(57)【要約】【課題】本発明は、筒状ケースの筒軸に対して斜交する方向に延在するスリットを備えたバッフル筒を内在せしめた筒状ケースに対し、前記筒状ケースを用いた場合の中空糸膜束の挿入性を向上した中空糸膜モジュールを提供する。【解決手段】筒状ケースと、該筒状ケースに内装された中空糸膜束と、該中空糸膜束の両端部において筒状ケースの内壁に前記中空糸膜を固定している隔壁とを有し、かつ、該隔壁に、前記筒状ケースの筒軸に対して斜交する方向に延在するスリットを備えたバッフル筒を内在せしめてなる中空糸膜モジュールにおいて、バッフル先端部形状およびスリット側面形状のうちの少なくとも一部が平面形状でないことを特徴とする中空糸膜モジュール。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状ケースと、該筒状ケースに内装された中空糸膜束と、該中空糸膜束の両端部において筒状ケースの内壁に前記中空糸膜を固定している隔壁とを有し、かつ、該隔壁に、前記筒状ケースの筒軸に対して斜交する方向に延在するスリットを備えたバッフル筒を内在せしめてなる中空糸膜モジュールにおいて、バッフル先端部形状およびスリット側面形状のうちの少なくとも一部が平面形状でないことを特徴とする中空糸膜モジュール。
【請求項２】
前記バッフル筒において、前記平面形状でない部分が少なくとも前記中空糸膜側に存在することを特徴とする請求項１に記載の中空糸膜モジュール。
【請求項３】
前記平面形状でない部分が曲面形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の中空糸膜モジュール。
【請求項４】
血液処理器に用いられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
【請求項５】
前記血液処理器が人工腎臓であることを特徴とする請求項４に記載の中空糸膜モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工透析、血液濾過に必要な血液処理器、浄水器、ガス分離膜等に用いられる中空糸膜モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
処理液と被処理液により物質の濾過、透析等を行う中空糸膜モジュールは単位容積当たりの有効膜面積が大きくとれるため、これまで精密濾過、限外濾過等の水処理関係、窒素、酸素、水素等のガス分離関係、薬品関係、バイオ関係等多くの分野で使用されており、とりわけ血液透析、血液濾過等の血液処理器として好適に利用されている。
【０００３】
中空糸膜モジュールはそれぞれの用途に適切な形状にすべく最適な筒状ケースが選定され、これに中空糸膜束を挿入して存在させ、ケース端部で中空糸膜と中空糸膜の間、および中空糸膜とケースの間を硬化性樹脂にて固定し、その後不必要な部分を取り除くことによって端部の中空糸膜の中空部を開口させて隔壁を形成することで処理液と非処理液の流路あるいは空間を得ることができる。
【０００４】
この中空糸膜モジュールの設計についてはこれまで種々の技術が公開されてきているが、例えば、隔壁がケーシング筒から剥離したり抜けたりすることを防止することができる中空糸膜モジュールを提供する技術として、筒状ケースの筒軸に対して斜交する方向に延在するスリットを備えたバッフル筒を隔壁内に内在せしめることで隔壁が剥離したり抜けたりすることを防止する設計技術が開示されている(例えば、特許文献１参照)。
【０００５】
しかし、上記設計による筒状ケースにおいては以下の点において課題があった。
【０００６】
通常、中空糸膜束を筒状ケースに挿入する方法として、シート状物を中空糸膜束に巻きつけて筒状ケースに挿入し、挿入後シート状物のみ引き抜いて筒状ケース内に中空糸膜束を存在させる手動挿入(例えば、特許文献２参照)や、予め筒状に形成されたシート状物内に中空糸膜束を挿入した合体物を筒状ケース内に挿入し、挿入後筒状シート状物のみ引き抜いて筒状ケース内に中空糸膜束を存在させる方法を用いた自動挿入がある(例えば、特許文献３参照)。このとき、前記設計によると筒状ケース内にさらに径の小さいバッフル筒が存在し、前記バッフル筒内を通して筒状ケース内に中空糸膜束を挿入する必要があるため、手動挿入時では筒軸と平行に挿入できない場合、バッフル部にシート状物が引っかかりやすくなり挿入性が悪化する傾向にあった。また、自動挿入であれば筒軸と平行に挿入が可能になるが、前記設計によるとバッフル筒内に筒状ケースの筒軸に対して斜交する方向に延在するスリットがあるため、シート状物がスリットに引っかかりやすくなり、挿入性が悪化する傾向にあった。
【０００７】
以上のことから、前記設計ではシート状物がバッフル筒、あるいはスリットに引っかかった場合に修正が必要となり、中空糸膜束挿入の作業効率が悪化してしまうという点において課題が残されていた。
【特許文献１】特開２００４−１５４７７２号公報
【特許文献２】特開昭６０−５４７１１号公報
【特許文献３】特開平７−３９７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は上記従来技術の問題点を解消し、中空糸膜束の挿入性を向上した筒状ケースによる中空糸膜モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は前記のような問題点について、下記の構成により解決することを見い出した。すなわち、
（１）筒状ケースと、該筒状ケースに内装された中空糸膜束と、該中空糸膜束の両端部において筒状ケースの内壁に前記中空糸膜を固定している隔壁とを有し、かつ、該隔壁に、前記筒状ケースの筒軸に対して斜交する方向に延在するスリットを備えたバッフル筒を内在せしめてなる中空糸膜モジュールにおいて、バッフル先端部形状およびスリット側面形状のうちの少なくとも一部が平面形状でないことを特徴とする中空糸膜モジュール。
【００１０】
（２）前記バッフル筒において、前記平面形状でない部分が少なくとも前記中空糸膜側に存在することを特徴とする前記（１）に記載の中空糸膜モジュール。
【００１１】
（３）前記平面形状でない部分が曲面形状であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の中空糸膜モジュール。
【００１２】
（４）血液処理器に用いられることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
【００１３】
（５）前記血液処理器が人工腎臓であることを特徴とする前記（４）に記載の血液処理器。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の中空糸膜モジュールでは、バッフル先端部形状、および／またはスリット部形状を前記のように平面形状でない形状とすることで中空糸膜束挿入時に使用されるシート状物の導入部のバッフル先端部、およびスリット部への引っかかりを軽減でき、それによりシート状物導入部の筒軸方向への誘導効果を高めることができることから、中空糸膜束の挿入性を向上した筒状ケースによる中空糸膜モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明について図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明による中空糸膜モジュールの一例を示す概略縦断面図である。
【００１７】
図１において、１は筒状ケースであり、該筒状ケース１には中空糸膜束５が内装されており、該中空糸膜束１の両端部において筒状ケース１の内壁に前記中空糸膜１を固定している隔壁８を有している。さらに、筒状ケース１の両端部に液体が侵入する開放部を設けた蓋９が取り付けられている。これにより隔壁８を介して液体が蓋９より流入する流路と筒状ケース１のノズル１０より流入する流路が可能となる。
【００１８】
筒状ケース１は金属、プラスチック類等の適当な素材のものから適宜選択して使用することができるが、一般的に比較的ケース成形が容易なプラスチックが用いられる。使用するプラスチックはポッティング材の材質により適宜選定され、アクリル系樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等が用いられる。
【００１９】
図２は図１に示した中空糸膜モジュールにおいて、筒状ケース端部を示す概略部分縦断面図を示すものであるが、筒状ケース１内には筒軸に対して斜交する方向に延在するスリット２を備えたバッフル筒３が存在する。バッフル先端部４の形状は、中空糸膜束５を挿入するときに用いるシート状物の誘導効果、すなわち、中空糸膜束５を巻き付けたシート状物を挿入する筒軸ケース１の一方の端部から対をなす他端部へのシート状物の移動を促す効果をより大きくするため平面形状以外の形状、すなわち平面形状でない形状にするものである。
【００２０】
ここで、平面形状とは、図３に示すように、筒状ケース１の円周直径に沿って切断したときの断面１１に対して断面形状が水平なことを指し、例えば図４に示す切断面１１に対して鋭角に傾斜した形状や、図５に示す切断面に対して曲面形状に傾斜している形状などが平面形状以外に相当する。その中でもシート状物との接触が滑らかである図５のような曲面形状が好適に用いられる。鋭角に傾斜した形状の場合は好ましくは切断面１１に対して１５度から７５度、曲面形状に傾斜している形状の場合は曲率半径０．５ｍｍから３ｍｍであることが好ましい。バッフル先端部４の形状が平面形状であると中空糸膜束５を挿入する際に中空糸が先端部４に引っかかるため、それを改善するために鋭角に傾斜した形状や曲面形状に傾斜している形状としたものである。
【００２１】
また、バッフル筒３内に設けられたスリット２によりバッフル筒３の筒軸を中心とした周方向に存在するスリット側面形状についても同様の理由から平面形状以外にすることにより中空糸膜束５を挿入するときに用いるシート状物の誘導効果をより大きくすることができる。例えば、図９に示すような曲面形状が好適に用いられる。ここで、スリット部６の平面形状とは、図７に示すように、筒状ケース１の円周直径に沿って切断したときの断面１１に対して断面形状が水平なことを指し、もしくは筒状ケース１の円周に沿って切断したときの断面１２に対して断面形状が水平なことを指し、例えば図８、図９の形状などが平面形状以外に相当する。鋭角に傾斜した形状の場合は好ましくは切断面１１もしくは切断面１２に対して１５度から７５度、曲面形状に傾斜している形状の場合は曲率半径０．５ｍｍから３ｍｍであることが好ましい。スリット側面形状が平面形状であると中空糸膜束５を挿入する際に中空糸が先端部４に引っかかるため、それを改善するために鋭角に傾斜した形状や曲面形状に傾斜している形状としたものである。
【００２２】
バッフル筒３は通常筒状ケース１の両端部に存在させるのが好ましいが、用途、成形品の生産安定性等により有用であれば片端部だけであっても差し支えない。
【００２３】
中空糸膜を所定本数束ねた状態にした中空糸膜束５は手動挿入、あるいは自動挿入にて筒状ケース１内に挿入される。
【００２４】
本発明の中空糸膜モジュールに用いられる中空糸膜は特に限定されるものではないが、アクリル、ポリスルホン、ポリエーテルサルホン、セルロース、トリアセテート、ポリエチレンおよびポリプロピレン等の素材からなる中空糸膜が好適に用いられる。
【００２５】
前記筒状ケース１について、ケース端部７にて中空糸膜と中空糸膜の間、および中空糸膜とケース１の間をシールし隔壁８を形成するため、遠心成形によるポッティングが好適に用いられる。ポッティングに用いられる硬化性樹脂は、ポッティング初期に遠心による流動性を保つ適度な低粘度性を持ち、経時的に硬化し、最終的に所定硬度に到達するものであればいずれの材質でも使用できる。例えばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられ、とりわけ初期粘度調整が比較的に容易であるウレタン系樹脂が好ましく用いられる。
【００２６】
図１０はポッティング後、筒状ケース１に固定された不要な硬化性樹脂を取り除くため、所定の位置でカッティングを行い、液体の流路（空間）を確保するためカッティングを行った後の状態を示す。その後、筒状ケース１の両端部に液体が侵入する開放部を設けた蓋９を取り付け、中空糸膜モジュールの基本形状が形成される。これにより、隔壁８を介して液体が蓋９より流入する流路と筒状ケース１のノズル１０より流入する流路が可能となり、用途に応じて被処理液、処理液の流路を適宜設定して使用する。
【００２７】
本発明の中空糸膜モジュールは、人工透析、血液濾過に必要な血液処理器等の医療器材や、浄水器、ガス分離膜等の工業材料として好適に用いることができる。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例内の挿入成功率の測定方法は下記の通りである。
(１)挿入成功率：筒状ケースのシート状物(中空糸膜束)挿入端部から対をなす他端部へシート状物を移動した際に、バッフル筒、およびスリットにシート状物が引っかかることなく筒状ケースの他端部まで中空糸膜束を挿入できた場合を作業成功とし、中空糸膜束の全挿入作業数で割り返した数値。
【００２９】
挿入成功率（％）＝（作業成功数／全挿入作業数）×１００
実施例１
ポリスルホン（アモコ社製  Ｕｄｅｌ−Ｐ３５００）１８部、ポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ社製  Ｋ９０）３部、ポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ社製  Ｋ３０）６部をジメチルアセトアミド７２部、水１部に加え製膜原液を得た。この原液を外径０．３ｍｍ、内径０．２ｍｍの２重スリット管から、芯液としてジメチルアセトアミド６５部、水３５部からなる溶液を吐出させ、糸外径２６０μｍ、膜厚３０μｍである非対象膜の中空糸膜を得た。製膜後、水洗、および湿潤状態を保つためグリセリン含浸を施し、中空糸膜を９６００本束ねた中空糸膜束を形成した。
【００３０】
前記中空糸膜束をポリエステル製のシート状物を用いて、中空糸膜束にシート状物を巻きつけ円状になったシート状物の外径を４０．０ｍｍに設定した状態で特許文献２記載の方法で中空糸膜束の筒状ケースへの挿入作業を実施した。なお、筒状ケースはポリカーボネート製であり、各設計は以下の通り。(1)筒状ケース端部内径Ｌ１（図６参照）は５０．６ｍｍとした。(2)バッフル内径Ｌ２（図６参照）は４０．６ｍｍとした。(3)バッフル先端部形状は図５に示すような曲面形状とし、中空糸膜束側に存在させ曲率半径１ｍｍとした。(4)スリットは、スリット数６本、筒軸との傾き３０°の螺旋形状とし、各スリットは、バッフル筒の周方向に等配し、斜行方向は、右ねじりとした。(5)スリット部形状は図９に示すような曲面形状とし、中空糸膜束側に存在させ曲率半径は１ｍｍとした。
【００３１】
前記の条件にて中空糸膜束の挿入作業を実施したところ、挿入成功率は８７％であった。
【００３２】
実施例２
中空糸膜束の挿入作業方法を特許文献３記載の自動挿入にて実施する他は実施例１と同条件にて中空糸膜束の挿入作業を実施したところ、挿入成功率は９７％であった。
【００３３】
比較例１
筒状ケースのバッフル先端部形状が図３に示す平面形状であり、スリット部形状も図７に示す平面形状である他は実施例１と同条件にて中空糸膜束の挿入作業を実施したところ、挿入成功率は６３％であった。
【００３４】
比較例２
筒状ケースのバッフル先端部形状が図３に示す平面形状であり、スリット部形状も図７に示す平面形状である他は実施例２と同条件にて中空糸膜束の挿入作業を実施したところ、挿入成功率は８５％であった。
【００３５】
なお、これらの実施例、比較例の結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
2006159066.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の中空糸膜モジュールは、人工透析、血液濾過に必要な血液処理器、浄水器、ガス分離膜等の用途に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の１つの実施形態に係る中空糸膜モジュールの概略縦断面図を示すものである。
【図２】図１に示した中空糸膜モジュールにおいて、筒状ケースの円周直径に沿って切断したときの概略部分断面図である。
【図３】筒状ケースの円周直径に沿って切断したときの断面におけるバッフル先端部形状において、平面形状を示す拡大概略断面図である。
【図４】筒状ケースの円周直径に沿って切断したときの断面におけるバッフル先端部形状において、平面形状でない形状の一例を示す拡大概略断面図である。
【図５】筒状ケースの円周直径に沿って切断したときの断面におけるバッフル先端部形状において、平面形状でない形状の一例を示す拡大概略断面図である。
【図６】図２に示した中空糸膜モジュールの筒状ケース端部において、筒状ケースの円周に沿って切断したときの概略部分断面図を示すＡ−Ａ断面図である。
【図７】筒状ケースの円周に沿って切断したときの断面におけるスリット部形状において、平面形状を示す拡大概略断面図である。
【図８】筒状ケースの円周に沿って切断したときの断面におけるスリット部形状において、平面形状でない形状の一例を示す拡大概略断面図である。
【図９】筒状ケースの円周に沿って切断したときの断面におけるスリット部形状において、平面形状でない形状の一例を示す拡大概略断面図である。
【図１０】図２に示した中空糸膜モジュールの筒状ケース端部において、隔壁および中空糸膜束が存在した状態を示す概略部分縦断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１：筒状ケース
２：スリット
３：バッフル筒
４：バッフル先端部
５：中空糸膜束
６：スリット部
７：ケース端部
８：隔壁
９：蓋
１０：ノズル
１１：筒状ケースの円周に沿って切断したときの断面
１２：筒状ケースの円周直径に沿って切断したときの断面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006159066.tif 000010
【図８】
2006159066.tif 000011
【図９】
2006159066.tif 000012
【図１０】
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