JPH11309355A - ポリスルホン系中空糸型血液浄化膜とその製造方法 - Google Patents
ポリスルホン系中空糸型血液浄化膜とその製造方法Info
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- JPH11309355A JPH11309355A JP10132599A JP13259998A JPH11309355A JP H11309355 A JPH11309355 A JP H11309355A JP 10132599 A JP10132599 A JP 10132599A JP 13259998 A JP13259998 A JP 13259998A JP H11309355 A JPH11309355 A JP H11309355A
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 生体適合性を改良し、中空糸内表面側にポリ
ビニルピロリドンの溶出が極めて少なく、さらに、分離
特性を改良したポリスルホン系血液浄化膜を提供する。 【解決手段】 実質的に分離機能を有する選択分離層が
中空糸膜内表面側に存在し、かつ、ポリビニルピロリド
ンが1ないし10重量%含有されており、該ポリビニル
ピロリドンの5ないし50%が水に可溶性であり、か
つ、内表面のポリビニルピロリドンの濃度が30%から
45%の範囲にあるポリスルホン系中空糸型血液浄化
膜。 【効果】 本発明のポリスルホン系中空糸型血液浄化膜
は、血液適合性を改良し、血液側へのポリビニルピロリ
ドンの溶出量が極めて少なく、さらに、分子量分画性の
優れた中空糸膜である。この発明により、これからの透
析治療において非常に有意義な人工腎臓を提供すること
ができる。
ビニルピロリドンの溶出が極めて少なく、さらに、分離
特性を改良したポリスルホン系血液浄化膜を提供する。 【解決手段】 実質的に分離機能を有する選択分離層が
中空糸膜内表面側に存在し、かつ、ポリビニルピロリド
ンが1ないし10重量%含有されており、該ポリビニル
ピロリドンの5ないし50%が水に可溶性であり、か
つ、内表面のポリビニルピロリドンの濃度が30%から
45%の範囲にあるポリスルホン系中空糸型血液浄化
膜。 【効果】 本発明のポリスルホン系中空糸型血液浄化膜
は、血液適合性を改良し、血液側へのポリビニルピロリ
ドンの溶出量が極めて少なく、さらに、分子量分画性の
優れた中空糸膜である。この発明により、これからの透
析治療において非常に有意義な人工腎臓を提供すること
ができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリスルホン系中
空糸型血液浄化膜およびその製造方法に関するものであ
る。詳しくは、血液適合性と分離特性が改良されたポリ
スルホン系血液浄化膜およびその製造方法に関するもの
である。
空糸型血液浄化膜およびその製造方法に関するものであ
る。詳しくは、血液適合性と分離特性が改良されたポリ
スルホン系血液浄化膜およびその製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】近年、選択透過性分離膜を用いた分離技
術である限外濾過法、逆浸透法、気体分離法等が各種の
分野において実用化されており、その多様な用途に各々
適する素材から作られた分離膜が市販されている。選択
透過性分離膜の素材としては、セルロース系、セルロー
スアセテート系、ポリアミド系、ポリアクリロニトリル
系、ポリビニルアルコール系、ポリメチルメタクリレー
ト系、ポリスルホン系、ポリオレフィン系などのポリマ
ーが使用されている。中でもポリスルホン系ポリマー
は、耐熱性、耐酸性、耐アルカリ性、耐酸化性などの物
理化学的性質が優れていることから、近年の医療用、工
業用分離膜素材として注目されている。
術である限外濾過法、逆浸透法、気体分離法等が各種の
分野において実用化されており、その多様な用途に各々
適する素材から作られた分離膜が市販されている。選択
透過性分離膜の素材としては、セルロース系、セルロー
スアセテート系、ポリアミド系、ポリアクリロニトリル
系、ポリビニルアルコール系、ポリメチルメタクリレー
ト系、ポリスルホン系、ポリオレフィン系などのポリマ
ーが使用されている。中でもポリスルホン系ポリマー
は、耐熱性、耐酸性、耐アルカリ性、耐酸化性などの物
理化学的性質が優れていることから、近年の医療用、工
業用分離膜素材として注目されている。
【0003】しかし、ポリスルホン系ポリマーは疎水性
の素材であるために、これを素材とした選択透過性分離
膜は、親水性ポリマーを素材とした選択透過性分離膜に
比べて水濡れ性がよくない。このため、医療用とした場
合、血漿蛋白の吸着が起こりやすく、気泡の抜けが悪い
ため膜中に残った気泡が血中へ抜け出し、血小板を活性
化することで血液凝固に至るという欠点が指摘されてい
る。
の素材であるために、これを素材とした選択透過性分離
膜は、親水性ポリマーを素材とした選択透過性分離膜に
比べて水濡れ性がよくない。このため、医療用とした場
合、血漿蛋白の吸着が起こりやすく、気泡の抜けが悪い
ため膜中に残った気泡が血中へ抜け出し、血小板を活性
化することで血液凝固に至るという欠点が指摘されてい
る。
【0004】そこで、ポリスルホン系ポリマーから成る
選択透過性分離膜に親水性を付与して水濡れ性を向上さ
せるための検討がなされ、そのひとつの方法として、ポ
リスルホン系ポリマーに親水性ポリマーを含有させた選
択透過性分離膜とその製法が提案されている。しかし、
親水性ポリマーの含有量が少ないと水濡れ性が悪くな
り、血液凝固を引き起こし、反対に親水性ポリマーの含
有量が多いと、製膜後の膜からの親水性ポリマーの溶出
量が多くなるという問題点がある。
選択透過性分離膜に親水性を付与して水濡れ性を向上さ
せるための検討がなされ、そのひとつの方法として、ポ
リスルホン系ポリマーに親水性ポリマーを含有させた選
択透過性分離膜とその製法が提案されている。しかし、
親水性ポリマーの含有量が少ないと水濡れ性が悪くな
り、血液凝固を引き起こし、反対に親水性ポリマーの含
有量が多いと、製膜後の膜からの親水性ポリマーの溶出
量が多くなるという問題点がある。
【0005】特開昭61−238306号、同63−9
7666号には、ポリスルホン系ポリマー、親水性ポリ
マー、該ポリスルホン系ポリマーに対して非溶媒もしく
は膨潤剤なる添加剤を加えた系を製膜原液として用いた
ポリスルホン系分離膜の製造方法が開示されているが、
親水性ポリマーの溶出を低減させる方法の記載はない。
また、特開昭63−97205号、同63−97634
号、特開平4−300636号には、上記方法で製造さ
れたポリスルホン系分離膜を放射線処理および/または
熱処理を施すことによって親水性ポリマーを不溶化し、
親水性ポリマーの溶出を低減させる方法が開示されてい
る。しかし、この架橋により親水性ポリマーが不溶化す
るためか、血液適合性が悪くなる。
7666号には、ポリスルホン系ポリマー、親水性ポリ
マー、該ポリスルホン系ポリマーに対して非溶媒もしく
は膨潤剤なる添加剤を加えた系を製膜原液として用いた
ポリスルホン系分離膜の製造方法が開示されているが、
親水性ポリマーの溶出を低減させる方法の記載はない。
また、特開昭63−97205号、同63−97634
号、特開平4−300636号には、上記方法で製造さ
れたポリスルホン系分離膜を放射線処理および/または
熱処理を施すことによって親水性ポリマーを不溶化し、
親水性ポリマーの溶出を低減させる方法が開示されてい
る。しかし、この架橋により親水性ポリマーが不溶化す
るためか、血液適合性が悪くなる。
【0006】特開平6−165926号では、ポリグリ
コール類とビニルピロリドン系ポリマーを含有するポリ
スルホン系中空糸膜を水洗、熱水洗処理、該ポリスルホ
ン系ポリマーに対して貧溶媒作用を有する溶液での処理
を行ない、中空繊維膜を製造する方法が開示されてい
る。しかし、この貧溶媒作用を有する溶剤での処理は9
0℃で行われており、抽出除去が十分ではない。
コール類とビニルピロリドン系ポリマーを含有するポリ
スルホン系中空糸膜を水洗、熱水洗処理、該ポリスルホ
ン系ポリマーに対して貧溶媒作用を有する溶液での処理
を行ない、中空繊維膜を製造する方法が開示されてい
る。しかし、この貧溶媒作用を有する溶剤での処理は9
0℃で行われており、抽出除去が十分ではない。
【0007】紡糸ドラフトに関しては、特公平5−54
373号に疎水性ポリマー、親水性ポリマーおよびそれ
らの共通溶媒からなる低粘度の原液を紡糸して製造され
た、親水性ポリマーを1〜10重量%含有し、かつ、3
〜10%の吸水能力を有する血液処理用の中空繊維の製
法が開示されており、この中で、紡糸組成物の紡糸口金
から出る速度および生成された繊維の引き取り速度が同
じこと、すなわち、紡糸ドラフト率が1であることが好
ましいとある。しかし、実際にドラフト率が1の場合、
紡速をあげることが難しい。紡速を上げるために原液の
吐出量を上げると、紡糸口金の圧損が大きくなること、
紡糸原液の吐出線速度が増大し、紡糸原液の吐出むらが
生じ易くなり、紡糸が不安定になること、および膜構造
が乱れることなどの問題が起こる。また、特開平6−1
65926号には、極端にノズルドラフトを大きくした
り、小さくすると構造が不安定になるので、ノズルドラ
フトは通常2〜5の範囲に設定される、とあるが、ドラ
フト率が2を越えると中空糸内表面が引き裂かれた構造
となり、有用蛋白であるアルブミンがリークしやすくな
るなどの問題点が指摘される。
373号に疎水性ポリマー、親水性ポリマーおよびそれ
らの共通溶媒からなる低粘度の原液を紡糸して製造され
た、親水性ポリマーを1〜10重量%含有し、かつ、3
〜10%の吸水能力を有する血液処理用の中空繊維の製
法が開示されており、この中で、紡糸組成物の紡糸口金
から出る速度および生成された繊維の引き取り速度が同
じこと、すなわち、紡糸ドラフト率が1であることが好
ましいとある。しかし、実際にドラフト率が1の場合、
紡速をあげることが難しい。紡速を上げるために原液の
吐出量を上げると、紡糸口金の圧損が大きくなること、
紡糸原液の吐出線速度が増大し、紡糸原液の吐出むらが
生じ易くなり、紡糸が不安定になること、および膜構造
が乱れることなどの問題が起こる。また、特開平6−1
65926号には、極端にノズルドラフトを大きくした
り、小さくすると構造が不安定になるので、ノズルドラ
フトは通常2〜5の範囲に設定される、とあるが、ドラ
フト率が2を越えると中空糸内表面が引き裂かれた構造
となり、有用蛋白であるアルブミンがリークしやすくな
るなどの問題点が指摘される。
【0008】近年、透析合併症の原因として、β2 −ミ
クログロブリン(β2 −MG)等の低分子蛋白が挙げら
れ、これらを血液から効率よく除去できる高性能な透析
膜が望まれている。上記した従来の技術では、分画性に
対する十分な検討がなされておらず、必ずしも満足いく
ものではない。すなわち、低分子蛋白の除去を良くしよ
うと膜の透過性能を上げると、アルブミンなどの有用蛋
白のリークが問題となるからである。
クログロブリン(β2 −MG)等の低分子蛋白が挙げら
れ、これらを血液から効率よく除去できる高性能な透析
膜が望まれている。上記した従来の技術では、分画性に
対する十分な検討がなされておらず、必ずしも満足いく
ものではない。すなわち、低分子蛋白の除去を良くしよ
うと膜の透過性能を上げると、アルブミンなどの有用蛋
白のリークが問題となるからである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
問題点を解消し、血液適合性を改良し、中空糸膜の内表
面側へのポリビニルピロリドンの溶出が極めて少なく、
しかも、膜の分離特性を改良したポリスルホン系血液浄
化膜およびその製造方法を提供することを目的とする。
問題点を解消し、血液適合性を改良し、中空糸膜の内表
面側へのポリビニルピロリドンの溶出が極めて少なく、
しかも、膜の分離特性を改良したポリスルホン系血液浄
化膜およびその製造方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を達成すべく鋭意検討した結果、ポリビニルピロリドン
(以下、PVPという)を含有する中空糸状ポリスルホ
ン系中空糸型血液浄化膜において、PVPの一部を水に
不溶な状態とし、かつ、中空糸膜内表面のPVP濃度を
適切にすることにより、内表面からのPVPの溶出が少
なく、血液適合性に優れ、しかも、清浄な中空糸膜を提
供できることを見い出した。また、適切な溶剤でPVP
を抽出することにより中空糸膜を洗浄し、内表面からの
PVPの溶出がさらに少ない、清浄な中空糸膜を提供で
きることを見い出した。さらに、適切な粘度を有する紡
糸原液から、適切な紡糸ドラフト率で紡糸することによ
り、膜中で実質的に溶質分子をふるい分ける効果を持つ
選択分離層の厚さを適切に制御できるとともに、中空糸
膜内表面に引き裂き構造がなく、不要物質の除去、有用
物質の回収を効率良く行うことのできる分画性のシャー
プなポリスルホン系血液浄化膜を提供できることを見い
出した。
を達成すべく鋭意検討した結果、ポリビニルピロリドン
(以下、PVPという)を含有する中空糸状ポリスルホ
ン系中空糸型血液浄化膜において、PVPの一部を水に
不溶な状態とし、かつ、中空糸膜内表面のPVP濃度を
適切にすることにより、内表面からのPVPの溶出が少
なく、血液適合性に優れ、しかも、清浄な中空糸膜を提
供できることを見い出した。また、適切な溶剤でPVP
を抽出することにより中空糸膜を洗浄し、内表面からの
PVPの溶出がさらに少ない、清浄な中空糸膜を提供で
きることを見い出した。さらに、適切な粘度を有する紡
糸原液から、適切な紡糸ドラフト率で紡糸することによ
り、膜中で実質的に溶質分子をふるい分ける効果を持つ
選択分離層の厚さを適切に制御できるとともに、中空糸
膜内表面に引き裂き構造がなく、不要物質の除去、有用
物質の回収を効率良く行うことのできる分画性のシャー
プなポリスルホン系血液浄化膜を提供できることを見い
出した。
【0011】すなわち、本発明は、実質的に分離機能を
有する選択分離層が中空糸膜内表面側に存在し、かつ、
ポリビニルピロリドンを含有するポリスルホン系中空糸
型血液浄化膜において、ポリビニルピロリドンが1ない
し10重量%含有されており、該ポリビニルピロリドン
の5ないし50%が水に可溶性であり、かつ、内表面の
ポリビニルピロリドンの濃度が30%から45%の範囲
にあることを特徴とするポリスルホン系血液浄化膜であ
る。
有する選択分離層が中空糸膜内表面側に存在し、かつ、
ポリビニルピロリドンを含有するポリスルホン系中空糸
型血液浄化膜において、ポリビニルピロリドンが1ない
し10重量%含有されており、該ポリビニルピロリドン
の5ないし50%が水に可溶性であり、かつ、内表面の
ポリビニルピロリドンの濃度が30%から45%の範囲
にあることを特徴とするポリスルホン系血液浄化膜であ
る。
【0012】本発明はまた、ポリスルホン系ポリマーを
15〜20重量%含有し、かつ、ポリスルホン系ポリマ
ーに対するポリビニルピロリドンの重量比率が0.25
〜0.5であるポリマー溶液を用いて中空糸膜を紡糸し
た後、物理化学的な方法により該中空糸膜中のポリビニ
ルピロリドンの一部を不溶化させることを特徴とするポ
リスルホン系中空糸型血液浄化膜の製造方法である。
15〜20重量%含有し、かつ、ポリスルホン系ポリマ
ーに対するポリビニルピロリドンの重量比率が0.25
〜0.5であるポリマー溶液を用いて中空糸膜を紡糸し
た後、物理化学的な方法により該中空糸膜中のポリビニ
ルピロリドンの一部を不溶化させることを特徴とするポ
リスルホン系中空糸型血液浄化膜の製造方法である。
【0013】本発明はさらに、紡糸後の中空糸膜を、ポ
リスルホン系ポリマーの良溶媒と貧溶媒の混合溶剤であ
ってポリビニルピロリドンを溶解する溶剤またはアルコ
ール系溶剤でポリビニルピロリドンを抽出して洗浄する
ことを特徴とするポリスルホン系血液浄化膜の製造方
法、および、ポリスルホン系ポリマーおよびポリビニル
ピロリドンをこれらの共通溶剤に溶解した粘度が150
0〜6000mPa・秒の紡糸原液を、ドラフト率1.
1〜1.9、吐出線速度90m/min以下で紡糸する
ことを特徴とするポリスルホン系中空糸型血液浄化膜の
製造方法である。以下に本発明を詳細に説明する。
リスルホン系ポリマーの良溶媒と貧溶媒の混合溶剤であ
ってポリビニルピロリドンを溶解する溶剤またはアルコ
ール系溶剤でポリビニルピロリドンを抽出して洗浄する
ことを特徴とするポリスルホン系血液浄化膜の製造方
法、および、ポリスルホン系ポリマーおよびポリビニル
ピロリドンをこれらの共通溶剤に溶解した粘度が150
0〜6000mPa・秒の紡糸原液を、ドラフト率1.
1〜1.9、吐出線速度90m/min以下で紡糸する
ことを特徴とするポリスルホン系中空糸型血液浄化膜の
製造方法である。以下に本発明を詳細に説明する。
【0014】本発明で言うポリスルホン系ポリマーと
は、スルホン結合を有する高分子結合物の総称であり特
に限定されるものでないが、例を挙げると
は、スルホン結合を有する高分子結合物の総称であり特
に限定されるものでないが、例を挙げると
【化1】
【化2】 に示される繰り返し単位をもつポリスルホン系ポリマー
樹脂が広く市販されており、入手も容易なため好ましく
用いられる。前者の構造を持つポリスルホン樹脂は、ア
モコ・パフォーマンス・プロダクツ社より「ユーデル」
の商標名で、また、ビー・エー・エス・エフ社より「ウ
ルトラゾーン」の商標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。
樹脂が広く市販されており、入手も容易なため好ましく
用いられる。前者の構造を持つポリスルホン樹脂は、ア
モコ・パフォーマンス・プロダクツ社より「ユーデル」
の商標名で、また、ビー・エー・エス・エフ社より「ウ
ルトラゾーン」の商標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。
【0015】また、本発明のPVPは、N−ビニルピロ
リドンをビニル重合させた水溶性の高分子化合物であ
り、アイ・エス・ピー社より「プラスドン」の商標名
で、また、ビー・エー・エス・エフ社より「コリドン」
の商標名で市販されており、それぞれいくつかの分子量
のポリビニルピロリドンがある。中空糸膜中のPVP含
有量が低いと、血液に接触する中空糸膜内表面のPVP
濃度が上がらず膜の親水性が悪くなるため、血液と接触
した際、血液凝固が起こり易くなる。また、後述するよ
うに、中空糸膜中のPVP含有量を大きくするには、紡
糸に使用するポリマー溶液中のPVP濃度を高くすれば
よいが、ポリマー溶液の粘度も上がり紡糸が不能とな
る。このため、本発明では中空糸膜中にPVPは1〜1
0重量%の範囲で中空糸膜に含有される。好ましくは
2.5〜8重量%の範囲である。
リドンをビニル重合させた水溶性の高分子化合物であ
り、アイ・エス・ピー社より「プラスドン」の商標名
で、また、ビー・エー・エス・エフ社より「コリドン」
の商標名で市販されており、それぞれいくつかの分子量
のポリビニルピロリドンがある。中空糸膜中のPVP含
有量が低いと、血液に接触する中空糸膜内表面のPVP
濃度が上がらず膜の親水性が悪くなるため、血液と接触
した際、血液凝固が起こり易くなる。また、後述するよ
うに、中空糸膜中のPVP含有量を大きくするには、紡
糸に使用するポリマー溶液中のPVP濃度を高くすれば
よいが、ポリマー溶液の粘度も上がり紡糸が不能とな
る。このため、本発明では中空糸膜中にPVPは1〜1
0重量%の範囲で中空糸膜に含有される。好ましくは
2.5〜8重量%の範囲である。
【0016】中空糸膜中のPVP含有量は、窒素および
イオウの元素分析値により容易に算出できる。また、中
空糸膜を熱分解ガスクロマトグラフィーで分析し、PV
P由来のピークを解析することによっても容易に求める
ことができる。PVPは水に溶けやすいポリマーであ
り、中空糸膜から水や血液に容易に溶出する。含有され
るPVPをすべて不溶化すると、中空糸膜からの溶出は
完全になくなるが、膜表面の親水化効果も弱くなる。こ
のため本発明では、PVPの一部を架橋により不溶化さ
せ、水に可溶性のPVPは、中空糸膜に含有される全量
の5ないし50%である。この範囲にあると中空糸膜か
らの溶出も抑えられ、膜表面の親水化効果も維持され
る。
イオウの元素分析値により容易に算出できる。また、中
空糸膜を熱分解ガスクロマトグラフィーで分析し、PV
P由来のピークを解析することによっても容易に求める
ことができる。PVPは水に溶けやすいポリマーであ
り、中空糸膜から水や血液に容易に溶出する。含有され
るPVPをすべて不溶化すると、中空糸膜からの溶出は
完全になくなるが、膜表面の親水化効果も弱くなる。こ
のため本発明では、PVPの一部を架橋により不溶化さ
せ、水に可溶性のPVPは、中空糸膜に含有される全量
の5ないし50%である。この範囲にあると中空糸膜か
らの溶出も抑えられ、膜表面の親水化効果も維持され
る。
【0017】水に可溶性のPVP量は、架橋によって不
溶化していない膜中のPVP量であって、次のようにし
て求められる。すなわち、中空糸膜をN−メチル−2−
ピロリドンで完全に溶解させる。次いで、このポリマー
溶液に水を添加してポリスルホン系ポリマーを沈殿させ
る。静置後、得られる上清液中のPVP量を液体クロマ
トグラフィーで定量する。中空糸膜の血液適合性に重要
な因子は、膜表面の親水性であり、PVPを含有するポ
リスルホン系中空糸膜では、膜内表面のPVP濃度が重
要である。表面PVP濃度が低すぎると膜表面が疎水性
を示し、血漿蛋白が吸着しやすく、血液の凝固も起こり
やすい。すなわち、血液適合性が不良となる。逆に表面
PVP濃度が高すぎると、PVPの血液等への溶出量が
増加し、本発明の目的や用途にとって好ましくない結果
を与える。したがって、本発明での膜内表面PVPの濃
度は、30%〜45%の範囲であり、好ましくは33%
〜40%である。
溶化していない膜中のPVP量であって、次のようにし
て求められる。すなわち、中空糸膜をN−メチル−2−
ピロリドンで完全に溶解させる。次いで、このポリマー
溶液に水を添加してポリスルホン系ポリマーを沈殿させ
る。静置後、得られる上清液中のPVP量を液体クロマ
トグラフィーで定量する。中空糸膜の血液適合性に重要
な因子は、膜表面の親水性であり、PVPを含有するポ
リスルホン系中空糸膜では、膜内表面のPVP濃度が重
要である。表面PVP濃度が低すぎると膜表面が疎水性
を示し、血漿蛋白が吸着しやすく、血液の凝固も起こり
やすい。すなわち、血液適合性が不良となる。逆に表面
PVP濃度が高すぎると、PVPの血液等への溶出量が
増加し、本発明の目的や用途にとって好ましくない結果
を与える。したがって、本発明での膜内表面PVPの濃
度は、30%〜45%の範囲であり、好ましくは33%
〜40%である。
【0018】中空糸膜内表面のPVP濃度は、X線光電
子分光(ESCA)によって決定される。すなわち、中
空糸膜内表面のESCAの測定は、試料を両面テープ上
に並べた後、カッターで繊維軸方向に切開し、中空糸膜
の内側が表になるように押し広げたものを並べて試料と
し、通常の方法で測定する。すなわち、C1s、O1
s、N1s、S2pスペクトルの面積強度より、装置付
属の相対感度係数を用いて窒素の表面濃度(A)とイオ
ウの表面濃度(B)を求め、 表面PVP濃度=A×100/(A×111+B×44
2) より表面PVP濃度を算出する。
子分光(ESCA)によって決定される。すなわち、中
空糸膜内表面のESCAの測定は、試料を両面テープ上
に並べた後、カッターで繊維軸方向に切開し、中空糸膜
の内側が表になるように押し広げたものを並べて試料と
し、通常の方法で測定する。すなわち、C1s、O1
s、N1s、S2pスペクトルの面積強度より、装置付
属の相対感度係数を用いて窒素の表面濃度(A)とイオ
ウの表面濃度(B)を求め、 表面PVP濃度=A×100/(A×111+B×44
2) より表面PVP濃度を算出する。
【0019】本発明では、中空糸膜からのPVPの溶出
は、中空糸膜内面を40%エタノール水溶液で循環抽出
したときの溶出量で評価される。具体的には、中空糸膜
をモジュールに組み込み、血液側に40%エタノール水
溶液を37℃で4時間循環して、抽出されるPVP量を
測定することにより評価される。抽出媒体として、37
℃の血液が適切であるが、溶出する親水性高分子が微量
すぎ、また、妨害物質が多いため、抽出されるPVPの
定量が難しい。また、抽出媒体としては、水も抽出力が
弱く、抽出されるPVPの定量が難しい。40%エタノ
ール水溶液が、抽出媒体として適切である。
は、中空糸膜内面を40%エタノール水溶液で循環抽出
したときの溶出量で評価される。具体的には、中空糸膜
をモジュールに組み込み、血液側に40%エタノール水
溶液を37℃で4時間循環して、抽出されるPVP量を
測定することにより評価される。抽出媒体として、37
℃の血液が適切であるが、溶出する親水性高分子が微量
すぎ、また、妨害物質が多いため、抽出されるPVPの
定量が難しい。また、抽出媒体としては、水も抽出力が
弱く、抽出されるPVPの定量が難しい。40%エタノ
ール水溶液が、抽出媒体として適切である。
【0020】本発明では、上述のようにPVPの一部を
架橋により不溶化させ、中空糸膜からの溶出が抑制され
る。さらに、本発明では、中空糸膜からのPVPの溶出
が抑制され、中空糸膜内側を40%アルコール水溶液で
循環抽出した時のポリビニルピロリドンの溶出量が、膜
面積1m2 当たり0.5mg以下であることがより好ま
しい。このような中空糸膜は、以下のようにして得るこ
とができる。
架橋により不溶化させ、中空糸膜からの溶出が抑制され
る。さらに、本発明では、中空糸膜からのPVPの溶出
が抑制され、中空糸膜内側を40%アルコール水溶液で
循環抽出した時のポリビニルピロリドンの溶出量が、膜
面積1m2 当たり0.5mg以下であることがより好ま
しい。このような中空糸膜は、以下のようにして得るこ
とができる。
【0021】本発明のポリスルホン系中空糸型血液浄化
膜は、後述する乾湿式紡糸法により製膜される。紡糸直
後の膜には、(a)ポリスルホン系ポリマー粒子間に存
在し水洗や熱水洗の処理で容易に除去されるPVP、
(b)ポリスルホン系ポリマー粒子に弱く食い込んでい
て水洗や熱水洗の処理では除去し難いが溶出可能なPV
P、および(c)ポリスルホン系ポリマー粒子に食い込
んでいて抽出除去されないPVPが存在していると推定
される。従来の技術では、(a)タイプのPVPを洗浄
除去できたとしても、(b)タイプのPVPの除去が十
分でなく、このために使用中での膜からの不溶化してい
ないPVPが徐々に溶出してくると考えられる。本発明
では、膜からのPVPの溶出を減少させるため、(b)
タイプのPVPをできるだけ洗浄除去する方法を提案す
る。
膜は、後述する乾湿式紡糸法により製膜される。紡糸直
後の膜には、(a)ポリスルホン系ポリマー粒子間に存
在し水洗や熱水洗の処理で容易に除去されるPVP、
(b)ポリスルホン系ポリマー粒子に弱く食い込んでい
て水洗や熱水洗の処理では除去し難いが溶出可能なPV
P、および(c)ポリスルホン系ポリマー粒子に食い込
んでいて抽出除去されないPVPが存在していると推定
される。従来の技術では、(a)タイプのPVPを洗浄
除去できたとしても、(b)タイプのPVPの除去が十
分でなく、このために使用中での膜からの不溶化してい
ないPVPが徐々に溶出してくると考えられる。本発明
では、膜からのPVPの溶出を減少させるため、(b)
タイプのPVPをできるだけ洗浄除去する方法を提案す
る。
【0022】本発明の洗浄除去の第1の方法は、製膜し
たポリスルホン系中空糸膜をポリスルホン系ポリマーの
良溶媒と貧溶媒の混合溶媒で洗浄する方法である。当然
のこととして、この混合溶剤は、ポリスルホン系ポリマ
ーを溶解させない範囲に、その混合比が設定されたもの
であり、かつ、不溶化していないPVPを溶解させるも
のである。このような混合溶媒では、ポリスルホン系ポ
リマー粒子に膨潤作用を引き起こし、膜表層のポリスル
ホン系ポリマーを軟化させ、PVPの流動拡散性を向上
すること等により、ポリスルホン系ポリマー粒子および
緻密層内部からPVPを引き抜くことで膜内を清浄化で
き、その結果、溶出を高度に低減できるものと考えられ
る。
たポリスルホン系中空糸膜をポリスルホン系ポリマーの
良溶媒と貧溶媒の混合溶媒で洗浄する方法である。当然
のこととして、この混合溶剤は、ポリスルホン系ポリマ
ーを溶解させない範囲に、その混合比が設定されたもの
であり、かつ、不溶化していないPVPを溶解させるも
のである。このような混合溶媒では、ポリスルホン系ポ
リマー粒子に膨潤作用を引き起こし、膜表層のポリスル
ホン系ポリマーを軟化させ、PVPの流動拡散性を向上
すること等により、ポリスルホン系ポリマー粒子および
緻密層内部からPVPを引き抜くことで膜内を清浄化で
き、その結果、溶出を高度に低減できるものと考えられ
る。
【0023】第1の方法で用いられるポリスルホン系ポ
リマーの良溶媒としては、ジメチルアセトアミド(以
下、DMACという)、N−メチル−2−ピロリドン、
ジメチルスルホキシド(以下、DMSOという)、ジメ
チルホルムアミド等が例示でき、単独または混合して用
いられる。中でもDMAC、および/またはDMSOが
好ましく用いられる。また、ポリスルホン系ポリマーの
貧溶媒としては、水、イソプロピルアルコール、エタノ
ール、プロピルプロピレングリコール、テトラエチレン
グリコール等が例示できるが、中でも水が好ましく用い
られる。このポリスルホン系ポリマーの良溶媒と貧溶媒
の混合比は、溶媒の種類あるいは処理温度により条件が
異なってくるため一概には決められないが、ポリスルホ
ン系ポリマーの良溶媒を30〜95重量%として使用す
るのが好ましい。例えば、30〜60重量%のDMAC
水溶液、30〜60重量%のN−メチルピロリドン水溶
液、50〜95重量%のDMSO水溶液などが用いられ
る。また、ポリスルホン系ポリマーの良溶媒やポリスル
ホン系ポリマーの貧溶媒は単独で使用する必要はなく、
2種あるいはそれ以上の良溶媒や貧溶媒のそれぞれ混合
物の混合溶液でもかまわない。処理温度は、任意の温度
でかまわないが、ポリスルホン系ポリマーの良溶媒の水
溶液を用いる場合には、水の沸点以下が操作上望まれ、
10〜98℃が好ましい範囲であり、30〜98℃がさ
らに好ましく、50〜95℃が望ましい。
リマーの良溶媒としては、ジメチルアセトアミド(以
下、DMACという)、N−メチル−2−ピロリドン、
ジメチルスルホキシド(以下、DMSOという)、ジメ
チルホルムアミド等が例示でき、単独または混合して用
いられる。中でもDMAC、および/またはDMSOが
好ましく用いられる。また、ポリスルホン系ポリマーの
貧溶媒としては、水、イソプロピルアルコール、エタノ
ール、プロピルプロピレングリコール、テトラエチレン
グリコール等が例示できるが、中でも水が好ましく用い
られる。このポリスルホン系ポリマーの良溶媒と貧溶媒
の混合比は、溶媒の種類あるいは処理温度により条件が
異なってくるため一概には決められないが、ポリスルホ
ン系ポリマーの良溶媒を30〜95重量%として使用す
るのが好ましい。例えば、30〜60重量%のDMAC
水溶液、30〜60重量%のN−メチルピロリドン水溶
液、50〜95重量%のDMSO水溶液などが用いられ
る。また、ポリスルホン系ポリマーの良溶媒やポリスル
ホン系ポリマーの貧溶媒は単独で使用する必要はなく、
2種あるいはそれ以上の良溶媒や貧溶媒のそれぞれ混合
物の混合溶液でもかまわない。処理温度は、任意の温度
でかまわないが、ポリスルホン系ポリマーの良溶媒の水
溶液を用いる場合には、水の沸点以下が操作上望まれ、
10〜98℃が好ましい範囲であり、30〜98℃がさ
らに好ましく、50〜95℃が望ましい。
【0024】本発明の洗浄除去の第2の方法は、製膜し
たポリスルホン系中空糸膜を高温のアルコール系溶剤で
洗浄する方法である。膜を構成するポリスルホン系ポリ
マー粒子が膨潤し、弱く組み込まれたPVPが遊離しや
すくなるとともに、PVPの拡散速度が大きくなる。こ
のために、水洗や熱水洗の処理では除去し難いPVPが
洗浄除去されると推定される。したがって、処理温度が
低いと洗浄除去が不十分となり、高い方が望まれるが、
高すぎると膜構造の変化が起こって膜性能が変動する。
このため、本発明では130〜160℃での洗浄処理が
望まれる。好ましくは135〜155℃であり、さらに
好ましくは140〜150℃である。
たポリスルホン系中空糸膜を高温のアルコール系溶剤で
洗浄する方法である。膜を構成するポリスルホン系ポリ
マー粒子が膨潤し、弱く組み込まれたPVPが遊離しや
すくなるとともに、PVPの拡散速度が大きくなる。こ
のために、水洗や熱水洗の処理では除去し難いPVPが
洗浄除去されると推定される。したがって、処理温度が
低いと洗浄除去が不十分となり、高い方が望まれるが、
高すぎると膜構造の変化が起こって膜性能が変動する。
このため、本発明では130〜160℃での洗浄処理が
望まれる。好ましくは135〜155℃であり、さらに
好ましくは140〜150℃である。
【0025】本発明で使用できるアルコール系溶剤は、
PVPの良溶媒であって、ポリスルホン系ポリマーに対
して膨潤作用を有するものすべてがあげられるが、操作
および装置の簡便性から、130℃以上の沸点あるいは
分解点を有するアルコール系溶剤が好ましい。中でもグ
リセリンが好ましく用いられる。アルコール系溶剤の水
分率は、少ない方が好ましく、5%以下が推奨でき、1
%以下が好ましく、0.5%以下がさらに好ましい。第
1の方法と第2の方法ともに、製膜したポリスルホン系
中空糸膜として、あらかじめ水洗または熱水洗の工程を
通して、除去されやすいPVPと紡糸原液の溶媒を除去
したものを用いる必要はない。紡糸原液の溶媒が残留し
ていても、膜が膨張した状態にある方が、PVPの洗浄
除去には効果的であることも推測される。
PVPの良溶媒であって、ポリスルホン系ポリマーに対
して膨潤作用を有するものすべてがあげられるが、操作
および装置の簡便性から、130℃以上の沸点あるいは
分解点を有するアルコール系溶剤が好ましい。中でもグ
リセリンが好ましく用いられる。アルコール系溶剤の水
分率は、少ない方が好ましく、5%以下が推奨でき、1
%以下が好ましく、0.5%以下がさらに好ましい。第
1の方法と第2の方法ともに、製膜したポリスルホン系
中空糸膜として、あらかじめ水洗または熱水洗の工程を
通して、除去されやすいPVPと紡糸原液の溶媒を除去
したものを用いる必要はない。紡糸原液の溶媒が残留し
ていても、膜が膨張した状態にある方が、PVPの洗浄
除去には効果的であることも推測される。
【0026】また、第1の方法と第2の方法ともに、処
理方法として下記の方法が例示できる。(1)洗浄液を
浸漬させた状態で該膜を任意の温度に加熱させる。
(2)設定温度に調整した洗浄液に膜を浸漬させる。
(3)設定温度に調整した洗浄液を膜にシャワーする。
(4)設定温度に調整した洗浄液中に膜を走行させる。
いずれの方法でも可能であり、要は製膜したポリスルホ
ン系中空糸膜が設定温度に調整された洗浄液に十分接触
すればよい。処理時間は、処理方法によって異なり、バ
ッチ操作となる(1)〜(3)の方法では、10分以上
が好ましく、30分以上がさらに好ましい。また、連続
操作となる(4)においては、滞留時間が15秒以上で
あることが必要で、20秒以上がさらに好ましい。当然
のこととして、処理後に用いられた溶剤を水洗および/
または熱水洗等によって洗浄除去することが好ましい。
理方法として下記の方法が例示できる。(1)洗浄液を
浸漬させた状態で該膜を任意の温度に加熱させる。
(2)設定温度に調整した洗浄液に膜を浸漬させる。
(3)設定温度に調整した洗浄液を膜にシャワーする。
(4)設定温度に調整した洗浄液中に膜を走行させる。
いずれの方法でも可能であり、要は製膜したポリスルホ
ン系中空糸膜が設定温度に調整された洗浄液に十分接触
すればよい。処理時間は、処理方法によって異なり、バ
ッチ操作となる(1)〜(3)の方法では、10分以上
が好ましく、30分以上がさらに好ましい。また、連続
操作となる(4)においては、滞留時間が15秒以上で
あることが必要で、20秒以上がさらに好ましい。当然
のこととして、処理後に用いられた溶剤を水洗および/
または熱水洗等によって洗浄除去することが好ましい。
【0027】本発明のポリスルホン系中空糸型血液浄化
膜の内表面を走査型電子顕微鏡で観察すると、繊維状の
ポリスルホン系ポリマー(フィブリル)が中空糸繊維軸
方向に並んで集合している構造を形成しており、フィブ
リル間に所々間隙がある。後述するように、製膜の条件
によって、このフィブリル間が引き裂かれてその間隙が
大きくなる。このような内表面を有する中空糸膜では、
表面の平滑性が失われて血液適合性が悪くなるととも
に、溶質分子の除去性にも悪く影響を与える。このた
め、本発明の中空糸膜では、中空糸膜内表面に0.8μ
m以上の引き裂かれた間隙を有さないことが望まれる。
膜の内表面を走査型電子顕微鏡で観察すると、繊維状の
ポリスルホン系ポリマー(フィブリル)が中空糸繊維軸
方向に並んで集合している構造を形成しており、フィブ
リル間に所々間隙がある。後述するように、製膜の条件
によって、このフィブリル間が引き裂かれてその間隙が
大きくなる。このような内表面を有する中空糸膜では、
表面の平滑性が失われて血液適合性が悪くなるととも
に、溶質分子の除去性にも悪く影響を与える。このた
め、本発明の中空糸膜では、中空糸膜内表面に0.8μ
m以上の引き裂かれた間隙を有さないことが望まれる。
【0028】溶質分子のふるい分けは、溶質分子の大き
さと膜の孔の大きさによって決められる。すなわち、膜
の孔径よりも小さい溶質分子は、膜を透過できるが、膜
の孔径よりも大きな溶質分子は透過できない。この原理
によって、溶質分子のふるい分けが起きるわけである
が、膜構造が不均一な膜の場合、膜断面方向で孔径が小
さくなったところ、すなわち、本発明でいう選択分離層
でふるい分けが起こる。一般に、ポリマー部分の緻密な
構造のところで膜孔径は小さく、したがって、本発明で
いう選択分離層は、膜断面の透過型電子顕微鏡像から判
読できる。すなわち、膜断面の透過型電子顕微鏡の像を
一定の幅で区切り、画像解析を行い、ポリマー部分が占
める割合(組織率)を求める。この操作を中空糸膜内側
から中空糸膜外側に向けて行うと、中空糸膜断面方向で
の組織率の分布が判明する。後述するように、膜内には
孔径分布があるが、それを考慮し、本発明では、選択分
離層を画像解析の幅を0.5〜1.0μmとして画像解
析したとき、組織率の最も高かった値から、30%以内
の範囲にある部分と定義し、その厚みを測定した。
さと膜の孔の大きさによって決められる。すなわち、膜
の孔径よりも小さい溶質分子は、膜を透過できるが、膜
の孔径よりも大きな溶質分子は透過できない。この原理
によって、溶質分子のふるい分けが起きるわけである
が、膜構造が不均一な膜の場合、膜断面方向で孔径が小
さくなったところ、すなわち、本発明でいう選択分離層
でふるい分けが起こる。一般に、ポリマー部分の緻密な
構造のところで膜孔径は小さく、したがって、本発明で
いう選択分離層は、膜断面の透過型電子顕微鏡像から判
読できる。すなわち、膜断面の透過型電子顕微鏡の像を
一定の幅で区切り、画像解析を行い、ポリマー部分が占
める割合(組織率)を求める。この操作を中空糸膜内側
から中空糸膜外側に向けて行うと、中空糸膜断面方向で
の組織率の分布が判明する。後述するように、膜内には
孔径分布があるが、それを考慮し、本発明では、選択分
離層を画像解析の幅を0.5〜1.0μmとして画像解
析したとき、組織率の最も高かった値から、30%以内
の範囲にある部分と定義し、その厚みを測定した。
【0029】膜の分画特性は多層構造モデルで説明され
る。すなわち、膜面に対して平行に(したがって、膜断
面に対して垂直に)膜をスライスした多数の層が積層し
た構造を想定する。溶質分子は、この層毎にふるい分け
られ、膜全体では多段濾過が行われていると考える。層
毎に平均孔径は異なっているが、一つの層を取り上げる
と、その層内の孔径には分布があるため、平均孔径が最
小の層だけが溶質のふるい分ける効果があるのではな
く、平均孔径が若干大きくなった層も、通り抜けてきた
大きな溶質分子を捕捉することができる。言い換える
と、平均孔径が小さな層で孔径の大きなところをすり抜
けてきた溶質分子が、平均孔径がやや大きくなったが溶
質分子よりもサイズの小さな孔で十分に捕捉される。し
たがって、選択分離層としては、平均孔径が最小な層か
ら若干大きくなった層までが有効である。
る。すなわち、膜面に対して平行に(したがって、膜断
面に対して垂直に)膜をスライスした多数の層が積層し
た構造を想定する。溶質分子は、この層毎にふるい分け
られ、膜全体では多段濾過が行われていると考える。層
毎に平均孔径は異なっているが、一つの層を取り上げる
と、その層内の孔径には分布があるため、平均孔径が最
小の層だけが溶質のふるい分ける効果があるのではな
く、平均孔径が若干大きくなった層も、通り抜けてきた
大きな溶質分子を捕捉することができる。言い換える
と、平均孔径が小さな層で孔径の大きなところをすり抜
けてきた溶質分子が、平均孔径がやや大きくなったが溶
質分子よりもサイズの小さな孔で十分に捕捉される。し
たがって、選択分離層としては、平均孔径が最小な層か
ら若干大きくなった層までが有効である。
【0030】分画特性のシャープさには、選択分離層の
厚みが重要である。選択分離層が薄い場合は、平均孔径
を少し上げて除去物質の透過性を良くしようとすると、
有用な血漿蛋白であるアルブミンが透過しやすくなる。
選択分離層内には孔径の分布があり、平均孔径をあげる
と、それに応じてアルブミンが透過できる孔も多くなる
ためと推測される。選択分離層が薄い場合は、一旦孔径
の大きな部分からリークしたアルブミンを捕捉する別な
選択分離層がないため、そのまま膜を透過することにな
る。また、紡糸条件の僅かな変動等の影響で選択分離層
に構造欠陥が生じた場合にも、特に高分子量物質のリー
クが顕著になる。一方、選択分離層が厚い場合は、膜構
造を比較的ルーズにしても、その厚さが厚ければアルブ
ミンのリークは少なく、すなわち、分子量分画特性がシ
ャープになる。これは、膜の選択分離層が厚いために、
一つの層でアルブミンが透過しても、選択分離層のどこ
かの層で捕捉され、結果的に膜を透過する確率が低くな
るためである。しかし、選択分離層が厚すぎると透過抵
抗が大きくなりすぎるため、本発明では、2μm〜15
μmであることが必要であり、さらに好ましくは3μm
〜12μmであり、5μm〜10μmがより望ましい。
厚みが重要である。選択分離層が薄い場合は、平均孔径
を少し上げて除去物質の透過性を良くしようとすると、
有用な血漿蛋白であるアルブミンが透過しやすくなる。
選択分離層内には孔径の分布があり、平均孔径をあげる
と、それに応じてアルブミンが透過できる孔も多くなる
ためと推測される。選択分離層が薄い場合は、一旦孔径
の大きな部分からリークしたアルブミンを捕捉する別な
選択分離層がないため、そのまま膜を透過することにな
る。また、紡糸条件の僅かな変動等の影響で選択分離層
に構造欠陥が生じた場合にも、特に高分子量物質のリー
クが顕著になる。一方、選択分離層が厚い場合は、膜構
造を比較的ルーズにしても、その厚さが厚ければアルブ
ミンのリークは少なく、すなわち、分子量分画特性がシ
ャープになる。これは、膜の選択分離層が厚いために、
一つの層でアルブミンが透過しても、選択分離層のどこ
かの層で捕捉され、結果的に膜を透過する確率が低くな
るためである。しかし、選択分離層が厚すぎると透過抵
抗が大きくなりすぎるため、本発明では、2μm〜15
μmであることが必要であり、さらに好ましくは3μm
〜12μmであり、5μm〜10μmがより望ましい。
【0031】選択分離層の位置は、中空糸膜内側にあっ
ても、断面中心部にあっても、あるいは中空糸膜内側と
中空糸膜外側の両方にあっても、ふるい分け効果にはい
ずれでもよいが、一般に、中空糸膜内側に血液が流され
るので、膜内孔の詰まりの原因となる血液中の蛋白の膜
への浸入を防止するため、本発明では、選択分離層が中
空糸膜内側にあることが好ましい。
ても、断面中心部にあっても、あるいは中空糸膜内側と
中空糸膜外側の両方にあっても、ふるい分け効果にはい
ずれでもよいが、一般に、中空糸膜内側に血液が流され
るので、膜内孔の詰まりの原因となる血液中の蛋白の膜
への浸入を防止するため、本発明では、選択分離層が中
空糸膜内側にあることが好ましい。
【0032】本発明におけるポリスルホン系中空糸型血
液浄化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を利用できる。すなわ
ち、まずポリスルホン系ポリマーとPVPを両方に共通
溶媒に溶解し、均一な紡糸原液を調整する。このような
ポリスルホン系ポリマーおよびPVPを共に溶解する共
通溶媒としては、例えば、DMAC、DMSO、N−メ
チル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、スルホ
ラン、ジオキサン等の多種の溶媒あるいは上記2種以上
の混合液からなる溶媒が挙げられる。また、孔径制御の
ため、紡糸原液には水などの添加物を加えてもよい。
液浄化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を利用できる。すなわ
ち、まずポリスルホン系ポリマーとPVPを両方に共通
溶媒に溶解し、均一な紡糸原液を調整する。このような
ポリスルホン系ポリマーおよびPVPを共に溶解する共
通溶媒としては、例えば、DMAC、DMSO、N−メ
チル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、スルホ
ラン、ジオキサン等の多種の溶媒あるいは上記2種以上
の混合液からなる溶媒が挙げられる。また、孔径制御の
ため、紡糸原液には水などの添加物を加えてもよい。
【0033】紡糸原液粘度が低すぎる場合、膜内部に大
きなマクロボイドが顕著に現れるようになるが、血液浄
化用の中空糸膜の場合、こうしたマクロボイドが多数存
在すると血液透析中に血液凝固が起こりやすくなり、血
液透析に用いる中空糸膜においては、マクロボイドがな
いことが好ましい。ここで言うマクロボイドとは、膜内
でポリマーが存在しない空間のうち、その最大径が5μ
m以上のものを言う。一方、原液粘度が高くなりすぎる
と紡糸口金前の圧力が上がりすぎ、安定な紡糸ができな
くなってくる。したがって、本発明では、紡糸原液粘度
は1500〜6000mPa・秒が必要であり、200
0〜4000mPa・秒の範囲が好ましい。本発明で言
う粘度とは、製膜条件下の紡糸口金温度と同温度で紡糸
原液を回転式の粘度計で測定したものである。
きなマクロボイドが顕著に現れるようになるが、血液浄
化用の中空糸膜の場合、こうしたマクロボイドが多数存
在すると血液透析中に血液凝固が起こりやすくなり、血
液透析に用いる中空糸膜においては、マクロボイドがな
いことが好ましい。ここで言うマクロボイドとは、膜内
でポリマーが存在しない空間のうち、その最大径が5μ
m以上のものを言う。一方、原液粘度が高くなりすぎる
と紡糸口金前の圧力が上がりすぎ、安定な紡糸ができな
くなってくる。したがって、本発明では、紡糸原液粘度
は1500〜6000mPa・秒が必要であり、200
0〜4000mPa・秒の範囲が好ましい。本発明で言
う粘度とは、製膜条件下の紡糸口金温度と同温度で紡糸
原液を回転式の粘度計で測定したものである。
【0034】紡糸原液の粘度は、PVPの分子量、紡糸
原液中のポリスルホン系ポリマーおよびPVPの濃度、
紡糸原液の温度等に依存し、どの要因も膜構造の形成に
重大な影響を及ぼす。本発明では、用いる原料を適切に
選択し、濃度および温度の条件を設定することにより、
上記の範囲に原液粘度を調整する。ポリスルホン系ポリ
マー系樹脂の添加量は、少なすぎると膜の形成が困難と
なり膜強度が弱くなりすぎてしまったり、多すぎると紡
糸性が悪く孔径が小さくなりすぎる等の現象が生じてく
るため、15〜20重量%であることが好ましく、16
〜19重量%であることがさらに好ましい。しかし、こ
の範囲であることが絶対ではなく、目的とする中空糸膜
の性状によってはこの範囲より小さくすることも大きく
することもでき、他の紡糸条件を変化させることによっ
ても膜性状は変化するので、最適な組み合わせを適宜選
択すればよい。
原液中のポリスルホン系ポリマーおよびPVPの濃度、
紡糸原液の温度等に依存し、どの要因も膜構造の形成に
重大な影響を及ぼす。本発明では、用いる原料を適切に
選択し、濃度および温度の条件を設定することにより、
上記の範囲に原液粘度を調整する。ポリスルホン系ポリ
マー系樹脂の添加量は、少なすぎると膜の形成が困難と
なり膜強度が弱くなりすぎてしまったり、多すぎると紡
糸性が悪く孔径が小さくなりすぎる等の現象が生じてく
るため、15〜20重量%であることが好ましく、16
〜19重量%であることがさらに好ましい。しかし、こ
の範囲であることが絶対ではなく、目的とする中空糸膜
の性状によってはこの範囲より小さくすることも大きく
することもでき、他の紡糸条件を変化させることによっ
ても膜性状は変化するので、最適な組み合わせを適宜選
択すればよい。
【0035】PVPを紡糸原液へ添加する目的は、中空
糸膜内にPVPを残存させて膜に親水性を付与すること
である。したがって、用いるPVPの分子量は重要であ
る。すなわち、PVPの分子量が小さすぎると紡糸原液
の凝固時、および得られた中空糸膜の洗浄時に、該PV
Pは容易に膜から溶出してしまうため、中空糸膜に親水
性を付与するのに必要なPVPを中空糸膜中に残存させ
るには、より多量のPVPを紡糸原液へ添加することが
必要となる。このため、PVPの中空糸膜への残存率を
高めるには分子量が大きい方が好ましく、次式によって
定義されるK-値が88〜95、好ましくは89〜94が
よい。
糸膜内にPVPを残存させて膜に親水性を付与すること
である。したがって、用いるPVPの分子量は重要であ
る。すなわち、PVPの分子量が小さすぎると紡糸原液
の凝固時、および得られた中空糸膜の洗浄時に、該PV
Pは容易に膜から溶出してしまうため、中空糸膜に親水
性を付与するのに必要なPVPを中空糸膜中に残存させ
るには、より多量のPVPを紡糸原液へ添加することが
必要となる。このため、PVPの中空糸膜への残存率を
高めるには分子量が大きい方が好ましく、次式によって
定義されるK-値が88〜95、好ましくは89〜94が
よい。
【0036】
【式1】 ここで、Zは濃度Cの溶液の相対粘度率、およびCは
(重量/容量)%の濃度である。
(重量/容量)%の濃度である。
【0037】紡糸原液中のポリスルホン系ポリマーとP
VPの相対量は、得られる中空糸膜の内表面PVP濃度
を決定するうえで極めて重要である。なぜなら、中空糸
膜の内表面では中空内液と紡糸原液の接触により、急激
な凝固がおこるため、その凝固面に存在するポリスルホ
ン系ポリマーとPVPの絶対量の比が、内表面にそのま
ま固定されるからである。紡糸原液中のポリスルホン系
ポリマーに対するPVPの重量比率が少なすぎる場合、
表面PVP濃度が上がらない。また、ポリスルホン系ポ
リマーに対してPVPの重量比率が多すぎる場合、膜の
強度が弱くなり、また、膜からのPVPの溶出量が無視
できなくなる。そこで、必要以上の強度を保ったまま、
中空糸内表面のPVP濃度を30%〜45%にしようと
した場合、紡糸原液中のポリスルホン系ポリマーに対す
るPVPの重量比率が、0.25ないし0.5、好まし
くは0.3ないし0.48、さらに望ましくは0.35
ないし0.45であることが必要である。
VPの相対量は、得られる中空糸膜の内表面PVP濃度
を決定するうえで極めて重要である。なぜなら、中空糸
膜の内表面では中空内液と紡糸原液の接触により、急激
な凝固がおこるため、その凝固面に存在するポリスルホ
ン系ポリマーとPVPの絶対量の比が、内表面にそのま
ま固定されるからである。紡糸原液中のポリスルホン系
ポリマーに対するPVPの重量比率が少なすぎる場合、
表面PVP濃度が上がらない。また、ポリスルホン系ポ
リマーに対してPVPの重量比率が多すぎる場合、膜の
強度が弱くなり、また、膜からのPVPの溶出量が無視
できなくなる。そこで、必要以上の強度を保ったまま、
中空糸内表面のPVP濃度を30%〜45%にしようと
した場合、紡糸原液中のポリスルホン系ポリマーに対す
るPVPの重量比率が、0.25ないし0.5、好まし
くは0.3ないし0.48、さらに望ましくは0.35
ないし0.45であることが必要である。
【0038】中空内液は水、または水を主体とした凝固
液が使用でき、目的とする中空糸膜の膜性能に応じて、
その組成等は決めていけばよく、一概には決められない
が、一般的には、紡糸原液に使った溶剤と水との混合溶
液が好適に使用される。例えば、0〜60重量%のDM
AC水溶液などが用いられるが、特に0〜40重量%で
あることが好ましい。中空糸膜を製膜するに際してはチ
ューブインオリフィス型の二重紡口を用い、該紡口から
前記紡糸原液と該紡糸原液を凝固させるための中空内液
とを同時に空中に押し出し、20〜80cmの空走部を
走行させた後、紡口下部に設置した水を主体とする凝固
浴中へ浸漬、凝固させた後巻き取る。
液が使用でき、目的とする中空糸膜の膜性能に応じて、
その組成等は決めていけばよく、一概には決められない
が、一般的には、紡糸原液に使った溶剤と水との混合溶
液が好適に使用される。例えば、0〜60重量%のDM
AC水溶液などが用いられるが、特に0〜40重量%で
あることが好ましい。中空糸膜を製膜するに際してはチ
ューブインオリフィス型の二重紡口を用い、該紡口から
前記紡糸原液と該紡糸原液を凝固させるための中空内液
とを同時に空中に押し出し、20〜80cmの空走部を
走行させた後、紡口下部に設置した水を主体とする凝固
浴中へ浸漬、凝固させた後巻き取る。
【0039】本発明でいう紡糸ドラフト率とは、チュー
ブインオリフィス型の二重紡口の環状スリット口金か
ら、紡糸原液が吐出される時の吐出線速度と、中空糸膜
の巻き取り速度の比であり、巻き取り速度を紡糸原液の
吐出線速度で割った値である。低い紡糸ドラフト率の場
合、紡糸口金のスリット幅をその分狭くする必要があ
る。血液浄化用の中空糸膜の場合、通常用いられる膜厚
の範囲は20〜60μmである。このため、紡糸ドラフ
ト率が低い場合、紡速を上げると原液の吐出線速度が増
大し、紡糸口金での圧損が大きくなるため紡糸が不安定
になりやすい。また、原液の吐出ムラが生じるため、膜
構造が乱れ、透水性能、溶質透過性能のバラツキも大き
くなる。さらに、スリット幅が狭いため、紡糸口金の芯
合わせが困難になること、紡糸口金の作成自体が困難に
なり高コストになることなどの問題が指摘される。逆
に、紡糸ドラフト率が高すぎると、すなわち、紡糸口金
からの原液の吐出線速度に対して巻き取り速度が速すぎ
る場合、紡糸口金直下では、中空糸内表面が凝固しなが
ら、強く引っ張られることにより、膜内表面の緻密層が
引き裂かれたような形状となり、特別大きな孔径を有す
る孔が生成しやすくなるため、有用蛋白であるアルブミ
ンのリーク問題が生じる。この問題は、紡糸原液の組成
を変える、紡糸原液の温度を高くするなどの方法で原液
粘度を低く抑えることで、ある程度は改善可能であるが
十分でない。したがって、本発明では、紡糸ドラフト率
は1.1〜1.9が必要であり、1.1〜1.5の範囲
であることが好ましい。
ブインオリフィス型の二重紡口の環状スリット口金か
ら、紡糸原液が吐出される時の吐出線速度と、中空糸膜
の巻き取り速度の比であり、巻き取り速度を紡糸原液の
吐出線速度で割った値である。低い紡糸ドラフト率の場
合、紡糸口金のスリット幅をその分狭くする必要があ
る。血液浄化用の中空糸膜の場合、通常用いられる膜厚
の範囲は20〜60μmである。このため、紡糸ドラフ
ト率が低い場合、紡速を上げると原液の吐出線速度が増
大し、紡糸口金での圧損が大きくなるため紡糸が不安定
になりやすい。また、原液の吐出ムラが生じるため、膜
構造が乱れ、透水性能、溶質透過性能のバラツキも大き
くなる。さらに、スリット幅が狭いため、紡糸口金の芯
合わせが困難になること、紡糸口金の作成自体が困難に
なり高コストになることなどの問題が指摘される。逆
に、紡糸ドラフト率が高すぎると、すなわち、紡糸口金
からの原液の吐出線速度に対して巻き取り速度が速すぎ
る場合、紡糸口金直下では、中空糸内表面が凝固しなが
ら、強く引っ張られることにより、膜内表面の緻密層が
引き裂かれたような形状となり、特別大きな孔径を有す
る孔が生成しやすくなるため、有用蛋白であるアルブミ
ンのリーク問題が生じる。この問題は、紡糸原液の組成
を変える、紡糸原液の温度を高くするなどの方法で原液
粘度を低く抑えることで、ある程度は改善可能であるが
十分でない。したがって、本発明では、紡糸ドラフト率
は1.1〜1.9が必要であり、1.1〜1.5の範囲
であることが好ましい。
【0040】ここで言う原液の吐出線速度とは、紡糸時
に紡糸口金から紡糸原液が吐出される時の線速度で、単
位時間当たりの紡糸原液の吐出流量を紡糸口金の原液吐
出断面積で割った値である。原液の吐出線速度が大きく
なると、原液の吐出ムラが大きくなり、膜の構造ムラに
より大きな孔径を有する孔が形成して、アルブミンのリ
ークが生じてしまう。本発明では、原液の吐出線速度は
90m/min以下であることが必要であり、70m/
min以下であることが好ましく、さらには、60m/
min以下であることがより好ましい。
に紡糸口金から紡糸原液が吐出される時の線速度で、単
位時間当たりの紡糸原液の吐出流量を紡糸口金の原液吐
出断面積で割った値である。原液の吐出線速度が大きく
なると、原液の吐出ムラが大きくなり、膜の構造ムラに
より大きな孔径を有する孔が形成して、アルブミンのリ
ークが生じてしまう。本発明では、原液の吐出線速度は
90m/min以下であることが必要であり、70m/
min以下であることが好ましく、さらには、60m/
min以下であることがより好ましい。
【0041】選択分離層を制御するには、次に示すよう
な製膜工程が重要である。まず、中空内液の種類および
濃度が重要であり、中空内液中の溶剤濃度を高くする
と、凝固力が弱くなるために緩やかに凝固が進む結果、
緻密な凝集構造をとることができず、選択分離層は疎な
構造になる。次に、紡糸原液の粘度が重要で、粘度が高
いと凝固時にポリスルホン系ポリマーの移動が抑えら
れ、同条件下で粘度が低い場合に比べて選択分離層は厚
くなる。紡糸原液の粘度は、親水性高分子の分子量、紡
糸原液中のポリスルホン系ポリマーおよび親水性高分子
の濃度、紡糸原液の温度等に依存し、どの要因も選択分
離層の形成に重大な影響を及ぼす。また、紡糸ドラフト
も重要な要因で、厚い選択分離層を持たせるためには、
紡糸ドラフト率を上げた方が良い。選択分離層の形成に
影響を及ぼす因子は、この他にも、紡糸口金から凝固浴
までの空走部の距離、紡糸口金サイズ、凝固浴の温度と
組成、紡速、紡糸原液に使用する溶剤などがあるが、溶
質の透過性能との兼ね合い、目的等を考慮して設定する
必要がある。
な製膜工程が重要である。まず、中空内液の種類および
濃度が重要であり、中空内液中の溶剤濃度を高くする
と、凝固力が弱くなるために緩やかに凝固が進む結果、
緻密な凝集構造をとることができず、選択分離層は疎な
構造になる。次に、紡糸原液の粘度が重要で、粘度が高
いと凝固時にポリスルホン系ポリマーの移動が抑えら
れ、同条件下で粘度が低い場合に比べて選択分離層は厚
くなる。紡糸原液の粘度は、親水性高分子の分子量、紡
糸原液中のポリスルホン系ポリマーおよび親水性高分子
の濃度、紡糸原液の温度等に依存し、どの要因も選択分
離層の形成に重大な影響を及ぼす。また、紡糸ドラフト
も重要な要因で、厚い選択分離層を持たせるためには、
紡糸ドラフト率を上げた方が良い。選択分離層の形成に
影響を及ぼす因子は、この他にも、紡糸口金から凝固浴
までの空走部の距離、紡糸口金サイズ、凝固浴の温度と
組成、紡速、紡糸原液に使用する溶剤などがあるが、溶
質の透過性能との兼ね合い、目的等を考慮して設定する
必要がある。
【0042】上記のようにして、紡糸され、巻き取られ
た中空糸膜は公知の方法で後処理される。すなわち、熱
水等による洗浄で溶剤および過剰なPVPが除去され、
必要に応じてグリセリンを付与した後、乾熱乾燥され
る。また、中空糸膜を巻き取った後に後処理するのでな
く、熱水等による洗浄や乾熱乾燥した後に巻き取る方法
も本発明の範囲内であり、本発明で重要なことは、紡糸
原液粘度を1500〜6000mPa・秒に調整し、紡
糸口金からの吐出線速度が90m/min以下の条件
で、紡糸ドラフト率を1.1〜1.9以下にすることで
ある。
た中空糸膜は公知の方法で後処理される。すなわち、熱
水等による洗浄で溶剤および過剰なPVPが除去され、
必要に応じてグリセリンを付与した後、乾熱乾燥され
る。また、中空糸膜を巻き取った後に後処理するのでな
く、熱水等による洗浄や乾熱乾燥した後に巻き取る方法
も本発明の範囲内であり、本発明で重要なことは、紡糸
原液粘度を1500〜6000mPa・秒に調整し、紡
糸口金からの吐出線速度が90m/min以下の条件
で、紡糸ドラフト率を1.1〜1.9以下にすることで
ある。
【0043】
【発明の実施の態様】以下に実施例および比較例を用い
て本発明を詳細に説明するが、本発明は、これにより何
ら限定されるものではない。本発明での透水量および篩
い係数は、以下のように測定したものである。すなわ
ち、乾燥させたポリスルホン系選択透過中空糸膜100
本からなるミニモジュール(有効長25cm)を組立成
型し、200mmHgの圧力条件のもとフロー法にて透
水量をml/Hr/m2 /mmHgの単位で測定した。
続いてさらに、牛血漿を用いてβ2 −MG、アルブミン
の篩い係数を測定した。糸強度はORIENTEC社T
ENSILON;RTC−1210を用い、中空糸膜を
破断するまで引っ張り、その時かかった最大荷重を強度
とした。
て本発明を詳細に説明するが、本発明は、これにより何
ら限定されるものではない。本発明での透水量および篩
い係数は、以下のように測定したものである。すなわ
ち、乾燥させたポリスルホン系選択透過中空糸膜100
本からなるミニモジュール(有効長25cm)を組立成
型し、200mmHgの圧力条件のもとフロー法にて透
水量をml/Hr/m2 /mmHgの単位で測定した。
続いてさらに、牛血漿を用いてβ2 −MG、アルブミン
の篩い係数を測定した。糸強度はORIENTEC社T
ENSILON;RTC−1210を用い、中空糸膜を
破断するまで引っ張り、その時かかった最大荷重を強度
とした。
【0044】
【実施例1】ポリスルホン樹脂(アモコ・パフォーマン
ス・プロダクツ社製、P−1700)17重量部、ポリ
ビニルピロリドン(ビー・エー・エス・エフ社製、K−
92)7重量部、DMAC76重量部からなる均一な紡
糸原液を作成した。この紡糸原液粘度は65℃で340
0mPa・sであった。この紡糸原液を65℃に保った
まま、15%DMACの中空内液とともにスリット幅5
9.5μmの環状口金から吐出し、60cm下方に設け
た55℃の水中に浸漬し、70m/minの速度で巻き取っ
た。乾燥時の中空糸膜厚を45μmに合わせるように紡
糸原液の吐出量を調整したので、原液の吐出線速は4
9.3m/minとなり、ドラフト率は1.42であっ
た。得られた中空糸膜束をつり下げ、85℃に加温した
40重量%のDMAC水溶液を80分シャワーした。そ
の後、90℃で熱水洗浄し、20%グリセリン水溶液に
浸漬してグリセリンを付着させた。次いで、75℃にて
11時間熱風乾燥させた。続いて、中空糸膜を二亜硫酸
ナトリウム600ppmと炭酸ナトリウム300ppm
を溶解させた水溶液に浸漬させ、25kGyのγ線を照
射し、ポリスルホン系血液浄化膜を得た。得られた中空
糸膜を四酸化オスミウム水溶液で染色し、脱水後、エポ
キシ樹脂で包埋し、硬化後、超ミクロトームを用いて約
60nmの超薄切片を作成し、TEM(JEM2000
FX)観察を行った。得られたTEM像を用いて、0.
7μm間隔で中空糸膜内表面側から外表面側に向けて画
像解析装置(IP−1000:旭化成社製)により組織
率の測定を行った。測定結果および膜の評価結果を表1
に示す。また、この膜の内表面の様子を図1に示す。引
き裂かれた構造はなく、平滑な表面になっている。
ス・プロダクツ社製、P−1700)17重量部、ポリ
ビニルピロリドン(ビー・エー・エス・エフ社製、K−
92)7重量部、DMAC76重量部からなる均一な紡
糸原液を作成した。この紡糸原液粘度は65℃で340
0mPa・sであった。この紡糸原液を65℃に保った
まま、15%DMACの中空内液とともにスリット幅5
9.5μmの環状口金から吐出し、60cm下方に設け
た55℃の水中に浸漬し、70m/minの速度で巻き取っ
た。乾燥時の中空糸膜厚を45μmに合わせるように紡
糸原液の吐出量を調整したので、原液の吐出線速は4
9.3m/minとなり、ドラフト率は1.42であっ
た。得られた中空糸膜束をつり下げ、85℃に加温した
40重量%のDMAC水溶液を80分シャワーした。そ
の後、90℃で熱水洗浄し、20%グリセリン水溶液に
浸漬してグリセリンを付着させた。次いで、75℃にて
11時間熱風乾燥させた。続いて、中空糸膜を二亜硫酸
ナトリウム600ppmと炭酸ナトリウム300ppm
を溶解させた水溶液に浸漬させ、25kGyのγ線を照
射し、ポリスルホン系血液浄化膜を得た。得られた中空
糸膜を四酸化オスミウム水溶液で染色し、脱水後、エポ
キシ樹脂で包埋し、硬化後、超ミクロトームを用いて約
60nmの超薄切片を作成し、TEM(JEM2000
FX)観察を行った。得られたTEM像を用いて、0.
7μm間隔で中空糸膜内表面側から外表面側に向けて画
像解析装置(IP−1000:旭化成社製)により組織
率の測定を行った。測定結果および膜の評価結果を表1
に示す。また、この膜の内表面の様子を図1に示す。引
き裂かれた構造はなく、平滑な表面になっている。
【0045】
【実施例2】中空糸膜の抽出洗浄を80℃、40%DM
AC水溶液での80分のシャワーの代わりに130℃の
グリセリンを3時間シャワーした以外は、実施例1と同
様にしてポリスルホン系血液浄化膜を得た。得られた結
果を表1に示す。
AC水溶液での80分のシャワーの代わりに130℃の
グリセリンを3時間シャワーした以外は、実施例1と同
様にしてポリスルホン系血液浄化膜を得た。得られた結
果を表1に示す。
【実施例3】80℃、40%DMAC水溶液での80分
のシャワーによる抽出洗浄を行わない以外は、実施例1
と同様にしてポリスルホン系血液浄化膜を得た。得られ
た結果を表1に示す。
のシャワーによる抽出洗浄を行わない以外は、実施例1
と同様にしてポリスルホン系血液浄化膜を得た。得られ
た結果を表1に示す。
【0046】
【実施例4】ポリスルホン樹脂(アモコ・パフォーマン
ス・プロダクツ社製、P−1700)17重量部、ポリ
ビニルピロリドン(ビー・エー・エス・エフ社製、K−
89)7重量部、DMAC76重量部からなる均一な紡
糸原液を作成した。この紡糸原液粘度は80℃で165
0mPa・sであった。この紡糸原液を80℃に保った
まま、15%DMACの中空内液とともにスリット幅5
9.5μmの環状口金から吐出し、60cm下方に設け
た55℃の水中に浸漬し、70m/minで巻き取っ
た。その後は、実施例1と同様にしてポリスルホン系血
液浄化膜を得た。得られた結果を表1に示す。
ス・プロダクツ社製、P−1700)17重量部、ポリ
ビニルピロリドン(ビー・エー・エス・エフ社製、K−
89)7重量部、DMAC76重量部からなる均一な紡
糸原液を作成した。この紡糸原液粘度は80℃で165
0mPa・sであった。この紡糸原液を80℃に保った
まま、15%DMACの中空内液とともにスリット幅5
9.5μmの環状口金から吐出し、60cm下方に設け
た55℃の水中に浸漬し、70m/minで巻き取っ
た。その後は、実施例1と同様にしてポリスルホン系血
液浄化膜を得た。得られた結果を表1に示す。
【0047】
【実施例5】ポリスルホン樹脂(アモコ・パフォーマン
ス・プロダクツ社製、P−1700)16重量部、ポリ
ビニルピロリドン(ビー・エー・エス・エフ社製、K−
89)7.8重量部、DMAC76.2重量部からなる
均一な紡糸原液を作成した。この紡糸原液粘度は70℃
で2500mPa・sであった。この紡糸原液を70℃
に保ったまま、15%DMACの中空内液とともにスリ
ット幅59.5μmの環状口金から吐出し、60cm下
方に設けた55℃の水中に浸漬し、70m/minで巻
き取った。その後は、実施例1と同様にしてポリスルホ
ン系血液浄化膜を得た。得られた結果を表1に示す。
ス・プロダクツ社製、P−1700)16重量部、ポリ
ビニルピロリドン(ビー・エー・エス・エフ社製、K−
89)7.8重量部、DMAC76.2重量部からなる
均一な紡糸原液を作成した。この紡糸原液粘度は70℃
で2500mPa・sであった。この紡糸原液を70℃
に保ったまま、15%DMACの中空内液とともにスリ
ット幅59.5μmの環状口金から吐出し、60cm下
方に設けた55℃の水中に浸漬し、70m/minで巻
き取った。その後は、実施例1と同様にしてポリスルホ
ン系血液浄化膜を得た。得られた結果を表1に示す。
【0048】
【実施例6】ポリスルホン樹脂(アモコ・パフォーマン
ス・プロダクツ社製、P−1700)17重量部、ポリ
ビニルピロリドン(ビー・エー・エス・エフ社製、K−
92)5.5重量部、DMAC78.5重量部からなる
均一な紡糸原液を作成した。この紡糸原液粘度は50℃
で2400mPa・sであった。この紡糸原液を50℃
に保ったまま、15%DMACの中空内液とともにスリ
ット幅59.5μmの環状口金から吐出し、60cm下
方に設けた55℃の水中に浸漬し、70m/minで巻
き取った。その後は、実施例1と同様にしてポリスルホ
ン系血液浄化膜を得た。得られた結果を表1に示す。
ス・プロダクツ社製、P−1700)17重量部、ポリ
ビニルピロリドン(ビー・エー・エス・エフ社製、K−
92)5.5重量部、DMAC78.5重量部からなる
均一な紡糸原液を作成した。この紡糸原液粘度は50℃
で2400mPa・sであった。この紡糸原液を50℃
に保ったまま、15%DMACの中空内液とともにスリ
ット幅59.5μmの環状口金から吐出し、60cm下
方に設けた55℃の水中に浸漬し、70m/minで巻
き取った。その後は、実施例1と同様にしてポリスルホ
ン系血液浄化膜を得た。得られた結果を表1に示す。
【0049】
【実施例7】ポリスルホン樹脂(アモコ・パフォーマン
ス・プロダクツ社製、P−1700)17重量部、ポリ
ビニルピロリドン(ビー・エー・エス・エフ社製、K−
89)6.3重量部、DMAC76.7重量部からなる
均一な紡糸原液を作成した。この紡糸原液粘度は55℃
で2820mPa・sであった。この紡糸原液を55℃
に保ったまま、15%DMACの中空内液とともにスリ
ット幅59.5μmの環状口金から吐出し、60cm下
方に設けた55℃の水中に浸漬し、70m/minで巻
き取った。その後は、実施例1と同様にしてポリスルホ
ン系血液浄化膜を得た。得られた結果を表1に示す。
ス・プロダクツ社製、P−1700)17重量部、ポリ
ビニルピロリドン(ビー・エー・エス・エフ社製、K−
89)6.3重量部、DMAC76.7重量部からなる
均一な紡糸原液を作成した。この紡糸原液粘度は55℃
で2820mPa・sであった。この紡糸原液を55℃
に保ったまま、15%DMACの中空内液とともにスリ
ット幅59.5μmの環状口金から吐出し、60cm下
方に設けた55℃の水中に浸漬し、70m/minで巻
き取った。その後は、実施例1と同様にしてポリスルホ
ン系血液浄化膜を得た。得られた結果を表1に示す。
【0050】
【比較例1】γ線を照射しない以外は、実施例6と同様
にしてポリスルホン系血液透析膜を得た。得られた結果
を表1に示す。
にしてポリスルホン系血液透析膜を得た。得られた結果
を表1に示す。
【比較例2】中空糸膜を二亜硫酸ナトリウム600pp
mと炭酸ナトリウム300ppmを溶解させた水溶液に
浸漬させる代わりに水中に浸漬し、50kGyのγ線を
照射した以外は、実施例6と同様にしてポリスルホン系
血液透析膜を得た。得られた結果を表1に示す。
mと炭酸ナトリウム300ppmを溶解させた水溶液に
浸漬させる代わりに水中に浸漬し、50kGyのγ線を
照射した以外は、実施例6と同様にしてポリスルホン系
血液透析膜を得た。得られた結果を表1に示す。
【0051】
【比較例3】紡糸原液を15%の中空内液とともにスリ
ット幅59.5μmの環状口金から吐出する代わりに、
スリット幅125μmの環状口金から吐出させた以外
は、実施例1と同様にしてポリスルホン系血液浄化膜を
得た。得られた結果を表1に示す。また、この時ドラフ
ト率は3.2であった。この膜の内表面は、ドラフトの
影響で大きく引き裂かれた構造になっており、その様子
を図2に示す。
ット幅59.5μmの環状口金から吐出する代わりに、
スリット幅125μmの環状口金から吐出させた以外
は、実施例1と同様にしてポリスルホン系血液浄化膜を
得た。得られた結果を表1に示す。また、この時ドラフ
ト率は3.2であった。この膜の内表面は、ドラフトの
影響で大きく引き裂かれた構造になっており、その様子
を図2に示す。
【比較例4】紡糸原液を15%DMACの中空内液とと
もにスリット幅59.5μmの環状口金から吐出する代
わりに、スリット幅50μmの環状口金から吐出させた
以外は、実施例1と同様にしてポリスルホン系血液浄化
膜を得た。得られた結果を表1に示す。また、この時ド
ラフト率は1.0であった。この膜の内表面はドラフト
が低いため、引き裂かれたような構造はないが、原液の
吐出ムラと思われる影響で、構造ムラが見られる。その
様子を図3に示す。
もにスリット幅59.5μmの環状口金から吐出する代
わりに、スリット幅50μmの環状口金から吐出させた
以外は、実施例1と同様にしてポリスルホン系血液浄化
膜を得た。得られた結果を表1に示す。また、この時ド
ラフト率は1.0であった。この膜の内表面はドラフト
が低いため、引き裂かれたような構造はないが、原液の
吐出ムラと思われる影響で、構造ムラが見られる。その
様子を図3に示す。
【0052】
【比較例5】ポリスルホン樹脂(アモコ・パフォーマン
ス・プロダクツ社製、P−1700)17重量部、ポリ
ビニルピロリドン(ビー・エー・エス・エフ社製、K−
92)3.5重量部、DMAC79.5重量部からなる
均一な紡糸原液を作成した。この紡糸原液粘度は50℃
で1250mPa・sであった。この紡糸原液を50℃
に保ったまま、15%DMACの中空内液とともにスリ
ット幅59.5μmの環状口金から吐出し、60cm下
方に設けた55℃の水中に浸漬し、70m/minで巻
き取った。その後は、実施例1と同様にしてポリスルホ
ン系血液浄化膜を得た。得られた結果を表1に示す。
ス・プロダクツ社製、P−1700)17重量部、ポリ
ビニルピロリドン(ビー・エー・エス・エフ社製、K−
92)3.5重量部、DMAC79.5重量部からなる
均一な紡糸原液を作成した。この紡糸原液粘度は50℃
で1250mPa・sであった。この紡糸原液を50℃
に保ったまま、15%DMACの中空内液とともにスリ
ット幅59.5μmの環状口金から吐出し、60cm下
方に設けた55℃の水中に浸漬し、70m/minで巻
き取った。その後は、実施例1と同様にしてポリスルホ
ン系血液浄化膜を得た。得られた結果を表1に示す。
【0053】
【表1】
【0054】実施例1〜7および比較例1〜5の中空糸
膜について、残血評価を実施した。すなわち、16cm
長の中空糸膜120本をモジュールに組み、生理食塩水
20mlで洗浄した。その後、犬頸動脈からペリスタポ
ンプを介して取り出した血液を2ml/分の流量で、中
空糸内側に10分流した。生理食塩水5mlで血液を押
し出した後、モジュールを解体し、残血の度合いを評価
した。その結果、比較例2、3、5、の中空糸では、残
血が認められたが、その他の比較例および実施例の中空
糸膜では、残血はほとんどないか少量にとどまってい
た。
膜について、残血評価を実施した。すなわち、16cm
長の中空糸膜120本をモジュールに組み、生理食塩水
20mlで洗浄した。その後、犬頸動脈からペリスタポ
ンプを介して取り出した血液を2ml/分の流量で、中
空糸内側に10分流した。生理食塩水5mlで血液を押
し出した後、モジュールを解体し、残血の度合いを評価
した。その結果、比較例2、3、5、の中空糸では、残
血が認められたが、その他の比較例および実施例の中空
糸膜では、残血はほとんどないか少量にとどまってい
た。
【0055】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のポリスルホ
ン系血液浄化膜は、血液適合性を改良し、血液側へのポ
リビニルピロリドンの溶出量が極めて少なく、さらに、
分子量分画性の優れた中空糸膜である。この発明によ
り、これからの透析治療において非常に有意義な人工腎
臓を提供することができる。
ン系血液浄化膜は、血液適合性を改良し、血液側へのポ
リビニルピロリドンの溶出量が極めて少なく、さらに、
分子量分画性の優れた中空糸膜である。この発明によ
り、これからの透析治療において非常に有意義な人工腎
臓を提供することができる。
【図1】実施例1の中空糸膜の内表面を走査型電子顕微
鏡により観察した像である(上段:10000倍、下
段:30000倍)。内表面は平滑で、フィブリルが中
空糸繊維軸方向に並んで集合しているのが観察される。
鏡により観察した像である(上段:10000倍、下
段:30000倍)。内表面は平滑で、フィブリルが中
空糸繊維軸方向に並んで集合しているのが観察される。
【図2】比較例3の中空糸膜の内表面を走査型電子顕微
鏡により観察した像である(上段:10000倍、下
段:30000倍)。内表面に2μm程度の引き裂かれ
たような間隙がある。
鏡により観察した像である(上段:10000倍、下
段:30000倍)。内表面に2μm程度の引き裂かれ
たような間隙がある。
【図3】比較例4の中空糸膜の内表面を走査型電子顕微
鏡により、1000倍の倍率で観察した像である。原液
の吐出ムラと思われる影響で構造ムラが見られる。フィ
ブリル間が粗くなっている部分をa、密となっている部
分をbとして、それぞれ15000倍に拡大した像を中
段、下段に示す。
鏡により、1000倍の倍率で観察した像である。原液
の吐出ムラと思われる影響で構造ムラが見られる。フィ
ブリル間が粗くなっている部分をa、密となっている部
分をbとして、それぞれ15000倍に拡大した像を中
段、下段に示す。
Claims (12)
- 【請求項1】 実質的に分離機能を有する選択分離層が
中空糸膜内表面側に存在し、かつ、ポリビニルピロリド
ンを含有するポリスルホン系中空糸型血液浄化膜におい
て、ポリビニルピロリドンが1〜10重量%含有されて
おり、該ポリビニルピロリドンの5〜50%が水に可溶
性であり、かつ、中空糸膜内表面におけるポリビニルピ
ロリドンの濃度が30%から45%の範囲にあることを
特徴とするポリスルホン系中空糸型血液浄化膜。 - 【請求項2】 中空糸内表面におけるポリビニルピロリ
ドンの濃度が33%から40%である請求項1記載のポ
リスルホン系中空糸型血液浄化膜。 - 【請求項3】 中空糸膜内側を40%アルコール水溶液
で循環抽出した時のポリビニルピロリドンの溶出量が膜
面積1m2 当たり0.5mg以下であることを特徴とす
る請求項1記載のポリスルホン系中空糸型血液浄化膜。 - 【請求項4】 中空糸膜内表面に0.8μm以上の引き
裂かれた間隙を有しないことを特徴とする請求項1記載
のポリスルホン系中空糸型血液浄化膜。 - 【請求項5】 選択分離層の厚さが2〜15μmである
ことを特徴とする請求項1記載のポリスルホン系中空糸
型血液浄化膜。 - 【請求項6】 ポリスルホン系ポリマーを15〜20重
量%含有し、かつ、ポリスルホン系ポリマーに対するポ
リビニルピロリドンの重量比率が0.25〜0.5であ
るポリマー溶液を用いて中空糸膜を紡糸した後、物理化
学的な方法により該中空糸膜中のポリビニルピロリドン
の一部を不溶化させることを特徴とするポリスルホン系
中空糸型血液浄化膜の製造方法。 - 【請求項7】 紡糸後の中空糸膜を飽和含水率以上の湿
潤状態とした後、放射線を照射してポリビニルピロリド
ンの一部を不溶化させることを特徴とする請求項6記載
のポリスルホン系中空糸型血液浄化膜の製造方法。 - 【請求項8】 紡糸後の中空糸膜を、ポリスルホン系ポ
リマーの良溶媒と貧溶媒の混合溶剤であってポリビニル
ピロリドンを溶解する溶剤又はアルコール系溶剤でポリ
ビニルピロリドンを抽出して洗浄することを特徴とする
請求項6記載のポリスルホン系中空糸型血液浄化膜の製
造方法。 - 【請求項9】 ポリスルホン系ポリマーの良溶媒がジメ
チルアセトアミドまたは/およびジメチルスルホキシド
であり、ポリスルホン系ポリマーの貧溶媒が水であるこ
とを特徴とする請求項8記載のポリスルホン系中空糸型
血液浄化膜の製造方法。 - 【請求項10】 紡糸後の中空糸膜を130〜160℃
のアルコール系溶剤で抽出洗浄することを特徴とする請
求項6記載のポリスルホン系中空糸型血液浄化膜の製造
方法。 - 【請求項11】 アルコール系溶剤がグリセリンである
ことを特徴とする請求項10記載のポリスルホン系中空
糸型血液浄化膜の製造方法。 - 【請求項12】 ポリスルホン系ポリマーおよびポリビ
ニルピロリドンを、これらの共通溶剤に溶解した粘度が
1500〜6000mPa・秒の紡糸原液を、ドラフト
率1.1〜1.9、吐出線速度90m/min以下で紡
糸することを特徴とする請求項6記載のポリスルホン系
中空糸型血液浄化膜の製造方法。
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1998
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