JPH05504503A - 電力による血液および他の体液および/または合成液体の処理のための電気伝導方法および装置 - Google Patents

電力による血液および他の体液および/または合成液体の処理のための電気伝導方法および装置

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JPH05504503A JP3516594A JP51659491A JPH05504503A JP H05504503 A JPH05504503 A JP H05504503A JP 3516594 A JP3516594 A JP 3516594A JP 51659491 A JP51659491 A JP 51659491A JP H05504503 A JPH05504503 A JP H05504503A
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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】 電力による血液および他の体液および/または合成液体の処理のための電気伝導 方法および装置 発明の分野 本願は1990年8月6日に出願された先の米国特許出願下077562.72 1号の1部継続出願である。
本発明はrfn液および/または他の体液および/または組織培養媒体のような 合成液体を電力によって直接処理するために使用する電気伝導表面を備えた電気 伝導容器を用いる新規な電気伝導方法およびシステムに関するものである。
発明の背景 多数の提供者から血液銀行に集められた血液がたった一人の提供者に由来する細 菌、ウィルス、寄生虫または真菌のような汚染物によって汚染されている可能性 があることは医療専門家や一般公衆に現在よ(知られている。この問題を軽減す るために提供者のスクリーニングが大抵実施されているが、提供者のスクリーニ ングは時折使用に適しない血液の提供者を見落とすことがある。このようなこと が起こりそして不適合血液が使用可能な血液と混合されると、輸血目的ではバッ チ全体を廃棄しなければならない。この問題のために、本願発明は提供者に起因 し血液中に含まれる細菌、ウィルス、寄生虫および/または真菌を、このような 汚染物が普通の健康なヒト細胞の感染に対しては無力化するが血液のヒトでの使 用に対しては生物学的に不適合にならない点まで弱めるように工夫している。
同じような問題は羊膜液のような他の体液の処理に関して存在する。本願処理方 法および/ステムはまたヒト以外の哺乳動物にも適用できる。
上記に加えて、血液や他の体液の両者をその場で処理する処理方法や/ステムの 必要性がある。その際、処理血液および/または他の体液を身体から取り出し、 処理し、次いで患者の近くであるが外部に位置する閉鎖ループの循環処理方法で 身体に戻すか、または該処理は埋め込み処理/ステムの構成部分によって行うこ とができる。
発明の要約 本願発明は、汚染物を一掃する体外処理装置の構成部分または埋め込み装置によ って、血液または池の体液、例えば羊膜液および、/または合成液体、例えば組 織培養媒体を提供者から輸液受容者または貯蔵容器に移すが、または串−の提供 者の血液または他の体液を循環処理させるための新規な電気伝導方法および装置 を提供する。本発明の処理装置は、血液または他の体液、例えば羊膜液中に含ま れる細菌、ウィルス若しくは真菌または寄生虫が普通の健康なヒト細胞に9染す るかまたは影響を与える効力をなくす程度にまで汚染物を弱めるのに適当な電場 強度の電場力を、血液または池の体液に加える新規な電気伝導容器を使用するも のである。しかしながら、該処理によって血液または他の体液は処理後にヒトま たは他の哺乳動物での使用に対して生物学的に不適になっていない。本発明によ る新規な方法および装置によって血液若しくは他の体液または合成液体の取り扱 いに通常Z・要である以上に時間がかかる高価な処理方法および装置を要するこ となく上記目的が達成される。本発明は提供者から受容者または採果容器への通 常生起する移送処理または単一の提供者の血液または他の体液、例えば羊1i1 液の循環処理中に電場力による処理を達成する。
図面の簡単な説明 本発明の上記や他の多くの目的、特徴および付随的な利点は、添付の図面と関連 させて考慮するとき、本発明が以下の詳細な説明を読むことによってより良く理 解されるので、本発明は一層容易に評価されよう。その際、幾つかの図面の各々 で同じ部分は同一のIB照番号で取り扱われている。
図1は、本発明に従って電場力で貯蔵容器に移される血液を直接処理するための 伝導!形態の新規な電気伝導管処理容器を使用する新規な血液移送装置の図式的 断片的立面図である。
図2は、図1の線2−2を横断してとった新規な電気伝導管処理容器の拡大水平 断面図である。
図3は、図2の波形切断線3−3に沿ってとった新規な電気伝導管容器の縦方向 垂直断面図である。
図4は、新規な電気伝導管処理容器の別の構造を示す図2に類似する図である。
図5は、図4の波形切断線5−5に沿ってとった図3に類似する図である。
図6は、新規な電気伝導管処理容器を使用しそして血液ポンプおよびlf[l流 制御器を用いる新規な血液移送装置の別の改変を示す図式的断片的立面図である 。
図7は、図2に類似した拡大横断面図であり、ポリマーまたは池の絶縁材料製の 集積的に成形された絶縁性の縦方向に伸びたストリ、ブによって連結され、縦方 向に伸び集積的に成形された交互極性の伝導ポリマーストリブブで組み立てられ た電気伝導管処理容器を示す。
図8は、本発明による血液移送装置の別の形態を示す図式的断片的立面図であり 、その原管の短片形態の小さな電気伝導容器および小型バッテリー電源は閉鎖ル ープ内で循環する聾様で作動する新規な電気伝導性の血液および他の体液処理装 置を提供するためにヒトの腕に埋め込まれている。
図9は、ヒトの上腕部の部分的な図式的断面図でありそして図8で示される埋め 込み処理装置に使用される組み合わせ小型バッテリー1!源を有する特別に設計 された小暑電気伝導処理容器の構造をより詳細に示す。
図10は、図8に示されそして本発明に従って作られたタイプの埋め込み処理装 置に使用される小型化された帯電処理管のいくらか翼なる形態の構造の詳細を示 す。
図11およびIIAは本発明の実施に使用する帯電処理管のもう1つの興なる構 造を示し、その際護管は、上部および下部伝導側面並びに2つの伝導側面を分離 するプラスチックまたは他の適当な電気絶縁材料製の右および左側の介在側面を 有する正方形または長方形の横断面を有している。
図12は、処理容器の内部に供給する入口および出口管の横断直径に対して大き い横断面積を有する新規な帯電し、閉鎖された8角形状の平板な和様処理容器の 上面および側面透視図である。
012Aは図12に示される拡大処理容器の部分的横断面図である。
図13は、図12の外部形状に類似した外部形状を有する広い横断面の処理容器 の別の形態の透視図であるが、その際処理容器の電気伝導電極は交互伝導板の1 つの組が残りの組から電気的に絶縁されている差し込み伝導板からなっており、 そしてその際極性の異なる電位が各々の組に適用される。所望の場合、1i極板 は電気伝導性の多孔性材料から形成することができる。
図13Aは図13に示される電気伝導性処理容器を貫いてとった部分的横断面図 である。
図14は直径の大きい帯電処理容器の更に別の形態の縦方向断面図であり、その 際容器は大きいシリンダーの形態であり、そしてそこに搭載した伝導電極は処理 容器内部に同心円的に整列されておりそして異なる電位で維持されている。
図+4Aは面A−Aでとった図14の漬断面図である。
図15は本発明による大きい横断面積の処理容器の更にもう1つの形態の縦方向 に伸びた断面図であり、その際処理容器の電気伝導電極は反対極性の電位が提供 されている針様I!極の交互電極を有する縦方向に伸びた針様電極で構成されて いる。
図15Aは図15の面A−Aでとった図15に示される処理容器の漬断面図であ る。
図16は本発明による大きい横断面積の処理容器の更にもう1つの透視図であり 、その際処理容器はその長さ全体を通して形成された平行で縦方向に伸びた開放 末端管を有する絶縁材料の比較的大きいブロックからなっている。管は電気的に 分離され向かい合って平行に伸びた伝導板電極を備えており、該電極には反対の 極性の電位が泗用されている。管末端は管を内包している絶縁材料の中心ブロッ クのそれぞれの末端上に形成されたそれぞれの容器内に開いており、そしてそこ から供給されるかまたはそこに供給しており、処理すべき体液用の入口および出 口導管はそれぞれの容器の非固定末端に連結されている。
図17は図16に類似した大きい横断面積の処理容器の透視図であり、その際処 理容器の本体は本質的に円簡形である。
図18は、図面の図12〜16のいずれか1つに示される、より大きい横断面寸 法の液体処理容器の1つを使用する本発明によるヒト血液または他の体液処理装 置の図式的断片的立面図であり、そしてこれは体液循環処理装置による連続流で 使用するのに適している。
図19は図12〜16に示された直径の大きい液体処理容器で使用するように設 計された本発明によるヒト血液または他の体液循環処理装置の更にもう1つの閉 鎖ループの図式的断片的立面図であり、そしてこれは処理容器の各側面で入口お よび出口液体ボ/ブの両方を使用する。この配列によって、該装置は処理される 体液を通過させて患者に戻す前に体液のバッチ処理を十分に行わせるように断続 的方法で操作することができる。
図20は、処理操作中に処理される体液がはっきりと見えるように上部側面で大 気に開放されている、本発明による非流通性の単一バッチ体液処理容器の部分的 解体透視図である。
図2OAは電力源に連結された図20に示されるタイプの組み立てられ、側面開 放性の処理容器の図式的断片的側面図である。
発明の最良の実施態様 図1は本発明による新規な血液移送装置の1つの形態の図式的説明である。図1 は、皮下針12と血液貯蔵容器14間に連結された静脈内タイプの管11の形態 である本発明に従って構築された電気伝導血液処理容器を示す。針12は血液提 供者の腕13の動脈または静臘に挿入され、そして管11は腕13がら容器14 に達している。
或いは、該装置は血液を貯蔵容器から受容者の腕に移送するように組み立てるが または血液を循環させて帯電管11から提供者に戻すように設計することができ る。
電気伝導性の管l1は、提供者の快適な位置がら導くため適切に組み立てること ができるように15の裂け目で示される任意の所望の長さであることができ、そ の際血液は提供者の腕13から容器14の適当な貯蔵位置に採取される。管11 の帯電部分の長さがより長くなれば電場力効果への血液(または他の体液)の暴 露が一層拡大され、そして低レベルの生物学的に適合可能な電流が処理される体 液を通過して流れ、それによって処理される血液または他の体液の生物学的有用 性を損ねることなく液体の適当な帯電処理が確実に行われる。
図2は図1の面2−2でとった電気伝導管11の晴断面図である。この管11は 、意図される適用によってより大きいかまたはより小さい直径であることができ るが、1から約20ミリメーターの内部直径であることができる。例えば、血液 移送装置が図6に示される目的用である場合には、該管は約5ミリメーターの横 断面直径を有することができる。しかしながら、意図される使用が図8に示され るような埋め込み血液移送装置である場合には、管直径は該装置が埋め込まれる 甲者の本来の循環血流速度に相当する流速度をもたらすように設計しなければな らず、そして選択された流速度で有効な帯電化処理を確実にするほど十分長くな ければならない。管+1はプラスチック、ゴム、医療等級のポリマーまたはヒト 体液および/または組織と適合可能な他の適当な材料から形成される。物理的に 分離された電気伝導性の多数の表面部分は白金、白金合金、銀、銀若しくは白金 被覆合金のような電気伝導性材料またはヒト体液および組織と適合可能な伝導性 ポリマーまたは銀若しくは白金被覆ポリマーのような他の類似する伝導性材料製 の管11の内部に対向させて16および16Aで示される平行な電極を形成させ る。向かい合った電極16と16Aの間の間隙は1から19ミリメーターのオー ダーであり、そして恐らく処理される体液の使用および伝導性に幾らか依存する 。
図3は図2の波形切断813−3でとった管1lの軸に沿った縦方向に伸びる断 面図である。図面の図3から、電気伝導性の表面部分16および16Aは全て管 l1の縦軸と平行に縦方向に伸びるしま馬様のストライブまたはストリップ電極 からなっている。縦方向に伸びる各伝導性ストライプ電極16または+6A間に は、交互の電気伝導性のしま馬様ストライプ電極l6および16Aをそれぞれ電 気的に絶縁する縦方向に伸びる電気絶縁領域l7がある。
図3に量も良く示されるように、交互電気伝導性表面ストライブの第lの組l6 は共同して、管1lの周囲を囲みそして管11の長さに沿った適当な点で管11 の側壁内に埋め込まれている第1の環状端子母線18と電気的に連結されている 。この設計は第1の環状端子母線18が残りの別の組の交互電気伝導性表面スト ライプ電極16Aと電気的に絶縁されておりそしてバフテリ−20として図1に 示される第1の極性(陽極)の電位励起源と導体端子19を介して電気的に連結 されているようなものである。図2で最も良く描かれているように、第1の組の 陽極の電気伝導性ストライプ16は全て共同して第1の環状端子母線18と物理 的にそして電気的に連結されているので伝導性ストライプ16は全て一定の陽極 励起電位で維持されている。
管11の周囲を囲む第2の環状端子母線21は第1の環状端子母1s18の位置 から離れた管11の長さに沿った点で111の内部に埋め込まれており、そして 第1の環状母締18に対して管の内部直径の内部方向に配置されている。この配 列によって、交互電気伝導性表面ストライプの残りの別の組16Aは共同して第 2の環状端子母llI21に、第2の環状端子母線が藁lの環状端子母i118 並びに交互電気伝導性表面ストライブの第1の組l6を電気的に絶縁するような 方法で電気的に連結することが可能である。図3に示されるように、第2の環状 端子母線21は、環状母線21を図1の装置図で示されるバッテリー20の陰極 電位源に連結させるための外部端子導体連結部22を備えている。交互電気伝導 性表面ストライブの第2の組+6Aは全て、これらの伝導性ストライプ16Aが 電気伝導性ストライブのMlの組16に環状母線l8によって加えられる陽極電 位と反対の陰極電位で維持されるように、16Aのストライブ全てを共同して策 2の環状端子母線21に物理的にそして電気的に連結する内部連結スタッドを備 えている。
図1に最も良く示されるように、電位源は電力源導体23および24を介してそ して好ましくは双極双投性のオン・オフ制御スイッチ25によって導体端子19 および22に連結される直′tllI!圧バッテリーを構成することができる。
本発明の好ましい実施態様では、電圧制御用可変抵抗器26および27も、伝導 性表面ストライブの交互の組16、+6Aの間に現れる励起電圧値を制御するた めに電力源導体23および24内に含まれる。バッテリーは図1の装置では直流 励起電力源として示されているが、任意の既知の直流励起電力源がバ1テリ−2 0の代わりに使用できるであろうことは当該技術分野の熟練者に日明であると思 われる。
操作では、血液を採取される提供者、または血液が与えられるか若しくは自分の 血液が循環処理される受容者は腕13を伸ばして簡易ベッド上に置く。そして連 結している電気伝導管11は図1に示されるように組み立てた血液引き抜きまた は供給若しくは循環処理用の皮下針12を有する。提供者/受容者と装置の両方 の準備が整ったとき、制御スイッチ2Sは閉じているので電場は向かい合って配 置された電気伝導性のしま馬様ストライブ16、16A等を横切って形成される 。0.2から12ボルトまでのオーダーの電圧が伝導性表面16、+6Aに加え られる。提供者/受容者が7Nアクを受けないように、皮下針が慣用の電気絶縁 静脈内管によってしま馬様ストライブ電極16、+6Aのいずれからも電気的に 絶縁されていなければならないことに注目することが重要である。この予防措置 によって、提供者/受容者は電気伝導管ll内の電場の存在に気付きさえもしな いであろう。このようにlil整した移送装置で、皮下針を提供者/受容者の腕 の静脈内に挿入しそして管11を通して血液を引き抜き、与えまたは循環処理す る。
血液が電気伝導管11内で形成された電場を通過すると、血液は、電極16と1 6A間に存在する電場勾配の電場力、電極16と+6A間の距離および処理され る体液の伝導性(抵抗率)に依存して、液体に曝される1平方ミリメーターの電 極断面積当たり1マイクロアンペア(lμ^/m52)から1平方ミリメーター 当たり約1ミリアノベア(1mA/s■2)までの範囲の電流密度の血液または 池の体液に生物学的に適合可能な電流に曝され、処理される。最近の実験で2〜 4ボルトの供給電圧によって誘導される電場中では1から100マイクロアンペ アのオーダーの直流電流が血液中を流れることが証明された。有効性は主として 処理時間の長さくこれは約1から12分までの範囲であることができる)および 上記範囲内の電流密度の生物学的に適合可能な直流の大きさによって決まる。例 えば、媒体中のエイズウィルスを100マイクロアンペアで3分間処理するとエ イズウィルスが実質的に弱められる(無力化される)ことが観察された。他の電 流密度および時間の長さでの処理は同じような弱体化効果を有する。血液および /または他の体液が電場力に付される時間の長さおよび電場の強度値を制御する ことによって、ウィルス、細菌、真菌および/または寄生虫のような望ましくな い汚染物が適切に弱められる。血液が針12から貯蔵バッグ14に、若しくは逆 に、または循環処理態様で移動すると、汚染物は電流の持続作用によって無力化 される。持続電場で誘導した電流を通過する血液の移動の長さも、血液が少なく とも約1から12分までのオーダーの時間電場力に付されるようにu!!するこ ともできる。上記した1!流で、血液または池の体液中に存在する細菌、ウィル ス(エイズウィルスを含む)、寄生虫および/または真菌は弱める(I力化する )が、該液体のヒトでの使用を不適合にしたりそれらの生物学的有用性を駄目に したりしないために上記のことは適当であると考えられる。
図2および3に示される本発明の例は、平面状態にある管壁上に伝導性部分16 およびISAを予め形成させ、そしてその後適当な心棒を使用して壁を管形状に 丸めることによって処理管を組み立てることが可能であるので、有利である。そ の後、丸めた後の平面部分が隣接する縦方向の縁は、電気的絶縁部分17の1つ の内部に位置する縦方向に伸びる継ぎ目に沿ってヒートンールされる。環状端子 母線18および21の末WA接続部で良好な電気的相互連結および連続性が完成 した処理管内で確実に提供されるように、丸めてヒート/−ルする工程中にはこ れら環状端子母線接続部に特別の注意を払わなければならない。伝導性II!極 部分16、+6Aは電着させるか、化学的に形成させるか、別々に形成した伝導 性ポリマー表面、またはプリント配線回路および集積回路製造技術で周知の技術 を使用して、丸めて/−ルする前に管11の側壁に接着させて固定した伝導フォ イルまたはワイヤであることができる。
図6は本発明による新規な電気伝導処理管を使用する改変された血液移送装置の 図式的断片的立面図である。本発明の図6の実施態様では、慣用の市販で入手可 能な構造の血液ポンプ28を管11の長さに沿った成る点に挿入する。血液ポン プ28はポツプ28の血液流入−流出連結部に形成された適当な絶縁体2gによ ってしま馬様ストライプの伝導性表面16、+6Aから電気的に絶縁されている 。血液ポツプ28を電気的に迂回する設備(必要な場合)は分路導体30.30 Aを通してなされ、これはポツプ211の各側面で伝導ストライブ16.18A に適用される直流励起電位の電気的連続性を維持する。便宜上、直流励起源20 およびその電気伝導管11との連結部は図6には示されていないが備えられてい なければならない。血液ポツプ28を運転する別個の励起電流源は流入端31. 31Aを通して慣用の110ボルトの交流源から提供される。
血液ポンプを使用する装置では、血液ポンプ28の出口でそして伝導ストライプ 16、+6A用の迂回ループ30.30A内で装置に挿入された血流制御バルブ 37を備えることは成る種の用途で望ましいことがある。このようにして制御さ れた血流によって、帯電移送装置は患者から血液を引き抜き、上記したように血 液を電気的に処理し、そしてその後電気的に処理した血液を徹者に戻す閉鎖ルー プ循環処理装置で安全に使用することができる。この方法は本明細書では循環処 理と称する。
図6の装置はまた、提供者の血液の血流が、採集容器14若しくは他の受容者へ のまたはこれらからの適当な量の血液の供給を確実にするのに十分ではないよう な状況下でも使用することができる。非ポンプ系では37のような血流制御バル ブを有することも望ましいことがある。
図面の図4および5は電気伝導処理管11が電気伝導電極部分32および32A を有する本発明のもう1つの実施態様を示しており、そして該電極部分はそれぞ れの伝導性しま馬様ストライブの箪1の組32を伝導性しまへ様ストライプの第 2の組32Aと電気的に絶縁するために使用される絶縁表面バンドII+によっ て分離され間隔かあけられた、交互極性伝導1状バツド32および32Aにおい て管11の内部直径の周囲に放射状に伸びているしま馬様ストライブの形態であ る。電気伝導環状ストライブの交互ストライブの第1の組32は、雪の縦軸と平 行の管11内に埋め込まれそして交互電気伝導環状ストライブの残りの別の組3 2Aと電気的に絶縁されている第1の縦方向に伸びる端子母線33と共同して電 気的に連結される。第1の縦方向に伸びる端子母線棒33は管11の外部表面上 の電力源導体連結部35によって第1の電気励起電位極性(陽極)源に連結する ように設計されている。
第2の縦方向に伸びる端子母$91134は管11の本体内に埋め込まれており そして交互電気伝導環状ストライブの残りの第2の組32Aと電気的に連結され ている。
第2の縦方向に伸びる端子母線棒34は第1の縦方向に伸びる端子母線33およ び交互電気伝導環状ストライブの第1の組32と電気的に絶縁されている。端子 母線棒33は、藁1の極性の電気励起電位源とは反対の極性の第2の極性(陰極 )の励起電位源と連結するように設計されている。この目的のために、供給電力 t4体連結部36は管IIの外部表面を貫いてそして第2の縦方向に伸びる処理 端子母線棒34に直接連結されている。
操作においては、図4および5に示される本発明の実施態様は血液移送装置にお いて図面の図1に示される方法で物理的に配列されており、陽極および陰極しま I%様1状ストライブは制御スイッチ25によって励起バッテリー20のそれぞ れの陽極および陰極端子に連結される。必要な場合には、図6に示される血液ポ ンプ、例えば28および血流制御バルブ3フを図4および5に示される帯1i管 を使用する血液移送装置に含めることができる。
図1に示される装置と同様に、図4および5に示される本発明の実施態様を使用 する1ffI液移送装置は皮下針12を自演提供者の腕に注入する前に電気的に 励起されるので、Illを通過する血液は全て交互の極性が環状になるように形 成された伝導バンド32と32Aの間にもたらされた電気力に曝される。本発明 に関する経験によってどのような長さが帯111t1%に必要であるのかが確立 されよう。しかしながら、初期の装置では帯11’ll+を通過する血液の流れ に関係する帯電場の長さは少なくとも前に述べた1〜6分の処理時間に相当しよ う。これは、交互極性のしま馬様ストライプ32および32Aによってもたらさ れる電流への血液の完全な暴露を確実にするために適当な長さの交互の環状しま I′!S様バ/ド32および32Aの大きい配列を使用することによって達成さ れる。帯電管によって血液に適用される電場力強度は図1〜3に示される本発明 の実施態様に類似する2から4ボルトのオーダーであると考えられる。
図面2および3の伝導性ストライブ16.16Aまたは図4および5の32.3 2Aに連続直流励起を供給する代わりに、拍動波形の直流励起電位で管11のこ れら電気伝導性部分を励起することもできる。このようにして使用するためには 、拍動波形の励起電位の拍動速度は処理される血液を通過する連続iii流を維 持する程十分高くなければならない。更に、反対極性の電気伝導部分16、+6 Aおよび32.32Aのそれぞれの組を晴切って蓄電器を並列に連結することが 望ましく、その際拍動直流モードでの操作が望ましい。
図面の図7は上記したものと実質的に異なる本発明のもう1つの実施態様の横断 面図である。図7では、管11の組み立てに使用される材料は高度に電気伝導性 、絶縁性または半導性であり、そして本質的に十分な伝導性から絶縁性までの範 囲の伝導性値を有することができる新規な宇宙時代のポリマー材料の1つである 。
図7の本発明の実施態様では、管11の内部直径上の伝導性表面領域は実際には 高度に伝導性のポリマー材料で組み立てられた管11の礒断面領域の部分、例え ば11C中に形成される。伝導性部分11cを分離する11目の介在部分は高度 に絶縁性のポリマー材料から集積的に形成される。適当な陽極および陰極電位は 、図7で図式的に示される導体23およびz4によって電位源から交互の組の伝 導ポリマー部分11Cの外部表面領域に適用される。
図7に示される本発明の実施O様は、図1〜6に示される本発明の実施6様より 少ない処理工程しか必要でない点で、はるかに単純でありその結果!2造するの により安価であると考えられる。他の点では、図7に示される本発明の実施態様 は、輸血または循環使用の場合に提供者から容器または受容者への血液移送を実 施するために血液ポンプ28および血流馴整バルブ37を使用してまたは使用し ないで図1または6に示されるものと類似する血液移送装置で使用されよう。血 液移送方法中、血液が管11を通過する前に交互極性の直流励起電位を空間的に 層れた交互の組の陽極および陰極電気伝導性ポリマー部分11cに提供すること も必要であろう。これによって確実に、移送される全ての血液は交互の伝導性表 面!1c間にもたらされる電場力に暴露される。部分11cと111が全て縦方 向に伸びておりそして管11の縦軸に平行である図7の実施態様の変形として、 図5に類似する交互に放射状に囲む環状伝導性部分11cおよび交差する絶縁部 分111を使用することは可能であろうが、設計するには一層?111であろう 。しかしこのような組み立てには図7に示すものより幾らか複雑な端子母線棒直 流電力源連結部23および24が必要であろう。
図8は本発明に従う血液処理装置の形態を示す断片的図式的立面図であり、短片 とされた帯電管からなる電気伝導性の小容器41および小型バッテリー電力源4 2がヒトの腕に埋め込まれている。帯電管41は図1〜7に関して記載された任 意の以前に開示された帯電管構造の形態であることができるが、これは、血液が 処理される患者の腕13の静脈44の部分かまたはその周囲に管41を挿入でき るように小型形態に組み立てられる。埋め込みは、血液を患者の手に循環させる 間に患者44の血液が自然に帯電管41の短片を通して汲み上げられそしてそれ によって処理される患者の循環系の集積部分からなる閉鎖ループ循環埋め込み処 理装置を形成させるようなものである。このような埋め込み装置のパラメーター は必然的に小さいので、埋め込み帯電管を1回通過させることによって血液中の 汚染物の比較的小さい弱体化を達成することができる。それ故、汚染物が上記し たような無力化される点まで汚染物を徐々に弱めるには少量の患者血液を連続し て1日24時間且つ必要なだけ多(の日数繰り返して通過させる。
図9は、本発明に従う処理装置が埋め込まれる患者の静脈または動脈の上腕部1 3の部分的断片的断面図であり、そして図8に示される埋め込み処理装置で使用 する組合せ小型バッテリー電力源を有する特殊小型電気伝導処理容器をより詳細 に示している。図9では、帯電容lI41は、動脈または静脈44の内部壁44 内に埋め込まれたフットボール形状の外部収容器45の形態である。外部収容器 45は、ヒト血液および組織と適合可能な白金のような固体導体の円筒形の中央 部分45Mとこれと一体的に形成された円錐形の多孔性末445 Cとで構成さ れており、この末端45C(同一の電位の)は中央部45Mと電気伝導性スクリ ーングリッドを形成している。円錐形末端部分45Cは両方共穿孔されておりそ してスクリーンまたはメツシュワイヤおよび中央部分45Mと同一の材料組成の ものである。涙滴形状の内部収容器46は外部収容器4S内に配置されそして適 当な絶縁支持体くも足4フによって外部収容器の中央部分45M内に確保されて いる。内部収容器46も白金または他の適当な生体適合可能性伝導材料で形成さ れておりそして伝導支持体足48によってその内部で内部収容器46の伝導性壁 に保持された小ヤバフテリー42を支えている。
支持足48はバブテリー42の1つの端子から内部収容器への端子連結部として 働くのでこれはl極性励起電位で維持されている。小嬰バッテリー42の残りの 反対の極性の端子は絶縁導体49を通して外部収容器4Sの中央部分45Mに連 結され、これによって網状の円錐末端部分45Cを有する外部収容器全体は反対 の極性の電位で維持される。
患者に埋め込む前に、図9に示される帯電容器は内部および外部収容器45.4 6の間に電位差がでるようにバフテリー42に連結させて活性化させる。活性化 した帯電処理容器41を埋め込んだ後に、それが静脈または動脈内に存在するこ とによって静脈または動脈内の血流の全ては内部および外部収容器45および4 6のflu!の間を通過し、その結果これらの空間に存在する電場力に曝される ようになる。電場力の存在によって上記で説明したように内部および外部収容器 の間を通過する血液内に電流が誘導され、これが血液中に汚染物として存在する 細菌、ウィルス、寄生虫および/または真菌を弱体化する。ここで再び、一定時 間内に該デバイスで処理される患者の総崩液流が比較的少量部であるため、この ような汚染物が上記したように無力化されるような点まで血液中の汚染物の弱体 化を生じさせるのは長期間に亘る反復循環血液処理方法である。
埋め込みデバイスを入れた患者血液の適当な処理を更に確実にするために、血液 を図1および6で前記したかまたは図18および19に関連して以後に記載する ような外部処理膜[(該処理装置の総容量がより大きいため、決定される時間が 比較的より短い時間で実質的な弱体化効果が達成できる)で処理し、次いで弱体 化状態を維持しそして初期処理後に続く汚染物の形成を防ぐために図8.9およ び10に示されるようなインビトロでの埋め込み処理装置を使用することが推奨 される。
図10は、図8に関連して最初に記載した円筒形または管状の帯電処理容器41 を更に詳細に示す静脈または動脈44の部分的断片的図式図である。この埋め込 み処理容器41は、事実上開放末端の円筒形状であって大静脈または動脈に匹敵 する直径を有するようにそして図10に示される静脈または動脈中に移植するか または埋め込むことができるように小型化される。管状処理容器41は例えば図 面の図2および3に従って設計することができる。この適用では、バッテリー電 力源42は環状形状でありそして示された態様で管状処理容器41上に滑り込ま せる。図10では、環状のカラー形状のバッテリー42の横断面図だけを示す。
バッテリー42が管状処理容器41上で適合する点では、得られるバッテリー電 力供給構造の埋め込みが容易になるように最小の外面を有するように、バッテリ ーのそれぞれの陽極および陰極端子は対応する’[41の陽極および陰極供給端 子19および22とかみ合うように露出させる。図面の図10と図9の比較から 、図10の処理容器によって該容器が埋め込まれている静脈または動脈での流れ が幾らか制限され、そしてこの理由のため図10に示される構造が好ましいと考 えられる。
図面の図11およびIIAは、正方形または長方形の横断面形状の開放末端管の 形態である帯電処理容器51の構造を示している。正方形または長方形の形状を 備えその結果平行て向かい合った伝導電極表面SIUおよび51Lを備えた処理 容器S1は、図11の面+1A−11Aでとった横断面図である図面の図11A に最も良く見られるように非常に単純化されている。管11の上部および下部表 面を白金等のような電気伝導性材料から組み立てそして上部および下部表面SI Uおよび51Lを電気的絶縁側壁52Rおよび52Lによって絶縁することによ って電気的に絶縁され向かい合った平行な電極表面の装置が単純化されそして得 られる処理容器によって最小の血流制限が誘導される。上部表面51Uを1つの 電極(例えば陽極端子)に連結しそして下部表面SILをバッテリーの陰極端子 (示されていない)に連結することによって、処理される液体が流れる管の内部 領域の帯電化が非常に単純化された電極構造で容易に達成される。側面の絶縁表 面52Rおよび52Lの凹面形表面がお互いに向かい合ってカーブしておりそし て上部および下部伝導表面SIUおよびSILの横断面領域が図11およびII Aに示されるような所望の電流密度の管状処理容器を提供するように適合されて いるこの構造的特徴の変形は上記図8および9に示されるような埋め込みデバイ スで使用するように容易に提供され得るであろう。
図12は、処理容器の内部に供給する流入および流出管の横断面直径の割に大き い断面積を提供しそれによって処理される液体の処理量の増加を一定の時間で達 成することができる本発明による新規な帯電し閉鎖した8角形の平板な箱様の処 理容器60の透視図である。図12に示される処理容器60は、それぞれヒト血 液および/または他の体液と適合可能な絶縁材料の、上部および下部の8角形状 の平板な絶縁板61および62から本質的になる。上部および下部板61および 62はそれぞれ8角形状の伝導性電極部63および64の直ぐ下および上に配置 されており、これらは周囲の電気的絶縁性のガスケット部65によってお互いに 隔層されそして電気的に絶縁されている。構造全体は一緒にサンドイッチになっ ており、そして図面の図+2Aに最も良く示されるように突き抜けた貫通ピンで 組み合わせた関係で保たれている。テフロンであることができる絶縁ガスケツト ロ5は2つの伝導性電極部63および64の間の、処理される血液または他の体 液を流入および流出導fi68および69を介して導入される開放空間6フを限 定している。反対の極性の電位をそれぞれの伝導板63および64に適用して介 在空間6フを横切る電場力を生じさせ、そして処理される液体はこの介在空間を 通して電極板63および64の間で流れる。処理容器をこのように構築させるこ とによって、空間67を通過して流れる血液または他の体液に対し処理表面領域 の増加がもたらされ、それによって一定の時間で増加した量の液体を処理するこ とができる。
図13は図12に示される処理容器に類似する外部形状を有する断面積が大きく なった処理容器フ0のもう1つの態様の透視図である。しかしながら、図13に 示される帯電処理容器は多数の介在した伝導性の平板な電極板71および71A からなる電気伝導性電極の構造が図12のものとは違っている。電極板71は図 13Aに示されるように右手側(RH)の伝導性末端板73Rに固定されそして そこから内側に突き出ている。別の組の平板な電極板71Aは処理容器7oの左 手側末端の対応する伝導性末端板に固定されそしてそこから内側に突き出ている 。伝導性末端板73Rおよび73L並びに伝導性末端板を互いに絶縁する共同作 用性の絶縁側面板73は上部および下部を絶縁する頂部および底部絶縁板74お よび75で密閉される8角形状の箱枠を形成する。伝導性末端板73Rおよび7 3Lには、入口および出口管76および77が処理容器70への連結によって入 口および出口流を提供するように図13に量も良く示されるように固定された中 央開放部が形成されている。
交互の組の平板電極板71および71Aは互いに平行に伸びておりそして各伝導 性末端部73Rおよび73Lによってそれぞれの組の介在電極板に供給される電 極電位差が提供される。所望の場合、それぞれの平板な伝導性電極板71および 71Aは図面の図13Bに示される穿孔された材料から組み立てることができる 。更に、熱絶縁体の成る種の形態または熱的に制御された室は図13Aに示され る熱絶縁体78によって示される処理容器70の外部の周囲に設備されることも 望ましい。
操作においては、図13.13Aおよび13Bに示される帯電処理容器7Gは図 1〜7に関して前記した方法と本質的に同一の方法で作用して、処理される血液 および/または他の体液に夾雑する細菌、ウィルスおよび真菌のような汚染物を 図13の処理容器を通過する流れ中で弱体化させる。
図14は断面積が大きい帯電処理容器8oの更にもう1つの形態の縦方向断面図 である。図14に示される処理容IIgoは開放末端で長い円筒形81の形態で あり、その円筒形壁はヒト血液および/または他の体液と適合可能な絶縁材料で 組み立てられ、そしてその開放末端は円形の伝導性末端片82および83によっ て閉鎖されている。入口および出口管開口部84および85は円形の末端板82 および83内の中央に形成された穴を通して円筒形収容器81の内部に設置され る。円筒形の絶縁収容1111+の内部には、外部円筒形収容器81の内部を通 過して縦方向に伸びる少なくとも2つの隔履され穿孔された同心円の円筒形の電 極部86および87が備えられている。
穿孔された同心円の電気伝導性1i極の第1の組86は、同心円電極部86の全 てに電位を適用するために電気端子として作用する伝導性末端板82内に埋め込 まれそしてそれによって支持されている。同様に、穿孔された同心円伝導性電極 部87は上記と反対の極性の電位を供給するために伝導性末端板83によって物 理的に支持されそしてそれに電気的に連結されている。更に、所望の場合には、 86に類似する1つまたはそれ以上の追加的な穿孔同心円電極部は内部同心円電 極部86がら、2つの電極部86の間にサントイフチ状にした別の穿孔された同 心円1i!極部87を有する円形末端部82の直径に沿って外方向に離して置く ことができ、そして全ての空間的に離れ隔離された電気伝導性の14極部86お よび87の間に電場力を提供するように上記から離して置くことができる。更に 、所望の場合には、伝導性表面89は外部の絶縁円筒形収容部81の内壁の周囲 に形成させることができ、そして最も外部の同心円電極部86または6フと極性 が反対の伝導性末端板82または83に電気的に連結することができる。これに よって、処理容@8oの断面領域の内部全体を電場力が横切りそして円筒形収容 部81を通過する全ての[Ii1液または他の体液が内部絶縁収容部81内の被 覆表面89を含む別の同心円電極部の間に生じた電場の結果として生物学的に適 合可能な低電流に確実に付されることになる。
操作においては、図14および図14Aに示される本発明の実施!!様は、処理 容器80内で処理される血液または他の体液を通過する生物学的に適合可能な電 流を確実に生成させるために、本発明の先の実施態様に関連して記載した方法と 実質的に同一の方法で操作する。
図15は断面積の大きい処理容器90の更にもう1つの実施態様の縦方向断面図 である。処理容1190も外部が中空開放末端円筒形の絶縁本体部91からなっ ており、その開放末端はそれぞれ電気伝導性の円形末端板92および93で閉鎖 されている。
入口および出口管の開口部94および9sは、処理される血液および/または他 の体液を処理容器90の内部に通過させるため伝導性末端板92および93に中 実軸開口部を通して装備される。伝導性末端板92および93は、それぞれそれ ら末端板から処理容器90の内部て内側方向に突き出ている反対極性の針様電極 のそれぞれの組96および97を有している。興なる極性の電位は98および9 9で示されるそれぞれの陰極および陽極端子を通してそれぞれの伝導性末端板9 2および93に適用される。所望の場合には、電場で処理容器9o内の全容積を 完全に飽和させるために、図14の89で示されるものと類似する伝導性被覆を 処理容器9oの中空の円筒形外部本体部91の内部表面に施すことができる。
図ISAは図ISの面A−Aでとった横断面図であり、針様電極の配列が処理容 器90の内部でどのように見えるのかを示す。操作においては、処理容器9oは 既に記載した本発明の実施態様に関連して前記した方法と実質的に同一の方法で 機能する。
図16は本発明に従う更にもう1つ形態の断面積の大きい処理容器100の透視 図であり、そして図16Aは図16の面16A−16Aでとった部分晴断面図で ある。処理容器+00は、血液および/または他のヒト体液と適合可能な電気絶 縁材料の比較的大きい長方形プロ、り101からなる。絶縁ブロック+01は該 ブロック内にブロックの長さ全体に形成される複数の平行な縦方向に伸びる開放 末端の管状開口部+02を有する。管102は図+6Aに最も良く示される電気 的に絶縁され向かい合った平行に伸びる伝導板電極を備えており、これらには反 対の極性の電位が適用される。例えば容管の下部の電極109で形成されるこれ ら電極の1つの組は絶縁ブロックの1つの末端、例えば101Rに形成される伝 導性表面被覆へ伸びておりそしてそれに結合しており、そして残りの上部電極1 09は、管の左手末端から伸びておりそしてブロックlotの残りの末端101  L上に形成される伝導性被覆に接触している菓2の組を形成する。それぞれ反 対の極性の電位は、ブロック101内の縦方向に伸びる各管内の陽性および陰性 電極の組の間に電位差が存在するように、それぞれの伝導性表面101Rおよび 101Lに供給される。管102の末端は絶縁材料のブe+1り101のそれぞ れの反対末端上に形成されるそれぞれの頭部容器+03および104に開かれそ してそこから供給されまたはそこに供給する。容器10ffおよび104の各々 は、処理すべき血液または池の体液を処理容器100へそしてそこから供給する ための、頭部103に適用される入口管105かまたは頭部+04に固定された 出口管+06かのいずれかを受け入れるために中央に形成された開口部を有して いる。所望の場合には、血液ポンプまたは他の液体ポンプは供給! 105と頭 部103の間、または流出管106と頭部容器104若しくは104からの流出 部の間、またはそれらの両方に挿入することができる。或いは、入口および出口 ポンプの両方を使用することができる。操作においては、図16に示される帯電 処理容器+00は前記した処理容器のものと同一の方法で機能する。
処理適用によっては、容器の頂部で捕捉されそして換気しなければ帯電処理容器 の適当な操作を妨げる気体を換気するために自動的にかまたは手動で制御できる バルブで選択的に操作できる通気孔を備えた図16の107および108で示さ れるような排気孔を入口容器103および/または出口容器104に設けること が望ましいと思われる。同様に、適当な換気装置を前記した断面積の大きい帯電 処理容器に備えることができる。
図17は更にもう1つの断面積の大きい処理容器110の透視図であり、これは 、長い管の開口部が作られている絶縁材料101の本体またはブロックが図17 に示されるような円筒形であることを除いて、全ゆる点で図16に示される処理 容器に類似している。他の点では、図17に示される本発明の実施態様は、容器 頭部103および104を含めてその構成部分の組み立ておよび操作が図16と 同一でありそして同様に作動しよう。
図18は、断面寸法がより大きい液体処理容器60.IP+1えば図面の図12 〜17に示されるものの任意の1つを使用するヒト血液または他の体液処理装置 の図式的略図である。図18に示される特別の液体処理装置は、患者の腕13が ら血液を引き抜きそして静脈内の管111を通して市販で入手可能な血液ポンプ 28にそしてそこから帯電処理容器60に供給する連続流の体液循環処理用のも のである。処理容器6oは図面の図12〜17に関して記載した処理容器のいず れかのようなものであることができ、その際処理される血液または他の体液は血 液中に含まれる汚染物、例えば細菌、ウィルスおよび真菌を無力化する点まで弱 体化するために低電圧、低電流に暴露される。次いで、処理容16Gの流出部に 現れる処理血液は静脈内管112を通して血液または他の体液が処理される当該 患者の腕13に循環処理して戻される。所望の場合には、静脈内管111および 112はまた図1〜7および11に記載したような処理管であることもできよう 。これは望ましい場合には液体の2倍処理を提供することができよう。処理全体 が空気を調整し温度を制御した室で行われない場合には、処理される血液または 体液を実質的に一定の粘度に確実に維持するために、少なくともポンプ28、帯 電処理容器60および相互連結した静脈管部分111および112の周囲の点線 113で示される温度制御した囲いを備えることが望ましい。
通常、図18の装置は、患者の腕13から出た血液はポンプ28を通して、血液 を処理する処理容器60に供給されしそしてその後管部分112を通して排出さ れ患者の腕に戻す連続流循環処理装置で使用されよう。このように処理される血 液の流通度は患者の身体を循環する血液の自然のlli!速度に可能な程度に実 質的に相当するように調整されよう。
上記方法の操作に加えて、図18の装置は、血液ポンプを断続的に停止させて、 血液ポンプを停止させそれによって一層十分な帯電化処理および血液に含まれる 細菌、ウィルスまたは真菌の弱体化を一層確実にする時間の間処理容器6oに含 まれる血液または他の体液の電気的処理を一層大きくさせる停止−流れ9様で操 作することも可能であろう。
図19は、図18に示される装置に幾らか類似している本発明に従う閉鎖ループ の通過流の循環処理装置である。図19は、入ロボンブ28および出ロポノブ2 8°がそれぞれ帯電処理容器60への取り入れ口および該容器がらの出口に連結 されている点で図18と異なっている。所望の場合には、入口制御バルブ113 および出口制御バルブ114は入ロポノブ28と処理容器60への取り入れ口の 間および処理容器6oがらの出口と出口血液ポンプ28への取り入れ口の間で相 互に連結することもできる。113および114で示されるこれらの入口および 出口制御バルブは図19の装置を好ましくは2つのポンプの開始−停止循環装置 として操作できるような時間的順序で自動的に操作される。このようにして操作 するとき、藁1のポンプ28を作動させて患者の腕13から汲み上げられる血液 を処理容160中に排出させることができ、そしてその後入口および出口バルブ 113および114の両方を閉鎖状1にして流れをせき止める。この時点で、血 液または他の体液の帯電化処理は汚染物、即ち細菌、ウィルスまたは真菌を無力 化させる点まで適当な弱体化を確保するために予め定めた予定時間の間行われる 。予め計画した処理期間の完了時に、出口バルブ+14を開けそして出ロボンプ 28°を作動させて処理血液を患者の腕13に戻す。半連続性の開始−停止パッ チ態様での操作によって確実に血液の適切な帯電化処理が達成されるが、この目 的は閉鎖ループの血液循環処理方法で使用するのに適するある程度連続的な方法 で達成される。
図20は本発明に従う非循環性の単一パッチの体液処理容器1200部分的に分 解した透視図であり、これはその上部側面で大気に開放されており、そして以下 に記載する実験を行う際に使用された。図20Aは直流電力1112gに連結さ れた図20に示される組み立で処理容器+20の図式的概略図である。電力源1 28はo2ボルトがら12ボルトの範囲内の直流の一定電圧および処理される試 料の一定の電気抵抗で処理容器120の伝導性電極を横切る実質的に一定の電圧 を提供することができ、そして処理容器中のバッチ試料を通過する本質的に一定 の電流を提供した。末端壁121および122並びに中央隔壁123からなるテ フロン隔壁の各々の開口部124を通して伸びる貫通ボルトおよびすy)124 Nと一緒に組み立てると、これら部分は図20Aに示される機密液体室を形成す る。1組の空間的に離れた平行電極125および126は、各々の末端隔壁+2 1および122内に適切に形成された水路内で、末端隔r11121および12 2の頂部の貫通開口部12フに貫通したボルト(示していない)によって向かい 合った平行関係で電極125および126を固定する貫通スタッド(示していな い)で支持されている。電極125および126はそれぞれ図20Aの128に 示される直流電力のバラチリ−源の陰極および陽極端子に連結された。このよう にして組み立てるとき、得られた構造によって容器の中央部分+23の1ミリメ 一ター幅の中央部に形成される垂直方向に伸びるスロットで特定される非流通処 理容器またはセルが得られる。
この垂直方向に伸びるスロットは電極125および126間の幅が1ミリメータ ー、長さが1.56ミリメーターおよび深さが832ミリメーターである側面が 開いている処理ウェルの境界を定める。このように記載されたように構築しそし てエネルギーを与えた実験試験処理容器を用いて以下の実験を行った。
実験結果 厩略 L1離した1対の白金電極を有する非iA[通容器またはセルを長さ1.56− ■および深さ8.32m−のウェルに挿入した。非流通容器は一定の電圧および 一定のアンペア数の電場を創出し得る直流電源に連結した。このウェルに、11 当たり106個の感染性粒子の濃度のヒト免疫不全ウィルスタイプl (HIV −1)の懸濁液を入れた。約10μlのウイIレス懸11液の分別物をウェルに 入れた。その後、ウィルス懸濁液は0マイクロアンペアで12分間までまたは1 00マイクロアンペアで6分間までの範囲の直流に暴露した。25.50および 75マイクロアンペアの中間電流は同じようなウィルス分別物を暴露するために 使用した。ii流および時間のマトリックスは表1に示されるようにして使用し た。ウィルス懸濁液を電流に暴露した後、非流通容器の内容物を取り出しそして 滅菌微細管に入れた。各試料の5μlを取り出しそして10%のつ/胎児血清( FCS)を補充した組織培養培地95μlで希釈した。
実験1で、再懸濁しそして処理したウィルスストックはCEM−3Sの名称のヒ トTりンパ芽球細胞株と共にインキユベートした。この細胞株は、HIV−1に !露されると融合細胞を形成する。使用されるウィルスの力価が形成された融合 細胞の数と直接関係していることは文献的に良く証明されている。それ故、HT V−1の感染性評価をこのアッセイで使用することができる。対照的に、実験2 では119の名称の別のヒトTリッパ芽球細胞株を使用した。この細胞株は、C EM−SS細胞とは対照的に、HIV−1に暴露されると多数のウィルス粒子を 生じさせる。生じたウィルスの皿は細胞が暴露されるウィルスの量に比例する。
それ故、ウィルス粒子または更に一般的にはウィルス関連タンパク質(この場合 には逆転写酵素)の定量化はウィルス感染の七標として使用することができる。
両アッセイ、即ちCEM融合細胞形成アッセイおよびH9ウィルスタンパク質ア メセイで、同じようなタイプの結果が得られた。つまり、CEM細胞では、融合 細胞形成および定置化が好ましいが、HIV−1関連タンパク質(逆転写酵素〉 活性を定置することができ、そし、て逆にH9細胞では、逆転写酵素の定置化が 好ましいが、巨大細胞(融合細胞)形成を定置することができる。これらのアッ セイは共にウィルス感染の再現性のある手段として広く使用され、そして本願の 電気的処理の産物としてウィルス感染性の変化が検出され得るかどうかを測定す るために使用することができる。
実験1 試料当たり約105個の(EM−3S細胞は処理および未処理(対PIA)ウィ ルス分別物と共に4日間までの間インキユベートした。細胞は微量滴定板ウェル に入れ、そして融合細胞の形成を24時間毎に顕微鏡観察によってモニター1. た。文献中に報:与されておりそして現在多数の実験室で行われている標準化@ 罎で、3日および鳴日目の融合細胞の数を測定I−た。表2はこのアッセイを使 用する代表的な実験の結果を要約する。認められるように、形成された融合細胞 の数は電流の量に反比例した。即ち、つり加えると、電流が増加すると(50対 100マイクロアンペア)、形成される融合細胞の数が減少した。これらの結果 およびCEM−SS細胞株を使用する追加実験の結果は、HIV−1のRF種の 電気的処理1.7よってこの細胞株でのウィルスの融合細胞形成訊発能が弱体化 されるという一貫した所見を示1、でいる。
実験2 H9細胞を使用してHIV−1の感染性を変化させる電流の能力を測定する別個 の独立したアッセイを使用した。基本的な方策は、処理および対照のウィルスス トックの初期懸濁液が105個の89細胞と共に37℃で2時間イノキコベート されたことを除いて、CEM細胞で使用した方法に類似していた。その濃、細胞 ウィルス懸濁液は更に希釈して標準組織培養培地中で5菖lとした。次いで、細 胞−ff、)イルスリ濁液は37℃、5%のCO2で14日間までの間インキュ ベートした。3目間隔(2日目に開始)で、細胞@4i液の分別物を各試料から 取り出した。この分別物は細胞をベレットにするため1.ooorQで5分間遠 心した。遠心後、上清液と細胞ベレツトを分難した。上清液は以後の逆転写酵素 アブセイ用に低m保存しそ1゜て細胞ベレツトは固定液に再懸濁しそj、てその 場でのハイブリ、・ド形成を使用する更なる研究およびHI V−1によるウィ ルス感染を定性的にそして早足性的に検出するため免疫細胞化学用に組織貯蔵所 で保存した。この実験の終了時に、試験および時間の各々からの上清液試料はI !準の逆転写酵素アッセイを使用して試験した。代表的な実験の結果は表3に示 す。この実験の結果は、HIV−1がH9細胞に感染する能力はウィルスが暴露 されるii流の大きさによって弱体化されることを示している。更に、電流の大 きさはより小さいが長い暴露時間でウィルス感染の弱体化が達成される。即ち、 融合細胞形成およびCEM−3S株を使用して観察された結果と同様に、電流の 増加かまたは暴露時間持続の増加はこの細胞株で産生された逆転写酵素の量と反 比例した。
要するに、数回反復しモしてCEM−SS細胞株を使用したこれらの実験は、不 連続的な暴露時間間隔の生物適合性のアンペア数の直流1[流がHIV−1エイ ズウイルスにかかり易い通常の健康な細胞をI!11染8せるHTV−1の能力 を弱め得ることを十分有意なレベルで示している。
何が汚染物(ウィルス、Ifm、寄生虫および、/または真菌)の弱体化を特異 的に引き起こすのかは不確かであるが、幾つかの考えられる説明が提噴されてい る。
1つ(え弱体化が単に11流および電圧の直接的影響によって引き起ζされると いうものである。もう1つは次のような意味である。電圧が電極に適用されると 、小電流が電気伝導性の媒体を通1=て流れる。l適用された電圧および続いて 起こる電流が糟罐な生物学的に活性の液体中で変化を誘発する。陽性および/ま たは陰性の負荷が上記媒体を通して移送される場合、電流は該媒体を通して流れ ることができる。この移送は生物学的に活性の分子の負冑分布の変化を誘発する ことがあり、その結果それらの生物学的活性を変化させる。更に、電圧および電 流は、単独でまたは組み合わせて生物学的に活性の分子および/または細胞に影 響を与えることのある種々のイオン、ラジカル、気体および/またはpH値の生 成または消失を誘発することができる。電気的方法の上記産物は非常に短命で電 極のすぐ近くに留まるかまたは媒体のバルクに拡散するか若しくは混合しそして 生物学的に活性の分子若しくは細胞と反応してそれらの弱体化をもたらすかのい ずれかであると思われる。
表1 実験例 電流(μ^) 時間(分) 表2 融合細胞形成 (融合細胞数) ウィルスの希釈 1 : 20 TNTC参 TNTC2g 86 Isl: 40 丁NTC1 フS 22 42 丁1:8QTNTCIQ20254 1:160 180 44 9 9 21:320 115 28 4 6 0 1:840 70 10 0 2 0 1:12g0 40 7 0 0 0 1:2560 u 4 0 0 0 1:5120 15 2 0 0 0 1:10.Z40 to I OOO l:20.480 4 G 0 0 00μA 25μA 50μ^ 750μ A 100μA8分 8分 6分 4分 3分 * TNTC−多すぎて計数できない 逆転写酵素活性 (CPMX 10−3> インキ1ベーン1ンの日数 μアノペア/時間(分) 発明の実際的使用 本願明細書に示した開示は主として血液の電気的処理に向けられているが、本発 明が含有される細菌、ウィルスおよび真菌のような汚染物を処理するために電気 的に伝導性の他の体液に対応する効果を有し乍ら適用できることは当該技術分野 の熟練者に目明であると思われる。更に、約0.2ボルトから12ボルトまでの オーダーの電圧が好ましいとして示されているが、ある種のウィルスをより短時 間500マイクロアンペアのオーダーのより大きい電流に付した場合、ウィルス が弱められる(またはより速い速度で弱められる)こともある。受容可能な電流 の大きさとしては通常02から12ボルトの励起電圧を必要とするであろう。し かしながら、体液中の汚染物のより速(またはより完全な弱体化がある橿の環境 下および条件下で所望される場合には、伝導管に供給される励起電圧は実際、殆 どの処理で02から12ボルトの範囲を超えていると思われる。
新規で改良された電気伝導処理方法および電場力を用いて血液および/または他 の体液を処理する新規な方法を実施する際に使用する容器並びにこのものを使用 する処理装置の幾つかの実施態様を記載したが、本発明の他の改変および変更が 上記教示に照らして当該技術分野の熟練者に示唆されていることは自明であると 思われる。それ故、下記請求の範囲で特定される本発明の意図された全範囲内に ある記載された本発明の特別の実施態様において変更をなすことができると理解 すべきである。
浄書(内容に変更なし) 要約書 本願発明は、汚染物を一掃する体外処理装置の構成部分または埋め込み装置によ って、血液または他の体液、例えば羊H液および/または合成液体、例えば組織 培養媒体を提供者から輸液受容者または貯蔵容器に移すか、または単一の提供者 の血液または池の体液を循環処理させるための新規な電気伝導方法および装置を 提供する。本発明の処理装置は、血液または他の体液、例えば羊膜液中に含まれ る細菌、ウィルス若しくは真菌または寄生虫が普通の健康なヒト細胞に感染する かまたは影響を与える効力をなくす程度にまで汚染物を弱めるのに適当な電場強 度の電場力を、血液または他の体液に加える新規な電気伝導容器を使用するもの である。しかしながら、該処理によって血液または他の体液は処理後にヒトまた は他の哺乳動物での使用に対して生物学的に不適になっていない。この目的のた めに、該処理容器に提供される低電圧の電位は約02から12ボルトのオーダー でありそして処理される液体に暴露される電極面積の平方ミリメーター当たり1 マイクロアンペアから平方ミリメーター当たり約1ミリアンペアの電流密度をも たらす。このパラメータ範囲内での処理時間は約1分から約12分までの時間範 囲である。
手続補正書(方式) %式% ■、事件の表示 平成3年特許願 第516594号 (国際出願番号)PCT/US91104938号2、発明の名称 電力による血液および他の体液および/または合成液体の処理のための電気伝導 方法および装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 民 名 カー1ハステイーブン(ほか1名)4、代理人 居 所 東京都千代田区永田町2丁目4番2号秀和溜池ビル8階 山川国際特許事務所内 (1)図面の翻訳文 (2)委任状・同訳文 7、補正の内容 (1)図面の翻訳文の浄書(内容に変更なし)(2)別紙の通り 以上 国際調査報告

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.電場力の存在下で電気伝導容器内に含まれるかまたは該容器を通過する血液 および/または他の体液および/または合成液体中に混入した細菌および/また はウイルス、寄生虫および/または真菌を直接電気的に処理する電気伝導容器に おいて、該電気伝導容器はその内部表面上若しくは内または該容器の内部に形成 され、その容器内に含まれるかまたは容器を通過する血液または他の体液に暴露 される少なくとも2個またはそれ以上の空間的に離れた逆極性の、互いに電気的 に絶縁されそして上記容器の長さの一部の上に伸びている電気伝導電極部分と、 異なる極性の低電圧電位を上記電気伝導電極部分に加える手段とを有し、通過す る電流の作用によって血液および/または他の体液中に含まれる細菌、ウイルス 、寄生虫および/または真菌を弱体化して細菌、ウイルス、寄生虫および/また は真菌を無力化するが上記液体の生物学的有用性は維持する、上記容器内に含ま れるかまたはその容器を通過する血液および/または他の体液中に生物学的に適 合可能な電流を電気伝導電極部分間に誘導する電場力が形成される電気伝導容器 。
  2. 2.低電圧電位が約0.2ボルトから12ボルトまでの範囲でありそして血液ま たは他の体液中に平方ミリメーター当たり約1マイクロアンペア(1μA/mm 2)から平方ミリメーター当たり約1ミリアンペア(1mA/mm2)までの電 流密度を誘導する請求項1に記載の電気伝導容器。
  3. 3.容器自体の壁がヒト組織および血液および/または他の体液と適合可能な電 気伝導性ポリマー材料から形成され、第1の配列をそれとは逆極性の陰性電極部 分の第2の電極配列から電気的に絶縁する一体的に形成された電気絶縁管壁部分 によって物理的に相互連結されて前記電気伝導電極部分が所望のパターンに離さ れて形成される。
  4. 4.電気伝導容器が管の形態であり、これが、血液循環処理装置中の血液を提供 者からおよび/または受容者に取り出しおよび/または供給するために使用され る皮下針と血液貯蔵容器との間または血液処理装置にいる患者に挿入される請求 項2に記載の電気伝導容器。
  5. 5.電気伝導容器が管の形態でありそして血液ポンプが提供者と受容者または容 器間の管に挿入されるものであって、血液ポンプを電気伝導容器と電気的に絶縁 する手段、血液ポンプから流出する血液流速度を制御する手段および伝導容器の 所望の長さ全体の電気的連続性を維持する手段を更に有する請求項2に記載の電 気伝導容器。
  6. 6.電気伝導容器が管の形態でありその電気伝導電極部分が管の縦軸と縦方向に 平行に伸びるしま馬様ストライプの形態であり、交互電気伝導電極ストライプが それらを互いに電気的に絶縁する電気絶縁ストライプによって分離されており、 電気伝導電極ストライプの第1の組は管上に形成されその周囲を囲んでいる第1 の環状端子母線に共通に電気的に連結されて交互電気伝導電極ストライプの残り の第2の組から電気的に絶縁されており、上記第1の環状端子母線は励起電位の 第1の電圧源に連結され、第2の環状端子母線は管の周囲を囲んで交互電気伝導 電極ストライプの残りの第2の組に電気的に連結されており、上記第2の環状端 子母線は第1の環状端子母線および交互電気伝導電極ストライプの第1の組から 電気的に絶縁されており、しかも第1の電位電極源と反対の極性を有する励起電 位の第2の電極源と連結されている請求項2に記載の電気伝導容器。
  7. 7.管が血液循環処理装置中の血液を提供者からおよび/または受容者に取り出 しおよび/または供給するために使用される皮下針と血液貯蔵容器との間または 血液処理装置にいる患者に挿入される請求項6に記載の電気伝導管。
  8. 8.提供者および受容者および/または貯蔵容器間の管に血液ポンプが挿入され た請求項6に記載の電気伝導容管において、血液ポンプを電気伝導管から電気的 に絶縁する手段と、血液ポンプから流出する血液流速度を制御する手段と、血液 ポンプ周囲の管の流入および流出側と電気的に相互連結する手段と、血流制御手 段とをさらに有し、それによって管の所望の長さ全体に電気的連続性を維持する 電気伝導管。
  9. 9.電気伝導容器が管の形態でありその電気伝導電極部分が管の縦軸と縦方向に 平行に伸びろしま馬様ストライプの形態であり、交互電気伝導電極ストライプが それらを互いに電気的に絶縁する電気絶縁ストライプによって分離されており、 電気伝導電極ストライプの第1の組は管上に形成されその周囲を囲んでいる第1 の環状端子母線に共通に電気的に連結されて交互電気伝導電極ストライプの残り の第2の組から電気的に絶縁されており、上記第1の環状端子母線は励起電位の 第1の電極源に連結さ札、第2の環状端子母線は管の周囲を囲んで交互電気伝導 電極ストライプの残りの第2の組に電気的に連結されており、上記第2の環状端 子母線は第1の管状端子母線および交互電気伝導電極ストライプの第1の組から 電気的に絶縁されており、しかも第1の電位電極源と反対の極性を有する励起電 位の第2の電極源と連結されている請求項3に記載の電気伝導容器。
  10. 10.管が血液循環処理装置中の血液を提供者からお上び/または受容者に取り 出しおよび/または供給するために使用される皮下針と血液貯蔵容器との間また は血液処理装置にいる患者に挿入される請求項9に記載の電気伝導管。
  11. 11.提供者および受容者および/または貯蔵容器間の管に血液ポンプが挿入さ れた請求項10に記載の電気伝導容管において、血液ポンプを電気伝導管から電 気的に絶縁する手段と、血液ポンプから流出する血液流速度を制御する手段と、 血液ポンプ周囲の管の流人および流出側と電気的に相互連結する手段と、血流制 御手段とをさらに有し、それによって管の所望の長さ全体に電気的連続性を維持 する電気伝導管。
  12. 12.電気伝導容器が管の形態でありそして電気伝導電極部分が交互伝導性で絶 縁環状バンド内で管の内部直径の周囲に軸方向に伸びるしま馬様ストライプの形 態であり、これによって交互伝導バンドは各々の絶縁バンドによってお互いに電 気的に絶縁されており、電気伝導環状電極ストライプの交互ストライプの第1の 組は管上でその縦軸と平行して形成される第1の縦方向に伸びる端子母線に共同 して電気的に連結されて交互電気伝導環状電極ストライプの残りの第2の組から 電気的に絶縁されており、上記第1の縦方向に伸びる端子母線は励起電位の第1 の電極源に連結され、そして第2の縦方向に伸びる端子母線は交互電気伝導環状 電極ストライプの残りの第2の組に電気的に連結されており、上記第2の縦方向 に伸びる端子母線は第1の縦方向に伸びる端子母線および交互電気伝導環状電極 ストライプの第1の組から電気的に絶縁されており、第1の励起電位電極源と反 対の極性を有する励起電位の第2の電極源と連結する請求項2に記載の電気伝導 管。
  13. 13.管が血液循環処理装置中の血液を提供者からおよび/または受容者に取り 出しおよび/または供給するために使用される皮下針と血液貯蔵容器との間また は血液処理装置にいる患者に挿入きれる請求項12に記載の電気伝導管。
  14. 14.提供者および受容者および/または貯蔵容器間の管に血液ポンプが挿入さ れた請求項13に記載の電気伝導容管において、血液ポンプを電気伝導管から電 気的に絶縁する手段と、血液ポンプから流出する血液流速度を制御する手段と、 血液ポンプ周囲の管の流入および流出側と電気的に相互連結する手段と、血流制 御手段とをきらに有し、それによって管の所望の長き全体に電気的連続性を維持 する電気伝導管。
  15. 15.電気伝導容器が管の形態でありそして電気伝導電極部分が交互伝導性で絶 縁環状バンド内で管の内部直径の周囲に軸方向に伸びるしま馬様ストライプの形 態であり、これによって交互伝導バンドは各々の絶縁バンドによってお互いに電 気的に絶縁されており、電気伝導環状電極ストライプの交互ストライプの第1の 組は管上でその縦軸と平行して形成される第1の縦方向に伸びる端子母線に共同 して電気的に連結されて交互電気伝導環状電極ストライプの残りの第2の組から 電気的に絶縁されており、上記第1の縦方向に伸びる端子母線は励起電位の第1 の電極源に連結され、そして第2の縦方向に伸びる端子母線は交互電気伝導環状 電極ストライプの残りの第2の組に電気的に連結されており、上記第2の縦方向 に伸びる端子母線は第1の縦方向に伸びる端子母線および交互電気伝導環状電極 ストライプの第1の組から電気的に絶縁されており、第1の励起電位電極源と反 対の極性を有する励起電位の第2の電極源と連結する請求項3に記載の電気伝導 容器。
  16. 16.管が血液循環処理装置中の血液を提供者からおよび/または受容者に取り 出しおよび/または供給するために使用される皮下針と血液貯蔵容器との間また は血液処理装置にいる患者に挿入される請求項15に記載の電気伝導管。
  17. 17.提供者および受容者および/または貯蔵容器間の管に血液ポンプが挿入さ れた請求項16に記載の電気伝導容管において、血液ポンプを電気伝導管から電 気的に絶縁する手段と、血液ポンプから流出する血液流速度を制御する手段と、 血液ポンプ周囲の管の流入および流出側と電気的に相互連結する手段と、血流制 御手段とをさらに有し、それによって管の所望の長さ全体に電気的連続性を維持 する電気伝導管。
  18. 18.血液または他の液体に含まれる細菌および/またはウイルス、寄生虫およ び/または真菌を弱体化するのに十分な予め定められた時間の間血液または他の 液体を通過する生物学的に適合可能な電流をもたらす蓄電器様の放電電場内の低 電圧、低電場力に処理される液体を曝しそれによって上記汚染物は無力化させる が処理される液体の生物学的有用性は維持する、血液および/または他の液体お よび/または合成液体中に存在する細菌および/またはウイルス、寄生虫および /または真菌は弱体化するが処理される血液または他の液体の生物学的有用性は 維持する液体処理方法。
  19. 19.請求項18に記載の方法の生成物。
  20. 20.低電圧電位が約0.2から12ボルトまでの範囲でありそして血液または 他の液体中に平方ミリメーター当たり1マイクロアンペア(1μA/mm2)か ら平方ミリメーター当たり約1ミリアンペア(11mA/mm2)までの電流密 度を誘導する請求項18に記載の体液処理方法。
  21. 21.請求項20に記載の方法の生成物。
  22. 22.血液または他の体液に対しては生物学的に損傷を与えないで処理される血 液または他の体液中に存在する細菌および/またはウイルス、寄生虫および/ま たは真菌は弱体化させる体液処理装置において、処理される血液または他の体液 を集める電気伝導容器と、血液または他の体液中に含まれる細菌および/または ウイルス、寄生虫および/または真菌を弱体化するのに十分な予め定められた時 間の間血液または他の体液を通過する生物学的に適合可能な電流を生じさせそれ によって上記の汚染物は無力化するが血液または他の体液の生物学的有用性は維 持する蓄電器様の放電電場内で該伝導容器内に集められた血液または他の体液を 低電圧低電流電場力に曝す手段とを有す体液処理装置。
  23. 23.低電圧電位が約0.2から12ボルトまでの範囲でありそして血液または 他の体液中に平方ミリメーター当たり1マイクロアンペア(1μA/mm2)か ら平方ミリメーター当たり約1ミリアンペア(1mA/mm2)までの電流密度 をもたらす請求項22に記載の体液処理装置。
  24. 24.電力源を含む体液処理装置の構成成分が小型化されそして処理される患者 の身体に埋め込まれて閉鎖ループの連続的体液循環処理装置を形成する請求項2 2に記載の体液処理装置。
  25. 25.伝導容器が血液および他の体液の通過処理を可能にするように開放末端管 の形態であり、そしてそれに電位を供給する電力源と共に小型化されていること によって連続的体液循環処理するためにヒトおよび他の哺乳動物に埋め込むこと ができる請求項22に記載の体液処理装置。
  26. 26.間隔を置いて向かい合った電気伝導電極部分付近の伝導容器が容器を通過 する血液または他の体液に対して作用する大きい横断面領域を備えており、それ によって一定の滞在期間に容器内で達成きれる処理の処理量および/または有効 性を高める請求項22に記載の体液処理装置。
  27. 27.電気伝導容器が、一方の端から他方の端まで電気絶縁材を通して形成され る、複数の平行な縦方向に伸びる管状開口部を有するとともに平行関係の全ての その管のそれぞれの向かい合った側面に間隔をおいて固定された電気伝導金属ス トリップを有する電気絶縁材料からなる大きい長方形本体と、一方の絶縁プロッ クの1つの側面または管の末端から所定の極性の全伝導ストリップの端子母線を 形成する伝導表面にまで伸びる1つの極性を有する伝導ストリップ、および絶縁 ブロックの反対末端で各々の管の反対末端から突き出て反対の極性の伝導端子表 面とかみ合っている伝導ストリップの残りの組と、管状通路の末端が開放してい る絶縁ブロック要素の末端の各々の上に形成された、処理用の血液および/また は体液を供給するためのそれぞれの入口または出口開口部を有しているヒーダー 貯蔵容器とからなる請求項26に記載の体液処理装置。
  28. 28.大きい絶縁ブロック部分が円筒形でありそしてブロック部分の各末端のヒ ーダー貯蔵容器が対応する円筒形である請求項27に記載の体液処理装置。
  29. 29.選択的に操作されろ通気孔が電気伝導容器のそれぞれの貯蔵器の頂部に具 備される請求項27に記載の体液処理装置。
  30. 30.電気伝導容器が、処理される体液を処理容器に供給する入口および出口導 管より実質的に大きい横断面積の大きい横断面積処理容器の形態でありそして大 きい横断面積容器が連続的通過血液循環処理装置において提供者からおよび/ま たは受容者におよび/または血液貯蔵容器または患者に血液を取り出すためおよ び/または供給するために使用される皮下針間の血液移送装置に含まれる請求項 26に記載の体液処理装置。
  31. 31.血液ポンプが、大きい横断面積容器へか若しくはそれからかのいずれかま たは両者の血液または他の体液の通路に挿入され、そして提供者と受容者または 貯蔵容器間の管装置に位置しており、そしてこの装置が、入口若しくは出口ポン プまたはその両方を介して大きい横断面積処理容器からかまたは該容器への血流 速度を制御する手段を更に含んでいる請求項30に記載の体液処理装置。
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