JP2005169179A - 中空糸型モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】
簡単な構造で中空糸束の全域に亘って被処理液の均等な流速分布を形成することができ、所望の処理効率を得ることができる中空糸型モジュールを提供する。
【解決手段】
筒型ケーシング２内に装填された中空糸束５の両端部を樹脂組成物で封止してケーシング２内を被処理液が通る被処理液空間と処理液が通る処理液空間とに区画し、ケーシング２の両端に被処理液の供給口６または排出口８となる接続口を備えるキャップ部材７，９をそれぞれ装着し、ケーシング２の両端近傍に処理液の注入口１３及び流出口１４となる接続口を設けた中空糸型モジュール１であって、被処理液の供給口６の内周面に、螺旋状の突起部３１を形成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、血液浄化等に使用する中空糸型モジュールに係り、特に被処理液の供給口の構造を改良した中空糸型モジュールに関する。

図５は、従来の中空糸型モジュールの一例を示す模式図である。この種の中空糸型モジュール５１は、筒型ケーシング５２内に中空糸束５３を充填するとともに、この中空糸束５３の両端を樹脂組成物５４で固定し、ケーシング５２の両端に被処理液の供給口５５または排出口５６となる接続口を備えるキャップ部材５７，５８をそれぞれ装着し、ケーシング５２の外周部両端近傍に処理液の注入口５９及び流出口６０となる接続口を設け、上記供給口５５から被処理液を供給し中空糸膜５３を通過する際に処理液により浄化処理を行う装置であり、例えば、特開２００１−７０７５９号公報（特許文献１）に提案されている。

しかし、従来の中空糸型モジュール５１では、キャップ部材５７の中心部に突設された被処理液の供給口５５が中空糸束５３の略軸心部に対応する位置に形成されているため、中空糸束５３の中心部において被処理液の流速が速く、外周部に行くにつれて流速が遅くなるような流速分布が生じ、中空糸束５３の全域に亘って被処理液の均等な流速分布が形成されず、所望の処理効率が得られなかった。特に、この種の中空糸型モジュール５１を人工透析の血液浄化に用いた場合、ケーシング５２内の外周部における浄化が遅くなり、透析終了時にはケーシング５２内に血液が残存することがあった。

そこで、かかる不具合を解決するための中空糸モジュールとして、例えば、特開２００３−７１２５３号公報（特許文献２）に記載のものが提案されている。この発明は、図６に示すように、キャップ部材６５の被処理液導入部６６を中空糸束の開口面の垂直中心軸Ｃに対して横向きとし、被処理液導入部６６の末端を環状流路６７とすることにより、血液が中空糸束の全体に均等に行き亘るようにし、血液の滞留凝固を防止せんとするものである。
特開２００１−７０７５９号公報 特開２００３−７１２５３号公報

しかしながら、特許文献２に記載の「中空糸モジュール」に関する発明では、被処理液導入部６６が略９０度に屈曲しており、構造が複雑で成形品の金型作製が難しくなる。また、キャップ部材６５のＡ部は金型６８ａ，６８ｂ同士が接触する部分となり、長期間金型６８を使用した場合には、金型の磨耗等により、被処理液導入部６６にバリ等ができてしまい、このバリ等が血球成分を傷つける虞れがある。

本発明は、上記に鑑みて提案されたものであり、簡単な構造で中空糸束の全域に亘って被処理液の均等な流速分布を形成することができ、所望の処理効率を得ることができる中空糸型モジュールを提供することを目的とする。

上記の目的を達成すべく、請求項１に記載のものは、筒型ケーシング内に装填された中空糸束の両端部を樹脂組成物で封止してケーシング内を被処理液が通る被処理液空間と処理液が通る処理液空間とに区画し、上記ケーシングの両端に被処理液の供給口または排出口となる接続口を備えるキャップ部材をそれぞれ装着し、ケーシングの両端近傍またはキャップ部材に処理液の注入口及び流出口となる接続口を設けた中空糸型モジュールにおいて、
上記被処理液の供給口の内周面に、突起部を螺旋状に形成したことを特徴とする中空糸型モジュールである。

また、請求項２に記載のものは、前記被処理液の供給口をキャップ部材の中心部に配設したことを特徴とする請求項１に記載の中空糸型モジュールである。

本発明の中空糸型モジュールによれば、被処理液の供給口の内周面に螺旋状の突起部を形成するという簡単な構造により、キャップ部材内において中空糸束の端面の円周方向に沿うような渦流が発生し、この渦流により被処理液を満遍なく中空糸束の端面に供給することができる。したがって、中空糸束の全域に亘って被処理液の均等な流速分布を形成することができ、所望の処理効率を得ることができるという優れた効果を発揮する。
そして、供給口がキャップ部材の中央であれば、中空糸束の端面において局部的に遠い所がなくなるので、中空糸束の全域に亘って一層確実に被処理液の均等な流速分布を形成することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る中空糸型モジュールの一実施形態を示す正面図である。また図２は、本実施形態の中空糸型モジュールの被処理液供給側の断面構造を示す模式図である。

本実施形態の中空糸型モジュール１は、図１に示すように、筒型ケーシング２の内部に中空糸束５を装填し、筒型ケーシング２の一方の端部に、被処理液（例えば、血液）を導入する供給口６を突設したキャップ部材７を螺合装着し、他方の端部に、処理された被処理液（血液）が流出する排出口８を突設したキャップ部材９を螺合装着し、筒型ケーシング２内の両端部に、中空糸束５の端部をポリウレタン樹脂等の樹脂組成物により接着固定するポッティング部１０をそれぞれ設けて封止し、ケーシング２内の空間を被処理液が通る被処理液空間（各中空糸膜の内側）と処理液が通る処理液空間（各中空糸膜の外側）とに区画してある。また、筒型ケーシング２の外周両端部に浄化処理する処理液（例えば、透析液）の注入口１３及び流出口１４となる接続口を設け、上記供給口６から供給する血液等の被処理液を中空糸膜１１を介して上記注入口１３から注入される透析液等の処理液により浄化処理する。

本実施形態の中空糸型モジュール１の本体である筒型ケーシング２は、略円筒体を呈しており、例えば、ポリカーボネート、オレフィン系樹脂（例えば、ポリプロピレン）等の合成樹脂材料により上記注入口１３及び流出口１４とともに一体成型されており、中空糸束５の状況等が把握し易いように透明の容器として形成されている。

上記中空糸束５は多数の中空糸膜１１の束であり、この中空糸膜１１としては、セルロースアセテート、銅アンモニアセルロース、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ポリスルホン、ポリアミド、ポリエステル系ポリマーアロイ等、セルロース系中空繊維や合成高分子中空繊維等、適宜な材質の中空繊維を用いることができる。そして、各中空糸膜１１は、中空孔の開口端が封止されることなくポッティング部１０の外側の面で開口している。

キャップ部材７，９は、筒型ケーシング２の両端開口部を閉塞するように螺合装着される蓋状の部材であり、例えば、ポリカーボネート、オレフィン系樹脂（例えば、ポリプロピレン）等の合成樹脂材料により成型されており、被処理液の供給口６または排出口８が突設されている。一方のキャップ部材７に突設された供給口６と、他方のキャップ部材９に突設された排出口８とは、血液等の被処理液の移送チューブの接続口として機能するものである。そして、これらのキャップ部材７，９の内周面には雌ネジ部２１が形成されている。キャップ部材７，９の雌ネジ部２１は、筒型ケーシング２の両端のキャップ装着部２０に形成した雄ネジ部２２に螺合して装着するためのものであり、例えば、超音波溶着等により固定される。また、キャップ部材７，９の液密性はその内部に装着したＯリング２３のシール性で確保している。

被処理液の供給口６及び排出口８は、キャップ部材７，９と共に一体成型され、キャップ部材７，９の中心部、即ち、上記中空糸束５の中心部に相当する部位に軸方向外方へそれぞれ突設しており、先端側へ向けて順次縮径されたノズル状の短管口として形成されている。そして、図２および図３−１に示すように、少なくとも供給口６の内周面には、螺旋状の突起部３１を設け、この突起部３１により供給口６の内周面に沿って螺旋状の流路３０を区画形成している。

なお、突起部３１は、供給口６の内周面に螺旋状の流路３０を区画すべく、隣接する流路３０，３０の間に堰として螺旋状に形成されているが、必ずしもその全長に亘って連続している必要はなく、被処理液を螺旋状に導入する流路３０を形成することができれば、断続的に形成してもよい。また、この突起部３１を形成することによって区画される螺旋状の流路３０は、右回りの流路であっても、左回りの流路であってもよい。そして、供給口６の内周面に溝を螺旋状に刻設し、溝と溝との間を突起部としてもよい。さらに、本実施形態では、上記供給口６及び排出口８は被処理液の移送チューブの接続口として機能するため、この移送チューブ内への挿入を容易にするために、それぞれ先端側へ向けて順次縮径させて形成しているが、直状の短管口として形成してもよい。そして、本実施形態では、供給口６と排出口８との内径を同一径に設定しているが、例えば、螺旋状の流路３０を形成する突起部３１を設ける供給口６の内径を排出口８の内径よりも大きく設定してもよい。

上記注入口１３及び流出口１４は、筒型ケーシング２の外周部においてキャップ装着部２０の近傍において側方へ向けて突設されており、透析液等の浄化処理液の移送チューブの接続口として機能する。

次に、図２および図３−１を用いて、本実施形態の中空糸型モジュール１の作用を説明する。
本実施形態の中空糸型モジュール１は、被処理液供給側のキャップ部材７の供給口６の内周面に、螺旋状の流路３０を区画する突起部３１を形成しているので、この供給口６から血液等の被処理液を供給すると、この被処理液は、供給口６の突起部３１により区画された流路３０に案内されて螺旋状に流れるものと、螺旋状の流路３０を通らずに供給口６の中心部を流れるものとがあるが、この中心部を流れるものも流入するに従ってその周囲を流れる螺旋状の流れに影響されて渦流の一部となってキャップ部材７内へと導入される。そして、この渦流となって供給口６を通過してキャップ部材７内側に流れ込むと、この被処理液は、中空糸束５の端面の円周方向に沿うような渦流となって広がり、中空糸束５の端面の中心部に集中することを防止できる。したがって、中空糸束の部位に偏ることがない。

この様に、本発明では、上記供給口６の内周面に螺旋状の突起部３１を設けるという簡単な構造で、中空糸束の全域に亘って被処理液の均等な流速分布を形成することができ、これにより処理効率を向上させることができる。

また、構造が簡単であるので成形品の金型作製が比較的容易である。具体的には、供給口６の内周面に螺旋状の突起部３１を成型する型は螺旋形状なので、ねじりながら取り外すことができる。このため、複数の分割型にすることもないし、分割型を突き当てて成型した部分にバリ等ができる不都合もない。したがって、長期間金型を使用しても被処理液の供給口６にバリ等は形成されず、本実施形態の中空糸型モジュール１を人工透析に使用した場合に、バリ等によって血球成分を傷つけることもない。さらに、供給口６の中心部分を流れる血液もその周囲を流れる渦流の影響で渦流となるので、突起３１に当たる血液が少なくて済み、血球成分に与える衝撃力も必要最小限に抑制できる。

さらに、上記実施形態では突起部３１を形成して螺旋状の流路３０を区画したが、本発明では供給口から流入する血液が渦流になるような構成を備えていればどのようなものでもよい。例えば、図３−２に示すように、供給口６の内周面に半円弧状の突起部３１′を１８０度位相をずらして配置することで、略螺旋状の突起が断続しながら供給口６の内周を一周する状態で形成されるようにしてもよい。このような突起を備えて供給口６に血液を流すと、供給口６の内周面周辺を流れる血液が突起部３１にぶつかり、突起部３１に沿って渦流を生じ、この渦流の影響により供給口６の中心部分を流れる血液も渦流となる。

なお、上記の実施形態では、ヘッダーとしてのキャップ部材７，９に被処理液の供給口６または排出口８のみが突設された形式の中空糸型モジュール１について説明したが、ヘッダーとしてのキャップ部材７，９に供給口６または排出口８のみならず、処理液の注入口または流出口を突設し、ヘッダー内を含む筒型ケーシング内の空間を被処理液が通る被処理液空間と処理液が通る処理液空間とに区画した形式の中空糸型モジュールにも適用しうる。例えば、図４に示すように、キャップ部材７の外周部分の長さを前記実施形態よりも長く形成し、この部分に流出口１４を突設した中空糸型モジュール１でもよい。

また、上記の実施形態では血液浄化処理について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、飲料の浄化器などでもよい。

本発明に係る中空糸型モジュールの一実施形態を示す正面図である。 本実施形態の中空糸型モジュールの被処理液供給側の断面構造を示す模式図である。 本実施形態の中空糸型モジュールにおける被処理液供給口の構造を示す模式図である。 本実施形態の変形例である中空糸型モジュールにおける被処理液供給口の構造を示す模式図である。 処理液の接続口（流出口）をキャップ部材の側面に突設したキャップ部材の断面図である。 従来の中空糸型モジュールの一例の片半を断面図にした正面図である。 特許文献１に記載された中空糸モジュールのキャップ部材の不具合を説明する概略断面図である。

符号の説明

１ 中空糸型モジュール
２ 筒型ケーシング
５ 中空糸束
６ 供給口
７，９ キャップ部材
８ 排出口
１０ ポッティング部
１１ 中空糸膜
１３ 注入口
１４ 流出口
２０ キャップ装着部
２１ 雌ネジ部
２２ 雄ネジ部
２３ Ｏリング
３０ 螺旋状の流路
３１ 突起部

Claims (2)

1. 筒型ケーシング内に装填された中空糸束の両端部を樹脂組成物で封止してケーシング内を被処理液が通る被処理液空間と処理液が通る処理液空間とに区画し、上記ケーシングの両端に被処理液の供給口または排出口となる接続口を備えるキャップ部材をそれぞれ装着し、ケーシングの両端近傍またはキャップ部材に処理液の注入口及び流出口となる接続口を設けた中空糸型モジュールにおいて、
   上記被処理液の供給口の内周面に、突起部を螺旋状に形成したことを特徴とする中空糸型モジュール。
2. 前記被処理液の供給口をキャップ部材の中心部に配設したことを特徴とする請求項１に記載の中空糸型モジュール。
   

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