JPH0318487B2 - - Google Patents
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- JPH0318487B2 JPH0318487B2 JP20936483A JP20936483A JPH0318487B2 JP H0318487 B2 JPH0318487 B2 JP H0318487B2 JP 20936483 A JP20936483 A JP 20936483A JP 20936483 A JP20936483 A JP 20936483A JP H0318487 B2 JPH0318487 B2 JP H0318487B2
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Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、中空糸膜の内側及び外側に流体を流
通させ、膜を介してこれらの流体間で物質の移動
を行わしめる中空糸型物質移動装置に関する。さ
らに詳しくは、物質移動効率の向上した中空型物
質移動装置に関する。
通させ、膜を介してこれらの流体間で物質の移動
を行わしめる中空糸型物質移動装置に関する。さ
らに詳しくは、物質移動効率の向上した中空型物
質移動装置に関する。
近年、人工腎臓や人工肺あるいはその他の血液
処理装置において、中空糸膜を使用した装置が普
及しつつある。その理由は、大きな膜面積のもの
でも比較的コンパクトな装置が製作可能なためで
ある。しかしながら、中空糸型のものに限らず一
般に膜を介して物質の移動を行なう装置において
は、理論的に予想されるよりもはるかに低い物質
移動率しか得られないという問題点がある。この
原因の１つは膜表面に境膜層ができるためであ
る。境膜層においては物質移動は拡散によつて起
こるので、移動速度は極端に遅くなる。また装置
内の一部に流体の滞留が生じ、膜全体が有効に利
用されないことも原因の１つとなつている。これ
らの問題を解決するため、人工肺においては、中
空糸束の中間部分を絞つたり、気体流通室にフア
ンを設ける方法が実開昭55−138947号公報及び実
開昭57−76635号公報において提案されている。
また人工腎臓においても、透析液に撹拌効果を与
えるために特公昭53−31828号公報などにおいて
種々の提案がなされている。しかしながら、これ
らはいずれも中空糸の外側を流れる流体に対する
ものであり、内側を流れる流体に対しては何の配
慮もなされていない。中空糸の内側を流れる流体
に対して従来より行われている方法としては、装
置に振動を与えたり流体をパルス流として供給す
る方法があるが、そのためには特別の装置を必要
とし、装置が複雑になるとともに、流体洩れが発
生する恐れがあるなどの欠点がある。
処理装置において、中空糸膜を使用した装置が普
及しつつある。その理由は、大きな膜面積のもの
でも比較的コンパクトな装置が製作可能なためで
ある。しかしながら、中空糸型のものに限らず一
般に膜を介して物質の移動を行なう装置において
は、理論的に予想されるよりもはるかに低い物質
移動率しか得られないという問題点がある。この
原因の１つは膜表面に境膜層ができるためであ
る。境膜層においては物質移動は拡散によつて起
こるので、移動速度は極端に遅くなる。また装置
内の一部に流体の滞留が生じ、膜全体が有効に利
用されないことも原因の１つとなつている。これ
らの問題を解決するため、人工肺においては、中
空糸束の中間部分を絞つたり、気体流通室にフア
ンを設ける方法が実開昭55−138947号公報及び実
開昭57−76635号公報において提案されている。
また人工腎臓においても、透析液に撹拌効果を与
えるために特公昭53−31828号公報などにおいて
種々の提案がなされている。しかしながら、これ
らはいずれも中空糸の外側を流れる流体に対する
ものであり、内側を流れる流体に対しては何の配
慮もなされていない。中空糸の内側を流れる流体
に対して従来より行われている方法としては、装
置に振動を与えたり流体をパルス流として供給す
る方法があるが、そのためには特別の装置を必要
とし、装置が複雑になるとともに、流体洩れが発
生する恐れがあるなどの欠点がある。
本発明者は、中空型物質移動装置の中空糸の内
側における物質移動効率を向上すべく種々検討し
た結果、中空糸の中空部を非円形断面とし、且つ
ねじれを与えることにより、きわめて簡単に目的
を達成し得ることを見い出し、本発明に到達し
た。
側における物質移動効率を向上すべく種々検討し
た結果、中空糸の中空部を非円形断面とし、且つ
ねじれを与えることにより、きわめて簡単に目的
を達成し得ることを見い出し、本発明に到達し
た。
すなわち本発明は、多数の中空糸膜が収納され
ており、該中空糸の内側及び外側に流体を流通さ
せ、膜を介してこれらの流体間で物質の移動を行
わしめる中空糸型物質移動装置において、前記中
空糸の中空部は非円形の断面を有しており、且つ
ねじれを与えた状態で両端部が固定されているこ
とを特徴とする中空糸型物質移動装置である。
ており、該中空糸の内側及び外側に流体を流通さ
せ、膜を介してこれらの流体間で物質の移動を行
わしめる中空糸型物質移動装置において、前記中
空糸の中空部は非円形の断面を有しており、且つ
ねじれを与えた状態で両端部が固定されているこ
とを特徴とする中空糸型物質移動装置である。
本発明においては、中空糸中空部が非円形断面
を有することが必要であるが、完全な円でなけれ
ば、いかなる形状であつてもよい。断面形状の例
としては、第１図ａ〜ｅに示すように楕円・三角
形などの形状の他、円またはその他の形状の一部
に凸起及び／または凹みを設けたものなどをあげ
ることができる。このような断面形状の中空糸を
製造するには、中空糸を紡糸する際に、同様の形
状の口金を使用すればよい。中空糸の大きさは特
に限定されるものではないが、平均内径が約10〜
1000μ、平均肉厚が約10〜200μ程度が適当であ
る。中空糸の材質としては、人工肺のように一方
の流体が気体で他方が液体である場合、シリコー
ン、多孔性ポリエチレン、多孔性ポリプロピレン
などが好ましく使用される。また、人工腎臓の場
合には、セルロースなどの天然高分子及び各種の
合成高分子が使用できる。
を有することが必要であるが、完全な円でなけれ
ば、いかなる形状であつてもよい。断面形状の例
としては、第１図ａ〜ｅに示すように楕円・三角
形などの形状の他、円またはその他の形状の一部
に凸起及び／または凹みを設けたものなどをあげ
ることができる。このような断面形状の中空糸を
製造するには、中空糸を紡糸する際に、同様の形
状の口金を使用すればよい。中空糸の大きさは特
に限定されるものではないが、平均内径が約10〜
1000μ、平均肉厚が約10〜200μ程度が適当であ
る。中空糸の材質としては、人工肺のように一方
の流体が気体で他方が液体である場合、シリコー
ン、多孔性ポリエチレン、多孔性ポリプロピレン
などが好ましく使用される。また、人工腎臓の場
合には、セルロースなどの天然高分子及び各種の
合成高分子が使用できる。
本発明においては、さらに中空糸はねじれを与
えられた状態で両端部が固定されていることが必
要である。ねじれの程度については、中空糸の両
端間において90゜以上であることが、物質移動効
率を高める上で好ましい。ねじれの上限について
は特に限定されるものではないが、過度のねじれ
は中空糸の閉塞を招く恐れがある。このようなね
じれを与えると、中空糸内に流体を流した場合に
断面形状がねじれに沿つて回転するように変化す
るので、流れに回転運動が発生する。そして、そ
の結果、撹拌効果が生じ境膜抵抗が減少するので
物質移動効率が向上する。これに対して中空部が
円形であると、いくらねじれを与えても断面形状
に変化がないので、本発明の効果は得られない。
第２図ａは、内部に凸起２を有する中空糸１の拡
大横断面図であり、第２図ｂはこれにねじれを与
えて固定したものの部分拡大縦断面図である。こ
のようなねじれを与えるためには、中空糸をねじ
つた状態で両端部を固定すればよい。
えられた状態で両端部が固定されていることが必
要である。ねじれの程度については、中空糸の両
端間において90゜以上であることが、物質移動効
率を高める上で好ましい。ねじれの上限について
は特に限定されるものではないが、過度のねじれ
は中空糸の閉塞を招く恐れがある。このようなね
じれを与えると、中空糸内に流体を流した場合に
断面形状がねじれに沿つて回転するように変化す
るので、流れに回転運動が発生する。そして、そ
の結果、撹拌効果が生じ境膜抵抗が減少するので
物質移動効率が向上する。これに対して中空部が
円形であると、いくらねじれを与えても断面形状
に変化がないので、本発明の効果は得られない。
第２図ａは、内部に凸起２を有する中空糸１の拡
大横断面図であり、第２図ｂはこれにねじれを与
えて固定したものの部分拡大縦断面図である。こ
のようなねじれを与えるためには、中空糸をねじ
つた状態で両端部を固定すればよい。
上述した中空糸は、多数本を筒状容器に収納し
て物質移動装置として使用する。第３図は、本発
明の物質移動装置の１実施例についての断面図で
ある。中空糸１は両開口端を有する筒体３内に収
納され、両端は隔壁４，４′によつて固定されて
いる。筒体３の両端には中空糸内を流通する流体
の入口５と出口６が設けられ、側面には中空糸の
外側を流通する流体の入口７と出口８が設けられ
ている。隔壁４，４′はポリウレタン、シリコー
ン樹脂、エポシキ樹脂等を硬化させて形成させ
る。
て物質移動装置として使用する。第３図は、本発
明の物質移動装置の１実施例についての断面図で
ある。中空糸１は両開口端を有する筒体３内に収
納され、両端は隔壁４，４′によつて固定されて
いる。筒体３の両端には中空糸内を流通する流体
の入口５と出口６が設けられ、側面には中空糸の
外側を流通する流体の入口７と出口８が設けられ
ている。隔壁４，４′はポリウレタン、シリコー
ン樹脂、エポシキ樹脂等を硬化させて形成させ
る。
本発明の装置を人工肺として使用する場合には
中空糸の内側に血液を流し、外側に酸素含有気体
を流通させる。血液は入口５から入り中空糸１内
を通過する間に炭酸ガスを放出し、酸素を吸収す
る。酸素含有気体としては、通常純酸素または炭
酸ガスを５％程度加えた酸酸ガスが使用される。
また、人工腎臓として使用する場合には、内側に
血液を流し、外側に透析液を流す。
中空糸の内側に血液を流し、外側に酸素含有気体
を流通させる。血液は入口５から入り中空糸１内
を通過する間に炭酸ガスを放出し、酸素を吸収す
る。酸素含有気体としては、通常純酸素または炭
酸ガスを５％程度加えた酸酸ガスが使用される。
また、人工腎臓として使用する場合には、内側に
血液を流し、外側に透析液を流す。
以上述べたように、本発明の物質移動装置は物
質移動効率が高く、人工肺、人工腎臓などの用途
に有用であるが、その他の用途にも使用可能であ
る。また、本発明は中空糸の内側における物質移
動効率を向上させるものであるが、さらに中空糸
の外側における物質移動効率を向上させる従来の
公知の方法を併用してもよい。
質移動効率が高く、人工肺、人工腎臓などの用途
に有用であるが、その他の用途にも使用可能であ
る。また、本発明は中空糸の内側における物質移
動効率を向上させるものであるが、さらに中空糸
の外側における物質移動効率を向上させる従来の
公知の方法を併用してもよい。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説
明するが、本発明はかかる実施例により何ら限定
されるものではない。
明するが、本発明はかかる実施例により何ら限定
されるものではない。
実施例
断面が楕円形状のシリコーン製中空糸（内長径
300μ、内短径200μ、膜厚100μ）を使用し、各中
空糸の一端を固定した後、他端を１回転させてね
じりを与えて固定し、第３図に示すような人工肺
（膜面積0.5m2）を作成した。この人工肺に酸素飽
和度60％、炭酸ガス分圧50mmHg、温度37℃の牛
血を１／min・m2の流速で流し、酸素を１／
min・m2の流速で流し、酸素と炭酸ガスの移行速
度を測定した。その結果、酸素の移行速度は58
ml／min・m2、炭酸ガスの移行速度は49ml／
min・m2であつた。
300μ、内短径200μ、膜厚100μ）を使用し、各中
空糸の一端を固定した後、他端を１回転させてね
じりを与えて固定し、第３図に示すような人工肺
（膜面積0.5m2）を作成した。この人工肺に酸素飽
和度60％、炭酸ガス分圧50mmHg、温度37℃の牛
血を１／min・m2の流速で流し、酸素を１／
min・m2の流速で流し、酸素と炭酸ガスの移行速
度を測定した。その結果、酸素の移行速度は58
ml／min・m2、炭酸ガスの移行速度は49ml／
min・m2であつた。
これに対して、中空糸にねじりを与えずに同様
に作成した人工肺の酸素移行速度は45ml／min・
m2、炭酸ガスの移行速度は37ml／min・m2であつ
た。
に作成した人工肺の酸素移行速度は45ml／min・
m2、炭酸ガスの移行速度は37ml／min・m2であつ
た。
第１図は、本発明の物質移動装置に使用される
中空糸の例を示す拡大横断面図であり、第２図は
他の実施例についての拡大横断面図及び縦断面図
である。第３図は、本発明の物質移動装置の一実
施例についての断面図である。 １……中空糸、２……凸起、３……筒体、４，
４′……隔壁、５……中空糸内流通流体入口、６
……中空糸内流通流体出口、７……中空糸外流通
流体入口、８……中空糸外流通流体出口。
中空糸の例を示す拡大横断面図であり、第２図は
他の実施例についての拡大横断面図及び縦断面図
である。第３図は、本発明の物質移動装置の一実
施例についての断面図である。 １……中空糸、２……凸起、３……筒体、４，
４′……隔壁、５……中空糸内流通流体入口、６
……中空糸内流通流体出口、７……中空糸外流通
流体入口、８……中空糸外流通流体出口。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 多数の中空糸膜が収納されており、該中空糸
の内側及び外側に流体を流通させ、膜を介してこ
れらの流体間で物質の移動を行わしめる中空糸型
物質移動装置において、前記中空糸の中空部は非
円形の断面を有しており、且つねじれを与えた状
態で両端部が固定されていることを特徴とする中
空糸型物質移動装置。 ２ 中空糸が両端間で少なくとも90゜のねじれを
有する特許請求の範囲第１項記載の中空糸型物質
移動装置。 ３ 中空糸の中空部断面が楕円形である特許請求
の範囲第１項または第２項記載の中空糸型物質移
動装置。 ４ 中空糸の中空部断面が凹凸を有する特許請求
の範囲第１項または第２項記載の中空糸型物質移
動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20936483A JPS6099316A (ja) | 1983-11-07 | 1983-11-07 | 中空糸型物質移動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20936483A JPS6099316A (ja) | 1983-11-07 | 1983-11-07 | 中空糸型物質移動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6099316A JPS6099316A (ja) | 1985-06-03 |
| JPH0318487B2 true JPH0318487B2 (ja) | 1991-03-12 |
Family
ID=16571711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20936483A Granted JPS6099316A (ja) | 1983-11-07 | 1983-11-07 | 中空糸型物質移動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6099316A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015029927A (ja) * | 2013-07-31 | 2015-02-16 | 三菱レイヨン株式会社 | 中空糸膜及びその製造方法、並びに、中空糸膜モジュール |
-
1983
- 1983-11-07 JP JP20936483A patent/JPS6099316A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6099316A (ja) | 1985-06-03 |
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