JPS5839546B2 - 血液を解毒するための膜ユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、佃液を解毒するための、換言すれば佃液から
毒性代謝産物及び尿ｌこなるべき代謝産物を除去するた
めの膜ユニットに関する。

代謝産物とは、代謝反応の正常な経過をコントロールす
る生細胞の成分、ならびに人間又は動物の生体内で生成
され又は分解される代謝産物例えば尿素、クレアチニン
、ペプチド、糖質及び例えばナトリウム又はカリウム塩
のような電解質のことである。

透析、透析濾過及び加液潅流（ｈｅｍｏｐｅｒ ｆｕｓ
ｉｏｎ）は加液から毒性代謝産物を除去するための公知
方法である。

透析及び透析濾過の場合（こは選択的透過膜を用いて分
離が行なわれるが、油液潅流は吸着原理を基礎Ｅこして
いる。

透析法の場合除去すべき物質、つまり水及び尿になるべ
き物質例えば尿酸、尿素、クレアチニン、糖質、電解質
、ペプチドは、選択的透過膜Ｅこより除去されて生体の
生活Ｅこ必須の若干の物質の含有された浄化液と交換さ
れる。

この場合透過膜を通過する拡散性物質の交換は膜の両側
の間の濃度差によって惹起される。

透析濾過法は、調節可能の圧力差を原動力として操作さ
れる。

選択的透過膜の分離範囲未満の大きさのすべての物質は
、加液中と同じ濃度比で限外濾液として圧出される。

限外濾液は棄ててよい。しかし佃液から除去した限外濾
液の一定量は、生理学的濃度比のすべての生活必須物質
で補充しなければならない。

透析及び透析濾過は、主として慢性腎臓病の治療（こ適
用される。

これ１こ対して佃液潅流は異なる原理（こより行なわれ
、従来は、例えば急性肝障害又は中毒の場合のような特
Ｅこ迅速な佃液の解毒の行なわれなければならない場合
１このみほとんど専ら用いられる。

この方法の場合（こは毒性代謝産物の吸着のために吸着
材、例えば活性炭又はマクロ気泡性 （ｍａｃｒｏｐｏｒｏｕｓ ）樹脂が使用されろ。

通常多孔性膜材料で包被された吸着剤は、一般（こ水性
懸濁液中のマ・ｆクロカプセルとして密閉された粒状で
、使用されて帯状支持体上に被覆される。

また該吸着剤は汚染加液の貫流するカラム中Ｅこ配置さ
れた繊維束としても使用される。

多孔性膜材料（こよる吸着材の包被は、加液との直接的
接触を阻止して佃液適合性を改善するので有利である。

それ（こもかかわらず佃液障害の危険は、就中抽球及び
タンパク質の損失、洗い出された吸着材粒子ｌこよるミ
クロ塞栓症及び佃液の貫流するカラム中の一定流動の妨
害のために可成り大きい。

油液潅流は、このように危険性が高いので実際（こは患
者が昏睡状態Ｅこ在る場合Ｅこのみ限定される。

特に佃液潅流装置は、吸着剤が尿］こなるべきある種の
代謝産物、例えば水、尿素、電解質及びアンモニアを全
く吸着できないかあるいは不十分Ｅこしか吸着できない
という欠点を有する。

また高価な補助的手段、例えばマイクロカプセル中の酵
素を使用してもこれらの代謝産物は簡単にかつ十分に除
去されない。

また、油液潅流の迅速な解毒作用を利用しかつ尿１こな
るべき非吸着性代謝産物を排出するためＩこ相応する装
置を連続的に連結することによって透析濾過と油液潅流
を相互１こ結合することもすでに提案された。

しかしこれは、装置容積が大きい。

つまり装置の柚液給人容積及び残余容積が大きいのが欠
点である。

特に患者Ｅこは低抑圧症の危険が著しく生ずる。

更に油液潅流装置は上記の欠点を有し、特に複雑な付加
的装置を使用するためＥＣｆｆＪＪ液障害の危険が大き
い。

更（こ２種の装置を調整することは困難である。

最後に処理費が著しく高くなる。また、透析濾過の際Ｅ
こ生じる限外濾液を毒素吸着性物質を介して導きかつ最
後に解毒された濾液を抽液環流］こ復帰させることもず
でｆこ記載されたこの原理Ｅこよって操作される装置は
、油液から分離された限外濾液のみが吸着材と接触し、
圧出されなかった油液の主要量は接触しえないという欠
点を有する。

本発明の課題は、前記の公知装置から出発して上記欠点
がなく又は少なく、特１こ単純なこと、患者に対する危
険の減少されること及び代謝産物の除去の迅速で強力な
こと（こよって優れている、油液から毒性代謝産物及び
尿１こなるへき代謝産物を同時に除去するための膜ユニ
ットを提案することである。

この課題は、被浄化油液から水、電解質、尿素及びアン
モニアを含有する尿１こなるべき代謝産物を除去するた
め］こ適合された細孔を有する選択的透過膜から成る第
一の壁と、この壁から間隔を置いて配置されかつ該油液
から毒性代謝産物を除去するための少なくとも１種類の
吸着材から戊る第二の壁と］こよって限定された、被浄
化油液がその中を通過して第−及び第二の壁の両方に同
時に直接接触する少なくとも１個の空洞から成る膜ユニ
ットによって解決される。

選択的透過膜は、尿］こなるべき代謝産物、つまり水、
電解質、尿素、アンモニア等の除去に適しかつ透析濾過
で慣用の材料、例えば再生セルロース、セルロースエス
テル、セルロースエーテル、炭水化物ゲル、ポリペプチ
ド、タンパク質、ポリアミド、ポリスルホン、ポリカー
ボネートを含むコポリマー、アクリル酸又はメタクリル
酸の誘導体例えばニトリル又はエステルのポリマー又は
コポリマー、ビニルアルコールのポリマー又はコポリマ
ーより成る。

場合１こより膜ユニットを使用前に湿潤状態で保管する
煩雑さを避けるため（こ、再加湿可能の所謂乾燥膜を使
用することもできる。

選択的透過膜の孔の大きさは２〜１０ｎｍの範囲内にあ
る。

該膜は抗トロンボゲン性及び生物適合性に仕上げられて
いてよい。

選択的透過膜は好ましくは、濾液（例えば水、電解質、
アンモニア、尿素）又は浄化液を吸収しかつ／又は排出
することができ、膜の補強支持１こも役立つ支持体層上
］こ設けられ、その結果膜の取り扱いが容易であり、膜
の傷害も避けられる。

この支持体層は、例えば紙、織物、不織布又はプラスチ
ックより成るメツシュ生地より或っている。

また支持体層としては、液体を通す型を有するか又は多
孔性又は吸収性材料より成る板又はシートも適当である
。

これらの板又はシートは例えば焼結ポリエチレン又は好
ましくはスポンジクロス材料として知られている再生セ
ルロースより成る吸収性人造スポンジである。

選択的透過膜は、前記支持体層上１こルーズ（こ配置さ
れうるか、又は接着するか又はシールすること（こよっ
て結合されうる。

好ましくは膜層は、膜形成物質の適当な溶液を凝固する
か又は再生することｆこよって支持体層の表面上］こ設
けられうる。

吸着材は、就中毒性代謝産物を迅速に結合するの１こ役
立つ。

吸着材は、場合（こよってはもう１個の膜で包被された
繊維状物体又は平面形成体、すなわち織物、メリヤス生
地、不織布又は編物より戚ろ。

前記膜は選択的透過性を有し、孔の大きさは２〜１１０
０ｎである。

前記膜は既述の「選択的透過膜」１こ関して述べた材料
より成る。

従って前記膜と「選択的透過膜」とは構造及び性質上同
一であってよい。

以下では前記膜は、「選択的透過膜」Ｅこ対する特徴を
明確］こするため（こ「多孔膜」と称する。

前記の織物とは、たで糸とよこ糸より構成された平面形
成体のことである。

編物とは慣用の金網Ｅこ類似せる構造の物体であると定
義されろ。

吸着材が粒状又は粉末状で存在する場合１こは、普通多
孔膜内（こ包埋されるか又は多孔膜１こよって包被され
る。

しかしまた粒状又は粉末状吸着材は、多孔膜を用いるこ
となく平面形成体の表面に施されていてもよい。

吸着材としては、活性炭、イオン交換容量を有する化合
物又は疎水性プラスチックもしくは合成樹脂、例えば多
孔性ポリスチレン樹脂又はポリエチレン織物より成る平
面状又は繊維状形成体、又は粉末が使用される。

活性炭は好ましくは、織物、メリヤス生地、不織布又は
編物の形もしくは例えば酸素の除外下ｆこ熱分解されて
活性炭素１こ形成されかつ多孔膜で包被された繊維材料
より成る繊維の形を有している。

前記繊維材料は、ポリアミド、ポリエステル又はポリア
クリルニトリルのような合成材料、又はセルロースのよ
うな天然材料の繊維から成る。

吸着材が、若干の細波成分（こ対しであまり適合性のな
い場合１こは、同材は多孔膜１こよって包被されて細波
と吸着材の間１こは直接的接触が生じない。

この多孔膜は、好ましくは吸着材の表面（こ直接設けら
れるか又は膜形成ポリマーと粒状吸着材との溶液を流延
し、再生させろか又は凝固させろこと（こよって造られ
ろ。

更１こ鉄膜は、抗トロンボゲン性及び生物適合性に仕上
げられていてもよい。

好ましくは吸着材及び吸着材を包被する膜は、選択的透
過膜（こ面する表面上に、細波の流通する空洞をスペー
サの代り（こ保持する型を有する。

また選択的透過膜がその上に施されている型付表面を有
する支持体層を使用してもよい。

このような型のない場合（こは、選択的透過膜と吸着材
の間に、例えば支持板、織物又は編物の形の補助的スペ
ーサが必要である。

前記の表面型は例えば規則的に分布したこぶ又はたてす
じの形、又は波形みぞを示し、この際該膜は、多孔膜の
全表面及びできる限り選択的透過膜又は支持体層の全表
面に広がっている。

該膜は、細波の通過（こ必要な空洞を保持する役目の他
１こ、被浄化油液の十分な混合および吸着材及び場合］
こより選択的透過膜の表面を拡大する働きを有する。

本発明の他の実施形では、上述の膜ユニットは、吸着材
の裏面（こ隣接しかつこの裏面からある距離を隔てて伸
びるけ動的な第二の選択的透過膜を備えている。

吸着材の裏面とは、第一の選択的透過膜の表面に面しな
い吸着材又は吸着材を包被する多孔膜の表面のことであ
る。

上記の第二選択的透過膜と吸着材裏面と１こよって、同
様１こ被浄化抽液の通る第二の別の空洞が形成される。

流動方向は、初めの空洞と同方向であってもよい、つま
り油液は空洞中を平行方向１こ流れてもよいしあるいは
逆方向］こ流れてもよい。

この場合油液は第一の空洞を通過した後転向要素（こよ
って第二の空洞に導入されて更ｔこ浄化される。

この三部分より収る膜ユニットの場合、選択的透過膜は
同じか又は異なる材料より成る。

つまり該膜ユニットは異なる体積流動及び異なる分子量
１こよる除去範囲（Ｍｏｌｅｋｕｌａｒｇｅｗｉｃｈｔ
ｓ −ａｕｓｓｃｈｌｕｓｓｇｒｅｎｚｅ ）を有する
選択的透過膜より成る。

好ましくは選択的透過膜は支持体層上（こ存在する。

更１こ本発明１こより、油液から毒性代謝産物及び尿ｌ
こなるべき代謝産物を同時］こ除去するための装置も提
供される。

該装置は、少なくとも１個の被浄化油液用人口及び少な
くとも１個の既浄化細波用出口より構成され、その際被
浄化油液用入口及び既浄化細波用出口が、前記膜ユニッ
トの特徴を有する少なくとも１個の膜ユニットの空洞と
連結されている。

選択的透過膜が支持体層上ｌこ存在しかつ多孔性又は吸
収性材料、例えば人造スポンジ、好ましくは再生セルロ
ースより成る場合（こは、濾液を排出するための装置要
素は場合（こより省略されてもよい。

しかしこの場合、該装置は十分な大きさを有ししかつ濾
液の吸収（こよって変化する流量及び圧力勾配（こ適合
されていなければならない。

この場合（こは非吸着性物質の排出は著しく減少され、
主として水及び吸着性の毒性代謝産物が除去される。

また１又は数個の濾液又は浄化液用出口の存在する場合
ｆこは、これらの出口は選択的透過膜及び場合により液
体を導く支持体層と連結されている。

次（こ実施例Ｅこより本発明を詳述する。

第１図は渦巻き状ｌこ巻かれた膜ユニットの横断面図で
ある。

この膜ユニットは、多孔膜１１こよって包被された吸着
材２より収り、この吸着材はその表面の型１こより選択
的透過膜３から間隔をおいて保持されている。

選択的透過膜３は、液体を吸収する支持体層４の上ｆこ
存在し、この層の対向表面（こは同様（こ選択的透過膜
５が設けられている。

抽液の導入は入口（図示してない）より図面の面］こ垂
直に行なわれる。

細波は、吸着材２と選択的透過膜３によって形成された
空洞６（こ入り、空洞を流過し、該装置の出口（図示し
てない）より取り出される。

選択的透過膜３又は５を透過する濾液又は浄化液は、排
出管７に連結されている支持体層４（こより運び出され
る。

支持体層が吸収性材料より構成されている場合には、濾
液は場合（こよりこの材料中に滞留することができ、排
出管７は省略してよい。

油液は、巻かれた膜ユニットを軸方向１こ通過するが、
また渦巻きの方向１こ流れてもよく、この場合（こは流
動方向（こ従って中央又は渦巻きの周辺部で排出される
。

第２図の横断面図で図示した膜ユニットの他の実施形は
、大体１こおいて等しい長さと直径を有する集束された
多数の毛管状選択的透過膜８より構成されており、これ
らの膜は例えばそれらの末端をプラスチック中１こ埋め
込むこと１こよって末端の板中Ｉこ固定さｎ、ている。

各毛管状選択的透過膜Ｅこよって形成された内部空間に
は多孔膜１で被覆された吸着材２が粒状又は繊維状で存
在する。

被処理細波は毛管状膜８の内部空間６を通って導かれ、
この際毒性代謝産物又は尿になるべき代謝産物は、一部
は選択的透過膜８を通り、また他の一部は多孔膜１を通
って拡散し、それによって除去される。

また図示せる実施形を、毛管状選択的透過膜８を相互Ｅ
こある距離を隔てて接触しないように配置すること（こ
よって変更することもできる。

この結果選択的透過膜の外表面と場合によっては存在す
る浄化液との間の接触部分が拡大される。

第３図に横断面で図示した膜ユニットの実施形は、折り
たたまれてアコーデオン構造を形成しかつ選択的透過膜
９で両側の被覆された液体吸収性支持体層４より構成さ
れている。

この支持体層の折りたたみ部分の隣接層の間には、多孔
膜１で包被されかつ型付表面を有しそれによって空洞６
を形成する吸着材層２が存在する。

また、多孔膜で包被された吸着材層が折りたたまれてア
コーデオン構造を形成し、他方選択的透過膜で両側の被
覆された支持体層が吸着材層の折りたたみ部分の隣接層
の間］こ存在するように層を交換すること］こよって膜
ユニットを形成することもできる。

また図面に図示せる膜ユニットの実施形の他に、膜ユニ
ットを長方形又は円形の板の形で連続的Ｅこ配置して積
み重ね体とすることもでき、この場合（こは膜ユニット
の数に相応する数の導入ウェブが被処理細波を個々の膜
ユニット内］こ供給するためＥこ設けられかつ個々の膜
ユニットの反対側の端部に相当する数の排出溝が配置さ
れている。

更ｉこ被処理細波を積み重ねられた膜ユニットの初めの
もの（こ供給しかつ既処理細波を積み重ね膜ユニットの
最後のものから排出することもできる。

この場合１こは細波は各膜ユニットの端部で向きを変え
られて隣接膜ユニットｌこ導入され、それから反対方向
Ｅこ流される。

本発明１こよる膜ユニット及び該膜ユニットを備えた装
置は毒性代謝産物及び尿１こなるべき代謝産物を細波か
ら同時１こ除去するために極めて適している。

前記装置は、装置容積が小さい］こもかかわらず透析装
置及び透析濾過装置の利点と油液潅流装置の利点を兼ね
備えている。

つまり本発明による装置はまた細波から水、尿素、電解
質及びアンモニアを分離するの（こも適している。

被浄化細波が０．１〜１バールの過剰圧又は減圧で膜と
吸着材とｆこよって形成された空洞を通過される場合ｆ
こは、透析濾過の際と同様ｌこ限外濾液を生じる。

この濾液は支持体層１こよって吸収されかつ／又は排出
されうる。

油液から除去された生体１ことって不可欠な物質は、補
充液］こよって生理学的濃度で補給しなければならない
。

しかしまた補充液の添加及び濾液の排出は省略してもよ
い。

ての場合（こは濾液は支持体層Ｅこよって吸収されかつ
非吸着性物質の排出が著しく減少され、その結果上とし
て水及び吸着性毒性代謝産物が除去される。

これに対して透析原理１こより操作される場合］こは、
生体Ｅこ必要な生活物質の含有された浄化液を、細波１
こ面しない選択的透過膜表面上を通過させ、同透過膜を
通して細波中Ｃと拡散させる必要がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は渦巻き状１こ巻かれた膜ユニットの横断面図、
第２図は大体］こおいて等しい長さと直径を有する多数
の毛管状選択的透過膜を集束して成る膜ユニットの横断
面図、第３図は支持体層上Ｅこ存在する選択的透過膜が
折りたたまれてアコーデオン構造を形成する膜ユニット
の斜視図である。 １・・・・・・多孔膜、２・・・・・・吸着材、３，５
，８，９・・・・・・選択的透過膜、４・・・・・・支
持体層、６・・・・・・空洞。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 毒性代謝産物及び尿になるべき代謝産物を同時に血
   液から除去するための膜ユニットにおいて、被浄化血液
   から水、電解質、尿素及びアンモニアを含有する尿１こ
   なるべき代謝産物を除去するため（こ適合された細孔を
   有する選択的透過膜から戊る第一の壁と、この壁から間
   隔を置いて配置されかつ該血液から毒性代謝産物を除去
   するための少なくとも１種類の吸着材から成る第二の壁
   とによって限定された、被浄化血液がその中を通過して
   第−及び第二の壁の両方に同時に直接接触する少なくと
   も１個の空洞から成ることを特徴とする前記膜ユニット
   。 ２ 吸着剤が多孔膜によって包被されでいるか又は多孔
   膜中に包埋されている特許請求の範囲第１項記載の膜ユ
   ニット。 ３ 選択的透過膜が、再生セルロースからつくられた多
   孔性人造スポンジから成る吸収性材料の、液体を吸収し
   かつ／又は排出する支持体層上Ｅこ設けられている特許
   請求の範囲第１項記載の膜ユニッ ト。 ４ 選択的透過膜に面しない吸着材の表面が、前記表面
   と付加的選択的透過膜とによって形成された、被処理血
   液がその中を通る少なくとも１個の他の空洞を形成する
   特許請求の範囲第１項記載の膜ユニット。 ５ 吸着材が熱分解され、活性化された平面状繊維形成
   体である特許請求の範囲第１項記載の膜ユニット。 ６ 繊維形成体が、ポリアミド、ポリエステル又はポリ
   アクリルニトリルより成る繊維の群から選択された繊維
   より構成されている特許請求の範囲第５項記載の膜ユニ
   ット。 ７ 繊維形成体が活性炭より成る特許請求の範囲第５項
   記載の膜ユニット。 ８ 吸着材がイオン交換容量を有する特許請求の範囲第
   １項記載の膜ユニット。 ９ 吸着材が疎水性合成物質及び多孔性合成樹脂の群か
   ら選択されている特許請求の範囲第１項記載の膜ユニッ
   ト。 １０吸着材が型付表面を有する平面状物体である特許請
   求の範囲第１項記載の膜ユニット。 １１ 選択的透過膜が液体を吸収しかつ／又は排出する
   支持体層上に設けられており、折りたたまれてアコーデ
   オン構造を形成し、この際吸着材が前記構造の隣接層の
   間に配置されている特許請求の範囲第１０項記載の膜ユ
   ニット。 １２吸着材が折りたたまれてアコーデオン構造を形成し
   、この曲選択的透過膜が、前記構造の隣接層の間に配置
   された液体を吸収しかつ／又は排出する支持体層上に設
   けられている特許請求の範囲第１０項記載の膜ユニット
   。 １３選択的透過膜が中空毛管構造から成り、その毛管の
   中空内部空間（こ吸着材が在って、同吸着材と前記毛管
   構造の内部壁の間Ｅこ空洞が限定されている特許請求の
   範囲第１項記載の膜ユニット。 １４渦巻き状に巻かれた特許請求の範囲第１項記載の膜
   ユニット。 １５少なくとも１個の被浄化加液用人口及び少なくとも
   １個の既浄化加液用出口が連結された特許請求の範囲第
   １項記載の膜ユニット。 １６濾液を保留し、集めかつ／又は排出する吸収性支持
   体層を含む特許請求の範囲第１５項記載の膜ユニット。 １７多数の膜ユニットが並列的に配置されていて選択的
   透過膜、空洞及び吸着材より戊る交互層を形成する特許
   請求の範囲第１５項記載の膜ユニット。 １８ スペーサが少なくとも１個の選択的透過膜及び少
   なくとも１種の吸着材との間に配置されて所望の空洞を
   形成する特許請求の範囲第１項記載の膜ユニット。 １９選択的透過膜と吸着材表面とがほぼ平行である特許
   請求の範囲第１８項記載の膜ユニット。 ２０選択的透過膜の細孔の大きさが２〜１０ｎｍである
   特許請求の範囲第１項記載の膜ユニット。