JPS581603B2 - チユウクウシガタマクイドウソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複数の中空糸を束ねて構成した中空糸束なケ
ース内の所定の装填領域に装填し、前記中空糸の半透膜
等の壁膜の内側である中空部分と、前記中空糸の前記壁
膜の外側との間で、浸透、透析、限外濾過、逆暴透等の
現象を利用して、この壁膜を通して物質を移動させるよ
うぬした中空糸型膜移動装置に関するものである。

このような中空糸型膜移動装置の一実施形態である中空
糸型血液透析装置は、腎臓機能不全患者、薬物中毒患者
等の血液中から有害不純物を分離除去して血液の浄化を
行うための人工腎臓における血液透析装置として有用で
あり、また酸素と炭酸ガスとの交換を行うための人工肺
における血液酸素附加装置としても有用である。

このような人工腎臓用中空糸型血液透析装置の一例が第
１図に示されている。

第１図において、血液透析装置１０はその上下端がそれ
ぞれ開口している円筒形ケース１を有している。

ケース１の上端部及び下端部には円筒状膨出部３７及び
３８がそれぞれ形成され、膨出部３８には透析液導入管
２が、また膨出部３７には透析液導出管３が左右に対向
してそれぞれ配設されている。

また膨出部３７の上端部及び膨出部３８の下端部のそれ
ぞれの外周面にはねじ溝８がそれぞれ形成きれている。

ケース１内には、円筒状膨山部３７．３８、透析液導入
管２及び透析液導出管３を除く全領域に亘って（即ち、
装填領域２５内に）、中空糸束６が装填されている。

そしてセルロース等の適当材料から成りかつケース１と
ほぼ等長の中空糸５の多数がその全長に亘って非常に密
に束ねられることによって、この中空糸束６が構成され
ている。

通常は中空糸５は外径が約０．３ｍｍ程度であって、そ
の１万本〜１．５万本が束ねられてその有効膜表面積が
１ｍ２程度の中空糸束６を構成している。

またこの中空糸束６の上端部及び下端部はポリウレタン
、シリコーン、エポキシ樹脂等の適当材料から成るポツ
テイング材７によってそれぞれ固められ、この中空糸束
６はケース１内の全体に亘ってほゞ密に装入されている
。

そして上側及び下側蓋体１３をケース１の上下開口にあ
るポツテイング材７に当てがってから、締付けリング１
７，１８のねじ溝２１をケース１のねじ溝８にねじ込む
ことによって、ケース１の上下端と締付けリング１７．
１８の内向きフランジ部１９との間に、ポツテイング材
７の外周囲部と蓋体１３の外周団部とを締付け固定する
ようにしている。

なお上下のポツテツテイング材７をこのように締付け固
定することによって、中空糸束６の土下端もケース１に
対して固定されるので、中空糸束６はケース１内に装填
されることとなる。

そしてこの装填状態においては、それぞれの中空糸５は
ポツテイング材７の滑らかな外側面にその上下端をそれ
ぞれ開口させている。

上側及び下側蓋体１３は血液導入管１４及び血液導出管
１５をそれぞれ有し、またこれらの管に連なる部分にお
いて僅かに外側へ膨出した円形の膨出部１３Ａを有して
いる。

従ってポッテイング材７と蓋体１３との間には管１４，
１５の内側端に連なる血液通過領域２０がそれぞれ形成
されている。

締付けリング１７，１８はＡＳ樹脂等の適当な材料から
成り、またその内周囲に前述のねじ溝２１を有している 上記の如き第１図に示す血液透析装置を用いて血液の透
析を行う場合には、透析液３５を透析液導入管２からケ
ース１内に導入すると共に、患者の動脈から取出された
透析すべき血液３６を血液導入管１４からケース内に導
入すればよい。

ケース内に導入された透析液３５はその導入口２２から
円筒状膨山部３８に分配されて中空糸束６内κ浸入する
ので、多数の中空糸５間に形成されている隙間を通って
上方へ移動し、次いで円筒状膨出部３７に流入し、遂に
は導出口２３から透析液導出管３を通してケース１の外
部に導出される。

またケース１内に導入された血液３６はその導入口２４
から上方の血液通過領域２０を通してそれぞれの中空糸
５の上端開口に適当に分配されつゝ導かれる。

故に血液３６はこれらの開口から中空糸の壁膜の内側で
ある中空部分を透析液とは向流的に通過し、次いで中空
糸５の下端開口、下方の血液通過領域２０、導出口及び
血液導出管１５をそれぞれ通して遂にはケース１の外側
に導出される。

上述の状態においては、血液３６と透析液３５とが中空
糸の壁膜を介して自流的に接し、両者の間で透析が行わ
れる。

故に血液は尿素、尿酸、クレアチニン等の老廃物を透析
液３５によって除去され、この浄化された血液はケース
１の外部に導出されてから患者の静脈に戻される。

この場合透析液側を陰圧にして透析液葛と血液３６との
間で限外濾過を行ない、血液中から水分をも除くことが
出来る。

上述の如き公知の中空糸型血液透析装置は、中空糸を用
いているので、小型であっても大きい有効表面積を得る
ことが出来、このために従来公知のコイル型又は平板型
のものに比べて小型化することが可能である。

故に血液充填量が少なくてすむので、透析を受ける患者
の透析時における身体的負担を軽減することが出来、ま
た取扱いも簡便である。

更にまた耐圧性が良好であると共に、限外濾過性が優れ
ている。

このように良好な透析効果が得られる中空糸型血液透析
装置は幾多の長所を備えているので、近時多用されつゝ
あるが、第１図に示す従来公知の中空糸型血液透析装置
においては、次のような欠陥が生ずる。

即ち、第１図に示す中空糸型透析装置においては、１万
本〜１．５万本の中空糸５を極めて密に束ねてケース１
内に装填しているので、総ての中空糸にほゞ均等に透析
液３５を潅流させることは困難である。

特に中空糸束６とケース１の内壁面との間を通過する透
析液３５の量が比較的多く、このために中空糸束６の中
心部分においては透析率が極めて低い状態になっている
ことが実験的に確認されている。

更にまた、血液と透析液との中間の濃度を有する境界膜
が半透膜である中空糸の壁膜の両側に形成され、これら
の境界膜が透析効率を低下させることが知られている 本出願人はこのような欠陥を解決するために、特願昭５
０−１３５６３号（特開昭５１一１０１７９０号公報参
照）及び１９３５５号（特開昭５１−９３７８７号公報
参照）等として全く新規な中空糸型膜移動装置を既に提
案した。

これらの発明腎よれば、ケースを外側に部分的に膨出さ
せるか或いはケース内側面に邪魔板を設け、望ましくは
透析液を装置に再循環させて実質的に透析液の尚速を上
げることにより、中空糸の長さ方向とは直交する方向へ
の成分を有する流れ（以下においてクロスフローと称す
る。

）を有効に生じさせるようにしている。

この一例を第２図に示すと（第１図と共通する部分には
共通の符号を付して説明省略した）、ケース１の両側面
には左右互いに食い違う如くに３つの膨出部３９，４０
，４１と４２．４３．４４とが夫々設けられ、最下方の
膨出部４１には透析液循環用の導入口４５を有する導入
管２９が取付けられ、また最上方の膨出部４２には透析
液循環用の導出口４６を有する導出管２６が取付けられ
ている。

このように構成すれば、導出管２６からポンプ吸引され
て透析液が排出されることにより、各膨出部内に形成さ
れる膨出空間内に透析液の一部分が流れ込み、この動作
が順次繰返されるので図示した如く透析液が中空糸束６
内でうねりを生じて上昇する。

これによって有効なクロスフローが生じて上述の境界膜
を破壊し得ると共に、透析液の高速循環により透析効率
が良好となる。

このようなクロスフロー（交差向流）型の透析装置につ
いて本発明者は鋭意検討を重ねた結果、クロスフローを
有効に生じさせるためには中空糸束の幅及び充填密度、
膨出部の大きさ及び形成位置が極めて重要であることが
明らかとなった。

特に、膨出部の大きさが中空糸束の幅との閑係で一定の
範囲からずれるとクロスフローは急激に劣える。

本発明は、前記特願昭５０−１．３５６３号及び１９３
５５号等の特徴を具備せしめつつ更にこれらを改良すべ
く発明されたものであって、複数の中空糸を束ねて構成
した中空糸束をケース内の所定の装填領域に装填し、前
記中空糸の壁膜の内側である中空部分と、前記中空糸の
前記壁膜の外側との間で、この壁膜を通して物質を移動
させるようにした中空糸型膜移動装置において、 （ａ）、前記中空糸の外側を流れる流体を前記ケース内
に導入するために前記ケースに設けられた少なくとも１
つの流体導入口。

（ｂ）、前記流体を前記ケース外に導出するために前記
ケースに設けられた少なくとも１つの流体導出口 （ｃ）、前記装填領域の外側を部分的に膨出させること
によって前記ケースに形成され、前記流体導入口から前
記流体導出口へ流れる前記流体の少なくとも一部分が通
過し得るように構成された膨出領域。

を夫々具備し、 （但し、Ａは前記中空糸束の幅、Ｌは前記膨出領域の膨
出深さ、Ｄは前記中空糸束の長さ方向における前記膨出
領域の長さを夫々表わす）なる関係を満足していること
を特徴とする中空糸型膜移動装置に係るものである。

このように構成することによって、クロスフローを効果
的に生じさせ得て透析効率を一段と向上させることが出
来る。

なお、上述の「中空糸束の幅」とは上述の膨出領域が設
けられる前記ケースの両側面間の距離を指し、前記装填
領域の幅と実質的に等しい。

また上述の「膨出領域の膨出深さ」は前記装填領域に対
して直角方向における前記膨出領域の最犬の深さで表わ
される。

また、上述の如くに前記膨出領域の深さＬ及び前記膨出
領域の長さＤを限定した理由は、上記範囲外の値ではク
ロスフローが有効に起こらず、前記流体が前記膨出領域
内に有効に流入せずにそのま〜前記中空糸に沿って流動
してしまうこと、前記流体が前記中空糸束な通じて充分
に横断しないこと、前記膨出領域内で前記流体が渦流等
を起こして前記中空糸束の方向に所定の強さで流動しな
いこと等の事態が生じるからであるが、これについては
詳細に後述する。

なお前記膨出領域の深さＬ及び前記膨出領域の長さＤの
上述した範囲には更に好ましい範囲があり、 また前記膨出領域は前記ケースの両側面に夫々少なくと
も１つずつ設けられるのが望ましいが、この場合は前記
ケースの一方の側面に設けられた前記膨出領域と前記ケ
ースの他方の側面に設けられた前記膨出領域とは互いに
食い違う如くに配されるのが好ましい。

そしてこの際、前記側面の少なくとも一方において膨出
領域が前記中空糸束の長さ方向に２つ以上設けられてい
ると、これら２つの膨出領域間の長さ、即ち前記中空糸
束と接触してこれを支える前記ケースの支持部分の長さ
ｄは、 なる関係を満足しているが、クロスフローを更に有効に
生ぜしぬる点で望ましい。

更にまた、前記ケース内に対する前記中空糸の充填率は
１０〜６０％（容積百分率、以下同じ）であってよく、
１５〜４０係であるのが好ましく、２０〜３５％である
のが更に好ましい。

次に本発明を人工腎臓用血液透析装置に適用した実施例
を第３図〜第１５図に付き述べる。

なおこれらの実施例において、第１図及び第２図に示す
装置と共通の部分には、第１図及び第２図と同一の符号
を付し、またその説明を省略している。

第３図〜第１１図は本発明の第１の実施例を示すもので
ある。

まず第３図及び第４図に付き本実施例における血液透析
装置１０の構成を説明する。

この装置のケース１はその左端から右端に至るまでほゞ
同形の断面を有する扁平形状に構成されている。

この扁平形状は長方形の互いに対向する一対の短辺を半
円形状に膨出させたほゞ扁平楕円柱形状である。

蓋体１３の血液通過空間２０内に血液が滞留するエッジ
部分がなくなり、このためにケース内を通過する血液３
６の凝固を効果的に防止し得る。

しかしこれに代えて楕円形状又はほゞ長方形で四隅にア
ールを付けた形状等の横断面とすることも可能であり、
また扁平形状とする必要のない場合には、ほゞ正方形で
四隅にアールを付けた形状等であってもよい。

その左右が点対称的に構成されているケース１の互いに
対向する一対の側面５０及び５１には、これら側面の幅
Ｗに亘っていくつかの膨出部がそれぞれ形成されている
。

即ち、一方の一面５０には３つの断面曲線状の膨出部５
２，５３，５４が長さｄの間隔を置いて形成され、また
他方の側面５１には３つのやはり断面曲線状の膨出部６
６，６７，６８がやはり長さｄの間隔を置いて形成され
ている。

これらの膨出部は側面５０．５１の全幅に亘ってそれぞ
れ形成されているが、膨出部５２，５３，５４と膨出部
６６，６７，６８とは上下に互いに食い違う如くに配さ
れている。

これら各膨出部はすべて同一形状であるが、例えば膨出
部６７についてみると、ほゞ円筒面状の面部５５と、こ
れに連設されたほゞ線状か若しくは幾分内側にへこんだ
直線部５６とからなっている（第４図）。

そして膨出部は中空糸５の長さ方向において長さＤに亘
って形成され、中空糸束６の長さ方向と直交する方向に
おいて長さしの最大膨市深さを有している。

また各膨出部間において中空糸束６と接触してこれを支
持するケース１の平面状の支持部５７の長さｄに亘って
中空糸５の長さ方面に延びている。

この場合、膨出部５２，５３，５４，６６，６７，６８
がクロスフローを有効に生ぜしめるのに寄与していて、
それらの深さＬ及び長さＤは、中空糸束６の幅及び支持
部５７の長さｄと次式のような関係を有している。

この関係を満足すればクロスフローを後述のように極め
て効果的に生じさせ得ることが判明した。

図示の例では、Ｌ＝Ａ程度、Ｄ＝３Ａ程度、Ｄ＝２ｄ程
度としてあり、各支持部５７が各膨出部５３，５４，６
６，６７の内側に丁度位置せしめられている。

膨出部６６の左側には、透析液を排出するのに用いられ
かつ幅Ｗに亘る長手状の導出部５８がケースと一体又は
嵌着可能に設けられ、この導出部には透析液導出管２８
が一体に取付けられている。

この導出部５８は第４図に明示する如く巾狭のスリット
５９を有するオリフイス６０として構成され、透析液が
局在化することなく均一に導出されるようになっている
。

また膨出部５４から右側にある導入部６１も同様に構成
されている。

なお導出部５８及び導入部６１は上述のようにスリット
状に構成せずに単に円筒パイプ状であってもよい。

また、膨出部６８にはこの内側に循環用の透析液が接線
方向に送り込まれるように透析液循環用の導入管２９が
一体又は嵌着可能に設けられ、膨出部５２にはこの内側
から循環用の透析液が接線方向に導出されるように透析
液循環用の導出管２６が同様設けられている。

これら導入管２９及び導出管２６は巾狭の透析液通路を
具備するオリフイス６４，６５として夫々構成され、循
環される透析液が均一に導入及び導出されるようになつ
ている。

なお導入管２９及び導出管２６は上述の導入部６１及び
導出部５８のような長手状オリフイスに取り付けられる
ように溝成してもよい。

また透析液循環用導出管２６には循環用導管７３が接続
されている。

この導管７３は逆流防止弁７４、循環用ポンプ７５及び
流量調整弁７６をそれぞれ介して前記導出管２６を透析
液循環用導入管２９に接続している。

おな循環用ポンプ７５は渦巻ポンプ、軸流ポンプ、往復
ポンプ、歯車ポンプ等の各種のポンプであってよい。

透析液排出用導出管２８には、その一端を透析液排出タ
ンク（図示せず）に接続されている排出用導管７７の他
端が接続され、この導管７７中には、必要に応じて逆流
防止弁７８及び流量調整弁７９がそれぞれ設けられてい
る。

また透析液供給用導入管２７には、その一端を透析液供
給タンク（図示せず）に接続されている供給用導管８０
の他端が接続され、この導管８０中には、必要に応じて
、逆流防止弁８１及び流量調整弁８２がそれぞれ設けら
れている。

なお導Ｗ７３．７７．８０は塩化ビニルその他の合成樹
脂製パイプの内側面にシリコーンコーティングを施した
ものであってよい。

またこれらの導管に、必要に応じて、流量計、自動流量
調整機構、吸引ポンプ、送込みポンプ等を設けることが
出来る。

ケース１の左右端部は既述の如くその中間部分とほゞ同
形の扁平形状であり、また中空糸束６の上下端もこれと
ほゞ同形の扁平形状に束ねられ、従ってポツテイング材
７もこれとほゞ同形の扁平形状である。

また両端の蓋体１３と、これらの蓋体な締付け固定する
締付けリング１７．１８とはやはり上述の形状とほゞ同
形の扁平形状である。

また蓋体１３の内側に形成されている血液通過領域２０
は上記扁平形状とほゞ相似した長手状となっている。

ケース１０両端の全周囲には％合用条溝７０がケースと
一体にそれぞれ形成されている。

また締付けリング１７．１８の先端附近の内周面の全周
囲には保合用突条部７１がこれらのリングと一体にそれ
ぞれ形成されている。

従ってケース１の両端部に締付けリング１７．１８を圧
入すると、ケース１の％合用条溝７０にリング１７，１
８の％合用突条部７１が第４図に明示する如くクリック
動作を伴って％合する。

故にケース１にリング１７，１８が強固に止着され、こ
の際、ポツテイング材７及び蓋体１３がケース１と締付
けリング１７．１８との間にそれぞれ締付け固定される
。

なおケース１０両端部における上述の締付け固定構造は
、第１図に示す如く、ケース１の両端部を円筒形となし
かつねじ込み形式とすることも可能である。

この場合、その両端を円形に束ねられかつ固められた中
空糸束６は柔軟性に富んでいる。

ので、中間部分では装填領域２５の扁平形状にならって
扁平形状となる。

この場合装填領域２５の扁平度はその断面における幅Ｗ
と深さＡとの関％がＷ＝ｋＡ（１＜ｋ＜４０）であって
よく、ｋ＝１．５〜２０であるのが有効なクロスフロー
を得る点からみて好ましく、２〜１０であるのが更によ
い．なお装填領域２５の横断面積は１５〜３０ｃｍ２程
度、例えば２０ｃｍ２であってよく、またこの装填領域
中の中空糸の充填率は１０〜６０％程度、例えば３５％
であってよい。

故に装填領域２５における透析液通過用空間の占有率は
４０〜９０％程度、例えば６５％であってもよい。

なお本発明における膨出部５２， ５３， ５４，
６６，６７，６８は、そこに送り込まれた流体がこの膨
出部中を比較的迅束に移動し得るように、装填部２５に
較べて抵抗が小さいのが好ましい。

従ってこれら膨出部には中空糸５が実質的には装填され
ていないのが好ましく、仮に装填されているにしても、
装填領域２５よりは装填密度が充分に小であるのが好ま
しい。

従って使用に際しては、流量調節弁８２によって所定の
流量、例えば２００ｍｌ／ｍｉｎに調整されつゝ透析液
供給タンクの透析液３５が供給用導管８０からこの流量
調整弁８２及び逆流防止弁８１を通して透析液導入管２
７に送り込まれる。

そしてこの送り込まれた透析液は導入口８５からケース
１内に導入され、このケース１内圧導入された透析液３
５は左方に移動する。

ケース内に透析液３５が充分に装填された頃を見計らっ
て循環用ポンプ７５を駆動し始めると共に第１図の場合
と同様に、血液３６を血液導入管１４からケース内に導
入し始める。

この場合、供給用導管８０からの透析液３５の導入は初
期状態と同様にして引続き行われている。

故にこの導入分にほｙ相当する透析液が導出口８６から
透析液導出管２８を通して排出用導管７７に排出される
。

次いでこの透析液は逆流防止弁７８及び流量調整弁７９
を通して透析液排出タンクへと排出される。

なお循環用ポンプ７５が上述の如く駆動し始めると、装
填領域２５の左方の透析液３５は導出口８７及び透析液
循環用導出管２６を通して循環用導管７３に導かれる。

次いでこの透析液３５は逆流防止弁７４、ポンプ７５、
流景調整升７６及び透析液循環用導入管２９をそれぞれ
通して導入口８８からケース内に導入される。

この導入量、換言すれば透析液の循環量は例えば５００
０ｍｌ／ｍｉｎであってよい。

このように透析液３５がその導入口８８からケース１に
導入されると、この液はまず膨出部６８内に導入され、
次いでこの膨出部の壁面を伝わって中空糸束６をほゞ直
角又はこれと交差する方向に通過して装填領域２５に較
べて著しく抵抗の小さい膨出部５４に侵入する。

この透析液は膨出部５４内壁面を伝わってほゞＵターン
状に中空糸束６側に戻される。

この場合、膨出部が上下に交互に設けられているので、
第４図において矢印３５にて誇張して示すように透析液
は上下うねりを生じつへ移動し、このために少なくとも
部分的にクロスフローを有している。

何故ならば、透析液循環用導出管２６から循環用ポンプ
７５によって透析液３５を吸引すると、導出口８６．８
７近傍の透析液はその導出口８７を経てケース１の外部
に送り出される。

このためにこの領域に向ってその近傍の透析液が移動す
る。

従って結果的には、抵抗の小さい非装填領域である膨出
部６６の上方部分にある透析液は中空糸束６内に浸入す
るので、抵抗の小さい膨出部６６の下方部分にある透析
液は速やかに上方へ移動する。

この移動によって、中空糸束６内にある透析液が前記下
方部分に流入し、膨出部５５の下方部分の透析液が中空
糸束６を通じて膨出部６６に移動し、この移動に伴って
膨出部５５内の上方にある透析液が膨出部５５の下方に
向って下降する。

このような動作が行われることによって第４図において
矢印にて示すように一方の側から他方の側へ順次移動し
、従って上下にうねりを生じつゝ右方から左方へ移動す
る。

また中空糸束６を通って左方へ移動するに際し、導入管
２９は装填領域２５のほぼ全中に亘るスリット状のオリ
フイスとして構成されている場合には、中空糸束６全体
に対して場所的に均一な透析液の流れを生じさせること
が出来る。

然も導出管２６も中空糸束６のほゞ全巾に亘ってスリッ
ト状のオリフイスに形成されている場合には、場所的に
均一に透析液を集めて排出することが出来る。

この流れは中空糸束６全体において生じるため、透析液
３５のクロスフローが効果的に生じる。

本実施例によれば膨出部５３， ５４， ６６，６
７の深さＬを前記（Ｉ）式で表わされる範囲に限定し、
かつまたそれら膨出部の長さＤを前記但式で表わされる
範囲に限定しているので、クロスフローが極めて効果的
に生じることが見出された。

即ち深さＬが中空糸束６の幅Ａの１／４未満であれば、
上述の膨山部により透析液３５が中空糸束６に交差する
方向に流れずにそのまへ中空糸束６に沿って流れてしま
う部分が多くなり、また深さＬが幅Ａの４倍を越えると
、上述の膨出部内に入り込んだ透析液３５に渦流等の乱
流が生じて中空糸束６と交差する方向への流れが弱くな
り、これまた有効なクロスフローが起こり得ない。

また、長さＤが幅Ａ未満であれば、上述の膨出部による
透析液３５のクロスフロー成分が弱くなり、また長さＤ
が幅Ａの１２倍を越えると、上述の膨出部内に流入した
透析液３５の勢いが流動方向に向って弱くなってしまう
。

従って深さＬ及び長さＤが前記（Ｉ）及び（■）式で表
わされる範囲内に共にある場合にのみ良好な結果が得ら
れ、前記（Ｉ）及び（■）式のいずれか一方でも満足し
ない場合にはクロスフローがやはり効果的に生じなくな
るのである また支持部５７の長さｄによってもクロスフローが影響
を受け、前記（■）式の範囲内になければ結果が良くな
いことも判明した。

即ち、長さｄが長さＤを越えた場合、換言すれば支持部
５７の内側に丁度上述の膨出部が位置している場合、こ
れら膨出部から中空糸束６を通じて流動する透析液３５
が対応する膨出部内に侵入せずに支持部５７の一部分に
当ってその流れが弱まってしまうからである。

上述の如き事態を第５図〜第９図に付き更に詳細に説明
する。

第５図は、深さしか１／４Ａ未満であって前記（Ｉ）式
を満足しない場合を示しているが、膨出部５３，６６，
６７の奥行きが浅いために透析液３５は中空糸束６に沿
って流れてしまい、膨出部内に侵入した透析液３５は中
空糸束６に交差する方向に強力に送り出されず、従って
クロスフローが部分的にしか生じなくなる 第６図は、長さＤがＡ未満であって前記（■）式を満足
しない場合を示し、これでは膨出部５３，６６，６７が
幅Ａに対してサイズが小となるから、中空糸束６に対す
る切角のクロスフロー成分が中空糸束６の中央部分にま
で侵入し得す、やはり有効ではない。

第７図は、深さＬが４Ａを越えて前記（Ｉ）式を満足し
ない場合であるが、これでは膨出部５３，６６６７の膨
出深さが極端に大であるために、これら膨出部内に入り
込んだ透析液３５が図示の如き渦流を部分的に生じてし
まい、この結果透析液のスムースな流れが阻害され、ク
ロスフロー成分の強さが弱くなってしまう。

第８図は、長さＤが１２Ａを越えて前記（■）式を満足
しない場合であるが、膨出部６６があまりに長く延びて
いるため、膨出部内に入り込んだ透析液３５の流れの強
さがその進行方向に行くにつれて弱まり、結果として中
空糸束６に沿う流れに負けてクロスフローが効果的かつ
強力に生じないことになる。

第９図は、前記（■）及び（■）式は夫々満足している
が長さｄがＤを越えて前記（■）式を満足しない場合を
示すが、例えば膨出部５３から中空糸束６をを通じて上
昇する透析液３５の一部分が支持部５７の左側端部に当
ってこれに遮えぎられて進行方向が変化し、膨出部６６
内に所定の強さで侵入し得ない。

従ってこの膨山部によるクロスフローが強力に起こらな
い恐れが多分にある このため前記（■）式をも満足し
ている方が本発明を実施する上で好ましい。

なお、本実施例においては、中空糸束６の充填率を１０
〜６０％としているために、前方（■），（■），（■
）式と併せて考えると、透析液が中空糸束６内へこれに
交差して侵入し易くなるので、クロスフローが更に有効
に起こり得る点で有利である。

なお新たな透析液３５が導入口８５からケース内に導入
され、またこれにほゞ相当する量の透析液が導出口８６
から排出されるが、その間でクロスフ口一によって透析
液が中空糸に衝突し、これによって攪乱流が生じる 上述したことから、透析液は極めて効果的なクロスフロ
ーを生じ、このクロスフローによって、中空糸５の壁膜
に形成される境界膜が広範囲に亘って破壊される。

このために中空糸５の壁膜の両側において、血液中の諸
成分濃度と透析液の諸成分濃度との有効な濃度差が維持
され、従って優れた透析効果が得られる。

また上述のクロスフローによって、透析液３５には中空
糸束６の中心部分に向う力が順次作用して透析液に攪乱
流が生じ、このためにこの中心部分を通過する透析液の
量が第１図に較べて増大する。

また透析液の循環量が非常に多量である場合には、装填
領域２５内の透析液の移動が高速にて行われ、壁膜の外
側に形成される境界膜が一層効果的に破壊されることに
なる。

また透析液の循環量を変化させてその移動速度を調整す
ることによりて、これらの境界膜の破壊の程度を極めて
容易に変化させることが可能である なお透析液の移動速度が大きくなると、第１０図におい
てｖ１からＶ４にて示す如く透析される物質の分子量に
応じて透析効果は変化するので、透析状態がアンバラン
スになる。

しかし透析液の大部分を循環させて一部のみケース外に
排出することによって上述の如き欠陥が是正されること
を本発明者は解明した。

即ち、第１１図における曲線Ｎ１は透析液を高速度（第
１０図における速度Ｖ４に相当）で一回だけ移動させる
と、すなわちすなわち再循環させることなく単に一回だ
け使用すると、第１０図における曲線Ｖ４と同様の分子
量と単位時間あたりの透析性が得られる。

この場合、透析液を高速で流すことによって、図に示さ
れるように分子量の小さい成分ほど速かに透析される傾
向が助長される。

一方同一の透析液を透析ケースに再循環させると再循環
される透析液中には、比較的透析され易い分子量の小さ
い物質程、透析液中の濃度が増加するので、血液中の同
成分との濃度差が小さくなるため、低分子量の成分のみ
が急速に透析されすぎるという透析性のアンバランスが
是正されるさらに本発明のようにクロスフローを生じる
タイプでは、再循環によって透析液の流れを早くするこ
とによって、より有効なクロスフローが生じるので、全
般的な透析性のレベルが向上し、透析性のバランスも更
に向上する。

このように、再循環の速度を増すことによって分子量の
大小による透析効果のアンバランスは大きく減少し、再
循環の速度を増加させると第１１図における曲線Ｎ２，
Ｎ３及びＮ４に示すように、分子量と透析性のバランス
が向上スル。

以上のことから明白なように、ケースに対する透析液の
排出及び供給量と循環量とをそれぞれ制御すれば透析す
べき各種の物質について所望のバランスの透析を行い得
られ、また単位当りの透析液についての透析効果を増大
させ得られる。

なおこれ迄は中空糸型血液透析装置の透析効果が従来か
ら用いられているコイル型又は平板型のものに較べて良
好で満足すべきであるから各成分における透析性のアン
バランスを助長するような透析液を高速で移動させるこ
とは考えなかった。

また従来の中空糸型の血液透析器では、透析液の速度を
増すと透析液がケースに沿って流れるいわゆるチャネリ
ング現象が急激におこり、透析液の浪費を招くという欠
点もあった。

また透析液を再循環することは、透析液中の透析物質の
濃度が増加し血液中の同成分との濃度差が接近するので
、透析性が低下すると考えられていた。

しかし本発明者は上述の如き解明を加えることによって
透析液の再循環を思い至った。

殊に本発明の如きクロスフローを生じる新しいタイプの
透析装置ではチャネリングが生じず、極めて好ましい透
析液のクロスフローを生じるので、再循環によって透析
液の流れを速めること、透析性そのものも、透析バラン
スも向上する。

本実施例のように、透析液を循環によって各成分につい
ての透析の割合のアンバランスによって透析患者に副作
用が現われる恐れが少ない。

また上述の再循環速度を変化させることによって、各成
分についての透析のバランスも変化させることが可能で
ある。

故に患者の年令、体力、病状等に合せて各成分について
の割合を変化させれば、いわゆる対症透析が可能となる
。

透析液の供給量と循環量との比は、１；５０〜１：０．
５であるのが好ましく、１：３０〜１：１であるのが更
に好ましい 次に本発明の第２の実施例を第１２図に付き述べる。

本実施例においては、膨出部の形状及び透析液の導入・
導出方法が前記第１の実施例と異なり、共通する部分に
は共通の符号を付して説明を省略する。

即ち、ケース１の下側面には３つの膨出部９０，９１，
９２が、その上側面にはこれら膨出部と上下互いに食い
違う如くに配された３つの膨出部９３，９４．９５が夫
々設けられている。

これら６つの膨出部はすべて同じ形状であるが、これを
例えば膨出部９４についてみると、断面ほゞ円形の一部
をなす曲面部９６とこれに連設された直線部９７とから
なっている。

実質的にクロスフローに寄与するのは膨出部９１，９２
，９３，９４，９５であるが、曲線部９６によって透析
液がその接線方向に送り出され、また直線部９７によっ
て対応する膨出部からの透析液が抵抗小にして流入し得
るように構成されている。

また本実施例では前記第１の実施例とは異なり透析液を
循環させるようにしていないので、第４図に示した導入
部６１及び導出部５８を形成せず、この代りに循環用の
導入管２９及び導出管２６を夫々透析液供給用の導入管
及び透析液排出用の導出管として用いる。

本実施例における上述の各膨出部のサイズ及び位置は前
記（■）（■），（■）式をすべて満足しているもので
あり、従って前記第１の実施例と同様に極めて効果的な
クロスフローを起こすことが可能である。

然も上述の各膨出部の曲面部９６からは図示の如く透析
液３５が中空糸束６に対してその接線方向（即ち直角方
向）に流入し、これが中空糸束６内を通じて対応する膨
出部の直線部９７により抵抗極めて小にしてその膨出部
内に流入することになる。

従ってクロスフロー成分が多くなると共に、透析液の流
れが極めてスムースとなる。

次に本発明の第３の実施例を第１３図に付き述べる。

本実施例においては、膨出部の形状及び透析液の循環方
法が前記第１の実施例と異なり、共通する部分には共通
の符号を付して説明を省略する。

即ち、その左右が点対称的に構成されているケース１の
互いに対向する一対の側面５０及び５１には、いくつか
の膨出部がそれぞれ形成されている。

即ち、一方の側面５０には４つの膨出部１００，１０１
，１０２，１０３が、また他方の側面５１には３つの膨
出部１０４，１０５，１０６がそれぞれ形成されている
。

これらの膨出部は側面５０．５１の全巾に亘ってそれぞ
れ形成されているが、膨出部１００〜１０３と膨出部１
０４〜１０６とは上下に互いに食い違う如くに配されて
いる。

そして膨出部１０１と１０２との間におけるケース側面
５０には循環透析液の導入に用いられるオリフイス１０
７が側面５０の全巾に亘って一体に設けられている。

また膨出部１００，１０１と１０２，１０３、膨出部１
０４と１０６は左右対称的に構成されていて、これら各
膨出部はオリフイス１０７側に配された直線部９７とこ
の直線部に連った曲面部９６とによって形成されている
また膨出部１０５は左右２つの曲面部１０８，１０９即
ち円筒面からなっていて、丁度膨出部１０４と１０６を
左右から突き合わして合成したような形状になっている
。

そしてこの膨出部１０５の中央部に対してオリフイス１
０７の透析液導入口８８が開口するように構成されてい
る。

また膨出部１０４の左側及び膨出部１０６の右側には、
循環透析液のスリット状導出口８７を夫々具備する導出
部１１０，１１１が夫々一体に設けられている。

なおオリフイス１０７の中央部には透析液循環用導入管
２９が、また導出部１１０，１１１の夫夫の中央部には
透析液循環用導出管２６がそれぞれ連設されている。

この導出管はまた中央部において三つ又状に形成され、
この中央部から透析液３５が排出される。

また透析液循環用導出部 ．１１１に対向して膨出部
１０３側面には透析液排出用導出管２８が、また透析液
循環用導出部１１０に対向して膨出部１００側面には透
析液供給用導入管２７が夫々連設されている。

本実施例ではケース１内に導入された透析液３５は原理
的には前記第２の実施例と同様に流動する。

即ち、オリフイス１０７から導入された循環透析液は中
空糸束６を通過してから膨出部１０５によって左方及び
右方に夫々分配され、図示の如きクロスフローを生じつ
つ導出口８７側へと流動する。

そして導出管２６から導出された後、既述の循環ポンプ
によって導入管２９側に再び戻される。

このような動作が行われることによって第１３図におい
て矢印にて示すように一方の側から他方の側へ順次移動
し、従って上下にうねりを生じつつ左方及び右方へ移動
する。

また中空糸束６を通って左方及び右方へ移動するに際し
、導入口８８は装填領域２５のほゞ全巾に亘るスリット
状のオリフイス１０７として構成されているので、中空
糸束６全休に対して場所的に均一な透析液の流れを生じ
させることが出来る。

然も導出口８７も中空糸束６のほゞ全巾に亘ってスリッ
ト状に形成されているので、場所的に均一に透析液を集
めて排出することが出来る。

この流れは中空糸束６全体において生じるため、透析液
３５のクロスフローが極めて効果的に生じる。

本実施例によれば、ケース１の両端に再循環導出口８７
を設けかつ中央部に再循環導入口８８を設けているため
に透析液が両側から吸引されながら左方及び右方へ夫々
導びかれ、左方へ移動する透析液は血液に対して向流的
に、また右方へ移動する透析液は血液に対し並流的に流
動する。

然もこの際、導入口８８と導出口８７との間の距離が半
減されているので、クロスフローは第２図に示す場合よ
りもずっと強力に起こり、導出口８７近傍にて弱まる恐
れがない。

またこの場合クロスフローが生じる回数も必然的に多く
なるので、透析効率が著しく改善される。

なお各膨出部内における透析液の挙動については、直線
部９７により極めて抵抗小にして透析液が移動し、曲線
部９６により非常に効果的に中空糸束６内にほゞ直角方
向に導入されることになる。

従ってクロスフロー効果がその膨出部の形状によって更
に向上する本実施例においても上述の各膨出部１００〜
１０６のサイズ及び形成位置が前記（Ｉ），（■），（
ＩＩＩ）式に従って決められているために、前述した実
施例と同様の効果を得ることが出来る。

次に本発明の第４実施例を第１４図に付き述べる。

本実施例では膨出部間に形成される支持部の長さをゼロ
とし、中空糸束をほゞ点接触にて保持している点で前記
第１の実施例と異なり、共通する部分には共通の符号を
付して説明を省略する。

即ち、膨出部５２，５３間、５３，５４間、６６，６７
間、６７，６８間に存在する支持部５７の長さｄをｄ＝
０とし、これによって中空糸束６をほゞ点接触にて保持
している。

換言すれば上側の膨出部６６〜６８と下側の膨出部５２
〜５４とによってケースの側面がほゞ蛇行状又は波形に
構成されている。

この場合であっても、既述したと同様、透析液３５が上
下うねりを生じ、極めて有効なクロスフローを起こすこ
とが理解され、全体が蛇行状になっていることから透析
液３５の流れが更にスムースとなる。

以上本発明を実施例に基いて説明したが、本発明の技術
的思想に基いて更に変形が可能であることが理解されよ
う。

例えば、膨出部をケース側面を変形させることによって
形成したが、これを第１５図に例示したような邪魔板に
て形成してもよい。

即チ、ケースの内側面にケースの幅Ｗに亘って延びる長
方形の邪魔板１２０，１２Ｌ １２２，１２３，１２
４，１２５，１２６，１２７，１２８を夫々設け、この
うち邪魔板１２Ｌ１２２、１２５，１２６、１２７，１
２８は夫々中空糸束６側で一体となり、断面台形状の空
洞部分を形成している。

また各邪魔板の先端は中空糸束６を接触保持する長方形
の支持部１３７を一体に具備している。

このように構成しても、中空糸束６の装填領域２５の外
側とケース１との間に、邪魔板１２０〜１２８によって
台形状の膨出部１２９，１３０，１３１，１３２が夫々
形成されるが、これら膨出部は上述した膨出部と同様の
作用をすることが可能である。

そして各膨出部の長さＤ、深さし、支持部１３７の長さ
ｄを前記（Ｉ），（■），（■）式が満足されるように
夫々決めるようにすれば、図示の如き透析液３５の流れ
を生ぜしめて、極めて効果的なクロスフローを起こすこ
とが出来る。

なお上述の実施例において、透析液の流動方向を変える
ことが出来、例えば前記第３の実施例に関しては循環透
析液の導入及び導出を互いに逆にすることも出来る。

また透析液の導入及び導出口を夫々２つ以上設けること
も可能である。

また透析液補充用の導入口及び導出口をケースに直接設
けたが、これらを循環透析液の循環回路に設けてもよい
。

また循環回路に所望によって小型の透析液の貯槽を組込
み、この貯槽に補充用透析液の導入口及び排出口を形成
しかつ循環用導管を接続してもよい。

また透析液を循環させずに単に導入及び導出するように
してもよいが、この場合は上述の循環用導入口及び導出
口を透析液供給用の導入口及び導出口とすればよい。

また上述の実施例においては、横型の装置について述べ
たが、縦型にしてもよい。

また液と液との間の透析を行う装置に本発明を適用した
が、液とガスとの間若しくはガスとガスとの間の物質移
動にも本発明を適用することが出来る。

例えば、上述の実施例においては、人工腎臓用血液透析
装置に本発明を適用したが、人工肺用血液酸素付加装置
にも本発明を適用することが出来る。

との場合、中空糸５の壁膜の内側である中空部分に血液
を流し、その外側にガスを流せばよい。

更にまた本発明は逆浸透を利用した水の浄化や脱塩、ジ
ュースの濃縮等の食品の加工処理、ビール工業における
酵母や不要物の除去等にも広範囲に応用することが出来
る。

本発明は上述の如く、膨出領域の深さＬ及び中空糸束の
長さＤを中空糸束の幅Ａに関し、の範囲に限定するよう
にしたので、膨出領域により中空糸束に対し交差する方
向への流体の流れが強力に起こり、然もこの流れがスム
ースとなり、クロスフローを極めて効果的に生じさせる
ことが出来る。

この結果、中空糸の側面に形成されようとする境界膜を
破壊し、中空糸束の内部への流体の侵入量も増えるから
、物質移動効果を飛躍的に向上させることが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示すものであって、人工腎臓用の血液
透析装置の部分縦断した正面図である。 第２図は本出願人が既に提案した人工腎臓用の血液透析
装置の部分縦断した正面図である。 第３図〜第１１図は本発明を人工腎臓用の血液透析装置
に適用した第１の実施例を示すものであって、第３図は
人工腎臓用の血液透析装置の斜視図、第４図は第３図に
おける縦断面図、第５図は膨出部の深さが１／４Ａ未満
であるときの透析装置の一部縦断面図、第６図は膨出部
の長さがＡ未満であるときの透析袈置の一部縦断面図、
第７図は膨出部の深さが４Ａを越えたときの透析装置の
一部縦断面図、第８図は膨出部の長さが１２Ａを越えた
ときの透析装置の一部縦断面図、第９図は中空糸束の支
持部の長さがＤを越えたときの透析装置の一部縦断面図
、第１０図は透析液の流速による分子量と透析性上の関
係を示す曲線図、第１１図は透析液の循環回数による分
子量と透析性との関係を示す曲線図である。 第１２図は本発明を人工腎臓用の血液透析装置に適用し
た第２の実施例を示すものであって人工腎臓用の血液透
析装置の縦断面図である。 第１３図は本発明を人工腎臓用の血液透析装置に適用し
た第３の実施例を示すものであって、人工腎臓用の血液
透析装置の縦断面図である。 第１４図は本発明を人工腎臓用の血液透析装置に適用し
た第４の実施例を示すものであって、人工腎臓用の血液
透析装置の縦断面図である。 第１５図は本発明の前記第１の実施例の変形例を示すも
のであって、人工腎臓用の血液透析装置の縦断面図であ
る。 なお図面に用いられている符号において、６は中空糸束
、１０は血液透析装置、１４は血液導入管、１５は血液
導出管、３５は透析液、５２，５３，５４，６６，６７
，６８，９０，９Ｌ ９２，９３，９４，９５，１０
０，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６
，１２９，１３０，１３１，１３２は膨出部、２７．２
９は導入管、２６，２８は導出管、５７，１３７は支持
部、１２０，１２１，１２２，１２３，１２４，１２５
，１２６，１２７１２８は邪魔板である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の中空糸を束ねて構成した中空糸束をケース内
   の所定の装填領域に装填し、前記中空糸の壁膜の内側で
   ある中空部分と、前記中空糸の前記壁膜の外側との間で
   、この壁膜を通して物質を移動させるようにした中空糸
   型膜移動装置において（ａ） 前記中空糸の外側を流
   れる流体を前記ケース内に導入するために前記ケースに
   設けられた少なくとも１つの流体導入口。 缶）前記流体を前記ケース外に導出するために前記ケー
   スに設けられた少なくとも１つの流体導出口 （ｅ） 前記装填領域の外側を部分的に膨出させるこ
   とによって前記ケースに形成され、前記流体導入口から
   前記流体導出口へ流れる前記流体の少なくとも一部分が
   通過し得るように構成された膨出領域。 を夫々具備し、 （但し、Ａは前記中空糸束の幅、Ｌは前記膨出領域の膨
   出深さ、Ｄは前記中空糸束の長さ方向における前記膨出
   領域の長さを夫々表わす。 ）なる関係を満足していることを特徴とする中空糸型膜
   移動装置。