JPS6244264A - ポリプロピレン多孔質中空糸膜 - Google Patents

ポリプロピレン多孔質中空糸膜

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JPS6244264A
JPS6244264A JP60183704A JP18370485A JPS6244264A JP S6244264 A JPS6244264 A JP S6244264A JP 60183704 A JP60183704 A JP 60183704A JP 18370485 A JP18370485 A JP 18370485A JP S6244264 A JPS6244264 A JP S6244264A
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polypropylene
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porous
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元 伊藤
純 加茂
章 長谷川
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Mitsubishi Chemical Corp
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は血清アルブミンを実質的に通・遇させないポリ
プロピレン多孔質膜に関する。更に詳しくは人工腎臓に
おける人工透析に適したポリプロピレン多孔質膜に関す
る。
〔従来の技術〕
近来、膜による分離技術は精密ろ過流、限外ろ過流、逆
浸透法等広い領域に亘って発達しており注目を集めてい
る。そしてその用途分野は廃水処理、食品工業、電子工
業、精密工業等が上げられる。特に医療分野での発達が
顕著であるが、当該分野ではその性格上極めて高い性能
と精度及び安全性が要求されるのである。医療分野にお
ける膜利用のうち血液浄化、特に人工透析用膜の占める
割合が圧倒的に多いのである。
このような人工透析用膜においても、やはり種々の性能
が必要であるが、基本的には血清蛋白は透過しないが、
尿素等の低分子ないし、それよりもやや分子量の高い中
分子毒性物質は透遇しかつ適度な透水性があること、更
には湿潤時の強度が大であることが上げられる。一方、
膜の形態としては平膜、中空糸膜があるが、後者は単位
体積中に大きな膜面積を設けることができるという特長
がある。このため、平膜よりも中空糸膜のほうが多く使
われているのである。
セルローズ系中空糸膜はこのような要求を満足する優れ
たものであり、現在人工透析用膜としては大部分がセル
ローズ系中空糸膜であると言っても過言ではない。
然るに、近年かかるセルローズ系膜の有する欠点が指摘
されるようKなりてきた。それは、血液中に含まれる補
体の活性化の問題である。
つまりセルローズ系膜を用いて人工透析を行りた場合、
血圧の一時的低下、白血球の一時的減少等の症状が起こ
るごとが報告されている。これは血液中に含有される補
体が膜を構成するセルローズとの間で反応し活性化され
ることが原因であることが分かつてきた。更にはとの活
性化反応は単にセルローズによってのみ起こるのではな
く、膜を構成するポリマーとの間で一般的に起こること
、この活性化反応の径路はひとつだけではないが、いず
れにしてもポリマーの表面の性質、就く親水性つまり臨
界表面張力と強い関係があり、臨界表面張力が40乃至
45dya/cs以上の比較的親水性の高いポリマーに
おいて活性化が著しいことも明らかになってきた。
このような状況の中で補体活性化反応の起こらない透析
用の膜の出現が待たれているのである。このような膜を
実現するには上述の事情から判るように疎水性ポリマー
から透析用膜を製造することができればよいのであるが
、いまだこのような膜は完成されていない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
かかる現状に鑑み本発明者らは鋭意研究を重ね、典型的
な疎水性ポリマーであるポリプロピレンから人工透析に
適した多孔質膜を製造することに成功し、本発明に到達
した。本発明の多孔質膜はポリプロピレンから製造され
ているということのほかに、大きな水透過性を有してい
ることも大きな特長の一つである。つまり該多孔質膜の
一側面から他の側面にかけて比較的大きな貫通孔を有し
ていることが容易に推定されるのであるが、従来このよ
うに大きな貫通孔を有する多孔質膜は人工透析用膜には
適さないと思われていたのであるが、本発明の多孔質膜
は驚くべきことに人工透析用膜に必要とされる性能を満
足することが分かったのである。また、予想された通り
本発明の膜は補体を活性化しないことが確認され、現在
多用されているセルローズ系膜よりも優れたものである
ことがわかったのである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の人工透析用に適した膜は、少なくとも0.89
0好ましくは0,900P/α1以上の密度を有しかつ
メルトインデックスが0.5以上10以下であるポリプ
ロピレンよりなり、水透過率が5乃至300 d / 
hr −?F!’ −vai、Hpで血清アルブミン阻
止率が99.5%以上であるポリプロピレン多孔質膜で
あり、好ましくは血清透過率が2くは尿素クリアランス
が100 ml / m1n−y1以上であるポリプロ
ピレン多孔質膜である。また、形態の点ではポリプロピ
レン多孔質膜が中空糸膜形状を有することが最も好まし
いのである。
本発明の腹を製造する方法としては可塑剤、造孔剤等の
添加剤を混合して成型した後、該添加剤を抽出法等によ
り除去することにより多孔質膜を製造する方法があるが
、一方、かかる添加剤を一切使用しないで多孔質膜を製
造する方法もある。本発明の多孔質膜は、いずれの方法
によっても得られるのであるが、該多孔質膜が人工透析
による血液浄化に用いることを目的にしたものであるの
で、ポリマー以外の成分は出来るだけ存在しないことが
望ましい。このような観点から判断すると、上記の二つ
の方法の5ち前者の方法は添加剤の残留が全く無いとは
言い切れず、後者の方法の方が安全性の点でより好まし
いと言える。そのような多孔質膜の製造方法としては、
例えば均質膜に電子ビームを照このより好ましい方法の
うち、主に延伸多孔質化法について述べると、 ÷ト←柄これは、ポリプロピレンをその融点以上に加熱
して押し出して膜状に成型し、次に該ポリプロピレンの
融点以下、ガラス転移点以上の温度条件の下で定長熱処
理後、該ポリプロピレンのガラス転移以上で前記の定長
熱処理温度より低い温度条件の下で10乃至350%延
伸し、次に該ポリプロピレンの融点よりも低く前記延伸
温度よりも高い温度条件の下で10乃至40%緩和熱セ
ツトする方法Eある。この場合、延伸は必要に応じて2
段以上に分けておこなうことができる。また、中空糸膜
形状とするには、中空糸製造用ノズルを用いて押し出し
た後、同様に定長熱処理、延伸、熱セットすればよい。
しかしながら、ここに示す方法によりて本発明の多孔質
膜を製造するには原料となるポリプロピレンは特定の条
件を満足することが必要である。そのひとつは密度であ
る。ポリプロピレンの密度はその結晶化度の指標である
。溶融成型された膜を延伸して多孔質膜にする過程は、
延伸により結晶層間を剥離することを原理としており、
溶融成型された膜は十分な結晶化度を有していることが
不可欠である。つまり後で述べる様に尿素の透過性を支
配するのは孔の占める割合、即ち、空孔率であり、空孔
率は結晶相の占める割合、即ち、結晶化度が高いことが
要求されるのである。製造される多孔質膜の尿素クリア
ランスが100 rnl / m1ts・イ以上である
ためには、ポリプロピレンの密度は少なくとも0、89
0 P/an”以上、好ましくは0.900 J’ /
an”以上であることが必要である。
原料ポリプロピレンが満足すべきもうひとつの条件はメ
ルトインデックス(以後、MIと称する。)である。M
Iはポリプロピレンの流動性の指標であると同時に分子
量の指標でもある。本発明の多孔質膜における孔は、尿
素分子や水分子を通して該多孔質膜外へ移動せしめ得る
のに対して、アルブミンやグロブリンの如き血清蛋白を
通さず血液内に留めるという機能が必要であり、この機
能は孔の大きさで決定されるのである。つまり、例えば
血清蛋白の主成分であるアルブミンは分子量約6900
0で血清中での回転半径は約50Xといわれており、人
工透析用多孔質膜の孔の大きさは、概略それに相当する
ことが必要である。但し、本発明者らの研究によれば血
清蛋白と該多孔質膜との相互作用があるために、血清蛋
白を実質的に阻止する場合においても、孔の大きさは必
ずしも50A以下でなければならないことはないが、小
さいほうが阻止機能が高いことは容易に推察できる。本
発明者らの研究結果を更に述べると製造される多孔質膜
が有する孔の大きさは原料ポリプロピレンの分子量と密
接に関係しており、分子量が高いほど孔は小さくなるこ
とが分かつたのである。つまりMIは10以下であるこ
とが必要であった。しかし、他方MIが低過ぎると溶融
体の流れが悪くなり、溶融成型が不可能になる。
従って、MIは0.5以上10以下であることが必要で
あった。
本発明の多孔質膜は、水透過性が極めて大きいことが特
徴であり、明らかに該膜の一面から他の面にかけて貫通
する孔を有するのである。
この点、先行pセルローズ系膜とは際立った形態上の差
異があるばかりでなく、血液を透析する場合、先行のセ
ルローズ系膜とは異なる機構で透析が進行する新しい透
析用膜と言える。つまり、先行のセルローズ膜は均質膜
であり、血液の透析においてはセルローズ分子と結合し
た水分子或いはセルローズ分子間の自由水を拡散媒体と
して尿素分子が血液から除かれ透析液側へ除去されるの
に対し、本発明の多孔質膜においては上記の貫通孔に充
填された水分子を拡散媒体として、尿素分子が移動する
のである。かかる多孔質膜においては上記の貫通孔を通
して血液ろ過が起こり過大な透水性の故に人工透析用膜
としては不適当と考えられていたのであるが、現実に血
液透析を行った場合、予想外のことでありたが、多孔質
膜の有する孔と血液、特に血清との相互作用のために、
血清中の水分に対して適度の透過性を示し、適度な除水
が起こることが確認されたのである。但し、水透過性が
高過ぎると過度の除水が起こるのは当然であり、他方水
透過率が低過ぎると尿素の透過性も低くなることも容易
に想像できるところである。
結局、水透過率は5乃至300d/hr−イ・謔H/で
あることが適当である。
ここでポリプロピレンが選ばれたのは血液中の補体活性
を活性化しないこと、溶融成型、延伸法等で適切な水透
過率、アルブミン阻止率を有する小孔を設は易いことに
よる。
本発明の多孔質膜は優れた透析性能を示すだけでなく、
血液中の補体を活性化せず生体適合性の点においても極
めて優れているといえる。
尚、本特許請求の範囲及び本明細書中に記載の各種指標
は次に記す測定法に依り得られた。
密度: 密度勾配管法 MI  :  ASTM  D−1238に準拠但し温
度200℃、荷重2.16kg 水透過率: 有効膜面積20 cm”  の膜をモジュールとしく中
空糸膜の場合はループ状モジュール)、アルコール等に
より膜を親水化した後、該膜の一方の間から(中空糸膜
の場合は中空内部から)20℃、50111HJIの水
を供給し、該中空糸膜壁より透過する水の景を測定し、
下記の式に従りて水透過率を算出する。
水透過率(11t/ hr−m” −smH7) =透
過量(ロ))/透過時間(hr)X膜面積(m’)X膜
間差圧(txHハ血清蛋白阻止率: 有効膜面積300 cm”  の膜をモジュールとし、
該膜の一方の面から(中空糸膜の場合は中空内部から)
エタノールを圧入、15分間循環し次に水に十分に置換
した後、該膜の一方の面から(中空糸膜の場合は中空内
部から)37℃腹間差圧200 mHPで血清を圧入し
、血清及び透過液中の蛋白濃度をブラッドフォード法に
より定量し、下記の式に従りて血清蛋白阻止率を算出す
る。
阻止率(%)= 100X(1−透過液中の蛋白濃度/透過液中の蛋白濃
度)血清透過率: 血清蛋白阻止率測定の場合と同様にして血清を圧入し、
この時の透過速度を測定し、下記の式に従って血清透過
率を算出する。
血清透過率(mlhr−イ・露H/)=透過量Cの/透
過時間(hr)X膜面積−)X膜間差圧(ms+Hp)
尿素クリアランス: 血清蛋白阻止率の場合と同様にしてエタノール処理更に
水置換した後の透析装置に装着し、該膜の一方の面に(
中空糸膜の場合は中空内部から)膜面積1イあたり50
0 atj/minの流速で透析液を流しながら、該膜
の他の面に(中空糸膜の場合は中空外部に)膜面積1イ
あたり200111/ mln の流速で濃度0.1%
の尿素水溶液を流す。透析処理前後の尿素濃度をバラジ
メチルアミノベンズアルデヒド法で定量し、下記の式に
よって尿素クリアランスを算出する。
尿素クリアランス= 活性化補体C5a : 2抗体RI法により定量する。
〔実施例〕
以下実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例1 密度0,915メルトインデツクス5のポリプロピレン
を200℃で溶融し膜製造用スリットから線速度8 c
m/ win  で押し出し空気流で冷却しながら80
0 ml minで引きとった。次に135℃で100
秒間定長熱処理した後、30℃で150%延伸し更に1
35℃で緩和熱セットし総延伸倍率が100%になるよ
うにした。
かくして得られた膜の水透過率は15 tul/ hr
 。
i ・OH7、血清透過率が4.1 rd/ hr−y
/・IIIHP、血清蛋白阻止率は100%、尿素クリ
アランスは140 mj/m1n−一であった。
また補体活性化試験を行った結果、活性化補体C5mは
120分後3.5 rsp/rdであり、同時にコント
ロールとして膜の無い場合について測定したところ05
mは3.8m//mAであり、本発明の中空糸膜が補体
活性化をしない生体適合性に優れていることが判る。
比較例1 密度0.880メルトインデツクス7であるポリプロピ
レンを用いる以外は実施例1と全く同様にして多孔質膜
を得た。
該膜の水透過率は1 d/ h r−イ・謁HJI以下
、血清透過率は0.1ゴ/hr−イ・mHz以下、尿素
クリアランスは10 mj/min−m″以下人工透析
には適さなかった。
実施例2 密度0.915メルトインデツクス5のポリプロピレン
を195℃で溶融し中空糸製造用ノズルから線速度8c
m/min で押し出し空気流で冷却しながら800 
?n/mln  で引きとりた。次に135℃で110
秒間定長熱処理した後、30℃で120%延伸し更に1
35℃で緩和熱セットし総延伸倍率が120%、′1に
なるようにした。
かくして得られた多孔質i中空糸膜の水透過率は22 
ml/ hr −nX −11LHP、血清透過率が5
.0TRV′hr−ml・wHp、  血清蛋白阻止率
は100%、尿素クリアランスは140 d/ m1n
−yjでありた。
また補体活性化試験を行った結果、活性化補体C5mは
120分後3.3 g/yJであり、同時にコントロー
ルとして膜の無い場合について測定れていることが判る
比較例2 密度0.885メルトインデツクス15であるポリプロ
ピレンを用いる以外は実施例2と全く同様にして多孔質
膜を得た。
該膜の水透過率は1 mj/hr−m”・OH/以下、
血清透過率は0.11fLl/ hr −m’ −mH
p以下、尿素クリアランスは10 M/min −m’
以下で人工透析には適さなかった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、少なくとも0.890g/cm^3以上の密度を有
    しかつメルトインデックスが0.5以上10以下である
    ポリプロピレンよりなり、水透過率が5乃至300ml
    /hr・m^3・mmHgで血清アルブミン阻止率が9
    9.5%以上であるポリプロピレン多孔質膜。 2、血清透過率が2乃至200ml/hr・m^3・m
    mHgである特許請求の範囲第1項記載のポリプロピレ
    ン多孔質膜。 3、尿素クリアランスが100ml/min・m^3以
    上である特許請求の範囲第2項記載のポリプロピレン多
    孔質膜。 4、ポリプロピレン多孔質膜が中空糸膜である特許請求
    の範囲第1項、第2項又は第3項記載のポリプロピレン
    多孔質膜。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0314611A (ja) * 1989-06-09 1991-01-23 Komatsu Ltd 曝気用中空糸の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0314611A (ja) * 1989-06-09 1991-01-23 Komatsu Ltd 曝気用中空糸の製造方法

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