JP6396795B2

JP6396795B2 - 医療器具の製造方法

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Publication number: JP6396795B2
Application number: JP2014507678A
Authority: JP
Inventors: 竹内　和彦; 和彦竹内; 瑛祐佐々木
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2018-09-26
Anticipated expiration: 2033-03-14
Also published as: EP2832387A4; JPWO2013146321A1; EP2832387B1; US9867919B2; WO2013146321A1; EP2832387A1; US20150010433A1

Description

本発明は、医療器具の製造方法に関する。

従来、人工肺としては、多数本の中空糸膜で構成され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（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の人工肺は、ハウジングと、ハウジング内に収納された、全体形状が円筒状の中空糸膜層と、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、脱炭酸ガスが行なわれる。

この円筒体形状をなす中空糸膜層は、多数本の中空糸膜を積層したものであり、各層では、１本１本の中空糸膜が円筒体の中心軸回りに巻回しつつ、当該円筒体の一端側と他端側との間を往復している。各中空糸膜は、それぞれ、一端側から他端側に向かう往路では、円筒体の中心軸回りに少なくとも１周（１回）巻回されており、他端側から一端側に向かう復路でも、円筒体の中心軸回りに少なくとも１周巻回されている。

このように巻回されている各中空糸膜は、その巻回回数が多ければ多いほど、全長が長くなり、それに比例して、当該中空糸膜内を通過するガスの圧力損失が増大してしまうという問題があった。この場合、各中空糸膜を介したガス交換を行ない難くなるおそれがある。

特許第４０４１２５４号公報

本発明の目的は、中空糸膜の内部を流体が通過する際、圧力損失が生じるのを抑制することができる医療器具の製造方法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有し、該多数本の中空糸膜を集積して、全体形状として円筒体の形状をなす母材から得られた中空糸膜層を備える医療器具を製造する方法であって、
円筒状をなすコア部材上に、前記多数本の中空糸膜を集積して、全体形状として円筒体の形状をなす前記母材を製造する第１の工程と、
前記母材の両端部をそれぞれ切断して、前記中空糸膜層を得る第２の工程とを有し、
前記第１の工程では、前記各中空糸膜を、それぞれ、前記コア部材の外周上に対し、その一端側の１箇所に設定された第１地点と、該第１地点に対し前記コア部材の中心軸回りに２０〜１７５°ズレた１箇所に設定された第２地点と、前記コア部材の他端側に前記第１地点に対し前記中心軸を介してほぼ反対側の１箇所に設定された第３地点と、前記コア部材の他端側に前記第２地点に対し前記中心軸を介してほぼ反対側の１箇所に設定された第４地点と、前記第１地点とほぼ同じかまたは前記第１地点よりも一端側の１箇所に設定された第５地点とを順に経由させ、当該中空糸膜は、前記第１地点から前記第２地点には、前記コア部材の周方向に沿って巻回し、前記第２地点から前記第３地点に向かう往路では、前記コア部材の周方向に沿って巻回しつつ、最短距離で前記第２地点から前記第３地点まで至り、前記第３地点から前記第４地点には、前記コア部材の周方向に沿って巻回し、前記第４地点から前記第５地点に向かう復路では、前記コア部材の周方向に沿って前記往路のときと同方向に巻回しつつ、最短距離で前記第４地点から前記第５地点まで至り、当該中空糸膜は、前記第１地点から前記第５地点に至る間に、前記中心軸回りに１周巻回するのみであり、
前記第２の工程では、前記第１地点と前記第２地点とを結ぶ第１の線と、前記第３地点と前記第４地点とを結ぶ第２の線とをそれぞれ想定したとき、前記母材の一端部の、前記第１の線よりも他端側の部分を切断するとともに、前記母材の他端部の、前記第２の線よりも一端側の部分を切断することを特徴とする医療器具の製造方法。

（２）前記第１の工程では、前記各中空糸膜を、それぞれ、前記第１地点から前記第２地点までを経由させる際、当該中空糸膜の前記中心軸方向の位置を規制する規制部材を用いる上記（１）に記載の医療器具の製造方法。

（３）前記各中空糸膜では、それぞれ、前記第１地点から前記第５地点までを順に経由する経路が複数回繰り返される上記（１）または（２）に記載の医療器具の製造方法。

（４）前記各中空糸膜の内径は、それぞれ、５０〜７００μｍである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の医療器具の製造方法。

（５）前記各中空糸膜の外径は、それぞれ、１００〜９００μｍである上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の医療器具の製造方法。

（６）前記中空糸膜の内径φｄ_１、前記中空糸膜の外径φｄ_２としたとき、内径φｄ_１と外径φｄ_２との比ｄ_１／ｄ_２は、０．５〜０．９である上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の医療器具の製造方法。

（７）前記中空糸膜層の最大外径は、２０〜２００ｍｍである上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の医療器具の製造方法。

（８）前記中空糸膜層の前記中心軸方向に沿った長さは、３０〜２５０ｍｍである上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の医療器具の製造方法。

また、本発明の医療器具の製造方法では、前記各中空糸膜は、それぞれ、多孔質のポリプロピレンで構成されているのが好ましい。

また、本発明の医療器具の製造方法では、前記第２の工程では、カッターを用いて切断を行なうのが好ましい。

本発明によれば、中空糸膜層となる母材では、各中空糸膜は、それぞれ、円筒体の中心軸に沿って往復する間に、すなわち、第１地点から第５地点に至る間に、前記中心軸回りに１周巻回する。これにより、各中空糸膜は、それぞれ、隔壁から他の隔壁までのその１本当たりの長さが、例えば特許文献１に記載の人工肺（往路で１回転、復路で１回転）での中空糸膜１本当たりの長さよりも短くなり、その結果、当該中空糸膜内を流体が通過する際、圧力損失を従来より抑制することができる。

中空糸膜の巻回回数を従来の人工肺よりも少なくすると、中空糸膜の折り返し点で、折り返し角度が鋭角になり、中空糸膜がそこに留まらず、他端側へズレ易くなる。これを防ぐために、本発明では、中空糸膜の第１地点と第２地点とを結ぶ部分と、第３地点と第４地点とを結ぶ部分とにより、中空糸膜の折り返し角度を鈍角にすることで、この位置ズレを防止することができる。

図１は、本発明の医療器具の製造方法によって製造された医療器具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に示す人工肺が備える中空糸膜層となる母材を示す斜視図である。図８は、図７中の矢印Ｆ方向から見た図である。図９は、図７に示す母材における中空糸膜層１層分を示す斜視図である。図１０は、図９に示す中空糸膜層１層分の展開図である。図１１は、１本の中空糸膜の横断面図である。図１２は、図７に示す母材を製造する工程を順に示す図（第１の工程の図）である。図１３は、図７に示す母材を切断する工程を順に示す図（第２の工程の図）である。図１４は、図１に示す人工肺における中空糸膜１本当たりの長さと、従来の工肺における中空糸膜１本当たりの長さとを比較するための図（（ａ）が前者の長さ、（ｂ）が後者の長さを示す）である。

以下、本発明の医療器具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。

図１は、本発明の医療器具の製造方法によって製造された医療器具を人工肺に適用した場合の実施形態を示す平面図、図２は、図１に示す人工肺を矢印Ａ方向から見た図、図３は、図２中のＢ−Ｂ線断面図、図４は、図２中の矢印Ｃ方向から見た図、図５は、図１中のＤ−Ｄ線断面図、図６は、図５中のＥ−Ｅ線断面図、図７は、図１に示す人工肺が備える中空糸膜層となる母材を示す斜視図、図８は、図７中の矢印Ｆ方向から見た図、図９は、図７に示す母材における中空糸膜層１層分を示す斜視図、図１０は、図９に示す中空糸膜層１層分の展開図、図１１は、１本の中空糸膜の横断面図、図１２は、図７に示す母材を製造する工程を順に示す図（第１の工程の図）、図１３は、図７に示す母材を切断する工程を順に示す図（第２の工程の図）、図１４は、図１に示す人工肺における中空糸膜１本当たりの長さと、従来の工肺における中空糸膜１本当たりの長さとを比較するための図（（ａ）が前者の長さ、（ｂ）が後者の長さを示す）である。なお、図１、図３、図４および図１２中の左側を「左」または「左方」、右側を「右」または「右方」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人工肺部１０Ａと備える熱交換器付き人工肺であり、例えば血液体外循環回路中に設置されるものである。

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）。

第１の蓋体２２Ａには、管状の血液流入ポート２０１およびガス流出ポート２７が突出形成されている。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の端面に形成されている。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）。

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、円筒状の中空糸膜層３Ａと、中空糸膜層３Ａの外周側（血液流出部側）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３Ａとフィルタ部材４１Ａとは、血液流入側から、中空糸膜層３Ａ、フィルタ部材４１Ａの順に配置されている。

図６に示すように、中空糸膜層３Ａは、ガス交換機能を有する多数本の中空糸膜３１で構成され、これらの中空糸膜３１が集積されたものである。この中空糸膜層３Ａは、後述するように、全体形状として円筒体の形状をなす母材３’から得られる。

中空糸膜層３Ａ（母材３’）の最大外径φＤ_ｍａｘは、２０〜２００ｍｍであるのが好ましく、４０〜１５０ｍｍであるのがより好ましい（図５参照）。また、中空糸膜層３Ａの中心軸方向に沿った長さＬは、３０〜２５０ｍｍであるのが好ましく、５０〜２００ｍｍであるのがより好ましい（図３参照）。このような条件を中空糸膜層３Ａが有することにより、当該中空糸膜層３Ａは、ガス交換機能に優れたものとなる。

また、各中空糸膜３１の内径φｄ_１は、それぞれ、５０〜７００μｍであるのが好ましく、７０〜６００μｍであるのがより好ましい（図１１参照）。各中空糸膜３１の外径φｄ_２は、それぞれ、１００〜９００μｍであるのが好ましく、１２０〜８００μｍであるのがより好ましい（図１１参照）。さらに、内径φｄ_１と外径φｄ_２との比ｄ_１／ｄ_２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の内腔（流路３２）にガス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。例えば、内径φｄ_１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φｄ_１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の内腔にガス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、φｄ_２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、延伸法または固液相分離法等を用いて、紡糸スピード、樹脂の吐出量等の条件を適宜調整することにより、所定の内径φｄ_１および外径φｄ_２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。また、中空糸膜３１は、延伸法または固液相分離法により壁部に微細孔が形成されたものがより好ましい、すなわち、多孔質のポリプロピレンで構成されたものがより好ましい。これにより、血液は、中空糸膜３１との間で、ガス交換が確実になされる。

図３に示すように、各中空糸膜３１の両端部、すなわち左端部（一端部）および右端部（他端部）は、それぞれ、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。

また、中空糸膜層３Ａは、円筒状ハウジング本体２１Ａと熱交換部１０Ｂとの間にほぼ隙間なく充填されており、これにより、中空糸膜層３Ａは、全体形状としてほぼ円筒状の形状をなしている。これにより、同様の形状の円筒状ハウジング本体２１Ａに対し、中空糸膜３１の高い充填効率が得られ（デッドスペースが少なく）、人工肺部１０Ａの小型化、高性能化に寄与する。

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、血液が図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、すなわち、人工肺部１０Ａの内周側に位置する熱交換部１０Ｂよりも上流側には、血液流入ポート２０１から流入した血液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。

血液流路３３の下流側においては、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、血液を円滑に排出することができる。

そして、血液流入側空間２４Ａと血液流出側空間２５Ａとの間に、中空糸膜層３Ａと、フィルタ部材４１Ａと、血液流路３３とが存在している。

また、中空糸膜層３Ａの下流側（血液流出部側）には、血液中の気泡を捕捉しつつ、血液から除去する機能を有する気泡除去手段４Ａが設置されている。この気泡除去手段４Ａは、フィルタ部材４１Ａを有している。

フィルタ部材４１Ａは、血液流路３３を流れる血液中に存在する気泡を捕捉する機能を有するものである。

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、そのシートを円柱状に巻回して形成したものである。フィルタ部材４１Ａは、両端部がそれぞれ隔壁８、９で固着されることにより、ハウジング２Ａに対し固定されている（図３参照）。

このフィルタ部材４１Ａは、その内周面が中空糸膜層３Ａの下流側（血液流出部側）の面に接して設けられ、該面のほぼ全面を覆っている。

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。

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、ガスが流出するガス流出室である。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。

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、ガスが流入してくるガス流入室である。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。

各中空糸膜３１の内腔は、ガスが流れる流路３２（ガス流路）を構成している。ガス流入ポート２６および第２の部屋２３１ａにより、流路３２の上流側に位置するガス流入部が構成され、ガス流出ポート２７および第１の部屋２２１ａにより、流路３２の下流側に位置するガス流出部が構成される。

人工肺部１０Ａの内側には、熱交換部１０Ｂが設置されている。熱交換部１０Ｂは、中空糸膜層３Ｂを有している。この中空糸膜層３Ｂは、熱交換を行なう機能を有すること以外は、中空糸膜層３Ａと同様である。すなわち、熱交換を行なう機能を有する中空糸膜層３Ｂも、人工肺部１０Ａの中空糸膜層３Ａと同様に、多数本の中空糸膜３１で構成され、これらの中空糸膜３１が集積されたものであり、中空糸膜３１同士の隙間が血液流路３３となる。また、中空糸膜層３Ｂも、全体形状として円筒体の形状をなす母材３’から得られる。

ここでは、中空糸膜層３Ｂについては、前述した中空糸膜層３Ａ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。

図３に示すように、中空糸膜層３Ｂは、その両端部、すなわち左端部（一端部）および右端部（他端部）は、それぞれ、隔壁８および９により円筒状ハウジング本体２１Ａの内面に対し固定されている。さらに、中空糸膜層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による固定とより、中空糸膜層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、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から流入した熱媒体（例えば水）は、第１の円筒部材２４１の外周側にある中空糸膜層３Ｂの各中空糸膜３１の流路３２（熱媒体流路）、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、熱媒体が各中空糸膜３１の流路３２を通過する際に、当該中空糸膜３１に接する血液との間で熱交換（加温または冷却）が行われる。

また、このように人工肺部１０Ａの内側に熱交換部１０Ｂが設置されていることにより、次のような効果を奏する。すなわち、まず第１に１つのハウジング２Ａ内に人工肺部１０Ａおよび熱交換部１０Ｂを効率良く収納することができ、デッドスペースが小さく、そのため、小型の人工肺１０で効率の良いガス交換を行なうことができる。第２に、人工肺部１０Ａと熱交換部１０Ｂとが近接した状態となり、熱交換部１０Ｂで熱交換がなされた血液が、放熱あるいは吸熱されるのをできる限り防止しつつ、人工肺部１０Ａに迅速に流入することができる。

熱交換部１０Ｂを構成する中空糸膜３１の構成材料としては、前述した人工肺部１０Ａを構成する中空糸膜３１の構成材料として挙げたものの他に、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリウレタン、ナイロン、ポリスチレン、塩化ビニールを用いることができる。

次に、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、血液は、血液流路３３を下流方向に向かって流れつつ、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は、人工肺部１０Ａに流入する。

そして、人工肺部１０Ａでは、血液は、血液流路３３を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を流れる血液は、各中空糸膜３１の表面に接触し、流路３２を流れるガスとの間でガス交換（酸素加、脱炭酸ガス）がなされる。

ガス交換がなされた血液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。

以上のようにしてガス交換がなされ、気泡が除去された血液は、血液流出ポート２８より流出する。

中空糸膜層３Ａ、３Ｂを備える医療器具としての人工肺１０は、本発明の医療器具の製造方法によって製造される。次に、この製造方法について説明する。

本製造方法は、中空糸膜層３Ａ（中空糸膜層３Ｂについても同様）の母材３’を製造する第１の工程と、母材３’の両端部をそれぞれ切断して、中空糸膜層３Ａを得る第２の工程と、ハウジング２Ａに中空糸膜層３Ａ等を順に収納して組み立てる第３の工程とを有している。

図７に示すように、母材３’は、多数本の中空糸膜３１を積層させてなるものであり、その積層数は、特に限定されないが、例えば、３〜４０層が好ましい。また、図８では、最も内側に位置する最内層における多数本の中空糸膜３１のうちの３本（中空糸膜３１ａ、３１ｂ、３１ｃ）が代表的に描かれている。さらに、図９および図１０では、それぞれ、中空糸膜３１ａ〜３１ｃのうちの中空糸膜３１ａが代表的に描かれている。

また、第１の工程では、多数本の中空糸膜３１を巻回して積層させる巻回装置６０として、回転装置８０とワインダ装置９０とを備えるものを用いる（図１２参照）。

回転装置８０は、モータ８０１と、モータ８０１に連結され、当該モータ８０１の作動により回転するモータシャフト８０２と、モータシャフト８０２の左端部に固定され、中空糸膜３１が巻き付けられる円柱状のコア部材１００が着脱自在に装着される支持部材８０３とを有している。

また、回転装置８０は、ワインダ装置９０から供給され、コア部材１００に巻回される中空糸膜３１の位置を一時的に規制する、棒状をなす規制部材８０４ａ、８０４ｂを有している。規制部材８０４は、支持部材８０３に装着されたコア部材１００の中心軸１０６と直角の位置関係にある。また、規制部材８０４ａ、８０４ｂは、コア部材１００の中心軸１０６方向に沿って、互いに接近・離間可能に支持されている。

ワインダ装置９０は、本体部９０１と、本体部９０１に左右方向（水平方向）に往復可能に支持され、中空糸膜３１を案内する案内部９０２と、中空糸膜３１をコア部材１００に供給するボビン（供給部）９０３とを有している。

以上のような構成の巻回装置６０では、回転装置８０でコア部材１００を回転させつつ、当該コア部材１００に対し、ワインダ装置９０から中空糸膜３１を１本（または複数本を同時）に供給する。このとき、案内部９０２の往復動と、規制部材８０４ａ、８０４ｂのコア部材１００の軸方向に対する位置、すなわち、規制部材８０４ａ、８０４ｂ同士の離間距離とを適宜制御することにより、中空糸膜３１がコア部材１００の中心軸に対し傾斜した方向、すなわち、螺旋状に巻き付けられたり、コア部材１００の中心軸と直交する方向に巻き付けられたりする（図１２参照）。

なお、巻回装置６０では、コア部材１００に代えて、第１の円筒部材２４１を用いることもできる。

第２の工程では、母材３’を切断する切断装置７０として、カッター（刃物）７０１を有する装置を用いる（図１３（ａ）参照）。切断装置７０は、固定されており、母材３’をカッター７０１に接近させることにより、当該母材３’が切断される。

なお、切断装置７０としては、カッター７０１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。

前述したように、本製造方法は、第１の工程と、第２の工程と、第３の工程と、第４の工程とを有している。各工程について、順に説明する。

［１］第１の工程
前述したように、母材３’を構成する各中空糸膜３１が巻き付けられるコア部材１００は、母材３’と同様に円筒状をなす。そして、第１の工程では、コア部材１００の外周上に５つの地点を設定し、各中空糸膜３１がそれぞれ前記５つの地点を順に経由することとなる（図８、図９、図１０、図１２参照）。

第１地点１０１は、コア部材１００の左端側（一端側）の１箇所に設定される。
第２地点１０２は、第１地点１０１に対しコア部材１００の中心軸１０６回りに角度θズレた１箇所に設定される。角度θとしては、特に限定されず、例えば、２０〜１７５°であるのが好ましく、３０〜１５０°であるのがより好ましい。

第３地点１０３は、コア部材１００の右端側（他端側）に第１地点１０１に対し中心軸１０６を介してほぼ反対側の１箇所に設定される。従って、第１地点１０１と第３地点１０３とは、中心軸１０６の長手方向の中央部を対称の中心としたとき、当該中心回りにほぼ対称的な位置関係（点対称）にある。

第４地点１０４は、コア部材１００の右端側に第２地点１０２に対し中心軸１０６を介してほぼ反対側の１箇所に設定される。すなわち、第２地点１０２と第４地点１０４とは、中心軸１０６の長手方向の中央部を対称の中心としたとき、当該中心回りにほぼ対称的な位置関係（点対称）にある。

第５地点１０５は、第１地点１０１とほぼ同じ箇所に設定される。なお、第５地点１０５は、コア部材１００の外周上の第１地点１０１よりも左端側の１箇所に設定されていてもよい。ここで、「ほぼ」とは、例えば図１２（ｅ）に示すように、第５地点１０５が第１地点１０１と重ならず、隣接する位置にあることを言う。

そして、回転装置８０とワインダ装置９０とを備える巻回装置６０を用いて、第１地点１０１〜第５地点１０５が設定されたコア部材１００に中空糸膜３１を巻き付けていく。

図１２（ａ）に示すように、回転装置８０は、規制部材８０４ａと規制部材８０４ｂとがピッチｐ_１で離間している。また、規制部材８０４ａは、コア部材１００に、中心軸１０６方向で第１地点１０１とほぼ同じ位置に当接している。

また、ワインダ装置９０は、案内部９０２が図１２（ａ）中の最も左側に位置している。この位置は、中心軸１０６方向で規制部材８０４ａよりも左側である。そして、ワインダ装置９０から引張り出された中空糸膜３１ａの一端部は、第１地点１０１に留められるとともに、規制部材８０４ａに係合している。

この図１２（ａ）に示す状態から回転装置８０のモータ８０１を作動させると、中空糸膜３１ａは、規制部材８０４ａで中心軸１０６方向の位置が規制されるため、第１地点１０１から第２地点１０２まで確実に巻き付けられる。その後、ワインダ装置９０の案内部９０２が図１２（ｂ）に示されるように右側へ移動する。なお、モータ８０１の作動は、中空糸膜３１ａが第１地点１０１〜第５地点１０５に至るまで継続される。

図１２（ｂ）に示す状態から、ワインダ装置９０の案内部９０２がさらに図１２（ｃ）に示されるように最も右側にまで移動すると、中空糸膜３１ａは、規制部材８０４ｂに係合する。なお、その間に、中空糸膜３１ａは、コア部材１００の周方向に沿って螺旋状に巻回しつつ、最短距離で第２地点１０２から第３地点１０３まで至る。

そして、図１２（ｃ）に示すように、中空糸膜３１ａは、規制部材８０４ｂで中心軸１０６方向の位置が規制される。これにより、中空糸膜３１ａは、第３地点１０３から第４地点１０４まで確実に巻き付けられる（図１２（ｄ）参照）。

その後、ワインダ装置９０の案内部９０２が図１２（ｅ）中の最も左側へ戻ると、中空糸膜３１ａは、規制部材８０４ａに再度係合する。なお、その間に、中空糸膜３１ａは、コア部材１００の周方向に沿って螺旋状に巻回しつつ、最短距離で第４地点１０４から第５地点１０５まで至る。

また、このときの規制部材８０４ａと規制部材８０４ｂとは、ピッチｐ_２（＞ピッチｐ_１）で離間している。

ところで、例えば従来の人工肺には、多数本の中空糸膜を積層した、全体が円筒体の形状をなす中空糸膜層を有し、各層では、１本１本の中空糸膜が円筒体の中心軸回りに螺旋状に巻回しつつ、当該円筒体の一端側と他端側との間を往復したものがある。この従来の人工肺では、第１地点と第２地点とが同一の点となっており、第３地点と第４地点とも同一の点となっている。そして、このような人工肺では、各中空糸膜は、それぞれ、円筒体の一端側から他端側に向かう往路では、円筒体の中心軸回りに少なくとも１周巻回されており、他端側から一端側に向かう復路でも、円筒体の中心軸回りに少なくとも１周巻回されている。このように巻回されている各中空糸膜は、それぞれ、その巻回回数が多ければ多いほど、全長が長くなり、それに比例して、当該中空糸膜内を通過するガスの圧力損失が増大してしまう。

しかしながら、本発明における中空糸膜層３Ａとなる母材３’では、巻き付けられた中空糸膜３１は、コア部材１００を往復する間に、すなわち、第１地点１０１から第５地点１０５に至る間に、中心軸１０６回りに１周巻回するのみである（図９参照）。これにより、図１４に示すように、中空糸膜３１は、隔壁８から他方の隔壁９までのその１本当たりの長さ（図１４（ａ）参照）が、従来の人工肺での中空糸膜１本当たりの長さ（図１４（ｂ）参照）よりも短くなり、その結果、当該中空糸膜３１内をガスが通過する際、圧力損失を従来より抑制することができる。

中空糸膜３１の巻回回数を従来の人工肺よりも少なくすると、中空糸膜３１の折り返し点で、折り返し角度が鋭角になり、中空糸膜３１がそこに留まらず、他端側へズレ易くなる。これを防ぐために、本発明では、中空糸膜３１の第１地点１０１と第２地点１０２とを結ぶ部分と、第３地点１０３と第４地点１０４とを結ぶ部分とにより、中空糸膜３１の折り返し角度を鈍角にすることで、この位置ズレを防止することができる。

また、巻回装置６０では、中空糸膜３１ａの巻き付けが完了した後に、さらに、中空糸膜３１ａと同様に、中空糸膜３１ｂ、３１ｃの巻き付けを行なうことができる。この場合、中空糸膜３１ｂが経由する第１地点１０１（第５地点１０５）、第２地点１０２は、それぞれ、中空糸膜３１ａが経由する第１地点１０１（第５地点１０５）、第２地点１０２よりも左側に位置し、中空糸膜３１ｂが経由する第３地点１０３、第４地点１０４は、それぞれ、中空糸膜３１ａが経由する第３地点１０３、第４地点１０４よりも右側に位置する（図８参照）。また、中空糸膜３１ｃが経由する第１地点１０１（第５地点１０５）、第２地点１０２は、それぞれ、中空糸膜３１ｂが経由する第１地点１０１（第５地点１０５）、第２地点１０２よりも左側に位置し、中空糸膜３１ｃが経由する第３地点１０３、第４地点１０４は、それぞれ、中空糸膜３１ｂが経由する第３地点１０３、第４地点１０４よりも右側に位置する（図８参照）。

また、巻回装置６０では、このように中空糸膜３１で形成された層を最内層として、当該最内層上にさらに中空糸膜３１で形成された層を積層することができる。
以上のような第１の工程を経ることにより、母材３’が得られる。

なお、母材３’は、その両端部において、各中空糸膜３１がポッティング材５０で固定されるのが好ましい。このポッティング材５０は、隔壁８、９となるものである。
この固定を行なうには、まず、ポッティング材で固定する前の母材３’をハウジング内に収納する。次いで、ポッティング材の構成材料である液状のポリウレタンをハウジング内に注入する。次いで、ハウジング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、母材３’の両端部がポッティング材で固定された状態となる。そして、この母材３’をハウジングから取り出す。

［２］第２の工程
第２の工程では、第１の工程で得られた、ポッティング材５０付きの母材３’の両端部をそれぞれ切断して、中空糸膜層３Ａを得る。

図１３（ａ）に示すように、母材３’において、多数本の中空糸膜３１のうちの平面視で最も内側に位置する中空糸膜３１（図１３（ａ）に示す構成では中空糸膜３１ａ）の第１地点１０１と第２地点１０２とを結ぶ第１の線（第１の仮想線）３４１と、第３地点１０３と第４地点１０４とを結ぶ第２の線（第２の仮想線）３４２とをそれぞれ想定する。そして、母材３’の左端部の第１の線３４１よりも右端側の部分を第１の切断線３５１とし、母材３’の右端部の第２の線３４２よりも左端側の部分を第２の切断線３５２とする。

なお、第１の切断線３５１は、第１の線３４１から０．５〜２０ｍｍ離間した位置に設定されるのが好ましい。第２の切断線３５２も、第２の線３４２から０．５〜２０ｍｍ離間した位置に設定されるのが好ましい。

そして、切断装置７０を用いて、第１の切断線３５１、第２の切断線３５２をそれぞれ切断する。これにより、図１３（ｂ）に示すように、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３Ａとなる。なお、両端の部材は、それぞれ、破棄される。
以上のような第２の工程を経ることにより、中空糸膜層３Ａが得られる。

［３］第３の工程
次に、中空糸膜層３Ａ、当該中空糸膜層３Ａと同様に母材３’から得られた中空糸膜層３Ｂや、その他、人工肺１０を構成するハウジング２Ａ、フィルタ部材４１Ａ等を用意する。そして、これらの部材を順に組み立てて、人工肺１０を得る。

なお、フィルタ部材４１Ａを中空糸膜層３Ｂに固定するには、まず、フィルタ部材４１Ａを中空糸膜層３Ｂに巻き付け、その後、前記第１の工程でのポッティング材５０による固定方法とほぼ同様の方法を取ることとにより、その固定がなされる。

前述したように、この人工肺１０では、中空糸膜層３Ａの中空糸膜３１の内部をガスが通過する際に、圧力損失が生じるのを抑制することができる。これにより、各中空糸膜３１を介したガス交換を容易かつ確実に行なうことができる。また、中空糸膜層３Ａでは、いわゆる血液の短絡も抑制または防止することができる。

また、中空糸膜層３Ｂの中空糸膜３１の内部を熱媒体が通過する際も、圧力損失が生じるのを抑制することができる。これにより、各中空糸膜３１を介した熱交換を容易かつ確実に行なうことができる。

以上、本発明の医療器具の製造方法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、医療器具を構成する各部は、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、人工肺部の中空糸膜層を構成する各中空糸膜と、熱交換部の中空糸膜層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、熱交換部の内側に、人工肺部の中空糸膜層と同様の機能を有する、すなわち、ガス交換機能を有する中空糸膜層（第２の中空糸膜層）が配置されていてもよい。

また、熱交換部は、前記実施形態では熱交換機能を有する中空糸膜層を備えたものであったが、これに限定されず、いわゆるベローズ型熱交換体を備えたものであってもよい。この交換体は、例えば、ステンレス、アルミニウム等の金属材料、またはポリエチレン、ポリカーボネート等の樹脂材料で構成することができる。

また、本発明の医療器具の製造方法では、各中空糸膜がそれぞれ第１地点から第５地点までを順に経由する経路が複数回繰り返されてもよい。これにより、各中空糸膜の連続的な巻き付けを行なうことができ、よって、母材の生産効率が向上する。

本発明の医療器具の製造方法は、多数本の中空糸膜を有し、該多数本の中空糸膜を集積して、全体形状として円筒体の形状をなす母材から得られた中空糸膜層を備える医療器具を製造する方法であって、前記母材を製造する第１の工程と、前記母材の両端部をそれぞれ切断して、前記中空糸膜層を得る第２の工程とを有し、前記第１の工程では、前記各中空糸膜を、それぞれ、前記円筒体の一端側の１箇所に設定された第１地点と、該第１地点に対し前記円筒体の中心軸回りに２０〜１７５°ズレた１箇所に設定された第２地点と、前記円筒体の他端側に前記第１地点に対し前記中心軸を介してほぼ反対側の１箇所に設定された第３地点と、前記円筒体の他端側に前記第２地点に対し前記中心軸を介してほぼ反対側の１箇所に設定された第４地点と、前記第１地点とほぼ同じかまたは前記第１地点よりも一端側の１箇所に設定された第５地点とを順に経由させ、当該中空糸膜は、前記第２地点から前記第３地点に向かう往路では、前記円筒体の周方向に沿って巻回しつつ、最短距離で前記第２地点から前記第３地点まで至り、前記第４地点から前記第５地点に向かう復路では、前記円筒体の周方向に沿って前記往路のときと同方向に巻回しつつ、最短距離で前記第４地点から前記第５地点まで至り、前記第２の工程では、前記第１地点と前記第２地点とを結ぶ第１の線と、前記第３地点と前記第４地点とを結ぶ第２の線とをそれぞれ想定したとき、前記母材の一端部の、前記第１の線よりも他端側の部分を切断するとともに、前記母材の他端部の、前記第２の線よりも一端側の部分を切断する。
そのため、中空糸膜の内部を流体が通過する際、圧力損失が生じるのを抑制することができる。
従って、本発明の医療器具の製造方法は、産業上の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（左側蓋体）
２２１ａ第１の部屋
２３Ａ第２の蓋体（右側蓋体）
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
３Ａ、３Ｂ中空糸膜層
３’ 母材
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ中空糸膜
３２流路（中空糸膜の内腔）
３３血液流路
３４１第１の線（第１の仮想線）
３４２第２の線（第２の仮想線）
３５１第１の切断線
３５２第２の切断線
４Ａ気泡除去手段
４１Ａフィルタ部材
８、９隔壁
５０ポッティング材
６０巻回装置
７０切断装置
７０１カッター（刃物）
８０回転装置
８０１モータ
８０２モータシャフト
８０３支持部材
８０４ａ、８０４ｂ規制部材
９０ワインダ装置
９０１本体部
９０２案内部
９０３ボビン（供給部）
１００コア部材
１０１第１地点
１０２第２地点
１０３第３地点
１０４第４地点
１０５第５地点
１０６中心軸
φＤ_ｍａｘ最大外径
φｄ_１内径
φｄ_２外径
Ｌ長さ
θ 角度

Claims

多数本の中空糸膜を有し、該多数本の中空糸膜を集積して、全体形状として円筒体の形状をなす母材から得られた中空糸膜層を備える医療器具を製造する方法であって、
円筒状をなすコア部材上に、前記多数本の中空糸膜を集積して、全体形状として円筒体の形状をなす前記母材を製造する第１の工程と、
前記母材の両端部をそれぞれ切断して、前記中空糸膜層を得る第２の工程とを有し、
前記第１の工程では、前記各中空糸膜を、それぞれ、前記コア部材の外周上に対し、その一端側の１箇所に設定された第１地点と、該第１地点に対し前記コア部材の中心軸回りに２０〜１７５°ズレた１箇所に設定された第２地点と、前記コア部材の他端側に前記第１地点に対し前記中心軸を介してほぼ反対側の１箇所に設定された第３地点と、前記コア部材の他端側に前記第２地点に対し前記中心軸を介してほぼ反対側の１箇所に設定された第４地点と、前記第１地点とほぼ同じかまたは前記第１地点よりも一端側の１箇所に設定された第５地点とを順に経由させ、当該中空糸膜は、前記第１地点から前記第２地点には、前記コア部材の周方向に沿って巻回し、前記第２地点から前記第３地点に向かう往路では、前記コア部材の周方向に沿って巻回しつつ、最短距離で前記第２地点から前記第３地点まで至り、前記第３地点から前記第４地点には、前記コア部材の周方向に沿って巻回し、前記第４地点から前記第５地点に向かう復路では、前記コア部材の周方向に沿って前記往路のときと同方向に巻回しつつ、最短距離で前記第４地点から前記第５地点まで至り、当該中空糸膜は、前記第１地点から前記第５地点に至る間に、前記中心軸回りに１周巻回するのみであり、
前記第２の工程では、前記第１地点と前記第２地点とを結ぶ第１の線と、前記第３地点と前記第４地点とを結ぶ第２の線とをそれぞれ想定したとき、前記母材の一端部の、前記第１の線よりも他端側の部分を切断するとともに、前記母材の他端部の、前記第２の線よりも一端側の部分を切断することを特徴とする医療器具の製造方法。
前記第１の工程では、前記各中空糸膜を、それぞれ、前記第１地点から前記第２地点までを経由させる際、当該中空糸膜の前記中心軸方向の位置を規制する規制部材を用いる請求項１に記載の医療器具の製造方法。
前記各中空糸膜では、それぞれ、前記第１地点から前記第５地点までを順に経由する経路が複数回繰り返される請求項１または２に記載の医療器具の製造方法。
前記各中空糸膜の内径は、それぞれ、５０〜７００μｍである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の医療器具の製造方法。
前記各中空糸膜の外径は、それぞれ、１００〜９００μｍである請求項１ないし４のいずれか１項に記載の医療器具の製造方法。
前記中空糸膜の内径φｄ_１、前記中空糸膜の外径φｄ_２としたとき、内径φｄ_１と外径φｄ_２との比ｄ_１／ｄ_２は、０．５〜０．９である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の医療器具の製造方法。
前記中空糸膜層の最大外径は、２０〜２００ｍｍである請求項１ないし６のいずれか１項に記載の医療器具の製造方法。
前記中空糸膜層の前記中心軸方向に沿った長さは、３０〜２５０ｍｍである請求項１ないし７のいずれか１項に記載の医療器具の製造方法。