JP2010046587A - Hollow fiber membrane module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、中空糸膜モジュールに関するものである。より詳しくは、中空糸膜モジュール内の透析液の偏流(チャンネリング)を効果的に抑制することによって透析効率に優れ、かつ透析性能の耐洗浄性に優れ、紡糸工程上の制約やコストアップがなく、また中空糸膜モジュール組立性に優れた中空糸膜モジュールに関するものである。 The present invention relates to a hollow fiber membrane module. More specifically, by effectively suppressing the dialysis fluid drift (channeling) in the hollow fiber membrane module, the dialysis efficiency is excellent, the dialysis performance is excellent in washing resistance, and there are restrictions on the spinning process and cost increases. Further, the present invention relates to a hollow fiber membrane module excellent in assemblability of the hollow fiber membrane module.
平膜に比較して、大きな膜面積を小型のモジュールに納めることのできる中空糸膜は、容積効率に優れており、液体処理関係の様々な分野で活用されており、特に血液浄化処理分野においてはその主流を占めている。 Compared to flat membranes, hollow fiber membranes that can accommodate a large membrane area in a small module are superior in volumetric efficiency and are used in various fields related to liquid processing, especially in the field of blood purification treatment Occupy its mainstream.
血液浄化用中空糸膜は、1000本〜20000本を束ねた状態でモジュールと呼ばれるハウジング内に納められ、血液浄化用中空糸膜モジュールとして組み立てられる。血液浄化用中空糸膜モジュールの性能は、構成する中空糸膜自体の透過性能に左右されることはもちろんであるが、その構造による影響も無視できない。 The hollow fiber membrane for blood purification is housed in a housing called a module in a bundle of 1000 to 20000, and assembled as a hollow fiber membrane module for blood purification. The performance of the hollow fiber membrane module for blood purification depends on the permeation performance of the hollow fiber membrane itself, but the influence of its structure cannot be ignored.
血液浄化用中空糸膜モジュールは、その使用に際し、血液は中空糸膜の内側を流れ、透析液は中空糸膜の外側、つまり中空糸膜同士の隙間を流れることにより、血液と透析液との間で膜を介して血液中の不要物質を透析液側に除去する仕組みをとっている。このとき、外部還流液である透析液が全ての中空糸膜間を均一に流れず、ある一部分のみに流れると、透析液が流れない部分の中空糸膜は有効に活用されないため、透析効率が著しく低下し、血液浄化用中空糸膜モジュールとしての透過性能が十分に発現されない。この現象を偏流またはチャンネリングと呼んでいるが、特に尿素などの低分子物質の除去能に多大な悪影響を与えることが知られている。 When the hollow fiber membrane module for blood purification is used, blood flows inside the hollow fiber membrane, and the dialysate flows outside the hollow fiber membrane, that is, through the gap between the hollow fiber membranes. A mechanism is used to remove unnecessary substances in the blood through the membrane to the dialysate side. At this time, if the dialysate, which is the external reflux liquid, does not flow uniformly between all the hollow fiber membranes, but flows only to a certain part, the hollow fiber membranes in the part where the dialysate does not flow are not effectively used. The permeability performance as a hollow fiber membrane module for blood purification is not sufficiently exhibited. This phenomenon is called drifting or channeling, and it is known to have a great adverse effect on the ability to remove low-molecular substances such as urea.
一方、上記のような中空糸膜間の間隙が十分でない中空糸膜束は、モジュール組み立て時の接着性に不良が生じやすいという問題もある。すなわち、モジュール組み立て工程において、中空糸膜端部とモジュール端部を樹脂によって接着する際に、中空糸膜間の間隙が不十分であるとその間に樹脂が入り込まずに空間が生じ、微小リークやス抜けと呼ばれる接着不良が発生する。そこで、上述したような偏流現象や接着不良を回避するために、これまで多くの工夫がなされてきた。 On the other hand, the hollow fiber membrane bundle in which the gap between the hollow fiber membranes is not sufficient as described above also has a problem that the adhesiveness at the time of assembling the module is likely to be poor. That is, in the module assembling process, when the hollow fiber membrane end and the module end are bonded with resin, if the gap between the hollow fiber membranes is insufficient, the resin does not enter between them and a space is created, causing a minute leak or Adhesion failure called slip-out occurs. Therefore, many attempts have been made so far to avoid the drift phenomenon and adhesion failure as described above.
例えば、中空糸膜外側、長手方向に複数のフィンを形成させ、中空糸膜同士の密着を防止することにより、中空糸膜の間隙を保つ技術が開示されている。(特許文献1参照)。また、中空糸膜にスペーサーヤーンを巻き付け、スペーサーヤーンの広がりの力を利用することで、中空糸膜間の間隙を確保する技術が示されている。(例えば、特許文献2参照)。しかしながら、前者の技術は特殊な口金が必要であり、操業面や紡糸条件にも制約がかかり、真円状の中空糸膜ほどの透過性能を発現させることは困難であり、現実的ではない。また、後者の技術は、スペーサーヤーンを巻き付ける工程が必要となるためコスト高となるだけでなく、嵩高さが増すためにコンパクトなモジュールを得ることができないという問題がある。 For example, a technique is disclosed in which a plurality of fins are formed in the longitudinal direction on the outer side of the hollow fiber membrane to prevent the hollow fiber membranes from sticking to each other, thereby maintaining the gap between the hollow fiber membranes. (See Patent Document 1). In addition, a technique for securing a gap between hollow fiber membranes by winding a spacer yarn around a hollow fiber membrane and utilizing the spreading force of the spacer yarn is shown. (For example, see Patent Document 2). However, the former technique requires a special die, restricts the operation surface and spinning conditions, and makes it difficult to express the permeation performance as a perfect circular hollow fiber membrane, which is not realistic. Further, the latter technique has a problem that not only is the cost high because a step of winding the spacer yarn is required, but also a compact module cannot be obtained because the bulkiness is increased.
そこで、操業面や紡糸条件に対する制約も少なく、低コストで簡略に偏流現象や接着不良を防ぐ方法として、中空糸膜にクリンプと呼ばれる捲縮を付与することで、隣り合う中空糸膜同士の密着を防ぐ技術が開示されている。(例えば、特許文献3参照)。該文献に開示の技術は紡糸された中空糸膜をボビンに特定の綾角で巻きとることにより上下に重なる中空糸膜同士が点接触した状態になる。この巻き取られたチーズを熱セットすることにより点接触した部分を支点とした波形の形状(クリンプ)を中空糸膜に固定することができる。この方法は確かに有効な技術であるが、クリンプを熱固定するために、紡糸後に別途、特殊な条件で加熱処理するための工程が必要となり、それに伴う所要時間やコストが無視できない。また、ボビン巻き状態での処理に限定され、ボビン巻きができない中空糸膜には適用できないという問題がある。さらに、ボビンの内層と外層において、単位長さ当たりのクリンプ数を同レベルにそろえることが困難であるため、ボビン外層部の中空糸膜のみを用いて作製されたモジュールとボビン内層部の中空糸膜のみを用いて作製されたモジュールとの間で性能差が生じるという問題がある。 Therefore, there are few restrictions on the operation surface and spinning conditions, and as a method of preventing drift phenomenon and adhesion failure simply at low cost, the hollow fiber membranes are crimped to provide close contact between adjacent hollow fiber membranes. Techniques for preventing this are disclosed. (For example, refer to Patent Document 3). In the technique disclosed in this document, a hollow fiber membrane that is spun is wound around a bobbin at a specific twill angle so that the hollow fiber membranes that overlap each other are in point contact. By corrugating the wound cheese, the corrugated shape (crimp) with the point-contacted portion as a fulcrum can be fixed to the hollow fiber membrane. This method is certainly an effective technique, but in order to heat-fix the crimp, a process for heat treatment under special conditions is necessary after spinning, and the required time and cost associated therewith cannot be ignored. Moreover, it is limited to the treatment in a bobbin winding state, and there is a problem that it cannot be applied to a hollow fiber membrane in which bobbin winding cannot be performed. Furthermore, since it is difficult to make the number of crimps per unit length the same in the inner layer and the outer layer of the bobbin, the module manufactured using only the hollow fiber membrane of the bobbin outer layer part and the hollow fiber of the bobbin inner layer part There is a problem that a performance difference occurs between a module manufactured using only the membrane.
近年になって、上記のクリンプの効果が再確認されるようになり、ボビン巻き以外の形態で製造される中空糸膜に対してもクリンプを付与するための試みがなされてきた。特に近年は、中空糸膜の内側に緻密なスキン層を持つ非対称構造を有する中空糸膜が注目を浴びている。非対称構造膜は、中空糸膜の内側にスキン層を形成するために芯液としてポリマーに対して凝固性を有する液体、特に水溶液を用いて製造される。このような中空糸膜をボビンに巻き取ると水を含む芯液が入った状態になるので、クリンプ固定のために加熱処理すると、水の蒸発に伴う表面張力の影響により膜が潰れてしまう。 In recent years, the effect of the above crimp has been reconfirmed, and attempts have been made to impart crimp to hollow fiber membranes manufactured in forms other than bobbin winding. In recent years, a hollow fiber membrane having an asymmetric structure having a dense skin layer inside the hollow fiber membrane has attracted attention. The asymmetric structure membrane is manufactured using a liquid having a coagulation property with respect to a polymer, particularly an aqueous solution, as a core liquid in order to form a skin layer inside the hollow fiber membrane. When such a hollow fiber membrane is wound around a bobbin, a core liquid containing water is contained, so that when the heat treatment is performed for crimp fixation, the membrane is crushed due to the influence of surface tension accompanying water evaporation.
非対称構造の中空糸膜にクリンプを付与する方法としては、相対するギア間に中空糸膜を蛇行させながら通過させることにより、機械的に中空糸膜にウェーブを形成するといった処理を行うことが試行されている。しかしながら、このような機械的な処理では、特に血液浄化に用いられるようなデリケートな中空糸膜に対しては、これまで有効なクリンプを付与することができていないのが現状である。というのは、効果的な強いクリンプを付与するためには機械的な外力をより強く中空糸膜に与える必要があるため、中空糸膜を変形、閉塞させてしまったり、膜を破損してしまったりする可能性が非常に高くなるからである。 As a method of applying a crimp to a hollow fiber membrane having an asymmetric structure, it is attempted to perform a process of mechanically forming a wave in the hollow fiber membrane by passing the hollow fiber membrane while meandering between opposing gears. Has been. However, in such a mechanical treatment, an effective crimp has not been provided so far, especially for delicate hollow fiber membranes used for blood purification. This is because in order to give an effective strong crimp, it is necessary to apply a stronger mechanical external force to the hollow fiber membrane, so that the hollow fiber membrane may be deformed or blocked, or the membrane may be damaged. This is because there is a very high possibility of falling.
したがって、従来の技術では極力中空糸膜にダメージを与えないよう、クリンプ間ピッチの長い大波のウェービング構造のものしか製品とすることができていない。しかしながら、このような大波のウェービング構造では、隣り合う中空糸膜同士の間隙を確保する効果が十分ではないため、これだけでは偏流を完全に回避することはできず、モジュールのハウジング構造の改良など、他の技術との併用によって対応しているのが現実である。 Therefore, in the prior art, only a wave having a large wave waving structure with a long pitch between crimps can be used as a product so as not to damage the hollow fiber membrane as much as possible. However, in such a wave waving structure, the effect of ensuring the gap between the adjacent hollow fiber membranes is not sufficient, so this alone cannot completely avoid the drift, such as improvement of the module housing structure, etc. The reality is that it is supported by using it together with other technologies.
また、例えば特許文献4では、波長10mm以上、振幅0.2mm以上のクリンプを付与することで上記問題の解決を図っているが、偏流抑制効果の安定性に問題があり、多数のモジュールを作製した際には本来の透過性能を発現できないモジュールが混在してしまうことがあった。 For example, in Patent Document 4, the above problem is solved by applying a crimp with a wavelength of 10 mm or more and an amplitude of 0.2 mm or more. However, there is a problem in the stability of the drift suppression effect, and many modules were manufactured. In some cases, modules that cannot express the original transmission performance may be mixed.
特許文献5には、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、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できる技術が開示されている。しかし、中空糸膜にフィンを形成するためには特殊な口金が必要となるし、さらにクリンプを付与するとなると製造条件面で相当の制約を受けるため、偏流を抑制することができても、高い透過性能を持つ中空糸膜を製造することはより一層困難であり、製造コストアップや歩留まり低下の課題が生ずる懸念が大きい。また、このような中空糸膜を用いてモジュールを作成する際には、中空糸膜束が嵩高くなるため、所定の膜面積を得るためにモジュールケースを大きくする必要があるなどの問題も生ずる。 Patent Document 5 discloses a technique capable of exhibiting an extremely excellent drift prevention effect due to a synergistic effect of fins and crimps by applying a loose specific crimp to a hollow fiber membrane having fins. However, in order to form fins in the hollow fiber membrane, a special die is required, and if crimping is further applied, it is subject to considerable restrictions in terms of manufacturing conditions, so even if drift can be suppressed, it is high. It is even more difficult to manufacture a hollow fiber membrane having a permeation performance, and there is a great concern that problems such as an increase in manufacturing cost and a decrease in yield will occur. Further, when a module is produced using such a hollow fiber membrane, the hollow fiber membrane bundle becomes bulky, and there is a problem that the module case needs to be enlarged in order to obtain a predetermined membrane area. .
特許文献6には、特許文献1記載のようなフィン付き中空糸膜において、外側に緻密層を持たせた非対称構造とすることにより、透析液の偏流抑制と膜厚増加による透過性能の低下の回避を両立する技術が開示されている。そして、実施例には、透析液流量が500ml/min時のリンクリアランスと透析流量が2000ml/min時のリンクリアランスの換算値との差である偏流値が15〜16であったことが記載されている。しかし、この技術においても、紡糸条件への制約が大きいことは変わらないし、中空糸膜外側に緻密層を有するため、実際に血液透析に供した際に中空糸膜内部から外側にかけて詰まりが生じていくことにより、透過性能が徐々に低下していく懸念が大きい。 In Patent Document 6, the hollow fiber membrane with fins as described in Patent Document 1 has a non-symmetric structure with a dense layer on the outside, thereby suppressing permeation of dialysate and lowering permeation performance due to increased film thickness. A technique that achieves both avoidance is disclosed. In the examples, it is described that the drift value, which is the difference between the phosphorus clearance when the dialysate flow rate is 500 ml / min and the converted value of the phosphorus clearance when the dialysis flow rate is 2000 ml / min, was 15 to 16. ing. However, even in this technique, there is no change in the restrictions on the spinning conditions, and since there is a dense layer on the outside of the hollow fiber membrane, clogging occurs from the inside to the outside of the hollow fiber membrane when actually subjected to hemodialysis. There is a great concern that the transmission performance will gradually deteriorate as a result.
特許文献7には、長さ10cmあたりの捲縮数が20〜40個の中空繊維と10cmあたりの捲縮数が20個未満の中空繊維とを特定の比率で混在させた血液透析用モジュールとすることにより、透析液の偏流を抑制し、かつモジュールのコンパクト性を両立する技術が開示されている。しかしながらこの技術では、異なった捲縮数の中空繊維を得るために、異なった巻き取り張力や熱処理条件にて別々に中空糸繊維を製造する必要があり、そののちに、それぞれの中空繊維を特定の比率で混在させて中空繊維束を作製する工程が必要となるため、相応の手間を要する。
そこで本発明は、従来技術の問題点に鑑み、中空糸膜の品質不良の発生リスクを抑制しつつ、外部環流液の偏流を防止し、安全でかつ、安定して高い透過性能を発現可能な中空糸膜モジュールを提供する。 Therefore, in view of the problems of the prior art, the present invention can prevent the occurrence of poor quality of the hollow fiber membrane and prevent the drift of the external reflux liquid, and can exhibit a high permeation performance safely and stably. A hollow fiber membrane module is provided.
上記の課題を解決することができる本発明の中空糸膜モジュールは、以下の構成よりなる。
(1)クリンプが付与された中空糸膜を充填した中空糸膜モジュールであって、
(a)内径基準の膜面積1.5m2の中空糸膜モジュール5本を用いて、透析液流量500ml/minで測定した際の尿素クリアランスをCL500とし、透析液流量2000ml/minで測定した際の尿素クリアランスから総括物質移動係数を介して透析液流量500ml/min時の値に換算した尿素クリアランスをCL2000としたとき、CL2000−CL500で表される偏流値の平均が7ml/min未満であり、
(b)薬液を用いた逆圧洗浄後の前記偏流値の平均が13ml/min未満である
ことを特徴とする中空糸膜モジュール。
(2)クリンプの振幅をA(mm)、クリンプ数をX(個/cm)、中空糸膜の外径をD(mm)としたときに、A×X2/Dで表されるクリンプ指数が0.30〜10であることを特徴とする(1)に記載の中空糸膜モジュール。
(3)中空糸膜のクリンプの振幅(A)が0.1〜1.0mm、中空糸膜長さ当たりのクリンプ数(X)が0.5〜2.0個/cm、外径が0.1〜0.5mmである(1)または(2)に記載の中空糸膜モジュール。
(4)中空糸膜の充填率が45〜75%である(1)〜(3)いずれかに記載の中空糸膜モジュール。
(5)薬液を用いた逆圧洗浄前後での中空糸膜のクリンプ指数の保持率が70%以上である(1)〜(4)いずれかに記載の中空糸膜モジュール。
(6)薬液が過酸化水素、過酢酸、酢酸から選ばれる1種以上を含むものである(1)〜(5)いずれかに記載の中空糸膜モジュール。
The hollow fiber membrane module of the present invention capable of solving the above-described problems has the following configuration.
(1) A hollow fiber membrane module filled with a hollow fiber membrane provided with a crimp,
(A) Using five hollow fiber membrane modules with an inner diameter reference membrane area of 1.5 m 2 , the urea clearance when measured at a dialysate flow rate of 500 ml / min is CL500, and when measured at a dialysate flow rate of 2000 ml / min When the urea clearance converted from the urea clearance to the value at a dialysate flow rate of 500 ml / min through the overall mass transfer coefficient is CL2000, the average of the drift value represented by CL2000-CL500 is less than 7 ml / min,
(B) A hollow fiber membrane module, wherein the average of the drift value after back pressure washing with a chemical solution is less than 13 ml / min.
(2) Crimp index expressed as A x X 2 / D, where the crimp amplitude is A (mm), the number of crimps is X (pieces / cm), and the outer diameter of the hollow fiber membrane is D (mm) The hollow fiber membrane module according to (1), wherein
(3) The amplitude (A) of the crimp of the hollow fiber membrane is 0.1 to 1.0 mm, the number of crimps per hollow fiber membrane length (X) is 0.5 to 2.0 pieces / cm, and the outer diameter is 0.1 to 0.5 mm (1 ) Or the hollow fiber membrane module according to (2).
(4) The hollow fiber membrane module according to any one of (1) to (3), wherein a filling rate of the hollow fiber membrane is 45 to 75%.
(5) The hollow fiber membrane module according to any one of (1) to (4), wherein the retention rate of the crimp index of the hollow fiber membrane before and after back pressure washing using a chemical solution is 70% or more.
(6) The hollow fiber membrane module according to any one of (1) to (5), wherein the chemical solution contains one or more selected from hydrogen peroxide, peracetic acid, and acetic acid.
本発明の中空糸膜モジュールは、中空糸膜製造時に機械的にクリンプを付与する際、中空糸膜の偏平や閉塞、破損などの不良製品の発生を抑制しており、かつモジュール化した際に、中空糸膜同士の接触を効果的に低減させることにより、安定した高い透過性能を発現可能な中空糸膜を高い歩留まりで得ることが可能である。また、中空糸膜製造時に機械的にクリンプを付与する際、中空糸膜の各点に応力を集中させる配慮をしているので、中空糸膜モジュールの洗浄操作等の過酷な使用状態においてクリンプの緩和や消失を最小限に抑制できるという効果もある。 The hollow fiber membrane module of the present invention suppresses the occurrence of defective products such as flatness, blockage, and breakage of the hollow fiber membrane when mechanically imparting crimps during the production of the hollow fiber membrane, and when modularized By effectively reducing the contact between the hollow fiber membranes, it is possible to obtain a hollow fiber membrane that can exhibit stable and high permeation performance with a high yield. In addition, when applying the crimping mechanically during the production of the hollow fiber membrane, consideration is given to concentrating stress on each point of the hollow fiber membrane. There is also an effect that mitigation and disappearance can be minimized.
以下に本発明の中空糸膜モジュールについて説明する。 The hollow fiber membrane module of the present invention will be described below.
本発明者らは、熱固定法以外の従来のクリンプ付与技術では中空糸膜に十分な数のクリンプを強固に付与できない原因について、詳細に調査、検討を行った。 The present inventors investigated and examined in detail the cause of the fact that a sufficient number of crimps cannot be firmly imparted to the hollow fiber membrane by conventional crimp imparting techniques other than the heat setting method.
まず、中空糸膜モジュールにおいて、中空糸膜間の間隙を確保し、間隙を流れる流体の偏流を防止するために重要なクリンプの要素について検討した。中空糸膜に付与された波状またはそれに類する形状のものであって、中空糸膜を鉛直に自然に垂らした程度では波状の形態を保持するものをクリンプと呼んでいるが、その特性値として、クリンプの数(中空糸膜単位長さあたりに存在する個数)と振幅(中空糸膜が長さ方向と垂直に振れている大きさ)で評価される。これら双方について検討したところ、クリンプの振幅よりも単位長さ当たりのクリンプ数がより重要であることを見出した。すなわち、比較的クリンプ数の少ない中空糸膜からなるモジュールは、中空糸膜同士の接触が多くなるため、外部灌流液のチャンネリングが生じやすい。一方、比較的振幅の大きいクリンプを有する中空糸膜の場合、中空糸膜同士の接触を低減する効果は大きくなるが、中空糸膜束の径が大きくなるためモジュールのサイズを大きくしなければならないことがある。本発明者が鋭意検討した結果、振幅は比較的小さくても、クリンプ数を特定の範囲とすることにより中空糸膜同士の接触を効果的に抑制でき、偏流防止に有効であることを見出した。さらに、熱固定されていないクリンプは、クリンプ付与後の後工程やモジュール化工程において中空糸膜に加えられる張力その他の外力によってその形状や機能が失われることがあるが、クリンプ数が多いほど、一つのクリンプにかかる外力の影響が少なくなるため、よりクリンプ形状や機能を保持しやすいというメリットもある。 First, in the hollow fiber membrane module, a critical crimp element for securing a gap between the hollow fiber membranes and preventing a drift of the fluid flowing through the gap was examined. It is a wave shape or a similar shape imparted to the hollow fiber membrane, and the one that retains the wavy shape to the extent that the hollow fiber membrane is hung down vertically is called a crimp. It is evaluated by the number of crimps (the number existing per unit length of the hollow fiber membrane) and the amplitude (size of the hollow fiber membrane swinging perpendicular to the length direction). When both were examined, it was found that the number of crimps per unit length was more important than the amplitude of the crimps. That is, a module composed of hollow fiber membranes having a relatively small number of crimps is likely to cause channeling of the external perfusate because the contact between the hollow fiber membranes increases. On the other hand, in the case of a hollow fiber membrane having a crimp with a relatively large amplitude, the effect of reducing the contact between the hollow fiber membranes increases, but the size of the module must be increased because the diameter of the bundle of hollow fiber membranes increases. Sometimes. As a result of intensive studies by the present inventor, it was found that even if the amplitude is relatively small, contact between the hollow fiber membranes can be effectively suppressed by making the number of crimps within a specific range, which is effective for preventing drift. . Furthermore, the crimp that is not heat-fixed may lose its shape and function due to tension or other external force applied to the hollow fiber membrane in the post-process after crimping or modularization process, but the more the number of crimps, Since the influence of external force applied to one crimp is reduced, there is also an advantage that the crimp shape and function can be easily maintained.
そこで、クリンプ付与装置について検討を加えたところ、図8に示すような従来装置では、加工精度・組立て精度・動作の遊びなどの技術的な問題から、クリンプ数を増加させるのに有効なピッチを狭めることが困難であることが判明した。さらに調査、検討を進め、図7に示すような方式にて、設備的には有効なピッチを確保することに成功したが、特に膜厚が薄く比較的強度の弱い中空糸膜に対してはどうしても有効なクリンプを付与させることができなかった。また、無理にクリンプを付与しようとすると、中空糸膜に偏平や閉塞、さらには膜の破損が発生し、中空糸膜の品質や機能が失われてしまうという致命的な問題があった。 Therefore, when the crimping device was examined, the conventional device as shown in FIG. 8 has a pitch effective for increasing the number of crimps due to technical problems such as machining accuracy, assembly accuracy, and play of operation. It turned out to be difficult to narrow. Further investigations and investigations have been carried out, and it has succeeded in securing an effective pitch in terms of equipment by the method shown in FIG. 7, but particularly for hollow fiber membranes having a thin film thickness and relatively low strength. An effective crimp could not be given. Further, if the crimping is forcibly applied, there is a fatal problem that the hollow fiber membrane is flattened or blocked, and further, the membrane is damaged, and the quality and function of the hollow fiber membrane are lost.
このクリンプの消失や弛緩について詳細に調査した結果、1つにはクリンプ付与工程の後方の工程で中空糸膜が引っ張られることにより、クリンプ付与装置のギアにより挟まれた部分で中空糸膜が滑っているということが分かった。すなわち、中空糸膜にかかる応力が一点に集中せず中空糸膜長さ方向に分散した結果、付与されたようにみえたクリンプが巻き取り工程やバンドル化工程、洗浄工程、乾燥工程、バンドル形態での保存期間中にクリンプが伸びてしまい、中空糸膜モジュール作製の歩留まりが低下したり、中空糸膜モジュールの性能を十分発現することができないなどの問題が生じていることがわかった。
また、別の理由として、中空糸膜がクリンプ付与装置のギアやロールの噛み込み部に挟み込まれる際にも、中空糸膜の滑りを避けることができない。特に、前工程より中空糸膜がフリーに走行してきた場合、噛み込み部での滑りはより大きくなり、応力が1点に集中せず、中空糸膜にクリンプが固定されない原因となっていると考えられた。
そこで、本発明者らはクリンプ付与装置での中空糸膜の滑り防止について鋭意検討した結果、クリンプ付与装置において、少なくとも一対のロール間に中空糸膜が挟み込まれる前後でロール外周面に中空糸膜を一定距離以上沿わせるように走行させることで、ロッドと中空糸膜との滑りを抑制し、ロッドの圧力を中空糸膜の一点に集中させることにより、熱などのエネルギーを加えなくとも非常に良好なクリンプを中空糸膜に固定できることを見出し、ついに本発明を完成した。
As a result of a detailed investigation of the disappearance and relaxation of the crimp, one of the reasons is that the hollow fiber membrane is slipped at the portion sandwiched by the gear of the crimping device because the hollow fiber membrane is pulled in the step behind the crimping step. I found out that That is, the stress applied to the hollow fiber membrane is not concentrated in one point, but is dispersed in the length direction of the hollow fiber membrane, so that the crimps that appear to be applied are taken up, bundled, washed, dried, bundled It was found that the crimps were stretched during the storage period, and the production yield of the hollow fiber membrane module was lowered, and the performance of the hollow fiber membrane module could not be fully expressed.
Another reason is that slippage of the hollow fiber membrane cannot be avoided even when the hollow fiber membrane is sandwiched between the gears and rolls of the crimping device. In particular, when the hollow fiber membrane has traveled more freely than in the previous process, the slip at the biting portion becomes larger, the stress is not concentrated on one point, and the crimp is not fixed to the hollow fiber membrane. it was thought.
Then, as a result of earnestly examining the slip prevention of the hollow fiber membrane in the crimping device, the present inventors have determined that the hollow fiber membrane is formed on the outer peripheral surface of the roll before and after the hollow fiber membrane is sandwiched between at least a pair of rolls. By moving the rod along a certain distance or more, slipping between the rod and the hollow fiber membrane is suppressed, and by concentrating the pressure of the rod on one point of the hollow fiber membrane, it is extremely possible without adding energy such as heat. The inventors have found that a good crimp can be fixed to the hollow fiber membrane, and finally completed the present invention.
本発明におけるクリンプ付与は、外周面上に多数のロッドを備えた少なくとも一対のロール間の噛み合わせ部に中空糸膜を挟み込むことによりクリンプを付与することが好ましい。少なくとも一対のロールは、それぞれ等速で回転し、ロールの外周面に多数のロッドが配されて構成されており、ロール上のロッドを互いにギア状に噛み込ませることができるが、ロッド同士が接触しないように構成されている。そして、該ロール間に中空糸膜を挟み込ませることによりクリンプを付与することができる。ロッドは平行に配されることが好ましいが、幾何学的に完全に平行でなくとも、該ロールを噛み込ませたときに中空糸膜が押し潰されない程度の間隙を設けることができれば、多少のずれは許容できることもある。本発明において、中空糸膜へのクリンプの付与は一対のロール間を略S字状に一回通せばよいが、一対のロールを用いて8の字状に中空糸膜を走行させても良いし、ロールを3つ以上組み合わせたものを用いて、ロールの回転に沿ってそれぞれの噛み合わせ部分を順次通過させる方法をとることも本願発明の範囲内である。 The crimping in the present invention is preferably performed by sandwiching a hollow fiber membrane in an engagement portion between at least a pair of rolls provided with a large number of rods on the outer peripheral surface. At least a pair of rolls rotate at a constant speed, and a large number of rods are arranged on the outer peripheral surface of the roll, and the rods on the roll can be engaged with each other in a gear shape. It is configured not to touch. A crimp can be applied by sandwiching a hollow fiber membrane between the rolls. The rods are preferably arranged in parallel, but even if they are not geometrically completely parallel, if the gap can be provided so that the hollow fiber membrane is not crushed when the roll is bitten, Deviation may be acceptable. In the present invention, the crimp is imparted to the hollow fiber membrane by passing the pair of rolls once in a substantially S-shape, but the hollow fiber membrane may be run in an 8-shape using a pair of rolls. In addition, it is within the scope of the present invention to use a combination of three or more rolls and sequentially pass the meshing portions along the rotation of the rolls.
本発明において、ロールの径は特に限定されないが、あまり大きすぎると設備コストが増大するだけでなく、中空糸膜をロール間に通す際の作業性の低下や走行中の中空糸膜の弛みや糸切れが生じることがある。また、小さすぎると十分な数のロッドをロールに備えることが難しくなるし、中空糸膜のスリップを抑制できないことがあるだけでなく、クリンプ付与部分の条件設定がセンシティブになりすぎる可能性がある。したがって、例えば、外径0.1〜0.5mmの中空糸膜へのクリンプ付与を前提とすれば、ロール外径は10〜50cmφ程度が適当である。このようなロールを2つ以上組み合わせてクリンプ付与に用いる。 In the present invention, the diameter of the roll is not particularly limited, but if it is too large, not only the equipment cost increases, but also the workability when passing the hollow fiber membrane between the rolls and the slackness of the hollow fiber membrane during running Thread breakage may occur. Moreover, if it is too small, it will be difficult to provide a sufficient number of rods on the roll, and not only the slip of the hollow fiber membrane may not be suppressed, but also the condition setting of the crimp imparting portion may be too sensitive. . Therefore, for example, assuming that crimping is applied to a hollow fiber membrane having an outer diameter of 0.1 to 0.5 mm, a roll outer diameter of about 10 to 50 cmφ is appropriate. Two or more such rolls are used in combination for crimping.
また、ロッドまたは突起の数は、ロールの大きさやどのような波長、振幅のクリンプを得るかにより変わるものであり特に限定されないが、極度に少ない場合は物理的に中空糸膜を挟み込むことが困難となり有効なクリンプを付与できない可能性がある。逆に、極度に多い場合は設備が巨大化してしまうだけでなく、走行中の中空糸膜の弛みや糸切れといった操業上の問題が発生することがある。したがって、好ましくは20個以上1000個以下、より好ましくは50個以上300個以下である。 The number of rods or protrusions varies depending on the size of the roll and what kind of wavelength and amplitude crimp is obtained, and is not particularly limited. However, when the number is extremely small, it is difficult to physically sandwich the hollow fiber membrane. Therefore, there is a possibility that an effective crimp cannot be given. On the other hand, when the number is extremely large, not only the equipment becomes enormous, but also operational problems such as loosening of the hollow fiber membrane and thread breakage may occur. Accordingly, the number is preferably 20 or more and 1000 or less, more preferably 50 or more and 300 or less.
本発明においてロールの外周面上に備えられたロッドは、一方のロールのロッド間の溝部分に他方のロールのロッド部分を互いにギア状に噛み込ませることができれば、その構成は特に問わない。多数のロッドを平行に外周面上に配置してもよいし、ロッドの代わりにロールの外周面を削り出すことにより平行に多数の溝と突起部を形成せしめてもよい。ただし、ロッドまたは削りだしによって形成された突起部の外周部は、中空糸膜に直接接触するので、中空糸膜を傷つけないよう、外周面に配するロッドは円柱形が好ましく、または突起部は中空糸膜の進行方向に沿って円弧状となるように形成されているのが好ましい。ロッドおよび突起の中空糸膜に接触する表面は中空糸膜との接触により中空糸膜に傷をつけないよう、また中空糸膜が滑らないように鏡面加工されているのが好ましい。また、ロッドの場合には中空糸膜の走行に沿って回転するように設計されると中空糸膜へのダメージがより軽減されるのでさらに好ましい。ロッドおよび突起の材質については特に限定されないが、加工性や入手のしやすさからステンレス製またはアルミニウム製であることが好ましく、ステンレス製が耐久性の面から、より好ましい。また、表面に耐蝕性や滑り止め、耐摩耗性向上のためのコーティング処理が施されたものを使用することも本発明の範囲内である。 In the present invention, the rod provided on the outer peripheral surface of the roll is not particularly limited as long as the rod portion of the other roll can be engaged with the groove portion between the rods of the one roll in a gear shape. A large number of rods may be arranged in parallel on the outer peripheral surface, or a plurality of grooves and protrusions may be formed in parallel by scraping the outer peripheral surface of the roll instead of the rod. However, since the outer peripheral part of the protrusion formed by the rod or shaving is in direct contact with the hollow fiber membrane, the rod arranged on the outer peripheral surface is preferably cylindrical so that the hollow fiber membrane is not damaged, or the protrusion is It is preferable that it is formed in an arc shape along the traveling direction of the hollow fiber membrane. The surface of the rod and projection that contacts the hollow fiber membrane is preferably mirror-finished so that the hollow fiber membrane is not damaged by contact with the hollow fiber membrane and the hollow fiber membrane does not slip. Further, in the case of a rod, it is more preferable that the rod is designed to rotate along the travel of the hollow fiber membrane because damage to the hollow fiber membrane is further reduced. The material of the rod and the protrusion is not particularly limited, but is preferably made of stainless steel or aluminum from the viewpoint of workability and availability, and stainless steel is more preferred from the viewpoint of durability. Further, it is also within the scope of the present invention to use a material whose surface has been subjected to a coating treatment for improving corrosion resistance, anti-slip and abrasion resistance.
本発明において、クリンプ付与装置に備えられるロッドまたは突起間のピッチは、目的とするクリンプ数により適宜設定すればよいが、有効なクリンプ数を確保するためにはできるだけピッチが狭い方が好ましい。しかし、狭すぎると加工性、耐久性の低下や中空糸膜を挟み込む隙間の確保が困難になるため、1mm以上20mm以下が好ましく、より好ましくは3mm以上17mm以下、さらに好ましくは4mm以上15mm以下である。ロッドまたは突起間のピッチは等間隔である方が製作上やメンテナンス上都合がよいが、互いにギア状に噛み込ませることができれば意図的に間隔を変えてもよい。また、ロッドまたは突起は、円筒部分の回転軸に対して平行に配するのが製作やメンテナンス上都合がよいが、これも互いにギア状に噛み込ませることができれば意図的に変えてもよい。あまり大きく変えすぎると操業上の不都合が生じることがあるが、円筒部分の回転軸に対して平行からわずかにずらして配することにより、複数の中空糸膜を同時に平行走行させるときにはクリンプの位相をずらす効果が見込まれるため、より高い偏流防止効果も期待できる。 In the present invention, the pitch between the rods or protrusions provided in the crimp applying device may be appropriately set according to the target number of crimps, but it is preferable that the pitch is as narrow as possible in order to ensure an effective number of crimps. However, if it is too narrow, it becomes difficult to secure a gap for sandwiching the hollow fiber membrane because of a decrease in workability and durability. is there. It is more convenient for manufacturing and maintenance that the pitch between the rods or the projections is equal, but the spacing may be changed intentionally as long as they can be engaged with each other in a gear shape. In addition, it is convenient for manufacturing and maintenance that the rod or the protrusion is arranged in parallel to the rotation axis of the cylindrical portion, but this may be changed intentionally as long as it can be engaged with each other in a gear shape. If it is changed too much, operational inconvenience may occur, but by arranging it slightly shifted from parallel to the rotation axis of the cylindrical part, the phase of the crimp is adjusted when simultaneously running a plurality of hollow fiber membranes in parallel. Since a shifting effect is expected, a higher drift prevention effect can be expected.
ロッドまたは溝の削りだしによって形成された突起部の径については、大きすぎると上記のピッチを確保することが困難となり、また小さすぎると中空糸膜が折れてしまうというようなリスクが増大する。中空糸膜の強力や伸度にもよるが、好ましくは0.5〜8.0mmφであり、より好ましくは1.5〜6.0mmφである。 If the diameter of the protrusion formed by cutting out the rod or groove is too large, it is difficult to ensure the above pitch, and if it is too small, the risk that the hollow fiber membrane breaks increases. Although it depends on the strength and elongation of the hollow fiber membrane, it is preferably 0.5 to 8.0 mmφ, more preferably 1.5 to 6.0 mmφ.
本発明において、中空糸膜にクリンプを付与する際、ロールの噛み込み部分の前後においてロール(ロッド)の外周面に沿って中空糸膜を走行させることが重要なポイントである。このような走行形態をとることによって、中空糸膜がロールの噛み込み部分でスリップすることなく把持され、中空糸膜の一点にロッドまたは突起の応力が集中し、有効なクリンプを付与できる。この点について更に検討の結果、中空糸膜がクリンプ付与装置に接触してからロール間の噛み合わせ部分を通過しクリンプ付与装置を離れるまで、ある程度の区間が必要である。その好ましい区間を、中空糸膜が接触しつつ走行するクリンプ付与装置の回転軸を中心にした角度で表すと、およそ延べ90°以上あれば足りるといえる。噛み込み前後で各々45°以上取るのがより好ましい。接触しつつ走行する区間が少ない場合には、巻取りやその後の工程から受ける張力により、ロール間の噛み合わせ部分を通過する中空糸膜がスリップすることがあり、効果的なクリンプが得られないことがある。また、接触しつつ走行する区間が延べ720°を超えるような糸道は、設備が複雑化するだけでなく、クリンプ付与装置に中空糸膜を通す際の作業性や糸の弛み、糸切れといった操業面でのリスクが増大する可能性がある。したがって、中空糸膜が本発明のクリンプ付与装置のロール外周面に沿って走行する区間は、ギアの噛み込み部分の前後で延べ90°以上720°以下が好ましく、より好ましくは、180°以上540°以下である。 In the present invention, when crimping the hollow fiber membrane, it is important to run the hollow fiber membrane along the outer peripheral surface of the roll (rod) before and after the biting portion of the roll. By adopting such a running configuration, the hollow fiber membrane is gripped without slipping at the biting portion of the roll, and the stress of the rod or protrusion is concentrated at one point of the hollow fiber membrane, so that an effective crimp can be imparted. As a result of further studies on this point, a certain interval is required from when the hollow fiber membrane contacts the crimp applying device until it passes through the meshing portion between the rolls and leaves the crimp applying device. When the preferred section is expressed by an angle around the rotation axis of the crimping device that travels while the hollow fiber membrane is in contact, it can be said that a total of 90 ° or more is sufficient. It is more preferable to take 45 ° or more before and after biting. When there are few sections that run while in contact, the hollow fiber membrane that passes through the meshing portion between the rolls may slip due to the tension received from winding or the subsequent process, and an effective crimp cannot be obtained. Sometimes. In addition, the yarn path where the section running in contact exceeds 720 ° is not only complicated, but also the workability when passing the hollow fiber membrane through the crimping device, the slackness of the thread, the thread breakage, etc. Operational risks may increase. Therefore, the section in which the hollow fiber membrane travels along the outer peripheral surface of the crimping device of the present invention is preferably 90 ° or more and 720 ° or less, more preferably 180 ° or more and 540 ° before and after the gear biting portion. ° or less.
従来、熱固定せずに機械的にクリンプを付与しただけの中空糸膜は、その後の洗浄処理や乾燥処理、モジュール作製、保存期間中にクリンプが弛緩してしまったり、消失してしまったりといった課題の発生を抑えることが出来なかった。この理由について詳細はわからないが、フリーで走行してきた中空糸膜がクリンプ付与装置のギアやベルトの噛み合わせ部に進入する際に、噛み合わせ部での中空糸膜のスリップが大きくなる。このようにスリップを起こすと、応力が中空糸膜の一点に集中しないために、後に中空糸膜が受ける外力や後処理においてクリンプが緩和してしまう現象が生ずるものと考えている。
本発明においては、クリンプ付与装置の噛み合わせ部に中空糸膜が進入する際のスリップを防止する配慮を施したことにより、熱固定せずとも強固で長時間のクリンプ保持性の良好なクリンプ付与ができたものと推測している。
Conventionally, hollow fiber membranes that have only been mechanically crimped without being heat-set may be loosened or lost during subsequent washing and drying processes, module production, and storage. The generation of problems could not be suppressed. Although the details of this reason are not known, when the hollow fiber membrane that has traveled for free enters the meshing portion of the gear or belt of the crimping device, the slip of the hollow fiber membrane at the meshing portion increases. When slip occurs in this way, stress is not concentrated on one point of the hollow fiber membrane, so that it is considered that a phenomenon occurs in which the crimp is relaxed in the external force that the hollow fiber membrane receives later or in post-processing.
In the present invention, by applying consideration to prevent slipping when the hollow fiber membrane enters the meshing portion of the crimping device, it is possible to provide a crimp that is strong and has good crimp retention for a long time without heat fixing. I guess it was possible.
本発明において、中空糸膜1cm当たりのクリンプ数は0.50個以上が好ましい。本発明者らの先行技術において、ボビン巻きし、熱固定を施すことによりクリンプを付与した中空糸膜を用いて作製した中空糸膜モジュールの偏流抑制効果は臨床の現場において実績がある。このボビン巻き品のクリンプ数を目標とし、クリンプ数の下限を前記範囲とした。0.60個/cm以上がより好ましく、0.65個/cm以上がさらに好ましい。クリンプ数が多いことで特に大きな問題が生じることはないが、あまりにも多すぎると中空糸膜束としたときに嵩高くなり、ひいては中空糸膜モジュールのコンパクト性が失われるし、クリンプ付与装置の製造コストや技術的難易度と得られる効果を考慮すると、現実的なクリンプ数として、2.0個/cm以下で十分な効果が得られるといえる。 In the present invention, the number of crimps per 1 cm of the hollow fiber membrane is preferably 0.50 or more. In the prior art of the present inventors, the drift suppression effect of a hollow fiber membrane module produced using a hollow fiber membrane that has been crimped by bobbin winding and heat setting has a track record in clinical practice. The number of crimps of this bobbin wound product was targeted, and the lower limit of the number of crimps was within the above range. 0.60 piece / cm or more is more preferable, and 0.65 piece / cm or more is more preferable. A large number of crimps does not cause a particularly big problem, but if it is too large, the hollow fiber membrane bundle becomes bulky, and the compactness of the hollow fiber membrane module is lost. Considering the manufacturing cost, technical difficulty, and the effect obtained, it can be said that a sufficient effect is obtained when the actual number of crimps is 2.0 pieces / cm or less.
本発明の中空糸膜に付与されているクリンプの振幅は0.1mm以上が好ましく、より好ましくは0.15mm以上である。中空糸膜の振幅が小さすぎる場合、モジュール組み立て工程において中空糸膜のずれによりモジュール組み立て性が悪化したり、使用の際に中空糸膜同士の密着及び透析液の偏流により特に尿素等の小分子量物質の透過性能の低下が発生することがある。一方、クリンプの振幅が大きくなりすぎてもメリットはなく、モジュール組み立て工程で、中空糸膜の束(バンドル)をモジュールケースに挿入する際の抵抗が大きくなることにより中空糸膜表面が傷ついてしまいリークが発生する可能性が増大するし、大きく蛇行することとなるのでより多くの中空糸膜原料を必要とするためコスト高となる。また、モジュールケースを大きくしなければならないようなこともある。したがって、クリンプの振幅は1.0mm以下が好ましく、より好ましくは0.7mm以下、さらに好ましくは0.5mm以下、さらにより好ましくは0.3mm以下である。 The amplitude of the crimp applied to the hollow fiber membrane of the present invention is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.15 mm or more. When the amplitude of the hollow fiber membrane is too small, the module assemblability deteriorates due to the displacement of the hollow fiber membrane in the module assembly process, or the small molecular weight such as urea due to the close contact between the hollow fiber membranes and the drift of the dialysate during use. Decreased material permeation performance may occur. On the other hand, there is no merit if the amplitude of the crimp becomes too large, and the surface of the hollow fiber membrane is damaged due to the increased resistance when the bundle of hollow fiber membranes is inserted into the module case in the module assembly process. The possibility of occurrence of a leak increases, and the meandering is large, so that more hollow fiber membrane raw material is required, resulting in an increase in cost. In some cases, the module case must be enlarged. Therefore, the amplitude of the crimp is preferably 1.0 mm or less, more preferably 0.7 mm or less, still more preferably 0.5 mm or less, and even more preferably 0.3 mm or less.
また、本発明者は鋭意検討の結果、クリンプの強さは次のクリンプ指数を指標にできることを見出した。すなわち、中空糸膜に付与されたクリンプの振幅をA(mm)、クリンプ数をX(個/cm)、中空糸膜の外径をD(mm)としたとき、クリンプ指数は、A×X2/Dで表され、このクリンプ指数が小さいときには、効果的なクリンプが付与できていないことを確認した。したがって、本発明におけるクリンプ指数は0.30以上が好ましく、より好ましくは0.35以上、さらに好ましくは0.40以上、さらにより好ましくは0.45以上である。クリンプ指数を大きくすることでより強固なクリンプが得られるが、あまり大きくしすぎると、モジュール組み立て時に中空糸膜束が嵩高くなりすぎてリーク発生の要因となることが考えられるし、真の長さが長くなってしまうことで原料コストがかさむなどの問題が発生する。また、設備的な技術的難易度や製造コストなども勘案すると、10以下が適当であり、好ましくは5以下、より好ましくは3以下、さらに好ましくは2以下である。 Further, as a result of intensive studies, the present inventor has found that the crimp strength can be determined by using the following crimp index as an index. In other words, when the amplitude of the crimp applied to the hollow fiber membrane is A (mm), the number of crimps is X (pieces / cm), and the outer diameter of the hollow fiber membrane is D (mm), the crimp index is A × X It was expressed by 2 / D, and when this crimp index was small, it was confirmed that an effective crimp could not be imparted. Therefore, the crimp index in the present invention is preferably 0.30 or more, more preferably 0.35 or more, still more preferably 0.40 or more, and even more preferably 0.45 or more. A stronger crimp can be obtained by increasing the crimp index, but if it is too large, the hollow fiber membrane bundle may become too bulky when assembling the module, which may cause leaks. If the length becomes longer, problems such as an increase in raw material costs occur. Further, considering the technical technical difficulty and the manufacturing cost, 10 or less is appropriate, preferably 5 or less, more preferably 3 or less, and further preferably 2 or less.
本発明の中空糸膜を用いて作製した中空糸膜モジュールは、5本の中空糸膜モジュールを用いて測定した尿素クリアランスの平均値が170ml/min/m2であり、かつ標準偏差が10.0未満である。すなわち、高い偏流抑制効果により中空糸膜の持つ透過性能をロスなく発揮できるようになるので、高い尿素クリアランスを発現でき、かつバラツキが少ないことを意味している。尿素クリアランスの平均値が170ml/min/m2を下回ると、例えば血液透析を行った際に、取り除きたい小分子物質が効率よく除去できず、臨床効果が低くなってしまうことが考えられるし、それによる患者への負担が懸念される。尿素クリアランスの平均値は、175 ml/min/m2がより好ましい。また、標準偏差が10.0以上となると、バラツキが大きくなるため、高い尿素クリアランスを発現できるモジュールもあれば、非常に低い尿素クリアランスとなるモジュールもあるということであり、例えば、血液透析時の臨床効果をあらかじめ予想するということが非常に困難となるため、実使用に支障をきたす可能性がある。標準偏差は8.0未満がより好ましく、7.0未満がさらに好ましい。前述のクリンプ指数と尿素クリアランスの平均値および標準偏差との関係における一般的傾向を図10に示す。 The hollow fiber membrane module produced using the hollow fiber membrane of the present invention has an average urea clearance measured using five hollow fiber membrane modules of 170 ml / min / m 2 and a standard deviation of less than 10.0. It is. That is, the permeation performance of the hollow fiber membrane can be exhibited without loss due to the high drift current suppressing effect, which means that high urea clearance can be expressed and there is little variation. If the average value of urea clearance is below 170 ml / min / m 2 , for example, when hemodialysis is performed, the small molecule substance that is to be removed cannot be efficiently removed, and the clinical effect may be reduced. There is concern about the burden on patients. The average value of urea clearance is more preferably 175 ml / min / m 2 . In addition, when the standard deviation is 10.0 or more, the variation increases, so there are modules that can exhibit high urea clearance and some modules that have very low urea clearance, for example, clinical effects during hemodialysis Since it is very difficult to predict in advance, there is a possibility of hindering actual use. The standard deviation is more preferably less than 8.0, and even more preferably less than 7.0. FIG. 10 shows a general tendency in the relationship between the aforementioned crimp index and the average value and standard deviation of urea clearance.
本願発明において、薬液を用いた逆圧洗浄前後での中空糸膜のクリンプ指数の保持率が70%以上であることが好ましい。薬液洗浄後のクリンプ指数が洗浄前に対して70%以上であるということはすなわち、洗浄時に施される水洗や薬液充填、洗浄、リンス処理といった様々な処理による外力が加わってもクリンプの消失度合いが少ないということであり、中空糸膜に強固でパーマネント性の高いクリンプが付与されているということである。これにより、中空糸膜が薬液を用いた逆圧洗浄後でも十分なクリンプを有しており、中空糸膜モジュールをリユースする際にも高い透過性能を保持できるため好ましい。クリンプ指数の保持率が70%を下回ると、薬液による逆圧洗浄によってクリンプが緩和あるいは消失してしまうということであり、中空糸膜モジュールをリユースに供した際に、偏流によって透過性能が低下してしまい、ひいては中空糸膜モジュールごとの性能のバラツキが大きくなる可能性が生じる。クリンプ指数の保持率は75%以上がより好ましく、80%以上がさらに好ましい。 In the present invention, it is preferable that the retention ratio of the crimp index of the hollow fiber membrane before and after back pressure washing with a chemical solution is 70% or more. The crimp index after chemical cleaning is 70% or more of that before cleaning. In other words, the degree of disappearance of crimp even when external force is applied by various treatments such as washing with water, filling with chemicals, washing, and rinsing. This means that the hollow fiber membrane is provided with a strong and highly permanent crimp. This is preferable because the hollow fiber membrane has a sufficient crimp even after back-pressure washing with a chemical solution, and can retain high permeability even when the hollow fiber membrane module is reused. If the retention ratio of the crimp index is less than 70%, the crimp is relaxed or lost by back pressure washing with a chemical solution, and when the hollow fiber membrane module is reused, the permeation performance decreases due to drift. As a result, there is a possibility that the variation in performance of each hollow fiber membrane module becomes large. The retention ratio of the crimp index is more preferably 75% or more, and further preferably 80% or more.
本願発明における洗浄方法の一例として、過酸化水素水17重量%、過酢酸9重量%、酢酸7重量%、水67重量%からなる薬液を用いて、下記に示すような工程での洗浄が挙げられる。
1)中空糸膜外側を250mlの無菌水で水洗する。
2)中空糸膜内側を無菌水で流量6L/minの速度で20秒間水洗する。
3)2重量%に希釈した薬液で35秒間逆洗する。
4)2重量%に希釈した薬液で中空糸膜内側をリンスする。
5)中空糸膜内側に2重量%に希釈した薬液を120秒間充填する。
6)中空糸膜外側を無菌水で流量1L/minの速度で15秒間リンスする。
7)中空糸膜内側を無菌水で流量6L/minの速度で30秒間リンスする。
8)中空糸膜内側を無菌水で流量1L/minの速度で40秒間リンスする。
9)無菌水の水抜きを行う。
10)中空糸膜外側を無菌水で流量1L/minの速度で15秒間リンスする。
11)中空糸膜内側を無菌水で流量6L/minの速度で6秒間リンスする。
12)中空糸膜外側を3.25重量%に希釈した薬液700mlでリンスする。
13)中空糸膜内側を3.25重量%に希釈した薬液700mlでリンスする。
As an example of the cleaning method in the present invention, cleaning in a process as shown below using a chemical solution consisting of 17% by weight of hydrogen peroxide, 9% by weight of peracetic acid, 7% by weight of acetic acid and 67% by weight of water is given. It is done.
1) Wash the outside of the hollow fiber membrane with 250 ml of sterile water.
2) The inside of the hollow fiber membrane is washed with sterile water for 20 seconds at a flow rate of 6 L / min.
3) Backwash with a chemical diluted to 2% by weight for 35 seconds.
4) Rinse the inside of the hollow fiber membrane with a chemical solution diluted to 2% by weight.
5) Fill the hollow fiber membrane with a drug solution diluted to 2% by weight for 120 seconds.
6) Rinse the outside of the hollow fiber membrane with sterile water at a flow rate of 1 L / min for 15 seconds.
7) Rinse the inside of the hollow fiber membrane with sterile water at a flow rate of 6 L / min for 30 seconds.
8) Rinse the inside of the hollow fiber membrane with sterile water at a flow rate of 1 L / min for 40 seconds.
9) Drain sterile water.
10) Rinse the outside of the hollow fiber membrane with sterile water at a flow rate of 1 L / min for 15 seconds.
11) Rinse the inside of the hollow fiber membrane with sterile water at a flow rate of 6 L / min for 6 seconds.
12) Rinse the outside of the hollow fiber membrane with 700 ml of a chemical solution diluted to 3.25% by weight.
13) Rinse the inside of the hollow fiber membrane with 700 ml of a chemical solution diluted to 3.25% by weight.
洗浄後のクリンプ指数の保持率が70%以上であれば、洗浄後の尿素クリアランスの平均を170ml/min以上を一応保つことができる。図11に本願実施例と比較例のデータを用いて洗浄後のクリンプ指数の保持率と尿素クリアランスの平均との関係を示す。図11より、洗浄後のクリンプ指数の保持率が高くなれば、尿素クリアランスの平均を高く保つことができることがみてとれる。これは洗浄後の偏流値の平均を低く抑えているために、中空糸膜モジュール間での性能のばらつきを小さくすることができることにつながり、そして洗浄によっても異なる中空糸膜モジュール間で一様の性能を発現できることにつながる。 If the retention ratio of the crimp index after washing is 70% or more, the average urea clearance after washing can be kept at 170 ml / min or more. FIG. 11 shows the relationship between the crimp index retention after cleaning and the average of urea clearance using the data of the present example and the comparative example. From FIG. 11, it can be seen that if the retention rate of the crimp index after washing is high, the average urea clearance can be kept high. This keeps the average of the drift value after washing low, leading to a reduction in performance variation among the hollow fiber membrane modules, and even between different hollow fiber membrane modules even by washing. This will lead to the performance.
本願発明において、中空糸膜の真円度は0.75以上が好ましい。中空糸膜の真円度が低くなると、中空部への被処理液流入時に無駄な圧力損失が生じることになり、中空糸膜モジュールとしての性能が低下してしまうことがある。よって、真円度は高いほど好ましく、0.80以上がより好ましい。 In the present invention, the roundness of the hollow fiber membrane is preferably 0.75 or more. When the roundness of the hollow fiber membrane is lowered, useless pressure loss occurs when the liquid to be treated flows into the hollow portion, and the performance as a hollow fiber membrane module may be deteriorated. Therefore, the higher the roundness, the better, and 0.80 or more is more preferable.
本願発明の中空糸膜モジュール端面で観察される中空糸膜の潰れの数は、全数の1.0%以下であることが好ましい。中空糸膜に潰れがあると、前述したような無駄な圧力損失が生じるだけでなく、ひどい場合には中空部を被処理液がほとんど通過できなくなり、著しい膜性能低下や残血を引き起こす可能性がある。よって、中空糸膜の潰れは少ないほど好ましい。 The number of collapses of the hollow fiber membranes observed on the end surface of the hollow fiber membrane module of the present invention is preferably 1.0% or less of the total number. If the hollow fiber membrane is crushed, not only the wasteful pressure loss described above will occur, but in severe cases, the liquid to be treated will hardly pass through the hollow part, which may cause significant membrane performance degradation and residual blood. There is. Therefore, it is preferable that the hollow fiber membrane is less crushed.
本願発明における中空糸膜の径および膜厚は、モジュール設計や膜素材などによって適当に選択されるが、径が大きすぎるとクリンプ付与装置のロッド間の隙間の確保が難しく、また径が小さすぎると膜面積を確保するためにコストが上がってしまうなどの問題があるため、好ましい外径は0.1mm以上0.5mm以下であり、より好ましくは0.15mm以上0.3mm以下、さらに好ましくは0.2mm以上0.3mm以下である。 The diameter and film thickness of the hollow fiber membrane in the present invention are appropriately selected depending on the module design, membrane material, etc. If the diameter is too large, it is difficult to ensure the clearance between the rods of the crimping device, and the diameter is too small. The outer diameter is preferably 0.1 mm or more and 0.5 mm or less, more preferably 0.15 mm or more and 0.3 mm or less, and further preferably 0.2 mm or more and 0.3 mm or less. mm or less.
また、膜厚を薄くしすぎると本願発明を適用しても有効なクリンプ付与と中空糸膜の品質維持が困難となり、逆に厚くしすぎると原料コストがかかることや膜モジュールとしての性能の低下の懸念があるため、好ましい膜厚は10μm以上150μm未満であり、より好ましくは15μm以上100μm未満、さらに好ましくは15μm以上70μm未満、さらにより好ましくは20μm以上40μm未満である。 Also, if the film thickness is made too thin, it will be difficult to provide effective crimping and maintain the quality of the hollow fiber membrane even if the present invention is applied. Conversely, if it is made too thick, the raw material cost will be increased and the performance as a membrane module will be reduced. Therefore, the preferable film thickness is 10 μm or more and less than 150 μm, more preferably 15 μm or more and less than 100 μm, still more preferably 15 μm or more and less than 70 μm, and still more preferably 20 μm or more and less than 40 μm.
本発明における中空糸膜の構造については、(外側細孔径)/(内側細孔径)で表される中空糸膜の内側と外側の細孔径の比が、2以上であることが好ましい。すなわち、外側と内側の細孔径が異なる非対称膜は、芯液として一般に水溶液を用いられるためチーズ形態での生産が難しく、従来技術では有効なクリンプを付与することが困難であったことから、本発明の効果がより高く得られるため好ましい。 Regarding the structure of the hollow fiber membrane in the present invention, the ratio of the pore diameters on the inside and outside of the hollow fiber membrane represented by (outside pore diameter) / (inside pore diameter) is preferably 2 or more. That is, an asymmetric membrane with different pore diameters on the outside and inside is generally difficult to produce in the form of cheese because an aqueous solution is generally used as the core liquid, and it has been difficult to impart an effective crimp with the prior art. Since the effect of invention is acquired more highly, it is preferable.
本発明において、(真の長さ)/(見た目の長さ)で表される中空糸膜の真の長さと見た目の長さの比は、1.0以上かつ1.2以下である。クリンプが付与されることによって中空糸膜は小刻みに蛇行するため、真の長さは見た目の長さよりも実質的に若干長くなる。しかしながら、長さの比が1.2を超えるほど蛇行の大きなクリンプを付与すると、嵩高くなりすぎてモジュール組み立て時のリーク発生の要因となることや、原料コストがかさむなどの問題が発生する。 In the present invention, the ratio of the true length of the hollow fiber membrane expressed by (true length) / (apparent length) to the apparent length is 1.0 or more and 1.2 or less. Since the hollow fiber membrane meanders by applying the crimp, the true length is substantially slightly longer than the apparent length. However, when a crimp with a large meandering is applied so that the length ratio exceeds 1.2, it becomes too bulky and causes problems such as leak generation at the time of assembling the module, and the raw material cost increases.
本発明において、内径基準の膜面積1.5m2の中空糸膜モジュール5本を用いて、透析液流量500ml/minで測定した際の尿素クリアランスをCL500とし、透析流量2000ml/minで測定した際の尿素クリアランスから総括物質移動係数を介して透析液流量500ml/min時の値に換算した尿素クリアランスをCL2000としたとき、CL2000−CL500で表される偏流値の平均が7ml/min未満であることが好ましい。偏流値は、透析液の流れの偏り(淀み)をみるための指標であり、透析液流量を高めると中空糸膜間を流れる透析液の線速が高まるため流れの淀みが生じにくくなる。このようなことから、通常の透析液流量(500ml/min)のときのクリアランスと透析液流量を高めたときのクリアランスの換算値とを比較することにより、おおよその偏流状態を知ることができる。透析液が偏流を起こすと、中空糸膜自体の性能は高くても、その性能を十分に発現することができず、特に低分子量の除去対象物質の透過性に顕著に影響を与える。
偏流値と中空糸膜モジュール間の尿素クリアランスのばらつきとの関係について、本願実施例と比較例のデータを用いて示したのが図12である。偏流値が小さくなるに従い、中空糸膜モジュール間での性能のばらつきが小さくなる傾向にあることが読み取れる。そして、偏流値がおよそ7ml/min未満であれば、中空糸膜モジュール間での性能のばらつきが非常に小さい集合に集束しており、このような偏流値に臨界的意義があることが容易に理解できる。
In the present invention, using five hollow fiber membrane modules with an inner diameter reference membrane area of 1.5 m 2 , the urea clearance when measured at a dialysate flow rate of 500 ml / min is CL500, and when measured at a dialysate flow rate of 2000 ml / min. When the urea clearance converted from the urea clearance to the value at a dialysate flow rate of 500 ml / min via the overall mass transfer coefficient is CL2000, the average of the drift value represented by CL2000-CL500 may be less than 7 ml / min. preferable. The drift value is an index for seeing the deviation (stagnation) of the flow of the dialysate. When the dialysate flow rate is increased, the linear velocity of the dialysate flowing between the hollow fiber membranes is increased, so that the flow is less likely to occur. For this reason, the approximate drift state can be known by comparing the clearance at the normal dialysate flow rate (500 ml / min) with the converted value of the clearance when the dialysate flow rate is increased. When the dialysate causes a drift, even if the performance of the hollow fiber membrane itself is high, the performance cannot be sufficiently exhibited, and the permeability of the substance to be removed having a low molecular weight is significantly affected.
FIG. 12 shows the relationship between the drift value and the variation in urea clearance between the hollow fiber membrane modules using the data of the present embodiment example and the comparative example. It can be seen that the variation in performance among the hollow fiber membrane modules tends to decrease as the drift value decreases. If the drift value is less than about 7 ml / min, the dispersion in performance among the hollow fiber membrane modules is concentrated in a very small set, and it is easy for such a drift value to have a critical significance. Understandable.
本発明において、クリンプ付与装置が中空糸膜を挟み込む噛み合わせ部の深さは、ロッドまたは突起部の径、またはそれらのピッチ、さらには中空糸膜の強度や伸度、外径、所望するクリンプの振幅などにより適宜設定すればよい。噛み合わせ部の深さが浅すぎる場合には、有効なクリンプを付与できず、逆に深すぎる場合には中空糸膜の偏平や走行中の弛み、糸切れなどの問題を引き起こすため、好ましい噛み合わせ部の深さは0.5mm以上5.0mm以下である。 In the present invention, the depth of the meshing portion where the crimp applying device sandwiches the hollow fiber membrane is the diameter of the rod or the projection, or their pitch, and further the strength and elongation of the hollow fiber membrane, the outer diameter, the desired crimp. What is necessary is just to set suitably by the amplitude of this. If the depth of the meshing portion is too shallow, an effective crimp cannot be imparted, and conversely if too deep, problems such as flatness of the hollow fiber membrane, loosening during running, and thread breakage may occur. The depth of the mating portion is not less than 0.5 mm and not more than 5.0 mm.
また、中空糸膜が完全に弛緩した状態では有効なクリンプを付与することができないため、クリンプ付与部分には適度な張力を与える必要があるが、これについても、その強さはクリンプ付与装置のロッドまたは突起部の径、またはそれらのピッチ、中空糸膜の強度や伸度、外径などにより適宜適当な強さが選択される。クリンプ付与装置の回転速度および噛み込み深さによって調整可能であり、効果的にクリンプを付与するために、最も変形を受ける部位が膜の降伏強度以上、破断強度未満となるよう設定することが好ましい。具体的には、中空糸膜1本当り0.5〜50gfの張力を与えるのが好ましい。 In addition, since an effective crimp cannot be imparted when the hollow fiber membrane is completely relaxed, it is necessary to apply an appropriate tension to the crimp imparting portion, but the strength of this is also the strength of the crimp imparting device. An appropriate strength is appropriately selected according to the diameter of the rod or the protrusion, or their pitch, the strength and elongation of the hollow fiber membrane, the outer diameter, and the like. It can be adjusted according to the rotation speed and the biting depth of the crimping device, and in order to impart the crimp effectively, it is preferable to set so that the most deformed portion is higher than the yield strength of the film and less than the breaking strength. . Specifically, it is preferable to give a tension of 0.5 to 50 gf per hollow fiber membrane.
本発明において、クリンプ付与装置を走行する中空糸膜の速度は、中空糸膜の巻き取りに問題のない速度であれば特に規定されないが、血液浄化用の中空糸膜の場合、中空糸膜性能への影響なども考慮し5〜200m/minが適当である。 In the present invention, the speed of the hollow fiber membrane that runs through the crimping device is not particularly limited as long as it is a speed that does not cause a problem in winding of the hollow fiber membrane. Considering the impact on the environment, 5 ~ 200m / min is appropriate.
また、本発明において、クリンプ付与装置を通過させる中空糸膜は、複数本まとめた状態で走行させてもよいが、まとめる本数が多すぎると、見かけ上の径が太くなるため、クリンプ付与装置のロッド間の隙間が十分に確保されず、偏平や閉塞が発生しやすくなる。また、まとめた状態でクリンプを付与しても、クリンプの位相が同調しているためバラケにくく、本発明の効果が得られないことがある。したがって、クリンプ付与装置を走行させる際の中空糸膜をまとめる際は、10本以下が好ましく、より好ましくは4本以下である。まとめずに単糸で走行させることがさらに好ましい。 Further, in the present invention, a plurality of hollow fiber membranes that pass through the crimping device may be run together, but if there are too many bundles, the apparent diameter increases, The gap between the rods is not sufficiently secured, and flattening and blockage are likely to occur. Moreover, even if crimps are applied in a collective state, the crimp phase is synchronized, so that it is difficult to break, and the effects of the present invention may not be obtained. Therefore, when collecting the hollow fiber membranes when the crimping device is run, the number is preferably 10 or less, more preferably 4 or less. It is more preferable to run with a single yarn without putting them together.
本発明における中空糸膜の素材は特に限定されず、セルロース誘導体またはポリスルホン系もしくはポリアクリロニトリル系高分子、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、エチレンビニルアルコール共重合体などが挙げられるが、市場における普及率や高い透過性能が発現できる点などからセルロース誘導体またはポリスルホン系もしくはポリアクリロニトリル系高分子が本発明の効果が高く、好適に使用できる。 The material of the hollow fiber membrane in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include cellulose derivatives or polysulfone or polyacrylonitrile polymers, polyamides, polymethyl methacrylate, ethylene vinyl alcohol copolymers, etc. A cellulose derivative or a polysulfone-based or polyacrylonitrile-based polymer has a high effect of the present invention and can be suitably used because it can exhibit permeation performance.
また、本発明によって得られた中空糸膜は、1000本〜20000本を束ねた状態で中空糸膜モジュールとして組み立てられるが、モジュールのハウジング径と中空糸膜の外径により適当な本数が選定される。充填率を(中空糸膜外形)×(中空糸膜本数)/(モジュールハウジング端部内径)×100(%)と定義したとき、好ましい充填率は30%〜75%である。充填率が30%を下回るほど小さくなると、モジュールサイズに対して有効な膜面積が稼げないため非効率的であり、本発明の効果も小さい。また逆に、充填率が75%を超えるほど大きくなると、モジュールハウジング内における中空糸膜同士が密着し、物理的に中空糸膜間の間隙を得ることが困難となるだけでなく、ケースに挿入する際の接触により膜を傷つけてしまうなど、他の問題の要因ともなる。充填率は40〜70%がより好ましく、45〜70%がさらに好ましく、52〜65%がさらにより好ましい。 Further, the hollow fiber membrane obtained by the present invention is assembled as a hollow fiber membrane module in a bundle of 1000 to 20000, but an appropriate number is selected depending on the housing diameter of the module and the outer diameter of the hollow fiber membrane. The When the filling rate is defined as (hollow fiber membrane outer shape) × (number of hollow fiber membranes) / (module housing end inner diameter) × 100 (%), the preferred filling rate is 30% to 75%. When the filling rate is smaller than 30%, an effective membrane area cannot be obtained for the module size, which is inefficient and the effect of the present invention is also small. On the other hand, when the filling rate increases to exceed 75%, the hollow fiber membranes in the module housing are in close contact with each other, and it is difficult not only to physically obtain a gap between the hollow fiber membranes, but also to be inserted into the case. This may cause other problems such as damage to the film due to contact. The filling rate is more preferably 40 to 70%, further preferably 45 to 70%, and still more preferably 52 to 65%.
以下、実施例にて本発明の好ましい実施態様を説明する。ただし、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to Examples. However, the present invention is not limited by these.
(中空糸膜の内径、膜厚の測定方法)
中空糸膜断面のサンプルは以下のようにして得ることができる。測定には芯液を洗浄、除去した後、中空糸膜を乾燥させた形態で観察することが好ましい。乾燥方法は問わないが、乾燥により著しく形態が変化する場合には中空形成材を洗浄、除去したのち、純水で完全に置換した後、湿潤状態で形態を観察することが好ましい。中空糸膜の内径、外径および膜厚は、中空糸膜をスライドグラスの中央に開けられた3mmφの孔に中空糸膜が抜け落ちない程度に適当本数通し、スライドグラスの上下面でカミソリによりカットし、中空糸膜断面サンプルを得た後、投影機Nikon-12Aを用いて中空糸膜断面の短径、長径を測定することにより得られる。中空糸膜断面1個につき2方向の短径、長径を測定し、それぞれの算術平均値を中空糸膜断面1個の内径および外径とし、膜厚は(外径−内径)/2で算出した。5断面について同様に測定を行い、平均値を内径、膜厚とした。
(Measurement method of hollow fiber membrane inner diameter and film thickness)
A sample of the cross section of the hollow fiber membrane can be obtained as follows. For the measurement, it is preferable to observe in a form in which the hollow fiber membrane is dried after washing and removing the core liquid. There is no limitation on the drying method. However, when the shape changes remarkably by drying, it is preferable to clean and remove the hollow forming material and then completely replace with pure water, and then observe the shape in a wet state. The inner diameter, outer diameter, and film thickness of the hollow fiber membrane are cut through a razor on the upper and lower surfaces of the slide glass so that the hollow fiber membrane does not fall out into the 3mmφ hole in the center of the slide glass. Then, after obtaining a hollow fiber membrane cross-section sample, it is obtained by measuring the short diameter and long diameter of the hollow fiber membrane cross section using a projector Nikon-12A. Measure the short axis and long axis in two directions for each cross section of hollow fiber membrane, and calculate the arithmetic average value of each as the inner diameter and outer diameter of one hollow fiber membrane cross section. The film thickness is calculated as (outer diameter-inner diameter) / 2. did. The same measurement was performed on five cross sections, and the average value was defined as the inner diameter and film thickness.
(クリンプ数の測定方法)
中空糸膜に付与したクリンプ数は、クリンプの波長(クリンプの山から山までの長さ)の逆数であり、次のようにして測定した。中空糸膜を20cm程度切り取り、中空糸膜の長さ方向が向かって垂直となるように置いたとき、波状となっている部分の山の頂上の個数をカウントし(谷の個数はカウントしない)、切り取った中空糸膜の長さから単位長さあたりの個数を算出した。中空糸膜5本について同様に測定し、平均値とした。この際、中空糸膜の長さは、自然な状態で鉛直下方に垂らしたときの見かけの長さを用いる。
(Measurement method of the number of crimps)
The number of crimps imparted to the hollow fiber membrane is the reciprocal of the crimp wavelength (length from the crest to the crest), and was measured as follows. When the hollow fiber membrane is cut out about 20cm and placed so that the length direction of the hollow fiber membrane is vertical, the number of peaks on the wavy part is counted (the number of valleys is not counted) The number per unit length was calculated from the length of the cut hollow fiber membrane. The same measurement was performed on five hollow fiber membranes, and the average value was taken. At this time, the apparent length when the hollow fiber membrane is hung vertically downward is used as the length of the hollow fiber membrane.
(クリンプの振幅の測定方法)
中空糸膜に付与したクリンプの振幅は次のようにして測定した。中空糸膜を10〜30cm切り取り、波状となっている部分の、1つの山とその次の谷の長さ方向に対する振れ幅を測定し、その1/2の値を算出した。中空糸膜5本について同様に測定し、平均値とした。
(Crimping amplitude measurement method)
The amplitude of the crimp applied to the hollow fiber membrane was measured as follows. The hollow fiber membrane was cut out by 10 to 30 cm, and the wobbling portion was measured with respect to the length direction of one crest and the next trough, and a half value was calculated. The same measurement was performed on five hollow fiber membranes, and the average value was taken.
(中空糸膜の真円度の測定方法)
中空糸膜の偏平度合いを評価するために、中空糸膜の真円度を測定した。真円度とは中空糸膜断面における中空糸膜内径の短径/長径比のことであり、例えば真円であれば真円度は1である。画像解析ソフト「Image-Pro Plus」(Media Cybernetics社)によって、モジュール端面中任意の100個の中空糸膜断面に関して画像解析による測定を実施し、その平均値を求めた。
(Measurement method of roundness of hollow fiber membrane)
In order to evaluate the flatness of the hollow fiber membrane, the roundness of the hollow fiber membrane was measured. The roundness is the ratio of the minor axis / major axis of the inner diameter of the hollow fiber membrane in the cross section of the hollow fiber membrane. For example, the circularity is 1 for a perfect circle. Using an image analysis software “Image-Pro Plus” (Media Cybernetics), measurement was performed by image analysis on an arbitrary 100 cross-sections of hollow fiber membranes in the module end face, and the average value was obtained.
(中空糸膜の潰れの測定方法)
中空糸膜の閉塞を評価するために、中空糸膜の潰れを測定した。中空糸膜の潰れとは、中空糸膜断面における中空糸内径の短軸/長軸比が1/3未満の偏平の極端なものや実質的に中空部が潰れているものと定義し、モジュール端面中に存在する個数をカウントし、端面に含まれる中空糸膜の総本数からその存在割合を求めた。
(Measurement method of hollow fiber membrane crushing)
In order to evaluate the blockage of the hollow fiber membrane, the collapse of the hollow fiber membrane was measured. Hollow fiber membrane crushing is defined as the extreme flatness of the minor axis / major axis ratio of the hollow fiber inner diameter in the hollow fiber membrane cross section being less than 1/3 or the hollow part being substantially collapsed. The number present in the end face was counted, and the existence ratio was determined from the total number of hollow fiber membranes contained in the end face.
(中空糸膜の真の長さと見た目の長さの比の測定方法)
中空糸膜の真の長さと見た目の長さの比は次のようにして測定した。中空糸膜を10〜30cm切り取り、張力をかけずに一直線となるように静置し、10〜100倍の倍率で拡大してA4用紙に印刷した。次に、A4用紙上に印刷された中空糸膜に沿わせて糸を当てていき、その糸の長さと測定した部分の直線長さから、中空糸膜の真の長さと見た目の長さの比とした。中空糸膜に糸を沿わせて当てるときは、中空糸膜の径方向の中心に糸を当てていくように測定した。
(真の長さ)/(見た目の長さ)=(中空糸膜に沿わせた糸の長さ)/(直線長さ)
なお、倍率は中空糸膜の径により適宜設定し、用紙の中にクリンプの山が5個以上存在するようにすることが望ましい。
(Measurement method of the ratio of the true length of the hollow fiber membrane to the apparent length)
The ratio of the true length of the hollow fiber membrane to the apparent length was measured as follows. The hollow fiber membrane was cut out by 10 to 30 cm, allowed to stand in a straight line without applying tension, enlarged at a magnification of 10 to 100 times, and printed on A4 paper. Next, hit the yarn along the hollow fiber membrane printed on A4 paper, and from the length of the yarn and the straight length of the measured part, the true length of the hollow fiber membrane and the apparent length Ratio. When the yarn was applied along the hollow fiber membrane, the measurement was performed so that the yarn was applied to the center in the radial direction of the hollow fiber membrane.
(True length) / (appearance length) = (length of yarn along hollow fiber membrane) / (straight length)
The magnification is suitably set according to the diameter of the hollow fiber membrane, and it is desirable that there are five or more crimp peaks in the paper.
(中空糸膜モジュールの尿素クリアランスの測定方法)
中空糸膜モジュールの尿素クリアランスは、日本透析医学会発行のダイアライザー性能評価基準に従って測定し、膜面積1.0m2あたりの値に換算した。
透析液(キンダリー希釈液)に尿素1.0g/Lの濃度で溶解させ測定液とした。モジュールの血液側入口より200ml/minの速度で37℃の測定液(以下B液とする)を導入し、透析液側入口より37℃に保った透析液(以下D液とする)を500ml/minにてB液に対し向流で導入した。B液入口、出口圧(それぞれPBi、PBoとする)およびD液入口、出口圧(それぞれPDi、PDoとする)を計測し、式1で示される膜間圧力差(TMP)100mmHgにて測定を行った。
TMP=(PBi+PBo)/2−(PDi+PDo)/2 (式1)
測定中に流量変化がないことを確認しながら、B液の入口と出口の液とD液の出口の液をサンプリングした。和光純薬製尿素窒素テストワコーBを用いてサンプリング液の濃度を求め、これらの値から式2にてクリアランス(CL)を算出した。
CL=(CBi×QBi−CBo×QBo)/CBi (式2)
ここで、CBiはB液入口溶質濃度(g/ml)、QBiはB液入口流量(ml/min)、CBoはB液出口溶質濃度(g/ml)、QBoはB液出口流量(ml/min)である。なお、これらの値にはマスバランスエラー(MBE)が5%以下であるものを採用した。MBEは以下の式3から算出した。
MBE=(QBi×CBi−QBo×CBo−QDo×CDo)/(QBi×CBi−QBo×CBo) (式3)
ここで、QDoはD液出口流量、CDoはD液出口濃度である。
(Measurement method of urea clearance of hollow fiber membrane module)
The urea clearance of the hollow fiber membrane module was measured according to the dialyzer performance evaluation standard published by the Japanese Society for Dialysis Medicine and converted to a value per membrane area of 1.0 m 2 .
It was dissolved in dialysate (Kindaly diluted solution) at a concentration of 1.0 g / L of urea to obtain a measurement solution. A 37 ° C measurement solution (hereinafter referred to as B solution) is introduced at a rate of 200 ml / min from the blood side inlet of the module, and a dialysis solution (hereinafter referred to as D solution) maintained at 37 ° C from the dialysate side inlet is 500 ml / min. It was introduced countercurrently to the B liquid at min. B liquid inlet and outlet pressure (P Bi and P Bo respectively) and D liquid inlet and outlet pressure (P Di and P Do respectively) are measured, and the transmembrane pressure difference (TMP) 100mmHg shown in Equation 1 Measurements were made at
TMP = (P Bi + P Bo ) / 2− (P Di + P Do ) / 2 (Formula 1)
While confirming that there was no flow rate change during the measurement, the liquid at the inlet and outlet of the liquid B and the liquid at the outlet of the liquid D were sampled. The concentration of the sampling solution was determined using Urea Nitrogen Test Wako B manufactured by Wako Pure Chemical Industries, and clearance (CL) was calculated from these values using Equation 2.
CL = (C Bi × Q Bi −C Bo × Q Bo ) / C Bi (Formula 2)
Where C Bi is the B solution inlet solute concentration (g / ml), Q Bi is the B solution inlet flow rate (ml / min), C Bo is the B solution outlet solute concentration (g / ml), Q Bo is the B solution outlet Flow rate (ml / min). For these values, those with a mass balance error (MBE) of 5% or less were adopted. MBE was calculated from Equation 3 below.
MBE = (Q Bi x C Bi- Q Bo x C Bo- Q Do x C Do ) / (Q Bi x C Bi- Q Bo x C Bo ) (Formula 3)
Here, Q Do is the D solution outlet flow rate, and C Do is the D solution outlet concentration.
(モジュールの偏流値の測定方法)
中空糸膜モジュールの偏流値は以下の方法で測定した。偏流値は、透析液流量の高い条件(2000ml/min)で尿素(分子量60)のクリアランスC2を測定し、式4で総括物質移動係数KOを計算する。総括物質移動係数KOから式5で500ml/minでの尿素のクリアランスC3を計算する。そして、実際に500ml/minの尿素のクリアランスC1を測定し、計算値との差を比較する。偏流がある場合、透析液流量の高い条件の総括物質移動係数KOから計算された尿素のクリアランスが透析流量の低い条件での実測値より高くなる。すなわち、偏流値=C3−C1と定義する。偏流値が小さいほど、透析液のよどみが少なく、透析効率の高い透析用モジュールである。
KO : 総括物質移動係数(cm/min)
S : 膜面積(内径基準)
(Measurement method of module drift value)
The drift value of the hollow fiber membrane module was measured by the following method. As for the drift value, the clearance C2 of urea (molecular weight 60) is measured under a high dialysate flow rate condition (2000 ml / min), and the overall mass transfer coefficient K O is calculated by Equation 4. Calculate the urea clearance C3 at 500 ml / min using Equation 5 from the overall mass transfer coefficient K O. Then, the urea clearance C1 of 500 ml / min is actually measured, and the difference from the calculated value is compared. If there is a biased flow, dialysate flow rate high conditions of overall mass transfer coefficients K O from the calculated urea clearance is higher than the measured value of a low dialysis flow conditions. That is, the drift value is defined as C3−C1. The smaller the drift value, the less the stagnation of the dialysate and the higher the dialysis efficiency.
K O : Overall mass transfer coefficient (cm / min)
S: Membrane area (inside diameter)
なお、クリアランス測定はダイアライザー性能評価基準(昭和57年、日本人工臓器学会)に準じ、血液側は尿素100mg/dl生理食塩水溶液、透析液は生理食塩水を用い、温度37℃±1℃で、濾過を生じない条件で測定した。血液流量200ml/minで透析液流量500ml/min、2000ml/minの時の各々のクリアランスC1、C2を実測した。C2の値を用いて式4より総括物質移動係数KOを求めた。血液と透析液とを交流に流す場合の血液中の溶質クリアランスCは式5で表される。式5にC2の値を用いて式4より求めた総括物質移動係数KOを代入して透析流量500ml/minの時のクリアランスC3を計算した。 In addition, clearance measurement conforms to dialyzer performance evaluation standard (Japanese Society for Artificial Organs 1982), blood side is urea 100mg / dl physiological saline solution, dialysate is physiological saline, temperature 37 ℃ ± 1 ℃, It measured on the conditions which do not produce filtration. The clearances C1 and C2 were measured at a blood flow rate of 200 ml / min and a dialysate flow rate of 500 ml / min and 2000 ml / min. Using the value of C2, the overall mass transfer coefficient K O was determined from Equation 4. Solute clearance C in the blood when the blood and dialysate are allowed to flow alternatingly is expressed by Equation 5. The clearance C3 at the dialysis flow rate of 500 ml / min was calculated by substituting the overall mass transfer coefficient K O obtained from Equation 4 using the value of C2 into Equation 5.
(実施例1)
ポリエーテルスルホン(住友ケムテック社製スミカエクセル(登録商標)4800P)18.0質量%、ポリビニルピロリドン(BASF社製コリドン(登録商標)K-90)3.0質量%、非溶媒として水5.5質量%、溶媒にジメチルアセトアミド73.5質量%を均一に溶解したものを紡糸原液とし、44.0質量%ジメチルアセトアミド水溶液を芯液とした。2重管構造の紡糸用口金を用い、外側から紡糸原液を、内側から芯液を、垂直下方に向け吐出し、中空糸膜を形成した。長さ600mmの蒸気雰囲気中を通過させた後、凝固浴に浸漬させ、水洗浴、熱水浴を経た後、クリンプ付与装置を単糸で通過させ、カセによって巻取り速度40m/minで巻き取った。その際、クリンプ付与装置を通過する糸道は図4に示すようにS字状(中空糸膜がクリンプ付与装置のロール噛み込み部の前後でロールに沿って走行する角度:噛み込み前約180°、噛み込み後約180°)とし、その中間部分でクリンプ付与装置にそれぞれピッチ7.9mmで配されたφ2.0mmのロッド間に噛み込み深さ2.5mmで挟み込ませた。なお、クリンプ付与装置における張力は、中空糸膜1本あたり1.0gfであった。
巻き取られた中空糸膜10000本の束をポリエチレン製パイプに挿入し、所定の長さに切断してバンドルとし、乾燥処理した。乾燥後のバンドルから中空糸膜を取り出し、クリンプの測定を行った。また、乾燥後のバンドルをモジュールに組立て、潰れ評価と尿素クリアランス測定を行った。
結果を表1、2に示す。
Example 1
Polyethersulfone (Sumitomo Chemtec Co., Ltd. Sumika Excel (registered trademark) 4800P) 18.0 mass%, Polyvinylpyrrolidone (BASF Kollidon (registered trademark) K-90) 3.0 mass%, non-solvent 5.5 mass% water, dimethyl solvent A solution in which 73.5% by mass of acetamide was uniformly dissolved was used as a spinning dope, and a 44.0% by mass aqueous dimethylacetamide solution was used as a core solution. Using a spinneret with a double-pipe structure, a spinning stock solution was discharged from the outside, and a core solution was discharged from the inside in a vertically downward direction to form a hollow fiber membrane. After passing through a steam atmosphere of 600 mm in length, it is immersed in a coagulation bath, passed through a washing bath and a hot water bath, then passed through a crimping device with a single yarn, and wound with a casserole at a winding speed of 40 m / min. It was. At that time, the yarn path passing through the crimping device is S-shaped as shown in FIG. 4 (the angle at which the hollow fiber membrane runs along the roll before and after the roll biting portion of the crimping device: about 180 before biting. And about 180 ° after biting), and at a middle part, the crimping device was sandwiched between φ2.0 mm rods arranged at a pitch of 7.9 mm with a biting depth of 2.5 mm. The tension in the crimping device was 1.0 gf per hollow fiber membrane.
A bundle of 10,000 wound hollow fiber membranes was inserted into a polyethylene pipe, cut into a predetermined length to obtain a bundle, and dried. The hollow fiber membrane was taken out from the dried bundle, and the crimp was measured. Moreover, the bundle after drying was assembled in the module, and crush evaluation and urea clearance measurement were performed.
The results are shown in Tables 1 and 2.
(実施例2)
実施例1と同様に中空糸膜を形成し、カセによって巻取り速度75m/minで巻き取った。クリンプ付与装置を通過する糸道は図5に示すように鉤型状(中空糸膜がクリンプ付与装置のロール噛み込み部の前後でロールに沿って走行する角度:噛み込み前約90°、噛み込み後約90°)とし、その中間部分でクリンプ付与装置にそれぞれピッチ4.8mmで配されたφ2.0mmのロッド間に噛み込み深さ1.0mmで挟み込ませた。なお、クリンプ付与装置における張力は、中空糸膜1本あたり1.6gfであった。
巻き取られた中空糸膜10100本の束をポリエチレン製パイプに挿入し、所定の長さに切断してバンドルとし、乾燥処理した。乾燥後のバンドルから中空糸膜を取り出し、クリンプの測定を行った。また、乾燥後のバンドルをモジュールに組立て、潰れ評価と尿素クリアランス測定を行った。
結果を表1、2に示す。
(Example 2)
A hollow fiber membrane was formed in the same manner as in Example 1, and wound with a cassette at a winding speed of 75 m / min. As shown in FIG. 5, the yarn path passing through the crimping device has a saddle shape (the angle at which the hollow fiber membrane runs along the roll before and after the roll biting portion of the crimping device: about 90 ° before biting, biting After that, it was sandwiched between the φ2.0 mm rods arranged at a pitch of 4.8 mm in the middle part of the crimping device with a biting depth of 1.0 mm. The tension in the crimping device was 1.6 gf per hollow fiber membrane.
A bundle of 10100 wound hollow fiber membranes was inserted into a polyethylene pipe, cut into a predetermined length to obtain a bundle, and dried. The hollow fiber membrane was taken out from the dried bundle, and the crimp was measured. Moreover, the bundle after drying was assembled in the module, and crush evaluation and urea clearance measurement were performed.
The results are shown in Tables 1 and 2.
(実施例3)
紡糸原液として、ダイセル化学工業製セルローストリアセテート19.2質量%、Nメチル2ピロリドン68.7質量%、トリエチレングリコール12.1質量%を180℃にて混合溶解したものを用いた。これを2重管構造の紡糸用口金の外側環状部から垂直下方に向け吐出した。同時に内側の管には芯液として水を供給し、中空糸膜を形成した。この中空糸膜は、35mmの蒸気雰囲気中を通過後、凝固浴、水洗浴を経た後、クリンプ付与装置を単糸で通過させ、カセにて巻取り速度60m/minで巻き取った。その際、クリンプ付与装置を通過する糸道は図6のようにS字状(中空糸膜がクリンプ付与装置のロール噛み込み部の前後でロールに沿って走行する角度:噛み込み前約210°、噛み込み後約210°)とし、その中間部分でクリンプ付与装置にそれぞれピッチ7.9mmで配されたφ2.0mmのロッド間に噛み込み深さ3.5mmで挟み込ませた。なお、クリンプ付与装置における張力は、中空糸膜1本あたり1.3gfであった。
巻き取られた中空糸膜10800本の束をポリエチレン製パイプに挿入し、所定の長さに切断してバンドルとし、乾燥処理した。乾燥後のバンドルから中空糸膜を取り出し、クリンプの測定を行った。また、乾燥後のバンドルをモジュールに組立て、潰れ評価と尿素クリアランス測定を行った。
結果を表1、2に示す。
(Example 3)
As the spinning dope, 19.2% by mass of cellulose triacetate manufactured by Daicel Chemical Industries, 68.7% by mass of N-methyl-2-pyrrolidone, and 12.1% by mass of triethylene glycol were mixed and dissolved at 180 ° C. This was discharged vertically downward from the outer annular part of the spinneret with a double pipe structure. At the same time, water was supplied to the inner tube as a core liquid to form a hollow fiber membrane. After passing through a 35 mm steam atmosphere, this hollow fiber membrane was passed through a coagulation bath and a water washing bath, then passed through a crimping device with a single yarn, and wound with a casserole at a winding speed of 60 m / min. At that time, the yarn path passing through the crimping device is S-shaped as shown in FIG. 6 (the angle at which the hollow fiber membrane runs along the roll before and after the roll biting portion of the crimping device: about 210 ° before biting) , About 210 ° after biting), and between the rods of φ2.0 mm arranged at a pitch of 7.9 mm in the middle portion of the crimping device, the biting depth was 3.5 mm. The tension in the crimping device was 1.3 gf per hollow fiber membrane.
A bundle of 10800 wound hollow fiber membranes was inserted into a polyethylene pipe, cut into a predetermined length to obtain a bundle, and dried. The hollow fiber membrane was taken out from the dried bundle, and the crimp was measured. Moreover, the bundle after drying was assembled in the module, and crush evaluation and urea clearance measurement were performed.
The results are shown in Tables 1 and 2.
(実施例4)
実施例1と同様に中空糸膜を形成し、カセによって巻取り速度45m/minで巻き取った。クリンプ付与装置を通過する糸道は図4に示すようにS字状とし、中空糸膜をφ3.5mmのロッド間に噛み込み深さ3.0mmで挟み込ませた。該ロッド間のピッチは7.9mmであった。なお、クリンプ付与装置における張力は、中空糸膜1本あたり0.9gfであった。
巻き取られた中空糸膜10100本の束をポリエチレン製パイプに挿入し、所定の長さに切断してバンドルとし、乾燥処理した。乾燥後のバンドルから中空糸膜を取り出し、クリンプの測定を行った。また、乾燥後のバンドルをモジュールに組立て、潰れ評価と尿素クリアランス測定を行った。
結果を表1、2に示す。
Example 4
A hollow fiber membrane was formed in the same manner as in Example 1, and wound with a cassette at a winding speed of 45 m / min. The yarn path passing through the crimping device was formed in an S shape as shown in FIG. 4, and the hollow fiber membrane was sandwiched between φ3.5 mm rods with a depth of 3.0 mm. The pitch between the rods was 7.9 mm. The tension in the crimping device was 0.9 gf per hollow fiber membrane.
A bundle of 10100 wound hollow fiber membranes was inserted into a polyethylene pipe, cut into a predetermined length to obtain a bundle, and dried. The hollow fiber membrane was taken out from the dried bundle, and the crimp was measured. Moreover, the bundle after drying was assembled in the module, and crush evaluation and urea clearance measurement were performed.
The results are shown in Tables 1 and 2.
(実施例5)
ポリエーテルスルホン(住友ケムテック社製スミカエクセル(登録商標)4800P)16.5質量%、ポリビニルピロリドン(BASF社製コリドン(登録商標)K-90)3.0質量%、非溶媒として水6.0質量%、溶媒にジメチルアセトアミド74.5質量%を均一に溶解したものを紡糸原液とし、43.0質量%ジメチルアセトアミド水溶液を芯液とした。2重管構造の紡糸用口金を用い、外側から紡糸原液を、内側から芯液を、垂直下方に向け吐出し、中空糸膜を形成した。長さ500mmの蒸気雰囲気中を通過させた後、凝固浴に浸漬させ、水洗浴、熱水浴を経た後、クリンプ付与装置を単糸で通過させ、カセによって巻取り速度40m/minで巻き取った。その際、クリンプ付与装置を通過する糸道は図4に示すようにS字状(中空糸膜がクリンプ付与装置のロール噛み込み部の前後でロールに沿って走行する角度:噛み込み前約180°、噛み込み後約180°)とし、その中間部分でクリンプ付与装置にそれぞれピッチ4.8mmで配されたφ2.0mmのロッド間に噛み込み深さ1.0mmで挟み込ませた。なお、クリンプ付与装置における張力は、中空糸膜1本あたり1.0gfであった。
巻き取られた中空糸膜10100本の束をポリエチレン製パイプに挿入し、所定の長さに切断してバンドルとし、乾燥処理した。乾燥後のバンドルから中空糸膜を取り出し、クリンプの測定を行った。また、乾燥後のバンドルをモジュールに組立て、潰れ評価と尿素クリアランス測定を行った。
結果を表1、2に示す。
(Example 5)
Polyethersulfone (Sumitomo Chemtec Co., Ltd. Sumika Excel (registered trademark) 4800P) 16.5% by mass, Polyvinylpyrrolidone (BASF Koridone (registered trademark) K-90) 3.0% by mass, non-solvent 6.0% by mass water, dimethyl solvent A solution in which 74.5% by mass of acetamide was uniformly dissolved was used as a spinning dope, and a 43.0% by mass dimethylacetamide aqueous solution was used as a core solution. Using a spinneret with a double-pipe structure, a spinning stock solution was discharged from the outside, and a core solution was discharged from the inside in a vertically downward direction to form a hollow fiber membrane. After passing through a 500 mm long steam atmosphere, immersed in a coagulation bath, passed through a washing bath and hot water bath, passed through a crimping device with a single yarn, and wound with a casserole at a winding speed of 40 m / min. It was. At that time, the yarn path passing through the crimping device is S-shaped as shown in FIG. 4 (the angle at which the hollow fiber membrane runs along the roll before and after the roll biting portion of the crimping device: about 180 before biting. And about 180 ° after biting), and at a middle portion, the crimping device was sandwiched between φ2.0 mm rods arranged at a pitch of 4.8 mm with a biting depth of 1.0 mm. The tension in the crimping device was 1.0 gf per hollow fiber membrane.
A bundle of 10100 wound hollow fiber membranes was inserted into a polyethylene pipe, cut into a predetermined length to obtain a bundle, and dried. The hollow fiber membrane was taken out from the dried bundle, and the crimp was measured. Moreover, the bundle after drying was assembled in the module, and crush evaluation and urea clearance measurement were performed.
The results are shown in Tables 1 and 2.
(実施例6)
実施例3と同様に中空糸膜を形成し、かせによって巻取り速度60m/minで巻き取った。その際、クリンプ付与装置を通過する糸道は図4に示すようにS字状(中空糸膜がクリンプ付与装置のロール噛み込み部の前後でロールに沿って走行する角度:噛み込み前約180°、噛み込み後約180°)とし、その中間部分でクリンプ付与装置にそれぞれピッチ4.8mmで配されたφ2.0mmのロッド間に噛み込み深さ1.0mmで挟み込ませた。なお、クリンプ付与装置における張力は、中空糸膜1本あたり1.3gfであった。
巻き取られた中空糸膜9600本の束をポリエチレン製パイプに挿入し、所定の長さに切断してバンドルとし、乾燥処理した。乾燥後のバンドルから中空糸膜を取り出し、クリンプの測定を行った。また、乾燥後のバンドルをモジュールに組立て、潰れ評価と尿素クリアランス測定を行った。
結果を表1、2に示す。
(Example 6)
A hollow fiber membrane was formed in the same manner as in Example 3, and wound with a skein at a winding speed of 60 m / min. At that time, the yarn path passing through the crimping device is S-shaped as shown in FIG. 4 (the angle at which the hollow fiber membrane runs along the roll before and after the roll biting portion of the crimping device: about 180 before biting. And about 180 ° after biting), and at a middle portion, the crimping device was sandwiched between φ2.0 mm rods arranged at a pitch of 4.8 mm with a biting depth of 1.0 mm. The tension in the crimping device was 1.3 gf per hollow fiber membrane.
A bundle of 9600 wound hollow fiber membranes was inserted into a polyethylene pipe, cut into a predetermined length to obtain a bundle, and dried. The hollow fiber membrane was taken out from the dried bundle, and the crimp was measured. Moreover, the bundle after drying was assembled in the module, and crush evaluation and urea clearance measurement were performed.
The results are shown in Tables 1 and 2.
(比較例1)
実施例1と同様に中空糸膜を形成し、カセによって巻取り速度40m/minで巻き取った。クリンプ付与装置として、図7に示すような、上下に多数のロッドを備えたベルト状の設備を用い、中空糸膜をφ4.5mmのロッド間に噛み込み深さ4.5mmで挟み込ませた。該ロッド間のピッチは20.0mmであった。なお、クリンプ付与装置における張力は、中空糸膜1本あたり2.6gfであった。
巻き取られた中空糸膜10100本の束をポリエチレン製パイプに挿入し、所定の長さに切断してバンドルとし、乾燥処理した。乾燥後のバンドルから中空糸膜を取り出し、クリンプの測定を行った。また、乾燥後のバンドルをモジュールに組立て、潰れ評価と尿素クリアランス測定を行った。
結果を表1、2に示す。
(Comparative Example 1)
A hollow fiber membrane was formed in the same manner as in Example 1, and wound with a cassette at a winding speed of 40 m / min. As a crimping device, a belt-like facility having a number of rods on the upper and lower sides as shown in FIG. 7 was used, and the hollow fiber membrane was sandwiched between φ4.5 mm rods and sandwiched at a depth of 4.5 mm. The pitch between the rods was 20.0 mm. The tension in the crimping device was 2.6 gf per hollow fiber membrane.
A bundle of 10100 wound hollow fiber membranes was inserted into a polyethylene pipe, cut into a predetermined length to obtain a bundle, and dried. The hollow fiber membrane was taken out from the dried bundle, and the crimp was measured. Moreover, the bundle after drying was assembled in the module, and crush evaluation and urea clearance measurement were performed.
The results are shown in Tables 1 and 2.
(比較例2)
実施例3と同様に中空糸膜を形成し、カセによって巻取り速度60m/minで巻き取った。クリンプ付与装置を通過する糸道は図8のようにストレートとし、クリンプ付与装置にそれぞれピッチ7.9mmで配されたφ2.0mmのロッド間に噛み込み深さ4.0mmで挟み込ませた。なお、クリンプ付与装置における張力は、中空糸膜1本あたり1.3gfであった。
巻き取られた中空糸膜10800本の束をポリエチレン製パイプに挿入し、所定の長さに切断してバンドルとし、乾燥処理した。乾燥後のバンドルから中空糸膜を取り出し、クリンプの測定を行った。また、乾燥後のバンドルをモジュールに組立て、潰れ評価と尿素クリアランス測定を行った。
結果を表1、2に示す。
(Comparative Example 2)
A hollow fiber membrane was formed in the same manner as in Example 3, and wound with a cassette at a winding speed of 60 m / min. The yarn path passing through the crimping device was straight as shown in FIG. 8, and the crimping device was sandwiched between φ2.0 mm rods arranged at a pitch of 7.9 mm with a biting depth of 4.0 mm. The tension in the crimping device was 1.3 gf per hollow fiber membrane.
A bundle of 10800 wound hollow fiber membranes was inserted into a polyethylene pipe, cut into a predetermined length to obtain a bundle, and dried. The hollow fiber membrane was taken out from the dried bundle, and the crimp was measured. Moreover, the bundle after drying was assembled in the module, and crush evaluation and urea clearance measurement were performed.
The results are shown in Tables 1 and 2.
(比較例3)
実施例3と同様に中空糸膜を形成し、カセによって巻取り速度60m/minで巻き取った。その際、クリンプ付与装置を通過する糸道は図9に示すようにクリンプ付与部分でカーブさせ(中空糸膜がクリンプ付与装置のロール噛み込み部の前後でロールに沿って走行する角度:噛み込み前約30°、噛み込み後約30°)、その中間部分でクリンプ付与装置にそれぞれピッチ7.9mmで配されたφ2.0mmのロッド間に噛み込み深さ3.5mmで挟み込ませた。なお、クリンプ付与装置における張力は、中空糸膜1本あたり1.2gfであった。
巻き取られた中空糸膜10800本の束をポリエチレン製パイプに挿入し、所定の長さに切断してバンドルとし、乾燥処理した。乾燥後のバンドルから中空糸膜を取り出し、クリンプの測定を行った。また、乾燥後のバンドルをモジュールに組立て、潰れ評価と尿素クリアランス測定を行った。
結果を表1、2に示す。
(Comparative Example 3)
A hollow fiber membrane was formed in the same manner as in Example 3, and wound with a cassette at a winding speed of 60 m / min. At that time, the yarn path passing through the crimping device is curved at the crimping portion as shown in FIG. 9 (the angle at which the hollow fiber membrane runs along the roll before and after the roll biting portion of the crimping device: biting At about 30 ° before and about 30 ° after biting), the crimping device was sandwiched between the φ2.0 mm rods arranged at a pitch of 7.9 mm at a middle depth of 3.5 mm. The tension in the crimping device was 1.2 gf per hollow fiber membrane.
A bundle of 10800 wound hollow fiber membranes was inserted into a polyethylene pipe, cut into a predetermined length to obtain a bundle, and dried. The hollow fiber membrane was taken out from the dried bundle, and the crimp was measured. Moreover, the bundle after drying was assembled in the module, and crush evaluation and urea clearance measurement were performed.
The results are shown in Tables 1 and 2.
(比較例4)
実施例5と同様に中空糸膜を形成し、カセによって巻取り速度40m/minで巻き取った。クリンプ付与装置を通過する糸道も実施例5と同様にS字状(中空糸膜がクリンプ付与装置のロール噛み込み部の前後でロールに沿って走行する角度:噛み込み前約180°、噛み込み後約180°)とし、その中間部分でクリンプ付与装置にそれぞれピッチ4.8mmで配されたφ2.0mmのロッド間に同様に挟み込ませたが、その際の噛み込み深さを0.4mmと浅く設定した。なお、クリンプ付与装置における張力は、中空糸膜1本あたり1.0gfであった。
巻き取られた中空糸膜10800本の束をポリエチレン製パイプに挿入し、所定の長さに切断してバンドルとし、乾燥処理した。乾燥後のバンドルから中空糸膜を取り出し、クリンプの測定を行った。また、乾燥後のバンドルをモジュールに組立て、潰れ評価と尿素クリアランス測定を行った。
結果を表1、2に示す。
(Comparative Example 4)
A hollow fiber membrane was formed in the same manner as in Example 5, and wound with a cassette at a winding speed of 40 m / min. The yarn path passing through the crimping device is also S-shaped as in Example 5 (the angle at which the hollow fiber membrane runs along the roll before and after the roll biting portion of the crimping device: about 180 ° before biting, biting 180mm after insertion), and in the middle part, it was sandwiched between φ2.0mm rods arranged at a pitch of 4.8mm respectively in the crimping device, but the biting depth at that time was as shallow as 0.4mm Set. The tension in the crimping device was 1.0 gf per hollow fiber membrane.
A bundle of 10800 wound hollow fiber membranes was inserted into a polyethylene pipe, cut into a predetermined length to obtain a bundle, and dried. The hollow fiber membrane was taken out from the dried bundle, and the crimp was measured. Moreover, the bundle after drying was assembled in the module, and crush evaluation and urea clearance measurement were performed.
The results are shown in Tables 1 and 2.
(比較例5)
実施例3と同様に中空糸膜を形成し、かせによって巻取り速度60m/minで巻き取った。クリンプ付与装置として、図7に示すような、上下に多数のロッドを備えたベルト状の設備を用い、中空糸膜をφ4.5mmのロッド間に噛み込み深さ6.0mmで挟み込ませた。該ロッド間のピッチは20.0mmであった。なお、クリンプ付与装置における張力は、中空糸膜1本あたり2.3gfであった。
巻き取られた中空糸膜9600本の束をポリエチレン製パイプに挿入し、所定の長さに切断してバンドルとし、乾燥処理した。乾燥後のバンドルから中空糸膜を取り出し、クリンプの測定を行った。また、乾燥後のバンドルをモジュールに組立て、潰れ評価と尿素クリアランス測定を行った。
結果を表1、2に示す。
(Comparative Example 5)
A hollow fiber membrane was formed in the same manner as in Example 3, and wound with a skein at a winding speed of 60 m / min. As a crimping device, a belt-like equipment having a large number of upper and lower rods as shown in FIG. 7 was used, and the hollow fiber membrane was sandwiched between φ4.5 mm rods with a depth of 6.0 mm. The pitch between the rods was 20.0 mm. The tension in the crimping device was 2.3 gf per hollow fiber membrane.
A bundle of 9600 wound hollow fiber membranes was inserted into a polyethylene pipe, cut into a predetermined length to obtain a bundle, and dried. The hollow fiber membrane was taken out from the dried bundle, and the crimp was measured. Moreover, the bundle after drying was assembled in the module, and crush evaluation and urea clearance measurement were performed.
The results are shown in Tables 1 and 2.
実施例1〜6、比較例1〜5により明らかなように、本発明を利用することによって、モジュール組立て時の接着不良を防止でき、また、偏平や閉塞といった中空糸膜の品質不良の抑制と安定した高い透析効率の発現を両立できることが分かる。 As apparent from Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5, by using the present invention, it is possible to prevent poor adhesion at the time of module assembly, and to suppress poor quality of the hollow fiber membrane such as flatness and blockage. It can be seen that both stable and high dialysis efficiency can be achieved.
本発明の中空糸膜の製造方法によれば、中空糸膜モジュール組立て時の接着不良の低減とモジュール使用時の偏流防止に効果的なクリンプを付与できるので、安定した高い透過性能を発現可能な中空糸膜を高歩留まりで得ることが可能となる。また、機械的にクリンプを付与する際、従来は中空糸膜の偏平や潰れ、破損のリスクが大きな問題であったが、本発明の製造方法によりこういった不良製品の発生頻度を抑制することが可能となる。さらには熱固定に必要なエネルギーも不要となるため省コスト、設備の簡略化にも有効である。従って、特に品質保持が強く求められる中空糸膜の製造方法として好適であり、産業界に大きな貢献が可能である。 According to the method for producing a hollow fiber membrane of the present invention, it is possible to provide an effective crimp for reducing adhesion failure when assembling a hollow fiber membrane module and preventing drift when the module is used, so that stable and high permeation performance can be expressed. It becomes possible to obtain a hollow fiber membrane with a high yield. In addition, when crimping is mechanically applied, the risk of flattening, crushing, and breakage of the hollow fiber membrane has been a big problem in the past, but the production method of the present invention suppresses the occurrence frequency of such defective products. Is possible. Furthermore, the energy required for heat fixing is not required, which is effective for cost saving and simplification of equipment. Therefore, it is suitable as a method for producing a hollow fiber membrane that is particularly required to maintain its quality, and can greatly contribute to the industry.
1:ロッド
2:ロッド間ピッチ
3:噛み込み深さ
1: Rod 2: Pitch between rods 3: Biting depth
Claims (6)
(a)内径基準の膜面積1.5m2の中空糸膜モジュール5本を用いて、透析液流量500ml/minで測定した際の尿素クリアランスをCL500とし、透析液流量2000ml/minで測定した際の尿素クリアランスから総括物質移動係数を介して透析液流量500ml/min時の値に換算した尿素クリアランスをCL2000としたとき、CL2000−CL500で表される偏流値の平均が7ml/min未満であり、
(b)薬液を用いた逆圧洗浄後の前記偏流値の平均が13ml/min未満である
ことを特徴とする中空糸膜モジュール。 A hollow fiber membrane module filled with a hollow fiber membrane provided with a crimp,
(A) Using five hollow fiber membrane modules with an inner diameter reference membrane area of 1.5 m 2 , the urea clearance when measured at a dialysate flow rate of 500 ml / min is CL500, and when measured at a dialysate flow rate of 2000 ml / min When the urea clearance converted from the urea clearance to the value at a dialysate flow rate of 500 ml / min through the overall mass transfer coefficient is CL2000, the average of the drift value represented by CL2000-CL500 is less than 7 ml / min,
(B) A hollow fiber membrane module, wherein the average of the drift value after back pressure washing with a chemical solution is less than 13 ml / min.
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