JPH0321645B2 - - Google Patents
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- JPH0321645B2 JPH0321645B2 JP56191289A JP19128981A JPH0321645B2 JP H0321645 B2 JPH0321645 B2 JP H0321645B2 JP 56191289 A JP56191289 A JP 56191289A JP 19128981 A JP19128981 A JP 19128981A JP H0321645 B2 JPH0321645 B2 JP H0321645B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hollow fiber
- membrane
- ufr
- sec
- fiber membrane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- External Artificial Organs (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、新規な中空繊維膜に関するものであ
り、透析によつて体液を浄化するに適した透析用
中空繊維膜に関するものである。
り、透析によつて体液を浄化するに適した透析用
中空繊維膜に関するものである。
セルロースエステル類は従来から中空繊維膜に
加工され、種々の工程、例えば、かん水や海水の
脱塩、種々の溶質を含有した水溶液の限外濾過な
ど、省エネルギー型の分離工程に使用されてき
た。
加工され、種々の工程、例えば、かん水や海水の
脱塩、種々の溶質を含有した水溶液の限外濾過な
ど、省エネルギー型の分離工程に使用されてき
た。
一方、腎不全患者の血液浄化に用いる中空繊維
膜素材としてセルロースエステル系中空繊維膜
は、生体に対する適合性、製造面での容易さから
種々の研究開発がなされている。また血液透析に
用いる中空繊維膜の必要特性としては、中空繊維
からの漏血がないこと、尿素、尿酸やクレアチニ
ンなど体内の小分子量の老廃物が容易に除去でき
ること、バランスの取れた水分透過性を持つてい
ることなどがある。
膜素材としてセルロースエステル系中空繊維膜
は、生体に対する適合性、製造面での容易さから
種々の研究開発がなされている。また血液透析に
用いる中空繊維膜の必要特性としては、中空繊維
からの漏血がないこと、尿素、尿酸やクレアチニ
ンなど体内の小分子量の老廃物が容易に除去でき
ること、バランスの取れた水分透過性を持つてい
ることなどがある。
しかし、血液浄化用のセルロースエステル系中
空繊維膜においては、透過水量すなわち限外過
率UFR（ml／m2・hr・mmHg）は、比較的容易に、
上昇させうることが可能であるが、溶質の透過係
数を透過水量とバランスを取りながら、増加させ
ることは、むづかしかつた。
空繊維膜においては、透過水量すなわち限外過
率UFR（ml／m2・hr・mmHg）は、比較的容易に、
上昇させうることが可能であるが、溶質の透過係
数を透過水量とバランスを取りながら、増加させ
ることは、むづかしかつた。
そこで本発明者らは、限外過率UFRと溶質
の透過係数（例えば尿素透過係数PUN）とのバ
ランスを良好に維持する中空繊維膜について鋭意
検討した結果本発明を見出すに至つた。
の透過係数（例えば尿素透過係数PUN）とのバ
ランスを良好に維持する中空繊維膜について鋭意
検討した結果本発明を見出すに至つた。
本発明において前記両者のバランスは下記(a)式
で定義する膜定数Ｍを用いることにより評価し
た。
で定義する膜定数Ｍを用いることにより評価し
た。
Ｍ＝Ｐ×105／√ (a)
本発明者らは、水及び溶質の膜の透過を、細孔
機構で考察した。膜中の細孔の半径をｒcm、膜厚
をΔdcm、細孔数をｎコ／cm2、水の粘度をηｇ／
cm・secとする。溶質の膜の透過係数をＰcm／sec
溶質の拡散係数をＤcm2／secとする。又水の単位
時間当りの移動量Ｖcm／secとする。移動量Ｖ
cm／secは、限外過率UFRml／m2・hr・mmHg
と(b)式の関係にある。
機構で考察した。膜中の細孔の半径をｒcm、膜厚
をΔdcm、細孔数をｎコ／cm2、水の粘度をηｇ／
cm・secとする。溶質の膜の透過係数をＰcm／sec
溶質の拡散係数をＤcm2／secとする。又水の単位
時間当りの移動量Ｖcm／secとする。移動量Ｖ
cm／secは、限外過率UFRml／m2・hr・mmHg
と(b)式の関係にある。
UFR＝Ｖ／ΔP×4.8×1010 (b)
Ｖcm／secは、Hagen Poiseulle′s Lawより(c)
式で与えられる。
式で与えられる。
Ｖ＝nπr4ΔP／8ηΔd (c)
Δpｇ／cmsec2は細孔出入口の圧力差を表わす。
溶質の膜の透過係数Ｐは、孔の面積と溶質の拡
散係数Ｄcm2／secを用いて、(d)式で求められる。
(d)式を(c)式を用いて変形すると(e)式となる。
散係数Ｄcm2／secを用いて、(d)式で求められる。
(d)式を(c)式を用いて変形すると(e)式となる。
Ｐ＝Ｄnπr2／Δd (d)
Ｐ＝√8× (e)
(e)式で透過水量と溶質の透過係数のバランス
は、細孔数ｎで決められることがわかる。(b)式と
(e)式とから、本発明者らは、UFRとPUNとのバ
ランス評価パラメーターとして(a)式の膜定数Ｍを
定義した。
は、細孔数ｎで決められることがわかる。(b)式と
(e)式とから、本発明者らは、UFRとPUNとのバ
ランス評価パラメーターとして(a)式の膜定数Ｍを
定義した。
人工腎臓用透析モジユールの形状は、血液のモ
ジユール内の充填量を少くなくする目的で、小型
化の傾向に進んでいる。小型にした場合、中空繊
維膜に要求される特性は、モジユール当りの同一
の透水量にするために、UFRを上昇させる必要
がある。又膜面積減少をカバーするため、膜の溶
質透過係数を上昇させる必要がある。
ジユール内の充填量を少くなくする目的で、小型
化の傾向に進んでいる。小型にした場合、中空繊
維膜に要求される特性は、モジユール当りの同一
の透水量にするために、UFRを上昇させる必要
がある。又膜面積減少をカバーするため、膜の溶
質透過係数を上昇させる必要がある。
セルロースアセテート中空繊維膜の例として特
開昭54−42420号公報があげられるが、ここには
UFRが約５ないし約６ml／m2・hr・mmHgで、尿
素の透過係数が約50×10-5ないし約75×10-5cm／
secである中空繊維膜が記載されている。そして
本発明に係る膜定数で評価すると、UFRが５
ml／m2・hr・mmHg、尿素の透過係数が75×10-5
cm／secをもつ中空繊維膜の場合、33.5となる。
開昭54−42420号公報があげられるが、ここには
UFRが約５ないし約６ml／m2・hr・mmHgで、尿
素の透過係数が約50×10-5ないし約75×10-5cm／
secである中空繊維膜が記載されている。そして
本発明に係る膜定数で評価すると、UFRが５
ml／m2・hr・mmHg、尿素の透過係数が75×10-5
cm／secをもつ中空繊維膜の場合、33.5となる。
本発明者らは、細孔の理論から透過水量と溶質
の透過係数とがバランスされるためには、イヌリ
ンの透過率が30％を越えた時、膜定数の高い中空
繊維膜を得ることが出来ることを見出した。
の透過係数とがバランスされるためには、イヌリ
ンの透過率が30％を越えた時、膜定数の高い中空
繊維膜を得ることが出来ることを見出した。
しかし、細孔が大きくかつ孔数がふえると必然
的に中空繊維の強力は弱くなり、モジユールなど
の組立工程で損傷をきたし、血液透析用モジユー
ルとして使用できなくなる。本発明者らは、適当
な膜定数を持ち、かつモジユール組立時に、中空
繊維膜の性能低下及び損傷を与えることない中空
繊維膜を見出した。
的に中空繊維の強力は弱くなり、モジユールなど
の組立工程で損傷をきたし、血液透析用モジユー
ルとして使用できなくなる。本発明者らは、適当
な膜定数を持ち、かつモジユール組立時に、中空
繊維膜の性能低下及び損傷を与えることない中空
繊維膜を見出した。
本発明は、透析用中空繊維膜であつて、限外
過率UFR（ml／m2・hr・mmHg）が(1)式の範囲内
にあり、さらに尿素透過係数PUN（cm／sec）と
の間に、(ii)式の関係をもつ性能を有し、かつイヌ
リンの透過率SC（％）が(iii)式の範囲であることを
特徴とするものある。
過率UFR（ml／m2・hr・mmHg）が(1)式の範囲内
にあり、さらに尿素透過係数PUN（cm／sec）と
の間に、(ii)式の関係をもつ性能を有し、かつイヌ
リンの透過率SC（％）が(iii)式の範囲であることを
特徴とするものある。
10≧UFR≧４ (1)
PUN×105／√≧40 (ii)
SC≧30 (iii)
本発明における透析用中空繊維膜に用いること
のできるセルロースエステルは、セルロースジア
セテート、セルローストリアセテート、セルロー
スプロピオネート、セルロースブチレート、セル
ロースアセテートプロピオネート、セルロースア
セテートグチレートなどのセルロースのエステル
化物の単独、又は、これらの混合物である。
のできるセルロースエステルは、セルロースジア
セテート、セルローストリアセテート、セルロー
スプロピオネート、セルロースブチレート、セル
ロースアセテートプロピオネート、セルロースア
セテートグチレートなどのセルロースのエステル
化物の単独、又は、これらの混合物である。
本発明のセルロースエステル系中空繊維膜は、
芯液としてアルカリ水溶液と非相溶の液体を用
い、環状オリフイスよりセルロースエステルの紡
糸原液を２重管構造の紡糸口金の外管の環状スリ
ツトより押出すと共に紡糸口金の内管より芯液を
押出すと共に紡糸原液を一度ガス雰囲気下に導き
その後水系凝固浴に導き、付着凝固液を水洗後、
0.1重量％〜13重量％のアルカリ水溶液で１〜30
秒処理し、付着アルカリ水溶液を酢酸水溶液で中
和し次に水洗することによつて製造されるが、就
中本発明のUFR、PUN及びSCを所定の範囲に維
持するためには紡糸原液中のセルロースエステル
の濃度を30重量％以上に設定することが望まし
い。
芯液としてアルカリ水溶液と非相溶の液体を用
い、環状オリフイスよりセルロースエステルの紡
糸原液を２重管構造の紡糸口金の外管の環状スリ
ツトより押出すと共に紡糸口金の内管より芯液を
押出すと共に紡糸原液を一度ガス雰囲気下に導き
その後水系凝固浴に導き、付着凝固液を水洗後、
0.1重量％〜13重量％のアルカリ水溶液で１〜30
秒処理し、付着アルカリ水溶液を酢酸水溶液で中
和し次に水洗することによつて製造されるが、就
中本発明のUFR、PUN及びSCを所定の範囲に維
持するためには紡糸原液中のセルロースエステル
の濃度を30重量％以上に設定することが望まし
い。
以下、具体的な実施例により、本発明を更に詳
細に説明するが本発明は、この範囲に限定される
ものではない。
細に説明するが本発明は、この範囲に限定される
ものではない。
なお、本発明に用いる尿素透過係数PUN（cm／
sec）及びイヌリン透過率SC（％）は次の式で算
出したものである。
sec）及びイヌリン透過率SC（％）は次の式で算
出したものである。
(1) PUN（cm／sec）
PUN＝QB／Ａ lnC1／C2
ここで
QB；供給液の流速（ml／sec）
Ａ；有効膜面積（cm2）
C1；原液入口部での尿素濃度
C2；原液出口部での尿素濃度
(2) SC（％）
SC＝C4／C3×100
ここで
C3；原液中のイヌリン濃度
C4；透過液中のイヌリン濃度
実施例 １
セルロースジアセテートを31重量部、ジメチル
ホルムアミドを48重量部ポリエチレングリコール
200を21重量部を混合溶解しこれを紡糸原液とし、
環状オリフイスノズルを用いて紡糸を行なつた。
外管部より紡糸原液を供給し、一方芯液として流
動パラインを吐出した。環状オリフイスを出た中
空状の原液を15cm空気中に走行させ、その後、凝
固させ、その後水洗し、５重量％の水酸化ナトリ
ウム水溶液中を６秒走行させ、次に酢酸水溶液
浴、水洗浴を通し、引き続き、40重量％のグリセ
リン水溶液浴を通過させ、その後、60℃の乾燥空
気のゾーンを乾燥空気と向流に中空繊維を通過さ
せ、ワインダーにより、ボビンに巻取つた。得ら
れたセルロースアセテート中空繊維は、真円状で
あり、内径200μ、膜厚22μであつた。この膜の
UFRは、5.5ml／m2・hr.mm．Hg、尿素の透過係
数は、94×10-5cm／secであつた。イヌリンの透
過率は、35％であつた。膜定数は、40.1であり、
従来のセルロースエステル中空繊維膜より優れた
ものである。又本中空繊維膜の単糸当りの降状強
力は、27ｇであり、本中空繊維でのモジユール化
でトラブルを生じることがなかつた。なお、降状
強力は、糸長10cm、引張速度10cm／minで引張り
試験を行ない、得られる強度〜伸度曲線の降状点
に対応する強力を測定したものである。
ホルムアミドを48重量部ポリエチレングリコール
200を21重量部を混合溶解しこれを紡糸原液とし、
環状オリフイスノズルを用いて紡糸を行なつた。
外管部より紡糸原液を供給し、一方芯液として流
動パラインを吐出した。環状オリフイスを出た中
空状の原液を15cm空気中に走行させ、その後、凝
固させ、その後水洗し、５重量％の水酸化ナトリ
ウム水溶液中を６秒走行させ、次に酢酸水溶液
浴、水洗浴を通し、引き続き、40重量％のグリセ
リン水溶液浴を通過させ、その後、60℃の乾燥空
気のゾーンを乾燥空気と向流に中空繊維を通過さ
せ、ワインダーにより、ボビンに巻取つた。得ら
れたセルロースアセテート中空繊維は、真円状で
あり、内径200μ、膜厚22μであつた。この膜の
UFRは、5.5ml／m2・hr.mm．Hg、尿素の透過係
数は、94×10-5cm／secであつた。イヌリンの透
過率は、35％であつた。膜定数は、40.1であり、
従来のセルロースエステル中空繊維膜より優れた
ものである。又本中空繊維膜の単糸当りの降状強
力は、27ｇであり、本中空繊維でのモジユール化
でトラブルを生じることがなかつた。なお、降状
強力は、糸長10cm、引張速度10cm／minで引張り
試験を行ない、得られる強度〜伸度曲線の降状点
に対応する強力を測定したものである。
実施例 ２
実施例１のジメチルホルムアミドをＮ−メチル
ピロリドンに、またポリエチレングリコール200
をエチレングリコールに替えた他は実施例１と同
様な手法で紡糸原液を作製し、環状オリフイスノ
ズルからドープと芯液を押し出し、空気中を走行
後、凝固浴中に導き、凝固させ、その後水洗し、
７重量％の水酸化ナトリウム水溶液中を走行さ
せ、次に酢酸水溶液浴、水洗浴を通し、その後41
重量％のグリセリン水溶液浴を通過させ、その後
60℃の乾燥空気と向流に中空繊維を通過させ、ワ
インダーによりボビンに巻取つた。得られたセル
ロースアセテート中空繊維膜は真円状であり内径
200μ、膜厚21μであつた。この中空繊維膜のUFR
は、5.1ml／m2・hr.mmHg、尿素の透過係数は、93
×10-5cm／secであつた。イヌリンの透過率は、
41％であつた。膜定数は、41.2であり、従来のセ
ルロースエステル中空繊維膜より優れたものであ
る。又中空繊維の単糸当りの降状強力は、25ｇで
あり、本中空繊維でのモジユール化でトラブルを
生じることがなかつた。
ピロリドンに、またポリエチレングリコール200
をエチレングリコールに替えた他は実施例１と同
様な手法で紡糸原液を作製し、環状オリフイスノ
ズルからドープと芯液を押し出し、空気中を走行
後、凝固浴中に導き、凝固させ、その後水洗し、
７重量％の水酸化ナトリウム水溶液中を走行さ
せ、次に酢酸水溶液浴、水洗浴を通し、その後41
重量％のグリセリン水溶液浴を通過させ、その後
60℃の乾燥空気と向流に中空繊維を通過させ、ワ
インダーによりボビンに巻取つた。得られたセル
ロースアセテート中空繊維膜は真円状であり内径
200μ、膜厚21μであつた。この中空繊維膜のUFR
は、5.1ml／m2・hr.mmHg、尿素の透過係数は、93
×10-5cm／secであつた。イヌリンの透過率は、
41％であつた。膜定数は、41.2であり、従来のセ
ルロースエステル中空繊維膜より優れたものであ
る。又中空繊維の単糸当りの降状強力は、25ｇで
あり、本中空繊維でのモジユール化でトラブルを
生じることがなかつた。
比較例 １
セルロースジアセテート33重量部、Ｎ−メチル
ピロリドン54重量部及びエチレングリコール13重
量部を混合溶解して紡糸原液となし、環状オリフ
イスノズルを用いて紡糸し、内径202μ、膜厚20μ
のセルロースアセテート中空繊維膜を得た。この
中空繊維のUFRは３ml／m2・hr・mmHgで、尿素
の透過係数は70×10-5cm／secであつた。膜定数
は40.4であつた。一方実施例２で作製したモジユ
ールの透過水量と同一レベルの性能をもつモジユ
ールを得るためには充填密度又はモジユール容器
を1.7倍にする必要があつた。しかし充填密度が
1.7倍にもなればモジユール化が困難であり、一
方モジユール容量が1.7倍になればモジユール内
の血液量も1.7倍になり血液の体外循環量が著し
く減少するので好ましくない。
ピロリドン54重量部及びエチレングリコール13重
量部を混合溶解して紡糸原液となし、環状オリフ
イスノズルを用いて紡糸し、内径202μ、膜厚20μ
のセルロースアセテート中空繊維膜を得た。この
中空繊維のUFRは３ml／m2・hr・mmHgで、尿素
の透過係数は70×10-5cm／secであつた。膜定数
は40.4であつた。一方実施例２で作製したモジユ
ールの透過水量と同一レベルの性能をもつモジユ
ールを得るためには充填密度又はモジユール容器
を1.7倍にする必要があつた。しかし充填密度が
1.7倍にもなればモジユール化が困難であり、一
方モジユール容量が1.7倍になればモジユール内
の血液量も1.7倍になり血液の体外循環量が著し
く減少するので好ましくない。
比較例 ２
実施例１と同一の紡糸原液を、実施例１と同様
な方法で紡糸、凝固させ、次いで水洗して内径
200μ、膜厚22μのセルロースアセテート中空繊維
膜を得た（実施例１の如き紡糸、水洗、凝固後の
水酸化ナトリウム水溶液及び酢酸水溶液処理は行
なわなかつた）。得られた中空繊維膜は、UFRが
5.3ml／m2・hr・mmHg、PUNが82×10-5cm／sec
であつた。膜定数を計算すると35.6であつた。か
かる中空繊維膜を用いてモジユールを作製しその
尿素クリアランスを測定すると137ml／minしか
なかつた。一方実施例１のモジユールを用いた場
合の尿素クリアランスは157ml／minであつた。
な方法で紡糸、凝固させ、次いで水洗して内径
200μ、膜厚22μのセルロースアセテート中空繊維
膜を得た（実施例１の如き紡糸、水洗、凝固後の
水酸化ナトリウム水溶液及び酢酸水溶液処理は行
なわなかつた）。得られた中空繊維膜は、UFRが
5.3ml／m2・hr・mmHg、PUNが82×10-5cm／sec
であつた。膜定数を計算すると35.6であつた。か
かる中空繊維膜を用いてモジユールを作製しその
尿素クリアランスを測定すると137ml／minしか
なかつた。一方実施例１のモジユールを用いた場
合の尿素クリアランスは157ml／minであつた。
尚、尿素クリアランスは次の式を用いて求めた
ものである。
ものである。
Ｃ＝QB・１−exp｛NT（１−QB／QD）｝／QB／QD−exp｛
NT（１−QB／QD）｝ ここで NT＝K0・Ｓ／QB QB，QD；血液流量及び透析液流量（ml／min） KO；総括物質移動係数（cm／min） Ｓ；モジユール膜面積（cm2） またKO＝QB／Ｓ（１−QB／QD）1n（Ｃ／QD−１）／（
Ｃ／QB−１）
NT（１−QB／QD）｝ ここで NT＝K0・Ｓ／QB QB，QD；血液流量及び透析液流量（ml／min） KO；総括物質移動係数（cm／min） Ｓ；モジユール膜面積（cm2） またKO＝QB／Ｓ（１−QB／QD）1n（Ｃ／QD−１）／（
Ｃ／QB−１）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ セルロースアセテート30重量％以上含有する
紡糸原液から紡糸されたセルロースアセテート系
透析用中空繊維膜であつて、限外濾過率UFR
（ml／m2・hr・mmHg）、該UFRと尿素透過係数
PUN（cm／sec）との関係及びイヌリン透過率SC
（％）が下記範囲を満足しかつ中空繊維単糸当り
の降伏強力が20ｇ以上であることを特徴とする透
析用中空繊維膜。 ４≦UFR≦10 (i) PUN×105／√≧40 (ii) SC≧30 (iii)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19128981A JPS5891806A (ja) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | 透析用中空繊維膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19128981A JPS5891806A (ja) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | 透析用中空繊維膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5891806A JPS5891806A (ja) | 1983-05-31 |
| JPH0321645B2 true JPH0321645B2 (ja) | 1991-03-25 |
Family
ID=16272081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19128981A Granted JPS5891806A (ja) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | 透析用中空繊維膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5891806A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000027447A1 (en) * | 1998-11-09 | 2000-05-18 | Asahi Medical Co., Ltd. | Blood purifying apparatus |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS536627A (en) * | 1976-07-08 | 1978-01-21 | Nippon Zeon Co Ltd | Hollow fibers |
| JPS54138616A (en) * | 1978-04-13 | 1979-10-27 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Production of hollow regenerated cellulose fiber |
| JPS5536335A (en) * | 1978-09-01 | 1980-03-13 | Nippon Zeon Co Ltd | Production of hollow fiber |
| JPS5539223A (en) * | 1978-09-11 | 1980-03-19 | Nippon Zeon Co Ltd | Manufacture of hollow fiber |
-
1981
- 1981-11-27 JP JP19128981A patent/JPS5891806A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000027447A1 (en) * | 1998-11-09 | 2000-05-18 | Asahi Medical Co., Ltd. | Blood purifying apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5891806A (ja) | 1983-05-31 |
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