JPH0241338B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈技術分野〉 本発明は血液処理装置、詳しくは、血液中の血
球成分の通過を阻止し、血漿成分を通過させる多
孔性の血漿分離膜により、血液流から血漿成分を
分離し、この血漿成分中の不要な物質を除去した
後、再び血漿分離膜を介して血液流に合流させる
血液処理装置に関する。

〈従来技術〉 血液処理剤を用いて血液を処理する方法として
は、従来 １ 直接血液潅流方式（以下DHP方式という） ２ 血漿潅流方式（以下PP方式という） 血漿分離器によつて分離された血漿成分をポ
ンプにて別の血液処理剤充填容器に送入し処理
したのちミクロフイルタを通して血液に返送す
る。

３ 膜型血漿分離器と血液処理剤を一体化し上記
PP方式の機能を行う方式（以下CPP方式とい
う） などが報告され、（例えば、特開昭51−116096号
公報、人工臓器９巻２号、506〜509頁（1980
年））、特にDHP方式はすでに商品化されている。
しかしながらDHP方式では血液が直接血液処理
剤と接触するため血小板や白血球の減少、血栓の
形成、溶血、血液処理剤微粉末の剥離などの問題
があり、その対策として血液処理剤を生体適合性
の良好な物質でコーテイングするなどの方法が取
られたりしているが、コーテイング剤による効率
の低下、製造面での複雑化は避けることができな
いのが現状である。

２のPP方式では血液と血液処理剤との直接接
触はないため前述した血球成分の変性はないが、
血液処理剤容器を血漿側回路内に別途設けるため
の送液ポンプや、処理後の血漿を血液内に戻す時
に微粉末を除去するためのマイクロフイルタが必
要になるなど回路系を含めた装置の複雑化や血液
の体外循環量が多くなるなどの難点がある。

３のCPP方式は血液と血液処理剤との直接接
触もなく微粉末の問題も血漿分離膜がマイクロフ
イルタとしての役割を果たすため解消されるなど
有利な方式であるので、中空系膜を用いたものや
平板膜を用いたものが考えられている。この方式
としては、血液ポンプ等により血液側流路内に血
液を通過させる間に第１図に示すような、いわゆ
る透析膜１による拡散を利用して溶質を処理する
方法と第２図に示すような高濾過膜２を利用した
血漿成分の充填層３内への流出および充填層３か
ら膜２内の血液流路４への流入を行わせて血液処
理剤による処理を行わせる方法があるが、前者は
PP方式ではなく中分子量以上の物質の処理には
適当でない。また、後者もこのままでは前述した
ような血漿成分の充填層３に対する流出、流入が
血液流路４の形状すなわち血液流路４側圧力抵抗
と分離膜２の透過抵抗との比率によつて決まるた
め効果的で安定な充填層３内の血漿の流れを得る
ことはきわめて困難であり実用的とはいい難い。
更に、充填層３内での血漿の流れは第２図の矢印
で示されるように血液入口側で血液流路４から充
填層３内に流入し、出口側で充填層３から血液流
路４へ流入するという単純な流れとなるため、従
つて、入口側の膜が濾過にあずかるだけで本来の
有効濾過面積は半分程度で、残りの半分は回収用
面積となるため、入口側血液流路４内にたん白ゲ
ル層の形成が起こり、実質的な有効膜面積の低下
となつて安定した血液の透過が得られなくなると
いう重大な難点がある。

〈発明の目的〉 本発明は上記従来技術の欠点を解消し、高血液
処理性能を長期間に亘つて安定して保持しうる血
液処理装置の提供を目的とする。

〈発明の構成〉 本発明は血液流路と血漿分離膜で隔てられた血
液処理剤充填層側に、外部からの機械的加圧減圧
手段により圧力変動を強制的に生ぜしめ、これに
より血漿成分を血漿分離膜を介した血液流路と血
液処理剤充填層間で、前記圧力変動により移動さ
せることを基本的特徴とするものである。

〈実施例〉 第３図は本発明の血液処理装置１０が適用され
る血液循環系の一例を示したもので、血液は血液
タンク１１から血液ポンプ１２により気泡トラツ
プ１３を経て血液処理装置１０に導入され、所定
の血液処理が施された後、気泡トラツプ１４を経
て血液タンク１１に戻る。血液タンク１１として
は人体等が該当する。

第４図は本発明の血液処理装置の第１の実施例
を示す。装置のケース２１には被処理血液をケー
ス２１内へ導入する入口２２と処理ずみの血液を
ケース２１外へ排出する出口２３が設けられてい
る。そしてケース２１内には血液流路２４とそれ
に組合された血液処理剤の充填層２５が設けられ
ている。血液流路２４はその壁が多孔質膜からな
る血漿分離膜２６で構成されており、入口２２か
ら導入された血液を出口２３側へ導く。前記充填
層２５はケース２１内の前記血液流路２４の血漿
分離膜２６の外側空間部を占めており、分離膜２
６、ケース２１、及び入口２２側と出口２３側に
設けた隔離部材２７により血液処理剤の血液流へ
の流出が防止されている。ケース２１に対してそ
の外部に機械的加圧減圧手段であるシリンダ２８
及びシリンダ２８内を往復運動するピストン２９
が設けられている。シリンダ２８は導管３０によ
りケース２１に接続され、シリンダ２８内の圧力
変動用媒体が導管３０を通り、フイルタ３１を介
して充填層２５に流出入できるようになされてい
る。圧力変動用媒体としては血漿が用いられる。
ピストン２９の駆動手段３２は種々の公知の駆動
手段を適用できる。

この実施装置において、患者から送られてきた
血液は入口２２から入り、血漿分離膜２６の内
部、すなわち血液流路２４を通り、出口２３から
出て患者に戻されるが、血液流路２４を通過して
いる間に、ピストン２９の往復運動に伴う充填層
２５内の圧力の往復変動により、血漿成分が、図
の矢印で示されるように、分離膜２６全域で強制
的に出入りする。今、ピストン２９を後退運動さ
せると、充填層２５内から導管３０側へ媒体が流
出し、このため充填層２５の圧力が低下し、これ
により血液流路２４中の血漿成分が膜２６全域で
充填層２５側へ流出する。流出した血漿成分は充
填層２５の血液処理剤に接触し、除去されるべき
物質等が吸着或いは反応等により処理される。次
にピストン２９を前進運動させると、導管３０か
ら媒体が充填層２５側へ流入し、充填層２５内の
圧力が増加する。このため処理された血漿成分が
再び血漿分離膜２６全域で血液流路２４へ流入
し、血液と合流する。この血漿成分の分離膜２６
を介した往復移動は必要に応じて血液が血液流路
２４を通過中、１回ないし複数回繰り返される。
本実施例において、血液流路２４は多孔質の中空
系からなる毛細管で構成することができる。すな
わち、この場合、中空糸自体が血漿分離膜２６と
なり、中空糸の内孔が血液流路となる。この中空
糸を多数本束にして用いることにより、多数の血
液流路２４を有する総膜面積の大なる膜モジユー
ルとして使用できる。血漿分離膜２６は血液中の
血球成分の透過を阻止するため0.1〜2.0μ程度の
多孔性膜とするが、血液処理剤の粒径等に応じ
て、それより小さい孔径で適当に選択できる。ま
た血液処理剤は血漿成分から除去したい物質に応
じて、吸着剤、酵素、その他適当なものを選択で
きる。また、導管３０は複数個配置することによ
り、媒体の流出入を円滑にすることができる。

第５図に本発明の血液処理装置の第２の実施例
を示す。この実施例では、ケース２１の内側に圧
力変動用の媒体を導入する導入室３３を設け、こ
の導入室３３を導管３０を介して外部機械的加圧
減圧手段のシリンダ２８に接続すると共に、導入
室３３と血液処理剤充填層２５との境界を可撓性
シート部材３４で仕切つて密閉した構造としてい
る。すなわち、この実施例の場合、ピストン２９
を後退運動させると、圧力変動用媒体が導入室３
３から流出するので、室３３内の圧力が低下す
る。この圧力低下により可撓性シート部材３４が
導入室３３側へ膨出し、充填層２５内の圧力を低
下させる。これにより血液流路２４から血漿成分
が充填層２５内に流出し、血液処理剤と接触す
る。次にピストン２９を前進運動させると、媒体
が導管３０を通つて導入室３３に流入し、室３３
の圧力を増加させる。この圧力増加に伴つて可撓
性シート部材３４が充填層２５側へ膨出し、充填
層２５内の圧力を増加させる。これにより処理さ
れた血漿成分が膜２６を通つて血液流路２４へ戻
る。本実施例の場合、圧力変動用の媒体は、可撓
性シート部材３４で充填層２５から隔離されてい
るので、媒体の種類が限定されない利点がある。

第６図〜第８図は本発明の血漿処理装置に付属
設備を付加した実施例を示す。すなわち、第６図
に示す例は、逆止弁３５，３６を用いて圧力変動
用媒体のケース２１内への導入位置とケース２１
からの排出位置を変えたものである。

第７図に示す例は、水分等の除去手段３７を付
加した例である。血液処理剤の充填層２５に接続
される排出管３８と、逆止弁３９，４０、ピスト
ン４１及びシリンダ４２を用いて血漿成分から水
分等を定量的に除去する様にしたものである。

第８図に示す例は、前記水分等の除去手段３７
に加えて、補液手段４３を付加した例である。タ
ンク４４内の補給用液は逆止弁４５，４６、ピス
トン４７及びシリンダ４８により充填層２５に定
量的に補給される。なお、以上の各実施例におい
ては、ピストンとシリンダを用いているが、機械
的加圧減圧手段としては、例えばローラポンプを
用いて順逆回転による加圧減圧等、その他の手段
を用いてもよいことは勿論である。

〈試験例〉 本発明の実験例は次の通りである。

血液処理装置としては武田薬品工業株式会社製
人工腎臓SDシリーズの外ケースに導管をつけた
ものにENKA社製ポリプロピレン中空糸（内径
330μm、肉厚150μm、Max、孔径0.6μm）2500本
を入れた0.5m²のモジユールを試作し、血漿成分
側の空間部に血液処理剤として粒状活性炭50gを
入れ第３図に示した装置にて実験を行つた。

実験はヘマトクリツト35％の新鮮牛血を用い、
その血漿量に対してVB₁₂、クレアチニン濃度が
各20mg／dlとなるように調製した。この血液２
を第３図に示す血液循環系にて２時間循環して吸
着処理を行い、各濃度の経時変化を測定した。比
較例としてはピストン手段を用いないものを併せ
て実験した。

結果を第９図にVB₁₂について、第１０図にク
レアチニンについて各々示した。実験で示したの
が本発明装置による結果で、破線で示したのが比
較例（加圧減圧手段なし）である。

図から明らかなように比較例に対する本発明の
効果があらわれている。

即ちVB₁₂では濃度が60％に低下するのに要す
る時間が比較例の120分に対し半分以下の55分で
あり、クレアチニンの場合でも濃度が30％に低下
するのに要する時間が比較例の120分に対し80分
というすぐれた効果が得られた。この方式により
治療時間の大幅な短縮が可能となる。

〈効果〉 本発明によれば、血液中からの血漿成分の分離
と、分離された血漿成分の血液処理剤による処理
を１つのケース内で行うと共に、血液流路と血漿
分離膜を介して接する血液処理剤充填層の圧力を
強制的に往復変動させる様にしたから、血液流路
から血漿分離膜を介した血液処理剤充填層側への
血漿の流出、及び充填層側から血液流路への流入
を非常に円滑に行うことができ、従つて血液処理
剤と血漿との接触も円滑かつ十分になされる結
果、血液処理時間が従来に比較して大幅に短縮で
きる。また、血漿の血漿分離膜を介した流出入は
分離膜全域で行われることとなるため、有効膜面
積は大きく、血液流路内にたん白ゲル層などの濾
過抵抗層の形成や分離膜の目づまりの発生が抑制
され、その結果長期間に亘つて安定した濾過性能
を維持することができる。

その他、本発明の応用範囲は広く、定量的除水
装置、定量的補水装置とを付加することもでき、
また装置がコンパクトになり得るので、携帯型や
装置型も可能となる。他方、血液処理剤として活
性炭をはじめとする各種吸着剤や、固定化酵素、
免疫吸着剤などを用いることにより薬物中毒や肝
性昏睡、免疫関連疾患などの強力な治療手段とし
ての臨床応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来の装置における血液処理
剤への溶質の移動の様子を示す断面図、第３図は
本発明の装置が適用される血液循環系の一例を示
す構成図に部分断面図、第４図は本発明第１実施
例の装置の原理的な構造を示す一部断面図、第５
図は本発明の第２実施例の装置の原理的な構造を
示す一部断面図、第６図から第８図は本発明の応
用例を示す構成図、第９図、第１０図は本発明の
効果を示す特性図である。 ２１……ケース、２２……血液の入口、２３…
…血液の出口、２４……血液流路、２５……血液
処理剤の充填層、２６……血漿分離膜、２８……
シリンダ、２９……ピストン、３３……圧力変動
用媒体の導入室、３４……可撓性シート部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 血液中の血球成分の通過を阻止し、血漿成分
   を通過させることのできる孔径を有する多孔性の
   血漿分離膜により一旦血漿成分を分離し、この血
   漿成分を血液処理剤と接触させた後に再び血漿分
   離膜を介して血液流に戻すようにした血液処理装
   置において、被処理血液の入口及び処理後の血液
   の出口を有するケースと、該ケース内にあつて前
   記血漿分離膜で形成されると共に前記入口から導
   入された血液を出口側へ導く血液流路と、該血液
   流路の前記血漿分離膜を隔てた外側に充填される
   血液処理剤の充填層と、該充填層内の圧力を外部
   から強制的に増減させる機械的加圧減圧手段とを
   有することを特徴とする血液処理装置。 ２ 機械的加圧減圧手段はシリンダと該シリンダ
   内を往復するピストンからなり、ピストンの往復
   運動によりシリンダ内の圧力変動用媒体を充填層
   内に流出入させる特許請求の範囲第１項記載の血
   液処理装置。 ３ 機械的加圧減圧手段はシリンダと該シリンダ
   内を往復するピストンからなり、ピストンの往復
   運動によりシリンダ内の圧力変動用媒体を充填層
   と可撓性シート部材で仕切られたケース内の導入
   室へ流出入させる特許請求の範囲第１項記載の血
   液処理装置。