JPH08299434A

JPH08299434A - 中空糸型血液浄化装置

Info

Publication number: JPH08299434A
Application number: JP10669895A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Sakamoto; 和也坂本; Katsumi Isou; 勝美五十右
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 1996-11-19
Anticipated expiration: 2013-08-27
Also published as: JP2790617B2

Abstract

(57)【要約】【構成】本願中空糸型血液浄化装置は、筒型ケーシン
グと、その開口部から突出してシーラントで固定される
と共に収束された中空繊維束の端部を開口するシーラン
ト固化部と、前記開口部とシーラント固化部との間を充
填しかつ前記開口部端面を覆うシーラントのシーラント
端面と、前記開口部に装着された血液導出入部材と、シ
ーラント端面および血液導出入部材の内面に密着された
環状弾性部材とを備えてなる。【効果】シーラント接着界面の剥離防止可能、耐久性
・強度良好、シーラントの不完全充填防止・使用量減少
可能、血液の漏洩、残血、凝血、滞留等の発生防止可
能、クリアランス向上、構造簡単・小型化可能、製造容
易な中空糸型血液浄化装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、中空糸型血液浄化装
置に関し、さらに詳しくは、筒型ケーシングとシーラン
トとの界面に裂け目や剥離が生ずることがなく、蒸気滅
菌等に対する耐久性に優れ、充分な強度を有し、クリア
ランスを向上させ、シーラントの使用量を減少させ、か
つその不完全な充填を防止することができ、小型化が可
能で血液の漏洩、残血、凝血、滞留等の発生がなく、構
造が簡単で製造が容易な中空糸型血液浄化装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】図３に示
すように、従来の中空糸型血液浄化装置１１は、たとえ
ば、筒型ケーシング１２と、筒型ケーシング１２の開口
部１３から突出してシーラント１４で固定されるととも
に収束された中空繊維束１５の端部１６を開口するシー
ラント固化部１７と、筒型ケーシング１２の開口部１３
とシーラント固化部１７との間を充填したシーラント１
４のシーラント端面１４ａと、筒型ケーシング１２の開
口部１３に装着された血液導出入部材１８と、シーラン
ト端面１４ａおよび血液導出入部材１８の内面に密着さ
れた環状弾性部材１９とを備えてなる構造を有してい
た。

【０００３】しかしながら、従来の中空糸型血液浄化装
置１１には以下のような問題がある。

【０００４】すなわち、中空糸型血液浄化装置１１は、
筒型ケーシング１２の開口部１３内に、集束された中空
繊維束１５を挿入し、未硬化のシーラントを筒状ケーシ
ング１２の開口部に充填してこれを固化していた。図４
に示すように、筒型ケーシング１２とシーラント固化部
１７との間に充填されるシーラント１４においては、筒
型ケーシング１２の開口部１３側における、筒型ケーシ
ング１２と固化したシーラント１４との界面に裂け目２
０がしばしば生じていた。この裂け目２０は、中空糸型
血液浄化装置１１の強度低下の原因となり、また、この
ような裂け目２０を有する中空糸型血液浄化装置１１を
蒸気滅菌すると、前記界面において剥離が生じ、中空糸
型血液浄化装置１１が使用不能となる。また、シーラン
ト固化部１７の端部１６の外側に環状弾性部材１９が位
置し、環状弾性部材１９の外側に筒型ケーシング１２の
開口部１３が位置するので、筒型ケーシング１２の最大
外径が構造上必然的に大きくなってしまう。このため、
シーラント１４も余分に必要となる上、シーラント１４
の充填固化が不完全になることがある。

【０００５】この発明は、前記従来における問題を解消
することを目的の一つとする。この発明は、筒型ケーシ
ングとシーラントとの接着面の形状を複雑にし、かつそ
の面積を大きくすることにより、両者の界面に裂け目や
剥離が生じず、蒸気滅菌等に対する耐久性に優れ、充分
な強度を有する中空糸型血液浄化装置を提供することを
目的の一つとする。この発明は、筒型ケーシングの最大
外径を小さくする一方、中空繊維束の径を大きくして、
シーラントの充填量を減少させ、シーラントの不完全な
充填を防止させ、クリアランスを向上させることができ
る小型の中空糸型血液浄化装置を提供することを目的の
一つとする。この発明は、血液の漏洩、残血、凝血、滞
留等がなく、構造が簡単で製造が容易な中空糸型血液浄
化装置を提供することを目的の一つとする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の請求項１に記載の発明は、筒型ケーシングと、筒型ケ
ーシングの開口部から突出してシーラントで固定される
とともに収束された中空繊維束の端部を開口するシーラ
ント固化部と、筒型ケーシングの開口部とシーラント固
化部との間を充填し、かつ筒型ケーシングの開口部にお
ける端面を覆うシーラントのシーラント端面と、筒型ケ
ーシングの開口部に装着された血液導出入部材と、シー
ラント端面および血液導出入部材の内面に密着された環
状弾性部材とを備えてなることを特徴とする中空糸型血
液浄化装置であり、請求項２に記載の発明は、前記環状
弾性部材と前記シーラント端面との接触面が、前記筒型
ケーシングの開口部における端面の上方に位置する前記
請求項１に記載の中空糸型血液浄化装置であり、請求項
３に記載の発明は、前記シーラント端面が、筒型ケーシ
ングの開口部とシーラント固化部との間を充填し、かつ
筒型ケーシングの開口部における端面であって、その直
径方向の厚みの１／５〜１／１に相当する部分を覆うシ
ーラントのシーラント端面である前記請求項１または２
に記載の中空糸型血液浄化装置であり、請求項４に記載
の発明は、前記シーラント端面が、前記筒型ケーシング
の開口部における端面から０．１〜３．０ｍｍ突出して
形成されてなる前記請求項１から３のいずれかに記載の
中空糸型血液浄化装置である。

【０００７】

【作用】この発明の中空糸型血液浄化装置においては、
シーラントが、筒型ケーシングの開口部とシーラント固
化部との間に存在し、かつ筒型ケーシングの開口部にお
ける端面を覆う。その結果、シーラントは、筒型ケーシ
ングの内周面のみならず、その開口部端面とも接着す
る。また、血液導出入部材が、その内面とシーラント端
面とで環状弾性部材を密着に挟んだ状態で、筒型ケーシ
ングの開口部に装着される。その結果、血液導出入部材
とシーラント端面と間が液密にシールされる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の中空糸型血液浄化装置の実
施例について図面を参照しながら説明する。図１は、こ
の発明の中空糸型血液浄化装置の一実施例を示す一部断
面概略説明図である。

【０００９】この実施例の中空糸型血液浄化装置１は、
筒型ケーシング２とシーラント固化部７と血液導出入部
材８と環状弾性部材９とを備えてなる。

【００１０】筒型ケーシング２としては、人工腎臓用モ
ジュールとして一般に使用されているケーシングを挙げ
ることができる。筒型ケーシング２の形状としては、両
端に開口端部を有する筒形状であれば特に制限はなく、
たとえば円筒形状、角筒形状、断面扁平形状、断面楕円
形状などの形状を挙げることができる。なお、この実施
例における筒型ケーシング２は、円筒形状であり、その
両端部は直径が大きくなっており、その周側面に液流出
入口が２つ形成されている。筒型ケーシング２の構造、
大きさ等については特に制限はなく、目的に応じて適宜
決定することができる。

【００１１】筒型ケーシング２の材質としては、蒸気滅
菌等に耐え得る耐圧強度、耐熱性等を考慮して適宜決定
することができる。前記材質としては、たとえば、ポリ
カーボネート、ポリスチレン、アクリロニトリルとスチ
レンとの共重合体、ポリメチルメタクリレート、ＡＢＳ
樹脂などを好適に挙げることができ、使用の目的に応じ
て、他の通常の高分子材料、金属材料などを適宜採用し
てもよい。なお、筒型ケーシング２は、使用時の内部状
態を観察することができるように透明な材質で形成する
のが好ましい。

【００１２】シーラント固化部７は、多数本の中空繊維
を束ねてなる中空繊維束５の両端をシーラント４で固化
して一体化することにより形成される。なお、シーラン
ト固化部７の両側の端部６には収束された中空繊維束５
が開口している。

【００１３】前記中空繊維としては、たとえば、セルロ
ース、セルロースジアセテート、セルロールトリアセテ
ート等、セルロースエーテル類等のセルロース誘導体、
ポリアミド系誘導体、ポリエステル系誘導体、ポリメチ
ルメタクリレート等のメタクリル系もしくはアクリル系
重合体、ポリ塩化ビニル等のポリビニル系重合体、ポリ
ウレタン、ならびにポリエチレン、ポリプロピレンのよ
うなポリオレフィン等で形成された中空繊維を挙げるこ
とができる。前記中空繊維の外径は、通常１０〜６００
μｍである。

【００１４】シーラント４としては、中空繊維束５、筒
型ケーシング２等と強固に接着することができればその
種類等につき特に制限はなく、それ自体公知の接着剤、
たとえば、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、エポキ
シ樹脂などの硬化性重合体組成物を挙げることができ
る。

【００１５】シーラント固化部７は、筒型ケーシング２
の内部に装填され、筒型ケーシング２の両端の開口部３
から突出した状態で、その両端部分がシーラント４で筒
型ケーシング２と一体的に固着される。具体的には、た
とえば、シーラント４を、筒型ケーシング２の開口部３
における内周面とシーラント固化部７の外周面との間隙
に充填し、かつ筒型ケーシング２の開口部３における端
面を覆うように付する。そして、シーラント４を固化す
ることにより、筒型ケーシング２とシーラント固化部７
とを一体的に固着することができる。このとき、固化し
たシーラント４により形成される端面がシーラント端面
４ａである。なお、固化したシーラント４は、筒型ケー
シング２の開口部３における内周面のみならず端面とも
固着し、複雑で大きな固着面を有する。

【００１６】シーラント端面４ａは、通常平面である
が、場合によっては曲面に形成してもよい。また、シー
ラント端面４ａには、環状弾性部材９を配置するための
環状の凹部などが形成されていてもよい。なお、この実
施例においては、シーラント端面４ａとシーラント固化
部７における端部６とが同一平面上に位置している。

【００１７】この実施例においては、シーラント端面４
ａを、筒型ケーシング２とシーラント固化部７とをシー
ラント４で固着するときに形成したが、たとえば以下の
ようにして形成してもよい。先ず、筒型ケーシング２
と、中空繊維束５と、中空繊維束５の端部を収束するた
めの収納部を有し、筒型ケーシング２に装着可能な成形
用型枠とを用意する。次いで、筒型ケーシング２内に中
空繊維束５を、その端部が筒型ケーシング２における両
端の開口部３から突出するように収納配置する。突出し
た中空繊維束５の端部を収束するように、成形用型枠に
おける収納部に中空繊維束５の端部を収納し、この成形
用型枠を筒型ケーシングの開口端部に装着する。その
後、筒型ケーシング２内に液状のシーラント４を入れ、
成形用型枠を装着した筒型ケーシング２を高速回転させ
ることにより、液状のシーラント４を筒型ケーシング２
における両端部に移動させる。移動後にシーラント４を
固化させる。シーラント４の固化後に、成形用型枠を筒
型ケーシング２から取り外す。筒型ケーシング２の開口
部３の近傍で、シーラント４で固化した中空繊維束５の
固化部を、中空繊維束５の軸に直交する方向に沿って切
断する。このようにして、開口端を有する中空繊維束５
をシーラント４で筒型ケーシング２と固着することがで
きる。この場合、シーラント固化部７とシーラント端面
４ａとが同時に形成される。なお、シーラント固化部７
およびシーラント端面４ａの形成は、それ自体公知の静
置法、遠心成形法などの方法に従って行ってもよい。

【００１８】この発明においては、以上のようにして形
成したシーラント端面４ａが、筒型ケーシング２の開口
部３における端面であって、その直径方向の厚みの１／
５〜１／１に相当する部分を覆っている態様が好まし
い。また、シーラント端面４ａが、筒型ケーシング２の
開口部３における端面から好ましくは０．１〜３．０ｍ
ｍ、特に好ましくは０．５〜１．５ｍｍ突出して形成さ
れる態様が好ましい。これらの態様の場合、この発明の
目的を効果的に達成することができる。

【００１９】血液導出入部材８としては、筒型ケーシン
グ２に固定した中空繊維束５に血液を導出入可能な血液
導出入口８ａを備え、筒型ケーシング２の開口部３に装
着可能な構造であれば特に制限はなく、人工腎臓用モジ
ュールとして一般に使用されている部材を挙げることが
できる。なお、血液導出入部材８における内面には、環
状弾性部材９を押圧することができる押圧部が形成され
ており、さらに環状弾性部材９を収容することができる
環状の凹部が形成されていてもよい。

【００２０】血液導出入部材８は、たとえば、筒型ケー
シング２の開口部３の外周面に形成したネジ山と血液導
出入部材９の端部内周面に形成したネジ山とを螺合させ
ることにより、あるいは、筒型ケーシング２の開口部３
の外周面と血液導出入部材８の端部内周面とを超音波で
融着することにより、筒型ケーシング２に装着される。
なお、前記装着の手段は、前記螺合や超音波融着による
ことの外、接着剤で接着する方法などを採用することが
できる。

【００２１】環状弾性部材９は、環状に形成された弾性
部材であり、血液導出入部材８とシーラント固化部４ａ
との間を液密にシールすることができる限り特に制限は
なく、たとえば、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、ネ
オプレンゴムなどで形成したＯ−リング、パッキンなど
を挙げることができる。この実施例において、環状弾性
部材９はシリコーンゴム製Ｏ−リングである。

【００２２】環状弾性部材９は、その内径が中空繊維束
５の外径よりも大きくなるように、その外径が筒型ケー
シング２の開口部３における端面の外径以下の大きさに
なるように設計される。環状弾性部材９は、環状弾性部
材９を直径方向に切断した場合における断面の形状が、
たとえば円形、楕円形、方形などである。環状弾性部材
９は、中実であっても、チューブ状であってもよい。環
状弾性部材９の厚みは、目的に応じて適宜決定すること
ができる。

【００２３】環状弾性部材９は、シーラント端面４ａ上
に配置されるが、この発明においては、環状弾性部材９
とシーラント端面４ａとの接触面が、筒型ケーシング２
の開口部３における端面の上方に位置するように、環状
弾性部材９をシーラント端面４ａ上に配置するのが好ま
しい。この場合、前記この発明の目的を効果的に達成す
ることができる。

【００２４】環状弾性部材９は、血液導出入部材８を筒
型ケーシング２に装着した際に、血液導出入部材８の内
面とシーラント端面４ａとにより、押圧力を受け、変形
した状態で挟まれる。このとき、血液導出入部材８の内
壁と環状弾性部材９とが密着し、シーラント端面４ａと
環状弾性部材９とが密着しているので、筒型ケーシング
２と血液導出入部材８とが液密にシールされた状態で接
続される。

【００２５】以下、この実施例における中空糸型血液浄
化装置の実際の設計例について、従来の中空糸型血液浄
化装置の参考例と比較する。

【００２６】図２は、図１において円で囲まれた部位の
一部拡大説明図である。図２において、Ａ〜Ｇは以下の
通りである。Ａは、環状弾性部材９とシーラント端面４
ａとの接点同士、あるいは接触面の中点同士を結ぶ直径
（ｍｍ）であり、シールリング内径を意味する。Ｂは、
中空繊維束５の外径（ｍｍ）であり、中空糸分散径を意
味する。Ｃは、固化したシーラント４のフランジ部にお
ける、筒型ケーシング２の開口部３の端面に接する面の
突出長さ（ｍｍ）を意味する。Ｄは、シーラント端面４
ａが筒型ケーシング２の開口部３における端面から突出
する長さ（ｍｍ）であり、固化したシーラント４におけ
るフランジ部の厚みを意味する。Ｅは、中空糸型血液浄
化装置１の軸に直交する方向における、筒型ケーシング
２の開口部３の内周面から、環状弾性部材９とシーラン
ト端面４ａとの接点あるいは接触面の中点の位置（「有
効シール面位置」と称することがある。）までの距離
（ｍｍ）を意味する。Ｅの値が、正の場合は、筒型ケー
シング２の開口部３の内周面よりも外側に有効シール面
が位置することを意味し、負の場合は、筒型ケーシング
２の開口部３の内周面よりも内側に有効シール面が位置
することを意味する。Ｆは、筒型ケーシング２の開口部
３における厚み（ｍｍ）を意味する。Ｇは、筒型ケーシ
ング２の開口部３における外径（ｍｍ）を意味する。

【００２７】前記Ａ〜Ｇが表１に示す値になるように中
空糸型血液浄化装置を設計した。この発明の中空糸型血
液浄化装置においては、Ｃ＞０、３．０≧Ｄ≧０．１、
Ｅ≧０となる点に特長がある。

【００２８】設計例１〜２および参考例１の中空糸型血
液浄化装置について、尿毒症性物質であるクレアチニン
（分子量；１１３）のクリアランスを比較した。なお、
中空糸型血液浄化装置における筒型ケーシング２の長さ
は２５５ｍｍであり、有効膜面積は１．８ｍ² であり、
中空繊維束として再生セルロース膜（ＡＫＺＯＮＯＢ
ＥＬ社製；キュプロファン（Ｃｕｐｒｏｐｈａｎ））の
束を使用した。

【００２９】その結果、クリアランスは、設計例１、設
計例２、参考例１において、それぞれ１８０、１８３、
１７５であった。設計例１および設計例２においては、
参考例１に比しクリアランスの向上が確認された。

【００３０】設計例３〜５および参考例２〜３の中空糸
型血液浄化装置について、シーラントであるウレタン樹
脂による充填試験を行った。試験数はそれぞれについて
１００とした。なお、中空糸型血液浄化装置における筒
型ケーシング２の長さは２５５ｍｍであり、有効膜面積
は１．５ｍ² であり、中空繊維束としてＰＥＰＡ膜中空
糸（ポリエーテルスルホン樹脂とのポリアリレート樹脂
とを用いて形成された中空糸）束を使用した。

【００３１】その結果、設計例３〜５においては、ウレ
タン樹脂の不完全な充填は確認されなかった。一方、参
考例２、参考例３においては、それぞれ２個、１０個に
ついてウレタン樹脂の不完全な充填が確認された。

【００３２】設計例５および参考例３の中空糸型血液浄
化装置のそれぞれ２０個づつについて、１２０℃で４０
分間蒸気滅菌を行った。その結果、シーラントであるウ
レタン樹脂の剥離は、設計例５においては生じなかった
が、参考例３においては３個生じた。

【００３３】設計例５および参考例１の中空糸型血液浄
化装置について見てみると、両者においてはＡ＝４３で
等しいが、Ｇの値が設計例５においては４４であるのに
対し、参考例１においては４８であった。これは、Ｅの
値が設計例５においては１．０であるのに対し、参考例
１においては−１．０であることに起因する。つまり設
計例５においては、Ｅ≧０であるので、Ｅ＜０である参
考例１に比し、Ｇの値を小さくすることができた。ま
た、参考例１の中空糸型血液浄化装置については、シー
ラントであるウレタン樹脂を固化させた際、図４に示す
ような裂け目２０の発生が見られた。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【発明の効果】この発明によると、前記従来における問
題を解消することができる。つまり、筒型ケーシングと
シーラントとの接着面積を大きくすることにより、両者
の界面に裂け目や剥離が生じず、蒸気滅菌等による耐久
性に優れ、充分な強度を有する中空糸型血液浄化装置を
提供することができる。また、筒型ケーシングの最大外
径を小さくする一方、中空繊維束の径を大きくして、シ
ーラントの充填量を減少させ、シーラントの不完全な充
填を防止させ、クリアランスを向上させることができる
小型の中空糸型血液浄化装置を提供することができる。
さらに、血液の漏洩、残血、凝血、滞留等がなく、構造
が簡単で製造が容易な中空糸型血液浄化装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の中空糸型血液浄化装置の一
実施例を示す一部断面概略説明図である。

【図２】図２は、図１において円で囲まれた部位の一部
拡大説明図である。

【図３】図３は、従来の中空糸型血液浄化装置の一例を
示す一部断面概略説明図である。

【図４】図４は、図３において円で囲まれた部位の一部
拡大説明図である。

【符号の説明】

１・・・中空糸型血液浄化装置、２・・・筒型ケーシン
グ、３・・・開口部、３ａ・・・端面、４・・・シーラ
ント、４ａ・・・シーラント端面、５・・・中空繊維
束、６・・・端部、７・・・シーラント固化部、８・・
・血液導出入部材、８ａ・・・血液導出入口、９・・・
環状弾性部材、１１・・・中空糸型血液浄化装置、１２
・・・筒型ケーシング、１３・・・開口部、１４・・・
シーラント、１４ａ・・・シーラント端面、１５・・・
中空繊維束、１６・・・端部、１７・・・シーラント固
化部、１８・・・血液導出入部材、１９・・・環状弾性
部材、２０・・・裂け目、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒型ケーシングと、筒型ケーシングの開
口部から突出してシーラントで固定されるとともに収束
された中空繊維束の端部を開口するシーラント固化部
と、筒型ケーシングの開口部とシーラント固化部との間
を充填し、かつ筒型ケーシングの開口部における端面を
覆うシーラントのシーラント端面と、筒型ケーシングの
開口部に装着された血液導出入部材と、シーラント端面
および血液導出入部材の内面に密着された環状弾性部材
とを備えてなることを特徴とする中空糸型血液浄化装
置。
【請求項２】前記環状弾性部材と前記シーラント端面
との接触面が、前記筒型ケーシングの開口部における端
面の上方に位置する前記請求項１に記載の中空糸型血液
浄化装置。
【請求項３】前記シーラント端面が、筒型ケーシング
の開口部とシーラント固化部との間を充填し、かつ筒型
ケーシングの開口部における端面であって、その直径方
向の厚みの１／５〜１／１に相当する部分を覆うシーラ
ントのシーラント端面である前記請求項１または２に記
載の中空糸型血液浄化装置。
【請求項４】前記シーラント端面が、前記筒型ケーシ
ングの開口部における端面から０．１〜３．０ｍｍ突出
して形成されてなる前記請求項１から３のいずれかに記
載の中空糸型血液浄化装置。