(57)【要約】【課題】  本発明は、中空糸膜型体液処理器内の処理液側に混入した空気を、簡便な操作で、かつ安全に処理液出口まで運ぶことのできる機能を有する中空糸膜型体液処理器を提供することを目的とする。【解決手段】  上記課題を解決するために、本発明に係る中空糸膜型体液処理器の代表的な構成は、処理液出入口を有したヘッダー部と、中空糸を保持するハウジング部とを一体成型してなり、前記ハウジング部の端部が前記ヘッダー部内において突出した構造を有するケーシングを備えた中空糸膜型体液処理器において、前記ヘッダー部内において、該ヘッダー部の内壁面と、前記突出したハウジング部の端部の外壁面とを連結面によって接合させており、前記連結面が前記ハウジング部の端部の外壁面と接合するハウジング側接合線と、ケーシング端面との距離は、前記処理液出入口から遠ざかるほど減少することを特徴とする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理液出入口を有したヘッダー部と、中空糸を保持するハウジング部とを一体成型してなり、前記ハウジング部の端部が前記ヘッダー部内において突出した構造を有するケーシングを備えた中空糸膜型体液処理器において、
前記ヘッダー部内において、該ヘッダー部の内壁面と、前記突出したハウジング部の端部の外壁面とを連結面によって接合させており、
前記連結面が前記ハウジング部の端部の外壁面と接合するハウジング側接合線と、ケーシング端面との距離は、前記処理液出入口から遠ざかるほど減少することを特徴とする中空糸膜型体液処理器。
【請求項２】
前記連結面のケーシング端面に対する角度は、前記ハウジング側接合線のケーシング端面に対する角度の最大角よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の中空糸膜型体液処理器。
【請求項３】
前記処理液出入口の反対側近傍においては、前記連結面のハウジング側接合線は前記ハウジング部の端部に至り、前記ハウジング部の端部に外壁面が存在しないことを特徴とする請求項１記載の中空糸膜型体液処理器。
【請求項４】
前記ハウジング側接合線を、前記ケーシングの中心軸および前記処理液出入口の中心軸を含む平面に投影した場合に、投影した線が直線であること特徴とする請求項１記載の中空糸膜型体液処理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空糸膜型体液処理器に関する。更に詳しくは、処理液入口から混入した空気を簡便に、かつ安全に処理液出口まで運ぶことのできる中空糸膜型体液処理器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、中空糸膜束を有する中空糸膜型体液処理器としては、血液透析療法あるいは血液濾過療法などに使用される血液透析器や血液濾過器、血液透析濾過器、血漿分離器などが知られている。例えば、血液透析器は、腎不全患者の血液中の老廃物あるいは有害物を除去するための人工透析療法において用いられ、図８にあるように筒状のケーシング10を有し、ケーシング10は一端部に処理液入口11を、他端部に処理液出口12を設けてある。そして、中空糸膜が数百から数万本束ねられた中空糸膜束13はケーシング10内に収納され、両端部は主にポリウレタン樹脂のようなポッティング剤14で集束され、ケーシング10の内壁に固着されている。
【０００３】
ここで、用いられている中空糸膜の材質としては、再生セルロースからなる膜や、例えば、ポリアクリロニトリルやポリスルホン、ポリエチレンなどの合成高分子からなる膜が公知である。そして、ケーシング10の処理液出口12を有する側の端部に被処理液入口ヘッダー15を有し、処理液入口11を有する側の端部に被処理液出口ヘッダー16を有する。
【０００４】
このような血液透析器は、処理液として透析液を、被処理液として血液を、それぞれが向流になるように流し、膜を介しての血液と透析液間の濃度勾配による拡散現象や、血液と透析液間の圧力勾配による濾過現象を利用して血液中の老廃物あるいは有害物を透析液側に移行させる機能を有する。
【０００５】
上記した様に中空糸膜型体液処理器は、中空糸膜内に被処理液として体液、特に血液を流すため、もし中空糸が破損した場合には被処理液が大量に体外に流出してしまい、治療中の患者に重篤な症状悪化を引き起こしかねない。したがって、安全性の面からも、中空糸の破損は避けなければならない。そこで、中空糸の破損を防ぐ為に、流入してくる処理液の衝撃を直接糸に与えないように、処理液入口に対応してバッフル板を配置している形状が提案されている（例えば特許文献１。なお、バッフル板をリブとして説明している。）。しかし、バッフル板によって分岐された処理液は、バッフル板のないところで糸に対してせん断応力を与え、糸への損傷が発生する可能性がある。これを防ぐ為に、中空糸膜束全周に渡ってバッフル板を配置している形状も提案されている。このようにバッフル板を中空糸膜束全周に渡って配置すると、入ってきた処理液を中空糸膜束全周に分散し、束内に均一に流し込む効果もある。
【０００６】
図８に示す従来例では、中空糸の保護、中空糸膜束での均一な処理液の流れを目的として、中空糸膜束13の全周に渡ってバッフル板17を配置している。このような形状では、ケーシング10とバッフル板17の間に処理液の流れる空間18が形成される。通常、血液透析療法をはじめとする体液処理療法中において、中空糸膜型体液処理器の設置方法は、処理液入口11と被処理液出口ヘッダー16側が下である。
【０００７】
ここで、治療開始時及び治療中において、処理液入口11側から透析液と共に空気が流入することがある。この混入した空気40は、浮力の影響で中空糸膜束と接していない上記空間18に溜まってしまう。このように空気40が溜まってしまう現象は、治療中の患者に対して、その部分で透析液が滞留してしまっている印象を与え、精神的悪影響を与える場合がある。また、混入した空気40が空間18に溜まってしまうことで、中空糸束周辺での透析液の流れ性を悪化させ、透析性能の低下を引き起こすおそれもある。
【０００８】
そこで通常は、図９に示すように、ケーシング10の傾き角度が90度以上となるように中空糸膜型処理器を傾けることで、空気40を中空糸膜に接する場所に移動させ、さらに、中空糸膜型処理器に振動を与えて、空気40を中空糸膜束内に流し込み、処理液出口12側に運んでいる。しかし、治療中のこのような操作は、非常に煩雑である上に、装着しているチューブ等の外れて血液などの体液が漏れ出すおそれもある。
【０００９】
従来から処理液の滞留防止を目的として、特許文献２に示すような構成が提案されている。特許文献２では、ケーシング中央部とケーシング端部との間に存在する移行部の内壁の傾斜角を、液導出入口からその反対側へと移るにつれて増加させ、あるいは減少させた構造が開示されている。しかし、中空糸束の全周にバッフル板（遮蔽部材）を持つ場合では、特許文献２の構成にあっても、バッフル板と移行部の間に混入した空気は、ケーシングの傾き角度を90度以上としないと取り除くことできない。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−４２１００号公報
【特許文献２】特開平８−１７３５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明は、中空糸膜型体液処理器内の処理液側に混入した空気を、簡便な操作で、かつ安全に処理液出口まで運ぶことのできる機能を有する中空糸膜型体液処理器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係る中空糸膜型体液処理器の代表的な構成は、処理液出入口を有したヘッダー部と、中空糸を保持するハウジング部とを一体成型してなり、前記ハウジング部の端部が前記ヘッダー部内において突出した構造を有するケーシングを備えた中空糸膜型体液処理器において、前記ヘッダー部内において、該ヘッダー部の内壁面と、前記突出したハウジング部の端部の外壁面とを連結面によって接合させており、前記連結面が前記ハウジング部の端部の外壁面と接合するハウジング側接合線と、ケーシング端面との距離は、前記処理液出入口から遠ざかるほど減少することを特徴とする。これにより、従来に比べて格段に小さい角度だけ傾けるという簡便な操作で、混入した空気を処理液出口まで運ぶことが可能となる。
【００１３】
また、前記連結面のケーシング端面に対する傾斜角は、前記ハウジング側接合線のケーシング端面に対する傾斜角の最大角よりも大きいことを特徴とする。これにより、混入した空気を、より効率的に排出することが可能となる。
【００１４】
また、前記処理液出入口の反対側近傍においては、前記連結面のハウジング側接合線は前記ハウジング部の端部に至り、前記ハウジング部の端部に外壁面が存在しないことを特徴とする。これにより、混入した空気を、より確実に排出することが可能となる。
【００１５】
また、前記ハウジング側接合線を、前記ケーシングの中心軸および前記処理液出入口の中心軸を含む平面に投影した場合に、投影した線が直線であること特徴とする。これにより、治療中における空気除去の操作の煩雑さがより低減される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る中空糸膜型体液処理器は、中空糸膜型体液処理器内の処理液側に混入した空気を、従来に比べ格段に小さい角度だけ傾けるという簡便な操作で、安全に、かつ効率的に処理液出口まで運ぶことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の中空糸膜型体液処理器について図面を参照しつつ詳細を説明する。
【００１８】
図１は、本発明の中空糸膜型透析器の一実施形態を示す一部縦断面模式図である。本実施形態の中空糸膜型体液処理器は血液透析器としても用いられるものであり、ケーシング10を有し、ケーシング10は一端部に処理液入口11を、該他端部に処理液出口12を設けてある。そして、中空糸膜数百から数万本が束ねられた中空糸膜束13はケーシング10内に収納され両端部はポッティング剤14で集束され、ケーシング10の内壁の固着されている。そして、ケーシング10の処理液出口12を有する側の端部に被処理液入口ヘッダー15を有し、処理液入口を有する側の端部に被処理液出口ヘッダー16を有する。ここで、処理液とは例えば透析液であり、被処理液とは例えば血液である。
【００１９】
図２は処理液入口11付近の拡大縦断面模式図である。以下に処理液入口11近傍の構造を説明するが、処理液出口12近傍の構造については、同様のものとしてもよいし、従来と同様の構造、もしくはさらに異なる他の構造としてもよい。
【００２０】
まず図２（ｂ）に示すように、ケーシング10において、中空糸膜束13と接し、中空糸膜束13を保持している部分をハウジング部20と定義する。さらに、ケーシング10において処理液入口11、処理液出口12を有し、中空糸膜束13と接することなく、処理液を保持し、ハウジング部20より内径が大きい部分をヘッダー部10Ａと定義する。なお図２（ｂ）においては説明の便宜上、ハウジング部20とヘッダー部10Ａとを分割して図示しているが、ハウジング部20とヘッダー部10Ａとは、金型により一体成形される。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、ハウジング部20の端部はヘッダー部10Ａ内に突出しており、処理液入口11から流入する処理液はハウジング外壁面22に衝突し、中空糸膜束13に衝撃を直接与えないように構成している。すなわち、ハウジング部20の端部は略円筒状にヘッダー部10Ａ内に突出し、中空糸膜束13の全周を囲むバッフル板としての機能を備えている。このハウジング外壁面22には、貫通孔が開いていたり、スリットが入っていてもよい。また、ハウジング部20において中空糸膜束13と接する内側の壁面をハウジング内壁面23と定義する。ここで、ハウジング内壁面23は、図２に示すような円筒に限定されず、どのような曲面でもよい。
【００２２】
また、ヘッダー部10Ａの内側の壁面をヘッダー部内壁面21と定義する。そして、ヘッダー部内壁面21からハウジング外壁面22へ移行する面を連結面24と定義する。さらに、連結面24とハウジング外壁面22とが接合する接合曲線を、ハウジング側接合線25と定義する。さらに、ヘッダー部内壁面21と連結面24との接合曲線をヘッダー側接合線26と定義する。
【００２３】
さらに、ケーシング10の、ポッティング剤によって封止された外側の端面を、ケーシング端面27と定義する。さらに、ケーシング10の中心軸をケーシング中心軸28と定義する。さらに、処理液入口11の中心軸を処理液入口中心軸29と定義する。さらに、連結面24とケーシング端面27の平行面とで作られる鋭角の角度を、連結面24のケーシング端面27に対する角度30と定義する。さらに、ハウジング側接合線25をケーシング中心軸28と処理液入口中心軸29とで作られる平面に投影した線を投影曲線32と定義する。この投影曲線32の接線とケーシング端面27の平行面とで作られる鋭角の角度を、ハウジング側接合線25の投影曲線32のケーシング端面27に対する角度33と定義する。
【００２４】
ここで、連結面24がハウジング外壁面22と接合するハウジング側接合線25と、ケーシング端面27との距離は、処理液入口11から遠ざかるほど減少するよう構成されている。すなわち、ハウジング側接合線25上の各点とケーシング端面27とのケーシング中心軸28に沿う長さ35は、ケーシング中心軸28を回転軸として処理液入口中心軸29から180度回転させるにつれて減少するよう構成されている。従って、ヘッダー部内壁面21とハウジング外壁面22との間に形成される、処理液の流れる空間18は、処理液入口11から遠ざかるにつれて狭くなり、すなわちハウジング部20（ハウジング外壁面22）の端部に対して浅くなる。
【００２５】
さらに、連結面24のケーシング端面27に対する角度30は、ハウジング側接合線25のケーシング端面27に対する角度33の最大角よりも大きく形成している。すなわち、連結面24とケーシング端面27との角度30の最大角度が、ハウジング側接合線25の投影曲線32とケーシング端面27との角度33の最大角度よりも大きくなるよう構成している。
【００２６】
このような形状にすることにより、混入した空気を従来より効率よく除去することが可能である。図９に示したように、従来の形状では、空気を処理液出口12へ運ぶためのケーシング10の傾き角度は90度以上であった。これに対し本発明の構成では、図３および図４に示すように、ケーシング10を角度33の最大角以上、かつ角度30未満になるように傾けることで、空気40を効率的に処理液出口へ運ぶことが可能である。
【００２７】
図３は空気除去の様子を説明する全体図、図４は空気除去の様子を説明する拡大縦断面図である。図３において、ケーシング中心軸28の基準線は鉛直線36であり、傾けた際の角度を傾き角34と定義する。このとき処理液入口11、処理液出口12が下側に向く方向に、ケーシング10を傾ける。
【００２８】
そして図４に示すように、処理液の流れる空間18のうち処理液入口11側にある空気40は、ケーシング10を角度33以上傾けることで、処理液入口11と反対側に移動する。一方、処理液入口11の反対側においては連結面24がハウジング部20の端部に近接していることから、空間18が小さい。このため、処理液入口11の反対側においてハウジング外壁面22の高さよりも大きい径を有する空気40は、中空糸膜束13と接し、処理液と共に中空糸膜束13内へと流れ込んで行き、処理液出口12まで流れて行く。
【００２９】
ここでケーシング10を、連結面24とケーシング端面27との角度30以上に傾けてしまうと、空間18のうち処理液入口11の反対側において、空気40はヘッダー部内壁面21近傍にたまってしまうため、除去の効率が落ちてしまう。このため、ケーシング10の傾き角34は、角度33の最大角以上であって、角度30未満であることが好ましい。
【００３０】
上記の如く構成したことにより、空気40を排出するためにケーシング10を傾けるべき角度が著しく小さくなることから、治療中における空気除去の操作の煩雑さが低減し、装着しているチューブ等が外れて血液などの体液が漏れ出す危険性が低減される。また排出した際になお残留する空気の量も大幅に削減することができ、簡便かつ効率的に空気を排除することができる。
【００３１】
本発明に係る中空糸膜型体液処理器の他の構成を説明する。図５は、ケーシング10における処理液入口11付近の拡大縦断面模式図である。
【００３２】
図５に示すように、処理液入口11の反対側近傍においては、連結面24のハウジング側接合線25はハウジング部20の端部に至り、ハウジング部20の端部にハウジング外壁面22が存在しない構造となっている。このような形状とすることにより、上記のようにケーシング10を傾けると、ハウジング側接合線25上の処理液入口11の反対側付近に集まった空気は、すべてが中空糸膜束13と接することになる。従って、空気40は、より確実に中空糸膜束13内に入っていき、処理液出口12まで運ぶことができる。このため、残留する空気の量を極めて少なくし、空気除去の作業時間を大幅に短縮することができる。
【００３３】
本発明に係る中空糸膜型体液処理器の他の構成を説明する。図６は、ケーシング10における処理液入口11付近の拡大縦断面模式図である。
【００３４】
図６に示すように、処理液入口11の反対側近傍においては、上記と同様にハウジング外壁面22が存在しない構造となっている。さらに本構成においては、ハウジング側接合線25をケーシング中心軸28と処理液入口中心軸29とで作られる平面に投影した投影曲線32が、直線になるような形状となっている。
【００３５】
ここで、図４を用いて説明した如く、空気40を処理液入口11と反対側に移動させるためには、ハウジング側接合線25の投影曲線32とケーシング端面27との角度33の最大角よりも大きくケーシング10を傾ける必要がある。一方、投影曲線32が湾曲している限りは、その最大角は、ハウジング側接合線25の処理液入口11側の端部と反対側の端部を結ぶ直線が構成する角度よりも大きくなる部分が存在する。従って、投影曲線32が直線となる場合に、その投影曲線32とケーシング端面27とが成す角度33の最大角が最も小さくなるのである。
【００３６】
従って、上記の如く構成したことにより、ケーシング10を傾ける角度を最小とすることができる。これにより、治療中における空気除去の操作の煩雑さがより低減し、装着しているチューブ等が外れて血液などの体液が漏れ出す危険性もより低減することができる。
【００３７】
なお、連結面24のケーシング端面27に対する角度30は、ハウジング側接合線25のケーシング端面27に対する角度33よりも小さくても、本発明の効果を得ることができる。例えば図７は他の例に係るケーシング10の処理液入口11付近の拡大縦断面模式図であって、連結面24の角度30を０度、すなわちケーシング端面27と平行としたものである。このような場合であっても、図９に示した従来例よりも残留する空気40を少なくすることができる効果を有している。
【実施例】
【００３８】
本発明を実施例に基づいて説明する。
【００３９】
[実施例１]
実施例１においては、図６に示したように、ハウジング側接合線25をケーシング中心軸28と処理液入口中心軸29とで作られる平面に投影した投影曲線32が、直線になるような形状を有するケーシング10を用いて中空糸膜型透析処理器を作成した。
【００４０】
この処理器を通常の透析治療と同様に、処理液入口11と被処理液出口ヘッダー16が下になるように設置し、処理液を流量500ml/min、被処理液を流量200ml/minでそれぞれ向流になるように流した。処理液側に空気を少量混入させた後、ハウジング側接合線25の投影曲線32とケーシング端面27との角度33以上、かつ連結面24とケーシング端面27との角度30以下となるように、かつ処理液入口11が下になるようにケーシング10を傾けた。すると、混入した空気は処理液入口11と反対側付近に移動した後、中空糸膜束13内部に流れ込み、処理液出口12まで移動し、混入した空気を除去することができた。
【００４１】
[比較例１]
図８に示したように、中空糸膜束13の全周に渡ってバッフル板17を配置し、バッフル板17とケーシング10との間に処理液の流れる空間18が形成される形状のケーシング10を用いて、中空糸膜型透析処理器を作成した。
【００４２】
実施例と同様に、処理液入口11と被処理液出口ヘッダー16が下になるように設置し、処理液を流量500ml/min、被処理液を流量200ml/minでそれぞれ向流になるように流した。処理液側に空気を少量混入させた後、90度まで徐々にケーシング10を処理液入口11が下になるように傾けたが、混入した空気はケーシング10とバッフル板17との間の空間18にとどまったままで、中空糸膜束13内部に流れ込まなかった。さらにケーシングを90度以上になるように処理液入口11側に傾けたところで、空気40が中空糸膜束13と接して内部に流れ込み、処理液出口12まで移動し、混入した空気を除去することができた。
【００４３】
実施例と比較例から明らかなように、従来形状に比べ、本発明の形状では、処理液側に混入した空気40を排出するためにケーシング10を傾けるべき角度が著しく小さくなる。従って、簡便な操作で、かつ安全に処理液出口まで運ぶことのできる機能を有する中空糸膜型体液処理器を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、高い操作性と安全性をもつ中空糸膜型体液処理器であり、血液透析療法あるいは血液濾過療法などの体液浄化療法の分野で好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の中空糸膜型透析器の一実施形態を示す一部縦断面模式図である。
【図２】処理液入口付近の拡大縦断面模式図である。
【図３】空気除去の様子を説明する全体図である。
【図４】空気除去の様子を説明する拡大縦断面図である。
【図５】ケーシングにおける処理液入口付近の拡大縦断面模式図である。
【図６】ケーシングにおける処理液入口付近の拡大縦断面模式図である。
【図７】他の例に係るケーシングの処理液入口付近の拡大縦断面模式図である。
【図８】従来例に係る中空糸膜型体液処理器の部分断面図である。
【図９】従来例に係る空気除去の様子を説明する図である。
【符号の説明】
【００４６】
10    …ケーシング
10Ａ  …ヘッダー部
11    …処理液入口
12    …処理液出口
13    …中空糸膜束
14    …ポッティング剤
15    …被処理液入口ヘッダー
16    …被処理液出口ヘッダー
17    …バッフル板
18    …空間
20    …ハウジング部
21    …ヘッダー部内壁面
22    …ハウジング外壁面
23    …ハウジング内壁面
24    …連結面
25    …ハウジング側接合線
26    …ヘッダー側接合線
27    …ケーシング端面
28    …ケーシング中心軸
29    …処理液入口中心軸
30    …角度
32    …投影曲線
33    …角度
34    …傾き角
35    …長さ
36    …鉛直線
40    …空気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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