JPH04348757A - 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、吸着剤として多孔質ガ
ラス、合成高分子、セルローズ、活性炭に着目し、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、多数の細孔を有する多孔質物質よりなる吸着層中
を通過させ、透析液中に含まれる低分子量タンパク質を
吸着層中に吸着、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、多数の小孔を有する多
孔質物質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。本発明処理装置の
好ましい態様においては、多孔質吸着物質として多孔質
ガラス、合成高分子、セルローズ又は活性炭を使用する
。

【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、伊
勢化学工業株式会社製の多孔質ガラス（商品名ＭＰＧ）
微粉末（粒径１００〜２００μｍ）を使用し、又タンパ
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。多孔質ガラス微粉末の量は１
ｇ、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】図１にビーカーバッチによる吸着実験結果
を示す。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、図２のようになる。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】この図より、式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である。プロットが少ないものの、これらをグラフ化
すると図３、図４のように右上がりの傾向となり、多孔
質ガラス微粉末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５，図
６に基いて、更に具体的に説明する。本発明において多
数の小孔を有する多孔質物質としては、多孔質ガラス、
合成高分子、セルローズ、活性炭、特に多孔質ガラスが
好ましい。又多孔質ガラスとしてはバイコールガラス、
或はＳｉＯ２４５〜７０ｗｔ％、Ｂ２Ｏ３８〜３０ｗｔ
％、ＣａＯ　８〜２５ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３　５〜１５ｗ
ｔ％、　Ｎａ２Ｏ　３〜８％、Ｋ２Ｏ　１〜５ｗｔ％、
　Ｎａ２Ｏ　＋Ｋ２Ｏ　４〜１３ｗｔ％、ＭｇＯ　０〜
８ｗｔ％なる組成を有するガラス（以下ガラスＡという
）又はＳｉＯ２４５〜７０ｗｔ％、Ｂ２Ｏ３８〜３０ｗ
ｔ％、ＣａＯ　８〜２５ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３　５〜１５
％なる組成を有するガラス（以下ガラスＢという）を熱
処理してＢ２Ｏ３、ＣａＯ　を主体とする相を分相せし
め、この相を溶解除去することによって得られる多孔質
ガラス（以下、多孔質ガラスＡ又Ｂと呼ぶ）が適当であ
る。

【００１２】又、合成高分子としてはポリスルフォン等
が、セルローズとしてはイオン交換型セルロース等を用
いるのが好ましい。活性炭としては粒度８〜２００メッ
シュ望ましくは１６〜３２メッシュのものが好ましい。 図５，図６において、１は透析液の処理装置（カラム）
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。

【００１３】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。

【００１４】透析液の処理装置１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１
０、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１０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。

【００１５】なお、吸着層は多孔質ガラスパウダー、活
性炭のような粉末状の多孔質物質を充填したものを好適
に用いることができるが、薄板状の多孔質ガラス板を用
いることもでき、更に又ブロック状もしくは、ファイバ
ー状の合成高分子またはセルロースを用いることもでき
る。

【００１６】多孔質物質の細孔直径は、吸着、除去する
タンパク質の分子量等に応じて実験的に定めることがで
きる。

【００１７】例えば分子量が１２，０００〜１５，００
０の場合、平均細孔直径１，５００Åの多孔質ガラスを
用いて好適な結果をうることができた。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。

【００１８】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、パウダー
周囲の流れ具合い、すなわち流れの均一化及び多孔質物
質近傍にできる境膜での移動具合いと、多孔質物質表面
や内部（細孔内）への拡散しやすさに大別される。多孔
質物質周囲の流れ具合いは多孔質物質の粒径、パイプ（
カラム）への充填状態、パイプ形状、透析液流量が影響
を与える。一方、多孔質物質そのものへの拡散状態は多
孔質物質の表面構造、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、多孔質物質粒径は小さ
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。

【００１９】例えば、粒径１００〜２００μｍ、平均細
孔直径１，５００Åのガラス粉末を充填した、充填層の
厚さ１０ｍｍ、内径１０ｍｍの透析液の処理装置（カラ
ム）を用いた場合、透析液の滞留時間０．１〜１１秒で
は除去率が変らず１００％程度であった。

【００２０】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０．１秒と
なるカラム長さを求めると３ｃｍ程度である。なお、こ
こで多孔質物質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多孔質物質パウダー形
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等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
。

【００２１】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。

【００２２】

【作用】血液を透析処理するために用いる透析液を、多
数の小孔を有する多孔質物質よりなる吸着層中を通過さ
せ、透析液中に含まれる低分子量タンパク質等を吸着層
に吸着、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。

【００２３】

【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のガラス粉末
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０．２〜０．５５ｍｌ
／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０．１から１０ｓｅｃ　
で除去率に差がみられず、平均滞留時間０．１ｓｅｃ　
でも、除去率はほぼ１００％で有効にリゾチームを除去
できることが判明した。

【００２４】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、多孔質物質へのタンパク質吸着がき
わめて速やかに行われ、０．１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、多孔質物質パウダーと溶液
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０．１秒以内で平衡に達することと矛盾しな
い。

【００２５】

【実施例２】実施例１のガラス粉末に代え、活性炭の微
粉末（平均粒径８０μｍ）を用いて同様な実験を行なっ
てほぼ同様の結果を得た。

【００２６】

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

【００２７】

【図面の簡単な説明】

【図１】ビーカーテストによる接触時間と濃度の関係を
示すグラフである。

【図２】平衡時における濃度と吸着量の関係を示すグラ
フである。

【図３】等電点と係数Ｋとの関係を示すグラフである。

【図４】等電点と係数ｎとの関係を示すグラフである。

【図５】本発明の装置の断面図である。

【図６】図５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 (3)

【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、多数の細孔を有する多孔質物質よりなる吸着層中
   を通過させ、透析液中に含まれる低分子量タンパク質を
   吸着層に吸着、除去することを特徴とする透析液の処理
   方法
2. 【請求項２】　　透析液の送給孔と、多数の小孔を有す
   る多孔質物質よりなる吸着層と、透析液の排出孔とを有
   する透析液の処理装置
3. 【請求項３】　　多孔物質は多孔質ガラス、合成高分子
   、セルローズ又は活性炭である請求項２記載の処理装置