JPH034230B2

JPH034230B2 -

Info

Publication number: JPH034230B2
Application number: JP57089770A
Authority: JP
Inventors: Shinan Ono; Yasunori Suma
Original assignee: Asahi Medical Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Medical Co Ltd
Priority date: 1982-05-28
Filing date: 1982-05-28
Publication date: 1991-01-22
Also published as: JPS58206757A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、血漿分画処理装置に関し、さらに詳
しくは、血漿から高分子蛋白を除去するに際し、
血漿処理期間中高い血漿処理能力と分離性能を保
持し得る装置に関する。近年、腎炎、グツドパスチヤー症候群、特発性
血小板減少性紫斑病、重症筋無力症、リウマチ、
高ガンマグロブリン血症、癌、糖尿病、高脂血
症、レイノー病、薬物中毒、肝不全など免疫系の
異常、異常代謝産物、毒性物質の増加に起因する
と考えられるこれら各種疾患の治療に、血漿交換
療法が用いられている。かゝる疾患においては、
例えば糸球体腎炎では、循環血液中にある免疫複
合体が腎に沈着し、障害を与えるため、血液中の
抗体、免液複合体や炎症反応に伴うフイブリノー
ゲンなどの中間産物等の除去が有効と考えられて
いる。またグツドパスチヤー症候群では、抗
GBM抗体の血中レベルを低下させ、血漿中の補
体、凝固因子の除去が望まれ、また重症筋無力症
では、神経接合部におけるアセチルコリンレセプ
ターに対する抗体、すなわち免疫グロブリンの除
去、高脂血漿では血液中の低比重リボ蛋白の除
去、レイノー症候群ではフイブリノーゲン、マク
ログロブリンの除去、リウマチではリウマチ因
子、クライオ蛋白の除去などにより症状の改善お
よび治療効果がみられている。これら疾患における血液中の病因物質または障
害物質は蛋白質源であり、かつ血液浸透圧の維
持、イオン、物質の運搬など生体にとつて重要な
働きをし、かつ血漿蛋白質の60〜80％を占める分
子量66000（分子サイズ38×150Å）のアルブミン
よりも分子量の大きな物質が多いと言われてお
り、例えば免疫グロブリン、フイブリノーゲン、
α₂−マクログロブリン、免疫グロブリンと抗原物
質、補体との結合物質、すなわち、免疫複合体、
低比重リボ蛋白、クライオ蛋白質など少なくとも
分子量百万以上の物質、好ましくは分子量16万近
辺のγ−グロブリンの除去が望まれる。血漿交換療法では、患者から取出された血液を
遠心分離器または膜による血漿分離器を用いて血
球成分と血漿に分離し、アルブミンおよびこれら
病因物質または障害物質などの不要成分を含む血
漿の総てと、正常血漿をほゞ等量交換し、患者に
血球成分と共に返還するものである。かゝる血漿
の分離交換は、短時間に大量の血漿を頻繁に交換
する必要があり、通常1.5〜３時間で３〜６も
の血漿を交換している。かゝる血漿交換療法に
は、アルブミンを主体成分とする大量の新鮮血漿
が必要であるが、新鮮血漿は極めて高価で、かつ
供給量の制約および肝炎感染などの危険を伴うな
ど、将来、かゝる治療法の発展の障害となる問題
が数多く存在する。したがつて、これら問題の解決のために、自己
血漿中の不要成分のみを分離除去し、アルブミン
などの有用成分を捨てることなく回収し、体中に
返環する方法が考えられ、これによつて、高価な
他人の新鮮血漿を使用せず、かつ肝炎の危険もな
く、治療効果を一段と促進させることが可能とな
る。かゝる方法の一つとして、最も経済的で、手
軽に安全で、かつ連続的に大量の血漿を処理する
ものとして、血漿中の大きさの異なる２種以上の
物質を平膜、チユーブ状膜、中空糸膜などの各種
の膜によつて分離除去、回収することが一般に知
られている。特に中空糸膜は、人工腎臓、血漿分離器、腹水
処理器などの血液体液処理装置に多く使われてお
り、これら中空糸膜はその多くの利点、例えばプ
ライミングボリユームが小さく耐圧性に優れてお
り、さらには平膜、チユーブ状膜と比較して血
液、体液を各膜面に沿つて均等に流すことが可能
であり、結果として高い透析または過、分離性
能が得られることなどが知られている。一方、中
空糸膜の問題点の一つとしては、人工腎臓の場合
を例にとると、血液凝固による残血の問題から中
空糸膜内径を著しく小さくできず、200〜300μが
普通であり、血液凝固剤の使用も平膜やチユーブ
状膜と比較して多い。中空糸膜を用いた血液、体
液の処理に際して、当該処理血液または体液を中
空糸膜の内側に流すことは、以下の理由により、
かゝる血液、体液処理の常法として汎用定着して
いる。すなわち、(1)有効膜面全てに均等の分配流
を供給できる。(2)大きい線速が容易に得られ、分
極濃縮層の形成を抑制し、過性能、分画性能の
保持に寄与する。(3)均一流のために部分的滞留、
淀みが起り難く、血液の場合凝固が発生し難い。
(4)プライミングボリユームが比較的小さいなどで
ある。一方、当然外側から内側に過する方法も
容易に考えられ、工業的限外過等では一部採用
されているが、この場合、見掛けの有効膜面積は
中空糸の外径／内径比だけ計算上増加するが、そ
の他以下のような欠点が血液、体液処理に関して
は生起してくる。すなわち、(1)中空糸膜束を用い
たモジユールにおいては不均一流となり、凝固、
蛋白の析出が生起する。(2)不均一流により有効膜
面積の利用率が低下する。(3)線速が０の静水圧
過になるため、血球成分、蛋白、ゲル層の堆積に
より、過性能、分画性能の低下が著しい。このような観点から、血液、体液等の処理に際
しては、全て内側を利用する方式が採用され、現
在市販されている装置も全て内側法で実施されて
いる。ところで、本発明者らは、血液の代りに血球成
分を含まない血漿成分のみを膜によつて浄化する
装置について鋭意研究を重ねてきた。その研究過
程において本発明者らは、従来通り中空糸膜の内
側から外側へ過する方式を当然のことながら採
用していた。ところが驚くべきことには、処理方
法を逆にして中空糸膜の外側から内側に血漿を流
したところ、ある種の中空糸膜について前述の外
側から流すことの不利を一掃するような予想外の
結果が得られた。すなわち、内側法と外側法の性
能比較を行つたところ、前述の見掛の膜面積の差
異を勘案しても、過性能保持力、分画性能、分
画性能保持力等の面で異なることが見出された。このような中空糸膜の外側に血漿を供給するこ
とによつて得られる全く新しいこれらの事実の他
に、その利点としては、例えば血液の場合と異な
り内径を可能な限り小さくし小型化が可能である
こと、また中空糸膜の外表面を化学的、物理的処
理を行うことによつて中空糸膜の改良処理が容易
であること、また第２段目過膜の処理液を衛生
的な中空糸膜内部より取出し、体に再注入するこ
とから安全性も高いこと、さらには中空糸膜の外
側、すなわち、外壁を洗浄することにより過残
留物の除去が容易な場合があること等が挙げられ
る。以上述べた如く、本発明は、従来、血液体液処
理では全く用いられていなかつた中空糸膜の外側
よりの過をあえて血漿に適用したために、全く
予想に反して血漿の限外過圧保持率、限外過
量保持率および分画保持力が大巾に向上し、中空
糸膜が異方性選択透過となることを見出したこと
に基づくものである。すなわち、本発明は、分画
すべき血漿をかゝる中空糸膜の外側の孔径が内側
の孔径よりも小さい異方性選択透過中空糸膜の外
側に供給し、該中空糸膜の内側から分画過を流
出させる血漿分画処理方法ならびに装置に関する
ものである。以下図面および具体例によつて本発明装置の詳
細を説明する。第１図は本発明の装置の一実施態
様を示す説明図である。人体から採取された血液
は、例えば商品名Celltrifuge（トラベノール社製）
の如き遠心分離器または孔径0.2μのセルロースア
セテート中空糸膜の膜分離器（商品名：プラズマ
フロー、旭メデイカル社製）によつて血球と血漿
に分離され、次いで、該分離血漿は血漿導入部１
から本発明装置２の導入口３に送られる。装置２
は多数の中空糸膜４が収納され、その両末端はポ
リウレタンの如き接着剤５で装置２と接着固定さ
れ、かつその中空糸膜の一端６は接着剤で開口部
が閉じられ、他端７は開口している。開口他端に
は液排出口８をもつノズル９と接合しキヤツプ
１０で、また一端はキヤツプ１１で固定されてい
る。かゝる装置２の中空糸膜４の外側に供給された
血漿は、該中空糸膜の内側１２から分画液とな
つて液排出口８から外部へ送り出される。一
方、膜を通過しない過残血漿は、過残血漿出
口１３から外部１４へ排出されるが、このとき
過残血漿の一部または全てを、点線で示す循環系
路１５および循環ポンプ１６によつて本装置の導
入口に返してもよい。また過残血漿を外部に排
出しないか、または再循環させないとき、すなわ
ち全過的な使い方をしてもよく、このときは弁
１７は閉じる。本発明装置においては、液排出口８、血漿導
入口３および過残血漿出口１３は１個以上多数
個でもよく、また全過的な使い方をする場合に
は、第１図本発明装置の過残血漿出口１３を設
けなくてもよい。つぎに、先に本発明で定義した異方性選択透過
中空糸膜について、その具体例を示すと、後述の
実施例に示した中空糸膜で第１図と同じ形状の有
効長18cm、外径基準および内径基準膜面積で1.6
m²のＡ、B2種の中空糸膜モジユールを作成し、
モジユールＡは中空糸膜の外側に血漿を流す第１
図の装置とし、モジユールＢは従来の中空糸膜の
内側から血漿を流す方法のために、液排出口８
に血漿導入部１を連結した装置とした。かゝる
各々の装置に全過方式にて、蛋白濃度５％の牛
血漿を30℃条件下で、供給速度30ml／分にて３時
間連続供給した。このときモジユールの限外過
圧（mmＨｇ）、血漿の限外過量（）および血
漿中のアルブミンと分子量百万以上の高分子蛋白
成分の膜の透過率（％）、および回収率（％）を
経時的に求め、第３〜６図に示した。限外過圧
はモジユールの血漿導入部の圧力を、各蛋白成分
の透過率および回収率は東洋曹達社製液体クロマ
トグラフイーHLC−801A（カラムSW−3000X1
本、溶離液に燐酸緩衝液使用）によるクロマトグ
ラフから解析した。すなわち、第２図実線は牛血
漿５％溶液（母液）100倍希釈液の液クロパター
ンであり、点線は液血漿100倍希釈液のパター
ンである。今、開始後時間ｔにおける母液および
液のアルブミン、高分子蛋白質の液クロピーク
面積を各々A_A、A_HMW、A_A′、A′_HMWとし、モジユ
ールへの血漿供給速度をQ_P（ml／分）、血漿過
速度をQ_F（ml／分）とすると、その時のアルブミ
ンおよび高分子蛋白の透過率S_A（％）、S_HMW（％）
は、 S_A＝Q_F・A′_A／Q_P・A_A×100％ ………(1) S_HMW＝Q_F・A′_HMW／Q_P・A_HMW×100％………(
2) また、その時点までの回収率R_A（％）、R_HMW
（％）は、 R_A＝_t 〓^O Q_F×A′_A／Q_P×A_A×100％ ………(3) R_HMW＝_t 〓^O Q_F×A′_HMW／Q_P×A_HMW×100％ ………(4) より求めた。第３〜６図において、実線はモジユ
ールＡによる中空糸膜の外側に血漿を供給した場
合、点線はモジユールＢによる中空糸膜の内側に
血漿を供給した場合の結果である。例として、こ
れらの図に示す如く、中空糸膜の外側から内側に
血漿を供給し分離したものゝ方が、従来の予測に
反し限外過圧の上昇が遅い、すなわち、膜の目
詰りが起りにくく限外過量も大きく、アルブミ
ンと高分子蛋白の透過率および回収率の差が大き
く、したがつて、これらの物質の分画性が優れて
いる。かゝる事実からも明らかなように、中空糸
膜の内側と外側とでかゝる諸特性に差があるこ
と、すなわち、中空糸膜の性質、性能に異方性を
もつという驚くべき事実を見出した。また、かゝる血漿蛋白の通過を規制する膜の分
画分子量は、通常各種分子量球状蛋白質の希薄溶
液の過により求められるが、測定条件、分析方
法等で若干表示が異なつたものとなる。本発明者らは、過に使用する標準物質とし
て、チトークロームＣ（分子量12400）、血清アル
ブミン（67000）、α−グロブリン（16000）、カタ
ラーゼ（232000）、フエリチン（440000）、サイロ
グロブリン（669000）およびブルーデキストラン
（2000000線状多糖類）を選び、それぞれの溶質を
膜で過したときの阻止率より分画分子量を求め
た（萩原文二、橋本光一編「膜による分離法」講
談社サイエンテイフイツク、1974参照）。これらの蛋白質は、局方生理食塩水溶液に溶解
して0.025％とし、過圧200mmＨｇの全過で、
30分後に得られる液の蛋白濃度をローリーによ
る方法で、波長750nｍの分光光度法で定量を行
い、阻止率を求める。ブルーデキストランは液
をそのまゝ波長280nｍで定量分析ができる。各
種分子量蛋白質の阻止率が判ると、これを分子量
を対数目盛とした片対数グラフにブロツトし、グ
ラフより、阻止率95％に相当する分子量を膜の分
画分子量と定義する。ただし、実際に膜分離に使
用する血漿の場合は、蛋白濃度が高く、希薄溶液
の100倍近くも濃い溶液であり、このような濃厚
溶液を使用した場合の分画分子量は一般に低下す
る。本発明の装置で使う膜は、分子量百万以上の高
分子物質をカツトする膜であり、分画分子量で現
わせば上限が２百万〜５百万に相当する膜であ
る。また一方、20万以下の高分子物質をカツトす
る小孔径の膜では、高分子蛋白質の阻止率は向上
するが、アルブミンの回収率が低く好ましくな
い。膜の素材は、例えばセルロースアセテートなど
のセルロース系膜、およびポリビニルアルコー
ル、エチレンビニルアルコール、ポリメチルメタ
クリレート、ポリアクリロニトリル、ポリカーボ
ネート、ポリスルホン、ポリ弗化ビニリデン、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリ
エステルなどの合成高分子系多孔膜である。これ
らの多孔膜は、すでに公知の技術で得ることがで
きるが、例えば代表的な例として、特開昭55−
131028、特開昭52−84183に開示された方法で得
ることができる。該中空糸膜は血液中の血球成分
が漏れない大きさの孔径をもち、前述の分画分子
量の範囲を満足し、走査型電子顕微鏡などの顕微
鏡で観察して中空糸膜の外側の孔径が内側の孔径
よりも小さなものである。かゝる中空糸膜はプライミングボリユームの小
型化、耐圧性向上のために内径は小さい方がよ
く、10〜1500μ、好ましくは30〜800μの範囲であ
り、膜厚は５〜1000μ、好ましくは10〜500μであ
る。また、中空糸膜の外側の空間が余りにも大き
すぎると、血漿の流れがスムーズでなく淀みが生
じ好ましくない。よつて、中空糸膜の内側のプラ
イミングボリユーム（Vi）と外側のそれ（Vo）
の比Vo／Viは1.0〜5.0、好ましくは1.1〜3.0であ
る。以上、本発明に示す如く、分画すべき血漿を異
方性選択透過の中空糸膜の外側に供給し、該中空
糸膜の内側から分画液を流出させる血漿分画処
理装置を用いることにより、高い限外過性能で
膜の目詰りも少なく、かつ限外過圧の急激な上
昇が防止でき、アルブミンの回収率（R_A）およ
びアルブミン、高分子蛋白質の分離性が著しく向
上することが判つた。以下、本発明の実施例を挙げて説明する。セルロースアセテート（Eastman社製CA−
394−45）16.8％、溶媒としてアセトン34.7％お
よびメタノール8.4％、さらに塩化カルシウム２
水塩13.7％、シクロヘキサノール26.4％からなる
原液を特開昭52−84183に開示された方法によつ
て環状紡口から吐出させ、内径350μ、膜厚160μ
の中空糸膜を得た。得られた中空糸膜は、外側表
面の孔径が内側表面の孔径よりも小さい異方性膜
であつた。この中空糸膜を4200本束ね、両末端を
ウレタンで固定し、有効長18cm、外径基準で有効
膜面積1.6m²の第１図に示すモジユール２を作成
し、中空糸膜の外側から血漿を流す第１図に示す
第１の装置に組立てた。一方、中空糸膜の内側か
ら血漿を流す従来の装置を比較例とするために、
上記と同一の異方性を有する中空糸膜8000本、有
効長18cm、内径基準で有効膜面積1.6m²の第１図
２と同形態のモジユールを作成した。かかるモジ
ユールにおいて、血漿導入部１をモジユールの
液排出口８に連結し、過残血漿出口１３を液
排出口とし、血漿導入口３を閉じた第２の装置を
組立てた。次にヘマトクリツト45％、ヘパリン１万単位１
添加牛新鮮血を孔径0.2μ、膜面積0.5m²のセル
ロースアセテート中空糸型血漿分離器（商品名、
プラズマフローHi−05、旭メデイカル社製）に
流量100ml／分で供給し、限外過圧80mmＨｇで
血漿分離し、蛋白濃度５％の血漿を作成した。この血漿を、例えば上述の第１の装置の場合は
弁１７を閉じた状態、すなわち全過方式で、ま
た第２の装置も同様な条件で、30℃、30ml／分の
速度で３時間連続供給処理した。このとき、血漿
中のアルブミン、分子量百万以上の高分子蛋白成
分の回収率は、前述の東洋曹達社製液体クロマト
グラフイ−HLC−801A（カラムSW−3000×１
本、溶離液に燐酸緩衝液使用）によるクロマトグ
ラフから(3)、(4)式を用い解析した。この場合、こ
れらの値はスタート後３時間目までの液血漿を
プールしたものを用い測定した。また、血漿総蛋
白濃度はビウレツト法にて測定した。結果を第１
表に示す。第１表において、QFTは全血漿の限
外過量（）、Ｐは過器の到達圧力（mmＨ
ｇ）、IR_A−R_HMWＩはアルブミンと高分子蛋白の
回収率の差で分画性を示すメジヤーである。

【表】この結果から、比較例では、ポンプの供給能力
圧以上に急激に過装置の圧力が上昇し、処理能
力が低下すると共に、分離性が悪い。これに対
し、本発明の装置では、アルブミン回収率がよ
く、かつ分離性が飛躍的に向上し、目詰りも少な
いことが判つた。また、前記装置は４℃に冷却したクライオ血漿
についても同様に優れた効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施態様を示す説明
図、第２図は牛血漿および液血漿の液クロパタ
ーン、第３〜６図は本発明装置と従来の方式によ
る装置に牛血漿を供給した場合の限外過圧、限
外過量、透過率、回収率を示すグラフである。１……血漿導入部、２……本発明装置、３……
導入口、４……中空糸膜、５……接着剤、６……
中空糸の一端、７……中空糸の他端、８……液
排出口、９……ノズル、１０，１１……キヤツ
プ、１２……中空糸膜の内側、１３……過残血
漿出口、１４……外部、１５……循環系路、１６
……循環ポンプ、１７……弁。

Claims

【特許請求の範囲】

１分画すべき血漿を中空糸膜の外側の孔径が内
側の孔径よりも小さい異方性選択透過中空糸膜の
外側に供給し、該中空糸膜の内側から分画濾液を
流出されるようにした血漿分画処理装置。