JP2007175566A - Hollow fiber membrane module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、中空糸膜モジュールに関するものであり、特に血液浄化、水ろ過および血漿分離機などに好適な中空糸膜モジュールに関するものである。 The present invention relates to a hollow fiber membrane module, and more particularly to a hollow fiber membrane module suitable for blood purification, water filtration, a plasma separator and the like.
従来から広く知られているように、血液の浄化、たとえば、血液の透析のために中空糸膜を用いた中空糸膜モジュールが用いられる。かかる中空糸膜モジュールは、一端に透析液入口ポートを備え、他端に透析液出口ポートを備えた円筒状の本体ケースと、この本体ケースに内挿された中空糸膜束と、この中空糸膜束を端部において本体ケース内壁に固定している隔壁とを有し、本体ケースの開口端部にヘッダーが固定されている。血液の透析に用いる際は、透析液を入口ポートから導入し、出口ポートから導出させることで本体ケース内に流通させるとともに、血液をヘッダーの血液導入ポートから通過させて導出ポートに向けて中空糸膜内を流通させることで血液の透析を行っている。 As widely known in the art, a hollow fiber membrane module using a hollow fiber membrane is used for blood purification, for example, blood dialysis. Such a hollow fiber membrane module includes a cylindrical main body case having a dialysate inlet port at one end and a dialysate outlet port at the other end, a hollow fiber membrane bundle inserted in the main body case, and the hollow fiber The membrane bundle has a partition that fixes the membrane bundle to the inner wall of the main body case at the end, and the header is fixed to the open end of the main body case. When using for dialysis of blood, the dialysate is introduced from the inlet port and led out from the outlet port to circulate in the main body case, and the blood is passed through the header blood inlet port and directed toward the outlet port through the hollow fiber. Blood is dialyzed by circulating through the membrane.
上記中空糸膜モジュールにおいて、前記本体ケースとヘッダーとは、血液または透析液が本体ケースおよびヘッダーの接合部分から漏れ出すことのないよう、液密にシールする必要がある。そのためにヘッダーの内面に環状弾性体を備え付ける方法が広く知られており、環状弾性体を押しつぶしながらヘッダーをケースに固定化することで、本体ケースとヘッダーを液密にシールすることができる。このとき、環状弾性体が十分に押しつぶされていることが、液密を保つために必要である。また、環状弾性体の接触する面に、微細な凹凸や異物が存在しても安定して液密を保持するために、環状弾性体のシール可能な領域を大きくする、すなわち受圧面積を大きくすることがあった。また、図5に示すように隔壁に溝部分を備え、該溝部分の内壁全面に接することが可能な形状の環状弾性体を挿入することで、環状弾性体と隔壁の間の空間を埋め、シール性を向上させる技術が提案されている(特許文献1参照)。 In the hollow fiber membrane module, the main body case and the header need to be sealed in a liquid-tight manner so that blood or dialysate does not leak from the joint between the main body case and the header. Therefore, a method of providing an annular elastic body on the inner surface of the header is widely known, and the main body case and the header can be liquid-tightly sealed by fixing the header to the case while crushing the annular elastic body. At this time, it is necessary for the annular elastic body to be sufficiently crushed to maintain liquid tightness. In addition, in order to stably maintain liquid-tightness even if fine irregularities or foreign matter are present on the contact surface of the annular elastic body, the sealable area of the annular elastic body is increased, that is, the pressure receiving area is increased. There was a thing. Further, as shown in FIG. 5, the partition wall is provided with a groove portion, and by inserting an annular elastic body having a shape capable of contacting the entire inner wall of the groove portion, the space between the annular elastic body and the partition wall is filled, A technique for improving the sealing performance has been proposed (see Patent Document 1).
しかしながら、上記従来の技術において、環状弾性体の受圧面積が大きいということは、環状弾性体が隔壁および本体ケースと接触する面積が大きいことを意味するものであり、この場合、ヘッダーのケースへの固定化において、環状弾性体を十分に押しつぶすためには大きな加重が必要であった。 However, in the above conventional technique, the large pressure-receiving area of the annular elastic body means that the area where the annular elastic body is in contact with the partition wall and the body case is large. In immobilization, a large load was required to sufficiently crush the annular elastic body.
特に、ヘッダーをケースに固定化する手段として超音波溶着法を採用する場合、ヘッダーへの加圧力が大きくなることで、超音波振動が減衰しやすく、超音波振動の伝達が阻害されるため、ヘッダーとケースとの溶着部分における十分な発熱を促すことができず、前記溶着部分を十分液密にシールするための所定の溶け込み量を得ることが困難となることがある。そのため、超音波溶着法においてはヘッダーへの加圧力は小さい方が好ましい。
本発明の目的は、低い加圧力でヘッダー内面の環状弾性体を押しつぶすこと、例えば、本体ケースにヘッダーを固定化する手段として超音波溶着を用いた場合であっても、低出力でヘッダー内面の環状弾性体を十分に押しつぶすことが可能であって、確実に液密状態を保つことができる中空糸膜モジュールを提供することにある。 An object of the present invention is to squeeze the annular elastic body on the inner surface of the header with a low pressure, for example, even when ultrasonic welding is used as a means for fixing the header to the main body case, the output of the inner surface of the header can be reduced. An object of the present invention is to provide a hollow fiber membrane module that can sufficiently crush an annular elastic body and can reliably maintain a liquid-tight state.
上記問題を解決するために、本発明の中空糸膜モジュールは、中空糸膜束と、前記中空糸膜束を収納する本体ケースと、前記中空糸膜束を前記本体ケース端部の内壁に固定するための隔壁と、ケース開口端部に取り付けられる、被処理液の導入口もしくは導出口を有するヘッダーと、前記ヘッダー内面に備えられた環状弾性体とからなるものであって、前記ヘッダー内面との接触面の一部もしくは隔壁との接触面の一部の少なくとも一方に環状の溝部を備えるものであることを特徴とする環状弾性体を有するものである。 In order to solve the above problems, the hollow fiber membrane module of the present invention includes a hollow fiber membrane bundle, a main body case that houses the hollow fiber membrane bundle, and the hollow fiber membrane bundle fixed to the inner wall of the end of the main body case. Partition wall, a header attached to a case opening end, and a header having an inlet or outlet for processing liquid, and an annular elastic body provided on the inner surface of the header, the inner surface of the header, At least one of a part of the contact surface or a part of the contact surface with the partition wall is provided with an annular groove.
また、本発明の別の中空糸膜モジュールは、前記ヘッダーにおける環状弾性体との接触面の一部もしくは、前記隔壁における環状弾性体との接触面の一部の少なくとも一方に環状の溝部を備えることを特徴とするものである。 In addition, another hollow fiber membrane module of the present invention includes an annular groove in at least one of a part of a contact surface with the annular elastic body in the header or a part of a contact surface with the annular elastic body in the partition. It is characterized by this.
また、本発明は、中空糸膜束と、前記中空糸膜束を収納する本体ケースと、前記中空糸膜束を前記本体ケース端部の内壁に固定するための隔壁と、ケース開口端部に取り付けられる、被処理液の導入口もしくは導出口を有するヘッダーと、前記ヘッダー内面に備えられた環状弾性体とからなる中空糸膜モジュールを製造する方法において、前記ヘッダー内面との接触面の一部もしくは前記隔壁との接触面の一部の少なくとも一方に環状の溝部を備える環状弾性体を用いて、かつ前記本体ケースと前記ヘッダーとを超音波溶着により一体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を提供するものである。 The present invention also provides a hollow fiber membrane bundle, a main body case for storing the hollow fiber membrane bundle, a partition wall for fixing the hollow fiber membrane bundle to an inner wall of the main body case end, and a case opening end. A part of the contact surface with the header inner surface in a method of manufacturing a hollow fiber membrane module comprising a header having an inlet or outlet for introducing a liquid to be treated and an annular elastic body provided on the inner surface of the header. Alternatively, a hollow fiber membrane characterized by using an annular elastic body having an annular groove on at least one part of a contact surface with the partition wall, and integrally fixing the main body case and the header by ultrasonic welding. A method for manufacturing a module is provided.
別途、本発明は、前記環状弾性体との接触面の一部に環状の溝部を備えたヘッダーもしくは隔壁の少なくとも一方を用いて、かつ前記本体ケースと前記ヘッダーとを超音波溶着により一体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を提供するものである。 Separately, the present invention uses at least one of a header or a partition wall provided with an annular groove in a part of a contact surface with the annular elastic body, and integrally fixes the main body case and the header by ultrasonic welding. The present invention provides a method for producing a hollow fiber membrane module.
本発明によれば、低い加圧力でヘッダー内面の環状弾性体を押しつぶすことが可能であり、確実に液密状態を保ち、かつ安価な中空糸膜モジュールを提供することができる。特に、本体ケースにヘッダーを固定化する手段として超音波溶着を用いた場合、低エネルギで環状弾性体を十分に押しつぶすことが可能であるため、溶着部分を十分液密にシールするための所定の溶け込み量を有する中空糸膜モジュールを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to crush the cyclic | annular elastic body of a header inner surface with a low pressurization force, can maintain a liquid-tight state reliably, and can provide an inexpensive hollow fiber membrane module. In particular, when ultrasonic welding is used as a means for fixing the header to the main body case, it is possible to sufficiently crush the annular elastic body with low energy. A hollow fiber membrane module having a penetration amount can be provided.
本発明における中空糸膜モジュールとしては、中空糸型人工腎臓に代表される血液透析器、血漿分離器、血漿成分分離器、血液濾過器、血漿成分吸着器、人工肺およびエンドトキシン除去フィルターなどの医療用モジュール、吸着材を充填した吸着モジュール、およびろ過装置用のモジュールなどが挙げられる。 The hollow fiber membrane module of the present invention includes medical devices such as hemodialyzers, plasma separators, plasma component separators, blood filters, plasma component adsorbers, artificial lungs and endotoxin removal filters represented by hollow fiber type artificial kidneys. Module, an adsorption module filled with an adsorbent, and a module for a filtration device.
図面に基づいて本発明の中空糸膜モジュールの一態様を説明する。
図1は、本発明の中空糸膜モジュールを血液透析器として用いる場合の第一の実施の形態であるが、下記好ましい態様、例示はこの場合に限られるものではない。図1において、中空糸膜モジュールは、その長手方向の一方の端部の近くに処理液の入口ポート1を備え、他方の端部の近くに処理液の出口ポート2を備えた本体ケース3と、この本体ケース3に内挿された多数の中空糸膜を一方向に引き揃えてなる中空糸膜束4、およびこの中空糸膜束4を各端部において本体ケースの内壁に固定している隔壁5を有する。また、本体ケース3の端部には、被処理液である血液の入口/出口ポート6,7を備えたヘッダー8,9が超音波溶着部10によって溶着固定されている。そして、本体ケースとヘッダーを液密に固定するために、環状弾性体11をその間に有している(図2に示す。)。
An embodiment of the hollow fiber membrane module of the present invention will be described based on the drawings.
FIG. 1 shows a first embodiment when the hollow fiber membrane module of the present invention is used as a hemodialyzer, but the following preferred modes and examples are not limited to this case. In FIG. 1, the hollow fiber membrane module includes a
本体ケース、ヘッダーの材質は、特に限定されないが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ四フッ化エチレン、ポリエステル、ポリカーボネート、あるいはアクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)などのプラスチックが用いられ、超音波溶着が可能な熱可塑性樹脂が好ましく用いられる。 The material of the main body case and header is not particularly limited, but a thermoplastic such as polypropylene, polyethylene, polytetrafluoroethylene, polyester, polycarbonate, or acrylonitrile butadiene styrene (ABS) is used, and ultrasonic welding is possible. Is preferably used.
中空糸膜束4の材質としては、例えば、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(PMMA)、ポリプロピレンおよびポリスルホンなどが挙げられる。
隔壁5の材質としては、ポリウレタン、シリコーン、またはエポキシ等の高分子材料、好適には、これらの2液混合硬化型の高分子接着剤が挙げられ、遠心成形(ポッティング)などによって製造することができる。
Examples of the material of the hollow
Examples of the material of the
以下、本発明の中空糸モジュール及びその製造方法、使用される環状弾性体について説明する。なお、ヘッダーのケースへの固定化の方法は超音波溶着によるものとしているが、下記する好ましい態様、例示が超音波溶着を使用した場合に限られるものではない。 Hereinafter, the hollow fiber module of the present invention, the manufacturing method thereof, and the annular elastic body used will be described. The method for fixing the header to the case is based on ultrasonic welding, but the preferred modes and examples described below are not limited to the case where ultrasonic welding is used.
上記に挙げた材質から選ばれる中空糸膜用ポリマーからなる中空糸膜を複数本束ねて本体ケースに挿入し、本体ケース端部に隔壁注型用キャップを取り付けた後に、上記に挙げた材質から選ばれる隔壁用ポリマーをケース端部に注入し、隔壁を形成することで、中空糸膜を本体ケースに固定する。隔壁が固化した後に、端部における中空糸が両面とも外側に向かって開口するように隔壁部材をカットし、カット後の本体ケースの両端部にヘッダーを液密に取り付け、中空糸膜モジュールとする。 After bundled a plurality of hollow fiber membranes made of a polymer for hollow fiber membranes selected from the materials listed above and inserted into the main body case, and after attaching a bulkhead casting cap to the end of the main body case, from the materials listed above The selected partition wall polymer is injected into the case end to form the partition wall, thereby fixing the hollow fiber membrane to the main body case. After the partition walls are solidified, the partition member is cut so that the hollow fibers at both ends open outward, and the header is liquid-tightly attached to both ends of the cut main body case to form a hollow fiber membrane module. .
図2は、図1に示した中空糸膜モジュールの端部について示すものであり、本発明に係る環状弾性体が示されている。図中の(a)は本体ケースとヘッダーとの溶着前の中空糸端部について示し、(b)は溶着後の中空糸モジュール端部について示すものである。(b)において、ヘッダー8,9は、本体ケース3に超音波溶着部10によって溶着固定されている。ヘッダー内面には、環状弾性体11が備えられており、ヘッダー8,9と隔壁5との双方に押圧され、押し潰すので中空糸モジュールの液密を保持している。
超音波溶着部10の形状は任意であるが、本体ケースおよびヘッダーの材質が結晶性樹脂である場合は、気泡のかみこみが少なく、振動がより容易に伝達するため、シェアジョイントが好ましく用いられる。超音波溶着部10の溶け込み量は特に規定しないが、ケース長手方向におけるヘッダーの溶融部分の長さAを0.5mm〜2.0mmとすることで十分な溶着強度を得ることができる。
FIG. 2 shows an end portion of the hollow fiber membrane module shown in FIG. 1 and shows an annular elastic body according to the present invention. (A) in a figure shows about the hollow fiber end part before welding of a main body case and a header, (b) shows about the hollow fiber module end part after welding. In (b), the
Although the shape of the
はじめに、ヘッダーの超音波溶着部101が、本体ケースの超音波溶着部102に衝突する。さらに、加圧を加えながら超音波振動を印加することで、超音波溶着部101、102の界面で急速に発熱し、溶融を開始する。溶融した樹脂は、周辺の空間に溶け出す。さらに加圧力と超音波振動とを加えることで、超音波溶着部101、102が溶け進む。この間、環状弾性体は、隔壁5とヘッダー8,9の間で押圧されている。超音波溶着部101が所望の溶け込み量に達した後、超音波振動を停止すると、超音波溶着部10の冷却が進み、ヘッダーと本体ケースとが固定される。ここで、超音波溶着部10が溶融を開始する瞬間に環状弾性体11が押圧された状態であると、環状弾性体11が振動を減衰させるため、十分な溶着エネルギーを付加できないことがある。従ってヘッダーの溶融部分の長さAが0.2mm〜1.2mm程度となった時点で環状弾性体が隔壁5とヘッダー8,9の間で押圧され始める様にすると、溶融開始時に十分なエネルギーを与えることが可能であり、良好な溶着が得られるため好ましい。
First, the
図3、図8は、それぞれ図2に示した環状弾性体11の形態の一例を示す断面図および平面図である。環状弾性体の材質は、押圧に対する反発力でシール性を発揮することができるよう、シリコンゴムやフッ素ゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)などのゴムないしはエラストマーなどが好ましく用いられる。
3 and 8 are a cross-sectional view and a plan view showing an example of the form of the annular
環状弾性体11の大きさやゴム硬度、その押しつぶし量については任意であるが、押しつぶしに対する反発力が過大であると、隔壁の一部分が大きな押圧力を長期間受けることとなり、クリープ現象による隔壁の変形とそれに伴うシール性の悪化が生じることがある。そのため、環状弾性体のゴム硬度はHs30〜50程度が好ましく、このとき、環状弾性体の高さEは、1.0mm〜5.0mm程度で、かつ環状弾性体の押しつぶし量は0.1mm〜2.0mm程度であると、安定して液密状態を保持することが可能となる。また、半径方向の線幅Dが2.0mm〜5.0mm程度であると、シール面に微細な異物や凹凸があっても、シール部分を十分確保することができるため、好ましい。また、環状弾性体のヘッダー接触面および隔壁接触面は、なめらかな曲線を有する形状であることが、押圧開始直後の受圧面積を小さくすることができ、また、押し潰された部分が周囲の空間に広がるように変形でき、シール性向上を図ることができるので、好ましい。
The size, rubber hardness, and crushing amount of the annular
本発明に係る中空糸モジュールの一態様は、環状弾性体11が自由状態において、中空糸モジュールにおけるヘッダーあるいは隔壁との接触面の一部に環状の溝部12を備えていることを特徴とする。一部に環状の溝部12を備えることで、押圧開始直後の受圧面積を小さくすることが可能となる。ここで、本発明において、ヘッダーあるいは隔壁との接触面の一部に環状の溝部を備えているとは、接触面の全てが溝部ではないことを意味する。図5に示すように、接触面の全てが溝部の場合、低い加圧力でヘッダー内面の環状弾性体を押しつぶすことが可能となる本発明の効果を有さない。ただし、本発明における環状の溝部とは、環状弾性体の全周に亘り設けられている溝部を意味する。溝部が全周に亘り設けられていなければ、ヘッダーのケースへの固定化時、弾性体の全周に亘って均一な力で加圧することができず、また、ヘッダーとケースとの間について全周に亘って均一に液密状体を保つことができない。また、同様の理由により、溝の深さ、幅は均一であることが望ましい。なお、環状の溝部は接触面の一部に備えていれば良いので、図6に示すように、同じ接触面に環状の溝を2つ以上有しても良い。環状の溝部12は、図2に示すように環状弾性体の幅方向における中央付近に備えられていると、環状の溝部の両脇に反発力が集中して中空糸膜モジュールが強力なシール性を有し、しかも2段シール構造となることで、漏洩の危険性が低減するため好ましい。
One aspect of the hollow fiber module according to the present invention is characterized in that when the annular
環状弾性体は、中空糸膜束の開口部を塞ぐことのないよう、中空糸膜束が存在しない隔壁部分に接することが好ましい。ただし、血液浄化などに使用した場合、環状弾性体と中空糸膜束との距離が長すぎると、血液が滞留する空間となりやすく、血液流れが悪化する原因となるので、中空糸膜束に速やかに血液が流入し得るようにするため、環状弾性体を中空糸膜束に近い位置に設置することが好ましい。一方で、本体ケースがポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ四フッ化エチレンなどの難接着性のプラスチックからなっている場合には、本体ケースと隔壁とが接着できず、隔壁が剥離することがあるため、中空糸膜モジュールが液密状態を保つことができるようにするためには、環状弾性体を隔壁のみならず本体ケースにも接触させることが好ましい。この場合、環状弾性体の線幅Dを大きくして中空糸膜束の開口端に近い位置の隔壁から本体ケースにまでカバーできるようにすることが有効であるが、環状弾性体の受圧面積が大きくなるため、ヘッダーのケース固定化時に大きな押圧力が必要となる。その際、上記した環状の溝部を設けていると、環状弾性体を押圧した際、低い押圧力によっても、溝部12より内側の部分を良好な液密状態に保持でき、溝部12より外側の部分においても、隔壁と本体ケースの境界を良好な液密状態に保持できるため、環状弾性体を十分に押しつぶすことが可能となる。
The annular elastic body is preferably in contact with the partition wall portion where the hollow fiber membrane bundle does not exist so as not to block the opening of the hollow fiber membrane bundle. However, when used for blood purification or the like, if the distance between the annular elastic body and the hollow fiber membrane bundle is too long, it tends to become a space where blood stays and causes blood flow to deteriorate. It is preferable to install the annular elastic body at a position close to the hollow fiber membrane bundle so that blood can flow into it. On the other hand, if the main body case is made of difficult-to-adhere plastic such as polypropylene, polyethylene, polytetrafluoroethylene, etc., the main body case and the partition wall cannot be bonded, and the partition wall may peel off. In order to keep the thread membrane module in a liquid-tight state, it is preferable to bring the annular elastic body into contact with the main body case as well as the partition wall. In this case, it is effective to increase the line width D of the annular elastic body so that it can cover from the partition wall at a position close to the open end of the hollow fiber membrane bundle to the main body case. Therefore, a large pressing force is required when fixing the header case. At that time, when the annular groove is provided, when the annular elastic body is pressed, the portion inside the
ここで、環状弾性体において、環状の溝部12はヘッダーとの接触面および隔壁との接触面のいずれか一方に備えれば良いが、環状弾性体の挿入方向を規定する必要が無くなるという長所を有する点で、両面に環状の溝部12を備えることがより好ましい。
Here, in the annular elastic body, the
また、図3に示す環状弾性体において、環状の溝部12の溝部幅Bは0.5mm〜2.0mm、環状の溝部12の溝部深さCは、0.1mm〜2.0mm程度であると、環状弾性体を押圧する際の押圧力を十分に低減させることが可能で、かつ、自動組立時に装置で弾性体を搬送したり、把持する場合において大きな変形を生じないため好ましい。
Further, in the annular elastic body shown in FIG. 3, the groove width B of the
かかる溝部12を有する環状弾性体を作製するに際しての制限は特になく、成形金型によって溝部12を設けることができ、成形後に後加工で溝部を設けることもできる。
There is no restriction | limiting in particular when producing the cyclic | annular elastic body which has this
また、本発明に係る中空糸モジュールの別の態様として、図7に例示するように、ヘッダーもしくは隔壁における環状弾性体との接触面の一方、あるいはその両方に、上記環状弾性体の場合と同様の環状の溝部を備えても良く、上記同様の効果を得ることができる。 Further, as another embodiment of the hollow fiber module according to the present invention, as illustrated in FIG. 7, one or both of the contact surfaces with the annular elastic body in the header or the partition are the same as in the case of the annular elastic body. An annular groove portion may be provided, and the same effect as described above can be obtained.
かかる溝部を有するヘッダーもしくは隔壁を作成するに際しての制限は特にはなく、ヘッダーの場合は成形金型によって溝部12を設けることができ、隔壁については、隔壁注型用キャップによって溝部12を設けることができる。また、ヘッダー、隔壁のいずれも、成形後の後加工で溝部を設けることもできる。
There are no particular restrictions on creating a header or partition having such a groove, and in the case of a header, the
また、環状弾性体全体が押しつぶされるときの変形によって、ヘッダーもしくは隔壁における環状弾性体との接触面に設けられた環状の溝部12が補填されてもよい。
Moreover, the cyclic |
図4は、上記した本発明の中空糸膜モジュールの製造に用いられる超音波溶着装置を例示する概略側面図である。図4において、発振器16で発生した信号を受け振動子15が振動し、ホーン13はアクチュエータ14によってヘッダー9に加圧を加えながら超音波振動を伝達する。これにより、ヘッダーとケースとの界面が発熱することで超音波溶着部10において溶融を開始する。超音波溶着部10が溶融を開始すると、ヘッダーは本体ケースに対して溶け進み、このとき、ヘッダー内面に備えられた環状弾性体が隔壁とヘッダーの間にて押圧されることで、ヘッダーと本体ケースとの間を液密に保つことが可能となる。
FIG. 4 is a schematic side view illustrating an ultrasonic welding apparatus used for manufacturing the above-described hollow fiber membrane module of the present invention. In FIG. 4, the
本発明で用いられる超音波溶着装置は特に限定されないが、好ましくは15Khz〜60Khzの周波数の装置が好適である。さらに周波数15Khz〜40Khz程度の装置を用いると、振動が超音波溶着部10に伝達し易いため、良好な伝達溶着が可能である。また、図4において、中空糸膜モジュールは受台17に保持されているが、振動が均一に伝わるように、モジュールを受台17で保持することで、溶着結果を安定させることが可能となる。
Although the ultrasonic welding apparatus used by this invention is not specifically limited, Preferably the apparatus of the frequency of 15 Khz-60 Khz is suitable. Furthermore, when an apparatus having a frequency of about 15 Khz to 40 Khz is used, vibrations can be easily transmitted to the
また、ホーンの材質は特に規定しないが、十分な振幅を得られるように、アルミニウムやチタンなどの金属が好ましく用いられる。 The material of the horn is not particularly defined, but a metal such as aluminum or titanium is preferably used so that a sufficient amplitude can be obtained.
以下、本発明の中空糸膜モジュールについて実施例を示すが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, although an Example is shown about the hollow fiber membrane module of this invention, this invention is not limited to this Example.
[製造例1]
中空糸膜モジュールに具備される環状弾性体を使用して、厚み方向に所定のつぶし量を押しつぶしたときの加重を測定した。環状弾性体は内径36.3mm、半径方向の線幅4.8mm、高さ3.4mm、シリコンゴム製・硬度Hs40度のものであり、断面形状は略楕円状であり、またそのヘッダーとの接触面及び隔壁との接触面には環状の溝を備えてなるものであり、溝の深さは0.17mm、幅は0.3mmとした。ここで、溝は環状弾性体の半径方向における中央に、全周に亘って設けた。この環状弾性体を2枚のステンレス平板の間に挟み、圧縮試験機で加重を測定した。その結果、この環状弾性体を0.4mm押しつぶしたときの加重は12Kgfであった。ここで、圧縮試験機としてShimadzu AGS−100Aを使用し、測定時の雰囲気温度は24℃であった。
[製造例2]
製造例1に記載の環状弾性体と同一の材質であって、外径、内径寸法も同一であるが、環状の溝を備えていない略楕円状の断面形状を有する環状弾性体を、2枚のステンレス平板の間に挟み、製造例1と同様の方法で加重を測定した。その結果、この環状弾性体を0.4mm押しつぶしたときの加重は16Kgfであった。
[Production Example 1]
Using the annular elastic body provided in the hollow fiber membrane module, the load when a predetermined amount of crushing was crushed in the thickness direction was measured. The ring-shaped elastic body has an inner diameter of 36.3 mm, a radial line width of 4.8 mm, a height of 3.4 mm, made of silicon rubber and a hardness of Hs 40 degrees, and has a substantially elliptical cross-sectional shape. The contact surface and the contact surface with the partition wall are provided with an annular groove, and the groove depth is 0.17 mm and the width is 0.3 mm. Here, the groove was provided over the entire circumference in the center of the annular elastic body in the radial direction. This annular elastic body was sandwiched between two stainless steel flat plates, and the load was measured with a compression tester. As a result, the weight when this annular elastic body was crushed by 0.4 mm was 12 kgf. Here, Shimadzu AGS-100A was used as a compression tester, and the ambient temperature during the measurement was 24 ° C.
[Production Example 2]
Two annular elastic bodies which are the same material as the annular elastic body described in Production Example 1 and have the same outer diameter and inner diameter, but which have a substantially elliptical cross-sectional shape without an annular groove. The weight was measured in the same manner as in Production Example 1. As a result, the weight when this annular elastic body was crushed by 0.4 mm was 16 kgf.
この結果より、本発明における中空糸膜モジュールに備えられた環状弾性体は、従来の環状弾性体に比べ、押しつぶすために必要な力が小さいことが確認できた。
[実施例1]
超音波溶着法により本発明における中空糸膜モジュールを製造した。このとき、ヘッダー、本体ケースの材質としてポリプロピレンを使用し、環状弾性体としては製造例1のものを使用した。また、隔壁の材質としてポリウレタンを使用した。超音波溶着機として、出力1200w、周波数20Khzのものを使用した。対象物に対し、加圧力を800Nとして超音波振動を印加した。その結果、溶着部の溶け込み量が1.25mm、環状弾性体のつぶし量が0.40mmとなり、所定のつぶし量が得られることを確認した。この中空糸膜モジュールについて、モジュール内部に染料(メチルバイオレット水溶液)を注入し、該中空糸膜モジュールを人工透析用途に使用するときの使用圧力である66Kpaの2.0倍の内圧である132Kpaを付加したところ、環状弾性体の外側、すなわち図1、図2における溶着部10付近への染料の漏洩が見受けられず、隔壁とヘッダーおよび隔壁と本体ケースの液密が保持されていることが確認できた。
From this result, it was confirmed that the annular elastic body provided in the hollow fiber membrane module according to the present invention required less force for crushing than the conventional annular elastic body.
[Example 1]
The hollow fiber membrane module in the present invention was manufactured by ultrasonic welding. At this time, polypropylene was used as the material of the header and main body case, and the one of Production Example 1 was used as the annular elastic body. Polyurethane was used as the partition wall material. An ultrasonic welding machine having an output of 1200 w and a frequency of 20 Khz was used. Ultrasonic vibration was applied to the object at a pressure of 800 N. As a result, it was confirmed that the amount of penetration of the welded portion was 1.25 mm and the amount of crushing of the annular elastic body was 0.40 mm, and a predetermined amount of crushing was obtained. About this hollow fiber membrane module, a dye (methyl violet aqueous solution) is injected into the module, and 132 Kpa, which is 2.0 times the internal pressure of 66 Kpa, which is a working pressure when the hollow fiber membrane module is used for artificial dialysis, is used. When added, no leakage of the dye was observed outside the annular elastic body, that is, in the vicinity of the welded
本発明の中空糸膜モジュールは、特に血液浄化、血液透析、水濾過および血漿分離器などに好適であり有用である。また、本発明は、中空糸膜モジュールに限らず、容器と蓋とを環状弾性体を押圧することで液密に固定する場合について応用が可能であるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない The hollow fiber membrane module of the present invention is particularly suitable and useful for blood purification, hemodialysis, water filtration, plasma separator and the like. Further, the present invention is not limited to the hollow fiber membrane module, but can be applied to the case where the container and the lid are liquid-tightly fixed by pressing the annular elastic body, but the application range is limited to these. Not a thing
1 処理液の入口ポート
2 処理液の出口ポート
3 本体ケース
4 中空糸膜束
5 隔壁
6 被処理液の入口ポート
7 被処理液の出口ポート
8 ヘッダー
9 ヘッダー
10 超音波溶着部
11 環状弾性体
12 溝部
13 ホーン
14 アクチュエータ
15 振動子
16 発振器
17 受台
101 ヘッダーの超音波溶着部
102 本体ケースの超音波溶着部
A 溶融部分長さ
B 溝部幅
C 溝部深さ
D 環状弾性体の半径方向の線幅
E 環状弾性体の高さ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Process
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