JP5922373B2

JP5922373B2 - 血液吸着器の製造方法及び製造装置

Info

Publication number: JP5922373B2
Application number: JP2011238221A
Authority: JP
Inventors: 通治中尾; 英俊金澤; 大介吉野
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2016-05-24
Anticipated expiration: 2031-10-31
Also published as: JP2013095682A

Description

本発明は、血液吸着器の製造方法及び製造装置に関する。

近年、「アフェレシス」と呼ばれる血液浄化技術が進歩しており、中でも特に直接血液灌流療法（ＤＨＰ：ＤｉｒｅｃｔＨｅｍｏＰｅｒｆｕｓｉｏｎ）と呼ばれる治療技術が普及している。直接血液灌流療法は患者の血液を直接吸着材に接触させて血液を浄化させる治療技術である。当該療法は血液から血漿を分離して吸着材に吸着させる血漿分離法などの他の治療技術と比較して装置構成が簡便になることから、近年急速に普及している。

直接血液灌流療法に用いられる医療機器として血液吸着器が知られている。血液吸着器は筒形状のカラムと、カラム内に充填された吸着材と、カラムの両端開口を封止するキャップを備えている。さらにキャップには体外循環血液回路に接続される通液ポートが設けられている。カラム両端の一方の通液ポートから血液を流入させ、カラム内を通過させた後に他方の通液ポートから血液を流出させる。血液をカラム内に通過させる際に吸着材により血液中の病因物質が吸着される。

カラム内に吸着材を充填するには、図９に示すように、カラム１０４の両端開口部を塞ぐキャップ１０６の一方の通液ポート１０８を開放し、さらに水などの液体に吸着材を混合させた懸濁液（スラリー）を血液吸着器１００の導入ポート１０２から導入する。キャップ１０６にはカラム１０４の開口部を覆うようにフィルタ１１０が設けられており、これにより吸着材１１２の通り抜けが防止されるとともに液体が通液ポート１０８から排出される。

カラム内に充填される吸着材の充填量はカラム内の血液の流れや吸着効率などに基づいて決定される。すなわち、カラム内に吸着材を過密に充填させるとカラム内の血液の流れが滞る。一方、カラム内の吸着材を過度に低密度に充填させると吸着効率が下がる。そこで、血液の滞留を防ぐとともに吸着効率を確保するために吸着材の充填率には目標値が定められる。例えばカラムの内容積に対して吸着材のかさ体積が６０％以上９９％以下、好ましくは８０％以上９５％以下となるように吸着材の充填量が定められる。

吸着材の充填率を求める手段として、例えば特許文献１のように圧力損失を利用する手段が知られている。すなわち、カラム１０４内に吸着材１１２が溜まるにつれてカラム内の圧力損失が増加して液体の排出量が低減する。ここで、吸着材１１２の充填率変化に対する液体の流量変化の関係が予め実測等により求められている。上記関係と、通液ポート１０８から排出される液体の流量変化とを用いることで、吸着材の充填率を推定することができる。

特開昭６３−１６０６６８号公報

ところで、図９に示すように、カラム１０４内に残留する気泡１１４がフィルタ１１０に付着することにより液体の流れが妨げられ、その結果圧力損失が増加する場合がある。したがって、圧力損失に基づいて吸着材の充填率の推定を行う方法では、実際の充填率とは異なる推定値が算出され、吸着材の正確な充填を行うことができないおそれがあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、吸着材をカラム内に充填する際に、予め決められた所定充填量で正確に充填することが可能な血液吸着器の製造方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明は、カラム内に吸着材が充填された血液吸着器の製造方法に関するものである。当該製造方法においては、前記カラムの内容積を最大値に対して低減させた状態において前記カラム内に前記吸着材を充填する。

また、上記発明において、前記カラム内に前記カラムの内容積の所定割合を占める内容積調整部材を配置した状態において前記カラム内に前記吸着材を充填することが好適である。

また、上記発明において、前記内容積調整部材は、前記カラムへの挿入長さを可変にすることで、前記カラムの内容積に占める割合を変更可能であることが好適である。

また、上記発明において、前記内容積調整部材は、前記吸着材と共に前記カラム内に供給される流体を排出するノズル部を備え、前記カラムは、排出管部と、前記排出管部より幅広である本体部と、を有することが好適である。さらに、前記吸着材の充填時において、前記ノズル部が前記排出管部と前記本体部との境界から突出しないように前記ノズル部を前記排出管部に挿入した状態で前記カラム内に前記吸着材を充填することが好適である。

また、本発明は、カラム内に吸着材が充填された血液吸着器の製造装置に関するものである。当該製造装置においては、前記カラムの内容積を最大値に対して低減させた状態において前記カラム内に前記吸着材を充填する。

また、上記発明において、前記カラム内に配置され、前記カラムの内容積の所定割合を占める内容積調整部材を備えることが好適である。

本発明によれば、所定の充填量で、吸着材をカラムに正確に充填することが可能となる。

本実施形態に係る血液吸着器を例示する図である。本実施形態に係る充填装置を例示する図である。充填工程を説明する図である。充填工程を説明する図である。充填工程を説明する図である。充填工程を説明する図である。本実施形態に係る充填装置を例示する図である。充填工程を説明する図である。従来の充填工程を説明する図である。

図１に、本実施形態に係る血液吸着器１０を例示する。血液吸着器１０は、カラム１２と、吸着材１４と、キャップ１６とを含んで構成される。

カラム１２は、吸着材１４を収容することのできる内容積を備えた部材である。カラム１２は、例えば、両端に開口を備えた略筒形状の部材から構成することができる。また、カラム１２は、吸着材１４の重量に抗して形状を維持し得る程度の剛性を備える材料から構成してもよく、例えば、ポリカーボネートから構成することができる。

また、カラム１２は、供給管部１１、排出管部１３及び本体部１５を備えることが好適である。本体部１５は、吸着材１４が充填される主要部分であり、供給管部１１及び排出管部１３は、本体部１５の両端から突出するように形成された管状部分である。カラム１２内に吸着材１４を充填する際に、供給管部１１には後述する供給ノズル４２が挿入され、排出管部１３には後述する排出ノズル４４が挿入される。また、本体部１５と供給管部１１及び排出管部１３とは境界ｂにおいて幅が変化しており、本体部１５は供給管部１１及び排出管部１３よりも幅広に形成されている。

吸着材１４は血液中の病因物質に対する吸着能を備えた部材である。吸着材１４は、例えば疎水性高分子樹脂を主成分とした高分子樹脂から構成することができる。具体的には、ポリアリレート樹脂（ＰＡＲ）、ポリエーテルスルホン樹脂（ＰＥＳ）、ポリスルホン樹脂（ＰＳＦ）からなる群から選択された少なくとも１種を用いることができる。また、吸着材１４はカラム１２内に充填可能な形状を備えており、例えば供給管部１１の開口径よりも小さい径の粒状体（ビーズ）から構成することができる。このとき、吸着材１４の平均粒経は、２００μｍ以上３０００μｍ以下とすることが好適である。

キャップ１６は、フィルタ２４、Ｏリング２６、カラム固定用リング２８及び封止キャップ３０を含んで構成される。キャップ１６は、供給管部１１及び排出管部１３の開口を封止するための部材である。

フィルタ２４は、血液浄化時にカラム１２内の吸着材１４の漏出を防ぎつつ血液を通過可能とする部材である。フィルタ２４は、例えば、通液ポート３４と同径かそれよりも径を大きく構成するとともに、当該通液ポート３４を覆うように配置することができる。Ｏリング２６は、カラム内１２を流れる血液の漏出を防止するための部材である。例えば、カラム固定用リング２８が供給管部１１及び排出管部１３のフランジ３２に装着される際に、カラム固定用リング２８とフランジ３２の間にＯリング２６を挟んで配置する。また、封止キャップ３０は、カラム固定用リング２８の通液ポート３４を塞ぐ部材である。血液浄化を行う際には、カラム固定用リング２８から封止キャップ３０を取り外し、通液ポート３４と体外循環血液回路（図示せず）とを接続して使用する。

次に、カラム１２内に吸着材１４を充填する充填装置について図２を用いて説明する。充填装置４０は、供給ノズル４２、排出ノズル４４及び貯留タンク４６を含んで構成される。

貯留タンク４６は、吸着材１４と水等の液体（分散媒）が混合された懸濁液４７を貯留する。貯留タンク４６からカラム１２に向かって、所定の送液圧で懸濁液４７が送り込まれる。送液圧は、吸着材１４が潰れない程度の圧力であることが好適であり、例えば、１０ｋＰａ以上１００ｋＰａ以下の圧力に設定することが可能である。

供給ノズル４２は、カラム１２に懸濁液を供給する部材である。供給ノズル４２は、固定部５０と挿入部５２とを含んで構成される。固定部５０は、供給管部１１に供給ノズル４２を固定する部材である。固定部５０は、例えば、ねじ込みなどの手段によって供給管部１１のフランジ３２に固定部５０を固定させるものとすることができる。このとき、固定部５０とフランジ３２との間にＯリング２６を挟むことで、吸着材１４を充填する際に懸濁液の漏出を防止することができる。

挿入部５２は、供給管部１１内に挿入される部材である。挿入部５２が供給管部１１内に挿入されることでカラム１２の内容積（吸着材１４を充填できる容積）が低減される。したがって、挿入部５２はカラム１２に対して内容積調整部材としての機能を有している。また、挿入部５２の供給管部１１への挿入長さは変更可能であることが好適である。例えば、挿入部５２を大径ノズルと小径ノズル等の複数の径の異なるノズルから構成するとともに、大径ノズルの中に小径ノズルを収容可能とすることで挿入部５２の長さが伸縮可能となるように構成する。このようにすることで、挿入部５２がカラム１２の内容積に占める割合を変更することが可能となる。また、挿入部５２には開口５２ａが設けられ、当該開口５２ａからカラム１２内に懸濁液を供給することが可能である。

排出ノズル４４は、固定部５１、挿入部５３、フィルタ５６及び流量センサ５８を含んで構成される。排出ノズル４４は、カラム１２内に供給される懸濁液のうち、分散媒である液体を排出する部材である。供給ノズル４２の固定部５０及び挿入部５２と同様に、排出ノズル４４の挿入部５３を排出管部１３へ挿入するとともに固定部５１により排出管部１３に固定した状態でカラム１２内の液体を排出する。挿入部５３が排出管部１３内に挿入されることでカラム１２の内容積（吸着材１４を充填できる容積）が低減される。したがって、挿入部５３はカラム１２に対して内容積調整部材としての機能を有している。また、挿入部５３の排出管部１３への挿入長さは変更可能であることが好適である。こうすることで、排出管部１３がカラム１２の内容積に占める割合を変更することが可能となる。

フィルタ５６は、カラム１２内の吸着材１４の漏出を防ぎつつ、吸着材充填時に供給される液体（分散媒）を通過可能とする部材である。フィルタ５６は、挿入部５３から排出口６０までの経路上に設けられ、例えば、挿入部５３の開口５５を覆うように設けることが好適である。なお、後述するようにカラム１２内の気泡の除去を容易にするために、フィルタ５６の孔径（オープニングサイズ）は、キャップ１６のフィルタ２４の孔径より大きくすることが好適である。

流量センサ５８は、排出口６０からの液体の排出量を測定可能なセンサである。カラム１２内の吸着材１４の充填率が高まるにつれてカラム１２内の圧力損失は増加する。その結果、吸着材１４を含む懸濁液の供給圧力が一定とすると液体（分散媒）の排出量は吸着材１４の充填率の増加とともに減少する。

次に、吸着材１４の充填工程について説明する。図３に示すように、供給ノズル４２の挿入部５２を供給管部１１に挿入した後、固定部５０を供給管部１１に固定する。同様に、排出ノズル４４の挿入部５３を排出管部１３に挿入した後、固定部５１を排出管部１３に固定する。なお、図３に示す例では、カラム１２を直立状態に立てるとともに、カラム１２の下側から上側に向かって吸着材１４を溜めるために供給ノズル４２を下側（床側）に配置し、排出ノズル４４を上側（天側）に配置している。

供給ノズル４２の挿入部５２及び排出ノズル４４の挿入部５３がカラム１２内に挿入されることで、カラム１２の内容積が最大値に対して低減された状態となる。この状態で吸着材１４の充填が行われる。

吸着材１４の充填に先駆けて、図４に示すように充填側ノズルから液体を供給してカラム１２内を水等の液体で満たしてもよい。吸着材１４の充填前にカラム１２内を液体で満たすことでカラム１２内の気体の除去を効率よく行うことができる。

次に、図５に示すように、貯留タンク４６の懸濁液をカラム１２に供給する。懸濁液中の液体（分散媒）はフィルタ５６から排出され、懸濁液中の吸着材１４はフィルタ５６に遮られてカラム１２内に溜まる。これにより、カラム１２内に吸着材１４が充填される。

本実施の形態では、排出ノズル４４の挿入部５３及び供給ノズル４２の挿入部５２がカラム１２内に挿入された状態、すなわちカラム１２内の内容積が挿入部５２，５３によって狭められた状態において充填材１４が充填される。

挿入部５２，５３によるカラム１２内の占有容積は、カラム１２の最大内容積とカラム１２に充填される吸着材１４の充填量に応じて設定することが好適である。ここで、カラム１２の最大内容積とは、カラム１２内に何も充填されていない状態の容積を指している。また、カラム１２の最大内容積に対して吸着材１４の充填率が定められる。カラム１２の最大内容積をＡとし、吸着材の目標充填率をαとすると、吸着材１４の目標かさ体積（充填量）はαＡと表すことができる。カラム１２の内容積Ａから目標かさ体積αＡを引くと非充填容積（１−α）Ａが求められる。この非充填容積の少なくとも一部を挿入部５２，５３によって占有されるカラム１２内の占有容積として割り当てることが好適である。占有容積の非充填容積（１−α）Ａに占める割合（以下これを占有割合と呼ぶ）をβとすると、占有容積はβ（１−α）Ａで表すことができる。例えば、占有容積β（１−α）Ａを供給ノズル４２の挿入部５２及び排出ノズル４４の挿入部５３のそれぞれに均等に分配すると、挿入部５２及び挿入部５３のそれぞれの占有容積はそれぞれβ（１−α）Ａ／２とすればよい。

なお、かさ体積とは、懸濁液をメスシリンダー等の液体計測器に移し取って所定時間（例えば１時間）静置させた後の、吸着材１４の体積値を示す。

ここで、吸着材１４を過密に充填するとカラム１２内の血液の流れが滞り、他方で過度に低密度に充填すると吸着効率が低くなることから、吸着材１４の充填率αはカラム１２の最大内容積Ａの６０％以上９９％以下、好ましくは８０％以上９５％以下とすることが好適である。吸着材１４が詰め込まれることで図６に示すようにカラム１２内に残留した気泡６２がフィルタ５６を介してカラム１２外に追い出される。

カラム１２内へ懸濁液を供給し、流量センサ５８による流量の測定値の変化に基づいて、吸着材１４が所望量αＡ充填されるまで充填処理を行う。例えば、図６の場合では、非充填容積（１−α）Ａのすべてを挿入部５２、５３の占有容積として割り当てており、吸着材１４がαＡ充填された状態においてカラム１２内の容積は吸着材１４と挿入部５２、５３によって占められることになり、上述した送液圧のもとでは排液量は一定量に収束する。したがって、流量センサ５８の測定値が一定値もしくは一定値近傍になった際に吸着材１４の充填を終了する。

吸着材１４の充填が終了すると、供給ノズル４２及び排出ノズル４４の天地を逆転させる。さらに供給ノズル４２をカラム１２から引き抜く。さらに供給ノズル４２が引き抜かれた側のカラム１２の開口をキャップ１６で封止する。

さらにカラム１２の天地を逆転させる。続いて排出ノズル４４をカラム１２から引き抜く。さらに排出ノズル４４が引き抜かれた側のカラム１２の開口をキャップ１６で封止する。以上で充填工程が完了する。

なお、図７に示すように、挿入部５３が排出管部１３と本体部１５との境界ｂから突出してしまうと、排出管部１３の突出部分とカラム１２の本体部１５の内壁との隙間に気泡６２が滞留し、気泡６２を挿入部５３の開口５５から排出し難くなる。そこで、挿入部５３は、排出管部１３に挿入された状態において排出管部１３と本体部１５の境界ｂから突出しない形状とすることが好適である。例えば、挿入部５３のカラム長手方向の長さＬ１は、排出管部１３のカラム長手方向の長さＬ２以下とすることが好適である。これにより、気泡６２の除去がより確実となる。

この場合、挿入部５３の断面積をＳとすると挿入部５３のカラム１２内の占有容積はＬ２×Ｓ以下となる。そこで、供給ノズル４２及び排出ノズル４４の占有容積β（１−α）Ａから挿入部５３の占有容積Ｌ１×Ｓを引いた値（β（１−α）Ａ）−（Ｌ１×Ｓ）を供給ノズル４２の挿入部５２の占有容積として定めることが好適である。

また、上述の実施形態においては吸着材１４の充填と液体の排液を別々のノズルで行っていたが、これを統合させてもよい。すなわち、図８に例示するように、供給ノズルと排出ノズルが統合された供給／排出ノズル７０により吸着材１４の充填を行ってもよい。この場合、供給／排出ノズル７０の挿入部７１の占有容積は上述したβ（１−α）Ａとすることが好適である。また、供給／排出ノズル７０を使用する際には、カラム１２の両端開口のうち、供給／排出ノズル７０が挿入されていない側の開口はキャップ１６により封止することが好適である。このようにすることで、吸着材１４の充填完了後、供給／排出ノズル７０を引き抜くとともに、引き抜きにより露出したカラム１２の開口をキャップ１６で封止すれば充填工程が終了するので、充填工程を短縮化することが可能となる。なお、挿入部７１のうち、カラム１２内の吸着材１４と接触する部分については、シリコンゴム等の弾性部材で形成することが好適である。

さらに、上述の実施形態においては、排出管部１３よりも本体部１５が幅広のカラムの場合を例に説明したが、このような形状に限るものではなく、例えば、円筒形状のカラムの場合にも本発明を適用可能である。

１０血液吸着器、１１供給管部、１２カラム、１３排出管部、１４吸着材、１５本体部、１６キャップ、２４フィルタ、２６Ｏリング、２８カラム固定用リング、３０封止キャップ、３２フランジ、３４通液ポート、４０充填装置、４２供給ノズル、４４排出ノズル、４６貯留タンク、４７懸濁液、５０供給ノズルの固定部、５１排出ノズルの固定部、５２供給ノズルの挿入部、５３排出ノズルの挿入部、５５排出ノズルの開口、５６フィルタ、５８流量センサ、６０排出口、６２気泡、７０供給／排出ノズル、７１供給／排出ノズルの挿入部。

Claims

カラム内に、高分子樹脂からなるビーズ形状の吸着材が充填された血液吸着器の製造方法であって、
前記カラム内に前記カラムの内容積の所定割合を占める内容積調整部材を配置させて前記カラムの内容積を最大値に対して低減させた状態において、前記吸着材を含んだ懸濁液を貯留する貯留タンクにおける送液圧を前記吸着材を潰さない所定の送液圧として前記懸濁液を前記カラム内に供給するとともに、前記カラム内から前記懸濁液の液体を排出させることで、前記カラム内に前記吸着体を充填させ、
前記カラム内の前記吸着材の充填に伴って変化する前記液体の排出流量が一定値に収束するまで前記カラム内に前記懸濁液を供給する、ことを特徴とする血液吸着器の製造方法。
請求項１に記載の血液吸着器の製造方法であって、
前記内容積調整部材は、前記カラムへの挿入長さを可変にすることで、前記カラムの内容積に占める割合を変更可能であることを特徴とする血液吸着器の製造方法。
請求項２に記載の血液吸着器の製造方法であって、
前記内容積調整部材は、前記懸濁液の液体を排出するノズル部を備え、
前記カラムは、排出管部と、前記排出管部より幅広である本体部と、を有し、
前記吸着材の充填時において、前記ノズル部が前記排出管部と前記本体部との境界から突出しないように前記ノズル部を前記排出管部に挿入した状態で前記カラム内に前記吸着材を充填することを特徴とする血液吸着器の製造方法。
カラム内に、高分子樹脂からなるビーズ形状の吸着材が充填された血液吸着器の製造装置であって、
前記吸着材の充填時に前記カラム内に配置され、前記カラムの内容積の所定割合を占める内容積調整部材と、
前記カラムの内容積を最大値に対して低減させた状態において、前記吸着材を含んだ懸濁液を貯留する貯留タンクにおける送液圧を前記吸着材を潰さない所定の送液圧として前記懸濁液を前記カラム内に供給することで前記カラム内に前記吸着材を充填させる供給手段と、
前記カラム内から前記懸濁液の液体を排出させる排出手段と、
前記カラム内から排出される前記液体の排出量を測定可能なセンサと、
を備え、
前記供給手段は、前記カラム内の前記吸着材の充填に伴って変化する前記液体の排出流量が一定値に収束するまで前記カラム内に前記懸濁液を供給する、
ことを特徴とする血液吸着器の製造装置。
請求項４に記載の血液吸着器の製造装置であって、
前記内容積調整部材は、前記カラムへの挿入長さを可変にすることで、前記カラムの内容積に占める割合を変更可能であることを特徴とする血液吸着器の製造装置。
請求項５に記載の血液吸着器の製造装置であって、
前記内容積調整部材は、前記懸濁液の液体を排出するノズル部を備え、
前記カラムは、排出管部と、前記排出管部より幅広である本体部と、を有し、
前記吸着材の充填時において、前記ノズル部が前記排出管部と前記本体部との境界から突出しないように前記ノズル部を前記排出管部に挿入した状態で前記カラム内に前記吸着材を充填することを特徴とする血液吸着器の製造装置。