JPS58112545A - 液体透析用の透析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、銅アンモニウムセルロース溶液（Ｏｕｏｘａ
ｍｌｃθｕｎｇ　）　　から再生された手透過性のセル
ロース薄膜が、中心の成形体回りに螺旋形に形成されて
延びる、透析すべき液体の流路を形成し、かつ流入管お
よび流出管が流路の終端部に形成された、液体を透析す
るための透析装置に関する。

西ドイツ国特許公開明細書第２０５４１４４号からは、
血液導管が、中心の円筒形成形体回りに螺旋形に巻かれ
た多数の七ルロース管から形成され、流入−および流出
管がこれら螺旋管の終端部に配置され、かつそれぞれの
管のコイルのそれぞれの巻が、隣接する巻または管の巻
とプラスチックテープ材料を螺旋巻口することにより分
離され、その場合、このプラスチックテープ材料が両面
に、液体の流動方向に平行なリブな有し、かつノ々ンド
の片面のリブが他面のリブに対し角度下にある血液透析
装置が公知である。さらに、この公知の血液透析装置に
は、スプールの周囲を包囲しかつ、スプールおよび容器
壁間の、透析液が導入されることができる空間を密閉す
るため、膨張性のカラーが設けられることが１きる。

この公知の血液透析装置は、血液導管断面積対薄膜表面
積の比が極めて不利である。その場合もう１つの欠点は
、平面配置の管から形成された血液導管中で所定の流量
比が制御されず、このことが透析に不利に作用すること
ｔある０さらに欠点〒あるのが、その場合、管から形成
された血液導管および流入−ないしは流出管間ｔ、血液
に有害な作用が一般に公知フある断面変動が避けられな
いこと〒ある０また最後に、このような透析装置の製造
は、前記のプラスチックテープ材料を管の巷間に配置す
ることが透析液用流路を形成するための必要条件ｆある
だけに費用がかかる。

従って、本発明の根底をなす課題は、公知の透析装置の
前記欠点を有せず、しかしまたこの種透析装置の自体公
知の利点を断念する必要のない、コイル形状の透析装置
を使用する′ことである。

本発明によれば、この課題は、前記種類の透析装置にお
いて、薄膜が、中空フィラメントよ０成る束体から形成
され、そのフィラメント軸に直角な断面が、中空フィラ
メント壁がその円周に沿い最低１回連続的に最高厚さに
ま〒増大しかつ最低厚さにまで低減するように形成され
ることにより解決される。

この種の中空フィラメントは、西ドイツ国特許公開明細
書第２８４８６０１号から公知〒ある。

この中空フィラメントは、前記刊行物から公知の有利な
特性とともに、これらが、それらに内在する捻転性によ
り意外にも弛緩構造を有する中空フィラメント束に加工
されることが〒き、これが、巻付けられた中空フィラメ
ント束の殊に良好かつ均質な周回を生じかつそれに特定
の弾性を与える。

例えば本発明による透析装置の中空フィラメント束は、
螺旋形に多数の層で、中心の一般に円筒形の成形体同番
）に導かれることができ、その場合それぞれの層間に空
間が形成されず、すなわちそれぞれの中空フィラメント
層が、全ての中空フィラメントを通り延びる断面で見て
、中空フィラメント束のそれぞれの層がその同一性を失
なう程度に相互に密集する。

しかしながらまた中空フィラメント束は、単層で立体的
惺旋の形、すなわち螺線形に中心成形体−団に案内され
ることができ、その際にこの場合も″中空フィラメント
束のそれぞれの巻が空間なく、すなわち緊密に相互に接
触する。この配列は、本発明による装置の、透析液によ
り貫流される部材中の溝形成を回避するように留意する
必要がある。

中空フィラメント束は、円形、牛円形、直方形、正方形
、平面形、・々ンｒ状または他の構造の断面を有するこ
とができる。しがし中空フィラメント束は、それぞれの
場合、それぞれの中下フィラメントないしは巻ないしは
、中空フィラメント束の層が、例えば交差巻きから公知
であるような交差をしないように巻付けられる。

中空フィラメントのこの配列が、本発明による透析装置
の極めて迅速かつ経済的な製造を許容し５かつ、成形体
に配置された中空フィラメント束を、前製造された挿入
モジュールとしても使用することを可能にし、その結果
使用後に場合により透析装置のこの部材が廃棄される必
要があるにすぎない。

さらに意外にも、本発明による透析装置で提案された中
空フィラメントの場合、クリアランスが、全ての予測に
反し中空フィラメント長さの増大とともに上限にまで増
大すると判明した。従って有利に、本発明による透析装
置の中空フィラメントの長さは最低５００　ｍｍ　　〒
ある。

中空フィラメント長さは、中空フィラメントを透析すべ
き液体が貫流する際に生じる所望のかつ一般に普通の圧
力降下により制限される。しかしながらこの圧力降下は
、中空フィラメントの長さだけではなく、またさらに中
空フィラメントの自由流動断面積並びに流動とも関連す
る。しかしながら、本発明による透析装置の最適化は、
簡単な試験フ前記数値を変更することにより迅速に実施
されることができる。本発明による装置を例えば血液透
析に使用する場合、血液圧力降下が有利にｌＯＯｍｍＨ
ｙの範囲内、および流量が２００〜３００ｍ１／分の範
囲内にある。従って、中空フィラメント束の、本発明に
より提案されたコイルとしての配列が、大きい中空フィ
ラメント長さの比較的小さい空間への収容を許容する。

本発明による透析装置の特徴をなす中空フィラメント束
の、中空フィラメントの前記抜群の特性により達成可能
な比較的弛緩せる構造が、前述に引用した西Ｐイッ国特
許公開明細書から公知の血液透析装置におけるような中
間層、スペーサ等なしに、同じく本発明による透析装置
の簡単かつ経済的な製造の実施を十分ならしめる０ 中空フィラメントを通り流動する透析すべき液体および
、中空フィラメントを循環する透析液が、本発明による
透析装置の前記実施例の場合、横方向流とも呼称される
交差流で相互に流動する。場合により、本発明による他
の構造の透析装置中でこれら２つの液体がしがしまた相
互に向流〒導かれることができる。これに必要なのが、
中心の成形体に、これと−緒になって例えば搬送スクリ
ューの形状を形成するコイル形の導体を配置すること〒
ある。この実施例の場合、次いで中空フィラメント束が
、成形体および導体により形成されたコイル状の通路中
へ螺線形に配置され、その場合中空フィラメント束が緊
密に、すなわちスリット形成なしに導体および成形体に
接触する。透析液用の流入−および流出孔を本発明によ
る透析装置中に相応に配置することにより、今度はまた
螺線形のスクリュー形通路ないしはその中に配置された
中空フィラメント束の透析液を、中空フィラメント中の
透析すべき液体と反対の方向に連続的に流動させる方法
１行なわれる、２つの液体の所望の向流が得られること
ができる。

本発明により提案された導体は、全体または部分的に吸
着性物質よｉ、１成ることができ、それにより透析液中
で、透析された物質の＃１度が低く維持され、それによ
り透析装置の有効度が高められる。

中心成形体は、中実または管状に形成され、ることがで
き、その際に管状の場合は切欠をも設けられることがで
き、この切欠が中空フィラメント束を半径方向に貫流す
ることを可能にする０本発明によればこの成形体は、多
孔質の貫流可能な、格子状、網目状または類似の材料よ
り成ることが１きる。

本発明による透析装置の特徴をなす中空フィラメント束
は、例えば中空フィラメント２０００本から構成される
ことができる。中空フィラメント束な形成する中空フィ
ラメントの数は、と０わけその直径および、透析装置に
課せられた仲の条件、例えば圧力降下、流量等に左右さ
れるが、その場合全ての場合に有利フあるのが、中空フ
ィラメント束の断面を、中空フィラメント束の終端部の
流入−ないしは流出管の断面よりも着るしく大または小
に形成せず、不利な、とくに血液透析の際に不利〒ある
流動断面移拗を回避することである。

中空フィラメント束の中空フィラメントはわより有利な
方法で中空フィラメント束のもう１つの離解および、こ
れから生じる、流量比のもう１つの平衡化が得られるこ
とができる。

さらに有利なのが、成形体に配置された中空フィラメン
ト束により形成される中空フィラメントノぞケラトの外
径を、中空フィラメント束および成形体が配置される、
透析装置のケーシングの内径よりもわずかに大きく設計
することである。これによ番）、中空フィラメント束を
透析装置のケーシングの内面にも緊密に接触させ、かつ
従ってさもなければ場合により生じる、透析液の周縁流
動を阻止することが達せられる。

中空フィラメントノクケットの有利な直径Ｊ４！ｌＪ分
の大きさは、簡単な試験により迅速に得られることがで
きる。このような寸法に形成された中空フィラメントノ
ミケラトのケーシング中への導入は、例えばホラ・ξ形
の補助装置を使用し容易とされることが〒き、その場合
、その際に必要な、中空フィラメントｉＲケットの半径
方向へのわずかな圧縮が、その前述の弛緩構造によｌ）
難なく得られる。しかしながらまた本発明によれば、同
じ目的でケーシング自体の終端部をホラ・ξ形に形成す
ることが可能である。

本発明による透析装置は、前述せるように血液透析に使
用可能であるだけでなく、同じ利点とともに例えばアル
コール含有飲料のアルコール含分の低減または、銅アン
モニウムセルロース溶液から再生された半透過性のセル
ロース薄膜により物質分離が行なわれる他の分離法に使
用されることができる。

所望の場合には、中心成形体がまた円錐形に形成されて
もよく、従ってまた、これに配置される中空フィラメン
ト束から形成された中空フィラメントパケットが円錐の
形状を有する０明白に、このように形成された中空フィ
ラメント・ξケラトは、相応に、すなわち円錐形に成形
されたケーシング中に配置される０この実施形態は、す
マに前述したような中空フィラメント束が半径方向に貫
流される際に、流量比を透析液側で補償するのに有利で
ある。中心の成形体は任意の断面形を有することができ
、その場合円形の断面形とともに、なかんずく面取りせ
るコーナーを有する大体において正方形力平坦な断面形
がしばしば有利とされる。

その断面がフィラメント軸に直角に、中空フィラメント
の壁がその外周に沿い最低１回連続的に最高厚さにま〒
増大しかつ最低厚さにまで低減するように形成された中
空フィラメントより成る中空フィラメント束は、中空フ
ィラメントのこの特殊な断面形により、それに内在する
捻転性を有する。この捻転は、中空フィラメント束な、
例えば紡糸によるその製造に引続き、容器中に収容しか
つ引続き直接に容器から取出し本発明による透析装置の
中心の成形体の巻付けを実施した場合に増強されること
が１きる。

次いで中空フィラメント束を中心成形体回りに巻回する
際に中空フィラメント束に内在するこの捻転が全体また
は部分的に撚り戻された場合、本発明による透析装置の
殊に弛緩せる構造が得られる。

この場合使用された中空フィラメントで、明白に大きい
透過率値が得られる、それというのも不変の壁厚を有す
る中空フィラメントと比べ交換面積およびセルロース量
が不変ｔあるにもかかわらず、中空フィラメント断面中
で、たんに、セルロース材料を断面にわたり前述のよう
に特別に分配することにより、明白に高められた、新陳
代謝産物用のクリアランスが得られる０このことは、中
空フィラメントの厚壁位置が薄い薄膜部分よりも明白に
弛緩せる組織を有し、それにより、液圧による透過率の
増大が得られるとともに、他方で薄い薄膜部が高められ
た拡散透過性を有することに帰因する。この場合、中空
フィラメントの厚壁位置が薄い薄膜部の安定化骨格とな
る。

以下に、本発明を図面実施例につき詳説する。

第１図は、本発明による透析装置を製造する場合の操作
工程を示し、この場合扁平なノ々ンド状フィラメント束
２が螺旋形に、中心の円筒形に形成された成形体ｌに配
置される。この場合、中心成形体１が矢印方向に旋回せ
しめられ、それによりノ々ンド状の中空フィラメント束
２が成形体１回りに配置される。また、中空フィラメン
ト束２の、中心成形体１に対する同じ配置が、成形体１
が固定されかつ中空フィラメント束がこの回りを周回し
かつ従ってこれに巻付けられることにより得られる。図
示せざる流入−および流出管の、中空フィラメント束２
の終端部への取付けは、自体公知の方法で、成形体１の
巻付は前または勿論その後にはじめて行なわれることが
１きる。

中空フィラメント束２が立体的な螺旋の形で、従って螺
線形に配置された、本発明による透析装置を製造する場
合、第２図に相応に操作されることができ、すなわちこ
の場合中空フィラメント束２が、緊密に並列しかつ接触
する多数の巻を成形体ｌに巻付けられる。す〒に前記に
詳述せるように、成形体ｌは中実または管状に形成され
てよく、その際後者の場合成形体１に切欠５等が、中空
フィラメント束２の平径方向の貫流を可能にするため設
けられることができる。第２図は、中心成形体１のこれ
ら２つの実施形態を示し、その場合成形体１の上部が中
実′の構造を示し、かつ下部が管状の、切欠５が設けら
れた構造を示す。一般に、成形体１がその全長にわたり
同質に形成され、すなわち従って中実、切欠５を有する
管状または切欠５なしに多孔質等！あることは自体明白
である。

本発明による透析装置の、第３図に示した実施例の場合
、中空フィラメント束２が、立体的な螺旋の形、従って
螺線形に、中空体として形成された中心成形体に配置さ
れている。この場合、中心成形体１は、管状に形成され
ているが、但し端面が２つのプレート７により液体密に
密閉され、それによりこれが、中実構造の成形体と同じ
効果を有する。この場合、透析すべき液体用の流入管８
および透析された液体用の流出管９が、中心成形体ｌの
内部を軸平行に通り上部力・々−プレート７を経て外方
へ導かれる。

成形体１および中空フィラメント束２が、上方へ開口せ
るケーシング６中に配置され、このケーシングが、その
底部に流入管１０および、その胴体の上部に溢流管とし
て形成された、透析液用の流出管１１を有する。ケーシ
ング６のこの実施例は、成形体ｌに配置された中空フィ
ラメント束２が上方からケーシング６中へ挿入すること
を許容する。この実施例は、常用のコイル型透析装置の
代表例である。この場合、流出管１１が導管またはチュ
ーブ導管へ接続されることができるか、または、補集容
器として作用する、同じく上方へ開口せる大型容器中に
配置され、この容器中で流出管１１から流出する透析液
が捕集されることが１きる。さらに第３図に示した矢印
は、中空フィラメント束２を通る透析すべき液体および
中空フィラメント束２周りの、従って大体において中空
フィラメント２を横切る透析液の流動経路ないしは流動
方向を示す。明白であるように、この流動経路の場合は
大体において交差向流である。また、成形体１、中空フ
ィラメント束２およびケーシング６は、円錐形に形成さ
れてよく、それによｌ）挿入が容易ならしめられる。

第４図は、本発明による透析装置の１実施例の横断面を
示し、この図面において、ケーシング６中に配置された
中空フィラメント束２が螺旋形に管状の中心成形体１に
配置されている。

この場合、透析すべき液体の流入管８が、管状成形体１
の内部を通り外方へ導かれるとともに、透析された液体
の流出管９がケーシング胴を通り外方へ導かれる。この
場合、透析液用の流入−および流出管が図示されていな
い。この実施例の場合、螺旋形に形成された、流動孔を
形成する中空フィラメント２中の透析すべき液体が内側
から外側へ流動するので、有利に透析液が半径方向に外
側から内側会、または中空フィラメント束２を通る横方
向流フ導かれる。

この目的〒、中心成形体ｌに切欠を設け、かつ中空フィ
ラメント束の外周に透析液の相応に均質な分布を配慮す
べきである。中空フィラメント束２の半径方向の貫流が
外側から内側へ行なわれる場合、透析液が成形体内部に
集まりかつそこから、外方へ導かれた導管によＩ）導出
されることができる。

第５ａ図および第５ｂ図は、ケーシングの１実施例を示
すそれぞれ平面図および側面図〒あり、これら図面にお
いて、透析すべき液体の流入管８および透析された液体
の流出管９が外側から接線方向に、ケーシング６の円筒
形に形成された胴体を通して導かれる。このようなケー
シングは、中空フィラメント束２が螺線形に中心成形体
１に配置され、従って第２図および第３図に示したよう
な実権例に適轟である。さらに、第５ａ図および第５ｂ
図中に、透析液用の流入管ｌＯおよび流出管１１が示さ
れている。

同じく第５ａ図および第５ｂ図中の矢印が前記２つの液
体の流動方向を示す０ 第６図は、コイル状の導体３が配置された中心成形体ｌ
を示す。成形体ｌおよび導体３により通路４が形成され
、この通路が、相応に設計された中空フィラメント束を
成形体１に巻付けることにより束の中空フィラメントに
より充填される。このように中空フィラメント束２が巻
付けられた、第６図による成形体１を、第７図に縦断面
図〒示す。この場合、中心成形体ｌが中実体として形成
されている０第６図による螺旋形の通路４に、中空フィ
ラメント２が充填されている。この装置の場合、中空フ
ィラメント東２の終端部の、透析すべき液体用の流入−
および流出管（図示せず）が、この装置の同じく図示せ
ざるケーシングな通り外側へ導かれくかつ例えば第５ａ
図および第５ｂ図に示したように配置されている。中空
フィラメント束２および導体３の外径は、これらが、断
面図１示したケーシング胴６の内面に緊密に接触するよ
うに設計されている。

これにより透析液が、通路４の螺線形をフォローするよ
うに強制され、従うて、透析液用の流入−および流出管
をケーシング６中に、かつ透析すべき液体用の流入−お
よび流出管を中空フィラメント束２の終端部に相応に配
置した場合、今度はこれら２つの液体が向流１相互に流
動することが達せられることがｆきるＯこの実施例にお
いて、これら２つの１方の液体の流動方向を逆転させる
ことにより、これら２つの液体間の順流も得られること
ができるが・但しこれは一般に殆んど有第１ｊでないと
思われる０４つの流動形態（交差向流、交差順流、向流
、ｌ１ｋｉ：ｉ）のうち最有利なものが、前述の実施例
を使用し％単な試験により容易に調べられることが１き
る。

第１図〜第４図および第７図に示した、中心成形体１に
配置された中空フィラメント束は、有利にまた前製造さ
れたモジュールとして使用されることができ、従って使
用後に、本発明による透析装置のこの部材が廃却される
必要があるにすぎない。

第８図は、中心成形体ｌに配置された中空フィラメント
束２の、ケーシング６中への挿入を示し、その場合中空
フィラメントノぐケラト２の外径がケーシング６の内径
よりも大である。過剰分を有するこの中空フィラメント
ノミケラト２の挿入を容易にするため、ホラ・ξ形の補
助装置１２が使用され、このものが、その前にケーシン
グ胴６の上部へ部分的に導入されかつ中空フィラメント
・ξケラト２の、所要のわずかな平径方向圧縮を惹起す
る。このホラ・ξ形の補助装置１２は、中空フィラメン
トノぐケラト２の組込みが行なわれた伊に再び除去され
る。しかしながら、本発明の範囲内〒また可能なのが、
第９図４こ示すように、ケーシング胴６の上部自体をホ
ッパ形に形成することである。第８図および第９図にお
いて、ケーシング胴６が部分的断面図でだけ示されてい
る。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明に関するもので、第１図および第
２図は、本発明による装置のそれぞれ１実＃例につきそ
の製法を略示するそれぞれ斜視図、第３図および第４図
は本発明による装置の構造をそれぞれ１実施例にっき略
示するそ第５ｂ図は、ケーシングの１実施例を示すそれ
ぞれ平面図および側面図、第６図は成形体の１実施例を
示す側面図、第７図゛は本発明による装置の１実施例を
示す縦断面図、＄８図は補助装置の１実施例を部分的に
切欠して示す側面図、および第９図はケーシングの１実
施例の１部分を部分的に切欠して示す側面図ｔある０１
・・・成形体、２・・・中空フィラメントまたは中空フ
ィラメント束、３・・・導体、４・・・通路、５・・・
切欠、６・・・ケーシング、７・・・プレート、８・・
・流入管、９・・・流出管、１０・・・流入管、１１・
・・流出管、１２・・・ホラノミ形補助装置 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、銅アンモニウムセルロース溶液から再生された半透
   過性のセルロース薄膜が、中心の成形体口りに螺旋形に
   形成されて延びる、透析すべき液体の流路を形成し、か
   つ流入管および流出管が流路の終端部に形成された装置
   において、薄膜が、フィラメント束（２）から形成され
   、そのフィラメント軸に直角な断面が、中空フィラメン
   ト壁がその円周に沿い最低１回連続的に最高厚さにまｔ
   増大しかつ最低厚さにまで低減するように形成されてい
   ることを特徴とする液体透析用の透析装置。 ２　中空フィラメント束（２）が標線形に形成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液体透
   析用の透析装置。 ３　成形体（１）に螺旋形の導体（３）が配置され、か
   つ中空フィラメント束（２）が、成成形体（１）および
   導体（３）により形成された導溝（４）中に配置されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１および第２項
   の液体透析用の透析装置。 ４、　導体（３）が全体または部分的に返着性物質より
   成ることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の液体
   透析用の透析装置。 ５、　成形体（１）が、中空フィラメント束（２）の半
   径方向の貫流を可能にする切欠（５）を有することを特
   徴とする特許請求の範囲第１〜第４項のいずれかに記載
   の液体透析用の透析装置。 ６、　中空フィラメント（２）が最低５００　ｍｍの長
   さを有することを特徴とする特許請求の範囲第１〜第５
   項のいずれかに記載の液体透析用の透析装置。 ７、　成形体（１）に配置された中空フィラメント束（
   ２）により形成された中空フィラメント・ξケラトの外
   径が、透析装置の、中空フィラメント束（２）および成
   形体（１）が配置されたケーシング（６）の内径よりも
   わずかに大〒あることを特徴とする特許請求の範囲第１
   〜第６項のいずれかに記載の液体透析用の透析装置。 ８　成形体（１）に配置された中空フィラメント束（２
   ）が挿入モジュールとして形成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１〜第７項のいずれかに記載の液
   体透析用の透析装置。 ９　中空フィラメント束（２）が、それに内在する捻転
   の緩和下に中心の円筒形成形体（１）回りに巻回されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１〜第８項のい
   ずれかに記載の液体透析用の透析装置。