JPS6330044B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は人工腎臓、人工肺臓、溶質の濃縮、溶
媒の過等に用いられる限外過、逆浸透、透析
を利用した中空糸型物質移動装置に関する。

従来知られている中空糸型物質移動装置は単位
容積当りの物質移動交換膜面積を大きくするた
め、径の小さな中空糸を多数用いている。この多
数の中空糸は中空糸内と中空糸外の流体を分離す
るためその端部をシリコンゴム，エポキシ樹脂，
ポリウレタン等の合成樹脂からなる１対の樹脂部
材により接着されている。これらの樹脂は一般に
硬化物の溶出物が多く、組織毒性、溶血毒性にお
いて優れたものはなく、特に医学用に用いるには
問題があつた。これらの問題点を解決するため
に、樹脂部材としてはひまし油と有機ジイソシア
ネートとの反応から得られる末端にイソシアネー
ト基を有するプレポリマーに対して、硬化剤とし
て(i)ひまし油または(ii)ひまし油より高い官能性を
有するひまし油誘導体または(iii)ひまし油と分子内
に第三級アミノ基を有する多官能アルコールとの
混合物を用いて硬化させたポリウレタンエラスト
マーが紹介されている。ところが上記ポリウレタ
ンエラストマーにおいては支持部材との接着適合
性について末検討であり、切断容易、かつ弾性の
ある物性のものは物性的に弱く、硬い支持部材と
の接着性が悪く、切断時の外力により支持部材か
ら剥れ易く、そのため樹脂部材が偏平して均一な
切断が難かしく、かつ平滑な断面が得にくいもの
であり、さらに加工後の熱変化により熱収縮して
支持部材または中空糸と剥離し、すき間を生じ、
被処理流体および／または処理流体のもれを生じ
やすいものである。特に、寒冷地への輸送あるい
は保管においてはこの剥離現象が生じ易く、医療
用における緊急時に使用できないことがあるなど
の欠点を有している。

また、血液透析においては血液または透析液が
このすき間から流出し、ときには患者の生命を危
険にする可能性がある。

さらに、上記ポリウレタンエラストマーはトリ
グリセリドを主成分とするひまし油をそまま有機
ジイソシアネートと反応させた末端にイソシアネ
ート基を有するプレポリマーであるのでこれより
低官能のプレポリマーに比べ粘度が高く、流れに
くく、中空糸の間および中空糸と支持部材との間
に流入、注型しにくく、かつ気泡が抜けにくいな
どの加工作業上の欠点がある。

本発明は中空糸の間および中空糸と支持部材と
の間との密封支持し、かつ中空糸を変形すること
なく注型し、切断時の変形を少なくしたポリウレ
タン製樹脂部材を用いた中空糸型物質移動装置を
提供することにある。

本発明は筒状支持部材と、該支持部材内を通
り、かつ該支持部材の両開口面又はその外方に開
口端面を有する多数の中空糸と、該中空糸の両端
部外壁面同士および前記両端部外壁面と該支持部
材の両端部内壁面とを密封支持した板状の樹脂部
材とを含む中空糸型物質移動装置において、該樹
脂部材が２個の水酸基を有するエステルを主成分
とするひまし油誘導体とジフエニルメタンジイソ
シアネートとの反応で得られる末端にイソシアネ
ート基を有するプレポリマーと、２個の水酸基を
有するエステルを主成分とするひまし油誘導体と
３個以上の水酸基を有する多価アルコールと３個
以上の水酸基を有するアミノアルコールとの混合
液からなる硬化剤とを反応したポリウレタンエラ
ストマーであることを特徴とする中空糸型物質移
動装置である。中空糸はセルロース，セルロース
アセテート，ポリアミド，ポリアクリルアミド，
ポリスルホン，ポリエステル，ポリカーボネー
ト，セルロースエーテル，ポリプロピレン，ヒド
ロキシ低級アルキルアクリレートのオリゴマーと
スチレン類のホモオリゴマーとの共重合体、多糖
類及び蛋白質、例えばカゼイン及びコラーゲンか
ら作られる選択性物質浸透膜などの物質移動交換
膜である。

支持部材はポリスチレン，アクリロニトリル―
スチレン共重合体，ポリカーボネート，ポリ塩化
ビニル等を筒状に成形して得られるものであり、
硬質プラスチツク製が望ましい。

支持部材は複数であつてもよいが好ましくは円
筒状の壁面に流体の導入，排出口を設けたものが
簡単で作業効率が良い。

樹脂部材は末端にイソシアネート基を有するプ
レポリマーと水酸基を有する硬化剤との反応によ
つて得られるポリウレタンエラストマーである。

末端にイソシアネート基を有するプレポリマー
は２個の水酸基を有するエステルを主成分とする
ひまし油誘導体と前記ひまし油誘導体の水酸基当
量数に対して過剰のイソシアネート基当量数のジ
フエニルメタンジイソシアネート（以下MDIと
称す）とを反応することによつて得られる。この
混合物の比はイソシアネート基／水酸基として
1.5〜2.5が望ましい。

２個の水酸基を有するエステルを主成分とする
ひまし油誘導体はリシノール酸とエチレングリコ
ール，プロピレングリコール，トリメチレングリ
コール，１，２―ブタンジオール，１，３―ブタ
ンジオール，１，４―ブタンジオール，２，３―
ブタンジオール，ポリエチレングリコール，ポリ
プロピレングリコール，ポリブチレングリコール
等のモノマー又はポリマーのジオールとの反応に
よつてエステルとして得られる。

上記エステルは２個の水酸基を有する。

また、２個の水酸基を有するエステルを主成分
とするひまし油誘導体はひまし油に上記モノマー
又はポリマーからなるジオールを混合し触媒とし
て硫酸又は水酸化ナトリウム又は水酸化カリウム
を用いエステル交換することにより得られる。

このひまし油誘導体はひまし油中に水酸基のな
い有機酸を約10％程度含むので平均の水酸基数は
約1.8個であり、精製することにより水酸基数を
２個に近づけることはできる。

これらのひまし油誘導体とMDIとからなる末
端にイソシアネート基を有するプレポリマーはイ
ソシアネート基数が約1.8〜約２個であり、ひま
し油とトルエンジイソシアネートからなる末端に
イソシアネート基を有するプレポリマーのイソシ
アネート基数より約0.9〜0.7個少なく、低粘度で
流れ易いので、中空糸の間および中空糸と支持部
材との間に流入容易で注型し易く、気泡が抜け易
く作業効率が高い。

硬化剤は２個の水酸基を有するエステルを主成
分とするひまし油誘導体と３個以上の水酸基を有
する多価アルコールと３個以上の水酸基を有する
アミノアルコールの混合物である。

このひまし油誘導体は上記プレポリマーに使用
するものと同様のものが使用できる。

３個以上の水酸基を有する多価アルコールはペ
ンタエリスリトール，グリセリン，トリメチロー
ルプロパン，ソルビトール，シユークロース又は
これらとアルキレンオキサイドとのエーテルであ
り、ペンタエリスリトール又はグリセリンとプロ
ピレンオキサイドとのエーテルが望ましい。

３個以上の水酸基を有するアミノアルコールは
Ｎ，Ｎ，N′，N′―テトラキス〔２―ヒドロキシ
プロピル〕―エチレンジアミン，トリエタノール
アミン等であり、Ｎ，Ｎ，N′，N′―テトラキス
〔２―ヒドロキシプロピレル〕―エチレンジアミ
ンが望ましい。

樹脂部材の硬度は硬化剤中の多価アルコールと
アミノアルコールの比率を高めることにより高め
られる。

また、その硬度は多価アルコールおよびアミノ
アルコール中より水酸基数の高いものを選択する
ことにより高められる。

上記硬度を下げたい場合はその逆となる。

また、この硬度をほぼ一定にしてプレポリマー
と硬化剤との反応を促進するときは、水酸基数が
ほぼ同一の多価アルコールとアミノアルコールを
選択し、硬化剤中のひまし油誘導体の比率を一定
にすることにより同一硬度が保持できるようにし
て、多価アルコールとアミノアルコールの比率に
おいてアミノアルコールを増加させることにより
反応が促進し、多価アルコールを増加させること
により反応が遅延する。

すなわち、アミノアルコールは触媒作用を有
し、硬化剤としてプレポリマーとも反応する。

このように樹脂部材の硬度ならびに反応速度は
硬化剤の組成比によつて容易に決定し得る。

本発明に使用する硬化剤は組成比が重量比で上
記ひまし油誘導体対多価アルコール対アミノアル
コールとして70〜50対15〜25対15〜25が望まし
い。また、プレポリマート硬化剤との重量比は
100対50〜70が望ましい。さらに、切断に望まし
い範囲はプレポリマー100に対して硬化剤59〜63
である。これによつて上記プレポリマーと硬化剤
は室温において10数分間でゲル化する。

本発明の中空糸型物質移動装置は、多数の中空
糸を流体の導入，排出口を壁面に有する中空糸よ
り短かな円筒状支持部材中に挿入し、支持部材端
部に中空糸端部を被包するカツプを結合し、支持
部材の流体の導入，排出口より上記プレポリマー
と硬化剤の混合物を注入し、25℃において遠心す
ると13分間で混合物は反応してゲル化
（50000CPS）し、中空糸の端部の間および中空糸
の端部と支持部材の端部との間を接着、かつ密封
支持し、次にカツプを取りはずし中空糸および支
持部材を接着したポリウレタンエラストマーを支
持部材端部外部分を切断して取り除き中空糸端部
を開口し、ポリウレタンエラストマーの切断面す
なわち樹脂部材の端面に成形したポリプロピレン
製の中空糸内への流体導入、排出部材を被着さ
せ、支持部材端部に結合するキヤツプにより絞め
つけることにより弾力性のポリウレタンエラスト
マーと流体導入，排出部材とが密着することによ
つて得られる。

この中空糸型物質移動装置はポリウレタンエラ
ストマーの切断の外力および室温、マイナス40〜
マイナス80℃に長期放置後室温又は40〜50℃まで
温めても熱収縮および膨張による樹脂部材と中空
糸および支持部材との剥離は起らない。

従つて、本発明の中空糸型物質移動装置は中空
糸内に被処理流体、中空糸外に処理流体を流し、
かつ限外過圧を被処理流体に加えた場合中空糸
間および中空糸と支持部材との間を樹脂部材が密
封支持しているので被処理流体の処理流体への液
もれは起らない。

また、反対に被処理流体を中空糸外、処理流体
を中空糸内に流した場合も上記と同様液もれの心
配はない。

特に、本発明の中空糸型物質移動装置は、人工
腎臓装置および人工肺臓装置として用いた場合血
液のもれがなく、かつ透析液等の処理流体および
外部環境による汚染の影響がなく安全である。

また、本発明の中空糸型物質移動装置は昭和51
年４月30日株式会社薬事時報社発行の「医療用機
器基準解説」第402頁ないし第410頁に透析型人工
腎臓装置基準（案）として記載の接着剤の品質試
験，溶出物試験，漏洩試験，無菌試験，急性毒性
試験，発熱性物質試験および溶血性試験に基づい
て試験した結果いずれも適合するものであつた。

また、本発明の中空糸型物質移動装置は1959年
発行の「キヤンサー・リサーチ」（Can Cer
Reseach）第19巻第959頁に記載の細胞毒性試験
（アイ・トツプリン（I.TOPLIM））に基づいて試
験した結果はマイナスで適合するものであつた。

また、本発明の中空糸型物質移動装置は耐水性
があり広範囲の水溶液を処理することができる。

さらに、本発明に用いられるポリウレタンエラ
ストマーは硬質のプラスチツク製の支持部材に接
着しているので外圧による変形、すなわち切断時
の変形が少なく、切断後の切断面の歪がなく、均
一かつ平滑な切断面は流体導入、排出部材との密
着性がよい。上記ポリウレタンエラストマーから
なる樹脂部材は中空糸を変形させないのでポリウ
レタンエラストマー使用による流路の変形、つぶ
れがなく最大流路面積を確保できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 筒状支持部材と、該支持部材内を通り、かつ
   該支持部材の両開口面又はその外方に開口端面を
   有する多数の中空糸と、該中空糸の両端部外壁面
   同士および前記両端部外壁面と該支持部材の両端
   部内壁面とを密封支持した板状の樹脂部材とを含
   む中空糸型物質移動装置において、該樹脂部材が
   ２個の水酸基を有するエステルを主成分とするひ
   まし油誘導体とジフエニルメタンジイソシアネー
   トとの反応で得られる末端にイソシアネート基を
   有するプレポリマーと、２個の水酸基を有するエ
   ステルを主成分とするひまし油誘導体と３個以上
   の水酸基を有する多価アルコールと３個以上の水
   酸基を有するアミノアルコールとの混合液からな
   る硬化剤とを反応したポリウレタンエラストマー
   であることを特徴とする中空糸型物質移動装置。 ２ 樹脂部材がプレポリマー100部（重量）に対
   し、硬化剤50〜70部（重量）含有する特許請求の
   範囲第１項記載の中空糸型物質移動装置。 ３ 硬化剤は２個の水酸基を有するエステルを主
   成分とするひまし油誘導体70〜50wt％、３個以
   上の水酸基を有する多価アルコール15〜25wt％、
   ３個以上の水酸基を有するアミノアルコール15〜
   25wt％とからなる特許請求の範囲第２項記載の
   中空糸型物質移動装置。 ４ ２個の水酸基を有するエステルを主成分とす
   るひまし油誘導体はリシノール酸又はひまし油と
   モノ又はポリのアルキレングリコールとのエステ
   ルである特許請求の範囲第２項記載の中空糸型物
   質移動装置。