JPS639448A - 中空糸型流体処理器 - 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、選択透過性の中空糸を用いた流体処理器に関
し、特に血液処理装置、例えば人工腎臓。

人工肝臓９人工肺臓又は血漿分離器等における改良技術
に関するものである。

［従来技術］ 最近、選択透過性膜を用いて血液を浄化する人工腎臓９
人工肝臓１人工肺臓又は血漿分離器等の人工臓器の開発
がさかんに行なわれており、種々の医療分野における有
効な治療手段として有望視されている。かかる選択透過
性膜の形態としては、体積当りの有効腹積が大きい中空
糸状が有利であって、この分野における中空糸型血液処
理の占有率が増大してきている。

従来の中空糸型血液処理装置を第１図に示す。

第１図は、中空糸型血液処理の主要部の軸方向に沿った
断面図の概略図であり、１は容器、２は選択透過性中空
糸束、３ａ及び３ｂは隔壁、　４ａ及び４ｂはヘッダー
、５ａは被処理液体である血液の導入口５ｂは同導出口
、６ａは処理液体である透析液の導入口、６ｂは同導出
ロアａは血液配分室、７ｂは血液収集’Ｗ、８ａは透析
液配分室。

８ｂは透析液収集室を示す。

第１図に示す如く、容器の径として胴体部の径より透析
液導入部の容器の径が大きい構造になっており、透析液
が透析液導入部で中空糸束全部に分配可能なように容器
と中空糸束の外側とのクリアランスを取っている。この
様な構造のため、容器両端部の径もその胴体部の径より
大きく容器両端部に取り付けられるヘッダーの径も大き
くする必要がある。

ヘッダーを介して血液を中空糸へ導入する際には、一般
的に中央部より外周部の血流速が遅れるがヘッダー大型
化に伴ない、その血流速の差が拡大される傾向にある。

これら血流速の遅れの発生により血液処理装置としての
性能の低下をまねくと共に、血液処理後の返血する際に
返血速度が中央部と外周部で異なるため、外周部に近い
中空糸の内部に残血を引き起す。特に長時間の血液処理
を行う場合、血流速度の遅い中空糸の内部で凝血を起し
それが血栓を生成することになり、血液の流れが停止す
る部分さえ生ずる。

又、かかる従来の構造では、隔壁部で中空糸束全体の外
径を一定にコントロールすることが困難であるため、ヘ
ッダー内径と中空糸束全体の外周部分とを一定以上の大
きなりリアランスが必要となる。この様な構造では、上
記クリアランス部分及びその近辺部の血液の流れが非常
に小さいため、血液の滞留による凝血を発生し、外周部
の中空糸の閉塞の原因にもなると共に、返血の際にこの
部分の血液が最後にたれ込み、外周部の返血を著しく悪
くしている。これまではこの様な問題があり、さらに改
良することが強く望まれていた。

［発明の目的］ 本発明は、上記の欠点をなくした改良された中空糸型流
体処理器、特に血液処理器を提供することを目的として
いる。さらに本発明の目的とするところは、ヘッダーの
内径を可及的に小さく、又、ヘッダー内径と中空糸外周
径とのクリアランスを最小にすることによって、血液の
滞留部をなくすること及び血液分配性を向上させること
により残血性の改良された血液処理器を提供することで
ある。

［発明の構成］ 本発明者は、かかる目的を達成すべく次の点を念頭にお
いて、鋭意研究を実施した。即ち、中空糸型血液処理装
置は次の３条件を具備していなければならない。その第
１は血液浄化乃至血液処理（濾過、血漿分離など）の機
能を備えていること。

第２は血液適合性を有し、血液の体外循環が円滑になさ
れること、第３は、生物学的、化学的に安全であること
である。特に第２の条件に重点をおき、該血液処理器へ
の血液の分配をするに際し、血液の流れに十分な配慮を
して流速差を少なくし、滞留が起らない様に種々の検討
を加えた。

その結果、透析液等の中空糸束間隙部に連通した流体導
入部及び又は導出部の構造を改良し、容器端部の径を小
さくすることが有効であることを見い出し、本発明に到
達した。

即ち本発明は、選択透過性中空糸束と、該中空糸束を収
納した筒状の容器と、該中空糸束の端部を該容器内に固
定せしめた樹脂からなる隔壁と、該中空糸束間隙部に連
通した側管部と、該中空糸束の中空部に連通したヘッダ
ー部を有する流体処理器において、該側管部が該容器の
壁面が実質上全周にわたって外側にふくらんだ環状部に
設けられていることを特徴とした中空糸型流体処理器を
提供するものである。

以下、本発明の中空糸型流体処理器を例にとって説明す
る。但し、本発明がこれらの例示によって何ら限定され
るものではない。

第２図は、本発明の中空糸型流体処理器の１例である。

中空糸型血液処理の主要部の軸方向に沿った縦断面図の
概略図であり、１は容器、２は選択透過性中空糸束、３
ａ及び３ｂは隔壁、４ａ及び４ｂはヘッダー、５ａは被
処理液体である血液の導入口５ｂは同導出口、６ａは処
理液体である透析液の導入口、６ｂは同導出ロアａは血
液配分’？、７ｂは血液収集室、８ａは透析液収集室。

８ｂは透析液収集室を示す。

第２図に示す如く本発明の流体処理器は、中空糸束間隙
部に連通した側管部を、実質上全周にわたって外側にふ
くらんだ環状部に設けたことを特徴としている。さらに
該流体処理器は容器の両端部の径が、胴体部径を実質上
向じかそれよりも小さい構造を有することを特徴として
いる。この様に外側にふくらんだ環状部に側管部を設け
、容器両端部を胴体部と同じ以下にすることにより中空
糸束の外径が函体両端部の内径に接することにより中空
糸の隔壁部すなわち、開口部での中空糸束の外径を一定
に規定することが可能になり、ヘッダーの内径と中空系
束の外径との間隔を可及的に減少することが出来る。

容器端面における容器の内壁面と中空糸束全体の外周と
の間隔が大きい場合、ヘッダ７内壁と中空糸束隔壁にお
ける開口部全体の外周部の間隙部で血液が滞留し、凝血
しやすく長時間の透析時に血栓を発生して、外周部の中
空糸の閉塞を生じると共に返血の際にこの部分の凝血し
た血液が中空糸にたれ込み外周近くの中空糸の返血を著
しく悪化する。そこで、該流体処理器の如く、容器端面
部径を胴体部径と同程度かそれより小さくすることによ
り、容器端部の内壁と中空糸束外周との間隔を小さくす
ることができる。又ヘッダーの径も縮小され、血液分配
の容量が小さくなり、血液流速が向上する結果、血液凝
固傾向が緩和される。

また、容器の胴体部の径は中空糸束の充填率が３５〜６
０％の範囲になるよう決めるのが好ましい。

一方容器端面部すなわち隔壁の中空糸開口端面部につい
ても、中空糸の充填率が３５〜６０％が好ましい。容器
端面部の充填率が３５％未満の場合は、充填率が低いた
め、容器内部での中空糸が片寄って充填されるため中空
糸束間隙部での流体の偏流が生じやすく、さらに容器端
面部すなわち隔壁端面部での中空糸束全体の外周とヘッ
ダー内径との間隙が大きくなるため好ましくない。又充
填率６０％以上では隔壁部での充填率が高くなり過ぎる
ため、容器内壁との接触圧が大きくなり、変形糸が発生
すること及び中空糸束を容器に挿入するときに挿入抵抗
が大きく中空糸の損傷をきたして残血も生じやすくなる
ため好ましくない。

この様な条件のもとで、容器の胴体部の径と両端面部の
径は任意に組合せを選択できる。本発明の流体処理器は
、容器の胴体部の径と両端面部の径の組合せについては
、該容器の端面部内径Ｄ１を胴体部内径Ｄ２に対して即
ちＤＩ１０２の比を０．８〜１．０の範囲で小さくし、
端面部の中空糸の充填率が３５〜６０％範囲になるよう
端面部径を選定することにより、端面部の容器内面と中
空糸束全体の外周の間隔を２ｍ以下になるよう中空糸束
を充填することにある。

その他、本発明の如く容器端面部の径を小さくする構造
にすることにより端面隔壁部での樹脂量が従来の函体構
造に比較して大巾な減少も可能になる。また容器胴体部
における中空糸束の充填状態が均一になり、中空糸束間
隙部での流体の流動状態を均一に保つことが容易である
。尚本発明の処理器において、筒状の容器の断面形状は
限定されないが、好ましくは円形状が良い、場合によっ
ては、非円形でもよい。但し非円形の場合はその内部空
間の断面積に等しい断面が円形状の容器にした場合の内
面基準の直径を相当径と言う。

また本発明の流体処理器の特徴の１つである側管部を漏
えた環状ふくらみ部の形状としてはいかなるものであっ
てもよい。その具体例としては全周にわたって同じ程度
にふくらんだ環状部を有する場合があげられるが、その
側管部を設けた部分でのふくらみが最大でそれから両側
にはなれるに従ってふくらみの程度が小さくなり側管部
の反対側の部分でふくらみがほとんどない程度に小さく
なる形状の場合も有効である。特に後者の場合には透析
液等の中空糸束間隙部を流れる流体の流入状態が均一に
しやすい利点がある。かかるふくらみの大きさとしては
、中心軸からふくらみ部内面までの距離が、容器胴体部
の相当径の半分即ち内面基準相当半径の約２倍以下が好
ましく、更には約１．５倍以下が好ましい。

本発明の液体処理器は、主に血液透析に用いられるもの
であるが、その他血液濾過、血漿分離。

人工肺等の血液処理や、さらには一般の透析装置や、気
体分離等にも有効である。

次に本発明についてさらに詳細に説明するために本発明
による改良された血液処理器を用いて、血液透析を行っ
た実施例を示す。又比較の為、第１図に示すような従来
の形のものを用いた場合を比較例として示した。

〈実施例１〜３．比較例１〜２〉 第１図に示す従来型の中空糸型血液処理器（比較例）と
、第２図に示す改良型血液処理器の如く、血液透析用の
セルロース中空糸（内径２００μ）を７０００本（血液
透析面積０，８ＴＩｔ）を充填成形したものを用いて、
ヘマトクリット値３６％の生新鮮血を２００ｄ／ｍｉｎ
の流速で３時間潅流した後に返血し、残血した中空糸本
数を数えた。又別途改良型及び比較例について、血液側
に尿素水溶液を３７℃。

２００ｍ／ｍｉｎで流し、透析液側に水道水を３１℃。

５００ｄ／ｍｉｎで流し、透析効率（ダイアリザンス）
を測定した。ダイアリザンス（ＤＡｔｌ　）は（Ｃｒ−
Ｃｏ　）　／Ｃｒ　ｘ　２００で算出した。ここでＣｒ
は尿素水溶液の透析器入口の濃度、Ｇｏは出口の濃度で
ある。

得られた結果を第１表に示した。かかる第１表の結果か
られかるように、本発明のヘッダー内径と中空県東外径
との間隙を小さくすること及びヘッダー内径を縮小した
血液処理器では、従来型の流体処理器に比較して残血が
発生した中空糸も大巾に減少している。又本発明の流体
処理器では中空糸の内側及び外側の両方の流動状態が良
好であるために、透析効率も改良されることがうかがわ
れる。

〈発明の効果〉 本発明の中空糸型流体処理器は、例えば、血液透析器の
場合、ヘッダー部での血液の滞留がなくなり、更にヘッ
ダーの小型化が可能になり、ヘッダーでの血液分配部の
容積が小さくなり血液流速が向上することにより、透析
効率の向上及び透析後の残血性が改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の中空糸型流体処理器の１例である血液
透析器の縦断面図の１例を示す。また第２図は、改良型
の中空糸型流体処理器の１例である血液透析器の縦断面
図の１例を示す。 特許出願人　帝　人　株　式　会　社 第１図 第Ｚ図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）選択透過性中空糸束と、該中空糸束を収納した筒
   状の容器と、該中空糸束の端部を該容器内に固定せしめ
   た樹脂からなる隔壁と、該中空糸束間隙部に連通した側
   管部と、該中空糸束の中空部に連通したヘッダー部を有
   する流体処理器において、該側管部が該容器の壁面が実
   質上全周にわたって外側にふくらんだ環状部に設けられ
   ていることを特徴とした中空糸型流体処理器。
2. （２）該環状部が該容器における該隔壁の内側近傍に位
   置し、該隔壁を固定した該容器端面部の相当径Ｄ＿１が
   、該容器の胴体部の相当径Ｄ＿２に比較して実質上等し
   いかあるいは小さい特許請求の範囲第１項記載の流体処
   理器。
3. （３）該相当径Ｄ＿１と該相当径Ｄ＿２の比Ｄ＿１／Ｄ
   ＿２が０．８〜１．０の範囲にある特許請求の範囲第２
   項記載の流体処理器。
4. （４）該隔壁を固定した該容器端面部における該中空糸
   束の充填率が３５〜６０％の範囲にある特許請求の範囲
   第２項記載の流体処理器。
5. （５）該環状部が、該側管部を設けた位置で最大にふく
   らみ、そこから離れるにつれてふくらみが小さくなって
   いる特許請求の範囲第１項記載の流体処理器。
6. （６）該中空糸束の両端部が該容器の両端で隔壁により
   固定された状態で開口しており、該中空糸の中空部に連
   通した２個のヘッダー部の一方が血液導入部であり他方
   が血液導出部であり、該中空糸束間隙部に連通した２個
   の側管部の一方が透析液導入部であり他方が透析液導出
   部である特許請求の範囲第１項記載の流体処理器。