JPH0147204B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 半透膜２を介して２種の流体の間で物質を拡
散するための装置であつて、前記半透膜がスペー
サ板１により互いに分離された積重ね体をなして
配列され、前記スペーサ板１が前記流体のうちの
少くとも１種のための入口および出口４−７に接
続されたダクト１８，３５をそれぞれの表面上に
備え、これ等のスペーサ板１がジグザグ状に折り
たたまれた１またはそれ以上の半透膜２の折り重
ね内に配列され、２つの横断方向のダクト１８
が、スペーサ板の２つの対向した前縁１７に近く
且つこれら前縁１７と実質上平行をなして配列さ
れるとともに、スペーサ板１の２つの前縁１７を
接続する２つの側端縁２４の少なくとも１つで開
口し、且つスペーサ板１と該スペーサ板相互間に
存する半透膜２の部分とから成る積重ね体が、該
積重ね体の長手方向に前記側端縁２４が配列され
るよう細長い形状を与えられて成る装置におい
て、 前記横断方向のダクト１８の各が、ダクト１８
の口部の外側にある空間が横断方向のダクト１８
に接続された作用チヤンネル３５と直接続いて接
続されるように、スペーサ板１の全く同じ側面の
実質上全体を横切るとともに、対向両側端縁２４
上に開口して前記側面上に延在することを特徴と
する装置。

２ 前記半透膜２が、折りたたみ端縁をスペーサ
板の側端縁２４と平行に且つこれと実質上合致さ
せて折りたたまれていることを特徴とする請求の
範囲第１項に記載された装置。

３ 前記スペーサ板が、一方の側からのみ、すな
わち他方の全折曲部へ向つて、折りたたまれた半
透膜２内へ挿入されていることを特徴とする請求
の範囲第２項に記載された装置。

４ 前記スペーサ板相互間の半透膜２を隣接する
スペーサ板１に押し当てるようになされた密封用
のビード３４が、スペーサ板の側端縁２４と平行
に且つこれらの側端縁の近くでスペーサ板の長手
方向に配列されていることを特徴とする請求の範
囲第２項に記載された装置。

５ 前記スペーサ板相互間の半透膜２を隣接する
スペーサ板１に強く押し当てるようになされた密
封用のビード１９が、前縁１７と平行に、且つ前
記横断方向のダクト１８と隣接する前縁１７との
間で、スペーサ板１の横断方向に配列されている
ことを特徴とする請求の範囲第２項に記載された
装置。

６ 前記スペーサ板１とスペーサ板相互間の半透
膜２とから成る積重ね体が、それぞれの流体のた
めの入口と出口４−７を有している外側ケーシン
グ１０内に配列されていることを特徴とする請求
の範囲第１項から第５項までのいずれか１項に記
載された装置。

７ 密封用材料がケーシング１０と、前記積重ね
体との間にストランド１４の形態で鋳込まれて、
それぞれの流体のための空所を相互から密封する
ようになされていることを特徴とする請求の範囲
第６項に記載された装置。

８ ２本の前記ストランドが、それぞれの横断方
向のダクト１８の開口のちようど内側の前縁１７
から始めて前記積重ね体のまわりで横断方向に延
在することを特徴とする請求の範囲第７項に記載
された装置。

９ ２本の前記ストランドが、スペーサ板１の長
手方向における側端縁２４のちようど内側を、前
記積重ね体のまわりで長手方向に延在することを
特徴とする請求の範囲第７項に記載された装置。

１０ ４本の前記ストランド１４が、互いに１ユ
ニツトをなして鋳込まれていることを特徴とする
請求の範囲第８項または第９項に記載された装
置。

１１ それぞれの流体のためのケーシングの入口
と出口４−７が、横断方向のダクト１８の開口に
関連して、および２つ折りにされた膜２の間の空
所に関連して、密封用材料である全ての前記スト
ランド１４の外側に配置されていることを特徴と
する請求の範囲第８項または第９項に記載された
装置。

１２ ケーシング１０が箱状主部分９ａとふた９
ｂとから成る装置において、密封用材料であるさ
らに他のストランド１５がふた９ｂと箱状主部分
９ａとの間に鋳込まれていることを特徴とする請
求の範囲第６項から第１１項までのいずれか１項
に記載された装置。

１３ 前記半透膜の両側にて本装置内に送り込ま
れた流体に対して前記密封用材料を密封遮断する
ためケーシングの主部分９ａおよび（または）ふ
た９ｂ内の密封ストランド１４の両側に配列され
た密封用ビード１６を備えていることを特徴とす
る請求の範囲第７項から第１０項までのいずれか
１項に記載された装置。

１４ ２つ折りにされた前記半透膜２を完全に圧
縮することなく外部から挾持するようにされた１
連のリブ２８が、横断方向のダクト１８とスペー
サ板１の本体の作用表面との間に配列され、互い
に隣接するスペーサ板１上の２つの前記対向リブ
２８の相互間距離は血液の入口から離れる方向に
おける前記スペーサ板の横断方向で増大し、また
血液の出口に向う方向で減ずるようにされている
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載された
装置。

技術の分野 本発明は、半透膜を介して２種の流体の間で物
質を拡散するための装置であつて、上記半透膜が
スペーサ板により互いに分離されて積重ね体をな
して配列され、上記スペーサ板が前記流体のうち
の少くとも１種のための入口と出口に接続された
ダクトをそれぞれの表面に有し、これ等のスペー
サ板がジグザグ形に折りたたまれた１つまたはそ
れ以上の半透膜の層をなして、配列されて成る装
置に関する。

本発明による装置は、先ず第１に、血液の浄化
に、すなわちいわゆる人工賢臓として使用される
ように企図されている。だが、本発明による装置
が多くのその他の目的にも使用できることは当業
者には明らかであろう。本発明は、たとえば、血
液の酸素添加にも使用されることができる。さも
なければ、本発明にしたがつた装置は一方のガス
から他方へ物質を転送するのにも使用できる。し
たがつて、以下の説明で流体なる術語は液体のみ
でなくガスをも意味して用いられている。

背景の技術 上記形式の装置はそれ自体は周知され、且つた
とえば西独国特許第2523803号および米国特許第
3585131号の明細書に詳細に記載されている。し
たがつてこれ等の文書は背景の技術の一部をなし
ているて云われてもよい。さらにまたスウエーデ
ン特許第218441号、第301029号、第325370号、第
314167号、第342144号、第355293号、第365119
号、第393534号、および第407900号の各明細書に
も記載されている。これ等の記載の全ての装置は
半透膜をできれば相互間に対をなして配列された
１重ねのスペーサ板から成るが上記膜がジグザグ
状に折りたたまれているとは云えない。その代わ
りに、この種の折りたたみはたとえば米国特許第
4116841号、第3979293号、第3862031号、第
3788482号および第3780870号の各明細書に開示さ
れている。

本発明の開示 本発明による装置は、前記スペーサ板の２つの
対向した前縁近くに配列されて、これらの前縁と
実質上平行をなし、またスペーサ板の前縁を接続
する両側端縁で開口する２つの横断方向のダクト
を有していることを特徴としている。

スペーサ板と、該スペーサ板相互間の半透膜の
部分（スペーサ板に挾まれた部分）とから成る積
重ね体はできれば前記側端縁を前記積重ね体の長
手方向に配列されている細長い形状を与えられて
いることが好ましい。前記横断方向のダクトは、
ダクトの口部の外側にある空間（前記積重ね体と
該積重ね体を収納するケーシングとの間の空間）
が横断方向のダクトに接続された作用チヤンネル
（注：スペーサ板はダクト１８以外に異なる種類
のダクトを有しており、ここではダクト１８と区
別するために作用チヤネルと称する）と直接続い
て接続されるように、スペーサ板の全く同じ側面
の実質上全体を横切るとともに、対向両側端縁上
に開口して前記側面上に延在する。かくすること
で、例えば、互いに直接相対向して配列された２
つの横断方向のダクトが一方の媒体の供給に利用
され、２つのダクトの間の空間であつて、２つの
膜層によつて２つのダクトから分離された空間が
他方の流体の供給に利用され得る。

できれば、前記半透膜が、その折りたたみ端縁
を前記スペーサ板の側端縁と平行且つ実質上合致
させて、折りたたまれて配列されることが好まし
い。したがつて上記側端縁は折りたたみを助勢す
るであろう。

できればこれ等のスペーサ板は片側からのみ半
透膜内へ、すなわち、全ての他の折り目内へ挿入
されるように配列することが好ましい。したがつ
て前記流体の一方が上記の側から供給されまた他
方の流体が反対側から、すなわち、スペーサ板を
含んでいない折目内へ導入されることができる。
さもなければ、他の形式のスペーサ板が後に言及
した折目内へ挿入されてもよい。

上記スペーサ板相互間に配置された半透膜を隣
接したスペーサ板に押し当てることを目的とした
密封用ビードがそれぞれの側端縁と平行をなし且
つこれ等の端縁近くにて上記スペーサ板の長手方
向に配列された場合に特に良好なシールが得られ
る。同様に、密封用ビードが、前記スペーサ板の
相互間に配置された半透膜を隣接のスペーサ板に
つよく押し当てるため、前記横断方向のダクトと
隣接の前端側との間にてこれ等の前端縁と平行を
なして前記スペーサ板の横断方向に配列され得
る。これ等の密封用ビードのおかげで、その他の
手段では、射出されて２つの流体を互いに分離す
るのに用いられる密封用材料の必要量を制限する
ことができる。

スペーサ板と、スペーサ板相互間の半透膜とか
ら成るこの積重ね体がそれぞれの流体のための入
口と出口とを有する外側ケーシング内に配列され
た場合（この配列関係をパツクと称する）に特に
良好な緊締度が得られる。したがつて、前記密封
用材料はストランドの形で前記外側ケーシングと
前記積重ね体との間に鋳込まれ得る。密封用材料
の２本のストランドは前記それぞれの横断方向の
ダクトの開口のすぐ内側の前縁から始めて、前記
パツクのまわりで横断方向に延在するようにされ
ることができる。それと同時に２本の他のストラ
ンドがスペーサ板の長手方向における前記側端縁
の直ぐ内側を長手方向にて前記パツクの周りに延
在するようにされることができる。このような配
列では、前記ケーシングとスペーサ板の積重ね体
との間に展開されねばならない場合に比して、比
較的に少量の密封用材料で済む。前記４本のスト
ランドが１ユニツトとして一緒に鋳造される場
合、密封用材料の射出成形が容易にされる。

それぞれの流体のためのケーシングの入口と出
口とは、前記横断方向のダクトの開口に関連し
て、また前記横断方向のダクト内に配列された２
つ折りの半透膜の相互間の空所に開連して、密封
用材料である全ての前記ストランドの適当に外側
に配列されている。

本発明の好ましい実施例においては、前記ケー
シングは箱状の主部分とふたとから成つている。
密封用材料から成るさらに他のストランドが、前
記ふたと前記箱状主部分との間に鋳込まれた場合
に特に良好な密閉性が得られる。

前記密封ストランドの両側にて、ケーシングお
よび（あるいは）ふたの主部に、本装置に送り込
まれる流体に対し密封用材料を密封遮断するため
ケーシングおよび（あるいは）ふたの主部に密封
用ビードが配備されてもよい。このことは、本装
置が液体を充満されている間に加熱殺菌されるべ
きであれば、特に重要である。

好ましい一実施例においては、２つに折られた
半透膜を完全に圧縮することなく、これ等の相互
間の前記半透膜を外側から支持するようにされた
リブが前記横断方向のダクトとスペーサ板の本体
の作用表面との間に配備されている。互いに隣接
したスペーサ板上のこの相対向する２つのリブの
相互間隔は、血液の入口から離れる方向で前記板
の横断方向に増大され、且つ血液の出口に向う方
向に減ぜられる。このように本装置は幅全体にわ
たり可能な最大限に利用される。

ここで、本発明の利点の一つを挙げると、本発
明においてはスペーサ板を十分薄肉化し得ること
である。このことは、例えば特開昭55−11072号
公報、米国特許第3585131号明細書に示されたス
ペーサ板と対比すれば容易に理解される。すなわ
ち、それ等に示されたスペーサ板に形成されてい
るダクトは単に流体導通用貫通口まで伸びている
に過ぎず、この貫通口には、スペーサ板を薄肉化
した場合にその成形上フラツシユ（ばり）の張り
出しを避け得ないのである。本件発明のスペーサ
板ではこのような流体の流れを阻害するフラツシ
ユの問題は生じない。

以下において本発明は本発明の主題の好ましい
実施例および代りとなる他の実施例とを一例とし
て示している添付図面に関してかなり詳細に述べ
られる。

第１図は好ましい一実施例における本発明によ
る全装置の斜視図、 第２図は上方から見た第１図の装置の平面図、 第３図は本発明にしたがつた装置内に配列され
るスペーサ板と上記板の相互間の膜材料とから成
る積重ね体の第１の配列の概略図、 第４図は上記積重ね体のための代りとなる他の
配列を示した概略図、 第５図は第２図の−線に沿つた断面図、 第６図および第７図は第５図のそれぞれ左方部
分および右方部分の拡大図、 第８図は第２図の−線に沿つた拡大図、 第９図は第２図の−線に沿つた断面の小部
分を示した図、 第１０図および第１１図は本発明にしたがつた
装置の外側ケーシングに属するふたの下方から見
た平面図および縦断面図、 第１２図および第１３図はケーシングの残部す
なわち底部分の上方から見た平面図および一部断
面による側面図、 第１４図および第１５図は本装置内に含まれる
スペーサ板の上方からと下方から見た平面図、 第１６図は同じスペーサ板の端面図、 第１７図は第１５図の−の線に沿つた
断面図、 第１８図は第１４図の−に線に沿つた
断面図、 第１９図は第１５図から分離されて拡大された
円形の区域を示した図、 第２０図は第１９図の−線に沿つた断
面図である。

本発明の最良の実施法 一例として図示されている本発明にしたがつた
装置は先ず第１に透析に使用されるように企図さ
れ、したがつてこのような処置に関して以下にお
いて述べられる。

この装置は全体を符号１０で示されている外側
ケーシングから成つている。このケーシングは箱
状主部分（底部分）９ａと、上方のふた９ｂとか
ら成つている。血液のための入口と出口とがそれ
ぞれ符号６と７とで示され、また本装置が透析器
として使用されるべきであれば、透析物のための
入口と出口とがそれぞれ符号４および５で示され
ている。符号３ａおよび３ｂは凹み部分を示し、
その第１のものは透析機械内に本装置を固定する
のに使用されるように企図され、また他方のもの
は材料の節約のため配設されている。

第１図に図示されているケーシング１０はスペ
ーサ板と板相互間の半透膜とから成る積重ね体を
含むことを企図されている。第３図には符号１で
示されているスペーサ板と半透膜２とから成るこ
の種の積重ね体の好ましい配列が図示されてい
る。半透膜２は折りたたまれて、２重の層２ａを
形成し、この２重の層２ａに血液が矢印Ｂで示さ
れているように進入することができるようにされ
ている。他方において、透析物は矢印Ｄで示され
ているように反対側から進入することができる。
このようにして、血液は半透膜の片側を、すなわ
ち、２重の層２ａの内部を流れることができ、ま
た透析物は半透膜の反対側の前記スペーサ板内の
ダクト内を流れる。

第４図には半透膜とスペーサ板との代りとなる
他の配列が図示されている。半透膜は本例におい
て符号２で示され、またスペーサ板はそれぞれ１
ａおよび１ｂで示されている。これ等のスペーサ
板１ａは透析液Ｄのためのダクトを包含し、また
スペーサ板１ｂは血液Ｂのためのダクトを包含し
ている。

第２図は第１図に図示されているケーシング１
０に属するふた９ｂの上方から見た平面図であ
る。この図は第５図から第９図までに示されてい
る断面の位置を主として示すことを企図されてい
る。符号１１および１２は密封用材料、たとえば
ポリウレタン射出のための入口を示している。密
封が行われる方法を以下においてきわめて詳細に
述べる。符号１３は全体としての装置の積重ねを
容易ならしめるように企図されている配向孔を示
している。

第５図には第２図における−線に沿つた断
面が示されている。箱状主部分９ａおよびふた９
ｂから成るケーシング１０はスペーサ板１と、上
記板の相互間の半透膜とから成る積重ね体を収納
している。符号２で示されている半透膜は第６図
および第７図における拡大断面図できわめて明瞭
に理解されることができる。符号１４および１５
は、主として、第１０図および第１２図に関して
以下においてきわめて十分に述べられる密封用材
料から成るストランドを示している。符号４ａは
透析液のための入口４の延長部を示している。ま
た符号７ａは血液の出口７の対応した延長部を示
している。

第２図の−線に沿つた断面図である第８図
において、密封用ストランド１４および１５と密
封用ビード１６との例が図示されている。第８図
はまたスペーサ板２の前縁近くで且つこれ等と平
行をなしてスペーサ板２を横切つて配列された横
断方向のダクト１８を通る横断面をも示してい
る。最後に、第８図はさらに後にきわめて詳細に
説明される密封用のみぞ１９をも示している。

第１０図および第１１図には下から見た縦断面
の形でふた９ｂが図示されている。第１０図に
は、下方からあるいはケーシング１０の内部から
見た血液のための入口６と出口７および透析液の
ための入口４と出口５が図示されている。第５図
から第８図までに図示されている密封用ストラン
ド１４は第２図に図示されている射出開口１１と
関連しているダクト１４ａを通し形成されてい
る。ダクト１４ａはまた箱状主部分９ａ内を引続
いて延びている。したがつて、ストランド１４は
スペーサ板１とこれ等のスペーサ板相互間の半透
膜２とから成る全積重ね体の周りを積重ね体の横
断方向のみでなく長手方向に延在するであろう。
第１０図において、積重ねを容易ならしめる孔１
３と、密封用ストランド１５のための射出孔とが
明瞭に示されている。さらにその上に、密封用の
ビード１６がダクト１４ａの両側にあるのが明ら
かに示されている。最後に、符号２２が前記ふた
を固定するように企図された締着用のフランジを
示している。

第１２図および第１３図には上方と側方から見
た箱状主部分９ａが一部断面で示されている。本
例においても、密封用ストランド１４を生ぜしめ
るダクト（みぞ）１４ａを認めることができる。
積重ねを容易ならしめる孔１３に対応した凹み部
分２０が本例においても発見される。凹み部分２
０が張出部分２１に対向して位置決めされている
ことは注目されるべきである。この張出部分２１
は第１０図のふた９ｂ上に明らかに図示されてい
るがきわめて概略的に画かれている第１図には図
示されていない。

第１２図には、ダクト１４ａの両側に第５図か
ら第８図に示されている密封用ビード１６が同様
に示されている。これ等の密封用ビードは使用さ
れた密封用材料がダクト１４ａから押し出される
のを防止することを企図されている。それと同時
に、これ等の密封用ビード１６は供給される透析
液またはその他の液のみでなく血液が、使用され
ている密封用材料と接触するのを防止する。透析
器が液体で充満された場合に加熱殺菌されること
を企図されているならば、他の材料が、結合剤か
ら、入つてくる液体に伝達されるおそれがあるの
で、このことは特に重要である。

ふた９ｂは箱状主部分上の対応した締着フラン
ジ２３の下に係合する締着フランジ２２の助けで
底部分９ａに固定される。第１２図において、符
号４ａ，５ａ，６ａおよび７ａはそれぞれ透析液
および血液のための対応した入口および出口４，
５，６および７の延長部を示している。

第１０図から第１３図までに示されているその
他の詳細部は当業者には多かれ少なかれ自明であ
るかまたは本発明に関して余り重要ではなく、し
たがつて本文において詳細な説明の要がない。

第１４図から第２０図までの図には本発明にし
たがつた装置内に含まれるスペーサ板１の好まし
い実施例が図示されている。第１４図には下方か
ら見た上記板が示され、また第１５図には上方か
ら見た上記板が示され、また第１６図はその端面
図である。

上記スペーサ板は大体において従来どおりに、
たとえば前記スウエーデン特許のいずれかにした
がつて、型に合わせて作られることができる。だ
が、本発明によれば、このスペーサ板は第８図に
同様に図示されている横断方向のダクト１８をそ
の両端に有していることが不可欠である。これ等
の横断方向のダクト１８は側端縁２４の中の少く
とも１つで開口すべきである。図示されている例
においては、横断方向のダクト１８はスペーサ板
１の上方を横断方向に延びて、両側端縁２４上へ
開口している。前記横断方向のダクトは前記スペ
ーサ板の前縁と平行をなしている。第１７図およ
び第１８図から判るように、横断方向のダクト１
８は隣接しているスペーサ板に隣接している半透
膜を気密に押し当てるようにされたリブ２５を含
んでいる。さらにその上に、前記横断方向のダク
トは、単に外から前記半透膜を支持するように企
図された、小型の支持リブまたは支持フイン２６
を含んでいる。横断方向のダクト１８と本体の作
用表面との間には同様な圧力リブ２７が黒色で印
された多少低い支持リブ２８とともに存在してい
る。第１５図に矢印Ｂで示されるように、それぞ
れ血液の入口および血液の出口からより遠方に位
置決めされていればそれだけ支持リブ２８は漸進
的に低くなつている。その結果として、前記スペ
ーサ板の幅全体に跨つて血液の均等な流れが達成
される。第１９図できわめて明瞭に判るとうり、
前記作用表面自体は、ジグザグ形の突隆部２９お
よび３０で区画される作用チヤンネル（＊注：ダ
クトと称し得るが、ここではダクト１８と区別す
るために作用チヤンネルと称する）３５，３５…
から成つている。

第２０図は突隆部３０が突隆部２９と比較して
多少低いことを示している。支持点３２と鋳込み
点３３とを通過している際の血液と透析液との分
配を容易ならしめるように企図されている横断方
向分配ダクトが符号３１で示されている。

横断方向のダクト１８と前縁１７との間に配列
された密封用ビードが符号１９で示されている。
これと対応して、前記板の長手方向の側端縁２４
と平行に配置された密封用ビードが符号３４で示
されている。密封用みぞ１９および３４のおかげ
で、射出される密封用材料の量はストランド１４
（第５図−第８図）に制限されることができる。

スペーサ板１には積重ねを容易ならしめる孔が
同様に存在し、符号１３ａで示されている。第１
４図から第２０図内に与えられているその他の詳
細は当業者には容易に理解され、したがつて詳細
な説明は必要とされない。

以上において本発明の好ましい実施例を説明し
たが本発明の範囲ならびに精神を逸脱することな
くこれに各種の変更を施し得ることはもちろんで
ある。たとえば、スペーサ板は前記スウエーデン
特許の明細書記載のいずれかのスペーサ板に似る
ように変更されることができる。その代りに完全
に新しいパターンを思いつくことも可能であるこ
とはもちろんである。