JP2007117151A - 圧力制御手段を備えた血液浄化カラム - Google Patents

Abstract

【課題】血液浄化カラムを用いて治療する際の血液の圧力上昇を抑え、血液成分の損傷を防ぐことができる方法を提供する。
【解決手段】本発明の血液浄化カラム１は、円筒形状である筒体３と、筒体３の一端を塞ぐ第１のヘッダー４と、筒体の他端を塞ぐ第2のヘッダー５と、筒体内に収容された吸着体６からなり、チューブ２４を通して接続された圧力測定装置を用い、血液にかかる圧力が所定の圧力を超えないよう制御することを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は体外循環で用いる血液浄化カラムに関するものである。

血液浄化療法の１つとして体外循環による治療がある。この体外循環による治療は、急性腎不全治療の血液透析が臨床的に行われるようになって以降、盛んに実施されるようになり、そのための技術が種々開発され、あるものは、既に臨床に用いられている。体外循環による治療は、医薬では成しえなかった治療を可能にするもので、注目されている。この体外循環に用いられるカラムとして、筒体と、筒体の一端部に設けられた第１の端板と、筒体の他端部に設けられた第２の端板と、一端が開口され、他端が閉塞され、第１の端板の中央部を貫通し筒体内に延び、筒体内に位置する部分の局面に、血液が流動する多数の開口を有する血液流動管と、血液流動管の外周面と筒体の内周面との間に収容された吸着体とからなり、筒体の内周面と第２の端板の外周面との間に血液が流動する間隙が形成された体外循環用カラムが、特許文献１に記載されている。この公知の体外循環用カラムを用いて血液浄化を行ったところ、一端が生体の血管に係合し、他端がカラムの血液流動管の開口に係合された血液導入用血液管路中を流動する血液の圧力が、経時的に上昇することが認められた。血液の圧力の過大な上昇は、体外循環中の血液中の血小板をはじめとして、他の血液成分の損傷をもたらす可能性がある。体外循環による治療では、血液の圧力が上昇した場合には、過大にならないように血液の圧力を低減させる処置を行うが、その処置には相当の時間を要することもあり、その間に血液成分が損傷を受ける可能性は高くなる。また、医師等は治療の際、血液の圧力が上昇し過ぎないように細心の注意を払う必要があった。

血液や血液成分にかかる圧力を制御する方法として、特許文献２では、血漿分離膜により血液中の血球成分と血漿成分とを分離する血漿分離装置において、膜間圧力差が設定圧力を超えた場合に血漿ポンプの回転数を低下させることによって血液成分にかかる圧力を制御する方式が記載されているが、血液や血液成分にかかる圧力を制御するためには、分離膜のほかに回転数を低下させることのできる特殊なポンプが必要であった。

また、特許文献３の血液浄化装置では、ダイアライザの動脈側血液流路や静脈側血液流路に血液流量調節手段が設けられ、静脈側血液流路内の圧力を制御するための方式が記載されているが、血液流路内の圧力を制御するために、特殊な血液流路（血液回路）が必要であった。
特開平９−２３９０２２号公報 特開昭５９−１７７０５８号公報 特開平６−２１８０４５号公報

本発明の目的は、上記のような従来の課題を解決し、特殊な付属機器等を用いることなく体外循環による血液処理中の血液の圧力上昇を防止できる血液浄化カラムを提供することにある。

上記目的を達成する本発明の血液浄化カラムは、次の構成を有する。すなわち、筒体と、該筒体の一端を塞ぎ、該筒体内に連通する第１の血液流路を有する第１のヘッダーと、前記筒体の一端を塞ぎ、前記筒体内に連通する第２の血液流路を有する第２のヘッダーと、該筒体内に収容された吸着体とからなるカラムにおいて、浄化すべき血液が、前記第１の血液流路から供給される場合は、当該第１の血液流路内における、あるいは、前記第２の血液流路から供給される場合は、当該第２の血液流路内における、血液にかかる圧力が所定の圧力を超えないように圧力制御手段を備えたことを特徴とする血液浄化カラムである。

本発明の前記カラムにおいて、前記第１のヘッダー側の前記筒体の端部に前記第１の血液流路に連通する血液流路を有する第１の端板が設けられ、前記第２のヘッダー側の前記筒体の端部に前記第２の血液流路に連通する血液流路を有する第２の端板が設けられ、前記筒体の中央部において、前記第１の端板の血液流路および前記第２の端板の血液流路と連通し、かつ前記第１の端板から前記第２の端板に向かって延び、その周面には血液が流動する多数の開口が設けられた血液流動管が設けられ、前記第１の端板の外周面と前記筒体の内周面とは閉塞され、前記第２の端板の外周面と前記筒体の内周面との間には血液が流動する間隙が設けられ、前記吸着体が前記筒体の内周面と前記血液流動管の外周面との間に収容され、前記第２の端板に圧力制御手段を備えることが好ましい。

本発明の前記カラムにおいて、前記圧力制御手段の一態様は、浄化すべき血液にかかる圧力が所定の圧力を超えると弁が開放することによって圧力を制御する手段である。

また、前記所定の圧力が２１．３ｋＰａであることが好ましい。 また、前記吸着体が繊維の集合体または粒状物の集合体で形成されていることが好ましい。これらの内で、繊維の集合体はより好ましい。

さらに、前記吸着体には、生理活性物質が担持されていることが好ましい。

本発明により、血液浄化カラムを用いて治療する際、特殊な付属機器等を用いることがなくとも血液の圧力が過大に上昇することを抑え、血液成分の損傷を防ぐことができる。また、治療の際、血液の圧力が過大に上昇しないように常に注意を払い続ける必要もなくなる。

本発明における血液浄化カラムは、筒体と、該筒体の一端を塞ぎ、該筒体内に連通する第１の血液流路を有する第１のヘッダーと、前記筒体の一端を塞ぎ、前記筒体内に連通する第２の血液流路を有する第２のヘッダーと、該筒体内に収容された吸着体とからなるカラムを有するものであり、浄化すべき血液が第１の血液流路から供給される場合は第１の血液流路内における血液にかかる圧力、あるいは、浄化すべき血液が第２の血液流路から供給される場合は第２の血液流路内における血液にかかる圧力について、所定の圧力を超えないように圧力制御手段を備えたことを特徴とするものである。

図１に、本発明に係る血液浄化カラムの一例である血液浄化カラム１（縦断面で示され、内部における血液の流れが、矢印２で示される）を示す。血液浄化カラムは、円筒形状である筒体３と、筒体３の一端を塞ぐ第１のヘッダー４と、筒体３の他端を塞ぐ第２のヘッダー５と、筒体３内に収容された吸着体６からなり、第１のヘッダー４と第２のヘッダー５には、筒体３内に連通する第１の血液流路７と第２の血液流路８が、それぞれ設けられている。カラム１においては、更に、吸着体６の筒体軸方向の両端面に、第１の端板９と第２の端板１０がそれぞれ設けられ、第１の端板９から第２の端板１０に至る血液流動管１１が、筒体３の横断面方向における中央部分に設置されている。血液流動管１１は、その外周面に、血液が流動する多数の開口１２を有する。また、血液流動管１１の両端はそれぞれ端板９、１０に接続されているが、一端は、第１の端板９の外側に開口され、第１の血液流路７に連通されており、他端は第２の端板１０の外側に開口されていない。第２の端板は後述するように血液にかかる圧力の制御手段を備えている。第１の端板９は、その外周面が筒体３の内周面に嵌着された状態で筒体３内に装着されている。第１の端板９の外側（第１のヘッダー４側）の面には、フィルタ１３が装着されている。第１の血液流路７から筒体３内に流入した血液は、フィルタ１３を通過し、血液流動管１１へと流入する。一方、第２の端板１０は、その外周面が筒体３の内周面との間に血液が流動するための間隙１４を形成した状態で筒体３内に装着されている。間隙１４は、第２の血液流路８に連通されている。第２の端板１０の外側（第２のヘッダー５側）の面には、フィルタ１５が装着されている。血液流動管１１の多数の開口１２を通過して吸着体６内の空間部に流入した血液は、吸着体６内をその外周方向に向かって流れ、その間に吸着体６により被除去物質が吸着除去された後、吸着体６の外周面と筒体３の内周面との間の間隙を流れ、間隙１４からフィルタ１５を通過し、第２の血液流路８に至る。なお、カラム１内の血液の循環の方法として、上記に説明した第１の血液流路７から筒体３内に血液が供給される方法と、それとは逆に、第２の血液流路８から筒体３内に血液が供給される方法とがある。

カラム１が用いられた血液の体外循環において、患者１６の大腿静脈１７から導出された血液導出管路１９は第１の血液流路７に結合されており、一方で患者１６の大腿静脈２０から導出された血液戻し管路２１は第２の血液流路８に結合されており、血液導出管路１９に設置された血液ポンプ１８が作動せしめられることにより血液の浄化が行われる。この際、血液ポンプ１８の上流側の矢印２２で示される位置において、血液導出管路１９に、抗凝固剤が投入される。第１の血液流路７内における血液の圧力は、エアトラップ２３にチューブ２４を通して接続された圧力測定装置によって測定される。

本発明に係る血液浄化カラムの一実施態様である血液浄化カラム３１の縦断面図を図２に示す。血液浄化カラム３１は、円筒形状の筒体３２と、筒体３２の一端を塞ぐ第１のヘッダー３３と、筒体３２の他端を塞ぐ第２のヘッダー３４と、筒体３２内に収容された吸着体３５とからなり、第１のヘッダー３３と第２のヘッダー３４には、筒体３２内に連通する第１の血液流路３６と第２の血液流路３７がそれぞれ設けられている。吸着体３５の筒体軸方向の両端面に、第１の端板３８と第２の端板３９が、それぞれ設けられ、第１の端板３８から第２の端板３９に至る血液流動管４０が、筒体３２の横断面方向における中央部分に設置されている。血液流動管４０は、その外周面に血液が流動する多数の開口４１を有する。また、血液流動管４０の両端とも端板３８、３９のそれぞれに接続されているが、一端は、第１の端板３８の外側に開口され、第１の血液流路３６に連通されており、他端は第２の端板３９の外側に開口されていない。第２の端板３９は後述するように血液にかかる圧力の制御手段を備えている。第１の端板３８は、その外周面が筒体３２の内周面に嵌着された状態で筒体３２内に装着されている。第１の端板３８の外側（第１のヘッダー３３側）の面には、フィルタ４２が装着されている。第１の血液流路３６から筒体３２内に流入した血液は、フィルタ４２を通過し、血液流動管４０へと流入する。一方、第２の端板３９は、その外周面が筒体３２の内周面との間に血液が流動する間隙４３を形成した状態で筒体３２内に装着されている。間隙４３は、第２の血液流路３７に連通されている。第２の端板３９の外側（第２のヘッダー３４側）の面には、フィルタ４４が装着されている。血液流動管４０の多数の開口４１を通過して吸着体３５内の空間部に流入した血液は、吸着体３５内をその外周方向に向かって流れ、その間に吸着体３５により被除去物質が吸着除去された後、吸着体３５の外周面と筒体３２の内周面との間の間隙を流れ、間隙４３からフィルタ４４を通過し、第２の血液流路３７に至る。なお、カラム３１内での血液の循環の方法として、上記に説明した第１の血液流路３６から筒体３２内に血液が供給される方法と、それとは逆に、第２の血液流路３７から筒体３２内に血液が供給される方法とがある。

吸着体３５は、粒状物の集合体または繊維の集合体として形成されていることが好ましい。繊維の集合体は、編物、織物、不織布または綿状物などで形成されることが好ましい。粒状物および繊維は、それぞれ、０．１乃至１００ｍ^２／ｇの単位重量当たりの表面積を有するものが好ましい。繊維状物の素材としては、官能基の導入が容易に可能であることから、ポリスチレン繊維、架橋ポリスチレン繊維、アクリル酸・アクリロニトリル共重合体繊維またはカルボキシル基を有するポリビニルアルコール繊維が好ましい。また、加工性と耐久性が良好であることから、島成分で補強された複合繊維、いわゆる海島複合繊維が好ましく用いられる。この場合、海成分はポリスチレン、島成分はポリプロピレンである海島複合繊維が好ましく用いられる。

吸着体３５は、生理活性物質を担持することもできる。生理活性物質としては、ポリミキシンＢで代表されるポリペプチド、バンコマイシン、アクチノマイシン、バイオマイシンが用いられる。かかる生理活性物質を固定化した繊維は、官能基を有する繊維と生理活性物質を混合することにより、あるいは、これにペプチド縮合剤を添加することにより作成される。かかるペプチド縮合剤としては、｛シクロヘキシルカルポジイミド、１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）−カルボジイミド｝が用いられる。

吸着体３５が、繊維の編物あるいは織物で形成される場合について、カラム３１の組み立て方法を説明する。吸着体としての編物あるいは織物は、血液流動管４０の外周面に所望の厚さまで層状に巻き付けられる。形成された吸着体３５の一端部にフィルタ４２が装着された第１の端板３８が装着され、他端部にフィルタ４４が装着された第２の端板３９が装着されて端板付きの吸着体３５が組み立てられる。端板付きの吸着体３５は、筒体３２中に挿入され、固定される。その後、筒体３２の両端に、第１のヘッダー３３および第２のヘッダー３４が取り付けられ、固定されてカラム３１を組み立てることができる。

本発明に係る圧力制御手段の一実施態様について、図３に示す血液浄化カラムの拡大図５１を参照しつつ、以下に説明する。血液流路内における血液の圧力上昇は、血小板等の血液成分が活性化されて凝固し、吸着体に付着することによって生じると考えられる。また、血液浄化カラムにおいては、血液成分の活性、凝固は主に血液が吸着体に接触するところで生じやすい。血液凝固が生じると、血液浄化カラムにおける血液流量が低下して体外循環が継続できなくなるとともに、血液浄化カラムへの血液の供給が血液ポンプによって継続されるために、血液ポンプから血液浄化カラムまでの間の血液にかかる圧力が上昇する。かかる問題の解決のため、本発明の血液浄化カラムに共通する特徴として、血液の圧力上昇が生じた場合、血液流動管に接続された第２の端板５４に相当する部分に備えられた圧力制御手段が機能する。より具体的に、図３に示した例では、第２の端板５４において、血液流動管５３と第２の端板５４に備えられた血液流路５５との間に、血液にかかる圧力が所定の圧力を超えると開放する弁が設けられている。この弁は封止板５６とバネやゴム等の弾性体５７（図３ではバネを用いている）とからなる。封止板５６は初期状態では所定の力で押し上げられているため、血液流動管５３と血液流路５５とは連通していない。しかしながら、血液にかかる圧力が所定の圧力を超えた場合には、封止板５６がバネやゴム等の弾性体５７によって押し上げられる力よりも血液によって封止板５６を押し下げる力が大きくなるため、封止板５６が押し下げられることで血液流動管５３と血液流路５５とが連通し、新しく連通された血液流路５５を血液が通ることにより、血液にかかる圧力が制御される。新しく連通した血液流路５５を通過した血液は、フィルタ５８を通って第２のヘッダー５９に設けられた血液流路６０を通る。ここで用いるフィルタ５８は吸着体成分を通過させず、また血液と触れた際に変化したり、血液の凝固を起こすものでない限りよく、ポリエステル等の化成品でも差し支えない。なお、フィルタ５８を通過した血液は吸着体５２を通過しないで血液流路６０に至ることとなる。その後、血液にかかる圧力が所定の圧力範囲内に戻ると、封止板５６がバネやゴム等の弾性体５７によって押し上げられる力が血液によって押し下げれられる力より大きくなり、封止板５６が初期の位置まで押し上げられることで血液流動管５３と端板５４に備えられた血液流路５５との連通が封止される。封止板５６が初期の位置に戻ることで血液は血液流動管５３から吸着体５２を通って血液流路６０へと流れる。このように本発明によれば、血液にかかる圧力が所定の圧力を超えることを防ぐことができる。なお、所定の圧力とは、２１．３ｋＰａであることが好ましい。

本発明に係る血液浄化カラムが用いられ血液浄化治療が行われている状態を説明する概念図。 本発明に係る血液浄化カラムの一実施態様の縦断面図。 本発明に係る血液浄化カラムが備える圧力制御手段の一実施態様の図。

符号の説明

１ 血液浄化カラム１
２ 血液の流れの方向
３ 筒体
４ 第１のヘッダー
５ 第２のヘッダー
６ 吸着体
７ 第１の血液流路
８ 第２の血液流路
９ 第１の端板
１０ 第２の端板
１１ 血液流動管
１２ 開口
１３ フィルタ
１４ 間隙
１５ フィルタ
１６ 患者
１７ 大腿静脈
１８ 血液ポンプ
１９ 血液導出管路
２０ 大腿静脈
２１ 血液戻し回路
２２ 矢印
２３ エアトラップ
２４ チューブ
３１ 血液浄化カラム
３２ 筒体
３３ 第１のヘッダー
３４ 第２のヘッダー
３５ 吸着体
３６ 第１の血液流路
３７ 第２の血液流路
３８ 第１の端板
３９ 第２の端板
４０ 血液流動管
４１ 開口
４２ フィルタ
４３ 間隙
４４ フィルタ
５１ 血液浄化カラムの拡大図
５２ 吸着体
５３ 血液流動管
５４ 第２の端板
５５ 血液流路
５６ 封止板
５７ 弾性体
５８ フィルタ
５９ 第２のヘッダー
６０ 血液流路

Claims (6)

1. 筒体と、該筒体の一端を塞ぎ、該筒体内に連通する第１の血液流路を有する第１のヘッダーと、前記筒体の一端を塞ぎ、前記筒体内に連通する第２の血液流路を有する第２のヘッダーと、該筒体内に収容された吸着体とからなるカラムにおいて、浄化すべき血液が、前記第１の血液流路から供給される場合は、当該第１の血液流路内における、あるいは、前記第２の血液流路から供給される場合は、当該第２の血液流路内における、血液にかかる圧力が所定の圧力を超えないように圧力制御手段を備えたことを特徴とする血液浄化カラム。
2. 前記第１のヘッダー側の前記筒体の端部に前記第１の血液流路に連通する血液流路を有する第１の端板が設けられ、前記第２のヘッダー側の前記筒体の端部に前記第２の血液流路に連通する血液流路を有する第２の端板が設けられ、前記筒体の中央部において、前記第１の端板の血液流路および前記第２の端板の血液流路と連通し、かつ前記第１の端板から前記第２の端板に向かって延び、その周面には血液が流動する多数の開口が設けられた血液流動管が設けられ、前記第１の端板の外周面と前記筒体の内周面とは閉塞され、前記第２の端板の外周面と前記筒体の内周面との間には血液が流動する間隙が設けられ、前記吸着体が前記筒体の内周面と前記血液流動管の外周面との間に収容され、前記第２の端板に圧力制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の血液浄化カラム。
3. 前記圧力制御手段は、浄化すべき血液にかかる圧力が所定の圧力を超えると弁が開放することによって圧力を制御する手段からなることを特徴とする請求項１または２に記載の血液浄化カラム。
4. 前記所定の圧力が２１．３ｋＰａであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の血液浄化カラム。
5. 前記吸着体が繊維の集合体または粒状物の集合体として形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の血液浄化カラム。
6. 前記吸着体に生理活性物質が担持されていることを特徴とする請求項５に記載の血液浄化カラム。

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