JPS596663B2 - 多段「ろ」過・再吸収型人工腎臓 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は腎臓のはたらきが障害され体内に老廃物が蓄積
したり、大量の薬物が体内に入った患者の血液を浄化す
る人工腎臓に係るものである。

人工腎臓には透析法、吸着法および限外沢過去によるも
のが代表される。

限外沢過法は生体腎臓の糸球体の機能と類似したやり方
であり、血圧低下症や中分子量物質の除去などに非常に
すぐれた方法として普及が期待されている。

しかし多量の補敢が必要なことと、沢過による除水量と
注入液量のバランスとを正確に保持する為には装置が極
めて複雑になる等の問題が多い。

本発明は、限界Ｐ過法を応用するが、補液を必要とせず
中分子物質の濃縮除去が容易に可能な人工腎臓を提供す
ることをその目的とするものである。

本発明による人工腎臓は、患者動脈よりの血液をカテー
テル、回路を介して人工腎臓本体ζこ導き、まず、第１
段で分子量約５０００以下の物質を透過する中空糸束を
通し、ついで、第１段の谷中空糸と連通ずる１本のもの
からなる中空糸束を有する第２段で分子量約１００以下
の物質を再吸収する中空糸束を通して洗浄したるのち丁
回路、カテーテル等を介して患者の静脈に帰すようにし
たものである。

第１段と第２段の夫々の中空糸の束の外側は、透析液と
同成分の透析液同等液に接し該液は透析液同等液回路に
より連絡される。

第１段の中空糸束と接している液は第１ポンプにより一
旦液だめに送られたのち必要除水量が排出され、残部が
第２ポンプにより回路を通り第２段中空糸束の外側に送
られる。

第１段の中空糸の膜にかかる圧力は血液ポンプによる血
液の圧力と透析液を送る第１ポンプにより定められ、こ
の時第１段の中空糸の内側は外側より圧が大になるよう
に設定される。

また、第２段中空糸の膜にかかる圧力は血液ポンプによ
る血液の圧力と透析液を送る第２ポンプにより定められ
、この時、第２段の中空糸の内側は外側より圧が小にな
るよう設定されている。

血欣中分子量５，０００以上の成分即ち血球、タンパク
質等は第１段中空光束に続き第２段中空糸束を通過し患
者静脈側に戻される。

一方５，０００以下の例えば水、電解質、クレアチニン
、アミノ酸等はその一部が第１段の中空糸膜で沢過され
第１ポンプにより液だめに送られる。

この液ためは、５〜１０ｌの容積を有し、この液だめで
ここで必要除水量が排出され、残部は第２ポンプを通っ
て第２段中空糸外側に送られる。

そして、第２段の中空糸束で水、電解質等分子量１００
以下の物質が沢過されて中空糸内を流れる血液と合流す
る。

この結果、分子量１００〜５０００の物質が、第１段中
空糸束の外側、液だめ、第２段中空糸束の外側の液中に
蓄積される。

分子量１００以下の物質のうち、・人体に有害で排泄を
要する尿素は血液と欲だめ中の透過液の濃度が等しくな
るまで拡散して移行する。

この結果血液からは尿素、水、中分子量物質等が除去さ
れ、電解質は血液中に維持されることとなる。

かくして、公知の人工腎臓と同様の目的を達するほか、
生体機能に最も近い機能を有する限外ｐ過法により多量
の補液を必要とせずに目的を達しうる多段再吸収型人工
腎臓を提供しうるものである。

以下本発明に係る人工腎臓の実施例を図面に基づいて記
述する。

第１図は本体の構成図、第２図は全体システム説明図で
ある。

血液は入口１より入り第１段の中空糸束２を通り、引続
き図示の如く各中空糸が連通ずる１本のものからなる第
２段の中空糸束３を経て出口４より出る。

中空糸束２はポリアクリロニトリル又はセルロース等で
形成され、血液中の分子量５０００以下の物質の除去効
率のよいファイバーを束ねてなり、また、中空糸束３は
膜表面に化学的処理が施されて分子量１００以下の物質
を通す孔径の異なる膜となっている。

ここで化学的処理とは、例えば、中空糸来がセルロース
膜で形成されている場合であれば、第１段に使用する部
分を化学変化しないように適宜な保護材でおおった中空
糸束をアクリルアミド又はジメチルアクリルアミド等の
蒸気にさらして、第２段となる部分の表面にセルロース
のＯＨ基と上記アミド数のＮＨ２基との反応による共重
合物を形成させる等して、該部分の孔目を一部つぶして
孔径を小にすることをいう。

中空糸束３を通過した血液は出口４より浄化されて流出
するようになっている。

符号５，６は夫々の中空糸束の外側で、ここでは透過液
同等液が允填される。

また、符号７，８は夫々透過液同等液の出口及び入口を
示し第２図で示されている透析液同等液誘導回路Ａに接
続する。

回路Ａ及び液だめ１０には透析液同等液が允填され、液
だめ１０の允填量は通常５〜１０ｌ程度となっている。

第１段中空糸束の膜でＦ過された液は第１ポンプ９によ
り液だめ１０に送られる。

分子量５０００以下の物質を含むこのＰｉは透析液同等
液に混合されつつ液だめ１０に送られる。

液だめ１０には、第２段中空糸束へ透析液同等誘導回路
を通って送られる液が貯留される。

また、ここでは本発明に係る多段人工腎臓通過後に必量
除水量となるように排水される。

符号１２は該除水量を調節するニードルバルブである。

残りの液は透析液同等液誘導回路Ａを通って、第２ポン
プ１１により第２段中空糸束の外側６に送られる。

この場合第２ポンプ１１により加えられる圧力によって
液中の分子量１００以下の物質のみ透過し血液に混合さ
れる。

従って分子量１００〜５０００の物質が透析液同等液誘
導回路Ａ及び液だめに次第に蓄積されて行く。

透析の終了時、本人工腎臓内に残った血液は生理食塩水
又は５％Ｗ／Ｖぶどう糖液で追われ、最終的には空気で
追われて血液回路１４を通り患者の体内に戻される。

各中空糸束の外側５，６及び透析液同等液誘導回路Ａ内
及び液だめ１０内の液は最終的に廃棄される。

この結果、血液中から中分子物質を除去し、電解質濃度
が改善され、さらに、透析液同等液へ血液中から拡散す
ることにより尿素が一部除去されることとなる。

本発明を実施するには、第１ポンプ９、第２ポンプ１１
の回転数は下記の事項を考慮して決定され、かつ、制御
される。

いま、第１段中空糸束２の圧力をＰ２、第２段中空糸束
の圧力Ｐ３、第１段中空糸束の外側の圧力Ｐ，、第２段
中空糸束の外側の圧力Ｐ６とする。

この場合Ｐ３はＰ２より中空糸束内部の通過に伴う圧損
分だけ小さい値であるが、殆んどＰ２−Ｐ３と見てよい
。

これらの値の間には、 Ｐ２〉Ｐ５，Ｐ６〉Ｐ３ の関係が成立する必要がある。

このためＰ６＞ Ｐ２ （ ｏ ｒ Ｐ ｓ ） ＞
Ｐ ５となるよう血液ポンプ、第１ポンプ及び第２ポン
プを制御する必要がある。

また、同時に、第１段及び第２段における中空糸の長さ
の比が第１段の方が第２段より長くなるように適宜設定
される。

さらｌこ、上記の谷圧力を、適当に設定するために必要
な制御手段を採用する。

本発明は、以上の如く構成されるものであるから、従来
の限外ｒ過法に基づく人工腎臓に比較して補液を血液中
に注入する必要がなく、允分に要透析患者の血液成分濃
度を改善することができる。

特に孔径の異なる多段の多孔質膜を使用し、夫々の圧力
を適切にすることにより第１段で有害物質を含む血漿成
分を血液中より排出し、第２段で有害物質を除いた血漿
成分を再び血液に取入れるものであってこれが生体腎臓
の糸球体の機能と類似していることからして将来体内に
埋め込み得る人工腎臓としても極めて有望である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る人工腎臓本体の構成図であり、第
２図は該腎臓の全体システム説明図である。 １・・・・・・血液入口、２・・・・・・第１段中空糸
束、３・・・・・・第２段中空糸束、４・・・・・・血
液出口、５・・・・・・第１段中空糸束外側部、６・・
・・・・第２段中空糸束外側部、７・・・・・・透析液
同等液出口、８・・・・・・透析液同等液入口、９・−
・・・・第１ポンプ、１０・・・・・・次だめ、１１・
・・・・・第２ポンプ、１２・・・・・・ニードルバル
ブ、１３・・・・・・血液ポンプ、１４・・・・・・血
液回路、Ａ・・・・・・透析液同等液誘導回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 血液中の分子量約５０００以下の物質を通過する第
   １段の中空糸束及び分子量約１００以下の物質を通過す
   る第２段の中空糸束を有する人工腎臓本体を設け、第１
   段と第２段の夫々の中空糸束の各中空糸は両段を連通ず
   る１本のものからなり、該両段の中空糸束の外側ζこ透
   析液同等液を接触せしめ、また、第１段の中空糸束に接
   触する透析液同等液が第１ポンプにより液だめに送られ
   たのち該液だめより必要量が第２ポンプにより第２段の
   中空糸束の外側に送られるように形成され、さらに、第
   １段の中空糸束の外側が陰圧に、第２段の中空糸束の外
   側が陽圧に構成され、第１段の中空糸束を通過して分子
   量約５０００以下の物質をＰ過せしぬられた血液が膜表
   面に化学的処理を施してある第２段中空糸束外側より分
   子量約ｉｏｏ以下の物質を再吸収して分子量約１００〜
   ５０００の中分子物質が濃縮されて透析液同等液誘導回
   路及び液だめに存在するように構成されることを特徴と
   する多段ｒ過・再吸収型人工腎臓。