JPS5825465B2 - 吸着除水型血液浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は吸着除水型血液浄化装置に関するもので、さら
に詳しくは吸着剤によって血液中の老廃物を吸着除去し
、透水率に比べて溶質透過率が無視できる半透膜の一方
の面に血液を、他方の面に非密閉の条件で高濃度潅流液
を導入し、滲透現象によって血液から過剰の水分を除去
するように吸着剤、半透膜および高濃度潅流液の三者を
組み合すことによって、現在の血液透析装置で必要とす
る潅流液の量を極度に少量にするとともに装置全体の小
型化を可能にする吸着除水型血液浄化装置に関するもの
である。

慢性腎不全の患者は週に２乃至３回の血液透析治療を継
続して受ける必要がある。

現在用いられている血液透析装置は通常３０乃至７０７
以上という多量の潅流液を必要とするため、治療装置は
かなり大型装置である。

これは患者にとっては掛替えのない装置であるが、これ
を小型化、さらには患者自身に着用できるような治療装
置の開発が望まれている。

この要請に答えるものとして、透過性の大きい透析膜の
開発によって小型化を計るものがあり、また潅流液を吸
着剤で浄化処理し再使用することによって必要潅流液を
少量化する方法がある。

さらに透析膜を使わず戻粉遊離を避けるべく透過性のあ
る高分子膜で表面被覆した活性炭吸着剤に血液を接触さ
せる直接血液潅流法があり臨床で成功している。

しかし、前者の小型化された血液透析法でも少くとも５
１前後の潅流液は必要であり、これをさらに減少するこ
とはかなり困難であると考えられる。

また、直接血液潅流法では血液中の老廃物が除去できて
も過乗水分の除去はできないため、さらに限外濾過など
何らかの除水処理を併用する必要がある。

現在の血液透析法で血液の過乗水分の除去には血液と潅
流液間の差圧を駆動力とした限外濾過のほか、潅流液の
濃度を増して血液間との滲透現象を利用して除水効果を
あげる方法も用いられている。

この場合、血液と潅流液間の滲透圧平衡の問題があるた
め、潅流液の濃度は滲透用濃度で４００ｍ０５ｍ／ｌ（
ブドウ糖溶液で０．４ ｍｏｌ／ｌに相当）が限界とさ
れている。

すなわち通常の血液透析に用いられる透析膜は透水率が
大きい反面、溶質の透過性も大きいため、血液に比べて
濃度の高い潅流液を使うと血液側に溶質が透過し、血液
の滲透圧が異状に高くなる危険が発現する。

本発明においてはこの危険は発現しない。

すなわち本発明に用いる半透膜の透水率は必ずしも犬き
いことは必要でなく、溶質の透過性が非常に小さいこと
が重要である。

半透膜について鋭意探索実験を行ったところ、たとえば
酢酸セルロース膜の水及び溶質透過性は酢酸セルロース
の酢化度（結合酢酸パーセント表示）によって大幅に変
化することが見出された。

すなわち、酢化度６０％以上の酢酸セルロース（トリア
セテート）膜をけん化処理した膜及び酢化度の異なる原
綿より作った膜について、膜透過性と平均酢化度の関係
を測定した。

その結果、膜の酢化度の低下にともない水の透過性はト
リアセテート膜に対し数十倍まで、溶質透過性は１万倍
以上にまで増大した。

血液透析には、透過性の大きい酢酸セルロースけん化膜
などが使われるが、本発明では、酢化度の高い膜のよう
に、水透過性に比べて溶質透過性が十分小さな半透膜を
必要とする。

このような半透膜を使用すると飽和溶液に近い高濃度の
潅流液を用いても血液の滲透圧やイオン濃度はほとんど
一定Ｏこ保つことができる。

この半透膜の透水率および溶質透過率は前者が２ Ｘ
１０−’乃至９ Ｘ １０−’ ｍｌ ／ｆｆ１ｍ１ｎ
、後者がｌＸｌ０−７乃至７ Ｘ １０−６ｃｒｒｔ７
１ｎ ｉｎ以下である。

なおこの値は現在血液透析に使用されている潅流液原液
（種々溶質の全体和で約６ｍｏ６／ｌの濃度）とこれを
稀釈して、約０．２ ｍｏｌ／ ｌとしたモデル血液を
用い、室温で半透膜を介して接触した時の値である。

また溶質の透過率はモデル血液の電気伝導度測定から得
たイオン透過率である。

使用する半透膜の全面積は必要な除水速度（生体腎臓の
排尿速度は１乃至２ｍｅ／ｍｉｎ前後といわれる）と膜
の透水率によってきまるが、血液浄化処理に必要な時間
や高濃度潅流液の濃度調節等によってこの膜面積は大幅
に変えることができる。

膜の形態は平面状、円筒状乃至は中空繊維状いづれも差
しつかえない。

本発明に用いるこのような半透膜としては主として酢化
度の高い酢酸セルローズが好適に使用できるほか、わず
かな吸湿性をもつ他のセルローズ誘導体、ポリパラフェ
ニレンテレフタルアミド等の芳香族ポリアミド、ポリベ
ンズイミダソール等の芳香族異部環系の耐熱性ポリマー
、アクリロニトリル共重合体および少量の吸湿性モノマ
ーをグラフト重合したポリプロピレン等の膜も使用でき
る。

本発明に用いる高濃度潅流液としては現在使用されてい
る血液透析用の原液およびその数倍の稀釈液が適してい
る。

またつぎのような新規な溶液組成の濃厚溶液も使用でき
る。

すなわち、用いる半透膜の面積が非常に大きく、かつ長
時間の血液浄化処理が必要な場合、半透膜のわずかなイ
オン透過性によって血液中のイオン濃度が必要以上に上
昇することがある。

これを避けるために、潅流液の組成成分のうちイオン性
の溶質は最低限に減少させ、その代替として分子量の大
きいブドウ糖あるいはショ糖等を溶質とする。

さらにこの半透膜の微少なイオン透過性を逆に利用して
、患者の血液中の不足成分、たとえばカルシウム等を補
給する組成の高濃度潅流液を用いることも可能である。

この高濃度潅流液は半透膜を介して血液と接触するよう
に簡単な方法で導入されるが、この潅流液・血液間の大
きな滲透圧によって半透膜が破損するのを避けるため潅
流液の出口を開放し、ここから排出される液に過乗の圧
力が加わらないことが重要である。

本発明に用いる吸着剤は表面被覆処理をした球状活性炭
、あるいは血流防害や溶血を起さないような形状にした
活性炭、繊維状活性炭のほか医学的に支障のない錯化合
物、キレート化合物等も使用できる。

使用する吸着剤の量は活性炭で１００乃至４００ｇが好
ましい。

吸着剤と半透膜の配置関係については吸着剤を半透膜と
は別の容器に充填し、これを通過する血液を半透膜と接
触する配置、あるいは吸着剤を半透膜で包むように一体
とした配置の何れも可能である。

以下、図面の実施例により本発明を説明する。

第１図は本発明の吸着除水型血液浄化装置の１例を示す
略図である。

１は高濃度潅流液の充填層で、流れを平滑にし、かつ膜
を確実に保持する枠からなっている。

２は血液充填層で１と共に膜を保持する枠である。

３は半透膜を示す。４，４′は枠１と２および半透膜３
を重ねて、液が漏れないように締めつける外枠を示す。

５，６は血液導入回路と導出回路、７は血流ポンプであ
る。

本実施例はモデル血液９を用いるので、回路５，６はモ
デル血液容器１０に連結する。

８は球状活性炭である。

実施例２ではこれを血液充填層２の中に収容する。

１１．１２は高濃度潅流液の導入および排出回路で、１
１はピンチコック１４を経て高濃度潅流液１３を注入す
る注射器１５に連結する。

１６は透水量を測定するメスシリンダである。

第２図は層１と２および半透膜３の配置を示す部分図、
第３図は層２に吸着剤８を収容したときの部分図を示す
。

１７は吸着剤８の収容を容易にするためのガーゼである
。

本実施例は臨床的実用装置の約５分の１を想定したモデ
ル装置で行っている。

以下本発明の効果を実施例により示す。

実施例 １ 浄化処理を必要とするモデル血液としては尿素１０５
ｍ９７ｄｌ、クレアチニン； １０ｙｎｑ／ｄｌ、、ビ
タミンＢ１□；１０ｍ９／ｄｌを現在実用されている血
液透析液の３５倍稀釈液に溶解した液、１１をメスシリ
ンダに入れて用い、吸着剤としては球状活性炭５０ｇを
用いた。

半透膜には厚さ約１０μｍ前後で、酢化度６０．５パー
セントの酢酸セルロース膜を製作し、内寸法が幅１２ｃ
ｒｒＬ１長さ３２ｃＩｒＬの枠で第１図のように交互に
６枚の半透膜を重ねて、血液浄化器を構成した。

従って膜面積は約２３００ｆｆｌであった。高濃度潅流
液はモデル血液の溶剤とした原液でその成分は塩化すｌ
−ＩＪウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化マグ
ネシウム、酢酸ナトリウムおよびブドウ糖でその合計濃
度が約６ｍ０ｌ／ｌの溶液を用いた。

モデル血液に吸着剤を投入し、高濃度潅流液とモデル血
液を浄化器に導入し、各流出口から液が流出するのを確
認して潅流液のピンチコックを締めた。

これを起点とし潅流液排出口から流出する液量とモデル
血液中の数種の溶質濃度の経時変化を測定した。

モデル血液と高濃度潅流液の充填容量は各々４０乃至５
０ ｍｅ、モデル血液の流量は４０ｍｅ／ｍｉｎであっ
た。

第４図は本実施例によるモデル血液側から潅流液側への
透水量（曲線Ｉ）およびモデル血液の電気伝導度（曲線
■）の経時変化を示す。

第１表はモデル血液中の５種成分の濃度変化を示す。

本実施では高濃度潅流液の充填は最初の１回だけである
ため透水量は比較的短時間で飽和し、３時間で約６５ｍ
ｅの除水量であったが初期透水率は約４．５ Ｘ １０
−４ｍｅ／ｃｒ？Ｌｍｉｎであった。

モデル血液中の各種成分は３時間で１０乃至９０パーセ
ントが除去される反面、カルシウム濃度はほとんど一定
であった。

これに対し、モデル血液の電気伝導度は若干上昇したが
、本発明の効果は十分に発揮されることを示した。

さらに、本実施例に用いた半透膜は湿潤強度が非常に強
く、湿潤時の変形度も少ない点、本実施例の操作が非常
に容易であったことも特記できる効果であった。

実施例 ２ 実施例１ではモデル血液の電気伝導度が時間と共に増加
したので、高濃度潅流液中のイオン成分を減少するため
、３５倍稀釈透析液にショ糖を１２０ｇ／ｄｌ溶解し全
濃度で約３．７ｍｏｌ／ｌの溶液を潅流液として用い、
さらに処理途中でこれの注入を繰り返して除水効果の増
大を試みた。

浄化を必要とするモデル血液、吸着剤および半透膜は実
施例１と同じものを用いたが、モデル血液量は５００ｍ
１、吸着剤は２５ｇとしこれを第１図、第３図の２の位
置に収容した。

また半透膜の面積は約１９００ｄ、モデル血液と潅流液
の充填量はそれぞれ６５ｍｅ、 １００ｍｌ近辺、モデ
ル血液流量は約６０７７２１２／ｍｉｎであった。

本実施例の結果を第５図と第２表に示す。

本実施例は潅流液の濃度が実施例１の約半分であるため
、初期透水率も約半分の２． Ｉ Ｘ １０−４ｍｅＭ
ｍ １ ｎを示すとともに、潅流液の処理途中注入の
除水能におよぼす効果は明瞭に現われ、本発明において
除水量が任意に調節できることを示した。

また途中注入の潅流液量は毎回約５０ｍｇ、従って初期
充填も含めた全潅流液量は約１５０ｍ１であり、本発明
装置は血液浄化作用とともに、必要とする潅流液量を極
度に減少しうる効果のあることが実証された。

また本実施例も、モデル血液の電気伝導度はなお若干上
昇したが、モデル血液量が実施例１の半分であることを
考えると潅流液の組成を変えることによる透過イオン量
の減少効果は示された。

第２表に示したモデル血液中の各成分の濃度変化はほぼ
実施例１と同様であり、カルシウム濃度は一定であった
。

比較例 本発明の装置に用いる半透膜は、水は透過するが溶質に
は透過しない膜が必要である。

このような半透性は通常の透析膜には期待できない。

そこで、本装置に適した膜を得るため、酢化度を種々に
変えた酢酸セルロース膜を作り、小形容器を用いた勾配
濃度による浸透法で、これら膜の半透性の比較を行った
。

結果の代表例を第３表に示す。この表で、膜の透水性は
濃厚溶液の浸透圧が正確に得られないため、実用的なそ
の実験条件における水流束を透水率（ｍｅ／Ｃｒｊｔ
−ｍｉｎ ）として示した。

溶質透過性は溶質流束を高濃度溶液の濃度で割った値を
溶質透過率（ｃｒｒＬ／ｆＴ１ｉｎ）として示した。

第３表の結果は、酢酸セルロース膜の半透性が酢化度に
よって急激に変化すること、酢化度の小さい膜や通常の
透析膜は溶質透過率が大きいため、本発明の装置には使
用できないことを示している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の吸着透水型血液浄化装置の１例を示す
概略図、第２図は第１図の高濃度潅流液層１と血液層２
および半透膜３の配置関係を示す部分図、第３図は血液
層１に吸着剤８を充填したときの配置関係を示す部分図
である。 第４図、第５図は本発明における２つの実施例の除水効
果とモデル血液の電気伝導度の変化を示す。 図において、１・・・・・・高濃度潅流液層、２・・・
・・・血液層、３・・・・・・半透膜、５・・・・・・
血液導入回路、６・・・・・・血液導出回路、７・・・
・・・血流ポンプ、８・・・・・・吸着剤、９・・・・
・・モデル血液、１１・・・・・・高濃度潅流液導入回
路、１２・・・・・・高濃度潅流液排出回路、１３・・
・・・・高濃度潅流液、１４・・・・・・ピンチコック
、１５・・・・・・注射筒。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 血液中の老廃物を吸着除去する吸着剤と溶質透過率
   が７Ｘ １０−’ｃＩｒＬ／ｆｌｒ１ｉｎ以下の酢酸セ
   ルロース半透膜、および非密閉系の高濃度潅流液の王者
   を、吸着剤と接触する血液が半透膜を介して潅流液と接
   触するようをと組合せた吸着除水型血液浄化装置。