JPS6161603A - 流体分離装置及びその製造方法 - Google Patents
流体分離装置及びその製造方法Info
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- JPS6161603A JPS6161603A JP18382084A JP18382084A JPS6161603A JP S6161603 A JPS6161603 A JP S6161603A JP 18382084 A JP18382084 A JP 18382084A JP 18382084 A JP18382084 A JP 18382084A JP S6161603 A JPS6161603 A JP S6161603A
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- Japan
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- hollow fiber
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
し技術分野］
本発明は中空繊維型分離素子を用いた流体分離装置及び
その製造法に関する。さらに詳細には、中空繊維型分離
素子の集束体に繊維状部材を螺旋状に巻きつけた状態で
充填されている流体分離装置及びその製造方法を提供す
るものである。
その製造法に関する。さらに詳細には、中空繊維型分離
素子の集束体に繊維状部材を螺旋状に巻きつけた状態で
充填されている流体分離装置及びその製造方法を提供す
るものである。
［従来技術］
流体混合物から各々の混合物成分を分離する流体分離装
置は、流体分離素子として平板膜、チューブ状膜及び中
空繊維膜等があり、各々特徴をもっているが、中空繊維
膜を用いることにより、単位容積当りの膜面積を大きく
でさるため、装置自体がコンパクトとなって取扱い性も
容易になる利点がある。
置は、流体分離素子として平板膜、チューブ状膜及び中
空繊維膜等があり、各々特徴をもっているが、中空繊維
膜を用いることにより、単位容積当りの膜面積を大きく
でさるため、装置自体がコンパクトとなって取扱い性も
容易になる利点がある。
このため、近年、中空繊維膜を用いた流体分離装置の開
発が進み、例えば人工腎臓用透析器では、そのほとんど
が中空繊維型になってきているのが現状である。
発が進み、例えば人工腎臓用透析器では、そのほとんど
が中空繊維型になってきているのが現状である。
しかし、中空繊維１本当りの面積は極めて小さいため、
一般には多本数（故千木以上）の中空繊維を必要とする
。これらの多本数の内、たとえ１木の中空繊維の１０（
纂、破損があっても、流体分離装はどして用をなさない
ため、製造工程上の中空繊維の取扱いは極めて慎重に、
ゆっくりと時間をかけて人手作業で実施しなければなら
ない。従って、生産効率が低く、製造コス１〜を高める
要因となっている。
一般には多本数（故千木以上）の中空繊維を必要とする
。これらの多本数の内、たとえ１木の中空繊維の１０（
纂、破損があっても、流体分離装はどして用をなさない
ため、製造工程上の中空繊維の取扱いは極めて慎重に、
ゆっくりと時間をかけて人手作業で実施しなければなら
ない。従って、生産効率が低く、製造コス１〜を高める
要因となっている。
一方、流体混合物から各々の混合成分を分離するために
は、常に新鮮な分ｍ流体が一定？中空繊維表面に接して
いなければならない。
は、常に新鮮な分ｍ流体が一定？中空繊維表面に接して
いなければならない。
しかるに、上記特公昭４５−３６７２４号においては連
続中空フィラメント状繊維のメツシュメンブレンをフレ
ームで支持する方法についての記載があるが、この場合
使用に供される中空フィラメントの本数に限度があり、
更にフレームによる密封の土 方法が非常に困
グ１であるという問題を有する。
続中空フィラメント状繊維のメツシュメンブレンをフレ
ームで支持する方法についての記載があるが、この場合
使用に供される中空フィラメントの本数に限度があり、
更にフレームによる密封の土 方法が非常に困
グ１であるという問題を有する。
又、特公昭３９−２８６２５号では中空繊維束を両端へ
ツタ端板のみで支持するという記載が見られるが、かか
る場合には浸′ｆ３装置の製造時にＪ５いて中空繊維の
もつれ、からみを引起す懸念がある。
ツタ端板のみで支持するという記載が見られるが、かか
る場合には浸′ｆ３装置の製造時にＪ５いて中空繊維の
もつれ、からみを引起す懸念がある。
一方特公昭４４−５５２６号では、平行中空フィラメン
トをメリヤス、織布のごとき多孔性の可撓性スリーブ部
材で大束となし筐体内に４５％以上の詰めこみ密度で詰
め込んだ浸透装置が従業されている。
トをメリヤス、織布のごとき多孔性の可撓性スリーブ部
材で大束となし筐体内に４５％以上の詰めこみ密度で詰
め込んだ浸透装置が従業されている。
本発明者らも、特開昭４７−２７１８６において多数の
中空繊維に突起部を有するリボン状部材を螺旋状に巻き
つけて中空繊維の束を形成した１個又は複数個の中空繊
維束を用いた流体分離装置を発明しており、分離効率を
向上させるのに成功している。
中空繊維に突起部を有するリボン状部材を螺旋状に巻き
つけて中空繊維の束を形成した１個又は複数個の中空繊
維束を用いた流体分離装置を発明しており、分離効率を
向上させるのに成功している。
しかしながら、これらの方法は、種々の欠点を有してい
る。即ち特公昭４５−３６７２４や特公昭３９−２８（
３２５では既に述べた様な問題があり、又、特公昭４４
−５５２６号では中空繊維束の形成作業にＪ５いて非常
な手間を要する。又、本発明者らの特開昭４７−２７１
８６号においても、中空繊維束の挙動、例えば液状の分
離流体に接した際の膨潤等に対してリボン状部材が必ず
しも最適な応答をするとは限らず、これが欠点とンにる
場合がある。
る。即ち特公昭４５−３６７２４や特公昭３９−２８（
３２５では既に述べた様な問題があり、又、特公昭４４
−５５２６号では中空繊維束の形成作業にＪ５いて非常
な手間を要する。又、本発明者らの特開昭４７−２７１
８６号においても、中空繊維束の挙動、例えば液状の分
離流体に接した際の膨潤等に対してリボン状部材が必ず
しも最適な応答をするとは限らず、これが欠点とンにる
場合がある。
［発明の目的及び溝成］
本発明者らはこれらの操作上の問題点を軽減し、また、
連続的に生産可能で、かつ中空繊維束の特殊な挙動にも
流体の分離効率を低下させる事のない流体分離装置を（
ｎることを目的として鋭意研究を行なった結果、本発明
に到達した。
連続的に生産可能で、かつ中空繊維束の特殊な挙動にも
流体の分離効率を低下させる事のない流体分離装置を（
ｎることを目的として鋭意研究を行なった結果、本発明
に到達した。
即ち、本発明は
（１） 多数本の中空繊維型分離素子が内蔵され流体
混合物よりその少なくとも１成分を分離する装置にＪ３
いて、Ｆｉ数本の該中空ｌＪ＆維型弁型分離素子なる集
束体に繊維状部材が螺旋状に巻きつけられていることを
特徴とする流体分離装置。
混合物よりその少なくとも１成分を分離する装置にＪ３
いて、Ｆｉ数本の該中空ｌＪ＆維型弁型分離素子なる集
束体に繊維状部材が螺旋状に巻きつけられていることを
特徴とする流体分離装置。
（２） 多数本の中空繊維型分離素子が容器に内蔵さ
れ流体混合物よりその少なくとも１成分を分離する装置
の￥１造方法にＪ３いて、複数本の該中空繊キ１［型分
聞１累子からなる集束体にＩＪｉ帷状部材を螺旋状に巻
きつけた状態で該容器に充填することを特徴とする流体
分離装置の製造方法。
れ流体混合物よりその少なくとも１成分を分離する装置
の￥１造方法にＪ３いて、複数本の該中空繊キ１［型分
聞１累子からなる集束体にＩＪｉ帷状部材を螺旋状に巻
きつけた状態で該容器に充填することを特徴とする流体
分離装置の製造方法。
である。
以下本発明について詳■１に説明づる。
第１図は流体分離装置の全体構造の１例を示すものであ
る。分離装置の本体をなすケース１は、例えば人工腎臓
用透析器として用いる場合、透析液等の処理流体人口８
ａ及び出口８ｂを備えている。ケース１の中には流体分
離素子である中空繊維束２が収納されでおり、その両端
は支持体４ａによりケース１に接着固定されており、該
支持体４ａのケース１開口部側の端面４ｂでは、中空繊
維束２の中空部が開口しており、血液等の被処理流体の
中空繊維内への入口及び出口が形成されている。又、血
液等の被処理流体至９は、導入口６ａ及び導出口６ｂを
有するヘッダー５により形成され、透析液等の処理流体
苗１０ど支持体４ａ８隔壁として分離されている。
る。分離装置の本体をなすケース１は、例えば人工腎臓
用透析器として用いる場合、透析液等の処理流体人口８
ａ及び出口８ｂを備えている。ケース１の中には流体分
離素子である中空繊維束２が収納されでおり、その両端
は支持体４ａによりケース１に接着固定されており、該
支持体４ａのケース１開口部側の端面４ｂでは、中空繊
維束２の中空部が開口しており、血液等の被処理流体の
中空繊維内への入口及び出口が形成されている。又、血
液等の被処理流体至９は、導入口６ａ及び導出口６ｂを
有するヘッダー５により形成され、透析液等の処理流体
苗１０ど支持体４ａ８隔壁として分離されている。
又、ヘッダー５には、被処理流体が彼処］Ｉ！流体至９
から外部へ漏出するのを防ぐためにシール用Ｏ−リング
７を有してｄ３す、ケース１へ溶着又はネジ込み等の手
段により固定されている。
から外部へ漏出するのを防ぐためにシール用Ｏ−リング
７を有してｄ３す、ケース１へ溶着又はネジ込み等の手
段により固定されている。
ケース１の中には、中空繊維束が繊維状部材３で螺旋状
に巻かれた状態で収納されている。ＯＩｉＩｎ組状部材
く方法としては第１図の如く、全ての中空ｔＩＩｉｆ（
ｔを一束どなし、その外周部を螺旋状に巻く方法でもよ
いし、第２図の如く中空繊維を複数個のグループに分り
、それらの各々の中空ｕ１維束の外周部をＩｎ組状部材
で螺旋状に巻き、更にそれらの複数個の中空繊維のグル
ープを集合した状ｒ）でその外周部に繊維状部材を巻き
つける方法でもよい。
に巻かれた状態で収納されている。ＯＩｉＩｎ組状部材
く方法としては第１図の如く、全ての中空ｔＩＩｉｆ（
ｔを一束どなし、その外周部を螺旋状に巻く方法でもよ
いし、第２図の如く中空繊維を複数個のグループに分り
、それらの各々の中空ｕ１維束の外周部をＩｎ組状部材
で螺旋状に巻き、更にそれらの複数個の中空繊維のグル
ープを集合した状ｒ）でその外周部に繊維状部材を巻き
つける方法でもよい。
また、繊維状部材の本数は中空繊維の本数、性状により
適宜決定されるべきであるが、１本でもよいし第１図の
如く２本でもよく、又それ以上でもよいが、４本までが
好ましい。又、繊維状部材の篇旋の周期は短くすれば中
空繊維束の支持は強固になるが、分離効率を低下させる
恐れがあり、周期は１ ｃｍ〜５α程度が好ましい。
適宜決定されるべきであるが、１本でもよいし第１図の
如く２本でもよく、又それ以上でもよいが、４本までが
好ましい。又、繊維状部材の篇旋の周期は短くすれば中
空繊維束の支持は強固になるが、分離効率を低下させる
恐れがあり、周期は１ ｃｍ〜５α程度が好ましい。
前記中空繊維としては、合成繊維又は天然繊維等の如何
なるものでもよく、溶融紡糸、乾式紡糸又は湿式紡糸の
ような任意の方法で製造されたものである。
なるものでもよく、溶融紡糸、乾式紡糸又は湿式紡糸の
ような任意の方法で製造されたものである。
かかる本発明において、中空ＩＩｉ紐束の外周に巻きつ
ける４１維状部材どしては、伸縮性繊維及び湿潤により
伸良し得る繊維が適する。該伸縮性繊維としてはその伸
縮伸度が５％以上のものが該流体分離装置の製造容易性
及び１ｑられた装置の使用時における流体の流動均一性
の点で好ましい。かかる伸縮伸度としては１０％以上、
更には５０％以上が適する。また伸縮伸度の上限は特に
限定されるものではないが、一般には５００％以下が実
用的である。尚ここで言う伸縮伸度とは、以下の方法に
より得られる値を意味する。即ち、試料の上端をクラン
プで固定し、０．００２ｇ／ Ｄの初荷重をかけて垂下
し、３０秒後に上部クランプから正しく２０ｃｍ＋ａ＋
を測って印をつけ、つぎに０．１９／Ｄの荷重をかけて
３０秒後の長さ＋ｂ＞を測る。ついで、次式（１）より
伸縮伸度［％］を算出する。
ける４１維状部材どしては、伸縮性繊維及び湿潤により
伸良し得る繊維が適する。該伸縮性繊維としてはその伸
縮伸度が５％以上のものが該流体分離装置の製造容易性
及び１ｑられた装置の使用時における流体の流動均一性
の点で好ましい。かかる伸縮伸度としては１０％以上、
更には５０％以上が適する。また伸縮伸度の上限は特に
限定されるものではないが、一般には５００％以下が実
用的である。尚ここで言う伸縮伸度とは、以下の方法に
より得られる値を意味する。即ち、試料の上端をクラン
プで固定し、０．００２ｇ／ Ｄの初荷重をかけて垂下
し、３０秒後に上部クランプから正しく２０ｃｍ＋ａ＋
を測って印をつけ、つぎに０．１９／Ｄの荷重をかけて
３０秒後の長さ＋ｂ＞を測る。ついで、次式（１）より
伸縮伸度［％］を算出する。
伸縮伸度［％］ ＝ （ｂ−ａ ） ／ａ ｘ １００
・−１ｆ）かかる伸縮性繊維の具体例としては、ウ
ーリー加工等の捲縮加工を施したポリエチレンテレフタ
レート糸、ナイロン６糸、ナイロン６６−系等の合成繊
維やゴム弾性を有するポリウレタン糸等を用いることが
できる。
・−１ｆ）かかる伸縮性繊維の具体例としては、ウ
ーリー加工等の捲縮加工を施したポリエチレンテレフタ
レート糸、ナイロン６糸、ナイロン６６−系等の合成繊
維やゴム弾性を有するポリウレタン糸等を用いることが
できる。
かかる繊維状部材の太さとしては、中空繊維束内の中空
繊維本数にもよるが、中空繊維本数が約５．０００本以
下であれば３０ｄｅ 〜３，０ＯＯｄｃ、 ５，００
０本〜１０，０００本であれば、１５０ｄｅ 〜１０，
０００ｄｅ、 １０，０００本以上であれば１５０ｄｅ
〜３０，０００ｄｅが好ましいが、部材を特に限定する
ものではない。
繊維本数にもよるが、中空繊維本数が約５．０００本以
下であれば３０ｄｅ 〜３，０ＯＯｄｃ、 ５，００
０本〜１０，０００本であれば、１５０ｄｅ 〜１０，
０００ｄｅ、 １０，０００本以上であれば１５０ｄｅ
〜３０，０００ｄｅが好ましいが、部材を特に限定する
ものではない。
また本発明における流体分離装置の製造法は、繊維状部
材が螺旋状に巻きつけ中空繊維型分離素子の集束体を筐
体等の容器内に充填せしめることを特徴としている。該
繊維状部材としては、前記したものが好適に用いられる
。
材が螺旋状に巻きつけ中空繊維型分離素子の集束体を筐
体等の容器内に充填せしめることを特徴としている。該
繊維状部材としては、前記したものが好適に用いられる
。
［発明の効果］
本発明によれば、流体分離装置の製造工程中での中空繊
維の取扱いを容易にし、又、連続的な製造を可能にする
。更に該流体分離装置において中空繊維束が水等の流体
と接した際の膨潤等の特殊な挙動に対し中空繊維間の密
着状態をことさら増加させることなく流体混合物の分離
効率を正常に維持し得るという優れた効果がある。
維の取扱いを容易にし、又、連続的な製造を可能にする
。更に該流体分離装置において中空繊維束が水等の流体
と接した際の膨潤等の特殊な挙動に対し中空繊維間の密
着状態をことさら増加させることなく流体混合物の分離
効率を正常に維持し得るという優れた効果がある。
以下、実施例をあげて本発明をさらに詳細に説明するが
、本発明はかかる実施例に何ら限定されるものではない
。
、本発明はかかる実施例に何ら限定されるものではない
。
実施例１〜５
内径２００μ、外径２３０μ、長さ３０ Ｃｍのセルロ
ース中空繊維ｉｏ、ｏｏｏ本を全数まとめたものの外周
部にウーリー加工したナイロン６ｑポリエチレンテレフ
タレート糸及びポリウレタン糸で螺旋状に巻き、ケース
に収納して両端をポリウレタン樹脂を用いて隔壁を形成
したのら、両端にヘッダーを装着して流体分離装置を製
作した。
ース中空繊維ｉｏ、ｏｏｏ本を全数まとめたものの外周
部にウーリー加工したナイロン６ｑポリエチレンテレフ
タレート糸及びポリウレタン糸で螺旋状に巻き、ケース
に収納して両端をポリウレタン樹脂を用いて隔壁を形成
したのら、両端にヘッダーを装着して流体分離装置を製
作した。
ナイロン６糸、ポリエチレンテレフタレート糸及びポリ
ウレタン糸の伸縮伸度、太さ１巻き本数及び螺旋周期に
ついては、以下の表１に示す。
ウレタン糸の伸縮伸度、太さ１巻き本数及び螺旋周期に
ついては、以下の表１に示す。
又、これらの条件下での製作する際の操作性。
及び分離効率としての尿素クリアランスの結果を表１に
示す。
示す。
なお、クリアランス測定は以下の方法により求めた。即
ら、血液モデルとして尿素の０．０１％水溶液をμｓ備
しこの血液モデル水溶液を３１°Ｃの温度で血液等の被
処理流体導入口から流Ｑ ２００ｎ認／分で流す。一方
、透析′ａ至側には３７℃の蒸留水を５００１ｄ、／分
の流電で向流に流す。この状態を１０分間継続し被処理
流１本導入口及び導出口でモデル血液をサンプリングし
、尿素のａ度を測定し、以下の式によってクリアランス
を求めた。
ら、血液モデルとして尿素の０．０１％水溶液をμｓ備
しこの血液モデル水溶液を３１°Ｃの温度で血液等の被
処理流体導入口から流Ｑ ２００ｎ認／分で流す。一方
、透析′ａ至側には３７℃の蒸留水を５００１ｄ、／分
の流電で向流に流す。この状態を１０分間継続し被処理
流１本導入口及び導出口でモデル血液をサンプリングし
、尿素のａ度を測定し、以下の式によってクリアランス
を求めた。
ＣＬ （ｄ／分） −（ＣＡ −ＣＶ ）／ＣＡ ＸＱ
。
。
ＣＬ；クリアランス
ＣＡ；被処理流体導入口ＩＪ度
ＣＶ ；被処理流体導出口濃度
ＱＢ；モデル血液流■（ｄ／分）
表１に示す結果より、本発明はケースへの中空繊維束の
収納を容易にし、しかも、中空糸の屈曲等も発生してい
ない。更に、螺旋状に巻きつけた部材の嵩ばつ効果によ
り、ケースと中空糸束のづぎ間に抵抗をもたせ、中空繊
維間への透析液の分配を良好にする結果、分離効率とし
てのクリアランスも良好であり、製造上及び品質上多大
な効果がある事が分る。
収納を容易にし、しかも、中空糸の屈曲等も発生してい
ない。更に、螺旋状に巻きつけた部材の嵩ばつ効果によ
り、ケースと中空糸束のづぎ間に抵抗をもたせ、中空繊
維間への透析液の分配を良好にする結果、分離効率とし
てのクリアランスも良好であり、製造上及び品質上多大
な効果がある事が分る。
実施例６
内径２００μ、外径２３０μ、長さ３０ Ｃｍのセルロ
ース中空繊維１０，０００本を約２，５００本づつ４束
に分け、その各々の束を伸縮伸度５０％、太さ３，００
０ｄｅのポリエチレンテレフタレートウーリー＋＋ａ工
糸を用いて、その外周部に１本の糸を螺旋周期５ ｃｍ
で巻いたのら、それらの４本を集合してその外周を同上
の糸で螺旋周期５ ｃｍで巻き、ケースに収納して以後
実施例１と同様の方法で流体分離装置を製作し、クリア
ランス測定を実施した。その結果を表１に集約して示す
が、良好な結果を得、本発明の効果を確認した。
ース中空繊維１０，０００本を約２，５００本づつ４束
に分け、その各々の束を伸縮伸度５０％、太さ３，００
０ｄｅのポリエチレンテレフタレートウーリー＋＋ａ工
糸を用いて、その外周部に１本の糸を螺旋周期５ ｃｍ
で巻いたのら、それらの４本を集合してその外周を同上
の糸で螺旋周期５ ｃｍで巻き、ケースに収納して以後
実施例１と同様の方法で流体分離装置を製作し、クリア
ランス測定を実施した。その結果を表１に集約して示す
が、良好な結果を得、本発明の効果を確認した。
比較例１〜３
Claims (4)
- （１）多数本の中空繊維型分離素子が内蔵され流体混合
物よりその少なくとも１成分を分離する装置において、
複数本の該中空繊維型分離素子からなる集束体に繊維状
部材が螺旋状に巻きつけられていることを特徴とする流
体分離装置。 - （２）該繊維状部材が伸縮性繊維からなるものであるこ
とを特徴とする第１項記載の流体分離装置。 - （３）該伸縮性繊維が５％以上の伸縮伸度を有するもの
であることを特徴とする第２項記載の流体分離装置。 - （４）多数本の中空繊維型分離素子が容器に内蔵され流
体混合物よりその少なくとも１成分を分離する装置の製
造方法において、複数本の該中空繊維型分離素子からな
る集束体に繊維状部材を螺旋状に巻きつけた状態で該容
器に充填することを特徴とする流体分離装置の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18382084A JPS6161603A (ja) | 1984-09-04 | 1984-09-04 | 流体分離装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18382084A JPS6161603A (ja) | 1984-09-04 | 1984-09-04 | 流体分離装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6161603A true JPS6161603A (ja) | 1986-03-29 |
Family
ID=16142424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18382084A Pending JPS6161603A (ja) | 1984-09-04 | 1984-09-04 | 流体分離装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6161603A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6262804U (ja) * | 1985-10-08 | 1987-04-18 |
-
1984
- 1984-09-04 JP JP18382084A patent/JPS6161603A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6262804U (ja) * | 1985-10-08 | 1987-04-18 |
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