JPH0229961Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本考案は血液の澱みがなく、かつ各中空糸へ血
液を均等に分配することのできる血液ポートを有
する中空糸型血液処理装置に関するものである。 （従来の技術） 従来より中空糸を分離膜として用いた血液処理
装置は、血液透析装置や人工肝臓装置、あるいは
血漿分離装置や人工肺装置として広く用いられて
いる。 このような血液処理装置は一般に円筒型のもの
が多い。円筒型の血液透析装置を例に、その構造
を第６図に示す。 第６図において、１は血液を中空糸５の内部空
間に導き、かつ外部と隔離するための断面が円形
の入口側血液ポートであり、血液１０はポート上
部に設けた血液導入口２０より導入される。１ａ
は中空糸の内部空間を通過してきた血液を集合さ
せ一定の大きさの管に血液導出口２０ａより導出
し、かつ外部と隔離するための断面が円形の出口
側ポートである。２はポート１又はポート１ａが
外筒３と分離しないように、また、ポート内に導
びかれた血液が外部に洩れずに中空糸５の内部空
間に導びくためにポート１又はポート１ａをパツ
キン１２を介して中空糸束を固定する隔壁６に密
着させるための固定キヤツプである。外筒３は好
ましくは円筒形であつて透明で硬質の合成樹脂で
作られ、その内部空間９には数百〜一万本程度の
中空糸５が充填されている。又この外筒３には、
透析液の導入口４及び導出口４ａが設けられてい
る。中空糸５は、外筒３の内部空間９に多数充填
され、その両端は血液適合性に優れた隔壁６で液
密に固定され、しかも中空糸５の内部空間は血液
ポートの内部空間８と連通している。隔壁６は一
般にポリウレタン樹脂が使用されているがこの隔
壁６によつて血液ポートの内部空間８は、外筒３
の内部空間９と隔離され、ポートの内部空間８及
び外筒３の内部空間９は中空糸５の壁膜を介して
のみ接触するようになつている。すなわち導入さ
れる血液１０は入口側ポート内の空間８を経由し
て中空糸の内部空間に入り、中空糸の壁膜を介し
て血液中の有害物を外筒３の内部空間９に排出
し、清浄になつた血液は出口側ポート１ａの内部
の空間を経由して体内にもどされる。一方外筒３
の内部空間９に排出された有害物は導入口４より
導入された透析液１１によつて選ばれ導出口４ａ
を経由して外部へ取り出される。 （考案が解決しようとする問題点） このような従来の円筒タイプの血液処理装置は
次のような欠点があり特にヘパリンのような抗血
液凝固剤を全く使用しないか、あるいは使用量を
減らした血液透析療法においては実用上問題があ
る。すなわち第７図において、使用される血液ポ
ート１はその構造上、ポートの入口点Ａよりポー
トの水平に曲がる点Ｂ迄の距離が、点Ｂより中空
糸束の切断面７上の点Ｃ迄の距離に比べて非常に
長く、しかも中空糸束の切断面７の上部空間に広
がるポートの平担部分の長さが相対的に長いため
に、血液がポートに導入された際、それ自身のも
つ流速をほとんど分散しないままに先づ中空糸束
の切断面の中央部に衝突し、次いで当該中空糸の
内部空間の圧力（又は抵抗）や当該中空糸束を固
定する隔壁によつて大部分の血液が外周部の中空
糸へ分散される。従つて血液の中空糸の内部空間
を流れる速度は、中央部は速く、逆に外周部は遅
くなる。またポートの周辺部では血液が澱みをつ
くる領域が発生する。その結果、血液処理装置と
しての性能が低下すると共に、血液処理後返血す
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空間や血液が澱み
をつくつた領域に残血現象を引き起こす。特に長
時間の血液処理を行なう場合、血液速度の遅い中
空糸の内部空間や血液が澱みをつくるポート周辺
部では凝血を起こし、血液の流れが停止する部分
が生じ、透析不能に陥る場合がある。かかる従来
装置の欠点を解消するため特開昭57−86359号に
は中空糸束の端面を底とする山形の内部空間を有
し、かつその頂部に血液導入口を設けた血液ポー
トを用いた装置が提案されている。しかしながら
この装置ではポート間に供給された血液が山形の
内部空間内で流速が分散されるため中空糸束の中
央部と外周部でほぼ均一な速度で血液を分配でき
るという利点はあるものの、ポートの内部空間に
おける血液の流速の急激な減少によりポート周辺
部で血液の澱みを生じやすく、かつ山形の内部空
間を有する血液ポートは従来のポートにくらべて
高さが大となるため血液処理装置が大形化すると
いう欠点があつた。 （問題点を解決するための手段） 本考案者らは、従来装置の上記事情に鑑み、(1)
血液ポートの内部空間で血液が澱みをつくらな
い、(2)血液ポートでの中空糸束への血液の分配が
均一である、(3)血液ポートの形状が小型であるよ
うな血液ポートを有する血液処理装置を提供する
ため各種形状の血液ポートを試作して、ポート内
での血液分布を観察したところ血液ポートの周辺
部形状及びポート端部と中空糸束の包絡線との関
係が重要であることを見出し本考案に到達したも
のである。すなわち本考案はロート状の内部空間
を有し、かつその頂部に血液導入口または血液導
出口を設けた血液ポートを、端部が開口した中空
糸束を収容した外筒の両端に液密に取着してなる
中空糸型血液処理装置において、該血液ポートの
周辺部形状を血液ポートの端部での接線の角度
が60゜〜85゜で、ポート斜面の傾斜角θが7゜〜23゜お
よび中空糸を固定する隔壁からポート端部の垂線
とポート斜面の延長線との交点まで高さｈが1.5
mm〜3.5mmとなるように形成するとともに、外筒
内に収容した中空糸束の包絡線とポート端部との
距離ｄを2.0mm以下となるように構成したことを
特徴とする中空糸型血液処理装置である。 （作用） 本考案によれば血液入口側ポートの頂部から内
部空間に導入された血液は、そのロート状のポー
ト斜面の傾斜角θとポート端部の垂線とポート斜
面の延長線との交点の中空糸束を固定する隔壁か
らの高さｈで規定されるゆるやかに拡大する流路
を流下するに従い、その流速が漸減するととも
に、流れの方向をポート周辺部方向に変えるため
ポート外周部での流速の急激な低下がなくポート
の内部空間で血液の流速をほぼ均一に分散させる
ことができる。また血液ポートの端部での接線の
角度と外筒内に収容した中空糸束の包絡線とポ
ート端部ｄとの距離を規定することにより、内部
空間の外周部で血液の澱みを作るデツドペースを
なくすことができたのである。それによつて血液
ポート周辺部や中空糸内部での凝血を防止するこ
とができ、ヘパリンのような抗血液凝固剤を用い
ない、あるいは使用量の少ない血液透析療法が可
能となつたのである。また血液ポート底部の中空
糸束の切断面においては均一な圧力分布となるの
で、各中空糸端より流入する血液の流れも均一に
なるため全体としての血液流量も増加し、透析効
率あるいは限外濾過効果等も向上するという効果
も有している。 （実施例） 次に本考案装置の一実施例を図面にて説明す
る。第１図は血液入口側ポート１の内部空間を拡
大して示した略図であり、ポートは下側に凸のゆ
るやかな傾斜を有するロート状の内部空間をな
し、その頂部に血液導入口２０が設けられてい
る。またポートの下側には隔壁６により固定さ
れ、かつポートの内部空間に開口する多数の中空
糸５が収容されている。第１図において、隔壁６
と接するポート端部における接線ａと隔壁６との
なす角度、すなわちポート端部での接線の角度を
、ロート状内部空間を形成するポート斜面ｂの
傾斜角度をθ、隔壁からポート端部における垂線
ｃとポート斜面の延長線ｂとの交点までの距離を
ｈおよびポート端部と中空糸束の包絡線との距離
をｄとする。また血液導入口とポート斜面の接点
には平径Ｒの曲面が設けられている。このＲは血
液がポート斜面に沿つてなめらかに移動できるよ
うな曲面を設ければよく、従来より提案されてい
る各種血液ポートと略同一のＲ（通常５mm〜15mm）
を用いることができる。一方ポート斜面とポート
端部の垂線の接点には、ｈ、θで規定される平
径ｒの曲面が設けられている。上記角度，θと
距離ｈ，ｄは血液を流速200ml／minで血液ポー
ト内に導入したときのポートの内部空間での等速
度線を計算と実験によつて求め、流速が１mm／
sec以下の領域（斜線部）を澱みと見なして好適
な範囲を求めた。以下の検討ではＲはいづれも10
mmとした。第２図はｈ＝2.5mm、θ＝75゜、ｄ＝1.0
mmに設定したときのポート端部での接線の角度
による影響を検討した図であり、第２図ａは＝
90゜、第２図ｂは＝75゜及び第２図ｃは＝55゜の
ときの等速度線図である。＝90゜の場合には、
ポート周辺部のふくらみが大きく、この部分に大
きな澱みを生じている。また＝55゜の場合には
ポート周辺部が極端に鋭角な構造のためポート端
部に大きな澱み領域を生じている。一方＝75゜
ではポート周辺部が適当になだらかな構造のため
澱みの領域は小さい。したがつてポート端部の接
線の角度は60゜〜85゜が適当であり、70゜〜80゜が
好適である。第３図はｈ＝４mm、θ＝5゜、＝
75゜に設定したときのポート端部から中空糸束の
包絡線までの距離ｄによる影響を検討した図であ
り、第３図ａはｄ＝2.5mm、第３図ｂはｄ＝1.5mm
のときの等速度線図である。ｄ＝2.5mmの場合に
はポート周辺部での澱みの領域が大きく、かつポ
ート周辺部で流速が急激に乱れているが、ｄ＝
1.5mmの場合では周辺部での澱みの領域が小さく、
かつ流速の乱れがないことがわかる。したがつて
ｄは2.1mm以下が適当である。さらに1.5mm以下と
することが好ましい。第４図はθ＝20゜、＝
75°、ｄ＝1.5mmに設定したときの隔壁からポート
端部の垂線とポート斜面の延長線との交点までの
高さｈによる影響を検討した図であり、第４図ａ
はｈ＝４mmの場合の等速度線図であり流速の乱れ
が大きい。第４図ｃのｈ＝１mmの場合には中空糸
束へ供給される血液の流速が不均一となり中心部
では大で周辺部で小となる。第４図ｂはｈ＝３mm
の場合であり流速の乱れが少なくかつ血液を中空
糸束へ均一な流速で供給することができる。した
がつてｈは1.5mm〜3.5mmが適当であり、2.0mm〜
3.0mmが好適である。第５図は＝75゜、ｄ＝1.5
mm、ｈ＝２mmに設定したときのポート斜面の傾斜
角θによる影響を検討した図であり、第５図ａは
θ＝25゜、第５図ｂはθ＝15゜、第５図ｃはθ＝5゜
の場合の等速度線図である。θ＝25゜では流速の
乱れが大きく、θ＝5゜では中空糸束へ供給される
血液の流速が不均一となる。θ＝15゜では流速の
乱れが少なく、かつ中空糸束へ均一な流速で血液
を供給することができる。したがつてθは7゜〜
23゜が適当であり、10゜〜20゜が好適に使用すること
ができる。 次に本考案による血液処理装置を用いて血液透
析を行つた結果を示す。 ＜実験例＞ 試作した血液ポートを組み込んだ内径210μ、
のエチレン−ビニルアルコール共重合体中空繊維
を7000本収容（有効膜面積1.3m²）した血液処理
装置を使用して無抗凝固剤透析を行つた。プライ
ミングには生理食塩水のみを用い、透析時間は５
時間とした。この間抗凝固剤は一切用いず、使用
後の装置内の凝血の程度を目視により観察し、必
要に応じてポート部を分解して確認した結果を表
−１に示す。 凝血（残血）の程度は次の４段階で評価した。 ◎：残血がほとんど認められない。 〇：残血が認められるが実用上支障ない。 △：残血がやや多い。 ×：残血が非常に多い。

【表】 １，５，７，10の装置は通常のヘパリン透析に
おいては特に残血は認められなかつたが、無抗凝
固剤透析を開始後３〜４時間で凝固傾向が認めら
れたため、途中で透析を中止した。９，11の装置
では残血もなく順調に透析することができた。 （考案の効果） 本考案の血液処理装置は特定の形状の血液ポー
トを使用することによりポートの内部空間での血
液の澱みを少くすることができるとともに中空糸
束に均一に血液を供給することができるため無抗
凝血剤透析が可能となり、かつ透析効率あるいは
限外過効率等も向上させることができるという
優れた効果を有しており、実用上極めて有用であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の血液処理装置に用いる血液ポ
ートの略図であり、第２図〜第５図は血液ポート
の周辺部形状によるポート内部空間での血液の等
速度線を示す図であり、第６図は従来の血液処理
装置の一部断面図である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ロート状の内部空間を有し、かつその頂部に血
   液導入口または血液導出口を設けた血液ポート
   を、端部が開口した中空糸束を収容した外筒の両
   端に液密に取着してなる中空糸型血液処理装置に
   おいて、該血液ポートの周辺部形状を血液ポート
   の端部での接線の角度が60゜〜85゜で、ポート斜
   面の傾斜角θが7゜〜23゜および中空糸を固定する
   隔壁からポート端部の垂線とポート斜面の延長線
   との交点までの高さｈが1.5mm〜3.5mmとなるよう
   に形成するとともに、外筒内に収容した中空糸束
   の包絡線とポート端部との距離ｄを2.0mm以下と
   なるよう構成したことを特徴とする中空糸型血液
   処理装置。