JP2003080037A - 中空糸膜モジュールおよびその製造方法 - Google Patents
中空糸膜モジュールおよびその製造方法Info
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Abstract
向上させることができる非常に優れた中空糸膜モジュー
ルの製造方法であり、その結果、中空糸膜の高い充填率
を有するモジュールを容易に供給すること。 【解決手段】 内腔と外面と開口した両端部を有する筒
状体に、濡れた状態の多数の中空糸膜からなる中空糸膜
束を挿入し、該筒状体に挿入したままの状態の該中空糸
膜束を乾燥させた後、少なくとも該筒状体の端部の形状
に適合した部分を有するハウジングの該適合した部分に
該筒状体を契合し、該筒状体と該ハウジングを固定し、
該中空糸膜束の両端部において該ハウジングと各該中空
糸膜の外面を中空糸膜内腔が開口した状態で液密に固定
することを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。
Description
ルおよび中空糸膜モジュールの製造方法に関するもので
ある。詳しく述べると、中空糸膜型透析器、中空糸膜型
限外濾過器、中空糸膜型人工肺等の中空糸膜モジュール
および中空糸膜モジュールの製造方法に関するものであ
る。
る第1流体と第2の流路を流れる第2流体との間で該中
空糸膜を介して透析、濾過、拡散等の物質交換を行う中
空糸膜モジュールでは、その交換効率を向上させるため
にモジュール内での多数の中空糸膜を均一に充填率を高
めることが検討されている。
析液との間で大量液置換をするために、従来の、血液透
析濾過法、オンライン血液透析濾過法(Henderson,L.W.
et al:Trans.Am.Soc.Artif.Intern.Organs 24 465-467
(1978))およびプッシュアンドプル血液透析濾過法(Us
uda,M.et al:Trans.Am.Soc.Artif.Intern.Organs 2824-
27(1982))を改善し発展させた、中空糸膜束とハウジン
グの間に透析液流路の狭窄部を設けたものが提案されて
いる。具体的には、筒状のハウジング内に、中空糸膜の
束と、該中空糸膜で隔てられた第1の流路および第2の
流路を有し、該中空糸膜を介して該第1の流路を流れる
体液と、該第2の流路を流れる透析液との間で透析およ
び限外濾過を行う透析器であって、透析液膨潤性を有す
る材料を用いて該第2の流路の途中に狭窄部を設け、該
狭窄部の透析液上流側と下流側とで該透析液に圧力差が
生じるように構成されてなる透析器により達成するもの
である(特開平8−192031号)。
と中空糸膜束の間に拡張性の流体室を設け、ハウジング
外部より該流体室に流体を導入し、流体室を拡張させ、
結果として、中空糸膜束の充填率を高めることも提案さ
れている(実開昭60−52843号)。
発泡体を配置することも提案されている(特開昭51−
133185号、特開平8−967号)。
み立て作業が複雑となり、また、特に中空糸膜モジュー
ルが治療のために用いられる場合、安全性を担保するた
めに使用できる材料が制限されるという欠点を有してい
た。
膜を収納する場合に、ハウジングの内径が狭窄している
ところで、中空糸膜の膜束の外周部が狭窄部を構成する
硬い部分で押圧されることになるので、該集束外周部付
近の中空糸膜が歪み、また、該膜束の芯部では充填率が
変わらない、すなわち、中空糸膜同士の間隙が変わらな
いという欠点があった。
は、上記欠点を解決した新規な中空糸膜モジュールおよ
び中空糸膜モジュールの製造方法を提供することにあ
る。
により達成される。
する筒状体に、濡れた状態の多数の中空糸膜からなる中
空糸膜束を挿入し、該筒状体に挿入したままの状態の該
中空糸膜束を乾燥させた後、少なくとも該筒状体の端部
の形状に適合した部分を有するハウジングの該適合した
部分に該筒状体を契合し、該筒状体と該ハウジングを固
定し、該中空糸膜束の両端部において該ハウジングと各
該中空糸膜の外面を中空糸膜内腔が開口した状態で液密
に固定することを特徴とする中空糸膜モジュールの製造
方法。
ングの内面であることを特徴とする上記(1)に記載の
中空糸膜モジュールの製造方法。
状体のテーパ形状を有する外面であり、前記適合した部
分が、前記ハウジングのテーパ形状を有する内面である
ことを特徴とする上記(1)または(2)に記載の中空
糸膜モジュールの製造方法。
角度が前記外面のテーパ角度よりも小さいことを特徴と
する上記(1)ないし(3)に記載の中空糸膜モジュー
ルの製造方法。
なり、一方の該部材が、前記筒状体の一方の端部の形状
に適合した部分を有し、他方の該部材が、前記筒状体の
他方の端部の形状に適合した部分を有し、該筒状体の両
端とそれぞれ適合する該部材のそれぞれの部分を契合
し、該筒状体の両端と該ハウジングの二つの部材をそれ
ぞれ液密に固定することを特徴とした上記(1)に記載
の中空糸膜モジュールの製造方法。
面積に対して前記中空糸膜外径基準で充填率68%以上
78%以下、長さが30mm以上212mm以下で前記
中空糸膜束を装填することを特徴とする上記(1)ない
し(5)に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
および限外濾過を行う透析器であることを特徴とする上
記(1)ないし(5)に記載の中空糸膜モジュールの製
造方法。
した両端部を有する筒状体、該筒状体の内腔にその一部
が覆われた多数の中空糸膜からなる中空糸膜束、およ
び、該筒状体の外面のテーパ形状に適合した内面を有す
るハウジングを有し、該ハウジングは、少なくとも該筒
状体の内腔に覆われていない部分の該中空糸膜束を覆
い、該中空糸膜束の両端部において各該中空糸膜の内腔
が開口した状態で各該中空糸膜の外面と該ハウジングと
の間を液密に固定する隔壁を有し、該筒状体と該ハウジ
ングとが実質的に固定されていることを特徴とする中空
糸膜モジュール。
テーパ形状を有し、該内腔のテーパ角度が前記外面のテ
ーパ角度よりも小さいことを特徴とする上記(8)に記
載の中空糸膜モジュール。
のテーパ角度が該筒状体の両端部から該筒状体の軸方向
中心に向かって径縮するように形成されていることを特
徴とする上記(8)または(9)に記載の中空糸膜モジ
ュール。
有する筒状体、該筒状体の内腔にその一部が覆われた多
数の中空糸膜からなる中空糸膜束、該筒状体の一方の端
部と液密に接合したハウジング第1部材、および、前記
筒状体の他方の端部と液密に接合したハウジング第2部
材を有し、該ハウジング第1部材および該ハウジング第
2部材は、少なくとも該筒状体の内腔に覆われていない
部分の該中空糸膜束を覆い、該中空糸膜束の両端部にお
いて各該中空糸膜の内腔が開口した状態で各該中空糸膜
の外面と該ハウジング第1部材および該ハウジング第2
部材との間をそれぞれ液密に固定する隔壁を有すること
を特徴とする中空糸膜モジュール。
内腔に、その断面において、中空糸膜外径基準で充填率
68%以上78%以下、長さが30mm以上212mm
以下で充填されていることを特徴とする上記(8)ない
し(11)に記載の中空糸膜モジュール。
記中空糸膜で隔てられる第1の流路および第2の流路を
有し、該中空糸膜を介して該第1の流路を流れる体液
と、該第2の流路を流れる透析液との間で透析および限
外濾過を行う透析器であることを特徴とする上記(8)
または(12)に記載の中空糸膜モジュール。
中空糸膜の有効長の13%以上90%以下であることを
特徴とする上記(8)ないし(13)に記載の中空糸膜
モジュール。
ルの製造方法および中空糸膜モジュールを図面を参照し
つつ説明する。
の透析器を図1に示す。同図に示すように、中空糸膜モ
ジュール1はハウジング31と、その両端にそれぞれ液
密に接続、固定されたヘッダー32および33とで構成
される全ハウジング3とからなる。ヘッダー32の頂部
には、血液流入口34が突出形成され、ヘッダー33の
頂部には、血液流出口35が突出形成されている。ま
た、ハウジング31のヘッダー33側の側部には、透析
液流入口36が突出形成され、ハウジング31のヘッダ
ー32側の側部には、透析液流出口37が突出成形され
ている。
挿入されており、該筒状体100には中空糸膜41の束
4が収納されており、該中空糸膜はハウジング31内の
ほぼ全長にわたっている。中空糸膜41としては、例え
ば、再生セルロース、セルロース誘導体、ポリメチルメ
タクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレンのような
ポリオレフィン、ポリスルフォン、ポリアクリロニトリ
ル、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルポリアミ
ド、シリコーン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエ
ステル系ポリマーアロイで構成されるものが挙げられ
る。
ウジング31の端部において、中空糸膜41の内腔の端
部開口が閉塞されない状態で、隔壁51および52によ
り液密に支持固定されている。隔壁51および52は、
例えばポリウレタン、シリコーン、エポキシ樹脂のよう
なポッティング材で構成され、中空糸膜41の束4の存
在下で、液状のポッティング材を遠心注入法によりハウ
ジング31の両端部に注入し、硬化させることにより形
成される。
には、血液流入室61が形成され、ヘッダー33と隔壁
52とで囲まれる空間には、血液流出室62が形成され
ている。各中空糸膜41の内腔(中空部)には、血液が
流れる第1の流路(血液流路)6が形成されており、該
第1の流路6の両端は、それぞれ、前記血液流入室61
および血液流出室62に連通している。
と、両隔壁51および52とで囲まれる空間において、
中空糸膜41の束4とハウジング31の内周面との間隙
および隣接する中空糸膜41同士の間隙、ならびに中空
糸膜の束4と筒状体100の内腔との間隙には、透析液
が流れる第2の流路(透析液流路)7が形成されてい
る。すなわち、前記第1の流路6と第2の流路7とは、
各中空糸膜41で隔てられている。第2の流路7の上流
側は、透析液入口36に連通し、下流側は、透析液出口
37に連通している。
は、内腔と外面と開口した両端部を有する筒状体100
に、濡れた状態の多数の中空糸膜41からなる中空糸膜
束4を挿入し、該筒状体100に挿入したままの状態の
該中空糸膜束4を乾燥させ、ついで、少なくとも該筒状
体100の端部の形状に適合した部分を有するハウジン
グの該適合した部分に該筒状体を契合し、該筒状体10
0と該ハウジングを固定する工程を有するものを含む。
さらに、上記の通り、該中空糸膜束4の両端部におい
て、該ハウジングと各中空糸膜の外面を中空糸膜内腔が
開口した状態で液密に固定するものである。ここで、該
筒状体と該ハウジングの間の固定とは、図1の実施例の
如く、該筒状体の端部が適合する部分が、該ハウジング
の内面であって、該筒状体が該ハウジングに覆われて、
第2の流路が形成される場合には、接着、融着等により
固着させることだけではなく、該ハウジング内に形成し
た突起を該筒状体を乗り越えさせる等して、実質的に所
定の個所から移動することのないようにすることも含
む。また、後に説明する図4の実施例の如く、ハウジン
グが二つの部材からなり、該二つの部材の端部が、それ
ぞれ筒状体のそれぞれの端部とが接合することで、第2
の流路が形成される場合には、接着、融着等により液密
に接合されなければならない。
われており、筒状体100の内腔の直径(内径)は、ハ
ウジング31の内径より小さくなっているので、ハウジ
ング内側31と中空糸膜束4の間にあって、第2の流路
7の狭窄部8を形成している。筒状体100の外面は、
ハウジング31の内面に実質的に密着するように設定さ
れており、ハウジング31の内面は筒状体100の外面
に適合した形状をしている。すなわち、ハウジング31
の内面のテーパ角度と筒状体100の外面のテーパ角度
は、ほぼ一致する。したがって、狭窄部8は、中空糸膜
束4の他の部分と較べ、中空糸膜の充填率が高くなって
いる。
ング31、あるいは筒状体100の内面により形成され
る中空糸膜長さ方向に垂直の断面の面積に対する、同じ
断面における各中空糸膜の外径により求められる中空糸
膜の占有する断面積の総和の割合である(中空糸膜外径
基準の充填率とする)。
率を容易に高めることができるので、透析器の場合に
は、各中空糸膜の隙間への透析液の分散が良好となり、
透析性能が向上し、また、中空糸膜型人工肺において
は、ガス交換能の向上が期待できる。さらに、透析器の
場合、第2の流路を流れる透析液の透析液入口と透析液
出口との圧力差(透析液側圧力損失)が大きくなるの
で、近年、検討が進んでいる逆濾過推進型の透析器とし
て機能させることができ、物質除去能が飛躍的に向上す
ることが期待できる。これについては、特開平8−19
2031号で確認されている。
めに、中空糸膜束を濡れた状態で筒状体100に装填
し、ついで筒状体100に装填したまま、中空糸膜束を
乾燥させる。さらに、筒状体100と共に中空糸膜束4
をハウジング31に挿入する。中空糸膜束4における各
中空糸膜41は、乾燥状態では、隣り合う中空糸膜同士
の角度の違い、湾曲の違い等により互いの間に間隙が形
成されるため、コンパクトな中空糸膜束を得ることがで
きない。中空糸膜束の外周部より外力を加えて、中空糸
膜束を圧縮した場合、中空糸膜束の外周近傍の各中空糸
膜は隣接する中空糸膜に圧迫され、中空糸膜内径の潰れ
を来たしてしまう。一方、中空糸膜束が濡れた状態で
は、水の表面張力等により、各中空糸膜の隙間は、乾燥
状態に較べ小さくなり、コンパクトな中空糸膜束を得る
ことが容易である。しかしながら、濡れた状態の中空糸
膜束をハウジングに直接挿入した場合、ハウジングに
は、隔壁形成部分や透析液ポート等の第2流体の流出入
口が設けられているので、前記隔壁を形成するためのポ
ッティング操作の準備として中空糸膜束の乾燥、その他
の操作を行う際、嵩高く、煩わしものとなる。
容易に充填率の高い中空糸膜モジュールを得ることがで
きる。
内腔に、その断面において、中空糸膜外径基準で68%
以上78%以下の充填率で装填されていることが好まし
い。より好ましくは、70%以上78%以下、さらに好
ましくは73%以上76%以下である。下限値よりも低
い場合、筒状体100を追加することによる部品点数と
工程の増加に見合うだけの性能向上を得る事ができず、
上限値より高い場合、中空糸膜の潰れ、キズの頻度が高
くなってしまう。
空糸膜で隔てられる第1の流路および第2の流路を有
し、該中空糸膜を介して該第1の流路を流れる体液と、
該第2の流路を流れる透析液との間で透析および限外濾
過を行う透析器であることが好ましい。このような透析
器であれば、第2の流路の流体である透析液を整流化す
ることによる各中空糸膜間への分散の向上による効果だ
けでなく、透析液の圧力損失の上昇による逆濾過を増加
させることができる。
糸膜の有効長の13%以上90%以下であることが好ま
しい。より好ましくは20%以上65%以下、さらに好
ましくは40%以上65%以下である。下限値よりも低
い場合、筒状体100を追加することによる部品点数と
工程の増加に見合う性能向上を得る事ができず、上限値
より高い場合、作業の煩雑さと中空糸膜の潰れ、キズの
発生頻度が高くなってしまう。ここで、中空糸膜の有効
長とは、ハウジングに収容されている中空糸膜のうち、
隔壁に埋め込まれていない部分であり、実質的に濾過や
透析が行われる部分の長さである。
わち中空糸膜充填率の相対的に高い部分の長さが30m
m以上212mm以下であることが好ましい。より好ま
しくは50mm以上155mm以下、さらに好ましくは
100mm以上155mm以下である。下限値よりも低
い場合、筒状体100を追加することによる部品点数と
工程の増加に見合う性能向上を得る事ができず、上限値
より高い場合、作業が煩雑となり、また、有効膜面積の
低下により、部品点数と工程の増加に見合う性能向上を
得る事ができなくなってしまう。
記内腔のテーパ角度が前記外面のテーパ角度よりも小で
あることが好ましい。筒状体の外面のテーパ角度は、ハ
ウジング内面のテーパ角度に適合しており、好ましくは
同一のテーパ角度を有する。通常、中空糸膜モジュール
のハウジングは、合成樹脂を射出成型することによって
製造されるので、成型用の芯金を抜き取るために、ハウ
ジング内面には、少なからずテーパ角度を有している。
本発明の筒状体の内腔のテーパ角度を筒状体の外面のテ
ーパ角度よりも小さくすることによって、筒状体の一方
の端部の中空糸膜束の充填率と、他方の端部の充填率を
ほぼ同じにすることができるので、第2の流体の圧力損
失を効果的に高めることができる。
3は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカ
ーボネート、ポリメチルメタクリレート、アクリル系樹
脂、硬質ポリ塩化ビニル、スチレン−ブタジエン共重合
体樹脂、ポリスチレン等の各種硬質樹脂で構成されてお
り、内部の視認性を確保するために、透明または半透明
であるのが好ましい。また、血液の入側と出側の区別を
容易にするために、ヘッダー32を異なる色に着色して
もよい。
たり、中空糸膜41の束4が収納されている。この場
合、束4を構成する中空糸膜41は、例えば、100〜
70,000本程度であり、各中空糸膜41は、ハウジ
ング31の長手方向に沿って並列的に配置されている。
環回路の構成例を模式的に示す回路構成図である。同図
に示すように、血液体外循環回路10は、脱血ライン1
1Aと透析器1と、返血ライン11Bと、除水コントロ
ール手段17とを有している。
チューブ12の途中に設置された送血用のポンプ13お
よび除泡用のチャンバー14で構成されており、脱血ラ
イン11Aの一端は、針管を介して患者の動脈に接続さ
れ、他端は、透析器1の血液流入口34に接続される。
と、該チューブ15の途中に設置された除泡用のチャン
バー16とで構成されており、返血ライン11Bの一端
は、針管を介して患者の静脈に接続される。
器1の透析液流入口36に接続されたチューブ18と、
一端が透析器1の透析液流出口37に接続されたチュー
ブ19と、透析液をチューブ18および19内にそれぞ
れ同流量でかつ反対方向に送液する複式ポンプ20と、
複式ポンプ20を迂回するようにその両端がチューブ1
9に接続されたバイパスチューブ21と、バイパスチュ
ーブ21の途中に設けられた除水ポンプ22とで構成さ
れている。
プランジャーの往復運動に変換し、逆止弁機構により透
析液および透析液排液の受入・排出を交互に行う構成の
ものである。
プランジャーの往復運動に変換し、シリンダー内の透析
液排液を一定方向に送り出す構成のものである。
示す。筒状体500は外面501、内腔504および端
部502、503を有する。端部502は大径側であり
端部503は小径側である。さらに内腔504は、小径
側テーパ部510、大径側テーパ部530、中間テーパ
部520からなる。そして筒状体500において、小径
側テーパ部510と大径側テーパ部530は、それぞれ
のテーパ角度が該筒状体の両端部から該筒状体の軸方向
中心に向かって径縮するように形成されている。これに
よって、内腔を単一のテーパ部で形成する場合と比べ、
両端部の中空糸膜充填率の差を少なくすることができ、
より効果的に本発明の中空糸膜モジュールを作製するこ
とができる。
の一実施態様を示す縦断面図である。前記第1の実施態
様と共通する事項の説明は省略する。
はハウジング231と331と、その両端に固定された
ヘッダー32および33とで構成されるハウジング20
3、303を有する。ハウジング231の端部281と
もう一つのハウジング331の端部381は、筒状体2
00の端部201、202とそれぞれ接続・固定されて
いる。
200を介して、そのほぼ全長にわたり、中空糸膜41
の束4が収納されている。
た両端部を有する筒状体200に、濡れた状態の多数の
中空糸膜41からなる中空糸膜束4を挿入し、該中空糸
膜束4を該筒状体200に挿入したままの状態で乾燥の
後、隔壁形成部204と該筒状体200と接合する端部
281を有するハウジング231に挿入し、また、他方
を隔壁形成部304と該筒状体200と接合する端部3
81を有するハウジング331に挿入し、該筒状体20
0と該ハウジング231、331を固定する工程を有す
るものである。
ングの端部を接合・固定し、さらに筒状体200の他方
の端部と他方のハウジングの端部を接合・固定する。こ
の接合・固定は、一般にプラスチック成型品に用いられ
る接着剤による固定、超音波融着、熱融着、テーパ角度
勘合等、全ての方法を用いることができる。
壁形成部204、304において、中空糸膜41の端部
開口が閉塞されない状態で、隔壁51および52により
液密に支持固定されている。
けることなく、高い充填率を有し、第2の流体流路に狭
窄部を有する中空糸膜モジュールを製造することがで
き、第1の実施態様と同様の効果を得ることができる。
述する。
スルホン中空糸膜約10,000本の束(有効膜面積
1.5m2)を用意し、RO水に浸漬させる。この中空
糸膜束を内腔径33.6mm、テーパ角度0度、外面径
大径部39.6mm、小径部38.0mm、長さ 10
0mm、テーパ角度0.9度を有するポリカーボネート
製筒状体に挿入し、乾燥した。この時中空糸膜束の外径
基準充填率は75%であった。
m、小径部37.9mm、テーパ角度0.9度のハウジ
ング内に前記中空糸膜束と筒状体を挿入した。各中空糸
膜の両端部にポリウレタンポッティング剤を注入、硬化
して各中空糸膜を固定し、その両端をスライスして各中
空糸膜を開口させた。この時、中空糸膜の有効長は 2
35mmであった。ハウジングの両端部に、それぞれ、
血液流入口付きヘッダーおよび血液流出口付きヘッダー
を装着し、これらを融着により液密に固定して、図2に
示す構造の透析器を得た。
を筒状体を用いずに、透析液流入口および流出口付きの
ハウジング内に挿入し、乾燥した。ついでハウジング内
に挿入された各中空糸膜の両端部にポッティング剤を注
入、硬化して各中空糸膜を固定し、その両端をスライス
して各中空糸膜を開口させた。ハウジングの両端部に、
それぞれ、血液流入口付きカバーおよび血液流出口付き
カバーを装着し、これらを融着により液密に固定して、
透析器を得た。この時、ハウジングの最高充填率の部分
は 59%であった。
ルホン中空糸膜約10,000本の束(有効膜面積1.
5m2)を用意し、RO水に浸漬させた。この中空糸膜束
を内腔径大径部35.7mm、小径部34.9mm、テ
ーパ角度角0.9度、外面径大径部39.2mm、小径
部38.4mm、長さ50mm、テーパ角度角0.9度
を有するポリカーボネート製筒状体に挿入し、乾燥し
た。この時中空糸膜束の充填率は大径部66%、小径部
69%であった。
8mm、小径部37.9mm、テーパ角度0.9度ハウ
ジング内に前記中空糸膜束と筒状体を挿入した。各中空
糸膜の両端部にポリウレタンポッティング剤を注入、硬
化して各中空糸膜を固定し、その両端をスライスして各
中空糸膜を開口させた。ハウジングの両端部に、それぞ
れ、血液流入口付きヘッダーおよび血液流出口付きヘッ
ダーを装着し、これらを融着により液密に固定して、図
1に示す構造の透析器を得た。
を乾燥状態で、ハウジングの内面形状が大径部34.8
mm、小径部32.6mm、テーパ角度0.9度ハウジ
ング内に挿入し、透析器を得た。この時中空糸膜束の充
填率は大径部70%、小径部80%であった。
束を内腔径37.0mm、テーパ角度0度、外面径大径
部39.6mm、小径部38.0mm、長さ100m
m、テーパ角度0.9度を有するポリカーボネート製筒
状体に挿入し、乾燥した。この時中空糸膜束の充填率は
62%であった。
小径部37.9mm、テーパ角度0.9度のハウジング
内に前記中空糸膜束と筒状体を挿入した。各中空糸膜の
両端部にポリウレタンポッティング剤を注入、硬化して
各中空糸膜を固定し、その両端をスライスして各中空糸
膜を開口させた。ハウジングの両端部に、それぞれ、血
液流入口付きヘッダーおよび血液流出口付きヘッダーを
装着し、これらを融着により液密に固定して、図1に示
す構造の透析器を得た。
角度0度、外面径大径部39.6mm、小径部38.0
mm、長さ 100mm、テーパ角度0.9度を有する
ポリカーボネート製筒状体に挿入した以外は、実施例1
と同様にして、透析器を得た。この時、筒状体部分の中
空糸膜束の外径基準充填率は82%であった。
大径部38.2mm、小径部38.0mm、長さ 15
mm、テーパ角度0.9度を有するポリカーボネート製
筒状体に挿入した以外は、実施例1と同様にして、透析
器を得た。この時、筒状体部分の中空糸膜束の外径基準
充填率は70%であった。
大径部40.5mm、小径部37.0mm、長さ220
mm、テーパ角度0.9度を有するポリカーボネート製
筒状体に挿入した以外は、実施例1と同様にして、透析
器を得た。この時、筒状体部分の中空糸膜束の外径基準
充填率は75%であった。
ら7の透析器について、図2に記載した循環回路を用い
て、デキストランのクリアランス(デキストランCL)
を測定した。ただし、透析器から戻ってきた試験溶液
は、元の試験溶液とは混合させず、透析器には常に一定
の組成の試験溶液を流通させた。また、透析液について
も、一定の組成の透析液を流通させた。
(ファルマシア社製)をそれぞれ生理食塩水に溶解し
て、30g/l溶液として血液の代わりに測定に用い
た。各透析器当たり、本試験溶液20リットルを37℃
に加温して用いた。血液入口側流速は200ml/mi
n、透析液には生理食塩水を用い、流速500ml/m
in、除水量10ml/min/m2とした。
験溶液を流通させると同時に、透析液側に生理食塩水を
流通させた。このとき除水コントローラーにより、除水
量を所定の速度とした。透析開始後30分に、脱血ライ
ン(入口側)および返血ライン(出口側)から試験溶液
を採取し、溶質濃度をGPCにより測定し、次式によ
り、クリアランスを求める。
口側溶質濃度(mg/dl)、CBo:出口側溶質濃度
(mg/dl)、QBi:血液入口側流速(ml/mi
n)、QF:濾過流速(除水量×膜面積m2)(ml/m
in)である。
性能GPC専用システム(Shodex GPC SY
SYTEM−11,昭和電工社製)、カラム:Shod
ex汎用GFCカラム Ohpak高性能タイプ(Oh
pakKB−803)×2本+プレカラム(Ohpak
KB−800p) (共に昭和電工社製)、移動相:
生理食塩水であった。
以下のことが確認された。比較例1より、本発明の中空
糸膜モジュールのクリアランス性能が向上している。比
較例2より、筒状体内腔のテーパ角が大きすぎるものは
効果が、ほとんどない。比較例3から、乾燥状態では中
空糸膜が損傷し、リークの発生がみられた。比較例4,
5より、適当な充填率に設定しないと、透析性能向上が
あまり、みられないか、中空糸膜の損傷を招くこととな
った。比較例6、7より筒状体の長さが短すぎると、効
果が少なく、長すぎても透析性能が向上しないことがわ
かった。長すぎる場合に性能の向上しない理由について
は、充分に理解されていないが、透析に利用される膜面
積が何らかの理由で減少していることが考えられる。
スルホン中空糸膜約10,000本の束(有効膜面積
1.5m2)を用意し、RO水に浸漬させた。この中空糸
膜束を内腔径大径部34.9mm、小径部34.7m
m、テーパ角度0.2度)、外面径大径部39.2m
m、小径部38.4mm、長さ50mm、テーパ角度
0.9度を有するポリカーボネート製筒状体に挿入し
た。この時中空糸膜束の外径基準充填率は大径部69
%、小径部70%であった。
m、小径部37.9mm、テーパ角度0.9度の部分を
有するハウジング内に前記中空糸膜束と筒状体を挿入し
た。各中空糸膜の両端部にポリウレタンポッティング剤
を注入、硬化して各中空糸膜を固定し、その両端をスラ
イスして各中空糸膜を開口させた。ハウジングの両端部
に、それぞれ、血液流入口付きヘッダーおよび血液流出
口付きヘッダーを装着し、これらを融着により液密に固
定して、図1に示す構造の透析器を得た。
スルホン中空糸膜約10,000本の束(有効膜面積
1.5m2)を用意し、RO水に浸漬させた。この中空糸
膜束を両端部から軸方向中心に向かって内腔にテーパを
有する内腔形状(両端部径34.9mm、中心部径3
4.7mm、テーパ角度0.3度、水平部24mm、外
面形状大径部39.7mm、小径部38.0mm、長さ
100mm、テーパ角度0.9度を有するポリカーボネ
ート製筒状体に挿入した。この時中空糸膜束の外径基準
充填率は 両端部69%、中心部70%であった。
m、小径部36.8mm、テーパ角度0.9度)の部分
を有するハウジング内に前記中空糸膜束と筒状体を挿入
した。各中空糸膜の両端部にポリウレタンポッティング
剤を注入、硬化して各中空糸膜を固定し、その両端をス
ライスして各中空糸膜を開口させた。ハウジングの両端
部に、それぞれ、血液流入口付きヘッダーおよび血液流
出口付きヘッダーを装着し、これらを融着により液密に
固定して、図1に示す構造の透析器を得た。
ルホン中空糸膜約10,000本の束(有効膜面積
1.5m2)を用意し、RO水に浸漬させた。この中空糸
膜束を両端部から軸方向中心に向かってテーパ角度を有
する内腔径(両端部径34.4mm、中心部径 34.
1mm、テーパ角度0.2度)、外径40mm、長さ1
00mmで、その両端部に201、202のハウジング
との接合部を有するポリカーボネート製筒状体に挿入し
た。この時中空糸膜束の外径基準充填率は 両端部71
%、中心部72%であった。
よび筒状体接合部を有する図4、231、331のハウ
ジングに、上記中空糸膜束を挿入した筒状体の両端部と
接着接合した。ハウジングと各中空糸膜の両端部にポリ
ウレタンポッティング剤を注入、硬化して各中空糸膜を
固定し、その両端をスライスして各中空糸膜を開口させ
た。この時、中空糸膜の有効長は235mmであった。
ハウジングの両端部に、それぞれ、血液流入口付きヘッ
ダーおよび血液流出口付きヘッダーを装着し、これらを
融着により液密に固定して、図4に示す構造の透析器を
得た。
例4の透析器について、デキストランのクリアランスを
測定した。結果を表2に示す。
ルの製造方法および中空糸膜モジュールは、中空糸膜の
高い充填率を容易に達成することができるので、物質交
換能に優れている。
工程でのリークによる製品の歩留まりを向上させること
ができる非常に優れた中空糸膜モジュールの製造方法で
あり、その結果、中空糸膜の高い充填率を有するモジュ
ールを容易に供給することができるものである。
有する筒状体に、濡れた状態の多数の中空糸膜からなる
中空糸膜束を挿入し、該筒状体に挿入したままの状態の
該中空糸膜束を乾燥させた後、少なくとも該筒状体の端
部の形状に適合した部分を有するハウジングの該適合し
た部分に該筒状体を契合し、該筒状体と該ハウジングを
固定し、該中空糸膜束の両端部において該ハウジングと
各該中空糸膜の外面を中空糸膜内腔が開口した状態で液
密に固定するので、中空糸膜の高い充填率を容易に達成
することができ、物質交換能に優れる中空糸膜モジュー
ルを提供することができる。
記ハウジングの内面である上記のほかさらに容易に中空
糸膜モジュールを製造することができる。
が、該筒状体のテーパ形状を有する外面であり、前記適
合した部分が、前記ハウジングのテーパ形状を有する内
面であるので、ハウジング内での筒状体の位置決めが容
易である。
部材からなり、一方の該部材が、前記筒状体の一方の端
部の形状に適合した部分を有し、他方の該部材が、前記
筒状体の他方の端部の形状に適合した部分を有し、該筒
状体の両端とそれぞれ適合する該部材のそれぞれの部分
を契合し、該筒状体の両端と該ハウジングの二つの部材
をそれぞれ液密に固定するので、全体の形状を小さくす
ることができる。
に対し、前記中空糸膜外径基準で充填率68%以上78
%以下、長さが30mm以上212mm以下で装填する
ので、膜性能を有効に引き出し、高い物質交換性能を示
す中空糸膜モジュールを提供することができる。
糸膜で隔てられる第1の流路および第2の流路を有し、
該中空糸膜を介して該第1の流路を流れる体液と、該第
2の流路を流れる透析液との間で透析および限外濾過を
行う透析器であるので、血液と透析液との間で逆ろ過効
果による、高い透析性能を有する中空糸膜モジュールを
提供することができる。
ーパ角度が前記外面のテーパ角度よりも小さいので、充
填率を高くした場合に、安定した高い性能を有する中空
糸膜モジュールを提供することができる。
る外面と開口した両端部を有する筒状体、該筒状体の内
腔にその一部が覆われた多数の中空糸膜からなる中空糸
膜束、および、該筒状体の外面のテーパ形状に適合した
内面を有するハウジングを有し、該ハウジングは、少な
くとも該筒状体の内腔に覆われていない部分の該中空糸
膜束を覆い、該中空糸膜束の両端部において各該中空糸
膜の内腔が開口した状態で各該中空糸膜の外面と該ハウ
ジングとの間を液密に固定する隔壁を有し、該筒状体と
該ハウジングとが実質的に固定されている中空糸膜モジ
ュールなので、容易に製造することができる。
状体の内腔にその断面において、前記中空糸膜外径基準
で充填率68%以上78%以下、長さが30mm以上2
12mm以下で装填された中空糸膜モジュールであるの
で、安定した高い物質除去性能を得ることができる。
が、該中空糸膜で隔てられる第1の流路および第2の流
路を有し、該中空糸膜を介して該第1の流路を流れる体
液と、該第2の流路を流れる透析液との間で透析および
限外濾過を行う透析器であるので、血液と透析液との間
の逆ろ過現象を利用した、高い透析性能を有する。
長さが中空糸膜の有効長の13%以上90%以下である
ので、筒状体を用いて中空糸膜外径基準の充填率を高く
することによる効果を得ることができると同時に、中空
糸膜の性能を低下させることがない。
長さが30mm以上212mm以下であるので、筒状体
を用いて中空糸膜外径基準の充填率を高くすることによ
る効果を得ることができると同時に、中空糸膜の性能を
低下させることがない。
記内腔のテーパ角度が前記外面のテーパ角度よりも小さ
いので、充填率が高く、安定した高い性能を有する。
記内腔のテーパ角度が該筒状体の両端部から該筒状体の
軸方向中心に向かって径縮するように形成されているの
で、充填率が高く、安定した高い性能を有する。
した両端部を有する筒状体、該筒状体の内腔にその一部
が覆われた多数の中空糸膜からなる中空糸膜束、該筒状
体の一方の端部と液密に接合したハウジング第1部材、
および、前記筒状体の他方の端部と液密に接合したハウ
ジング第2部材を有し、該ハウジング第1部材および該
ハウジング第2部材は、少なくとも該筒状体の内腔に覆
われていない部分の該中空糸膜束を覆い、該中空糸膜束
の両端部において各該中空糸膜の内腔が開口した状態で
各該中空糸膜の外面と該ハウジング第1部材および該ハ
ウジング第2部材との間をそれぞれ液密に固定する隔壁
を有する中空糸膜モジュールであるので、中空糸膜の高
い充填率を容易に達成することができ、物質交換能に優
れ、ハウジングの重量を軽くすることができる。
す縦断面図である。
例を示す回路構成図である。
ある。
す縦断面図である
ル) 3 全ハウジング 31、231,331、203,303 ハウジング 32、33 ヘッダー 34 血液流入口 35 血液流出口 36 透析液流入口 37 透析液流出口 4 束 41 中空糸膜 51、52 隔壁 6 第1の流路 61 血液流入室 62 血液流出室 7 第2の流路 8 狭窄部 10 血液体外循環回路 11A 脱血ライン 11B 返血ライン 12 チューブ 13 ポンプ 14 チャンバー 15 チューブ 16 チャンバー 17 除水コントロール手段 18、19 チューブ 20 複式ポンプ 21 バイパスチューブ 22 除水ポンプ 204,304 隔壁形成部 100、200、500 筒状体 201、202 筒状体端部 281、381 ハウジング端部 501 筒状体外面 502 筒状体端部大径側 503 筒状体端部小径側 504 筒状体内腔 510 小径側テーパ部 530 大径側テーパ部 520 中間テーパ部
Claims (14)
- 【請求項1】 内腔と外面と開口した両端部を有する筒
状体に、濡れた状態の多数の中空糸膜からなる中空糸膜
束を挿入し、該筒状体に挿入したままの状態の該中空糸
膜束を乾燥させた後、少なくとも該筒状体の端部の形状
に適合した部分を有するハウジングの該適合した部分に
該筒状体を契合し、該筒状体と該ハウジングを固定し、
該中空糸膜束の両端部において該ハウジングと各該中空
糸膜の外面を中空糸膜内腔が開口した状態で液密に固定
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】 前記適合した部分が、前記ハウジングの
内面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】 前記筒状体の端部の形状が、該筒状体の
テーパ形状を有する外面であり、前記適合した部分が、
前記ハウジングのテーパ形状を有する内面であることを
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】 前記筒状体が、前記内腔のテーパ角度が
前記外面のテーパ角度よりも小さいことを特徴とする請
求項1ないし3に記載の中空糸膜モジュールの製造方
法。 - 【請求項5】 前記ハウジングが二つの部材からなり、
一方の該部材が、前記筒状体の一方の端部の形状に適合
した部分を有し、他方の該部材が、前記筒状体の他方の
端部の形状に適合した部分を有し、該筒状体の両端とそ
れぞれ適合する該部材のそれぞれの部分を契合し、該筒
状体の両端と該ハウジングの二つの部材をそれぞれ液密
に固定することを特徴とした請求項1に記載の中空糸膜
モジュールの製造方法。 - 【請求項6】 前記筒状体に、該筒状体の内腔断面積に
対して前記中空糸膜外径基準で充填率68%以上78%
以下、長さが30mm以上212mm以下で前記中空糸
膜束を装填することを特徴とする請求項1ないし5に記
載の中空糸膜モジュールの製造方法。 - 【請求項7】 前記中空糸膜モジュールが、透析および
限外濾過を行う透析器であることを特徴とする請求項1
ないし5に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。 - 【請求項8】 内腔とテーパを有する外面と開口した両
端部を有する筒状体、該筒状体の内腔にその一部が覆わ
れた多数の中空糸膜からなる中空糸膜束、および、該筒
状体の外面のテーパ形状に適合した内面を有するハウジ
ングを有し、該ハウジングは、少なくとも該筒状体の内
腔に覆われていない部分の該中空糸膜束を覆い、該中空
糸膜束の両端部において各該中空糸膜の内腔が開口した
状態で各該中空糸膜の外面と該ハウジングとの間を液密
に固定する隔壁を有し、該筒状体と該ハウジングとが実
質的に固定されていることを特徴とする中空糸膜モジュ
ール。 - 【請求項9】 前記筒状体において、前記内腔がテーパ
形状を有し、該内腔のテーパ角度が前記外面のテーパ角
度よりも小さいことを特徴とする請求項8に記載の中空
糸膜モジュール。 - 【請求項10】 前記筒状体において、前記内腔のテー
パ角度が該筒状体の両端部から該筒状体の軸方向中心に
向かって径縮するように形成されていることを特徴とす
る請求項8ないし9に記載の中空糸膜モジュール。 - 【請求項11】 内腔と外面と開口した両端部を有する
筒状体、該筒状体の内腔にその一部が覆われた多数の中
空糸膜からなる中空糸膜束、該筒状体の一方の端部と液
密に接合したハウジング第1部材、および、前記筒状体
の他方の端部と液密に接合したハウジング第2部材を有
し、該ハウジング第1部材および該ハウジング第2部材
は、少なくとも該筒状体の内腔に覆われていない部分の
該中空糸膜束を覆い、該中空糸膜束の両端部において各
該中空糸膜の内腔が開口した状態で各該中空糸膜の外面
と該ハウジング第1部材および該ハウジング第2部材と
の間をそれぞれ液密に固定する隔壁を有することを特徴
とする中空糸膜モジュール。 - 【請求項12】 前記中空糸膜束が前記筒状体の内腔
に、その断面において、中空糸膜外径基準で充填率68
%以上78%以下、長さが30mm以上212mm以下
で充填されていることを特徴とする請求項8ないし11
に記載の中空糸膜モジュール。 - 【請求項13】 前記中空糸膜モジュールが、前記中空
糸膜で隔てられる第1の流路および第2の流路を有し、
該中空糸膜を介して該第1の流路を流れる体液と、該第
2の流路を流れる透析液との間で透析および限外濾過を
行う透析器であることを特徴とする請求項8または12
に記載の中空糸膜モジュール。 - 【請求項14】 前記筒状体の両端部間の長さが中空糸
膜の有効長の13%以上90%以下であることを特徴と
する請求項8ないし13に記載の中空糸膜モジュール。
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