JP2017514673A - 繊維束の熱成形 - Google Patents

Abstract

本発明は、毛細管透析装置を製造する方法に関する。この方法は中空糸膜の束の熱成形を含む。本開示は中空糸膜の束を熱成形する装置にも関する。

Description

本発明は毛細管透析装置の製造方法に関する。この方法は、中空糸膜の束の熱成形を含む。本開示は中空糸膜の束を熱成形する装置にも関する。

ＵＳ４３４１００５Ａ号は、巻取りホイールの周囲にセルの長手方向壁の一連の半分部分を配置し；この部分が満たされるか、またはわずかに過剰に満たされるまで、流体で満たされた透過性の中空繊維をその周りに巻き；ホイール上の各繊維充填部にわたり別のはめ合いハーフシェルを配置し、セルのコアを組み立て；各部分の間のコースを切断し、そこから流体を排出し；繊維のコースの周りに初期流体ポッティング化合物を置き、セルの各端部で繊維の周りにポッティング化合物を、遠心力を利用して流延し；およびポッティング化合物の領域内の各端部で繊維を切断して、その中空コアを再露出させることを含む中空糸流体分画セルの製造方法を開示する。

ＪＰ２００３／０６２４３３Ａ号は、中空糸膜内にポッティング剤を侵入させることなく、中空糸膜束の端部のポッティングを効率的に行うことが可能な中空糸膜モジュールの製造方法を開示する。この製造方法では、その端部は筒状ケースから突出するように、中空糸膜束が筒状ケース内に挿入され；端部が圧潰封止され、筒状ケースの開口部にポッティングされ；および圧潰封止部がその後切断される。

別の既知の方法は、巻取りホイールに中空繊維を供給し、ホイールを回して巻取ホイールの外周に配置されたスリーブ下部にこれらを巻くことを含む。所望の繊維束の厚さまたは繊維束のサイズに達するとすぐに、巻取りホイールは停止され、スリーブ上部がスリーブ下部上に配置され、そこに固定される。その後、中空繊維はスリーブの間で切断され；スリーブが巻取ホイールから取り除かれ、スリーブから完成した繊維束を取り、管状フィルタケーシングにそれらを配置するための装置に移される。スリーブの２部品の設計のために、繊維束の断面は真円でなく；いくつかの繊維は部品間の亀裂に引っかかる傾向にある。その結果、束がフィルタケーシング内に移されるときにねじれおよびループが繊維の一部で生じ、スクラップが生じる。

米国特許出願公開第４３４１００５号明細書 特開２００３−０６２４３３号公報

本発明は、中空糸膜の束を備えた毛細管透析装置の製造方法を提供する。この方法は、円形断面を有するように繊維束の端部を成形し、束の外周に連続した環状領域が形成されるように、束の外周上の繊維を圧縮し、一緒に溶融することを含む。

ａ）開いた構成の２部分熱成形工具の実施形態およびｂ）閉じた構成の２部分熱成形工具の実施形態を示す。 熱成形工具の要素の実施形態の平面図および２つの側面図を示す。 ａ）閉じた構成の図２に描かれた３つの要素を含む熱成形工具およびｂ）開いた構成の図２に描かれた３つの要素を含む熱成形工具を示す。 ３部品熱成形工具の要素の別の実施形態の斜視図である。 ａ）開いた構成の３部品熱成形工具の別の実施形態およびｂ）閉じた構成の３部品熱成形工具の別の実施形態を示す。 本開示の方法の個々の工程：即ち、ａ） 繊維束の一端の熱成形；ｂ） 管状フィルタケース内への繊維束の移動；ｃ） 繊維束の第２端部の熱成形を概略的に示す。 熱成形された繊維束の端部の切断を概略的に示す。

毛細管透析装置の製造方法は、巻取りホイールに乾燥中空繊維を供給し、ホイールを回して巻取ホイールの外周に配置されたスリーブ下部にこれらを巻くことを含む。所望の繊維束の厚さまたは繊維束のサイズに達するとすぐに、巻取りホイールは停止され、スリーブ上部がスリーブ下部上に配置され、そこに固定される。その後、中空繊維は、スリーブ（１１）の間で切断され；繊維束（１０）を収容するスリーブ（１１）が巻取ホイールから取り除かれる。

スリーブ（１１）から管状フィルタケーシング（１５）に繊維束（１０）を移す前に、繊維束（１０）の一端が円形に再整形され、連続した環状領域（１３）が繊維束（１０）の外周に形成されるように（図６Ａ）、繊維束の外周上の繊維が圧縮され、一緒に溶融される（この操作はその後「熱成形」と呼ばれる）。

方法の一実施形態では、熱成形は繊維束（１０）の第２端部でも実行される。熱成形工具（１７）は、繊維束（１０）の第２端部の外周上に連続した環状領域（１８）を生成する（図６Ｃ）。

方法の一実施形態では、繊維束（１０）の直径は、熱成形時に連続した環状領域（１３、１８）（熱成形領域）内でその初期値の７０から９０％まで低減される。

一実施形態では、熱成形方法によって製造された連続する環状領域（１３、１８）は、０．１から１ｍｍ未満の厚さ、および束の長手方向に２から２０ｍｍの長さを有する。

方法の一実施形態では、熱成形は、図１に示すように、２部品工具（熱成形ジョー）によって行われる。方法の別の実施形態では、熱成形は、図３に示すように、３部品工具（熱成形ジョー）によって行われる。方法のさらに別の実施形態では、熱成形は、図５に示すように、３部品工具（熱成形ジョー）によって行われる。

一実施形態では、閉じた構成の熱成形工具（１２、１７）は、１５から４０ｍｍの範囲の直径および５から２０ｍｍの範囲の高さを有する円筒形状を有する中央空間を構成する。

本願の方法に使用するための熱成形工具（１２、１７）の個々の要素（１、２、３、４）の別の例示的な実施形態は図１から５に示される。

一実施形態では、熱成形工具は（１２、１７）はアルミニウム製であり、個々の要素（１、２、３、４）は非粘着性コーティングで被覆される。一実施形態では、コーティングは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ；テフロン（登録商標））に基づき、別の実施形態では、コーティングはシリカ系の非粘着性コーティングである。

熱成形工具（１２、１７）の個々の要素（１、２、３、４）（ジョーとも呼ばれる）は、約２５０℃から約３００℃の範囲の温度に加熱される。加熱は、当分野で既知の様々な方法で行うことができる。一実施形態では、個々のジョー（１、２、３、４）は加熱カートリッジを含む空洞を特徴付ける。別の実施形態では、加熱要素は、各ジョー（１、２、３、４）の表面に設けられる。さらに別の実施形態では、ホットプレートが各個々のジョー（１、２、３、４）の表面に配置される。

熱成形を行い、繊維束の外周上に連続した環状領域を形成するために、熱成形工具の加熱されたジョー（１、２、３、４）は、それらが互いに分離された開始位置（開いた構成）から工具のジョーが互いに接触して円筒の中央空間を画定する終了位置（閉じた構成）に移動される。実施例は、図１、３および５に示される。閉じた構成では、熱成形工具は繊維束（１０）の端部を圧縮し、その断面を、繊維束の残りの部分に比べて小径の円に成形する。繊維束（１０）の外周上の繊維が圧縮され、一緒に溶融され、それによって繊維束の外周上に連続した環状領域を形成する。ジョー（１、２、３、４）は、３から１５秒、例えば、５から１０秒の範囲の時間それらの終了位置に留まり、次いで開始位置へ戻される。

繊維束（１０）の第１端部の熱成形は図６ａに概略的に示される。熱成形工具（１２）は、繊維束（１０）の第１端部の外周上に連続した環状領域（１３）を生成する。次いで、繊維束（１０）は管状フィルタケーシング（１５）内に移される（図６ｂ）。好ましい実施形態では、管状フィルタケース（１５）は、両端にポッティングスリーブ（１６）を備える。繊維束（１０）の長さは環状ケーシング（１５）の長さよりも長く、繊維束（１０）の両端が移動後に管状ケーシング（１５）から突出する。具体的には、繊維束（１０）の熱成形領域（１３）は環状ケーシング（１５）の完全に外側にある。

方法の一実施形態では、移動は環状フィルタケーシング（１５）を通って到達し、繊維束の熱成形端（１３）をつかみ、環状ケーシング（１５）へそれを引っ張り、連続した環状領域（１３）全体を含む繊維束（１０）の端部が環状ケーシング（１５）から突出するまで引っ張り続ける移動工具（１４）、例えば、移動爪によって行われる。

繊維束（１０）の熱成形端部（１３）は、管状ケーシング（１５）への繊維束（１０）の移動を簡素化する。束の外周上の繊維端部の位置が固定されているので、繊維が束の外周から全く突出せず、ねじれおよびループの形成が回避される。また、移動工具（１４）は、外周上の全ての繊維に係合する必要はない。熱成形領域（１３）の直径が繊維束（１０）の初期直径よりも小さく、管状ケーシング（１５）の内径よりも小さい場合には、管状ケーシング（１５）へ繊維束（１０）を引っ張るのにあまり力が必要ではないので、移動はより簡単になる。これにより、繊維束の移動中に繊維が断裂するリスクが低減される。両方の要因はスクラップの減少をもたらす。

方法の一実施形態では、熱成形はまた、管状ケーシング（１５）への繊維束（１０）の移動後に管状ケーシング（１５）から突出する繊維束（１０）の第２の端部でも実行される（図６ｃ）。熱成形工具（１７）は、繊維束（１０）の第２の端部の外周上に連続した環状領域（１８）を生成する。

管状ケーシング（１５）から突出する中空糸膜の束（１０）の部分は、ポッティング材料、例えば、ポリウレタン中に繊維束（１０）の端部を埋め込むことによる管状ケーシング（１５）内での端部壁の形成を含む透析装置の製造方法の次の段階の前に、切削工具（１９）を用いて切断される（図７）。

方法の一実施形態では、繊維束（１０）の端部は、熱成形および移動工程に続いて、ブレードを用いて切断される。方法の別の実施形態では、繊維束の端部は切断され、繊維の端部は、熱成形および移動工程に続いて、ホットブレードまたはホットワイヤを用いてヒートシールされる。

繊維束（１０）の熱成形端部が切断されると、切断は連続するスライスを形成し、さもなければ多数の小さい繊維片が生成される。従って、熱成形では粒子があまり発生せず、作業場および機器の汚染が少なく、移動工程および切断工程が実施される領域ではメンテナンスがあまり必要ではない。

上述の特徴および以下に記載の特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、指定された組み合わせでだけでなく、他の組合せでまたはそのままでも使用できることが理解されるであろう。

１ 熱成形工具の要素の第１のタイプ
２ 熱成形工具の要素の第２のタイプ
３ 熱成形工具の要素の第３のタイプ
４ 熱成形工具の要素の第４のタイプ
１０ 中空糸膜の束
１１ スリーブ
１２ 第１の熱成形工具
１３ 繊維束の熱成形第１端部
１４ 移動工具
１５ 管状フィルタケーシング
１６ ポッティングスリーブ
１７ 第２の熱成形工具
１８ 繊維束の熱成形第２端部
１９ 切断工具（例えば、ブレード、ホットブレード、またはホットワイヤ）

Claims (15)

1. 管状ケーシング（１５）内に配置された中空糸膜の束（１０）を収容する毛細管透析装置の製造方法であって、束（１０）の端部を円形の断面を有するように成形することにより、中空糸膜の束（１０）の端部の外周に連続した環状領域（１３、１８）を形成し；中空糸膜の束（１０）の外周上の繊維を圧縮し、一緒に溶融することを含む該方法。
2. 連続する環状領域（１３、１８）は、０．１から１ｍｍ未満の厚さを有する請求項１に記載の方法。
3. 連続する環状領域（１３、１８）は、束（１０）の長手方向に２から１５ｍｍの長さを有する請求項１または２に記載の方法。
4. 繊維束（１０）の直径は、連続する環状領域（１３、１８）内でその初期値の７０から９０％まで低減される請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 連続する環状領域（１３、１８）は、中空糸膜の束（１０）の各端部の外周上に形成される請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 中空糸膜の束（１０）の一端の外周上に連続する環状領域（１３）が形成された後で、中空糸膜の束（１０）が管状ケーシング（１５）に移動される請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
7. 移動は、環状ケーシング（１５）を通って到達し；中空糸膜の束（１０）の連続する環状領域（１３）と係合し；環状ケーシング（１５）へ中空糸膜の束（１０）を引っ張り；連続する環状領域（１３）全体を含む中空糸膜の束（１０）の端部が環状ケーシング（１５）から突出するまで引っ張り続ける工具（１４）によって行われる請求項６に記載の方法。
8. 中空糸膜の束（１０）の両端が、移動後に管状ケーシング（１５）から突出し、管状ケーシング（１５）から突出する中空糸膜の束（１０）の部分がその後に切断される、請求項７に記載の方法。
9. 管状ケーシング（１５）から突出する中空糸膜の束（１０）の部分が、切断される前に、連続する環状領域（１８）が、中空糸膜の束（１０）の第２の端部の外周上にも形成される請求項８に記載の方法。
10. 管状ケーシング（１５）から突出する中空糸膜の束（１０）の部分が、切断されると同時に、中空糸膜の束（１０）の繊維の端部がヒートシールされる請求項８または９に記載の方法。
11. 切断およびヒートシールが、ホットブレードまたはホットワイヤを用いて行われる請求項１０に記載の方法。
12. 個々の要素が、結合して円筒状空間を構成する構成に配置することができる移動可能な個々の要素（１、２、３、４）を含む、中空糸膜の束（１０）の端部の外周上に連続する環状領域（１３、１８）を形成する装置（１２、１７）。
13. 円筒状空間が、２つの個々の要素（１）によって構成される請求項１２に記載の装置。
14. 円筒状空間が、３つの個々の要素（２、３、４）によって構成される請求項１２に記載の装置。
15. 個々の要素（１、２、３、４）が、加熱要素を特徴付ける請求項１２から１４のいずれか一項に記載の装置。

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