JPS6029283B2 - 中空繊維透析器端部シ−ルシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 毛細管繊維型透析器は、血液透析用人工腎臓として使用
するために各社から多量に販売されている。

典型的には、これら各種の市販器具は、一般の硬質のチ
ューブ状ハウジング中に配置された中空繊維の東を含み
、該東およびハウジングはハウジング両端に隣接して相
対的に直径が拡大したマニホールド部材を有する。次に
シーリングキャップが各ハウジング端にかぶせられる。
シーリングキャップは、血液が東となった中空繊維の中
空部を通ってハウジングの端から端へ流れるための中央
出入口を備える。透析液は個々の繊維の外表面と接触し
て繊維東を通過し、拡大したマニホールド部材の一方の
側方出入口からハウジング内へ入り、そして他方の拡大
したマニホールド部材の側方の他の出入口から吸収され
る。

中空繊維束の両端はウレタン樹脂その他で埋められ、繊
維を固定し、そしてそれらを一塊りに固着する。繊維の
中空部は露出し、それらの全長に沿って流通を許容する
。いまいま０リングがマニホールド部材と端部閉鎖部材
との間に密閉したシールを形成するように設けられる。
通常の中空繊維透析器の製造技述では、もろい繊維の東
は、透析器に組み立てるとき繊維の切断、短かし、繊維
の発生その他廃棄または修理を必要とする液漏れユニッ
トの発生をかなりの回数で示す。いまいま繊維のいくら
かは不整列となり、それらは埋め込み作業中不連続の東
中に留つてし、なければならないときに、拡大したマニ
ホールド部材中へ飛び出す。これは液漏れ状態を発生す
ることがあり、たとえ１本の液漏れ繊維でも、それを修
理できない限り全体の透析器の廃棄につながる。透析器
の単位コストは、その端部においてシールするため別々
の○リングに数多〈の形状を必要とするために上昇する
。

また０リングは通常端部閉鎖部材がシールを形成するた
めに適用されるとき圧縮される。しかしながらピニル系
の○リングまたは貯蔵中コールドフローを受けるその他
の材料の場合は、圧縮力に応答するりング材料のコール
ドフローにより、透析器は○リングによって形成された
そのシーリング能力を失うことがある。この結果は、シ
ールそれ自体が弱くなり、少量の血液が透析器の端部閉
鎖部から漏出することになる。本発明によれば、貯蔵中
有意なコールドフローが発生しないように、弾性シーリ
ング部材が有意な当初からの圧縮のもとで設置されない
改良されたシーリングシステムが提供される。

その結果、本発明による透析器はその良好な端部シール
能力の有意な消失ないこ、永久に貯蔵することができる
。そこで透析器の単位あたりのコストを大きく減少する
有意に低いスクラップ割合で製造することができ、そし
てまたその端部シールに関し改善された寿命を有し、そ
して提案する構造には別々のあらかじめ製作した０リン
グを必要としないために本質的に低コストである毛細管
繊維型拡散装置が提供される。

本発明においては、中空繊維拡散装置は、一般に硬質の
チーブ状ハウジング内に配置された中空繊維の東を含み
、該東およびハウジングはハウジング両端に隣接して相
対的に直径が拡大したマニホールド部材を有する。

該東およびハウジングは、それぞれの両端においてシー
ルされる。本発明によれば、比較的弾力性のプラスチッ
クスリーブ部材がハウジングの各端に取り付けられ、そ
してそれへシールされる。各スリーブ部材は、マニホー
ルド部材の内蓬より４・さし・内径の付加的内側スリー
ブを支持し、該内側スリーブは東の端部を収容し、固定
しそして中心決めするようにハウジングと同軸に位置す
る。好ましくは、内側スリーブは中空繊維束をしっかり
と保持するように、チーブ状ハウジングの中央部分の内
蓬と実質上等しい内径を有する。内側スリーブは、東を
支持するための束の繊維の外表面を散りばめるが繊維の
中空開口の蓮通を妨げないポッティングコンパウンドで
充填することができる。

内側スリーブはポツティングコンパウンドヘシール状に
接着し得る材料でつくられる。

従ってポツティングコンパウンドと内側スリーブとの間
に強いシールが形成される。例えばポッティング化合物
は適合性あるウレタン材料で、そして内側スリーブはポ
リ塩化ピニル熱可塑性材料とすることができる。また内
側スリーブを支持する比較的弾力‘性のプラスチックス
リーブは、拡大したマニホールド部材の内表面中へ入れ
子関係に校合する外側スリーブを備えることができ、そ
してそれへ溶剤シールその他でシールすることができる
。

そのため透析器の両内端の強固な完全なシールが形成さ
れ、透析器の端から端へと通過する流体全部が内側スリ
ーブによって中心決めされ、固定された繊維の内孔を通
過することを強制する。本発明の拡散装置は典型的には
血液の透析器であることを企画するが、しかしながらそ
れは血液の酸素化器、限外ロ過装置、逆疹透モジュール
、膜プラスマフェレーゼ装置その他としても利用できる
ことを理解すべきである。

典型的には、ハウジングの端部は、それぞれ取り付けた
端部閉鎖部村によってシールすることができる。

該端部閉鎖部村は中央の出入口と、そして内側スリーブ
の端部に対してシール関係に押し付けられる内側へとが
った環状シーリング環を備えることができる。これによ
る効果は、中央出入口と東の繊維の内部との間に蓮通を
提供し、そして血液処理においては特に望ましい非常に
低容積のマニホールドをシーリング環の内側区域に形姓
することである。さらに本発明において使用する端部閉
鎖部材は、内側スリーブおよびシーリング環のまわりの
外側空間と運通するのに適合した偏心的に位置するスリ
ーブを複数備えることができる。

これら偏心的に位置するスリーブは、環状シーリング環
のまわりに実質上圧縮変形されていない○リングシール
を形成するため、環状シーリング環のまわりの区域中へ
○リングの押し出しを許容する立ち入り出入口を備える
ことができる。このようにして該シールはシールの品質
と妥協するために貯蔵中有意なコールドフローを受けな
いであろう。また偏心的に位置するスリーブは、所望で
あればシーリングのためネジを設けたハウジング端部上
へネジを設けた閉鎖具を取り付けるための、または必要
があれば修理もしくは製作中点検のため閉鎖部材を開く
ためのトルク伝達部材として使用することができる。本
発明の中空繊維拡散装置は、閉鎖部分を有する比較的弾
力性のプラスチックスリーブ部村をハウジングの各端部
へ取り付け、そしてそれをハウジング端内へシールする
ことによって製作することができる。

中空繊維東の一端をプラスチックスリーブ部材の残部よ
り半径方向内側に離れている各内側スリーブ中へ挿入し
、そしてハウジング内に東端部を固定し中心決めするよ
うに同軸的に位置させる。内側スリーブは好ましくは閉
鎖された外端を備える。次にポッティングコンパウンド
を東の端部へ加え、東端部をスリーブ内で浸透し、そし
て封入する。

これはハウジングの端部が回転中心のまわりを公転する
ように透析器を回転し、同時にポッティングコンパウン
ドを透析器側方出入口から加え、そこから東の端部へ放
射状に外側へ流れ、閉鎖された織部を有する内側スリー
ブを所望レベルまで充たすことによって行うことができ
る。ポリウレタン組成物のような、中空繊維透析器の商
業生産に使用される慣用のポッティングコンパウンドを
本発明に使用することができる。ポッティングコンパウ
ンドが硬化した後、内側スリーブの外端および繊維東の
最外端部分は、東の個々の繊維の開いた内孔が露出する
ように切り落すことができる。

内側スリーブは、好ましくはスライス器具で容易に切り
落すことができるポリ塩化ビニル組成物のような材料で
つくられる。その後で、中央出入口および内側へとがっ
た環状シーリング環を備える端部閉鎖部材がハウジング
の各端部へ取り付けられる。特定具体例においては、該
閉鎖部材は普通のかみ合いスクリューネジ構造によって
ネジ込むことができる。しかしながら溶剤シーリングま
たは他のテクニックも閉鎖臭をハウジングヘシールする
ために使用し得る。シーリング環は内側スリーブの切断
端に対してシール状に押圧されるのにつり合っている。
該シーリング環は所望であれば内側スリーブの切断端に
対し永久的なそして改良されたシーリングのために溶剤
シールされるか、または他のどんな手段によってもシー
ルされることができる。これによる効果は、環状シーリ
ング環内に、中央出入口と束繊維の内孔との間の蓮通の
ためのマニホールド室が形成されることである。前述し
たように、次にシーラント材料が端部閉鎖具中に出入口
手段を通って加えられ、シーリング環の外部の周囲にシ
ーラントのリングを形成することができる。

このシーラントリングはその場で形成されるので比較的
非圧縮状態であり、そのためそのシールの品質は貯蔵中
コールドフローによって著しく劣化しない。図面を参照
すると、第１図はハウジングの両端に支持された本発明
の取り付けた比較的弾力性のプラスチックスリーブ部材
を示す。

製作の半完成状態にある中空繊維透析器の斜視図である
。第２図は繊維束をポッティングした後、比較的弾力性
なプラスチックスリーブ部材の端部を切り落してポッテ
ィングコンパウンド中に埋め込まれた東の開いた繊維を
露出させる方法を図示する、第１図の透析器の一端の縦
断面図‐乙ある。第３図は、本発明による端部閉鎖部村
をハウジングの端部へ取り付け、透析器のアセンブリを
完成する方法を図示する一部縦断面部分正面図である。
第４図は、比較的弾力性なプラスチックスリ−ブの別の
構造を図示する、第１図の透析器の別の具体例の一部縦
断面部分正面図である。

第５図は、比較的弾力性なプラスチックスリーブ部材の
端部を切り落し、そして透析器端部をシールするため端
部閉鎖具を取り付けた後の、第４図の透析器の正面図で
ある。

図面を参照すると、特に血液透析器であることを図示す
る中空繊維拡散装置１０は、こ）で別なように記載する
点を除いては市販の中空繊維透析器へ一般に類似する構
造の一般に剛直なチューフ状ハウジング１４中に配置さ
れた、中空繊維透析器に使用される普通のタイプの中空
繊維の東１２を含む。

ハウジング１４はその対向する端部において、一対の直
径が比較的拡大したマニホールド部村Ｉ６を支持し、各
マニホールド部材１６は、一方が透析液入口であり、他
方がその出口である普通の構造の透析液出入口１８を備
える。

マニホールド１６は、透析液の繊維外表面と接触しての
繊維束１２中の流れの直前または直後での、透析液の比
較的均一な流れの分布および集めを許容する。本発明に
よれば、比較的弾力‘性あるプラスチックスリーブ部材
２０がハウジングの各端部に支持され、そしてそれへ特
に第２図に図示すように、スリーブ部材２０の外側スリ
ーブ２２とチューフ状ハウジング１４の環状端部２４と
の界面において、慣用の溶剤シーリングその他によって
シールされる。各スリーブ部材２０は付加的な内側スリ
ーブ２６を備え、スリーブ部材２０は、好ましくは内側
スリーブ２６において閉鎖端２８を備える。

図面に示すように、内側スリーブ２６はマニホールド部
村１６の内径よりも内径が小さく、内側スリーブ２６は
東１２を収容し、固定しそして中心決めするようにハウ
ジングと同軸に位置する。各内側スリーブ２６は、東１
２の繊維の外表面全体に撒布されるポツテイングコンパ
ウンド３０の塊を収容する。内側スリーブ２６および好
ましくは全体のスリーブ部材２０は、一体の成型片とす
ることができ、そしてポツテイングコンパウンド３０へ
シール状へ接着するポリ塩化ビニル組成物のような弾力
性ある材料でつくることができ、ポッティングコンパウ
ンドは内側スリーブ２６の材料と接着できるウレタン組
成物または類似材料とすることができる。従って東１２
の両端は密にシールされたポットされた塊中にしっかり
と固着される。好ましくは内側スリーブ２６の内径は、
チューブ状ハウジング１４の中央部３２の内径と実質上
等しい。

また内側スリーブ２６の少なくとも一部はハウジング１
４の拡大したマニホールド端１６から半径方向内側へ離
間し、内側スリーブ２６の半径方向外側の表面の周囲に
オープンスペース３４を形成することが好ましい。この
オープンスペース３４は第２図に見ることができ、第４
図では６８で示されている。内側スリーブ２６は小さい
段部２７を備えることができ、内側スリーブ２６と外側
スリーブ２２との間には補強部材２５を配置することが
できる。

ポツテイングコンパウンドは、マニホールド部材１６が
回転中心のまわりを公転するように透析器を回転し、同
時に内側スＩＪ−ブ２６が所望レベルに充たされるまで
ポツティングコンパウンドを注入することによってシー
ラントを注入する方法を記載する本出願人の持磯昭５４
一０２１２９８号に従って透析器の端部へ適用すること
ができる。

その後でポッティングコンパウンド３０は硬化される。
その後切断刃物またはその類似物をもって内側スリーブ
２６を３１の点において横にスライスし、閉鎖端２８お
よび東１２のポットした端部３６を切り落し、東の新し
い短縮端３８をおいて繊維の内孔を露出させる。これに
引き続いて、第３図に示すように端部閉鎖部村４０を透
析器１０の端部へ取り付けることができる。

端部閉鎖具取り付けのための図示した特定の具体例は、
対になったスクリューネジ４２，４４であるが、ヒート
シールまたは溶剤シールのような他のシールテクニック
も同様に使用できる。端部閉鎖具４０は、中空繊維透析
器の端部閉鎖貝の慣用の態様において、中央関口４６を
備える。

本発明によれば、端部閉鎖部村４０は、第３図に示すよ
うに内側スリーブ２６の端部に対し押し付けるように位
置する内側へとがった環状シーリング環４８を含む。も
し望むならば、外側閉鎖具４０と内側スリーブ２６との
間に溶剤シール接合を形成するため、シーリング環４８
および／または内側スリーブ２６の端部へメチルィソプ
チルケトンのような有機溶剤を施すことができる。外側
閉鎖臭４０は、所望により他の共重合成分を加えたポリ
スチレンを主体としたプラスチック材料でつくることが
でき、このような材料は内側スリーブの好ましいビニル
プラスチック材料へ容易に溶剤シ−ルすることができる
。この結果中央関口４６と、繊維東１２の内孔の内部と
の間の蓮通のため、血液の小さいマニホールド室５０が
形成され、このマニホールド室は端部閉鎖部村４０の全
体の内径よりも実質上小さい内径を持つ。

これによる効果は、明らかに望ましい透析液の血液体積
を減らし、そして東１２を取り巻くポッティングコンパ
ウンドの壁とマニホールド中の血液が接触する周辺停滞
区域を避けることである。また本発明によれば、ポッテ
イングコンパウンドはマニホールド室の内壁が半径方向
内側へ離れている内側スリーブによって保持されるから
、各端部において必要とされるポツティングコンパウン
ドの量が大きく減らされる。端部閉鎖臭４０はまた、端
部閉鎖臭４０内のシーリング環４８のまわりの外側空間
と蓮通に適した複数の偏心的に位置する突出部材または
好ましくはスリーブ５２を備える。

突出部村５２は端部閉鎖貝４０の取り付けを容易にする
ためのトルク伝達部材として使用することができる。し
かしながら所望のとき、スリーブ５２内に見える仕切り
５４を破り（または最初の位置に置かずに）、注入ノズ
ル５６を内側スリーブ２６およびシーリング環４８の外
側に位置する環状外側空間５１と蓮通することを許容し
、該外側空間５１を充填するようにシーラントからなる
０リング５３を押し出すことができる。空間５１内の○
リング５３は、貯蔵中コールドフローを引きおこすよう
なレベルの圧縮下におかれることなく、そのシール機能
を信頼できるように果すことができる。その結果、本発
明の透析器は一層長い貯蔵寿命を発揮することができる
。しかしながらシーリング環４８と内側スリーフ２６と
の間の溶剤シールは、開口４６を通る血液流路のために
適切な密閉シールを提供し得るので、第３図の具体例に
おいて○リング５３は必ずしも必要でない。

第４図および第５図を参照すると、本発明による別の透
析器およびシールの具体例が開示されている。

拡大したマニホールド端部１６ａおよび出入口１８ａを
有する透析器ハウジング１４は前出のデザインと同じよ
うに開示されている。好ましくはポリ塩化ビニルプラス
チックのスリーブ部材６０には別のデザインが用いられ
、前と同様に閉鎖端６２を有し、そして外側スリーブ６
４と内側スリーブ６６を備え、それらの間に位置する環
状閉口６８を形成する。この関口６８は第２図に図示す
る具体例の対応する空間３４のように外側ではなく、ハ
ウジング１４へ向って内側へ対面している。繊維東１２
ａも存在し、以前の具体例と同じように施用され、そし
て環状閉口および内側スリーブ６６を充填するように示
されているポッテイングコンパウンド３０ａも存在する
。この場合ポッテイングコンパウンド３０ａが硬化した
後、プラスチックスリーブ部材６０は切断線７０−７０
のところでそのスリーブ６４，６６の両方を切断するこ
とができ、閉鎖端６２を含むスリーブ部材６０の部分を
透析器の残部から分断し、そしてスリーブ６４，６６と
その間のシーラント３０ａを露出する。

その後閉鎖臭４０と同じ構造となし得る端部閉鎖部村４
０ａが、前出の具体例と同じようにシーリング環４８ａ
が内側スリーブ６６の端部とシール状に接触するように
、スクリューネジ４２ａのまわりを回転することによっ
て取り付けられる。リング４８ａと内側スリーブ６６と
の間に溶剤シールを使用しないで、その代りに押し出し
た○ーリング７２を利用したい場合があろう。

その場合は該０ーリング７２は前に記載した方法で出入
口５２ａを通って押し出すことにより、端部閉鎖臭４０
ａの下のシーリング環４８ａの外側の区域へ挿入するこ
とができる。○−リング７２は環状空間６８中のシーラ
ントと蓬通し、そしてそれと緊密な接着結合を形成し、
また様部閉鎖臭４０ａの周辺内側区域へ接合し、強固な
比較的非圧縮端部シールを形成し、その場合シーラント
は存在する形状のどのような不規則性とも正確なシール
一致性へと流れ、それによってコールドフローし得る圧
力シールの必要性を排除する。前記は例証目的で提供し
たものであり、特許請求の範囲に規定する本発明を制限
することを企図するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は半完成状態にある中空繊維透析器の斜視図、第
２図は第１図の透析器の一端の縦断面図、第３図は完成
した透析器の一端の縦断面図、第４図は別の具体例によ
る透析器の第２図と同様な断面図、第５図は完成した透
析器の端面図である。 １０は透析器、１２は中空繊維東、１４は透析器ハウジ
ング、１６はマニホールド室、１８は透析液出入口、２
０はプラスチックスリーブ部材、２２は外側スリーブ、
２６は内側スリーブ、４０は端部閉鎖部材、４６は中央
開口である。 ＦＩＧ．ｌ ＦＩＧ．２ ＦＩＧ．３ ＦＩＧ．４ ＦＩＧ．５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般に剛直なチユーブ状ハウジング中に配置された
   中空繊維の束を含み、前記ハウジングは対向するハウジ
   ング端に隣接して相対的に直径が拡大したマニホールド
   部材を有しそして前記対向端においてシールされている
   中空繊維拡散装置において、前記ハウジングの各端部に
   おいて支持されそしてそれへシールされた比較的弾力性
   なプラスチツクスリーブ部材とへ前記ハウジングの各端
   部に支持された内側スリーブを備え、前記内側スリーブ
   は前記プラスチツクスリーブ部材の半径方向内側へその
   間に空間を形成するように離間し、前記内側スリーブは
   前記束の端部を収容し、固定しそして中心決めするよう
   に前記ハウジングと同軸に位置し、前記内側スリーブは
   前記束の繊維の外表面全体に施用されて内側スリーブへ
   シールされたポツテイングコンパウンドの塊を収容し、
   前記内側スリーブは前記ポツテイングコンパウンドへシ
   ール状に接着する材料でつくられており、そして各端部
   へ取り付けられた端部閉鎖部材を備え、該閉鎖部材は中
   央出入口と、そして前記内側スリーブの端部をシール状
   に押圧するように位置する内側へ突出する環状シーリン
   グ環を備えていることを特徴とする前記拡散装置。 ２ 一般に剛直なチユーブ状ハウジング中に配置された
   中空繊維の束を含み、前記ハウジングは対向するハウジ
   ング端に隣接して相対的に直径が拡大したマニホールド
   部材を有しそして前記対向端においてシールされている
   中空繊維拡散装置において、前記ハウジングの各端部に
   おいて支持されそしてそれへシールされた比較的弾力性
   なプラスチツクスリーブ部材と、前記ハウジングの各端
   部に支持された内径が前記マニホールド部材の内径より
   も小さい内側スリーブとを備え、前記内側スリーブは前
   記プラスチツクスリーブ部材の半径方向内側へその間に
   空間を形成するように離間し、前記内側スリーブは前記
   束の端部を収容し、固定しそして中心決めするように前
   記ハウジングと同軸に位置し、前記内側スリーブは前記
   束の繊維の外表面全体に施用されたポツテイングコンパ
   ウンドの塊を収容し、前記内側スリーブは前記ポツテイ
   ングコンパウンドへシール状に接着する材料でつくなれ
   ており、各プラスチツクスリーブ部材とその関係する内
   側スリーブとの間の空間も前記内側スリーブおよびプラ
   スチツクスリーブ部材へ接着するポツテイングコンパウ
   ンドを収容し、前記ハウジングの両端はそれぞれ取り付
   けられた端部閉鎖部材でシールされており、前記閉鎖部
   材は中央出入口と、そして前記内側スリーブの端部をシ
   ール状に押圧するように位置する内側へ突出する環状シ
   ーリング環を備えていることを特徴とする前記拡散装置
   。 ３ 押出された比較的非圧縮性のシーラントリングが前
   記内側へ突出するシーリング環を囲む空間を満たしてい
   る特許請求の範囲第１項または第２項の装置。 ４ 前記の取り付けられた端部閉鎖部材は前記シーリン
   グ環のまわりの空間と連通するのに適し、そして拡散装
   置の端部へ前記閉鎖部材を装着した後前記シーラントリ
   ングがそこを通つて押し出される偏心的に形成されたス
   リーブ手段を備えている特許請求の範囲第３項の拡散装
   置。 ５ 前記スリーブ部材および内側スリーブはポリ塩化ビ
   ニルプラスチツク製であり、前記ポツテイングコンパウ
   ンドはポリウレタンである特許請求の範囲第１項または
   第２項の拡散装置。 ６ 前記内側スリーブの内径は前記チユーブ状ハウジン
   グの中央部分の内径に実質上等しい特許請求の範囲第１
   項または第２項の拡散装置。 ７ 端部にプラスチツクスリーブを備える。 一般に剛直なチユーブ状ハウジング内に配置された中
   空繊維の束を含む中空繊維拡散装置の端部をシールする
   方法にして、 前記プラスチツクスリーブ部材の残部と
   一体でその間に開いた空間を形成するように半径方向内
   側へ離間されそして前記束の端を固定して中心決めする
   ように前記ハウジングと同軸に位置しそして閉鎖端を有
   する内側スリーブ中へ前記中空繊維の束の一端を挿入す
   ることと、 ポツテイングコンパウンドを前記端部へ向
   かつて押し出すように前記ハウジング回転しながら前記
   束の端部へポツテイングコンパウンドを施用して前記内
   側スリーブ内で繊維束端部を浸透しそして封入すること
   と、 前記ポツテイングコンパウンドを硬化させること
   と、 前記内側スリーブの外側閉鎖端および前記束端部
   の前記内側スリーブへ隣接する最外端部分を切り落とし
   て束の個々の繊維の開いた内孔を露出させることと、
   そして前記ハウジングの端部へ中央出入口と内側へ突出
   する環状シーリング環を備える閉鎖部材を取り付け、そ
   して前記内側スリーブの切断端をシール状に押圧するよ
   うに前記シーリング環を位置させて中央出入口を束の繊
   維の内孔との間の連通のためのマニホールド室を前記環
   状シーリング環内に形成することを特徴とする前記方法
   。 ８ 前記シーリング環の外側の周囲に比較的非圧縮性の
   シーラントリングを形成するように、拡散装置に付加し
   た出入口手段からシーラント材料を施用する工程を含む
   特許請求の範囲第７項の方法。