JP2013006018A - 中空糸膜型医療用具 - Google Patents

Abstract

【課題】プライミングボリュームの減少と血液の分配性の向上とを両立できるヘッダー形状を備えた中空糸膜型医療用具を提供する。
【解決手段】筒状容器３と、中空糸膜束５と、ポッティング樹脂部７と、ヘッダー１０と、ポート９と、を備えた中空糸膜型医療用具１であって、ヘッダー１０の内空間Ａを筒状容器３の軸線ＣＳに直交する方向にそって切断した場合の断面積をヘッダーの断面積と仮定し、ヘッダー１０は、ヘッダー１０の断面積当りの容積が中空糸膜４の容積の１．０×１０^−２以下であり、かつ中空糸膜４にかかる圧力損失に対する、ヘッダー１０にかかる圧力損失が１．５〜７．０％となる高さｈを有し、ヘッダー１０の内空間Ａを画成する側面Ｓ２は、軸線の方向にそった断面で見たときに、対向面Ｓ１の縁部から外側に向かって傾斜する傾斜面であり、中空糸膜４の端面４ｃに対して１５〜７０°傾斜している。
【選択図】図３

Description

本発明は、中空糸膜型医療用具に関する。

血液透析、血液濾過、血液濾過透析などの中空糸膜分離技術を利用した多くの血液浄化療法が考案されている。これらの血液浄化療法は、慢性腎不全患者のみならず急性腎不全患者、うっ血性心不全患者等にまで適用され、近年では救命救急やＩＣＵ等でも広く施行されるに至っている。

中空糸膜モジュールは筒状容器と、当該筒状容器の長手方向に沿って装填され、両端部が前記筒状容器の両端に固定されている中空糸膜の束とを有している。また、前記中空糸膜の束を、前記筒状容器の両端で包埋固定しているポッティング樹脂部を有している。また、前記中空糸膜の両端面に対向し、前記筒状容器の両端部に設けられており、それぞれ流体の出入口となるノズルを具備するヘッダーと、前記筒状容器の側面部に設けられており、流体の出入口となるポートとを有している。

中空糸膜束に取り付けられたヘッダーのノズルは軸方向に向いており、流路の軸も中空糸膜束の中心を通っている。一般的に、液体は抵抗の最も少ない領域を流れるため、ヘッダー内では液体は外周部まで円滑に行き渡らず、血液の偏流および滞留が生じることが知られている。

例えば、特許文献１では、ヘッダーのテーパーの角度を高くし、ヘッダー内の抵抗を下げることにより、ヘッダー内の外周部まで液体を行き渡らせる方法が開示されている。しかし、この方法ではヘッダー内の容量が大きくなり、患者に対して大きな負担を与える結果となる。

例えば、特許文献２では、ヘッダー内部のノズルの根本部の広がりを絞ることにより、ヘッダー内の偏流および滞留の発生を低減させる方法が開示されている。また、特許文献３では、ヘッダー内部を薄く偏平にすることにより、ヘッダー内の偏流および滞留の発生を低減させる方法が開示されている。しかしながら、引用文献２及び３に記載の方法では、ヘッダー内の抵抗が高くなりすぎて、ヘッダーの外周部まで液体が円滑に行き渡らず、ヘッダー内で血液が鬱滞してしまい、分配性は悪くなる結果となる。

特開平０４−３０５２２９号公報 特開平０９−１０８３３８号公報 特許第２５５４９５８号公報

血液の偏流を防止、すなわち分配性を向上させるためには、一般的には、中空糸膜側の抵抗値（圧力損失）に対してヘッダー内の圧力損失を下げればよい。ヘッダー内の圧力損失を下げるためには、ヘッダー内の空間を広げればよく、結果として容積の大きなヘッダーが有利となる。しかしながら、容積の大きなヘッダーではプライミングボリュームが増大し、プライミング処理時間および単価が上がり、施行上不利になるという問題がある。逆に、プライミングボリュームを減らすために容積の小さいヘッダを採用した場合、ヘッダー内の抵抗値が上がり、結果として血液の分配性が悪くなる。

本発明は、以上の課題を解決することを目的としており、上記の２つの相反する課題を解決し、プライミングボリュームの減少と血液の分配性の向上とを両立できるヘッダー形状を備えた中空糸膜型医療用具を提供することを目的とする。

本発明者らは上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、上記のヘッダー形状を最適化するための条件を見出し、本発明に想到した。

すなわち、本発明は、筒状容器と、当該筒状容器の長手方向に沿って装填され、両端部が筒状容器の両端部に固定されている中空糸膜の束と、筒状容器の両端部の内側で中空糸膜の束の両端部を包囲すると共に、中空糸膜の束の両端部が埋設されて固定されたポッティング樹脂部と、筒状容器の両端部にそれぞれ設けられると共に、中空糸膜の端面に対向し、且つ流体の出入口となるノズルを有するヘッダーと、筒状容器の側面部に設けられ、流体の出入口となるポートと、を備えた中空糸膜型医療用具であって、ヘッダーの内空間を筒状容器の軸線に直交する方向にそって切断した場合の断面積をヘッダーの断面積と仮定したとき、ヘッダーは、ヘッダーの断面積当りの容積が中空糸膜の容積の１．０×１０^−２以下であり、かつ中空糸膜にかかる圧力損失に対する、ヘッダーにかかる圧力損失が１．５〜７．０％となる高さｈを有し、ヘッダーの内空間は、中空糸膜の端面に対面する対向面と、当該対向面の縁部を取り囲む側面とにより画成されており、側面は、軸線の方向にそった断面で見たときに、対向面の縁部から外側に向かって傾斜する傾斜面であり、中空糸膜の端面に対して１５〜７０°傾斜している。中空糸膜にかかる圧力損失に対する、ヘッダーにかかる圧力損失は、１．９〜６．９％であればより好ましく、２．０〜６．０％であればさらに好ましい。また、側面の傾斜角度は、中空糸膜の端面に対して、３０〜６０°であればより好ましい。

さらに、ヘッダーの内径の半径をａ、ヘッダーの中央部から筒状容器の軸線に直交する方向にａ／３離れた位置でのヘッダーの高さｈ_１、ヘッダーの中央部から筒状容器の軸線に直交する方向に２ａ／３離れた位置でのヘッダーの高さｈ_２とすると、ヘッダーの高さｈは、０．９〜１．０ｈ_１＝ｈ_２、又は、ｈ_１＝０．９〜１．０ｈ_２、を満たすと好適である。

さらに、ノズルはヘッダーの中央部で、筒状容器の軸線に沿って配置され、かつノズルの根本部の曲率半径が３ｍｍ以下であると好適である。このとき、曲率半径は、２．５ｍｍ以下であればより好ましく、２．０ｍｍ以下であればさらに好ましい。

さらに、中空糸膜の束は、筒状容器の内空部の容積に対する充填率が５５〜７０％であると好適である。

また、本発明は、上記の中空糸医療用具を構成するヘッダーである。

本発明によれば、ヘッダーの高さを最適化できる結果として、プライミングボリュームの減少とヘッダー内の血液の分配性の向上と、を両立できる。

本発明の実施形態に係る中空糸膜型医療用具の概略を示す縦断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面図であり、特に、ヘッダーの断面積を算出する際の基礎となる内空間の断面を示している。 ヘッダーを拡大して示す断面図である。 図３に示すヘッダーの構成をより詳細に示す断面図である。 図４に示すヘッダーを示す斜視図である。 他の形態に係るヘッダーを拡大して示す断面図である。 図６に示すヘッダーを示す斜視図である。 ヘッダー内での流体の理想的な滞留時間分布を示すグラフである。 第１実施例に係る血液濾過器の滞留時間分布を示すグラフである。 第２実施例に係る血液濾過器の滞留時間分布を示すグラフである。 第３実施例に係る血液濾過器の滞留時間分布を示すグラフである。 第４実施例に係る血液濾過器の滞留時間分布を示すグラフである。 第５実施例に係る血液濾過器の滞留時間分布を示すグラフである。 比較例１に係る血液濾過器の滞留時間分布を示すグラフである。 比較例２に係る血液濾過器の滞留時間分布を示すグラフである。 比較例３に係る血液濾過器の滞留時間分布を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を限定するものではない。なお、本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施できる。

［中空糸膜型医療用具］
図１に示されるように、本実施形態に係る中空糸膜型医療用具１は、略円筒状の筒状容器３と、筒状容器３の長手方向に沿って装填され、両端部５ａ，５ｂが筒状容器３の両端部３ａ，３ｂに固定されている中空糸膜４の束（以下、「中空糸膜束」という。）５と、筒状容器３の両端部３ａ，３ｂの内側で中空糸膜束５の両端部５ａ，５ｂを包囲すると共に、中空糸膜束５の両端部５ａ，５ｂが埋設されて固定されたポッティング樹脂部７と、を備えている。

また、筒状容器３の側面部３ｃには、流体の出入口となるポート９が設けられており、筒状容器３の両方の端部３ａ，３ｂには、それぞれヘッダー１０が取り付けられている。

本実施形態では、筒状容器３の両方の端部３ａ，３ｂそれぞれに取り付けられたヘッダー１０は同一の構成からなるため、片側端部３ａ（図１で示す上方の端部）のヘッダー１０を代表して説明する。

図１、図３〜図５に示されるように、ヘッダー１０は、中空糸膜４の一方（図１で示す上方）の端面４ｃに対向するように配置された円形のキャップ状部材である。ヘッダー１０は、筒状容器３の片側端部３ａの開口を覆う略円形のカバー部１０ａと、カバー部１０ａの周縁に沿って円筒状に設けられ、筒状容器３の片側端部３ａに外接して筒状容器３に固定される固定部１０ｂと、を備えている。

カバー部１０ａは、中空糸膜４の端面４ｃに対面する対向面Ｓ１と、この対向面Ｓ１の周縁部を取り囲む周側面Ｓ２とを有している。対向面Ｓ１と周側面Ｓ２とは、ヘッダー１０の内空間Ａを画成している。周側面Ｓ２は、中空糸膜４の端面４ｃ（対向面Ｓ１）に対して、対向面Ｓ１の周縁部から外側に中空糸膜４の端面４ｃ側に向かって直線的に傾斜する傾斜面である。すなわち、対向面Ｓ１と周側面Ｓ２とは、９０°以上の所定の角度を成している。カバー部１０ａの中央部（ヘッダー１０の中央部）には、液体の出入口となるノズル１１が設けられている。ノズル１１は、筒状容器３の軸線ＣＳに沿って延在する。また、ポッティング樹脂部７のカバー部１０ａ側の端面とカバー部１０ａの周縁との間には、気密性を確保するための環状のシール材１３が挟持されている。ヘッダー１０と筒状容器３とは、固定部１０ｂの内周面に形成されたねじ部と筒状容器３の片側端部３ａ，３ｂの外周面に形成されたねじ部とが螺合することにより固定されている。

次に、中空糸膜型医療用具１の各要素について更に詳しく説明し、あわせて中空糸膜型医療用具１の製造方法について説明する。

本実施形態に係る中空糸膜４は、形状、寸法、分画特性に関し、特に限定されるものではなく、使用目的に照らして適切に選択することができる。

中空糸膜４の材質としては、例えば、セルロース系高分子、ポリスルホン系高分子、ポリアクリロニトリル系高分子、ポリメチルメタクリレート系高分子、エチレンビニルアルコール共重合体を含むポリビニル系高分子、ポリアミド系高分子、ポリエステル系高分子、ポリオレフィン系高分子などが挙げられる。

中空糸膜４は、従来公知の技術により製造できる。

また、中空糸膜４の基材に疎水性高分子を使用する場合は、膜に親水性を付与する為に親水性高分子をブレンドして製膜することが一般的である。

親水性高分子としては、例えば、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリプロピレングリコールなどが挙げられる。

特に、ポリビニルピロリドンが親水化の効果や安全性の面より好ましいが、特にこれらに限定するものではない。

先ず、基材用の高分子材料と親水性高分子とを、共通溶媒に溶解し、紡糸原液を調製する。

このような共通溶媒としては、親水性高分子がＰＶＰの場合、例えば、ジメチルアセトアミド（以下、ＤＭＡＣと称する。）、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、スルホラン、ジオキサン等の溶媒、あるいは上記溶媒を２種類以上混合した溶媒等が挙げられる。目的とする中空糸膜４の孔径制御のため、紡糸原液には水などの添加物を加えてもよい。

中空糸膜４の製膜に際しては、チューブインオリフィス型の紡糸口金を用い、紡糸口金のオリフィスから紡糸原液を、チューブから該紡糸原液を凝固させる為の中空内液と同時に空中に吐出させる。

中空内液としては、水、又は水を主体とした凝固液が使用でき、目的とする中空糸膜４の透過性能に応じてその組成等を決定すればよい。一般的には、紡糸原液に使用した溶剤と水との混合溶液が好適に使用される。例えば、０〜６５質量％のＤＭＡＣ水溶液などが用いられる。

紡糸口金から中空内液とともに吐出された紡糸原液は、空走部を走行させ、紡糸口金下部に設置した水を主体とする凝固浴中へ導入、浸漬して凝固を完了させ、洗浄工程等を経て、湿潤状態の中空糸膜巻き取り機で巻き取り、中空糸膜束５を得、その後乾燥処理を行う。あるいは、上記洗浄工程を経た後、乾燥機内にて乾燥を行い、中空糸膜束５を得てもよい。

中空糸膜束５は、筒状容器３の長手方向に沿って装填され、両端部５ａ，５ｂが筒状容器３の両端部３ａ，３ｂに固定されている。

例えば、中空糸膜束５を、流体の出入口となるポート９を有する筒状容器３へ挿入し、中空糸膜束５の両端部５ａ，５ｂに、ポッティング樹脂を注入して、筒状容器３の長手方向中心を軸として遠心回転させることにより、中空糸膜束５の両端部５ａ，５ｂにポッティング層（ポッティング樹脂部）７を形成して両端をシールすることにより、固定できる。

なお、中空糸膜束５を固定した後、余分なポッティング樹脂を切断除去して、中空糸膜４の端面４ｃを開口させ、ポート９を有するヘッダー１０を取り付けることにより、中空糸膜束５が筒状容器３に充填された中空糸膜型医療用具１が製造できる。

中空糸膜束５の両端部５ａ，５ｂをシールするポッティング樹脂の材質としては、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などが挙げられるが、特にこれらに限定するものではない。

筒状容器３とヘッダー１０の材質としては、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ナイロン６樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂、スチレン・ブタジエン共重合体樹脂などが挙げられる。

特に、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、スチレン・ブタジエン共重合体樹脂は、樹脂コストが安価であり、医療用部材の分野での汎用性が高く、高い安全性が確認されているので好ましく、スチレン・ブタジエン共重合体樹脂が特に好ましいが、特にこれらに限定するものではない。

ヘッダー１０のノズル１１は、例えば、ＪＩＳ Ｔ ３２５０：２００５（血液透析器、血液透析ろ（濾）過器、血液ろ（濾）過器及び血液濃縮器）の４．４．３（血液透析器、血液透析ろ（濾）過器及び血液ろ（濾）過器の血液側接続部分）に記載の構造を有している。

また、中空糸膜束５は、筒状容器３の内空部Ｂの容積に対する充填率が５５〜７０％になっている。

［ヘッダー形状の最適化のための条件］
次に、プライミングボリュームの減少と血液の分配性の向上とを両立するためのヘッダー形状の最適化のための条件、つまり、ヘッダー１０の最適な高さ（ｈ）と形状とを規定するための第１の条件、第２の条件及び第３の条件について説明する。

第１の条件は、ヘッダー１０の断面積当りの容積が中空糸膜４の容積の１．０×１０^−２以下であるということである。ここで、ヘッダー１０の断面積（図２、及び図３参照）については、ヘッダー１０の内空間Ａを筒状容器３の軸線ＣＳに直交する方向にそって切断した場合の断面（横断面）を仮定し、横断面の面積をヘッダー１０の断面積として想定している。

また、第２の条件は、中空糸膜４にかかる圧力損失に対する、ヘッダー１０にかかる圧力損失が１．５〜７．０％となるようにするということである。この場合の中空糸膜４にかかる圧力損失に対する、ヘッダー１０にかかる圧力損失の比率は、１．９〜６．９％であればより好ましく、２．０〜６．０％であればさらに好ましい。

さらに、第３の条件は、ヘッダー１０のカバー部１０ａの周側面Ｓ２を傾斜面とし、この周側面Ｓ２の傾斜角度を１５〜７０°とすることである。周側面Ｓ２の傾斜角度は、３０〜６０°であればより好ましい。

以下、各条件における用語の意味や算出方法などについて、更に詳しく説明する。

［ヘッダー断面積当りの容積］
ヘッダー断面積当たりの容積（ｍＬ／ｃｍ^２）は以下の式（１）で求められる。

（１）ヘッダー容量
ヘッダー容量は、ヘッダー内に注入した水の重さから求めることができ（第１の算出方法）、または、ヘッダー内の空間を、断面形状に基づく単純な形状に近似して求めることができる（第２の算出方法）。第１の算出方法は、例えば、筒状容器３に中空糸膜束５を充填し、筒状容器３の両端部３ａ，３ｂにヘッダー１０を装着した中空糸モジュールに水を充填したときの重さを測定し、中空糸モジュール全体の容積を求め、以下の式（３）で求められる中空糸膜４の容積との差分の１／２を算出することで求まる。

第２の算出方法は、例えば、筒状容器３の片側端部３ａにヘッダー１０を装着した状態の断面図（筒状容器３の軸線ＣＳに沿った縦断面図）において、ノズル１１が設けられたヘッダー１０のカバー部１０ａの対向面Ｓ１（ヘッダー１０の天井面）から中空糸膜４、及びポッティング樹脂部７の端面（以下、「ウレタン面」という）までの空間を、ヘッダー１０の中心軸（筒状容器３の軸線）ＣＳを中心に３６０度回転させたときにできる空間の体積（ｍＬ）を、一般的な円柱、円錐台などの体積を求める式を組み合わせて算出できる。

（２）ヘッダーの断面積
ヘッダー１０の断面積とは、ヘッダー１０の筒状容器３側の内径、例えば、カバー部１０ａの内面がウレタン面に近接する部位の内径をＤ（図２、及び図３参照）とするとき、以下の式（２）で求められる面積（ｃｍ^２）である。

（３）中空糸膜の容積
中空糸膜４の容積とは、中空糸膜４の内径をｄ、中空糸膜４の長さをＬ、中空糸膜束５における中空糸膜４の本数をＮとするとき以下の式で求められる体積（ｍＬ）である。

［中空糸膜にかかる圧力損失に対する、ヘッダーにかかる圧力損失］
中空糸膜４にかかる圧力損失に対するヘッダー１０にかかる圧力損失の比率（％）は以下の式（４）で求められる。

（１）中空糸膜にかかる圧力損失
中空糸膜４にかかる圧力損失とは、中空糸膜４の内径をｄ、中空糸膜４の長さをＬ、中空糸膜４の本数をＮ、液体の流量を１００（ｍＬ／ｍｉｎ）、液体の粘度を０．００３３（Ｐａ・ｓ）とするとき、以下のハーゲン・ポアズイユの理論式（式（５））で求められる（ｋＰａ）。

（２）ヘッダーにかかる圧力損失
ヘッダー１０にかかる圧力損失とは、以下の式（６）で求められる（ｋＰａ）。

なお、式（６）における中空糸膜型医療用具全体にかかる圧力損失は、例えば、粘度０．００３３（Ｐａ・ｓ）に調整したＰＶＰ水溶液を中空糸モジュールに通液させたときの、中空糸モジュール前後にかかる圧力損失の差を測定することで求めることができる（ｋＰａ）。または、中空糸膜束５の両端部５ａ，５ｂにヘッダー１０を装着したモデルにおいて、中空糸束５は、中空糸束５にかかる圧力損失をもつ多孔質体とし、粘度０．００３３（Ｐａ・ｓ）、密度１．０５５（ｇ／ｃｍ^３）の液体を流量１００（ｍＬ／ｍｉｎ）で通液するときのモデルの入口から出口の間にかかる圧力損失を汎用の流体解析ソフトＳｔａｒ−ＣＣＭ＋を用いてシミュレーションすることで求めることができる。

［ヘッダーのカバー部の周側面の傾斜角度］
ヘッダー１０のカバー部１０ａの周側面Ｓ２の傾斜角度は、中空糸膜４の端面４ａ（流入面）を基準とした角度として設定される。本実施形態では、周側面Ｓ２は、中空糸膜４の端面４ｃ（ウレタン面）に対して４５°の傾斜角度で傾斜している。具体的には、筒状容器３の軸線ＣＳに沿ってヘッダー１０を切断した場合の断面（縦断面）で見た場合に、ヘッダー１０のカバー部１０ａの周側面Ｓ２の傾斜に沿った直線と、中空糸膜４の端面４ｃとが成す角度が、周側面Ｓ２の傾斜角度である。この周側面Ｓ２の傾斜角度は、１５〜７０°であり、３０〜６０°であればより好ましい。

［ヘッダーの高さ］
ヘッダー１０の高さ（ｈ）は、筒状容器３の両端部３ａ，３ｂにヘッダー１０を装着した状態において、ウレタン面からカバー部１０ａの内面（対向面Ｓ１）までの距離（寸法）を意図している。なお、ヘッダー１０の高さ（ｈ）は、カバー部１０ａの全範囲において略同一の高さであると好適であり、この略同一とは、完全な同一の場合のみならず、以下の高さ（ｈ_１）、及び高さ（ｈ_２）が、所定の条件を満足する場合も含まれる。

（１）高さ（ｈ_１）
ヘッダー１０の筒状容器３側の半径、具体的には、カバー部１０ａの内面がウレタン面に近接する部位の内径Ｄの１／２をａとしたとき、ヘッダー１０の中心軸（筒状容器３の軸線ＣＳ）からａ／３離れた位置におけるウレタン面からヘッダー１０のカバー部１０ａの対向面Ｓ１までの距離である。

（２）高さ（ｈ_２）
ヘッダー１０の中心軸（筒状容器３の軸線ＣＳ）から２ａ／３離れた位置におけるウレタン面からヘッダー１０のカバー部１０ａの対向面Ｓ１までの距離である。

（３）高さ（ｈ_１）、及び高さ（ｈ_２）が満たすべき条件
０．９〜１．０ｈ_１＝ｈ_２、又はｈ_１＝０．９〜１．０ｈ_２

［ノズルの根本部の曲率半径］
曲率半径とは、円弧を円の一部と仮定したときに、その円の半径として求められる。本実施形態に係るノズル１１の根本部１１ａの曲率半径は、３ｍｍ以下になっている。具体的には、筒状容器３の軸線ＣＳに沿ってヘッダー１０を切断した場合の断面（縦断面）を見た場合に、ヘッダー１０の内空間Ａ側でノズル１１の内面とカバー部１０ａの内面とが屈曲して連絡する部位の曲率半径が、ノズル１１の根本部１１ａの曲率半径であり、その曲率半径が３ｍｍ以下になっている。このとき、曲率半径は、２．５ｍｍ以下であればより好ましく、２．０ｍｍ以下であればさらに好ましい。なお、曲率半径が０．０１ｍｍ未満は現実的に製造困難であり、略直角であることを意味する。

以上、本実施形態に係る中空糸膜型医療用具１によれば、血液の分配性に配慮した上でヘッダー１０の高さ（ｈ）と形状とを最適化できるので、ヘッダー１０の高さ（ｈ）をできるだけ低く抑えることが可能になってプライミングボリュームの減少が可能である。その結果として、この中空糸膜型医療用具１によれば、プライミングボリュームの減少とヘッダー１０内の血液の分配性の向上とを両立できる。

なお、ヘッダー１０と筒状容器３との固定方法は、ねじ部により螺合する形態に限定されない。図６及び図７に示すように、ヘッダー１０Ａは、カバー部１０Ａａと、固定部１０Ａｂとから構成されており、ヘッダー１０Ａの固定部１０Ａｂと筒状容器３Ａとは、溶着により固定されてもよい。この構成の場合には、ヘッダー１０Ａと筒状容器３Ａとの溶着により気密性が確保されるため、ポッティング樹脂部７のカバー部１０ａ側の端面とカバー部１０ａの周縁との間に、気密性を確保するための環状のシール材１３を設けなくてもよい。

以下、具体的な実施例（血液濾過器）と、これとの比較例を挙げて説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

［評価試験について］
ポリビニルピロリドンＫ９０（和光社製）を粘度が３．３ｍＰａ・ｓになるように溶かした水溶液をプールとし、室温で、流量１００ｍＬ／ｍｉｎで通液させた。血液濾過器手前で１００倍に希釈した朱墨(不易糊工業社製)２．５ｍＬを瞬間的に注入し、血液濾過器から排出される液体を５ｍＬずつサンプリングした。得られたサンプリング液の４８５ｎｍにおける吸光度を測定し、朱墨が血液濾過器を通過する滞留時間分布をプロットした。滞留および偏流がなければ、図８で示されるような波形を描く。

［実施例１］
中空糸膜６３００本を筒状容器に挿入してポッティング加工し、有効膜面積０．７ｍ^２のモジュールを成型した。筒状容器の両端部に以下の仕様となるようなヘッダーを取り付け、γ線(２５ｋＧｙ)による照射滅菌を行い、血液濾過器(血液濾過器１)を得た。

実施例１においては、取り付けたヘッダーの容量を１．８ｍＬ、ヘッダーの断面積を９．０ｃｍ^２、中空糸膜の容積（以下、「中空糸容量」という）を４４ｍＬとすることで、ヘッダーの断面積当りの容積は中空糸容量の９．１×１０^−３とした。また、中空糸膜にかかる圧力損失を２．４１ｋＰａ、中空糸膜型医療用具全体にかかる圧力損失を２．４８ｋＰａとし、中空糸膜にかかる圧力損失に対するヘッダーにかかる圧力損失の比率を２．９％とした。

このとき、ヘッダー内の高さはｈ_１＝１．８ｍｍ、ｈ_２＝１．８ｍｍであり、周側面の傾斜角度は４５°であった。また、ノズルの根本部の曲率半径は１．２ｍｍであった。この血液濾過器１を用いて、前記滞留時間分布の評価を行った。その結果、プロットは図９のようになり、滞留時間分布は理想的な曲線に近く、偏流や滞留が発生することなく、血液濾過器１の中を流れていることがわかった。

［実施例２］
中空糸膜９１００本を筒状容器に挿入してポッティング加工し、有効膜面積１．０ｍ^２のモジュールを成型した。筒状容器の両端部に以下の仕様となるようなヘッダーを取り付け、γ線(２５ｋＧｙ)による照射滅菌を行い、血液濾過器(血液濾過器２)を得た。

実施例２においては、取り付けたヘッダーの容量を２．５ｍＬ、ヘッダーの断面積を１２．９ｃｍ^２、中空糸容量を６３ｍＬとすることで、ヘッダーの断面積当りの容積は中空糸膜の容積の６．２×１０^−３とした。また、中空糸膜にかかる圧力損失を１．６７ｋＰａ、中空糸膜型医療用具全体にかかる圧力損失を１．７３ｋＰａとし、中空糸膜にかかる圧力損失に対するヘッダーにかかる圧力損失の比率を３．６％とした。

このとき、ヘッダー内の高さはｈ_１＝１．８ｍｍ、ｈ_２＝１．８ｍｍであり、周側面の傾斜角度は４５°であった。また、ノズルの根本部の曲率半径は１．２ｍｍであった。この血液濾過器２を用いて、前記滞留時間分布の評価を行った。その結果、プロットは図１０のようになり、滞留時間分布は理想的な曲線に近く、偏流や滞留が発生することなく、血液濾過器の中を流れていることがわかった。

［実施例３］
中空糸膜９１００本を筒状容器に挿入してポッティング加工し、有効膜面積１．０ｍ^２のモジュールを成型した。筒状容器の両端部に以下の仕様となるようなヘッダーを取り付け、γ線(２５ｋＧｙ)による照射滅菌を行い、血液濾過器(血液濾過器３)を得た。

実施例３においては、取り付けたヘッダーの容量を１．２ｍＬ、ヘッダーの断面積を１２．９ｃｍ^２、中空糸容量を６３ｍＬとすることで、ヘッダーの断面積当りの容積は中空糸膜の容積の３．０×１０^−３とした。また、中空糸膜にかかる圧力損失を１．６７ｋＰａ、中空糸膜型医療用具全体にかかる圧力損失を１．７７ｋＰａとし、中空糸膜にかかる圧力損失に対するヘッダーにかかる圧力損失の比率を６．０％とした。

このとき、ヘッダー内の高さはｈ_１＝０．７ｍｍ、ｈ_２＝０．７ｍｍであり、周側面の傾斜角度は３０°であった。また、ノズル根本部の曲率半径は１．２ｍｍであった。この血液濾過器３を用いて、前記滞留時間分布の評価を行った。その結果、プロットは図１１のようになり、滞留時間分布は理想的な曲線に近く、偏流や滞留が発生することなく、血液濾過器の中を流れていることがわかった。

［実施例４］
中空糸膜８２００本を筒状容器に挿入してポッティング加工し、有効膜面積１．０ｍ^２のモジュールを成型した。筒状容器の両端部に以下の仕様となるようなヘッダーを取り付け、γ線(２５ｋＧｙ)による照射滅菌を行い、血液濾過器(血液濾過器４)を得た。

実施例４においては、取り付けたヘッダーの容量を３．１ｍＬ、ヘッダーの断面積を１０．８ｃｍ^２、中空糸容量を５５ｍＬとすることで、ヘッダーの断面積当りの容積は中空糸膜の容積の１．０×１０^−２とした。また、中空糸膜にかかる圧力損失を３．６７ｋＰａ、中空糸膜型医療用具全体にかかる圧力損失を３．７４ｋＰａとし、中空糸膜にかかる圧力損失に対するヘッダーにかかる圧力損失の比率を１．９％とした。

このとき、ヘッダー内の高さはｈ_１＝２．７ｍｍ、ｈ_２＝２．７ｍｍであり、周側面の傾斜角度は６０°であった。また、ノズル根本部の曲率半径は２．５ｍｍであった。この血液濾過器４を用いて、前記滞留時間分布の評価を行った。その結果、プロットは図１２のようになり、滞留時間分布は理想的な曲線に近く、偏流や滞留が発生することなく、血液濾過器の中を流れていることがわかった。

［実施例５］
中空糸膜１１７００本を筒状容器に挿入してポッティング加工し、有効膜面積１．３ｍ^２のモジュールを成型した。筒状容器の両端部に以下の仕様となるようなヘッダーを取り付け、γ線(２５ｋＧｙ)による照射滅菌を行い、血液濾過器(血液濾過器５)を得た。

実施例５においては、取り付けたヘッダーの容量を２．７ｍＬ、ヘッダーの断面積を１６．６ｃｍ^２、中空糸容量を８１ｍＬとすることで、ヘッダーの断面積当りの容積は中空糸膜の容積の４．０×１０^−３とした。また、中空糸膜にかかる圧力損失を１．３０ｋＰａ、中空糸膜型医療用具全体にかかる圧力損失を１．３９ｋＰａとし、中空糸膜にかかる圧力損失に対するヘッダーにかかる圧力損失の比率を６．９％とした。

このとき、ヘッダー内の高さはｈ_１＝１．７ｍｍ、ｈ_２＝１．７ｍｍであり、周側面の傾斜角度は４５°であった。また、ノズル根本部の曲率半径は０．５ｍｍであった。この血液濾過器５を用いて、前記滞留時間分布の評価を行った。その結果、プロットは図１３のようになり、滞留時間分布は理想的な曲線に近く、偏流や滞留が発生することなく、血液濾過器の中を流れていることがわかった。

［比較例１］
中空糸膜６３００本を筒状容器に挿入してポッティング加工し、有効膜面積０．７ｍ^２のモジュールを成型した。筒状容器の両端部に以下の仕様となるようなヘッダーを取り付け、γ線(２５ｋＧｙ)による照射滅菌を行い、血液濾過器(血液濾過器６)を得た。

比較例１においては、取り付けたヘッダーの容量を３．６ｍＬ、ヘッダーの断面積を９．０ｃｍ^２、中空糸容量を４４ｍＬとすることで、ヘッダーの断面積当りの容積は中空糸膜の容積の１．８×１０^−２とした。また、中空糸膜にかかる圧力損失を２．４１ｋＰａ、中空糸膜型医療用具全体にかかる圧力損失を２．４７ｋＰａとし、中空糸膜にかかる圧力損失に対するヘッダーにかかる圧力損失の比率を２．５％とした。

このとき、ヘッダー内の高さはｈ_１＝３．７ｍｍ、ｈ_２＝３．７ｍｍであり、周側面の傾斜角度は６０°であった。また、ノズルの根本部の曲率半径は３．０ｍｍであった。この血液濾過器６を用いて、前記滞留時間分布の評価を行った。その結果、プロットは図１４のようになり、滞留時間分布は理想的な曲線とは異なり、ピークの割れが観測され、偏流や滞留が発生していた。

［比較例２］
中空糸膜９１００本を筒状容器に挿入してポッティング加工し、有効膜面積１．０ｍ^２のモジュールを成型した。筒状容器の両端部に以下の仕様となるようなヘッダーを取り付け、γ線(２５ｋＧｙ)による照射滅菌を行い、血液濾過器(血液濾過器７)を得た。

比較例２においては、取り付けたヘッダーの容量を５．１ｍＬ、ヘッダーの断面積を１２．９ｃｍ^２、中空糸容量を６３ｍＬとし、ヘッダーの断面積当りの容積は中空糸膜の容積の１．３×１０^−２とした。また、中空糸膜にかかる圧力損失を１．６７ｋＰａ、中空糸膜型医療用具全体にかかる圧力損失を１．７２ｋＰａとし、中空糸膜にかかる圧力損失に対するヘッダーにかかる圧力損失の比率を３．０％とした。

このとき、ヘッダー内の高さはｈ_１＝３．７ｍｍ、ｈ_２＝３．７ｍｍであり、周側面の傾斜角度は６０°であった。また、ノズルの根本部の曲率半径は３．０ｍｍであった。この血液濾過器７を用いて、前記滞留時間分布の評価を行った。その結果、プロットは図１５のようになり、滞留時間分布は理想的な曲線とは異なり、ピークの割れが観測され、偏流や滞留が発生していた。

［比較例３］
中空糸膜９１００本を筒状容器に挿入してポッティング加工し、有効膜面積１．０ｍ^２のモジュールを成型した。筒状容器の両端部に以下の仕様となるようなヘッダーを取り付け、γ線(２５ｋＧｙ)による照射滅菌を行い、血液濾過器(血液濾過器８)を得た。

比較例３においては、取り付けたヘッダーの容量を０．７ｍＬ、ヘッダーの断面積を１２．９ｃｍ^２、中空糸容量を６３ｍＬとし、ヘッダーの断面積当りの容積は中空糸膜の容積の１．７×１０^−３とした。また、中空糸膜にかかる圧力損失を１．６７ｋＰａ、中空糸膜型医療用具全体にかかる圧力損失を１．８１ｋＰａとし、中空糸膜にかかる圧力損失に対するヘッダーにかかる圧力損失の比率を８．４％とした。

このとき、ヘッダー内の高さはｈ_１＝０．３ｍｍ、ｈ_２＝０．３ｍｍであり、周側面の傾斜角度は９０°であった。また、ノズルの根本部の曲率半径は１．２ｍｍであった。この血液濾過器８を用いて、前記滞留時間分布の評価を行った。その結果、プロットは図１６のようになり、滞留時間分布は理想的な曲線とは異なり、ピークの割れが観測され、偏流や滞留が発生していた。

なお、表１では、実施例１〜５、及び比較例１〜３について、中空糸容量に対するヘッダーの断面積当りの容積、中空糸膜にかかる圧力損失に対するヘッダーにかかる圧力損失の比率、曲率半径、及び周側面の傾斜角度をまとめて示している。

本発明の中空糸膜型医療用具は、各種医療用具に幅広く利用可能である。例えば、血液透析器、血液透析濾過器、血液濾過器、持続血液透析濾過器、持続血液濾過器、血漿分離器、血漿成分分画器、血漿成分吸着器、ウイルス除去器、ウイルス吸着器、血液濃縮器、血漿濃縮器、腹水濾過器、腹水濃縮器、等が挙げられ、中空糸膜の持つ、濾過特性、選択吸着特性（被吸着物質と相互作用をなすリガンドを中空糸膜に固定したものを含む）を利用した各種医療用具に利用できる。

１…中空糸膜型医療用具、３…筒状容器、３ａ，３ｂ…筒状容器の端部、３ｃ…筒状容器の側面部、４…中空糸膜、４ｃ…中空糸膜の端面、５…中空糸膜の束、５ａ，５ｂ…中空糸膜束の端部、７…ポッティング樹脂部、９…ポート、１０…ヘッダー、１１…ノズル、１１ａ…ノズルの根本部、Ａ…ヘッダーの内空間、Ｂ…筒状容器の内空部、ＣＳ…筒状容器の軸線、ｈ，ｈ_１，ｈ_２…ヘッダーの高さ、Ｓ１…対向面、Ｓ２…周側面。

Claims (5)

1. 筒状容器と、
   当該筒状容器の長手方向に沿って装填され、両端部が前記筒状容器の両端部に固定されている中空糸膜の束と、
   前記筒状容器の両端部の内側で前記中空糸膜の束の両端部を包囲すると共に、前記中空糸膜の束の両端部が埋設されて固定されたポッティング樹脂部と、
   前記筒状容器の両端部にそれぞれ設けられると共に、前記中空糸膜の端面に対向し、且つ流体の出入口となるノズルを有するヘッダーと、
   前記筒状容器の側面部に設けられ、流体の出入口となるポートと、
   を備えた中空糸膜型医療用具であって、
   前記ヘッダーの内空間を前記筒状容器の軸線に直交する方向にそって切断した場合の断面積を前記ヘッダーの断面積と仮定したとき、
   前記ヘッダーは、前記ヘッダーの断面積当りの容積が前記中空糸膜の容積の１．０×１０^−２以下であり、かつ前記中空糸膜にかかる圧力損失に対する、前記ヘッダーにかかる圧力損失が１．５〜７．０％となる高さｈを有し、
   前記ヘッダーの前記内空間は、前記中空糸膜の端面に対面する対向面と、当該対向面の縁部を取り囲む側面とにより画成されており、
   前記側面は、前記軸線の方向にそった断面で見たときに、前記対向面の縁部から外側に向かって傾斜する傾斜面であり、前記中空糸膜の端面に対して１５〜７０°傾斜している、
   中空糸膜型医療用具。
2. 前記ヘッダーの内径の半径をａ、前記ヘッダーの中央部から前記筒状容器の軸線に直交する方向にａ／３離れた位置でのヘッダーの高さｈ_１、前記ヘッダーの中央部から前記筒状容器の軸線に直交する方向に２ａ／３離れた位置でのヘッダーの高さｈ_２とすると、
   前記ヘッダーの高さ（ｈ）は、
   ０．９〜１．０ｈ_１＝ｈ_２、又は、
   ｈ_１＝０．９〜１．０ｈ_２、
   を満たす、請求項１記載の中空糸膜型医療用具。
3. 前記ノズルは前記ヘッダーの中央部で、前記筒状容器の軸線に沿って配置され、かつ前記ノズルの根本部の曲率半径が３ｍｍ以下である、請求項１又は２記載の中空糸膜型医療用具。
4. 前記中空糸膜の束は、前記筒状容器の内空部の容積に対する充填率が５５〜７０％であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の中空糸膜型医療用具。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載の中空糸医療用具を構成するヘッダー。

Images