JP4973194B2 - 中空糸型血液浄化器 - Google Patents

Description

本発明は、透析治療で使用される血液浄化器に関し、特に、血液浄化器内での内部濾過量および内部逆濾過量を増大させた中空糸型血液浄化器に関する。

近年、半透膜を介して血液側と透析液側との間で生じる濾過（内部濾過）および逆濾過（内部逆濾過）を増大させることで透析効率を増加させる内部濾過促進型の血液浄化器の開発が進んでいる。

かかる開発においては、血液流路または透析液流路の圧力損失を増大させることにより、血液浄化器内の内部濾過量および内部逆濾過量を増大させることができ、透析効率をより増大させることができる。ここで、円管内層流の圧力損失導出式であるＨａｇｅｎ−Ｐｏｓｕｉｌｌｅ式
ΔＰ＝８μＬＱ／πＲ^４
（ΔP：流路の圧力損失、μ：流体の粘度、L：流路長さ、Ｒ：流路半径、Ｑ：体積流量）
を用いると、体積流量（Ｑ）の増加、流路長Ｌの増加、もしくは流路断面積（πＲ^２）の減少のいずれかの手段により、透析効率を増大できることがわかる。

前記透析効率を増大させる為に流路断面積（πＲ^２）の減少させた血液浄化装置としては、透析液流路断面積を小さくしたものとして、例えば、複数の中空糸膜からなる中空糸束と、該中空糸膜内腔により形成される血液流路と、該ケース内壁と中空糸膜との間隙及び中空糸膜同士の間隙により形成される透析液流路とを略筒状のケース内に有し、該ケース内壁と中空糸束の間隙に筒状の弾性チューブが挿入されてなる透析器が提案されている（特許文献１）。

特開２００４−２１６１４３号公報

しかし、前記透析器は、弾性チューブの内側に中空糸膜束が挿入された状態でケースに収納されるために、弾性チューブの内側に中空糸膜束を入れる作業と、弾性チューブがケースに接するように中空糸膜束をケース内に入れる作業とが必要となるので、作業効率が低い。さらに、前記透析器は、弾性チューブという中空糸膜やケース等の通常用いられる部材以外の更なる部材も必要となるので、実用性に劣る。つまり、血液浄化装置としては、透析液流路断面積を減少させるとともに、製造作業性が良好で、更なる部材の必要がない簡便な構成とすることによって実用性が向上することが求められる。

つまり、本発明の目的は、透析液流路断面積を減少させたことにより透析効率が良好であり、しかも、更なる部材の必要がなく、製造作業性も良好な血液浄化器を提供することにある。

そこで、本発明者らは、鋭意検討の結果、中空糸膜の束をケース内に備えた血液浄化器であって、血液流路が該中空糸膜の内腔により形成され、透析液流路が該中空糸膜同士の間隙により形成され、該ケースは胴体部とケース端体部とを備え、前記胴体部における端部の内径（Ｄ）に対する、前記ケース端体部における外側端部の内径（ａ）の比（ａ／Ｄ）が、ａ／Ｄ＝１．２５〜１．８０であることを特徴とする血液浄化器を用いることにより、透析効率が良好であり、更なる部材を用いる必要もなく、しかも製造作業性が良好な血液浄化装置が得られることを見いだし、本発明に至った。

また、本発明は、前記血液浄化器であって、前記ケース端体部の外側端部における中空糸膜の充填率が３５％以下である血液浄化器であることが望ましい。また、本発明は、前記血液浄化器が、中空糸膜が乾燥状態で、包装された血液浄化器包装体であってもよい。

本発明の血液浄化器を用いることにより、透析効率が良好であり、更なる部材を用いる必要もなく、しかも製造作業性が良好である。さらに、本発明の血液浄化器は、前記ケース端体部において中空糸膜同士の間に隙間が十分あるために、隔壁を形成する接着剤の充填が容易で、エアーを中空糸膜の個々に曝すことが従来の中空糸型血液浄化器に比べて容易である。そのため、前記血液浄化器は、水等の液体を乾燥させるのが容易で、ドライタイプの血液浄化器として好適に用いることができる。

本発明の血液浄化器の一実施態様例についての、概略斜視図。 図１の血液浄化器の本体２についてＸ−Ｘ断面図。

符号の説明

１ 血液浄化器
２ 本体
３、３’ ヘッダー
４、４’ コネクター
３１、３１’ 血液流出入口
４、４’ コネクター
４１、４１’ 透析液流出入口
５ ケース
６ 中空糸膜
７、７’ ケース端体部
８ 胴体部
９、９’ 壁状部
１０、１０’ 胴端部

以下、本発明を、図を用いて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

図１は、本発明の血液浄化器の一実施態様例についての、概略斜視図である。血液浄化器１は、本体２の両端にヘッダー３、３’を備え、両端付近にそれぞれコネクター４、４’を備えている。ヘッダー３、３’には、それぞれ血液流出入口３１、３１’が設けられている。また、本体２には、コネクター４、４’の開口部として、透析液流出入口４１、４１’が設けられている。

図２は、図１の血液浄化器の本体２についてＸ−Ｘ断面図である。血液浄化器１の本体２は、ケース５の内側に、中空糸膜６が複数束ねられた中空糸膜の束を備えている。ケース５は、図２において、ケース端体部７、７’との間に壁状部９を介して胴体部８が形成され、くびれた略筒状体となっている。中空糸膜６を複数含む中空糸膜束は、胴体部８においては密に充填されており、ケース端体部の外側端部Ａに向かうにつれて、充填が粗となっている。外側端部Ａにおいては、各中空糸膜の内腔は、開口しており、血液流路を形成する。なお、図１において、ケース５の中央に位置する胴体部８の端部である胴端部１０とケース端体部７との間に傾斜部を設けてもよい。したがって、胴端部１０は略円筒状の胴体部の実質的な端部として認識できる部分であってもよい。

前記中空糸膜束は、胴体部８よりも径の大きいケース端体部７、７’の端部において、ポッティング剤が硬化して形成されたポッティング部によりケース５の内部に固定されている。なお、ケース５の内壁と中空糸膜との間隙にポッティング剤を公知の方法にて注入して硬化させることにより、中空糸膜内腔が閉塞されることなく、前記中空糸膜束をケース５内に固定することができる。該ポッティング剤としては、ポリウレタン、シリコーン、エポキシ樹脂等を用いることができ、生体適合性の観点よりポリウレタン樹脂を用いることが好ましい。前記ポッティング部１１は、透析液流路内を流れる透析液が中空糸膜の両端部へと流れるのを防ぐ役割も果たしている。

本発明の血液浄化器は、胴体部８における端部（胴端部１０）の内径（Ｄ）に対する、前記ケース端体部における外側端部Ａの内径（ａ）の比（ａ／Ｄ）がａ／Ｄ＝１．２５〜１．８０であり、好ましくは１．３０〜１．７０であり、さらに好ましくは１．２８〜１．５８である。かかる比を本発明の血液浄化器が有することにより、胴体部では、流路断面積が小さくなり、透析液の線速度が増大して拡散効率が向上するので、優れた透析効率を実現することができる。また、本発明の血液浄化器は、前記比を有することにより、ケース端体部７、７’の内側の胴端部１０、１０’とポッティング部１１、１１’との間に空間が形成されるので、透析液流出入口４１、４１’のどちらか一方から流入してきた透析液は、中空糸膜同士の間に入り込み易いので、すべての透析液流路に透析液が容易に流れることができる。

さらに、胴体部の内側における中空糸膜束の充填率に比べて、ケース端体部の内側における中空糸膜束の充填率が低いことにより、透析液流出入口の下において、中空糸膜束同士の隙間が胴体部に比べて増加するので、透析液が中空糸膜の隙間に均一に流れやすい。ケース端体部の内側における中空糸膜束の充填率は、とくに限定されるものではないが、ケース端体部における外側端部Ａでの充填率が３５％以下であることが、ポッティング部形成時のポッティング剤充填不良が生じにくいので好ましい。また、ケース端体部における外側端部Ａでの充填率の下限値は、低ければ低いほど透析液がすべての透析液流路に流れやすいので好ましいが、占有体積と透析効率の効果とのバランスより、ケース端体部における外側端部での充填率を３５〜１０％とすることができる。なお、ここで充填率とは、ケースの断面積に占める中空糸膜断面積に占める割合を意味し、以下の式で計算できる。
充填率（％）＝（中空糸膜外径／２×π×中空糸膜本数）
／（ケース内径／２×π）×１００

本発明の血液浄化器において、前記ケース５内には、複数の中空糸膜からなる中空糸束３が収容されている。該中空糸膜は、例えばポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロースアセテート、再生セルロース等が好ましく用いられる。該中空糸膜は、血液中の不要成分を確実に除去しうるよう、限外濾過率（UFR）が２０ｍＬ／ｈｒ・ｍ^２・ｍｍＨｇ以上であることが望ましい。前記中空糸膜は、１００〜１８，０００本程度を束ねて得られる中空糸束の状態で前記ケース５内に収容される。透析器内の中空糸膜の有効膜面積は、好ましくは０．１〜３．０ｍ^２であり、より好ましくは０．１〜２．５ｍ^２である。また、該中空糸膜のケース５に対する充填率は、２０〜８０％であり、より好ましくは４０〜６０％である。また、目的とする透析器内の中空糸膜の有効膜面積を獲得するために中空糸膜の長さ及び中空糸膜の本数を適宜変化させ、それに適合するようにケースの長さも変化させることもできる。

本発明の血液浄化器において、ケースおよびヘッダーは、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、硬質ポリ塩化ビニル、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリスチレン等の硬質樹脂で構成される。血液浄化器内部の血液視認性を確保するため、該ケースおよびヘッダーを形成する材料は、透明または半透明であることが好ましい。また、血液流出入口およびを判別するため、２つのヘッダーは異なる色に着色された材料で形成されたものであってもよい。

以下、本発明の実施例および比較例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１）
内径２００μｍで外径２６０μｍのポリエーテルスルホン製中空糸膜を約８５００本束ねて得られた中空糸束を、全長２９５ｍｍでケース端部内径（ケース端体部外側端部）４７．５ｍｍ、胴端部内径３２．５ｍｍ、胴体部長さ２２０ｍｍのポリカーボネート製血液浄化器ケースの中央部分に挿入した。その後、ケース本体の両端部にポッティング剤を公知の方法にて注入し、前記中空糸束をケース本体内に固定した。該中空糸束の有効膜面積は１．５ｍ^２であり、該中空糸束の胴端部における充填率は５４．４％であり、ケース端部の充填率は２５．７％であった。ついで、ケースの両端部にヘッダーを装着して実施例１の血液浄化器を得た。

（実施例２）
胴端部内径を２８．５ｍｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２の血液浄化器を得た。胴端部充填率は７０．７％であった。

（実施例３）
胴端部内径を３４．０ｍｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例３の血液浄化器を得た。胴端部充填率は４９．７％であった。

（比較例）
ケースに全長２６３ｍｍで内径３６．９ｍｍのポリカーボネート製血液浄化器ケースを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、比較例の血液浄化器を得た。

（ΔＰＤ測定）
前記実施例１〜３および比較例で得られたそれぞれの透析器の透析液流路に、５００ｍＬ／ｍｉｎの流量で透析液を流し、透析液流入口および透析液流出口での圧力を測定することにより、透析液の圧力損失を測定した。その結果を表１に示す。

（クリアランス測定）
前記実施例１〜３および比較例で得られたそれぞれの血液浄化器を用いて、日本透析医学会の定める血液浄化器の性能評価法と機能分類（日本透析医学会雑誌29巻8号、1231-1245、1996）に従って、β2ミクログロブリン（分子量１１，８００）のクリアランスを測定した。該測定は、牛血液（Ｈｔ=３０%、総タンパク質濃度６．５ｇ／ｄＬ、３７℃）を用いた60minの透析（血液流量２００ｍＬ／ｍｉｎ、透析液流量５００ｍＬ／ｍｉｎ、除水速度１５ｍＬ／ｍｉｎ）の後に行った。該測定は牛血液（Ｈｔ=３０%、総タンパク質濃度６．５ｇ／ｄＬ、β2ミクログロブリン濃度１ｍｇ／Ｌ、３７℃）を用いて行い、測定条件は、血液流量が２００ｍＬ／ｍｉｎ、透析液流量が５００ｍＬ／ｍｉｎ、除水速度が１５ｍＬ／ｍｉｎとした。その測定結果を表１に示す。

上記実施例より、本発明の血液浄化器は、大きな圧力損失を有するので、優れたクリアランスを有する。

本発明の血液浄化器を用いることにより、透析効率が良好であり、更なる部材を用いる必要もなく、しかも製造作業性が良好である。したがって、腎不全等により腎機能が損なわれた患者に対する治療に用いられる血液浄化器として好適である。

さらに、本発明の血液浄化器は、中空糸膜束を直接ケース内に納めることができ、前記ケース端体部において中空糸膜同士の間に隙間が十分あるために、エアーを中空糸膜の個々に曝すことが従来の中空糸型血液浄化器に比べて容易であるので、水等の液体を乾燥させるのが容易で、例えば特公平０５−５０９４６号公報に記載の方法を用いるなど、ドライタイプの血液浄化器として好適に用いることができる。つまり、上記血液浄化器が、中空糸膜が乾燥状態で、包装された血液浄化器包装体として、好適である。

Claims (2)

1. 中空糸膜の束をケース内に備えた血液浄化器であって、
   血液流路が該中空糸膜の内腔とヘッダー内により形成され、
   透析液流路が該中空糸膜同士の間隙により形成され、
   該ケースは胴体部とケース端体部とを備え、
   前記胴体部における端部の内径（Ｄ）に対する、前記ケース端体部における外側端部の内径（ａ）の比（ａ／Ｄ）が、
   ａ／Ｄ＝１．４６〜１．８０であり、
   前記ケース端体部の外側端部における中空糸膜の充填率が３５％以下であり、
   前記ケース胴端部における中空糸膜の充填率が５０〜８０％である
   ことを特徴とする血液浄化器。
2. 請求項１に記載の血液浄化器が、中空糸膜が乾燥状態で、包装された血液浄化器包装体。

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