JP2018020221A - 透析液製造装置の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水素細菌による溶存水素濃の減少を抑制して、末端の透析液において、所望の溶存水素濃度を得ることができる透析液製造装置の洗浄方法を提供することを目的とする。【解決手段】透析液の製造装置１は、原水に水素を溶解させる電解水生成装置７と、電解水生成装置に接続され、水素が溶解した水に対して逆浸透膜処理を行う逆浸透膜処理装置９と、逆浸透膜処理装置９に接続され、逆浸透膜処理装置９を洗浄するための洗浄水を供給する洗浄水供給装置とを備えている。透析液２７による治療終了後に、洗浄水供給装置を介して、電解水生成装置７による処理が行われていない前処理水である洗浄水を逆浸透膜処理装置９に供給する。【選択図】図１

Description

本発明は、透析液製造装置の洗浄方法に関する。

腎機能が低下し、水分量の調節と尿素などの老廃物を含む体内有害物質の除去を行うための尿の排泄ができない腎不全患者のための有効な治療法の一つに、血液透析が知られている。

この血液透析は、血液ポンプを用いて血液を体外に引き出し、透析器（ダイアライザー）を介して透析液と血液とを接触させることにより、濃度勾配による拡散現象を利用して、血液から体内有害物質および水分を除去した後、再び、血液を体内に戻す（返血）操作を連続して行う治療法である。

また、近年、血液透析において透析患者に酸化ストレスが発生することが知られている。これは、透析時に発生する活性酸素が原因であると考えられており、この活性酸素を消去して酸化ストレスの軽減を図ることが提案されている。

例えば、逆浸透膜（ＲＯ膜）で処理され、純化した水（以下、「逆浸透水」という。）に水素を溶存させることにより、高濃度の水素が溶存する透析液を製造する方法が提案されている。そして、この透析液を使用することにより、水素を生体内のヒドロキシラジカルと反応させ、酸化ストレスや炎症反応を抑制することができる。

また、従来、上記逆浸透膜による処理を行う前に、原水に対して、電気分解処理を行うことにより、透析液調製用水として使用される水素が溶存（溶解）した水（溶存水素水）を生成することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−３５０９８９号公報

ここで、一般に、遊離中の水素を酸化し、水素と酸素との反応によって生じるエネルギーを利用して炭酸を固定し、生育する水素細菌が知られているが、この水素細菌が、溶存水素水中の水素を利用して繁殖する場合がある。

従って、例えば、電気分解処理により生成した溶存水素水が供給された逆浸透膜において、溶存水素中の水素を利用して水素細菌が繁殖すると、溶存水素水の溶存水素濃度が減少してしまうため、末端の透析液（即ち、透析装置へ供給され、ダイアライザーを通じて、患者の血液の浄化を行うための透析液）において、所望の溶存水素濃度を得ることができなくなるという問題があった。

そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、水素細菌による溶存水素濃度の減少を抑制して、末端の透析液において、所望の溶存水素濃度を得ることができる透析液製造装置の洗浄方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の透析液製造装置の洗浄方法は、前処理水に水素を溶解させる水素溶解装置と、水素溶解装置に接続され、水素が溶解した溶存水素水が供給される装置と、装置に接続され、装置を洗浄するための洗浄水を供給する洗浄水供給装置とを少なくとも備える透析液製造装置の洗浄方法において、洗浄水は、水素溶解装置による処理が行われていない前処理水であり、透析液による治療終了後に、洗浄水供給装置を介して、洗浄水を装置に供給することを特徴とする。

同構成によれば、溶存水素水に比し、溶存水素濃度が極めて低い前処理水である洗浄水が装置に供給されることになるため、溶存水素水が供給される装置において、水素細菌の活動エネルギーの元となる水素を減少させ、装置における水素細菌の繁殖を抑制することができる。その結果、再度、透析液による患者の治療を行う際に、水素細菌に起因する溶存水素濃度の減少を抑制することができる。

本発明によれば、水素細菌による溶存水素濃度の減少を抑制して、末端の透析液において、所望の溶存水素濃度を得ることができる。

本発明の実施形態に係る透析液の製造装置の構成を示す概念図である。 本発明の実施形態に係る透析液の製造装置の電解水生成装置における電解槽を示す図である。 本発明の実施形態に係る透析液製造装置の洗浄方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の変形例に係る透析液の製造装置の構成を示す概念図である。 本発明の変形例に係る透析液の製造装置の構成を示す概念図である。

図１は、本発明の実施形態に係る透析液の製造装置の構成を示す概念図である。また、図２は、本発明の第１の実施形態に係る透析液の製造装置の電解水生成装置における電解槽を示す図である。

この透析液製造装置１は、プレフィルター３と、プレフィルター３に接続された軟水化装置４と、軟水化装置４に接続されたカーボンフィルター（活性炭処理装置）５と、カーボンフィルター５に接続された電解水生成装置７と、電解水生成装置７に接続された電解水タンク８と、電解水タンク８に接続された逆浸透膜処理装置９と、逆浸透膜処理装置９に接続されたＵＦ（Ｕｌｔｒａ Ｆｉｌｔｅｒ）モジュール３０とを備えている。

プレフィルター３は、原水２（硬度成分であるカルシウムイオン、マグネシウムイオンなどの溶解固形物を含む硬水）から不純物（例えば、鉄錆や砂粒子）を除去するためのものである。

軟水化装置４は、原水２から、イオン交換によって硬度成分を置換反応により除去し、軟水とする処理を行うためのものである。なお、本実施形態においては、原水２として、水道水や井戸水、地下水などを用いることができる。

カーボンフィルター５は、軟水化装置４により処理された原水に対して、多孔質の吸着物質である活性炭を用いて、原水中に含まれる残留塩素、クロラミン、有機物などを物理的な吸着作用により除去する処理を行うためのものである。

なお、上述の軟水化装置４、及びカーボンフィルター５としては、公知のものを使用することができる。

電解水生成装置７は、水素溶解装置として機能するものであり、カーボンフィルター５により処理された原水２に対して、電気分解処理を行うことにより、透析液調製用水として使用される水素が溶存した水（溶存水素水）を生成するためのものである。

また、本実施形態の電解水生成装置７は、図２に示す、固体高分子膜（固体高分子電解質膜）１０を有する電解槽２０を備えている。

この電解槽２０は、図２に示すように、上述の固体高分子膜１０と、固体高分子膜１０を介して、互いに対向して配置され、電解槽２０への給電を行う給電体である陽極１１、及び陰極１２と、固体高分子膜１０と陽極１１との間、及び固体高分子膜１０と陰極１２との間に配置された誘電体層１３とを備えている。

なお、図２に示すように、陽極１１と陰極１２は、電気的に接続されており、これらの固体高分子膜１０、陽極１１、陰極１２、及び誘電体層１３は、電解槽本体１５の内部に収容されている。

また、図２に示すように、電解槽本体１５には、電気分解が行われる、プレフィルター３、軟水化装置４、及びカーボンフィルター５により処理された原水２（以下、「前処理水」という。）を電解槽本体１５内に導入するための導入路１６が形成されている。

陽極１１、及び陰極１２の材料としては、例えば、チタンや白金などが挙げられる。

また、誘電体層１３を形成する材料としては、例えば、チタンや白金などが挙げられる。

また、固体高分子膜１０は、電気分解により、陽極１１側で発生したオキソニウムイオン（Ｈ_３Ｏ^＋）を陰極１２側へと移動させる役割を有するものである。

この固体高分子膜１０としては、例えば、スルホン酸基を有するフッ素系の樹脂材料により形成されたものを使用することができる。より具体的には、ナフィオン（デュポン社製）、Ｆｌｅｍｉｏｎ（旭硝子社製）、Ａｃｉｐｌｅｘ（旭硝子社製）などの市販品を、本発明における固体高分子膜１０として用いることができる。

そして、このような固体高分子膜１０を用いた電解水生成装置７における電気分解では、陽極１１側、陰極１２側でそれぞれ次のような反応が起こる。
陽極側：６Ｈ_２Ｏ→４Ｈ_３Ｏ^＋＋Ｏ_２＋４ｅ⁻
陰極側：４Ｈ_３Ｏ^＋＋４ｅ⁻→２Ｈ_２＋４Ｈ_２Ｏ

そして、上述の電気分解処理により生成した処理水（溶存水素水）１７は、電解槽本体１５の陰極側に形成された送水路１８により、電解水生成装置７に接続された電解水タンク８へと送られる。なお、電気分解処理により、陽極側で発生した溶存酸素水１９は、電解槽本体１５の陽極側に形成された排水路２１により、外部へと排出される。

電解水タンク８は、電解水生成装置７により生成した溶存水素水を貯蔵するためのものである。

逆浸透膜処理装置９は、半透膜を境界にして、濃度の異なる溶液がある場合、低濃度の溶液から高濃度の溶液へ水が移動する現象（浸透）に対し、高濃度の溶液側に圧力を加えることにより、高濃度側の溶液から低濃度側の溶液へ水を移動させ、低濃度側に浸透した水を得る処理（逆浸透膜処理）を行うためのものである。

そして、この逆浸透膜処理装置９により、上述の一連の処理で得られた前処理水から、微量金属類などの不純物をさらに除去することができるため、ＩＳＯ１３９５９（透析用水基準）に規定される水質基準を満たす水（逆浸透水）を得ることが可能になる。

この逆浸透膜処理装置９は、図１に示すように、電解水生成装置７により生成した溶存水素水に対して、上述の逆浸透膜処理を行う逆浸透膜３６と、逆浸透膜処理がなされた逆浸透水を貯蔵するための逆浸透水タンク３７とを備えている。

ＵＦモジュール３０は、逆浸透水２５中に含まれる菌や微生物を除去する処理を施すためのものである。

そして、図１に示すように、ＵＦモジュール３０には、透析液調製装置２６が接続されており、ＵＦモジュール３０による処理が行われた逆浸透水２５は、透析液調製装置２６へと供給される。

透析液調製装置２６では、供給された逆浸透水２５と透析原液とを混合した透析液２７が調製されるとともに、この透析液２７が、透析液調製装置２６に接続された透析装置４０へ供給され、患者５０の血液の浄化が行われ、透析液２７による患者５０の治療が行われる。即ち、透析液調製装置２６は、調製した透析液２７を、透析装置４０へ供給する透析液供給装置としても機能するものである。

次に、透析液製造装置１の洗浄方法について説明する。

図３は、本発明の実施形態に係る透析液製造装置の洗浄方法を説明するためのフローチャートである。

まず、上述した透析液２７による患者５０の治療終了後（ステップＳ１）、電解水生成装置７のスイッチをＯＦＦにし、電解水生成装置７による電気分解処理（即ち、溶存水素水の生成）を終了する（ステップＳ２）。

次に、上述した透析液２７による患者５０の治療の場合と同様に、電解水生成装置７に、前処理水を供給する（ステップＳ３）。この際、上述のごとく、電解水生成装置７のスイッチがＯＦＦになっているため、電気分解処理により生成した処理水（溶存水素水）１７ではなく、電解水生成装置７による電気分解処理が行われていない前処理水が、逆浸透膜処理装置９（即ち、逆浸透膜３６）に供給されることになる（ステップＳ４）。

即ち、本実施形態においては、透析液２７による治療終了後に、電解水生成装置７を介して、電解水生成装置７による電気分解処理が行われていない前処理水を逆浸透膜処理装置９に供給する構成としている。

従って、溶存水素水１７に比し、溶存水素濃度が極めて低い（溶存水素が０の場合も含む）前処理水が供給されることになるため、逆浸透膜３６において、水素細菌の活動エネルギーの元となる水素を減少させることにより、逆浸透膜３６における水素細菌の繁殖を抑制することができる（ステップＳ５）。その結果、再度、透析液２７による患者５０の治療を行う際に、水素細菌に起因する溶存水素濃度の減少を抑制して、末端の透析液２７において、所望の溶存水素濃度を得ることが可能になる。

なお、本発明においては、例えば、層水循環噴水装置や躍層低下循環施設（間歇揚水筒）を使用した、水の循環による植物プランクトンの増殖の抑制方法と同様の原理により、逆浸透膜３６における水素細菌は、溶存水素濃度が高い溶存水素水１７と溶存水素濃度が極めて低い処理水に交互に曝されることにより、その繁殖機能が低下するものと考えられる。

また、洗浄用の前処理水の供給時間は、特に限定されず、例えば、透析液２７による患者５０の治療終了後、１０〜６０分間、供給する構成とすることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更しても良い。

上記実施形態においては、透析液による治療終了後に、電気水生成装置７を介して、電気水生成装置７による処理が行われていない前処理水を逆浸透膜３６に供給する構成としたが、図４に示すように、カーボンフィルター５と逆浸透膜３６を接続して、カーボンフィルター５により処理された前処理水を、電解水生成装置７を介さずに、逆浸透膜３６に供給する構成としてもよい。

即ち、透析液２７による治療終了後に、電解水生成装置７を介さずに、電解水生成装置７による処理が行われていない前処理水を逆浸透膜３６に供給する構成としてもよい。このような構成により、電解水生成装置７の電源をＯＦＦにすることなく、前処理水を逆浸透膜３６に供給することが可能になるとともに、電解水生成装置７の陽極側において排出される溶存酸素水１９が発生しなくなるため、前処理水を効率よく利用することが可能になる。

また、洗浄用の洗浄水を供給する洗浄水供給装置（不図示）を逆浸透膜処理装置９に接続するとともに、当該洗浄水供給装置から逆浸透膜処理装置９に、上記前処理水に相当する洗浄水を供給する構成としてもよい。

また、上記実施形態においては、水素溶解装置として電解水生成装置７を使用する構成としたが、カーボンフィルター５により処理された原水２に対して、水素を溶解させることができるものであれば、どのような構成であってもよい。

例えば、活性炭処理装置５により処理された原水２に、水素ガスを接触させることにより、水素を溶解させる構成としてもよい。

より具体的には、水素溶解装置として、水素ガスが供給されるスリーブと、スリーブの内部に配置され、複数の孔が形成された中空糸とを備える膜モジュールを使用して、中空糸に形成された孔を介して、カーボンフィルター５により処理された原水２に水素ガスを接触させる方法を採用することができる。

また、水素ガスが溶解した原水２を加圧して、原水２に含まれる水素ガスの濃度を高めることにより、カーボンフィルター５により処理された原水２中の溶存水素濃度を所望の高濃度に保つ構成としてもよい。

より具体的には、図５に示すように、透析液の製造装置８０は、図１に示す電解水生成装置７の代わりに、カーボンフィルター５に接続され、原水２に水素ガスを接触させる膜モジュール８１と、膜モジュール８１に接続され、水素ガスを加圧することにより、原水２に水素を溶解させる加圧タンク８２とを有する水素ガス加圧装置８５を備えている。

また、この水素ガス加圧装置８５は、加圧タンク８２に接続された圧力調整バルブ８４を備えている。そして、この圧力調整バルブ８４を制御することにより、加圧タンク８２により水素を加圧する際の圧力を制御して、原水２に含まれる水素ガスの濃度を調節する構成となっている。

また、上記実施形態においては、電解水生成装置７の下流側に逆浸透膜処理装置９を設けた場合を例に挙げて説明したが、逆浸透膜処理装置９の下流側に電解水生成装置７等の水素溶解装置を設ける構成としてもよい。

より具体的には、例えば、逆浸透膜処理装置９の下流側であって、ＵＦモジュール３０の上流側に電解水生成装置７を設け、電気水生成装置７により生成された溶存水素水が、ＵＦモジュール３０や透析液調整装置２６等の装置に供給される構成としてもよい。

そして、この場合も、上記実施形態と同様に、透析液による治療終了後に、電気水生成装置７を介して、電気水生成装置７による処理が行われていない前処理水をＵＦモジュール３０や透析液調整装置２６等の装置に供給する。なお、この場合、上記前処理水に代えて、逆浸透膜処理装置９から供給される逆浸透水２５を供給する構成としてもよい。

このような構成により、ＵＦモジュール３０や透析液調整装置２６等の装置において、水素細菌の活動エネルギーの元となる水素を減少させ、これらの装置における水素細菌の繁殖を抑制することが可能になる。

このように、本発明においては、溶存水素水が供給される、あらゆる装置に対して、透析液２７による治療終了後に、前処理水（または逆浸透水２５）を供給することにより、再度、透析液２７による患者５０の治療を行う際に、水素細菌に起因する溶存水素濃度の減少を抑制することが可能になる。

なお、この場合も、上記実施形態と同様に、前処理水（または逆浸透水２５）を、電解水生成装置７を介さずに、ＵＦモジュール３０や透析液調整装置２６に供給する構成としてもよい。

以上説明したように、本発明は、水素が溶存する透析液の製造装置を洗浄する方法に、特に、有用である。

１ 透析液の製造装置
２ 原水
３ プレフィルター
４ 軟水化装置
５ カーボンフィルター
７ 電解水生成装置（水素溶解装置）
８ 電解水タンク
９ 逆浸透膜処理装置
１０ 固体高分子膜
１１ 陽極
１２ 陰極
１３ 誘電体層
１５ 電解槽本体
１６ 導入路
１７ 処理水
１８ 送水路
１９ 溶存酸素水
２０ 電解槽
２１ 排水路
２５ 逆浸透水
２６ 透析液調製装置
２７ 透析液
３２ 制御装置
３３ 電解電流決定手段
３４ 電解電流供給手段
３５ 記憶手段
３６ 逆浸透膜
３７ 逆浸透水タンク
４０ 透析装置
５０ 患者
８０ 透析液の製造装置
８１ 膜モジュール
８２ 加圧タンク
８４ 圧力調整バルブ
８５ 水素ガス加圧装置

Claims (3)

1. 前処理水に水素を溶解させる水素溶解装置と、
   前記水素溶解装置に接続され、前記水素が溶解した溶存水素水が供給される装置と、
   前記装置に接続され、該装置を洗浄するための洗浄水を供給する洗浄水供給装置とを少なくとも備える透析液製造装置の洗浄方法において、
   前記洗浄水は、前記水素溶解装置による処理が行われていない前記前処理水であり、
   透析液による治療終了後に、前記洗浄水供給装置を介して、前記洗浄水を前記装置に供給することを特徴とする透析液製造装置の洗浄方法。
2. 前記装置が、前記溶存水素水に対して逆浸透膜処理を行う逆浸透膜処理装置であることを特徴とする請求項１に記載の透析液製造装置の洗浄方法。
3. 前記水素溶解装置が、前記前処理水に水素ガスを接触させ、該水素ガスを加圧することにより、前記前処理水に前記水素を溶解させる水素ガス加圧装置であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の透析液製造装置の洗浄方法。

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