JP4036828B2 - 改善された透析液灌流を有する血液透析機 - Google Patents
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Description
本発明は、一般に、医療処置に関する。より具体的には、本発明は、透析治療および透析機に関する。
本発明は、改善された透析機および透析を提供するための方法を提供する。これに関して、本発明は、繊維束への透析液の改善された灌流を有する透析機を提供する。
本発明は、改善された透析機およびこの透析機を使用する方法を提供する。以下に示される実施形態において、この透析機は、血液透析のために使用されるが、この透析機は、多数の異なる治療において使用され得ることに留意すべきである。これに関して、この透析機は、従来型でない血液透析方法において使用され得る。このような方法としては、例えば、血液透析を含んでも含まなくてもよい再生および連続フロー治療(例えば、連続フロー腹膜透析)が挙げられる。さらに、1実施形態において、本発明は、慢性腎不全または慢性腎疾患を有する患者に透析を提供する方法において利用され得、本発明は、例えば、救急救命室での設定における、緊急の透析の要求のために使用され得る。
以下の計算は、透析機クリアランスに対する、透析液短絡ならびに血液および透析液の不均衡配分の影響を例示する。また、短絡および不均衡配分が排除され得る場合の、既存の透析機のクリアランスにおける改善についての概算が、以下に示される。
CL=Qb{1−exp[(KA/Qb)(1−Qb/Qd)]}/{Qb/Qd−exp[(KA/Qb)(1−Qb/Qd)]}
ここで、
K=目的の溶質についての透析機の全体的な物質移動係数であり、これは、膜の血液側および透析液側に対する物質移動係数(抵抗の逆数)、ならびに膜自体の物質移動係数からなる(分/cm)。
A=透析機の面積(sq.cm)。
Qb=血流速度(ml/分)。
Qd=透析液流速(l/分)。
Qb=Qdの場合、CL=Qb(KA/Qb)/[(KA/Qb)+1]。
透析液フローの一部が、中空繊維透析機の繊維束を通過しないが、束とケースとの間で短絡する場合、この透析機のクリアランスは低減する。分析目的のために、本発明者らは、上記等式中の透析液流速が、短絡の量によって低減されると仮定する。
繊維を通じた血流の分布が均一でなく、そして/または繊維束を通じた透析液の流れの分布が均一でない場合、透析機のクリアランスは、困難であり得る。表4は、2.0平方メートル透析機における4つの異なる不均等分布の結果を示す。
前述の計算は、透析液の短絡が、透析機のクリアランスを有意に低下させ得ることを示す。透析液の短絡の排除により、透析機のクリアランスは有意に上昇する。
計算流体力学(CFD)分析を、種々の設計の透析機において生じる血流および透析液流の移動現象に対して実施した。この実験により、多孔性繊維壁を通じた血流と透析液流との間の質量移動(限外濾過)が存在しないと推測された。2つの流場(fluid field)を、別個に分析した。いくつかの異なるハウジングのバリエーションおよびヘッダーの設計を、検討した。多孔性媒体モデルを用いて、繊維束における流れをシミュレートした。繊維束に対する流れの透過性を、CDFモデルから算出した。
−KiUi=δp/δξi
(ここで、(i=1,2,3)は、3つの直交する方向(異なる物質特性または状態を有する3つの互いに直交する主要な軸)を表す)
のような局部的な平衡が存在することが推定される。Kiは透過性であり、そしてUiは方向ξiにおける見かけの流速(総断面積で除算された体積流量である)。透過性Kiは、以下の等式:
により算出される。Darcyの法則における透過性は、次式:
−μUi=κiδp/δξi
(ここで、κiは透過性であり、μ/Kiに等しい)
として定義されることに留意のこと。
この研究は、本発明の透析機における透析液流が、細長の先行技術の透析機よりも均一であることを示した。このことは特に、透析液の入口および出口付近の流れについてあてはまる。
Claims (24)
- 流体入口(22)および流体出口(24)を有する透析機(10)であって:
内部を規定し、透析液入口(30)および透析液出口(32)を備えるケーシングであって、該ケーシングは、該流体入口(22)および該流体出口(24)と流体連通している、ケーシング;
該ケーシングの内部に位置し、繊維束(20)を規定する複数の繊維;ならびに
該透析液入口(30)と流体連絡しており、該繊維束(20)の一部に伸びる複数の半円形構造体(50)を備える入口流体チャネル(38)であって、該半円形構造体は、透析液が、該入口流体チャネル(38)から該ケーシングの内部に流れるのを可能にする開口部(51)を規定する、入口流体チャネル、
を備える、透析機。 - 前記透析液出口(32)と流体連絡しており、そして前記繊維束(20)の一部に伸びる複数の半円形構造体を備える出口流体チャネルを備え、該半円形構造体は、透析液が、前記ケーシングの内部から該出口流体チャネルに流れるのを可能にする開口部(51)を規定する、請求項1に記載の透析機(10)。
- 前記出口流体チャネルおよび入口流体チャネル(38)が、同じ構造を有する、請求項2に記載の透析機(10)。
- 前記ケーシングがプラスチック製である、請求項1に記載の透析機(10)。
- 8つの半円形構造体(50、52、54、56、58、60、62、64)を備える、請求項1に記載の透析機(10)。
- 前記入口流体チャネル(38)の上部分が、ポッティング材料により規定される、請求項1に記載の透析機(10)。
- 前記半円形構造体が、前記透析機(10)の第1端部にある繊維束(20)の外周全体を囲む、請求項1に記載の透析機(10)。
- 前記半円形構造体の前記開口部(51)がスロットである、請求項1に記載の透析機(10)。
- 各半円形構造体が、別個の開口部(51)を規定する、請求項8記載の透析機(10)。
- 流体入口(22)および流体出口(24)を有する透析機(10)であって:
内部を規定し、透析液入口(30)を有する第1端部と透析液出口(32)を有する第2端部とを備えるケーシングであって、該ケーシングは、該流体入口(22)および該流体出口(24)と流体連通している、ケーシング;
該内部に位置し、該第1端部から該第2端部に伸びる、複数の繊維を備える繊維束(20);
該透析液入口(30)と流体連絡した入口流体チャネル(38)であって、該入口流体チャネル(38)は、一部、第1端部の外部表面を規定する該ケーシングの一部および該ケーシング内にある内部壁によって規定され、該内部壁は、該繊維束(20)に伸びる部分を備え、該部分の少なくとも1つは、流体が、該入口流体チャネルから該内部へと流れるのを可能にするアパーチャを備える、入口流体チャネル;ならびに
該透析液出口(32)と流体連絡した出口流体チャネルであって、該出口流体チャネルは、一部、第2端部の外部表面を規定する該ケーシングの一部および該ケーシング内にある内部壁(42)によって規定され、該内部壁は、該繊維束(20)に伸びる部分を備え、該部分の少なくとも1つは、流体が、該内部から該出口流体チャネルへと流れるのを可能にするアパーチャを備える、流体出口チャネル、
を備える、透析機。 - 前記内部壁が、複数の半円形構造(50)を規定する、請求項10に記載の透析機(10)。
- 前記出口流体チャネルおよび入口流体チャネル(38)が、同じ構造を有する、請求項10に記載の透析機(10)。
- 前記入口流体チャネル(38)の上部分が、ポッティング材料によって規定される、請求項10に記載の透析機(10)。
- 前記アパーチャがスロットである、請求項10に記載の透析機(10)。
- 前記入口流体チャネル(38)および出口流体チャネルが、アパーチャを各々備える前記繊維束(20)へと伸びる少なくとも6つの別個の部分を備える、請求項10に記載の透析機(10)。
- 流体入口(22)および流体出口(24)を有する透析機(10)であって:
内部を規定し、透析液入口(30)を有する第1端部と透析液出口(32)を有する第2端部とを備えるケーシングであって、該ケーシングは、該流体入口および該流体出口と流体連通している、ケーシング;
該ケーシングの内部に位置する繊維束;ならびに
入口流体チャネル(38)と流体連絡した透析液入口(30)であって、該入口流体チャネルは、少なくとも一部、該ケーシングの内部壁、ポッティング材料、および該ケーシング内にある内部壁(42)によって規定され、該内部壁は、該繊維束(20)の繊維を受容するための領域を規定する複数の部材と該繊維束(20)へと伸びる部分とを備え、該部分の各々は、透析液が該ケーシングの内部へと流れるのを可能にするためのアパーチャを備え、該繊維束へと伸びる、透析液入口、
を備える、透析機。 - 前記部分が半円形構造体を規定する、請求項16に記載の透析機(10)。
- 前記第2端部が、出口流体チャネルを備え、該出口流体チャネルは、前記繊維束(20)の一部に伸びる複数の半円形構造体を備え、該半円形構造体は、透析液が、該ケーシングの内部から該出口流体チャネルへと流れるのを可能にする開口部を備える、請求項16に記載の透析機(10)。
- 前記出口流体チャネルおよび入口流体チャネル(38)が、同じ構造を有する、請求項18に記載の透析機(10)。
- 8つの半円形構造体(50、52、54、56、58、60)を備える、請求項17に記載の透析機(10)。
- 前記半円形構造体の前記開口部がスロットである、請求項17に記載の透析機(10)。
- 患者に透析を提供するための透析機であって:
血液を通すための繊維束;および
該繊維束(20)の一部を分離する部分であって、より多くの透析液が、該繊維束(20)の内部に流れるようにしている、部分、
を備え、
該透析機は、入口流体チャネル(38)を備え、該入口流体チャネルは、少なくとも一部、ケーシングの内部壁、ポッティング材料、および該ケーシング内にある内部壁によって規定され、該内部壁は、前記繊維束(20)の繊維を受容するための領域を規定する複数の部材と該繊維束(20)へと伸びる部分とを備え、該部分の各々は、透析液が該ケーシングの内部へと流れるのを可能にするためのアパーチャを備え、該繊維束(20)へと伸びる、
透析機。 - 前記分離する部分が、複数の半円形構造体である、請求項22に記載の透析機。
- 前記患者に、血液透析が提供される、請求項22に記載の透析機。
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