(57)【要約】【課題】  本発明は、かかる従来技術の欠点を改良し、中空糸膜束の挿入性を向上したモジュールケースによって、中空糸膜本数を多く挿入することで、性能の高いモジュールを安価に提供することを課題とする。【解決手段】  中空糸膜が内側表面の少なくとも一部に微細な凹凸を有し、該表面の平均粗さ（Ｒａ）が０．００１μｍ≦Ｒａ≦１ｍｍであるモジュールケースに内蔵されていることを特徴とする中空糸膜型モジュール。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側表面の少なくとも一部の平均粗さ（Ｒａ）が０．００１μｍ≦Ｒａ≦１ｍｍである中空糸膜型モジュール用ケース。
【請求項２】
前記平均粗さ（Ｒａ）を有する部分に形成された凹凸の平均間隔（Ｓｍ）が０．０１μｍ≦Ｓｍ≦１０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の中空糸膜型モジュール用ケース。
【請求項３】
請求項１または２に記載の中空糸膜型モジュール用ケースに中空糸膜が挿入されてなることを特徴とする中空糸膜型モジュール。
【請求項４】
前記のモジュールが、血液浄化用モジュールであることを特徴とする請求項３に記載の中空糸膜型モジュール。
【請求項５】
請求項１または２に記載の中空糸膜型モジュール用ケースに中空糸膜を挿入することを特徴とする中空糸膜型モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記中空糸膜の挿入前または挿入時に、前記モジュールケースおよび／または中空糸膜を除電することを特徴とする請求項５に記載の中空糸膜型モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記除電が、前記モジュールケースおよび／または中空糸膜にアルコール溶液を噴霧することであることを特徴とする請求項６に記載の中空糸膜型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、中空糸膜型モジュールに関するものであり、水や血液など種々の液体を処理するものである。特に、中空糸膜の充填率を高めた人工腎臓などに好適に用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
中空糸膜型モジュールは、水や血液など種々の液体を処理するものである。特に、人工腎臓などの血液浄化用モジュールは、膜を介して血中から老廃物や有害物を拡散や濾過などにより除去している。膜の形状としては、平膜や中空糸膜があるが、近年では処理効率の良さから中空糸膜が主流になっている。
【０００３】
モジュールケース内への中空糸膜の集束本数を増大させると、モジュール性能は向上する。しかしながら、中空糸膜束のモジュールケース挿入性が低下するという問題があった。
【０００４】
通常、中空糸膜束をモジュール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モジュールケースに挿入し、挿入後シート状物のみ引き抜いてモジュール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１参照)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モジュールケース内に挿入し、挿入後筒状シート状物のみ引き抜いてモジュール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２参照)。これらはいずれもシート状物が必要であり、シート状物を巻き付けたり、抜き取る工程も必要であるために、工程が煩雑であり、コスト面において問題点があった。
【特許文献１】特開昭６０−５４７１１号公報
【特許文献２】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】
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の欠点を改良し、中空糸膜束の挿入性を向上したモジュールケースによって、中空糸膜本数を多く挿入することで、性能の高いモジュールを安価に提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは上記課題を達成するため、鋭意検討を重ねた結果、下記の構成により解決することを見出した。
１．内側表面の少なくとも一部の平均粗さ（Ｒａ）が０．００１μｍ≦Ｒａ≦１ｍｍである中空糸膜型モジュール用ケース。
２．前記平均粗さ（Ｒａ）を有する部分に形成された凹凸の平均間隔（Ｓｍ）が０．０１μｍ≦Ｓｍ≦１０ｍｍであることを特徴とする前記１に記載の中空糸膜型モジュール用ケース。
３．前記１または２に記載の中空糸膜型モジュール用ケースに中空糸膜が挿入されてなることを特徴とする中空糸膜型モジュール。
４．前記のモジュールが、血液浄化用モジュールであることを特徴とする前記３に記載の中空糸膜型モジュール。
５．前記１または２に記載の中空糸膜型モジュール用ケースに中空糸膜を挿入することを特徴とする中空糸膜型モジュールの製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るモジュールケースを用いることによって、従来の筒状シート状物の巻き付け等の工程を簡略化してモジュールケースに多くの中空糸膜本数をスムーズに挿入することができるために、性能の高いモジュールを安価に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】
【０００８】
本発明におけるモジュールケースは、その内側表面の少なくとも一部において、微細な凹凸を有するために、内側表面の平均粗さ（Ｒａ）が０．００１μｍ≦Ｒａ≦１ｍｍである。モジュールケースの内表面に多数の微細な凹凸部を設けることで、中空糸膜束とモジュールケースの接地面積が少なくなった結果、摩擦が低減し中空糸膜束の挿入性が向上するものと考えられる。
【０００９】
したがって、この凹凸部は、モジュールケース内表面全体に存在していることが好ましいが、一部分だけであっても本発明の効果を有する。特に、モジュールケースの中で、最も細くなっている部分が、中空糸膜の挿入性に大きく関与することから、その部分に凹凸部が設けられ、上記平均粗さを有していることが好ましい。
【００１０】
特に、血液浄化用途の一用途である人工腎臓においては、モジュールケースは端部付近のバッフル部と、中央部を含む筒状ケース部とに分かれるが、より細い部分である筒状ケース部に凹凸部を有していることが好ましい。
【００１１】
また、モジュールケースの凹凸部は摩擦低減のために設けられたものであることから、凹凸部の形状は滑らかな方が、中空糸は物理的に引っかからないし、また接地面積を少なくするためにも好ましい。
【００１２】
さらに、凹凸部の形状が滑らかであっても、平均粗さが高過ぎる場合、凸部のモジュールケース長手方向と垂直の方向の高さが高すぎると、中空糸が物理的にひっかかりやすくなり、凸部の高さが低いと摩擦が大きくなる。以上の観点から、凹凸の粗さ指数として、平均粗さＲａは０．００１μｍ≦Ｒａ≦１ｍｍ、好ましくは０．０１μｍ≦Ｒａ≦０．１ｍｍ、より好ましくは０．０５μｍ≦Ｒａ≦０．１ｍｍ、さらに好ましくは０．１μｍ≦Ｒａ≦０．１ｍｍである。また、かかる平均粗さ（Ｒａ）を有する部分に形成された凹凸の平均間隔Ｓｍは、０．０１μｍ≦Ｓｍ≦１０ｍｍ、好ましくは０．１μｍ≦Ｓｍ≦１ｍｍである。
【００１３】
ＲａやＳｍはＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４に準じて算出すればよい。すなわち、Ｒａは、粗さ曲線からその中心線の方向に測定長さＬの部分を抜き取り、この抜き取り部分の中心線をＸ軸、および縦倍率の方向をＹ軸として、粗さ曲線をＹ＝ｆ（ｘ）で表したとき、次の式で与えられた値である。
【００１４】
【数１】
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【００１５】
Ｓｍは、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さＬの部分を抜き取り、この抜き取り部分の一つの山と、それに隣接する一つの谷に対応する平均線の長さの和を求め、多数の凹凸の間隔について、算術平均を表したものである。
【００１６】
これらの表面粗さパラメータは、触針式表面粗さ計で測定しても良いし、モジュールケースの任意部分を取りだし、原子間力顕微鏡で測定しても良い。
【００１７】
これらの粗さ指数は、モジュールケースの凹凸を有する部分の任意の場所で測定した値を用いればよい。
【００１８】
上記平均粗さを有する凹凸部の形成の方法としては、モジュールケースを梨地加工やエンボス加工しても良いし、エンボス加工を施した鋳型を用いてモジュールケースを成型することで得られる。
【００１９】
本発明の中空糸膜型モジュールは、水処理用中空糸膜型モジュールやガス分離用中空糸膜型モジュールに用いられるが、特に血液浄化用モジュールに好適に用いられる。ここでいう血液浄化用モジュールとは、血液を体外に循環させる際に、吸着や濾過、拡散によって血中の老廃物や有害物質を取り除く機能を有したモジュールのことをいう。
【００２０】
モジュールケースの材質としては、特に限定されないが、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネートなどが好適に用いられる。
【００２１】
中空糸膜型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、セルロース系ポリマー、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホンやポリエーテルスルホンなどのポリスルホン系ポリマー、ポリウレタン、ポリアクリルニトリル、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。この中でも特にポリスルホン系ポリマーは成形が容易で、膜にしたときの物質透過性能に優れているため、これを含むものが好適に用いられる。
【００２２】
ポリスルホン系ポリマーとしては、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニルスルホンなどが挙げられる。
【００２３】
中空糸膜型モジュールの製造方法としては、一方法としてつぎのような方法がある。
【００２４】
製膜原液をオリフィス型二重円筒型口金から吐出し、凝固浴に導き中空糸膜を得ることができる。この際、製膜原液により、二重円筒型口金の内部から注入液体や注入気体が用いられる。
【００２５】
この中空糸膜を所定本数巻き取り、糸束にカットする。その後、中空糸膜束を手動挿入、あるいは自動挿入にてモジュールケース内に挿入する。本発明のモジュールケースにおいては、挿入の際にシート状物がなくても挿入可能である。
【００２６】
このとき、中空糸膜が乾燥状態にあるときは、静電気によって、糸乱れが起きやすい。従って、乾燥した中空糸膜をモジュールケースに挿入する前または挿入する際に、モジュールケースおよび／または中空糸膜を除電することが好ましい。
【００２７】
特に挿入前または挿入時にアルコール溶液を噴霧しておくと、静電気が除去されやすいので、好適である。アルコールの種類としては、安全性などの観点からエタノール、プロパノールが好ましい。また、アルコール水溶液でも構わない。さらには、エタノールやプロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコールといった、いくつかのアルコールが混合していても構わない。なお、溶液が水溶液の場合、除電性の観点からアルコール水溶液の濃度は５０ｗｔ％以上が好ましく、さらには７０ｗｔ％以上が好ましい。
【００２８】
中空糸膜束をケースに挿入後、両端に仮のキャップをし、中空糸膜両端部にポッティング剤を入れる。このとき遠心機でモジュールを回転させながらポッティング剤を入れる方法は、ポッティング剤が均一に充填されるために好ましい方法である。ポッティング剤が固化した後、中空糸膜の両端が開口するように両端部を切断し、中空糸膜型モジュールを得る。
【００２９】
また、モジュールの性能としては、尿素やクレアチニンなどの尿毒症物質の除去能によって評価することができ、尿素クリアランス等を指標とすることができる。その評価基準としては、例えば、昭和５７年９月発行日本人工臓器学会編ダイアライザー性能評価基準に基づいて行うことができる。
【実施例】
【００３０】
（尿素クリアランス測定方法）
昭和５７年９月発行日本人工臓器学会編ダイアライザー性能評価基準に基づいて行った。この中で測定方法が２種類あるが、本実験はＴＭＰ０ｍｍＨｇを基準とした。クリアランスは以下の式を用いて計算した。膜面積が異なるものについては、クリアランスから総括物質移動係数を計算し、そこから面積換算を行うことができる。
クリアランスＣＬ（ｍｌ／ｍｉｎ）＝｛（ＣＢｉ−ＣＢｏ）／ＣＢｉ｝×ＱＢ
ここでＣＢｉ：尿素のモジュール入口側濃度、ＣＢｏ：尿素のモジュール出口側濃度、ＱＢ：モジュール供給液量（ｍｌ／ｍｉｎ）
（実施例１）
ポリスルホン（ソルベイ社製”ユーデル”Ｐ−３５００）１６重量部、ポリビニルピロリドン（ＩＳＰ社製Ｋ３０）４重量部、ポリビニルピロリドン（ＩＳＰ社製Ｋ９０）２重量部をジメチルアセトアミド７７重量部、水１重量部に加え、９０℃で１４時間加熱溶解した。この製膜原液を環状スリット部の外径０．３３ｍｍ、内径０．２２ｍｍのオリフィス型二重円筒型口金より吐出し芯液としてジメチルアセトアミド６５重量％、水３５重量％からなる溶液を吐出させ、乾式長３５０ｍｍを通過した後、ジメチルアセトアミド１５重量％、水８５重量％からなる溶液を充填した凝固浴に導いた。この後、水を充填した水洗浴、乾燥処理装置を通過させた後、巻き取り機で１００００本を巻取った。得られた中空糸膜糸束を長さ３１５ｍｍにカットした。
【００３１】
モジュールケースはポリプロピレン製、長さ２７５ｍｍ、内径３５．６ｍｍであり、モジュールケースの筒状ケース部とバッフル部の内、筒状ケース部のみの全面に平均粗さＲａが０．１μｍ、平均間隔Ｓｍが１μｍの凹凸部があるものを使用した。中空糸膜糸１００００本を束状にして、筒状シート状物を用いることなく、そのままモジュールケースに挿入を試みたところ、中空糸膜が引っかかったり、折れ曲がったりすることなく、モジュールケースの他端部まで中空糸膜束をスムーズに挿入できた。
【００３２】
次いで、ポリウレタン樹脂で中空糸膜糸束の両端を固定し、該ポリウレタン樹脂端部のケース端部からはみ出した部分を切断し、中空糸膜型モジュールを得た。該モジュールについて照射線量２５ｋＧｙのγ線滅菌処理を行った。
【００３３】
モジュール性能として尿素クリアランスを測定したところ、１９３ｍｌ／ｍｉｎであった。
（実施例２）
実施例１と同様に中空糸膜を製膜し、巻き取り機で１００００本を巻取った。得られた中空糸膜糸束を長さ３１５ｍｍにカットした。
【００３４】
モジュールケースはポリプロピレン製、長さ２７５ｍｍ、内径３５．６ｍｍのものであり、モジュールケースの筒状ケース部とバッフル部の内、筒状ケース部のみの全面に平均粗さＲａが０．０７μｍ、平均間隔Ｓｍが０．０５μｍの凹凸部があるものを使用した。ケースにアルコール８０ｗｔ％水溶液を噴霧した後、中空糸膜糸１００００本を束状にして、筒状シート状物を用いることなく、そのままモジュールケースに挿入を試みたところ、中空糸膜が引っかかったり、折れ曲がったりすることなく、モジュールケースの他端部まで中空糸膜束をスムーズに挿入できた。
【００３５】
次いで、ポリウレタン樹脂で中空糸膜糸束の両端を固定し、該ポリウレタン樹脂端部のケース端部からはみ出した部分を切断し、中空糸膜型モジュールを得た。該モジュールについて照射線量２５ｋＧｙのγ線滅菌処理を行った。
【００３６】
モジュール性能として尿素クリアランスを測定したところ、１９３ｍｌ／ｍｉｎであった。
（比較例１）
実施例１と同様に中空糸膜を製膜し、巻き取り機で１００００本を巻取った。得られた中空糸膜糸束を長さ３１５ｍｍにカットした。
【００３７】
モジュールケースとしては、凹凸部がないこと以外は、実施例１と同じ材質・形状のものを使用した。中空糸膜糸１００００本を、実施例１と同様の方法でモジュールケースに挿入を試みたところ、ケースに半分まで挿入した時点で、中空糸膜束の外周部の糸が折れ曲がり、中空糸膜束を挿入できなかった。
（比較例２）
実施例１と同様に中空糸膜を製膜し、巻き取り機で９０００本を巻取った。得られた中空糸膜糸束を長さ３１５ｍｍにカットした。
【００３８】
モジュールケースとしては、凹凸部がない以外は、実施例と同じ材質・形状のものを使用した。該モジュールケースに挿入を試みたところ、モジュールケースの他端部まで中空糸膜束を挿入できた。次いで、実施例１と同様に、中空糸膜型モジュールを得て、照射線量２５ｋＧｙのγ線滅菌処理を行った。
【００３９】
モジュール性能として尿素クリアランスを測定したところ、１８３ｍｌ／ｍｉｎと、中空糸膜本数が少ないため、性能が低かった。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】人工腎臓用中空糸膜モジュールの概略縦断面図を示すものである
【符号の説明】
【００４１】
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：ケース端部
６：蓋
７：ノズル
【図１】
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