JPH1076004A - 体液処理用吸着材及び体液処理用吸着器 - Google Patents

体液処理用吸着材及び体液処理用吸着器

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JPH1076004A
JPH1076004A JP8257529A JP25752996A JPH1076004A JP H1076004 A JPH1076004 A JP H1076004A JP 8257529 A JP8257529 A JP 8257529A JP 25752996 A JP25752996 A JP 25752996A JP H1076004 A JPH1076004 A JP H1076004A
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adsorbent
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porous body
fluid treatment
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Tsutomu Okuyama
勉 奥山
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた吸着容量と吸着速度とを有し、体外循
環法に使用することができる体液処理用吸着材及び体液
処理用吸着器を提供する。 【解決手段】 体液を流すための独立した複数の貫通し
た流路を有する多孔質体からなる体液処理用吸着材であ
って、上記多孔質体は、被吸着物に親和性を有する物
質、及び、被吸着物に親和性を有する物質を固定化して
なる物質のうち少なくとも１つからなるものである体液
処理用吸着材。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、全血や血漿等の体
液中の悪性物質を被吸着物として吸着除去するための体
液処理用吸着材及び体液処理用吸着器に関する。
【０００２】
【従来の技術】血液等の体液中の悪性物質である不要成
分を吸着除去するために、従来から種々の方法が採用さ
れている。例えば、活性炭粒子を吸着器に充填するか、
血液適合性に比較的優れた材料により表面を被覆した活
性炭粒子を吸着器に充填し、これに直接血液を流す方法
等が行われてきた。近年、血漿分離膜の改良が進み、実
用化されるに従って、分離した血漿から不要成分を吸着
除去するための吸着器が提案され、このような吸着器に
充填する吸着材の研究が行われるようになった。
【０００３】体液中の悪性物質の除去は、疾病を有する
患者の血液を抜き出して処理した後に血液を患者の体内
に返還するいわゆる体外循環法によって行われることが
多い。分離血漿を対象とする吸着器をこのような体外循
環法に適用すると、全血を分離して血漿のみを取り出
し、血漿灌流によって不要成分を吸着除去する工程を伴
うことから、体内から抜き出す血液量が多くなり、患者
への負担が大きい等の問題点もあった。そこでこれらの
問題点を解決するため、血液中の不要成分を全血から吸
着除去することができる吸着材が研究されている。
【０００４】このような吸着材としては、これまで血漿
灌流において一般的に使用されてきた粒子状の吸着材で
あって充填した粒子の間を血球が通過できる程度に大き
くした粒子状吸着材；繊維状吸着材；血漿分離膜と同様
の中空糸状の吸着材等が開発されている。
【０００５】しかしながら、吸着材が粒子状であると、
保管や充填の際に粒子同士が接触することにより微粒子
が発生する問題点がある。また、全血を対象とする場合
には、粒子の間が狭いと血球成分が詰まることがあり、
血球が支障なく流れるように当該粒子の粒子径を一定以
上に大きくしなければならないが、粒子径を大きくする
と血液との接触面積が減少して吸着効率が低下する矛盾
があること等の問題点があった。
【０００６】また、吸着材が繊維状であると、吸着器に
おける吸着材の充填率が低くなるため、吸着器単位体積
当たりの吸着材の量が少なくなり、粒子状の吸着材と比
較して吸着容量が極めて低く、実用的ではない。
【０００７】中空糸状の吸着材についても研究が進んで
おり、特開昭６３−２７８５０３号公報には、中空糸内
の管状流路に血液を流し、一部血漿を中空糸の内側から
外側へ強制的に流して吸着させる濾過吸着体が開示され
ている。しかしながら、このような中空糸状の吸着材で
は、血漿を濾過するためのポンプが必要であった。ま
た、中空糸の外側の部分に、流路でもなく吸着材もない
空間であって、濾過吸着された体液が一時的に存在する
だけのいわゆる死空間が存在するため、吸着器における
吸着材の充填率が低く、結果的に吸着容量の低下を招く
問題点があった。また、中空糸の間に吸着材を充填した
ものも提案されているが、吸着器内の中空糸や、充填し
た吸着材の間の空隙も吸着に関与しないので、吸着器に
おける吸着材の充填率が低くなり、吸着容量の低下は必
至であった。
【０００８】特開昭６１−１１３４６４号公報には、ハ
ニカム状の活性炭を用いて全血を処理する方法が開示さ
れている。しかしながら、この技術では、吸着除去でき
る物質は、ビリルビン、クレアチニン、アミノ酸、その
他の中分子量〜低分子量物質や薬毒物等の活性炭に吸着
できるものに限られており、しかも選択性がなかった。
また、このようなハニカム状の活性炭を用いる技術は、
空気中のガスの除去等の用途に使用されているものを応
用したものに過ぎず、吸着材の充填率を大きくすること
や体液との接触面積を大きくすること等の検討はなされ
ていないため、体外循環法に適用するために必要な吸着
容量、吸着速度を有するものではなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑
み、優れた吸着容量と吸着速度とを有し、体外循環法に
使用することができる体液処理用吸着材及び体液処理用
吸着器を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、体液を流すた
めの独立した複数の貫通した流路を有する多孔質体から
なる体液処理用吸着材であって、上記多孔質体は、被吸
着物に親和性を有する物質、及び、被吸着物に親和性を
有する物質を固定化してなる物質のうち少なくとも１つ
からなるものである体液処理用吸着材である。また、本
発明は、体液が流入する入口及び体液が流出する出口を
有する容器と、上記体液処理用吸着材とからなる体液処
理用吸着器であって、上記体液処理用吸着材の流路の両
端が、上記容器の入口及び出口に繋がっている体液処理
用吸着器である。以下に本発明を詳述する。
【００１１】本発明の体液処理用吸着材は、体液を流す
ための独立した複数の貫通した流路を有する多孔質体か
らなる。上記多孔質体は、被吸着物に親和性を有する物
質、及び、被吸着物に親和性を有する物質を固定化して
なる物質のうち少なくとも１つからなる。本明細書中、
上記被吸着物とは、体液中に存在する悪性物質等の不要
成分を意味し、例えば、血液中のビリルビン、クレアチ
ニン、アミノ酸、その他の中分子量の物質、低分子量の
物質、薬毒物、低比重リポ蛋白質、免疫複合体等を挙げ
ることができる。
【００１２】上記被吸着物に親和性を有する物質からな
る多孔質体としては特に限定されず、例えば、ガラス、
シリカゲル、活性炭等の無機物からなるもの；ポリスル
ホン、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルメタクリ
ル酸メチル、ポリエチレンテレフタレート等の疎水性の
もの；ポリアクリル酸等のイオン交換能を有するもの；
疎水性モノマーと親水性モノマーとからなるランダム共
重合体又はブロック共重合体等の合成高分子化合物から
なるもの等を挙げることができる。これらは、単一の成
分からなるものであってもよく、２種以上の成分からな
るものであってもよい。本発明において、上記被吸着物
に親和性を有する物質からなる多孔質体としては、非活
性炭からなるものであることが好ましい。
【００１３】上記被吸着物に親和性を有する物質からな
る多孔質体としては、親水性のもの、疎水性のもののい
ずれであってもよいが、被吸着物以外の物質に対する選
択性のない吸着は少ないことが望ましい。
【００１４】上記被吸着物に親和性を有する物質からな
る多孔質体は、被吸着物の種類により種々選択すること
ができ、例えば、被吸着物が低比重リポ蛋白質である場
合には、ポリアクリル酸からなるものを使用することが
でき、被吸着物がβ−２−ミクログロブリンである場合
には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）からなるも
のを使用することができる。
【００１５】上記被吸着物に親和性を有する物質を固定
化してなる物質からなる多孔質体は、被吸着物に親和性
を有する物質を多孔質体を形成することができる物質に
固定したものである。上記被吸着物に親和性を有する物
質としては、被吸着物と選択的に相互作用を起こして吸
着することができる物質であれば特に限定されず、例え
ば、アミノ酸、ペプチド、蛋白質、抗原、抗体、補体、
血液凝固系蛋白質、酵素、単糖、オリゴ糖、多糖、糖蛋
白質、脂質、核酸、非蛋白有機化合物、無機物等の従来
の体液処理用吸着材に使用されているもの等を挙げるこ
とができる。
【００１６】なかでも、血液中に溶出したとしても抗原
性及び毒性が弱いものが好ましく、更には、血球と接触
した際に赤血球を溶血させず、白血球を感作させず、血
小板と反応して粘着させたりせず、凝集させたりしない
ものが好適であるので、アミノ酸、ペプチド、蛋白質、
糖蛋白質、核酸、非蛋白有機化合物、無機物等が好まし
い。
【００１７】本発明において、上記被吸着物に親和性を
有する物質は、被吸着物の種類により種々選択すること
ができ、例えば、被吸着物が低比重リポ蛋白質である場
合には、デキストラン硫酸、ヘパリン、ポリアミノ酸等
のポリアニオン；アニリン、アニリン誘導体等の芳香族
アミン等を使用することができ、被吸着物がβ−２−マ
イクログロブリンである場合には、セチルアミン等のア
ルキルアミン等を使用することができる。
【００１８】上記多孔質体を形成することができる物質
としては特に限定されず、例えば、ガラス、シリカゲ
ル、活性炭等の無機物；架橋ポリビニルアルコール、架
橋ポリアクリレート、架橋ポリアクリルアミド、架橋ポ
リスチレン等の合成高分子化合物；結晶性セルロース、
架橋セルロース、架橋アガロース、架橋デキストリン等
の多糖類等の有機物等を挙げることができる。これらは
単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００１９】本発明においては、上記多孔質体を形成す
ることができる物質としては、非活性炭であることが好
ましい。上記多孔質体を形成することができる物質とし
て活性炭を選択する場合には、被吸着物に親和性を有す
る物質を固定するために、また、多孔質体を形成するこ
とができる物質自体による選択性のない吸着である非特
異吸着を抑制するために、活性炭に親水性ポリマーをコ
ーティングし、架橋させたものを使用することが好まし
い。
【００２０】上記多孔質体を形成することができる物質
としては、親水性のもの、疎水性のもののいずれであっ
てもよいが、非特異吸着が少ないので、親水性のものが
好ましい。
【００２１】本発明においては、上記多孔質体を形成す
ることができる物質として例示されたもののうち、機械
的強度が比較的大きく強靱であり、また、親水性であ
り、被吸着物に親和性を有する物質との結合に利用する
ことができる水酸基が多数存在し、非特異吸着が少な
く、血液適合性が合成高分子に比べて高い等の利点を有
しているので、セルロース及びセルロース誘導体が好ま
しい。
【００２２】上記被吸着物に親和性を有する物質を上記
多孔質体を形成することができる物質に固定する方法と
しては特に限定されず、例えば、共有結合、イオン結
合、物理吸着、包埋、多孔質体表面への沈殿不溶化等の
公知の方法を挙げることができる。固定する被吸着物に
親和性を有する物質の溶出性を考慮すると、共有結合が
好ましい。上記共有結合において、多孔質体を形成する
ことができる物質を予め活性化することにより、被吸着
物に親和性を有する物質を固定することができる。
【００２３】上記活性化の方法としては特に限定され
ず、例えば、エポキシド法、ハロゲン化シアン法、過ヨ
ウ素酸法、架橋試薬法等を挙げることができる。上記活
性化の方法は、使用する上記被吸着物に親和性を有する
物質の種類に応じて選択することができる。
【００２４】本発明においては、上記被吸着物に親和性
を有する物質を固定する際に、必要に応じて、スペーサ
ーを上記被吸着物に親和性を有する物質と上記多孔質体
を形成することができる物質との間に導入していてもよ
い。上記スペーサーとしては特に限定されず、例えば、
ポリアルキレンオキサイド、デキストラン等を挙げるこ
とができる。
【００２５】上記固定は、多孔質体を成形した後に行っ
てもよく、上記多孔質体を形成することができる物質を
活性化した後、多孔質体を成形する前に行ってもよい。
【００２６】上記多孔質体の孔径は、被吸着物の大き
さ、形状により自由に選択することができるが、通常
０．００５〜２μｍが好ましい。０．００５μｍ未満で
あると、被吸着物が多孔質体の内部に入り込めないため
吸着性能が低下し、２μｍを超えると、多孔質体に被吸
着物を吸着することができる場所が少なくなって、単位
体積当たりの吸着量が減少してしまう。上記多孔質体の
孔径は、ＢＥＴ式表面積測定装置、水銀圧入法、ＳＥＭ
観察等の上記多孔質体の性質に応じた測定方法を用いる
ことにより測定することができる。
【００２７】上記多孔質体は、体液が接触する部分の孔
径を上述の範囲としているので、被吸着物が入り込むの
に充分な大きさを有しており、中分子量物質や低分子量
物質だけでなく、低比重リポ蛋白質や免疫複合体等の高
分子量物質も吸着することができる。
【００２８】上記多孔質体は、体液が接触する部分の孔
径とその他の部分の孔径が同一である全多孔質体構造で
あってもよく、体液が接触する部分の孔径がその他の部
分の孔径と比べて小さい、いわゆるスキン構造であって
もよい。上記多孔質体が上記スキン構造であると、上記
多孔質体の被吸着物に対する選択性が若干低い場合であ
っても、体液が接触する孔径が小さい部分において被吸
着物より分子量の大きい物質を排除することができ、有
効である。更に、体液として全血を流す場合、上記多孔
質体の体液が接触する部分への血球成分の侵入を確実に
排除することができる。
【００２９】上記多孔質体は、体液を流すための独立し
た複数の貫通した流路を有している。上記独立した複数
の流路は、上記多孔質体内を貫通していればよく、配置
も特に限定されない。上記独立した複数の流路は、体液
中の不要成分の吸着効率を高めるために、互いに平行に
配置されていることが好ましい。ここに平行に配置され
ているとは、上記複数の流路が互いに交わることなく配
置されていることをいい、正確に平行ではなくとも、ほ
ぼ平行であって互いに交わることがない場合も本発明に
いう平行に含まれる。
【００３０】上記独立した複数の流路の総容積（Ａ）
と、独立した複数の貫通した流路を除いた部分の総容積
（Ｂ）とは、Ｂ／（Ａ＋Ｂ）が０．５以上であって０．
９５未満であることが好ましい。ここで、上記Ｂ／（Ａ
＋Ｂ）は、体液処理用吸着器における体液処理用吸着材
の充填率と考えることができる。実際には、上記体液処
理用吸着材の充填率は、上記体液処理用吸着器が有して
いるポート部と呼ばれる体液の出入口付近の空間も含め
たものであるが、上記ポート部は、いかなる体液処理用
吸着材を使用しても必要とされる空間である。従って、
体液処理用吸着材の性質としての充填率は、上記Ｂ／
（Ａ＋Ｂ）で表すことができる。
【００３１】上記Ｂ／（Ａ＋Ｂ）が０．５未満である
と、体液処理用吸着器における体液処理用吸着材の充填
率が低下するので、吸着容量が低下し、０．９５を超え
ると、充填率は高くなるが、流路の数が少なくなった
り、流路の径が小さくなったりして、通液が困難にな
る。
【００３２】上記Ｂ／（Ａ＋Ｂ）は、上記独立した複数
の流路が平行に配置されている場合、上記流路に直行す
る平面で体液処理用吸着材を切断したときの流路部分の
断面積をＡ′とし、上記流路部分を除いた体液処理用吸
着材の断面積をＢ′とすると、Ｂ／（Ａ＋Ｂ）＝Ｂ′／
（Ａ′＋Ｂ′）となるので、上記流路の断面積の比率
Ｂ′／（Ａ′＋Ｂ′）を求めることにより、上記Ｂ／
（Ａ＋Ｂ）を求めることができる。
【００３３】上記独立した複数の流路の断面形状として
は特に限定されず、例えば、円形、方形等を挙げること
ができる。本発明においては、上記流路の断面形状が円
形であるものが好ましい。上記流路の断面形状が円形で
あると、体液を流す場合に体液処理用吸着材にかかる負
荷が少ないので体液処理用吸着材として好適である。上
記円形とは、直円のみを意味するものではなく、楕円等
の角を有しない形であってほぼ円形であるものも、同様
に体液処理用吸着材として好適であるので、ここにいう
円形に含まれる。
【００３４】上記独立した複数の流路の径は、断面形状
が円形である場合、直径２０〜５００μｍが好ましい。
２０μｍ未満であると、吸着速度の点では、体液と接触
する流路の面積が大きくなって好ましいが、通液時の圧
損が上昇したり、体液中に含まれる各種の蛋白質が流路
内に付着したり、凝固したりするため、目詰まりが起こ
りやすくなる。目詰まりが生じると、体液として全血を
流した場合には、赤血球の破壊である溶血が起こりやす
くなってしまう。
【００３５】５００μｍを超えると、通液時の圧損は低
くなり、目詰まりも生じないが、体液と接触する流路の
面積が小さくなるため、吸着速度が低下する。例えば、
上記流路の総容積（Ａ）を一定にして、直径を２倍にし
た場合、上記流路１つあたりの体液と接触する流路の面
積は、直径に比例して２倍に増加するが、上記流路１つ
あたりの容積が直径の２乗に比例し４倍になるため、上
記流路の数が１／４になり、全体としての体液と接触す
る流路の面積が減少する。特に、被吸着物の分子量が大
きい場合、例えば、低比重リポ蛋白質等の場合には、体
液中及び体液処理用吸着材内での拡散係数が小さくなる
ので、吸着速度を大きくするためには、体液と接触する
流路の面積を大きくする必要がある。
【００３６】上記多孔質体の形状は、体液を流すための
独立した複数の貫通した流路を有しており、体液処理用
吸着器に装着できる形状であれば特に限定されない。上
記複数の貫通した流路を有する形状は、ハニカム形状と
称されることもある。上記多孔質体の製造方法としては
特に限定されず、例えば、複数の貫通した流路を有する
形状に成形する方法；流路を有しているシート状や棒状
の多孔質体を作製し、得られた多孔質体を束ねる方法；
予め必要とする形状に成形した多孔質体に流路を貫通さ
せる方法等を挙げることができる。
【００３７】上記複数の貫通した流路を有する形状に多
孔質体を成形する方法としては、例えば、以下の方法を
挙げることができる。作製したい断面形状に応じたノズ
ルを使用し、高粘度溶液又は粘土状とした多孔質体を形
成する材料を上記ノズルから押し出して、チクソトロピ
ー効果を利用したり、冷却したりして流動性を低下させ
て成形体とする。成形と同時又は成形後、加熱焼却や溶
剤抽出等によって、細孔となる部分を除去することによ
り複数の貫通した流路を有する多孔質体とする。
【００３８】上記流路を有しているシート状や棒状の多
孔質体は、例えば、上記複数の貫通した流路を有する形
状に多孔質体を成形する方法と同様にして製造すること
ができるが、その他、以下のようにして製造することも
できる。作製したい断面形状に応じた多芯用のノズルを
用い、内側のノズル孔から気体又は液体を押し出すと同
時に、外側のノズル孔から多孔質体を形成する物質を溶
解した溶液を押し出した後、凝固液に浸漬して流動性を
低下させる。上記流動性を低下させる際に、所定の形状
にすると同時に流路を有しているシート状や棒状の多孔
質体とする。
【００３９】上記予め必要とする形状に成形した多孔質
体に流路を貫通させる方法としては、例えば、成形後の
多孔質体に機械的に流路となる部分を開ける方法；多孔
質体を成形する際に流路となる部分に糸を配置してお
き、成形後上記糸を除く方法等を挙げることができる。
【００４０】本発明の体液処理用吸着材は、体液の流路
を除く部分を全て被吸着物に親和性を有する多孔質体と
することを特徴としており、従来の中空糸状の吸着材と
は異なって、死空間がなく充填率が高いので、吸着容量
を大きくすることができる。
【００４１】また、本発明の体液処理用吸着材は、粒子
状の吸着材のように吸着器に充填する際や保存する間に
粒子同士が接触して微粒子が発生するような問題点がな
い。更に、本発明の体液処理用吸着材は、その製造過程
において上記流路の直径及び数を変更することができる
ので、上記流路の容積を任意に変更することができ、吸
着器における充填率を高くすることができる。このた
め、処理に必要な体液の量が少なくても良く、患者の負
担を軽減することができる。更に、本発明の体液処理用
吸着材は、予め体液を流すための流路を有しているの
で、特に血球を含む全血を処理する場合に好適に使用す
ることができる。
【００４２】本発明の体液処理用吸着器は、体液が流入
する入口及び体液が流出する出口を有する容器と、上記
体液処理用吸着材とからなる。上記容器は、上記体液処
理用吸着材を使用するためのものである。上記容器とし
ては、体液が流入する入口及び体液が流出する出口を有
しているものであれば特に限定されない。
【００４３】本発明の体液処理用吸着器は、上記体液処
理用吸着材の流路の両端が、上記容器の入口及び出口に
繋がっているように接合されている。本発明の体液処理
用吸着器を体液を循環させる装置に接続することによ
り、体液を上記体液処理用吸着材で処理することがで
き、体液中の不要成分を効果的に除去することができ
る。
【００４４】本発明の体液処理用吸着器には、必要に応
じて、体液が凝固しないように抗凝固剤を持続注入する
装置、上記体液処理用吸着材の目詰まり等の発生を感知
するための圧力計等を設けることができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】本発明の体液処理用吸着材の一実
施形態を図１に示す。体液処理用吸着材ａは、体液を流
すための複数の流路２を有した多孔質体１からなるもの
である。上記流路２は、図１中の破線で示すように、多
孔質体１の内部を貫通するように設けられている。
【００４６】本発明の体液処理用吸着器の一実施形態を
図２に示す。体液処理用吸着器ｂは、体液処理用吸着材
ａの流路の両端が、容器３の体液の入口４及び出口５に
繋がるように接合されている。上記体液処理用吸着器ｂ
は、導入された体液を効率よく体液処理用吸着材ａに流
すためのポート部６と呼ばれる体液の入口４及び出口５
付近の空間を有している。
【００４７】
【発明の効果】本発明の体液処理用吸着材及び体液処理
用吸着器は上述の構成よりなるので、体液から不要成分
である被吸着物を効率よく吸着除去することができ、特
に全血中の不要成分を吸着除去する体外循環法に好適に
使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の体液処理用吸着材の一実施形態を表す
概念図である。図中、破線は、流路が貫通していること
を示す。
【図２】本発明の体液処理用吸着器の一実施形態を表す
概念図である。図中、矢印は、体液の流れる方向を示
す。
【符号の説明】
１ 多孔質体 ２ 貫通した流路 ３ 容器 ４ 体液入口 ５ 体液出口 ６ ポート部 ａ 体液処理用吸着材 ｂ 体液処理用吸着器

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 体液を流すための独立した複数の貫通し
    た流路を有する多孔質体からなる体液処理用吸着材であ
    って、前記多孔質体は、被吸着物に親和性を有する物
    質、及び、被吸着物に親和性を有する物質を固定化して
    なる物質のうち少なくとも１つからなるものであること
    を特徴とする体液処理用吸着材。
  2. 【請求項２】 独立した複数の貫通した流路が、互いに
    平行に配置されてなる請求項１記載の体液処理用吸着
    材。
  3. 【請求項３】 独立した複数の貫通した流路の総容積
    （Ａ）と、独立した複数の貫通した流路を除いた部分の
    総容積（Ｂ）とは、Ｂ／（Ａ＋Ｂ）が０．５以上であっ
    て０．９５未満である関係にある請求項１又は２記載の
    体液処理用吸着材。
  4. 【請求項４】 独立した複数の貫通した流路は、その断
    面形状が円形であり、その直径が２０〜５００μｍであ
    る請求項１、２又は３記載の体液処理用吸着材。
  5. 【請求項５】 多孔質体は、非活性炭からなるものであ
    る請求項１、２、３又は４記載の体液処理用吸着材。
  6. 【請求項６】 体液が、血液である請求項１、２、３、
    ４又は５記載の体液処理用吸着材。
  7. 【請求項７】 体液が流入する入口及び体液が流出する
    出口を有する容器と、請求項１記載の体液処理用吸着材
    とからなる体液処理用吸着器であって、前記体液処理用
    吸着材の流路の両端は、前記容器の入口及び出口に繋が
    っていることを特徴とする体液処理用吸着器。
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