(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着カートリッジであって、入口から出口に：
a）第1の炭素含有層と、
b）該吸着カートリッジ内において前記第1の炭素含有層に続く酵素を含む層と、
c）該吸着カートリッジ内において前記酵素を含む層に続く第2の炭素含有層と、
d）該吸着カートリッジ内において前記第2の炭素含有層に続くリン酸ジルコニウム含有層と、
e）前記リン酸ジルコニウム含有層に続く、アルカリpHの含水ジルコニウム酸化物−塩化物を含む含水酸化ジルコニウム層と、
f）前記含水酸化ジルコニウム層に続く、重炭酸ナトリウムを含む重炭酸塩層と、
を含む、吸着カートリッジ。
【請求項２】
前記含水ジルコニウム酸化物−塩化物が8より大きいpHを有する、請求項1に記載の吸着カートリッジ。
【請求項３】
前記含水ジルコニウム酸化物−塩化物が9より大きいpHを有する、請求項1に記載の吸着カートリッジ。
【請求項４】
前記含水ジルコニウム酸化物−塩化物が9.5〜10.5のpHを有する、請求項1に記載の吸着カートリッジ。
【請求項５】
前記含水酸化ジルコニウム層に続く前記重炭酸塩層がNaHCO3を含む、請求項1に記載の吸着カートリッジ。
【請求項６】
前記含水酸化ジルコニウム層が酢酸塩を含まない、請求項1に記載の吸着カートリッジ。
【請求項７】
前記第1の炭素含有層が粒状活性炭又は炭素パッドの層であり、前記第2の炭素含有層が粒状活性炭又は炭素パッドの層である、請求項1に記載の吸着カートリッジ。
【請求項８】
前記酵素を含む層がナタ豆粉末／アルミナ混和物を含む、請求項1に記載の吸着カートリッジ。
【請求項９】
前記酵素を含む層と前記第2の炭素含有層との間にアルミナ含有層を更に含む、請求項1に記載の吸着カートリッジ。
【請求項１０】
透析流体を請求項1の前記吸着カートリッジに通すことを含む透析流体を再生又は精製する方法。
【請求項１１】
前記重炭酸塩層を前記通過の透析流体により溶解させる、請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
請求項1の前記吸着カートリッジを含む使用済み透析流体を再生又は精製する透析システム。
【請求項１３】
吸着カートリッジであって、入口から出口に：
a）第1の炭素含有層と、
b）前記吸着カートリッジ内において前記第1の炭素含有層に続く酵素を含む層と、
c）前記吸着カートリッジ内において前記酵素を含む層に続く第2の炭素含有層と、
d）前記吸着カートリッジ内において前記第2の炭素含有層が続き、55 mg Na/gリン酸ジルコニウムより多くのナトリウム負荷を含むリン酸ジルコニウム含有層と、
e）前記リン酸ジルコニウム含有層に続く、アルカリpHの含水ジルコニウム酸化物−塩化物を含む含水酸化ジルコニウム層と、
f）前記含水酸化ジルコニウム層に続く、重炭酸ナトリウムを含む重炭酸塩層と、
を含む、吸着カートリッジ。
【請求項１４】
前記リン酸ジルコニウム含有層が56 mg Na/g〜58 mg Na/gリン酸ジルコニウムのナトリウム負荷を含む、請求項13に記載の吸着カートリッジ。
【請求項１５】
前記リン酸ジルコニウム含有層が57 mg Na/gリン酸ジルコニウムのナトリウム負荷を含む、請求項13に記載の吸着カートリッジ。
【請求項１６】
前記含水ジルコニウム酸化物−塩化物が8より大きいpHを有する、請求項13に記載の吸着カートリッジ。
【請求項１７】
前記含水ジルコニウム酸化物−塩化物が9より大きいpHを有する、請求項13に記載の吸着カートリッジ。
【請求項１８】
前記含水ジルコニウム酸化物−塩化物が9.5〜10.5のpHを有する、請求項13に記載の吸着カートリッジ。
【請求項１９】
前記重炭酸塩層が重炭酸ナトリウムを含む、請求項13に記載の吸着カートリッジ。
【請求項２０】
前記第1の炭素含有層が粒状活性炭又は炭素パッドの層であり、前記第2の炭素含有層が粒状活性炭又は炭素パッドの層である、請求項13に記載の吸着カートリッジ。
【請求項２１】
前記酵素を含む層がナタ豆粉末／アルミナ混和物を含む、請求項13に記載の吸着カートリッジ。
【請求項２２】
前記酵素を含む層と前記第2の炭素含有層との間にアルミナ含有層を更に含む、請求項13に記載の吸着カートリッジ。
【請求項２３】
使用済み透析流体を請求項13に記載の前記吸着カートリッジに通すことを含む使用済み透析流体を再生又は精製する方法。
【請求項２４】
請求項13に記載の前記吸着カートリッジを含む使用済み透析流体を再生又は精製する透析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、2014年3月17日付けで出願された先の米国仮特許出願第61/954161号（その内容全体が引用することにより本明細書の一部をなす）の米国特許法第119条（e）項に基づく利益を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明は例えば、透析時に有用なカートリッジ、例えばイオン交換カートリッジ又は吸着カートリッジに関する。特に、本発明は概して使用後の透析流体の再生又は精製に関する。本発明は更に、いくつかのカートリッジを用いた透析を行う方法に関する。
【０００３】
透析は、腎不全の結果として血液に蓄積した老廃物及び過剰な液（fluid：流体）を除去する処置である。腎機能が正常の約25 %に悪化した場合、慢性腎不全となる。この程度の悪化になると血液化学的性質に有意な変化を生じ、医療処置を希望するのに十分な不良を感じるのはおよそこの時期となる。この時期に医療処置を希望する場合、進行を遅らせることができる。腎機能が15 %に低下した場合、後期慢性腎不全となる。腎機能が正常の5 %となる場合、末期腎不全となる。この時点で処置が行われない場合、かなりの確率で死に至る。およそ慢性腎不全の場合と同じく毎年多くの患者が急性腎不全を経験し、これらの急性患者のおよそ1/2が医療処置を必要とする。全体として急性患者は慢性患者に比べより病的となり、安定しない。これらの急性患者は多くの場合、病院のICU又はCCU治療室にて処置され、動くことができない。急性患者は死に至る可能性があり、又は腎機能が回復する可能性があり、又は慢性透析患者になる可能性がある。現在、腎疾患に対する治療はない。しかし、処置の1つに、ヒトの腎臓を外科手術により体内に配置し、膀胱と吻合させるといった移植がある。被移植者の体が移植した腎臓を拒絶しないように毎日の投薬が必要となる。また、腹膜透析（PD）もある。この処理において透析液と呼ばれるデキストロース及び電解質を含有する低濃度の塩水溶液を腹膜腔に入れる。この腹腔への血液供給が増えるため、尿素及び他の毒素が血液及び体液から透析液に移動し、それにより血液が浄化される。次いで、透析液を腹膜から排出する。再度、この「新しい」透析液を腹膜に入れる。
【０００４】
また、血液透析もある。これは、処理の間、血液を体内から連続して取り出し、代謝老廃物及び過剰の水分を除去し、pH及び酸／塩基均衡を正常化する透析装置（人工腎臓）に通す、血液精製の方法である。同時に血液を体内に戻す。透析装置は、半透膜からなる使い捨ての小さな装置である。この膜は老廃物、電解質、及び水を通過させるが、高分子量のタンパク質及び血液細胞の通過を制限する。血液は膜の一方の側にポンプにより送り出され、その際透析液は膜のもう一方の側の反対方向にポンプにより送り出される。透析液は塩及び電解質を加えた高純度の精製水である。装置は血液及び透析液をポンプにより送り出し、血液及び透析液の圧、温度、及び電解質濃度を制御するよう作動する制御ユニットである。1回の血液透析処理の平均時間は3時間〜5時間である。
【０００５】
血液透析にはいくつかの種類があり、
a）シングルパス式血液透析は腎疾患の最も一般的な処理である。ほとんどの血液透析処理はシングルパス式透析装置を用いて行われる。この装置は、透析装置に1回血液を通した後に透析液（浄化液）を廃棄するため、シングルパスと呼ばれる。シングルパス式透析装置は一般に、
1）少なくとも1000 ml／分〜1500ml／分（R.O.システムにより50 %の阻止率と推定）を送達することができる水分供給源、
2）500 ml／分〜800 ml／分の精製水の連続流量を供給するのに十分な水精製システム、
3）水500 ml〜800 ml／分をポンプにより送り出し、加熱するための少なくとも15 ampの電気回路、
4）使用後の透析液少なくとも500 ml／分及びR.O.システムにより阻止された水を収容することができる床排水又は任意の他の容器を必要とする。
b）吸着透析は、少量の透析液を連続して再生し、装置内に水処理システムを組み込むことから、連続水分供給源、個別の水精製装置、又は床排水を必要としない。それゆえ、吸着システムはまさに携帯可能なものである。
1）吸着システムは、透析手法全体を通して同じ少量の透析液を再利用することから、5 ampの電源を必要とするに過ぎない。シングルパス式透析においての多量の透析液に使用される頑丈な透析液ポンプ及び加熱器を必要としない。
2）吸着システムは処理全体に対して作製される透析液に6リットル〜12リットルの水道水を使用し得る。
3）吸着システムは浄水装置として及び使用後の透析液を新しい透析液に再生する手段としての両方において作動する吸着カートリッジを使用する。注入液システムは、吸着システムとともに作動し、再生された透析液の電解質組成の平衡を適切に行う。
【０００６】
リン酸ジルコニウム（ZrP）及び含水酸化ジルコニウム（HZO）イオン交換物質を含有する吸着カートリッジを慣習的にREDY再生血液透析システムに使用してきた。REDYカートリッジのスキームを図1に示す。それぞれ符号11及び符号13として識別される入口及び出口を含む吸着カートリッジを示す。図2はREDYカートリッジの各層の種々の機能を示す。
【０００７】
REDYカートリッジの原理は、ウレアーゼの酵素反応による尿素の炭酸アンモニウムへの加水分解に基づく。以下の式は、ウレアーゼの存在下におけるアンモニアへの尿素の変換反応：
【化１】
0006259108.tif 000002
を示す。次いで、リン酸ジルコニウムによってアンモニアイオン及びアンモニウムイオンを陽イオン交換体内の対イオンである水素イオン及びNa+イオンと交換し、除去する。リン酸ジルコニウムはまた、陽イオン交換体として、透析液のCa、Mg、K、及び全ての有毒金属を除去するよう作用するため、注入液システムを使用することにより患者の血中の電解質濃度（Ca、Mg、K）の平衡が維持され、透析処理の水質に対する安全性が得られる。次いで、尿素加水分解による炭酸塩をリン酸ジルコニウム中の水素イオンと結合させて重炭酸塩を形成させ、これを塩基として尿毒症患者に送達し、アシドーシスを補正する。リン酸ジルコニウムは以下に示す分子構造を有する無機の陽イオン交換物質として表すことができる：
【化２】
0006259108.tif 000003
図示されるように、本物質は対イオンとして、イオン交換に関与するH+及びNa+の両方を含有する。これらのイオンの相対的含量を酸のZrP（又はH+ZrP）にNaOHを滴定することでpHにより制御することができる。滴定により得られた生成物の組成であるNax+H2-x+ZrP（又は本明細書において「NaHZrP」と略す）は、透析液のイオン交換プロセスの間に変化し得る。対イオンとして酢酸塩（HZO・Ac）を含有する含水酸化ジルコニウム（HZO）は、陰イオン交換体としてリン酸塩を除去するよう作用する。この物質はまた、NaHZrPからのリン酸塩の浸出を阻止し、透析の間患者に害を及ぼし得る毒性の陰イオン（例えば、フッ化物）水溶液を除去する。イオン交換の間に放出される酢酸塩はまた、酢酸塩代謝によるアシドーシスを補正する塩基となる。含水酸化ジルコニウム（HZO）の組成式はZrO2.nH2O（すなわち、酸化ジルコニウム水和物）又は陰イオン形態のZrO2.nOH...H+An-（式中、AnはHZOに結合した陰イオン、例えば酢酸塩（「Ac」）、塩化物等である）であってよい。陰イオンを含まないが、Zrに結合する種々の度合いのO2-、OH-、及びH2Oで部分的にシュウ酸化された水酸化ジルコニウム、すなわちZr(OH)xOy(H2O)zとして考えることができる。カートリッジの粒状活性炭をREDYカートリッジに使用し、患者のクレアチニン、尿酸、及び窒素代謝老廃物に加えて、水から塩素及びクロラミンを除去する。したがって、REDY再生透析システムにより、効率よく水処理の安全性及び簡易性の両方が得られ、血液透析が簡便となる。システムの有効性及び安全性の報告は十分に確立されている。それでもなお、全体として透析処理の大きな技術的進歩があり、それゆえ今日の透析システムの必要性を満たす新たな改良されたカートリッジが求められている。
【０００８】
吸着カートリッジの設計は、吸着カートリッジの構成要素から透析液への有機不純物質、ナトリウム、例えばリン酸ジルコニウム由来のジルコニウムイオン、例えばHZO・Ac由来酢酸イオン等の放出を更に減少させ、又は阻止することができることが好ましい。それに応じて、透析の分野において上記の不利な点の1つ又は複数の克服に有益である。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の特徴は、老廃物を含有する溶液の再生又は精製に有用な物質を提供することである。
【００１０】
本発明の更なる特徴は、透析溶液、例えば血液透析溶液若しくは腹膜透析溶液又は他の透析溶液の再生又は精製に有用な物質を提供することである。
【００１１】
本発明の更なる特徴は、透析液への有機不純物質の放出を減少させることができる使用済み透析流体を再生又は精製するための吸着カートリッジを提供することである。
【００１２】
本発明の更なる特徴は、上記の吸着カートリッジを使用することができる使用済み透析流体を再生又は精製する方法を提供することである。
【００１３】
本発明の更なる特徴は、使用済み透析流体を再生又は精製することができる上記の吸着カートリッジを備える透析システムを提供することである。
【００１４】
本発明の更なる特徴は、1）酢酸塩含量及び放出の減少又は排除、2）ジルコニウム放出の減少、3）ナトリウム放出の減少、4）カートリッジ廃液のpHの増加、5）pCO2の減少、6）再生した透析液中の不純物質（例えば、総有機炭素（TOC））の減少、7）重炭酸塩動態の改善、8）尿素及びリン酸塩能の維持又は1）〜8）の全てを含む1）、2）、3）、4）、5）、6）、7）、及び／又は8）の任意の組合せ若しくはより少ない任意の組合せの少なくとも1つに対してカートリッジの改善を得ることができる使用済み透析液を再生又は精製する吸着カートリッジを提供することである。本発明の更なる特徴は、これらの1）〜8）の改善の1つ又は複数を満たし、求められる透析処理性能パラメータとともに十分に機能することができる吸着カートリッジを提供することである。
【００１５】
本発明の別の特徴は、許容値内にて酢酸塩含量及び放出を排除し、アルカリ性を増大又は維持し、及び／又は可溶性Zrを減少若しくは制御することができる含水塩化ジルコニウム（HZO-Cl-）を含む吸着カートリッジを提供することである。
【００１６】
本発明の別の特徴は、許容値内にて酢酸塩含量及び放出を排除し、アルカリ性を増大又は維持し、可溶性Zrを減少又は制御することができる、ナトリウム負荷及び含水ジルコニウム酸化物−塩化物を増加させた、リン酸ジルコニウムを含む吸着カートリッジを提供することである。
【００１７】
本発明の別の特徴は、化学的な特性ではなく物理的な特性に応じてカートリッジ内の吸着剤を配向又は配列することであり、吸着剤を最も多く使用することができるように表面積の大きいZP及びZOを配列することができ、一方吸着剤を最も良好に使用することができるように標準的なZP及びZOを使用する。これにより、より効率的な吸着デバイスを得ることができる。表面積に加え、粒子径も、吸着剤の配列に使用することができる物理的な特性である。
【００１８】
本発明の更なる特徴は、効率的で優れた精製を行うために構成された吸着層を備えた、使用済み透析流体を再生又は精製するための吸着カートリッジを提供することである。
【００１９】
本発明の更なる特徴は、上記の問題の1つ又は複数を克服することである。
【００２０】
本発明の付加的な特徴及び利点は以下の記載に一部説明され、本明細書から一部明らかであり、又は本発明の実施によって習得され得る。本発明の目的及び他の利点は、本明細書及び添付の特許請求の範囲において具体的に指摘される要素及び組合せを用いて実現及び達成される。
【００２１】
これらの利点及び他の利点を達成するため、また本発明の目的に従って、本発明は、（入口から出口に）
a）第1の炭素含有層と、
b）前記吸着カートリッジ内において前記第1の炭素含有層に続く酵素を含む層、例えばウレアーゼを含む層と、
c）前記吸着カートリッジ内において前記酵素を含む層に続く第2の炭素含有層と、
d）前記吸着カートリッジ内において前記第2の炭素含有層に続くリン酸ジルコニウム含有層と、
e）リン酸ジルコニウム含有層に続く含水酸化ジルコニウムを含む層と、
f）（重）炭酸ナトリウムを含む、前記含水酸化ジルコニウム層に続く（重）炭酸塩層と、
を含む吸着カートリッジに関する。
【００２２】
本発明は更に、（入口から出口に）
a）第1の炭素含有層と、
b）前記吸着カートリッジ内において前記第1の炭素含有層に続く酵素含有層、例えばウレアーゼ含有層と、
c）前記吸着カートリッジ内において前記酵素含有層に続く第2の炭素含有層と、
d）前記吸着カートリッジ内において前記第2の炭素含有層が続き、55 mg Na/g（リン酸ジルコニウム）より多くのナトリウム負荷を含むリン酸ジルコニウム含有層と、
e）アルカリpHの含水ジルコニウム酸化物−塩化物を含む、リン酸ジルコニウム含有層に続く含水酸化ジルコニウム層と、
f）（重）炭酸ナトリウムを含む、前記含水酸化ジルコニウム層に続く（重）炭酸塩層と、
を含む吸着カートリッジに関する。
【００２３】
本発明はまた、使用済み透析流体を本明細書に記載の前記吸着カートリッジのうちの1つに通すことを含む使用済み透析流体を再生又は精製する方法に関する。
【００２４】
本発明は更に、本明細書に記載の前記吸着カートリッジのうちの1つを含む使用済み透析流体を再生又は精製する透析システムに関する。
【００２５】
本発明はまた、筺体、第1の吸着層、及び第2の吸着層を備えることができる吸着カートリッジに関する。筺体はカートリッジ内部を画定することができ、カートリッジ内部は、或る容量があり、吸着物質の少なくとも2つの層にて保持されるよう構成される。筺体は、カートリッジ内部に液を注入させるよう構成された第1のポートを有する第1の端部、及び第1の端部に対して遠位にあり、液をカートリッジ内部から排出させるよう構成された第2のポートを有する第2の端部を備えることができる。第1の吸着層をカートリッジ内部に位置付けることができる。第1の吸着層は第1の形状を有し、第1の吸着物質を含有することができる。第2の吸着層をカートリッジ内部に位置付けることができる。第2の吸着層は第2の形状を有することができ、第2の吸着物質を含有することができる。第1の吸着物質及び第2の吸着物質は等価の化学組成を有し得る。少なくとも1つの寸法において、第1の形状は第2の形状と異なることができ、又は少なくとも1つの物理特性において第1の吸着物質は第2の吸着物質と異なることができ、又はその両方において異なることができる。
【００２６】
本発明はまた、少なくとも第1の層及び第2の層を備える入口及び出口を有する吸着カートリッジを提供する。第1の層及び第2の層は同じ又は実質的に同じ化学組成を有する粒子状物質を含有することができる。第1の層を第2の層よりも入口近くに配置することができる。第1の層の粒子状物質は、平均粒子径、平均表面積、少なくとも1つの種に対する吸着能、又はそれらの任意の組合せにおいて第2の層の粒子状物質より（than）少なくとも大きい／高い特性を有し得る。
【００２７】
上記の一般的記載及び以下の詳細な記載は両方とも例示的及び説明的なものにすぎず、特許請求されるような本発明の更なる説明を与えることを意図しているにすぎないことを理解すべきである。
【００２８】
本願に組み込まれるとともに本願の一部をなす添付の図面は、本発明のいくつかの実施形態を示し、本明細書とともに本発明の原理を説明する役割を果たすものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】REDY（商標）カートリッジを示す概略図である。
【図２】カートリッジ及びREDY（商標）カートリッジの各層の種々の機能を示す図である。
【図３】本願の実施例による吸着カートリッジにおける物質の分解図である。
【図４】本願の実施例による吸着カートリッジにおける物質の分解図である。
【図５】本発明の吸着カートリッジ及び各層の種々の機能の一例における物質の分解図である。
【図６】本願の実施例による吸着カートリッジを備える吸着透析システムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明は透析流体に蓄積する老廃物及び過剰の液の除去等の分離プロセスに有用な物質に関する。これらの物質は、分離プロセスに有用な物質を保持することができる容器（すなわち、カートリッジ）に含まれ得る。選択肢として、以下に詳述の物質又は種々の物質の配列を、例えば、透析流体に蓄積する老廃物及び／又は過剰の液の除去に有用な透析システム又は他の類似の種類のシステムに使用し、その結果透析を行うことができる。以下に詳述されるように、本発明は腹膜透析（PD）及び血液透析（HD）に使用される透析流体の精製又は再生に有用である。本発明において、透析溶液は血液透析又は吸着透析システムに有用な腹膜透析溶液又は透析流体を意味する。本発明ではPD又はHDに従来の透析溶液を使用し、再生することができ、これらの透析溶液は、当業者に既知である。
【００３１】
本発明の吸着カートリッジ（複数の場合もあり）は、高度に特定され、設計された物質の層からなることが好ましく、3つの化学的現象、（i）吸着、（ii）触媒、及び（iii）イオン交換を利用することによって再生機能を行う。吸着は固体接触面又は表面における移動性種の不動化又は固定と説明される。触媒は、実際の消費される割合がゼロである反応内の構成要素によって反応活性化エネルギーが減少したことにより化学反応速度が増大するプロセスである。イオン交換は、特定の固体物質が親和性の高い種を吸着し、そしてその親和性がより低い種を放出するプロセスである。
【００３２】
本発明の一部は、炭素、ウレアーゼ源、リン酸ジルコニウム（「ZP」）、酸化ジルコニウム、及び（重）炭酸塩の透析液処理の構成要素を含む吸着カートリッジに関する。
【００３３】
本発明のカートリッジの物質の層を、これらの好ましい物質を用いて入口から出口に以下の好ましい層の配列において位置付けることができる。
【００３４】
活性炭層（入口）−有機種、他の低級極性種、例えば水源及び患者の両方から生じる酸化体及び種々の重金属錯体を吸収する。
【００３５】
酵素／酵素保持層−酵素ウレアーゼは、尿素水の加水分解（加水分解による分解）を触媒し、重炭酸塩及びアンモニウムを形成する。ウレアーゼを保持又は不動化するために使用される物質はアルミナであってよい（Al2O3）。
【００３６】
活性炭層−第1の炭素層と同じ機能を行い、さらに酵素源から生じる有機種を吸着する。
【００３７】
リン酸ジルコニウム層−陽イオン交換物質は、水素イオン及びナトリウムイオンと交換して種々の陽イオン種を吸着する。
【００３８】
酸化ジルコニウム層−陰イオン交換物質は、塩化物イオン及び水酸化物イオンと交換して種々の陰イオン種を吸着する。
【００３９】
重炭酸ナトリウム層（出口）−可溶性USPグレードの重炭酸ナトリウムは、透析液を含むカートリッジをプライミングする時に溶解するため、カートリッジを介して直接重炭酸ナトリウムをポンプにより送り出すことなく透析液中の重炭酸ナトリウムの濃度を増大させる。
【００４０】
吸着透析において、患者由来の尿素は透析装置の透析液に移送される。一旦、透析液に含まれると、尿素はポンプにより吸着カートリッジに送り出され、そこでアンモニウムイオン及び重炭酸イオンに加水分解される。透析処理の期間の透析液中においてこの重炭酸塩が一定に生成されることにより、透析液中の重炭酸塩の初期濃度は、正常なシングルパス式透析処理と比べ通例、より低いものとなる。この初期のより低い濃度が、処理が進むに従い透析液中の重炭酸塩が過剰となるのを阻止するため、アルカローシスを防止する。従来この初期の低濃度の重炭酸塩のパラダイムが安全となる2つの特徴：（1）システムの動態による一時的な低濃度（定常ではなく、低濃度の重炭酸塩透析液の長期間の患者への曝露；及び（2）患者の化学的性質を本質的に誘導しない、患者に対する透析液の容量比が低いことがある。
【００４１】
従来、吸着透析におけるこの初期の低濃度の透析液の重炭酸塩の補償は、吸着カートリッジから供与される高濃度の酢酸イオンを使用し、この酢酸イオンが患者に輸送され（勾配刺激）、肝臓において重炭酸塩に変換されるため、アシドーシス症状を阻止することを伴っていた。
【００４２】
しかし、本発明において、好ましい設計では吸着カートリッジ内に酢酸塩は含まれない。カートリッジから生じる緩衝液の全てが重炭酸塩の形態である。初期の酢酸塩ボーラスを供与する吸着カートリッジの代わりに、カートリッジは初期の重炭酸ナトリウムボーラスを供与する。
【００４３】
本発明のカートリッジの設計は、重炭酸塩を含み、最初により低い濃度の重炭酸塩の期間を補償し、重炭酸塩−総合的な緩衝液のパラダイムのみを可能にする。カートリッジ及びしたがって透析液からの酢酸塩の排除により、a）全体の緩衝液の特徴付けを簡略化し、及び／又はb）酢酸塩不耐症による合併症の可能性を排除する（新しい高還流／高流速の透析からくる初期の酢酸塩高濃度）、及び／又はc）酢酸塩−重炭酸塩動態の理解不足によるアルカローシス症状の可能性を排除する。
【００４４】
酢酸塩を減少させ、アルカリ性を増大又は維持し、及び／又は許容値内に可溶性Zrを低下又は制御するため、一連の層を、カートリッジの廃液出口端部近く又はその出口端部にてアルカリpHである、含水アルカリ性酸化物−塩化物の含水酸化ジルコニウム層及び（重）炭酸塩層を備える吸着カートリッジに使用することができる。
【００４５】
本発明の吸着カートリッジは、アルカリpHの含水ジルコニウム酸化物−塩化物（HZO・Cl）である含水酸化ジルコニウム層を備えることができる。HZO・Clの式は、上記の背景技術の通りであってよい。酢酸塩を排除し、アルカリ性を増大若しくは維持し、及び／又は許容値内に可溶性ジルコニウムを低下若しくは制御するため、HZO-Clをカートリッジの設計に含むことができる。このHZO-Cl層を、炭酸ナトリウムジルコニウムを含むことなく使用することができる。HZO-ClのアルカリpHは、漏出する塩化物を低下又は少なくとも耐用可能なレベルに制御することができ、カートリッジからの可溶性Zr排出を低下させることができる。アルカリpHの増加は、漏出した塩化物、可溶性Zr、又はその両方のかなりの減少をもたらすことができる。アルカリpHのHZO-Cl層を（重）炭酸塩層とそれに続く含水酸化ジルコニウム層と組み合わせて使用することができる。（重）炭酸塩層は、カートリッジの廃液端部にて炭酸ナトリウム（Na2CO3）、重炭酸ナトリウム（NaHCO3）、又はその両方を含むことができる。
【００４６】
含水ジルコニウム酸化物−塩化物は約8超、又は約9超、又は約9.5〜約10.5、又は約10等のアルカリ値のpHを有し得る。HZO-ClのpHは、HZO-Cl中の塩化物の相対比が小さくなるにつれて概ね増大する。HZO-Clの1 g当たりのmg単位の塩化物含量は、例えば約25 mg/g〜約10 mg/g又はアルカリpHとなる任意の量であってよい。
【００４７】
本発明のカートリッジの設計によって、特に従来のカートリッジに比べ、1つ若しくは複数の利点、改善、及び／又は特性を実現することができる。本発明により、吸着カートリッジの酢酸塩含量を排除することが可能である。言い換えると、吸着カートリッジの酢酸塩含量は、任意の層及び全体の吸着カートリッジに対して0重量%又は約0重量%とすることができる。本発明並びに化学的性質及び層の設計によって、吸着カートリッジは、高透析液流速にて操作する能力を有し、及び／又は高還流透析装置を用いて操作する能力を有するため、処理時間は短くなる（例えば、およそ4時間+/-30分）。例えば本発明によって、透析液流速は約300 ml／分〜約500 ml／分とすることができる。より速い透析液流速の使用により、血液から透析液への尿素の拡散の効率を増大させる。本発明のカートリッジの設計は、これを可能にさせる。本発明はまた、TOC（総有機炭素）放出をかなり許容可能なレベルに低減させる能力を有する。
【００４８】
本発明は、透析液のpH及び重炭酸塩濃度を用いて、透析液中の及び患者へのナトリウムの制御及び平衡を改善することができる吸着カートリッジの設計を提供する。示されるように、リン酸ジルコニウムは、有限の利用可能なイオン交換部位を有する。最初に、全ての部位は水素を含有し得る。リン酸ジルコニウムの中和は、一部の水素とナトリウムとを交換する。カートリッジにおいて、各部位にてナトリウム及び水素をNH4+及び陽イオンと交換する。リン酸ジルコニウム上のナトリウムがあまりに多いと、透析液中のナトリウムがかなり多くなるおそれがある。リン酸ジルコニウム上の水素がかなり多いと、pHの低い透析液、低濃度の重炭酸塩、及びアシドーシスを生じるおそれがある。本発明の吸着カートリッジはこれらの因子及び結果の平衡を良好にすることができる。
【００４９】
本発明では、有機不純物質、及び／又は金属イオンの供与を低下又は阻止することができる吸着カートリッジを提供する。本発明の吸着カートリッジは、吸着カートリッジ内のリン酸ジルコニウムの第1の層の前に、例えばナタ豆粉末等のウレアーゼ源を含む層の前後の両方に位置付けられる炭素の層を有することができる。例えば、ナタ豆粉末層材料を含む層を、リン酸ジルコニウムの層が炭素層のいずれかとナタ豆粉末層との間にない、リン酸ジルコニウムを含む吸着カートリッジ内の個別の2つの炭素層の間に配置させることができる。炭素層は、ナタ豆粉末層の前後の、例えば粒状の炭素の層若しくは炭素濾過パッド又は処理のために透析液を流動させることができる他の炭素物質であってよい。ナタ豆粉末層は場合により、アルミナ又は他の好適な若しくは既知の固定化剤を用いて支持し、又は不動化することができる。さらに、アルミナ予備層を場合により、ナタ豆粉末層とナタ豆粉末層に続く炭素層との間に含むことができる。このカートリッジの設計は、吸着カートリッジにおいて再生又は精製された透析液中の有機不純物質、放出された金属イオン、例えばナトリウムイオン、ジルコニウムイオン、又はこれらの任意の組合せの存在を有意に低減させることができる。個別の炭素層、ナタ豆粉末、及びリン酸ジルコニウム層の明示の順列は、単に吸着カートリッジの入口及び／又は出口に活性炭層又は炭素濾過パッドを配置するだけに比べ、不純物質及び／又は放出された金属イオンの捕捉を予想外に向上させることができる。
【００５０】
使用済み透析流体を再生又は精製するために使用する前の本発明のカートリッジの設計の層の順及び組成は、例えば以下の通り（例えば、カートリッジの上部（排出口又は出口）から下部（注入口−入口）に）：
a）重炭酸ナトリウム（例えば、20 g〜約30 g）を含み、本質的に重炭酸ナトリウムからなり、重炭酸ナトリウムからなり、又は重炭酸ナトリウムを有する1つ又は複数の層、
b）含水ジルコニウム酸化物−水酸化物及び／又は含水ジルコニウム酸化物−塩化物（例えば150g〜約250 g）を含み、本質的に含水ジルコニウム酸化物−水酸化物及び／又は含水ジルコニウム酸化物−塩化物からなり、含水ジルコニウム酸化物−水酸化物及び／又は含水ジルコニウム酸化物−塩化物からなり、又は含水ジルコニウム酸化物−水酸化物及び／又は含水ジルコニウム酸化物−塩化物を有する1つ又は複数の層、
c）例えば約50 mg〜約56 mgNa/gリン酸ジルコニウム（リン酸ジルコニウムは上記の背景技術に記載の式を有し得る）のナトリウム負荷を含む、リン酸ジルコニウム（例えば、650 g〜約1800 g）を含み、本質的にリン酸ジルコニウムからなり、リン酸ジルコニウムからなり、又はリン酸ジルコニウムを有する1つ又は複数の層、
d）炭素層若しくはパッド（例えば、約50 g〜約500 gの炭素）を含み、本質的に炭素層若しくはパッドからなり、炭素層若しくはパッドからなり、又は炭素層若しくはパッドを有する1つ又は複数の層、
e）場合によりアルミナ等の物質（例えば、約100 g〜約500 g）を含み、本質的にアルミナ等の物質からなり、アルミナ等の物質からなり、又はアルミナ等の物質を有する1つ又は複数の層、
f）ウレアーゼ、例えばアルミナ混和物（約5グラム〜約50グラムのナタ豆粉末を含む、例えば約100 g〜約400 g）を含む又は含まないナタ豆粉末を含み、本質的にウレアーゼからなり、ウレアーゼからなり、又はウレアーゼを有する1つ又は複数の酵素含有層、及び、
g）炭素層若しくはパッド（例えば、約50 g〜約500 gの炭素）を含み、本質的に炭素層若しくはパッドからなり、炭素層若しくはパッドからなり、又は炭素層若しくはパッドを有する1つ又は複数の層であってよい。構成要素a）〜g）のこれらの量が一例として提供され、これらの物質の他の量を使用することができる。
【００５１】
使用済み透析流体を再生又は精製するために使用された後（又は使用された数分後）の本発明のカートリッジの設計の層の順及び組成は、例えば以下の通り（例えば、カートリッジの上部（排出口又は出口）から下部（注入口−入口）に）：
a）含水ジルコニウム酸化物−水酸化物及び／又は含水ジルコニウム酸化物−塩化物（例えば、150g〜約250 g）を含み、本質的に含水ジルコニウム酸化物−水酸化物及び／又は含水ジルコニウム酸化物−塩化物からなり、含水ジルコニウム酸化物−水酸化物及び／又は含水ジルコニウム酸化物−塩化物からなり、又は含水ジルコニウム酸化物−水酸化物及び／又は含水ジルコニウム酸化物−塩化物を有する1つ又は複数の層、
b）例えば約50 mg〜約56 mgNa/gリン酸ジルコニウムのナトリウム負荷を含む、リン酸ジルコニウム（例えば、650 g〜約1800 g）を含み、本質的にリン酸ジルコニウムからなり、リン酸ジルコニウムからなり、又はリン酸ジルコニウムを有する1つ又は複数の層、
c）炭素層若しくはパッド（例えば、約50 g〜約500 gの炭素）を含み、本質的に炭素層若しくはパッドからなり、炭素層若しくはパッドからなり、又は炭素層若しくはパッドを有する1つ又は複数の層、
d）場合によりアルミナ等の物質（例えば、約100 g〜約500 g）を含み、本質的にアルミナ等の物質からなり、アルミナ等の物質からなり、又はアルミナ等の物質を有する1つ又は複数の層、
e）ウレアーゼ、例えばアルミナ混和物（例えば、約5グラム〜約50グラムのナタ豆粉末を含む約100 g〜約400 g）を含む又は含まないナタ豆粉末を含み、本質的にウレアーゼからなり、ウレアーゼからなり、又はウレアーゼを有する層等の1つ又は複数の酵素含有層、及び、
f）炭素層若しくはパッド（例えば、約50 g〜約500 gの炭素）を含み、本質的に炭素層若しくはパッドからなり、炭素層若しくはパッドからなり、又は炭素層若しくはパッドを有する1つ又は複数の層であってよい。構成要素a）〜g）のこれらの量が一例として提供され、これらの物質の他の量を使用することができる。
【００５２】
先に示したように、本発明によって、使用済み又は使用後の透析流体がカートリッジを通過した後の（重）炭酸塩層は、透析流体に溶解し、層としてはカートリッジから消失又は本質的に消失する。
【００５３】
図3を参照して、吸着カートリッジは、第1の炭素含有層（複数の場合もあり）、吸着カートリッジ内の第1の炭素含有層に続くナタ豆粉末を含む酵素含有層（複数の場合もあり）（「D10」）、任意選択のアルミナ層（複数の場合もあり）、吸着カートリッジ内の酵素含有層及びアルミナ層に続く第2の炭素含有層（複数の場合もあり）、リン酸ジルコニウム含有層（複数の場合もあり）、アルカリpHの含水ジルコニウム酸化物−塩化物を含むリン酸ジルコニウム含有層に続く含水酸化ジルコニウム層（複数の場合もあり）、及び含水酸化ジルコニウム層に続く（重）炭酸ナトリウム層（複数の場合もあり）を含むことができる。
【００５４】
図3の吸着カートリッジの例において、（重）炭酸ナトリウムを約20 g〜約30 g又は約22 g〜約28 g又は約24 g〜約26 g又は約25 g等の量にて使用することができる。アルカリpHの含水ジルコニウム酸化物−塩化物を約50 g〜約300 g又は約75 g〜約200 g又は約100 gの量等の量にて使用することができる。リン酸ジルコニウム層を約650 g〜約1800 g又は約800g〜約1600 g又は約900 g〜約1300 g等の量にて使用することができる。本実施例のリン酸ジルコニウムは、55 mg/g Na/gリン酸ジルコニウムより多く又は約56 mg〜約58 mg Na/g ZP又は約57 mg Na/g ZP等の値のナトリウム負荷を有し得る。炭素層又はパッドを約50 g〜約500 gの炭素等の量にて使用することができ、アルミナ等の物質を約100 g〜約500 g等の量にて使用することができ、ナタ豆粉末／アルミナ混和物を約5グラム〜約50グラムのナタ豆粉末を含む約100 g〜約400 g等の量にて使用することができ、下部の炭素層又はパッドを約50 g〜約500 g等の量の炭素にて使用することができる。カートリッジ内に任意の有効量の上記の物質を含むことができる。これらの量（又は本明細書において引用される任意の量）は、以下の寸法：2インチ〜3インチ径×5インチ〜10インチ長又は以下の寸法：4インチ〜6インチ径×6インチ〜12インチ長のカートリッジに対してであってよい。しかし、任意の大きさのカートリッジの調節を可能とするようにこれらの量は、互いの層に対する重量比となることが理解される。
【００５５】
吸着カートリッジは、例えば（例えば、層として（複数の場合もあり））ナトリウム負荷が増大したリン酸ジルコニウムを含むことができる。酢酸塩を排除し、アルカリ性を増大又は維持し、及び／又は許容値内に可溶性ジルコニウムを減少又は制御するため、HZO-Clをカートリッジ設計に含むことができる。このHZO-Cl層をSZC及びガラスビーズと組み合わせることなく使用することができる。HZO-Clの塩化物含量を、アルカリpHのHZO-Clを得るのに十分な割合で減少させることができる。含水ジルコニウム酸化物−塩化物は約8超又は約9超又は約9.5〜約10.5又は約10等のアルカリ値のpHを有し得る。HZO-ClのpHは概してHZO-Cl中の塩化物の相対比が小さくなるについて増加する。HZO-Clの1 g当たりのmg単位の塩化物含量は、例えば約25 mg/g〜約10 mg/g又はアルカリpHとなる任意の量であってよい。アルカリ性は、リン酸ジルコニウム層のナトリム負荷が増加するとわずかに改善され得る。アルカリpHの増加により、漏出した塩化物、可溶性Zr、又はその両方のかなりの減少をもたらすことができる。アルカリpHのHZO-Cl層を、カートリッジの廃液端部で（重）炭酸塩層とそれに続く炭酸ナトリウム（Na2CO3）、重炭酸ナトリウム（NaHCO3）、又はその両方を含む含水酸化ジルコニウム層と組み合わせて使用することができる。
【００５６】
図4を参照して、吸着カートリッジは、第1の炭素含有層、吸着カートリッジ内の第1の炭素含有層に続くナタ豆粉末を含む酵素含有層（「D10」）、任意選択のアルミナ層、吸着カートリッジ内の酵素含有層及びアルミナ層に続く第2の炭素含有層、55 mg Na/gリン酸ジルコニウムより多くのナトリウム負荷を含むリン酸ジルコニウム含有層、アルカリpHの含水ジルコニウム酸化物−塩化物を含むリン酸ジルコニウム含有層に続く含水酸化ジルコニウム層、及び含水酸化ジルコニウム層に続く（重）炭酸ナトリウム層を含むことができる。
【００５７】
図4の吸着カートリッジの例において、（重）炭酸ナトリウムを約20 g〜約30 g又は約22 g〜約28 g又は約24 g〜約26 g又は約25 g等の量にて使用することができる。アルカリpHの含水ジルコニウム酸化物−塩化物を約50 g〜約300 g又は約75 g〜約200 g又は約100 g等の量にて使用することができる。リン酸ジルコニウム層を約650 g〜約1600 g又は約800g〜約1500 g又は約900 g〜約1300 g等の量にて使用することができる。本実施例のリン酸ジルコニウムは、55 mg/g Na/gリン酸ジルコニウムより多く又は55 mg Na/g ZP超〜約62 mg/g ZP又は約56 mg Na/g ZP〜約61 mg/g ZP又は約56 mg Na/g ZP〜約60 mg Na/g ZP又は約56 mg Na/g ZP〜約58 mg Na/g ZP又は約57 mg Na/g ZP等の値のナトリウム負荷を有し得る。炭素層又はパッドは約50 g〜約500 g等の量の炭素を使用することができる。アルミナ等の物質を約100 g〜約500 g等の量にて使用することができる。ウレアーゼ／アルミナ混和物を、約5グラム〜約50グラムの例えばナタ豆粉末を含む約100 g〜約400 g等の量にて使用することができる。下部炭素層又はパッドを、約50 g〜約500 g等の量の炭素にて使用することができる。カートリッジ内に任意の有効量の上記の物質を含むことができる。
【００５８】
炭素は活性炭濾過パッドに圧縮した活性炭粒子であってよい。炭素は、吸着カートリッジ内の炭素層の反対側に隣接する隣接の層により適所に維持することができる粒子の層に形成された活性炭粒子であってよい。上記の種類の吸着カートリッジ構成要素、例えばそれらの全体が引用することにより本明細書の一部をなす米国特許出願第2002/0112609号及び同第2012/0234762号の従来の設計及び構造を有し得る濾紙、拡散パッド、及びセパレータリング（パッド）を使用することができる。吸着カートリッジに含まれる種々の層は通常透析液に透過性であり、その結果その入口と出口との間のカートリッジ内の一連の様々な層を介して連続して流動することができる。
【００５９】
この追加の例の層の順及び組成は、例えば以下の通り（例えば、カートリッジの上部（排出口又は出口）から下部（注入口−入口）に）、（この場合、a）、b）、c）、及びf）の層は任意選択のものであり、又は本明細書に記載の他の層と置き換えることができる）：
a）重炭酸ナトリウム（例えば、20 g〜約30 g）、
b）含水ジルコニウム酸化物−水酸化物及び／又は含水ジルコニウム酸化物−塩化物（例えば、150g〜約250 g）、
c）約50 mg Na/g〜約56 mgNa/gリン酸ジルコニウムのナトリウム負荷を含むリン酸ジルコニウム（例えば、650 g〜約1800 g）、
d）炭素層又はパッド（例えば、約50 g〜約500 gの炭素）、
e）最適なアルミナ等の物質（例えば、約100 g〜約500 g）、
f）アルミナ混和物を含む又は含まないナタ豆粉末等の酵素含有層（例えば、約5グラム〜約50グラムのナタ豆粉末を含む約100 g〜約400 g）、及び、
g）炭素層又はパッド（例えば、約50 g〜約500 gの炭素）であってよい。構成要素a）〜g）のこれらの量が一例として提供され、これらの物質の他の量を使用することができる。a）〜g）のいずれか又は全てにおいて、それぞれが1つ又は複数の層を含むことができることが理解される。例えば、a）の層において、これは1つ又は2つ以上の層であってよい。d）及びg）の炭素層は、量、炭素の種類、炭素の形態等において互いに同じ又は異なっていてよい。
【００６０】
本発明のカートリッジ内に任意の有効量の上記の物質を含むことができる。例えば、ウレアーゼの供給源としての不動化させたナタ豆粉末の合計量に対して、不動化させたナタ豆粉末を約100グラム〜約400グラム又は約150グラム〜約300グラム又は約200グラム〜約250グラム等の量にて使用することができる。示される通り、ナタ豆粉末を、例えばアルミナ等の充填剤等と混和することにより不動化することができる。ナタ豆粉末は、例えばSigma-Aldrich等の供給元等から市販されている。ナタ豆粉末を明示の不動化された形態において、又はそれ自体を約5グラム〜約100グラム又は約8グラム〜約50グラム又は約10グラム〜約30グラム等の量にて使用することができる。概して、ナタ豆粉末等のウレアーゼ源を、約22000 IU以下〜約55000 IU以上又は約28000 IU〜約42000 IUの量にて含み得る。ナタ豆粉末の粒子径は、任意の有効な大きさ、例えば約40メッシュ以下（又は約0.4 mm未満）であってよい。不動化されたナタ豆粉末の残りは、アルミナのみ又はアルミナと追加の物質との組合せであってよい。アルミナはAlcoa等の供給元等から市販される。アルミナは式Al2O3を有し得る。アルミナの粒子径は、約20ミクロン〜約120ミクロン又は約20ミクロン〜約40ミクロンであってよい。炭素層の炭素は任意の量の活性炭であってよく、各炭素層に例えば約50グラム〜約500グラム又は約100グラム〜約400グラム又は約150グラム〜約300グラム又は約200グラム〜約250グラム又は約225グラム〜約275グラム等の量にて含むことができる。示されるように、炭素は粒状活性炭素等の活性炭であってよい。活性炭は例えばCalgon等の供給元から市販される。活性炭は例えば0.4 mm〜約1.2 mm（又は12メッシュ〜50メッシュの篩）等の値の粒子径であってよい。アルミナ予備層は場合により、約100グラム〜約500グラム又は約200グラム〜約400グラム又は約225グラム〜約300グラム等の値の量にて含むことができる。予備層のアルミナの粒子径は、不動化されたナタ豆粉末層において上記に示したものと同じであってよい。
【００６１】
示されるように、本発明の吸着カートリッジは酢酸塩非含有又は実質的に酢酸塩非含有であってよく、またそれが好ましい。例えば、カートリッジは、ジルコニウム物質及び総酢酸塩の総重量に対して約3重量%未満の総酢酸塩若しくはジルコニウム物質及び総酢酸塩の総重量に対して約1重量%未満の総酢酸塩若しくはジルコニウム物質及び総酢酸塩の総重量に対して約0.5重量%未満の総酢酸塩若しくはジルコニウム物質及び総酢酸塩の総重量に対して約0.1重量%未満の総酢酸塩若しくはジルコニウム物質及び総酢酸塩の総重量に対して0重量%〜約3重量%の総酢酸塩若しくはジルコニウム物質及び総酢酸塩の総重量に対して0重量%〜約2重量%の総酢酸塩若しくはジルコニウム物質及び総酢酸塩の総重量に対して0重量%〜約1重量%の総酢酸塩若しくはジルコニウム物質及び総酢酸塩の総重量に対して0重量%〜約0.5重量%の総酢酸塩又はこれらの値内の他の範囲のものを含有することができる。ジルコニウムのこれらの量はカートリッジのジルコニウムの全ての供給源を指し、カートリッジのジルコニウム含有物質の任意の個々の層に適用することもできる。
【００６２】
カートリッジの含水酸化ジルコニウム（HZO）構成要素は、式Zr(OH)4.nH2Oを有し得る。示されるように、本発明のカートリッジの設計は、この物質を酢酸塩非含有形態又は本質的に酢酸塩を含有しない形態において使用することを可能にし得る。酢酸塩非含有含水酸化ジルコニウム（HZO）を例えば、それらの全体が引用することにより本明細書の一部をなす米国特許出願公開第2010/0078387号及び同第2006/0140840号に開示されているような方法に従うことにより調製することができる。
【００６３】
本発明のリン酸ジルコニウムはアンモニア、Ca2+、Mg2+、K+、及び毒性の重金属に対する吸着能を有し得る。選択肢として、リン酸ジルコニウムの吸着能はおよそ約20 mgのNH4-N/gm ZrP〜約45 mg以上のNH4-N/gm ZrP、少なくとも約30 mgのNH4-N/gm ZrPであってよく、約2mEqのCa2+/gm ZrP〜約7mEqのCa2+/gm ZrP、少なくとも約3 mEqのCa2+/gm ZrPであってよく、約1mEqのMg2+/gm ZrP〜約5mEqのMg2+/gm ZrP、少なくとも約2 mEqのMg2+/gm ZrPであってよく、重金属（HM）に対して約3 mEqのHM/gm ZrP〜約9 mEqのHM/gm ZrPであってよく、少なくとも約6 mEqのHM/gm ZrPであってよい。さらに、リン酸ジルコニウムは約1.6 mEqのNa+/gm ZrP〜約2.7 mEqのNa+/gm ZrPのNa+含量を有することができ、約2.2 mEqのNa+/gm及び約5.5〜約6のpHであってよい。カートリッジの設計において、互いに異なるナトリウム含量を有する個別のリン酸ジルコニウム層を含むことができる。他のpHを使用することができ、異なるNa+含量を使用することができ、少ないナトリウム負荷を本発明の吸着カートリッジに使用することができることが理解される。また、本発明のリン酸ジルコニウムは物質に対するPO43-の漏出を最小とすることができ、約0.05mgのPO43-/gm ZrP未満であってよい。他の量を使用することができる。さらに、リン酸ジルコニウムは約30ミクロン〜約40ミクロンの平均粒度を有することができ、硫酸又は塩化物の残留がない（例えば、0.01 %未満）。他の量を使用することができる。さらに、リン酸ジルコニウムは抽出可能な毒性の不純物質に対してANSI/AAMI RD-5-1992規格を満たすことができ、水溶液にて約6〜約7のpHを有する。リン酸ジルコニウム及びその作製方法の更なる詳細については、例えばその全体が引用することにより本明細書の一部をなす明示の米国特許第6627164号に記載される。
【００６４】
リン酸ジルコニウムを充填し、又は位置付けすることができるカートリッジの大きさが実際に制限される中で、リン酸ジルコニウムを任意の量にて使用することができる。選択肢として、リン酸ジルコニウムの量は、実質的又は完全に全てではないアンモニアが使用済み液に含まれる場合少なくとも部分的に除去するのに十分な量であり、例えば先述のこれまでのカートリッジの設計に比べると少ないナトリウム負荷にてこの性能がもたらされる。
【００６５】
カートリッジは、重炭酸塩層、第1のものより高いナトリウム負荷の第2のリン酸ジルコニウム、及びカートリッジの廃液出口端部近くの含水ジルコニウム酸化物−水酸化物を含むことができる。重炭酸ナトリウムを約20 g〜約30 g又は約22 g〜約28 g又は約24 g〜約26 g等の量にて使用することができる。第2のリン酸ジルコニウム層を、約100 g〜約600 g若しくは約400 g〜約600g又は約450 g〜約550 g等の量にて使用することができる。第2のリン酸ジルコニウム層は、約64 mg/g ZP〜約70 mg/g ZP又は約65 mg/g ZP〜約69 mg/g ZP又は約66 mg/g ZP〜約68 mg/g ZP等の値のナトリウム負荷を有し得る。含水ジルコニウム酸化物−水酸化物を、約150 g〜約250 g又は約175 g〜約225 g又は約190 g〜約200 g等の量にて使用することができる。第1のリン酸ジルコニウム層を、約650 g〜約1600 g又は約800 g〜約1500g又は約900 g〜約1300 g等の量にて使用することができる。第1のリン酸ジルコニウム層は、約50 mg/g ZP〜約56 mg/g ZP又は約51 mg/g ZP〜約55 mg/g ZP又は約52 mg/g ZP〜約54 mg/g ZP等の値のナトリウム負荷を有し得る。
【００６６】
吸着カートリッジに含まれ得る他の物質は、アルミナ、アルミナ担持ウレアーゼ、粒状活性炭、活性アルミナ、ゼオライト、珪藻土、直接尿素吸着剤及び他の従来の吸着剤（複数の場合もあり）、充填剤、ガラスビーズ等を含むがそれらに限定されない。以下の特許及び公報に記載される物質、量、及び他の任意選択の構成要素及び／又は透析システムを、本願において使用することができ、それらの全体が引用することにより本明細書の一部をなし、本願の一部を形成する：独国特許第282578号、同第3669878号、同第3669880号、同第3697410号、同第3697418号、同第3703959号、同第3850835号、同第3989622号、同第3989625号、同第4025608号、同第4213859号、同第4256718号、同第4360507号、同第4460555号、同第4484599号、同第4495129号、同第4558996号、同第7033498号、及び以下の記事「Guide to Custom Dialysis」Product No. 306100-005, Revision E, pages 1-54, dated September 1993及び「Sorbent Dialysis Primer」Product No.306100-006, Edition 4, pp. 1-51, dated September 1993 of Cobe Renal Care, Inc.
【００６７】
上記の物質の全てを組み合わせる単一のカートリッジを使用することができる。別の実施例において、一連のカートリッジを使用することができ、この場合上記の物質の組合せは、1つ又は複数のカートリッジに含まれ得る。例えば、ウレアーゼ、アルミナ、及びこれらの2つの層を挟む分岐炭素層を第1のカートリッジに備えることができ、残りの層を第2のカートリッジに配置すること等ができる。場合により、これらの順列のこれらの種々の明示の層を3つ以上の異なるカートリッジに分割することができる。示されるように、物質の全てを単一のカートリッジに備えることができ、単一のカートリッジの個別の層として配列することができる。選択肢として、カートリッジ層は、この層において使用することが明らかな物質のみ又は物質（複数の場合もあり）の少なくとも約50重量%又は少なくとも75重量%又は少なくとも約80重量%又は少なくとも約90重量%又は少なくとも約95重量%又は少なくとも（at least）約99重量%又は最大100重量%又は約50重量%〜約100重量%又は約75重量%〜約100重量%又は約90重量%〜約100重量%又は約95重量%〜約100重量%又は約99重量%〜約100重量%からなり得る。
【００６８】
選択肢として、酵素含有層の各面に明示の炭素層の一方又は両方を備えるときに使用することができる任意の炭素フィルタパッドに加えて、1つ又は複数のフィルタパッドを吸着カートリッジ全体に配置し、操作中の層の完全性を確実に維持することができる。フィルタパッドは任意の種類の物質、例えば標準的な濾紙又はセルロースパッド等から作製することができ、各層を完全に分離するため、通例、カートリッジの直径又は縦幅とする。吸着カートリッジの幅又は直径全体にわたり使用後の透析液を均一に拡散させるフローディフューザーを使用することができる。フローディフューザーはプラスチック又は他の好適な物質から作製される放射状の拡散チャネルの設計を有し得る。フローディフューザーは通例、吸着カートリッジに使用される任意選択のフィルタパッド又は物質のいずれかの前に配置され、吸着カートリッジの入口（又は入口の一部）に隣接する。障壁層（複数の場合もあり）も吸着カートリッジに使用することができる。含む場合は、障壁層を不動化酵素層とアルミナ層との間に配置することができる。障壁層の例として濾紙等がある。
【００６９】
吸着カートリッジの種々の全体の形状として、円筒状形状、長方形形状、例えば図1に示されるピラミッド状の円筒状形状等があるが、それらに限定されない。形状は直線状の縁状又はテーパー状等であってよい。任意の幾何学的形状を一般に使用することができる。選択肢として、PDカートリッジは以下の寸法：2インチ〜3インチの直径、5インチ〜10インチの長さを有する。HDカートリッジは以下の寸法：4インチ〜6インチの直径、6インチ〜12インチの長さを有し得る。他の寸法を精製の必要性、精製の量、操作システム等の必要に応じて使用することができる。カートリッジの設計の例は、それらの全体が引用することにより本明細書の一部をなす米国特許第6878283号に更に示されている。カートリッジの例としても、本明細書において分類される特許及び／又は公報の1つ又は複数に記載される。
【００７０】
ナタ豆粉末の調製において、ナタ豆粉末を液状の有機溶媒を用いて抽出することができ、次いで溶媒を蒸発させ、揮発性物質とともに有機不純物質を排除することができ、非蒸発性ナタ豆粉末残留物中に無傷の活性ウレアーゼが残る。抽出溶媒は、例えばC1〜C4低級アルキルアルコール、例えばエタノール、メタノール、（イソ）プロパノール、及び（イソ）ブタノール等の液状の有機溶媒であってよい。ナタ豆粉末を例えばエタノールに溶解することができ、次いでエタノールを蒸発させ、揮発性画分とともに有機不純物質を排出することができ、ウレアーゼ及び種々の高分子量の脂肪酸誘導体を含有する有機の油状残留物が残る。蒸発は、ウレアーゼを変性させることなく揮発を増大させるのに十分な熱を使用することにより促進され得る。残留物を、ウレアーゼを変性させない任意の温度にて乾燥させることができ、得られた乾燥残留物を例えば本明細書において示されたナタ豆粉末及び吸着カートリッジの中に残留するウレアーゼの精製源として使用することができる。
【００７１】
本発明において使用することができるナタ豆粉末の別の前処理として、ウレアーゼを抽出プロセスによりナタ豆粉末から抽出することができ、次いで、ウレアーゼを吸着カートリッジに組み込む前に単離し、凍結乾燥させることができる。ナタ豆粉末からウレアーゼを抽出する方法は、これに関する既知の方法から適用することができ、ウレアーゼ抽出物を凍結乾燥させ、本発明の設計を有する吸着カートリッジに使用することができる。例えば、ウレアーゼを溶媒抽出、熱処理、酸析出、及び凍結乾燥を含む工程を介してナタ豆粉末から抽出することができる。抽出プロセスを繰り返し、ウレアーゼ抽出生成物の純度を増大させることができる。ウレアーゼの抽出において、例えばナタ豆粉末をアセトンと混合し、およそ室温にて1分〜数分間撹拌することができる。得られた物質を加熱し、混濁状の物質を除去することができ、酸を用いて溶液のpHを調節することにより残りの上清内にウレアーゼを析出することができる。酸析出したウレアーゼを好適なpHに中和した後、吸着カートリッジ内にて使用前に凍結乾燥させることができる。
【００７２】
上に示されるように、本発明のカートリッジを様々な分離システムで使用することができ、また透析液（例えば、HD）又はPD溶液の再生又は精製において使用することができる。簡略化された設計では、使用済み又は使用後の透析溶液又はPD溶液を、単に1つ又は複数のカートリッジに通過させて使用済み液を精製又は再生することができる。かかるシステムは、設置が容易であり、使用済み液を単に上部から底部へと通過させるカラムタイプの配置の使用を含むことができ、ここでは、重力によって使用済み液がカートリッジを経由するか、又は使用済み液が任意の方向で導入されることを可能とする圧力下で使用済み液がカートリッジを通過し得る。より具体的なシステムでは、図6に説明されるシステムを、特に血液透析、すなわち閉鎖系として使用され得るシステム、又は代替的にはシングルパス透析システム（図示せず）に対して使用される所定の吸着カートリッジを使用するように適合することができる。かかるシステムは、透析処理の間の再生透析液の継続的な再利用を可能とする。シングルパスシステム（図示せず）において、使用後の透析液を床排水に廃棄する代わりに、代替として使用後の透析液（dialysate）を単に容器に回収することができ、次いでこの使用済みの透析液を上記の1つ又は複数のカートリッジに通すことにより再生又は精製することができる。
【００７３】
腹膜透析に関して、いくつかの選択肢が存在する。第1に、血液透析のように、使用済み腹膜透析溶液を1つ又は複数のカートリッジに直接通過させ、老廃物を除去するため使用後の腹膜透析溶液を精製又は再生することができる。代替的には、使用後の又は使用済み腹膜透析溶液を、最初に、血液透析の間の血液と同様の方式で透析装置に通過させることができ、ここでは透析液が腹膜透析溶液から老廃物等を除去した後、該透析液を上記カートリッジに使用後の又は使用済み透析液を通過させることによって再生又は精製することができる。いずれのシステムも本発明において使用することができる。密閉PDシステムによって、腹膜腔のカテーテルと一連の透析溶液の容器との間で従来のシステムを用いて行われる必要のある頻度の高い接続が本発明の一実施形態において回避されることから有意に腹膜炎の危険を低減させることができる。
【００７４】
図6を参照すれば、75は本願のカートリッジであるカートリッジを表す。49は、透析システムを操作するための電源を表す。51は加熱器を表し、53はフローメーター流速計を表し、55は導電率計を表し、57は温度計を表し、59はUF制御器を表す。これらの物品は吸着透析システムでは従来型の物品であって当業者に知られており、本発明において使用され得る。61は、最終的に、6リットル貯留槽であり得る貯留槽77に入る再生透析液と混合される新たな濃縮物79を注入するため使用される注入ポンプである。63は血液漏出検出器を表し、65は透析システムにおいて従来型の物品であり本発明において使用され得るUFメーターを表す。構成要素67は透析装置を表す。示されるように、透析装置は当業者に知られており、通例、老廃物が膜を通って透析流体へと通過するために膜を含む構成要素である。同様に、69は、上記透析装置を出る使用後の透析液を表し、71は透析装置67に入る新しい透析液を表す。構成要素73は、透析装置からの使用後の透析液を本願のカートリッジであるカートリッジ75に注入するためのポンプである。
【００７５】
本発明の吸着カートリッジは、数時間の透析処理、例えば最大約4時間の透析処理又は最大約8時間の透析処理等に使用するよう作製することができる。例えば、8時間のカートリッジは通例、家庭使用向けに作製することができ、4時間のカートリッジは通例、医療処置又は透析センターの透析処理用に作製することができる。本発明のカートリッジを一般に上記の任意の種類の透析システムを用いて使用することができる。カートリッジを通過する流量は通例、任意の従来の流量である。例えば、約50 ml／分以下〜500 ml／分以上の透析液流量はカートリッジを介して流動することができ、本発明のシステムにおいて使用することができる。他の流量をカートリッジ及び操作システムの大きさに応じて使用することができる。
【００７６】
上記及び以下の特許に記載の透析システム又はその構成要素を本願に使用することができ、これらのシステムは本発明の物質及び／又はカートリッジを組み込むことができる：米国特許第7033498号；同第8663463号；同第8597505号；同第8580112号；同第8500994号；同第8366921号；同第8343346号；同第8475399号；及び同第8012118号。これらの特許の全てはそれらの全体を引用することにより本明細書の一部をなし、本願の一部を形成する。
【００７７】
本発明の物質及び特に上記の透析流体の再生等の本発明のカートリッジの使用法が数多くある。さらに、カートリッジは液又は本発明の物質を通過可能な他の媒体からの不純物質又は老廃物の除去が必要な任意の分離プロセスにおいても使用することができる。また、本発明は薬剤の過剰服用患者又は血流内の不要又は危険な混入物質の除去を必要とする（inneed of）他の患者の処置において有用であり得る。
【００７８】
それに応じて、本発明は透析液型等の流体の再生を可能にする有用な実施形態を提供する。
【００７９】
本発明は、固定型吸着透析システム又は携帯用吸着透析システムを提供するために使用されてもよい。吸着透析システムとして、吸着血液透析、装着型人工腎臓、吸着腹膜透析、及び他の吸着透析システムを挙げることができる。
【００８０】
本発明の他の態様によれば、層の化学的性質に限定されないが、筺体、第1の吸着層、及び第2の吸着層並びに場合により1つ又は複数の他の層を含むことができる吸着カートリッジを提供する。筺体はカートリッジ内部を画定することができ、カートリッジ内部は、或る容量があり、吸着物質の少なくとも2層にて保持するよう構成される。筺体はカートリッジ内部に液を注入させるよう構成された第1のポートを有する第1の端部及び第1の端部に対して遠位にあり、液をカートリッジ内部から排出させるよう構成された第2のポートを有する第2の端部を備えることができる。本発明は特定の筺体又は筺体構成に依存する必要がなく、筺体は従来のように種々の吸着層及び層を通過する廃液を保持し、含有するよう設けられることが理解されるだろう。第1の吸着層をカートリッジ内部に位置付けることができる。第1の吸着層は第1の形状を有し、第1の吸着物質を含有することができる。第2の吸着層をカートリッジ内部に位置付けることができる。第2の吸着層は第2の形状を有することができ、第2の吸着物質を含有することができる。第1の吸着物質及び第2の吸着物質は等価の化学組成を有し得る。第1の形状は少なくとも1つの寸法において第2の形状と異なることができ、又は少なくとも1つの物理特性において第1の吸着物質は第2の吸着物質と異なることができ、又はその両方において異なることができる。
【００８１】
第1の形状及び第2の形状は、1つ又は複数の所望の態様において互いに異なり得る。例えば、第1の形状は大きさ、形状、又はその両方において第2の形状と異なり得る。第1の吸着層は平均高、平均幅、平均長、又はその組合せにおいて第2の吸着層と異なり得る。吸着カートリッジは第1の吸着層及び第2の吸着層の中心となる中央軸を有することができ、第1の吸着層及び第2の吸着層は円筒状形状又は円錐台形形状である。第1の形状は、平均高、平均半径、又はその両方において第2の形状と異なり得る。第1の吸着層及び第2の吸着層は容量、重量、及び／又は密度において異なり得る。
【００８２】
第1の吸着層及び第2の吸着層は表面積において異なり得る。この表面積の差は、任意の所望の技法及び／又は構成により実現し得る。例えば、第1の吸着層又は第2の吸着層の容量は、他方より大きくなり得る。代替法として又はさらに、粒子の大きさ及び／又は形状は、第1の吸着層と第2の吸着層との間にて異なり得る。粒子径の差は、平均値、中央値、又は最頻値にかかわらず平均粒子径の差であり得る。それに応じて、第1の吸着物質及び第2の吸着物質は粒子を含むことができ、第1の吸着物質の平均粒子径は第2の吸着物質の平均粒子径と異なる。第1の吸着物質及び第2の吸着物質は粒子を含むことができ、第1の吸着物質及び第2の吸着物質の少なくとも一方は、他方の層に含まれない粒子径を含むことができる。第1の吸着物質及び第2の吸着物質は共通の1つ又は複数の粒子径を含有することができるが、それでも平均粒子径においては差がある。第1の吸着物質及び第2の吸着物質は粒子を含むことができ、第1の吸着物質及び第2の吸着物質の少なくとも1つは、他方の層に含まれない粒子形状を含むことができる。第1の吸着物質及び第2の吸着物質は共通の一方又は複数の粒子形状を含有することができるが、それでも1つ又は複数の他の粒子形状において差がある。
【００８３】
吸収、吸着、又はその両方において標的となる少なくとも1種に対する吸着能において、第1の吸着層及び第2の吸着層は異なり得る。吸着能の差を任意の所望の技法及び／又は構成により実現することができる。この差は化学的性質とは独立したものであってよく、代わりに容量、密度、粒子径、及び／又は粒子形状の1つ又は複数の差を生じ得る。第1の吸着層は、少なくとも1種に対する第2の吸着層の吸着能に比べ、吸収、吸着、又はその両方において標的となる少なくとも1種に対する吸着能が大きくなり、又はその逆もあり得る。
【００８４】
第1の吸着層及び第2の吸着層は、任意の所望の方法において互いに対して位置付けを行うことができる。例えば、第1の吸着層は第2の吸着層に隣接し得る。第1の吸着層及び第2の吸着層を1つ又は複数の追加の層により互いに分離することができる。第1の吸着層は第1の端部に対して近位であってよく、第2の吸着層は第2の端部に対して近位であってよく、又はその逆であってもよい。第1の吸着層は少なくとも部分的に第2の吸着層を囲むことができ、又はその逆であってもよい。すなわち、吸着カートリッジの所与の階層、つまり横断面の容量は、1つ又は複数の層を含有することができる。このような層は化学組成を有することができ、第1の形状は少なくとも1つの寸法において第2の形状と異なることができ、第1の吸着物質は少なくとも1つの物理的な特性において第2の吸着物質と異なることができ、又はその両方において異なる。例えば、吸着カートリッジは内部領域及び外部領域を含む横断面積により定義される少なくとも1つの層を有することができ、この場合外部領域は内部領域を囲み、層は高さにより定義される。第1の吸着層及び第2の吸着層は、第1の端部と第2の端部との間の軸寸法に対して同じ平均高を有することができ、平均幅、平均長、又はその両方に対して異なる。第1の吸着層及び第2の吸着層は同心であってよく、軸寸法に沿って中心軸の周囲に位置付けられ、第1の吸着層は中心軸から第2の吸着層に延伸する第1の半径により定義される幅を有し、第2の吸着層は第1の半径と第1の半径より大きい第2の半径との差により定義される幅を有する。吸着層は共通の軸を共有することができるが、円形状ではなく、又は曲線状でもない形状を有する。例えば、形状は直線状であってよい。円形状又は他の曲線状の形状の層は共通の軸は共有する必要はなく、吸着カートリッジの特定の軸に対して互いにずれていることができる。
【００８５】
第1の形状と第2の形状との差に対して、大きさ、形状、又はその両方に対するこの差は、5 %以上、10 %以上、15 %以上、20 %以上、50 %以上、100 %以上、200 %以上等の差であってよい。例えば、この差は、大きさ、形状、又はその両方に対して約5%〜約200 %であってよい。言い換えれば、平均高、平均幅、平均長又はそれらの任意の組合せに対する第1の吸着層と第2の吸着層との比較は、これらの割合によって異なり得る。
【００８６】
さらに、容量、平均密度、粒子径（例えば、平均粒子径）、及び同様のパラメータに対する第1の吸着層と第2の吸着層との比較において、第1の吸着層と第2の吸着層との間の差は上記のこれらの割合により異なり得る。
【００８７】
吸着カートリッジは、前記第1の吸着物質及び第2の吸着物質の化学組成が異なる化学組成を有する吸着物質を含む少なくとも1つの追加の吸着層を更に含むことができる。前記少なくとも1つの追加の吸着層は前記第1の端部と第1の吸着層との間、該第1の吸着層と第2の吸着層との間、又は該第2の吸着層と前記第2の端部との間に配置することができる。前記第1の吸着層及び前記第2の吸着層は、第3の形状を有し、第3の吸着物質を含む第3の吸着層を含む少なくとも1つの介在層により互いに分離することができ、前記第3の吸着物質が前記第1の吸着層及び第2の吸着層の化学組成に非等価の化学組成を有する。第1の吸着層及び前記第2の吸着層は、第3の形状を有し、第3の吸着物質を含む第3の吸着層を含む（including）少なくとも1つの介在層により互いに分離することができる。該第1の吸着物質、第2の吸着物質、及び第3の吸着物質が等価の化学組成を有することができ、該第3の形状が該第1の形状及び第2の形状と異なることができ、及び／又は該第3の吸着物質が少なくとも1つの物理的な特徴において該第1の吸着物質及び第2の吸着物質と異なることができ、及び／又は該第3の形状が該第1の形状又は該第2の形状のいずれかと異なることができ、少なくとも1つの物理的な特性において、該第1の吸着物質又は該第2の吸着物質のいずれかと異なる。
【００８８】
第1の吸着物質及び第2の吸着物質は、実質的に同じ又は同一の化学組成を有し得る。第1の吸着物質及び第2の吸着物質は等価の化学組成を有し得る。例えば、第1の吸着物質及び第2の吸着物質はともに陽イオン交換体であってよく、又はともに陰イオン交換体であってよい。第1の吸着物質及び第2の吸着物質は少なくとも1つの陽イオン交換体を含むことができる。第1の吸着物質及び第2の吸着物質は同じ陽イオン交換体を含むことができる。任意の所望の陽イオン交換体を使用することができる。例えば、陽イオン交換体はリン酸ジルコニウムを含むことができる。第1の吸着層及び第2の吸着層は1種又は複数種の陽イオンに対して同じ陽イオン交換能を有し得る。第1の吸着層は第2の吸着層より大きな陽イオン交換能を有することができ、又は1種若しくは複数種の陽イオンに対してその逆であってもよい。第1の吸着物質及び第2の吸着物質は少なくとも1つの陰イオン交換体を含むことができる。第1の吸着物質及び第2の吸着物質は同じ陰イオン交換体を含むことができる。任意の所望の陰イオン交換体を使用することができる。例えば、陰イオン交換体は含水酸化ジルコニウムを含有することができる。第1の吸着層及び第2の吸着層は1種又は複数種の陰イオンに対して同じ陰イオン交換能を有することができる。第1の吸着層は第2の吸着層より大きい陰イオン交換能を有することができ、又は1種若しくは複数種の陰イオンに対してその逆であってもよい。
【００８９】
第1の吸着物質及び第2の吸着物質は例えば、ナタ豆ペースト形態のウレアーゼを含むことができる。2つの異なる層のウレアーゼはナタ豆（例えば、カナバリア・エンシフォルミス（Canavalia ensiformis：タチナタマメ））、酵母、及び細菌（例えば、バシルス・パスツーリ（Bacillus pasteurii））のような供給源から得ることができる。任意のウレアーゼ又はウレアーゼの組合せを使用することができる。ウレアーゼは2つの層間の特定の活性において異なり得る。ウレアーゼは生物源において異なり得る。ウレアーゼを天然源又は組換体から単離することができる。
【００９０】
第1の吸着物質及び第2の吸着物質は活性炭を含むことができる。2つの層の活性炭は活性化の程度において異なることができ、及び／又は両層は非活性炭を含有することができる。2つの層の活性炭の種類は、実質的に同じ又は同一であってよい。層は1種又は複数種の活性炭を共有することができるが、1種又は複数種の活性炭に対して異なり得る。活性炭の任意の種類の又は種類の組合せを使用することができる。炭素は化学的及び／又は物理的に活性化していてもよい。任意の所望のグレードの活性炭を使用することができる。活性炭の例として、粉末活性炭、粒状活性炭、ビーズ活性炭、押出し活性炭、含浸炭素、ポリマー被覆炭素、又はそれらの任意の組合せがある。活性炭は多孔率、比表面積、及び／又は質感の特徴に対して異なり得る。
【００９１】
本発明は少なくとも第1の層及び第2の層を備える入口及び出口を有する吸着カートリッジを提供する。第1の層及び第2の層は実質的に同じ又は同一の化学組成を有する粒子状物質を含有することができる。第1の層を第2の層より入口近くに配置することができる。第1の層の粒子状物質は、平均粒子径、平均表面積、少なくとも1種に対する吸着能、又はそれらの任意の組合せに対して第2の層の粒子状物質より（than）少なくとも大きい／高い特性を有し得る。
【００９２】
吸着カートリッジの非限定的な例は、以下のように説明される。これらの実施例のそれぞれには吸着層の全て又は一部を囲む筺体を含むことができる。筺体は、全体若しくは一部に吸着層の形状を一致させることができ、又は吸着層プロファイルと独立したものであってよい。吸着層を任意の所望の技法を使用して形成することができる。例えば、固体の鋳型又は中空の枠組みを使用し、所与の吸着カートリッジの種々の階層（水平の薄片）及び吸着層を形成することができる。所与の階層の吸着層を同時に又は例えば連続の同心又は入れ子状にした（nested）吸着層の段階において形成することができる。隣接の吸着層は、はっきりした、区別できる、不鮮明な、及び／又は移行する境界を有し得る。吸着層は、密度、表面積、組成、及び／又は他の任意の所望の特徴若しくは特徴の組合せに対して吸着物質の勾配を含有することができる。階層及び／又は層の形状、大きさ、順、及び／又は数は所望に従い異なり得る。吸着層及び／又は階層は、任意の形状又は形状の組合せ、曲線状及び／又は直線状、例えば錐体、円筒形、錐台、多角形（規則的及び／又は不規則）錐台、円筒形角柱、円錐形角柱、多角形（規則的及び／又は不規則）角柱等を含むことができる。吸着カートリッジの側面は、連続性若しくは非連続性、平滑若しくは階段状、又はそれらの組合せであってよく、一方の説明はもう一方を表すものであると理解される。正方形の実施形態の説明はまた、ひし形、長方形、規則的多角形、及び不規則な多角形の実施形態等の代表例である。任意の2つ以上の吸着層は、等価の化学組成を有し得るが、形状及び／又は物理的な特徴に対して異なる。階層が概して水平の薄片を指し、他の配向も本発明により包含される。
【００９３】
本発明は、任意の順序及び／又は任意の組合せでの以下の態様／実施形態／特徴を包含する：
1.本発明は、吸着カートリッジであって、
a)第1の炭素含有層と、
b)該吸着カートリッジ内において前記第1の炭素含有層に続く酵素を含む層と、
c)該吸着カートリッジ内において前記酵素を含む層に続く第2の炭素含有層と、
d)該吸着カートリッジ内において前記第2の炭素含有層に続くリン酸ジルコニウム含有層と、
e)アルカリpHの含水ジルコニウム酸化物−塩化物を含むリン酸ジルコニウム含有層に続く含水酸化ジルコニウム層と、
f)（重）炭酸ナトリウムを含む前記含水酸化ジルコニウム層に続く（重）炭酸塩層と、
を含む、吸着カートリッジに関する。
2.前記含水ジルコニウム酸化物−塩化物が約8より大きいpHを有する、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
3.前記含水ジルコニウム酸化物−塩化物が約9より大きいpHを有する、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
4.前記含水ジルコニウム酸化物−塩化物が約9.5〜約10.5のpHを有する、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
5.前記（重）炭酸塩層がNaHCO3を含む含水酸化ジルコニウム層に続く、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
6.前記含水酸化ジルコニウム層が酢酸塩を含まない、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
7.前記第1の炭素含有層が粒状活性炭又は炭素パッドの層であり、前記第2の炭素含有層が粒状活性炭又は炭素パッドの層である、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
8.前記酵素を含む層がナタ豆粉末／アルミナ混和物を含む、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
9.前記酵素を含む層と前記第2の炭素含有層との間にアルミナ含有層を更に含む、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
10.本発明は、使用済み透析流体を上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の前記吸着カートリッジに通すことを含む使用済み透析流体を再生又は精製する方法に関する。
11.前記（重）炭酸塩層を前記通過の透析流体により溶解させる、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の方法。
12.本発明は、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の前記吸着カートリッジを含む使用済み透析流体を再生又は精製する透析システムに関する。
13.本発明は、吸着カートリッジであって、
a）第1の炭素含有層と、
b）該吸着カートリッジ内において前記第1の炭素含有層に続く酵素を含む層と、
c）該吸着カートリッジ内において前記酵素を含む層に続く第2の炭素含有層と、
d）該吸着カートリッジ内において前記第2の炭素含有層が続き、55 mg Na/gリン酸ジルコニウムより多くのナトリウム負荷を含むリン酸ジルコニウム含有層と、
e）アルカリpHの含水ジルコニウム酸化物−塩化物を含むリン酸ジルコニウム含有層に続く含水酸化ジルコニウム層と、
f）（重）炭酸ナトリウムを含む前記含水酸化ジルコニウム層に続く（重）炭酸塩層と、
を含む、吸着カートリッジに関する。
14.前記リン酸ジルコニウム含有層が約56 mg Na/g〜約58 mg Na/gリン酸ジルコニウムのナトリウム負荷を含む、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
15.前記リン酸ジルコニウム含有層が約57 mg Na/gリン酸ジルコニウムのナトリウム負荷を含む、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
16.前記含水ジルコニウム酸化物−塩化物が約8より大きいpHを有する、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
17.前記含水ジルコニウム酸化物−塩化物が約9より大きいpHを有する、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
18.前記含水ジルコニウム酸化物−塩化物が約9.5〜約10.5のpHを有する、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
19.前記（重）炭酸塩層が重炭酸ナトリウムを含む、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
20.前記第1の炭素含有層が粒状活性炭又は炭素パッドの層であり、前記第2の炭素含有層が粒状活性炭又は炭素パッドの層である、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
21.前記酵素を含む層がナタ豆粉末／アルミナ混和物を含む、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
22.前記酵素を含む層と前記第2の炭素含有層との間にアルミナ含有層を更に含む、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
23.本発明は、使用済み透析流体を上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の前記吸着カートリッジに通すことを含む使用済み透析流体を再生又は精製する方法に関する。
24.本発明は、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の前記吸着カートリッジを含む使用済み透析流体を再生又は精製する透析システムに関する。
25.少なくとも第1の層及び第2の層を含む入口及び出口を有する吸着カートリッジであって、該第1の層及び該第2の層が同じ又は実質的に同じ化学組成を有する粒子状物質を含み、該第1の層が該第2の層より該入口近くに配置され、該第1の層の該粒子状物質がa）平均粒子径、b）平均表面積、及び／又はc）少なくとも1種に対する吸着能に対して該第2の層の該粒子状物質より少なくとも大きい／高い特性を有する、吸着カートリッジ。
26.或る容量を有し、吸着物質の少なくとも2つの層を保持するよう構成されたカートリッジ内部を画定し、液をカートリッジ内部に注入させるよう構成された第1のポートを含む第1の端部及び該第1の端部に対して遠位にあり、該液を該カートリッジ内部から排出させるよう構成された第2のポートを含む第2の端部を含む、筺体と、
前記カートリッジ内部に位置付けられ、第1の形状を有し、第1の吸着物質を含む第1の吸着層と、
前記カートリッジ内部に位置付けられ、第2の形状を有し、第2の吸着物質を含む第2の吸着層と、
を含み、前記第1の吸着物質及び前記第2の吸着物質が等価の化学組成を有し、（a）前記第1の形状が少なくとも1つの寸法において該第2の形状と異なり、（b）該第1の吸着物質が少なくとも1つの物理的な特徴において該第2の吸着物質と異なり、又は（c）その両方において異なる、吸着カートリッジ。
27.前記第1の形状が前記第2の形状と異なる、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
28.前記第1の形状が大きさ、形状、又はその両方に対して、前記第2の形状と異なる、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
29.前記第1の吸着層が平均高、平均幅、平均長、又はそれらの組合せにおいて前記第2の吸着層と異なる、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
30.前記吸着カートリッジが前記第1の吸着層及び前記第2の吸着層の中心にある中央軸を有し、該第1の吸着層及び該第2の吸着層が円筒状形状又は円錐台形状であり、前記第1の形状が平均高、平均半径、又はその両方に対して前記第2の形状と異なる、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
31.前記第1の吸着層及び前記第2の吸着層の容量が異なる、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
32.前記第1の吸着層及び前記第2の吸着層の平均密度が異なる、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
33.前記第1の吸着層及び前記第2の吸着層の表面積が異なる、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
34.前記第1の吸着層及び前記第2の吸着層は、吸収、吸着、又はその両方において標的とする少なくとも1種に対する吸着能が異なる、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
35.前記第1の吸着物質及び前記第2の吸着物質が粒子を含み、該第1の吸着物質の平均粒子径が該第2の吸着物質の平均粒子径と異なる、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
36.前記第1の吸着物質及び前記第2の吸着物質が粒子を含み、該第1の吸着物質及び該第2の吸着物質の少なくとも一方がもう一方の層に含まれない粒子形状を含む、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
37.前記第1の吸着層が少なくとも部分的に前記第2の吸着層を囲み、又はその逆もある、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
38.前記第1の吸着層及び前記第2の吸着層が前記第1の端部と前記第2の端部との間にて軸寸法に対して同じ平均高を有し、平均幅、平均長、又はその両方に対して異なる、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
39.前記第1の吸着層及び前記第2の吸着層が同心であり、軸寸法に沿って中央軸の周囲に位置付けられ、該第1の吸着層が該中央軸から該第2の吸着層まで延伸する第1の半径によって定義される幅を有し、該第2の吸着層が該第1の半径と該第1の半径より大きい第2の半径との差により定義される幅を有する、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
40.内部領域及び外部領域を含む横断面積によって定義される少なくとも1つの層を有し、該外部領域が該内部領域を囲み、該層が高さにより定義される、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
41.前記第1の吸着層が前記第2の吸着層に隣接する、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
42.前記第1の吸着層が前記第1の端部に対して近位であり（１proximalto）、前記第2の吸着層が前記第2の端部に近位である、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
43.前記第1の吸着層が、少なくとも1種に対する前記第2の吸着層の吸着能と比べ、吸収、吸着、又はその両方において標的とする前記少なくとも1種に対するより大きな吸着能を有する、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
44.前記第1の吸着物質及び前記第2の吸着物質の化学組成と異なる化学組成を有する吸着物質を含む少なくとも1つの追加の吸着層を更に含む、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
45.前記少なくとも1つの追加の吸着層が前記第1の端部と第1の吸着層との間、該第1の吸着層と第2の吸着層との間、又は該第2の吸着層と前記第2の端部との間に配置される、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
46.前記第1の吸着層及び前記第2の吸着層を、第3の形状を有し、第3の吸着物質を含む第3の吸着層を含む少なくとも1つの介在層により互いに分離し、前記第3の吸着物質が前記第1の吸着層及び前記第2の吸着層の化学組成に非等価の化学組成を有する、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
47.第1の吸着層及び前記第2の吸着層を、第3の形状を有し、第3の吸着物質を含む第3の吸着層を含む少なくとも1つの介在層により互いに分離し、該第1の吸着物質、該第2の吸着物質、及び該第3の吸着物質が等価の化学組成を有し、（a）該第3の形状が該第1の形状及び該第2の形状と異なり、（b）該第3の吸着物質が少なくとも1つの物理的な特徴において該第1の吸着物質及び該第2の吸着物質と異なり、又は（c）該第3の形状が該第1の形状又は該第2の形状のいずれかと異なり、該第3の吸着物質が少なくとも1つの物理的な特性において、該第1の吸着物質又は該第2の吸着物質のいずれかと異なる、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
48.前記第1の吸着物質及び前記第2の吸着物質が同一の化学組成を有する、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
49.前記第1の吸着物質及び前記第2の吸着物質が少なくとも1つの陽イオン交換体を含む、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
50.前記第1の吸着物質及び前記第2の吸着物質が同じ陽イオン交換体を含む、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
51.前記陽イオン交換体がリン酸ジルコニウムを含む、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
52.前記第1の吸着層が前記第2の吸着層より大きい陽イオン交換能を有する、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
53.前記第1の吸着物質及び前記第2の吸着物質が少なくとも1つの陰イオン交換体を含む、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
54.前記第1の吸着物質及び前記第2の吸着物質が同じ陰イオン交換体を含む、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
55.前記陰イオン交換体が含水酸化ジルコニウムを含む、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
56.前記陰イオン交換体が炭酸ジルコニウムを更に含む、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
57.前記第1の吸着層が前記第2の吸着層より大きい陰イオン交換能を有する、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
58.前記第1の吸着物質及び前記第2の吸着物質がウレアーゼを含む、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
59.前記第1の吸着物質及び前記第2の吸着物質が活性炭を含む、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
60.少なくとも第1の層及び第2の層を含む入口及び出口を有する吸着カートリッジであって、該第1の層及び該第2の層が実質的に同じ化学組成を有する粒子状物質を含み、該第1の層が該第2の層より該入口近くに配置され、該第1の層の該粒子状物質がa）平均粒子径、b）平均表面積、又はc）少なくとも1種に対する吸着能に対して該第2の層の該粒子状物質より少なくとも大きい／高い特性を有する、吸着カートリッジ。
61.本発明は、吸着カートリッジであって、
a）第1の炭素含有層と、
b）該吸着カートリッジ内において前記第1の炭素含有層に続くナタ豆粉末を含む酵素含有層と、
c）該吸着カートリッジ内において前記酵素含有層に続く第2の炭素含有層と、
d）該吸着カートリッジ内において前記第2の炭素含有層に続く第1のリン酸ジルコニウム含有層と、
を含む、吸着カートリッジに関する。
62.前記第1の炭素含有層が粒状活性炭又は炭素パッドの層であり、前記第2の炭素含有層が粒状活性炭又は炭素パッドの層である、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
63.前記酵素含有層がナタ豆粉末／アルミナ混和物を含む、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
64.前記酵素含有層と前記第2の炭素含有層との間にアルミナ含有層を更に含む、上記又は下記の実施形態／特徴／態様のいずれかに記載の吸着カートリッジ。
65.本発明は、吸着カートリッジを作製する方法であって、
a）有機不純物質を含有するナタ豆粉末を有機溶媒に溶解させることと、
b）該有機溶媒及び該有機不純物質の少なくとも一部を揮発性物質として蒸発させ、ウレアーゼを含む非揮発性残留物から該揮発性物質を分離することと、
c）ウレアーゼを含む該残留物を乾燥させ、乾燥ウレアーゼ含有物質を得ることと、
d）リン酸ジルコニウムを含むが、炭素含有層のいずれかと乾燥ウレアーゼ含有物質との間にリン酸ジルコニウムの層を含まない、吸着カートリッジ中の該炭素含有層間に該乾燥ウレアーゼ含有物質を組み込むことと、
を含む、方法に関する。
【００９４】
本発明は、文及び／又は段落に記載のような上記及び／又は下記のこれらの様々な特徴又は実施形態の任意の組合せを包含し得る。本明細書に開示される特徴の任意の組合せは本発明の一部とみなされ、組合せ特徴に関しては限定されないことが意図される。
【００９５】
出願人らはこの開示における全ての引用文献の内容全体を具体的に援用している。さらに、量、濃度又は他の値若しくはパラメータが範囲、好ましい範囲、又は好ましい上限値と好ましい下限値とのリストのいずれかとして与えられる場合、これは範囲が別々に開示されているかに関わらず、任意の範囲上限又は好ましい値と、任意の範囲下限又は好ましい値との任意の対から形成されるあらゆる範囲を具体的に開示するものと理解されるものとする。数値の範囲が本明細書で言及されている場合、特に指定のない限り、範囲はその端点、並びに範囲内の全ての整数及び端数を含むことが意図される。本発明の範囲は、範囲を規定する場合に言及された特定の値に限定することは意図されない。
【００９６】
本発明の趣旨又は範囲から逸脱することなく本発明の実施形態に様々な修正及び変更を行うことができることは当業者にとって明らかであろう。このため本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等範囲内にあれば、本発明の他の修正形態及び変更形態を包含するもの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４】
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【図５】
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【図６】
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