WO2024024459A1 - 血漿交換システム、及び血漿交換システムの制御方法 - Google Patents

血漿交換システム、及び血漿交換システムの制御方法 Download PDF

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WO2024024459A1
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plasma
liquid
blood
oxygen
exchange system
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PCT/JP2023/025340
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伸太郎 原
貴之 中川
大 長久保
晋吾 市場
拓郎 木原
亮介 南浦
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国立大学法人 東京大学
学校法人東京女子医科大学
泉工医科工業株式会社
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/14Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A61M1/32Oxygenators without membranes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/36Other treatment of blood in a by-pass of the natural circulatory system, e.g. temperature adaptation, irradiation ; Extra-corporeal blood circuits
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D63/00Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02Hollow fibre modules

Definitions

  • the present invention relates to a plasma exchange system having a water removal function and a gas exchange function, and a method for controlling the plasma exchange system.
  • Patent Document 1 describes an artificial kidney device.
  • This artificial kidney device includes an arterial circuit in which a blood pump is placed.
  • a port connector at the end of the arterial circuit is connected to the blood inlet of the hemodialyzer.
  • the blood outlet of the hemodialyzer is connected to the venous circuit, and a replenisher container is arranged along the flow path.
  • an oxygenator is arranged in the dialysate supply circuit between the dialysate supply device and the dialysate inlet.
  • Apheresis therapy is a treatment method that removes pathogenic substances from blood taken from a patient.
  • This apheresis therapy includes simple plasma exchange, double filtration plasma exchange, and plasma adsorption.
  • plasma is separated from blood using a plasma separator with a water removal function.
  • plasma separated from blood is discarded together with pathogenic substances. Then, the same amount of replacement fluid as the plasma to be discarded is returned to the patient's body.
  • the separated plasma is further filtered, and unfiltered pathogenic substances are discarded. The filtered plasma components and replacement fluid are then returned to the patient's body.
  • pathogenic substances are removed from separated plasma by being adsorbed onto an adsorbent. The adsorbed pathogenic substance is then discarded, and the plasma from which the pathogenic substance has been removed is returned to the patient's body.
  • gas exchange that adds oxygen to the blood and removes carbon dioxide from the blood may be desired.
  • gas exchange can be performed using an oxygenator having a gas exchange function.
  • both the plasma separator and the oxygenator are connected to the patient, which increases the burden on the patient.
  • a plasma exchange system includes an oxygenator for adding oxygen to a liquid for adding oxygen to blood, a transfer of plasma from the blood to the liquid, and a transfer of the oxygen from the liquid to the blood. and a component fractionator that fractionates the plasma contained in the liquid. It is equipped with
  • a control method is a control method for a plasma exchange system including an oxygenator, a plasma separator, and a component fractionator, the oxygenator adding oxygen to blood. adding said oxygen to a liquid for said plasma separator to transfer plasma from said blood to said liquid, transfer said oxygen from said liquid to said blood, and transfer carbon dioxide from said blood to said liquid. , and the plasma contained in the liquid is fractionated by the component fractionator.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a plasma exchange system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a plasma exchange system according to a second embodiment. It is a schematic sectional view along the depth direction of a plasma exchange unit. It is a schematic sectional view along the width direction of a plasma exchange unit.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a plasmapheresis system 100 that also functions as an extracorporeal circulation system.
  • This plasma exchange system 100 performs a blood circulation operation of the patient P, water removal to separate plasma from the blood, and gas exchange to add oxygen to the blood and remove carbon dioxide from the blood.
  • the plasma exchange system 100 also removes plasma or pathogenic substances in the plasma.
  • the plasma exchange system 100 includes a plasma separator 10.
  • Plasma separator 10 separates plasma from patient P's blood by transferring the plasma from the blood to an oxygenated liquid for oxygenating the blood.
  • the plasma separator 10 has a gas exchange function that transfers oxygen from the liquid to the blood and transfers carbon dioxide from the blood to the liquid.
  • the plasma separator 10 comprises hollow fibers in which the transfer of plasma from the blood to the oxygenated liquid, the transfer of oxygen from the liquid to the blood, and the transfer of carbon dioxide from the blood to the liquid take place. It has a membrane (not shown).
  • the plasma exchange system 100 includes an oxygenator 20.
  • This oxygenator 20 adds oxygen to circulating fluid, which is an example of a liquid for adding oxygen to blood.
  • the plasma exchange system 100 includes a component fractionator 30. This component fractionator 30 fractionates plasma contained in the liquid.
  • the plasma exchange system 100 also includes a blood removal line 101, which is an example of a blood removal circuit, and a blood transfer line 102, which is an example of a blood transfer circuit that transfers blood. Further, the plasma exchange system 100 includes a first pump 106 that removes blood from the patient P's body via the blood removal line 101. This blood removal line 101 is provided from the patient P to the plasma separator 10. In the blood removal line 101, blood is removed from the patient P via a blood removal cannula (not shown) or the like and is transferred to the plasma separator 10 by the first pump 106. As an example, blood is removed from patient P's superior and inferior vena cava.
  • the blood flows into the plasma separator 10 from the blood inlet (not shown) of the plasma separator 10. Thereafter, plasma is separated from the blood by a plasma separator 10.
  • the blood from which the plasma has been separated flows out of the plasma separator 10 from a blood outlet (not shown) of the plasma separator 10.
  • the blood that has flowed out is then sent into the body of the patient P via the blood delivery line 102. That is, the blood to be sent passes through the blood feeding line 102 and flows toward the aorta of the patient P via a blood feeding cannula (not shown) or the like.
  • This blood supply line 102 is provided from the plasma separator 10 to the patient P.
  • the blood is replenished with a replenisher from the replenisher source 40.
  • Replacement fluids are those that replace plasma, such as albumin solution and fresh frozen plasma.
  • the blood removal line 101 and the blood feeding line 102 have tubes formed of polyvinyl chloride.
  • the plasma exchange system 100 includes a plasma line 103 and a circulating fluid line 104, which are an example of a circulation circuit.
  • This circulation circuit is provided from the plasma separator 10 through the oxygenator 20 and the component fractionator 30 and back to the plasma separator 10.
  • the plasma exchange system 100 also includes a second pump 107, and circulating fluid flows through the circulation circuit.
  • This second pump 107 applies negative pressure to the plasma separator 10 such that the pressure in the internal flow path of the hollow fibers of the plasma separator 10 is higher than the pressure in the external flow path of the hollow fibers. Then, the second pump 107 generates a pressure difference, whereby plasma can be separated from blood.
  • the circulating fluid is a biocompatible ionic liquid or a hydrophobic liquid.
  • the circulating fluid may contain decamethylcyclopentasiloxane, fluorocarbons (e.g., hydrofluorocarbons, hydrochlorofluorocarbons, or chlorofluorocarbons), or perfluorocarbons (e.g., perfluoromethane, perfluoroethane, or perfluoropropane).
  • fluorocarbons e.g., hydrofluorocarbons, hydrochlorofluorocarbons, or chlorofluorocarbons
  • perfluorocarbons e.g., perfluoromethane, perfluoroethane, or perfluoropropane.
  • a liquid having a density lower than that of blood plasma can be used. Thereby, plasma mixed in the circulating fluid can be fractionated in the component fractionator 30 by utilizing plasma precipitation.
  • the plasma line 103 and the circulating fluid line 104 have tubes made of polyvinyl chloride.
  • the first pump 106 and the second pump 107 are roller pumps that suck and push out the liquid in the tube by rotationally moving a rotating roller while crushing the tube.
  • the first pump 106 and the second pump 107 may be centrifugal pumps that rotate impeller blades using a motor to pump out the liquid.
  • plasma and carbon dioxide separated from the blood diffuse into the circulating fluid.
  • the circulating fluid containing plasma flows out of the plasma separator 10 from a circulating fluid outlet (not shown) of the plasma separator 10.
  • the circulating fluid containing plasma and carbon dioxide is then oxygenated in an oxygenator 20.
  • a gas supply source 50 that supplies gas for oxygenation is connected to the oxygenator 20.
  • the oxygen-added gas is oxygen or a mixed gas of oxygen and air.
  • the oxygenator 20 is a bubble-type oxygenator and includes an oxygenator reservoir (not shown) that temporarily stores circulating fluid. Then, the oxygenated gas is diffused into the circulating fluid in the oxygenated reservoir by a method such as bubbling. That is, the oxygenator 20 continues to blow oxygen into the circulating fluid, thereby maintaining a state in which the circulating fluid contains abundant oxygen. Therefore, the gas exchange performance of the circulating fluid can be maintained during apheresis therapy.
  • the oxygenator 20 may add oxygenating gas to the circulating fluid using a hollow fiber membrane or a semipermeable membrane.
  • carbon dioxide in the circulating fluid may be removed using a hollow fiber membrane or a semipermeable membrane.
  • the oxygenator 20 has a purge port located at the top of the oxygenated reservoir. A portion of the oxygenated gas that has not been diffused into the circulating fluid and the carbon dioxide separated from the circulating fluid are discharged to the outside of the oxygenated reservoir via the purge port.
  • the circulating fluid to which oxygen has been added is sent to the component fractionator 30. Then, in the component fractionator 30, plasma or plasma components containing pathogenic substances and carbon dioxide are fractionated from the circulating fluid.
  • the circulating fluid containing oxygen flows into the plasma separator 10 from a circulating fluid inlet (not shown) of the plasma separator 10 through the circulating fluid line 104. Thereafter, inside the plasma separator 10, oxygen in the circulating fluid diffuses into the blood. At the same time, gas exchange occurs due to the diffusion of carbon dioxide in the blood into the circulating fluid.
  • the plasma separator 10 has a hollow fiber membrane in which a large number of hollow fibers are bundled together, and a housing that accommodates the hollow fiber membrane. Blood flowing from the blood inlet of the plasma separator 10 flows through the internal flow path inside the hollow fibers. Further, the circulating fluid flowing in from the circulating fluid inlet of the plasma separator 10 flows through an external flow path outside the hollow fibers. This hollow fiber functions as a semipermeable membrane, and when the second pump 107 applies negative pressure to the external flow path, plasma in the blood moves to the outside of the hollow fiber and diffuses into the circulating fluid. In other words, plasma in the blood passes through the hollow fibers as a semipermeable membrane and diffuses into the circulating fluid by ultrafiltration.
  • the plasma separator 10 also functions as a liquid-liquid type oxygenator.
  • the carbon dioxide partial pressure of the blood flowing through the internal channel is higher than the carbon dioxide partial pressure of the circulating fluid flowing through the external channel.
  • the oxygen partial pressure of the blood flowing through the internal flow path is lower than the oxygen partial pressure of the circulating fluid flowing through the external flow path. Therefore, due to the difference in partial pressure of oxygen between the outside and inside of the hollow fiber, oxygen in the circulating fluid flowing through the external channel permeates the surface of the hollow fiber and diffuses into the blood flowing through the internal channel.
  • carbon dioxide in the blood flowing through the internal channel permeates the surface of the hollow fiber and diffuses into the circulating fluid flowing through the external channel.
  • a heat exchanger (not shown) is provided between the plasma separator 10 and the patient P to adjust the temperature of the blood.
  • the heat exchange section is provided between the patient P and the blood inlet of the plasma separator 10, or between the blood outlet of the plasma separator 10 and the patient P.
  • a heat exchange section may be provided in the plasma separator 10.
  • the temperature of the blood may be adjusted in the plasma separator 10 by heating or cooling the circulating fluid.
  • a circulating fluid temperature control device can be provided between the component fractionator 30 and the plasma separator 10.
  • the circulating fluid temperature control device may be provided in the oxygenator 20 or the component fractionator 30.
  • heat loss due to the discarded plasma can be reduced.
  • a hollow fiber membrane also called a hemofilter
  • the hollow fibers of the hollow fiber membrane are hydrophilic hollow fibers or have been subjected to a hydrophilic treatment.
  • hollow fibers are coated with a high molecular weight polymer as a hydrophilic treatment.
  • the circulating fluid which is a hydrophobic liquid
  • plasma can be separated from blood by ultrafiltration.
  • a replenisher is added to the blood instead of the separated plasma.
  • the plasma separator 10 may function as a hemoconcentrator. In this case, by separating the plasma from the blood, the blood can be concentrated to increase the hemoglobin concentration or hematocrit value.
  • the component fractionator 30 includes, for example, a fractionation reservoir 31 that temporarily stores circulating fluid mixed with plasma. Further, the fractionation reservoir 31 has a reservoir inlet 32 into which the circulating fluid mixed with plasma flows, and a reservoir outlet 33 through which the circulating fluid from which the plasma has been separated flows out. Furthermore, the fractionation reservoir 31 has an outlet 34 for discharging plasma and an exhaust gas port 35 for discharging carbon dioxide (and a portion of oxygen) mixed in the circulating fluid.
  • circulating fluid has a lower density than plasma. Therefore, the plasma in the circulating fluid naturally settles to the lower part of the fractionation reservoir 31 by adjusting the convection inside the fractionation reservoir 31.
  • a hydrophilic separation membrane 36 (semi-permeable membrane) is provided within the fractionation reservoir 31. This hydrophilic separation membrane 36 is arranged at a position that partitions the upper and lower parts of the fractionation reservoir 31. Then, the plasma passes through the hydrophilic separation membrane 36 and moves to the lower part of the fractionation reservoir 31.
  • a discharge port 34 is provided at the lower end of the fractionation reservoir 31.
  • the precipitated plasma is then discharged to the outside of the fractionation reservoir 31 via the discharge port 34.
  • the circulating liquid remains in the upper part of the fractionation reservoir 31 without passing through the hydrophilic separation membrane 36.
  • a reservoir outlet 33 is provided at the top of the fractionation reservoir 31.
  • a reservoir inlet 32 into which the circulating fluid flows is formed at the upper part of the fractionation reservoir 31.
  • the hydrophilic separation membrane 36 is disposed below the reservoir inlet 32 in the direction of gravity and closer to the outlet 34 for discharging plasma.
  • a reservoir outlet 33 is formed at a position below the reservoir inlet 32 and above the discharge port 34, through which the circulating fluid from which plasma has been separated flows out.
  • carbon dioxide mixed in the circulating fluid is released into the upper space S in the form of bubbles while the plasma is allowed to settle naturally. Then, the carbon dioxide accumulated in the upper space S is discharged to the outside of the component fractionator 30 via the exhaust gas port 35.
  • the reservoir outlet 33 is formed below the reservoir inlet 32.
  • carbon dioxide that rises in the form of bubbles from the circulating fluid that has flowed in through the reservoir inlet 32 can be suppressed from flowing out to the outside through the reservoir outlet 33.
  • the discharge port 34 may be provided with an on-off valve for adjusting the discharge timing of plasma.
  • the removal of plasma and pathogenic substances in apheresis therapy, and the removal of carbon dioxide and addition of oxygen as gas exchange can be performed in the same system. Furthermore, since there is no need to connect an artificial lung to the patient P in addition to the plasma separator 10, an increase in the burden on the patient P can be suppressed. Moreover, hypercoagulation of blood due to connecting an artificial lung to the patient P in addition to the plasma separator 10 can be suppressed.
  • a hydrophobic separation membrane (semi-permeable membrane) may be provided inside the fractionation reservoir 31.
  • a hydrophobic separation membrane is also placed at a position that partitions the upper and lower parts of the fractionation reservoir 31.
  • the circulating fluid then passes through the hydrophobic separation membrane and moves to the upper part of the fractionation reservoir 31.
  • the reservoir inlet 32 into which the circulating fluid mixed with plasma flows is formed at a position below the hydrophobic separation membrane.
  • the reservoir outlet 33 is formed at a position above the hydrophobic separation membrane.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a plasma exchange system 200 according to a second embodiment, which also functions as an extracorporeal circulation system.
  • a plasma exchange system 200 according to the second embodiment differs from the first embodiment in that a plasma separator 60 and a component fractionator 70 are integrated.
  • the plasma exchange system 200 also performs a blood circulation operation of the patient P, water removal to separate plasma from the blood, and gas exchange to add oxygen to the blood and remove carbon dioxide from the blood. I do.
  • the plasma exchange system 200 also removes plasma or pathogenic substances in the plasma.
  • the plasma exchange system 200 includes a plasma exchange unit PU. In this plasma exchange unit PU, a plasma separator 60 and a component fractionator 70 are integrated.
  • the plasma separator 60 moves plasma from blood to dialysate, which is an example of an oxygenating liquid for adding oxygen to blood. Furthermore, the plasma separator 60 has a gas exchange function that transfers oxygen from the dialysate to the blood and transfers carbon dioxide from the blood to the dialysate. Further, the component fractionator 70 fractionates plasma contained in the dialysate.
  • the plasma separator 60 and the component fractionator 70 are integrated to form a casing of the plasma exchange unit PU.
  • the plasma separator 60 and the component fractionator 70 may be integrated by being housed within the casing of the plasma exchange unit PU.
  • the plasma exchange unit PU may include other devices.
  • the plasma exchange unit PU may include a heat exchange device for adjusting the temperature of the blood or dialysate.
  • the plasma exchange system 200 also includes an oxygenator 220 that adds oxygen to the dialysate. Furthermore, the plasma exchange system 200 includes a removal section 220A that removes carbon dioxide from the dialysate. This removal unit 220A removes carbon dioxide from the dialysate so that the carbon dioxide partial pressure of the blood becomes higher than the carbon dioxide partial pressure of the dialysate.
  • the oxygenator 220 includes a removal section 220A.
  • the oxygenator 220 is configured to add oxygen to the dialysate inside the fluid source section 220B. Alternatively, oxygen may be added in component fractionator 70 instead of or in addition to oxygenator 220.
  • the oxygenator 220 includes a fluid source section 220B in which dialysate is stored for supply of dialysate. Further, a gas supply source 50 that supplies gas for adding oxygen is connected to the oxygenator 220 .
  • the oxygenator 220 adds oxygen to the dialysate and removes carbon dioxide from the dialysate in a liquid source 220B that also functions as an oxygenated reservoir. Specifically, the oxygenator 220 adds oxygen gas to the dialysate stored inside the liquid source section 220B by bubbling. Furthermore, carbon dioxide in the dialysate can be separated from the dialysate by bubbling. Thereby, the oxygenator 220 functions as a removal unit 220A that removes carbon dioxide from the dialysate. The separated carbon dioxide is then discharged to the outside of the oxygenator 220 via a purge port provided at the upper part of the liquid source section 220B.
  • the plasma exchange system 200 includes a blood removal line 201, which is an example of a blood removal circuit, and a blood sending line 202, which is an example of a blood sending circuit that transfers blood.
  • the plasma exchange system 200 includes a first pump 106 that removes blood from the body of the patient P via the blood removal line 201.
  • This blood removal line 201 is provided from the patient P to the plasma separator 60.
  • blood removal line 201 blood is removed from the patient P via a blood removal cannula (not shown) or the like and is transferred to the plasma separator 60 by the first pump 106.
  • blood is removed from patient P's superior and inferior vena cava.
  • the blood flows into the plasma separator 60 from the blood inlet pipe 61 of the plasma separator 60. Thereafter, plasma is separated from the blood by a plasma separator 60.
  • the blood from which the plasma has been separated flows out of the plasma separator 60 from the blood outlet pipe 62 of the plasma separator 60.
  • the blood that has flowed out is then sent into the body of the patient P via the blood delivery line 202. That is, the blood to be sent passes through the blood feeding line 202 and flows toward the aorta of the patient P via a blood feeding cannula (not shown) or the like.
  • This blood supply line 202 is provided from the plasma separator 60 to the patient P. Further, in the middle of the blood supply line 202, the blood is replenished with a replenisher from the replenisher source 40.
  • the blood inlet pipe 61 is located on the left side of the figure, and the blood outlet pipe 62 is located on the right side of the figure.
  • the positions of the blood inlet pipe 61 and blood outlet pipe 62 can be set arbitrarily.
  • the blood outlet pipe 62 may be located on the left side of the figure, and the blood inlet pipe 61 may be located on the right side of the figure.
  • a blood inlet pipe 61 may be located at the bottom of the plasma separator 60, and a blood outlet pipe 62 may be located at the top of the plasma separator 60.
  • the blood inlet pipe 61 may be located at the upper part of the plasma separator 60, and the blood outlet pipe 62 may be located at the lower part of the plasma separator 60.
  • the plasma exchange system 200 includes, as an example of a circulation circuit, a first line 203 through which the liquid flowing out from the component fractionator 70 flows, and a second line 204 through which the liquid flowing into the component fractionator 70 flows.
  • first line 203 and second line 204 include tubes made of polyvinyl chloride.
  • the oxygenator 220 is arranged in at least one of the first line 203 and the second line 204. In the example of FIG. 2, an oxygenator 220 is located in the second line 204. Alternatively, oxygenator 220 may be placed in first line 203.
  • each line including the first line 203 and the second line 204 includes an internal flow path that runs through the device in addition to an external flow path formed by a tube.
  • the internal flow path passes through the interior of a reservoir, sensor, or the like.
  • the second line 204 includes the internal flow path of the plasma separator 60, and the liquid flows into the component fractionator 70 via the liquid outlet 65A (FIG. 3).
  • the plasma line 103 corresponds to the second line through which the liquid flowing into the component fractionator 30 flows.
  • the circulating liquid line 104 corresponds to the first line through which the liquid flowing out from the component fractionator 30 flows.
  • the oxygenator 20 of the first embodiment is placed in the plasma line 103.
  • a circulation circuit is provided from the plasma exchange unit PU to the oxygenator 220 and back to the plasma exchange unit PU.
  • the oxygenated dialysate is then delivered to the liquid inlet pipe 73 of the component fractionator 70. Further, the dialysate containing oxygen flows into the plasma separator 60 from the liquid inlet pipe 73.
  • plasma separator 60 plasma is transferred from the blood to the oxygenated liquid, oxygen is transferred from the liquid to the blood, and carbon dioxide is transferred from the blood to the liquid.
  • oxygen in the dialysate diffuses into the blood.
  • gas exchange takes place as carbon dioxide in the blood diffuses into the dialysate.
  • plasma separated from blood diffuses into the dialysate.
  • the dialysate containing plasma and carbon dioxide flows out from the plasma separator 60 to the component fractionator 70.
  • plasma or plasma components hereinafter also referred to as "plasma etc." containing pathogenic substances are fractionated from the dialysate.
  • the dialysate containing carbon dioxide and from which plasma and the like have been fractionated flows out through the liquid outlet pipe 74.
  • oxygen is added to the dialysate in an oxygenator 220.
  • a discharge pipe 75 is connected to the component fractionator 70 for discharging precipitated plasma and the like. A portion of the dialysate containing plasma and the like is then discharged to the outside of the component fractionator 70 via the discharge pipe 75.
  • the plasma exchange system 200 includes a separation device 222 that separates dialysate discharged together with plasma and the like. Then, the dialysate separated from plasma and the like is sent from the separation device 222 to the liquid source section 220B of the oxygenator 220.
  • FIG. 3 shows a schematic cross section along the depth direction D of the plasma exchange unit PU.
  • This depth direction D is perpendicular to the width direction W shown in FIG.
  • the cross section shown in FIG. 3 passes through the center portion in the width direction W, and extends in the height direction H of the plasma exchange unit PU shown in FIG.
  • FIG. 4 shows a schematic cross section along the width direction W of the plasma exchange unit PU.
  • the cross section shown in FIG. 4 passes through the central portion in the depth direction D and extends in the height direction H of the plasma exchange unit PU.
  • the blood inlet pipe 61 and blood outlet pipe 62 of the plasma separator 60 which do not appear in the cross section, are indicated by broken lines.
  • the plasma separator 60 has a hollow fiber membrane 63 in which a large number of hollow fibers are bundled.
  • the plasma separator 60 includes a first wall portion 64 and a second wall portion 65 that sandwich the hollow fiber membrane 63 therebetween. These first wall portion 64 and second wall portion 65 function as part of a housing that accommodates the hollow fiber membrane 63.
  • the plasma separator 60 also includes a first wall 64 , a second wall 65 , and a lid 68 that covers the upper end of the hollow fiber membrane 63 .
  • both ends of the hollow fiber membrane 63 face the first wall part 64 and the second wall part 65, respectively, and are fixed with a potting material made of, for example, urethane resin. Moreover, both ends are fixed inside the housing while keeping the hollow part inside the hollow fiber in an open state.
  • the plasma separator 60 has a partition part 69 that separates the plasma separator 60 and the component fractionator 70.
  • This partition wall 69 prevents blood from leaking into the component fractionator 70.
  • the lid portion 68 and the partition wall portion 69 function as part of a housing that accommodates the hollow fiber membrane 63.
  • the partition wall portion 69 is made of resin or metal, but a potting material may function as the partition wall portion 69.
  • the component fractionator 70 may have a lid that separates the plasma separator 60 and the component fractionator 70.
  • the plasma separator 60 may have a frame or a housing to which the first wall 64 and the second wall 65 are attached.
  • the housing housing the hollow fiber membrane 63 may have other structures.
  • the housing may have a cylindrical structure.
  • a first flow path 64P is formed in the first wall portion 64, through which the dialysate containing added oxygen flows. Specifically, the first flow path 64P is formed between the first wall portion 64 and the hollow fiber membrane 63.
  • the first wall portion 64 has a slope that slopes toward the hollow fiber membrane 63 as it goes toward the lid portion 68 .
  • the first flow path 64P becomes narrower as it approaches the lid portion 68, and the length in the depth direction D becomes shorter.
  • the length of the first flow path 64P in the depth direction D may be constant.
  • the first flow path 64P may widen as it approaches the lid portion 68, and the length in the depth direction D may become longer.
  • a second flow path 65P is formed in the second wall portion 65, through which the transferred dialysate containing carbon dioxide flows.
  • the second flow path 65P is formed between the second wall portion 65 and the hollow fiber membrane 63.
  • the second wall portion 65 has a slope that slopes toward the hollow fiber membrane 63 as it goes toward the lid portion 68 .
  • the second flow path 65P becomes narrower as it approaches the lid portion 68, and the length in the depth direction D becomes shorter.
  • the length of the second flow path 65P in the depth direction D may be constant.
  • the second flow path 65P may widen as it approaches the lid portion 68, and the length in the depth direction D may become longer.
  • the second flow path 65P communicates with the liquid inlet 71 of the component fractionator 70.
  • a liquid outlet 65A is formed in the second wall 65 of the plasma separator 60 and communicates with the second channel 65P.
  • the second channel 65P communicates with the liquid inlet 71 via the liquid outlet 65A.
  • the first flow path 64P communicates with a liquid inlet 64A that allows the dialysate containing added oxygen to flow into the plasma separator 60.
  • the liquid inlet pipe 73 has an upstream end 73A provided at the bottom of the component fractionator 70 and a downstream end 73B provided at the top of the component fractionator 70 in FIG. It has Further, the first wall portion 64 of the plasma separator 60 is formed with a liquid inlet 64A that communicates with the first flow path 64P. A downstream end 73B of the liquid inlet pipe 73 communicates with the liquid inlet 64A.
  • the upstream end 73A of the liquid inlet pipe 73 may protrude from the bottom of the component fractionator 70.
  • the liquid inlet pipe 73 may be separate from the component fractionator 70.
  • a tubular liquid inlet pipe 73 may communicate with the liquid inlet 64A of the plasma separator 60.
  • the liquid inlet 64A may be open on the side of the plasma exchange unit PU. That is, in the first wall portion 64, the liquid inlet 64A may be open on the surface opposite to the side facing the component fractionator 70.
  • the dialysate flows from the liquid inlet pipe 73 through the first flow path 64P and through the internal flow path inside the hollow fibers along the path shown by the arrow in FIG. Then, gas exchange occurs between the blood and the dialysate through the hollow fiber membrane 63, and plasma and the like diffuse into the dialysate.
  • This dialysate passes through the hollow fiber membrane 63 and reaches the second channel 65P.
  • the dialysate then flows into the component fractionator 70 from the liquid inlet 71 through the second channel 65P.
  • blood flowing in from the blood inlet pipe 61 of the plasma separator 60 flows through the external flow path outside the hollow fibers.
  • This hollow fiber functions as a semipermeable membrane, and plasma and the like in the blood move to the outside of the hollow fiber and diffuse into the dialysate.
  • the carbon dioxide partial pressure of the blood flowing through the external flow path is higher than the carbon dioxide partial pressure of the dialysate flowing through the internal flow path.
  • the oxygen partial pressure of the blood flowing through the external flow path is lower than the oxygen partial pressure of the dialysate flowing through the internal flow path.
  • the oxygenated arterial blood then flows out of the blood outlet tube 62 of the plasma separator 60.
  • the arterial blood is then sent into the patient's P body.
  • the dialysate in which carbon dioxide has been diffused flows into the component fractionator 70 from the liquid inlet 71 .
  • the dialysate may flow through an external channel outside the hollow fiber. In this case, blood flows through an internal channel inside the hollow fiber.
  • the plasma separator 60 and the component fractionator 70 are integrated so as to be in direct or indirect contact with each other.
  • the plasma separator 60 and the component fractionator 70 are in contact with each other via the partition wall 69 of the plasma separator 60.
  • the component fractionator 70 has a fractionation reservoir 76, which is an example of a storage section for storing dialysate.
  • the fractionation reservoir 76 forms a space for storing dialysate in the component fractionator 70.
  • the fractionation reservoir 76 is provided with a liquid inlet 71 that allows the dialysate to flow into the storage section.
  • the bottom of the fractionation reservoir 76 has a V- or U-shaped cross-section, or a funnel-like shape. This makes it easier for plasma etc. to precipitate.
  • a space is formed above the liquid inlet 71 so as to receive gas from the fractionation reservoir 76, in which gas separated from the dialysate (for example, carbon dioxide and oxygen) accumulates.
  • the space has a height corresponding to at least the height H1 in FIG. 3.
  • the partition wall portion 69 has a U-shaped cross section, and the lower surface of the partition wall portion 69 is separated from the liquid level of the dialysate inside the fractionation reservoir 76 .
  • the fractionation reservoir 76 has a purge port. The gas separated from the dialysate is then discharged to the outside of the plasma exchange unit PU through the purge port. Alternatively, the gas separated from the dialysate may be exhausted to the outside via the plasma separator 60.
  • the liquid outlet pipe 74 has an upstream end 74A provided at the top of the component fractionator 70 and a downstream end 74B provided at the bottom of the component fractionator 70. are doing.
  • the fractionation reservoir 76 is provided with an upstream end 74A that functions as a liquid outlet through which the dialysate flows out of the fractionation reservoir 76.
  • the position of the liquid outlet is located above the liquid inlet 71 in the gravity direction parallel to the height direction H shown in FIG. Thereby, the dialysate before plasma or the like is precipitated can be prevented from directly flowing into the liquid outlet from the liquid inlet 71. Furthermore, if the liquid outlet is located farther from the liquid inlet 71, it is possible to further suppress the inflow of dialysate before plasma or the like is precipitated.
  • the position of the downstream end 74B of the liquid outlet pipe 74 is arbitrary.
  • the liquid outlet pipe 74 may be a flexible tube, and the downstream end 74B may be located above the liquid outlet. Further, the downstream end portion 74B may protrude from the bottom of the component fractionator 70.
  • the liquid outlet pipe 74 may be separate from the component fractionator 70.
  • the liquid outlet for allowing dialysate to flow out of the fractionation reservoir 76 may be open at the side of the fractionation reservoir 76 .
  • the liquid inlet 71 has a slit-like shape extending along the width direction W.
  • the liquid inlet 71 is an opening having a rectangular shape.
  • the liquid inlet 71 extending along the width direction W has a large opening area. Therefore, it is possible to suppress the dialysate flowing into the fractionation reservoir 76 from the liquid inlet 71 from becoming a liquid jet or jet stream.
  • the liquid inlet 71 may have another shape, such as an ellipse.
  • the liquid inlet 71 may be a hollow tube.
  • the fractionation reservoir 76 has an outlet 75A through which plasma is discharged.
  • the outlet 75A is a circular opening formed in the side surface of the fractionation reservoir 76.
  • a discharge pipe 75 shown in FIG. 2 is connected to the discharge port 75A. Further, in the direction of gravity, the discharge port 75A is located below the upstream end 74A of the liquid outlet pipe 74, which is an example of a liquid outlet.
  • the outlet 75A may be formed at the bottom of the fractionation reservoir 76.
  • a plurality of discharge ports 75A may be formed. Further, the discharge pipe 75 may be configured integrally with the fractionation reservoir 76. In this case, the upstream end of the discharge pipe 75 functions as the discharge port 75A.
  • the fractionation reservoir 76 temporarily stores dialysate mixed with plasma. Then, the plasma in the dialysate naturally settles to the lower part of the fractionation reservoir 76. The precipitated plasma is then discharged to the outside of the fractionation reservoir 76 via the discharge port 75A. Thereafter, the dialysate discharged together with plasma and the like is separated by a separation device 222. Further, the separated dialysate flows to the dialysate source 220B. Oxygen is then added to the dialysate in an oxygenator 220. The oxygenated dialysate also flows to the plasma exchange unit PU.
  • the dialysate from which plasma and the like have been separated remains in the upper part of the fractionation reservoir 76.
  • An upstream end 74A functioning as a liquid outlet is located at the top of the fractionation reservoir 76.
  • the dialysate from which plasma and the like have been separated flows out of the fractionation reservoir 76 via the upstream end 74A.
  • the dialysate and separated plasma layer may be aspirated from the top of the fractionation reservoir 76 and drained.
  • the plasma separator 60 has a third wall portion 66 and a fourth wall portion 67 that sandwich the hollow fiber membrane 63. These third wall portion 66 and fourth wall portion 67 function as part of a housing that accommodates the hollow fiber membrane 63.
  • the first wall portion 64, the second wall portion 65, and the third wall portion 66 and the fourth wall portion 67 constitute a hollow rectangular cylindrical housing.
  • a third flow path 66P is formed in the third wall portion 66, through which venous blood flows before carbon dioxide is separated.
  • the third flow path 66P is formed between the third wall portion 66 and the hollow fiber membrane 63.
  • the third wall portion 66 has a slope that slopes toward the hollow fiber membrane 63 as it goes toward the partition wall portion 69 .
  • the third flow path 66P becomes narrower as it approaches the partition wall portion 69, and the length in the width direction W becomes shorter.
  • the third flow path 66P may have a constant length in the width direction W.
  • the third flow path 66P may widen as it approaches the partition wall 69, and the length in the width direction W may become longer.
  • a fourth flow path 67P is formed in the fourth wall portion 67, through which oxygenated arterial blood flows.
  • the fourth flow path 67P is formed between the fourth wall portion 67 and the hollow fiber membrane 63.
  • the fourth wall portion 67 has a slope that slopes toward the hollow fiber membrane 63 as it goes toward the partition wall portion 69 .
  • the fourth flow path 67P becomes narrower as it approaches the partition wall portion 69, and the length in the width direction W becomes shorter.
  • the fourth flow path 67P may have a constant length in the width direction W.
  • the fourth flow path 67P may widen as it approaches the partition wall portion 69, and the length in the width direction W may become longer.
  • Blood flowing in from the blood inlet tube 61 flows along the path indicated by the arrow in FIG. Specifically, blood flows through the external flow path outside the hollow fiber via the third flow path 66P that communicates with the blood inlet pipe 61. Then, gas exchange occurs between the blood and the dialysate via the hollow fiber membrane 63. Further, plasma and the like in the blood permeate the surface of the hollow fibers and diffuse into the dialysate. Then, the blood passes through the hollow fiber membrane 63 and reaches the fourth flow path 67P. This blood flows out of the plasma separator 60 via the fourth flow path 67P from the blood outlet pipe 62 communicating with the fourth flow path 67P.
  • the removal of plasma and pathogenic substances in apheresis therapy, and the removal of carbon dioxide and addition of oxygen as gas exchange can be performed in the same system. Furthermore, since there is no need to connect an artificial lung to the patient P in addition to the plasma separator 60, an increase in the burden on the patient P can be suppressed. Moreover, hypercoagulation of blood due to connecting an artificial lung to the patient P in addition to the plasma separator 60 can be suppressed.
  • the plasma separator 60 and the component fractionator 70 are integrally configured. Therefore, the flow path between the plasma separator 60 and the component fractionator 70 can be shortened. Thereby, it is possible to prevent the plasma separator 60 and component fractionator 70 from getting in the way during surgery.
  • the patient P can be equipped with a plasma exchange unit PU. Furthermore, a flow path for blood or dialysate can be provided inside each wall portion constituting the housing of the plasma exchange unit PU. This allows the size of the plasma exchange unit PU to be reduced.
  • the plasma exchange system 200 includes an oxygenator 220, a plasma separator 60, and a component fractionator 70.
  • the method for controlling the plasma exchange system 200 includes a step of causing the oxygenator 220 to add oxygen to a liquid for adding oxygen to blood.
  • the control method also includes the steps of causing the plasma separator 60 to transfer plasma from blood to liquid, transfer oxygen from liquid to blood, and transfer carbon dioxide from blood to liquid.
  • the control method includes a step of causing the component fractionator 70 to fractionate plasma contained in the liquid.
  • the mixture of plasma, carbon dioxide, and oxygenated liquid may be discarded.
  • the oxygenated liquid is replenished in place of the discarded mixed liquid.
  • plasma is fractionated from the oxygenated liquid, the oxygenated liquid can be circulated and used.
  • a device or structure that removes carbon dioxide from the circulating fluid may be provided.
  • a hollow fiber membrane may be placed inside the reservoir of the oxygenator 20 to remove carbon dioxide from the circulating fluid in the oxygenator 20.
  • carbon dioxide permeates the surface of the hollow fiber and diffuses into the gas or liquid flowing inside or outside the hollow fiber.
  • the component fractionator 30 may be a cyclone separator or a classifier (for example, a hydraulic classifier).
  • a classifier plasma with higher density (or higher specific gravity) settles at the bottom of the fractionation reservoir 31 and is discharged to the outside of the component fractionator 30 through the outlet 34 . This allows the pathogenic substance to be disposed of along with the plasma.
  • the circulating liquid having a lower density (or a lower specific gravity) passes through the upper part of the fractionation reservoir 31 and flows out of the component fractionator 30 from the reservoir outlet 33. Further, carbon dioxide and some oxygen accumulate in the upper space S inside the fractionation reservoir 31 and are discharged from the exhaust gas port 35 to the outside of the component fractionator 30 .
  • the plasma exchange systems 100 and 200 can simultaneously perform plasma and pathogen removal and gas exchange, the plasma exchange systems 100 and 200 may be used to perform only plasma and pathogen removal. Furthermore, the plasma exchange system 100, 200 may be used to perform only gas exchange.
  • a liquid for example, circulating fluid or dialysate
  • flow gas which is an example of a fluid
  • the plasma separators 10 and 60 may be configured to allow a liquid to flow therethrough and also to allow a gas for adding oxygen to the blood to flow therethrough.
  • an oxygenator that adds oxygen to a liquid for adding oxygen to blood
  • Plasma separation comprising a hollow fiber membrane in which the transfer of plasma from the blood to the liquid, the transfer of the oxygen from the liquid to the blood, and the transfer of carbon dioxide from the blood to the liquid take place.
  • the vessel and A plasma exchange system comprising: a component fractionator that fractionates the plasma contained in the liquid.
  • the oxygenator has a liquid source section that stores the liquid, and the removal section, 3.
  • Appendix 6 The plasma exchange system according to appendix 5, wherein the plasma separator and the component fractionator are integrated so as to be in direct or indirect contact with each other.
  • the component fractionator has a storage section that stores the liquid,
  • the storage section is provided with a liquid outlet that causes the liquid to flow out of the storage section, and a liquid inlet that causes the liquid to flow into the storage section, 7.
  • the plasma exchange system according to any one of appendices 1 to 6, wherein the liquid outlet is located above the liquid inlet in the direction of gravity.
  • the storage section has an outlet for discharging the plasma, 8.
  • the plasma separator has a first wall portion and a second wall portion sandwiching the hollow fiber membrane, A first flow path is formed in the first wall portion, through which the liquid containing the added oxygen flows; A second flow path is formed in the second wall portion, through which the liquid containing the transferred carbon dioxide flows; 9.
  • the plasma exchange system according to appendix 7 or 8, wherein the second channel communicates with the liquid inlet.
  • a method for controlling a plasma exchange system comprising an oxygenator, a plasma separator, and a component fractionator, the method comprising: causing the oxygenator to add the oxygen to a liquid for oxygenating blood; causing the plasma separator to transfer plasma from the blood to the liquid, transfer oxygen from the liquid to the blood, and transfer carbon dioxide from the blood to the liquid; A control method comprising causing the component fractionator to fractionate the plasma contained in the liquid.
  • Plasma separator 20 Oxygenator 30: Component fractionator 60: Plasma separator 63: Hollow fiber membrane 64: First wall 64A: Liquid inlet 64P: First flow path 65: Second wall 65P: First Two channels 70: Component fractionator 71: Liquid inlet 74A: Upstream end (liquid outlet) 75A: Discharge port 76: Fractionation reservoir (storage section) 100: Plasma exchange system 103: Plasma line (second line) 104: Circulating fluid line (first line) 200: Plasma exchange system 203: First line 204: Second line 220: Oxygenator 220A: Removal section 220B: Liquid source section

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Abstract

血漿交換システム100は、血液に酸素を付加するための液体に酸素を付加する酸素付加器20と、血液から液体への血漿の移動と、液体から血液への酸素の移動と、血液から液体への二酸化炭素の移動とが行われる中空糸膜を有している血漿分離器10と、液体に含まれている血漿を分画する成分分画器30とを備えている。

Description

血漿交換システム、及び血漿交換システムの制御方法
 本発明は、除水機能とガス交換機能とを有する血漿交換システム、及び血漿交換システムの制御方法に関する。
 特許文献1には、人工腎臓用装置が記載されている。この人工腎臓用装置は、血液ポンプが配置される動脈側回路を備えている。そして、動脈側回路の末端にあるポートコネクタは、血液透析器の血液流入口と接続されている。さらに、血液透析器の血液流出口は、静脈側回路と接続されており、流路に沿って補充液容器が配置されている。また、透析液供給装置と透析液流入口との間にある透析液供給回路には、酸素付加装置が配置されている。
特開2001-178817号公報
 患者から取り出した血液から病因物質を除去する治療法として、アフェレーシス療法がある。このアフェレーシス療法には、単純血漿交換法、二重濾過血漿分離交換法、及び血漿吸着法などがある。例えば、アフェレーシス療法では、除水機能を有する血漿分離器を用いて血液から血漿を分離する。
 単純血漿交換法では、血液から分離した血漿を病因物質とともに廃棄する。そして、廃棄する血漿と同じ量の置換液を患者の体内に戻す。また、二重濾過血漿分離交換法では、分離した血漿をさらに濾過して、濾過されなかった病因物質を廃棄する。そして、濾過された血漿成分と置換液を患者の体内に戻す。また、血漿吸着法では、分離した血漿から病因物質を吸着体に吸着させて除去する。そして、吸着した病因物質を廃棄するとともに、病因物質が除去された血漿を患者の体内に戻す。
 このようなアフェレーシス療法をおこなう場合に、血液への酸素の付加及び血液からの二酸化炭素の除去を行うガス交換が望まれることがある。この場合には、ガス交換機能を有する人工肺を用いてガス交換を行うことができる。しかし、血漿分離器及び人工肺の両者が患者に接続されることになり、患者への負担が増加してしまう。
 一態様に係る血漿交換システムは、血液に酸素を付加するための液体に前記酸素を付加する酸素付加器と、前記血液から前記液体への血漿の移動と、前記液体から前記血液への前記酸素の移動と、前記血液から前記液体への二酸化炭素の移動とが行われる中空糸膜を有している血漿分離器と、前記液体に含まれている前記血漿を分画する成分分画器とを備えている。
 他の態様に係る制御方法は、酸素付加器と、血漿分離器と、成分分画器とを備えている血漿交換システムの制御方法であって、前記酸素付加器に、血液に酸素を付加するための液体に前記酸素を付加させ、前記血漿分離器に、前記血液から前記液体への血漿の移動と、前記液体から前記血液への前記酸素の移動と、前記血液から前記液体への二酸化炭素の移動とを行わせ、前記成分分画器に、前記液体に含まれている前記血漿を分画させる。
 これにより、アフェレーシス療法中に血液のガス交換を行う場合に、患者への負担の増加を抑制できる。
 本開示のさらなる特徴は、添付図面を参照して例示的に示した以下の実施例の説明から明らかになる。
第一実施形態に係る血漿交換システムの概略図である。 第二実施形態に係る血漿交換システムの概略図である。 血漿交換ユニットの奥行方向に沿った概略断面図である。 血漿交換ユニットの幅方向に沿った概略断面図である。
 以下、本発明を実施するための例示的な実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施形態において説明する寸法、材料、形状及び構成要素の相対的な位置は任意に設定でき、本発明が適用される装置又は方法の構成又は様々な条件に応じて変更できる。また、特別な記載がない限り、本発明の範囲は、以下に具体的に記載された実施形態に限定されない。なお、本明細書において、上下とは重力方向における上方向と下方向とにそれぞれ対応する。
 [第一実施形態]
 図1は、体外循環システムとしても機能する血漿交換システム100の概略図である。この血漿交換システム100は、患者Pの血液の循環動作と、血液から血漿を分離する除水と、血液へ酸素を付加し且つ血液から二酸化炭素を除去するガス交換とを行う。また、血漿交換システム100は、血漿、又は血漿中の病因物質の除去を行う。そのために、血漿交換システム100は、血漿分離器10を備えている。血漿分離器10は、血液に酸素を付加するための酸素加用の液体へ、血液から血漿を移動させることによって、患者Pの血液から血漿を分離する。また、血漿分離器10は、当該液体から血液への酸素の移動と、血液から当該液体への二酸化炭素の移動とを行うガス交換機能を有する。そのために、血漿分離器10は、血液から酸素加用の液体への血漿の移動と、当該液体から血液への酸素の移動と、血液から当該液体への二酸化炭素の移動とが行われる中空糸膜(不図示)を有している。
 また、血漿交換システム100は、酸素付加器20を備えている。この酸素付加器20は、血液に酸素を付加するための液体の一例である循環液に酸素を付加する。さらに、血漿交換システム100は、成分分画器30を備えている。この成分分画器30は、当該液体に含まれている血漿を分画する。
 また、血漿交換システム100は、脱血回路の一例である脱血ライン101と、血液を移送する送血回路の一例である送血ライン102とを備えている。さらに、血漿交換システム100は、脱血ライン101を介して血液を患者Pの体内から脱血する第1ポンプ106を備えている。この脱血ライン101は、患者Pから血漿分離器10まで設けられている。そして、脱血ライン101においては、不図示の脱血カニューレ等を介して患者Pから脱血した血液が、第1ポンプ106によって血漿分離器10に移送される。一例として、血液は、患者Pの上大静脈及び下大静脈から脱血される。
 そして、血液は、血漿分離器10の血液入口(不図示)から血漿分離器10の内部に流入する。その後、血漿分離器10によって血液から血漿が分離される。血漿が分離された血液は、血漿分離器10の血液出口(不図示)から血漿分離器10の外部に流出する。そして、流出した血液は、送血ライン102を介して患者Pの体内へ送血される。すなわち、送血される血液は、送血ライン102を通り、不図示の送血カニューレ等を介して患者Pの大動脈に向かって流れる。この送血ライン102は、血漿分離器10から患者Pまで設けられている。
 また、送血ライン102の途中では、補充液源40から補充液が血液に補充される。補充液は、血漿と置換されるものであり、例えば、アルブミン溶液と新鮮凍結血漿である。なお、一例として、脱血ライン101と送血ライン102とは、ポリ塩化ビニルにより形成されたチューブを有している。
 さらに、血漿交換システム100は、循環回路の一例である血漿ライン103及び循環液ライン104を備えている。この循環回路は血漿分離器10から酸素付加器20及び成分分画器30を経て血漿分離器10に戻るまで設けられている。また、血漿交換システム100は第2ポンプ107を備えており、循環回路には循環液が流れている。この第2ポンプ107は、血漿分離器10の中空糸の内部流路の圧力が、中空糸の外部流路の圧力よりも高くなるように、血漿分離器10に陰圧を付加する。そして、第2ポンプ107が圧力差を生じさせることによって、血漿を血液から分離できる。
 一例として、循環液は、生体適合性イオン液体又は疎水性液体である。例えば、循環液は、デカメチルシクロペンタシロキサン、フルオロカーボン類(例えば、ハイドロフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボン、若しくはクロロフルオロカーボン)、又はパーフルオロカーボン類(例えば、パーフルオロメタン、パーフルオロエタン、若しくはパーフルオロプロパン)である。また、循環液は、血漿よりも密度が小さい液体を使用できる。これにより、血漿の沈殿を利用して、成分分画器30において循環液に混合している血漿を分画できる。
 一例として、血漿ライン103及び循環液ライン104は、ポリ塩化ビニルにより形成されたチューブを有している。そして、第1ポンプ106及び第2ポンプ107は、回転ローラがチューブを押し潰しながら回転移動することによりチューブ内の液体を吸引及び押し出すローラポンプである。代替的に、第1ポンプ106及び第2ポンプ107は、モータによりインペラ羽根を回転させて液体を送出する遠心ポンプであってもよい。
 血漿分離器10においては、血液から分離された血漿及び二酸化炭素が循環液の中に拡散する。そして、血漿を含む循環液は、血漿分離器10の循環液出口(不図示)から血漿分離器10の外部に流出する。その後、血漿及び二酸化炭素を含む循環液は、酸素付加器20において酸素が付加される。
 酸素付加器20には、酸素加用の気体を供給するガス供給源50が接続されている。例えば、酸素加用の気体は、酸素、又は酸素及び空気からなる混合ガスである。一例として、酸素付加器20は、気泡型酸素加装置であり、循環液を一時的に貯留する酸素加リザーバ(不図示)を有している。そして、酸素加用の気体は、バブリング等の方法によって酸素加リザーバ内の循環液に拡散される。すなわち、酸素付加器20は、循環液に酸素を吹送し続け、これにより循環液に豊富な酸素が含まれる状態を維持できる。そのため、アフェレーシス療法中に、循環液のガス交換性能を維持できる。
 代替的に、酸素付加器20は、中空糸膜又は半透膜を用いて循環液に酸素加用の気体を付加してもよい。この場合、中空糸膜又は半透膜を用いて、循環液中の二酸化炭素を除去してもよい。なお、バブリングによって酸素加用の気体を付加することによって、循環液中の二酸化炭素の一部を循環液から分離できる。すなわち、循環液中の二酸化炭素は、分圧差によって酸素加用の気体の気泡に移動して分離される。この場合、酸素付加器20は、酸素加リザーバの上部に設けられているパージポートを有する。そして、循環液に拡散されなかった酸素加用の気体の一部と、循環液から分離された二酸化炭素とは、パージポートを介して酸素加リザーバの外部へ排出される。
 酸素が付加された循環液は、成分分画器30に送出される。そして、成分分画器30において、循環液から病因物質を含む血漿又は血漿成分と、二酸化炭素とが分画される。そして、酸素を含む循環液は、循環液ライン104を通って、血漿分離器10の循環液入口(不図示)から血漿分離器10の内部に流入する。その後、血漿分離器10の内部において、循環液中の酸素が血液の中に拡散する。同時に、血液中の二酸化炭素が循環液の中に拡散することによりガス交換が行われる。
 [血漿分離器]
 血漿分離器10は、多数の中空糸が集束された中空糸膜と、中空糸膜を収容するハウジングを有している。そして、血漿分離器10の血液入口から流入する血液は、中空糸の内側の内部流路を流れる。また、血漿分離器10の循環液入口から流入する循環液は、中空糸の外側の外部流路を流れる。この中空糸は、半透膜として機能し、第2ポンプ107が外部流路に陰圧を付加することにより、血液中の血漿が中空糸の外側に移動して循環液中に拡散する。言い換えると、血液中の血漿は、限外濾過によって、半透膜としての中空糸を通過して循環液中に拡散する。
 さらに、血漿分離器10は、液-液型の人工肺としても機能する。具体的に、内部流路を流れる血液の二酸化炭素分圧は、外部流路を流れる循環液の二酸化炭素分圧よりも高い。また、内部流路を流れる血液の酸素分圧は、外部流路を流れる循環液の酸素分圧よりも低い。そのため、中空糸の外部と内部との酸素の分圧差により、外部流路を流れる循環液中の酸素は、中空糸の表面を透過して内部流路を流れる血液の中に拡散する。同時に、中空糸の外部と内部との二酸化炭素の分圧差により、内部流路を流れる血液中の二酸化炭素は、中空糸の表面を透過して外部流路を流れる循環液の中に拡散する。
 このようにして、中空糸膜を介して液-液(血液-循環液)間でのガス交換が行われる。その後、酸素が付加されて動脈血化した血液は、血漿分離器10の血液出口から流出する。そして、動脈血化した血液は、患者Pの体内へ送血される。また、二酸化炭素が拡散した循環液は、血漿分離器10の循環液出口から流出する。そして、循環液は、酸素付加器20へと送出される。
 なお、血漿分離器10と患者Pとの間には、血液の温度を調整するための熱交換部(不図示)が設けられている。例えば、熱交換部は、患者Pと血漿分離器10の血液入口との間、又は血漿分離器10の血液出口と患者Pとの間に設けられる。代替的に、熱交換部は、血漿分離器10に設けられていてもよい。また、循環液を加温又は冷却することによって、血漿分離器10において血液の温度を調整してもよい。例えば、循環液の温調装置は、成分分画器30と血漿分離器10の間に設けることができる。代替的に、循環液の温調装置は、酸素付加器20又は成分分画器30に設けてもよい。ただし、温調装置を成分分画器30と血漿分離器10の間に設けることによって、廃棄される血漿による熱の損失を低減できる。
 また、血漿分離器10の内部には、ヘモフィルタとも呼ばれる中空糸膜が設けられている。一例として、中空糸膜の中空糸は、親水性中空糸であるか、又は親水化処理が施されている。例えば、中空糸には、親水化処理として、高分子ポリマーコーティングが施されている。これにより、疎水性液体である循環液は、中空糸の表面を透過せず、血液と循環液とが混合することを防止できる。一方、血液中の血漿は、このような中空糸の表面を透過するため、限外濾過によって血液から血漿を分離できる。なお、分離した血漿の代わりに、補充液が血液に補充される。ただし、血漿分離器10をヘモコンセントレータとして機能させてもよい。この場合、血液から血漿を分離することによって、血液を濃縮して、ヘモグロビン濃度又はヘマトクリット値を増加させることができる。
 [成分分画器]
 血漿分離器10から成分分画器30までの血漿ライン103においては、循環液に血漿及び二酸化炭素が混合されている。さらに、酸素付加器20から成分分画器30までの血漿ライン103においては、循環液に血漿、二酸化炭素、及び酸素が混合されている。そして、循環液中の血漿及び二酸化炭素は、成分分画器30において循環液から分離される。そのために、成分分画器30は、一例として、血漿が混合した循環液を一時的に貯留する分画リザーバ31を有している。また、分画リザーバ31は、血漿が混合した循環液が流入するリザーバ入口32と、血漿が分離した循環液が流出するリザーバ出口33とを有している。さらに、分画リザーバ31は、血漿を排出する排出口34と、循環液に混合している二酸化炭素(及び酸素の一部)を排出する排ガス口35を有している。
 具体的に、循環液は血漿よりも密度が小さい。そのため、循環液中の血漿は、分画リザーバ31の内部の対流を調整することによって、分画リザーバ31内の下部へ自然沈降する。さらに、分画リザーバ31内には、親水性分離膜36(半透膜)が設けられている。この親水性分離膜36は、分画リザーバ31の上部と下部とを仕切る位置に配置される。そして、血漿は親水性分離膜36を透過して分画リザーバ31の下部へと移動する。
 また、分画リザーバ31の下端には、排出口34が設けられている。そして、沈降した血漿は、排出口34を介して分画リザーバ31の外部へ排出される。一方、循環液は、親水性分離膜36を透過せずに分画リザーバ31の上部に留まる。そして、分画リザーバ31の上部には、リザーバ出口33が設けられている。これにより、血漿が分離した循環液は、リザーバ出口33を介して分画リザーバ31の外部へ流出する。代替的に、循環液が血漿よりも密度が大きい場合には、循環液と分離した血漿の層を分画リザーバ31の上部から吸引して排出してもよい。
 また、循環液が流入するリザーバ入口32は、分画リザーバ31の上部に形成されている。そして、親水性分離膜36は、重力方向においてリザーバ入口32よりも下方であり、且つ血漿を排出する排出口34により近い位置に配置されている。また、重力方向において、リザーバ入口32よりも下方であり且つ排出口34よりも上方の位置に、血漿が分離した循環液が流出するリザーバ出口33が形成されている。また、循環液中に混合している二酸化炭素は、血漿を自然沈降させている間に、気泡となって上部空間Sへと放出される。そして、上部空間Sに溜まった二酸化炭素は、排ガス口35を介して成分分画器30の外部へと排出される。
 このように、リザーバ出口33は、リザーバ入口32よりも下方に形成されている。これによって、リザーバ入口32を介して流入した循環液から気泡となって上昇する二酸化炭素が、リザーバ出口33を介して外部に流出することを抑制できる。なお、排出口34には、血漿の排出タイミングを調整するための開閉弁が設けられていてもよい。
 以上説明した第一実施形態に係る血漿交換システム100によれば、アフェレーシス療法における血漿及び病因物質の除去と、ガス交換としての二酸化炭素の除去及び酸素の付加とを、同一システムにおいて実行できる。さらに、血漿分離器10に加えて人工肺を患者Pに接続する必要がないため、患者Pへの負担の増加を抑制できる。また、血漿分離器10に加えて人工肺が患者Pに接続されることによる血液の凝固亢進を抑制できる。
 なお、親水性分離膜36に代えて、分画リザーバ31の内部に、疎水性分離膜(半透膜)が設けられていてもよい。疎水性分離膜も、分画リザーバ31の上部と下部とを仕切る位置に配置される。そして、循環液は、疎水性分離膜を透過して分画リザーバ31の上部へと移動する。この場合、血漿が混合した循環液が流入するリザーバ入口32は、疎水性分離膜よりも下方の位置に形成される。また、リザーバ出口33は、疎水性分離膜よりも上方の位置に形成される。
 [第二実施形態]
 図2は、体外循環システムとしても機能する、第二実施形態に係る血漿交換システム200の概略図である。第二実施形態に係る血漿交換システム200は、血漿分離器60と成分分画器70とが一体化されている点で、第一実施形態とは異なる。
 第一実施形態と同様に、血漿交換システム200も、患者Pの血液の循環動作と、血液から血漿を分離する除水と、血液へ酸素を付加し且つ血液から二酸化炭素を除去するガス交換とを行う。また、血漿交換システム200は、血漿、又は血漿中の病因物質の除去を行う。そのために、血漿交換システム200は、血漿交換ユニットPUを備えている。この血漿交換ユニットPUにおいては、血漿分離器60と成分分画器70とが一体化されている。
 血漿分離器60は、血液に酸素を付加するための酸素加用の液体の一例である透析液へ、血液から血漿を移動させる。また、血漿分離器60は、透析液から血液への酸素の移動と、血液から透析液への二酸化炭素の移動とを行うガス交換機能を有する。また、成分分画器70は、透析液に含まれている血漿を分画する。
 具体的に、血漿分離器60と成分分画器70とは、血漿交換ユニットPUの筐体を構成するように一体化している。代替的に、血漿分離器60と成分分画器70とは、血漿交換ユニットPUの筐体内に収容されることによって、一体化されていてもよい。また、血漿交換ユニットPUは、他の装置を備えていてもよい。一例として、血漿交換ユニットPUは、血液又は透析液の温度を調整する熱交換装置を備えていてもよい。
 また、血漿交換システム200は、透析液に酸素を付加する酸素付加器220を備えている。さらに、血漿交換システム200は、透析液から二酸化炭素を除去する除去部220Aを備えている。この除去部220Aは、血液の二酸化炭素分圧が透析液の二酸化炭素分圧よりも高くなるように、透析液から二酸化炭素を除去する。例えば、酸素付加器220が、除去部220Aを有している。そして、酸素付加器220は、液源部220Bの内部の透析液に酸素を付加するように構成されている。代替的に、酸素付加器220に代えて又は加えて、成分分画器70において酸素を付加してもよい。
 一例として、酸素付加器220は、透析液の供給のために、透析液が溜まっている液源部220Bを有している。また、酸素付加器220には、酸素加用の気体を供給するガス供給源50が接続されている。そして、酸素付加器220は、酸素加リザーバとしても機能する液源部220Bにおいて、透析液に酸素を付加し且つ透析液から二酸化炭素を除去する。具体的に、酸素付加器220は、液源部220Bの内部に貯められた透析液に、バブリングによって酸素加用の気体を付加する。また、バブリングによって、透析液の中の二酸化炭素を透析液から分離できる。これにより、酸素付加器220は、透析液から二酸化炭素を除去する除去部220Aとして機能する。そして、分離された二酸化炭素は、液源部220Bの上部に設けられているパージポートを介して、酸素付加器220の外部へ排出される。
 さらに、血漿交換システム200は、脱血回路の一例である脱血ライン201と、血液を移送する送血回路の一例である送血ライン202とを備えている。さらに、血漿交換システム200は、脱血ライン201を介して血液を患者Pの体内から脱血する第1ポンプ106を備えている。この脱血ライン201は、患者Pから血漿分離器60まで設けられている。そして、脱血ライン201においては、不図示の脱血カニューレ等を介して患者Pから脱血した血液が、第1ポンプ106によって血漿分離器60に移送される。一例として、血液は、患者Pの上大静脈及び下大静脈から脱血される。
 そして、血液は、血漿分離器60の血液入口管61から血漿分離器60の内部に流入する。その後、血漿分離器60によって血液から血漿が分離される。血漿が分離された血液は、血漿分離器60の血液出口管62から血漿分離器60の外部に流出する。そして、流出した血液は、送血ライン202を介して患者Pの体内へ送血される。すなわち、送血される血液は、送血ライン202を通り、不図示の送血カニューレ等を介して患者Pの大動脈に向かって流れる。この送血ライン202は、血漿分離器60から患者Pまで設けられている。また、送血ライン202の途中では、補充液源40から補充液が血液に補充される。
 なお、図2の例では、図中左側に血液入口管61が位置しており、図中右側に血液出口管62が位置している。しかし、血液入口管61及び血液出口管62の位置は任意に設定できる。例えば、図中左側に血液出口管62が位置しており、図中右側に血液入口管61が位置していてもよい。さらに、血漿分離器60の下部に血液入口管61が位置しており、血漿分離器60の上部に血液出口管62が位置していてもよい。また、血漿分離器60の上部に血液入口管61が位置しており、血漿分離器60の下部に血液出口管62が位置していてもよい。
 さらに、血漿交換システム200は、循環回路の一例として、成分分画器70から流出する液体が流れる第一ライン203と、成分分画器70へ流入する液体が流れる第二ライン204とを備えている。例えば、第一ライン203及び第二ライン204は、ポリ塩化ビニルにより形成されたチューブを有している。そして、酸素付加器220は、第一ライン203及び第二ライン204の少なくとも一方に配置されている。図2の例では、酸素付加器220が第二ライン204に配置されている。代替的に、酸素付加器220は、第一ライン203に配置されてもよい。
 また、第一ライン203及び第二ライン204を含む各ラインには、チューブによって構成される外部流路の他に、装置内を通る内部流路が含まれる。一例として、内部流路は、リザーバ又はセンサ等の内部を通っている。また、図2の例では、第二ライン204に血漿分離器60の内部流路が含まれており、液体は液体流出口65A(図3)を介して成分分画器70へ流入する。なお、第一実施形態では、血漿ライン103が、成分分画器30へ流入する液体が流れる第二ラインに対応している。また、第一実施形態では、循環液ライン104が、成分分画器30から流出する液体が流れる第一ラインに対応している。そして、第一実施形態の酸素付加器20は、血漿ライン103に配置されている。
 循環回路は、血漿交換ユニットPUから酸素付加器220を経て血漿交換ユニットPUに戻るまで設けられている。そして、酸素が付加された透析液は、成分分画器70の液体入口管73に送出される。また、酸素を含む透析液は、液体入口管73から血漿分離器60の内部に流入する。そして、血漿分離器60では、血液から酸素加用の液体への血漿の移動と、当該液体から血液への酸素の移動と、血液から当該液体への二酸化炭素の移動とが行われる。これにより、血漿分離器60の内部において、透析液中の酸素が血液の中に拡散する。同時に、血液中の二酸化炭素が透析液の中に拡散することによりガス交換が行われる。
 さらに、血漿分離器60においては、血液から分離された血漿が透析液の中に拡散する。そして、血漿及び二酸化炭素を含む透析液は、血漿分離器60から成分分画器70に流出する。その後、成分分画器70においては、透析液から病因物質を含む血漿又は血漿成分(以下、「血漿等」ともいう。)が分画される。続いて、二酸化炭素を含み且つ血漿等が分画された透析液は、液体出口管74を介して外部に流出する。その後、当該透析液には、酸素付加器220において酸素が付加される。
 また、成分分画器70には、沈降した血漿等を排出するための排出管75が接続されている。そして、血漿等を含む透析液の一部が、排出管75を介して成分分画器70の外部へ排出される。さらに、血漿交換システム200は、血漿等とともに排出される透析液を分離する分離装置222を備えている。そして、血漿等と分離された透析液は、分離装置222から酸素付加器220の液源部220Bへと送出される。
 続いて、図3及び図4を参照して、血漿交換ユニットPUについて説明する。図3は、血漿交換ユニットPUの奥行方向Dに沿った概略断面を示している。この奥行方向Dは、図2に示す幅方向Wと直交している。また、図3に示す断面は、幅方向Wにおける中央部分を通っており、図2に示す血漿交換ユニットPUの高さ方向Hに延びている。そして、図4は、血漿交換ユニットPUの幅方向Wに沿った概略断面を示している。また、図4に示す断面は、奥行方向Dにおける中央部分を通っており、血漿交換ユニットPUの高さ方向Hに延びている。なお、図4においては、断面に現れない血漿分離器60の血液入口管61と血液出口管62とを破線によって示している。
 図3に示すように、血漿分離器60は、多数の中空糸が集束された中空糸膜63を有している。また、一例として、血漿分離器60は、中空糸膜63を挟む第一壁部64と第二壁部65とを有している。これらの第一壁部64及び第二壁部65は、中空糸膜63を収容するハウジングの一部として機能する。また、血漿分離器60は、第一壁部64及び第二壁部65と、中空糸膜63との上端部を覆う蓋部68を有している。また、中空糸膜63の両端部は、第一壁部64及び第二壁部65とそれぞれ対向しており、例えばウレタン樹脂からなるポッティング材によって固定されている。また、両端部は、中空糸の内部の中空部を開口状態に保ったまま、ハウジングの内部において固定されている。
 さらに、血漿分離器60は、血漿分離器60と成分分画器70とを区分けする隔壁部69を有している。この隔壁部69は、血液が成分分画器70へ漏洩することを防止する。そして、蓋部68及び隔壁部69は、中空糸膜63を収容するハウジングの一部として機能する。一例として、隔壁部69は、樹脂製又は金属製であるが、ポッティング材が隔壁部69として機能してもよい。代替的に、成分分画器70が蓋を有しており、当該蓋が血漿分離器60と成分分画器70とを区分けしてもよい。なお、血漿分離器60は、第一壁部64及び第二壁部65を取り付けるためのフレーム又は筐体を有していてもよい。さらに、中空糸膜63を収容するハウジングは、他の構造を有していてもよい。例えば、ハウジングは、円筒状の構造を有していてもよい。
 第一壁部64には、付加された酸素を含む透析液が流れる第一流路64Pが形成されている。具体的に、第一流路64Pは、第一壁部64と中空糸膜63との間に形成されている。そして、第一壁部64は、蓋部68に向かうにつれて、中空糸膜63に近付くように傾斜した斜面を有している。これにより、第一流路64Pは、蓋部68に近付くにつれて狭まり、奥行方向Dの長さが短くなる。代替的に、第一流路64Pの奥行方向Dの長さが一定であってもよい。または、第一流路64Pは、蓋部68に近付くにつれて拡がり、奥行方向Dの長さが長くなってもよい。
 第二壁部65には、移動された二酸化炭素を含む透析液が流れる第二流路65Pが形成されている。具体的に、第二流路65Pは、第二壁部65と中空糸膜63との間に形成されている。そして、第二壁部65は、蓋部68に向かうにつれて、中空糸膜63に近付くように傾斜した斜面を有している。これにより、第二流路65Pは、蓋部68に近付くにつれて狭まり、奥行方向Dの長さが短くなる。代替的に、第二流路65Pの奥行方向Dの長さが一定であってもよい。または、第二流路65Pは、蓋部68に近付くにつれて広がり、奥行方向Dの長さが長くなってもよい。
 そして、第二流路65Pは、成分分画器70の液体流入口71と連通している。図3の例では、血漿分離器60の第二壁部65に、第二流路65Pと連通する液体流出口65Aが形成されている。そして、第二流路65Pは、液体流出口65Aを介して液体流入口71と連通している。
 また、第一流路64Pは、付加された酸素を含む透析液を血漿分離器60に流入させる液体入口64Aと連通している。図3の例では、液体入口管73は、成分分画器70の底部に設けられた上流側端部73Aと、図3中の成分分画器70の上部に設けられた下流側端部73Bとを有している。また、血漿分離器60の第一壁部64には、第一流路64Pと連通する液体入口64Aが形成されている。そして、液体入口管73の下流側端部73Bが、液体入口64Aと連通している。
 なお、液体入口管73の上流側端部73Aは、成分分画器70の底部から突出していてもよい。または、液体入口管73が成分分画器70とは別体であってもよい。例えば、チューブ状の液体入口管73が、血漿分離器60の液体入口64Aと連通していてもよい。この場合、液体入口64Aは、血漿交換ユニットPUの側面において開口していてもよい。すなわち、第一壁部64において、成分分画器70と面する側とは反対側の面において、液体入口64Aが開口していてもよい。
 透析液は、図3において矢印によって示す経路に沿って、液体入口管73から第一流路64Pを介して、中空糸の内側の内部流路を流れる。そして、中空糸膜63を介して血液と透析液との間でのガス交換が行われ、血漿等が透析液に拡散する。この透析液は、中空糸膜63を通って第二流路65Pに到達する。そして、透析液は、第二流路65Pを通って、液体流入口71から成分分画器70の内部に流入する。
 また、血漿分離器60の血液入口管61から流入する血液は、中空糸の外側の外部流路を流れる。この中空糸は、半透膜として機能し、血液中の血漿等が中空糸の外側に移動して透析液中に拡散する。さらに、外部流路を流れる血液の二酸化炭素分圧は、内部流路を流れる透析液の二酸化炭素分圧よりも高い。また、外部流路を流れる血液の酸素分圧は、内部流路を流れる透析液の酸素分圧よりも低い。そのため、中空糸の外部と内部との酸素の分圧差により、内部流路を流れる透析液中の酸素は、中空糸の表面を透過して外部流路を流れる血液の中に拡散する。同時に、中空糸の外部と内部との二酸化炭素の分圧差により、外部流路を流れる血液中の二酸化炭素は、中空糸の表面を透過して内部流路を流れる透析液の中に拡散する。
 このようにして、中空糸膜63を介してガス交換が行われる。その後、酸素が付加されて動脈血化した血液は、血漿分離器60の血液出口管62から流出する。そして、動脈血化した血液は、患者Pの体内へ送血される。また、二酸化炭素が拡散した透析液は、液体流入口71から成分分画器70の内部に流入する。なお、透析液は、中空糸の外側の外部流路を流れてもよい。この場合、血液が、中空糸の内側の内部流路を流れる。
 また、血漿分離器60と成分分画器70とは、互いに直接的に又は間接的に接するように一体化されている。図3の例では、血漿分離器60と成分分画器70とは、血漿分離器60の隔壁部69を介して接している。これにより、血漿交換ユニットPUの筐体内の温度低下を抑制できる。すなわち、成分分画器70の内部には、比熱が高い透析液が溜まっている。そして、透析液は、比熱が低い血液と比べると温度が低下しにくい。そのため、透析液から伝達される熱によって、血漿分離器60の内部温度及び血液の温度の低下を抑制できる。
 さらに、成分分画器70は、透析液を貯める貯留部の一例である分画リザーバ76を有している。例えば、分画リザーバ76は、成分分画器70において透析液を貯留するための空間を形成している。そして、分画リザーバ76には、透析液を貯留部に流入させる液体流入口71が設けられている。一例として、分画リザーバ76の底部は、断面V字状若しくはU字状の形状か、又は漏斗状の形状を有している。これにより、血漿等が沈殿しやすくなる。
 さらに、分画リザーバ76からの気体を受け入れるように、液体流入口71よりも上方には、透析液から分離される気体(例えば二酸化炭素及び酸素)が溜まる空間が形成されている。当該空間は、少なくとも図3の高さH1に対応する高さを有している。そのために、隔壁部69は、断面U字状の形状を有しており、分画リザーバ76の内部の透析液の液面から隔壁部69の下面が離隔している。また、分画リザーバ76は、パージポートを有している。そして、透析液から分離された気体は、当該パージポートを介して血漿交換ユニットPUの外部へ排出される。代替的に、透析液から分離された気体は、血漿分離器60を介して外部へ排出されてもよい。
 図4に示すように、液体出口管74は、成分分画器70の上部に設けられた上流側端部74Aと、成分分画器70の底部に設けられた下流側端部74Bとを有している。そして、分画リザーバ76には、透析液を分画リザーバ76から流出させる液体出口として機能する上流側端部74Aが設けられている。また、図4に示す高さ方向Hと平行な重力方向において、液体出口の位置が液体流入口71よりも上方に位置する。これにより、血漿等が沈殿する前の透析液が、液体流入口71から液体出口に直接的に流入することを抑制できる。さらに、液体出口が、液体流入口71からより遠い位置にあれば、血漿等が沈殿する前の透析液の流入をより抑制できる。
 なお、液体出口が分画リザーバ76の内部に開口していれば、液体出口管74の下流側端部74Bの位置は任意である。例えば、液体出口管74が可撓性を有するチューブであり、下流側端部74Bが液体出口よりも上方に位置していてもよい。また、下流側端部74Bは、成分分画器70の底部から突出していてもよい。または、液体出口管74が成分分画器70とは別体であってもよい。さらに、透析液を分画リザーバ76から流出させる液体出口は、分画リザーバ76の側面において開口していてもよい。
 液体流入口71は、幅方向Wに沿って延びるスリット状の形状を有している。図4の例では、液体流入口71が矩形状の形状を有した開口である。そして、幅方向Wに沿って延びている液体流入口71は、その開口面積が広い。そのため、液体流入口71から分画リザーバ76に流入する透析液が液体ジェット又は噴流になることを抑制できる。代替的に、液体流入口71は、楕円状等の他の形状を有していてもよい。さらに、液体流入口71は、中空の管であってもよい。
 分画リザーバ76は、血漿を排出させる排出口75Aを有している。図4の例では、排出口75Aが、分画リザーバ76の側面に形成されている円状の開口である。そして、図2に示す排出管75が、排出口75Aに接続されている。また、重力方向において、排出口75Aの位置は、液体出口の一例である液体出口管74の上流側端部74Aよりも下方に位置する。代替的に、排出口75Aは、分画リザーバ76の底面に形成されていてもよい。また、複数の排出口75Aが形成されていてもよい。また、排出管75が分画リザーバ76と一体的に構成されていてもよい。この場合、排出管75の上流側の端部が排出口75Aとして機能する。
 また、分画リザーバ76は、血漿が混合した透析液を一時的に貯留する。そして、透析液中の血漿は、分画リザーバ76内の下部へ自然沈降する。そして、沈降した血漿は、排出口75Aを介して分画リザーバ76の外部へ排出される。その後、血漿等とともに排出された透析液は、分離装置222によって分離される。さらに、分離された透析液は、透析液の液源部220Bへ流れる。そして、酸素付加器220において、酸素が透析液へ付加される。また、酸素が付加された透析液は、血漿交換ユニットPUへと流れる。
 一方、血漿等が分離された透析液は、分画リザーバ76の上部に留まる。そして、分画リザーバ76の上部には、液体出口として機能する上流側端部74Aが位置している。これにより、血漿等が分離した透析液は、上流側端部74Aを介して分画リザーバ76の外部へ流出する。代替的に、透析液が血漿よりも密度が大きい場合には、透析液と分離した血漿の層を分画リザーバ76の上部から吸引して排出してもよい。
 また、血漿分離器60は、中空糸膜63を挟む第三壁部66と第四壁部67とを有している。これらの第三壁部66及び第四壁部67は、中空糸膜63を収容するハウジングの一部として機能する。そして、第一壁部64及び第二壁部65と、第三壁部66及び第四壁部67とは、中空の角筒状のハウジングを構成する。
 第三壁部66には、二酸化炭素が分離される前の静脈血が流れる第三流路66Pが形成されている。具体的に、第三流路66Pは、第三壁部66と中空糸膜63との間に形成されている。そして、第三壁部66は、隔壁部69に向かうにつれて、中空糸膜63に近付くように傾斜した斜面を有している。これにより、第三流路66Pは、隔壁部69に近付くにつれて狭まり、幅方向Wの長さが短くなる。代替的に、第三流路66Pは、幅方向Wの長さが一定であってもよい。または、第三流路66Pは、隔壁部69に近付くにつれて拡がり、幅方向Wの長さが長くなってもよい。
 第四壁部67には、酸素が付加された動脈血が流れる第四流路67Pが形成されている。具体的に、第四流路67Pは、第四壁部67と中空糸膜63との間に形成されている。そして、第四壁部67は、隔壁部69に向かうにつれて、中空糸膜63に近付くように傾斜した斜面を有している。これにより、第四流路67Pは、隔壁部69に近付くにつれて狭まり、幅方向Wの長さが短くなる。代替的に、第四流路67Pは、幅方向Wの長さが一定であってもよい。または、第四流路67Pは、隔壁部69に近付くにつれて拡がり、幅方向Wの長さが長くなってもよい。
 血液入口管61から流入した血液は、図4において矢印によって示す経路に沿って流れる。具体的に、血液は、血液入口管61と連通する第三流路66Pを介して、中空糸の外側の外部流路を流れる。そして、中空糸膜63を介して血液と透析液との間でのガス交換が行われる。また、血液中の血漿等は、中空糸の表面を透過して透析液に拡散する。そして、血液は、中空糸膜63を通って第四流路67Pに到達する。この血液は、第四流路67Pを介して、第四流路67Pと連通する血液出口管62から血漿分離器60の外部へ流出する。
 以上説明した第二実施形態に係る血漿交換システム200によっても、アフェレーシス療法における血漿及び病因物質の除去と、ガス交換としての二酸化炭素の除去及び酸素の付加とを、同一システムにおいて実行できる。さらに、血漿分離器60に加えて人工肺を患者Pに接続する必要がないため、患者Pへの負担の増加を抑制できる。また、血漿分離器60に加えて人工肺が患者Pに接続されることによる血液の凝固亢進を抑制できる。
 また、第二実施形態に係る血漿交換システム200によれば、血漿分離器60と成分分画器70とが一体的に構成されている。そのため、血漿分離器60と成分分画器70との間の流路を短くできる。これにより、手術の際に血漿分離器60と成分分画器70とが邪魔になることを抑制できる。また、患者Pに血漿交換ユニットPUを装着することができる。さらに、血漿交換ユニットPUのハウジングを構成する各壁部の内側に血液又は透析液の流路を設けることができる。これによって、血漿交換ユニットPUのサイズを小さくできる。
 また、第二実施形態に係る血漿交換システム200は、酸素付加器220と、血漿分離器60と、成分分画器70とを備えている。そして、当該血漿交換システム200の制御方法は、酸素付加器220に、血液に酸素を付加するための液体に酸素を付加させる工程を有する。また、当該制御方法は、血漿分離器60に、血液から液体への血漿の移動と、液体から血液への酸素の移動と、血液から液体への二酸化炭素の移動とを行わせる工程を有する。さらに、当該制御方法は、成分分画器70に、液体に含まれている血漿を分画させる工程を有する。
 以上、各実施形態を参照して本発明について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明に反しない範囲で変更された発明、及び本発明と均等な発明も本発明に含まれる。また、各実施形態及び各変形形態、並びに各実施形態又は各変形形態に含まれる技術的手段は、本発明に反しない範囲で適宜組み合わせることができる。
 例えば、酸素加用の液体から血漿を分画することに代えて、血漿、二酸化炭素、及び酸素加用の液体の混合液を廃棄してもよい。この場合には、廃棄された混合液の代わりに、酸素加用の液体が補充される。ただし、血漿を酸素加用の液体から分画すれば、酸素加用の液体を循環して利用できる。
 また、成分分画器30において循環液から二酸化炭素を除去する構成に代えて、循環液から二酸化炭素を除去する装置又は構造を設けてもよい。例えば、酸素付加器20のリザーバの内部に中空糸膜を配置して、酸素付加器20において循環液から二酸化炭素を除去してもよい。この場合、二酸化炭素が中空糸の表面を透過して、中空糸の内部又は外部を流れる気体又は液体の中に拡散する。
 さらに、成分分画器30は、サイクロンセパレータ又は分級機(例えば水力分級機)であってもよい。分級機の場合、密度がより大きい(又は比重がより大きい)血漿が、分画リザーバ31の下部に沈殿して、排出口34から成分分画器30の外部へ排出される。これにより、血漿とともに、病因物質を廃棄できる。一方、密度がより小さい(又は比重がより小さい)循環液は、分画リザーバ31の上部を通って、リザーバ出口33から成分分画器30の外部へ流出する。また、二酸化炭素と一部の酸素は、分画リザーバ31の内部の上部空間Sに溜まり、排ガス口35から成分分画器30の外部へ排出される。
 なお、血漿交換システム100,200は、血漿及び病因物質の除去とガス交換とを同時に実行できるが、血漿交換システム100,200を用いて血漿及び病因物質の除去のみを実行してもよい。さらに、血漿交換システム100,200を用いてガス交換のみを実行してもよい。
 また、血漿分離器10,60においては、流体の一例として、血液に酸素を付加するための液体(例えば循環液又は透析液)が流れる。ただし、血漿分離器10,60においては、当該液体に代えて、流体の一例である気体を流すことも可能である。すなわち、血漿分離器10,60は、液体を流すことが可能であり、且つ血液へ酸素を付加するための気体を流すことも可能であるように構成されていてもよい。
 上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
 (付記1)
 血液に酸素を付加するための液体に前記酸素を付加する酸素付加器と、
 前記血液から前記液体への血漿の移動と、前記液体から前記血液への前記酸素の移動と、前記血液から前記液体への二酸化炭素の移動とが行われる中空糸膜を有している血漿分離器と、
 前記液体に含まれている前記血漿を分画する成分分画器とを備えている、血漿交換システム。
 (付記2)
 前記成分分画器から流出する前記液体が流れる第一ラインと、
 前記成分分画器へ流入する前記液体が流れる第二ラインとを備えており、
 前記酸素付加器は、前記第一ライン及び前記第二ラインの少なくとも一方に配置されている、付記1に記載の血漿交換システム。
 (付記3)
 前記液体から前記二酸化炭素を除去する除去部を備えており、
 前記除去部は、前記血液の二酸化炭素分圧が前記液体の二酸化炭素分圧よりも高くなるように、前記液体から前記二酸化炭素を除去する、付記1又は2に記載の血漿交換システム。
 (付記4)
 前記酸素付加器は、前記液体を貯める液源部と、前記除去部とを有しており、
 前記酸素付加器は、前記液源部の内部の前記液体に前記酸素を付加するように構成されている、付記3に記載の血漿交換システム。
 (付記5)
 前記血漿分離器と前記成分分画器とが一体化されている、付記1から4のいずれか一項に記載の血漿交換システム。
 (付記6)
 前記血漿分離器と前記成分分画器とは、互いに直接的に又は間接的に接するように一体化されている、付記5に記載の血漿交換システム。
 (付記7)
 前記成分分画器は、前記液体を貯める貯留部を有しており、
 前記貯留部には、前記液体を前記貯留部から流出させる液体出口と、前記液体を前記貯留部に流入させる液体流入口とが設けられており、
 重力方向において、前記液体出口の位置が前記液体流入口よりも上方に位置する、付記1から6のいずれか一項に記載の血漿交換システム。
 (付記8)
 前記貯留部は、前記血漿を排出させる排出口を有しており、
 前記重力方向において、前記排出口の位置は、前記液体出口よりも下方に位置する、付記7に記載の血漿交換システム。
 (付記9)
 前記血漿分離器は、前記中空糸膜を挟む第一壁部と第二壁部とを有し、
 前記第一壁部には、付加された前記酸素を含む前記液体が流れる第一流路が形成されており、
 前記第二壁部には、移動された前記二酸化炭素を含む前記液体が流れる第二流路が形成されており、
 前記第二流路は、前記液体流入口と連通している、付記7又は8に記載の血漿交換システム。
 (付記10)
 前記第一流路は、付加された前記酸素を含む前記液体を前記血漿分離器に流入させる液体入口と連通している、付記9に記載の血漿交換システム。
 (付記11)
 酸素付加器と、血漿分離器と、成分分画器とを備えている血漿交換システムの制御方法であって、
 前記酸素付加器に、血液に酸素を付加するための液体に前記酸素を付加させ、
 前記血漿分離器に、前記血液から前記液体への血漿の移動と、前記液体から前記血液への前記酸素の移動と、前記血液から前記液体への二酸化炭素の移動とを行わせ、
 前記成分分画器に、前記液体に含まれている前記血漿を分画させる、制御方法。
10   :血漿分離器
20   :酸素付加器
30   :成分分画器
60   :血漿分離器
63   :中空糸膜
64   :第一壁部
64A  :液体入口
64P  :第一流路
65   :第二壁部
65P  :第二流路
70   :成分分画器
71   :液体流入口
74A  :上流側端部(液体出口)
75A  :排出口
76   :分画リザーバ(貯留部)
100  :血漿交換システム
103  :血漿ライン(第二ライン)
104  :循環液ライン(第一ライン)
200  :血漿交換システム
203  :第一ライン
204  :第二ライン
220  :酸素付加器
220A :除去部
220B :液源部

Claims (11)

  1.  血液に酸素を付加するための液体に前記酸素を付加する酸素付加器と、
     前記血液から前記液体への血漿の移動と、前記液体から前記血液への前記酸素の移動と、前記血液から前記液体への二酸化炭素の移動とが行われる中空糸膜を有している血漿分離器と、
     前記液体に含まれている前記血漿を分画する成分分画器とを備えている、血漿交換システム。
  2.  前記成分分画器から流出する前記液体が流れる第一ラインと、
     前記成分分画器へ流入する前記液体が流れる第二ラインとを備えており、
     前記酸素付加器は、前記第一ライン及び前記第二ラインの少なくとも一方に配置されている、請求項1に記載の血漿交換システム。
  3.  前記液体から前記二酸化炭素を除去する除去部を備えており、
     前記除去部は、前記血液の二酸化炭素分圧が前記液体の二酸化炭素分圧よりも高くなるように、前記液体から前記二酸化炭素を除去する、請求項1に記載の血漿交換システム。
  4.  前記酸素付加器は、前記液体を貯める液源部と、前記除去部とを有しており、
     前記酸素付加器は、前記液源部の内部の前記液体に前記酸素を付加するように構成されている、請求項3に記載の血漿交換システム。
  5.  前記血漿分離器と前記成分分画器とが一体化されている、請求項1から4のいずれか一項に記載の血漿交換システム。
  6.  前記血漿分離器と前記成分分画器とは、互いに直接的に又は間接的に接するように一体化されている、請求項5に記載の血漿交換システム。
  7.  前記成分分画器は、前記液体を貯める貯留部を有しており、
     前記貯留部には、前記液体を前記貯留部から流出させる液体出口と、前記液体を前記貯留部に流入させる液体流入口とが設けられており、
     重力方向において、前記液体出口の位置が前記液体流入口よりも上方に位置する、請求項1から4のいずれか一項に記載の血漿交換システム。
  8.  前記貯留部は、前記血漿を排出させる排出口を有しており、
     前記重力方向において、前記排出口の位置は、前記液体出口よりも下方に位置する、請求項7に記載の血漿交換システム。
  9.  前記血漿分離器は、前記中空糸膜を挟む第一壁部と第二壁部とを有し、
     前記第一壁部には、付加された前記酸素を含む前記液体が流れる第一流路が形成されており、
     前記第二壁部には、移動された前記二酸化炭素を含む前記液体が流れる第二流路が形成されており、
     前記第二流路は、前記液体流入口と連通している、請求項7に記載の血漿交換システム。
  10.  前記第一流路は、付加された前記酸素を含む前記液体を前記血漿分離器に流入させる液体入口と連通している、請求項9に記載の血漿交換システム。
  11.  酸素付加器と、血漿分離器と、成分分画器とを備えている血漿交換システムの制御方法であって、
     前記酸素付加器に、血液に酸素を付加するための液体に前記酸素を付加させ、
     前記血漿分離器に、前記血液から前記液体への血漿の移動と、前記液体から前記血液への前記酸素の移動と、前記血液から前記液体への二酸化炭素の移動とを行わせ、
     前記成分分画器に、前記液体に含まれている前記血漿を分画させる、制御方法。
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