JP6912387B2 - 吸着透析を実行するためのカートリッジ、方法、および、装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸着透析を実行するためのカートリッジ、および、吸着透析を実行するための装置および方法に関する。

腎疾患患者は、正常な腎機能が無いので、不必要な血液中物質の除去のため、そして、水分のバランスを保つために、透析を必要とする。そのような透析は、腎臓移植前の待ち時間の間に、または、患者の残りの寿命の間に使用され得る。

残留腎機能がより長く保たれ得るので、残留腎機能を有する腎疾患患者には腹膜透析がしばしば勧められる。末期腎疾患患者は、血液透析、または、その代わりの腹膜透析によって処置され得る。

そのような透析の間、大量の透析液が使用され、廃棄される。吸着透析は、使用済み透析液を再生させ再利用することによって大量の透析液を減らす魅力的な方法を提供する。

吸着透析の間、透析液は、吸着剤を有する吸着カラムに通される。そのような材料は粉末状であり得る。

吸着透析は血液透析で使用され得る。吸着透析では、透析器の外側の使用済み透析液が吸着カラムに通され、不用な物質が吸着される。他の１つのモードにおいては、使用済み透析液は補助透析器の内側空間に通される。ここで、透析液から不必要な物質を除去するために補助透析器の外側フィルタ空間に浄化液が通される。浄化液は吸着剤に通される。

吸着透析は腹膜透析においても使用され得る。透析液は腹膜腔から抜き取られて、吸着剤に通され、患者に戻される。別のモードでは、透析液は、フィルタまたは透析器の内側空間に通される。ここで、透析液から不必要な物質を除去するために、このフィルタの外側フィルタ空間に浄化液が通される。浄化液は吸着剤に通される。

多くの吸着透析システムは、尿素をアンモニウムと二酸化炭素とに分解するためにウレアーゼを使用する。それから、アンモニウムは吸着される。このプロセスは制御するのが難しく、アンモニウムが透析液を通して身体に入るという危険性があり、このことは好ましくない。尿素の除去のためにウレアーゼを使用しない吸着性透析システムのための技術が必要とされている。

多くの吸着剤カラムは活性炭を使用する。活性炭は、クレアチニン、尿酸、および、他の有機分子を除去するのに有効である。更に、幾つかの重金属（微量物質）が吸着される。しかし、尿素は十分に吸着されない。更に、重金属の漏れ、および、微粒炭素の放出は問題となり得る。

吸着剤カラムは、通常、乾燥状態の複数種類の粉末と共に輸送される。これらの粉末は摩損に敏感であり、活性炭粒子は輸送の間に、容易に壊れ得る。このことは好ましくない。

使用の前に、粉末カートリッジはプライミング（ｐｒｉｍｅ）される必要がある。活性炭はしばしば疎水性であり、このことは、プライミング処置の間に粉末を濡らすことを難しくする。更に、プライミングの間に、カラム内にエアポケットを含む危険がある。

特許文献、米国特許ＵＳ４０３１０１０Ａ１は、１つの使い捨てパッケージ内の、組み合わされた透析器と吸着器のユニットを開示する。透析器は、透析液を再生させる化学吸着剤を含む吸着器と一体である。１つの好的な実施形態においては、透析器は、コアとしての吸着器コンテナの周りのスリーブの形で搭載される。透析液は透析器に導入され、それから直ちに、吸着器に含まれる化学吸着剤を通して循環させられる。ここで、透析器から外へ透析分離された不純物の主要成分が吸着され得る。これによって、透析液が再生される。スリーブが吸着器で、コアが透析器であってもよい。

カラムまたは吸着器のユニットの使用中に、粉末中に、そして、カラム壁と粉末の間に、他に優先する特定の流路またはトンネルが作られるという危険がある。そのような他に優先する特定の流路は効率を低下させる。

従って、本発明の目的は、前述の欠点および不都合の１つまたは複数を、単独または任意の組み合わせで、緩和、軽減、または、除去することである。他の目的は、以下の説明から明らかとなる。

１つの態様によれば、透析のためのカートリッジが提供される。このカートリッジは、容積可変の内部空間を有するコンテナを備え、このコンテナは、吸着透析のために粉末材料を含む。このコンテナは、少なくとも、フレキシブルな材料で作られた少なくとも１つの部分を有し、このコンテナの前記内部空間は使用中において周囲圧力に対して陰圧を有する。吸着剤は活性炭を含むことができる。

１つの実施形態においては、前記カートリッジの入口経路における圧力を下げるために、該カートリッジの入口に減圧弁を設けてもよい。この減圧弁は、前記カートリッジと一体に設けられてもよい。上記の減圧弁は、少なくとも５０ｍｂａｒだけ圧力を減らすように設けられてもよい。上記の減圧弁は、液体が前記減圧弁を通過する際に５０ｍｂａｒ、１００ｍｂａｒ、１５０ｍｂａｒ、２００ｍｂａｒ、または、５００ｍｂａｒだけ減圧するように調節可能であってもよい。

更なる実施形態においては、前記カートリッジは、人工透析システムにおける使用の前に流体によってプライミングされてもよい。そのようなプライミングは、周囲圧力に対して陰圧（sub-pressure）の下で実行される。吸着透析は、前記内部カートリッジ空間において陰圧を有するカートリッジを通して浄化液を循環させることによって実行されてもよく、この陰圧は、周囲圧力より少なくとも約５０ｍｂａｒ低い。

他の１つの態様によれば、透析を実行する装置が提供される、この装置は、上記のようなカートリッジと、前記内部空間において陰圧にある前記カートリッジを通して浄化液を循環させることによる吸着透析のために、前記カートリッジに前記浄化液を通すためのポンプとを有し、この陰圧は、周囲圧力より少なくとも約５０ｍｂａｒ低い。

更なる１つの態様によれば、上記のようなカートリッジが提供されるが、ここでは、前記粉末材料がリン酸塩結着樹脂（phosphate binding resin）であり、該リン酸塩結着樹脂は、固定された金属イオンを有するポリスチレン系樹脂を含み、そのリン酸塩が低い溶解度を有し、それ故、リン酸塩を捕捉することができる。この金属イオンは金属キレートリガンド（ligand）によって固定されてもよく、この金属キレートリガンドはイミノ二酢酸を含んでもよく、このイミノ二酢酸は上記金属イオンと錯体を形成してもよい。この金属イオンは、ランタンイオン（Ｌａ^３＋）または第２鉄イオン（Ｆｅ^２＋またはＦｅ^３＋）である場合がある。

他の１つの実施形態においては、イミノ二酢酸リガンドを有する上記のポリスチレン樹脂は、キレート部位に結合された水素イオンを有する第１の形態、および、キレート部位に結合されたナトリウムイオンを有する第２の形態で提供され得る。ここで、第１の形態および第２の形態は、炭素粉末材料に接触するときに透析液のｐＨの上昇に対して逆に作用するような比率（第１の形態と第２の形態の間の比率）で一体にされる。

更なる実施形態においては、更に、前記第１のイミノ二酢酸（ＩＤＡ）金属錯体から漏れ出る任意の金属イオンを吸着するために、固定された金属イオンを有さないイミノ二酢酸（ＩＤＡ）リガンドを有する第２のポリスチレン樹脂が提供される。この第２のポリスチレン樹脂は、前記金属イオン（Ｍ）と錯体を形成したイミノ二酢酸（ＩＤＡ）リガンドを有する前記第１のポリスチレン樹脂の下流側に設けられる。

本発明の更なる目的、特徴、および、効果は、図面を参照した本発明の実施形態についての以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
吸着剤を含むカートリッジの実施形態の平面図である。 本発明による装置の実施形態の概略図である。 活性炭への尿素の吸着を示す図である。 吸着剤を含むカートリッジの他の１つの実施形態の平面図である。 リン酸濃度を示す図である。 カートリッジにおける異なる粉末材料を示す平面図である。

本発明の幾つかの実施形態が以下に記述される。これらの実施形態は、当業者が発明を実施することを可能にし、ベストモードを開示するための例示目的で記述されている。しかし、そのような実施形態は、本発明の範囲を制限するものではない。更に、複数の特徴の特定の組合せが示され、議論される。しかし、本発明の範囲内で様々の特徴の他の組合せが可能である。

吸着型の腹膜透析システムは、患者に注入され患者から抜き取られた腹膜透析液から物質を吸着するための１または複数のカートリッジを必要とする。

図１は、本発明の実施形態による吸着剤カートリッジ１１を示す。このカートリッジには吸着剤１２が容れられている。注入管１３および出口管１４は、吸着剤に流体を通すために、カートリッジへ流体を導入し、そして、カートリッジから流体を導出する。図１において、注入管１３および出口管１４は、蓋１５および１６によって密封される。最初に吸着剤をカートリッジの中に導入するために、更なる２本の管１７および１８がカートリッジに設けられる。

図１に示される実施形態によるカートリッジは、長方形で、端部に沿った漏れ止め溶接部（シール溶接／sealing weld）２３、２４、２５、２６によって互いに溶封（シール／seal）された２枚のプラスチックシート２１、２２を有する。更に、ミアンダ状の空間がカートリッジ内に形成されるように漏れ止め溶接部２７、２８、２９が設けられる。他のデザインも可能である。代わりに、下側プラスチックシート２２は堅い材料のシートに置き換えられてもよく、上側プラスチックシート２１はフレキシブルな材料から作られてもよい。

これらのプラスチックシートは、フレキシブルで実質的に非弾性である。このように、流体が圧力の下に導入されると、膨張時には前記ミアンダ状の空間は、直列に連結された４つの実質的に円筒形の空間を形成する。

管１３、１４、１７、１８は、溶接加工の間に溶封されるように溶接部に通される。最初は、管１３および１４は図示されるように閉じられている。

下側の管１７にノズルが挿入され、そして、吸着剤粉末は、縁溶接部２５と中間の溶接部２７との間にある下側の第１の円筒形空間に導入される。それから、ノズルは、溶接部２７と溶接部２８との間にある下側の第２の空間の方向に向きを変えられ、この空間が満たされるまで、この空間に吸着剤粉末が導入される。同じプロセスが上側の管１８を介して繰り返される。これにより、溶接部２８と溶接部２９との間にある第３の円筒形空間が満たされ、続いて、溶接部２９と縁溶接部２３との間にある第４の円筒形空間が満たされる。このように、カートリッジの内部空間全体は、吸着剤粉末で満たされる。

１つの実施形態においては、粉末は乾燥粉末であり、カートリッジは乾燥状態で満たされる。上記粉末は、実質的に全ての空間が上記粉末によって占められるように充填される。

必要ならば、粉末を一様に分布させて詰め込むために、カートリッジは揺り動かされてもよく、または、数回上下反転されてもよい。

幾つかの異なる粉末材料が存在する場合には、そのような異なる材料は、前記ミアンダ状の流路に沿って所望の順序で配置されてもよい。或いは、異なる粉末材料が混ぜられてもよい。

カートリッジを充填した後、カートリッジの内容物は真空に曝され、粉末粒子が互いに押され合うことになる。更に、前記プラスチックシート材料は上記粒子の方へ吸い寄せられる。このように、真空パックされた、硬いカートリッジが作られる。このカートリッジは、この形で便利に輸送され得る。更に、カートリッジは、透析装置への適切な位置への挿入のために、容易に、取り扱われ、操作される。更にまた、前記複数の粒子は、輸送および保管の間は、互いに対して固定される。このことは、前記複数の粒子が更にばらばらにされないことを意味する。

管１７および１８は、前記粉末の導入の後に密封される。例えば、接着剤または熱溶接によって、前記管に蓋１７ａおよび１８ａを配置して、これらの蓋の封をすることにより、これらの管は密封され得る。管１７および１８は、溶封される前に真空圧力を提供するために使用されてもよい。

硬いカートリッジを得るために必要とされる前記真空加圧または陰圧は欠くことのできないものではない。小さい陰圧によって既に十分である場合がある。安全マージンを有するべく、周囲圧力に対して約３０ｍｂａｒ低い陰圧が使用されてもよい。５０ｍｂａｒまたは１００ｍｂａｒの陰圧が提供されるならば安全なマージンが得られる。

しかし、本発明の複数の実施形態によれば、周囲圧力より８００ｍｂａｒまたは９００ｍｂａｒ下のような更に低い陰圧が有益である。以下を参照。

通常、周囲圧力は大気圧である。しかし、幾つかの実施形態においては、周囲圧力は、大気圧より高いかより低い場合がある。周囲圧力が如何なるものであろうとも、カートリッジの内部の圧力が周囲圧力より低いとき、硬く堅固なカートリッジが得られる。カートリッジの内部の全ての空気が内部の空間から吐き出されることが重要である。

注入管１３および出口管１４は最初にブレーク・ピン３１および３２を備えていてもよい。ブレーク・ピン３１および３２は最初に管１３および１４を気密に封止する。ブレーク・ピンが外されると、密封は開けられ、流体は上記管を通って流れることができる。幾つかの実施形態においては、蓋１５および１６は不必要である場合がある。その他に、粒子がカートリッジから出ることを防ぐために、少なくとも出口管１４はフィルタ１４ａを備えている。同様のフィルタ１３ａが注入管１３にも同様に備えられている場合がある。

真空パックされたコンテナまたはバッグの性質を有する吸着剤カートリッジを具備することには幾つかの長所がある。粉末材料は機械的損傷から保護され、粉末としての一体性を維持するであろう。幾つかの異なる粉末材料を有するならば、それら異なる粉末材料は取り扱いの間に混リ合うことはない。粉末は乾いており、少量の空気のみを含む。保管寿命は改善され得る。硬い真空パックされたカートリッジはハンドリングがより容易である。損傷されたカートリッジは真空加圧の喪失により容易に判る。

輸送とあり得る保存期間の後、そして、使用の前に、カートリッジは、該カートリッジへの液体の導入によってプライミングされる必要がある。これにより、この液体は前記粉末に接触し、該粉末を囲み、カートリッジ内に依然として存在していた少量の空気に置き代わる。

そのようなプライミングは、注入管１３を液体の源に接続し、出口管１４を陰圧の源に接続することによって、実行される。それから、ブレーク・ピンが外される。陰圧が出口管において維持される間、上記の液体は注入管を通して入ることが許容される。カートリッジが液体で満たされると、プライミング・プロセスのための準備ができた状態となる。

プライミング手順の間、圧力上昇と共に前記粉末粒子内の如何なる空気の体積も減少し、液体は少なくとも部分的に多孔質粒子の内部の空隙に入り込む。このことは吸着特性にとって有益であると期待される。例えば、カートリッジの内部の最初の圧力は約５０ｍＢａｒ（絶対圧）であって、プライミングの間に圧力が約５００ｍＢａｒまで増加するならば、前記粒子の孔の内部の空気の体積は１０分の１に減少し、プライミング流体が各粒子内の空隙の約９０%に入ることになる。

１つの実施形態においては、粉末カートリッジは、例えば、活性炭粉末のような吸着剤を含んでもよい。以下を参照。

粉末材料は、吸着透析のために使用される任意の吸着性の粉末材料であってよい。吸着剤の例は、例えば、特許公報ＷＯ２００９１５７８７７Ａ１、ＷＯ２０１４００７７１６Ａ１、ＷＯ２０１４０８１３６７Ａ１、ＷＯ２０１４０８１３６８Ａ１、ＷＯ２０１４０８１３６９Ａ１に開示されている。更なる例は以下に記す。

上記のカートリッジは、血液透析または腹膜透析のための透析装置において使用されてもよい。以下では、腹膜透析装置における使用が記述される。

図２は、図１に従うカートリッジが使用され得る腹膜透析装置の概略図を示す。

図２の中の左側には患者５５の腹膜腔５１が図示される。腹膜腔を腹膜透析装置に接続するために２つのカテーテル５５および５３が腹膜腔に挿入される。下側カテーテル５２は腹膜腔から腹膜腔液を抜き取るために使用され、上部カテーテル５３は腹膜腔に腹腔液を供給するために使用される。しかし、逆方向に使用されてもよい。或いは、ダブル・ルーメン・カテーテルが使用されてもよい。

患者から透析液を抜き取るための抜き取り経路５６は、抜き取り経路５６と下側カテーテル５２との間の接続を開閉するための手動クランプ装置５８を有するクランプ部分５７を介して下側カテーテル５２に接続している。透析液は抜き取り経路５６を通過して患者ポンプ６１に到り、更にフィルタ６０の内側空間６４に到る。

２つの圧力計６２、６３は、患者ポンプ６１の両側に配置され、これらの位置における圧力を測定する。フィルタ６０の内側空間６４は、フィルタを形成する中空ファイバーの内側の空間である。このフィルタは、外側のフィルタ空間を通過する中空ファイバーの束を有する中空ファイバーフィルタでもよい。上記フィルタの内側空間６４は中空ファイバーの内側である。このフィルタが１つの透析器である場合がある。

前記流体は、上記フィルタの内側空間６４からバックフロー弁６５を通って、更に、戻り経路６６に到る。戻り経路６６は、戻り経路６６と上部カテーテル５３との間の接続を開閉するための手動クランプ装置６８を有するクランプ部分６７によって上部カテーテル５２に接続されている。

戻り経路６６は、バックフロー弁６５の直前にＴコネクタ７５を有する。付加的流体供給経路７６は、付加的流体ポンプ７７および付加的流体供給バッグ７８によって、濃縮された付加的な流体を戻り経路６６へ供給する。

この添加物は濃縮されたグルコース溶液であり得る。この濃縮されたグルコース溶液は、患者に戻される腹膜透析液のグルコースの濃度を一定に保つために加えられる。その一定の濃度を保つために、重炭酸塩、ナトリウム、カルシウム、カリウム、マグネシウム等のイオンのような他の添加剤もまた提供され得る。

このように、透析液の組成を腹膜腔内で実質的に一定にしておくために、腹膜腔に送られる腹腔液には、グルコースおよび／または他の添加剤が連続的に（または、断続的に）補給される。

抜き取り経路５６は下側カテーテル５２への接続に隣接するＴコネクタ５９を有し、戻り経路６６は上部カテーテル５３への接続に隣接するＴコネクタ６９を有する。Ｔコネクタ５９、６９は、ドレイン・バッグ７１、７２とＰＤ流体供給バッグ７３の接続のために使用される。

フィルタ６０の中空ファイバーの外側空間８４は、該フィルタの入口コネクタ８２および出口コネクタ８３に接続している。出口コネクタ８３はカートリッジ入口経路８５に接続されている。カートリッジ入口経路８５は粉末カートリッジの入口コネクタ８６に接続されている。このカートリッジからの出口コネクタ８８は、カートリッジ出口経路９０を通してＴコネクタ８９に接続している。カートリッジ出口経路９０は、浄化液ポンプ９１によって、流体を上記フィルタの入口コネクタ８２に返す。２つの圧力計９２、９３がポンプ９１の両側に配置される。

システムから流体を回収し、ドレイン経路９６を介して手動クランプ装置９８およびバックフロー弁９７を経由してドレイン・バッグ９５に通過させるために、ドレイン・ポンプ９４がＴコネクタ８９に接続されている。

サンプル・ポート８７および７９はカートリッジの前後に配置されてもよい。

装置の通常運転について以下に記す。

腹膜腔は透析液で満たされ、分子、イオン、および、物質の血液との交換が実行される。更に、限外濾過が実行される。

一次回路においては、ポンプ６１と下側カテーテル５２と（クランプ５８が開いている）抜き取り経路５６とによって透析液は腹膜腔から回収される。ポンプ６１の動作は、圧力メータまたは圧力ゲージ６２および６３によってモニターされる。透析液はフィルタ６０の中空ファイバーの内側空間６４に通される。透析液は該フィルタを出て、戻り経路６６を通って上部カテーテル５３に到り、更に腹膜腔に到る。付加的な流体の連続的供給は、付加的流体バッグ７８から付加的流体ポンプ７７によって加えられる。別々のバッグおよび定量ポンプを有して、幾つかの添加剤があってもよい。或いは、全ての添加剤が１つで同一のバッグに含まれて、１台のポンプによって調整された量が供給される。

「透析液」との表現は、腹膜腔と前記フィルタの中空ファイバーの内側とを有してなる一次回路を通過する任意の流体を意味する。「浄化液」との表現は、前記フィルタと浄化カートリッジ（下記参照）の中空ファイバーの外側とを有する二次回路を通過する任意の流体を意味する。透析液の連続的循環が存在するので、血液から透析液へ（そして、逆方向へ）、物質の効率的な交換が実行される。更に、グルコース（および／または他の物質）の連続的供給は、腹膜腔内でグルコース濃度を実質的に一定にする。前記フィルタの後段でグルコースを加えることによって、該フィルタで失われるグルコース（および／または他の物質）の量は最小にされる。

二次回路においては、浄化液は出口８３を介して外側フィルタ空間８４から出る。吸引圧力はポンプ９１によって生成される。そのような吸引圧力は、浄化液のフィルタ６０の出口８３からカートリッジ供給経路８５を介したカートリッジ入口コネクタ８６への通過を促進する。浄化液は、前記カートリッジの粉末中を通過して出口８８へ到り、更にＴコネクタ８９および経路９０を介してポンプ９１へ到り、そして、更に、外側フィルタ空間８４の入口８２へ到る。更に以下に記すように、不必要なイオンおよび物質の除去によって浄化液は前記カートリッジ内で再生される。前記流体が中空ファイバーに沿ってその外側を通るとき、透析液内の不必要な物質は、拡散によって、中空ファイバー膜を越えて該中空ファイバー膜の他の側にある浄化液へ送られる。更に、フィルタ中空ファイバー膜を越えて流体の対流が起こり得る。

上記システムは閉じているので、上記複数の圧力は腹膜腔における圧力に依存して自律的に調整される。しかし、グルコースの濃度のために、限外濾過が腹膜を介して実行され、腹膜腔内の透析液量が増加する。このことは、圧力ゲージ６２において、更に、圧力ゲージ６３および９３において増加した圧力によって明らかに示される。

圧力のそのような増加は、更なる限外濾過に逆に作用するかもしれない。１つの実施形態においては、ドレイン・ポンプ９４が作動され、Ｔコネクタ８９およびドレイン経路９６を通して二次回路からドレイン・バッグ９５へ所定量の流体がポンプで送り出され得る。ドレイン経路９６のクランプ９７は開いている。二次回路の体積が減少するとき、平衡が得られるまで、幾らかの流体は、対流によって、一次回路から中空ファイバー膜を通して二次回路に通る。

ドレイン・バッグへの流体の抜き取りは、１時間につき２回実行されてもよい。その度に１００ｍｌが抜き取られる。医師の決定によって他の量と時間が使用されてもよい。抜き取りは連続的または間欠的であってよい。

或いは、約４時間の時限の後に前記カートリッジが交換されてもよい。前記カートリッジは約８００ｍｌの流体容量を有してもよい。このことは、前記カートリッジが交換される度に、８００ｍｌの流体がこのシステムから抜き取られることを意味する。

本実施形態の目的は、一定の陰圧の下で前記粉末カートリッジを操作することである。そうでなければ、フレキシブルなプラスチックシートに隣接して、そして、該カートリッジの他の部分で、他に優先する特定の流路がつくられるという危険がある。

前記カートリッジを通過する流体の吸引のためにポンプ９１が設けられるので、フィルタ６０およびカートリッジ供給経路８５における流れ抵抗によって陰圧が得られる。そのような陰圧は、他に優先する特定の流路を防止するに十分であり得る。

更に、カートリッジ供給経路８５に減圧弁９９が設けられてもよい。減圧弁９９は、例えば、５０ｍｂａｒの所定の圧力で開くように設定される。こうして、前記カートリッジが周囲圧力より少なくとも５０ｍｂａｒ低い陰圧で動作されることが確実となる。より大きなマージンを有するために、前記所定の減圧は１００ｍｂａｒまたは１５０ｍｂａｒでもよい。そのような状況の間、前記カートリッジのプラスチックシートは粉末の塊の外表面に向けて吸い寄せられる。その結果、他に優先する特定の流路は形成されない。陰圧は、圧力計９２によって測定され、モニターされる。測定された陰圧は周囲圧力より２００ｍｂａｒ未満だけ低いことが望ましい。

減圧弁９９は調節可能な圧力調整弁であり得、その結果、調整弁の開口圧力が調節され得る。そのような調整は手動でも自動でもよい。

減圧弁は、選択的に、または、付加的に、前記カートリッジと一体に設けられてもよい。

前記複数の圧力ゲージから、そして、前記複数のポンプから信号を受け取るためにコンピュータ１００が設けられる。コンピュータは、これらのポンプの動作をコントロールする。そのような設定は一般に行われているものである。

透析セッションが終わると、透析液は患者から、例えば、低い位置に配置されたドレイン・バッグ７２へ抜き取られる。その結果、透析液は引力によって抜き取られ得る。

使用の前に、透析装置はプライミング処置を受けるべきである。ここで、全ての経路、管、および、装置は液体で満たされ、全ての空気はシステムから排気される。図２に示されようにプライミング流体バッグ７３およびドレイン・バッグ７１をＴコネクタ５９および６９に接続することによってプライミング処置が実行される。ドレイン・バッグ７２はクランプによって閉じられる。クランプ５８および６８を閉じることによって、患者は透析装置から切り離される。

第１ステップでは、ポンプ６１が動かされ、バッグ７３からフィルタ６０の内側空間６４へ流体を送り、更に、経路６６およびバックフロー弁６５を介してドレイン・バッグ７１まで流体を送る。前記複数の管および装置の内側の空気がドレイン・バッグ７１へ排気され、これらの管が流体によって洗われるように、ポンプ６１は低速で動かされる。任意の汚染物質が除去される。経路７６内の如何なる空気をも排気するために、付加的流体ポンプ７７も同時に動かされてもよい。

所定の時間の後、クランプ９７が開いている間、ポンプ９１はその逆方向に動かされ、ポンプ９４もまた、その通常の方向で動かされる。コネクタ８６および８８のブレーク・ピンが依然として閉じられているので、カートリッジ８７は閉じられている。一次回路内の流体は、前記フィルタの半透膜中を通って二次回路へ到り、逆方向に入口８２を通って外に出、経路９０、ポンプ９１、経路９６、および、ポンプ９４を介してドレイン・バッグ９５へ到る。このように、経路９０および前記フィルタの外側空間８４から空気は除去される。こうして、前記フィルタ内に存在した如何なる空気も該フィルタから完全に無くなる。

最後に、ポンプ９１は停止され、コネクタ８６および８８内のブレーク・ピンが外される。ドレイン・ポンプ９４は停止されても、動いていてもよい。こうして、前記カートリッジ８７の内側に拡がる前記陰圧はカートリッジ供給経路８５に接続され、カートリッジ供給経路８５内の如何なる空気もカートリッジ８７内に送り込まれる。それから、浄化液は、出口８３から経路８５へ、そして、カートリッジ８７へ流れ始める。

もし、プライミング前の前記カートリッジ内部における前記陰圧が低く、真空パックされたコンテナを形成するために必要であるより非常に低いならば、有利である。こうして、１つの実施形態においては、例えば、周囲圧力より５００ｍｂａｒ、８００ｍｂａｒ、または、９５０ｍｂａｒ低いような所定のカートリッジ陰圧が提供される。ブレーク・ピン３２が外されると直ちに、前記カートリッジの内部の前記陰圧は圧力ゲージ９２によって測定される。前記カートリッジ陰圧が十分でない（例えば、周囲圧力より８００ｍｂａｒ低い圧力より高い）ならば、前記カートリッジは漏出があると宣言され、廃棄され得る。

圧力を前記カートリッジの出口８８で低くしておくために、ポンプ９４が動かされ得る。それは圧力メータ９２によってモニターされる。しかし、ドレイン・ポンプ９４は臑動ポンプであり得る。臑動ポンプは低圧で空気をポンピングする際には効果的でない。このように、前記陰圧が十分でないならば、ポンプ９４が陰圧を作るには長い時間がかかり、このドレイン・ポンプは圧力を下げるためには使用されない場合がある。

プライミング流体は前記カートリッジに入り、なお陰圧の下にある粉末粒子を囲む。プライミング流体は入口８６から出口８８までの経路をゆるやかに通過し、粉末粒子を濡らし、ドレイン・バッグ９５へ出る。プライミング流体が出口８８を出てポンプ９４に達するとき、二次回路は使用のための準備ができた状態となる。しかし、前記カートリッジから汚染物質並びに他の不必要な物質および生成物を除去するために、例えば、約２００ｍｌのような、所定量のプライミング流体が、最初に、前記ドレイン・バッグに流し込まれてもよい。

プライミング流体は低圧でカートリッジ供給経路８５を通って前記カートリッジに入り、前記カートリッジの内部の空気は除去される。そして、前記粉末粒子が前記カートリッジ陰圧に曝される間に、プライミング流体は前記粉末粒子を囲む。例えば、前記圧力が周囲圧力より９５０ｍｂａｒ低い圧力から５００ｍｂａｒ低い圧力まで最後的に上がるとき、依然として多孔質粒子の内部に残された空気の空気圧は低い圧力から高い圧力まで増加し、そのような多孔質粒子内部の空気の体積が減少する。前記粉末粒子はプライミング流体によって完全に囲まれるので、そのようなプライミング流体は多孔質粒子の空隙に入り、これらの粒子の大きな内部表面に接触する。このように、陰圧におけるプライミングと、後に続くより高い圧力への復帰の後で、プライミング流体は、粉末粒子に対して大きな接触面を有する。これら粒子のそのような改善された濡れが吸着を増やすことが期待される。

上記のように、例えば、前記陰圧が周囲圧力より８００ｍｂａｒ低い場合、或いは、更に低い（９５０ｍｂａｒ）場合のように、前記陰圧が大きいならば、すなわち、絶対圧が低いならば、そのような改善された濡れは更に改善されることが期待される。上記圧力が絶対圧２００ｍｂａｒから絶対圧８００ｍｂａｒまで増加するとき、多孔質粒子の空隙内の如何なる空気の体積も４分の１に減少する。そして、それは粉末粒子の大きな表面の濡れを促進する。

二次回路のプライミング処置に、例えば、２０分を超えるような長い時間が掛かり得る。できるだけ早く腹膜透析循環を開始することが望まれるので、そのような循環は、二次回路が完全にプライミングされる前に開始してもよい。

腹膜透析循環を開始する好都合なタイミングは、前記フィルタが完全にプライミングされた後であって、前記カートリッジが完全にプライミングされる前である。上記の一連のステップにおいて、このタイミングはポンプ９１がその逆作動を止め、前記カートリッジのブレーク・ピンが外され、カートリッジのプライミングが始まる時であり得る。

流体バッグ７３は、当該技術分野において周知の望ましい組成の腹膜透析液を含んでよい。次に、戻り経路５６のクランプ５８が開けられる。ポンプ６１が非動作状態なので、バッグ７３からの透析液は重力によって腹膜腔に入ることを許される。供給経路６６のクランプ６８もまた開けられ、腹膜腔内部の如何なる空気および／または液体もドレイン・バッグ７１に流出することを許される。図２に示されるように、流体バッグ７３は、重力が流体の流入を発生させるような高さの位置に配置される。

所定の時間の後、ポンプ６１は動作を開始し、透析液が抜き取り経路５６を通って腹膜腔から出て、前記フィルタを通り、戻り経路６６を通って腹膜腔に戻るように、透析液を循環させ始める。ドレイン・バッグ７１は遮断されるか、クランプされる。前記カートリッジを流体で満たすために流体が中空ファイバー膜を通って一次回路から出て二次回路まで通るので、流体バッグ７３は依然として接続されている。流体バッグ７３を所定の高さ位置に配置すると、カートリッジ８７のプライミングの間に腹膜腔で陽圧が維持されることが確実となる。前記カートリッジが完全にプライミングされるまで流体バッグ７３は保持されてもよいが、ポンプ６１が動作を開始するとき、または、カートリッジのプライミング完了とポンプ６１の動作開始との間の如何なるタイミングにおいても、流体バッグ７３は取り外され得る。

カートリッジ８７がプライミングされるとき、ポンプ９１は作動し、ポンプ９４は停止される。こうして、浄化液は二次回路内を循環する。上記のように、最初に、所定量の流体がドレイン・バッグ９５に排出されてもよい。

二次回路の流速は低い（例えば、約１０〜５０ｍｌ／分）場合がある。そのような低流速では、粉末材料を通る他に優先する特定の経路はできない。周囲を囲む大気に対する、前記カートリッジ内部の陰圧は、経路を通る流れ抵抗によって、および／または、減圧弁９９による付加的な圧力降下によって保証される。前記カートリッジ内の前記粉末材料は溶けず、体積も変わらないと言われている。このことは、該粉末粒子が前記カートリッジ内の陰圧によって固定されたままにできることを意味する。しかし、前記粉末材料の幾らかは、プライミングの間に膨張するかもしれないが、プライミングの後、そして、後に続く処理の間は、実質的に一定の体積のままである。

プライミング処置の間、プライミング流体は一次回路から取られ、前記中空ファイバーの膜を通過して二次回路に到る。膜孔を越えるときに大きな圧力降下がある。そのような圧力降下は、前記カートリッジへの注入圧をプライミング処置の間は低くしておくことを援ける。更に、減圧弁９９が圧力降下を加える。例えば、絶対圧２００ｍｂａｒより低いプライミング圧を維持するために、これらの圧力降下が加えられる。プライミングの後、前記圧力が、例えば、絶対圧８００ｍｂａｒまで増加するとき、多孔質粒子の空隙の内側の空気の体積は４分の１に減少する。この減少は前記粉末粒子の大きな表面の濡れを促進する。

前記カートリッジ内における、他に優先する特定の経路の形成を更に減少させるために、図４に示されるように、該カートリッジを通る流路を幾つかの流路に分ける複数の隔壁が設けられてもよい。図４に示されるカートリッジ１１０は、注入管から殆ど出口管まで延びる２つの隔壁１１１、１１２を有する。更に、３つの注入管１１３、１１４、１１５が設けられる。対応する弁１１６、１１７、１１８が開けられると、これらの注入管は浄化液を各々別々のチャネルへ供給する。第１の弁１１６は、最初の１時間の処理の間、開けられてもよい。それから、第１の弁は閉じられ、第２の弁１１７が次の１時間の間、開けられる。以下同様である。このように、特に、角での他に優先する特定の経路は回避される。更に、前記吸着材料（特に、活性炭粒子）は、より効率的に利用される。或いは、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、または、更に多くの隔壁があってもよい。

カートリッジ１２０の１つの実施形態においては、前記吸着剤粉末は、活性炭１２１、リン酸イオン結合粉末１２２、および、カリウムイオン結合粉末１２３を含む。図６を参照。更に、重金属および他の金属または金属イオンの除去のために、金属キレート粉末または金属キレート材料１２４があってもよい。入口および出口領域において、更なる活性炭粉末材料１２５、１２６が設けられてもよい。

粉末粒子状物質は球形である必要はなくて、如何なる形を有してもよい。例えば、活性炭（そして、他の粉末材料）はフレーク、ロッド、粒、ファイバー、または、球状粒子として提供されてもよい。粉末材料は、様々のサイズを有し得る。

活性炭が少量の尿素を吸着することが知られている。例えば、欧州特許出願公開ＥＰ００１３４０３Ａ１を参照。複数の実施形態による前記カートリッジは、腹膜透析装置の尿素を吸着するために十分な量の活性炭を含むように構成されている。このように、ウレアーゼの使用は、尿素の除去のためには、もはや必要とされない。

このように、複数の実施形態によれば、吸着透析に使用されるためのカートリッジが提供される。吸着粉末を収容する内側空間を提供するように設けられた複数のフレキシブルな壁を有するプラスチックコンテナが提供される。この吸着粉末は、活性炭、リン酸塩吸着剤、カリウム吸着剤、および、他の吸着剤を含む。活性炭による尿素の吸着のために十分な量の活性炭が提供されている。

内部空間において陰圧を提供することによって、前記カートリッジは真空密封された輸送パッケージの形をとる、それによって、前記粉末粒子は固定され、前記カートリッジは堅固になる。

輸送の後、そして、使用の前に、前記カートリッジは内部空間に液体を導入することによってプライミングされる。この導入は低圧で実行される。

使用中に、透析液は、依然として陰圧に曝される前記カートリッジを通って循環する。これにより、前記フレキシブルな壁は前記粉末材料に対して吸い寄せられる。

腹膜透析回路はフィルタを有する。この腹膜透析回路において、該フィルタと腹膜腔とを含む一次回路が形成され、該フィルタと吸着剤カートリッジとを含む二次回路が形成される。

前記フィルタに腹膜透析液の代わりに血液を通すことによって、このシステムは血液透析のために使用され得る。この場合、グルコースは加えられないが、他の添加剤が必要とされる場合がある。そして、この血液経路において（例えば、エアトラップや他の安全手段のような）従来の構成部品が使用される。

前記カートリッジはまた、フィルタ無しの腹膜透析のために使用されてもよい。この場合、腹膜透析液は直接前記カートリッジに通される。

前記カートリッジは、上記のようにプラスチック・バッグとして提供されてもよい。前記カートリッジの（例えば、幾つかの堅い壁と幾つかのフレキシブルな壁を有するコンテナのような）他の構成が使用されてもよい。前記粒子が陰圧の下で圧縮され、前記粒子の間の摩擦が結果として硬いパッケージになる結果をもたらすことを、前記フレキシブルな壁は確実にするであろう。

上記のフレキシブルな壁は非弾性で有り得る。このことは、前記カートリッジの充填、および、充填の間の形状維持を容易にする。しかし、その代わりに、前記壁が弾性を有してもよく、充填は型内で行われてもよい。上記弾性壁が前記陰圧に曝されるとき、前記パッケージは、堅固で硬くなり、真空パックされたコンテナまたはカートリッジを形成する。

他の１つの実施形態においては、前記真空パックされたカートリッジの陰圧は、このカートリッジを堅固で硬くしておくために十分であるだけであり、例えば、周囲圧力より約５０ｍｂａｒ低い。ポンプ９４は、例えば、遠心ポンプのような、約８００ｍｂａｒの陰圧を生成することができるポンプに置き換えられてもよい。この具体例では、前記カートリッジの出口の上部ブレーク・ピン３２は最初は外され、前記カートリッジ内部の圧力を約２００ｍｂａｒまたは５０ｍｂａｒの絶対圧にまで降下させるために、ポンプ９１は非作動状態で、ポンプ９４が作動中である。圧力ゲージ９２によって測定されるように所望の陰圧が得られると、第２のブレーク・ピン８６は開けられ、前記カートリッジのプライミングが開始される。前記カートリッジが液体で満たされ、液体がポンプ９４に到達すると、前記陰圧は、周囲圧力より約１５０ｍｂａｒまたは５００ｍｂａｒ低い陰圧に軽減される。これにより、上記のように、前記粉末の空隙の中の空気のサイズは減少する。

圧力調整弁９９は、この弁における十分な減圧を維持するために操作されてもよい。こうして、圧力調整弁９９は、最初に約８００ｍｂａｒの減圧に調整され得る。そして、前記カートリッジ内への液体の導入を許すために、例えば、６００ｍｂａｒに増やされる。前記カートリッジが液体で満たされると、この調整弁は１５０ｍｂａｒに調整され得る。

他の１つの他の実施形態においては、透析バッグ７３が蓄積バッグとして使用される。バッグ７３は（例えば、上部カテーテル５３より約３０ｃｍ上の）所定の高さ位置に配置される。それは、凡そ患者の肩の高さ位置であろう。バッグ７３は常に上記システムに接続されている。限外濾過の結果、透析液の体積が増加するということになったならば、そのような増加した体積はバッグ７３に蓄積され得る。

前記カートリッジがプライミングされるとき、プライミング流体はバッグ７３に蓄積された流体から取られる。このように、腹膜腔内では実質的に一定の圧力が維持される。或いは、必要に応じて、バッグ７３は接続、遮断され得る。

前記カートリッジが（例えば、４時間の使用の後）交換されるとき、古いカートリッジは遮断され、新しい真空パックされたカートリッジが接続される。新しいカートリッジはプライミングされる必要がある、それによって、上述のように、前記カートリッジ内部の空気を一定の体積の流体によって置き換えることが許容される。前記一定の体積の流体は一次回路から取られる。このことは、患者から限外濾過された如何なる流体もプライミング目的のために使用されるということを意味する。上記のように、前記カートリッジが二次回路のフローにおける前記フィルタに接続される前に、所定量（例えば、２００ｍｌ）の流体が廃棄されてもよい。

前記フィルタまたは透析器は、アルブミン並びにより大きな物質および細胞が前記吸着剤カートリッジと接触しないように保つ際に効果的である。こうして、腹膜透析のアルブミン損失は最小にされる。

吸着透析は、それぞれ４時間の４つのセッションで、日中に実行されてもよい。その後、前記フィルタと管のセット全体は廃棄され、新しいフィルタと管のセットが使用される。或いは、腹膜透析は、より長い時間（例えば、２４時間または３６時間、或いは、更に長く）続くかもしれない。

他の１つの代わりのモードでは、腹膜透析は、患者が眠っている夜間に実行される。このモードでは、患者が動いていないので、より大きなカートリッジが使用されてもよく、カートリッジの交換は行われない。このモードでは、流体のドレイン・バッグ９５への連続的または間欠的な抜き取りが適切であり得る。

以下では、尿素の活性炭への吸着の３つの例が開示される。
例Ｉ．

２５０ｍＬのＥフラスコ（複数）に３つの異なる活性炭、Ａ、B、および、Ｃが５ｇ計量された。濃度２６．５ｍｍｏｌ／Ｌの尿素を含む、腹膜透析患者からの１００ｍＬの使用済み透析液が各フラスコに加えられた。フラスコは、室温で４時間、磁気撹拌機で撹拌された。これらのフラスコからの、そして、元の透析液からのサンプルの尿素濃度が２回分析された。そして、活性炭に結合した尿素の量を計算するために尿素濃度の減少が用いられた。下の表を参照。

例ＩＩ．
３つのフラスコに５グラムの活性炭が計量された。濃度１８ｍｍｏｌ／Ｌの尿素水溶液５０ｍＬが各フラスコに加えられた。各フラスコは様々の温度に保たれ、１つは２°Ｃの氷水浴に、１つは室温に、１つは３７°Ｃの加熱キャビネットに保たれた。上記のフラスコは２．５時間、磁気撹拌機によって撹拌された。上記のフラスコからの、そして、元の尿素溶液からのサンプルの尿素濃度が２回分析された。そして、活性炭に結合した尿素の量を計算するために尿素濃度の減少が用いられた。下の表を参照。

例ＩＩＩ．
３００グラムの活性炭Ｘおよび活性炭Ｙを８００ｍＬの円筒形のプレキシガラスのフローカラム（複数）に充填した。腹膜透析患者からの使用済み透析液は、臑動ポンプによって１６ｍｌ／分の流速で上記カラムを通してポンプで送られた。流体のサンプルは、３時間の間の様々の時点で上記カラムの出口で採取された。上記出口からンのサンプルと上記カラムにポンプで注入された透析液のサンプルとにおける尿素濃度が分析された。そして、カラムの出口における尿素濃度の時間変化がプロットされた。上記カラムにポンプで注入された透析液の尿素濃度は点線で描写されている。活性炭に結合した尿素の総量は、上記尿素濃度の時間変化のグラフと上記点線との間の面積を、流体の流速を考慮して積分することによって計算された。総尿素結合は、それぞれ、活性炭Ｘにおいては３１．２ｍｍｏｌ、活性炭Ｙにおいては２８．５ｍｍｏｌであり、それぞれの活性炭の単位当たり尿素結合は、０．１０４ｍｍｏｌ／ｇおよび０．０９５ｍｍｏｌ／ｇとなった。

１日あたり約１７５ｍｍｏｌの尿素を取り除くことが望まれる。前記カートリッジが４時間の間に使用され、１日に４回交換されるならば、各カートリッジは３０ｍｍｏｌの尿素を取り除かなければならない。そのためには、カートリッジにつき約３００グラムの活性炭が必要である。更に、尿素は排出された流体によって取り除かれる。

前記フィルタが前記透析液と前記カートリッジとの間に配置されるので、前記フィルタはアルブミンおよび他のタンパク質が前記カートリッジに達することを防ぐであろう。こうして、活性炭への如何なる結合によっても、アルブミンは全く、または、わずかなアルブミンしか失われない。前記フィルタは微生物学的フィルタとして動作する。これにより、前記フィルタの外側における前記流体および材料は無菌であることを要求されずともよい。更に、前記カートリッジから漏れる任意の粒子が前記フィルタによって止められる。

血液透析と同様に腹膜透析の間、他の１つの問題は、透析液からのリン酸塩除去である。
高リン酸塩血症は、腎不全を有する患者の間においては一般的な状況である。従来の透析によるリン酸塩の除去はしばしば十分でない。食事摂取量を制限し、経口リン吸着剤を使用することによって、リン酸塩レベルは更に制御されなければならない。透析液が再生され再循環させられるシステムにおいては、透析膜を越えてのリン酸塩の濃度勾配を高く維持し、患者の血液からのできるだけ効率的なリン酸塩の除去に寄与するために、リン酸塩は透析液から連続的に除去される必要がある。

現在臨床的に用いられている経口リン酸塩結合剤は、例えば、セベラマー、ポリアリルアミン重合体、炭酸ランタン、酢酸カルシウム／炭酸カリウムを含む。炭酸ランタンは、（消化管の状況において幾らか溶解度が増して遊離ランタンイオンを放出するが）高度に不溶性のランタン塩である。リン酸ランタンは更に低い溶解度を有するので、食物に由来するリン酸イオンは、炭酸ランタンから遊離したランタンイオンとともにリン酸ランタンとして沈殿する。沈殿したリン酸塩は消化管の中に保持され、それ故、全身的なリン酸塩レベルを上昇させることなく、リン酸塩は身体から除去される。

ランタンは、更に、例えば、リン酸塩の過剰な負担を受けている湖や、リン酸塩系肥料が川や湖に浸出する農業地域の一般的問題の改善において、リン酸塩金属イオン封鎖剤としての他の応用を有する。この場合、ランタンイオンは、ベントナイト（イオン交換特性を有するケイ酸アルミニウム粘土）に結合し得る。ランタン−ベントナイトは湖沼水に加えられる。ランタンイオンは、高度に不溶性であって湖の底へ沈むＬａＰＯ_４の形成によってリン酸イオンを捕獲する。リン酸塩は、このように封鎖され、不溶性で生物学的に利用できない形で底質堆積物内に固定される。

他の金属リン酸塩類と同様にリン酸ランタンが有する乏しい水溶解度は、透析液再生システムにおいて透析液からリン酸塩を除去するために利用され得る。しかし、遊離金属イオンはリン酸塩と結合して沈殿する前に患者の血液内に拡散する可能性があるので、溶解可能な金属塩の形で流体に遊離金属イオンを添加すること、または、イオン交換体からの遊離は、実行可能でない。遊離金属イオンは、患者に対して激しく有毒な全身的影響を有する可能性がある。更に、前記流体内で形成されるであろう不溶性の金属リン酸塩析出粒子は、流体の経路に存在する複数のフィルタを詰まらせる可能性がある。また、腹膜透析液の場合には、これら金属リン酸塩析出粒子は、腹膜の炎症を引き起こし、輸入リンパ系によって吸収され、潜在的に予測できない生物学的影響を引き起こす可能性がある。

この問題を解決するために、ポリスチレン系樹脂上に保持された固定された金属イオン上にリン酸イオンを結合する方法が提供される。この方法は、以前には記述されたことはない。前記透析液は前記樹脂の層を通って再循環させられ、金属リン酸塩の低い溶解度のために、リン酸イオンは固定された金属イオンに結合される。それは、もし水溶液中で遊離していたとしても不溶性塩を形成するであろう。このように、金属イオンは決して透析液内に放出されず、リン酸塩は金属イオンと結合して樹脂内に保持される。

ランタンのような金属イオンを、漏出を最小にして、ポリスチレン樹脂上へ結合させるために、金属キレートリガンドを含む樹脂が使用される。当該技術分野において周知であるように、多価の金属イオンは、２つのカルボン酸基との結合によりイミノ二酢酸（ＩＤＡ）と結合して容易に錯体を形成することができる。更に、隣接イミノ官能性（nearby imino-functionality）を有する結合は、錯体を更に強化する。

通常の陽イオン交換体と比較すると、ＩＤＡリガンドは金属イオンに対して非常に選択的で、一層高い結合強度を有し、アルカリ性、中性、そして、弱酸性のｐＨにおいて金属イオンの非常に安定した結合を与える。（約２、または、それ以下の）非常に低いｐＨにおいてのみ、金属イオンは遊離して、Ｈ＋と交換される。ＩＤＡリガンドを有するポリスチレン樹脂は市販されており、鉱石、ガルバニ鍍金液、酸洗浴、および、廃水から金属の回収において使用される。飲用水から重金属を除去するための等級もまた利用できる。（例えば、ホスホン酸リガンド、エチレンジアミンリガンド、または、ビスピコリルアミンリガンドのような）他の金属キレートリガンドを有する樹脂もまた使用され得る。樹脂のポリスチレン「バックボーン」は、金属キレートリガンドで官能化され得る他の樹脂形成重合体によって置き換え可能である。

（例えば、ＣｕＣｌ_２、ＺｎＣｌ_２、ＭｎＣｌ_２、ＳｎＣｌ_２、ＮｉＣｌ_２、ＦｅＣｌ_２、ＦｅＣｌ_３、ＬａＣｌ_３、ＺｎＳＯ_４、ＮｉＳＯ_４、ＭｎＳＯ_４、ＳｎＳＯ_４、ＣｕＳＯ_４、ＦｅＳＯ_４、Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３のような）溶解可能な金属塩の溶液中に樹脂を浸すことにより、ＩＤＡリガンド（または、他の金属キレートリガンド）を有するポリスチレン樹脂上に金属イオンを結合させ得る。浸漬液の濃度および体積は、樹脂上のＩＤＡリガンドの数を超える数の金属イオンが利用できるように選ばれる。全てのＩＤＡリガンドが金属イオンと結合するのを許容するために適切な時間（例えば、０．５から４時間）、浸漬は続けられる。オービタルシェーカーまたは溶液中の樹脂の懸濁を撹拌する他の手段が使用されてもよい。金属溶液は、デカンティング（decanting）または濾過によって樹脂から分離され得る。ＩＤＡリガンド上で結合されない余剰の金属イオンを取り除くために、樹脂は数回、水洗されてもよい。洗浄後、樹脂は乾かされてもよい。

金属を樹脂上に結合させる他の方法は、フロー・システムを使用することである。ここで、樹脂は、（例えば、円筒形のカラムである）流路内に含まれ、金属塩の溶液は、この流路に沿ってポンプで送られる。結合の後、如何なる余剰の金属イオンをも取り除くために、前記システムを通して水をポンプで送られてもよい。上記の樹脂はフロー・システムから除去されて乾かされ得る。或いは、再生されるべき透析液を樹脂を通して流すことによってこの樹脂はリン酸塩結合のために直接使用され得る。

乾燥された樹脂は、必要量のリン酸イオンを結合させるに十分な量だけ、先に記述した透析カートリッジ内に組み入れられ得る。

ポリマー樹脂上でキレートリガンドに結合された金属イオンは、該樹脂から該樹脂を囲んでいる流体へ漏れ出る可能性がある。漏出は、周囲の流体の特定の状況における前記金属の前記樹脂に対する親和性に依存する。親和性が高いほど、漏出はより少ない。前記樹脂から分離する金属イオンが前記カートリッジから漏れることを防ぐために、遊離金属イオンを結合させる吸着剤が、金属イオンを含むリン酸塩結合吸着剤の下流側に配置され得る。そのような吸着剤は、金属イオンの添加によってリン酸塩結着樹脂を作るために用いられる金属キレート樹脂と同一であり得る。或いは、他の金属キレートリガンドを有する樹脂であってもよい。この金属吸着樹脂は、リン酸塩結着樹脂から漏出し得る任意の金属イオンを再捕獲して、それらが前記カートリッジを出て患者に到達することを防ぐ。

更に、金属キレート樹脂はｐＨ改変のために利用されてもよい。活性炭は、該活性炭に接触している透析液のｐＨの上昇を引き起こす場合がある。ｐＨを回復させるために、金属キレート吸着剤から水素イオンが放出されてもよい。このためには、金属キレート化吸着剤は、キレート部位に結合された水素イオンを含むべきである。ＩＤＡリガンドの場合、水素はイミノ二酢酸の２つの酸性基上に結合されるであろう。上の記述を参照。例えば、リガンド上に結合されたナトリウムイオンに対する水素イオンの割合は、活性炭に起因するｐＨ上昇を打ち消す水素イオンの放出の必要性に対応する比率で水素型樹脂とナトリウム形型樹脂とを混合することによって、調節され得る。

例１．ポリスチレンＩＤＡ樹脂上における様々の金属の結合

市販のポリスチレンＩＤＡ樹脂２００ｇが、オービタルシェーカー上で３時間、２Ｌの金属塩溶液に浸された。残留金属濃度の分析のために前記溶液のサンプルが採取され、この金属塩溶液はデカントされた。この樹脂はデカンティングによって水道水で５回洗われ、それから、全ての樹脂粒子を保持するために十分に小さなメッシュを有するふるいに移された。このふるいの中の樹脂は、約５分間、流水の下で濯がれた。この樹脂は、２．５Ｌのイオン除去済超純水を入れたコンテナへ移され、オービタルシェーカー上で撹拌された。前記ふるいにおける濯ぎ処理は１日に２回繰り返され、樹脂は、各々の濯ぎの後、新しい超純水内に置かれた。洗浄処理は４日から８日間続けられ、その後、樹脂は、含水量が１０%未満となるまで、４０°Ｃで３日間乾かされた。樹脂上に結合された金属イオンの量は、最初の金属塩濃度（浸漬時間の終了時における前記金属の濃度）および該樹脂の最初の重量から計算された。

この樹脂の上で結合された金属の量は２００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度では実質的に異ならなかった。しかし、Ｆｅの濃度を変化させた場合（１００−４００ｍｍｏｌ／Ｌ）、結合された金属の量は濃度と強く相関した。

例２．ポリスチレンＩＤＡ金属樹脂上のリン酸塩の結合

２５０ｍＬのＥフラスコ内に例１にて記述されたポリスチレンＩＤＡ金属樹脂がそれぞれ１ｇ計量された。３ｍｍｏｌ／Ｌのリン酸塩を含む、ＰＤ患者によって寄付された２００ｍＬの使用済み腹膜透析（ＰＤ）流体が各フラスコに加えられた。これらのフラスコはオービタルシェーカー上で３７°Ｃで４時間撹拌された。リン酸濃度決定のための複数のサンプルは、最初のＰＤ流体から、及び上記樹脂の４時間の浸漬の後に採取された。リン酸塩結合は、最初と最後のリン酸濃度の差、流体体積、および、使用された樹脂の量から計算された。

結合されたＦｅ、Ｌａ、および、Ｍｎを有する樹脂がＣｕやＺｎより高いリン酸塩結合を与えることは明らかである。Ｍｎ樹脂、および、程度は小さいがＺｎ樹脂、を有する前記複数のフラスコの中のＰＤ流体は、濁っており、該流体中のリン酸塩と結合して析出するであろうところの、樹脂からの遊離金属イオンの浸出によるものであり得る沈殿物を明らかに含んでいたという点に注意される。そのような浸出および析出は、前記流体からリン酸塩を除去し、リン酸塩結合の偽の高い測定値を与えるであろう。

様々の金属に対するＩＤＡリガンドの親和性は異なる。これらの親和性は、金属イオンの、該リガンドから分離し前記流体へ浸出する傾向を反映する。この親和性は、例えば、ｐＨ、イオン強度等のパラメータ、および、他の錯体形成物質の存在に関する、周囲の流体の状況から影響を受ける。一般に、上でテストされた金属の親和性の順序は、Ｃｕ^２＋＞Ｆｅ^３＋＞Ｚｎ^２＋＞Ｆｅ^２＋＞Ｍｎ^２＋であることが報告されている。Ｍｎに対する上記リガンドの比較的低い親和性は、浸出およびＭｎリン酸塩析出の仮説を支持する。

例３．フローカラムにおけるリン酸塩の結合

円筒形のプレキシガラスのカラム（Φ２．１ｃｍ，長さ１９ｃｍ）が、３０ｇの乾燥ポリスチレンＩＤＡ金属樹脂で満たされた。約１．５ｍｍｏｌ／Ｌのリン酸塩を含むＰＤ流体が、１Ｌｈの流速で４時間、上記カラムを通してポンプ圧送された。リン酸塩分析のための複数のサンプルが、上記カラムの出口から３０分おきに採取された。このテスト終了時に、前記カラムを通過した流体の集められた体積から、金属濃度の分析のための複数のサンプルが採取された。前記カラム内の結合されたリン酸塩の量は、出口の流体におけるリン酸塩の濃度プロファイルの、システムを通過した流体の体積についての積分によって計算された。(図５参照。)

この図は、Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３溶液にポリスチレンＩＤＡ樹脂を浸漬することにより得られたポリスチレンＩＤＡ−Ｆｅ樹脂を用いた上述のテストからのリン酸濃度結果を示す。点線は、上記カラムにポンプ圧送された流体のリン酸濃度を示す、実線は、出口流体のサンプルから測定されたリン酸濃度である。そして、影領域はリン酸濃度の時間に対する積分を示し、これは、流速が知られているときには、流体の体積に換算され得る。この計算から、上記カラム内で結合されたリン酸塩のモル量が導かれ得る。

上記テストは、ＩＤＡリガンドに結合された様々の金属を有する複数の樹脂について繰り返された。これらの結果は下の表に示される。

ＭｎおよびＺｎを含む樹脂からの出口流体は、濁っていて、明らかに沈殿物を含んでいた。これらの樹脂について、出口流体のリン酸濃度の時間変化は、徐々に飽和する吸着剤の予想される形とは異なっていたが、Ｍｎ樹脂については約０．８ｍｍｏｌ／Ｌの濃度の直線に近く、Ｚｎ樹脂については約１．２ｍｍｏｌ／Ｌの濃度の直線に近かった。このことは、リン酸塩は、樹脂上に結合することによってではなく、浸出する金属イオンと結合して析出ことすることに除去されたことを示し、よって、この樹脂内に結合されたリン酸塩の計算は適切ではない。（金属濃度の分析の前に濾過された）出口流体における析出された金属リン酸塩の存在にもかかわらず、集められた流体に浸出する遊離Ｍｎおよび遊離Ｚｎの濃度は高かった。

例４．ポリスチレンＩＤＡ樹脂上のＬａイオンおよびＦｅ(ＩＩＩ)イオンの比較

前記フロー・カラム・テストにおいて最も高いリン酸塩結合を与えるポリスチレンＩＤＡ樹脂の２つの金属リガンドは、Ｌａ(ＩＩＩ)およびＦｅ(ＩＩＩ)であった。（例３を参照）例３の結果から、最も高いリン酸塩結合を与えるリガンドとして、Ｆｅ(ＩＩＩ)は目立っている。しかし、例３の複数の樹脂は異なる金属塩から調製された（ＬａＣｌ_３からのＬａ(ＩＩＩ)樹脂およびＦｅ_２（ＳＯ_４）_３からのＦｅ(ＩＩＩ)樹脂）。また、前記樹脂上の結合の間の金属溶液の濃度は異なっていた（ＬａＣｌ_３は２００ｍｍｏｌ／Ｌ、そして、Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３は４００ｍｍｏｌ／Ｌ））。

等しい状況下の２つの金属リガンドを比較するために、例１で記述された結合手順における２００ｍｍｏｌ／ＬのＬａＣｌ_３と２００ｍｍｏｌ／ＬのＦｅＣｌ_３とを用いて、ポリスチレンＩＤＡ樹脂上の金属の結合が繰り返された。前記複数の樹脂の各々の３０ｇが（本発明の一部として上述された）透析カートリッジに組み入れられた。カートリッジはまた、等しい量の、カリウム結合のためのイオン交換体、尿素を結合させるための活性炭およびクレアチニンを含んでいた。

約１．５ｍｍｏｌ／Ｌのリン酸塩、２０ｍｍｏｌ／Ｌの尿素、３．５ｍｍｏｌ／Ｌのカリウムイオン、および、１ｍｍｏｌ／Ｌのクレアチニンを含むＰＤ流体は、前記カートリッジを通して１Ｌ／ｈの流速で４時間ポンプ圧送された。リン酸塩、尿素、カリウム、および、クレアチニンの分析のためのサンプルは前記カートリッジの出口から３０分おきに採取された。金属濃度の分析のためのサンプルは、テスト終了時において、前記カートリッジを通過した流体の集められた体積から採取された。

前記カートリッジによって結合された物質量は、下の表にまとめられている。

浄化カートリッジからの金属リガンドの漏出は、前記４時間のテストの間に前記カラムを通過し集められたＰＤ流体のサンプルから分析された。下の表を参照。

この比較において、Ｌａ樹脂を有するカートリッジは、Ｆｅ樹脂を有するカートリッジより０．８ｍｍｏｌ多くのリン酸塩を結合した。カートリッジからの金属漏出は、Ｌａ樹脂を含む前記カートリッジからのものより、Ｆｅ樹脂を含む前記カートリッジからのものが数桁高かった。

例５．金属キレート樹脂上のリン酸塩結合剤から漏出するＬａイオンの結合

円筒形のプレキシガラスのカラム（Φ２．１ｃｍ、長さ１９ｃｍ）は、３０ｇの乾燥ポリスチレンＩＤＡ−Ｌａ樹脂で満たされた。同様のより短いカラム（Φ２．１ｃｍ、長さ１０ｃｍ）が、１０ｇの乾燥ポリスチレンＩＤＡ樹脂で満たされ、シリコーン・チューブおよびサンプリング・ポートを用いて第１のカラムの後に接続された。ＰＤ流体は、直列に接続されたカラムを通して１Ｌ／ｈの流速で４時間ポンプ圧送された。第２のカラムの出口から、そして、上記のカラムの間のサンプリング・ポートから幾つかの時点でサンプルが採取され、Ｌａ濃度が分析された。結果は、下の表に示される。

第１のカラムから浸出するＬａの濃度は、テストの始めで最も高く、４時間（２４０分）の間に約１００分の１に減少した。金属キレート樹脂を含む第２のカラムは、０分および２０分において第１のカラムの出口におけるＬａ濃度を約１００分の１に低下させ、そして、６０分において１０００分の１に低下させた。４時間の時点においては、第２のカラムの出口におけるＬａ濃度は、分析の検出限界より低かった。

これらの例で記述されたテストから得られた結果は、リン酸塩は、キレートリガンドＩＤＡによってポリスチレン樹脂上に保持された金属イオンに結合することができ、このようにリン酸塩はＰＤ流体から除去され得ることを示した。この結果はさらに、ポリスチレンＩＤＡ樹脂上で固定されるとき、Ｆｅ^３＋やＬａ^３＋のような３価金属イオンが最も高いリン酸塩結合を与えるという予想外の発見を導いた。ＰＤ流体中の樹脂からの金属イオンの浸出は、ＩＤＡリガンドについて一般に記述されている親和性の順序に一致しなかったが、驚くべきことに、Ｃｕが最も浸出の傾向が高く、その後に、上記のようにＩＤＡに対してＣｕより低い親和性を有するはずのＭｎおよびＺｎが続いた。Ｆｅの浸出は前記の３つの金属より低かったが、Ｌａの浸出より実質的に高かった。Ｌａは、これらの状況下で最も強く結合された金属イオンであった。明らかに、使用済みＰＤ流体の特定の化学的環境はＩＤＡリガンドに対する金属イオンの親和性を変える。この親和性の変化は、例２に記載された親和性の順序の一般的な理解からは予測され得ない。例５に示されるように、リン酸塩結合樹脂の下流側に金属キレート樹脂を組入れることによって、吸着剤カートリッジから浸出する金属イオンの放出は減じられ得る。

請求の範囲において、「を含む」という語は、他の要素またはステップの存在を除外しない。更に、個別に記述されるが、複数の手段、要素、または、方法ステップは、例えば、単一のユニットによって実行され得る。更にまた、個々の特徴が異なる請求項または実施形態に含まれ得るが、これらはおそらく有利に結合され得る。また、個々の特徴が異なる請求項に含まれても、特徴の組合せが実現不可能、および／または、不利ということを意味しない。更に、単数形での記述は、複数であることを除外しない。表現「１つの」、「第１」、「第２」等は、複数であることを排除しない。請求項における参照符号は、単に説明目的の例としてのみ提供されるものであり、如何なる形であれ請求の範囲を制限するものとして解釈されてはならない。

以上、本発明が特定の実施形態および実験に関連して記述されたが、このことは、ここに述べられる特定の形に限定されることを意図するものではない。むしろ、本発明は添付された請求の範囲だけによって制限される。そして、ここで記述された実施形態以外の実施形態も、添付された請求の範囲内で等しく可能である。

Claims (15)

1. 吸着透析の際に使用するための吸着カートリッジであって、
   容積可変の内部空間、及び、少なくとも、フレキシブルな材料で作られた部分を有するコンテナと、
   前記内部空間の全てを占めるように前記内部空間に充填される非溶性の吸着剤粉末材料であって、活性炭を含む吸着剤粉末材料と、
   前記コンテナの前記内部空間内へ、及び、前記コンテナの前記内部空間内外へと流体を流して前記非溶性の吸着剤粉末材料を通過させるための入口管及び出口管と、
   前記非溶性の吸着剤粉末材料が前記内部空間から流出することを防止するための前記出口管に備えられた粒子フィルタを有し、
   前記内部空間内の前記吸着剤粉末材料は周囲圧力に対する前記内部空間内の陰圧によって固定され、それにより、前記フレキシブルな材料が前記吸着剤粉末材料に対して吸引される、カートリッジ。
2. 前記吸着剤粉末材料は、リン酸塩吸着剤およびカリウム吸着剤をさらに含む請求項１に記載のカートリッジ。
3. 前記カートリッジの前記入口管における圧力を下げるために、前記カートリッジの前記入口管に減圧弁が設けられる請求項１または２に記載のカートリッジ。
4. 前記減圧弁は前記カートリッジと一体に設けられる請求項３に記載のカートリッジ。
5. 前記減圧弁が少なくとも５０ｍｂａｒだけ減圧するように構成される請求項３に記載のカートリッジ。
6. 前記減圧弁が、流体が該減圧弁を通過する際に５０ｍｂａｒ、１００ｍｂａｒ、１５０ｍｂａｒ、２００ｍｂａｒ、または、５００ｍｂａｒだけ減圧するために調節可能である請求項３に記載のカートリッジ。
7. 前記入口管から殆ど前記出口管まで延びて、少なくとも２つのチャネルを形成する少なくとも１つの隔壁をさらに有し、
   前記各チャネルは入口管及び弁を有し、
   前記弁は、対応する弁が開いたときに、浄化液をそれぞれの前記チャネルへ供給する請求項１に記載のカートリッジ。
8. 前記内部空間は直列に連結された４つの実質的に円筒形の空間を有する請求項１に記載のカートリッジ。
9. 前記円筒形の空間は、端部に沿ったシールされた２つのプラスチックシートにより形成され、ミアンダ状の空間を形成する３つの漏れ止め部を有する請求項１に記載のカートリッジ。
10. 前記吸着剤粉末材料が、固定された金属イオン（Ｍ）を有するポリスチレン系樹脂を含むリン酸塩結着樹脂であり、そのリン酸塩は、リン酸イオンを捕捉するために低い溶解度を有する請求項１に記載のカートリッジ。
11. 前記金属イオンは金属キレートリガンドによって固定される請求項１０に記載のカートリッジ。
12. 前記金属キレートリガンドは、前記金属イオン（Ｍ）と錯体を形成したイミノ二酢酸（ＩＤＡ）を含む請求項１１に記載のカートリッジ。
13. 前記金属イオン（Ｍ）は、ランタンイオンまたは鉄イオン（Ｆｅ−ＩＩＩ（Ｆｅ^３＋）またはＦｅ−ＩＩ（Ｆｅ^２＋））である請求項１２に記載のカートリッジ。
14. 前記イミノ二酢酸（ＩＤＡ）リガンドを有する前記ポリスチレン系樹脂は、キレート部位に結合された水素イオンを有する第１の形態、および、キレート部位に結合されたナトリウムイオンを有する第２の形態で提供され、前記第１の形態および第２の形態は、炭素粉末材料に接触するときに透析液のｐＨの上昇に対して逆に作用するような比率で組み合わされる請求項１２又は１３に記載のカートリッジ。
15. 固定された金属イオンを有さないイミノ二酢酸（ＩＤＡ）リガンドを有する第２のポリスチレン樹脂を更に有し、
    前記第２のポリスチレン樹脂は、前記第１のイミノ二酢酸（ＩＤＡ）金属錯体から漏れ出る任意の金属イオンを吸着するために、前記第１のポリスチレン樹脂イミノ二酢酸（ＩＤＡ）金属錯体の下流側に設けられる請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のカートリッジ。

Images