JPH1015059A - 中空繊維膜モジュールのリーク試験方法及び試験装置 - Google Patents

中空繊維膜モジュールのリーク試験方法及び試験装置

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JPH1015059A
JPH1015059A JP17269996A JP17269996A JPH1015059A JP H1015059 A JPH1015059 A JP H1015059A JP 17269996 A JP17269996 A JP 17269996A JP 17269996 A JP17269996 A JP 17269996A JP H1015059 A JPH1015059 A JP H1015059A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】疎水性基材に親水性物質が付着あるいは結合し
た、微細孔を有する多数の中空繊維膜中空糸膜を用いた
中空繊維膜モジュールのリークの有無を、水と気体を用
いるのみで、効率的に、安定して判断するリーク試験方
法および装置を提供するものである。 【構成】液充填工程、減圧工程、排液工程、加圧工程、
測定工程よりなり、減圧工程により、中空繊維膜を親水
化し、気体により加圧し、圧力の変化を測定することを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、疎水性基材に親水性物
質が付着あるいは結合した、微細孔を有する多数の中空
繊維膜、ハウジング、該多数の中空繊維膜の端部をハウ
ジングに固定し該中空繊維膜を隔てた第1区画と第2区
画を形成する隔壁、第1流体入口、第1流体出口、第2
流体入口および第2流体出口を有する中空繊維膜モジュ
ールのリーク試験方法およびリーク試験装置に関する。
詳しくは、医療用に利用される血液透析、血液濾過、血
液濾過透析または血漿分離などに用いられる中空糸膜型
血液処理装置のリーク試験方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】医療用に用いられる血液処理装置は、腎
不全患者の治療に用いられる血液透析器、血液濾過器、
血液濾過透析器、全身性エリテマトーデス、マクログロ
ブリン血症などの治療に用いられる血漿分離器などがあ
る。血液透析器は、血液中に蓄積した尿素などを主に拡
散により除去し、血液濾過器は、それを主に濾過により
除去し、血液濾過透析器は、拡散と濾過を組み合わせて
血液中の不要物質を除去することに用いられる。通常、
中空繊維膜内腔に血液を流し、中空繊維膜外部に透析液
を流通させることにより使用される。血漿分離器は、中
空繊維膜内腔に血液を流し、中空繊維膜を通過する病因
物質を含む血漿を血液より分離し、新鮮凍結血漿などと
交換し、血液中より、病因物質を除去する治療法に用い
られる。いずれの方法においても、物質交換を効率的に
行うため、多数の中空繊維膜が用いられ、その中空繊維
膜のただ1本が損傷するだけで、血液と中空繊維膜外液
が接触し、即ち血液のリークを招き、治療用具としての
機能が損なわれてしまう。
【0003】中空繊維膜型血液処理装置の製造におい
て、中空繊維膜の損傷等によるリークを試験すること
は、製品の品質を高めるために重要な工程である。
【0004】従来のリーク試験方法として、特開昭58
−75559号には中空繊維膜の臨界表面張力以上の表
面張力を有する液体を中空繊維膜外部空間に満たして、
中空繊維膜の空孔に連続的に該液体が浸透し始める圧力
より低い圧力で加圧し、中空繊維開口端に浸透発生する
液体を検出することによる方法が記載されているが、目
視で確認するため多数の中空繊維膜を確認することには
注意を時間と注意力を要した。特開昭60−94105
号には、中空繊維膜を隔てて気体や液体を供給し、圧力
や流量を検出する方法が記載されているが、気体や液体
を実質的に透過させない中空繊維膜のリークを検出する
方法としては簡便に試験することができるが、気体や液
体が透過する中空繊維膜においては、リークの有無を判
断する臨界値を設定することに困難性を有する。特開平
2−284035号には、膜の平均孔径が0.01μm
以上の疎水性中空繊維膜において、膜を親水化できる高
沸点溶媒を0.1〜10wt%溶解した液を用いて外部
より圧力をかけて試験を行うことが記載されている。高
沸点溶媒を用いなければならず、溶液調製、溶媒の除去
等の必要が生じ新たな作業が必要となる。特開平6−1
17957号には、膜を隔てて微粒子を通過させ、通過
する微粒子の数を測定することが記載されている。血液
処理用に用いられる場合、試験に用いた微粒子が膜に残
存するので、異物混入の原因となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】血液透析、血液濾過、
血液濾過透析または血漿分離などに用いられる、疎水性
基材に親水性物質が付着あるいは結合した、微細孔を有
する多数の中空繊維膜を用いた血液処理装置は、気体を
透過させ、また、多少の親水性をゆうするという特徴を
有するので、単に気体や液体の透過性を利用する方法で
は、臨界値の設定が難しく、また、親水化剤を利用する
ことは、使用した溶媒の調製、除去を必要とし作業が煩
雑となる。本発明は、上記の問題を解決したリーク試験
方法および装置を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、この様な目的
を達成するために以下の様な中空繊維膜モジュールのリ
ーク試験方法およびリーク試験装置より構成される。
【0007】すなわち、本発明は、疎水性基材に親水性
物質が付着あるいは結合した、微細孔を有する多数の中
空繊維膜、ハウジング、該多数の中空繊維膜の端部をハ
ウジングに固定し該中空繊維膜を隔てた第1区画と第2
区画を形成する隔壁、第1流体入口、第1流体出口、第
2流体入口および第2流体出口を有する中空繊維膜モジ
ュールのリーク試験方法であって、該第1流体入口およ
び該第2流体入口より該第1区画および第2区画に液体
を充填する液充填工程と、次いで該第1区画と該第2区
画を閉鎖系とし、さらに該第1区画と該第2区画の両区
画または一方の区画を減圧する減圧工程と、次いで該第
1区画に気体を導入し該第1区画の液体を排除する排液
工程と、次いで該第1区画を閉鎖系とし、該第1区画に
気体を導入し所定の圧力まで加圧した後該第1区画を閉
鎖系とする加圧工程と、該第1区画の圧力を測定する測
定工程とを有する。
【0008】また、本発明は、前記中空繊維膜モジュー
ルが血液透析器、血液濾過器、血漿分離器等を含む血液
処理器であり、該気体が除菌された窒素または空気であ
る。
【0009】また、本発明は、前記液充填工程に用いら
れる該液体が逆浸透水であり、前記減圧工程における減
圧する圧力が−500〜−740mmHg以下である。
【0010】もう一つの本発明は、疎水性基材に親水性
物質が付着あるいは結合した、微細孔を有する多数の中
空繊維膜、ハウジング、該多数の中空繊維膜の端部をハ
ウジングに固定し該中空繊維膜を隔てた第1区画と第2
区画を形成する隔壁、第1流体入口、第1流体出口、第
2流体入口および第2流体出口を有する中空繊維膜モジ
ュールのリーク試験に用いる試験装置であって、液体供
給手段、気体供給手段、圧力検知手段、減圧手段、該液
体供給手段と該第1流体入口を連絡し閉塞手段を有する
第1流体送液手段、該液体供給手段と該第2流体入口を
連絡し閉塞手段を有する第2流体送液手段、該減圧手段
と該第1流体出口を連絡し閉塞手段を有する第1流体排
出手段、該減圧手段と該第2流体出口を連絡し閉塞手段
を有する第2流体排出手段、該該第1流体出口と該試験
装置外部とを連絡し閉塞手段を有する第1開放手段、該
第2流体出口と該試験装置外部とを連絡し閉塞手段を有
する第2開放手段、該気体供給手段と該第1区画とを連
絡し閉塞手段を有する第1送気手段、該気体供給手段と
該第2区画とを連絡し閉塞手段を有する第2送気手段、
および該第1区画と圧力検知手段とを連絡し閉塞手段を
有する圧力測定手段を有する。
【0011】本発明に用いられる中空繊維の疎水性基材
は、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリス
チレン、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリアミド等
を用いることができる。その他、疎水性材料を用いるこ
とができる。
【0012】本発明に用いられる親水性物質は、ポリビ
ニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリプロピ
レングリコールなどの親水性高分子、グリセリン、糖ア
ルコールなどの多価アルコールなどを用いることができ
る。その他、疎水性基材に親水性を賦与することができ
るものを使用することができる。
【0013】本発明の中空繊維膜の細孔径は、0.00
05〜5μm、好ましくは0.001〜2μm、より好
ましくは0.001〜1μmである。0.0005μm
より小さい場合には、通気性が非常に低いので、膜を隔
てた通気量の測定、あるいは気体や液体による加圧時の
圧力変化測定する方法を簡便に利用することができる。
5μmより大きい場合は、容易に水を通過させることが
できるので、膜を隔てた通水量の測定による方が簡便で
あり、また、他の微粒子を用いることにより検査制度が
向上する。
【0014】
【作用】本発明の作用を、以下に詳しく説明する。
【0015】疎水性基材に親水性物質が付着あるいは結
合した、微細孔を有する多数の中空繊維膜を用いた血液
処理装置のリーク試験は、気体を用いて行う場合、微細
孔を気体が通過するのでリークの有無を判断する明確な
基準を設定することが困難であり、一方、水を用いて行
う場合には、膜は若干の親水性を有するので、微細孔が
徐々に濡れてきてしまい、この場合もリークの有無を判
断する明確な基準を設定することが困難である。
【0016】この様な膜の場合、一度微細孔を親水化す
ることにより、微細孔は、微細孔中の水を押し出す圧力
(バブルポイント)までは気体不透過性となり、バブル
ポイント以下の膜間圧力差を与えて、気体が通過するか
どうかを圧力の変化等を観察することにより、リークの
有無を容易に判断することができるようになる。膜を親
水化する方法として、親水化することができる液体を水
に混合することが提案されているが、特に人体に用いる
血液処理装置では、親水化のために混合する液体が生体
にとって異物となる場合が多く、リーク試験の後血液処
理装置から除去しなければならない。
【0017】本発明は、水のみを血液処理装置に充填
し、減圧することにより、膜微細孔内に残留した気体を
取り除き、微細孔へ水を充填することを特徴としてい
る。そして、リーク試験を精度よく実施できる、水充填
後に減圧する圧力を検討した。また、親水化の後、膜を
隔てた2室のどちらかの水を追い出し、気体により所定
圧まで加圧し、所定の圧力を発生する圧力マスターの圧
力を血液処理装置の加圧した室の圧力と比較し、一定時
間後の圧力の変化を読み、その圧力の変化が所定値以内
であればリークなしと判定し、所定値以上であればリー
クありと判断することができる。
【0018】
【実施の態様】図を用いて本発明のリーク試験方法およ
びリーク試験装置を説明する。
【0019】図1は中空繊維膜型血液処理装置の1例で
ある。血液処理装置1は、中空繊維膜4、外筒5、第1
流体出入口71、72を有するヘッダー61、62、中
空繊維膜4を外筒5に固定し、中空繊維膜4を隔てた第
1区画2と第2区画3とを形成する隔壁81を有する。
外筒5には第2流体出入口73、74を有する。
【0020】図2は、本発明に関わるリーク試験装置の
模式図である。リーク装置20は、液体供給手段9、気
体供給手段10、圧力検知手段6、減圧手段8、該液体
供給手段9と該第1流体入口72を連絡し閉塞手段12
2を有する第1流体送液手段105、該液体供給手段9
と該第2流体入口74を連絡し閉塞手段123を有する
第2流体送液手段106、該減圧手段8と該第1流体出
口71を連絡し閉塞手段126を有する第1流体排出手
段108、該減圧手段8と該第2流体出口79を連絡し
閉塞手段127を有する第2流体排出手段110、該該
第1流体出口71と該試験装置外部とを連絡し閉塞手段
125を有する第1開放手段109、該第2流体出口7
3と該試験装置外部とを連絡し閉塞手段124を有する
第2開放手段107、該気体供給手段10と該第1区画
とを連絡し閉塞手段121、128を有する第1送気手
段101、102、該気体供給手段10と該第2区画と
を連絡し閉塞手段128、121、122、123を有
する第2送気手段101、102、105、106、お
よび該第1区画と圧力検知手段6とを連絡し閉塞手段1
21を有する圧力測定手段102を有する。第1流体排
出手段108には、圧力計11が設けられている。
【0021】さらに、圧力検知手段6には所定の圧力を
発生させる差圧マスター7が圧力伝達手段103により
連絡されている。
【0022】液体供給手段は、通常使用される送液ポン
プ等を用いることができる。減圧手段は、通常使用され
る真空ポンプ等を用いることができる。
【0023】閉塞手段としては、通常の配管バルブ等、
流体制御用に用いられるものを使用することができる。
【0024】以下にリーク試験の各工程を説明するが、
リーク試験に先立ち、各手段と流体出入口を上記に従っ
て接続する。
【0025】(液充填工程)閉塞手段121、126、
127、128を閉、閉塞手段122、123、12
4、125を開として、送液手段9を作動させ図示しな
い貯液槽より逆浸透水を第1区画、第2区画にそれぞれ
送液し、逆浸透水を充填し、送液手段9を停止する。
【0026】閉塞手段121、123、124、12
6、127、128を閉、閉塞手段122、125を開
として、送液手段9を作動させ図示しない貯液槽より逆
浸透水を第1区画に送液し、第1区画に逆浸透水を充填
し、次いで 閉塞手段121、122、125、12
6、127、128を閉、閉塞手段123、124を開
として、逆浸透水を第2区画に送液し、逆浸透水を充填
し、送液手段9を停止してもよい。
【0027】(減圧工程)閉塞手段121、122、1
23、124、125、128を閉、閉塞手段126、
127を開とし、減圧手段8を作動させ、第1区画およ
び第2区画を所定の圧力まで減圧し、減圧手段8を停止
する。
【0028】中空繊維膜の細孔径、親水性物質の付着量
と特性により、所定の圧力は変わるが、血液透析濾過器
の場合、−500〜−740mmHgが好ましい。
【0029】(排液工程)閉塞手段122、123、1
24、126、127を閉、閉塞手段128、121、
125を開として、送気手段10を作動させ、除菌され
た窒素あるいは空気を送り、第1区画の逆浸透水を排液
し、送気手段10を停止する。
【0030】(加圧工程)閉塞手段122、123、1
25、126、127を閉、閉塞手段128、121、
124を開として、送気手段10を作動させ、除菌され
た窒素あるいは空気を送り、圧力検知手段6が所定の圧
力に達したら、送気手段10を停止し、閉塞手段128
を閉とする。
【0031】所定の圧力は、中空繊維膜のバブルポイン
トより低ければよいが、検査精度の向上、作業の効率
化、装置の簡便化のために、1.0〜2.0kg/cm
が好ましい。
【0032】(測定工程)差圧マスター7に所定の圧力
を発生させ、所定時間経過後、圧力検知手段6に検知さ
れた第1区画の圧力と比較し、差圧を求め、リークの有
無を判定する。
【0033】差圧を求める経過時間は、5〜300秒、
好ましくは15〜100秒が好ましい。これより短い場
合、圧力が安定せず、これより長い場合は、測定環境由
来のノイズ等による値のばらつき等により作業効率が低
下する。
【0034】
【実施例】図2のリーク試験装置を用い中空繊維膜を用
いた中空繊維膜型血液処理装置のリーク試験を行った。
【0035】用いた血液処理装置の中空繊維膜はポリス
ルホンからなり、ポリビニルピロリドンが付着してい
る。内径 約200μm、外径約300μmであった。
【0036】血液処理装置は、中空繊維膜有効長約27
cm、中空繊維膜本数約10,000本、外筒の材質は
ポリカーボネート、第1流体出入口ヘッダーの材質はポ
リプロピレンであった。
【0037】逆浸透水を用い、減圧工程圧力を−400
〜−720mmHgとし、加圧工程圧力2.0kg/c
、測定工程60秒の条件で、各減圧値につき80個
の血液処理装置のリーク試験を行った。結果を表1に示
す。
【0038】
【表1】
【0039】表1より、−450mmHgではばらつき
が大きく、判断ができないが、−500mmHg以下で
は、判断が可能であることがわかった。さらに−700
mmHgでは、安定した試験結果が得られた。
【0040】
【発明の効果】本発明は、疎水性基材に親水性物質が付
着あるいは結合した、微細孔を有する多数の中空繊維
膜、ハウジング、該多数の中空繊維膜の端部をハウジン
グに固定し該中空繊維膜を隔てた第1区画と第2区画を
形成する隔壁、第1流体入口、第1流体出口、第2流体
入口および第2流体出口を有する中空繊維膜モジュール
のリーク試験方法であって、該第1流体入口および該第
2流体入口より該第1区画および第2区画に液体を充填
する液充填工程と、次いで該第1区画と該第2区画を閉
鎖系とし、さらに該第1区画と該第2区画の両区画また
は一方の区画を減圧する減圧工程と、次いで該第1区画
に気体を導入し該第1区画の液体を排除する排液工程
と、次いで該第1区画を閉鎖系とし、該第1区画に気体
を導入し所定の圧力まで加圧した後該第1区画を閉鎖系
とする加圧工程と、該第1区画の圧力を測定する測定工
程とを有するので、水のみで微細孔を有する中空繊維膜
モジュールのリークの有無を判断することができる。
【0041】また、本発明は、前記中空繊維膜モジュー
ルが血液透析器、血液濾過器、血漿分離器等を含む血液
処理器であり、該気体が除菌された窒素または空気であ
るので、水のみで試験することによる安全性が確保され
る。
【0042】また、本発明は、前記液充填工程に用いら
れる該液体が逆浸透水であり、前記減圧工程における減
圧する圧力が−500〜−740mmHg以下であるの
で、リークの有無の判断が効率的に安定して行うことが
できる。
【0043】もう一つの本発明は、疎水性基材に親水性
物質が付着あるいは結合した、微細孔を有する多数の中
空繊維膜、ハウジング、該多数の中空繊維膜の端部をハ
ウジングに固定し該中空繊維膜を隔てた第1区画と第2
区画を形成する隔壁、第1流体入口、第1流体出口、第
2流体入口および第2流体出口を有する中空繊維膜モジ
ュールのリーク試験に用いる試験装置であって、液体供
給手段、気体供給手段、圧力検知手段、減圧手段、該液
体供給手段と該第1流体入口を連絡し閉塞手段を有する
第1流体送液手段、該液体供給手段と該第2流体入口を
連絡し閉塞手段を有する第2流体送液手段、該減圧手段
と該第1流体出口を連絡し閉塞手段を有する第1流体排
出手段、該減圧手段と該第2流体出口を連絡し閉塞手段
を有する第2流体排出手段、該該第1流体出口と該試験
装置外部とを連絡し閉塞手段を有する第1開放手段、該
第2流体出口と該試験装置外部とを連絡し閉塞手段を有
する第2開放手段、該気体供給手段と該第1区画とを連
絡し閉塞手段を有する第1送気手段、該気体供給手段と
該第2区画とを連絡し閉塞手段を有する第2送気手段、
および該第1区画と圧力検知手段とを連絡し閉塞手段を
有する圧力測定手段を有するので、水のみで、微細孔を
有する中空繊維膜モジュールのリークの有無を判断する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に関わる中空繊維膜モジュールの断面図
である。
【図2】本発明に関わる中空繊維膜モジュールのリーク
試験装置の1実施例の概略図である。
【符号の説明】
1 中空繊維膜モジュール 2 第1区画 3 第2区画 4 中空繊維膜 5 外筒 61、62 出入口ヘッダー 71、72、73、74 流体出入口 81、82 隔壁 6 圧力検知手段 7 差圧マスター 8 減圧手段 9 液体供給手段 10 気体供給手段 121〜128 閉塞手段

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】疎水性基材に親水性物質が付着あるいは結
    合した、微細孔を有する多数の中空繊維膜、ハウジン
    グ、該多数の中空繊維膜の端部をハウジングに固定し該
    中空繊維膜を隔てた第1区画と第2区画を形成する隔
    壁、第1流体入口、第1流体出口、第2流体入口および
    第2流体出口を有する中空繊維膜モジュールのリーク試
    験方法であって、該第1流体入口および該第2流体入口
    より該第1区画および第2区画に液体を充填する液充填
    工程と、次いで該第1区画と該第2区画を閉鎖系とし、
    さらに該第1区画と該第2区画の両区画または一方の区
    画を減圧する減圧工程と、次いで該第1区画に気体を導
    入し該第1区画の液体を排除する排液工程と、次いで該
    第1区画を閉鎖系とし、該第1区画に気体を導入し所定
    の圧力まで加圧した後該第1区画を閉鎖系とする加圧工
    程と、該第1区画の圧力を測定する測定工程とを有する
    ことを特徴とする中空繊維膜モジュールのリーク試験方
    法。
  2. 【請求項2】前記中空繊維膜モジュールが血液透析器、
    血液濾過器、血漿分離器等を含む血液処理器であり、該
    気体が除菌された窒素または空気であることを特徴とす
    る請求項1記載の中空繊維膜モジュールのリーク試験方
    法。
  3. 【請求項3】前記液充填工程に用いられる該液体が逆浸
    透水であり、前記減圧工程における減圧する圧力が−5
    00〜−740mmHgであることを特徴とする請求項
    1または2記載の中空繊維膜モジュールのリーク試験方
    法。
  4. 【請求項4】疎水性基材に親水性物質が付着あるいは結
    合した、微細孔を有する多数の中空繊維膜、ハウジン
    グ、該多数の中空繊維膜の端部をハウジングに固定し該
    中空繊維膜を隔てた第1区画と第2区画を形成する隔
    壁、第1流体入口、第1流体出口、第2流体入口および
    第2流体出口を有する中空繊維膜モジュールのリーク試
    験に用いる試験装置であって、液体供給手段、気体供給
    手段、圧力検知手段、減圧手段、該液体供給手段と該第
    1流体入口を連絡し閉塞手段を有する第1流体送液手
    段、該液体供給手段と該第2流体入口を連絡し閉塞手段
    を有する第2流体送液手段、該減圧手段と該第1流体出
    口を連絡し閉塞手段を有する第1流体排出手段、該減圧
    手段と該第2流体出口を連絡し閉塞手段を有する第2流
    体排出手段、該該第1流体出口と該試験装置外部とを連
    絡し閉塞手段を有する第1開放手段、該第2流体出口と
    該試験装置外部とを連絡し閉塞手段を有する第2開放手
    段、該気体供給手段と該第1区画とを連絡し閉塞手段を
    有する第1送気手段、該気体供給手段と該第2区画とを
    連絡し閉塞手段を有する第2送気手段、および該第1区
    画と圧力検知手段とを連絡し閉塞手段を有する圧力測定
    手段を有することを特徴とする中空繊維膜モジュールの
    リーク試験装置。
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