JPS6231962B2

JPS6231962B2 -

Info

Publication number: JPS6231962B2
Application number: JP52050566A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yamazaki; Yasushi Jo; Yoshihiro Makuta
Original assignee: Nippon Zeon Co Ltd
Current assignee: Zeon Corp
Priority date: 1977-04-30
Filing date: 1977-04-30
Publication date: 1987-07-11
Also published as: JPS53135892A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、複数の中空繊維をケース内の所定の
装填領域に装填し、次いで前記複数の中空繊維の
両端部を固化性液体（ポツテイング材）で固着
（ポツテイング）し、次いでこの固着部分（ポツ
テイング部分）を切断して前記複数の中空繊維の
両端を開口させるようにした中空繊維型物質移動
装置の製造方法に関するものである。従来この種の装置は、中空繊維の壁膜の内側で
ある中空部分と中空繊維の壁膜の外側との間で、
この壁膜を通して物質を透析、浸析、限外濾過等
により移動させるようにしている。このような装
置は、腎臓機能不全患者の治療に用いられる血液
透析装置として、また酸素と炭酸ガスとの交換を
行うための人工肺における血液酸素付加装置とし
ても有用である。中空繊維型物質移動装置の従来公知の製造方法
によれば、約１万本と多数の中空繊維を束ね、こ
の束がばらばらになることを防止する目的で接着
剤、もしくは輪ゴム等の弾性体又は環状リング等
の固定具で両端部を固定してケース内に装填し、
次いでシリコーン、エポキシ樹脂、ポリウレタン
等の固化性液体（ポツテイング材）でケースに固
着（ポツテイング）し、しかるのち両端を切断開
口している。この場合、中空繊維束は第１図及び第２図に示
される２つの形態のいずれかを有している。第１
図に示される中空繊維束６は、１本又は複数の連
続した中空繊維５を例えば２つの支点間に必要本
数巻きつけ、束状に形成したものであるが、中空
繊維束６の両端部は複数の連続した中空繊維から
なるので、開口されてない状態にある。また束の
形態を維持する目的で、前述のように、両端部の
適当な位置を輪ゴム７１で固定している。第２Ａ
図に示される中空繊維束６は、１本又は複数の連
続した中空繊維を例えば第３図に示される枷５６
に必要本数巻きつけ、中空繊維巻きとり枠６０〜
６５の間のＸ−X′の位置で６個の中空繊維束６
に切断し、輪ゴム７１で固定したものである。第
２Ｂ図は、切断に先立ち、繊維束６がばらばらに
ならないよう、あらかじめ接着剤７０を切断部分
の周辺に塗布し、中空繊維を束状に固定したもの
である。いずれの場合も中空繊維束６は切断して
あるため、束を構成している各中空繊維５は両端
において開口している。次いで、これらの繊維束６をケースに装填し、
更に繊維束６の端部とケースの内壁面との間に固
化性液体を注入し、液密状態に繊維束６をケース
に固定する。この場合、中空繊維束６として第２Ａ図又は第
２Ｂ図に示される、両端部が開口した中空繊維の
束を用いると、毛管現象によつて中空繊維５の中
空部分１０に固化性液体が浸入して中空繊維５の
詰りが生じ、このために固着後にこの固着部分を
切断しても、中空繊維５が切断面において開口し
ないという致命的な欠陥を生ずる。この欠陥を除
くために、従来、中空繊維束６の両端の開口部を
まず接着剤で封じ、しかる後中空繊維束６をケー
スに装填し、次いで既述のようなポツテイングを
行つて来た。従つて第２Ａ図又は第２Ｂ図に示さ
れる、両端部が開口した中空繊維の束を用いてポ
ツテイングを行う場合には、ケースに装填するに
先立つて各中空繊維の両端の開口部を接着剤で封
ずる必要があるという強固な既成概念が当業者の
間で存在していた。一方、上述のような従来の技術では、集束され
た中空繊維５間の毛細管状の空間を固化性液体が
毛管現象によつて中空繊維端部から中央に向つて
移動して中空繊維５の固定に必要な部分以外にま
で付着し、実質的に有効な膜面積を減少させるこ
ととなり、好ましくない欠点を有している。このような欠点を除く方法として特公昭44−
5526号による遠心成型法が知られている。この成
型法によれば、第１図に示されるような、１本又
は複数の連続した中空繊維５を旋回させて中空繊
維による連続した多数のループで構成した中空繊
維束６を、第４図に示すようにケース１内に装填
し、ケーシング部材８０を介してケース１を回転
板８２上に固定部材８３で固定して回転させ、こ
の状態での両端部へ固化性液体７を送り込んで固
化させ、両端部を密封するようにしている。この
場合、重力の数百倍の遠心力でもつて、固化性液
体７が中空繊維５間の毛細管状空間を移動するの
を防止している。このように、上記特公昭44−5526号による遠心
成型法には、１本又は複数本の連続した中空繊維
による多数のループで構成された中空繊維束が用
いられているが、これは、既述のように、両端部
が開口した中空繊維の束は接着剤でその開口を封
じてからでないと使用し得ないという強固な既成
概念が当業者の間に存在していたゝめであると思
われる。しかし上述のように多数のループで構成
された中空繊維束を用いると、まず第１に中空繊
維束の作成が面倒である。またこのような中空繊
維束であれば、その両端部付近において各中空繊
維部分が直線状に配置され難くて或る程度屈曲し
た状態になる。故に中空繊維束の両端部を輪ゴム
や糸などで強く縛つて矯正してケースに収容する
必要があるが、それでもケース内で各中空繊維が
局在化してポツテイングされる恐れが生ずる。こ
のために中空繊維がケースの装填領域の全体に亘
つて均一に分散されることがなく、このような装
置を用いて透析を行えば、透析液が中空繊維の密
度の小さい箇所を優先的に潅流するといういわゆ
るチヤネリングが起り易い。従つてこのような透
析装置はその性能が悪く、特に製品間の性能のバ
ラ付きが大きいという重大な欠陥を生ずる。更にまた、両端部が開口した中空繊維の束を接
着剤で封じてから既述の遠心成型法に用いると仮
定すると、例えば第５図に示すようになる。第５
図において、それらの両端の開口部を接着剤７０
で封じられた中空繊維の束６がまずケース１に装
填されてケーシング部材８０が当てがわれ、第４
図と同様にしてポツテイング材７がケーシング部
材８０の内部に送入され、回転板８２の駆動によ
る遠心力を利用して中空繊維束６の両端部がケー
ス１にポツテイングされる。しかるに、この方法では、約１万本の多数の中
空繊維５の開口している両端を接着剤７０で封じ
る操作がすこぶる煩雑であり、また全ての中空繊
維５の開口している両端部を完全に封じることは
困難である。もし、開口端部が封じられていなけ
れば、前述のようにしてポツテイングする際、第
６Ａ図に示すようにポツテイング材７が中空繊維
５の中空部分１０に充填される。この場合、重力
の数百倍という大きな遠心力が作用しているの
で、ポツテイング材である固化性液体の液圧は非
常に大きく、このために中空部分１０に多量の固
化性液体が浸入する恐れがある。また一方、接着
剤７０を開口端部に塗布する際、中空繊維５の内
径約200μの中空部に毛管現象で浸入してしま
う。はなはだしい場合は、第６Ｂ図に示すよう
に、ポツテイング後、Ｙ−Y′で示される切断位
置以上にまで接着剤７０が上昇してしまう。いず
れの場合も、Ｙ−Y′でポツテイング後の切断を
行なつても中空繊維５が開口せず、中空繊維の内
部中空部分の有効膜面積が減少し、物質移動機能
が減少することとなる。従つて接着剤で中空繊維束の開口した両端を封
じる操作は、その実施に際して著しく高級な熟練
作業者が多大の時間をかけて行わねばならず、か
つそのような注意をはらつても完全に封じること
は困難であり、しかも接着剤の塗布作業中に中空
繊維を損傷することを防止することは極めて困難
であつた。本出願人は、上述の開口された中空繊維の端部
を封じるための改良された方法として、特願昭51
−96272号（特公昭56−3772号）において、両端
が開口している複数の中空繊維をケースに収容
し、このケースを回転させてその両端部に遠心力
を作用させ、この状態で第１のポツテイング操作
によつて前記中空繊維の前記両端の開口を封じ、
しかるのち第２のポツテイング操作により所定量
のポツテイング材をさらに供給して固化せしめ、
これによつて前記中空繊維の両端部を前記ケース
に固定することを特徴とする中空繊維型物質移動
装置の製造方法を提案した。この方法は、ポツテ
イング後切断することにより、全ての中空繊維が
開口して血液の通過口を形成することが可能とな
り、従つて物質移動効率のすぐれた中空繊維型透
析装置を容易にかつ確実に製造することが可能と
なり、製造ごとのバラツキがない優れた方法であ
るが、しかし２回のポツテイング操作を必要と
し、工程操作の時間が長いという欠点を有してい
る。更にまた、従来公知の製造方法によれば、多数
の中空繊維を密に束ね、その両端部を固化性液体
（接着剤）もしくは輪ゴム等の弾性体もしくは環
状リング等で束状に固定してからケース内に収容
し、この状態でケースに固定するため、束の特に
中心部分は中空繊維が極めて密な状態になつてい
る。従つて、この装置を血液透析等に用いた場合
透析液を中空繊維束へ均一に潅流させることは極
めて困難であり、また中空繊維束の外周部と透析
ケースの内壁面との間には好ましくない間隙が形
成されるので、この間隙を通過する透析液の量が
比較的多くなり、このために中空繊維束の中心部
分においては透析率が極めて低い状態になつてい
ることが実験的に確認されている。本出願人は、特願昭51−88010号（特公昭55−
25853号）において、このような欠点を是正すべ
く、複数の中空繊維をケース内の所定の装填領域
に装填し、次いで前記複数の中空繊維を中空繊維
束として固定しないまま、前記複数の中空繊維の
両端部を固化性液体で前記ケースに固定し、次い
で前記複数の中空繊維の両端を開口させるように
した方法を提案した。この方法によれば、中空繊
維は装填領域内にほぼ均一に分散された状態で固
定されるために、中空繊維の外側を流れる流体が
中空繊維束の中心部にまで浸入し、中空繊維全体
を通じて流体が比較的均一に潅流し、この結果有
効膜面積が増大し、物質移動効率を向上させるこ
とができる。ところがこの方法においても、両端
部が開口している中空繊維を使用しているので、
中空繊維の開口を予め封じる必要があり、前述の
ような問題点が生じる。本発明者らは、中空繊維束を用いて、遠心力を
作用させながらポツテイング操作するに際し、切
断開口時に中空繊維の詰りがなく、透析性能の優
れた中空繊維型物質移動装置を容易にかつ確実に
製造する方法を鋭意検討した。この結果、驚くべ
きことに、それらの両端がそれぞれ開口している
まゝの中空繊維を用いてこれらの中空繊維の中空
部分に残存している空気の圧力と遠心力とを巧み
にバランスさせつつ固化性液体を所定の位置まで
注入することにより、例えば第６Ａ図に示される
Ｙ−Y′位置において切断した場合、全ての中空
繊維が切断面において開口し、しかも中空繊維の
外表面に毛管現象によつて移動した固化性液体が
付着することにより有効膜面積が実質的に低下す
ることがなく、容易に確実に優れた透析性能を有
する中空繊維型物質移動装置を製造できることが
判明した。本発明の目的は、上述した従来の方法にくらべ
非熟練者でも容易にしかも多数の中空繊維の開口
している端部を完全に封じて中空繊維の有効膜面
積を減少させることなく、ケースに固定する方法
を達成することにある。また本発明の別の目的は、特に開口している複
数の中空繊維を中空繊維束として固定しないま
ま、上述した従来の方法にくらべ非熟練者でも容
易にしかも多数の中空繊維の開口している端部を
完全に封じ、同時に中空繊維有効な膜面積を減少
させることなく、ケースに固定する方法を達成す
ることにある。即ち、本発明は、複数の中空繊維をそれらの両
端がそれぞれ開口しているままで前記ケース内に
収容し、次いでこのケースを毎分ほぼ

【式】以上、ほぼ以下（但し、l₀は前記固化性液体による固着時で
の前記ケースの両端部における前記固着部分の両
外側端面間の距離の1/2、l₁は前記固化性液体に
よる固着時での前記固着部分の外側端面と内側端
面との間の距離、l₂は前記固着部分の外側端面と
切断位置との間の距離、ｒは前記中空繊維の中空
部分の半径、γは前記固化性液体の表面張力、ρ
は前記固化性液体の比重、ｇは重力加速度、P₀は
大気圧である。なお、l₀、l₁、l₂、ｒ、γ、ρ、
ｇ及びP₀の単位はすべてcgs単位である。）で回
転させて前記ケースの両端部に遠心力を作用さ
せ、この遠心力が作用している状態で前記固化性
液体の前記所定量を一度に前記複数の中空繊維の
前記両端に同時に供給して前記複数の中空繊維の
中空部分の空気を封じ込め、固着することを特徴
とする方法に係るものである。第７図は両端が開口した複数の中空繊維５をケ
ース１の装填領域２５に装填した状態を示し、第
８図は、両端が開口した複数の中空繊維５を装填
したケース１にケーシング部材８０を装着し、回
転軸８１を有する回転板８２上に固定部材８３で
固定し、固化性液体７の容器８４とケーシング部
材８０とを固化性液体導入管８６及び配管８５を
介して連結した状態を示す。このように配置した
後、モーター（図示せず）を駆動して、軸受８を
介して回転軸８１を回転させ、これによつて生じ
る遠心力により固化性液体７を容器８４からケー
シング部材８０内へ移動せしめ、所定の位置Ｐ−
P′まで固化性液体７を注入して反応固化せしめ、
この後、切断位置Ｙ−Y′で固化した固化性液体
７を中空繊維５もろとも切断し、切断面にて中空
繊維５を開口させるのである。上述の回転は、例
えば第８図及び第９図に示す如く、垂直面上で行
つてもよいし、例えば第４図又は第５図に示す如
く、水平面上で行つてもよい。なお中空繊維５を装填するには前記特願昭51−
88010号（特公昭55−25853号）による方法を採用
してよい。即ち、第７図の状態において、例えば
鋭利な刃物で接着剤７０の部分を切断して各中空
繊維５を束６から解放し、例えばバイブレータで
適当な振動を与えて装填領域２５に均一に分散さ
せ、しかる後にポツテイングを行なうことができ
る。この場合は、ポツテイングにより中空繊維が
均一に分散された状態で固定されるために、透析
液が繊維束全体を通じて均一に潅流し、効率が向
上する。この場合、固化性液体７が切断位置Ｙ−Y′以
上に中空繊維５の中空部分に侵入せず、かつ固化
性液体７が中空繊維５の外表面に付着することに
よつてポツテイング位置Ｐ−P′より回転中心側に
存在する中空繊維５の実質的に有効な膜面積を減
少させないようにしなければならない。このことは、回転軸が水平の場合の例である第
９図及び第１０図に誇張して示されるように、中
空繊維５の中空部分１０に存在する空気を中空繊
維５の中空部分１０に両端の固化性液体７で封じ
こめ、しかるのちこの状態で、固化性液体７が所
定のポツテイング位置Ｐ−P′まで注入されるよう
にケース１の回転数（即ち遠心力）と固化性液体
７の温度とを巧みに制御することにより達せられ
ることが判明した。即ち、２つのケーシング部材８０の両底面８８
間の距離（即ち中空繊維５の長さにほぼ相当）を
2l₀、ケーシング部材８０の底面８８から所定の
ポツテイング位置Ｐ−P′までの距離をl₁、ケーシ
ング部材８０の底面８８から切断位置Ｙ−Y′ま
での距離をl₂、中空繊維５の中空部分１０内へ侵
入する固化性液体７のケーシング部材８０の底面
８８からの高さをｈ、中空繊維５の中空部分１０
の半径をｒ、中空繊維５の間に生じる毛細管状の
空間１１の半径をＲ、この空間１１を上昇して中
空繊維５の外表面に付着する固化性液体７の高さ
をＨ、ポツテイング操作を開始したときの絶対温
度をＴ_p、固化性液体７が反応硬化して非流動化
したときの絶対温度をＴとし、また固化性液体７
の比重ρ、固化性液体７の表面張力をγ、回転数
をXrpm、ｇを重力加速度とすると、次のような
力平衡が考えられる。即ち、中空繊維５の中空部分１０内に固化性液
体７や侵入する単位面積当りの力（大気圧Ｐ_p、
固化性液体７の表面張力による力δ、固化性液体
７の重力による力Ｇ、及び固化性液体７の遠心力
Ｆ）と、中空繊維５の中空部分１０内に固化性液
体７が侵入するのを阻止する単位積当りの力（中
空繊維５の中空部分１０内に封じられた空気が固
化性液体７の侵入により圧縮された空気圧力Ｐ）
との力平衡が生じる。なお重力は上側の端部につ
いては逆に作用するが、上述の回転によつて両端
部とも下側端部となる点が定期的に生ずるので、
ｈに対して１より大きい押し込み力を生ずる下側
端部について考察すると、以下の式が成立する。Ｐ＝Ｐ_p＋δ＋Ｇ＋Ｆ ………(1) 一方、固化性液体７の表面張力による力δは δ＝２γ／ｒ（dyne／cm²） ………(2) で表わされ、固化性液体７の重力による力ＧはＧ＝ρｇ（l₁−ｈ）（dyne／cm²）………(3) で表わされ、固化性液体７の遠心力による力ＦはＦ＝ρ（２πＸ／６０）^２｛（ｌ_０−ｈ）^２−（ｌ_０−ｌ_１）^２／２｝（dyne／cm²） ………(4) で表わされ、中空繊維５の中空部分１０に封じら
れている空気の圧力ＰはＰ＝Ｐ_p・Ｔ／Ｔ_ｐ・ｌ_０／ｌ_ｐ−ｈ（dyne／cm²）…
……(5) で表わされる。従つて、回転数Ｘはで与えられる。又、中空繊維５の間に生じる毛細管状空間１１
を上昇する固化性液体７の高さＨは、中空繊維５
の間に生じる毛細管状空間１１を上昇する固化性
液体７の表面張力による力δ′と、押し下げる力
として作用する固化性液体７の重力G′及び固化
性液体７に働く遠心力F′との力平衡により定ま
る。なお重力は下側の端部については逆に作用す
るが、上述の回転によつて両端部とも上側端部と
なる時点が定期的に生ずるので、ｈに対して１よ
り大きい上昇力を生ずる上側端部について考察す
ると、以下の式が成立する。即ち、 δ′＝−G′＋F′ ………(7) 前記中空繊維の間に生じる毛細管状空間１１を
上昇する固化性液体７の表面張力による力δ′は δ′＝２γ／Ｒ（dyne／cm²） ………(8) で表わされ、固化性液体７の重力G′は G′＝ρgH（dyne／cm²） ………(9) で表わされ、固化性液体７に働く遠心力F′は F′＝ρ・（２πＸ／６０）^２・（ｌ_０−ｌ_１）^２−（ｌ_０−ｌ_１−Ｈ）^２／２（dyne／cm²）………(10) で表わされる。従つて、回転数Ｘはで与えられる。ここに毛細管状空間１１の半径Ｒは、中空繊維
５が最密充填された場合の空間であり、かつ毛細
管状空間１１が円であるとすると、その半径Ｒは
次のようになる。従つて、回転数Ｘは上記(11)式及び上記(12)式よりとして求められる。本発明は、中空繊維５の中空部分１０に封じこ
められた空気を利用して、中空繊維５の中空部分
１０内に侵入する固化性液体７のケーシング部材
８０の底面８０からの高さｈを上記(6)式に示され
る回転数の制御により制御し、かつ中空繊維５の
間に生じる毛細管状空間１１を上昇して中空繊維
５の外表面に付着して実質的に有効な中空繊維５
の膜面積を減少させる高さＨを上記（13）式に示
される回転数の制御により制御して、容易かつ確
実に優れた透析性能を有する中空繊維型物質移動
装置を製造することにある。このために、遠心力を与える回転数Ｘは、毎分
ほぼ

【式】以上、ほぼ以下であることが必要であり、好ましくはほぼ

【式】以上、ほぼ以下であり、さらに好ましくはほぼ

【式】以上、以下である。回転数Ｘが

【式】未満になると、中空繊維５間の毛細間状空間１１を上昇する
固化性液体により中空繊維の実質的に有効な膜面
積が減少し、また回転数Ｘがを越えると、ポツテイング部を切断した場合、切
断面において中空繊維５が開口せず、好ましくな
い。以上に説明した如き本発明にあつては実用的に
以下の範囲で実施されることが好ましい。中空繊維内へ侵入する固化液の高さｈは、ポツ
テイング後切断により中空繊維内が固化性液体で
閉塞することなく良好な開口部を得るために切断
位置までの距離l₂より少なくとも0.3cm、好ましく
は0.5cm以上、さらには１cm以上短かくなるよう
にして実施される。しかし中空繊維内先端部が確
実に封じられるためには底面より0.5cm以上の高
さが必要である。実用的にはｈとしては0.5〜3.5
cmの間で実施されることが好ましい。前記底面から切断位置までの距離l₂は、中空繊
維の長さ（2l₀）や収束本数によつても異にするが
0.8cm以下では切断による中空繊維の良好な開口
が得られず、良好なポツテイングも困難であり、
２cm以上が好ましい。一方有効膜面積の確保及び
切断によるロスとなる中空繊維を少なくするため
に4.5cm以下であることが好ましい。ケーシング底面より中空繊維外表面のポツテイ
ング位置までの距離l₁は、中空繊維束を機密状に
ポツテイングでき、機械的強度も有し、しかも透
析中において損傷しない程度のものにするため、
l₂＋１cm以上が必要である。一方有効膜面積の確
保ということにより、l₂＋４cm以下であることが
好ましい。中空繊維の長さ2l₀は、収束本数によつても異
なるが、実用的に25〜40cm程度の範囲のものが好
ましい。25cm以下では透析効率が劣るようにな
り、40cm以上では透析中における圧力損失による
性能劣化を来すようになるからである。中空繊維の外表面に付着する固化性液体の高さ
Ｈは、有効膜面積を効果的に確保することにより
0.5cm以下である必要があり、０であつてもよ
い。また、固化性液体としては、ポリウレタン、エ
ポキシ樹脂等が用いられるが、ポリウレタンが好
ましい。以上の諸条件の好ましい範囲で本発明に係る装
置の製造がなされるが、固化性液体としてポリウ
レタンを用いて、常温で実施する場合には回転数
が300〜900r.p.mで行われるのが好ましい。なお上述のように回転数Ｘを決めるに際し、Ｈ
＝0.5（cm）、ｈ＝l₂−0.3（cm）、Ｔ＝Ｔ_pとし、更
に好ましい値とするためにはｈ＝l₂−0.5（cm）、
ｈ＝l₂−１（cm）とした。前記温度Ｔは前記固化性液体の固化反応速度を
上昇させるために、しばしばＴ_pより高く設定さ
れるが前記温度Ｔは、前記温度Ｔ_pにおいて中空
繊維の中空部分に浸入した固化性液体の前記ポツ
テイング枠の致面からの液面高さｈを、中空繊維
の中空部分に封じこめられた空気の膨張圧によつ
て２次的に制御するものである。例えば温度Ｔ_p
で中空繊維の中空部分に侵入した固化性液体の前
記高さｈを、温度Ｔで低下させたとしても、中空
繊維の中空部分の内壁面には、前記温度Ｔ_pでの
前記高さｈまで固化性液体が付着する結果とな
り、仮に切断位置よりも回転中心側に固化性液体
が付着している場合には、中空繊維の内径を狭め
る結果となり、人工腎臓として本方法により製造
した透析装置を使用した場合、凝血等の原因とな
り好ましくない。従つて回転数ＸはＴ＝Ｔ_pとし
て決定されねばならない。さらに、中空繊維の外表部に付着している固化
性液体の高さＨが0.5（cm）以上になると、実質
的に有効な中空繊維の膜面積が減少した結果、透
析性能に顕著な差を生じ好ましくない。さらに
又、中空繊維の中空部分内の侵入する固化性液体
のケーシング部材の底面からの高さｈが、ケーシ
ング部材の底面から切断位置までの高さl₂より大
きくなれば、切断位置Ｙ−Y′で固着後切断して
も、中空繊維が切断面において開口しないので好
ましくなく、従つて前記高さｈは前記高さl₂より
も小さくなければならない。従つて、前記高さｈ
が前記高さl₂より小さくなるように前記回転数Ｘ
が制御されればよいのであるが、実用上、中空繊
維の糸長がケーシング部材の底面間の距離よりわ
ずかに短かくなつたり、あるいは所定の切断位置
Ｙ−Y′で正確に切断できなかつたりする場合も
あり、前記高さl₂と前記高さｈとの差が0.3cm、好
ましくは0.5cm、さらに好ましくは１cm程度とな
るように、前記回転数Ｘを規定することが好まし
い。従つてｈ＝l₂−0.3（cm）よりも小さいことが
好ましく、更に好ましくはｈ＝l₂−0.5（cm）、ｈ
＝l₂−１（cm）となる。また本発明においては、固化性液体７が反応硬
化して非流動化する場合の絶対温度Ｔ及び注入開
始時の絶対温度Ｔ_pは358〓以下であり、好ましく
は343〓以下であるのが重要である。前記温度Ｔ_p
及びＴが358〓を越えると、中空繊維の構造変化
が起こり、その性能が低下して好ましくない。さ
らに前記温度Ｔと、ポツテイング操作を開始した
時の温度Ｔ_pとの比Ｔ／Ｔ_pがほぼ
〔ρ｛ｌ_０ ^２−（ｌ_０−ｌ_１）^２｝／２・（２πＸ／６
０）^２＋Ｐ_p＋２γ／ｒ＋ρ gl₁〕・１／Ｐ_ｐ以下であるのが重要である。即ち、温
度比Ｔ／Ｔ_pが上記比より大きくなると、中空繊維
５の中空部分１０に封じられている空気が膨張し
て中空部分外に拡散し、その際ポツテイング材中
に気泡を生じることとなり好ましくない。Ｔ／Ｔ_pが１より小さくなると、中空繊維の中
空部分に封じられた空気の体積が収縮して固化性
液体が中空繊維の中空部分にすいあげられる結
果、固化後に所定の位置で切断した場合、切断位
置より回転中心側にある中空繊維の中空部分に固
化性液体が付着し、例えば人工腎臓として用いた
場合、凝血等の現象を生じて好ましくない。さら
に又、Ｔ／Ｔ_pが上述の式で示される値よりも大
きくなると、中空繊維の中空部分に封じられてい
る空気が膨張して中空部分外に拡散し、その際ポ
ツテイング材中に気泡を生じることとなり、場合
によつては固着部分に存在する気泡が連続するこ
とによつて生じるピンホールが発生し、リークを
生じる結果となり、不良品となつて使用すること
ができない。従つてＴ／Ｔ_pは上述の式で示され
る値以下でなければならず好ましくは上述の式で
示される値以下、１以上でなければならない。以上において詳述したように、本発明において
は、両端がそれぞれ開口している中空繊維の両端
に固化性液体を同時に供給して中空繊維の中空部
分の空気を封じ込めるようにしている。従つて本
発明によれば、使用される中空繊維に欠陥があつ
て例えばその中間部分に切断箇所やピンホールが
存在しても、この中空繊維の中空部分の深部に迄
固化性液体が自動的に充填される。即ち、中空繊
維の中間部分に切断箇所やピンホールなどがある
と、その中空繊維の中空部分には空気が封じ込め
られないで、空気が上記切断箇所やピンホールな
どからリーク（漏洩）するので、上記中空部分の
深部に迄固化性液体が浸入して、上述のような欠
陥を有する中空繊維の中空部分を埋めてしまう。
なお従来は、上述のような欠陥を有する中空繊維
についてのみ選択的にその中空部分を埋め込むた
めの有効な方法が存在せず、このような中空繊維
を有する製品は不良品となつて製品の歩留りの悪
さの大きな原因となつていた。しかし本発明によ
れば、上述のような中空部分の埋め込みが自動的
に行われるので、製品の歩留りを飛躍的に向上さ
せることが可能である。次に本発明を人工腎臓用血液透析装置に適用し
た実施例を説明する。実施例１第３図に示される中空繊維の巻きとり装置を用
いて、外径247μ、内径約215μの再生セルロース
製中空繊維５を巻きつけたボビン５０をモータ５
１で巻き出し、繊維張力を荷重（図示せず）で制
御するよう構成してあるガイドローラー５２，５
３で制御し、トラバー５４で均等に中空繊維を分
散させつつ、モーター５５で駆動されている枷５
６に、第７図に示される偏平形状の断面を有する
ケース１の中空繊維束６の装填領域２５に合せ
て、偏平形状に巻きとる。ついで、中空繊維巻き
とり枠６０〜６５の間のＸ−X′で示される位置
で、鋭利な刃物を用いて両端部が開口している約
8000本の中空繊維５からなる６個の中空繊維束６
に切断する。この場合中空繊維がバラバラになら
ないようあらかじめ接着剤７０を切断部分の内側
に帯状に塗布し、中空繊維を束に固定する。次いでこの中空繊維束６を、第７図に示すよう
に、透析液導入管２及び導出管３を有する断面偏
平形状のケース１に装填し、第８図に示される如
くケーシング部材８０をケースの両端のフランジ
部４０に当てがい、回転軸８１に固定された重力
方向に回転する回転板８２に固定部材８３を用い
て固定する。次いで、所定のポツテイング位置Ｐ−P′よりも
回転中心側であつてケース１の両側に設置されて
いる固化性液体７の２つの容器８４の各々に、所
定のポツテイング位置Ｐ−P′まで充填するに充分
な量のポツテイング材７を注入する。次にモータ
ーを用いて回転軸８１を駆動せしめ、容器８４に
収容されている固化性液体７を、配管８５とケー
シング部材８０に設けられている固化性液体導入
管８６とを通じて両側のケーシング部材８０の内
部に遠心力によつて同時に注入し、所定の回転数
及び温度を維持した。この結果、固化性液体７は
ケーシング部材８０の内側及び中空繊維５の中空
部分１０のＭ−M′位置（ケーシング部材８０の
底面８８よりＭ−M′位置までの距離はｈ）まで
充填され、かつ液面Ｐ−P′を形成した。さらに、所定の回転数及び温度を維持して反応
固化せしめた。なお本実施例において、固化性液体７として
は、25℃での毛細管法による表面張力が
11dyne／cm²、25℃における比重が1.05ｇ／cm³の
NL社製ポリウレタン組成物を用いた。また所定
の位置Ｐ−P′まで充填するに足る固化性液体７の
量は100c.c.であつた。また、２つのケーシング部
材８０の底面８８間の距離（即ち中空繊維の長
さ）2l₀は30cm、ケーシング部材８０の底面８８
から所定のポツテイング位置Ｐ−P′までの距離l₁
は５cm、ケーシング部材８０の底面８８から所定
の切断位置Ｙ−Y′までの高さl₂は3.0cmであつ
た。また、回転軸８１を駆動せしめ、容器８４に
収容された固化性液体７を配管８５と導入管８６
を通じてケーシング部材８０の内部に遠心力によ
つて注入しはじめたときの温度Ｔ_pは323〓であ
り、このままの温度を維持した。従つて反応温度
Ｔも323〓であり、前記高さｈを1.5cmにする所定
の回転数Ｘとして毎分475回転を用いた。このように、両端が開口している中空繊維５の
中空部分１０に存在する空気を中空部内に封じこ
め、この空気の、ポリウレタン組成物７（ポツテ
イング材）の侵入による体積の圧縮圧力で全ての
中空繊維５はＭ−M′の位置（即ちケーシング部
材８０の底面８８からの高さｈが1.5cmの位置）
で完全に封じられ、この状態でＰ−P′の位置でケ
ース１に固着されていた。また中空繊維５の外表
面へのポリウレタン組成物の付着高さ（前記の高
さＨ）も２mm程度であつた。次いで、固定部材８
３及びケーシング部材８０をとりはずし、切断刃
を用いてＹ−Y′の位置で固化した固化性液体を
中空繊維５もろとも切断し、これによつて中空繊
維５の両端部を開口せしめて、切断面の状態を観
察した。この結果全ての中空繊維５は前記切断面
において良好に開口しており、かつ中空繊維５の
中空部分１０内への固着性液体７の侵入の痕跡す
らなかつた。次いで、第１１図に示される如く、血液導入管
１４及び１５を有する蓋体１７，１８をとりつ
け、中空繊維型透析装置１０を組み立て、通常の
方法において血液透析を行い、凝血状態及び残血
の状態を観察したが、ともに皆無であつたが、こ
れは、全ての中空繊維５が切断面において良好に
開口して血液の通過口となつていることを意味
し、本発明の有利性を証明するものである。上記のような方法で製造することにより、第６
Ａ図及び第６Ｂ図で示される従来の方法に比べ
て、ポツテイング後切断することにより全ての中
空繊維が開口して血液の通過口を形成することが
可能となり、さらに又、本出願人の提案した特願
昭51−96272号（特公昭56−3772号）の方法に比
べて１回のポツテイング操作で容易にかつ確実に
製造することが可能となり、物質移動効率のすぐ
れた中空繊維型透析装置を容易にかつ確実に製造
することができる。さらに又、製造のごとのバラ
ツキがなく、中空繊維の両端が開口している中空
繊維を用いる場合の従来の方法に比較してすぐれ
た方法であることが容易に理解できる。なお以上
の方法でポツテイングしたものには、中空繊維の
リークにもとずく不合格品は皆無であつた。実施例２回転数を変化させた以外は前記実施例１と同様
にポツテイングし、第９図に示される中空繊維５
の中空部分１０への固化性液体７の侵入高さｈ、
及び中空繊維５間に形成される毛細管状空間１１
を上昇して中空繊維５の外表面へ付着する固化性
液体７の高さＨを測定した。その結果を下記第１
表及び第１２図に示したが、上記(6)式より得られ
る前記高さｈ及び上記（13）式より得られる前記
高さＨと比較して示す。

【表】この結果から明らかなように、実験により得ら
れた前記高さｈ及びＨと、上記(6)式より得られた
計算値ｈ及び上記（13）式より得られる計算値Ｈ
とは非常に良く一致することが分る。次いで所定
の切断位置Ｙ−Y′（ケーシング部材の底面８８
からの高さl₂＝3.0cm）にて切断面における中空繊
維５の開口状態を観察した。この結果、回転数が
毎分100回転乃至800回転までは中空繊維５の中空
部分１０へのポリウレタン組成物の侵入は全くな
く、良好な開口状態を示した。しかるに回転数が
毎分1000回転以上のものは全ての中空繊維が切断
面において閉塞しており、血液の通過口を形成す
ることができなかつた。次いで、前記実施例１と同様に血液導入口を有
する蓋体をとりつけて血液透析装置１０を組み立
て、常法に従い、血液側にはビタミンB₁₂を含む
凝似血液を毎分200mlの流量で、透析液側には蒸
留水を毎分500mlの流量で流し、ダイアリザンス
を測定した。その結果を下記第２表に示す。

【表】この結果から明らかなように、中空繊維５間の
毛細管状空間１１を上昇して中空繊維５の外表面
に付着するポリウレタン組成物の高さＨが0.5cm
を越えると、有効膜面積が減少し、透析性能が低
下することが明白であり好ましくない。即ち、上記第１表及び第２表より、本実施例で
の好ましい回転数は、前記高さＨが0.5cm以下と
なる回転数より大きく、ケーシング部材８０の底
面８８より所定の切断位置Ｙ−Y′までの距離l₂が
中空繊維５の中空部分１０を上昇するポツテイン
グ材の高さｈより大となる回転数より小さい範囲
である必要があり、ポツテイング後の切断を考慮
するとl₂−ｈ≧0.3（cm）であることが実用上好ま
しい。従つて、上記(6)式及び（13）式から、好ま
しい回転数は

【式】以上、以下であると表現でき、本実施例の場合は、毎分
300回転以上860回転以下である。なおこの方法で
ポツテイングしたものにも、不合格品は皆無であ
つた。実施例３前記実施例１において、298〓で遠心力によつ
てポリウレタン組成物を注入開始したのち、温度
を昇温させた以外は前記実施例１と同様にしてポ
ツテイングを行つた。その結果を下記第３表にて
示す。

【表】この結果から明らかなように、ポリウレタン組
成物を注入開始した温度Ｔ_p〓より、反応硬化せ
しめる温度Ｔ〓を上昇させることにより、中空繊
維５の中空部分１０内に侵入するポリウレタンの
高さを減少させることができる。しかしながら、
反応硬化させる前記温度Ｔと注入開始した前記温
度Ｔ_pとの比Ｔ／Ｔ_pが1.201以上の場合は、中空
繊維の中空部分に封じられていた空気が膨張して
ポリウレタン組成物中へ脱離し、その際ポリウレ
タン組成物中に気泡として包含されて硬化し、ポ
ツテイング部に気泡が存在する結果となり好まし
くない。さらに又、反応硬化する前記温度Ｔが
398〓を越えると、反応硬化した固化性液体（ポ
リウレタン組成物）が冷却される際の体積収縮で
クラツクが発生し、甚しき場合はリークを生ずる
こととなり、透析装置として使用することができ
ず好ましくない。次いで、前記実施例１と同様にして、ビタミン
B₁₂のダイアリザンスを測定した。この結果を下
記第４表に示す。

【表】この結果、反応硬化時の前記温度Ｔが383〓以
上になると、中空繊維５の膜性能に悪影響を示
し、358〓以下、特に343〓以下ではその影響がな
いことが明白である。従つて上記第３表及び第４
表の結果から、反応硬化時の前記温度Ｔは358〓
以下、好ましくは343〓以下でなければならな
い。また上記第３表の結果から明白なように、中空
繊維５の中空部１０内へ侵入する固化性液体の前
記高さｈが０となると、反応硬化後のポツテイン
グ材中へ気泡が侵入したり、クラツクが生じたり
して好ましくないが、高さｈは固化性液体の注入
開始したときの前記温度Ｔ_p及び反応硬化させる
温度Ｔとの比Ｔ／Ｔ_pで規制され、上記(6)式によ
り得ることができる。即ち、Ｔ／Ｔ_pはｈ＝０となる
〔ρ｛ｌ_０ ^２−（ｌ_０−ｌ_１）^２｝／２・（２πＸ／６
０）^２＋Ｐ_p＋２γ／ｒ＋ρ gl₁〕・１／Ｐ_ｐ以下である。この場合、回転数Ｘは前
記実施例２で示される範囲になければならない。温
度比Ｔ／Ｔ_pと回転数Ｘとの関係を第１３図に示
す。比較例回転数を毎分1200回転でポリウレタン組成物を
注入し、その後ポリウレタン組成物が非流動化す
る時間より前に反応硬化温度Ｔを363〓に上昇さ
せた以外は前記実施例１と同様にしてポツテイン
グを行つた。その結果、中空繊維５の中空部分１
０へ侵入した固化性液体の高さｈは2.5cmであつ
た。次いで、前記実施例１と同様に切断開口して、
その状態を観察したが、中空繊維５の中空部１０
内に、第１４図に概略的に示されるように、固化
性液体（ポリウレタン組成物）７が薄く皮膜状に
付着して中空繊維５の内径を減少させていた。さ
らに前記実施例１と同様にして血液透析装置に組
み立て血液透析を行つたところ、凝血現象が観察
された。本比較例によれば、298〓で固化性液体を注入
した場合、第１５図に概略的に示されるように中
空繊維５の中空部分１０に侵入した固化性液体７
の高さｈは、1200回転の遠心力で一旦Ａ−A′位
置即ちケーシング部材８０の底面８８からの高さ
3.2cmまで上昇し、その後前記温度Ｔを上昇させ
ることによつて、中空繊維５の中空部分１０に封
じこめられた空気が膨張して、侵入した固化性液
体７をＢ−B′位置即ちケーシング部材８０の底面
８８からの高さ2.5cmの位置まで押し戻したもの
と理解されるが、この際、上述のようにＹ−
Y′で示される切断位置よりも回転中心側にある
中空繊維５の中空部分１０に付着したものと考え
られる。従つて、いかなる場合においても、切断位置Ｙ
−Y′より回転中心側にある中空繊維５の中空部
１０内に固化性液体を付着することは避けねばな
らないことが容易に理解できる。以上のことから明白なように、本発明によれ
ば、両端が開口している中空繊維から構成されて
いる中空繊維束を回転数と温度とを制御したポツ
テイング操作を行つてケースに固定することによ
り、透析性能にすぐれ、製造ごとのバラツキがな
い中空繊維型透析装置が容易に製造できる。本発明の技術的思想は、両端が開口している中
空繊維よりなる中空繊維束を遠心力を用いてポツ
テイング材によりケースに固定する方法におい
て、遠心力と温度とを巧みに制御して、中空繊維
の中空部分に空気を封じこめ、封じこめられた空
気の圧力を制御することによつて、従来の接着剤
を塗布する方法では不可能であつた欠陥を解決
し、全ての中空繊維を流体の通過口として作用さ
せることができ、かつ製造ごとのバラツキがない
中空繊維型物質移動装置を製造することにある。従つて多数の両端部が開口している中空繊維よ
りなる中空繊維束は前述のように１体もしくは複
数の連続した中空繊維よりなる中空繊維束を切断
開口させたものでも、あるいはあらかじめ両端部
が開口している中空繊維を束状に形成したもので
あつてもよい。またポツテイング材として用いる
固化性液体は例えばシリコーンゴム、エポキシ樹
脂、ポリウレタン等を任意に選択することが可能
である。なお本発明は人工腎臓だけでなく、人工
肺やジユースの濃縮装置等にも適用でき、極めて
有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は従来例を示すものであつて、
第１図は連続した中空繊維を束ねた状態の斜視
図、第２Ａ図は両端が開口した多数の中空繊維を
束ねた状態の斜視図、第２Ｂ図は両端が開口した
多数の中空繊維を束ねた別の状態の斜視図、第３
図は中空繊維の巻き取り装置の斜視図、第４図は
連続した中空繊維からなる中空繊維束を用いる遠
心成型法の装置の一部破断正面図、第５図は両端
が開口した多数の中空繊維からなる中空繊維束を
用いる遠心成型法の装置の一部破断正面図、第４
Ａ図は第５図に示す方法で接着剤を塗布してポツ
テイングしたときのポツテイング部分の断面図、
第６Ｂ図は第５図に示す方法で接着剤を塗布して
ポツテイングしたときのポツテイング部分の別の
状態を示す断面図である。第７図〜第１５図は本
発明を説明するためのものであつて、第７図はケ
ースに中空繊維を収容した状態の斜視図、第８図
は第７図に示すケースを回転させてポツテイング
する装置の一部破断した正面図、第９図はポツテ
イング時における第８図の装置の中空繊維部分を
誇張して示す断面図、第１０図はポツテイング時
において中空繊維の中空部分に空気を封じ込めた
状態を誇張拡大して示す断面図、第１１図はポツ
テイング後に透析装置を組立てるときの分解斜視
図、第１２図は中空繊維の中空部分に侵入するポ
ツテイング材の高さｈ及び中空繊維間の空間を上
昇するポツテイング材の高さＨと回転数との関係
を示すグラフ、第１３図はポツテイング材の注入
開始温度と反応硬化温度との比Ｔ／Ｔ_pと回転数
との関係を示すグラフ、第１４図は中空繊維の内
壁面にポツテイング材が付着した状態の断面図、
第１５図は第１４図に示す事態を説明するための
ポツテイング時の断面図である。なお図面に用いられている符号において、１は
ケース、５は中空繊維、７は固化性液体又はポツ
テイング材、１０は中空部分、１１は空間、８０
はケーシング部材、８２は回転板、８４は容器で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】１複数の中空繊維をケース内の所定の装填領域
に装填し、次いで前記複数の中空繊維の両端部を
所定量の固化性液体でそれぞれ固着し、次いでこ
の固着部分を切断して前記複数の中空繊維の両端
を開口させるようにした中空繊維型物質移動装置
の製造方法において、前記複数の中空繊維をそれ
らの両端がそれぞれ開口しているままで前記ケー
ス内に収容し、次いでこのケースを毎分ほぼ【式】以上、ほぼ以下（但し、l₀は前記固化性液体による固着時で
の前記ケースの両端部における前記固着部分の両
外側端面間の距離の1/2、l₁は前記固化性液体に
よる固着時での前記固着部分の外側端面と内側端
面との間の距離、l₂は前記固着部分の外側端面と
切断位置との間の距離、ｒは前記中空繊維の中空
部分の半径、γは前記固化性液体の表面張力、ρ
は前記固化性液体の比重、ｇは重力加速度、p₀は
大気圧である。なおl₀、l₁、l₂、ｒ、γ、ρ、ｇ
及びp₀の単位はすべてcgs単位である。）で回転
させて前記ケースの両端部に遠心力を作用させ、
この遠心力が作用している状態で前記固化性液体
の前記所定量を前記複数の中空繊維の前記両端に
同時に供給して前記複数の中空繊維の中空部分の
空気を封じ込め、固着することを特徴とする方
法。