【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は体外循環による血液濾過装置に関する
ものである。更に詳しくは過後の体内への返血
流の一部を補液と共に過器へ再循環させる装置
に関するものである。
従来、腎不全等の患者は老廃物ならびに水分の
排泄機能が低下・消失し、放置すると数日間で生
命の危険にさらされたが、今日では人工透析の普
及によつて、数年あるいは十数年の生命をまつと
うできるようになつた。
人工透析の一つの方法として、体外に血液を導
出して血液中の血漿水を過器で過することに
よつて、その血漿水に含まれる老廃物を除去する
方法がある。この場合老廃物を含んだ血漿水を
過するのみでは、体内の体液量を減少して、患者
の生命を危うくするので、過器の直後に新しい
人工的に調整された体液相当液を補液している。
この方法を用いて老廃物が滞積した患者を通常
の状態にするには、現在の過器で６時間前後を
要し、この間患者は静止の状態を要求されるの
で、その苦痛は多大なものであり、またその長時
間拘束が社会復帰への大きな障害となつている。
それ故短時間治療がもたらす福音は患者の社会復
帰の第１歩として計り知れない大きなものがあ
る。
短時間治療を達成する一つの方法として患者か
ら導出する血液量を多くして、過器内の剪断速
度を高くする方法があるが、これは患者の体格・
体力あるいはフイスチユラ シヤントの状態によ
つて、それぞれ限界があり、一般には250ml/min
以上の体外導出血液速度に耐える人は希であり、
平均的には200ml/min以下でしか実施できないの
が実情である。
除去効率を上げる別の方法としては、患者の動
脈側血液を過器の直前で補液し、血液を希釈し
て過器に導く方法があるが、この未過の動脈
側血液を希釈するだけの方法では過量の増加は
あるものの、老廃物の除去効率は実質的にはほと
んど向上しない。逆に補液を大量に使用しなけれ
ばならないために治療費用が莫大なものとなり、
極めて不経済である。
一方、体外循環中に効率化を計る方法として、
プラズマフエリシスにみられる過器出口の血液
を再度過器入口に循環させる方法が考えられ
る。この目的は過器中の流量を増加させて剪断
速度を高め種々の蛋白までも過しようとするも
のであり、一応の効果を発揮すると考えられる。
しかし、この方法を血液中の老廃物を含む血漿水
の過に応用しようとすると、過器出口血液中
の蛋白成分が濃縮されている結果、これを補液せ
ずにそのまま過器に再循環した場合、濃縮され
た蛋白成分によつて過膜のポアが次々に閉塞を
起し、過能力が大巾に低下していくことを防ぎ
得ない。その結果、過器中の流量は増大して剪
断速度は上るものの、過量はほとんど増加せ
ず、従つて老廃物の除去速度もほとんど向上しな
い。さらには、このように濃縮された蛋白成分中
のフイブリノーゲンによつて凝血が引き起される
こともあり、過膜のポアの閉塞と相乗して過
膜そのものの目詰りも発生して、過機能が失な
われてしまう部分がでる場合がある。
本発明者らはこれらの問題を考慮し、より有効
な血液過装置を開発すべく種々の研究を重ねる
過程で、過器出口血液と新たに補充する補液と
が混和したあと、該血液の血球部分中の老廃物が
補液によつて希釈された血漿層へ移行するときの
移行速度と過効率との関係という従来検討され
たことのない視点に着目するに至つた。体内から
導出された血液は過器で過されるとき、老廃
物を含んだ血漿水の一部が過器の過能力に合
せて過されるが、残りの老廃物を含んだ血漿水
と血球部分は補液されて体内へ返血される。この
とき血球部分には過器で排出されたものと同程
度の濃度で老廃物が残存しており、補液混和直後
からその老廃物が血球から補液によつて希釈され
た血漿層へ移行するものと考えることができる。
このような観点から本発明者らは過器から導
出して補液された血液を患者の体内に全部戻すこ
となく、その一部を再度過器に循環させること
によつて、剪断速度を高め、過量を増加するこ
とが可能となり、不要物質の除去効率を向上せし
めることができるという知見を得て本発明に到達
したのである。
すなわち本発明は、血液過器出口から導出さ
れた過後の血液の一部を、新たに補充する補液
と共に該過器に再び循環させるようにした血液
過装置を提供するものである。
本発明装置で除去される血液中の老廃物は、内
因性および外因性生体不要あるいは有害物質であ
り、例えば尿素、尿酸、クレアチニン、リン酸な
どである。本発明装置は、これらの老廃物を従来
法より効率良く除去することができるが、特に尿
素の除去が効率よい。血球中から補液によつて希
釈された血漿層への老廃物の移動速度は、老廃物
の種類によつて異なり、最も速やかなのは尿素
で、本発明者らの研究によると血球と補液とが混
和後極めて短時間で平衡となることを確認してい
る。続いてクレアチニン、尿素、リン酸などがあ
る程度の速やかさで移行することを確認してい
る。従つて本発明装置は尿素の除去効率を著るし
く向上させることができると同時に、尿素以外の
例えばクレアチニンなどの移行が緩やかなものを
も、再循環することによつて補液との混和が十分
になり移行が進んで、除去効率を尿素に優るとも
劣らないほどに高めることができる。
本発明でいう過器とは、限外過器として製
作されたものだけではなく、一般に透析器として
市販されている、例えば中空糸型、積層型および
コイル型モジユールなどが挙げられるが、これに
限定されない。
本発明でいう補液とは一般に生理的電解質溶液
とよばれるものであり、例えば生理食塩水、リン
ゲル液あるいはラクテート塩型リンゲル液だけで
なく、滅菌して無菌状態とした各種透析液も含ま
れる。
本発明の過装置において、過器出口の血液
の一部を過器に再循環させる手段としては、患
者への返血チユーブから分枝して、患者の動脈か
らの血液導出チユーブに連結できるように構成さ
れた再循環用チユーブを有する構造の血液回路の
使用が望ましい。その際、体内から血液を導出す
るために用いられている血液プンプに再循環用チ
ユーブを組込んでもよいし、全く新たに再循環用
のポンプを準備しても良い。また患者への返血チ
ユーブの内径と再循環用チユーブの内径の比を適
当に変更することも可能である。いずれの手段を
用いても、本発明の効果には何ら支障はない。
本発明装置の補液する位置（補液点）は、過
器出口から再循環用チユーブを経て、再び過器
入口に至る回路中であればいずれでも良いが、前
記のように血球部分から補液によつて希釈された
血漿層への老廃物の移行をより完全にするには、
補液点と過器入口の距離をできるだけ離反させ
た方が効果的なので、過器出口に近い方が好ま
しい。
本発明でいう過器出口血液と補液が混和した
血液の再循環量は、少なすぎると除去効率が上ら
ず、また多量なほど老廃物の除去効率は高くなる
が、過器の能力あるいは過器内の圧損増大に
よる過器のリークなどの問題があるので、通常
30〜300ml/min、好ましくは60〜200ml/minであ
る。いずれの場合でも患者への返血量は、導出血
液量から体重減少に必要な除水量を差し引いた量
に相当するように補液量を調節して行うことが必
要である。
本発明は血液過を行うときに効果が大きい
が、例えば血液過に併行して血液透析を実施し
てもよい。
以下図面にそつて本発明を説明する。第１図は
本発明装置の構成の一例を示す概略図である。
第１図において、先ず患者の動脈から１のチユ
ーブを通つて導出された血液は２の血液供給ポン
プで所定流量に調整され、３の過器入口から６
の過器へ導かれる。ここで過された液は、
その中に含まれている老廃物とともに５から排出
され、残りの血液は４の過器出口から導出され
７の地点で８の補液と混和され、１３の返血用チ
ユーブで患者に返血される。ここまでが従来一般
に実施されている血液過装置の使用態様である
が、本発明は７の補液点で補液された後の血液の
一部を９の再循環液取出点で１１の再循環用チユ
ーブに導き、１２の再循環液供給ポンプに組込ん
で所定の量を計量して、１０の再循環液供給点で
患者の動脈からきた血液と合流させ過器へ導く
ものである。尚血液回路を構成するチユーブとし
ては、ポリ塩化ビニルやシリコーン製のチユーブ
が好ましく用いられる。
第２図は本発明装置に用いられる回路を例示し
たものである。ａは第１図の装置に用いられる回
路の一例であり、ｂは他の例の回路、すなわち補
液点の異なる装置の回路の一例である。ａ，ｂ
共、チユーブ３と４の間に過器をセツトして連
結させる。〔ａ−１〕及び〔ｂ−１〕は動脈用回
路（患者の動脈からの血液導出用回路）を示し、
〔ａ−２〕及び〔ｂ−２〕は静脈用回路（患者へ
の返血用回路）を示す。これら両回路の連結は、
シヤントジヨイントやラインコネクターを用いて
再循環液チユーブ１１同志を接続すれば良い。
１５は脱気のためのドリツプチエンバーであ
り、動脈側には必ずしも必要ないが、静脈側には
通常セツトされる。
次に本発明の効果について実施例を用いて説明
する。
実施例１、比較例１、２
本実施例は第１図のような装置を用いて実施し
た。血液は牛血（ヘマトクリツト30％）、過器
は中空糸型人工腎臓（ポリメチルメタクリレー
ト、B1タイプ、東レ製）、血液回路は市販の動脈
用、静脈用チユーブ（ポリ塩化ビニル製）を適宜
組合せて第２図ａのように製造したものを使用し
た。血液供給ポンプの血液流量は200ml/min、補
液は過器の直後で過量に相当する量とした。
再循環血液流量は100ml/minとした。結果を表１
に示した。
比較例１、２は次のように実施した。比較例１
は、過器の直後で過量に相当する量を補液
し、再循環を全くしない例で、血液供給ポンプの
血液流量は200ml/minとした。他は実施例１と同
じである。結果を表１に示した。比較例２は過
器の直前で補液し、再循環をしない例であり、血
液供給ポンプの血液流量は200ml/min、補液量は
50ml/minとした。他は実施例１と同じである。
結果を表１に示した。上記実施例、比較例とも
過はプラトー（圧力に依存しない最高の過速
度）で行なつた。
The present invention relates to a blood filtration device using extracorporeal circulation. More specifically, the present invention relates to a device that recirculates a portion of blood that returns to the body after a period of time has passed, along with a replacement fluid, to a blood vessel. In the past, patients with renal failure, etc. would experience a decline or disappearance of waste and water excretion functions, and if left untreated, their lives would be at risk within a few days, but today, with the spread of artificial dialysis, this can last for several years or even tens of thousands of years. I am now able to pray for a year of life. One method of artificial dialysis is to remove waste products contained in the plasma water by extracting blood outside the body and passing the plasma water in the blood through a filter. In this case, simply draining the plasma water containing waste products will reduce the amount of body fluid in the body and endanger the patient's life, so immediately after draining, replace the fluid with a new artificially prepared body fluid equivalent. ing. Using this method, it takes around 6 hours to restore a patient with accumulated waste products to a normal state using current equipment, and the patient is required to remain motionless during this time, causing great pain. The long period of detention is a major obstacle to reintegration into society.
Therefore, the good news that short-term treatment brings is of immeasurable significance as the first step toward reintegrating patients into society. One way to achieve short-term treatment is to increase the amount of blood drawn from the patient and increase the shear rate in the organ, but this depends on the patient's size and
There is a limit depending on physical strength or fistula condition, and generally 250ml/min.
It is rare for people to withstand such extracorporeal blood withdrawal speeds.
The reality is that it can only be carried out at an average flow rate of 200ml/min or less. Another method to increase removal efficiency is to replenish the patient's arterial blood just before the overflow device, dilute the blood, and guide it to the overflow device. In this method, although the excess amount increases, the waste removal efficiency hardly increases substantially. On the other hand, treatment costs become enormous because large amounts of replacement fluids have to be used.
It is extremely uneconomical. On the other hand, as a method to improve efficiency during extracorporeal circulation,
One possible method is to recirculate the blood at the outlet of the organ, which is seen in plasmapheresis, back to the inlet of the organ. The purpose of this is to increase the flow rate in the strainer to increase the shear rate and pass through various proteins, and it is thought that this is effective to some extent.
However, when this method was applied to the plasma water containing waste products in the blood, the protein components in the blood at the outlet of the filter were concentrated, so it was recirculated as it was to the filter without replacing the fluid. In this case, it is impossible to prevent the pores of the hypermembrane from becoming blocked one after another by the concentrated protein components, resulting in a drastic decrease in the hypercapacity. As a result, although the flow rate in the strainer increases and the shear rate increases, the excess amount hardly increases and therefore the rate of waste removal hardly increases. Furthermore, the fibrinogen in the protein components concentrated in this way may cause blood clots, and in combination with the blockage of the pores in the hypermembrane itself, clogging of the hypermembrane itself occurs, resulting in hyperfunction. There may be some parts that are lost. The present inventors took these problems into account, and in the process of conducting various studies in order to develop a more effective blood sampling device, the inventors found that after the blood at the exit of the bloodstream and the newly replenished fluid were mixed, the blood cells in the blood were mixed. We have now focused on a viewpoint that has not been previously investigated: the relationship between the transfer rate and overefficiency when waste products in the blood sample transfer to the plasma layer diluted by replacement fluid. When blood extracted from the body is passed through a blood vessel, part of the plasma water containing waste products is passed through to match the capacity of the blood vessel, but the remaining plasma water containing waste products and blood cells are The area is refilled with fluid and blood is returned to the body. At this time, waste products remain in the blood cells at a concentration similar to that excreted by the blood cells, and immediately after the replacement fluid is mixed, the waste products migrate from the blood cells to the plasma layer diluted by the replacement fluid. You can think about it. From this point of view, the present inventors did not return all of the blood that had been drawn out from the blood vessel and replaced into the patient's body, but instead circulated a portion of it to the blood vessel again to increase the shear rate. The present invention was achieved based on the knowledge that it is possible to increase the excess amount and improve the removal efficiency of unnecessary substances. That is, the present invention provides a blood filtration device in which a part of the blood discharged from the outlet of the blood filtration device is recirculated to the blood filtration device together with a newly replenished fluid. The waste products in the blood that are removed by the device of the present invention are endogenous and exogenous substances unnecessary or harmful to living organisms, such as urea, uric acid, creatinine, and phosphoric acid. The apparatus of the present invention can remove these waste products more efficiently than conventional methods, and is particularly efficient in removing urea. The rate of movement of waste products from blood cells to the plasma layer diluted by replacement fluid varies depending on the type of waste product, and the fastest is urea, and according to research by the present inventors, blood cells and replacement fluid mix. It has been confirmed that equilibrium is reached in a very short time. Next, it has been confirmed that creatinine, urea, phosphoric acid, etc. migrate with a certain degree of rapidity. Therefore, the device of the present invention can significantly improve the removal efficiency of urea, and at the same time, by recirculating substances other than urea that migrate slowly, such as creatinine, it can be sufficiently mixed with the replacement fluid. As a result, the removal efficiency can be increased to a degree that is superior to, or inferior to, urea. The dialysis device used in the present invention includes not only those manufactured as ultrafiltration devices, but also dialysis devices that are generally commercially available, such as hollow fiber type, laminated type, and coil type modules. Not limited. The replacement fluid used in the present invention is generally referred to as a physiological electrolyte solution, and includes, for example, not only physiological saline, Ringer's solution, or lactate salt type Ringer's solution, but also various sterilized dialysates. In the blood flow device of the present invention, the means for recirculating a part of the blood at the blood flow device outlet to the blood flow device is such that it can be branched off from the blood return tube to the patient and connected to a blood outlet tube from the patient's artery. It is desirable to use a blood circuit constructed with a recirculation tube configured as follows. At this time, a recirculation tube may be incorporated into the blood pump used to draw blood from the body, or a completely new recirculation pump may be prepared. It is also possible to suitably change the ratio of the inner diameter of the blood return tube to the patient and the inner diameter of the recirculation tube. No matter which means is used, there is no problem with the effects of the present invention. The fluid replacement point of the device of the present invention may be anywhere in the circuit that runs from the outlet of the blood cell through the recirculation tube and back to the inlet of the blood cell. For a more complete transfer of waste products to the diluted plasma layer,
It is more effective to make the distance between the fluid replacement point and the filter inlet as far apart as possible, so it is preferable that it be closer to the filter outlet. In the present invention, if the recirculation amount of the blood mixed with the blood at the outlet of the filter and the replacement fluid is too small, the removal efficiency will not increase. Normally, there are problems such as excessive leakage due to increased pressure loss inside the container.
30-300ml/min, preferably 60-200ml/min. In either case, it is necessary to adjust the amount of replacement fluid so that the amount of blood returned to the patient corresponds to the amount of blood removed minus the amount of water removed necessary for weight loss. Although the present invention is highly effective when performing blood dialysis, for example, hemodialysis may be performed concurrently with blood dialysis. The present invention will be explained below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the apparatus of the present invention. In FIG. 1, blood is first drawn out from a patient's artery through a tube 1, adjusted to a predetermined flow rate by a blood supply pump 2, and then from a blood vessel inlet 3 to a tube 6.
is led to the over-the-counter organ. The liquid passed here is
The remaining blood is discharged from 5 along with the waste products contained therein, and the remaining blood is led out from the syringe outlet at 4, mixed with the replacement fluid at 8 at point 7, and returned to the patient through the blood return tube at 13. Ru. The above is the usage mode of the conventionally generally implemented blood filtration device, but in the present invention, a part of the blood after fluid replacement at the fluid replacement point 7 is transferred to the recirculation fluid extraction point 9 for recirculation at the 11 recirculation point. The recirculating fluid is introduced into a tube, incorporated into 12 recirculating fluid supply pumps to measure a predetermined amount, and is combined with the blood coming from the patient's artery at 10 recirculating fluid supply points, and then guided to the diaphragm. As the tube constituting the blood circuit, tubes made of polyvinyl chloride or silicone are preferably used. FIG. 2 illustrates a circuit used in the device of the present invention. 1 is an example of a circuit used in the device shown in FIG. 1, and b is an example of a circuit of another example, that is, a circuit of a device having a different fluid replacement point. a, b
In both cases, a filter is set and connected between tubes 3 and 4. [a-1] and [b-1] indicate arterial circuits (circuits for drawing blood from the patient's arteries),
[a-2] and [b-2] indicate venous circuits (circuits for returning blood to the patient). The connection of these two circuits is
The recirculating fluid tubes 11 may be connected using shunt joints or line connectors. 15 is a drip ember for degassing, which is not necessarily required on the arterial side, but is usually set on the venous side. Next, the effects of the present invention will be explained using examples. Example 1, Comparative Examples 1 and 2 This example was carried out using an apparatus as shown in FIG. The blood was bovine blood (hematocrit 30%), the organ was a hollow fiber artificial kidney (polymethyl methacrylate, B1 type, manufactured by Toray), and the blood circuit was a combination of commercially available arterial and venous tubes (made of polyvinyl chloride) as appropriate. A sample manufactured as shown in Fig. 2a was used. The blood flow rate of the blood supply pump was 200 ml/min, and the amount of fluid replacement was set immediately after the overflow device to correspond to the overflow.
Recirculation blood flow rate was 100ml/min. Table 1 shows the results.
It was shown to. Comparative Examples 1 and 2 were carried out as follows. Comparative example 1
In this example, the amount corresponding to the excess amount was replenished immediately after the diaphragm, and no recirculation was performed at all, and the blood flow rate of the blood supply pump was 200 ml/min. The rest is the same as in Example 1. The results are shown in Table 1. Comparative example 2 is an example in which fluid is replenished just before the pump, and recirculation is not performed.The blood flow rate of the blood supply pump is 200ml/min, and the fluid replacement volume is
It was set to 50ml/min. The rest is the same as in Example 1.
The results are shown in Table 1. In both the above Examples and Comparative Examples, the overheating was carried out at a plateau (the highest overspeed independent of pressure).
【表】
実施例２、比較例３
本実施例は第１図の装置を用いて臨床系で実施
した。患者のヘマトリツクスは34％、過器は中
空糸型人工腎臓（ポリメチルクタクリレート、
B1タイプ、東レ製）、血液回路（ポリ塩化ビニル
製）は本目的にそつて製作し、エチレンオキサイ
ドガス滅菌をして用いた。血液供給ポンプの血液
流量は200ml/min、補液量は過量から体重減少
に必要な除水量を差し引いた残りに相当する量と
した。再循環血液流量は100ml/minとした。比較
例３として、血液流量は200ml/minで過器の直
後に補液し、全く再循環しない場合についても同
様に実施した。他は実施例２と同じである。過
はそれぞれプラトーで行なつた。そろぞれの方法
は３回づつ繰返して、その平均値を表２に示し
た。[Table] Example 2, Comparative Example 3 This example was carried out in a clinical system using the apparatus shown in FIG. The patient's hematrix was 34%, and the organ was a hollow fiber artificial kidney (polymethyl ctacrylate,
B1 type (manufactured by Toray) and blood circuit (made of polyvinyl chloride) were manufactured for this purpose and sterilized with ethylene oxide gas before use. The blood flow rate of the blood supply pump was 200 ml/min, and the amount of fluid replacement was set to be the amount remaining after subtracting the amount of water removed necessary for weight loss from the excess amount. Recirculation blood flow rate was 100ml/min. As Comparative Example 3, the blood flow rate was 200 ml/min, fluid was replenished immediately after the filtration chamber, and the same procedure was carried out in the case where there was no recirculation at all. The rest is the same as in Example 2. Each session was held on a plateau. Each method was repeated three times, and the average values are shown in Table 2.
【表】
以上の実施例で示したように本発明の効果は、
牛血のモデル実験でも、臨床系でも、極めて顕著
に示された。[Table] As shown in the above examples, the effects of the present invention are as follows:
This effect was extremely evident both in bovine blood model experiments and in clinical systems.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図は本発明の一実施態様の概略図であり、
第２図は本発明装置に用いられる血液回路を示す
図である。ａは第１図の実施態様に用いられる血
液回路の一例であり、ｂは本発明の他の実施態様
に用いられる血液回路の一例である。
１……患者の動脈からの血液導出チユーブ、２
……血液供給ポンプ、３……過器入口、４……
過器出口、５……過液取出口、６……過
器、７……補液点、８……補液、９……再循環血
液取出点、１０……再循環血液供給点、１１……
再循環用チユーブ、１２……再循環血液供給ポン
プ、１３……患者への返血チユーブ、１４……血
液ポンプ用チユーブ、１５……ドリツプチエンバ
ー、１６……再循環ポンプ用チユーブ。
FIG. 1 is a schematic diagram of one embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a diagram showing a blood circuit used in the device of the present invention. A is an example of a blood circuit used in the embodiment of FIG. 1, and b is an example of a blood circuit used in another embodiment of the present invention. 1... Blood lead-out tube from the patient's artery, 2
...Blood supply pump, 3...Transporter inlet, 4...
Excess fluid outlet, 5... Excess liquid outlet, 6... Passer, 7... Fluid replacement point, 8... Fluid replacement, 9... Recirculation blood extraction point, 10... Recirculation blood supply point, 11...
Recirculation tube, 12... Recirculation blood supply pump, 13... Blood return tube to the patient, 14... Blood pump tube, 15... Drip embar, 16... Recirculation pump tube.