JPS6247367A - 血液濃縮器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、手術あるいは疾患などにより増加した血液中
の水分を除去し、正常な水分量にするための血液濃縮器
に関する。

〔従来の技術〕

従来より、心臓切開手術には心臓と肺の機能を一時的に
代替するために人工心肺装置が用いられている。人工心
肺装置は、血液を輸送するためのポンプ、血液に酸素を
付与し二酸化炭素を除去するための人工肺及びこれらと
人体とを結合し血液の循環経路を形成する血液回路とか
ら構成されている。

ところで、人工心肺装置の使用による血液の体外循環に
伴って、末梢循環の低下が起こり、術後に種々の障害を
招くおそれがあるが、これを防ぐための多量の輸血は、
血液の確保及び肝炎発生などの点で問題がある。そこで
、血液をデキストラン、グルコース液、ゼラチン液、ア
ミノ酸溶液あるいはポリビニルピロリドンなどの品質や
膠質で希釈する血液希釈体外循環法が一般に採用されて
いる。この方法によれば、血液のヘマトクリット値（血
液中に占める血球の容積％）は、２５％程度に低下する
。（正常値４０〜５０％）。また、手術中に心筋保護液
や心筋冷却用の氷の溶解液が血液中に混入し、ヘマトク
リット値はさらに低下する場合がある。このようにヘマ
トクリット値が低下しても手術中は低体温法によって生
体の酸素摂取量が減少しているのであまり問題ばないが
、手術が終わり新陳代謝が正常にもどったときにヘマト
クリット値が低いままでは酸素運搬能力が不足し、新陳
代謝に十分に対応できなくなるおそれがある。

そこで、従来は利尿剤を投与して排尿を促進し、血液中
の過剰な水分を尿のかたちで除去してヘマトクリット値
が正常になるようにしていた。しかし、このような方法
では、腎臓に大きな負担を与えるだけでなく、利尿剤に
反応しにくい患者や腎機能の低下した患者には適用でき
ない欠点がある。

また、多量の利尿剤を用いることによって血液中のカリ
ウム濃度が増加するなどの副作用を生ずることも問題で
あった。さらに、除去する水分の量をコントロールする
のが難しいという問題もあった。

これらの問題点を解決するために、近年になって半透膜
を用いた血液濃縮器が実用化されるに至った。血液濃縮
器の原理は、半透膜の一方の側に血液を流し血液中の水
分を膜の反対側に浸透させて血液中の水分を除去するも
のであり、除水効率を高めるために通常は中空繊維膜が
用いられている。現在実用化されている血液濃縮器には
、セルロースアセテートからなる膜が用いられているが
、透水速度が低く、除水効率が悪い欠点を有している。

また、多孔質ポリプロピレン膜やポリビニルアルコール
膜を血液濃縮器に用いることも試みられているが、これ
らの膜は透水速度が大きい反面、血液中のタンパク質も
透過してしまうので、血液中から有用成分が多量に失わ
れてしまう欠点がある。さらに、特開昭５７−４３７４
８号公報においては、セルロース、ポリアクリロニトリ
ル、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポ
リエチレンあるいはポリプロピレンなどからなる透析型
または限外濾過型人工腎臓用の膜の使用が提案されてい
るが、透析型人工腎臓用の膜は透水速度が極端に低いの
で実用性に乏しく、限外濾過型人工腎臓用の膜は、タン
パク質の透過量が多い欠点があり、血液濃縮器としては
好ましいものではない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記従来技術の問題点を解決するものであり、
その目的は、透水速度の大きい血液濃縮器を提供するこ
とにある。また、他の目的は、タンパク質の損失の少な
い血液濃縮器を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、種々の高分子材料を用いて膜を作成し、
血液濃縮器としての性能を評価した結果、芳香族ポリス
ルホンから得られる半透膜が、上述の目的を達成する上
で特にすぐれていることを見い出し、本発明に到達した
。

本発明の上記問題点の解決手段は芳香族ポリスルホンか
らなる半透膜であって、アルブミンの阻止率が９５％以
上であり透水速度がＩ！！／ｍ２　　・分・ｋｇ／ｃｍ
２以上である中空繊維膜を内蔵した血液濃縮器である。

上記アルブミンの阻止率は高いほどよく、９９％以上の
ものが好ましい。上記血液濃縮器の構造は公知の如く多
数の中空繊維膜を束ねて一定の長さに切断し中空繊維膜
の夫々の内側に血液を流し圧力差を利用して外側に水分
を排出するよう構成される。

〔作用〕 芳香族ポリスルホンからなる半透膜は水分は効率よく通
し、アルブミンなどの高分子を阻止する孔を従来になく
緻密に形成することが可能であり、従って半透膜の性質
を保持しながら、透水速度の大きな膜が得られる。この
半透膜を中空繊維膜に形成すればアルブミンの阻止率が
高く透水速度の大きい血液濃縮器が得られることになる
。

従来よりあるセルロースアセテート膜を使用した血液濃
縮器は、透水速度が０．２〜０．３β／　ｍ　２　　・
分・ｋｇ／ｃｍ２であるが、芳香族ポリスルホンを使用
すると、ｌｊ！／ｍ２　　・分・ｋｇ／ｃｍ２以上の透
水速度が容易に得られる。しかも、このような高い透水
速度が達成されるにもかかわらず、タンパク質はほとん
ど透過しない。すなわち、血液中のタンパク質のなかで
も分子量の小さいアルブミンの阻止率が９５％以上、好
ましいものとしては９９％以上のものが得られる。

〔実施例〕

本発明を実施例により詳細に説明する。

本発明において使用する芳香族ポリスルポンとしては、
式 で示す繰り返し単位からなるポリエーテルスルホン及び
式 で示す繰り返し単位からなるポリスルホン並びにこれら
の混合物を挙げることができる。

芳香族ポリスルホンから中空繊維膜を製造するには、芳
香族ポリスルホンを有機溶媒に溶解した紡糸原液を環状
ノズルより押出し、有機溶媒とは混和するが芳香族ポリ
スルホンは溶解しない凝固液と接触させる。

芳香族ポリスルホンを溶解するための有機溶媒としては
、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、ジメ
チルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドンおよびモルホ
リンなどを用いることができる。これらは単独で用いて
もよいし２種類以上を混合したものでもよい。溶解液の
濃度は５〜３５重景％重量当であり、１０〜３０重量％
が好ましい。濃度が３５重量％をこえると、得られる半
透膜の透水性能が低下し１１／ｍ”　　・分・ｋｇ／ｃ
ｎ！以下になってしまう。また、５重量％より低い濃度
では十分な強度を持った半透膜が得られないので、血液
が漏洩するおそれがある。紡糸原液は芳香族ポリスルホ
ンの単なる溶解液でもよいが、種々の添加剤を添加して
膜性能を変化させることもできる。添加剤としては、無
機塩、多価アルコール、脂肪族または芳香族カルボン酸
あるいはそのエステル、カルボン酸アミド、スルホン酸
およびリン酸アルキルエステルなどを使用することがで
きる。

さらに具体的にいえば、無機塩としては塩化ナトリウム
、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硫酸ナトリウムなど
をあげることができ、多価アルコールとしてはポリエチ
レングリコールが挙げられる。

脂肪族カルボン酸あるいはそのエステルとしては、ギ酸
、酢酸、プロピオン酸、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸
メチル、酢酸エチル、乳酸及び乳酸エチルなどを例示す
ることができ、芳香族カルボン酸としては、安息香酸、
サリチル酸、テレフタル酸及びトリメリット酸などを例
示することができる。またカルボン酸アミドとしてはＮ
−メチルホルムアミドおよびＮ−メチルアセトアミドを
、スルホン酸としてはベンゼンスルホン酸を、リン酸ア
ルキルエステルとしてはリン酸トリメチル及びリン酸ト
リエチルをそれぞれ例示することができる。添加剤は単
独で使用することもできるし２種以上を同時に使用する
こともできる。これらの添加剤の種類、添加量などを選
択することにより、透水性及びタンパク質の阻止率など
の膜性能の異なる中空繊維膜を製造することができる。

紡糸原液は適当な口径を有する二重環状ノズルより押し
出し、外面あるいは内外面を凝固液と接触させる。凝固
液としては水あるいは水と有機溶媒との混合液が好まし
く使用される。環状ノズルより押し出された紡糸原液は
、直ちに凝固液と接触させてもよいが、一旦空気中に押
し出してから凝固液と接触させるようにしてもよい。ま
た、環状ノズルの内面より凝固液を注入しない場合には
、繊維の形状を良好に保つために気体または非凝固性液
体を注入するのが好ましい。凝固液と接触した紡糸原液
は直ちに凝固し、凝固液中に溶媒が浸出して中空繊維が
形成される。

このようにして得られる芳香族ポリスルホン中空繊維は
、膜の片面または両面に緻密層を有しており、膜内部は
多孔質構造になっている。そして膜内部には空洞を有す
る場合もある。膜の性能は主として表面の緻密層により
決定され、内部の多孔質構造の部分は膜の形態を保持す
るための支持体層として作用するので、血液中のタンパ
ク質をほとんどｌさせないためには、中空繊維の内表面
及び／または外表面を走査型電子顕微鏡で観察した場合
に、孔または隙間が実質的に認められない程度のもので
なければならない。血液中のタンパク質は、分子量６９
，０００のアルブミン、分子量約１６０．０００のグロ
ブリン及びさらに高分子量の種々のタンパク質から主と
して構成されているので、血液中のタンパク質を透過さ
せないためには、アルブミンの阻止率が高い値を示さな
ければならない。したがって、本発明において使用され
る膜はアルブミンの阻止率が９５％以上であることが必
要であり、好ましくは９９％以上である。

中空繊維の内径及び膜厚についてはとくに限定されるも
のではないが、内径２００〜１０００μで膜厚が１００
〜２００μのものが製造しやす（、また血液の濃縮効率
もよいので好ましく使用される。さらに、中空繊維は水
などで洗浄して十分に脱溶媒してから使用に供するが、
これを一旦乾燥してから使用に供する場合には、透水性
能を維持するためにグリセリンなどを含浸させて親水化
しておくのが好ましい。

本宋明の血液濃縮器は、従来より使用されている中空繊
維を内蔵する血液処理装置と同様にして製造される。す
なわち、多数の中空繊維を束ねて一定の長さに切断した
ものをハウジング内に収納し、両端をポリウレタンなど
の硬化性樹脂で固着し、両端に血液の入口及び出口を設
けて中空繊維の内側を血液が流れるようにする。使用す
る中空繊維の量は、聡膜面積が０．８〜１．５　ｍ程度
になるようにするのが好ましい。

血液濃縮器は滅菌してから使用されるが、本発明のもの
はエチレンオキサイドガス滅菌、高圧蒸気滅菌及び放射
線滅菌のいずれの方法も使用することができる。

本発明の血液濃縮器を用いて血液中の水分を除去し血液
の濃縮を行うには、血液濃縮器の入口より血液を導入し
血液を加圧するか中空繊維の外側を陽圧にして血液側の
圧力が相対的に高くなるようにすればよい。圧力差（ト
ランス・メンブレン圧）は２００〜５００ｍｍ　Ｈｇ程
度が適当である。血液中の水分は膜の両面の圧力差によ
って膜を透過して中空繊維の外側へ排出され、血液の濃
縮が行われる。血液の濃縮率のコントロールは、排出さ
れる水分量を測定し、圧力差を調整することにより行わ
れる。

本発明の血液濃縮器は、人工心肺装置を使用した心臓手
術における血液中の水分除去のほかに、疾患により体内
に過剰の水分が溜まった場合の治療にも使用することが
できる。

以下、具体的な実施例により本発明をさらに具体的に説
明する。

実施例−１ ポリスルホン（ユニオンカーバイド社製Ｐ−１７００）
１８．５重量部、ポリビニルピロリドン（平均分子量１
０．０００）７．５重量部、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトア
ミド７４重量部を混合溶解し、紡糸原液とした。各々１
５℃に調温した紡糸原液および芯液である水を二重環状
ノズルより押出し、乾湿式紡糸した。空中における滞留
時間は０．１２秒で、その後外部凝固液である水中へ導
き巻取りを行った。この時の巻取り速度は２９ｍ／分で
あった。

得られた中空繊維膜は内径５００μ、外径７００μであ
り、内外両表面に電子顕微鏡観察によっても空隙の認め
られない緻密層を有し、膜内部は指状多孔層であった。

また、透水速度は３１／ｍ”　　・分・ｋｇ／ｃｎＴで
アルブミン阻止率は１００％であり、分画分子量は約１
３，０００であった。

この中空繊維膜を束ねてハウジング内に組み込んで血液
濃縮器を作製し、犬を用いた血液の体外循環を実施した
。血液流速１００ｍ　ｌ　／分く剪断速度３２０ｓｅｃ
−’）　、）ランス・メンブレン圧１９２ｍｍ　Ｈｇ、
血液のへマトクリソト値３７％の条件で繊維内部に血液
を流し、血液濃縮を行ったところ、水分の濾過速度は６
１ｍ１／ｎ？・分であった。そして濾液中のアルブミン
濃度は検出限界以下であった。

実施例−２ Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミドのかわりにモルホリンを
用いる以外は実施例−１と同−原液及び芯液を用いて紡
糸した。２．４秒空中を走行させた後１６°Ｃの水中へ
導き、２４ｍ／分で巻取りした。

得られた中空繊維膜は内外両表面に緻密層を有し、膜内
部は指状多孔層であった。このものの透水速度は１１／
ｍ”　　・分・ｋｇ／ｃｍ２で耐圧性も良好であった。

アルブミン阻止率は１００％であり、分画分子量は約２
８，０００であった。

実施例−１と同様にしてｉｎ　ｖｉｖｏ血液濃縮実験を
行ったところ、水分の濾過速度は１２０ｍ　ｌ　／ｍ２
　　・分であり、濾液中にアルブミンは検出されなかっ
た。このときの血液流速は１００ｍ　ｌ　７分、トラン
ス・メンブレン圧２００ｍｍ　Ｈｇ、ヘマトクリット値
３２％であった。

実施例−３ ポリエーテルスルホン（ＴＣＩ社製４８００−Ｐ）２０
重量部、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ−６００）　
１６重量部、ジメチルスルホキシド６４重量部を混合溶
解し、紡糸原液とした。各々３０℃に調温した紡糸原液
及び芯液である水を二重環状ノズルより押出し、乾湿式
紡糸した。空中における滞留時間は２秒で、その後４０
℃の水中へ導き、１０ｍ／分で巻取った。

得られた中空繊維膜の内表面は緻密で外表面には微孔が
多数存在し、膜内部は指状多孔層であった。また、透水
速度は３（１／ｍ２　・分・ｋｇ／ｃｍ２で、アルブミ
ンの阻止率は１００％、分画分子量は２８．０００であ
った。

血液濃縮器を作製し、ヘマトクリット値４０％の生血を
用いてｉｎ　ｖｉｔｒｏ血液濃縮試験を行った。血液流
量１００ｍ　１２７分（繊維内での剪断速度３２０ｓｅ
ｃ−’　）、１−ランス・メンブレン圧２００ｍｍ１１
ｇにおける水分の濾過速度は５８ｍｎ／ｍ”　　・分で
あった。そして濾液中にアルブミンは検出されなかった
。

比較例−１ 市販の血液濃縮器（Ｃ−Ｄメディカル社製、商品名ヘモ
コン）を用いてｉｎ　ｖｉｖｏ試験を行った。

この血液濃縮器に内置されている膜はセルロースアセテ
ート中空繊維膜であり、透水速度は０．２４１　／ｍ”
分・ｋｇ／ｃｍ２、アルブミン阻止率は９５％である。

犬を用いて血液流１ｔ１００ｍ　Ｅ　７分、トランス・
メンブレン圧２００ｍｍＨｇ　、ヘマトクリット値３８
％の条件で体外循環による血液濃縮を実施したところ、
水分の濾過速度は２７ｎｊ！／ｍ”　　・分であった。

また濾過前の血豪アルブミン濃度１．４０ｇ／ｊに対し
て、濾液中には０．０９ｇ＃１のアルブミンが検出され
た。

以上の結果から明らかなように、芳香族ポリスルホンか
らは透水速度が大きく分画分子量の小さい半透膜を容易
に得ることができる。そして、得られる膜は血液を処理
した場合にも血液中の水分の透過速度が大きく蛋白質の
透過をほぼ完全に阻止することができるので、血液濃縮
器用の膜として極めて有用である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、アルブミンなどの
タンパク質をほぼ完全に阻止することができ、しかも透
水速度が大きい血液濃縮器を容易に得ることができる効
果を有する。

特許出願人　　株式会社日本メディカル・サプライ　（
外１名） 手続補正書 昭和６０年１２月２５日

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）芳香族ポリスルホンからなる半透膜であってアル
   ブミンの阻止率が９５％以上であり透水速度が１ｌ／ｍ
   ＾２・分・ｋｇ／ｃｍ＾２以上である中空繊維膜を内蔵
   することを特徴とする血液濃縮器。
2. （２）上記アルブミンの阻止率が９９％以上である特許
   請求の範囲第１項記載の血液濃縮器。
3. （３）上記芳香族ポリスルホンが、式 ▲数式、化学式、表等があります▼ で示す繰り返し単位からなるポリエーテルスルホンであ
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の血液濃縮器
   。
4. （４）上記芳香族ポリスルホンが、式 ▲数式、化学式、表等があります▼ で示す繰り返し単位からなるポリスルホンである特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の血液濃縮器。
5. （５）上記中空繊維膜が、緻密な表面層と多孔質構造の
   支持体層とを有する特許請求の範囲第１項ないし第４項
   のいずれかの項に記載の血液濃縮器。