JP4198593B2 - フィルタ装置及びフィルタ装置用ハウジング - Google Patents

Description

本発明は、ハウジングと、膜によって互いに分離された少なくとも２つの流れ空間（flow chamber）と、流れ空間毎の少なくとも１つの連結部と、ハウジングの端部領域に配置され、該端部領域に直接的又は間接的に連結される少なくとも１つのフィルタキャップとを備えたフィルタ装置に関する。さらに、本発明は、膜によって互いに分離された少なくとも２つの流れ空間と、その流れ空間のうち１つに連通するとともに、フィルタキャップを被せることによって密封可能な少なくとも１つの端部領域とを備えたフィルタ装置用ハウジングに関する。

このタイプのフィルタ装置は、血液透析、血液濾過、血液透析濾過の分野で幅広く使用されている。一般的に、これら装置はハウジングを備えており、ハウジング内には、２つの流れ空間を分離する複数の中空繊維からなる繊維束が配置されている。中空繊維の中空部分には血液が流れる一方、ハウジングによって形成された繊維の外側空間には透析液が流れる。前記繊維の端部は、ハウジングの端部領域にある注型コンパウンドに収容される。一般的に、注型コンパウンドは、ハウジングの端部領域で注型用キャップに注入される。注型コンパウンドを十分に硬化させた後、前記注型用キャップが除去され、注型物が切断される。このようにして、繊維の端部が開放される。繊維の端部が切り落とされた後、フィルタキャップがハウジングに被せられる。

既知のフィルタ装置では、一般的に、流れ空間毎に２つの連結部が設けられ、これら連結部を通して、特定の媒体（血液／透析液）が供給されたり除去されたりする。これら連結部はハウジングのフィルタキャップにあり、そのため、ハウジングには連結部がない。中空繊維束の周りを流れる透析液用の連結部がハウジング表面にあり、血液用の連結部がフィルタキャップにあるフィルタ装置も公知である。全ての連結部及び／又は連結ピースがフィルタキャップにあるフィルタ装置は、欧州特許第887,100号明細書から公知である。このフィルタ装置では、全ての連結部が前記フィルタ装置の片側に並べられ、これらの中央線は互いに平行に延びている。このように、連結部又は連結ピースが相手方の連結部又は連結ピースと封止結合するようにフィルタ装置を差し込むことによって、濾過機械、透析機械、又は支持部材と容易にかつ確実に連結することができる。

しかしながら、このタイプのフィルタ装置には、ハウジングの上にフィルタキャップを被せる際の公差のため、このタイプのフィルタ装置が対応する相手方部分に連結される際に位置決めの問題が生じるという欠点がある。このため、フィルタ装置の連結部及び／又は連結ピースと対応する相手方部分との間で最適に封止結合されない可能性がある。その結果、フィルタ装置が十分に機能せず、患者を危険にさらす恐れがある。

位置決めの際のこのような問題を回避するために、フィルタ装置を保持する保持部材の連結部間の間隔を、この間隔がフィルタ装置の連結部間の間隔に一致するように、保持部材の芯出しピンを用いて正確に位置決めすることが欧州特許第887,100号明細書で提案されている。このようにして確実な連結が可能であるが、このような補正は比較的複雑である。

ハウジングと、その上に被せるフィルタキャップとを備えていないが、長さ方向に互いに連結されて中空繊維束を収容する２個のハウジング半体を備えたフィルタ装置が、米国特許第4,211,597号明細書から公知である。このタイプのフィルタ装置を製造する際は、最初にフィルタハウジングが、それとは別に中空繊維束が、それぞれ別の作業工程で製造される。その後の製造工程では、この中空繊維束がハウジングの両半体に収容され、これら半体が互いに液密に連結される。

本発明の目的は、保持部材にフィルタ装置を装着する際に位置決めの問題が起こらないように、この種のフィルタ装置を改良することである。

前記目的を満たすために、この種のフィルタ装置では、流れ空間の全ての連結部がハウジングの表面に、透析機械又は濾過機械の保持部材における相手方部分に連結されるようハウジング表面の中心に対し一方の側に向きかつ互いに平行に延びた状態で並べられて配置される。これにより、前記フィルタ装置の表面における連結部間及び／又は連結ピース間の間隔が正確に決められるため、前記の位置決めの問題は起こらない。フィルタキャップ製造時又はハウジング表面にフィルタキャップを装着する際に公差のばらつきがあっても、保持部材の相手方部分に最適に連結することにとって何ら支障はない。

本発明に係るフィルタ装置の製造時に、注型コンパウンドが注型用キャップを被せたハウジングに注入され、それにより、ハウジング端部が閉塞される。注型コンパウンドの注入と硬化の後、注型用キャップが除去され、繊維の端部が切り落とされる。そこで、エンドキャップが被せられるので、公差のばらつきは、この作業工程でも、本発明に係るエンドキャップの製造においても、決定的なものではない。全ての連結部が本発明に係るハウジングの表面に配置されるので、連結部間の間隔及びその位置合わせは、フィルタキャップの構成及び配置とは無関係である。

本発明のさらなる実施形態では、ハウジングが管状に構成されており、ハウジングの両端部領域の上に配設されるとともに、該端部領域に連結される２つのフィルタキャップが設けられている。ここで、ハウジングは、フィルタキャップを用いて両端部領域で密封される中空シリンダとして構成される。本発明では、フィルタキャップは全てハウジングの表面に設けられているので、フィルタキャップには連結部がない。

本発明のさらなる実施形態では、流れ空間毎に２つの連結部が設けられている。ここで、連結部のうち１つは、浄化される血液及び／又は新しい透析液の入口として用い、他方の連結部は、浄化後の血液及び／又は廃棄される透析液の出口として用いる。

ハウジングの端部領域毎に２つの連結部が配設され、それぞれハウジングの長手方向に対して上下に又は横並びに配設されてもよい。これらの場合、連結部の１つは、血液が流れる室に連結され、他方の連結部は透析液空間に連通される。これが実現できるのは、例えば、連結部がハウジング上に形成された突出部に受け入れられている場合、又は連結部に連通されて流れ空間に達する対応の導管が突出部の内側に延びている場合である。

本発明のさらなる実施形態では、連結部は、ハウジングに対して径方向又は接線方向に延出する連結ピースを有している。連結ピースを接線方向に配設する場合、血液案内路を用いて、注型コンパウンドの構成を対応させることによって、中空繊維の端部に略均一に血液を供給してもよい。

血液用連結ピースは、接線方向に構成されるとともに血液案内路に通じており、この血液案内路は、前記フィルタ装置の中空繊維束を囲む注型コンパウンドの外周の少なくとも一部に沿って延びてもよい。血液は血液用連結ピースを流れてから次に血液案内路を流れる。血液案内路は、注型コンパウンドの外周の少なくとも一部に沿って延び、この導管を用いて、血液は注型コンパウンドの切断面、すなわち中空繊維の開口端に達する。透析液用連結部でも、接線方向に沿った形態が勿論可能である。この場合も、連結部が適切に配置されることによって、繊維の外側空間に透析液が良好に流れ、それによって膜を介して物質が最適に置換できる。

ハウジングの端部領域は径が大きくなっていて、これより小さい径で突出した突出部を有しており、この突出部は、中空繊維束を収容する注型コンパウンドに埋め込まれていてもよい。これにより、透析液空間は、それ以外の封止手段がなくても封止することができる。この封止状態は、突出部を注型コンパウンド内に収めた状態でキャスティングすることによって形成される。この突出部は、注型コンパウンド内へ延出する、意図的に切り取って成形されたアンダカット鍔を有してもよい。注型コンパウンドは一般的にポリウレタンからなる。突出部は一般的にポリプロピレンからなる。注型物が製造後に収縮することを利用して注型コンパウンドを突出部に密着させることによって、血液側と透析液側との間が封止される。突出部は、例えばプラズマ処理によって、特に接着性を高めてもよい。円筒形状だけでなく、「星型折曲形状」のような他の幾何学的形状も可能である。

フィルタキャップは、ハウジングの表面に接着、溶接又は螺着されていてもよい。本発明の好ましい実施形態では、前記ハウジングの内部又は表面に、前記フィルタ装置を介して案内された媒体の特性を検知及び／又は変更可能にし、或いは前記フィルタ装置の中の流れに影響を与えることができる機能要素が組み付けられている。

このタイプの機能要素には、導管、バルブ、ポンプ、測定室、フィルタ、通気室及び通気膜が含まれてもよい。これにより、濾過の機能だけでなく、通気、濾過、又はポンピングのようなさらに重要な機能も担う高水準の組込み型ディスポーザブルが提供される。この種の機能要素は、従来は一般的に、透析用ディスポーザブルの外側にあり、それらに対応する多数の連結部が個々の部品の間にあったため、複雑な製造工程及び組立てが必要なだけでなく、それに応じて封止の問題も生じていた。前記機能要素は、ハウジング自体の内部又はハウジングの表面にあってもよい。これにより、機能を多数含む射出成型部品が形成される。この種のディスポーザブルは、１つの本体からなり、そのために大幅な材料の節約になる。また、特に連結加工が不要になるため、このディスポーザブルは製造し易くかつユーザーフレンドリであって、しかも良好に封止される。ハウジングとフィルタキャップはポリプロピレンからなってもよい。

本発明のさらなる実施形態では、連結部は連結ピースを有し、この連結ピースの端部領域は、互いに平行な面上又は同一の面上にある。フィルタ装置が配置される保持部材の形態に応じて、これに対応するよう連結ピースを様々に配置してもよい。

連結部は連結ピースを有しており、前記連結ピースは、共通の長手方向の面上又は互いに平行な長手方向にある面上にあってもよい。

また、本発明は、膜によって互いに分離された少なくとも２つの流れ空間と、該流れ空間のうち１つに連通するとともに、フィルタキャップを被せることによって密封可能な少なくとも１つの端部領域とを備えたフィルタ装置用ハウジングに関する。前記流れ空間毎に少なくとも１つの連結部を有し、これら流れ空間の全ての連結部が前記ハウジングの表面に、透析機械又は濾過機械の保持部材における相手方部分に連結されるようハウジングの中心に対し一方の側に向きかつ互いに平行に延びた状態で並べられて配置されている。

ハウジングは、請求項３〜７又は９〜１３のうちいずれか１項に応じて構成されていることが好ましい。

以下、本発明のさらなる詳細及び利点を図示の実施形態の例に基づいてより詳細に説明する。

図１は、本発明に係るフィルタ装置のハウジング１０の斜視図である。ハウジング１０は管状に形成されている。ハウジングの２つの端部領域はそれぞれフィルタキャップ４０，４０′を用いて密封される。フィルタキャップ４０，４０′には連結部がない。ハウジング１０には、端部領域毎に２つの連結部２０，２２及び３０，３２があり、これら連結部は連結ピース２０′，２２′，３０′，３２′として構成されている。連結部２０，２２はそれぞれフィルタ装置の血液が流れる空間に連結され、他の連結部３０，３２はそれぞれフィルタ装置の透析液が流れる空間に連結されている。連結ピース２０′，２２′，３０′，３２′の端部領域は同一平面上に位置するのみならず、同一の長手方向の面上に位置している。連結部２０，２２，３０，３２の位置は、ハウジング１０の製造中に正確に固定される。これにより、図示のフィルタ装置が透析装置の対応する保持部材に連結される際に、正確に位置決めされ、非常に優れた封止結合が実現される。

本発明に係るフィルタ装置ではフィルタキャップが連結部を有していないため、連結部を有するフィルタキャップを用いて前記目的を既知のように実現する際に生じる位置決めの問題が回避される。そのため、フィルタキャップ４０，４０′を製造する際、又は、ハウジング１０上に装着する際に公差のばらつきがあっても、フィルタ装置を透析装置の保持部材に正確に連結することにとって何ら重要なことではない。

中空繊維束（図示せず）は、ハウジング１０と封止結合する注型コンパウンドによって端部領域に固定されてハウジング１０に収容される。注型コンパウンドによって、血液室は、透析液が流れる繊維の外側空間から分離される。前記血液室は、フィルタキャップ４０，４０′によって形成されており、連結部２０，２２及び中空繊維の中空部分と連通している。

図２は、本発明に係るフィルタ装置の側面図である。このフィルタ装置は、図１に概略的に示すものに相当する。

図３は、ハウジング１０の表面における連結ピース２０′，２２′，３０′，３２′の位置決めに関する長手方向の断面図である。図３の右側に示す網掛け領域は、注型コンパウンド５０であり、この注型コンパウンド５０は中空繊維の端部を固定する。ハウジング１０の端部領域から遠い方の２つの連結ピース３０′，３２′を用いて、中空繊維束を密封する繊維の外側空間に対して透析液が供給又は排出される。連結ピース２０′，２２′を用いて血液が供給又は排出される。この血液は、連結部２０，２２及び／又は連結ピース２０′，２２′を通じて、フィルタ装置に導入されるとともに、フィルタ装置から排出される。これら連結部は血液室に連結されており、この血液室は、フィルタキャップと注型コンパウンド５０との間に形成されている。血液室には、中空繊維束の繊維の開口端が通じている。

連結ピース２０′，２２′は、ハウジング１０に恒久的に連結していても、対応する受入部に螺着されてもよい。

図４は、連結部２０，３０及び／又は連結ピース２０′，３０′が横並びに配設されている本発明に係るフィルタ装置のハウジング１０の端部領域を示す。連結ピース２０′，３０′は、ハウジング上に設けられた取付機構によって形成されており、ここには、連結部２０，３０を透析液空間及び血液室に連結する導管が延びている。ハウジング１０の端部領域には環状のフランジがあり、その上にはフィルタキャップ（図示せず）が被せられてハウジングに連結される。

図５は、図４に示すハウジングと、透析装置の保持部材とを断面で示している。ハウジング１０の連結ピース２０′，３０′は、保持部材１００の対応する相手方部分１２０′，１３０′に連結されることにより、封止状態を形成している。連結部及び／又は連結ピースの位置はハウジング１０上で固定されているので、対応する相手方部分１２０′，１３０′の位置を補正するための保持部材の補正装置は必要ない。

図５に示す実施形態の例では、連結ピース２０′，３０′に収容されたＯリングシールによって、連結ピース２０′，３０′と、その相手方部分１２０′，１３０′との間が封止結合されている。

図６は、接線方向に設けられた連結ピース２０′，３０′を有するハウジングの斜視図であり、連結ピース２０′，３０′は連結部２０，３０を有し、そのうち１つは、フィルタ装置の血液が流れる側に連結され、もう１つはフィルタ装置の透析液が流れる側に連結される。ハウジング１０の端部領域は径が大きくなっており、これより小さい直径で突出した環状突出部８０を有している。この突出部８０は、中空繊維束を収容する注型コンパウンド（図６では図示せず）に埋め込まれる。この状態は図７に詳細に示す。図７のうち、上図は長手方向の断面図を示し、下図は横方向の断面図を示す。

図７は、フィルタ装置を概略的かつ簡単に示す長手方向及び横方向の断面図である。図７の上図に示す長手方向の断面図では、フィルタ装置の外形が示されていない。さらに、連結ピース２０′も図７の上図には示されていない。

図７の上図から判るように、ハウジング１０の環状突出部８０は、注型コンパウンド５０に埋め込まれている。注型コンパウンド５０を円筒状領域８０に押圧することで、血液側と透析液側とが封止される。この領域８０は、アンダカット鍔８２を有し、注型コンパウンド５０に入り込んで延出している。注型コンパウンド５０が収縮して内部応力が起こるため、注型コンパウンド５０は突出部８０を押圧して密封状態を形成する。この際、意図的に切り取って成形されたアンダカット鍔８２を有する突出部８０を注型コンパウンド５０内に収めた状態でキャスティングしさえすれば、血液側と透析液側との間が封止される。突出部８０は、プラズマ処理によって接着性を高くしてもよい。突出部８０は、図示の環状形状だけでなく、「星型折曲形状」のような他の幾何学的形状であってもよい。前記目的を既知のように実現する場合と比べて、接着で封止されるのではなく、注型物の収縮で起こる内部応力を用いて注型コンパウンド５０を突出部８０と密着させることによって封止される。

血液及び透析液用の連結ピース２０′，３０′は、図７の下図に示すように、ハウジング１０上に接線方向に配置されている。図７の下図において、線Ｂ−Ｂに沿う断面は、図７の上図に対して１８０°回転している。突出部８０の断面線は、図７の下図（断面Ａ−Ａ）では示していない。注型コンパウンド５０内に血液案内路６０があり、この案内路６０は、血液用連結ピース２０′と隣接して、血液用連結ピース２０′を注型コンパウンド５０の上部と連通させており、そのため、中空繊維の開口端領域とも連通させている。また、血液案内路６０は、注型コンパウンド５０の表面にできるだけ均一に血液を供給するために用いられてもよい。このため、血液案内路６０は、スパイラル状に上昇するように構成されてもよい。

ハウジング１０はフィルタキャップ４０によって密封され、このキャップ４０は溶接によってハウジング１０と面一になるよう連結されている。フィルタキャップ４０によって、注型コンパウンド５０の上方に血液室が形成される。この血液室から、血液が中空繊維の中空部分に流入するよう案内されたり、そこから流出するよう案内されたりする。図７からも判るように、フィルタキャップ４０には連結部がない。

最後に、図８は、本発明に係るフィルタ装置のハウジング１０の斜視図である。これらの図から再度判るように、全ての連結部２０，２２，３０，３２及び／又はこれらに対応する連結ピース２０′，２２′，３０′，３２′がハウジング１０の表面に配置されている。溶接可能なフィルタキャップは、上述のように、血液室を形成するために用いられる。また、これらキャップは空気分離膜のような別の機能要素を有していてもよい。

本発明に係るフィルタ装置は、対応する相手方部分を有する透析装置の保持部材と簡単に連結できるだけでなく、さらに高水準の組込み型ディスポーザブルを提供することができる。この装置は、ポンプ、フィルタ、測定装置、制御装置、温度制御装置、通気装置等の機能要素を有してもよい。これら機能要素はハウジングの中又は表面に配置されるので、ハウジングの外側にこれら機能要素が連結される際に前記目的を既知のように実現した場合に生じた封止の問題がなくなる。前記目的を既知のように実現する場合は、このような機能要素は、複雑な配管系に組み込まれており、連結部が多数になるため、封止の問題が起こる。また、この複雑な配管系を製造し、作動させることは複雑である。本発明に従って目的を実現する場合は、機能要素をフィルタ装置内やその表面に組み付けることによって、この問題を解決できる。このため、連結部材が必要ないので、これに対応する製造上の（組立て、滅菌、耐性に関する）障害がなくなる。

公差があったとしても、フィルタキャップの製造及び／又は配置の際の正確な連結には支障がないので、本発明に係るフィルタ装置の製造の完全な自動化が大幅に簡単になるというさらなる利点が得られる。同じ理由のため、ディスポーザブルを透析機械の保持部材に自動的に連結できるようになり、そのため、取扱いが容易になる。

本発明に係るフィルタ装置のハウジングの概略斜視図である。 本発明に係るフィルタ装置の側面図である。 本発明に係るフィルタ装置のハウジングの長手方向の断面図である。 横並びの連結ピースを有する、本発明に係るフィルタ装置のハウジングの斜視図である。 図４に示すハウジングと、透析機械の保持部材との断面図である。 接線方向に延出している連結ピースを有する、本発明に係るフィルタ装置のハウジングの端部領域の斜視図である。 接線方向の連結ピースを有する、本発明に係るフィルタ装置の端部領域の長手方向の概略断面図である。 接線方向の連結ピースを有する、本発明に係るフィルタ装置のハウジングの斜視図である。

Claims (15)

1. ハウジング（１０）と、膜によって互いに分離される少なくとも２つの流れ空間と、該流れ空間毎の少なくとも１つの連結部（２０，２２，３０，３２）と、前記ハウジング（１０）の端部領域上に配設され、該端部領域に直接又は間接に連結されて前記ハウジング（１０）の端部領域を密封する少なくとも１つのフィルタキャップ（４０，４０′）とを備えたフィルタ装置であって、
   前記流れ空間に対する全ての連結部（２０，２２，３０，３２）が前記ハウジング（１０）の表面に、透析機械又は濾過機械の保持部材における相手方部分に連結されるようハウジング（１０）の中心に対し一方の側に向きかつ互いに平行に延びた状態で並べられて配置されていることを特徴とするフィルタ装置。
2. 請求項１記載のフィルタ装置において、
   前記ハウジング（１０）は管状に構成されており、
   該ハウジング（１０）の両端部領域の上に、該端部領域に連結される２つのフィルタキャップ（４０，４０′）が設けられていることを特徴とするフィルタ装置。
3. 請求項１又は２記載のフィルタ装置において、
   前記流れ空間毎に２つの連結部（２０，２２，３０，３２）が設けられていることを特徴とするフィルタ装置。
4. 請求項３記載のフィルタ装置において、
   前記ハウジング（１０）の端部領域毎に２つの連結部（２０，２２，３０，３２）が、それぞれハウジング（１０）の長手方向に対して上下又は横並びに配設されていることを特徴とするフィルタ装置。
5. 請求項１〜４のうちいずれか１項に記載のフィルタ装置において、
   前記連結部（２０，２２，３０，３２）は、前記ハウジング（１０）に対して径方向又は接線方向に延出する連結ピース（２０′，２２′，３０′，３２′）を有していることを特徴とするフィルタ装置。
6. 請求項５記載のフィルタ装置において、
   血液用連結ピース（２０′，２２′）は、接線方向に構成されるとともに、血液案内路（６０）に通じており、
   前記血液案内路（６０）は、前記フィルタ装置の中空繊維束を密封する注型コンパウンド（５０）の外周の少なくとも一部に沿って延びていることを特徴とするフィルタ装置。
7. 請求項１〜６のうちいずれか１項に記載のフィルタ装置において、
   前記ハウジング（１０）の端部領域は径が大きくなっていて、これより小さい直径で突出した突出部（８０）を有しており、
   前記突出部（８０）は、中空繊維束を密封する注型コンパウンド（５０）に埋め込まれていることを特徴とするフィルタ装置。
8. 請求項１〜７のうちいずれか１項に記載のフィルタ装置において、
   前記フィルタキャップ（４０，４０′）は、前記ハウジング（１０）の表面に接着、溶接又は螺着されていることを特徴とするフィルタ装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のフィルタ装置において、
   前記ハウジング（１０）の内部又は表面に、前記フィルタ装置を介して案内された媒体の特性を検知及び／又は変更可能にし、或いは前記フィルタ装置の中の流れに影響を与えることができる機能要素が組み付けられていることを特徴とするフィルタ装置。
10. 請求項９記載のフィルタ装置において、
    前記機能要素には、導管、バルブ、ポンプ、測定室、フィルタ、通気室及び通気膜が含まれることを特徴とするフィルタ装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のフィルタ装置において、
    前記ハウジング（１０）と前記フィルタキャップ（４０，４０′）はポリプロピレンからなることを特徴とするフィルタ装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載のフィルタ装置において、
    前記連結部（２０，２２，３０，３２）は連結ピース（２０′，２２′，３０′，３２′）を有しており、
    前記連結ピースの端部領域は、互いに平行な面上又は同一の面上にあることを特徴とするフィルタ装置。
13. 請求項１〜１２のうちいずれか１項に記載のフィルタ装置において、
    前記連結部（２０，２２，３０，３２）は連結ピース（２０′，２２′，３０′，３２′）を有しており、
    前記連結ピースは、共通の長手方向の面上又は互いに平行な長手方向にある面上にあることを特徴とするフィルタ装置。
14. 膜によって互いに分離された少なくとも２つの流れ空間と、該流れ空間のうち１つに連通するとともに、フィルタキャップ（４０，４０′）を被せることによって密封可能な少なくとも１つの端部領域とを備えたフィルタ装置用ハウジングであって、
    前記流れ空間毎に少なくとも１つの連結部（２０，２２，３０，３２）を有し、
    これら流れ空間の全ての連結部（２０，２２，３０，３２）が前記ハウジング（１０）の表面に、透析機械又は濾過機械の保持部材における相手方部分に連結されるようハウジング（１０）の中心に対し一方の側に向きかつ互いに平行に延びた状態で並べられて配置されていることを特徴とするフィルタ装置用ハウジング。
15. 請求項１４記載のフィルタ装置用ハウジングにおいて、
    前記ハウジング（１０）は、請求項３〜７又は９〜１３のうちいずれか１項に応じて構成されていることを特徴とするフィルタ装置用ハウジング。

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