JPH0622625B2 - 人工臓器の吸着剤の減圧充填方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、人工臓器への吸着剤の減圧充填方法に関す
る。

［従来の技術および発明が解決しようとする問題点］ 吸着型人工臓器は、その内部に充填された吸着剤によっ
て血漿中に存在する人体に有害な成分を選択的に吸着除
去することにより、病気の治療や症状の軽減の目的に用
いられている。

人工臓器に吸着剤を充填する方法は種々の方法が知られ
ており、充填量の定量性と人工臓器使用時の安全性の確
保を必須の要件とする。

従来、人工臓器に吸着剤を充填する方法としては、吸着
剤と溶液、たとえばゲル状吸着剤と生理食塩水との相溶
体を容器に流し込む方法、または沈澱している吸着剤を
スプーンなどですくって容器につめる方法などが用いら
れていると考えられる。

しかしながら、吸着剤が溶液との相溶体を形成している
ばあいには、通常吸着剤と溶液が分離できない状態で混
合しているため、一定量の吸着剤を計量、採取すること
はきわめて困難である。たとえば吸着剤（相溶体として
の性質を維持した状態）と溶液の見かけ比重がほとんど
同じであるばあいは、自然沈降法などの重量差による分
離方法は適用が困難である。かりに、この相溶体を静置
し、自然沈降法により吸着剤と溶液とを見かけ上分離し
えたとしても、わずかな振動を加えたり、静止していた
相溶体に外乱を加えると、吸着剤と溶液との新たな混合
が生じ、この状態から一定量の吸着剤を実用上許容され
る程度に正確に採取し、人工臓器内に充填するのはきわ
めて困難である。また吸着剤が沈降したのち、上澄み液
を除去してから沈降している吸着剤をすくい取る方法な
ども考えられるが、一定量の吸着剤の採取には多くの工
夫が必要である。加えて、これらの方法ではばあいによ
ってはゲル状の吸着剤から溶液が抜け、吸着剤が相溶体
でなくなり、吸着剤の担体と吸着除去に有効な成分
（基）とのイオン結合が外れるなどのため、吸着性能を
著しく損なうという問題点がある。

また、吸着剤が微粒子状のばあい、血漿を人工臓器に通
過させる際には、その出口でフィルターによって濾過し
て、吸着剤が血漿中に混入して人体内に入ることのない
ようにする必要がある。吸着剤を濾過するために人工臓
器の出口側に目開きの小さいフィルターを使用したばあ
い、吸着剤を充填する際に無雑作に液を張るとフィルタ
ーの前後に気泡が生じる。このため、従来の吸着型人工
臓器では大量の気泡が混入しているばあいがあった。

さらに、吸着剤を充填した人工臓器は医療用機器に使用
されることから、これらの操作は安全性の高い、いわゆ
る無菌操作および無パイロゼン操作（発熱性物質を発生
または混入させない操作）、あるいはそれに近い操作で
なければならないのでさらに実現性に問題がある。

以上の問題を解決するための一方法として、人工臓器の
開口部に計量用補助容器を密着接続して一体の容器とな
し、この中に所定容積の溶液を充填し、これに既知の一
定濃度の吸着剤と溶液との相溶体を、先の溶液と該相溶
体の混合液の容積の和が別の所定容積になるまで充填
し、これらの混合液中から過剰の溶液を人工臓器外に排
出することによって吸着剤を高い濃度の相溶体として人
工臓器内に沈降させたのち、人工臓器から計量用補助容
器を取り外すことからなる人工臓器の吸着剤充填方法が
ある。

しかしながらこの方法においては、あらかじめ充填され
る溶液や、後から充填される吸着剤と溶液との相溶体の
中から存在する気泡や液中に溶解している空気や、溶液
や相溶体を人工臓器に充填する際、周辺に存在する空気
を巻き込み、気泡として取り込んだ空気が人工臓器の中
に取り込まれ製品化されることがある。また気泡のない
人工臓器として製品化されたのちでも、保管、輸送の過
程で製品中の気泡として出現することもある。人工臓器
の用途、性能、使用に際しての治療機械によっては、こ
の製品中の気泡の存在が人工臓器の欠陥をひきおこす。
たとえば、気泡が人工臓器内のフィルター部に集まり、
液体を通さなくなるためこの部分の下流側にある吸着剤
が血漿と接触しないため、吸着作用が低下する、あるい
は最悪のばあいには気泡が血漿に同伴されて患者の体内
（血管内）に入るなど致命的な欠陥ともなりうる。本発
明者らはかる実情に鑑み、鋭意研究を重ねた結果、人工
臓器の欠陥となる気泡を人工臓器内部に出現させない、
または出現しても許容量以下に気泡の存在量を抑さえう
る、人工臓器に吸着剤を充填する方法を見出し、本発明
を完成するに至った。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は人工臓器の一方の開口部に吸着剤は通過させな
いが溶液は自由に通過させるフィルターを装着し、もう
一方の開口部に計量用補助容器と密着接続し、人工臓器
と計量用補助容器とからなる一体化した容器内を減圧状
態にすることによって、人工臓器に充填される溶液と吸
着剤と溶液との相溶体の混合液中に存在する気泡および
該混合液中に溶解している空気を除去することを特徴と
する人工臓器の吸着剤の減圧充填方法に関する。

［作 用］ 人工臓器と計量用補助容器とからなる一体化した容器内
を減圧状態にするので、溶液や相溶体が充填される際に
人工臓器内に巻き込む空気量を少なくしうるとともに人
工臓器に充填される溶液と吸着剤と溶液との相溶体の混
合液中に存在する気泡および該混合液中に溶解している
空気を除去し、人工臓器内にほとんど気泡を生じさせな
いため、吸着性能が向上する。

［実施例］ 本発明の方法においては、人工臓器と計量用補助容器と
を人工臓器の開口部に計量用補助容器を密着接続して一
体の容器とし、この一体化した容器内を真空ポンプなど
の真空化装置により減圧状態にして用いる。

本発明に用いる人工臓器は、血漿中の有害成分を吸着除
去することを目的としたものであって、減圧に耐えうる
ものであればとくに限定されるものではない。

また、計量用補助容器は、人工臓器の開口部と密着接続
しうるものであって、減圧に耐えうるものであればよい
が、通常は人工臓器の上方に設置されたものであり、ポ
ンプなどで吸引されるばあいにも用いうるものでもよ
く、とくに限定されるものではない。

本発明に用いる真空化装置としては、真空ポンプが一般
的であり、真空化の過程で溶液や相溶体を空気に同伴し
て吸い込む可能性が高いので、液体の同伴を前提とした
型式のポンプ、たとえばナッシュポンプの使用が望まし
い。

かかる一体となった容器に、計量用補助容器の検出部に
よって確認された所定容積の溶液を充填し、ついで計量
用補助容器の別の検出部によって確認された一定濃度の
吸着剤と溶液との相溶体を、先の溶液と該相溶体との混
合液の容積の和が所定容積になるまで充填し、混合液中
から過剰の溶液を人工臓器外に排出することによって吸
着剤を人工臓器の容器内に沈降させたのち、人工臓器か
ら計量用補助容器を取り外して人工臓器への吸着剤の充
填を行なうが、この方法のある時期に真空化装置を用い
て容器内を減圧し、混合液中に存在する気泡や混合液中
に溶解している空気を除去する。

本発明に用いる吸着剤は、特定の溶液と相溶体を構成し
て吸着性能を保持するものであればとくに限定されるも
のではない。

なお、本明細書に述べる気泡とは、気泡として取り込ま
れた空気、溶液中に飽和状態で溶解していた空気が人工
臓器内の温度、圧力の変化で気体として溶出したもの、
および溶液蒸気（通常は水蒸気）による気泡を含むもの
である。

本発明はたとえば、人工臓器の一方の開口部に吸着剤は
通過させないが溶液は自由に通過させるフィルターを装
着し、もう一方の開口部に計量用補助容器を密着接続し
て一体化した容器に溶液を充填するまえに、この内部を
真空ポンプなどの真空化装置により減圧状態にしてお
き、このなかへ一定量の溶液を予め充填し、それに追加
して吸着剤と溶液との相溶体を充填し、必要ならさらに
真空化装置を作動させて、これらの混合液中に存在して
いる気泡や内部に溶解している空気を沸騰蒸発させ除去
する。この際、人工臓器から除去される空気量は人工臓
器に許容される残留気泡量などにより決められる。許容
される残留気泡量には一般的な基準はないが、人工臓器
内に気泡が残留することにより、気泡の中に取り込まれ
る相溶体中の吸着剤や気泡の存在場所の下流側にあり血
漿とは接触しない相溶体中の吸着剤（吸着不能な吸着
剤）があるため人工臓器全体としての吸着性能が低下す
るのでその許容値は人工臓器の個々の商品設計によって
決定され、通常は数％である。さらに完全に気泡などを
除去する必要があるばあいは、減圧状態の容器内の気相
部の圧力がその時の人工臓器を含む装置系の温度、溶液
の温度、相溶体の温度、充填操作中の環境温度のうち最
も低い温度での飽和蒸気圧以下にまで減圧することが望
ましい。また、さらに製品化された人工臓器が利用者に
行き渡るまでの間に人工臓器中の気泡として溶出し人工
臓器の内部に存在するばあいには、保管、輸送および使
用時の環境における最低温度での溶液の飽和蒸気圧以下
に減圧することが望ましい。さらに、溶液が固化しない
最低温度における飽和蒸気圧以下に減圧するのがとくに
望ましいこととなる。また、気泡の発生を最低限にする
ためには、充填する際の人工臓器を含む装置系、相溶
体、溶液および操作中の環境の温度は高い方が望まし
く、製品の輸送、保管使用の各段階における環境温度の
うち最も高い温度よりさらに高い温度が望ましい。ま
た、容器内を減圧する時期としては、混合液を沈降充填
している期間のみならず、充填前に人工臓器と計量用補
助容器とを密着接続した時や、人工臓器内への沈降、充
填が完了したのちにも実施してもよい。さらに溶液や吸
着剤と溶液との相溶体を人工臓器に充填するに先立ちあ
らかじめ脱気したものを用いてもよい。

以下に本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は
かかる実施例のみに限定されるものではない。

実施例１ 気温20℃、溶液、相溶体の温度18℃、および装置系内の
温度18℃において、溶液貯槽および相溶体（吸着剤と溶
液とのゲル化したもの）貯槽をナッシュポンプを用いて
15mmHgに減圧、軽く攪拌した状態で１時間保持した。一
方に、吸着剤は通過しえないが溶液が自由に通過する大
きさの目開きを有するフィルターを装着した密封可能な
開口部を持ち、他方に、計量用補助容器と密着接続ので
きる密封可能な開口部を持つ吸着型人工臓器を、フィル
ター部を下にして設置した。計量用補助容器に上、下２
箇所に液面位置検出部を装着し、この上、下２箇所の液
面位置検出部にはさまれる計量用補助容器の内部容積
が、人工臓器に充填すべき吸着剤の量と相溶体中の吸着
剤濃度から計算した容積になるよう（たとえば充填すべ
き吸着剤の量が200mlで相溶体中の吸着剤の濃度が40％
なら設定容積は500mlである）および下の液面位置検出
部（新たに計量用補助容器に第三の検出部を装着しても
よい）が吸着剤の沈降終了時の混合液の液面と一致する
ように液面位置の検出端をあらかじめ設定し、人工臓器
に密着接続させ、この装置系内をナッシュポンプを用い
て15mmHgに減圧した。この装置を用いてまず、人工臓器
の下の開口部を密封して溶液が流出しないようにしたの
ち、計量用補助容器の下の液面位置検出部まで溶液を人
工臓器内に充填した。つぎに計量用補助容器の上の液面
位置検出部まで相溶体（吸着剤と溶液とのゲル化したも
の）を充填した。ついで人工臓器の下の開口部を開き、
この相溶体と溶液の混合液中の溶液のみを重力により落
下させ、フィルターを通して人工臓器の外部に排出し
た。これら一連の操作により、人工臓器のフィルター上
には吸着剤が溶液と混在したまま相溶体の状態で、沈
降、充填され、混合液が所定位置、すなわち先に述べた
下の液面位置検出部までさがった時、下の開口部を再び
密閉し、一定量の吸着剤が人工臓器内に沈降、充填され
ているのを確かめたのち、人工臓器と計量用補助容器と
の接続を解除して計量用補助容器を取り外した。その後
この人工臓器の上の開口部に、吸着剤は通過させず溶液
は自由に通過する大きさの目開きを有する、親液処理を
ほどこしたフィルターを、沈降した高い濃度の相溶体と
溶液との境界面に固定し、上部開口部を封じる、血漿の
流出（入）口を有する蓋を装着し、充填を終了した。

この操作を繰り返して３個の人工臓器に吸着剤を充填
し、該人工臓器を18℃の大気圧下に放置した後それぞれ
のフィルター周辺に生じた気泡の径を測定したところ、
それぞれ、３mm、５mm、4.5mmであった。

実施例２ 実施例１と同じ操作を、装置系内の温度を40℃に保持し
て行い、人工臓器に吸着剤を充填した。

これを繰り返して３個の人工臓器に吸着剤を充填し、該
人工臓器を18℃の大気圧下に放置した後それぞれのフィ
ルター周辺に生じた気泡の径を測定したところそれぞれ
２mm、３mm、３mmであった。

比較例１ 溶液貯槽、相溶体貯槽および装置系を大気圧下においた
ままで操作を行なった以外は実施例１と同じ手順で人工
臓器に吸着剤を充填した。

これを繰り返して３個の人工臓器に吸着剤を充填し、該
人工臓器を18℃の大気圧下に放置した後それぞれのフィ
ルター周辺に生じた気泡の径を測定したところそれぞれ
18mm、23mm、38mmであった。

［発明の効果］ 本発明は、製品化された人工臓器の吸着剤内部に気泡を
存在させず、存在したとしても許容量以下に押さえるこ
とを可能にし、製品への信頼性を付与するものである。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】人工臓器の一方の開口部に吸着剤は通過さ
   せないが溶液は自由に通過させるフィルターを装着し、
   もう一方の開口部に計量用補助容器を密着接続し、人工
   臓器と計量用補助容器とからなる一体化した容器内を減
   圧状態にすることによって、人工臓器に充填される溶液
   と吸着剤と溶液との相溶体の混合液中に存在する気泡お
   よび該混合液中に溶解している空気を除去することを特
   徴とする人工臓器の吸着剤の減圧充填方法。
2. 【請求項２】減圧状態にある容器内の気相部の圧力が充
   填操作中の温度における溶液の飽和蒸気圧以下である特
   許請求の範囲第１項記載の方法。
3. 【請求項３】減圧状態にある容器内の気相部の圧力が溶
   液が固化しない最低温度における飽和蒸気圧以下である
   特許請求の範囲第１項記載の方法。
4. 【請求項４】溶液および吸着剤と溶液との相溶体を一体
   とした容器内に充填する前に、容器内を減圧状態にする
   特許請求の範囲第１項記載の方法。
5. 【請求項５】溶液および吸着剤と溶液との相溶体を一体
   化した容器内に充填したのちに、容器内を減圧状態にす
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。
6. 【請求項６】溶液および吸着剤と溶液との相溶体とし
   て、あらかじめ気泡および溶解している空気を除去した
   ものを用いる特許請求の範囲第１項記載の方法。
7. 【請求項７】充填時の人工臓器を含む装置系、相溶体、
   溶液および操作中の環境の温度が、人工臓器が製品とし
   て輸送、保管および使用される際の各段階における環境
   温度のうち最も高い温度以上である特許請求の範囲第１
   項記載の方法。