能な限り、精密に報告される。しかしながら、いかなる数値範囲または値も、本質的に、それらの個別の試験測定値に見出される標準偏差から必然的に結果として生じる、ある誤差を含む。本明細書における値の数値範囲の列挙は、その範囲内にある各別個の数値を個々に指す、簡略的な方法としての役割を果たすことを意図しているにすぎない。本明細書において別様に示されない限り、数値範囲の各個々の値は、本明細書に個々に列挙されている場合と同様に、本明細書の中に組み込まれる。
【0113】
本発明の説明の文脈（特に、以下の請求項の文脈）内で使用される用語「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、および類似の指示物は、本明細書で別様に示されるまたは文脈によって明確に矛盾されない限り、単数および複数の両方を網羅すると解釈されるべきである。本明細書に説明される方法の全てが、本明細書において別様に示されるまたは文脈によって明確に別様に矛盾されない限り、任意の好適な順序において実施されることができる。本明細書に提供されるありとあらゆる実施例または例示的な言い回し（例えば、「等」）の使用は、本発明をより良好に明らかにすることを意図しているにすぎず、別様に請求される本発明の範囲に限定を課すものではない。本明細書におけるいかなる言い回しも、任意の非請求要素を、本発明の実践に対して不可欠であるように示しているものとして解釈されるべきではない。
【0114】
本明細書に開示される具体的な実施形態はさらに、「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ（～から成る）」または「本質的に～から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」の言い回しを使用して、本請求項において限定され得る。本請求項において使用されると、改定毎に出願されるものとして、または追加されるものとしてであるかにかかわらず、移行用語「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ（～から成る）」は、本請求項内で規定されていない、いかなる要素、ステップ、または成分も除外する。移行用語「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ（～から本質的に成る）」は、請求項の範囲を、規定される材料またはステップおよび基本的特性および新規の特性に実質的に影響を及ぼさないものに限定する。そのように請求される本発明の実施形態は、本明細書において本質的または明示的に説明され、有効にされる。
【0115】
各方法の個別の要素が実施される論理コード、プログラム、モジュール、プロセス、方法、および順序が、純粋に例示的であることを理解されたい。実装に応じて、それらは、本開示において別様に示されない限り、任意の順序で、または並行して実施され得る。さらに、論理コードは、任意の特定のプログラミング言語に関連または限定されず、分散型、非分散型、または多重処理型環境内の１つ以上のプロセッサ上で実行する、１つ以上のモジュールを備え得る。
【0116】
本発明のいくつかの特定の形態が、図示され、説明されているが、種々の修正が、本発明の精神および発明から逸脱することなく行われ得ることが、明白となるであろう。したがって、本発明が、以下の請求項によらない限り、限定されることは意図していない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【国際調査報告】