(57)【要約】  中空糸膜層積層体の製造方法は、複数本の中空糸膜を有し、該複数本の中空糸膜で構成された中空糸膜層が複数層積層された積層体で構成され、全体形状として円筒体の形状をなす中空糸膜層積層体を製造する方法であって、前記中空糸膜を、前記円筒体の中心軸回りに巻回しつつ、前記円筒体の中心軸方向に往復動させて、前記円筒体の中心軸方向に隣り合う前記中空糸膜が所定距離離間した前記中空糸膜層を前記円筒体の径方向に積層する巻回工程を有し、前記円筒体の中心軸方向に隣り合う前記中空糸膜間のピッチをトラバースの往復距離で除算した値を増速率ｚとしたとき、前記巻回工程では、前記円筒体の径方向の外側の前記中空糸膜層に行くに連れ、前記増速率ｚを小さくする。
2018062271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の中空糸膜を有し、該複数本の中空糸膜で構成された中空糸膜層が複数層積層された積層体で構成され、全体形状として円筒体の形状をなす中空糸膜層積層体を製造する方法であって、
前記中空糸膜を、前記円筒体の中心軸回りに巻回しつつ、前記円筒体の中心軸方向に往復動させて、前記円筒体の中心軸方向に隣り合う前記中空糸膜が所定距離離間した前記中空糸膜層を前記円筒体の径方向に積層する巻回工程を有し、前記円筒体の中心軸方向に隣り合う前記中空糸膜間のピッチをトラバースの往復距離で除算した値を増速率ｚとしたとき、
前記巻回工程では、前記円筒体の径方向の外側の前記中空糸膜層に行くに連れ、前記増速率ｚを小さくすることを特徴とする中空糸膜層積層体の製造方法。
【請求項２】
前記円筒体の径方向に隣り合う前記中空糸膜層のぞれぞれにおける増速率ｚの差は、内側の前記中空糸膜層の増速率ｚの０．４％以上、１．１％以下である請求項１に記載の中空糸膜層積層体の製造方法。
【請求項３】
複数本の中空糸膜を有し、該複数本の中空糸膜で構成された中空糸膜層が複数層積層された積層体で構成され、全体形状として前記円筒体の形状をなす中空糸膜層積層体であって、
複数の前記中空糸膜層は、前記円筒体の径方向に積層され、
複数本の前記中空糸膜は、前記円筒体の軸方向に前記中空糸膜のそれぞれが所定距離離間して、前記円筒体の中心軸に対して傾斜して、かつ、前記円筒体の中心軸回りに巻回されており、
前記円筒体の最内層に設けられる中空糸膜層における前記円筒体の軸方向および周方向に隣り合う前記中空糸膜の離間距離と、最内層に設けられる前記中空糸膜層よりも前記円筒体の径方向の外側に複数層積層される前記各中空糸膜層における前記円筒体の軸方向および周方向に隣り合う前記中空糸膜の離間距離との比が実質的に同一であることを特徴とする中空糸膜層積層体。
【請求項４】
前記円筒体の軸方向および周方向に隣り合う前記中空糸膜の離間距離は、５０μｍ以上、３００μｍ以下である請求項３に記載の中空糸膜層積層体。
【請求項５】
前記中空糸膜の外径は、３００μｍ以上、１０００μｍ以下である請求項３または４に記載の中空糸膜層積層体。
【請求項６】
前記中空糸膜の内側を熱媒体を通過させて熱交換器として用いられる請求項３ないし５のいずれか１項に記載の中空糸膜層積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空糸膜層積層体の製造方法および中空糸膜層積層体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数本の中空糸膜で構成され、全体形状が円筒体形状をなす中空糸膜層積層体を有する熱交換器や人工肺が知られている（例えば、特許文献１）。【０００３】
特許文献１に記載された中空糸膜層積層体は、複数本の中空糸膜を円筒体の中心軸回りに、各中空糸が円筒体の中心軸に対して傾斜した状態で巻回しつつ、円筒体の中心軸方向に往復動させることにより形成される。【０００４】
中空糸膜を巻回が進むにつれ、円筒体の外径は大きくなっていく。このため、中空糸膜を一定量繰り出しつつ、往復動させる速度を一定とした場合には、円筒体の内側、すなわち、巻き始めと、円筒体の外側、すなわち、巻き終わりとでは、円筒体の中心軸方向に隣り合う中空糸膜の離間距離が異なる。例えば、巻き初めに適切な離間距離で中空糸膜を巻回したとしても、巻き終わりには、隣り合う中空糸膜同士の離間距離が大きくなってしまう。一方、巻き終わりに適切な離間距離とするためには、巻き初めに離間距離を必要以上に小さくして中空糸膜を巻回する必要がある。前者の場合、血液充填量が大きくなってしまい、患者への負担が大きくなる。一方、後者の場合、初期充填時に隣り合う中空糸膜の間に気泡が残存した状態や血液流路の圧力損失が必要以上に高い状態となり、やはり患者への負担が大きくなる可能性が有る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１４６２７７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、血液の充填量を抑制することができるとともに、中空糸膜同士の間に気泡が残存することおよび血液流路の圧力損失が必要以上に大きくなることを防止することができる中空糸膜層積層体の製造方法および中空糸膜層積層体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記（１）〜（６）の本発明により達成される。
（１）  複数本の中空糸膜を有し、該複数本の中空糸膜で構成された中空糸膜層が複数層積層された積層体で構成され、全体形状として円筒体の形状をなす中空糸膜層積層体を製造する方法であって、
前記中空糸膜を、前記円筒体の中心軸回りに巻回しつつ、前記円筒体の中心軸方向に往復動させて、前記円筒体の中心軸方向に隣り合う前記中空糸膜が所定距離離間した前記中空糸膜層を前記円筒体の径方向に積層する巻回工程を有し、前記円筒体の中心軸方向に隣り合う前記中空糸膜間のピッチをトラバースの往復距離で除算した値を増速率ｚとしたとき、
前記巻回工程では、前記円筒体の径方向の外側の前記中空糸膜層に行くに連れ、前記増速率ｚを小さくすることを特徴とする中空糸膜層積層体の製造方法。【０００８】
（２）  前記円筒体の径方向に隣り合う前記中空糸膜層のぞれぞれにおける増速率ｚの差は、内側の前記中空糸膜層の増速率ｚの０．４％以上、１．１％以下である上記（１）に記載の中空糸膜層積層体の製造方法。【０００９】
（３）  複数本の中空糸膜を有し、該複数本の中空糸膜で構成された中空糸膜層が複数層積層された積層体で構成され、全体形状として円筒体の形状をなす中空糸膜層積層体であって、
複数の前記中空糸膜層は、前記円筒体の径方向に積層され、
複数本の前記中空糸膜は、前記円筒体の軸方向に前記中空糸膜のそれぞれが所定距離離間して、前記円筒体の中心軸に対して傾斜して、かつ、前記円筒体の中心軸回りに巻回されており、
前記円筒体の最内層に設けられる前記中空糸膜層における前記円筒体の軸方向および周方向に隣り合う前記中空糸膜の離間距離と、最内層に設けられる前記中空糸膜層よりも前記円筒体の径方向の外側に複数層積層される前記各中空糸膜層における前記円筒体の軸方向および周方向に隣り合う前記中空糸膜の離間距離との比が実質的に同一であることを特徴とする中空糸膜層積層体。【００１０】
（４）  前記円筒体の軸方向および周方向に隣り合う前記中空糸膜の離間距離は、５０μｍ以上、３００μｍ以下である上記（３）に記載の中空糸膜層積層体。【００１１】
（５）  前記中空糸膜の外径は、３００μｍ以上、１０００μｍ以下である上記（３）または（４）に記載の中空糸膜層積層体。【００１２】
（６）  前記中空糸膜の内側を熱媒体を通過させて熱交換器として用いられる上記（３）ないし（５）のいずれかに記載の中空糸膜層積層体。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、巻回工程において、外側の中空糸膜層に行くに連れ、増速率ｚを小さくするため、外側の前記中空糸膜層に行くに連れ、円筒体の中心軸方向に隣り合う中空糸膜の離間距離が過剰に変化するのを防止することができる。その結果、血液の充填量が過剰に大きくなるのを抑制することができるとともに、中空糸膜同士の間に気泡が残存することや血液流路の圧力損失が必要以上に大きくなることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の中空糸膜層積層体を内蔵した人工肺の平面図である。
【図２】図２は、図１に示す中空糸膜層積層体を矢印Ａ方向から見た図である。
【図３】図３は、図２中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図４は、図２中の矢印Ｃ方向から見た図である。
【図５】図５は、図１中のＤ−Ｄ線断面図である。
【図６】図６は、図５中のＥ−Ｅ線断面図である。
【図７】図７は、本発明の中空糸膜層積層体の製造方法によって製造された中空糸膜層積層体を示す図であって、（ａ）が、斜視図、（ｂ）が、展開図、である。
【図８】図８は、本発明の中空糸膜層積層体の製造方法によって製造された中空糸膜層積層体の他の構成を示す図であって、（ａ）が、斜視図、（ｂ）が、展開図である。
【図９】図９は、本発明の中空糸膜層積層体の製造方法で用いられる装置を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の中空糸膜層積層体の製造方法で用いられる装置を示す図である。
【図１１】図１１は、中空糸膜層積層体の製造過程における中空糸膜の固定状態を示す図である。
【図１２】図１２は、図７または図８に示す中空糸膜束を切断する工程を順に示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の中空糸膜層積層体の製造方法での巻回工程を示す展開図であって、（ａ）が、１層目の中空糸膜層を形成する際の巻き方を示す図、（ｂ）が、２層目の中空糸膜層を形成する際の巻き方を示す図、（ｃ）が、３層目の中空糸膜層を形成する際の巻き方を示す図である。
【図１４】図１４は、従来の中空糸膜層積層体の製造方法での巻回工程を示す展開図であって、（ａ）が、１層目の中空糸膜層を形成する際の巻き方を示す図、（ｂ）が、２層目の中空糸膜層を形成する際の巻き方を示す図、（ｃ）が、３層目の中空糸膜層を形成する際の巻き方を示す図である。
【図１５】図１５は、（ａ）が、従来の中空糸膜層積層体の部分横断面図であり、（ｂ）が、図１に示す中空糸膜積層体の部分横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の中空糸膜層積層体の製造方法および中空糸膜層積層体の製造方法を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の中空糸膜層積層体を内蔵した人工肺の平面図である。図２は、図１に示す中空糸膜層積層体を矢印Ａ方向から見た図である。図３は、図２中のＢ−Ｂ線断面図である。図４は、図２中の矢印Ｃ方向から見た図である。図５は、図１中のＤ−Ｄ線断面図である。図６は、図５中のＥ−Ｅ線断面図である。図７は、本発明の中空糸膜層積層体の製造方法によって製造された中空糸膜層積層体を示す図であって、（ａ）が、斜視図、（ｂ）が、展開図、である。図８は、本発明の中空糸膜層積層体の製造方法によって製造された中空糸膜層積層体の他の構成を示す図であって、（ａ）が、斜視図、（ｂ）が、展開図である。図９は、本発明の中空糸膜層積層体の製造方法で用いられる装置を示す図である。図１０は、本発明の中空糸膜層積層体の製造方法で用いられる装置を示す図である。図１１は、中空糸膜層積層体の製造過程における中空糸膜の固定状態を示す図である。図１２は、図７または図８に示す中空糸膜束を切断する工程を順に示す図である。図１３は、本発明の中空糸膜層積層体の製造方法での巻回工程を示す展開図であって、（ａ）が、１層目の中空糸膜層を形成する際の巻き方を示す図、（ｂ）が、２層目の中空糸膜層を形成する際の巻き方を示す図、（ｃ）が、３層目の中空糸膜層を形成する際の巻き方を示す図である。図１４は、従来の中空糸膜層積層体の製造方法での巻回工程を示す展開図であって、（ａ）が、１層目の中空糸膜層を形成する際の巻き方を示す図、（ｂ）が、２層目の中空糸膜層を形成する際の巻き方を示す図、（ｃ）が、３層目の中空糸膜層を形成する際の巻き方を示す図である。図１５は、（ａ）が、従来の中空糸膜層積層体の部分横断面図であり、（ｂ）が、図１に示す中空糸膜積層体の部分横断面図である。
【００１７】
なお、図１、図３、図４、図７〜図１０、図１２〜図１４中の左側を「左」または「左方（一方）」、右側を「右」または「右方（他方）」という。また、図１〜図６中、人工肺の内側を「血液流入側」または「上流側」、外側を「血液流出側」または「下流側」として説明する。
【００１８】
図１〜図５に示す人工肺１０は、全体形状がほぼ円柱状をなしている。この人工肺１０は、内側に設けられ、血液に対し熱交換を行う熱交換部１０Ｂと、熱交換部１０Ｂの外周側に設けられ、血液に対しガス交換を行うガス交換部としての人工肺部１０Ａとを備える熱交換器付き人工肺である。人工肺１０は、例えば血液体外循環回路中に設置して用いられる。
【００１９】
人工肺１０は、ハウジング２Ａを有しており、このハウジング２Ａ内に人工肺部１０Ａと熱交換部１０Ｂとが収納されている。
【００２０】
ハウジング２Ａは、円筒状ハウジング本体２１Ａと、円筒状ハウジング本体２１Ａの左端開口を封止する皿状の第１の蓋体２２Ａと、円筒状ハウジング本体２１Ａの右端開口を封止する皿状の第２の蓋体２３Ａとで構成されている。
【００２１】
円筒状ハウジング本体２１Ａ、第１の蓋体２２Ａおよび第２の蓋体２３Ａは、樹脂材料で構成されている。円筒状ハウジング本体２１Ａに対し、第１の蓋体２２Ａおよび第２の蓋体２３Ａは、融着や接着剤による接着等の方法により固着されている。
【００２２】
円筒状ハウジング本体２１Ａの外周部には、管状の血液流出ポート２８が形成されている。この血液流出ポート２８は、円筒状ハウジング本体２１Ａの外周面のほぼ接線方向に向かって突出している（図５参照）。
【００２３】
円筒状ハウジング本体２１Ａの外周部には、管状のパージポート２０５が突出形成されている。パージポート２０５は、その中心軸が円筒状ハウジング本体２１Ａの中心軸と交差するように、円筒状ハウジング本体２１Ａの外周部に形成されている。
【００２４】
第１の蓋体２２Ａには、管状のガス流出ポート２７が突出形成されている。ガス流出ポート２７は、その中心軸が第１の蓋体２２Ａの中心と交差するように、第１の蓋体２２Ａの外周部に形成されている（図２参照）。
【００２５】
また、血液流入ポート２０１は、その中心軸が第１の蓋体２２Ａの中心に対し偏心するように、第１の蓋体２２Ａの端面から突出している。
【００２６】
第２の蓋体２３Ａには、管状のガス流入ポート２６、熱媒体流入ポート２０２および熱媒体流出ポート２０３が突出形成されている。ガス流入ポート２６は、第２の蓋体２３Ａの端面の縁部に形成されている。熱媒体流入ポート２０２および熱媒体流出ポート２０３は、それぞれ、第２の蓋体２３Ａの端面のほぼ中央部に形成されている。また、熱媒体流入ポート２０２および熱媒体流出ポート２０３の中心軸は、それぞれ、第２の蓋体２３Ａの中心軸に対してやや傾斜している。
【００２７】
なお、本発明において、ハウジング２Ａの全体形状は、必ずしも完全な円柱状をなしている必要はなく、例えば一部が欠損している形状、異形部分が付加された形状などでもよい。
【００２８】
図３、図５に示すように、ハウジング２Ａの内部には、その内周面に沿った円筒状をなす人工肺部１０Ａが収納されている。人工肺部１０Ａは、円筒状の中空糸膜層積層体３Ａと、中空糸膜層積層体３Ａの外周側に設けられた気泡除去手段４Ａとしてのフィルタ部材４１Ａとで構成されている。中空糸膜層積層体３Ａとフィルタ部材４１Ａとは、血液流入側から、中空糸膜層積層体３Ａ、フィルタ部材４１Ａの順に配置されている。
【００２９】
また、人工肺部１０Ａの内側には、その内周面に沿った円筒状をなす熱交換部１０Ｂが設置されている。熱交換部１０Ｂは、中空糸膜層積層体３Ｂを有している。
【００３０】
図６に示すように、中空糸膜層積層体３Ａおよび３Ｂは、それぞれ、複数本の中空糸膜３１で構成され、これらの中空糸膜３１を層状に集積して積層させてなるものである。積層数は、特に限定されないが、例えば、２層以上、４０層以下であるが好ましい。なお、中空糸膜層積層体３Ａの各中空糸膜３１は、それぞれ、ガス交換機能を有するものである。一方、中空糸膜層積層体３Ｂの各中空糸膜３１は、それぞれ、熱交換を行なう機能を有するものである。
【００３１】
図３に示すように、中空糸膜層積層体３Ａおよび３Ｂは、それぞれ、その両端部が隔壁８および９により円筒状ハウジング本体２１Ａの内面に対し一括して固定されている。隔壁８および９は、例えば、ポリウレタン、シリコーンゴム等のポッティング材や接着剤等により構成されている。さらに、中空糸膜層積層体３Ｂは、その内周部が、第１の円筒部材２４１の外周部に形成された凹凸部２４４に係合している。この係合と隔壁８および９による固定により、中空糸膜層積層体３Ｂが円筒状ハウジング本体２１Ａに確実に固定され、よって、人工肺１０の使用中に中空糸膜層積層体３Ｂの位置ズレが生じるのを確実に防止することができる。また、凹凸部２４４は、中空糸膜層積層体３Ｂ全体に血液Ｂを巡らせるための流路としても機能する。
【００３２】
なお、図５に示すように、中空糸膜層積層体３Ａの最大外径φＤ１ｍａｘは、２０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下であるのが好ましく、４０ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下であるのがより好ましい。中空糸膜層積層体３Ｂの最大外径φＤ２ｍａｘは、１０ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下であるのが好ましく、２０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下であるのがより好ましい。また、図３に示すように、中空糸膜層積層体３Ａおよび３Ｂの中心軸方向に沿った長さＬは、３０ｍｍ以上、２５０ｍｍ以下であるのが好ましく、５０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下であるのがより好ましい。このような条件を有することにより、中空糸膜層積層体３Ａは、ガス交換機能に優れたものとなり、中空糸膜層積層体３Ｂは、熱交換機能に優れたものとなる。
【００３３】
ハウジング２Ａ内の隔壁８と隔壁９との間における各中空糸膜３１の外側、すなわち、中空糸膜３１同士の隙間には、血液Ｂが図６中の上側から下側に向かって流れる血液流路３３が形成されている。
【００３４】
血液流路３３の上流側には、血液流入ポート２０１から流入した血液Ｂの血液流入部として、血液流入ポート２０１に連通する血液流入側空間２４Ａが形成されている（図３、図５参照）。
【００３５】
血液流入側空間２４Ａは、円筒状をなす第１の円筒部材２４１と、第１の円筒部材２４１の内側に配置され、その内周部の一部に対向して配置された板片２４２とで画成された空間である。そして、血液流入側空間２４Ａに流入した血液Ｂは、第１の円筒部材２４１に形成された複数の側孔２４３を介して、血液流路３３全体にわたって流下することができる。
【００３６】
また、第１の円筒部材２４１の内側には、当該第１の円筒部材２４１と同心的に配置された第２の円筒部材２４５が配置されている。そして、図３に示すように、熱媒体流入ポート２０２から流入した例えば水等の熱媒体Ｈは、第１の円筒部材２４１の外周側にある中空糸膜層積層体３Ｂの各中空糸膜３１の流路（中空部）３２、第２の円筒部材２４５の内側を順に通過して、熱媒体流出ポート２０３から排出される。また、熱媒体Ｈが各中空糸膜３１の流路３２を通過する際に、血液流路３３内で、当該中空糸膜３１に接する血液Ｂとの間で熱交換（加温または冷却）が行われる。
【００３７】
血液流路３３の下流側においては、血液流路３３を流れる血液Ｂ中に存在する気泡を捕捉する機能を有するフィルタ部材４１Ａが配置されている。
【００３８】
フィルタ部材４１Ａは、ほぼ長方形をなすシート状の部材（以下単に「シート」とも言う）で構成され、そのシートを中空糸膜層積層体３Ａの外周に沿って巻回して形成したものである。フィルタ部材４１Ａも、両端部がそれぞれ隔壁８および９で固着されており、これにより、ハウジング２Ａに対し固定されている（図３参照）。なお、このフィルタ部材４１Ａは、その内周面が中空糸膜層積層体３Ａの外周面に接して設けられ、該外周面のほぼ全面を覆っているのが好ましい。
【００３９】
また、フィルタ部材４１Ａは、血液流路３３を流れる血液中に気泡が存在していたとしても、その気泡を捕捉することができる（図６参照）。また、フィルタ部材４１Ａにより捕捉された気泡は、血流によって、フィルタ部材４１Ａ近傍の各中空糸膜３１内に押し込まれて入り込み、その結果、血液流路３３から除去される。
【００４０】
また、フィルタ部材４１Ａの外周面と円筒状ハウジング本体２１Ａの内周面との間には、円筒状の隙間が形成され、この隙間は、血液流出側空間２５Ａを形成している。この血液流出側空間２５Ａと、血液流出側空間２５Ａに連通する血液流出ポート２８とで、血液流出部が構成される。血液流出部は、血液流出側空間２５Ａを有することにより、フィルタ部材４１Ａを透過した血液Ｂが血液流出ポート２８に向かって流れる空間が確保され、血液Ｂを円滑に排出することができる。
【００４１】
図３に示すように、第１の蓋体２２Ａの内側には、円環状をなすリブ２９１が突出形成されている。そして、第１の蓋体２２Ａとリブ２９１と隔壁８により、第１の部屋２２１ａが画成されている。この第１の部屋２２１ａは、ガスＧが流出するガス流出室である。中空糸膜層積層体３Ａの各中空糸膜３１の左端開口は、第１の部屋２２１ａに開放し、連通している。人工肺１０では、ガス流出ポート２７および第１の部屋２２１ａによりガス流出部が構成される。一方、第２の蓋体２３Ａの内側にも、円環状をなすリブ２９２が突出形成されている。そして、第２の蓋体２３Ａとリブ２９２と隔壁９とにより、第２の部屋２３１ａが画成されている。この第２の部屋２３１ａは、ガスＧが流入してくるガス流入室である。中空糸膜層積層体３Ａの各中空糸膜３１の右端開口は、第２の部屋２３１ａに開放し、連通している。人工肺１０では、ガス流入ポート２６および第２の部屋２３１ａによりガス流入部が構成される。
【００４２】
ここで、本実施形態の人工肺１０における血液の流れについて説明する。
この人工肺１０では、血液流入ポート２０１から流入した血液Ｂは、血液流入側空間２４Ａ、側孔２４３を順に通過して、熱交換部１０Ｂに流れ込む。熱交換部１０Ｂでは、血液Ｂは、血液流路３３を下流方向に向かって流れつつ、熱交換部１０Ｂの各中空糸膜３１の表面と接触して熱交換（加温または冷却）がなされる。このようにして熱交換がなされた血液Ｂは、人工肺部１０Ａに流入する。
【００４３】
そして、人工肺部１０Ａでは、血液Ｂは、血液流路３３をさらに下流方向に向かって流れる。一方、ガス流入ポート２６から供給されたガス（酸素を含む気体）は、第２の部屋２３１ａから人工肺部１０Ａの各中空糸膜３１の流路３２に分配され、該流路３２を流れた後、第１の部屋２２１ａに集積され、ガス流出ポート２７より排出される。血液流路３３を流れる血液Ｂは、人工肺部１０Ａの各中空糸膜３１の表面に接触し、流路３２を流れるガスＧとの間でガス交換、すなわち、酸素加、脱炭酸ガスがなされる。
【００４４】
ガス交換がなされた血液Ｂ中に気泡が混入している場合、この気泡は、フィルタ部材４１Ａにより捕捉され、フィルタ部材４１Ａの下流側に流出するのが防止される。
【００４５】
以上のようにして熱交換、ガス交換が順になされ、さらに気泡が除去された血液Ｂは、血液流出ポート２８より流出する。
【００４６】
前述したように、中空糸膜層積層体３Ａおよび中空糸膜層積層体３Ｂは、いずれも、複数本の中空糸膜３１で構成されたものである。中空糸膜層積層体３Ａと中空糸膜層積層体３Ｂとは、用途、材質（樹脂の微細構造等）、寸法の範囲等がそれぞれ異なる。また、本発明は、後述するが、熱交換部を構成する中空糸膜層積層体３Ｂに対して特に有効である。そのため、以下、中空糸膜層積層体３Ｂについて代表的に説明する。
【００４７】
中空糸膜３１の内径φｄ１は、５０μｍ以上、７００μｍ以下であるのが好ましく、７０μｍ以上、６００μｍ以下であるのがより好ましい（図６参照）。中空糸膜３１の外径φｄ２は、３００μｍ以上、１０００μｍ以下であるのが好ましく、４００μｍ以上、９００μｍ以下であるのがより好ましい（図６参照）。これにより、後述するような本発明の効果が顕著に得られる。
【００４８】
さらに、内径φｄ１と外径φｄ２との比ｄ１／ｄ２は、０．５以上、０．９以下であるのが好ましく、０．６以上、０．８５以下であるのがより好ましい。このような条件を有する各中空糸膜３１では、自身の強度を保ちつつ、当該中空糸膜３１の中空部である流路３２にガスＧを流すときの圧力損失を比較的小さくすることができるとともに、その他、中空糸膜３１の巻回状態を維持するのに寄与する。例えば、内径φｄ１が前記上限値よりも大きいと、中空糸膜３１の厚さが薄くなり、他の条件によっては、強度が低下する。また、内径φｄ１が前記下限値よりも小さいと、他の条件によっては、中空糸膜３１にガスＧを流すときの圧力損失が大きくなる。
【００４９】
また、隣り合う中空糸膜３１同士の離間距離は、５０μｍ以上、３００μｍ以下であるあるのが好ましく、１００μｍ以上、２５０μｍ以下であるのがより好ましい。これにより、後述するような本発明の効果が顕著に得られる。
【００５０】
このような中空糸膜３１の製造方法は、特に限定されないが、例えば、押出成形を用いた方法や、その他、延伸法または固液相分離法を用いた方法が挙げられる。この方法により、所定の内径φｄ１および外径φｄ２を有する中空糸膜３１を製造することができる。
【００５１】
各中空糸膜３１の構成材料としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリメチルペンテン、ポリアミド等の疎水性高分子材料が用いられ、好ましくは、ポリオレフィン系樹脂であり、より好ましくは、ポリプロピレンである。このような樹脂材料を選択することは、中空糸膜３１の巻回状態を維持するのに寄与するともに、製造時の低コスト化にも寄与する。
【００５２】
そして、中空糸膜層積層体３Ｂは、このような複数本の中空糸膜３１を集積して、全体形状として円筒体の形状をなすように巻回した母材３’から得られる。この母材３’は、本発明の製造方法の製造途中で製造されるものである。
【００５３】
本製造方法は、中空糸膜層積層体３Ｂの製造のみならず、それよりも後に中空糸膜層積層体３Ａの製造を行ない、人工肺１０が完成するまでの工程も含むことができ、第１の工程と、第２の工程と、第３の工程と、第４の工程と、第５の工程と、第６の工程とを有している。次に、これについて説明する。
【００５４】
［１］第１の工程（巻回工程）
第１の工程は、図７に示すように、複数本の中空糸膜３１を全体形状として円筒体の形状をなすように巻回する巻回工程であり、これにより、母材（一次母材）３’を得る。なお、図７中（図１２についても同様）では、１本の中空糸膜３１が代表的に描かれている。
【００５５】
この第１の工程では、図９、図１０に示す巻回装置６０を用いる。巻回装置６０は、筒状コア回転手段６０１と、ワインダ装置６０２と、固定装置６００とを備える。
【００５６】
筒状コア回転手段６０１は、モータ６０３と、モータシャフト６０４と、モータシャフト６０４に固定されたコア取付部材６０５を備える。人工肺１０の一部である第１の円筒部材２４１は、コア取付部材６０５に取り付けられ、モータ６０３により回転される。
【００５７】
ワインダ装置６０２は、内部に中空糸膜３１を収納する収納部を備える本体部６０６と、中空糸膜３１を吐出するとともに本体部６０６の軸方向（図９中の矢印Ｍ１方向）に移動する吐出部７０５を備えている。さらに、本体部６０６は、リニアレール６０７上を移動するリニアテーブル６０８およびボールナット部材７０４に固定されている。ボールナット部材７０４は、モータ７０３が駆動して、ボールネジシャフト６０９が回転することにより、本体部６０６の軸方向と平行に移動可能となっている。モータ７０３は、正逆回転可能であり、図示しないコントローラにより、駆動が調整される。
【００５８】
固定装置６００は、第１の円筒部材２４１に巻回された中空糸膜３１を固定用糸（線状体）１１で固定する装置である。固定装置６００は、右側に配置された第１の繰出機構７０１Ａと、左側に配置された第２の繰出機構７０１Ｂと、吐出機構７０２とを備えている。
【００５９】
第１の繰出機構７０１Ａは、吐出機構７０２に対し、図９中（図１０についても同様）の右端側に向かって固定用糸１１を繰り出す機構である。また、第２の繰出機構７０１Ｂは、吐出機構７０２に対し、図９中の左端側に向かって固定用糸１１を繰り出す機構である。第１の繰出機構７０１Ａと第２の繰出機構７０１Ｂとは、配置箇所が異なること以外は、同じ構成であるため、以下、第１の繰出機構７０１Ａについて代表的に説明する。
【００６０】
第１の繰出機構７０１Ａは、固定用糸１１が予め巻回されたボビン１１３を回転可能に支持する支持部７０８と、固定用糸１１に張力を付与するテンショナ７０９と、テンショナ７０９を付勢するコイルバネ８０１と、固定用糸１１の有無を検出する検出センサ８０２とを有している。
【００６１】
支持部７０８は、固定用糸１１の搬送方向最上流側に配置されている。なお、支持部７０８は、ボビン１１３とともに回転してもよいし、固定されていてもよい。
【００６２】
テンショナ７０９は、支持部７０８に対して固定用糸１１の搬送方向下流に配置されたローラである。このテンショナ７０９に固定用糸１１の途中を掛け回すことにより、当該固定用糸１１に張力を付与することができる。
【００６３】
コイルバネ８０１は、テンショナ７０９の中心部をその中心軸方向に沿って付勢することができる。固定用糸１１は、繰り出されながら揺動して弛緩しそうになるが、コイルバネ８０１がテンショナ７０９ごと固定用糸１１を付勢することにより、その揺動の程度によらず、確実に張力が付与される。
【００６４】
検出センサ８０２は、テンショナ７０９に対して固定用糸１１の搬送方向下流に配置された、すなわち、テンショナ７０９と吐出機構７０２との間に配置されたセンサである。検出センサ８０２としては、特に限定されず、例えば、力覚センサ等を用いることができる。この検出センサ８０２により、例えば中空糸膜３１の固定中に固定用糸１１が使い切られたり、不本意に切断してしまったりした場合、その状態を確実に検出することができる。
【００６５】
吐出機構７０２は、第１の繰出機構７０１Ａから繰り出された固定用糸１１と、第２の繰出機構７０１Ｂから繰り出された固定用糸１１とをそれぞれ独立して、コア取付部材６０５上の第１の円筒部材２４１に向かって吐出する機構である。吐出機構７０２は、各固定用糸１１をそれぞれ引張り出す（引き出す）本体部７０６と、第１の円筒部材２４１の両端部に向かってそれぞれ固定用糸１１を吐出する吐出部７０７とを有している。そして、中空糸膜３１に対して固定用糸１１による固定を行なうときには、吐出部７０７から吐出された固定用糸１１が、回転中の第１の円筒部材２４１上にある中空糸膜３１に巻き付けられ、その固定がなされる（図１１参照）。固定後は、その固定に供された固定用糸１１が、例えばはさみやカッター等（図示せず）によって固定装置６００から切断される。固定用糸１１の切断部は、例えば、粘着テープや、超音波融着により固定される。
【００６６】
なお、固定用糸１１は、可撓性を有し、例えば、ポリアミド（例：ナイロン６、ナイロン４６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６−１２、ナイロン６−６６）、ポリエステル（例：ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリトリブチレンテレフタレート）等のような熱可塑性樹脂で構成されている。これにより、固定に適した張力で中空糸膜３１を固定することができる。また、固定用糸１１の構成材料としては、熱可塑性樹脂の他に、ステンレス鋼等のような金属材料を用いてもよい。
【００６７】
また、図１１に示すように、固定用糸１１の外径は、中空糸膜３１の外径よりも細いのが好ましい。これにより、巻回数が増加した場合でも、母材３’の両端部の外径の増加を抑制することができると言う利点がある。
【００６８】
以上のような構成の巻回装置６０を用いて第１の工程を行なう。以下では、１本の中空糸膜３１について代表的に説明する。
【００６９】
図７〜図１０に示すように、第１の工程では、中空糸膜３１を第１の円筒部材２４１（円筒体）の中心軸Ｏ回りに巻回しつつ、中心軸Ｏ方向に往復動させる。その際、中空糸膜３１は、中心軸Ｏ方向の左側の始点３１１から巻回が開始され、右側に向かう。右側では、中空糸膜３１は、折り返し点（折り返し部）３１２で折り返される。その後、中空糸膜３１は、再度左側に戻って終点３１３に至る。
【００７０】
なお、本明細書中では、周方向に１周巻回する間に往復動に要した片道の数を分母にして、周方向に１周巻回したことを表す１を分子にして得た値をワインド比と言う。「周方向に１周巻回」とは、図７（ｂ）、図８（ｂ）、図１３および図１４に示す展開図において、上辺３００Ａから下辺３００Ｂまで中空糸膜３１が巻かれることを言う。また、「１往復」とは、図７（ｂ）、図８（ｂ）、図１３および図１４に示す展開図において、中空糸が左辺３００Ｃから巻かれ始めて右辺３００Ｄに至り、再度、左辺３００Ｃに至ることを言う。
【００７１】
例えば図７に示す巻回態様では、中空糸膜３１は、矢印ｉ→ii→iii→iv→ｖの順に巻回されていく。図７に示す巻回態様では、中空糸膜３１を、周方向に１周巻回する間に、中心軸Ｏ方向に１往復動したこととなり、ワインド比＝０．５となる。すなわち、ワインド比＝０．５の時、片道の数は２となる。また、図８に示す巻回態様では、中空糸膜３１は、矢印ｉ→ii→iii→iv→ｖ→vi→viiの順に巻回されていく。図８に示す巻回態様では、中空糸膜３１を、周方向に１周巻回する間に、中心軸Ｏ方向に０．５往復動したこととなり、ワインド比＝１となる。すなわち、ワインド比＝１の時、片道の数は１となる。
【００７２】
また、中空糸膜３１は、始点３１１、折り返し点３１２、終点３１３を経由して一往復しており、その往復は、連続的に複数回繰り返される（図１３参照）。これにより、円筒状の中空糸膜層が形成され、該中空糸膜層が複数層積層されてなる中空糸膜層積層体３Ｂ（母材３’）が形成される。また、中空糸膜３１を第１の円筒部材２４１に向けて連続的に供給することにより、中空糸膜層積層体３Ｂ（母材３’）の製造を迅速に行なうことができ、製造時間を短縮して、コストを抑えることができる。
【００７３】
なお、図７、図８では、理解を容易にするため、ワインド比＝０．５の場合と、ワインド比＝１の場合とを例に挙げて説明したが、これらの場合、巻回された隣り合う中空糸膜３１のそれぞれが重ならないように、実際は、各中空糸膜３１が円筒体の中心軸Ｏ方向に所定距離を離間するように増速率ｚが設定され、中心軸Ｏ方向および周方向に隣り合う中空糸膜３１の離間距離（以下、単に「離間距離」とも言う）が決定する。このことについては、後に詳述する。なお、増速率ｚは円筒体の中心軸Ｏ方向に隣り合う中空糸膜間の距離（ピッチ）をトラバースの往復距離で除算した値を言う。
【００７４】
また、図７、図８のいずれの巻回態様でも、中空糸膜３１は、中心軸Ｏに対して傾斜角度（綾角）θで傾斜することとなる。そして、傾斜角度θが小さければ小さいほど、中空糸膜３１の折り返し点３１２での固定が必要になる。
【００７５】
図１１に示すように、中空糸膜３１は、折り返し点３１２で折り返す際に、その都度、折り返し点３１２付近が固定される。この固定は、巻回装置６０の固定装置６００から供給された固定用糸１１を中心軸Ｏ回りに巻回しつつ、前記折り返し点３１２付近に重ねることにより行なわれる。これにより、中空糸膜３１は、傾斜角度θの大小によらず折り返し点３１２で折り返して、安定して確実に巻回する。また、その巻回状態も維持されることとなる。なお、後述するように、この固定用糸１１は、母材３’ではそのまま残るが、中空糸膜層積層体３Ｂでは除去される。
【００７６】
前述したように、固定用糸１１には、テンショナ７０９によって張力が付与されている。これにより、固定用糸１１は、張力が作用した状態で中空糸膜３１の固定を行なうことができる。このような固定は、中空糸膜３１を過不足なく固定するのに寄与する。
【００７７】
また、図１１に示すように、第１の工程では、１つの折り返し点３１２に対して、１本の固定用糸１１で固定している。なお、このような固定態様に限定されず、例えば、巻回される固定用糸１１の糸張力によっては、１つの折り返し点３１２に対して、複数の固定用糸１１で固定することもできる。
【００７８】
図１０に示すように、巻回装置６０では、コア取付部材６０５上の第１の円筒部材２４１を中心軸Ｏ方向（矢印Ｍ２）に沿って移動させることができ、この移動に連動して（同期して）吐出機構７０２を中心軸Ｏ方向（矢印Ｍ３）に沿って移動させることができる。このような構成により、製造されつつある母材３’（中空糸膜層積層体３Ｂ）全体を中心軸Ｏ方向に沿って移動させ、その移動に固定用糸１１を追従させる（横行させる）ことができる。これにより、例えば図１１（ｂ）に示すように、先発の折り返し点３１２ａを固定した固定用糸１１に隣接して、後発の折り返し点３１２ｂを固定した固定用糸１１を並べて配置することができる。このような配置により、母材３’は、その両端部でそれぞれ外径が漸増して、全体形状がつづみ状をなってしまうのを防止することができる。すなわち、母材３’は、外径が中心軸Ｏに沿って一定のものとなる。また、中空糸膜３１同士が交差した交差部が、他の交差部に重なってしまうのも防止することができる。なお、巻回装置６０では、矢印Ｍ２、Ｍ３方向への移動は、Ｍ１方向への移動と独立している。
【００７９】
また、巻回装置６０は、固定用糸１１を中空糸膜層積層体３Ｂの製造が完了するまで切断せずに用いるよう構成されている。これにより、例えば折り返し点３１２を１箇所固定するごとに固定用糸１１を切断する場合に比べて、母材３’の製造を迅速に行なうことができ、製造時間の短縮が図られる。
【００８０】
また、第１の工程では、折り返し点３１２に接着剤を塗布したり、粘着テープを貼付してもよい。これにより、固定用糸１１による固定を補助することができる。
【００８１】
［２］第２の工程（巻回工程）
第２の工程は、母材３’上に、中空糸膜層積層体３Ａとなる中空糸膜３１をさらに巻回する巻回工程である。これにより、図１２（ａ）に示すような二次母材３’’が得られる。
【００８２】
この第２の工程では、巻回装置６０がそのまま用いられ、第１の工程と同様の巻回態様で中空糸膜３１を巻回する。
【００８３】
第２の工程が完了した後、二次母材３’’を第１の円筒部材２４１ごと巻回装置６０から取り外す。
【００８４】
［３］第３の工程（収納工程）
第３の工程は、二次母材３’’にフィルタ部材４１Ａを巻き付けて固定し、当該二次母材３’’を第１の円筒部材２４１とともに円筒状ハウジング本体２１Ａに収納する収納工程である。
【００８５】
［４］第４の工程（固定工程）
第４の工程は、二次母材３’’を円筒状ハウジング本体２１Ａに対し固定する固定工程である。二次母材３’’の固定には、ポッティング材５０が用いられ、当該ポッティング材５０は、隔壁８および９となる。
【００８６】
この固定を行なうには、まず、円筒状ハウジング本体２１Ａ内の二次母材３’’の両端部に向けて、ポッティング材５０の構成材料である液状のポリウレタンを供給する。次いで、円筒状ハウジング本体２１Ａごと遠心分離器にかけ、その後、液状のポリウレタンを乾燥させる。これにより、二次母材３’’の両端部がポッティング材５０で固定された状態となる（図１２（ａ）参照）。なお、二次母材３’’の両端部には、第１の工程で固定用糸１１により固定された折り返し点３１２や、始点３１１、終点３１３も含まれている。
【００８７】
［５］第５の工程（切断工程）
第５の工程は、図１２に示すように、ポッティング材５０で固定された二次母材３’’の両端部をそれぞれ切断する切断工程である。これにより、人工肺１０に用いられる中空糸膜層積層体３Ａおよび中空糸膜層積層体３Ｂが一括して得られる。
【００８８】
この第５の工程では、図１２に示す切断装置９０を用いる。切断装置９０は、２つのカッター（刃物）９０１を有する。そして、各カッター９０１を二次母材３’’に接近させることにより、当該二次母材３’’の両端部が切断される。なお、切断装置９０としては、カッター９０１を有する構成のものに限定されず、例えば、ウォータージェットを噴射する構成のもの、レーザ光を照射する構成のものであってもよい。
【００８９】
図１２（ａ）に示すように、二次母材３’’のポッティング材５０で固定された部分のうち、左端部では、固定用糸１１よりも右側の部分に第１の切断線３５１を設定し、右端部でも、固定用糸１１よりも左側の部分に第２の切断線３５２を設定する。
【００９０】
そして、切断装置９０のカッター９０１を用いて、二次母材３’’を第１の切断線３５１、第２の切断線３５２に沿って切断する。これにより、図１２（ｂ）に示すように、二次母材３’’は、３つの部材に分割され、中央に位置する部材が中空糸膜層積層体３Ａおよび中空糸膜層積層体３Ｂとなる。なお、両端の部材は、それぞれ、破棄される。
【００９１】
また、この切断により、中空糸膜層積層体３Ｂ（中空糸膜層積層体３Ａについても同様）は、折り返し点３１２が固定用糸１１ごと除去されたものとなる。これにより、中空糸膜層積層体３Ｂを構成する各中空糸膜３１の両端がそれぞれ開口し、当該中空糸膜３１内を熱媒体Ｈが通過することができる。なお、中空糸膜層積層体３Ａでは、各中空糸膜３１内をガスＧが通過することができる。
【００９２】
［６］第６の工程（装着工程）
第６の工程は、円筒状ハウジング本体２１Ａに第１の蓋体２２Ａ、第２の蓋体２３Ａをそれぞれ装着する装着工程である。
【００９３】
この装着を行なうことにより、人工肺１０が得られる。なお、装着後、例えば接着剤等により、第１の蓋体２２Ａ、第２の蓋体２３Ａをそれぞれ円筒状ハウジング本体２１Ａに固定してもよい。
【００９４】
さて、従来の中空糸膜層積層体では、等ピッチで中空糸膜３１を巻回しても、円筒体の径方向の外側の層に行くに従って、離間距離ｄが漸増していた。例えば、図１５（ｂ）に示すように、中空糸膜層積層体が、中空糸膜層３１Ｂ’、中空糸膜層３２Ｂ’、中空糸膜層３３Ｂ’、中空糸膜層３４Ｂ’および中空糸膜層３５Ｂ’が、円筒体の内側から順に積層された５層構造であった場合、中空糸膜層３１Ｂ’での離間距離ｄ１’よりも中空糸膜層３２Ｂ’での離間距離ｄ２’の方が大きい。また、中空糸膜層３２Ｂ’での離間距離ｄ２’よりも中空糸膜層３３Ｂ’での離間距離ｄ３’の方が大きい。中空糸膜層３３Ｂ’での離間距離ｄ３’よりも中空糸膜層３４Ｂ’での離間距離ｄ４’の方が大きい。中空糸膜層３４Ｂ’での離間距離ｄ４’よりも中空糸膜層３５Ｂ’での離間距離ｄ５’の方が大きい。このように、円筒体の径方向の内側から外側に向かうにつれて、離間距離ｄ１’、離間距離ｄ２’、離間距離ｄ３’、離間距離ｄ４’および離間距離ｄ５’は、徐々に大きくなる。
【００９５】
なお、ここで言う「ピッチ」とは、円筒体の中心軸方向における隣り合う中空糸膜３１のそれぞれの中心軸間の距離のことを言い、次に述べる「中空糸膜３１の離間距離」とは異なる。また、ここで言う「離間距離」とは、円筒体の中心軸方向および周方向に隣り合う中空糸膜３１間の最短距離のことを言い、中空糸膜３１の中心軸と直交する直線に沿った距離のことを言う（以下、同様）。なお、離間距離は、隣り合う中空糸膜のそれぞれの中心軸間の距離から隣り合う中空糸膜がそれぞれ有する半径の長さの和を引くことで算出される。上記のように離間距離ｄ１’〜ｄ５’が漸増していくのは、中空糸膜層３１Ｂ’〜３５Ｂ’を形成するに際し、増速率ｚを一定としているためである。以下、このことについて、図１４に示す展開図を用いて詳細に説明する。
【００９６】
まず、図１４（ａ）に示すように、中空糸膜３１を増速率ｚ＝ｚ’で巻回していく。なお、各中空糸膜層３２Ｂ’〜３５Ｂ ’を形成する際においても、中空糸膜３１を増速率ｚ＝ｚ’で巻回していく。１巻目の中空糸膜３１は、展開図における上辺３００Ａ上の角部から開始し、右辺３００Ｄの途中で折り返し、さらに左辺３００Ｃの途中で折り返し、下辺３００Ｂに到達する。そして、２巻目は、上辺３００Ａにおいて、１巻目の終点３１３ａ’の左辺３００Ｃからの距離が同じ位置から開始される。そして、３巻目は、上辺３００Ａにおいて、２巻目の終点３１３ｂ’の左辺３００Ｃからの距離が同じ位置から開始される。このように、１巻目の終点３１３ａ’の左辺３００Ｃからの距離がピッチＰ１’となり、このＰ１’は、後述する増速率ｚによって決定する。また、中空糸膜層３１Ｂ’における中空糸膜間の離間距離ｄ１’は、円筒体の中心軸方向および周方向に隣り合う中空糸膜３１間の最短距離として図１４（ａ）に図示されており、後述する離間距離ｄとピッチの関係式（１）より導かれる。
【００９７】
なお、４巻目以降も前記と同様にして巻回することにより、中空糸膜層３１Ｂ’が形成される。
【００９８】
次いで、中空糸膜層３１Ｂ’上に中空糸膜層３２Ｂ’を形成、積層する。また、中空糸膜層３２Ｂ’を積層する際、ピッチ＝Ｐ２’で中空糸膜３１を巻回していく。このＰ２’は、Ｐ１’と同じである。これは、中空糸膜層３２Ｂ’において中空糸膜３１を中空糸膜層３１Ｂ’と同様の増速率ｚ＝ｚ’で巻回するためである。この際、中空糸膜層３１Ｂ’上に巻回する分、図１４（ｂ）に示すように、中空糸膜３１を巻き付ける対象の円筒体の外径が大きくなる。すなわち、展開図における左辺３００Ｃおよび右辺３００Ｄが、図１４（ａ）よりも長くなる。このため、中空糸膜３１を増速率ｚ＝ｚ’で巻回していくと、中空糸膜層３１Ｂ’において巻回された中空糸膜３１の綾角θ１’に比べて中空糸膜層３２Ｂ’において巻回された中空糸膜３１の綾角θ２’の方が大きくなる。その結果、中空糸膜層３２Ｂ’における離間距離ｄ２’は、中空糸膜層３１Ｂ’における離間距離ｄ１’よりも大きくなる。
【００９９】
さらに、図１４（ｃ）に示すように、中空糸膜層３３Ｂ’を形成すると、前記と同様に中空糸膜層３２Ｂ’において巻回された中空糸膜３１の綾角θ２’に比べて中空糸膜層３３Ｂ’において巻回された中空糸膜３１の綾角θ３’の方が大きくなる。よって、中空糸膜層３３Ｂ’における離間距離ｄ３’は、中空糸膜層３２Ｂ’における離間距離ｄ２’よりも大きくなる。なお、中空糸膜層３３Ｂ’を積層する際、ピッチ＝Ｐ３’で中空糸膜３１を巻回していく。このＰ３’は、Ｐ１’、Ｐ２’と同じである。
【０１００】
このように、円筒体の径方向の内側から外側に行くに連れて、離間距離ｄ１’、離間距離ｄ２’、離間距離ｄ３’、離間距離ｄ４’および離間距離ｄ５’は、徐々に大きくなる。これは、離間距離ｄとピッチとの間に下記式（１）が成立するためである。
【０１０１】
ｄ=Ｐ×sinθ-φ・・・（１）
なお、Ｐはピッチ、θは綾角（円筒体の中心軸に対する中空糸膜の傾斜角度）、φは中空糸膜の直径をそれぞれ指す。φは中空糸膜層積層体の形成のために適宜選択する中空糸膜の直径である。すなわち、φは一定値である。図１４に示すように、円筒体の径方向の内側の中空糸膜層から外側の中空糸膜層に行くに連れて、θは増加していく。そのため、ピッチを一定にした場合、中空糸膜層３１Ｂ’のｓｉｎθよりも中空糸膜層３２Ｂ’のｓｉｎθの方が大きくなるため、中空糸膜層３１Ｂ’における離間距離ｄ１’よりも中空糸膜層３２Ｂ’における離間距離ｄ２’の方が大きくなる。なお、中空糸膜層３２Ｂ’よりも外側に積層される複数の中空糸膜層における離間距離ｄが増加する根拠も上記式（１）を用いて同様に説明することができる。
【０１０２】
この離間距離ｄ１’〜ｄ５’の増大によって、円筒体の最内層に設けられる中空糸膜層３１Ｂ’における離間距離ｄ１’を最適な距離に設定しても、円筒体の径方向の外側に行くに連れ、中空糸膜層３１Ｂ’よりも外層の各中空糸膜層における離間距離が最適な離間距離よりも大きくなってしまう。また、円筒体の最外層に設けられる中空糸膜層３５Ｂ’における離間距離ｄ５’を最適な離間距離にしようとすると、中空糸膜層３５Ｂ’よりも内層の各中空糸膜層における離間距離が最適な離間距離よりも小さくなってしまう。前者の場合、血液充填量が大きくなってしまい、患者への負担が大きくなる。さらに、熱交換部表面に接触せずに流れる血液の割合が大きくなることにより、十分な熱交換性能が得られない恐れもある。一方、後者の場合、初期充填時に隣り合う中空糸膜３１の間に気泡が残存した状態となる可能性や、血液流路の圧力損失が必要以上に大きくなる可能性がある。
【０１０３】
とりわけ、中空糸膜層積層体を用いた熱交換部においては、多孔質中空糸膜を積層した人工肺部よりも内層に配置される事が知られており、これにより円筒形を成す熱交換部の内径は人工肺部に比べて相対的に小さくなり、同じ厚み分中空糸膜層を積層した際、熱交換部の径方向の直径の変動率は人工肺部の直径の変動率よりも大きくなる。さらに、熱交換部に用いられる中空糸膜は、人工肺部に用いられる中空糸膜に比して直径が大きい傾向にある。これは、熱交換部用の中空糸膜の内側に循環する熱媒体が水などの液体であるため、中空糸膜の内側にガスを吹送する人工肺部の中空糸膜よりも、熱交換部の中空糸膜の内側の流路抵抗を低減する必要があるためである。これにより、中空糸膜層３１Ｂ’における離間距離ｄ１’と中空糸膜層３５Ｂ’における離間距離ｄ５’の差分は、人工肺部のそれよりも大きくなる。すなわち、中空糸膜の離間距離が最適な離間距離よりも小さく、もしくは大きくなることによる前述の不具合は、熱交換部において特に顕著である。従って、熱交換部において、円筒体の径方向の内側から外側に向けて複数層積層される各中空糸膜層における中空糸膜の最適な離間距離を維持するためには、熱交換部の特性を考慮して中空糸膜を巻き付けなければならず、人工肺部における中空糸膜の巻き方よりも精密な制御が必要になる。
【０１０４】
本発明によれば、特に熱交換部におけるこのような不具合が生じるのを好適に防止することができる。以下、このことについて図１３（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。なお、以下で説明する方法により形成される中空糸膜層積層体３Ｂは、中空糸膜層３１Ｂ、中空糸膜層３２Ｂ、中空糸膜層３３Ｂ、中空糸膜層３４Ｂおよび中空糸膜層３５Ｂが円筒体の径方向の内側から外側に向かって積層された５層構造のものとする。
【０１０５】
まず、図１３（ａ）に示すように、中空糸膜３１を増速率ｚ＝ｚ１で巻回していく。１巻目の中空糸膜３１は、展開図における上辺３００Ａ上の左の角部から開始し、右辺３００Ｄの途中で折り返し、さらに左辺３００Ｃの途中で折り返し、下辺３００Ｂに到達する。そして、２巻目は、上辺３００Ａにおいて、１巻目の終点３１３ａの左辺３００Ｃからの距離が同じ位置から開始される。そして、３巻目は、上辺３００Ａにおいて、２巻目の終点３１３ｂの左辺３００Ｃからの距離が同じ位置から開始される。このように、１巻目の終点３１３ａの左辺３００Ｃからの距離がピッチＰ１となり、このピッチＰ１は、増速率ｚによって決定する。すなわち、ピッチＰ（Ｎ）は、下記式（２）で表わすことができる。
【０１０６】
【数１】
2018062271.tif 000003
なお、ＴＸは、往復幅、すなわち、図１３（ａ）〜（ｃ）の上辺３００Ａおよび下辺３００Ｂのそれぞれの長さの和のことを言う。
【０１０７】
そして、４巻目以降も前記と同様にして巻回することにより、中空糸膜層３１Ｂが形成される。
【０１０８】
次いで、図１３（ｂ）に示すように、中空糸膜層３１Ｂ上に中空糸膜３１を巻回していき、中空糸膜層３２Ｂを形成、積層する。この際、前記と同様に、中空糸膜層３１Ｂ上に巻回する分、図１３（ｂ）に示すように、中空糸膜３１を巻き付ける対象の円筒体の外径が大きくなる。すなわち、展開図における左辺３００Ｃおよび右辺３００Ｄが、図１３（ａ）よりも長くなる。そこで、本発明では、中空糸膜層３２Ｂを形成する際には、増速率ｚを増速率ｚ１よりも小さい増速率ｚ２で巻回していく。これにより、展開図における左辺３００Ｃおよび右辺３００Ｄが、図１３（ａ）よりも長くなるにも関わらず、１巻目の終点３１３ｃの位置が、中空糸膜層３１Ｂを形成する際の１巻目の終点３１３ａの位置よりも図中左側にすることができる。よって、２巻目の始点３１３ｄの位置を、中空糸膜層３１Ｂを形成する際の２巻目の始点３１３ｅの位置よりも図中左側にすることができる。その結果、ピッチＰ２は、ピッチＰ１よりも小さくなる。このことは、３巻目以降も同様である。
【０１０９】
次いで、図１３（ｃ）に示すように、中空糸膜層３２Ｂ上に中空糸膜３１を巻回していき、中空糸膜層３３Ｂを形成、積層する。この際、前記と同様に、中空糸膜層３２Ｂ上に巻回する分、図１３（ｃ）に示すように、中空糸膜３１を巻き付ける対象の円筒体の外径が大きくなる。すなわち、展開図における左辺３００Ｃおよび右辺３００Ｄが、図１３（ｂ）よりも長くなる。本発明では、中空糸膜層３３Ｂを形成する際には、増速率の絶対値ｚを増速率ｚ２よりも小さい増速率ｚ３で巻回していく。これにより、展開図における左辺３００Ｃおよび右辺３００Ｄが、図１３（ｂ）よりも長くなるにも関わらず、１巻目の終点３１３ｆの位置が、中空糸膜層３２Ｂを形成する際の１巻目の終点３１３ｃの位置よりも図中左側にすることができる。よって、２巻目の始点３１３ｇの位置を、中空糸膜層３２Ｂを形成する際の２巻目の始点３１３ｄの位置よりも図中左側にすることができる。その結果、ピッチＰ３は、ピッチＰ２よりも小さくなる。このことは、３巻目以降も同様である。
【０１１０】
なお、図示はしていないが、中空糸膜層３４Ｂを形成する際には、増速率ｚを増速率ｚ３よりも小さい増速率ｚ４とし、中空糸膜層３５Ｂを形成する際には、増速率の絶対値ｚを増速率ｚ４よりも小さい増速率ｚ５とする。
【０１１１】
このように、円筒体の径方向の外側の中空糸膜層に行くに連れて、巻き付ける対象の円筒体の外径が徐々に大きくなることに伴い、各中空糸膜層の増速率の絶対値ｚを小さくする。これにより、外側に行くに連れて、ピッチを小さくすることができる。これは、円筒体の径方向の内側から外側に向かうに連れて、各中空糸膜層の綾角θ１、θ２、θ３が大きくなることに逆らって、ピッチを小さくすることで、円筒体の径方向の内側から外側に向かうにつれて、各中空糸膜層において式（１）で与えられる離間距離ｄの変化を抑えることを意味する。よって、従来のように円筒体の径方向の外側の中空糸膜層に行くに連れて中空糸膜３１の離間距離が増大してしまうのを防止することができる。よって、図１５（ｂ）に示すように、離間距離ｄ１〜ｄ５を略同じにすることができる。その結果、前述したような、血液充填量が大きくなってしまい、患者への負担が大きくなるのを防止することができるとともに、隣り合う中空糸膜３１の間に気泡が残存した状態となるのを防止することができる。
【０１１２】
このような増速率ｚ１〜ｚ５は、以下の式（３）および式（４）を用いて決定することができる。
【０１１３】
１層目、すなわち、中空糸膜層３１Ｂにおける離間距離ｄ１は、以下の式（３）で表すことができる。
【０１１４】
【数２】
2018062271.tif 000004
なお、ＴＸは、往復幅、すなわち、図１３（ａ）〜（ｃ）の上辺３００Ａおよび下辺３００Ｂの長さのことを言う。Ｄは、巻き付ける円筒体の直径のことを言う。φは、中空糸膜３１の外径（φｄ１）のことを言う。
【０１１５】
また、Ｎ層目（Ｎは、正の整数）の中空糸膜層における離間距離ｄ（Ｎ）は、以下の式（４）で表すことができる。
【０１１６】
【数３】
2018062271.tif 000005
なお、Ｎは、巻き付けられている層の総数のことを言う。例えば、中空糸膜層３１Ｂを形成する際には、Ｎ＝０であり、中空糸膜層３２Ｂを形成する際には、Ｎ＝１となる。
【０１１７】
ｄ＝ｄ（Ｎ）となると仮定した場合、式（３）および式（４）に基づいて、増速率ｚが導き出され、すなわち、増速率ｚ１〜ｚ５が決定する。例えば、Ｎ＝０を代入することにより、増速率ｚ１が導き出され、Ｎ＝１を代入することにより、増速率ｚ２が導き出される。
【０１１８】
なお、増速率ｚ１〜ｚ５は、一定の割合で小さくなっている、すなわち、一定の漸減率で小さくなっているのが好ましい。これにより、離間距離ｄ１〜ｄ５の変動を効果的に抑制することができ、本発明の効果を確実に得ることができる。
【０１１９】
また、増速率ｚの漸減率、すなわち、円筒体の径方向に隣り合う２つの中空糸膜層における増速率ｚの差Δｚは、内側の中空糸膜層の増速率ｚの０．４％以上、１．１％以下であるのが好ましく、０．４％以上、０．５％以下であるのがより好ましい。これにより、離間距離ｄ１〜ｄ５の変動を効果的に抑制することができ、本発明の効果を確実に得ることができる。
【０１２０】
以上説明したような製造方法により得られた中空糸膜層積層体３Ｂでは、離間距離ｄ１〜ｄ５は、同じであってもよく、異なっていてもよいが、中空糸膜層積層体３Ｂの最内層から最外層に亘って円筒体の中心軸方向および周方向に隣り合う中空糸膜の離間距離の変動率が２０％以下であれば本発明の効果を得ることができる。すなわち、離間距離ｄ１と離間距離ｄ２との比ｄ１／ｄ２、離間距離ｄ１と離間距離ｄ３との比ｄ１／ｄ３、離間距離ｄ１と離間距離ｄ４との比ｄ１／ｄ４、離間距離ｄ１と離間距離ｄ５との比ｄ１／ｄ５は、０．８以上、１．２以下であればよい。離間距離が上記条件を満たす時、円筒体の最内層に設けられる中空糸膜層における円筒体の周方向に隣り合う中空糸膜の離間距離と、最内層に設けられる中空糸膜層よりも円筒体の径方向の外側に複数層積層される各中空糸膜層における円筒体の周方向に隣り合う中空糸膜の離間距離との比が実質的に同一であると言える。
【０１２１】
これにより、中空糸膜層積層体の最内層と最外層のそれぞれにおける中空糸膜の離間距離の差分が、人工肺のそれに比べて大きくなる熱交換部に対して、中空糸膜層積層体３Ｂの最内層から最外層に亘って円筒体の中心軸方向および周方向に隣り合う中空糸膜の離間距離を、最適値の０．８倍以上、１．２倍以下の範囲に収めることができ、血液充填量、熱交換性能、血液流路の圧力損失を適正に保ち、かつ、気泡残りの低減を確実に図ることができる。
【０１２２】
また、上記では、第１の工程、すなわち、中空糸膜層積層体３Ｂを製造する工程を代表的に説明したが、本発明は、第２の工程、すなわち、中空糸膜層積層体３Ａを製造する工程においても適用することができるのは言うまでもない。本発明によれば、従来のように円筒体の外側の中空糸膜層に行くに連れて中空糸膜の離間距離が過剰に増大してしまうのを防止することができる。よって、中空糸膜層積層体３Ａを構成する人工肺部に関しても前述したような、血液充填量が大きくなってしまい、患者への負担が大きくなるのを防止することができる。
【０１２３】
なお、上記では、５層構造の中空糸膜層積層体を例に挙げて説明したが、２層〜４層構造、または、６層構造以上のものであっても本発明を適応することができるのは言うまでもない。
【０１２４】
以上、本発明の中空糸膜層積層体の製造方法および中空糸膜層積層体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の中空糸膜層積層体の製造方法および中空糸膜層積層体は、他の任意の工程を有していてもよい。
【０１２５】
また、人工肺部の中空糸膜層積層体を構成する各中空糸膜と、熱交換部の中空糸膜層積層体を構成する各中空糸膜とは、前記実施形態では同じものであったが、これに限定されず、例えば、一方（前者）の中空糸膜が他方（後者）の中空糸膜よりも細くてもよいし、双方の中空糸膜が互いに異なる材料で構成されていてもよい。
【０１２６】
また、人工肺部と熱交換部とは、前記実施形態では熱交換部が内側に配置され、人工肺部が外側に配置されていたが、これに限定されず、人工肺部が内側に配置され、熱交換部が外側に配置されていてもよい。この場合、血液は、外側から内側に向かって流下する。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本発明の中空糸膜層積層体の製造方法は、複数本の中空糸膜を有し、該複数本の中空糸膜で構成された中空糸膜層が複数層積層された積層体で構成され、全体形状として円筒体の形状をなす中空糸膜層積層体を製造する方法であって、前記中空糸膜を、前記円筒体の中心軸回りに巻回しつつ、前記円筒体の中心軸方向に往復動させて、前記円筒体の中心軸方向に隣り合う前記中空糸膜が所定距離離間した前記中空糸膜層を前記円筒体の径方向に積層する巻回工程を有し、前記円筒体の中心軸方向に隣り合う前記中空糸膜間のピッチをトラバースの往復距離で除算した値を増速率ｚとしたとき、前記巻回工程では、前記円筒体の径方向の外側の前記中空糸膜層に行くに連れ、前記増速率ｚを小さくする。そのため、血液の充填量を抑制することができるとともに、中空糸膜同士の間に気泡が残存することおよび血液流路の圧力損失が必要以上に大きくなることを防止することができる。従って、本発明の中空糸膜層積層体の製造方法は、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【０１２８】
１０          人工肺
１０Ａ        人工肺部
１０Ｂ        熱交換部
２Ａ          ハウジング
２０１        血液流入ポート
２０２        熱媒体流入ポート
２０３        熱媒体流出ポート
２０５        パージポート
２１Ａ        円筒状ハウジング本体
２２Ａ        第１の蓋体
２２１ａ      第１の部屋
２３Ａ        第２の蓋体
２３１ａ      第２の部屋
２４Ａ        血液流入側空間
２４１        第１の円筒部材
２４２        板片
２４３        側孔
２４４        凹凸部
２４５        第２の円筒部材
２５Ａ        血液流出側空間
２６          ガス流入ポート
２７          ガス流出ポート
２８          血液流出ポート
２９１        リブ
２９２        リブ
３'          母材
３''        二次母材
３Ａ          中空糸膜層積層体
３Ｂ          中空糸膜層積層体
３１          中空糸膜
３１Ｂ        中空糸膜層
３１Ｂ'      中空糸膜層
３２          流路
３２Ｂ        中空糸膜層
３２Ｂ'      中空糸膜層
３３          血液流路
３３Ｂ        中空糸膜層
３３Ｂ'      中空糸膜層
３４Ｂ        中空糸膜層
３４Ｂ'      中空糸膜層
３５Ｂ        中空糸膜層
３５Ｂ'      中空糸膜層
３５１        第１の切断線
３５２        第２の切断線
３００Ａ      上辺
３００Ｂ      下辺
３００Ｃ      左辺
３００Ｄ      右辺
３１１        始点
３１２        折り返し点
３１２ａ      折り返し点
３１２ｂ      折り返し点
３１３        終点
３１３ａ      終点
３１３ｂ      終点
３１３ｂ'    終点
３１３ｃ      終点
３１３ｄ      始点
３１３ｅ      始点
３１３ｆ      終点
３１３ｇ      始点
４Ａ          気泡除去手段
４１Ａ        フィルタ部材
８            隔壁
９            隔壁
１１          固定用糸
１１３        ボビン
５０          ポッティング材
６０          巻回装置
６００        固定装置
６０１        筒状コア回転手段
６０２        ワインダ装置
６０３        モータ
６０４        モータシャフト
６０５        コア取付部材
６０６        本体部
６０７        リニアレール
６０８        リニアテーブル
６０９        ボールネジシャフト
７０１Ａ      第１の繰出機構
７０１Ｂ      第２の繰出機構
７０２        吐出機構
７０３        モータ
７０４        ボールナット部材
７０５        吐出部
７０６        本体部
７０７        吐出部
７０８        支持部
７０９        テンショナ
８０１        コイルバネ
８０２        検出センサ
９０          切断装置
９０１        カッター
Ｂ            血液
Ｇ            ガス
Ｈ            熱媒体
Ｏ            中心軸
ｄ            離間距離
ｄ１          離間距離
ｄ１'        離間距離
ｄ２          離間距離
ｄ２'        離間距離
ｄ３          離間距離
ｄ３'        離間距離
ｄ４          離間距離
ｄ４'        離間距離
ｄ５          離間距離
ｄ５'        離間距離
Ｐ１          ピッチ
Ｐ２          ピッチ
Ｐ３          ピッチ
Ｐ１'        ピッチ
Ｐ２'        ピッチ
Ｐ３'        ピッチ
ｚ            増速率
ｚ’          増速率
ｚ１          増速率
ｚ２          増速率
ｚ３          増速率
ｚ４          増速率
ｚ５          増速率
θ            傾斜角度（綾角）
θ１          綾角
θ２          綾角
θ３          綾角
θ１'        綾角
θ２'        綾角
θ３'        綾角
φＤ１ｍａｘ  最大外径
φＤ２ｍａｘ  最大外径
φｄ１        内径
φｄ２        外径
【図１】
2018062271.tif 000006
【図２】
2018062271.tif 000007
【図３】
2018062271.tif 000008
【図４】
2018062271.tif 000009
【図５】
2018062271.tif 000010
【図６】
2018062271.tif 000011
【図７】
2018062271.tif 000012
【図８】
2018062271.tif 000013
【図９】
2018062271.tif 000014
【図１０】
2018062271.tif 000015
【図１１】
2018062271.tif 000016
【図１２】
2018062271.tif 000017
【図１３】
2018062271.tif 000018
【図１４】
2018062271.tif 000019
【図１５】
2018062271.tif 000020
【国際調査報告】
2018062271.tif 000021
2018062271.tif 000022
2018062271.tif 000023
2018062271.tif 000024