JPH042060B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は、尿素分解除去装置に関し、特に大量
の透析液の処理に適する尿素分解除去装置に関す
る。 ［従来の技術］ 腎不全患者に血液透析療法を行うことは、今の
医療界では当り前のことで、広く普及して行われ
ている。然し乍ら、その療法が究極的に完成され
たものでないことも明らかである。即ち、血液透
析は、透析膜の前後の濃度勾配のみが、ドライビ
ングフオースであるために、常に、透析したい溶
質が低濃度の透析液、即ち、常に、新しい透析液
が必要となつていた。そのために、透析中の患者
は、大きなタンク或いは水道の蛇口に接続される
という不自由を強いられるという問題があつた。
そこで透析液中の老廃物を回収し、透析液を再生
することにより使用透析液量を少なくすることが
考えられた。分子量のある程度大きな多くの老廃
物は活性炭で吸着除去であるが、尿素はほとんど
吸着できないので、尿素をウレアーゼで分解して
生成したアンモニアをリン酸ジルコニウムで吸着
除去することが提案された。この提案はレデイ・
システム（REDY SYSTEM）として既に発表
されている。然し乍ら、これでも吸着剤のリン酸
ジルコニウムが大量に必要であり、大きな装置に
なつてしまうという問題があつた。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、上記の従来技術の問題点である大量
に透析液を用いなければならない点、尿素分解で
生成したアンモニアを吸収するためにはリン酸ジ
ルコニウムが大量に必要なので大型装置になつて
しまう点を解決するための尿素分解除去装置を提
供することを目的とする。更に、本発明は、透析
液中の老廃物のうち、活性炭、活性アルミナで吸
着できない尿素を、尿素分解酵素を利用して分解
し、生じたアンモニア、炭酸ガスを大気中へ除去
する尿素分解除去装置を提供することを目的とす
る。 ［発明の構成］ ［問題点を解決するための手段］ 本発明は、アニオン交換膜を介して尿素含有透
析液の収納部と、ウレアーゼ含有液体の収納部と
が連結されており、該ウレアーゼ含有液体収納部
の一部が外気に開放されている尿素分解除去装置
である。また、前記外気に開放されている部分に
疎水性膜が張設されている尿素分解除去装置であ
る。 次に本発明について図面を参照しながら詳細に
説明する。 第１図には、本発明による１例を示す。容器４
の中間に尿素を透過し得る膜７が設けられて、容
器４の上部に窓３が設けられている。尿素透過膜
７はアニオン交換膜を用いる。該膜７を介して２
つの部屋には、左側に液体５、右側に液体６が満
たされている。液体（透析液）５には尿素が含有
され、液体６にはウレアーゼが含有されている。
液体５中の尿素は濃度勾配によつて該膜７を透過
して液体６へ移動し、その尿素分解酵素ウレアー
ゼを含む液体中で、アンモニアと炭酸ガスに分解
し、窓３を通して、気相１０中に排出される。 第２図に第１図の装置の斜視分解図を示す。容
器の各部屋の容積を50cm³で、透過膜（アニオン交
換膜）の膜面積は10cm²で、膜厚125μｍである。 第３図の尿素分解除去装置は、第２図の尿素透
過膜７の上にウレアーゼ８を固定化したものであ
る。即ち、液体中の尿素を透過させる膜７は、ア
ニオン交換膜であり、その膜７上にウレアーゼ８
を固定化したものである。このウレアーゼの固定
化は、通常用いられる方法のいずれでも行うこと
ができる。例えば、ポリアクリルアミドゲルに包
括させる方法、寒天（アガロース）に包括させる
方法、担体結合法などがある。また、固定化され
るウレアーゼは、透過膜７上にある必要はなく、
不溶化された状態で液体９中に浮遊させた状態に
したり、或いは、液体９の容器壁面に付着させて
あつてもよい。 生成したアンモニアを気相中に放出する際に、
第１図〜第３図に示すように窓３を設けた開放系
にする以外に、第５図に示すようにウレアーゼを
含む液体６と気相１０の間に、開放された窓の代
わりにガスは透過するが液体は透過しない疎水性
膜１１を設け、この膜を通して気相中にアンモニ
アガス、炭酸ガスを放出せしめるような構成にで
きる。この疎水性多孔質膜は、例えば、多孔質が
ポリプロピレン膜、多孔質ポリフツ化ビニリデン
膜を置くことができる。水溶液に溶け込んでいる
気体は、この疎水性膜１１の付近に集まるため
に、生成したアンモニアガスも、疎水性膜１１の
付近に集まり、膜１１を透過して気相１０中に排
除される。以上の図示の尿素分解除去装置では、
２つの部屋は、横置き型であるが、勿論、縦に並
べて構成することもできる。 尿素の分解により生成するアンモニアは、気相
中へ排除される一方、液体中の尿素を透過する膜
を経て、処理されるべき尿素含有液体中にも移動
し戻るものである。アンモニアを元の液体中に移
動或いは戻さないため尿素透過膜は、尿素とアン
モニアとの透過率の比が1.2以上対１のものが好
適であり、好ましくは、３以上対１である。この
ような特性の透過膜を用いると、アンモニアが元
の液体中に移動することなく、尿素を効率よく分
解除去することができる。 本発明による透過性多孔質膜を用いる尿素分解
装置においては、尿素を速く透過させて、ウレア
ーゼと速く反応させることと、生成したアンモニ
アが尿素透過膜を再透過せずに気相中に除去排出
することが重要である。そのために、本発明に用
いる透過性膜はアニオン交換膜を用いる。具体的
には、例えば、旭硝子株式会社製のセレミオン
（Selemion）AMV、旭化成工業株式会社製のア
シプレツクス（Aciplex）CA−２、徳山曹達株
式会社製のネオセプタ（Neosepta）AF−4Tな
どを用いることができる。また、生成したアンモ
ニアがガス化し易いようにPH値を大きくするこ
と、及び不活性ガスを吹き込むこと、また、加温
すること等が好適である。 本発明による尿素透過膜は、ウレアーゼや疎水
性多孔質膜と組合せて使用することもできる。ま
た、本発明は気相へ抜けきらないアンモニアを吸
着する陽イオン交換樹脂と組合せて使用してもよ
い。このとき、該陽イオン交換樹脂は、透析液組
成の液体中で使用すると、アンモニア以外の陽イ
オンも吸着してしまい交換容量が低下してしまう
ので、単純な水中で使用することが望ましい。な
おこの際、透析液と水では浸透圧が違うためにブ
ドウ糖やシヨ糖を用いて浸透圧バランスをとつて
もよい。陽イオン交換樹脂は通常用いられるもの
ならどれでも良いが、交換容量の大きいものの方
が効率的である。例えば、三菱化成工業株式会社
製のダイヤイオンSKIB（交換容量1.9ｍEq／ml
resin）がある。陽イオン交換樹脂を用いた概念
図を第６図に示した。 また、陽イオン交換樹脂の代わりに四フエニル
ホウ酸ナトリウム（別称カリボール）を用いてア
ンモニアと反応させて、沈澱物として除去するこ
ともできる。この四フエニルホウ酸ナトリウム
は、和光純薬から市販され容易に入手することが
できるものである。 本発明による尿素分解除去装置は、血液透析療
法においての透析液に対して用い、透析液中の尿
素を分解除去して、透析液の使用量を減少せし
め、或いは該透析液の再生を行うことができるも
のである。更に、本発明による尿素分解除去装置
は、一般的に、血液の体外循環装置に組み込ん
で、血液中の尿素を分解除去することに用いるこ
ともできる。 次に、本発明の分解除去装置を、次の具体的な
実施例により説明するが、本発明は、次の説明に
限定されるものではない。 実施例 １ 第１図のような容器４に、尿素100mgを含むイ
オン交換水50cm³の液体５と、アニオン交換膜７
（旭硝子社製セレミオンAMV、膜面積10cm²、膜
厚125μｍ）を介して、ウレアーゼ５mgを含むイ
オン交換水50cm³の液体６を入れ、室温で２つの液
体をそれぞれよく撹拌した。そして、液体５及び
６の尿素量を尿素窒素測定キツト（和光純薬工業
Urea NB−test）でアンモニア量をアンモニウ
ムイオン電極（東興化学研究所製）で経時的に測
定した。その結果を第７図に、また18時間後の結
果を第２表に示した。 比較例 １ ウレアーゼを含有させない点以外は、実施例１
と同様に処理し、18時間後の尿素量とアンモニア
量を測定した。その結果を比較のため第２表に示
す。 比較例 ２ アニオン交換膜の代わりにクプロフアン膜（エ
ンカ社製再生セルロース膜、膜厚44μｍ）を用い
た以外は実施例１と同様にし、液体５及び６の尿
素量とアンモニア量を経時的に測定した。その結
果を、比較のため第８図に、また18時間後の結果
を第２表に示した。第２表では液体５ないし６の
アンモニア量は10mgとなつているが、クプロフア
ン膜では尿素及びアンモニウムイオンの透過が早
く、また透過量モル比が小さいために第８図に示
すように液体５のアンモニア量は13時間後に最大
値17mgを示し、その後減少した。このような挙動
は透析液中の老廃物、有毒物を除去するという本
発明の目的に合致しないことは明らかである。 ここで、実施例１で用いたアニオン交換膜と、
比較例２で用いたクプロフアン膜について尿素と
アンモニアの透過量比について確認した。 測定方法：第１図のような50cm³容量の２つのセル
の間に面積10cm²のサンプル膜を置き、片方のセ
ルに尿素50mg（0.83ｍmol）を溶かしたイオン
交換水50mlを入れ、もう片方にイオン交換水50
mlを入れ、透過してきた尿素濃度を尿素窒素測
定キツト（和光純薬工業製Ures NB−test）
で経時的に測定した。また、別に塩化アンモニ
ウム44.6mg（アンモニウムイオン0.83ｍmol）
を仕込み、アンモニウムイオンの透過量をアン
モニウムイオン電極（東興化学研究所製）を用
いて同様に測定した。そして５時間後の透過量
から尿素のアンモニアに対する透過量モル比を
求めた。なお測定時間は、両方のセル温度が一
定状態になる前であればいつでもいいのである
が、最も透過の早いクプロフアン膜にあわせて
５時間とした。その結果を第１表に示す。

【表】 このようにクプロフアン膜のようにアンモニア
が透過し易いと、分解生成したアンモニアが尿素
透過膜を逆向きに透過して元の尿素含有液体に戻
り、即ち透析液にアンモニウムイオンが入つてし
まい毒性を示してしまうため現実的に好ましくな
い。 実施例 ２ 第３図に示す構成装置のように、実施例１で使
用したのと同様のウレアーゼを、ポリアクリルア
ミドゲルで固定化し、アニオン交換膜の液体６に
接する面上にコーテイングしたものを用い、実施
例１と同様に行い、18時間後の尿素量とアンモニ
ア量を測定した。その結果を第２表に示した。 実施例 ３ 第４図に示す構成装置のように、固定化ウレア
ーゼを設置したアニオン交換膜の外側が直接気相
であるもので処理を行つた。18時間後の尿素量と
アンモニア量を測定した。その結果を第２表に示
す。 実施例 ４ 第５図に示す構成の尿素分解除去装置で、アニ
オン交換膜７と疎水性多孔質膜１１としてポリフ
ツ化ビニリデン（日本ミリポア社製のGVHP−
4700）を用いて、実施例１と同様に行つた。18時
間後の尿素量とアンモニア量を測定した。その結
果を第２表に示した。

【表】 ［発明の効果］ 本発明による尿素分解除去装置は、第１に、透
析液中の老廃物のうち、活性炭や活性アルミナで
吸着できない尿素を、ウレアーゼを用いて分解
し、生成したアンモニアをアンモニア吸着剤リン
酸ジルコニウムを用いることなく、気相中に直接
に除去することができる装置を提供したこと、第
２に、そのために、従来必要であつたリン酸ジル
コニウムの大きな吸着塔が省略でき、装置全体の
縮小化が可能になつたこと、第３に、従つて、人
工腎臓装置の小型化に１つの手法を提供でき、人
工腎臓装置の体内埋め込み化の１つの手段を提供
できたこと、第４に、尿素分解で発生する毒性の
強いアンモニアが透析液に逆流する危険を防止で
きる手段を提供できることなどの種々の技術的に
顕著な効果を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す断面図であ
る。第２図はそのための具体的な装置の斜視分解
図である。第３図〜第６図は、本発明の他の実施
例を各々示す断面図である。第７図、第８図はグ
ラフを示す。 １，４……容器、２……尿素含有液体、５，
６，９……液体、３……容器に設けた窓、７……
尿素透過膜、１０……気相、大気、１１……疎水
性膜、１２……陽イオン交換樹脂。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アニオン交換膜を介して尿素含有透析液の収
   納部と、ウレアーゼ含有液体の収納部とが連結さ
   れており、該ウレアーゼ含有液体収納部の一部が
   外気に開放されていることを特徴とする尿素分解
   除去装置。 ２ 前記外気に開放されている部分に疎水性膜が
   張設されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の尿素分解除去装置。