JP5940753B1 - 水素含有腹膜透析液の製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】水素ガスに起因する危険性がなく、かつ衛生面に優れる水素含有腹膜透析液の製造装置を提供することを目的とする。【解決手段】水素含有腹膜透析液の製造装置１は、水素透過性を有するとともに、透析液６が収容された透析液バッグ４と、水素透過性を有するとともに、水素を含有する水素水５が収容され、透析液バッグ４と接触した状態で水素を透析液６に供給する水素水バッグ２とを備える。【選択図】図１
Description
本発明は、水素含有腹膜透析液を製造するための装置に関する。
腎機能が低下し、水分量の調節と尿素などの老廃物を含む体内有害物質の除去を行うための尿の排泄ができない腎不全患者のための有効な治療法の一つに、腹膜透析が知られている。
この腹膜透析は、患者の腹腔の内部に透析液を注入することによって、患者の腹膜の毛細血管内に存在する老廃物や水分を除去する方法であり、体液（血液）よりも浸透圧の高い腹膜透析液を注入し、腹膜を介した体液と腹膜透析液との間の浸透圧の差を利用して、患者から老廃物や水分を除去する。
また、近年、腹膜透析において透析患者に酸化ストレスが発生することが知られている。これは、透析時に発生する活性酸素が原因であると考えられており、この活性酸素を消去して酸化ストレスの軽減を図ることが提案されている。
例えば、容器に封入された透析液に、水素分子を含有させることにより、高濃度の水素が溶存する透析液を製造する方法が提案されている。より具体的には、透析液が封入され、水素分子透過性を有する容器（透析液パック）に、当該容器の外側から水素分子を接触させる（容器を水素含有水に浸漬させる、または容器を水素ガスに接触させる）ことにより、容器を開封することなく、透析液に水素分子を含有させる方法が開示されている。そして、このような方法により、容器の開封に起因する透析液の品質低下という問題が回避できると記載されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、上記特許文献１に記載の腹膜透析液の製造方法においては、水素含有水に、透析液が封入された容器を浸漬するため、容器の外表面に水素含有水が付着してしまう。その結果、透析液が封入された容器の外表面に雑菌等が繁殖し、腹膜透析を行う際に、透析液が汚染されるという問題があった。
また、上記特許文献１に記載の腹膜透析液の製造方法においては、透析液が封入された容器を水素含有ガスに接触させる方法を採用するが、水素ガスは少量であっても着火の危険性があるという問題あった。
そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、水素ガスに起因する危険性がなく、かつ衛生面に優れる水素含有腹膜透析液の製造装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の水素含有腹膜透析液の製造装置は、水素透過性を有するとともに、透析液が収容された透析液バッグと、水素透過性を有するとともに、水素を含有する水素水が収容され、透析液バッグと接触した状態で水素を透析液に供給する水素水バッグとを備え、水素水バッグの外表面と透析液バッグの外表面とが接触していることを特徴とする。
同構成によれば、透析液バッグを水素水バッグに接触させることにより、水素を透析液に供給することができるため、水素ガスに起因する危険性を伴うことなく、衛生面に優れる水素含有腹膜透析液を製造することができる。
本発明によれば、水素ガスに起因する危険性を伴うことなく、衛生面に優れる水素含有腹膜透析液を得ることができる。
図１は、本発明の実施形態に係る水素含有腹膜透析液の製造装置の構成を示す概念図であり、図２は、本発明の実施形態に係る水素水生成装置における電解槽を示す図である。
この水素含有腹膜透析液の製造装置１は、水素透過性の水素水バッグ２と、水素水バッグ２に接続された水素水生成装置３と、透析液６が収容された水素透過性の透析液バッグ４とを備えている。
水素水バッグ２は、透析液バッグ４に収容された透析液６に供給される水素を含有する水（以下、「水素水」という。）５を収容するためのものである。
水素水生成装置３は、電気分解処理を行うことにより、水素水バッグ２に貯蔵される水素水５を生成するためのものである。
また、本実施形態の水素水生成装置３は、図２に示す、固体高分子膜（固体高分子膜電解質膜）１０を有する電解槽２０を備えている。
この電解槽２０は、図２に示すように、上述の固体高分子膜１０と、固体高分子膜１０を介して、互いに対向して配置され、電解槽２０への給電を行う給電体である陽極１１、及び陰極１２と、固体高分子膜１０と陽極１１との間、及び固体高分子膜１０と陰極１２との間に配置された誘電体層１３とを備えている。
なお、図２に示すように、陽極１１と陰極１２は、電気的に接続されており、これらの固体高分子膜１０、陽極１１、陰極１２、及び誘電体層１３は、電解槽本体１５の内部に収容されている。
また、図２に示すように、電解槽本体１５には、電気分解が行われる水（即ち、循環する水素水５）を電解槽本体１５内に導入するための導入路１６が形成されている。
陽極１１、及び陰極１２の材料としては、例えば、チタンや白金などが挙げられる。
また、誘電体層１３を形成する材料としては、例えば、チタンや白金などが挙げられる。
また、固体高分子膜１０は、電気分解により、陽極１１側で発生したオキソニウムイオン（Ｈ３Ｏ＋）を陰極１２側へと移動させる役割を有するものである。
この固体高分子膜１０としては、例えば、スルホン酸基を有するフッ素系の樹脂材料により形成されたものを好適に使用することができる。より具体的には、ナフィオン（デュポン社製）、Ｆｌｅｍｉｏｎ（旭硝子社製）、Ａｃｉｐｌｅｘ（旭硝子社製）などの市販品を、本発明における固体高分子膜１０として好適に用いることができる。
そして、このような固体高分子膜１０を用いた水素水生成装置３における電気分解では、陽極１１側、陰極１２側でそれぞれ次のような反応が起こる。
陽極側：６Ｈ２Ｏ→４Ｈ３Ｏ＋＋Ｏ２＋４ｅ−
陰極側：４Ｈ３Ｏ＋＋４ｅ−→２Ｈ２＋４Ｈ２Ｏ
即ち、本実施形態においては、陰極１２における水素の生成原料としてオキソニウムイオン（Ｈ３Ｏ＋）が使用され、水素水生成装置３における電気分解処理の際に、ＯＨ−イオンが発生しない。従って、溶存水素の量を増やすために、高い電流値で電気分解処理を行った場合であっても、水素水５のｐＨが変化しない。
陰極側：４Ｈ３Ｏ＋＋４ｅ−→２Ｈ２＋４Ｈ２Ｏ
即ち、本実施形態においては、陰極１２における水素の生成原料としてオキソニウムイオン（Ｈ３Ｏ＋）が使用され、水素水生成装置３における電気分解処理の際に、ＯＨ−イオンが発生しない。従って、溶存水素の量を増やすために、高い電流値で電気分解処理を行った場合であっても、水素水５のｐＨが変化しない。
従って、ｐＨの上限値に起因して、水素水５の溶存水素濃度が抑制されてしまうという不都合を生じることがなくなり、所望の高い電流値で電気分解処理を行い、水素水５の溶存水素濃度を向上させることが可能になる。その結果、必要な溶存水素濃度を有する水素水５を得ることが可能になる。
そして、上述の電気分解処理により生成した水素水５は、電解槽本体１５の陰極側に形成された送水路１８により、水素水生成装置３に接続された水素水バッグ２へと送られる。なお、電気分解処理により、陽極側で発生した溶存酸素水１９は、電解槽本体１５の陽極側に形成された排水路２１により、外部へと排出される。
なお、図１に示すように、水素含有腹膜透析液の製造装置１には、水素水バッグ２及び水素水生成装置３に接続されたポンプ３６と、水素水バッグ２と水素水生成装置３との間において、水素水５を循環させる循環路３７が設けられており、このポンプ３６と循環路３７により、水素水バッグ２に貯蔵された水素水５が水素水生成装置３に供給される構成となっている。
水素透過性を有する透析液バッグ４の内部には透析液６が収容されており、図１に示すように、透析液バッグ４が、水素水を含有する水素水バッグ２に接触する構成となっている。そして、図１に示すように、水素水５に含まれる水素が、時間の経過とともに、水素透過性を有する水素水バッグ２及び透析液バッグ４を介して、透析液６へと移動し、透析液６中に水素が溶解する構成となっている。
即ち、本実施形態においては、水素水５が収容され、透析液バッグ４と接触した状態で水素を透析液６に供給する水素水バッグ２を備えているため、透析液バッグ４を水素水バッグ２に接触させることにより、水素を透析液６に供給することができる。従って、水素ガスに起因する危険性を伴うことなく、衛生面に優れる水素含有腹膜透析液を製造することができる。
なお、透析液バッグ４を水素水バッグ２に接触させた状態で、水素水バッグ２に収容された水素水５を所定の温度（患者の体温近傍の温度、例えば、３３〜３５℃）に加熱することにより、透析液６への水素の移動が促進される。
また、本実施形態においては、水素水バッグ２上に透析液バッグ４を積層する構成としているため、空気よりも軽い水素を、効率よく、透析液６に供給することができる。
水素水バッグ２を形成する材料は、特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、パラジウム合金、及びシリコン等の水素透過性を有する材料を使用することができる。より具体的には、水素透過膜（田中貴金属（株）製）、隔膜Ｔ−２５（東亜ＤＫＫ（株）製）などが挙げられる。
また、透析液バッグ４を形成する材料は、特に限定されず、例えば、上述のポリエチレン、ポリプロピレン等の水素透過性を有する材料を使用することができる。
また、本実施形態においては、図１に示すように、透析液バッグ４を覆うとともに、水素非透過性を有する被覆部材７を備えている。この被覆部材７を形成する材料は、水素非透過性を有する材料であれば特に限定されず、例えば、アルミニウム、鉛、スズ、鉄、銅、ステンレス、及びそれらを被覆したプラスチック等を使用することができる。
そして、このような被覆部材７を設けることにより、水素透過性を有する透析液バッグ４から水素が外部へと放出され、透析液６中の水素濃度が低下するという不都合の発生を防止することができる。
また、図１に示すように、透析液バッグ４は、透析カテーテル４３（図４参照）に接続される接続部８を有しており、この接続部８は、透析液バッグ４と水素水バッグ２との接触部分（境界部分）１４以外の部分に形成されている。従って、接続部８と水素水バッグ２との接触に起因する接続部８の汚染を防止することができる。
次に、溶存水素濃度調整装置による溶存水素濃度の調整方法について説明する。図３は、本実施形態に係る溶存水素濃度調整装置による溶存水素濃度の調整方法を説明するためのフローチャートである。
本実施形態においては、センサーを使用したフィードバック制御を使用して、電気分解を行うことにより、透析液６（即ち、透析液バッグ４が接触する水素水バッグ２に収容された水素水５）中の溶存水素濃度を所望の濃度に保つ構成としている。
より具体的には、図１に示すように、本実施形態における水素含有腹膜透析液の製造装置１は、透析液６における溶存水素濃度を調整するための溶存水素濃度調整装置３０を備えている。
この溶存水素濃度調整装置３０は、上述の水素水生成装置３と、水素水バッグ２の内部に設けられ、水素水バッグ２に収容される水素水５の溶存水素濃度を検知するためのセンサー３１を備えている。
このセンサー３１は、溶存水素濃度を検知できるものであれば特に限定されず、例えば、隔膜型ポーラログラフ方式を利用した溶存水素電極（東亜ディーケーケー社製、商品名：溶存水素濃度計ＤＨ−３５Ａ）を使用することができる。
また、溶存水素濃度調整装置３０は、センサー３１に接続され、水素水生成装置３による電気分解処理の電解電流を決定する電解電流決定手段３３と、電解電流決定手段３３、及び水素水生成装置３に接続され、水素水生成装置３に対して電解電流を供給する電解電流供給手段３４と、電解電流決定手段３３に接続され、溶存水素濃度の目標値のデータを記憶する記憶手段３５とを備えている。
そして、図３に示すように、まず、センサー３１が、水素水生成装置３に入水する水（水素水バッグ２に収容された水素水５）の溶存水素濃度を検知する（ステップＳ１）。
次に、センサー３１により検知された水素水５の溶存水素濃度のデータが、電解電流決定手段３３に送信される（ステップＳ２）。
次に、電解電流決定手段３３が、記憶手段３５に記憶された溶存水素濃度の目標値に関するデータを読み出す（ステップＳ３）。
次に、電解電流決定手段３３は、センサー３１により検知された溶存水素濃度の値Ｃ１と、記憶手段３５から読み出した溶存水素濃度の目標値Ｃとを比較する。即ち、電解電流決定手段３３は、センサー３１により検知された溶存水素濃度の値Ｃ１が記憶手段３５から読み出した溶存水素濃度の目標値（所望の溶存水素濃度）Ｃと同じ（即ち、Ｃ１＝Ｃ）か否かを判断する（ステップＳ４）。
そして、電解電流決定手段３３は、センサー３１により検知された溶存水素濃度の値Ｃ１が記憶手段３５から読み出した溶存水素濃度の目標値Ｃと異なる（即ち、Ｃ１＜Ｃ、またはＣ１＞Ｃ）場合、溶存水素濃度が不足している（減少している）、または過剰である（増加している）と判断し、水素水生成装置３に入水する水の溶存水素濃度が目標値Ｃとなるように、水素水生成装置３による電気分解処理の電解電流を決定する（ステップＳ５）。そして、電解電流決定手段３３は、水素水生成装置３に対して電解電流を供給する電解電流供給手段３４へ、決定した電解電流に関する信号を送信する（ステップＳ６）。
次に、電解電流供給手段３４は、入力された信号に基づく電解電流を、水素水生成装置３へ供給し、水素水生成装置３において、水素水生成装置３に入水した水の溶存水素濃度が目標値Ｃとなるように、電気分解処理が行われる（ステップＳ７）。
一方、電解電流決定手段３３は、センサー３１により検知された溶存水素濃度の値Ｃ１が記憶手段３５から読み出した溶存水素濃度の目標値Ｃ（即ち、Ｃ１＝Ｃ）の場合、溶存水素濃度が不足、または過剰していないと判断する。この場合、上述したステップＳ５〜ステップＳ７の処理は行わない。
以上のように、本実施形態においては、水素溶解装置である水素水生成装置３により、水素水バッグ２に貯蔵された水素水５の溶存水素濃度を目標値Ｃに保つ構成としている。従って、水素水バッグ２と接触する透析液バッグ４に収容された透析液６において、所望の溶存水素濃度を得ることができる。
即ち、センサー３１を使用したフィードバック制御を使用して、電気分解を行うことにより、透析液６（即ち、透析液バッグ４が接触するに水素水バッグ２に収容された水素水５）中の溶存水素濃度を所望の濃度に保つことが可能になる。
そして、図１に示すように、製造された透析液６が、腹膜透析装置４０へ供給されるとともに、供給された透析液６が、腹膜透析装置４０から患者へ供給され、患者の血液の浄化が行われる。
この腹膜透析装置４０は、図４に示すように、透析装置本体４１と、製造された透析液６が導入され、当該透析液６を透析装置本体４１に供給する供給管４２と、透析装置本体４１及び患者５０の腹腔に接続され、患者５０に対して透析液６を供給する透析カテーテル４３と、使用されなかった透析液６を廃棄するための廃液処理タンク４４と、透析装置本体４１と廃液処理タンク４４とを接続する接続管４５とを備えている。
そして、供給管４２を介して、透析液６が透析装置本体４１に供給され、透析装置本体４１により、透析カテーテル４３を介して、患者５０の腹腔に透析液６を注入する注液処理、及び腹腔から透析液６を排出する排液処理が行われる。
なお、上記実施形態は以下のように変更しても良い。
図５に示すように、上述の被覆部材７により、水素水バッグ２と透析液バッグ４との接触部分１４を覆う構成としてもよい。このような構成により、水素水バッグ２と透析液バッグ４との接触部分１４から水素が外部へ放出されなくなるため、効率よく、水素を透析液６に供給することができる。
また、図６に示すように、水素水バッグ２上に透析液バッグ４が積層された積層体９を、水素水バッグ２と透析液バッグ４が交互になるように積層する構成としてもよい。このような構成により、下層側の透析液バッグ４を透過した水素を、透析液バッグ４上に積層された上層側の水素水バッグ２に収容された水素水５中に吸収させることが可能になるため、水素水バッグ２上に積層された透析液バッグ４の透析液６に対して効率よく水素を供給することが可能になる。
なお、この場合、図６に示すように、上述の被覆部材７により、最上層の透析液バッグ４を覆う構成とすることができる。
以上説明したように、本発明は、水素含有腹膜透析液の製造装置に、特に、有用である。
１ 水素含有腹膜透析液の製造装置
２ 水素水バッグ
３ 水素水生成装置
４ 透析液バッグ
５ 水素水
６ 透析液
７ 被覆部材
８ 接続部
９ 積層体
１０ 固体高分子膜
１１ 陽極
１２ 陰極
１３ 誘電体層
１４ 水素水バッグと透析液バッグとの境界部分
１５ 電解槽本体
１６ 導入路
１８ 送水路
１９ 溶存酸素水
２０ 電解槽
２１ 排水路
３０ 溶存水素濃度調整装置
３１ センサー
３３ 電解電流決定手段
３４ 電解電流供給手段
３５ 記憶手段
３６ ポンプ
４０ 腹膜透析装置
４１ 透析装置本体
４２ 供給管
４３ 透析カテーテル
４４ 廃液処理タンク
４５ 接続管
５０ 患者
２ 水素水バッグ
３ 水素水生成装置
４ 透析液バッグ
５ 水素水
６ 透析液
７ 被覆部材
８ 接続部
９ 積層体
１０ 固体高分子膜
１１ 陽極
１２ 陰極
１３ 誘電体層
１４ 水素水バッグと透析液バッグとの境界部分
１５ 電解槽本体
１６ 導入路
１８ 送水路
１９ 溶存酸素水
２０ 電解槽
２１ 排水路
３０ 溶存水素濃度調整装置
３１ センサー
３３ 電解電流決定手段
３４ 電解電流供給手段
３５ 記憶手段
３６ ポンプ
４０ 腹膜透析装置
４１ 透析装置本体
４２ 供給管
４３ 透析カテーテル
４４ 廃液処理タンク
４５ 接続管
５０ 患者
Claims (11)
- 水素透過性を有するとともに、透析液が収容された透析液バッグと、
水素透過性を有するとともに、水素を含有する水素水が収容され、前記透析液バッグと接触した状態で前記水素を前記透析液に供給する水素水バッグと
を備え、
前記水素水バッグの外表面と前記透析液バッグの外表面とが接触していることを特徴とする水素含有腹膜透析液の製造装置。 - 前記水素水バッグ上に前記透析液バッグが積層されることを特徴とする請求項１に記載の水素含有腹膜透析液の製造装置。
- 前記水素水バッグ上に前記透析液バッグが積層された積層体が、前記水素水バッグと前記透析液バッグが交互になるように積層されることを特徴とする請求項２に記載の水素含有腹膜透析液の製造装置。
- 最上層の前記透析液バッグを覆うとともに、水素非透過性を有する被覆部材を更に備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の水素含有腹膜透析液の製造装置。
- 前記被覆部材は、前記水素水バッグと前記透析液バッグとの接触部分を更に覆うことを特徴とする請求項４に記載の水素含有腹膜透析液の製造装置。
- 前記透析液バッグは、透析カテーテルに接続される接続部を有し、
前記接続部は、前記水素水バッグと前記透析液バッグとの接触部分以外の部分に形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の水素含有腹膜透析液の製造装置。 - 前記透析液バッグが、ポリエチレンまたはポリプロピレンにより形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の水素含有腹膜透析液の製造装置。
- 前記水素水バッグが、ポリエチレン、ポリプロピレン、パラジウム合金、及びシリコンからなる群より選ばれる１種により形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の水素含有腹膜透析液の製造装置。
- 前記水素水バッグに接続され、前記水素水を生成する水素水生成装置と、
前記水素水バッグと前記水素水生成装置との間において、前記水素水を循環させる循環路とを備えることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の水素含有腹膜透析液の製造装置。 - 前記水素水バッグの内部に設けられ、該水素水バッグに収容される前記水素水の溶存水素濃度を検知するためのセンサーと、
前記センサーに接続され、前記水素水生成装置による電気分解処理の電解電流を決定する電解電流決定手段と、
前記電解電流決定手段及び前記水素水生成装置に接続され、該水素水生成装置に対して電解電流を供給する電解電流供給手段と、
前記電解電流決定手段に接続され、溶存水素濃度の目標値のデータを記憶する記憶手段と
を備え、
前記電解電流決定手段は、前記センサーにより検知された前記溶存水素濃度の値と前記記憶手段に記憶された溶存水素濃度の目標値とを比較し、該比較の結果に基づいて、前記電解電流を決定し、
前記電解電流供給手段は、前記電解電流決定手段により決定された前記電解電流を前記水素水生成装置に供給することを特徴とする請求項９に記載の水素含有腹膜透析液の製造装置。 - 前記電解電流決定手段は、前記センサーにより検知された溶存水素濃度の値が前記記憶手段に記憶された溶存水素濃度の目標値と異なる場合に、前記水素水生成装置に入水する前記水素水の溶存水素濃度が前記目標値となるように、前記電解電流を決定することを特徴とする請求項１０に記載の水素含有腹膜透析液の製造装置。
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