(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行な配置となっている第１の流体流路および第２の流体流路を備える、使用済み透析液を処理するための装置（１０）であって、
前記第１の流体流路が第１の陽イオン交換樹脂（２２）を含み、前記第１の陽イオン交換樹脂の９０％を超える交換部位が水素イオンで占められ、
前記第２の流体流路が第２の陽イオン交換樹脂（３２）を含み、前記第２の陽イオン交換樹脂の９０％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められ、
前記第２の陽イオン交換樹脂（３２）と比した前記第１の陽イオン交換樹脂（２２）の総イオン交換容量比が１：１〜１：５の範囲である、装置（１０）。
【請求項２】
前記第１の陽イオン交換樹脂（２２）の９５％を超える交換部位が水素イオンで占められ、前記第２の陽イオン交換樹脂（３２）の９５％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められる、請求項１に記載の装置（１０）。
【請求項３】
前記第１の陽イオン交換樹脂（２２）の９９％を超える交換部位が水素イオンで占められ、前記第２の陽イオン交換樹脂（３２）の９９％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められる、請求項１に記載の装置（１０）。
【請求項４】
前記第１の流体流路および前記第２の流体流路と関連して、ウレアーゼ、酸化ジルコニウム、炭素、および、これらの組合せから成る群から選択される材料の少なくとも１つの層（５０）を更に備える、請求項１に記載の装置（１０）。
【請求項５】
当該装置（１０）が、前記第１の流体流路および前記第２の流体流路とほぼ平行な流れの配置となっている第３の流体流路を更に備え、
前記第３の流体流路が陰イオン交換樹脂（２２２）を備え、前記陰イオン交換樹脂（２２２）の２０％〜８０％の交換部位が炭酸塩イオンまたは重炭酸塩イオンで占められる、請求項１に記載の装置（１０）。
【請求項６】
前記陰イオン交換樹脂（２２２）と比した前記第１の陽イオン交換樹脂（２２）の総イオン交換容量比が１：０〜１：２の範囲である、請求項５に記載の装置（１０）。
【請求項７】
前記第１の陽イオン交換樹脂（２２）の９５％を超える交換部位が水素イオンで占められ、前記第２の陽イオン交換樹脂（３２）の９５％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められ、前記陰イオン交換樹脂（２２２）の９５％を超える交換部位が炭酸塩イオンまたは重炭酸塩イオンで占められる、請求項５に記載の装置（１０）。
【請求項８】
前記第１の陽イオン交換樹脂（２２）の９９％を超える交換部位が水素イオンで占められ、前記第２の陽イオン交換樹脂（３２）の９９％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められ、前記陰イオン交換樹脂（２２２）の４０％〜６０％の交換部位が炭酸塩イオンまたは重炭酸塩イオンで占められ、前記陰イオン交換樹脂（２２２）の４０％〜６０％の交換部位が水酸化物イオンで占められる、請求項５に記載の装置（１０）。
【請求項９】
前記第１の流体流路、前記第２の流体流路、および、前記第３の流体流路と関連して、ウレアーゼ層、酸化ジルコニウム層、炭素層、および、これらの組合せから成るグループから選択される少なくとも１つの層（５０）を更に備える、請求項５に記載の装置（１０）。
【請求項１０】
血液透析、血液透析濾過、および、腹膜透析から成る群から選択される透析治療において使用済み透析液が生成される、請求項１に記載の装置（１０）。
【請求項１１】
透析治療を行うための透析治療装置（２）であって、透析液源と、請求項１に記載の使用済み透析液を処理するための装置（１０）とを備える透析治療装置（２）。
【請求項１２】
透析治療が、血液透析、血液透析濾過、および、腹膜透析から成る群から選択される、請求項１１に記載の透析治療装置（２）。
【請求項１３】
透析治療用の透析液再生カートリッジ（１０）であって、
９０％を超える交換部位が水素イオンで占められた第１の陽イオン交換樹脂（２２）と、
９０％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められた第２の陽イオン交換樹脂（３２）とを備え、
前記第２の陽イオン交換樹脂（３２）と比した前記第１の陽イオン交換樹脂（２２）の総イオン交換容量比が１：１〜１：５の範囲である、透析液再生カートリッジ（１０）。
【請求項１４】
前記第１の陽イオン交換樹脂（２２）の９５％を超える交換部位が水素イオンで占められ、前記第２の陽イオン交換樹脂（３２）の９５％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められる、請求項１３に記載の透析液再生カートリッジ（１０）。
【請求項１５】
前記第１の陽イオン交換樹脂（２２）の９９％を超える交換部位が水素イオンで占められ、前記第２の陽イオン交換樹脂（３２）の９９％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められる、請求項１３に記載の透析液再生カートリッジ（１０）。
【請求項１６】
当該透析液再生カートリッジ（１０）が、前記第１の陽イオン交換樹脂（２２）および前記第２の陽イオン交換樹脂（３２）の上流側または下流側の材料の少なくとも１つの層（５０）を更に備え、前記材料は、ウレアーゼ、酸化ジルコニウム、炭素、および、これらの組合せから成る群から選択される、請求項１３に記載の透析液再生カートリッジ（１０）。
【請求項１７】
入口（１２）と、出口（１４）とを更に備えるとともに、内部が画定されており、
前記内部は、ウレアーゼ層（４０）と、酸化ジルコニウム層（５０）とを含む、請求項１３に記載の透析液再生カートリッジ（１０）。
【請求項１８】
当該透析液再生カートリッジの前記内部が炭素層（６０）を更に備える、請求項１７に記載の透析液再生カートリッジ（１０）。
【請求項１９】
前記炭素層（６０）が前記出口（１４）に最も近接して配置される、請求項１８に記載の透析液再生カートリッジ（１０）。
【請求項２０】
前記ウレアーゼ層（４０）が前記入口（１２）に最も近接して配置される、請求項１７に記載の透析液再生カートリッジ（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本開示は透析治療に関する。より詳細には、本開示は、装着型人工腎臓などの透析システムのためのナトリウム管理に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]血液透析および腹膜透析は、腎臓機能の損失を治療するために一般に使用される透析治療の２つのタイプである。血液透析治療は、廃物、毒素および余分な水を患者から除去するために患者の血液を濾過する。患者が血液透析機械に接続され、また、患者の血液が機械を通じて圧送される。血液が血管透析機械へおよび血管透析機械から流れることができるようにカテーテルが患者の静脈内および動脈内へ挿入される。血液は機械の透析器を通過し、透析器は、廃物、毒素、および、余分な水を血液から透析液と呼ばれる流体中へ除去し、透析液も透析器を通過する。洗浄された血液は患者へ戻される。単一の血液透析治療中に血液を透析するために、多量の透析液、例えば約１２０リットルの透析液が消費される。血液透析治療は、一般に数時間持続し、一般的には治療センターで毎週約３回または４回行われる。
【０００３】
[0003]腹膜透析は、カテーテルを介して患者の腹膜腔内へ注入される透析液とも呼ばれる透析溶液を使用する。透析液は腹膜腔の腹膜と接触する。１時間または数時間にわたって、廃物、毒素、および、余分な水が、拡散および浸透に起因して、患者の血流から腹膜を通じて透析液中へ通り過ぎる。すなわち、膜を挟んで浸透圧格差が生じる。使用済み透析液は、その後、患者から排出され、それにより、廃物、毒素、および、余分な水が患者から除去される。このサイクルが毎日数回繰り返される。
【０００４】
[0004]連続携帯型腹膜透析（「ＣＡＰＤ」）、自動腹膜透析（「ＡＰＤ」）、周期流ＡＰＤ、および、連続流腹膜透析（「ＣＦＰＤ」）を含む様々なタイプの腹膜透析治療が存在する。ＣＡＰＤは手動透析治療である。患者は、手作業で、埋め込みカテーテルをドレーンに接続し、それにより、使用済み透析液が腹膜腔から流出できる。その後、患者は、カテーテルを未使用透析液のバッグに接続し、それにより、未使用の透析液がカテーテルを通じて患者内へ注入される。患者は、カテーテルを未使用透析液バッグから取り外して、透析液が腹膜腔内にとどまることができるようにし、この場合に、廃物、毒素、および、余分な水の移動が行われる。数時間の滞留時間の後、患者は、手動の透析処置を例えば毎日４回繰り返す。この場合、各処置に約１時間を要する。手動の腹膜透析は、かなりの量の時間および労力を患者から必要とし、そのため、改良の十分な余地が残る。
【０００５】
[0005]ＡＰＤは、透析治療が排出サイクル、充填サイクル、および、滞留サイクルを含むという点においてＣＡＰＤに類似する。しかしながら、ＡＰＤ機は、一般に患者が眠る間に、サイクルを自動的に実行する。ＡＰＤ機により、患者は、治療サイクルを手動で行わずに済み、また、日中に供給物を運ばないで済む。ＡＰＤ機は、患者の埋め込みカテーテル、未使用透析液源、および、流体ドレーンに流体接続する。透析液源は、１または複数の滅菌透析液バッグであってもよい。ＡＰＤ機は、未使用の透析液を透析液源からカテーテルを通じて患者の腹膜腔内へ圧送して、透析液が腔内にとどまることができるようにし、それにより、廃物、毒素、および、余分な水の移動を行うことができる。特定の滞留時間の後、ＡＰＤ機は、使用済み透析液を腹膜腔からカテーテルを通じてドレーンへ圧送する。手動プロセスと同様に、幾つかの排出サイクル、充填サイクル、および、滞留サイクルがＡＰＤ中に行われる。「最終充填」がＣＡＰＤサイクルまたはＡＰＤサイクルの終わりに行われる場合があり、それにより、透析液は、次の治療まで、患者の腹膜腔内にとどまる。
【０００６】
[0006]ＣＡＰＤおよびＡＰＤはいずれも、使用済み透析流体が患者から排出されて廃棄されるバッチタイプシステムである。バッチシステムに代わるものが周期流システムである。これは、長時間の後に患者から流体の全てを除去するのではなく時間の僅かな増分の後に流体の一部が除去されて置き換えられる改良されたバッチシステムである。
【０００７】
[0007]連続流透析システムまたはＣＦＰＤ透析システムは、使用済み透析液を廃棄するのではなく、使用済み透析液を洗浄しあるいは再生する。これらのシステムは、ループを通じて流体を患者内へ圧送するとともに患者から圧送する。透析液は、一方のカテーテルルーメンを通じて腹膜腔内へ流れるとともに、他方のカテーテルルーメンを通じて腹膜腔から出る。患者から出る流体は再構成デバイスを通過し、再構成デバイスは、例えば尿素をアンモニア（例えば、アンモニウム陽イオン）へ酵素変換するためにウレアーゼを使用する尿素除去カラムを介して、廃物を透析液から除去する。アンモニアは、その後、腹膜腔内への透析液の再導入前に吸着によって透析液から除去される。アンモニアの除去を監視するために更なるセンサが使用される。ＣＦＰＤシステムは、一般に、バッチシステムよりも複雑である。
【０００８】
[0008]血液透析および腹膜透析のいずれにおいても、「吸着」技術を使用して、使用済み透析液から尿毒症毒素を除去できるとともに、処理済み流体中の劣化した治療剤（イオンおよび／またはグルコースなど）を活性化させることができ、それにより、処理済み流体を再使用して、患者の透析を続けることができる。１つの一般的に使用される吸着剤はリン酸ジルコニウムから形成され、このリン酸ジルコニウムは、尿素の加水分解により生成されるアンモニアを除去するために使用される。一般に、透析治療中に生成されるアンモニアを除去するためには、多量の吸着剤が必要である。
【０００９】
[0009]吸着剤に基づく手法の主な利点は、高容量透析治療を達成するために必要な透析流体または透析液が少量で済むという点である。吸着システムの主な欠点は、吸着剤の高いコスト、吸着剤を収容するために必要な空間量、および、リサイクルされる溶液の純度に関する懸念である。これは、治療後に多くのイオンが流体中に残り、また、純度を検証することが技術的に難しいからである。特に、吸着処理された透析溶液中のナトリウムのレベルは懸念となり得る。例えば、患者からのナトリウム除去を可能にするために、血液透析中に透析液中のナトリウムレベルは１４０ミリモル／Ｌ（「ｍＭ」）よりも高くすべきではない。
【発明の概要】
【００１０】
[0010]本開示は、ナトリウム管理のための改良された透析カートリッジ、および、透析を患者に対して行うための方法に関する。一実施形態において、本開示は、平行な配置を成す第１および第２の流体流路を備える透析治療用の装置を提供する。第１の流体流路は第１の陽イオン交換樹脂を含み、第１の陽イオン交換樹脂の９０％を超える交換部位が水素イオンで占められ、また、第２の流体流路は第２の陽イオン交換樹脂を含み、第２の陽イオン交換樹脂の９０％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められる。第１の陽イオン交換樹脂の第２の陽イオン交換樹脂と比べた総イオン交換容量比は、例えば約１：１〜約１：５の範囲である。本装置は、第１および第２の流体流路と関連して、ウレアーゼ、酸化ジルコニウム、炭素、および、これらの組合せなどの材料の少なくとも１つの層を更に含むことができる。
【００１１】
[0011]他の実施形態において、本装置は、前記第１および第２の流体流路とほぼ平行な流れの配置となっている第３の流体流路を更に含み、前記第３の流体流路は陰イオン交換樹脂を備える。陰イオン交換樹脂の約２０％〜約８０％の交換部位は、炭酸塩イオンまたは重炭酸塩イオンで占められる。第１の陽イオン交換樹脂の陰イオン交換樹脂と比べた総イオン交換容量比は約１：０〜約１：２の範囲である。第１、第２、および、第３の流体流路と関連して、本装置は、ウレアーゼ層、酸化ジルコニウム層、炭素層、および、これらの組合せから成るグループから選択される少なくとも１つの層を含むことができる。
【００１２】
[0012]更なる他の実施形態において、本開示は、透析治療中にナトリウムを管理する方法を提供する。本方法は、透析カートリッジを含む流体回路内で使用済み透析流体を循環させるステップであって、カートリッジが、第１の陽イオン交換樹脂を有するとともに第１の陽イオン交換樹脂の９０％を超える交換部位が水素イオンで占められる第１の流体流路と、第２の陽イオン交換樹脂を有するとともに第２の陽イオン交換樹脂の９０％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められる第２の流体流路とを含むステップを含む。第２の流体流路は、第１の流体流路と平行な流れの配置となっている。本方法は、再生透析流体を生成するためにカートリッジを用いて透析流体中のイオンを除去するステップと、再生透析流体を元の患者へ再循環させるステップとを更に含む。
【００１３】
[0013]一実施形態において、本方法は、カルシウム、マグネシウム、カリウム、酢酸塩、重炭酸塩、および、これらの組合せなどの透析成分で再生透析流体を補うステップを含む。
【００１４】
[0014]本開示の利点は、ナトリウム管理を行うための改良された透析流体洗浄カートリッジを提供することである。
【００１５】
[0015]本開示の他の利点は、吸着技術または使用済み流体洗浄技術を使用するカートリッジを含む携帯型透析カートリッジにおいてナトリウムレベルを管理するための改良された方法を提供することである。
【００１６】
[0016]本開示の更なる他の利点は、透析を行うための改良された方法を提供することである。
【００１７】
[0017]本開示の更なる他の利点は、単数ループまたは複数ループの透析システムで使用され得る改良された透析流体洗浄カートリッジを提供することである。
【００１８】
[0018]本開示の別の利点は、透析システムで使用されるべき吸着カートリッジのための改良された樹脂を提供することである。
【００１９】
[0019]更なる特徴および利点が本明細書中に記載され、また、これらの特徴および利点は、以下の詳細な説明および図から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本開示の一実施形態におけるナトリウム管理を行うための透析カートリッジを示す。
【図２】本開示の第２の実施形態におけるナトリウム管理を行うための透析カートリッジを示す。
【図３】本開示の第３の実施形態におけるナトリウム管理を行うための透析カートリッジを示す。
【図４Ａ】ある透析治療技術で使用される透析カートリッジの概略図である。
【図４Ｂ】別の透析治療技術で使用される透析カートリッジの概略図である。
【図４Ｃ】他の透析治療技術で使用される透析カートリッジの概略図である。
【図４Ｄ】更に他の透析治療技術で使用される透析カートリッジの概略図である。
【図５】酸性形態を成すリン酸ジルコニウムカラムのナトリウムおよびアンモニウムの溶出曲線のグラフを示す。
【図６】ナトリウム形態を成すリン酸ジルコニウムカラムのナトリウムおよびアンモニウムの溶出曲線のグラフを示す。
【図７】複合リン酸ジルコニウムカラムのナトリウムおよびアンモニウムの溶出曲線のグラフを示す。
【図８】複合リン酸ジルコニウムカラムの重炭酸塩およびｐＨの溶出曲線のグラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
システムおよび方法
[0028]本開示は、一般にナトリウム管理を行うために使用済み透析流体を再使用しかつ／または補充する改良された透析システム、および、患者に対して透析を行うための方法に関する。この透析システムおよび方法は、例えば、米国特許第５，２４４，５６８号、第５，３５０，３５７号、第５，６６２，８０６号、第６，５９２，５４２号、および第７，３１８，８９２号明細書に記載されるような様々な血液透析技術および腹膜透析技術において使用して実施することができ、これらの米国特許のそれぞれの教示内容は参照することにより本願に組み入れられて依存される。血液透析技術および腹膜透析技術は、医療センターのために設計されて構成され得るとともに、現場透析治療または在宅透析治療により実施され得る。透析システムおよび方法は、例えば透析中に患者が自由に移動できる装着型人工腎臓などの携帯型透析システムにおいて更に使用され得る。携帯型透析装置は、病院などの１つの場所に固定される必要がない可搬型透析装置（例えば、ユーザによって搬送されるように寸法付けられる透析装置）も包含し得る。携帯型透析システムの非限定的な例は、米国特許第５，８７３，８５３号、第５，９８４，８９１号、および第６，１９６，９９２号明細書、ならびに、米国特許出願公開第２００７／０２１３６６５号および第２００８／００５１６９６号明細書に記載されており、これらの米国特許および米国特許出願公開のそれぞれの教示内容は参照することにより本願に組み入れられて依存される。
【００２２】
[0029]ここで、図面、特に図１を参照すると、本開示の透析システム２の一実施形態が示されている。透析システム２は、入口１２および出口１４を有するカートリッジ１０を含む。カートリッジ１０は、第１の陽イオン交換樹脂２２（中実の円）を有する第１のカラム２０（例えば、酸性形態）を含み、この陽イオン交換樹脂２２においては、９０％を超える交換部位が水素イオンで占められている。また、カートリッジ１０は、９０％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められる第２の陽イオン交換樹脂３２（中空の円）を有する第２のカラム３０（例えば、中性形態）を更に含む。任意の適当なバリア３４、例えばプラスチック製の不透過バリアを使用して、第２のカラム３０を第１のカラム２０から分離することができる。第２のカラム３０を第１のカラム２０と平行にすることができる。第１のカラム２０内に収容される第１の陽イオン交換樹脂２２の第２のカラム３０内に収容される第２の陽イオン交換樹脂３２と比べた総イオン交換容量比は、約１：１〜約１：５の範囲となり得る。
【００２３】
[0030]本明細書中で使用される用語「平行」は、平行、おおよそ平行、実質的に平行、または、並列を意味し得る。本明細書中で使用される用語「総イオン交換容量」は、イオン交換樹脂の単位体積当たりの交換可能なイオンの理論的な数を意味し得る。例えば、イオン交換樹脂を有するカラムの総イオン交換容量（例えば、単位がミリグラム当量「ｍＥｑ」）は、樹脂の比イオン交換容量（例えば、単位がｍＥｑ／グラム）にカラム内の樹脂の量（例えば、単位がグラム）を乗じたものである。
【００２４】
[0031]一実施形態では、第１の陽イオン交換樹脂２２および第２の陽イオン交換樹脂３２がリン酸ジルコニウム樹脂である。驚くべきことに、ナトリウム中和形態のリン酸ジルコニウムの大部分または全てがほぼ一定レベルのナトリウムイオンを陽イオン交換樹脂から解放することが分かってきた。酸性形態のリン酸ジルコニウムの大部分または全ても与えられて透析液から全てのあるいは特定の一定レベルのナトリウムを除去する。言い換えると、第１のカラム２０からの流出流体中のナトリウム濃度は、ほぼ一定であるが流入流体に対してレベルが低いナトリウムを有するのが分かり、また、第２のカラム３０からの流出流体のナトリウム濃度は、ほぼ一定であるが流入流体に対してレベルが高いナトリウムを有するのが分かる。
【００２５】
[0032]第１のカラム２０と第２のカラム３０とを平行に組み合わせることにより、カートリッジ１０から出る流出透析液において維持されるべき目標の一定レベルのナトリウム濃度を与える最適な透析液体積流量比をこれらの２つのカラム内で得ることができる。第２のカラム３０内への体積流量に対する第１のカラム２０内への流体の体積流量（例えば、１分当たりのミリリットル（「ｍｌ／分」）または１秒当たりのｍｌ（「ｍｌ／秒」）などの体積／時間の単位）は、ほぼ一定の望ましい目標に近いナトリウム濃度を有する目標流出流体を与えるように調整することができる。例えば、血液透析中にわたる再生透析液中の目標ナトリウム濃度は約１４０ｍＭである。腹膜透析中にわたる再生透析液中の典型的な目標ナトリウム濃度は約１３２ｍＭである。
【００２６】
[0033]第２のカラム３０内への体積流量に対する第１のカラム２０内への流体の体積流量は、カラム２０，３０内のそれぞれに望ましい相対体積流量を形成するように入口表面積４４，４６を互いに対して設定することによって調整することができる。交換樹脂２２および交換樹脂３２の密度がほぼ同じでありかつウレアーゼ層４０がカラム２０，３０の上流側に均一に配設されると仮定すると、カラム２０，３０を通じて流れる流体の速度は同じになるはずであり、すなわち、カートリッジ１０内の圧力が均一になるはずである。カラム２０に対するカラム３０の断面積を更に大きくすることに加えて、流速を均一にすると、小さい方のカラム２０におけるよりも大きい方のカラム３０において全体の体積流量が増大する。しかしながら、言うまでもなく、樹脂粒子１つ１つに基づくと、各カラム２０，３０内の樹脂の粒子が見る流速は、均一な速度に起因して、ほぼ同じである。言い換えると、樹脂２２の１立方センチメートルおよび樹脂３２の１立方センチメートルは、同じ流速の使用済み透析流体を見る。したがって、この実施形態では、樹脂２２と樹脂３２の一方の体積または質量を更に多くして、カートリッジ１０の所定の断面を横切る速度を一定にすることにより、効果的な流出透析液洗浄が達成される。
【００２７】
[0034]他の実施形態では、１立方センチメートルの樹脂２２を通じて流れる流出物の速度が、１立方センチメートルの樹脂３２を通じた流出物流量の速度に対して変えられ、それにより、カートリッジ１０内の樹脂２２および樹脂３２の全体の質量または体積がたとえ等しくても、２つの樹脂の体積流量が変わる。流速を様々な方法で変えることができる。１つの方法では、図１に示される第１のカラム２０および第２のカラム３０の材料のそれぞれの充填密度を選択することによって流速が変えられ、それにより、他方のカラムとは対照的に一方のカラムを通じて流れることが比較的容易になる。これは、カラムが同じ体積を有する場合であっても、各カラム２０，３０を通じた異なる体積流量を可能にする。
【００２８】
[0035]速度を変える他の方法は、カラム２０，３０の一方または両方の入口または出口に流量制限器（例えば、細いチューブ断面）を配置して、カラム間の相対体積流量を制御することである。
【００２９】
[0036]相対速度を変える更なる方法は、第１のカラム２０内への流体流を制御する入口弁を設けることであり、それにより、第２のカラム３０内への体積流量に対して第１のカラム２０内への流体の体積流量を調整できる。例えば、バリア３４を入口１２の壁に至るまで延ばすことができる。ここで、ウレアーゼ層４０は、依然として設けられるが、２つのカラム２０，３０間で分割される。このとき、入口１２は、各カラム２０，３０ごとに１つずつ、２つの入口に分けられる。分割された入口のそれぞれには専用の入口弁が設けられ、それらの入口弁の一方だけが任意の所定の時間に開放している。入口弁は、異なる割合の開放時間を与えるようにＯＮ／ＯＦＦ切り換えされ得る（例えば、カラム３０に関しては６０％開放するのに対して、カラム２０に関しては４０％開放し、それにより、両方の弁に対する入口圧がほぼ同じであると仮定すると、カラム３０を通じた流量とカラム２０を通じた流量との比がほぼ３：２になる）。あるいは、２つの専用の入口弁は、流れを時間に比例して流れをカラム２０，３０へ方向付けるように構成される切換弁と置き換えられてもよい。他の実施形態において、入口弁は、カラム２０とカラム３０との所望の相対体積流量をもたらすように個別に設定される可変オリフィス弁である。いずれの弁の場合でも、異なる流量を得るためにカラム２０，３０が異なって寸法付けられる必要がないことは言うまでもない。
【００３０】
[0037]他の実施形態において、第１の陽イオン交換樹脂２２は、９５％を超える交換部位が水素イオンで占められ、また、第２の陽イオン交換樹脂３２は、９５％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められる。別の実施形態において、第１の陽イオン交換樹脂２２は、９９％を超える交換部位が水素イオンで占められ、また、第２の陽イオン交換樹脂３２は、９９％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められる。
【００３１】
[0038]図１により更に示されるように、透析カートリッジ１０は、ウレアーゼ層４０、酸化ジルコニウム層５０、および／または、炭素層６０のうちの１つ以上を任意の適当な形態（例えば、ビーズ、粒子など）で含むことができる。図示の実施形態のウレアーゼ層４０は入口１２に最も近接して設けられる。図示のように、ウレアーゼ層４０の後に第１のカラム２０および第２のカラム３０を続けることができる。酸化ジルコニウム層５０は、第１のカラム２０および第２のカラム３０の後に続くことができる。炭素層６０を出口１４に最も近づけることができる。
【００３２】
[0039]図１には、透析カートリッジ１０における異なる層の１つの特定の順序が示されるが、ユーザの目的にしたがって透析システム２の性能を最適化するために、ウレアーゼ層４０、酸化ジルコニウム層５０、および／または、炭素層６０を他の適した順序で配置できることは言うまでもない。また、カートリッジ１０内の前述した層のいずれかを分離するために透過層４６，５２，６２を使用することができる。透過層４６，５２，６２は、例えば濾紙または親水性材料などの任意の適した流体透過材料から形成することができる。また、必要に応じて、１つ以上の層の置き換えを独立に行うことができるように、ウレアーゼ層４０、酸化ジルコニウム層５０、または、炭素層６０のうちのいずれかが別個のカートリッジまたは容器内に設けられてもよい。
【００３３】
[0040]透析システム２の使用中、膜ポンプまたは蠕動ポンプなどのポンプ７８は、使用済み透析流体または流出透析流体をライン８０を通じて透析カートリッジ１０の入口１２へ圧送する。使用済み透析流体は透析カートリッジ１０の異なる層を通過し、それにより、各層は、ライン８０を通じて導入される使用済み透析流体流れから１つ以上の流出化合物を除去する。再生透析流が透析カートリッジ１０の出口１４から再生透析液ライン８２を通じて出る。再生透析流体が透析システム２から出た後、カルシウム、マグネシウム、カリウム、重炭酸塩、酢酸塩、および／または、他の適した電解質などの任意の１つ以上の透析補助成分を、１つ以上の供給源７０から、ポンプ７８に関して説明した任意のタイプのものであってもよい１つ以上の置換ポンプ７２を介して、再生透析ライン８２へ加えることができる。
【００３４】
[0041]コントローラ４は、添加物の所望の用量に達するおよびカートリッジ１０を通じた所望の流れを得るそれぞれのために、必要に応じてポンプ７２，７８を制御する。コントローラ４は、本明細書中で論じられる全てのコントローラのように、１つ以上のプロセッサおよびメモリを含むことができるとともに、図４Ａ〜図４Ｄの透析システム２の他の特徴を制御でき、あるいは、透析システム２の監視コントローラまたは制御ユニットに専用の代表コントローラとなり得る。透析システム２（および本明細書中の任意のシステム）の他の特徴は、透析液混合、透析液加熱、透析液流量のための構成要素の制御、体積制御（例えば、患者透析器または血液濾過器へのおよび患者透析器または血液濾過器からの体積制御）、および、限外濾過制御を含むことができる。
【００３５】
[0042]図１のシステム２の流れ形態は、特定の特徴を強調するように簡略化されてきた。圧力計、流量計、導電率プローブ（例えば、温度補償型）、および／または、弁のうちの１つ以上を含む１つ以上の制御要素または監視要素を透析ライン８０，８２に取り付けることができることは言うまでもない。
【００３６】
[0043]図２を参照すると、本開示の他の実施形態が透析システム１００によって示される。透析システム１００は、入口１１２および出口１１４を有するカートリッジ１１０を含む。カートリッジ１１０は、９０％を超える交換部位が水素イオンで占められる第１の陽イオン交換樹脂１２２（中実の円）と９０％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められる第２の陽イオン交換樹脂１３２（中空の円）との混合物を収容するカラム１２０を含む。第１の陽イオン交換樹脂１２２の第２の陽イオン交換樹脂１３２と比べた総イオン交換容量比は、約１：１〜約１：５の範囲となり得る。
【００３７】
[0044]他の実施形態において、第１の陽イオン交換樹脂１２２は、９５％を超える交換部位が水素イオンで占められ、また、第２の陽イオン交換樹脂１３２は、９５％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められる。他の別の実施形態において、第１の陽イオン交換樹脂１２２は、９９％を超える交換部位が水素イオンで占められ、また、第２の陽イオン交換樹脂１３２は、９９％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められる。
【００３８】
[0045]図２により更に示されるように、システム１００は、ウレアーゼ層１４０、酸化ジルコニウム層１５０、および／または、炭素層１６０のうちの１つ以上を任意の適当な形態で含むことができる。図示の実施形態では、ウレアーゼ層１４０が入口１１２に最も近い。ウレアーゼ層の後にカラム１２０を続けることができる。酸化ジルコニウム層１５０がカラム１２０の後に続くことができる。炭素層１６０を出口１１４に最も近づけることができる。
【００３９】
[0046]図２には、透析カートリッジ１００における異なる層の１つの特定の順序が示されるが、ユーザの目的にしたがってシステム１００の性能を最適化するために、ウレアーゼ層１４０、酸化ジルコニウム層１５０、および／または、炭素層１６０を他の適した順序で配置できることは言うまでもない。また、カートリッジ１１０内の前述した層のいずれかを分離するために透過層１４２，１５２，１６２を使用することができる。透過層１４２，１５２，１６２は、例えば濾紙または親水性材料などの任意の適当な流体透過材料から形成することができる。また、必要に応じて、１つ以上の層の置き換えを独立に行うことができるように、ウレアーゼ層１４０、酸化ジルコニウム層１５０、または、炭素層１６０のうちのいずれかが別個のカートリッジまたは容器内に設けられてもよい。
【００４０】
[0047]透析システム１００の使用中、膜ポンプまたは蠕動ポンプなどのポンプ１７８は、使用済み透析流体または流出透析流体を透析カートリッジ１００の入口１１２に入るようにライン１８０を通じて圧送する。使用済み透析流体は透析カートリッジ１００の異なる層を通過し、それにより、各層は、ライン１８０を通じて導入される使用済み透析流体流れから１つ以上の流出化合物を除去する。再生透析流が透析カートリッジ１００の出口１１４から再生透析液ライン１８２を通じて出る。再生透析流体が透析システム１００から出た後、カルシウム、マグネシウム、カリウム、重炭酸塩、酢酸塩、および／または、他の適した電解質などの１つ以上の透析補助成分を、１つ以上の供給源１７０から、ポンプ１７８に関して説明した任意のタイプのものであってもよい１つ以上の置換ポンプ１７２を介して、再生透析ライン１８２へ加えることができる。
【００４１】
[0048]コントローラ１０４は、添加物の所望の用量に達するおよびカートリッジ１００を通じた所望の流れを得るそれぞれのために、必要に応じてポンプ１７２，１７８を制御する。コントローラ１０４は、１つ以上のプロセッサおよびメモリを含むことができるとともに、透析システム１００が使用される場合には図４Ａ〜図４Ｄの透析システム１００の他の特徴を制御できる。コントローラ１０４およびシステム１００は、コントローラ４および透析システム２のそれぞれに関して前述した代替物のうちのいずれかを含むことができる。例えば、カートリッジ１１０を通じた流量を望み通りに制御するために、コントローラ４へフィードバックを与える、ＯＮ／ＯＦＦ弁または可変制限弁またはオリフィス弁、流量調整器、または、流量計をライン１８０に設けることができる。
【００４２】
[0049]図３を参照すると、本開示の更なる別の実施形態が透析システム２００によって示される。透析システム２００は、複数の流体入口２１２および流体出口２１４を有するカートリッジ２１０を含む。カートリッジ２１０は、第１のカラム２２０、第２のカラム２２４、および、第３のカラム２３０を含む。第１のカラム２２０、第２のカラム２２４、および、第３のカラム２３０は、例えばプラスチック壁などの任意の適当なバリア２２８，２３４のそれぞれによって分離され得る。
【００４３】
[0050]第１のカラム２２０には、約２０％〜約８０％の交換部位が炭酸塩イオンまたは重炭酸塩イオンで占められかつ約２０％〜約８０％の交換部位が水酸化物イオンで占められる陰イオン交換樹脂２２２（三角形）が充填される。第２のカラム２２４には、９０％を超える交換部位が水素イオンで占められる第１の陽イオン交換樹脂２２６（中実の円）が充填される。第３のカラム２３０には、９０％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められる第２の陽イオン交換樹脂２３２（中空の円）が充填される。第１のカラム２２０、第２のカラム２２４、および、第３のカラム２３０は、ほぼ同じ長さを有することができるとともに、互いにほぼ平行となることができる。
【００４４】
[0051]陽イオン交換樹脂の酸性形態は、水素（ヒドロニウム）
イオンを解放するとともに、大部分の金属カチオンおよびアンモニウムイオンを吸収できる。炭酸塩形態または重炭酸塩形態の陰イオン交換樹脂は、炭酸塩アニオンまたは重炭酸塩アニオンを解放するとともに、塩化物アニオン、硝酸塩アニオン、および、硫酸アニオンを吸収できるが、重炭酸塩アニオンまたは酢酸アニオンを十分に除去しない。
【００４５】
[0052]一実施形態において、第２のカラム２２４内に収容される第１の陽イオン交換樹脂２２６の第３のカラム２３０内に収容される第２の陽イオン交換樹脂２３２と比べた総イオン交換容量比は、約１：１〜約１：５の範囲である。第２のカラム２２４内への流体の流量に対して第３のカラム２３０内への流体の流量を調整することにより、組み合わされた流出流体は、ほぼ一定の所望の目標に近いナトリウム濃度を有することができる。第３のカラム２３０内への流体の流量に対する第２のカラム２３４内への流量は、図１のカラム２０，３０に関して前述した速度固定または体積固定（速度可変）の基準に基づいて制御され得る。速度固定の場合、カラム２２４の断面積は、カラム２２４，２３０の全体にわたって所望の全体積流量差をもたらすようにカラム２３０の断面積に対して設定される。
【００４６】
[0053]所定の体積（例えば１ｃｍ３）の樹脂２３２対所定の体積（例えば１ｃｍ３）の樹脂２２６を通じた流速を変えることが望ましい場合には、図１に関して前述した構造および方法のうちの１つ以上を使用できる。例えば、入口ライン２４２の制限を入口ライン２４４の制限に対して変えることができる。各カラム２２４，２３０に入る流体の速度に各カラムの断面積を乗じたものは、カラムを通じた流量を設定する。先と同様に、カラム２２４，２３０の断面積を同じにすることができる。ライン２４２，２４４の可変制限により変えられた速度は、その後、各カラム２２４，２３０の体積流量を変化させる。
【００４７】
[0054]あるいは、バリア２２８，２３４が入口２１２のための入口壁に至るまで延ばされる。別個の入口２１２が各カラム２２４，２３０ごとに設けられる。各カラム２２４，２３０には別々に弁が付設される。各カラム２２４，２３０内への流速は、各弁（ＯＮ／ＯＦＦ弁が設けられる場合）を所望の周波数でシーケンス制御することによってあるいは可変オリフィス（弁が可変オリフィス弁である場合）を異なる所望の設定にセットすることによって個別に制御される。
【００４８】
[0055]他の実施形態において、第２のカラム２２４内に収容される第１の陽イオン交換樹脂２２６の第１のカラム２２０内に収容される陰イオン交換樹脂２２２と比べた総イオン交換容量比は、約１：０〜約１：２の範囲である。第２のカラム２２４および第３のカラム２３０からの組み合わされた流出流体の溶液ｐＨが酸性であると見なされる場合、第１のカラム２２０内への流体の流量は、組み合わされた流出流体のｐＨを所望の範囲（例えば、約７）に調整するために、第２のカラム２２４および第３のカラム２３０内への流量に対して（例えば、弁２１６によって）調整され得る。弁２１６は、本明細書中に記載される他の弁と同様、カラム２２０内で単位体積当たり所望の流量を達成するようにシーケンス制御されるＯＮ／ＯＦＦ弁、あるいは、単位体積当たり所望の流量を達成する大きさで開閉される可変オリフィス弁となり得る。弁２１６，２１８は、本明細書中で論じられる任意の他の弁と同様、関連するコントローラ、例えば図３のコントローラ２０４によって電子的に制御され得る。
【００４９】
[0056]一実施形態において、第１の陽イオン交換樹脂２２６は、９５％を超える交換部位が水素イオンで占められ、第２の陽イオン交換樹脂２３２は、９５％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められ、また、陰イオン交換樹脂２２２は、９５％を超える交換部位が炭酸塩イオンまたは重炭酸塩イオンで占められる。他の実施形態において、第１の陽イオン交換樹脂２２２は、９９％を超える交換部位が水素イオンで占められ、第２の陽イオン交換樹脂２３２は、９９％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められ、また、陰イオン交換樹脂２２２は、約４０％〜約６０％の交換部位が炭酸塩イオンまたは重炭酸塩イオンで占められるとともに、約４０％〜約６０％の交換部位が水酸化物イオンで占められる。
【００５０】
[0057]図３により更に示されるように、透析カートリッジ２００は、ウレアーゼ層２４０、酸化ジルコニウム層２５０、および／または、炭素層２６０のうちの１つ以上を任意の適当な形態および組合せで含むことができる。図示の実施形態において、ウレアーゼ層２４０は入口２１２に最も近接して配置される。一実施形態では、ウレアーゼ層２４０の後に第３のカラム２３０および第２のカラム２２４が続き、これらの第２および第３のカラムは、ウレアーゼ層２４０により発生されるアンモニウムイオンを除去できる陽イオン交換樹脂を含む。酸化ジルコニウム層２５０は、第１のカラム２２０、第２のカラム２２４、および、第３のカラム２３０の後に続くことができる。炭素層２６０は、出口２１４に最も近接して配置される。
【００５１】
[0058]図３には、透析カートリッジ２００における異なる層の１つの特定の順序が示されるが、ユーザの目的にしたがって透析カートリッジ２００の性能を最適化するために、ウレアーゼ層２４０、酸化ジルコニウム層２５０、および／または、炭素層２６０を他の適した順序で配置できることは言うまでもない。また、カートリッジ１１０内の前述した層のいずれかを分離するために透過層２１４，２５２，２６２を使用することができる。透過層２１４，２５２，２６２は、例えば濾紙または親水性材料などの任意の適当な流体透過材料から形成することができる。また、必要に応じて、１つ以上の層の置き換えを独立に行うことができるように、ウレアーゼ層２４０、酸化ジルコニウム層２５０、または、炭素層２６０のうちのいずれかが別個のカートリッジまたは容器内に設けられてもよい。
【００５２】
[0059]透析システム２００の使用中、膜ポンプまたは蠕動ポンプなどのポンプ２７８は、使用済み透析流体または流出透析流体を透析カートリッジ２１０の入口２１２に入るようにライン２８０を通じて圧送する。使用済み透析流体は透析カートリッジ２１０の異なる層を通過し、それにより、各層は、ライン２８０を通じて導入される使用済み透析流体流れから１つ以上の流出化合物を除去する。再生透析流が透析カートリッジ２１０の出口２１４から再生透析液ライン２８２を通じて出る。再生透析流体が透析システム２００から出た後、カルシウム、マグネシウム、カリウム、重炭酸塩、酢酸塩、および／または、他の適した電解質などの１つ以上の適した透析補助成分を、１つ以上の供給源２７０から、ポンプ２７８に関して説明した任意のタイプのものであってもよい１つ以上の置換ポンプ２７２を介して、再生透析ライン２８２へ加えることができる。
【００５３】
[0060]コントローラ２０４は、添加物の所望の用量に達するおよびカートリッジ２１０を通じた所望の流れを得るそれぞれのために、必要に応じてポンプ２７２，２７８を制御する。コントローラ２０４は、図４Ａ〜図４Ｄの透析システム２００の他の特徴を制御するために、本明細書中で論じられたような１つ以上のプロセッサおよびメモリを含むことができる。コントローラ２０４および透析システム２００は、コントローラ４および透析システム２のそれぞれに関して前述した代替物のうちのいずれかを含むことができる。
【００５４】
方法について
[0061]本明細書中で論じられるシステムおよびカートリッジに照らして、透析治療中にナトリウムを管理する方法が提供される。該方法は、透析カートリッジを有する透析システムを含む流体回路中で使用済み透析流体を循環させるステップを含み、透析カートリッジは、９０％を超える交換部位が水素イオンで占められる第１の陽イオン交換樹脂を伴う第１のカラムと、９０％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められる第２の陽イオン交換樹脂を有する第２のカラムとを有する。第２のカラムを第１のカラムと平行にすることができる。方法は、再生透析流体を生成するためにカートリッジを用いて透析流体からイオンを除去するとともに、再生透析流体を元の患者へ循環させるステップを更に含む。
【００５５】
[0062]透析カートリッジ１０，１１０，２１０は、１ループ透析（例えば、腹膜透析）システムまたは２ループ透析（例えば、血液透析または腹膜透析）システムを含む多くの異なるタイプの透析治療システムで使用され得る。透析システム２，１００，２００の異なる構成要素の以下の説明は、本開示の任意の実施形態に適用される。本開示の実施形態にしたがって、透析システム２，１００，２００は、尿毒症毒素を除去しつつ、特にナトリウムに関する電解質濃度および透析液の溶液ｐＨを生理的レベル（例えば７．３〜７．５）に維持するために使用され得る。
【００５６】
[0063]尿素は、ウレアーゼを使用する尿素の酵素変換およびその後の変換副生成物の除去によって除去される。酵素反応では、１モルの尿素が２モルのアンモニアと１モルの二酸化炭素とに分解される。アンモニア（「ＮＨ３」）は、９．３のその対数酸解離定数（「ｐＫａ」）が溶液ｐＨよりもかなり大きいため、アンモニウムイオン（「ＮＨ４＋」）として主に（＞９５％）存在する。形成される二酸化炭素は、溶液ｐＨに応じて、溶解二酸化炭素または重炭酸塩イオンのうちのいずれかとして存在し得る。この平衡におけるｐＫａが６．１であるため、使用条件下で両方の種がかなりの量で存在する場合がある。また、溶液が気相と連通する場合には、溶解二酸化炭素が気相中に存在する二酸化炭素と平衡になる可能性がある。
【００５７】
[0064]溶液中では、アンモニアが塩基として作用する。これは、アンモニウムの形成がＨ＋の付与に起因するからである。同様に、二酸化炭素（「ＣＯ２」）は酸として作用する。これは、重炭酸（「ＨＣＯ３」）の形成がＨ＋を溶液へ与えるからである。ウレアーゼ反応の最終結果は、ｐＨを増大させることである。一実施形態では、２５〜２５０ｍｇのウレアーゼをウレアーゼ層として使用できるが、溶液中に存在する尿素をアンモニウムと二酸化炭素とに変換するためにウレアーゼが十分である場合には、他の量のウレアーゼが使用されてもよい。好ましくは、ウレアーゼが透析カートリッジ１０，１１０，２１０の第１の層を形成する。
【００５８】
[0065]様々なウレアーゼ材料を使用できる。例えば、ウレアーゼの架橋酵素結晶（「ウレアーゼ−ＣＬＥＣ」）を使用できる。この材料は、超高純度であり、高い比活性度を有する。したがって、所望の尿素変換を行うためには、このウレアーゼがごく少量あれば十分である。
【００５９】
[0066]本開示の任意の実施形態における陽イオン交換樹脂は、例えば、リン酸ジルコニウムまたは架橋硫酸ポリスチレン（例えば、ＤＯＷＥＸ（登録商標）８８樹脂）などの任意の適当な陽イオン交換材料（任意の適当な形態を成す）であってもよい。リン酸ジルコニウムは、特定の条件下で、アンモニウムイオン、カルシウム、マグネシウム、カリウム、および、ナトリウムを吸収することができる。アンモニウムイオンは、リン酸ジルコニウムを使用してイオン交換プロセスにより溶液から除去される。リン酸ジルコニウムは、２つの対イオン、すなわち、水素イオン（「Ｈ＋」）およびナトリウムイオン（「Ｎａ＋」）を含むことができる。対イオンの解放は、溶液ｐＨと樹脂の現在の負荷状態とによって決定される。リン酸ジルコニウムは、そのイオン交換樹脂としての役割に加えて、かなりの緩衝能力も有する。リン酸ジルコニウム樹脂は、アンモニウムを吸収できる優れた能力を有し、この能力は、所定の範囲内の平衡ｐＨ（ｐＨ６．０−７．２）の変化によって影響されない。
【００６０】
[0067]リン酸ジルコニウムの所望のｐＨは、部分的に、樹脂床中のその場所、例えば、それが除去するようになっている成分に依存する。このため、リン酸ジルコニウム層は、約２〜約８の間のｐＨを有することができる。一実施形態において、リン酸ジルコニウムは、約２００〜約８００グラムの範囲内でカートリッジに存在する。必要最小量のリン酸ジルコニウムは、生成されるアンモニウムを除去するのに十分な量である。生成されるアンモニウムのレベルは、透析カートリッジにより除去されるようになっている尿素によって決定される。したがって、必要とされるリン酸ジルコニウムの量は、除去されるべきアンモニウムを、アンモニウムを除去するためのリン酸ジルコニウムの能力で割ったものに等しくなり得るものであり、これは実験的に決定され得る。
【００６１】
[0068]本開示の任意の実施形態における陰イオン交換樹脂は、例えば、酸化ジルコニウムまたは第４級ジビニルベンゼンポリスチレン（例えば、ＤＯＷＥＸ（登録商標）ＭＰ７２５Ａ樹脂）などの任意の適当な陰イオン交換材料（任意の適当な形態を成す）であってもよい。陰イオン交換樹脂の都合の良い選択は、この開示において「酸化ジルコニウム」として言及される水酸化物形態の水和酸化ジルコニウムとなり得る。
【００６２】
[0069]酸化ジルコニウム層はリン酸塩を除去できる。酸化ジルコニウム層は、ｐＨに応じて、ナトリウムを除去するように機能することもできる。一実施形態では、酸化ジルコニウム層が約６〜約１３のｐＨを有する。樹脂のリン酸処理能力は非常に高く、したがって、酸化ジルコニウム層のサイズは、どの程度の量のリン酸塩が除去される必要があるのかによって支配され得る。
【００６３】
[0070]酸化ジルコニウム層は、樹脂床の他の成分により吸収され得なかった任意のリン酸塩を除去するように機能できる。また、酸化ジルコニウム層は、透析カートリッジから出る溶液のｐＨを制御するように形成され得る。したがって、一実施形態において、酸化ジルコニウム層は、それがカートリッジの最後の層（炭素層を含まない）である場合には、約７〜約９のｐＨ、好ましい実施形態では約７．４のｐＨを有する。酸化ジルコニウム層は最後の層（炭素層を含まない）となり得るが、複数の酸化ジルコニウム層を最後の「層」として使用できる。
【００６４】
[0071]炭素は、透析溶液中に依然として存在する場合があるクレアチニン、尿酸、または、他の有機分子を除去するために使用できる。炭素の量は幅広い範囲を包含し得るが、一実施形態では、約５０〜約２００グラムの炭素がカートリッジで使用される。１つの好ましい実施形態において、炭素は、３０グラム未満のグルコースを透析溶液から除去する能力を有するタイプのものである。したがって、そのような炭素層は、過剰な量のグルコースを透析溶液から除去しない。ペンシルベニア州のアードモアにあるＣａｒｂｏｃｈｅｍによりＬＰ−５０の称号下で販売される活性炭がこの関連で満足に機能することが分かってきた。他の炭素を使用できる。言うまでもなく、透析カートリッジ内で炭素層を任意の順序で配置できるが、１つの好ましい実施形態では、炭素層が最後の層である。
【００６５】
[0072]別の実施形態において、透析カートリッジは、任意の数の構成層を含むことができる。なお、これらの層が、別個の境界を有さなくてもよく（例えば、透過層の形態を成す）、互いに混合されてもよいことにも留意すべきである。例えば、酸化ジルコニウム層とリン酸ジルコニウム層との間に２つの材料の勾配を有することができる。
【００６６】
治療について
[0073]本明細書中で論じられる透析システム２，１００，２００のうちのいずれかは、図４Ａ〜図４Ｄのそれぞれに示されるように、腹膜透析（「ＰＤ」）、血液透析（「ＨＤ」）、血液濾過（「ＨＦ」）、または、血液透析濾過（「ＨＤＦ」）のために使用することができる。図４Ａは、ＰＤ治療が患者３００に対して行われている概略図を示す。患者３００からの使用済み透析流体が処理／尿素除去のために透析システム２，１００，２００のうちの１つを通じて再循環される。再生された透析流体は、再使用のために患者へ戻される。再循環は、連続式で（「ＣＦＰＤ」）、透析流体が所定の期間にわたり患者３００内にとどまるバッチ式で、あるいは、半連続的または周期的に行うことができる。
【００６７】
[0074]図４Ｂは、血液透析（「ＨＤ」）治療が患者３００に対して行われている概略図を示す。患者３００からの血液は、透析器３０２を通じて圧送されて、洗浄され、患者３００へ戻される。透析器３０２からの使用済み透析流体は、処理／尿素除去のために透析システム２，１００，２００のうちの１つを通じて再循環される。処理された流体は、その後、患者の血液を連続的に洗浄するために透析器３０２へ連続方式で戻される。システム２，１００または２００のコントローラ４，１０４または２０４のそれぞれのうちのいずれかが関連するＨＤシステムの任意のあるいは全ての部分を起動させることができる。
【００６８】
[0075]図４Ｃは、血液濾過（「ＨＦ」）治療技術の概略図を示す。ＨＦは、ＨＤに類似する技術である。血液濾過においては、透析液が使用されない。代わりに、プラスの静水圧が、水および溶質を血液濾過器３０３の濾過膜を横切って濾過器の血液区画室から濾過器の濾過区画室へ推し進め、濾過区画室からそれが流出される。使用済み透析流体は、処理／尿素除去のために透析システム２，１００，２００のうちの１つへ送られる。処理された流体は、その後、毒素および内毒素を除去する限外濾過器、発熱フィルタ、または、ナノフィルタなどの１つ以上の発熱フィルタ３０４を通じて送られることによって更に浄化される。結果として生じる置換流体は、患者の対流洗浄を引き起こす血液中へ直接に圧送される。ＰＤおよびＨＤと同様に、患者が治療間で蓄積した余分な水を除去するために、正味体積の流体が限外濾過液として患者から取り去られる。システム２，１００または２００のコントローラ４，１０４または２０４のそれぞれのうちのいずれかが関連するＨＦシステムの任意のあるいは全ての部分を起動させることができる。
【００６９】
[0076]図４Ｄは、血液透析濾過（「ＨＤＦ」）治療技術の概略図を示す。ＨＤＦは、ＨＤとＨＦとの組合せである。血液は、透析器３０２の血液区画室を通じてＨＤおよびＨＦと同様の態様で圧送される。使用済み透析液は、透析器３０２から引き出されて、透析システム２，１００，２００のうちの１つで洗浄される。洗浄された透析液は分割され、そのうちの一部は透析器３０２へ直接に戻り、また、一部は、患者の血液ラインへ直接に圧送される適した置換流体を形成するために、発熱フィルタ、ナノフィルタ、または、限外濾過器のうちの１つ以上を通じて圧送される。ＨＤＦは、大分子量溶質および小分子量溶質の両方の良好な除去をもたらす。システム２，１００または２００のコントローラ４，１０４または２０４のそれぞれのうちのいずれかが関連するＨＤＦ治療システムの任意のあるいは全ての部分を起動させることができる。
【００７０】
[0077]別の実施形態において、本開示は、着用可能／携帯可能な形式で透析システム２，１００，２００のうちの１つ以上を組み込む透析技術または装置の流体回路内で透析流体を循環させるステップを含む方法を提供する。
【実施例】
【００７１】
[0078]非限定的な一例として、以下の例は、本開示の様々な実施形態の例示であり、本開示の実施形態に係る透析システムを用いて行われた実験的な試験を更に示す。
【００７２】
目的
[0079]本実験は、吸着透析治療中にアンモニウムイオンを除去しつつナトリウムレベルを治療的に重要な範囲内に維持するための改良されたナトリウム管理を明らかにする。これは、酸性形態の陽イオン交換樹脂を収容する第１のカラムとナトリウム中に陽イオン交換樹脂を収容する第２のカラムとを有する平行カラム形態によって達成される。これらの２つのカラム間の体積流量比を調整することにより、比較的一定のナトリウム濃度〜１４０ｍＭを維持できる。
【００７３】
実験
[0080]２つの空のイオン交換カラム（ＧＥ  Ｃ１０／１０カラム（製品コード：１９−５００１−０１））が使用された。カラムは、１ｃｍの内径（「Ｉ．Ｄ．」）と、１０ｃｍの高さとを有する。酸性形態またはナトリウム形態のいずれかのカラムの詳細な調合については、個々の節で個別に説明する。
【００７４】
[0081]溶液の例は、〜１ｇの炭酸アンモニウム（２０７８６１−１．５Ｋｇ、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）を、ナトリウム（１４０ｍＥｑ／Ｌ）、アンモニウム（〜１０ｍＥｑ／Ｌ）、カリウム（４ｍＥｑ／Ｌ）、カルシウム（３．５ｍＥｑ／Ｌ）、マグネシウム（１ｍＥｑ／Ｌ）、重炭酸塩、塩化物（１１３．５ｍＥｑ／Ｌ）、および、デキストロース（１００ｍｇ／ｄＬ）を含む２Ｌ  ＡＣＣＵＳＯＬ（登録商標）３５  ４Ｋ＋（連続腎代償療法用の５Ｂ９２４８，ＡＣＣＵＳＯＬ（登録商標）透析溶液、Ｂａｘｔｅｒ  Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）中へ混合することによって用意された。
【００７５】
例１：酸性形態のＺｒＰイオン交換カラム
[0082]酸性形態のイオン交換カラムは、空のクロマトグラフィーカラム（ＧＥ  Ｃ１０／１０：１９−５００１−０１）に８．００４ｇリン酸ジルコニウム樹脂（Ｒｅｎａｌ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ  Ｉｎｃ．が提供、Ｌｏｔ  Ｂ４１０）を充填することによって、および、陽イオン交換カラムが酸性形態を成すようにするために５００ｍＬ  ０．１Ｍの塩酸塩溶液を用いて５ｍＬ／分で濯ぐことによって用意された。カラムは、カラム中の残存塩酸塩が実験前に除去されるようにするために５００ｍＬの脱イオン（「ＤＩ」）水を用いて５ｍＬ／分で濯がれた。
【００７６】
[0083]溶液の例が実験で使用され、また、流量が５．８８ｍＬ／分で測定された。カラムの出口で５分毎にサンプルが収集され、また、溶液の例がカラム内の当初のＤＩ水と完全に置き換えられるときに時間ゼロが規定された。全てのサンプルがイオン濃度を測定するために臨床化学法によって分析された。結果（図５）は、溶出体積が１０４〜３１０ｍＬの間にあるときにナトリウム急上昇が起こる前にナトリウム濃度が〜１０４ｍＥｑ／Ｌの水平状態を達成することを示す。溶出が続くにつれて、アンモニウムは、実際に、その急上昇が起こるまでナトリウムに取って代わる。ナトリウムの減少は〜３６ｍＭである。
【００７７】
例２：ナトリウム形態のＺｒＰイオン交換カラム
[0084]ナトリウム形態のイオン交換カラムは、空のカラムに３．６２２ｇリン酸ジルコニウム樹脂を充填した後に１．９８４ｇの活性炭（Ｃａｒｂｏｎ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓが提供するＣＲ２０５０Ｃ−ＡＷ、ｌｏｔ  ＃ＣＡ１０−２）を充填することによって、および、この陽イオン交換カラムがナトリウム形態を成すようにするために５００ｍＬの飽和重炭酸ナトリウム溶液を用いて５ｍＬ／分で濯ぐことによって同様の方法で用意された。カラムは、カラム中の残存重炭酸ナトリウムが実験前に除去されるようにするために５００ｍＬのＤＩ水を用いて５ｍＬ／分で濯がれた。
【００７８】
[0085]溶液の例が実験で使用され、また、流量が４．３ｍＬ／分と測定された。カラムの出口で５分毎にサンプルが収集され、また、溶液の例がカラム内の当初のＤＩ水と完全に置き換えられるときに時間ゼロが規定された。全てのサンプルがイオン濃度を測定するために臨床化学法によって分析された。結果（図６）は、ナトリウム濃度が４〜１５９ｍＬの間で〜１５２ｍＥｑ／Ｌまで増大することを示す。ナトリウムの増大は〜１２ｍＭであった。
【００７９】
例３：酸性形態およびナトリウム形態の複合ＺｒＰカラム
[0086]２つの別個のカラムからの結果に基づき、組み合わされた平行なカラムを通じた出力ナトリウムレベルを釣り合わせるために３：１の体積流量比の変更がなされた。この実験では、同じカラムが使用された。酸性形態のこのカラムを通り抜ける流れは１．６１ｍＬ／分と測定され、また、ナトリウム形態のカラムの流量は４．８５ｍＬ／分と測定された。２つのカラムから出る流れは、混合能力を有するＹ形状コネクタを介して１つの流れへ組み合わされた。４分毎にサンプルが収集され、また、溶液の例がカラム内の当初のＤＩ水と完全に置き換えられるときに時間ゼロが規定された。全ての陽イオンおよび陰イオンが臨床化学法によって分析され、また、ｐＨが測定された。図７は、アンモニウムイオン急上昇が起こる前の１０１〜２３０ｍＬの間の溶出体積においてナトリウム濃度が〜１４０ｍＭで比較的一定に維持されることを示す典型的な結果を表す。図８は、ｐＨも約７の一定レベルに維持されることを示す。
【００８０】
結論
[0087]実験のこれらの組は、酸性形態およびナトリウム形態の平行な陽イオン交換カラム構造を通じて過剰なアンモニウムイオンを除去しつつナトリウムレベルを維持することによって改良された吸着透析を利用できることを明らかにする。透析システムおよび方法は、改良されたナトリウム管理のための現場透析システム、在宅透析システム、または、携帯型透析システムを含む様々な腹膜透析治療または血液透析治療において容易に実施され得る。
【００８１】
本開示の更なる態様
[0088]本明細書中に記載される主題の態様は、単独であるいは本明細書中に記載される１つ以上の他の態様と組み合わせて有用となり得る。前述した説明を限定することなく、本開示の第１の態様において、透析治療のための装置は、平行な配置を成す第１および第２の流体流路を備え、第１の流体流路が第１の陽イオン交換樹脂を含み、第１の陽イオン交換樹脂の９０％を超える交換部位が水素イオンで占められ、第２の流体流路が第２の陽イオン交換樹脂を含み、第２の陽イオン交換樹脂の９０％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められる。
【００８２】
[0089]先行する態様のうちの任意の１つ以上と共に使用されてもよい本開示の第２の態様によれば、第１の陽イオン交換樹脂の第２の陽イオン交換樹脂と比べた総イオン交換容量比が約１：１〜約１：５の範囲である。
【００８３】
[0090]先行する態様のうちの任意の１つ以上と共に使用されてもよい本開示の第３の態様によれば、第１の陽イオン交換樹脂の９５％を超える交換部位が水素イオンで占められ、第２の陽イオン交換樹脂の９５％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められる。
【００８４】
[0091]先行する態様のうちの任意の１つ以上と共に使用されてもよい本開示の第４の態様によれば、第１の陽イオン交換樹脂の９９％を超える交換部位が水素イオンで占められ、第２の陽イオン交換樹脂の９９％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められる。
【００８５】
[0092]先行する態様のうちの任意の１つ以上と共に使用されてもよい本開示の第５の態様によれば、装置は、第１および第２の流体流路と関連して、ウレアーゼ、酸化ジルコニウム、炭素、および、これらの組合せから成るグループから選択される材料の少なくとも１つの層を更に備える。
【００８６】
[0093]先行する態様のうちの任意の１つ以上と共に使用されてもよい本開示の第６の態様によれば、装置は、前記第１および第２の流体流路とほぼ平行な流れ配置を成す第３の流体流路を更に備え、前記第３の流路が陰イオン交換樹脂を備え、陰イオン交換樹脂の約２０％〜約８０％の交換部位が炭酸塩イオンまたは重炭酸塩イオンで占められる。
【００８７】
[0094]先行する態様のうちの任意の１つ以上と共に使用されてもよい本開示の第７の態様によれば、第１の陽イオン交換樹脂の第２の陽イオン交換樹脂と比べた総イオン交換容量比が約１：１〜約１：５の範囲である。
【００８８】
[0095]先行する態様のうちの任意の１つ以上と共に使用されてもよい本開示の第８の態様によれば、第１の陽イオン交換樹脂の陰イオン交換樹脂と比べた総イオン交換容量比が約１：０〜約１：２の範囲である。
【００８９】
[0096]先行する態様のうちの任意の１つ以上と共に使用されてもよい本開示の第９の態様によれば、第１の陽イオン交換樹脂の９５％を超える交換部位が水素イオンで占められ、第２の陽イオン交換樹脂の９５％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められ、陰イオン交換樹脂の約９５％を超える交換部位が炭酸塩イオンまたは重炭酸塩イオンで占められる。
【００９０】
[0097]先行する態様のうちの任意の１つ以上と共に使用されてもよい本開示の第１０の態様によれば、第１の陽イオン交換樹脂の９９％を超える交換部位が水素イオンで占められ、第２の陽イオン交換樹脂の９９％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められ、陰イオン交換樹脂の約４０％〜約６０％の交換部位が炭酸塩イオンまたは重炭酸塩イオンで占められ、陰イオン交換樹脂の約４０％〜約６０％の交換部位が水酸化物イオンで占められる。
【００９１】
[0098]先行する態様のうちの任意の１つ以上と共に使用されてもよい本開示の第１１の態様によれば、カートリッジは、ウレアーゼ層、酸化ジルコニウム層、炭素層、および、これらの組合せから成るグループから選択される少なくとも１つの層を含む。
【００９２】
[0099]先行する態様のうちの任意の１つ以上と共に使用されてもよい本開示の第１２の態様によれば、透析治療のための透析カートリッジが第１の陽イオン交換樹脂を備え、第１の陽イオン交換樹脂の９０％を超える交換部位が水素イオンで占められ、また、第２の陽イオン交換樹脂を備え、第２の陽イオン交換樹脂の９０％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められる。
【００９３】
[00100]第１２の態様と組み合わされる先行する態様のうちの任意の１つ以上と共に使用されてもよい本開示の第１３の態様によれば、第１の陽イオン交換樹脂の第２の陽イオン交換樹脂と比べた総イオン交換容量比が約１：１〜約１：５の範囲である。
【００９４】
[00101]第１２の態様と組み合わされる先行する態様のうちの任意の１つ以上と共に使用されてもよい本開示の第１４の態様によれば、第１の陽イオン交換樹脂の９５％を超える交換部位が水素イオンで占められ、第２の陽イオン交換樹脂の９５％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められる。
【００９５】
[00102]第１２の態様と組み合わされる先行する態様のうちの任意の１つ以上と共に使用されてもよい本開示の第１５の態様によれば、第１の陽イオン交換樹脂の９９％を超える交換部位が水素イオンで占められ、第２の陽イオン交換樹脂の９９％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められる。
【００９６】
[00103]第１２の態様と組み合わされる先行する態様のうちの任意の１つ以上と共に使用されてもよい本開示の第１６の態様によれば、カートリッジは、第１および第２の陽イオン交換樹脂の上流側または下流側の材料の少なくとも１つの層を更に備え、前記材料は、ウレアーゼ、酸化ジルコニウム、炭素、および、これらの組合せから成るグループから選択される。
【００９７】
[00104]先行する態様のうちの任意の１つ以上と共に使用されてもよい本開示の第１７の態様によれば、透析治療のための透析カートリッジは、入口および出口を備えるとともに、内部を画定する。内部は、ウレアーゼ層と、第１の陽イオン交換樹脂を備えるとともに第１の陽イオン交換樹脂の９０％を超える交換部位が水素イオンで占められる第１の流体流路と、第２の陽イオン交換樹脂を備えるとともに第２の陽イオン交換樹脂の９０％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められる第２の流体流路であって、第１の流体流路と平行な流れ配置を成す第２の流体流路と、酸化ジルコニウム層とを含む。
【００９８】
[00105]第１７の態様と組み合わされる先行する態様のうちの任意の１つ以上と共に使用されてもよい本開示の第１８の態様によれば、カートリッジの内部が炭素層を更に備える。
【００９９】
[00106]第１７の態様と組み合わされる先行する態様のうちの任意の１つ以上と共に使用されてもよい本開示の第１９の態様によれば、炭素層が出口に最も近接して配置される。
【０１００】
[00107]第１７の態様と組み合わされる先行する態様のうちの任意の１つ以上と共に使用されてもよい本開示の第２０の態様によれば、ウレアーゼ層は入口に最も近接して配置される。
【０１０１】
[00108]先行する態様のうちの任意の１つ以上と共に使用されてもよい本開示の第２１の態様によれば、透析治療中にナトリウムを管理する方法は、カートリッジを含む流体回路内で使用済み透析流体を循環させるステップであって、カートリッジが、第１の陽イオン交換樹脂を含むとともに第１の陽イオン交換樹脂の９０％を超える交換部位が水素イオンで占められる第１の流体流路と、第２の陽イオン交換樹脂を含むとともに第２の陽イオン交換樹脂の９０％を超える交換部位がナトリウムイオンで占められる第２の流体流路であって、第１の流体流路と平行な流れ配置を成す第２の流体流路とを有するステップと、再生透析流体を生成するためにカートリッジを用いて透析流体からイオンを除去するステップと、再生透析流体を元の患者へ再循環させるステップとを備える。
【０１０２】
[00109]第２１の態様と組み合わされる先行する態様のうちの任意の１つ以上と共に使用されてもよい本開示の第２２の態様によれば、方法は、カルシウム、マグネシウム、カリウム、酢酸塩、重炭酸塩、および、これらの組合せから成るグループから選択される透析成分で再生透析流体を補うステップを備える。
【０１０３】
[00110]本開示の第２３の態様によれば、図１に関連して図示して説明した構造および機能性のうちのいずれかが、先行する態様のうちの任意の１つ以上と組み合わせて使用されてもよい。
【０１０４】
[00111]本開示の第２４の態様によれば、図２に関連して図示して説明した構造および機能性のうちのいずれかが、先行する態様のうちの任意の１つ以上と組み合わせて使用されてもよい。
【０１０５】
[00112]本開示の第２５の態様によれば、図３に関連して図示して説明した構造および機能性のうちのいずれかが、先行する態様のうちの任意の１つ以上と組み合わせて使用されてもよい。
【０１０６】
[00113]本開示の第２６の態様によれば、図４に関連して図示して説明した構造および機能性のうちのいずれかが、先行する態様のうちの任意の１つ以上と組み合わせて使用されてもよい。
【０１０７】
[00114]本開示の第２７の態様によれば、図５に関連して図示して説明した構造および機能性のうちのいずれかが、先行する態様のうちの任意の１つ以上と組み合わせて使用されてもよい。
【０１０８】
[00115]本開示の第２８の態様によれば、図６に関連して図示して説明した構造および機能性のうちのいずれかが、先行する態様のうちの任意の１つ以上と組み合わせて使用されてもよい。
【０１０９】
[00116]本開示の第２９の態様によれば、図７に関連して図示して説明した構造および機能性のうちのいずれかが、先行する態様のうちの任意の１つ以上と組み合わせて使用されてもよい。
【０１１０】
[00117]本開示の第３０の態様によれば、図８に関連して図示して説明した構造および機能性のうちのいずれかが、先行する態様のうちの任意の１つ以上と組み合わせて使用されてもよい。
【０１１１】
[00118]本明細書中に記載される現在好ましい実施形態に対する様々な変更および改良が当業者に明らかであることは言うまでもない。そのような変更および改良は、本主題の思想および範囲から逸脱することなくかつ本主題の意図される利点を損なうことなく行うことができる。したがって、そのような変更および改良が添付の特許請求項の適用範囲であることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
0005648234.tif 000006
【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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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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