JP2024076499A - Purification Module - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、ケースの端部、担体の外表面、及び、ヘッダーの内表面、で分画される所定の空間における被処理流体の滞留部が極小化された、効率性かつ安全性の高い浄化モジュールを提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、円筒状のケースと、該ケース内部に充填され、その一部が該ケースの端面から延出した、担体と、上記ケースの端部と、上記延出した担体とを覆う、ヘッダーと、を備え、上記ヘッダーは、上記担体の長手方向の表面に相対する側面部と、上記担体の径方向の表面に相対する閉塞部と、上記側面部と上記閉塞部との間に位置する境界部と、にそれぞれ分画され、上記ヘッダーにおける上記側面部と上記延出した担体との間に形成される空間をA1、上記ヘッダーにおける上記閉塞部と上記延出した担体との間に形成される空間をA2、とするとき、上記A1と上記A2とが連通している浄化モジュールを提供する。【選択図】図1[Problem] The present invention aims to provide a purification module that is highly efficient and safe, in which the stagnation of the treated fluid in a predetermined space partitioned by the end of the case, the outer surface of the carrier, and the inner surface of the header is minimized. [Solution] The present invention provides a purification module comprising a cylindrical case, a carrier filled inside the case and partly extending from the end face of the case, and a header covering the end of the case and the extended carrier, the header being partitioned into a side portion facing the longitudinal surface of the carrier, a closing portion facing the radial surface of the carrier, and a boundary portion located between the side portion and the closing portion, and where A1 is the space formed between the side portion of the header and the extended carrier, and A2 is the space formed between the closing portion of the header and the extended carrier, A1 and A2 are in communication with each other. [Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、浄化モジュールに関する。 The present invention relates to a purification module.
浄化モジュールは、内部に充填された担体の特性を利用して、被処理流体中の対象物質を除去するために用いられる。浄化モジュールは一般的に上記の担体以外に、円筒状のケースと、該ケースの端部に配置されるヘッダーと、からなる。 Purification modules are used to remove target substances from the fluid being treated by utilizing the properties of the carrier packed inside. In addition to the carrier, purification modules generally consist of a cylindrical case and a header placed at the end of the case.
担体としては中実又は中空の多孔質繊維、すなわち、中実糸や中空糸が選択されることが多いが、これら多孔質繊維を束にしてケースの内部に高密に充填する場合には、ケースの軸方向の長さよりも長い多孔質繊維を束にしてケース内に挿入し、その後、ケースの端面から延出した余剰の多孔質繊維をカットする手法が通常である。しかしケースの破損等を回避するためには、多孔質繊維の束、つまり担体がケースの端面から一切延出しないようにカットをすることは不可能であり、ケースの端面から多少の担体が延出した状態となる。 Solid or hollow porous fibers, i.e. solid threads or hollow threads, are often selected as carriers, but when these porous fibers are bundled and densely packed inside the case, the usual method is to bundle porous fibers longer than the axial length of the case and insert them into the case, then cut off the excess porous fibers that extend beyond the end face of the case. However, in order to avoid damage to the case, it is impossible to cut the bundle of porous fibers, i.e. the carrier, so that none of it extends beyond the end face of the case, and some of the carrier ends up extending beyond the end face of the case.
この場合ヘッダーは、ケースの端部と、多少延出した担体と、の双方を覆うように配置されるが、その配置の際に担体を押し潰すこと等が無いよう、担体よりも大きめの、若干の余裕ある内径に設計されることが通常である。 In this case, the header is positioned to cover both the end of the case and the slightly extended carrier, but it is usually designed with an inner diameter that is larger than the carrier and with a little leeway so as not to crush the carrier during placement.
上記のようにケース端部から延出した担体、及び、大きめに設計されたヘッダーを備える浄化モジュールが構成された結果として、該浄化モジュールは、ケースの端部、担体の外表面、及び、ヘッダーの内表面、で分画される、所定の空間を有することとなる。 As a result of constructing a purification module with a carrier extending from the end of the case and a header designed to be larger as described above, the purification module has a predetermined space that is partitioned by the end of the case, the outer surface of the carrier, and the inner surface of the header.
例えば特許文献1には、このような空間を有する浄化モジュールが開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a purification module having such a space.
しかしながら上記のように形成された空間では、被処理流体の滞留部が生じ、例えば被処理流体が血液である場合には滞留部での凝固が懸念される等、浄化モジュールが奏する浄化作用に悪影響を与えかねないのが現状であった。 However, in the space formed as described above, stagnation of the treated fluid occurs, and if the treated fluid is blood, for example, there is a concern that it may clot in the stagnation area, which may adversely affect the purification action of the purification module.
そこで本発明は、上記空間における被処理流体の滞留部が極小化された、効率性かつ安全性の高い浄化モジュールを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a purification module that is highly efficient and safe, in which the stagnation area of the treated fluid in the above space is minimized.
上記課題を解決するために、本発明は、円筒状のケースと、該ケース内部に充填され、その一部が上記ケースの端面から延出した、担体と、上記ケースの端部と、上記延出した担体とを覆う、ヘッダーと、を備え、上記ヘッダーは、上記担体の長手方向の表面に相対する側面部と、上記担体の径方向の表面に相対する閉塞部と、上記側面部と上記閉塞部との間に位置する境界部と、にそれぞれ分画され、上記ヘッダーにおける上記側面部と上記延出した担体との間に形成される空間をA1、上記ヘッダーにおける上記閉塞部と上記延出した担体との間に形成される空間をA2、とするとき、上記A1と上記A2とが連通している浄化モジュールを提供する。 To solve the above problems, the present invention provides a purification module that includes a cylindrical case, a carrier filled inside the case and partially extending from the end face of the case, and a header that covers the end of the case and the extended carrier, the header being divided into a side portion facing the longitudinal surface of the carrier, a blocking portion facing the radial surface of the carrier, and a boundary portion located between the side portion and the blocking portion, and where A1 is the space formed between the side portion of the header and the extended carrier, and A2 is the space formed between the blocking portion of the header and the extended carrier, A1 and A2 are in communication.
本発明によれば、極めて簡便な構造により浄化モジュール内部に形成される空間の形状を好適化することができ、その結果として、信頼性及び安全性等が顕著に向上した浄化モジュールを提供することができる。 The present invention makes it possible to optimize the shape of the space formed inside the purification module with an extremely simple structure, and as a result, it is possible to provide a purification module with significantly improved reliability, safety, etc.
本発明のモジュールは、円筒状のケースを備えることを必要とする。 The module of the present invention requires a cylindrical case.
円筒状のケースの材質としては、例えば、樹脂又は金属が挙げられる。中でも本発明の浄化モジュールの被処理流体が血液である場合には、使い捨てとなるため樹脂が好ましい。樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル又はアクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)が挙げられる。 Materials for the cylindrical case include, for example, resin or metal. Among them, when the fluid to be treated by the purification module of the present invention is blood, resin is preferred because it is disposable. Examples of resins include polypropylene, polyethylene, polycarbonate, polystyrene, polyvinyl chloride, and acrylonitrile butadiene styrene (ABS).
本発明のモジュールは、上記ケース内部に充填され、その一部が該ケースの端面から延出した、担体を備えることを必要とする。 The module of the present invention requires a carrier that is filled inside the case and partially extends beyond the end face of the case.
ここで「ケースの端面」とは、上記ケースの最端部における、ケースの軸方向に対し垂直な方向の面をいう。 Here, "end face of the case" refers to the face at the extreme end of the case that is perpendicular to the axial direction of the case.
円筒状のケース内部に充填される担体としては、例えば、複数の糸を束ねた糸束、又は、複数のビーズが挙げられるが、大きな表面積を確保でき、かつ流路抵抗が制御し易い、糸束が好ましく、多孔質繊維を束ねた糸束がより好ましい。 The carrier filled inside the cylindrical case can be, for example, a bundle of multiple threads or multiple beads. However, a bundle of threads is preferred because it can secure a large surface area and the flow resistance is easy to control, and a bundle of threads made of porous fibers is even more preferred.
担体となる糸束を構成する多孔質繊維、又は、ビーズの材質としては、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールエーテルスルホン、ポリプロピレン、ポリスルチレン、ポリカーボネート、セルロース、セルローストリアセテート又はエチレン-ビニルアルコール共重合体が挙げられる。中でも本発明の浄化モジュールの被処理流体が血液である場合には、タンパク質の吸着特性を有する、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル又はセルロースが好ましい。なお多孔質繊維の形態としては、中空糸もしくは中実糸又はその組み合わせ(混合)のいずれも構わない。 Examples of materials for the porous fibers or beads that make up the bundle of fibers that serves as the carrier include polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, polysulfone, polyethersulfone, polyarylethersulfone, polypropylene, polysulthylene, polycarbonate, cellulose, cellulose triacetate, and ethylene-vinyl alcohol copolymer. Among these, when the fluid to be treated by the purification module of the present invention is blood, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, or cellulose, which have protein adsorption properties, are preferred. The form of the porous fibers may be either hollow fibers or solid fibers, or a combination (mixture) of these.
担体となる糸束を構成する多孔質繊維の径(中空糸の場合は糸内径、中実糸の場合は糸外径)は、浄化性能を維持しつつ製造時の破損等を回避するため、10~1000μmが好ましく、20~400μmがより好ましく、50~190μmがさらに好ましい。 The diameter of the porous fibers that make up the bundle of fibers that serves as the carrier (inner diameter in the case of hollow fibers, outer diameter in the case of solid fibers) is preferably 10 to 1000 μm, more preferably 20 to 400 μm, and even more preferably 50 to 190 μm, in order to avoid damage during manufacturing while maintaining purification performance.
本発明の浄化モジュールは、上記ケースの端部と、上記延出した担体とを覆う、ヘッダーを備えることを必要とする。 The purification module of the present invention requires a header that covers the end of the case and the extended carrier.
ヘッダーは、ケースの端部と、延出した担体との双方を覆うように配置されるが、その際に担体を押し潰すこと等が無いよう、担体よりも大きな内径に設計される。ヘッダーの材質としては、円筒状のケースと同様のものが好ましい。 The header is positioned to cover both the end of the case and the extended carrier, but is designed with an inner diameter larger than the carrier so as not to crush the carrier. The header is preferably made of the same material as the cylindrical case.
本発明の浄化モジュールが備えるヘッダーは、上記担体の長手方向の表面に相対する側面部と、上記担体の径方向の表面に相対する閉塞部と、上記側面部と上記閉塞部との間に位置する境界部と、にそれぞれ分画される。そして本発明の浄化モジュールにおいては、上記ヘッダーにおける上記側面部と上記延出した担体との間に形成される空間をA1、上記ヘッダーにおける上記閉塞部と上記延出した担体との間に形成される空間をA2、とする。 The header of the purification module of the present invention is divided into a side portion facing the longitudinal surface of the carrier, a blocking portion facing the radial surface of the carrier, and a boundary portion located between the side portion and the blocking portion. In the purification module of the present invention, the space formed between the side portion of the header and the extended carrier is designated as A1, and the space formed between the blocking portion of the header and the extended carrier is designated as A2.
本発明のモジュールでは、上記A1と上記A2とが連通していることを必要とする。A1とA2とが連通することで、これらの空間でそれぞれ生じる被処理流体の滞留部を低減化することができる。 In the module of the present invention, it is necessary that A1 and A2 are in communication with each other. By having A1 and A2 in communication with each other, it is possible to reduce the stagnation of the treated fluid that occurs in each of these spaces.
本発明の浄化モジュールが備えるヘッダーにおける上記境界部の内表面には、上記担体の径方向の外側に向けて直径が拡大する、テーパー部が設けられることが好ましい。そのようなテーパー部が設けられることで、上記A1と上記A2とが連通して形成された空間における被処理流体の滞留部を、より低減化することができる。 The inner surface of the boundary portion in the header of the purification module of the present invention is preferably provided with a tapered portion whose diameter expands toward the outside in the radial direction of the carrier. By providing such a tapered portion, it is possible to further reduce the stagnation of the treated fluid in the space formed by the communication between A1 and A2.
上記のようなテーパー部の角度は一定でも構わないし、途中で変化しても構わない。また、上記のようなテーパー部は上記ヘッダー境界部の内表面に連続的に設けても構わないし、間欠的に設けても構わない。なお間欠的にテーパー部を設ける場合には、上記A1と上記A2とが連通して形成された空間における被処理流体の流れが円滑なものとなるよう、テーパー部同士が互いに等間隔に設けられることが好ましい。 The angle of the tapered portion as described above may be constant or may change along the way. The tapered portion as described above may be provided continuously or intermittently on the inner surface of the header boundary portion. When the tapered portion is provided intermittently, it is preferable that the tapered portions are provided at equal intervals so that the flow of the treated fluid in the space formed by the communication between A1 and A2 is smooth.
本発明の浄化モジュールが備えるヘッダーにおける上記境界部の内表面は、上記担体の径方向の外側に向けて直径が拡大する、テーパーであることが好ましい。すなわち、上記境界部の内表面の全領域に亘って、テーパーが設けられていることが好ましい。そのようなテーパーが設けられることで、上記A1と上記A2とが連通して形成された空間における被処理流体の滞留部を、さらに低減化することができる。 The inner surface of the boundary portion in the header of the purification module of the present invention is preferably tapered, with the diameter expanding toward the outside in the radial direction of the carrier. In other words, it is preferable that the inner surface of the boundary portion is tapered over the entire area. By providing such a taper, it is possible to further reduce the stagnation area of the treated fluid in the space formed by the communication between A1 and A2.
上記のようなテーパー部又はテーパーは、被処理流体の流入口側のヘッダーと流出口側のヘッダーとの両方に設けても構わないし、一方にのみに設けても構わない。 The tapered portion or taper as described above may be provided on both the header on the inlet side of the treated fluid and the header on the outlet side, or on only one side.
本発明の浄化モジュールが備えるヘッダーは、上記テーパー部又は上記テーパーを含む部材H1と、それ以外の部材H2とから構成されることが好ましい。テーパー部又はテーパーが別部材とされることで、テーパー部又はテーパーの成型や調整が容易となり、かつ、別部材である部材H1に別途の機能を付与することも可能となる。 The header provided in the purification module of the present invention is preferably composed of a member H1 including the tapered portion or the taper, and another member H2. By making the tapered portion or taper a separate member, it becomes easier to mold and adjust the tapered portion or taper, and it is also possible to impart a separate function to the separate member H1.
上記部材H1は、上記担体の径方向の表面に当接するフィルター部を含むことが好ましい。部材H1がフィルター部を含むこと、すなわち上記テーパーを含む部材H1にフィルターとしての機能を付与することで、上記A1と上記A2とが連通して形成された空間における被処理流体の滞留部を低減化しつつ、担体へ流入又は担体から流出する被処理流体の流れを、より好適化することができる。なお例えば担体が糸束である場合において、フィルター部に担体の漏出防止の機能を付与するには、フィルター部の目開きを糸(多孔質繊維)の径(中空糸の場合は糸内径、中実糸の場合は糸外径)よりも小さくすればよい。 It is preferable that the member H1 includes a filter portion that abuts against the radial surface of the carrier. By including the filter portion in the member H1, that is, by providing the member H1 including the taper with a filter function, it is possible to reduce the stagnation of the treated fluid in the space formed by the communication between the above A1 and the above A2, while optimizing the flow of the treated fluid flowing into or out of the carrier. For example, when the carrier is a bundle of fibers, the filter portion can be provided with the function of preventing leakage of the carrier by making the mesh size of the filter portion smaller than the diameter of the fibers (porous fibers) (inner diameter of the fibers in the case of hollow fibers, outer diameter of the fibers in the case of solid fibers).
上記フィルター部を含む部材H1は、被処理流体の流入口側のヘッダーと流出口側のヘッダーとの両方に設けても構わないし、一方にのみに設けても構わない。 The member H1 including the filter section may be provided on both the header on the inlet side of the treated fluid and the header on the outlet side of the treated fluid, or on only one side.
上記フィルター部を含む部材H1の材質としては、円筒状のケース及びヘッダーと同様のものが好ましい。 The material of the member H1 including the filter section is preferably the same as that of the cylindrical case and header.
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Below, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の浄化モジュールの一実施形態を例示する縦断面図である。浄化モジュール100は、円筒形状のケース101と、ケース101の内部に充填され、その一部が該ケースの端面から延出した、担体102と、ケース101の両端部と、それぞれ延出した担体102とを覆う、二個のヘッダー200とを備えており、各々のヘッダー200には、浄化モジュールの内部に通じる連通口が設けられている。浄化モジュールの使用方法は特に限定されないが、例えば、一方の連通口を被処理流体の流入口201とし、また他方の連通口を被処理流体の流出口202とすることができる。
Figure 1 is a vertical cross-sectional view illustrating one embodiment of the purification module of the present invention. The
ケース101とヘッダー200とは、気密性が保たれるように互いに接合されることが好ましい。ケース101とヘッダー200との接合の手段としては、例えば、ねじ込み、超音波溶着による融着、接着剤を用いた接着、又は、それらの組み合わせが挙げられるが、簡易な超音波融着が好ましい。なお気密性を高めるため、ケース101とヘッダー200との間にOリングなどの弾性体を配置しても構わない。
The
ヘッダー200は、閉塞部203と、側面部204と、境界部205とにそれぞれ分画され、側面部204と延出した担体102との間に形成される空間A1(301)と、閉塞部203と延出した担体102との間に形成される空間をA2(302)とが、連通している。
The
図2は、本発明の浄化モジュールが備えるヘッダーに設けられた、テーパー部又はテーパーの複数例を示す部分縦断面図である。境界部205の内表面には、担体102の径方向の外側に向けて直径が拡大するテーパー部208が設けられているか、境界部205の内表面が、担体102の径方向の外側に向けて直径が拡大するテーパー208となっている。
Figure 2 is a partial vertical cross-sectional view showing several examples of tapered portions or tapers provided in a header included in the purification module of the present invention. The inner surface of the
図3は、半発明の浄化モジュールが備えるヘッダーに設けられた、テーパー部又はテーパーの構成の複数例を示す部分縦断面図である。ヘッダー200はテーパー部又はテーパーを含む部材H1(206)と、それ以外の部材H2(207)とから構成されている。
Figure 3 is a partial vertical cross-sectional view showing several examples of tapered portions or taper configurations provided in the header of the semi-inventive purification module. The
本発明の浄化モジュールは、水又は血液等の浄化に用いることができる。 The purification module of the present invention can be used to purify water, blood, etc.
100 浄化モジュール
101 ケース
102 担体
200 ヘッダー
201 流入口
202 流出口
203 閉塞部
204 側面部
205 境界部
206 部材H1
207 部材H2
208 テーパー部又はテーパー
301 空間A1
302 空間A2
100
207 Member H2
208 Tapered portion or taper 301 Space A1
302 Space A2
Claims (5)
該ケース内部に充填され、その一部が該ケースの端面から延出した、担体と、
前記ケースの端部と、前記延出した担体とを覆う、ヘッダーと、を備え、
前記ヘッダーは、前記担体の長手方向の表面に相対する側面部と、前記担体の径方向の表面に相対する閉塞部と、前記側面部と前記閉塞部との間に位置する境界部と、にそれぞれ分画され、
前記ヘッダーにおける前記側面部と前記延出した担体との間に形成される空間をA1、
前記ヘッダーにおける前記閉塞部と前記延出した担体との間に形成される空間をA2、とするとき、
前記A1と前記A2とが連通している、浄化モジュール。 A cylindrical case,
a carrier filled inside the case and partly extending beyond an end face of the case;
a header covering the end of the case and the extended carrier;
The header is divided into a side portion facing a longitudinal surface of the carrier, a closing portion facing a radial surface of the carrier, and a boundary portion located between the side portion and the closing portion,
A1 is a space formed between the side portion of the header and the extended carrier,
When the space formed between the blocking portion of the header and the extended carrier is defined as A2,
A purification module, in which A1 and A2 are in communication with each other.
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