JP4168761B2 - 透析器およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は透析治療で使用される透析器に関し、さらに詳細には透析器内での内部濾過量および内部逆濾過量を増加させうる内部濾過促進型透析器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、腎機能が損なわれた患者、例えば腎不全などにより血液中の老廃物除去機能等が損なわれた患者の治療のために、血液透析や血液透析濾過などの血液浄化による治療が行われている。この血液浄化治療においては、血液を透析器内の半透膜を介して透析液に接触させることにより、血液中に蓄積した尿素、クレアチニン、尿酸、低分子量タンパク質、水等が除去される。
【０００３】
近年、透析治療における合併症の一つであるアミロイドーシスの原因物質が、分子量11,800のβ２ミクログロブリンであると同定された（例えば、非特許文献１参照。）。分子量の大きいβ２ミクログロブリンは拡散速度が小さいため、血液透析よりも血液濾過による除去効率の方が高い。また、尿素のような分子量の小さい物質は、拡散速度が大きいため血液濾過よりも血液透析によるほうが除去効率が高い。そこで、血液透析と血液濾過を組み合わせた血液透析濾過療法（ＨＤＦ）が考案された。前記ＨＤＦ療法は、大量の血液濾過を透析器で行い、血液回路内に補充液を補液するため、専用の複雑な構成の装置が必要である。
【０００４】
一方、分子量の大きいβ２ミクログロブリンを除去しうるような、物質透過性および透水性に優れた透析器が開発されてきた。このように物質透過性および透水性に優れた透析器は、除水によって強制的な濾過を行わない場合においても、半透膜を介して血液と透析液との間で濾過および逆濾過（以下、内部濾過および内部逆濾過と呼ぶ）を起こしていることが発見された（例えば、非特許文献２参照）。そこで、前記内部濾過および内部逆濾過の量を増加させることにより、濾過と補液を行う血液透析濾過法が提案されており、該血液透析濾過法に用いられる透析効率を増加させうる内部濾過促進型透析器の開発が進んでいる。
【０００５】
通常、内部濾過および内部逆濾過は透析器内の同じ場所で起こることはない。透析器内で血液と透析液は互いに対向する方向に流通させられるため、半透膜を介して血液と透析液のうち、圧力の高い方から低い方へ液体が移動する。すなわち、内部濾過は透析器内の血液流入側で、また内部逆濾過は透析器内の血液流出側で起こる傾向がある。
透析器内の内部濾過量および内部逆濾過量を増加させるには、血液流路または透析液流路の圧力損失を増加させる必要がある。前記流路の圧力損失は、円管内層流の圧力損失導出式であるHagen-Posuille式で表される。
ΔP＝8μLQ／πR4
（ΔP：流路の圧力損失［Pa］、μ：流体の粘度［Pa・s］、L：流路長さ［m］、Ｒ：流路半径［m］、Q：体積流量［m3/s］）
流路の圧力損失ΔPを増大させるには、体積流量Qを増大させるか、流路断面積πR2を減少させるか流路長さLを増大させればよいことがわかる。
【０００６】
これまで、透析器の内部濾過量および内部逆濾過量を増加させるために、全長を長くして、流路長さを増大させた透析器（例えば、特許文献１参照。）や、中空糸膜の内径を減少させて血液流路断面積を減少させた透析器（例えば、非特許文献３参照。）が公知である。
しかし、全長を長くした透析器は、充分な内部濾過および内部逆濾過促進効果を得るためには、流路長さを通常の長さの２倍以上に長くする必要があり、実用的ではない。また、中空糸膜の内径を減少させた透析器は、製造時に内径にばらつきが生じたり、透析器使用後の中空糸膜内腔の残血が増加したりする可能性がある。
また、中空糸膜の充填率を増加させることにより透析液流路断面積を減少させる透析器として、中空糸束を網などで収縮させた透析器（例えば、特許文献２または３参照。）が提案されている。しかし、中空糸束を収縮させた透析器は、ケース内に中空糸束を挿入するために中空糸束を必要以上に縮径させることにより、中空糸膜を破損するおそれがある上に、ケースに挿入された中空糸膜の充填率は十分に高いものではない。
【０００７】
さらに、透析液流路断面積を減少させる透析器として、透析液流路に透析液膨潤性物質を導入した透析器（例えば、特許文献３、４または５参照。）、透析液流路に袋状部材を導入し、透析器使用時には該部材内に生理食塩水等を導入して膨張させる透析器（例えば、特許文献３、６または７参照。）、透析器のケース外側から圧力を加えることによりケースを変形させ、透析液流路の断面積を可変しうる透析器（例えば、特許文献８参照。）なども開発されている。
透析液膨潤性物質を導入した透析器は、該膨潤性物質そのものに厚みがあるため、ケース内に導入できる量に限界がある。該膨潤性物質の量が多いと中空糸束のケース内への挿入が困難になり、逆に少ないと透析液流路の断面積の減少の度合いが低くなる。また、筒状の膨潤性物質を導入した透析器は、ケース内径よりもはるかに小さい内径を有する物質の内腔に予め中空糸束が挿入されているため、中空糸膜破損のおそれがある。
一方、袋状部材を膨張させる透析器は、構造が複雑な上に、袋状部材の膨張にかかる力がケースにもかかるため、ケースに十分な剛性を有するようにケース材料の改良が要求される。また、ケースの変形により透析液流路の断面積を可変しうる透析器は、ケースの一部が外圧により変形するものであるため、断面積を変化させる場合は押圧状態を維持させる必要があり、さらに構造が複雑である。
【０００８】
【特許文献１】
特許第2961481号公報
【特許文献２】
特開平8-168525号公報
【特許文献３】
再公表公報WO98/22161
【特許文献４】
特開平8-192031号公報
【特許文献５】
特開平11-9684号公報
【特許文献６】
特開平11-394号公報
【特許文献７】
特開平11-319080号公報
【特許文献８】
特開平11-319079号公報
【非特許文献１】
F. Gejyo et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 1985; 129: 701-706
【非特許文献２】
M. Schmidt et al., Blood Purification 2: 108-114, 1984
【非特許文献３】
人工臓器 28(1),127-133,1999
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記事情に鑑み、本発明は上記した従来の透析器の問題点を解決しうる透析器を提供することを目的とする。より具体的には、本発明の目的は、構造が単純で、かつ、組立時に中空糸膜を破損するおそれがなく、さらに透析液流路の断面積を減少させることにより内部濾過量および内部逆濾過量が増加した透析器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために種々鋭意検討した結果、透析器内に挿入された中空糸束の外周に、少なくとも一部が加熱により収縮しうる筒状の熱収縮性チューブが設けられることにより、上記課題を解決しうる透析器を提供できることを見出した。
【００１１】
すなわち、本発明は、
（１） 略筒状のケース内に、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により形成される透析液流路と、該中空糸束の外周に設けられ少なくとも一部が加熱により収縮しうる筒状の熱収縮性チューブとを有してなる透析器、
（２） 前記熱収縮性チューブは、中央部分が加熱により収縮しうる前記（１）記載の透析器、
（３） 前記熱収縮性チューブは、ケースと一体的に設けられてなる前記（１）または（２）記載の透析器、
（４） 前記熱収縮性チューブは、前記ケース内壁に固定されてなる前記（１）または（２）記載の透析器、
（５） 前記固定は、前記熱収縮性チューブ内腔に挿入されるリングによるものである前記（４）記載の透析器、
（６） 前記ケースは、少なくとも前記熱収縮性チューブに近接する部分が熱により変形しうる材料で形成され、該熱収縮性チューブに沿って変形されてなる前記（４）または（５）記載の透析器、
（７） 前記ケース内壁と熱収縮性チューブの間隙には、充填剤が導入されてなる前記（４）〜（６）のいずれかに記載の透析器
に関する。
さらに、本発明は、
（８） 下記（ａ）および（ｂ）の工程を有してなる前記（３）記載の透析器の製造方法、
（ａ）一部が熱収縮性チューブで形成された略筒状のケース内に、複数の中空糸膜からなる中空糸束を挿入する工程、
（ｂ）工程（ａ）に次いで、ケースの熱収縮性チューブの少なくとも一部を加熱して収縮させる工程、
（９） 下記（ｃ）〜（ｅ）の工程を有してなる前記（４）記載の透析器の製造方法、
（ｃ）略筒状のケース内に筒状の熱収縮性チューブを挿入する工程、
（ｄ）工程（ｃ）に次いで、ケース内の熱収縮性チューブ内腔に、複数の中空糸膜からなる中空糸束を挿入する工程、
（ｅ）工程（ｄ）に次いで、ケース内の該熱収縮性チューブの少なくとも一部を加熱して収縮させる工程、
に関する。
【００１２】
【作用】
本発明の透析器は、少なくとも一部が加熱により収縮しうる熱収縮チューブによって透析液流路の断面積が減少させられることにより、透析器の内部濾過量および内部逆濾過量が増加し、より大量に濾過および補液を行えるため、透析効率が高い透析器を提供することができる。また、本発明によれば、該熱収縮性チューブを収縮させる前に該チューブ内に中空糸束を挿入するため、中空糸束の挿入が容易で、かつ中空糸膜を破損させることなく透析器を製造することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の透析器を添付図面に示す好適な実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらの説明に限定されるものではない。
図１は本発明の透析器の一実施例を示す縦断面図であり、図２〜６は本発明の透析器の他の実施例を示す縦断面図である。また、図７および図８は本発明の透析器の製造方法の説明図である。
図１に示すように、本発明の一実施例である透析器は、両端が開口した略筒状のケース１と、該ケース１内に挿入された複数の中空糸膜２からなる中空糸束３と、該中空糸束の外周に設けられ少なくとも一部が加熱により収縮しうる筒状の熱収縮性チューブ４とを有してなる。
【００１４】
本発明の透析器におけるケース１は、両端部が開口した略筒状のケース本体１１と、該ケース本体１１の両端部に装着されるキャップ１２１および１２２とを有する。該ケース本体１１には、さらに透析液流入口１３１および透析液流出口１３２が設けられる。また、該キャップ１２１には血液流入口１４１が、前記キャップ１２２には血液流出口１４２が設けられる。
前記ケース本体１１、キャップ１２１および１２２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。透析器内部の血液視認性を確保するため、該ケース本体１１およびキャップ１２１、１２２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、血液流入口１４１と血液流出口１４２を判別するため、キャップ１２１および１２２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。
【００１５】
前記ケース１内には、複数の中空糸膜２からなる中空糸束３が収容されている。該中空糸膜２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、ポリプロピレン等、比較的耐熱性に優れる材料で形成されたものが好ましく用いられる。該中空糸膜２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・m2・mmHg以上であることが望ましい。
前記中空糸膜２は、100〜12,000本程度を束ねて得られる中空糸束３の状態で前記ケース１内に収容される。透析器内の中空糸膜２の有効膜面積は、好ましくは0.1〜3.0m2であり、より好ましくは0.1〜2.5m2である。また、該中空糸膜２のケース１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。
【００１６】
前記中空糸束３は、該中空糸束３両端部で、ケース本体１１内壁と中空糸膜２との間隙にポッティング剤を注入して硬化させることにより、中空糸膜２内腔が閉塞されることなくケース１内に固定される。該ポッティング剤としては、ポリウレタン、シリコーン、エポキシ樹脂等が好ましく用いられる。該ポッティング剤は、後述する透析液流路１３内を流れる透析液が、中空糸膜２両端部で血液流入口１４１および血液流出口１４２へと流出しないために、透析液流路１３を中空糸膜２両端部で閉鎖する役割も果たしている。
【００１７】
本発明の透析器には、ケース１内に中空糸束３を収容することにより、ケース１内壁と中空糸膜２との間隙により形成される透析液流路１３と、中空糸膜内腔により形成される血液流路１４とが設けられる。該透析液流路１３の一端は透析液流入口１３１と連通し、他端は透析液流出口１３２と連通している。また、該血液流路１４の一端は血液流入口１４１と連通し、他端は血液流出口１４２と連通している。したがって、透析器使用時の血液は、血液流入口１４１から流入し、血液流路１４を通って血液流出口１４２から流出し、透析液は透析液流入口１３１から流入し、透析液流路１３を通って透析液流出口１３２から流出するため、血液と透析液は中空糸膜２を介して反対向きに流れることにより、効率よく透析治療を行いうる。
透析器のケース本体１１が、透析液流入口１３１と透析液流出口１３２との間で縮径部分が形成されている場合、透析液流路１３の断面積は減少する。これにより、透析液の圧力損失が大きくなるため、結果的に内部濾過および内部逆濾過が促進される。したがって、本発明の透析器ケース本体１１は、中空糸束３のケース１内への挿入を困難にしない範囲で、一部が縮径する構造を有していてもよい。
【００１８】
本発明の透析器は、中空糸束３の外周に筒状の熱収縮性チューブ４が設けられる。該熱収縮性チューブ４は、加熱されたときに収縮する材料、例えばＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＴＦＥ、ＰＦＡ等のポリふっ化エチレン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、塩化ビニル、合成ゴム、シリコーンゴム等で形成され、より好ましくは透明または半透明の材料で形成される。また、本発明の熱収縮性チューブ４は、全体が上記した材料により形成されていてもよいし、収縮されるべき部分が上記した材料により形成され、その他の部分が、ポリカーボネートや、アクリル系樹脂等の非熱収縮性材料により形成されているものであってもよい。
【００１９】
前記熱収縮性チューブ４は、図１に示されるようにケース１と一体的に設けられたものであってもよいし、図２に示されるようにケース１内壁に固定されたものであってもよい。
図１に示される、熱収縮性チューブ４がケース１と一体的に設けられた透析器は、ケース本体１１の一部が熱収縮性チューブ４で形成された透析器であってもよいし、ケース本体１１全体が熱収縮性チューブ４で形成された透析器であってもよい。前者の場合、ケース本体１１は、インサート成形、超音波溶着あるいは溶剤接着することにより形成される。該透析器においては、熱収縮性チューブ４の中央部分が局所的に加熱されることが構造上より好ましい。
【００２０】
図２に示される、熱収縮性チューブ４がケース１内壁に固定された透析器において、収縮していない熱収縮性チューブ４の外径は、該チューブ４のケース１内への挿入が容易で、かつ該チューブ４がケース本体１１内壁と液密に接する寸法であることが好ましい。また、収縮していない熱収縮チューブ４の内径は、ケース本体１１内の該チューブ４挿入部の中空糸束３の充填率が、好ましくは30〜60%、より好ましくは40〜50%になるような寸法である。熱収縮性チューブ４の厚みは、その材質により適宜決定されるが、好ましくは0.1〜2mmであり、より好ましくは0.2〜1.0mmである。したがって、本発明の透析器は、中空糸束３のケース１内への挿入を容易に行いうる。また、収縮していない熱収縮性チューブ４の全長は、ケース本体１１の透析液流入口１３１から透析液流出口１３２までの長さよりも短い長さで適宜変更される。図２に示すように、熱収縮性チューブ４が短い場合、材料費が安価で、透析器の熱収縮加工時間が短くなる。また、図３に示すように、熱収縮性チューブ４が長い場合、熱収縮率の小さい材料を用いた場合であっても、十分な量の内部濾過および内部逆濾過を行うことができる。
【００２１】
熱収縮性チューブ４の加熱は、好ましくは真鍮製の伝熱治具やドライヤー、赤外線照射、遠赤外線照射等により行われる。該熱収縮性チューブ４は、中空糸膜２に影響を与えない40〜120℃、好ましくは40〜100℃で加熱されることで収縮する性質を有するものが特に好ましい。
収縮後の熱収縮性チューブ４は、該熱収縮性チューブ４の収縮部における中空糸束３の充填率が70〜90％、好ましくは75〜80％であることが好ましい。該熱収縮性チューブ４の収縮率は、加熱温度、材質、厚みを変更することにより調整することができる。
【００２２】
上記した熱収縮性チューブ４の収縮は、透析液流路１３の断面積を減少させるために行われるものであるが、図２に示す透析器においては、該熱収縮性チューブ４が収縮すると、ケース本体１１内壁と熱収縮性チューブ４との間隙４１ができる場合がある。該間隙４１が透析液流路１３と連通していると、該間隙４１に透析液流路１３内を流れる透析液が流入するため、透析液流路１３の断面積を減少させるという本来の目的が達成されない。したがって、該間隙４１に透析液が流入しないように、該熱収縮性チューブ４は図２に示すように中央部分が局所的に加熱され、収縮せしめられることが好ましい。この局所的な加熱により、熱収縮性チューブ４の加熱された中央部分は収縮して透析液流路１３の断面積を減少させるが、加熱されていない両端部分は収縮しないため、透析液流路１３内を流れる透析液が該間隙４１内に侵入することを防ぐことができる。
【００２３】
この熱収縮性チューブ４の加熱が局所的でなく、全体的に行われる場合は、図２に示される透析器における該熱収縮性チューブ４は両端部がケース本体１１内壁に固定されていることが好ましい。例えば、図４に示すように両端部の内側にリング５を設けることにより、チューブ４の両端がケース本体１１内壁に液密に固定され、前記間隙４１と透析液通路１３とが連通しない構造を有していることが好ましい。前記リング５の外径は、熱収縮チューブ４の内壁に液密に接する寸法である。またリング５は、該リング５挿入部の中空糸束３の充填率が45〜55%であるような内径を有していることが好ましい。該リング５の内径がこれよりも小さいと、ケース１内に中空糸束３を挿入するときに該リング５が障害となり、中空糸膜２の破損の原因となるおそれがある。
前記リング５は、熱収縮性チューブ４の両端部をケース本体１１内壁により確実に固定しうるように、ポリカーボネートやアクリル系樹脂等の非熱収縮性材料により形成されているものが好ましく用いられる。
【００２４】
図２に示される、熱収縮性チューブ４がケース１内壁に固定された透析器は、ケース本体１１内壁と熱収縮性チューブ４との間隙４１をなくすように、図５に示すように、ケース本体１１の熱収縮性チューブ４に近接する部位が熱により変形しうる材料で形成され、該熱収縮性チューブ４に沿って変形されたものであってもよい。このようなケース本体１１は、全体が熱変形しうる材料、例えばポリカーボネートやポリスチレンなどの熱可塑性材料により形成されているものであってもよいし、熱収縮性チューブ４に近接する部位だけが、このような材料により形成されていてもよい。
前記ケース本体１１の熱変形は、熱収縮性チューブ４と同様、真鍮製の伝熱性治具で加熱しながら成形したり、赤外線照射で加熱しながら真鍮性治具で成形することにより、前記間隙４１をなくすよう、熱収縮性チューブ４の形状に沿った形状に変形されることが好ましい。
本発明の透析器が図４または図５に示す構造を有している場合、熱収縮性チューブ４の加熱は局所的に行われるものに限らず、全体的に行われるものであっても、透析液流路１３の断面積を減少させる本発明の目的を達成することができる。
【００２５】
さらに、本発明の透析器の他の例として、図６に示すように、ケース本体１１内壁と熱収縮性チューブ４との間隙４１に充填剤が導入されてなるものがあげられる。該充填剤は、例えばケース本体１１に設けられる充填剤注入口６から導入され、該充填剤としては、ポリウレタンや発泡ウレタン、エポキシ樹脂などの流動性のある熱硬化性樹脂や、室温硬化型シリコン充填剤（ＲＴＶ）などが好ましく用いられる。
【００２６】
次に、図７を用いて、図１で示されるケース本体１１の一部が熱収縮性チューブ４で形成された透析器の製造方法について説明する。前記透析器の製造方法は、下記（１）および（２）の工程を有してなる。
（１） 一部が熱収縮性チューブ４で形成されたケース本体１１の内腔に、中空糸束３を挿入する（ａ）。
（２） 前記工程（１）により得られた、中空糸束３が挿入されたケース本体１１（ｂ）の両端部にポッティング剤を注入し、中空糸束３をケース本体１１内に固定した後、熱収縮性チューブ４の少なくとも一部を加熱して収縮させる（ｃ）。
前記工程（１）および（２）を経て得られたケース本体１１は、さらにケース本体１１の両端にキャップ１２１および１２２が装着されるなどの工程を経て、透析器へと製造される。
【００２７】
次いで、図８を用いて、図５で示される熱収縮性チューブ４がケース１内壁に固定され、かつ、ケース本体１１の一部が熱により変形しうる材料で形成された透析器の製造方法について説明する。前記透析器の製造方法は、下記（１）〜（３）の工程を有してなる。
（１） まず、ケース本体１１の中央部付近に収縮していない熱収縮性チューブ４を挿入する（ａ）。
（２） 前記工程（１）に次いで、ケース本体１１内の熱収縮性チューブ４内腔に中空糸束３を挿入する（ｂ）。
（３） 前記工程（２）により得られた熱収縮性チューブ４および中空糸束３が挿入されたケース本体１１（ｃ）は、両端部にポッティング剤が注入されて中空糸束３がケース本体１１内に固定された後、熱収縮性チューブ４の少なくとも一部を加熱して収縮させる（ｄ）。
図８に示す例では、同時にケース本体１１の熱収縮性チューブ４に近接する部位も加熱され、熱収縮性チューブ４に沿って変形されている。前記工程（１）〜（３）についで、ケース本体１１の両端部にはキャップ１２１および１２２が装着され、透析器の製造は完了する。
従来の筒状の透析液膨潤性物質を用いた透析器の製造方法は、ケース内径よりもはるかに小さい内径の該物質の内腔に中空糸束を挿入してから、該中空糸束とともにケースに挿入するものであった。かかる透析器における中空糸束の該物質内腔への挿入は非常に困難で、中空糸膜破損のおそれもあった。しかし、本発明の透析器の製造方法においては、内径の大きい収縮していない熱収縮性チューブ４をケース本体１１内に予め挿入しておくものである。したがって、熱収縮性チューブ４のケース本体１１への挿入は容易であり、かつ、中空糸束３のケース１内への挿入も従来の装置をそのまま用いて困難なく行える。
【００２８】
図９は、本発明の透析器内に血液および透析液が流れているときの、透析器内における血液流路１４および透析液流路１３内の流体の圧力分布を示すグラフである。
透析器の内部濾過および内部逆濾過は、血液流路１４内の血液の圧力と透析液流路１３内の透析液の圧力との差（膜間圧力差TMP）によって生じるものである。グラフ中、血液流路圧力の線と透析液流路圧力１の線で表されるように、血液流入口１４１付近（グラフ左側）では血液流路１４の圧力が透析液流路１３の圧力よりも大きいため内部濾過が生じ、血液流出口１４２付近（グラフ右側）では血液流路１４の圧力が透析液流路１３の圧力よりも小さいため内部逆濾過が生じる。TMPが大きいほど大量に内部濾過および内部逆濾過が行われる。ここで、内部逆濾過量と内部濾過量の差（内部逆濾過量−内部濾過量）が除水量に相当するが、該除水量は一般的な透析装置に組み込まれている除水量制御装置によって、透析治療を受ける患者ごとに管理される。
本発明の透析器は、前記TMPを大きくするために熱収縮性チューブ４が用いられている。該熱収縮性チューブ４は加熱されて収縮すると、図１〜図６に示されるように透析液流路１３の断面積を減少させる。この断面積の減少により、透析液流路１３の圧力は、グラフ中の透析液流路圧力２の線で示されるように、熱収縮性チューブ４が挿入された部分で急激に上昇する。これにより、TMPが大きくなり、大量の内部濾過および内部逆濾過が行われる。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明を具体的に示す実施例を説明する。
＜実施例１＞
全長272mmで内径36.5mmのポリカーボネート製透析器ケース本体の中央部分に、全長60mmで外径36mmのポリテトラフルオロエチレン（以下ＰＴＦＥと略す）製チューブを挿入した。次いで、該チューブ内腔に内径200μmで外径260μmのポリエーテルスルホン製中空糸膜を約9,000本束ねて得られた中空糸束を挿入し、ケース本体の両端部にポッティング剤を注入して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1.5m2であり、該中空糸束の充填率は45％であった。その後、透析器のケース本体外表面からヒーターで100℃の熱を当て、ＰＴＦＥ製チューブの中央部分を局所的に加熱して収縮させた後、ケース本体の両端部にキャップを装着して透析器を製造した。該透析器において、熱収縮性チューブの収縮部の内径は28.5mmで、該収縮部における中空糸束の充填率は77％であった。
【００３０】
＜実施例２＞
全長272mmで内径36.5mmのポリカーボネート製透析器ケース本体の中央部分に、全長60mmで外径36mmのＰＴＦＥ製チューブを挿入し、さらに該チューブ内腔の両端部に先端部の外径が35.5mmで基端部の外径が36.5mmのポリカーボネート製リングを挿入して前記チューブをケース本体内に固定した。次いで、該チューブ内腔に内径200μmで外径260μmのポリエーテルスルホン製中空糸膜を約9,000本束ねて得られた中空糸束を挿入し、ケース本体の両端部にポッティング剤を注入して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1.5m2であり、該中空糸束の充填率は45％であった。その後、透析器のケース本体外表面からヒーターで100℃の熱を当て、ＰＴＦＥ製チューブの中央部分を局所的に加熱して収縮させた後、ケース本体の両端部にキャップを装着して透析器を製造した。該透析器において、熱収縮性チューブの収縮部の内径は28.5mmで、該収縮部における中空糸束の充填率は77％であった。
【００３１】
＜実施例３＞
全長272mmで内径36.5mmのポリカーボネート製透析器ケース本体の中央部分に、全長60mmで外径36mmのＰＴＦＥ製チューブを挿入した。次いで、該チューブ内腔に内径200μmで外径260μmのポリエーテルスルホン製中空糸膜を約9,000本束ねて得られた中空糸束を挿入し、ケース本体の両端部にポッティング剤を注入して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1.5m2であり、該中空糸束の充填率は45％であった。その後、透析器のケース本体外表面からヒーターで100℃の熱を当て、ＰＴＦＥ製チューブの中央部分を局所的に加熱して収縮させ、さらにケース本体をヒーターで加熱して前記チューブに沿って変形させた後、ケース本体の両端部にキャップを装着して透析器を製造した。該透析器において、熱収縮性チューブの収縮部の内径は28.5mmで、該収縮部における中空糸束の充填率は77％であった。
【００３２】
＜実施例４＞
全長272mmで内径36.5mmのポリカーボネート製透析器ケース本体の中央部分に、全長60mmで外径36mmのＰＴＦＥ製チューブを挿入した。次いで、該チューブ内腔に内径200μmで外径260μmのポリエーテルスルホン製中空糸膜を約9,000本束ねて得られた中空糸束を挿入し、ケース本体の両端部にポッティング剤を注入して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1.5m2であり、該中空糸束の充填率は45％であった。その後、透析器のケース本体外表面からヒーターで100℃の熱を当て、ＰＴＦＥ製チューブの中央部分を局所的に加熱して収縮させ、さらにケース本体内壁とＰＴＦＥ製チューブとの間隙に発泡ウレタンを注入した後、ケース本体の両端部にキャップを装着して透析器を製造した。該透析器において、熱収縮性チューブの収縮部の内径は28.5mmで、該収縮部における中空糸束の充填率は77％であった。
【００３３】
＜比較例１＞
全長272mmで内径36.5mmのポリカーボネート製透析器ケース本体内腔に、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9,000本束ねて得られた中空糸束を挿入し、ケース本体の両端部にポッティング剤を注入して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1.5m2であり、該中空糸束の充填率は45％であった。その後、ケース本体の両端部にキャップを装着して透析器を製造した。
【００３４】
前記実施例１〜４および比較例１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。また、前記実施例１〜４および比較例１で得られたそれぞれの透析器を用いて、日本人工臓器学会の定める人工腎臓性能評価基準に準じてミオグロビン（分子量17,000）の透析実験を行い、クリアランスを測定した。該測定における流量条件は、血液流量が200mL/min、透析液流量が500mL/min、除水速度が0mL/minである。その結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
表１に示されるように、実施例１〜４の本発明の透析器における透析液の圧力損失は、比較例１の従来の透析器における透析液の圧力損失に比べて、はるかに増大していることがわかる。また、実施例１〜４の本発明の透析器におけるミオグロビンのクリアランスは、比較例１の従来の透析器におけるクリアランスに比べて増大していることがわかる。
この結果より、本発明の透析器は熱収縮性チューブを設けたことにより、従来の熱収縮性チューブを設けていない透析器に比べて、透析液流路の断面積が減少したことによって、内部濾過量および内部逆濾過量が明らかに増加したことがわかる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の透析器は、少なくとも一部が加熱により収縮しうる筒状の熱収縮性チューブを設けることにより、内部濾過量および内部逆濾過量を増加させることを可能としたものである。また、該熱収縮性チューブを加熱して収縮させることにより、透析液流路の断面積が十分に減少するため、容易に内部濾過量および内部逆濾過量を増加させることができる。さらに、本発明の透析器の製造方法は、透析器ケース内に予め熱収縮性チューブを挿入しておき、ついで中空糸束を挿入するため、特別な装置を用いることなく、また中空糸膜を破損するおそれなく、容易に製造することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の透析器の一実施例を示す縦断面図である。
【図２】 本発明の透析器の他の実施例を示す縦断面図である。
【図３】 本発明の透析器の他の実施例を示す縦断面図である。
【図４】 本発明の透析器の他の実施例を示す縦断面図である。
【図５】 本発明の透析器の他の実施例を示す縦断面図である。
【図６】 本発明の透析器の他の実施例を示す縦断面図である。
【図７】 本発明の透析器の製造方法の一実施例を示す説明図である。
【図８】 本発明の透析器の製造方法の他の実施例を示す説明図である。
【図９】 本発明の透析器内における血液流路および透析液流路を流れる流体の圧力分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１ ケース
１３ 透析液流路
１４ 血液流路
２ 中空糸膜
３ 中空糸束
４ 熱収縮性チューブ
５ リング
【発明が属する技術分野】
本発明は透析治療で使用される透析器に関し、さらに詳細には透析器内での内部濾過量および内部逆濾過量を増加させうる内部濾過促進型透析器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、腎機能が損なわれた患者、例えば腎不全などにより血液中の老廃物除去機能等が損なわれた患者の治療のために、血液透析や血液透析濾過などの血液浄化による治療が行われている。この血液浄化治療においては、血液を透析器内の半透膜を介して透析液に接触させることにより、血液中に蓄積した尿素、クレアチニン、尿酸、低分子量タンパク質、水等が除去される。
【０００３】
近年、透析治療における合併症の一つであるアミロイドーシスの原因物質が、分子量11,800のβ２ミクログロブリンであると同定された（例えば、非特許文献１参照。）。分子量の大きいβ２ミクログロブリンは拡散速度が小さいため、血液透析よりも血液濾過による除去効率の方が高い。また、尿素のような分子量の小さい物質は、拡散速度が大きいため血液濾過よりも血液透析によるほうが除去効率が高い。そこで、血液透析と血液濾過を組み合わせた血液透析濾過療法（ＨＤＦ）が考案された。前記ＨＤＦ療法は、大量の血液濾過を透析器で行い、血液回路内に補充液を補液するため、専用の複雑な構成の装置が必要である。
【０００４】
一方、分子量の大きいβ２ミクログロブリンを除去しうるような、物質透過性および透水性に優れた透析器が開発されてきた。このように物質透過性および透水性に優れた透析器は、除水によって強制的な濾過を行わない場合においても、半透膜を介して血液と透析液との間で濾過および逆濾過（以下、内部濾過および内部逆濾過と呼ぶ）を起こしていることが発見された（例えば、非特許文献２参照）。そこで、前記内部濾過および内部逆濾過の量を増加させることにより、濾過と補液を行う血液透析濾過法が提案されており、該血液透析濾過法に用いられる透析効率を増加させうる内部濾過促進型透析器の開発が進んでいる。
【０００５】
通常、内部濾過および内部逆濾過は透析器内の同じ場所で起こることはない。透析器内で血液と透析液は互いに対向する方向に流通させられるため、半透膜を介して血液と透析液のうち、圧力の高い方から低い方へ液体が移動する。すなわち、内部濾過は透析器内の血液流入側で、また内部逆濾過は透析器内の血液流出側で起こる傾向がある。
透析器内の内部濾過量および内部逆濾過量を増加させるには、血液流路または透析液流路の圧力損失を増加させる必要がある。前記流路の圧力損失は、円管内層流の圧力損失導出式であるHagen-Posuille式で表される。
ΔP＝8μLQ／πR4
（ΔP：流路の圧力損失［Pa］、μ：流体の粘度［Pa・s］、L：流路長さ［m］、Ｒ：流路半径［m］、Q：体積流量［m3/s］）
流路の圧力損失ΔPを増大させるには、体積流量Qを増大させるか、流路断面積πR2を減少させるか流路長さLを増大させればよいことがわかる。
【０００６】
これまで、透析器の内部濾過量および内部逆濾過量を増加させるために、全長を長くして、流路長さを増大させた透析器（例えば、特許文献１参照。）や、中空糸膜の内径を減少させて血液流路断面積を減少させた透析器（例えば、非特許文献３参照。）が公知である。
しかし、全長を長くした透析器は、充分な内部濾過および内部逆濾過促進効果を得るためには、流路長さを通常の長さの２倍以上に長くする必要があり、実用的ではない。また、中空糸膜の内径を減少させた透析器は、製造時に内径にばらつきが生じたり、透析器使用後の中空糸膜内腔の残血が増加したりする可能性がある。
また、中空糸膜の充填率を増加させることにより透析液流路断面積を減少させる透析器として、中空糸束を網などで収縮させた透析器（例えば、特許文献２または３参照。）が提案されている。しかし、中空糸束を収縮させた透析器は、ケース内に中空糸束を挿入するために中空糸束を必要以上に縮径させることにより、中空糸膜を破損するおそれがある上に、ケースに挿入された中空糸膜の充填率は十分に高いものではない。
【０００７】
さらに、透析液流路断面積を減少させる透析器として、透析液流路に透析液膨潤性物質を導入した透析器（例えば、特許文献３、４または５参照。）、透析液流路に袋状部材を導入し、透析器使用時には該部材内に生理食塩水等を導入して膨張させる透析器（例えば、特許文献３、６または７参照。）、透析器のケース外側から圧力を加えることによりケースを変形させ、透析液流路の断面積を可変しうる透析器（例えば、特許文献８参照。）なども開発されている。
透析液膨潤性物質を導入した透析器は、該膨潤性物質そのものに厚みがあるため、ケース内に導入できる量に限界がある。該膨潤性物質の量が多いと中空糸束のケース内への挿入が困難になり、逆に少ないと透析液流路の断面積の減少の度合いが低くなる。また、筒状の膨潤性物質を導入した透析器は、ケース内径よりもはるかに小さい内径を有する物質の内腔に予め中空糸束が挿入されているため、中空糸膜破損のおそれがある。
一方、袋状部材を膨張させる透析器は、構造が複雑な上に、袋状部材の膨張にかかる力がケースにもかかるため、ケースに十分な剛性を有するようにケース材料の改良が要求される。また、ケースの変形により透析液流路の断面積を可変しうる透析器は、ケースの一部が外圧により変形するものであるため、断面積を変化させる場合は押圧状態を維持させる必要があり、さらに構造が複雑である。
【０００８】
【特許文献１】
特許第2961481号公報
【特許文献２】
特開平8-168525号公報
【特許文献３】
再公表公報WO98/22161
【特許文献４】
特開平8-192031号公報
【特許文献５】
特開平11-9684号公報
【特許文献６】
特開平11-394号公報
【特許文献７】
特開平11-319080号公報
【特許文献８】
特開平11-319079号公報
【非特許文献１】
F. Gejyo et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 1985; 129: 701-706
【非特許文献２】
M. Schmidt et al., Blood Purification 2: 108-114, 1984
【非特許文献３】
人工臓器 28(1),127-133,1999
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記事情に鑑み、本発明は上記した従来の透析器の問題点を解決しうる透析器を提供することを目的とする。より具体的には、本発明の目的は、構造が単純で、かつ、組立時に中空糸膜を破損するおそれがなく、さらに透析液流路の断面積を減少させることにより内部濾過量および内部逆濾過量が増加した透析器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために種々鋭意検討した結果、透析器内に挿入された中空糸束の外周に、少なくとも一部が加熱により収縮しうる筒状の熱収縮性チューブが設けられることにより、上記課題を解決しうる透析器を提供できることを見出した。
【００１１】
すなわち、本発明は、
（１） 略筒状のケース内に、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により形成される透析液流路と、該中空糸束の外周に設けられ少なくとも一部が加熱により収縮しうる筒状の熱収縮性チューブとを有してなる透析器、
（２） 前記熱収縮性チューブは、中央部分が加熱により収縮しうる前記（１）記載の透析器、
（３） 前記熱収縮性チューブは、ケースと一体的に設けられてなる前記（１）または（２）記載の透析器、
（４） 前記熱収縮性チューブは、前記ケース内壁に固定されてなる前記（１）または（２）記載の透析器、
（５） 前記固定は、前記熱収縮性チューブ内腔に挿入されるリングによるものである前記（４）記載の透析器、
（６） 前記ケースは、少なくとも前記熱収縮性チューブに近接する部分が熱により変形しうる材料で形成され、該熱収縮性チューブに沿って変形されてなる前記（４）または（５）記載の透析器、
（７） 前記ケース内壁と熱収縮性チューブの間隙には、充填剤が導入されてなる前記（４）〜（６）のいずれかに記載の透析器
に関する。
さらに、本発明は、
（８） 下記（ａ）および（ｂ）の工程を有してなる前記（３）記載の透析器の製造方法、
（ａ）一部が熱収縮性チューブで形成された略筒状のケース内に、複数の中空糸膜からなる中空糸束を挿入する工程、
（ｂ）工程（ａ）に次いで、ケースの熱収縮性チューブの少なくとも一部を加熱して収縮させる工程、
（９） 下記（ｃ）〜（ｅ）の工程を有してなる前記（４）記載の透析器の製造方法、
（ｃ）略筒状のケース内に筒状の熱収縮性チューブを挿入する工程、
（ｄ）工程（ｃ）に次いで、ケース内の熱収縮性チューブ内腔に、複数の中空糸膜からなる中空糸束を挿入する工程、
（ｅ）工程（ｄ）に次いで、ケース内の該熱収縮性チューブの少なくとも一部を加熱して収縮させる工程、
に関する。
【００１２】
【作用】
本発明の透析器は、少なくとも一部が加熱により収縮しうる熱収縮チューブによって透析液流路の断面積が減少させられることにより、透析器の内部濾過量および内部逆濾過量が増加し、より大量に濾過および補液を行えるため、透析効率が高い透析器を提供することができる。また、本発明によれば、該熱収縮性チューブを収縮させる前に該チューブ内に中空糸束を挿入するため、中空糸束の挿入が容易で、かつ中空糸膜を破損させることなく透析器を製造することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の透析器を添付図面に示す好適な実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらの説明に限定されるものではない。
図１は本発明の透析器の一実施例を示す縦断面図であり、図２〜６は本発明の透析器の他の実施例を示す縦断面図である。また、図７および図８は本発明の透析器の製造方法の説明図である。
図１に示すように、本発明の一実施例である透析器は、両端が開口した略筒状のケース１と、該ケース１内に挿入された複数の中空糸膜２からなる中空糸束３と、該中空糸束の外周に設けられ少なくとも一部が加熱により収縮しうる筒状の熱収縮性チューブ４とを有してなる。
【００１４】
本発明の透析器におけるケース１は、両端部が開口した略筒状のケース本体１１と、該ケース本体１１の両端部に装着されるキャップ１２１および１２２とを有する。該ケース本体１１には、さらに透析液流入口１３１および透析液流出口１３２が設けられる。また、該キャップ１２１には血液流入口１４１が、前記キャップ１２２には血液流出口１４２が設けられる。
前記ケース本体１１、キャップ１２１および１２２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。透析器内部の血液視認性を確保するため、該ケース本体１１およびキャップ１２１、１２２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、血液流入口１４１と血液流出口１４２を判別するため、キャップ１２１および１２２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。
【００１５】
前記ケース１内には、複数の中空糸膜２からなる中空糸束３が収容されている。該中空糸膜２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、ポリプロピレン等、比較的耐熱性に優れる材料で形成されたものが好ましく用いられる。該中空糸膜２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・m2・mmHg以上であることが望ましい。
前記中空糸膜２は、100〜12,000本程度を束ねて得られる中空糸束３の状態で前記ケース１内に収容される。透析器内の中空糸膜２の有効膜面積は、好ましくは0.1〜3.0m2であり、より好ましくは0.1〜2.5m2である。また、該中空糸膜２のケース１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。
【００１６】
前記中空糸束３は、該中空糸束３両端部で、ケース本体１１内壁と中空糸膜２との間隙にポッティング剤を注入して硬化させることにより、中空糸膜２内腔が閉塞されることなくケース１内に固定される。該ポッティング剤としては、ポリウレタン、シリコーン、エポキシ樹脂等が好ましく用いられる。該ポッティング剤は、後述する透析液流路１３内を流れる透析液が、中空糸膜２両端部で血液流入口１４１および血液流出口１４２へと流出しないために、透析液流路１３を中空糸膜２両端部で閉鎖する役割も果たしている。
【００１７】
本発明の透析器には、ケース１内に中空糸束３を収容することにより、ケース１内壁と中空糸膜２との間隙により形成される透析液流路１３と、中空糸膜内腔により形成される血液流路１４とが設けられる。該透析液流路１３の一端は透析液流入口１３１と連通し、他端は透析液流出口１３２と連通している。また、該血液流路１４の一端は血液流入口１４１と連通し、他端は血液流出口１４２と連通している。したがって、透析器使用時の血液は、血液流入口１４１から流入し、血液流路１４を通って血液流出口１４２から流出し、透析液は透析液流入口１３１から流入し、透析液流路１３を通って透析液流出口１３２から流出するため、血液と透析液は中空糸膜２を介して反対向きに流れることにより、効率よく透析治療を行いうる。
透析器のケース本体１１が、透析液流入口１３１と透析液流出口１３２との間で縮径部分が形成されている場合、透析液流路１３の断面積は減少する。これにより、透析液の圧力損失が大きくなるため、結果的に内部濾過および内部逆濾過が促進される。したがって、本発明の透析器ケース本体１１は、中空糸束３のケース１内への挿入を困難にしない範囲で、一部が縮径する構造を有していてもよい。
【００１８】
本発明の透析器は、中空糸束３の外周に筒状の熱収縮性チューブ４が設けられる。該熱収縮性チューブ４は、加熱されたときに収縮する材料、例えばＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＴＦＥ、ＰＦＡ等のポリふっ化エチレン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、塩化ビニル、合成ゴム、シリコーンゴム等で形成され、より好ましくは透明または半透明の材料で形成される。また、本発明の熱収縮性チューブ４は、全体が上記した材料により形成されていてもよいし、収縮されるべき部分が上記した材料により形成され、その他の部分が、ポリカーボネートや、アクリル系樹脂等の非熱収縮性材料により形成されているものであってもよい。
【００１９】
前記熱収縮性チューブ４は、図１に示されるようにケース１と一体的に設けられたものであってもよいし、図２に示されるようにケース１内壁に固定されたものであってもよい。
図１に示される、熱収縮性チューブ４がケース１と一体的に設けられた透析器は、ケース本体１１の一部が熱収縮性チューブ４で形成された透析器であってもよいし、ケース本体１１全体が熱収縮性チューブ４で形成された透析器であってもよい。前者の場合、ケース本体１１は、インサート成形、超音波溶着あるいは溶剤接着することにより形成される。該透析器においては、熱収縮性チューブ４の中央部分が局所的に加熱されることが構造上より好ましい。
【００２０】
図２に示される、熱収縮性チューブ４がケース１内壁に固定された透析器において、収縮していない熱収縮性チューブ４の外径は、該チューブ４のケース１内への挿入が容易で、かつ該チューブ４がケース本体１１内壁と液密に接する寸法であることが好ましい。また、収縮していない熱収縮チューブ４の内径は、ケース本体１１内の該チューブ４挿入部の中空糸束３の充填率が、好ましくは30〜60%、より好ましくは40〜50%になるような寸法である。熱収縮性チューブ４の厚みは、その材質により適宜決定されるが、好ましくは0.1〜2mmであり、より好ましくは0.2〜1.0mmである。したがって、本発明の透析器は、中空糸束３のケース１内への挿入を容易に行いうる。また、収縮していない熱収縮性チューブ４の全長は、ケース本体１１の透析液流入口１３１から透析液流出口１３２までの長さよりも短い長さで適宜変更される。図２に示すように、熱収縮性チューブ４が短い場合、材料費が安価で、透析器の熱収縮加工時間が短くなる。また、図３に示すように、熱収縮性チューブ４が長い場合、熱収縮率の小さい材料を用いた場合であっても、十分な量の内部濾過および内部逆濾過を行うことができる。
【００２１】
熱収縮性チューブ４の加熱は、好ましくは真鍮製の伝熱治具やドライヤー、赤外線照射、遠赤外線照射等により行われる。該熱収縮性チューブ４は、中空糸膜２に影響を与えない40〜120℃、好ましくは40〜100℃で加熱されることで収縮する性質を有するものが特に好ましい。
収縮後の熱収縮性チューブ４は、該熱収縮性チューブ４の収縮部における中空糸束３の充填率が70〜90％、好ましくは75〜80％であることが好ましい。該熱収縮性チューブ４の収縮率は、加熱温度、材質、厚みを変更することにより調整することができる。
【００２２】
上記した熱収縮性チューブ４の収縮は、透析液流路１３の断面積を減少させるために行われるものであるが、図２に示す透析器においては、該熱収縮性チューブ４が収縮すると、ケース本体１１内壁と熱収縮性チューブ４との間隙４１ができる場合がある。該間隙４１が透析液流路１３と連通していると、該間隙４１に透析液流路１３内を流れる透析液が流入するため、透析液流路１３の断面積を減少させるという本来の目的が達成されない。したがって、該間隙４１に透析液が流入しないように、該熱収縮性チューブ４は図２に示すように中央部分が局所的に加熱され、収縮せしめられることが好ましい。この局所的な加熱により、熱収縮性チューブ４の加熱された中央部分は収縮して透析液流路１３の断面積を減少させるが、加熱されていない両端部分は収縮しないため、透析液流路１３内を流れる透析液が該間隙４１内に侵入することを防ぐことができる。
【００２３】
この熱収縮性チューブ４の加熱が局所的でなく、全体的に行われる場合は、図２に示される透析器における該熱収縮性チューブ４は両端部がケース本体１１内壁に固定されていることが好ましい。例えば、図４に示すように両端部の内側にリング５を設けることにより、チューブ４の両端がケース本体１１内壁に液密に固定され、前記間隙４１と透析液通路１３とが連通しない構造を有していることが好ましい。前記リング５の外径は、熱収縮チューブ４の内壁に液密に接する寸法である。またリング５は、該リング５挿入部の中空糸束３の充填率が45〜55%であるような内径を有していることが好ましい。該リング５の内径がこれよりも小さいと、ケース１内に中空糸束３を挿入するときに該リング５が障害となり、中空糸膜２の破損の原因となるおそれがある。
前記リング５は、熱収縮性チューブ４の両端部をケース本体１１内壁により確実に固定しうるように、ポリカーボネートやアクリル系樹脂等の非熱収縮性材料により形成されているものが好ましく用いられる。
【００２４】
図２に示される、熱収縮性チューブ４がケース１内壁に固定された透析器は、ケース本体１１内壁と熱収縮性チューブ４との間隙４１をなくすように、図５に示すように、ケース本体１１の熱収縮性チューブ４に近接する部位が熱により変形しうる材料で形成され、該熱収縮性チューブ４に沿って変形されたものであってもよい。このようなケース本体１１は、全体が熱変形しうる材料、例えばポリカーボネートやポリスチレンなどの熱可塑性材料により形成されているものであってもよいし、熱収縮性チューブ４に近接する部位だけが、このような材料により形成されていてもよい。
前記ケース本体１１の熱変形は、熱収縮性チューブ４と同様、真鍮製の伝熱性治具で加熱しながら成形したり、赤外線照射で加熱しながら真鍮性治具で成形することにより、前記間隙４１をなくすよう、熱収縮性チューブ４の形状に沿った形状に変形されることが好ましい。
本発明の透析器が図４または図５に示す構造を有している場合、熱収縮性チューブ４の加熱は局所的に行われるものに限らず、全体的に行われるものであっても、透析液流路１３の断面積を減少させる本発明の目的を達成することができる。
【００２５】
さらに、本発明の透析器の他の例として、図６に示すように、ケース本体１１内壁と熱収縮性チューブ４との間隙４１に充填剤が導入されてなるものがあげられる。該充填剤は、例えばケース本体１１に設けられる充填剤注入口６から導入され、該充填剤としては、ポリウレタンや発泡ウレタン、エポキシ樹脂などの流動性のある熱硬化性樹脂や、室温硬化型シリコン充填剤（ＲＴＶ）などが好ましく用いられる。
【００２６】
次に、図７を用いて、図１で示されるケース本体１１の一部が熱収縮性チューブ４で形成された透析器の製造方法について説明する。前記透析器の製造方法は、下記（１）および（２）の工程を有してなる。
（１） 一部が熱収縮性チューブ４で形成されたケース本体１１の内腔に、中空糸束３を挿入する（ａ）。
（２） 前記工程（１）により得られた、中空糸束３が挿入されたケース本体１１（ｂ）の両端部にポッティング剤を注入し、中空糸束３をケース本体１１内に固定した後、熱収縮性チューブ４の少なくとも一部を加熱して収縮させる（ｃ）。
前記工程（１）および（２）を経て得られたケース本体１１は、さらにケース本体１１の両端にキャップ１２１および１２２が装着されるなどの工程を経て、透析器へと製造される。
【００２７】
次いで、図８を用いて、図５で示される熱収縮性チューブ４がケース１内壁に固定され、かつ、ケース本体１１の一部が熱により変形しうる材料で形成された透析器の製造方法について説明する。前記透析器の製造方法は、下記（１）〜（３）の工程を有してなる。
（１） まず、ケース本体１１の中央部付近に収縮していない熱収縮性チューブ４を挿入する（ａ）。
（２） 前記工程（１）に次いで、ケース本体１１内の熱収縮性チューブ４内腔に中空糸束３を挿入する（ｂ）。
（３） 前記工程（２）により得られた熱収縮性チューブ４および中空糸束３が挿入されたケース本体１１（ｃ）は、両端部にポッティング剤が注入されて中空糸束３がケース本体１１内に固定された後、熱収縮性チューブ４の少なくとも一部を加熱して収縮させる（ｄ）。
図８に示す例では、同時にケース本体１１の熱収縮性チューブ４に近接する部位も加熱され、熱収縮性チューブ４に沿って変形されている。前記工程（１）〜（３）についで、ケース本体１１の両端部にはキャップ１２１および１２２が装着され、透析器の製造は完了する。
従来の筒状の透析液膨潤性物質を用いた透析器の製造方法は、ケース内径よりもはるかに小さい内径の該物質の内腔に中空糸束を挿入してから、該中空糸束とともにケースに挿入するものであった。かかる透析器における中空糸束の該物質内腔への挿入は非常に困難で、中空糸膜破損のおそれもあった。しかし、本発明の透析器の製造方法においては、内径の大きい収縮していない熱収縮性チューブ４をケース本体１１内に予め挿入しておくものである。したがって、熱収縮性チューブ４のケース本体１１への挿入は容易であり、かつ、中空糸束３のケース１内への挿入も従来の装置をそのまま用いて困難なく行える。
【００２８】
図９は、本発明の透析器内に血液および透析液が流れているときの、透析器内における血液流路１４および透析液流路１３内の流体の圧力分布を示すグラフである。
透析器の内部濾過および内部逆濾過は、血液流路１４内の血液の圧力と透析液流路１３内の透析液の圧力との差（膜間圧力差TMP）によって生じるものである。グラフ中、血液流路圧力の線と透析液流路圧力１の線で表されるように、血液流入口１４１付近（グラフ左側）では血液流路１４の圧力が透析液流路１３の圧力よりも大きいため内部濾過が生じ、血液流出口１４２付近（グラフ右側）では血液流路１４の圧力が透析液流路１３の圧力よりも小さいため内部逆濾過が生じる。TMPが大きいほど大量に内部濾過および内部逆濾過が行われる。ここで、内部逆濾過量と内部濾過量の差（内部逆濾過量−内部濾過量）が除水量に相当するが、該除水量は一般的な透析装置に組み込まれている除水量制御装置によって、透析治療を受ける患者ごとに管理される。
本発明の透析器は、前記TMPを大きくするために熱収縮性チューブ４が用いられている。該熱収縮性チューブ４は加熱されて収縮すると、図１〜図６に示されるように透析液流路１３の断面積を減少させる。この断面積の減少により、透析液流路１３の圧力は、グラフ中の透析液流路圧力２の線で示されるように、熱収縮性チューブ４が挿入された部分で急激に上昇する。これにより、TMPが大きくなり、大量の内部濾過および内部逆濾過が行われる。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明を具体的に示す実施例を説明する。
＜実施例１＞
全長272mmで内径36.5mmのポリカーボネート製透析器ケース本体の中央部分に、全長60mmで外径36mmのポリテトラフルオロエチレン（以下ＰＴＦＥと略す）製チューブを挿入した。次いで、該チューブ内腔に内径200μmで外径260μmのポリエーテルスルホン製中空糸膜を約9,000本束ねて得られた中空糸束を挿入し、ケース本体の両端部にポッティング剤を注入して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1.5m2であり、該中空糸束の充填率は45％であった。その後、透析器のケース本体外表面からヒーターで100℃の熱を当て、ＰＴＦＥ製チューブの中央部分を局所的に加熱して収縮させた後、ケース本体の両端部にキャップを装着して透析器を製造した。該透析器において、熱収縮性チューブの収縮部の内径は28.5mmで、該収縮部における中空糸束の充填率は77％であった。
【００３０】
＜実施例２＞
全長272mmで内径36.5mmのポリカーボネート製透析器ケース本体の中央部分に、全長60mmで外径36mmのＰＴＦＥ製チューブを挿入し、さらに該チューブ内腔の両端部に先端部の外径が35.5mmで基端部の外径が36.5mmのポリカーボネート製リングを挿入して前記チューブをケース本体内に固定した。次いで、該チューブ内腔に内径200μmで外径260μmのポリエーテルスルホン製中空糸膜を約9,000本束ねて得られた中空糸束を挿入し、ケース本体の両端部にポッティング剤を注入して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1.5m2であり、該中空糸束の充填率は45％であった。その後、透析器のケース本体外表面からヒーターで100℃の熱を当て、ＰＴＦＥ製チューブの中央部分を局所的に加熱して収縮させた後、ケース本体の両端部にキャップを装着して透析器を製造した。該透析器において、熱収縮性チューブの収縮部の内径は28.5mmで、該収縮部における中空糸束の充填率は77％であった。
【００３１】
＜実施例３＞
全長272mmで内径36.5mmのポリカーボネート製透析器ケース本体の中央部分に、全長60mmで外径36mmのＰＴＦＥ製チューブを挿入した。次いで、該チューブ内腔に内径200μmで外径260μmのポリエーテルスルホン製中空糸膜を約9,000本束ねて得られた中空糸束を挿入し、ケース本体の両端部にポッティング剤を注入して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1.5m2であり、該中空糸束の充填率は45％であった。その後、透析器のケース本体外表面からヒーターで100℃の熱を当て、ＰＴＦＥ製チューブの中央部分を局所的に加熱して収縮させ、さらにケース本体をヒーターで加熱して前記チューブに沿って変形させた後、ケース本体の両端部にキャップを装着して透析器を製造した。該透析器において、熱収縮性チューブの収縮部の内径は28.5mmで、該収縮部における中空糸束の充填率は77％であった。
【００３２】
＜実施例４＞
全長272mmで内径36.5mmのポリカーボネート製透析器ケース本体の中央部分に、全長60mmで外径36mmのＰＴＦＥ製チューブを挿入した。次いで、該チューブ内腔に内径200μmで外径260μmのポリエーテルスルホン製中空糸膜を約9,000本束ねて得られた中空糸束を挿入し、ケース本体の両端部にポッティング剤を注入して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1.5m2であり、該中空糸束の充填率は45％であった。その後、透析器のケース本体外表面からヒーターで100℃の熱を当て、ＰＴＦＥ製チューブの中央部分を局所的に加熱して収縮させ、さらにケース本体内壁とＰＴＦＥ製チューブとの間隙に発泡ウレタンを注入した後、ケース本体の両端部にキャップを装着して透析器を製造した。該透析器において、熱収縮性チューブの収縮部の内径は28.5mmで、該収縮部における中空糸束の充填率は77％であった。
【００３３】
＜比較例１＞
全長272mmで内径36.5mmのポリカーボネート製透析器ケース本体内腔に、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9,000本束ねて得られた中空糸束を挿入し、ケース本体の両端部にポッティング剤を注入して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1.5m2であり、該中空糸束の充填率は45％であった。その後、ケース本体の両端部にキャップを装着して透析器を製造した。
【００３４】
前記実施例１〜４および比較例１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。また、前記実施例１〜４および比較例１で得られたそれぞれの透析器を用いて、日本人工臓器学会の定める人工腎臓性能評価基準に準じてミオグロビン（分子量17,000）の透析実験を行い、クリアランスを測定した。該測定における流量条件は、血液流量が200mL/min、透析液流量が500mL/min、除水速度が0mL/minである。その結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
表１に示されるように、実施例１〜４の本発明の透析器における透析液の圧力損失は、比較例１の従来の透析器における透析液の圧力損失に比べて、はるかに増大していることがわかる。また、実施例１〜４の本発明の透析器におけるミオグロビンのクリアランスは、比較例１の従来の透析器におけるクリアランスに比べて増大していることがわかる。
この結果より、本発明の透析器は熱収縮性チューブを設けたことにより、従来の熱収縮性チューブを設けていない透析器に比べて、透析液流路の断面積が減少したことによって、内部濾過量および内部逆濾過量が明らかに増加したことがわかる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の透析器は、少なくとも一部が加熱により収縮しうる筒状の熱収縮性チューブを設けることにより、内部濾過量および内部逆濾過量を増加させることを可能としたものである。また、該熱収縮性チューブを加熱して収縮させることにより、透析液流路の断面積が十分に減少するため、容易に内部濾過量および内部逆濾過量を増加させることができる。さらに、本発明の透析器の製造方法は、透析器ケース内に予め熱収縮性チューブを挿入しておき、ついで中空糸束を挿入するため、特別な装置を用いることなく、また中空糸膜を破損するおそれなく、容易に製造することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の透析器の一実施例を示す縦断面図である。
【図２】 本発明の透析器の他の実施例を示す縦断面図である。
【図３】 本発明の透析器の他の実施例を示す縦断面図である。
【図４】 本発明の透析器の他の実施例を示す縦断面図である。
【図５】 本発明の透析器の他の実施例を示す縦断面図である。
【図６】 本発明の透析器の他の実施例を示す縦断面図である。
【図７】 本発明の透析器の製造方法の一実施例を示す説明図である。
【図８】 本発明の透析器の製造方法の他の実施例を示す説明図である。
【図９】 本発明の透析器内における血液流路および透析液流路を流れる流体の圧力分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１ ケース
１３ 透析液流路
１４ 血液流路
２ 中空糸膜
３ 中空糸束
４ 熱収縮性チューブ
５ リング
Claims (5)
- 略筒状のケース内に、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により形成される透析液流路と、該中空糸束の外周に設けられ、少なくとも一部が加熱により収縮しうる筒状の熱収縮性チューブであって、両端部がケース本体内壁に、該熱収縮性チューブ内腔に挿入されたリングによって液密に固定された熱収縮性チューブとを有してなる透析器。
- 前記熱収縮性チューブは、中央部分が加熱により収縮しうる請求項１記載の透析器。
- 前記ケースは、少なくとも前記熱収縮性チューブに近接する部分が熱により変形しうる材料で形成され、該熱収縮性チューブの形状に沿った形状に変形されてなる請求項１または２記載の透析器。
- 前記ケース内壁と熱収縮性チューブの間隙には、充填剤が導入されてなる請求項１または２に記載の透析器。
- 下記（１）〜（３）の工程を有してなる請求項１記載の透析器の製造方法、
（１）略筒状のケース内に筒状の熱収縮性チューブを挿入する工程、
（２）工程（１）に次いで、該熱収縮性チューブ内腔の両端部にリングを挿入して、該熱収縮性チューブをケース本体内壁に液密に固定し、次いで、ケース内の熱収縮性チューブ内腔に、複数の中空糸膜からなる中空糸束を挿入する工程、
（３）工程（２）に次いで、ケース内の該熱収縮性チューブの少なくとも一部を加熱して収縮させる工程。
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