JP3896197B2 - 体外循環により血液を処理する装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は体外循環により血液を処理する装置およびこの装置を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
体外循環により血液を処理する装置は、種々の医療または医療隣接用途、例えば、腎不全を透析または血液濾過による処理、治療または非治療を目的とするプラズマフェレーゼおよび語頭音消失、免疫学的浄化等に使用されている。
【０００３】
すべてのこれらの装置の共通の特徴は、二つの通路を備えた血液区画（ｂｌｏｏｄ ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔ）を備え、該処理の間に患者の血液を循環させる。この操作を行うために、血液回収線が患者の血管と、血液区画の入口として使用される通路（ａｃｃｅｓｓ）との間に接続され、血液戻し線が出口として使用される血液区画の他の通路と、患者の血管との間に接続され、かつ患者の血液を患者と接続して閉回路にしたこの体外回路内で血液回収線に通常配置されたポンプにより循環させる。
【０００４】
これらの装置の血液区画の境界は、一般に、装置のケーシングの壁部の一部分と、装置の活性部材（ａｃｔｉｖｅ ｍｅｍｂｅｒ）の壁部により形成されており、血液区画により血液の処理が行われている。一例を挙げると、中空繊維を含む透析装置においては、血液区画の境界は、半透膜を構成する中空繊維の束の繊維の内部と、装置の管状ケーシングの二つの端部に繊維の束を取り付けるために使用された接着剤のディスクの外面と、ケーシングの各々の端部に固定された二つの端末取付け具とにより形成されている。
【０００５】
これらの装置の製造に使用されるすべての材料は、可能な限り生体適合性を有するように選択されており、それにより血液が異物と接触するときに起きる反応（特に、凝固（凝血））が起きないか、または比較的に良性のレベルで起きる。
【０００６】
材料の生体適合性を改良するために、血液と接触するように意図された材料をばらの状態で（ｉｎ ｂｕｌｋ）または表面において処理することが知られている。既知の処理は、装置（ばら処理）のある部分またはその他の部分の間に、または装置の種々の部分が組み立てられた後にかつ装置の殺菌前に、または装置が使用される直前に即座に行われる。
【０００７】
装置の活性部材（例えば、透析膜）の生体適合性を改良する試みがなされるときに解決することが特に困難である問題が起きるが、下記の条件に合致しなければならない。
１）処理のために使用される物質の選択および処理方法により、既知の活性部材の変性（ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）が得られなければならず、この変性は活性部材の生体適合性を改良する作用を有すると共に、すべての既知の特性（例えば、透析／血液濾過膜の場合には、拡散および対流移送能、望ましくない物質のための吸着能力）を付与する。
２）装置の殺菌が治療に悪影響をおよぼしてはならない。
３）治療のために使用者による特殊の取扱いが必要でない。
【０００８】
本発明の目的は、これらの条件を満たす装置を製造する方法を提供することにある。
さらに特定すると、本発明の目的は、活性部材が処置前にその表面上に負の電荷を有する上記の条件を満たす装置の製造方法を提案することにある。血液が負の電荷を有する表面と接触するときに、不活性物質、プレカリクレインおよび因子ＸＩＩから活性物質、カリクレインおよび因子ＸＩＩａの発生を明示するのは接触相の活性化と呼ばれる生物学的な現象の部位である。
【０００９】
接触相の活性化はそれ自体良性であるが、しかし、この活性化がある不安な要素（患者がＩＥＣ型の低血圧療法を行っている場合に、塩水で満たされた装置に入った血液が稀釈されると共に、ＰＨの低下を伴う）が発生すると同時に起きたときに、治療の開始から数分後に、種々の症状として、体の総体的に熱っぽい感じ、指、唇または舌の麻痺、吐き気および喉頭部の浮腫を含む症状で証明される望ましくない、いわゆる、アナフィラキシ−様の反応の原因であると思われる。アナフィラキシ−様の反応が血液区画が負に帯電した内面を有する医療装置の使用に限定的に関連していないことを思い起こすべきである。これらの反応は、最初に使用されたときに、しばしば、また交換器が１回の使用後に廃棄するかわりに、多数回使用されかつ各々の使用後に再利用されるときに、数回の利用後に、しばしば、異なる化学組成の膜を有する交換器の場合に注目されてきた。最初の使用時に望ましくない反応を伴った交換器の例として、ポリメチル・メタクリレートおよびポリアクリロニトリル膜を有する透析装置を言及することができる。酢酸セルロースおよびポリスルホン膜を有する透析装置の再使用に関連した反応については、文書にまとめられている（「キドニー・インターナショナル」４２（１９９２）１２３２頁〜１２３７頁に記載の「中空繊維を有する血液透析装置およびＡＣＥ抑制剤（ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ）の再使用と関連したアナフィラキシー様の反応」と題する論文参照）。
【００１０】
この目的を達成するために、本発明によれば、二つの通路を備えている血液循環用区画を有する体外循環により血液または血しょうを処理する装置の生体適合性を改良する方法において、該方法が
−通路の少なくとも一方における血液区画内にコンパクトな形態の限定された量の物質を注入し、それにより該物質が装置を殺菌可能である照射を実質的に劣化することなくうけることができ、該物質は血液区画の生体適合性を増大させるために水溶液に可溶性でありかつ血液区画の処理されるべき内面と永続的に結合可能であり、該物質の量は該物質が注入された通路から出発する血液区画を通じて限定された量の水溶液を循環させることにより、血液区画の処理されるべき内面上に該物質の少なくとも一つの分子層が耐久性のある結合により形成されるように選択され、
−該装置を殺菌し、
−該装置の殺菌前に、該物質が注入された通路から出発する血液区画を通じて限定された量の水溶液を循環させ、それにより該物質を処されるべき表面と接触させかつ血液区画の処理されるばき内面上に該物質の少なくとも一つの耐久性のある分子層を形成する諸工程を含む方法が提供される。
【００１１】
本発明の意味の範囲内で、該物質の特徴である水溶液に溶解する能力がこの方法の成果において、物質の少なくとも一つの分子層が血液区画の処理されるべき内面の結合されることである満たされるべき目的の機能として解釈されなければならない。それに加えて、該物質が患者の血液中に導入されることが望ましくないときには、この方法の成果においてすべての該物質が溶解し、血液区画内に残留物が残っていないことが必要である。換言すると、この能力は水溶液に溶解する物理的な能力および溶解速度の両方を含み、この能力はいくつかのパラメータ、すなわち、使用される水溶液の量、水溶液の温度および血液区画内の水溶液の流量により左右される。もしもこれらのパラメータが、例えば、該方法の最終段階がこの装置を始動する（プライミングする）手続きの間に装置の使用直前に実施されることを決定することにより確定されれば、該物質はその他の基準の中で本発明の目的を、例えば、生理学的塩類溶液２リットルを周囲温度（２０℃ないし２４℃）において２００ml／分（透析中心において透析装置を始動するための慣用の条件）の流量で血液区画を通じて循環させることにより満たすことができるように選択されなければならない。
【００１２】
この方法は二つの主な利点を有する。一方において、該物質により変性された表面は装置の殺菌後のみに得られ、その結果、この変性された生体適合表面はγ線照射を使用する殺菌のように高エネルギの殺菌により損なわれるおそれがなく、他方、使用される水溶液が交換器を始動させるための水溶液であるときに、使用者による装置の利用は、同じ型式の任意の装置と全く同じである。
【００１３】
本発明の別の形態によれば、血液区画が二つの対称の通路を有する装置においては、限定された量の物質が各々の通路に注入され、それにより血液区画を通じての水溶液のその後の循環方向がいかなる方向であっても、該物質の分子層が処理されるべき内面上に形成される。
【００１４】
本発明の別の主題は、二つの通路を備えている血液循環用区画を有する体外循環により血液または血しょうを処理する装置の製造方法において、該方法が装置の殺菌前に通路の少なくとも一方における血液区画内にコンパクトな形態の限定された量の物質を注入する段階を含み、それにより該物質が装置を殺菌可能で照射を実質的に劣化することなくうけることができ、該物質は血液区画の生体適合性を増大させるために水溶液に可溶性でありかつ血液区画の処理されるべき内面と永続的に結合可能であり、該物質の量は該物質が注入された通路から出発する血液区画を通じて限定された量の水溶液を循環させることにより、血液区画の処理されるべき内面上に該物質の少なくとも一つの分子層が耐久性のある結合により形成されるように選択される製造方法である。
【００１５】
この方法は工業的に適用する ことが極めて容易である利点を有する。
【００１６】
本発明の別の一つの主題は、上記の製造方法の使用により得られる血液または血しょうの処理装置である。
【００１７】
本発明の別の形態によれば、処理されるべき表面が負の電荷を有しかつ該物質が陽イオン性であり、その結果、表面上の分子層が表面の負の電荷をマスクする。
【００１８】
本発明の一実施例においては、この装置は、アクリロニトリルおよびナトリウムメタリルスルホネートの共重合体から製造された膜（商品名ＡＮ６９で知られている膜）を備えている血液透析装置／血液濾過装置である。この膜の生体適合性を改良するために選択された物質は、ほぼ１０ｋダルトンからほぼ２０００ｋダルトンまでの範囲内の分子質量（光散乱により測定された）を有するポリエチレンイミン（ＰＥＩ）である。一つの血液通路または各々の血液通路で注入されたＰＥＩ（分子質量２５ｋダルトン）は血液と接触するように意図された膜のm²あたりほぼ５mgからほぼ１０mgの範囲内であることが好ましい。
【００１９】
この装置は接触相を活性化させずかつ変性されたいない血液透析装置／血液濾過装置と同じ性能を有する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明のその他の特徴および利点は、以下の説明を読めば明らかになろう。
本発明を例示するために、腎不全を軽減するために使用される血液の体外処理装置の特定の型式を説明する。
【００２１】
血液透析／血液濾過装置は、慣行的には、半透膜により分離された二つの区画を含む。第１区画は、患者の血管回路への回収線および戻り線により接続されるように意図されるのに対して、第２区画は透析液源（血液透析および血液濾過による処理）と随意に接続される入口と、廃液（効力のなくなった透析液および／または限外濾過）用の放出口と接続された出口とを有する。この半透膜は、血液区画から廃液用の区画に向かう代謝廃棄物の拡散移送および／または対流移送を可能にするように選択される。この半透膜は、平面膜（ｐｌａｎａｒ ｍｅｍｂｒａｎｅ）の形態または中空繊維の束の形態に製造することができる。平面膜を有する透析装置は、アコーディオン形に折り畳まれた平面膜のストリップを含み、インサートプレートが同じ側に開口するすべての折り畳み部（ｆｏｌｄｓ）の中に導入される。図１から理解できるように、中空繊維を有する透析装置は、管状ケーシング２内に配置された中空繊維１の束を含む。環状ケーシング２内の中空繊維１の束はその二つの端部において接着剤３、４のディスクにより保持されている。接着剤３、４のディスクの目的は、繊維を一緒に結合する以外に、環状ケーシング２内の漏れ止め区画の範囲を設定することであり、この区画には、ケーシング２の軸線に直角をなす２つの小さい管５、６により接続される。ケーシング２の各々の端部には、小さい軸線方向の通路管９、１０を含む端末取付け具７、８が取り付けられている。２つの小さい管９、１０は、対称的である。この装置の血液区画は、接着剤３、４の各々のディスクと管状ケーシング２の対応した端部を閉ざす端末取付け具８、９との間の中間スペースと、中空繊維の内部とからなっている。
【００２２】
本発明によれば、血液区画の内面を変性することによりこの装置の生体適合性を改良するために、装置が図１に示すように組み立てられた後に、水溶液内に可溶性でありかつ所望の態様に含まれた表面を変性可能な限定された量の物質が各々の端末取付け具８、９内に注入される。この物質の量は、限定された量の水溶液を血液区画を通して循環させた後に物質の少なくとも一つの分子層が生体適合性が改良されるべきである表面を被覆するように選択される。この物質の量は、慣用の注入装置により液滴（ｄｒｏｐ）１１，１２の形態で注入される。この液滴は、この物質のゲルにより形成され、またはこの物質が混合されたマトリックス材料により形成されている。
【００２３】
この物質の注入がなされた後に、小さい通路管５、６、９、１０をストッパーで押さえ、かつこの装置を例えば酸化エチレンまたはγ線照射により殺菌することができる。
【００２４】
体外循環による血液またはプラズマの処理用の任意の装置の使用は、血液区画がすすぎ洗いされかつ殺菌水溶液が充填される準備始動段階を含む。
【００２５】
本発明によれば、この装置の準備段階は、処理物質を溶解させかつ該物質を処理されるべき表面と接触させるために活用される。実際の透析期間の開始前に、使用者は、血液回路の小さい通路管９（１０）の一方を殺菌溶液のポーチ（小袋）と接続し、他方の小さい通路管１０（９）を空の収集用ポーチと接続し、もしも適切であれば、透析機械の血液ポンプにより殺菌溶液を血液区画を通じて循環させる。殺菌溶液はこの物質を溶解しかつ該溶液を処理されるべき表面と接触させる。殺菌溶液は、該表面において、例えば、イオン結合または共有結合により結合される。
【００２６】
今述べた実施例においては、所定量の物質（液滴１１、１２）が端末取付け具の各々に注入されることは、血液区画と接続するための２つの小さい管９、１０が対称でありかつ使用者に塩水循環指示を強要しないためである。それゆえに、始動の間に下流側の端末取付け具に注入される物質は、生体適合性が改良されるべき表面の処理のために使用されないからである。当然、塩水のポーチが始動のために接続されるべきである端末取付け具に好適にマークをいれることにより、処理物質の液滴を一方の端末取付け具７または８のみに注入することができる。
【００２７】
本発明の別の形態によれば、適切な物質の液滴が血液区画に接続するための小さい管９、１０のうちの少なくとも一方に注入される上記の方法による血液処理装置を製造する代わりに、これらの小さい管９、１０に適合しためす部分と、患者を血液処理装置と接続するために使用される回収線および戻し線の端部に取り付けられためす接続部材と適合したおす部分とを備えているカップリングが製造されている。このカップリングは、血液と接触するために好適なプラスチックを成形しまたは押出成形することにより得られる。血液処理装置の生体適合性を改良することを意図した物質の液滴がこのカップリング内に注入される。このカップリングは、次に、殺菌バリヤーを形成可能な容器内に配置され、その後、その全体がγ線照射により殺菌される。このカップリングは、この装置を始動させる上記の準備段階前に、慣用の血液処理装置に取り付けられる。
【００２８】
本発明の一実施例においては、生態適合性が改良されるべき血液透析装置の部分は、表面が負の電荷を有する半透膜である。この改良の目的は、接触相（ｃｏｎｔａｃｔ ｐｈａｓｅ）の活性化を阻止しまたは接触相を中和することである。本発明によれば、適切な物質は以下の特性を有する。
１−適切な物質はイオン結合により半透膜と結合しかつ半透膜の負の電荷をマスキング（遮蔽）するように陽イオン性を有していなければならない。
２−適切な物質は装置を始動するために使用される水溶液内で溶解可能であるように水に溶解可能でなければならない。
３−適切な物質は有毒であってはならない。
４−適切な物質は高分子でなければならずかつそのサイズは高分子が膜の気孔に入らないように選択されなければならない（例えば、ＡＮ６９膜の場合には、このサイズは少なくとも１０ｋダルトンでなければならない）。利用する過程においては、膜に付着された高分子は血液蛋白により膜から置換することが困難である。そのサイズにより生物細胞（ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｅｌｌｓ）に入ることが禁止されている高分子は細胞に入ることが可能である寸法を有する分子よりも有毒ではない。
５−適切な物質は、適切であれば、たとえ該物質がγ線照射型の高エネルギー殺菌により部分的に影響をうけても、殺菌に耐えなければならない。換言すると、分子のうちの少なくともある比率が完全な状態で残りかつ所望の態様で膜に結合可能でなければならない。そのうえ、照射をうけた物質は有毒であってはならない。
６−適切な物質はいったん膜と結合すると、その特性（血液適合性、拡散および対流移送能力、蛋白吸着能力）を有意に変更してはならない。
【００２９】
一例を挙げると、本発明により、水溶性ゲルの形態の１０ｋダルトンから２０００ｋダルトンまでの範囲内の分子質量を有するＰＥＩが商品名ＡＮ６９で知られている膜を変性するための完全に適切な物質であり、前記膜の表面が負の電荷を有することが発見された。特に、生体外の（ｉｎ−ｖｉｔｒｏ）試験により、照射をうけたＰＥＩの潜在的な有毒性限界値が内部液体（プラズマ）の濃度を０．４mg／mlに増大させるために必要なＰＥＩの量の注入に相当することが判明した（比較のために、もしも慣用の透析装置を扱うために十分なＰＥＩの量、すなわち、１０mgが成人の血液中に注入されれば、プラズマのＰＥＩ濃度は０．００２mg／ml程度になろう）。
【００３０】
商品名ＡＮ６９で知られている膜を変性するための別の適切な物質は、５００ｋダルトンの平均分子質量を有するジエチルアミノエチルデキストラン（ＤＥＡＥ デキストラン）である。ＰＥＩと異なり、この物質は水溶性ゲルの形態で入手できず、粉末の形態で入手されるので、この物質を本発明により使用可能にするために、この物質を中性マトリックス材料のゲルの中に混合することが必要である。一例を挙げると、カルボキシメチルセルロースのゲルをこの目的のために使用することができる。
【００３１】
ＡＮ６９で製造された中空繊維を製造する主要な段階について簡単に述べる。アクリロニトリルおよびナトリウムメタリルスルホネートの共重合体３５重量％と、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）５２重量％と、グリセロール１３重量％を含む重合体の溶液が調製される。この重合体溶液は１３０℃に加熱され、かつ２つの同心ノズルを有するダイを通じて押し出され、中空繊維の開口を形成するために、窒素が内側ノズル中に注入される。ダイから出る熱可逆性（ｔｈｅｒｍｏｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ）ゲル繊維は、周囲の空気（約２０〜２５℃）と接触する際に、熱相反転（ｔｈｅｒｍａｌ ｐｈａｓｅ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）の部位である。この繊維は、次に水浴内に受け入れられ、水浴内で、繊維内の溶剤（ＤＭＦ）が水と置換される。この繊維は、次に９５℃の温水内に浸漬され、温水内で、繊維はほぼ４倍に延伸される。９５℃での温水内での安定化段階が引く続いてなされる。最後に、繊維が水／グリセロール混合物によりグリセリンで処理される。
【００３２】
ＡＮ６９からの平面膜の製造は、次の段階を含む。ナトリウムアクリロニトリルおよびメタリルスルホネートの共重合体２１重量％と、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）７９重量％とを含む重合体の溶液が調製される。濾過およびガス抜き後に、この重合体溶液はスロット型ダイにより８０℃に加熱された回転ロール上に押し出される。ＤＭＦの若干量は蒸発する。得られたフィルムは、９５℃の温水中で約３．５倍に延伸された。９５℃の温水内での安定化段階が引き続いてなされる。最後に、膜は水／グリセロール混合物によりグリセリン処理される。
【００３３】
例１
約８５００個のＡＮ６９中空繊維を含む透析装置が組み立てられた。各々の繊維は以下の寸法を有していた。内径：２４０μｍ、肉厚：５０μｍ、長さ：０．２２５ｍ。血液と接触するように意図された膜の面積は、約１．４４m²である。ＰＥＩ（ＢＡＳＦルパソルＷＦ、分子質量：２５ｋダルトン）１０mgの液滴が血液区画に接続するための各々の小さい管内に注入された。その後、透析装置の２つの区画に接続するための管が特殊のストッパーで閉ざされ、かつ透析装置が酸化エチレンで殺菌された。周囲温度（２２℃）において、２リットルの殺菌した生理学的塩類溶液（０．９ｇ／ｌの濃度における塩化ナトリウムの溶液）をこの透析装置の血液区画を通じて２００ml／分の流量で循環させた。生理学的塩類溶液がＰＥＩゲルの液滴を溶解しかつ透析装置を通じて循環されたＰＥＩ分子がイオン結合により膜の表面に存在するナトリウムメタリルスルホネートグループに結合された。
このようにして製造されかつ使用するために準備された透析装置が本発明の目的として設定された生体適合性のレベルを有しているかどうかを測定するために、この透析装置に次の試験を行った。表面上に負の電荷を有する膜と接触するカリクレインの生成を刺激可能な生物学的な液体が調製された。この試験のために使用される生物学的な液体は、添加されたシトレート（くえん酸塩）を含む生理学的な塩類溶液５％に稀釈された血小板が少ない人間の血しようからなっている（使用される試験の条件が体外血液循環装置の使用条件からかけ離れており、稀釈比率が高く、選択された液体が血しようであり、血液でなく、血しようが添加されたシトレートを含み、それゆえに、酸性化されるのに対して、透析においては、使用される抗凝血ヘパリンであることに留意されたい。これらの試験条件は、接触相の活性化を刺激しかつ増幅するので、慎重に選択される）。この液体１．５リットルを閉回路内で透析装置の血液区画を通じて１００ml／分の流量で６時間の間、循環させた。血しようカリクレインはバイオジェニック・カンパニー（Ｂｉｏｇｅｎｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙ）からのＳ２３０２基体（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）から出発する慣用の発色体試験により間欠的に採取される液体の試料内で分析される。測定結果は、本発明により製造された透析装置が稀釈した血しよう内のカリクレインの含有量の増大をひき起こさないことを明確に示している。
使用された発色体試験の感度を考慮すると、もしもカリクレインの濃度が１リットルにつき約１０ユニット以下であれば、カリクレインの含有量の有意な増大が起きないことが指摘される。
上記の透析装置の効率に加えて、透析装置の生体適合性の改良に関する限り、この製造方法は酸化エチレンによる殺菌が殺菌段階前にＰＥＩを膜に付着させることを原則的に可能にするときですらも大きい利点を有することが強調される。実際問題として、もそも繊維が透析装置の殺菌前にＰＥＩで処理されるべきであれば、ＡＮ６９繊維がグリセリンで処理されることを考慮すると、
１−透析装置を水溶液ですすぎ洗うことにより繊維をグリセリンで処理し、
２−血液区画を通じてＰＥＩの溶液を循環させ、
３−酸化エチレンが湿った製品に作用しないので、水を排出するために繊維をグルセリンで再び処理し、
４−繊維から余剰のグリセロールをパージすることが必要であろう。
第４段階が実施困難であるかまたは実施が不可能であるという事実に加えて、４つの付加的な段階を工業的な製造方法により、費用効果が得られる。要約すると、本発明による方法においては、透析装置が始動されると同時に、繊維からのグリセリンの除去および繊維のＰＥＩによる処理がなされるので、膜がＡＮ６９で製造されている透析装置の生体適合性の改良を工業化することが可能である。
【００３４】
例２
ＡＮ６９平面膜を有する透析装置が組み立てられた。この透析装置の膜はほぼ２０μｍの厚さを有していた。血液と接触するように意図された膜の面積は、ほぼ１．５０m²であった。ＰＥＩ（ルパソルＷＦ、２５ｋダルトン）の１０mgの液滴が血液区画に接続するための各々の小さい管に注入され、その後、透析装置の２つの区画に接続するための小さい管が閉ざされ、そして透析装置がγ線照射（３６ｋＧｙ）により殺菌された。周囲温度（ほぼ２２℃）において、殺菌された生理学的塩類溶液２リットルをこの透析装置の血液区画を通じて循環させた。この生理学的塩類溶液がＰＥＩゲルの液滴を溶解しかつ透析装置を通じて循環させたＰＥＩ分子が膜の表面上に存在するメタリルスルホネートナトリウムグループと結合された。
その後、この透析装置にＰＥＩの単分子層でコーテイングされたＡＮ６９膜が接触相を活性化するかどうかを測定することを意図した例１に記載の生体外試験を行った。中空繊維を有する透析装置の場合と同様に、試験結果は好ましくなかった。
【００３５】
例３
図２のグラフは、ＡＮ６９製の膜の表面電荷において透析装置毎に使用されるＰＥＩ（ルパソルＷＦ、２５ｋダルトン）の量の作用を測定することを意図した例２の型式の平面膜を有する透析装置に使用された生体外試験の結果を示す。表面電荷は、以下に示した流れポテンシャルを測定することにより評価される。出発点は、透析装置の区画を通じて循環する電解液溶液が透析装置の入口と出口との間の電解液溶液により発生する圧力降下ＤＰに比例する電位差ＤＥを発生することである。透析装置がすすぎ洗いされ、それゆえに、その膜がＰＩＥでコーテイングされ、塩化ナトリウム（１０^{- 2} Ｍ）の溶液を血液区画を通じて循環させ、かつＤＥおよびＤＰがＡｇ／ＡｇＣＬ電極および圧力センサにより血液区画との接続点において測定された。ＤＥ／ＤＰ比は透析装置内の電解液の流れポテンシヤルと呼ばれ、かつこの比は、膜の表面電荷の特性である。
この図においては、ＰＥＩのほぼ５mgが膜の表面を電気的に中性に保つために十分であることが理解できよう。
【００３６】
例４
図４のグラフは、接触相の活性化に関して透析装置毎に使用されるＰＥＩ（ルパソルＷＦ、２５ｋダルトン）の量の作用を測定することを意図した例２の型式の平面膜を有する透析装置において行われた生体外試験の結果を示す。接触相の活性化は例１に記載の試験によるカリクレインの発生により評価される。この図においては、接触相の活性化を完全に抑制するためにＰＥＩ（分子質量２５ｋダルトン）１０mgで十分であることが理解できよう。
【００３７】
例５
図４のグラフは接触相の活性化に関して透析装置毎に使用されるＰＥＩ（ルパソルＰ，７５０ｋダルトン）の量の作用を測定することを意図した例２の型式の平面膜を有する透析装置において行われた生体外試験の結果を示す。接触相の活性化は、例１に記載の試験によるカリクレインの発生により評価される。この図において、接触相の活性化を抑制するためにＰＥＩ（分子質量７５０ｋダルトン）７mgで十分であることが理解できよう。
【００３８】
例６
試験分子としてシトクロムＣを使用することにより、生体外で、膜のかさ（ｂｕｌｋ）の内部の蛋白吸着能力がほぼ１．２５m²の面積を有する平面ＡＮ６９膜を有する透析装置毎に膜をＰＥＩ（ルパソルＷＦ、２５ｋダルトン）１０mgで処理した後に変化しないことが証明された。この確認を行うために、下記の試験が平面ＡＮ６９膜（ほぼ１．２５m²の面積）を有する２つの透析装置において行われた。透析装置の一方はＰＥＩで処理され、かつ他方の透析装置はＰＥＩによる処理がなされず、ＰＨ７．４のホスフェート緩衝媒体内の２０mg／ｌの濃度に保たれたシトクロムＣの溶液６リットルを開回路内で各々の透析装置の血液区画を通じて３００ml／分の流量で循環させた。透析装置を去る溶液内のシトクロムＣの濃度は所定の時間間隔で測定されかつ吸着されたシトクロームｃの累積量が計算された。図５は測定結果が両方の透析装置について同じであったことを示す。
【００３９】
例７
また、生体外で、膜とのＰＥＩの結合が完全に不可逆性でありかつＰＥＩが透析装置の血液区画を通じて循環された液体中に戻るように放出されることが確認された。この確認を行うために、二つの独立した試験が行われた。
第１回の試験：塩化ナトリウムの溶液の流れポテンシャルが例２に記載の型式の透析装置の血液区画内で（例３の方法により）測定された。次に、生理学的塩類溶液を３７℃において開回路内で透析装置の血液区画を通じて３００ml／分の流量で５時間循環させた。その後、塩化ナトリウム溶液の流れポテンシャルが再び測定されかつ二つの測定の結果が比較された。測定結果は同じであったので、ＡＮ６９膜とＰＥＩとの間の結合が望ましいことが結論として下ろされた。
第２回の試験：ＰＥＩ（ルパソルＰ、７５０ｋダルトン）に、以下のように処置することにより放射性同位元素（［２，３−³ Ｈ］Ｎ−サクシミジル・プロピオネート）を含む分子を記載したラベルを付けた。ＰＥＩを（［２．３−³ Ｈ］Ｎ−サクシミジル・プロピオネートと反応させて、³ Ｈ−ＰＥＩ（ラベルされたＰＥＩ）が得られた。³ Ｈ−ＰＥＩは、次にスルホサルチル酸により沈降させて、ラベルされたＰＥＩを過剰の［２，３−³ Ｈ］Ｎ−サクシミジル・プロピオネートから分離した。その後、沈降物は水により連続洗浄し、過剰の［２，３−³ Ｈ］Ｎ−サクシミジル・プロピオネートを除去しかつラベルされたＰＥＩが得られた。ラベルされたＰＥＩは、１．５２ｍＣｉ／ｇの特定の活性（ＰＥＩのμｍｏｌあたり３Ｈプロピオネート１１．７ｍｍｏｌの平均置換比に相当する）を有していた。
ほぼ８５００本のＡＮ６９中空繊維を含む透析装置が例１の第１項に記載の方法により製造された。唯一の差異は、標準ＰＥＩ（ＢＡＳＦルパソルＷＦ、分子質量：２５ｋダルトン）の代わりに、透析装置の血液区画に接続するための各々の小さい管内に注入されたのは、ラベルされたＰＥＩ１０mgの１滴であった。
３ＩＵ／mlの濃度のヘパリン（ＰＡＮ Ｐｈａｒｍａ）により市販されている標準ヘパリン）を含む全人間血液０．５リットルを透析装置の血液区画を通じて閉回路内で４時間の間循環させた。透析装置を通じて循環する血液の試料が３０分毎に採取され、その放射性が測定された。いかなる試料においても、ラベルされたＰＥＩの脱着は検出されなかった（使用された測定装置を考慮すると、検出限度が０．４μｇ／mlであることが考慮される）。
【００４０】
例８
以下の段階により中空の繊維の形態の実験用膜Ｍが製造された。アクリロニトリルおよび酢酸ビニルの共重合体２８重量％と、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）５１重量％と、グリセロール２１重量％とを含む共重合体の溶液が調製された。この重合体溶液は１２０℃に加熱されかつ２つの同心ノズルを有するダイを通じて押し出され、窒素が内側ノズル中に注入され、中空繊維の開口部が形成された。ダイを去る熱可逆性ゲル繊維は、周囲の空気（ほぼ２０〜２５℃）と接触するときに、熱位相変換（ｔｈｅｒｍａｌ ｐｈａｓｅ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）の部位にあった。次に、繊維は水浴内に受け入れられ、水浴内で繊維の溶剤（ＤＭＦ）が水と置換された。この繊維は、次に、４０℃に保たれた温水内に浸漬された。温水内で繊維は約２倍に延伸された。次に、得られた繊維は、６０℃に保たれた温水内で安定化された。最後に、繊維は水／グリセロール混合物中のグリセリンにより処理された。
ほぼ１０、０００本の中空Ｍ繊維を含む透析装置が組み立てられた。各々の繊維は、次の寸法を有していた。内径：１９０μｍ、肉厚：５０μｍ、長さ：０．２２５ｍ。血液と接触するように意図された膜の面積は、ほぼ１．３４m²であった。ＰＥＩ（ルパソルＷＦ；分子質量：２５ｋダルトン）１２mgの液滴が血液区画に接続するための各々の小さい管内に注入された。周囲温度（２２℃）において、殺菌した生理学的塩類溶液（０．９ｇ／ｌの濃度の塩化ナトリウムの溶液）２リットルをこの透析装置の血液区画を通じて２００ml／分の流量で循環させた。生理学的塩類溶液はＰＥＩゲルの液滴を溶解し、かつ透析装置を通じて循環させたＰＥＩ分子は、イオン結合により、膜の表面と結合された。
その後、透析装置にＰＥＩ単分子層でコーテイングされたＭ膜が接触相を活性化するかどうかを測定することを意図した例１に記載の生体外の試験を行った。中空繊維を有する透析装置の場合のように、試験結果は好ましくなかった。図６はこの透析装置により得られた活性化レベルと、同じ製造方法で製造されているが、膜がＰＥＩでコーティングされていない透析装置により得られた活性化レベルとを示す。
【００４１】
例９
本発明の効果が市販されているポリアクリロニトリルを基材とした膜、すなわち、アサヒにより製造されたＰＡＮ１３ＤＸモデル透析装置（膜の作用面積：１．３m²）を備えている中空繊維を含む透析装置において検証された。この透析装置は、例１の第１項に記載の方法により処理され、唯一の差異は、分子質量２５ｋダルトン（ＢＡＳＦルパソルＷＦ）のＰＥＩの代わりに、透析装置の血液区画に流入させるための小さい管内に注入された物質は分子質量７５０ｋダルトン（ＢＡＳＦルパソルＰ）のＰＥＩ１０mgの液滴であったことである。
その後、ＰＡＮ１３ＤＸモデル透析装置にＰＥＩ単分子層でコーテイングされた膜が接触相を活性化するかどうかを測定することを意図した例１に記載の生体外試験を行った。試験結果は、好ましくなかった。図７は、この透析装置により得られた活性化レベルと、同じ製造方法で製造されているが、膜がＰＥＩでコーティングされていない透析装置により得られた活性化レベルとを示す。
【００４２】
例１０
本発明の採算性が膜を変性することを意図した物質としてゲルの形態（ＰＥＩのような）物質ではなく、粉末の形態で入手できる物質を使用することにより検証された。
毒性がなくかつＡＮ６９膜に向かって化学的に中性である水溶性のゲルがカルボキシルメチルセルロース１２．５質量％と水８７．５重量％との比率において脱塩水内で周囲温度（２５℃）においてカルボキシルメチルセルロース（シグマからのＣ５６７８）を溶解させることにより調製された。この中性のマトリックス中には、活性物質として、平均分子質量５００ｋダルトンのジエチルアミノエチル・デキストラン（シグマからのＤ１１６２）がＤＥＡＥデキストラン５００質量％とカルボキシルメチルセルロース・ゲル５０重量％との比率において混合された。
ほぼ８５００本のＡＮ６９中空繊維を含む透析装置が組み立てられた。各々の繊維は下記の寸法を有していた。内径：２４０μｍ、肉厚：５０μｍ、長さ：０．２２５ｍ。血液と接触するように意図された膜の面積は、ほぼ１．４４m²であった。中性のゲル／活性物質の混合物１００mgの１滴（すなわち、ＤＥＡＥデキストラン５０mg）が血液区画に接続するための小さい管内に注入された。周囲温度（２５℃）において、殺菌した生理学的塩類溶液（０．９ｇ／ｌの濃度の塩化ナトリウム溶液）２リットルを中性のゲル／活性物質の混合物の液滴が注入される通路から出発する透析装置の血液区画を通じて２００ml／分の流量で循環させた。生理学的塩類溶液がゲルの液滴を溶解しかつこの透析装置を通じて循環させたＤＥＡＥデキストラン分子がイオン結合により膜の表面に存在するナトリウムメタリルスルホネートグループと結合された。
このようにして製造された透析装置が接触相を活性化しているかどうか、また活性化がどの範囲までなされているかを測定するために、該透析装置に例１に記載の試験を行った。唯一の差異は、生理学的塩類溶液内に５％に稀釈された人間の血しようを透析装置の血液区画を通じて６時間の代わりに１時間循環させたが、実施された検証の目的を考慮すると、十分であった。この測定結果は、この透析装置が接触相の弱い活性化のみを行うことを明確に示している。目指した目的を考慮すると、この例においては、接触相、特に、活性物質の量およびマトリックスゲルの粘度の総合的な中性化を得ることを可能にするパラメータを適正化する試みがなされなかったことに留意すべきである。
この研究を完了するために、ＰＥＩで処理された透析装置に、その特性、すなわち、毒性、血液適合性、拡散および対流移送能力等を測定するために意図された慣用の測定項目全体の試験を行った。処理された透析装置の特性は、同じ型式の処理されていない透析装置の特性と少なくとも同程度に良好であった。
【００４３】
毒性試験
中空のＡＮ６９繊維で構成された膜を有する透析装置２バッチが組み立てられた。各々の繊維は下記の寸法を有していた。内径：２１０μｍ、肉厚：４２μｍ。第１バッチの透析装置は、ほぼ９０２４本の繊維（長さ：０．２４ｍ）を含みかつ第２バッチの透析装置はほぼ１１５２０本の繊維（長さ：０．３０ｍ）を含み、血液と接触するように意図された膜の面積は、第１の例の場合には、ほぼ１．４３m²であり、かつ第２の例の場合には、ほぼ２．２６m²であった。次に、各々の透析装置に下記の段階を含む処理を行った。
１）透析装置を水ですすぎ洗うことにより繊維をグリセリンで処理し、
２）１ｇ／ｌの濃度に保たれたＰＥＩ（ルパソルＷＦ、分子質量：２５ｋダルトン）の水溶液を開回路の血液区画を通じて２００ml／分の流量で６分間循環させた。この段階の終りに、ほぼ３４０mgのＰＥＩが第１バッチ（ほぼ９０２４本の繊維）の透析装置の膜に付着し、かつほぼ５００mgのＰＥＩが第２バッチ（ほぼ１１５２０本の繊維）の透析装置の膜に付着した。
３）この透析装置をγ線照射（３６ｋＧｙ）により殺菌した。
これらの透析装置の膜に付着したＰＥＩの量が例１、２および８の透析装置の膜に付着したＰＥＩの量よりもはるかに多量でありかつＰＥＩが膜に既に付着されたときに殺菌が行われたことに留意すべきである。
これらの透析装置は、国際基準ＩＳＯ１０９９３−１に規定された医療装置の生物学的評価のための試験を満足した。
【００４４】
血液適合性の評価
透析装置の膜の血液適合性、特にその非プロトロンビンの性質は血液と接触する膜の表面における蛋白吸着性と関連している。
ヨウ素１２５のラベルを付けたフィブリノゲンの吸着動力学（ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｋｉｎｅｔｉｃｓ）が透析期間の流体力学的な条件に匹敵する流体力学的な条件においてＡＮ６９繊維で構成された膜を有する小型の透析装置において生体外で測定された。
この試験のために使用された小規模モデルの透析装置は、１７０ＡＮ６９繊維（内径：２１０μｍ、肉厚：４２μｍ、長さ：０．１８ｍ）を含み、かつ血液と接触するように意図された該繊維の表面は本発明によるＰＥＩ（血液区画内の小型透析装置の場合には、ほぼ３０mg／m²、３００mg／m²のそれぞれであり、注入されたＰＥＩの液滴は０．７mg、７mgのそれぞれであった）により処理されていた。
２．５μｇ／mlの濃度の放射性同位元素を使用して識別するフィブリノゲンを含むヘパリンを含有する人間の血液が調製されかつこの液体を対照小型透析装置（ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｉｎｉｄｉａｌｉｚｅｒ）（ＰＥＩが結合されていないＡＮ６９）および本発明による小型透析装置において、開回路内で２．５ml／分の流量で循環させた。小型透析装置の放射能の測定装置により測定されたフィブリノゲンの吸着速度を図８の（ｂ）部に示してある。この速度が対照小型透析装置およびＰＥＩが付着した膜を有する小型透析装置において実質的に同じであることが判明した。
同じ試験がＰＨ７．４の緩衝液体（２．５μｇ／ml）内の放射能活性でラベルされたフォブリノゲンの溶液により実施された。この場合もまた、図８の（ａ）部から理解できるように、吸着速度は対照小型透析装置およびＰＥＩが付着した膜を有する小型透析装置に対して実質的に同じであった。
【００４５】
対流移送能力
限外濾過勾配および最大限外濾過流量が１．５３m²の面積を有する平面ＡＮ６９膜を有する二つの対照透析装置（１号および２号）およびＰＥＩ（ＢＡＳＦルパソルＷＦ、分子質量２５ｋダルトン）１２mgが使用された例２に記載の方法により調製された１．５３m²の面積を有する平面ＡＮ６９膜を有する二つの透析装置（３号および４号）において測定された。
限外濾過勾配の測定および最大限外濾過流量の測定が下記のように実施された。ヘパリンを含有しかつ標準化された牛の血液（６０ｇ／ｌおよび３２％のヘマトクリット）を透析装置の血液区画を通じて３００ml／分の定常流量において循環させた。膜を通じての血液の限外濾過を透析装置の第２区画と接続されたポンプにより行った。限外濾過流量を漸次増大させることにより、経膜的な圧力（ＴＭＰ）が増大しかつ透析装置の２つの区画とそれぞれ接続された２つの圧力センサの助けにより連続的に測定されかつ限外濾過勾配（ml／ｈＨｇ）がこの値から論理的に推理された。限界値から出発すると、たとえＴＭＰが増大し続けるとしても、限外濾過流量は安定した状態に保たれる。その後、最大限外濾過流量（ml／分）が測定される。
次の表はこれらの測定結果を示す。この表は、慣用の透析装置および本発明による透析装置が同等の対流移送能力を有することを示す。
【００４６】
【表１】

【００４７】
本発明は上記の例の限定されずかつ別の形態を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による中空繊維を有する透析装置の縦断面の図解図。
【図２】ＡＮ６９膜の表面電位において該膜を処理するために使用されたＰＥＩの量の作用を示す図。
【図３】接触相の活性化においてＡＮ６９膜を処理するために使用されたＰＥＩ（分子重量：２５ｋダルトン）の量の作用を示す図。
【図４】接触相の活性化においてＡＮ６９膜を処理するために使用されるＰＥＩ（分子重量：７５０ｋダルトン）の量の作用を示す図。
【図５】慣用のＡＮ６９膜およびＰＥＩが結合されたＡＮ６９膜におけるシトクロムＣの吸着動力学（ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｋｉｎｅｔｉｃｓ）を示す図。
【図６】ＰＥＩが結合されていない実験用膜およびＰＥＩが結合された同じ膜による接触相の活性化レベルを示す図。
【図７】ＰＥＩが結合されていないポリアクリロニトリルを基材とする膜およびＰＥＩが結合された同じ膜による接触相の活性化レベルを示す図。
【図８】ＤＥＡＥデキストランが結合していないＡＮ６９製の膜およびＤＥＡＥデキストランが結合されていない同じ膜による接触相の活性化レベルによる接触相の活性化の程度を示す図。
【図９】（ａ）部および（ｂ）部は本発明による透析装置の膜の血液適合性を例示する図。
【符号の説明】
１ 中空繊維
２ 管状ケーシング
３ 接着剤
４ 接着剤
５ 管
６ 管
７ 端末取付け具
８ 端末取付け具
９ 通路管
１０ 通路管
１１ 液滴
１２ 液滴

Claims (20)

1. 物質により処理されるべき内面と二つの入口とを備える血液循環用区画を有する、体外循環により血液又は血しょうを処理する装置を、製造する方法であり、
   血液循環用区画内で、二つの入口の少なくとも一方に、限定された量の物質を配置し、前記物質は、水溶液に可溶性であり且つ生体適合性を増大させるよう前記内面に永続的に結合可能であり、前記物質の限定された量は、前記二つの入口の前記少なくとも一方から限定された量の水溶液を前記血液循環用区画内で循環させることにより前記内面に前記物質の少なくとも一つの分子層が永続的な結合で形成されるよう選択される方法において、
   前記物質を前記二つの入口の少なくとも一方に配置した後、前記水溶液を循環させる前に、装置を照射殺菌し、前記二つの入口の少なくとも一方に配置された照射を受ける前記物質の限定された量は、前記照射殺菌を変化させない程度であることを特徴とする、方法。
2. 前記血液循環用区画が二つの対称な通路を有し、限定された量の物質が各々の通路に注入され、それにより前記血液循環用区画内での水溶液の循環の方向がいかなる方向であっても、該物質の分子層が処理されるべき内面に形成される請求項１に記載の方法。
3. 前記物質の限定された量が当該物質のゲルの液滴の形態で注入される請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 前記物質の限定された量が該物質が混合される水溶液に可溶性であるマトリックス材料の液滴の形態で注入される請求項１または請求項２に記載の製造方法。
5. 該装置が酸化エチレンにより殺菌される請求項１に記載の方法。
6. 該装置がγ線照射により殺菌される請求項１に記載の方法。
7. 前記物質の限定された量が該装置の組み立て後に注入される請求項１に記載の方法。
8. 体外循環により血液または血しょうを処理する装置において、
   −二つの通路を備えている血液循環用区画と、
   −前記血液循環用区画内の前記二つの入口の少なくとも一方に配置される、水溶液に可溶性の物質の限定された量と、を有し、
   −前記血液循環用区画は、前記物質の少なくとも一つの分子層でコーティングされるようにされた少なくとも一つの内面を有し、
   −前記物質は、生体適合性を増大させるよう前記内面に結合可能であり、
   −前記物質の限定された量は、前記二つの入口の前記少なくとも一方から限定された量の水溶液を前記血液循環用区画内で循環させることにより前記内面に前記物質の少なくとも一つの分子層が永続的な結合で形成されるよう選択される装置において、
   前記水溶液を循環させる前に、前記物質が前記血液循環用区画内の前記二つの入口の少なくとも一方に配置された状態で照射殺菌され、前記二つの入口の少なくとも一方に配置された照射を受ける前記物質の限定された量は、前記照射殺菌を変化させない程度であることを特徴とする、体外循環により血液または血しょうを処理する装置。
9. 二つの対称な前記入口を有し、前記限定された量の物質が各々の前記入口に注入され、それにより前記血液循環用区画内での前記水溶液の循環方向がいかなる方向であっても該物質の分子層が前記内面上に形成される請求項８に記載の装置。
10. 前記限定された量の前記物質が前記物質のゲルの液滴の形態である請求項８又は請求項９に記載の装置。
11. 前記限定された量の前記物質が該物質が混合されたマトリックス材料の液滴の形態である請求項８又は請求項９に記載の装置。
12. 前記内面が負の電荷を有しかつ該物質が陽イオン性であり、その結果、該物質の分子層が前記内面上の負の電荷をマスキングする請求項８から請求項１１の何れか一項に記載の装置。
13. 半透膜により分離された二つの区画を含む血液透析装置／血液濾過装置からなり、第１区画が血液の循環用でありかつ第２区画が効力のなくなった液体の循 環用であり、前記内面が前記第１区画の側の前記半透膜の表面である請求項８から請求項１２の何れか一項に記載の装置。
14. 前記半透膜がアクリロニトリル共重合体から製造され、かつ前記物質がポリエチレンイミンである請求項１３に記載の装置。
15. ポリエチレンイミンがほぼ１０ｋダルトンからほぼ２０００ｋダルトンまでの範囲内の分子質量を有する請求項１４に記載の装置。
16. ポリエチレンイミンが２５ｋダルトンの分子質量を有する請求項１５に記載の装置。
17. ポリエチレンイミンが７５０ｋダルトンを有する請求項１５に記載の装置。
18. 前記入口の一方または前記入口の各々に注入された２５ｋダルトンの分子質量のポリエチレンイミンの量が活性膜の m ^２ あたりほぼ５ mg からほぼ１０ mg の範囲内である請求項１５に記載の装置。
19. 前記半透膜が平面膜である請求項１３から請求項１８の何れか一項に記載の装置。
20. 前記半透膜が中空繊維の束である請求項１３から請求項１８の何れか一項に記載の装置。

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