(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液の流入口と流出口を有し、かつ流出口近傍にメッシュが装着された容器内に体液処理用粒子および充填液が充填された体液処理器であって、体液処理用粒子を充填する空間の容積に対する充填された体液処理用粒子の沈降体積の割合が８５％以上１００％以下であり、かつ体液処理器内の体液処理用粒子を充填する空間が体液処理用粒子および充填液により９８％以上１００％以下で満たされている直接血液灌流が可能な体液処理器。
【請求項２】
体液処理用粒子の平均粒径が８０μｍ以上５００μｍ以下である請求項１記載の直接血液灌流が可能な体液処理器。
【請求項３】
メッシュの目開きが、２０μｍ以上でかつ体液処理用粒子の平均粒径の１／２未満の大きさである請求項１記載の直接血液灌流が可能な体液処理器。
【請求項４】
体液処理用粒子が硬質である請求項１記載の直接血液灌流が可能な体液処理器。
【請求項５】
体液処理用粒子の担体が親水性担体である請求項１記載の直接血液灌流が可能な体液処理器。
【請求項６】
体液処理用粒子の担体がセルロース類よりなる担体である請求項１記載の直接血液灌流が可能な体液処理器。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、患者から取り出した血液から疾患関連物質の濃度を低下させた後に血液を患者に戻す体外循環治療において、直接血液を処理することが可能な体液処理器であり、良好な血球通過性を示し、かつ微粒子が流出する危険性が極めて小さい、安全で実用的な体液処理器に関するものである。
背景技術
血液中に疾患関連因子が蓄積することに起因する疾患などにおいて、薬剤の投与などでは充分な改善が達成できない場合、体外循環による血液浄化法（体外循環治療）は有効な治療法として用いられている。体外循環治療は、血液を体外に取り出し、血液中に蓄積している原因物質、異常細胞をはじめとする疾患関連因子を除去、あるいはそれらを改善するために何らかの影響を与えた後、血液を患者に戻す方法である。
これまでの体外循環治療としては、除去対象が分子量が小さい物質の場合、血液透析、血液濾過、血液透析濾過などによる除去が効率的で、例えば腎疾患（腎不全）患者の血液中に蓄積した老廃物質の除去に有効に利用されている。除去対象が血液透析などでは除去できないほど分子量の大きい物質の場合、血漿分離膜等で予め血液から血漿を分離し、血漿を体液処理器で処理する血漿灌流方式の血液浄化法が数多く開発され、普及している。血漿中に存在する原因物質の濃度を低下させる方法には、吸着、膜分離、沈殿分離などいくつかの方法がある。
吸着体を用いて血漿から原因物質を除去する体外循環治療の具体的な方式としては、吸着体を入口と出口を有する容器に充填し、直接血漿を流入させ、流出した血漿を患者に戻す方式（オンライン方式）、もしくは予め吸着体を入れた血液バッグなどに血漿を加え、混合した後、吸着体を濾過した血漿を患者に戻す方式（バッチ方式）があるが、操作の簡便さからオンライン方式が好んで用いられる。
一方で近年、体液処理用粒子を用いた体外循環治療として、血液から血漿を分離することなく直接血液を体液処理用粒子に接触させる方式が操作の簡便性から注目されている。直接血液を処理するオンライン方式は直接血液灌流方式と呼ばれている。直接血液灌流方式の場合、体液処理用粒子の間を血球成分が安定して通過できること、かつ体液処理器から微粒子などの異物の流出がほとんどないことが必要となる。加えて、患者や医療スタッフに負担を与えない程度の時間で治療を終了できるよう、血液を効率的に処理できることが必要となり、容易には達成できない技術である。
安定して直接血液を灌流できるための主要な因子の一つは体液処理用粒子の粒径である。一般に、体液処理効率を高めるためには体液処理用粒子の平均粒径を小さくし有効表面積を大きくすればよいが、粒径を小さくしすぎると、粒子間の空間が小さくなるため、血球の通過性が悪くなり、安定して直接血液を灌流することが困難になる。
これまでに体液処理用粒子の物理的、化学的特性の面から直接血液灌流方式に適した体液処理用粒子の研究が行われてきた。特開昭６３−１１５５７２号公報では平均粒径と粒径分布に着目し、「容積平均粒径が８０〜４００μｍであって、８０容量％以上の粒子が容積平均粒径の±２０％以内に分布し、粒径が７４μｍ未満の粒子が５容量％以上で、２５μｍ未満の粒子が０．１容量％以下」にすることにより直接血液灌流が可能な球状粒子として利用できることが記載されている。また、特開平１０−００５３２９号公報では「硫酸化多糖類および／またはその塩が水不溶性担体に結合」することにより通血性が向上し、もとの水不溶性担体に比べて平均粒径を小さくできることが記載されている。
しかし、これらいずれの場合も、体液処理用粒子としての有用性の検討はなされているが、実用に際しては、体液処理用粒子として優れたものであることはもちろんであるが、さらに体液処理用粒子を充填した体液処理器として優れた特性を有する必要がある。
直接血液灌流方式の体液処理器の実用性の観点で重要な点は、血球通過性が良好で、かつできるだけ速い流速で安定的に血液を流すことができることが重要である。これらが達成できることにより患者や医療スタッフに負担を与えない程度の短い治療時間での効率的な治療が達成できる。
また、直接血液灌流方式の体液処理器の安全性の観点で重要な点は、体液処理器からの微粒子の流出に関する懸念が小さいことである。体液処理器内に微粒子が大量に存在する場合、血液とともに微粒子が体液処理器より流出し、患者の血管内に戻され、毛細血管を詰まらせる危険性がある。そこで、微粒子流出の懸念を少なくする意味からも、微粒子が発生しない体液処理用粒子を微粒子が存在しない状態で充填した体液処理器が理想的である。しかしながら、体液処理用粒子は体液処理が効率的に行われるよう多孔質のものが使用されることが多いため、微粒子の発生しない体液処理用粒子を提供することは技術上極めて難しく、上述のような理想的な体液処理器は実現不可能である。従って、微粒子発生ができるだけ少ない体液処理用粒子を微粒子が少ない状態で充填し、振動等が加えられても体液処理器内で微粒子が発生することを抑えることが重要となる。
そのための方法としては、特公昭６１−１１６２０号公報に開示されているごとく「吸着剤を押圧し、カラムの中で確実に固定」することにより体液処理器内で体液処理用粒子が容易に移動できない状態とし、微粒子の発生を抑制する方法が知られている。しかしながら該公報においては、直接血液灌流方式が可能な体液処理器として有用であるかどうか、すなわち血液を直接安定的に流せるかどうかの検討はなされていない。直接血液灌流方式の体液処理器の場合では、体液処理用粒子を押圧することにより固定化すると、粒子間が狭くなって血液が流れ難くなったり、圧縮により粒子が破壊して微粒子が発生することが懸念される。
逆に体液処理器内で体液処理用粒子が固定されておらず、体液処理用粒子が移動できる状態の場合、振動等により体液処理用粒子が衝突を起こし、微粒子が発生することが懸念される。
以上のような安全性や実用性の観点から直接血液灌流が可能な体液処理器について、充分な検討がなされていないのが現状である。
発明の要約
本発明は、上記課題に対して、微粒子の発生および流出に関する危険性が極めて小さく、かつ可能な限り速い流速で安定的に血液を流すことができる直接血液灌流方式の体液処理器を提供するものである。
本発明者らは、体液処理用粒子、および充填液の充填状態と通血性、微粒子流出の関連について鋭意研究を行った。その結果、体液処理用粒子を充填する空間の容積に対する充填された体液処理用粒子の沈降体積の割合を１００％以下とし、かつ体液処理用粒子を充填する空間を体液処理用粒子および充填液により９５％以上かつ１００％以下の範囲で満たすことにより、速い流速であっても血球通過性に優れ、かつ微粒子の発生および流出の危険性が極めて小さく、実用に供することができる体液処理器を得られることを見出し、本発明の完成に至った。
すなわち、本発明は「液の流入口と流出口を有し、かつ流出口近傍にメッシュが装着された容器内に体液処理用粒子および充填液が充填された体液処理器であって、体液処理用粒子を充填する空間の容積に対する充填された体液処理用粒子の沈降体積の割合が１００％以下であり、かつ体液処理器内の体液処理用粒子を充填する空間が体液処理用粒子および充填液により９５％以上１００％以下で満たされている直接血液灌流が可能な体液処理器」である。
また、本発明は、体液処理用粒子の平均粒径が８０μｍ以上５００μｍ以下である直接血液灌流が可能な体液処理器；メッシュの目開きが、２０μｍ以上でかつ体液処理用粒子の平均粒径の１／２未満の大きさである直接血液灌流が可能な体液処理器；体液処理用粒子が硬質である直接血液灌流が可能な体液処理器；体液処理用粒子の担体が親水性担体である直接血液灌流が可能な体液処理器；体液処理用粒子の担体がセルロース類よりなる担体である直接血液灌流が可能な体液処理器に関する。
発明の詳細な開示
本発明に用いる体液処理器の容器は、該容器に流入口と流出口があり、流出口近傍にメッシュが装着されているものである。
この容器の材質としては特に限定されないが、例えば、ポリプロピレン、ポリカーボネートなどが挙げられる。
用いられるメッシュは、体液処理用粒子が体液処理器から漏洩しないように保持でき、かつ血液を通過させることができるものである。メッシュの形態としては、繊維を交差させたり、編んだもの、平板に多数の孔が開いたもの、不織布、綿栓などのフィルター、すだれ状のものなどいずれでもよい。メッシュの材質としては特に限定されないが、例えば、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ナイロンなどが挙げられる。
血液が流れるメッシュの開口部分を目開きと呼ぶが、この目開きの値として、開口部分の形が円形の場合は直径を用いることができる。四角形の場合は面積が同じになる相当円の直径を用いることができる。開口部がすだれ状の場合は間隔の短い側の長さを用いることができる。
血液を通すためには、メッシュの目開きは２０μｍ以上であることが好ましく、これ未満になると血球がメッシュにトラップされやすくなる。また、体液処理用粒子の漏洩を防止するには、メッシュの目開きは体液処理用粒子の平均粒径の１／２未満の大きさであることが好ましい。より好ましくは、３０μｍ以上でかつ体液処理用粒子の平均粒径の２／５未満の大きさである。特に、粒径分布がある場合、平均粒径より粒径の小さい粒子の存在も考慮し、粒径の小さい粒子が漏洩しない目開きにすることが好ましい。
また、体液処理器内に存在する体液処理用粒子が流入口から流出することを防止する観点から、流入口近傍にも同様のメッシュが装着されていてもよい。
本発明の体液処理器は、充填された体液処理用粒子の沈降体積の割合が該粒子を充填する空間の容積の１００％以下で、かつ体液処理器内の体液処理用粒子を充填する空間が体液処理用粒子および充填液により９５％以上かつ１００％以下で満たされている。
以下、説明のため、体液処理用粒子を充填する空間の容積に対する充填された体液処理用粒子の沈降体積の割合を充填率、体液処理器内の体液処理用粒子を充填する空間に対する体液処理用粒子および充填液が占める割合を占有率という。
本発明における充填率は、体液処理用粒子を充填する空間に充填された体液処理用粒子の沈降体積をＶａ、体液処理用粒子を充填する空間の容積をＶｊとすると、下式により算出される。
充填率（％）＝Ｖａ／Ｖｊ×１００
なお、Ｖａは以下のように求める。すなわち、体液処理用粒子を充填する空間に充填された体液処理用粒子の全量を、水を追加しながらスラリーとしてメスシリンダーに移しとり、メスシリンダー内のスラリー状の体液処理用粒子を自然に沈降させる。この後、ガラス製の容器を落下させても容易に割れないゴム製のマットなどの上に該メスシリンダーを置き、１０ｃｍ程度の高さから鉛直方向にこのメスシリンダーを１０回程度落下させる。１５分以上静置した後、体液処理用粒子の沈降体積を読みとる。この落下、静置の操作を繰り返し、体液処理用粒子の沈降体積が変化しなくなった段階の体液処理用粒子の沈降体積をＶａとする。
本発明における占有率は以下のようにして求める。すなわち、体液処理用粒子を充填する空間に充填された体液処理用粒子および充填液を、一定量の水（体積をＶｗとする）を用いてスラリーとしてメスシリンダーにすべて移し取る。このスラリー全体の体積（Ｖｉｎ）をメスシリンダーの目盛りを読むことで求める。占有率は下式により算出される。
占有率（％）＝（Ｖｉｎ−Ｖｗ）／Ｖｊ×１００
充填率が１００％の状態は、体液処理器の体液処理用粒子を充填する空間の容積と等しい体液処理用粒子が充填された状態であり、体液処理用粒子が容易に移動することはなく、同時に体液処理用粒子の変形、圧縮も無いため、振動等による微粒子発生の懸念が少ない理想的な状態と考えられる。しかしながら実際に体液処理器を製造する場合、体液処理用粒子の充填率を常に１００％に合わせることは不可能であり、製造した体液処理器の充填率に幅が生じることは避けられない。
一方、充填率が１００％未満の場合、体液処理用粒子が固定されていない状態であり、体液処理器内で体液処理用粒子が移動できるため、振動等により体液処理用粒子が衝突し、微粒子が発生することが懸念される。治療中に体液処理器から微粒子が流出する可能性を低減するためには、体液処理器内の微粒子数が少ないほうがよい。
そこで本発明者らは、鋭意検討の結果、充填率が１００％以下で、かつ占有率が９５％以上かつ１００％以下であれば、直接血液灌流が可能な体液処理器として実用的な通血が行え、かつ微粒子の発生も抑制できることを見いだした。
充填率が１００％を超える場合、体液処理器内で体液処理用粒子が固定されている状態であり、体液処理用粒子が容易に移動できないため、振動等により体液処理用粒子が衝突し、微粒子が発生する可能性は小さい。しかしながら、充填率が１００％を超える体液処理器に血液を流した場合に、血球、特に血小板の通過性が安定しない場合が多く、また場合によっては徐々に圧力損失が上昇しついには血液が流せなくなった。これは充填率が１００％を超える場合、体液処理用粒子は充填前の状態に比べ変形圧縮をしており、過度に変形圧縮を受けている場合には、粒子間が狭くなり血球の通過性が低下しているものと考えられる。
これに対し、充填率が１００％以下の場合、血液を流した場合の血球の通過性は良好であり、圧力損失が安定した状態で血液を流すことができることがわかった。充填率の下限は特に設定されないが、あまりに充填率が低くなると体液処理用粒子の充填量が少なくなり、目的とする体液処理が達成しにくくなる。また充填率が低くなると、体外に持ち出される血液量が多いわりには血液処理効率が低下するため、好ましくは充填率７０％以上、より好ましくは充填率８５％以上、さらに好ましくは充填率９０％以上、最も好ましくは充填率９５％以上である。
さらに詳細な検討の結果、占有率が９５％以上１００％以下、最も好ましくは９８％以上１００％以下であれば、充填率が１００％の場合はもちろんのこと、１００％未満、すなわち体液処理用粒子が固定されておらず、体液処理用粒子が移動できる状態であっても、振動後の体液処理器内の微粒子数は非常に少ないことを見いだした。また、血液の替わりに生理食塩液を流し、体液処理器から流出する微粒子数を測定したところ、流出する微粒子はほとんど検出されず、微粒子が流出する危険性が極めて小さい体液処理器を提供できることが判った。
本発明に用いる体液処理用粒子は常温常圧下で固体であり、かつ水不溶性である物質である。
本発明に用いる体液処理用粒子の形状は概ね球状であり、その平均粒径が８０μｍ以上であることが好ましい。平均粒径が小さすぎると粒子間の空隙が狭くなり血球通過性が悪くなりやすい。平均粒径の上限については特にクリティカルな値は無いが、平均粒径が大きくなるに従い体液処理用粒子の表面積が小さくなり、体液処理効率が低下しやすいため、５００μｍ以下であることが望ましい。より好ましくは、平均粒径は１２０μｍ以上かつ３００μｍ以下である。
本発明に用いる体液処理用粒子の粒径分布については、どの粒子も同じ粒径である均一粒径の場合も、種々の粒径のものが混在する、いわゆる粒径分布のある場合のいずれでもよい。ただしあまりに粒径分布が大きすぎると平均粒径が同じでも小さい粒子が多く存在するため、粒子間の空隙の狭い部分ができてしまい、血球通過性が悪くなるので、粒径分布はできるだけ狭い方がよく、５０％以上の粒子が平均粒径の±２０％以内に分布することが好ましく、さらに６０％以上の粒子が平均粒径の±２０％以内に分布することがより好ましい。
本発明に用いる体液処理用粒子の強度としては、あまり柔らかいもの、容易に壊れるものは好ましくない。通血した場合に、圧密化が生じると充分な血液流速が得られなくなり、処置時間の延長さらには処置続行不可能となりうるので、体液処理用粒子の圧密を防ぐためには、体液処理用粒子は充分な機械的強度を有するもの（硬質）であることが好ましい。ここでいう硬質とは、後記参考例に示すごとく、体液処理用粒子を円筒状カラムに均一に充填し、水性液体を流した際の圧力損失と流速の関係が、少なくとも圧力損失が０．３ｋｇｆ／ｃｍ２（約２２０ｍｍＨｇ）になるまでは直線関係にあるものをいう。
本発明に用いる体液処理用粒子は、適当な大きさの細孔を多数有する、すなわち多孔構造であることが、体液処理を効率的に行える観点からより好ましい。多孔構造とは、基礎高分子母体が微小球の凝集により１個の球状粒子を形成する際に、微小球の集塊によって形成される空間（マクロポアー）を有する固体物質の場合は当然であるが、基礎高分子母体を構成する１個の微小球内の核と核との集塊の間に形成される細孔を有する固体物質の場合、または三次元構造（高分子網目）を有する共重合体が親和性のある有機溶媒で膨潤された状態のときに存在する細孔（ミクロポアー）を有する固体物質の場合も含まれる。
本発明における体液処理用粒子の担体の材質は特に限定されないが、セルロース類、デキストリンなどの多糖類からなる有機担体、ポリスチレン、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリビニルアルコール、エチレン−酢酸ビニル共重合体けん化物などの合成高分子などが代表例として挙げられる。また微粒子発生を抑制する観点、ならびに血球通過性をよくする観点から、体液処理用粒子の表面はなめらかな方がよい。
これらの担体の材質の中でも、親水性担体が非特異的吸着が少ないため好ましい。ここでいう親水性担体とは、担体を構成する化合物を平板状にしたときの水との接触角が６０度以下の担体を指す。このような担体としては、セルロース類、ポリビニルアルコール、エチレン−酢酸ビニル共重合体けん化物、ポリアクリルアミドなどが代表例として挙げられるが、これらの例に限定されない。
なかでもセルロース類からなる担体が最も好ましく用いられる。セルロース類からなる担体は、（１）機械的強度が比較的高く、強靱であるため、破壊されたり微粒子を生じたりすることが少なく、カラムに充填した場合に血液を高流速で流しても圧密化しにくいため高流速で血液を流すことが可能となる、（２）安全性が合成高分子担体に比べてより高いなどの優れた点を有しており、本発明における体液処理用粒子として最も好適に用いることができる。
本発明でいうセルロース類とは、天然セルロース、再生セルロースおよびセルロース誘導体の少なくとも１種のことである。例えば天然セルロースとしては、木綿繊維を脱脂したもの、麻類の繊維、木材からリグニンやヘミセルロースなどを除去して得られるパルプ、該パルプをさらに精製して得られる精製セルロースなどがある。また、再生セルロースとは、天然セルロースをいったんセルロース誘導体にしたのち加水分解などにより再生させたセルロースのことである。セルロース誘導体としては、例えば天然または再生セルロースの水酸基の一部または全部がエステル化および／またはエーテル化されたものなどが挙げられる。前記セルロースの水酸基の一部または全部がエステル化されたものの具体例としては、例えば酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酪酸セルロース、ニトロセルロース、硫酸セルロース、リン酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、硝酸セルロース、セルロースのジカルボン酸エステルなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また前記セルロースの水酸基の一部または全部がエーテル化されたものの具体例としては、例えばメチルセルロース、エチルセルロース、ベンジルセルロース、シアノエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アミノエチルセルロース、オキシエチルセルロースなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
なお、これらの担体をそのまま体液処理用粒子として用いることも可能であるが、これらの担体に対し、いわゆるリガンドを固定化したものを体液処理用粒子として用いてもよい。固定化するリガンドの例としては、フェニルアラニン、トリプトファンなどのアミノ酸、ポリリジン、ジエチルアミノエチル基を有する化合物などの陽性荷電を有する化合物、ポリアクリル酸、デキストラン硫酸などの陰性荷電を有する化合物、ｎ−ヘキサデシルアミンなどの疎水性を有する化合物、ポリミキシンなどの抗生物質、蓄積している疾患関連因子に対する抗体あるいはその部分ペプチドなどが挙げられるが、これらの例に限定されない。
本発明における充填液としては、例えば、水、電解質溶液（生理食塩液、クエン酸ナトリウム液など）、ｐＨを一定に保つための緩衝液（クエン酸−クエン酸ナトリウム緩衝液、クエン酸−水酸化ナトリウム緩衝液、クエン酸−リン酸水素二ナトリウム緩衝液、リン酸緩衝液など）、体液処理用粒子の変質を防ぐための酸化防止剤を溶解した溶液（亜硫酸ナトリウム含有水溶液、ピロ亜硫酸ナトリウム含有水溶液、Ｌ−アスコルビン酸含有水溶液、ＤＬ−α−トコフェロール含有水溶液など）などが挙げられ、体液処理用粒子の特性に応じて適宜選択することができる。
体液処理器の容積や血液流速などは、治療目的と患者の状態に応じて適切な条件を選択すればよい。一般的には、体液処理器の容積は１００〜１０００ｍｌ、血液流速は２００ｍｌ／ｍｉｎ以下で行われる。患者の体重が重い場合や濃度を低下させるべき疾患関連物質の濃度が高い場合は、濃度を低下させるべき疾患関連物質の量が多くなるので、体液処理器容積が大きいものが必要になる。もちろん容積の大きい体液処理器により体外循環治療を実施してもよいが、患者への負担を軽減するなどの目的から、場合によっては、体液処理器により疾患関連物質の濃度を低下させた後に、使用済みの体液処理器を未使用の体液処理器に交換したり、使用済みの体液処理器を賦活して疾患関連物質濃度の低下能力を回復した後、再度体外循環治療を行うこともできる。
本発明の体液処理器を用いた体外循環治療で用いられる抗凝固剤としては、例えば、ヘパリン、低分子量ヘパリン、メシル酸ナファモスタット、メシル酸ガベキサート、アルガトロバン、アシッド・シトレート・デキストロース液（ＡＣＤ液）やシトレート・フォスフェート・デキストロース液（ＣＰＤ液）などのクエン酸含有抗凝固剤などが挙げられ、いずれを用いてもよい。なかでもクエン酸を含有する抗凝固剤であるＡＣＤ−Ａ液、ＣＰＤ−Ａ液は、血液中のカルシウムイオンをキレートし、強力な抗凝固力を発揮することからも、好ましい抗凝固剤として用いられる。
本発明の体液処理器を使用した体外循環回路の一例を説明する。患者から抜き出した血液を体液処理器に導く採血回路を体液処理器の液入口に接続し、原因物質を吸着除去した血液を患者に戻す返血回路を体液処理器の液出口に接続し、さらに、採血回路には血液を流すためのポンプをセットする。またエアーチャンバーを圧力計に接続し、体液処理器の液入口圧および液出口圧を測定し、体液処理器の圧損を測定することができる。実際の治療は、患者から取り出した血液を適当な抗凝固剤により抗凝固した後に体液処理器に導き、疾患関連物質の濃度を低下させた後に血液を患者に戻すことにより達成される。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の方法を実施例に基づいて具体的に説明するが、これらに限定されるものではない。
参考例
両端に孔径１５μｍのフィルターを装着したガラス製円筒カラム（内径９ｍｍ、カラム長１５０ｍｍ）にアガロース材料（バイオラッド（Ｂｉｏ−ｒａｄ）社製のＢｉｏｇｅｌＡ−５ｍ、粒径５０〜１００メッシュ）、ビニル系高分子材料（東ソー（株）製のトヨパールＨＷ−６５、粒径５０〜１００μｍ）およびセルロース材料（チッソ（株）製のセルロファインＧＣ−７００ｍ、粒径４５〜１０５μｍ）をそれぞれ均一に充填し、ペリスタティックポンプにより水を流し、流速と圧力損失ΔＰとの関係を求めた。その結果を図２に示す。
図２に示すごとく、トヨパールＨＷ−６５およびセルロファインＧＣ−７００ｍが圧力損失の増加にほぼ比例して流速が増加するのに対し、ＢｉｏｇｅｌＡ−５ｍは圧密化を引き起こし、圧力損失を増加させても流速が増加しないことがわかる。本発明においては前者のごとく、圧力損失ΔＰと流速の関係が、少なくとも圧力損失が０．３ｋｇｆ／ｃｍ２（約２２０ｍｍＨｇ）になるまでは直線関係にあるものを硬質という。
実施例１
平均粒径約１９０μｍの多孔質セルロースビーズ（チッソ（株）製）２０００ｍｌに水２０００ｍｌ、２Ｎ  ＮａＯＨ水溶液１０６０ｍｌおよびクロロメチルオキシラン３６０ｍｌを加え、４０℃で２時間攪拌して反応させた。反応後ビーズを水で十分洗浄してエポキシ化セルロースビーズを得た。
デキストラン硫酸（名糖産業（株）、硫黄含量約１８％）９３０ｇを６３０ｍｌの水に溶解したデキストラン硫酸水溶液を調製し、エポキシ化セルロースビーズ２０００ｍｌおよび水１００ｍｌを加えた。更に、ＮａＯＨ水溶液でｐＨ９．５に調整した後、４５℃で２２時間反応させた。反応後、ビーズを水およびＮａＣｌ水で十分洗浄した後、２−アミノエタノール１９．６ｍｌを加え、４５℃で２時間静置し、未反応のエポキシ基を封止した。その後、水で十分洗浄してデキストラン硫酸固定セルロースビーズ（体液処理用粒子）を得た。
この体液処理用粒子を沈降体積で１３８ｍｌはかり取り、目開き５０μｍのポリエステル製メッシュ２枚が固定して装着され、そのメッシュ間の距離が１８．８ｃｍである内径３．１ｃｍの円筒形の容器（充填部分の空間容積約１４２ｍｌ）に充填して、充填率約９７％、占有率約１００％の体液処理器を得た。充填液には生理食塩液を用いた。
この体液処理器にクエン酸で抗凝固したウシ血液（イオン化Ｃａ濃度約０．４５ｍＭ）１２００ｍｌを血液プールとして、流速２０ｍｌ／ｍｉｎ（空塔線速約２．６ｃｍ／ｍｉｎ）で循環通血した（通血開始時を０分とする）。その結果、０〜９０分では安定した血球通過性を示した。この時、体液処理器の圧力損失は７０ｍｍＨｇ前後で安定していた。その後の９０〜９５分では、流速を２９ｍｌ／ｍｉｎ（空塔線速約３．９ｃｍ／ｍｉｎ）に上げたところ、体液処理器の圧力損失は１１０ｍｍＨｇ前後で安定して通血することができた。また９５〜１００分では、流速を３９ｍｌ／ｍｉｎ（空塔線速約５．２ｃｍ／ｍｉｎ）に上げたところ、体液処理器の圧力損失は１６０ｍｍＨｇ前後で安定して通血することができた。さらに１００〜１０５分では、流速を４９ｍｌ／ｍｉｎ（空塔線速約６．５ｃｍ／ｍｉｎ）に上げたところ、体液処理器の圧力損失は２１０ｍｍＨｇ前後で安定して通血することができた。また血球の通過率も良好であった。各血球の通過率を表１に示した。
なお、血球の通過率は、体液処理器の入口および出口から血液を経時的にサンプリングし、血球カウンター（シスメックス（株）社製、Ｋ−４５００）にて血球数を測定し、下式により算出した。
血球の通過率＝体液処理器出口の血球数／体液処理器入口の血球数
実施例２
実施例１にて作製した体液処理用粒子を沈降体積で１４２ｍｌはかり取り、実施例１と同じ容器に充填して充填率約１００％、占有率約１００％の体液処理器を得た。充填液には生理食塩液を用いた。
この体液処理器にクエン酸で抗凝固したウシ血液（イオン化Ｃａ濃度約０．６ｍＭ）１２００ｍｌを血液プールとして、流速２０ｍｌ／ｍｉｎ（空塔線速約２．６ｃｍ／ｍｉｎ）で循環通血した（通血開始時を０分とする）。その結果、０〜９０分では安定した血球通過性を示した。この時、体液処理器の圧力損失は９０ｍｍＨｇ前後で安定していた。その後の９０〜９５分では、流速を２９ｍｌ／ｍｉｎ（空塔線速約３．９ｃｍ／ｍｉｎ）に上げたところ、体液処理器の圧力損失は１３０ｍｍＨｇ前後で安定して通血することができた。また９５〜１００分では、流速を３９ｍｌ／ｍｉｎ（空塔線速約５．２ｃｍ／ｍｉｎ）に上げたところ、体液処理器の圧力損失は１９０ｍｍＨｇ前後で安定して通血することができた。さらに１００〜１０５分では、流速を４９ｍｌ／ｍｉｎ（空塔線速約６．５ｃｍ／ｍｉｎ）に上げたところ、体液処理器の圧力損失は２５０ｍｍＨｇ前後で安定して通血することができた。また血球の通過率も良好であった。各血球の通過率を表１に示した。
実施例３
実施例１にて作製した体液処理用粒子を沈降体積で７０８ｍｌはかり取り、目開き４８μｍのポリエステル製メッシュ２枚が固定して装着され、そのメッシュ間の距離が１９ｃｍである内径７．０ｃｍの円筒形の容器（充填部分の空間容積約７３０ｍｌ）に充填して、充填率約９７％、占有率約１００％の体液処理器を得た。充填液にはクエン酸−クエン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ＝６．０）を用いた。
この体液処理器に対し、生理食塩液２０００ｍｌで洗浄後、クエン酸で抗凝固したウシ血液（イオン化Ｃａ濃度約０．５ｍＭ）７０００ｍｌを血液プールとし、流速１００ｍｌ／ｍｉｎ（空塔線速約２．６ｃｍ／ｍｉｎ）で循環通血した（通血開始時を０分とする）。その結果、０〜９０分では安定した血球通過性を示した。この時、体液処理器の圧力損失は７０ｍｍＨｇ前後で安定していた。その後の９０〜９５分では、流速を１５０ｍｌ／ｍｉｎ（空塔線速約３．９ｃｍ／ｍｉｎ）に上げたところ、体液処理器の圧力損失は１１０ｍｍＨｇ前後で安定して通血することができた。また９５〜１００分では、流速を２００ｍｌ／ｍｉｎ（空塔線速約５．２ｃｍ／ｍｉｎ）に上げたところ、体液処理器の圧力損失は１６０ｍｍＨｇ前後で安定して通血することができた。また血球の通過率も良好であった。各血球の通過率を表１に示した。
比較例１
実施例１にて作製した体液処理用粒子を沈降体積で１４６ｍｌはかり取り、実施例１と同じ容器に充填して、充填率約１０３％、占有率１００％超の体液処理器を得た。充填液には生理食塩液を用いた。
この体液処理器にクエン酸で抗凝固したウシ血液（イオン化Ｃａ濃度約０．６ｍＭ）１２００ｍｌを血液プールとして、流速約２０ｍｌ／ｍｉｎ（空塔線速約２．６ｃｍ／ｍｉｎ）で循環通血した。その結果、約７５分まで圧力損失９０ｍｍＨｇ前後で安定した通血が達成できたが、以降圧力損失の漸増が認められ、９０分時点で圧力損失が約１２０ｍｍＨｇまで上昇し、血球通過率の経時的な低下が認められた。各血球の通過率を表１に示した。
比較例２
平均粒径約２１０μｍの多孔質セルロースビーズを用いて、実施例１と同様の工程によりデキストラン硫酸固定セルロースビーズ（体液処理用粒子）を得た。この体液処理用粒子を沈降体積で７８１ｍｌはかり取り、実施例３と同じ容器に充填して、充填率約１０７％、占有率１００％超の体液処理器を得た。充填液には生理食塩液を用いた。
この体液処理器に対し、実施例３と同様にクエン酸で抗凝固したウシ血液（イオン化Ｃａ濃度約０．４５ｍＭ）７０００ｍｌを血液プールとし、流速１００ｍｌ／ｍｉｎ（空塔線速約２．６ｃｍ／ｍｉｎ）で循環通血したところ、当初は圧力損失約１００ｍｍＨｇで安定して通血できていたが、約３０分後に圧力損失が急上昇し、約４０分後には圧力損失約３５０ｍｍＨｇとなり、体液処理用粒子が圧密化し、血液が流せない状態となった。血球通過率、特に血小板の通過率が極めて低かった。各血球の通過率を表１に示した。
実施例４
実施例１にて作製した体液処理用粒子を沈降体積で１３．４ｍｌはかり取り、目開き５０μｍのポリエステル製メッシュ２枚が固定して装着され、そのメッシュ間の距離が１９ｃｍである内径１ｃｍの円筒形の容器（充填部分の空間容積約１４．９ｍｌ）に充填して、充填率約９０％、占有率約１００％の体液処理器を得た。充填液にはクエン酸−クエン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ＝６．０）を用いた。
この体液処理器を生理食塩液２０００ｍｌで洗浄後、クエン酸で抗凝固したウシ血液（イオン化Ｃａ濃度約０．２ｍＭ）６０ｍｌを血液プールとし、初期の１５分までは０．６ｍｌ／ｍｉｎ（空塔線速約０．７６ｃｍ／ｍｉｎ）で、１５分以降は１．６ｍｌ／ｍｉｎ（空塔線速約２．０ｃｍ／ｍｉｎ）で循環通血したところ、血球の通過性は良好で、安定した通血性を示した。各血球の通過率を表１に示した。
比較例３
実施例１にて作製した体液処理用粒子を沈降体積でそれぞれ１５．５ｍｌ、１６．４ｍｌ、１７．９ｍｌはかり取り、実施例４と同じ容器にそれぞれ充填して、充填率がそれぞれ約１０４％、約１１０％、約１２０％、占有率がいずれも１００％超の体液処理器を得た。充填液には生理食塩液を用いた。
この体液処理器に実施例４と同じ方法でウシ血液を流したところ、いずれも血小板の通過性が不安定で、かつカラム詰まりが発生し、６０分以上は通血できなかった。各血球の通過率を表１に示した。
実施例５
実施例１にて作製した体液処理用粒子を沈降体積で１１．９ｍｌはかり取り、目開き５０μｍのポリエステル製メッシュ２枚が固定して装着され、そのメッシュ間の距離が１６．２ｃｍである内径１ｃｍの円筒形の容器（充填部分の空間容積約１２．７ｍｌ）に充填して、充填率約９４％、占有率約１００％の体液処理器を得た。充填液には生理食塩液を用いた。
この体液処理器に、血液に対し１０％容量のＡＣＤ−Ａ液で抗凝固したヒト血液を、ワンパス方式で１．２ｍｌ／ｍｉｎ（空塔線速約１．５ｃｍ／ｍｉｎ）で流したところ、血球通過性は良好で、安定した通血性を示した。各血球の通過率を表１に示した。
比較例４
実施例１にて作製した体液処理用粒子を沈降体積でそれぞれ１４．０ｍｌ、１５．２ｍｌはかり取り、実施例５と同じ容器に充填して、充填率がそれぞれ約１１０％、約１２６％、占有率がいずれも１００％超の体液処理器を得た。充填液には生理食塩液を用いた。
実施例５と同様にヒト血液を流したところ、いずれも血小板の通過性が不安定で、約３０分で血液が流せなくなった。各血球の通過率を表１に示した。
実施例６
平均粒径約１９０μｍの多孔質セルロースビーズを平均粒径約２７０μｍの多孔質セルロースビーズに替えたほかは、実施例１と同様の方法にて体液処理用粒子を得た。
この体液処理用粒子を沈降体積で１３．９ｍｌはかり取り、実施例４と同じ容器に充填して、充填率約９３％、占有率約１００％の体液処理器を得た。充填液には生理食塩液を用いた。
この体液処理器に対し、血液に対し１０％容量のＡＣＤ−Ａ液で抗凝固したヒト血液７０ｍｌを血液プールとし、初期の１５分までは０．６ｍｌ／ｍｉｎ（空塔線速約０．７６ｃｍ／ｍｉｎ）で、１５分以降は１．６ｍｌ／ｍｉｎ（空塔線速約２．０ｃｍ／ｍｉｎ）で循環通血したところ、血球の通過性は良好で、安定した通血性を示した。各血球の通過率を表１に示した。
また、本体液処理器は低密度リポ蛋白コレステロール（ＬＤＬ−Ｃ）やトリグリセリド（ＴＧ）の効率的な吸着が認められた。
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実施例７
実施例１にて作製した体液処理用粒子を沈降体積でそれぞれ６４０ｍｌ、６５４ｍｌはかり取り、実施例３と同じ容器それぞれに充填し、充填率がそれぞれ約８８％、約９０％、占有率がいずれも約１００％の２つの体液処理器を得た。充填液はクエン酸−クエン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ＝６．０）を用いた。
これらの体液処理器を適当な緩衝材で包装し、箱に入れ、輸送、保存などを想定し、ＪＩＳ  Ｚ０２３２「包装貨物及び容器の振動試験方法」に準じ、水平及び垂直方向に各１時間振動させた。振動後の体液処理器から微粒子が含まれない液で体液処理用粒子を洗い流しながら、充填液とともに全量をスラリー状態で回収容器に取り出した。このスラリー溶液を振盪し、体液処理用粒子から微粒子を離し、３分間静置させた後、上澄み液を２ｍｌ採取して上澄み液中の微粒子濃度を測定した。微粒子濃度にスラリー中の液体体積を掛けて、体液処理器内の微粒子数を測定したところ、１０μｍ以上約５０μｍ未満の微粒子数は平均で４９０４個、２５μｍ以上約５０μｍ未満の微粒子数は平均で４５５個であった。なお、微粒子濃度の測定には電気抵抗法によるコールターカウンターを用い、アパチャーチューブは１００μｍのものを用いた。
実施例８
実施例１にて作製した体液処理用粒子を沈降体積で６５５ｍｌはかり取り、実施例３と同じ容器に充填して、充填率約９０％、占有率約１００％の体液処理器を得た。充填液はクエン酸−クエン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ＝６．０）を用いた。
この体液処理器を実施例７と同様にして振動させた。振動後の体液処理器を用いて、実際の使用を想定した下記の方法により、体液処理器から流出した微粒子数を測定した。
体液処理器に注射用生理食塩液を１００ｍｌ／ｍｉｎ（空塔線速約２．６ｃｍ／ｍｉｎ）で２時間送液し、送液直後、０．５時間、１時間、１．５時間、２時間の体液処理器から流出した試験液を採取した。同時に注射用生理食塩液を空試験液として採取した。コールターカウンターを用いて試験液および空試験液の微粒子数を測定し、試験液と空試験液との微粒子数の差を発生微粒子数とした。体液処理器から流出した微粒子数を測定した結果、微粒子は検出されなかった。
実施例９
市販の酢酸セルロースをジメチルスルホキシドとプロピレングリコールの混合溶剤に溶解し、この溶液を特開昭６３−１１７０３９号公報に記載された方法（振動法）により液滴化し、凝固させて、酢酸セルロースビーズを得た。この粒子を水酸化ナトリウム水溶液と混和することにより加水分解反応をおこない、セルロースビーズを得た。このセルロースビーズの平均粒径は４６０μｍであった。
このエポキシ化セルロースビーズ１７００ｍｌに水を加え全量を３４００ｍｌとしたのち、２Ｍ水酸化ナトリウム水溶液９００ｍｌを加え、４０℃とした。これにクロロメチルオキシラン３１０ｍｌを加え、４０℃で攪拌下２時間反応させた。反応終了後ビーズを水で十分に洗浄し、エポキシ化セルロースビーズを得た。
このエポキシ化セルロースビーズ１０００ｍｌにｎ−ヘキサデシルアミン２０ｇを加え、５０％（ｖ／ｖ）エタノール水溶液中、４５℃で静置下、６日間反応させた。反応終了後、５０（ｖ／ｖ）％エタノール水溶液、エタノール、５０（ｖ／ｖ）％エタノール水溶液、水の順に十分に洗浄し、ｎ−ヘキサデシルアミン固定化セルロースビーズ（体液処理用粒子）を得た。
この体液処理用粒子を沈降体積でそれぞれ３００ｍｌ、３３０ｍｌはかり取り、目開き１５０μｍのポリエステル製メッシュ２枚が固定して装着され、そのメッシュ間の距離が９．１ｃｍである内径７．０ｃｍの円筒形の容器（充填部分の容積約３５０ｍｌ）にそれぞれ充填して、充填率がそれぞれ約８６％、約９４％、占有率がいずれも約９８．９％の体液処理器を得た。充填液はクエン酸−クエン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ＝６．０）を用いた。
実施例７と同じ方法で、これら体液処理器に振動を加えた後、体液処理器内の微粒子数を測定したところ、１０μｍ以上約５０μｍ未満の微粒子数は平均で４８５１個、２５μｍ以上約５０μｍ未満の微粒子数は平均で１３９個であった。
比較例５
実施例９にて作製した体液処理用粒子を沈降体積でそれぞれ３００ｍｌ、３３５ｍｌはかり取り、実施例９と同じ容器に充填して、充填率がそれぞれ約８７％、約９４％、占有率がいずれも約９４％の体液処理器を得た。充填液はクエン酸−クエン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ＝６．０）を用いた。
実施例７と同じ方法で、これら体液処理器に振動を加えた後、体液処理器内の微粒子数を測定したところ、１０μｍ以上約５０μｍ未満の微粒子数は平均で４０５８９個、２５μｍ以上約５０μｍ未満の微粒子数は平均で２６２２個であった。
実施例１０
平均粒径約１９０μｍの多孔質セルロースビーズを平均粒径約２４０μｍの多孔質セルロースビーズに替えたほかは、実施例１と同様の方法にて体液処理用粒子を得た。
この体液処理用粒子を沈降体積で７０８ｍｌはかりとり、目開き４８μｍのポリエステル製メッシュ２枚が固定して装着され、そのメッシュ間の距離が１９．８ｃｍである内径７ｃｍの円筒形の容器（充填部分の容積約７６０ｍｌ）に充填して、充填率約９３％、占有率約９８％の体液処理器を得た。充填液にはクエン酸−クエン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ＝６．０）を用いた。
実施例７と同じ方法で、これら体液処理器に振動を加えた後、体液処理器内の微粒子数を測定したところ、１０μｍ以上約５０μｍ未満の微粒子数は平均で６６３８個、２５μｍ以上約５０μｍ未満の微粒子数は平均で１０２１個であった。
産業上の利用可能性
本発明により、直接血液灌流が可能で、血球の通過性が良好で、かつ微粒子発生、流出に関する危険性が極めて小さい、安全で実用的な体液処理器を提供できる。また直接血液処理ができる体液処理器を提供することにより、治療時間の短縮など、患者や医療スタッフへの負担を大きく軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の体液処理器の一実施例の概略断面図を示す。
図２は、円筒カラムに各材料を均一に充填し、水を流したときの流速と圧力損失との関係を示すグラフである。
次に、本発明の体液処理器を、一実施例の概略断面図である図１に基づき説明する。図１中、１は体液の流入口、２は体液の流出口、３は体液処理用粒子、４は充填液、５および６はメッシュ、７はカラム、８は体液処理器である。しかしながら、本発明における体液処理器はこのような具体例に限定されるものではなく、液の入口および出口を有し、かつ体液処理用粒子の容器外への流出を防止するためのメッシュを備えた容器内に、体液処理用粒子を充填したものであれば、形状は特に限定されない。
【図１】
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【図２】
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