JP4549221B2 - 中空糸束の分散方法、および中空糸束分散装置 - Google Patents

Description

本発明は、血液浄化等に使用する中空糸型モジュールの筒型ケーシング内に中空糸束を装填するに先立って、中空糸を分散させて中空糸同士が密着することを防ぐ中空糸束の分散方法、および中空糸束分散装置に関する。

中空糸型モジュールは、筒型ケーシング（あるいは、単にケーシングと称す）の内部に中空糸束を装填すると共に、この中空糸束の両端を樹脂組成物でケーシング内面に固定（ポッティング）し、ケーシングの両端に被処理液の供給口または排出口を備えるキャップ部材をそれぞれ装着し、ケーシングの外周部両端近傍に処理液の流入口及び流出口となる接続口を設け、上記供給口から被処理液を供給して各中空糸の内部を通過する際にその外側の処理液により浄化処理を行う装置である。

そして、中空糸型モジュールの製造工程に関し、ケーシング内へ装填する前に、中空糸束をフィルムで巻いてバンドルを形成し、このバンドルを３本のローラにより押圧しながら回転し、中空糸束内の中空糸の偏りを解消する処理が提案されている（特許文献１参照）。この処理は、中空糸型モジュール（血液透析器）の被処理液（血液）接触面における処理液の残留を少なくし、中空糸型モジュールの物質除去性能のバラツキを減少させるために提案されたものである。
特開２００３−１５９３２５号公報

ところで、中空糸型モジュールに使用される中空糸は、凝固液中に製膜原液を、二重管紡糸口金を用いて芯液とともに吐出して製造される。そして、中空糸束は、中空糸を束ねて所定の長さに切断して作成され、その後、中空糸に付着した凝固液を洗浄液で洗い流したり、中空糸にグリセリン等の保護剤で処理を施したりする。このとき、保護剤が過度に付着してしまうことがあり、このまま中空糸束を乾燥すると、中空糸同士が余分な保護剤により密着してしまう。また、保護剤が微量であっても、乾燥時に起こる水素結合等により中空糸同士が密着してしまう場合もある。さらに、中空糸同士が密着状態のまま、中空糸束をケーシングに装填してポッティング工程を行うと、中空糸間に樹脂組成物が十分に浸透しない。そのため、中空糸束の端部を切除した場合に中空糸の端部において中空糸の内側と外側とが連通してしまい、中空糸型モジュールの使用時に、中空糸内を通る被処理液が中空糸の外へリークしたり、あるいは処理液が被処理液に混入したりしてしまうことになる。

そこで、特許文献１に記載された、中空糸の偏りを解消する処理方法を利用して、互いに密着した中空糸を離して分散させることが考えられる。しかしながら、この分散処理方法では、中空糸束がその中心軸を中心にして回転するため、ローラに押圧される外側部分においては中空糸が離れ易くなり分散されるのだが、中央部分（中心軸周辺の部分）においては、各ローラの回転速度を異ならせたとしても、単に回転しているだけになりがちであり、中空糸が十分に分散されず、中空糸同士が密着したまま中空糸束が筒型ケーシングに装填されて固定されるという不具合を解消できない。

また、中空糸束に圧縮空気を吹き付けて、互いに密着した中空糸同士を分散させることも考えられるが、中空糸は、高圧の圧縮空気を吹き付けると折れ曲がって損傷してしまう虞がある。中空糸が損傷して気密性が損なわれると、中空糸型モジュールの使用時に、被処理液に処理液が混入するので製品検査において不適合品として除去され、製品の歩留まりが低下することになり、特に中空糸の充填率が高い場合には顕著となる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、中空糸型モジュールの筒型ケーシング内に中空糸束を装填するに先立って、中空糸束の内側部分に配置された中空糸を十分に分散することができる中空糸束の分散方法および中空糸束分散装置を提供しようとするものである。

本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１に記載のものは、中空糸型モジュールの筒型ケーシング内に中空糸束を装填するに先立って、可撓性を有するフィルムで中空糸束を巻いてバンドルを形成し、該バンドルを押圧してフィルム内に中空糸束の中空糸を分散させる中空糸束の分散方法であって、
前記バンドルを押し潰しながら転動させて搬送する転動分散工程を経て、中空糸を分散させることを特徴とする中空糸束の分散方法である。

請求項２に記載のものは、中空糸型モジュールの筒型ケーシング内に中空糸束を装填するに先立って、可撓性を有するフィルムで中空糸束を巻いて形成されたバンドルを押圧してフィルム内に中空糸束の中空糸を分散させる中空糸束分散装置であって、
前記バンドルを転動させながら搬送する転動分散機構を備え、
該転動分散機構は、
バンドルの外周部分に当接し、この当接状態で前記バンドルを搬送する方向へ移動する搬送操作部と、該搬送操作部に対向し、バンドルの搬送方向に沿って延設された押え面材とを備え、該押え面材と搬送操作部との間隔をバンドルの太さよりも狭く設定し、
押え面材と搬送操作部との間にバンドルを配置した状態で搬送操作部を移動すると、バンドルが押し潰されながら転動するように構成されたことを特徴とする中空糸束分散装置である。

請求項３に記載のものは、前記押え面材を搬送操作部に対して進退させる押え面材進退機構を備えたことを特徴とする請求項２に記載の中空糸束分散装置である。

本発明によれば、以下のような優れた効果を奏する。
すなわち、可撓性を有するフィルムで中空糸束を巻いてバンドルを形成し、バンドルを押し潰しながら転動させて搬送する転動分散工程を経て、フィルム内に中空糸束の中空糸を分散させるので、転動分散工程により中空糸束の内側部分に配置された中空糸を効率よく確実に分散させることができる。したがって、中空糸束の内側の中空糸同士が密着状態のまま筒型ケーシングに装填されることを防ぐことができる。このことから、中空糸型モジュールのポッティング工程において、中空糸間に樹脂組成物を十分に浸透させることができ、中空糸型モジュールの使用時に、中空糸内を通る被処理液が中空糸の外へリークしたり、あるいは処理液が被処理液に混入したりしてしまうという不具合を防ぐことができる。

また、転動分散工程を行う転動分散機構に、バンドルを押し潰す押え面材を備えるとともに、押え面材を搬送操作部に対して進退させる押え面材進退機構を備えたので、バンドルの太さに対応させて転動分散機構を調整することができ、あらゆる太さのバンドルを押し潰しながら転動させて搬送して中空糸を分散させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
まず、中空糸型モジュールについて説明する。図１は、中空糸型モジュールの片半を断面図にした正面図である。
中空糸型モジュール１は、図１に示すように、筒型ケーシング２の内部に、多数の中空糸（中空糸膜）３を束ねて構成された中空糸束５を装填し、筒型ケーシング２の一方の端部（図中左端部）に、被処理液（例えば、血液）を導入する供給口６を突設したキャップ部材７を螺合装着するとともに、他方の端部（図中右端部）に、処理された血液が流出する排出口８を突設したキャップ部材９を螺合装着している。また、筒型ケーシング２内の両端部に、中空糸束５の端部をポリウレタン樹脂等の樹脂組成物により筒型ケーシング２の内面に接着固定するポッティング部１０をそれぞれ設けて封止し、筒型ケーシング２内の空間を被処理液が通る被処理液空間（各中空糸の内側）と処理液が通る処理液空間（各中空糸の外側）とに区画してある。さらに、筒型ケーシング２の外周両端部近傍に浄化処理する処理液（例えば、透析液）の流入口１３または流出口１４を設け、上記供給口６から供給する血液等の被処理液を、中空糸３を介して流入口１３から注入される透析液等の処理液により浄化処理する。

中空糸束５を構成する中空糸３は、セルロースアセテート、銅アンモニアセルロース、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ポリスルホン、ポリアミド、ポリエステル系ポリマーアロイ等、セルロース系中空繊維や合成高分子中空繊維等、適宜な材質の中空繊維を用いて形成されている。

このような構成の中空糸型モジュール１の製造工程においては、まず、凝固液中に製膜原液を、二重管紡糸口金を用いて芯液とともに吐出して中空糸３を製造し、この中空糸３を束ねて所定の長さに切断して中空糸束５を作成する。そして、この中空糸束５を洗浄して中空糸３に付着した凝固液を洗浄液で洗い流したり、中空糸３にグリセリン等の保護剤（膜透過能維持剤）で処理を施したりし、その後十分に乾燥する。次に、筒型ケーシング２内に乾燥した中空糸束５を装填すると共に、この中空糸束５の両端を樹脂組成物で筒型ケーシング２の内面に固定（ポッティング）し、筒型ケーシング２の両端に被処理液の供給口６または排出口８を備えるキャップ部材７，９をそれぞれ装着する。

ところで、中空糸束５の洗浄後、僅かではあるが保護剤が中空糸３の表面に過度に付着してしまうことがあり、このまま中空糸束５を乾燥すると、中空糸３同士が余分な保護剤により密着してしまう。また、保護剤が微量であっても、乾燥時に起こる水素結合等により中空糸３同士が密着してしまう場合もある。そこで、本実施形態では、中空糸型モジュール１の筒型ケーシング２内に中空糸束５を装填するに先立って、可撓性を有するフィルム１８で乾燥後の中空糸束５を巻いてバンドル１９を形成し（図３および図４参照）、該バンドル１９を、手で押圧したり、中空糸束分散装置２１を用いて押圧したりしてフィルム１８内に中空糸束５の中空糸３を分散させて、中空糸３同士の密着を解消している。以下、主に中空糸束５の中央部分に配置された中空糸３同士の密着を解消するための中空糸束分散装置２１について説明する。
なお、中空糸束分散装置２１にて分散処理を施されるバンドル１９は、フィルム１８をある程度弛ませた状態で中空糸束５へ巻き付けたものであることが好ましい。例えば、フィルム１８が中空糸束５の太さの約１０％増しの太さで筒を形成するように巻き付けることが好適である。

中空糸束分散装置２１は、図２に示すように、バンドル１９を転動させながら搬送する転動分散機構２３により構成されている。転動分散機構２３は、バンドル１９を載置することによりその外周部分に当接し、この当接状態でバンドル１９を搬送する方向（図中左方向）へ移動する搬送操作部（ベルトコンベア）３３と、該搬送操作部３３の上部に対向し、バンドル１９の搬送方向に沿って延設された押え面材３４とを備え、該押え面材３４と搬送操作部３３との間の空間（すなわち搬送空間部３５）をバンドル１９の太さよりも狭く設定、好ましくは、搬送空間部３５の上下幅をバンドル１９の太さの約８０〜９０％の寸法となるように設定して構成されている。

搬送操作部３３は、バンドル１９の全長よりも広い幅を有するポリウレタン製の無端ベルト３８と、この無端ベルト３８を掛け渡す両端の搬送操作ローラ３９と、一方の搬送操作ローラ３９を回転駆動するモータ等の搬送駆動源（図示せず）とにより構成され、搬送駆動源を駆動することにより無端ベルト３８の上部をバンドル１９の搬送方向（図中左方向）へ移動する。

押え面材３４は、搬送操作部３３の無端ベルト３８の下流寄り（図中左寄り）の上方に、無端ベルト３８の上面と略平行となる状態で配置され、バンドル１９の全長よりも広い幅を有して形成されている。また、押え面材３４の上部には、当該押え面材３４を上下動させて搬送操作部３３に対して進退させる押え面材進退機構４１を備え、押え面材３４と搬送操作部３３の無端ベルト３８との間隔（搬送空間部３５）をバンドル１９の太さに対応させて変化でき、バンドル１９の太さが変わったとしても搬送空間部３５をバンドル１９の太さよりも狭く設定できるように構成されている（図２（ｂ）参照）。そして、押え面材３４のうち無端ベルト３８の上流側に対向する部分（図中右側部）には、端部（右端部）から押え面材３４の長手方向へ向けて次第に下り傾斜した導入部４２を形成し、該導入部４２と無端ベルト３８との間の空間、すなわちバンドル１９を受け入れる入口がバンドル１９の太さよりも広く設定され、バンドル１９の搬送方向（無端ベルト３８の移動方向）へ向けて次第に狭くなるように構成されている。さらに、押え面材３４の下面（無端ベルト３８と対向する面）には、シリコンシート等のすべり防止材（図示せず）を備えている。
なお、本実施形態では搬送空間部３５の長さを２６０ｍｍに設定している。また、搬送空間部３５は、バンドル１９が２〜４回転できる程度の長さに設定することが好ましい。

このような構成を備えた中空糸束分散装置２１を用いてバンドル１９内の中空糸束５の中空糸３を分散させるには、まず、作業員が手でバンドル１９の外側をフィルム１８の上から押圧し、中空糸束５のうち外周部分に配置された中空糸３を揉み解して分散し、この外周部分の中空糸３同士の密着を解消する。中空糸束５の外周部分の中空糸３を分散したならば、このバンドル１９を転動分散機構２３の搬送操作部３３の上流側（図中右側）へ載置し（図２（ａ）および図３（ａ）参照）、搬送操作部３３を作動して無端ベルト３８を搬送方向へ所定速度（例えば、３．２６ｍ／ｍｉｎ）で移動し、バンドル１９を搬送空間部３５へ向けて搬送する。そして、バンドル１９が導入部４２と搬送操作部３３との間に入り込んで搬送空間部３５へ到達すると、このバンドル１９は、図３（ｂ）に示すように、押え面材３４と搬送操作部３３との間に挟まれて押し潰された状態となる。この状態で搬送操作部３３をさらに作動すると、バンドル１９の下部が無端ベルト３８とともに搬送方向へ移動し、バンドル１９の上部が押え面材３４に止められて、バンドル１９が押し潰されながら転動する（転動分散工程）。

この転動分散工程では、転動するバンドル１９内において、中空糸束５の中央部分よりも外方に位置する中空糸３（例えば、中空糸束５の外周部分に位置する中空糸３）が、図３（ｃ）〜（ｆ）に示すように、フィルム１８からの距離を大きく変化させることなく、フィルム１８とともに回転し、押し潰されたバンドル１９の外周形状（具体的には長円形状）に沿って移動する。したがって、バンドル１９内の中空糸束５のうち、外周部分に位置する中空糸３は、この転動分散工程においては分散の作用を受け難い。

しかしながら、図３（ｇ）に示すように、中空糸束５の中央部分５ａについては、中空糸束５の上下方向の略中央を境界にして、下半部分に配置される中空糸３がバンドル１９の搬送方向と同じ方向（図中左方向）へ移動し、上半部分に配置される中空糸３がバンドル１９の搬送方向とは反対の方向（図中右方向）へ移動する。したがって、中空糸束５の中央部分５ａには、保護剤等により密着した中空糸３同士を引き離すのに十分な剪断力が発生し、この剪断力により、中空糸束５の中央部分５ａに配置される中空糸３が十分に分散される。

そして、バンドル１９が搬送空間部３５から排出されると、このバンドル１９は、中空糸束５やフィルム１８の復元弾性力により再び略真円状の断面を呈する円筒形状に戻り、さらに、搬送方向へ搬送すると、搬送操作部３３の端部から落下し、下方に配置されたバンドル回収箱（図示せず）へ回収される。

このようにして中空糸束分散装置２１によりバンドル１９を分散処理すると、転動分散工程により中空糸束５の内側部分（中央部分５ａ）に配置された中空糸３同士の間に剪断力を発生させて中空糸３を効率よく確実に分散させることができる。したがって、中空糸束５の内側の中空糸３同士が密着状態のまま筒型ケーシング２に装填されることを防ぐことができる。このことから、中空糸型モジュール１のポッティング工程において、中空糸３間に樹脂組成物を十分に浸透させることができ、中空糸型モジュール１の使用時に、中空糸３内を通る被処理液が中空糸３の外へリークしたり、あるいは処理液が被処理液に混入したりしてしまうという不具合を防ぐことができる。

また、中空糸束分散装置２１は、転動分散機構２３に押え面材進退機構４１を備えているので、バンドル１９の太さに対応させて転動分散機構２３を調整することができ、あらゆる太さのバンドル１９を押し潰しながら転動させて搬送して中空糸を分散させることができる。

なお、本実施形態では、作業員の手でバンドル１９を押圧することで、中空糸束５の外周部分の中空糸３を分散させたが、本発明はこれに限定されない。例えば、３本以上の押圧ローラを備えた回転分散機構（図示せず）を備え、該回転分散機構の押圧ローラによりバンドルを囲んで押圧し、この押圧状態で押圧ローラを回転してバンドル１９内の中空糸束５の外周部分の中空糸３を分散してもよい。

ところで、上記実施形態では、転動分散機構２３の上部に押え面材３４を配置するとともに、下部に搬送操作部３３を配置したが、本発明はこれに限定されず、転動分散機構２３の上部に搬送操作部３３を配置するとともに、下部に押え面材３４を配置し、押え面材３４の上面と、搬送操作部３３の無端ベルト３８のうち押え面材３４に対向する部分との間にバンドル１９を供給し、搬送操作部３３を作動してバンドル１９を押し潰しながら転動して搬送してもよい。

さらに、図４に示すように、転動分散機構４７を上下に並べて配置した２つの搬送操作部４８，４９で構成し、上側搬送操作部４８の無端ベルト５０の下部（本発明における押え面材に相当）と、下側搬送操作部４９の無端ベルト５１の上部とを対向させて、バンドル１９の太さよりも狭い搬送空間部５２を形成してもよい。そして、この実施形態における転動分散機構４７では、下側搬送操作部４９の無端ベルト５１の上部をバンドル１９の搬送方向へ移動するとともに、上側搬送操作部４８の無端ベルト５０の下部をバンドル１９の搬送方向とは反対方向へ移動し、下側搬送操作部４９の無端ベルト５１の移動速度を上側搬送操作部４８の無端ベルト５０の移動速度よりも速い速度で設定し、この状態で搬送空間部５２にバンドル１９を送り込むと、搬送空間部５２内でバンドル１９を押し潰しながら転動して搬送することができる。さらに、各搬送操作部の無端ベルトの移動速度を調整すれば、バンドル１９の転動回数を増減したり、バンドル１９の搬送速度を増減したりすることができる。したがって、中空糸束５の中空糸３の密着度合いに応じて転動分散工程の設定（例えば、バンドル１９の転動回数や転動時間）を変化させることができる。また、長大な搬送操作部を備えることなく、転動分散工程の設定を調整可能な転動分散機構４７を実現することができ、中空糸束分散装置２１の小型化を図ることができる。

なお、上記実施形態では、転動分散機構２３，４７は、バンドル１９を横方向へ搬送するように構成されたが、本発明はこれに限定されず、例えば、搬送操作部３３および押え面材３４（あるいは２つの搬送操作部４８，４９）を縦向きに配置して搬送空間部３５（あるいは搬送空間部５２）を縦長に形成し、バンドル１９を縦方向へ搬送するように構成してもよい。このようにして縦長な転動分散機構２３，４７を構成すれば、中空糸束分散装置２１の設置スペースを縮小することができて好適である。

中空糸型モジュールの片半を断面図にした概略図である。 （ａ）は中空糸束分散装置の概略図、（ｂ）は押え面材進退機構により位置を調整した押え面材の拡大概略図である。 転動分散機構におけるバンドルの状態図であり、（ａ）は搬送操作部上に載置された状態図、（ｂ）は押え面材に押し潰された状態図、（ｃ）は（ｂ）から９０度転動した状態図、（ｄ）は（ｂ）から１８０度転動した状態図、（ｅ）は（ｂ）から２７０度転動した状態図、（ｆ）は（ｂ）から３６０度転動した状態図、（ｇ）は転動中の中空糸束の中央部分の状態図である。 ２つの搬送操作部により構成された転動分散機構の概略図である。

符号の説明

１ 中空糸型モジュール
２ 筒型ケーシング
３ 中空糸
５ 中空糸束
６ 供給口
７ キャップ部材
８ 排出口
９ キャップ部材
１０ ポッティング部
１３ 流入口
１４ 流出口
１８ フィルム
１９ バンドル
２１ 中空糸束分散装置
２３ 転動分散機構
３３ 搬送操作部
３４ 押え面材
３５ 搬送空間部
３８ 無端ベルト
３９ 搬送操作ローラ
４１ 押え面材進退機構
４２ 導入部
４７ 転動分散機構
４８ 上側搬送操作部
４９ 下側搬送操作部
５０ 無端ベルト
５１ 無端ベルト
５２ 搬送空間部

Claims (3)

1. 中空糸型モジュールの筒型ケーシング内に中空糸束を装填するに先立って、可撓性を有するフィルムで中空糸束を巻いてバンドルを形成し、該バンドルを押圧してフィルム内に中空糸束の中空糸を分散させる中空糸束の分散方法であって、
   前記バンドルを押し潰しながら転動させて搬送する転動分散工程を経て、中空糸を分散させることを特徴とする中空糸束の分散方法。
2. 中空糸型モジュールの筒型ケーシング内に中空糸束を装填するに先立って、可撓性を有するフィルムで中空糸束を巻いて形成されたバンドルを押圧してフィルム内に中空糸束の中空糸を分散させる中空糸束分散装置であって、
   前記バンドルを転動させながら搬送する転動分散機構を備え、
   該転動分散機構は、
   バンドルの外周部分に当接し、この当接状態で前記バンドルを搬送する方向へ移動する搬送操作部と、該搬送操作部に対向し、バンドルの搬送方向に沿って延設された押え面材とを備え、該押え面材と搬送操作部との間隔をバンドルの太さよりも狭く設定し、
   押え面材と搬送操作部との間にバンドルを配置した状態で搬送操作部を移動すると、バンドルが押し潰されながら転動するように構成されたことを特徴とする中空糸束分散装置。
3. 前記押え面材を搬送操作部に対して進退させる押え面材進退機構を備えたことを特徴とする請求項２に記載の中空糸束分散装置。
   

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