中空纖維膜組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的中空纖維膜組件，具備液密性優(yōu)異、熔敷部分的接合強(qiáng)度高、能夠高效地生產(chǎn)的構(gòu)造。該中空纖維膜組件具備：中空纖維膜束(4)、收納上述中空纖維膜束(4)的主體殼(3)、用于將上述中空纖維膜束(4)固定于主體殼端部的內(nèi)壁的膜固定層(5)、以及安裝于殼開口端部的具有被處理液的導(dǎo)入口(6)或?qū)С隹?7)的頭部(8、9)。對(duì)上述頭部(8、9)和主體殼(3)遍布整周的至少兩個(gè)位置的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行超聲波熔敷，使用共用接頭作為對(duì)主體殼外周的側(cè)面和頭部的內(nèi)側(cè)面遍布整周進(jìn)行超聲波熔敷的接頭設(shè)計(jì)，使用對(duì)接接頭作為對(duì)主體殼的端面和頭部的內(nèi)側(cè)面遍布整周進(jìn)行超聲波熔敷的接頭設(shè)計(jì)。
【專利說明】中空纖維膜組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及中空纖維膜組件，特別涉及適用于血液凈化、血漿分離機(jī)等的中空纖維膜組件。
【背景技術(shù)】
[0002]以往眾所周知，為了進(jìn)行血液的凈化，例如進(jìn)行血液的透析而使用具備中空纖維膜的中空纖維膜組件。該中空纖維膜組件具有:圓筒狀的主體殼，在該主體殼的一端的外周面具備處理液入口端口，在另一端的外周面具備處理液出口端口 ；中空纖維膜束，該中空纖維膜束內(nèi)插于上述主體殼；膜固定層，該膜固定層將上述中空纖維膜束在端部固定于主體殼內(nèi)壁，在主體殼的開口端部固定有頭部。在用于血液透析時(shí)，將透析液(處理液)從處理液入口端口導(dǎo)入并從處理液出口端口導(dǎo)出，從而使其在主體殼內(nèi)流通,并且使血液(被處理液)從頭部的血液導(dǎo)入端口通過并朝向?qū)С龆丝谠谥锌绽w維膜內(nèi)流通來進(jìn)行血液透析。
[0003]在這樣的透析過程中，為了不使在中空纖維膜組件內(nèi)流通的被處理液(血液)從頭部與主體殼的接合部漏出，需要對(duì)中空纖維膜組件進(jìn)行液密性密封。因此廣泛進(jìn)行使用超聲波熔敷將頭部與主體殼接合的方法。超聲波熔敷的接合方法是使用工具喇叭形部對(duì)頭部的頂面施加壓力，使頭部的被熔敷部分與圓筒狀的主體殼的被熔敷部抵接并且施加超聲波振動(dòng)，從而向被熔敷部傳遞振動(dòng)，使被熔敷部彼此相互發(fā)熱、熔融從而接合的方法，即使是需要?dú)饷苄?、液密性的容器也能夠穩(wěn)定地密封，因此被廣泛使用。
[0004]例如，專利文獻(xiàn)I公開了如下的接合加強(qiáng)方法:將主體容器與頭部在主體容器外周部與該頭部?jī)?nèi)側(cè)熔深部之間進(jìn)行超聲波熔敷后，使用前端尖細(xì)形狀的喇叭形部，從比上述熔深部靠上述主體容器的中央側(cè)的該主體容器的側(cè)面對(duì)該頭部進(jìn)行超聲波熔敷。然而，專利文獻(xiàn)I公開的接合加強(qiáng)方法需要進(jìn)行兩次超聲波熔敷，因此生產(chǎn)率低，不能說是高效的接合加強(qiáng)方法。
[0005]另外，如圖7所示，專利文獻(xiàn)I公開的方法是在33、34這兩個(gè)位置對(duì)主體容器31和頭部32進(jìn)行超聲波熔敷的方法，但即使在主體容器31的側(cè)面具備兩個(gè)位置的超聲波熔敷部33和34，也無法抑制在加壓下從頭部32的血液導(dǎo)入端口被導(dǎo)入的血液浸入到頭部32與膜固定層35之間較小的間隙36。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本專利第4842419號(hào)說明書
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明是鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺點(diǎn)而完成的，目的在于提供一種中空纖維膜組件，該中空纖維膜組件具備液密性優(yōu)良、熔敷部分的接合強(qiáng)度高且能夠高效地制造的構(gòu)造。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明人的中空纖維膜組件，具備:中空纖維膜束、收納所述中空纖維膜束的主體殼、用于將所述中空纖維膜束固定于主體殼端部的內(nèi)壁的膜固定層、以及安裝于殼開口端部的具有被處理液的導(dǎo)入口或?qū)С隹诘念^部，對(duì)所述頭部和所述主體殼遍布整周的至少兩個(gè)位置的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行超聲波熔敷從而形成液密構(gòu)造，所述中空纖維膜組件的特征在于，使用共用接頭作為對(duì)主體殼外周的側(cè)面和頭部的內(nèi)側(cè)面遍布整周進(jìn)行超聲波熔敷的接頭設(shè)計(jì)，使用對(duì)接接頭作為對(duì)主體殼的端面和頭部的內(nèi)側(cè)面遍布整周進(jìn)行超聲波熔敷的接頭設(shè)計(jì)。
[0009]另外，在此，超聲波熔敷當(dāng)然是指:在接頭部不存在氣泡、裂縫等不良的狀態(tài)下進(jìn)行熔敷，成為頭部的內(nèi)周面遍布整周與膜固定層接觸的狀態(tài)。
[0010]優(yōu)選為，所述共用接頭的接頭寬度乘以高度所得到的截面積為0.3?0.9mm2，進(jìn)一步優(yōu)選為0.4?0.7mm2。若小于0.3mm2，則無法得到用于接合的足夠的強(qiáng)度。另一方面，若超過0.9mm2，則為了熔融所需的能量增加而難以熔融。另外，作為共用接頭的寬度，優(yōu)選為0.25mm以上。若小于0.25mm，則導(dǎo)致頭部的共用接頭因彈性變形而朝外周方向打開，使得頭部與主體殼幾乎不重疊，因此實(shí)際上沒有被熔敷。
[0011]優(yōu)選為，所述對(duì)接接頭的最內(nèi)周與頭部的內(nèi)周面在水平方向上的距離為0.5?2.0mm,進(jìn)一步優(yōu)選為1.0?2.0mm。該水平方向上的距離越短則對(duì)接接頭的液密性越高,但考慮技術(shù)上的制約至少也需要0.5_。然而，若長(zhǎng)于2.0_，則無法期待對(duì)接接頭的液密性的提聞。
[0012]優(yōu)選為，所述對(duì)接接頭的導(dǎo)向器的寬度乘以高度的一半所得到的三角形的面積為0.05?0.35mm2,進(jìn)一步優(yōu)選為0.1?0.2mm2。該三角形的面積是指導(dǎo)向器的接頭部的截面積。若該面積小于0.05mm2,則頭部與主體殼的熔融不充分，僅將導(dǎo)向器按壓于殼端面而無法得到接合所需的足夠的強(qiáng)度。另一方面，若超過0.35mm2，則熔融所需的能量增加，導(dǎo)向器難以熔融。另外，若導(dǎo)向器的前端角度(圖2(b)的Θ I)為40?70度,貝U應(yīng)力集中于前端而易于熔融，因此是優(yōu)選的。
[0013]優(yōu)選為，在對(duì)接接頭的內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)雙方具有樹脂積存部。在該樹脂積存部接受熔融的樹脂，因此能很好地進(jìn)行超聲波熔敷。
[0014]一種中空纖維膜組件的制造方法，是制造中空纖維膜組件的方法，所述中空纖維膜組件具備:中空纖維膜束、收納所述中空纖維膜束的主體殼、用于將所述中空纖維膜束固定于主體殼端部的內(nèi)壁的膜固定層、以及安裝于殼開口端部的具有被處理液的導(dǎo)入口或?qū)С隹诘念^部，對(duì)所述頭部和所述主體殼遍布整周的至少兩個(gè)位置的區(qū)域內(nèi)同時(shí)進(jìn)行超聲波熔敷，所述中空纖維膜組件的制造方法的特征在于，對(duì)主體殼外周的側(cè)面和頭部的內(nèi)側(cè)面遍布整周利用共用接頭進(jìn)行超聲波熔敷，對(duì)主體殼的端面和頭部的內(nèi)側(cè)面遍布整周利用對(duì)接接頭進(jìn)行超聲波熔敷。
[0015]一種中空纖維膜組件，對(duì)由中空纖維膜用聚合物構(gòu)成的多根中空纖維膜進(jìn)行捆束并插入至主體殼，在將膜固定層注型用蓋帽安裝于所述主體殼端部之后，向主體殼端部注入膜固定層用聚合物而形成膜固定層，由此將中空纖維膜束固定于主體殼，在所述膜固定層固化后，以使中空纖維膜束的兩端面朝向外側(cè)開口的方式將膜固定層切除一部分，對(duì)切除一部分膜固定層后的主體殼和頭部遍布整周的至少兩個(gè)位置的區(qū)域內(nèi)同時(shí)進(jìn)行超聲波熔敷來制造中空纖維膜組件，所述中空纖維膜組件的特征在于，頭部?jī)?nèi)側(cè)面與未切除的膜固定層的端面接觸。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供具備液密性優(yōu)良、熔敷部分的接合強(qiáng)度高、能夠高效地制造的構(gòu)造的中空纖維膜組件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是例示本發(fā)明的中空纖維膜組件的一個(gè)實(shí)施方式的側(cè)剖視圖。
[0018]圖2(a)是表示本發(fā)明的主要部位的將圖1的局部放大后的圖，圖2(b)是將在圖2(a)中用圓圈圍成的部分放大后的圖，圖2(c)是說明設(shè)置在與頭部的內(nèi)側(cè)面接觸的膜固定層的倒錐部的圖。
[0019]圖3是表示共用接頭的一個(gè)例子的簡(jiǎn)要剖視圖。
[0020]圖4是表示對(duì)接接頭的一個(gè)例子的簡(jiǎn)要剖視圖。
[0021]圖5是例示超聲波熔敷裝置的簡(jiǎn)要側(cè)視圖。
[0022]圖6是表示在主體殼的端面安裝有蓋帽的狀態(tài)的側(cè)剖視圖。
[0023]圖7是表示用于說明專利文獻(xiàn)I公開的接合加強(qiáng)方法的中空纖維膜組件的一個(gè)例子的側(cè)剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]作為能夠應(yīng)用本發(fā)明的中空纖維膜組件的裝置，可舉出以中空纖維膜型人工腎臟為代表的血液透析器、血漿分離器、血漿成分分離器、血液過濾器、血漿成分吸附器、人工肺以及內(nèi)毒素去除過濾器等醫(yī)療用組件、填充有吸附材料的吸附組件、以及過濾裝置用的組件等。
[0025]根據(jù)附圖，說明本發(fā)明的中空纖維膜組件的一個(gè)實(shí)施方式。
[0026]圖1是表示將本發(fā)明的中空纖維膜組件作為血液透析器使用的情況的一個(gè)實(shí)施方式的圖，優(yōu)選方式或例示不限于該情況。在圖1中，中空纖維膜組件具有:圓筒狀的主體殼3，在其長(zhǎng)度方向的一個(gè)端部附近具備處理液的入口端口 1，在另一個(gè)端部附近具備處理液的出口端口 2 ;中空纖維膜束4，其將內(nèi)插于該主體殼3的多個(gè)中空纖維膜在一個(gè)方向上拉齊而形成；膜固定層5，其將上述中空纖維膜束4在各端部固定于主體殼3的內(nèi)壁。另外，具備被處理液即血液的入口端口 6的作為蓋體的頭部8、和具備被處理液即血液的出口端口 7的作為蓋體的頭部9，借助超聲波熔敷部10被熔敷固定在主體殼3的端部。
[0027]主體殼和頭部的材質(zhì)不做限定，可使用聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)等塑料。熱固化性樹脂在分子構(gòu)造以三維一次成型后，即使加熱也不會(huì)熔融，另一方面，熱塑性樹脂是鏈狀高分子，具有成型后加熱則熔融的特性，所以在本發(fā)明中，優(yōu)選使用熱塑性樹脂。另外，熱塑性樹脂分為非晶性樹脂和半結(jié)晶性樹脂，雖然非晶性樹脂呈鏈狀高分子鍵合，但半結(jié)晶性樹脂的鏈狀高分子鍵合的一部分呈規(guī)則的分子排列，所以非晶性樹脂比半結(jié)晶性樹脂(例如，聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚縮醛等)更容易進(jìn)行超聲波熔敷。
[0028]作為中空纖維膜束的材質(zhì)，例如可舉出纖維素、纖維素衍生物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯、聚砜等。但是，在僅利用聚砜那樣的疏水性高分子來制作用于透析等的中空纖維膜的情況下，不僅難以控制孔徑，有時(shí)還由于疏水性而使血小板等血液成分附著，在血液適合性上存在缺點(diǎn)。因此與親水性高分子一起使用，從而能夠解決上述問題。具體而言，預(yù)先將親水性高分子作為成孔劑混入到制膜原液中，使一部分的親水性高分子脫離而形成孔隙后，利用剩余的親水性高分子同時(shí)使聚合物表面親水化等，從而能夠?qū)⑵渥鳛橹锌绽w維膜使用。
[0029]作為上述親水性高分子，例如可以使用聚乙二醇、聚乙烯醇、羧甲基纖維素、聚乙烯基吡咯烷酮等，也可以單獨(dú)使用，還可以混合使用。從工業(yè)上比較容易得到又有臨床效果、血液適合性高方面考慮，優(yōu)選聚乙烯吡咯烷酮。
[0030]另外，作為膜固定層的材質(zhì)可舉出聚氨酯、硅酮、環(huán)氧樹脂等高分子材料，可優(yōu)選列舉出上述兩種液體混合固化型的高分子粘合劑，能夠通過離心成型(灌封)等來制造。
[0031]基于圖1來說明利用上述材質(zhì)制造中空纖維膜組件的方法。對(duì)由從上述材質(zhì)中選擇的中空纖維膜用聚合物構(gòu)成的多根中空纖維膜進(jìn)行捆束，并插入到通過公知的注塑成型法等成型的主體殼3，在將膜固定層5注型用蓋帽26 (例如，參照?qǐng)D6)安裝于主體殼3的端部后，將從上述材質(zhì)選擇的膜固定層用聚合物注入到主體殼3的端部，形成膜固定層5，從而將中空纖維膜束4固定于主體殼3。在膜固定層5固化后，以使中空纖維膜束4的兩端面朝向外側(cè)開口的方式，將膜固定層5切除一部分，使用超聲波熔敷將通過公知的注塑成型法等成型的頭部8和9液密性地安裝在切除一部分膜固定層后的主體殼3的兩端部，由此制造中空纖維膜組件。
[0032]本發(fā)明的重要特征在于，通過在頭部和主體殼遍布整周的至少兩個(gè)位置的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行超聲波熔敷而形成液密構(gòu)造，基于圖2(a)，說明本發(fā)明的重要特征。在以下的說明中，對(duì)將主體殼3和頭部9進(jìn)行超聲波熔敷的情況進(jìn)行說明，但在對(duì)主體殼3和頭部8進(jìn)行超聲波熔敷的情況下也相同，所以省略重復(fù)說明。
[0033]如圖2(a)所示，主體殼3和頭部9，通過遍布整周的由共用接頭構(gòu)成的超聲波熔敷部10a、和由對(duì)接接頭構(gòu)成的超聲波熔敷部1b而成為液密構(gòu)造。另外，該超聲波熔敷部1a和超聲波熔敷部1b能夠同時(shí)通過超聲波熔敷形成，根據(jù)本發(fā)明，能夠高效地制造中空纖維膜組件。11和12是樹脂積存部，該樹脂積存部能夠接受通過超聲波熔敷而熔融的樹月旨，因此能夠順利進(jìn)行超聲波熔敷。對(duì)于樹脂積存部11、12的容量而言，由于適當(dāng)?shù)闹狄驅(qū)咏宇^和共用接頭的形狀而不同，因此樹脂積存部11、12的容量不做特殊規(guī)定，但以能夠儲(chǔ)存來自兩個(gè)接頭的熔融樹脂量的方式適當(dāng)?shù)卮_定。
[0034]在通過超聲波熔敷獲得液密構(gòu)造時(shí)，接頭設(shè)計(jì)非常重要。該接頭設(shè)計(jì)存在以下接頭:實(shí)現(xiàn)由斜面形成的完全的面接觸的斜嵌接頭；通過振動(dòng)方向的面接觸而在接頭部獲得均勻發(fā)熱的擊打接頭；如圖3所示作為上述的斜嵌接頭與擊打接頭的中間的接頭而相對(duì)于喇叭形的縱向振動(dòng)而朝與接觸面振動(dòng)方向相同方向靠近，因此在熔敷面難以產(chǎn)生氣泡且液密性、氣密性優(yōu)良的共用接頭；如圖4所示采用使用能量導(dǎo)向器的接頭設(shè)計(jì)的一種，并使能量集中于被稱為導(dǎo)向器的三角形的突起，并在極短時(shí)間內(nèi)升溫到樹脂熔融溫度，從而能夠進(jìn)行高效的熔敷的對(duì)接接頭等。
[0035]在圖3中，Hl表示熔敷量，C表示上下工件的間隙，I表示干涉尺寸，在圖4中，W表示導(dǎo)向器的寬度，H2表示導(dǎo)向器的高度。另外，對(duì)接接頭具有形狀單一、接合部的空間制約比較小等優(yōu)點(diǎn)，但在對(duì)接接頭的縱向振動(dòng)熔敷法中，無法產(chǎn)生強(qiáng)大的超聲波能量。對(duì)此，若在共用接頭中不存在上述不良情況而采用共用接頭作為需要強(qiáng)大的超聲波能量的半結(jié)晶性樹脂的接頭設(shè)計(jì)，則能夠獲得較高的熔敷強(qiáng)度和液密性。本發(fā)明通過同時(shí)采用具有這樣的優(yōu)點(diǎn)的共用接頭和對(duì)接接頭，由此能夠具備較高的接合強(qiáng)度和極好的液密性。
[0036]在圖2(b)中，共用接頭的寬度(W2)優(yōu)選為0.25mm以上。另外，基于上述理由，由共用接頭的寬度(W2)乘以高度(L2)得到的截面積優(yōu)選為0.3?0.9mm2,更優(yōu)選為0.4?
0.9mm2。
[0037]在圖2(a)中，基于上述理由，由對(duì)接接頭構(gòu)成的超聲波熔敷部1b的最內(nèi)周與頭部?jī)?nèi)周面的水平方向的距離(L)優(yōu)選為0.5?2.0mm。
[0038]另外，在圖4中，基于上述理由，由導(dǎo)向器的寬度(W)乘以高度(H2)的一半而得到的三角形的面積(對(duì)接接頭的接頭部的截面積)優(yōu)選為0.05?0.35mm2。
[0039]此外，本發(fā)明的中空纖維膜組件，對(duì)由中空纖維膜用聚合物構(gòu)成的多根中空纖維膜進(jìn)行捆束并將它們插入于主體殼，在將膜固定層注型用蓋帽26安裝于上述主體殼端部后，將膜固定層用聚合物注入主體殼端部而形成膜固定層，由此將中空纖維膜束固定于主體殼，在上述膜固定層固化后，以使中空纖維膜束的兩端面朝向外側(cè)開口的方式將膜固定層切除一部分，并對(duì)切除一部分膜固定層后的主體殼和頭部遍布整周的至少兩個(gè)位置的區(qū)域內(nèi)，同時(shí)進(jìn)行超聲波熔敷來制造。在該制造工序中，如圖2(a)所示，供多個(gè)中空纖維膜4a插入的部分的膜固定層5的端面，以使中空纖維膜束4的兩端面朝向外側(cè)開口的方式被切除，所以該切除部分的膜固定層5的端面，比沒有被切除的膜固定層5的端面稍粗。因此，如圖2(a)所示，若頭部9的內(nèi)側(cè)面與未切除而具備平滑性的膜固定層5的端面接觸，則能夠進(jìn)一步提高液密性。作為膜固定層5的平滑性的指標(biāo)，表面的中心線平均粗糙度Ra優(yōu)選為50 μ m以下，更優(yōu)選為20 μ m以下。另外，若膜固定層5的端面為起伏的形狀，則在與所接觸的頭部9的內(nèi)周面之間產(chǎn)生間隙而導(dǎo)致血液侵入。因此與頭部9的內(nèi)周面接觸的膜固定層5的階梯差優(yōu)選為遍布整周為ΙΟΟμπι以下。另外，若在與頭部9的內(nèi)側(cè)面接觸的范圍的膜固定層5形成從徑向的外周側(cè)朝向中心側(cè)逐漸朝外側(cè)擴(kuò)大的倒錐部，則頭部9與膜固定層5的反作用力增大，容易進(jìn)一步防止血液浸入。優(yōu)選的倒錐部的角度(圖2(c)的θ (ΛΗ/R))為I?10。，更優(yōu)選為2?6 °。
[0040]如上所述，在本發(fā)明的中空纖維膜組件中，在頭部與主體殼遍布整周的至少兩個(gè)位置的區(qū)域內(nèi)使用通用性優(yōu)良的共用接頭和高效的對(duì)接接頭進(jìn)行超聲波熔敷，從而能夠提高液密性，提高熔敷部分的接合強(qiáng)度。如圖7所示，在現(xiàn)有的頭部與主體殼的接合方法中，為了阻止血液浸入頭部32與膜固定層35之間的間隙36，而在該部分的頭部32側(cè)插入作為密封件的環(huán)狀彈性體37，但本發(fā)明的中空纖維膜組件液密性優(yōu)良，所以可以不用上述環(huán)狀彈性體37。
[0041]能夠在本發(fā)明中使用的超聲波熔敷裝置沒有限定，但優(yōu)選頻率為15kHz?60kHz的裝置。此外若使用頻率為15kHz?40kHz左右的裝置，則振動(dòng)容易傳遞至被熔敷部，所以能夠進(jìn)行很好的傳遞熔敷。例如，能夠例示出圖5所示的裝置。在圖5中，振子22接收到在振蕩器21產(chǎn)生的信號(hào)而振動(dòng)，利用喇叭形部23將振動(dòng)放大至規(guī)定的振幅。利用促動(dòng)器24使喇叭形部23與頭部8相互推壓，在對(duì)頭部的頂面加壓的狀態(tài)下將超聲波振動(dòng)傳遞到圖1的超聲波熔敷部10。
[0042]頭部的被熔敷部由于喇叭形部23的加壓而與主體殼3的被熔敷部碰撞。進(jìn)而一邊加壓、一邊施加超聲波振動(dòng)，從而被熔敷部彼此的界面迅速發(fā)熱而開始熔融。熔融的樹脂熔出到周邊的空間。此外，通過施加壓力和超聲波振動(dòng)，從而被熔敷部繼續(xù)熔化。在被熔敷部達(dá)到所希望的焊透量后，若停止超聲波振動(dòng)，則被熔敷部進(jìn)行冷卻，頭部8和主體殼3被固定。
[0043]加壓力的適當(dāng)?shù)闹狄蝾^部以及主體殼的材質(zhì)、被熔敷部的形狀而不同，因此不做特殊規(guī)定，但一般在雖直徑為60_的圓筒容器的整周進(jìn)行熔敷的情況下,多數(shù)情況下施加
0.2?0.6MPa左右的壓力。另外，在頭部的材質(zhì)為聚丙烯、聚乙烯的情況下，若壓力過大，則頭部產(chǎn)生變形，或被熔敷部以外發(fā)熱，所以與其他材質(zhì)相比在低壓下進(jìn)行熔敷能夠獲得很好的熔敷結(jié)果。
[0044]另外，在圖5中，中空纖維膜組件被保持于承載臺(tái)25。為了均勻地傳遞振動(dòng)，如該圖5那樣，利用承載臺(tái)25保持中空纖維膜組件，從而能夠使熔敷結(jié)果穩(wěn)定。對(duì)熔敷機(jī)的設(shè)置方向而言，喇叭形部設(shè)置在比主體殼靠下方的情況下、喇叭形部設(shè)置在比主體殼靠上方的情況下等不做特殊規(guī)定，但無論在哪種情況下，優(yōu)選使頭部與主體殼的同軸度一致，從而使熔敷狀態(tài)穩(wěn)定。
[0045][實(shí)施例]
[0046]以下說明本發(fā)明的實(shí)施例，但本發(fā)明不限于下述實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)范圍的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種修正、變更。
[0047](實(shí)施例1)
[0048]將內(nèi)徑為200 μ m、膜厚為40 μ m的聚砜制的9200根中空纖維膜捆束而成的中空纖維膜束，以使兩端從主體殼端部分別突出7mm以上的方式插入到全長(zhǎng)為285mm、軀體部?jī)?nèi)徑為34.8mm、端部?jī)?nèi)徑為44.2mm、端部外徑為48.2mm的聚丙烯制殼(主體殼，參照?qǐng)D1的附圖標(biāo)記3)，在該兩端的端面以規(guī)定的圖案照射輸出為80W的二氧化碳激光，將中空纖維膜端面的中空部密封。接著，在主體殼的兩端安裝蓋帽(參照?qǐng)D6的附圖標(biāo)記26)，以主體殼全長(zhǎng)的一半的位置為旋轉(zhuǎn)中心軸，將全長(zhǎng)的一半作為旋轉(zhuǎn)半徑而使主體殼旋轉(zhuǎn)，利用由此產(chǎn)生的離心力，使從處理液的入口端口(參照?qǐng)D1的附圖標(biāo)記I)和處理液的出口端口(參照?qǐng)D1的附圖標(biāo)記2)注入的聚氨酯樹脂固化，在主體殼的兩端形成膜固定層，使中空纖維膜束和主體殼固定。膜固定層在殼端部的直徑為44.2mm，從殼端部向外側(cè)0.1mm，直徑直線性縮徑為41mm,從該位置進(jìn)一步朝外側(cè)最大延伸7.4mm。但在主體殼端部的內(nèi)周面附近存在從殼端部向外側(cè)的突出量小于0.5mm的膜固定層部分。在從主體殼的端部向外側(cè)0.5mm的位置，以與主體殼的軸向正交的方式將這樣的膜固定層切斷，形成膜固定層端面并且使中空纖維膜開口。然后，在頻率為20kHz、壓力為0.35MPa、熔敷時(shí)間為0.7秒、保持時(shí)間為
1.0秒的條件下，對(duì)聚丙烯制的頭部(參照?qǐng)D1的附圖標(biāo)記8、9)和主體殼進(jìn)行超聲波熔敷。其中，將頭部的內(nèi)周面按壓于膜固定層端面的比切斷的面靠外側(cè)的非切剖面、即由蓋帽內(nèi)表面形成的膜固定層面，并且進(jìn)行超聲波熔敷?？紤]由于切斷時(shí)產(chǎn)生的起伏，若將頭部?jī)?nèi)周面按壓于切剖面則局部產(chǎn)生間隙，所以將頭部?jī)?nèi)周面按壓于由蓋帽內(nèi)表面形成的膜固定層面，由此減少間隙，從而能夠以更緊貼的狀態(tài)進(jìn)行超聲波熔敷。
[0049]另外，在該實(shí)施例中，如圖6所示，使用端面的外周附近的一部分從主體殼端向外側(cè)不突出到0.5mm那樣的形狀的蓋帽26，所以即使在從主體殼3的端部靠外側(cè)0.5mm的位置切斷，上述外周附近也不會(huì)被切斷，由蓋帽內(nèi)表面形成的膜固定層面原樣保留。
[0050]在將熔敷的中間產(chǎn)品解體之后，頭部(參照?qǐng)D2(a)的附圖標(biāo)記9)的內(nèi)周面直徑DO為41.5mm，第一接頭部(參照?qǐng)D2(a)的附圖標(biāo)記1b)的前端直徑Dl為44.6mm、熔敷深度LI為0.5mm、熔敷寬度Wl為0.5mm，第二接頭部(參照?qǐng)D2 (a)的附圖標(biāo)記10a)的內(nèi)徑D2為47.4mm、熔敷深度L2為1.2mm、熔敷寬度W2為0.4mm,第一樹脂積存部(參照?qǐng)D2 (a)的附圖標(biāo)記12)的寬度為0.5mm、高度為1_，第二樹脂積存部(參照?qǐng)D2(a)的附圖標(biāo)記11)的寬度為0.9mm、高度為Imm(參照?qǐng)D2(b))。第二接頭部的接頭的寬度為0.4mm，第二接頭部的截面積為0.48mm2,第一接頭的最內(nèi)周與頭部的內(nèi)周面的水平距離為1.55mm,第一接頭部的截面積為0.125_2。最后，在被處理液的入口端口(參照?qǐng)D1的附圖標(biāo)記6)與出口端口(參照?qǐng)D1的附圖標(biāo)記7)、處理液的入口端口(參照?qǐng)D1的附圖標(biāo)記I)與出口端口(參照?qǐng)D1的附圖標(biāo)記2)分別安裝并捆包栓體，進(jìn)行Y射線殺菌，完成有效膜面積為1.5m2的血液處理器。
[0051]在這樣制造的血液處理器的處理液側(cè)填充透析液，在被處理液側(cè)填充按照墨汁與生理食鹽水為1:10的比例混合而成的液體。然后，在處理液的入口端口(參照?qǐng)D1的附圖標(biāo)記I)、處理液的出口端口(參照?qǐng)D1的附圖標(biāo)記2)、被處理液的出口端口(參照?qǐng)D1的附圖標(biāo)記7)液密性安裝栓體，在被處理液的入口端口(參照?qǐng)D1的附圖標(biāo)記6)用軟管連接手動(dòng)的加壓泵，利用加壓泵對(duì)血液處理器施加1kPa的內(nèi)壓并保持10秒，反復(fù)進(jìn)行將內(nèi)壓以1kPa為單位提高的作業(yè)，直到確認(rèn)出液體滲入頭部(參照?qǐng)D1的附圖標(biāo)記8、9)與膜固定層(參照?qǐng)D1的附圖標(biāo)記5)的界面為止，將確認(rèn)出滲入時(shí)的內(nèi)壓作為滲入耐壓。對(duì)以上述方式制造的五個(gè)血液處理器分別實(shí)施該評(píng)價(jià)，在5次的平均耐壓為508kPa、最小耐壓為220kPa時(shí)出現(xiàn)滲入。
[0052](實(shí)施例2)
[0053]對(duì)內(nèi)徑為200 μ m、膜厚為40 μ m的聚砜制的16000根中空纖維膜進(jìn)行捆束而成而的中空纖維膜束，以兩端從主體殼端部分別突出7mm以上的方式插入到全長(zhǎng)為285mm、軀體部?jī)?nèi)徑為45.4mm、端部?jī)?nèi)徑為54.8mm、端部外徑為58.8mm的聚丙烯制的主體殼,對(duì)該兩端的端面以規(guī)定的圖案照射輸出為80W的二氧化碳激光，將中空纖維膜端面的中空部密封。接著，在主體殼(參照?qǐng)D1的附圖標(biāo)記3)的兩端安裝蓋帽(參照?qǐng)D6)，以主體殼全長(zhǎng)一半的位置為旋轉(zhuǎn)中心軸，將全長(zhǎng)的一半作為旋轉(zhuǎn)半徑使主體殼旋轉(zhuǎn)，利用由此產(chǎn)生的離心力，使從處理液的入口端口(參照?qǐng)D1的附圖標(biāo)記I)與處理液的出口端口(參照?qǐng)D1的附圖標(biāo)記2)注入的聚氨酯樹脂固化，在主體殼的兩端形成膜固定層，使中空纖維膜束和主體殼固定。膜固定層在殼端部的直徑為54.8mm,從殼端部向外側(cè)Imm以直徑54.8mm向外側(cè)延伸，從該位置向外側(cè)0.1mm,直線性縮徑為51.6mm,從該位置進(jìn)一步向外側(cè)最大延伸6.4_。但在主體殼端部的內(nèi)周面附近存在朝外側(cè)的突出量小于1.5mm的膜固定層部分。在從主體殼的端部向外側(cè)1.5mm的位置，以與主體殼的軸向正交的方式將這樣的膜固定層切斷，形成膜固定層端面并且使中空纖維膜開口。之后，在頻率為20kHz、壓力為0.4MPa、熔敷時(shí)間為0.7秒、保持時(shí)間為1.0秒的條件下，對(duì)聚丙烯制的頭部(參照?qǐng)D1的附圖標(biāo)記8、9)主體殼進(jìn)行超聲波熔敷。在該實(shí)施例2中，與實(shí)施例1相同，將頭部的內(nèi)周面按壓于膜固定層端面的比被切斷的面靠外側(cè)的非切剖面、即由蓋帽內(nèi)表面形成的膜固定層面并且進(jìn)行超聲波熔敷。
[0054]在將熔敷的中間產(chǎn)品解體之后，頭部(參照?qǐng)D2(a)的附圖標(biāo)記9)的內(nèi)周面直徑DO為52.1mm，第一接頭部(參照?qǐng)D2(a)的附圖標(biāo)記1b)的前端直徑Dl為55.0mm、熔敷深度LI為0.5mm、熔敷寬度Wl為0.5mm，第二接頭部(參照?qǐng)D2(a)的附圖標(biāo)記1a)的內(nèi)徑D2為58mm、熔敷深度L2為1.2mm、熔敷寬度W2為0.4mm,第一樹脂積存部(參照?qǐng)D2 (a)的附圖標(biāo)記12)的寬度為0.4_、高度為0.7_，第二樹脂積存部(參照?qǐng)D2(a)的附圖標(biāo)記11)的寬度為1mm、高度為0.7mm(參照?qǐng)D2(b))。第二接頭部的接頭的寬度為0.4mm，第二接頭部的截面積為0.48mm2,第一接頭部的最內(nèi)周與頭部的內(nèi)周面的水平距離為1.45mm,第一接頭部的截面積為0.125_2。最后，在被處理液的入口端口(參照?qǐng)D1的附圖標(biāo)記6)與出口端口(參照?qǐng)D1的附圖標(biāo)記7)、處理液的入口端口(參照?qǐng)D1的附圖標(biāo)記I)與出口端口(參照?qǐng)D1的附圖標(biāo)記2)分別安裝并捆包栓體，進(jìn)行Y射線殺菌，完成有效膜面積為
2.6m2的血液處理器。
[0055]在進(jìn)行了與實(shí)施例1相同的耐壓測(cè)試之后，在5次平均耐壓為262kPa、最小耐壓為130kPa時(shí)出現(xiàn)滲入。
[0056](比較例I)
[0057]除了沒有第一接頭部(參照?qǐng)D2(a)的附圖標(biāo)記1b)以外，采用與實(shí)施例1形狀相同的頭部，與實(shí)施例1同樣完成了血液處理器。第二接頭部的接頭的寬度為0.4mm，第二接頭部的接頭的寬度乘以高度而得到截面積為0.48_2，第二接頭部的最內(nèi)周與頭部的內(nèi)周面的水平距離為2.95mm。在進(jìn)行與實(shí)施例1相同的耐壓測(cè)試之后，在5次平均耐壓為30kPa、最小耐壓為OkPa時(shí)出現(xiàn)滲入。
[0058](比較例2)
[0059]除了第一接頭部(參照?qǐng)D2(a)的附圖標(biāo)記1b)的前端直徑Dl為45mm、熔敷深度LI為0.7mm、熔敷寬度Wl為1.1mm，沒有第二接頭部(參照?qǐng)D2(a)的附圖標(biāo)記10a)，且第一樹脂積存部(參照?qǐng)D2(a)的附圖標(biāo)記12)的寬度為0.6_、高度為0.8_、第二樹脂積存部(參照?qǐng)D2(a)的附圖標(biāo)記11)的寬度為0.6mm、高度為0.8mm以外，采用與實(shí)施例1相同形狀的頭部，與實(shí)施例1同樣地完成了血液處理器。第一接頭部的截面積為0.493mm2，第一接頭部的最內(nèi)周與頭部的內(nèi)周面的水平距離為1.75mm。在進(jìn)行與實(shí)施例1相同的耐壓測(cè)試之后，在5次平均耐壓為69kPa、最小耐壓為OkPa時(shí)出現(xiàn)滲入。
[0060](比較例3)
[0061]除了沒有第一樹脂積存部(參照?qǐng)D2(a)的附圖標(biāo)記12)和第二樹脂積存部(參照?qǐng)D2(a)的附圖標(biāo)記11)以外，采用與實(shí)施例1相同形狀的頭部，與實(shí)施例1同樣地完成了血液處理器。第二接頭部的接頭的寬度為0.4mm，第二接頭部的截面積為0.4mm2，第一接頭的最內(nèi)周與頭部的內(nèi)周面的水平距離為1.55mm,第一接頭部的截面積為0.075mm2。在進(jìn)行與實(shí)施例1相同的耐壓測(cè)試之后，在5次耐壓測(cè)試都為OkPa時(shí)出現(xiàn)滲入。在將血液處理器沿縱向切斷之后，熔化的樹脂充滿頭部與主體殼端面之間，在頭部?jī)?nèi)周面與膜固定層之間出現(xiàn)0.1?0.2mm的間隙。
[0062](比較例4)
[0063]使用在形成膜固定層時(shí)與實(shí)施例1不同形狀的蓋帽，其結(jié)果，主體殼端部的直徑為44.2mm,并且從殼端部向外側(cè)最大延伸7.5mm,對(duì)于在殼端部的內(nèi)周面附近以從殼端部向外側(cè)的突出量為0.5mm以上的方式形成的膜固定層，將頭部?jī)?nèi)周面按壓于以在從殼端向外側(cè)0.5mm的位置與主體殼的軸向正交的方式切斷而形成的膜固定層端面與主體殼進(jìn)行超聲波熔敷，除此以外與實(shí)施例1同樣地完成血液處理器。即，與實(shí)施例1、2、比較例I?3不同，在該比較例4中，在進(jìn)行超聲波熔敷時(shí)，將頭部?jī)?nèi)周面按壓在膜固定層的切剖面。第~■接頭部的接頭的覽度為0.4mm,弟_■接頭部的截面積為0.48mm2,弟一接頭的最內(nèi)周與頭部的內(nèi)周面的水平距離為1.55mm，第一接頭部的截面積為0.125mm2。在對(duì)該血液處理器進(jìn)行與實(shí)施例1相同的耐壓測(cè)試之后，在5次耐壓測(cè)試中都在OkPa時(shí)出現(xiàn)滲入。在將滲入的位置沿縱向切斷之后，在頭部?jī)?nèi)周面與膜固定層之間出現(xiàn)0.1?0.3mm的間隙。
[0064](比較例5)
[0065]除了第一接頭部的前端直徑Dl為55.2mm、熔敷深度LI為0.3mm、熔敷寬度Wl為
0.3mm以外，采用與實(shí)施例2相同的頭部，按照與實(shí)施例1相同的方法完成了血液處理器。弟~■接頭部的接頭的覽度為0.4mm,弟_■接頭部的截面積為0.48mm2,弟一接頭的最內(nèi)周與頭部的內(nèi)周面的水平距離為1.55mm，第一接頭部的截面積為0.045mm2。在進(jìn)行與實(shí)施例1相同的耐壓測(cè)試之后，在5次平均耐壓為55kPa、最小耐壓為OkPa時(shí)出現(xiàn)滲入。在將滲入的位置沿縱向切斷之后，第一接頭部?jī)H被壓扁而變形，實(shí)際上頭部與殼并未熔敷。
[0066](比較例6)
[0067]除了將聚丙烯制的主體殼在烘箱內(nèi)以溫度50°C加熱30分鐘，使端部?jī)?nèi)徑收縮至54.4mm、端部外徑收縮至58.4mm以外，采用與實(shí)施例2相同的方法完成了血液處理器。第~■接頭部的接頭的覽度為0.2mm，弟_■接頭部的截面積為0.24mm2，弟一接頭的最內(nèi)周與頭部的內(nèi)周面的水平距離為1.55mm，第一接頭部的截面積為0.125mm2。然而，在第二接頭部局部出現(xiàn)氣泡，且不是正常地熔敷。在進(jìn)行與實(shí)施例1相同的耐壓測(cè)試之后，在5次平均耐壓為48kPa、最小耐壓為1kPa時(shí)出現(xiàn)滲入。
[0068]附圖標(biāo)記說明:1…處理液的入口端口 ；2…處理液的出口端口 ；3…主體殼；4…中空纖維膜束；4a...中空纖維膜；5…膜固定層；6…被處理液的入口端口 ；7…被處理液的出口端口 ；8…頭部；9…頭部;10…超聲波熔敷部;10a…共用接頭的超聲波熔敷部;10b…對(duì)接接頭的超聲波熔敷部；11...樹脂積存部；12...樹脂積存部；21...振蕩器；22...振子；23…喇叭形部；24...促動(dòng)器；25...承載臺(tái)；26...蓋帽；31...主體容器；32...頭部；33...超聲波熔敷部；34…超聲波熔敷部；35…膜固定層；36…間隙；37…環(huán)狀彈性體。
【權(quán)利要求】
1.一種中空纖維膜組件，具備:中空纖維膜束、收納所述中空纖維膜束的主體殼、用于將所述中空纖維膜束固定于主體殼端部的內(nèi)壁的膜固定層、以及安裝于殼開口端部的具有被處理液的導(dǎo)入口或?qū)С隹诘念^部，對(duì)所述頭部和所述主體殼遍布整周的至少兩個(gè)位置的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行超聲波熔敷從而形成液密構(gòu)造，所述中空纖維膜組件的特征在于， 使用共用接頭作為對(duì)主體殼外周的側(cè)面和頭部的內(nèi)側(cè)面遍布整周進(jìn)行超聲波熔敷的接頭設(shè)計(jì)，使用對(duì)接接頭作為對(duì)主體殼的端面和頭部的內(nèi)側(cè)面遍布整周進(jìn)行超聲波熔敷的接頭設(shè)計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中空纖維膜組件，其特征在于， 所述共用接頭的接頭寬度乘以高度所得到的截面積為0.3?0.9mm2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中空纖維膜組件，其特征在于， 所述共用接頭的接頭寬度乘以高度所得到的截面積為0.4?0.9mm2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的中空纖維膜組件，其特征在于， 所述對(duì)接接頭的最內(nèi)周與頭部的內(nèi)周面在水平方向上的距離為0.5?2.0mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的中空纖維膜組件，其特征在于， 所述對(duì)接接頭的導(dǎo)向器的寬度乘以高度的一半所得到的三角形的面積為0.05?0.35mm2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的中空纖維膜組件,其特征在于， 在對(duì)接接頭的內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)雙方具有樹脂積存部。
7.—種中空纖維膜組件的制造方法，是制造中空纖維膜組件的方法，所述中空纖維膜組件具備:中空纖維膜束、收納所述中空纖維膜束的主體殼、用于將所述中空纖維膜束固定于主體殼端部的內(nèi)壁的膜固定層、以及安裝于殼開口端部的具有被處理液的導(dǎo)入口或?qū)С隹诘念^部，對(duì)所述頭部和所述主體殼遍布整周的至少兩個(gè)位置的區(qū)域內(nèi)同時(shí)進(jìn)行超聲波熔敷，所述中空纖維膜組件的制造方法的特征在于， 對(duì)主體殼外周的側(cè)面和頭部的內(nèi)側(cè)面遍布整周利用共用接頭進(jìn)行超聲波熔敷，對(duì)主體殼的端面和頭部的內(nèi)側(cè)面遍布整周利用對(duì)接接頭進(jìn)行超聲波熔敷。
8.—種中空纖維膜組件，對(duì)由中空纖維膜用聚合物構(gòu)成的多根中空纖維膜進(jìn)行捆束并插入至主體殼，在將膜固定層注型用蓋帽安裝于所述主體殼端部之后，向主體殼端部注入膜固定層用聚合物而形成膜固定層，由此將中空纖維膜束固定于主體殼，在所述膜固定層固化后，以使中空纖維膜束的兩端面朝向外側(cè)開口的方式將膜固定層切除一部分，對(duì)切除一部分膜固定層后的主體殼和頭部遍布整周的至少兩個(gè)位置的區(qū)域內(nèi)同時(shí)進(jìn)行超聲波熔敷來制造中空纖維膜組件，所述中空纖維膜組件的特征在于， 頭部?jī)?nèi)側(cè)面與未切除的膜固定層的端面接觸。
【文檔編號(hào)】B01D63/00GK104245097SQ201380015302
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月28日
【發(fā)明者】橋本和幸, 犬塚隼人, 中野良德, 中松修 申請(qǐng)人:東麗株式會(huì)社