JPH04305229A

JPH04305229A - 中空糸型物質移動装置

Info

Publication number: JPH04305229A
Application number: JP9485891A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Mita; 哲也三田; Takeshi Watanabe; 剛渡辺
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1991-04-02
Filing date: 1991-04-02
Publication date: 1992-10-28

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中空糸を利用した透析
、限外濾過、膜濾過、逆浸透、気−気分離、気−液分離
、液−液分離、固−液分離等に用いられる中空糸型物質
移動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】中空糸型物質移動装置は、例えば特公昭
６３−５２５２２号公報に記載の如く、ケーシング内に
多数の中空糸が装填され、該中空糸束の端部が該ケーシ
ングの端部に充填固化される合成高分子材料の隔壁部材
により支持されて各中空糸の開口部が該隔壁部材の外端
面に開口される。

【０００３】そして、各中空糸の開口部全体を包囲する
漏斗状ヘッダーの大径被着口部が該ケーシングの端部に
接続され、該ヘッダーの小径接続口部には第１物質（例
えば血液）循環回路が接続され、該ケーシングに設けた
接続口部には、該中空糸束の周囲の空間に連通する第２
物質（例えば透析液）循環回路が接続される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、従来技術
では、第１物質が流入するヘッダー内で第１物質の偏流
及び滞溜を生じ、その滞溜部に沈殿物又は堆積物の生成
を見ることがある。特に第１物質が血液の場合には血栓
が生成される。

【０００５】尚、上述のヘッダー内における第１物質の
偏流及び滞溜の発生は、ヘッダーの小径接続口部に接続
される第１物質循環回路がヘッダー軸心に対して曲がり
をなす等において顕著である。

【０００６】本発明は、中空糸型物質移動装置において
、第１物質が流入するヘッダー内で第１物質の偏流及び
滞溜をなくし、沈殿物又は堆積物の生成を見ることなく
、良好な物質処理性能を確保することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、ケーシング内に多数の中空糸が装填され、該中空糸
束の端部が該ケーシングの端部の隔壁部材により支持さ
れて各中空糸の開口部が該隔壁部材の外端面に開口され
、各中空糸の開口部全体を包囲する少なくとも１つの漏
斗状ヘッダーの大径被着口部が該ケーシングの端部に接
続され、該ヘッダーの小径接続口部には第１物質循環回
路が接続され、該ケーシングに設けた接続口部には該中
空糸束の周囲の空間に連通する少なくとも１つの第２物
質循環回路が接続されて構成される中空糸型物質移動装
置において、該ヘッダーの内面が、該被着口部側の略テ
ーパ部と、該接続口部側の略ストレート部とを、アール
部にて連続化したものであり、該ヘッダーの被着口部内
径をＤとし、該ヘッダーの該被着口部から該接続口部ま
での高さをＨとし、該略テーパ部の勾配をθとし、該略
ストレート部の頂角をφとするとき、０．８≦Ｈ／Ｄ≦
１．３　、θ≦７　度、１８度≦φ≦２２度であるよう
にしたものである。

【０００８】請求項２に記載の本発明によれば、請求項
１に記載の本発明において更に、前記アール部が、前記
略テーパ部と前記略ストレート部とを最大曲率半径にて
連続化するようにしたものである。

【０００９】

【作用】請求項１に記載の本発明によれば、下記■〜■
の作用がある。

【００１０】■０．８　≦Ｈ／Ｄ≦１．３　において、
第１物質循環回路からヘッダー内に導入される第１物質
の流線をヘッダー軸心方向に規制する、ヘッダー高さ方
向経路（特に略ストレート部の経路）長さが、適度とな
る（０．９　≦Ｈ／Ｄ≦１．１　であれば、より適度と
なる）。このため、第１物質はヘッダー内にてヘッダー
軸心方向に沿う適度なストレート流れとなるように整流
される。

【００１１】■１８度≦φ≦２２度において、上記■に
より整流される第１物質の流れが、ヘッダー内の略スト
レート部を経るに際し、均一な拡がりを持ちながら、中
空糸の開口部へ進み、該第１物質を中空糸へと導入せし
める。

【００１２】■θ≦　７度において、ヘッダー内の周辺
部分である略テーパ部の勾配が浅くなり、第１物質の周
辺部分での線速度を上げ、結果として第１物質の流速を
周辺部分においても低下することなく、該第１物質を中
空糸へと導入せしめる。

【００１３】■上記■〜■により、第１物質はヘッダー
内に偏流を生ずることなく、結果として、ヘッダー内に
滞溜部を生ずることがなく、特に、第１物質が血液の場
合には血栓の発生をみることがない。よって、良好な物
質処理性能を確保できる。

【００１４】請求項２に記載の本発明によれば、下記■
の作用がある。

【００１５】■上記■の略ストレート部と、上記■の略
テーパ部とを、最大曲率半径のアール部にて連続化する
ことにより、ヘッダー内に第１物質の偏流と滞溜のない
、より均一な流れを形成できる。

【００１６】

【実施例】図１は本発明に係るヘッダー形状の一例を示
す断面図、図２は本発明に係るヘッダー形状を選定する
ために行なった実験回路を示す模式図、図３は本発明の
人工腎臓の一例を示す断面図である。

【００１７】人工腎臓１０は、図３に示す如く、円筒状
のケーシング１１内に多数の中空糸１２を装填され、中
空糸束１３の両端部をケーシング１１の両端部にて充填
固化されるポッティング樹脂の隔壁部材１４、１５によ
り支持する。

【００１８】各中空糸１２の開口部は隔壁部材１４、１
５の外端面に開口され、各中空糸１２の開口部全体を包
囲する漏斗状ヘッダー１６、１７の大径被着口部１６Ａ
、１７Ａがケーシング１１の両端部に接着又は螺着等に
て被着される。尚、１８、１９はＯリング等のシール部
材である。

【００１９】ヘッダー１６の小径接続口部１６Ｂには血
液循環回路が接続されて各中空糸１２の開口部に連通す
る血液流入ポート２１が設けられ、ヘッダー１７の小径
接続口部１７Ｂには血液循環回路が接続されて各中空糸
１２の開口部に連通する血液流出ポート２２が設けられ
る。また、ケーシング１１の隔壁部材１５寄りに位置す
る接続口部１１Ａには中空糸束１３の周囲の空間に連通
する透析液流入ポート２３が設けられるとともに、隔壁
部材１４寄りに位置する接続口部１１Ｂには中空糸束１
３の周囲の空間に連通する透析液流出ポート２４が設け
られる。

【００２０】即ち、人工腎臓１０にあっては、血液流入
ポート２１から流入して血液流出ポート２２から流出す
る血液の図において下向流と、透析液流入ポート２３か
ら流入して透析液流出ポート２４から流出する透析液の
図において上向流とを、多数の中空糸１２の半透膜を介
して互いに物質移動せしめる。

【００２１】尚、人工腎臓１０において、ケーシング１
１、ヘッダー１６、１７は例えばポリプロピレン、ポリ
カーボネート等の硬質合成樹脂材料等にて構成される。

【００２２】また、隔壁部材１４、１５は、例えばポリ
ウレタン、シリコーン等の合成樹脂材料等にて構成され
る。

【００２３】また、中空糸１２は、例えば、人工腎臓の
場合は再生セルロース、人工肺の場合はポリプロピレン
等から構成され、人工腎臓の場合は、内径約　２００μ
、肉厚　７〜１５μの半透膜を形成する。中空糸束１３
は、例えば５００　〜１７，０００本の中空糸１２の集
合体である。

【００２４】然して、上記人工腎臓１０において、血液
が流入するヘッダー１６内で血液の偏流及び滞溜をなく
し、血栓の発生を見ることなく、良好な血液処理性能を
確保することを目的として、以下の如くの実験を行なっ
た。

【００２５】この実験においては、図１に示す如く、ヘ
ッダー１６の被着口部１６Ａ内径をＤとし、ヘッダー１
６の被着口部１６Ａから接続口部１７Ｂまでの高さをＨ
とした。また、上記ヘッダー１６の内面は、図１に示す
如く、被着口部１６Ａ側の略テーパ部１６Ｔと、接続口
部１６Ｂ側の略ストレート部１６Ｓとを、アール部にて
連続化して構成し、略テーパ部１６Ｔの勾配をθ、略ス
トレート部１６Ｓの頂角をφとし、アール部の曲率半径
をｒとした。

【００２６】即ち、人工腎臓１０のヘッダー１６、１７
に図２に示す如くの血液循環回路を接続した。３０はポ
ンプ、３１は牛血貯溜槽、３２は生理食塩水貯溜槽であ
る。そして、表１に示す４種類のヘッダー１６を用意し
、表２に示す条件にて牛新鮮血循環試験を実施し、循環
可能時間及びヘッダー１６の内面における血栓の付着状
況を観察した。

【００２７】尚、現在までの実験では、牛新鮮血は　５
時間以上循環すると、牛血の活性が失われてしまうため
、試験時間は最大　５時間を目安とした。また、循環可
能時間の判定については、ＰＢｉ（血液流入側における
圧力）が初期のＰＢｉより５０ｍｍＨｇ上昇したタイミ
ングを循環可能限界として定めた。

【００２８】試験結果を表３に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【表３】本発明者は、以上の実験の結果下記■〜■を認めた。

【００３２】■０．８　≦Ｈ／Ｄ≦１．３　において、
血液循環回路からヘッダー内に導入される血液の流線を
ヘッダー軸心方向に規制する、ヘッダー高さ方向経路（
特に略ストレート部１６Ｓの経路）長さが、適度となる
（０．９　≦Ｈ／Ｄ≦１．１　であれば、より適度とな
る）。このため、血液はヘッダー１６内にてヘッダー軸
心方向に沿う適度なストレート流れとなるように整流さ
れる。

【００３３】■１８度≦φ≦２２度において、上記■に
より整流される血液の流れが、ヘッダー１６内の略スト
レート部１６Ｓを経るに際し、均一な拡がりを持ちなが
ら、中空糸１２の開口部へ進み、血液を中空糸１２へと
導入せしめる。

【００３４】■θ≦　７度において、ヘッダー１６内の
周辺部分である略テーパ部１６Ｔの勾配が浅くなり、血
液の周辺部分での線速度を上げ、結果として血液の流速
を周辺部分においても低下することなく、血液を中空糸
１２へと導入せしめる。

【００３５】■上記■の略ストレート部１６Ｓと、上記
■の略テーパ部１６Ｔとを、最大曲率半径のアール部に
て外挿し、連続化することにより、ヘッダー１６内に血
液の偏流と滞溜のない、より均一な流れを形成できる。

【００３６】■上記■〜■により、血液はヘッダー１６
内に偏流を生ずることなく、結果として、ヘッダー１６
内に滞溜部を生ずることがなく、血栓の発生をみること
がない。よって、良好な血液処理性能を確保できる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、中空糸型
物質移動装置において、第１物質が流入するヘッダー内
で第１物質の偏流及び滞溜をなくし、沈殿物又は堆積物
の生成を見ることなく、良好な物質処理性能を確保する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係るヘッダー形状の一例を示す
断面図である。

【図２】図２は本発明に係るヘッダー形状を選定するた
めに行なった実験回路を示す模式図である。

【図３】図３は本発明の人工腎臓の一例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１０　　人工腎臓１１　　ケーシング１２　　中空糸１３　　中空糸束１４　　隔壁部材１５　　隔壁部材１６　　ヘッダー１７　　ヘッダー１６Ａ　　被着口部１６Ｂ　　接続口部１６Ｔ　　略テーパ部１６Ｓ　　略ストレート部２１　　血液流入ポート２２　　血液流出ポート２３　　透析液流入ポート２４　　透析液流出ポート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　ケーシング内に多数の中空糸が装填さ
れ、該中空糸束の端部が該ケーシングの端部の隔壁部材
により支持されて各中空糸の開口部が該隔壁部材の外端
面に開口され、各中空糸の開口部全体を包囲する少なく
とも１つの漏斗状ヘッダーの大径被着口部が該ケーシン
グの端部に接続され、該ヘッダーの小径接続口部には第
１物質循環回路が接続され、該ケーシングに設けた接続
口部には該中空糸束の周囲の空間に連通する少なくとも
１つの第２物質循環回路が接続されて構成される中空糸
型物質移動装置において、該ヘッダーの内面が、該被着
口部側の略テーパ部と、該接続口部側の略ストレート部
とを、アール部にて連続化したものであり、該ヘッダー
の被着口部内径をＤとし、該ヘッダーの該被着口部から
該接続口部までの高さをＨとし、該略テーパ部の勾配を
θとし、該略ストレート部の頂角をφとするとき、０．
８　≦Ｈ／Ｄ≦１．３　、θ≦７　度、１８度≦φ≦２
２度であることを特徴とする中空糸型物質移動装置。
【請求項２】　　前記アール部が、前記略テーパ部と前
記略ストレート部とを最大曲率半径にて連続化したもの
である請求項１記載の中空糸型物質移動装置。