JPH0316861B2 - - Google Patents

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JPH0316861B2
JPH0316861B2 JP58226695A JP22669583A JPH0316861B2 JP H0316861 B2 JPH0316861 B2 JP H0316861B2 JP 58226695 A JP58226695 A JP 58226695A JP 22669583 A JP22669583 A JP 22669583A JP H0316861 B2 JPH0316861 B2 JP H0316861B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は脳組織などの生体組織に挿入し、生体
組織の微少領域の細胞外液体空間に存在する化学
物質を透析原理でサンプリングするのに用いられ
る透析用探針に関する。
〔技術の背景〕
生体組織は細胞から構成されている。これら細
胞は液体で満たされた環境（細胞外液体空間と呼
ばれる）において生存している。細胞は細胞外液
体空間を介して隣接する血管から栄養物を吸収し
たり、分解産物を血管へ排出したりしている。こ
のように細胞の新陳代謝に必要な物質が細胞外液
体空間を通つて授受すなわち運搬されるばかりで
なく、生体の情報を伝える信号物質もこの細胞外
液体空間を通つて運搬される。かかる信号物質は
例えば、インシユリン、エストロゲンなどのホル
モン、あるいは神経終末から放出される伝達物質
などである。信号物質の輸送は神経において特に
重要である。すなわち神経が興奮すると電気的イ
ンパルスを生じ、神経中を伝播した電気的インパ
ルスは神経終末において、信号物質（神経伝達物
質）を放出させる。この神経伝達物質が細胞外液
体空間を伝わつて他の神経細胞の受容体に結合す
る。脳の機能はこれら神経伝達物質の放出状態の
全体を反映したものと推測されており、脳疾患は
終局的には神経伝達物質の放出が障害されること
によつて起ると考えられている。このことは脳疾
患の治療に実際に用いられている薬は伝達物質の
放出に影響を及ぼしていることからも裏づけられ
る。従つて生体の機能を理解するためには、生体
の細胞間および細胞と血管との間の物質の「運
搬」を研究することが特に重要である。
〔従来の技術〕
従来、このような物質の「運搬」を調べるには
血液を抽出してその内容物を分析したり、血管に
生理的な溶液を潅流してその潅流液の内容物を研
究したりする方法が用いられている。しかしなが
ら、これらの方法からは細胞外液体空間の間接的
な指標が与えられるのみであり、また多くの器官
へ応用することも難しい。これは特に脳の場合に
当てはまり、そこでは或る決まつた領域に行く血
管を潅流することは不可能である。そのため、細
胞外液体空間の直接的なサンプリングを可能にす
る新しい技法を開発する試みが行われた。例えば
いわゆるプツシユプル技法で、二本のチユーブが
脳組織内に挿入され、潅流液が一方のチユーブよ
り注入されると同時に他方のチユーブより同量の
液を引き出すというものである（GADDUM J.
H.（1961）、J.Physiol.、155、１−２）。この方法
では、チユーブの端に生じた小さな窪みが潅流さ
れ、この窪みに隣接した細胞から放出される化学
物質が潅流液と共に他方のチユーブより引き出さ
れ、そしてこの潅流液中の内容物が分析されるの
でる。この方法の問題点は潅流液を注入して取り
出すことを繰り返すとその周囲の組織を傷つけて
しまうことにある。なぜならば潅流液の圧入で前
記窪みが大きくなつたり、いくら生理的であると
はいえ本来の細胞外液体空間の環境とは異なる潅
流液が直接細胞外液体空間内に注入されるためで
ある。また、この技法は実験用小動物に適用する
ことも困難なのである。
そこでこのサンプリング方法の改良とも言うべ
く透析原理を用いたものが提案された。すなわち
透析膜と、この透析膜上に潅流液を流す導管とか
らなる透析探針を細胞外液体空間中に挿入する方
法が提案された。この方法においては、透析膜の
外側の細胞外液体空間中に存在する化学物質が透
析膜を通つて透析膜の内側を流れる潅流液中に抽
出される。かかる潅流液を回収して分析すると、
その化学物質が何であるかが判かる。かかる透析
探針は本質的に総ての生体組織内で用いることが
出来る。このように透析原理を用いた技法は潅流
液を圧入するのではないので先に述べた技法のよ
うに生体組織を大きく傷つけてしまうことはな
く、透析探針を挿入した箇所のみに限定される。
この技法は脳の機能の研究に特に適しており、か
つ実験するのに方法論的に非常に容易である。そ
の具体的な透析探針の一つはプツシユプルカニユ
ーラの形になつて並んで配列されている二本の潅
流液用導管と、これら導管にかぶせられたサツク
状の透析膜とからなる（DELGADO、J.M.R.他
（1972）、Arch.int.de Pharmacod.et de
Therapie、198、１、９−21）。他の一つは二本
の潅流液用導管とこれを連結する馬蹄形に曲げら
れたホース状の透析膜とからなる（Ungerstedt、
U.他（1982）、Advances in the Bioscience、
37、219−231、Oxford and New York：
Kohsaka、Ｍ他（編集））。
〔発明が解決しようとする課題〕
これら既知の透析探針は先に述べたサンプリン
グ技法の欠点を除去しているが、新たな問題点を
提起したのである。それは、取り扱いが困難で探
針を所定の位置に置くことが容易でないこと、透
析膜の有効透析表面積が満足の行くように規定さ
れないこと、および所望の特性を有する透析膜を
選択しにくいことである。この他、透析膜を通過
した潅流液の量を正確に求めることも困難なので
ある。サツク状の透析膜では、潅流液用の導管の
開口が透析膜が可撓性である故に透析膜により塞
がれてしまう危険性がある。ホース状の透析膜
（これは中空フアイバーで出来ている）も変形し
やすく膜が変形するとすぐに潅流液の流れがとま
る。従つて、このホースを通るようにしておくに
はその中に微細構造体（細い糸など）を配置しな
ければならない。更に、このホース状の透析膜を
有する透析探針を所定の位置に挿入するにはホー
ス状の膜を内側から支持する補助的な支持装置が
必要である。そして、この支持装置は透析探針が
所定位置に挿入された後には除去されなければな
らない。
本発明はかかる欠点を除去すると共に、用途の
拡大された新たな透析探針を提供することを目的
とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の透析探針は管状の透析膜の内部をその
末梢端付近まで延びて開口した導管と、透析膜の
基部端付近に開口を有する導管とによつて、透析
膜の内部に潅流液の流れを形成するようにし、透
析膜をこれより剛性の高い装着具によつて取り巻
いて支持すると共に透析膜の一部分を装着具より
露出させたものである。
〔作用〕
本発明の透析探針の透析膜はその露出部以外は
透析膜よりも剛性の高い装着具内にあり、装着具
により保護されているので、生体組織中に挿入す
ることが容易であり、しかも従来の探針において
は使用不可能であつた機械的に弱い透析膜も透析
の特性に応じて使用することが可能である。透析
膜が装着具内に保護されているため、従来の探針
のように透析膜が変形し、潅流を障害するような
こともない。そのため透析膜を通過した潅流液量
を正確に算出することができ、透析膜が変形しな
いので有効透析表面積が容易に規定できる。ま
た、透析膜が装着具の内側に支持されているので
逆透析すべく潅流液に積極的に圧力をかけても透
析膜は装着具によつて確実に支持される。
〔実施例〕
本発明により作られた透析探針の実施例を示す
図面を参照しながら、本発明を以下に詳細に説明
する。
第１図は本発明による第一の実施例の透析探針
の軸方向に沿つた縦断面図である。第２図は第１
図の線−に沿つた横断面図である。第３図は
第１図の線−に沿つた横断面図である。
第４図は本発明による第二の実施例の透析探針
の軸方向に沿つた縦断面図である。第５図は第４
図の線−に沿つた横断面図である。第６図は
第４図の線−に沿つた横断面図である。
見やすくするため、これらの図は拡大して示さ
れている。実際の本発明の透析探針はずつと小さ
くて、脳組織透析用の探針では直径は１mm以下
で、例えば0.64mmあるいは0.38mmであり、透析膜
の露出部分の長さは１ないし４mmである。
これら二つの実施例において、透析膜１は入手
可能な「中空フアイバー」の膜であり、チユーブ
状である。これは製造上および機能的にも有利で
ある。本発明によれば、この透析膜１よりも剛性
の高い装着具２により透析膜１が包囲されて支持
され、一部が露出されている。装着具２は、その
中に前述のチユーブ状の透析膜１を挿入出来る内
径を有した金属管から出来ている。
さて、第一の実施例を第１図乃至第３図を参照
して説明する。ここに示された透析探針は人体の
組織用に意図されたものである。透析膜１は全体
が装着具２内に挿入されている。透析膜１の一部
を露出させるために装着具２はその金属管の壁に
窓３を有する。窓３の大きさ並びに形は透析する
表面の大きさと形状に合わせて様々に変えること
ができる。透析膜１は装着具２内に出来るだけぴ
つたりと嵌るように挿入されている。透析膜１と
装着具２の末梢端はプラグ４（これは例えばエポ
キシ樹脂からなる）により封止される。勿論透析
膜１と装着具２との間および基部端も十分に封止
されている。探針の末梢端は例えば装着具２を
種々の形状、例えば第１図に示したように丸くし
た形状の他、鋭利な刃や注射針のように先が尖つ
た形状にもなしうる。探針の先を丸めると、組織
に過度な損傷を与えないようにすることができる
が場合によつては尖つた形状にすることにより血
管や頑丈の被膜でおおわれた組織中へ刺し込むこ
とが可能になる。
第二の実施例を第４図乃至第６図を参照して説
明する。ここに示された透析探針は動物実験用に
意図されたものである。この実施例でも透析膜１
は装着具２内に挿入されて支持されている。透析
膜１の末梢端のみが装着具２より突出して露出さ
れている。かかる透析膜１の基部端は接着剤５
（これは例えばエポキシ樹脂からなる）により装
着具２の内側面にしつかりと封止される。かくし
て透析膜１は装着具２に固定されかつ支持され
る。透析膜１の末梢端はプラグ６（これもエポキ
シ樹脂で出来ている）により封止される。
本発明による透析探針においては、透析膜１内
に潅流液（例えばリンゲル液）を流すための潅流
液用導管へは探針の基部端において外側から接続
できる。前述の二つの実施例に示されている通
り、潅流液用導管を透析探針の基部端において透
析装置の残りの部分（例えばカテーテル）へ接続
するための接続装置がある。これらの接続装置は
第一の実施例においては突出管状接続部材７，８
であり、第二の実施例においては部材９，１０で
ある。第一の実施例の部材７，８は透析膜１の内
側に延びている潅流液用導管１１，１２が軸方向
にそのまま透析探針の基部端から外側へ突出した
ものである。第二の実施例では、一方の突出管状
接続部材９のみが軸方向に探針の基部端から外側
に突出していて、他方の部材１０は半径方向に延
びている。この部材１０はパイプソケツトのよう
な形になつている。この配列は動物実験のときに
非常に便利である。
説明が前後するが、第１図に示された透析探針
の潅流液用導管は１１と１２である。これら導管
１１，１２は装着具２よりも細い金属管であり、
透析膜１と装着具２の基部端を密封的にふさいで
いるプラグ１３（これは例えばエポキシ樹脂で出
来ている）に貫通していて、プラグ１３より外側
へ突出した部分が前述の突出管状接続部材７，８
となつている。透析探針を透析処理に必要な透析
装置（図示せず）に接続するためにはカテーテル
１４を用いるが、このカテーテル１４は二本の通
路を有し、その通路の端において前記突出管状接
続部材７，８を滑り込ませて接続する。導管１
１，１２は装着具２よりも更に細いことは明かで
あるが、一つの導管１１は透析膜１の内部をその
基部端から末梢端付近まで延びて、この末梢端付
近に開口を有し、他方の導管１２の開口（透析探
針内での）は透析膜１の基部端近くにある。導管
１１は潅流液を透析膜１内に流入させ、導管１２
は流出させるようになつている。かくして、潅流
液は透析膜１に沿つて確実に流される。
第１図に示された透析探針は静脈用のカニユー
ラ型の挿入チユーブを介して種々の生体組織内へ
挿入できる。挿入チユーブの挿入後、内部カニユ
ーラが取り除かれ、探針に置き換えられる。そし
て目的とする組織の動きにあわせて自由に曲がる
可撓性の前記カテーテル１４に接続され透析が開
始される。
第４図に示された透析探針の潅流液用導管は１
５，１６である。この実施例では、その一方の導
管１５は第１図乃至第３図の実施例の導管１１に
対応し、透析膜１内をその末梢端付近まで延び
て、この末梢端付近に開口を有するが、透析膜１
の基部端の近くで透析膜１の内側に開口する他方
の導管１６は導管１５の周囲の環状の空間で形成
されている。この環状の空間は透析探針から横方
向に延びた接続部材１０に連通している。更に、
導管１５は透析探針の基部端を密封的に封止して
いるプラグ１７（例えばエポキシ樹脂で出来てい
る）を軸方向に外側へ突出している。この突出し
た部分が軸方向接続部材９になつているのであ
る。
導管１５は潅流液を透析探針の末梢端まで導
く。次いで潅流液は導管１５の外側と透析膜１の
内側との間を通つて導管１６の前記開口まで流れ
る。かくして透析が起る。導管１６の前記開口を
通つて透析探針の基部端近くに達した潅流液は探
針から半径方向に突出した接続部材１０を通つて
流出する。この実施例では、装着具２から突出す
る透析膜１の長さを変えることによつて透析表面
の大きさを変えることが出来る。
この実施例の透析探針は例えば実験用動物の脳
に挿入される。頭蓋骨に孔をあけ、この探針を通
し、歯科用セメントのような適当な接着剤でこの
探針を頭蓋骨の表面に固定する。
なお、図面に示す実施例に限定されることな
く、他に種々な実施例をなしうる。例えば透析膜
１内の導管の数は二本に限定されず、それ以上で
あつてもよく、いずれにしても透析に関与する膜
の部分に潅流液を流し続けるようにする。
また、図面に示す実施例の如く、透析膜１と装
着具２が共にチユーブ状である透析探針は比較的
単純で安く製造できる。また脳組織の透析用に特
に有用であるけれども、脳透析用に限定されるこ
となく、探針の末梢端の形状を変えることによ
り、種々の生体組織の透析に適用しうる。
以上説明した本発明の透析探針は大型の実験用
動物は言うまでもなく小さな実験用動物の生体組
織を研究することができると共に、臨床における
検査、治療にも使用できる。例えば頭蓋外傷後の
脳の状態をモニターするために種々の代謝生成物
や伝達物質を測定するのに用いられる。適当な同
位元素を用いれば種々な脳機能も追跡できる。腫
瘍を基礎的に診断するために腫瘍の代謝を検査で
きる。サイトトキシン（細胞毒）を用いた治療に
おいても、腫瘍に達するサイトトキシンの量や正
常な組織が受けているサイトトキシンの量をモニ
ターするために透析を用いることが出来る。ま
た、逆透析によりサイトトキシンを局所的に投与
することも出来る。すなわち逆透析によりサイト
トキシンは潅流液から治療しようつする組織内へ
浸透するのである。基礎研究と同様にまた臨床に
おいても、この透析方法により脳や他の組織中へ
の薬剤の浸透を調べることができる。透析は、勿
論、脳以外の器官にも使用できる。すなわち、肝
機能研究に、手術中および術後の筋肉代謝、心臓
代謝の研究に、診断及び治療のための腫瘍穿刺の
場合にも、また、体液の状態や代謝を皮下や器官
や体腔内で追跡する数多くの集中治療の場合にも
使用できる。適切な透析探針はまた、患者からの
採血の必要なしに、血液の状態を連続的に監視す
るために血管内に挿入することもできる。探針は
また、種々の細胞培養、醗酵容器における代謝生
成物のサンプル採取のようなインビトロ実験にも
使用できる。その場合、透析物は分析のために化
学実験室へ移送されるか、または、適切な測定装
置に直接接続される。
〔発明の効果〕
本発明の透析探針はその透析膜の支持部が装着
具の内側に入つていて装着具により保護されてい
るので、探針は頑丈で取り扱いが容易でかつ生体
組織内へ簡単に挿入できるのである。また、透析
膜の支持部がいつまでも丈夫であるので、長期間
にわたつて生体内に挿入したままでサンプリング
を連続的に行うことが出来るのである。更に、逆
透析しても透析膜は装着具の内側に支持されてい
るので、潅流液が加圧されても装着具によつて確
実に支持される。また、透析膜の露出部は正確に
形状と大きさが所望のものとなすことが出来、透
析により潅流液中に拡散して来る目的物質の量を
正しく評価出来るのである。かくして前述した如
く本発明の透析探針はその用途が大きく拡げられ
たのである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による第一の実施例の透析探針
の軸方向に沿つた縦断面図である。第２図は第１
図の線−に沿つた横断面図である。第３図は
第１図の線−に沿つた横断面図である。第４
図は本発明による第二の実施例の透析探針の軸方
向に沿つた縦断面図である。第５図は第４図の線
−に沿つた横断面図である。第６図は第４図
の線−に沿つた横断面図である。 図において、１は透析膜、２は装着具、３は
窓、４，６，１３，１７はプラグ、７，８，９，
１０は突出管状接続部材、１１，１２，１５，１
６は潅流液用導管である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 管状の透析膜１と、この透析膜１の内部をそ
    の末梢端付近まで延びてこの末梢端付近に開口を
    有する導管１１，１５と、前記透析膜１の基部端
    付近に開口を有する導管１２，１６とを有し、こ
    れらの導管により前記透析膜１の内部に潅流液の
    流れを形成するようにし、更に前記透析膜１はこ
    の透析膜１よりも剛性の高い装着具２により取り
    巻かれて支えられかつ一部分露出されていること
    を特徴とする生体組織内に挿入される透析探針。 ２ 装着具２が管状であり、透析膜１の少なくと
    も一部分が前記装着具２内に挿入されている特許
    請求の範囲第１項記載の透析探針。 ３ 透析膜１の露出している部分が装着具２から
    自由に突き出した透析膜１の末梢端である特許請
    求の範囲第２項記載の透析探針。 ４ 透析膜１はその全体が装着具２内に挿入され
    ており、この透析膜１の表面の一部分を露出する
    ために前記装着具２はその壁に窓３を有する特許
    請求の範囲第２項記載の透析探針。 ５ 透析膜１および装着具２の末梢端は封止され
    ている特許請求の範囲第３項または第４項記載の
    透析探針。 ６ 透析膜１および装着具２の末梢端は共通のプ
    ラグ４により封止されている特許請求の範囲第４
    項記載の透析探針。 ７ 透析探針の末梢端が丸くなされている特許請
    求の範囲第１項乃至第６項のいずれか一項に記載
    の透析探針。 ８ 透析探針の末梢端が尖つている特許請求の範
    囲第１項乃至第６項のいずれか一項に記載の透析
    探針。 ９ 透析探針の末梢端にできるだけ尖らされた刃
    が設けられている特許請求の範囲第１項乃至第６
    項のいずれか一項に記載の透析探針。 １０ 透析膜１内に潅流液の流れを形成する導管
    １１，１２；１５，１６へはこの透析探針の基部
    端において外側から接続できる特許請求の範囲第
    １項乃至第９項のいずれか一項に記載の透析探
    針。 １１ 透析膜１の末梢端付近に開口を有する導管
    は透析探針の基部端から突出している特許請求の
    範囲第１０項記載の透析探針。 １２ 透析探針の基部端は各導管１１，１２；１
    ５，１６を透析装置の残りの部分へ接続する接続
    装置７，８；９，１０を有している特許請求の範
    囲第１０項記載の透析探針。 １３ 接続装置７，８は透析探針から軸方向に延
    びている特許請求の範囲第１２項記載の透析探
    針。 １４ 接続装置９，１０の少なくとも一つ１０が
    透析探針から多かれ少なかれ半径方向に突き出し
    ている特許請求の範囲第１２項記載の透析探針。 １５ 透析膜１の基部端付近に開口を有する導管
    １６は透析膜１の末梢端に開口を有する導管１５
    の周囲の空間で形成されている特許請求の範囲第
    １項記載の透析探針。 １６ 透析膜１の末梢端に開口を有する導管１５
    の周囲の空間で形成される導管１６は、透析探針
    から側方に突き出したパイプソケツトからなる接
    続装置１０に連通している特許請求の範囲第１５
    項記載の透析探針。
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