JP6757310B2 - 中空糸型血液処理装置の製造方法および中空糸型血液処理装置 - Google Patents

中空糸型血液処理装置の製造方法および中空糸型血液処理装置 Download PDF

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Description

本発明は、中空糸型血液処理装置の製造方法および中空糸型血液処理装置に関する。
従来、人工肺としては、多数本の中空糸膜を積層した中空糸膜層を用いてガス交換を行う構成のものが知られている。
この人工肺は、ハウジングと、ハウジング内に収納された円筒状をなす中空糸膜束と、血液流入口および血液流出口と、ガス流入口およびガス流出口とを有し、各中空糸膜を介して血液とガスとの間でガス交換、すなわち酸素加、脱炭酸ガスが行われる。
ところで、このような構成の人工肺においては、血液流入口から流入した血液中に気泡が混在している場合があるが、この場合、気泡は、中空糸膜束で除去されるのが好ましい。この中空糸膜束は、ガス交換を効率良く行えるように設計されており、本来気泡を除去することを意図して作製されていないため、かかる中空糸膜束では気泡が十分に除去されずに、血液中に気泡が混入したまま血液流出口から流出し、人工肺の下流へ移送されてしまうという問題があった。そこで、中空糸膜束の外周部に、血中の気泡を捕捉可能な帯状をなすフィルタ部材を巻回して設置することが行なわれている（例えば、特許文献１参照）。捕捉した気泡を中空糸膜を通じて排出するには、このフィルタ部材と中空糸膜束とは密着しているのが好ましい。
しかしながら、帯状のフィルタ部材を中空糸膜束に単に巻回して固定しただけでは、フィルタ部材と中空糸膜束との間に間隙が生じる場合がある。
国際公開第２０１２／１３２１１０号パンフレット
本発明の目的は、中空糸膜束とシート体とが確実に密着させることができる中空糸型血液処理装置の製造方法、および、中空糸膜束とシート体とが確実に密着した中空糸型血液処理装置を提供することにある。
このような目的は、下記（１）〜（８）の本発明により達成される。
（１） 多数本の中空糸膜を束ねて、外形を円筒状または円柱状に形成してなる中空糸膜束と、該中空糸膜束の外周部に装着されたシート体とを備える中空糸型血液処理装置を製造する方法であって、
前記中空糸膜束の外周部に前記シート体を装着する装着工程を有し、
前記装着工程を行なう際、前記シート体を予め筒状をなす部材として構成した状態で、前記シート体の装着を行ない、
前記装着工程では、前記シート体の装着に先立って該シート体を表裏反転させた反転状態とし、該反転状態を元の表裏が反転していない状態に戻しつつ、前記シート体の装着を行なうことを特徴とする中空糸型血液処理装置の製造方法。
（２） 前記シート体は、伸縮自在なものであり、外力を付与しない自然状態で円筒とした場合の内径が、前記中空糸膜束の外径よりも小さい上記（１）に記載の中空糸型血液処理装置の製造方法。
（３） 前記シート体によって前記中空糸膜束をその外周部側から中心軸側に向かう方向に締め付けつつ、前記シート体の装着を行なう上記（２）に記載の中空糸型血液処理装置の製造方法。
（４） 前記シート体は、伸縮自在なメッシュ状をなすものである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の中空糸型血液処理装置の製造方法。
（５） 多数本の中空糸膜を束ねて、外形を円筒状または円柱状に形成してなる中空糸膜束と、
前記中空糸膜束の外周部に装着されたシート体とを備える中空糸型血液処理装置であって、
前記シート体は、前記中空糸膜束の外周部側から中心軸側に向かう方向に、前記中空糸膜束を締め付けた状態で装着され、
前記中空糸膜束には、同心的に配置された内側中空糸膜束と外側中空糸膜束とが含まれ、
前記シート体には、前記内側中空糸膜束の外周部に装着された内側シート体と、前記外側中空糸膜束の外周部に装着された外側シート体とが含まれており、
前記内側シート体の前記内側中空糸膜束に対する締め付けの程度は、前記外側シート体の前記外側中空糸膜束に対する締め付けの程度よりも低く、
前記内側中空糸膜束が前記外側シート体によって過剰に締め付けられるのを防止することを特徴とする中空糸型血液処理装置。
（６） 前記内側シート体と前記外側シート体とは、それぞれ、メッシュ状をなすものであり、
前記内側シート体の目開きは、前記外側シート体の目開きよりも大きい上記（５）に記載の中空糸型血液処理装置。
（７） 前記中空糸膜束は、前記各中空糸膜同士の間を血液が通過するものであり、該血液との間で熱の交換を行なう熱交換機能を有する上記（５）または（６）に記載の中空糸型血液処理装置。
（８） 人工肺である上記（７）に記載の中空糸型血液処理装置。
本発明によれば、シート体が中空糸膜束をその外周部側から中心軸側に向かう方向に締め付けることができ、この締め付け状態は、その後も確実に維持される。これにより、シート体が中空糸膜束と確実に密着することができ、よって、シート体が有する諸機能を確実に発揮することができる。
図１は、本発明の中空糸型血液処理装置を人工肺に適用した場合の実施形態を示す平面図である。 図２は、図１に示す人工肺を矢印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、図１に示す人工肺を製造する過程を順に示す縦断面図である。 図８は、図１に示す人工肺を製造する過程を順に示す縦断面図である。 図９は、図１に示す人工肺を製造する過程を順に示す縦断面図である。 図１０は、図１に示す人工肺を製造する過程を順に示す縦断面図である。 図１１は、図１に示す人工肺を製造する過程を順に示す縦断面図である。 図１２は、図１に示す人工肺を製造する過程を順に示す縦断面図である。 図１３は、図１に示す人工肺を製造する過程を順に示す縦断面図である。 図１４は、図１に示す人工肺を製造する過程を順に示す縦断面図である。 図１５は、本発明の中空糸型血液処理装置を人工肺に適用した場合の当該人工肺を製造する過程を順に示す縦断面図である。 図１６は、本発明の中空糸型血液処理装置を人工肺に適用した場合の当該人工肺を製造する過程を順に示す縦断面図である。 図１７は、本発明の中空糸型血液処理装置を人工肺に適用した場合の当該人工肺を製造する過程を順に示す縦断面図である。 図１８は、本発明の中空糸型血液処理装置を人工肺に適用した場合の当該人工肺を製造する過程を順に示す縦断面図である。
以下、本発明の中空糸型血液処理装置の製造方法および中空糸型血液処理装置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。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の中空糸型血液処理装置を人工肺に適用した場合の実施形態を示す平面図である。図２は、図１に示す人工肺を矢印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〜図１４は、それぞれ、図１に示す人工肺を製造する過程（本発明の中空糸型血液処理装置の製造方法を含む）を順に示す縦断面図である。なお、図１、図３、図４および図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７〜図１３中（図１５〜図１８についても同様）の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」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。
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。
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。
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。
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。
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）。
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。
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）。
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。
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の中心線は、それぞれ、第２の蓋体２３Ａの中心線に対してやや傾斜している。
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。
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、円筒状の中空糸膜束（外側中空糸膜束）３Ａと、中空糸膜束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（外側シート体）４１Ａとで構成されている。中空糸膜束３Ａとフィルタ部材４１Ａとは、血液流入側から、中空糸膜束３Ａ、フィルタ部材４１Ａの順に配置されている。
また、人工肺部１０Ａの内側には、その内周面に沿った、すなわち、同心的配置され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、円筒状の中空糸膜束（内側中空糸膜束）３Ｂと、中空糸膜束３Ｂの外周側に設けられた中間シート部材（内側シート体）１１とを有している。中空糸膜束３Ｂと中間シート部材１１とは、血液流入側から、中空糸膜束３Ｂ、中空糸膜束３Ｂの順に配置されている。
図６に示すように、中空糸膜束３Ａおよび３Ｂは、それぞれ、多数本の中空糸膜３１で構成され、これらの中空糸膜３１を束ねて、すなわち、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、３〜４０層が好ましい。なお、中空糸膜束３Ａの各中空糸膜３１は、それぞれ、ガス交換を行なうガス交換機能を有するものである。一方、中空糸膜束３Ｂの各中空糸膜３１は、それぞれ、熱交換を行なう熱交換機能を有するものである。
図３に示すように、中空糸膜束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、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、中空糸膜束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、中空糸膜束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束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、中空糸膜束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。
なお、図５に示すように、中空糸膜束３Ａの最大外径φＤ１ｍａｘは、２０ｍｍ〜２００ｍｍであるのが好ましく、４０ｍｍ〜１５０ｍｍであるのがより好ましい。中空糸膜束３Ｂの最大外径φＤ２ｍａｘは、１０ｍｍ〜１５０ｍｍであるのが好ましく、２０ｍｍ〜１００ｍｍであるのがより好ましい。また、図３に示すように、中空糸膜束３Ａおよび３Ａの中心軸方向に沿った長さＬは、３０ｍｍ〜２５０ｍｍであるのが好ましく、５０ｍｍ〜２００ｍｍ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、中空糸膜束３Ａは、ガス交換機能に優れたものとなり、中空糸膜束３Ｂは、熱交換機能に優れたものとなる。
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。
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）。
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。
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束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。
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。
フィルタ部材４１Ａは、シート体で構成され、中空糸膜束３Ａの外周部にその全体を覆うように装着されている。フィルタ部材４１Ａも、両端部がそれぞれ隔壁８、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）。
また、フィルタ部材４１Ａは、その内側が中空糸膜束３Ａの外周部に密着している（図３、図５および図６参照）。これにより、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、その気泡をフィルタ部材４１Ａで確実に捕捉することができる（図６参照）。そして、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。
また、フィルタ部材４１Ａの外周部と円筒状ハウジング本体２１Ａの内周部との間には、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。
中空糸膜束３Ａと中空糸膜束３Ｂとの間には、中間シート部材１１が配置されている。この中間シート部材１１は、シート体で構成され、中空糸膜束３Ｂの外周部にその全体を覆うように装着されている。中間シート部材１１も、フィルタ部材４１Ａと同様に、両端部がそれぞれ隔壁８、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）。
また、中間シート部材１１は、その内側が中空糸膜束３Ｂの外周部に密着している（図３、図５および図６参照）。中間シート部材１１は、後述するように人工肺１０の製造過程で、主に中空糸膜束３Ｂの形状を維持するためのものである。このため、中間シート部材１１が中空糸膜束３Ｂに密着していることにより、中空糸膜束３Ｂの形状を確実に維持することができる。
人工肺１０では、フィルタ部材４１Ａと中間シート部材１１とは、それぞれ、縦糸と横糸とを交差させてメッシュ状に形成させたものである。このようなものとしては、縦糸と横糸とを平織りにした織布、縦糸と横糸とを格子状に交差させたもの（スクリーンメッシュを含む）等が挙げられる。
そして、中間シート部材１１の目開きは、フィルタ部材４１Ａの目開きよりも大きい。中間シート部材１１は、前述したように中空糸膜束３Ｂの形状を維持するためのものであるため、できる限り、中空糸膜束３Ｂから中空糸膜束３Ａに向かって流下する血液Ｂの流れの妨げとならないように目開きを大きく設定するのが好ましい。
一方、フィルタ部材４１Ａは、目開きを小さくすることにより、気泡をより確実に捕捉することができるとともに、血液Ｂが容易に通過することができるよう構成されている。
また、フィルタ部材４１Ａおよび中間シート部材１１の厚さは、例えば、０．０３〜０．８ｍｍが好ましく、０．０５〜０．５ｍｍがより好ましい。これにより、人工肺１０の製造過程での各部材の装着を容易にすることができるとともに、人工肺１０となった後の各部材の機能が確実に発揮される。
フィルタ部材４１Ａおよび中間シート部材１１の構成材料（縦糸と横糸の構成材料）としては、例えば、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、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等のポリエステル、ポリアミド、セルロース、ポリウレタン、アラミド繊維等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（例えば、縦糸と横糸とを異なる組成とすること等）用いることができる。特に、抗血栓性に優れ、目詰まりを生じ難いという点で、構成材料として、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリウレタンのうちのいずれかを用いる（含む）のが好ましい。
また、フィルタ部材４１Ａおよび中間シート部材１１は、親水性を有するのが好ましい。すなわち、フィルタ部材４１Ａおよび中間シート部材１１は、それ自体が親水性を有する材料で構成されているか、または、親水化処理（例えば、プラズマ処理等）が施されていることが好ましい。これにより、各部材における血液Ｂの通過抵抗が低減する。
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、気密的に封止された第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。中空糸膜束３Ａの各中空糸膜３１（流路３２）の左端開口は、第１の部屋２２１ａに開放し、連通している。これにより、各中空糸膜３１内を流下したガスＧが第１の部屋２２１ａに流出する。
また、第１の部屋２２１ａには、ガス流出ポート２７が連通している。このガス流出ポート（接続ポート）２７には、第１の部屋２２１ａ内を吸引する吸引機構（図示せず）が接続される。吸引機構としては、特に限定されず、例えば、壁吸引等が挙げられる。壁吸引は、酸素、治療用空気、窒素、吸引等の医療ガス配管設備の一つであり、手術室の壁などに設置されている吸引のための配管のコネクタをガス流出ポート２７に接続して使用することができる。この吸引機構の作動によって生じた吸引力により、第１の部屋２２１ａ内が減圧され、よって、当該第１の部屋２２１ａに向かってガスＧを確実に流下させることができる。
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。中空糸膜束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。これにより、第２の部屋２３１ａから各中空糸膜３１内にガスＧを分配することができる。
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、当該ガス流出部は、中空糸膜束３Ａの左端側（他端側）に配置されたものとなる。また、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、当該ガス流入部は、中空糸膜束３Ａの右端側（一端側）に配置されたものとなる。このように、人工肺１０では、ガス流入部とガス流出部とは、各中空糸膜３１の内腔を流路３２（ガス流路）として、流路３２の上流側および下流側にそれぞれ設けられる。これにより、ガスＧの流れが直線的になり、よって、ガスＧの迅速な流下を図ることができる。
前述したように、中空糸膜束３Ａおよび３Ｂは、いずれも、多数本の中空糸膜３１で構成されたものである。中空糸膜束３Ａと中空糸膜束３Ｂとは、中空糸膜束３Ａが多孔質であり、用途が異なること以外は、同じ中空糸膜３１を有するため、以下、中空糸膜束３Ａについて代表的に説明する。
中空糸膜３１の内径φｄ１は、５０μｍ〜７００μｍであるのが好ましく、７０μｍ〜６００μｍ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、１００μｍ〜１０００μｍであるのが好ましく、１２０μｍ〜８００μｍであるのがより好ましい（図６参照）。さらに、内径φｄ１と外径φｄ２との比ｄ１／ｄ２は、０．５〜０．９あるのが好ましく、０．６〜０．８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。
また、隣り合う中空糸膜３１同士の距離は、φｄ２の１／１０〜１／１であるのがより好ましい。
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、特に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。
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。
ここで、本実施形態の人工肺１０における血液Ｂ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。
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。
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。
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。
次に、人工肺１０を製造する方法について、図７〜図１４を参照しつつ説明する。この製造方法は、第１の形成工程と、第１の装着工程、第２の形成工程と、第２の装着工程と、固定工程と、組立工程とを有している。
［１］ 第１の形成工程
第１の形成工程は、第１の円筒部材２４１および第２の円筒部材２４５を有する内側部材２０６に中空糸膜束３Ｂを形成する工程である。この工程は、公知のワインド装置を用いて行なうことができ、これにより、第１の円筒部材２４１の凹凸部２４４に中空糸膜３１を巻き付けていくことができる。
［２］ 第１の装着工程
第１の装着工程は、中間シート部材１１を中空糸膜束３Ｂに装着する工程である。
前述したように、中間シート部材１１は、メッシュ状をなすものである。このため、中間シート部材１１は、伸縮自在なものとなっている。また、図７に示すように、中間シート部材１１は、予め筒状をなす部材として構成されている。そして、中間シート部材１１は、外力を付与しない自然状態、すなわち、中空糸膜束３Ｂに装着する前の状態で円筒とした場合の内径φＤ３が、中空糸膜束３Ｂの最大外径φＤ２ｍａｘよりも小さくなっている。このφＤ３としては、例えば、φＤ２ｍａｘの９１〜９９．９％であるのが好ましく、９１〜９５％または９６〜９９％であるのがより好ましい。また、中間シート部材１１の中心軸方向に沿った長さＬ３は、中空糸膜束３Ｂの長さＬと同じかまたはそれよりも若干小さいのが好ましい。
まず、中間シート部材１１の中空糸膜束３Ｂへの装着に先立って、中間シート部材１１を表裏反転させた反転状態とする。そして、この反転状態のまま、中間シート部材１１の下端部を内側に折り返して、当該折り返し部１１１を中空糸膜束３Ｂの上端部に嵌める（図７参照）。なお、折り返し部１１１は、元の表裏が反転していない状態に戻されている。
続いて、図８に示すように、中間シート部材１１の反転状態にある部分（反転部１１２）、すなわち、中間シート部材１１の折り返し部１１１よりも外側の部分を、下方に向かって徐々に滑らせていき、元の表裏が反転していない状態に戻していく。
そして、この作業（操作）を継続していくと、図９に示すように、中間シート部材１１は、全体として表裏が反転していない状態に戻り、中空糸膜束３Ｂへの装着が完了する。
また、前述したように、中間シート部材１１の内径φＤ３は、中空糸膜束３Ｂの最大外径φＤ２ｍａｘよりも小さい。これにより、中間シート部材１１の装着過程では、当該中間シート部材１１は、中空糸膜束３Ｂをその外周部側から中心軸側に向かう方向に締め付けることができ、この締め付け状態は、第１の装着工程後もそのまま維持される（図５の矢印Ａ１１参照）。これにより、中間シート部材１１が中空糸膜束３Ｂと確実に密着することができ、よって、中空糸膜束３Ｂの形状維持が図れ、次の工程を容易に安定して行なうことができる。
また、中間シート部材１１で中空糸膜束３Ｂを締め付けつつ中間シート部材１１の装着を行なうため、表裏反転した状態からその状態を戻すように装着する方法は、中間シート部材１１の装着作業を容易に行なうのに寄与する。
［３］ 第２の形成工程
第２の形成工程は、中間シート部材１１上に中空糸膜束３Ａを形成する工程である。この工程は、第１の形成工程と同様にワインド装置を用いて行なうことができる。これにより、中間シート部材１１に中空糸膜３１を巻き付けていくことができ、よって、図１０に示すように中空糸膜束３Ａが形成される。
また、中間シート部材１１によって中空糸膜束３Ｂの形状が維持されているため、中空糸膜３１の巻き付けを安定して行なうことができる。
［４］ 第２の装着工程
第２の装着工程は、フィルタ部材４１Ａを中空糸膜束３Ａに装着する工程である。
前述したように、フィルタ部材４１Ａも、メッシュ状をなすものである。このため、フィルタ部材４１Ａは、伸縮自在なものとなっている。また、図１１に示すように、フィルタ部材４１Ａは、予め筒状をなす部材として構成されている。そして、フィルタ部材４１Ａは、外力を付与しない自然状態で円筒とした場合の内径φＤ４が、中空糸膜束３Ａの最大外径φＤ１ｍａｘよりも小さくなっている。このφＤ４としては、例えば、φＤ１ｍａｘの９０〜９６％であるのが好ましく、９１〜９５％であるのがより好ましく、９２〜９５％であるのがさらに好ましい。また、フィルタ部材４１Ａの中心軸方向に沿った長さは、中空糸膜束３Ａの長さＬと同じかまたはそれよりも若干小さいのが好ましい。
本工程でのフィルタ部材４１Ａの中空糸膜束３Ａへの装着は、第１の装着工程での中間シート部材１１の中空糸膜束３Ａへの装着と同様である。すなわち、フィルタ部材４１Ａの中空糸膜束３Ａへの装着に先立って、フィルタ部材４１Ａを表裏反転させた反転状態とする。そして、この反転状態を元の表裏が反転していない状態に戻すように、フィルタ部材４１Ａを装着していく（図１１参照）。これにより、図１２に示すように、フィルタ部材４１Ａは、全体として表裏が反転していない状態に戻り、中空糸膜束３Ａへの装着が完了する。
また、前述したように、フィルタ部材４１Ａの内径φＤ４は、中空糸膜束３Ａの最大外径φＤ１ｍａｘよりも小さい。これにより、フィルタ部材４１Ａの装着過程では、当該フィルタ部材４１Ａは、中空糸膜束３Ａをその外周部側から中心軸側に向かう方向に締め付けることができ、この締め付け状態は、第２の装着工程後もそのまま維持される（図５の矢印Ａ４１Ａ参照）。これにより、フィルタ部材４１Ａが中空糸膜束３Ａと確実に密着することができ、よって、フィルタ部材４１Ａの気泡捕捉機能が確実に発揮される。
なお、中間シート部材１１の中空糸膜束３Ｂに対する締め付けの程度は、フィルタ部材４１Ａの中空糸膜束３Ａに対する締め付けの程度よりも低い。これにより、中空糸膜束３Ｂがフィルタ部材４１Ａによって過剰に締め付けられるのを防止することができ、よって、中空糸膜束３Ｂでの中空糸膜３１や血液流路３３が閉塞するのを確実に防止することができる。
［５］ 固定工程
固定工程は、中空糸膜束３Ａ、中空糸膜束３Ｂ、フィルタ部材４１Ａ、中間シート部材１１を一括して第１の円筒部材２４１に対して固定する工程である。
まず、隔壁８および隔壁９を構成する材料を液状の状態で所定箇所に付与し、その後、固化させる。これにより、図１３に示すように、隔壁８および隔壁９を介して、中空糸膜束３Ａ、中空糸膜束３Ｂ、フィルタ部材４１Ａ、中間シート部材１１が一括して固定される。
［６］ 組立工程
組立工程は、中空糸膜束３Ａ、中空糸膜束３Ｂ、フィルタ部材４１Ａ、中間シート部材１１が固定された内側部材２０６と、円筒状ハウジング本体２１Ａと、第１の蓋体２２Ａと、第２の蓋体２３Ａとを組み立てる工程である。
図１４に示すように、まず、内側部材２０６を円筒状ハウジング本体２１Ａに収納し肯定する。次に、第１の蓋体２２Ａを右側から装着し、固定するとともに、第２の蓋体２３Ａを左側から装着し、固定する。これにより、人工肺１０が完成する。
なお、第１の装着工程および第２の装着工程は、陽電子を発生させる環境下で行なわれるのが好ましい。これにより、フィルタ部材４１Ａや中間シート部材１１の装着時に生じる静電気を防止することができる。
＜第２実施形態＞
図１５〜図１８は、それぞれ、本発明の中空糸型血液処理装置を人工肺に適用した場合の当該人工肺を製造する過程（本発明の中空糸型血液処理装置の製造方法を含む）を順に示す縦断面図である。
以下、これらの図を参照して本発明の中空糸型血液処理装置の製造方法および中空糸型血液処理装置の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、人工肺の製造方法の一部が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
図１５〜図１８に示すように、本実施形態では、第１の装着工程で剥離用シート１２を用いる。剥離用シート１２は、帯状をなし、その全長が中空糸膜束３Ｂの外周部の全周の長さよりも十分に長いものである。また、剥離用シート１２の中空糸膜束３Ｂの中心軸方向に沿った長さＬ４も、中空糸膜束３Ｂの長さＬよりも十分に長い。また、剥離用シート１２の厚さは、０．０５〜０．２ｍｍが好ましく、０．１〜０．１３ｍｍがより好ましい。
この剥離用シート１２の両面には、摩擦を低減する摩擦低減処理が施されている。これにより、後述する剥離作業（除去作業）を容易に行なうことができる。なお、摩擦低減処理としては、特に限定されず、例えば、テフロンコート（「テフロン」は登録商標）を施す方法が挙げられる。これにより、剥離作業時の剥離力を例えば５００ｍＮ／１００ｃｍ未満とすることができる。
まず、図１５に示すように、中間シート部材１１の装着に先立って、中空糸膜束３Ｂの外周部にその全周にわたって剥離用シート１２を巻き付けて装着する。また、この装着後、湾曲した板部材で構成された支持部材１３を剥離用シート１２の両端部のつなぎ目に宛がう。これにより、剥離用シート１２が展開して、中空糸膜束３Ｂから脱落するのを防止することができる。
次に、図１６に示すように、剥離用シート１２に中間シート部材１１を重ねて一旦装着する。このときの装着は、前記第１実施形態のように表裏反転させた状態で行なってもよいし、表裏反転させずに、表裏がそのままの状態で行なってもよい。
次に、図１７に示すように、中間シート部材１１をその位置で残しつつ、剥離用シート１２を上方に引張る。なお、剥離用シート１２は、中間シート部材１１よりも上方にはみ出した部分１２１を有している（図１６参照）。これにより、当該部分１２１を指先で摘まんで、引張り作業を容易かつ確実に行なうことができる。
そして、この引張り作業を継続することにより、図１８に示すように、剥離用シート１２を剥離する、すなわち、除去することができ、よって、中間シート部材１１が中空糸膜束３Ｂに装着される。
なお、第２の装着工程でも剥離用シート１２を用いて、同様に、フィルタ部材４１Ａを中空糸膜束３Ａに装着することができる。
以上、本発明の中空糸型血液処理装置の製造方法および中空糸型血液処理装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、中空糸型血液処理装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明の中空糸型血液処理装置の製造方法および中空糸型血液処理装置は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
また、人工肺部の中空糸膜束を構成する各中空糸膜と、熱交換部の中空糸膜束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。
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。
また、人工肺部と熱交換部とは、前記実施形態では中空糸膜束、すなわち樹脂材料で構成されていたが、これに限定されず、熱交換部の一部またはすべてが金属材料で構成されていても良い。
人工肺部の中空糸膜束と熱交換部の中空糸膜束とは、それぞれ、前記実施形態では外形形状を円筒状に形成してなるものであるが、これに限定されず、例えば、人工肺部の中空糸膜束が外形形状を円筒状に形成してなるものであり、熱交換部の中空糸膜束が外形形状を円柱状に形成してなるものであってもよい。
また、本発明の中空糸型血液処理装置の製造方法および中空糸型血液処理装置は、人工肺の他にも、例えば、透析用のダイヤライザにも適用することができる。
本発明の中空糸型血液処理装置の製造方法は、多数本の中空糸膜を束ねて、外形を円筒状または円柱状に形成してなる中空糸膜束と、中空糸膜束の外周部に装着されたシート体とを備える中空糸型血液処理装置を製造する方法であって、中空糸膜束の外周部にシート体を装着する装着工程を有し、装着工程を行なう際、シート体を予め筒状をなす部材として構成した状態で、シート体の装着を行ない、装着工程では、シート体の装着に先立ってシート体を表裏反転させた反転状態とし、反転状態を元の表裏が反転していない状態に戻しつつ、シート体の装着を行なう。そのため、中空糸膜束とシート体とが確実に密着させることができる。従って、本発明の中空糸型血液処理装置の製造方法は、産業上利用可能性を有する。
１０ 人工肺
１０Ａ 人工肺部
１０Ｂ 熱交換部
２Ａ ハウジング
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、２９２ リブ
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
２０６ 内側部材
３Ａ 中空糸膜束（外側中空糸膜束）
３Ｂ 中空糸膜束（内側中空糸膜束）
３１ 中空糸膜
３２ 流路
３３ 血液流路
４Ａ 気泡除去手段
４１Ａ フィルタ部材
８、９ 隔壁
１１ 中間シート部材（内側シート体）
１１１ 折り返し部
１１２ 反転部
１２ 剥離用シート
１２１ 部分
１３ 支持部材
Ａ１１、Ａ４１Ａ 矢印
Ｂ 血液
Ｇ ガス
Ｈ 熱媒体
φＤ１ｍａｘ、φＤ２ｍａｘ 最大外径
φＤ３ 内径
φＤ４ 内径
φｄ１ 内径
φｄ２ 外径
Ｌ、Ｌ３、Ｌ４ 長さ

Claims (8)

  1. 多数本の中空糸膜を束ねて、外形を円筒状または円柱状に形成してなる中空糸膜束と、該中空糸膜束の外周部に装着されたシート体とを備える中空糸型血液処理装置を製造する方法であって、
    前記中空糸膜束の外周部に前記シート体を装着する装着工程を有し、
    前記装着工程を行なう際、前記シート体を予め筒状をなす部材として構成した状態で、前記シート体の装着を行ない、
    前記装着工程では、前記シート体の装着に先立って該シート体を表裏反転させた反転状態とし、該反転状態を元の表裏が反転していない状態に戻しつつ、前記シート体の装着を行なうことを特徴とする中空糸型血液処理装置の製造方法。
  2. 前記シート体は、伸縮自在なものであり、外力を付与しない自然状態で円筒とした場合の内径が、前記中空糸膜束の外径よりも小さい請求項１に記載の中空糸型血液処理装置の製造方法。
  3. 前記シート体によって前記中空糸膜束をその外周部側から中心軸側に向かう方向に締め付けつつ、前記シート体の装着を行なう請求項２に記載の中空糸型血液処理装置の製造方法。
  4. 前記シート体は、伸縮自在なメッシュ状をなすものである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の中空糸型血液処理装置の製造方法。
  5. 多数本の中空糸膜を束ねて、外形を円筒状または円柱状に形成してなる中空糸膜束と、
    前記中空糸膜束の外周部に装着されたシート体とを備える中空糸型血液処理装置であって、
    前記シート体は、前記中空糸膜束の外周部側から中心軸側に向かう方向に、前記中空糸膜束を締め付けた状態で装着され、
    前記中空糸膜束には、同心的に配置された内側中空糸膜束と外側中空糸膜束とが含まれ、
    前記シート体には、前記内側中空糸膜束の外周部に装着された内側シート体と、前記外側中空糸膜束の外周部に装着された外側シート体とが含まれており、
    前記内側シート体の前記内側中空糸膜束に対する締め付けの程度は、前記外側シート体の前記外側中空糸膜束に対する締め付けの程度よりも低く、
    前記内側中空糸膜束が前記外側シート体によって過剰に締め付けられるのを防止することを特徴とする中空糸型血液処理装置。
  6. 前記内側シート体と前記外側シート体とは、それぞれ、メッシュ状をなすものであり、
    前記内側シート体の目開きは、前記外側シート体の目開きよりも大きい請求項５に記載の中空糸型血液処理装置。
  7. 前記中空糸膜束は、前記各中空糸膜同士の間を血液が通過するものであり、該血液との間で熱の交換を行なう熱交換機能を有する請求項５または６に記載の中空糸型血液処理装置。
  8. 人工肺である請求項７に記載の中空糸型血液処理装置。
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