JP2017177084A - Hollow fiber membrane module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、中空糸膜型医療機器における中空糸膜モジュールに関する。 The present invention relates to a hollow fiber membrane module in a hollow fiber membrane medical device.
血液透析、血液濾過、血液濾過透析など、中空糸膜分離技術を利用した多くの血液浄化療法が考案されている。その中に、慢性腎不全患者に対する一般的な血液透析とは異なる、急性腎不全患者などに対して腎機能をサポートする持続的腎代替療法(CRRT)があり、近年では救命救急やICU等でも広く施行されている。 Many blood purification therapies using hollow fiber membrane separation techniques such as hemodialysis, blood filtration, and hemofiltration dialysis have been devised. Among them, there is continuous renal replacement therapy (CRRT) that supports renal function for patients with acute renal failure, which is different from general hemodialysis for chronic renal failure patients. Widely enforced.
CRRTには、腎機能の代替を意図したrenal indicationの側面と、サイトカインのような液性伝達物質の除去等を意図したnon−renal indicationの側面とがある。いずれも、急性腎不全などの重篤な患者が主な対象であり、血行動態への影響を考慮して、通常の血液透析よりも循環流量を低くした条件で長時間行われることが多い。例えば、通常の血液透析は血液流量200mL/minで4時間施行されるのに対し、CRRTでは血液流量100mL/minで8時間から24時間、あるいは24時間以上施行される。 CRRT has a aspects of renal indication intended to replace renal function, and a non-renal indication aspect intended to remove humoral mediators such as cytokines. All of them are mainly for serious patients such as acute renal failure, and are often performed for a long time under conditions where the circulation flow rate is lower than that of normal hemodialysis in consideration of the influence on hemodynamics. For example, normal hemodialysis is performed at a blood flow rate of 200 mL / min for 4 hours, whereas CRRT is performed at a blood flow rate of 100 mL / min for 8 to 24 hours, or more than 24 hours.
血液浄化を行う中空糸膜モジュールは、筒状容器と、当該筒状容器の長手方向に沿って装填され、両端部が筒状容器の両端に固定されている中空糸膜束とを有している。また、中空糸膜モジュールは、中空糸膜束を、筒状容器の両端で包埋固定しているポッティング樹脂部を有している。また、中空糸膜モジュールは、中空糸膜束の両端面に対向し、筒状容器の両端部に設けられており、それぞれ流体の出入口となるノズルを具備するヘッダーと、筒状容器の側面部に設けられており、流体の出入口となるポートとを有している。 A hollow fiber membrane module for purifying blood has a cylindrical container and a hollow fiber membrane bundle loaded along the longitudinal direction of the cylindrical container and having both ends fixed to both ends of the cylindrical container. Yes. Further, the hollow fiber membrane module has a potting resin portion that embeds and fixes the hollow fiber membrane bundle at both ends of the cylindrical container. Further, the hollow fiber membrane module is provided at both ends of the cylindrical container so as to face both end surfaces of the hollow fiber membrane bundle, and includes a header having a nozzle serving as a fluid inlet / outlet, and a side surface of the cylindrical container. And a port serving as a fluid inlet / outlet port.
血液浄化療法では施行中に治療を中断せざるを得ない場合があり、そのような例としては、血液流路内の圧上昇、溶血、血液リーク等がある。圧上昇を招く主な要因は、血液が中空糸膜モジュールを通過する際の圧力損失と、血液流路内で起こる血液凝固である。また、圧上昇は溶血や血液リーク発生のリスクを高める。圧上昇が起こると、治療を中断して中空糸膜モジュールや血液回路を交換する必要が生じるが、このような交換作業は円滑な施術の妨げになるほか、流路内に残留した量だけ患者血液を損失することにつながる。従って、CRRTのように対象患者の病態が重症であればあるほど、圧上昇を防ぐことが重要となる。 In blood purification therapy, there are cases where the treatment must be interrupted during the operation, and examples thereof include increased pressure in the blood flow path, hemolysis, blood leak, and the like. The main factors causing the pressure increase are pressure loss when blood passes through the hollow fiber membrane module and blood coagulation occurring in the blood channel. In addition, increased pressure increases the risk of hemolysis and blood leaks. If pressure rises, it will be necessary to interrupt the treatment and replace the hollow fiber membrane module or blood circuit. Such replacement work hinders smooth treatment, and only the amount remaining in the flow path is the patient. It leads to loss of blood. Therefore, the more serious the patient's pathological condition is like CRRT, the more important it is to prevent an increase in pressure.
中空糸膜モジュールの圧力損失は、主として血液流量、中空糸膜モジュール流路断面積と流路長によって決まる。よって、中空糸膜モジュールを設計する上では、同一の膜面積であれば流路断面積は大きく、流路長は短いほど好ましいことになるが、あまり極端にするとヘッダー内の血液の分配性や製造プロセス、取り扱い易さなど、圧力損失以外の観点で問題が生じる。 The pressure loss of the hollow fiber membrane module is mainly determined by the blood flow rate, the hollow fiber membrane module channel cross-sectional area and the channel length. Therefore, in designing the hollow fiber membrane module, if the membrane area is the same, the cross-sectional area of the flow path is large and the flow path length is preferably as short as possible. Problems arise from a viewpoint other than pressure loss, such as manufacturing process and ease of handling.
血液凝固は、血小板等の血球成分の堆積や凝固反応の活性化などによって起こる。多くの場合、施行時には抗凝固薬が投与されるが、それでも中空糸膜等の血液と接触する材料の血液適合性や、モジュール内の血液滞留の影響を受けて血液凝固が起こる場合がある。 Blood clotting is caused by deposition of blood cell components such as platelets or activation of a clotting reaction. In many cases, an anticoagulant is administered at the time of administration, but blood coagulation may still occur due to the blood compatibility of the material that comes into contact with blood, such as a hollow fiber membrane, and the influence of blood retention in the module.
CRRTのように低流量で血液を循環する場合、血流は特に停滞しやすいので注意する必要がある。中空糸膜モジュール内で血液滞留が起きやすい場所としては、ヘッダー内部空間および中空糸膜への流入部分が挙げられる。ヘッダーのノズル内からヘッダー内部空間へ急激に流路が拡大するために、ヘッダー内部空間にデッドスペースがあると、そこに血液が長く留まり凝固の原因となる。これに対し、ノズルの根本を絞るような形状のヘッダー(特許文献1参照)や、ヘッダーの内部空間が薄く偏平になるような形状のヘッダー(特許文献2参照)などが提案されている。 When circulating blood at a low flow rate like CRRT, it is necessary to be careful because the blood flow tends to stagnate. Examples of the place where blood stays easily in the hollow fiber membrane module include the header internal space and the inflow portion into the hollow fiber membrane. Since the flow path suddenly expands from the header nozzle to the header internal space, if there is a dead space in the header internal space, blood stays there for a long time and causes coagulation. On the other hand, a header having a shape that narrows the root of the nozzle (see Patent Document 1) and a header that has a thin and flat internal space (see Patent Document 2) have been proposed.
一方で、中空糸膜への流入部も滞留しやすい領域である。ヘッダー内のような大きな空間から中空糸膜の細い管路へ流入する領域では渦のような流れが形成されやすいため、そこが滞留領域となってしまうのである。 On the other hand, the inflow part to the hollow fiber membrane is also a region that tends to stay. Since a flow like a vortex is likely to be formed in a region flowing from a large space such as in the header into the thin duct of the hollow fiber membrane, this becomes a staying region.
また、特許文献1、2のようなヘッダーでは、ヘッダー内部空間が薄い偏平形状であるために、ノズルから流入した血液は中空糸の開口に対して垂直方向に強く流れるようになる。そのため、流れの向きが90度変化して中空糸膜へ流れ込むときに、中空糸に流入した直後の領域で滞留が起きやすくなる。
In addition, in the headers such as
ヘッダー内空間から中空糸膜へ血液が円滑に流入させるために、中空糸膜の開口端に曲面あるいは傾斜面を構築する方法が開示されている。例えば、樹脂を被覆して形成する方法(特許文献3、4参照)や中空糸膜を溶融する方法(特許文献5、6、7、8参照)がある。
A method of constructing a curved surface or an inclined surface at the open end of the hollow fiber membrane is disclosed in order to allow blood to smoothly flow into the hollow fiber membrane from the header inner space. For example, there are a method of coating a resin (see
特許文献3、4のように中空糸の開口端に樹脂を被覆させて流路を形成させる方法は、血液適合性が良好で、形状変化しにくい樹脂を選定する必要があり、また、製造工程において全中空糸に対して均一に被覆させることが難しく、現実的な方法ではない。この点では、特許文献5、6、7、8のように直接中空糸膜を溶融して、中空糸流入口を形状変化させることが簡便であり好ましい。
As described in
特許文献5、6、7、8ではポリアクリロニトリル中空糸膜やセルロース系中空糸膜等が例示されているが、これらは中空糸膜の内表面側も外表面側も孔径が小さいことが特徴的な膜である。このような中空糸膜では多孔質の膜厚部(中空糸膜の多孔質の膜壁)の内部にポッティング樹脂が入り込まないので、膜厚部の内部にポッティング樹脂が入り込む場合と比べて中空糸膜とポッティング樹脂との接着強度は弱くなるが、加熱等により中空糸膜のみを溶融して中空糸流入口を形状変化させることが可能となる。ただし、接着強度が比較的弱いため、溶融条件によっては膜厚部そのものが崩落し、中空糸膜モジュールとしての機能を失する懸念がある。このため、必ずしも最適な形状が得られるわけではない。
一方、ポリスルホン膜のような、膜厚部の内表面側に緻密層を有し、孔径が内表面側から外表面に向かって大きくなるようなグラジェント構造をとる中空糸膜では、成型時にポッティング樹脂が膜厚部の内部へ入り込んでしまう。この場合、ポッティング樹脂があるがために、中空糸膜のみを溶融することが不可能となり、加熱等を試みても傾斜が構築されないか、或いは傾斜に段差を生じてしまう。 On the other hand, for hollow fiber membranes such as polysulfone membranes, which have a dense structure with a dense layer on the inner surface side of the film thickness and the pore diameter increases from the inner surface side toward the outer surface, potting is performed during molding. The resin enters the inside of the film thickness portion. In this case, since there is a potting resin, it is impossible to melt only the hollow fiber membrane, and even if heating or the like is attempted, the inclination is not constructed or a step is generated in the inclination.
グラジェント構造は、中空糸膜の溶質除去性能を向上させるためには重要な構造である。すなわち、溶質除去性能は中空糸膜の抵抗に影響されるものであるところ、内表面側の緻密層が実質的な溶質除去機能を担うグラジェント構造を持つ膜では、膜厚部の全体で溶質除去を行う膜に比べて抵抗が少なくなるため、高い溶質除去性能が発揮される。特に、CRRTでは、サイトカイン等の分子量の比較的大きな物質の除去が求められることが多く、高い溶質除去性能が望まれていることから、上記の如きグラジェント構造を有する膜はその用に適している。 The gradient structure is an important structure for improving the solute removal performance of the hollow fiber membrane. In other words, the solute removal performance is affected by the resistance of the hollow fiber membrane. In the case of a membrane having a gradient structure in which the dense layer on the inner surface side is responsible for the substantial solute removal function, the solute is removed throughout the film thickness portion. Since the resistance is lower than that of the film to be removed, high solute removal performance is exhibited. In particular, CRRT often requires removal of substances having a relatively large molecular weight, such as cytokines, and high solute removal performance is desired. Therefore, a membrane having the above gradient structure is suitable for that purpose. Yes.
また、血液を円滑に中空糸膜内へ流入させるには、傾斜面あるいは曲面で流入させることが重要である。 In addition, in order to smoothly flow blood into the hollow fiber membrane, it is important to flow in an inclined surface or a curved surface.
上記の先行文献などでは中空糸膜端部の傾斜構造の最適な形状が求められたことはなかった。 In the above prior art documents and the like, the optimum shape of the inclined structure at the end of the hollow fiber membrane has never been required.
特許文献9、特許文献10では、切断工程を経た後に生じる中空糸膜切断面におけるバリを無くす方法として中空糸膜端部を溶融することが提案されているが、上述したグラジェント構造を持つ中空糸膜のように成型時にポッティング樹脂が膜厚部に入り込むタイプの中空糸膜に斜面構造を付与することは記載されていない。
In
本発明は、上記の従来技術が有する課題に鑑みてなされたものであり、CRRT施行中の圧上昇に伴う治療中断を防ぐべく、圧力損失を抑制するとともに、ヘッダー内部空間から中空糸膜内へ流れ込む際の滞留の発生を抑え中空糸膜流入口における血球成分の付着を抑制することのできる中空糸膜モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and suppresses pressure loss and prevents the treatment from being interrupted due to an increase in pressure during CRRT, and from the header inner space into the hollow fiber membrane. It is an object of the present invention to provide a hollow fiber membrane module that can suppress the occurrence of stagnation at the time of flow and suppress the adhesion of blood cell components at the hollow fiber membrane inlet.
本発明者らは上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成した。すなわち、本発明は以下の通りである。 The inventors of the present invention have completed the present invention as a result of intensive studies to solve the above problems. That is, the present invention is as follows.
(1)筒状容器と、
該筒状容器の長手方向に沿って該筒状容器内に装填される中空糸膜の束と、
前記筒状容器の両端部の内側で該中空糸膜の束の両端部を包囲して埋設し、該中空糸膜の束の両端部を前記筒状容器の両端部に固定するポッティング樹脂部と、
前記筒状容器内を流れる流体の出入口となるノズルを有しており、前記筒状容器の両端部にそれぞれ設けられるヘッダーと、を備え、
前記中空糸膜の内径(Ri)と前記流体の入口側の該中空糸膜の開口端部の内径(Re)の比(Ri/Re)が
Ri/Re<1
であって、
Reと該中空糸膜の外径(Ro)の比(Re/Ro)が、
0.5≦Re/Ro<1
である、中空糸膜モジュール。
(1) a cylindrical container;
A bundle of hollow fiber membranes loaded into the cylindrical container along the longitudinal direction of the cylindrical container;
A potting resin portion that surrounds and embeds both ends of the bundle of hollow fiber membranes inside both ends of the cylindrical container, and fixes both ends of the bundle of hollow fiber membranes to both ends of the cylindrical container; ,
Having nozzles that serve as inlets and outlets for fluid flowing in the cylindrical container, and provided with headers provided at both ends of the cylindrical container,
The ratio (Ri / Re) of the inner diameter (Ri) of the hollow fiber membrane and the inner diameter (Re) of the open end of the hollow fiber membrane on the fluid inlet side is Ri / Re <1.
Because
The ratio (Re / Ro) between Re and the outer diameter (Ro) of the hollow fiber membrane is:
0.5 ≦ Re / Ro <1
A hollow fiber membrane module.
(2)筒状容器と、
該筒状容器の長手方向に沿って該筒状容器内に装填される中空糸膜の束と、
前記筒状容器の両端部の内側で該中空糸膜の束の両端部を包囲して埋設し、該中空糸膜の束の両端部を前記筒状容器の両端部に固定するポッティング樹脂部と、
前記筒状容器内を流れる流体の出入口となるノズルを有しており、前記筒状容器の両端部にそれぞれ設けられるヘッダーと、を備え、
前記中空糸膜の内径(Ri)と前記流体の入口側の該中空糸膜の開口端部の内径(Re)の比(Ri/Re)が
Ri/Re<1
であって、
前記中空糸膜束の端面において円形状に分散した当該中空糸膜束の径である分散径をRbとしたとき、該分散径Rbを直径とする円の面積である分散面積(Ab)に占める、前記中空糸膜の流体入口側の端部開口面積の総和(At)の割合が、
0.10≦At/Ab≦0.64
である、中空糸膜モジュール。
(2) a cylindrical container;
A bundle of hollow fiber membranes loaded into the cylindrical container along the longitudinal direction of the cylindrical container;
A potting resin portion that surrounds and embeds both ends of the bundle of hollow fiber membranes inside both ends of the cylindrical container, and fixes both ends of the bundle of hollow fiber membranes to both ends of the cylindrical container; ,
Having nozzles that serve as inlets and outlets for fluid flowing in the cylindrical container, and provided with headers provided at both ends of the cylindrical container,
The ratio (Ri / Re) of the inner diameter (Ri) of the hollow fiber membrane and the inner diameter (Re) of the open end of the hollow fiber membrane on the fluid inlet side is Ri / Re <1.
Because
When the dispersion diameter, which is the diameter of the hollow fiber membrane bundle dispersed in a circular shape on the end face of the hollow fiber membrane bundle, is Rb, it occupies the dispersion area (Ab), which is the area of the circle having the dispersion diameter Rb as the diameter. The ratio of the sum (At) of the end opening area on the fluid inlet side of the hollow fiber membrane is:
0.10 ≦ At / Ab ≦ 0.64
A hollow fiber membrane module.
(3)前記中空糸膜の膜厚(Rt)が、
30μm≦Rt≦45μm
である、(1)又は(2)に記載の中空糸膜モジュール。
(3) The film thickness (Rt) of the hollow fiber membrane is
30 μm ≦ Rt ≦ 45 μm
The hollow fiber membrane module according to (1) or (2).
(4)前記中空糸膜の内径(Ri)が、
190μm≦Ri≦240μm
であることを特徴とする、(1)から(3)のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
(4) The inner diameter (Ri) of the hollow fiber membrane is
190μm ≦ Ri ≦ 240μm
The hollow fiber membrane module according to any one of (1) to (3), wherein
(5)前記中空糸膜の多孔質膜厚部がグラジェント構造を有することを特徴とする、(1)から(4)のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。 (5) The hollow fiber membrane module according to any one of (1) to (4), wherein the porous film thickness portion of the hollow fiber membrane has a gradient structure.
(6)前記中空糸膜の前記開口端部の全周にわたって、開口端面に対し10度〜70度の傾斜面が形成されていることを特徴とする、(1)から(5)のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。 (6) Any one of (1) to (5), wherein an inclined surface of 10 degrees to 70 degrees with respect to the opening end surface is formed over the entire circumference of the opening end portion of the hollow fiber membrane. The hollow fiber membrane module described in 1.
(7)前記中空糸膜が疎水性高分子と親水性高分子からなることを特徴とする、(1)から(6)のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。 (7) The hollow fiber membrane module according to any one of (1) to (6), wherein the hollow fiber membrane is composed of a hydrophobic polymer and a hydrophilic polymer.
(8)前記疎水性高分子がポリスルホン、該親水性高分子がポリビニルピロリドンである、(7)に記載の中空糸膜モジュール。 (8) The hollow fiber membrane module according to (7), wherein the hydrophobic polymer is polysulfone and the hydrophilic polymer is polyvinylpyrrolidone.
(9)モジュール全長をL、容器内径をDとしたとき、
3.5≦L/D≦5.5
である、(1)から(8)のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
(9) When the total module length is L and the inner diameter of the container is D,
3.5 ≦ L / D ≦ 5.5
The hollow fiber membrane module according to any one of (1) to (8).
本発明によれば、中空糸膜モジュールの圧力損失が抑えられ、血液が低流量で流れる場合であっても血液がヘッダー内部空間から中空糸膜内へ流れ込む際の滞留の発生が抑えられ、また、中空糸膜流入口における血球成分の付着が抑制される。さらに溶血リスクも低減できるため、結果として、圧上昇や溶血に伴う治療の中断を防ぐことが可能となる。さらに本発明によれば、回路内の残留空気や、プライミング時あるいは施行時に混入した空気によって引き起こされる血液の滞留を防ぐことが可能となり、結果として、二次的に発生しうる圧上昇や溶血に伴う治療の中断を防止できる。 According to the present invention, pressure loss of the hollow fiber membrane module is suppressed, and even when blood flows at a low flow rate, occurrence of retention when blood flows from the header inner space into the hollow fiber membrane is suppressed, Adherence of blood cell components at the hollow fiber membrane inlet is suppressed. Furthermore, since the risk of hemolysis can also be reduced, as a result, it is possible to prevent an increase in pressure or interruption of treatment due to hemolysis. Furthermore, according to the present invention, it is possible to prevent the retention of blood caused by residual air in the circuit and air mixed at the time of priming or enforcement, and as a result, secondary pressure increase and hemolysis can be prevented. The interruption of the accompanying treatment can be prevented.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施できる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below are not intended to limit the present invention, and various modifications can be made within the scope of the invention.
[中空糸膜の製作方法]
本実施形態の中空糸膜の形状、寸法、分画特性は、特に限定されるものではなく、使用目的に照らして適切に選択することができる。
[Production method of hollow fiber membrane]
The shape, dimensions, and fractionation characteristics of the hollow fiber membrane of the present embodiment are not particularly limited, and can be appropriately selected in light of the purpose of use.
中空糸膜の素材は特に限定されるものではないが、ポリスルホン(以下、「PSf」と記載する場合がある。)、ポリエーテルスルホン等のポリスルホン系ポリマーに、ポリビニルピロリドン等の親水化剤を含ませた多孔質中空糸膜は、用途に応じた分画性の制御に適し、また、血液適合性の最適化も行いやすいため、血液浄化用の中空糸膜として広く用いられている。中空糸膜は、グリセリンやポリエチレングリコール等の第二の親水化剤や、その他添加剤、表面改質剤等をさらに含んでいてもよい。 The material of the hollow fiber membrane is not particularly limited, but a polysulfone polymer such as polysulfone (hereinafter sometimes referred to as “PSf”) or polyethersulfone contains a hydrophilizing agent such as polyvinylpyrrolidone. The porous hollow fiber membrane is widely used as a hollow fiber membrane for blood purification because it is suitable for controlling the fractionation property according to the application and can easily optimize blood compatibility. The hollow fiber membrane may further contain a second hydrophilizing agent such as glycerin or polyethylene glycol, other additives, a surface modifier, and the like.
ポリスルホン系ポリマーとは、式(1)に示される繰り返し単位を持つポリマーであるビスフェノール型ポリスルホンや、式(2)に示される繰り返し単位を持つポリマーであるポリエーテルスルホンの総称であり、中空糸膜の素材として広く用いられている。
(−Φ−SO2−Φ−O−Φ−C(CH3)2−Φ−O−)n (1)
(−Φ−SO2−Φ−O−)n (2)
ここで、Φはベンゼン環を、nはポリマーの繰り返しを表す。
The polysulfone-based polymer is a general term for bisphenol-type polysulfone, which is a polymer having a repeating unit represented by the formula (1), and polyethersulfone, which is a polymer having a repeating unit represented by the formula (2). Widely used as a material for
(-Φ-SO2-Φ-O-Φ-C (CH3) 2-Φ-O-) n (1)
(-Φ-SO2-Φ-O-) n (2)
Here, Φ represents a benzene ring, and n represents a repetition of the polymer.
ポリビニルピロリドン(以下、PVP)とは、N−ビニルピロリドンをビニル重合させた水溶性の高分子化合物であり、親水化剤や孔形成剤として中空糸膜の素材として広く用いられている。 Polyvinyl pyrrolidone (hereinafter referred to as PVP) is a water-soluble polymer compound obtained by vinyl polymerization of N-vinyl pyrrolidone, and is widely used as a material for hollow fiber membranes as a hydrophilizing agent or a pore-forming agent.
中空糸膜を製造する工程においては、以下に限定されないが、例えば、チューブインオリフィス型の紡糸口金を用い、紡糸口金のオリフィスから製膜原液を、該製膜原液を凝固させるための中空内液と同時に、チューブから空中に吐出させる。 In the process for producing the hollow fiber membrane, although not limited to the following, for example, a tube-in-orifice type spinneret is used, and a hollow inner liquid for coagulating the membrane-forming stock solution from the orifice of the spinneret. At the same time, the tube is discharged into the air.
製膜原液は、ポリスルホン系ポリマーとPVPを共通溶媒に溶解することによって調製することができる。
共通溶媒としては、例えば、ジメチルアセトアミド(以下、DMAc)、ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、スルホラン、ジオキサン等の溶媒、あるいは上記2種以上の混合液からなる溶媒が挙げられる。製膜原液には水などの添加物を加えてもよいが、水分は製膜原液の安定性を損なう傾向があるため、出来るだけ添加しないことが好ましい。
The film-forming stock solution can be prepared by dissolving the polysulfone polymer and PVP in a common solvent.
Examples of the common solvent include solvents such as dimethylacetamide (hereinafter referred to as DMAc), dimethyl sulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, sulfolane, and dioxane, or a solvent composed of a mixture of two or more of the above. . Additives such as water may be added to the film-forming stock solution, but it is preferable not to add water as much as possible because water tends to impair the stability of the film-forming stock solution.
中空内液は水、または水を主体とした凝固液が使用でき、一般的には製膜原液に使った溶剤と水との混合溶液が好適に使用される。この際、原液吐出量と中空内液吐出量を調整することにより中空糸膜の内径と膜厚を所望の値に調整することができる。中空糸膜の内径(Ri)は、好ましくは190μm以上、240μm以下、より好ましくは195μm以上、210μm以下である。更に好ましくは、197μm以上、205μm以下、特に好ましくは203μm以下である。190μm未満では流路縮小による圧上昇リスクが高まり、240μmより大きいと線速低下に伴う血液滞留傾向上昇により血液凝固リスクが高まる。膜厚(Rt)は、好ましくは30μm以上、45μm以下であり、より好ましくは35μm以上、45μm以下である。更に好ましくは、38μm以上、特に好ましくは40μm以上である。30μm未満だと機械的強度が低下し、45μmより大きいと溶質除去効率が低下する。 As the hollow inner liquid, water or a coagulating liquid mainly composed of water can be used. In general, a mixed solution of a solvent and water used for the film-forming stock solution is preferably used. At this time, the inner diameter and the film thickness of the hollow fiber membrane can be adjusted to desired values by adjusting the stock solution discharge amount and the hollow inner solution discharge amount. The inner diameter (Ri) of the hollow fiber membrane is preferably 190 μm or more and 240 μm or less, more preferably 195 μm or more and 210 μm or less. More preferably, it is 197 μm or more and 205 μm or less, and particularly preferably 203 μm or less. If it is less than 190 μm, there is an increased risk of pressure increase due to shrinkage of the flow path, and if it is greater than 240 μm, the risk of blood coagulation increases due to an increase in the tendency of blood retention due to a decrease in linear velocity. The film thickness (Rt) is preferably 30 μm or more and 45 μm or less, more preferably 35 μm or more and 45 μm or less. More preferably, it is 38 micrometers or more, Most preferably, it is 40 micrometers or more. If it is less than 30 μm, the mechanical strength is lowered, and if it is more than 45 μm, the solute removal efficiency is lowered.
紡糸口金から中空内液とともに吐出された製膜原液は、エアーギャップ部を走行させ、紡糸口金下部に設置した水を主体とする凝固浴中へ導入し、一定時間浸漬して凝固を完了させる。いわゆる乾湿式紡糸法である。エアーギャップ部とは、紡糸口金と凝固浴との間の空間を意味する。 The film-forming stock solution discharged from the spinneret together with the hollow inner liquid travels through the air gap part, is introduced into a coagulation bath mainly composed of water installed at the lower part of the spinneret, and is immersed for a predetermined time to complete coagulation. This is a so-called dry and wet spinning method. An air gap part means the space between a spinneret and a coagulation bath.
製膜原液は、紡糸口金から同時に吐出された中空内液中の貧溶媒成分によって、内表面側から凝固が開始し、エアーギャップ部を走行中にその凝固が膜の外表面側に向かって進行する。中空内液から供給される貧溶媒は、主に拡散によって製膜原液中に浸透し中空糸膜の構造を形成させていくが、外表面側に行くに従って貧溶媒の濃度は希薄になっていく。従って、膜厚部の内側から外側に向けて孔径が拡大するグラジェント多孔質構造の中空糸膜となる。 The film-forming stock solution begins to solidify from the inner surface side due to the poor solvent component in the hollow inner liquid discharged simultaneously from the spinneret, and the solidification proceeds toward the outer surface side of the film while traveling through the air gap. To do. The poor solvent supplied from the hollow inner liquid penetrates into the membrane-forming stock solution mainly by diffusion to form the structure of the hollow fiber membrane, but the concentration of the poor solvent becomes thinner as it goes to the outer surface side. . Therefore, the hollow fiber membrane has a gradient porous structure in which the pore diameter increases from the inside to the outside of the film thickness portion.
次いで、洗浄し、さらにグリセリンまたはポリエチレングリコール水溶液等の孔径保持剤を付着させ、乾燥処理を行うことで中空糸膜を得ることができる。孔径保持剤を用いなくとも中空糸膜を得ることができる。 Next, the hollow fiber membrane can be obtained by washing, further attaching a pore size retaining agent such as glycerin or an aqueous polyethylene glycol solution, and performing a drying treatment. A hollow fiber membrane can be obtained without using a pore diameter retaining agent.
[中空糸膜モジュールの製作方法]
図1に中空糸膜モジュール1の構造を示す模式図、図2に中空糸膜モジュール1におけるヘッダー7の部位を拡大した模式図を示す。なお、図1、図2においては、便宜的に、断面に現れる部分のみを線図に表している。
[Method of manufacturing hollow fiber membrane module]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of the hollow
図1に示されるように、本実施形態に係る中空糸膜モジュール1は、略円筒状の筒状容器2と、筒状容器2の長手方向に沿って装填され、両端部4aが筒状容器2の両端部2aの内側に固定されている中空糸膜3の束(以下「中空糸膜束」という)4と、筒状容器2の両端部2aの内側で中空糸膜束4の両端部4aを包囲すると共に、中空糸膜束4の両端部4aが埋設されて固定されたポッティング樹脂部5と、を備えている。また、筒状容器2の側部2bには、流体の出入口となるポート6が設けられており、筒状容器2の両端部2aの外側には、それぞれヘッダー7が取り付けられている。
As shown in FIG. 1, a hollow
同一の寸法を有する中空糸から構成される該中空糸膜モジュール1においては、中空糸膜3の内表面の総面積(中空糸膜束4を構成する全中空糸膜3の総面積)が同一あっても、該中空糸膜モジュール1の太さがより太く、該中空糸膜モジュール1の長手方向の長さがより短い方が、流体の線速度が抑制されるため、圧力損失が低く抑えられる。この観点から、モジュール全長(あるいは容器長ということもでき、これは、すなわち、一方のポッティング樹脂部5の端面から他方のポッティング樹脂部5の端面までの長さをいう)をL、容器内径をD(図2参照)としたとき、L/Dが小さい方が好ましいが、実質的には充填される中空糸膜束4のサイズにより制約を受けるため、3.5≦L/D≦5.5となることが好ましい。
In the hollow
図1、及び図2に示されるように、ヘッダー7は、中空糸膜3の一方(例えば、図1で示す上方)の端面3aに対向するように配置された円形のキャップ状部材である。ヘッダー7は、筒状容器2の片側端部2aの開口を覆う略円形のカバー部7aと、カバー部7aの周縁に沿って円筒状に設けられ、筒状容器2の端部2aに外接して筒状容器2に固定される固定部7bと、を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
カバー部7aの中央部(ヘッダー7の中央部)には、液体の出入口となるノズル8が設けられている。一般的な場合、ノズル8は筒状容器2の軸線C(図2参照)に沿って延在する。また、ポッティング樹脂部5のカバー部7a側の端面とカバー部7aの周縁との間には、気密性を確保するための環状のシール材9が挟持されていてもよい。なお、ポート6、ヘッダー7に被されているキャップを符号12で示している(図1参照)。
A
中空糸膜束4は、筒状容器2の長手方向に沿って装填され、両端部4aがポッティング樹脂部5を介して筒状容器2の両端部2aに固定されている。
The hollow
中空糸膜束4を筒状容器2の両端部2aに固定するには、例えば、中空糸膜束4を筒状容器2へ挿入し、中空糸膜束4の両端部4aに、ポッティング樹脂を注入して、筒状容器2の長手方向中心を軸として遠心回転させることにより、中空糸膜束4の両端部4aにポッティング層(ポッティング樹脂部5)を形成して両端をシールすることにより、固定できる。ポッティング樹脂の材質としては、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
In order to fix the hollow
その後、余分なポッティング樹脂を切断除去して、中空糸膜3の端面3aを開口させる。中空糸膜束4の端面4bにおいてポッティング樹脂部5の表面(切断面からなる端面)が平滑となるように切断することが好ましい。
Thereafter, excess potting resin is cut off and the
該切断面からなる端面4bにおいて中空糸膜束4は円形状に分散しており、その分散径をRbとしたとき、該分散径を有する円の面積(本明細書では「分散面積」ともいう)(Ab)は、Ab=π×(Rb/2)2で表される(図3参照)。
The hollow
[中空糸膜流入口の傾斜構造の構築方法]
本実施形態の中空糸膜3はグラジェント構造のため外表面の孔径は比較的大きなものになっている。そのため、ポッティング工程において、ポッティング樹脂が膜厚部3T(図4(c)参照)に少なからず入り込んでしまう。とくに、中空糸外表面の開孔率が20%以上になるとポッティング樹脂が入り込みやすくなる(図5において符号5で示すポッティング樹脂部の部分を参照)。ポッティング樹脂が入り込んでしまうと、中空糸膜3への流体の流入口である端面3aに傾斜面を構築するのが困難になるか(図4(c)参照)、あるいは、膜厚部3Tの内側(中心寄り)の一部分に傾斜面3bが形成される(図4(b)参照)。すなわち、一般的にポッティング樹脂の溶融温度や分解温度は中空糸膜3の溶融温度よりも高く、ポッティング樹脂が入り込んだ中空糸膜3の膜厚部3Tを溶融させようと中空糸膜3の溶融温度で処理しても、ポッティング樹脂により構造が支えられているため、均一に溶融できない。逆にポッティング樹脂の溶融温度で処理する場合も、中空糸膜3の有無に依らず端面全体が溶融するため、中空糸膜3の端面3aへの傾斜面3bの構築は困難になる。よって、中空糸膜3の膜厚部3T全体にポッティング樹脂が入り込んでいる場合は膜厚部3T全体に渡って傾斜面3bの構築が困難となり、膜厚部3Tの一部にポッティング樹脂が入り込んでいる場合にはポッティング樹脂が入り込んでいない部分だけ溶融されて傾斜面3bが形成されることになる。一方で、ポッティング樹脂が膜厚部3Tに入り込むことにより、ポッティング樹脂と中空糸膜3との接着強度が増す。
[Construction method of inclined structure of hollow fiber membrane inlet]
Since the
そこで、中空糸膜束4を筒状容器2へ挿入する前に、中空糸膜束4の端部4aの少なくとも一部に一時的にシーリング剤を含ませると、中空糸膜3の端面3aの開口部分だけポッティング樹脂が膜厚部3Tへ入り込むことを防ぎ、端面3aにテーパー状(あるいは漏斗状、ラッパ状、すり鉢状)の傾斜面3bを安定して製造することが可能になる(図4(a)、(b)参照)。一方、該開口部分以外はポッティング樹脂が膜厚部3Tへ入り込むため、ポッティング樹脂と中空糸膜3との接着強度は維持できる。なお、テーパー状の傾斜面3bは、中空糸膜3の両方の端面に形成されていることが好ましいが、少なくとも、片方(流体の入口側)の端面3aに形成されていれば、後述するように流体の流れを向上させる(血液滞留を抑制する)ことが可能となる。
Therefore, before the hollow
中空糸膜束4の端部4aの必要な部分にだけシーリング剤を含ませることは、毛細管現象を利用し、中空糸膜束4の端部4aをシーリング剤に浸漬させる時間をコントロールすることで可能となる。この方法では、浸漬されるすべての中空糸膜3の膜厚部3Tの空隙部分に確実にシーリング剤を含ませることができるため、すべての中空糸膜3において傾斜面3bを構築することが可能である。
Including a sealing agent only in a necessary portion of the
なお、中空糸膜束4に含まれる中空糸膜3の形態には限定がなく、ストレート糸、ウェーブ糸、またはその混合でもよく、中空糸膜束4にはスペーサーヤーンが含まれていてもよい。また、中空糸膜3にはポリエチレングリコールやビタミン剤等の付加剤がコーティングされていてもよい。
The form of the
シーリング剤は、不揮発性で、孔内に留まれる程度の粘性があり、中空糸を溶かさないものであればよい。例えばポリビニルピロリドン、グリセリンあるいはポリエチレングリコールの水溶液などは、上記条件を満たすほか、従来から中空糸膜モジュール1の構成成分となっていることもあり好適であるが、これらに限定されるものではない。
The sealing agent is not particularly limited as long as it is non-volatile, has a viscosity enough to remain in the pores, and does not dissolve the hollow fiber. For example, an aqueous solution of polyvinyl pyrrolidone, glycerin, or polyethylene glycol is suitable because it satisfies the above conditions and has conventionally been a constituent of the hollow
図4(a)乃至図4(b)に示される傾斜面3bは、加熱による中空糸膜3の一部溶融によって構築できる。加熱の手段としては、ヒーター等の熱源、光照射などが挙げられる。このとき、長手方向側から加熱しながら中空糸膜モジュール1を筒状容器2の軸線Cを中心に当該筒状容器2ごと回転させると、仮に熱源自体に温度ムラがあったとしても、数千〜数万の中空糸膜3を径方向にも周方向にも均一に加熱することが可能になる。
The
傾斜面3bが付与された中空糸膜3の端面3aにおける開口径(内径)Reは、中空糸の内径(Ri)、中空糸の外径(Ro)との関係において、Ri≦Re≦Roとなる(図4参照)。すなわち、中空糸膜3の外周(の外端3e)から傾斜が付与されている場合はRe=Roであり(図4(a)参照)、膜厚部3Tの一部分に傾斜が付与されている場合はRi<Re<Roであり(図4(b)参照)、傾斜が付与されていない場合はRe=Riである(図4(c)参照)。同じ中空糸膜を使用する場合、圧上昇を抑制するためには、Ri/Re<1である事が好ましい。さらに、血球成分の堆積や凝固反応の活性化などの血液凝固に繋がる現象を抑制するためには、0.5≦Re/Ro<1であることが好ましく、より好ましくは0.6≦Re/Ro<1、更に好ましくは0.65≦Re/Ro<1である。
The opening diameter (inner diameter) Re in the
他方、端面4bにおける中空糸膜束4の分散径(Rb)から計算される分散面積(Ab)に対する、端面4bにおける中空糸膜3の開口面積の合計(At=π×(Re/2)2×中空糸本数)の比(At/Ab)が大きいほど圧力損失を抑えることができる。現実的には、中空糸の分散状態や製造プロセス上の制約により、0.10≦At/Ab≦0.64となることが好ましく、より好ましくは0.25≦At/Ab≦0.62である。0.1より小さいと圧力損失抑制効果が不十分となる。0.64より大きいとポッティング樹脂の分配状態が悪くなることにより局所的にポッティング樹脂が存在しない箇所が生じる結果、中空糸膜端面4bと同一端面を形成するポッティング樹脂部端面の一部に凹部が形成されて血液滞留助長の要因となる。
On the other hand, the total opening area of the
傾斜面3bの傾斜角度αは、図5に示すように、中空糸膜3の縦断面において、開口部面(端面3a)と傾斜面3bとからなる角度を示すものとする。別言すれば、傾斜角度αは、傾斜面3bが形成される前の中空糸膜3の端面角度を0度とおいた場合の当該端面3aに対する斜度を示す。
As shown in FIG. 5, the inclination angle α of the
傾斜角度αは、10度未満あるいは70度を超える場合、血液がヘッダー7の内部空間Sから中空糸膜3に流入する際に中空糸膜流入口における血液の滞留が起こる可能性があり、血球成分の付着を十分には抑制できない場合があるため、10度〜70度の範囲内にあることが好ましい。血球成分の付着抑制効果をさらに向上させるには、該傾斜角度αは15度〜65度であればより好ましい。
When the inclination angle α is less than 10 degrees or more than 70 degrees, there is a possibility that blood stays in the hollow fiber membrane inlet when blood flows into the
中空糸膜3に傾斜面3bを形成した後、ノズル8を有するヘッダー7を取り付け、滅菌することにより、中空糸膜束4が筒状容器2に充填された中空糸膜モジュール1が製造できる。中空糸膜モジュール1に抗酸化剤等の水溶液が充填されていても構わない。
After the
該ヘッダー7内に形成される内部空間(すなわち、ヘッダー7と中空糸膜3の端面3aとの間に形成される空間であり、図2において符号Sで示す)における、ヘッダー7の内径の1/2を半径aとする。この半径aは、ヘッダー7の筒状容器2側の半径であり、より具体的には、内部空間Sにおいてカバー部7aの内面がポッティング樹脂部5のウレタン面に近接する部位の内径の1/2である。また、ヘッダー7の中央部(筒状容器2の軸線Cが通る位置)から筒状容器2の軸線Cに直交する方向にa/3離れた位置でのヘッダー7の高さ(すなわち、ポッティング樹脂部5の端面(表面)から、ヘッダー7の内面7cまでの鉛直方向距離のこと)をh1、2a/3離れた位置でのヘッダー7の高さをh2としたときに、0.9h1≦h2≦h1となるような扁平構造であることが好ましく、h1=h2であればより好ましい。また、該ヘッダー7の内部空間Sの高さhが2.5mm以下であることが好ましく、2.0mm以下であればより好ましい。このような空間にすることで、低流量で血液が流れても滞留を起こすようなデッドスペースを無くすことができる。
1 of the inner diameter of the
ヘッダー7の内部空間Sは、血液が滞留するデッドスペースを極力少なくすることが望ましい。ノズル8から流入した血液を無駄なく中空糸膜3に分配させるためには、ヘッダー7の内部空間Sを偏平な形状にする必要がある。すなわち、ヘッダー7の高さ(h)は、カバー部7aの全範囲において略同一の高さであることが好ましい。さらに、その値が2.5mm以下であればより好ましい。ここで、ヘッダー7の高さ(h)を、筒状容器2の両端部2aにヘッダー7を装着した状態において、ポッティング樹脂部5の端面からカバー部7aの内面7c(ヘッダー7の天井面)までの距離とした。
It is desirable for the internal space S of the
筒状容器2とヘッダー7の材質としては、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ナイロン6樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、スチレン・ブタジエン共重合体樹脂などが挙げられる。
Examples of the material for the
特に、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、スチレン・ブタジエン共重合体樹脂は、樹脂コストが安価であり、医療用部材の分野での汎用性が高く、高い安全性が確認されているので好ましく、スチレン・ブタジエン共重合体樹脂が特に好ましいが、特にこれらに限定するものではない。 In particular, polypropylene resin, polystyrene resin, polyacrylonitrile resin, and styrene / butadiene copolymer resin are preferable because the resin cost is low, the versatility in the field of medical members is high, and high safety is confirmed. A styrene / butadiene copolymer resin is particularly preferred, but it is not particularly limited thereto.
以下、実施例及び比較例により本実施形態をさらに詳細に説明するが、本実施形態は、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, although an embodiment and a comparative example explain this embodiment still in detail, this embodiment is not limited to the following examples.
(実施例1)
PSf(ソルベイ社製)19重量部、PVP(日本触媒社製、K−90)7重量部、DMAc(三菱ガス化学社製)74重量部からなる製膜原液を調整した。中空内液にはDMAc60重量%水溶液を用いた。製造原液と中空内液を紡糸口金から吐出させ、フードで覆った落下部を経て水よりなる60℃の凝固浴に浸漬して凝固させた。水洗、乾燥をおこなって得られた中空糸膜の内径は200μm、膜厚は45μmであった。
Example 1
A film forming stock solution comprising 19 parts by weight of PSf (manufactured by Solvay), 7 parts by weight of PVP (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., K-90) and 74 parts by weight of DMAc (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company) was prepared. A DMAc 60% by weight aqueous solution was used as the hollow inner liquid. The production stock solution and the hollow inner solution were discharged from the spinneret, and were immersed in a 60 ° C. coagulation bath made of water through a falling part covered with a hood to be solidified. The hollow fiber membrane obtained by washing with water and drying had an inner diameter of 200 μm and a thickness of 45 μm.
中空糸膜10400本を束にして、束端部片側10mmを55%濃度のグリセリン(日本薬局方)に5秒間浸漬させた。その後、毛細管現象によりグリセリンを中空糸膜3に含浸させるため20時間静置した。その後、容器長(L)が170mmで容器内径(D)が39mmの筒状容器2に中空糸膜束4を挿入して、ポリウレタン樹脂を用いてポッティング加工した後、余分なポリウレタン樹脂を切断して中空糸膜3を開口させた。
10400 hollow fiber membranes were bundled, and 10 mm on one side of the bundle end was immersed in 55% glycerin (Japanese Pharmacopoeia) for 5 seconds. Then, in order to impregnate the
該ウレタン面を700度の熱源に5秒間接近させ、中空糸膜3の端部に傾斜面3bを構築した。その後、筒状容器2にヘッダー7を装着し、ピロ亜硫酸ナトリウム水溶液を含む抗酸化剤を充填し、γ線によって滅菌することで、中空糸膜モジュール1を得た。
The urethane surface was brought close to a heat source of 700 degrees for 5 seconds, and an
[開口端部における中空糸束の分散径]
得られた中空糸膜モジュール1の加熱処理端面において中空糸膜束4が形成している円状の形態について(図3参照)、マイクロスコープ(KEYENCE、VHX−900)にて束の直径(中空糸膜束4の分散径(Rb))を測定した結果、38mmであった。
[Dispersion diameter of hollow fiber bundle at the open end]
About the circular form in which the hollow
[開口端部における中空糸開口径の測定]
中空糸膜3の開口端面における開口径(Re)は、レーザー顕微鏡(KEYENCE、VK−8500)によって測定した。傾斜状態の観察方法と同様に、中空糸膜モジュール1の中空糸膜束4の開口端部4aをスライスし、開口端部4aの外周円の半径の半分を半径とする同心円(図7参照)と、その外周の環状部分を90度の角度で四分割した計5分割の各エリアの中から任意の3本ずつ、合計15本の中空糸膜について、開口端部4aの開口径を測定し、15本の平均値を算出した。他の実施例及び比較例の測定結果と合わせて図8に示す。
[Measurement of hollow fiber opening diameter at the open end]
The opening diameter (Re) at the opening end face of the
[傾斜角度の測定]
傾斜面3bの傾斜角度αは、レーザー顕微鏡(KEYENCE、VK−8500)によって測定した。傾斜状態の観察方法および中空糸開口径の測定と同様に、中空糸膜モジュールの中空糸膜束4の開口端部4aをスライスし、開口端部4aの外周円の半径の半分を半径とする同心円(図7参照)と、その外周の環状部分を90度の角度で四分割した計5分割の各エリアの中から任意の3本ずつ、合計15本の中空糸膜3について、流入口の傾斜角度αを測定し、15本の平均値を算出した。他の実施例及び比較例の測定結果と合わせて図8の表に示す。なお、傾斜角度αの算出は、画像処理、演算等を実施する公知の解析ソフトを利用して行うことができる。
[Measurement of tilt angle]
The inclination angle α of the
[血球付着数の測定]
中空糸膜3への流入における血球成分の堆積を評価するため、中空糸膜3の血液流入部位における血球成分の付着数を測定した。
[Measurement of blood cell count]
In order to evaluate the accumulation of blood cell components during the inflow into the
ヘパリンを2000U/Lとなるように添加した健常人ドナー血液90mLを、中空糸膜モジュール1に対して流速100mL/minで4時間循環させた。その後、生理食塩水で中空糸膜モジュール1内を置換、洗浄し、中空糸内に残存した血球細胞をグルタルアルデヒドにて固定した。細胞固定後の中空糸膜モジュール1を蒸留水で洗浄した後、該モジュールを解体して中空糸とポッティング樹脂からなる中空糸膜流入口部分を切出し、凍結乾燥処理を行った。
90 mL of healthy donor blood to which heparin was added to 2000 U / L was circulated through the hollow
凍結乾燥後の該中空糸膜流入口部分から、中空糸膜開口部の縦断面が観察できるように切断して観察用サンプルを作製し、走査型電子顕微鏡(日立、S−3000N)で300倍の視野で、中空糸の流入部の端部から中空糸長軸方向に200μmのエリアの血球数を測定した。 A sample for observation was prepared by cutting from the hollow fiber membrane inlet after lyophilization so that the longitudinal cross section of the hollow fiber membrane opening could be observed, and 300 times with a scanning electron microscope (Hitachi, S-3000N). From the field of view, the number of blood cells in an area of 200 μm from the end of the inflow portion of the hollow fiber in the direction of the long axis of the hollow fiber was measured.
中空糸膜束4の開口端部4aの中心部と外周部の四方4ヵ所の各エリアにおいて1本ずつ、合計5本の中空糸膜3を抽出・観察し、観察対象5検体における血球数を合計した。他の実施例及び比較例の測定結果と合わせて図8に示す。
A total of five
[溶血率の測定]
中空糸膜3への流入における血球成分の損傷を評価するため、赤血球の溶血率を測定した。
[Measurement of hemolysis rate]
In order to evaluate the damage of blood cell components in the flow into the
中空糸膜モジュール1からポッティング樹脂部5と、ポッティング樹脂部5に埋設された中空糸膜束4の端部4aとからなる部分を切り取り、切り取った部分の両側からヘッダー7のカバー部7aを環状のシール材9を挟んで押し当てて固定し、ヘッダーカラム10を製作した(図6参照)。
A portion comprising the
CPD(Citrate Phosphate Dextrose)を添加した牛血液(ヘマトクリット値:50%)から遠心分離(3500rpm、20分)によって血球成分と血漿を分離した後、血漿とバフィーコートを除去した。得られた血球成分に対して同容量の生理食塩水を加え、再び遠心分離(3500rpm、20分)によって血球成分を分離した後、上清を除去し、赤血球濃厚液を得た。 After separating blood cell components and plasma from bovine blood (hematocrit value: 50%) added with CPD (Citrate Phosphate Dextrose) by centrifugation (3500 rpm, 20 minutes), the plasma and buffy coat were removed. After adding the same volume of physiological saline to the obtained blood cell component and separating the blood cell component again by centrifugation (3500 rpm, 20 minutes), the supernatant was removed to obtain a concentrated erythrocyte solution.
得られた赤血球濃厚液を空の血液バッグ(容量:200mL)Bに移し入れ、もう一つの同容量の空の血液バッグBと、回路およびヘッダーカラム10を介して接続した(図9参照)。こうして得た閉鎖回路において、落差を利用して赤血球濃厚液をヘッダーカラム10に潅流させた後、再び元の血液バッグBに戻す操作を合計50回繰り返した。
The obtained erythrocyte concentrate was transferred to an empty blood bag (volume: 200 mL) B, and connected to another empty blood bag B of the same volume via a circuit and header column 10 (see FIG. 9). In the closed circuit thus obtained, the operation of allowing the erythrocyte concentrated solution to perfuse the
潅流後の赤血球濃厚液を回収し、遠心分離(3500rpm、20分)後の上清の、波長576nmにおける吸光度を測定した。 The concentrated erythrocyte solution after perfusion was collected, and the absorbance at a wavelength of 576 nm of the supernatant after centrifugation (3500 rpm, 20 minutes) was measured.
以上により得られた測定結果を、他の実施例及び比較例の測定結果と合わせて、図8に示す。 The measurement results obtained as described above are shown in FIG. 8 together with the measurement results of other examples and comparative examples.
(実施例2)
中空糸の膜厚が40μmであったこと、およびポリウレタン樹脂の切断面を710℃で5秒間処理したこと以外は、実施例1と同様の製造方法・測定方法を実施した。
(Example 2)
The same manufacturing method and measurement method as in Example 1 were carried out except that the film thickness of the hollow fiber was 40 μm and that the cut surface of the polyurethane resin was treated at 710 ° C. for 5 seconds.
(実施例3)
中空糸の内径が205μmであったこと、およびポリウレタン樹脂の切断面を710℃で5秒間処理したこと以外は、実施例1と同様の製造方法・測定方法を実施した。
(Example 3)
The same production method and measurement method as in Example 1 were performed except that the inner diameter of the hollow fiber was 205 μm and that the cut surface of the polyurethane resin was treated at 710 ° C. for 5 seconds.
(実施例4)
中空糸の内径が210μmであったこと、中空糸本数6900本、容器長(L)が170mmで容器内径(D)が32mmの筒状容器2を使用したこと、およびポリウレタン樹脂の切断面を690℃で5秒間処理したこと以外は、実施例1と同様の製造方法・測定方法を実施した。
Example 4
The inside diameter of the hollow fiber was 210 μm, the number of hollow fibers was 6900, the container length (L) was 170 mm, the container inside diameter (D) was 32 mm, and the cut surface of the polyurethane resin was 690 The same manufacturing method and measurement method as in Example 1 were carried out except that the treatment was carried out at 5 ° C. for 5 seconds.
(実施例5)
中空糸の内径が195μm、膜厚が40μmであったこと、中空糸本数13000本、容器長(L)が170mmで容器内径(D)が44mmの筒状容器2を使用したこと以外は、実施例1と同様の製造方法・測定方法を実施した。
(Example 5)
Except that the inside diameter of the hollow fiber was 195 μm and the film thickness was 40 μm, and the
(比較例1)
中空糸の内径が205μm、膜厚が50μm、中空糸本数13000本、容器長(L)が170mmで容器内径(D)が44mmの筒状容器2を使用したこと以外は、実施例1と同様の製造方法・測定方法を実施した。
(Comparative Example 1)
Example 1 except that the
(比較例2)
PSf(ソルベイ社製)19重量部、PVP(日本触媒社製、K−90)7重量部、DMAc(三菱ガス化学社製)74重量部からなる製膜原液を調整した。中空内液にはDMAc60重量%水溶液を用いた。製造原液と中空内液を紡糸口金から吐出させ、フードで覆った落下部を経て水よりなる60℃の凝固浴に浸漬して凝固させた。水洗、乾燥をおこなって得られた中空糸膜の内径は195μm、膜厚は45μmであった。
(Comparative Example 2)
A film forming stock solution comprising 19 parts by weight of PSf (manufactured by Solvay), 7 parts by weight of PVP (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., K-90) and 74 parts by weight of DMAc (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company) was prepared. A DMAc 60% by weight aqueous solution was used as the hollow inner liquid. The production stock solution and the hollow inner solution were discharged from the spinneret, and were immersed in a 60 ° C. coagulation bath made of water through a falling part covered with a hood to be solidified. The hollow fiber membrane obtained by washing with water and drying had an inner diameter of 195 μm and a thickness of 45 μm.
中空糸膜7100本を束にし、容器長(L)が170mmで容器内径(D)が32mmの筒状容器2に挿入した。ポリウレタン樹脂を用いてポッティング加工した後、余分なポリウレタン樹脂を切断して中空糸膜3を開口させた。その後、筒状容器2にヘッダー7を装着し、ピロ亜硫酸ナトリウム水溶液を含む抗酸化剤を充填し、γ線によって滅菌することで、中空糸膜モジュールを得た。得られた中空糸膜モジュールについて、実施例1と同様の測定方法を実施した。
7100 hollow fiber membranes were bundled and inserted into a
(比較例3)
中空糸の内径が225μm、膜厚が45μm、中空糸本数が9100本、およびポリウレタン樹脂の切断面を690℃で2秒間処理したこと以外は、実施例1と同様の製造方法・測定方法を実施した。
(Comparative Example 3)
The same manufacturing method and measurement method as in Example 1 were carried out except that the inner diameter of the hollow fiber was 225 μm, the film thickness was 45 μm, the number of hollow fibers was 9100, and the cut surface of the polyurethane resin was treated at 690 ° C. for 2 seconds. did.
本発明の中空糸膜モジュールは、CRRTのように低流量で血液を循環する血液浄化療法に用いられる際の、施行中の血液凝固のリスクが低く、長時間安定して治療に用いることができる。 The hollow fiber membrane module of the present invention has a low risk of blood coagulation during operation when used for blood purification therapy that circulates blood at a low flow rate like CRRT, and can be used for treatment stably for a long time. .
1 中空糸膜モジュール
2 筒状容器
2a 筒状容器の端部
2b 筒状容器の側部
3 中空糸膜
3a 端面
3b 傾斜面
3T 膜厚部(多孔質膜厚部)
4 中空糸膜束
4a 中空糸膜束の端部(開口端部)
4b 中空糸膜束の端面
5 ポッティング樹脂部
6 ポート
7 ヘッダー
7a カバー部
7b 固定部
7c ヘッダーの内面
8 ノズル
9 シール材
10 ヘッダーカラム
Ab 分散面積
D 容器内径
L モジュール全長
Rb 中空糸膜束の分散径
Ri 中空糸膜の内径
Re 中空糸膜の開口径(開口端面における内径)
Ro 中空糸膜の外径
Rt 中空糸膜の膜厚
DESCRIPTION OF
4 Hollow
4b End surface of hollow
Ro Outer diameter of hollow fiber membrane Rt Thickness of hollow fiber membrane
Claims (9)
該筒状容器の長手方向に沿って該筒状容器内に装填される中空糸膜の束と、
前記筒状容器の両端部の内側で該中空糸膜の束の両端部を包囲して埋設し、該中空糸膜の束の両端部を前記筒状容器の両端部に固定するポッティング樹脂部と、
前記筒状容器内を流れる流体の出入口となるノズルを有しており、前記筒状容器の両端部にそれぞれ設けられるヘッダーと、を備え、
前記中空糸膜の内径(Ri)と前記流体の入口側の該中空糸膜の開口端部の内径(Re)の比(Ri/Re)が
Ri/Re<1
であって、
Reと該中空糸膜の外径(Ro)の比(Re/Ro)が、
0.5≦Re/Ro<1
である、中空糸膜モジュール。 A cylindrical container;
A bundle of hollow fiber membranes loaded into the cylindrical container along the longitudinal direction of the cylindrical container;
A potting resin portion that surrounds and embeds both ends of the bundle of hollow fiber membranes inside both ends of the cylindrical container, and fixes both ends of the bundle of hollow fiber membranes to both ends of the cylindrical container; ,
Having nozzles that serve as inlets and outlets for fluid flowing in the cylindrical container, and provided with headers provided at both ends of the cylindrical container,
The ratio (Ri / Re) of the inner diameter (Ri) of the hollow fiber membrane and the inner diameter (Re) of the open end of the hollow fiber membrane on the fluid inlet side is Ri / Re <1.
Because
The ratio (Re / Ro) between Re and the outer diameter (Ro) of the hollow fiber membrane is:
0.5 ≦ Re / Ro <1
A hollow fiber membrane module.
該筒状容器の長手方向に沿って該筒状容器内に装填される中空糸膜の束と、
前記筒状容器の両端部の内側で該中空糸膜の束の両端部を包囲して埋設し、該中空糸膜の束の両端部を前記筒状容器の両端部に固定するポッティング樹脂部と、
前記筒状容器内を流れる流体の出入口となるノズルを有しており、前記筒状容器の両端部にそれぞれ設けられるヘッダーと、を備え、
前記中空糸膜の内径(Ri)と前記流体の入口側の該中空糸膜の開口端部の内径(Re)の比(Ri/Re)が
Ri/Re<1
であって、
前記中空糸膜束の端面において円形状に分散した当該中空糸膜束の径である分散径をRbとしたとき、該分散径Rbを直径とする円の面積である分散面積(Ab)に占める、前記中空糸膜の流体入口側の端部開口面積の総和(At)の割合が、
0.10≦At/Ab≦0.64
である、中空糸膜モジュール。 A cylindrical container;
A bundle of hollow fiber membranes loaded into the cylindrical container along the longitudinal direction of the cylindrical container;
A potting resin portion that surrounds and embeds both ends of the bundle of hollow fiber membranes inside both ends of the cylindrical container, and fixes both ends of the bundle of hollow fiber membranes to both ends of the cylindrical container; ,
Having nozzles that serve as inlets and outlets for fluid flowing in the cylindrical container, and provided with headers provided at both ends of the cylindrical container,
The ratio (Ri / Re) of the inner diameter (Ri) of the hollow fiber membrane and the inner diameter (Re) of the open end of the hollow fiber membrane on the fluid inlet side is Ri / Re <1.
Because
When the dispersion diameter, which is the diameter of the hollow fiber membrane bundle dispersed in a circular shape on the end face of the hollow fiber membrane bundle, is Rb, it occupies the dispersion area (Ab), which is the area of the circle having the dispersion diameter Rb as the diameter. The ratio of the sum (At) of the end opening area on the fluid inlet side of the hollow fiber membrane is:
0.10 ≦ At / Ab ≦ 0.64
A hollow fiber membrane module.
30μm≦Rt≦45μm
である、請求項1又は2に記載の中空糸膜モジュール。 The film thickness (Rt) of the hollow fiber membrane is
30 μm ≦ Rt ≦ 45 μm
The hollow fiber membrane module according to claim 1 or 2.
190μm≦Ri≦240μm
であることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュール。 The inner diameter (Ri) of the hollow fiber membrane is
190μm ≦ Ri ≦ 240μm
The hollow fiber membrane module according to any one of claims 1 to 3, wherein
3.5≦L/D≦5.5
である、請求項1から8のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュール。 When the total module length is L and the inner diameter of the container is D,
3.5 ≦ L / D ≦ 5.5
The hollow fiber membrane module according to any one of claims 1 to 8, wherein
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016073158A JP2017177084A (en) | 2016-03-31 | 2016-03-31 | Hollow fiber membrane module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016073158A JP2017177084A (en) | 2016-03-31 | 2016-03-31 | Hollow fiber membrane module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017177084A true JP2017177084A (en) | 2017-10-05 |
Family
ID=60008935
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Country | Link |
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JP (1) | JP2017177084A (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07255839A (en) * | 1994-03-25 | 1995-10-09 | Terumo Corp | Hollow yarn membrane type liquid processor |
JP2004290670A (en) * | 2003-03-12 | 2004-10-21 | Toray Ind Inc | Hollow fiber fluid treatment apparatus and method for manufacturing the same |
-
2016
- 2016-03-31 JP JP2016073158A patent/JP2017177084A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH07255839A (en) * | 1994-03-25 | 1995-10-09 | Terumo Corp | Hollow yarn membrane type liquid processor |
JP2004290670A (en) * | 2003-03-12 | 2004-10-21 | Toray Ind Inc | Hollow fiber fluid treatment apparatus and method for manufacturing the same |
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