JP2581558Y2 - 血液処理用モジュール - Google Patents

血液処理用モジュール

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JP2581558Y2
JP2581558Y2 JP1992058384U JP5838492U JP2581558Y2 JP 2581558 Y2 JP2581558 Y2 JP 2581558Y2 JP 1992058384 U JP1992058384 U JP 1992058384U JP 5838492 U JP5838492 U JP 5838492U JP 2581558 Y2 JP2581558 Y2 JP 2581558Y2
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智樹 垣内
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は血液の滞留が少なく、か
つ各中空糸へ血液を均等に分配することのできる血液ポ
ートを有する血液処理用モジュールに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、中空糸を使用して血液の浄
化、血液中の特定成分の分離が行われている。かかる血
液処理用モジュールとして、血液透析器、血漿分離器、
人工肺等が広く使用されている。このようなモジュール
は一般に円筒型のものが多く、その一例として円筒型の
血液透析器の構造を図7に示す。
【0003】図7において、1は血液を中空糸5の内部
空間に導き、かつ外部と隔離するための断面が円形の入
口側血液ポートであり、血液10は血液ポート上部に設
けた血液導入口20より導入される。1aは中空糸の内
部空間を通過してきた血液を集合させ一定の大きさの管
に血液導出口20aより導出し、かつ外部と隔離するた
めの断面が円形の出口側血液ポートである。2は血液ポ
ート1または血液ポート1aがハウジング3と分離しな
いように、また、血液ポート内に導かれた血液が外部に
洩れずに中空糸5の内部空間に導くために血液ポート1
または血液ポート1aをパッキン12を介して中空糸束
を固定する隔壁6に密着させるための固定キャップであ
る。ハウジング3は好ましくは円筒型であって透明で硬
質の合成樹脂で作られ、その内部空間9には数1,000〜2
0,000本程度の中空糸5が充填されている。
【0004】またこのハウジング3には、透析液の導入
口4および導出口4aが設けられている。中空糸5は、
ハウジング3の内部空間9に多数充填され、その両端は
血液適合性に優れた隔壁6で液密に固定され、しかも中
空糸5の内部空間は血液ポートの内部空間8と連通して
いる。隔壁6は一般にポリウレタン樹脂が使用されてい
るが、この隔壁6によって血液ポートの内部空間8は、
ハウジング3の内部空間9と隔離され、血液ポートの内
部空間8およびハウジング3の内部空間9は中空糸5の
壁膜を介してのみ接触するようになっている。
【0005】すなわち導入される血液10は入口側血液
ポート内の空間8を経由して中空糸の内部空間に入り、
中空糸の壁膜を介して血液中の有害物をハウジング3の
内部空間9に排出し、清浄になった血液は出口側血液ポ
ート1aの内部の空間を経由して体内にもどされる。一
方ハウジング3の内部空間9に排出された有害物は導入
口4より導入された透析液11によって選ばれ導出口4
aを経由して外部へ取り出される。
【0006】
【考案が解決しようとする課題】このような従来の円筒
型のモジュールにおいて、使用される血液ポート1はそ
の構造上、血液ポートの入口点Aより血液ポートの水平
に曲がる点Bまでの距離が、点Bより中空糸束の切断面
7上の点Cまでの距離に比べて非常に長く、しかも中空
糸束の切断面7の上部空間に広がる血液ポートの平坦部
分の長さが相対的に長いために、血液が血液ポートに導
入された際、それ自身の持つ流速をほとんど分散しない
ままに、先ず中空糸束の切断面の中央部に衝突し、次い
で当該中空糸の内部空間の圧力や当該中空糸束を固定す
る隔壁によって大部分の血液が外周部の中空糸へ分散さ
れる。
【0007】従って血液の中空糸の内部空間を流れる速
度は、中央部が速く、逆に外周部は遅くなる。また血液
ポートの内部空間の外周部では血液が滞留する領域が発
生する。その結果、血液処理器としての性能が低下する
とともに、血液処理後返血する際に、返血速度が中空糸
束の中央部と外周部で異なるため、外周部に近い中空糸
の内部空間や、血液が滞留した領域に残血現象を引き起
こす。特に中空糸として疎水性高分子からなる重合体、
例えばポリスルホン、ポリアミド、ポリアクリロニトリ
ルが使用されているもの、またCAVH、血漿分離器等
の低い血液流量で血液処理を行うものについて、血液ポ
ートの外周部における血液の滞留を避けることは困難で
ある。
【0008】かかる従来の血液ポートの欠点を解消する
ため実公平2-29961号にはロート状の内部空間を有し、
かつその頂部に血液導入口または血液導出口を設け、さ
らに周辺部形状を規定した血液ポートを用いた装置が提
案されている。しかしながら、この装置では、低い血液
流量の場合に血液ポート周辺部に大きな滞留領域を生じ
やすく、かつ中空糸束へ供給される血液の流速が不均一
になりやすいという欠点があった。
【0009】
【課題を解決するための手段】本考案者らは、中空糸に
使用される重合体や血液処理時の血液流量によらず、血
液ポートの内部空間で血液の滞留が少なく、かつ各中空
糸へ血液を均等に分配することのできる血液ポートを有
するモジュールを提供するため、ロート状の内部空間を
有し、かつその頂部に血液導入口または血液導出口を設
けた各種形状の血液ポートの内部空間での血液の流れを
有限要素法を用いて解析するとともに、血液ポートを試
作して血液の流れを観察したところ、血液導入口の内
径、血液ポートの端部の内径と血液導入口の内径との
比、血液導入口と血液ポート斜面の接点に設けた平径お
よび血液ポート斜面の傾斜角との関係が重要であること
を見いだし本考案に到達したものである。
【0010】すなわち本考案は、ロート状の内部空間を
有し、かつその頂部に血液導入口または血液導出口を設
けた各種形状の血液ポートを、端部が開口した中空糸束
を収容したハウジングの両端に液密に取着してなる血液
処理用のモジュールであって、該血液ポートの内部形状
を血液導入口および血液導出口の内径φが3〜5mm
で、血液ポートの端部の内径ψと血液導入口の内径φと
の比が6〜14となるように形成するとともに、該血液
導入口と血液ポート斜面の接点に設けた平径Rが4〜1
2mmで、血液ポート斜面の傾斜角θが4度以上7度未
となるよう構成したことを特徴とする血液処理用モジ
ュールである。
【0011】
【作用】本考案によれば、血液入口側の血液ポートの頂
部から内部空間に導入された血液は、血液導入口あるい
は各中空糸1本当たりの血液流量によらず血液導入口と
血液ポート斜面の接点に設けた平径Rと斜面の傾斜角θ
で規定される緩やかに拡大する流路を流下するに従い、
その流速が漸減するとともに、流れの方向を血液ポート
周辺部に変えるため血液ポート外周部での流速の急激な
低下がなく、血液ポートの内部空間で血液の流速をほぼ
均一に分散されることができる。また血液ポート底部の
中空糸束の切断面においては均一な圧力分布となるの
で、各中空糸端より流入する血液の流れも均一になるた
め全体としての血液流量も増加し、透析効率あるいは限
外濾過効率等も向上するという効果も有している。
【0012】
【実施例】次に本考案の血液処理用モジュールの一実施
例を図面にて説明する。図1は血液入口側ポート1の内
部空間を拡大して示した略図であり、血液ポートは下側
に凸の緩やかな傾斜を有するロート状の内部空間をな
し、その頂部に血液導入口20が設けられている。また
血液ポートの下側には隔壁6により固定され、かつ血液
ポートの内部空間に開口する多数の中空糸5が収容され
ている。第1図において、血液導入口20の内径をφ、
血液ポートの端部の内径をψ、血液導入口20とロート
状内部空間を形成する血液ポート斜面bの接点に設けた
平径をR、血液ポート斜面bの傾斜角度をθとする。
【0013】また、隔壁6と接する血液ポート端部にお
ける接線aと隔壁6には角度ξ、血液ポート端部におけ
る垂線cと血液ポート斜面の延長線bとの接点に平径r
の曲面を設け、隔壁6からの交点までには距離h、血液
ポート端部と中空糸束の包絡線には距離dが設けられて
いる。このξ、h、dは血液が血液ポート周辺部におい
てなめらかに移動できるように設けるため、実開昭63−
100051号に提案されている各種血液ポートと略同一のξ
(通常60〜85度)、h(通常1.5〜3.5mm)、d(通常1.
0〜2.0mm)を用いることができる。上記φ、R、θは、
血液を血液導入口に平均流速v、各中空糸1本当たりに
平均流速uで導入したときの血液ポートの内部空間での
等速度線を計算によって求め、流速が0.01cm/sec以下の
領域(斜線部)を滞留と見なして好適な範囲を求めた。
【0014】以下の検討はいづれもξ=75度、h=2.0m
m、d=2.0mm、r=1.5mmとした。また各図に記載した
数値は血液ポート内の血液流速(cm/sec)を示す。図2
はR=8.0mm、θ=6度に設定し、血液をv=25cm/sec、
u=1.0cm/secで導入したときの血液導入口の内径φに
よる影響を検討した図であり、図2aはφ=2.0mm、ψ
=24mm、図2bはφ=4.0mm、ψ=44mmのときの等速度
線図である。φ=2.0mmの場合には、血液ポート周辺部
に大きな滞留領域を生じ、かつ中空糸束へ供給される血
液の流速が不均一となり中心部では大で周辺部で小とな
っている。一方φ=4.0mmでは、滞留領域が小さく、か
つ血液を中空糸束へ均一な流速で供給することができ
る。従って血液導入口の内径φは3.0mm以上が適当であ
り、通常3.0〜5.0mmの範囲が好ましい。
【0015】図3はφ=4.0mm、θ=6度、ψ=44mmに設
定し、血液をv=25cm/sec、u=1.0cm/secで導入したと
きの血液導入口とロート状内部空間を形成する血液ポー
ト斜面の接点に設けた平径Rによる影響を検討した図で
あり、図3aはR=2.0mm、図3bはR=14.0mmのとき
の等速度線図である。R=2.0mmの場合には流速の乱れ
が大きく、R=14.0mmの場合には血液ポート周辺部での
滞留領域が大きい。一方R=8.0mm(図2b)では、周
辺部での滞留領域が小さく、かつ流速の乱れがないこと
がわかる。従ってRは4.0〜12.0mmが適当であり、6.0〜
10.0mmが好適である。
【0016】図4はφ=4.0mm、R=8.0mm、ψ=44mmに
設定し、血液をv=25cm/sec、u=1.0cm/secで導入した
ときの血液ポート斜面の傾斜角θによる影響を検討した
図であり、図4aはθ=2度、図4bはθ=12度のとき
の等速度線図である。θ=2度の場合には血液ポート周
辺部での滞留領域が大きく、θ=12度の場合には流速の
乱れが大きい。一方θ=6度(図2b)では、周辺部で
の滞留領域が小さく、かつ流速の乱れがないことがわか
る。従ってθ=4〜10度が適当であり、6〜8度が好適で
ある。
【0017】図5はφ=4.0mm、ψ=60mmに設定し、血
液導入口に平均流速v=25cm/sec、各中空糸1本当たり
の平均流速u=0.5cm/secで血液を導入したときの血液
ポートの内部空間での等速度線を実施例1と同様の方法
で求めて得られた好適な形状であり、R=8.0〜12.0m
m、θ=8〜10度が好適に使用することができる。図6は
φ=4.0mm、ψ=32mmに設定し、血液をv=10cm/sec、
u=1.0cm/secで導入したときの血液ポートの内部空間
での等速度線を実施例1と同様の方法で求めて得られた
好適な形状であり、R=8.0〜12.0mm、θ=8〜10度が好
適に使用することができる。
【0018】
【実験例】次に本考案による血液処理用モジュールを用
いて血液透析を行った結果を示す。試作した血液ポート
を組み込んだ内径200μmのポリスルホン中空糸を10000
本収容(有効膜面積1.8m↑2)した中空糸モジュールを
使用して血液透析を行った。抗凝固剤としてヘパリンを
用い、透析時間は5時間とした。使用後の装置内の凝血
の程度を目視により観察し、必要に応じて血液ポート部
を分解して確認した結果を表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】表1における結果は次の4段階で評価し
た。 ◎:残血がほとんど認められない。 ○:残血が認められるが実用上支障ない。 △:残血がやや多い。 ×:残血が非常に多い。
【0021】なお、No.1及びNo.4は開始後3〜4時間で
凝固傾向が認められたため、途中で透析を中止した。一
方No.2及びNo.8の装置は残血もなく順調に透析すること
ができた。
【0022】
【考案の効果】本考案の血液処理用モジュールは特定の
形状の血液ポートを使用することにより、血液流量によ
らず血液ポートの内部空間での血液の滞留を少なくする
ことができるとともに中空糸束に均一に血液を供給する
ことができるため透析効率あるいは限外濾過効率等も向
上させることができるという優れた効果を有しており、
実用上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の血液処理用モジュールに用いる血液ポ
ートの略図である。
【図2】各血液ポートにおける内部空間での血液の等速
度線を示す図である。
【図3】各血液ポートにおける内部空間での血液の等速
度線を示す図である。
【図4】各血液ポートにおける内部空間での血液の等速
度線を示す図である。
【図5】各血液ポートにおける内部空間での血液の等速
度線を示す図である。
【図6】各血液ポートにおける内部空間での血液の等速
度線を示す図である。
【図7】従来の血液処理用モジュールの一部断面図であ
る。
【符号の説明】
6・・隔壁、 20・・血液導入口 φ・・血液導入口又は導出口の内径、 ψ・・血液ポー
ト端部の内径 R・・血液ポート斜面の接点に設けた平径、 θ・・血
液ポート斜面の傾斜角
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A61M 1/18 510

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロート状の内部空間を有し、かつその頂
    部に血液導入口または血液導出口を設けたポートを、端
    部が開口した中空糸束を収容した円筒型のハウジングの
    両端に液密に取着した血液処理用モジュールであって、
    該血液ポートの内部形状を血液導入口および血液導出口
    の内径φが3〜5mmで、血液ポートの端部の内径ψと
    血液導入口の内径φとの比が6〜14となるように形成
    するとともに、該血液導入口と血液ポート斜面の接点に
    設けた平径Rが4〜12mmで、血液ポート斜面の傾斜
    角θが4度以上7度未満となるよう構成したことを特徴
    とする血液処理用モジュール。
JP1992058384U 1992-07-27 1992-07-27 血液処理用モジュール Expired - Fee Related JP2581558Y2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0817810B2 (ja) * 1990-05-02 1996-02-28 テルモ株式会社 中空糸型血液処理装置
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