JPH03502647A - 血液浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は体外血液透析、血液濾過や血液潅流等による血液浄化装置に関する。血 液透析は、急性および慢性の腎臓疾患のある患者に対し広く用いられている。

血液濾過は、血液透析に代わる方法として近年人気の出てきたもので、間歇的に 大量（約３０１）の血漿中水分を除去し、無菌の電解溶液と交換する。血液潅流 は、たとえば薬物の過剰摂取等の場合に、活性炭等の吸着剤に血液を触れさせて 、毒素を取り除く方法である。

血液透析は通常、患者は外来し、この目的のために特に設置した腎臓透析ユニッ トの中で行なうか、あるいは患者が自宅で自分で行なう。患者は、１回につき４ 〜６時間かかる透析を、普通週３回必要とする。また、透析に必要な機器は、通 常、透析液の供給と、排水および制御装置を備え、固定設置される。

ベルギー特許第９０５．４０７号明細書記載の単針透析システムは、腎機能不全 の患者からポンプで血液を導き出し、ダイアライザを通して拡散室へ運ぶもので ある。拡散室は、硬壁で囲まれた耐圧容器で、血液がその中を通って人出される 管と、この容器から、ポンプと連動制御される付属制御システムを有する圧力セ ンサへ連通する通気管とを各１本ずつ備えている。

血液が、ポンプで拡散室に運ばれるのに伴い、容器内の血液の上に閉じ込められ た空気の圧力が上昇し、この上昇がセンサに感知される。あらかじめ指定された 圧力がセンサにより感知されると、ポンプ運動の方向を逆転するように、制御シ ステムが信号を送り、これにより血液は拡散室から排出され、ダイアライザとポ ンプを通って、患者の体内へ戻される。この後、圧力が下限設定値にまで下降し たことが感知されると、ポンプ運動の方向が今一度逆転し、当初の状態に戻る。

このシステムの問題点は、制御システムが故障すると、患者の循環系に空気が混 入することもあり、患者に危険、あるいは最悪の場合死をもたらすこともあり得 ることである。

ヨーロッパ特許出願公開第１０５．８４５号明細書には患者から採取された血液 をダイアライザを通して、患者の体内に戻す血液浄化装置が示されている。これ によれば、空気圧で操作されるダイヤフラムが、減圧時に血液を取り出し、加圧 に伴い体内に返還する。しかし、この方法では、血液の流量を厳密にコントロー ルするのは困難な場合もあり、また、血液室として堅固な装置を外部に設置する 必要がある。

現在最も広範に利用されている血液透析システムは、外科的に設けた動静脈フィ ステルから静脈に針を差し込み、嬬動ポンブを使用して血液をダイアライザを通 って第２の針から体内に返るように流すものである。

また、同一の針を使用し、２台のポンプで血液を交互に採取・返還する方法もあ る。透析液は、膜の血液とは反対側を流れてダイアライザを通過し、排出される 。

許容時間内に必要な透析を行なうための血液および透析液の流量はかなり高く、 一般的には血液流量は毎分２　０　０　〜４　０　０ｍｊ，透析液流量は毎分５ ００ｍＪである。

透析システムの体外血液量も高（（２００〜４５０ｍｊ）透析液も大量（毎回１ ２０〜１　６　０Ｉ）に必要である。

したがって、装置も大型化し、機器も複雑になる。透析液も上述のように、大量 に必要なため、これが携帯用透析器の製造の障害となっている。

上述の技術は、特に慢性的な腎機能不全の治療に関わるものである。外傷や手術 、重病等に続いてしばしば起こる回復可能の状態である急性腎不全の場合、集中 治療ユニット内で、患者に血液浄化処置を施さねばならないこともある。この様 な状況下では、付帯機器や特殊配管を必要とする大型の透析器は、人工呼吸装置 、点滴設備、生体信号モニタ等の他の集中治療用機器とスペースを奪い合うこと になり、不便である。また、従来の透析器の操作は複雑で、腎臓ユニットの訓練 を受けていない場合もある集中治療ユニットの看護スタッフには、困難であるお それもある。

本発明の目的は、上記のような問題点を解消もしくは軽減することにある。

本発明の血液浄化装置は、患者の体内から血液導管内へ血液を導く手段と、この 導管と連通する血液浄化モジュールと、このモジュールからの血液を受は入れる 血液容器と、この容器からの血液を血液浄化モジュールを通して患者の体内に返 す手段とから成り、上記血液容器は、容量が可変な柔軟な容器である。

本発明の実施例に基づく血液浄化装置は、その総容量が、患者の体外にある血液 量に等しく、これに伴って変化するよう、患者の体内からの血液を受は入れる血 液導管と、この導管と連通する血液浄化モジュールと、このモジュールから血液 を受は入れる容量可変の血液容器と、この容器からの血液を血液浄化モジュール を通して患者の体内に返還する手段とで構成される。

本装置は、循環もしくは両端閉止システムにすることが望ましい。

使用の際、装置を患者に接続すると、血液は自身の圧力で、ポンプ等の外部の圧 力や助は無しに、ある程度までは柔軟な材質の血液容器内に流れ込む。この柔軟 な容器は、輸血用の従来の血液袋を使用すると便利である。

血液浄化モジュールは、１個以上のダイアライザ、血液濾過器、血液潅流ユニッ ト、酸素添加装置または血漿フィルタ、あるいはこれらの組み合わせで構成する のが望ましい。

また、血液浄化モジュールは、ダイアライザと、上記に掲げた装置で、透析液を ダイアライザに通す手段を備えた物を有するのが望ましい。

本実施例において、この手段は、新しい透析液を入れる第１の容器と、透析液を この第１の容器からダイアライザに運ぶポンプと、ダイアライザから流出する透 析液をすべて受は入れ、これを保持する第２の容器で構成される。ダイアライザ は、中空繊維型のものが望ましい。

本発明の実施例において、患者の体内からの血液の流出および体内への返還を制 御する手段は、ピストン・ポンプ一式をもって構成する。これは、加圧流体のた めの第１の室、一般的な材質の柔軟な仕切り材でこの第１の室と隔てられ、その 内部に、この隔壁部材に隣接し、血液浄化モジュールと連通ずる血液袋を内包し た第２の室と、第１の室内にあって上記加圧流体に作用するピストン手段とから 成る。このピストンはモータ駆動式のものが好ましく、マイクロプロセッサ制御 のステップ・モータなら、さらに良い。

なお、本発明の装置は、浄化済みの血液を患者の体内に戻す前に、これに電解溶 液等の生理的補充液を注入する手段を設けても良い。

次に、その装置の実施例の経路図を示す添付図面を参考に、本発明をその例に基 づき詳細に説明する。

本発明の血液浄化装置１は、図示しない静脈注射針またはカテーテルを介して患 者の血管と接続する血液導管２を備えている。導管２は、血液を患者の体内から 泡止め３、次いでダイアライザや血液濾過器その他の浄化モジュール４の膜（図 中の破線）の一方の側へと運ぶ。血液経路５がダイアライザモジュール４から血 液袋６へ、またこの逆方向の運搬を行なう。

血液袋６は、第１のポンプ室９中の加圧流体に作用して、柔軟な隔壁部材１０を 拡張あるいは弛緩させるポンプ部Ｐ（全体的に７と図示）の内部に位置している 。

第２の室１１は、第１の室と共有の柔軟な隔壁部材１０と、固い閉止板１２とで 形成されている。血液袋は、第２の室の内部、閉止板１２と柔軟な隔壁部材１０ との間に位置しているので、ピストン８が第１の室９内の加圧流体に作用すると 、柔軟な隔壁部材１０が拡張して、血液袋６に対し、血液循環の抵抗力を上回る 力で血液を患者の体内に戻す収縮作用を起こさせる。ピストン８が後退すると共 に、室９内のポンプＰによって生じた負の圧力の結果として、血液は導管２．５ および血液袋６へと流入する。

ピストン８の駆動は、モータ１３でウオーム歯車１４を螺旋状に集機を刻んだピ ストン軸１５に対して駆動する方式でも良い。マイクロプロセッサで、ピストン の移動速度と移動量を制御し、これにより血液の流量をモニタするためのステッ プ・モータを使用すると便利である。

装置１には、また、容器Ｒ，、Ｒ２、透析液に加えて、透析液をＲ，、Ｒ，から 膜に対し、血液と反対側の位置にあるダイアライザ・モジュール４を通して運搬 するポンプＰ　ｓ　、Ｐ　２も含まれている。容器Ｒ２は、Ｒ１から運ばれてく る透析液全量を受は入れて保持し、さらに、ダイアライザ中で限外濾過により血 液から除去された水分をもすべて許容し得る容量を持つ。これにより、患者の全 身の体液バランスを正確に測ることが可能になる。

装置使用の際は、血液は患者自身の血圧で血液袋６内に流入する。この際、血液 はダイアライザ・モジュールを通過するが、このモジュール内で透析膜の反対側 を流れる透析液との間で透析反応が起こる。袋６中の血液量がある量に達すると 、モータ１３が、直ちにあるいは一定時間を置いて後に駆動され、室９内の加圧 流体を介して、隔壁１０に作用してこれを移動、拡張させるようピストン８を前 進させ、この隔壁１ｏが袋６に押し付けられることにより、血液の流れの方向が 逆転する。こうして血液は前進方向と、次いでその逆の方向で、１回ずつダイア ライザを通過することになる。

前進と後退の２つのサイクルの合間に、血液が袋６中に静止されていることは、 この間に赤血球の溶質が細胞膜を通って血漿中に拡散でき、復路でダイアライザ を通過する際の透析率を高める効果があると思われる。

本発明による浄化サイクルには、特に静脈付近部分の端において明確な終止点が あるので、嬬動ポンプシステムで起こるおそれのある血液が、体外に休みなく抽 出されるという危険は無い。また、基部付近および末梢部での停滞スペースも最 小限に減らすことが可能になる。

本発明の用途の１つとして、たとえば集中治療中の患者に使用する場合でも、透 析処理は継続的に行なわれるため、各経路毎の処理量は大きくなくとも良く、血 液および透析液の流量も低く、透析液の全量も少なめにできる。このため血液に 対する透析処理が穏やかなものとなる。血液の体外処置には、外傷（トラウマ） を引き起こす溶血反応等の血液損傷の危険が伴うことが知られているが、本発明 の特徴である上記のような緩やかな処理は、このような危険を最小限に押さえる ため、好ましいものである。透析液の量も少なくて済むため、既成の無菌液のバ ックを使用することもできるし、新たな供給を外部に求める必要も無く、本装置 だけで自足できる。したがって、本装置は、携帯可能でスペースを取らぬ物にで き、様々な機器が所狭しと置かれた集中治療室での使用や、救急車に搭載する機 器の一部として使用するのに適している。

また、本装置は、コンパクトでシンプルな構造のため、その血液浄化プロセスを 自動制御化することが可能である。ポンプ部７は、処理速度と処理される血液の 量をモニタするマイクロプロセッサのステップ・モータで駆動しても良い。この 制御は、たとえば光学的遮断法等の技術を使用して駆動軸の回転数と回転率を測 定して行なうこともできる。血液を血液袋中に一定時間止めておきたければ、マ イクロプロセッサ制御により、モータの駆動方向を逆転させる前に必要な時間、 モータを停止することで簡単に実現できる。

ダイアライザのどちらかの端部側でポンプを使用することで、膜を通過する水分 の流れの方向を逆転させて血液に水分を戻すことが可能である。ダイアライザ膜 を通過する水分の流れの方向転換は、ダイアライザの寿命を向上させる効果があ るのではないかと思われる。ダイアライザ膜は使用につれ、蛋白質や脂質等の大 型の生体分子で気孔が詰まるため、その透過特性が低下することは良く知られて いるが、限外濾過の方向を反転させると、汚れの元となる気孔に詰まった生体分 子の一部が離れ、これにより気孔が解放されて膜の透過性が復帰し得ることを示 す有力な証拠がある。

本発明は血液透析に関して説明を行なったが、これは血液潅流システムにも利用 可能である。透析モジュール４は簡単に取り外しでき、代わりにカーボンを詰め た血液潅流コラムを装着するだけで良い。この場合、透析液の流通路は必要なく なる。また、透析回路中の、透析モジュールの流路と相前後する位置に、血液潅 流コラムを加えても良い。同様に、ダイアライザの代わり、あるいは補助として 、血液への酸素添加装置または血漿分離器を使用することもできる。その様な代 替もしくは追加ユニットの操作条件などは、一般に広く知られていることである 。

通常の透析プロセス中では、限外濾過により、ある程度の血漿中水分が血液から 取除かれる。限外濾過率は、Ｐ、とＰ２の相関速度とタイミングによってコント ロールされる。また、本発明の装置によれば、患者は透析の代わりに、血液濾過 による血液浄化処置を受けることもできる。その場合は血漿中の水分はＰ２の作 用により血液から限外濾過される。容器Ｒ１からポンプＰ、および液の導入に都 合の良い位置にある泡止め３に流れ込む流入経路１６を介して、無菌の補充液を 導き入れることで、血液中に水分を戻すことも可能である。ポンプＰ３のタイミ ングを調節して、前希釈および／または後希釈血液濾過を行なうことができる。

本装置の構成にあたって、流量インジケータや、血液の漏れ検知器等、従来の透 析器に一般に使用されているモニタあるいは、制御用モジュールをも含められる のは自明のことである。本装置には、また、ヘパリン等の血液凝固阻止剤を体外 血液の流路中に注入する手段を加えても良い。この注入は血液浄化サイクル中に 、適切なタイミングを計って行なうことができる。

浄化サイクルにおいて、血液の流れは、柔軟な容器の容量を変化させることでコ ントロールし得る。患者の体内と容器との間の血液の移動は、ポンプ部のピスト ンの方向、振動数、力および位置をマイクロプロセッサを使って調整する等の方 法で、正確に移動の量（容積）、速度、方向をたやす（制御できる。このような 正確なコントロールは、浄化サイクル中のどこかでのフィードバックなしに、直 接インプットし得る。

このポンプＰ、７が血液に直接働き掛けるのでなく、加圧流体、柔軟な膜、およ び容器の外表面を介して、間接的に作用することは注目に値する。容器内の血液 が損傷を受けないので、螺動ポンプを使用する血液浄化回路に比べ、溶血反応が 低いという好ましい結果が観察された。

さらに、本発明の装置によれば、血液の流量、速度および方向を瞬時にコントロ ールできるため、血液浄化のサイクルを正確なタイミングで行うことができるば かりか、サイクル中必要なときは、何時でも注入や薬剤投与を行なうことができ る。たとえば、配合禁忌の薬剤でも別々の時間に注入し、薬剤の混合を防ぎ、患 者の体内に戻る血液にのみ確実に注入することが可能になる。また、注射あるい は注入場所が同じ所からであっても、上記の利点は変わらない。この特長は、血 液濾過においては特に有利である。前希釈および後希釈血液濾過の切り替えは、 他の血液浄化システムでは通常必要である注入位置の変更の代わりに、補充液注 入のタイミングの切り替えによって行うことが可能になるのである。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成２年０４月１９日 特許庁長官　　吉　１）文　毅　　殿 １、特許出願の表示　ＰＣＴ／ＧＢ８８１００９２０２、発明の名称　　血液浄 化装置 ３、特許出願人 イギリス国、ニスイー１８エツクスピー、ロンドン。

ウォーターロー　ロード　９１番 ３アイ　リサーチ　エクスブロイチージョン　リミテッド代表者　　　デスフォ ーゲス、デー　チャールズ国　　籍　　イギリス国 電話　０３−３５２−１５６１　　（代）５、補正書の提出年月日　　１９８９ 年１２月１１日６、添付書類の目録 （１）　　補正書の翻訳文　　　　　　１通請　　求　　の　　範　　囲 １、患者の体内から血液を血液導管に導き入れる手段と、上記導管と連通ずる血 液浄化モジュールと、上記モジュールからの血液を受容する血液容器と、上記容 器から血液を導き出し、血液浄化モジュールを通して患者に戻す手段とから成る 血液浄化装置において、上記血液容器は、容量が可変な柔軟な容器から成り、か つ上記ポンプ手段の一部を構成し、このポンプ手段は、上記容器の外表面に作用 して上記血液浄化モジュールからおよび同モジュールへの血液の流出入を制御す る加圧流体を含むことを特徴とする血液浄化装置。

２、装置中の血液の総量は、患者の体外の血液の量に応じて変化し、これと等し いことを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。

３、血液浄化モジュールは、ダイアライザ、血液潅流ユニット、血液濾過器、酸 素添加装置または血漿フィルタのうち１つ以上で構成されていることを特徴とす る請求 ４、同一もしくは異なる浄化モジュールが、１つ以上連続して配置されているこ とを特徴とする請求の範囲第３項記載の装置。

５、モジュールは、少なくとも１つのダイアライザから成ることを特徴とする請 求の範囲第３項または第４項記載の装置。

６、血液浄化モジュールは、中空繊維膜型のダイアライザから成ることを特徴と する上記請求の範囲いずれかの項に記載の装置。

７、新鮮な透析液を収容する第１の容器と、上記第１の容器から血液浄化モジュ ールへ透析液を運ぶポンプ手段と、血液浄化モジュールから流出する全透析液を 収容する第２の容器を具備したことを特徴とする上記請求の範囲いずれかの項に 記載の装置。

８、ポンプ手段は、第１の容器と血液浄化モジュールとの間に介在する第１のポ ンプと、血液浄化モジュールと第２の容器との間に介在する第２のポンプとから 成ることを特徴とする請求の範囲第７項記載の装置。

９、第１および第２のポンプは、ポンプ運動の方向を選択できるタイプのもので あることを特徴とする請求の範囲第８項記載の装置。

１０、患者の体内から血液を導き出し、また、その体内に再び血液を戻す動作の いずれかあるいはその双方を行う手段は、加圧流体を収容する第１室と、この第 １室と共通の柔軟な隔壁部材により第１室と隔てられた第２室と、第１室内に配 置され上記加圧流体に作用するピストン手段から成るポンプ部であって、上記柔 軟な容器は第２室内に、柔軟な隔壁に隣接して配置され、かつ血液浄化モジュー ルと連通していることを特徴とする請求 １１、ピストンは、モータで駆動されることを特徴とする請求の範囲第１０項記 載の装置。

１２、モータは、マイクロプロセッサで制御されるステップ・モータであること を特徴とする請求の範囲第１１項記載の装置。

１３、患者の体内に血液を戻す間に、血液に１種類以上の生理的補充液を注入し 得る手段を備えたことを特徴とする上記請求の範囲いずれかの項に記載の装置。

国際調査報告 ｍ＠−１１１８ＭＩ　Ａｓエ。１．−、、　ｂ−　　ＰＣτ／ＧＥ　８８／００ ９２０国際調査報告 ＧＢ　８８００９２０

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．患者の体内から血液を血液導管に導き入れる手段と、上記導管と連通する血 液浄化モジュールと、上記モジュールからの血液を受容する血液容器と、上記容 器からの血液を血液浄化モジュールを通して患者に戻す手段とを具備する血液浄 化装置において、上記血液容器（６）は、容量が可変な柔軟な容器で構成される ことを特徴とする血液浄化装置。
2. ２．血液容器外表面が拡張または収縮してその容量を変化させ、浄化モジュール を通る血液の方向を制御することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
3. ３．装置中の血液の総量は、患者の体外の血液の量に応じて変化し、これと等し いことを特徴とする請求の範囲第１または第２項記載の装置。
4. ４．血液浄化モジュールは、ダイアライザ、血液灌流ユニット、血液濾過器、酸 素添加装置または血漿フィルタのうち１つ以上で構成されていることを特徴とす る上記請求の範囲いずれかの項に記載の装置。
5. ５．同一もしくは異なる浄化モジュールが、１つ以上連続して配置されているこ とを特徴とする請求の範囲第４項記載の装置。
6. ６．血液浄化モジュールは、中空繊維膜型のダイアライザから成ることを特徴と する上記請求の範囲いずれかの項に記載の装置。
7. ７．新鮮な透析液を収容する第１の容器と、上記第１の容器から血液浄化モジュ ールヘ透析液を連ぶポンプ手段と、血液浄化モジュールから流出する全透析液を 収容する第２の容器を具備したことを特徴とする上記請求の範囲いずれかの項に 記載の装置。
8. ８．ポンプ手段は、第１の容器と血液浄化モジュールとの間に介在する第１のポ ンプと、血液浄化モジュールと第２の容器との間に介在する第２のポンプとから 成ることを特徴とする請求の範囲第７項記載の装置。
9. ９．第１および第２のポンプがポンプ運動の方向を選択できるタイプのものであ ることを特徴とする請求の範囲第８項記載の装置。
10. １０．患者の体内から血液を導き出し、また、その体内に再び血液を戻す動作の いずれかあるいはその双方を行う手段は、加圧流体を収容する第１室と、この第 １室と共通の柔軟な隔壁部材により第１室と隔てられた第２室と、第１室内に配 置され上記加圧流体に作用するピストン手段から成るポンプ部であって、上記柔 軟な容器は第２室内に、柔軟な隔壁に隣接して配置され、かつ血液浄化モジュー ルと連通していることを特徴とする上記請求の範囲いずれかの項に記載の装置。
11. １１．ピストンがモータで駆動されることを特徴とする請求の範囲第１０項記載 の装置。
12. １２．モータがマイクロプロセッサで制御されるステップ・モータであることを 特徴とする請求の範囲第１１項記載の装置。
13. １３．愚者の体内に血液を戻す前に、血液に生理的補充液を注入する手段を備え たことを特徴とする上記請求の範囲いずれかの項に記載の装置。