JP2967205B2 - 微粒子除去フィルター付きエアートラップ - Google Patents

微粒子除去フィルター付きエアートラップ

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JP2967205B2
JP2967205B2 JP2141352A JP14135290A JP2967205B2 JP 2967205 B2 JP2967205 B2 JP 2967205B2 JP 2141352 A JP2141352 A JP 2141352A JP 14135290 A JP14135290 A JP 14135290A JP 2967205 B2 JP2967205 B2 JP 2967205B2
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、医療を目的とし、体液、特に血漿等の体外
処理や輸液等において用いられる、微粒子除去を行うフ
ィルター付きエアートラップに関する。
(従来の技術) 血液等の体液を体外に取り出し、必要であれば血球と
血漿に分離した後、例えば血漿を濾過、吸着等の原理に
よる医療用具により処理し、再び体内に返す方法におい
て、あるいは輸液や血漿製剤の輸注において、体内に注
入される液注に気泡が混入した場合、重大な事故の起こ
る可能性がある。
このため、通常、回路中に回路径より大きい径のチャ
ンバー部を設け、液の流速を低下させて気泡を分離し、
空気をチャンバー内に留めることで、体内への気泡の流
入を防ぐ方法が取られている。この方法は、一般的には
充分役立つ方法であるが、その原理が単に空気と液の比
重等によるものであるため、流速が極めて高い場合、あ
るいは、チャンバーの容量を越える空気量が混入した場
合、その目的を達成できない欠点を有している。また、
このチャンバー内には、異物や凝集物の除去を目的とす
るポリエステル等のメッシュが組み込まれているが、こ
のメッシュは流速を維持するため、目の粗い物が使用さ
れ、比較的大きな異物や凝集物の除去しか行えない。
一方、例えば吸着器等からやむを得ず流出する吸着剤
等の微粒子を除去するため、あるいは、輸液注入時の細
菌の混入、異物、凝集物の流入を防ぐため微粒子除去フ
ィルターが知られている。例えば、実開昭55−163017に
は棒状多孔質基体の表面に多孔質膜を形成した構造のフ
ィルターが示されている。その他、例えばセルロース誘
導体の多孔質平膜を平板状、あるいは円筒状に組み立て
た物が一般に用いられている。これらのフィルターは微
粒子除去能力は優れているものの、平膜を支えるサポー
ト部分が必須であるため構造が複雑になる。特に、流速
を高める、濾過容量を大きくする、等の目的のために膜
面積を大きくする場合、全体の構造が大型化し、そこに
貯留される液量が多くなるという問題がある。
(発明が解決しようとする課題) 本発明の目的は、以上に述べた従来技術の問題点、即
ち、従来のエアーチャンバーの気泡除去の不完全さと微
粒子除去能力の不足、また、従来の微粒子除去用フィル
ターの構造上の複雑さによる濾過速度、濾過容量の制約
等の問題を解決し、気泡除去と微粒子除去を兼ね備え、
且つ、充填液量の少ないコンパクトな形態で大きな濾過
速度、濾過容量を有するエアートラップを提供すること
にある。
(課題を解決するための手段) 小さい容積で大きな膜面積を得る方法として中空糸膜
を使用する事は有効な方法であり、既に、人工腎臓や水
処理の分野で広く利用されている。
また、中空糸束をU字状にして使用する方法は、特公
昭56−46881等により既に知られている。但し、これら
は、装置が大型、複雑であり、本発明の目的である医療
用の気泡、微粒子除去には適用できないものであった。
我々は、医療用に通常用いられる1〜300ml/分の流速
にて上記の目的を達成する手段を種々検討した結果、以
下の構成にて解決するに至った。即ち、本発明は以下の
とおりのものである。
1.ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性、結晶性
高分子を基礎とし、親水性化表面を有している、膜孔径
が0.1〜1.0μmの多孔質体の中空糸膜が、両端に液の入
口、出口を少なくとも1個づつ有する内径が10〜30mm、
長さが50〜150mmの筒型ハウジング内に、一端が閉塞さ
れ他端が開口した中空糸膜束の中空糸内部と前記ハウジ
ングの外部とが前記液出口を経て連通するように、前記
中空糸膜束の開口端部を前記ハウジング出口側内壁にポ
ッティング剤により固着してなり、且つ、ハウジング内
に占める中空糸膜の容積が20〜50%であり、前記中空糸
膜を通過する体液または輸液を処理するための医療用の
微粒子除去フィルター付きエアートラップ。
2.ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性、結晶性
高分子を基礎とし、親水性化表面を有している、膜孔径
が0.1〜1.0μmの多孔質体の中空糸膜が、両端に液の入
口、出口を少なくとも1個づつ有する内径が10〜30mm、
長さが50〜150mmの筒型ハウジング内に、U字形もしく
はV字形に折り曲げられて端部が同一面に開口した中空
糸膜の束の中空糸内部と前記ハウジングの外部とが前記
液出口を経て連通するように、前記中空糸膜束の開口端
部を前記ハウジング出口側内壁にポッティング剤により
固着してなり、且つ、ハウジング内に占める中空糸膜の
容積が20〜50%であり、前記中空糸膜を連通する体液ま
たは輸液を処理するための医療用の微粒子除去フィルタ
ー付きエアートラップ。
(実施態様) 以下、図形に基づき本発明を説明する。
第1図は本発明によるフィルターの概略図である。ハ
ウジング1は両端に液入口2及び液出口3を有し、中空
糸膜束4はポッテング剤5によりハウジング1の液出口
3側に固定されている。処理される液は入口2より中空
糸膜4で濾過された後出口3より出る。液中に混入して
いる気泡は空間6に貯留され、中空糸膜4を通過するこ
とは無い。空間6は、処理液を通過させて濾過を行う前
には、該処理液自身、あるいは、該処理液と混和可能な
液体、例えば、該処理液が体液に基づくものであれば生
理食塩水や抗凝固液等、により満たされている。空間6
を前記液体で満たす方法としては、例えば、出口3を入
口2より上方にして、該処理液を2より導入する、ある
いは、出口3より該処理液と混和可能な液体を導入し入
口2から排出して空気を除いた後、入口2より該処理液
を導入する方法などが考えられる。なお、本発明のエア
ートラップは、使用前に、予め前記空間6の液充填と滅
菌操作を一連の操作として施しておき、使用に供するこ
ともできる。
また、第2図に示すように、必要により液出入口2の
付近に濾過圧力の測定、あるいは、貯留した空気の除去
に用いるための取出口7を設けることも可能である。
中空糸膜束4の空間6側に配置される膜端部8は第1
図に示すように閉塞しているか、あるいは、第2図に示
すようにU字形またはV字形に折れ曲がっていなければ
ならない。閉塞した状態は、例えば、ヒートシールする
こと、接着剤で包埋すること、等により得られる。中空
糸膜末端は、閉塞していれば、一本づつ分かれていて
も、数本あるいは全てが連なっていてもよい。中空糸膜
をV字形あるいはU字形に折れ曲がることは、例えば中
空糸を板あるいは枠等に巻き付けることにより可能であ
る。中空糸膜は一本づつU字形またはV字形に折れ曲が
っていることが流れを均一にするために好ましいが、数
本あるいは全部がまとまって折れ曲がっていても勿論差
し支えない。
中空糸の膜孔径は0.1〜1.0μmでなければならない。
ここで膜孔径は、ASTM F316−70に基づき、エタノール
湿潤時の空気流量が乾燥時の空気流量の5%となる圧力
に相当する孔径と定義する。膜孔径が0.1μm未満では
通過抵抗が増大し、流速が低下すること、及び、例えば
タンパク質等の有機成分の透過を妨げることにより実用
に向かない。また、膜孔径が1.0μmが越えると微粒子
の除去及び微細気泡の除去が不完全となって目的を達成
できない。
本発明の中空糸膜は片側のみ固定され、大部分は液中
で揺動する状態にある。これに耐えるためには充分な屈
曲強度を持つ必要があり熱可塑性高分子を基質とした物
が望ましい。例えば、セルロース誘導体による膜は脆
く、液の揺動により例えば応力のかかるポッティング剤
との接合部等で破壊する可能性があり適当でない。この
特性は束末端の閉塞処理においても重要である。
中空糸膜はポリエチレン等の熱可塑性高分子基質その
もの、あるいは親水性ポリマーの塗布や、親水性基の導
入等により表面を親水性化したもののいずれも使用可能
である。但し、基質そのもので使用する場合、基質自体
は疎水性であるため、アルコールあるいは界面活性剤等
を用いて、使用前に親水化する必要がある。このことか
ら、予め親水性化した表面を有しているものが好まし
い。
このような中空糸膜は、例えば特開昭61−271003に記
載の方法により作ることができる。即ち、高密度ポリエ
チレンを溶融紡糸して中空糸膜とし、これを延伸開孔法
により多孔質化した後、この表面にエチレンビニルアル
コールの共重合体を塗布して親水性複合膜を得る方法で
ある。
ハウジングの形状は筒形、特に円筒形が好ましい。こ
の形状は、中空糸を容器内に均一に分散すること、及
び、処理液を均一に滞留なく流すことを可能にし、小さ
い容積で高い濾過性能を得るため、及び、容器の耐圧力
性を高めるために有効である。円筒の断面形状は真円に
限るものではなく、前記の目的が達成されるものであれ
ば楕円形状等も可能である。
ハウジングの内径は10〜30mm、ハウジングの長さは50
〜150mmでなければならない。ここで内径とは、ハウジ
ングの断面での内壁面間の距離である。断面形状が楕円
形の場合その断面積と等しい断面積を与える真円形状で
の直径を内径とする。また、ハウジングの長さとは、実
質的に同等の内径とみなされる筒状の一端から他端まで
の長さと定義する。内径10mm未満ではハウジング内の流
側が高くなり、流れの乱れを生じ易く好ましくない。一
方、30mmを越えると容積が大きくなりすぎ、コンパクト
にする目的を達成できない。また、長さ50mm未満では気
泡をトラップできる量が不十分であり、一方150mmを越
えると容積が大きくなりすぎ充填液量が増えて好ましく
ない。
ハウジング内に占める中空糸膜の容積は20〜50%が好
ましいが特に限定されるものではなく、前記範囲内での
ハウジングの寸法、中空糸膜束の長さや膜面積は、液の
流速、予想される気泡の混入量、含有する微粒子等除去
物質の量により適切に選択される。
ハウジング及び液入口、出口の材質は特に限定されな
い。ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレ
ン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル等、いずれも使用可
能である。ポリ塩化ビニルは、血液回路等に一般に用い
らており一体に接合しやすく、また、加工が容易で安価
であることから特に好ましい。
中空糸膜束を容易に固定するポッティング剤はポリウ
レタン樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂等一般に用い
られるもの全て可能である。特にポリウレタン樹脂は、
取り扱い性、安全性に優れ、医療用に好ましいものであ
る。
(実施例) (実施例1) 密度0.96のポリエチレンを溶融紡糸した後、延伸開孔
して多孔質中空糸膜とし、これを繰り返し折り畳んで長
さ12cm、880本の束を得た。この束を、エチレン含有量2
9モル%のエチレン−ビニルアルコール共重合体のアル
コール溶液で処理し親水化した。この中空糸は、内径33
0μm、膜厚50μm、膜孔径0.3μmであった。り畳んだ
中空糸膜の末端部分はヒートシールにより封鎖した。
この中空糸膜束を長さ15cm、内径18mm、外径20mmのポ
リ塩化ビニル製円筒容器に挿入し、治具に固定して遠心
成型法により片側にポリウレタン樹脂を注入、固定し
た。硬化後、注入されたポリウレタンの末端部を容器ご
と切断し、開口端を得た。容器の両端にポリ塩化ビニル
製のキャップを接着し、液出入口とした。最終的に得ら
れたエアートラップの容器長さは10cm、中空糸の有効長
さは8cm、内径基準の膜面積は0.07m2、容器全体の外容
積は35cm3であった。
このエアートラップに差圧50mmHgで純水を透過させた
ときの透水量は0.23/分であった。
一方、2μm以上の微粒子16,000個/mlを含む懸濁液
を該エアートラップで濾過させたところ、微粒子は全く
通過しなかった。
別に、このエアートラップを生理食塩水で満たした
後、採取3日後の牛血漿液を流速40ml/分で濾過させた
が、全く目詰まりによる圧上昇は見られず3を処理で
きた。さらに濾過後、フィルターの入口側より空気を送
り続けたところ、容器内が空気で満たされた後も空気は
出口側に通過せず圧力が上昇した。
(比較例) 直径78mm、厚さ10mmの円盤状容器に平膜(富士フィル
ム社製FM−45、孔径0.45μm)を固定し、膜面積0.003m
2のフィルターとした。容器全体の外容積は48cm3であっ
た。このフィルター入りエアートラップを用いて実施例
1と同様の実験を行ったところ、透水量は0.14/分で
あった。牛血漿の濾過では第3図の如く流速を実施例1
と同様の40ml/分としたところ、濾過圧が急上昇し使用
できなかった。流速を実施例1の半分の20ml/分として
も1の処理しかできなかった。
(実施例2) 実施例1と同様の方法により、長さ10cm、270本の親
水性中空糸膜束を得た。この束を、長さ12cm、内径10mm
の円筒形容器に挿入し、実施例1と同様の方法によりエ
アートラップに組立てた。得られたエアートラップの容
器長さは9cm、中空糸膜の有効長さは7cm、内径基準の膜
面積は0.02m2、容器全体の外容積は12cm2であった。
このエアートラップの透水量は0.04/分、牛血漿の
50mmHgでの濾過速度は30ml/分の濾過性能を示し、コン
パクトで充分な実用性能を有していた。
(発明の効果) 本発明の気泡、微粒子除去フィルターはコンパクトな
形態の中に優れた気泡トラップ能力と高い濾過能応力を
兼ね備えたフィルターであり、例えば吸着器による血漿
浄化時や高流量輸液時の気泡、微粒子除去を確実にし、
医療の安全性向上に大きく寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明の実施態様を示す例である。第
3図は本発明により得られる微粒子除去フィルター付き
エアートラップを血漿濾過に使用したときの効果を示す
図である。 1.ハウジング、5.ポッティング 2.液入口、6.空間 3.液出口、7.取出口 4.中空糸膜(束)、8.中空糸膜端
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B01D 19/00 B01D 63/02 A61M 1/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑
    性、結晶性高分子を基礎とし、親水性表面を有してい
    る、膜孔径が0.1〜1.0μmの多孔質体の中空糸膜が、両
    端に液の入口、出口を少なくとも1個づつ有する内径が
    10〜30mm、長さが50〜150mmの筒型ハウジング内に、一
    端が閉塞され他端が開口した中空糸膜束の中空糸内部と
    前記ハウジングの外部とが前記液出口を経て連通するよ
    うに、前記中空糸膜束の開口端部を前記ハウジング出口
    側内壁にポッティング剤により固着してなり、且つ、ハ
    ウジング内に占める中空糸膜の容積が20〜50%であり、
    前記中空糸膜を通過する体液または輸液を処理するため
    の医療用の微粒子除去フィルター付きエアートラップ。
  2. 【請求項2】ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑
    性、結晶性高分子を基礎とし、親水性表面を有してい
    る、膜孔径が0.1〜1.0μmの多孔質体の中空糸膜が、両
    端に液の入口、出口を少なくとも1個づつ有する内径が
    10〜30mm、長さが50〜150mmの筒型ハウジング内に、U
    字形もしくはV字形に折り曲げられて端部が同一面に開
    口した中空糸膜の束の中空糸内部と前記ハウジングの外
    部とが前記液出口を経て連通するように、前記中空糸膜
    束の開口端部を前記ハウジング出口側内壁にポッティン
    グ剤により固着してなり、且つ、ハウジング内に占める
    中空糸膜の容積が20〜50%であり、前記中空糸膜を通過
    する体液または輸液を処理するための医療用の微粒子除
    去フィルター付きエアートラップ。
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