JP2005323890A - 人工透析システムの給水配管の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】逆浸透純水製造装置の上流に主に配置された配管内のバイオフィルムの除去、洗浄を行い、人工透析システムに配置された逆浸透純水製造装置に供給する上水（以下、原液という）のＥＴ濃度を低減し、患者に供給される透析液に含まれるＥＴ濃度をできるだけ低く抑え、患者の安全を図るとともに、ＥＴＦの使用期間（寿命）を高めて人工透析のコストを低減する。
【解決手段】人工透析システム中の逆浸透純水製造装置に原水を供給する配管の一端に、水を含む圧縮空気を供給する水含有圧縮空気供給装置を接続し、該水含有圧縮空気供給装置で配管内に水を含む高速の空気流を発生させ、配管内のバイオフィルムを含む付着物を除去する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、人工透析システムの給水配管の洗浄方法に関する。

人工透析は、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣａＣｌ_２、ＭｇＣｌ_２を所定濃度に溶解したＡ液と、ＮａＨＣＯ_３を所定濃度に溶解したＢ液とを混合し、所定の濃度になるように純水で希釈した透析液を透析膜を介して患者の血液と接することによって、患者の血液中の老廃物や毒素を透析液中に移し、患者の血液を浄化するものである。

人工透析は医学的、化学的、機械的技術の進歩により著しく向上し、それによって多くの患者が生存し、それに伴って人工透析の著しい需要拡大がみられる。

一般に、エンドトキシン（ＥＴ）が人体に取り入れられたときには、発熱、白血球減少、血圧低下、ショック症状等の病的疾患を引き起こす。特に、人工透析の場合には多量の透析液が血液と長時間接触し、治療回数も多いため、慢性疾患も問題となり、特に透析液中のＥＴ濃度を低く保つことが必須となる。

そして、人工透析の場合、透析液に使用される溶解水や希釈水に含まれる水棲菌に由来するエンドトキシンが問題となる。

人工透析には多量の純水を必要とするが、その純水は逆浸透圧を利用した逆浸透純水製造装置で作られる。逆浸透純水製造装置では、ＥＴは除去されると考えられていたが、近年になり、図１のグラフで示すように、完全には除去されず、逆浸透純水（ＲＯ水）中にもＥＴが含まれ、その量は原水のＥＴの約１００分の１になっていることが判明した。

なお、図１のグラフは、著書「血液透析とエンドトキシン」 編者 竹沢 眞吾 発行所 株式会社東京医学社（発行：２００２年７月２５日）Ｐ１１１に掲載されている鈴江 信行および水口 潤による「エンドトキシン実測例」（非特許文献１）である。

図２は、特にＥＴの除去を考慮した最近の代表的な人工透析システムの全体の構成を示すブロック図である。図２に示すように、多数のエンドトキシンカットフィルタ（ＥＴＦ）がライン（配管）中に配置されて、ＥＴの除去を行っている。ただし、ＥＦＴは特殊な膜を用い、ＥＴを吸着し、または濾過して除去するもので、必ず性能の劣化が生じ、ＥＴの濃度が高い場合には、その劣化も早かに起こる。このため、ＥＴＦは劣化を監視しながら交換している消耗品であり、人工透析の中で、かなり高いコストの割合を占めている。
著書「血液透析とエンドトキシン」 編者 竹沢 眞吾 発行所 株式会社東京医学社（発行：２００２年７月２５日）Ｐ１１１に掲載されている鈴江 信行および水口 潤による「エンドトキシン実測例」

人工透析で問題となっているＥＴは、主に、水棲菌から生じるものであり、一度水棲菌が発生すると、殺菌しても、菌体より溶出するので、問題として残る。ＥＴの含有量の少ない原水を安定して得るには、逆浸透純水製造装置までの配管、タンクなどを清浄に保つ必要がある。この場合、消毒による殺菌のみでは、菌体からのＥＴの溶出があるので、十分でなく、菌体の集合物よりなる配管壁、タンク壁に付着しているバイオフィルムの除去が必要となる。

下部水槽、上部水槽は法令により定期的に壁面の付着物の除去および殺菌が行われている。しかし、発明者等が調査したところ、配管内のバイオフィルムの除去、洗浄に対しては有効な手段もなく、行われていないことが判った。

したがって、本発明の目的は、逆浸透純水製造装置の上流に主に配置された配管内のバイオフィルムの除去、洗浄を行い、人工透析システムに配置された逆浸透純水製造装置に供給する上水（以下、原液という）のＥＴ濃度を低減し、患者に供給される透析液に含まれるＥＴ濃度をできるだけ低く抑え、患者の安全を図るとともに、ＥＴＦの使用期間（寿命）を高めて人工透析のコストを低減することにある。

配管は、一般に、鉄、硬質塩化ビニールなどの材料からなり、内径は１〜５ｃｍであり、長さは数１０ｍである。

発明者等は、そのような配管のバイオフィルムを除去するために、配管内に水滴を含む高速の空気流を発生させれば、その水滴の配管の壁への衝突によってバイオフィルムが破壊、剥離されることを見出し、実際の人工透析設備に適用し、ＥＴ濃度減少の効果を見出し、本発明に至ったものである。

水滴を含む高速の空気流を発生するには、圧力タンクより配管内に高圧の空気を放出し、そのとき、水を混入することによって容易に作り出すことができ、空気流（常圧：約０．１ＭＰ）に対して容量比で水量を１０分の１以下にするのが好ましい。

また、配管内に水滴を含む高速の空気流を作るには、高圧タンクの空気圧が高いほど、また、単位時間に放出する空気量が多いほど、高速の空気流となるので、高圧タンク（１００リットル）のバルブを開閉してパルス的に空気流を発生させるのが効果的である。

発明者等の実験によれば、図３に示す３．７５ＫＷの空気圧縮機を備えた、水滴を含む空気流発生装置では、タンク圧０．２ＭＰ以上に保ちながら、０．１秒以上圧縮空気を放出するように空気バルブの開閉を繰返して洗浄を行えば、十分洗浄できることが判った。

本発明によると、従来困難であった原水供給管内のバイオフィルムが除去され、原水中のＥＴ濃度が低くなり、人口透析液のＥＴ濃度が極めて低くなり、ＥＴによる患者の疾患が防げると共に、高価なＥＴＦの使用量と交換頻度を減少できるという大きな経済的効果が得られる。

本発明は、人工透析システム中の逆浸透純水製造装置に原水を供給する配管の一端に、水を含む圧縮空気を供給する水含有圧縮空気供給装置を接続し、該水含有圧縮空気供給装置で配管内に水を含む高速の空気流を発生させ、配管内のバイオフィルムを含む付着物を除去することを特徴とする人工透析システムの給水配管の洗浄方法である。

本発明の実施例を図面を参照して説明する。図２はＥＴの除去するＥＴＦを含んだ最近の代表的な人工透析システムの全体の構成を示すブロック図である。図２に示す人工透析システム１００は下記のように構成されている。

水道水（原水）は水道主管１０１からビルへの取り入れ管１０２を通して下部水槽１０３に取り入れられる。下部水槽１０３に収容された原水は揚水ポンプ１０４によって配管１０５（説明の便宜上、以下、第１配管という）を通して上部水槽１０６に汲み上げられる。

上部水槽１０６に汲み上げられた原水は配管（説明の便宜上、以下第２配管という）を通して逆浸透純水製造装置１０８に供給される。この逆浸透純水製造装置１０８は、イオン交換樹脂、活性炭、限外濾過器等からなり、原水から純水を製造する。

逆浸透純水製造装置１０８で製造された純水はエンドトキシンカットフィルタ（ＥＴＦ）１０９を通してＥＴを除去して逆浸透純水タンク１１０に蓄えられる。逆浸透純水タンク１１０に蓄えられた純水はＥＴＦ１０９を通されて人工透析液製造装置１１１に供給される。人工透析液製造装置１１１において、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣａＣｌ_２、ＭｇＣｌ_２を所定濃度に溶解したＡ液と、ＮａＨＣＯ_３を所定濃度に溶解したＢ液とを混合し、所定の濃度になるように、人工透析液製造装置１１１に供給された純水で希釈して透析液が製造される。

透析液は人工透析液製造装置１１１から再びＥＴＦ１０９を介して、配管１１２を通して、多数の患者監視装置１１３に供給され、さらにＥＴＦを通して人工透析器１１４に供給され、患者に供給される。

本実施例は、逆浸透純水製造装置１０８に配管（第１配管１０５、第２配管１０７）を通して供給される原水に含まれるＥＴを除去し、人口透析液のＥＴ濃度を極めて低減させるものである。具体的には、配管に付着した、ＥＴを発生させるバイオフィルムを粉砕して除去することによってＥＴを減少させるものである。

通常、人工透析システムにおける下部水槽１０３、上部水槽１０６は約半年に一回その壁面に付着した付着物の除去および殺菌が行われる。本実施例では、その機会を捉えて行われた。

最初に、ビルへの取入管１０２の止水弁（図示せず）が閉じられ、下部水槽１０３と上部水槽１０６の水がそれぞれのドレーン管を通して抜かれる。次に、第１配管１０５と第２配管１０７の内壁に付着したバイオフィルムは、図３および図４を参照して後述する水を含む圧縮空気を供給する水含有圧縮空気供給装置によって粉砕され、除去される。この詳細な手順も後述する。

ここで、水含有圧縮空気供給装置（水を含む高速空気流発生装置）を図３および図４を参照して説明すると、図３において、空気取り入れ口１５、空気フィルタ１６、空気圧縮機１７、圧縮空気タンク１８は空気コンプレッサを構成している。ここで、空気圧縮機１７は３．７５ＫＷのモータで駆動され、圧縮空気タンク１８は約１００リットルの容積を持つ。電磁弁ブロック１９により圧縮空気の開閉を制御しており、すなわち、断続的に圧縮空気が排出されることになり、この制御はプログラムにより自動的に行われる。圧縮空気は水・空気混合噴射ノズル２２に導入され、それとともに水がフレキシブル水道管２０を通して水・空気混合噴射ノズル２２に導入される。

図４は、水・空気混合噴射ノズルの詳細図である。図４において、内径１２ｍｍφのフレキシブル耐圧ホース２１より水逆流防止弁２４を経て水・空気混合噴射ノズル（洗浄ノズル）２２に至る。水道水は、内径１５ｍｍφのホース２０より、止水弁２５を経て洗浄ノズルに至る。洗浄ノズル２２は洗浄する配管の１つの透析廃液注入口８を気密状態で取付けできるように接続カップリング２６が設けられている。

ここで、再び図２を参照すると、第１配管１０５は内径２０ｍｍの鉄パイプ製であり、通常の上水用の配管工事によって設置され、全長が約４０ｍである。第１配管１０５の端部１０５Ａの揚水ポンプ１０４との接続はＯリングを含むフランジ（図２には図示せず）によってなされている。

前述のように、下部水槽１０３と上部水槽１０６の水をそれぞれのドレーン管を通して抜いた後、第１配管１０５の端部１０５Ａと揚水ポンプ１０４の接続を外した。

次に、第１配管１０５の端部１０５Ａと水含有圧縮空気供給装置の接続カップリング２６を気密状態で接続した。図５はこの接続状態の構成を示す。揚水ポンプ１０４から第１配管１０５が取り外されノズル接続用継手２７が付けられ、それを介してノズルの接続カップリング２６と第１配管が気密に接続される。

次に、第１配管１０５の内壁のバイオフィルムを含む付着物の除去のための具体的な実験例を説明する。約０．４ＭＰの水圧を有する上水道より、水道水を洗浄ノズル２２に供し、止水弁２５を全開した場合、洗浄ノズル２２よりの流出量は、２０リットル／ｍｉｎであることを確認した。

図５に示すようにセットした後、止水弁２５を全開にして、１０分間廃液配管内に流水した。一方、空気圧縮機の運転を始め、圧縮空気タンク１８の圧力を０．８ＭＰとした。電磁弁１９の開閉はプログラム化が可能である。

電磁弁１９を１秒開くと、圧縮空気タンク１８の圧力は０．１ＭＰ減少し０．７ＭＰになる。空気圧縮機を運転状態にしておけば、約２秒で圧縮空気タンク内の圧力は０．８ＭＰに復帰する。つまり、３秒毎に１回電磁弁２４を開くようにプログラムして、１分間圧縮空気と水（水を含む空気流）を配管１０５内に導入した。

圧縮空気と水を配管１０５内に導入すると同時に、配管１０５の他の端部１０５Ｂより水滴が上部水槽１０６内にシャワー状に激しく噴出した。上部水槽１０６に溜まった水には多くの鉄錆が認められた。さらに、１０分間水を流し、その後上部水槽１０６の水をドレーン管により除去した。

同様の操作を５回繰り返したが、３回目より上部水槽１０６に溜まった水からは、異物は全く認められなかった。

次いで、第２配管１０７の内壁のバイオフィルムの除去を行った。逆浸透純水製造装置１０８への配管１０７への取付は、前述の第１配管１０５の端部１０５Ａと揚水ポンプ１０４との接続と同様である。配管１０７の内径は１５ｍｍの硬質塩化ビニールでコーティングされた鉄製であり、通常の上水配管の手法で形成されている。配管１０７の端部１０７Ａを逆浸透純水製造装置１０８から外し、配管１０７の端部１０７Ａに、前述の第１配管１０５の端部１０５Ａとの接続と同様に、接続カップリング２６を気密状態で接続し、第１配管１０５の場合と同様に圧縮空気と水をノズル２２から導入した。

導入した圧縮空気と水は第２配管１０７の他の端部１０７Ｂより上部水槽１０６内に噴出した。この場合には、上部水槽１０６に噴出された水中には異物は肉眼では確認できなかったが、第１配管１０５の場合と同様に、操作を５回繰り返した。

その後、図２に示すように配管を元に復帰して、ビルの取入管１０２の止水弁を開き、下部水槽１０３に原水を入れ、揚水ポンプ１０４を運転し、上部水槽１０６に原水を入れ、逆浸透純水製造装置１０８内の加圧ポンプ（図示せず）を運転し、やはり逆浸透純水製造装置１０８内の逆浸透ユニット（図示せず）の直前のドレーン配管１０８Ｄより排水しながら、上水を流し、逆浸透ユニットの直前までの給水系の安定を図った。

それと同時に、下部水槽への注入口ａ、上部水槽への注入口ｂ、逆浸透純水製造装置のドレーン管１０８Ｄの出口ｃより水を採取し、ＥＴ濃度を測定した。その結果を図６に示す。

図６において、実線と点線は本発明の洗浄方法を適用する前の結果を示し、一点鎖線と二点鎖線は本発明の実施例の結果を示す。１０分間の流水直後に上部水槽への注入口ｂ、逆浸透純水製造装置のドレーン管１０８Ｄの出口ｃより採取した水のＥＴ濃度は異常値を示した。また、一点鎖線からわかるように、１０分間流水安定後も比較的高い濃度を示した。その原因は、水棲菌を含むバイオフィルムの除去に伴い菌体が破壊してＥＴが溶出したためと思われる。

しかし、二点鎖線からわかるように、１２時間流水安定後は配管内壁のバイオフィルムが除去され、配管内壁に存在した水棲菌の菌体が著しく減少したため、逆浸透純水製造装置のドレーン管１０８Ｄの出口ｃにおける水中のＥＴ濃度の著しい減少が見られた。

なお、本発明の実施例は一例を示したものである。該当する配管の材質、長さ、径などは各設備によって異なる。また、使用期間、上水の状況によって、配管内の状況も異なり、それに適する洗浄条件も変化させる必要がある。

また、本実施例では、洗浄に使用した水は、上部水槽に集めたが、この場合、これは作業を容易にできるためであり、装置によっては、配管より噴出する水を下水に放流できる手段をとれば、配管の任意の個所を取り外し、本作業を行えばよい。

原水のＥＴ値に対する逆浸透純水中のＥＴ値を示すグラフである。 人工透析システムの全体の構成を示すブロック図である。 水含有圧縮空気供給装置を示すブロック図である。 水含有圧縮空気供給装置の水・空気混合噴射ノズルの詳細図である。 配管と水・空気混合噴射ノズルの接続カップリングとの接続を示す詳細図である。 本発明の実験例を示すグラフである。

符号の説明

１０３ 下部水槽
１０４ 揚水ポンプ
１０５ 第１配管
１０６ 上部水槽
１０７ 第２配管
１０８ 逆浸透純水製造装置
２６ 接続カップリング

Claims (1)

1. 人工透析システム中の逆浸透純水製造装置に原水を供給する配管の一端に、水を含む圧縮空気を供給する水含有圧縮空気供給装置を接続し、該水含有圧縮空気供給装置で配管内に水を含む高速の空気流を発生させ、配管内のバイオフィルムを含む付着物を除去することを特徴とする人工透析システムの給水配管の洗浄方法。