JPS59177058A - 血漿分離装置 - Google Patents

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】 本発明は血漿分離膜により血液から赤血球、白血球およ
び血小板よりなる血球成分と血漿成分とを効果的に分離
する血漿分離装置に関するものである。透析膜を用いた
血液透析処理をはじめとして、濾過膜による血液ｐ過、
吸着剤による血液浄化等各種の血液処理が臨床的にも広
く行われるようになって来た。さらに近年になって、血
漿分離法（プラズマフェレシス）と呼ばれる技術が開発
されつつある。該血漿分離法とは、血液をまず血漿成分
と血球成分に分離し、血漿成分を各種手段で処理して疾
病因子を除去するものであり、該血漿分離法には、 （１）血液を血漿分離膜を介して血漿成分と血球成分に
分離した後、疾病因子を含む血漿成分を排出し、血球成
分のみ、あるいは血漿成分と同量の人工血漿を血球成分
と混合して体内に返還する方法。

（２）血液を血漿分離膜を介して血漿成分と血球成と接
触させて該疾病因子を吸着除去し、次いで該血漿成分を
血球成分と再び混合して体内に返還する方法 （３）　　予め人工血漿で希釈した血液を血漿分離膜を
介して希釈した人工血漿に相当する量の血漿成分を分離
して除去した後血球成分のみを体内（ど返還する方法 （４）血液を血漿分離膜を介して血漿成分と血球成分に
分離した後、血漿成分をさらに血漿処理膜で低分子量部
分と高分子量部分とに分離して、疾病因子を含む高分子
量部分を排出し、低分子９１部分を血球成分と再び混合
して体内に返還する方法（５）血液を血漿分離膜を介し
て血漿成分と血球成分に分離した後、血漿成分を冷却し
て疾病因子を含む高分子Ｍ部分をゲル化してこのゲルを
ｐ過膜で除去し、濾過膜を透過した低分子量部分のみを
血球成分と混合して体内に返還する方法などが提案され
ている。上記各分離法を実施するためにはいずれも血液
を血球成分と血漿成分とに効果的に分離することが必要
である。かかる血漿成分と血球成分を分離する方法とそ
のための装置としてすでにいくつかの報告がなされてい
る。例えば特開昭５６−１１０６２５号には孔径が０６
１〜０．６μの膜を用いて、膜間圧力差が５０圏穫〜１
０ｍｍ１（ｙの範囲で血液から血漿を分離することによ
り血漿の分離率を増大させる方法と装置が、また特開昭
５６−１０５７０７号には膜間圧力差が設定値を超える
と血漿ポンプを停止させ、膜間圧力差工り が設定値間に復帰するとポンプを作動させる分漿分離装
置が開示されている。これらの公知技術は原理的な装置
の提案にとどまり、実用的な装置としての発明をみるこ
とはできない。またこれらの技術がいずれも血漿排出ポ
ンプを０Ｎ−ＯＦＦさせて膜間圧力差が異常に増大する
ことを制御する方式であるがこの方式でｌよ一旦膜の血
漿透過能力が低下すると血漿ポンプを頻繁にＯＮ　−Ｏ
ＦＦさせなけれ機会が増大する問題があった。

したがって本発明の目的は血液中の血球成分を破壊する
ことなく効果的に血漿を分１雅することのできる血漿分
離装置を提供することにある。

本発明の他の目的は血漿分離膜の表面に血液中の血球成
分が付着して血漿透過能力が次第に低下して膜間圧力差
が増大しても血漿ポンプを停止させずに膜の透過能力に
合せて血漿透過量を減少させることにより膜間圧力差を
低下させて膜の有する性能を充分に発揮させることので
きる血漿分離装置を提供することにあるう さらに本発明の目的は膜間圧力差と血漿排出圧力を血球
成分が破壊しない程度の圧力に制御することのできる血
漿分離装置を提供することである。

本発明による血漿分離装置は、血液移送管と、この移送
管に接続し、血液中の血球成分と血漿成分とを連続的に
分離する膜を内蔵した血漿分離器と、この血漿分離器か
ら血漿成分を排出させる血漿ポンプと、血漿分離器の膜
間圧力差を検出する手段と、検出された膜間圧力差と設
定値とを比較する比較回路と、検出値が設定値より大き
い場合にパルスを発生させるパルス発生回路と、上記・
（ルスを電圧またはパルス計数値に変換して血漿ポンプ
の回転低下信号としで出力する電圧または／（ルス計数
変換回路と、血漿ポンプの回転数設定信号から上記回転
低下信号を減算して、このポンプの回転制御信号としで
出力する減算回路を具備し、検出された膜間圧力差が設
定圧力より大きい場合に血漿ポンプの回転数を低下させ
て膜間圧力差を制御するよう構成したことを特徴とする
血漿分離装置である。

次に本発明装置の一実施例を図面にて説明する。

第１図は本発明装置のブロック図であり、この装置は血
漿分離膜１０を内蔵した血漿分離器１と、血漿ポンプ４
及び膜間圧力差を制御する回路５で構成されている。血
液を血球成分と血漿成分に分離するための血漿分離器１
は中空繊維状あるいは平膜状の血漿分離膜１０を内蔵し
たもの、である。

この血漿分離膜は孔径０．０２〜０．４μ、好ましくは
０．１μ程度の膜であり、一般に均質微孔膜又はミクロ
フィルトレージョン膜や、多孔質支持層と微孔構造層か
らなるいわゆる非対称膜が好ましく使用できる。

このような膜の例としては、ポリビニルアルコール（Ｐ
ＶＡ　）　系の均質微孔膜の他に、エチレン−ビニルア
ルコール（ＥＶＡ　）光共重合体、セルロースアセテー
ト等のセルロース誘導体、ポリオレフィン、ポリアクリ
ロニトリル、ポリアミド、ポリエステル、ポリスルホン
等からなる均質微孔膜や非対称構造膜が用いられる。こ
れらの内で、生体親和性にすぐれるＰＶＡ系、ＥＶＡ系
、セルロース誘導体、ポリスルホン等の膜を用いるのが
望ましい。

上記血漿分離器１には血液の入口と血球成分出口及び膜
を透過した血漿成分の出口が設けられでおり、各出入口
はそれぞれ血液移送管１１、血球成分移送管１２及び血
漿成分移送管１６が接続されでいろう ６は血液移送管に設けられた血液ポンプで血液を上記血
漿分離器１ｈゝら５０〜２００　ｒｎｌ／ｍｊ”の一定
流量で送給するものである。

４は血漿移送管に設けられた血漿分離器から血漿を排出
させるポンプである。

上記血液移送管１１、血球成分移送管１２及び血漿成分
移送管１３にはそれぞれ圧力センサ７．８゜９が設けら
れている。このセンサは圧力に比例しで連続的に電気信
号に変換できるものであり、例えば圧力の作用によるダ
イアフラムの変位を歪計、半導体歪計、ホール効果素子
などで電気信号に変換させるように構成したものである
。

膜間の圧力差を制御する回路５は圧力センサ７．８．９
で測定された圧力を Ｐ＋＋Ｐｚ ＰＴ＝　　２　−Ｐｓ、又はＰ７　＝　Ｒ−Ｐｓ〔式中
Ｐ１は血漿分離器の血液入口側の圧力、Ｐ２は血漿分離
器の血球成分出口側の圧力およびＰｓは血漿分離器の血
漿成分排出圧力を意味する〕なる算式で演算する演算回
路４０と検出された膜間圧力差と設定値とを比較する比
較回路４１と検出した膜間圧力差が設定値より大きい場
合にパルスを発生させるパルス発生回路４２と、上記パ
ルスを電圧またはパルス計数値に変換して血漿ポンプの
回転低下信号として出力する電圧またはパルス計数変換
回路４６と血漿ポンプの回転数設定信号から上記回転低
下信号を減算して、このポンプの回転制御信号として出
力する減算回路４４で構成されている。上記膜間圧力差
は通常５０〜１００ｍ埠に設定される。

次に上記装置の作動についで第２図及び第６図で説明す
る。血液ポンプ６で一定流量で移送された血液は血漿分
離器１へ送られ、ここで血漿成分は膜を透過して血漿ポ
ンプ４により排出される。

一方血球成分は血球成分移送管１２より人体へ返還され
る。上記血漿分離器１における血漿成分の排出量Ｑ２は
通常法の式 ％式％ 〔式中Ｑ１は血漿分離器への血液移送量、ｋｉｔは血液
のへマトクリソト値（％）を意味スル〕で算出される量
が排出される。ところがこの状態で濾過を続けると血漿
分離膜の目詰りが徐々に発生し膜間圧力差が増大する。

上記膜間圧力差が所定の値を越えた場合には血球成分の
破壊を生じるため上記膜間圧力差を所定の範囲に制御す
る必要がある。この膜間圧力差は次のように制御される
。

すなわち演算回路４０で膜間圧力差が算出され、この圧
力差が設定回路４５で設定された設定値より高いか低い
かを比較回路４１で比較し、圧力差が設定値より高い場
合にはパルス発生回路４２にパルス発生開始信号を送出
する。上記パルス発生回路４２では第２図（５）のａ、
　ｃ、　ｅ領域に示すパルスが発生する。このａ、　ｃ
、　ｅ領域に発生したパルス数は次の電圧またはパルス
計数変換回路４６で積算され、第２図（Ｂ）に示すよう
なアナログ量に変換される。上記変換回路４３でアナロ
グ量に変換された積算値（Ｙ）は第２図（Ｃ）に示すよ
うに、次の減算回路４４で血漿ポンプの回転数設定回路
４６で設定された回転数（預から減算される。そしてそ
の減算値（Ｚ）が血漿ポンプの回転数制御信号として駆
動回路４８へ送出される。膜間圧力差が設定値より高い
場合血漿ポンプの回転数が低下するが血漿排出流量が低
下すれば膜間圧力差は低くなる。そして膜間圧力差が設
定回路４５で設定した値より低い値に復帰するまでの期
間（ａｌ　Ｃ＃　ｅ領域）ポンプの回転数は低下する。

上記膜間圧力差が設定値より低い値にまで復帰すると比
較回路４１からパルス発生回路４２ヘパルス発生停止信
号を送出してパルス発生を停止させる。膜間圧力差が設
定値より低い間（ｂ、ｄ、ｆ領域）は血漿ポンプの回転
数はパルス信号発生停止時の回転数に保持される。４７
はパルス周波数設定回路であり、パルス発生の周期を変
えることにより血漿ポンプの回転数の低下速度を調整す
ることができる。回転数低下速度は血漿分離器の血漿透
過能力の低下よりも、やや大きな値に設定することが好
ましい。しかしながら、血漿分離器の血漿分離能力の時
間による低下は急激には発生しないので、あまり大きな
値にすることはない。第３図は膜性能と血漿排出量との
関係を示す図である。血漿分離膜は使用中の目詰り等に
より徐々に血漿透過量が低下するが本発明装置では膜の
目詰り状態に合せて血漿排出量を徐々に低下させること
により膜間圧力差を所定の範囲に維持しつつ膜の透過能
力を充分に発揮させることができるのである。すなわち
血漿排出量を経時的に変化する膜の性能に合せて自動的
に調整するのである。例えば血漿ポンプ４の回転数設定
回路４６でポンプの回転数を膜の最大透過量（例えば４
０　ｒｒＬｌ／ｍｉｎ　）の約”Ａ　（２０Ｔｎｌ／ｒ
ｎｉｎ　）に設定する。

透過量が最大透過量の外に減少する期間では通常膜間圧
力差が５０〜１００ｗｎＨｇより高くなることは極めて
少ない。膜の目詰りにより透過量が２０ｒｎｌ／ｍｉ　
ｎ以下になると、膜間圧力差が設定値を越えるため、血
漿ポンプの回転数を低下させて膜間圧力差を低下させる
。上記動作を繰り返すことにより血漿排出ｍ　（ｓ）　
、言い換えれば血漿ポンプの回転数を膜の透過性能（Ｒ
１に合せて徐々、に低下させることができる。パルス発
生の周期を短くすればする程血漿排出量を膜の透過性能
に近似させることができる。

第４図は本発明の血漿分離装置を用いて血液から血漿成
分と血球成分を分離して血漿成分を排出し、排出した血
漿成分と同量の人工血漿を血球成分と混合して人体へ返
還する例を示している。この例では人体の動脈より血液
移送管１１に導出した血液をローラーポンプ６で中空糸
１０を内蔵した血漿分離器１へ供給して、該中空糸で血
漿成分と血球成分に分離する。血球成分は血球成分移送
管１２に設けたチャンバー１４で後述する人工血漿と混
合された後人体に返還される。２連型の血漿ポンプ４で
血漿成分移送管１６へ導出された血漿成分は容器１５に
排出される。またバッグ１６に収容された人工血漿は人
工血漿移送管１７より上記２連型の血漿ポンプ４で排出
された血漿成分と同量の人工血漿がチャンバー１４に供
給され６つ上記移送管１１．１２．１３には圧力を検出
するだめのエアチャンバー２４．２５．２６が取り付け
られている。

各チャンバーの上部空間に開口する圧力検出管２７、２
８．２９は膜間圧力制御回路５及び２連型の血漿排出ポ
ンプ４を収容した筐体５０に設けられた圧力センサーと
連結する動脈圧コネクター５１、静脈圧コネクター５２
及び濾過圧コネクター５６に接続されている。上記筐体
５０の前面パネルの上段には各コネクターの他にアナロ
グメータ一式の圧力指示計６３、上述の三つの圧力指示
切替スイッチ３４及び切替スイッチで選択された指示圧
膜間圧力差表示６６と膜間圧力差設定表示６７がある。

上記膜間圧力差表示は例えば緑の領域を５０１ＭＬｌ１
１７以下、橙の領域を５０〜１００　ｖｔｍＨＩ！　、
赤の領域を１００ｍ＋＋＋瑯以上に区分すると緑の領域
は安全、橙の領域は危険、赤の領域では異常領域とする
ことができる。かかる膜間圧力差表示は装置が正常な膜
間圧力差で作動しているか否かが容易に識別できるため
好都合である。３８は膜間圧力差の設定圧ＵＰスイッチ
であり、３９は設定圧ＤＯＷＮスイッチである。上記ス
イッチにより膜間圧力差を容易に設定することができる
っさらに何かの原因による異常圧力が発生するとその原
因（動脈圧、静脈圧、濾過圧、膜間圧力差）を示すアラ
ームランプ５４と各異常が復帰しているかを確認する確
認スイッチ５５がある。筐体の前面パネルの下段には２
連型のローラーポンプ４の他にローラーポンプの回転数
を設定するダイアル５６、ディジタル式の血漿排出流量
表示５７、排出された血漿の総量表示５８、総量リセッ
トスイッチ６２、膜間圧力差を自動的に制御する機能を
作動させるための自動スイッチ５９、ポンプの回転数が
低下しでいることを表示するランプ６０及び電源スィッ
チ６１がある。上記装置は自動スイッチ５９を作動させ
た状態で運転し、該運転中に膜間圧力差の指示圧が設定
圧を越える圧力になっているときには、ポンプ回転数低
下中のランプ６０が点灯し、ポンプ４の回転数はポンプ
の流量設定ダイアル５６で設定されている設定値から徐
々に低下する。ポンプの回転数の低下とともに血漿流風
が低下するため膜間圧力差の指示圧も下がる。該指示圧
が設定圧以下に復帰すればポンプ回転数の低下を表示す
るランプ６０は消灯し、ポンプはその時点の回転数が維
持される。自動スイッチ５９をＯＦＦにすればポンプは
流量設定ダイアル５６で設定されている回転数で回転す
る。（膜間圧力差指示圧が設定値を越えていでもポンプ
の回転数は低下しない。）上記装置は次のように使用す
ることができる・すなわち血漿分離器１及＼び各移送管
１１．１２．１３．１７をポンプ６．４に装着し、かつ
エアーチャンバー２４、２５．２６に取り付けられた圧
力検出管２７．２Ｂ、　、２９を各コネクター５１．５
２．５３に接続した後１、洗浄 ■装置の電源スィッチ６１を「ＯＮ」にする。

■臨床使用の前に血漿分離器及び移送管を生理食塩水（
１０００ｍｌ）で洗浄し、同時に生体内への気泡混入を
避は色ため移送管内の気泡を追い出す。

２、臨　床 ■人工血漿の入ったバッグ１６をセットする。

■動脈圧、濾過圧の上下限値及び膜間圧力差設定圧を適
当な値に設定する。尚、この時、自動スイッチを押して
おくと溶血防止のための自動制御機能が働く。

■移送管を患者に接続し、体外循環回路を形成し、血液
ポンプ６を運転し、約１０Ｏ１分の流量で血液を循環さ
せる。

■ポンプ流量設定ツマミ５６により、約２０ｒｎｌＺ分
の流量で血漿分離（人工血漿の補液）をする。

血漿分離開始と同時に総量リセットスイッチ６２により
総量表示５８を０にする。

■総量表示（血漿処理層）５８が予定の値に達したら、
移送管、血漿分離器中の返血及び返血漿を行い、装置の
電源６１を切る。

６、臨床後 ■血漿分離器及び移送管を脱着し廃棄する。

以上のように本発明装置は膜間圧力差が一定の範囲内と
なるように制御することにより血液に損傷を与えること
なく、かつ分離膜の透過性能の低下に合せて血漿排出風
を制御することにより膜の性能を充分に発揮させる。こ
とができるという優れた効果を有している。さらに本発
明装置は血球成分と血漿成分を分離して、疾病因子を含
む血漿成分、あるいは血漿成分より疾病因子を除去する
上述の各種の治療法に適応することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置あ電気回路図を示す。第２図は上記
回路における各信号の時間的変位を示す図である。第６
°図は膜性能と本発明装置による血漿排出量の関係を示
す図である。第４図は本発明装置を用いた体外循環血液
回路のフロック図である。 特許出願人　　株式会社　り　ラ　し 代理人　　弁理士不予　堅 第　１　匿 第　２　詔 〔Ａ］ ＣＢ） ＣＩ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、血液移送管と、この移送管に接続して血液中の血球
   成分と血漿成分とを連続的に分離する膜を内蔵した血漿
   分離器と、この血漿分離器から血漿成分を排出させる血
   漿ポンプと、血漿分離器の膜間圧力差を検出する手段と
   、検出された膜間圧力差と設定値とを比較する比較回路
   と、検出値が設定値より大きい場合にパルスを発生させ
   るパルス発生回路と上記パルスを電圧またはパルス計数
   値に変換して血漿ポンプの回転低下信号として出力する
   電圧またはパルス計数変換回路と、血漿ポンプの回転数
   設定信号から上記回転低下信号を減算して、このポンプ
   の回転制御信号として出力する減算回路を具備し検出さ
   れた膜間圧力差が設定圧力より大きい場合に血漿ポンプ
   の回転数を低下させて膜間の圧力差分離装置。