(57)【要約】【課題】中空糸膜モジュールの製造方法において中空糸束開口端面の封止時に封止率の高さ、封止に要する時間の短さについて優れた方法を提供すること。【解決手段】中空糸膜モジュールの製造方法において、中空糸束の開口部を封止する工程が、中空糸束開口端面にレーザー光を照射して溶融する工程を含み、その際中空糸束の外周部の円周上を少なくとも１周回走査することを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空糸膜モジュールの製造方法において、中空糸束の開口部を封止する工程が、中空糸束開口端面にレーザー光を照射して溶融する工程を含み、その際中空糸束の外周部の円周上を少なくとも１周回走査することを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記レーザー光のピッチが０．５〜１．５ｍｍであ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の製造方法。
【請求項３】
前記レーザー光の出力が１０〜１００Ｗ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の製造方法。
【請求項４】
前記中空糸束開口端面において照射するレーザー光のスポット径が直径が１〜１０ｍｍの円ないし長径が１〜１０ｍｍの楕円であ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の製造方法。
【請求項５】
前記レーザー光の糸束端面での走査速度が１００〜３０００ｍｍ／ｓｅｃであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記レーザー光の照射時に中空糸束の位置を固定するための把持装置を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記レーザー光の照射時に中空糸が溶ける時に発生するガスを排気し、また同時にレーザー光照射により温度上昇した糸束端面を放熱するためのダクトを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は中空糸状の半透膜を使用した濾過を目的とした中空糸膜モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような中空糸膜モジュールを使用した濾過装置の代表的なものとしては図１に示すような血液透析器があるが、中空糸膜を円筒状のケースに数千〜数万本挿入し、その両端をポリウレタン等の樹脂（ここではポット材という）で固定をするものである。その方法として中空糸膜が挿入されたケース中に液状のポット材を注入し、遠心装置にかけて固化させることにより固定するものである。しかしながら、その際に中空糸の開口部が封止されていないと液状のポット材が中空糸膜内部へ侵入してしまうという問題がある。
【０００３】
そのため従来、開口端部の封止方法として、開口端部を加熱することにより中空糸束を溶融し、開口部の封止を行ってきた。また、近年ではより簡単な方法でレーザー光を開口端部に照射し溶融することにより封止を行うことがなされている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、ここに記載されたレーザー光の照射方法では、レーザーが低出力のため、またレーザーのスポット径が非常に小さいため数千本〜数万本の中空糸束すべて、特に外周部が封止されることが非常に困難であるという問題があった。また、走査の総距離が非常に長くなってしまうため、封止に要する時間が長くなる可能性があった。
【特許文献１】特開２００１−３８１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、かかる従来技術の欠点を改良し、中空糸束のロスが少なく、また全体を封止する所要時間が短く、さらに中空糸束の開口端面の封止率の高い中空糸膜モジュールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために以下の構成を有する。すなわち、
（１）中空糸膜モジュールの製造方法において、中空糸束の開口部を封止する工程が、中空糸束開口端面にレーザー光を照射して溶融する工程を含み、その際中空糸束の外周部の円周上を少なくとも１周回走査することを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。
【０００６】
（２）前記レーザー光のピッチが０．５〜１．５ｍｍであ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の製造方法。
【０００７】
（３）前記レーザー光の出力が１０〜１００Ｗ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の製造方法。
【０００８】
（４）前記中空糸束開口端面において照射するレーザー光のスポット径が直径が１〜１０ｍｍの円ないし長径が１〜１０ｍｍの楕円であ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の製造方法。
【０００９】
（５）前記レーザー光の糸束端面での走査速度が１００〜３０００ｍｍ／ｓｅｃであることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【００１０】
（６）前記レーザー光の照射時に中空糸束の位置を固定するための把持装置を有することを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【００１１】
（７）前記レーザー光の照射時に中空糸が溶ける時に発生するガスを排気し、また同時にレーザー光照射により温度上昇した糸束端面を放熱するためのダクトを有することを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば以下に説明するとおり、中空糸束のロスの少なさ、全体を封止する所要時間の短さ、また中空糸束の開口端面の封止率の高さに優れた中空糸膜モジュールを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の中空糸膜モジュールの製造方法および製造装置の実施形態について詳しく説明する。
【００１４】
中空糸束は約５，０００〜１０，０００本の中空糸膜を製束したものであり、中空糸全体が変形やばらついたりしないようにフィルムでラッピングされている。中空糸膜としては、セルロース系、セルローストリアセテート系、ポリアミド系、ポリアクリロニトリル系、ポリビニルアルコール系、ポリメチルメタクリレート系、ポリスルホン系、ポリオレフィン系などのポリマーが使用される。
【００１５】
本発明のレーザー光としては、半導体レーザー、エキシマレーザーＹＡＧレーザー、炭酸ガスレーザー等が挙げられ、中でも、レーザーの安定性やコストの点で炭酸ガスレーザーが好ましく使用される。
【００１６】
本発明の製造方法において、中空糸膜は公知の方法で製造できる。例えば、製膜原液を芯液と同時に２重スリット管構造の口金から同時に吐出させることで、中空糸膜を製造できる。その後、所定の水洗、湿潤工程を経た後、巻き取られ、適当な長さにカットした中空糸束を得る。次に、図２に示すように、中空糸束を樹脂製の円筒形のケースに挿入したものをレーザー照射装置のレンズ２の前に横向きに設置する。レーザー光は設定された軌跡に従って中空糸束端部の開口面全体に照射され、中空糸束開口部は中空糸の溶融により封止される。その後、中空糸膜開口端面を封止したケースの透析液出入り口１（図１参照）からポリウレタン等のポッティング材を注入し、ケースを回転させ遠心力によりポッティング材を両端に移動させ、ポッティング材を硬化させる。ポッティング材が硬化した後、ケースの両端部３（図３参照）を切り落として中空糸束の両端を開口させる。
【００１７】
設定された走査パターンとしては、その軌跡が中空糸束開口端面のいずれの箇所においても、少なくとも１回は描かれるように設定する。例えば直線上に中空糸束開口端面の左方向から右方向への上から順に照射する、または中空糸束端面の中心部を中心にした同心円を中空糸中心から最外周へ向かって照射する等であるが、これに限定されるものではない。封止率が良好である点で直線状に中空糸束端面全体を照射した後にさらに最外周のみを少なくとも１周回、すなわち１周回以上同心円状に走査することが重要である。
【００１８】
また、本発明にかかる中空糸膜モジュールの製造方法において、レーザーを走査する方法として、高速にレーザーを移動させるためガルバノスキャナによる方法が好ましい。
【００１９】
本発明においては、前記レーザー光のピッチは０．５〜１．５ｍｍであることが好ましい。
【００２０】
ここで、ピッチとは、レーザー走査を行う際の直線、または円状の走査図形間の焦点位置での距離のことをいう。レーザーのエネルギーを端面上で一様に照射できる点で、さらには、１．０〜１．３ｍｍであることが好ましい。
【００２１】
レーザーの出力は、中空糸束の封止率の点で１０〜１００Ｗが好ましく、さらには８０〜１００Ｗである。
【００２２】
また、前記中空糸束開口端面において照射するレーザー光のスポット径が直径が１〜１０ｍｍの円ないし長径が１〜１０ｍｍの楕円であることが好ましい。
【００２３】
レーザー光のスポット径とは、実際の加工位置でのレーザーの直径のことをいう。スポット径が大きいとレーザーの走査ピッチが広くとれ、レーザー走査の総距離を短くすることが可能な点で、１〜６ｍｍがさらに好ましく、さらには、２〜３ｍｍがより好ましい。
【００２４】
また、レーザー光の糸束端面での走査速度は１００〜３０００ｍｍ／ｓｅｃであることが好ましい。走査速度が３０００ｍｍ／ｓｅｃを超えると、一度に照射する熱量が少なくなってしまい、封止率を下げてしまうことがある。一方で、走査速度が１００ｍｍ／ｓｅｃを下回ると、放熱効果が大きくなってしまい、より多くの熱を与えなくてはいけなくなり、照射時間が長くなることがある。また、１００ｍｍ／ｓｅｃを下回ると一度に照射する熱量が大きくなり、中空糸束を焦がしてしまい不良率を上昇させることがある。
【００２５】
レーザーの走査速度とは、レーザーの焦点位置でのレーザーが走査される速度のことをいう。封止を迅速に処理するという点で、１００〜３０００ｍｍ／ｓｅｃが好ましい。
【００２６】
また、本発明においては、レーザー光の照射時に中空糸束の位置を固定するための把持装置を有することが好ましい。
【００２７】
把持装置としては、中空糸束が挿入されているケースが動かないように固定できるものであればよく、さらにはケースが変形しない程度の力による把持が好ましい。
【００２８】
また、中空糸の溶融時に発生するガスを排気する設備が装置内に設置されていることが好ましく、らにはレーザー照射による中空糸の溶融時には非常に高温になるため火災防止のため溶融時の熱も同時に排出できる点で排気ダクトがなるべく溶融される中空糸束に近接されていることが好ましい。
【００２９】
中空糸束は中空糸束の変動を規制し、かつ脱着が容易な部材により固定されるのが好ましい。またこの部材は中空糸側面部との接触面が小さい方がより好ましい。
【００３０】
中空糸束開口端面を固定する位置は大きなレーザーのスポット径で照射するため焦点位置よりも後方に設置する。あまりにも後方すぎるとレーザー出力の減衰が激しいため、焦点位置よりも６０ｍｍ〜１００ｍｍ程度後方に設置することが適切である。
【００３１】
以上説明したように、本発明においては、円形状の把持装置により中空糸束の変動を規制し、レーザーを高出力にし、走査速度を速め、照射されるスポット径を大きくした状態での照射を行うようにしたものである。
【００３２】
なお、図６は、本発明による最良と思われる走査パターンで、全体を直線状にレーザーを照射することにより封止し、その後最も封止し難い最外周に重点的にレーザーを照射し、さらにその後、全体をもう一度均一化するようにレーザーの照射を行うものである。
【実施例】
【００３３】
＜実施例１＞
直径約３５ｍｍ、長さ３４０ｍｍのポリスルホン製の中空糸束開口端面をレーザー照射装置（出力９２．５Ｗ）方向に垂直に向け、照射されるレーザー光が焦点を結ぶ位置よりレーザー照射装置から離れる方向に８０ｍｍの位置に開口端面が来るように設置し、その端面から３ｍｍの位置で中空糸束を金属のリング状の把持装置で固定した。レーザー焦点位置での走査軌跡は図４に示すように、開口端面全体を直線状で左方向から右方向への走査軌跡を２回（１回目と２回目は０．５５ｍｍずつずらすように設定）、また最後に端面の最外周部分を円周状に通過するように設定し、直線のピッチは１．１ｍｍで速度は２５０ｍｍ／ｓと設定した。また円のピッチは０．１ｍｍで速度は２１０ｍｍ／ｓと設定した。
【００３４】
これをポッティングし、切断後に顕微鏡により目視観察をしたところ９９．９％以上で中空糸が開口しており、良好な結果となった。
【００３５】
＜実施例２＞
直径約３５ｍｍ、長さ３４０ｍｍのポリスルホン製の中空糸束開口端面をレーザー照射装置（出力９２．５Ｗ）方向に垂直に向け、照射されるレーザー光が焦点を結ぶ位置よりレーザー照射装置から離れる方向に８０ｍｍの位置に開口端面が来るように設置し、その端面から３ｍｍの位置で中空糸束を金属のリング状の把持装置で固定した。レーザー焦点位置での走査軌跡は図５に示すように、開口端面全体を端面中心部を中心とした同心円状に内側の円から外側の円へ移るように設定した。また円のピッチは１．１ｍｍでレーザーの走査速度は２５０ｍｍ／ｓと設定した。
【００３６】
またこれも同様にポッティングを行い、顕微鏡で目視観察をしたところ同様に９９．９％以上で中空糸が開口しており、良好な結果が得られた。
＜実施例３＞
直径約３５ｍｍ、長さ３４０ｍｍのポリスルホン製の中空糸束開口端面をレーザー照射装置（出力９６．０Ｗ）方向に垂直に向け、照射されるレーザー光が焦点を結ぶ位置よりレーザー照射装置から離れる方向に８０ｍｍの位置に開口端面が来るように設置し、その端面から３ｍｍの位置で中空糸束を金属のリング状の把持装置で固定した。レーザー焦点位置での走査軌跡は図４に示すように、開口端面全体を直線状で左方向から右方向への走査軌跡を２回（１回目と２回目は０．５２５ｍｍずつずらすように設定）、また最後に端面の最外周部分を円周状に通過するように設定した。直線のピッチは１．０５ｍｍで速度は１回目の直線状の走査を１９０ｍｍ／ｓ、２回目の直線状の走査を３２６ｍｍ／ｓと設定した。また円のピッチは０．４ｍｍで図７に示すように５周を１セットとし６セット（合計３０周）、また走査速度は３０００ｍｍ／ｓｅｃで照射と設定した。
【００３７】
これをポッティングし、切断後に顕微鏡により目視観察をしたところ９９．９％以上で中空糸が開口しており、良好な結果となった。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明による製品は中空糸膜型人工透析器に限らず、中空糸膜を使用したあらゆる濾過装置に適用することができるが、これらに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】中空糸膜モジュール側面概略図である。
【図２】中空糸束の挿入されたケースとレーザー照射装置のレンズとの位置関係を示した側面概略図である。
【図３】中空糸束開口端部を封止した後にポッティング材を注入し遠心にかけて硬化させた時の側面概略図である。
【図４】レーザーの走査を直線上にしたときのレーザーの走査パターンである。
【図５】レーザーの走査を同心円状にしたときのレーザーの走査パターンである。
【図６】本発明による最良と思われる走査パターンである。
【図７】実施例３での中空糸束端面の最外周におけるレーザーのスキャンパターンである。
【符号の説明】
【００４０】
１：透析液の出入り口
２：レーザー照射装置のレンズ
３：ポッティング材が硬化した後の端部
【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】
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