(57)【要約】  第１及び第２のろ過カートリッジを含む二段階システム及びその使用方法が、提供され、血液透析ろ過及び／又は血液透析に好適である。流体が第１のろ過カートリッジに入ると、水酸基イオン濃度及びこれによるｐＨは、フィルタ膜を横切る弱酸の塩又は強塩基にさらすことによって増加する。この段階で、より高いｐＨでタンパク質から容易に分離しうるタンパク質結合物質等の、流体中から特定の毒素が効率的に除去される。ろ過された流体が第２の過カートリッジに入るときに、流体のｐＨは、患者に注入前に正常レベルに戻される。
2008514295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
置換流体の供給源及び血液透析機械を含む血液透析システム中の、血液透析ろ過装置であって、
第１のｐＨを有する第１の透析流体の供給源、及び、第２のｐＨを有する第２の透析流体の供給源、を備え、
第１の透析装置を備え、該第１の透析装置は、
前記第１の透析装置を仕切る第１の半透過膜、
浄化される血液を受け入れる第１の血液入口、及び、部分的に透析ろ過された血液を放出する第１の血液出口、を有する第１の血液側区画、
前記第１の透析流体の供給源に接続されて第１のｐＨを有する前記第１の透析流体を受け入れるための第１の透析液入口、及び、第１の透析液出口、を有する第１の透析液側区画、
前記部分的に透析ろ過された血液を前記供給源からの置換流体で混合して、血液／置換流体混合物を得るためのチャンバ、を含み、
第２の透析装置を備え、該第２の透析装置は、
前記第２の透析装置を仕切る第２の半透過膜、
前記血液／置換流体混合物を受け入れる第２の血液入口、及び、透析ろ過された血液を放出する第２の血液出口、を有する第２の血液側区画、
前記第２の透析流体の供給源に接続されて第２のｐＨを有する第２の透析流体を受け入れるための第２の透析液入口、及び、第２の透析液出口、を有する第２の透析液側区画、を含み、
前記第１の透析流体の前記第１のｐＨは、前記第２の透析流体の前記第２のｐＨよりも大きい、装置。
【請求項２】
前記第１の透析流体の前記第１のｐＨは、前記第１の血液側区画の前記血液のｐＨよりも大きく、前記第２の透析流体の前記第２のｐＨは、前記血液／置換流体混合物のｐＨよりも小さい、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
第２の透析流体の供給源をさらに備え、
前記第１の透析流体は、
前記第２の透析流体のｐＨを増大させて前記第１の透析流体を形成するｐＨ調整剤で処理されている前記供給源からの前記第２の透析流体の一部を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記ｐＨ調整剤は、強塩基、及び、弱酸の塩のうちの、一つであることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記ｐＨ調整剤は、水酸化ナトリウム、ナトリウム酢酸塩、クエン酸ナトリウム及び重炭酸ナトリウムからなる群から選択される、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の透析流体は、
前記ｐＨ調整剤を保持する容器に前記第２の透析流体の前記一部を流用することによって形成され、
これにより、前記第２の透析流体のｐＨは、前記第１の透析流体を形成するための前記ｐＨ調整剤に接触することによって増加する、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
強塩基、又は、弱酸の塩で処理した、一部の前記第２の透析流体を含む塩基性溶液を受け入れるための混合チャンバ、をさらに備え、
前記混合チャンバは、前記塩基性溶液及び前記第２の透析流体が混合されて前記第１の透析流体を形成するように、前記第２の透析液出口から前記第２の透析流体を受け入れる、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の透析液出口は、
前記第１の透析流体が、前記第１の透析液側区画を介して流れた後に、前記第１の透析液出口を介してドレインに流れるように、前記ドレインに接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記第２のｐＨは、約７．８よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１のｐＨは、約７．８よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１のｐＨは、約７．８よりも大きいが約１１よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記第２の透析装置の前記血液のｐＨは、
前記第２の透析装置中の前記血液が前記第２の透析液に連通して拡散されるため、前記血液／置換流体混合物のｐＨよりも小さい、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
第１のｐＨを有する第１の透析流体の供給源、及び、第２のｐＨを有する第２の透析流体の供給源、を備え、
第１の透析装置を備え、該第１の透析装置は、
前記第１の透析装置を仕切る第１の半透過膜、
浄化される血液を受け入れる第１の血液入口、及び、部分的に浄化された血液を放出する第１の血液出口、を有する第１の血液側区画、
前記第１の透析流体の供給源に接続されて第１のｐＨを有する前記第１の透析流体を受け入れるための第１の透析液入口、及び、第１の透析液出口を有する、第１の透析液側区画、を含み、
第２の透析装置を備え、該第２の透析装置は、
前記第２の透析装置を仕切る第２の半透過膜、
前記部分的に浄化された血液を受け入れる第２の血液入口、及び、浄化された血液を放出する第２の血液出口、を有する第２の血液側区画、
前記第２の透析流体の供給源に接続されて第２のｐＨを有する第２の透析流体を受け入れるための第２の透析液入口、及び、第２の透析液出口、を有する第２の透析液側区画、を含み、
前記第１の透析流体の前記第１のｐＨは、前記第２の透析流体の前記第２のｐＨよりも大きい、血液浄化システム。
【請求項１４】
置換流体の供給源をさらに備え、
前記置換流体は、前記部分的に浄化された血液に混合されて、前記第２の血液入口に移送される血液／置換流体混合物を形成し、
前記第２のｐＨは、前記血液／置換流体混合物のｐＨよりも小さく、
前記第１のｐＨは、前記第１の透析装置中の前記血液のｐＨよりも大きい、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記血液は、前記第１の透析装置の透析ろ過を受けて、前記血液／置換流体混合物は、前記第２の透析装置の透析ろ過を受ける、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第２の透析流体は、前記第２の透析液放出口からチャンバに流れ、
前記チャンバにおいて、前記第２の透析流体の前記ｐＨが前記第２のｐＨから前記第１のｐＨに増大して前記第１の透析流体を形成して、
前記第１の透析流体は、前記第１の透析液入口に移送される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
流入血液を供給すること、
第１の透析装置中で前記流入血液を透析して、部分的に透析された血液を提供すること、
前記第２の透析装置中で前記部分的に透析された血液を透析すること、
を含み、
前記第１の透析装置は、第１のｐＨを有する第１の透析流体を受け入れて、
前記第２の透析装置は、第２のｐＨを有する第２の透析流体を受け入れて、
前記第１のｐＨは、前記第２のｐＨよりも大きい、血液浄化方法。
【請求項１８】
前記第１のｐＨは、前記流入血液のｐＨよりも大きく、及び、前記第２のｐＨは、前記部分的に透析された血液のｐＨよりも小さい、ことを特徴とする、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記流入血液のｐＨは、前記第２の透析装置を出る浄化された血液のｐＨに実質的に等しい、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
流入血液を供給すること、
第１の透析装置中で前記流入血液を透析ろ過して、部分的に透析ろ過された血液を提供すること、
前記部分的に透析ろ過された血液を置換流体に混合して、血液／置換流体混合物を提供すること、
前記第２の透析装置中で前記血液／置換流体混合物を透析すること、
を含み、
前記第１の透析装置は、第１のｐＨを有する第１の透析流体を受け入れて、
前記第２の透析装置は、第２のｐＨを有する第２の透析流体を受け入れて、
前記第１のｐＨは、前記第２のｐＨよりも大きい、血液ろ過透析方法。
【請求項２１】
前記流入血液を前記透析ろ過することは、
前記流入血液に連通して拡散中の前記第１の透析流体の第１の対向流によって、前記流入血液の一部を拡散すること、を含み、
前記血液／置換流体混合物を前記透析ろ過することは、
前記血液／置換流体混合物に連通して拡散中の前記第２の透析流体の第２の対向流によって、前記血液／置換流体混合物の一部を拡散すること、を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の透析流体は、前記第２の透析流体の前記ｐＨが増加するように、ｐＨ調整剤を有する一部の前記第２の透析流体を接触させることによって、形成される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１のｐＨは、約７．８よりも大きいことを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２のｐＨは、約７．８よりも小さいことを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１の透析流体は、
前記第２の透析流体の一部を容器に流用すること、
前記第２の透析流体が濃縮塩基に接触するときに前記第２の透析流体の前記ｐＨが増加するように、前記容器内に前記濃縮塩基を配置して、塩基性透析溶液を形成すること、
前記塩基性透析溶液の所定量を前記第２の透析流体に選択的に混合して、前記第１の透析流体を形成すること、によって生成される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
前記塩基性透析溶液及び前記第２の透析流体を受け入れるために、前記容器に流体を連通させる混合チャンバを提供すること、をさらに含み、
前記第２の透析流体は、前記第２の透析装置を通って流れた後に前記混合チャンバに移送される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記置換流体は、前記第２のｐＨに実質的に等しいｐＨを有する、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的に透析及び血液透析に関し、より具体的には、血液毒素を除去するための改良された血液透析方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
血液透析及び血液透析は、患者の血液から有毒な物質を除去して、それによって、体外血液浄化システムの一部として患者の血液の毒素の濃度を低下させる、周知の方法である。これらの方法は、いずれも、カートリッジを２つの区画に分ける半透過膜を含んでいるカートリッジを介した血流に基づいている。一般に、血液透析は、カートリッジの血液側区画に血液を流通させて、その一方で、カートリッジの透析液側区画に浄化溶液、すなわち透析溶液を流通させる、方法である。毒素は、血液側区画から透析液側区画に半透過膜を渡って拡散されて、血液から除去される。拡散率は、透析流体に対して血液の毒素のより高い濃度との間に確立される濃度勾配で決定される。血液透析は、膜の血液側から膜の透析液側への大きな流体の流れによって毒素を運ぶことを助ける半透過膜全体を横切るプラズマ水の対流によって、通常の拡散によって除去される毒素を増加させるプロセスである。半透過膜を横切るプラズマ水の移送は、一般に膜透過圧（ＴＭＰ）と呼ばれる、膜を横切る圧力勾配を決めることによって、なされる。血液透析において、置換流体又は交換流体の等価量は、膜を横切ってろ過されるプラズマ水を置換するために、血液に加えられなければならない。血液がカートリッジ（プレ希釈モード）に入る前に、又は、血液がカートリッジ（ポスト希釈モード）を出た後に、この置換流体は通常、加えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
直列に接続される２つのカートリッジを用いた血液透析システムは、公知技術でもある。このようなシステムでは、第１のカートリッジが、半透過膜を横切るプラズマ水の拡散及びろ過を同時に提供している従来のダイアフィルトレーション・カートリッジとして用いられる。第２のカートリッジにおいて、毒素は、血液から透析流体まで拡散され、そして、逆圧力勾配は、膜を横切って、透析液側区画から逆フィルタ透析流体に、そして、血液側区画中に入るように用いられる。逆フィルタ処理された透析流体は、血液側区画から第１のカートリッジの透析液側区画へとろ過されるプラズマ水の量を置き換えるために、置換流体として役立つ。この種の方法は、J. H. Miller他著の、「Technical Aspects of High-Flux Hemodiafiltration for Adequate Short (Under 2 Hours) Treatment」、米国人工臓器学会会議（１９８４）、pp.377-380、に記述されている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
特定の血液透析／透析ろ過の用途では、直列に接続される２つのカートリッジを使用する。第１のカートリッジの透析流体は、毒素除去効率を改善するために、（透析液流の電解液面を調整することによって）高浸透圧又は低浸透圧になされる。この方法は、Collins他著で出願された「Non-Isosmotic Diafiltration System」という名称の国際特許出願第９９／２５８０４号パンフレットにおいて開示され、その内容の全体は、本願明細書に引用として組み込まれている。
【０００５】
本発明の一実施の形態は、第１のろ過カートリッジに入る透析流体の水素イオン濃度（又はｐＨ）を、二次的な強塩基、又は、弱酸の塩を導入することによって減少させる方法を含む。そして、第２のろ過カートリッジは、第１のろ過カートリッジで発生している血液ｐＨ変位（シフト）を補正するのに役立つ。この方法の１つの効果は、血液ｐＨの通常の範囲外で第１のカートリッジにおける拡散及び／又は透析ろ過プロセスを実行できることである。この方法は、高ｐＨでタンパク質から容易に分離するタンパク結合物質といった、特定の物質の除去を改善する。この方法は、帯電極性群（酸性又は塩基性）の数の変化で、及び／又は、ｐＨの変化のため、血液タンパク質の構造変化（すなわち、血流中を循環するタンパク質、又は、半透過膜付近で蓄積及び／又は吸着されるタンパク質）で影響しうる、他の物質の除去率を高めることも可能にする。
【０００６】
本発明の他の目的は、第１のカートリッジの透析流体ストリームに塩基性の溶液を導入することで、特定の物質のクリアランスを改善する、２つのカートリッジ（又は２つのステージ）を、好ましくは直列に、使用する透析又は透析ろ過方法を提供することにある。この方法は、高いｐＨ透析溶液に対して第１のカートリッジ中の血液が透析されるか又は透析ろ過される一方で、第２のカートリッジ中の血液は、標準的な透析液（すなわち、ｐＨ範囲は７．０から７．８）に対して透析されるか又は透析ろ過される、といったものである。そして、第２のカートリッジは、３つの主要な機能を提供する。これらの機能は、１）第１のカートリッジ中における高いｐＨ透析液によって生じる血液ｐＨ変位を補正すること、（２）標準的な透析液に対して拡散又は透析ろ過することで血液中の毒素の除去を継続すること、そして、（３）血液中の電解質平衡異常を補正すること、である。血液透析の用途において、血液ｐＨ及び電解質平衡異常の補正は、第２のカートリッジにおける血液側区画及び透析液側区画を離隔する半透過膜を横断する物質の拡散によって達成される。例えば、透析液に存在する中和物質（例えばクエン酸）は、血液側区画に拡散しうると共に、様々な電解質（例えば水酸基又は重炭酸塩イオン）は、血液側区画から出て透析液側区画に拡散しうる。血液透析の用途において、これらの補正は、第２のカートリッジの半透過膜を横断する中和物質（例えばクエン酸）の拡散に加えて、これらの物質及び電解質を含んでいる置換流体を血流に導入することによって達成される。
【０００７】
本発明は、透析液流路中に第２の塩基性溶液の添加を可能にする改良型の透析機械において実施されうる。この機械は、現状の透析機械において使用している他の基本的な部材を含んでもよい。例えば、透析液を調整するために必要な水を脱ガスして加熱する水処理モジュール、流量バランスシステム及び限外ろ過（ＵＦ）ポンプを含む限外ろ過制御システム、濃縮透析液（透析物）を水ストリーム中に導入しうる透析液配分システム、体外回路を通って血液を循環させるための血液ポンプを含みうる体外監視及び制御部材、等である。
【０００８】
血液透析を実行するときに、本発明のシステムは、（置換流体を用いてオンラインで透析流体を用意するときのポンプ及び置換流体フィルタを含む）置換流体システム、及び、２つの透析装置・カートリッジの相対的な限外ろ過率を調整する（相互透析液ポンプを含みうる）相互透析液流量制御システムを含んでもよい。
【０００９】
好ましい実施の形態において、浄化される血液は、第１の透析装置又は血液透析フィルタ・カートリッジ内に流入する。カートリッジは、カートリッジを２つの区画に分ける半透過膜、浄化される血液を含有する第一区分室、及び、透析流体を含有する第二区分室を備えている。この区画における透析流体のｐＨは、透析液がこの第１の透析装置・カートリッジに分配される前に、強塩基性ストリーム、又は、弱酸の塩から形成される溶液を添加することによって、標準透析液（すなわちｐＨ＞７．８）のものよりも上に増加する。この効果は、特定の物質の除去を強化するために、血液のｐＨを増加させることである。これらの物質は、より高いｐＨ状態で解離させうるタンパク結合物質、又は、血流中のタンパク質の帯電極性群（酸性又は塩基性）の数の変化によって影響されうる他の物質を含んでもよい。
【００１０】
増加する血液のｐＨに加えて、第１の透析装置・カートリッジにおける血液側区画を通って血流が流れるため、毒素は、血液及び透析流体との間の濃度勾配から生じる拡散によって除去される。また、電解質は、塩基性のストリームを透析流体に加えることで、生じうる又は生じえない、希釈及び濃度の量に応じて不均衡でありうる。血液透析の実行中に、血液側区画からの一部のプラズマ水が半透過膜を横切ってろ過されて透析液側区画に入るときに、毒素のさらなる除去は対流によって生じうる。
【００１１】
第１の透析装置・カートリッジを出ると、一部透析された／透析ろ過された血液は、置換流体を混合されうる。置換流体は、第１のカートリッジ処理から生じるｐＨ変位及び電解質平衡異常を補正するのに役立つ。置換流体は、血液の緩衝能力を復元する適当な電解質レベルを含むからである。加えて、血液ｐＨを低下させるために、置換流体は、例えばクエン酸といった中和剤を含んでもよい。
【００１２】
血液は、それから第２の透析装置・カートリッジに入る。この第２のカートリッジにおいて、血液は、正常範囲である電解質を含む標準透析液に対して、透析される（又は透析ろ過される）。血液毒素は、拡散によって（そして、おそらく対流によっても）半透過膜を横切って透析流体中に移動し続ける一方で、透析液からの電解質及び中和剤は半透過膜を横切って、血液中に移動することができる。第２のカートリッジを出るときには、血液ｐＨ及び電解質の組成は、正常範囲内にある。
【００１３】
透析流体は、周知のように、濃縮透析物を処理された水で配合することによって調整される。透析液は、成分としてクエン酸を含むことができる。透析装置・カートリッジ中への及び外への透析流体の流れは、既知の技術である、流れバランスシステムを使用して正確に制御される。本発明によって患者を治療する際に、装置は、概して、患者の乾燥重量を維持するために、一部のプラズマ水を取り出さなければならない。これは、公知のように、限外ろ過ポンプを使用して行うことができる。血液透析を実行するときに、置換流体は、一部の新鮮な透析流体を使用して少なくとも一つの殺菌フィルタ又は置換流体フィルタにろ過させることで、オンラインで発生することができる。
【００１４】
新鮮な透析液は、第２のカートリッジの透析液入口に入り、ここで、この透析液は、血流に逆流して流れうる。透析流体がカートリッジを横断するにつれて、血液からの毒素及び限外ろ過されたプラズマ水は透析流体中に集積し始める。いくらかの電解質は、血液中のより高い濃度から透析液中のより低い濃度に移動するにつれて、透析液中で得られうる。透析液からのいくらかの電解質及び中和剤は、透析液中のより高い濃度から血液中のより低い濃度に移動するにつれて、透析流体から減少しうる。
【００１５】
第２のカートリッジの透析液放出口から出る部分的に消費された透析流体は、透析液ｐＨを７．８より上に上げるために、定量の塩基性溶液（好ましくは強塩基の溶液又は弱酸の塩の溶液）と混合チャンバ中で混合される。一実施の形態において、塩基性溶液の供給源は、強塩基性の濃縮溶液を含む閉止された容器を通して一部の処理水を流すことによって得られた溶液、又は、弱酸性の粉状乾燥塩である。第二の実施態様において、塩基性溶液は、ポンプを用いて外部に供給された容器から導かれる。混合透析液ストリームは、それから第１のカートリッジの透析液入口の方へ流れる。２つのカートリッジにおいてろ過して取り除かれるプラズマ水の相対的な量を制御する調節装置が、使用されうる。例えば、半透過膜を横切って測定された圧力差（ＴＭＰ）を使用して算出されるアルゴリズムに基づいて速度を変えるサーボ制御された相互透析液ポンプが、使用されうる。
【００１６】
部分的に消費された塩基性の透析流体は、それから第１のカートリッジの透析液入口に入る。血液毒素及びフィルタ処理プラズマ水は、カートリッジの中を流れるにつれて、この流体中に集積しうる。この透析流体の高いｐＨは、血液のｐＨがその正常範囲より上に増加しうるように、膜を横切る水素イオンのアンバランスを生じる。消費された透析流体は、第１のカートリッジを出て、最終的にドレインに流出する流れバランスシステムに向かって流れる。
【００１７】
この方法は、典型的な透析モードで作動する少なくとも２つの透析装置・カートリッジで実行されうること、又は、血液透析モードにおける２つの高い流動透析装置又は血液透析・カートリッジで実行されうることは、当業者にとって明らかである。第１のカートリッジによって生じる摂動から回復する第２のカートリッジの能力は、限定要素である。好ましい方法は、患者に注入前に血液をその正常範囲に復元するのを助けるために、２つのカートリッジ間の血流に置換流体を導入する血液透析・モードを含む。
【００１８】
本発明の更なる態様は、添付図面を参照しつつ、下記に含まれる好ましい実施の形態における詳細な説明を概観することによって、より容易に理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
ここで、本発明の同様の構成要素が同様に示される図１−２を参照すると、イオン強化された透析／血液透析に対する好適な装置、及び、これを使用する付随する方法が、開示されている。
【００２０】
図１に戻ると、内部供給された基本的な溶液のストリームを用いる第１の実施の形態を透析／血液透析装置を示している。
【００２１】
水源１０２は、透析液、置換流体などを生成するために、水、又は、食塩水といった他の塩基性流体をシステム１００に供給する。そして、水又は他の流体は、従来技術において当業者に知られている加熱、気体放出及び／又は他の任意の適切な方法によって、流入流体を前処理する水調整装置１０４に提供される。
【００２２】
前処理された流体は、次に、入口コントローラ１０６ａ及び出口コントローラ１０６ｂを有する流れバランスシステム１０６に適切な管等を経て移送される。これらのコントローラ１０６ａ、１０６ｂは、システム１００の内側部材に流入又は流出する流体の流量を順次連続的に監視及び調整しうる。流れバランスシステム１０６は、所定のパラメータの範囲内で自動的にこの機能を達成するようにプログラムされている一つ以上のマイクロプロセッサコントロール等を含んでもよい。
【００２３】
前処理された流体は、入口コントローラ１０６ａを経たシステム１００の内部部材に、最初に輸送される。患者から取り除かれる流体の正味の量に等しい、前処理された流体の一部は、限外ろ過ポンプ１０８を介してドレイン１３４に放出されうる。前処理された流体の残りの部分は、適当な管等を介して次に補助ポンプ１１０に輸送される。
【００２４】
ポンプ１１０は、後述するように、透析装置・カートリッジ１２２への供給のための第２の塩基性溶液を生成するために、濃縮塩基（例えば、水酸化ナトリウム等の強塩基）、又は、弱酸の塩（例えばナトリウム酢酸塩、クエン酸ナトリウム又は重炭酸ナトリウム）を含みうる閉止された容器１１２に、前処理された流体の所定量を輸送する。例えば、ポンプ１１０は、第２の塩基性溶液を生成するための前処理された流体の所定量を受け入れるようにプログラムされるマイクロプロセッサ制御装置によって制御されうる。あるいは、ポンプ１１０を通る流れは、手動でモニタされてもよく、必要に応じて調整されうる。
【００２５】
第２の塩基性溶液は、容器１１２からベース入口バルブ１１４へと流れる。ベース入口バルブは、同様に、第２の塩基性溶液が所定の割合で流通できるように自動的に、又は、手動で制御されうる。第２の塩基性溶液は、それから混合チャンバ１１６へと流れる。混合チャンバ１１６は、後述するように、第２の透析装置・カートリッジ１３８の排出口１４８から透析溶液を受け入れる第２の入口を有する。混合チャンバ１１６は、自動的に、又は、手動で監視されうるとともに、第２の塩基性溶液の所定量が相互透析液ポンプ１１８を介して第１の透析装置・カートリッジ１２２の入口ポート１２０へと流れることができるように調整されうる。
【００２６】
ポンプ１１０を通って受け入れられない、残りの前処理された流体は、第２の透析装置・カートリッジ１３８の入口ポート１４６へ輸送される。システム１００は、第１の透析装置・カートリッジ１２２で処理された血液を正常レベルに戻すことを必須とする適当なｐＨを決定するための監視手段を備えてもよい。一旦このレベルが決定されると、酸ポンプ１５４及び／又は重炭酸塩ポンプ１５６は、入口１４６に流体を提供する前に、残りの前処理された流体のｐＨを調整するために、添加された酸性濃縮物１５０又は重炭酸塩濃縮物１５２を吸込むために使用されうる。
【００２７】
浄化される血液は、患者から提供されて、第１の透析装置・カートリッジ１２２に入る。この血液は、例えば可撓性ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）で作製されるブラッドラインチューブ等の、公知技術である適切な管によって運ばれる。入って来る血液の流量は、通常、１００〜６００ｍｌ／分（好ましくは２００〜５００ｍｌ／分）の範囲である。第１の透析装置・カートリッジ１２２は、透析装置・カートリッジ１２２を血液側区画１２６及び透析液側区画１２８に分ける半透過膜１２４を含む。血液が血液側区画１２６を通過するときに、血液物質を含んでいるプラズマ水は、半透過膜１２４を横切ってろ過される。同時に、透析液ポート１２０から受け取られる塩基性透析液は、血流と逆の方向に、透析液側区画１２８の中を流れる。水酸化物イオン（又は、弱酸性塩を水に溶かすことで生成される対応する共役塩基）は透析液側区画から血液中に移送され、これにより、水酸化物イオンが血液側区画を通過するにつれて、血液のｐＨを増加させる。血液物質及び毒素は、血液側区画１２６の血液及び透析液側区画１２８の塩基性透析液の間における濃度差のため、拡散によって半透過膜１２４を横切って移送される。血液ｐＨをより高くすると、様々な血液タンパク質（例えばアルブミン）からタンパク結合毒素を解離させることに役立つ。タンパク質からの解離の際に、これらの遊離毒素は、半透過膜を容易に横切って、そして、透析液側区画に移動することができる。血液から除去された血液物質及び毒素を含んでいる塩基性透析液は、透析液ポンプ１３２及び放出口コントローラ１０６ｂを介してドレイン１３４に移送される。
【００２８】
そして、部分的に透析された血液は、導管１３６を介して第１の透析装置・カートリッジ１２２を出る。血液は、それから導管１３６の中を流れて、第２の透析装置・カートリッジ１３８の血液側区画１４２に入る。第２の透析装置・カートリッジは、好ましくは、第２の透析装置・カートリッジ１３８を血液側区画１４２及び透析液側区画１４４に分ける半透過膜１４０を含む。血液が血液側区画１４２を通過するときに、血液毒素は、低い濃度の毒素を含む透析液側区画に半透過膜を横切って拡散するにつれて、血液から更に除去される。加えて、血液側区画を通過する血液のｐＨは、入口ポート１４６を介して受け入れられるにつれて、血液側区画１４２中の高いｐＨ血液及び透析液側区画１４４中の低いｐＨ透析液の間における濃度差のため、通常のｐＨレベルに戻される。透析液側区画に対して異なる濃度が血液側区画の中に存在しうるため、様々な電解質及び中和剤の半透過膜を横切る拡散による移送は、いずれの方向でも発生しうる。例えば、より高いｐＨ血液に存在する水酸化物イオン又は共役塩基のイオンは、半透過膜を横切って、より低いｐＨ透析液に拡散する。その一方で、例えば、ワシントン（WA）の運用技術サービス（ベルビュー）のAdvanced Renal Technologies社によるCitrasate（登録商標）の製造において使用するクエン酸といった、透析液側区画に存在する中和剤は、透析液側区画から血液側区画に拡散しうる。そして、浄化された血液は、第２の透析装置・カートリッジ１３８を出て、公知の適切な管（例えばブラッドラインＰＶＣ管）によって患者（図示せず）に再利用される。透析液は、排出口１４８を介して第２の透析装置・カートリッジ１３８の透析液側区画１４４を出て、上記のように、混合チャンバ１１６に提供される。
【００２９】
透析装置・カートリッジ１２２、１３８は、例えば、マサチューセッツ州のレキシントン所在地の、Fresenius Medical Careで入手可能な、Fresenius F60、Baxter Health Careで入手可能な、Baxter Conn.110、Deerfield III、ミネソタ州のミネアポリス所在地の、Minntech Corporationで入手可能な、Minntech Hemocor HPH 400、スイス所在地のHospal A. G.で入手可能な、M Hospal Filtral 16等といった、血液透析、血液透析、血液ろ過又は血液濃縮に適している任意の種類であってもよい。膜１２４、１４０は、例えば、マサチューセッツ州のレキシントン所在地の、Fresenius Medical Care、ミネソタ州のミネアポリス所在地の、Minntech Corporation、Baxter Health Care、Deerfiled III、又は、スイス所在地のHospal A. G.で入手可能な、ポリスルホン、セルロース・トリアセテート又はアクリロニトリル膜といった、好ましくはミディアム又はハイフラックス膜である。
【００３０】
血液透析が要求される本発明の実施の形態において、血液は、血液／置換流体混合物を形成するために、導管１３６の入口１８０で、第１及び第２の透析装置・カートリッジとの間に殺菌した置換流体と混合されてもよい。これを達成する一つの方向は、Collins等の名前で出願された「Method for Efficient Hemodiafiltration」という名称の国際特許出願第９９／１７４６８号パンフレットにおいて開示され、その全体は本願明細書に参照として組み込まれる。Collins等は、直列に接続された２つのカートリッジを使用して、両方のカートリッジで同時に、血液側区画から透析液側区画までプラズマ水の前方ろ過を実行している。置換流体は、血液が第１のカートリッジを出た後、そして、血液が第２のカートリッジに入る前に、血液中に直接添加される。
【００３１】
本発明において、殺菌された置換流体の調整は、置換ろ過ポンプ１５８を介して入口コントローラ１０６ａから受け取られる一部の前処理した透析液のろ過によって実行されうる。前処理した透析液は、４０，０００ダルトンを超えない好適な分子量カットオフを有する少なくとも２枚のフィルタ膜１６６、１７４を横切って流れる。これを達成するために、一部の新鮮な透析液は、第２の透析装置・カートリッジ１３８の透析液側区画１４４に入る前に、いくつかの地点で透析流体ストリームから分割されてもよい。透析溶液の分離部分は、置換ポンプ１５８に至る導管等の中を流れてもよい。置換流体ポンプ１５８は、第１の置換流体フィルタ・カートリッジ１６０の入口ポート１６２中に導管の下の流体を流入させるために、必要とされる圧力を発生させる。
【００３２】
第１の置換フィルタ・カートリッジ１６０は、フィルタ・カートリッジ１６０を上流区画１６４及び下流区画１６６に分ける半透過膜１６６を含む。第１の上流区画１６４は、入口ポート１６２を有する。第１の下流区画１６８は、導管１７０に接続している一つ以上の排出口を有する。第１の下流区画１６８からの置換流体は、それから、第２のカートリッジ１７１を第２の上流区画１７２及び第２の下流区画１７６に分ける半透過膜１７４を含んでいる第２の置換流体カートリッジ１７１内に流入する。殺菌された置換流体は、第２の排出口１７８を介して第２の置換流体カートリッジ１７１を出て、上記の血液／置換流体混合物を形成するために第１のカートリッジ１２２を出る血液と混合される。第１のカートリッジ１２２を出る高いｐＨ血液への殺菌された置換流体の導入が、第２のカートリッジ１４２の血液側区画に入る前に血液のｐＨを引き下げる効果を有することを理解すべきである。これは、これらの物質のより低い濃度で含んでいる置換流体を加えることで生じる、水酸化物イオンの単一の希釈剤又は共役塩基濃度に、ある程度起因している。加えて、殺菌された置換流体は、例えば置換流体がクエン酸を含む一部の透析流体に由来する場合、ｐＨを低下させる中和剤を含んでもよい。
【００３３】
置換流体として使用されない前処理した透析液は、透析液側区画１４４の入口ポート１４６を介して第２の透析装置・カートリッジ１３８に入り、そして、血液側区画１４２を通って横切るときに血流に逆行して流れる。透析ろ過の間、余剰のプラズマ水は、処理された血液が注入されるときに患者の乾重量が維持されるように、半透過膜１４０を横切ってろ過されて、透析流体と混合される。ろ過されたプラズマ水と透析流体は、上述したように、流体を混合室１１６に向かわせる管又は導管を介して、排出口１４８で第２の透析装置・カートリッジ１３８を出る。
【００３４】
ここで、図２を参照すると、その中で、外部から供給される塩基性溶液ストリームを使用する血液透析／血液透析ろ過システム２００の第２の実施の形態が、示されている。システム１００に記載の機械内で混合されるのに対して、塩基性溶液１１２ａが外部供給源から予め混合されて提供されることができ、ベース・ポンプ１１３によって混合チャンバ１１６に引き入れ可能であることを除いて、システム２００は、システム１００と同様の方法で機能する。
【００３５】
上記の本発明における血液透析／血液透析方法及び装置は、既存の限外ろ過に制御された透析機械と連動するアドオン型のシステムとして用いられてもよい。しかしながら、本発明の血液透析／血液透析方法及び装置は、一体的な、スタンドアロンの血液透析／血液透析機械で具現化しうることも理解されるべきである。
【００３６】
本発明の一実施例では、血液透析／血液透析ろ過装置は、第１及び第２の透析装置・カートリッジ１２２、１３８を含む。あるいは、第１及び第２の別々の透析装置区域を有する単一のカートリッジが、用いられうる。
【００３７】
この装置は、半透過膜を含みうる少なくとも一つの殺菌フィルタ１６０、１７１を備えていてもよい。単数又は複数の殺菌フィルタ１６０、１７１は、透析液からバクテリア、内毒素及び他の微粒子を取り除くように機能して、これにより、適切な置換流体ストリームをオンラインで生成する。本発明と連動して使用するための殺菌された／非発熱性の置換流体は、透析液注入ラインから一部の新たな透析溶液を引き出して、一つ以上の殺菌フィルタ・カートリッジ１６０、１７１でポンプ輸送することによって調整されうる。本発明の好ましい実施態様において、溶液が置換流体として血液中に導入される前に、殺菌フィルタ・カートリッジ１６０、１７１は少なくとも透析溶液の二重ろ過法を実行する。この二重ろ過法は、２つの別々の限外ろ過フィルタ・カートリッジ、又は、置換流体の複数のろ過を実行するために複数の区域を有する単一のカートリッジによって実行されてもよい。フィルタの一方が処理中に故障したときでも、オンライン置換流体を生成する複数ろ過法の使用によって、本発明のシステムの安全性が高められる。
【００３８】
本発明の一実施の形態の作動中に、血液は第１の透析装置・カートリッジ１２２の血液側区画１２６に入り、そこで、一部のプラズマ水は隣接する透析液側区画１２８に半透過膜１２４を横切ってろ過される。血液が第１の透析装置・カートリッジ１２２を離れるときに、置換流体は、血液が第１の透析装置・カートリッジからろ過される割合よりも高い割合で血液に加えられうる。そして、希釈された血液は、第２の透析装置・カートリッジ１３８の血液側区画１４２に入ってもよく、そこで、添加されるプラズマ水（置換流体の余剰量に等しい）は半透過膜１４０を横切ってろ過されて、隣接する透析液側区画１４４に入る。このように、置換流体は、第２の透析装置・カートリッジに対するプレ希釈剤流体と同様に、第１の透析装置・カートリッジに対するポスト希釈剤流体として作用する。
【００３９】
透析流体は、透析機械によって、又は、従来技術において当業者に知られている他の任意の方法によっても発生しうる。本発明の実施形態において、透析流体は、第２の透析装置・カートリッジ１３８に入って、血液流の向きに逆行して流れる。透析流体は、血液側流体に対して濃度勾配を提供するように作用して、これにより、半透過膜１４０を横切る溶質の拡散を促進する。透析液が透析液側区画を通って横断するときに、透析液流量は、上記したように、透析液側区画１４４を横切ってろ過されるプラズマ水によって増加する。第２の透析装置・カートリッジ１３８を出ると、透析流体は、混合チャンバ１１６中に圧送されうる。透析装置・カートリッジ１２２、１３８を出ると、使用される透析流体は、透析機械又はドレイン１３４のいずれかに移送されうる。
【００４０】
本発明に関連して用いられる透析機械は、透析液の調整、透析液の流量測定、圧力の監視、正味の限外ろ過の制御、存在している血液に対して使用される透析液の監視、等といった、正規の機能の中で全て実行可能である。血液透析ろ過アドオンシステムは、透析機械に関連して作動して、これにより、透析液機械からの透析流体は、血液透析ろ過アドオンシステムによって各々の透析装置及び殺菌フィルタ・カートリッジに再分配される。血液透析ろ過アドオンシステムの流体制御部材は、この処理の血液透析態様を制御して実行するためのマイクロプロセッサユニットと統合されてもよい。
【００４１】
上記で開示されたシステムは、システム部材の動作を調整するために必要に応じて、ポンプ、モニタリング装置、バルブ、電子部品、コントローラ、コネクタ付属品、管等をさらに含んでもよい。
【００４２】
本発明は前述の実施の形態において詳述されてきたが、実施の形態は説明の目的のみに提供され、そして、形態及び細部のいずれもの他の変形が、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、当業者によってなされうることを理解すべきである。本発明の趣旨及び範囲は、添付の請求の範囲のみによって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、内部供給された基本的なストリームを用いて多段の血液透析装置の第１の実施の形態を例示している概略線図である。
【図２】図２は、外部供給された基本的なストリームを用いて多段の血液透析装置の第１の実施の形態を例示している概略線図である。
【符号の説明】
【００４４】
１００、２００  システム
１０２  水源
１０４  水調整装置
１０６  流れバランスシステム
１０８  限外ろ過ポンプ
１１０  補助ポンプ
１１２  容器
１１４  ベース入口バルブ
１１６  混合チャンバ
１１８  相互透析ポンプ
１２０  入口ポート
１２２  透析装置・カートリッジ
１２４  半透過膜
１２６  血液側区画
１２８  透析液側区画
１３２  透析液ポンプ
１３４  ドレイン
１３６  導管
１３８  第２の透析装置・カートリッジ
１４０  半透過膜
１４２  血液側区画
１４４  透析液側区画
１４６  入口ポート
１４８  排出口
１５０  酸性濃縮物
１５２  重炭酸塩濃縮物
１５４  酸ポンプ
１５６  重炭酸塩ポンプ
１５８  置換ろ過ポンプ
１６０  第１の置換流体フィルタ・カートリッジ
１６２  入口ポート
１６４  第１の上流区画
１６６  フィルタ膜
１６８  第１の下流区画
１７０  導管
１７２  第２の上流区画
１７４  フィルタ膜
１７６  第２の下流区画
１８０  入口
【図１】
2008514295.tif 000003
【図２】
2008514295.tif 000004
【国際調査報告】
2008514295.tif 000005
2008514295.tif 000006