JP4872527B2

JP4872527B2 - 透析装置

Info

Publication number: JP4872527B2
Application number: JP2006222515A
Authority: JP
Inventors: 昌弘谷口; 利明増田; 和夫松木
Original assignee: Nipro Corp
Current assignee: Nipro Corp
Priority date: 2006-08-17
Filing date: 2006-08-17
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2026-08-17
Also published as: JP2008043555A

Description

本発明は、透析装置に関し、より詳細には、透析療法において活性酸素種を測定するために用いる透析装置に関する。

生体は活性酸素に代表される化学物質等に由来するフリーラジカルに暴露されている。特に、高齢、糖尿病、慢性炎症状態に基づくものなどは、抗酸化作用が低下することが知られており、また、透析療法自体でも、血液と生体適合性の低い透析膜との接触、透析液からのエンドトキシンの流入が酸化ストレスを惹起すると言われている。これらの患者においては、フリーラジカルの産生又は暴露がより顕著になる。体内での過剰なフリーラジカルの産生は、正常な細胞や組織に損傷を与え、動脈硬化、心血管合併症、透析関連合併症、透析アミロイドーシスなど種々の病態をもたらすと考えられている。
従って、簡便に血液中の活性酸素種の量を測定することができ、増加した活性酸素を除去するための指標を得ることができれば、各種疾患の発生のリスクの軽減を図ることが可能となる。

しかし、従来においては、インビトロ及びインビボにおいて、活性酸素種を簡便に測定することは困難であったため、その結果を直ちに臨床的に応用することはほとんど検討されていなかった。
一般に、活性酸素を測定する方法として、分光分析、磁気分析等が知られている。しかし、いずれも大型の測定装置が必要となる。また、測定に際しては、血液等の生物学的試料を採取し、それを処理する等、時間と手間がかかるという課題があった。

一方、近年、活性酸素種を測定するセンサーとして、導電性部材の表面に金属ポルフィリン錯体の重合膜を用いるものが提案されている（例えば、特許文献１）。
しかし、血液中の活性酸素種を測定する場合には、血液中に含まれる血球成分等のタンパクの影響によって、経時的な活性酸素の測定を精度よく行うことは困難である。
国際特許公開パンフレットＷＯ０３／０５４５３６号

本発明は、血液に対する活性酸素種の測定を行うのではなく、透析療法における透析液中の活性酸素種の測定を行うことにより、活性酸素種（Ｏ₂ ^-：スーパーオキシドアニオンラジカル（いわゆる、スーパーオキシド）、ＨＯ・：ヒドロキシラジカル、Ｈ₂Ｏ₂：過酸化水素）の測定のための特別な患者負担を回避し、血球成分等による干渉を防止し、精度よく、かつ効率的に血液中に含有される活性酸素種を測定することができる装置を提供することを目的とする。

本発明の透析装置は、少なくともダイアライザ、該ダイアライザに連結される体外循環血液回路、該ダイアライザに連結される透析液回路及び該透析液回路に組み込まれた透析機器を含み、さらに、前記ダイアライザの下流側の前記透析液回路に活性酸素種センサーが組み込まれてなることを特徴とする。

本発明によれば、活性酸素種センサーが組み込まれた透析装置を用いることにより、透析療法における透析液中の活性酸素種の測定を行うことができ、これによって、活性酸素種の測定のための特別な患者負担を回避し、血球成分等による干渉を防止し、精度よく、かつ効率的に血液中に含有される活性酸素種を測定することができる透析装置を提供することが可能となる。

特に、透析患者はその治療の過程で種々の酸化ストレスを受けているが、本発明の活性酸素種の測定が可能な透析装置を用いることにより、透析中の酸化ストレスの評価として、活性酸素種をリアルタイムで測定することができ、透析患者に対する適切な治療を選択することが可能となる。

また、本発明によれば、従来から用いられている透析装置に活性酸素種センサーを付設するという簡便な方法により、コンパクト化を実現することができるとともに、透析液中の活性酸素種の安定した測定を実現することができる。

本発明は、一般的な透析装置を用いた通常の透析療法をそのまま利用して行うことができる。
透析装置としては、一般的な例として、少なくともダイアライザ、体外循環血液回路、透析機器及び透析液回路を含んで構成されるものが挙げられ、市販されているものの全てを利用することができる。この透析装置には、活性酸素種センサーを、内蔵又は付設、言い換えると、一体化又は取り付けて、利用される。

透析装置は、例えば、図１の模式図に示すように、ダイアライザ１、ダイアライザ１へ透析液を供給する新鮮透析液回路２及びダイアライザ１から戻る透析液が流れる使用済透析液回路３からなる透析液回路４、透析患者１０から血液をダイアライザ１に導く動脈側体外循環回路５及びダイアライザ１から透析患者１０に透析後の血液をもどす静脈側体外循環回路６からなる体外循環回路７、および透析機器８等を含んで構成されるものが挙げられる。

透析機器８は、任意に、血中水分量測定手段、透析液の温度の監視及び調整を行う温度センサーを含む温度設定機構、ダイアライザ１に流入させる透析液の流量の制御手段、ダイアライザ１内の血液と透析液との間に圧力差を生じさせて、血液内の水分を透析液側に移行させる除水機構（ビスカスチャンバー方式、除水ポンプを利用したもの等）、体外循環血液回路内に血液を流すための血液ポンプ、除水機構及び血液ポンプ等を制御するための制御部９を備える。
このような透析装置において、ダイアライザの下流側の透析液回路４、つまり、使用済透析液回路３には、活性酸素種センサー１１が組み込まれている。

活性酸素種センサーとしては、公知のもの及びその原理に準じたものの全てを利用することができる。例えば、活性酸素種測定用の電極を含んでなるものが挙げられる。具体的には、図２（ａ）に示すような、活性酵素種用電極１２自体、あるいは図２（ｂ）に示す２電極（又は３電極式）セル１３等を利用することができる（例えば、国際特許公報ＷＯ／０３／０５４５３６号参照）。

活性酵素種用電極１２は、図２（ａ）に示すように、絶縁性材料で形成された細管１４中に、作用極１５となる導電性部材を挿入し、さらにこの細管１４の外側に対極１６となる導電性部材を被覆することにより形成することができる。作用極１５及び対極１６を構成する導電性部材は、特に限定されるものではなく、例えば、白金、金、銀等の貴金属、チタン、ステンレス鋼、鉄−クロム合金等の耐食性合金、カーボン等を用いることができる。なお、作用極１５の側面（表面）には金属ポルフィリン錯体の重合膜（図示せず）が形成されているものが好ましい。特に、カーボン電極に金属ポルフィリン錯体の重合体が被覆されているものが好ましい。金属ポルフィリン錯体の重合膜を用いることにより、電極を容易かつ安価に作製することができ、薄膜形状でコンパクトに形成することができ、失活しにくい安定な電極を得ることができる。また、式量電位は自在で測定も可能であるセンサーを用いることにより、測定検体の活性酸素種の濃度を分単位で測定することが可能となる。つまり、センサーの反応電極にかける電位を自在に変更することにより、活性酸素種の微量の濃度、測定時間等を変化させることができる。この電極には、さらに参照電極、アース等に相当する導電性部材が、絶縁性材料を介して被覆されていてもよい。

また、２電極式セル１３は、図２（ｂ）に示すように、上述した活性酵素種用電極１２が、測定溶液２０を充填したセル容器２１に挿入されて構成されている。なお、セル容器２１内で、任意に、対極、参照極、アース等を、活性酵素種用電極１２と別個に組み合わせて用いてもよい。また、導入口２２から導入される透析液を攪拌するためのマグネットスターラ１７及び攪拌子１８等をさらに備えていてもよい。また、測定溶液２０としては、特に限定されないが、透析液の成分及び活性酸素種と反応しないもの、ＸＯＤを安定化させる薬剤等を含むものが挙げられる。

このような原理を実現した活性酸素種センサー１９には、さらに、対極と作用極との間に流れる活性酸素種の濃度に対応する微弱電流を、任意に増幅して、測定する活性酸素種濃度測定手段（図示せず）が接続されていることが好ましい。また、活性酸素種センサー１９の対極と作用極とに印加するためのポテンシオスタット等の電圧供給手段２３等を備えていることが好ましい。

このような透析装置を用いる際、まず、透析供給部または透析液供給装置から送られる透析液と、血液とを、ダイアライザにおいて接触させて血液中の物質等の移動及び／又は交換を行う。この工程は、通常、「透析」と呼ばれるものを指す。この場合に使用することができる透析液としては、通常、用いられているもの、例えば、酢酸系透析液、重炭酸系透析液等の全てを用いることができる。さらに透析ろ過や血液ろ過も物質移動の考えからすれば「透析」の範疇とみなされる。

続いて、ダイアライザの下流側の透析液回路において、活性酸素種センサーを用いて透析液の活性酸素種を測定する。
活性酵素種の測定は、上述した透析装置に併設又は付加された活性酵素種センサーを利用して行うことができる。つまり、活性酸素種センサーによって、活性酸素種が関与する酸化還元反応で生じる電流、具体的には、作用極、金属ポリフィリン錯体の重合膜中の金属と、活性酸素種との間の酸化還元反応で生じる電流を測定する。

つまり、上述したような活性酵素種センサーを用いる場合には、透析液及び／又は透析液が添加された測定溶液に活性酸素種が存在すると、作用極の導電性部材が還元される。この還元された作用極に、酸化され得る程度の電位を印加することにより、作用極が電気化学的に酸化される。従って、この際に流れる電流（酸化電流）を測定することによって、測定された電流値に対応した活性酸素種の濃度を定量的に検出することが可能となる。

活性酸素種センサーは、電極自体をダイアライザの下流側の透析液に直接浸漬して用いてもよいが、図２（ｂ）に示したように、ダイアライザの下流側の透析液の一部を測定溶液中に導入することによって、セル形態で用いることが好ましい。また、活性酸素種を測定する透析液は、ダイアライザの下流側から採取したもの、つまり、使用済透析液であればその採取部位等は特に限定されないが、血液と接触した後の、ダイアライザから導出した直後（例えば、３０秒以内又は１ｍの流路以内、早いほど好ましい）のものを測定することが好ましい。
また、活性酸素種の測定は、透析中の任意の単一の時点又は定時的に複数の時点で行ってもよいし、連続的に経時変化を検出するものとして行ってもよい。

なお、本発明によって、血液中の活性酸素種を測定した場合、その活性酸素種濃度を調整することが必要な場合がある。つまり、測定した活性酸素種が所定の濃度よりも高いと判断されることがある。このような場合には、血液中の活性酸素種を低減させるための方法を、患者に適用することが好ましい。この低減方法は、特に限定されるものではなく、薬剤を投与する方法、透析液等として特別の処方のものを使用する方法（例えば、特開平９−７７６７２号参照）、透析患者に適用するダイアライザに、活性酸素種を除去する物質（βカロチン；ビタミンＣ；ＳＯＤ；脂溶性ビタミン、例えば、コエンザイムＱ１０、ビタミンＡ、ビタミンＤ、ビタミンＥ、ビタミンＫ及びユビキノン等）を添加又は塗布する方法（例えば、特開平９−６６２２５号参照）等、公知の技術の全てを利用することができる。これにより、患者の血液中の活性酸素種を有効に除去することができる。

以下に、本発明の透析療法における活性酸素種の測定が可能な透析装置の実施例を詳述する。
透析装置として、コンソールＮＣＵ−８、ＮＤＦ−０１又はＮＤＦ−２１（ニプロ（株）社製）において、トリアセテート中空糸ダイアライザ（モデルＮｏ．ＦＢ−１３０Ｕ、ニプロ（株）社製）を用いて、透析患者に対して血液透析を行った。この透析装置は、上述したような、図1に示す構成、つまり、ダイアライザ１、ダイアライザ１へ透析液を供給する新鮮透析液回路２及びダイアライザ１から戻る透析液が流れる使用済透析液回路３からなる透析液回路４、透析患者１０から血液をダイアライザ１に導く動脈側体外循環血液回路５及びダイアライザ１から透析患者１０に透析後の血液を返還する静脈側体外循環血液回路６からなる体外循環回路７、および透析機器８を含んで構成されている。

また、活性酸素種センサーは、ナノセンス（商品名）（日美商事株式会社）を用いた。なお、このようなセンサーとしては、図２（ｂ）に示したようなセル型のもの、図２（ａ）に示したようなニードル型の電極を備えたものの何れでも用いることができる。さらに、対極と作用極との間に流れる活性酸素種の濃度に対応する微弱電流を測定する活性酸素種濃度測定手段とポテンシオスタットを備えて構成されている。

このような透析装置を用いて、透析患者２名に対して血液透析を行った。透析開始、３０分、６０分、１２０分及び２１０分まで、透析患者のＡ（動脈）側血液（Ａ側人工腎臓用血液回路のポート）、ダイアライザ通過後のＶ（静脈）側血液（Ｖ側人工腎臓用血液回路のポート）及びダイアライザを通過した後の透析液のそれぞれを１ミリリットル採取してサンプルとした。各血液サンプル採取用の注射器は微量の抗凝固薬（ヘパリン）をシリンジに加えた。各サンプルについて、活性酸素種測定用電極を用いて、電極電位を測定し、活性酸素種濃度に変換した。

なお、活性酸素種を測定するためのサンプルを測定する際には、活性酸素種センサーの先端を活性酸素フリー液（生理食塩液）で数回、完全に洗浄して用いた。ここでの活性酸素フリー液は、生理食塩液の他、ブドウ糖液、透析液等を用いてもよい。

その結果を図３に示す。なお、測定結果は、２名の患者において大差はなく、図３では、それらの平均値として表わしている。
図３によれば、血液透析によって、経時的に血液中の活性酸素種の濃度が減少することが観察されるが、その傾向は、動脈血、静脈血及び透析液のすべてについて同様の傾向が認められることが確認された。これにより、使用済透析液における活性酸素種の測定においても、血液中の活性酸素種濃度を正確に測定できることが確認された。

このようなことから、活性酸素種の測定結果をリアルタイムで測定することができるために、透析患者の酸化ストレスをその場で評価することができ、直ちに医療現場で適用することができる。また、透析液のサンプリングという簡便な方法により活性酸素種の濃度を測定することができるために、透析患者の負担を回避し、患者ごとの適切な治療方法を選択することが可能となる。

本発明は、透析を受ける透析患者に対する透析療法において利用することができる。

本発明の透析装置の実施形態を示す模式図である。本発明の透析装置と併用する活性酸素種センサーの実施形態を示す概略図である。本発明の透析装置及び活性酸素種センサーを用いて透析液の活性酸素種を測定した値を示すグラフである。

符号の説明

１ダイアライザ
２新鮮透析液回路
３使用済透析液回路
４透析液回路
５動脈側体外循環血液回路
６静脈側体外循環血液回路
７体外循環回路
８透析機器
９制御部
１０透析患者
１１、１９活性酸素種センサー
１２活性酵素種用電極
１３２電極セル
１４細管
１５作用極１５
１６対極
１７マグネットスターラ
１８攪拌子
２０測定溶液
２１セル容器
２２導入口
２３電圧供給手段

Claims

少なくともダイアライザ、該ダイアライザに連結される体外循環血液回路、該ダイアライザに連結される透析液回路及び該透析液回路に組み込まれた透析機器を含み、さらに、前記ダイアライザの下流側の前記透析液回路内に活性酸素種センサーが付設されてなることを特徴とする透析装置。
活性酸素種センサーが、導電性部材の表面に金属ポルフィリン錯体の重合膜が形成されてなる活性酸素種用電極を含んで構成される請求項２に記載の透析装置。
活性酸素種センサーが、さらに、対極及び／又は参照電極を含む請求項３に記載の透析装置。
活性酸素種センサーが、活性酸素種が関与する酸化還元反応で生じる電流を測定するものである請求項１〜３のいずれか１つに記載の透析装置。
活性酸素種が関与する酸化還元反応が、金属ポルフィリン錯体の重合膜中の金属と活性酸素種との間の酸化還元反応である請求項４に記載の透析装置。