JP2013502987A - 尿素を除去するための透析処理デバイス - Google Patents

Abstract

透析老廃物流から尿素を除去するための透析処理デバイスおよび方法を提供する。一般的な実施形態において、本開示は、第１の電気透析ユニット（２０）を有する第１のセル（１０）と、ウレアーゼ区画（３２）および吸着剤区画（３４）のうちの少なくとも１つを有し、第１のセル（１０）と流体連通している第２のセル（３０）と、第２の電気透析ユニット（４２）を有し、前記第２のセル（３０）と流体連通している第３のセル（４０）とを備えた透析処理デバイス（２）を提供する。

Description

本発明は、透析処理デバイスおよび方法、特に、透析老廃物流から尿素を除去するための透析処理デバイスおよび方法の一般的分野に関する。

血液透析および腹膜透析は、腎機能の損失を治療するために一般に使用される２種類の透析療法である。血液透析治療は、患者からの老廃物、毒素、および過剰な水分を除去するために、患者の血液を利用する。患者は、血液透析機に接続され、患者の血液は、機械を通して送り出される。血液が血液透析機に、およびそこから流動可能なように、カテーテルが患者の動脈および静脈に挿入される。血液は、機械の透析器を通過し、血液からの老廃物、毒素、および過剰な水分が除去される。浄化された血液は、患者に戻される。大量の透析液、例えば、約１２０リットルが、単回血液透析療法中、血液を透析するために消費される。血液透析療法は、数時間続き、概して、１週間に約３または４回治療センターにおいて実施される。

腹膜透析は、透析液とも呼ばれ、カテーテルを介して、患者の腹膜腔内に注入される、透析溶液を使用する。透析液は、腹膜腔の腹膜に接触する。老廃物、毒素、および過剰な水分は、拡散および浸透によって、患者の血流から、腹膜を通して、透析液中へと通過する、すなわち、浸透勾配が、膜を横断して生じる。使用済み透析液は、患者から排出され、患者から、老廃物、毒素、および過剰な水分を除去する。本サイクルは、反復される。

持続的携帯型腹膜透析（「ＣＡＰＤ」）、自動腹膜透析（「ＡＰＤ」）、潮流ＡＰＤ、および連続流腹膜透析（「ＣＦＰＤ」）を含む、種々の種類の腹膜透析療法が存在する。ＣＡＰＤは、手動透析療法である。患者は、埋め込まれたカテーテルを排液管に手動で接続し、使用済み透析液流体が腹膜腔から排出されることを可能にする。次いで、患者は、カテーテルを未使用透析液のバッグに接続し、カテーテルを通して未使用透析液を患者自身に注入する。患者は、未使用透析液バッグからカテーテルを外し、透析液が腹膜腔内に滞留することを可能にし、ここで、老廃物、毒素、および過剰な水分の輸送が生じる。滞留期間後、患者は、手動透析手順を、例えば、１日４回反復し、各治療は、約１時間続く。手動の腹膜透析は、患者からかなりの時間および努力を必要とし、改善のための十分な余地が残っている。

ＡＰＤは、透析療法が排出、充填、および滞留サイクルを含む点において、ＣＡＰＤと類似している。しかしながら、ＡＰＤ機械は、典型的には、患者が眠っている間に自動でサイクルを実施する。ＡＰＤ機械によって、患者は、手動で治療サイクルを行う必要性がなく、かつ日中に供給品を運ぶ必要もない。ＡＰＤ機械は、埋め込まれたカテーテル、未使用透析液源またはバッグ、および流体排液管に流体接続する。ＡＰＤ機械は、透析液源からカテーテルを通して患者の腹膜腔に未使用透析液を送り出し、透析液が腔内に滞留することを可能にし、老廃物、毒素および過剰な水分の輸送が生じることを可能にする。源は、複数の滅菌透析溶液バッグである可能性がある。

ＡＰＤ機械は、使用済み透析液を腹膜腔からカテーテルを通して排液管に送り出する。手動プロセスと同様に、ＡＰＤ中にいくつかの排出、充填、および滞留サイクルが生じる。「最終充填」は、ＣＡＰＤおよびＡＰＤの最後に生じ、次回の治療まで患者の腹膜腔内に残る。

ＣＡＰＤおよびＡＰＤは両方とも、使用済み透析流体を排液管に送るバッチタイプシステムである。潮流システムは、改良されたバッチシステムである。潮流によって、長い期間にわたって患者から流体を全て除去する代わりに、わずかな時間増分の後、流体の一部が、除去および交換される。

連続流またはＣＦＰＤ透析システムは、使用済み透析液を廃棄する代わりに、浄化または再生する。このシステムは、ループを通して、流体を患者の内外に送り出する。透析液は、１つのカテーテル管腔を通して、腹膜腔に流入し、別のカテーテル管腔に流出する。患者から流出する流体は、再構成デバイスを通過する。再構成デバイスは、例えば、ウレアーゼを採用して酵素的に尿素をアンモニア（例えば、アンモニウム陽イオン）に変換する尿素除去カラムを介して、透析液から老廃物を除去する。次いで、アンモニアは、腹膜腔への透析液の再導入に先立って、吸着によって、透析液から除去される。アンモニアの除去を監視するために、付加的センサが採用される。ＣＦＰＤシステムは、典型的には、バッチシステムよりも複雑である。

血液透析および腹膜透析の両方では、「吸着剤」技術を使用して、廃棄透析液から尿毒症毒素を除去し、治療薬（イオンおよび／またはグルコース）を処理した流体中に再注入し、患者の透析を継続するためにその流体を再利用することができる。１つの共通して使用される吸着剤は、リン酸ジルコニウムから作製され、尿の加水分解から生成されたアンモニアを除去するために使用される。典型的には、透析治療中に生成されたアンモニアを除去するために、大量の吸着剤が必要とされる。

吸着剤ベースのアプローチの主な利点は、高容量透析治療を達成するために、より少ない容量の透析流体または透析液しか必要とされないことである。吸着剤システムの主な不利点は、高価な使い捨て可能な吸着剤、吸着剤を収容するために必要とされる空間の量、ならびに処理後に多くのイオンが流体内に残留し、純度の確認を実施することが技術的に困難であるため、リサイクルした溶液の純度に関する懸念である。

本開示は、血液透析および腹膜透析中に透析排出老廃物流を処理する透析処理デバイスおよび方法を提供する。一般的実施形態では、本開示は、第１の電気透析ユニットを含む第１のセルと、ウレアーゼ区画および吸着剤区画のうちの少なくとも１つを有し、第１のセルと流体連通している第２のセルと、第２の電気透析ユニットを含み、第２のセルと流体連通している第３のセルとを有する、透析処理デバイスを提供する。

透析処理デバイスは、装着型人工腎臓のカートリッジ内に収容することができる。カートリッジは、取り外し可能、および／または使い捨て可能になるように構成することができる。一実施形態では、第１のセルおよび第３のセルは、装着型人工腎臓のカートリッジ内に固定して収容される。次いで、第２のセルは、第１のセルおよび第３のセルから取り外し可能に取り付けられ、それらと流体連通することができる。

一実施形態では、第３のセルは、アンモニア吸着剤をさらに含む。第１のセル、第２のセル、および第３のセルのそれぞれは、少なくとも２つの対応する流体経路を含むことができる。第１のセルは、１つ以上の陽イオン交換膜および陰イオン交換膜を含むことができる。第３のセルもまた、１つ以上の陽イオン交換膜および陰イオン交換膜を含むことができる。一実施形態では、透析処理デバイスは、第１のセルと流体連通している活性炭ユニットをさらに含む。

別の実施形態では、本開示は、カソードおよび２つの対向するアノードを有する電気透析ユニットを有する第１のセルと、ウレアーゼ区画および吸着剤区画を有し、第１のセルと流体連通している第２のセルとを含む、透析処理デバイスを提供する。第１のセルは、アンモニア吸着剤をさらに含むことができる。第２のセルは、リン酸塩結合剤区画および陰イオン交換吸着剤構成要素のうちの少なくとも１つをさらに含むことができる。

一実施形態では、第１のセルは、装着型人工腎臓のカートリッジ内に固定して収容することができる。第２のセルは、装着型人工腎臓のカートリッジに取り外し可能に取り付けることができる。第１のセルは、１つ以上の陽イオン交換膜および／または陰イオン交換膜を含むことができる。第２のセルの吸着剤カートリッジは、活性炭を含むことができる。

代替的実施形態では、本開示は、透析流体から尿素を除去するための方法を提供する。該方法は、電気透析ユニットと尿素除去ユニットとを含むカートリッジを有する透析装置を含む流体回路内で透析流体を循環させることを含む。該方法はさらに、カートリッジを介して透析流体から尿素を除去することと、透析流体を再循環させて患者に戻すこととを含む。尿素除去ユニットは、透析装置から取り外し可能である、別個に使い捨て可能なユニットであることができる。例えば、尿素除去ユニットは、全体の電気透析ユニットを取り外す必要なく、透析装置から取り外し可能であることができる。

故に、改善された透析処理デバイスを提供することが本開示の利点である。

改善された尿素除去カートリッジを提供することは、本開示の別の利点である。

装着型人工腎臓の尿素除去カートリッジを提供することは、本開示のさらに別の利点である。

またさらに、低減されたアンモニア吸着剤必要量を有する装着型人工腎臓の尿素除去カートリッジを提供することは、本開示の利点である。

本開示の別の利点は、透析老廃物流から尿素を除去するための改善された方法を提供することである。

さらなる特徴および利点は、本明細書に説明されており、以下の発明を実施するための形態および図面から明らかとなるであろう。

図１は、本開示の一実施形態における、複数の電気透析ユニットを使用する透析処理デバイスの概略図である。 図２は、本開示の第２の実施形態における、複数の電気透析ユニットを使用する透析処理デバイスの概略図である。 図３は、本開示の第３の実施形態における、複数の電気透析ユニットを使用する透析処理デバイスの概略図である。 図４Ａ〜４Ｄは、種々の透析処理技術において使用される透析処理デバイスの概略図である。

本開示は、血液透析または腹膜透析中に透析老廃物流から尿素を除去するための透析処理デバイスおよび方法に関する。透析処理デバイスは、現在の技術と比較して、透析老廃物流から尿素を除去するために必要とされる吸着剤の量を低下させるように構築され、配置される。これは、尿素を除去する透析処理システムの価格、サイズ、および複雑さを有意に低下させることができる。

透析処理デバイスおよび方法は、種々の血液透析および腹膜透析技術（例えば、米国特許第５，２４４，５６８号、第５，２４７，４３４号、第５，３５０，３５７号、第５，６６２，８０６号、第６，５９２，５４２号および第７，３１８，８９２号に説明される技術等（参照することにより本明細書に援用される））に使用し、実施することができる。血液透析および腹膜透析技術は、医療センター用、かつ現場または自宅での透析治療で実施するために設計し、構成することができる。透析処理デバイスおよび方法はさらに、例えば、装着型人工腎臓等、患者が透析中に自由に移動し得る携帯型透析処理デバイスに使用することができる。携帯型透析処理デバイスの例は、限定するものではないが、米国特許第５，８７３，８５３号、第５，９８４，８９１号および第６，１９６，９９２号および米国特許出願公開第２００７／０２１３６６５号および第２００８／００５１６９６号に説明されており、それらは、参照することにより本明細書に援用される。

これから、図面、特に図１を参照して、本開示の透析処理デバイス２の一実施形態を例証する。透析処理デバイス２は、ウレアーゼを有する第２のセル３０と流体連通している、第１の電気透析（「ＥＤ」）ユニット２０を有する第１のセル１０を含む。第２のセル３０は、第２のＥＤユニット４２を有する第３のセル４０と流体連通している。透析処理デバイス２は、例えば、装着型腎臓等の携帯型透析処理デバイスの処理カートリッジ内に収容されるように寸法決定し、構成することができる。かかる場合において、処理デバイス２または処理デバイス２の個々の構成要素（例えば、第２のセル）は、使い捨て可能または再利用可能である。

第１のセル１０は、第１のＥＤユニット２０を形成するために、一端部にカソード２２を、反対の端部にアノード２４を有する。第１のセル１０はさらに、陽イオン交換膜１４および／または陰イオン交換膜１６を含むことができる。第１のＥＤユニット２０を使用して、塩イオンを、カソード２２とアノード２４との間に印加された電位差の影響下で、イオン交換膜を介して透析老廃物流から別の透析流体流に輸送させる。

第２のセル３０は、ウレアーゼ区画３２および／または吸着剤区画３４を含む。ウレアーゼ区画３２および吸着剤区画３４は、統合ユニットの一部として互いに取り付けるか、または互いから離して使用することが可能であることを理解されたい。ウレアーゼ区画３２は、二酸化炭素（例えば、重炭酸）およびアンモニア（例えば、アンモニウム陽イオン）への尿素の加水分解を触媒する酵素であるウレアーゼを収容する。透析老廃物流からの尿素は、この位置において、ウレアーゼに曝露される。ウレアーゼは、任意の好適な方法でウレアーゼ区画３２に収容することができる。例えば、ウレアーゼは、ビーズ層または樹脂内に固定化することができるか、または、吸着剤または膜の一部として含浸された架橋連結されたウレアーゼ酵素結晶であることができる。吸着剤区画３４は、例えば、リン酸（ＨＰＯ_４ ^２−）、および望ましくは、硫酸（ＳＯ_４ ^２−）等のイオンを除去するように好適に設計された吸着剤（例えば、含水酸化ジルコニウム）を収容することができる。第２のセル３０は、管の経路または処理デバイス２の一部として形成された経路であることができる流路２８および６６を介して、第１のセル１０と流体連通している。

第３のセル４０は、第２のＥＤユニット４２を形成するために、一端部にカソード４４を、反対の端部にアノード４６を有する。第３のセル４０はさらに、アンモニア吸着剤５２（例えば、リン酸ジルコニウム）を含むことができる。第３のセル４０はまた、図１に例証するように、１つ以上の陽イオン交換膜５４および／または陰イオン交換膜５６を含むことができる。第３のセル４０は、流路２８および６８を介して、第２のセル３０と流体連通しており、流路２８および６８は、経路２８および６６に対して説明されたように構成することができる。流体経路２８および６８は、互いに平行し、固定または分離可能な方法で、第１のセル１０、第２のセル３０、および第３のセル４０を接続するために使用することができる。流体流路２８および６８を組み合わせて、その後の患者の治療／再循環のための単一の出口流体流路７８を形成することができる。例証される実施形態では、ポンプ５０は、ライン２８により処理デバイス２を通して、患者から使用済み透析流体を送り出し、患者に送り返す。

代替的実施形態では、透析処理デバイス２は、第１のセル１０と流体連通（例えば、上流で）している吸着または炭素区画８０を含む。このようにして、透析老廃物流の有機毒素は、炭素の吸着層表面（例えば、活性炭、または他の適切な有機中和表面）上への吸着を介して、第１のセル１０に進入する前に、老廃物流から除去されることができる。

別の実施形態では、透析処理デバイス２は、透析処理デバイス２を通過する流体から任意のアンモニアを完全に除去するための予防措置として、第３のセル４０に続き、流体路７８に沿って補助的アンモニア吸着剤ユニット９０を含む。一実施形態では、補助的アンモニア吸着剤ユニット９０は、流体路７０および７２との接合前に配置される。アンモニア吸着剤ユニットは、処理された流体流内の任意の残存アンモニアを捕捉するために、任意の好適なアンモニア吸着剤、例えば、リン酸ジルコニウムを含むことができる。

一実施形態では、第１のＥＤユニット２０および第２のＥＤユニット４２は、携帯型または独立型透析処理ユニットに統合することができる。この点において、第２のセル３０は、依然として透析処理デバイス２の装置および流動構造を使用しながら、個的に、取り外し可能カセットまたはカートリッジ内に収容することができる。例えば、第２のセル３０および／またはその構成要素（ウレアーゼ区画３０または吸着剤区画３４等）は、第１のＥＤユニット２０または第２のＥＤユニット４２のいずれかを取り外す必要なく、携帯型または独立型透析処理ユニット内で、容易かつ簡便に交換することができる。

図１に見られるように、動作中、使用済み透析流体または患者からの透析老廃物流は、流路２８を介して第１のセル１０に進入し、そこで、第１のＥＤユニット２０に曝露される。この時点で、ＥＤユニット２０は、老廃物流内のイオン種を側方の流路６４および６６内に除去する。

尿素が中性分子であるため、尿素を運ぶ流路２８は、第１のセル１０を通って、第２のセル３０のウレアーゼ区画３２内に移動し、そこで、尿素は、アンモニアに変換される。ウレアーゼ区画３２から、流路２８は、流体流が第２のＥＤセルユニット４２に曝露される第３のセル４０内に移動する。第２のＥＤユニット４２は、流体流内のアンモニア（例えば、アンモニウムイオン）を、それが流体流から除去されるアンモニア吸着剤５２に進入させる。捕捉されたアンモニアは、フラッシュされ、別個の流体流によって、排水することができる。次いで、流路２８は、流路７８を介して透析処理デバイス２から出る。

図１にさらに見られるように、第１のＥＤユニット２０に曝露される第１のセル１０内の使用済み透析または透析老廃物流の一部は、別個の流路６０および６２に分割される。例えば、流路６０内で、イオン交換が、負に帯電された種がアノード２４に引き付けられるように、第１のセル１０の陰イオン交換膜１６を用いて行われる。流体流路６０から、流体流は、流路６６を介して第２のセル３０に進入し、そこで、リン酸および硫酸等の陰イオンは、吸着剤区画３４内で除去される。これは、吸着剤区画３４に使用される吸着剤の種類に依って、（イオン交換からの）塩素、酢酸、および炭酸塩等の種を生成することができる。吸着剤区画３４から、流体流は、流路６８を介して、第３のセル４０内に移動する。第３のセル４０では、第２のＥＤユニット４２により、重炭酸イオンは、流体流と混合することができる。第３のセル４０からの流体流は、流路７０を介して流体流路２８と組み合わされる。

ＥＤユニット２０に曝露される第１のセル１０内の透析老廃物流はさらに、第２の別個の流路６２内に分割することができる。正に帯電された種がカソード２２に引き付けられるように、流路６２内で、第１のセル１０の陽イオン交換膜１４を用いてイオン交換を行うことができる。次いで、流体流は、第２のセル３０および第３のセル４０を通過して、流路７２を介して流体流路２８と組み合わせることができる。代替的実施形態では、第２のセル３０および／または第３のセル４０は、使用済み透析流体から任意の望ましくない老廃物の完全な処理または除去を提供するために、流路６４内の流体を処理するための任意の付加的な処理ユニットを収容（例えば、流路６４に沿って）することができる。

流路７８を介して透析処理デバイス２から出る最終の処理済み透析液流は、未使用の透析液または処理（例えば、イオン交換）としてさらなる再循環に供すことができる。加えて、イオンおよび／または流体は、例えば、好適な流体源からの浸透圧性薬剤（例えば、ブドウ糖、イコデキストリン、グルコースポリマー、グルコースポリマー誘導体、アミノ酸）、緩衝液（例えば、乳酸および重炭酸）、ならびに電解質（例えば、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム）等の濃縮された透析構成要素の追加を介して、流内で交換されることができる。

図２に例証される別の実施形態では、透析処理デバイス１００は、ＥＤユニット１２０を有し、ウレアーゼを有する第２のセル１３０と流体連通している、第１のセル１１０を含む。透析処理デバイス１００は、上述の種類の透析処理デバイスのうちのいずれかの処理カートリッジ内に収容されるように寸法決定し、構成することができる。第２のセル１３０は、取り外し可能かつ使い捨て可能であることができる。好適なポンプ１５０は、患者から、処理デバイス１００を介して、使用済み透析流体を送り出し、患者に送り返す。

第１のセル１１０は、第１のセル１１０内に位置付けられるカソード１２２を含む。第１のアノード１２４は、第１のセル１１０内にＥＤユニット１２０を形成するために、一端部に位置付けられ、第２のアノード１２６は、第１のセル１００の反対の端部に位置付けられる。アノードおよびカソード流体は、例えば、（１）水、または（２）希釈されたＨＣｌ（ａｑ）、ＮａＯＨ（ａｑ）、Ｈ_２ＳＯ_４（ａｑ）、および／またはＮａＣｌ（ａｑ）であることができる。第１のセル１１０はさらに、１つ以上の陽イオン交換膜１１４および１１８、ならびに／または１つ以上の陰イオン交換膜１１２および１１６を含むことができる。ここでは、ＥＤユニット１２０は、塩イオンを、カソード１２２と、アノード１２４および１２６との間に印加された電位差の影響下で、イオン交換膜を介して、透析老廃物流から、別の透析流体流または区画に輸送するために使用される。第１のセル１１０はさらに、老廃物流からアンモニアを除去するアンモニア吸着剤区画１２９を含むことができる。

第２のセル１３０は、ウレアーゼ区画１３２および吸着剤区画１３４を含むことができる。ウレアーゼは、好適な方法で（固定化されたビーズ層もしくは樹脂内、または吸着剤もしくは膜の一部として含浸された架橋連結されたウレアーゼ酵素結晶等）、ウレアーゼ区画１３２内に収容される。吸着剤区画１３４は、活性炭等の任意の好適な吸着剤を収容することができる。第２のセル１３０は、随意に、１つ以上の付加的な吸着剤区画１３６および１３８を含むことができる。例えば、吸着剤区画１３６は、リン酸（ＨＰＯ_４ ^２−）および／または硫酸（ＳＯ_４ ^２−）等のイオンを好適に除去するために、含水酸化ジルコニウムを含むことができる。吸着剤区画１３８は、処理された流体流内の任意の残存アンモニアを捕捉するために、リン酸ジルコニウム等のアンモニア吸着剤を含むことができる。

図２はさらに、第１のセル１１０および第２のセル１３０につながり、そこから出る流体流路を例証する。第２のセル１３０は、流路１４０、１４２、および１４６を介して、第１のセル１１０と流体連通している。第２のセル１３０が、吸着剤区画１３８を含む場合、流路１４８は、流体を、第１のセル１１０から吸着剤区画１３８に運ぶことができる。

一実施形態では、第１のセル１３０およびＥＤユニット１２０は、携帯型または独立型透析処理ユニットに（例えば、取り外し不可能に）統合することができる。このようにして、第２のセル１３０は、図２に示されるように、透析処理デバイス１００の流動構造を使用する、個的に取り外し可能なカセットまたはカートリッジであることができる。例えば、第２のセル１３０は、第１のセル１３０およびＥＤユニット１２０を取り外す必要なく、携帯型または独立型透析処理ユニット内で容易に取り外し、交換することができる。

動作中、使用済み透析流体または患者からの透析老廃物流は、流路１６０を介して、第２のセル１３０の吸着剤区画１３４に進入し、そこで、透析老廃物流の有機毒素は、吸着剤区画１３４内に位置する吸着剤の吸着層表面上への吸着を介して除去されることができる。流体は、流路１４６を介して、吸着剤区画１３４から、第１のセル１１０の区画１２８に移動させられ、そこで、ＥＤユニット１２０に曝露される。

図２に見られるように、第１のセル１１０の区画１２８内での使用済み透析または透析老廃物流のＥＤユニット１２０への曝露は、老廃物流内の正に帯電されたイオンの移動を、流路１６２を介して、陽イオン交換膜１１４を超えて、区画１１５に移動させる。同様に、老廃物流内の負に帯電されたイオンは、流路１６４を介して、陰イオン交換膜１１２を超えて、区画１１３内に移動する。

区画１２８から、流体流は、流路１４０を介して、第２のセル１３０に進入することができ、そこで、流体流は、ウレアーゼ区画１３２に曝露される。ウレアーゼ区画１３２から、流体流は、第１のセル１１０の区画１４４に進入することができる。図２に見られるように、第１のセル１１０の区画１４４内での使用済み透析または透析老廃物流のＥＤユニット１２０への曝露は、老廃物流内の正に帯電されたイオンの移動を、流路１６６を介して、陽イオン交換膜１１８を超えて、アンモニアを除去することができるアンモニア吸着剤区画１２９に移動させる。同様に、老廃物流内の負に帯電されたイオンは、流路１６８を介して、陰イオン交換膜１１６を超えて、区画１１７内に移動する。

区画１４４から、流体流は、流路１４８を介して随意のアンモニウム吸着剤区画、例えば、リン酸ジルコニウム区画１３８に進入することができ、透析液溶液の再生成をもたらす。この時、グルコースまたは他の好適な浸透圧性薬剤を、流路１９０を介して、処理された流体流１７０に追加することができる。

代替的実施形態では、処理された流体流の一部（流路１７０）は、流路１７２および／または１７４を介して、再度、第１のセル１１０を通過するように、経路変更することができる。第１のセル１１０から、流体流は、付加的な処理のために、流路１７６を介して、第２のセル１３０の吸着剤区画１３６を通過することができる。次いで、処理された流体流は、再生成された透析液溶液として、流路１８０を介して、流路１７０に再進入することができる。

図３に例証される代替的実施形態では、透析処理デバイス２００は、ウレアーゼを有する第２のセル２３０と流体連通している、ＥＤユニット２２０を有する第１のセル２１０を含む。透析処理デバイス２００は、上述の種類の透析処理デバイスのうちのいずれかの処理カートリッジ内に収容されるように寸法決定し、構成することができる。第２のセル２３０は、取り外し可能かつ使い捨て可能であることができる。好適なポンプ２５０（例えば、容積膜または蠕動）は、処理デバイス２００を介して、患者から使用済み透析流体を送り出し、患者に送り返すことができる。

第１のセル２１０は、第１のセル２１０内に位置付けられるカソード２２２を含む。第１のアノード２２４は、第１のセル２１０内にＥＤユニット２２０を形成するために、第１のセル２００の一端部に位置付けられ、第２のアノード２２６は、反対の端部に位置付けられる。アノードおよびカソード流体は、（１）水、または（２）希釈されたＨＣｌ（ａｑ）、ＮａＯＨ（ａｑ）、Ｈ_２ＳＯ_４（ａｑ）、および／またはＮａＣｌ（ａｑ）であることができる。

第１のセル２１０はさらに、１つ以上の陽イオン交換膜２１４および２１８、ならびに／または１つ以上の陰イオン交換膜２１２および２１６を含むことができる。この点において、ＥＤユニット２２０を使用して、塩イオンを、カソード２２２と、アノード２２４および２２６との間に印加された電位差の影響下で、透析老廃物流から別の透析流体流または区画に輸送する。第１のセル２１０はさらに、老廃物流からアンモニアを除去するアンモニア吸着剤２２９を含むことができる。

第２のセル２３０は、ウレアーゼ区画２３２および吸着剤区画２３４を含むことができる。ウレアーゼは、好適な方法で（固定化されたビーズ層もしくは樹脂、または吸着剤もしくは膜の一部として含浸された架橋連結されたウレアーゼ酵素結晶等）、ウレアーゼ区画２３２内に収容される。吸着剤区画２３４は、活性炭等の吸着剤を収容することができる。第２のセル２３０は、随意に、１つ以上の付加的な吸着剤区画２３８を含むことができる。吸着剤区画２３８は、処理された流体流内の任意の残存アンモニアを捕捉するために、例えば、リン酸ジルコニウム等のアンモニア吸着剤を含むことができる。

図３はさらに、第１および第２のセル２１０および２３０につながり、それらから出る流体流路を例証する。第２のセル２３０は、流路２４０、２４２、および２４６を介して、第１のセル２１０と流体連通している。第２のセル２３０が、吸着剤区画２３８を含む場合、流路２４８は、流体を、第１のセル２１０から吸着剤区画２３８に運ぶことができる。

一実施形態では、ＥＤユニット２２０は、携帯型または独立型透析処理ユニット内に（例えば、取り外し不可能に）統合することができる。第２のセル２３０は、図３に示されるように、透析処理デバイス２００の流動構造を使用する取り外し可能カートリッジであることができる。ここでは、第２のセル２３０は、ＥＤユニット２２０を取り外す必要なく、携帯型または独立型透析処理ユニット内で交換することができる。

動作中、使用済み透析流体または患者からの透析老廃物流は、流路２６０を介して、第２のセル２３０の吸着剤区画２３４に進入し、そこで、透析老廃物流の有機毒素は、吸着剤の吸着層表面上への吸着を介して除去することができる。流体は、流路２４６を介して、吸着剤区画２３４から第１のセル２１０の区画２２８に移動させられ、そこで、ＥＤユニット２２０に曝露される。図３に見られるように、第１のセル２１０の区画２２８内での使用済み透析または透析老廃物流のＥＤユニット２２０への曝露は、老廃物流内の正に帯電されたイオンの移動を、流路２６２を介して、陽イオン交換膜２１４を超えて、区画２１５内に移動させ、かつ負に帯電されたイオンの移動を、流路２６４を介して、陰イオン交換膜２１２を超えて、区画２１３内に移動させる。

区画２２８から、流体流は、流路２４０を介して、第２のセル２３０に進入することができ、そこで、流体流は、アンモニアへのウレアーゼ変換のために、ウレアーゼ区画２３２に曝露される。ウレアーゼ区画２３２から、流体流は、第１のセル２１０の区画２４４に進入することができる。図３に見られるように、第１のセル２１０の区画２４４内での使用済み透析または透析老廃物流のＥＤユニット２２０への曝露はさらに、老廃物流内の正に帯電されたイオンの移動を、流路２６６を介して、陽イオン交換膜２１８を超えて、アンモニア除去のためのアンモニア吸着剤区画２２９内に移動させ、かつ老廃物流内の負に帯電されたイオンの移動を、流路２６８を介して、陰イオン交換膜２１６を超えて、区画２１７内に移動させる。

区画２４４から、流体流は、流路２４８を介して、例えば、リン酸ジルコニウム区画２３８等の随意のアンモニア吸着剤に進入することができ、それによって、再生成された透析液溶液をもたらす。この時、グルコースまたは他の好適な浸透圧性薬剤は、流路２９０を介して、処理された流体流２７０に追加することができる。

代替的実施形態では、流路２７０内の処理された流体流の一部は、経路２７２を介して、第１のセル２１０を通過するように経路変更することができる。例えば、処理された流体流２７０は、経路２７２を介して、第１のセル２１０の区画２１５に迂回され、区画２１５内に収集された電解質（例えば、Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２＋、Ｎａ^２＋等）で補充されることができる。第１のセル２１０から、流体流は、再生成された透析液溶液の一部として、流路２７０に再進入することができる。

透析処理デバイス２、１００、および２００の設計により、アンモニア除去のために典型的に使用される、リン酸ジルコニウム、ジルコニウム重炭酸等の吸着剤、および／またはイオン交換層は、不必要であり得る。あるいは、透析処理デバイス２、１００、および２００は、アンモニア除去のために吸着剤を使用する典型的な透析処理システムと比較して、必要な吸着剤の量の低下を可能にする。

本明細書に開示される透析処理デバイス３、１００、および２００のうちのいずれかは、図４Ａ〜４Ｄにそれぞれ示されるように、腹膜透析（「ＰＤ」）、血液透析（「ＨＤ」）、血液ろ過（「ＨＦ」）、または血液透析ろ過（「ＨＤＦ」）のために使用することができる。図４Ａは、患者３００に実行されているＰＤ処理の概略を例証する。患者３００からの処理済透析流体は、処理／尿素除去のために、透析処理デバイス２、１００、および２００のうちの１つに進入する。再生成された透析は、再利用のために患者に戻される。これは、継続的に（「ＣＦＰＤ」）、バッチベースで（透析流体が、ある期間の間、患者３００内に存在する）、または半継続的もしくは周期的に行うことができる。

図４Ｂは、患者３００に実行されているＨＤ処理の概略を例証する。患者３００からの血液は、透析器３０２を介して、送り出され、浄化されて、患者３００に戻される。透析器３０２からの使用済み透析流体は、処理／尿素除去のために、透析処理デバイス２、１００、および２００のうちの１つに送られる。次いで、処理された流体は、継続的に患者の血液を浄化するために、継続的に透析器３０２に戻される。

図４Ｃは、ＨＦ処理技術の概略を例証する。ＨＦは、ＨＤと技術的に同様である。血液ろ過では、透析液は使用されない。代わりに、正の静水圧は、血液フィルタ３０３のろ過膜を横断し、その血液区画から、そこから排水されるそのろ過区画に水および溶質を駆動する。使用済み透析流体は、処理／尿素除去のために透析処理デバイス２、１００、および２００のうちの１つの送られる。次いで、処理された流体はさらに、毒素および内毒素を除去する、限外フィルタ、ピロゲンフィルタ、またはナノフィルタ等の１つ以上のピロゲンフィルタ３０４を介して送られることによって精製される。得られた置換流体を、直接、血液中に送り出し、患者の対流洗浄を引き起こす。ＰＤおよびＨＤと同様に、流体の正味容量は、患者が処理の間に蓄積した過剰な水を除去するための限外ろ過液として、患者から取り除かれる。

図４Ｄは、ＨＤＦ処理技術の概略を例証する。ＨＤＦは、ＨＤおよびＨＦの組み合わせである。血液は、ＨＤおよびＨＦと同様の方法で、透析器３０２の血液区画を介して送り出される。使用済み透析液は、透析器３０２から引き出され、透析処理デバイス２、１００、および２００のうちの１つにおいて浄化される。浄化された透析液は、分割され、いくつかは、透析器３０２に直接戻り、いくつかは、患者の血液ラインに直接送り出される好適な交換流体を形成するために、ピロゲンフィルタ、ナノフィルタ、または限外フィルタのうちの１つを介して、送り出される。ＨＤＦは、大分子量および低分子重の溶質の良好な除去をもたらす。

代替的実施形態では、本開示は、透析技術または装置の流体回路内で透析流体を循環させることと、吸着剤を持たないまたは吸着剤カートリッジの小型形状の透析デバイス２、１００、および２００のうちの少なくとも１つを組み込むこととを含む、方法を提供する。これらの方法に使用される透析装置は、着用型透析デバイスであることができる。

本明細書に説明される現在好ましい実施形態に行われる種々の変更および修正は、当業者に明らかであることを理解されたい。かかる変更および修正は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、かつ、その意図される利点を減少させることなく行うことができる。したがって、そのような変更および修正は、添付する特許請求の範囲に包含されることを意図する。

本発明はさらに、例えば、以下を提供する。
（項目１）
第１の電気透析ユニットを備えた第１のセルと、
ウレアーゼ区画および吸着剤区画のうちの少なくとも１つを備え、該第１のセルと流体連通している第２のセルと、
第２の電気透析ユニットを備え、該第２のセルと流体連通している第３のセルと
を備えている、透析流体処理デバイス。
（項目２）
前記第３のセルは、アンモニア吸着剤をさらに備えている、項目１に記載の透析流体処理デバイス。
（項目３）
前記第１、第２、および第３のセルのそれぞれは、少なくとも２つの対応する流体経路を備えている、項目１に記載の透析流体処理デバイス。
（項目４）
前記第１のセルおよび前記第３のセルは、装着型腎臓のカートリッジ内に固定して収容される、項目１に記載の透析流体処理デバイス。
（項目５）
前記第２のセルは、装着型人工腎臓のカートリッジに取り外し可能に取り付けられる、項目１に記載の透析流体処理デバイス。
（項目６）
前記第１のセルは、陽イオン交換膜および陰イオン交換膜のうちの少なくとも１つを備えている、項目１に記載の透析流体処理デバイス。
（項目７）
前記第３のセルは、陽イオン交換膜および陰イオン交換膜のうちの少なくとも１つを備えている、項目１に記載の透析流体処理デバイス。
（項目８）
前記第１のセルと流体連通している活性炭ユニットをさらに備えている、項目１に記載の透析流体処理デバイス。
（項目９）
前記第２のセルは、前記第１のセルおよび前記第３のセルから取り外し可能に取り付けられ、それらと流体連通している、項目１に記載の透析流体処理デバイス。
（項目１０）
カソードと２つの対向するアノードとを有する電気透析ユニットを備えた第１のセルと、
ウレアーゼ区画および吸着剤区画を備え、該第１のセルと流体連通している第２のセルと
を備えている、透析流体処理デバイス。
（項目１１）
前記第１のセルは、アンモニア吸着剤をさらに備えている、項目１０に記載の透析流体処理デバイス。
（項目１２）
前記第２のセルは、リン酸塩結合剤区画および陰イオン交換吸着剤区画のうちの少なくとも１つをさらに備えている、項目１０に記載の透析流体処理デバイス。
（項目１３）
前記第１のセルは、装着型人工腎臓のカートリッジ内に固定して収容される、項目１０に記載の透析流体処理デバイス。
（項目１４）
前記第２のセルは、装着型人工腎臓のカートリッジに取り外し可能に取り付けられる、項目１０に記載の透析流体処理デバイス。
（項目１５）
前記第１のセルは、陽イオン交換膜および陰イオン交換膜のうちの少なくとも１つを備えている、項目１０に記載の透析流体処理デバイス。
（項目１６）
前記第２のセルの吸着剤カートリッジが、活性炭を備えている、項目１０に記載の透析流体処理デバイス。
（項目１７）
透析流体から尿素を除去する方法であって、
透析装置を備えた流体回路内で該透析流体を循環させることであって、該透析装置は、電気透析ユニットと尿素除去ユニットとを備えたカートリッジを有している、ことと、
該カートリッジを用いて該透析流体から尿素を除去することと、
該透析流体を再循環させて患者に戻すことと
を含む、方法。
（項目１８）
前記尿素除去ユニットが、前記透析装置から取り外し可能であり、かつ、前記電気透析ユニットから分離可能であることを可能にすることを含む、項目１７に記載の方法。
（項目１９）
前記カートリッジを患者によって着用されるように構成することを含む、項目１７に記載の方法。

さらなる特徴および利点は、本明細書に説明されており、以下の発明を実施するための形態および図面から明らかとなるであろう。
本発明はさらに、例えば、以下を提供する。
（項目１）
第１の電気透析ユニットを備えた第１のセルと、
ウレアーゼ区画または吸着剤区画のうちの少なくとも１つを備え、該第１のセルと流体連通している第２のセルと、
第２の電気透析ユニットを備え、該第２のセルと流体連通している第３のセルと
を備えている、透析流体処理デバイス。
（項目２）
前記第３のセルは、アンモニア吸着剤をさらに備えている、項目１に記載の透析流体処理デバイス。
（項目３）
前記第１、第２、および第３のセルのそれぞれは、少なくとも２つの対応する流体経路を備えている、項目１に記載の透析流体処理デバイス。
（項目４）
前記第１のセルおよび前記第３のセルは、装着型腎臓のカートリッジ内に固定して収容される、項目１に記載の透析流体処理デバイス。
（項目５）
前記第２のセルは、装着型人工腎臓のカートリッジに取り外し可能に取り付けられる、項目１に記載の透析流体処理デバイス。
（項目６）
前記第１のセルは、陽イオン交換膜または陰イオン交換膜のうちの少なくとも１つを備えている、項目１に記載の透析流体処理デバイス。
（項目７）
前記第３のセルは、陽イオン交換膜または陰イオン交換膜のうちの少なくとも１つを備えている、項目１に記載の透析流体処理デバイス。
（項目８）
前記第１のセルと流体連通している活性炭ユニットをさらに備えている、項目１に記載の透析流体処理デバイス。
（項目９）
前記第２のセルは、前記第１のセルおよび前記第３のセルから取り外し可能に取り付けられ、それらと流体連通している、項目１に記載の透析流体処理デバイス。
（項目１０）
カソードと２つの対向するアノードとを有する電気透析ユニットを備えた第１のセルと、
ウレアーゼ区画および吸着剤区画を備え、該第１のセルと流体連通している第２のセルと
を備えている、透析流体処理デバイス。
（項目１１）
前記第１のセルは、アンモニア吸着剤をさらに備えている、項目１０に記載の透析流体処理デバイス。
（項目１２）
前記第２のセルは、リン酸塩結合剤区画および陰イオン交換吸着剤区画のうちの少なくとも１つをさらに備えている、項目１０に記載の透析流体処理デバイス。
（項目１３）
前記第１のセルは、装着型人工腎臓のカートリッジ内に固定して収容される、項目１０に記載の透析流体処理デバイス。
（項目１４）
前記第２のセルは、装着型人工腎臓のカートリッジに取り外し可能に取り付けられる、項目１０に記載の透析流体処理デバイス。
（項目１５）
前記第１のセルは、陽イオン交換膜または陰イオン交換膜のうちの少なくとも１つを備えている、項目１０に記載の透析流体処理デバイス。
（項目１６）
前記第２のセルの吸着剤カートリッジが、活性炭を備えている、項目１０に記載の透析流体処理デバイス。
（項目１７）
透析流体から尿素を除去する方法であって、
透析装置を備えた流体回路内で該透析流体を循環させることであって、該透析装置は、電気透析ユニットと尿素除去ユニットとを備えたカートリッジを有し、該尿素除去ユニットは、該透析装置から取り外し可能であり、かつ、該電気透析ユニットから分離可能である、ことと、
該カートリッジを用いて該透析流体から尿素を除去することと、
該透析流体を再循環させて患者に戻すことと、
該尿素除去ユニットを新しい尿素除去ユニットと交換することと
を含む、方法。
（項目１８）
前記カートリッジを患者によって着用されるように構成することを含む、項目１７に記載の方法。

Claims (18)

1. 第１の電気透析ユニットを備えた第１のセルと、
   ウレアーゼ区画または吸着剤区画のうちの少なくとも１つを備え、該第１のセルと流体連通している第２のセルと、
   第２の電気透析ユニットを備え、該第２のセルと流体連通している第３のセルと
   を備えている、透析流体処理デバイス。
2. 前記第３のセルは、アンモニア吸着剤をさらに備えている、請求項１に記載の透析流体処理デバイス。
3. 前記第１、第２、および第３のセルのそれぞれは、少なくとも２つの対応する流体経路を備えている、請求項１に記載の透析流体処理デバイス。
4. 前記第１のセルおよび前記第３のセルは、装着型腎臓のカートリッジ内に固定して収容される、請求項１に記載の透析流体処理デバイス。
5. 前記第２のセルは、装着型人工腎臓のカートリッジに取り外し可能に取り付けられる、請求項１に記載の透析流体処理デバイス。
6. 前記第１のセルは、陽イオン交換膜または陰イオン交換膜のうちの少なくとも１つを備えている、請求項１に記載の透析流体処理デバイス。
7. 前記第３のセルは、陽イオン交換膜または陰イオン交換膜のうちの少なくとも１つを備えている、請求項１に記載の透析流体処理デバイス。
8. 前記第１のセルと流体連通している活性炭ユニットをさらに備えている、請求項１に記載の透析流体処理デバイス。
9. 前記第２のセルは、前記第１のセルおよび前記第３のセルから取り外し可能に取り付けられ、それらと流体連通している、請求項１に記載の透析流体処理デバイス。
10. カソードと２つの対向するアノードとを有する電気透析ユニットを備えた第１のセルと、
    ウレアーゼ区画および吸着剤区画を備え、該第１のセルと流体連通している第２のセルと
    を備えている、透析流体処理デバイス。
11. 前記第１のセルは、アンモニア吸着剤をさらに備えている、請求項１０に記載の透析流体処理デバイス。
12. 前記第２のセルは、リン酸塩結合剤区画および陰イオン交換吸着剤区画のうちの少なくとも１つをさらに備えている、請求項１０に記載の透析流体処理デバイス。
13. 前記第１のセルは、装着型人工腎臓のカートリッジ内に固定して収容される、請求項１０に記載の透析流体処理デバイス。
14. 前記第２のセルは、装着型人工腎臓のカートリッジに取り外し可能に取り付けられる、請求項１０に記載の透析流体処理デバイス。
15. 前記第１のセルは、陽イオン交換膜または陰イオン交換膜のうちの少なくとも１つを備えている、請求項１０に記載の透析流体処理デバイス。
16. 前記第２のセルの吸着剤カートリッジが、活性炭を備えている、請求項１０に記載の透析流体処理デバイス。
17. 透析流体から尿素を除去する方法であって、
    透析装置を備えた流体回路内で該透析流体を循環させることであって、該透析装置は、電気透析ユニットと尿素除去ユニットとを備えたカートリッジを有し、該尿素除去ユニットは、該透析装置から取り外し可能であり、かつ、該電気透析ユニットから分離可能である、ことと、
    該カートリッジを用いて該透析流体から尿素を除去することと、
    該透析流体を再循環させて患者に戻すことと、
    該尿素除去ユニットを新しい尿素除去ユニットと交換することと
    を含む、方法。
18. 前記カートリッジを患者によって着用されるように構成することを含む、請求項１７に記載の方法。

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