JPH09266947A

JPH09266947A - 透析用中空糸膜およびモジュール

Info

Publication number: JPH09266947A
Application number: JP8015496A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Omichi; 高弘大道; Takuro Yoneda; 卓郎米田; Takeyuki Kawaguchi; 武行川口
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1996-04-02
Filing date: 1996-04-02
Publication date: 1997-10-14

Abstract

(57)【要約】【課題】血液浄化に有効な透析用中空糸膜および該中
空糸膜を用いた、偏流やつぶれ糸（変形糸）等の問題の
ないモジュールを提供する。【解決手段】複数個（好ましくは３〜８個）のフィン
を有し、かつクリンプが付与された中空糸膜であって、
しかも、該中空糸膜におけるフィンの高さおよび幅、ク
リンプの周期および振幅、ならびに中空糸膜の内径およ
び膜厚を、特定範囲内に選定することによって、モジュ
ール内での偏流や糸つぶれのない中空糸膜を得る。該中
空糸膜を４０〜５５％の充填率で収納したモジュール
は、優れた透析性能を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は血液浄化に有効な透
析用中空糸膜および該中空糸膜を用いた透析用モジュー
ルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】中空糸膜モジュールにおける血液透析に
おいては、その透析性能は基本的に膜の物質透過係数で
支配されるが、その透過係数の高い低分子の透過に関し
ては、透析液の偏流特性がその透析性能を大きく左右す
る。従って、高い低分子透析性能を得るためには、モジ
ュールの偏流を抑制する必要がある。

【０００３】モジュールの透析液偏流を抑制する方法と
して、中空糸膜間の密着を抑制するために、中空糸膜間
にスペーサ・ヤーン類を配置する方法が知られている
（特公昭５９―１８０８４号、特開昭６０―２４４３０
４号、特開平２―１４０１７２号、特開平４―２２７０
号）。この場合、その製造工程が複雑となりコストアッ
プとなるばかりでなく、スペーサ・ヤーンの配置によ
り、モジュール内の糸の充填本数が低下するためにモジ
ュールサイズが大きくなる問題点を有していた。

【０００４】この問題を解決する方法として、捲縮加工
に代表されるような中空糸膜にクリンプを付与する方法
がすでに提案されている（特開昭５７―１９４００７
号、特公平３―６９５７３号、特公平５―１２０１３号
など）。しかし、クリンプのみで透析液偏流を防止しよ
うとする場合、該中空糸のクリンプ度をかなり上げない
と十分な偏流防止効果が得られない。そして、その程度
まで十分なクリンプを付与しようとすると、そのクリン
プ付与操作により残血等の原因となる変形糸（つぶれ
糸）が生じやすい問題点を有していた。

【０００５】一方、この問題点を解決するもう一つの方
法として、中空糸膜外周にフィンを付与する方法が知ら
れている（特開昭６１―１１９２７４号、特開昭６１―
１２０６０６号、特開昭６１―２７４７０６号、特開昭
６１―２９０９６０号など）。中空糸膜へのフィンの付
与は偏流防止に有効であるが、そのフィンの数および形
状を最適化しても、十分にクリンプを付与した中空糸レ
ベルまで、偏流防止効果を発揮することは困難であっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の主たる目的
は、十分な偏流防止効果を有し、しかも変形糸の発生の
問題のない新規な中空糸膜およびこれを用いた有用な透
析用モジュールを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、フィンを有する中
空糸膜に、緩い特定のクリンプを付与することで、変形
糸等の問題を生ずることなく、フィンとクリンプの相乗
効果により極めて優れた偏流防止効果を発揮させること
を見い出し、本発明の完成に至った。

【０００８】すなわち、本発明の一つは、クリンプが付
与されかつ糸長方向に伸びた複数個のフィンを糸の外周
に形成した透析用中空糸膜であって、該フィンの高さお
よび幅はいずれもフィンのない部分の平均膜厚の１／２
〜３倍であり、かつ該中空糸膜のクリンプの周期が１０
〜３０ｍｍ、振幅が０．１〜０．９ｍｍで、次式（１）
で定義されるクリンプ度が１００〜３００％であり、か
つ該中空糸膜の内径は１００〜３００μｍであり、また
該中空糸膜厚は１０〜６０μｍであることを特徴とする
透析用中空糸膜に関するものである。

【０００９】

【数１】クリンプ度＝［振幅／周期］×１００％ …（１）

【００１０】また、本発明の今一つは、クリンプが付与
されかつ糸長方向に伸びた複数個のフィンを糸の外周に
形成した透析用中空糸を収納したモジュールであって、
該中空糸の変形糸率が０．５％以下で、かつ該モジュー
ルにおけるリンの偏流値が１．５ｍ²の膜面積で１０ｍ
ｌ／分以下であることを特徴とする透析用中空糸膜モジ
ュールに関するものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の中空糸膜は、糸の外周
（外壁）に糸長方向に連続したフィン（凸部）を複数個
有するものであり、該フィンの数としては、３〜８個が
好ましく、実質的に等間隔（等角度）で付与するのが好
ましい。フィンの数が２個以下の場合、十分な偏流防止
効果を得ることが困難となる。また、フィンの数が９個
以上の場合、フィン部の面積が大きくなりすぎ好ましく
ない。フィン部の形状および数は、基本的に紡糸口金の
ノズルのスリット形状により制御することが可能であ
る。

【００１２】中空糸膜に付与するフィンの断面形状とし
ては、糸断面におけるその高さ（Ｆ）および幅（Ｗ）が
フィンのない部分の膜厚（ｈ）の１／２〜３倍であるこ
とが好ましい。フィンの高さ（Ｆ）が膜厚（ｈ）の１／
２未満の場合、透析液偏流防止効果が不十分で好ましく
ない。また、その高さ（Ｆ）が膜厚（ｈ）の３倍より大
きい場合、フィン内部の透過抵抗が大きくなるととも
に、モジュールへの糸の充填可能本数が低下するため
に、モジュールが大きくなり好ましくない。一方、フィ
ンの幅（Ｗ）が膜厚（ｈ）の１／２未満の場合、フィン
内部の透過抵抗が大きくなり好ましくない。また、その
幅（Ｗ）が膜厚（ｈ）の３倍より大きい場合、膜厚の厚
いフィン部の面積が大きくなりすぎ好ましくない。

【００１３】中空糸膜のフィンのない部分の膜厚（ｈ）
は、１０〜６０μｍが好ましい。その膜厚（ｈ）が１０
μｍ未満の場合、糸の強度が不十分となり、ハンドリン
グなどで糸リークが発生し易くなる。また、その膜厚
（ｈ）が６０μｍより大きくなると、膜全体の透過抵抗
が大きくなるとともに、中空糸膜の外径が大きくなるた
めに、モジュールへの糸の充填本数が低下し、結果的に
モジュールサイズが大きくなり、好ましくない。中空糸
膜の内径（ｄ）は、１００〜３００μｍが良好な透析性
を示すので好ましい。

【００１４】なお、前記のフィンの高さ（Ｆ）、幅
（Ｗ）、膜厚（ｈ）等が各部で異なるか変化している中
空糸膜にあっては、平均値をもって、これらの値とす
る。

【００１５】また、本発明のクリンプの周期および振幅
は、図１に示すように定義される。

【００１６】本発明のクリンプ周期は１０〜３０ｍｍが
好ましい。クリンプ周期が１０ｍｍ未満の場合、クリン
プ付与の操作の際に、変形糸等を生じやすく好ましくな
い。また、その周期が３０ｍｍより長い場合、クリンプ
付与効果が失われるので好ましくない。また、次式
（１）で定義されるクリンプ度は、１００〜３００％が
好ましい。

【００１７】

【数２】クリンプ度＝［振幅／周期］×１００％ …（１）

【００１８】前記クリンプ度が１００％未満の場合、ク
リンプレベルが十分でなく、フィン付き中空糸膜を用い
ても十分な偏流防止効果を得ることが困難となる。ま
た、そのクリンプ度が３００％より高くなると、クリン
プ付与操作時に変形糸等が生じやすくなり、好ましくな
い。

【００１９】本発明の中空糸膜におけるクリンプ付与法
としては、ボビンに捲き取った糸を熱処理する捲縮加工
法やクリアランスを設けた歯車の間に糸を通す方法等が
採用されるが、これのみに限定されるものではない。

【００２０】前記の如き本発明のフィンおよびクリンプ
を付与した中空糸は、透析用モジュールケースに収納・
充填され、透析用モジュールとされる。この際、充填す
る中空糸の充填率は４０〜５５％が好ましい。充填率が
４０％未満の場合、モジュールサイズが大きくなるとと
もに、偏流防止効果が半減し好ましくない。また、充填
率が５５％より高くなると、糸の充填が困難となるとと
もに、充填の際に糸を傷つける可能性が増すので好まし
くない。ここで、充填率は、モジュールケース内径面積
に対する充填した中空糸の断面積（フィン部も含む）の
総和の％を表わす。

【００２１】また、本発明のモジュールの変形糸率は
０．５％以下が好ましい。変形糸率が０．５％より高く
なると、血液透析の際に残血等の問題が生じ好ましくな
い。ここで、変形糸率は、成型したモジュールの接着部
断面を観察し、中空糸断面が長径÷短径≧２のつぶれた
糸を変形糸とし、その変形糸の全体に占める割合を示し
たものである。

【００２２】本発明のモジュールにおけるリンの偏流値
は１．５ｍ²モジュールで１０ｍｌ／分以下が好まし
い。偏流値が１０ｍｌ／分より高くなると低分子の透析
性が低下し好ましくない。なお該偏流値は、以下のよう
にして求められる。

【００２３】［リン偏流値の測定方法］中空糸内側流量
２００ｍｌ／分、透析液流量５００ｍｌ／分でリンのク
リアランスを測定する（これをＣ１とする）。次に、そ
の透析液流量を２０００ｍｌ／分とし偏流の寄与を除い
た条件でのクリアランスを測定する（これをＣ２とす
る）。このＣ２を用いて、次式（Ｉ）から総括物質移動
係数Ｋ_Oを求め、クリアランスの式（II）から透析液流
量５００ｍｌ／分の時のクリアランスを算出する（これ
をＣ３とする）。かかるＣ３と実測値Ｃ１との差を偏流
値Ｄ（Ｄ＝Ｃ３−Ｃ１）と定義する。

【００２４】

【数３】

【００２５】本発明に係る中空糸の膜素材としては、水
溶性の有機溶剤に可溶な高分子化合物が好ましい。具体
的には、セルロース誘導体、ポリメチルメタクリレート
系、ポリアクリロニトリル系、ポリスルホン系およびポ
リカーボネート系高分子化合物が好適であるが、これら
に限定されるものではない。また、これら高分子化合物
は単独で用いても、他の高分子化合物とブレンドして用
いてもかまわない。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の構成および効果を実施例によ
ってさらに具体的に説明する。

【００２７】［実施例１］セルローストリアセテート濃
度２０．５ｗｔ％の紡糸原液を６本のフィンスリットを
有する環状ノズルから吐出し、次いで、溶剤濃度２０ｗ
ｔ％、温度２９℃の水系凝固浴に導入し、凝固させて、
平均膜厚１７μｍのフィン付き中空糸膜を得た。中空糸
形成用の芯剤としては流動パラフィンを用いた。得られ
た中空糸膜は、水洗・グリセリン付着後１２本合糸でボ
ビンに捲き取り、次いで８０℃で熱処理を行いクリンプ
周期１８ｍｍのクリンプを付与した。得られた中空糸膜
をモジュールケースに充填率４８％で充填し１．５ｍ²
のモジュールを作製した。得られた中空糸膜のパラメー
タおよび性能を表１に示す。

【００２８】表１から明らかなように、実施例１の中空
糸モジュールは、後述の比較例で示すフィンのみおよび
クリンプのみを付与した中空糸膜モジュールに比較し、
透析液偏流防止効果が良好で低い偏流値（５ｍｌ／分）
を示し、高いリンのクリアランスが得られた。

【００２９】

【表１】

【００３０】［比較例１］実施例１において、フィン付
き中空糸膜にクリンプ付与を行わず、充填率５１％のモ
ジュールを作製した。その結果を前掲の表１に併記す
る。

【００３１】フィンだけを付与した場合、偏流防止効果
が十分でなく、リンのクリアランスが十分でなかった。

【００３２】［比較例２］実施例１において、フィン形
成用スリットを有しない環状ノズルを用いて、膜厚１７
μｍの中空糸膜を作製した以外は実施例１と同様にし
て、クリンプを付与したフィンなし中空糸膜を得て、充
填率５１％のモジュールを作製した。その結果を表１に
併記する。

【００３３】クリンプ度１４７％のクリンプしかないた
め、偏流防止効果が十分でなかった。

【００３４】［比較例３］比較例２において、ボビンの
捲き取り合糸数を３本とし、ボビンの捲き取り形状を変
え、クリンプ周期２．９ｍｍ、クリンプ度５１７％の中
空糸膜を作製し、充填率５１％のモジュールを作製し
た。その結果を表１に併記する。

【００３５】クリンプ度が５１７％と高いため、偏流防
止効果は十分であるが、クリンプ付与の際に、変形糸が
多く発生してしまった。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、中空糸に付与したフィ
ンとクリンプとの相乗効果により、透析液偏流防止効果
が極めて高く、しかも変形糸率の問題のない透析用中空
糸膜モジュールを提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】中空糸膜のクリンプ度の説明図。

【図２】フィン付き中空糸膜の断面形状の一例を示す断
面図。

【符号の説明】

Ｈクリンプ波高Ｆフィンの高さＷフィンの幅ｈフィンのない部分の膜厚ｄ中空糸膜の内径

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クリンプが付与されかつ糸長方向に伸び
た複数個のフィンを糸の外周に形成した透析用中空糸膜
であって、該フィンの高さおよび幅はいずれもフィンの
ない部分の平均膜厚の１／２〜３倍であり、かつ該中空
糸膜のクリンプの周期が１０〜３０ｍｍ、振幅が０．１
〜０．９ｍｍで、［振幅／周期］×１００％で定義され
るクリンプ度が１００〜３００％であり、かつ該中空糸
膜の内径は１００〜３００μｍであり、そして、該中空
糸膜厚は１０〜６０μｍであることを特徴とする透析用
中空糸膜。
【請求項２】クリンプが付与されかつ糸長方向に伸び
た複数個のフィンを糸の外周に形成した透析用中空糸膜
を収納したモジュールであって、該中空糸膜の変形糸率
が０．５％以下で、かつ該モジュールにおけるリンの偏
流値が１．５ｍ²の膜面積で１０ｍｌ／分以下であるこ
とを特徴とする透析用中空糸膜モジュール。
【請求項３】請求項１に記載の中空糸膜を充填率４０
〜５５％で充填したことを特徴とする請求項２記載の透
析用中空糸膜モジュール。