JP4290640B2 - 人工透析装置 - Google Patents

Description

本発明は、血液透析器に透析液を供給し、排出するための人工透析装置に関する。

人工透析は、腎不全患者の腎臓機能の内、血液中の老廃物除去機能と水分除去機能を代替する治療法である。

透析治療においては、透析膜が収容された血液透析器に接続された血液回路に患者の血液を体外循環させる一方、透析膜を隔てて血液とは反対の側に透析液を流し、血液中の老廃物や水分を透析膜を介して透析液側に透過させ取り除く治療が行われる。この時、透析液が細菌や細菌由来の毒素で汚染されていると、毒素が透析膜を透過し患者の血液中に入り込むことがあり、それによって悪寒、発熱、悪心、ショック、脱力感、倦怠感並びに頭痛等の諸症状が引き起こされ、場合によっては重篤得な症状をもたらすことがある。そのため、透析液の清浄度を高度に保つ必要がある。

このような背景から、透析液の流路である透析液ラインの消毒洗浄には塩素系消毒洗浄剤が用いられ、特に次亜塩素酸ナトリウムは強い殺菌力と優れたたんぱく汚れ除去力を有することから広く用いられている。また、透析液の成分に起因して、透析液ラインには炭酸カルシウムの析出が見られ、その除去のために酢酸水溶液で洗浄することも広く行われている。

しかし、これらの洗浄液は、使用後そのまま排水として放流されると、環境に有害な影響を与える。塩素系消毒洗浄液に関しては、活性な塩素が残留したまま河川や下水道に放流されると、活性な塩素は排水に含まれる有機物と反応して有害なトリハロメタンを生成し、健康被害を招く危険性が知られている。また、塩素の殺菌力が残ったまま排水処理槽へ流入させると、生物処理に働くバクテリアに悪影響を与える。よって、塩素系消毒洗浄液の廃棄に際しては、何らかの無害化処理が必要となる。一方、酢酸等の有機酸を用いる酸洗浄は、炭酸カルシウム等のスケール除去を目的として行われるが、その排液はＢＯＤ値が高く、環境への悪影響が懸念されるだけでなく、コンクリート構造物を溶解破壊することで重大な事故を引き起こす危険性が指摘されている。

特許文献１には、次亜塩素酸を電気分解によって生成させるオンライン装置と消毒剤分解用の触媒を備え、環境に配慮した透析装置が開示されている。また、特許文献２にも、消毒工程後に消毒液を触媒分解する手段を備えた透析装置が開示されている。
特開平１０−１２７７５９号公報 特開平１０−１２７７６０号公報

人工透析装置の透析液ラインの消毒洗浄においては、消毒力の他に、炭酸カルシウム等のスケール除去性、たんぱく汚れ除去性、防錆性にも優れること、更には、これらを満たした上で、充分な廃水処理対策を実施し得ることが望まれるが、上記特許文献１、２の技術は、こうした要望に充分に応えるものとは言い難い。また特許文献１、２には、酸洗浄及び酸洗浄液排水の処理に関しては何ら記載がない。

従って、本発明の目的は、高い消毒力と洗浄性を維持したまま、次亜塩素酸ナトリウム等の塩素系消毒洗浄剤を用いた洗浄液排水が環境に与える悪影響を削減し、酢酸等の酸洗浄液排水がコンクリート構造物へ与える悪影響をなくすことのできる人工透析装置を提供することにある。

本発明は、血液透析器に供給される透析液を流通させる供給側ライン、血液透析器から排出される透析液を流通させる排出側ライン、透析原液を収容する透析液タンクと前記供給側ラインとを結ぶタンク用ラインを有し、前記供給側ライン及び前記排出側ラインの洗浄中に該供給側ライン及び該排出側ラインを含む循環路が形成される透析装置本体と、
前記循環路に導入される塩素系洗浄剤を収容する洗浄剤タンクと前記排出側ラインとを結ぶ塩素系洗浄剤導入ラインと、
前記循環路に導入された前記塩素系洗浄剤を含む洗浄媒体に導入される還元剤を収容する還元剤タンクと前記排出側ラインとを結ぶ還元剤導入ラインと、
還元剤が導入された洗浄媒体に導入されるアルカリ剤を収容するアルカリ剤タンクと前記排出側ラインとを結ぶアルカリ剤導入ラインと、
を備えた人工透析装置を提供する。

本発明の人工透析装置は、該人工透析装置の透析液ラインの消毒洗浄に有用な塩素系洗浄剤による消毒及びたんぱく汚れ除去を実施することができる。さらに、前記消毒洗浄液に還元剤を添加して活性な塩素を不活性化すると共に洗浄液を酸性化させることで、炭酸カルシウム等のスケール汚れを除去し得る酸洗浄を実施することができる。また、更に、前記酸洗浄液にアルカリ剤を添加して中性とした後に排水として流すことが可能であり、それによって従来問題となっていた塩素系洗浄剤の環境への悪影響を削減でき、また酢酸等の有機物質を使用しないため、環境負荷を大幅に低減させ得る。

本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。本発明の人工透析装置は、図１に示すように、血液透析器２に接続された供給側ライン４及び排出側ライン５を含む人工透析装置本体１を有する。該人工透析装置１には、血液透析器２に透析原液を供給する透析液タンクとして、透析Ａ剤のタンク６及び透析Ｂ剤のタンク７を取り付けることができる。タンク６はポンプ１７が介在するタンク用ライン８により、またタンク７はポンプ１６が介在するタンク用ライン９により、それぞれ供給側ライン４と連通させることができる。血液透析器２は、内部に中空糸膜を具備しており、当該中空糸膜を介して透析液流路と血液流路が形成されている。

Ａ剤原液としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、及び酢酸ナトリウムを含有する混合水溶液が用いられ、状況に応じて更にブドウ糖が添加されたものが用いられる。また、Ｂ剤原液としては、炭酸水素ナトリウムの水溶液が用いられる。

透析液ラインは、前記供給側ライン４から導入された透析液を流通させ排出側ライン５から排出させ得る透析液の流路であり、血液透析器２の内部において、中空糸膜を隔てて反対側に血液流路が形成されている。一方、血液ライン（図示せず）は血液回路３と接続されており、該血液回路３を通して患者の血液を体外循環させる過程において、血液中の老廃物等及び水分が前記中空糸膜を透過し透析液側に移行することで、透析治療が行われる。

供給側ライン４と排出側ライン５とにまたがって往復動ポンプ１８が設置されており、供給側ライン４を通して透析液を供給するとともに、排出側ライン５を通して透析液を排出し得るように構成されている。かかる往復動ポンプ１８は、プランジャ１８ｂによって２つに画成されたポンプ室１８ａ、１８ｃを有しており、一方のポンプ室１８ａが供給側ライン４と連通するとともに、他方のポンプ室１８ｃが排出側ライン５と連通して構成されている。

排出側ライン５と塩素系洗浄剤タンク１０を結ぶ塩素系洗浄剤導入ライン１１の途中には電磁弁Ｖ１が、また、排出側ライン５と還元剤タンク１２を結ぶ還元剤導入ライン１３の途中には電磁弁Ｖ２が、また、排出側ライン５とアルカリ剤タンク１４を結ぶアルカリ剤導入ライン１５の途中には電磁弁Ｖ３が、それぞれ配設されている。

また、供給側ライン４の透析液原液が導入される位置より上流側のラインと排出側ライン５との間には、循環用ライン２０が接続されており、該循環用ライン２０の途中には電磁弁Ｖ５が配設されている。そして供給側ライン４の循環用ライン２０より上流側と排出側ライン５の循環用ライン２０より下流側には、それぞれ電磁弁Ｖ４とＶ６が配設されている。

次に、本発明の人工透析装置における作用について説明する。透析治療時には、適切な水源から供給される水を、逆浸透膜装置等を用いて清浄化し、当該清浄化された水（以下、清浄水）が供給側ライン４を流れる際に、タンク６、７から２種類の透析液原液（Ａ剤原液とＢ剤原液）が適切な比率にて順次混合、導入され、往復動ポンプ１８の吐出作用によって血液透析器２に供給される。

血液透析器２の透析液流路（図示せず）を流れた透析液は、往復動ポンプ１８の吸入作用で排出側ライン５に至り、人工透析装置本体１の外へ排出される。透析治療中は、電磁弁Ｖ１、Ｖ２及びＶ３は閉じられており、また電磁弁Ｖ４とＶ６を開けるとともに電磁弁Ｖ５を閉じることで、透析液が循環用ライン２０を流通しないようにされる。

透析治療終了後に透析液ラインの消毒洗浄を行うには、血液回路３及び血液透析器２内に充満している血液を患者の体内に戻した後、血液回路３及び血液透析器２を取り外し、供給側ライン４と排出側ライン５の各々の血液透析器２との接続端を短絡させる。また、タンク用ライン８のタンク６との接続端及びタンク用ライン９のタンク７との接続端を供給側ライン４と短絡させる。そして、清浄水を、供給側ライン４を通して流し、透析液流路内に充満している透析液を充分に流し去り、透析液ラインを清浄水で置換する。電磁弁Ｖ４とＶ６を閉じるとともに、循環用ライン２０途中の電磁弁Ｖ５を開くことで、供給側ライン４と排出側ライン５を含む循環路を形成させる。電磁弁Ｖ１を開けつつ除水ポンプ１９を駆動させて、塩素系洗浄剤タンク１０内の塩素系洗浄剤（通常洗浄剤水溶液）を排出側ライン５に注入する。その後、電磁弁Ｖ１を閉じ、往復動ポンプ１８を駆動させて、前記注入された塩素系洗浄剤と循環路内の清浄水とを混合することで、所定の濃度の塩素系消毒洗浄液を循環路内に得ることができる。

本発明に用い得る塩素系洗浄剤としては、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム等の次亜塩素酸アルカリ金属塩、塩素化イソシアヌル酸ナトリウム、塩素化イソシアヌル酸カリウム等の塩素化イソシアヌル酸アルカリ金属塩が挙げられる。これらの中でも次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム等の次亜塩素酸アルカリ金属塩が好ましく、特に次亜塩素酸ナトリウムが好ましい。一般に、次亜塩素酸ナトリウムは、水酸化ナトリウム水溶液に塩素ガスを接触させて製造され、水溶液の形態で用いられるが、その水溶液の安定化のため水酸化ナトリウムを共存させており、次亜塩素酸ナトリウム水溶液は強いアルカリ性を示す。この強いアルカリ性は、たんぱく汚れの除去に寄与するものであり、殺菌力とともに塩素系洗浄剤の優れた特性である。

消毒洗浄時に循環路内を流れる塩素系消毒洗浄液の有効塩素濃度は、５０〜５０００ｐｐｍ、更に２００〜２５００ｐｐｍであることが、消毒及びたんぱく汚れ除去性の点で好ましく、上記塩素系消毒洗浄剤は、この濃度を満たすように導入することが好ましい。

得られた塩素系消毒洗浄液を所定の時間、前記循環路内を循環させて消毒洗浄を行う。循環させた後、塩素系消毒洗浄液を循環路内に滞留させてもよい。これは、次に当該人工透析装置を使用するまでの間、循環路内での細菌の増殖を防ぐ上で効果的である。

塩素系消毒洗浄液による消毒洗浄後、清浄水で置換することなく、電磁弁Ｖ２を開けつつ除水ポンプ１９を駆動させて、還元剤タンク１２内の還元剤（通常還元剤水溶液）を、排出側ライン５を流通する洗浄媒体中に所定量注入する。その後、電磁弁Ｖ２を閉じ、往復動ポンプ１８を駆動させて、上記注入された還元剤と循環路内の塩素系洗浄剤を含有する洗浄媒体とを混合させることで、還元反応を進行させる。

本発明に用い得る還元剤として、チオ硫酸塩、重亜硫酸塩、次亜硫酸塩及びアスコルビン酸塩から選ばれる１種以上が挙げられる。これらの還元剤は、塩素系洗浄剤との還元反応によって酸性物質を生成する。

例えば、次亜塩素酸ナトリウム（塩素系洗浄剤）とチオ硫酸ナトリウム（還元剤）との反応を例示すると、下記反応式（１）と反応式（２）の反応によって塩素が不活化される。塩素系消毒洗浄液には、前述したようにアルカリ成分（水酸化ナトリウム等）が存在しているので、反応式（１）が進行する。次亜塩素酸ナトリウム水溶液には平衡で微量の塩素が存在するが、反応式（１）でｐＨが低下すると塩素が増加し、反応式（２）が進行する。適当にチオ硫酸ナトリウムの添加量を制御すると、反応式（２）で発生する酸によってｐＨの低下が起こるため、これを酸洗浄に用いることができる。

Na₂S₂O₃＋4NaClO＋2NaOH → 2Na₂SO₄＋4NaCl＋H₂O 反応式（１）
Na₂S₂O₃＋4Cl₂＋5H₂O → 2NaCl＋2H₂SO₄＋6HCl 反応式（２）

還元剤注入量を適切に制御することで、循環路内の洗浄媒体のｐＨを４以下、さらに好ましくは３以下とすることができる。この酸性化した液を用いることで、循環路内のスケールを除去し得る酸洗浄を行うことができる。到達できるｐＨは、消毒洗浄時に循環路内を流れる塩素系消毒洗浄液の有効塩素濃度及び還元剤の注入量によって変化する。

還元剤は、消毒洗浄時の循環路内の洗浄媒体中の有効塩素に対して、２０〜２００モル％、更に２５〜１５０モル％、特に２５〜１００モル％の割合で用いることが、還元反応によりｐＨが低下しやすく優れた酸洗浄効果が得られるという観点から好ましい。温度に関しては、高い方が酸性になるのに要する時間を短縮できる。しかしながら、あまりに高温では塩素系消毒洗浄剤の分解が起こるため、１５〜９５℃であることが好ましく、更に３０〜６０℃であることがより好ましい。

所定の酸洗浄の終了後、電磁弁Ｖ３を開けつつ除水ポンプ１９を駆動させて、アルカリ剤タンク１４内のアルカリ剤（通常アルカリ剤水溶液）を、排出側ライン５を流通する洗浄媒体中に所定量注入することが好ましい。その後、電磁弁Ｖ３を閉じ、往復動ポンプ１８を駆動させることによって前記注入されたアルカリ剤と循環路内の酸性の洗浄液とを混合し、中和反応を進行させることが好ましい。

本発明に用い得るアルカリ剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、及び炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属炭酸塩から選ばれる１種以上が挙げられる。当分野で既知の任意の手段、例えば循環路内洗浄液のｐＨ計測定値をパラメータとする除水ポンプ１９のフィードバック制御、を利用することで、本発明の酸性洗浄液のｐＨが５〜９の中性付近となるようにアルカリ剤を注入することができる。

なお、本発明を実施するにあたり、塩素系洗浄剤、還元剤及びアルカリ剤は、それぞれ、これらの成分を含有する水溶液として、個々の専用タンクに入れて供給することが好ましい。

図１に示す透析装置を用いて、透析液ラインの消毒洗浄を実施した例を以下に示す。

次亜塩素酸ナトリウム水溶液（有効塩素濃度５．０重量％）を収容した塩素系洗浄剤タンク１０、２．９重量％チオ硫酸ナトリウム水溶液を収容した還元剤タンク１２、及び２．０重量％水酸化ナトリウム水溶液を収容したアルカリ剤タンク１４を用意した。各タンクと排出側ライン５とを結ぶ導入ライン１１、１３、１５は各タンク内の液で充満させた。供給側ライン４と排出側ライン５とを結ぶ循環路を清浄水で充満させた後、電磁弁Ｖ１を開きながら除水ポンプ１９を駆動させ、次亜塩素酸ナトリウム水溶液３０ｍＬを排出側ライン５へ導入した。３０分間循環させて透析液ラインの消毒洗浄を行い、次に電磁弁Ｖ２を開きながら除水ポンプ１９を駆動させ、チオ硫酸ナトリウム水溶液３０ｍＬを排出側ライン５へ導入した。３０分間循環させて循環路内の洗浄媒体のｐＨを測定した結果、２．５５であった。また、有効塩素濃度は０．０５ｐｐｍ以下であった。この洗浄媒体を更に４０分間循環させて酸洗浄を実施した。その後、電磁弁Ｖ３を開きながら除水ポンプ１９を駆動させ、水酸化ナトリウム水溶液１７ｍＬを排出側ライン５へ導入した。３０分間循環させて循環路内の洗浄媒体のｐＨを測定した結果、７．４１であった。

以上から、本発明の透析装置は、塩素系洗浄剤による消毒洗浄、該消毒洗浄後に還元剤との反応によって塩素を不活化し酸性化することでスケール汚れを除去するための酸洗浄、更に酸性化した洗浄液のｐＨを中性にするｐＨ調整、を連続して行うことができ、排水処理の問題も解消できることが示された。

本発明による人工透析装置の概略図

符号の説明

１ 人工透析装置本体
２ 血液透析器
３ 血液回路
４ 供給側ライン
５ 排出側ライン
６ 透析液原液（Ａ剤原液）タンク
７ 透析液原液（Ｂ剤原液）タンク
１０ 塩素系洗浄剤タンク
１１ 塩素系洗浄剤導入ライン
１２ 還元剤タンク
１３ 還元剤導入ライン
１４ アルカリ剤タンク
１５ アルカリ剤導入ライン

Claims (3)

1. 血液透析器に供給される透析液を流通させる供給側ライン、血液透析器から排出される透析液を流通させる排出側ライン、透析原液を収容する透析液タンクと前記供給側ラインとを結ぶタンク用ラインを有し、前記供給側ライン及び前記排出側ラインの洗浄中に該供給側ライン及び該排出側ラインを含む循環路が形成される透析装置本体と、
   前記循環路に導入される塩素系洗浄剤を収容する洗浄剤タンクと前記排出側ラインとを結ぶ塩素系洗浄剤導入ラインと、
   前記循環路に導入された前記塩素系洗浄剤を含む洗浄媒体に導入される還元剤を収容する還元剤タンクと前記排出側ラインとを結ぶ還元剤導入ラインと、
   還元剤が導入された洗浄媒体に導入されるアルカリ剤を収容するアルカリ剤タンクと前記排出側ラインとを結ぶアルカリ剤導入ラインと、
   を備えた人工透析装置。
2. 前記還元剤を導入した洗浄媒体のｐＨが４以下となるよう制御する手段を備えた請求項１に記載の人工透析装置。
3. 前記アルカリ剤を導入した洗浄媒体のｐＨが５〜９となるよう制御する手段を備えた請求項１又は２に記載の人工透析装置。

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