KR20230066319A - 투석용 필터 디바이스 - Google Patents
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- A61M1/1694—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes with recirculating dialysing liquid
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- A—HUMAN NECESSITIES
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- B01D2325/36—Hydrophilic membranes
Abstract
본 발명은 제1 포트 및 제2 포트를 포함하는 하우징, 및 하우징 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 중공 섬유 막을 포함하는 복막 투석 필터 디바이스에 관한 것이다. 사용할 때, 대상체로부터의 투석액은 제1 포트를 통해 필터 디바이스에 진입하고 제2 포트를 통해 유출 방향으로 빠져나가며, 그리고 흡착제 시스템으로부터의 재생된 투석액은 제2 포트를 통해 필터 디바이스에 진입하고 제1 포트를 통해 유입 방향으로 빠져나간다. 또한, 상기의 필터 디바이스를 복막 투석 시스템, 복막 투석 시스템에서 투석액 흐름을 제어하기 위한 방법, 및 혈액 투석 디바이스가 본원에서 개시된다.
Description
본 발명은 복막 투석 및 혈액 투석을 위한 필터 디바이스 분야에 관한 것이다. 또한, 상기의 필터를 사용하는 투석 시스템 및 방법이 본원에서 개시된다.
본원에서 선행 공개 문헌의 열거 또는 논의는 반드시 그 문헌이 최신 기술의 일부이거나 통상적인 일반 지식임을 인정하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
복막 투석(peritoneal dialysis, PD)은 투석액과 혈액 사이에서 유체 및 용질의 물질 전달이 일어나는 막으로서 복부의 복막을 사용하는 투석의 유형이다. 이 과정은 신부전 환자의 치료에서 과량의 유체를 제거하고, 전해질 및 산-염기 불균형을 교정하고, 독소를 제거하기 위해 사용된다.
복막 투석 시, 투석액(전형적으로 염화나트륨, 탄산수소나트륨/락트산나트륨, 및 삼투제를 함유하는 용액)은 하복부 내의 영구 튜브를 통해 도입되고, 특정 기간 동안 체류하도록 한 다음 제거된다. 이는 지속 외래 복막 투석(continuous ambulatory peritoneal dialysis, CARD)으로 알려진 하루 동안 규칙적인 간격으로, 또는 자동 복막 투석(automated peritoneal dialysis, APD)으로 알려진 기계의 도움으로 밤에 일어날 수 있다. 혈액 투석과 비교하여, PD는 보다 큰 환자 이동성을 허용하고, 이의 지속적인 성질로 인해 증상의 보다 적은 변동을 일으키고, 환자의 체외 순환에 의존하지 않기 때문에 본질적으로 더 안전하다.
그러나, 복막 투석을 위한 시스템에서의 삼투압 구배로 인해, 대상체에 의해 배출된 단백질은 복막 내로 수송되며, 여기서 이는 투석액 유체에 존재하는 독소 및 전해질과 함께 혼합된다. 이러한 혼합과 관련된 다수의 문제들이 있다. 이것들은 다음을 포함한다:
(a) 이러한 혼합이 장기간 복막 투석 치료에 걸쳐 대상체로부터 상당한 단백질 손실을 초래한다는 사실; 및
(b) 단백질이 크기가 비교적 크기 때문에, 단백질은 (이러한 시스템이 독소를 제거하기 위해 사용될 때) 흡착제 시스템 내부에 포획되어, 흡착제 효율에 영향을 미칠 수 있다.
종래의 PD 시스템들이 직면할 수 있는 추가적인 문제들은 다음을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
(1) 흡착제 기반 투석 시스템, 이를테면 REDY 시스템에서, 투석액 재생 동안 생성된 CO2는 호흡 부전을 앓는 환자에게 건강 위험(고경증)이 될 수 있고, 축적된 CO2 기포는 REDY 시스템에서 사용되는 중공 섬유의 유효 표면적을 손상시켜, 이의 성능 및 투석 효율을 감소시킬 수 있다. 흡착제 투석 시, 우레아 함유 투석액은 우레아제를 통해 흐르며, 여기서 우레아는 암모늄 및 중탄산염으로 가수분해된다. 지르코늄 포스페이트는 암모늄 이온과 같은 양이온을 흡착하여 나트륨 및 수소 이온을 방출하고, 수소 이온은 이어서 중탄산염과 반응하여 CO2를 형성한다. REDY 시스템과 같은 능동 탈기가 없는 폐쇄 루프 시스템에서, 이는 투석액 및 복귀 혈액에서 잠재적으로 위험한 수준의 pCO2의 축적을 초래할 수 있다. 보통의 환자는 명백하게 유해한 증상 없이 과량의 CO2를 호기할 수 있지만, 손상된 호흡계를 갖는 환자는 과탄산, 산성 상태로 유지되었다. 이에 따라, 종래의 흡착제 투석 시스템은 효과적인 CO2 제거 메커니즘을 제공하지 않으며, 증가된 혈청 pCO2를 보상하기 위해 환자의 호흡에 의존한다. 또한, 증가된 투석액(pCO2)은 자발적인 기포 형성을 초래할 수 있고, 기포는 필터에 축적되기 쉽다. 흡착제 투석에서의 통상적인 필터는 기포 제거를 위한 설비를 포함하지 않으며, 이에 따라 "투석기 버핑(burping)"(기술 용어가 사용됨) 수동 개입에 대한 필요성을 포함하고, 투석 표면적의 손실 및 투석 부족을 방지한다. 통상적인 신장 투석 이외에, CO2 제거는 또한 급성 환자 치료 세팅, 예를 들어, 집중 치료 병동(ICU)에서 투석에 필요한 유용한 특징이다. 현재의 치료는 투석을 전달하고 혈청 산소화/CO2 제거를 위해 별도의 기계를 사용한다.
(2) 단백질 결합 요독소(PBUT)는 만성 신장 질환(CKD) 환자, 뿐만 아니라 신부전 질환(ESRD) 환자에서 수많은 유해 효과에 연루되어 있다. PBUT의 투석 제거를 개선시키는 것이 HD/PD 환자에 대한 결과를 개선시킬 수 있음을 시사하는 문헌 증거가 증가하고 있다. HD 및 PD 시스템 둘 모두에서 PBUT를 제거하는 방법들이 제안되었다. 그러나, 이러한 방법들 중 어느 것도 환자에 대해 입증되거나 기존의 디바이스에 통합되지 않았다. 이것이 일어나지 않은 주요 이유 중 하나는 많은 용액이 투석액 조성물에 알부민 결합제 경쟁자를 첨가하는 것을 제안하고, 이는 투석액 조성물을 변경하고, 잠재적으로 환자의 혈청 조성물을 변경한다는 것이다. 이에 따라, 이러한 용액은 현재 약물인 것으로 간주되고, 이에 따라 이들이 사용을 위해 승인될 수 있기 전에 엄격한 임상 시험 및 조절 과정을 거칠 것이 요구된다.
(3) 투석 동안 필터 내부에 포획되는 단백질은 필터를 막히게 할 수 있고, 시스템의 흐름량을 저해하고 여과에 이용가능한 표면적을 감소시킴으로써 여과를 손상시킬 수 있다. 이의 최종 생성물은 치료 효능의 감소일 수 있다. 추가로, 감염의 경우에, 흐름 경로는 또한 배출된 백혈구의 증가에 의해 유사한 방식으로 영향을 받을 수 있다. 마지막으로, 종래의 복막 투석 방법에서, 배출된 단백질은 배액 유체와 함께 폐기되고, 이는 장기간에 걸쳐 대상체에서 단백질의 상당한 손실을 야기한다. 이는 PD를 겪는 대상체에서 영양실조로 이어질 수 있고, 많은 PD 환자의 이미 손상된 영양 균형을 추가로 악화시킬 수 있다.
따라서, 위에서 확인된 문제들의 일부 또는 전부를 극복하는 개선된 복막 투석 시스템에 대한 필요성이 남아 있다.
1. 복막 투석 필터 디바이스로서,
제1 포트 및 제2 포트를 포함하는 하우징; 및
하우징 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 중공 섬유 막을 포함하며, 각 섬유는 내면 및 외면을 가지되,
중공 친수성 섬유의 내면은 제1 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 제2 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬되어서, 사용될 때:
대상체로부터의 투석액이 제1 포트를 통해 필터 디바이스에 진입하고 제2 포트를 통해 유출 방향으로 빠져나가며; 그리고
흡착제 시스템으로부터의 재생된 투석액이 제2 포트를 통해 필터 디바이스에 진입하고 제1 포트를 통해 유입 방향으로 빠져나가게 되는 것인, 복막 투석 필터 디바이스.
2. 제1절에 있어서, 디바이스는 여과후 시스템을 더 포함하되, 여과후 시스템은:
제1 유체 경로;
여과후 흡착제 격실을 포함하는 제2 유체 경로; 및
제1 유체 경로와 제2 유체 경로 중 하나를 선택하기 위한 스위치를 포함하며, 제1 유체 경로와 제2 유체 경로는 둘 다 스위치를 통해 하우징의 제1 포트에 유체적으로 연결되며, 흡착제 격실은 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합한 여과후 흡착제를 포함하는 것인, 복막 투석 필터 디바이스.
3. 복막 투석 필터 디바이스로서,
하우징 ― 하우징은:
제1 포트 및 제2 포트를 갖는 제1 격실;
제3 포트, 입구 포트 및 출구 포트를 갖는 제2 격실;
제1 포트 및 제3 포트에 유체적으로 연결된 스위칭 수단 또는 장치;
제1 격실을 제2 격실에 유체적으로 연결하는 헤드-스페이스 공동 부분을 포함함 ―;
하우징의 제1 격실 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 제1 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 갖고, 중공 친수성 섬유의 내면은 제1 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 제2 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ―; 및
하우징의 제2 격실 내의 중공 소수성 섬유로부터 형성된 제2 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 가지며, 식에서, 중공 소수성 섬유의 내면은 제3 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 입구 포트 및/또는 출구 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ― 을 포함하여서, 사용될 때:
대상체로부터의 투석액이 제1 포트를 통해 필터 디바이스의 제1 격실에 진입하고 제2 포트를 통해 유출 방향으로 필터 디바이스의 제1 격실을 빠져나가며; 그리고
흡착제 시스템으로부터의 재생된 투석액이 제2 포트를 통해 필터 디바이스의 제1 격실에 진입하고, 헤드-스페이스 공동을 통해 제2 격실로 통과하며, 중공 소수성 섬유가 재생된 투석액이 제3 포트를 통해 빠져나가기 전에 재생된 투석액에서 가스를 제거하며, 제거된 가스는 출구 포트를 통해 시스템을 빠져나가는 것인, 복막 투석 필터 디바이스.
4. 제3절에 있어서, 디바이스는 여과후 시스템을 더 포함하되, 여과후 시스템은:
(a) 하우징의 제3 포트와 스위칭 수단 또는 장치 사이에 위치된 유체 경로 ― 이 유체 경로는 여과후 흡착제 격실을 포함하며, 여과후 흡착제 격실은 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합한 흡착제를 포함함 ―; 및/또는
(b) 헤드-스페이스 공동 부분 내에 배치된 여과후 흡착제 ― 흡착제는 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합함 ― 를 포함하는 것인, 복막 투석 필터 디바이스.
5. 복막 투석 필터 디바이스로서,
하우징 ― 하우징은:
제1 포트 및 제2 포트를 갖는 제1 격실;
제3 포트, 제4 포트, 입구 포트 및 출구 포트를 갖는 제2 격실;
제1 포트 및 제3 포트에 유체적으로 연결된 스위칭 수단 또는 장치를 포함함 ―;
하우징의 제1 격실 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 제1 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 갖고, 중공 친수성 섬유의 내면은 제1 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 제2 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ―; 및
하우징의 제2 격실 내의 중공 소수성 섬유로부터 형성된 제2 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 가지며, 식에서, 중공 소수성 섬유의 내면은 제3 포트 및 제4 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 입구 포트 및/또는 출구 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ― 을 포함하는, 복막 투석 필터 디바이스.
6. 제5절에 있어서, 디바이스는 여과후 시스템을 더 포함하되, 여과후 시스템은:
(a) 하우징의 제3 포트와 스위칭 수단 또는 장치 사이에 위치된 유체 경로 ― 이 유체 경로는 여과후 흡착제 격실을 포함하며, 여과후 흡착제 격실은 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합한 흡착제를 포함함 ― 를 포함하고/하거나;
(b) 헤드-스페이스 공동 부분 내에 배치된 여과후 흡착제 ― 흡착제는 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합함 ― 를 더 포함하는 것인, 복막 투석 필터 디바이스.
7. 복막 투석 시스템으로서,
필터 디바이스;
흡착제 디바이스를 포함하되,
필터 디바이스는 대상체로부터의 투석액 전체를 수용 및 필터링하고, 유출 방향으로 작동될 때 여과된 투석액을 흡착제 디바이스에 제공하도록 배열되며; 그리고
필터 디바이스는 유입 방향으로 작동될 때 흡착제 디바이스로부터의 재생된 투석액의 적어도 일부를 수용하도록 배열되는 것인, 복막 투석 시스템.
8. 제7절에 있어서, 필터 디바이스는:
제1 포트 및 제2 포트를 포함하는 하우징; 및
하우징 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 중공 섬유 막을 포함하며, 각 섬유는 내면 및 외면을 가지되,
중공 친수성 섬유의 내면은 제1 포트에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 제2 포트에 대해 수직으로 정렬되어서, 사용될 때:
대상체로부터의 투석액이 제1 포트를 통해 필터 디바이스에 진입하고 제2 포트를 통해 유출 방향으로 빠져나가며; 그리고
흡착제 디바이스로부터의 재생된 투석액이 제2 포트를 통해 필터 디바이스에 진입하고 제1 포트를 통해 유입 방향으로 빠져나가게 되는 것인, 복막 투석 시스템.
9. 제8절에 있어서, 필터 디바이스는 여과후 시스템을 더 포함하되, 여과후 시스템은:
제1 유체 경로;
여과후 격실을 포함하는 제2 유체 경로; 및
제1 유체 경로와 제2 유체 경로 중 하나를 선택하기 위한 스위치를 포함하며, 제1 유체 경로와 제2 유체 경로는 둘 다 스위치를 통해 하우징의 제1 포트에 유체적으로 연결되며, 흡착제 격실은 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합한 여과후 흡착제를 포함하는 것인, 복막 투석 시스템.
10. 제7절에 있어서, 필터 디바이스는:
하우징 ― 하우징은:
제1 포트 및 제2 포트를 갖는 제1 격실;
제3 포트, 입구 포트 및 출구 포트를 갖는 제2 격실;
제1 포트 및 제3 포트에 유체적으로 연결된 스위칭 수단 또는 장치;
제1 격실을 제2 격실에 유체적으로 연결하는 헤드-스페이스 공동 부분을 포함함 ―;
하우징의 제1 격실 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 제1 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 갖고, 중공 친수성 섬유의 내면은 제1 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 제2 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ―; 및
하우징의 제2 격실 내의 중공 소수성 섬유로부터 형성된 제2 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 가지며, 식에서, 중공 소수성 섬유의 내면은 제3 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 입구 포트 및/또는 출구 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ― 을 포함하여서, 사용될 때:
대상체로부터의 투석액이 제1 포트를 통해 필터 디바이스의 제1 격실에 진입하고 제2 포트를 통해 유출 방향으로 필터 디바이스의 제1 격실을 빠져나가며; 그리고
흡착제 디바이스로부터의 재생된 투석액이 제2 포트를 통해 필터 디바이스의 제1 격실에 진입하고, 헤드-스페이스 공동을 통해 제2 격실로 통과하며, 중공 소수성 섬유가 재생된 투석액이 제3 포트를 통해 빠져나가기 전에 재생된 투석액에서 가스를 제거하며, 제거된 가스는 출구 포트를 통해 시스템을 빠져나가는 것인, 복막 투석 시스템.
11. 제10절에 있어서, 필터 디바이스는 여과후 시스템을 더 포함하되, 여과후 시스템은:
(a) 하우징의 제3 포트와 스위칭 수단 또는 장치 사이에 위치된 유체 경로 ― 이 유체 경로는 여과후 흡착제 격실을 포함하며, 여과후 흡착제 격실은 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합한 흡착제를 포함함 ―; 및/또는
(b) 헤드-스페이스 공동 부분 내에 배치된 여과후 흡착제 ― 흡착제는 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합함 ― 를 더 포함하는 것인, 복막 투석 시스템.
12. 제10절 또는 제11절에 있어서, 시스템은 바이패스 수단 또는 장치를 더 포함하되, 바이패스 수단 또는 장치는:
(a) 흡착제 디바이스에 연결되고, 필터 디바이스의 어떠한 부분도 통과하지 않고 재생된 투석액을 대상체에게 복귀시키도록 배열된 바이패스 유체 경로; 및
재생된 투석액을 필터 디바이스 또는 바이패스 유체 경로로 보내는 것 중 하나를 선택하는 스위칭 수단 또는 장치; 또는
(b) 흡착제 디바이스에 연결되고, 필터 디바이스의 제2 격실을 통과하는 재생된 투석액을 대상체에게 복귀시키도록 배열된 바이패스 유체 경로 ― 이 유회 유체 경로는 제4 포트를 포함하여서, 투석액이 제4 포트를 통해 제2 격실에 진입하고 제3 포트를 통해 빠져나가게 됨 ―; 및
재생된 투석액을 필터 디바이스의 제2 포트 또는 제4 포트로 보내는 것 중 하나를 선택하는 스위칭 수단 또는 장치를 포함하는 것인, 복막 투석 시스템.
13. 제7절에 있어서, 필터 디바이스는:
하우징 ― 하우징은:
제1 포트 및 제2 포트를 갖는 제1 격실;
제3 포트, 제4 포트, 입구 포트 및 출구 포트를 갖는 제2 격실;
제1 포트 및 제3 포트에 유체적으로 연결된 스위칭 수단 또는 장치를 포함함 ―;
하우징의 제1 격실 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 제1 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 갖고, 중공 친수성 섬유의 내면은 제1 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 제2 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ―; 및
하우징의 제2 격실 내의 중공 소수성 섬유로부터 형성된 제2 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 가지며, 식에서, 중공 소수성 섬유의 내면은 제3 포트 및 제4 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 입구 포트 및/또는 출구 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ― 을 포함하는, 복막 투석 시스템.
14. 제13절에 있어서, 필터 디바이스는 여과후 시스템을 더 포함하되, 여과후 시스템은:
(a) 하우징의 제3 포트와 스위칭 수단 또는 장치 사이에 위치된 유체 경로 ― 이 유체 경로는 여과후 흡착제 격실을 포함하며, 여과후 흡착제 격실은 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합한 흡착제를 포함함 ― 를 포함하고/하거나;
(b) 헤드-스페이스 공동 부분 내에 배치된 여과후 흡착제 ― 흡착제는 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합함 ― 를 더 포함하는 것인, 복막 투석 시스템.
15. 제13절 또는 제14절에 있어서, 시스템은 바이패스 수단 또는 장치를 더 포함하되, 바이패스 수단 또는 장치는:
(a) 흡착제 디바이스에 연결되고, 필터 디바이스의 어떠한 부분도 통과하지 않고 재생된 투석액을 대상체에게 복귀시키도록 배열된 바이패스 유체 경로; 및
재생된 투석액을 필터 디바이스 또는 바이패스 유체 경로로 보내는 것 중 하나를 선택하는 스위칭 수단 또는 장치; 또는
(b) 흡착제 디바이스에 연결되고, 필터 디바이스의 제2 격실을 통과하는 재생된 투석액을 대상체에게 복귀시키도록 배열된 바이패스 유체 경로 ― 이에 따라, 투석액이 제4 포트를 통해 제2 격실에 진입하고 제3 포트를 통해 빠져나가게 됨 ―; 및
재생된 투석액을 필터 디바이스의 제2 포트 또는 제4 포트로 보내는 것 중 하나를 선택하는 스위칭 수단 또는 장치를 포함하는 것인, 복막 투석 시스템.
16. 제7절 내지 제9절, 제10절 내지 제12절 및 제13절 내지 제15절 중 어느 하나의 절에 있어서, 시스템은 바이패스 수단 또는 장치를 더 포함하되, 바이패스 수단 또는 장치는:
흡착제 디바이스에 연결되고, 필터 디바이스를 통과하지 않고 재생된 투석액을 대상체에게 복귀시키도록 배열된 바이패스 유체 경로; 및
재생된 투석액을 필터 디바이스 또는 바이패스 유체 경로로 보내는 것 중 하나를 선택하는 스위칭 수단 또는 장치를 포함하는 것인, 복막 투석 시스템.
17. 제7절 내지 제16절 중 어느 하나의 절에 기재된 복막 투석 시스템을 사용한 복막 투석 방법으로서,
(a) 제7절 내지 제16절 중 어느 하나의 절에 기재된 복막 투석 시스템에 대상체를 연결하는 단계, 및
(b) 시스템을:
유출 방향으로, 투석액이 대상체의 복막으로부터 인출되고, 흡착제 디바이스로 통과하기 전에 필터 디바이스를 통과하여, 재생된 투석액을 제공하고;
유입 방향으로, 재생된 투석액이 대상체의 복막으로 복귀되되,
재생된 투석액의 적어도 일부가 필터 디바이스의 친수성 섬유를 통과하도록, 작동시키는 단계를 포함하는, 방법.
18. 제17절에 있어서, 복막 투석 시스템은 제10항에 기재된 바와 같아서, 재생된 투석액의 제1 부분이 필터 디바이스의 친수성 섬유를 통과하고 재생된 투석액의 제2 부분이 유입 방향으로 바이패스 수단 또는 장치를 통과하게 되는 것인, 방법.
19. 제17절에 있어서, 복막 투석 시스템은 제16항에 기재된 바와 같아서, 재생된 투석액의 제1 부분이 필터 디바이스의 친수성 섬유를 통과하고 재생된 투석액의 제2 부분이 유입 방향으로 바이패스 수단 또는 장치를 통과하게 되는 것인, 방법.
20. 혈액 투석 디바이스로서,
하우징 ― 하우징은:
혈액 입구 포트, 투석액 입구 포트 및 투석액 출구 포트를 갖는 교환 격실;
혈액 출구 포트, 탈기 가스 입구 포트 및 부압/가스 출구 포트를 갖는 혈액 탈기 격실;
교환 격실을 혈액 탈기 격실에 유체적으로 연결하는 헤드-스페이스 공동 부분을 포함함 ―;
하우징의 교환 격실 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 제1 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 갖고, 중공 친수성 섬유의 내면은 혈액 입구 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 투석액 입구 포트 및 투석액 출구 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ―; 및
하우징의 혈액 탈기 격실 내의 중공 소수성 섬유로부터 형성된 제2 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 가지며, 식에서, 중공 소수성 섬유의 내면은 혈액 출구 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 가스 입구 포트 및 부압 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ― 을 포함하는, 혈액 투석 디바이스.
21. 혈액 투석 디바이스로서,
하우징 ― 하우징은:
혈액 입구 포트, 혈액 출구 포트 및 투석액 출구 포트를 갖는 교환 격실;
투석액 입구 포트, 탈기 가스 입구 포트 및 부압/가스 출구 포트를 갖는 투석액 탈기 격실;
교환 격실과 투석액 탈기 격실 사이에 유체 불투과성 경계를 형성하는 벽;
투석액이 투석액 탈기 격실로부터 교환 격실로 이동할 수 있게 하는 투석액 유체 포털을 포함함 ―;
하우징의 교환 격실 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 제1 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 갖고, 중공 친수성 섬유의 내면은 혈액 입구 포트 및 혈액 출구 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 투석액 출구 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ―; 및
하우징의 혈액 탈기 격실 내의 중공 소수성 섬유로부터 형성된 제2 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 가지며, 중공 소수성 섬유의 내면은 탈기 가스 입구 포트 및 부압/가스 출구 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 투석액 입구 포트 및 투석액 유체 포털의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ― 을 포함하는, 혈액 투석 디바이스.
22. 제21절에 있어서,
(a) 투석액 유체 포털은 벽에 위치되고/되거나;
(b) 디바이스는 투석액을 재생하기 위한 디바이스를 더 포함하는 것인, 혈액 투석 디바이스.
23. 혈액 투석 디바이스로서,
하우징 ― 하우징은:
혈액 입구 포트, 혈액 출구 포트, 제1 투석액 입구 포트 및 제1 투석액 출구 포트를 갖는 교환 격실;
제2 투석액 입구 포트, 제2 투석액 출구 포트, 탈기 가스 입구 포트 및 부압/가스 출구 포트를 갖는 투석액 탈기 격실;
교환 격실과 투석액 탈기 격실 사이에 유체 불투과성 경계를 형성하는 벽을 포함함 ―;
하우징의 교환 격실 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 제1 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 갖고, 중공 친수성 섬유의 내면은 혈액 입구 포트 및 혈액 출구 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 제1 투석액 입구 포트 및 제1 투석액 출구 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ―; 및
하우징의 혈액 탈기 격실 내의 중공 소수성 섬유로부터 형성된 제2 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 가지며, 중공 섬유의 내면은 제2 투석액 입구 포트 및 제2 투석액 출구 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 탈기 가스 입구 포트 및 부압/가스 출구 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ― 을 포함하되, 선택사항으로서 디바이스는 투석액을 재생하기 위한 디바이스를 더 포함하는 것인, 혈액 투석 디바이스.
24. 제20절 내지 제23절 중 어느 하나의 절에 기재된 혈액 투석 디바이스로 이를 필요로 하는 대상체를 치료하는 단계들을 포함하는 혈액 투석 방법.
25. 복막 투석 시스템에서 투석액 흐름을 제어하기 위한 방법으로서,
하나 이상의 사이클에 걸쳐 필터 디바이스와 흡착제 디바이스 사이에서 흐르는 대상체로부터의 투석액의 유출 및/또는 유입 파라미터들의 수를 결정하는 단계 ― 각 사이클은 유출 단계 및 유입 단계를 포함함 ―;
친수성 섬유를 포함하는 필터 디바이스를 통한 투석액 흐름을 제어하기 위한 소정 조건들의 세트에 대해 파라미터들을 비교하는 단계;
파라미터들의 비교에 기초하여, 유입 단계동안 흡착제 디바이스로부터 필터 디바이스로 흐를 재생된 투석액을 배분하는 단계; 및
필터 디바이스의 친수성 섬유에 배분된 재생된 투석액을 보내도록 스위칭 수단 또는 장치를 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
26. 제25절에 있어서, 파라미터들은 현재 사이클의 유출 단계 동안 필터 디바이스를 통과하는 투석액의 유출 속도를 포함하고, 배분된 재생된 투석액은 현재 사이클의 유입 단계동안 필터 디바이스로 보내지는 것인, 방법.
27. 제26절에 있어서, 파라미터들은 이전 사이클의 유출 단계 및/또는 유입 단계동안 각각 필터 디바이스를 통과하는 투석액의 유출 속도 및/또는 유입 속도를 더 포함하는 것인, 방법.
28. 제27절에 있어서, 파라미터들은 이전 사이클 및 현재 사이클의 유출 단계들 동안의 유출 속도들을 포함할 수 있고, 소정 조건들은 유출 속도들 간의 차이와 연관되는 것인, 방법.
29. 제25절에 있어서, 파라미터들은 현재 사이클 및 이전 사이클의 유입 단계들 동안 필터 디바이스를 통과하는 투석액의 유입 속도들을 포함하고, 소정 조건들은 유입 속도들 간의 차이와 연관되며, 배분된 재생된 투석액은 다음 사이클의 유입 단계동안 필터 디바이스로 보내지는 것인, 방법.
30. 제25절 내지 제29절 중 어느 하나의 절에 있어서, 하나 이상의 사이클 중 하나에 대한 재생된 투석액은 하나 이상의 이전 사이클에 대한 배분된 재생된 투석액에 추가적으로 기초하는 것인, 방법.
31. 부품 키트로서,
(a) 제1절에 따른 복막 투석 필터 디바이스; 및
(b) 여과후 시스템을 포함하며, 여과후 시스템은:
제1 유체 경로;
여과후 흡착제 격실을 포함하는 제2 유체 경로; 및
제1 유체 경로와 제2 유체 경로 중 하나를 선택하기 위한 스위치를 포함하며, 제1 유체 경로와 제2 유체 경로는 둘 다 스위치를 통해 하우징의 제1 포트에 유체적으로 연결되며, 흡착제 격실은 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합한 여과후 흡착제를 포함하는 것인, 부품 키트.
32. 부품 키트로서,
(i) 제3절에 따른 복막 투석 필터 디바이스; 및
(ii) 여과후 시스템을 포함하며, 여과후 시스템은:
(a) 하우징의 제3 포트와 스위칭 수단 또는 장치 사이에 위치된 유체 경로 ― 이 유체 경로는 여과후 흡착제 격실을 포함하며, 여과후 흡착제 격실은 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합한 흡착제를 포함함 ―; 및/또는
(b) 헤드-스페이스 공동 부분 내에 배치된 여과후 흡착제 ― 흡착제는 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합함 ― 를 포함하는 것인, 부품 키트.
33. 부품 키트로서,
(i) 제5절에 따른 복막 투석 필터 디바이스; 및
(ii) 여과후 시스템을 포함하며, 여과후 시스템은:
(a) 하우징의 제3 포트와 스위칭 수단 또는 장치 사이에 위치된 유체 경로 ― 이 유체 경로는 여과후 흡착제 격실을 포함하며, 여과후 흡착제 격실은 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합한 흡착제를 포함함 ― 를 포함하고/하거나;
(b) 헤드-스페이스 공동 부분 내에 배치된 여과후 흡착제 ― 흡착제는 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합함 ― 를 더 포함하는 것인, 부품 키트.
도 1은 본 발명의 진보된 필터 시스템(110)을 통합하는 흡착제 기반 투석 시스템(100)을 세 가지 상이한 단계들, 즉 (a) 유출 단계; (b) 유입 역세 단계; 및 (c) 유입 바이패스 단계로 도시한다.
도 2는 본 발명의 단일 챔버 필터 디바이스(200)를 통합하는 필터 시스템을 세 가지 상이한 단계들, 즉 (a) 유출 단계; (b) 유입 역세 단계; 및 (c) 유입 바이패스 단계로 도시한다.
도 3은 본 발명의 단일 챔버 필터 디바이스(200)를 활성탄 정화 모듈 및 추가 스위치와 통합하는 필터 시스템을 세 가지 상이한 단계들, 즉 (a) 유출 단계; (b) 유입 역세 단계; 및(c) 유입 바이패스 단계로 도시한다.
도 4는 본 발명의 이중 챔버 필터 디바이스(300)를 통합하는 필터 시스템을 세 가지 상이한 단계들, 즉 (a) 유출 단계; (b) 유입 역세 단계; 및 (c) 유입 바이패스 단계로 도시한다.
도 5는 활성탄(331)이 헤드-스페이스 공동 부분(330) 내에 배치되는, 본 발명의 이중 챔버 필터 디바이스(302)를 통합하는 필터 시스템을 세 가지 상이한 단계들, 즉 (a) 유출 단계; (b) 유입 역세 단계; 및 (c) 유입 바이패스 단계로 도시한다.
도 6은 본 발명의 이중 챔버 필터 디바이스(300)를 활성탄 탄소 격실(380)과 통합하는 필터 시스템을 세 가지 상이한 단계들, 즉 (a) 유출 단계; (b) 유입 역세 단계; 및(c) 유입 바이패스 단계로 도시한다.
도 7은 본 발명의 이중 챔버 필터 디바이스(400)를 바이패스 유체 경로 및 3-방향 스위치(460)와 통합하는 필터 시스템을 세 가지 상이한 단계들, 즉 (a) 유출 단계; (b) 유입 역세 단계; 및 (c) 유입 바이패스 단계로 도시한다.
도 8은 본 발명의 필터 디바이스와 함께 사용될 수 있는 미국 특허 출원 공개 번호 2018/0147338 A1로부터의 복막 투석 디바이스(2000)를 도시한다.
도 9는 본 발명의 단일 챔버 필터 디바이스(200)를 유출 모드의 복막 투석 디바이스(2000)의 예에 통합한 것을 도시한다.
도 10은 본 발명의 단일 챔버 필터 디바이스(200)를 유입 역세 모드의 복막 투석 디바이스(2000)에 통합한 것을 도시한다.
도 11은 본 발명의 단일 챔버 필터 디바이스(200)를 유입 바이패스 모드의 복막 투석 디바이스(2000)에 통합한 것을 도시한다.
도 12는 본 발명의 혈액 투석 디바이스(1000 및 1500)의 (a 및 b) 구성들을 각각 도시한다.
도 13은 통합된 흡착제 기반 지속적 신대체 요법(continuous renal replacement therapy, CRRT)을 위한 혈액 투석 디바이스(1000)의 실시예를 (a) 전체도; 및 (b) 상면도로 도시한다.
도 14는 혈액 투석 디바이스(1000)를 다른 구성요소들과 함께 혈액 투석 시스템에 통합한 것을 도시한다.
도 15는 투석액의 탈기를 이용하는 통합된 흡착제 기반 혈액 투석을 위한 혈액 투석 디바이스(1501)의 실시예를 (a) 전체도; 및 (b) 상면도로 도시한다.
도 16은 혈액 투석 디바이스(1501)를 다른 구성요소들과 함께 혈액 투석 시스템에 통합한 것을 도시한다.
도 17은 도 7에 도시된 바와 같은 3-방향 흐름 패턴을 생성하기 위한 3-방향 매니폴드(460), 즉 (a) 함께 연결되는 매니폴드 부분들(460a 및 460b); (b-d) 각각 유출, 유입 역세 및 유입 바이패스 모드에서의 460a 및 460b의 위치들을 도시한다.
도 18은 본 발명의 이중 챔버 필터 디바이스(300)를 유출 모드의 복막 투석 디바이스(2000)의 예에 통합한 것을 도시한다.
도 19는 본 발명의 이중 챔버 필터 디바이스(300)를 유입 역세 모드의 복막 투석 디바이스(2000)에 통합한 것을 도시한다.
도 20은 본 발명의 이중 챔버 필터 디바이스(300)를 유입 바이패스 모드의 복막 투석 디바이스(2000)에 통합한 것을 도시한다.
도 2는 본 발명의 단일 챔버 필터 디바이스(200)를 통합하는 필터 시스템을 세 가지 상이한 단계들, 즉 (a) 유출 단계; (b) 유입 역세 단계; 및 (c) 유입 바이패스 단계로 도시한다.
도 3은 본 발명의 단일 챔버 필터 디바이스(200)를 활성탄 정화 모듈 및 추가 스위치와 통합하는 필터 시스템을 세 가지 상이한 단계들, 즉 (a) 유출 단계; (b) 유입 역세 단계; 및(c) 유입 바이패스 단계로 도시한다.
도 4는 본 발명의 이중 챔버 필터 디바이스(300)를 통합하는 필터 시스템을 세 가지 상이한 단계들, 즉 (a) 유출 단계; (b) 유입 역세 단계; 및 (c) 유입 바이패스 단계로 도시한다.
도 5는 활성탄(331)이 헤드-스페이스 공동 부분(330) 내에 배치되는, 본 발명의 이중 챔버 필터 디바이스(302)를 통합하는 필터 시스템을 세 가지 상이한 단계들, 즉 (a) 유출 단계; (b) 유입 역세 단계; 및 (c) 유입 바이패스 단계로 도시한다.
도 6은 본 발명의 이중 챔버 필터 디바이스(300)를 활성탄 탄소 격실(380)과 통합하는 필터 시스템을 세 가지 상이한 단계들, 즉 (a) 유출 단계; (b) 유입 역세 단계; 및(c) 유입 바이패스 단계로 도시한다.
도 7은 본 발명의 이중 챔버 필터 디바이스(400)를 바이패스 유체 경로 및 3-방향 스위치(460)와 통합하는 필터 시스템을 세 가지 상이한 단계들, 즉 (a) 유출 단계; (b) 유입 역세 단계; 및 (c) 유입 바이패스 단계로 도시한다.
도 8은 본 발명의 필터 디바이스와 함께 사용될 수 있는 미국 특허 출원 공개 번호 2018/0147338 A1로부터의 복막 투석 디바이스(2000)를 도시한다.
도 9는 본 발명의 단일 챔버 필터 디바이스(200)를 유출 모드의 복막 투석 디바이스(2000)의 예에 통합한 것을 도시한다.
도 10은 본 발명의 단일 챔버 필터 디바이스(200)를 유입 역세 모드의 복막 투석 디바이스(2000)에 통합한 것을 도시한다.
도 11은 본 발명의 단일 챔버 필터 디바이스(200)를 유입 바이패스 모드의 복막 투석 디바이스(2000)에 통합한 것을 도시한다.
도 12는 본 발명의 혈액 투석 디바이스(1000 및 1500)의 (a 및 b) 구성들을 각각 도시한다.
도 13은 통합된 흡착제 기반 지속적 신대체 요법(continuous renal replacement therapy, CRRT)을 위한 혈액 투석 디바이스(1000)의 실시예를 (a) 전체도; 및 (b) 상면도로 도시한다.
도 14는 혈액 투석 디바이스(1000)를 다른 구성요소들과 함께 혈액 투석 시스템에 통합한 것을 도시한다.
도 15는 투석액의 탈기를 이용하는 통합된 흡착제 기반 혈액 투석을 위한 혈액 투석 디바이스(1501)의 실시예를 (a) 전체도; 및 (b) 상면도로 도시한다.
도 16은 혈액 투석 디바이스(1501)를 다른 구성요소들과 함께 혈액 투석 시스템에 통합한 것을 도시한다.
도 17은 도 7에 도시된 바와 같은 3-방향 흐름 패턴을 생성하기 위한 3-방향 매니폴드(460), 즉 (a) 함께 연결되는 매니폴드 부분들(460a 및 460b); (b-d) 각각 유출, 유입 역세 및 유입 바이패스 모드에서의 460a 및 460b의 위치들을 도시한다.
도 18은 본 발명의 이중 챔버 필터 디바이스(300)를 유출 모드의 복막 투석 디바이스(2000)의 예에 통합한 것을 도시한다.
도 19는 본 발명의 이중 챔버 필터 디바이스(300)를 유입 역세 모드의 복막 투석 디바이스(2000)에 통합한 것을 도시한다.
도 20은 본 발명의 이중 챔버 필터 디바이스(300)를 유입 바이패스 모드의 복막 투석 디바이스(2000)에 통합한 것을 도시한다.
본 발명은 본원의 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같은 필터의 사용에 의해 앞서 확인된 문제들 중 일부 또는 전부를 해결하고자 한다.
흡착제 기반 투석 시스템(100)에서, 개략적인 흐름 및 디바이스 내의 핵심 모듈들은 아래와 같이 제시될 수 있다(도 1). 전체 요법은 주기성 투석의 다수의 사이클을 포함한다. 각 사이클은 환자(190)로부터 유체가 나오고 해독 및 전해질 제어를 위해 흡착제 디바이스(120)를 통과하기 전에 진보된 여과 시스템(110)을 통과하는 유출 단계(도 1a)로부터 시작된다. 투석액 유체는 저장조 챔버(130) 내에 축적된다. 이러한 유출 단계가 완료된 후, 유입 단계가 바로 개시될 것이며, 이는 두 가지 단계들(도 1b 및 도 1c)로 이루어진다. 제1 단계는 재생된 투석액의 일부가 저장조 챔버(130)로부터 진보된 여과 시스템(110)을 통해 보내지는 역세 유입(도 1b)이고, 제2 단계는 나머지 재생된 투석액(대부분)이 저장조 챔버(130)로부터 진보된 여과 시스템(110)을 통과하지 않고 다시 환자의 복막(190)으로 바로 흐르는 것(즉, 바이패스 유입)(도 1c)을 보인다. 역세 단계는 유출 단계의 과정 동안 진보된 여과 시스템(110) 내에(예를 들어, 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 중공 섬유의 벽 내에) 단백질이 포획되기 때문에 필요하다.
유체가 저장조 내부에 축적되거나 저장조를 떠나는 데 얼마나 오래 걸리는지를 모니터링하기 위해 레벨 센서가 구현될 수 있거나, 대안적으로 체적 흐름량 센서가 동일한 목적에 적합할 수 있다. 이 방법은 유출 및 유입 단계 둘 모두에 대한 해당 특정 사이클에 대해 시스템 내부의 흐름량을 모니터링할 수 있다.
본 발명에 따른 복막 투석 시스템은,
필터 디바이스;
흡착제 디바이스를 포함할 수 있되,
필터 디바이스는 대상체로부터의 투석액 전체를 수용 및 필터링하고, 유출 방향으로 작동될 때 여과된 투석액을 흡착제 디바이스에 제공하도록 배열되며; 그리고
필터 디바이스는 유입 방향으로 작동될 때 필터 디바이스의 친수성 섬유를 통해 다시 대상체로 통과하는, 흡착제 디바이스로부터의 재생된 투석액의 적어도 일부를 수용하도록 배열된다.
본원의 실시예들에서, "포함하는"이라는 단어는 언급되는 특징부들을 필요로 하는 것으로서 해석될 수 있지만, 다른 특징부들의 존재를 제한하지는 않는다. 대안적으로, "포함하는"이라는 단어는 또한 나열되는 구성요소들/특징부들만이 존재하도록 의도되는 상황과 관련될 수도 있다(예를 들어, "포함하는"이라는 단어는 "~로 이루어진다" 또는 "~로 본질적으로 이루어진다"는 어구로 대체될 수 있다). 본 발명의 모든 양태들 및 실시예들에 보다 넓은 해석 및 보다 좁은 해석 둘 모두가 적용될 수 있다는 것이 명백하게 고려된다. 달리 말하면, "포함하는"이라는 단어 및 이의 동의어는 "~로 이루어진다"라는 어구 또는 "~로 본질적으로 이루어진다"라는 어구 또는 이의 동의어로 대체될 수 있고, 그 반대도 마찬가지이다.
본원에서 사용될 때, 용어 "흡착제 디바이스"는 본원에서 설명될 때 임의의 필터 디바이스와 조합하여 사용될 수 있는 임의의 적합한 이러한 디바이스를 지칭할 수 있다. 이는 목적에 맞게 만들어진 흡착제 디바이스일 수 있지만, 본원에서 개시되는 필터 디바이스들을 수용하도록 적응된 개장된 흡착제 디바이스를 지칭할 수 있다. 이해될 바와 같이, 본원에서 설명되는 흡착제 디바이스는 적합한 펌핑 수단 또는 장치(예를 들어, 기어 펌프, 다이어프램 펌프, 피스톤 펌프, 유압 펌프, 공압 펌프, 연동 펌프 및 기계식 펌프)와 함께, 전술된 흡착제 디바이스(120) 및 저장조 챔버(130)의 존재를 필요로 한다.
복막 투석 시스템에 사용될 수 있는 본원에서 개시되는 제1 필터 시스템은 전량 필터(dead-end filter)이며, 이는 임의의 적합한 복막 투석 흡착제와 함께 사용될 수 있다. 도 2a 내지 도 2c는 복막 투석 디바이스 내의 이러한 필터 시스템을 도시한다. 이 필터 시스템은 단백질 & 백혈구가 유출 동안 흡착제와 접하게 되는 것을 방지하도록 의도된다. 이에 따라, 복막 투석 필터 디바이스(200)가 개시되며, 이는:
제1 포트(220) 및 제2 포트(230)를 포함하는 하우징(210); 및
하우징(210) 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 중공 섬유 막(240)을 포함하며, 각 섬유는 내면 및 외면을 가지되,
중공 친수성 섬유의 내면은 제1 포트(220)의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 제2 포트(230)의 정렬에 대해 수직으로 정렬되어서, 사용될 때:
대상체로부터의 투석액이 제1 포트(220)를 통해 필터 디바이스(200)에 진입하고 제2 포트(230)를 통해 유출 방향으로 빠져나가며; 그리고
흡착제 디바이스(200)로부터의 재생된 투석액이 제2 포트(230)를 통해 필터 디바이스에 진입하고 제1 포트(220)를 통해 유입 방향으로 빠져나가게 된다.
본원에서 설명되는 포트들은 단지 개방될 수 있거나 개방 세팅과 폐쇄 세팅 사이에서 조정가능할 수 있으며, 이에 의해 유체의 흐름에 대한 더 많은 제어를 제공한다.
본 시스템은 이것 없이 작동할 수 있지만, 아래에서 설명되는 실시예들은 또한 바이패스 수단 또는 장치를 사용한다. 이는:
흡착제 디바이스에 연결되고, 필터 디바이스를 통과하지 않고 재생된 투석액을 대상체에게 복귀시키도록 배열된 바이패스 유체 경로; 및
재생된 투석액을 필터 디바이스 또는 바이패스 유체 경로로 보내는 것 중 하나를 선택하는 스위칭 수단 또는 장치를 포함할 수 있다.
"스위칭 수단 또는 장치"는 유체 연통 수단을 개방 또는 폐쇄할 수 있거나, 하나 이상의 유체 연통 라인 사이에서 유체를 전환시킬 수 있는 임의의 적합한 장치를 지칭할 수 있다. 본원에서 언급될 수 있는 적합한 스위칭 수단의 예는 밸브(예를 들어, 볼 밸브, 스위치 밸브 등), 스톱콕 및 T-접합 및 스위치의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 본 시스템이 바이패스 수단 또는 장치를 포함하지 않을 때, 재생된 투석액 전체가 필터 디바이스를 통과할 수 있다.
전량 필터(200)는 최소 2-포트 구성(즉, 제1 포트(220) 및 제2 포트(230))으로 사용될 수 있지만, 이는 또한 요법의 시작 시 전체 디바이스의 프라이밍을 개선하기 위해 사용될 수 있는 3- 또는 4-포트 구성(제3 포트(245) 및 제4 포트(250))으로 제공될 수 있다. 유입 단계 동안, 흐름은 환자에게 단백질 및 백혈구를 역세하기 위해 다시 필터로 보내질 수 있다. 이는 종래의 복막 투석에서 전형적인 단백질 손실을 감소시킬 수 있다. 이러한 개념은 특정 필터 형상에 구애받지 않으며, 이는 원형, 정사각형, 나선형, 시트 형태 등일 수 있다.
작동 시, 제1 단계는 임의의 적합한 시간량(예를 들어, 5분) 동안 지속될 수 있고, 대상체로부터의 유체(예를 들어, 250 mL)의 제거를 수반할 수 있는 유출 단계(도 2a)이다. 이 제1 단계에서, 제1 포트(220) 및 제2 포트(230)는 개방되도록 세팅되고(이것들이 개방되고 폐쇄될 수 있다면), 기사용 투석액(spent dialysate)이 환자의 복막(9)으로부터 필터 디바이스(200)의 제1 포트(220)를 통해 펌핑되고 이에 따라 (제1 포트가 중공 섬유와 동축으로 정렬됨에 따라) 중공 섬유 막의 내면에 진입하며, 여기서 이는 친수성 중공 섬유(240)의 내측 채널에 진입한다. 중공 섬유의 외부면 상에 가해지는 부압으로 인해, 물 및 저분자량 용질(예를 들어, <40 kDa ― 이해될 바와 같이, 분자량 컷-오프는 필터의 공극 크기에 의존하고, 이는 당업자에 의해 임의의 적합한 값으로 달라질 수 있음)은 중공 섬유(240)의 내측 채널로부터, 다공성 벽 매트릭스를 통해, 중공 섬유의 외부를 둘러싸는 외측 챔버(260)로 이송된다. 이해될 바와 같이, 동일한 효과를 이루기 위해 정압이 대신 사용될 수 있다. 단백질 및 피브린과 같은 보다 큰 용질은 중공 섬유(240)의 루멘 표면 상에 포획되어, 정제 시스템(270)의 내부 구성요소들과의 상호작용을 방지한다. 여과된 기사용 투석액은 이어서 펌프(275)에 의해 필터 디바이스(200)의 제2 포트(230)로부터 스위치(279)를 통해 정화 시스템(270)으로 펌핑된다. 여과된 기사용 투석액은 정화 시스템(270)에 의해 재생된 미사용 투석액(fresh dialysate)으로 처리된다.
40 kDa이 위에서 필터에 대한 분자 컷-오프로서 사용되지만, 필터에 대한 임의의 적합한 공극 크기가 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 본원에서 개시되는 모든 실시예들에서 사용될 수 있는 필터에 적합한 공극 크기는 5 내지 7 kDa 범위의 분자량 컷오프를 제공하는 공극 크기일 수 있다.
본원에서 사용될 때, "동축으로 정렬된"이라는 용어는 제1 포트의 축이 중공 섬유의 루멘의 지향 축과 정렬되는 것을 의미하도록 의도된다.
재생된 미사용 투석액은 이어서 두 수단에 의해 다시 대상체의 복막으로 수송된다. 첫 번째 경우(도 2b 참조)에서, 제1 포트(220) 및 제2 포트(230)는 개방 세팅으로 유지되고(이것들이 폐쇄될 수 있다면), 재생된 미사용 투석액은 펌프(275)에 의해 정화 시스템(270)으로부터 스위치(279)를 통해 제2 필터 포트(230)로 이송된다. 정화 시스템(270)으로부터의 하류에서, 미사용 투석액은 이전의 유출물로부터의 기사용 투석액과 만나서 혼합된다. 미사용 투석액과 기사용 투석액의 혼합물(이들의 조합은 역세 유체를 구성함)은 필터 챔버(260)에 진입해, 중공 섬유(240)의 외면 상에 양의 유체 압력을 가한다. 이 양의 유체 압력으로 인해, 물 및 저분자량 용질, 이를테면 글루코스 및 전해질은 다공성 벽 매트릭스를 통해 친수성 섬유(240)의 내측 채널로 가압된다. 이 과정 동안, 섬유의 루멘 상에 포획된 임의의 단백질 또는 생물학적 물질이 축출되어, 섬유의 내측 공극들에서 오염이 제거되고, 원래의 필터 표면적이 복원된다. 이론에 의해 얽매이고자 함이 없이, 역세는 섬유를 통하는 것과는 대조적으로 섬유를에 걸쳐 행해질 때 보다 효과적인 것으로 여겨진다. 섬유를 통해 역세가 수행될 때, 유체 이동에 대한 저항은 사실상 없다. 역세 유체는 포트(220)를 통해 필터를 빠져나가고 복막(9)에 재진입한다. 역세 유체의 체적은 필터의 개통성이 다음 유출 사이클 동안 유지되는 것을 보장하면서, 최소의 기사용 유체가 환자에게 복귀되도록 최적화된다. 이해될 바와 같이, 보통 상황 하에서 역세에는 단지 소량의 재생된 투석액이 요구된다. 이에 따라, 사용되는 유체의 양은 비교적 작을 수 있고(예를 들어, 50 mL), 역세 단계를 완료하는 데 필요한 시간은 1분 미만일 수 있다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 나머지 재생된 미사용 투석액은 필터 디바이스(200)를 통과할 필요가 없고, 대신에 펌프(275)에 의해 정화 시스템(270)으로부터 스위치(279)를 통해 바이패스 라인(280)으로 이송된다. 이러한 상황에서, 제1 포트(220) 및 제2 포트(230)는 폐쇄되도록 세팅될 수 있다(이것들이 이 세팅을 갖는다면). 이해될 바와 같이, 스위치(279)는 포트들이 개방 세팅으로부터 폐쇄 세팅으로 스위칭될 필요 없이 유체가 필터 디바이스(200)로 흐르는 것을 방지할 수 있다. 정화 시스템(270)으로터의 하류에서, 미사용 투석액은 이전의 유입 역세 사이클로부터의 소량의 역세 유체와 만나서 혼합된다. 스위치(279)에 의한 라우팅으로 인해, 주로 미사용 투석액이 챔버(260)를 바이패스하고, 대신에 바이패스 라인(280)을 통해 복막(9)에 바로 재진입한다. 유입 바이패스 유체의 체적은 효율적인 독소 제거 및 전해질 제어에 충분한 투석액/혈청 구배를 유지하기 위해, 최대의 미사용 유체가 환자에게 복귀되도록 최적화된다. 예를 들어, 유입 바이패스 유체는(유출에 대한 250 mL와 비교하여) 200 mL일 수 있다. 보다 일반적으로:
o 역세: x%의 유체가 다시 환자로 밀릴 것이고;
o 바이패스: 유체의 1-x%가 진보된 필터를 통해 바이패스될 것이고, 다시 환자로 바로 밀릴 것이다.
상기한 시스템은 여과후 시스템에 의해 보충될 수 있다. 이에 따라, 필터 디바이스는 여과후 시스템을 더 포함할 수 있으며, 이는:
제1 유체 경로;
여과후 흡착제 격실을 포함하는 제2 유체 경로; 및
제1 유체 경로와 제2 유체 경로 중 하나를 선택하기 위한 스위치를 포함하며, 제1 유체 경로와 제2 유체 경로는 둘 다 스위치를 통해 하우징의 제1 포트에 유체적으로 연결되며, 흡착제 격실은 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합한 여과후 흡착제를 포함한다.
이제 이 배열이 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 논의될 것이다. 첫 번째 설계와 이 설계 간의 유일한 차이는 활성탄 정화 모듈 및 스위치와 적절한 유체 경로들의 포함이다. 활성탄 정제 격실은 위에서 언급된 여과후 흡착체 격실의 실시예라는 것이 이해될 것이다. 여과후 흡착제 격실에 사용하기 위한 다른 적합한 물질의 예는 아래에서 설명된다. 의심의 여지를 피하기 위해, 활성탄이 아래의 추가 실시예들에서 예로서 사용될 수 있지만, 이는 설계를 활성탄으로 제한하도록 의도되는 것은 아니다 ― 이하에서 설명되는 목적을 달성하기 위해 여과후 시스템에서 사용될 수 있는 임의의 다른 적합한 물질이 대신 사용될 수 있다.
유출 동작(도 3a)은 본 디바이스의 유출 동작 동안 제1 포트(220)와 유체 연통하도록 배열되는 스위치(225)의 추가를 제외하고는, 전술된 것과 본질적으로 동일하다. 주요 차이는 디바이스가 유입 방향으로 작동될 때 있다.
이에 따라, 유입 동작(도 3b)의 제1 단계에서, 재생된 미사용 투석액은 두 수단에 의해 다시 대상체의 복막(9)으로 수송된다. 첫 번째 경우에서, 재생된 미사용 투석액은 펌프(275)에 의해 정화 시스템(270)으로부터 스위치(279)를 통해 제2 필터 포트(230)로 이송된다. 정화 시스템(270)으로부터의 하류에서, 미사용 투석액은 이전의 유출물로부터의 기사용 투석액과 만나서 혼합된다. 미사용 투석액과 기사용 투석액의 혼합물(이들의 조합은 역세 유체를 구성함)은 필터 챔버(260)에 진입해, 중공 섬유(240)의 외면 상에 양의 유체 압력을 가한다. 이 양의 유체 압력으로 인해, 저분자량 용질, 이를테면 물, 글루코스 및 전해질은 다공성 벽 매트릭스를 통해 친수성 섬유(240)의 내측 채널로 가압된다. 이 과정 동안, 섬유의 루멘 상에 포획된 임의의 단백질 또는 생물학적 물질이 축출되어, 섬유의 내측 공극들에서 오염이 제거되고, 원래의 필터 표면적이 복원된다. 이론에 의해 얽매이고자 함이 없이, 역세는 섬유를 통하는 것과는 대조적으로 섬유를에 걸쳐 행해질 때 보다 효과적인 것으로 여겨진다. 섬유를 통해 역세가 수행될 때, 유체 이동에 대한 저항은 사실상 없다. 역세 유체는 포트(220)를 통해 필터를 빠져나가고, 스위치(225)를 통해, 예를 들어, PBUT 및 수용성 요독소가 활성탄에 의해 제거되는 격실(290)을 통하게 라우팅된다. 처리된 역세 유체는 복막(9)에 재진입한다. 역세 유체의 체적은 필터의 개통성이 다음 유출 사이클 동안 유지되는 것을 보장하면서, 최소의 기사용 유체가 환자에게 복귀되도록 최적화된다.
도 3c에서 도시된 바와 같이, 재생된 미사용 투석액은 펌프(275)에 의해 정화 시스템(270)으로부터 스위치(279)를 통해 바이패스 라인(280)으로 이송된다. 정화 시스템(270)으로터의 하류에서, 미사용 투석액은 이전의 유입 역세 사이클로부터의 소량의 역세 유체와 만나서 혼합된다. 스위치(279)에 의한 라우팅으로 인해, 주로 미사용 투석액이 챔버(260)를 바이패스하고, 대신에 바이패스 라인(280)에 재진입한다. 주로 미사용 투석액은 이어서 스위치(225)를 통해, 예를 들어, PBUT 및 수용성 요독소가 활성탄에 의해 제거되는 격실(290)을 통하게 라우팅된다. 주로 미사용 투석액은 복막(9)에 재진입한다. 이전과 같이, 유입 바이패스 유체의 체적은 효율적인 독소 제거 및 전해질 제어에 충분한 투석액/혈청 구배를 유지하기 위해, 최대의 미사용 유체가 환자에게 복귀되도록 최적화된다.
대안적인 배열로, 제2 유형의 필터 디바이스가 사용될 수 있다. 이 필터 시스템(300)은 약간 더 복잡하고, 하우징(310) ― 하우징은:
제1 포트(312) 및 제2 포트(313)를 갖는 제1 격실(311);
제3 포트(316), 입구 포트(317) 및 출구 포트(318)를 갖는 제2 격실(315);
제1 포트(312) 및 제3 포트(316)에 유체적으로 연결된 스위칭 수단 또는 장치(320);
제1 격실(311)을 제2 격실(315)에 유체적으로 연결하는 헤드-스페이스 공동 부분(330)을 포함함 ―;
하우징(310)의 제1 격실(311) 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 제1 중공 섬유 막(340) ― 각 섬유는 내면 및 외면을 갖고, 중공 친수성 섬유의 내면은 제1 포트(312)의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 제2 포트(313)의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ―; 및
하우징(310)의 제2 격실(315) 내의 중공 소수성 섬유로부터 형성된 제2 중공 섬유 막(350) ― 각 섬유는 내면 및 외면을 가지며, 식에서, 중공 소수성 섬유의 내면은 제3 포트(316)의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 입구 포트(317) 및/또는 출구 포트(318)의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ― 을 포함하여서, 사용될 때:
대상체로부터의 투석액이 제1 포트(312)를 통해 필터 디바이스(300)의 제1 격실(311)에 진입하고 제2 포트(313)를 통해 유출 방향으로 필터 디바이스의 제1 격실을 빠져나가며; 그리고
흡착제 디바이스로부터의 재생된 투석액이 제2 포트(313)를 통해 필터 디바이스의 제1 격실(311)에 진입하고, 헤드-스페이스 공동(330)을 통해 제2 격실(315)로 통과하며, 중공 소수성 섬유가 재생된 투석액이 제3 포트(316)를 통해 빠져나가기 전에 재생된 투석액에서 가스를 제거하며, 제거된 가스는 출구 포트(318)를 통해 시스템을 빠져나가게 된다.
본원에서 사용될 때, "탈기한다" 또는 "가스를 제거한다"라는 용어는 경우에 따라, 재생된 투석액, 또는 다른 유체로부터 원치 않는 가스 및/또는 기포의 제거를 지칭하도록 의도된다. 제거될 수 있는 원치 않는 가스의 예는 이산화탄소이다. 이해될 바와 같이, 원치 않는 가스 전부가 본 과정에 의해 재생된 투석액으로부터 제거될 수 있는 것은 아니지만, 상기의 가스의 적어도 일부가 제거될 수 있다(예를 들어, 10 내지 99.99%). 특정 실시예들에서, 이산화탄소와 같은 원치 않는 가스를 제거하려고 할 때, 스위프 가스(sweep gas)(예를 들어, 공기, 산소, 산소와 질소의 혼합물 또는 카보젠(95% 산소 및 5% CO2))가 재생된 투석액 내의 이산화탄소를 대체하기 위해 사용될 수 있다. 이 스위프 가스는 단독으로, 또는 부압과 조합하여 사용될 수 있다. 대안적인 실시예들에서는, 부압만이 인가될 수 있으며, 이는 이에 따라 재생된 투석액 내의 가스 및 기포의 일부 또는 전부를 제거하도록 작용할 것이다. 이해될 바와 같이, 사용되는 적확한 스위프 가스(및 이의 흐름량)는 용도에 의존할 수 있고, 숙련된 전문가에 의해 그들의 경험 및 지식을 사용하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 대상체가 호흡 부전을 앓는다면, 당업자는 체외 생명 유지 기구(Extracorporeal Life Support Organization, ELSO) 성인 호흡 부전에 대한 가이드라인(2017. 08.)에서 권장되는 흐름량 및 스위프 가스를 사용하도록 선택할 수 있다.
이전과 같이, 본 시스템은 바이패스 수단 또는 장치를 사용하여 작동될 수 있으며, 이는 아래에서 논의될 것이다. 이 바이패스 수단 또는 장치는 두 가지 가능한 구성들을 가질 수 있으며, 이 두 가지 가능한 구성들은:
(a) 흡착제 디바이스에 연결되고, 필터 디바이스의 어떠한 부분도 통과하지 않고 재생된 투석액을 대상체에게 복귀시키도록 배열된 바이패스 유체 경로; 및
재생된 투석액을 필터 디바이스 또는 바이패스 유체 경로로 보내는 것 중 하나를 선택하는 스위칭 수단 또는 장치(360); 또는
(b) 흡착제 디바이스에 연결되고, 필터 디바이스의 제2 격실을 통과하는 재생된 투석액을 대상체에게 복귀시키도록 배열된 바이패스 유체 경로 ― 이 유회 유체 경로는 제4 포트(319)를 포함하여서, 투석액이 제4 포트(319)를 통해 제2 격실(315)에 진입하고 제3 포트(316)를 통해 빠져나가게 됨 ―; 및
재생된 투석액을 필터 디바이스의 제2 포트 또는 제4 포트로 보내는 것 중 하나를 선택하는 스위칭 수단 또는 장치(360)를 포함할 수 있다.
이러한 배열의 실시예가 도 4a 내지 도 4c에서 개시된다.
유출 단계(도 4a)에서, 기사용 투석액이 환자의 복막(9)으로부터 (스위치(360)를 통해) 중공 섬유 막의 제1 포트(312)를 통해 펌핑된다. 포트들이 개방되고 폐쇄될 수 있다면, 제1 및 제2 포트들은 개방 위치에 있는 한편, 다른 포트들은 폐쇄 위치에 있다. 기사용 투석액은 이어서 친수성 중공 섬유(340)의 내측 채널에 진입한다. 중공 섬유의 외면 상에 가해지는 부압으로 인해, 물 및 저분자량 용질(예를 들어, <40 kDa)은 중공 섬유(340)의 내측 채널로부터, 다공성 벽 매트릭스를 통해, 중공 섬유의 외부를 둘러싸는 제1 챔버(311)로 이송된다. 단백질 및 피브린과 같은 보다 큰 용질은 중공 섬유의 루멘 표면 상에 포획되어, 정제 시스템(375)의 내부 구성요소들과의 상호작용을 방지한다. 여과된 기사용 투석액은 이어서 펌프(370)에 의해 중공 섬유 막의 제2 포트(313)로부터 스위치(320)를 통해 정화 시스템(375)으로 펌핑된다. 여과된 기사용 투석액은 정화 시스템(375)에 의해 재생된 미사용 투석액으로 처리된다.
유입 단계의 제1 부분에서(도 4b), 재생된 미사용 투석액은 펌프(370)에 의해 정화 시스템(375)으로부터 스위치(320)를 통해 제2 필터 포트(313)로 이송된다. 정화 시스템(375)으로부터의 하류에서, 미사용 투석액은 이전의 유출물로부터의 기사용 투석액과 만나서 혼합된다. 미사용 투석액과 기사용 투석액의 혼합물(이들의 조합은 역세 유체를 구성함)은 제1 필터 챔버(311)에 진입해, 중공 섬유(340)의 외면 상에 양의 유체 압력을 가한다. 이 양의 유체 압력으로 인해, 물 및 저분자량 용질, 이를테면 글루코스 및 전해질은 다공성 벽 매트릭스를 통해 친수성 섬유(340)의 내측 채널로 가압된다. 이 과정 동안, 섬유의 루멘 상에 포획된 임의의 단백질 또는 생물학적 물질이 축출되어, 섬유의 내측 공극들에서 오염이 제거되고, 원래의 필터 표면적이 복원된다. 역세 유체는 중공 섬유의 헤드스페이스(330)를 통해 그리고 제2 챔버(315) 내에 하우징된 소수성 섬유(350)의 내측 채널로 라우팅된다. 역세 유체는 포트(317)를 통한 스위프 가스 또는 포트(318)를 통해 인가되는 부압, 또는 이 둘의 조합을 사용하여 탈기될 수 있다. 탈기된 역세 유체는 포트(316)를 통해 필터로부터 퍼징되고, 스위치(360)를 통해 복막(9)에 재진입한다. 역세 유체의 체적은 필터의 개통성이 다음 유출 사이클 동안 유지되는 것을 보장하면서, 최소의 기사용 유체가 환자에게 복귀되도록 최적화된다. 포트들이 개방되고 폐쇄될 수 있다면, 제2, 제3, 출구 및 제4 포트들은 개방 위치에 있는 한편, 다른 포트들은 폐쇄 위치에 있다.
나머지 재생된 미사용 투석액은 도 4c에 도시된 바와 같이 제1 챔버를 바이패스할 수 있다. 포트들이 개방되고 폐쇄될 수 있다면, 제3, 입구, 출구 및 제4 포트들은 개방 위치에 있는 한편, 다른 포트들은 폐쇄 위치에 있다. 이 실시예에서, 나머지 재생된 미사용 투석액은 펌프(370)에 의해 정화 시스템(375)으로부터 스위치(320)를 통해 제4 필터 포트(319)로 이송된다. 스위치(320)에 의한 라우팅으로 인해, 유체는 제1 챔버(311)를 바이패스하고, 대신 제2 챔버(315) 내에 봉입되는 소수성 섬유(350)의 내측 채널에 진입한다. 정화 시스템(375)으로터의 하류에서, 미사용 투석액은 이전의 유입 역세 사이클로부터의 소량의 역세 유체와 만나서 혼합된다. 주로 미사용 투석액은 소수성 섬유(350)의 내측 채널에 진입하고, 전술된 메커니즘 및 포트들(가스, 부압 또는 317/318을 통한 이 둘의 조합)을 통해 탈기된다. 탈기된 주로 미사용 투석액은 필터 출구 포트(316)를 통해 펌핑되고, 스위치(360)를 통해 복막(9)에 재진입한다. 유입 바이패스 유체의 체적은 효율적인 독소 제거 및 전해질 제어에 충분한 투석액/혈청 구배를 유지하기 위해, 최대의 미사용 유체가 환자에게 복귀되도록 최적화된다.
본 시스템은 또한 여과후 시스템을 더 포함할 수 있으며, 이는:
(a) 하우징의 제3 포트와 스위칭 수단 또는 장치 사이에 위치된 유체 경로 ― 이 유체 경로는 여과후 흡착제 격실을 포함하며, 여과후 흡착제 격실은 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합한 흡착제를 포함함 ―; 및/또는
(b) 헤드-스페이스 공동 부분 내에 배치된 여과후 흡착제 ― 흡착제는 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합함 ― 를 포함할 수 있다.
일부 부류의 여과후 흡착제 시스템을 함유하는 본 발명의 모든 실시예들에서, 여과후 흡착제는 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거할 수 있는 임의의 적합한 흡착제일 수 있다. 이러한 역할에 적합한 흡착제는 문헌[Ronco C, Dell’Aquila R, Rodighiero MP (eds): Peritoneal Dialysis: A Clinical Update. Contrib Nephrol. Basel, Karger, 2006, vol 150, pp 336-343](이 ― 특히 상기의 문서의 표1 ― 는 본원에 원용됨)에서 개시된 것들을 포함한다. 본원에서 언급될 수 있는 흡착제의 특정 예는 활성탄 및 거대다공성 중합체 물질을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
후자(필터 디바이스(302))의 실시예가 도 5a 내지 도 5c에서 개시된다. 유출 동작에는 차이가 없으며, 이는 도 4a에 대한 상기한 설명에 의해 이해될 수 있고,
따라서 여기서는 간결성을 위해 생략된다.
유입 단계의 제1 부분에서(도 5b), 재생된 미사용 투석액은 펌프(370)에 의해 정화 시스템(375)으로부터 스위치(320)를 통해 제2 필터 포트(313)로 이송된다. 정화 시스템(375)으로부터의 하류에서, 미사용 투석액은 이전의 유출물로부터의 기사용 투석액과 만나서 혼합된다. 미사용 투석액과 기사용 투석액의 혼합물(이들의 조합은 역세 유체를 구성함)은 제1 필터 챔버(311)에 진입해, 중공 섬유(340)의 외면 상에 양의 유체 압력을 가한다. 이 양의 유체 압력으로 인해, 물 및 저분자량 용질, 글루코스 및 전해질은 다공성 벽 매트릭스를 통해 친수성 섬유(340)의 내측 채널로 가압된다. 이 과정 동안, 섬유의 루멘 상에 포획된 임의의 단백질 또는 생물학적 물질이 축출되어, 섬유의 내측 공극들에서 오염이 제거되고, 원래의 필터 표면적이 복원된다. 역세 유체는 PBUT 및 수용성 요독소가 활성탄과 같은 흡착제(331)에 의해 제거되는 헤드스페이스 격실(330)을 통해 라우팅되며, 이 이후에 유체는 제2 챔버(315) 내에 하우징된 소수성 섬유(350)의 내측 채널에 진입한다. 역세 유체는 포트(317)를 통한 스위프 가스 또는 포트(318)를 통해 인가될 수 있는 부압, 또는 이 둘의 조합을 사용하여 탈기될 수 있다. 탈기된 역세 유체는 포트(316)를 통해 필터로부터 퍼징되고, 스위치(360)를 통해 복막(9)에 재진입한다. 역세 유체의 체적은 필터의 개통성이 다음 유출 사이클 동안 유지되는 것을 보장하면서, 최소의 기사용 유체가 환자에게 복귀되도록 최적화된다. 포트들이 개방되고 폐쇄될 수 있다면, 제2, 제3, 출구 및 제4 포트들은 개방 위치에 있는 한편, 다른 포트들은 폐쇄 위치에 있다.
나머지 재생된 미사용 투석액은 도 5c에 도시된 바와 같이 제1 챔버를 바이패스할 수 있다. 포트들이 개방되고 폐쇄될 수 있다면, 제3, 입구, 출구 및 제4 포트들은 개방 위치에 있는 한편, 다른 포트들은 폐쇄 위치에 있다. 이 실시예에서, 나머지 재생된 미사용 투석액은 펌프(370)에 의해 정화 시스템(375)으로부터 스위치(320)를 통해 제4 필터 포트(319)로 이송된다. 스위치(320)에 의한 라우팅으로 인해, 유체는 제1 챔버(311)를 바이패스하고, 대신 제2 챔버(315) 내에 봉입되는 소수성 섬유(350)의 내측 채널에 진입한다. 정화 시스템(375)으로터의 하류에서, 미사용 투석액은 이전의 유입 역세 사이클로부터의 소량의 역세 유체와 만나서 혼합된다. 필터 포트(319)를 통과 시, 투석액은 PBUT 및 수용성 요독소가 활성탄과 같은 흡착제에 의해 제거되는 헤드스페이스 격실(330)에 진입한다. 그 후에, 투석액은 제2 챔버(315) 내에 봉입되는 소수성 섬유(350)의 내측 채널에 진입하고, 전술된 메커니즘 및 포트들(가스, 부압 또는 317/318을 통한 이 둘의 조합)을 통해 탈기될 수 있다. 탈기된 주로 미사용 투석액은 필터 출구 포트(316)를 통해 펌핑되고, 스위치(360)를 통해 복막(9)에 재진입한다. 유입 바이패스 유체의 체적은 효율적인 독소 제거 및 전해질 제어에 충분한 투석액/혈청 구배를 유지하기 위해, 최대의 미사용 유체가 환자에게 복귀되도록 최적화된다.
상술한 바와 같이, 상술된 시스템은 외부 활성탄 격실을 사용하는 필터 디바이스를 사용하여 작동될 수 있다. 이는 도 6a 내지 도 6c에서 설명된다. 다시, 이러한 외부 활성탄 격실은 이상에서 논의된 외부 여과후 흡착제 격실과 동등한 것으로 이해될 것이다.
도 6a의 동작은 도 4a를 참조하여 설명된 것과 본질적으로 동일하고, 이에 따라 여기서는 간결성을 위해 생략될 것이다.
유입 단계의 제1 부분에서(도 6b), 재생된 미사용 투석액은 펌프(370)에 의해 정화 시스템(375)으로부터 스위치(320)를 통해 제2 필터 포트(313)로 이송된다. 정화 시스템(375)으로부터의 하류에서, 미사용 투석액은 이전의 유출물로부터의 기사용 투석액과 만나서 혼합된다. 미사용 투석액과 기사용 투석액의 혼합물(이들의 조합은 역세 유체를 구성함)은 제1 필터 챔버(311)에 진입해, 중공 섬유(340)의 외면 상에 양의 유체 압력을 가한다. 이 양의 유체 압력으로 인해, 물 및 저분자량 용질, 이를테면 글루코스 및 전해질은 다공성 벽 매트릭스를 통해 친수성 섬유(340)의 내측 채널로 가압된다. 이 과정 동안, 섬유의 루멘 상에 포획된 임의의 단백질 또는 생물학적 물질이 축출되어, 섬유의 내측 공극들에서 오염이 제거되고, 원래의 필터 표면적이 복원된다. 역세 유체는 중공 섬유의 헤드스페이스(330)를 통해 그리고 제2 챔버(315) 내에 하우징된 소수성 섬유(350)의 내측 채널로 라우팅된다. 역세 유체는 포트(317)를 통한 스위프 가스 또는 포트(318)를 통해 인가될 수 있는 부압, 또는 이 둘의 조합을 사용하여 탈기될 수 있다. 탈기된 역세 유체는 포트(316)를 통해 필터를 빠져나가고, PBUT 및 수용성 요독소가 활성탄에 의해 제거되는 격실(380)을 통해 펌핑된다. 정화된 역세 유체는 스위치(360)를 통해 복막(9)에 재진입한다. 역세 유체의 체적은 필터의 개통성이 다음 유출 사이클 동안 유지되는 것을 보장하면서, 최소의 기사용 유체가 환자에게 복귀되도록 최적화된다. 포트들이 개방되고 폐쇄될 수 있다면, 제2, 제3, 출구 및 제4 포트들은 개방 위치에 있는 한편, 다른 포트들은 폐쇄 위치에 있다.
나머지 재생된 미사용 투석액은 도 6c에 도시된 바와 같이 제1 챔버를 바이패스할 수 있다. 포트들이 개방되고 폐쇄될 수 있다면, 제3, 입구, 출구 및 제4 포트들은 개방 위치에 있는 한편, 다른 포트들은 폐쇄 위치에 있다. 이 실시예에서, 나머지 재생된 미사용 투석액은 펌프(370)에 의해 정화 시스템(375)으로부터 스위치(320)를 통해 제4 필터 포트(319)로 이송된다. 스위치(320)에 의한 라우팅으로 인해, 유체는 제1 챔버(311)를 바이패스하고, 대신 제2 챔버(315) 내에 봉입되는 소수성 섬유(350)의 내측 채널에 진입한다. 정화 시스템(375)으로터의 하류에서, 미사용 투석액은 이전의 유입 역세 사이클로부터의 소량의 역세 유체와 만나서 혼합된다. 주로 미사용 투석액은 소수성 섬유(350)의 내측 채널에 진입하고, 전술된 메커니즘 및 포트들(가스, 부압 또는 317/318을 통한 이 둘의 조합)을 통해 탈기된다.
탈기된 주로 미사용 투석액은 필터 출구 포트(316)를 통해 펌핑되고, PBUT 및 수용성 요독소가 활성탄에 의해 제거되는 격실(380)을 통해 펌핑된다. 주로 미사용 투석액은 스위치(360)를 통해 복막(9)에 재진입한다. 유입 바이패스 유체의 체적은 효율적인 독소 제거 및 전해질 제어에 충분한 투석액/혈청 구배를 유지하기 위해, 최대의 미사용 유체가 환자에게 복귀되도록 최적화된다. 격실(380)의 위치설정은 역세 유체로부터의 PBUT와 복귀되는 투석액으로부터의 요독소 둘 모두를 동시에 제거할 수 있기 때문에 바람직하며, 이는 활성탄이 정화기 시스템(375) 내에 위치되었다면 가능하지 않았을 것이다.
본 발명의 필터 디바이스들이 최적으로 기능하기 위해, 필터 시스템은 시스템으로부터 포획된 공기를 제거하도록 프라이밍될 필요가 있다. 프라이밍 단계들은 도 6a 내지 도 6c의 구성을 참조하여 다음과 같이 나열된다.
1) 미사용 투석액을 함유하는 충전 백이 (복막(9) 대신) 스위치(360)에 연결된다.
2) 포트들(316, 317, 318 및 319)은 폐쇄 위치에 있는 한편, 포트들(312 및 313)은 개방되어 있다. 스위치들(360 및 320)은 충전 백이 포트(312)와 유체 소통하고, 포트(313)가 펌프(370)와 유체 소통하도록 라우팅된다.
3) 펌프(370)는 섬유의 내부 루멘, 외부 챔버(311), 및 출구 포트(313)를 투석액으로 채움으로써 친수성 필터들(340)을 프라이밍하도록 스위치 온된다.
4) 친수성 섬유(340)의 프라이밍이 완료되면, 펌프(370)는 스위치 오프된다. 스위치(360)는 이어서 충전 백을 포트(316)에 연결하도록 라우팅되는 한편, 스위치(320)는 펌프(370)를 포트(319)에 연결하도록 라우팅된다.
5) 포트들(317 및 318)은 폐쇄 위치에 유지된다.
6) 펌프(370)가 소수성 섬유(350)의 루멘을 프라이밍하도록 스위치 온된다.
7) 프라이밍이 완료되고 충전 백이 제거된다. 본 디바이스는 사용을 위해 환자에 연결될 수 있다. 헤드 스페이스(330)에는 일부 프라이밍되지 않은 영역들이 있을 수 있지만, 이는 후속 유입 역세에서 분해될 수 있으며, 이는 헤드 스페이스(330) 내의 공기를 제거될 소수성 섬유(350)로 밀어낼 것이다.
프라이밍 과정은 필터 시스템이 최상으로 수행할 수 있게 하지만, 프라이밍은 선택사항이고, 필터 디바이스(그리고 이로 인해 투석 시스템)가 기능하기 위해 절대적으로 필요한 것은 아니다. 상술한 단계들은 본원에서 개시되는 이중 챔버 필터 디바이스들 중 임의의 것을 프라이밍하기 위해 유사하게 적용될 수 있다. 또한, 단계 1 내지 단계 3 및 단계 7은 또한 본원에서 설명되는 단일 챔버 필터들을 프라이밍하기 위해 사용될 수 있다.
대안적인 배열로, 제2 유형의 필터 디바이스가 사용될 수 있다. 이 필터 시스템(400)은 약간 더 복잡하고, 하우징(410) ― 하우징은:
제1 포트(412) 및 제2 포트(413)를 갖는 제1 격실(411);
제3 포트(416), 제4 포트(419), 입구 포트(417) 및 출구 포트(418)를 갖는 제2 격실(415);
제1 포트(412) 및 제3 포트(416)에 유체적으로 연결된 스위칭 수단 또는 장치(460)를 포함함 ―;
하우징(410)의 제1 격실(411) 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 제1 중공 섬유 막(440) ― 각 섬유는 내면 및 외면을 갖고, 중공 친수성 섬유의 내면은 제1 포트(412)의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 제2 포트(413)의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ―; 및
하우징(410)의 제2 격실(415) 내의 중공 소수성 섬유로부터 형성된 제2 중공 섬유 막(450) ― 각 섬유는 내면 및 외면을 가지며, 식에서, 중공 소수성 섬유의 내면은 제 3 포트(416) 및 제4 포트(419)의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 입구 포트(417) 및/또는 출구 포트(418)의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ― 을 포함한다.
전술된 바와 같이, 본 시스템은 바이패스 수단 또는 장치를 사용하여 작동될 수 있으며, 이는 아래에서 논의될 것이다. 이 바이패스 수단 또는 장치는 두 가지 가능한 구성들을 가질 수 있으며, 이 두 가지 가능한 구성들은:
(a) 흡착제 디바이스에 연결되고, 필터 디바이스의 어떠한 부분도 통과하지 않고 재생된 투석액을 대상체에게 복귀시키도록 배열된 바이패스 유체 경로; 및
재생된 투석액을 필터 디바이스 또는 바이패스 유체 경로로 보내는 것 중 하나를 선택하는 스위칭 수단 또는 장치(420); 또는
(b) 흡착제 디바이스에 연결되고, 필터 디바이스의 제2 격실(415)을 통과하는 재생된 투석액을 대상체에게 복귀시키도록 배열된 바이패스 유체 경로 ― 이에 따라, 투석액이 제4 포트(419)를 통해 제2 격실(415)에 진입하고 제3 포트(416)를 통해 빠져나가게 됨 ―; 및
재생된 투석액을 필터 디바이스의 제2 포트(413) 또는 제4 포트(419)로 보내는 것 중 하나를 선택하는 스위칭 수단 또는 장치(420)를 포함한다.
이러한 배열의 실시예가 도 7a 내지 도 7c에서 개시된다.
본 디바이스(도 7a)의 유출 동작은 도 4a에 대해 설명된 것과 본질적으로 동일하고,
따라서 이는 간결성을 위해 다시 설명하지 않을 것이다.
유입 모드의 제1 스테이지는 도 7b에서 설명되며, 여기서 모든 포트들은 개방 위치에 있다(이것들이 개방되거나 폐쇄될 수 있는 능력을 갖는다면). 재생된 미사용 투석액은 펌프(470)에 의해 정화 시스템(475)으로부터 스위치(420)를 통해 제2 필터 포트(413)로 이송된다. 정화 시스템(475)으로부터의 하류에서, 미사용 투석액은 이전의 유출물로부터의 기사용 투석액과 만나서 혼합된다. 미사용 투석액과 기사용 투석액의 혼합물(이들의 조합은 역세 유체를 구성함)은 제1 필터 챔버(411)에 진입해, 중공 섬유(440)의 외면 상에 양의 유체 압력을 가한다. 이 양의 유체 압력으로 인해, 저분자량 용질, 이를테면 물, 글루코스 및 전해질은 다공성 벽 매트릭스를 통해 친수성 섬유(440)의 내측 채널로 가압된다. 이 과정 동안, 섬유의 루멘 상에 포획된 임의의 단백질 또는 생물학적 물질이 축출되어, 섬유의 내측 공극들에서 오염이 제거되고, 원래의 필터 표면적이 복원된다. 역세 유체는 포트(412)를 통해 빠져나가고, 3-방향 스위치(460)를 통해 제2 챔버(415)의 입구 포트(416)로 보내진다. 유체는 소수성 섬유의 내측 채널들에 진입하고, 포트(417)를 통한 스위프 가스 또는 포트(418)를 통해 인가될 수 있는 부압, 또는 이 둘의 조합을 사용하여 탈기될 수 있다. 탈기된 역세 유체는 포트(419)를 통해 필터로부터 퍼징되고, 스위치(460)를 통해 복막(9)에 재진입한다. 역세 유체의 체적은 필터의 개통성이 다음 유출 사이클 동안 유지되는 것을 보장하면서, 최소의 기사용 유체가 환자에게 복귀되도록 최적화된다.
도 7c에서 도시된 바와 같이, 나머지 재생된 미사용 투석액은 펌프(470)에 의해 정화 시스템(475)으로부터 스위치(420)를 통해 제4 필터 포트(419)로 이송된다. 스위치(420)에 의한 라우팅으로 인해, 유체는 제1 챔버(411)를 바이패스하고, 대신 제2 챔버(415) 내에 봉입되는 소수성 섬유(450)의 내측 채널에 진입한다. 정화 시스템(475)으로터의 하류에서, 미사용 투석액은 이전의 유입 역세 사이클로부터의 소량의 역세 유체와 만나서 혼합된다. 주로 미사용 투석액은 소수성 섬유(450)의 내측 채널에 진입하고, 전술된 메커니즘 및 포트들(가스, 부압 또는 417/418을 통한 이 둘의 조합)을 통해 탈기된다. 탈기된 주로 미사용 투석액은 필터 출구 포트(416)를 통해 펌핑되고, 스위치(460)를 통해 복막(9)에 재진입한다. 유입 바이패스 유체의 체적은 효율적인 독소 제거 및 전해질 제어에 충분한 투석액/혈청 구배를 유지하기 위해, 최대의 미사용 유체가 환자에게 복귀되도록 최적화된다. 이 모드에서, 포트들(412 및 413)은 폐쇄되는 한편, 다른 포트들은 개방된다(이것들이 폐쇄될 수 있는 능력을 갖는다면).
이해될 바와 같이, 도 7a 내지 도 7c의 3-방향 스위치(460)는 네 개의 상이한 출구들/입구들에 연결되고 다수의 흐름 경로들이 제공될 수 있게 하는 매니폴드일 수 있다(도 17a 내지 도 17d에서 도시된 바와 같음). 매니폴드는 서로에 대해 회전할 수 있는 두 개의 별개 부분들(460a 및 460b)을 포함하고, 두 개의 부분들은 누설 밀봉 피팅을 생성하도록 조합된다.
(도 17a).
매니폴드부(460b)는 측부(460b의 저부)는 디바이스(400)의 출구/입구 포트들(419, 416 및 412)에 각각 유동적으로 연결되는 세 개의 관통 홀들(463, 464 및 465)을 갖는다. 매니폴드부(460a)는 측부(상부)가 복막(9)과 유체 연통하는 하나의 관통 홀(461), 및 포트들 사이의 유체 연통을 가능하게 하기 위해 대응하는 부분(460b)에서의 홀들 중 두 개의 홀들(464 및 465)에 정렬될 수 있는 개구들을 갖는 하나의 내부 도관(462)을 포함한다.
이해될 바와 같이, 투석액 흐름의 방향은 부분(460b)의 관통 홀들(463, 464 및 465)과, 내부 도관(462)의 개구들 및 부분(460a)의 관통 홀(461)의 정렬에 의해 제어된다. 매니폴드부들(460a 및 460b) 중 하나 또는 둘 모두는 내부 도관(462)의 관통 홀들 및 개구들의 정렬을 가능하게 하도록 회전될 수 있다. 달리 말하면, 매니폴드 부분들 중 하나는 고정될 수 있는 한편, 다른 하나는 활성일 수 있거나, 또는 두 부분들이 활성일 수 있다.
유출 모드에서, 부분들(460a 및 460b)은 도 17b에서 도시된 바와 같은 위치에 있으며, 이에 의해 관통 홀들(461 및 465)이 정렬되며, 이는 복막(9)으로부터 디바이스(400)의 입구 포트(412)로의 투석액의 흐름을 가능하게 한다. 그러나, 관통 홀들(463 및 464)은 도관(462)과 정렬되지 않고, 이는 포트들(419 및 416) 사이의 흐름 경로를 폐쇄한다.
유입 역세 모드에서(도 17c), 관통 홀들(461 및 463)이 정렬되며, 이는 출구 포트(419)로부터 복막(9)으로의 투석액의 흐름을 가능하게 한다. 또한, 관통 홀들(464 및 465)은 도관(462)과 정렬되며, 이에 따라 이는 포트들(412 내지 416)로부터의 투석액의 흐름을 가능하게 한다.
유입 바이패스 모드에서(도 17d), 관통 홀들(461 및 464)이 정렬됨에 따라, 출구 포트(416)로부터 복막(9)으로의 투석액의 흐름을 가능하게 한다. 그러나, 관통 홀들(463 및 465)은 도관(462)의 개구들과 정렬되지 않고, 이는 포트들(412 및 419) 사이의 흐름 경로를 폐쇄한다.
상술된 시스템은 전술된 방식으로 여과후 시스템을 포함하도록 적응될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
이해될 바와 같이, 본원에서 설명되는 필터 디바이스는 임의의 적합한 복막 투석 시스템과 함께 사용될 수 있다. 이 디바이스를 통합하도록 목적에 맞게 만들어진 시스템일 수 있거나, 디바이스를 통합시키도록 적응된 디바이스일 수 있다. 이의 예로서, 미국 특허 출원 공개 번호 2018/0147338 A1(이는 그 전문이 본원에 원용됨)의 필터 디바이스를 어떻게 개장할 수 있는 지를 이제 설명할 것이다. 이러한 투석 디바이스의 일 실시예는 본 출원의 도 8에서 도시된다.
도 8에서, 투석 디바이스(2000)는 도관(20) 형태의 흐름 경로를 갖는 일회용 하우징(10), 일회용 하우징(10)의 동작을 제어하기 위한 제어 하우징(30) 형태의 제어기(31)를 포함한다. 투석 디바이스는 배터리(137)에 의해 동력을 공급받는다. 이 도면에서, 일회용 하우징(10)과 제어 하우징(30)은 서로 작동가능하게 연결되지 않는다. 일회용 하우징(10) 및 제어 하우징(30)은 제어 하우징과 일회용 하우징을 연결할 수 있는 상기의 제어 하우징(30) 상에 배치된 도관 커넥터(40a) 및 일회용 하우징(10) 상에 배치된 도관 커넥터(40b) 형태의 인터페이스를 포함한다. 일회용 하우징(10) 및 제어 하우징(30)은 도관 커넥터(40a)가 도관 커넥터(40b)와 잠금 체결될 때 가동 체결된다. 일회용 하우징(10)의 도관(20)은 제어 하우징(30)과 도관 커넥터(40a,40b)로부터 유체적으로 밀폐된다.
투석 디바이스는 복막(60) 및 도관(20)과 유체 연통할 수 있는 가요성 투석액 튜브(50)를 포함한다. 투석 디바이스는 강성 격실(180) 내에 위치된 저장 챔버(70)를 더 포함한다. 저장 챔버(70)는 저장 챔버(70)의 벽들 중 하나에 일체로 형성된 변형가능한 다이어프램(71)을 포함한다. 변형가능한 다이어프램(71)은 일측에서 투석액 도관(20)과 유체 연통하고, 다른 반대측에서 압력 챔버(80)와 유체 연통한다. 일회용 하우징(10)과 제어 하우징(30)이 서로 작동가능하게 결합될 때, 도관 커넥터(40a, 40b)는 일회용 하우징(10)의 압력 챔버(80)를 제어 하우징(30)에 위치된 펌프(90)에 유체적으로 결합시킨다. 도관 커넥터(40a, 40b)는 제1 정합부(131f) 및 제2 정합부(131s)를 포함한다.
펌프(90)는 변형가능한 다이어프램(71)을 변형시키고 이에 의해 상기의 투석액 도관(20) 내에서 투석액을 이동시키는 압력 챔버(80)의 압력 변화를 유도함으로써, 변형가능한 다이어프램(71)을 작동시키도록 구성된다. 제어기(31)는 펌프(90)의 동작을 위한 명령어들에 작용하도록 구성된 컴퓨터(135)를 포함한다.
체크 밸브들(101,102,103,104)은 도관(20)을 따라 배치되고, 유출 모드에서, 투석액이 복막(60)으로부터 저장 챔버(70)로 흐르는 것을 허용하고, 유입 모드에서, 내부의 오염물의 제거를 위해 투석액이 저장 챔버(70)로부터 상기의 흡착제 구역(11)으로 흐르는 것을 허용하며, 또한 오염물이 실질적으로 없는 투석액이 다시 복막(60)으로 흐르게 허용하도록 구성된다.
일회용 하우징은 또한 도관(13)을 통해 도관(20)과 유체 연통하여, 투석액으로 미리 선택된 양의 농축 용액을 분배하기 위한 농축 모듈(12)을 구비한다. 농축 모듈은 또한 농축 용액 저장조(121)와 유체 연통한다. 펌프(90)는 일회용 하우징(10) 및 제어 하우징(30)이 작동가능하게 체결될 때, 도관 커넥터(40a, 40b)를 통해 농축 모듈(12)의 변형가능한 막(72)과 유체 연통한다. 도관 커넥터(40a, 40b)는 제1 정합부(133f) 및 제2 정합부(133s)를 포함한다.
암모니아 센서(140)가 또한 투석액 내의 임의의 암모니아를 검출하기 위해 흡착제 구역(11)의 하류에 제공된다. 암모니아는 일회용 하우징(10)과 제어 하우징(30)이 서로 작동가능하게 결합될 때 암모니아 검출기(141)에 의해 검출된다.
소수성 막(150) 형태의 탈기기가 또한 흡착제 구역의 하류에 위치한다. 소수성 막(150)의 외부면은 제어 하우징과 일회용 하우징이 작동가능하게 결합될 때 도관 커넥터(40a, 40b)를 통해 진공 펌프(151)와 유체 연통한다. 이해될 바와 같이, 탈기기는 탈기 능력을 갖는 필터 디바이스(예를 들어, 필터 디바이스들(300, 302, 400))와 함께 사용될 때 필요하지 않을 수 있다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 필터 디바이스(예를 들어, 도 2에서 도시된 단일 챔버 필터 디바이스)가 복막 투석 디바이스의 예에 어떻게 통합될 수 있는지를 도시한다.
도 9는 투석액의 흐름이 환자의 복막(60)으로부터 저장 챔버(70)를 향하는 유출 모드로 작동하는 서로 작동가능하게 결합된 일회용 하우징(10)과 제어 하우징(30)을 도시하는 유출 모드의 통합 디바이스를 도시한다. 펌프(90)는 압력 챔버(80) 내에 부압을 유도함으로써, 변형가능한 다이어프램(71)을 작동시킨다. 압력 챔버(80) 내의 부압은 변형가능한 다이어프램(71)을 화살표 A의 방향으로 편향시킴으로써 변형가능한 다이어프램(71)을 변형시키고, 이에 의해 투석액을 환자의 상기의 복막(60)으로부터 기포 트랩(51)을 통해 투석액 도관(20)으로 이동시킨다. 투석액은 체크 밸브(104)를 통해 저장 챔버(70)로 흐른다. 압력 센서(170)는 압력 챔버(80) 내에 미리 선택된 부압을 확립하고 복막(60)으로부터 인출되는 투석액의 압력이 안전 한계 내에 있는지를 결정하기 위해 펌프(90)와 작동가능하게 연통하도록 위치된다.
펌프(90)는 압력 챔버(80) 내의 부압을 미리 선택된 범위 내에 유지하기 위해 압력 센서(170)의 제어 하에 간헐적으로 작동한다. 저장 챔버(70)가 투석액으로 채워지면, 이는 압력 센서(170)에 의해 검출되어, 펌프 방향의 반전을 트리거하고 이에 따라 본 시스템을 유입 모드로 변환한다.
펌프(90)는 또한 상기의 농축 모듈(12)의 벽에 일체로 형성된 다이어프램(72)과 유체 연통한다. 저장 챔버(70)가 부압 하에 작동되는 것과 동시에, 농축 모듈(12)은 또한 펌프(90)에 의해 부압 하에 작동되어서, 소정량의 농축 용액이 농축 용액 저장조(121)로부터 체크 밸브(103)를 통해 농축 모듈(12)로 인출된다. 체크 밸브(102)는 투석액이 도관(20)으로부터 농축 모듈(12)로 인출되지 않도록 한다.
단일 챔버 필터(200)를 미국 특허 공개 번호 2018/0147338 A1의 도 1a 내지 도 1c의 실시예에 통합하기 위해, 필터, 스위치, 바이패스 라인 및 관련 튜빙 및 커넥터들이 도 9에 도시된 바와 같이, 기포 트랩(51)과 도관(20) 사이에 설치될 것이다. 유출 모드에서, 기사용 투석액은 여과 회로에 진입하기 전에 복막(60)으로부터 기포 트랩(51)으로 흐를 것이다. 스위치(279)에 의해 지시되면, 기사용 유체는 초기에 필터 디바이스(200)의 제1 포트(220)에 진입할 것이다. 기사용 투석액은 이어서 친수성 중공 섬유(240)의 내측 채널에 진입한다. 중공 섬유의 외면 상에 가해지는 부압으로 인해, 물 및 저분자량 용질(<40 kDa)은 중공 섬유(240)의 내측 채널로부터, 다공성 벽 매트릭스를 통해, 중공 섬유의 외부를 둘러싸는 외측 챔버((260)로 이송된다. 단백질 및 피브린과 같은 보다 큰 용질은 중공 섬유의 루멘 표면 상에 포획되어, 정제 시스템(즉, 흡착제(11))의 내부 구성요소들과의 상호작용을 방지한다. 여과된 기사용 투석액은 이어서 펌프(90)에 의해 중공 섬유 막의 제2 포트(230)로부터 체크 밸브(104)를 통해, 도관(20)을 통해 저장 챔버(70)로 펌핑된다. 나머지 투석액 처리 과정은 US 2018/0147338 A1에서 언급된 바와 같이 완료된다. 이 경우에 유출 모드의 지속시간은 저장 챔버가 채워지는 흐름량(70) 및 필터의 막힘 정도에 의해 좌우된다. 기포 트랩(51) 이전(도시됨) 또는 내부에 위치된 선택사항인 추가적인 압력 센서(235)가 시스템과 환자 사이의 유체 압력을 모니터링하기 위해 사용될 수 있어, 환자 라인 압력이 안전한 작동 범위 내에 유지되도록 한다. 압력 센서들(235 및 170)을 모니터링하는 동안, 본 시스템은 투석액의 일관되고 효율적인 재생을 보장하기 위해 압력 챔버 내에 충분한 부압을 유지하도록 펌프(90)를 조정할 수 있다.
도 10 및 11은 유입 모드의 제1 단계(도 10) 및 제2 단계(도 11)에서 단일 챔버 필터 디바이스(200)를 갖는 통합 디바이스를 도시한다.
메인 투석 시스템(2000)을 위한 유입 모드는 도 10 및 도 11 둘 모두에서 동일하다. 도 10의 유입 모드에서, 투석액의 흐름은 저장 챔버(70)로부터 복막(60)으로 흐른다. 저장 챔버(70)가 채워지면, 펌프(90)는 압력 챔버(80) 내에 정압을 유도함으로써, 변형가능한 다이어프램(71)을 작동시킨다.
압력 챔버(80) 내의 정압은 변형가능한 다이어프램(71)을 화살표 B의 방향으로 편향시킴으로써 변형가능한 다이어프램(71)을 변형시키고, 이에 의해 투석액을 저장 챔버(70)로부터 이동시키고, 체크 밸브(104)가 폐쇄되어 투석액이 오염물을 제거하도록 처리되기 전에 복막(60)으로 복귀하는 것을 막는다.
압력 센서(170)는 유입 모드에서 복막(60)으로 복귀되는 투석액의 압력이 안전 한계 내에 있도록 하기 위해 압력 챔버(80) 내의 압력을 모니터링한다.
투석액은 저장 챔버(70)로부터 체크 밸브(101)를 통해 흡착제 구역(11)으로 흐른다. 흡착제 구역(11)으로부터의 재생된 투석액은 이어서 소수성 막(150)의 형태로 탈기기를 지나 흐른다. 막의 외부측은 투석 절차 동안 발생된 가스의 제거를 돕기 위해 진공 펌프(151)에 의해 부압을 받는다. 투석액은 이어서 재생된 투석액 내의 암모니아의 레벨을 모니터링하는 암모니아 센서(140)를 통해 흘러, 환자의 복막(60)으로 복귀하기 전에, 암모니아 레벨이 안전 한계를 초과하지 않도록 한다. 암모니아는 암모니아 검출기(141)에 의해 검출된다.
재생된 투석액은 농축 모듈(12)을 지나 흐른다. 유입 모드에서, 펌프(90)는 농축 모듈(12)의 다이어프램(72)을 작동시키며, 이는 정압 하에서, 농축 용액 저장조(121)로부터의 소정 체적의 농축 용액으로 미리 프라이밍된다. 농축 모듈(12)이 작동됨에 따라, 체크 밸브(103)가 폐쇄되어 농축 용액이 다시 농축 용액 저장조(121)로 흐르지 않도록 한다. 농축 모듈(12)은 이어서 전해질, 삼투제, 영양소, 약제 등과 같은 원하는 물질을 함유하는 미리 선택된 양의 농축 용액을 체크 밸브(102) 및 도관(13)을 통해 투석액 도관(20)으로 분배한다.
재생된 투석액은 이어서 기포 트랩(51) 및 가요성 투석액 도관(50)을 통해 다시 복막(60)으로 흐른다.
유출 모드에서와 같이, 펌프(90)는 압력 챔버(80) 내의 정압을 미리 선택된 범위 내에 유지하기 위해 압력 센서(170)의 제어 하에 간헐적으로 작동된다. 저장 챔버에서 투석액이 비워지면, 압력 센서(170)는 이를 검출하고, 펌프 방향을 반전시키며, 본 시스템을 유출 모드로 전환하여 투석 사이클을 반복한다.
(도 10에 도시된 바와 같은) 초기 유입 역세 단계에서, 재생된 미사용 투석액은 펌프(90)에 의해 도관(20)으로부터 스위치(279)를 통해 제2 필터 포트(230)로 이송된다. 도관(20)으로부터의 하류에서, 미사용 투석액은 이전의 유출물로부터의 기사용 투석액과 만나서 혼합된다. 미사용 투석액과 기사용 투석액의 혼합물(이들의 조합은 역세 유체를 구성함)은 제1 필터 챔버(260)에 진입해, 중공 섬유(240)의 외부면 상에 양의 유체 압력을 가한다. 이 양의 유체 압력으로 인해, 저분자량 용질, 이를테면 물, 글루코스 및 전해질은 다공성 벽 매트릭스를 통해 친수성 섬유(240)의 내측 채널로 가압된다. 이 과정 동안, 섬유의 루멘 상에 포획된 임의의 단백질 또는 생물학적 물질이 축출되어, 섬유의 내측 공극들에서 오염이 제거되고, 원래의 필터 표면적이 복원된다. 역세 유체는 포트(220)를 통해 필터를 빠져나가고 기포 트랩(51)을 통과하여 복막(60)에 재진입한다. 역세 유체의 체적(그리고 이로 인한 역세 지속시간)은 필터의 개통성이 다음 유출 사이클 동안 유지되는 것을 보장하면서, 최소의 기사용 유체가 환자에게 복귀되도록 최적화된다. 기포 트랩(51) 이전(도시됨) 또는 내부에 위치된 선택사항인 추가적인 압력 센서(299)가 시스템과 환자 사이의 유체 압력을 모니터링하기 위해 사용될 수 있어, 환자 라인 압력이 안전한 작동 범위 내에 유지되도록 한다.
유입 역세 단계가 종료된 후에, 유입 바이패스 단계가 시작되고, 이는 도 11에서 도시된다. 재생된 미사용 투석액은 펌프(90)에 의해 도관(20)으로부터 스위치(279)를 통해 바이패스 라인(280)으로 이송된다. 도관(20)으로터의 하류에서, 미사용 투석액은 이전의 유입 역세 사이클로부터의 소량의 역세 유체와 만나서 혼합된다. 스위치(279)에 의한 라우팅으로 인해, 주로 미사용 투석액이 챔버(260)를 바이패스하고, 대신에 기포 트랩(51)을 통과하고 바이패스 라인(280)을 통해 복막(9)에 바로 재진입한다. 유입 바이패스 유체의 체적은 효율적인 독소 제거 및 전해질 제어에 충분한 투석액/혈청 구배를 유지하기 위해, 최대의 미사용 유체가 환자에게 복귀되도록 최적화된다. 기포 트랩(51) 이전(도시됨) 또는 내부에 위치된 선택사항인 추가적인 압력 센서(299)가 시스템과 환자 사이의 유체 압력을 모니터링하기 위해 사용될 수 있어, 환자 라인 압력이 안전한 작동 범위 내에 유지되도록 한다.
도 18 내지 도 20은 본 발명에 따른 복막 투석 시스템을 제공하기 위해 본 발명의 필터 디바이스(예를 들어, 도 4에서 도시된 이중 챔버형 필터 디바이스)의 다른 실시예가 복막 투석 디바이스의 예에 어떻게 통합될 수 있는지를 도시한다.
도 18은 유출 모드의 통합 디바이스를 도시한다. 메인 투석 디바이스(2000)는 도 9에 대해 설명된 것과 본질적으로 동일하고, 따라서 이는 간결성을 위해 다시 설명되지 않을 것이다. 이중 챔버 필터를 미국 특허 공개 번호 2018/0147338 A1의 도 1a 내지 도 1c의 실시예에 통합하기 위해, 필터, 스위치, 바이패스 라인 및 관련 튜빙 및 커넥터들이 도 18에 도시된 바와 같이, 기포 트랩(51)과 도관(20) 사이에 설치될 것이다. 추가적으로, 공기 도관(390)이 펌프 공기 입구(90a)를 필터의 출구 포트(318)에 연결하도록 설치됨에 따라, 펌프가 입구 포트(317)로부터 공기를 유인할 수 있게 한다. 이는 유입 동안 부압 하에서 챔버(315)를 통해 흐르는 스위프 가스를 제공한다. 유출 동안, 펌프는 펌프 설계에 따라 (317) 또는 다른 출구를 통해 공기를 배기시킬 수 있다. 대안적인 실시예에서, (O2/N2의 혼합물 또는 정제된 압축 공기와 같은) 적합하게 생체적합성인 스위프 가스의 외부 공급원, 또는 (318)에서의 부압 공급원, 또는 이 둘의 조합이 제공될 수 있다.
유출 모드에서(도 18), 기사용 투석액은 여과 회로에 진입하기 전에 복막(60)으로부터 기포 트랩(51)으로 흐를 것이다. 스위치(360)에 의해 지시되면, 기사용 유체는 초기에 필터 디바이스(300)의 제1 포트(312)에 진입할 것이다. 기사용 투석액은 이어서 친수성 중공 섬유(340)의 내측 채널에 진입한다. 중공 섬유의 외부면 상에 가해지는 부압으로 인해, 물 및 저분자량 용질(예를 들어, <40 kDa)은 중공 섬유(340)의 내측 채널로부터, 다공성 벽 매트릭스를 통해, 중공 섬유의 외부를 둘러싸는 외측 챔버(311)로 이송된다. 다시, 동일한 효과를 이루기 위해 정압이 대신 사용될 수 있다는 것에 주의한다. 단백질 및 피브린과 같은 보다 큰 용질은 중공 섬유의 루멘 표면 상에 포획되어, 정제 시스템(270)의 내부 구성요소들과의 상호작용을 방지한다. 여과된 기사용 투석액은 이어서 펌프(90)에 의해 중공 섬유 막의 제2 포트(313)로부터 체크 밸브(104)를 통해, 도관(20)을 통해 저장 챔버(70)로 펌핑된다. 나머지 투석액 처리 과정은 US 2018/0147338 A1에서 언급된 바와 같이 완료된다. 이 경우에 유출 모드의 지속시간은 저장 챔버가 채워지는 흐름량(70) 및 필터의 막힘 정도에 의해 좌우된다. 기포 트랩(51) 이전(도시됨) 또는 내부에 위치된 선택사항인 추가적인 압력 센서(335)가 시스템과 환자 사이의 유체 압력을 모니터링하기 위해 사용될 수 있어, 환자 라인 압력이 안전한 작동 범위 내에 유지되도록 한다. 압력 센서들(335 및 170)을 모니터링하는 동안, 본 시스템은 투석액의 일관되고 효율적인 재생을 보장하기 위해 압력 챔버 내에 충분한 부압을 유지하도록 펌프(90)를 조정할 수 있다.
도 19 및 도 20은 유입 역세 및 유입 바이패스 모드로도 각각 알려진 유입 모드의 제1 단계(도 19) 및 제2 단계(도 20)에서 이중 챔버 필터 디바이스(300)를 갖는 일체형 디바이스를 도시한다.
도 19와 도 20 둘 모두에서의 메인 투석 시스템(2000)에 대한 유입 모드는 도 10 및 도 11에 대해 설명된 것과 본질적으로 동일하고, 따라서 이는 간결성을 위해 다시 설명되지 않을 것이다.
(도 19에 도시된 바와 같은) 초기 유입 역세 단계에서, 재생된 미사용 투석액은 펌프(90)에 의해 도관(20)으로부터 스위치(320)를 통해 제2 필터 포트(313)로 이송된다. 도관(20)으로부터의 하류에서, 미사용 투석액은 이전의 유출물로부터의 기사용 투석액과 만나서 혼합된다. 미사용 투석액과 기사용 투석액의 혼합물(이들의 조합은 역세 유체를 구성함)은 제1 필터 챔버(311)에 진입해, 중공 섬유(340)의 외부면 상에 양의 유체 압력을 가한다. 이 양의 유체 압력으로 인해, 물 및 저분자량 용질, 이를테면 글루코스 및 전해질은 다공성 벽 매트릭스를 통해 친수성 섬유(340)의 내측 채널로 가압된다. 이 과정 동안, 섬유의 루멘 상에 포획된 임의의 단백질 또는 생물학적 물질이 축출되어, 섬유의 내측 공극들에서 오염이 제거되고, 원래의 필터 표면적이 복원된다. 역세 유체는 헤드스페이스(330)를 통해 그리고 제2 챔버((315) 내에 하우징된 소수성 섬유(350)의 내측 채널로 라우팅된다. 상술된 바와 같이, 역세 유체는 입구 포트(317)를 통한 스위프 가스 또는 출구 포트(318)를 통해 인가될 수 있는 부압, 또는 이 둘의 조합을 사용하여 탈기될 수 있다. 도 19에서, 펌프(90)는 출구 포트(318)에서 부압 하에 일정한 공기 흐름을 제공하며, 이는 챔버(315)에서 소수성 중공 섬유(350)를 통과하는 유체를 탈기시킨다. 탈기된 역세 유체는 포트(316)를 통해 필터로부터 퍼징되고, 기포 트랩(51)을 통과하며, 스위치(360)를 통해 복막((60)에 재진입한다. 역세 유체의 체적은 필터의 개통성이 다음 유출 사이클 동안 유지되는 것을 보장하면서, 최소의 기사용 유체가 환자에게 복귀되도록 최적화된다. 기포 트랩(51) 이전(도시됨) 또는 내부에 위치된 선택사항인 추가적인 압력 센서(335)가 시스템과 환자 사이의 유체 압력을 모니터링하기 위해 사용될 수 있어, 환자 라인 압력이 안전한 작동 범위 내에 유지되도록 한다.
유입 역세 단계가 종료된 후에, 유입 바이패스 단계가 시작되고, 이는 도 20에서 도시된다. 재생된 미사용 투석액은 펌프(90)에 의해 도관(20)으로부터 스위치(320)를 통해 포트(319)로 이송된다. 스위치(320)에 의한 라우팅으로 인해, 유체는 제1 챔버(311)를 바이패스하고, 대신 제2 챔버(315) 내에 봉입되는 소수성 섬유(350)의 내측 채널에 진입한다. 정화 시스템(즉, 흡착제(11))으로터의 하류에서, 미사용 투석액은 이전의 유입 역세 사이클로부터의 소량의 역세 유체와 만나서 혼합된다. 주로 미사용 투석액은 소수성 섬유(350)의 내측 채널에 진입하고, 상술한 바와 같이 탈기된다. 탈기된 미사용 투석액은 이어서 기포 트랩(51)을 통해 필터 출구 포트(316)를 통해 펌핑되고, 스위치(360)를 통해 복막(60)에 재진입한다. 유입 바이패스 유체의 체적은 효율적인 독소 제거 및 전해질 제어에 충분한 투석액/혈청 구배를 유지하기 위해, 최대의 미사용 유체가 환자에게 복귀되도록 최적화된다. 기포 트랩(51) 이전(도시됨) 또는 내부에 위치된 선택사항인 추가적인 압력 센서(335)가 시스템과 환자 사이의 유체 압력을 모니터링하기 위해 사용될 수 있어, 환자 라인 압력이 안전한 작동 범위 내에 유지되도록 한다.
이해될 바와 같이, 위에서 논의된 기포 트랩은 항상 필요한 것은 아닐 수 있다. 대부분의 자동 복막 투석 시스템은 공기가 환자로 가는 것을 방지하기 위해 기포 트랩 또는 기포 센서를 포함하지만, 모든 형태의 복막 투석이 이러한 특징부를 포함하는 것은 아니다. 예를 들어, 환자가 중력에 의해 백으로부터 스스로 채우는 것을 수반하는 지속 외래 복막 투석(CAPD)은 기포 트랩 또는 감지 메커니즘을 포함하지 않는다. 이를 고려하면, 기포 트랩은 본 발명의 실시예들을 형성하는 복막 투석 시스템에 존재할 수 있거나 존재하지 않을 수 있다.
상술한 시스템은 본원에서 개시되는 다른 필터 디바이스와 함께 작동하도록 적음될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 다른 복막 투석 시스템이 본원에서 개시된 필터 디바이스들과 함께 기능하도록 적응(또는 설계)될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
또한, 복막 투석 필터 디바이스 및 여과후 시스템은 둘 모두의 구성요소들을 포함하는 부품 키트로서 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이는 발명의 개요 부분에서 더 상세히 설명되지만, 여기서는 간결성을 위해 생략된다.
본 개시의 필터 디바이스들은 또한 혈액 투석 시스템에서 사용될 수 있다. 이와 관련하여, (도 12a에 도시된 바와 같은) 혈액 투석 디바이스(1000)가 또한 개시되며, 이는:
하우징(1010) ― 하우징은:
혈액 입구 포트(1021), 투석액 입구 포트(1022) 및 투석액 출구 포트(1023)를 갖는 교환 격실(1020);
혈액 출구 포트(1031), 탈기 가스 입구 포트(1032) 및 부압/가스 출구 포트(1033)를 갖는 혈액 탈기 격실(1030);
교환 격실(1020)을 혈액 탈기 격실(1030)에 유체적으로 연결하는 헤드-스페이스 공동 부분(1040)을 포함함 ―;
하우징(1010)의 교환 격실(1020) 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 제1 중공 섬유 막(1050) ― 각 섬유는 내면 및 외면을 갖고, 중공 친수성 섬유의 내면은 혈액 입구 포트(1021)의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 투석액 입구 포트(1022) 및 투석액 출구 포트(1023)의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ―; 및
하우징(1010)의 혈액 탈기 격실(1030) 내의 중공 소수성 섬유로부터 형성된 제2 중공 섬유 막(1060) ― 각 섬유는 내면 및 외면을 가지며, 식에서, 중공 소수성 섬유의 내면은 혈액 출구 포트(1031)의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 가스 입구 포트(1032) 및 부압 포트(1033)의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ― 을 포함한다. 이 디바이스는 또한 투석액을 재생하기 위한 디바이스를 포함할 수 있다.
이 실시예는 이제 도 13a 및 도 13b를 참조하여 설명될 것이다. 도 13a에 도시된 디바이스는 흡착제 격실(1070)을 더 포함한다. 도 13a에서, 투석액 유체는 투석액 저장조(1071)로부터 연속적으로 유인될 것이고, 포트(1072)에 진입할 것이며, 투석액은 이어서 흡착제 격실(1070) 내의 흡착제를 통과할 것이다. 이와 같이, 이는 미사용 투석액이 되며, 이는 포트(1074)로부터 빠져나간다. 교환 격실(1020)로 가는 도중에, 투석액 라인은 주입액 라인을 만나며, 이에 의해 필수 양이온 Ca2 +, Mg2+, K+의 농도가 주입액 모듈(주입액 모듈 및 펌프는 도시되지 않음)에 함유된 농축물의 첨가에 의해 소정 레벨로 복원될 것이다. 이해될 바와 같이, 주입액은 농축액 백에 의해 간단히 공급(예를 들어, 수동으로 제어)될 수 있다. 재생된 투석액은 이어서 포트(1022)를 통해 교환 격실(1020)에 진입할 것이고, 이에 따라 중공 친수성 섬유(1050)의 외면 위를 통과할 것인 한편, 혈액은 포트(1021)를 통해 진입하고 평행한 방향으로 상기의 섬유의 루멘을 통해 진행한다(이는 섬유가 포트(1021)에 대해 동축으로 배열되기 때문이다). 이와 같이, 투석 과정은 혈액과 투석액 유체 사이의 질량 교환 메커니즘에 의해 일어난다. 깨끗해진 혈액은 헤드 스페이스(1040) 위를 통과하고 소수성 중공 섬유(1060)를 하우징하는 혈액 탈기실(1030)에 진입한다. 다시, 혈액은 섬유의 루멘을 통해 흐른다. 혈액 탈기 격실(1030)에서, 혈액은 스위프 가스 입구(1032) 및 가스 출구(1033)의 적용을 통해 그리고/또는 (출구(1033)를 통한) 부압의 인가에 의해, (출구 포트(1024)를 통해) 대상체에게 복귀되기 전에 탈기될 수 있다. 이해될 바와 같이, 가스 및/또는 부압은 중공 섬유(1060)의 외면과 직접 상호작용한다. 또한 이해될 바와 같이, 산소를 함유하는 스위프 가스가 사용될 때, 혈액에는 CO2를 대체하기 위해 O2가 주입될 수 있다. 기사용 투석액은 투석액 출구 포트(1023)를 통해 저장조(1071)로 복귀할 것이다. 펌프들은 환자로/로부터 혈액의 흐름을 제어하고(펌프(1091)), 투석액을 주입액 모듈을 향해 유인하며(펌프(1092)), 기사용 투석액을 투석액 저장조로 복귀시키기 위해 사용된다(펌프(1093)). 필터 디바이스의 상면도는 도 13b에 도시된 바와 같다.
도 13a에서 도시된 디바이스(1000)는 도 14에서 도시된 바와 같이, 다른 구성요소들을 갖는 혈액 투석 시스템의 예에 또한 통합될 수 있다. 필터 디바이스의 동작에는 차이가 없으며, 이는 도 13a에 대한 상기한 설명에 의해 이해될 수 있고,
따라서 여기서는 상세하게 논의되지 않는다.
도 14는 필터 디바이스(1000)를 다른 구성요소들과 함께 포함하는 혈액 투석 디바이스 하우징(1100)을 도시한다. 투석액은 주로 펌프(1092)에 의해 제어되는 포트(1072)를 통해 외부 투석액 저장조(1071)로부터 흡착제 구성요소(1070)로 유인될 수 있다. 포트(1074)로부터 빠져나가는 미사용 투석액은 주입액 펌프(1120)에 의해 제어되는 주입액 모듈에 의해 필수 양이온이 복원된다. (가열기, 흐름계, 전도도계, 온도계 및 한외여과 제어와 같은) 다른 제어 모듈(1130)은 재생된 투석액을 교환 격실(1020)로 공급하기 전에 재생된 투석액의 속성들을 모니터링하기 위해 출구 포트(1074)와 입구 포트(1022) 사이의 투석액 흐름 경로에 통합될 수 있다. 이는 투석액으로부터 대사 폐기물을 제거할 때, 그리고 흡착제 구성요소 또는 필터 디바이스를 교체할 때 흡착제의 효율 및 용량에 대한 정보를 제공할 수 있다.
교환 격실(1020) 후에, 기사용 투석액은 밖으로 펌핑되고 포트(1072)를 통해 흡착제 구성요소(1070)로 다시 재채널화된다. 유사하게, 제어 모듈(1140)(즉, 혈액 누출 검출기 및 한외여과 계측기)은 기사용 투석액의 속성들을 모니터링하기 위해 출구 포트(1023)와 입구 포트(1072) 사이의 흐름 경로에 설치될 수 있다. 이는 중공 친수성 섬유(1050)의 무결성, 및 투석액과 혈액의 교차 혼합이 일어났는지 여부에 대한 정보를 제공한다. 흡착제 구성요소(1070)가 소진되는 경우에, 투석액은 바이패스 라인(1150)을 통해 투석액 저장조(1071)로부터 교환 구성요소(1020)의 입구 포트(1022)로 채널화될 수 있다. 또한, 투석액은 투석액 저장조(1071)로부터 (하우징(1100) 밖으로) 방출될 수 있고, 이는 저장조 드레인 밸브(1160), 및 펌프(1170)에 의해 제어된다.
혈액 탈기 구성요소(1060)에서, 혈액은 (외부 가스 공급원으로부터의) 스위프 가스 입구(1032) 및 가스 출구(1033)의 적용을 통해 그리고/또는 (출구(1033)를 통한) 부압의 인가에 의해, (출구 포트(1024)를 통해) 대상체에게 복귀되기 전에 탈기될 수 있다. 가스는 하우징 내의 가스 출구(1180)를 통해 방출될 수 있거나, 1180에서 부압의 인가에 의해 방출될 수 있다.
대안적인 배열로, (도 12b 에 도시된 바와 같은) 혈액 투석 디바이스(1500)가 또한 본원에서 개시되며, 이는:
하우징(1510) ― 하우징은:
혈액 입구 포트(1521), 혈액 출구 포트(1522) 및 투석액 출구 포트(1523)를 갖는 교환 격실(1520);
투석액 입구 포트(1531), 탈기 가스 입구 포트(1532) 및 부압/가스 출구 포트(1533)를 갖는 투석액 탈기 격실(1530);
교환 격실(1520)과 투석액 탈기 격실(1530) 사이에 유체 불투과성 경계를 형성하는 벽(1590);
투석액이 투석액 탈기 격실(1530)로부터 교환 격실(1520)로 이동할 수 있게 하는 투석액 유체 포털(1591)을 포함함 ―;
하우징의 교환 격실 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 제1 중공 섬유 막(1550) ― 각 섬유는 내면 및 외면을 갖고, 중공 친수성 섬유의 내면은 혈액 입구 포트 및 혈액 출구 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 투석액 출구 포트(1523)의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ―; 및
하우징의 혈액 탈기 격실 내의 중공 소수성 섬유로부터 형성된 제2 중공 섬유 막(1560) ― 각 섬유는 내면 및 외면을 가지며, 중공 소수성 섬유의 내면은 탈기 가스 입구 포트(1532) 및 부압/가스 출구 포트(1533)의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 투석액 입구 포트(1531) 및 투석액 유체 포털(1591)의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ― 을 포함한다. 이 디바이스는 또한 투석액을 재생하기 위한 디바이스를 포함할 수 있다.
이 실시예는 상술한 것들과 유사하게 작동한다는 것이 이해될 것이다. 즉, 투석액은 입구 포트(1531)를 통해 탈기 챔버로 진입하며, 여기서 이는 스위프 가스(예를 들어, 공기, 산소 또는 공기와 질소와 같은 다른 가스의 혼합물)의 사용에 의해 탈기되어서, 원치 않는 가스(예를 들어, CO2)가 적어도 부분적으로 산소로 대체되게 된다. 투석액은 소수성 중공 섬유(1560)의 외면만을 만나지만, 탈기 가스는 상기의 섬유의 루멘을 통과한다. 탈기 챔버(1530)는 유체 입구(1591)를 상부 영역에 포함하는 유체 침투가능한 벽(1590)에 의해 교환 챔버로부터 분리된다. 이해될 바와 같이, 벽의 일부를 통한 포털 대신에, 벽은 대신에 위어(weir)로서 형성될 수 있다. 교환 챔버(1520)에 진입하기 위해, 투석액은 유체 포털(1591)을 통해 그리고 이로 인해 교환 챔버로 흐르며, 여기서 이는 중공 친수성 섬유(1550)의 외면 위를 통과할 것인 한편, 혈액은 포트(1521)를 통해 진입하고 평행한 방향으로 상기의 섬유의 루멘을 통해 진행한다(이는 섬유가 포트(1051)에 대해 동축으로 배열되기 때문이다). 이와 같이, 투석 과정은 혈액과 투석액 유체 사이의 질량 교환 메커니즘에 의해 일어난다. 깨끗해진 혈액은 이어서 혈액 출구 포트(1522)를 통해 빠져나갈 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 도 12b에서 도시된 필터 디바이스의 일반적인 기능은 도 12a에서 도시된 것과 동일하고, 위에서 설명되지 않은 특징들은 적절한 경우에 유추에 의해 통합되는 것으로 고려될 수 있다.
(도 15a 및 도 15b에 도시된 바와 같은) 혈액 투석 디바이스(1501)가 또한 개시되며, 이는:
하우징(1510) ― 하우징은:
혈액 입구 포트(1521), 혈액 출구 포트(1522), 제1 투석액 입구 포트(1591b) 및 제1 투석액 출구 포트(1523)를 갖는 교환 격실(1520);
제2 투석액 입구 포트(1531), 제2 투석액 출구 포트(1591a), 탈기 가스 입구 포트(1532) 및 부압/가스 출구 포트(1533)를 갖는 투석액 탈기 격실(1530);
교환 격실(1520)과 투석액 탈기 격실(1530) 사이에 유체 불투과성 경계를 형성하는 벽(1590)을 포함함 ―;
하우징의 교환 격실 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 제1 중공 섬유 막(1550) ― 각 섬유는 내면 및 외면을 갖고, 중공 친수성 섬유의 내면은 혈액 입구 포트(1521) 및 혈액 출구 포트(1522)의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 제1 투석액 입구 포트(1591b) 및 제1 투석액 출구 포트(1523)의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ―; 및
하우징의 혈액 탈기 격실(1530) 내의 중공 소수성 섬유로부터 형성된 제2 중공 섬유 막(1560) ― 각 섬유는 내면 및 외면을 가지며, 중공 섬유의 내면은 제2 투석액 입구 포트(1531) 및 제2 투석액 출구 포트(1591a)의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 중공 섬유의 외면은 탈기 가스 입구 포트(1532) 및 부압/가스 출구 포트(1533)의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ― 을 포함하되, 선택사항으로서 디바이스는 투석액을 재생하기 위한 디바이스(1570)를 더 포함한다.
이 실시예는 이제 도 15a 및 도 15b를 참조하여 설명될 것이다. 도 15a에 도시된 디바이스는 흡착제 격실(1570)을 더 포함한다. 투석액 유체는 투석액 저장조(1571)로부터 연속적으로 유인될 것이고, 포트(1572)에 진입할 것이며, 이는 이어서 흡착제 격실(1573) 내의 흡착제를 통과하고 미사용 투석액이 되어 포트(1574)를 통해 빠져나간다. 탈기 격실(1530)로 가는 도중에, 투석액 라인은 주입액 라인을 만나며, 이에 의해 필수 양이온 Ca2 +, Mg2 +, K+의 농도가 주입액 모듈(주입액 모듈 및 펌프는 도시되지 않음)에 함유된 농축물의 첨가에 의해 소정 레벨로 복원될 것이다. 이해될 바와 같이, 주입액은 농축액 백에 의해 간단히 공급(예를 들어, 수동으로 제어)될 수 있다. 보충된 유체는 이어서 소수성 중공 섬유(1560)를 하우징하는 탈기 격실(1530)에 (포트(1531)를 통해) 진입할 것이며, 여기서 이는 스위프 가스 입구(1532) 및 가스 출구(1533)의 적용을 통해 그리고/또는 (출구(1533)를 통한) 부압의 인가에 의해 탈기된다. 또한 이해될 바와 같이, 산소를 함유하는 스위프 가스가 사용될 때, 혈액에는 CO2를 대체하기 위해 O2가 주입될 수 있다. 미사용 투석액은 이어서 투석액 유체 포털(1591a)를 통해 빠져나가고 투석액 유체 출구(1591b)를 통해 교환 격실(1520)로 진입하며, 여기서 혈액은 혈액 입구 포트(1521)를 통한 진입 후에, 중공 친수성 섬유(1550)의 루멘을 통과한다. 이전과 같이, 투석 과정은 혈액과 투석액 유체 사이의 질량 교환 메커니즘에 의해 일어난다. 혈액은 이어서 혈액 출구 포트(1522)를 통해 빠져나가고, 기사용 투석액 유체는 투석액 출구 포트(1523)를 통해 투석액 저장조로 복귀한다. 펌프들이 환자로/로부터 혈액의 흐름을 제어하고(도시되지 않음), 투석액을 주입액 모듈을 향해 이송하며(이러한 모듈이 존재한다면; 펌프(1592)), 기사용 투석액을 투석액 저장조로 복귀시키기 위해 사용된다(펌프(1593)). 필터 디바이스(1501)의 상면도는 도 15b에 도시된 바와 같다.
도 15a에서 도시된 필터 디바이스(1501)는 도 16에서 도시된 바와 같이, 다른 구성요소들을 갖는 혈액 투석 시스템의 예에 또한 통합될 수 있다. 필터 디바이스의 동작에는 차이가 없으며, 이는 도 15a에 대한 상기한 설명에 의해 이해될 수 있고,
따라서 여기서는 상세하게 논의되지 않는다.
도 16은 필터 디바이스(1501)를 다른 구성요소들과 함께 포함하는 혈액 투석 디바이스 하우징(1600)을 도시한다. 투석액은 주로 펌프(1592)에 의해 제어되는 포트(1572)를 통해 외부 투석액 저장조(1571)로부터 흡착제 구성요소(1570)로 유인될 수 있다. 포트(1574)로부터 빠져나가는 미사용 투석액은 이어서 주입액 펌프(1620)에 의해 제어되는 주입액 모듈에 의해 필수 영양분로 가득 채워진다. 보충된 유체는 이어서 소수성 중공 섬유(1560)를 하우징하는 탈기 격실(1530)에 (포트(1531)를 통해) 진입할 것이며, 여기서 이는 스위프 가스 입구(1532) 및 가스 출구(1533)의 적용을 통해 그리고/또는 (출구(1533)를 통한) 부압의 인가에 의해 탈기된다. 가스는 하우징 내의 가스 출구(1680)를 통해 공급되거나 방출될 수 있다. 미사용 투석액은 이어서 투석액 출구(1591a)를 통해 빠져나가고, 투석액 입구(1591b)를 통해 교환 격실(1520)로 진입한다. (가열기, 흐름계, 전도도계, 온도계 및 한외여과 제어와 같은) 다른 제어 모듈(1630)은 재생된 투석액을 교환 격실(1520)로 진입하기 전에 재생된 투석액의 속성들을 모니터링하기 위해 투석액 출구(1591a)와 입구(1591b) 사이의 투석액 흐름 경로에 통합될 수 있다. 이는 투석액으로부터 대사 폐기물을 제거할 때, 그리고 흡착제 구성요소 또는 필터 디바이스를 교체할 때 흡착제의 효율 및 용량에 대한 정보를 제공한다.
교환 격실(1520) 후에, 기사용 투석액은 밖으로 펌핑(즉, 펌프(1593)에 의해 제어)되고 포트(1572)를 통해 흡착제 구성요소(1570)로 다시 재채널화된다. 유사하게, 제어 모듈(1640)(즉, 혈액 누출 검출기 및 한외여과 계측기)은 기사용 투석액의 속성들을 모니터링하기 위해 출구 포트(1523)와 입구 포트(1572) 사이의 흐름 경로에 설치될 수 있다. 이는 중공 친수성 섬유(1550)의 무결성, 및 투석액과 혈액의 교차 혼합이 일어났는지 여부에 대한 정보를 제공한다. 흡착제 구성요소(1570)가 소진되는 경우에, 투석액은 바이패스 라인(1650)을 통해 투석액 저장조(1571)로부터 탈기 구성요소(1530)의 입구 포트(1531)로 채널화될 수 있다. 또한, 필요한 경우, 투석액은 투석액 저장조(1571)로부터 (하우징(1600) 밖으로) 방출될 수 있고, 이는 저장조 드레인 밸브(1660), 및 펌프(1670)에 의해 제어된다.
탈기 구성요소(1530)에서, 투석액은 (외부 가스 공급원으로부터의) 스위프 가스 입구(1532) 및 가스 출구(1533)의 적용을 통해 그리고/또는 (출구(1680)를 통한) 부압의 인가에 의해, (출구 포트(1591a) 및 입구 포트(1591b)를 통해) 교환 격실(1520)로 채널화되기 전에 탈기될 수 있다. 이해될 바와 같이, 산소를 함유하는 스위프 가스가 사용될 때, 혈액에는 CO2를 대체하기 위해 O2가 주입될 수 있다. 산소화된 투석액은 이어서 교환 격실(1520)로 채널화되어 산소가 친수성 섬유(1550)를 통해 흐르는 혈액으로 전달될 수 있게 한다. 깨끗해지고 산소화된 혈액은 이어서 혈액 출구 포트(1522)를 통해 빠져나가고 대상체로 복귀할 수 있다.
본원에서 설명된 필터들은 복막 투석, 혈액 투석, ICU 지속적 신대체 요법(CRRT) 투석에서 임상 효능 및 디바이스 효율의 개선을 포함하여, 기존 투석 요법들을 향상시킬 수 있는 다수의 이점들을 갖는다. 이러한 이점들은 다음을 포함하지만, 이에 제한되지 않을 수 있다.
(1) 치료 안전성 및 기능성 ― CO2/O2 제어 ― 를 개선한다. 본원에서 개시된 필터는 그것이 부착되는 투석 기계에 탈기 및/또는 산소화 기능을 또한 제공할 수 있다. 이러한 특징들을 본원에서 개시된 필터의 통합 기능으로 만듦으로써, 기계를 사용하는 대상체들에 대한 안전성 위험이 감소되면서, 추가적인 치료 옵션들을 제공하고 전체 디바이스 풋프린트를 최소화한다(즉, 별도의 탈기 또는 산소공급 기계에 대한 필요성을 부정함으로써, 요법을 제공하는 데 필요한 시스템의 전체 풋프린트를 감소시킴). 감소된 디바이스 풋프린트는 웨어러블 투석 기계의 개발뿐만 아니라, 보통 공간에 대한 엄격한 버짓을 갖는 집중 치료 병동(ICU) 세팅들에서의 사용을 위한 가장 중요한 요소들 중 하나이다.
(2) 치료 효능 ― PBUT 제거 ― 를 개선한다. 본원에서 개시된 필터 용액은 PBUT를 제거하기 위해 비-약물 의존 방법을 이용한다. 이는 본원에서 더 상세히 논의된 바와 같이, 투석액이 다시 복막으로 흐르기 전에 유입 경로에 활성탄 필터를 추가함으로써 달성될 수 있다.
(3) 치료 효율의 개선한다 ― 본원에서 개시된 필터는(예를 들어, 결합된 단백질 및/또는 배출된 백혈구에 의한) 흐름 경로의 막힘에 대항하고 이를 방지하는 새로운 역세 방식을 사용하여 작동될 수 있다. 이러한 방법들의 추가적인 이점들은 이들이 PD를 겪는 대상체에서 단백질 손실을 감소시킬 것으로 예상된다는 것이다. 본원에서 개시된 방법들은 보다 많은 단백질이 대상체의 복막에 유지될 수 있게 하므로, 이는 혈류로부터 복막으로의 단백질의 수송을 느리게 할 수 있다. 이는 대상체가 겪는 단백질의 손실을 감소시킬 것이고, 영양실조를 예방하는 것을 도울 수 있거나, 또는 적어도 대상체가 앓은 임의의 기존 영양실조를 악화시키는 것을 피할 수 있다. 이에 따라, 전체 디바이스 내부에서 최적화된 흐름 조건들을 달성하고자 하는 표준 역세 방식 및 진보된 적응형 역세 방식이 또한 본원에서 개시된다.
상술한 바와 같이, 각 사이클은 유출 단계로부터 시작하고, 유입 단계로 계속된다. 유입 단계는 재생된 투석액의 일부가 필터 디바이스의 친수성 섬유를 통과하는 역세 단계, 및 나머지 재생된 투석액(대부분)이 필터 디바이스의 소수성 섬유를 통과하지 않고 다시 대상체의 복막으로 바로 흐르는 바이패스 단계를 갖는다. 필터 디바이스는 상술한 친수성 섬유를 포함하는 필터 디바이스들, 이를테면 필터 디바이스들(200/300/302/400/1000/1500/1501) 중 어느 하나, 일 수 있다. 단백질이 여러 사이클에 걸쳐 친수성 섬유 내에 포획되기 때문에 역세 단계가 필요하고, 역세 유체는 필터 디바이스를 막는 이들 포획된 단백질을 세정하는 것을 돕는다. 역세 단계 동안 역세 유체의 체적(그리고 이로 인한 역세 지속시간)은 필터의 개통성이 다음 사이클 동안 유지되는 것을 보장하면서, 최소의 기사용 유체가 대상체에게 복귀되도록 최적화된다.
역세 유체의 양이 각 사이클에 대해 일정하도록 표준 역세 방식이 구현될 수 있다. 이는 포획된 단백질의 적어도 90%가 다시 대상체에게 역세되고, 전체 요법의 과정 동안 10% 미만의 최대 단백질 손실이 존재하도록 해야 한다. 단백질의 적어도 90%가 역세되면, 역세 체적을 증가시키는 것은 역세 효율을 유의하게 개선시키지 않는다.
일부 단백질은 친수성 섬유를 통과할 수 없기 때문에 포획된 채로 남아있으므로, 시간 경과에 따라 보다 많은 단백질이 친수성 섬유 내에 축적되어 필터 디바이스를 점점 더 막히게 할 것이다. 단백질은 또한 복막으로부터의 대상체의 단백질 배출이 보통보다 크다면, 축적될 수 있다. 친수성 섬유를 통한 흐름량은 축적된 단백질로부터의 보다 큰 흐름 저항으로 인해 감소할 것이고, 후속 사이클의 전체 유출 및 유입 단계들이 완료되는 데 걸리는 시간은 상응하여 증가할 것이다. 이러한 시나리오에서, 고정된 양의 역세 유체를 사용하는 표준 역세 방식은 필터 디바이스 내에 포획된 모든 단백질을 효과적으로 역세하기에 충분하지 않을 것이다. 역세 유체의 양이 필터 디바이스의 막힘 프로파일에 따라 조절될가능한 개선된 적응성 역세 방식이 대신 구현될 수 있다. 특히, 막힌 친수성 섬유를 갖는 필터 디바이스는 미사용 필터 디바이스에 비해 더 많은 양의 역세 유체를 필요로 할 수 있다.
이러한 진보된 적응형 역세 방식의 실시예들은 복막 투석 시스템에서 투석액 흐름을 제어하기 위한 방법으로서 설명될 수 있다. 본 방법은 필터 디바이스의 막힘 프로파일에 기초하여 역세 유체의 양을 조정하는 프로세서에 의해 수행된다. 프로세서는 명령어들, 코드들, 컴퓨터 프로그램들, 및/또는 스크립트들을 실행하도록 구성되고, 이러한 명령어들을 실행하기에 적합한 로직, 회로, 및 또는 인터폐이스들을 포함한다.
본 방법은, 하나 이상의 사이클에 걸쳐 필터 디바이스와 흡착제 디바이스 사이에서 흐르는 대상체로부터의 투석액의 유출 및/또는 유입 파라미터들의 수를 결정하는 단계 ― 각 사이클은 유출 단계 및 유입 단계를 가짐 ― 를 포함한다. 파라미터들은 유출 단계 및 유입 단계동안 각각 필터 디바이스를 통과하는 투석액의 유출 속도 및/또는 유입 속도를 포함할 수 있다. 투석액 체적이 고정되는 것으로 고려한다면, 흐름량 및 흐름 지속기간 중 하나가 다른 하나로부터 결정될 수 있다. 흐름량은 체적 흐름량 센서를 사용하여 측정될 수 있다. 투석액이 필터 디바이스를 통과하고 각 유출 및 유입 단계를 완료하는 데 걸리는 시간은 저장조 내의 레벨 센서를 사용하여 추적될 수 있다. 압력 센서가 또한 필터 디바이스의 흐름 저항 및 막힘 상태(예를 들어, 막힘의 백분율에 의함)를 추론하기 위해 사용될 수 있다.
각 센서들은 흐름량, 흐름 압력, 및 흐름 지속기간과 같은 유출/유입 프로파일들을 특징짓는 다른 파라미터들을 유도하는 것과 같은 처리를 위해 파라미터들을 프로세서에 전달한다. 본 방법은 친수성 섬유를 포함하는 필터 디바이스를 통한 투석액 흐름을 제어하기 위한 소정 조건들의 세트에 대해 파라미터들을 비교하는 단계를 포함한다. 이 단계에서, 프로세서는 미리 프로그래밍된 알고리즘을 사용하여 소정 조건들에 대해 파라미터들을 비교한다. 이들 파라미터들 및 소정 조건들의 일부 예들이 아래에서 설명된다.
본 방법은 파라미터들의 비교에 기초하여, 유입 단계동안 흡착제 디바이스로부터 필터 디바이스로 흐를 재생된 투석액을 배분하는 단계 ― 배분된 재생된 투석액은 필터 디바이스의 친수성 섬유를 통과함 ― 를 포함한다. 이 단계에서, 프로세서는 비교 결과들에 기초하여 역세 단계를 위해 배분하기 위해 재생된 투석액의 양을 계산한다.
본 방법은 (유입 역세 단계를 위해) 필터 디바이스의 친수성 섬유에 배분된 재생된 투석액을 보내도록 스위칭 수단 또는 장치를 제어하는 단계를 포함한다. 배분된 재생된 투석액이 보내진 후에, 스위칭 수단 또는 장치는 (유입 바이패스 단계를 위해) 필터 디바이스의 친수성 섬유를 통과하지 않고 나머지 재생된 투석액을 대상체에게 복귀시킨다. 이 단계에서, 프로세서는 역세를 위해 배분된 재생된 투석액을 보내기 위한 제어 신호를 스위칭 수단 또는 장치에 보낸다. 스위칭 수단 또는 장치는 재생된 투석액을 필터 디바이스의 친수성 섬유 또는 바이패스 유체 경로로 보내는 중 하나를 선택한다.
이에 따라, 파라미터들이 미사용되거나 막힘이 없는 필터 디바이스의 표준 파라미터들에 기초하여 확립된 소정 조건들을 충족한다면, 재생된 투석액은 역세 유체의 양을 조정하기 위해 그에 따라 분배된다. 특히, 다시 필터 디바이스로 보내지는 역세 유체의 양을 증가시키기 위해 필터 디바이스가 막힌다면 배분된 재생된 투석액은 더 크다. 배분된 재생된 투석액은 역세 지속기간이 증가되도록 저장조로부터 표준 흐름량으로 다시 보내질 수 있거나, 동일한 역세 지속기간으로 보다 높은 흐름량으로 다시 보내질 수 있다. 보다 높은 흐름량은 필터 디바이스로부터 포획된 단백질의 제거를 개선할 수 있다. 배분된 재생된 투석액은 연속 흐름 또는 맥동 흐름과 같은 다양한 흐름 패턴들로 보내질 수 있다. 특히 맥동 흐름에 대한 흐름 패턴들에 영향을 미치는 속성들(이를테면, 주파수, 진폭, 및 지속기간)은 미리 교정될 수 있지만, 파라미터들 및 소정 조건들에 기초하여 조정될 수 있다. 예를 들어, 필터 디바이스의 특정 막힘 프로파일은 특정 흐름 패턴들을 필요로 할 수 있다.
보다 많은 양의 배분된 재생된 투석액은 포획된 단백질의 세정을 개선하고, 필터 디바이스를 세정해야 한다. 적응 역세 방식이 필터 디바이스를 효과적으로 세정하기에 1 사이클이 충분하지 않다면, 적응 역세 방식은 포획된 단백질의 필터 디바이스를 연속적으로 세정하기 위해 다수의 사이클에 걸쳐 구현될 수 있어, 결국 미사용되거나 막히지 않은 필터 디바이스의 표준 파라미터들로 복귀하거나 이에 근접한다. 이들 다수의 사이클 중 하나에 대한 재생된 투석액의 양은 하나 이상의 이전 사이클에 대한 배분된 재생된 투석의 양에 추가적으로 기초하여 배분될 수 있다. 친수성 섬유를 연속적으로 세정하기 위해 이러한 적응성 역세 방식을 사용하면 필터 디바이스의 수명을 연장시킬 수 있다.
일례에서, 파라미터들은 현재 사이클의 유출 단계 동안 필터 디바이스를 통과하는 투석액의 유출량을 포함한다. 유출 속도는 유출 지속기간으로부터 결정될 수 있거나, 또는 그 반대일 수 있다. 소정 조건들은 유출 단계 및 고정된 투석액 체적에 대한 표준 지속기간을 세팅할 수 있다. 표준 유출 지속기간은 5분일 수 있고, 상응하는 역세 지속기간은 10초이다. 필터 디바이스가 막힌다면, 막힘의 심각도에 따라 유출 지속시간이 증가할 것이다. 유출 지속기간이 5.5분으로 증가한다면, 역세 지속기간은 15초로 증가될 수 있다. 유출 지속기간이 6분으로 증가한다면, 역세 기간은 20초로 증가될 수 있다. 역세 지속기간을 증가시키는 것은 재생된 투석액의 보다 많은 부분이 현재 사이클의 유입 단계 동안 역세 유체로서 다시 필터 디바이스로 보내질 것임을 의미한다.
파라미터들은 이전 사이클의 유출 단계 및/또는 유입 단계동안 각각 필터 디바이스를 통과하는 투석액의 유출 속도 및/또는 유입 속도를 더 포함할 수 있다. 이전 사이클 또는 일련의 과거 사이클의 흐름량의 고려는 막힘 경향을 확립하는 것을 돕고, 후속 사이클을 위한 재생된 투석액은 이를테면 막힘 경향의 증가 정도 또는 구배에 따라, 그에 따라 배분될 수 있다.
일례에서, 파라미터들은 이전 사이클의 유입 단계 동안의 유입량 및 현재 사이클의 유출 단계 동안의 유출량을 포함한다. 유입 및 유출 단계들에 대한 표준 기간들은 각각 2.5분 및 5분일 수 있으며, 이는 10초의 역세 지속기간에 상응한다. 이전의 유입 지속기간이 3분으로 증가하고 현재 유출 지속기간이 5.5분으로 증가한다면, 역세 기간은 15초로 증가될 수 있다. 이전의 유입 지속기간이 3.5분으로 증가하고 현재 유출 지속기간이 7분으로 증가한다면, 역세 기간은 20초로 증가될 수 있다.
일례에서, 파라미터들은 이전 사이클 및 현재 사이클의 유출 단계들 동안의 유출 속도들을 포함할 수 있고, 소정 조건들은 유출 속도들 간의 차이와 연관된다. 유출량들 간의 이러한 차이는 막힘 경향의 정도 또는 구배를 나타낸다. 그 차이가 소정 임계치(이를테면, 이전 사이클로부터 현재 사이클까지, 0.5분 또는 예를 들어, 10%와 같은 백분율)을 초과하고/하거나 현재 유출 지속기간이 소정 임계치(이를테면 5.5분)를 초과한다면, 이는 필터 디바이스가 막히게 되고, 적응적 역세 방식이 현재 사이클의 유입 단계의 역세 단계에 대해 재생된 투석액을 배분하도록 트리거된다는 것을 의미한다.
일례에서, 파라미터들은 이전 사이클 및 현재 사이클의 유입 단계들 동안의 유입 속도들을 포함할 수 있고, 소정 조건들은 유입 속도들 간의 차이와 연관된다. 그 차이가 소정 임계치(이를테면, 이전 사이클로부터 현재 사이클까지, 0.5분 또는 예를 들어, 10%와 같은 백분율)을 초과하고/하거나 현재 유입 지속기간이 소정 임계치(이를테면 3분)를 초과한다면, 적응적 역세 방식이 다음 사이클의 유입 단계의 역세 단계에 대해 재생된 투석액을 배분하도록 트리거된다.
소정 조건들에 대한 파라미터들의 특정 값들이 위에서 설명되었지만, 이들 파라미터들은 상이한 값들을 가질 수 있고, 이들 값들은 소정 조건들에 따라 보간될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예로서, 현재 사이클(제1 사이클)의 유출 지속기간은 막힘으로 인해 5.5분이고, 역세 지속기간은 제1 사이클의 유입 단계 동안 15초로 조정될 것이다. 다음 사이클(제2 사이클)의 유출 지속기간은 약간의 잔류 막힘으로 인해 5.3분으로 약간 감소될 수 있지만, 표준 5분으로는 아직 감소되지 않는다. 제2 사이클의 유입 단계 동안의 역세 지속 시간은 아직 표준 10초로 감소되지 않을 것이지만, 대신에 이전 사이클(제1 사이클)에 대한 역세 지속기간(15초)에 기초하여 조정될 수 있다. 구체적으로, 제2 사이클에 대한 역세 지속기간은 13초와 같은 그 사이의 보간된 값으로 조정될 수 있다.
또한, 소정 조건들은 재생된 투석액의 배분을 결정할 파라미터들에 대해 상이한 조건들을 세팅할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 소정 조건들은 일련의 두 개 이상의 이전 사이클을 고려하여 막힘 경향을 결정하고, 그에 따라 재생된 투석액을 배분할 수 있다. 표준 파라미터들 및 소정의 조건들은 또한 필터 디바이스에서 사용되는 친수성 섬유의 유형에 종속적일 수 있다. 예를 들어, 일부 친수성 섬유는 필터 디바이스가 효과적으로 작동하기 위한 상이한 표준 흐름량을 가질 수 있다. 일부 친수성 섬유는 막힘에 더 취약할 수 있고, 적응성 역세 방식에 대해 더 엄격한 조건들을 요구할 수 있다.
또한, 필터 디바이스의 다양한 구성요소들의 모듈 특성은 디바이스의 필요에 따라 구성요소들이 함께 놓일 수 있게 한다. 이는 다양한 목적을 위해 광범위한 제품을 얻을 수 있게 한다. 상이한 제품들(비흡착제 및 흡착제 기반)에 필요한 현재의 필터 디바이스의 상이한 구성요소들이 각각 표 1 및 표 2에 요약되어 있다.
표 1. 본 발명의 필터 디바이스의 다양한 구성요소들은 통합된 흡착제가 없는 상이한 제품들에 요구된다.
표 2. 본 발명의 필터 디바이스의 다양한 구성요소들은 통합된 흡착제가 있는 상이한 제품들에 요구된다.
Claims (27)
- 복막 투석 필터 디바이스로서,
제1 포트 및 제2 포트를 포함하는 하우징; 및
상기 하우징 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 중공 섬유 막을 포함하며, 각 섬유는 내면 및 외면을 가지되,
상기 중공 친수성 섬유의 내면은 상기 제1 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 상기 중공 섬유의 외면은 상기 제2 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬되어서, 사용될 때:
대상체로부터의 투석액이 상기 제1 포트를 통해 상기 필터 디바이스에 진입하고 상기 제2 포트를 통해 유출 방향으로 빠져나가며; 그리고
흡착제 시스템으로부터의 재생된 투석액이 상기 제2 포트를 통해 필터 상기 디바이스에 진입하고 상기 제1 포트를 통해 유입 방향으로 빠져나가게 되는 것인, 복막 투석 필터 디바이스. - 제1항에 있어서, 상기 디바이스는 여과후 시스템을 더 포함하되, 상기 여과후 시스템은:
제1 유체 경로;
여과후 흡착제 격실을 포함하는 제2 유체 경로; 및
상기 제1 유체 경로와 상기 제2 유체 경로 중 하나를 선택하기 위한 스위치를 포함하며, 상기 제1 유체 경로와 상기 제2 유체 경로는 둘 다 상기 스위치를 통해 상기 하우징의 상기 제1 포트에 유체적으로 연결되며, 상기 흡착제 격실은 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합한 여과후 흡착제를 포함하는 것인, 복막 투석 필터 디바이스. - 복막 투석 필터 디바이스로서,
하우징 ― 상기 하우징은:
제1 포트 및 제2 포트를 갖는 제1 격실;
제3 포트, 입구 포트 및 출구 포트를 갖는 제2 격실;
상기 제1 포트 및 상기 제3 포트에 유체적으로 연결된 스위칭 수단 또는 장치;
상기 제1 격실을 상기 제2 격실에 유체적으로 연결하는 헤드-스페이스 공동 부분을 포함함 ―;
상기 하우징의 상기 제1 격실 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 제1 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 갖고, 상기 중공 친수성 섬유의 내면은 상기 제1 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 상기 중공 섬유의 외면은 상기 제2 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ―; 및
상기 하우징의 상기 제2 격실 내의 중공 소수성 섬유로부터 형성된 제2 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 가지며, 상기 식에서, 상기 중공 소수성 섬유의 내면은 상기 제3 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 상기 중공 섬유의 외면은 상기 입구 포트 및/또는 상기 출구 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ― 을 포함하여서, 사용될 때:
대상체로부터의 투석액이 상기 제1 포트를 통해 상기 필터 디바이스의 상기 제1 격실에 진입하고 상기 제2 포트를 통해 유출 방향으로 상기 필터 디바이스의 상기 제1 격실을 빠져나가며; 그리고
흡착제 시스템으로부터의 재생된 투석액이 상기 제2 포트를 통해 상기 필터 디바이스의 상기 제1 격실에 진입하고, 상기 헤드-스페이스 공동을 통해 상기 제2 격실로 통과하며, 상기 중공 소수성 섬유가 상기 재생된 투석액이 상기 제3 포트를 통해 빠져나가기 전에 상기 재생된 투석액에서 가스를 제거하며, 상기 제거된 가스는 상기 출구 포트를 통해 상기 시스템을 빠져나가는 것인, 복막 투석 필터 디바이스. - 제3항에 있어서, 상기 디바이스는 여과후 시스템을 더 포함하되, 상기 여과후 시스템은:
(a) 상기 하우징의 상기 제3 포트와 상기 스위칭 수단 또는 장치 사이에 위치된 유체 경로 ― 이 유체 경로는 여과후 흡착제 격실을 포함하며, 상기 여과후 흡착제 격실은 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합한 흡착제를 포함함 ―; 및/또는
(b) 상기 헤드-스페이스 공동 부분 내에 배치된 여과후 흡착제 ― 상기 흡착제는 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합함 ― 를 포함하는 것인, 복막 투석 필터 디바이스. - 복막 투석 필터 디바이스로서,
하우징 ― 상기 하우징은:
제1 포트 및 제2 포트를 갖는 제1 격실;
제3 포트, 제4 포트, 입구 포트 및 출구 포트를 갖는 제2 격실;
상기 제1 포트 및 상기 제3 포트에 유체적으로 연결된 스위칭 수단 또는 장치를 포함함 ―;
상기 하우징의 상기 제1 격실 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 제1 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 갖고, 상기 중공 친수성 섬유의 내면은 상기 제1 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 상기 중공 섬유의 외면은 상기 제2 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ―; 및
상기 하우징의 상기 제2 격실 내의 중공 소수성 섬유로부터 형성된 제2 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 가지며, 상기 식에서, 상기 중공 소수성 섬유의 내면은 상기 제3 포트 및 상기 제4 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 상기 중공 섬유의 외면은 상기 입구 포트 및/또는 상기 출구 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ― 을 포함하는, 복막 투석 필터 디바이스. - 제5항에 있어서, 상기 디바이스는 여과후 시스템을 더 포함하되, 상기 여과후 시스템은:
(a) 상기 하우징의 상기 제3 포트와 상기 스위칭 수단 또는 장치 사이에 위치된 유체 경로 ― 이 유체 경로는 여과후 흡착제 격실을 포함하며, 상기 여과후 흡착제 격실은 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합한 흡착제를 포함함 ― 를 포함하고/하거나;
(b) 상기 헤드-스페이스 공동 부분 내에 배치된 여과후 흡착제 ― 상기 흡착제는 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합함 ― 를 더 포함하는 것인, 복막 투석 필터 디바이스. - 복막 투석 시스템으로서,
필터 디바이스;
흡착제 디바이스를 포함하되,
상기 필터 디바이스는 대상체로부터의 투석액 전체를 수용 및 필터링하고, 유출 방향으로 작동될 때 상기 여과된 투석액을 상기 흡착제 디바이스에 제공하도록 배열되며; 그리고
상기 필터 디바이스는 유입 방향으로 작동될 때 상기 흡착제 디바이스로부터의 재생된 투석액의 적어도 일부를 수용하도록 배열되는 것인, 복막 투석 시스템. - 제7항에 있어서, 상기 필터 디바이스는:
제1 포트 및 제2 포트를 포함하는 하우징; 및
상기 하우징 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 중공 섬유 막을 포함하며, 각 섬유는 내면 및 외면을 가지되,
상기 중공 친수성 섬유의 내면은 상기 제1 포트에 대해 동축으로 정렬되고, 상기 중공 섬유의 외면은 상기 제2 포트에 대해 수직으로 정렬되어서, 사용될 때:
대상체로부터의 투석액이 상기 제1 포트를 통해 상기 필터 디바이스에 진입하고 상기 제2 포트를 통해 유출 방향으로 빠져나가며; 그리고
상기 흡착제 디바이스로부터의 재생된 투석액이 상기 제2 포트를 통해 필터 상기 디바이스에 진입하고 상기 제1 포트를 통해 유입 방향으로 빠져나가게 되는 것인, 복막 투석 시스템. - 제8항에 있어서, 상기 필터 디바이스는 여과후 시스템을 더 포함하되, 상기 여과후 시스템은:
제1 유체 경로;
여과후 격실을 포함하는 제2 유체 경로; 및
상기 제1 유체 경로와 상기 제2 유체 경로 중 하나를 선택하기 위한 스위치를 포함하며, 상기 제1 유체 경로와 상기 제2 유체 경로는 둘 다 상기 스위치를 통해 상기 하우징의 상기 제1 포트에 유체적으로 연결되며, 상기 흡착제 격실은 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합한 여과후 흡착제를 포함하는 것인, 복막 투석 시스템. - 제7항에 있어서, 상기 필터 디바이스는:
하우징 ― 상기 하우징은:
제1 포트 및 제2 포트를 갖는 제1 격실;
제3 포트, 입구 포트 및 출구 포트를 갖는 제2 격실;
상기 제1 포트 및 상기 제3 포트에 유체적으로 연결된 스위칭 수단 또는 장치;
상기 제1 격실을 상기 제2 격실에 유체적으로 연결하는 헤드-스페이스 공동 부분을 포함함 ―;
상기 하우징의 상기 제1 격실 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 제1 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 갖고, 상기 중공 친수성 섬유의 내면은 상기 제1 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 상기 중공 섬유의 외면은 상기 제2 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ―; 및
상기 하우징의 상기 제2 격실 내의 중공 소수성 섬유로부터 형성된 제2 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 가지며, 상기 식에서, 상기 중공 소수성 섬유의 내면은 상기 제3 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 상기 중공 섬유의 외면은 상기 입구 포트 및/또는 상기 출구 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ― 을 포함하여서, 사용될 때:
대상체로부터의 투석액이 상기 제1 포트를 통해 상기 필터 디바이스의 상기 제1 격실에 진입하고 상기 제2 포트를 통해 유출 방향으로 상기 필터 디바이스의 상기 제1 격실을 빠져나가며; 그리고
상기 흡착제 디바이스로부터의 재생된 투석액이 상기 제2 포트를 통해 상기 필터 디바이스의 상기 제1 격실에 진입하고, 상기 헤드-스페이스 공동을 통해 상기 제2 격실로 통과하며, 상기 중공 소수성 섬유가 상기 재생된 투석액이 상기 제3 포트를 통해 빠져나가기 전에 상기 재생된 투석액에서 가스를 제거하며, 상기 제거된 가스는 상기 출구 포트를 통해 상기 시스템을 빠져나가는 것인, 복막 투석 시스템. - 제10항에 있어서, 상기 필터 디바이스는 여과후 시스템을 더 포함하되, 상기 여과후 시스템은:
(a) 상기 하우징의 상기 제3 포트와 상기 스위칭 수단 또는 장치 사이에 위치된 유체 경로 ― 이 유체 경로는 여과후 흡착제 격실을 포함하며, 상기 여과후 흡착제 격실은 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합한 흡착제를 포함함 ―; 및/또는
(b) 상기 헤드-스페이스 공동 부분 내에 배치된 여과후 흡착제 ― 상기 흡착제는 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합함 ― 를 더 포함하는 것인, 복막 투석 시스템. - 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 시스템은 바이패스 수단 또는 장치를 더 포함하되, 상기 바이패스 수단 또는 장치는:
(a) 상기 흡착제 디바이스에 연결되고, 상기 필터 디바이스의 어떠한 부분도 통과하지 않고 재생된 투석액을 상기 대상체에게 복귀시키도록 배열된 바이패스 유체 경로; 및
재생된 투석액을 상기 필터 디바이스 또는 상기 바이패스 유체 경로로 보내는 것 중 하나를 선택하는 스위칭 수단 또는 장치; 또는
(b) 상기 흡착제 디바이스에 연결되고, 상기 필터 디바이스의 상기 제2 격실을 통과하는 재생된 투석액을 상기 대상체에게 복귀시키도록 배열된 바이패스 유체 경로 ― 이 유회 유체 경로는 제4 포트를 포함하여서, 상기 투석액이 상기 제4 포트를 통해 상기 제2 격실에 진입하고 상기 제3 포트를 통해 빠져나가게 됨 ―; 및
재생된 투석액을 상기 필터 디바이스의 제2 포트 또는 제4 포트로 보내는 것 중 하나를 선택하는 스위칭 수단 또는 장치를 포함하는 것인, 복막 투석 시스템. - 제7항에 있어서, 상기 필터 디바이스는:
하우징 ― 상기 하우징은:
제1 포트 및 제2 포트를 갖는 제1 격실;
제3 포트, 제4 포트, 입구 포트 및 출구 포트를 갖는 제2 격실;
상기 제1 포트 및 상기 제3 포트에 유체적으로 연결된 스위칭 수단 또는 장치를 포함함 ―;
상기 하우징의 상기 제1 격실 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 제1 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 갖고, 상기 중공 친수성 섬유의 내면은 상기 제1 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 상기 중공 섬유의 외면은 상기 제2 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ―; 및
상기 하우징의 상기 제2 격실 내의 중공 소수성 섬유로부터 형성된 제2 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 가지며, 상기 식에서, 상기 중공 소수성 섬유의 내면은 상기 제3 포트 및 상기 제4 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 상기 중공 섬유의 외면은 상기 입구 포트 및/또는 상기 출구 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ― 을 포함하는 것인, 복막 투석 시스템. - 제13항에 있어서,
(i) 상기 필터 디바이스는:
(a) 상기 하우징의 상기 제3 포트와 상기 스위칭 수단 또는 장치 사이에 위치된 유체 경로 ― 이 유체 경로는 여과후 흡착제 격실을 포함하며, 상기 여과후 흡착제 격실은 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합한 흡착제를 포함함 ― 를 포함하고/하거나;
(b) 상기 헤드-스페이스 공동 부분 내에 배치된 여과후 흡착제 ― 상기 흡착제는 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합함 ― 를 포함하는 여과후 시스템을 더 포함하고/하거나;
(ii) 상기 시스템은 바이패스 수단 또는 장치를 더 포함하되, 상기 바이패스 수단 또는 장치는:
(ab) 상기 흡착제 디바이스에 연결되고, 상기 필터 디바이스의 어떠한 부분도 통과하지 않고 재생된 투석액을 상기 대상체에게 복귀시키도록 배열된 바이패스 유체 경로; 및
재생된 투석액을 상기 필터 디바이스 또는 상기 바이패스 유체 경로로 보내는 것 중 하나를 선택하는 스위칭 수단 또는 장치; 또는
(bb) 상기 흡착제 디바이스에 연결되고, 상기 필터 디바이스의 상기 제2 격실을 통과하는 재생된 투석액을 상기 대상체에게 복귀시키도록 배열된 바이패스 유체 경로 ― 이에 따라, 상기 투석액이 상기 제4 포트를 통해 상기 제2 격실에 진입하고 상기 제3 포트를 통해 빠져나가게 됨 ―; 및
재생된 투석액을 상기 필터 디바이스의 제2 포트 또는 제4 포트로 보내는 것 중 하나를 선택하는 스위칭 수단 또는 장치를 포함하는 것인, 복막 투석 시스템. - 제7항 내지 제9항, 제10항 내지 제12항 및 제13 항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 바이패스 수단 또는 장치를 더 포함하되, 상기 바이패스 수단 또는 장치는:
상기 흡착제 디바이스에 연결되고, 상기 필터 디바이스를 통과하지 않고 재생된 투석액을 상기 대상체에게 복귀시키도록 배열된 바이패스 유체 경로; 및
재생된 투석액을 상기 필터 디바이스 또는 상기 바이패스 유체 경로로 보내는 것 중 하나를 선택하는 스위칭 수단 또는 장치를 포함하는 것인, 복막 투석 시스템. - 제7항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 복막 투석 시스템을 사용한 복막 투석 방법으로서,
(a) 제7항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 복막 투석 시스템에 대상체를 연결하는 단계, 및
(b) 상기 시스템을:
유출 방향으로, 투석액이 상기 대상체의 복막으로부터 인출되고, 상기 흡착제 디바이스로 통과하기 전에 상기 필터 디바이스를 통과하여, 재생된 투석액을 제공하고;
유입 방향으로, 상기 재생된 투석액이 상기 대상체의 복막으로 복귀되되,
상기 재생된 투석액의 적어도 일부가 상기 필터 디바이스의 상기 친수성 섬유를 통과하도록, 작동시키는 단계를 포함하는, 방법. - 제16항에 있어서, 상기 복막 투석 시스템은 제10항에 기재된 바와 같아서, 상기 재생된 투석액의 제1 부분이 상기 필터 디바이스의 상기 친수성 섬유를 통과하고 상기 재생된 투석액의 제2 부분이 상기 유입 방향으로 상기 바이패스 수단 또는 장치를 통과하게 되는 것인, 방법.
- 제17항에 있어서, 상기 복막 투석 시스템은 제16항에 기재된 바와 같아서, 상기 재생된 투석액의 제1 부분이 상기 필터 디바이스의 상기 친수성 섬유를 통과하고 상기 재생된 투석액의 제2 부분이 상기 유입 방향으로 상기 바이패스 수단 또는 장치를 통과하게 되는 것인, 방법.
- 혈액 투석 디바이스로서,
하우징 ― 상기 하우징은:
혈액 입구 포트, 투석액 입구 포트 및 투석액 출구 포트를 갖는 교환 격실;
혈액 출구 포트, 탈기 가스 입구 포트 및 부압/가스 출구 포트를 갖는 혈액 탈기 격실;
상기 교환 격실을 상기 혈액 탈기 격실에 유체적으로 연결하는 헤드-스페이스 공동 부분을 포함함 ―;
상기 하우징의 상기 교환 격실 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 제1 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 갖고, 상기 중공 친수성 섬유의 내면은 상기 혈액 입구 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 상기 중공 섬유의 외면은 상기 투석액 입구 포트 및 상기 투석액 출구 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ―; 및
상기 하우징의 상기 혈액 탈기 격실 내의 중공 소수성 섬유로부터 형성된 제2 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 가지며, 상기 식에서, 상기 중공 소수성 섬유의 내면은 상기 혈액 출구 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 상기 중공 섬유의 외면은 상기 가스 입구 포트 및 부압 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ― 을 포함하는, 혈액 투석 디바이스. - 혈액 투석 디바이스로서,
하우징 ― 상기 하우징은:
혈액 입구 포트, 혈액 출구 포트 및 투석액 출구 포트를 갖는 교환 격실;
투석액 입구 포트, 탈기 가스 입구 포트 및 부압/가스 출구 포트를 갖는 투석액 탈기 격실;
상기 교환 격실과 상기 투석액 탈기 격실 사이에 유체 불투과성 경계를 형성하는 벽;
투석액이 상기 투석액 탈기 격실로부터 상기 교환 격실로 이동할 수 있게 하는 투석액 유체 포털을 포함함 ―;
상기 하우징의 상기 교환 격실 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 제1 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 갖고, 상기 중공 친수성 섬유의 내면은 상기 혈액 입구 포트 및 상기 혈액 출구 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 상기 중공 섬유의 외면은 상기 투석액 출구 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ―; 및
상기 하우징의 상기 혈액 탈기 격실 내의 중공 소수성 섬유로부터 형성된 제2 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 가지며, 상기 중공 소수성 섬유의 내면은 상기 탈기 가스 입구 포트 및 상기 부압/가스 출구 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 상기 중공 섬유의 외면은 상기 투석액 입구 포트 및 상기 투석액 유체 포털의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ― 을 포함하되, 선택사항으로서:
(a) 투석액 유체 포털은 상기 벽에 위치되고/되거나;
(b) 상기 디바이스는 투석액을 재생하기 위한 디바이스를 더 포함하는 것인, 혈액 투석 디바이스. - 혈액 투석 디바이스로서,
하우징 ― 상기 하우징은:
혈액 입구 포트, 혈액 출구 포트, 제1 투석액 입구 포트 및 제1 투석액 출구 포트를 갖는 교환 격실;
제2 투석액 입구 포트, 제2 투석액 출구 포트, 탈기 가스 입구 포트 및 부압/가스 출구 포트를 갖는 투석액 탈기 격실;
상기 교환 격실과 상기 투석액 탈기 격실 사이에 유체 불투과성 경계를 형성하는 벽을 포함함 ―;
상기 하우징의 상기 교환 격실 내의 중공 친수성 섬유로부터 형성된 제1 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 갖고, 상기 중공 친수성 섬유의 내면은 상기 혈액 입구 포트 및 상기 혈액 출구 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 상기 중공 섬유의 외면은 상기 제1 투석액 입구 포트 및 상기 제1 투석액 출구 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ―; 및
상기 하우징의 상기 혈액 탈기 격실 내의 중공 소수성 섬유로부터 형성된 제2 중공 섬유 막 ― 각 섬유는 내면 및 외면을 가지며, 상기 중공 섬유의 내면은 상기 제2 투석액 입구 포트 및 상기 제2 투석액 출구 포트의 정렬에 대해 동축으로 정렬되고, 상기 중공 섬유의 외면은 상기 탈기 가스 입구 포트 및 상기 부압/가스 출구 포트의 정렬에 대해 수직으로 정렬됨 ― 을 포함하되, 선택사항으로서 디바이스는 투석액을 재생하기 위한 디바이스를 더 포함하는 것인, 혈액 투석 디바이스. - 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 기재된 혈액 투석 디바이스로 이를 필요로 하는 대상체를 치료하는 단계들을 포함하는 혈액 투석 방법.
- 복막 투석 시스템에서 투석액 흐름을 제어하기 위한 방법으로서,
하나 이상의 사이클에 걸쳐 필터 디바이스와 흡착제 디바이스 사이에서 흐르는 대상체로부터의 투석액의 유출 및/또는 유입 파라미터들의 수를 결정하는 단계 ― 각 사이클은 유출 단계 및 유입 단계를 포함함 ―;
친수성 섬유를 포함하는 상기 필터 디바이스를 통한 상기 투석액 흐름을 제어하기 위한 소정 조건들의 세트에 대해 상기 파라미터들을 비교하는 단계;
상기 파라미터들의 상기 비교에 기초하여, 상기 유입 단계동안 상기 흡착제 디바이스로부터 상기 필터 디바이스로 흐를 재생된 투석액을 배분하는 단계; 및
상기 필터 디바이스의 상기 친수성 섬유에 상기 배분된 재생된 투석액을 보내도록 스위칭 수단 또는 장치를 제어하는 단계를 포함하는, 방법. - 제19항에 있어서,
(a) 상기 파라미터들은 현재 사이클의 상기 유출 단계 동안 상기 필터 디바이스를 통과하는 상기 투석액의 유출 속도를 포함하고, 상기 배분된 재생된 투석액은 상기 현재 사이클의 상기 유입 단계동안 상기 필터 디바이스로 보내지되, 선택사항으로서,
(i) 상기 파라미터들은 이전 사이클의 상기 유출 단계 및/또는 상기 유입 단계동안 각각 상기 필터 디바이스를 통과하는 상기 투석액의 유출 속도 및/또는 유입 속도를 더 포함하며, 예를 들어, 상기 파라미터들은 상기 이전 사이클 및 상기 현재 사이클의 상기 유출 단계들 동안의 상기 유출 속도들을 포함할 수 있고, 상기 소정 조건들은 상기 유출 속도들 간의 차이와 연관되고/되거나;
(ii) 상기 하나 이상의 사이클 중 하나에 대한 상기 재생된 투석액은 하나 이상의 이전 사이클에 대한 상기 배분된 재생된 투석액에 추가적으로 기초하여 배분되거나;
(b) 상기 파라미터들은 현재 사이클 및 이전 사이클의 상기 유입 단계들 동안 상기 필터 디바이스를 통과하는 상기 투석액의 유입 속도들을 포함하고, 상기 소정 조건들은 상기 유입 속도들 간의 차이와 연관되며, 상기 배분된 재생된 투석액은 다음 사이클의 상기 유입 단계동안 상기 필터 디바이스로 보내지되, 선택사항으로서, 상기 하나 이상의 사이클 중 하나에 대한 상기 재생된 투석액은 하나 이상의 이전 사이클에 대한 상기 배분된 재생 투석액에 추가적으로 기초하여 배분되는 것인, 방법. - 부품 키트로서,
(a) 제1항에 따른 복막 투석 필터 디바이스; 및
(b) 여과후 시스템을 포함하며, 상기 여과후 시스템은:
제1 유체 경로;
여과후 흡착제 격실을 포함하는 제2 유체 경로; 및
상기 제1 유체 경로와 상기 제2 유체 경로 중 하나를 선택하기 위한 스위치를 포함하며, 상기 제1 유체 경로와 상기 제2 유체 경로는 둘 다 상기 스위치를 통해 상기 하우징의 상기 제1 포트에 유체적으로 연결되며, 상기 흡착제 격실은 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합한 여과후 흡착제를 포함하는 것인, 부품 키트. - 부품 키트로서,
(i) 제3항에 따른 복막 투석 필터 디바이스; 및
(ii) 여과후 시스템을 포함하며, 상기 여과후 시스템은:
(a) 상기 하우징의 상기 제3 포트와 상기 스위칭 수단 또는 장치 사이에 위치된 유체 경로 ― 이 유체 경로는 여과후 흡착제 격실을 포함하며, 상기 여과후 흡착제 격실은 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합한 흡착제를 포함함 ―; 및/또는
(b) 상기 헤드-스페이스 공동 부분 내에 배치된 여과후 흡착제 ― 상기 흡착제는 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합함 ― 를 포함하는 것인, 부품 키트. - 부품 키트로서,
(i) 제5항에 따른 복막 투석 필터 디바이스; 및
(ii) 여과후 시스템을 포함하며, 상기 여과후 시스템은:
(a) 상기 하우징의 상기 제3 포트와 상기 스위칭 수단 또는 장치 사이에 위치된 유체 경로 ― 이 유체 경로는 여과후 흡착제 격실을 포함하며, 상기 여과후 흡착제 격실은 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합한 흡착제를 포함함 ― 를 포함하고/하거나;
(b) 상기 헤드-스페이스 공동 부분 내에 배치된 여과후 흡착제 ― 상기 흡착제는 수용성 요독소, 단백질 결합 요독소, 저분자량 단백질, 내독소, 외독소, 염증 매개체 및 미생물 중 하나 이상을 제거하는 데 적합함 ― 를 더 포함하는, 부품 키트.
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