JP2010069278A - Body fluid purifier which can be embedded in body - Google Patents
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Description
医学、血液浄化Medicine, blood purification
血液透析患者数は世界的に増加を続けており、わが国でも約27万人に達している。患者の多くは専門施設に通院し、週3回の体外循環式血液透析を受けている。各回の透析には3ないし4時間が必要であり、身体的、時間的、経済的負担が大きい。The number of hemodialysis patients continues to increase worldwide, reaching approximately 270,000 in Japan. Many patients go to specialized facilities and receive extracorporeal hemodialysis three times a week. Each dialysis requires 3 to 4 hours, which is a heavy physical, time and economic burden.
埋め込み型の血液透析装置の必要性については、数十年前より指摘されてきた。現在最も期待されている「再生医療による腎移植」の実用化には、今後さらに数十年を要すると予測される。本発明は既存の技術を組み合わることによって、長年月を費やすことなく、尿毒素物質の濃縮という新しい機能を有する小型の「埋め込み可能な体液浄化装置」を開発し、施設で行われる体外循環式血液透析の機能の一部を代替することを目的としている。これにより施設での透析回数や所要時間が削減されることが期待される。The need for an implantable hemodialysis machine has been pointed out for decades. It is expected that it will take several decades in the future to put the most anticipated “renal transplantation by regenerative medicine” into practical use. The present invention has developed a small-sized “implantable body fluid purification device” having a new function of concentrating uremic toxin substances without spending many years by combining existing technologies. It aims to replace some of the functions of hemodialysis. This is expected to reduce the number of dialysis and time required at the facility.
体内に埋め込み可能で、長期間連続使用できる「小型の体液浄化装置」の開発に際しては、次の問題を克服する必要がある。1.大量の透析液が必要。2.回路の凝血を防止する抗凝固薬の持続的注入が必要。3.濾過膜に蛋白質などが粘着するため、膜寿命が短い。In developing a “small body fluid purification device” that can be implanted in the body and can be used continuously for a long period of time, it is necessary to overcome the following problems. 1. A large amount of dialysate is required. 2. Need continuous infusion of anticoagulant to prevent circuit clotting. 3. Since the protein adheres to the filtration membrane, the membrane life is short.
濾過する体液として、赤血球を含まないリンパ液、腹水、あるいは血漿を利用、これに濾過膜を介して陽圧、陰圧(ゼロ圧も含む)を経時的に交互に加え、濾過と再吸収を行う。この方法により粘着物を除去させるとともに、尿毒素物質の多く含まれた濾過液を得て、尿管から自尿として排泄する。この方法では透析液は不要である。また赤血球を含まない体液を用いるので、凝血を回避できる。粘着物は間欠的に濾過膜に発生する逆流によって除去され、膜寿命が延長する。As a body fluid to be filtered, lymph fluid, ascites, or plasma that does not contain red blood cells is used, and positive pressure and negative pressure (including zero pressure) are alternately applied over time through a filtration membrane to perform filtration and reabsorption. . By this method, the sticky substance is removed and a filtrate containing a large amount of uremic toxin is obtained and excreted from the ureter as self-urine. This method does not require dialysate. In addition, since body fluids that do not contain red blood cells are used, blood clots can be avoided. Adhesives are removed intermittently by the reverse flow generated in the filtration membrane, extending the membrane life.
より詳細には、本発明は、
(イ)血液濾過、または血液濾過透析のモジュール、すなわち「カプセル状の容器の内部に、中空糸膜型または平板型の透析膜が充填され、その両端部が硬化性樹脂により容器両端部にポッティング状に液密加工されて容器両端部で開口端面となっており、それぞれの開口端面が体液を導入または導出するカニューレと接続しており、各カプセル状容器が濾過液コンパートメントを構成する面で複数個の開口部を備えているモジュール」を直列、あるいは並列に複数個接続した体液浄化装置である。
(ロ)上記(イ)の体液浄化装置において、モジュールの濾過液コンパートメント9,10を構成する容器面には開口部が1つ以上ある。
(ハ)上記(イ)の体液浄化装置において、モジュール間の接続は、次によってなされている。
1.「モジュールの容器端部にある開口端面の一つ」が「他のモジュールの容器端部にある開口端面の一つ」と接続回路11で接続している。
2.「モジュールの濾過液コンパートメント9を構成する容器面」の開口部の少なくとも1つが、「他のモジュールの濾過液コンパートメント10を構成する容器面の開口部」と「送液ポンプを有する回路15」で接続している。
(ニ)上記(イ)の体液浄化装置において、透析膜には「溶質濾過能の異なる2種類以上の膜」が用いられている。
(ホ)上記(イ)の体液浄化装置において、「モジュールの濾過液コンパートメント9,10を構成する容器面」に設けられた開口部の少なくとも1つは濾過液排出口18,19として用いられる。すなわち、弁20,21を経てカニューレ22,23と接続、あるいは弁を有するカニューレと接続し、濾過液を尿路もしくは容器に導く。More particularly, the present invention provides:
(B) Blood filtration or blood filtration dialysis module, that is, “a capsule-shaped container is filled with a hollow fiber membrane type or flat plate type dialysis membrane, and both ends thereof are potted on both ends of the container with a curable resin. Liquid-tightly processed to form open end surfaces at both ends of the container, each open end surface is connected to a cannula for introducing or deriving body fluid, and each capsule-shaped container has a plurality of surfaces constituting the filtrate compartment. This is a body fluid purification device in which a plurality of modules each having an opening are connected in series or in parallel.
(B) In the body fluid purification device according to (a) above, the container surface constituting the
(C) In the body fluid purification device according to (a) above, the connections between the modules are made as follows.
1. “One of the open end faces at the container end of the module” is connected to “one of the open end faces at the container end of another module” by the connection circuit 11.
2. At least one of the openings of “the container surface constituting the
(D) In the body fluid purification device of (a) above, “two or more types of membranes having different solute filtration capabilities” are used as the dialysis membrane.
(E) In the body fluid purification device of (a) above, at least one of the openings provided in the “container surface constituting the
ポンプが駆動すると、その前後のモジュールの内圧が変化し、一方は陰圧、他方は陽圧となる。陰圧のモジュールでは、体液から「濾過膜を通過できる分子」が濾過される。逆に陽圧のモジュールでは、濾液から「濾過膜を通過できる分子」が再吸収される。濾液の一部は内圧上昇時に弁部を通過し、自尿になるか、廃液されるか、あるいは別の区画に移される。When the pump is driven, the internal pressures of the modules before and after the pump change, one of which is negative and the other is positive. In the negative pressure module, “molecules that can pass through the filtration membrane” are filtered from the body fluid. Conversely, in the positive pressure module, “molecules that can pass through the filtration membrane” are reabsorbed from the filtrate. Part of the filtrate passes through the valve when the internal pressure rises and becomes self-urine, drained, or transferred to another compartment.
モジュールの数や各モジュールの濾過膜には種々の選択が可能であるが、一例として、2つのモジュールが直列に接続された装置について述べる。モジュール1に「尿素やクレアチニンなどの尿毒素物質の濾過に適したスタンダード濾過膜3」を配し、モジュール2に「除水用の濾過膜4」を配しておくと、「モジュール1が陰圧のときには、スタンダード濾過膜3から水、電解質、尿毒素物質が濾過される。これらの物質はポンプによってモジュール2に送られる。モジュール2は陽圧になっているので、除水用濾過膜4を通過可能な水と電解質が再吸収される。このときの再吸収の流れによって除水用濾過膜4に粘着した物質が除去される。尿毒素物質は再吸収されないので、その濃度は次第に上昇していく。そして内圧が一定以上上昇すると、濾過液排出口19から水や電解質とともに排出される。Although various selections are possible for the number of modules and the filtration membrane of each module, as an example, an apparatus in which two modules are connected in series will be described. When “Standard filtration membrane 3 suitable for filtration of uremic substances such as urea and creatinine” is arranged in module 1 and “
一定時間後にポンプを逆回転させると、モジュール2は陰圧となる。このため水と電解質が濾過され、モジュール1に送られる。これらはスタンダード濾過膜3を通過できるので、そのときの再吸収の流れによって膜に粘着した物質が除去される。モジュール1の濾過液排出口18に設けられた弁20の圧力特性を調節すれば、水分排泄量の調節ができる。When the pump is rotated backward after a certain time, the
従来の血液透析では、2ないし3日間の非透析期間中に、患者によっては数リットルの水分貯留が生じていた。当装置によって過剰な水分貯留を抑制すれば、水分の摂取抑制という患者の苦痛を緩和できる。また体液量の変動を少なく抑えることができ、心循環系に対する負担が軽減される。さらに尿毒素を濃縮して排泄できることから、施設透析の回数削減や透析時間の短縮が可能となる。In conventional hemodialysis, several liters of water retention occurred in some patients during a non-dialysis period of 2 to 3 days. Suppressing excessive water retention with this device can alleviate the patient's pain of suppressing water intake. Moreover, the fluctuation | variation of a bodily fluid quantity can be restrained little and the burden with respect to a cardiovascular system is reduced. Furthermore, since uremic toxins can be concentrated and excreted, it is possible to reduce the number of facility dialysis and shorten the dialysis time.
2種の中空糸濾過膜を用いる血液浄化装置には、「血液を血球と血漿に分離する血漿分離装置」や血漿分離装置と組み合わせた「血中のLDLコレステロールなどを吸着除去する人工腎臓」などがある。いずれも巨大分子や巨大粒子を対象とするものであり、尿毒症物質の除去は対象となっていない。また膜の寿命が短く、装置が巨大であり、体内埋め込みや携帯は困難である。Blood purification devices that use two types of hollow fiber filtration membranes include “a plasma separator that separates blood into blood cells and plasma” and an “artificial kidney that adsorbs and removes LDL cholesterol in blood” in combination with a plasma separator. There is. Both are intended for macromolecules and macroparticles and are not intended for removal of uremic substances. Also, the lifetime of the membrane is short, the device is huge, and it is difficult to implant or carry in the body.
このうち血漿分離装置は濾過特性の異なる2種のモジュールを用いるという点で本発明と共通している。しかし、液流方向を一定に定めている点、およびモジュール間の接続が「容器端部にある開口端面」と他モジュールの「濾液コンパートメントを構成する容器面の開口部」との間で行われる点において、本発明とは機構が異なる。機能も「異常抗体などの巨大分子の除去」が中心となっており、本発明とは異なる。Of these, the plasma separator is in common with the present invention in that it uses two types of modules with different filtration characteristics. However, the liquid flow direction is fixed, and the connection between the modules is made between the "open end face at the end of the container" and the "opening of the container face constituting the filtrate compartment" of the other module. In this respect, the mechanism is different from the present invention. The function is mainly “removal of macromolecules such as abnormal antibodies”, which is different from the present invention.
「血中のLDLコレステロールなどを吸着除去する人工腎臓」では、液流を交互に切り替える方法が行われている。この点では本発明と共通しているが、この人工腎臓は「吸着したLDLコレステロールなど」を回収除去するための装置であり、尿毒症物質の濃縮や排泄を行う機能を備えていない。In the “artificial kidney that adsorbs and removes LDL cholesterol and the like in blood”, a method of alternately switching the liquid flow is performed. Although this point is common to the present invention, this artificial kidney is a device for recovering and removing “adsorbed LDL cholesterol and the like”, and does not have a function of concentrating or excreting uremic substances.
体内の過剰な水分を除去するための装置には、ECUM(体外限外濾過装置)がある。この装置は透析液を必要としないが、除水用の濾過膜だけを用いるので、尿毒症物質を除去する機能に欠ける。また装置が巨大で、体内埋め込みや携帯も困難である。An apparatus for removing excess moisture in the body includes an ECUM (extracorporeal ultrafiltration apparatus). This device does not require dialysate, but lacks the function of removing uremic substances because it uses only a filtration membrane for water removal. Also, the device is huge and it is difficult to implant or carry it in the body.
水、電解質、および尿毒症物質の除去のための「血液濾過透析法」には「Push and Pull装置」が含まれる。この装置は除水ポンプを数分毎に逆回転させ、濾過膜に「濾過流と再吸収流」を生じさせる機能を備えている。この機能により膜の性能低下が抑制されることが知られている。この点では本発明と共通しているが、この装置は、血液回路に透析液を加えたり、除去したりするために考案されたので、モジュールの「濾液コンパートメントを構成する容器面の開口部」から「送液ポンプを有する回路」を介して「透析液バッグ」に接続し、他モジュールとは接続しない。また血液を濾過すること、多量の透析液を要すること、性能の異なる複数の濾過膜を用いないこと、尿毒症物質の濃縮機能がないこと、さらに装置が大きいということでも、本発明とは異なっている。“Hemofiltration dialysis methods” for the removal of water, electrolytes, and uremic substances include “Push and Pull devices”. This device has a function of rotating the water removal pump every few minutes to generate a “filtered flow and reabsorbed flow” in the filtration membrane. It is known that this function suppresses the performance degradation of the film. In this respect, this device is in common with the present invention, but this device was devised to add and remove dialysate from the blood circuit, so the module "opening in the container surface constituting the filtrate compartment" Is connected to the “dialysate bag” via the “circuit having the liquid pump” and not connected to other modules. It is also different from the present invention in that blood is filtered, a large amount of dialysate is required, a plurality of filtration membranes having different performances are not used, a concentration function of uremic substances is not provided, and a device is large. ing.
本発明の技術要素は〔0011〕から〔0015〕に記したように既に出揃っており、その組み合わせを新しく考案することによって、尿毒素物質の濃縮機能を有する小型の「埋め込み可能な体液浄化装置」の早期開発が可能と考えられる。The technical elements of the present invention have already been prepared as described in [0011] to [0015], and a small-sized “implantable body fluid purification device” having a function of concentrating uremic substances by newly devising the combination. It is thought that early development is possible.
2つのモジュールが直列に接続された装置において、次の構造を有する。
(1)モジュール1にスタンダード濾過膜3を配し、モジュール2に除水用濾過膜4を配している。
(2)モジュール1の容器上端部にある開口端面5は、リンパ管からリンパ液を導入するカニューレ6と接続している。なお成人の場合、リンパ液の産生量は一日当たり2ないし4リットルである。
(3)モジュール1の容器下端部にある開口端面7は、モジュール2の容器上端部にある開口端面8と体液回路11によって接続している。
(4)モジュール1の容器面に設けられた開口部12は、モジュール2の容器面の開口部13と「逆回転可能な送液ポンプ14を有する濾液回路15」により接続している。送液ポンプ14には、人工心臓に用いられる「磁気浮揚型モーター」を用いる。電源は体外のバッテリーから得る。
(5)モジュール2の容器下端部にある開口端面16は、カニューレ17と接続している。リンパ液はこのカニューレを経て腹腔内に誘導され、再びリンパ管に取り込まれる。
(6)モジュール1およびモジュール2には、それぞれ濾過液排出口18,19があり、それぞれ弁20,21を有するカニューレ22,23と接続している。これらのカニューレは尿路と接続する。An apparatus in which two modules are connected in series has the following structure.
(1) The standard filtration membrane 3 is arranged in the module 1, and the water
(2) The open end surface 5 at the upper end of the container of the module 1 is connected to a
(3) The
(4) The opening 12 provided on the container surface of the module 1 is connected to the
(5) The
(6) The module 1 and the
1 モジュール1
2 モジュール2
3 スタンダード濾過膜
4 除水用濾過膜
5 体液コンパートメントの開口端面
6 体液導入カニューレ
7 体液コンパートメントの開口端面
8 体液コンパートメントの開口端面
9 濾過液コンパートメント
10 濾過液コンパートメント
11 モジュール間の体液回路
12 濾過液コンパートメントの開口部
13 濾過液コンパートメントの開口部
14 送液ポンプ
15 送液ポンプを有する濾過液回路
16 体液コンパートメントの開口端面
17 体液を腹腔内、もしくはリンパ管に導くカニューレ
18 濾過液排出口
19 濾過液排出口
20 弁
21 弁
22 尿路と接続するカニューレ
23 尿路と接続するカニューレ1 Module 1
2
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3
Claims (1)
(イ)モジュールの開口端面に設けられた「体液を導入するカニューレ」の少なくとも1つは、赤血球を含まない体液、すなわちリンパ液、腹水、あるいは血漿を導入するカニューレである。
(ロ)モジュール間が「容器端部に設けられた開口端面」同士をつなぐ回路によって接続している。
(ハ)各モジュールの「濾過液コンパートメントを構成する容器面」には開口部が1つ以上あり、その少なくとも1つは、他モジュールの「濾過液コンパートメントを形成する容器面」に設けられた開口部と「送液ポンプを有する回路」によって接続している。
(ニ)モジュールの「濾過液コンパートメントを形成する容器面」に設けられた開口部の少なくとも1つは濾過液排出口となっている。
(ホ)透析膜には「溶質濾過能の異なる2種類以上の膜」が用いられている。Blood filtration or blood filtration dialysis module, that is, “the inside of a capsule-shaped container is filled with a hollow fiber membrane type or flat plate type dialysis membrane, and both ends thereof are liquid-tight in a potting manner at both ends of the container with a curable resin. Processed and open end faces at both ends of the container, each open end face is connected to a cannula for introducing or discharging body fluid, and the surface constituting the filtrate compartment of each capsule-like container has a plurality of openings This is a body fluid purification device in which a plurality of modules each having a part are connected in series or in parallel, and includes the following.
(A) At least one of the “cannulas for introducing body fluid” provided on the open end face of the module is a cannula for introducing body fluid not containing red blood cells, that is, lymph fluid, ascites, or plasma.
(B) The modules are connected by a circuit that connects the “open end faces provided at the end of the container”.
(C) There is one or more openings in the “container surface constituting the filtrate compartment” of each module, at least one of which is an opening provided in the “container surface forming the filtrate compartment” of the other module And a “circuit having a liquid feed pump”.
(D) At least one of the openings provided in the “vessel surface forming the filtrate compartment” of the module is a filtrate discharge port.
(E) “Two or more types of membranes having different solute filtration capacities” are used for the dialysis membrane.
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---|---|---|---|---|
JP2015213596A (en) * | 2014-05-09 | 2015-12-03 | ニプロ株式会社 | Water removal pump for portable blood dialysis |
JP2020524581A (en) * | 2017-06-21 | 2020-08-20 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | Hemofilter for in-vivo hemofiltration |
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JPS63147473A (en) * | 1986-12-12 | 1988-06-20 | 旭メデイカル株式会社 | Composite type body fluids treatment apparatus |
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- 2008-09-22 JP JP2008271405A patent/JP2010069278A/en active Pending
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