JPH09108338A - 血液ポートおよびそれを用いた血液処理装置 - Google Patents

血液ポートおよびそれを用いた血液処理装置

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JPH09108338A
JPH09108338A JP26714195A JP26714195A JPH09108338A JP H09108338 A JPH09108338 A JP H09108338A JP 26714195 A JP26714195 A JP 26714195A JP 26714195 A JP26714195 A JP 26714195A JP H09108338 A JPH09108338 A JP H09108338A
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JP
Japan
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blood
port
hollow fiber
inlet
processing apparatus
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Application number
JP26714195A
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English (en)
Inventor
Hidekazu Nakajima
秀和 中島
Masato Iitaka
真人 飯高
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2313/00Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/21Specific headers, end caps

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、血液導入口の内面βと該血液ポート
内面γの交線に設けたフィレット半径Rを4mm未満に
することにより血液の滞留を無くすことができ、更にそ
れに起因する凝固因子の活性化および凝血を防ぎ血液の
流れが停止する中空糸が生じる可能性を低減することが
できる血液ポートおよびそれを用いた血液処理装置を提
供することを目的とする。 【解決手段】(1) 血液導入口を設けた血液ポートにおい
て、該血液導入口の内面βと該血液ポート内面γの交線
に設けたフィレット半径Rが4mm未満であることを特
徴とする血液ポート。 (2) 中空糸束がハウジングに固定され、その中空糸束端
面αに血液導入口を設けた血液ポートを取り付けた血液
処理装置において、該血液導入口の内面βと該血液ポー
ト内面γの交線に設けたフィレット半径Rが4mm未満
であることを特徴とする血液処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、血液の滞留が極め
て少ない血液ポート、およびそれを取り付けた血液処理
装置に関するものである。
【0002】
【従来技術】従来より中空糸を分離膜とした血液処理装
置を用いて血液の浄化、血液中の特定成分の分離が行わ
れている。このような血液処理装置として血液透析器、
血液濾過器、血漿分離器、人工肺等がある。
【0003】これらの一例として特開昭57−8635
9号公報において示されている血液処理装置を例にその
構造を図2に示す。
【0004】図2において、1は血液を中空糸膜5の内
部空間に導くように、かつ外部と隔離する為に設けられ
た入り口側血液ポートである。血液6は入り口側血液ポ
ートに設けた血液導出入口3より導入される。2は中空
糸膜の内部空間を通過してきた血液を集合させ、血液導
出口4より排出するように、かつ外部と隔離する為に設
けられた出口側血液ポートである。7は中空糸膜束を収
容するハウジングである。ハウジングには血液処理液の
導入口8および導出口9が設けられている。10は中空
糸膜束をその端部において、その内側と外側が液密にな
るように、つまり中空糸膜の内部空間を流れる血液が外
側を流れる血液処理液と混じりあわないように、かつ中
空糸の内部空間が血液ポートの内部空間に連通するよう
にハウジングに固定する隔壁であり、血液と血液処理液
は中空糸膜を介してのみ接触するようになっている。
【0005】ここで、入り口側血液ポートを中空糸膜開
口端面α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形状とすることで、導入された
血液は拡大するスロープによって増加する流路を流下す
るに従い、その流速が急激に減少する。従って、底部の
中空糸膜開口端面においては均一な圧力分布となるの
で、各中空糸膜端より流入する血液の流れも均一にな
る。それによって透析効率あるいは限外濾過効率等も向
上する。また、中空糸膜の位置による血液流速の分布が
小さくなり、血液流速の遅い中空糸膜が存在しなくなる
ためその内部空間での凝血をも防ぐことができるとい
う。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】血液導入口3から血液
ポート内面γにかけてのフィレット半径Rの大きい、つ
まり流路がゆるやかに拡大する内面形状を有する図3に
示した従来の血液ポートを用いた場合について、有限要
素法による計算機シミュレーションを行った。血液流量
は通常の透析療法において最も一般的な200ml/m
inを用いた。これにより得た流線を図4に示す。図4
によると、血液導入口より導入された血液は流路が拡大
し始めると流れが剥離し、その近傍で血液が滞留してい
ることがわかる。この現象は血液の凝固因子の活性化を
招く。特に長時間の血液処理を行う場合、このことが中
空糸膜内部での凝血を招き、血液の流れが停止する中空
糸が生じるおそれもある。
【0007】流路の壁面から剥離した血液は中空糸開口
端面に向かって直進し、衝突した後半径方向に拡散して
いる。この流線からも予測できるが、中空糸内の血液流
速は図5に示した通り中心部で特に高く必ずしも均一で
はないことが明らかになった。また、中空糸の存在位置
による血液流速の不均一さは血液処理装置としての性能
低下と共に、血液処理後生理食塩水を用いて返血操作を
行う際に次のような問題が生じる。生理食塩水は血液以
上に低粘度の流体であるため、ハウジング中心付近と周
辺部の中空糸内の血液流速の差が更に大きくなる。この
ため血液と生理食塩水との置換速度が中空糸の場所によ
り異なることとなり、流速の遅い中空糸では返血(置
換)が進みにくく、特にわずか(100ml程度)の生
理食塩水でこの操作を行った場合返血不良による中空糸
内への血液残留(残血現象)が発生するおそれがある。
【0008】本発明の目的は、かかる従来技術における
欠点である滞留の除去と血液の流速分布をより均一にす
ることにより、中空糸膜内部での凝血と血液残留を防ぐ
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前項で記した本発明の目
的を達成するために、本発明は次の構成を有する。
【0010】「(1) 血液導入口を設けた血液ポートにお
いて、該血液導入口の内面βと該血液ポート内面γの交
線に設けたフィレット半径Rが4mm未満であることを
特徴とする血液ポート。
【0011】(2) 中空糸束がハウジングに固定され、そ
の中空糸束端面αに血液導入口を設けた血液ポートを取
り付けた血液処理装置において、該血液導入口の内面β
と該血液ポート内面γの交線に設けたフィレット半径R
が4mm未満であることを特徴とする血液処理装置。」
【0012】
【発明の実施の形態】血液処理装置の構成についてその
一実施態様を円筒型の血液透析装置を例に図6を用いて
説明する。図6中、1は入り口側血液ポート、2は出口
側血液ポート、3は血液導入口、4は血液導出口、5は
中空糸膜、6は血液、7はハウジング、8は血液処理液
導入口、9は血液処理液導出口、10は隔壁である。本
発明においては、かかる構成のうち、特に入り口側血液
ポート部分に特徴を有する。ただし、これを出口側血液
ポートに用いても何ら差し支えない。
【0013】図1に本発明の血液ポートの断面を示す。
αは中空糸膜開口端面、βは血液導入口または血液導出
口の内面、γは血液ポート内面である。また、血液導入
口の内面と血液ポート内面の交線に設けたフィレット半
径Rを4mm未満とする。これにより図3で示した剥離
による滞留を防ぐことができる。
【0014】中空糸膜開口端面αから、その外縁部aに
おける垂線と該血液ポート内面γの延長線との交点まで
の距離hは3mm未満にすることが滞留の防止に、より
好ましい。また、血液導入口の内面βの開口端面αに対
する傾きθは85°以上87°以下にすることが望まし
い。これによりハウジング中心部の中空糸膜中の血液流
速の高まりをおさえ、中空糸の存在位置による血液流速
の分布を比較的均一にすることができる。
【0015】その他の形状については特に限定されな
い。
【0016】Rおよびhが小さい場合、中空糸膜開口端
面外周部の中空糸の開口していない部分Cに滞留が生じ
る場合があるが、これは中空糸束の真円性を増し、ヘッ
ダー内径を可能な限り中空糸束外径に近づけることによ
り防ぐことが可能である。
【0017】次に上記本発明の血液処理装置の製造方法
について説明する。血液処理装置のうち、血液ポート、
ハウジングなどは、たとえば多くのプラスチック製品の
製造に用いられる射出成型法などにより製造され、特に
限定されるものではない。具体的には、血液ポートおよ
びハウジング形状の金型をそれぞれ製作しそれぞれの金
型内に溶融樹脂、たとえばポリスチレン等を流し込み固
化させた後、金型から離型し成形品とする方法である。
また、中空糸は溶解もしくは溶融した樹脂、たとえばポ
リメチルメタクリレート等を環状スリットを有する口金
より吐出させ、気中もしくは液中で固化させることによ
り製造するが、特に限定されるものではない。この中空
糸に洗浄、グリセリン浸漬、加熱等の処理を施した後、
一定の長さに切り揃え、数千本から1万数千本の束を形
成した後に上記ハウジングに挿入する。この後、挿入し
た中空糸束内部がハウジング外部に開口し、かつハウジ
ング内部と外部が液密になるように接着剤を用いてその
両端を固定する。最後に、ハウジング両端に上記の血液
ポート(両端の血液ポート形状が同一である必用はな
い)を双方に切ったネジ、超音波接着もしくは接着剤等
により固定する。
【0018】
【実施例】
実施例1 血液ポート形状を、血液ポートに設けた血液導入口の内
面βと血液ポート内面γの交線に設けたフィレット半径
Rを0mm、中空糸膜開口端面αから、その外縁部aに
おける垂線と該血液ポート内面γの延長線との交点まで
の距離hを1.3mm、液導入口の内面βの中空糸開口
端面αに対する傾きθを85°とした。また、このとき
血液ポートの内径は49.5mm、血液導入口内径は
3.3mm、中空糸開口端面から血液導入口先端までの
距離は26mmとした。
【0019】この形状について有限要素法による計算機
シミュレーションを行った。血液流量は通常の透析療法
において最も一般的な200ml/minを用いた。こ
れにより得た流線を図7に示す。ここには従来の血液ポ
ートに見られたような滞留は見られない。また、ハウジ
ング中心からの距離に関しての中空糸内流速分布を図8
に示す。θ=87.5°の場合と比較して中空糸束中心
部の流速が約0.8mm/s低下した。
【0020】実施例2 前項と同様の手法によって得た、血液導入口の内面βの
中空糸開口端面αに対する傾きθを82.5°にした場
合のハウジング中心からの距離に関しての中空糸内流速
分布を図8に示す。中空糸束中心部の流速はθ=85°
の場合とほぼ同じであった。
【0021】比較例1 血液ポート形状を、血液ポートに設けた血液導入口の内
面βと血液ポート内面γの交線に設けたフィレット半径
Rを7.5mm、中空糸膜開口端面αから、その外縁部
aにおける垂線と該血液ポート内面γの延長線との交点
までの距離hを3.0mm、液導入口の内面βの中空糸
開口端面αに対する傾きθを87.5°とした。また、
このとき血液ポートの内径は49.5mm、血液導入口
内径は3.3mm、中空糸開口端面から血液導入口先端
までの距離は26mmとした。
【0022】この形状について有限要素法による計算機
シミュレーションを行った。血液流量は通常の透析療法
において最も一般的な200ml/minを用いた。こ
れにより得た流線を図4に示す。図4によると、血液導
入口より導入された血液は流路が拡大し始めると流れが
剥離し、その近傍で血液が滞留していることがわかる。
また、ハウジング中心からの距離に関しての中空糸内流
速分布を図5に示す。
【0023】
【発明の効果】本発明は上記の構成としたことにより、
次の如き優れた効果を有する。
【0024】イ)血液導入口の内面βと該血液ポート内
面γの交線に設けたフィレット半径Rを4mm未満にす
ることにより血液の滞留を無くすことができ、更にそれ
に起因する凝固因子の活性化および凝血を防ぎ血液の流
れが停止する中空糸が生じる可能性を低減することがで
きる。また、開口端面αから、その外縁部aにおける垂
線と該血液ポート内面γの延長線との交点までの距離h
を3mm未満にする事により、滞留を更に効果的に無く
すことができる。
【0025】ロ)血液導入口の内面βの開口端面αに対
する傾きθが85°以上87°以下にする事により、ハ
ウジング中心部の中空糸膜中の血液流速の高まりをおさ
え、中空糸の存在位置による血液流速の分布を比較的均
一にすることができ、返血不良による中空糸内への血液
残留(残血現象)を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による血液処理装置の一例の血液ポート
部の断面図である。
【図2】従来の血液処理装置の断面図である。
【図3】従来の血液処理装置の血液ポート部の断面図で
ある。
【図4】図3に示した血液ポート内の血液流れについ
て、有限要素法による計算機シミュレーションを行った
結果得た流線図である。
【図5】図3に示した血液ポートおよび中空糸内の血液
流れについて、有限要素法による計算機シミュレーショ
ンを行った結果得た、ハウジング中心からの距離に関す
る中空糸内の流速分布図である。
【図6】本発明による血液処理装置の一例の断面図であ
る。
【図7】図1に示した本発明による血液ポート内の血液
流れについて、有限要素法による計算機シミュレーショ
ンを行った結果得た流線図である。
【図8】液導入口の内面βの開口端面αに対する傾きθ
を87.5°、85°、82.5°にした場合の、ハウ
ジング中心からの距離に関する中空糸内の流速分布図で
ある。
【符号の説明】
1:入口側血液ポート 2:出口側血液ポート 3:血液導入口 4:血液導出口 5:中空糸膜 6:血液 7:ハウジング 8:血液処理液導入口 9:血液処理液導出口 10:隔壁 11:Oリング α:中空糸開口端面 β:血液導入口および血液導出口の内面 γ:血液ポート内面 R:血液導入口内面βと血液ポート内面γの交線に設け
たフィレット半径 h:中空糸開口端面αから、その外縁部aにおける垂線
と該血液ポート内面γの延長線との交点までの距離 θ:血液導入口および導出口内面βの開口端面αに対す
る傾き

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】血液導入口を設けた血液ポートにおいて、
    該血液導入口の内面βと該血液ポート内面γの交線に設
    けたフィレット半径Rが4mm未満であることを特徴と
    する血液ポート。
  2. 【請求項2】中空糸束が端部が開口された状態でハウジ
    ングに固定され、該開口端面αに血液導入口を設けた血
    液ポートを取り付けた血液処理装置において、該血液導
    入口の内面βと該血液ポート内面γの交線に設けたフィ
    レット半径Rが4mm未満であることを特徴とする血液
    処理装置。
  3. 【請求項3】該開口端面αから、その外縁部aにおける
    垂線と該血液ポート内面γの延長線との交点までの距離
    hが3mm未満であることを特徴とする請求項2記載の
    血液処理装置。
  4. 【請求項4】該血液導入口の内面βの中空糸束端面αに
    対する傾きθが、85°以上、87°以下であることを
    特徴とする請求項2記載の血液処理装置。
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