JPH0260346B2 - - 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、人口臓器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、血液処理剤微分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を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
を分離膜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へ流出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
処理性能を長時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＞ 本発明は血漿分離膜で隔てられた血液流路と血
液処理剤充填層に外部からの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からの血液の出口２３に接続される
血液の回路３３に外部クランプ手段４０を設け
る。外部クランプ手段４０は絞り弁４１とこの絞
り弁を間欠的に動作させるためのタイマ４２を有
する。絞り弁４１は例えば電磁弁とし、タイマ４
２により所定の時間間隔で弁をオンオフして、回
路の狭窄と開放を繰り返す。絞り弁４１による回
路３３の絞り込み程度は任意に調整することがで
きるが、使用する血漿分離膜２６の持つている最
大濾過速度QFmaxを得ることのできる回路３３
内の圧力Pvが発生する絞り込み量とするのが好
ましい。回路３３は完全に閉塞させることはない
が、回路３３にバイパスを設けることにより、回
路３３を完全に開閉するようにしてもよい。

また本実施例において、弾性伸縮手段は、ケー
ス２１のうち血液処理剤の充填層２５と接する部
分の全部または一部を可撓性材２１ａで形成する
ことにより構成する。なお可撓性材２１ａとして
はシリコンゴム、ブチルゴム、軟質塩化ビニルな
どが用いられる。

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からケース２１に入り、血漿分離
膜２６の内部、すなわち血液流路２４を通り、出
口２３から回路３３を経て患者に戻される。今、
クランプ手段４０により回路３３の絞り込みを行
うと、ケース２１内の血液流路２４内の圧力が増
大し、これにより血液流路２４中の血漿成分が分
離膜２６全域で充填層２５側へ流出する。この場
合において、血漿成分流入による充填層２５内の
圧力増加に伴つて可撓性材２１ａが外方へ膨脹
し、充填層２５内の圧力増加を緩衝する。故に血
液流路２４から充填層２５内へ血漿成分が引続き
流出せられる。充填層２５に流出せられた血漿成
分は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。次にクラ
ンプ手段４０による回路３３の絞り込みを解く
と、可撓性材２１ａの復元力により充填層２５側
の圧力を血液流路２４側の圧力より大ならしめ
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、中空系自体が血漿分離膜２６となり、中空糸
の内孔が血液流路２４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２
４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図に示す第２実施例は、原理的には第４図
に示す例と同じであるが、ケース２１内に血液処
理剤の充填層２５を仕切る可撓性シート部材３４
を設け、このシート部材３４とケース２１間に形
成される空間に弾性体の充填層３５を構成したも
のである。この例ではクランプ手段４０による回
路３３の狭窄及びその開放に伴う血漿成分の前記
血液流路２４から血液処理剤充填層２５への出入
りを、シート部材３４と弾性体充填層３５のほぼ
可逆的な伸縮力により行わせることができる。

第６図に第３の実施例をしめす。この例は弾性
伸縮手段をケース２１の外部に付属物として構成
したもので、本発明はこのような場合も含むもの
である。すなわちこの例では、ケース２１に対し
てその外部に弾性伸縮手段であるシリンダ２８お
よびシリンダ内を進退するピストン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、これによりフイルタ３１を介し
て血漿成分が充填層２５内とシリンダ２８との間
で流出入できるようになされている。ピストン２
９はバネ３２で付勢されており、充填層２５内の
圧力増加に伴うシリンダ２８内の増加に伴つてシ
リンダ２８内を後退する。この後退により前記充
填層２５内の圧力増加が緩衝される。一方、バネ
３２が復元する際にはピストン２９が進出し、シ
リンダ２８内の血漿成分を充填層２５内に送り込
む。ピストン２９に復元力を与える手段として
は、バネ３２の他に、例えば空気の伸縮力を利用
するものなど適当な周知手段を用いることができ
る。

作用の原理は上記第１，第２の実施例と同様
で、クランプ手段４０による回路３３の絞り込み
に対してピストン２９が後退し、絞り込みが解消
されるとピストン２９が進出して、血漿成分の分
離膜２６全域で出入りを円滑化ならしめる。

なお上記第１，第２，第３の各実施例では外部
クランプ手段４０としてタイマ４２と弁４１を用
いて回路３３を狭窄するようにしたが、他の構成
を採ることもできる。第７図はそのような他のク
ランプ手段７０の例を示す。すなわち、剛性材か
らなる外管７１と可撓性材からなる内管７２とを
備えたクランプ管７３をケース出口側の回路３３
の途中に接続し、前記外管７１と内管７２との間
に空気導入室７４を形成し、この空気導入室７４
定に圧搾空気を導入することにより前記内管７２
を絞つて回路３３を狭窄するものである。狭窄の
時間、頻度はタイマ７６と電磁弁７７で調整する
ことができる。

第８図〜第１０図は本発明の血液処理装置に付
属設備を付加した実施例を示す。すなわち、第８
図に示す例は、逆止弁５０，５１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２
１からの排出位置を変えたものである。

第９図に示す例は、水分等の除去手段５２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５３と、逆止弁５４，５５、ピスト
ン５６及びシリンダ５７を用いて血漿成分から水
分等を定量的に除去するようにしたものである。

第１０図に示す例は、前記水分等の除去手段３
７に加えて、補液手段５８を付加した例である。
タンク５９内の補給用液は逆止弁６０，６１、ピ
ストン６２及びシリンダ６３により充填層２５に
定量的に補給される。

＜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
人口腎蔵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
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。

なお、今回使用した血漿分離膜２６でヘマクリ
ツト35％の新鮮牛血を供給量QBin＝100ml／min
で流すときの最大濾過速度QFmaxは約35ml／
minであり、この時の出口２３側の圧力Pvmax
は約35mmHgであることは予備実験で確認してい
る。弁４１はいわゆるピンチバルブでタイマ４２
による電磁弁のオン、オフにより一定の絞り込み
の開閉を行うよう設定してあり、試験例では排出
量QBout＝65ml／minのときにケース出口２３側
の圧力Pv＝35mmHgとなるよう絞り込み度を設定
してある。すなわち弁４１による絞り込みがなさ
れると、出口２３側の圧力が35mmHgまで上昇し、
血液流路２４から充填層２５に血漿が流入する。
絞り込み時間はタイマ４２で設定しており、これ
がオフになると圧力Pvが０mmHgとなる。これに
より後退せられていたピストン２９がバネ３２の
復元力により進出し、血漿成分は充填層２５から
血液流路２４へ戻される。

以上の如き条件下で血漿中濃度が各々20mg／dl
となるようにVB₁₂、クレアチニンを調製した新
鮮牛血２（ヘマトクリツト値35％）をQBin＝
100ml／minで２時間循環し、血液流路を行つて、
各濃度の経時変化を測定した。比較例としてクラ
ンプ手段を用いないものを併せて実験した。

結果を第１１図にVB₁₂について、第１２図に
クレアチニンについて各々示した。実線で示した
のが本発明装置による結果で、破線で示したのが
比較例（クランプ手段なし）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20mg／dlから13mg／dlま
で低下するのに要する時間が比較例の120分に対
し半分の60分であり、クレアチニンの場合でも20
mg／dlから6.5mg／dlまで低下するのに要する時
間が比較例の120分に対し90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、クランプ手段と
弾性伸縮手段とを用いて分離膜を介して血漿成分
の圧力が正逆交互に強制的に発生するようにした
から、血液流路から血漿分離膜を介して血液処理
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ができ、
また装置がコンパクトになり得るので、携帯型や
装着型も可能となる。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
す構成図の部分断面図、第４図は本発明の第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図は本発明の第３実施例
の装置の原理的な構造を示す一部断面図、第７図
はクランプ手段の他の例を示す簡略図、第８図か
ら第１０図は本発明の応用例を示す構成図、第１
１図、第１２図は本発明の効果を示す特性図であ
る。 ２１…ケース、２１ａ…可撓材料、２２…血液
の入口、２３…血液の出口、２４…血液流路、２
５…血液処理剤の充填層、２６…血漿分離膜、２
８…シリンダ、２９…ピストン、３３…ケース出
口側の回路、３４…可撓性シート部材、３５…弾
性体の充填層、４０…クランプ手段、４１…弁、
４２…タイマ、７０…クランプ手段、７１…外
管、７２…内管、７３…クランプ管、７４…空気
導入室、７５…減圧弁、７６…タイマ、７７…電
磁弁。

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、前記血液の出口に接続さ
   れる回路を間欠的に狭窄して前記血液流路内の圧
   力を増加せしめる外部クランプ手段と、該クラン
   プ手段による前記回路狭窄の際に前記血液処理剤
   の充填層内の圧力増加を緩衝すると共にクランプ
   手段による狭窄が解除された際にその復元力によ
   に充填層に圧力を加える弾性伸縮手段とを有する
   ことを特徴とする血液処理装置。 ２ 血液処理剤の充填層と接するケースの全部ま
   たは一部を可撓性材で形成して弾性伸縮手段とし
   た特許請求の範囲第１項記載の血液処理装置。 ３ 弾性伸縮手段はケース内にあつて、血液処理
   剤の充填層を仕切つてケースとの間に空間を形成
   する可撓性シート部材と、前記空間に充填される
   弾性体の充填層とからなる特許請求の範囲第１項
   記載の血液処理装置。 ４ 弾性伸縮手段はケースの外部にあつて、血液
   処理剤の充填層に接続されたシリンダと、該シリ
   ンダ内で内圧に応じて進退するバネ付勢のピスト
   ンとからなる特許請求の範囲第１項記載の血液処
   理装置。 ５ クランプ手段による回路の狭窄はタイマによ
   り間欠的に行われる特許請求の範囲第１項から第
   ４項のいずれかに記載の血液処理装置。