JPH0510104B2

JPH0510104B2 -

Info

Publication number: JPH0510104B2
Application number: JP60063744A
Authority: JP
Inventors: Makio Tamura
Original assignee: Organo Corp
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1993-02-08
Also published as: US4832839A; JPS61222456A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、血液の浄化装置に関する。さらに詳
しくは、本発明は慢性腎不全患者の透析治療ある
いは心臓疾患の治療等に、血液からの除水を、血
液中の有効成分を失うことなしに行なうことがで
き、また、従来の血液透析法等と組み合せて、よ
り高度な血液浄化治療が可能であり、さらに、単
独で、あるいは吸着剤等と組み合せることにより
小型化することが可能な血液浄化装置に関するも
のである。〔従来の技術〕従来の血液浄化法には、血液透析、血液濾過、
血液吸着等がある。血液透析とは、再生セルロース、キプロフアン
等の透析膜で区画した一方の室に血液を、他方の
室に透析液を通じ、血液と透析液間の濃度差によ
り血液中の老廃物、例えば尿素、尿酸、クレアチ
ニン、電解質等を除去すると同時に、血液に圧力
をかけ、透析液との圧力差により血液中の水分を
除去する方法である。血液濾過とは、UF膜で区画した一方の室に血
液を通し、血液に圧力を加えることにより主に濾
過作用で血液中の老廃物、例えば尿素、尿酸、ク
レアチニン、電解質、水等を除去する方法であ
る。血液吸着とは、活性炭吸着剤あるいは高分子吸
着剤等と直接、あるいは当該吸着剤を血液との適
合性を考慮した物質でコーテイングして、血液と
接触させることにより、血液中の老廃物、例えば
尿素、尿酸、クレアチニン等を吸着して除去する
方法である。〔発明が解決しようとする問題点〕ところが、従来の血液浄化法には以下の様な欠
点がある。すなわち、血液透析を用いて血液より水分を除くには、前
述の様に、透析膜をUF膜の様に用いて濾過を行
つている。ところがこの方法では血液中の水分と
ともに、電解質や有用成分を流出してしまい、ま
た血液透析を行なうと、血液中の尿素や尿酸が除
去されるために血液の浸透圧が大幅に低下し、体
内の細胞中に存在する体液の浸透圧より低くな
る。その結果、血液中の水分が細胞内に浸透し、
本来、細胞内の水分も除去しなければならないの
に、逆に細胞内の水分が増加してしまう。現在で
は、血液の浸透圧低下を防ぐために、透析液中の
Naイオン濃度を高くし、血液中のNaイオンを増
加させている。しかし、本来除去すべき血液中の
Naイオンを増加させるのであるから、患者にと
つて最適の方法とはいいがたい。さらに、血液透
析では、透析液と血液の濃度差を維持するため
に、透析液が多量に必要で、通常１日５時間の透
析治療に約100の透析液が必要である。したが
つて血液透析システムを小型化するのは難しい。血液濾過で、血液より濾過された濾液には、老
廃物例えば、尿素、尿酸、クレアチニン、水、中
分子量物質（M.M.）等と同時に体内の有用成
分、電解質等も流出する。また血液中の老廃物を
十分に除去するためには、多量に濾液を出さなけ
ればならない。したがつて血液中の水分を必要以
上に減少してしまうため、血液濾過後、血液を体
内に戻す前に流出した電解質、有用成分と水を補
給しなければならない。これを補液と言うが、補
液の量は通常１回の血液濾過治療で20程度必要
とする。しかも補液は直接体内に入るので、十分
に清浄でなければならない。したがつて血液濾過
システムを小型化するのは難しい。血液吸着法は血液中の老廃物、例えば尿素、尿
酸、クレアチニン、中分子量物質等の除去には有
効である。また装置も小型化可能である。しかし
ながら血液吸着法では水分の除去はできない。本発明の目的は、従来の方法では不可能であつ
た血液中の有効成分を逃がすことなく水分のみを
除去することにある。水分のみを除去するので、
簡単に血液の浸透圧を高くすることが可能で、従
来の血液浄化法では難しかつた、体内の細胞から
の除水が可能になる。さらに本発明と従来の血液
浄化装置との組合せにより、より良い血液浄化治
療が可能となる。また、本発明は、従来の血液透
析法や血液濾過法より小型化に適しているので、
単独で、あるいは血液吸着法等との組合せによ
り、血液浄化システムを小型化し、家庭や職場で
の血液浄化治療を可能にし、さらに人体に装着可
能な血液浄化システムの開発も可能になつた。〔問題点を解決するための手段〕本発明の血液の浄化装置は気体は通すが液体は
通さない性質を有する多孔質膜で区画した一方の
側に血液を通すとともに、他方の側に血液の水蒸
気圧より低い水蒸気圧の流体を通して、血液中の
水分を水蒸気として前記多孔質膜を通過させるこ
とにより血液から水分を除去することを特徴とす
る。したがつて本発明装置によれば血液中の水以
外の物質は除去されず、そのため、従来の血液透
析では大幅に低下していた血液の浸透圧を、逆に
増加させることができる。したがつて体内の細胞
内液より浸透圧が高くなるので、細胞中の水分が
血液に移動し、従来の血液透析では難しかつた細
胞からの除水が可能となる。以上の本発明装置の
特徴をいかし、従来の血液透析法等と組み合せる
ことにより、より高度な血液浄化治療が可能であ
る。さらに本発明と、血液吸着法等と組み合せるこ
とにより、血液浄化システムを、小型化すること
が可能である。〔作用〕本発明の基本原理を第１図および第２図に示
す。気体は通すが液体は通さない性質を有する多孔
質膜１を介して一方の室に血液２を、他方に血液
よりも水蒸気圧の低い流体３を流す。多孔質膜１
は液体は通さないので、膜中に液体の存在しない
空間４を有する。血液２の膜側表面５から発生し
た水蒸気は、血液２よりも水蒸気圧の低い流体３
が液体の場合には、その液体の膜側表面６より吸
収され、血液２よりも水蒸気圧の低い流体３が気
体の場合には、気体本体の流れに吸収される。次に本発明に用いる多孔質膜１を説明すると、
多孔質膜１としては気体は通すが液体は通さない
性質を有する膜であればどのようなものでもよい
が、四弗化エチレン、ポリプロピレン、ポリエチ
レン、ポリ弗化ビニリデン等の撥水性材質を用い
るとよい。またその形状は、平膜、ホローフアイ
バー等、どう様なものでもよいが、膜面積が大き
くとれるホローフアイバー状が望ましい。膜厚は
強度上可能なかぎり薄い方が、水蒸気の透過速度
が大きくなり望ましい。次に多孔質膜の孔径は、
血液が通らない大きさでなければならず、これは
膜材質と使用圧力で、最大孔径が決定されるが、
孔径としては0.02〜10μm程度とするとよい。な
お孔径が0.02μmより小さいと水蒸気が出にくく
なる傾向となり、また孔径が10μmより大きくな
ると血液が流出する傾向となるので好ましくな
い。また開孔率も可能な限り大きい方が、水蒸気
の透過速度が大きくなり望ましい。なお上述した孔径は前述した撥水性多孔質膜を
製造するメーカーがカタログ等で表示する値をそ
のまま示したものである。血液より水蒸気圧の低い流体３は、液体あるい
は気体のいずれでもよい。液体の場合には、血液
２より液温の低い純水、あるいは塩溶液、生理食
塩水等が考えられるが、万一膜が破損した場合を
考えて、血液に混入しても影響の少ない生理食塩
水が望ましい。液温は低い方が水蒸気圧が低く、
水蒸気の透過速度が大きいが、あまり低いと多孔
質膜１をへだてた血液２の液温も低下して、血液
成分への悪影響や、血液の流動性が悪化するの
で、室温程度10℃〜38℃が望ましい。また流体３
として、気体を用いる場合、気体の種類は毒性の
ないものであれば良く、例えば清浄な空気等が使
用可能である。また空気等を減圧する事により、水蒸気を透過
させる事も可能である。以上の原理に基づく、血液浄化装置の使用例
を、第３図ないし第７図に示す。第３図は、本発明の基本構成の１例である。血
液８は、血液ポンプ９により本発明に基づく多孔
質膜を用いた血液浄化モジユール７の一方の室に
流入する。血液浄化モジユール７で水分を除去さ
れた血液８は、体内にもどる前に、熱交換器１０
で液温調整を行なう。一方、吸収液（血液より蒸
気圧の低い液体）１１は吸収液タンク１４より吸
収液ポンプ１２により、液温調整用の熱交換器１
３をへて、血液浄化モジユール７の他方の室に流
入する。血液浄化モジユール７で血液８より水分
を吸収した吸収液１１は、再び吸収液タンク１４
にもどる。以上の構成において、血液ポンプ９
は、血圧を利用して血液８を流すことができれば
なくてもよく、吸収液タンク１４も必ずしも必要
なく、血液８より吸収した水分量だけ、吸収液流
路よりオーバーフローさせることも可能である。以上の様に、本発明による血液浄化システム
は、原理的に少量の吸収液で血液からの除水が可
能である。また、吸収液１１の温度調整に用いる
熱交換器１３も、空気式で十分である。したがつ
て本発明による血液浄化システムは、従来の血液
透過システム等と比較して、非常に小型化が可能
である。第４図は、第３図のシステムの吸収液１１の代
りに、血液より水蒸気圧の低い気体、この場合は
清浄な空気１５を用いた場合である。システム外
より送風機１６により空気をとりこみ気体フイル
ター１７を通じた後に、本発明による血液浄化モ
ジユール７の血液が通流する室とは反対の室に流
入し水蒸気を吸収後、システム外に排出する。血
液浄化モジユール７に用いている多孔質膜の孔径
は0.02〜10μmと小さいので、気体フイルターは
必ずしも必要ではなく、送風機１６も、血液浄化
モジユール７の入口側あるいは出口側どちらでも
よい。第４図のシステムは、第３図のシステムよ
りもさらに小型化可能である。第５図は、第４図のシステムに血液吸着モジユ
ール２４を加えたシステムである。本発明による
血液浄化モジユールでは血液より水分のみしかと
りのぞけない。そこで、血液中の老廃物、尿素、
尿酸、クレアチニン、中分子量物質等を除去する
ために、血液吸着モジユール２４を用いる。吸着
剤としては、活性炭、高分子吸着剤、イオン交換
樹脂等が、単独で、あるいは組み合せて使用でき
る。また吸着剤の表面を血液適合性の良い物質
（例えばアルブミン）等でコーテイングして使用
することも可能である。この第５図のシステムは
血液より、水分、老廃物の両方をとりのぞき、か
つ小型化可能で、血液吸着モジユール２４をカー
トリツジタイプとし、患者自身が交換可能にすれ
ば、家庭での血液浄化治療も可能になる。第６図は、本発明による血液浄化システムと、
従来の血液透析システムを組み合せたシステムで
ある。血液８は血液ポンプ９により、第３図と同
様の本発明による血液浄化システムに流入する。
本発明による血液浄化モジユール７で、血液８は
水分のみを除去される。したがつて、血液の老廃
物、尿素、尿酸、クレアチニン、中分子量物質
（M.M.）等の濃度は増加することとなる。次い
で血液８は、従来の血液透過システムに流入す
る。透析液２０は使用前透析液タンク２１より透
析液ポンプ１９を用いて、血液透析モジユール１
８に流入し、血液８より老廃物、例えば、尿素、
尿酸、クレアチニン、中分子量物質（M.M.）等
を吸収し、使用後透析液タンク２２に流入する。
このようにして血液８は血液透析モジユール１８
で、血液中の老廃物を除去され、熱交換器１０を
へて体内へもどる。本システムの特徴は、従来、血液透析モジユー
ルで同時に行なわれていた、血液からの老廃物の
除去と水分の除去を、それぞれ別々のシステムで
行なわせることにある。従来の血液透析で血液か
ら水分を除去するためには、血液に圧力をかけ、
透析膜をUF膜として利用し、血液中の水分を透
析液側に流出させていた。しかしながら、この方
法は血液中の水分とともに、塩類や、有用成分も
流出するので、除水法としては最適とはいいがた
い。そこで、血液からの除水は、本発明による血
液浄化システムで行ない、老廃物の除去は血液透
析で行なうと、従来の透析法より良好な血液浄化
治療が可能となる。さらに、第６図の様に、血液
をまず、本発明による血液浄化システムで、除水
し、その次に血液透析を行なうと、血液中の老廃
物の濃度が結果的に増加するので、老廃物の除去
速度が大きくなる。この点をのぞけば、まず血液
透析を行い、次に本発明による除水を行なつて
も、効果は第６図のシステムと同様である。ところで、血液から、老廃物、例えば、尿素、
尿酸、クレアチニン、中分子量物質（M.M.）等
をとりのぞくということは、血液中の溶質濃度を
低下させることである。すなわち、血液の浸透圧
を減少させることになる。このことは、血液浄化
治療を始める前は、血液の浸透圧とバランスして
いた、体内の細胞内液の浸透圧が、治療開始と同
時に血液の浸透圧が低下し始めるので、相対的に
体内の細胞内液の浸透圧が高くなり、血液中の水
分が、細胞内に浸透し、本来細胞内の水分も除去
すべき所を、逆に増加させることとなつていた。
この現象に対し、従来の血液透析法では、透析液
中のNaイオン濃度等を高くし、血液の浸透圧低
下を防いでいた。しかしこの方法は、本来とりの
ぞくべき血液中のNaイオン等を増加させること
になり、最適な治療法とはいいがたい。この様な現象に関しても、本発明による血液浄
化システムは有効な治療が可能である。すなわ
ち、たとえば第６図において、血液浄化治療開始
直後は、血液透析システムをバイパスして血液透
析システムでの血中の老廃物の除去は行なわず、
本発明による除水のみを行う。すると、血液の浸
透圧は増加し、体内の細胞内液の浸透圧は相対的
に低くなり、細胞内液の水分が血液に浸透して、
細胞内液からの除水が可能になる。その後、しだ
いに、血液透析システムを作動させれば、血液か
らの老廃物と水分、および細胞内液からの水分の
除去が行なわれる。血液透析システムの作動の調
節は、透析液流量の増減等で行なえばよい。前述
の血液透析システムの作動を効率よく行なう場合
の例を第７図に示す。すなわち血液浄化システム
と、血液透析システムとを、並列につなぎ、それ
ぞれのシステムに流入する血液流量を、血液流量
調節バルブ２３で加減し、血液の浸透圧を経時的
にコントロールし、血液からの老廃物と水分およ
び細胞内液からの水分の除去を行なうシステムで
ある。ここにあげた、本発明の使用例は、あくまで使
用例にすぎず、本発明の使用方法を限定するもの
ではないのは当然である。実施例１第８図に示す装置により、血液２６からの除水
を行なつた。膜２５としては四弗化エチレン多孔
質膜（孔径0.2μm、膜厚50μm、有効面積12cm²）
を用い、血液２６は牛血をヘマト20％に調整して
用いた。吸収液２７には精製食塩水を用いた。吸
収液２７の温度を16℃で一定とし、血液の液温を
変化させた。結果を表１に示す。十分な除水性能
が確認された。また実験後の吸収液の塩類濃度の
増加は認められず、血液のもれないことも確認さ
れた。なお第８図中２８はスターラーを示し、２
９は電子天秤を示す。

【表】実施例２第９図に示す装置により、血液からの除水と吸
着を同時に行なつた。結果を表２に示す。吸着剤
３０としてはニトロセルロースでコーテイングし
た石油ピツチ造粒炭を用いた。血液２６として
は、牛血をヘマト20％に調整して用いた。血液温
度は34℃である。吸収液２７は純水を用い、液温
は16℃である。このシステムにより、血液からの
除水と老廃物の同時除去が可能であることを確認
された。なお図中２８はスターラー、２９は電子
天秤、３１は血液ポンプを示す。

【表】【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の血液の浄化装置
の各原理図であり、第３図ないし第７図は本発明
の血液の浄化装置の各使用例図であり、第８図お
よび第９図は本発明の血液の浄化装置の実施例１
および２の説明図である。図面中の各符号と名称との関係は次の通りであ
る。１……多孔質膜、２……血液、３……流体、４
……空間、５……膜側表面、６……膜側表面、７
……血液浄化モジユール、８……血液、９……血
液ポンプ、１０……熱交換器、１１……吸収液、
１２……吸収液ポンプ、１３……熱交換器、１４
……吸収液タンク、１５……空気、１６……送風
機、１７……気体フイルター、１８……血液透析
モジユール、１９……透析液ポンプ、２０……透
析液、２１……使用前透析液タンク、２２……使
用後透析液タンク、２３……血液流量調節バル
ブ、２４……血液吸着モジユール。

Claims

【特許請求の範囲】１気体は通すが液体は通さない性質を有する多
孔質膜で区画した一方の側に血液を通すととも
に、他方の側に血液の水蒸気圧より低い水蒸気圧
の流体を通して、血液中の水分を水蒸気として前
記多孔質膜を通過させることにより、血液から水
分を除去することを特徴とする血液の浄化装置。２気体は通すが液体は通さない性質を有する多
孔質膜は四弗化エチレン、ポリプロピレン、ポリ
エチレン、ポリ弗化ビニリデンから選択される撥
水性材質に、孔径として0.02μm〜10μmの孔を多
数有したものである特許請求の範囲第１項記載の
血液の浄化装置。