JPH01119309A - 異方透過性反応型多孔質分離膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、基質の化学反応に対して触媒作用をなすと共
に、反応によって生成した特定の物質を溶媒より分離す
るための分離膜に関し、特に化学反応と反応生成物の拡
散との連結現象を生じ得る反応分離膜に関する。

（従来の技術） 流体媒質中に溶解または懸濁している溶質または１分散
質を媒質より分離するため、半透膜、限外濾過膜等の分
離膜として従来知られているものは、用途、使用形態な
どの相違から、第１０〜１２図に模式的に示す如き三種
類のタイプに大別される。

（１）平膜（第１０図） 二次元的床がりを有する膜で濾過流体は面に対し垂直方
向へ通過する。

（２）中空管型膜（第１１図） 例えば中空繊維の如く両端は解放しており、濾過流体は
長袖に直角方向、すなわち半径方向に通過して分離が行
われる。

（３）マイクロカプセル型膜（第１２図）閉鎖空間を有
し、濾過流体は求心（遠心）方向に通過して分離が行わ
れる。

またこのような分離膜を担体として、反応活性化物質、
例えば、酵素、微生物等の生体細胞、化学触媒等を固定
し、それに接触する基質の化学反応の触媒作用をなせば
、基質や反応生成物は固定化酵素等と混合することなく
酵素や担体から分離容易であるため、生体反応系のモデ
ル、バイオリアククニ、バイオセンサー、燃料電池、分
子素子、等として種々の研究がなされ、実用に供されつ
つある。かかる固定化酵素等の典型的形態を第１３〜２
１図に模式的に示した。これらを大別すれば、図中Ｅで
表示した酵素、細胞、触媒等の反応活性化物質が、イオ
ン結合、ファンデルワールス結合、共有結合等により、
膜の片面上に固定されたもの（第１３〜１５図）、膜材
料の内部に固定されたもの（第１６〜１８図）、および
膜によって区画された内部空間（外部と区別された空間
）において膜の内面に固定されたもの（第１９〜２１図
）となる。

これらの系では外部から膜内へ輸送された基質が酵素等
によって他の物質に変換され反応生成物として膜外へ再
び輸送される。しかしながら、化学反応はスカラー量で
あり、物質の拡散はベクトル量であるから、キエーリー
・ブリゴジーンの原理により化学反応と拡散は連結せず
、反応によって生じた生成物は特定の障碍がない限り等
方向に拡散する。従って一般的に反応生成物を目的とす
る方向に輸送して濃縮することは不可能である。

このような問題点を解決するため、従来、次のように反
応と生成物の分離とを同時に行う種々の試みがなされて
いる。

（ａ）　　第２２図に示すごとく、基質の供給側から加
圧Ｐするか、またはその逆方向から吸引Ｓすることによ
り流体力学的流れを強制的に与えて、生成物を固定化膜
Ｆを通して一方向に流し出す。

ｂ）第２３図に示すごとく、酵素等の反応活性化物質Ｅ
を片側に集めて固定化し、■室の基質りを■室で反応生
成物Ｔとしてとり出す。

（Ｃ）　　第２４図に示すごとく、例えばヘキソキナー
ゼ固定膜Ｆｌｌとホスファターゼ固定膜ＦＰとを貼り合
わせ、その両側にイオン選択膜を配した系を設けること
により、■室の低濃度グルコースＬＧはへキソキナーゼ
膜Ｆｉｔでグルコース６リン酸Ｇ６Ｐに変換され、さら
にホスファターゼ膜ＦＰでグルコースＧに変換されて■
室に運ばれ濃縮される。

Ｇ６Ｐは負に荷電しているのでイオン選択膜ＸＦに反発
され外部に出ない。これは■室の低濃度のグルコースＬ
Ｇを■室の高濃度のグルコースＨＧに運んだことになる
。

ところが上記（ａ）の場合は特定物質の分離が必ずしも
期待通りに行かず、（ｂ）の場合は膜の製造工程上困難
が伴うのみならず、分離効率も悪く、また（ｑ）の場合
は、分離効率に優れているが、製造工程が頗る複雑で特
定の物質にしか応用できないという難点がある。

従って化学工業的にも生物工業的にも、また医薬品工業
的にも優れた、反応と分離とを同時に行い得る膜は、明
確な概念の下において未だ開発されていない現状にある
。

（発明が解決しようとする問題点） −船釣に化学反応と拡散とが連結するには膜が空間的に
非対称でなければならない。上述の従来法においては、
かかる概念が必ずしも明確ではない、そこで本発明者等
はそれらを更に推し進めて、反応活性化物質、例えば酵
素、細胞、触媒等を固定化し７た、明確に非対称構造を
有する皮膜についての連結現象を種々研究の結果、本発
明に到達したものである。

本発明の目的は、酵素、生体、細胞、化学触媒等の反応
活性化物質による基質の反応と、反応生成物の分離とを
効率よく行うにある。

他の目的は、構造簡単且つ製作容易にして、高い機能性
を有し、連結現象を生じ得る分離膜を提供するにある。

更に別の目的は、既存の材料や技術を活用し得て、化学
工業的応用が比較的簡単な分離膜を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 上述の目的は、接触する基質の少なくとも一部の化学反
応に対し触媒能力を有する反応活性化物質を担持封入し
た中間多孔質層と、該中間多孔質層の両表面にそれぞれ
位置し且つ前記反応活性化物質の作用による反応生成物
の輸送に関して互いに異なった透過係数を有する両選択
透過層とよりなることを特徴とする異方透過性反応型多
孔質分離膜によって達成される。

以下、本発明の構成を添付図面を参照して詳述する。

本発明分離膜は、二次元的広がりをもつ平膜、中空糸の
管壁の少なくとも一部、またはマイクロカプセルの外殼
の少なくとも一部を形成し、その基本構造を模式的に示
せば第１図の通りで６ある。

同図において、分離膜１は、反応活性化物質Ｅを連続空
孔２中に担持封入した中間多孔質層３が、その両界面に
おいて反応生成物の透過性を制御する選択透過層Ａ、Ｂ
の間に介在してなる。上記反応活性化物質Ｅは、それと
接触する基質に作用して、基質の少なくとも一部を他の
物質に変換する能力、すなわち化学反応に対する触媒能
力を有する反応活性化物質、例えば酵素、または酵素生
産微生物等の生体細胞、あるいは化学触媒、またはこれ
らの組合せよりなり、空孔２の内壁または選択透過層Ａ
、Ｂの内側と、ファンデルワールス力、イオン結合、共
有結合、等によって結び付いているか、あるいは全く自
由な状態で封入されているかの何れかであり得る。

中間多孔質層３は、高分子材料よりなる多孔質膜または
織物、編物、不織布、抄造物などの繊維構造物、セラミ
ックス多孔質体、金属多孔質体および金属メツシュより
なる群から選ばれる少なくとも１種の素材、就中、最も
好ましくは疎水性高分子素材を以て構成され、その空孔
の平均孔径は好ましくは１０ｎａ＋〜１０００ｎ−であ
る。Ｉｏｎｓ未溝の場合は反応活性化物質の担持量が過
少となり反応効率が低いため好ましくない。また１１０
００ｎを超えると基質と反応活性化物質との接触機会が
減少するため同様に反応効率を低下させることがある。

両界面の選択透過層Ａ、Ｂは、イオン交換膜、すなわち
市販のカチオン交換膜およびアニオン交換膜等を適用し
、中間多孔を層３の表面に貼着して形成することができ
る。また、中間多孔質層の表面層を、異種のモノマーま
たはポリマーのグラフト重合などにより改質して形成す
ることもできる０選択透過層のそれぞれの厚さは約１０
ｎｎ＋〜１００μｍであり両層同一でも異なっていても
よい。１０１未満の層は欠陥が多くなり酵素等を保持す
る機能が低下し、また１００μｍを超えると、反応生成
物の透過係数が小さく効率が低下する。

選択透過層は反応生成物の輸送に関して異なった透過係
数を有することを要し、荷電していてもよく、また非荷
電層であってもよい。ただし非荷電層の場合には反応生
成物に対する透過係数を支配する二つの因子、すなわち
分配係数および拡散係数の少な（とも一方が両層間で異
なり、且つ基質は両層共に透過し得ることが望まれる。

この場合、反応生成物の化学的および物理化学的性質が
異なる時は、両者の分配係数の相違を利用でき、また反
応生成物の粒子サイズや分子量の異なる時は、両者の拡
散係数の相違を利用できる。さらにまた、基質が正およ
び負の電荷を持つ反応生成物に分解される場合、両選択
透過層は荷電層であり、両層間で異なった符号の荷電を
有している（バイポーラ膜）か、または両層間で同一符
号の荷電を有するときは荷電密度を異にすることがよい
、荷電層の荷電密度は、１０　ｍｅｑ、　／　ｇ　（乾
燥膜）以下とすることが望ましく、これを超えると効率
が低下する。このように両層に対する電気的相互作用の
違いを利用し得る。また両層の一方を非荷電層、他方を
荷電層となした組合せによって異なった透過係数を与え
ることができる。

かかる選択透過層Ａ、Ｂと前記中間多孔質Ｎ３とはファ
ンデルワールス力、イオン結合、または共有結合によっ
て結び付き、本発明の異方透過性反応型多孔質分離膜１
を形成する。該分離膜は好ましくは約１μ１１〜１００
μ−の厚さを有する。厚さ、１μｍ未満の多孔質分離膜
は機械的強度が不十分であり、１００μ鋼を超えると反
応および輸送の効率が低下する。

（作　用） 次に、本発明分離膜の作用を図面を参照しつつ説明する
。

第２図において、一つのセルが分離膜１によって１室お
よび■室に区切られている。分離膜ｌは選択透過層Ａ、
Ｂと、反応活性化物質Ｅを含んだ多孔室層３とよりなる
。かかる系において、例えば基質しは反応活性化物質Ｅ
の作用により、下式の如く反応生成物ＭおよびＮを生ず
るものとする。

Ｌ　　　　　Ｍ十Ｎ また、選択透過層Ａ、Ｂの機能は次の通りとする。

基質しはＡ、Ｂ両層を透過する。反応生成物ＭはＡ層を
透過するがＢｌ’ｉｉを透過しない。

反応生成物ＮはＢ層を透過するがＡ層を透過しない。

かかる条件下、基質りを■室および■室に添加した場合
（第３図）、■室のみに添加した場合（第４図）および
■室のみに添加した場合（第５図）に、それぞれ次の三
通りの異なった作用をなす。

第３図においては、１．　　ＩＩ室の基質りが分離膜１
中の多孔質層３へ入り、反応生成物Ｍ、Ｎに変換されて
、Ｍは■室側へ、Ｎは■室側へ流出す机第４図において
は、■室の基質りが分離膜１中に入り、反応生成物Ｍ、
Ｎに変換されて、Ｍは■室側へ、Ｎは■室側へ流出する
。従って純粋な反応生成物Ｎを取り出すことができる。

第５図においては、■室の基質りが分離膜ｌ中に入り、
反応生成物Ｍ、Ｎに変換されて、Ｍは■室側へ、Ｎは■
室側へ流出する。従って純粋な反応生成物Ｍを取り出す
ことができる。

しかしながら実際には選択透過層の反応生成物阻止効率
は必ずしも１００％ではない。また選択透過層がイオン
交換層の場合、生成物イオンの荷電により排除効率が低
下する場合もある。

上述の如（、本発明分離膜は、基質を他の物質に変換す
る作用と共に選択透過層の生成物透過制御作用により、
反応生成物を基質とは逆方向に直ちに輸送し、常に異な
った濃度比を以て膜の左右または一方に流出させること
ができる。

（実施例） 本発明をさらに実施例について説明する。

裏庭■土 一辺５ｃ１１のポリプロピレン多孔膜（商標名ジュラガ
ード２４００、ポリプラスチックス社製、空孔の平均寸
法０．２μｍＸ０．０２μｍ、空孔率３８％、厚み２５
　ｔｔ　ｖａ　）　（ＰＰ）を使用する。先ず直径２ｃ
ｍ、長さ６ｃｍのテフロン［有］棒にＰＰ膜を貼付ける
。これを反応管の中に入れ真空にして（０，１ｍｍＨｇ
　−１ｍｍＨｇ程度）１０Ｗ、　１３．５６　ＭＢ２の
条件下でプラズマを３０秒間照射する。′さらに２０ｖ
％のアクリル酸（特級試薬、和光純薬社製）水溶液を導
入して２０分間４５°Ｃでｐｐ表面上にグラフト重合さ
せる（ＦＡＡ）。最後にこれをＮａＯＨＯ，５Ｍ水溶液
中で−ＣＯＯＨ基を−ＣＯＯ−Ｎａ”に変換する。

次にグラフトしたＰＰ（ＡＡＰＰ）を水洗後グラフト面
を下にして吸引ビンにセットする。下から吸引して上か
らウレアーゼ（Ｕｒｅａｓｅ　ｇｒａｄｅ　ＩＩ、東洋
紡社製）水溶液を流し、空孔内にウレアーゼを導入する
。グラフト面をテフロン捧面に対して貼付ける。

これを反応管の中に入れ真空にして（０，１ｍａＨｇ　
−１ｗＨｇ程度）　、ＩＯＷ、　１３．５６Ｍｌ１ｚの
条件下でプラズマを３０秒間照射する。さらに２０ｗ　
ｔ％のＮ−（２−メタクリロイルオキシエチル）　−Ｎ
、Ｎ、Ｎ　−）リメチルアンモニウムクロライド（ＱＤ
Ｍ）　（−級試薬、日東理研社製、再結晶化後使用）水
溶液を導入して２時間４５℃でＰＰ表面上にグラフト重
合させる（ＰＱＤＭ）　。

従って此の場合Ａ層がカルボン酸塩基を持つカチオン交
換層、Ｂ層が四級アンモニウム塩基を持つアニオン交換
層、Ｅがウレアーゼ、基質がウレアとなる。ウレアは反
応してカチオン（アンモニウムイオン）とアニオン（炭
酸イオン）になる。

アンモニウムイオンは主としてＡＪｉを通り、炭酸イオ
ンは主としてＢ層を通ることが出来る。

（イ）Ｉ室および■室にウレアを１モルずつ入れた場合
。

１、ＩＩ室のアンモニア濃度の時間変化を測定する。１
０時間後ＩＩ室は２５０　μｍｏｌ　／　１、■室では
３００　μａ＋ｏｌ／ｊ！となった。このことはアンモ
ニウムイオンが■室より■室により多く運ばれた事を示
す（第６図参照）。

■、■室の炭酸ガス濃度の時間変化を測定する。

１０時間後ＩＩ室は３００　μｍｏｌ　／　１．　　Ｉ
Ｉ室では４００μｍｏｌ／／！となった。このことは炭
酸イオンがＩ室より■室により多く運ばれた事を示す（
第７図参照）。

（ロ）Ｉ室及び■室にウレアを０．１モルずつ入れた場
合。

■、■室のアンモニア濃度の時間変化を測定する。１０
時間後ＩＩ室は１５μｍｏｌ　／　ｊＬ　　ＩＩ室では
５０μｍｏｌ　；’　ｌとなった。このことはアンモニ
ウムイオンが■室より■室により多く運ばれた事を示す
。

また（イ）の場合よりも効率が良い事を示している。

１、■室の炭酸ガス濃度の時間変化を示す。１０時間後
ＩＩ室は５　μｍｏｌ　／　ｌ　、　　ＩＩ室では１０
　ｕ　ｍｏｌ／Ｉｌとなった。このことは炭酸イオンが
Ｉ室より■室により多く運ばれた事を示す。また（イ）
の場合よりも効率がよいことを示している。

（ハ）■室に０．１モルのウレア、■室に水のみを入れ
た場合。

１、ＩＩ室のアンモニア濃度の時間変化を測定する。１
０時間後ＩＩ室は９　μｍｏｌ　／　１．　　ＩＩ室で
は２０μｍｏｌ／ｊ！となった。このことはアンモニウ
ムイオンがＩ室より■室により多く運ばれた事を示す（
第８図参照）。

１、ＩＩ室の炭酸ガス濃度の時間変化を示す。１０時間
後■室では濃度の変化がなかったが、■室では６０μｍ
ｏｌ　／　Ｉｔとなった。このことは炭酸イオンが■室
のみに運ばれた事を示す（第９図参照）。

（イ）（ロ）（ハ）の結果から目的とする膜が出来てい
ることを示す。また理論的に予想される結果と一致して
いる。

１１斑ｌ −辺５ｃｍのポリエチレン多孔膜（商標名ハイボア４０
５０、旭化成社製、空孔の平均孔径０．３５８ｍ空孔率
７２％、厚み４５μｍ）（ＰＩりを使用する。先ず直径
２ｃｍ、長さ６ｃｍのテフロン■棒にＰＥ膜を貼付ける
。これを反応管の中に入れ真空にして（０，１ｍｍ１１
ｇ　−１ｍｍＨｇ程度）　、ＩＯＷ、　１３．５６ＭＩ
Ｉｚの条件下でプラズマを３０秒間照射する。さらに２
０ｗ％のアクリル酸水溶液を導入して２０分間４５°Ｃ
でＰＥ表面上にグラフト重合させる（ＦＡＡ）。最後に
これをＮａＯＨＯ，５Ｍ水溶液中で−ＣＯＯＨ基を−Ｃ
００−Ｎａ”に変換する。

次にグラフトしたＰＥ　（ＡＡＰＥ）を水洗後グラフト
面を下にして吸引ビンにセットする。下から吸引して上
からウレアーゼ水溶液を流し、空孔内にウレアーゼを導
入する。グラフト面をテフロン０棒面に対して貼付ける
。これを反応管の中に入れ真空にして（０，１ｍｍ１ｇ
　−１ｖｍ）Ｉｇ程度）、ＩＯＷ、　１３．５６Ｈｚの
条件下でプラズマを３０秒間照射する。さらに２０ｗ　
ｔ％のＮ−（２−メタクリロイルオキシエチル）　−Ｎ
、Ｎ、Ｎ　−）リメチルアンモニウムクロライド（ＱＤ
Ｍ）水溶液を導入して２時間４５°ＣでＰＥ表面上にグ
ラフト重合させる（ＰＱＤＭ）。

従って此の場合ＡＭがカルボン酸塩基を持つカチオン交
換層、Ｂ層が四級アンモニウム塩基を持つアニオン交換
層、Ｅがウレアーゼ、基質がウレアとなる。ウレアは反
応してカチオン（アンモニウムイオン）とアニオン（炭
酸イオン）になる。

アンモニウムイオンは主としてＡ層を通り、炭酸イオン
は主としてＢＪｉを通ることが出来る。

（イ）■室および■室にウレアを１モルずつ入れた場合
。

１、ＩＩ室のアンモニア濃度の時間変化を測定する。　
１０時間後ＩＩ室は３５０μ蒙Ｏ１／２、■室では４５
０　μＩＩ＋０１／ｌとなった。このことはアンモニウ
ムイオンが■室より■室により多く運ばれた事を示す。

１、ＩＩ室の炭酸ガス濃度の時間変化を測定する。

１０時間後１室では４００μｓｏｌ　／１．　　ＩＩ室
では５５０μ１Ｉｏ１／ｌとなった。このことは炭酸イ
オンが■室より■室により多く運ばれた事を示す。

（ロ）Ｉ室及び■室にウレアを０．１モルずつ入れた場
合。

■、■室のアンモニア濃度の時間変化を測定する。１０
時間後■室では２５μｍｏｌ　／ｌ、　　ＩＩ室では６
０μｍｏｌ／ｊ！となった。このことはアンモニウムイ
オンが■室より■室により多く運ばれた事を示す。

また（イ）の場合よりも効率が良い事を示している。

１、ＩＩ室の炭酸ガス濃度の時間変化を示す。１０時・
間後■室では８μｍｏｌ　／ｊ！、　　ＩＩ室では２０
μｎ＋ｏｌ／ｌとなった。このことは炭酸イオンが！室
より■室により多く運ばれた事を示す、また　（イ）の
場合よりも効率がよいことを示している。

（ハ）１室に０．１モルのウレア、■室に水のみを入れ
た場合。

１、ＩＩ室のアンモニア濃度の時間変化を測定する。１
０時間後■室では１５μｍｏｌ　ｌＬ　　ＩＩ室では３
５μｍｏｌ　、／　ｌとなった。このことはアンモニウ
ムイオンがＩ室より■室により多く運ばれた事を示す。

１、ＩＩ室の炭酸ガス濃度の時間変化を示す。１０時間
後ＩＩ室は濃度の変化がなかったが、■室では７４μｍ
ｏｌ／／！となった。このことは炭酸イオンが■室のみ
に運ばれた事を示す。

（イ）（ロ）（ハ）の結果から目的とする膜が出来てい
ることを示す。また理論的に予想される結果と一致して
いる。

１立ＬＬ −辺５ｃ１１のポリエチレン多孔膜（商標名ハイボア４
０５０、旭化成社製、空孔の平均孔径０．３５μ−空孔
率７２％、厚み４５μ１ｍ）（ＰＲ）及びカチオン交換
膜（商標名セレミオンＣＭＶ、　　旭ガラス社製）、ア
ニオン交換膜（商標名セレミオンＡＭＶ、　　旭ガラス
社製）を使用する。まずＰＥを吸引ビンにセットする。

下から吸引して上からウレアーゼ水溶液を流し、空孔内
にウレアーゼを導入する。接着剤にて片面にカチオン交
換膜（ＣＭＶ）　、もう一方の面にアニオン交換膜（Ａ
ＭＶ）を貼つける。

従って此の場合Ａ層がスルホン酸塩基を持つカチオン交
換層、Ｂ層が四級アンモニウム塩基を持つアニオン交換
層、Ｅがウレアーゼ、基質がウレアとなる。ウレアは反
応してカチオン（アンモニウムイオン）とアニオン（炭
酸イオン）になる。

アンモニウムイオンは主としてＡ層を通り、炭酸イオン
は主としてＢ層を通ることが出来る。

（イ）Ｉ室および■室にウレアを１モルずつ入れた場合
。

■、■室のアンモニア濃度の時間変化を測定する。１０
時間後■室では１０ｍｍｏｌ／　ｌ、■室では２５ｍｍ
ｏｌ／／！となった。このことはアンモニウムイオンが
■室より■室により多く運ばれた事を示す。

１、ＩＩ室の炭酸ガス濃度の時間変化を測定する。

１０時間後■室では１２＋ｓａ＋ｏｌ／　ｊ！　、　　
ＩＩ室では２Ｂ＋ｗｍｏｌ／ｌとなった。このことは炭
酸イオンが■室より■室により多く運ばれた事を示す。

（ロ）１室及び■室にウレアを０．１モルずつ入れた場
合。

１、ＩＩ室のアンモニア濃度の時間変化を測定する。１
０時間後■室では２．３　ｍｍｏｌ／　ｌ、　　ＩＩ室
では６．１　ｍ５ｏｌ／　ｌとなった。このことはアン
モニウムイオンがＩ室より■室により多く運ばれた事を
示す。また（イ）の場合よりも効率が良い事を示してい
る。

■、■室の炭酸ガス濃度の時間変化を示す。１０時間後
１室では０．８　ｍ＋＊ｏｌ／　ｌ　、　　ＩＩ室では
３．０　ｍｓ＋ｏｌ／ｌとなった。このことは炭酸イオ
ンが■室より■室により多く運ばれた事を示す。また（
イ）の場合よりも効率がよいことを示している。

（ハ）■室に０．１モルのウレア、■室に水のみを入れ
た場合。

■、■室のアンモニア濃度の時間変化を測定する。１０
時間後■室では１．５　ｍｍｏｌ／Ｊ！、　　■室では
３．８　ｍｍｏｌ／　ｌとなった。このことはアンモニ
ウムイオンが■室より■室により多く運ばれた事を示す
。

１、ＩＩ室の炭酸ガス濃度の時間変化を示す、１０時間
後！室では濃度の変化がなかったが、■室では５．３１
１Ｉｍｏｌ／　ｌとなった。このことは炭酸イオンが■
室のみに運ばれた事を示す、（イ）（ロ）（ハ）の結果
から目的とする膜が山菜ていることを示す。また理論的
に予想される結果と一致している。

（発明の効果） 本発明分離膜は畝上の構成になり、反応と拡散との連結
を可能とするから、固定化酵素等の反応活性化物質によ
る基質の変換反応と、反応生成物の分離とを効率よく行
うことができる。またその構造簡単にして製作容易であ
り且つ高い機能性を有するから工業的に応用することが
比較的簡単であり、下記のような各種用途に広く適用す
ることができる。

（１）化学工業、医薬品工業、生物工業において、反応
、精製、分離が一枚の膜とその周辺の機器のみで行える
。今までのような大がかりな装置が不必要になる。

（２）本発明分離膜の機能作用は、腸や肝臓のメカニズ
ムそのものであり、人工腸や人工肝臓の基本物質として
使用できる。人工腸は現在完成されたものではな（、ま
た人工肝臓は単に不純物を吸着させるに過ぎず連続的に
使用できない。

本発明分離膜は不純物を分解して他方に排出するために
連続的に使用できる極めて有用な材料である。

（３）様々な反応と分離系を持つ膜を組み合わせること
により一種の代謝のメカニズムを組み立てることが出来
る。これは人工代謝機械として薬用の作用テストに使用
でき、今までのような新薬製造上の動物実験や人体実験
は不必要になる。

（４）生成物が電解質の場合、膜の左右にイオンが異な
った濃度で輸送されるためにイオン濃度差が生じ電池が
作製される。このことは本発明分離膜をセンサーや燃料
電池、さらに分子素子として利用できることを意味して
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明分離膜の基本構造を模式的に示す断面
図、 第２図〜第５図は、本発明分離膜の作用を説明するため
の概要図、 第６図〜第９図は、それぞれ本発明分離膜の作用による
尿素からの反応生成物の、該分離膜に仕切られた各室内
における濃度の経時変化を示す線図、 第１０図〜第１２図は、それぞれ従来公知の分離膜の典
型的形状を模式的に示す概要図、 第１３〜第２１図は、それぞれ従来公知の固定化酵素膜
の典型例を模式的に示す概要図、また、第２２〜第２４
図は、それぞれ従来公知の固定化酵素膜を用いた反応生
成物分離法を示す概要図である。 ｌ・・・分離膜　　　　　　　２・・・連続空孔３・・
・中間多孔質層　　　　Ｅ・・・反応活性化物質Ａ、Ｂ
・・・選択透過ＮＩ　　　Ｌ・・・基質Ｍ、　Ｎ・・・
反応生成物 第１１ 晴間〔ＰＬｒＪ 第７図 晴間（ｈｒ） 晴間（ｈｒ） 第９図 ｎ開　（ｈｒ） 第２２図 ＰＰ 第２３図 と 第２４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、接触する基質の少なくとも一部の化学反応に対し触
   媒能力を有する反応活性化物質を担持封入した中間多孔
   質層と、該中間多孔質層の両表面にそれぞれ位置し且つ
   前記反応活性化物質の作用による反応生成物の輸送に関
   して互いに異なった透過係数を有する両選択透過層とよ
   りなることを特徴とする異方透過性反応型多孔質分離膜
   。 ２、前記反応活性化物質が、酵素、生体細胞、化学触媒
   よりなる群から選ばれる少なくとも１種である特許請求
   の範囲第１項記載の異方透過性反応型多孔質分離膜。 ３、前記中間多孔質層が、高分子材料よりなる多孔質膜
   または繊維構造物、セラミックス多孔質体、金属多孔質
   体および金属メッシュよりなる群から選ばれる少なくと
   も一種の多孔性素材をもって構成される特許請求の範囲
   第１項記載の異方透過性反応型多孔質分離膜。 ４、前記中間多孔質層が疎水性高分子よりなる多孔質膜
   である特許請求の範囲第３項記載の異方透過性反応型多
   孔質分離膜。 ５、平膜、中空糸管壁の少なくとも一部、およびマイク
   ロカプセル外殼の少なくとを一部のいずれかである特許
   請求の範囲第１項記載の異方透過性反応型多孔分離膜。 ６、１μｍ〜１００μｍの膜厚を有する特許請求の範囲
   第１項記載の異方透過性反応型多孔質分離膜。 ７、前記中間多孔質層が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの平均
   孔径を有する特許請求の範囲第１項記載の異方透過性反
   応型多孔質分離膜。 ８、前記両選択透過層の各々が１０ｎｍ〜１００μｍの
   厚さを有する特許請求の範囲第１項記載の異方透過性反
   応型多孔質分離膜。 ９、両選択透過層が非荷電層であるとともに、反応生成
   物に対する分配係数および拡散係数の少なくとも一方が
   両層間で異なり、且つ基質は両層共に透過し得る特許請
   求の範囲第１項記載の異方透過性反応型多孔質分離膜。 １０、両選択透過層が荷電層であるとともに、両層間に
   おいて電荷の符号および荷電密度の少なくとも一方が異
   なる特許請求の範囲第１項記載の異方透過性反応型多孔
   質分離膜。