JPS5892411A - 血液及び血漿処理用半透膜 - 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】 本発明は疎水性と親水性領域を有する半透膜に関するも
のである。

従来、半透膜は一択分離能をより高度化するため、膜構
造、特に選択分離能を決める孔の大きさ４゜形状、＃、
配列状態が課■であった。しかし体液を処理する医療公
費では、半透膜の選択分離能が。

処理時間と共に大吉〈変化をする。例えば、血液Ｖ過操
作を開始するとＦｆｉｌｌは経時的に低下し。

Ｆ１過すべき溶質の透過性も変化、減少する。これは、
半透膜の濾過ｌｌ１ｖｃ濃度分極を起すだけでなく。

半透膜が血液との適合性に欠け、血液成分の変化。

特殊成分の粘着、吸着、＃血が起るためである。

そこで生体組織の研究成果を基に１種々化体適合性、血
液適合性に優れた材料開発が積極的に研究されているが
、いまだ満足すべきものを得るに至って−ないｏしかし
現在、実用化レベルにあるものは、単なる血液の通路、
流路用の管１例えば。

人工血管、カテーテル等で、これらは選択分離能を必要
としない。

現在、生体組織を模倣する中で、血液適合性。

例えば抗血栓性に優れていると言われているもの（化学
と工業３２９００　（１９７９）　”）は疎水性、親水
性を持った複合構造のブロックピリマーで疎水性。

親水性の大きさは３００〜ｓｏｏ　Ｘでラメラ構造であ
るとされている。このポリマーは、ｌリエチレングリコ
ールとポリウレタン；メリエステル；メリカーｌナート
のブロックポリマーや、ポリ酢酸ビニルＶＣ，アクリ四
ニトリル、メタクリル酸等のグラフトポリマー（ｙ１４
Ｖｏｌ　２．　ｍ５　Ｐ２Ｓ５　（１９７７）　）　４
が倹射され開発が進められている。しかし、これらのポ
リマーに半透膜としての虐択分−能を付与出東な−のが
現状である。

本発明杼らは、生体適合性、血液適合性を有した半透膜
開発を研究し、生体又は血液に接する膜表面に、一方向
に配向し北多数の細長い疎水性領域と親水性領域を有し
、これらの領域がランダムに相互配列した半透膜を発明
した。

本発明は、血液適合性を有するため、血液処理する際１
例えは血液Ｆ−での濾過腫の経時低下やｆ遇すべき溶質
の透過性減少が大巾に改善され。

半趨膜自体の測度も４ＩＡい。

本発明で、高分子層の少なくとも一表面とは。

上述の通り、生体や血液Ｋａ！する面を１い、血液ｄ樹
、血液ｒ遥、血漿分層、血漿成分分離◆では血液、血漿
の通過側の面を言い、特に血漿分離は両面が本発明の構
成であることが望ましい。

一方向に配向した多数の細長−疎水性領域、親水性−城
とは、各鎮域が長さ０．０２〜４μ編度、巾０．０１〜
０３μ椙度の細長い帯状になった疎水性帯。

親水性帯が、Ｎｋさ方向にほとんどのものが並んだもの
である。故に疎水性領域と親水性領域の長さ方向が互Ｉ
ＡＫ交じわり合うものでなく平行に並んだりするもので
ある。多数とは、ＷＩａ面の大部分に疎水性領域と親水
性領域とが存在する−のである。但し、該内領域の接合
面等に細孔が存在する空間は充分に存在す、る。

更に本発明の重要なことは該疎水性領域と親木性領域が
ランダムに相互配列していることであり。

ランダムとは該内領域が膜表面で一つの規則性もなく、
混然一体になったものである。

以上２つの構成は血液処理で重要なことである。

即ち一方向に配向することは血液及び血漿の流れ方向と
一蚊させることにより血液濾過、血漿分離でのＰａ効効
率１喝喝効率優れたものとなる。又疎水性、親木性領域
がランダムに相互配列は、ａ液適台柱で蛋白質の吸着、
フィブリノーゲン等の発生を防市り、濾過速噴１分離速
度の経時低下が改善されるものである。

この半透膜の材料は、既知高分子で、疎水性高分子、親
水性高分子を用いろ方が蝿造上容易であるが、ブレツク
共重合体。グラフトＩ！＃！にはポリマーコンプレック
ス等を用いてもよい。

漢形態は平膜、管状、中空繊維状辱いずれでもよいが、
容器に収容したモジニールにするには。

容積一定で有効Ｐ４面積を大きくするには中空繊維状が
優れているが、躯法上は安価な面から平膜が有利である
。

一法は、＃Ｉ水性ポリマー、例えばポリアミド。

ポリエステル、ポリエチレン、ポリ°プロピシン。

ポリカーボネート場１通常含水率１０襲以下のもので好
ましくは５％以下であるものと、親木性ｌリマー１例え
ばセルソース、メリビニルアルコール、ポリビニールピ
ロリドン得の水に可溶性があったり、含水率１０−を纏
える屯のとを溶媒に溶かしたり、可１剤を加え博融した
りして、均一な且つ疎水性ポリマーと親水性ポリマーが
完全に混在した溶液、溶融物となった後Ｓ＋＊する。１
ｌｌｌ＠膜時、　−ｍ７Ｆ向にドラフトを１以上かける
ことが必須である。−膜後、脱溶媒、脱可塑剤、ｖ！に
親水性ｙ　＋）マーの部分除去により細孔を形成する。

親木性ポリマーは血液処理に溶出しない工夫が必要で分
子量、ｆｘ練の４１度、架橋等の熱処理、後処理専を行
う場合がある。

特に血漿分離や高分子緻物質の分−Ｋｒ１上記親木性〆
リマーの部分除去である溶出は有効なろ手段で製膜条件
と組合せで膜表面、内部の細孔を制御出来る。

本発明は該半透膜を容器に収容したモジュールである。

該半透膜が平膜でけ、血液側を本発明の半透膜の面にし
、中空繊維状の場合も同一であるように容器に収容した
モジュールでなければならない。

実施例１゜ アクリロニトリル９１６％、アクリル酸メチル８．０憾
、メタクリルスルホン酸・ンーダ０，５％のポリアクリ
四ニトリル共重合体とぎりビニールビリリドンを等量、
６７−鋼機水溶液に溶解し１６．５ｖｔ％＆　ｌｊ７−
濃噌に調頼り、−１０℃でＰ遥説泡後、鋼状紡口に１５
−／ぬ送液すると同時に環状紡口中央部分に水１．２　
ｔｇ／＋ｍを注入した。中央部分に水を包み込んだ中空
繊維をドラ７　）　１．５で凝固浴に導き、凝１ｄさせ
、３０ｍ／亀で巻取った。凝固浴は１％硝酸３０℃の水
である。

得られた中空−繍は内径１９０μ、外径２８０μで。

中空ＭＡ維の内表面を７，０００倍走壷麿電子顕微鏡で
一椹すると、長さ０．１〜３．０μ、巾０．０５〜０２
μからなるポリアクリロニトリル共重合体とポリビニル
ピロリＦンの集合体がある◇ 得られた中空線維を容器に収容し、モジュールとり、血
液濾過した結果、ｌｌｌ１外濾過速度は２０ｍ／ば・七
・蘭Ｈνを得た。限外Ｆａ、ｉ！質の３時間までの吐Ｅ
ｌは５％であった。

実施例乏 ボリエチレンテレアタレートとポリビニルアル：Ｉ　−
＃　ｋ　４　瀘＊ヘキサフルオレイゾプリパノールに１
５ｗｔ囁濃変に溶解り、Ｆ遥説泡後、ガラス板上に０．
５Ｍ　厚さで流延速度２０　ｍ／ｍと高速で流延するこ
とで流延膜表面を一方向に走行させる。その後直ちに水
ＫｅｌｔＩ１．　＃ｄＬ牛透膜を得たＯ得られた膜表面
は一方向に多数の長さ０．０２〜４μ、　巾ｏ、ｏｔ〜
０，２μ　のぎりエチレンテレフタレートとぎりビニル
アルコールの集合体領域が存在し。

空孔率５０囁の細孔０．０２〜０．０５μが存在した。

手続補正蕾 昭和５７年６月　　日 特許庁長官　若杉和夫　殿 １　事件の表示 特願昭５６−１９０６７６号 ２　発明の名称 半透膜及びそれを用いたモジュール ６　補正をする考 事件との関係・特許出願人 旭メディカル株式会社 ４代理人 東京Ｓ港区虎、ノ門−丁目２９２９号ＵＦ”１産業ビル
５階全文補正明細書 １、発明の名称 半透膜及びそれを用いたモジュール ２、特許請求の範囲 １）高分子膜の少なくとも一表面が、一方向に配向した
多数の細長い疎水性領域及び親水性領域を有し、かつそ
れらの領域がランダムに相互配列してなる半透膜。

５　発明の詳細な説明 本発明は、疎水性と親水性領域を有する半透膜に関する
ものである、 従来、半透膜は選択分離能をより高度化するため、膜構
造、特に選択分離能を決める孔の大きさ、形状、数、配
列状態が課題であった、しかし、体液を処理する医療分
野で祉、半透膜の選択分離能が、処理時間と共に大きく
変化をする。例えば、血液濾過操作を開始するとか過食
紘経時的に低下し、か過すべき溶質の透過性も変化、減
少する。

これは、半透膜の濾過面に濃度分極を起すだけでなく、
半透膜が血液との適合性に欠け、血液成分の変化、特殊
成分の粘着、吸着、凝血が起るためである。そこで、生
体組織の研究成果を基に、種々生体適合性、血液適合性
に優れ丸材料開発が積極的に研究されているが、いまだ
満足すべきものを得るに至っていない。しかし、現在、
実用化レベルにあるものは、単なる血液の通路、流路用
の管、例えば、人工血管、カテーテル等で、これらは選
択分離能を必要としない。

現在、生体組織を模倣する中で、血液適合性、例えば抗
血栓性に優れていると言われているもの（化学と工′東
旦９００（１９７９））は、疎水性、親水性を持った複
合構造のブロックポリマーで、疎水性、親水性の大きさ
Ｆｉ３００〜５００λでラメラ構造であるとされている
。このポリマーは、ポリエチレングリコールとポリウレ
タン；ポリエステル：ボリカーポナートのブロックポリ
マーや、ポリ酢酸ビニルに、アクリロニトリル、メタク
リル酸等のグラフトポリマー（ＩＩ　Ｖｏｌ　２．　ｉ
ｓ　Ｐ　３５８（１９７７）　）等が検討され開発が進
められている。しかし、これらのボ゛リマーに半透膜と
しての選択分離能を付与できないのが現状である。

本発明考らは、生体適合性、血液適合性を有した半透膜
開発を研究し、生体又は血液に接する膜表面に、一方向
に配向した多数の細長い疎水性領域と親水性領域を有し
、これらの領域がランダムに相互配列した半透膜を発明
した。

本発明は、血液適合性を有するため、血液処理する際、
例えば血液濾過での濾過量の経時低下やＰ遇すべき溶質
の透過性減少が大巾に改善され、半透膜自体の強度も強
い。

本発明で、高分子膜の少なくとも一表面とは、上述のｉ
！ｊ１シ、生体や血液に接する面を言い、車数透析、血
液濾過、血漿分離、血漿成分分離等では血液、血漿の通
過側の面を言い、特に血漿分離は両面が本発明の構成で
あることが望ましい。

一方向に配向した多数の細長い疎水性領域、親水性領域
とは、各領域が長さ０．０２〜４μ程度、巾０．０１〜
０．３μ程度の細長い帯状になった疎水性帯、親水性帯
が、長さ方向に社とんどのものが並んだものである。故
に疎水性領域と親水性領域の長さ方向が互いに交じわ）
合う奄のでなく、平行に並んだりするものである。多数
と祉、膜表面の大部分に疎水性領域と親水性領域とが存
在するものである。但し、該両領域の接合面等に細孔が
存在する空間は元号に存在する。

更に本発明の重要なことは、該疎水性領域と親水性領域
がランダムに相互配列していることであり、ランダムと
は該両領域が１１表面で一つの規則性も々く、混然一体
になったものである、以上二つの構成は血液処理で重畳
なことである。

即ち一方向に配向すること社、血液及び血漿の流れ方向
と一致させることによシ血液濾過、血漿分離での濾過効
率、分離効率に優れ丸ものとなる、又疎水性、親水性領
域がランダムに相互配列は、血液適合性で蛋白質の吸着
、フィブリノ−グア等の発生を防止し、濾過速度、分離
速度の経時低下が改善されるものである、 この半透膜の材料は、既知高分子で、疎水性高分子、親
水性高分子を用いる方が製造上容易であるが、ブロック
共重合体、グラフト更にはポリマーコンプレックス等を
用いてもよい。

膜形態は平膜、管状、中空繊維状等いずれでもよいが、
容器に収容したモジュールにするには、容積一定で有効
濾過面積を大きくするには中空線維状が優れているが、
製法上は安価表面から平膜が有利である。

製法は、疎水性ポリマーとは通常いわれている疎水性を
有するポリマーで、例えばポリアミド、ポリエステル、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート等、
通常含水率１０嘔以下のもので、好ましくは５９１ｉ以
下である本のと、親水性ポリマーとは通常いわれている
親水性を有するボリマーで、例えはセルロース、ポリビ
ニルアルコール、ポリビニールピロリドン等の水に可溶
性がおったり、含水率１０チを越えるものとを溶媒に溶
かしたり、可塑剤を加え溶融したりして、均一な且つ疎
水性ポリマーと親水性ポリマーが完全に混在した溶液、
溶融物となった後與腺する。該製膜時、ｆＢ膜方向にド
ラフトを１以上かけることが必須である。製膜後、脱溶
媒、脱可塑剤、更に親水性ポリマーの部分除去により細
孔を形成する。

親水性ポリマーは血液処理に溶出しない工夫が必要で分
子量、混綿の程度、架橋等の熱処理、後処理等を行う場
合がある。

中空繊維に成型するには、疎水性ポリマー、親水性ポリ
マーが完全混合した溶液、溶融物を環状紡口から吐出す
る。特に溶液の場合は、中空形成を安定化させるため環
状紡口の中央部分より中空形成剤を注入する。この中空
形成剤は気体又は液体を用いるが、一般に液体がよ多安
定であり、中空を紡口の形状、特に円形に保ち易い。中
空形成剤は溶液等と反応など起さ、ないものであれば特
に限定しない。但し、凝固を早めるには凝固能の＾い液
体を選択することになる。

環状紡口よシ流出し丸流体は、流出方向にドラフトを１
以上、好ましくは１．５以上１０程度かけながら中空−
線化する。

環状紡口から中空繊維化性、ドラフトを除き通常の中空
繊維法、乾式、湿式のいずれでμい。その得られた中空
ＩＩ１維は、脱溶媒、脱可塑剤等の処理を行い、必ｌ！
によっては熱処理等の処理も行う。

特に血漿分離や高分子量物質の分離Ｖｃｔｌｉ上記親水
性ポリマーの部分除去である溶出は有効なる手段で製膜
条件と組合せで膜表面、内部の細孔を制御出来る。

本発明の半透膜性、一般に容器内に収容してモジュール
として使用される、そして、一般に皺牛透膜が平膜では
、血液側を本発明の半透膜のＩＩにし、中空繊維状の場
合も同一であるように容器に収容したモジュールでなけ
ればならない。

本発明の好ましいモジュールは、被処理液の流入口及び
流出口を有し、Ｆ液口を設けた容器に半透膜を収容した
モジエールにおいて、半透膜が高分子膜で、該高分子膜
の少なくとも一表面が、一方向に配向し九多数のｌＩｌ
長い疎水性領域及び親水性領域を有し、かつそれらの領
域がランダムに相互配列して々す、容器のＦ液口は該半
透膜を介して設けられたことを特徴とするモジュールで
ある、第１図、第２図は本発明の半透膜を用い九モジュ
ールを説明するものであって、半透膜が平膜の場合が第
１図、半透膜が中空繊維の場合が第２図である、 図面において、イは半透膜、１及び２は被処理液の導入
口、導出口、［Ｆｌ［回収口である。

本発明は、血液濾過、血漿分離等の血液処理だけでなく
、血液と接触容器、輸送管、血液回路等にも利用出来る
。更らにカーラーチル々ど生体材料として利用が可能で
ある。又、カチオン、アニオン等荷電性溶液の処理、例
えば塗装廃液、電解液等の処理膜として利用が考えられ
る。

実施例１ アクリロニトリル９１．５９Ｇ、アクリル酸メチル８．
０　％、メタクリルスルホ／酸ソーダ０．５　％のポリ
アクリロニトリル共重合体とポリビニールピロリドンを
等量、６７チ硝酸水溶液に溶解し１６．翫ｖｔ−ポリマ
ー濃度に調製し、−１０Ｃで濾過脱泡後、環状勢口に１
．５ｍ／”送液すると同時に環状紡口中央部分に水１．
２＋ｄ／−を注入した。中央部分に水を包み込んだ中空
繊維を・ドラフト１．５で凝固浴に導き、凝固させ、３
０Ｗ！／−で巻取った。凝固浴キ１チ硝酸３０Ｃの水で
ある、 得られた中空繊維は内径１９０μ、外径２８０μで、中
空繊維の内表面を７，０００倍走ｆ型電子顕微鏡で観察
すると、長さ０．１〜３．０μ、巾０．０５〜０．２μ
からなるポリアクリロニトリル共重合体とポリビニルピ
ロリド／の集合体がある。

得られた中穿鰺維を容器に収容し、モジュールとし、血
液濾過した結果、限外ｐ過速度ｔｉ２０ｊ／ｗＬ宜・Ｈ
ｒ−１１Ｈｇを得た。限外か過速度の５時間までの低下
率Ｆｌ５チであった。

実施例２ ポリエチレンテレフタレートトポリビニルアル”−ルを
等ｍ、ヘキサフルオロイソプロパツールに１５ｗｔチ濃
度に溶解し、濾過脱泡後、ガラス賽上に０．５鶴厚さで
流延速度２０ｍ／−と高速で流延することで流延膜表面
を一方向に走行させる２その後直ちに水に浸漬、凝固し
半透膜を得た。

得られた膜表面は一方向に多数の長さ０．０２〜４μ、
中０．０１〜０．２μのポリエチレンテレフタレートと
ポリビニルアルコールの集合体領域が存在し、空孔率５
０−の細孔０．０２〜０．０５μが存在した。

得られた膜をモジュールに組み、血ｆ（生新鮮血Ｔ　Ｐ
　＝　７．Ｏｆ／ｄｔ％ａｔ−４１）濾過を行った結果
、限外濾過速度２４．５　ｗｌ／　ｍ′−Ｔｋ　・ｌｌ
Ｈｇ　ｔ−得、限外濾過速度の４時間までの低下率は８
−であった。又、血液Ｖ返血後１を生食で返血後、５チ
グルタルアルデヒド固定を行い、乾燥後走査型電子顕微
鏡で表面に血球の付着は観察される。フィブリノーゲン
等の網状固着物は観察されなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の半透膜を用いたモジュールの
説明図で、第１図は半透膜が平膜の場合、第２図は半透
膜が中空線維の場合を示す。 イ・・・・・・・・・半透膜　１・・・・・−・・道入
口２・・・・−・・・・導出口　５・・・・・・・・・
回収口第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）高分子膜の少なくとも一表面が、一方向に配向した
   多数の細長い疎水性領域及び親水性領域を有し、かつそ
   れらの領域がランダムに相互配列してなる半透膜。 ２）高分子膜の少なくとも一表面が、一方向に配向した
   多数の細長い疎水性領域及び親水性領域を有し、かつそ
   れらの領域がランダムに相互配列してなる半透膜を容器
   に収容したモジュール。