使用高頻電磁場和靜電直流場從患者血液中去除蛋白結(jié)合的毒素的裝置和方法
【專利說明】使用高頻電磁場和靜電直流場從患者血液中去除蛋白結(jié)合 的毒素的裝置和方法
[0001] 腎臟的主要功能是排出通常與尿液一起清除的物質(zhì)，即所謂的尿毒癥毒素?；加?慢性腎衰竭的患者的腎臟不再能夠完成這一功能，如果不及時治療，會導(dǎo)致病人在短時間 內(nèi)中毒和死亡。透析是緩解急性和慢性疾病并且在找到合適的供體器官之前這段時間可用 的首選工具。透析根據(jù)的原理是通過過濾或擴散進行物質(zhì)交換。目前所用的膜作為單純的 過濾和/或擴散膜，確保達(dá)到規(guī)定的最大尺寸的物質(zhì)從待處理血液中去除。然而，通常，目 前使用的透析方法沒有實現(xiàn)尿毒癥毒素的完全分離，因為一部分通常與尿液一起清除的物 質(zhì)結(jié)合于蛋白。這些物質(zhì)是低分子量芳香族物質(zhì)以及其他物質(zhì)。通常，可結(jié)合蛋白的尿毒 癥毒素包括，例如，苯乙酸、對羥基馬尿酸和硫酸吲哚酚。結(jié)果，相關(guān)物質(zhì)在患者生物體內(nèi)積 累并引起急性和慢性腎衰竭的繼發(fā)性疾病。因此，患有慢性腎衰竭的患者日益發(fā)展出心血 管疾病等繼發(fā)性疾病，導(dǎo)致死亡率增加。
[0002] 芳香族、疏水性的尿毒癥毒素在水中溶解度低。這在大多數(shù)情況下帶來了這些物 質(zhì)和血漿蛋白之間的吸附作用。所述吸附作用是由各種類型的相互作用引起的。這些包括， 首先，氫橋鍵、離子鍵合和偶極-偶極相互作用（范德華力）。如果通常與尿液一起被清除 的物質(zhì)與血漿蛋白如白蛋白結(jié)合，則它們的有效分子量可增加。由此產(chǎn)生的蛋白結(jié)合的尿 毒癥毒素的分子量因此一般超過所使用的透析膜的排除極限，因此在透析過程中阻礙所述 毒素的有效去除。
[0003] 因此，只有不結(jié)合蛋白的那部分相關(guān)尿毒癥毒素可通過透析被分離。蛋白結(jié)合的 部分（多達(dá)尿毒癥毒素總量的95% )基本保持不變。由于結(jié)合于蛋白的尿毒癥毒素和那些 不結(jié)合的尿毒癥毒素之間的平衡（根據(jù)質(zhì)量作用定律），在剛剛透析之后，不結(jié)合于蛋白的 尿毒癥毒素在患有慢性腎衰竭的患者血漿中基本又達(dá)到初始濃度。由于病理生理和病理化 學(xué)作用尤其是由不結(jié)合于蛋白的尿毒癥毒素引起的，因此所述平衡重新建立這一事實起始 了患者的致命過程。這一惡性循環(huán)是慢性腎衰竭眾多病理表現(xiàn)的根本原因。到目前為止， 還沒有能夠?qū)⒌鞍捉Y(jié)合的尿毒癥毒素也在透析過程中有效地從待處理血液中清除的常規(guī) 方法。
[0004] 本發(fā)明的目的是減少或避免以上所述的現(xiàn)有技術(shù)的至少一個缺點。具體而言，本 發(fā)明的目的是提供從透析患者的血液中有效去除蛋白結(jié)合的尿毒癥毒素的方式和途徑。
[0005] 所述目的是通過在透析方法中使用高頻電磁場和靜電直流電場來實現(xiàn)的，所述透 析方法使用透析器來進行物質(zhì)交換，特別是血液透析或血液濾過。
[0006] 本發(fā)明是基于以下發(fā)現(xiàn)：尿毒癥毒素和血漿蛋白之間的鍵合，作為一個規(guī)律，不是 "真正的"化學(xué)（共價）鍵合，而是可逆的鍵合。這些鍵合基本上是基于相關(guān)分子之間的靜 電特性和相互作用。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過施加高頻電磁場，所述鍵合的力度或相互作用的強度可 以被減少。如果在透析過程中使用高頻電磁場，可以大大減少蛋白結(jié)合的尿毒癥毒素的部 分。對于日常臨床實踐中的透析而言，高頻電磁場的附加應(yīng)用增加了從蛋白結(jié)合狀態(tài)中釋 放的蛋白結(jié)合的尿毒癥毒素的比例。因此，可在更大程度上和更有效地透析相關(guān)的尿毒癥 毒素。從蛋白結(jié)合狀態(tài)中釋放的蛋白結(jié)合的尿毒癥毒素主要有正電荷或負(fù)電荷。引入靜態(tài) 或旋轉(zhuǎn)靜電直流場意味著從蛋白結(jié)合狀態(tài)釋放的尿毒癥毒素可在透析器中沿透析膜方向 流通。因此，對于在透析中的這些尿毒癥毒素而言，實現(xiàn)了擴散壓力的增加，更有效地從待 處理血液中去除了從蛋白結(jié)合狀態(tài)釋放的尿毒癥毒素。因此，在根據(jù)本發(fā)明的解決方案中， 首先通過高頻電磁場的作用將尿毒癥毒素從其蛋白結(jié)合狀態(tài)釋放，并且通過靜電直流場的 作用使這些之前釋放的尿毒癥毒素沿透析膜的方向流通，因此增加其從待處理血液中的去 除。結(jié)果是，實現(xiàn)了蛋白結(jié)合的尿毒癥毒素從待處理血液的去除的改善。
[0007] 本發(fā)明具體涉及一種透析裝置。透析裝置包括，作為一個規(guī)律，透析管路，血液管 路，以及用于在血液管路的待處理血液和透析管路的透析液之間進行物質(zhì)交換的透析器。 根據(jù)本發(fā)明的透析裝置的特征是它具有用于產(chǎn)生高頻電磁場的器件和用于產(chǎn)生靜電直流 場的器件，其中兩種器件均設(shè)計和設(shè)置為使待處理血液當(dāng)經(jīng)過透析器時能夠暴露于高頻電 磁場和靜電直流場。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的透析裝置具有透析管路。用作透析流體的透析液在透析管路中流 通。術(shù)語"透析管路"指管系統(tǒng)，在該管系統(tǒng)中透析液（首先裝在儲庫中）能夠移動透過透 析器，例如，通過使用泵，其方式使得透析流體通過透析器的方向與待處理血液通過透析器 的方向相反，并且在透析器膜的一側(cè)上背對所述血液。一旦透析液已經(jīng)經(jīng)過透析器，則可將 其排放并且如果合適的話收集在另一個容器中?；蛘撸蓪⑼肝鲆悍祷氐酵肝龉苈芬灾匦?通過透析器。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的透析裝置具有血液管路。待處理血液在血液管路中流通。術(shù)語"血 液管路"是指管系統(tǒng)，在該管系統(tǒng)中從患者獲得待處理血液并且待處理血液能夠移動通過 透析器，例如，通過使用泵，其方式使得待處理血液通過透析器的方向與透析液通過透析器 的方向相反，并且在半透性透析器膜的一側(cè)上背對透析液。一旦其已經(jīng)經(jīng)過透析器，則可將 經(jīng)處理的血液返回到患者。
[0010] 透析器用于在根據(jù)本發(fā)明的透析裝置中進行物質(zhì)交換。所述透析器的目的是盡可 能有效地從待處理血液中去除尿毒癥毒素。在透析器中，待處理血液和待用作透析流體的 液體，即所謂的透析液，通過半透膜彼此分開。作為一個規(guī)律，所述透析液在透析管路中流 過透析器的方向與血液在血液管路中流動的方向相反。在透析器的半透膜一邊的待處理血 液和在另一邊的透析液之間的物質(zhì)交換通過所述膜進行。尿毒癥毒素通過擴散或?qū)α鞫?運送通過膜。一方面，物質(zhì)交換的選擇性是由膜的性質(zhì)例如孔徑?jīng)Q定的，另一方面，是由透 析液的組成決定的?，F(xiàn)有技術(shù)中描述了合適的透析器，它們的使用為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知。 通常，使用毛細(xì)管血液透析器。透析器優(yōu)選包括具有尺寸排阻極限的半透膜，所述尺寸排阻 極限選自10, 000-25, OOODa的范圍，優(yōu)選14, 000-17, OOODa的范圍。
[0011] 當(dāng)待處理血液經(jīng)過透析器時和/或當(dāng)待處理血液與透析器的半透膜接觸時，待處 理血液暴露于高頻電磁場。為此，根據(jù)本發(fā)明的透析裝置具有用于產(chǎn)生高頻電磁場的器件。
[0012] 用于產(chǎn)生高頻電磁場的器件可以以這種方式設(shè)計和設(shè)置，即使得當(dāng)待處理血液經(jīng) 過透析器時和/或當(dāng)待處理血液與透析器的半透膜接觸時，待處理血液能夠暴露于高頻電 磁場。為此，可以以這樣的方式設(shè)置用于產(chǎn)生高頻電磁場的器件，即使得一部分、主要部分 的、或整個的透析器沿著待處理血液流動的軸向直接暴露于高頻電磁場。具體而言，用于產(chǎn) 生高頻電磁場的器件可設(shè)置在根據(jù)本發(fā)明的透析裝置的透析器外表面上或形成透析器的 整合部分。
[0013] 在一個優(yōu)選的變化形式中，用于產(chǎn)生高頻電磁場的器件以這樣的方式設(shè)置，即使 得待處理血液一進入透析器就暴露于高頻電磁場。這種方式的優(yōu)點是血液一開始經(jīng)過透析 器，尿毒癥毒素就從蛋白結(jié)合狀態(tài)釋放，從而透析器的全部能力都可用于與透析液的物質(zhì) 交換。如果當(dāng)待處理血液與透析器接觸時，待處理血液暴露于高頻電磁場，則待處理血液可 在經(jīng)過透析器的整個通過過程中或僅僅在部分的所述通過過程中暴露于高頻電磁場。用于 產(chǎn)生高頻電磁場的器件在透析裝置中也可能以這種方式設(shè)置，即使得待處理血液在其經(jīng)過 透析器的通過過程中的幾個點暴露于高頻電磁場。
[0014] 在根據(jù)本發(fā)明的透析裝置中，可使用產(chǎn)生頻率在以下范圍的高頻電磁場 的器件：100kHz-lGHz，例如優(yōu)選10MHZ-500MHZ，尤其優(yōu)選80MHZ-170MHZ，更尤其優(yōu) 選 100MHz-120MHz，再更尤其優(yōu)選 110MHz-115MHz，最尤其優(yōu)選 110MHz-113MHz 和 llOMHz-lllMHz。產(chǎn)生的高頻電磁場頻率的備選的優(yōu)選范圍是0. 5MHz-100MHz，尤其優(yōu)選 lMHz-50MHz，更尤其優(yōu)選 lMHz-20MHz。
[0015] 可以這種方式設(shè)計所述器件，即使得待處理血液暴露于頻率隨時間基本保持恒 定的高頻電磁場?；蛘撸哳l電磁場可具有變化的頻率，其中頻率和/或電場強度可以規(guī) 則或不規(guī)則的方式變化。在示例性實施方