JP2003220133A - ダイアライザ及びそれに使用するホローファイバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】透析を行なう度に、使い捨てのダイアライザを
使用したり、シャントへの穿刺を行うことなく、また、
抗血液凝固剤を大量に投与することなく人工透析を行う
ことができるようにする。 【解決手段】生体に装着されるハウジング（４）にホロ
ーファイバ（５）束から成る血液浄化用モジュール
（６）を配すると共に、透析液供給配管（８Ｓ）及び排
出配管（８Ｄ）の接続時に開成されて抜脱時に閉成され
るコネクタポート（９in、９out）を形成し、ホローフ
ァイバ（５）の内周面に、その生体の毛細血管内被細胞
から成る抗血液凝固性物質交換膜（１６）を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人工透析により血
液中の老廃物を水分と共に除去してその血液を浄化させ
るダイアライザと、それに使用するホローファイバに関
する。

【０００２】

【従来の技術】現在、日本だけでも約２０万人、世界的
に見ると約１００万人の患者が病院・クリニックなどの
透析専門施設で人工透析による治療を受けている。人工
透析は、週２〜３回、１回当り３〜５時間かけて人工腎
臓を使用して、体内の水分や電解質のバランスの維持、
さらには不要老廃物の体外除去を行うもので、これによ
り、健常者の１０％以下に低下した腎機能を、２０〜２
５％程度にまで回復させることになる。

【０００３】しかし、人工透析を受けている間、患者は
ベッドから離れることができないので、１週間のうちの
多くの時間を余儀なくベッドで過ごさなければならず、
患者の社会生活に大幅な支障をきたしている。また、現
行では、週２〜３回、１回当り３〜５時間の短時間の透
析時間中に、１回あたりの除水量が体重の５％以上にも
達することがあり、急激で大幅な除水のため一時的に循
環血液量の減少、血圧低下をきたし、老廃物、電解質、
酸・塩基平衡の急激な補正のため体内のアンバランスを
生じ、このため個人差はあるが、不眠症になったり、透
析直後の疲労感が大きかったりと、患者への負担が大き
い。

【０００４】このため、透析専門施設へ行かなくても、
家庭や職場などでも簡単に人工透析を行うことができれ
ば、移動時は無理としても、寝ている間や簡単なデスク
ワークをしている間中、毎日、透析を行うことができ、
これにより、１週間あたりの透析時間を長くして単位時
間あたりの除水量を減らし、且つ、総除水量を多くする
ことができるので、強制的な除水に伴う患者の負担を軽
減すると共に、血液をよりきれいに浄化することができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、毎日透析を行
おうとすると、透析回数が従来の週２〜３回の２〜３倍
以上にあたる週７回程度に増え、そのたびに、内腕部の
血管に形成したシャントへ二本の血管チューブ先端の針
を穿刺して体内循環系と体外循環系を接続しなければな
らないことから、患者の負担が大きいだけでなく、シャ
ントの寿命が短くなるという問題がある。

【０００６】このため、透析液の供給チューブ及び排出
チューブを簡単に脱着できるポートを形成したダイアラ
イザを体内循環系に接続した状態で身体に常時装着して
おき、透析を行うときに透析液の供給チューブ及び排出
チューブを前記ポートに接続すれば、シャントの傷みは
全くない。

【０００７】しかしながら、ダイアライザを体内循環系
に接続した状態で常時装着すると、そのダイアライザ内
に血液が流れるときに血液の凝固反応が起こるため、こ
れが体内に運ばれると血栓を起こすおそれがある。した
がって、ヘパリンなどの抗血液凝固剤を大量に投与する
必要が生じるが、これを長期間投与すればアンチトロピ
ンIIIの消耗を来たして、播種性血管内凝固症候群（Ｄ
ＩＣ）を召来し、やはり、患者生命を重篤な危機に陥れ
るおそれがある。

【０００８】さらに、血液透析を行なう度に高価なダイ
アライザが使い捨てにされるため、医療費の高騰を招
き、社会に対する経済的負担が増大するだけでなく、環
境問題に及ぼす影響も無視できない。

【０００９】そこで本発明は、第一に、ダイアライザを
常時装着して透析のたびに使い捨てにしたりシャントへ
の穿刺を行うことなく家庭でも職場でも簡単に人工透析
を行うことができ、第二に、ダイアライザを常時装着し
た場合に、抗血液凝固剤を大量に投与することなく人工
透析できるようにすることを技術的課題としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明は、生体に装着されるハウジングに、体内循
環系からその血圧により供給される血液を流通させて再
び体内循環系に戻すホローファイバ束からなる血液浄化
用モジュールが配され、前記ホローファイバの内側から
その外側を流れる透析液中に血中老廃物を透過させて血
液を浄化するダイアライザであって、前記ハウジング
に、透析液供給配管及び排出配管を着脱自在に接続する
流入用コネクタポート及び排出用コネクタポートが形成
されると共に、当該各コネクタポートは、各配管を外し
たときに閉成されてハウジング内部に透析液を満たした
状態に維持するバルブ機構を備え、前記血液浄化用モジ
ュールを構成する各ホローファイバは、管状の血液浄化
膜基材の内周面にその生体の毛細血管内被細胞を増殖固
定した抗血液凝固性物質交換膜が形成されていることを
特徴とする。

【００１１】本発明によれば、内部に透析液を満たした
ハウジングを生体に常時装着し、血液浄化用モジュール
に血液流入口及び血液流出口を体内循環系に接続してお
く。このとき、血液浄化用モジュールのホローファイバ
径を適当に選ぶことにより、体内循環系からその血圧に
より押し出された血液が、各ホローファイバ内を流通し
て、再び体内循環系に戻る体外循環系が形成され、ポン
プなどを用いることなく血液がホローファイバ内を流れ
る。

【００１２】各ホローファイバの内周面には、その生体
の毛細血管内被細胞を増殖固定した抗血液凝固性物質交
換膜が形成されており、生体にとって異物であるホロー
ファイバ内周面が生化学的に自己の生体組織と同一視さ
れるため拒絶反応を起すことがなく、その血管内被細胞
の有する抗血液凝固作用によりホローファイバ内周面に
触れた血液が凝集反応を起こすこともない。

【００１３】そして、人工透析を行おうとするときは、
ハウジングに形成された流入用コネクタポート及び排出
用コネクタポートに透析液供給配管及び排出配管を接続
すれば、ホローファイバの外側及び内側に透析液及び血
液が流れ、毛細血管内被細胞は物質交換性を有すること
から、血中老廃物の排出が阻害されることなく血液が浄
化される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図１は本発明に係るダイ
アライザを使用した人工腎臓の一例を示す説明図、図２
は血管内被細胞の増殖固定方法を示す説明図である。

【００１５】人工腎臓１は、図１に示すように、血液を
体外循環させて透析をおこなうダイアライザ２と、この
ダイアライザ２に未使用透析液を供給して使用済み透析
液を排出する透析液供給排出装置３を備えている。

【００１６】本発明に係るダイアライザ２は、生体に常
時装着されるハウジング４に、中空糸型の血液浄化膜で
形成されたホローファイバ５束からなる血液浄化用モジ
ュール６が配され、当該モジュール６内に体内循環系７
からその血圧により供給される血液を流通させて、ホロ
ーファイバ５の内側からその外側を流れる透析液中に血
中老廃物を透過させ、浄化された血液を体内循環系７に
戻すようになっている。

【００１７】ハウジング４は、腕、脚、胴などに装着し
たときに邪魔にならないように、また、体の表面形状に
ピッタリフィットするように湾曲した偏平状に形成され
ると共に、外力が作用しても割れたり変形したりしない
ように適度な剛性と弾力性を有している。

【００１８】そして、ハウジング４の底面側に、透析液
供給排出装置３から透析液を供給する透析液供給配管８
Ｓを着脱自在に接続する流入用コネクタポート９inが形
成されると共に、上面側に、ダイアライザ２から使用済
み透析液を排出する透析液排出配管８Ｄを着脱自在に接
続する排出用コネクタポート９outが形成されている。

【００１９】各配管８Ｓ、８Ｄの先端部には、各コネク
タポート９in、９outに対して係脱自在に接続されるス
リーブ状のワンタッチプラグ１０が設けられ、コネクタ
ポート９in、９outに差し込むだけで気密に連結され、
リリースリング１１を操作することにより簡単に外れる
ようになっている。

【００２０】一方、各コネクタポート９in、９outは、
各配管８Ｓ、８Ｄを外すときに閉成されてハウジング４
の内部に透析液を満たした状態に維持するバルブ機構１
２を備えている。このバルブ機構１２は、各配管８Ｓ、
８Ｄのワンタッチプラグ１０を抜いたときに内蔵スプリ
ング（図示せず）により操作されて自動的に閉成される
タイプでも、コックを操作することにより閉成されるタ
イプでもその構造は任意である。

【００２１】また、ホローファイバ５で構成された血液
浄化用モジュール６は、その血液流入端６inに動脈チュ
ーブ１３inが接続され、血液流出端６outに静脈チュー
ブ１３outが接続されている。そして、血液浄化用モジ
ュール６と、動脈チューブ１３in及び静脈チューブ１３
outで体外循環系１４が形成され、動脈チューブ１３in
及び静脈チューブ１３outを体内循環系７に接続するこ
とにより、体内循環系７の血液が血圧により動脈チュー
ブ１３inを通り血液浄化用モジュール６に導入され、静
脈チューブ１３outを通り再び体内循環系７に戻され
る。

【００２２】このホローファイバ５は、血圧により血液
を導入させる必要があることから、血液を強制循環させ
る一般のダイアライザに用いられるものより太い内径の
０.５〜１ｍｍ程度に形成されている。そして、例えば
アクリルニトリルスルホン酸ナトリウムの共重合体で形
成された管状の血液透析膜基材１５の内周面に、生化学
的に細胞外基質と等価な基底膜（図示せず）を形成し、
さらにその内側に、ダイアライザ２を装着しようとする
生体の毛細血管内被細胞を増殖固定した抗血液凝固性物
質交換膜１６が形成されている。

【００２３】ホローファイバ５の内周面に抗血液凝固性
物質交換膜１６を形成する場合は、予め基底膜を形成し
た血液透析膜基材１５をホローファイバとして用いた血
液浄化用モジュール６組み立て、図２に示すとおり、３
７℃、５％ＣＯ_２雰囲気下で、ダイアライザ２を装着し
ようとする生体の毛細血管内被細胞を培養した培養液を
満たした培養瓶１７から培養液送給ポンプ１８により送
給される培養液が、ガス交換バッグ１９を介して血液浄
化用モジュール６の血液流入端６inから各ホローファイ
バ５内を通り、その血液流出端６outから培養瓶１７へ
戻る培養液循環系路２０を形成し、２時間程度培養液を
循環させる。これにより、ホローファイバ５となる血液
透析膜基材１５の内周面に、毛細血管内被細胞を増殖固
定した抗血液凝固性物質交換膜１６が形成される。

【００２４】毛細血管内被細胞は、細胞に供給すべき水
分や、細胞から排泄される尿素その他の老廃物を透過す
るので、この血管内被細胞を増殖固定した抗血液凝固性
物質交換膜１６を形成したホローファイバ５も同様に、
水分、尿素等を透過するが、血球成分は透過しない。ま
た、その内周面には、ダイアライザ２を装着する生体の
血管内被細胞が増殖固定されているので、生体にとって
異物であるホローファイバ内周面が生化学的に自己の生
体組織と同一視され、血管内被細胞の有する抗血液凝固
性により、ホローファイバ５の内周面に血液が触れても
凝集固反応を起したり、血栓が形成されたりすることが
ない。したがって、抗血液凝固剤の大量投与も不要とな
る。

【００２５】なお、本例では、動脈チューブ１３in及び
静脈チューブ１３outなど体外循環系１４で血液が触れ
る面全てに、ダイアライザ２を装着しようとする生体の
毛細血管内被細胞を増殖固定させて抗血液凝固性物質交
換膜１６が形成されている。

【００２６】透析液供給装置３は家庭や職場に設置して
おくもので、ダイアライザ２のハウジング４内に透析液
供給配管８Ｓを介して透析液を供給する供給ポンプ２１
Ｓと、透析液排出配管８Ｄを介して使用済透析液を排出
させる排出ポンプ２１Ｄと、前記各ポンプ２１Ｓ及び２
１Ｄの流量をコントロールする流量制御装置２２を備え
ている。

【００２７】この流量制御装置２２は、透析時間及び必
要水分除去量にもとづいて供給ポンプ２１Ｓと排出ポン
プ２１Ｄを所定の流量差で運転するようになされてい
る。例えば、理想体重が６５.０ｋｇの患者の体重が水
分摂取により６５.５ｋｇに増えた場合、５００ｃｃの
水分を除去する必要がある。家庭での透析時間を８時間
とすれば、その８時間中に５００ｃｃを除去できるよう
に、排出ポンプ２１Ｄの流量を供給ポンプ２１Ｓより５
００／８（ｃｃ／ｈ）だけ多く設定すればよい。

【００２８】以上が本発明の一構成例であって、次にそ
の作用を説明する。ハウジング４内に透析液を満たした
ダイアライザ２を患者の脚等に緊締バンドなどで装着固
定し、動脈チューブ１３in及び静脈チューブ１３outを
体内循環系７の血管に吻合して繋ぐと、血液は血圧によ
り動脈チューブ１３inから血液浄化用モジュール６に導
入され、ホローファイバ５内を流れて静脈チューブ１３
outから体内循環系７に戻される。

【００２９】血液浄化用モジュール６を構成するホロー
ファイバ５は、内径が０.５〜１.０ｍｍと太く形成され
ているので、ポンプなどを使用しなくても血圧により血
液が導入される。ここで、ホローファイバ５は、管状の
ホローファイバ基材１５の内周面に、ダイアライザ２を
装着する患者の毛細血管内被細胞を増殖固定した抗血液
凝固性物質交換膜１６が形成されているので、ホローフ
ァイバ５の内周面に血液が触れても凝固反応を起した
り、血栓が形成されたりすることがない。

【００３０】しかも、本例では、ホローファイバ５だけ
でなく動脈チューブ１３in及び静脈チューブ１３outな
ど体外循環系で血液が触れる面全てに、ダイアライザ２
を装着しようとする生体の毛細血管内被細胞を増殖固定
した抗血液凝固性物質交換膜が形成されているので、体
外循環系で血栓が形成されにくい。

【００３１】このように、透析を行わないときでも、ダ
イアライザ２を生体に装着したままの状態で、ポンプな
どを駆動することなく体外循環系１４に血液が循環さ
れ、しかも、血栓を生ずることもないので、抗血液凝固
剤の大量投与も不要となる。

【００３２】この間、ダイアライザ２に透析液やエネル
ギを供給する何らの配管もコードも接続されていないの
で、生体に装着したままの状態で、自宅と職場の間を往
復移動するなど通常の社会生活を営むこともできる。

【００３３】次いで、透析を行うときは，家庭や職場に
設置した透析液供給排出装置３の透析液供給配管８Ｓ及
び透析液排出配管８Ｄを、ダイアライザ２の流入用コネ
クタポート９in及び排出用コネクタポート９outに接続
し、供給ポンプ２１Ｓ及び排出ポンプ２１Ｄの流量を設
定して透析液を供給する。

【００３４】これにより、ホローファイバ５の内側を血
液が流れ、外側を透析液が流れる。そして、ホローファ
イバ５は、管状の血液透析膜基材１５の内周面に、ダイ
アライザ２を装着しようとする生体の毛細血管内被細胞
を増殖固定した抗血液凝固性物質交換膜１６が形成され
ているので、血中老廃物と余剰水分が血液浄化用モジュ
ール６の各ホローファイバ５を介して透析液中に排出さ
れて、血液が浄化される。

【００３５】この透析を家庭で行う場合、毎晩寝ている
間の８時間を透析時間に当てれば、週９〜１０時間程度
しか確保できなかった従来の透析時間に比べて５〜６倍
の週５６時間と極めて長時間にわたる透析時間を確保す
ることができ、それだけ無理なく透析を行うことがで
き、血液の浄化度も向上する。

【００３６】しかも、従来のように、透析を行うために
日中ベッドに拘束される時間をなくすことができるの
で、患者側が透析のためにわざわざ時間を確保する必要
がなく、健常者と同様の社会生活を営むことができるよ
うになる。また、ダイアライザ２は生体に装着したまま
であり、体内循環系７と体外循環系１４は常時接続され
ているため、透析のたびに体外循環系１４を体内循環系
７に接続するための穿刺を行う手間や面倒もなく、この
点でも、患者の負担が著しく軽減される。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ダ
イアライザを生体に常時装着しておき、透析を行うとき
に透析液供給配管及び排出配管をダイアライザに接続す
るようにしているので、透析を行うたびにダイアライザ
を使い捨てにしたりシャントへの穿刺を行うことなく家
庭でも職場でも簡単に人工透析を行うことができるとい
う大変優れた効果を奏する。しかも、血液浄化用モジュ
ールを構成するホローファイバの内周面に、ダイアライ
ザを装着する生体の毛細血管内被細胞が増殖固定されて
いるので、常時装着して血液を流していても生体の拒絶
反応がなく、したがって、抗血液凝固剤を大量に投与す
ることなく人工透析を行うことができるという効果もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るダイアライザを用いた人工腎臓を
示す説明図。

【図２】血管内被細胞の増殖固定方法を示す説明図。

【符号の説明】

１………人工腎臓 ２………ダイアライザ ３………透析液供給排出装置 ４………ハウジング ５………ホローファイバ ６………血液浄化用モジュール ７………体内循環系 ８Ｓ……透析液供給配管 ８Ｄ……透析液排出配管 ９in……流入用コネクタポート ９out …排出用コネクタポート １２………バルブ機構 １４………体外循環系 １５………ホローファイバ基材 １６………抗血液凝固性物質交換膜

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4C077 AA05 BB01 EE01 EE03 KK04 LL05 NN03 PP30 4D006 GA13 HA01 JA62A JA63A MA01 MA06 MB19 MC39 MC90 NA45 PA01 PB09 PC47

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】生体に装着されるハウジング（４）に、体
   内循環系（７）からその血圧により供給される血液を流
   通させて再び体内循環系（７）に戻すホローファイバ
   （５）束からなる血液浄化用モジュール（６）が配さ
   れ、前記ホローファイバ（５）の内側からその外側を流
   れる透析液中に血中老廃物を透過させて血液を浄化する
   ダイアライザであって、 前記ハウジング（４）に、透析液供給配管（８Ｓ）及び
   排出配管（８Ｄ）を着脱自在に接続する流入用コネクタ
   ポート（９in）及び排出用コネクタポート（９out）が
   形成されると共に、当該各コネクタポート（９in、９ou
   t）は、各配管（８Ｓ、８Ｄ）を外したときに閉成され
   てハウジング（４）内部に透析液を満たした状態に維持
   するバルブ機構（１２）を備え、 前記血液浄化用モジュール（６）を構成する各ホローフ
   ァイバ（５）は、管状の血液透析膜基材（１５）の内周
   面にその生体の毛細血管内被細胞を増殖固定した抗血液
   凝固性物質交換膜（１６）が形成されていることを特徴
   とするダイアライザ。
2. 【請求項２】ダイアライザ（２）に使用される血液浄化
   用モジュール（６）を構成するホローファイバであっ
   て、管状の血液浄化膜基材（１５）の内周面にダイアラ
   イザ（２）を装着する生体の毛細血管内被細胞を増殖固
   定した抗血液凝固性物質交換膜（１６）が形成されてい
   ることを特徴とするホローファイバ。