(57)【要約】【課題】本発明はポッティング剤の付着を防止することができるポッティング用治具、およびそれを用いた中空糸膜モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】ノズル内に挿入される筒状治具であり、治具挿入部の長さが前記処理液体用ノズルの全長以上の長さを有し、治具先端部にスリットを有し、前記治具の前記処理液体用ノズルのケース側開口部と嵌合する部分における治具挿入前の治具先端部の外径が前記処理液体用ノズルのケース側開口部の内径以上であるポッティング用治具を、スリットを回転中心方向に向けて装着して使用する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状ケースと、該筒状ケース内部に挿入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する隔壁および前記筒状ケースの両端付近側方に処理液体の導入・排出用のノズルを有する中空糸膜モジュールの前記ノズル内に挿入される筒状ポッティング用治具において、治具挿入部の長さが前記ノズルの全長以上の長さを有し、治具先端部にスリットを有し、前記ノズルのケース側開口部と嵌合する部分における治具挿入前の治具先端部の外径が前記ノズルのケース側開口部の内径以上であることを特徴とするポッティング用治具。
【請求項２】
前記ノズルのケース側開口部の内径をＤ１、全長をＬ１、前記ノズルのケース側開口部と嵌合する位置における治具挿入前の前記治具先端部の外径をＤ２、該嵌合する部分におけるスリットの幅をＷ、前記ノズルへの挿入部の長さをＬ２、スリット長をＬ３、円周率をπとするとき、
Ｌ２≧Ｌ１≧Ｌ２−Ｌ３、πＤ１≧πＤ２−Ｗ
であることを特徴とする請求項１に記載のポッティング用治具。
【請求項３】
弾性を有する材質で形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のポッティング用治具。
【請求項４】
前記弾性を有する材質が、ポリエチレンまたはポリプロピレンであることを特徴とする請求項３に記載のポッティング用治具。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のポッティング用治具を前記ノズルにそのスリットをポッティング時における中空糸膜モジュールの遠心回転の回転中心方向に向けて装着して使用する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、人工透析、血液濾過に必要な血液処理器、浄水器等に用いられる中空糸膜モジュールの製造に使用するポッティング用治具、およびそれを用いた中空糸膜モジュールの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
中空糸膜モジュールは、液体中の物質の濾過、透析等の処理を行う上で、単位容積当たりの有効膜面積が大きくスペース効率に優れ、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の製造においては、筒状ケース内に中空糸膜束を挿入し、両端にキャップを取り付け、筒状ケースを、その長手方向の中央を通り、その長手方向に直交する回転軸を中心として遠心回転させつつ、筒状ケースの両端部付近からポッティング剤を注入し、遠心力によって両端部に移動させ、固化することで中空糸膜束を固定する。
【０００４】
なお、ここで言うポッティング剤とは、ポリウレタン接着剤等の硬化性樹脂を意味する。
ポッティング剤を注入する方法はいくつか知られているが、その内の一つが、筒状ケースの両端部付近の側方にある、処理液体の導入・排出に用いられるノズルを介して注入する方法である。この方法は、チューブ等であらためてポッティング剤の注入経路を作成する必要が無いため、一般的に行われているが、注入の際にポッティング剤が、前記処理液体用ノズル内壁に付着する問題が生じる。付着したポッティング剤は、美観上中空糸膜モジュールの商品価値を著しく低下させるだけでなく、使用中に脱落、流出し、処理液体の流路を閉塞させる原因にもなる。これに対し、前記処理液体用ノズルに装着しポッティング剤注入用ノズルと組み合わせて使用するアダプターが開示されている（特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、上記のアダプターは、ポッティング剤硬化前に注入用ノズルが離脱し、次の製品への注入を行う連続した製造プロセスにおいて、注入用ノズル離脱時におけるポッティング剤付着の防止に対しては効果的だが、その他に次の重要な問題があった。
【０００６】
すなわち、上記アダプターの外径は、前記処理液体用ノズルに挿入する必要上、前記液体用ノズルの内径よりも小さく、そのため、上記アダプターと、前記処理液体用ノズルとの間には隙間が存在する。通常前記処理液体用ノズルを介して注入されたポッティング剤は、遠心力によって筒状ケースの端部方向に移動するが、この時、流路上に有る上記アダプターと、前記処理液体用ノズルとの間の隙間に、表面張力によりポッティング剤が浸透し付着する場合があった。特許文献１では、アダプターの全長を、前記処理液体用ノズルよりも０．１〜１ｍｍ長くすることが示されているが、この程度の突出では効果が十分得られない場合がある。また、中空糸束の充填密度の高い、高性能な膜モジュールほど、中空糸束内へのポッティング剤の浸透に時間を要するため、一時的に液面が筒状ケースの長手方向の中央寄りに移動してノズル内を上昇し、その後中空糸束内へのポッティング剤の浸透と共に、経時的にケース端部方向に液面が移動しつつ固化・接着する現象が見られる。この時、液面が前記処理液体用ノズルのケース側開口部に達する場合があり、上記アダプターと、前記処理液体用ノズルとの間の隙間に、表面張力によりポッティング剤が浸透し付着する。これを防止するために前記処理液体用ノズル内径寸法にアダプター外径寸法を近付け、隙間を極小化しようとした場合、嵌合がきつくなりすぎ、アダプターの装着に支障を来す場合がある。通常中空糸膜モジュールに使用する筒状ケースは通常膜面積などに応じて複数のバリエーションを有する場合が多く、更に同じ種類であっても成型時に複数個取りの金型を使用する場合があり、それぞれにおいて、ノズル内径がばらつくのに加え、成形ロット毎の寸法バラツキも避けられない。
【０００７】
それら全てにおいて、ポッティング剤の付着を防止しつつ、嵌合性を適正な範囲内とするために、厳密な寸法管理を行うには、過大な労力が必要となり、現実的には困難が大きい。
【特許文献１】特公平５―４１２４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、ポッティング剤がノズル内壁に付着することを防止することができるポッティング用治具、およびそれを用いた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】
【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出した。すなわち、
（１）筒状ケースと、該筒状ケース内部に挿入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する隔壁および前記筒状ケースの両端付近側方に処理液体の導入・排出用のノズルを有する中空糸膜モジュールの前記ノズル内に挿入される筒状ポッティング用治具において、治具挿入部の長さが前記ノズルの全長以上の長さを有し、治具先端部にスリットを有し、前記ノズルのケース側開口部と嵌合する部分における治具挿入前の治具先端部の外径が前記ノズルのケース側開口部の内径以上であることを特徴とするポッティング用治具。
（２）前記ノズルのケース側開口部の内径をＤ１、全長をＬ１、前記ノズルのケース側開口部と嵌合する位置における治具挿入前の前記治具先端部の外径をＤ２、該嵌合する部分におけるスリットの幅をＷ、前記ノズルへの挿入部の長さをＬ２、スリット長をＬ３、円周率をπとするとき、
Ｌ２≧Ｌ１≧Ｌ２−Ｌ３、πＤ１≧πＤ２−Ｗ
であることを特徴とする（１）に記載のポッティング用治具。
（３）弾性を有する材質で形成されることを特徴とする（１）または（２）に記載のポッティング用治具。
（４）前記弾性を有する材質が、ポリエチレンまたはポリプロピレンであることを特徴とする（３）に記載のポッティング用治具。
（５）（１）〜（４）のいずれかに記載のポッティング用治具を前記ノズルにそのスリットをポッティング時における中空糸膜モジュールの遠心回転の回転中心方向に向けて装着して使用する中空糸膜モジュールの製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、中空糸膜モジュールの製造におけるポッティング剤の注入に際し、ポッティング剤が注入時にノズル内壁に付着することを防止できるポッティング用治具およびそれを用いた中空糸膜モジュールの製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図１は中空糸膜モジュールの一例を示す概略縦断面図である。
【００１３】
図１において、１は筒状ケースであり、該筒状ケース１の内部には中空糸膜束２が挿入されており、該中空糸膜束２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３を有している。さらに、筒状ケース１の両端部に第１の液体が導入・排出されるヘッダー４が取り付けられている。また筒状ケースの両端付近側方に処理液体の導入・排出に用いられるノズル５を有する。なお、筒状ケース、ヘッダーの材質としては、ポリスチレン、耐衝撃性ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレンなどが好ましい。また、中空糸材質としては、ポリスルホン、ポリメチルメタクリレート、セルロース、セルローストリアセテートなどが好ましい。
【００１４】
図７は、本発明におけるポッティング用治具の例を示す概略側面図である。
【００１５】
図２は本発明におけるポッティング用治具９の使用形態の一例である。図１に示した中空糸膜モジュールの製造時において、モジュールを遠心回転させながらポッティング剤を注入する際に、先ず筒状ケース両端部にキャップ６を取り付け、注入用タンク７、注入用ノズル８から処理液体用ノズルを経由してポッティング剤を注入する。この際、図２に示すようにポッティング用治具９を処理液体用ノズル５に取り付け、さらに注入用ノズル８を挿入させて使用する。なお、本発明で言うポッティング剤とは、ポリウレタン接着剤、エポキシ系接着剤等の硬化性樹脂を意味する。特にポリウレタン接着剤が好ましい。
【００１６】
図３において、筒状ケース１内に注入されたポッティング剤は、モジュールの回転による遠心力によって筒状ケースの端部方向に移動する。モジュールの遠心回転数としては６００〜１８００ｒｐｍが好ましい。この時、流路１０上を流れるポッティング剤は、ポッティング用治具と処理液体用のノズルとの間に隙間があると表面張力によりその隙間に浸透し、付着する。また、中空糸束内へのポッティング剤の浸透性から、一時的にモジュール長手方向における液面が破線１６の位置まで上昇し、処理液体用ノズルのケース側開口部に達する場合が有り、この場合も隙間があるとポッティング剤が浸透し、付着する。一般的には成型品を組み合わせて使用する場合、０．０１〜０．０５ｍｍ程度の隙間は避けられないため、上記の原因によりポッティング剤が浸透し付着しやすい。
図７において、破線１８は、処理液体用ノズルのケース側開口部と嵌合する部分の位置を示す。本発明におけるポッティング用治具は、１８の位置における隙間を実質的に無くす目的から、挿入する前の１８の位置におけるポッティング用治具の外径を、処理液体用ノズルのケース側開口部の内径以上の長さにする、すなわち同寸またはより大きく設定したものである。さらには、ポッティング用治具先端部にスリット１１を設置することによって、自らの径より小さな内径を有するノズルにポッティング用治具先端部を挿入することが可能となり、治具外壁をノズル内壁に密着するようにしたものである。
【００１７】
なお、ここでいう挿入する前の１８の位置におけるポッティング用治具の外径とは、変形のない状態で図１０に示すようスリット部を仮想の円周１４で結んでできるポッティング用治具断面によって形成される円１５の外径を示す。なお、外径が真円でない場合の円１５の外径の測定方法としては、１８の位置における外径１と、その測定位置から円周方向に９０度移動した位置の外径２を、ノギス等にて各ｎ＝３本分測定し、その平均値を求める。この時、外径１，２ともスリット部にかからないよう測定する。
【００１８】
また、ポッティング治具先端に設けるスリットの幅に関しては、治具先端を挿入時に圧縮し、治具とノズル内壁との密着性を得るためには、前記１８の位置における幅Ｗが前記１８の位置におけるポッティング治具外周の１０％以下であることが好ましいが、必ずしも全長にわたり同じ幅である必要はなく、図８のスリットのごとく切り欠き状でも良い。また、スリットの全長は少なくともポッティング治具先端から前記１８の位置までは必要であり、それ以上の範囲においては挿入時に必要な荷重が適正になる範囲で設定すれば良いが、ポッティング用治具の寸法精度を維持する上ではポッティング用治具の全長Ｌ２の３０％以下であることが好ましい。またポッティング用治具の全長は、ポッティング剤の付着を防止するため処理液体用ノズル内を完全にカバーする必要があり、処理液体用ノズルの全長と同等以上であることが好ましく、さらには処理液体用ノズルの全長よりも１〜１０％程度長いことがより好ましい。ここで、処理液体用ノズルの全長とは、その先端からケース内筒の厚みまで含んだ部分を指すが、具体的には図４においてＬ１によって示される長さをいう。ポッティング用治具の形状については、挿入時に必要な荷重を緩和するためには図７、図８に示すように、先端に向けて外径が拡大している形状が好ましいが、通常処理液体用ノズルには成形上の抜き勾配が設定されており、先端に近づくほど内径が拡大するため、適正な荷重範囲であれば、図６の様なストレート形状でもよい。
【００１９】
以上のように、前記処理液体用ノズル内壁へのポッティング剤付着を防止しつつ、前記治具の前記処理液体用ノズルへの挿入に必要な荷重が適正な範囲とすることが必要である。そのために、前記処理液体用ノズルのケース側開口部の内径をＤ１、全長をＬ１、前記治具の前記処理液体用ノズルのケース側開口部と嵌合する位置における挿入前の外径をＤ２、該嵌合する部分におけるスリットの幅をＷ、前記処理液体用ノズルへの挿入部の長さをＬ２、スリット長をＬ３、円周率をπとするとき、
Ｌ２≧Ｌ１≧Ｌ２−Ｌ３、πＤ１≧πＤ２−Ｗ
であることが好ましい。
【００２０】
また、本発明のポッティング用治具の材質としては、上記した形状にてノズルに挿入可能な材質であり、またポッティング剤を問題なく注入できるものであれば特に制限されることはないが、弾性を有する材質で形成させることが好ましい。弾性を有する材質で形成することにより、治具を挿入したとき、弾力でもってノズル内壁に密着することが可能となる。弾性を有する材質としては、一般的な樹脂で構わないが、ある程度の繰り返し使用を前提とするならば、離型性に優れるポリエチレン、またはポリプロピレンが好ましい。ＪＩＳ−Ｋ７１６１（１９９４）に従って測定される引張弾性率としては、３００ＭＰａから２０００ＭＰａの間にあることが好ましい。
【００２１】
このポッティング用治具は、スリット部由来のポッティング付着を防止するため、スリット部がポッティング時における遠心回転の回転中心方向に向くように装着して使用することが好ましい。このために、図７におけるフランジ部１２を多角形としたり、切り欠き部を設置しておくと、スリットの向きの調整が容易になり好ましい。
【００２２】
また、図９は、本発明におけるポッティング用治具９の使用形態の他の例として、ポッティング剤タンク１３にポッティング用治具９を組み込んで使用する場合の側方からみた模式図を示す。この場合ポッティング用治具９は、ポッティング剤タンク１３と一体に成形されていても構わない。
【００２３】
この様に、ポッティング用治具９は、注入用ノズル８と組み合わせて使用しても、それ自体を注入用ノズルとして使用しても、何れでも差し支えない。
【００２４】
本発明の中空糸膜モジュールのポッティング用治具、およびそれを用いた中空糸膜モジュールの製造方法は、人工透析、血液濾過に必要な血液処理器、浄水器等に用いられる中空糸膜モジュールの製造に好適に用いることができる。
【実施例】
【００２５】
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。
【００２６】
実施例１
血液透析に使用されるダイアライザー用のポリスルホン製中空糸（外径２８０μｍ、膜厚４０μｍ）を９５００本束ねた中空糸膜束をポリプロピレン製の筒状ケースに挿入し、両端に成型用キャップを取り付けた。なお各部の寸法は以下の通りとした。
（１）筒状ケースの全長Ｌ４（図２参照）は２８２ｍｍ、内径Ｄ３（図４参照）は３５．１ｍｍとした。（２）処理液体（透析液）用ノズルの高さＬ１（図４参照）は２８．９ｍｍ、（３）処理液体（透析液）用ノズルのケース側開口部の内径Ｄ１（図４参照）を７．８ｍｍとした。
【００２７】
ポッティング用治具はポリプロピレン製とし、タンク部に組み付けて使用するタイプにて評価を行った（図９参照）。なお各部の寸法、及び構造は以下の通りとした。
（１）筒状治具の処理液体（透析液）用ノズル挿入部の長さＬ２（図７参照）を３０．５ｍｍ、（２）処理液体（透析液）用ノズルのケース側開口部との嵌合位置での外径Ｄ２を７．８ｍｍ、（３）該嵌合位置でのスリットの幅Ｗ（図７参照）を１ｍｍ、（４）スリットの長さＬ３（図７参照）を６ｍｍとした。なお、スリット部がポッティング時における遠心回転の回転中心方向に向くようにしてポッティング用治具を装着した。なお、この時治具を挿入するのに必要な荷重は３９Ｎであり、容易に処理液体（透析液）用ノズルに取り付けることができた。
【００２８】
このポッティング用治具を使用し、６５０ｒｐｍの回転数にてケースを回転させつつ、処理液体（透析液）用ノズルを経由させてポッティング剤を注入し中空糸束を筒状ケースに接着・固定した後、ポッティング用治具を取り外し、処理液体（透析液）用ノズル内壁への、ポッティング剤硬化物の付着状況を調査した。ｎ＝９（ノズル１８本）について評価した結果、付着は皆無だった。
【００２９】
実施例２
処理液体（透析液）用ノズルのケース側開口部との嵌合部の外径Ｄ２を７．９ｍｍ、スリットの幅Ｗ（図７参照）を１．３ｍｍとした以外は、実施例１と同条件とし、ポッティング剤硬化物の付着状況をｎ＝９（ノズル１８本）について評価した結果、付着は皆無だった。なお、この時治具を挿入するのに必要な荷重は３９Ｎであり、容易に処理液体（透析液）用ノズルに取り付けることができた。
【００３０】
比較例１
処理液体（透析液）用ノズルのケース側開口部との嵌合部の外径Ｌ６を７．７ｍｍとし、スリットを有しないこと以外は実施例１と同条件として、ポッティング剤硬化物の付着状況をｎ＝５７（ノズル１１４本）について評価した結果、付着が１８例（１６％）見られた。
【００３１】
なお、この時治具を挿入するのに必要な荷重は３９Ｎだった。
【００３２】
比較例２
処理液体（透析液）用ノズルのケース側開口部との嵌合部の外径Ｌ６を７．９ｍｍとし、スリットを有しないこと以外は実施例１と同条件として、ポッティング用治具のノズルへの挿入を試みたが、９８Ｎの荷重でも装着することができず評価を中止した。
【００３３】
なお、これらの実施例、比較例の結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明のポッティング用治具、およびそれを用いた中空糸膜モジュールの製造方法は、人工透析、血液濾過に必要な血液処理器、浄水器等の中空糸膜モジュールの製造用途に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【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、ポッティング剤の注入状態を表した概略縦断面図である。
【図３】図２と同じく、中空糸膜モジュールにおいて、ポッティング剤の注入状態を表した拡大概略断面図である。
【図４】筒状ケースの寸法を表した概略断面図である。
【図５】従来技術におけるポッティング用治具の側面図を示す。
【図６】本発明におけるポッティング用治具で、タンク部と別構造を有するタイプについての側面図を示す。
【図７】本発明におけるポッティング用治具で、タンク部と別構造を有するタイプについての側面図を示す。
【図８】本発明におけるポッティング用治具で、タンク部と別構造を有するタイプについての側面図を示す。
【図９】本発明における、ポッティング用治具で、タンク部に組み付けて使用するタイプの、組み付けた状態での側方からみた模式図である。
【図１０】本発明におけるポッティング用治具の外径について示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１：筒状ケース
２：中空糸膜束
３：隔壁
４：液体が導入、排出されるヘッダー
５：処理液体の導入、排出に用いられるノズル
６：キャップ
７：注入用タンク
８：注入用ノズル
９：ポッティング用治具
１０：ポッティング剤流路
１１：スリット
１２：フランジ
１３：ポッティング剤タンク
１４：仮想の円周
１５：ポッティング用治具断面
１６：ポッティング剤注入時の最高到達液面
１７：ポッティング剤注入時の最終液面
１８：ポッティング用治具における処理液体用ノズルのケース側開口部との嵌合位置
Ｄ１：筒状ケース処理液体用ノズルケース側開口部の内径
Ｄ２：ポッティング用治具の筒状ケース処理液体用ノズルケース側開口部との嵌合位置での外径
Ｄ３：筒状ケースの内径
Ｌ１：筒状ケース処理液体用ノズルの全長
Ｌ２：ポッティング用治具のノズルへの挿入部の全長
Ｌ３：ポッティング用治具のスリットの全長
Ｌ４：筒状ケースの全長
Ｗ：ポッティング用治具のスリット幅
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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