DE69927092T2

DE69927092T2 - Hohlfaserhämodialysator

Info

Publication number: DE69927092T2
Application number: DE69927092T
Authority: DE
Inventors: Noriyuki Ashigarakami-gun Hosoya
Original assignee: Asahi Kasei Medical Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Medical Co Ltd
Priority date: 1998-05-25
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2019-05-22
Also published as: JP4115626B2; JP2000042099A; DE69927092D1; EP0968730B1; EP0968730A1; EP0968730B8

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf einen Hohlfaserhämodialysator, welcher für die Verwendung in Therapien wie Hämodialyse und Hämodiafiltration angepasst ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Da gefunden wurde, dass das β2-Mikroglobolin mit einem Molekulargewicht von 11800 Dalton ein urämisches Toxin ist, wurde die Entfernung von niedermolekularen Proteinen mit einem Molekulargewicht von etwa 20.000 bis etwa 40.000 zusätzlich zu der herkömmlichen Entfernung von Substanzen mit niedrigem und mittlerem Molekulargewicht ein wichtiger Punkt. Mit Blick auf diese Situation wurden Hämodialysemembranen mit höherer Leistung durch Erhöhen des Porendurchmessers der Membranen und durch Reduktion der Dicke der aktiven Schicht entwickelt. Als eine Konsequenz wiesen die Membranen einen reduzierten Widerstand für den Stoffaustausch auf, und der Anteil des Stoffaustauschwiderstandes an der Dialysatphase stieg im Verhältnis zu dem Stoffaustauschwiderstand des gesamten Hämodialysators.
In herkömmlichen Hämodialysatoren wurde die Anzahl der Hohlfasermembranen und der innere Durchmesser des Gehäuses empirisch auf der Grundlage des Packungsverhältnisses der Hohlfasern bestimmt. In den heutigen Hochleistungshämodialysatoren ist jedoch eine spezifisch angepasste Gestaltung des Dialysatseitendurchflussweges für die Hochleistungsmembran erforderlich (Toshiyuki KANAMORI, et al., The Japanese Journal of Artificial Organs, 22(1), Seiten 64 bis 69, 1993). Membranen aus synthetischem Polymer haben den Nachteil einer schlechten Trennung und derartige Membranen sind wahrscheinlich nicht im Vergleich zu den Membranen auf Zellulosegrundlage nicht gleichmäßig in dem Gehäuse verteilt. Wenn die Hohlfasern nicht gleichmäßig verteilt sind kann ein „Channeling" des Dialysats auftreten, und die Stoffentfernungsleistung beeinträchtigen. Es gibt einen großen Bedarf für einen Hämodialysator mit Hohlfasermembranen eines synthetischen Polymers, in dem derartige Nachteile eliminiert wurden.
EP-A-0841086 offenbart ein Flüssigkeitsseparationsmodul verwendet für die Flüssigkeitsseparation, in welchem Filamente in den Räumen zwischen den Hohlfasermembranen angeordnet sind. Insbesondere beschreibt dieses Dokument ein Gastrennungsmodul und offenbart im Allgemeinen kein Hämodialysatormodul.
US-A-4,950,391 offenbart einen Dialysator, in welchem Fäden gleichmäßig zwischen den Kapillaren in einem Kapillarbündel verteilt sind. Insbesondere beabsichtigt dieses Dokument die Harnstoffclearance durch Vermeidung großer Räume im Querschnitt der Kapillarbündel und folglich ein Vermeiden des ungleichmäßigen Dialyseflusses zu verbessern.
EP-A-0282355 offenbart einen Dialysator mit verschiedenen Ultrafiltrationsgeschwindigkeiten, unter Verwendung von zwei Sorten von Hohlfasermembranen unter Nutzung eines standardisierten Gehäuses.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Hinsichtlich dieser Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Hohlfaserhämodialysator zur Verfügung zu stellen, welcher eine hohe Mobilität des Dialysats als auch eine hervorragende Stoffaustauschleistung hat.
Erfindungsgemäß wird ein Hohlfaserhämodialysator mit einem Gehäuse und in dem Gehäuse angeordneten Hohlfasermembranen zur Verfügung gestellt, wobei der Blutdurchflussweg in dem Inneren der Hohlfasern festgelegt ist und der Dialysatdurchflussweg in dem Äußeren der Hohlfasern festgelegt ist, und der Dialysatdurchflussweg einen hydraulisch äquivalenten Durchmesser von 50 bis 165 μm hat.
Der hydraulisch äquivalente Durchmesser ist bevorzugt von 50 bis 120 μm bevorzugter von 55 bis 120 μm, noch bevorzugter 60 bis 80 μm und am meisten bevorzugt bis zu 70 μm.
Die Hohlfasermembranen können bevorzugt eine synthetische Polymermembran, wie etwa eine Polysulfonmembran umfassen, und die Hohlfasermembran kann bevorzugt eine aktive Schicht mit Poren mit einem Durchmesser von 3,5 bis 8,5 nm umfassen.
Der Hohlfaserhämodialysator kann bevorzugt wenigstens zwei Arten von Hohlfasermembranen jeweils mit unterschiedlichen äußeren Durchmessern umfassen. Zusätzlich kann der Hohlfaserhämodialysator bevorzugt Abstandshalterfasern in dem Dialysatordurchflussweg haben.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Als nächstes wird der erfindungsgemäße Hohlfaserhämodialysator ausführlich beschrieben.
Der erfindungsgemäße Hohlfaserhämodialysator umfasst ein Gehäuse und in dem Gehäuse angeordnete Hohlfasermembranen, wobei der Blutdurchflussweg in dem Inneren der Hohlfaser festgelegt ist, und der Dialysatdurchflussweg in dem Äußeren der Hohlfasern festgelegt ist. Der Dialysatdurchflussweg hat einen hydraulisch äquivalenten Durchmesser von 50 bis 165 μm.
In herkömmlichen Hohlfaserhämodialysatoren ist der hydraulisch äquivalente Durchmesser im Bereich von etwa 180 bis 350 μm. Der erfindungsgemäße hydraulisch äquivalente Durchmesser von 50 bis 165 μm ist signifikant kleiner als jener der herkömmlichen Hohlfaserhämodialysatoren.
Das Verfahren für die Reduktion des hydraulisch äquivalenten Durchmessers des Dialysatdurchflussweges mit keiner signifikanten Änderung in dem Hohlfaserpackungsverhältnis (Prozentsatz der Summe der Querschnittsflächen von Hohlfasern und der inneren Räume der Hohlfasern zu der Querschnittsfläche des inneren Raums des Gehäuses) ist nicht besonders beschränkt und beispielhaft enthalten derartige Methoden (i) die Verwendung von Hohlfasermembranen mit einer reduzierten Membrandicke (insbesondere einer reduzierten Dicke der Stützschicht) in Kombination mit der Verwendung eines Gehäuses mit reduziertem Innendurchmesser; (ii) die Verwendung von Hohlfasermembranen mit dickerer Membran und Hohlfasermembranen mit dünnerer Membran in Kombination mit der Verwendung eines Gehäuses mit reduziertem Innendurchmesser; und (iii) Vorsehen von Abstandshaltern im Dialysatdurchflussweg.
Die Erfinder haben durch Experimente bestätigt, dass, wie später beschrieben, die Dicke der Hohlfasern (Stützschichtdicke) reduziert werden kann, ohne signifikant die Stoffaustauschleistung zu beeinträchtigen.
Der hydraulisch äquivalente Durchmesser de [m] des Dialysatdurchflussweges wird durch die Gleichung (1) definiert: de = 4 × (Querschnittsfläche des Dialysatdurchflussweges)/(Umfang befeuchtet mit dem Dialysat) = 4 × π × {(Dh/2)2 – N1 × (do2/2)2}/(π × (Dh + N1 × do1)} (1)wobei

Dh: der Innendurchmesser des Gehäuses [m],
do₁: der Außendurchmesser der Hohlfasermembran 1 [m], und
N₁: die Anzahl der Hohlfasermembranen 1 ist.

Wenn die Hohlfasermembran 1 eine reduzierte Dicke hat, ist der Außendurchmesser do₁ der Hohlfasermembran 1 ebenfalls reduziert und eine Abnahme des Innendurchmessers Dh des Gehäuses ist erforderlich, um das Packungsverhältnis der Hohlfasern bei einem konstanten Wert zu halten. Der hydraulisch äquivalente Durchmesser de, berechnet durch die Gleichung (1), wird reduziert sein. Daher ist das Verfahren (i) für die Reduktion des hydraulisch äquivalenten Durchmessers des Dialysatdurchflussweges wirkungsvoll.
Der hydraulisch äquivalente Durchmesser de [m] des Dialysatdurchflussweges eines Hohlfaserhämodialysators unter Verwendung von zwei verschiedenen Arten von Hohlfasermembranen mit jeweils verschiedenen Durchmessern wird durch die Gleichung (2) definiert: de = 4 × (Querschnittsfläche des Dialysatdurchflussweges)/(Umfang benetzt mit dem Dialysat) = 4 × π × {(Dh/2)2 – N2 × (do1/2)2 – N2 × (do2/2)2}/{π × (Dh + N1 × do1 + N2 × do2)} (2) wobei

Dh: der Innendurchmesser des Gehäuses [m],
do₁: der Außendurchmesser der Hohlfasermembran 1 [m],
do₂: der Außendurchmesser der Hohlfasermembran 2 [m],
N₁: die Anzahl der Hohlfasermembranen 1, und
N₂: die Anzahl der Hohlfasermembranen 2 ist.

Wenn die Hohlfasermembran 1 und die Hohlfasermembran 2 einen gleichen Innendurchmesser haben und die Hohlfasermembran 2 eine Dicke kleiner als die der Hohlfasermembran 1, wird der Außendurchmesser do₂ der Hohlfasermembran 2 kleiner als der Außendurchmesser do₁ der Hohlfasermembran 1 sein, und eine Verminderung des Innendurchmessers Dh des Gehäuses ist erforderlich, um das Packungsverhältnis der Hohlfasern auf einem konstanten Wert zu halten. Der hydraulisch äquivalente Durchmesser de, berechnet durch die Gleichung (2), wird reduziert sein. Allgemein gesprochen ist es möglich, den äußeren Durchmesser einer Hohlfasermembran zu vergrößern, um die Dicke der aktiven Schicht, der Stützschicht und den Innendurchmesser zu erhöhen. Wenn der Außendurchmesser einer Hohlfasermembran eines Hämodialysators ansteigt wird der Innendurchmesser Dh des Gehäuses und der hydraulisch äquivalente Durchmesser de [m] ebenfalls erhöht, um das Packungsverhältnis der Hohlfasern zu erhalten. Aber ein Anstieg des Außendurchmessers von nur einigen der Hohlfasermembranen, anstelle von allen, wird den hydraulisch äquivalenten Durchmesser de [m] innerhalb von 165 μm halten, um die Effizienz des Hämodialysators in nur einem geringen Anstieg des inneren Durchmessers des Gehäuses zu erhöhen. Daher ist das Verfahren (ii) für die Reduzierung des hydraulisch äquivalenten Durchmessers des Dialysatdurchflussweges, wie vorher beschrieben, wirkungsvoll.
Als nächstes wird die Effektivität des Verfahrens (iii) bei der Reduzierung des hydraulisch äquivalenten Durchmessers des Dialysatdurchflussweges beschrieben.
Der hydraulisch äquivalente Durchmesser de [m] des Dialysatdurchflussweges eines Hohlfaserhämodialysators, wobei Abstandshalterfasern in dem Dialysatdurchflussweg (außerhalb der Hohlfasermembranen) vorgesehen werden, wird durch die Gleichung (3) definiert: de = 4 × (Querschnittsfläche des Dialysatdurchflussweges)/(Umfang benetzt mit dem Dialysat) = 4 × π × {(Dh/2)2 – N1 × (do1/2)2 – N3 × (do3/2)2}/{π × (Dh + N1 × do1 + N3 × do3)} (3)wobei

Dh: der Innendurchmesser des Gehäuses [m],
do₁: der Außendurchmesser der Hohlfasermembran 1 [m],
do₃: der Außendurchmesser der Abstandshalterfaser 3 [m],
N₁: die Anzahl der Hohlfasermembranen 1 und
N₃: die Anzahl der Abstandshalterfasern 3 ist.

Wenn die Abstandshalterfasern 3 in dem Dialysatdurchflussweg vorgesehen werden, ist eine Veränderung des Innendurchmessers Dh des Gehäuses nicht notwendig, um das Packungsverhältnis der Hohlfasern bei einem konstanten Wert zu halten, und als Konsequenz wird der hydraulisch äquivalente Durchmesser de berechnet durch die Gleichung (3) reduziert sein. Daher ist das Verfahren (iii) für die Reduzierung des hydraulisch äquivalenten Durchmessers des Dialysatdurchflussweges, wie vorher beschrieben, wirkungsvoll. Der Außendurchmesser der Abstandshalterfasern ist bevorzugt 5 bis 25 μm.
Wenn die Abstandshalterfasern mit den Hohlfasern umflochten sind und die Abstandshalterfasern nicht den Querschnitt des Durchflussweges im rechten Winkel durchkreuzen, ist der Querschnitt der Abstandshalterfaser in dem Durchflusswegquerschnitt ein Rechteck; oder wenn die Abstandshalterfasern rechtwinklig mit den Hohlfasern umflochten sind, wird der hydraulisch äquivalente Durchmesser de [m] des Dialysatdurchflussweges des Hohlfaserhämodialysators durch die Gleichung (4) definiert: de = 4 × (Volumen des Dialysatdurchflussweges)/(Umfangsoberfläche benetzt mit dem Dialysat) = 4 × π × {(L × (Dh/2)2 – L × N1 × (do1/2)2 – l × N3 × (do3/2)2}/{π × (L × Dh + L × N1 × do1 + l × N3 × do3)} (4)wobei

Dh: der Innendurchmesser des Gehäuses [m],
do₁: der Außendurchmesser der Hohlfasermembran 1 [m],
do₃: der Außendurchmesser der Abstandshalterfaser 3 [m],
L: die effektive Länge des Dialysatdurchflussweges,
N₁: die Anzahl der Hohlfasermembranen 1 und
L: die effektive Länge [m] einer Abstandshalterfaser in dem Dialysatdurchflussweg ist.
N₃: ist die Anzahl der Abstandshalterfasern 3.

Der hydraulisch äquivalente Durchmesser des Dialysatdurchflussweges sollte von 50 bis 165 μm sein, um eine ausreichende Stoffaustauschleistung zu verwirklichen. Der hydraulisch äquivalente Durchmesser ist jedoch bevorzugt von 55 bis 120 μm und bevorzugter bis zu 70 μm. Um das Falten der Hohlfasern und das Kollabieren des Volumens aufgrund des übermäßig geringen hydraulischen äquivalenten Durchmessers zu vermeiden und einen komplizierten Zusammenbau zu verhindern, ist der hydraulisch äquivalente Durchmesser des Dialysatdurchflussweges bevorzugt im Bereich von 50 bis 165 μm, bevorzugter von 55 bis 120 μm und noch bevorzugter von 60 bis 80 μm.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Dialysemembran ist nicht entscheidend, und sowohl Membranen auf Zellulosegrundlage als auch synthetische Polymermembranen sind für die Verwendung in dem erfindungsgemäßen Hohlfaserhämodialysator geeignet. Beispielhafte Membranen auf Zellulosegrundlage enthalten Membranen hergestellt aus Zellulose, Zellulosederivaten wie etwa Zellulosediacetat, Zellulosetriacetat und ähnliche. Beispielhafte synthetische Polymermembranen enthalten Membranen hergestellt aus Polysulfon, Poly(methylmethacrylat), Polyacrylnitril, Poly(ethylenvinylalkohol), Polyethersulfon, Polyamid, Carbonatethylenoxidcopolymer, Polyester-Polymerlegierungen und ähnlichen. Von diesen Membranen sind Membranen hergestellt aus synthetischen Polymeren trotz der Nachteile von synthetischen Polymerhohlfasermembranen im Allgemeinen, nämlich geringe Festigkeit und schlechte Verteilbarkeit, bevorzugt. Wie aus dem Stand der Technik bekannt wird, wenn die Hohlfasermembranen in den Bündeln der Hohlfasermembranen nicht gleichmäßig verteilt sind, der Fluss des Dialysats ungleichmäßig sein und die Hohlfasermembranen werden nicht wirkungsvoll genutzt, und die Dialyseeffizienz beeinträchtigt. Selbst wenn eine derartige synthetische Polymermembran für den Hämodialysator verwendet wird, wird die hohe Dialyseeffizienz sichergestellt, wenn der hydraulisch äquivalente Durchmesser des Dialysatdurchflussweges auf 165 μm oder weniger reduziert wird. Insbesondere wird eine hervorragende Dialysatfluidität verwirklicht, wenn ein Abstandshalter eingesetzt wird, da der Abstandshalter die Festigkeit und Verteilbarkeit der Hohlfasermembranen erhöht.
Die Struktur der Hohlfasermembran ist nicht entscheidend, obwohl die Hohlfasermembran bevorzugt eine Struktur mit einer aktiven Schicht (Trennschicht) an der Innenseite der Hohlfaser nahe dem Lumen und eine Stützschicht außerhalb der aktiven Schicht hat. Die aktive Schicht hat Poren, welche die Permeabilität der Membran bestimmen und die Stützschicht hat Poren mit einem größeren Durchmesser. Der Porendurchmesser der aktiven Schicht ist bevorzugt im Bereich von 3,5 bis 8,5 nm.
Von den vorher beschriebenen synthetischen Polymermembranen sind Polysulfonmembranen hinsichtlich ihrer hohen Fraktionierungsleistung am meisten bevorzugt.
Das Packungsverhältnis der Hohlfasermembranen in dem Hohlfaserhämodialysator der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt im Bereich von 60 bis 80 % und bevorzugter 60 bis 70 %. In dem erfindungsgemäßen Hohlfaserhämodialysator kann, wie im Folgenden beschrieben, der hydraulisch äquivalente Durchmesser in einem vorbestimmten Bereich durch wahlweises Vorsehen des Abstandshalters eingestellt werden. Wenn das Packungsverhältnis der Hohlfasermembran unterhalb des vorher beschriebenen Bereichs ist, werden mehr Abstandshalter benötigt, um den hydraulisch äquivalenten Durchmesser im vorbestimmten Bereich zu verwirklichen, und ein größeres Modul wird erforderlich, um die für die jeweilige Therapie erforderliche Fläche der Hohlfasermembran zu erhalten. Wenn das Packungsverhältnis der Hohlfasermembran außerhalb des vorher beschriebenen Bereichs ist, wird das Einbringen des Hohlfasermembranbündels schwierig und der Druckverlust der Dialysatseite wird übermäßig hoch.
Wenn zwei oder mehrere Arten von Hohlfasermembranen mit jeweils unterschiedlichem äußeren Durchmesser in dem erfindungsgemäßen Hohlfaserhämodialysator verwendet werden, ist der Unterschied in der Membrandicke zwischen den dünnsten und den dicksten Membranen bevorzugt wenigstens 10 μm und bevorzugt im Bereich von 10 μm bis 25 μm. Wenn der Unterschied in der Membrandicke weniger als 10 μm ist, wird der Vorzug der Verwendung der zwei oder mehr unterschiedlichen Membranen, dass der hydraulisch äquivalente Durchmesser bei einem relativ geringen Packungsverhältnis reduziert werden kann, aufgehoben. Wenn der Unterschied in der Membrandicke mehr als 25 μm ist, werden die Hohlfaserfasermembranen vom dickeren Typ einen übermäßig erhöhten Raum einnehmen oder die dünneren Hohlfasermembranen eine ungenügende Festigkeit aufweisen.
Die aktive Schicht der Hohlfasermembranen in dem erfindungsgemäßen Hohlfaserhämodialysator kann bevorzugt einen Porendurchmesser im Bereich von 3,5 nm bis 8,5 nm und bevorzugter 4,0 nm bis 7,5 nm haben, errechnet durch die Verteilung der Durchmesser der kleinen Poren erhalten durch die Molekulargewichtsausschlusskurve von Dextran. Wenn der Porendurchmesser unterhalb eines derartigen Bereichs ist, wird die Membran an eine ungenügende Stoffaustauschleistung aufweisen und der Vorzug der Reduktion des hydraulischen äquivalenten Durchmessers wird nicht vollständig verwirklicht. Auf der anderen Seite, wird ein Porendurchmesser außerhalb eines derartigen Bereichs in einem erhöhten Lecken der wirksamen Bestandteile, wie etwa Albumin, aus dem Blut resultieren.
Das Messverfahren für den Porendurchmesser der aktiven Schicht der Hohlfasermembrane wird in der Veröffentlichung beschrieben: The Japanese Journal of Artificial Organs, 21[3] (1992) Makoto, Saruhashi et al., Seiten 1014-1020.
Das für die Herstellung des Gehäuses des erfindungsgemäßen Hohlfaserhämodialysators verwendete Material ist nicht besonders beschränkt und beispielhafte Materialien enthalten Polycarbonat, Polypropylen, Polyethylen, Polyethylenterephthalat, Silikon, Polyurethan, Polyvinylchlorid, Styrol-Butadin-Blockcopolymerharz, Styrolharz, und ähnliche.
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Abstandshalter kann in der Form einer Faser, eines Blatts, eines Schwamms oder ähnlichem sein.
Das für die Herstellung des Abstandshalters verwendete Material ist nicht besonders beschränkt und beispielhafte Materialien enthalten Poylester, Tetron, Glasfaser, Rayon, Cupra, Acetat, acetifiziertes Acetat, Vinylon, Nylon, Vinyliden, Acryl, Polyurethan (einschließlich Spundex), Baumwolle, Wolle, Seide, Polyvinylchlorid, Polyharnstoff, Polyethylen, Polypropylen und ähnliche.
Wie vorher beschrieben, ist der hydraulisch äquivalente Durchmesser des erfindungsgemäßen Hohlfaserhämodialysators geringer als der von herkömmlichen Hohlfaserhämodialysatoren.
Bei der Hämodialyse und Hämodiafiltration ist die Flussgeschwindigkeit des Dialysats pro Zeiteinheit im Allgemeinen konstant und eine Abnahme in dem hydraulisch äquivalenten Durchmesser resultiert in einem Anstieg der linearen Flussrate des Dialysats. In der Konsequenz wird der Konzentrationsgradient zwischen der Dialysatphase und der Blutphase der in dem Blut enthaltenen Substanz ansteigen, um einen erhöhten Stoffaustausch zu verwirklichen. Der erfindungsgemäße Hohlfaserhämodialysator wird dadurch mit einer hervorragenden Stoffaustauschleistung zur Verfügung gestellt.
Als nächstes wird die vorliegende Erfindung ausführlicher mit Bezugnahme auf die Beispiele der vorliegenden Erfindung und die Vergleichsbeispiele beschrieben, welche keineswegs den Umfang der vorliegenden Erfindung begrenzen.
BEISPIELE
In den Beispielen 1 bis 5 und im Vergleichsbeispiel 1 werden die Hohlfaserhämodialysatoren unter Verwendung der im Folgenden beschriebenen Materialien hergestellt.
(1) Hohlfasermembran
Hohlfasermembranen A und B waren Polysulfonmembranen mit einem inneren Durchmesser von 200 μm.

(1) Hohlfasermembran A: Dicke, 30 μm; Porendurchmesser der aktiven Schicht, 5,5 nm.
(2) Hohlfasermembran B: Dicke, 45 μm; Porendurchmesser der aktiven Schicht, 5,5 nm.

Die Dicke der aktiven Schicht ist in den Hohlfasermembranen A und B gleich. Jedoch ist die Dicke der Stützschicht in den Hohlfasermembranen A und B unterschiedlich.
Die Hohlfasermembranen A und B wurden auf ihre Permeabilität für gelöste Stoffe mit Vitamin B₁₂ (VB₁₂) (PmVB₁₂) unter Verwendung von optischen Fasern in Übereinstimmung mit den Verfahren beschrieben in Yoshida, F. und Sakai, K., „Chemical Engineering and Artificial Organ", 2nd ed., 1997, Kyoritsu Shuppan, Seite 208, überprüft. n war 10. Die Permeabilität für gelöste Stoffe für Vitamin B₁₂ (PmVB₁₂) der Hohlfasermembranen war 4,41 ± 0,31 μm/s beziehungsweise 4,3 ± 0,38 μm/s, welches als im Wesentlichen äquivalent angesehen werden kann.
Die vorher beschriebenen Ergebnisse sagen aus, dass die Dicke der Hohlfasermembran (Stützschicht) ohne wesentlichen Einfluss auf die Stoffaustauschkapazität der Hohlfasermembran reduziert werden kann.
(2) Gehäuse
Die Gehäuse a, b, c waren röhrenförmige Gehäuse aus Polycarbonat mit einer Dialysateinlassöffnung und einer Dialysatauslassöffnung. Ihre effektive Länge war 0,235 m.

(1) Gehäuse a: innerer Durchmesser 0,0330 m
(2) Gehäuse b: innerer Durchmesser 0,0346 m
(3) Gehäuse c: innerer Durchmesser 0,0368 m

Beispiel 1
Ein Bündel von 10.000 Hohlfasermembranen der Hohlfasermembran A (effektive Membranfläche entspricht 1,5 m²) wurde in das Gehäuse a eingefügt.
Die entgegengesetzten Enden der Hohlfasermembranen wurden in dem Gehäuse durch Einbringen von Polyurethanversiegelungsmitteln in gegenüberliegenden Enden des Gehäuses und Härten des Versiegelungsmittels fixiert. Entgegengesetzte Enden der Hohlfasermembranen wurden dann aufgeschnitten, um die Hohlfasermembranen zu öffnen. Eine Abdeckung mit einer Bluteinlassöffnung und eine Abdeckung mit einer Blutauslassöffnung wurden an die entgegengesetzten Enden des Gehäuses durch Anschmelzen befestigt, um den Hohlfaserhämodialysator zu vervollständigen.
Beispiel 2
Ein Hohlfaserhämodialysator wurde durch Wiederholung des Vorgehens des Beispiels 1 hergestellt, außer dass ein Bündel einer gleichmäßigen Mischung von 6.000 Hohlfasermembranen A und 4.000 Hohlfasermembranen B (wirksame Membranfläche entspricht 1,5 m²), eingefügt in das Gehäuse b, anstelle des Bündels von 10.000 Hohlfasermembranen eingefügt in das Gehäuse a, verwendet wurde.
Beispiel 3
Abstandshalterfasern (Außendurchmesser, 7 μm) wurden mit 10.000 Hohlfasermembranen B in einem Verhältnis von fünf Abstandshalterfasern einer Hohlfasermembran B, um ein Bündel von einer Mischung aus Abstandshalterfaser/Hohlfasermembran zu erzeugen (wirksame Membranfläche entspricht 1,5 m²).
Ein Hohlfaserhämodialysator wurde durch Wiederholung des Vorgehens des Beispiels 1 hergestellt, außer dass das Bündel der Mischung der Abstandshalterfaser/Hohlfasermembran, eingefügt in das Gehäuse c, anstelle des Bündels von 10.000 Hohlfasermembranen A auf (wirksame Membranflächen entspricht 1,5 m²), eingefügt in das Gehäuse a, verwendet wurde.
Beispiel 4
Abstandshalterfaser (äußerer Durchmesser 12 μm) wurde mit 10.000 Hohlfasermembranen B in einem Verhältnis von 12 Abstandshalterfasern auf 1 Hohlfasermembran B gemischt, um ein Bündel einer Mischung von Abstandshalterfaser/Hohlfasermembran (wirksame Membranfläche entspricht 1,5 m²) zu erzeugen.
Ein Hohlfaserhämodialysator wurde durch Wiederholung des Vorgehens des Beispiels 1 hergestellt, außer dass das Bündel der Mischung aus Abstandshalterfaser/Hohlfasermembran, eingefügt in Gehäuse c, anstelle des Bündels von 10.000 Hohlfasermembranen A (wirksame Membranfläche entspricht 1,5 m²), eingefügt in das Gehäuse a, verwendet wurde.
Beispiel 5
Abstandshalterfasern (äußerer Durchmesser, 21 μm) wurden mit 10.000 Hohlfasermembranen B in einem Verhältnis von 16 Abstandshalterfasern auf 1 Hohlfasermembran B gemischt, um ein Bündel einer Mischung von Abstandshalterfaser/Hohlfasermembran herzustellen (wirksame Membranfläche entspricht 1,5 m²).
Ein Hohlfaserhämodialysator wurde durch Wiederholung des Vorgehens des Beispiels 1 hergestellt, außer dass das Bündel der Mischung aus Abstandshalterfaser/Hohlfasermembran, eingefügt in Gehäuse c, anstelle des Bündels von 10.000 Hohlfasermembranen A (wirksame Membranfläche entspricht 1,5 m²), eingefügt in das Gehäuse a, verwendet wurde.
Vergleichsbeispiel 1
Ein Hohlfaserhämodialysator wurde durch Wiederholung des Vorgehens des Beispiel 1 hergestellt, außer dass ein Bündel von 10.000 Hohlfasermembranen B (wirksame Membranfläche entspricht 1,5 m²), eingefügt in das Gehäuse c, anstelle des Bündels von 10.000 Hohlfasermembranen A (wirksame Membranfläche entspricht 1,5 m²), eingefügt in das Gehäuse a, verwendet wurde.
Der hydraulisch äquivalente Durchmesser und andere Daten des Dialysatseitendurchflussweges der vorher beschriebenen Hohlfaserhämodialysatoren sind in der Tabelle 1 gezeigt.
Der hydraulisch äquivalente Durchmesser des Dialysatseitendurchflussweges wurde durch Verwendung der Gleichung (1) für Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1, der Gleichung (2) für Beispiel 2 und der Gleichung (3) für Beispiele 3 bis 5 berechnet.
Beurteilung der Stoffaustauschleistung
Die in dem Beispiel 1 bis 5 und Vergleichsbeispiel 1 hergestellten Dialysatoren wurden auf ihre Stoffaustauschleistung in einem Dialyseexperiment unter Verwendung von VB₁₂ gemäß den Kriterien für die Bewertung der Leistung von künstlichen Nieren der japanischen Gesellschaft für künstliche Organe bewertet. Ein Dialysat, in dem die VB₁₂-Konzentration auf 2 mg/dl eingestellt war, wurde als die Lösung auf der Blutseite verwendet. Die Filtrationsflussrate war 15 ml/min.
Das Clearance CL [ml/min] wurde durch die Gleichung (5) berechnet: CL = (QBi × CBi – QBo × CBo)/CBi (5)wobei C die Konzentration an VB₁₂ [mg/dl], Q die Flussgeschwindigkeit [ml/min], dass das Suffix B meint die Blutseite, das Suffix i meint die Einlassseite und das Suffix o meint die Auslassseite.
Die Ergebnisse werden in der Tabelle 2 gezeigt. Wie in der Tabelle 2 veranschaulicht war die Clearance bei den Hämodialysatoren der Beispiele 1 bis 5 im Vergleich mit dem Hämodialysator des Vergleichsbeispiels 1 stark unterschiedlich.
Tabelle 2
Wie vorher beschrieben, hat der erfindungsgemäße Hohlfaserhämodialysator eine hervorragende Stoffaustauschleistung und ist daher gut für die Verwendung in Therapien wie bei der Hämodialyse und der Hämodiafiltration angepasst.
Ein Hohlfaserdialysator, welcher eine hohe Mobilität des Dialysats als auch eine hervorragende Stoffaustauschleistung aufweist, wird zur Verfügung gestellt. In diesem Hohlfaserhämodialysator werden die Hohlfasermembranen in dem Gehäuse angeordnet und der Blutdurchflussweg in dem Inneren der Hohlfasern und der Dialysatflussweg wird in dem Äußeren der Hohlfaser festgelegt. Der Dialysatdurchflussweg hat einen hydraulisch äquivalenten Durchmesser von 50 bis 165 μm.

Claims

Hohlfaserhämodialysator mit einem Gehäuse und in dem Gehäuse angeordneten Hohlfasermembranen, wobei der Blutdurchflussweg in dem Inneren der Hohlfasern festgelegt ist und der Dialysatdurchflussweg in dem Äußeren der Hohlfasern festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dialysatdurchflussweg einen hydraulisch äquivalenten Durchmesser von 50 bis 165 μm hat.
Hohlfaserhämodialysator nach Anspruch 1, wobei der hydraulisch äquivalente Durchmesser in dem Bereich von 55 bis 120 μm ist.
Hohlfaserhämodialysator nach Anspruch 1 oder 2, wobei der hydraulisch äquivalente Durchmesser in dem Bereich von 60 bis 80 μm ist.
Hohlfaserhämodialysator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Hohlfasermembranen ein synthetisches Polymer umfassen.
Hohlfaserhämodialysator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Hohlfasermembran eine aktive Schicht hat, und die aktive Schicht einen Porendurchmesser von 3, 5 bis 8, 5 nm hat.
Hohlfaserhämodialysator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Hohlfasermembranen wenigstens zwei Arten von Hohlfasermembranen umfassen, wobei jede einen unterschiedlichen äußeren Durchmesser hat.
Hohlfaserhämodialysator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei Abstandshalterfasern in dem Dialysatdurchflussweg vorgesehen sind.