JPH04348756A - 透析液の処理方法並びに処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、血液を透析処理するた
めに用いる透析液の処理方法並びに処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】透析液中に混入している菌体、発熱物質
等を除菌フィルター、ポリアミド膜等を用いて除去する
ことは知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】透析膜の改良により、
従来は不可能と思われていたβ２−マイクログロブリン
（以下β２−ＭＧと略称）のような低分子タンパク質ま
でも拡散で除去できるようになった。膜によっては通常
の透析においてβ２−ＭＧのクリアランスが４０ｍｌ／
ｍｉｎ近くにも達するものがある。一方、膜そのものへ
タンパク質を吸着させて除去するタイプもあり、低分子
タンパク質の除去能は臨床での要求に答えるべくますま
す向上すると思われる。しかし、拡散による除去の場合
、血液側から透析液側へ除去できると同時に、透析液側
の同程度の分子量を有するタンパク質等も濃度差があれ
ば血液側へ侵入する。その侵入の程度は限外濾過を多く
してもさほど低下せず、通常の透析条件下では防ぐこと
ができない。これら透析液中の低分子タンパク質等の一
部は生体にとって充分毒性や抗原性があるとみなせ、透
析中の発熱など諸症状をきたすばかりでなく、長期にわ
たる場合は免疫系の異常につながる恐れもある。そのた
め、高透過性膜を有するダイアライザーを用いるには、
透析液中の抗原性物質等をできる限り除去しなければな
らない。

【０００４】透析液中から菌体を除去するには透析液ラ
インの頻繁な洗浄を行い、除菌フィルターを取り付けれ
ばよいが、菌体をダイアライザー直前でトラップしても
それから出てきうる低分子タンパク質等までもトラップ
することはできない。カットオフポイントが２０，００
０程度のポリアミド膜を用いてダイアライザー直前で菌
体と一緒に発熱物質までをも除去する方法もあるが、膜
面積が２ｍ２必要であり、洗浄やコストを考えると普及
は難しいと思われる。

【０００５】本発明は、上述した従来技術の有する問題
点を解消し、取り扱いも容易で圧力損失も少なく、透析
液中に含まれる低分子量のタンパク質等を有効に除去す
るための透析液の処理方法、並びに処理装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、透析液流量
、圧力損失、取り扱いやすさなどの種々の条件を考える
と、それらを除去するにはダイアライザー直前で吸着す
ることが最適と考え、かかる観点に立脚して、検討を行
い、本発明を完成した。そして、吸着剤として、セラミ
ックパウダーに着目し、いくつかのタンパク質について
吸着の度合を調べた。

【０００７】本発明は、上述した研究結果に基づく新た
なる提案であり、血液を透析処理するために用いる透析
液を、セラミックパウダーよりなる吸着層中を通過させ
、セラミックパウダーに透析液中に含まれる低分子量タ
ンパク質を吸着、除去することを特徴とする透析液の処
理方法並びに透析液の送給孔と、セラミックパウダーよ
りなる吸着層と透析液の排出孔とを有する透析液の処理
装置に関するものである。

【０００８】本発明者は、本発明の方法並びに装置を具
体化するための諸元を求めるため、先づビーカーによる
バッチテストを行った。このバッチテストにおいて、タ
ンパク質として表１記載のものを使用した。

【表１】 次に、バッチテストの具体的方法並びにその結果に就い
て説明する。実験は、まずビーカー内にこれらタンパク
質溶液を各々入れ、その濃度の経時変化を調べた。溶媒
には酢酸透析液を用い、各タンパク質の初期濃度は１〜
１０ｍｇ／ｄｌ　とした。セラミックパウダー量は１ｇ
、溶液量は１００ｍｌとした。いずれの濃度も同一の酢
酸透析液をベースとした高感度直接比色法により分析し
た。

【０００９】ビーカーバッチによる吸着実験結果濃度は
経時的に減少しており、約６０分後には遊離濃度と吸着
量が平衡に達する。この平衡状態の関係をまとめると、
リゾチームが最もよく吸着され、チトクロムＣ、リボヌ
クレアーゼＡ、α−ラクトアルブミンの順に吸着されて
いることがわかる。この吸着傾向は等電点と同一であり
、低分子タンパク質の吸着能は電荷の影響を強く受ける
ことがわかった。

【００１０】この実験結果より、数１で示されるフロイ
ントリッヒの吸着等温式の係数を求めると、リゾチーム
の場合はｋが０．０１２、ｎが１１であった。これらパ
ラメータはそのタンパク質が吸着されやすいかどうかの
目安である。α−ラクトアルブミンではｋが０．００１
、ｎが４であり、セラミックパウダーには明らかに高等
電点側のタンパク質が吸着されやすいことが判明した。

【数１】

【００１１】次に、本発明の方法並びに装置を図１、図
２に基づいて、更に具体的に説明する。本発明において
は、セラミックパウダーの充填層よりなる吸着層及び透
析法の送給孔及び排出孔を有するカラムを用いるのが適
当である。吸着層はアルミナ多孔体等セラミックパウダ
ーを充填したものを好適に用いることができるが、薄板
状のセラミックパウダーの焼結体を用いることもできる
。セラミックパウダーの細孔直径は、吸着、除去するタ
ンパク質の分子量に応じて実験的に定めることができる
。例えば分子量が１２，０００〜１５，０００の場合、
平均細孔直径１，５００Åのセラミックパウダーを用い
て好適な結果をうることができた。

【００１２】図１、図２において、１は透析液の処理装
置で、透析液の入口２、透析液の出口３を有するパイプ
４中に充填された多孔質ガラス粒よりなる吸着層５及び
多数の小孔を有する目板６，６とを備えている。透析液
の処理装置の入口２側にはパイプ７が気密に接続され、
パイプ７は透析液の供給装置（図示せず）に接続され、
入口２から所定流量の透析液が供給され、吸着層５で透
析液中に含まれる低分子量タンパク質等が吸着除去され
る。

【００１３】透析液の処理装置１（カラム）の出口３側
にはパイプ８が気密に接続され、パイプ８は透析装置９
に接続されている。透析装置９は半透膜よりなる多数の
透析管１０、外管１１、血液の供給管１２、血液の排出
管１３、透析液の出口１４を備え、血液は透析管の内部
を、透析液は透析管１０の外側を、夫々矢印のように流
れ、透析管１０を構成する半透膜を通して血液の透析が
行なわれる。この間に血液中の有害成分は透析液中に移
行し、この有害成分を含んだ透析液は出口１４からポン
プ等（図示せず）により廃棄される。

【００１４】吸着層の厚みは、吸着速度、透析液の流速
に応じ吸着層中の透析液の滞留時間が所定値以上となる
よう実験的に定める。吸着速度はタンパク質の拡散係数
、すなわちタンパク質分子の大きさと吸着するときの溶
液温度によって左右されるが、吸着剤側の因子として、
セラミックパウダー（パウダーと略称）周囲の流れ具合
い、すなわち流れの均一化及びパウダー近傍にできる境
膜での移動具合いと、パウダー表面や内部（細孔内）へ
の拡散しやすさに大別される。パウダー周囲の流れ具合
いはパウダー粒径、カラムへの充填状態、カラム形状、
透析液流量が影響を与える。一方、パウダーそのものへ
の拡散状態はパウダーの表面構造、細孔半径およびその
分布により左右される。接触面積を考えると、パウダー
粒径は小さい方が有利である。しかし、圧力損失が大き
くなるため、極端な微細化はできない。

【００１５】例えば、粒径１００〜２００μｍ、平均細
孔直径１，５００Åのセラミックパウダーを充填した、
充填層の厚さ１０ｍｍ、内径１０ｍｍのカラムを用いた
場合、透析液の滞留時間３〜１１秒では除去率が変らず
８０％程度であった。

【００１６】いま、仮りにダイアライザー直前に吸着カ
ラムを取り付けることを想定する。ダイアライザーの透
析液入口ポート部の内直径は９ｍｍほどなので、透析液
流量５００ｍｌ／ｍｉｎのときに滞留時間が２秒となる
カラム長さを求めると５２ｃｍにも達する。なお、ここ
でパウダーの充填密度を５０％とした。理想的にはダイ
アサイザー同様使い捨てにできるとよい。充分な吸着が
なされるかどうかはパウダー形状の外に充填状態が大き
く影響を与えると思われる。また、５時間もしくはそれ
以上にわたって流れる透析液を処理できるかどうかは充
填量に左右され、透析液中の除去すべきタンパク質濃度
がおおよそ決まれば必要量はおのずと決定され、カラム
の形状を定めることができる。

【００１７】上述したように、カラムを小型化するため
には、実験的に解決すべき問題点は残されているが、本
発明の方法装置を用いることにより透析液中の低分子タ
ンパク質等を効果的に除去できることが判明した。

【００１８】

【作用】血液を透析処理するために用いる透析液を、セ
ラミックパウダー層中を通過させ、セラミックパウダー
粉末に透析液中に含まれる低分子量タンパク質を吸着、
除去することにより、透析液中の菌体、発熱物質の増加
を有効に防止する。

【００１９】

【実施例】内径１０ｍｍのガラス管内に、１００〜２０
０μｍの大きさの、細孔直径１，５００Åの多数の小孔
を有するセラミックパウダーを１ｇ充填してなる、吸着
層の厚み１０ｍｍのカラムを用いリゾチームを濃度１，
０００ｎｇ／ｍｌの割合で含む酢酸透析液を通過させ、
流量を０．２〜０．５ｍｌ／ｓｅｃの割合で変化させ、
カラム中の平均滞留時間２．７ｓｅｃ　、５．６ｓｅｃ
　、１０．８ｓｅｃ　における除去率及び除去率の経時
変化を求めた。ここで除去率は、

【数２】 により計算した。平均滞留時間２から１０秒で除去率に
差がみられず、平均滞留時間２ｓｅｃ　でも、除去率８
０％で有効にリゾチームを除去できることが判明した。

【００２０】又この操作を３０分間継続した場合のでも
除去率の低下傾向は認められなかった。なお、プロット
がややバラついているのは出口濃度が低いための誤差で
ある。滞留時間がこの範囲内のとき除去率が一定とみな
せるということは、セラミックパウダーへのタンパク質
吸着がきわめて速やかに行われ、２秒以内にカラム出口
で濃度平衡に達していると理解することができる。なお
、この結果はビーカーバッチの結果と大きく異なるよう
な感じを受けるが、これはビーカーバッチではタンパク
質濃度が経時的に変化すること、パウダーと溶液の接触
状態が異なることが原因であり、低濃度タンパク質の吸
着が２秒以内で平衡に達することと矛盾しない。

【００２１】

【発明の効果】短時間で、透析液中の低分子量タンパク
質を効率的に除去できる。

【００２２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の断面図である。

【図２】図１の拡大断面図である。

【符号の説明】

１　　　　透析液の処理装置 ２　　　　透析液の入口 ３　　　　透析液の出口 ４　　　　パイプ ５　　　　吸着層 ９　　　　透析装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　血液を透析処理するために用いる透析
   液を、セラミックパウダー層中を通過させ、セラミック
   パウダーに透析液中に含まれる低分子量タンパク質を吸
   着、除去することを特徴とする透析液の処理方法【請求
   項２】　　透析液の送給孔と、セラミックパウダーより
   なる吸着層と、透析液の排出孔とを有する透析液の処理
   装置