JPH06296686A

JPH06296686A - 医療用ポリスルホン中空糸膜

Info

Publication number: JPH06296686A
Application number: JP9117393A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Kamisaka; 正利上坂; Masakazu Yamada; 雅一山田
Original assignee: Asahi Medical Co Ltd; Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd; Asahi Kasei Medical Co Ltd
Priority date: 1993-04-19
Filing date: 1993-04-19
Publication date: 1994-10-25

Abstract

(57)【要約】【目的】膜表面への血液蛋白、血小板等の付着が少な
く、ろ過速度の経時変化の小さい中空糸膜であり、なお
かつ、安全性にも優れた医療用のポリスルホン系樹脂中
空糸膜を提供する。【構成】ポリスルホンとポリビニルピロリドンによっ
て構成された中空糸膜において特に血液が直接接触する
中空糸膜内表面でのポリビニルピロリドンの存在率を２
０％〜５０％とすることを特徴とする医療用ポリスルホ
ン中空糸膜。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はポリスルホン中空糸膜に
関するものであり、特に腎不全の治療を目的とした血液
透析や血液ろ過に好適な医療用ポリスルホン中空糸膜に
関する。

【０００２】

【従来の技術】腎不全の治療のために現在各種の人工腎
臓が使用されているが、これらの大部分は中空糸膜を用
いて血液透析や血液ろ過を行うことで尿素を代表とする
血液中の老廃物を除去するためのものである。従って、
血液は膜と接触しなければならないために膜の素材とし
ては、セルロ−ス、セルロ−スアセテ−ト、ポリアクリ
ロニトリル、ポリスルホン、ポリメチルメタクリレ−
ト、エチレン−ビニルアルコ−ル共重合体等の生体に対
して安全な素材が用いられている。

【０００３】一方、血液透析や血液ろ過は４時間から５
時間の治療時間を必要とするため、治療を安定に行うに
は安定した除水能力が求められるが、血液蛋白等の膜表
面への付着が多いと経時的に除水能力が低下してくるた
めに、血液蛋白の付着あるいは血小板を代表とする血球
成分の付着が少ない抗血栓性、生体適合性に優れた中空
糸膜が望まれる。

【０００４】こうした課題を解決する手段としては、一
般的に膜に親水性をもたせることが有用だと考えられて
おり、例えば、特公平２−１８６９５号公報には疎水性
高分子と親水性高分子であるポリビニルピロリドンから
なる膜においてポリビニルピロリドンの膜中での含有率
を５％から７０％とすることで膜の親水性を高め、生体
適合性、抗血栓性を向上させる方法が開示されている
が、膜の組成比に関してのみの記載であり、血液が直接
接触し医療用に用いられる中空糸膜の抗血栓性、生体適
合性を決定するのにもっとも重要となる中空糸膜内表面
に関してはなんら記載されてはいない。

【０００５】一方、特開昭６１−４０２号公報や特開昭
６２−３８２０５号公報には緻密層側だけに親水性高分
子を含む膜が、また特開平４−３００６３６号公報には
中空糸膜の内表面側にポリビニルピロリドンが偏在した
膜が開示されているが、ともに膜表面そのもの、すなわ
ち血液に接触する表面近傍部に親水性高分子が存在する
事の記載のみであり、その性質についての具体的な記載
はなんらなされていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は抗血栓性、生
体適合性に優れた血液透析、血液ろ過に好適な医療用の
ポリスルホン中空糸膜を提供することを目的とするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】抗血栓性、血液適合性に
優れた医療用中空糸膜を提供するために本発明者らは鋭
意検討の結果、本発明を完成するに至ったものである。
すなわち本発明は、ポリスルホン系樹脂とポリビニルピ
ロリドンからなる中空糸膜であって、内表面におけるポ
リビニルピロリドンの存在率が２０％以上、５０％以下
であることを特徴とする医療用のポリスルホン中空糸膜
である。

【０００８】以下に本発明を詳細に説明する。ポリスル
ホン系樹脂とは、スルホン結合を有する高分子化合物の
総称であり特に規定するものではないが、例をあげると
下記（１）式または（２）式で示されるポリスルホン系
樹脂が広く市販されており入手も容易なため好ましく、
中でも（１）式で示す化学構造を持つポリスルホン樹脂
がよい。この構造を持つポリスルホン樹脂はアモコ・パ
フォ−マンス・プロダクツよりユ−デルの商品名で市販
されており、重合度等によっていくつかの種類が存在す
るが特にこだわるものではない。

【０００９】

【化１】

【００１０】また、ポリビニルピロリドンは、例えばア
イ・エス・ピ−からプラスドンの商品名で各種分子量の
ポリビニルピロリドンが市販されており、本発明におい
てはどの分子量のポリビニルピロリドンをも使用するこ
とが可能である。分子量が大きいほど膜中へのポリビニ
ルピロリドンの残留率が大きくなるため、好ましくは分
子量３００，０００以上のポリビニルピロリドンを使用
する。

【００１１】中空糸膜の製膜に際しては従来より一般的
に知られている技術である乾湿式製膜技術が使用でき
る。乾湿式製膜を行うための製膜原液としては、ポリス
ルホン系樹脂とポリビニルピロリドンの両者を共通に溶
解する溶剤に溶解混和した溶液が用いられる。該溶剤と
しては特に規定するものではないが、Ｎ，Ｎ−ジメチル
アセトアミド，Ｎ，Ｎ−ジメチルフォルムアミド、Ｎ−
メチルピロリドン、ジメチルスルフォキシド等の溶剤が
溶解性も高く、入手も容易であるため簡便に使用でき
る。中でもポリスルホンに対する溶解性や生体に対する
安全性、コスト等を考えるとＮ，Ｎ−ジメチルアセトア
ミドがもっとも好ましい。これらの溶剤は単独で使用で
きることはもちろんであるが、ポリマ−対する溶解性を
調整するために２種またはそれ以上の種類の溶剤を混合
しても使用することができる。

【００１２】該ポリスルホン系樹脂の濃度は、低すぎる
と膜形成が困難となり膜強度が弱くなってしまったり、
高すぎると紡糸性が悪くなったり孔径が小さくなる等の
現象が生じてくるので、１２〜２５重量％、中でも１５
〜２０重量％、さらには１６〜１８重量％であることが
好ましいが、この範囲に限定される事はなく、目的とす
る中空糸膜の性状によってはこの範囲より低くすること
も高くすることもできる。

【００１３】製膜原液中に添加したポリビニルピロリド
ンは、膜が形成される過程においてその一部が膜中に残
存する。その残存割合は、ポリビニルピロリドンの分子
量や紡糸条件により変化してくるので、ポリビニルピロ
リドンの最適な濃度は変化してくるが、一般的には１〜
２０重量％がよく、好ましくは２〜１５重量％、さらに
好ましくは３〜１０重量％がよい。ポリビニルピロリド
ンは分子量が大きくなるにつれて膜中に残存しやすくな
るため、ポリビニルピロリドンの分子量が大きい場合は
その濃度は低くてもよい。例えばポリビニルピロリドン
の分子量が３００，０００以上の時には１〜１５重量
％、特に３〜７重量％である事が好ましい。

【００１４】一般的に１重量％より低いと膜中に残存す
るポリビニルピロリドンが少なくなりすぎるために中空
糸膜内表面に存在するポリビニルピロリドンは２０％以
下となってしまい、親水化が不十分となって血液蛋白の
付着が激しくなり安定的な除水性能が得られなくなる。
また、２０重量％よりも高いと製膜原液の粘性が高くな
りすぎて製膜が困難となるため、ポリビニルピロリドン
の添加量は上記範囲内で適宜設定すべきである。

【００１５】また、該製膜原液の粘度調整あるいは目的
とする中空糸膜の孔径制御等の為に、テトラエチレング
リコ−ル、プロピレングリコ−ル、エタノ−ル、イソプ
ロピルアルコ−ル、グリセリン、水等の非溶剤を加える
ことも可能であり、その種類、添加量等については目的
とする中空糸膜の性状に応じて適宜選択できる。中空糸
膜の製膜はチュ−ブインオリフィス型の紡口を用い、そ
の鞘部から該製膜原液を押し出すと同時に、芯部からは
内部凝固液を押し出し、５ｃｍから１ｍの距離を走行さ
せて後、凝固浴中へ浸せきさせ、その後巻き取ってやれ
ば良い。

【００１６】内部凝固液及び凝固浴液としては水を主体
とした液が用いられるが、目的とする中空糸膜の性状を
発現するためにポリスルホン樹脂の溶剤と水の混合液を
用いることができる。製膜に際して重要なのは製膜時の
原液粘性であり１，５００〜６，０００センチポイズで
あることが好ましいが、さらに好ましいのは３，０００
〜４，５００センチポイズとすることである。というの
もポリビニルピロリドンは水溶性であるため膜凝固時に
その一部が凝固浴中へ溶出してくるが、原液粘性を高く
することでポリビニルピロリドンの拡散移動が抑えられ
膜中に残存しやすくなるためである。

【００１７】さらに重要なのは空中部の走行距離である
が、その理由として膜の形成すなわち凝固が充分に終了
しておらず、ポリビニルピロリドンがまだ拡散移動でき
る状態で中空糸が凝固浴中に浸せきされると、ポリビニ
ルピロリドンは凝固浴中へ溶出してしまい、ポリビニル
ピロリドンは膜中に残らなくなってしまうからである。

【００１８】従って、紡口より押し出された製膜原液は
凝固浴中に浸せきされるまでの間に充分に凝固している
ことが好ましく、そのためには製膜原液が紡口より押し
出されてから凝固浴中に浸せきされるまでの時間が０．
１秒以上、さらには０．３秒以上であることが好まし
い。このためには紡糸速度が５０ｍ／分の場合には空中
部の距離はおおよそ８ｃｍ以上、さらには２５ｃｍ以上
とするのがよい。またその上限については必ずしも規定
されるものではなく大きくするほど好ましいが、あまり
大きくすると糸切れが発生しやすくなるため１００ｃｍ
を越えない範囲であるのがよい。

【００１９】凝固浴へ浸せきされた中空糸膜は必要に応
じてさらに水洗浴中で水洗を行った後巻取を行う。得ら
れた中空糸膜は未洗浄の残溶剤を除去するためにさらに
温水等で洗浄すればよく、必要に応じてグリセリン等の
孔径保持剤を付着させて乾燥することもできる。このよ
うにして得られた中空糸膜は膜表面のポリビニルピロリ
ドン存在率が２０％以上、５０％以下となっており、抗
血栓性、生体適合性に優れ、蛋白、血小板等の膜面付着
も軽微であった。この膜は安定した除水能力を有してお
り血液透析、血液ろ過等の治療を安定に実施するために
大きな効果を発揮するものである。

【００２０】ところで、ポリビニルピロリドンの膜表面
での存在比を２０％以上とすることでなぜ安定した除水
能力が得られるのかについての詳細は不明であるが、本
来蛋白等を吸着しやすい疎水性であるポリスルホンの表
面部を親水性の高分子であるポリビニルピロリドンがお
おいかくすのに必要な存在率が２０％以上であり、その
結果として膜表面は充分に親水化されているので膜表面
への蛋白等の吸着性が弱められ安定した除水能力が得ら
れるものと予想される。

【００２１】また、ポリビニルピロリドンの膜表面での
存在率が５０％より大きいと膜表面はより一層親水化さ
れているので性能は安定しているのであるが、その反面
血液透析時等においてポリビニルピロリドンが血液中に
溶出してくる危険性が伴うために安全性の上で問題がで
てくる可能性があるのでポリビニルピロリドンの存在率
は５０％以下であることが好ましい。

【００２２】なお本発明でいう膜表面でのポリビニルピ
ロリドンの存在率とは血液が膜と接触する極表層部での
存在率であり、具体的にはエックス線光量子スペクトル
（Ｘ−ｒａｙｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｓｐｅｃ
ｔｒｏｓｃｏｐｙ，以下ＸＰＳ）により求めた膜表面部
での窒素含量と硫黄含量から求めた存在率をいうもので
あり、ポリスルホン樹脂が（１）式の構造であるときに
は（３）式により計算で求める事ができる。

【００２３】

【数１】

【００２４】

【実施例】以下に実施例および参考例をもとに本発明を
詳細に説明する。

【００２５】

【実施例１】ポリスルホン樹脂（アモコ・パフォ−マン
ス・プロダクツ，Ｐ−１７００）１８部，ポリビニルピ
ロリドン（アイ・エス・ピ−，プラスドンＫ−９０，分
子量３６００００）５部，Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミ
ド７７部を均一溶解した。この原液は４５度で３，８０
０センチポイズの粘度を有していた。チュ−ブインオリ
フィス型の中空紡口を用いて内部凝固液として５０％の
濃度のＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド水溶液を吐出させ
ながら、４５度に保温した状態でこの製膜原液を同時に
吐出させた。該原液は４０ｃｍ下方にもうけられた温度
５０度の水浴中に浸せきされた後５０ｍ／ｍｉｎの速度
で巻き取られた。

【００２６】得られた中空糸膜は内径０．１９５ｍｍ、
外径０．３１０ｍｍ、透水性能２４５ｍｌ／Ｈｒ・ｍ²
・ｍｍＨｇであり、ＸＰＳにより求めた膜表面部でのポ
リビニルピロリドン存在率は３５％であった。得られた
中空糸膜を用いて有効膜面積０．０２ｍ² のミニモジュ
−ルを作成し、線速１ｃｍ／秒、ろ過圧２００ｍｍＨｇ
の状態で総蛋白濃度５．８ｇ／Ｌの牛血しょうを流しろ
過速度の経時変化を見たところ、変化は軽微であった。

【００２７】さらに、得られた中空糸膜に対して透析型
人工腎臓承認基準に基づいて安全性試験を実施したとこ
ろ全項目合格であった。それらの結果を表１に示す。

【００２８】

【比較例１】ポリスルホン（Ｐ−１７００）１８部、ポ
リビニルピロリドン（Ｋ−９０）０．５部、Ｎ，Ｎ−ジ
メチルアセトアミド８１．５部の比率で均一溶解し、４
５度で７５０センチポイズの粘度を有する製膜原液を得
た。この製膜原液を用いて、内部凝固液を６５％のＮ，
Ｎ−ジメチルアセトアミド水溶液とする以外は実施例１
と同様にして中空糸膜を得た。

【００２９】この中空糸膜は内径０．２０８ｍｍ、外径
０．３２７ｍｍ、透水性能１８３ｍｌ／Ｈｒ・ｍ² ・ｍ
ｍＨｇであり、膜表面のポリビニルピロリドン存在率は
１８％であった。得られた中空糸膜を用いて実施例１と
同様の試験を実施した。安全性試験には合格したが、ろ
過速度の経時変化が大きく安定した除水性能が得られな
かった。

【００３０】それらの結果を表１に示す。

【００３１】

【比較例２】ポリスルホン（Ｐ−１７００）１８部、ポ
リビニルピロリドン（Ｋ−１５）２５部、Ｎ，Ｎ−ジメ
チルアセトアミド５７部の比率で均一溶解し、４５度で
７，６００センチポイズの製膜原液を得た。この製膜原
液を用いて、内部凝固液を水とする以外は実施例１と同
様にして中空糸膜を得た。

【００３２】この中空糸膜は内径０．１９２ｍｍ、外径
０．２９８ｍｍ、透水性能３７０ｍｌ／Ｈｒ・ｍ²・ｍ
ｍＨｇであり、膜表面のポリビニルピロリドン存在率は
５５％であった。参考例４で得られた中空糸膜を用いて
実施例２、３と同様の試験を実施したところ、ろ過速度
の経時変化は小さく安定した除水性能が得られたが、安
全性試験における紫外線吸収スペクトルの項目で不合格
となった。

【００３３】それらの結果を表１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、ポリスルホン中空糸膜
の膜内表面がポリビニルピロリドンによって親水化さ
れ、その存在率が２０％〜５０％となっているために、
中空糸膜内表面への蛋白や血小板等の付着が抑制され目
詰まりがおこりにくくなる。そのため安定した除水能力
が維持できるので血液透析や血液ろ過療法を安定に施行
できるとともに、安全性にも優れた医療用のポリスルホ
ン膜を提供しうる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリスルホン系樹脂とポリビニルピロリ
ドンからなる中空糸膜であって，膜内表面におけるポリ
ビニルピロリドンの存在率が２０％以上、５０％以下で
あることを特徴とする医療用ポリスルホン中空糸膜。