JPH0440202A - 微粒子除去フィルター付きエアートラップ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、医療を目的とし、体液、特に血漿等の体外物
理や輸液等において用いられる、微粒子除去を行うフィ
ルター付きエアートラップに関する。

（従来の技術） 血液等の体液を体外に取り出し、必要であれば血球と血
漿に分離した後、例えば血漿を濾過、吸着等の原理によ
る医療用具により処理し、再び体内に返す方法において
、あるいは輸液や血漿製剤の輸注において、体内に注入
される液中に気泡が混入した場合、重大な事故の起こる
可能性がある。

このため、通常、回路中に回路径より大きい径のチャン
バ一部を設け、液の流速を低下させて気泡を分越し、空
気をチャンバー内に留めることで、体内への気泡の流入
を防ぐ方法が取られている。この方法は、−数的には充
分役立つ方法であるが、その原理が単に空気と液の比重
差によるものであるため、流速が極めて高い場合、ある
いは、チャンバーの容量を越える空気量が混入した場合
、その目的を達成できない欠点を有している。また、こ
のチャンバー内には、異物や凝集物の除去を目的とする
ポリエステル等のメツシュが組み込まれているが、この
メツシュは流速を維持するため、目の粗い物が使用され
、比較的大きな異物や凝集物の除去しか行えない。

一方、例えば吸着器等からやむを得ず流出する吸着剤等
の微粒子を除去するため、あるいは、輸液注入時の細菌
の混入、異物、凝集物の流入を防ぐため微粒子除去フィ
ルターが知られている。例えば、実開昭５５−１６３０
１７には棒状多孔質基体の表面に多孔質膜を形成した構
造のフィルターが示されている。その他、例えばセルロ
ース話導体の多孔質平膜を平板状、あるいは円筒状に組
み立てた物が一般に用いられている。これらのフィルタ
ーは微粒子除去能力は優れているものの、平膜を支える
サポート部分が必須であるため構造が複雑になる。特に
、流速を高める、濾過容量を大きくする、等の目的のた
めに膜面積を大きくする場合、全体の構造が大型化し、
そこに貯留される液量が多くなるという問題がある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、以上に述べた従来技術の問題点、即ち
、従来のエアーチャンバーの気泡除去の不完全さと微粒
子除去能力の不足、また、従来の微粒子除去用フィルタ
ーの構造上の複雑さによる濾過速度、濾過容量の制約等
の問題を解決し、気泡除去と微粒子除去を兼ね備え、且
つ、充填液量の少ないコンパクトな形態で大きな濾過速
度、濾過容量を有するエアートラップを提供することに
ある。

（！！題を解決するための手段） 小さい容積で大きな膜面積を得る方法として中空糸膜を
使用する事は有効な方法であり、既に、人工腎臓や水処
理の分野で広く利用されている。

また、中空糸束をＵ字状Ｃして使用する方法は、特公昭
５６−４６８８１等により既に知られている。但し、こ
れらは、装置が大型、複雑であり、本発明の目的である
医療用の気泡、微粒子除去には適用できないものであっ
た。

我々は、医療用に通常用いられる１〜３００ｍ１２／分
の流速にて上記の目的を達成する手段を種々検討した結
果、以下の構成にて解決するに至った。即ち、本発明は
両端に液の入口、出口を少なくとも１個ずつ有する筒形
ハウジング内に、端が閉塞され他端が開口した中空糸膜
束、またはＵ字形もしくはＶ字形に折り曲げられ端部が
同一面に開口した中空糸膜の束の中空糸内部と前記ハウ
ジングの外部とが前記液出口を経て連通ずるように前記
中空糸膜束の開口端部を前記ハウジング出口側内壁にポ
ッティング剤により固着してなる微粒子除去フィルター
付きエアートラップであって、ｎη記ハウジングの内径
が１０〜３０ｍｍ、長さが５０〜１５０ｍｍである微粒
子除去フィルター付きエアートラップである。

（実施態様） 以下、図形に基づき本発明を説明する。

第１図は本発明によるフィルターの概略図である。ハウ
ジング１は両端に液入口２及び液出口３を有し、中空糸
膜束４はポツティング剤５によりハウジングｌの液出［
１３側に固定されている。処理される液は入口２より入
り中空糸膜４で濾過された後出口３より出る。液中に混
入している気泡は空間６に貯留され、中空糸膜４を通過
することは無い。空間６は、処理液を通過させて濾過を
行う前には、註処理液自身、あるいは、該処理液と混和
可能な液体、例えば、該処理液が体液に基づくものであ
れば生理六塩水や抗凝固液等、により満たされている。

空間６を前記液体で満たす方法としては、例えば、出口
３を入口２より上方にして、該処理液を２より導入する
。あるいは、出口３より該処理液と混和可能な液体を導
入し入口２から排出して空気を除いた後、入口２より該
処理液を導入する方法などが考えられる。なお、本発明
のエアートラップは、使用前に、予め前屈空間６の液充
填と滅菌操作を一連の操作として施しておき、使用に供
することもできる。

また、第２図に示すように、必要により液出入口２の付
近に濾過圧力の測定、あるいは、貯留した空気の除去に
用いるための取出ロアを設けることも可能である。

中空糸膜束４の空間６側に配置される膜端部８は第１図
に示すように閉塞しているか、あるいは、第２図に示す
ようにＵ字形またはＶ字形に折れ曲が７ていなければな
らない。閉塞した状態は、例えば、ヒートシールするこ
と、接着剤で包埋すること、等により得られる。中空糸
膜末端は、閉塞していれば、−本づつ分かれていても、
数本あるいは全てが連なっていてもよい。中空糸膜をＶ
字形あるいはＵ字形に折れ曲げることは、例えば中空糸
を板あるいは粋等に巻き付けることにより可能である。

中空糸膜は一本づつＵ字形またはＶ字形に折れ曲が７て
いることが流れを均一にするために好ましいが、数本あ
るいは全部がまとまって折れ曲がっていても勿論差し支
えない。

中空糸の膜孔径は０．１〜１．０μｍでなければならな
い。ここで膜孔径は、ＡＳＴＭ　　Ｆ３１６−７０に基
づき、エタノール湿潤時の空気流量が乾燥時の空気流量
の５％となる圧力に相当する孔径と定義する。膜孔径が
０．１μｍ未満では通過抵抗が増大し、流速が低下する
こと、及び、例えばタンパタ質等の有用成分の透過を妨
げることにより実用に向かない。また、膜孔径が１．０
μｍを越えると微粒子の除去及び微細気泡の除去が不完
全となって目的を達成できない。

本発明の中空糸膜は片側のみ固定され、大部分は液中で
Ｉｆ動する状態にある。これに耐えるためには充分な屈
曲強度を持つ必要があり熱可塑性高分子を基質とした物
が望ましい。例えば、セルロース誘導体による膜は脆く
、液の揺動により例えば応力のかかるポッティング剤と
の接合部等で破壊する可能性があり適当でない。この特
性は東末端の閉塞処理においても重要である。

中空糸膜はポリエチレン等の熱可塑性高分子基質そのも
の、あるいは親水性ポリマーの塗布や、親水性基の導入
等により表面を親水性化したもののいずれも使用可能で
ある。但し、基質そのもので使用する場合、基質自体は
疎水性であるため、アルコールあるいは界面活性剤等を
用いて、使用前に親水化する必要がある。このことから
、予め親水性化した表面を有しているものが好ましい。

このような中空糸膜は１例えば特開昭６１−２７１００
３に記載の方法により作ることができる。即ち、高密度
ポリエチレンを溶融紡糸して中空糸膜とし、これを延伸
開孔法により多孔質化した後、この表面にエチレンビニ
ルアルコールの共重合体を塗布して親水性複合膜を得る
方法である。

ハウジングの形状は筒形、特に円筒形が好ましい、この
形状は、中空糸を容器内に均一に分散すること、及び、
処理液を均一に滞留なく流すことを可能にし、小さい容
積で高い櫨過性能を得るため、及び、容器の耐圧力性を
高めるために有効である。円筒の断面形状は真円に限る
ものではなく、前記の目的が達成されるものであれば楕
円形状等も可能である。

ハウジングの内径は１０〜３０ｍｍ、ハウジングの長さ
は５０〜１５０ｍｍでなければならない。ここで内径と
は、ハウジングの断面での内壁面間の距離である。断面
形状が楕円形の場合その断面積と等しい断面積を与える
真円形状での直径を内径とする。また、ハウジングの長
さとは、実質的に同等の内径とみなされる筒状の一端か
ら他端まての長さと定義する。内径１０ｍｍ未満ではハ
ウジング内の流速が高くなり、流れの乱れを生じ易く好
ましくない。一方、３０ｍｍを越えると容積が大きくな
りすぎ、コンパクトにする目的を達成できない。また、
長さ５０ｍｍ未満ては気泡をトラップできる量が不充分
であり、一方１５０ｍｍを越えると容積が大きくなりす
ぎ充填液量が増えて好ましくない。

ハウジング内に占める中空糸膜の容積は２０〜５０％が
好ましいが特に限定されるものではなく、前記範囲内で
のハウジングの寸法、中空糸膜束の長さや膜面積は、液
の流速、予想される気泡の混入量、含有する微粒子等除
去物質の量により適切に選択される。

ハウジング及び液入口、出口の材質は特に限定されない
、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、
ポリエステル、ポリ塩化ビニル等、いずれも使用可能で
ある。ポリ塩化ビニルは、血液回路等に一般に用いられ
ており一体に接合しやすく、また、加工が容易で安価で
あることから特に好ましい。

中空糸膜束を容器に固定するポッティング剤はポリウレ
タン樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂環一般に用いら
れるもの全て可能である。特にポリウレタン樹脂は、取
り扱い性、安全性に優れ、医療用に好ましいものである
。

（実施例） （実施例１） 密度０．９６のポリエチレンを溶融紡糸した後、延伸開
孔して多孔質中空糸膜とし、これを縁り返し折り畳んで
長さ１２ｃｍ、８８０本の束を得た。この束を、エチレ
ン含有量２９モル％のエチレン−ビニルアルコール共重
合体のアルコール溶液で処理し親水化した。この中空糸
は、内径３３０ｕｍ、Ｍ厚５０μｍ、＠孔径０．３μｍ
であフた。折り畳んだ中空糸膜の末端部分はヒートシー
ルにより封鎖した。

この中空糸膜束を長さ１５ｃｍ、内径１８ｍｍ、外径２
０ｍｍのポリ塩化ビニル製円筒容器に挿入し、治具に固
定して遠心成型法により片側にポリウレタン樹脂を注入
、固定した。硬化後、注入されたポリウレタンの末端部
を容器ごと切断し、開口端を得た。容器の両端にポリ塩
化ビニル製のキャップを接着し、液出入口とした。最終
的に得られたエアートラップの容器長さは１０ｃｍ、中
空糸の有効長さは８ｃｍ、内径基準の膜面積は０．０７
ｍ’、容器全体の外容積は３５ｃｍ３であった。

このエアートラップに差圧５０　ｍｍＨｇで純水を透過
させたときの透水量は０．２３１／分であった。

一方、２μｍ以上の微粒子１６，０００個／ｍ２を含む
懸濁液を該エアートラップで濾過させたところ、微粒子
は全く通過しなかった。

別に、このエアートラップを生理食塩水で満たした後、
採取３日後の牛血漿液を流速４０ｍＩＬ／分で濾過させ
たが、全く目詰まりによる圧上昇は見られず３Ｊ２を処
理できた。さらに濾過後、フィルターの入口側より空気
を送り続けたところ、容器内か空気で満たされた後も空
気は出口側に通過せず圧力が上Ｈした。

（比較例） 直径７８ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円盤状容器に平膜（富士
フィルム社製ＦＭ−４５、孔径０，４５μｍ）を固定し
、膜面Ｈ４０，００３ｍ２のフィルターとした。容器全
体の外容積は４８　ｃ　ｍ’であった。このフィルター
人りエアートラップを用いて実施例１と同様の実験を行
ったところ、透水量は０．１４１１／分であ７た。牛血
漿の濾過では第３図の如く流速を実施例１と同様の４０
ｍ１１分としたところ、濾過圧が急上昇し使用できなか
った。流速を実施例１の半分の２０ｍＩＬ／分としても
１１の処理しかできなかった。

（実施例２） 実施例１と同様の方法により、長さ１０ｃｍ、２７０本
の親水性中空糸膜束を得た。この束を、長さ１２ｃｍ、
内径１０ｍｍの円筒形容器に挿入し、実施例１と同様の
方法によりエアートラップに組立てた。得られたエアー
トラップの容器長さは９ｃｍ、中空糸膜の有効長さは７
ｃｍ、内径基準の膜面積は０．０２ｍ２．容器全体の外
容積は１２ｃｍ３であった。

このエアートラップの透水量は０．０４１ｔ／分、牛血
漿の５０ｍｍＨｇでの濾過速度は３０ｍＩｔ１分の濾過
性能を示し、コンパクトで充分な実用性能を有していた
。

（発明の効果） 本発明の気泡、微粒子除去フィルターはコンパクトな形
態の中に優れた気泡トラップ能力と高い濾過能力を兼ね
備えたフィルターであり、例えば吸着器による血漿浄化
時や高流量輸液時の気泡、微粒子除去を確実にし、医療
の安全性向上に大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の実施態様を示す例である。第
３図は本発明により得られる微粒子除去フィルター付き
エアートラップを血漿濾過に使用したときの効果を示す
図である。 １、ハウジング　　　５．ポツティング２、液入口　　
　　　６．空間 ３、液出口　　　　　７．取出口 ４、中空糸膜（束）　８．中空糸膜端

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、両端に液の入口、出口を少なくとも１個ずつ有する
   筒形ハウジング内に、一端が閉塞され他端が開口した中
   空糸膜束の中空糸内部と前記ハウジングの外部とが前記
   液出口を経て連通するように、前記中空糸膜束の開口端
   部を前記ハウジング出口側内壁にポッティング剤により
   固着してなる微粒子除去フィルター付きエアートラップ
   であって、前記ハウジングの内径が１０〜３０ｍｍ、長
   さが５０〜１５０ｍｍである微粒子除去フィルター付き
   エアートラップ。 ２、両端に液の入口、出口を少なくとも１個ずつ有する
   筒形ハウジング内に、Ｕ字形もしくはＶ字形に折り曲げ
   られ端部が同一面に開口した中空糸膜の束の中空糸内部
   と前記ハウジングの外部とが前記液出口を経て連通する
   ように、前記中空糸膜の束の開口端部を前記ハウジング
   出口側内壁にポッティング剤により固着してなる微粒子
   除去フィルター付きエアートラップであって、前記ハウ
   ジングの内径が１０〜３０ｍｍ、長さが５０〜１５０ｍ
   ｍである微粒子除去フィルター付きエアートラップ。 ３、中空糸膜が、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱
   可塑性、結晶性高分子を基質とした多孔質体であり、そ
   の膜孔径が０．１〜１．０μｍである請求項１又は２記
   載の微粒子除去フィルター付きエアートラップ。