JPS581602B2 - チユウクウシガタマクイドウソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複数の中空糸を束ねて構成した中空糸束をケ
ース内の所定の装填領域に装填し、前記中空糸の半透膜
等の壁膜の内側である中空部分と、前記中空糸の前記壁
膜の外側との間で、浸透、透析、限外濾過、逆浸透等の
現象を利用して、との壁膜を通して物質を移動させるよ
うにした中空糸型膜移動装置に関するものである。

このような中空糸型膜移動装置の一実施形態である中空
糸型血液透析装置は、腎臓機能不全患者、薬物中毒患者
等の血液中から有害不純物を分離除去して血液の浄化を
行うだめの人工腎臓における血液透析装置として有用で
あり、また酸素と炭酸ガスとの交換を行うだめの人工肺
における血液酸素附加装置としても有用である。

このような人工腎臓用中空糸型血液透析装置の一例が第
１図に示されている。

第１図において、その上下端がそれぞれ開口している円
筒形ケース１を有している。

ケース１の上端部及び下端部には円筒状膨出部３７及び
３８がそれぞれ形成され、膨出部３８には透析液導入管
２が、まだ膨出部３７には透析液導出管３が左右に対向
してそれぞれ配設されている。

また膨出部３７の上端部及び膨出部３８の下端部のそれ
ぞれの外周面にはねじ溝８がそれぞれ形成されている。

ケース１内には、円筒状膨出部３７，３８、透析液導入
管２及び透析液導出管３を除く全領域に亘って（即ち、
装填領域２５内に）、中空糸束６が装填されている。

そしてセルロース等の適当材料から成りかつケース１と
ほゞ等長の中空糸５の多数がその全長に亘って非常に密
に束ねられることによって、この中空糸束６が構成され
ている。

通常は中空糸５は外径が約０．３ｍ程度であって、その
１万本〜１．５万本が束ねられてその有効膜表面積が１
ｍ２程度の中空糸束６を構成している。

またこの中空糸束６の上端部及び下端部はポリウレタン
、シリコーン、エポキシ樹脂等の適当材料から成るポツ
テイング材７によってそれぞれ固められ、この中空糸束
６はケース１内の全体に亘ってほゞ密に装入されている
。

そして上側及び下側蓋体１３をケース１の上下開口にあ
るポツテイング材７に当てかってから、締付けリング１
７，１８のねじ溝２１をケース１のねじ溝８にねじ込む
ことによって、ケース１の上下端と締付けリング１７．
１８の内向きフランジ部１９との間に、ポッテイング材
７の外周囲部と蓋体１３の外周囲部とを締付け固定する
ようにしている。

なお上下のポツテイング材７をこのように締付け固定す
ることによって、中空糸束６の上下端もケース１に対し
て固定されるので、中空糸束６はケース１内に装填され
ることとなる。

そしてこの装填状態においては、それぞれの中空糸５は
ポツテイング材７の滑らかな外側面にその上下端をそれ
ぞれ開口させている。

上側及び下側蓋体１３は血液導入管１４及び血液導出管
１５をそれぞれ有し、またこれらの管に連なる部分にお
いて僅かに外側へ膨出した円形の膨出部１３Ａを有して
いる。

従ってポツアイング材７と蓋体１３との間には管１４．
１５の内側端に連なる血液通過領域２０がそれぞれ形成
されている。

締付けリング１７，１８はＡＳ樹脂等の適当な材料から
成り、またその内周囲に前述のねじ溝２１を有している
。

上述の如き第１図に示す血液透析装置を用いて血液の透
析を行う場合には、透析液３５を透析液導入管２からケ
ース１内に導入すると共に、患者の動脈から取出された
透析すべき血液３６を血液導入管１４からケース内に導
入すればよい。

ケース内に導入された透析液３５はその導入口２２から
円筒状膨出部３８に分配されて中空糸束６内に浸入する
ので、多数の中空糸５間に形成されている隙間を通って
上方へ移動し、次いで円筒状膨出部３７に流入し、逐に
は導出口２３から透析液導出管３を通してケース１の外
部に導出される。

まだケース１内に導入された血液３６はその導入口２４
から上方の血液通過領域２０を通してそれぞれの中空糸
５の上端開口に適当に分配されつゝ導ひかれる。

故に血液３６はこれらの開口から中空糸の壁膜の内側で
ある中空部分を透析液とは向流的に通過し、次いで中空
糸５の下端開口、下方の血液通過領域２０、導出口及び
血液導出管１５をそれぞれ通して逐にはケース１の外側
に導出される。

上述の状態においては、血液３６と透析液３５とが中空
糸の壁膜を介して向流的に接し、両者の間で透析が行わ
れる。

故に血液は尿素、尿酸、クレアチニン等の老廃物を透析
液３５によって除去され、この浄化された血液はケース
１の外部に導出されてから患者の静脈に戻される。

この場合、透析液側を陰圧して透析液３５と血液３６と
の間で限外瀘過を行ない、血液中から水分をも除くこと
が出来る。

上述の如き公知の中空糸型血液透析装置は、中空糸を用
いているので、小型であっても大きい有効表面積を得る
ことが出来、このために従来公知のコイル型又は平板型
のものに較べて小型化することが可能である。

故に血液充填量が少なくてすむので、透析を受ける患者
の透析時における身体的負担を軽減することが出来、ま
だ取扱いも簡便である。

更にまた耐圧性が良好であると共に、限外濾過性が優れ
ている。

このように良好な透析効果が得られる中空糸型血液透析
装置は幾多の長所を備えているので、近時多用されつゝ
あるが、第１図に示す従来公知の中空糸型血液透析装置
においては、次のような欠陥が生ずる。

即ち、第１図に示す中空糸型透析装置においては、１万
本〜１，５万本の中空糸５を極めて密に束ねてケース１
内に装填しているので、総ての中空糸にほソ均等に透析
液３５を濯流させることは困難である。

特に中空糸束６とケース１の内壁面との間を通過する透
析液３５の量が比較的多く、このために中空糸束６の中
心部分においては透析率が極めて低い状態になっている
ことが実験的に確認されている。

更にまだ、血液と透析液との中間の濃度を有する境界膜
が半透膜である中空糸の壁膜の両側に形成され、これら
の境界膜が透析効率を低下させることが知られている。

本出願人はこのような欠陥を解決するために、特願昭５
０−１３５６３号（特開昭５１−１０１７９０号公報参
照）及び１９３５５号（特開昭５１−９３７８７号公報
参照）等として全く新規な中空糸型膜移動装置を既に提
案した。

これらの発明によれば、ケースを外側に部分的に膨出さ
せるか或いはケース内側面に邪魔板を設け、望ましくは
透析液を装置に再循環させて実質的に透析液の流速を上
げることにより、中空糸の長さ方向とは直交する方向へ
の成分を有する流れ（以下においてクロスフローと称す
る。

）を有効に生じさせるようにしている。

この一例を第２図に示すと（第１図と共通する部分には
共通の符号を付して説明を省略した）、ケース１の両側
面には左右互いに食い違う如くに３つの膨出部３９，４
０，４１と４２，４３．４４とが夫々設けられ、最下方
の膨出部４１には透析液循環用の導入口４５を有する導
入管２９が取付けられ、また最上方の膨出部４２には透
析液循環用の導出口４６を有する導出管２６が取付けら
れている。

このように構成すれば、導出管２６からポンプ吸引され
て透析液が排出されることにより、各膨出部内に形成さ
れる膨出空間内に透析液の一部分が流れ込み、この動作
が順次繰返されるので図示しだ如く透析液が中空糸束６
内でうねりを生じて上昇する。

これによつで有効なクロスフローが生じて上述の境界膜
を破壊し得ると共に、透析液の高速循環により透析効率
が良好となる。

このようなクロスフロー（交差向流）型の透析装置につ
いて本発明者は鋭意検討を重ねた結果、クロスフローを
有効に生じさせるためには膨出部の形状、大きさ及び形
成位置が極めて重要であることが明らかとなった。

然も膨出部の大きさが中空糸束の幅との関係で一定の範
囲からずれるとクロスフローが劣えることも分った。

本発明は前記特願昭５０−１３５６３号及び１９３５５
号等によるクロスフロ一タイプの特長を生かしつつ更に
これを改良すべく発明されたものであって、冒頭に述べ
た装置において、（ａ）前記中空糸の外側を流れる流体
を前記ケース内に導入するために前記ケースに設けられ
た少なくとも１つの流体導入口。

（ｂ）前記流体を前記ケース外に導出するだめに前記ケ
ースに設けられた少なくとも１つの流体導出口。

（ｃ）前記装填領域の一方の側面を凸面状に部分的に膨
出させることによって前記ケースに形成され、前記流体
導入口から前記流体導出口へ流れる前記流体の少なくと
も一部分が通過し得るように構成された少なくとも１つ
の第１膨出領域。

（ｄ）前記中空糸の長さ方向において前記第１膨出領域
とほゞ連続した曲面が形成されるように、前記第１膨出
領域に連続して前記ケースに形成されかつ前記装填領域
側に凹面状にへこんでいる少なくとも１つの第１凹状部
。

（ｅ）前記装填領域の前記一方の側面に対向する他方の
側面を凸面状に部分的に膨出させることによって前記ケ
ースに形成され、前記流体導入口から前記流体導出口へ
流れる前記流体の少なくとも一部分が通過し得るように
構成された少なくとも１つの第２膨出領域。

（ｆ）前記中空糸の長さ方向において前記第２膨出領域
とほゞ連続した曲面が形成されるように、前記第２膨出
領域に連続して前記ケースに形成されかつ前記装填領域
側に凹面状にへこんでいる少なくとも１つの第２凹状部
。

を夫々具備し、前記第１膨出領域と前記第２凹状部とが
ほゞ同一位置にて互いに対向し、前記第１凹状部と前記
第２膨出領域とがほぼ同一位置にて互いに対向している
ことを特徴とする中空糸型膜移動装置に係るものである
。

このように構成することによって、極めて自然に強力な
クロスフローを起こすことが出来、物質移動効果を一段
と向上させることが可能となる。

なお上述の第１及び第２膨出領域の数は任意に選択出来
るが、夫々１〜４つ設けられるのが適当であり、まだ上
述の第１及び第２凹状部も夫々１〜４つ設けられるのが
適当である。

次に本発明を人工腎臓用の血液透析装置に適用した実施
例を第３図〜第１２図に付き述べる。

なおこれら実施例においては、第１図及び第２図に示す
装置と共通する部分には共通符号を付して説明を省略す
る。

まず、第３図〜第１０図に付き本発明の第１の実施例を
説明する。

血液透析装置１０のケース１は左端から右端に至るまで
ほゞ同形の横断面を有する扁平形状に構成されている。

この扁平形状は長方形の互いに対向する一対の短辺を半
円形状に膨出させだほゞ篇平楕円柱形状であるので、蓋
体１３の血液通過空間２０内に血液が滞留するエッジ部
分がなくなり、このだめケース内を通過する血液３６の
凝固を効果的に防止し得る。

しかしこれに代えて楕円形状又はほゞ長方形で四隅にア
ールを付けた形状等の横断面とすることも可能であり、
また扁平形状とする必要のない場合には、ほゞ正方形で
四隅にアールを付けた形状等であってもよい。

その左右が点対称的に構成されているケース１の互いに
対向する一対の側面５０及び５１には、これら側面の幅
Ｗに亘っていくつかの膨出部がそれぞれ形成されている
。

即ち、一方の側面５０には３つの断面凸面状の膨出部５
２，５３，５４が、また他方の側面５１には３つのやは
り断面凸面状膨出部５５，５６，５７がそれぞれ形成さ
れている。

これらの膨出部は側面５０，５１の全巾に亘ってそれぞ
れ形成されているが、膨出部５２〜５４と膨出部５５〜
５７とは上下に互いに食い違う如くに配されている。

これを具体的に説明すると、下側にある互いに隣接しだ
各膨出部５２，５３間、５３，５４間には、これら膨出
部と連続した波形の曲面をなす如くに装填領域２５側に
凹面状にへこんだ凹面部５８．５９が夫々ケース側面５
０に設けられている。

まだ上側にある互いに隣接した各膨出部５５．５６間、
５６．５７間には、これら膨出部と連続した波形の曲面
をなす如くにやはり装填領域２５側に凹面状にへこんだ
凹面部６０．６１が夫々ケース側面５１に設けられてい
る。

そして、全体として、下側の膨出部５２〜５４及び凹面
部５Ｂ ，５９と、上側の膨出部５５〜５７及び凹面部
６０．６１とがいわば蛇行状のケース側面を形成するよ
うに配されている。

即ち、膨出部５５と凹面部５８、凹面部６０と膨出部５
３、膨出部５６と凹面部５９、凹面部６１と膨出部５４
が中空糸束６の長さ方向において夫夫ほマ同一位置に存
在している。

換言すれば、凹面部５８〜６１のうち中空糸束６に接触
してこれを支持する支持部６２が位置的にみて各膨出部
５２〜５７の頂点部分とほゞ同一位置にて対向している
。

なおこれらの各膨出部は、中空糸束６の長さ方向におい
て長さＤに亘って形成されていると共に、中空糸束６の
長さ方向と直交する方向において長さしの最大膨出深さ
を有している。

この場合クロスフローを有効に生ぜしめるだめには、１
／４Ａ≦Ｌ≦４Ａ ・・・・・・・・・・・・（Ｉ）
Ａ≦Ｄ≦１２Ａ ・・・・・・・・・・・・（
ＩＩ）（但しＡは中空糸束６の幅又は装填領域２５０幅
を表わす） なる関係を満足しているのが必要であることが判明した
。

膨出部５５の左側には、透析液を排出するのに用いられ
かつ幅Ｗに亘って延びる長手状の導出部６３がケースと
一体又は嵌着可能に設けられ、この導出部には透析液導
出管２８が一体に取付けられている。

この導出部は第４図に明示する如く、巾狭のスリット６
４を有するオリフイス６５として構成され、透析液が偏
流することなく均一に導出されるようになっている。

また膨出部５４の右側には、透析液を供給するのに用い
られかつやはり幅Ｗに亘って延びる長手状の導入部６６
がケースと一体又は嵌着可能に設けられ、この導入部に
は透析液導入管２７が一体に取付けられている。

この導入部は導出部６３と同じくスリット６７を有する
オリフイス６８として構成され、透析液が場所的に均一
に導入されるようになっている。

また、膨出部５７には、この内側に循環用の透析液が接
線方向に送り込まれるように透析液循環用の長手状の導
入部６９が幅Ｗに亘って一体に又は嵌着可能に設けられ
、この導入部に導入管２９が一体に取付けられている。

膨出部５２には、この内側から循環用の透析液が接線方
向に送り出されるように透析液循環用の長手状の導出部
１０が一体に又は嵌着可能に設けられ、この導出部に導
出管２６が一体に取付けられている。

導入部６９及び導出部７０も巾狭のスリツ｝７１．７２
を有するオリフイス７３．７４として夫々構成されてい
るため、循環用の透析液は場所的に均一な状態で導入及
び導出されることになる。

また透析液循環用導出管２６には循環用導管７５が接続
されている。

この導管７５は逆流防止弁７６、循環用ポンプ７７及び
流量調整弁７８をそれぞれ介して前記導出管２６を透析
液循環用導入管２９に接続している。

なお循環用ポンプ７７は渦巻ポンプ、軸流ポンプ、往復
ポンプ、歯車ポンプ等の各種のポンプであってよい。

透析液排出用導出管２８には、その一端を透析液排出タ
ンク（図示せず）に接続されている排出用導管７９の他
端が接続され、この導管７９中には、必要に応じて逆流
防止弁８０及び流量調整弁８１がそれぞれ設けられてい
る。

また透析液供給用導入管２７には、その一端を透析液供
給タンク（図示せず）に接続されている供給用導管８２
の他端が接続され、この導管８２中には、必要に応じて
、逆流防止弁８３及び流量調整弁８４がそれぞれ設けら
れている。

なお導管７５，７９，８２は塩化ビニルその他の合成樹
脂製パイプの内側面にシリコーンコーティングを施した
ものであってよい。

まだこれらの導管に、必要に応じて、流量計、自動流量
調整機構、吸引ポンプ、送込みポンプ等を設けることが
出来る。

ケース１の左右端部は既述の如くその中間部分とほソ同
形の扁平形状であり、また中空糸束６の上下端もこれと
ほゞ同形の扁平形状に束ねられ、従ってポツテイング材
７もこれとほマ同形の扁平形状である。

まだ両端の蓋体１３と、これらの蓋体を締付け固定する
締付リング１７．１８とはやはり上述の形状とほソ同形
の扁平形状である。

まだ蓋体１３の内側に形成されている血液通過領域２０
は上記扁平形状とほマ相似した長手状となっている。

ケース１の両端の全周囲には係合用条溝８５がケースと
一体にそれぞれ形成されている。

また締付けリング１７．１８の先端附近の内周面の全周
囲には係合用突条部８６がこれらのリングと一体にそれ
ぞれ形成されている。

従ってケース１の両端部に締付けリング１７．１８を圧
入すると、ケース１の係合用条溝８５にリング１７，１
８の係合用突条部８６が第４図に明示する如くクリック
動作に伴って係合する。

故にケース１にリング１７，１８が強固に止着され、こ
の際、ポツテイング材７及び蓋体１３がケース１と締付
けリング１７．１８との間にそれぞれ締付け固定される
。

なおケース１の両端部における上述の締付け固定構造は
、第１図に示す如く、ケース１の両端部を円筒形となし
かつねじ込み形式とすることも可能である。

この場合、その両端を円形に束ねられかつ固められた中
空糸束６は柔軟性に富んでいるので、中間部分では装填
領域２５の扁平形状にならって扁平形状となる。

この場合装填領域２５の扁平度はその断面における長さ
Ｗと幅Ａとの関係がＷ＝ｋＡ（１＜ｋ＜４０）であって
よく、ｋ＝１．５〜２０であるのが有効なクロスフロー
を得る点からみて好ましく、２〜１０であるのが更によ
い。

なお装填領域２５の横断面積は１５〜３０ｃｍ２程度、
例えば２０ｃｍ２であってよく、またこの装填領域中の
中空糸の占有率は１０〜６０％程度、例えば３０％であ
ってよい。

故に装填領域２５における透析液通過用空間の占有率は
４０〜９０％程度、例えば７０％であってよい。

まだ膨出領域５２〜５７には実質的には中空糸５は装填
されていない。

なお本発明における膨出部５２〜５７は、そこに送り込
まれた流体がとの膨出部中を比較的迅速に移動し得るよ
うに、装填領域２５に較べて抵抗が小さいのが好ましい
。

従ってこれら膨出部には中空糸５が実質的には装填され
ていないのが好ましく、仮に装填されているにしても、
装填領域２５よりは装填密度が充分に小であるのが好ま
しい 従って使用に際しては、流量調整弁８４によって所定の
流量、例えば２００ｍｌ／ｒｎｉｎに調整されつゝ透析
液供給タンクの透析液３５が供給用導管８２からこの流
量調整弁８４及び逆流防止弁８３を通して透析液導入管
２７に送り込まれる。

そしてこの送り込まれた透析液は導入口８７からケース
１内に導入され、このケース１内に導入された透析液３
５は左方に移動する。

ケース内に透析液３５が充分に装填された頃を見計らっ
て循環用ポンプ７７を駆動し始めると共に、第１図の場
合と同様に、血液３６を血液導入管１４からケース内に
導入し始める。

この場合、供給用導管８０からの透析液３５の導入は初
期状態と同様にして引続き行われている。

故にこの導入分にほゞ相当する透析液が導出口８８から
透析液導出管２８を通して排出用導管７９に排出される
。

次いでこの透析液は逆流防止弁８０及び流量調整弁８１
を通して透析液排出タンクへと排出される。

なお循環用ポンプ７７が上述の如く駆動し始めると、装
填領域２５の左方の透析液３５は導出口８９及び透析液
循環用導出管２６を通して循環用導管７５に導かれる。

次いでこの透析液３５は逆流防止弁７６、ポンプ７７、
流量調整弁７８及び透析液循環用導入管２９をそれぞれ
通して導入口９０からケース内に導入される。

この導入量、換言すれば透析液の循環量は例えば５００
０ｍｌ／ｍｉｎであってよい。

このように透析液３５がその導入口９０からケース１に
導入されると、この液はまず膨出部５７内に導入され、
次いでとの膨出部の壁面を伝わって中空糸束６をこれと
交差する方向に通過して装填領域２５に較べて著しく抵
抗の小さい膨出部５４に浸入する。

この透析液は膨出部５４内壁面を伝わってほゞＵターン
状に中空糸束６側に戻される。

この場合、膨出部が全体として蛇行状に設けられている
ので、第４図に訃いて矢印３５にて誇張して示すように
透析液は上下にうねりを生しっぺ移動し、このために少
くとも部分的にクロスフローを有している。

何故ならば、透析液循環用導出管２６から循環用ポンプ
７７によって透析液３５を吸引すると、導出口８９近傍
の透析液はその導出口８９を経てケース１の外部に送り
出される。

このためにこの領域に向ってその近傍の透析液が移動す
る。

従って結果的には、抵抗の小さい非装填領域である膨出
部５５の上方部分にある透析液は中空糸束６内に浸入す
るので、抵抗の小さい膨出部５５の下方部分にある透析
液は速やかに上方へ移動する。

この移動によって、中空糸束６内にある透析液が前記下
方部分に流入し、膨出部５３の下方部分の透析液が膨出
部５５に移動し、この移動に伴って膨出部５３内の上方
にある透析液が膨出部５３の下方に向って移動する。

このような動作が行われることによって第４図において
矢印にて示すように一方の側から他方の側へ順次移動し
、従って上下にうねりを生じつゝ右方から左方へ移動す
る。

まだ中空糸束６を通って左方へ移動するに際し、導入部
６９は装填領域２５のほゞ全巾に亘るスリット状のオリ
フイス７３として構成されているので、中空糸束６全体
に対して場所的に均一な透析液のＫ九を生じさせること
が出来る。

然も導出部７０も中空糸束６のほゞ全巾に亘ってスリッ
ト状に形成されているので、場所的に均一に透析液を集
めて排出することが出来る。

この流れは中空糸束６全体において生じるだめ、透析液
３５のクロスフローが極めて効果的に生じる。

本実施例によれば、膨出部５２〜５７と凹面部５８〜６
１との組合せによってケース側面を蛇行状となしている
から、透析液３５は極めて自然に中空糸束６を横切って
流動する。

即ち、例えば、膨出部５４から送り出された透析液３５
はすぐ上方の膨出部５６内に中空糸束６を通じて侵入し
、この際、上方の凹面部６１の存在によって透析液は流
れを乱されることなく極めてスムースに膨出部５６に到
達する。

この現象は上方の膨出部から下方の膨出部へと透析液が
流動する場合も同様に起こるものである。

また膨出部５３〜５７の深さＬ及び長さＤを前記（■）
、（■）式で表わされる範囲に限定しているので、クロ
スフローが更に効果的に生じることが見出された。

これを第５図〜第８図に付き説明する。

第５図は、深さＬが１／４Ａ未満であって前記（Ｉ）式
を満足しない場合を示しているが、膨出部５３，５５，
５６の奥行きが浅いために透析液３５ぱ中空糸束６に沿
って流れてしまい、膨出部内に侵入した透析液３５は中
空糸束６に交差する方向に強力に送り出されず、中空糸
束６の中央部分にまで侵入せず、従ってクロスフローが
部分的にしか生じなくなる。

第６図は、長さＤがＡ未満であって前記（■）式を満足
しない場合を示し、これでは膨出部５３，５５，５６が
幅Ａに対してサイズが小となるから、中空糸束６に対す
る切角のクロスフロー成分が中空糸束６の中央部分にま
で侵入し得す、やはり有効ではない。

第７図は、深さＬが４Ａを越えて前記（Ｉ）式を満足し
ない場合であるが、これでは膨出部５３，５５，５６の
膨出深さが極端に大であるだめに、これら膨出部内に入
り込んだ透析液３５が図示の如き渦流を部分的に生じて
しまい、この結果透析液のスムースな流れが阻害され、
クロスフロー成分の強さが弱くなってしまう。

第８図は、長さＤが１２Ａを越えて前記（Ｉ［）式を満
足しない場合であるが、膨出部５５があまりに長く延び
ているため、膨出部内に入り込んだ透析液３５の流れの
強さがその進行方向に行くにつれて弱まり、結果として
中空糸束６に沿う流れに負けてクロスフローが効果的か
つ強力に生じないことになる。

なお新たな透析液３５が導入口８７からケース内に導入
され、まだこれにほソ相当する量の透析液が導出口８８
から排出されるが、クロスフローによって透析液が中空
糸と衝突して攪乱流が生じる。

上述したことから、透析液け効果的なクロスフローを生
じ、このクロスフローによって、中空糸５の壁膜に形成
される境界膜が広範囲に亘って破壊される。

このために中空糸５の壁膜の両側において、血液中の諸
成分濃度と透析液の諸成分濃度との有効な濃度差が維持
され、従って優れた透析効果が得られる。

また上述のクロスフローによって、透析液３５には中空
糸束６の中心部分に向う力が順次作用して透析液に攪乱
流が生じ、このためにこの中心部分を通過する透析液の
量が第１図に較べて増大する。

また透析液の循環量が非常に多量である場合、装填領域
２５内の透析液の移動が高速にて行われ、壁膜の外側に
形成される境界膜に透析液が一層効果的に作用する。

このためにこに境界膜が一層効果的に破壊されることに
なる。

また透析液の循環量を変化させてその移動速度を調整す
ることによって、これらの境界膜の破壊の程度を極めて
容易に変化させることが可能である。

なお透析液の移動速度が大きくなると、第９図において
ｖ１からｖ４にて示す如く透析される物質の分子量に応
じて透析効果は変化するので、透析状態がアンバランス
になる。

しかし透析液の大部分を循環させて一部のみケース外に
排出することによって上述の如き欠陥が是正されること
を本発明者は解明した。

即ち第１０図における曲線Ｎ１は透析液を高速度（第９
図における速度Ｖ４に相当）で一回だけ移動させると、
すなわち再循環させることなく単に一回だけ使用すると
、第９図における曲線ｖ４と同様の分子量と単位時間あ
たりの透析性が得られる。

この場合、透析液を高速で流すことによって、図に示さ
れるように分子量の小さい成分ほど速かに透析される傾
向が助長される。

一方同一の透析液を透析ケースに再循環させると、再循
環される透析液中には、比較的透析され易い分子量の小
さい物質程、透析液中の濃度が増加するので、血液中の
同成分との濃度差が小さくなるため、低分子量の成分の
みが急速に透析されすぎるという透析性のアンバランス
が是正される。

さらに本発明のようにクロスフローを生じるタイプでは
、再循環によって透析液の流れを早くすることによって
、より有効なクロスフローが生じるので、全般的な透析
性のレベルが向上し、透析性のバランスも更に向上する
。

このように、再循環の速度を増すことによって分子量の
大小による透析効果のアンバランスは大きく減少し、再
循環の速度を増加させると第１０図におけるＮ２，Ｎ３
，Ｎ４に示すように分子量と透析性のバランスが向上す
る。

以上のことから明白なように、ケースに対する透析液の
排出及び供給量と循環量とをそれぞれ制御すれば透析す
べき各種の物質について所望の割合の透析を行い得られ
、また単位当りの透析液についての透析効果を増大させ
得られる。

なおこれ迄は中空糸型血液透析装置の透析効果が従来か
ら用いられているコイル型又に平板型のものに較べて良
好で満足すべきであるから、各成分における透析性のア
ンバランスを助長するような透析液を高速で移動させる
ことは考えなかった。

また従来の中空糸型の血液透析器では、透析液の速度を
増すと透析液がケースに沿って流れるいわゆるチャネリ
ング現象が急激におこり透析液の浪費を招くという欠点
もあった。

また透析液を再循環することは、透析液中の透析物質の
濃度が増加し、血液中の同成分との濃度差が接近するの
で、透析性が低下すると考えられていた。

しかし本発明者は上述の如き解明を加えることによって
透析液の再循環を思い至った。

殊に本発明の如きクロスフローを生じる新しいタイプの
透析装置ではチャネリングが生じず、極めて好ましい透
析液のクロスフローを生じるので、再循環によって透析
液の流れを速めると、透析性そのものも、透析バランス
も向上する。

本実施例のように、透析液を循環によって各成分につい
ての透析の割合のアンバランスによって透析患者に副作
用が現われる恐れが少ない。

また上述の再循環速度を変化させることによって、各成
分についての透析のバランスをも変化させることが可能
である。

故に患者の年令、体力、病状等に合せそ各成分について
の割合を変化させれば、いわゆる対症透析が可能となる
。

透析液の供給量と循環量との比は、１：５０〜１：０．
５であるのが好ましく、１：３０〜１：１であるのが更
に好ましい。

次に本発明の第２の実施例を第１１図に付き述べる。

本実施例においては、膨出部及び凹面部の形状が前記第
１の実施例と異なり、共通する部分には共通の符号を付
して説明を省略する。

即ち、ケース側面５０，５１には、同一形状の夫々３つ
の膨出部９２，９３，９４及び９５，９６，９７と、こ
れら膨出部間においてこれらに連続した夫々２つの凹面
部９８，９９及び１００，１０１とが夫々形成されてい
て、前記第１の実施例と同様にケース側面が全体として
蛇行状になっている。

但し、上述の各膨出部及び各凹面の形状が異なっていて
、これらは傾斜の幾分緩やかな曲面部１０２とこれより
傾斜の急な曲面部１０３とからなっている。

従って、透析液３５は上述の曲面部１０２によってスム
ースに上述の各膨出部に送り込まれた後、上述の曲面部
１０３によって中空糸束６中に急角度にて侵入すること
になるので、透析液３５の流れがスムースとなり、クロ
スフローが強力に起コる。

次に本発明の第３の実施例を第１２図に付き述べる。

本実施例では、膨出部及び凹面部の形状、透析液の循環
方法が前記第１の実施例と異なり、共通する部分には共
通符号を付して説明を省略する。

即ち、ケース１の側面５０に形成されだ膨出部１１２，
１１３，１１４，１１５と側面５１に形成された膨出部
１１６，１１７，１１８とは上下互いに食い違う如くに
配されている。

そして膨出部１１２，１１３と１１４，１１５、膨出部
１１６と１１８は左右対称的に構成されていて、これら
各膨出部は透析液循環用の導入部６９のオリフイス７３
側に配された直線部１１９即ち傾斜平面と、その反対側
に配されかつ直線部に連つだ曲面部１２０即ち円筒面と
によって形成されている。

また膨出部１１７は左右２つの曲面部１２１，１２２即
ち２つの半円筒面からなっていて、丁度膨出部１１６，
１１８とを左右から突き合わして合成したような形状に
なっている。

また各膨出部間の凹面部１２３は上述の膨出部に連続し
ている。

そして膨出部１１７の中央部に対してオリフイス７３が
開口するように構成されている。

寸だ膨出部１１６の左側及び膨出部１１８の右側には、
循環透析液のスリット状導出口８９を具備する導出部７
０が夫々一体に設けられている。

なおオリフイス７３の中央部には透析液循環用導入管２
９が、また導出部７０の夫々の中央部には透析液循環用
導出管２６がそれぞれ連設されている。

この導出管はまた中央部において三つ又状に形成され、
この中央部から透析液が排出される。

寸だ一方の透析液循環用導出部７０に対向して膨出部１
１５側面には透析液排出用導出管２８が、まだ他方の透
析液循環用導出部７０に対向して膨出部１１２側面には
透析液供給用導入管２７が夫夫連設されている。

本実施例によれば、ケース１の両端に循環用導出部７０
を設けかつ中央部に循環用導入部６９を設けているだめ
に、透析液が両側から吸引されながら左方及び右方へ夫
々導びかれ、左方へ移動する透析液は血液に対し向流的
に、まだ右方へ移動する透析液は血液に対し並流的に流
動する。

然もこの際、導入部６９と導出部７０との間の距離が半
減されているので、クロスフローは第４図に示す場合よ
りもずっと強力に起こり、導出口８９近傍にて弱まる恐
れがない。

まだこの場合クロスフローが生じる回数も必然的に多く
なるので、透析効率が著しく改善される。

なお各膨出部内における透析液の挙動については、直線
部１１９により極めて抵抗小にして透析液が移動し、曲
面部１２０により非常に効果的に中空糸束６内にほソ直
角方向に導入されることになる。

従ってクロスフロー効果がその膨出部の形状によって更
に向上する。

以上本発明を実施例に基いて説明したが、本発明はこれ
ら実施例に限定されるものではなくその技術的思想に基
いて更に弯形が可能であることが理解されよう。

例えば、上述の膨出部及び凹面部の形状を様々に変化さ
せることが出来るし、またケース外側面は平担にしてこ
の内側面に波形板を取付けて上述の膨出部及び凹面部を
形成することも可能である。

まだ上述の実施例において、透析液の流動方向を変え、
例えば前記第３の実施例に関しては循環透析液の導入及
び導出を互いに逆にしてもよい。

そして透析液の導入及び導出口を夫夫２つ以上設けるこ
とも可能である。

まだ透析液補充用の導入口及び導出口をケースに直接設
けたが、これらを循環透析液の再循環回路に設けてもよ
い。

即ち、再循環回路に小型の透析液の貯槽を組込み、との
貯槽に補充用透析液の導入口及び排出口を形成しかつ再
循環用導管を接続すればよい。

また透析液を再循環させずに単に導入及び導出するよう
にしてもよいが、この場合は上述の再循環用導入口及び
導出口を透析液供給用の導入口及び導出口とすればよい
。

また上述の実施例においては、横型の装置について述べ
たが、縦型にして用いてもよい。

また液と液との間の透析を行う装置に本発明を適用した
が、液とガスとの間若しくはガスとガスとの間の物質移
動にも本発明を適用することが出来る。

例えば、上述の実施例においては、人工腎臓用血液透析
装置に本発明を適用したが、人工肺用血液酸素付加装置
にも本発明を適用することが出来る。

この場合、中空糸５の壁膜の内側である中空部分に血液
を流し、その外側にガスを流せばよい。

更にまた本発明は逆浸透を利用した水の浄化や脱塩、ジ
ュースの濃縮等の食品の加工処理、ビール工業における
酵母や不要物の除去等にも広範囲に応用することが出来
る。

本発明は上述の如く、凸面状の第１膨出領域と凹面状の
第２凹状部、凸面状の第２膨出領域と凹面状の第１凹状
部を共にほマ同一位置にて互いに対向させ、かつ第１膨
出領域及び第１凹状部、第２膨出領域及び第２凹状部が
ほゞ連続した曲面をなす如くに連続しているため、ケー
ス内にて極めて自然にクロスフローを起こすことが出来
、物質移動効果が一段と向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示すものであって、人工腎臓用の血液
透析装置の部分縦断した正面図である。 第２図は本出願人が既に提案した人工腎臓用の血液透析
装置の部分縦断した正面図である。 第３図〜第１０図は本発明を人工腎臓用の血液透析装置
に適用した第１の実施例を示すものであって、第３図は
人工腎臓用の血液透析装置の斜視図、第４図は第３図に
おける縦断面図、第５図は膨出部の深さが１／４Ａ未満
であるときの透析装置の一部縦断面図、第６図ぱ膨出部
の長さがＡ未満であるときの透析装置の一部縦断面図、
第７図は膨出部の深さが４Ａを越えたときの透析装置の
一部縦断面図、第８図は膨出部の長さが１２Ａを越えた
ときの透析装置の一部縦断面図、第９図は透析液の流速
による分子量と透析性との関係を示す曲線図、第１０図
は透析液の循環回数による分子量と透析性との関係を示
す曲線図である。 第１１図は本発明を人工腎臓用の血液透析装置に適用し
た第２の実施例を示すものであって、人工腎臓用の血液
透析装置の縦断面図である。 第１２図は本発明を人工腎臓用の血液透析装置に適用し
た第３の実施例を示すものであって、人工腎臓用の血液
透析装置の縦断面図である。 なお図面に用いられている符号において、６は中空糸束
、１０は血液透析装置、１４は血液導入管、１５は血液
導出管、３５は透析液、５２，５３，５４，５５，５６
，５７，９２，９３，９４，９５，９６，９７，１１２
，１１３，１１４，１１５，１１６，１１７，１１８は
膨出部、５８，５９，６０，６１ ，９８，９９，１０
０，１０１，１２３は凹面部、８７．９０は導入口、８
Ｂ，８９は導出口である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の中空糸を束ねて構成した中空糸束をケース内
   の所定の装填領域に装填し、前記中空糸の壁膜の内側で
   ある中空部分と、前記中空糸の前記壁膜の外側との間で
   、との壁膜を通して物質を移動させるようにした中空糸
   型膜移動装置において、（ａ） 前記中空糸の外側を
   流れる流体を前記ケース内に導入するために前記ケース
   に設けられた少なくとも１つの流体導入口。 （ｂ） 前記流体を前記ケース外に導出するために前
   二記ケースに設けられた少なくとも１つの流体導出口。 （ｃ）前記装填領域の一方の側面を凸面状に部分的に膨
   出させることによって前記ケースに形成され、前記流体
   導入口から前記流体導出口へ流れる前記流体の少なくと
   も一部分が通過し得るように構成された少なくとも１つ
   の第１膨出領域。 （ａ）前記中空糸の長さ方向において前記第１膨出領域
   とほマ連続した曲面が形成されるように、前記第１膨出
   領域に連続して前記ケースに形成こされかつ前記装填領
   域側に凹面状にへこんでいる少なくとも１つの第１凹状
   部。 （ｅ） 前記装填領域の前記一方の側面に対向する他
   方の側面を凸面状に部分的に膨出させることによって前
   記ケースに形成され、前記流体導入口から前記流体導出
   口へ流れる前記流体の少なくとも一部分が通過し得るよ
   うに構成された少なくとも１つの第２膨出領域。 （ｆ）前記中空糸の長さ方向において前記第２膨出領域
   とほゞ連続した曲面が形成されるように、前記第２膨出
   領域に連続して前記ケースに形成されかつ前記装填領域
   側に凹面状にへこんでいる少なくとも１つの第２凹状部
   。 を夫々具備し、前記第１膨出領域と前記第２凹状部とが
   ほソ同一位置にて互いに対向し、前記第１凹状部と前記
   第２膨出領域とがほゞ同一位置にて互いに対向している
   ことを特徴とする中空糸型膜移動装置。