(57)【要約】  透析液再生器が、提供される。  ある実施態様では、この透析液再生器は、毒素成分を選択的に捕捉し、選択したカチオンを寄せ付けないために構成される毒素捕捉手段を具備している。
2007516793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択的に毒素を捕捉し、かつ、選択したカチオンを寄せ付けない毒素捕捉手段を含む透析液再生器。
【請求項２】
半透過性膜をさらに含む請求項１に記載の透析液再生器。
【請求項３】
毒素捕捉手段が、イオン選択的バリアを含有する請求項１に記載の透析液再生器。
【請求項４】
イオン選択的バリアが、物理的バリアを含有する請求項３に記載の透析液再生器。
【請求項５】
イオン選択的バリアが、炭化水素バリアである請求項３に記載の透析液再生器。
【請求項６】
イオン選択的バリアが、複数の炭化水素鎖を含有する請求項５に記載の透析液再生器。
【請求項７】
イオン選択的バリアが、疎水性である請求項３に記載の透析液再生器。
【請求項８】
毒素捕捉手段が、活性化炭素繊維を含有する請求項１に記載の透析液再生器。
【請求項９】
活性化炭素繊維が、イオン選択的な活性化炭素繊維である請求項８に記載の透析液再生器。
【請求項１０】
活性化炭素繊維が、ウレアーゼが固定されたイオン選択的な活性化炭素繊維である請求項８に記載の透析液再生器。
【請求項１１】
毒素捕捉手段が、帯電した微孔質部分を含有する請求項８に記載の透析液再生器。
【請求項１２】
毒素捕捉手段が、尿素を加水分解するために構成された少なくとも一つの酵素を含有する請求項１に記載の透析液再生器。
【請求項１３】
毒素捕捉手段が、固定されたウレアーゼを含有する請求項１２に記載の透析液再生器。
【請求項１４】
毒素捕捉手段が、透析液から尿素を実質的に除去するために構成される請求項１に記載の透析液再生器。
【請求項１５】
毒素捕捉手段が、透析液から尿酸を実質的に除去するために構成される請求項１に記載の透析液再生器。
【請求項１６】
毒素捕捉手段が、透析液からクレアチニンを実質的に除去するために構成される請求項１に記載の透析液再生器。
【請求項１７】
選択したカチオンが、カルシウムイオン(Ca2+)、マグネシウムイオン(Mg2+)、カリウムイオン(Ｋ+)またはナトリウムイオン(Na+)の一つを含む請求項１に記載の透析液再生器。
【請求項１８】
選択したカチオンが、必須カチオンである請求項１に記載の透析液再生器。
【請求項１９】
請求項１に記載の透析液再生器を含む透析システム。
【請求項２０】
血液透析システムで使用される請求項１に記載の透析液再生器。
【請求項２１】
腹膜透析システムで使用される請求項１に記載の透析液再生器。
【請求項２２】
毒素成分含有透析液から浄化透析液を生成する透析液再生器であって、当該透析液再生器は、
浄化透析液を生成するために、毒素成分含有透析液から毒素成分の実質的取り込みを選択的に行い、かつ非毒素成分の取り込みを最小限にするために構成される透析物再生用織布；および
当該浄化透析液を放出するための流出路
を含む透析液再生器。
【請求項２３】
毒素成分含有透析液を受け入れるために構成される取込口をさらに含む請求項２２に記載の透析液再生器。
【請求項２４】
毒素成分が透析液再生器から放出されるように構成される排出口をさらに含む請求項２２に記載の透析液再生器。
【請求項２５】
透析液再生用織布が、イオン選択的な活性化繊維を含む請求項２２に記載の透析液再生器。
【請求項２６】
透析液再生用織布が、ウレアーゼが固定されたイオン選択的繊維を含む請求項２５に記載の透析液再生器。
【請求項２７】
透析液再生用織布が、繊維を酸化し、少なくとも一つの脂質鎖を付着し、および、少なくとも一つのまたはそれ以上の酵素を共有結合により付着して合成された、ウレアーゼが固定されたイオン選択的繊維を含む請求項２２に記載の透析液再生器。
【請求項２８】
透析液再生用織布が、ウレアーゼが固定されたイオン選択的な活性化繊維を含み、
ウレアーゼが固定されたイオン選択的な活性化繊維は、
帯電したイオンを保持するために構成される孔を有する繊維；
繊維に付着し、繊維の孔隙から実質的に離れながら拡張するように形成される脂質鎖を実質的に含む疎水性のイオン選択的バリア；および、
イオン選択的バリアの内部に実質的に配置されるウレアーゼ
を含む、請求項２２に記載の透析液再生器。
【請求項２９】
帯電したイオンが、アンモニウムイオンを含む請求項２８に記載の透析液再生器。
【請求項３０】
透析液再生用織布が、さらに、必須カチオンの取り込みを最小限とするように構成される、請求項２２に記載の透析液再生器。
【請求項３１】
必須カチオンが、カルシウムイオン(Ca2+)、マグネシウムイオン(Mg2+)、カリウムイオン(Ｋ+)またはナトリウムイオン(Na+)を含む請求項３０に記載の透析液再生器。
【請求項３２】
透析システムにおいて使用されるように構成され、さらに、多量の使用済透析液からの毒素成分の実質的な取り込むを行うことにより多量の浄化透析液を再生するように構成される、請求項２２に記載の透析液再生器。
【請求項３３】
毒素捕捉手段の製造方法であって、当該方法が、
繊維を酸化し；および、
活性化炭素繊維から離れながら拡張するような脂肪酸を付着させてイオン選択的バリアを生成することを含む製造方法。
【請求項３４】
さらに、活性化炭素繊維に結合したイオン交換樹脂を供給する請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
請求項３３に記載の方法に従って製造された再生カートリッジ。
【請求項３６】
さらに、活性化炭素繊維上にウレアーゼを固定する請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
血液から老廃物を除去するシステムであって、当該システムが、
透析液相、血液相、および、当該透析物相と当該血液相との間に実質的に位置する半透過性膜を含む透析器；および、
透析液再生用織布をさらに含む透析液再生器
を含むシステム。
【請求項３８】
透析液再生器が、透析器から供給された使用済透析液を浄化するように構成される請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
透析液再生器が、ウレアーゼが固定されたイオン選択的活性化繊維を含む請求項３７に記載のシステム。
【請求項４０】
携帯可能である請求項３７に記載のシステム。
【請求項４１】
透析液貯留槽をさらに含む請求項３７に記載のシステム。
【請求項４２】
透析液が、透析液相および透析液再生器を含む閉鎖系回路を再循環する請求項４１に記載のシステム。
【請求項４３】
ウレアーゼが固定されたイオン選択的活性化繊維が、尿毒症毒素を除去するために構成される請求項３９に記載のシステム。
【請求項４４】
血液透析処置のために用いられる請求項３８に記載のシステム。
【請求項４５】
腹膜透析処置のために用いられる請求項３７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、2003年12年24日に出願された米国仮特許出願第60/532,759号の優先権を主張し、本明細書の一部を構成するものとしてその全開示を援用する。
【０００２】
本願開示は、概して、透析のために利用する装置、システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
腎不全を一旦発症すると、生体内に生理学的攪乱が生じる。  このような攪乱作用によって、生体内の多様な毒素成分を十分に体外に排出するシステムや、所要の水分やミネラル成分の恒常性を維持するシステムが正常に機能しなくなる。  透析処置は、腎不全に伴う生体機能の不備を補助する目的で利用される。
【０００４】
血液透析および腹膜透析の二つのタイプの透析療法が、一般的に用いられている。  血液透析処置では、通常、血液から生体毒素成分を分離し、かつ体外人工腎臓として機能する血液透析装置が利用されている。  患者の静脈および動脈にカテーテルを挿入することで、患者と血液透析装置との間に連絡路が設けられて、血液透析装置を介して患者の血液が循環する。  この血液透析装置において、血液は、血中毒素が移行する透析液の作用を受ける。
【０００５】
腹膜透析では、血液を体外に取り出さずに血液を浄化する。  具体的には、腹膜透析によれば、患者の腹腔内に埋設されたカテーテルを介して、患者の腹腔内に透析液が導入される。  この透析液は、患者の腹膜と接触し、次いで、老廃物、毒素成分および過剰の水分が、腹膜を介して患者の血液から透過して透析液内に移行する。  老廃物、毒素成分および水の血液から透析液への移行は、拡散および浸透により起こる。  すなわち、浸透圧が膜を挟んで生じている。  患者の腹腔内から使用済の透析液を回収することで、患者の体内から老廃物、毒素成分および過剰の水分が除去される。  この処置サイクルが、必要に応じて反復される。
【０００６】
通常の血液透析装置では、半透過性膜によって、血液と血液を取り囲む透析液とが分離されている。  この半透過性膜は、標準分子物質の溶液や溶媒などの膜内外の透過を許容する細孔構造を具備しており、この細孔構造は、高分子量のタンパク質や血液細胞の構成成分のような高分子物質の透過を阻害する性質を有する。  この半透過性膜は、細菌の透過をも阻害する。  血液透析装置は、拡散と浸透を利用するものであるため、一般的には、透析物とも称されている透析液は、通常は、膜透過性で溶解した血液の標準的成分、例えば、各種の電解質を生理学的濃度で含んでいる。  この透析液には、血液に導入する上で好ましい物質、例えば、薬剤やブドウ糖などを様々な濃度で含めることもできる。
【０００７】
上述した半透過性膜に加えて、一般的な血液透析装置には、様々なポンプ装置やセンサー類を装備することができる。  透析液に酸素を導入して、血液内の酸素含量を通常レベルに維持するためにポンプ装置やバブラーを利用することもできる。  ポンプ装置によって、血流を調整することもできる。  さらに、血液内に抗凝固剤のような他の物質を導入するために、ポンプ装置を利用することもできる。  ヘパリンやクエン酸塩のような抗凝固剤をポンプ装置で導入することで、血液が接触する表面上での血液凝固を予防することができる。  さらに、透析液の温度を血液の温度と同等に維持するために、温度センサーやヒーターなどのセンサー類を、血液透析装置に装備することもできる。
【０００８】
透析処置は効果的ではあるが、患者は透析処理により現れる種々の困難に適応しなければならない。  例えば、透析処置を受けるために、患者は、病院や診療所などの透析施設に通院しなくてはならない。  通常、１週間当たりに三度またはそれ以上の定期的な透析処置が必要なため、透析施設への通院は、時間の浪費でしかなく、患者は時間的制約を受けることとなる。  例えば、透析処置が故に、患者は、自由に旅行もできない。  例えば、旅行を計画している患者は、旅行先の透析施設を手配する必要に迫られることとなる。      
【０００９】
かような手配は困難な場合が多く、そのことが、透析患者の自由な旅行を難しくしている。
【００１０】
透析処置を、自宅で行うこともできる。  自宅での透析処置は便利ではあるが、そのための装置は、実質的に、患者にとって不便な程の大きさである。  また、浄水システムのような別個の装置も必要となってくる。  この浄水システムは、透析のプロセスをさらに煩雑なものとし、また、それ専用の設置スペースを必要とするなど、自宅での透析処置を難しくする要因でもある。
【００１１】
典型的な透析装置は携帯性を妨げるような大きさであることは理解されるべきことである。  例えば、ある透析装置は、冷蔵庫の大きさとほぼ同じであり、携帯することなどは不可能である。  透析装置の携帯性の欠如は、透析患者の生活面での選択の幅を制限するものである。  例えば、多くの透析患者は、自宅療法を受けているか、透析施設を利用しているかにかかわらず、透析処置に要する時間と生活面での選択の幅の小ささが故に、旅行やその他の機会を制限しなければならない。  血液透析に要する時間は変わり得る、ということは留意されるべきことである。  例えば、あるシステムによれば、血液透析処置は、約４時間にわたって行われる。  透析施設への通院または自宅での常設型装置を用いた処置、それにこの所要時間がために、患者は、旅行などの機会から疎遠になってしまうのである。
【００１２】
透析処置に要する時間に加えて、患者、透析施設、健康保険会社、メディケアなどにとって、透析に要する費用も課題となっている。  例えば、透析施設は、施設の維持および人員の雇用のために、多大の費用を負担している。
【００１３】
また、透析に要する費用それ自体が高額である。  透析装置の費用に加えて、日常的に発生する透析物や医療廃棄物に対して繰り返し発生する費用もひどく高いものである。  例えば、従来の血液透析では、１回の血液透析療法で、大量の透析液、例えば、約120リットルもの透析液を用いて血液が透析されていた。  しかも、これら使用済の透析液は、単に廃棄されるだけであった。  大量の使用済透析液は、透析に要する費用を押し上げている。  さらに、大量の精製水が必要なことも、透析費用の増大に寄与している。  例えば、精製水を生成、貯蔵および使用する設備のため、費用が増大するのである。
【００１４】
さらに、透析液、注射針、およびその他の医療汚染物は、適切に廃棄しなくてはならず、このことが、透析処置に関連する費用と労力をさらに増大させるのである。
【発明の開示】
【００１５】
透析液再生器が提供される。  本願発明の一実施態様によれば、その透析液再生器は、選択したカチオンを寄せ付けない一方で、毒素成分を選択的に捕捉する毒素捕捉手段を具備することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本願発明を、その実施例に基づいて、以下に具体的に説明するが、本願発明は、本明細書に添付した図面とこれら実施例の開示に基づいて限定的に解釈されるべきでない。
【００１７】
透析に利用する透析システムの例を、図１の10で示した。  この透析システムは、透析装置12および透析液再生器または透析物再生カートリッジ14を具備している。  すなわち、透析装置12は、血液相と透析液相とを具備している。  毒素成分は、血液相と透析液相とを分離する半透過性膜を通して拡散および浸透によって、血液から透析液へと移動する。  移動した毒素成分によって、透析液相中の透析液は飽和される。  本明細書で使用する飽和の語は、増大した濃度の毒素成分、すなわち、飽和した透析液とは、増大した濃度の毒素成分を含む透析液を指す。
【００１８】
使用済透析液とも称される飽和した透析液は、そこから毒素成分を分離するように設計された再生器14に送られる。  使用済透析液から毒素成分が一旦除去されると、その透析液は、浄化されたものと考えられて、再利用される。  透析プロセス中での使用のため、精製透析液と浄化透析液とを貯蔵するための透析液貯留槽16を設けることもできる。
【００１９】
透析装置12、再生器14および貯留槽16は、配管24のような結合手段を介して結合された独立した装置として図示されているが、一つまたはそれ以上の機器および／または貯留槽を一体化することもできる。  通常は、透析装置と貯留槽の中間に再生器は配置されるが、それ以外の配置も可能である。
【００２０】
上述したように、この実施態様での透析装置12は、血液相18と透析液相20とに区画されている。  血液相18と透析液相20は、半透過性膜22によって分離されている。  血液またはその他の好適な流体が、取込径路30から透析装置12に導入される。  取込径路30は、患者の身体に連絡しており、例えば、矢印Ａの方向に、患者の身体から血液相18に向けて血液を供給する血液取込径路とすることもできる。  血液は、矢印Ｃの方向に、血液相18に導入され、そして血液相18から排出される。  この血液は、返流径路32を通って、患者の身体に戻される。
【００２１】
血液取込径路30および血液返流径路32には、(本実施態様において図示したような)配管24や、(患者のような)流体供給源と透析装置とを連絡するその他の導管が含まれていてもよい。  透析装置に流体を出入りさせるための様々なポンプ装置がある。  ある実施態様では、血液取込径路および血液返流径路は、血液相への血液の双方向の出入りを許容するダブル−ルーメン器具に組み入れられることもできる。
【００２２】
本明細書において透析液とも称している透析物は、矢印Ｂの方向に、透析装置12に導入され、そして、透析装置12から排出される。  前述したように、透析液は、通常、血中の膜透過性の溶解した標準構成成分を含んでいる。  この透析液には、血流に導入されることが好ましい物質、例えば、選択した薬剤や糖類などを様々な濃度で含めることもできる。  さらに、ある実施態様では、この透析液に酸素を吹き込んでいる。
【００２３】
透析装置12において、血液と透析液は、半透過性膜22によって分離される。  半透過性膜22として、正規の透析装置製造業者が市販している透析用膜が利用できる。  透析装置において一般的に用いられている透析用膜または半透過性膜の透過性細孔構造は、標準分子溶液中の物質や低分子物質などの透過を許容するが、細菌、高分子タンパク質や血液細胞の構成成分のような高分子物質の透過を阻害する。
【００２４】
ある実施態様では、半透過性膜22の表面には、血液と透析液との浸透性相互交換を促す部分が存在する。  例えば、血液は半透過性膜上に拡散して、透析液に覆われた半透過性膜に沿って最大限の接触を図る。  半透過性膜との接触および関与を実現するために、その他の好適な流動メカニズムや流動形態も利用することができる。
【００２５】
透析装置12の半透過性膜22は、全身系老廃物を透過することができ、これら全身系老廃物としては、尿素、尿酸、クレアチニン、リン酸塩、およびその他の有機性老廃物小分子などがあるが、これらに限定されない。  本願明細書で使用する全身系老廃物の語は、一般的には、毒素成分とも称されている。  このように、血液によって運搬された様々な毒素成分は、(矢印Ｇの方向に)半透過性膜22を透過して透析され、そして、透析装置12の透析液相20に収容された透析液に混入される。
【００２６】
毒素成分が回収されると、透析液に含まれる毒素分子の濃度が増大し、また、血液相18に収容された血液に含まれる毒素分子の濃度と透析液相20に収容された透析液に含まれる毒素分子の濃度の差異は縮小する。  従って、(透析液内の毒素レベルが増大して)透析液が所定のレベルの濃度の毒素成分を含んだ時点で、その透析液は、使用済透析液とみなされる。  この使用済透析液では、半透過性膜22を介して血液から毒素成分がその後も透析されてきても、それらを効果的に除去することはできない。  よって、このような使用済透析液は、返流径路42を介して透析装置12から排出すべく、排液またはポンプ処理されることになる。
【００２７】
現在市販されている多くの血液透析装置では、使用済透析液を廃棄している。  その例として、現在も利用されている一部の血液透析システムでは、血液透析装置に血液を出入りさせるために患者の静脈と動脈に挿入されているカテーテルを介して、血液透析装置に患者の血液がポンプ送給されている。  血液透析装置に血液が導入されるので、患者の血液に含まれる毒素成分と過剰の水分は、半透過性膜を通って拡散により透析液に移行していく。  この使用済透析液または老廃物は、その後、廃棄される。
【００２８】
あるシステムでは、ある重要な有機性小分子が血液から失われるように、様々な有機性小分子を透過できる半透過性膜が用いられている。
【００２９】
現在市販されている血液透析装置の多くは、透析装置に一旦通されて得られた使用済透析液を廃棄する形式であるため、大量の透析液を必要とする。  一回の血液透析療法で、患者の血液を透析するために、120リットルもの透析液が消費されている。  かように大量の透析液の必要性は、透析装置を携帯化する上での障壁に他ならない。  このように、血液透析処置にあっては、特定の透析施設での管理を受けるのが一般的である。  また、使用済透析液の大量廃棄は、環境面および経済的負担面での様々な弊害をも伴う。
【００３０】
改めて図１を参照すると、透析システム10では、再生器14にて使用済透析液が再生され、そして、浄化透析液または再生透析液が透析装置12に還流されるので、大量の透析液を必要としない。  本願発明のシステムによると、使用済透析液は、透析装置12の透析液相20から返流径路42へと排出される。  そして、この使用済透析液は、矢印Ｄで示したように、再生器14へと流入する(またはポンプ送給される)。
【００３１】
本願発明のシステムに対して、吸着作用で使用済透析液を浄化して再利用するシステムでは、カルシウムイオン(Ca2+)、マグネシウムイオン(Mg2+)、ナトリウムイオン(Na2+)およびカリウムイオン(Ｋ+)のような必須カチオンまでもが吸着剤に吸着されてしまう可能性がある。  このようなシステムの場合、透析されてしまった必須カチオンを補充する補給剤を患者に与えなくてはならない。
【００３２】
再生器14は、精製した透析液を再生するためのものである。  本願発明のシステムによれば、再生器14は、様々な毒素捕捉手段を具備している。  例えば、ある実施態様では、再生器14は、後に詳述するような繊維を利用している。  これら繊維は、尿素、尿酸、クレアチニン、およびその他の毒素成分を捕捉または保持し、そして、使用済透析液からそれら毒素成分を排除することができる。  毒素成分が一旦除去されると、この使用済透析液は、再生または浄化した透析液にまで精製されたものとして扱われる。  この毒素捕捉手段は、必須カチオンのような電解質を寄せ付けず、また、近づけないので、これらカチオンは、浄化透析液に残存する。  ある実施態様では、この透析液再生器は、毒素捕捉手段に加えて、一つまたはそれ以上の半透過性膜を具備している。  他の実施態様では、この透析液再生器は、半透過性膜などを装備していない。
【００３３】
最小濃度の毒素成分を含有している浄化透析液または再生透析液は、矢印Ｅで示したように、再生器14から排出されて、透析液貯留槽16に流入する(またはポンプ送給される)。      
【００３４】
清浄した透析液は、透析液貯留槽16にて貯蔵され、必要に応じて、矢印Ｆで示したように、透析装置12の透析液相20に送給される。  このようにして、透析液は、透析システム内で再利用されることとなる。
【００３５】
透析液を再生する図１に記載の透析システムによって、従来の透析処置において認められていた不都合や経済的負担は、解消または実質的に軽減される。  例えば、透析液を再生することによって、透析処置に必要な透析液の量を実質的に減少せしめることが可能となる。  また、透析液の所要量が減少することで、透析システムに必要な物理的な規模の縮小、ひいては、透析装置の設置面積の減少を図れることとなる。  ある実施態様では、透析システムを携帯可能なレベルにまで規模縮小することが可能になる。  透析システムの規模を縮小することによって、透析患者の活動範囲、利便性および快適度は改善される。  携帯式透析装置は、透析患者の生活様式を一変させ、また、以前の透析器を使用していた場合には困難であった、旅行、仕事および娯楽などへの患者の参加も可能にする。
【００３６】
患者の生活面での選択の幅が大きく改善されることに加えて、透析施設にとっても様々な利点を享受することができる。  例えば、透析施設は、透析システムに供する設置面積を縮小することができるのみならず、透析処置に対して、より簡便かつ快適な透析施設を提供することができる。
【００３７】
さらに、この浄化透析液は、透析に関連する経済的負担、例えば、従来の透析システムにおいて必要とされていた大量の水の精製に関する経済的負担、大量の透析液の調製および貯蔵に関する経済的負担、大量の透析液の適切な廃棄に関する経済的負担、大規模な透析装置の維持に要する経済的負担などの諸経費を削減する。  例えば、本願発明のシステムにおける少量の透析液の交換は、従来のシステムの場合と比較して、簡単、容易、迅速で、そしてより習得し易い。  つまり、わずかの時間と労力でもってして、透析装置の操作と透析患者の処置が行えるのである。  例えば、従来のシステムで必要とされていた透析液の排液と補充のプロセスが実質的に省略されるので、所要時間の短縮も図れる。
【００３８】
図２は、透析再生器14の一実施例の概略図である。  再生器14は、使用済透析液取込口52と少なくとも一つの浄化透析液排出口66を具備したハウジングから構成されている。  この取込口と排出口は、配管網の一部を形成しており、つまり、透析装置と透析液貯留槽との間に再生器は配置される。
【００３９】
例示的に示した実施態様では、透析液取込口52は、カートリッジ頂部54に取り付けられている。  カートリッジ頂部54は、カートリッジまたは再生器のハウジング64に適合または連結される。  一つまたはそれ以上のＯ−リング56および／または底部ガスケット62のようなガスケットなどのシール部材は、カートリッジ頂部54およびカートリッジハウジング64に連結または内蔵される。  これらシール部材は、システムの密閉状態を維持すると共に、ハウジングからの透析液の漏洩を防ぐ目的のものである。
【００４０】
再生器14には、透析液再生用織布58がさらに装備されている。  この透析液再生用織布は、所要量の必須カチオンを維持しつつ、透析液から毒素成分を除去するためのものである。  ある実施態様では、この再生器は、支持スクリーン60をさらに具備している。
【００４１】
上述したように、使用済透析液(毒素成分含有透析液)は、取込口52から再生器内に導入される。  この使用済透析液は、透析液再生用織布58に接触することとなる。  毒素成分は、織布に捕捉され、そこで留まり、再生透析液排出口66から浄化透析液が排出される。      
【００４２】
ある実施態様では、この毒素成分は、織布の内部またはスクリーン材表面に保持されている。  他の実施態様では、捕捉した毒素成分を除去するための第二の排出口、例えば、抜出口68を具備している。  毒素成分は、抜出口から系外に排出されるので、毒素成分が、再生器内に留まることはなく、また、透析装置内を循環する浄化透析液に混入することもない。
【００４３】
図３は、図２の線３-３に沿った、図２に記載の透析液再生用織布58の拡大断面図である。透析液再生用織布58は、例えば、イオン選択的繊維(ISF)、あるいは、ある実施態様ではイオン選択的活性化繊維(IS-AF)70などの一つまたはそれ以上を含む。  イオン選択的繊維は、一つまたはそれ以上の毒素成分を選択的に捕捉する。  単一の繊維に関して言及してきたが、織布/繊維には、一つまたはそれ以上の繊維を利用することができ、また、それら織布/繊維を組み合わせて毒素捕捉手段を形成することもできる。
【００４４】
好適な繊維であれば、いずれのものでも使用できることは留意されるべきことである。      
【００４５】
ある実施態様では、この織布は、炭素繊維や、プラスチック、ポリマー、樹脂、シリコーンなどの好適な繊維様素材から構成されている。  さらに、ある実施態様では、このような繊維として、粒状、塊状、織物状、環状、それにナノチューブのような筒状のものがある。  ある実施態様では、これら繊維は、酸処理または酸化処理がなされており、一方で、他の実施態様では、これら繊維は、酸処理も酸化処理もなされていない。
【００４６】
さらに、これら繊維は、活性化繊維または非活性化繊維のいずれでも利用できる。  例えば、ある実施態様では、これら繊維として、活性炭繊維が用いられている。  活性炭繊維は、前駆繊維(例えば、ポリアクリロニトリル、フェノール樹脂、ピッチ、レーヨンなど)を、高温下で、酸素のような酸化性気体、水または二酸化炭素などの存在下で、炭化および活性化することによって形成される。
【００４７】
例えば、硬木、果殻、椰子殻、動物骨、ピッチ、(レーヨンやポリアクリロニトリルなどの)炭素含有ポリマー、それに、その他の炭素質材を焼くことによって、活性炭を得ることができる。  酸素の不存在下で、水蒸気、二酸化炭素または一酸化炭素と共に高温で木炭を加熱することによって、木炭は「活性化」される。  この加熱によって、残留している非炭素系物質は除去され、そして、非常に高い表面積を有する多孔質の微細構造が形成される。
【００４８】
本願発明のある実施態様では、イオン選択的繊維として、ウレアーゼが固定されたイオン選択的繊維(ISUIFs)、ウレアーゼが固定されたイオン選択的活性化繊維(ISUIFs)、または、イオン選択的繊維を有する、ウレアーゼが固定されたポリエーテルスルホン膜(またはその他のポリマー膜またはポリマー類)、または、これらの組み合わせが利用可能である。  他の実施態様は、リン酸塩を含む、しかしながらリン酸塩に限定されないが、透析されるべきその他の老廃物を選択的に捕捉する手段を具備することができる。
【００４９】
好適な織布であれば、いずれのものでも透析液再生用織布58として使用できる。  イオン選択的繊維70は、いずれの方向で配置してもよく、平行重層的な配置形態を図示してはいるが、無秩序形態を含めた様々な配置パターンをとることもできる。  織布58に、均一または多様な大きさの繊維70を組み込むことができる。  図２では図示していないが、尿素を分解するために、繊維に沿ってウレアーゼのような酵素を固定することもできる。  その他の毒素成分を分解および／または捕捉するため、その他の選択した酵素も、繊維に沿って選択的に組み込むことができる。  当該酵素は、アンモニアの代わりに尿素を捕捉する手段であってもよい。
【００５０】
繊維70として、市販されている活性化繊維(AF)が利用できる。  ある実施態様では、活性炭繊維(ACF)と織布が用いられている。  本願明細書に記載の透析システムで利用される繊維として、K5d25がある。  K5d25は、250ｇ/m2の密度と、2,500m2/ｇの比表面積を有するかご状織繊維である。  １つの繊維について例示したが、本願発明の要旨から逸脱しない限りは、その他の織布や繊維も使用することができる。  例えば、他の市販の繊維や、加工された繊維／織布でも使用可能である。
【００５１】
これら繊維は、三次元構造を有している。  これら繊維は、この三次元構造の内部に微孔質構造や選択された官能基を取り込む構造を形成する。  このような三次元構造は、選択されたイオンを捕捉または保持する。  例えば、これら微孔質構造を帯電せしめることで、反対荷電を有するイオンを選択的に捕捉することができる。  ある実施態様では、微孔質構造に負電荷を帯電させることで、アンモニウムイオンのような正電荷のイオンを引き寄せて捕捉している。
【００５２】
織布が一旦選択されると、透析液再生用織布に用いる織布用繊維が準備される。  ある実施態様では、酸素含有官能基の濃度を増大せしめるため、繊維表面が修飾される。  繊維表面の修飾は、繊維表面が酸化されるような修飾であってもよい。  例えば、繊維表面は、カルボン酸基および水酸基の付加により修飾されてもよい。
【００５３】
繊維表面を修飾する上で好適ないずれの方法も利用可能であり、例えば、加熱処理、過酸化物処理、酸処理などの方法があるが、これらに限定されない。  繊維表面の修飾には、高濃度の酸素による修飾や、より高濃度のカルボン酸基および水酸基による修飾が含まれるが、当該修飾は、アンモニウムに結合可能な官能基を付与するだけでなく、これら繊維のさらなる改変をも可能にする。  本願明細書で使用される表面の語は、透析液またはその一部に対して暴露される／暴露可能な繊維上の部分を指す。
【００５４】
繊維表面を改変する上で好適ないずれの方法も利用可能であり、以下の表では、様々な表面改変処理を施して得られた結果が示されている。  具体的には、表１に記載の繊維試料は、その表面に、酸素含有官能基の濃度を増大させる処理を個別に施している。  その結果、酸処理した繊維は、その他の処理繊維との比較において、酸素原子の含有比率が最も高い繊維であったことは留意されるべきことである。  しかしながら、その他の処理方法ならびにその他の表面改変方法も、アンモニウム結合修飾および／またはその後の修飾のための繊維表面を調製するに好適である。
【００５５】
【表１】
2007516793.tif 000003
さらに、表２には、改変繊維試料に関する酸素含有官能基の相対濃度が示されている。      
【００５６】
また、繊維表面を改変するために、これ以外の方法が利用可能であることは理解されるべきことである。
【００５７】
【表２】
2007516793.tif 000004
図４を参照すると、表面処理した繊維は、アンモニウムに結合することができる。  図４は、表面処理した繊維へのアンモニウムの結合性、すなわち、酸処理した活性化繊維へのアンモニウムの結合性を示している。  図４には、表面処理した活性化繊維試料を、三種類の濃度(10mg/dL、25mg/dLおよび50mg/dL)の水酸化アンモニウムを含む溶液にて、攪拌しながら、33℃で、０〜24時間かけてインキュベーションして得られた結果が示されている。  インキュベーションを終えた後に、上清溶液内に残存しているアンモニウム濃度を、ベルテロの変法を用いて、繊維に結合したアンモニウムイオンの量を決定して、その結果を、図４のグラフに表した。  曲線72は、酸処理した活性化繊維を50mg/dLの水酸化アンモニウム溶液でインキュベーションした実験区でのデータをプロットして得た曲線であり、また、曲線73は、酸処理した活性化繊維を25mg/dLの水酸化アンモニウム溶液でインキュベーションした実験区でのデータをプロットして得た曲線であり、そして、曲線74は、酸処理した活性化繊維を10mg/dLの水酸化アンモニウム溶液でインキュベーションした実験区でのデータをプロットして得た曲線である。
【００５８】
前述した表面処理した繊維をはじめとする繊維類は、多様な透析液の循環流量に対して十分な物理的強度を具備している。  例えば、ある試験では、循環する透析液にこれら繊維類を作用せしめても、炭素粒子は一切検出されなかった。  このように、これら繊維類は、再生器での使用に耐え得るのである。
【００５９】
繊維表面にイオン分離層をさらに設けることも可能である。  好適なイオン分離層であればいかなるものでも形成可能であるが、例えば繊維表面に長鎖炭化水素を付着せしめたイオン分離層などがあるが、これらに限定されない。  また、好適な炭化水素であれば、いずれのものでも利用可能であり、例えば、繊維表面に付着した脂質または脂肪酸などがある。  鎖状脂質や環状脂質のような脂質分離層によって、織布の内部表面に物理的分離層が形成される。  好適な鎖状脂肪酸などであれば、いずれのものでも、繊維に付着せしめることができる。
【００６０】
その他の好適なイオン分離層を繊維表面に作製することも可能であるが、活性化繊維表面にイオン分離層を構築する方法を、例示目的で、以下に開示する。  具体的には、ある実施態様では、酸処理した活性化繊維などの表面修飾した活性化繊維はさらに、脂肪酸の添加によるイオン分離層の形成のために、修飾され得る。  脂肪酸は、Ｃ４の長さから、Ｃ25の長さにまで伸長することができる。  ある実施態様では、14〜17個の炭素からなる脂肪酸鎖が用いられる。  脂肪酸の炭素数について言及する場合には、脂肪酸のカルボキシル基の炭素も計数される。
【００６１】
ある実施態様では、酸処理された活性化繊維などの表面処理された活性化繊維を、ピリジン、トリエチルアミン、４-(ジメチルアミノ)ピリジン、Proton-Sponge (登録商標)、および、ポリスチレン-ジビニルベンゼン(PSDVB)で支持された幾つかのピペリジン化合物などの酸スカベンジャーの存在下で、塩化パルミトイルと反応せしめてイオン分離層を構築することができる。  この反応によって、パルミトイル基(Ｃ16)が活性化繊維に付着する。  パルミトイル基に加えて、および/またはパルミトイル基に代えて、その他の好適な炭素鎖または炭素分離層を、活性化繊維に付着させることも可能であることは理解されるべきことである。
【００６２】
さらに、繊維は修飾され、イオン分離層および固定されたウレアーゼ酵素もしくはその他の固定された所望の酵素の双方を含むようにすることができる。  固定されたウレアーゼ酵素は、尿素を分解してアンモニウムイオンにする。  これらアンモニウムイオンは、織布によって捕捉される。  例えば、正荷電を帯びたアンモニウムイオンは、負荷電を帯びた繊維によって、織布の側に引き寄せられる。
【００６３】
選択した酵素を固定する上で好適な方法であれば、いずれのものでも利用することができる。  ある実施態様では、ウレアーゼまたはその他の好適な酵素を繊維に共有結合により結合させることが選択される。  選択した酵素または酵素類を付着あるいは固定する上で好適な方法であれば、いずれの生化学的方法でも利用することができる。
【００６４】
例示的な実施例として、ある実施態様では、精製ウレアーゼが、８−アミノカプリル酸リンカーおよびグルタルアルデヒドリンカーの組み合わせを用いて、イオン選択的活性炭繊維に固定される。  活性化繊維にリンカーを付着せしめるための最初のカップリング反応では、１−(３−ジメチルアミノプロピル)−３−エチル−カルボジイミド塩酸塩(ＥＤＣ)を、カップリング剤として用いることができる。  ウレアーゼまたはイオン選択的代替化合物を繊維に固定するために、その他のカップリング剤、および／またはその他の共有リンカーの他に、その他の生化学的方法を利用することも可能である。
【００６５】
ウレアーゼが固定されたイオン選択的繊維の調製法の一例を、以下に示した。
【００６６】
【表３】
2007516793.tif 000005
繊維にウレアーゼを固定することで、使用済透析液に含まれる尿素の分解が可能となる。  その例として、図５には、イオン選択的ＡＣＦに固定されたウレアーゼに関して行った速度論的試験の結果が示されている。  酵素の速度論的試験は、定常状態の速度論に基づいて実施した。  ラインウィーバー・バークプロットを用いて、実験データを分析した。  この実施例では、Ｋm値とＶmax値の計算値が、22.8mMと0.65μmol/分/cm2であったのに対して、遊離ウレアーゼのＫm値とＶmax値は、５mMと0. 1μmol/分であった。  このように、固定されたウレアーゼは、尿素に対して僅かな親和性しか示さないものの、遊離ウレアーゼよりも遙かに大きな触媒活性を有している。  また、ウレアーゼは、固定されてもなお、使用済透析液に含まれる尿素を分解するに活性を保持している。  Ｋm値とＶmax値は、実験条件、結合条件、反応条件などによって影響を受けることを考慮すべきである。
【００６７】
上述した通り、ある実施態様では、透析液再生用合成織布は、付着した鎖状脂質の近傍にある疎水性層、この鎖状脂質によって形成されたイオン選択的バリア、尿素からアンモニアイオンおよびその他の化学反応中間産物への加水分解を触媒することができる固定されたウレアーゼ、および、その他の毒素成分を捕捉することができる親水性細孔の一つまたはそれ以上を具備した繊維を、一つまたはそれ以上利用することができる。  透析液再生用織布で用いられるこれら要素については、図６を参照しつつ、以下に説明する。
【００６８】
繊維の製造は、工程毎に議論されるが、これら作業工程を逆から実施したり、あるいは作業工程の順序を適当に変更することもできる。  さらに、ある実施態様では、先に説明した作業工程の工程数を加減しながらも、ウレアーゼが固定されたイオン選択的繊維を製造することができる。  ウレアーゼが固定されたイオン選択的活性化炭素繊維(およびその他の同様の繊維)を製造するための様々な生化学的方法が、透析液再生用織布を製造するために用いることができるが、本明細書に示した実施例は例示目的のものであって、限縮目的のいかなる意図も伴うものではない。
【００６９】
図６を参照すると、図３に記載のイオン選択的繊維の概略拡大図が提示されている。  図６では、符号70で大まかに示されているように、ウレアーゼが固定されたイオン選択的繊維内での分子の移動と毒素成分の捕捉態様が示されている。  例示した繊維／織布70は、図１〜２に記載の再生器14の透析液再生用織布内に提供される。
【００７０】
概観すると、使用済透析液が再生器14内に流入して、繊維70に接触すると、尿毒症毒素成分が透析液から除去されて、繊維内に取り込まれる一方で、必須カチオンなどの電解質は、再生した透析液内に選択的に保持される。  図３を参照すると、使用済透析液は、尿素の他に、クレアチニンや尿酸のようなその他の毒素成分をも含有している。  この透析液は、様々な必須カチオンをさらに含んでおり、例えば、必須カチオンとして、カリウムイオン(Ｋ+)、ナトリウムイオン(Na+)、マグネシウムイオン(Mg2+)およびカルシウムイオン(Ca2+)などがあるが、これらに限定されない。  繊維70は、毒素捕捉手段として機能し、かつ、構成されている。  具体的には、尿素、尿酸、クレアチニンなどの毒素成分が繊維に接触すると、繊維に向かって移動して、繊維内に毒素成分が取り込まれ、使用済透析液は浄化される。  しかしながら、繊維への必須カチオンの取り込みは最小限であるため、必須カチオンの相当量は、透析液に残存する。  換言すれば、必須カチオンは毒素捕捉手段から追い出されるように考えられるので、相当量のカチオンが透析液に残ることとなり、これらカチオンを含有し、実質的に毒素成分を含まない透析液は、浄化透析液であるとみなさる。  このように、この浄化透析液は、透析システムにおいては、カチオンを補充する必要なく(または最小量の補充で足りる)利用され得る。
【００７１】
織布70周囲でのイオンの挙動を詳細に検討すれば、まず、(カリウムイオン(Ｋ+)、ナトリウムイオン(Na+)、マグネシウムイオン(Mg2+)およびカルシウムイオン(Ca2+)などの)必須カチオンの混合物、それに、尿素、クレアチニン、尿酸、およびその他の少量の尿毒症毒素成分を含む毒素成分を含有する使用済透析液が、再生器内に流入する。  この使用済透析液は、疎水性半透過性膜82と接触する。  使用済透析液に含まれる様々な成分が、疎水性半透過性膜82を透過することができ、織布に接触する。
【００７２】
上述した通り、繊維70に、符号84で示したイオン選択的バリアまたは疎水性分離層を設けることができる。  イオン選択的バリア84に、Ｃ４−Ｃ25の炭素鎖の鎖状脂肪酸86を付加することができる。  カリウムイオン(Ｋ+)、ナトリウムイオン(Na+)、マグネシウムイオン(Mg2+)およびカルシウムイオン(Ca2+)などのカチオンに対する物理的分離層を形成するために、この炭素鎖を、織布本体から伸長させることができる。  これらカチオンは、水和作用を受けて大きくなり得る、ということは留意されるべきことである。  様々なイオンを繊維に引き寄せるべく、これら繊維を帯電させることはできるが、(水和したカチオンのような)ある程度の大きさの分子は、脂肪酸の伸長した鎖によって繊維内への移行が阻害されることになる。  このように、この鎖はイオン選択的バリアとして機能し、これにより小さな分子は繊維内へ移行は許容されるが(これにより、小分子が繊維内に取り込まれる)、その一方で、(水和したカチオンのような)ある程度の大きさの分子は、毒素捕捉手段への移行が妨げられる。
【００７３】
イオン選択的バリアの疎水性は、固定されたウレアーゼへの尿素の接触能と均衡が取れていなければならない。  つまり、この分離層は、必須カチオンを反発するに十分な程度に疎水性でなければならないが、ウレアーゼへの尿素の移行速度を劇的に低下させる程度に疎水性である必要はない。
【００７４】
例えば、ある実施態様では、カリウムイオン(Ｋ+)、ナトリウムイオン(Na+)、マグネシウムイオン(Mg2+)およびカルシウムイオン(Ca2+)のような必須カチオンは、実質的には、炭素鎖が形成する物理的分離層を透過することができない。  このような必須カチオンは、疎水性のイオン選択的バリアから追い出されるものと考えられる。  つまり、必須カチオンは透析液内に保持されるため、透析処置中の透析液のイオン恒常性は維持されることとなる。
【００７５】
しかしながら、クレアチニンや尿酸などの毒素成分は、分離層に浸透し、次いで、繊維に容易に吸着されてしまう。  毒素成分は、バリア内に捕捉される。  脂肪酸の鎖も、尿素が通過し、バリアに捕捉されるように構成されてもよい。  さらに、尿素が分解して生じたアンモニウムイオンは、負電荷を帯びた繊維に引き寄せられ、そして、捕捉されてしまうので、透析液にアンモニウムイオンが再度混入する恐れはない。
【００７６】
ある実施態様では、炭素鎖は、繊維または織布に沿って、繊維または織布の長さとは異なる大きさである。  他の実施態様では、炭素鎖は、繊維または織布に沿って、繊維または織布と同じ長さである。  鎖の位置は、バリアの効率にも影響する。  さらに、短鎖の炭素鎖が用いられている実施態様では、比較的近接した位置に短鎖が存在し、他の実施態様では、長鎖の炭素鎖が短鎖と分け隔てて位置する。  そのような位置関係は、長鎖がより広範な領域をカバーし、かつ短鎖に接近して位置することなく、適切な物理的バリアを提供しえる点から、効率的であると言える。  さらに、伸長した炭素鎖に認められることであるが、ある実施態様では、炭素鎖が炭素バリアとしてみなし得るように、炭素鎖は一つまたはそれ以上の環状またはその他の構造を具備することができる。
【００７７】
上述した通り、繊維70は、親水性細孔88をさらに具備することもできる。  これら親水性細孔は、逆の電荷を帯びたイオンを引き寄せるに十分なまでに帯電している。  例えば、親水性細孔を負電荷で帯電することで、正電荷を帯びたアンモニウムは引き寄せられて、繊維内にアンモニウムが捕捉される。  ある実施態様では、イオン交換樹脂92が提供される、ということは留意されるべきである。  例えば、繊維に沿って存在する負電荷を増強するため、負に帯電したイオン交換樹脂が付与され得る。  これにより、選択したイオンの誘引と捕捉が、確実に行えることとなる。
【００７８】
上述した通り、繊維70は、符号90で示されるウレアーゼのような固定された酵素をさらに有する。  ウレアーゼを固定した酵素であると表現しているが、好適な酵素であれば、いずれの酵素であっても捕捉手段に利用または提供することができる。  この実施例では、尿素を加水分解するために、固定したウレアーゼが構成されている。  そうして生じたアンモニウムイオン(NH4+)は、繊維70の負荷電によって引き寄せられ、分離層の内部に捕捉され、繊維内の親水性細孔に吸着される。
【００７９】
上述した通り、本願発明のシステムは、毒素捕捉手段を内蔵した透析液再生器を具備している。  使用済透析液は、再生器に送給され、透析液を浄化するための透析液再生用織布と接触する。  この透析液再生用織布は、毒素捕捉手段として機能するものであり、クレアチニン、尿酸およびリン酸塩などの尿毒症毒素成分を選択的に捕捉し、また、尿素を選択的に分解して、生成するアンモニウムイオンを実質的に捕捉する。  必須カチオンのような非毒素成分は、毒素捕捉手段に捕捉されないので、そのまま透析液内に残存する。      
【００８０】
実質的に毒素成分を含まない透析液(浄化透析液)は、透析装置12での再利用のために、透析液貯留槽16に再循環される。
【００８１】
図７は、本願発明の実施態様に従った(符号110で全体を示した)他の透析システムの概略を示している。  透析システム110は、携帯型の血液透析装置である。  このシステムでは、透析液の浄化と再使用を可能にする前出の透析液再生用織布を利用している。  透析液を再使用することで、システムの携帯化や価格抑制の実現のみならず、透析患者による取り扱いがより簡便になる。
【００８２】
図１に示したシステム10と同様に、透析システム110も、血液相118と透析液相120とを有する透析装置112を具備している。  半透過性膜122が、二つの相を分け隔てている。  透析システム110は、透析液再生器114と透析液貯留槽116とをさらに具備している。
【００８３】
システム110の稼働は、高濃度の毒素成分を含有する血液(尿毒症血液)の取り込みチューブシステム130を通じての取り込みを含む。  ある実施態様では、患者の尿毒症血液は、血液ポンプ131の駆動によって、透析装置112の血液相118に送給される。  血流を調節および監視するための様々な血流センサー133および140を装備することもできる。  さらに、気泡センサー142のような気泡センサーを一つまたはそれ以上装備することもできる。
【００８４】
ある応用例では、システム全体の重量が重大になった場合などは、ガスモニターなどのセンサー類を完全装備の血液透析装置から取り外すことができる。  代替の監視方法を用いることができる。  例えば、三路ルーメン器具を用いて患者から血液試料を定期的に採取し、そして、好適な携帯式分析システムを用いて、カチオン、アンモニウム、尿素、尿酸、クレアチニン、リン酸塩、酸素、重炭酸塩、グルコースの濃度やｐＨなどを測定してもよい。
【００８５】
半透過性膜122は、血液と透析液相120に流入した透析液とを分離する。  特定の尿毒症毒素成分は、透析装置内の半透過性膜により、患者の血液から半透過性膜を通して透析液に移行する。  透析液が毒素成分によって飽和状態になると、使用済透析液は、再生器114に送給される。  この透析液の流れは、透析液量センサー135によって調節される。
【００８６】
使用済透析液は、再生器に受け入れられ、そこで、毒素成分含有透析液は、透析液再生用織布と接触する。  透析液再生用織布は、様々な毒素成分を捕捉し、透析液から除去するような、ウレアーゼが固定されたイオン選択的繊維を含む。  浄化透析液は、再生器から排出されてサンプリングされ、次いで、アンモニアセンサー137により残留アンモニアが検査される。  さらに、浄化透析液がポンプにより透析液貯留槽116に送給されると、血液ガス分析器138によって、血液ガスに関する複数の特定の項目が選択され、検査される。  浄化透析液は、必要に応じて、透析液ポンプ126によって透析液貯留槽から透析器112に還流され、その後、閉鎖系の循環型透析システムおよび透析プロセスが反復される。
【００８７】
上述したように、複数の透析要素を監視するために様々なセンサー類を用いることができ、それら透析要素としては、血液流速、透析液流速、温度、酸素レベル、送血管での気泡の有無、および、カチオン、アンモニア、重炭酸塩濃度などの透析液成分などがあるが、これらに限定されない。  ある実施態様では、精度を適正ならしめるために、たくさんのセンサー類を利用することもできる。  センサー類からの情報を受信し、ポンプ類を制御し、そして、関連するデータを記録するため、コンピューター(図示せず)を利用することも可能である。  図示していないが、透析プロセスをさらに制御および監視するために、透析システム内に様々な電子装置を組み込むことも可能であることは理解されるべきである。  さらに、制御情報、センサー情報およびシステム制御データに関する情報を、使用者が即座に取得できるように、使用者のためのインターフェイスを組み込むことも可能である。
【００８８】
本願明細書で開示したシステムでは、血液および透析液の双方が、それぞれのシステムを通じて送液される、ことは留意されるべきことである。  ある実施態様では、ポンプは、ローラーポンプであり、また、他の実施態様では、ポンプは、空気ポンプ、電動式ポンプ、手動ポンプまたはこれらの組み合わせを含む。  ある実施態様では、これらポンプによって、100〜1,000ml/分の範囲に流速を調整することができる。
【００８９】
ある実施態様では、透析液貯留槽または貯留用タンクは、約６リットルの容量を有しており、また、充填、排液および洗浄が容易に行える。  閉鎖系の再使用可能な透析システムを提供することによって、透析システムの重量を、持ち運び可能な程度に軽量となるように最小化することができる。  例えば、システムは、手で持ち運びが行える重量にまで、充分に軽量化することができる。
【００９０】
ある実施態様では、透析システムを構成する一つまたはそれ以上の要素を、使い捨て可能または交換可能な部材とすることができる。  例えば、ある実施態様では、透析液全量および血液と接触する要素、すなわち、配管系124、透析器112、再生器114および透析液貯留槽116は、交換のために、センサー類およびポンプ類から取り外される。  また、ある実施態様では、再生器114(および関連する構成要素)が別個のまたは結合された構成単位として交換され得るように、再生器114は、透析システムの一つまたはそれ以上の要素から選択的に取り外すことが可能である。
【００９１】
さらに他の実施態様では、再生器114は、配管系、センサー類、およびその他の透析要素から手で取り外されて、さらに、廃棄され、新たな再生器と交換され得る。  よって、この再生器114は、交換可能なカートリッジでもある。  別の実施態様では、取り外された再生器は取り除かれて、イオン選択的繊維（図２の符号58で示されている）や支持スクリーン(図２の符号60で示されている)のような、再生器内に内蔵された一つまたはそれ以上の使い捨て可能な要素が交換される。  一旦、再生器内の使い捨て可能な構成要素が新品に交換されると、再生器のハウジングは閉じられて、透析システム内の当初の位置に改めて取り付けられる。
【００９２】
透析液再生器およびそこで用いる織布について、血液透析装置または血液透析システムでの用途に関して説明してきたが、本透析液再生器およびそこで用いる織布は、腹膜透析ユニットまたは腹膜透析システムを含むいずれの透析システムにおいても使用することができることは理解されるべきことである。  さらに、これら再生器とそこで用いる織布は、流体からの毒素成分の除去を必要とするその他のシステムにおいても使用することができる。
【００９３】
図８〜図１３を参照しながら、透析液再生用織布の様々な特性を述べることとする。  説明を容易にするために、様々な実験について言及する。  なお、以下の説明は例示目的のものであり、本願発明の限縮を目的とするものではないことは理解されるべきことである。
【００９４】
図８には、ウレアーゼが固定されたイオン選択的ＡＣＦを試料とし、そこに含まれるウレアーゼのｐＨ安定性を示す棒グラフが表されている。  グラフに示されているように、試験したｐＨレベルでは、ウレアーゼ活性の顕著な低下は認められなかった。
【００９５】
図９は、被検試料であるウレアーゼが固定されたイオン選択的ＡＣＦの温度安定性を示している。  グラフに示されているように、様々な温度条件下では、固定されたウレアーゼはその活性レベルを維持している。  このように、本システムは、様々な温度条件下で利用できるものである。
【００９６】
被検試料であるウレアーゼが固定されたイオン選択的ＡＣＦのｐＨおよび温度の双方について、さらに試験時間を延長して研究を行った。  その結果、試験時間を４〜８時間にまで延長しても、ウレアーゼ活性の顕著な低下は認められなかった。  ここに記載された携帯型透析システムの利用は、この延長された試験時間よりも充分に短いものであり、従って、透析プロセスを実施している間もウレアーゼ活性は保持されることを保証しているのである。
【００９７】
さらに、図１０は、被検試料であるウレアーゼが固定されたイオン選択的ＡＣＦのウレアーゼの安定性を、試験期間を延長して試験した結果を示している。  グラフに示されているように、４℃で、１４日間、湿潤条件下で保管してもなお、９０％を超えるウレアーゼ活性が維持されていた。  保管期間を延長できるので、利用者または施設は、交換用の再生器などをより簡便に保管することが可能となる。
【００９８】
図１１は、適切な透析緩衝液を用いての、尿素の加水分解と、生成したアンモニウムイオンの吸着との観点から、ウレアーゼが固定されたイオン選択的ＡＣＦの尿素除去能を示している。  グラフから明らかなように、曲線217は、透析液から除去されたアンモニアの濃度(mM)の変化を経時的(分単位)に表しており、また、曲線219は、透析液中の尿素の濃度の変化を経時的に表しており、そして、曲線221は、透析液中の遊離アンモニアの濃度の変化を経時的に表している。  グラフに明示されているように、試料であるウレアーゼが固定されたイオン選択的ＡＣＦは、透析液に含まれる尿素を効率良く除去していた。      
【００９９】
ウレアーゼによって生成された遊離アンモニウムイオンは、この試験で用いた検出方法(ベルトロ)ではごくわずかしか検出されておらず、このことは、尿素がイオン選択的層を透過して、繊維内のウレアーゼに到達していることを示すものであるが、そこで形成された荷電量に富むアンモニウムイオンは、イオン選択的な層のため、繊維から離れることはできず、効率良く繊維に吸着されている。
【０１００】
さらに、図１２は、イオン選択的活性化炭素繊維を用いて、クレアチニンや尿酸などの尿毒症毒素成分が効果的に除去されることを示している。  具体的には、図１２は、３３℃にて、様々な濃度の尿酸やクレアチニンが吸着されていることを示している。  縦帯223は、10mg/dLの濃度の尿酸の吸着量(付着量、mg/ｇ)、また、縦帯225は、10mg/dL溶液でのクレアチニンの吸着量であり；縦帯227は、25mg/dL溶液での尿酸の吸着量、また、縦帯229は、25mg/dL溶液でのクレアチニンの吸着量であり；そして、縦帯231は、50mg/dL溶液での尿酸の吸着量、また、縦帯233は、50mg/dL溶液でのクレアチニンの吸着量である。  グラフに示されているように、尿酸とクレアチニンの双方は、毒素成分を除去するために成分の追加を必要としない好適なレベルにまで、織布に吸着される。  しかしながら、あるシステムにおいては、これらの毒素成分の吸着および捕捉を改善するための成分を含有させることができる、ということは理解されるべきことである。
【０１０１】
図１３を参照すると、イオン選択的活性化繊維は、透析液内のカチオンを寄せ付けないことが示されている。  例示された試験において、イオン選択的活性化繊維は、生理学的濃度のイオン(1.5mM CaCl2、140mM NaCl、1.0mM KClおよび0.5mM MgS04)を含む溶液内で、振盪しながら、３５℃にて、２４時間インキュベーションされた。  イオン濃度は、カルシウムイオン(Ca2+)が0.33％、マグネシウムイオン(Mg2+)が0.83％、ナトリウムイオン(Na+)が約３％、そして、カリウムイオン(Ｋ+)が0.25％減少していた。  測定データ、すなわち、縦帯241で表されるカルシウムイオン(Ca2+)の吸着量(mg/ｇ)、縦帯243で表されるマグネシウムイオン(Mg2+)の吸着量を、そして、縦帯245で表されるカリウムイオン(Ｋ+)の吸着量は、繊維のイオン吸着性能を算出するために使用された。  グラフに明示されているように、イオン選択的活性化繊維は、必須カチオンを寄せ付けず、それにより、再使用に供されるべく、透析液内にカチオンが維持されるのである。  なお、固定されたウレアーゼが無い場合でも、尿素は、イオン選択的ＡＣＦに実質的に吸着されていた。  このように、必須カチオンとは対照的に、尿素はその他の毒素成分と同様に、イオン選択的バリアを透過する、ということは留意されるべきことである。
【０１０２】
あるシステムにあっては、尿素の除去は必ずしも重要なことではない、ということは理解されるべきことである。  そのようなシステムでは、毒素捕捉手段は、固定されたウレアーゼを、殆どまたは全く具備しない。  さらに、そのようなシステムは、カチオン交換器を具備していない。  例えば、イオン選択的織布／繊維の疎水性は乏しく、非酸化繊維から構成されていることが多い。
【０１０３】
このように、前述した毒素捕捉手段は、病原体、ウィルス、細菌などの他のタイプの毒素成分を除去するために使用することができる。  これらシステムでは、毒素捕捉手段は、選択された毒素成分の捕捉に特異的な代替吸着剤を具備することができる。  例えば、このようなシステムは、急性感染症の患者や、病原性ウィルスおよび病原性細菌に曝されている患者が保有している病原体、ウィルス、細菌などの毒素成分を軽減または最小ならしめるために、利用され得る。  さらに、有機性毒素成分や毒性重金属に曝された患者も、前述した毒素分離システムで処置することができる。  換言すれば、この毒素捕捉手段は、血液濾過手段としても使用することができる。
【０１０４】
本願明細書では特定の実施態様について記載しているが、これら特定の実施態様は多様な変更が可能であるため、これら実施態様の開示は、いかなる限縮をも意図していない。      
【０１０５】
本願明細書の主題は、全て本願明細書に記載の様々な構成要素、特徴部分、作用効果および／または特性の新規かつ非自明の組み合わせおよびサブコンビネーションを含むものである。  特許請求の範囲の欄には、新規かつ非自明と考えられる特定の構成要素の組み合わせおよびサブコンビネーションが記載されている。  これらのクレームは、“１つ”の要素、または、“第一”の要素、または、その等価物に言及していてもよい。  このようなクレームは、そのような要素を１つまたはそれ以上組み合わせることを含むと解されるべきであり、そのような要素を２つまたはそれ以上必要とすることでもなく、また、２つまたはそれ以上の要素を排除するものでもない。  本願発明の特徴部分、作用効果、構成要素および／または特性に関する他の組み合わせ、または、サブコンビネーションは、本願または他の関連する出願において、現在のクレームの補正または新規クレームの提示を通じてクレームされてもよい。  そのようなクレームも、当初のクレームの範囲よりも広かろうが狭かろうが、同等であろうが異なっていようが、本願発明の主題の内に含まれるとみなされる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本願発明の透析システムの一実施例を示す概略図である。
【図２】本願発明の一態様である図１の透析システムにおいて使用される透析液再生カートリッジを示す概略図である。
【図３】図２の線３−３に沿った、透析液再生カートリッジに内蔵されているイオン選択的織布の断面図である。
【図４】図２に記載の透析液再生カートリッジにおいて使用される酸処理をした繊維のアンモニウム結合能力を示すグラフである
【図５】図２に記載の透析液再生カートリッジにおいて使用される活性化繊維に固定されたウレアーゼの活性を示すグラフである
【図６】図３の矢印６に関するウレアーゼが固定されたイオン選択的繊維の概略拡大図であり、ウレアーゼが固定されたイオン選択的繊維での分子の移動と毒素成分の捕捉態様が示されている。
【図７】本願発明の透析システムの他の態様を示す概略図である。
【図８】図２に記載の透析液再生カートリッジにおいて使用される、ウレアーゼが固定されたイオン選択的活性繊維の活性に対してｐＨが及ぼす影響を示すグラフである。
【図９】図２に記載の透析液再生カートリッジにおいて使用される、ウレアーゼが固定されたイオン選択的活性繊維の活性に対して温度が及ぼす影響を示すグラフである。
【図１０】図２に記載の透析液再生カートリッジにおいて使用される、ウレアーゼが固定されたイオン選択的活性繊維の活性に対して時間が及ぼす影響を示すグラフである。
【図１１】図２に記載の透析液再生カートリッジにおいて使用される、ウレアーゼが固定されたイオン選択的活性繊維によるアンモニアの捕捉能力を示すグラフである。
【図１２】図２に記載の透析液再生カートリッジにおいて使用される、ウレアーゼが固定されたイオン選択的活性繊維による尿毒症毒素成分の捕捉能力を示すグラフである。
【図１３】図２に記載の透析液再生カートリッジにおいて使用される、ウレアーゼが固定されたイオン選択的活性繊維によるカチオンの捕捉能力を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０７】
10、110……透析システム
12、112……透析装置
14、114……再生器
16、116……透析液貯留槽
18、118……血液相
20、120……透析液相
22、122……半透過性膜
24、124……配管
30、130……取込径路
32、42……返流径路
52……取込口
54……カートリッジ頂部
56……Ｏ-リング
58……透析液再生用織布
60……支持スクリーン
62……ガスケット
64……ハウジング
66……排出口
68……抜出口
70……イオン選択的活性化繊維
72、73、74、217、219、221……曲線
82……疎水性半透過性膜
84……分離層
86……脂肪酸
88……親水性細孔
92……イオン交換樹脂
126……ポンプ
131……血液ポンプ
133、140……血流センサー
135……液量センサー
137……アンモニアセンサー
142……気泡センサー
223、225、227、229、231、233、241、243、245……縦帯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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