JPH10263375A - 選択透過性中空糸膜 - Google Patents
選択透過性中空糸膜Info
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- JPH10263375A JPH10263375A JP7326397A JP7326397A JPH10263375A JP H10263375 A JPH10263375 A JP H10263375A JP 7326397 A JP7326397 A JP 7326397A JP 7326397 A JP7326397 A JP 7326397A JP H10263375 A JPH10263375 A JP H10263375A
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- Japan
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- hollow fiber
- fiber membrane
- breaking strength
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い破断強力を有し、高い除水性能を有する
血液透析等に適した選択透過性中空糸膜を提供する。 【解決手段】 内径が100〜300μm、膜厚が15
〜60μm、空孔率が50〜90%である選択透過性を
有する中空糸膜において、純水の限外濾過係数が300
ml/mmHg・hr・m2 以上であり、且つ該中空糸膜の破断
強力が20g以上である選択透過性中空糸膜。
血液透析等に適した選択透過性中空糸膜を提供する。 【解決手段】 内径が100〜300μm、膜厚が15
〜60μm、空孔率が50〜90%である選択透過性を
有する中空糸膜において、純水の限外濾過係数が300
ml/mmHg・hr・m2 以上であり、且つ該中空糸膜の破断
強力が20g以上である選択透過性中空糸膜。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、選択透過性中空糸
膜に関するものである。更に詳しくは、高い限外濾過係
数(UFR)を有し、ポーラス性が高いにもかかわらず
中空糸膜の破断強度に優れた良好な取扱性能を有するも
のであり、血液透析、血液濾過透析等の血液処理に適
し、特に中高分子量領域の有害物質を除去するのに適し
た選択透過性中空糸膜を提供するものである。
膜に関するものである。更に詳しくは、高い限外濾過係
数(UFR)を有し、ポーラス性が高いにもかかわらず
中空糸膜の破断強度に優れた良好な取扱性能を有するも
のであり、血液透析、血液濾過透析等の血液処理に適
し、特に中高分子量領域の有害物質を除去するのに適し
た選択透過性中空糸膜を提供するものである。
【0002】
【従来技術】選択透過性中空糸膜は、逆浸透や血液透析
等において従来より実用的に使用されてきている。特に
腎不全患者の血液を浄化するために、現在では中空糸型
血液透析器がよく使用されている。これは筐体の中に透
析膜、例えば、中空糸の膜を多数本収納し、その中空内
部に患者の血液を流し、外部、即ち中空糸間隙部に透析
液を流して、中空糸膜壁を介して透析することによっ
て、血液中の老廃物を除去し電解質濃度を是正するとと
もに、中空糸内外に圧力差を与えて限外濾過によって血
液中の余剰水分を除去するものである。更に、血液中か
ら血漿のみを分離し、あるいは、その血漿の中から特定
成分を除去して自己免疫疾患などを治療するために、中
空糸が使用されることもある。また最近になってタンパ
ク透過性血液透析やタンパク透過性血液濾過透析に中空
糸を用いることによって治療効果が得られることが確認
されるようになってきている。
等において従来より実用的に使用されてきている。特に
腎不全患者の血液を浄化するために、現在では中空糸型
血液透析器がよく使用されている。これは筐体の中に透
析膜、例えば、中空糸の膜を多数本収納し、その中空内
部に患者の血液を流し、外部、即ち中空糸間隙部に透析
液を流して、中空糸膜壁を介して透析することによっ
て、血液中の老廃物を除去し電解質濃度を是正するとと
もに、中空糸内外に圧力差を与えて限外濾過によって血
液中の余剰水分を除去するものである。更に、血液中か
ら血漿のみを分離し、あるいは、その血漿の中から特定
成分を除去して自己免疫疾患などを治療するために、中
空糸が使用されることもある。また最近になってタンパ
ク透過性血液透析やタンパク透過性血液濾過透析に中空
糸を用いることによって治療効果が得られることが確認
されるようになってきている。
【0003】ところで、近年、透析患者の長期合併症と
関連し、透析アミロイドシスの原因物質と考えられるβ
2-マイクログロブリン(β2-MG、分子量:11,80
0)、掻痒感、高脂血症と関係すると考えられる副甲状
腺ホルモン(分子量:約9,500)、貧血に関与する
赤芽球抑制因子、関節痛、骨痛に係わると考えられる分
子量2〜4万の物質など、比較的中高分子量領域の有害
物質の除去の必要性が叫ばれている。一方、人体に必須
のアルブミン(分子量:66,000)の損失は極力避
けなければならない。すなわち、分子量4〜5万以下の
物質の透過性に優れ、分子量6万以上の物質の阻止性の
よい分画分子量のシャープカット性の良好な選択透過性
膜が望まれている。
関連し、透析アミロイドシスの原因物質と考えられるβ
2-マイクログロブリン(β2-MG、分子量:11,80
0)、掻痒感、高脂血症と関係すると考えられる副甲状
腺ホルモン(分子量:約9,500)、貧血に関与する
赤芽球抑制因子、関節痛、骨痛に係わると考えられる分
子量2〜4万の物質など、比較的中高分子量領域の有害
物質の除去の必要性が叫ばれている。一方、人体に必須
のアルブミン(分子量:66,000)の損失は極力避
けなければならない。すなわち、分子量4〜5万以下の
物質の透過性に優れ、分子量6万以上の物質の阻止性の
よい分画分子量のシャープカット性の良好な選択透過性
膜が望まれている。
【0004】このように血液処理用の中空糸は目的に応
じて特定の物質を選択的に透過させなければならない。
その性能は、中空糸の素材、ポロシテイ(孔の大きさ、
数など)、膜厚などによって決定される。
じて特定の物質を選択的に透過させなければならない。
その性能は、中空糸の素材、ポロシテイ(孔の大きさ、
数など)、膜厚などによって決定される。
【0005】上述の特性を得るには、かなり高いUFR
を有する膜構造が必要であり、従来から、ポリスルホン
などの合成高分子では、例えば特公平2−18695号
や特公平5−54373号に見られるように、比較的上
記要求を満たしたものが得られている。しかし、該合成
高分子の膜は高いポロシティを有している為か、又膜構
造に起因するかどうかは不明であるが、中空糸膜の破断
強度が低く、取扱いが大変難しいものであった。
を有する膜構造が必要であり、従来から、ポリスルホン
などの合成高分子では、例えば特公平2−18695号
や特公平5−54373号に見られるように、比較的上
記要求を満たしたものが得られている。しかし、該合成
高分子の膜は高いポロシティを有している為か、又膜構
造に起因するかどうかは不明であるが、中空糸膜の破断
強度が低く、取扱いが大変難しいものであった。
【0006】また、セルロース誘導体、特にセルロース
トリアセテートでは、例えば特公昭58−24165号
に見られるように、中空糸を湿式紡糸するときの芯剤に
流動パラフィン、高級アルコール、イソプロピルミリス
テートなど、セルローストリアセテート紡糸原液に対し
凝固性のないものを使用するために、紡糸原液における
セルローストリアセテート濃度を高め、紡糸時の曳糸性
を高くせざるを得ない。また、紡糸原液をノズルから出
糸後、中空糸外面から凝固液で固化させるために、中空
糸外面に緻密構造の層が形成される。
トリアセテートでは、例えば特公昭58−24165号
に見られるように、中空糸を湿式紡糸するときの芯剤に
流動パラフィン、高級アルコール、イソプロピルミリス
テートなど、セルローストリアセテート紡糸原液に対し
凝固性のないものを使用するために、紡糸原液における
セルローストリアセテート濃度を高め、紡糸時の曳糸性
を高くせざるを得ない。また、紡糸原液をノズルから出
糸後、中空糸外面から凝固液で固化させるために、中空
糸外面に緻密構造の層が形成される。
【0007】これらの理由により、従来、セルロース誘
導体中空糸は、合成ポリマーの膜に比し、構造の緻密層
と多孔層の密度差が小さく、全体として均一層に近く、
中空糸膜の破断強力は高いが、物質の透過性能は十分と
は言えなかった。
導体中空糸は、合成ポリマーの膜に比し、構造の緻密層
と多孔層の密度差が小さく、全体として均一層に近く、
中空糸膜の破断強力は高いが、物質の透過性能は十分と
は言えなかった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来技術の問題点を解決することを目的とするものであ
って、薄い緻密層で物質の高い選択性をもたせると共に
均質なポーラスな多孔層で膜全体の高い破断強力をもた
せる構造を有する選択透過性中空糸膜を提供することを
目的としている。
従来技術の問題点を解決することを目的とするものであ
って、薄い緻密層で物質の高い選択性をもたせると共に
均質なポーラスな多孔層で膜全体の高い破断強力をもた
せる構造を有する選択透過性中空糸膜を提供することを
目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者は、かかる目的
を達成するために鋭意研究した結果、特定のUFR、破
断強度を有する中空糸を用いた血液浄化器が、優れた分
離及び取扱い性能を発揮することを見い出し、本発明に
到達した。
を達成するために鋭意研究した結果、特定のUFR、破
断強度を有する中空糸を用いた血液浄化器が、優れた分
離及び取扱い性能を発揮することを見い出し、本発明に
到達した。
【0010】即ち、本願発明は、内径が100〜300
μm、膜厚が15〜60μm、空孔率が50〜90%で
ある選択透過性を有する中空糸膜において、純水の限外
濾過係数が300ml/mmHg・hr・m2 以上であり、且つ
該中空糸膜の破断強力が20g以上であることを特徴と
する選択透過性中空糸膜を提供するものである。
μm、膜厚が15〜60μm、空孔率が50〜90%で
ある選択透過性を有する中空糸膜において、純水の限外
濾過係数が300ml/mmHg・hr・m2 以上であり、且つ
該中空糸膜の破断強力が20g以上であることを特徴と
する選択透過性中空糸膜を提供するものである。
【0011】また、本願発明は、該選択透過性中空糸膜
が、少なくとも内面に緻密層を有する選択透過性中空糸
膜、更には、該選択透過性中空糸膜が、実質的にセルロ
ース誘導体からなる選択透過性中空糸膜を提供するもの
である。
が、少なくとも内面に緻密層を有する選択透過性中空糸
膜、更には、該選択透過性中空糸膜が、実質的にセルロ
ース誘導体からなる選択透過性中空糸膜を提供するもの
である。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明における中空糸膜は、選択
透過性を有するものであり、その素材としては、ポリス
ルホン系、ポリアクリロニトリル系、ポリアミド系等の
合成高分子やセルロース誘導体等が挙げられ、その中で
もセルロース誘導体が好ましい。
透過性を有するものであり、その素材としては、ポリス
ルホン系、ポリアクリロニトリル系、ポリアミド系等の
合成高分子やセルロース誘導体等が挙げられ、その中で
もセルロース誘導体が好ましい。
【0013】更にその中でも特にアセチルセルロースが
好ましく、一般的に使用されるものとしては、実質的に
セルロースジアセテート、セルローストリアセテートか
らなる高分子である。なお、実質的とは、このセルロー
ス誘導体の特性を損わない範囲で、他の高分子、添加物
などを含有してもよいことを意味する。
好ましく、一般的に使用されるものとしては、実質的に
セルロースジアセテート、セルローストリアセテートか
らなる高分子である。なお、実質的とは、このセルロー
ス誘導体の特性を損わない範囲で、他の高分子、添加物
などを含有してもよいことを意味する。
【0014】また、本発明の中空糸膜の膜壁の構造は、
物質の分離透過特性と機械特性を機能分担させるような
極薄緻密層と、機械的に流体圧力に耐えられるが、物質
の透過抵抗には殆んど影響しない多孔層とを合せ持つよ
うな、従来、合成高分子で実現されていた2層又は多層
構造が好ましい。特に、中空糸膜の内面を通して血液を
処理する場合には、少くとも中空糸内面に緻密層がある
のが望ましい。内面に多孔層があると、その部分に血中
蛋白が付着したり、あるいは孔中に侵入したりして、物
質透過の阻害になる懸念がある。
物質の分離透過特性と機械特性を機能分担させるような
極薄緻密層と、機械的に流体圧力に耐えられるが、物質
の透過抵抗には殆んど影響しない多孔層とを合せ持つよ
うな、従来、合成高分子で実現されていた2層又は多層
構造が好ましい。特に、中空糸膜の内面を通して血液を
処理する場合には、少くとも中空糸内面に緻密層がある
のが望ましい。内面に多孔層があると、その部分に血中
蛋白が付着したり、あるいは孔中に侵入したりして、物
質透過の阻害になる懸念がある。
【0015】中空糸膜の膜厚は、一般に物質の透過性か
らみれば薄いのが望ましいが、本発明に係わるような2
層以上の構造のものでは、多孔層を有するために機械的
強度の点を加味すると15〜60μmであり、好ましく
は20〜55μm、更に好ましくは30〜50μmであ
る。膜厚が15μm以下では十分な強度が得られず、6
0μm以上では透析効率が低下するという問題点が生じ
る。
らみれば薄いのが望ましいが、本発明に係わるような2
層以上の構造のものでは、多孔層を有するために機械的
強度の点を加味すると15〜60μmであり、好ましく
は20〜55μm、更に好ましくは30〜50μmであ
る。膜厚が15μm以下では十分な強度が得られず、6
0μm以上では透析効率が低下するという問題点が生じ
る。
【0016】また、本発明の中空糸膜の内径は100〜
300μm、更には150〜250μmが好ましい。内
径が100μm以下では血液の圧損が極端に上がり、溶
血やクロッティングが起こる。また内径が300μm以
上にあると透析効率が低下する問題点が生じる。
300μm、更には150〜250μmが好ましい。内
径が100μm以下では血液の圧損が極端に上がり、溶
血やクロッティングが起こる。また内径が300μm以
上にあると透析効率が低下する問題点が生じる。
【0017】また、本発明の中空糸膜の空孔率は50〜
90%である。空孔率が50%以下の場合は、目的とす
る透過性能が得られない。90%以上では、中空糸膜の
機械強度が低下して、製造時の取扱いによるリーク等の
問題が発生する。
90%である。空孔率が50%以下の場合は、目的とす
る透過性能が得られない。90%以上では、中空糸膜の
機械強度が低下して、製造時の取扱いによるリーク等の
問題が発生する。
【0018】尚、空孔率の測定は、中空糸膜を1時間水
洗した後、中空糸表面及び中空糸管内の水を除き、重量
を測定し(重量W1 )、次に中空糸膜を絶乾して重量を
測定し(重量W2 )、次式により求める。 空孔率 = (1−W2/W1)×100% 尚、絶乾とは、130℃の熱風乾燥機中で3.5時間乾
燥した状態をいう。
洗した後、中空糸表面及び中空糸管内の水を除き、重量
を測定し(重量W1 )、次に中空糸膜を絶乾して重量を
測定し(重量W2 )、次式により求める。 空孔率 = (1−W2/W1)×100% 尚、絶乾とは、130℃の熱風乾燥機中で3.5時間乾
燥した状態をいう。
【0019】また、本発明の中空糸膜は次に述べるUF
Rを有するが、これらの係数の測定法は、透析医学会誌
29(8)、1231〜1245頁、1996の「各種
の血液浄化法の機能と適応−血液浄化器の性能評価法と
機能分類」に基づいて行う。
Rを有するが、これらの係数の測定法は、透析医学会誌
29(8)、1231〜1245頁、1996の「各種
の血液浄化法の機能と適応−血液浄化器の性能評価法と
機能分類」に基づいて行う。
【0020】本発明の上記中空糸束を用いて組み立てた
透析器におけるUFRは300ml/hr・mmHg・m2 以上
で、かつ中空糸膜の破断強度が20g以上であるが、好
ましくはUFRが400ml/hr・mmHg・m2 以上で、か
つ中空糸膜の破断強度が24g以上、更に好ましくは、
UFRが450ml/hr・mmHg・m2 以上で、かつ中空糸
膜の破断強度が28g以上である。
透析器におけるUFRは300ml/hr・mmHg・m2 以上
で、かつ中空糸膜の破断強度が20g以上であるが、好
ましくはUFRが400ml/hr・mmHg・m2 以上で、か
つ中空糸膜の破断強度が24g以上、更に好ましくは、
UFRが450ml/hr・mmHg・m2 以上で、かつ中空糸
膜の破断強度が28g以上である。
【0021】かかる本発明の中空糸膜の製造方法は特に
限定されるものではないが、望ましくはセルロース誘導
体を有機溶剤に溶解した紡糸原液を、芯剤として水溶液
を用いて、チューブインオリフィス状ノズルより吐出さ
せ、気体中を通過後、水溶性凝固液中に通し固化させる
方式が採用される。
限定されるものではないが、望ましくはセルロース誘導
体を有機溶剤に溶解した紡糸原液を、芯剤として水溶液
を用いて、チューブインオリフィス状ノズルより吐出さ
せ、気体中を通過後、水溶性凝固液中に通し固化させる
方式が採用される。
【0022】
【実施例】以下本発明について実施例をあげて更に具体
的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何
ら限定されるものではない。
的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何
ら限定されるものではない。
【0023】尚、本願発明の破断強力は、オリエンテッ
ク社製テンシロンUTM250を用い、糸長25mm、
引っ張り速度20mm/minの条件で測定した。
ク社製テンシロンUTM250を用い、糸長25mm、
引っ張り速度20mm/minの条件で測定した。
【0024】[実施例1]セルローストリアセテート1
3部とプロピレングリコール20部を、N−メチルピロ
リドン67部に均一溶解したものを紡糸原液として、チ
ューブインオリフィス型ノズルより、N−メチルピロリ
ドンの水溶液を芯剤として、空気中に吐出させた後、凝
固液の中に導いて固化させ、水洗、グリセリン付着処理
後、捲取った。かかる中空糸の内径は200μm、膜厚
が35μm、空孔率が80%であり、破断強力は30g
であった。得られた中空糸膜を乾燥後、束状にして、円
管状の容器内に挿入充填して、両端をポリウレタンで接
着固定し、有効面積が約1.5m2 の血液透析器を作成
した。該透析器のUFRは500ml/hr・mmHg・m2で
あった。
3部とプロピレングリコール20部を、N−メチルピロ
リドン67部に均一溶解したものを紡糸原液として、チ
ューブインオリフィス型ノズルより、N−メチルピロリ
ドンの水溶液を芯剤として、空気中に吐出させた後、凝
固液の中に導いて固化させ、水洗、グリセリン付着処理
後、捲取った。かかる中空糸の内径は200μm、膜厚
が35μm、空孔率が80%であり、破断強力は30g
であった。得られた中空糸膜を乾燥後、束状にして、円
管状の容器内に挿入充填して、両端をポリウレタンで接
着固定し、有効面積が約1.5m2 の血液透析器を作成
した。該透析器のUFRは500ml/hr・mmHg・m2で
あった。
【0025】[比較例1]セルローストリアセテート2
0部とプロピレングリコール24部を、N−メチルピロ
リドン56部に均一溶解したものを紡糸原液として、チ
ューブインオリフィス型ノズルより、流動パラフィンを
芯剤として、空気中に吐出させた後、凝固液の中に導い
て固化させ、水洗、グリセリン付着処理後、捲取った。
かかる中空糸の内径は200μm、膜厚が15μmであ
り、破断強力は50gであった。得られた中空糸膜を乾
燥後、束状にして、円管状の容器内に挿入充填して、両
端をポリウレタンで接着固定し、有効面積が約1.5m
2 の血液透析器を作成した。該透析器のUFRは155
ml/hr・mmHg・m2 であった。
0部とプロピレングリコール24部を、N−メチルピロ
リドン56部に均一溶解したものを紡糸原液として、チ
ューブインオリフィス型ノズルより、流動パラフィンを
芯剤として、空気中に吐出させた後、凝固液の中に導い
て固化させ、水洗、グリセリン付着処理後、捲取った。
かかる中空糸の内径は200μm、膜厚が15μmであ
り、破断強力は50gであった。得られた中空糸膜を乾
燥後、束状にして、円管状の容器内に挿入充填して、両
端をポリウレタンで接着固定し、有効面積が約1.5m
2 の血液透析器を作成した。該透析器のUFRは155
ml/hr・mmHg・m2 であった。
【0026】[比較例2〜5]市販の血液透析器に用い
られている合成膜及びセルローストリアセテート膜につ
いて、UFR及び糸破断強力を調べた。セルローストリ
アセテートを素材とするものとしてニプロ社製FB−1
50U(内径15μm、膜厚200μm:比較例2)
を、ポリスルホンを素材とする合成膜として旭メディカ
ル社製APS−150(内径45μm、膜厚200μ
m:比較例3)、東レ社製BS−1.3(内径40μ
m、膜厚200μm:比較例4)、ポリアミドを素材と
する合成膜としてガンブロ社製PA−170(内径50
μm、膜厚200μm:比較例5)を用いた。破断強
度、UFRは実施例1と同様の方法で測定した。
られている合成膜及びセルローストリアセテート膜につ
いて、UFR及び糸破断強力を調べた。セルローストリ
アセテートを素材とするものとしてニプロ社製FB−1
50U(内径15μm、膜厚200μm:比較例2)
を、ポリスルホンを素材とする合成膜として旭メディカ
ル社製APS−150(内径45μm、膜厚200μ
m:比較例3)、東レ社製BS−1.3(内径40μ
m、膜厚200μm:比較例4)、ポリアミドを素材と
する合成膜としてガンブロ社製PA−170(内径50
μm、膜厚200μm:比較例5)を用いた。破断強
度、UFRは実施例1と同様の方法で測定した。
【0027】
【表1】
【0028】
【発明の効果】本発明の中空糸膜は破断強度が高く、そ
の集束体を用いて血液浄化器を組み立てた場合、高い除
水性能を示すなど優れた効果を奏するものである。
の集束体を用いて血液浄化器を組み立てた場合、高い除
水性能を示すなど優れた効果を奏するものである。
Claims (3)
- 【請求項1】 内径が100〜300μm、膜厚が15
〜60μm、空孔率が50〜90%である選択透過性を
有する中空糸膜において、純水の限外濾過係数が300
ml/mmHg・hr・m2 以上であり、且つ該中空糸膜の破断
強力が20g以上であることを特徴とする選択透過性中
空糸膜。 - 【請求項2】 該選択透過性中空糸膜が、少なくとも内
面に緻密層を有する請求項1に記載の選択透過性中空糸
膜。 - 【請求項3】 該選択透過性中空糸膜が、実質的にセル
ロース誘導体からなる請求項1又は2に記載の選択透過
性中空糸膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7326397A JPH10263375A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 選択透過性中空糸膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7326397A JPH10263375A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 選択透過性中空糸膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10263375A true JPH10263375A (ja) | 1998-10-06 |
Family
ID=13513124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7326397A Pending JPH10263375A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 選択透過性中空糸膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10263375A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001038169A (ja) * | 1999-08-03 | 2001-02-13 | Kuraray Co Ltd | 血漿成分分離膜 |
| KR100301607B1 (ko) * | 1999-05-27 | 2001-11-14 | 박호군 | 친수성 분리막을 이용한 수용성 세척제 용액의 재이용 방법 |
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