JPS6040864B2 - 体液浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、血液，血数等の体液中に存在する有害物を除
去する体液浄化装置に関し、特に分子量の大きな物質を
高度の選択性をもって除去することのできる装置に関す
る。

難病といわれる疾患の多くは、本来生体内から除去され
るべき不要乃至有害物質が体液中に残留していることが
、その原因であると考えられている。

一般に体液中に存在する不要乃至は有害物質の分子量が
小さい場合には、透析操作などでそれを除去することに
よって、病状の回復、軽減を図ることが、今日可能にな
っているが、難病の中にはこれと同列視できない群がか
なりある。例えば、リウマチなど各種の勝原病もそうい
った部類に入るであろう。そのような難病患者の体液中
には、分子量の大きな異常タンパク質ないしその複合体
が存在することが究明されてきており、なかでも、分子
量でいえば十数万から巨大なものでは数百万といった大
形のタンパク質、具体的にはｙ−グロブリンが主な病原
因子であろうと認識されるに至っている。

従って、その治療のためには、体液中の異常タンパク質
等をいかに体外に取り出すかが重要な鍵となる。しかし
、その異常な分子が大きいために、透析などによる小分
子除去とは異なった困難性を含んでおり、いわば体液交
換という形態をとらざるを得ないのが実情である。従来
、遠０分離器によって患者の血球と血嫌を分離し、大形
の有害物質を含む血数をすてて、残った血球および健康
人皿糠を体内に戻すことが臨床的に採用されている。

しかし、これは装置コストが高い等の理由で行き詰り状
態にある。最近の傾向としては、血球の透過を阻止する
炉過装置を用いて血糠を炉過し、それを正常な冷凍血簸
に置換して体内に注入することで、患者の体液浄化を行
なう場合が多くなっており、浄化効果に限って言えば、
ある程度の成果をあげている。

ところが冷凍血競を使用するために血清肝炎を誘発し易
く、また莫大な量の冷凍血糠を必要とするという欠点を
有する。ちなみに、１回の浄化操作で約８０人分もの血
液が必要となることが報告されている。このことが、充
分かつ継続的な体液浄化治療の普及を図る上で大きな障
害となり、難病医療における深刻な問題となっているの
である。本発明はこのような事情に鑑み、体液浄化にお
ける冷凍皿競の必要性を無くすることができる浄化装置
を提供することを目的としてなされたものであり、患者
血競と正常血糠とを入れ換えるという従来の発想を転換
し、患者血酸の中からｙ−グロブリンの如き大形タンパ
ク質等の病図分子のみを炉過によって除去し生体に必要
な相対的に小さい分子は体液中に残留させようとするも
のである。大形の有害分子が炉遇されるのであれば、そ
れに付随して小さな有用タンパク質なども炉適されてし
まうと考えるのが普通であって、一見相反するかに見え
る上記課題を両立させる着想が、本発明の前提となって
いる。

血液等の体液は一種の電解質溶液であり、体液中のタン
パク質は通常の生体ｐＨ（或いはｐＨ調整）で、負に帯
電・イオン化する性質がある。

従って、浄化すべき体液内に電界を形成すれば、その中
の大・小タンパク質などに、いわゆる露気泳動を惹起せ
しめることが可能である。そこで、この霞気泳動に基づ
くタンパク質の分画測定法として、古くから知られてい
る（例えば、金井泉，金井正光編著「臨終検査法提要」
第２７版，第肌−２０〜２１頁、昭和５１年３月３１日
金原出版株式会社発行のものなどを参照）、分子量の大
小によって泳動速度に差が生じることを利用し、かつ、
透過機能の異なる粗・細二種類の炉過膜を用いること等
によって、必要なものを残して不必要なものだけを効果
的に除去し得る事実を見い出し、本発明が完成したので
ある。すなわち、本発明の特徴は、ポアサィズの大きな
第一の半透膜と、該第一の半透膜のポァサィズよりも小
さなポアサィズを有する第二の半透膜とを設けて、該二
種の半透膜の間に浄化されるべき血液、血嫌などの体液
の流通しせめられる体液流路を形成し、また、該体液流
路を挟んでその両側には、前記半透腰にて炉遇された炉
過液を排出するための炉過液流路を形成し、そして、前
記第一の半透腰側の炉過液流路内には陰極を、他方、前
記第二の半透腰側の炉過液流路内には陽極を各々配置し
、更に、該陰極と該陽極との間に所定の電圧を印放し得
る電圧印加機構を設け、その電圧印加によって「前記体
液流路内を流通せしめられる体液中の溶質に霞気泳動を
惹起させつつ、体液浄化をなし得るようにしたことにあ
る。

粗い第一の半透膜は、体液中から除去すべきｙ−グ。

プリンの如き大形タンパク質等の不要，有害分子を透過
させ得るポアサィズを有するものであって〜血液を浄化
する場合には血球の透過を阻止できることが必要である
。一方、第二の半透膜は、目的とする除去対象物より相
対的に小さいアルブミンの如き必要（有用）タンパク質
等の透過を少なくとも阻止し得る性能を備え、また、体
液内の霞気泳敷現象を継続させる上で必要な電解質イオ
ンの透過は許容するものである。上記流通せしめられる
体液中の溶質に電気漆動を惹起させれば、タンパク質な
ど負に帯電している分子又は粒子は、陽極側つまり第二
の半透膜側へ移動させられる。

ところが分子量の大きい不要分子は分子量の４・さし、
必要分子に比べて移動速度（移動度）が低く、そのため
に体液内には偏った濃度分布が生じる。必要分子は第二
の半透膜によって、加圧ないし吸収により陰圧が作用さ
せられた炉過液流路への透過が阻止させるが、他方、不
要分子は大形であるために、相対的に必要分子より第一
の半透膜側に分布する状態となり、また、粗い第一の半
透膜側からの炉過液量は他方のそれに比べて圧倒的に多
いため、不要分子は水分等とともに第一の半透膜を通じ
て、炉過液流路に効果的に炉過されるのである。このよ
うに、必要分子が炉週されることなく不要・有害分子が
体液外に除去されるため、炉過操作後またはそれと平行
して、単に水分等を体液中に補給するでけで済み、貴重
かつ量にも限りのある冷凍血糠等を何ら必要とせず、大
形の不要物質を含む体液の効果的な浄化が可能となるの
である。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

図は本発明に係る装置の一例をモデル的に示す概略図で
ある。

そこで、２は体液浄化器としての炉過器であり、そのハ
ウジング４の内部には、ポアサィズの大きな半透膜６と
小さな半透膜８とが交互に複数、並列され、その並列配
置によってハウジング４内には、血液ないし皿酸等の体
液が流通せしめられる体液流路１０，１２と、上記半透
膜６，８で炉週される炉過液を排出するための炉過液流
路１４，１６，１８とが交互に形成されている。そして
最も外側の各流路が、夫々、炉過液流路１４および１８
となっている。なお、以下では体液が血液である場合に
ついて説明する。二種類の半透腰６，８はいずれも平板
型のものであって、酢酸セルロースまたはポリアクリル
ニトリル等からなり、限外炉過膜としての機能をなす。
膜目の粗い半透膜６の分画分子量（ｃｕｔｏｆｆＰｏｉ
ｎｔ）は、ｙ−グロブリンの如き大形タンパク質等の除
去対象物質を透過させ得るように、その分子量より大き
く選択されている。

その具体的な値については、目的とする物質によって異
なり一概にはいえないが、現在のところ１０万〜１００
万程度の分画分子量であることが合理的であり、ポアサ
ィズでいえば直径が約１０００〜２０００Ａの範囲内の
ものが好適となる。この程度であれば、血球の透過を阻
止するには十分である。一方、勝目の細かい半透膜８は
、異万性膜等の炉過膜に限らず、キュプロフアンなど通
常の透析膜でもよく、少なくとも電解質イオン、例えば
ｑ−等を透膜させ得るように、反面、アルブミン等の有
用な血嫌タンパク質の透過は阻止し得るように、その分
画分子量が選ばれる。

ちなみに、アルブミンは血数タンパク質の主なもので、
従来、体液浄化に用いられている前記冷凍血数の主成分
もアルブミンであり、豚質浸透圧の調整、００糠中のｐ
Ｈを一定に維持すること等に重要な役割をはたす。その
分子量は６９０００である。従って、細かい半透膜８の
分画分子量は、大きくとれば７方近くまで選択可能であ
り、その下限については、例えば５０の立の値に適宜設
定できる。本実施例では、上記半透膜８として市販の透
析膜が用いられており、分画分子量１３００晩前後であ
って、ポアサィズでいえば、直径が約６０Ａのものが採
用されている。前記体液流路１０，１２の入口側には、
患者の体内から血液を導く血液供聯合流路２０が分岐し
て接続され、患者血液は、その供給流路２０の途上に設
けられた血液ポンプ２２等の循環手段によって炉過器２
内に導入される。

なお、かかる浄化されるべき血液のｐＨのままでは、該
血液中のタンパク質分子が充分に負の帯電状態となり得
ない場合には、適宜のｐＨ調整手段で血液ｐＨが調整さ
れ、上記タンパク質の電気陰性化が図られることとなる
。体液流路１０，１２の出口側には皿液送出流路２４が
接続され、炉過器２において有害物質等を含む水分の一
部が病遇された血液が、器外に送出されるようになって
いる。

その皿液送出流路２４の途上には、電解質液供給機構２
６が接続されており、その送液ポンプ２８及び送液流路
３０等を介して、生理的食塩水などの電解質液が、炉過
後の濃縮された血液に補充・供給され、成分組成が調整
された血液が上記血液送出流路２４を通じて患者の体内
に戻されるように構成されている。なお、上記電解質液
供給機構２６を血液供給流路２０の側に設けて、予め希
釈した血液を炉過器２で浄化するとも可能である。前記
亨戸過液流路１４，１６，１８には、半透膜６，８によ
って炉過された炉過液を系外に導く炉過液排出流路３２
が接続され、その排出流路３２上には、吸引ポンプ３４
などの陰圧発生装置が設けられている。吸引ポンプ３４
の作動によって、炉過液流路１４，１６，１８に陰圧が
作用させられるとともに、不要・有害物質を含む炉過液
が逐次系外に排出されるようになっている。なお、炉過
液は炉過器２のいずれの側から排出してもよい。炉過液
２の最外側の炉過液流路１４，１８には陰極３６及び陽
極３８が配置されている。

すなわち、膜目の粗い半透膜６側に陰極３６が、他方、
膜目の細かい半透膜８側に陽極３８が、各々談けられて
いるのである。これら両極３６，３８‘ま電圧印加機構
４０１こ直列に接続されている。霧圧印加機構４０の詳
細について図示はしないが〜両極間に所定の電圧を印加
する電源等、また必要に応じて電圧調整装置「電圧計し
モニターなどを含んでいる。以上のような構成の体液浄
化装遣において「陰極３６と陽極３８との間に電圧を印
加すれば、炉過器２内の体液流路竃Ｑ，１２を流通せし
められる血液中の帯電分子（又は粉子）に、分子量の大
小、および帯電の程度に応じて電気決動が惹起されるこ
ととなる。

かかる血液中のタンパク質分子は負に帯電しており「ア
ルブミン等の有用なタンパク質分子を陽極３８側に泳動
させ得る電圧が印加されることによって、その有用な分
子は半透膜８の側に引きよせられつつ、しかもその半透
膜８を透過し得ないために、炉過液流路膏６，亀８個に
炉過されることなく体液流路１０，１２を通過する。と
ころが「アルブミン等により分子量がはるかに大きいｙ
−グロブリンの如き大形タンパク質分子大形タンパク質
は、陽極３８側への移動速度が非常に遅い。

つまり、半透膜８側に引きよせられる度合いが小さいの
であって、そのため、アルブミン等より相対的に半透膜
６の側に、いわばとり残された状態で分散する大形タン
パク質分子の多くは、炉過液量が圧倒的に多い粗い半透
膜６から、水分等ととに裾過液流路１４，１６に吸引・
炉適されるのである。かかる大形タンパク質の除去効率
は、上記両極３６，３８間に印加される電圧値、および
粗い半透膜６における炉週速度（吸引ポンプ３４の吸引
量）等に左右される。

つまり、上言己除去効率を上げるためには、印加電圧を
ある程度低く、また炉過速度を大きくすることが有効と
なるが、その反面「アルブミン等の有用分子が粗い半透
膜６の側から炉逸されるおそれが生じてくるから、アル
ブミン等が炉過されない範囲でｙーグロブリソの如き大
形タンパク質分子の除去効率が最大となるように、上記
印加電圧および炉過速度の調整を図ることが望ましい。
一方、血液中のいわゆる電解質イオン、例えばＨ＋，Ｎ
ａ＋，ＣＩ‐等については「陰イオンは露気泳動につて
半透膜８を透過するが、体液流路１０を出たものは炉過
液流路１６を泳動して、体液流路翼２に再吸収される率
が高く、最終的に陽極３８に達した場合でも、陰イオン
のうちＣＩ−のみがＣＩ２−として除去される。逆に体
液流路１２から出た陽イオンは体液流驚喜Ｑへの同様の
現象が生じる。そして最終的には陰極菱餅こ達した腸イ
オンのうち〜日十のみが日２として除去される。従って
、大形タンパク費等の炉過時に、電解質イオンが炉遇さ
れることはさげ得ないが「 さらに上誌印加電圧を印加
したために除去されるイオンは日十およびＣＩ‐のみで
あり（電気分解）、これは後の置換液のｐＨを低くする
ことが解決できるものである。従って、炉過器２を通過
した血液に対して供Ｖ給すべき補充液は、いわゆる電解
質液「例えば生理的食塩水、あるいは通常のＨＦ置換液
のＰＨをやや低くしたもので十分であって、そのような
電解質液が前記電解質液供給機構２６によって補充され
、従来のような冷凍皿嫌を層換用に使用する必要がない
のである。′なお、以上説明した装置において、炉過器
２の炉過液流路１４，１６，１８１こ所望成分組成の電
解質液を流通せしめることによって、ＰＨなどの血液の
条件を制御しながら、この炉過装置を機能させることも
できる。

その場合には、炉過液流路１４，１６，１８に、ＰＨな
どの血液条件を制御するための電解質液供給及び排出流
路が接続され夫々の流路に設けられた送出及び排出ポン
プの流量差によって、炉過液流路１４，１６，１８に陰
圧が作用させられつつ、上記電解質液が流通せしめられ
るようにすることが望ましい。このようにすれば、電解
質液のｐＨをアルカリ性に調整することで、血液側のｐ
Ｈをよりアルカリ性に変移させ、もって、血液中のタン
パク質の鍵気泳動度を増大させることにより、さらに選
択的に大形タンパク質分子を除去することができる。

また図に示すよりも多くの半透膜６，８を交互に並列配
置することによって、体液流路および炉過液流路の数を
合理的な範囲で増加させれば、大形タンパク質等不要分
子の除去能力が全体として向上せしめられる。他方、よ
りコンパクトかつ安価な浄化装置を求めるのであれば、
単一の体液流路の両側に炉過液流路が形成された、構造
簡単なものとしても良くそれでも十分に目的が達成され
る。

なお、以上の説明では、浄化されるべき体液として血液
を例にとったが、遠心分離など適宜の手法によって血球
が分離された血糠をＬ体液流離に流通せしめることもむ
ろん可能であって、血液の場合とほぼ同様に効果的な浄
化がなされる。

この場合、血小板等の半透膜への吸着による除去効率の
低下が少ない。その他、特許請求の範囲に記載した本発
明の趣旨を逸脱することなく「種々なる変更を加えた態
様で本発明を実施し得ることは言うまでもないところで
ある。

以上詳記したように本発明は、ポァサィズの異なる二種
の半透膜の間を流通せしめられる体液中の物質に、露気
泳動を惹起させつつ体液浄化をなし、ｙ−グロブリンの
如き分子量の大きな不要物質を体液中から除去しながら
も、アルブミ）／の如き分子量の４・さな有用物質は体
液内に効果的に残すことを可能にしたものであって、従
来必要としていた冷凍血数等に何ら依存することなく、
難病医療における十分かつ効果的な治療が追求できるこ
ととなり「そこに極めて重要な意義を有するものである
。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明に係る装置の一例をモデル的に示す概略図
である。 ２：炉過器、４：ハウジング、６：半透膜（第１の）、
８：半透膜（第２の）、１０，１４：体液流路ト１４，
亀６，１８：炉過液流路、２０；血液供給流路、２４：
血液送出流路、２６：電解質液供給機横、３２三炉過液
排出流路、３６：陰極、３８：陽極「 ４０：電圧印加
機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポアサイズの大きな第一の半透膜と、該第一の半透
   膜のポアサイズよりも小さなポアサイズを有する第二の
   半透膜と、該二種の半透膜の間に形成された、浄化され
   るべき血液、血漿などの体液の流通せしめられる体液流
   路と、該体液流路を挾んでその両側にそれぞれ形成され
   た、前記半透膜にて濾過された濾過液を排出するための
   濾過液流路と、前記第一の半透膜側の濾過液流路内に配
   置された陰極と、前記第二の半透膜側の濾過液流路内に
   配置された陽極と、該陰極と該陽極との間に所定の電圧
   を印加して、前記体液流路内を流通せしめられる体液に
   電気泳動を惹起せしめる電圧印加機構とを、含むことを
   特徴とする体液浄化装置。 ２ 前記第一の半透膜と第二の半透膜とが交互に並列配
   置され、且つ該並列配置によつて形成された複数の流路
   が交互に前記体液流路と濾過液流路とされると共に、両
   側の最外側の濾過液流路内に前記陰極及び陽極がそれぞ
   れ配置されてなる特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 前記濾過液流路に所定の電解質溶液が流通せしめら
   れる特許請求の範囲第１項または第２項記載の装置。