WO2020170735A1 - 血液浄化装置及び血液の浄化方法 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a blood purification device and a blood purification method.
- the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-030713 filed in Japan on February 22, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.
- the mechanism for confirming that the magnetic particles have been removed cannot be said to be sufficient, and the magnetic particles may remain in the blood after purification. Therefore, there is a problem that the purified blood cannot be safely returned to the body.
- an object of the present disclosure is to provide a blood purification device and a blood purification method capable of confirming that magnetic particles have been separated and removed from blood.
- a main flow path through which blood flows Magnetic extraction means for recovering magnetic particles contained in the blood by magnetic force, At least one magnetic sensor capable of detecting the presence of the magnetic particles in the blood, The magnetic particles have at least a part of the outer peripheral portion thereof a modified portion modified with a substance to be separated-captured substance capable of capturing a specific substance in the blood, A blood purification apparatus in which the magnetic extraction means extracts the specific substance from blood to purify the blood by collecting the magnetic particles that have captured the specific substance.
- First flow path selecting means which is disposed in the main flow path in front of the magnetic extracting means and selects a flow destination of the blood, Second flow path selection means arranged in the latter part of the magnetic extraction means in the main flow path for selecting a destination of the blood flow; A return flow passage provided between the first flow passage selecting means and the second flow passage selecting means, The blood purification device according to any one of [1] to [3].
- the magnetic sensor, the first flow path selecting means, and a control section connected to the second flow path selecting means are further provided.
- the control unit controls at least one of the first flow path selecting unit and the second flow path selecting unit according to an output of the magnetic sensor.
- the blood purification device according to [4] or [5].
- the magnetic extraction means has magnetic field generation means for generating a magnetic field used for recovery of the magnetic particles, and the magnetic field generation means is arranged outside the flow path at a position where it does not come into contact with the blood.
- the blood purification apparatus according to any one of [1] to [9].
- the blood purification apparatus according to any one of [1] to [11], further including a validation unit that determines whether the magnetic sensor is operating properly.
- a blood containing a magnetic particle modified by a component to be separated trapped substance capable of trapping a specific substance in blood is caused to flow through a main flow passage in which the blood can flow,
- magnetic extraction means capable of generating a magnetic field
- At least one magnetic sensor capable of detecting the presence of the magnetic particles determines whether or not the magnetic particles remain in the blood after at least a part of the magnetic particles is collected by the magnetic extraction means. To detect, How to purify blood.
- FIG. 1A is a schematic diagram schematically showing the configuration of a plan view of a blood purification device 1A according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 1B is a schematic diagram schematically showing another configuration of the blood purification device 1A according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2A is a schematic diagram schematically showing a configuration of a plan view of a blood purification device 1B according to a second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2B is a schematic diagram schematically showing another configuration of the blood purification device 1B according to the second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 3A is a schematic diagram schematically showing a configuration of a plan view of a blood purification device 1C according to a third embodiment of the present disclosure.
- FIG. 3B is a schematic diagram schematically showing another configuration of the blood purification device 1C according to the third embodiment of the present disclosure.
- FIG. 4A is a schematic diagram schematically showing a configuration of a plan view of a blood purification device 1D according to a fourth embodiment of the present disclosure.
- FIG. 4B is a schematic diagram schematically showing another configuration of the blood purification device 1D according to the fourth embodiment of the present disclosure.
- FIG. 5A is a schematic diagram schematically showing a configuration of a plan view of a blood purification device 1E according to a fifth embodiment of the present disclosure.
- FIG. 5B is a schematic diagram schematically showing another configuration of the blood purification device 1E according to the fifth embodiment of the present disclosure.
- FIG. 5A is a schematic diagram schematically showing a configuration of a plan view of a blood purification device 1E according to a fifth embodiment of the present disclosure.
- FIG. 5B is a schematic diagram schematically showing another configuration of the blood purification device 1E according to the fifth
- FIG. 6A is a schematic diagram schematically showing a configuration of a plan view of a blood purification device 1F according to a sixth embodiment of the present disclosure.
- FIG. 6B is a schematic diagram schematically showing another configuration of the blood purification device 1F according to the sixth embodiment of the present disclosure.
- FIG. 1A and 1B are plan views showing a configuration of a blood purification device 1A according to the first embodiment of the present disclosure.
- the case where the flow channel through which the blood flows does not include the return flow channel will be described as an example.
- the blood purification apparatus 1A includes a main flow path 20 through which blood 10 flows, a magnetic extraction unit 30 (magnetic extraction means) that collects magnetic particles contained in blood 10, and A magnetic sensor 40 and a magnetic sensor 41 for detecting the presence of magnetic particles are provided.
- the blood purification apparatus 1A also includes a filter 50, a connection port (inlet) 2, and a connection port (outlet) 3.
- the magnetic extraction unit 30, the magnetic sensor 40, and the magnetic sensor 41 are arranged in contact with the main flow path 20.
- the magnetic sensor 40 and the magnetic sensor 41 are provided in the subsequent stage of the magnetic extraction unit 30.
- the number of magnetic sensors provided in the subsequent stage of the magnetic extraction unit 30 is two, but may be one or may be three or more.
- Blood 10 containing magnetic particles flows into main flow path 20 from connection port 2.
- the magnetic particles contained in the blood 10 are collected by the magnetic extraction unit 30 and then the magnetism of the blood 10 is measured by the magnetic sensor 40, and as a result, it is determined whether or not the blood 10 contains the magnetic particles. Subsequently, the blood 10 passes through the filter 50, and the magnetic sensor 41 determines whether or not the blood 10 contains magnetic particles. After that, the blood 10 that has passed through the filter 50 flows out from the connection port 3.
- the filter 50 can capture magnetic particles contained in the blood 10 and foreign substances contained in the blood 10 that could not be removed by the magnetic extraction unit 30.
- the magnetic extraction unit 30 can magnetically collect the magnetic particles in the blood flowing through the main flow path 20, and thereby extract the specific substance captured by the magnetic particles from the blood.
- a known unit can be used as the magnetic extraction unit 30, and for example, the magnetic separation unit described in Patent Document 1 can be used.
- Recovery of magnetic particles from blood may be performed, for example, by extracting the magnetic particles into a flow path connected to the main flow path 20, or by a recovery unit provided on the inner wall of the main flow path 20. Good.
- the magnetic extraction unit 30 may have a magnetic field generation unit (not shown) that generates a magnetic field.
- the magnetic particles collect magnetic particles from the blood 10 flowing through the main flow path 20.
- the magnetic field generating means may be, for example, a permanent magnet, a variable magnetic flux magnet, or an induction magnetic field.
- the magnetic extraction unit 30 may have a member capable of shielding a magnetic field, such as a magnetic shield layer. Thereby, the leakage magnetic field from the magnetic extraction unit 30 can be suppressed or prevented.
- the magnetic field generating means is preferably arranged outside the main flow path 20 and does not come into contact with the blood 10. Since the magnetic field generating means does not come into contact with blood 10, coagulation of blood 10 can be suppressed, and mixing of foreign matter can be suppressed.
- the magnetic sensor 40 and the magnetic sensor 41 can detect the presence of magnetic particles by detecting a leakage magnetic field generated from magnetic particles in blood flowing through the main flow path 20.
- the magnetic sensor 40 and the magnetic sensor 41 are preferably arranged outside the main flow path 20 and do not come into contact with the blood 10. Since the magnetic sensor 40 and the magnetic sensor 41 do not come into contact with the blood 10, coagulation of the blood 10 can be suppressed, and mixing of foreign matter can be suppressed.
- a known magnetic sensor can be used as the magnetic sensor 40 and the magnetic sensor 41.
- a coil sensor, a Hall sensor, or an element using a magnetic resistance may be used. Good. It is possible to determine whether or not the blood 10 flowing through the main flow path 20 contains magnetic particles based on the magnetic measurement values indicated by the magnetic sensors 40 and 41.
- the coil type sensor measures and detects the magnetic field (magnetic field) of the magnetic particles that have passed when the sample containing magnetic particles passes through the induction coil.
- the coil type sensor has an advantage that it can be easily installed.
- the Hall sensor detects a magnetic field (magnetic field) by the Hall effect, has an advantage that it is inexpensive and can be easily installed.
- the magnetoresistive element is an element that utilizes a phenomenon in which electric resistance changes due to the influence of a magnetic field (magnetic field), and is an anisotropic magnetoresistive effect (AMR) element, a giant magnetoresistive (GMR) element, a tunnel magnetoresistive ( TMR) element etc. are included.
- AMR anisotropic magnetoresistive effect
- GMR giant magnetoresistive
- TMR tunnel magnetoresistive
- the magnetic sensor 40 and the magnetic sensor 41 may have a member capable of shielding a magnetic field, such as a magnetic shield layer. As a result, it is possible to prevent problems such as erroneous detection due to the influence of the magnetic field generated from the magnetic extraction unit 30.
- the blood flowing out from the connection port 3 can be safely returned to the body. Further, based on the measurement value of the magnetic sensor 41, it is possible to determine whether or not the blood 10 that has passed through the filter 50 contains magnetic particles and return the blood 10 to the body more safely. In this case, for example, by comparing the measured values of the magnetic sensor 40 and the magnetic sensor 41 with a specific reference value (for example, a reference value regarding the safety to the human body), the blood 10 can be measured for a harmful amount to the human body. It may be determined whether magnetic particles are included.
- a specific reference value for example, a reference value regarding the safety to the human body
- a signal for controlling the artificial heart-lung machine described later may be output from the magnetic sensor 41. According to this configuration, for example, it is possible to confirm that the magnetic particles have been sufficiently separated and removed from the blood before returning the purified blood to the body.
- the blood purification device 1A may include a blood pump (not shown) used to remove blood from the outside of the body.
- a blood pump provided outside in addition to the blood purification device of the present disclosure may be used.
- blood 10 containing magnetic particles modified with a component to be separated trapped substance capable of trapping a specific substance in blood is flowed into a main flow path 20 in which blood 10 can flow. Further, at least a part of the magnetic particles contained in the blood 10 is collected by the magnetic extraction unit 30 that can generate a magnetic field. Then, the magnetic sensors 40 and 41 capable of detecting the presence of the magnetic particles detect whether or not the magnetic particles remain in the blood after the magnetic extraction unit 30 collects at least a part of the magnetic particles. ..
- the blood purification device 1A may be maintained at a constant temperature or in a specific temperature range as a whole.
- the blood purification apparatus 1A may be provided with an exterior material that covers the entire apparatus and is made of a heat insulating material or the like.
- the measurement value of the magnetic sensor becomes stable.
- the entire blood purification device is kept at the same temperature as the body temperature.
- the blood purification device includes a temperature sensor (not shown) that detects the internal temperature of the exterior material, and a heating unit such as a heater that heats the interior of the exterior material according to a signal from the control unit based on the temperature sensor ( (Not shown) may be further provided.
- the measurement value of the magnetic sensor can be stabilized, and the quality of the blood flowing through the blood purification device can be maintained for a long time.
- the blood purification device 1A may further include a validation unit 90 that determines whether or not the magnetic sensors 40 and 41 are operating correctly.
- the validation unit 90 is connected to the magnetic sensors 40 and 41 and determines whether or not the magnetic sensors 40 and 41 are operating properly according to the output (the magnetic value of blood) from the magnetic sensors. Good.
- the validation unit 90 may determine the operation of the magnetic sensors 40 and 41, for example, by comparing the outputs from the magnetic sensors 40 and 41 with a specific reference value.
- the validation unit 90 may determine that the magnetic sensors 40 and 41 are operating correctly when the outputs from the magnetic sensors 40 and 41 are included in a specific range.
- the validation unit 90 determines that the magnetic sensors 40 and 41 are not operating properly when the output from the magnetic sensors 40 and 41 exceeds a specific upper limit value or falls below a specific lower limit value. You may.
- the validation unit 90 may be realized by, for example, a circuit element capable of comparing the output from the magnetic sensor with a specific reference value, and is realized by a combination of a general-purpose arithmetic unit (microprocessor) and an appropriate software program. May be done.
- the configuration of the validation unit 90 is not limited to the above.
- the blood purification device 1A further includes a control unit 80 (for example, FIG. 1B) that is connected to the magnetic sensors 40 and 41 and determines whether or not the blood 10 contains magnetic particles according to the output from the magnetic sensors. May be.
- the control unit 80 may check the operating states of the magnetic sensors 40 and 41 determined by the validation unit 90. As a result, the operating state of the magnetic sensors 40 and 41 can be confirmed by the control unit 80 as a safety circuit, and as a result, the control unit 80 accurately determines whether or not the blood 10 contains magnetic particles. can do.
- the control unit 80 may be realized by, for example, a circuit element capable of comparing output values from one or more magnetic sensors, or an output value from the magnetic sensor with a specific reference value, or the like.
- control unit It may be realized by a combination of a microprocessor) and an appropriate software program.
- the configuration of the control unit is not limited to the above.
- the validation unit 90 and the control unit 80 may be individually realized by using a plurality of devices, but may be integrated as one device.
- Magnetic particles examples include particles exhibiting ferromagnetism or paramagnetism. At least a part of the outer peripheral portion of the magnetic particles is modified with a substance to be separated trapped substance capable of trapping a specific substance in blood.
- the magnetic particles may include, for example, iron, cobalt, nickel, inorganic compounds thereof, organic modified inorganic compounds obtained by modifying these metals or inorganic compounds with organic compounds, and the like.
- the magnetic particles can trap a specific substance in blood through the substance to be separated trapped.
- the specific method for capturing the specific component in the blood by the component to be separated capture is not particularly limited, and examples thereof include chemical bond (molecular biological bond, electrical bond (van der Waals force, polar attractive force, molecular bond).
- the magnetic particles may be particles to which the substance to be separated trapped is added by a coating treatment or the like, or may be composed of the substance to be separated trapped itself.
- magnetic particles may be embedded in the substance to be separated that is trapped in a granular form. At least a part of the outer peripheral portion of the magnetic particles is preferably coated with a polymer or a silica matrix depending on the component to be separated. At least a part of the outer peripheral portion of the magnetic particles may have hydrophobicity or hydrophilicity depending on the component to be separated.
- the average particle size of the magnetic particles may be 2 nm or more.
- the magnetic particles can be efficiently collected by the magnetic field generation unit included in the magnetic extraction unit 30. If the thickness is 100 nm or more, the effect becomes larger, and if it is 250 nm or more, the effect becomes larger.
- the average particle size of the magnetic particles may be 1 mm or less.
- the magnetic particles have high dispersibility and a large specific surface area, and as a result, it is possible to efficiently capture (eg, adsorb) a specific substance in blood. it can. If the thickness is 10 ⁇ m or less, the effect becomes larger, and if it is 5 ⁇ m or less, the effect becomes larger.
- the “average particle diameter” means a particle diameter (also referred to as median diameter D 50 ) at a cumulative value of 50% in a particle size distribution obtained by a laser diffraction/scattering method.
- the animal from which the blood purified by the blood purifying apparatus 1A is derived is not particularly limited, and may be a human or a non-human animal such as livestock and pets.
- animals other than humans include dogs, cats, monkeys, pigs, cows, horses, sheep, goats, mice, rats, and birds.
- the blood purification device 1A can purify the blood by extracting a specific substance from the blood.
- the blood purification device 1A may be directly connected to the animal, or may immediately purify blood collected from the animal.
- the blood purification device 1A can purify blood collected in advance from an animal without being directly connected to the animal.
- the purified blood may be immediately returned to the animal individual, or may be stored once and then returned to the animal individual.
- examples of the specific substance in blood removed by the magnetic particles include low molecular weight compounds, proteins, nucleic acids, cells and the like. More specific examples include urea, creatinine, uric acid, ⁇ 2 microglobulin, LDL cholesterol, abnormal antibodies in immune diseases, substances that cause diseases such as viruses, bacteria, fungi, and cancer cells.
- FIGSecond embodiment 2A and 2B are plan views showing the configuration of the blood purification device 1B according to the second embodiment of the present disclosure.
- the case where the flow channel through which the blood flows includes the return flow channel will be described as an example.
- the blood purification apparatus 1B includes a main flow path 20, a main flow path 21, a main flow path 22 through which the blood 10 taken out of the body flows, and a magnetic extraction unit for collecting magnetic particles contained in the blood 10. 30 (magnetic extraction means), a magnetic sensor 40 for detecting the presence of magnetic particles in the blood 10, and a magnetic sensor 41.
- the blood purification apparatus 1B includes a return flow path 23 for circulating the blood 10, a first flow path selecting unit 61 (first flow path selecting means) for selecting a flow destination of blood, and a flow of blood.
- a second flow path selection unit 62 (second flow path selection means) for selecting the destination is provided.
- the blood purification device 1B includes a filter 50, a connection port (inlet) 2 and a connection port (outlet) 3.
- the magnetic extraction unit 30 and the magnetic sensor 40 are arranged in contact with the main flow path 20, and the magnetic sensor 41 is arranged in contact with the main flow path 22.
- the magnetic sensor 40 and the magnetic sensor 41 are provided in the subsequent stage of the magnetic extraction unit 30.
- the number of magnetic sensors provided in the subsequent stage of the magnetic extraction unit 30 is two, but may be one or may be three or more.
- the first flow path selection unit 61 is arranged in the front stage of the magnetic extraction unit 30, and the second flow path selection unit 62 is arranged in the rear stage of the magnetic extraction unit 30.
- the first flow channel selection unit 61 and the second flow channel selection unit 62 may be manually operated, for example.
- the operations of the first flow path selection unit 61 (flow path selection unit) and the second flow path selection unit 62 (flow path selection unit) may be controlled by using an appropriate actuator or the like. ..
- the first flow path selection unit 61 and the second flow path selection unit 62 are, for example, three-way valves.
- the first flow channel selecting unit 61 is operated to connect the main flow channel 21 and the main flow channel 20, and the second flow channel selecting unit 62 is operated to communicate the main flow channel 20 and the return flow channel 23.
- the main flow path 20 and the main flow path 22 are shut off. Subsequently, the blood 10 containing magnetic particles flows into the main flow path 21 from the connection port 2.
- the first flow path selecting unit 61 is operated to connect the main flow path 20 and the return flow path 23.
- the second flow path selection unit 62 continues to keep the main flow path 20 and the return flow path 23 in communication.
- Blood 10 circulates in main flow path 20 and return flow path 23. Meanwhile, the magnetic particles are collected by the magnetic extraction unit 30, and the magnetism generated from the blood 10 is measured by the magnetic sensor 40.
- the first flow channel selecting unit 61 and the second flow channel selecting unit 62 determine that the main flow channel 20 The state in which the return flow path 23 is in communication is continued. The blood 10 containing magnetic particles flows back through the main flow path 20 and the return flow path 23, so that the magnetic particles contained in the blood 10 are collected by the magnetic extraction unit 30.
- the first flow path selecting unit 61 connects the main flow path 20 and the return flow path 23.
- the main flow path 20 and the main flow path 22 are communicated with each other by operating the second flow path selection unit 62 while maintaining the above state.
- the blood 10 flows into the main flow path 22 and passes through the filter 50. After determining whether or not the blood 10 contains magnetic particles by the magnetic sensor 41, the blood 10 flowing through the main channel 22 flows out from the connection port 3.
- the blood flowing out from the connection port 3 can be safely returned to the body. Further, based on the measurement value of the magnetic sensor 41, it is possible to determine whether or not the blood 10 that has passed through the filter 50 contains magnetic particles and return the blood 10 to the body more safely.
- a signal for controlling the artificial heart-lung machine described later may be output from the magnetic sensor 41. According to this configuration, it is possible to confirm that the magnetic particles have been sufficiently separated and removed from the blood before returning the purified blood to the body.
- the filter 50 can capture magnetic particles contained in the blood 10 and foreign substances contained in the blood 10 that could not be removed by the magnetic extraction unit 30.
- the magnetic extraction unit 30 can magnetically collect the magnetic particles in the blood flowing through the main flow path 20, and thereby extract the specific substance captured by the magnetic particles from the blood.
- a known unit can be used as the magnetic extraction unit 30, and for example, the magnetic separation unit described in Patent Document 1 can be used.
- the magnetic particles may be collected from the blood, for example, by extracting the magnetic particles into a flow path connected to the main flow path 20 or by a recovery unit provided on the inner wall of the main flow path 20.
- the magnetic extraction unit 30 may have a magnetic field generation unit (not shown) that generates a magnetic field.
- the magnetic particles collect magnetic particles from the blood 10 flowing through the main flow path 20.
- the magnetic field generating means may be, for example, a permanent magnet, a variable magnetic flux magnet, or an induction magnetic field.
- the magnetic extraction unit 30 may have a member capable of shielding a magnetic field, such as a magnetic shield layer. Thereby, the leakage magnetic field from the magnetic extraction unit 30 can be suppressed or prevented.
- the magnetic field generating means is preferably arranged outside the main flow path 20 and does not come into contact with the blood 10. Since the magnetic field generating means does not come into contact with blood 10, coagulation of blood 10 can be suppressed, and mixing of foreign matter can be suppressed.
- the magnetic sensor 40 can detect the presence of magnetic particles by detecting a leakage magnetic field generated from magnetic particles in blood flowing through the main flow path 20.
- the magnetic sensor 41 can detect the presence of magnetic particles by detecting a leakage magnetic field generated from magnetic particles in blood flowing through the main flow path 22.
- the magnetic sensor 40 is arranged outside the main channel 20 and the magnetic sensor 41 is arranged outside the main channel 22 so as not to come into contact with the blood 10. Since the magnetic sensor 40 and the magnetic sensor 41 do not come into contact with the blood 10, coagulation of the blood 10 can be suppressed, and mixing of foreign matter can be suppressed.
- a known magnetic sensor can be used as the magnetic sensor 40 and the magnetic sensor 41.
- a coil sensor, a Hall sensor, or an element using a magnetic resistance may be used. Good. It is possible to determine whether or not the blood 10 flowing through the main flow path 20 contains magnetic particles based on the magnetic measurement values indicated by the magnetic sensors 40 and 41.
- the coil type sensor measures and detects the magnetic field (magnetic field) of the magnetic particles that have passed when the sample containing magnetic particles passes through the induction coil.
- the coil type sensor has an advantage that it can be easily installed.
- the Hall sensor detects a magnetic field (magnetic field) by the Hall effect, has an advantage that it is inexpensive and can be easily installed.
- the magnetoresistive element is an element that utilizes a phenomenon in which electric resistance changes due to the influence of a magnetic field (magnetic field), and is an anisotropic magnetoresistive effect (AMR) element, a giant magnetoresistive (GMR) element, a tunnel magnetoresistive ( TMR) element etc. are included.
- AMR anisotropic magnetoresistive effect
- GMR giant magnetoresistive
- TMR tunnel magnetoresistive
- the magnetic sensor 40 and the magnetic sensor 41 may have a member capable of shielding a magnetic field, such as a magnetic shield layer. As a result, it is possible to prevent problems such as erroneous detection due to the influence of the magnetic field generated from the magnetic extraction unit 30.
- Blood purification device 1B may be connected to a blood pump (not shown) capable of flowing blood.
- the blood pump may be used, for example, to take blood out of the body or to circulate blood taken out of the body.
- a blood pump provided outside in addition to the blood purification device of the present disclosure may be used.
- blood 10 containing magnetic particles modified with a component to be separated-captured that can capture a specific substance in blood is introduced into main flow paths 20, 21, and 22 through which blood 10 can flow. Shed. Further, at least a part of the magnetic particles contained in the blood 10 is collected by the magnetic extraction unit 30 that can generate a magnetic field. Then, the magnetic sensors 40 and 41 capable of detecting the presence of the magnetic particles detect whether or not the magnetic particles remain in the blood after the magnetic extraction unit 30 collects at least a part of the magnetic particles. ..
- the blood purification device 1B may be maintained at a constant temperature or a specific temperature range as a whole.
- an exterior material constituted by a heat insulating material or the like may be provided that covers the entire blood purification device. Keeping the entire device at a constant temperature stabilizes the measured value of the magnetic sensor. Further, it is preferable that the entire blood purification device is kept at the same temperature as the body temperature.
- the blood purification device includes a temperature sensor (not shown) that detects the internal temperature of the exterior material, and a heating unit such as a heater that heats the interior of the exterior material according to a signal from the control unit based on the temperature sensor ( (Not shown) may be further provided. Thereby, the measurement value of the magnetic sensor can be stabilized, and the quality of the blood flowing through the blood purification device can be maintained for a long time.
- the blood purification device 1B may further include a validation unit 90 that determines whether or not the magnetic sensors 40 and 41 are operating correctly.
- the validation unit 90 may be connected to the magnetic sensors 40 and 41, and may determine whether or not the magnetic sensor is operating properly according to the output (magnetic value of blood) from the magnetic sensor.
- the validation unit 90 of the second embodiment may be configured in the same manner as the validation unit 90 of the first embodiment described above, for example.
- the blood purification device 1B includes a control unit 80 (for example, FIG. 2B) that is connected to the magnetic sensors 40 and 41 and determines whether the blood 10 contains magnetic particles according to the output from the magnetic sensors. It may be further provided.
- the control unit 80 may check the operating states of the magnetic sensors 40 and 41 determined by the validation unit 90.
- the control unit 80 of the second embodiment can be configured similarly to the control unit 80 of the above-described first embodiment, for example. As a result, the control unit 80 as a safety circuit can confirm the operation of the magnetic sensors 40 and 41, and as a result, can accurately determine whether or not the blood 10 contains magnetic particles.
- Magnetic particles examples include particles exhibiting ferromagnetism or paramagnetism. At least a part of the outer peripheral portion of the magnetic particles is modified with a substance to be separated trapped substance capable of trapping a specific substance in blood.
- the magnetic particles may include, for example, iron, cobalt, nickel, inorganic compounds thereof, organic modified inorganic compounds obtained by modifying these metals or inorganic compounds with organic compounds, and the like.
- the magnetic particles can trap a specific substance in blood through the substance to be separated trapped.
- the specific method for capturing the specific component in the blood by the component to be separated capture is not particularly limited, and examples thereof include chemical bond (molecular biological bond, electrical bond (van der Waals force, polar attractive force, molecular bond).
- Magnetic force, Coulomb force, etc. Magnetic force, Coulomb force, etc.
- adsorption due to a three-dimensional structure, etc.
- It may consist of the trapping substance itself.
- At least a part of the outer peripheral portion of the magnetic particles is preferably coated with a polymer or a silica matrix depending on the component to be separated.
- At least a part of the outer peripheral portion of the magnetic particles may have hydrophobicity or hydrophilicity depending on the component to be separated.
- the average particle size of the magnetic particles may be 2 nm or more.
- the magnetic particles can be efficiently collected by the magnetic field generation unit included in the magnetic extraction unit 30. If the thickness is 100 nm or more, the effect becomes larger, and if it is 250 nm or more, the effect becomes larger.
- the average particle size of the magnetic particles may be 1 mm or less.
- the magnetic particles have high dispersibility and a large specific surface area, and as a result, it is possible to efficiently capture (eg, adsorb) a specific substance in blood. it can. If the thickness is 10 ⁇ m or less, the effect becomes larger, and if it is 5 ⁇ m or less, the effect becomes larger.
- the “average particle diameter” means a particle diameter (also referred to as median diameter D 50 ) at a cumulative value of 50% in a particle size distribution obtained by a laser diffraction/scattering method.
- the animal from which the blood purified by the blood purification device 1B is derived is not particularly limited, and may be a human or a non-human animal such as livestock and pets.
- animals other than humans include dogs, cats, monkeys, pigs, cows, horses, sheep, goats, mice, rats, and birds.
- the blood purification device 1B can purify the blood by extracting a specific substance from the blood.
- Blood purification device 1B may be directly connected to the animal, or may immediately purify blood collected from the animal.
- the blood purification device 1B can also purify blood collected in advance from an animal without being directly connected to the animal.
- the purified blood may be immediately returned to the animal individual, or may be stored once and then returned to the animal individual.
- examples of the specific substance in blood removed by the magnetic particles include low molecular weight compounds, proteins, nucleic acids, cells and the like. More specific examples include urea, creatinine, uric acid, ⁇ 2 microglobulin, LDL cholesterol, abnormal antibodies in immune diseases, substances that cause diseases such as viruses, bacteria, fungi, and cancer cells.
- FIGS. 3A and 3B are plan views showing the configuration of a blood purification device 1C according to a third embodiment of the present disclosure.
- the case where the flow channel through which the blood flows includes the return flow channel and the return flow channel has a meandering shape will be described as an example.
- the blood purification apparatus 1C includes a main flow path 20, a main flow path 21, and a main flow path 22 through which the blood 10 flows, and a magnetic extraction unit 30 (magnetic extraction that collects magnetic particles contained in the blood 10). And a magnetic sensor 40 and a magnetic sensor 41 for detecting the presence of magnetic particles in the blood 10.
- the blood purification device 1C includes the return flow path 23 that circulates the blood 10, the first flow path selecting unit 61 (first flow path selecting means) that selects the flow path, and the second flow path selecting part.
- the flow path selection unit 62 is provided.
- the blood purification device 1C includes a filter 50, a connection port (inlet) 2 and a connection port (outlet) 3.
- the magnetic extraction unit 30 and the two magnetic sensors 40, 40 are arranged in contact with the main flow path 20, and the magnetic sensor 41 is arranged in contact with the main flow path 22.
- the magnetic sensors 40, 40 and the magnetic sensor 41 are provided in the subsequent stage of the magnetic extraction unit 30.
- the number of magnetic sensors provided after the magnetic extraction unit 30 is three, but may be one or two, or may be four or more.
- the two magnetic sensors 40, 40 provided in the main channel 20 are attached, for example, in a state of being offset from the axis of the magnetic extraction unit 30 in a side view of the main channel 20. Further, the two magnetic sensors 40, 40 are also attached with their axes deviated from each other. In this way, the two magnetic sensors 40, 40 are arranged so as not to be easily affected by the magnetic field generated by the magnetic extraction unit 30.
- the magnetism of the blood 10 can be measured more accurately using the two measurement values of the two magnetic sensors 40, 40. Further, with such an arrangement, the magnetic sensor 40 is less likely to malfunction, and the measurement accuracy of the magnetic sensor 40 can be improved.
- the first flow path selection unit 61 is arranged in the front stage of the magnetic extraction unit 30, and the second flow path selection unit 62 is arranged in the rear stage of the magnetic extraction unit 30.
- the first flow path selection unit 61 and the second flow path selection unit 62 may be manually operated, for example.
- the operation of the first flow path selection unit 61 and the second flow path selection unit 62 may be controlled by using an appropriate actuator or the like.
- the first flow path selection unit 61 and the second flow path selection unit 62 are, for example, three-way valves.
- the first flow path selection unit 61 is operated to connect the main flow path 21 and the main flow path 20
- the second flow path selection unit 62 is operated to connect the main flow path 20 and the return flow path 23. Subsequently, the blood 10 containing magnetic particles flows into the main flow path 21 from the connection port 2.
- the first flow path selecting unit 61 is operated to connect the main flow path 20 and the return flow path 23.
- the second flow path selection unit 62 continues to keep the main flow path 20 and the return flow path 23 in communication.
- Blood 10 circulates in main flow path 20 and return flow path 23. Meanwhile, the magnetic particles are collected by the magnetic extraction unit 30, and the magnetism generated from the blood 10 is measured by the magnetic sensor 40.
- the first flow channel selecting unit 61 and the second flow channel selecting unit 62 determine that the main flow channel 20 The state in which the return flow path 23 is in communication is continued. The blood 10 containing magnetic particles flows back through the main flow path 20 and the return flow path 23, so that the magnetic particles contained in the blood 10 are collected by the magnetic extraction unit 30.
- the first flow path selecting unit 61 connects the main flow path 20 and the return flow path 23.
- the main flow path 20 and the main flow path 22 are communicated with each other by operating the second flow path selection unit 62 while maintaining the above state.
- the blood 10 flows into the main flow path 22 and passes through the filter 50. After determining whether or not the blood 10 contains magnetic particles by the magnetic sensor 41, the blood 10 flowing through the main channel 22 flows out from the connection port 3.
- the blood flowing out from the connection port 3 can be safely returned to the body. Further, based on the measurement value of the magnetic sensor 41, it can be determined whether or not the blood 10 that has passed through the filter 50 contains magnetic particles, and the blood 10 can be returned to the body more safely.
- a signal for controlling the artificial heart-lung machine described later may be output from the magnetic sensor 41. According to this configuration, it is possible to confirm that the magnetic particles have been sufficiently separated and removed from the blood before returning the purified blood to the body.
- the filter 50 can capture magnetic particles contained in the blood 10 and foreign substances contained in the blood 10 that could not be removed by the magnetic extraction unit 30.
- the magnetic extraction unit 30 can magnetically collect the magnetic particles in the blood flowing through the main flow path 20, and thereby extract the specific substance captured by the magnetic particles from the blood.
- a known unit can be used as the magnetic extraction unit 30, and for example, the magnetic separation unit described in Patent Document 1 can be used.
- the magnetic particles may be collected from the blood, for example, by extracting the magnetic particles into a flow path connected to the main flow path 20 or by a recovery unit provided on the inner wall of the main flow path 20.
- the magnetic extraction unit 30 may have a magnetic field generation unit (not shown) that generates a magnetic field.
- the magnetic particles collect magnetic particles from the blood 10 flowing through the main flow path 20.
- the magnetic field generating means may be, for example, a permanent magnet, a variable magnetic flux magnet, or an induction magnetic field.
- the magnetic extraction unit 30 may have a member capable of shielding a magnetic field, such as a magnetic shield layer. Thereby, the leakage magnetic field from the magnetic extraction unit 30 can be suppressed or prevented.
- the magnetic field generating means is preferably arranged outside the main flow path 20 and does not come into contact with the blood 10. Since the magnetic field generating means does not come into contact with blood 10, coagulation of blood 10 can be suppressed, and mixing of foreign matter can be suppressed.
- the magnetic sensor 40 and the magnetic sensor 41 can detect the presence of magnetic particles by detecting a leakage magnetic field generated from magnetic particles in blood flowing through the main flow path 20.
- the magnetic sensor 40 is arranged outside the main channel 20 and the magnetic sensor 41 is arranged outside the main channel 22 so as not to come into contact with the blood 10. Since the magnetic sensor 40 and the magnetic sensor 41 do not come into contact with the blood 10, coagulation of the blood 10 can be suppressed, and mixing of foreign matter can be suppressed.
- a known magnetic sensor can be used as the magnetic sensor 40 and the magnetic sensor 41.
- a coil sensor, a Hall sensor, or an element using a magnetic resistance may be used. Good. It is possible to determine whether or not the blood 10 flowing through the main flow path 20 contains magnetic particles based on the magnetic measurement values indicated by the magnetic sensors 40 and 41.
- the coil type sensor measures and detects the magnetic field (magnetic field) of the magnetic particles that have passed when the sample containing magnetic particles passes through the induction coil.
- the coil type sensor has an advantage that it can be easily installed.
- the Hall sensor detects a magnetic field (magnetic field) by the Hall effect, has an advantage that it is inexpensive and can be easily installed.
- the magnetoresistive element is an element that utilizes a phenomenon in which electric resistance changes due to the influence of a magnetic field (magnetic field), and is an anisotropic magnetoresistive effect (AMR) element, a giant magnetoresistive (GMR) element, a tunnel magnetoresistive ( TMR) element etc. are included.
- AMR anisotropic magnetoresistive effect
- GMR giant magnetoresistive
- TMR tunnel magnetoresistive
- the magnetic sensor 40 and the magnetic sensor 41 may have a member capable of shielding a magnetic field, such as a magnetic shield layer. As a result, it is possible to prevent problems such as erroneous detection due to the influence of the magnetic field generated from the magnetic extraction unit 30.
- Blood purification device 1C may be connected to a blood pump capable of flowing blood.
- the blood pump may be used, for example, to take blood out of the body or to circulate blood taken out of the body.
- a blood pump provided outside in addition to the blood purification device of the present disclosure may be used.
- blood 10 containing magnetic particles modified by a component to be separated that can capture a specific substance in blood is introduced into main flow paths 20, 21, and 22 through which blood 10 can flow. Shed. Further, at least a part of the magnetic particles contained in the blood 10 is collected by the magnetic extraction unit 30 that can generate a magnetic field. Then, the magnetic sensors 40 and 41 capable of detecting the presence of the magnetic particles detect whether or not the magnetic particles remain in the blood after the magnetic extraction unit 30 collects at least a part of the magnetic particles. ..
- the blood purification device 1C may be maintained at a constant temperature or a specific temperature range as a whole.
- an exterior material constituted by a heat insulating material or the like may be provided that covers the entire blood purification device. Keeping the entire device at a constant temperature stabilizes the measured value of the magnetic sensor. Further, it is preferable that the entire blood purification device is kept at the same temperature as the body temperature.
- the blood purification device includes a temperature sensor (not shown) that detects the internal temperature of the exterior material, and a heating unit such as a heater that heats the interior of the exterior material according to a signal from the control unit based on the temperature sensor ( (Not shown) may be further provided. Thereby, the measurement value of the magnetic sensor can be stabilized, and the quality of the blood flowing through the blood purification device can be maintained for a long time.
- the blood purification device 1C may further include a validation unit 90 that determines whether or not the magnetic sensors 40, 40, 41 are operating correctly.
- the validation unit 90 is connected to the magnetic sensors 40, 40, 41, and determines whether the magnetic sensors 40, 40, 41 are operating properly according to the output (magnetic value of blood) from the magnetic sensors. You may judge.
- the validation unit may be configured similarly to the validation unit 90 in the above-described first embodiment, for example.
- the blood purification device 1C is connected to the magnetic sensors 40, 40, 41, and determines whether or not the blood 10 contains magnetic particles according to the output from the magnetic sensors (for example, FIG. 3B). ) May be further provided.
- the control unit 80 may check the operating states of the magnetic sensors 40, 40, 41 determined by the validation unit 90.
- the control unit 80 of the third embodiment can be configured similarly to the control unit 80 of the above-described first embodiment, for example. As a result, the operation of the magnetic sensors 40, 40, 41 can be confirmed by the control unit 80 as a safety circuit, and as a result, it can be accurately determined whether or not the blood 10 contains magnetic particles. ..
- Magnetic particles examples include particles exhibiting ferromagnetism or paramagnetism. At least a part of the outer peripheral portion of the magnetic particles is modified with a substance to be separated trapped substance capable of trapping a specific substance in blood.
- the magnetic particles may include, for example, iron, cobalt, nickel, inorganic compounds thereof, organic modified inorganic compounds obtained by modifying these metals or inorganic compounds with organic compounds, and the like.
- the magnetic particles can trap a specific substance in blood through the substance to be separated trapped.
- the specific method for capturing the specific component in the blood by the component to be separated capture is not particularly limited, and examples thereof include chemical bond (molecular biological bond, electrical bond (van der Waals force, polar attractive force, molecular bond).
- the magnetic particles may be particles to which the substance to be separated trapped is added by a coating treatment or the like, or may be composed of the substance to be separated trapped itself.
- magnetic particles may be embedded in the substance to be separated that is trapped in a granular form. At least a part of the outer peripheral portion of the magnetic particles is preferably coated with a polymer or a silica matrix depending on the component to be separated. At least a part of the outer peripheral portion of the magnetic particles may have hydrophobicity or hydrophilicity depending on the component to be separated.
- the average particle size of the magnetic particles may be 2 nm or more.
- the magnetic particles can be efficiently collected by the magnetic field generation unit included in the magnetic extraction unit 30. If the thickness is 100 nm or more, the effect becomes larger, and if it is 250 nm or more, the effect becomes larger.
- the average particle size of the magnetic particles may be 1 mm or less.
- the magnetic particles have high dispersibility and a large specific surface area, and as a result, it is possible to efficiently capture (eg, adsorb) a specific substance in blood. it can. If the thickness is 10 ⁇ m or less, the effect becomes larger, and if it is 5 ⁇ m or less, the effect becomes larger.
- the “average particle diameter” means a particle diameter (also referred to as median diameter D 50 ) at a cumulative value of 50% in a particle size distribution obtained by a laser diffraction/scattering method.
- the animal from which the blood purified by the blood purification device 1C is derived is not particularly limited, and may be a human or a non-human animal such as livestock and pets.
- animals other than humans include dogs, cats, monkeys, pigs, cows, horses, sheep, goats, mice, rats, and birds.
- the blood purification device 1C can purify blood by extracting a specific substance from blood.
- the blood purification device 1C may be directly connected to the animal, or may immediately purify blood collected from the animal.
- the blood purification device 1C can also purify blood collected in advance from an animal without being directly connected to the animal.
- the purified blood may be immediately returned to the animal individual, or may be stored once and then returned to the animal individual.
- examples of the specific substance in blood removed by the magnetic particles include low molecular weight compounds, proteins, nucleic acids, cells and the like. More specific examples include urea, creatinine, uric acid, ⁇ 2 microglobulin, LDL cholesterol, abnormal antibodies in immune diseases, substances that cause diseases such as viruses, bacteria, fungi, and cancer cells.
- FIG. 4A and FIG. 4B are plan views showing the configuration of the blood purification device 1D according to the fourth embodiment of the present disclosure.
- the case where the flow path through which blood flows does not include the return flow path and the blood purification device 1D includes the control unit 80 that processes the measurement value of the magnetic sensor will be described as an example.
- the blood purification apparatus 1D includes a main flow path 20 through which blood 10 flows, a magnetic extraction unit 30 (magnetic extraction means) that collects magnetic particles contained in blood 10, and A magnetic sensor 40 for detecting the presence of magnetic particles, a magnetic sensor 41, a magnetic sensor 42, a magnetic particle mixing unit 70 for mixing magnetic particles into the blood 10, and a control unit 80 for processing the measured values of the magnetic sensor are provided. ..
- the blood purification device 1D also includes a filter 50, a connection port (inlet) 2, and a connection port (outlet) 3.
- the blood purification device 1D may include at least one of a magnetic sensor 42a that detects the presence of magnetic particles in the blood 10 and a magnetic sensor 42b.
- 4B illustrates both the magnetic sensor 42a and the magnetic sensor 42b as a specific example, but the blood purification device 1D may include only the magnetic sensor 42b.
- the magnetic particle mixing unit 70 is provided in front of the magnetic extraction unit 30 and mixes magnetic particles into the blood 10 taken out of the body. However, the magnetic particle mixing unit 70 may not be included in a part of the blood purification device 1D, and may be provided outside the blood purification device 1D.
- the magnetic sensor 42, the magnetic sensor 42 a, and the magnetic sensor 42 b are provided in the preceding stage of the magnetic extraction unit 30.
- the magnetic sensors 42 and 42a may be provided at a stage subsequent to the magnetic particle mixing unit 70.
- the magnetic sensor 42b may be provided before the magnetic particle mixing unit 70.
- the magnetic sensor 42 (42a) can measure the magnetism of blood after mixing magnetic particles into blood. In this case, for example, the value of magnetism measured by the magnetic sensor 42 (42a) may be used as a reference value (hereinafter sometimes referred to as “first reference value”) after the magnetic particles are charged.
- the magnetic sensor 42b can measure the magnetism of the blood itself before mixing the magnetic particles into the blood. In this case, for example, the value of magnetism measured by the magnetic sensor 42b may be used as a reference value before the introduction of magnetic particles (hereinafter, also referred to as “second reference value”).
- the magnetic extraction unit 30, the magnetic sensor 40, and the magnetic sensor 41 are arranged in contact with the main flow path 20.
- the magnetic sensor 40 and the magnetic sensor 41 are provided in the subsequent stage of the magnetic extraction unit 30.
- the number of magnetic sensors provided in the subsequent stage of the magnetic extraction unit 30 is two, but may be one or may be three or more.
- the control unit 80 is connected to, for example, the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, the magnetic sensor 42, and an artificial heart-lung machine (not shown) (FIG. 4A). As illustrated in FIG. 4B, the control unit 80 may be connected to the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, the magnetic sensor 42a, the magnetic sensor 42b, and an artificial heart-lung machine (not shown). .. Signals from the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, and the magnetic sensor 42 are input to the control unit 80, for example. Signals from the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, the magnetic sensor 42a, and the magnetic sensor 42b may be input to the control unit 80 (FIG. 4B).
- control unit 80 may be configured to be able to output a signal to the artificial heart-lung machine.
- control unit 80 does not have to be directly connected to the magnetic sensors 40, 41, 42, 42a, 42b and the heart-lung machine.
- control unit 80 may accept, as an input, data of measurement values measured by the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, the magnetic sensor 42, the magnetic sensor 42a, the magnetic sensor 42b, and the like.
- the blood 10 containing magnetic particles flows from the connection port 2 into the main flow path 20, and the magnetic particles are collected by the magnetic extraction unit 30. Then, after the blood 10 passes through the filter 50, the magnetism of the blood is measured by the magnetic sensor 41.
- control unit 80 displays the magnetism (first reference value) measured by the magnetic sensor 42 (42a) and represented by blood containing magnetic particles, and the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 40.
- the process of comparing may be performed.
- the control unit 80 can output the result of such processing to an appropriate display device or the like, for example.
- the control unit 80 also determines the difference between the magnetism indicated by the blood containing magnetic particles measured by the magnetic sensor 42 (42a) and the blood magnetism measured by the magnetic sensor 41, and a specific reference value (or reference value).
- a signal for controlling the operation of the heart-lung machine may be output according to the result of comparison with The control unit 80 causes the blood 10 to flow to the artificial heart-lung machine according to the result of comparison between the first reference value measured by the magnetic sensor 42 (42a) and the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 41, for example. Whether or not to control may be controlled.
- the control unit 80 for example, when the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 41 is reduced to a certain reference value or more compared to the first reference value (that is, magnetic particles are captured by the magnetic extraction unit 30). When the amount of magnetic particles in blood is sufficiently reduced), blood 10 may be flown to the heart-lung machine.
- the control unit 80 may control the blood 10 not to flow to the artificial heart-lung machine. Specifically, for example, when the magnetism of the blood measured by the magnetic sensor 41 is higher than the first reference value, the control unit 80 stops the blood 10 from flowing into the artificial heart-lung machine. , A heart-lung machine or the like may be controlled. In addition, the control unit 80, for example, when the difference between the first reference value and the magnetism of the blood measured by the magnetic sensor 41 is not included in the range of the specific reference value (for example, smaller than a certain reference value.
- the heart-lung machine or the like may be controlled so as to stop the blood 10 from flowing into the heart-lung machine.
- the control unit 80 can prevent, for example, the blood 10 containing the magnetic particles in an amount outside the range of a specific reference value from flowing into the artificial heart-lung machine.
- the reference value may be appropriately determined, for example, from the viewpoint of safety for the human body (the same applies to the embodiments described below).
- control unit 80 compares the magnetism (second reference value) measured by the magnetic sensor 42b and shown by the blood itself that does not contain magnetic particles with the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 40. You may perform the process to do. In this case, the control unit 80 can output the result of such processing to an appropriate display device or the like, for example. For example, the control unit 80 determines whether or not to flow the blood 10 to the artificial heart-lung machine according to the result of comparison between the second reference value measured by the magnetic sensor 42b and the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 41. May be controlled. For example, when the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 41 is equal to or lower than the second reference value (when the amount of magnetic particles in blood is sufficiently reduced), the control unit 80 sends blood to the artificial heart-lung machine. You may flush 10.
- the control unit 80 controls the artificial heart-lung machine so as to stop the blood 10 from flowing into the artificial heart-lung machine.
- the control unit 80 for example, when the difference between the second reference value and the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 41 is not included in the range of the specific reference value (for example, when it is larger than a certain reference value).
- the heart-lung machine may be controlled so as to stop the blood 10 from flowing into the heart-lung machine. Thereby, the control unit 80 can prevent, for example, the blood 10 containing the magnetic particles in an amount outside the range of a specific reference value from flowing into the artificial heart-lung machine.
- the control unit 80 controls the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 41, the first reference value measured by the magnetic sensor 42 (magnetic sensor 42a), or the second reference value measured by the magnetic sensor 42b. Whether or not the blood 10 is allowed to flow into the heart-lung machine can be controlled according to the result of comparison with the reference value. As described above, the control unit 80, for example, the difference between the magnetism of the blood measured by the magnetic sensor 41 and the first reference value, or the magnetism of the blood measured by the magnetic sensor 41, and the second reference. Whether or not the blood 10 is allowed to flow into the artificial heart-lung machine may be controlled depending on whether or not the difference from the value is included in the specific range.
- the magnetism of the blood 10 can be measured more accurately, and the magnetic particles are sufficiently separated and removed from the blood before returning the purified blood to the body. Can be confirmed.
- the filter 50 can capture magnetic particles that could not be removed by the magnetic extraction unit 30 and foreign substances contained in the blood 10.
- the magnetic extraction unit 30 can magnetically collect the magnetic particles in the blood flowing through the main flow path 20, and thereby extract the specific substance captured by the magnetic particles from the blood.
- a known unit can be used as the magnetic extraction unit 30, and for example, the magnetic separation unit described in Patent Document 1 can be used.
- the magnetic particles may be collected from the blood, for example, by extracting the magnetic particles into a flow path connected to the main flow path 20 or by a recovery unit provided on the inner wall of the main flow path 20.
- the magnetic extraction unit 30 may have a magnetic field generation unit (not shown) that generates a magnetic field.
- the magnetic particles collect magnetic particles from the blood 10 flowing through the main flow path 20.
- the magnetic field generating means may be, for example, a permanent magnet, a variable magnetic flux magnet, or an induction magnetic field.
- the magnetic extraction unit 30 may have a member capable of shielding a magnetic field, such as a magnetic shield layer. Thereby, the leakage magnetic field from the magnetic extraction unit 30 can be suppressed or prevented.
- the magnetic field generating means is preferably arranged outside the main flow path 20 and does not come into contact with the blood 10. Since the magnetic field generating means does not come into contact with blood 10, coagulation of blood 10 can be suppressed, and mixing of foreign matter can be suppressed.
- the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, and the magnetic sensors 42 (42a) and 42b can detect the presence of magnetic particles by detecting a leakage magnetic field generated from magnetic particles in blood flowing through the main flow path 20.
- the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, the magnetic sensor 42 (42a), and the magnetic sensor 42b are preferably arranged outside the main flow path 20 and do not come into contact with the blood 10. Since the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, and the magnetic sensor 42 do not come into contact with the blood 10, coagulation of the blood 10 can be suppressed, and mixing of foreign matter can be suppressed.
- Known magnetic sensors can be used as the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, and the magnetic sensors 42 (42a) and 42b.
- a coil sensor or a Hall sensor may be used. It may be an element utilizing magnetic resistance.
- Whether or not the blood 10 flowing through the main flow path 20 contains magnetic particles can be determined from the measured values of magnetism indicated by the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, and the magnetic sensors 42 (42a) and 42b.
- the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, and the magnetic sensors 42 (42a) and 42b may be the same type of magnetic sensor or different types of magnetic sensors.
- the coil type sensor measures and detects the magnetic field (magnetic field) of the magnetic particles that have passed when the sample containing magnetic particles passes through the induction coil.
- the coil type sensor has an advantage that it can be easily installed.
- the Hall sensor detects a magnetic field (magnetic field) by the Hall effect, has an advantage that it is inexpensive and can be easily installed.
- the magnetoresistive element is an element that utilizes a phenomenon in which electric resistance changes due to the influence of a magnetic field (magnetic field), and is an anisotropic magnetoresistive effect (AMR) element, a giant magnetoresistive (GMR) element, a tunnel magnetoresistive ( TMR) element etc. are included.
- AMR anisotropic magnetoresistive effect
- GMR giant magnetoresistive
- TMR tunnel magnetoresistive
- the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, the magnetic sensors 42 (42a), 42b may have a member capable of shielding a magnetic field, such as a magnetic shield layer. As a result, it is possible to prevent problems such as erroneous detection due to the influence of the magnetic field generated from the magnetic extraction unit 30.
- the blood purification device 1D may include a blood pump in order to take blood out of the body.
- a blood pump provided outside in addition to the blood purification device of the present disclosure may be used.
- blood 10 containing magnetic particles modified with a component to be separated-capturing substance capable of trapping a specific substance in blood is flowed into a main flow path 20 in which blood 10 can flow. Further, at least a part of the magnetic particles contained in the blood 10 is collected by the magnetic extraction unit 30 that can generate a magnetic field. Then, the magnetic sensors 40 and 41 capable of detecting the presence of the magnetic particles detect whether or not the magnetic particles remain in the blood after the magnetic extraction unit 30 collects at least a part of the magnetic particles. ..
- the entire device in the blood purification device 1D, the entire device may be maintained at a constant temperature or a specific temperature range.
- an exterior material constituted by a heat insulating material or the like may be provided that covers the entire blood purification device. Keeping the entire device at a constant temperature stabilizes the measured value of the magnetic sensor. Further, it is preferable that the entire blood purification device is kept at the same temperature as the body temperature.
- the blood purification device includes a temperature sensor (not shown) that detects the internal temperature of the exterior material, and a heating unit such as a heater that heats the interior of the exterior material according to a signal from the control unit based on the temperature sensor ( (Not shown) may be further provided. Thereby, the measurement value of the magnetic sensor can be stabilized, and the quality of the blood flowing through the blood purification device can be maintained for a long time.
- the blood purification device 1D may further include a validation unit 90 that determines whether or not the magnetic sensors 40, 41, 42 (42a), 42b are operating properly. ..
- the validation unit 90 is connected to the magnetic sensors 40, 41, 42 (42a), 42b, and the magnetic sensors 40, 41, 42 (42a), depending on the output (the magnetic value of blood) from the magnetic sensors. It may be determined whether 42b is operating correctly.
- the validation unit may be configured similarly to the validation unit 90 in the above-described first embodiment, for example.
- the blood purification device 1D is connected to the magnetic sensors 40, 41, 42 (42a), 42b, and a control unit that determines whether or not the blood 10 contains magnetic particles according to the output from the magnetic sensor. 80 may be further provided.
- the control unit 80 may check the operating states of the magnetic sensors 40, 41, 42 (42a), 42b determined by the validation unit 90.
- the control unit 80 of the third embodiment can be configured similarly to the control unit 80 of the above-described first embodiment, for example. As a result, the operation of the magnetic sensors 40, 41, 42 (42a), 42b can be confirmed by the control unit 80 as a safety circuit, and as a result, it can be accurately determined whether or not the blood 10 contains magnetic particles. Can be determined.
- Magnetic particles examples include particles exhibiting ferromagnetism or paramagnetism. At least a part of the outer peripheral portion of the magnetic particles is modified with a substance to be separated trapped substance capable of trapping a specific substance in blood.
- the magnetic particles may include, for example, iron, cobalt, nickel, inorganic compounds thereof, organic modified inorganic compounds obtained by modifying these metals or inorganic compounds with organic compounds, and the like.
- the magnetic particles can trap a specific substance in blood through the substance to be separated trapped.
- the specific method for capturing the specific component in the blood by the component to be separated capture is not particularly limited, and examples thereof include chemical bond (molecular biological bond, electrical bond (van der Waals force, polar attractive force, molecular bond).
- the magnetic particles may be particles to which the substance to be separated trapped is added by a coating treatment or the like, or may be composed of the substance to be separated trapped itself.
- magnetic particles may be embedded in the substance to be separated that is trapped in a granular form. At least a part of the outer peripheral portion of the magnetic particles is preferably coated with a polymer or a silica matrix depending on the component to be separated. At least a part of the outer peripheral portion of the magnetic particles may have hydrophobicity or hydrophilicity depending on the component to be separated.
- the average particle size of the magnetic particles may be 2 nm or more.
- the magnetic particles can be efficiently collected by the magnetic field generation unit included in the magnetic extraction unit 30. If the thickness is 100 nm or more, the effect becomes larger, and if it is 250 nm or more, the effect becomes larger.
- the average particle size of the magnetic particles may be 1 mm or less.
- the magnetic particles have high dispersibility and a large specific surface area, and as a result, it is possible to efficiently capture (eg, adsorb) a specific substance in blood. it can. If the thickness is 10 ⁇ m or less, the effect becomes larger, and if it is 5 ⁇ m or less, the effect becomes larger.
- the “average particle diameter” means a particle diameter (also referred to as median diameter D 50 ) at a cumulative value of 50% in a particle size distribution obtained by a laser diffraction/scattering method.
- the animal from which the blood purified by the blood purification device 1D is derived is not particularly limited, and may be a human, or a non-human animal such as livestock and pets.
- animals other than humans include dogs, cats, monkeys, pigs, cows, horses, sheep, goats, mice, rats, and birds.
- the blood purification device 1D can purify the blood by extracting a specific substance from the blood.
- Blood purification device 1D may be directly connected to the animal, or may immediately purify blood collected from the animal.
- the blood purifying apparatus 1D can purify blood collected in advance from an animal without being directly connected to the animal.
- the purified blood may be immediately returned to the animal individual, or may be stored once and then returned to the animal individual.
- examples of the specific substance in blood removed by the magnetic particles include low molecular weight compounds, proteins, nucleic acids, cells and the like. More specific examples include urea, creatinine, uric acid, ⁇ 2 microglobulin, LDL cholesterol, abnormal antibodies in immune diseases, substances that cause diseases such as viruses, bacteria, fungi, and cancer cells.
- FIGS. 5A and 5B are plan views showing the configuration of the blood purification device 1E according to the fifth embodiment of the present disclosure.
- the blood purification apparatus 1E has a return channel as a flow channel of blood and a control unit 80 for operating a flow channel selection unit will be described as an example.
- the blood purification apparatus 1E includes a main flow path 20, a main flow path 21, and a main flow path 22 through which the blood 10 flows, and a magnetic extraction unit 30 (magnetic extraction that collects magnetic particles contained in the blood 10). Means), a magnetic sensor 40 for detecting the presence of magnetic particles in blood 10, a magnetic sensor 41, a magnetic sensor 42, a magnetic particle mixing unit 70 for mixing magnetic particles into blood 10, and a measurement value of the magnetic sensor. Is provided with a control unit 80. Further, the blood purification device 1E selects the return flow path 23 for circulating the blood 10, the first flow path selecting section 61 (first flow path selecting means) for selecting the flow path, and the flow path. The second flow path selecting unit 62 (second flow path selecting means) is provided. Further, the blood purification device 1E includes a filter 50, a connection port (inlet) 2 and a connection port 3.
- the blood purification device 1E may include at least one of a magnetic sensor 42a that detects the presence of magnetic particles in the blood 10 and a magnetic sensor 42b.
- a magnetic sensor 42a that detects the presence of magnetic particles in the blood 10
- a magnetic sensor 42b that detects the presence of magnetic particles in the blood 10
- both the magnetic sensor 42a and the magnetic sensor 42b are illustrated as a specific example, but the blood purification device 1E may include only the magnetic sensor 42b.
- the magnetic particle mixing unit 70 is provided in front of the magnetic extraction unit 30 and mixes magnetic particles into the blood 10. However, the magnetic particle mixing unit 70 may not be provided in the blood purification device 1E and may be provided outside the blood purification device 1E.
- the magnetic sensor 42, the magnetic sensor 42a, and the magnetic sensor 42b are provided in the preceding stage of the magnetic extraction unit 30.
- the magnetic sensors 42 and 42a may be provided at a stage subsequent to the magnetic particle mixing unit 70.
- the magnetic sensor 42b may be provided before the magnetic particle mixing unit 70.
- the magnetic sensor 42 (42a) can measure the magnetism of blood after mixing magnetic particles into blood.
- the magnetic value measured by the magnetic sensor 42 (42a) may be used, for example, as a reference value (“first reference value”) after the introduction of the magnetic particles.
- the magnetic sensor 42b can measure the magnetism of the blood itself, which does not contain magnetic particles, before the magnetic particles are mixed with blood.
- the value of magnetism measured by the magnetic sensor 42b may be used, for example, as a reference value before the introduction of magnetic particles (“second reference value”).
- the first flow path selection unit 61 and the second flow path selection unit 62 are, for example, three-way solenoid valves. Without being limited to the above, the first flow channel selection unit 61 and the second flow channel selection unit 62 are, for example, appropriate configurations capable of selecting a blood flow channel by a control signal output from the control unit 80 (for example, , Actuators and valves, etc.).
- the magnetic extraction unit 30, the magnetic sensor 40, and the magnetic sensor 41 are arranged in contact with the main flow path 20.
- the magnetic sensor 40 and the magnetic sensor 41 are provided in the subsequent stage of the magnetic extraction unit 30.
- the number of magnetic sensors provided in the subsequent stage of the magnetic extraction unit 30 is two, but may be one or may be three or more.
- the control unit 80 is connected to the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, the magnetic sensor 42, the first flow channel selection unit 61, the second flow channel selection unit 62, and an artificial heart-lung machine (not shown). (FIG. 5A). As illustrated in FIG. 5B, the control unit 80 includes the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, the magnetic sensor 42a, the magnetic sensor 42b, the first flow path selection unit 61, and the second flow path. The selection unit 62 and the heart-lung machine (not shown) may be connected. Signals from the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, and the magnetic sensor 42 are input to the control unit 80, for example.
- Signals from the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, the magnetic sensor 42a, and the magnetic sensor 42b may be input to the control unit 80 (FIG. 5B). Further, as an example, the control unit 80 may output a signal to the first flow channel selection unit 61, the second flow channel selection unit 62, and the artificial heart-lung machine. However, the control unit 80 does not have to be directly connected to the magnetic sensors 40, 41, 42, 42a, 42b and the heart-lung machine. For example, the control unit 80 may accept, as an input, data of measurement values measured by the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, the magnetic sensor 42, the magnetic sensor 42a, the magnetic sensor 42b, and the like.
- control unit 80 outputs a signal to the first flow channel selection unit 61 and operates the first flow channel selection unit 61 to connect the main flow channel 21 and the main flow channel 20. Further, the control unit 80 outputs a signal to the second flow channel selection unit 62, operates the second flow channel selection unit 62 to connect the main flow channel 20 and the return flow channel 23, and connects the main flow channel 20 and the main flow channel. Shut off path 22. As a result, the blood 10 containing magnetic particles flows into the main channel 21 from the connection port 2.
- the control unit 80 After the blood 10 containing magnetic particles has flowed in from the connection port 2, the control unit 80 operates the first flow channel selection unit 61 to connect the main flow channel 20 and the return flow channel 23. At this time, the second flow path selection unit 62 continues to keep the main flow path 20 and the return flow path 23 in communication.
- Blood 10 circulates in main flow path 20 and return flow path 23. Meanwhile, the magnetic particles are collected by the magnetic extraction unit 30, and the magnetism generated from the blood 10 is measured by the magnetic sensor 40.
- control unit 80 displays the magnetism (first reference value) measured by the magnetic sensor 42 (42a) and represented by blood containing magnetic particles, and the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 40. The process of comparing may be performed. In this case, the control unit 80 can output the result of such processing to an appropriate display device or the like, for example. In addition, the control unit 80 determines the first flow path selection unit 61 according to the result of comparison between the first reference value measured by the magnetic sensor 42 (42a) and the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 40. At least one of the second flow path selection unit 62 may be controlled.
- the control unit 80 for example, when the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 40 is reduced to a certain reference value or more as compared with the first reference value (that is, magnetic particles are captured by the magnetic extraction unit 30. When the amount of magnetic particles in the blood is sufficiently reduced), the control unit 80 controls the first flow channel selection unit 61 and the second flow channel selection unit 61 so that the main flow channel 20 and the main flow channel 22 communicate with each other, for example. At least one of the flow path selection units 62 may be controlled. Specifically, the control unit 80 outputs a signal to the second flow channel selection unit 62, for example, and operates the second flow channel selection unit 62 to connect the main flow channel 20 and the main flow channel 22.
- the control unit 80 continues the state in which the first flow path selection unit 61 connects the main flow path 20 and the return flow path 23. Then, the blood 10 flows into the main flow path 22 and passes through the filter 50. On the other hand, when the control unit 80 determines that the amount of magnetic particles in the blood is not sufficiently reduced, the first flow path is maintained so as to maintain the communication between the main flow path 20 and the return flow path 23. At least one of the selection unit 61 and the second flow path selection unit 62 may be controlled. Specifically, when the control unit 80 determines that the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 40 is higher than the first reference value measured by the magnetic sensor 42 (42a), for example, the first flow rate is determined.
- At least one of the path selection unit 61 and the second flow path selection unit 62 may be controlled to continue the state in which the main flow path 20 and the return flow path 23 are in communication. Further, the control unit 80, for example, when the difference between the first reference value and the magnetism of the blood measured by the magnetic sensor 40 is not included in the range of the specific reference value (for example, when it is smaller than a certain reference). At least one of the first flow channel selection unit 61 and the second flow channel selection unit 62 may be controlled so that the main flow channel 20 and the return flow channel 23 are maintained in communication with each other.
- the first flow path selection unit 61 and the second flow path selection unit 62 continue to be in a state where the main flow path 20 and the return flow path 23 are communicated with each other in response to a control signal from the control unit 80.
- the control unit 80 can prevent, for example, the blood 10 including the magnetic particles in an amount outside the range of a specific reference value from flowing into the main flow path 22.
- control unit 80 compares the magnetism (second reference value) measured by the magnetic sensor 42b and shown by the blood itself that does not contain magnetic particles with the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 40. You may perform the process to do.
- the control unit 80 for example, according to the result of comparing the second reference value measured by the magnetic sensor 42b and the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 40, the first flow path selection unit 61 and the second flow channel selection unit 61. At least one of the flow path selector 62 may be controlled. Specifically, for example, when the magnetism of the blood measured by the magnetic sensor 40 is equal to or lower than the second reference value (when the amount of magnetic particles in blood is sufficiently reduced), the control unit 80: You may perform the process of.
- control unit 80 may control at least one of the first flow channel selection unit 61 and the second flow channel selection unit 62 so that the main flow channel 20 and the main flow channel 22 communicate with each other.
- the control unit 80 outputs a signal to the second flow channel selection unit 62, for example, and operates the second flow channel selection unit 62 to connect the main flow channel 20 and the main flow channel 22.
- the control unit 80 continues the state in which the first flow path selection unit 61 connects the main flow path 20 and the return flow path 23. Then, the blood 10 flows into the main flow path 22 and passes through the filter 50.
- control unit 80 sets the main flow path 20 and At least one of the first flow path selection unit 61 and the second flow path selection unit 62 may be controlled so that the return flow path 23 is maintained in the state of being in communication.
- the control unit 80 for example, when the difference between the second reference value and the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 40 is not included in the range of the specific reference value (for example, larger than a certain reference value), At least one of the first flow channel selection unit 61 and the second flow channel selection unit 62 may be controlled so that the main flow channel 20 and the return flow channel 23 are maintained in the state of being communicated with each other.
- the first flow channel selection unit 61 and the second flow channel selection unit 62 continue to communicate with the main flow channel 20 and the return flow channel 23 according to the control signal from the control unit 80.
- the control unit 80 can prevent, for example, the blood 10 containing the magnetic particles in an amount outside the range of a specific reference value from flowing into the main flow path 22.
- control unit 80 determines whether the blood magnetism measured by the magnetic sensor 40 and the first reference value measured by the magnetic sensor 42 (magnetic sensor 42a) are compared with each other according to the result of the comparison. It is possible to control at least one of the flow path selection unit 61 and the second flow path selection unit 62. In addition, the control unit 80 controls the first flow path selection unit 61 and the first flow path selection unit 61 according to the result of comparing the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 40 and the second reference value measured by the magnetic sensor 42b. At least one of the two flow path selection units 62 can be controlled.
- the control unit 80 as an example, as described above, the difference between the magnetism of the blood measured by the magnetic sensor 40 and the first reference value, or the magnetism of the blood measured by the magnetic sensor 40, At least one of the first flow channel selection unit 61 and the second flow channel selection unit 62 may be controlled depending on whether the difference from the two reference values is included in a specific range. Thereby, the control unit 80 can control the flow of blood according to the measurement result of each magnetic sensor.
- control unit 80 performs mainstream flow based on the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 41 and the magnetism (first reference value) of blood containing magnetic particles measured by the magnetic sensor 42 (42a). It can be determined whether the blood 10 flowing through the passage 22, that is, the blood 10 after passing through the filter 50, contains magnetic particles. As an example, the control unit 80 includes the blood 10 after passing through the filter 50 if the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 41 is reduced by a certain reference value or more as compared with the first reference value. It may be determined that the magnetic particles are sufficiently lowered.
- control unit 80 for example, when the difference between the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 41 and the first reference value is included in a certain range (for example, when the difference is greater than a certain reference value). Alternatively, it may be determined that the magnetic particles contained in the blood 10 after passing through the filter 50 are sufficiently reduced. Similarly, the control unit 80, based on the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 41 and the magnetism (second reference value) of blood that does not contain magnetic particles measured by the magnetic sensor 42b, the main flow path. It can be determined whether blood 10 flowing through 22, ie blood 10 after passing through filter 50, contains magnetic particles.
- the control unit 80 determines that the magnetic particles contained in the blood 10 after passing through the filter 50 are sufficiently reduced. You may judge. Further, the control unit 80, for example, when the difference between the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 41 and the second reference value is included in a certain range (for example, when the difference is less than a certain reference value). Alternatively, it may be determined that the magnetic particles contained in the blood 10 after passing through the filter 50 are sufficiently reduced.
- the control unit 80 determines that the blood 10 flowing through the main flow path 22 does not contain magnetic particles (or the magnetic particles are sufficiently reduced), the state where the main flow path 20 and the main flow path 22 are in communication is continued. .. In this case, the blood 10 flows out from the connection port 3.
- the control unit 80 outputs a signal for controlling the operation of the artificial heart-lung machine. May be.
- the controller 80 may control the heart-lung machine so that the blood 10 stops flowing into the heart-lung machine.
- control unit 80 controls at least one of the first flow channel selection unit 61 and the second flow channel selection unit 62 to block the main flow channel 22 and the return flow channel 23, and at the same time, the main flow channel 20.
- return flow path 23 may be connected to each other. Thereby, the control unit 80 can prevent the blood 10 containing magnetic particles from flowing into the artificial heart-lung machine.
- control unit 80 operates the first flow channel selection unit 61 and the second flow channel selection unit 62 based on the measured values of the magnetic sensor 40 and the magnetic sensors 42 (42a), 42b and the like. Therefore, the magnetic particles can be sufficiently separated and removed from the blood before returning the purified blood to the body.
- the filter 50 can capture magnetic particles that could not be removed by the magnetic extraction unit 30 and foreign substances contained in the blood 10.
- the magnetic extraction unit 30 can magnetically collect the magnetic particles in the blood flowing through the main flow path 20, and thereby extract the specific substance captured by the magnetic particles from the blood.
- a known unit can be used as the magnetic extraction unit 30, and for example, the magnetic separation unit described in Patent Document 1 can be used.
- the magnetic particles may be collected from the blood, for example, by extracting the magnetic particles into a flow path connected to the main flow path 20 or by a recovery unit provided on the inner wall of the main flow path 20.
- the magnetic extraction unit 30 may have a magnetic field generation unit that generates a magnetic field.
- the magnetic particles collect magnetic particles from the blood 10 flowing through the main flow path 20.
- the magnetic field generating means may be, for example, a permanent magnet, a variable magnetic flux magnet, or an induction magnetic field.
- the magnetic extraction unit 30 may have a member capable of shielding a magnetic field, such as a magnetic shield layer. Thereby, the leakage magnetic field from the magnetic extraction unit 30 can be suppressed or prevented.
- the magnetic field generating means is preferably arranged outside the main flow path 20 and does not come into contact with the blood 10. Since the magnetic field generating means does not come into contact with blood 10, coagulation of blood 10 can be suppressed, and mixing of foreign matter can be suppressed.
- the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, and the magnetic sensors 42 (42a) and 42b can detect the presence of magnetic particles by detecting a leakage magnetic field generated from magnetic particles in blood flowing through the main flow path 20.
- the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, the magnetic sensors 42 (42a) and 42b are preferably arranged outside the main flow path 20 and do not come into contact with the blood 10. Since the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, and the magnetic sensors 42 (42a) and 42b do not come into contact with the blood 10, coagulation of the blood 10 can be suppressed, and mixing of foreign matter can be suppressed.
- Known magnetic sensors can be used as the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, and the magnetic sensors 42 (42a) and 42b.
- a coil sensor or a Hall sensor may be used. It may be an element utilizing magnetic resistance.
- Whether or not the blood 10 flowing through the main flow path 20 contains magnetic particles can be determined from the measured values of magnetism indicated by the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, and the magnetic sensors 42 (42a) and 42b.
- the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, and the magnetic sensors 42 (42a) and 42b may be the same type of magnetic sensor or different types of magnetic sensors.
- the coil type sensor measures and detects the magnetic field (magnetic field) of the magnetic particles that have passed when the sample containing magnetic particles passes through the induction coil.
- the coil type sensor has an advantage that it can be easily installed.
- the Hall sensor detects a magnetic field (magnetic field) by the Hall effect, has an advantage that it is inexpensive and can be easily installed.
- the magnetoresistive element is an element that utilizes a phenomenon in which electric resistance changes due to the influence of a magnetic field (magnetic field), and is an anisotropic magnetoresistive effect (AMR) element, a giant magnetoresistive (GMR) element, a tunnel magnetoresistive ( TMR) element etc. are included.
- AMR anisotropic magnetoresistive effect
- GMR giant magnetoresistive
- TMR tunnel magnetoresistive
- the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, the magnetic sensors 42 (42a), 42b may have a member capable of shielding a magnetic field, such as a magnetic shield layer. As a result, it is possible to prevent problems such as erroneous detection due to the influence of the magnetic field generated from the magnetic extraction unit 30.
- the blood purification device 1E may be connected to a blood pump capable of flowing blood.
- the blood pump may be used, for example, to take blood out of the body or to circulate blood taken out of the body.
- a blood pump provided outside in addition to the blood purification device of the present disclosure may be used.
- blood 10 containing magnetic particles modified by a component to be separated that can capture a specific substance in blood is introduced into main flow paths 20, 21, 22 in which blood 10 can flow. Shed. Further, at least a part of the magnetic particles contained in the blood 10 is collected by the magnetic extraction unit 30 that can generate a magnetic field. Then, the magnetic sensors 40 and 41 capable of detecting the presence of the magnetic particles detect whether or not the magnetic particles remain in the blood after the magnetic extraction unit 30 collects at least a part of the magnetic particles. ..
- the blood purification device 1E may be maintained at a constant temperature or a specific temperature range as a whole.
- an exterior material constituted by a heat insulating material or the like may be provided that covers the entire blood purification device. Keeping the entire device at a constant temperature stabilizes the measured value of the magnetic sensor. Further, it is preferable that the entire blood purification device is kept at the same temperature as the body temperature.
- the blood purification device includes a temperature sensor (not shown) that detects the internal temperature of the exterior material, and a heating unit such as a heater that heats the interior of the exterior material according to a signal from the control unit based on the temperature sensor ( (Not shown) may be further provided. Thereby, the measurement value of the magnetic sensor can be stabilized, and the quality of the blood flowing through the blood purification device can be maintained for a long time.
- the blood purification device 1E further includes a validation unit 90 that determines whether or not the magnetic sensors 40, 41, 42 (42a), 42b are operating properly.
- the validation unit 90 is connected to the magnetic sensors 40, 41, 42 (42a), 42b, and the magnetic sensors 40, 41, 42 (42a), depending on the output (the magnetic value of blood) from the magnetic sensors. It may be determined whether 42b is operating correctly.
- the validation unit may be configured similarly to the validation unit 90 in the above-described first embodiment, for example.
- the blood purification device 1E is connected to the magnetic sensors 40, 41, 42 (42a), 42b, and a control unit that determines whether or not the blood 10 contains magnetic particles according to the output from the magnetic sensor. May be further provided.
- the control unit 80 may check the operating states of the magnetic sensors 40, 41, 42 (42a), 42b determined by the validation unit 90. As a result, the operation of the magnetic sensors 40, 41, 42 (42a), 42b can be confirmed by the control unit 80 as a safety circuit, and as a result, it can be accurately determined whether or not the blood 10 contains magnetic particles. Can be determined.
- Magnetic particles examples include particles exhibiting ferromagnetism or paramagnetism. At least a part of the outer peripheral portion of the magnetic particles is modified with a substance to be separated trapped substance capable of trapping a specific substance in blood.
- the magnetic particles may include, for example, iron, cobalt, nickel, inorganic compounds thereof, organic modified inorganic compounds obtained by modifying these metals or inorganic compounds with organic compounds, and the like.
- the magnetic particles can trap a specific substance in blood through the substance to be separated trapped.
- the specific method for capturing the specific component in the blood by the component to be separated capture is not particularly limited, and examples thereof include chemical bond (molecular biological bond, electrical bond (van der Waals force, polar attractive force, molecular bond).
- the magnetic particles may be particles to which a substance to be separated trapped is added by a coating process or the like, or may be composed of the substance to be separated trapped itself.
- magnetic particles may be embedded in the separated component-capturing substance to be separated. At least a part of the outer peripheral portion of the magnetic particles is preferably coated with a polymer or a silica matrix depending on the component to be separated. At least a part of the outer peripheral portion of the magnetic particles may have a hydrophobic property or a hydrophilic property depending on the component to be separated.
- the average particle size of the magnetic particles may be 2 nm or more.
- the magnetic particles can be efficiently collected by the magnetic field generation unit included in the magnetic extraction unit 30. If the thickness is 100 nm or more, the effect becomes larger, and if it is 250 nm or more, the effect becomes larger.
- the average particle size of the magnetic particles may be 1 mm or less.
- the magnetic particles have high dispersibility and a large specific surface area, and as a result, it is possible to efficiently capture (eg, adsorb) a specific substance in blood. it can. If the thickness is 10 ⁇ m or less, the effect becomes larger, and if it is 5 ⁇ m or less, the effect becomes larger.
- the “average particle diameter” means a particle diameter (also referred to as median diameter D 50 ) at a cumulative value of 50% in a particle size distribution obtained by a laser diffraction/scattering method.
- the animal from which the blood purified by the blood purification device 1E is derived is not particularly limited, and may be a human or a non-human animal such as livestock and pets.
- animals other than humans include dogs, cats, monkeys, pigs, cows, horses, sheep, goats, mice, rats, and birds.
- the blood purification apparatus 1E can purify the blood by extracting a specific substance from the blood.
- the blood purification device 1E may be directly connected to the animal, or may immediately purify blood collected from the animal. Alternatively, the blood purification device 1E can also purify blood collected in advance from an animal without being directly connected to the animal.
- the purified blood may be immediately returned to the animal individual, or may be stored once and then returned to the animal individual.
- examples of the specific substance in blood removed by the magnetic particles include low molecular weight compounds, proteins, nucleic acids, cells and the like. More specific examples include urea, creatinine, uric acid, ⁇ 2 microglobulin, LDL cholesterol, abnormal antibodies in immune diseases, substances that cause diseases such as viruses, bacteria, fungi, and cancer cells.
- FIGSixth Embodiment 6A and 6B are plan views showing the configuration of the blood purification device 1F according to the sixth embodiment of the present disclosure.
- the blood purification device 1F has a meandering return flow passage and a control unit 80 that operates a flow passage selecting unit will be described as an example.
- the blood purification apparatus 1F includes a main flow path 20, a main flow path 21, and a main flow path 22 through which the blood 10 flows, and a magnetic extraction unit 30 (magnetic extraction that collects magnetic particles contained in the blood 10). Means), two magnetic sensors 40, 40 for detecting the presence of magnetic particles in blood 10, a magnetic sensor 41, a magnetic sensor 42, a magnetic particle mixing unit 70 for mixing magnetic particles into blood 10, and a magnetic sensor. A control unit 80 for processing measured values is provided. Further, the blood purification device 1F includes the return flow path 23 that circulates the blood 10, the first flow path selecting unit 61 (first flow path selecting means) that selects the flow path, and the second flow path selecting part. The channel selecting unit 62 (second channel selecting unit) is provided. Further, the blood purification device 1F includes a filter 50, a connection port (inlet) 2 and a connection port (outlet) 3.
- the blood purification device 1F may include at least one of a magnetic sensor 42a that detects the presence of magnetic particles in the blood 10 and a magnetic sensor 42b.
- a magnetic sensor 42a that detects the presence of magnetic particles in the blood 10
- a magnetic sensor 42b that detects the presence of magnetic particles in the blood 10
- both the magnetic sensor 42a and the magnetic sensor 42b are illustrated as a specific example, but the blood purification device 1F may include only the magnetic sensor 42b.
- the main flow path 20 is provided with two magnetic sensors 40, 40.
- the magnetic sensor 40 is arranged so as not to be easily affected by the magnetic field generated by the magnetic extraction unit 30. With such an arrangement, the magnetic sensor 40 can measure the magnetism of the blood 10 more accurately.
- the two magnetic sensors 40, 40 provided in the main channel 20 are attached, for example, in a state of being offset from the axis of the magnetic extraction unit 30 in a side view of the main channel 20. Further, the two magnetic sensors 40, 40 are also attached with their axes deviated from each other. In this way, the two magnetic sensors 40, 40 are arranged so as not to be easily affected by the magnetic field generated by the magnetic extraction unit 30.
- the magnetism of the blood 10 can be measured more accurately using the two measurement values of the two magnetic sensors 40, 40. Further, with such an arrangement, the magnetic sensor 40 is less likely to malfunction, and the measurement accuracy of the magnetic sensor 40 can be improved.
- the magnetic particle mixing unit 70 is provided in front of the magnetic extraction unit 30 and mixes magnetic particles into the blood 10. However, the magnetic particle mixing unit 70 may not be provided in the blood purification device 1F and may be provided outside the blood purification device 1F.
- the magnetic sensors 42, 42a, 42b are provided in the preceding stage of the magnetic extraction unit 30.
- the magnetic sensors 42 and 42a may be provided at a stage subsequent to the magnetic particle mixing unit 70.
- the magnetic sensor 42b may be provided before the magnetic particle mixing unit 70.
- the magnetic sensor 42 (42a) can measure the magnetism of blood after mixing magnetic particles into blood. In this case, the magnetic value measured by the magnetic sensor 42 (42a) may be used, for example, as a reference value (“first reference value”) after the introduction of the magnetic particles.
- the magnetic sensor 42b can measure the magnetism of the blood itself, which does not contain magnetic particles, before the magnetic particles are mixed with blood. In this case, the value of magnetism measured by the magnetic sensor 42b may be used, for example, as a reference value before the introduction of magnetic particles (“second reference value”).
- the first flow path selection unit 61 and the second flow path selection unit 62 are, for example, three-way solenoid valves. Without being limited to the above, the first flow channel selection unit 61 and the second flow channel selection unit 62 are, for example, appropriate configurations capable of selecting a blood flow channel by a control signal output from the control unit 80 (for example, , Actuators and valves, etc.).
- the magnetic extraction unit 30, the magnetic sensor 40, and the magnetic sensor 41 are arranged in contact with the main flow path 20.
- the magnetic sensor 40 and the magnetic sensor 41 are provided in the subsequent stage of the magnetic extraction unit 30.
- the number of magnetic sensors provided after the magnetic extraction unit 30 is three, but may be one, two, or four or more. May be.
- the control unit 80 includes two magnetic sensors 40, 40, a magnetic sensor 41, a magnetic sensor 42, a first flow path selection unit 61, a second flow path selection unit 62, and an artificial heart-lung machine (not shown). ) And (FIG. 6A). As illustrated in FIG. 6B, the control unit 80 includes the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, the magnetic sensor 42a, the magnetic sensor 42b, the first flow path selection unit 61, and the second flow path. The selection unit 62 and the heart-lung machine (not shown) may be connected. For example, signals from the two magnetic sensors 40, 40, the magnetic sensor 41, and the magnetic sensor 42 are input to the control unit 80.
- Signals from the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, the magnetic sensor 42a, and the magnetic sensor 42b may be input to the control unit 80 (FIG. 6B). Further, as an example, the control unit 80 may output a signal to the first flow channel selection unit 61, the second flow channel selection unit 62, and the artificial heart-lung machine. However, the control unit 80 may not be directly connected to the magnetic sensor 41 and the heart-lung machine. For example, the control unit 80 may accept, as an input, data of measurement values measured by the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, the magnetic sensor 42, the magnetic sensor 42a, the magnetic sensor 42b, and the like.
- control unit 80 outputs a signal to the first flow channel selection unit 61 and operates the first flow channel selection unit 61 to connect the main flow channel 21 and the main flow channel 20. Further, the control unit 80 outputs a signal to the second flow channel selection unit 62, operates the second flow channel selection unit 62 to connect the main flow channel 20 and the return flow channel 23, and connects the main flow channel 20 and the main flow channel. Shut off path 22. As a result, the blood 10 containing magnetic particles flows into the main channel 21 from the connection port 2.
- the control unit 80 After the blood 10 containing magnetic particles has flowed in from the connection port 2, the control unit 80 operates the first flow channel selection unit 61 to connect the main flow channel 20 and the return flow channel 23. At this time, the second flow path selection unit 62 continues to keep the main flow path 20 and the return flow path 23 in communication.
- Blood 10 circulates in main flow path 20 and return flow path 23. Meanwhile, the magnetic particles are collected by the magnetic extraction unit 30, and the magnetism generated from the blood 10 is measured by the magnetic sensors 40, 40.
- control unit 80 controls the magnetism (first reference value) of blood containing magnetic particles, which is measured by the magnetic sensor 42 (42a), and the magnetism of blood measured by the magnetic sensors 40, 40. You may perform the process which compares with. In this case, the control unit 80 can output the result of such processing to an appropriate display device or the like, for example. In addition, the control unit 80 also determines the first flow rate according to the result of comparing the first reference value measured by the magnetic sensor 42 (42a) and the magnetism of blood measured by the magnetic sensors 40, 40. At least one of the path selection unit 61 and the second flow path selection unit 62 may be controlled.
- control unit 80 determines that one or both of the magnetism of blood measured by the two magnetic sensors 40, 40 is higher than the first reference value measured by the magnetic sensor 42 (42a). You may continue the state which controlled the 1st flow path selection part 61 and the 2nd flow path selection part 62, and made the main flow path 20 and the return flow path 23 connect.
- control unit 80 identifies the difference between the first reference value measured by the magnetic sensor 42 (42a) and either or both of the magnetism of blood measured by the two magnetic sensors 40, 40.
- the first flow path selecting unit 61 and the second flow path selecting unit 62 are controlled, and The state in which the return flow path 23 is in communication may be continued.
- the control unit 80 displays the magnetism (second reference value) measured by the magnetic sensor 42b and represented by blood not containing magnetic particles, and the magnetism of blood measured by the magnetic sensors 40, 40. The process of comparing may be performed.
- the control unit 80 controls the first flow channel selection unit 61 and the second flow channel selection unit according to the result of comparison between the second reference value and the blood magnetism measured by the magnetic sensors 40, 40. At least one of 62 may be controlled.
- the control unit 80 determines that, for example, one or both of the magnetism of blood measured by the two magnetic sensors 40, 40 is higher than the second reference value measured by the magnetic sensor 42b. At this time, the first flow path selection unit 61 and the second flow path selection unit 62 may be controlled to continue the state in which the main flow path 20 and the return flow path 23 are in communication with each other.
- the control unit 80 for example, the difference between the second reference value measured by the magnetic sensor 42b and either or both of the magnetism of blood measured by the two magnetic sensors 40, 40 falls within a specific reference value range.
- the first flow path selection unit 61 and the second flow path selection unit 62 are controlled. The communication state may be continued.
- the control unit 80 based on the magnetism of blood measured by either or both of the two magnetic sensors 40, 40 and the first reference value measured by the magnetic sensor 42 (42a), the main flow path 20.
- the control unit 80 outputs a signal to the second flow channel selecting unit 62, for example, and operates the second flow channel selecting unit 62 to connect the main flow channel 20 and the main flow channel 22.
- the control unit 80 may control the first flow channel selection unit 61 so as to continue the state in which the main flow channel 20 and the return flow channel 23 are in communication with each other.
- the control unit 80 as an example, the difference between the first reference value measured by the magnetic sensor 42 (42a) and the magnetism of blood measured by the two magnetic sensors 40, 40, or both. Is included in a specific range (for example, when the difference is larger than the reference), the second flow path selecting unit 62 may be operated to connect the main flow path 20 and the main flow path 22. Further, the control unit 80 causes the blood flowing through the main flow path 20 to be based on the magnetism of blood measured by either or both of the two magnetic sensors 40, 40 and the second reference value measured by the magnetic sensor 42b. When it is determined that 10 does not contain magnetic particles (or the magnetic particles are sufficiently reduced), the following processing may be executed.
- the control unit 80 outputs a signal to the second flow channel selecting unit 62, for example, and operates the second flow channel selecting unit 62 to connect the main flow channel 20 and the main flow channel 22.
- the control unit 80 may control the first flow channel selection unit 61 so as to continue the state in which the main flow channel 20 and the return flow channel 23 are in communication with each other. Then, the blood 10 flows into the main flow path 22 and passes through the filter 50.
- the control unit 80 as an example, the second reference value measured by the magnetic sensor 42b and the difference between either or both of the magnetism of blood measured by the two magnetic sensors 40, 40 is within a specific range. 2) (for example, when the difference is smaller than the reference), the second flow path selecting unit 62 may be operated to connect the main flow path 20 and the main flow path 22.
- control unit 80 based on the magnetism of the blood measured by the magnetic sensor 41 and the magnetism (first reference value) indicated by the blood itself including the magnetic particles, measured by the magnetic sensor 42 (42a), It can be determined whether the blood 10 flowing through the main flow path 22 contains magnetic particles (or whether the magnetic particles are sufficiently reduced). Further, the control unit 80 controls the blood 10 flowing through the main flow path 22 based on the magnetism of the blood measured by the magnetic sensor 41 and the magnetism of the blood itself containing no magnetic particles measured by the magnetic sensor 42b. It may be determined whether or not the magnetic particles are included (or whether or not the magnetic particles are sufficiently reduced).
- the control unit 80 may determine that the magnetic particles are not sufficiently reduced. Further, the control unit 80, for example, when the difference between the first reference value and the magnetism of the blood measured by the magnetic sensor 41 is not included in the range of the specific reference value (for example, the difference is smaller than the reference value. In this case, it may be determined that the magnetic particles are not sufficiently reduced. Similarly, the control unit 80 may determine that the magnetic particles are not sufficiently reduced when, for example, the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 41 is higher than the second reference value.
- control unit 80 for example, when the difference between the second reference value and the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 41 is not included in the range of the specific reference value (for example, the difference is larger than the reference value. In this case, it may be determined that the magnetic particles are not sufficiently reduced.
- the control unit 80 can, for example, compare the first reference value measured by the magnetic sensor 42 (42a) with the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 40, and output the result to a display device or the like.
- the control unit 80 can compare the second reference value measured by the magnetic sensor 42b with the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 40 and output the result to a display device or the like, for example.
- control unit 80 determines that the magnetic particles are not sufficiently reduced based on the first reference value measured by the magnetic sensor 42 (42a) and the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 41, A signal may be output to control the operation of the cardiopulmonary device.
- the control unit 80 determines that the magnetic particles are not sufficiently reduced based on the second reference value measured by the magnetic sensor 42b and the magnetism of blood measured by the magnetic sensor 41, the control unit 80 A signal may be output to control the operation of the cardiopulmonary device.
- the control unit 80 may control the artificial heart-lung machine so as to stop the blood 10 from flowing into the artificial heart-lung machine, for example.
- control unit 80 controls at least one of the first flow channel selection unit 61 and the second flow channel selection unit 62 to block the main flow channel 22 and the return flow channel 23, and at the same time, the main flow channel 20.
- return flow path 23 may be connected to each other. Thereby, the control unit 80 can prevent the blood 10 containing magnetic particles from flowing into the artificial heart-lung machine.
- the control unit 80 selects the first flow path selection unit 61 and the second flow path selection based on the measured values of the two magnetic sensors 40, 40 and the magnetic sensors 42 (42a), 42b. Since the part 62 is operated, the measurement accuracy of the magnetic sensor 40 can be improved, and the magnetic particles can be sufficiently separated and removed from the blood before returning the purified blood to the body.
- the filter 50 can capture magnetic particles that could not be removed by the magnetic extraction unit 30 and foreign substances contained in the blood 10.
- the magnetic extraction unit 30 can magnetically collect the magnetic particles in the blood flowing through the main flow path 20, and thereby extract the specific substance captured by the magnetic particles from the blood.
- a known unit can be used as the magnetic extraction unit 30, and for example, the magnetic separation unit described in Patent Document 1 can be used.
- the magnetic particles may be collected from the blood, for example, by extracting the magnetic particles into a flow path connected to the main flow path 20 or by a recovery unit provided on the inner wall of the main flow path 20.
- the magnetic extraction unit 30 may have a magnetic field generation unit that generates a magnetic field.
- the magnetic particles collect magnetic particles from the blood 10 flowing through the main flow path 20.
- the magnetic field generating means may be, for example, a permanent magnet, a variable magnetic flux magnet, or an induction magnetic field.
- the magnetic extraction unit 30 may have a member capable of shielding a magnetic field, such as a magnetic shield layer. Thereby, the leakage magnetic field from the magnetic extraction unit 30 can be suppressed or prevented.
- the magnetic field generating means is preferably arranged outside the main flow path 20 and does not come into contact with the blood 10. Since the magnetic field generating means does not come into contact with blood 10, coagulation of blood 10 can be suppressed, and mixing of foreign matter can be suppressed.
- the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, and the magnetic sensors 42 (42a) and 42b can detect the presence of magnetic particles by detecting a leakage magnetic field generated from magnetic particles in blood flowing through the main flow path 20.
- the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, the magnetic sensors 42 (42a) and 42b are preferably arranged outside the main flow path 20 and do not come into contact with the blood 10. Since the magnetic sensors 40, 41, 42 (42a), 42b do not come into contact with the blood 10, coagulation of the blood 10 can be suppressed, and mixing of foreign matter can be suppressed.
- Known magnetic sensors can be used as the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, and the magnetic sensors 42 (42a) and 42b.
- a coil sensor or a Hall sensor may be used. It may be an element utilizing magnetic resistance.
- Whether or not the blood 10 flowing through the main flow path 20 contains magnetic particles can be determined from the measured values of magnetism indicated by the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, and the magnetic sensors 42 (42a) and 42b.
- the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, and the magnetic sensors 42 (42a) and 42b may be the same type of magnetic sensor or different types of magnetic sensors.
- the coil type sensor measures and detects the magnetic field (magnetic field) of the magnetic particles that have passed when the sample containing magnetic particles passes through the induction coil.
- the coil type sensor has an advantage that it can be easily installed.
- the Hall sensor detects a magnetic field (magnetic field) by the Hall effect, has an advantage that it is inexpensive and can be easily installed.
- the magnetoresistive element is an element that utilizes a phenomenon in which electric resistance changes due to the influence of a magnetic field (magnetic field), and is an anisotropic magnetoresistive effect (AMR) element, a giant magnetoresistive (GMR) element, a tunnel magnetoresistive ( TMR) element etc. are included.
- AMR anisotropic magnetoresistive effect
- GMR giant magnetoresistive
- TMR tunnel magnetoresistive
- the magnetic sensor 40, the magnetic sensor 41, the magnetic sensors 42 (42a), 42b may have a member capable of shielding a magnetic field, such as a magnetic shield layer. As a result, it is possible to prevent problems such as erroneous detection due to the influence of the magnetic field generated from the magnetic extraction unit 30.
- the blood purification device 1F may be connected to a blood pump capable of flowing blood.
- the blood pump may be used, for example, to take blood out of the body or to circulate blood taken out of the body.
- a blood pump provided outside in addition to the blood purification device of the present disclosure may be used.
- blood 10 containing magnetic particles modified with a component to be separated that can capture a specific substance in blood is introduced into main flow paths 20, 21, and 22 through which blood 10 can flow. Shed. Further, at least a part of the magnetic particles contained in the blood 10 is collected by the magnetic extraction unit 30 that can generate a magnetic field. Then, the magnetic sensors 40 and 41 capable of detecting the presence of the magnetic particles detect whether or not the magnetic particles remain in the blood after the magnetic extraction unit 30 collects at least a part of the magnetic particles. ..
- the blood purification device 1F may be maintained at a constant temperature or a specific temperature range in the entire device.
- an exterior material constituted by a heat insulating material or the like may be provided that covers the entire blood purification device. Keeping the entire device at a constant temperature stabilizes the measured value of the magnetic sensor. Further, it is preferable that the entire blood purification device is kept at the same temperature as the body temperature.
- the blood purification device includes a temperature sensor (not shown) that detects the internal temperature of the exterior material, and a heating unit such as a heater that heats the interior of the exterior material according to a signal from the control unit based on the temperature sensor ( (Not shown) may be further provided. Thereby, the measurement value of the magnetic sensor can be stabilized, and the quality of the blood flowing through the blood purification device can be maintained for a long time.
- the blood purification device 1F further includes a validation unit 90 that determines whether or not the magnetic sensors 40, 40, 41, 42 (42a), 42b are operating properly. You may prepare.
- the validation unit 90 is connected to the magnetic sensors 40, 40, 41, 42 (42a), 42b, and the magnetic sensors 40, 40, 41, 42 according to the output (magnetic value of blood) from the magnetic sensor. It may be determined whether (42a) and 42b are operating correctly.
- the validation unit may be configured similarly to the validation unit 90 in the above-described first embodiment, for example.
- the blood purification device 1F is connected to the magnetic sensors 40, 40, 41, 42 (42a), 42b, and determines whether or not the blood 10 contains magnetic particles according to the output from the magnetic sensor. You may further provide a control part.
- the control unit 80 may check the operating states of the magnetic sensors 40, 40, 41, 42 (42a), 42b determined by the validation unit 90. As a result, the operation of the magnetic sensors 40, 40, 41, 42 (42a), 42b can be confirmed by the control unit 80 as a safety circuit, and as a result, whether or not the blood 10 contains magnetic particles can be confirmed. It can be accurately determined.
- Magnetic particles examples include particles exhibiting ferromagnetism or paramagnetism. At least a part of the outer peripheral portion of the magnetic particles is modified with a substance to be separated trapped substance capable of trapping a specific substance in blood.
- the magnetic particles may include, for example, iron, cobalt, nickel, inorganic compounds thereof, organic modified inorganic compounds obtained by modifying these metals or inorganic compounds with organic compounds, and the like.
- the magnetic particles can trap a specific substance in blood through the substance to be separated trapped.
- the specific method of capturing the specific component in the blood by the component to be separated-captured is not particularly limited, and for example, chemical bonding, adsorption, trapping by a three-dimensional structure, etc. can be appropriately adopted.
- the magnetic particles may be particles to which the substance to be separated trapped is added by a coating treatment or the like, or may be composed of the substance to be separated trapped itself.
- magnetic particles may be embedded in the substance to be separated that is trapped in a granular form. At least a part of the outer peripheral portion of the magnetic particles is preferably coated with a polymer or a silica matrix depending on the component to be separated. At least a part of the outer peripheral portion of the magnetic particles may have hydrophobicity or hydrophilicity depending on the component to be separated.
- the average particle size of the magnetic particles may be 2 nm or more.
- the magnetic particles can be efficiently collected by the magnetic field generation unit included in the magnetic extraction unit 30. If the thickness is 100 nm or more, the effect becomes larger, and if it is 250 nm or more, the effect becomes larger.
- the average particle size of the magnetic particles may be 1 mm or less.
- the magnetic particles have high dispersibility and a large specific surface area, and as a result, it is possible to efficiently capture (eg, adsorb) a specific substance in blood. it can. If the thickness is 10 ⁇ m or less, the effect becomes larger, and if it is 5 ⁇ m or less, the effect becomes larger.
- the “average particle diameter” means a particle diameter (also referred to as median diameter D 50 ) at a cumulative value of 50% in a particle size distribution obtained by a laser diffraction/scattering method.
- the animal from which the blood purified by the blood purification device 1F is derived is not particularly limited, and may be a human or a non-human animal such as livestock and pets.
- animals other than humans include dogs, cats, monkeys, pigs, cows, horses, sheep, goats, mice, rats, and birds.
- the blood purification device 1F can purify the blood by extracting a specific substance from the blood.
- Blood purification device 1F may be directly connected to the animal, or may immediately purify blood collected from the animal.
- the blood purification device 1F can purify blood collected in advance from an animal without being directly connected to the animal.
- the purified blood may be immediately returned to the animal individual, or may be stored once and then returned to the animal individual.
- examples of the specific substance in blood removed by the magnetic particles include low molecular weight compounds, proteins, nucleic acids, cells and the like. More specific examples include urea, creatinine, uric acid, ⁇ 2 microglobulin, LDL cholesterol, abnormal antibodies in immune diseases, substances that cause diseases such as viruses, bacteria, fungi, and cancer cells.
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Abstract
磁性粒子が血液中から分離除去されていることを確認可能な血液浄化装置等を提供する。 血液浄化装置(1A)は、血液(10)が流れる主流路(20)と、血液(10)中に含まれる磁性粒子を磁力により回収する磁気抽出部(30)(磁気抽出手段)と、血液(10)中の磁性粒子の存在を検出する少なくとも1つの磁気センサ(40)と、を備える。磁性粒子はその外周部の少なくとも一部に、血液(10)中の特定物質を捕捉可能な被分離成分捕捉物質で修飾された修飾部を有する。
Description
本開示は、血液浄化装置及び血液の浄化方法に関する。
本願は、2019年2月22日に、日本に出願された特願2019-030713に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2019年2月22日に、日本に出願された特願2019-030713に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
血液中から疾病を引き起こす原因物質を除去する方法として、遠心分離、膜分離、吸着カラムによる分離等を利用した方法が知られている。また、磁性を有し、血液中の疾病原因物質を吸着することのできる微小粒子(磁性粒子)を血液中に混入させ、磁性粒子を磁気により回収する血液浄化装置が知られている(例えば、特許文献1を参照)。
しかしながら、従来の磁性粒子を用いた血液浄化装置では、磁性粒子を除去したことを確認する仕組みが十分とはいいきれず、浄化後の血液中に磁性粒子が残存する虞がある。
このため、浄化後の血液を安全に体内へ戻すことができないという問題があった。
このため、浄化後の血液を安全に体内へ戻すことができないという問題があった。
そこで、本開示は、磁性粒子が血液中から分離除去されていることを確認可能な血液浄化装置及び血液の浄化方法を提供することを目的とする。
本開示に係る技術は、以下の態様を含む。
[1]血液が流れる主流路と、
上記血液中に含まれる磁性粒子を磁力により回収する磁気抽出手段と、
上記血液中の上記磁性粒子の存在を検出可能な少なくとも1つの磁気センサと、を備え、
上記磁性粒子は、その外周部の少なくとも一部に上記血液中の特定物質を捕捉可能な被分離成分捕捉物質で修飾された修飾部を有し、
上記磁気抽出手段が、上記特定物質を捕捉した上記磁性粒子を回収することにより、血液中から上記特定物質を抽出して血液を浄化する、血液浄化装置。
[1]血液が流れる主流路と、
上記血液中に含まれる磁性粒子を磁力により回収する磁気抽出手段と、
上記血液中の上記磁性粒子の存在を検出可能な少なくとも1つの磁気センサと、を備え、
上記磁性粒子は、その外周部の少なくとも一部に上記血液中の特定物質を捕捉可能な被分離成分捕捉物質で修飾された修飾部を有し、
上記磁気抽出手段が、上記特定物質を捕捉した上記磁性粒子を回収することにより、血液中から上記特定物質を抽出して血液を浄化する、血液浄化装置。
[2]上記磁気センサが、上記磁気抽出手段の後段に少なくとも1つ設けられている、[1]に記載の血液浄化装置。
[3]上記磁気センサが、上記磁気抽出手段の前段に設けられている、[2]に記載の血液浄化装置。
[4]上記主流路において上記磁気抽出手段の前段に配置され、上記血液の流動先を選択する第1の流路選択手段と、
上記主流路において上記磁気抽出手段の後段に配置され、上記血液の流動先を選択する第2の流路選択手段と、
上記第1の流路選択手段と上記第2の流路選択手段との間に設けられた戻り流路と、を備える、
[1]~[3]のいずれかに記載の血液浄化装置。
上記主流路において上記磁気抽出手段の後段に配置され、上記血液の流動先を選択する第2の流路選択手段と、
上記第1の流路選択手段と上記第2の流路選択手段との間に設けられた戻り流路と、を備える、
[1]~[3]のいずれかに記載の血液浄化装置。
[5]上記主流路において、上記第2の流路選択手段の後段に磁気センサを備える、[4]に記載の血液浄化装置。
[6]上記磁気センサと、上記第1の流路選択手段と、上記第2の流路選択手段に接続されている制御部を更に備え、
上記制御部は、上記磁気センサの出力に応じて、上記第1の流路選択手段と、上記第2の流路選択手段との少なくとも一方を制御する、
[4]又は[5]に記載の血液浄化装置。
上記制御部は、上記磁気センサの出力に応じて、上記第1の流路選択手段と、上記第2の流路選択手段との少なくとも一方を制御する、
[4]又は[5]に記載の血液浄化装置。
[7]上記磁気センサが、上記流路の外部に配置され上記血液と接触しない磁気抵抗素子である、[1]~[6]のいずれかに記載の血液浄化装置。
[8]上記磁気センサが、上記流路の外部に配置され上記血液と接触しないコイル型センサである、[1]~[6]のいずれかに記載の血液浄化装置。
[9]上記磁気センサが、上記流路の外部に配置され上記血液と接触しないホールセンサである、[1]~[6]のいずれかに記載の血液浄化装置。
[10]上記磁気抽出手段は、上記磁性粒子の回収に用いられる磁場を発生する磁場発生手段を有し、上記磁場発生手段が、上記流路の外部で上記血液とは接触しない位置に配置される、[1]~[9]のいずれかに記載の血液浄化装置。
[11]装置全体の温度が、一定温度又は特定の温度範囲内に保たれることを特徴とする、[1]~[10]のいずれかに記載の血液浄化装置。
[12]上記磁気センサが正しく動作しているか否かを判定するバリデーション部を更に備える、[1]~[11]のいずれかに記載の血液浄化装置。
[13]血液中の特定物質を捕捉可能な被分離成分捕捉物質により修飾された磁性粒子が含まれる血液を、血液が流動可能な主流路に流し、
磁場を発生可能な磁気抽出手段により、上記血液中に含まれる上記磁性粒子の少なくとも一部を回収し、
上記磁性粒子の存在を検出可能な少なくとも1つの磁気センサにより、上記磁気抽出手段により上記磁性粒子の少なくとも一部が回収された後の上記血液中に、上記磁気粒子が残存しているか否かを検出する、
血液の浄化方法。
磁場を発生可能な磁気抽出手段により、上記血液中に含まれる上記磁性粒子の少なくとも一部を回収し、
上記磁性粒子の存在を検出可能な少なくとも1つの磁気センサにより、上記磁気抽出手段により上記磁性粒子の少なくとも一部が回収された後の上記血液中に、上記磁気粒子が残存しているか否かを検出する、
血液の浄化方法。
本開示によれば、磁性粒子が血液中から分離除去されていることを確認する技術を提供することができる。
以下、本開示に係る技術を実現可能な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面では、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は図示するものに限らないものとする。
[血液浄化装置]
(第1実施形態)
図1A及び図1Bは、本開示の第1実施形態に係る血液浄化装置1Aの構成を示す平面図である。本実施形態では、血液が流れる流路が、戻り流路を含まない場合を例に挙げて説明する。
(第1実施形態)
図1A及び図1Bは、本開示の第1実施形態に係る血液浄化装置1Aの構成を示す平面図である。本実施形態では、血液が流れる流路が、戻り流路を含まない場合を例に挙げて説明する。
図1Aに例示されるように、血液浄化装置1Aは、血液10が流れる主流路20と、血液10中に含まれる磁性粒子を回収する磁気抽出部30(磁気抽出手段)と、血液10中の磁性粒子の存在を検出するための磁気センサ40及び磁気センサ41とを備えている。
また、血液浄化装置1Aは、フィルタ50と、接続口(入口)2と、接続口(出口)3を備えている。
また、血液浄化装置1Aは、フィルタ50と、接続口(入口)2と、接続口(出口)3を備えている。
磁気抽出部30、磁気センサ40及び磁気センサ41は、主流路20に接するように配置されている。磁気センサ40及び磁気センサ41は、磁気抽出部30の後段に設けられている。血液浄化装置1Aにおいて磁気抽出部30の後段に設けられている磁気センサの個数は2つであるが、1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。
磁性粒子を含む血液10は、接続口2から主流路20に流入する。血液10に含まれる磁性粒子は、磁気抽出部30により回収された後、磁気センサ40により血液10の磁気が測定され、その結果、血液10が磁性粒子を含むか否かが判定される。続いて、血液10はフィルタ50を通過し、磁気センサ41により、血液10が磁性粒子を含むか否かが判定される。その後、フィルタ50を通過した血液10は、接続口3から流出する。
フィルタ50は、磁気抽出部30により除去することのできなかった血液10に含まれる磁性粒子、血液10に含まれる異物等を捕捉することができる。
<磁気抽出手段>
磁気抽出部30は、主流路20を流れる血液中の磁性粒子を磁力により回収することができ、これによって、磁性粒子に捕捉された特定物質を血液中から抽出することができる。
磁気抽出部30としては、公知の手段を用いることができ、例えば、特許文献1に記載された磁気分離手段を用いることができる。
磁気抽出部30は、主流路20を流れる血液中の磁性粒子を磁力により回収することができ、これによって、磁性粒子に捕捉された特定物質を血液中から抽出することができる。
磁気抽出部30としては、公知の手段を用いることができ、例えば、特許文献1に記載された磁気分離手段を用いることができる。
血液からの磁性粒子の回収は、例えば、係る磁性粒子を主流路20に接続された流路に取り出しすことによって行ってもよいし、主流路20の内壁に設けた回収部で回収してもよい。
磁気抽出部30は、磁場を発生させる磁場発生手段(図示略)を有していてもよい。この磁場によって主流路20を流れる血液10から磁性粒子を回収する。磁場発生手段は、例えば、永久磁石、可変磁束磁石であってもよいし、誘導磁場であってもよい。
磁気抽出部30は、磁気シールド層等の、磁場を遮蔽可能な部材を有していてもよい。これにより、磁気抽出部30からの漏洩磁場を抑制あるいは防止することができる。
磁場発生手段は、主流路20の外部に配置され、血液10と接触しないことが好ましい。磁場発生手段が、血液10と接触しないため、血液10の凝固を抑制することができ、また、異物の混入を抑制することができる。
<磁気センサ>
磁気センサ40及び磁気センサ41は、主流路20を流れる血液中の磁性粒子から発生する漏洩磁界を検出することにより、磁性粒子の存在を検出することができる。
磁気センサ40及び磁気センサ41は、主流路20を流れる血液中の磁性粒子から発生する漏洩磁界を検出することにより、磁性粒子の存在を検出することができる。
磁気センサ40及び磁気センサ41は、主流路20の外部に配置され、血液10と接触しないことが好ましい。磁気センサ40及び磁気センサ41が血液10と接触しないため、血液10の凝固を抑制することができ、また、異物の混入を抑制することができる。
磁気センサ40及び磁気センサ41としては、公知の磁気センサを用いることができ、例えば、コイル型センサであってもよいし、ホールセンサであってもよいし、磁気抵抗を利用した素子であってもよい。磁気センサ40及び磁気センサ41が示す磁気の測定値により、主流路20を流れる血液10が磁性粒子を含むか否かを判定することができる。
コイル型センサは、誘導コイルを磁性粒子含有試料が通過したときに、通過した磁性粒子の磁界(磁場)を誘導コイルにより測定・検出するものである。コイル型センサは容易に設置できるという利点がある。
ホールセンサは、ホール効果によって磁界(磁場)を検出するものであり、廉価であり、容易に設置できるという利点がある。
磁気抵抗素子は、磁界(磁場)の影響を受けて電気抵抗が変化する現象を利用する素子であり、異方性磁気抵抗効果(AMR)素子、巨大磁気抵抗(GMR)素子、トンネル磁気抵抗(TMR)素子などを含む。GMR素子やTMR素子は、温度変化や経時変化が小さく、かつ感度(MR比)が大きいという利点がある。
ホールセンサは、ホール効果によって磁界(磁場)を検出するものであり、廉価であり、容易に設置できるという利点がある。
磁気抵抗素子は、磁界(磁場)の影響を受けて電気抵抗が変化する現象を利用する素子であり、異方性磁気抵抗効果(AMR)素子、巨大磁気抵抗(GMR)素子、トンネル磁気抵抗(TMR)素子などを含む。GMR素子やTMR素子は、温度変化や経時変化が小さく、かつ感度(MR比)が大きいという利点がある。
磁気センサ40及び磁気センサ41は、磁気シールド層等の、磁場を遮蔽可能な部材を有していてもよい。これにより、磁気抽出部30から発生する磁界の影響に因る誤検知等の不具合を防止することができる。
磁気センサ40及び/又は磁気センサ41の測定値から、血液10が磁性粒子を含まないと判定された場合、接続口3から流出した血液を、安全に体内に戻すことができる。
また、磁気センサ41の測定値に基づいて、フィルタ50を通過した後の血液10が磁性粒子を含むか否かを判定し、より安全に体内に戻すことができる。
この場合、例えば、磁気センサ40及び磁気センサ41の測定値と、特定の基準値(例えば、人体への安全性に関する基準値等)とを比較することで、血液10に人体に有害な量の磁性粒子を含まれるか否かが判定されてもよい。
また、磁気センサ41の測定値に基づいて、フィルタ50を通過した後の血液10が磁性粒子を含むか否かを判定し、より安全に体内に戻すことができる。
この場合、例えば、磁気センサ40及び磁気センサ41の測定値と、特定の基準値(例えば、人体への安全性に関する基準値等)とを比較することで、血液10に人体に有害な量の磁性粒子を含まれるか否かが判定されてもよい。
また、磁気センサ41から、後述する人工心肺装置を制御するための信号が出力されてもよい。本構成によれば、例えば、浄化した血液を体内へ戻す前に、磁性粒子が血液中から十分に分離除去されていることを確認することができる。
<血液ポンプ>
血液浄化装置1Aは、体外から血液を取り出すために用いられる、血液ポンプ(図示略)を備えてもよい。あるいは、本開示の血液浄化装置とは別に外部に備えた血液ポンプが用いられてもよい。
血液浄化装置1Aは、体外から血液を取り出すために用いられる、血液ポンプ(図示略)を備えてもよい。あるいは、本開示の血液浄化装置とは別に外部に備えた血液ポンプが用いられてもよい。
この血液浄化装置1Aでは、例えば、血液中の特定物質を捕捉可能な被分離成分捕捉物質により修飾された磁性粒子が含まれる血液10を、血液10が流動可能な主流路20に流す。また、磁場を発生可能な磁気抽出部30により、血液10中に含まれる磁性粒子の少なくとも一部を回収する。そして、磁性粒子の存在を検出可能な磁気センサ40、41により、磁気抽出部30により磁性粒子の少なくとも一部が回収された後の血液中に、磁性粒子が残存しているか否かを検出する。
以上、本開示の第1実施形態について詳述したが、本開示に係る技術は第1実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、第1実施形態において、血液浄化装置1Aは、装置全体が一定温度又は特定の温度範囲に保持されていてもよい。例えば、血液浄化装置1Aに、装置全体を外装し、断熱材などで構成される外装材が設けられてもよい。例えば、装置全体を一定温度に保つことにより、磁気センサの測定値が安定する。また、血液浄化装置全体は、体温と同じ温度に保持されていることが好ましい。例えば、血液浄化装置が、上記外装材の内部温度を検出する温度センサ(図示略)と、該温度センサに基づいて制御部からの信号により上記外装材の内部を加熱するヒーターなどの加熱部(図示略)とを更に備えていてもよい。これにより、磁気センサの測定値を安定させることができ、また、血液浄化装置を流れる血液の品質を長く保持することができる。
また、図1Bに例示されるように、血液浄化装置1Aは、磁気センサ40、41が正しく動作しているか否かを判定するバリデーション部90を更に備えてもよい。例えば、バリデーション部90は、磁気センサ40、41に接続され、当該磁気センサからの出力(血液の磁気の値)に応じて磁気センサ40、41が正しく動作しているか否かを判定してもよい。この際、バリデーション部90は、例えば、磁気センサ40、41からの出力と、特定の基準値とを比較することで、磁気センサ40、41の動作を判定してもよい。一例として、バリデーション部90は、磁気センサ40、41からの出力が特定の範囲内に含まれる場合、磁気センサ40、41が正しく動作していると判定してもよい。他の例として、バリデーション部90は、磁気センサ40、41からの出力が特定の上限値を超える場合、又は、特定の下限値を下回る場合、磁気センサ40、41が正しく動作していないと判定してもよい。
バリデーション部90は、例えば、磁気センサからの出力と特定の基準値とを比較可能な回路要素により実現されてもよく、汎用の演算装置(マイクロプロセッサ)と適切なソフトウェア・プログラムとの組み合わせにより実現されてもよい。なお、バリデーション部90の構成は上記に限定されるものではない。
バリデーション部90は、例えば、磁気センサからの出力と特定の基準値とを比較可能な回路要素により実現されてもよく、汎用の演算装置(マイクロプロセッサ)と適切なソフトウェア・プログラムとの組み合わせにより実現されてもよい。なお、バリデーション部90の構成は上記に限定されるものではない。
血液浄化装置1Aは、磁気センサ40、41に接続され、当該磁気センサからの出力に応じて、血液10に磁性粒子が含まれるか否かを判定する制御部80(例えば図1B)を更に備えてもよい。なお、制御部80は、バリデーション部90が判定した磁気センサ40、41の動作状態を確認してもよい。これにより、安全回路としての制御部80によって、磁気センサ40、41の動作状態を確認することができ、その結果、制御部80は、血液10に磁性粒子が含まれるか否かを正確に判定することができる。
制御部80は、例えば、1以上の磁気センサからの出力値同士や、磁気センサからの出力値と特定の基準値等とを比較可能な回路要素により実現されてもよく、汎用の演算装置(マイクロプロセッサ)と適切なソフトウェア・プログラムとの組み合わせにより実現されてもよい。なお、制御部の構成は上記に限定されるものではない。
なお、バリデーション部90と制御部80は、複数のデバイスを用いて個別に実現されてもよいが、一つのデバイスとして統合されてもよい。
制御部80は、例えば、1以上の磁気センサからの出力値同士や、磁気センサからの出力値と特定の基準値等とを比較可能な回路要素により実現されてもよく、汎用の演算装置(マイクロプロセッサ)と適切なソフトウェア・プログラムとの組み合わせにより実現されてもよい。なお、制御部の構成は上記に限定されるものではない。
なお、バリデーション部90と制御部80は、複数のデバイスを用いて個別に実現されてもよいが、一つのデバイスとして統合されてもよい。
<磁性粒子>
磁性粒子は、強磁性又は常磁性を示す粒子が挙げられる。磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、血液中の特定物質を捕捉することのできる被分離成分捕捉物質により修飾されている。
磁性粒子は、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、これらの無機化合物、これらの金属或いは無機化合物が有機化合物によって修飾された有機修飾無機化合物等を含んでもよい。
磁性粒子は、被分離成分捕捉物質を介して血液中の特定物質を捕捉することができる。被分離成分捕捉物質が、血液中の特定成分を捕捉する具体的な方法は特に限定されず、例えば、化学的結合(分子生物学的結合、電気的結合(ファンデルワールス力、極性引力、分子間力、クーロン力)など)、吸着、立体的構造によるトラッピングなどを適宜採用可能である。磁性粒子は、被分離成分捕捉物質がコーティング処理等により付加されたものであってもよく、被分離成分捕捉物質自体からなるものであってもよい。また、粒状に形成された被分離成分捕捉物質に対して、磁性粒子が埋め込まれていてもよい。
磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、被分離成分に応じて、ポリマーやシリカマトリックスでコーティング処理されることが好ましい。
磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、被分離成分に応じて、疎水性を有してもよいし、親水性を有してもよい。
磁性粒子は、強磁性又は常磁性を示す粒子が挙げられる。磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、血液中の特定物質を捕捉することのできる被分離成分捕捉物質により修飾されている。
磁性粒子は、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、これらの無機化合物、これらの金属或いは無機化合物が有機化合物によって修飾された有機修飾無機化合物等を含んでもよい。
磁性粒子は、被分離成分捕捉物質を介して血液中の特定物質を捕捉することができる。被分離成分捕捉物質が、血液中の特定成分を捕捉する具体的な方法は特に限定されず、例えば、化学的結合(分子生物学的結合、電気的結合(ファンデルワールス力、極性引力、分子間力、クーロン力)など)、吸着、立体的構造によるトラッピングなどを適宜採用可能である。磁性粒子は、被分離成分捕捉物質がコーティング処理等により付加されたものであってもよく、被分離成分捕捉物質自体からなるものであってもよい。また、粒状に形成された被分離成分捕捉物質に対して、磁性粒子が埋め込まれていてもよい。
磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、被分離成分に応じて、ポリマーやシリカマトリックスでコーティング処理されることが好ましい。
磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、被分離成分に応じて、疎水性を有してもよいし、親水性を有してもよい。
磁性粒子の平均粒子径としては、2nm以上であってもよい。磁性粒子の平均粒子径が上述した範囲内である場合、磁気抽出部30が備える磁場発生手段により磁性粒子を効率よく回収することができる。100nm以上であればその効果はより大きくなり、250nm以上であればその効果はさらに大きくなる。
磁性粒子の平均粒子径としては、1mm以下であってもよい。磁性粒子の平均粒子径が上述した範囲内である場合、磁性粒子は高い分散性を有し、比表面積が大きくなり、その結果、効率よく血液中の特定物質を捕捉(例えば吸着)することができる。10μm以下であればその効果はより大きくなり、5μm以下であればその効果はさらに大きくなる。
本明細書において、「平均粒子径」とは、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における累積値50%での粒径(メジアン径D50ともいう)を意味する。
血液浄化装置1Aにより浄化される血液が由来する動物は特に限定されず、ヒトであってもよいし、家畜、ペット等のヒト以外の動物であってもよい。ヒト以外の動物としては、例えば、イヌ、ネコ、サル、ブタ、ウシ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、マウス、ラット、トリ等が挙げられる。
上述したように、血液浄化装置1Aにより、血液中から特定物質を抽出して血液を浄化することができる。血液浄化装置1Aは、動物に直接接続されていてもよく、動物から採取された血液を直ちに浄化してもよい。あるいは、血液浄化装置1Aは、動物に直接接続されずに、動物から予め採取された血液を浄化することもできる。浄化後の血液は、直ちに動物個体に戻されてもよいし、一旦保管された後に動物個体に戻されてもよい。
本実施形態において、磁性粒子により除去される血液中の特定物質としては、例えば低分子化合物、タンパク質、核酸、細胞等が挙げられる。より具体的には、尿素、クレアチニン、尿酸、β2ミクログロブリン、LDLコレステロール、免疫疾患における異常抗体、ウイルス、細菌類、真菌類、癌細胞等の疾病の原因となる物質が挙げられる。
(第2実施形態)
図2A、図2Bは、本開示の第2実施形態に係る血液浄化装置1Bの構成を示す平面図である。本実施形態では、血液が流れる流路が、戻り流路を含む場合を例に挙げて説明する。
図2A、図2Bは、本開示の第2実施形態に係る血液浄化装置1Bの構成を示す平面図である。本実施形態では、血液が流れる流路が、戻り流路を含む場合を例に挙げて説明する。
図2Aに例示されるように、血液浄化装置1Bは、体外に取り出した血液10が流れる主流路20、主流路21、主流路22と、血液10中に含まれる磁性粒子を回収する磁気抽出部30(磁気抽出手段)と、血液10中の磁性粒子の存在を検出する磁気センサ40、磁気センサ41を備えている。また、血液浄化装置1Bは、血液10を還流させるための戻り流路23と、血液の流動先を選択する第1の流路選択部61(第1の流路選択手段)と、血液の流動先を選択する第2の流路選択部62(第2の流路選択手段)を備えている。更に、血液浄化装置1Bは、フィルタ50と、接続口(入口)2と、接続口(出口)3を備えている。
磁気抽出部30及び磁気センサ40は、主流路20に接するように配置され、磁気センサ41は主流路22に接するように配置されている。磁気センサ40及び磁気センサ41は、磁気抽出部30の後段に設けられている。血液浄化装置1Bにおいて磁気抽出部30の後段に設けられている磁気センサの個数は2つであるが、1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。
主流路20において、第1の流路選択部61は、磁気抽出部30の前段に配置されており、第2の流路選択部62は、磁気抽出部30の後段に配置されている。血液浄化装置1Bにおいて、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62は、例えば、手動により動作させてもよい。他の例として、第1の流路選択部61(流路選択手段)及び第2の流路選択部62(流路選択手段)は、適切なアクチュエータなどを用いて動作を制御されてもよい。第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62は、例えば三方弁である。
まず、第1の流路選択部61を操作して主流路21と主流路20を連通させ、また、第2の流路選択部62を操作して主流路20と戻り流路23を連通させ、主流路20と主流路22を遮断する。続いて、磁性粒子を含む血液10は、接続口2から主流路21に流入する。
接続口2から磁性粒子を含む血液10が流入した後、第1の流路選択部61を操作して主流路20と戻り流路23を連通させる。このとき、第2の流路選択部62は主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続する。
血液10は、主流路20と戻り流路23を循環する。その間、磁性粒子は磁気抽出部30により回収され、血液10から発生する磁気は磁気センサ40により測定される。
磁気センサ40が示す測定値から、主流路20を流れる血液10が磁性粒子を含むと判定されたとき、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62は、主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続する。磁性粒子を含む血液10が、主流路20と戻り流路23を還流することにより、磁気抽出部30によって、血液10に含まれる磁性粒子が回収される。
磁気センサ40が示す測定値に基づいて、主流路20を流れる血液10が磁性粒子を含まないと判定されたとき、第1の流路選択部61は主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続し、第2の流路選択部62を操作して主流路20と主流路22を連通させる。
すると、血液10は、主流路22へ流入し、フィルタ50を通過する。磁気センサ41により、血液10が磁性粒子を含むか否かを判定後、主流路22を流れる血液10は接続口3より流出する。
磁気センサ40及び/又は磁気センサ41の測定値から、血液10が磁性粒子を含まないと判定された場合、接続口3から流出した血液を、安全に体内に戻すことができる。また、磁気センサ41の測定値に基づいて、フィルタ50を通過した後の血液10が磁性粒子を含むか否かを判定し、より安全に体内に戻すことができる。
また、磁気センサ41から、後述する人工心肺装置を制御するための信号が出力されてもよい。本構成によれば、浄化した血液を体内へ戻す前に、磁性粒子が血液中から十分に分離除去されていることを確認することができる。
フィルタ50は、磁気抽出部30により除去することのできなかった血液10に含まれる磁性粒子、血液10に含まれる異物等を捕捉することができる。
<磁気抽出手段>
磁気抽出部30は、主流路20を流れる血液中の磁性粒子を磁力により回収することができ、これによって、磁性粒子に捕捉された特定物質を血液中から抽出することができる。
磁気抽出部30としては、公知の手段を用いることができ、例えば、特許文献1に記載された磁気分離手段を用いることができる。
磁気抽出部30は、主流路20を流れる血液中の磁性粒子を磁力により回収することができ、これによって、磁性粒子に捕捉された特定物質を血液中から抽出することができる。
磁気抽出部30としては、公知の手段を用いることができ、例えば、特許文献1に記載された磁気分離手段を用いることができる。
血液からの磁性粒子の回収は、例えば、係る磁性粒子を主流路20に接続された流路に取り出して行ってもよいし、主流路20の内壁に設けた回収部で回収してもよい。
磁気抽出部30は、磁場を発生させる磁場発生手段(図示略)を有していてもよい。この磁場によって主流路20を流れる血液10から磁性粒子を回収する。磁場発生手段は、例えば、永久磁石、可変磁束磁石であってもよいし、誘導磁場であってもよい。
磁気抽出部30は、磁気シールド層等の、磁場を遮蔽可能な部材を有していてもよい。これにより、磁気抽出部30からの漏洩磁場を抑制あるいは防止することができる。
磁場発生手段は、主流路20の外部に配置され、血液10と接触しないことが好ましい。磁場発生手段が、血液10と接触しないため、血液10の凝固を抑制することができ、また、異物の混入を抑制することができる。
<磁気センサ>
磁気センサ40は、主流路20を流れる血液中の磁性粒子から発生する漏洩磁界を検出することにより、磁性粒子の存在を検出することができる。磁気センサ41は、主流路22を流れる血液中の磁性粒子から発生する漏洩磁界を検出することにより、磁性粒子の存在を検出することができる。
磁気センサ40は、主流路20を流れる血液中の磁性粒子から発生する漏洩磁界を検出することにより、磁性粒子の存在を検出することができる。磁気センサ41は、主流路22を流れる血液中の磁性粒子から発生する漏洩磁界を検出することにより、磁性粒子の存在を検出することができる。
磁気センサ40は主流路20の外部に配置され、磁気センサ41は主流路22の外部に配置され、血液10と接触しないことが好ましい。磁気センサ40及び磁気センサ41が血液10と接触しないため、血液10の凝固を抑制することができ、また、異物の混入を抑制することができる。
磁気センサ40及び磁気センサ41としては、公知の磁気センサを用いることができ、例えば、コイル型センサであってもよいし、ホールセンサであってもよいし、磁気抵抗を利用した素子であってもよい。磁気センサ40及び磁気センサ41が示す磁気の測定値により、主流路20を流れる血液10が磁性粒子を含むか否かを判定することができる。
コイル型センサは、誘導コイルを磁性粒子含有試料が通過したときに、通過した磁性粒子の磁界(磁場)を誘導コイルにより測定・検出するものである。コイル型センサは容易に設置できるという利点がある。
ホールセンサは、ホール効果によって磁界(磁場)を検出するものであり、廉価であり、容易に設置できるという利点がある。
磁気抵抗素子は、磁界(磁場)の影響を受けて電気抵抗が変化する現象を利用する素子であり、異方性磁気抵抗効果(AMR)素子、巨大磁気抵抗(GMR)素子、トンネル磁気抵抗(TMR)素子などを含む。GMR素子やTMR素子は、温度変化や経時変化が小さく、かつ感度(MR比)が大きいという利点がある。
ホールセンサは、ホール効果によって磁界(磁場)を検出するものであり、廉価であり、容易に設置できるという利点がある。
磁気抵抗素子は、磁界(磁場)の影響を受けて電気抵抗が変化する現象を利用する素子であり、異方性磁気抵抗効果(AMR)素子、巨大磁気抵抗(GMR)素子、トンネル磁気抵抗(TMR)素子などを含む。GMR素子やTMR素子は、温度変化や経時変化が小さく、かつ感度(MR比)が大きいという利点がある。
磁気センサ40及び磁気センサ41は、磁気シールド層等の、磁場を遮蔽可能な部材を有していてもよい。これにより、磁気抽出部30から発生する磁界の影響に因る誤検知等の不具合を防止することができる。
<血液ポンプ>
血液浄化装置1Bは、血液を流動させることが可能な血液ポンプ(図示略)に接続されてもよい。血液ポンプは、例えば、体外から血液を取り出すために用いられてもよく、体外から取り出した血液を循環させるために用いられてもよい。あるいは、本開示の血液浄化装置とは別に外部に備えた血液ポンプが用いられてもよい。
血液浄化装置1Bは、血液を流動させることが可能な血液ポンプ(図示略)に接続されてもよい。血液ポンプは、例えば、体外から血液を取り出すために用いられてもよく、体外から取り出した血液を循環させるために用いられてもよい。あるいは、本開示の血液浄化装置とは別に外部に備えた血液ポンプが用いられてもよい。
この血液浄化装置1Bでは、例えば、血液中の特定物質を捕捉可能な被分離成分捕捉物質により修飾された磁性粒子が含まれる血液10を、血液10が流動可能な主流路20、21、22に流す。また、磁場を発生可能な磁気抽出部30により、血液10中に含まれる磁性粒子の少なくとも一部を回収する。そして、磁性粒子の存在を検出可能な磁気センサ40、41により、磁気抽出部30により磁性粒子の少なくとも一部が回収された後の血液中に、磁性粒子が残存しているか否かを検出する。
以上、本開示に係る技術の第2実施形態について詳述したが、本開示に係る技術は第2実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、第2実施形態において、血液浄化装置1Bは、装置全体が一定温度又は特定の温度範囲に保持されていてもよい。例えば、血液浄化装置全体を外装し、断熱材などで構成される外装材が設けられてもよい。装置全体を一定温度に保つことにより、磁気センサの測定値が安定する。また、血液浄化装置全体は、体温と同じ温度に保持されていることが好ましい。例えば、血液浄化装置が、上記外装材の内部温度を検出する温度センサ(図示略)と、該温度センサに基づいて制御部からの信号により上記外装材の内部を加熱するヒーターなどの加熱部(図示略)とを更に備えていてもよい。これにより、磁気センサの測定値を安定させることができ、また、血液浄化装置を流れる血液の品質を長く保持することができる。
また、図2Bに例示されるように、血液浄化装置1Bは、磁気センサ40、41が正しく動作しているか否かを判定するバリデーション部90を更に備えてもよい。例えば、バリデーション部90は、磁気センサ40、41に接続され、当該磁気センサからの出力(血液の磁気の値)に応じて磁気センサが正しく動作しているか否かを判定してもよい。本第2実施形態のバリデーション部90は、例えば、上記した第1実施形態におけるバリデーション部90と同様に構成されてもよい。
また、血液浄化装置1Bは、磁気センサ40、41に接続され、当該磁気センサからの出力に応じて、血液10に磁性粒子が含まれるか否かを判定する制御部80(例えば図2B)を更に備えてもよい。なお、制御部80は、バリデーション部90が判定した磁気センサ40、41の動作状態を確認してもよい。本第2実施形態の制御部80は、例えば、上記した第1実施形態における制御部80と同様に構成されることができる。これにより、安全回路としての制御部80によって、磁気センサ40、41の動作確認をすることができ、その結果、血液10に磁性粒子が含まれるか否かを正確に判定することができる。
<磁性粒子>
磁性粒子は、強磁性又は常磁性を示す粒子が挙げられる。磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、血液中の特定物質を捕捉することのできる被分離成分捕捉物質により修飾されている。
磁性粒子は、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、これらの無機化合物、これらの金属或いは無機化合物が有機化合物によって修飾された有機修飾無機化合物等を含んでもよい。
磁性粒子は、被分離成分捕捉物質を介して血液中の特定物質を捕捉することができる。被分離成分捕捉物質が、血液中の特定成分を捕捉する具体的な方法は特に限定されず、例えば、化学的結合(分子生物学的結合、電気的結合(ファンデルワールス力、極性引力、分子間力、クーロン力)など)、吸着、立体的構造によるトラッピングなどを適宜採用可能である磁性粒子は、被分離成分捕捉物質がコーティング処理等により付加されたものであってもよく、被分離成分捕捉物質自体からなるものであってもよい。
磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、被分離成分に応じて、ポリマーやシリカマトリックスでコーティング処理されることが好ましい。
磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、被分離成分に応じて、疎水性を有してもよいし、親水性を有してもよい。
磁性粒子は、強磁性又は常磁性を示す粒子が挙げられる。磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、血液中の特定物質を捕捉することのできる被分離成分捕捉物質により修飾されている。
磁性粒子は、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、これらの無機化合物、これらの金属或いは無機化合物が有機化合物によって修飾された有機修飾無機化合物等を含んでもよい。
磁性粒子は、被分離成分捕捉物質を介して血液中の特定物質を捕捉することができる。被分離成分捕捉物質が、血液中の特定成分を捕捉する具体的な方法は特に限定されず、例えば、化学的結合(分子生物学的結合、電気的結合(ファンデルワールス力、極性引力、分子間力、クーロン力)など)、吸着、立体的構造によるトラッピングなどを適宜採用可能である磁性粒子は、被分離成分捕捉物質がコーティング処理等により付加されたものであってもよく、被分離成分捕捉物質自体からなるものであってもよい。
磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、被分離成分に応じて、ポリマーやシリカマトリックスでコーティング処理されることが好ましい。
磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、被分離成分に応じて、疎水性を有してもよいし、親水性を有してもよい。
磁性粒子の平均粒子径としては、2nm以上であってもよい。磁性粒子の平均粒子径が上述した範囲内である場合、磁気抽出部30が備える磁場発生手段により磁性粒子を効率よく回収することができる。100nm以上であればその効果はより大きくなり、250nm以上であればその効果はさらに大きくなる。
磁性粒子の平均粒子径としては、1mm以下であってもよい。磁性粒子の平均粒子径が上述した範囲内である場合、磁性粒子は高い分散性を有し、比表面積が大きくなり、その結果、効率よく血液中の特定物質を捕捉(例えば吸着)することができる。10μm以下であればその効果はより大きくなり、5μm以下であればその効果はさらに大きくなる。
本明細書において、「平均粒子径」とは、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における累積値50%での粒径(メジアン径D50ともいう)を意味する。
血液浄化装置1Bにより浄化される血液が由来する動物は特に限定されず、ヒトであってもよいし、家畜、ペット等のヒト以外の動物であってもよい。ヒト以外の動物としては、例えば、イヌ、ネコ、サル、ブタ、ウシ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、マウス、ラット、トリ等が挙げられる。
上述したように、血液浄化装置1Bにより、血液中から特定物質を抽出して血液を浄化することができる。血液浄化装置1Bは、動物に直接接続されていてもよく、動物から採取された血液を直ちに浄化してもよい。あるいは、血液浄化装置1Bは、動物に直接接続されずに、動物から予め採取された血液を浄化することもできる。浄化後の血液は、直ちに動物個体に戻してもよいし、一旦保管された後に動物個体に戻してもよい。
本実施形態において、磁性粒子により除去される血液中の特定物質としては、例えば低分子化合物、タンパク質、核酸、細胞等が挙げられる。より具体的には、尿素、クレアチニン、尿酸、β2ミクログロブリン、LDLコレステロール、免疫疾患における異常抗体、ウイルス、細菌類、真菌類、癌細胞等の疾病の原因となる物質が挙げられる。
(第3実施形態)
図3A、図3Bは、本開示の第3実施形態に係る血液浄化装置1Cの構成を示す平面図である。本実施形態では、血液が流れる流路が戻り流路を含み、戻り流路がミアンダ状である場合を例に挙げて説明する。
図3A、図3Bは、本開示の第3実施形態に係る血液浄化装置1Cの構成を示す平面図である。本実施形態では、血液が流れる流路が戻り流路を含み、戻り流路がミアンダ状である場合を例に挙げて説明する。
図3Aに例示されるように、血液浄化装置1Cは、血液10が流れる主流路20、主流路21、主流路22と、血液10中に含まれる磁性粒子を回収する磁気抽出部30(磁気抽出手段)と、血液10中の磁性粒子の存在を検出する磁気センサ40及び磁気センサ41を備えている。また、血液浄化装置1Cは、血液10を還流させる戻り流路23と、流路を選択する第1の流路選択部61(第1の流路選択手段)と、流路を選択する第2の流路選択部62を備えている。更に、血液浄化装置1Cは、フィルタ50と、接続口(入口)2と、接続口(出口)3を備えている。
磁気抽出部30及び2個の磁気センサ40、40は主流路20に接するように配置され、磁気センサ41は主流路22に接するように配置されている。磁気センサ40、40及び磁気センサ41は、磁気抽出部30の後段に設けられている。血液浄化装置1Cにおいて磁気抽出部30の後段に設けられている磁気センサの個数は3つであるが、1つあるいは2つであってもよいし、4つ以上であってもよい。
血液浄化装置1Cにおいて、主流路20に設けられた2つの磁気センサ40,40は、例えば主流路20の側面視において、磁気抽出部30の軸線とずれた状態で取り付けられている。更に、2つの磁気センサ40,40も、互いに軸線がずれた状態で取り付けられている。このように、2つの磁気センサ40,40は、磁気抽出部30が発生する磁界の影響を受けにくいように配置されている。
この血液浄化装置1Cでは、磁気センサ40を2個設けることで、2つの磁気センサ40,40の2つの測定値を用いて、血液10の磁気をより正確に測定することができる。また、このような配置により、磁気センサ40は、誤動作が生じにくくなり、磁気センサ40の測定精度を高めることできる。
主流路20において、第1の流路選択部61は、磁気抽出部30の前段に配置されており、第2の流路選択部62は、磁気抽出部30の後段に配置されている。血液浄化装置1Cにおいて、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62は、例えば、手動により動作させてもよい。他の例として、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62は、適切なアクチュエータなどを用いて動作を制御されてもよい。第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62は、例えば三方弁である。
まず、第1の流路選択部61を操作して主流路21と主流路20を連通させ、第2の流路選択部62を操作して主流路20と戻り流路23を連通させる。続いて、磁性粒子を含む血液10は、接続口2から主流路21に流入する。
接続口2から磁性粒子を含む血液10が流入した後、第1の流路選択部61を操作して主流路20と戻り流路23を連通させる。このとき、第2の流路選択部62は主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続する。
血液10は、主流路20と戻り流路23を循環する。その間、磁性粒子は磁気抽出部30により回収され、血液10から発生する磁気は磁気センサ40により測定される。
磁気センサ40が示す測定値から、主流路20を流れる血液10が磁性粒子を含むと判定されたとき、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62は、主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続する。磁性粒子を含む血液10が、主流路20と戻り流路23を還流することにより、磁気抽出部30によって、血液10に含まれる磁性粒子が回収される。
磁気センサ40が示す測定値に基づいて、主流路20を流れる血液10が磁性粒子を含まないと判定されたとき、第1の流路選択部61は主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続し、第2の流路選択部62を操作して主流路20と主流路22を連通させる。
すると、血液10は、主流路22へ流入し、フィルタ50を通過する。磁気センサ41により、血液10が磁性粒子を含むか否かを判定後、主流路22を流れる血液10は接続口3より流出する。
磁気センサ40及び/又は磁気センサ41の測定値から、血液10が磁性粒子を含まないと判定された場合、接続口3から流出した血液は、安全に体内に戻すことができる。また、磁気センサ41の測定値に基づいて、フィルタ50を通過した血液10が磁性粒子を含むか否かを判定し、より安全に体内に戻すことができる。
また、磁気センサ41から、後述する人工心肺装置を制御するための信号が出力されてもよい。本構成によれば、浄化した血液を体内へ戻す前に、磁性粒子が血液中から十分に分離除去されていることを確認することができる。
フィルタ50は、磁気抽出部30により除去することのできなかった血液10に含まれる磁性粒子、血液10に含まれる異物等を捕捉することができる。
<磁気抽出手段>
磁気抽出部30は、主流路20を流れる血液中の磁性粒子を磁力により回収することができ、これによって、磁性粒子に捕捉された特定物質を血液中から抽出することができる。
磁気抽出部30としては、公知の手段を用いることができ、例えば、特許文献1に記載された磁気分離手段を用いることができる。
磁気抽出部30は、主流路20を流れる血液中の磁性粒子を磁力により回収することができ、これによって、磁性粒子に捕捉された特定物質を血液中から抽出することができる。
磁気抽出部30としては、公知の手段を用いることができ、例えば、特許文献1に記載された磁気分離手段を用いることができる。
血液からの磁性粒子の回収は、例えば、係る磁性粒子を主流路20に接続された流路に取り出して行ってもよいし、主流路20の内壁に設けた回収部で回収してもよい。
磁気抽出部30は、磁場を発生させる磁場発生手段(図示略)を有していてもよい。この磁場によって主流路20を流れる血液10から磁性粒子を回収する。磁場発生手段は、例えば、永久磁石、可変磁束磁石であってもよいし、誘導磁場であってもよい。
磁気抽出部30は、磁気シールド層等の、磁場を遮蔽可能な部材を有していてもよい。これにより、磁気抽出部30からの漏洩磁場を抑制あるいは防止することができる。
磁場発生手段は、主流路20の外部に配置され、血液10と接触しないことが好ましい。磁場発生手段が、血液10と接触しないため、血液10の凝固を抑制することができ、また、異物の混入を抑制することができる。
<磁気センサ>
磁気センサ40及び磁気センサ41は、主流路20を流れる血液中の磁性粒子から発生する漏洩磁界を検出することにより、磁性粒子の存在を検出することができる。
磁気センサ40及び磁気センサ41は、主流路20を流れる血液中の磁性粒子から発生する漏洩磁界を検出することにより、磁性粒子の存在を検出することができる。
磁気センサ40は主流路20の外部に配置され、磁気センサ41は主流路22の外部に配置され、血液10と接触しないことが好ましい。磁気センサ40及び磁気センサ41が血液10と接触しないため、血液10の凝固を抑制することができ、また、異物の混入を抑制することができる。
磁気センサ40及び磁気センサ41としては、公知の磁気センサを用いることができ、例えば、コイル型センサであってもよいし、ホールセンサであってもよいし、磁気抵抗を利用した素子であってもよい。磁気センサ40及び磁気センサ41が示す磁気の測定値により、主流路20を流れる血液10が磁性粒子を含むか否かを判定することができる。
コイル型センサは、誘導コイルを磁性粒子含有試料が通過したときに、通過した磁性粒子の磁界(磁場)を誘導コイルにより測定・検出するものである。コイル型センサは容易に設置できるという利点がある。
ホールセンサは、ホール効果によって磁界(磁場)を検出するものであり、廉価であり、容易に設置できるという利点がある。
磁気抵抗素子は、磁界(磁場)の影響を受けて電気抵抗が変化する現象を利用する素子であり、異方性磁気抵抗効果(AMR)素子、巨大磁気抵抗(GMR)素子、トンネル磁気抵抗(TMR)素子などを含む。GMR素子やTMR素子は、温度変化や経時変化が小さく、かつ感度(MR比)が大きいという利点がある。
ホールセンサは、ホール効果によって磁界(磁場)を検出するものであり、廉価であり、容易に設置できるという利点がある。
磁気抵抗素子は、磁界(磁場)の影響を受けて電気抵抗が変化する現象を利用する素子であり、異方性磁気抵抗効果(AMR)素子、巨大磁気抵抗(GMR)素子、トンネル磁気抵抗(TMR)素子などを含む。GMR素子やTMR素子は、温度変化や経時変化が小さく、かつ感度(MR比)が大きいという利点がある。
磁気センサ40及び磁気センサ41は、磁気シールド層等の、磁場を遮蔽可能な部材を有していてもよい。これにより、磁気抽出部30から発生する磁界の影響に因る誤検知等の不具合を防止することができる。
<血液ポンプ>
血液浄化装置1Cは、血液を流動させることが可能な血液ポンプに接続されてもよい。血液ポンプは、例えば、体外から血液を取り出すために用いられてもよく、体外から取り出した血液を循環させるために用いられてもよい。あるいは、本開示の血液浄化装置とは別に外部に備えた血液ポンプが用いられてもよい。
血液浄化装置1Cは、血液を流動させることが可能な血液ポンプに接続されてもよい。血液ポンプは、例えば、体外から血液を取り出すために用いられてもよく、体外から取り出した血液を循環させるために用いられてもよい。あるいは、本開示の血液浄化装置とは別に外部に備えた血液ポンプが用いられてもよい。
この血液浄化装置1Cでは、例えば、血液中の特定物質を捕捉可能な被分離成分捕捉物質により修飾された磁性粒子が含まれる血液10を、血液10が流動可能な主流路20、21、22に流す。また、磁場を発生可能な磁気抽出部30により、血液10中に含まれる磁性粒子の少なくとも一部を回収する。そして、磁性粒子の存在を検出可能な磁気センサ40、41により、磁気抽出部30により磁性粒子の少なくとも一部が回収された後の血液中に、磁性粒子が残存しているか否かを検出する。
以上、本開示の第3実施形態について詳述したが、本開示に係る技術は第3実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、第3実施形態において、血液浄化装置1Cは、装置全体が一定温度又は特定の温度範囲に保持されていてもよい。例えば、血液浄化装置全体を外装し、断熱材などで構成される外装材が設けられてもよい。装置全体を一定温度に保つことにより、磁気センサの測定値が安定する。また、血液浄化装置全体は、体温と同じ温度に保持されていることが好ましい。例えば、血液浄化装置が、上記外装材の内部温度を検出する温度センサ(図示略)と、該温度センサに基づいて制御部からの信号により上記外装材の内部を加熱するヒーターなどの加熱部(図示略)とを更に備えていてもよい。これにより、磁気センサの測定値を安定させることができ、また、血液浄化装置を流れる血液の品質を長く保持することができる。
また、図3Bに例示されるように、血液浄化装置1Cは、磁気センサ40、40、41が正しく動作しているか否かを判定するバリデーション部90を更に備えてもよい。例えば、バリデーション部90は、磁気センサ40、40、41に接続され、当該磁気センサからの出力(血液の磁気の値)に応じて磁気センサ40、40、41が正しく動作しているか否かを判定してもよい。かかるバリデーション部は例えば、上記した第1実施形態におけるバリデーション部90と同様に構成されてもよい。
また、血液浄化装置1Cは、磁気センサ40、40、41に接続され、当該磁気センサからの出力に応じて、血液10に磁性粒子が含まれるか否かを判定する制御部80(例えば図3B)を更に備えてもよい。なお、制御部80は、バリデーション部90が判定した磁気センサ40、40、41の動作状態を確認してもよい。本第3実施形態の制御部80は、例えば、上記した第1実施形態における制御部80と同様に構成されることができる。これにより、安全回路としての制御部80によって、磁気センサ40、40、41の動作確認をすることができ、その結果、血液10に磁性粒子が含まれるか否かを正確に判定することができる。
<磁性粒子>
磁性粒子は、強磁性又は常磁性を示す粒子が挙げられる。磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、血液中の特定物質を捕捉することのできる被分離成分捕捉物質により修飾されている。
磁性粒子は、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、これらの無機化合物、これらの金属或いは無機化合物が有機化合物によって修飾された有機修飾無機化合物等を含んでもよい。
磁性粒子は、被分離成分捕捉物質を介して血液中の特定物質を捕捉することができる。被分離成分捕捉物質が、血液中の特定成分を捕捉する具体的な方法は特に限定されず、例えば、化学的結合(分子生物学的結合、電気的結合(ファンデルワールス力、極性引力、分子間力、クーロン力)など)、吸着、立体的構造によるトラッピングなどを適宜採用可能である。磁性粒子は、被分離成分捕捉物質がコーティング処理等により付加されたものであってもよく、被分離成分捕捉物質自体からなるものであってもよい。また、粒状に形成された被分離成分捕捉物質に対して、磁性粒子が埋め込まれていてもよい。
磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、被分離成分に応じて、ポリマーやシリカマトリックスでコーティング処理されることが好ましい。
磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、被分離成分に応じて、疎水性を有してもよいし、親水性を有してもよい。
磁性粒子は、強磁性又は常磁性を示す粒子が挙げられる。磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、血液中の特定物質を捕捉することのできる被分離成分捕捉物質により修飾されている。
磁性粒子は、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、これらの無機化合物、これらの金属或いは無機化合物が有機化合物によって修飾された有機修飾無機化合物等を含んでもよい。
磁性粒子は、被分離成分捕捉物質を介して血液中の特定物質を捕捉することができる。被分離成分捕捉物質が、血液中の特定成分を捕捉する具体的な方法は特に限定されず、例えば、化学的結合(分子生物学的結合、電気的結合(ファンデルワールス力、極性引力、分子間力、クーロン力)など)、吸着、立体的構造によるトラッピングなどを適宜採用可能である。磁性粒子は、被分離成分捕捉物質がコーティング処理等により付加されたものであってもよく、被分離成分捕捉物質自体からなるものであってもよい。また、粒状に形成された被分離成分捕捉物質に対して、磁性粒子が埋め込まれていてもよい。
磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、被分離成分に応じて、ポリマーやシリカマトリックスでコーティング処理されることが好ましい。
磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、被分離成分に応じて、疎水性を有してもよいし、親水性を有してもよい。
磁性粒子の平均粒子径としては、2nm以上であってもよい。磁性粒子の平均粒子径が上述した範囲内である場合、磁気抽出部30が備える磁場発生手段により磁性粒子を効率よく回収することができる。100nm以上であればその効果はより大きくなり、250nm以上であればその効果はさらに大きくなる。
磁性粒子の平均粒子径としては、1mm以下であってもよい。磁性粒子の平均粒子径が上述した範囲内である場合、磁性粒子は高い分散性を有し、比表面積が大きくなり、その結果、効率よく血液中の特定物質を捕捉(例えば吸着)することができる。10μm以下であればその効果はより大きくなり、5μm以下であればその効果はさらに大きくなる。
本明細書において、「平均粒子径」とは、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における累積値50%での粒径(メジアン径D50ともいう)を意味する。
血液浄化装置1Cにより浄化される血液が由来する動物は特に限定されず、ヒトであってもよいし、家畜、ペット等のヒト以外の動物であってもよい。ヒト以外の動物としては、例えば、イヌ、ネコ、サル、ブタ、ウシ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、マウス、ラット、トリ等が挙げられる。
上述したように、血液浄化装置1Cは血液中から特定物質を抽出して血液を浄化することができる。血液浄化装置1Cは、動物に直接接続されていてもよく、動物から採取された血液を直ちに浄化してもよい。あるいは、血液浄化装置1Cは、動物に直接接続されずに、動物から予め採取された血液を浄化することもできる。浄化後の血液は、直ちに動物個体に戻してもよいし、一旦保管された後に動物個体に戻してもよい。
本実施形態において、磁性粒子により除去される血液中の特定物質としては、例えば低分子化合物、タンパク質、核酸、細胞等が挙げられる。より具体的には、尿素、クレアチニン、尿酸、β2ミクログロブリン、LDLコレステロール、免疫疾患における異常抗体、ウイルス、細菌類、真菌類、癌細胞等の疾病の原因となる物質が挙げられる。
(第4実施形態)
図4A、図4Bは、本開示の第4実施形態に係る血液浄化装置1Dの構成を示す平面図である。本実施形態では、血液が流れる流路が戻り流路を含まず、血液浄化装置1Dが磁気センサの測定値を処理する制御部80を有する場合を例に挙げて説明する。
図4A、図4Bは、本開示の第4実施形態に係る血液浄化装置1Dの構成を示す平面図である。本実施形態では、血液が流れる流路が戻り流路を含まず、血液浄化装置1Dが磁気センサの測定値を処理する制御部80を有する場合を例に挙げて説明する。
図4Aに例示されるように、血液浄化装置1Dは、血液10が流れる主流路20と、血液10中に含まれる磁性粒子を回収する磁気抽出部30(磁気抽出手段)と、血液10中の磁性粒子の存在を検出する磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42と、磁性粒子を血液10に混入させる磁性粒子混入部70と、磁気センサの測定値を処理する制御部80を備えている。また、血液浄化装置1Dは、フィルタ50と、接続口(入口)2と、接続口(出口)3を備えている。
なお図4Bに例示されるように、血液浄化装置1Dは、血液10中の磁性粒子の存在を検出する磁気センサ42aと、磁気センサ42bとの少なくとも一方を備えてもよい。図4Bには、一具体例として、磁気センサ42aと、磁気センサ42bとの両方が例示されているが、血液浄化装置1Dは、磁気センサ42bのみを備えてもよい。
磁性粒子混入部70は、磁気抽出部30の前段に設けられており、体内から取り出された血液10に磁性粒子を混入する。但し、磁性粒子混入部70は、血液浄化装置1Dの一部に含まれなくともよく、血液浄化装置1Dの外部に設けられてもよい。
図4A、図4Bに示す具体例において、磁気センサ42、磁気センサ42a、及び磁気センサ42bは、磁気抽出部30の前段に設けられている。磁気センサ42、42aは、磁性粒子混入部70より後段に設けられていてもよい。磁気センサ42bは、磁性粒子混入部70より前段に設けられていてもよい。
磁気センサ42(42a)は、磁性粒子を血液に混入した後の血液が示す磁気を測定することができる。この場合、例えば、磁気センサ42(42a)が測定した磁気の値は、磁性粒子投入後のリファレンス値(以下「第1リファレンス値」と記載することがある)として用いられてもよい。
磁気センサ42bは、磁性粒子を血液に混入する前の血液自体が示す磁気を測定することができる。この場合、例えば、磁気センサ42bが測定した磁気の値は、磁性粒子投入前のリファレンス値(以下、「第2リファレンス値」と記載することがある)として用いられてもよい。
磁気センサ42(42a)は、磁性粒子を血液に混入した後の血液が示す磁気を測定することができる。この場合、例えば、磁気センサ42(42a)が測定した磁気の値は、磁性粒子投入後のリファレンス値(以下「第1リファレンス値」と記載することがある)として用いられてもよい。
磁気センサ42bは、磁性粒子を血液に混入する前の血液自体が示す磁気を測定することができる。この場合、例えば、磁気センサ42bが測定した磁気の値は、磁性粒子投入前のリファレンス値(以下、「第2リファレンス値」と記載することがある)として用いられてもよい。
磁気抽出部30、磁気センサ40及び磁気センサ41は、主流路20に接するように配置されている。磁気センサ40及び磁気センサ41は、磁気抽出部30の後段に設けられている。血液浄化装置1Dにおいて磁気抽出部30の後段に設けられている磁気センサの個数は2つであるが、1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。
制御部80は、例えば、磁気センサ40と、磁気センサ41と、磁気センサ42と、人工心肺装置(図示略)とに接続されている(図4A)。なお、制御部80は、図4Bに例示するように、磁気センサ40と、磁気センサ41と、磁気センサ42aと、磁気センサ42bと、人工心肺装置(図示略)とに接続されていてもよい。制御部80には、例えば、磁気センサ40、磁気センサ41及び磁気センサ42からの信号が入力される。制御部80には、磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42a及び磁気センサ42bからの信号が入力されてもよい(図4B)。また、一例として、制御部80は、人工心肺装置に信号を出力可能に構成されてもよい。但し、制御部80は、磁気センサ40、41、42、42a、42b及び人工心肺装置に直接的に接続されていなくてもよい。例えば、制御部80は、磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42、磁気センサ42a、磁気センサ42b等において計測した計測値のデータを、入力として受け付けてもよい。
磁性粒子を含む血液10は、接続口2から、主流路20へ流入し、磁気抽出部30により磁性粒子が回収される。続いて、血液10は、フィルタ50を通過した後、磁気センサ41によって血液の磁気が測定される。
一つの具体例として、制御部80は、磁気センサ42(42a)によって測定された、磁性粒子を含む血液が示す磁気(第1リファレンス値)と、磁気センサ40によって測定された血液の磁気とを比較する処理を実行してよい。この場合、制御部80は、例えば、係る処理の結果を、適切な表示装置等に出力することができる。また、制御部80は、磁気センサ42(42a)によって測定された、磁性粒子を含む血液が示す磁気と、磁気センサ41によって測定された血液磁気との差分と、特定の基準値(あるいは基準値の範囲)とを比較した結果に応じて、人工心肺装置の動作を制御するための信号を出力してもよい。
制御部80は、例えば、磁気センサ42(42a)により測定された第1リファレンス値と、磁気センサ41により測定された血液の磁気とを比較した結果に応じて、人工心肺装置へ血液10を流すか否かを制御してもよい。
制御部80は、例えば、磁気センサ41によって測定された血液の磁気が、第1リファレンス値と比べて、ある特定基準値以上に低減されている場合(すなわち、磁性粒子が磁気抽出部30により捕捉され、血液中の磁性粒子の量が十分低減されている場合)、人工心肺装置へ、血液10を流してもよい。
制御部80は、例えば、磁気センサ42(42a)により測定された第1リファレンス値と、磁気センサ41により測定された血液の磁気とを比較した結果に応じて、人工心肺装置へ血液10を流すか否かを制御してもよい。
制御部80は、例えば、磁気センサ41によって測定された血液の磁気が、第1リファレンス値と比べて、ある特定基準値以上に低減されている場合(すなわち、磁性粒子が磁気抽出部30により捕捉され、血液中の磁性粒子の量が十分低減されている場合)、人工心肺装置へ、血液10を流してもよい。
一方、制御部80は、血液中の磁性粒子の量が十分低減されていないと判定した場合、人工心肺装置へ血液10が流れないよう制御してもよい。具体的には、制御部80は、例えば、第1リファレンス値よりも、磁気センサ41によって測定された血液の磁気の方が高い場合、人工心肺装置へ血液10が流入することを停止するように、人工心肺装置等を制御してもよい。また、制御部80は、例えば、第1リファレンス値と、磁気センサ41によって測定された血液の磁気との差分が、特定の基準値の範囲に含まれない場合(例えば、ある基準値よりも小さい場合)、人工心肺装置へ血液10が流入することを停止するように、人工心肺装置等を制御してもよい。これにより、制御部80は、例えば、ある特定の基準値の範囲を外れる量の磁性粒子を含む血液10が人工心肺装置へ流入することを防ぐことができる。なお、係る基準値は、例えば、人体に対する安全性などの観点から適宜定められてよい(後述の実施形態についても同様とする)。
他の具体例として、制御部80は、磁気センサ42bによって測定された、磁性粒子を含まない血液自体が示す磁気(第2リファレンス値)と、磁気センサ40によって測定された血液の磁気とを比較する処理を実行してよい。この場合、制御部80は、例えば、係る処理の結果を、適切な表示装置等に出力することができる。
制御部80は、例えば、磁気センサ42bにより測定された第2リファレンス値と、磁気センサ41により測定された血液の磁気とを比較した結果に応じて、人工心肺装置へ血液10を流すか否かを制御してもよい。
制御部80は、例えば、磁気センサ41により測定された血液の磁気が、第2リファレンス値以下である場合(血液中の磁性粒子の量が十分低減されている場合)、人工心肺装置へ、血液10を流してもよい。
制御部80は、例えば、磁気センサ42bにより測定された第2リファレンス値と、磁気センサ41により測定された血液の磁気とを比較した結果に応じて、人工心肺装置へ血液10を流すか否かを制御してもよい。
制御部80は、例えば、磁気センサ41により測定された血液の磁気が、第2リファレンス値以下である場合(血液中の磁性粒子の量が十分低減されている場合)、人工心肺装置へ、血液10を流してもよい。
一方、制御部80は、例えば、磁気センサ41により測定された血液の磁気が第2リファレンスより大きい場合、人工心肺装置へ血液10が流入することを停止するように、人工心肺装置を制御してもよい。制御部80は、例えば、第2リファレンス値と、磁気センサ41によって測定された血液の磁気との差分が、特定の基準値の範囲に含まれない場合(例えば、ある基準値よりも大きい場合)、人工心肺装置へ血液10が流入することを停止するように、人工心肺装置を制御してもよい。これにより、制御部80は、例えば、ある特定の基準値の範囲を外れる量の磁性粒子を含む血液10が人工心肺装置へ流入することを防ぐことができる。
上記したように、制御部80は、磁気センサ41によって測定された血液の磁気と、磁気センサ42(磁気センサ42a)によって測定された第1リファレンス値、又は、磁気センサ42bによって測定された第2リファレンス値と、を比較した結果に応じて、血液10を人工心肺装置へ流入させるか否かを制御できる。制御部80は、一例として、上記したように、磁気センサ41によって測定された血液の磁気と、第1リファレンス値との差分、又は、磁気センサ41によって測定された血液の磁気と、第2リファレンス値との差分が、特定の範囲に含まれるか否かに応じて、血液10を人工心肺装置へ流入させるか否かを制御してもよい。
この血液浄化装置1Dでは、制御部80を設けることで、血液10の磁気を更に正確に測定することができ、浄化した血液を体内へ戻す前に、磁性粒子が血液中から十分に分離除去されていることを確認することができる。
フィルタ50は、磁気抽出部30により除去することのできなかった磁性粒子、血液10に含まれる異物等を捕捉することができる。
<磁気抽出手段>
磁気抽出部30は、主流路20を流れる血液中の磁性粒子を磁力により回収することができ、これによって、磁性粒子に捕捉された特定物質を血液中から抽出することができる。
磁気抽出部30としては、公知の手段を用いることができ、例えば、特許文献1に記載された磁気分離手段を用いることができる。
磁気抽出部30は、主流路20を流れる血液中の磁性粒子を磁力により回収することができ、これによって、磁性粒子に捕捉された特定物質を血液中から抽出することができる。
磁気抽出部30としては、公知の手段を用いることができ、例えば、特許文献1に記載された磁気分離手段を用いることができる。
血液からの磁性粒子の回収は、例えば、係る磁性粒子を主流路20に接続された流路に取り出して行ってもよいし、主流路20の内壁に設けた回収部で回収してもよい。
磁気抽出部30は、磁場を発生させる磁場発生手段(図示略)を有していてもよい。この磁場によって主流路20を流れる血液10から磁性粒子を回収する。磁場発生手段は、例えば、永久磁石、可変磁束磁石であってもよいし、誘導磁場であってもよい。
磁気抽出部30は、磁気シールド層等の、磁場を遮蔽可能な部材を有していてもよい。これにより、磁気抽出部30からの漏洩磁場を抑制あるいは防止することができる。
磁場発生手段は、主流路20の外部に配置され、血液10と接触しないことが好ましい。磁場発生手段が、血液10と接触しないため、血液10の凝固を抑制することができ、また、異物の混入を抑制することができる。
<磁気センサ>
磁気センサ40、磁気センサ41及び磁気センサ42(42a)、42bは、主流路20を流れる血液中の磁性粒子から発生する漏洩磁界を検出することにより、磁性粒子の存在を検出することができる。
磁気センサ40、磁気センサ41及び磁気センサ42(42a)、42bは、主流路20を流れる血液中の磁性粒子から発生する漏洩磁界を検出することにより、磁性粒子の存在を検出することができる。
磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42(42a)、磁気センサ42bは、主流路20の外部に配置され、血液10と接触しないことが好ましい。磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42が血液10と接触しないため、血液10の凝固を抑制することができ、また、異物の混入を抑制することができる。
磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42(42a)、42bとしては、公知の磁気センサを用いることができ、例えば、コイル型センサであってもよいし、ホールセンサであってもよいし、磁気抵抗を利用した素子であってもよい。磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42(42a)、42bが示す磁気の測定値により、主流路20を流れる血液10が磁性粒子を含むか否かを判定することができる。なお、磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42(42a)、42bは、同じタイプの磁気センサであってもよく、異なるタイプの磁気センサであってもよい。
コイル型センサは、誘導コイルを磁性粒子含有試料が通過したときに、通過した磁性粒子の磁界(磁場)を誘導コイルにより測定・検出するものである。コイル型センサは容易に設置できるという利点がある。
ホールセンサは、ホール効果によって磁界(磁場)を検出するものであり、廉価であり、容易に設置できるという利点がある。
磁気抵抗素子は、磁界(磁場)の影響を受けて電気抵抗が変化する現象を利用する素子であり、異方性磁気抵抗効果(AMR)素子、巨大磁気抵抗(GMR)素子、トンネル磁気抵抗(TMR)素子などを含む。GMR素子やTMR素子は、温度変化や経時変化が小さく、かつ感度(MR比)が大きいという利点がある。
ホールセンサは、ホール効果によって磁界(磁場)を検出するものであり、廉価であり、容易に設置できるという利点がある。
磁気抵抗素子は、磁界(磁場)の影響を受けて電気抵抗が変化する現象を利用する素子であり、異方性磁気抵抗効果(AMR)素子、巨大磁気抵抗(GMR)素子、トンネル磁気抵抗(TMR)素子などを含む。GMR素子やTMR素子は、温度変化や経時変化が小さく、かつ感度(MR比)が大きいという利点がある。
磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42(42a)、42bは、磁気シールド層等の、磁場を遮蔽可能な部材を有していてもよい。これにより、磁気抽出部30から発生する磁界の影響に因る誤検知等の不具合を防止することができる。
<血液ポンプ>
血液浄化装置1Dは、体外から血液を取り出すために、血液ポンプを備えてもよい。あるいは、本開示の血液浄化装置とは別に外部に備えた血液ポンプを用いてもよい。
血液浄化装置1Dは、体外から血液を取り出すために、血液ポンプを備えてもよい。あるいは、本開示の血液浄化装置とは別に外部に備えた血液ポンプを用いてもよい。
この血液浄化装置1Dでは、例えば、血液中の特定物質を捕捉可能な被分離成分捕捉物質により修飾された磁性粒子が含まれる血液10を、血液10が流動可能な主流路20に流す。また、磁場を発生可能な磁気抽出部30により、血液10中に含まれる磁性粒子の少なくとも一部を回収する。そして、磁性粒子の存在を検出可能な磁気センサ40、41により、磁気抽出部30により磁性粒子の少なくとも一部が回収された後の血液中に、磁性粒子が残存しているか否かを検出する。
以上、本開示の第4実施形態について詳述したが、本開示に係る技術は第4実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、第4実施形態において、血液浄化装置1Dは、装置全体が一定温度又は特定の温度範囲に保持されていてもよい。例えば、血液浄化装置全体を外装し、断熱材などで構成される外装材が設けられてもよい。装置全体を一定温度に保つことにより、磁気センサの測定値が安定する。また、血液浄化装置全体は、体温と同じ温度に保持されていることが好ましい。例えば、血液浄化装置が、上記外装材の内部温度を検出する温度センサ(図示略)と、該温度センサに基づいて制御部からの信号により上記外装材の内部を加熱するヒーターなどの加熱部(図示略)とを更に備えていてもよい。これにより、磁気センサの測定値を安定させることができ、また、血液浄化装置を流れる血液の品質を長く保持することができる。
また、図4A、図4Bに示すように、血液浄化装置1Dは、磁気センサ40、41、42(42a)、42bが正しく動作しているか否かを判定するバリデーション部90を更に備えてもよい。例えば、バリデーション部90は、磁気センサ40、41、42(42a)、42bに接続され、当該磁気センサからの出力(血液の磁気の値)に応じて磁気センサ40、41、42(42a)、42bが正しく動作しているか否かを判定してもよい。かかるバリデーション部は例えば、上記した第1実施形態におけるバリデーション部90と同様に構成されてもよい。
また、血液浄化装置1Dは、磁気センサ40、41、42(42a)、42bに接続され、当該磁気センサからの出力に応じて、血液10に磁性粒子が含まれるか否かを判定する制御部80を更に備えてもよい。なお、制御部80は、バリデーション部90が判定した磁気センサ40、41、42(42a)、42bの動作状態を確認してもよい。本第3実施形態の制御部80は、例えば、上記した第1実施形態における制御部80と同様に構成されることができる。これにより、安全回路としての制御部80によって、磁気センサ40、41、42(42a)、42bの動作確認をすることができ、その結果、血液10に磁性粒子が含まれるか否かを正確に判定することができる。
<磁性粒子>
磁性粒子は、強磁性又は常磁性を示す粒子が挙げられる。磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、血液中の特定物質を捕捉することのできる被分離成分捕捉物質により修飾されている。
磁性粒子は、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、これらの無機化合物、これらの金属或いは無機化合物が有機化合物によって修飾された有機修飾無機化合物等を含んでもよい。
磁性粒子は、被分離成分捕捉物質を介して血液中の特定物質を捕捉することができる。
被分離成分捕捉物質が、血液中の特定成分を捕捉する具体的な方法は特に限定されず、例えば、化学的結合(分子生物学的結合、電気的結合(ファンデルワールス力、極性引力、分子間力、クーロン力)など)、吸着、立体的構造によるトラッピングなどを適宜採用可能である。磁性粒子は、被分離成分捕捉物質がコーティング処理等により付加されたものであってもよく、被分離成分捕捉物質自体からなるものであってもよい。また、粒状に形成された被分離成分捕捉物質に対して、磁性粒子が埋め込まれていてもよい。
磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、被分離成分に応じて、ポリマーやシリカマトリックスでコーティング処理されることが好ましい。
磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、被分離成分に応じて、疎水性を有してもよいし、親水性を有してもよい。
磁性粒子は、強磁性又は常磁性を示す粒子が挙げられる。磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、血液中の特定物質を捕捉することのできる被分離成分捕捉物質により修飾されている。
磁性粒子は、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、これらの無機化合物、これらの金属或いは無機化合物が有機化合物によって修飾された有機修飾無機化合物等を含んでもよい。
磁性粒子は、被分離成分捕捉物質を介して血液中の特定物質を捕捉することができる。
被分離成分捕捉物質が、血液中の特定成分を捕捉する具体的な方法は特に限定されず、例えば、化学的結合(分子生物学的結合、電気的結合(ファンデルワールス力、極性引力、分子間力、クーロン力)など)、吸着、立体的構造によるトラッピングなどを適宜採用可能である。磁性粒子は、被分離成分捕捉物質がコーティング処理等により付加されたものであってもよく、被分離成分捕捉物質自体からなるものであってもよい。また、粒状に形成された被分離成分捕捉物質に対して、磁性粒子が埋め込まれていてもよい。
磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、被分離成分に応じて、ポリマーやシリカマトリックスでコーティング処理されることが好ましい。
磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、被分離成分に応じて、疎水性を有してもよいし、親水性を有してもよい。
磁性粒子の平均粒子径としては、2nm以上であってもよい。磁性粒子の平均粒子径が上述した範囲内である場合、磁気抽出部30が備える磁場発生手段により磁性粒子を効率よく回収することができる。100nm以上であればその効果はより大きくなり、250nm以上であればその効果はさらに大きくなる。
磁性粒子の平均粒子径としては、1mm以下であってもよい。磁性粒子の平均粒子径が上述した範囲内である場合、磁性粒子は高い分散性を有し、比表面積が大きくなり、その結果、効率よく血液中の特定物質を捕捉(例えば吸着)することができる。10μm以下であればその効果はより大きくなり、5μm以下であればその効果はさらに大きくなる。
本明細書において、「平均粒子径」とは、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における累積値50%での粒径(メジアン径D50ともいう)を意味する。
血液浄化装置1Dにより浄化される血液が由来する動物は特に限定されず、ヒトであってもよいし、家畜、ペット等のヒト以外の動物であってもよい。ヒト以外の動物としては、例えば、イヌ、ネコ、サル、ブタ、ウシ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、マウス、ラット、トリ等が挙げられる。
上述したように、血液浄化装置1Dにより、血液中から特定物質を抽出して血液を浄化することができる。血液浄化装置1Dは、動物に直接接続されていてもよく、動物から採取された血液を直ちに浄化してもよい。あるいは、血液浄化装置1Dは、動物に直接接続されずに、動物から予め採取された血液を浄化することもできる。浄化後の血液は、直ちに動物個体に戻されてもよいし、一旦保管された後に動物個体に戻されてもよい。
本実施形態において、磁性粒子により除去される血液中の特定物質としては、例えば低分子化合物、タンパク質、核酸、細胞等が挙げられる。より具体的には、尿素、クレアチニン、尿酸、β2ミクログロブリン、LDLコレステロール、免疫疾患における異常抗体、ウイルス、細菌類、真菌類、癌細胞等の疾病の原因となる物質が挙げられる。
(第5実施形態)
図5A、図5Bは、本開示の第5実施形態に係る血液浄化装置1Eの構成を示す平面図である。本実施形態では、血液浄化装置1Eが、血液が流れる流路が戻り流路を有し、流路選択部を操作する制御部80を有する場合を例に挙げて説明する。
図5A、図5Bは、本開示の第5実施形態に係る血液浄化装置1Eの構成を示す平面図である。本実施形態では、血液浄化装置1Eが、血液が流れる流路が戻り流路を有し、流路選択部を操作する制御部80を有する場合を例に挙げて説明する。
図5Aに例示されるように、血液浄化装置1Eは、血液10が流れる主流路20、主流路21、主流路22と、血液10中に含まれる磁性粒子を回収する磁気抽出部30(磁気抽出手段)と、血液10中の磁性粒子の存在を検出するための磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42と、磁性粒子を血液10に混入させる磁性粒子混入部70と、磁気センサの測定値を処理する制御部80を備えている。また、血液浄化装置1Eは、血液10を還流させるための戻り流路23と、流路を選択する第1の流路選択部61(第1の流路選択手段)と、流路を選択する第2の流路選択部62(第2の流路選択手段)を備えている。更に、血液浄化装置1Eは、フィルタ50と、接続口(入口)2と、接続口3を備えている。
なお図5Bに例示されるように、血液浄化装置1Eは、血液10中の磁性粒子の存在を検出する磁気センサ42aと、磁気センサ42bとの少なくとも一方を備えてもよい。図5Bには、一具体例として、磁気センサ42aと、磁気センサ42bとの両方が例示されているが、血液浄化装置1Eは、磁気センサ42bのみを備えてもよい。
磁性粒子混入部70は、磁気抽出部30の前段に設けられており、磁性粒子を血液10に混入する。但し、磁性粒子混入部70は、血液浄化装置1Eに設けられなくてもよく、血液浄化装置1Eの外部に設けられてもよい。
図5A、図5Bに示す具体例においてに、磁気センサ42、磁気センサ42a及び磁気センサ42bは、磁気抽出部30の前段に設けられている。磁気センサ42、42aは、磁性粒子混入部70より後段に設けられていてもよい。磁気センサ42bは、磁性粒子混入部70より前段に設けられていてもよい。
磁気センサ42(42a)は、磁性粒子を血液に混入した後の血液が示す磁気を測定することができる。この場合、磁気センサ42(42a)が測定した磁気の値は、例えば、磁性粒子投入後のリファレンス値(「第1リファレンス値」)として用いられてもよい。
磁気センサ42bは、磁性粒子を血液に混入する前の、磁性粒子を含まない血液自体が示す磁気を測定することができる。この場合、磁気センサ42bが測定した磁気の値は、例えば、磁性粒子投入前のリファレンス値(「第2リファレンス値」)として用いられてもよい。
磁気センサ42(42a)は、磁性粒子を血液に混入した後の血液が示す磁気を測定することができる。この場合、磁気センサ42(42a)が測定した磁気の値は、例えば、磁性粒子投入後のリファレンス値(「第1リファレンス値」)として用いられてもよい。
磁気センサ42bは、磁性粒子を血液に混入する前の、磁性粒子を含まない血液自体が示す磁気を測定することができる。この場合、磁気センサ42bが測定した磁気の値は、例えば、磁性粒子投入前のリファレンス値(「第2リファレンス値」)として用いられてもよい。
第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62は、例えば三方電磁弁である。上記に限定されず、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62は、例えば、制御部80から出力される制御信号により血液の流路を選択可能な適切な構成(例えば、アクチュエータとバルブ等)により実現されてよい。
磁気抽出部30、磁気センサ40及び磁気センサ41は、主流路20に接するように配置されている。磁気センサ40及び磁気センサ41は、磁気抽出部30の後段に設けられている。血液浄化装置1Eにおいて磁気抽出部30の後段に設けられている磁気センサの個数は2つであるが、1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。
制御部80は、磁気センサ40と、磁気センサ41と、磁気センサ42と、第1の流路選択部61と、第2の流路選択部62と、人工心肺装置(図示略)とに接続されている(図5A)。なお、制御部80は、図5Bに例示するように、磁気センサ40と、磁気センサ41と、磁気センサ42aと、磁気センサ42bと、第1の流路選択部61と、第2の流路選択部62と、人工心肺装置(図示略)と接続されていてもよい。制御部80には、例えば、磁気センサ40、磁気センサ41及び磁気センサ42からの信号が入力される。制御部80には、磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42a及び磁気センサ42bからの信号が入力されてもよい(図5B)。また、一例として、制御部80は、第1の流路選択部61、第2の流路選択部62及び人工心肺装置に信号を出力してもよい。但し、制御部80は、磁気センサ40、41、42、42a、42b及び人工心肺装置に直接的に接続されていなくてもよい。例えば、制御部80は、磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42、磁気センサ42a、磁気センサ42b等において計測した計測値のデータを、入力として受け付けてもよい。
まず、制御部80は、第1の流路選択部61に信号を出力し、第1の流路選択部61を操作して主流路21と主流路20を連通させる。また、制御部80は、第2の流路選択部62に信号を出力し、第2の流路選択部62を操作して主流路20と戻り流路23を連通させ、主流路20と主流路22を遮断する。これにより、磁性粒子を含む血液10は、接続口2から主流路21に流入する。
接続口2から磁性粒子を含む血液10が流入した後、制御部80は、第1の流路選択部61を操作して主流路20と戻り流路23を連通させる。このとき、第2の流路選択部62は主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続する。
血液10は、主流路20と戻り流路23を循環する。その間、磁性粒子は磁気抽出部30により回収され、血液10から発生する磁気は磁気センサ40により測定される。
一つの具体例として、制御部80は、磁気センサ42(42a)によって測定された、磁性粒子を含む血液が示す磁気(第1リファレンス値)と、磁気センサ40によって測定された血液の磁気とを比較する処理を実行してよい。この場合、制御部80は、例えば、係る処理の結果を、適切な表示装置等に出力することができる。また、制御部80は、磁気センサ42(42a)により測定された第1リファレンス値と、磁気センサ40によって測定された血液の磁気とを比較した結果に応じて、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62の少なくとも一方を制御してもよい。
制御部80は、例えば、磁気センサ40によって測定された血液の磁気が、第1リファレンス値と比べて、ある特定基準値以上に低減されている場合(すなわち、磁性粒子が磁気抽出部30により捕捉され、血液中の磁性粒子の量が十分低減されている場合)、制御部80は、例えば、主流路20と主流路22とが連通するよう、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62の少なくとも一方を制御してもよい。具体的には、制御部80は、例えば、第2の流路選択部62に信号を出力し、第2の流路選択部62を操作して主流路20と主流路22を連通させる。このとき、制御部80は、第1の流路選択部61は主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続する。すると、血液10は、主流路22へ流入し、フィルタ50を通過する。
一方、制御部80は、血液中の磁性粒子の量が十分低減されていないと判定した場合、主流路20と戻り流路23を連通が連通された状態を維持するよう、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62の少なくとも一方を制御してよい。具体的には、制御部80は、例えば、磁気センサ40によって測定された血液の磁気が、磁気センサ42(42a)によって測定された第1リファレンス値よりも高いと判定した場合、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62の少なくとも一方を制御して、主流路20と戻り流路23が連通された状態を継続してもよい。また、制御部80は、例えば、第1リファレンス値と、磁気センサ40によって測定された血液の磁気との差分が、特定の基準値の範囲に含まれない場合(例えば、ある基準より小さい場合)、主流路20と戻り流路23が連通された状態を維持するよう、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62の少なくとも一方を制御してもよい。第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62は、制御部80からの制御信号に応じて、主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続する。これにより、制御部80は、例えば、ある特定の基準値の範囲を外れる量の磁性粒子を含む血液10が主流路22へ流入することを防ぐことができる。
制御部80は、例えば、磁気センサ40によって測定された血液の磁気が、第1リファレンス値と比べて、ある特定基準値以上に低減されている場合(すなわち、磁性粒子が磁気抽出部30により捕捉され、血液中の磁性粒子の量が十分低減されている場合)、制御部80は、例えば、主流路20と主流路22とが連通するよう、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62の少なくとも一方を制御してもよい。具体的には、制御部80は、例えば、第2の流路選択部62に信号を出力し、第2の流路選択部62を操作して主流路20と主流路22を連通させる。このとき、制御部80は、第1の流路選択部61は主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続する。すると、血液10は、主流路22へ流入し、フィルタ50を通過する。
一方、制御部80は、血液中の磁性粒子の量が十分低減されていないと判定した場合、主流路20と戻り流路23を連通が連通された状態を維持するよう、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62の少なくとも一方を制御してよい。具体的には、制御部80は、例えば、磁気センサ40によって測定された血液の磁気が、磁気センサ42(42a)によって測定された第1リファレンス値よりも高いと判定した場合、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62の少なくとも一方を制御して、主流路20と戻り流路23が連通された状態を継続してもよい。また、制御部80は、例えば、第1リファレンス値と、磁気センサ40によって測定された血液の磁気との差分が、特定の基準値の範囲に含まれない場合(例えば、ある基準より小さい場合)、主流路20と戻り流路23が連通された状態を維持するよう、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62の少なくとも一方を制御してもよい。第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62は、制御部80からの制御信号に応じて、主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続する。これにより、制御部80は、例えば、ある特定の基準値の範囲を外れる量の磁性粒子を含む血液10が主流路22へ流入することを防ぐことができる。
他の具体例として、制御部80は、磁気センサ42bによって測定された、磁性粒子を含まない血液自体が示す磁気(第2リファレンス値)と、磁気センサ40によって測定された血液の磁気とを比較する処理を実行してよい。制御部80は、例えば、磁気センサ42bにより測定された第2リファレンス値と、磁気センサ40により測定された血液の磁気とを比較した結果に応じて、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62の少なくとも一方を制御してよい。
具体的には、制御部80は、例えば、磁気センサ40により測定された血液の磁気が、第2リファレンス値以下である場合(血液中の磁性粒子の量が十分低減されている場合)、以下の処理を実行してもよい。すなわち、制御部80は、主流路20と主流路22とが連通するよう、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62の少なくとも一方を制御してもよい。制御部80は、例えば、第2の流路選択部62に信号を出力し、第2の流路選択部62を操作して主流路20と主流路22を連通させる。このとき、制御部80は、第1の流路選択部61は主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続する。すると、血液10は、主流路22へ流入し、フィルタ50を通過する。
具体的には、制御部80は、例えば、磁気センサ40により測定された血液の磁気が、第2リファレンス値以下である場合(血液中の磁性粒子の量が十分低減されている場合)、以下の処理を実行してもよい。すなわち、制御部80は、主流路20と主流路22とが連通するよう、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62の少なくとも一方を制御してもよい。制御部80は、例えば、第2の流路選択部62に信号を出力し、第2の流路選択部62を操作して主流路20と主流路22を連通させる。このとき、制御部80は、第1の流路選択部61は主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続する。すると、血液10は、主流路22へ流入し、フィルタ50を通過する。
一方、制御部80は、例えば、磁気センサ40によって測定された血液の磁気が第2リファレンス値より大きい場合(すなわち、血液中の磁性粒子の量が十分低減されていない場合)、主流路20と戻り流路23を連通が連通された状態を維持するよう、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62の少なくとも一方を制御してよい。制御部80は、例えば、第2リファレンス値と、磁気センサ40によって測定された血液の磁気との差分が、特定の基準値の範囲に含まれない場合(例えば、ある基準値より大きい場合)、主流路20と戻り流路23を連通が連通された状態を維持するよう、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62の少なくとも一方を制御してよい。第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62は、制御部80からの制御信号に応じて、主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続する。これにより、制御部80は、例えば、ある特定の基準値の範囲を外れる量の磁性粒子を含む血液10が主流路22へ流入することを防ぐことができる。
上記したように、制御部80は、磁気センサ40によって測定された血液の磁気と、磁気センサ42(磁気センサ42a)によって測定された第1リファレンス値と、を比較した結果に応じて、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62の少なくとも一方を制御することができる。また、制御部80は、磁気センサ40によって測定された血液の磁気と、磁気センサ42bによって測定された第2リファレンス値と、を比較した結果に応じて、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62の少なくとも一方を制御することができる。なお、制御部80は、一例として、上記したように、磁気センサ40によって測定された血液の磁気と、第1リファレンス値との差分、又は、磁気センサ40によって測定された血液の磁気と、第2リファレンス値との差分が、特定の範囲に含まれるか否かに応じて、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62の少なくとも一方を制御してもよい。これにより、制御部80は、各磁気センサの測定結果に応じて、血液の流れを制御することができる。
また、制御部80は、磁気センサ41によって測定された血液の磁気と、磁気センサ42(42a)によって測定された、磁性粒子を含む血液が示す磁気(第1リファレンス値)とに基づいて、主流路22を流れる血液10、すなわちフィルタ50を通過した後の血液10が磁性粒子を含むか否かを判定することができる。一例として、制御部80は、磁気センサ41によって測定された血液の磁気が、第1リファレンス値と比べてある特定基準値以上低減されていれば、フィルタ50を通過した後の血液10に含まれる磁性粒子が十分低下されていると判定してもよい。また、制御部80は、例えば、磁気センサ41によって測定された血液の磁気と、第1リファレンス値との差分がある特定の範囲に含まれる場合(例えば、差分がある基準値以上に大きい場合)、フィルタ50を通過した後の血液10に含まれる磁性粒子が十分低下されていると判定してもよい。
同様に、制御部80は、磁気センサ41によって測定された血液の磁気と、磁気センサ42bによって測定された、磁性粒子を含まない血液が示す磁気(第2リファレンス値)とに基づいて、主流路22を流れる血液10、すなわちフィルタ50を通過した後の血液10が磁性粒子を含むか否かを判定することができる。一例として、制御部80は、磁気センサ41によって測定された血液の磁気が、第2リファレンス値以下である場合、フィルタ50を通過した後の血液10に含まれる磁性粒子が十分低下されていると判定してもよい。また、制御部80は、例えば、磁気センサ41によって測定された血液の磁気と、第2リファレンス値との差分がある特定の範囲に含まれる場合(例えば、差分がある基準値以下である場合)、フィルタ50を通過した後の血液10に含まれる磁性粒子が十分低下されていると判定してもよい。
同様に、制御部80は、磁気センサ41によって測定された血液の磁気と、磁気センサ42bによって測定された、磁性粒子を含まない血液が示す磁気(第2リファレンス値)とに基づいて、主流路22を流れる血液10、すなわちフィルタ50を通過した後の血液10が磁性粒子を含むか否かを判定することができる。一例として、制御部80は、磁気センサ41によって測定された血液の磁気が、第2リファレンス値以下である場合、フィルタ50を通過した後の血液10に含まれる磁性粒子が十分低下されていると判定してもよい。また、制御部80は、例えば、磁気センサ41によって測定された血液の磁気と、第2リファレンス値との差分がある特定の範囲に含まれる場合(例えば、差分がある基準値以下である場合)、フィルタ50を通過した後の血液10に含まれる磁性粒子が十分低下されていると判定してもよい。
制御部80が、主流路22を流れる血液10が磁性粒子を含まない(あるいは磁性粒子が十分低減されている)と判定した場合、主流路20と主流路22を連通させた状態が継続される。この場合、血液10が接続口3から流出する。一方、主流路22を流れる血液10が磁性粒子を含む(あるいは磁性粒子が十分低減されていない)と判定された場合、制御部80は、人工心肺装置の動作を制御するための信号を出力してもよい。例えば、制御部80は、血液10が人工心肺装置へ流入することを停止するように、人工心肺装置を制御してもよい。このとき、制御部80は、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62の少なくとも一方を制御することで、主流路22と戻り流路23を遮断すると共に、主流路20と戻り流路23を連通させた状態に切り替えてもよい。これにより、制御部80は、磁性粒子を含む血液10が人工心肺装置へ流入することを防ぐことができる。
この血液浄化装置1Eでは、制御部80が、磁気センサ40及び磁気センサ42(42a)、42b等の測定値に基づいて第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62を操作するので、浄化した血液を体内へ戻す前に、磁性粒子を血液中から十分に分離除去することができる。
フィルタ50は、磁気抽出部30により除去することのできなかった磁性粒子、血液10に含まれる異物等を捕捉することができる。
<磁気抽出手段>
磁気抽出部30は、主流路20を流れる血液中の磁性粒子を磁力により回収することができ、これによって、磁性粒子に捕捉された特定物質を血液中から抽出することができる。
磁気抽出部30としては、公知の手段を用いることができ、例えば、特許文献1に記載された磁気分離手段を用いることができる。
磁気抽出部30は、主流路20を流れる血液中の磁性粒子を磁力により回収することができ、これによって、磁性粒子に捕捉された特定物質を血液中から抽出することができる。
磁気抽出部30としては、公知の手段を用いることができ、例えば、特許文献1に記載された磁気分離手段を用いることができる。
血液からの磁性粒子の回収は、例えば、係る磁性粒子を主流路20に接続された流路に取り出して行ってもよいし、主流路20の内壁に設けた回収部で回収してもよい。
磁気抽出部30は、磁場を発生させる磁場発生手段を有していてもよい。この磁場によって主流路20を流れる血液10から磁性粒子を回収する。磁場発生手段は、例えば、永久磁石、可変磁束磁石であってもよいし、誘導磁場であってもよい。
磁気抽出部30は、磁気シールド層等の、磁場を遮蔽可能な部材を有していてもよい。これにより、磁気抽出部30からの漏洩磁場を抑制あるいは防止することができる。
磁場発生手段は、主流路20の外部に配置され、血液10と接触しないことが好ましい。磁場発生手段が、血液10と接触しないため、血液10の凝固を抑制することができ、また、異物の混入を抑制することができる。
<磁気センサ>
磁気センサ40、磁気センサ41及び磁気センサ42(42a)、42bは、主流路20を流れる血液中の磁性粒子から発生する漏洩磁界を検出することにより、磁性粒子の存在を検出することができる。
磁気センサ40、磁気センサ41及び磁気センサ42(42a)、42bは、主流路20を流れる血液中の磁性粒子から発生する漏洩磁界を検出することにより、磁性粒子の存在を検出することができる。
磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42(42a)、42bは、主流路20の外部に配置され、血液10と接触しないことが好ましい。磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42(42a)、42bが血液10と接触しないため、血液10の凝固を抑制することができ、また、異物の混入を抑制することができる。
磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42(42a)、42bとしては、公知の磁気センサを用いることができ、例えば、コイル型センサであってもよいし、ホールセンサであってもよいし、磁気抵抗を利用した素子であってもよい。磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42(42a)、42bが示す磁気の測定値により、主流路20を流れる血液10が磁性粒子を含むか否かを判定することができる。なお、磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42(42a)、42bは、同じタイプの磁気センサであってもよく、異なるタイプの磁気センサであってもよい。
コイル型センサは、誘導コイルを磁性粒子含有試料が通過したときに、通過した磁性粒子の磁界(磁場)を誘導コイルにより測定・検出するものである。コイル型センサは容易に設置できるという利点がある。
ホールセンサは、ホール効果によって磁界(磁場)を検出するものであり、廉価であり、容易に設置できるという利点がある。
磁気抵抗素子は、磁界(磁場)の影響を受けて電気抵抗が変化する現象を利用する素子であり、異方性磁気抵抗効果(AMR)素子、巨大磁気抵抗(GMR)素子、トンネル磁気抵抗(TMR)素子などを含む。GMR素子やTMR素子は、温度変化や経時変化が小さく、かつ感度(MR比)が大きいという利点がある。
ホールセンサは、ホール効果によって磁界(磁場)を検出するものであり、廉価であり、容易に設置できるという利点がある。
磁気抵抗素子は、磁界(磁場)の影響を受けて電気抵抗が変化する現象を利用する素子であり、異方性磁気抵抗効果(AMR)素子、巨大磁気抵抗(GMR)素子、トンネル磁気抵抗(TMR)素子などを含む。GMR素子やTMR素子は、温度変化や経時変化が小さく、かつ感度(MR比)が大きいという利点がある。
磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42(42a)、42bは、磁気シールド層等の、磁場を遮蔽可能な部材を有していてもよい。これにより、磁気抽出部30から発生する磁界の影響に因る誤検知等の不具合を防止することができる。
<血液ポンプ>
血液浄化装置1Eは、血液を流動させることが可能な血液ポンプに接続されてもよい。血液ポンプは、例えば、体外から血液を取り出すために用いられてもよく、体外から取り出した血液を循環させるために用いられてもよい。あるいは、本開示の血液浄化装置とは別に外部に備えた血液ポンプが用いられてもよい。
血液浄化装置1Eは、血液を流動させることが可能な血液ポンプに接続されてもよい。血液ポンプは、例えば、体外から血液を取り出すために用いられてもよく、体外から取り出した血液を循環させるために用いられてもよい。あるいは、本開示の血液浄化装置とは別に外部に備えた血液ポンプが用いられてもよい。
この血液浄化装置1Eでは、例えば、血液中の特定物質を捕捉可能な被分離成分捕捉物質により修飾された磁性粒子が含まれる血液10を、血液10が流動可能な主流路20、21、22に流す。また、磁場を発生可能な磁気抽出部30により、血液10中に含まれる磁性粒子の少なくとも一部を回収する。そして、磁性粒子の存在を検出可能な磁気センサ40、41により、磁気抽出部30により磁性粒子の少なくとも一部が回収された後の血液中に、磁性粒子が残存しているか否かを検出する。
以上、本開示の第5実施形態について詳述したが、本開示に係る技術は第5実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、第5実施形態において、血液浄化装置1Eは、装置全体が一定温度又は特定の温度範囲に保持されていてもよい。例えば、血液浄化装置全体を外装し、断熱材などで構成される外装材が設けられてもよい。装置全体を一定温度に保つことにより、磁気センサの測定値が安定する。また、血液浄化装置全体は、体温と同じ温度に保持されていることが好ましい。例えば、血液浄化装置が、上記外装材の内部温度を検出する温度センサ(図示略)と、該温度センサに基づいて制御部からの信号により上記外装材の内部を加熱するヒーターなどの加熱部(図示略)とを更に備えていてもよい。これにより、磁気センサの測定値を安定させることができ、また、血液浄化装置を流れる血液の品質を長く保持することができる。
また、図5A、図5Bに例示されるように、血液浄化装置1Eは、磁気センサ40、41、42(42a)、42bが正しく動作しているか否かを判定するバリデーション部90を更に備えてもよい。例えば、バリデーション部90は、磁気センサ40、41、42(42a)、42bに接続され、当該磁気センサからの出力(血液の磁気の値)に応じて磁気センサ40、41、42(42a)、42bが正しく動作しているか否かを判定してもよい。かかるバリデーション部は例えば、上記した第1実施形態におけるバリデーション部90と同様に構成されてもよい。
また、血液浄化装置1Eは、磁気センサ40、41、42(42a)、42bに接続され、当該磁気センサからの出力に応じて、血液10に磁性粒子が含まれるか否かを判定する制御部を更に備えてもよい。なお、制御部80は、バリデーション部90が判定した磁気センサ40、41、42(42a)、42bの動作状態を確認してもよい。これにより、安全回路としての制御部80によって、磁気センサ40、41、42(42a)、42bの動作確認をすることができ、その結果、血液10に磁性粒子が含まれるか否かを正確に判定することができる。
<磁性粒子>
磁性粒子は、強磁性又は常磁性を示す粒子が挙げられる。磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、血液中の特定物質を捕捉することのできる被分離成分捕捉物質により修飾されている。
磁性粒子は、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、これらの無機化合物、これらの金属或いは無機化合物が有機化合物によって修飾された有機修飾無機化合物等を含んでもよい。
磁性粒子は、被分離成分捕捉物質を介して血液中の特定物質を捕捉することができる。被分離成分捕捉物質が、血液中の特定成分を捕捉する具体的な方法は特に限定されず、例えば、化学的結合(分子生物学的結合、電気的結合(ファンデルワールス力、極性引力、分子間力、クーロン力)など)、吸着、立体的構造によるトラッピングなどを適宜採用可能である。磁性粒子は、被分離成分捕捉物質がコーティング処理等により付加されたものであってもよく、被分離成分捕捉物質自体からなるものであってもよい。また、粒状に形成された被分離成分捕捉物質に対して、磁性粒子が埋め込まれていてもよい。
磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、被分離成分に応じて、ポリマーやシリカマトリックスでコーティング処理されることが好ましい。
磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、被分離成分に応じて、疎水性を有してもよいし、親水性を有してもよい。
磁性粒子は、強磁性又は常磁性を示す粒子が挙げられる。磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、血液中の特定物質を捕捉することのできる被分離成分捕捉物質により修飾されている。
磁性粒子は、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、これらの無機化合物、これらの金属或いは無機化合物が有機化合物によって修飾された有機修飾無機化合物等を含んでもよい。
磁性粒子は、被分離成分捕捉物質を介して血液中の特定物質を捕捉することができる。被分離成分捕捉物質が、血液中の特定成分を捕捉する具体的な方法は特に限定されず、例えば、化学的結合(分子生物学的結合、電気的結合(ファンデルワールス力、極性引力、分子間力、クーロン力)など)、吸着、立体的構造によるトラッピングなどを適宜採用可能である。磁性粒子は、被分離成分捕捉物質がコーティング処理等により付加されたものであってもよく、被分離成分捕捉物質自体からなるものであってもよい。また、粒状に形成された被分離成分捕捉物質に対して、磁性粒子が埋め込まれていてもよい。
磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、被分離成分に応じて、ポリマーやシリカマトリックスでコーティング処理されることが好ましい。
磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、被分離成分に応じて、疎水性を有してもよいし、親水性を有してもよい。
磁性粒子の平均粒子径としては、2nm以上であってもよい。磁性粒子の平均粒子径が上述した範囲内である場合、磁気抽出部30が備える磁場発生手段により磁性粒子を効率よく回収することができる。100nm以上であればその効果はより大きくなり、250nm以上であればその効果はさらに大きくなる。
磁性粒子の平均粒子径としては、1mm以下であってもよい。磁性粒子の平均粒子径が上述した範囲内である場合、磁性粒子は高い分散性を有し、比表面積が大きくなり、その結果、効率よく血液中の特定物質を捕捉(例えば吸着)することができる。10μm以下であればその効果はより大きくなり、5μm以下であればその効果はさらに大きくなる。
本明細書において、「平均粒子径」とは、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における累積値50%での粒径(メジアン径D50ともいう)を意味する。
血液浄化装置1Eにより浄化される血液が由来する動物は特に限定されず、ヒトであってもよいし、家畜、ペット等のヒト以外の動物であってもよい。ヒト以外の動物としては、例えば、イヌ、ネコ、サル、ブタ、ウシ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、マウス、ラット、トリ等が挙げられる。
上述したように、血液浄化装置1Eにより、血液中から特定物質を抽出して血液を浄化することができる。血液浄化装置1Eは、動物に直接接続されていてもよく、動物から採取された血液を直ちに浄化してもよい。あるいは、血液浄化装置1Eは、動物に直接接続されずに、動物から予め採取された血液を浄化することもできる。浄化後の血液は、直ちに動物個体に戻されてもよいし、一旦保管された後に動物個体に戻されてもよい。
本実施形態において、磁性粒子により除去される血液中の特定物質としては、例えば低分子化合物、タンパク質、核酸、細胞等が挙げられる。より具体的には、尿素、クレアチニン、尿酸、β2ミクログロブリン、LDLコレステロール、免疫疾患における異常抗体、ウイルス、細菌類、真菌類、癌細胞等の疾病の原因となる物質が挙げられる。
(第6実施形態)
図6A、図6Bは、本開示の第6実施形態に係る血液浄化装置1Fの構成を示す平面図である。本実施形態では、血液浄化装置1Fが、ミアンダ状の戻り流路を有し、流路選択部を操作する制御部80を有する場合を例に挙げて説明する。
図6A、図6Bは、本開示の第6実施形態に係る血液浄化装置1Fの構成を示す平面図である。本実施形態では、血液浄化装置1Fが、ミアンダ状の戻り流路を有し、流路選択部を操作する制御部80を有する場合を例に挙げて説明する。
図6Aに例示されるように、血液浄化装置1Fは、血液10が流れる主流路20、主流路21、主流路22と、血液10中に含まれる磁性粒子を回収する磁気抽出部30(磁気抽出手段)と、血液10中の磁性粒子の存在を検出する2つの磁気センサ40,40、磁気センサ41、磁気センサ42と、磁性粒子を血液10に混入させる磁性粒子混入部70と、磁気センサの測定値を処理する制御部80を備えている。また、血液浄化装置1Fは、血液10を還流させる戻り流路23と、流路を選択する第1の流路選択部61(第1の流路選択手段)と、流路を選択する第2の流路選択部62(第2の流路選択手段)を備えている。更に、血液浄化装置1Fは、フィルタ50と、接続口(入口)2と、接続口(出口)3を備えている。
なお図6Bに例示されるように、血液浄化装置1Fは、血液10中の磁性粒子の存在を検出する磁気センサ42aと、磁気センサ42bとの少なくとも一方を備えてもよい。図6Bには、一具体例として、磁気センサ42aと、磁気センサ42bとの両方が例示されているが、血液浄化装置1Fは、磁気センサ42bのみを備えてもよい。
血液浄化装置1Fにおいて、主流路20には2個の磁気センサ40,40が設けられている。磁気センサ40は、磁気抽出部30が発生する磁界の影響を受けにくいように配置されている。このような配置により、磁気センサ40は、血液10の磁気をより正確に測定することができる。
血液浄化装置1Fにおいて、主流路20に設けられた2つの磁気センサ40,40は、例えば主流路20の側面視において、磁気抽出部30の軸線とずれた状態で取り付けられている。更に、2つの磁気センサ40,40も、互いに軸線がずれた状態で取り付けられている。このように、2つの磁気センサ40,40は、磁気抽出部30が発生する磁界の影響を受けにくいように配置されている。
この血液浄化装置1Fでは、磁気センサ40を2個設けることで、2つの磁気センサ40,40の2つの測定値を用いて、血液10の磁気をより正確に測定することができる。また、このような配置により、磁気センサ40は、誤動作が生じにくくなり、磁気センサ40の測定精度を高めることできる。
磁性粒子混入部70は、磁気抽出部30の前段に設けられており、磁性粒子を血液10に混入する。但し、磁性粒子混入部70は、血液浄化装置1Fに設けられなくてもよく、血液浄化装置1Fの外部に設けられてもよい。
磁気センサ42、42a、42bは、磁気抽出部30の前段に設けられている。磁気センサ42、42aは、磁性粒子混入部70より後段に設けられていてもよい。磁気センサ42bは、磁性粒子混入部70より前段に設けられていてもよい。
磁気センサ42(42a)は、磁性粒子を血液に混入した後の血液が示す磁気を測定することができる。この場合、磁気センサ42(42a)が測定した磁気の値は、例えば、磁性粒子投入後のリファレンス値(「第1リファレンス値」)として用いられてもよい。
磁気センサ42bは、磁性粒子を血液に混入する前の、磁性粒子を含まない血液自体の磁気を測定することができる。この場合、磁気センサ42bが測定した磁気の値は、例えば、磁性粒子投入前のリファレンス値(「第2リファレンス値」)として用いられてもよい。
磁気センサ42(42a)は、磁性粒子を血液に混入した後の血液が示す磁気を測定することができる。この場合、磁気センサ42(42a)が測定した磁気の値は、例えば、磁性粒子投入後のリファレンス値(「第1リファレンス値」)として用いられてもよい。
磁気センサ42bは、磁性粒子を血液に混入する前の、磁性粒子を含まない血液自体の磁気を測定することができる。この場合、磁気センサ42bが測定した磁気の値は、例えば、磁性粒子投入前のリファレンス値(「第2リファレンス値」)として用いられてもよい。
第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62は、例えば三方電磁弁である。上記に限定されず、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62は、例えば、制御部80から出力される制御信号により血液の流路を選択可能な適切な構成(例えば、アクチュエータとバルブ等)により実現されてよい。
磁気抽出部30、磁気センサ40及び磁気センサ41は、主流路20に接するように配置されている。磁気センサ40及び磁気センサ41は、磁気抽出部30の後段に設けられている。血液浄化装置1Fにおいて磁気抽出部30の後段に設けられている磁気センサの個数は3つであるが、1つであってもよいし、2つであってもよいし、4つ以上であってもよい。
制御部80は、2つの磁気センサ40,40と、磁気センサ41と、磁気センサ42と、第1の流路選択部61と、第2の流路選択部62と、人工心肺装置(図示略)とに接続されている(図6A)。なお、制御部80は、図6Bに例示するように、磁気センサ40と、磁気センサ41と、磁気センサ42aと、磁気センサ42bと、第1の流路選択部61と、第2の流路選択部62と、人工心肺装置(図示略)と接続されていてもよい。制御部80には、例えば、2つの磁気センサ40,40、磁気センサ41及び磁気センサ42からの信号を入力される。制御部80には、磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42a及び磁気センサ42bからの信号が入力されてもよい(図6B)。また、一例として、制御部80は、第1の流路選択部61、第2の流路選択部62及び人工心肺装置に信号を出力してもよい。但し、制御部80は、磁気センサ41及び人工心肺装置に直接的に接続されていなくてもよい。例えば、制御部80は、磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42、磁気センサ42a、磁気センサ42b等において計測した計測値のデータを、入力として受け付けてもよい。
まず、制御部80は、第1の流路選択部61に信号を出力し、第1の流路選択部61を操作して主流路21と主流路20を連通させる。また、制御部80は、第2の流路選択部62に信号を出力し、第2の流路選択部62を操作して主流路20と戻り流路23を連通させ、主流路20と主流路22を遮断する。これにより、磁性粒子を含む血液10は、接続口2から主流路21に流入する。
接続口2から磁性粒子を含む血液10が流入した後、制御部80は、第1の流路選択部61を操作して主流路20と戻り流路23を連通させる。このとき、第2の流路選択部62は主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続する。
血液10は、主流路20と戻り流路23を循環する。その間、磁性粒子は磁気抽出部30により回収され、血液10から発生する磁気は磁気センサ40、40により測定される。
一つの具体例として、制御部80は、磁気センサ42(42a)によって測定された、磁性粒子を含む血液が示す磁気(第1リファレンス値)と、磁気センサ40、40によって測定された血液の磁気とを比較する処理を実行してよい。この場合、制御部80は、例えば、係る処理の結果を、適切な表示装置等に出力することができる。また、制御部80は、また、磁気センサ42(42a)により測定された第1リファレンス値と、磁気センサ40、40により測定された血液の磁気とを比較した結果に応じて、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62の少なくとも一方を制御してもよい。
制御部80は、例えば、2つの磁気センサ40,40によって測定された血液の磁気のいずれか又は双方が、磁気センサ42(42a)によって測定された第1リファレンス値よりも高いと判定したとき、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62を制御し、主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続してもよい。また、制御部80は、例えば、磁気センサ42(42a)によって測定された第1リファレンス値と、2つの磁気センサ40,40によって測定された血液の磁気のいずれか又は双方との差分が特定の基準値の範囲に含まれないと判定したとき(例えば、差分がある基準より小さい場合等)、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62を制御し、主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続してもよい。
他の具体例として、制御部80は、磁気センサ42bによって測定された、磁性粒子を含まない血液が示す磁気(第2リファレンス値)と、磁気センサ40、40によって測定された血液の磁気とを比較する処理を実行してよい。また、制御部80は、第2リファレンス値と、磁気センサ40、40により測定された血液の磁気とを比較した結果に応じて、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62の少なくとも一方を制御してもよい。
具体的には、制御部80は、例えば、2つの磁気センサ40,40によって測定された血液の磁気のいずれか又は双方が、磁気センサ42bによって測定された第2リファレンス値よりも高いと判定したとき、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62を制御し、主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続してもよい。制御部80は、例えば、磁気センサ42bによって測定された第2リファレンス値と、2つの磁気センサ40,40によって測定された血液の磁気のいずれか又は双方との差分が特定の基準値の範囲に含まれないと判定したとき(例えば、差分がある基準より大きい場合等)、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62を制御し、主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続してもよい。
制御部80は、例えば、2つの磁気センサ40,40によって測定された血液の磁気のいずれか又は双方が、磁気センサ42(42a)によって測定された第1リファレンス値よりも高いと判定したとき、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62を制御し、主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続してもよい。また、制御部80は、例えば、磁気センサ42(42a)によって測定された第1リファレンス値と、2つの磁気センサ40,40によって測定された血液の磁気のいずれか又は双方との差分が特定の基準値の範囲に含まれないと判定したとき(例えば、差分がある基準より小さい場合等)、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62を制御し、主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続してもよい。
他の具体例として、制御部80は、磁気センサ42bによって測定された、磁性粒子を含まない血液が示す磁気(第2リファレンス値)と、磁気センサ40、40によって測定された血液の磁気とを比較する処理を実行してよい。また、制御部80は、第2リファレンス値と、磁気センサ40、40により測定された血液の磁気とを比較した結果に応じて、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62の少なくとも一方を制御してもよい。
具体的には、制御部80は、例えば、2つの磁気センサ40,40によって測定された血液の磁気のいずれか又は双方が、磁気センサ42bによって測定された第2リファレンス値よりも高いと判定したとき、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62を制御し、主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続してもよい。制御部80は、例えば、磁気センサ42bによって測定された第2リファレンス値と、2つの磁気センサ40,40によって測定された血液の磁気のいずれか又は双方との差分が特定の基準値の範囲に含まれないと判定したとき(例えば、差分がある基準より大きい場合等)、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62を制御し、主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続してもよい。
一方、制御部80は、2つの磁気センサ40,40のいずれか又は双方によって測定された血液の磁気と、磁気センサ42(42a)によって測定された第1リファレンス値とに基づいて、主流路20を流れる血液10が磁性粒子を含まない(あるいは磁性粒子が十分低減されている)と判定したとき、以下の処理を実行してよい。すなわち、この場合、制御部80は、例えば、第2の流路選択部62に信号を出力し、第2の流路選択部62を操作して主流路20と主流路22を連通させる。このとき、制御部80は、主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続するよう第1の流路選択部61を制御してもよい。すると、血液10は、主流路22へ流入し、フィルタ50を通過する。なお、制御部80は、一例として、磁気センサ42(42a)によって測定された、第1リファレンス値と、2つの磁気センサ40,40によって測定された血液の磁気のいずれか又は双方との差分とが特定の範囲に含まれる場合(例えば、差分が基準より大きい場合)、第2の流路選択部62を操作して主流路20と主流路22を連通させてもよい。
また、制御部80は、2つの磁気センサ40,40のいずれか又は双方によって測定された血液の磁気と、磁気センサ42bによって測定された第2リファレンス値とに基づいて、主流路20を流れる血液10が磁性粒子を含まない(あるいは磁性粒子が十分低減されている)と判定したとき、以下の処理を実行してよい。すなわち、この場合、制御部80は、例えば、第2の流路選択部62に信号を出力し、第2の流路選択部62を操作して主流路20と主流路22を連通させる。このとき、制御部80は、主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続するよう第1の流路選択部61を制御してもよい。すると、血液10は、主流路22へ流入し、フィルタ50を通過する。なお、制御部80は、一例として、磁気センサ42bによって測定された第2リファレンス値と、2つの磁気センサ40,40によって測定された血液の磁気のいずれか又は双方との差分とが特定の範囲に含まれる場合(例えば、差分が基準より小さい場合)、第2の流路選択部62を操作して主流路20と主流路22を連通させてもよい。
また、制御部80は、2つの磁気センサ40,40のいずれか又は双方によって測定された血液の磁気と、磁気センサ42bによって測定された第2リファレンス値とに基づいて、主流路20を流れる血液10が磁性粒子を含まない(あるいは磁性粒子が十分低減されている)と判定したとき、以下の処理を実行してよい。すなわち、この場合、制御部80は、例えば、第2の流路選択部62に信号を出力し、第2の流路選択部62を操作して主流路20と主流路22を連通させる。このとき、制御部80は、主流路20と戻り流路23を連通させた状態を継続するよう第1の流路選択部61を制御してもよい。すると、血液10は、主流路22へ流入し、フィルタ50を通過する。なお、制御部80は、一例として、磁気センサ42bによって測定された第2リファレンス値と、2つの磁気センサ40,40によって測定された血液の磁気のいずれか又は双方との差分とが特定の範囲に含まれる場合(例えば、差分が基準より小さい場合)、第2の流路選択部62を操作して主流路20と主流路22を連通させてもよい。
また、制御部80は、磁気センサ41によって測定された血液の磁気と、磁気センサ42(42a)によって測定された、磁性粒子を含む血液自体が示す磁気(第1リファレンス値)とに基づいて、主流路22を流れる血液10が磁性粒子を含むか否か(あるいは、磁性粒子が十分に低減されているか否か)を判定することができる。また、制御部80は、磁気センサ41によって測定された血液の磁気と、磁気センサ42bによって測定された、磁性粒子を含まない血液自体が示す磁気とに基づいて、主流路22を流れる血液10が磁性粒子を含むか否か(あるいは、磁性粒子が十分に低減されているか否か)を判定してもよい。
具体的には、制御部80は、例えば、磁気センサ41によって測定された血液の磁気が第1リファレンス値よりも高い場合、磁性粒子が十分に低減されていないと判定してよい。また、制御部80は、例えば、第1リファレンス値と、磁気センサ41によって測定された血液の磁気との差分が特定の基準値の範囲に含まれない場合(例えば、差分が基準値よりも小さい場合)、磁性粒子が十分に低減されていないと判定してよい。
同様に、制御部80は、例えば、磁気センサ41によって測定された血液の磁気が第2リファレンス値よりも高い場合、磁性粒子が十分に低減されていないと判定してよい。また、制御部80は、例えば、第2リファレンス値と、磁気センサ41によって測定された血液の磁気との差分が特定の基準値の範囲に含まれない場合(例えば、差分が基準値よりも大きい場合)、磁性粒子が十分に低減されていないと判定してよい。
具体的には、制御部80は、例えば、磁気センサ41によって測定された血液の磁気が第1リファレンス値よりも高い場合、磁性粒子が十分に低減されていないと判定してよい。また、制御部80は、例えば、第1リファレンス値と、磁気センサ41によって測定された血液の磁気との差分が特定の基準値の範囲に含まれない場合(例えば、差分が基準値よりも小さい場合)、磁性粒子が十分に低減されていないと判定してよい。
同様に、制御部80は、例えば、磁気センサ41によって測定された血液の磁気が第2リファレンス値よりも高い場合、磁性粒子が十分に低減されていないと判定してよい。また、制御部80は、例えば、第2リファレンス値と、磁気センサ41によって測定された血液の磁気との差分が特定の基準値の範囲に含まれない場合(例えば、差分が基準値よりも大きい場合)、磁性粒子が十分に低減されていないと判定してよい。
制御部80は、例えば、磁気センサ42(42a)によって測定された第1リファレンス値と、磁気センサ40によって測定された血液の磁気とを比較して、表示装置等に出力することができる。制御部80は、例えば、磁気センサ42bによって測定された第2リファレンス値と、磁気センサ40によって測定された血液の磁気とを比較して、表示装置等に出力することができる。
制御部80は、磁気センサ42(42a)によって測定された第1リファレンス値と、磁気センサ41によって測定された血液の磁気とに基づいて、磁性粒子が十分低減されていないと判定した場合、人工心肺装置の動作を制御するための信号を出力してもよい。同様に、制御部80は、磁気センサ42bによって測定された第2リファレンス値と、磁気センサ41によって測定された血液の磁気とに基づいて、磁性粒子が十分低減されていないと判定した場合、人工心肺装置の動作を制御するための信号を出力してもよい。この場合、制御部80は、例えば、血液10が人工心肺装置へ流入することを停止するように人工心肺装置を制御してもよい。このとき、制御部80は、第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62の少なくとも一方を制御することで、主流路22と戻り流路23を遮断すると共に、主流路20と戻り流路23を連通させた状態に切り替えてもよい。これにより、制御部80は、磁性粒子を含む血液10が人工心肺装置へ流入することを防ぐことができる。
この血液浄化装置1Fでは、制御部80が、2つの磁気センサ40,40及び磁気センサ42(42a)、42b等の測定値に基づいて第1の流路選択部61及び第2の流路選択部62を操作するので、磁気センサ40の測定精度を高めることでき、また、浄化した血液を体内へ戻す前に、磁性粒子を血液中から十分に分離除去することができる。
フィルタ50は、磁気抽出部30により除去することのできなかった磁性粒子、血液10に含まれる異物等を捕捉することができる。
<磁気抽出手段>
磁気抽出部30は、主流路20を流れる血液中の磁性粒子を磁力により回収することができ、これによって、磁性粒子に捕捉された特定物質を血液中から抽出することができる。
磁気抽出部30としては、公知の手段を用いることができ、例えば、特許文献1に記載された磁気分離手段を用いることができる。
磁気抽出部30は、主流路20を流れる血液中の磁性粒子を磁力により回収することができ、これによって、磁性粒子に捕捉された特定物質を血液中から抽出することができる。
磁気抽出部30としては、公知の手段を用いることができ、例えば、特許文献1に記載された磁気分離手段を用いることができる。
血液からの磁性粒子の回収は、例えば、係る磁性粒子を主流路20に接続された流路に取り出して行ってもよいし、主流路20の内壁に設けた回収部で回収してもよい。
磁気抽出部30は、磁場を発生させる磁場発生手段を有していてもよい。この磁場によって主流路20を流れる血液10から磁性粒子を回収する。磁場発生手段は、例えば、永久磁石、可変磁束磁石であってもよいし、誘導磁場であってもよい。
磁気抽出部30は、磁気シールド層等の、磁場を遮蔽可能な部材を有していてもよい。これにより、磁気抽出部30からの漏洩磁場を抑制あるいは防止することができる。
磁場発生手段は、主流路20の外部に配置され、血液10と接触しないことが好ましい。磁場発生手段が、血液10と接触しないため、血液10の凝固を抑制することができ、また、異物の混入を抑制することができる。
<磁気センサ>
磁気センサ40、磁気センサ41及び磁気センサ42(42a)、42bは、主流路20を流れる血液中の磁性粒子から発生する漏洩磁界を検出することにより、磁性粒子の存在を検出することができる。
磁気センサ40、磁気センサ41及び磁気センサ42(42a)、42bは、主流路20を流れる血液中の磁性粒子から発生する漏洩磁界を検出することにより、磁性粒子の存在を検出することができる。
磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42(42a)、42bは、主流路20の外部に配置され、血液10と接触しないことが好ましい。磁気センサ40、41、42(42a)、42bが血液10と接触しないため、血液10の凝固を抑制することができ、また、異物の混入を抑制することができる。
磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42(42a)、42bとしては、公知の磁気センサを用いることができ、例えば、コイル型センサであってもよいし、ホールセンサであってもよいし、磁気抵抗を利用した素子であってもよい。磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42(42a)、42bが示す磁気の測定値により、主流路20を流れる血液10が磁性粒子を含むか否かを判定することができる。なお、磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42(42a)、42bは、同じタイプの磁気センサであってもよく、異なるタイプの磁気センサであってもよい。
コイル型センサは、誘導コイルを磁性粒子含有試料が通過したときに、通過した磁性粒子の磁界(磁場)を誘導コイルにより測定・検出するものである。コイル型センサは容易に設置できるという利点がある。
ホールセンサは、ホール効果によって磁界(磁場)を検出するものであり、廉価であり、容易に設置できるという利点がある。
磁気抵抗素子は、磁界(磁場)の影響を受けて電気抵抗が変化する現象を利用する素子であり、異方性磁気抵抗効果(AMR)素子、巨大磁気抵抗(GMR)素子、トンネル磁気抵抗(TMR)素子などを含む。GMR素子やTMR素子は、温度変化や経時変化が小さく、かつ感度(MR比)が大きいという利点がある。
ホールセンサは、ホール効果によって磁界(磁場)を検出するものであり、廉価であり、容易に設置できるという利点がある。
磁気抵抗素子は、磁界(磁場)の影響を受けて電気抵抗が変化する現象を利用する素子であり、異方性磁気抵抗効果(AMR)素子、巨大磁気抵抗(GMR)素子、トンネル磁気抵抗(TMR)素子などを含む。GMR素子やTMR素子は、温度変化や経時変化が小さく、かつ感度(MR比)が大きいという利点がある。
磁気センサ40、磁気センサ41、磁気センサ42(42a)、42bは、磁気シールド層等の、磁場を遮蔽可能な部材を有していてもよい。これにより、磁気抽出部30から発生する磁界の影響に因る誤検知等の不具合を防止することができる。
<血液ポンプ>
血液浄化装置1Fは、血液を流動させることが可能な血液ポンプに接続されてもよい。血液ポンプは、例えば、体外から血液を取り出すために用いられてもよく、体外から取り出した血液を循環させるために用いられてもよい。あるいは、本開示の血液浄化装置とは別に外部に備えた血液ポンプが用いられてもよい。
血液浄化装置1Fは、血液を流動させることが可能な血液ポンプに接続されてもよい。血液ポンプは、例えば、体外から血液を取り出すために用いられてもよく、体外から取り出した血液を循環させるために用いられてもよい。あるいは、本開示の血液浄化装置とは別に外部に備えた血液ポンプが用いられてもよい。
この血液浄化装置1Fでは、例えば、血液中の特定物質を捕捉可能な被分離成分捕捉物質により修飾された磁性粒子が含まれる血液10を、血液10が流動可能な主流路20、21、22に流す。また、磁場を発生可能な磁気抽出部30により、血液10中に含まれる磁性粒子の少なくとも一部を回収する。そして、磁性粒子の存在を検出可能な磁気センサ40、41により、磁気抽出部30により磁性粒子の少なくとも一部が回収された後の血液中に、磁性粒子が残存しているか否かを検出する。
以上、本開示の第6実施形態について詳述したが、本開示に係る技術は第6実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、第6実施形態において、血液浄化装置1Fは、装置全体が一定温度又は特定の温度範囲に保持されていてもよい。例えば、血液浄化装置全体を外装し、断熱材などで構成される外装材が設けられてもよい。装置全体を一定温度に保つことにより、磁気センサの測定値が安定する。また、血液浄化装置全体は、体温と同じ温度に保持されていることが好ましい。例えば、血液浄化装置が、上記外装材の内部温度を検出する温度センサ(図示略)と、該温度センサに基づいて制御部からの信号により上記外装材の内部を加熱するヒーターなどの加熱部(図示略)とを更に備えていてもよい。これにより、磁気センサの測定値を安定させることができ、また、血液浄化装置を流れる血液の品質を長く保持することができる。
また、図6A、図6Bに例示されるように、血液浄化装置1Fは、磁気センサ40、40、41、42(42a)、42bが正しく動作しているか否かを判定するバリデーション部90を更に備えてもよい。例えば、バリデーション部90は、磁気センサ40、40、41、42(42a)、42bに接続され、当該磁気センサからの出力(血液の磁気の値)に応じて磁気センサ40、40、41、42(42a)、42bが正しく動作しているか否かを判定してもよい。かかるバリデーション部は例えば、上記した第1実施形態におけるバリデーション部90と同様に構成されてもよい。
また、血液浄化装置1Fは、磁気センサ40、40、41、42(42a)、42bに接続され、当該磁気センサからの出力に応じて、血液10に磁性粒子が含まれるか否かを判定する制御部を更に備えてもよい。なお、制御部80は、バリデーション部90が判定した磁気センサ40、40、41、42(42a)、42bの動作状態を確認してもよい。これにより、安全回路としての制御部80によって、磁気センサ40、40、41、42(42a)、42bの動作確認をすることができ、その結果、血液10に磁性粒子が含まれるか否かを正確に判定することができる。
<磁性粒子>
磁性粒子は、強磁性又は常磁性を示す粒子が挙げられる。磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、血液中の特定物質を捕捉することのできる被分離成分捕捉物質により修飾されている。
磁性粒子は、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、これらの無機化合物、これらの金属或いは無機化合物が有機化合物によって修飾された有機修飾無機化合物等を含んでもよい。
磁性粒子は、被分離成分捕捉物質を介して血液中の特定物質を捕捉することができる。被分離成分捕捉物質が、血液中の特定成分を捕捉する具体的な方法は特に限定されず、例えば、化学的結合、吸着、立体的構造によるトラッピングなどを適宜採用可能である。磁性粒子は、被分離成分捕捉物質がコーティング処理等により付加されたものであってもよく、被分離成分捕捉物質自体からなるものであってもよい。また、粒状に形成された被分離成分捕捉物質に対して、磁性粒子が埋め込まれていてもよい。
磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、被分離成分に応じて、ポリマーやシリカマトリックスでコーティング処理されることが好ましい。
磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、被分離成分に応じて、疎水性を有してもよいし、親水性を有してもよい。
磁性粒子は、強磁性又は常磁性を示す粒子が挙げられる。磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、血液中の特定物質を捕捉することのできる被分離成分捕捉物質により修飾されている。
磁性粒子は、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、これらの無機化合物、これらの金属或いは無機化合物が有機化合物によって修飾された有機修飾無機化合物等を含んでもよい。
磁性粒子は、被分離成分捕捉物質を介して血液中の特定物質を捕捉することができる。被分離成分捕捉物質が、血液中の特定成分を捕捉する具体的な方法は特に限定されず、例えば、化学的結合、吸着、立体的構造によるトラッピングなどを適宜採用可能である。磁性粒子は、被分離成分捕捉物質がコーティング処理等により付加されたものであってもよく、被分離成分捕捉物質自体からなるものであってもよい。また、粒状に形成された被分離成分捕捉物質に対して、磁性粒子が埋め込まれていてもよい。
磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、被分離成分に応じて、ポリマーやシリカマトリックスでコーティング処理されることが好ましい。
磁性粒子の外周部の少なくとも一部は、被分離成分に応じて、疎水性を有してもよいし、親水性を有してもよい。
磁性粒子の平均粒子径としては、2nm以上であってもよい。磁性粒子の平均粒子径が上述した範囲内である場合、磁気抽出部30が備える磁場発生手段により磁性粒子を効率よく回収することができる。100nm以上であればその効果はより大きくなり、250nm以上であればその効果はさらに大きくなる。
磁性粒子の平均粒子径としては、1mm以下であってもよい。磁性粒子の平均粒子径が上述した範囲内である場合、磁性粒子は高い分散性を有し、比表面積が大きくなり、その結果、効率よく血液中の特定物質を捕捉(例えば吸着)することができる。10μm以下であればその効果はより大きくなり、5μm以下であればその効果はさらに大きくなる。
本明細書において、「平均粒子径」とは、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における累積値50%での粒径(メジアン径D50ともいう)を意味する。
血液浄化装置1Fにより浄化される血液が由来する動物は特に限定されず、ヒトであってもよいし、家畜、ペット等のヒト以外の動物であってもよい。ヒト以外の動物としては、例えば、イヌ、ネコ、サル、ブタ、ウシ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、マウス、ラット、トリ等が挙げられる。
上述したように、血液浄化装置1Fにより、血液中から特定物質を抽出して血液を浄化することができる。血液浄化装置1Fは、動物に直接接続されていてもよく、動物から採取された血液を直ちに浄化してもよい。あるいは、血液浄化装置1Fは、動物に直接接続されずに、動物から予め採取された血液を浄化することもできる。浄化後の血液は、直ちに動物個体に戻されてもよいし、一旦保管された後に動物個体に戻されてもよい。
本実施形態において、磁性粒子により除去される血液中の特定物質としては、例えば低分子化合物、タンパク質、核酸、細胞等が挙げられる。より具体的には、尿素、クレアチニン、尿酸、β2ミクログロブリン、LDLコレステロール、免疫疾患における異常抗体、ウイルス、細菌類、真菌類、癌細胞等の疾病の原因となる物質が挙げられる。
以上、本開示に係る技術について、上記した各実施形態を用いて詳述した。なお、本開示に係る技術は、上記各実施形態に限定されるものではない。すなわち、特許請求の範囲に記載された本開示に係る技術思想の範囲において上記各実施形態の少なくとも一部を変形・変更・改良した改良実施形態、1以上の上記各実施形態の組み合わせ、上記各実施形態と改良実施形態との組み合わせ、等も本開示に係る技術に含まれ得る。
1A 血液浄化装置
1B 血液浄化装置
1C 血液浄化装置
1D 血液浄化装置
1E 血液浄化装置
1F 血液浄化装置
2 接続口(入口)
3 接続口(出口)
10 血液
20 主流路
21 主流路
22 主流路
23 戻り流路
30 磁気抽出部(磁気抽出手段)
40 磁気センサ
41 磁気センサ
42 磁気センサ
42a 磁気センサ
42b 磁気センサ
50 フィルタ
61 第1の流路選択部(第1の流路選択手段)
62 第2の流路選択部(第2の流路選択手段)
70 磁性粒子混入部
80 制御部
90 バリデーション部
1B 血液浄化装置
1C 血液浄化装置
1D 血液浄化装置
1E 血液浄化装置
1F 血液浄化装置
2 接続口(入口)
3 接続口(出口)
10 血液
20 主流路
21 主流路
22 主流路
23 戻り流路
30 磁気抽出部(磁気抽出手段)
40 磁気センサ
41 磁気センサ
42 磁気センサ
42a 磁気センサ
42b 磁気センサ
50 フィルタ
61 第1の流路選択部(第1の流路選択手段)
62 第2の流路選択部(第2の流路選択手段)
70 磁性粒子混入部
80 制御部
90 バリデーション部
Claims (13)
- 血液が流れる主流路と、
前記血液中に含まれる磁性粒子を磁力により回収する磁気抽出手段と、
前記血液中の前記磁性粒子の存在を検出可能な少なくとも1つの磁気センサと、を備え、
前記磁性粒子は、その外周部の少なくとも一部に前記血液中の特定物質を捕捉可能な被分離成分捕捉物質で修飾された修飾部を有し、
前記磁気抽出手段が、前記特定物質を捕捉した前記磁性粒子を回収することにより、血液中から前記特定物質を抽出して血液を浄化する、
血液浄化装置。 - 前記磁気センサが、前記磁気抽出手段の後段に少なくとも1つ設けられている、
請求項1に記載の血液浄化装置。 - 前記磁気センサが、前記磁気抽出手段の前段に設けられている、
請求項2に記載の血液浄化装置。 - 前記主流路において前記磁気抽出手段の前段に配置され、前記血液の流動先を選択する第1の流路選択手段と、
前記主流路において前記磁気抽出手段の後段に配置され、前記血液の流動先を選択する第2の流路選択手段と、
前記第1の流路選択手段と前記第2の流路選択手段との間に設けられた戻り流路と、を備える、
請求項1~3のいずれか一項に記載の血液浄化装置。 - 前記主流路において、前記第2の流路選択手段の後段に磁気センサを備える、
請求項4に記載の血液浄化装置。 - 前記磁気センサと、前記第1の流路選択手段と、前記第2の流路選択手段に接続されている制御部を更に備え、
前記制御部は、前記磁気センサの出力に応じて、前記第1の流路選択手段と、前記第2の流路選択手段との少なくとも一方を制御する、
請求項4又は5に記載の血液浄化装置。 - 前記磁気センサが、前記流路の外部に配置され前記血液と接触しない磁気抵抗素子である、
請求項1~6のいずれか一項に記載の血液浄化装置。 - 前記磁気センサが、前記流路の外部に配置され前記血液と接触しないコイル型センサである、
請求項1~6のいずれか一項に記載の血液浄化装置。 - 前記磁気センサが、前記流路の外部に配置され前記血液と接触しないホールセンサである、
請求項1~6のいずれか一項に記載の血液浄化装置。 - 前記磁気抽出手段は、前記磁性粒子の回収に用いられる磁場を発生する磁場発生手段を有し、
前記磁場発生手段が、前記流路の外部で前記血液とは接触しない位置に配置される、請求項1~9のいずれか一項に記載の血液浄化装置。 - 装置全体の温度が、一定温度又は特定の温度範囲内に保たれることを特徴とする、請求項1~10のいずれか一項に記載の血液浄化装置。
- 前記磁気センサが正しく動作しているか否かを判定するバリデーション部を更に備える、
請求項1~11のいずれか一項に記載の血液浄化装置。 - 血液中の特定物質を捕捉可能な被分離成分捕捉物質により修飾された磁性粒子が含まれる血液を、血液が流動可能な主流路に流し、
磁場を発生可能な磁気抽出手段により、前記血液中に含まれる前記磁性粒子の少なくとも一部を回収し、
前記磁性粒子の存在を検出可能な少なくとも1つの磁気センサにより、前記磁気抽出手段により前記磁性粒子の少なくとも一部が回収された後の前記血液中に、前記磁性粒子が残存しているか否かを検出する、
血液の浄化方法。
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-
2020
- 2020-01-29 CN CN202080004569.9A patent/CN112566726A/zh active Pending
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- 2020-01-29 US US17/275,125 patent/US20220047794A1/en not_active Abandoned
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EP3928870A4 (en) | 2022-11-23 |
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