CN109890490A - 醋酸纤维素系非对称中空纤维膜 - Google Patents

醋酸纤维素系非对称中空纤维膜 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于，通过对中空纤维膜的内表面的致密层的结构进行优化，从而提供可以应对血流量及滤过量的增加并表现出稳定的性能的中空纤维膜。一种中空纤维膜，其特征在于，其为至少在内表面侧具有致密层的中空纤维膜，在用原子力显微镜观察上述中空纤维膜的内表面时，观察到沿着上述中空纤维膜的长度方向取向的两个以上的沟样凹部，上述凹部的长度与宽度之比即长宽比为3以上且30以下，上述中空纤维膜的干燥状态下的屈服强度为30g/丝以上、断裂延伸率为20％/丝以下。

Description

醋酸纤维素系非对称中空纤维膜
技术领域
本发明涉及包含醋酸纤维素系聚合物的中空纤维膜。详细而言，涉及适合于血液净化用途、特别是血液透析滤过的包含醋酸纤维素系聚合物的具有非对称结构的中空纤维膜。
背景技术
血液净化有血液透析、血液滤过、血液透析滤过等方法。血液透析是使血液与透析液隔着半透膜而接触、利用扩散现象去除积存于体内的废物的方法。净化后的血液再次被返送回体内。通常1周进行3次，每次治疗进行4小时左右。另一方面，血液滤过是大量进行超滤而去除体液、由此将废物与体液一起去除的方法。由于体液被大量去除，因此需要输注补充液(12～20L/次)。通常认为，血液滤过与血液透析相比在中分子量～高分子量的废物的去除方面有优势、但在低分子量废物的去除方面较差。因此，近年将血液透析和血液滤过组合、从而能够高效地去除从低分子量至高分子量的较宽范围的废物的血液透析滤过备受关注，申请人也提出了相关申请(专利文献1、2)。这些文献公开了：通过提高膜表面的均匀性和平滑性、从而在大量滤过时也可以抑制血液蛋白等的吸附或堵塞、在血液透析滤过等中能够应用的中空纤维膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009－95515号公报
专利文献2:日本特开2011－78920号公报
发明内容
发明要解决的课题
血液透析滤过疗法包括：在进入透析滤过器之前对血液进行补液的前稀释血液透析滤过疗法；和对从透析滤过器出来后的血液进行补液的后稀释血液透析滤过疗法。关于前稀释血液透析滤过疗法，由于血液在进入透析滤过器之前已被稀释，因此意欲去除的物质的血中浓度变低，基于扩散的去除效率变低，因此有不易发生蛋白将透析滤过器堵塞、不易导致性能经时下降的优点。另一方面，关于后稀释血液透析滤过疗法，由于透析滤过器内的血浓缩变大而存在下述问题：与前稀释血液透析滤过疗法相比白蛋白的泄露量增加、或者容易发生蛋白堵塞透析滤过器的情况。通常，后稀释血液透析滤过疗法以1/3左右的置换液量即可得到与前稀释血液透析滤过疗法同等的效果，因此为了适应后稀释血液透析滤过疗法，要求对中空纤维膜进行进一步减少蛋白等的吸附、抑制堵塞之类的进一步改良。
本发明的目的在于，通过对中空纤维膜的内表面的致密层的结构进行优化，从而提供抑制经时的蛋白的吸附和堵塞、可以表现出适合于后稀释血液透析滤过疗法的稳定性能的中空纤维膜。
用于解决课题的方案
本发明具有以下的构成。
(1)一种中空纤维膜，其特征在于，其为至少在内表面侧具有致密层的中空纤维膜，在用原子力显微镜观察上述中空纤维膜的内表面时，观察到沿着上述中空纤维膜的长度方向取向的两个以上的沟样凹部，上述凹部的长度与宽度之比即长宽比为3以上且30以下，上述中空纤维膜的干燥状态下的屈服强度为30g/丝(filament)以上、断裂延伸率为20％/丝以下。
(2)根据(1)所述的中空纤维膜，其特征在于，上述中空纤维膜包含致密层及支撑层，上述支撑层具有比上述致密层扩大的孔。
(3)根据(1)或(2)所述的中空纤维膜，其特征在于，上述中空纤维膜主要包含醋酸纤维素系聚合物。
(4)一种中空纤维膜组件，其内装有(1)～(3)中任一项所述的中空纤维膜。
发明效果。
通过对中空纤维膜内表面的结构进行优化，从而可以得到在增大血流量和/或滤过量时也能抑制蛋白等的吸附和堵塞、不仅能适用于前稀释血液透析滤过疗法、而且也能适用于后稀释血液透析滤过疗法的中空纤维膜。
附图说明
图1是对用原子力显微镜观察中空纤维膜的内表面的凹部而得的数据进行傅里叶变换而得到的图像的一例。
图2是对用原子力显微镜观察中空纤维膜的内表面的凹部而得的数据进行傅里叶变换而得到的图像的另外一例。
图3是用扫描型电子显微镜以倍率3,000倍观察中空纤维膜的剖面而得的图像的一例。
图4是示出每根干燥中空纤维膜的强度和延伸率(日文：強伸度)的测定结果的一例。
图5是用原子力显微镜观察中空纤维膜的内表面时的表面形状图像。
具体实施方式
本发明的中空纤维膜包含在超滤膜的范畴内，具体而言，具有如下大小的细孔：细孔的平均孔径为3nm～50nm左右，如果以分子量来描述，具有数千～数十万的高分子物质和胶体状物质不能透过，在此以下的中分子物质、离子类可透过。
以往，针对血液相容性、性能的提高，为了抑制血细胞成分、血浆蛋白向膜表面的吸附和堵塞而在提高中空纤维膜内表面的平滑性的方向进行开发。但是，对于适应血流量、滤过量的增大而言，以往的开发方向存在极限。本发明人发现，对于至少内表面侧具有致密层的中空纤维膜而言，通过满足在用原子力显微镜观察上述中空纤维膜的内表面时观察到沿着上述中空纤维膜的长度方向取向的两个以上的沟样凹部、上述凹部的长度与宽度之比即长宽比为3以上且30以下、上述中空纤维膜的干燥状态下的屈服强度为30g/丝以上、断裂延伸率为25％/丝以下，从而即使用于后稀释血液透析滤过之类的对中空纤维膜而言条件严苛的血液净化疗法，也能够抑制血细胞成分和蛋白等对膜面的吸附、堵塞，从而完成了本发明。
本发明中，作为构成中空纤维膜的材料，优选使用醋酸纤维素系聚合物。作为醋酸纤维素系聚合物，从抑制补体活性、血液凝固低之类的血液相容性方面出发，优选羟基以某种程度被封端(日文：キャップ)的二醋酸纤维素、三醋酸纤维素。在将以纤维素系聚合物为主要成分的中空纤维膜用于血液净化时，有时会产生白细胞的一过性减少，从而血液相容性方面存在课题，通过使用纤维素的部分羟基被乙酰基取代的醋酸纤维素系聚合物，具有可以改善血液相容性的优点。具体而言，优选乙酰化度为53～62、6％粘度超过140mPa·s且小于200mPa·s的粘度较低的三醋酸纤维素。
本发明中，优选的是，在用原子力显微镜按照后述的条件观察中空纤维膜的内表面时，具有沿着中空纤维膜的长度方向取向的两个以上的沟样的凹部(图5)。更详细而言，优选在大约2μm见方的观测视野中，具有10个以上的沿着中空纤维膜的长度方向取向的沟样的凹部。详细原因虽然不明，但在将凹部与凹部的间隔设为特定范围时，不仅血液的整流效果提高、蛋白等的吸附减少，而且有白细胞的一过性减少得到抑制的倾向。因此，更优选观察到15个以上上述凹部的内表面。
本发明中，上述凹部的平均长度(长径)优选为200nm以上且500nm以下。凹部的长度过短时，血液的整流效果下降、或者凹部容易积存血细胞成分、蛋白等，不易得到本发明的效果。另外，凹部的长度过长时，容易形成凹部断裂等膜表面结构的缺陷。在此，平均长度(长径)如后所述为包括最长及最短在内的5个点的平均值。
本发明中，上述凹部的平均宽度(短径)优选为10nm以上且100nm以下。凹部的宽度过短时，有时得不到充分的血流的整流效果。另外，凹部的宽度过宽(过短)时，凹部容易积存血细胞成分、蛋白，不易得到本发明的效果。在此，平均宽度(短径)如后所述为包括最大及最小在内的5个点的平均值。
本发明中，上述凹部的平均长度与平均宽度之比即长宽比(平均长度/平均宽度)优选为3以上且30以下。长宽比过小时，凹部呈现宽度相较于长度较宽的形状，因此难以得到血流的整流效果，凹部容易积存血液成分。另一方面，通常认为长宽比过大则基本不会引起问题。
本发明中，上述凹部的平均深度优选为30nm以下。凹部的深度过大时，虽然有时与凹部的宽度是平衡的，但血液等流体的流动中容易产生沉淀，有时β2－微球蛋白等的透过性下降或透过性的经时稳定性下降。另外，有时白细胞的一过性减少加重。另外，上述凹部的平均深度优选为10nm以上。另一方面，当凹部的深度过小时，有时得不到对血液等流体的流动的整流效果、透过性的经时稳定性下降。因此，凹部的平均深度更优选为10nm以上。
本发明中，中空纤维膜优选在内表面侧具有致密层，并具有上述致密层以外的部分扩大到不会成为物质的透过阻力的程度的孔。具体而言包括下述结构：内表面具有致密层，且孔朝向外表面逐渐扩大的结构；最初孔从内表面朝向外表面扩大，以该状态通过中间部，孔大致恒定地推进到外表面附近，并且在外表面附近孔扩大或缩小的结构。
本发明中，致密层是指：在用扫描型电子显微镜(SEM)以倍率3,000倍拍摄中空纤维膜剖面而得的照片(图3)中，实质上确认不到存在空隙的部分。在此，实质上是指：通常的照片尺寸(L尺寸(日文：L判))下通过目视不能明确辨别聚合物部和空隙部。致密层的厚度优选为2.5μm以下，更优选为2μm以下。当被处理液(血液)流过中空纤维膜的中空部而进行处理时，从减小物质的透过阻力的意义上优选致密层较薄，但过薄时，内表面结构的缺陷有可能损害致密层的完整性，因此优选为0.01μm以上，更优选为0.1μm以上。另外，致密层以外的支撑层部只要具有不会成为物质的透过阻力的程度的细孔径或空隙、并且具有可以维持膜形状的程度的厚度即可。
本发明中，为了确保血液的流动稳定性，优选将中空纤维膜的内径设为130μm以上且小于280μm。如果中空纤维膜的内径过小，则血流量增加时血流的线速度过度变大，有血细胞成分受损的可能性。另一方面，如果中空纤维膜的内径过大，则为了达到膜面积而需要增大组件(血液净化器)的尺寸等，有损使用的便利性。
本发明中，中空纤维膜的膜厚没有特别限定，优选设为18μm以上且小于30μm。中空纤维膜的膜厚过薄时，虽然透过性能高但难以维持必要的强度。另外，膜厚过厚时，物质的透过阻力变大，有时去除物质的透过性会变得不充分。
为了得到本发明的中空纤维膜，优选利用干湿式纺丝法而制膜。纺丝原液使用将醋酸纤维素系聚合物、溶剂、根据需要的非溶剂混合溶解而成的液体。芯液使用对醋酸纤维素系聚合物具有凝固性的液体。从双重管喷嘴的环状部(狭缝部)吐出纺丝原液，同时由中心孔(内孔)吐出芯液，使其从气隙部(日文：空走部)通过后，导入凝固浴，将中空纤维膜形状固定。洗涤所得到的中空纤维膜而去除过量的溶剂等，根据需要使膜孔保持剂浸渗到中空部及细孔(或空隙)内后，干燥并巻取。
以下详细说明用于得到本发明的中空纤维膜的技术手段。为了控制中空纤维膜的内表面的结构，重要的是对使芯液与纺丝原液(Dope)接触而形成膜表面的工序进行精密控制。即，重要的是纺丝原液与芯液的吐出线速度比(线速比)、牵伸比的优化。具体而言，在使用对包含醋酸纤维素系聚合物的纺丝原液具有凝固性的液体作为芯液的基础上、将纺丝原液的吐出线速度与芯液的吐出线速度设为大致等速这一点是重要的。在此，大致等速是指：将纺丝原液的吐出线速度与芯液的吐出线速度之比调整为0.95～1.05。
本发明中，纺丝原液的吐出线速度为由上述环状部(狭缝部)的剖面积和纺丝原液的吐出量求出的值，另一方面，芯液的吐出线速度为由以环状部(狭缝部)的内径为基准的剖面积和芯液的吐出量求出的值。例如，使用狭缝外径为500μm、狭缝内径为300μm的双重管喷嘴且以3cc/分钟吐出纺丝原液、以2cc/分钟吐出芯液的情况下，如下来求出线速比(纺丝原液的吐出线速度/芯液的吐出线速度)。
纺丝原液的吐出线速度(m/分钟)＝纺丝原液的吐出量/狭缝部剖面积＝3cc/1.26×10－3cm2/100＝23.8
芯液的吐出线速度(m/分钟)＝芯液的吐出量/狭缝部内径基准的剖面积＝2cc/7.07×10－4cm2/100＝28.3
线速比＝纺丝原液的吐出线速度/芯液的吐出线速度＝23.8/28.3＝0.84
纺丝原液的吐出线速度与芯液的吐出线速度之比(线速比)无论过大或过小，纺丝原液与芯液的速度差都会变大，因此发生界面处的流动的紊乱，即存在膜的表面结构变粗糙(凹凸变大)的倾向。特别是芯液的吐出线速度相对快时，更容易发生这种现象。
另外，本发明中，牵伸比表示自凝固浴的牵引速度/纺丝原液的吐出线速度。为了将中空纤维膜的内表面的结构控制在本发明的范围，优选将牵伸比设为0.80～0.85。例如，如果自凝固浴的牵引速度为50m/分钟、纺丝原液的吐出线速度为40m/分钟，则牵伸比为1.25。如果牵伸比大，则将结构不断被固定化的中空纤维膜过度拉伸，因此将形成于内表面的凹部拉长，极端情况下产生凹部断裂等缺陷。另外，牵伸比小的情况下，得不到使在中空纤维膜长度方向产生的微小凹凸(褶皱)平整(日文：均す)的效果，有时得不到流经中空纤维膜的内表面附近的流体的整流效果。
通过采用上述的条件，可以实现本发明的中空纤维膜的特征性的结构。以下，对以采用上述条件为前提的其它制造条件进行说明。
本发明中，纺丝原液优选使用将醋酸纤维素系聚合物、溶剂、非溶剂混合溶解而成的液体。具体而言，优选按照醋酸纤维素系聚合物/溶剂/非溶剂＝15～20/52～64/16～33的范围来制备。
本发明中，作为醋酸纤维素系聚合物的溶剂，优选使用N－甲基吡咯烷酮(以下有时简记为NMP)、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜等。另外，作为非溶剂，可列举乙二醇、三乙二醇(以下有时简记为TEG)、聚乙二醇、甘油、丙二醇、醇类等。这些溶剂、非溶剂与水具有良好的相容性。
本发明中，芯液可以使用包含溶剂、非溶剂及水的水溶液，优选按照溶剂/非溶剂/水＝0～14/0～6/80～100的范围来制备，更优选使用非溶剂与水的混合液，进一步优选单独的水。在此，水可列举离子交换水、蒸馏水、RO水、纯化水、超纯水等。
使上述得到的纺丝原液及芯液分别从双重管喷嘴的狭缝部及中心孔同时吐出，使其从气隙部(日文：空中走行部)通过后，浸渍在凝固浴中成型为中空纤维状。在得到内径为200μm左右的中空纤维膜时，所使用的喷嘴优选使用狭缝外径为250～300μm、狭缝内径为180～230μm的喷嘴。另外，关于喷嘴温度，优选纺丝原液侧以热媒温度调整为55～65℃、芯液侧以冷媒温度调整为10～15℃。
气隙部虽然也取决于纺丝速度，但优选设为5mm～100mm。另外，可以根据需要对气隙部的湿度、温度进行控制。在通过气隙部之后，浸渍于按照溶剂/非溶剂/水＝49～56/21～24/20～30的范围制备的凝固浴中而形成中空纤维膜。凝固液的水含量低则膜剖面的非对称性提高，因此更优选溶剂/非溶剂/水＝52.5～56/22.5～24/20～25。另外，凝固浴的温度优选调整为40～50℃。
自凝固浴引出的中空纤维膜接着进行水洗而去除过量的溶剂、非溶剂后，根据需要浸渍于甘油浴，将中空纤维膜内的水置换为甘油水溶液。此时，甘油的浓度优选设为85～93重量％。另外，甘油水溶液的温度优选调整为88～96℃。
自甘油浴引出的中空纤维膜进一步进行干燥并巻取。干燥温度优选调整为35～60℃。
得到的中空纤维膜在根据需要赋予卷曲(日文：クリンプ)等后，可以将规定根数收纳到壳体中来制作具有血液的入口及出口、透析液的入口及出口的组件。
本发明中，优选的是，使用干燥状态的中空纤维膜测定的屈服强度为30g/丝以上、断裂延伸率为20％/丝以下。屈服强度高则制作血液净化器(组件)时的成品率变高，因此是优选的，但是当断裂延伸率过高时，不仅组件制作的成品率反而下降，而且存在由于此后的保管中、运输中的热历程而容易引起性能变化的问题、或者原因不明的滤过稳定性降低(ΔTMP变大)的问题。另外，断裂延伸率过低时，处理性变差，因此优选为10％/丝以上，更优选为15％/丝以上。本发明中，通过不仅优化内表面的结构、而且将强度和延伸率设为特定的范围，由此可以得到性能和处理性的平衡优异的中空纤维膜。
由于假定本发明的中空纤维膜不仅用于血液透析、而且用于血液透析滤过或血液滤过之类的严苛条件下，因此除了基本性能、即37℃下测定的纯水的透水性(UFR)为200ml/(m2·hr·mmHg)以上且1500ml/(m2·hr·mmHg)以下、使用牛血浆系统以滤过流速15ml/分钟测定的β2－MG(β2－微球蛋白)的清除(内径基准的膜面积2.1m2)为65ml/分钟以上且90ml/分钟以下、且白蛋白等有用蛋白的泄露量为1.5g/(3L除水、膜面积同样为2.1m2)以下以外，还具有如下所述的特性。
即，可以抑制向膜内表面的致密层的蛋白吸附等污垢，另外，即使在通过滤过而进行了血液的浓缩后也可以维持高的滤过稳定性，因此可期待在后稀释型的血液透析滤过疗法中稳定地表现出高性能。
本发明中，在后述的滤过稳定性试验中，在将血液试验液以350mL/分钟送至血液净化器(组件)的中空纤维膜内侧(中空部)、且以75mL/分钟的比例对血液进行滤过时，优选送液开始起15分钟后的TMP与240分钟后的TMP之差为13mmHg以下。更优选为10mmHg以下。
另外，本发明中，在实施后述的蛋白吸附量试验时，优选为5.0mg/m2以下。更优选为4.5mg/m2以下，进一步优选为4.0mg/m2以下。
实施例
以下，列举实施例对本发明进行更具体的说明，但本发明不受这些实施例任何限定。
(中空纤维膜的外径、内径及膜厚的测定)
中空纤维膜的外径、内径及膜厚如下得到：使适当根数的中空纤维膜从载玻片的中央所开设的的孔中通过且达到中空纤维膜不会脱落的程度，在载玻片的上表面和下表面用剃须刀剪断，得到中空纤维膜剖面样品，然后用投影机Nikon－V－12A测定中空纤维膜剖面的短径、长径，由此得到。对于1个中空纤维膜剖面，测定2个方向的短径、长径，将它们的算术平均值作为1个中空纤维膜剖面的内径及外径。膜厚通过(外径－内径)/2来计算。对于包括最大、最小在内的5个剖面同样地进行测定，将平均值作为内径、外径及膜厚。
(膜面积的计算)
组件的膜面积A(m2)是以中空纤维膜的内径为基准而求出的。
A＝n×π×d×L
这里，n为透析器内的中空纤维膜根数，π为圆周率，d为中空纤维膜的内径(m)，L为透析器内的中空纤维膜的有效长度(m)。
(6％粘度)
将混合溶剂[二氯甲烷：甲醇＝91：9(重量比)]61.67g收集到三角烧瓶中，投入在105±5℃下干燥2小时后的试样3.00g，密封。然后用水平振荡机振荡1.5小时，再用旋转振荡机振荡1小时而使其彻底溶解。然后，将得到的6wt/vol％溶液的温度用恒温槽调整为25±1℃，使用奥斯特瓦尔德粘度计测定在计时用标线间的流下时间，由下述式求出粘度。
6％粘度(mPa·s)＝流下时间(sec)/粘度计系数
需要说明的是，粘度计系数使用粘度计校正用标准液，按照与上述同样的操作测定流下时间(sec)并由下述式求出。
粘度计系数＝[标准液绝对粘度(mPa·s)×溶液的密度(1.235g/cm3)]/[标准液的密度(g/cm3)×标准液的流下时间(sec)]
(断裂强度延伸率、屈服强度延伸率的测定)
关于中空纤维膜的强度和延伸率，使用TENSILON万能试验机(东洋Baldwin公司制UTMII)，将1根干燥后的中空纤维膜切成约15cm的长度，安装在卡盘间(距离约10cm)并使其不松弛，在20±5℃、60±10％RH的温湿度环境下，按照十字头速度10cm/分钟拉伸中空纤维膜而进行测定。由得到的记录纸读取断裂延伸率和断裂强度。另外，如图4所示那样由S－S曲线引辅助线，将二条辅助线的交点定义为屈服点，将该点处的强度作为屈服强度，将该点处的延伸率作为屈服延伸率。
(蛋白吸附量的测定)
使用以中空纤维膜的内径为基准的膜面积为1.5m2的组件，在透析液侧预先封入液体石蜡，使得水溶液不会从透析液侧流入血液侧。准备调整为100mg/l的浓度的37℃的白蛋白水溶液500ml，使其在预先保温在37℃的组件的血液侧以200ml/分钟的流速循环4小时。由白蛋白水溶液的初始浓度和循环后的浓度用下式求出吸附量。需要说明的是，白蛋白浓度使用A/G B－テストワコー(和光纯药工业公司制)通过溴甲酚绿法(BCG法)而求出。
吸附量(mg)＝(初始浓度－循环后的浓度)×0.5
(滤过稳定性评价)
使用加入柠檬酸来抑制凝固的37℃的牛血液。用牛血浆进行稀释，将血细胞比容调整为30％。将该血液以350mL/分钟送入到血液净化器(组件)的中空纤维膜内侧，以75mL/分钟的比例对血液进行滤过。此时，滤液返回血液，形成循环体系。出于防止溶血的目的，血液净化器预先用生理盐水充分进行了置换。在循环开始起15分钟后，在量筒中收集滤液并确认得到了规定的滤过流量，同时在透析回路的压力室部位分别测定血液入口(Pi)、血液出口(Po)、滤液导出部(Pf)的压力，通过
TMP＝Pf－(Pi+Po)/2
进行计算。同样测定经过240分钟后的TMP，通过
△TMP＝│TMP240－TMP15│
进行计算。
(中空纤维膜内表面结构的测定)
使要评价的中空纤维膜的内表面露出，将其作为试样。使用原子力显微镜(AFM)E－Sweep/SPI4000(日立High－Tech Science公司)进行形态观察。观察模式设为DFM模式，扫描仪为20μm扫描仪，悬臂为DF－3，观测视野设为2μm见方。使用装置附带的软件(SPIWinVersion 4.17F7)实施平坦化处理。另外，还由使用该软件实施了平坦化处理的AFM图像制作FFT图像。关于平坦化处理，实施2次倾斜校正和Y方向的平坦处理，需要进行最适合于观察图像的平坦化处理。将得到的FFT图像变换为jpeg图，用图像分析测量软件WinROOF2013(mitani corporation)进行图像分析。将读取的图像进行2值化处理(表色系：RGB、R：阈值0～170、G：阈值0～170、B：阈值0～170)，通过自动测量由得到的图像来测量凹部的长径和凹部的短径，计算出长宽比(图1、图2)。测量包括最大、最小在内的5个点，作为平均长径及平均短径。
长宽比＝凹部的平均长径/凹部的平均短径
(中空纤维膜结构的观察)
轻柔地对中空纤维膜进行水洗而去除所附着的甘油。将被水润湿状态的中空纤维膜迅速浸渍在液氮中将其冻结，然后从液氮中取出。在冻结状态下弯曲而切断出剖面观察用的样品。将得到的样品固定在试样台上进行碳蒸镀。对于蒸镀后的样品，用扫描型电子显微镜(日立制S－2500)以加速电压5kV、倍率3,000倍进行观察。
(实施例1)
将三醋酸纤维素(6％粘度＝162mPa·s、大赛璐化学工业公司)17.3质量％、NMP(三菱化学公司)57.89质量％及TEG(三井化学公司)24.81质量％均匀溶解而制备纺丝原液。使得到的纺丝原液从双重管喷嘴的狭缝部以1.80cc/分钟吐出，同时使作为芯液的RO水从中心孔以2.18cc/分钟吐出。双重管喷嘴使用了狭缝外径270μm、狭缝内径200μm的双重管喷嘴。在纺丝原液侧，将热媒设定为65℃，在芯液侧，将冷媒设定为10℃。由喷嘴吐出的纺丝原液在通过25mm的气隙部后导入到包含NMP/TEG/水＝54.6/23.4/22的43℃的凝固液中而固化。将固化后的中空纤维膜以57.0m/分钟的速度牵引，然后水洗、甘油附着处理后进行干燥、巻取。需要说明的是，水洗及甘油附着处理工序中，小心进行以尽可能避免拉伸。将得到的中空纤维膜捆扎成束并插入到壳体中，将两端用聚氨酯树脂粘接固定后，将树脂的一部分切除，由此制作中空纤维膜两端开口的组件。将评价结果汇总于表1、2。
(实施例2)
将从凝固液中牵引的牵引速度设为55.0m/分钟，除此以外与实施例1同样地制造中空纤维膜、制作组件。
(实施例3)
将从凝固液中牵引的牵引速度设为59.0m/分钟，除此以外与实施例1同样地制造中空纤维膜、制作组件。
(实施例4)
将芯液的吐出量设为2.08cc/分钟，除此以外与实施例1同样地制造中空纤维膜、制作组件。
(实施例5)
将芯液的吐出量设为2.30cc/分钟，除此以外与实施例1同样地制造中空纤维膜、制作组件。
(实施例6)
将纺丝原液的吐出量设为1.88cc/分钟，除此以外与实施例1同样地制造中空纤维膜、制作组件。
(实施例7)
将纺丝原液的吐出量设为1.70cc/分钟，除此以外与实施例1同样地制造中空纤维膜、制作组件。
(比较例1)
将芯液的吐出量设为2.40cc/分钟，除此以外与实施例1同样地制造中空纤维膜、制作组件。
(比较例2)
将芯液的吐出量设为2.00cc/分钟，除此以外与实施例1同样地制造中空纤维膜、制作组件。
(比较例3)
将从凝固液中牵引的牵引速度设为62.0m/分钟，除此以外与比较例1同样地制造中空纤维膜、制作组件。
(比较例4)
将从凝固液中牵引的牵引速度设为53.0m/分钟，除此以外与比较例2同样地制造中空纤维膜、制作组件。
(比较例5)
将三醋酸纤维素19.0质量％、NMP 68.85质量％及TEG 12.15质量％均匀地溶解而制备纺丝原液。使得到的纺丝原液从双重管喷嘴的狭缝部与作为芯液的预先经过脱气处理的水同时吐出，从通过纺丝管而隔绝大气的气隙部通过后，导入到包含NMP/TEG/水＝59.5/10.5/30的44℃的凝固液中而使其固化。接着以拉伸5％的方式用10秒通过95℃的水洗工序后，以拉伸3％的方式用3秒通过95℃、88质量％的甘油浴，用干燥机干燥。使用所得到的中空纤维膜，与实施例1同样地制作组件。
[表1]
[表2]
由表2可知，对于实施例1～7的中空纤维膜的任一者而言，不仅向膜内表面的蛋白吸附量被抑制得较低，而且滤过稳定性优异(ΔTMP小)，因此不仅能够进行通常的血液透析，即便在高负荷条件、即后稀释型的血液透析滤过条件下也能够高效地进行血液净化。与此相对，对于比较例1、3的中空纤维膜而言，由于中空纤维膜内表面的长宽比大，因此滤过稳定性低，不适合于血液透析滤过。另外，对于比较例2、4的中空纤维膜而言，由于中空纤维膜内表面的长宽比小，因此存在蛋白吸附量多的问题。另外，对于比较例5的中空纤维膜而言，由于水洗工序及甘油附着工序中的拉伸大，因此不仅中空纤维膜内表面的长宽比大，而且屈服强度与断裂延伸率的平衡也偏离了优选范围。因此，结果是向膜表面的蛋白吸附量多、滤过稳定性也低。
产业上的可利用性
本发明使用醋酸纤维素系聚合物，且具有在中空纤维膜的至少内表面具有致密层的非对称膜结构，具有高的透水性及分子量划分特性、溶质透过性能。特别是，通过对中空纤维膜的内表面的致密层表面的结构进行优化，从而可以提供提高了生物相容性、在体型大的患者中采用严苛的血液透析滤过条件也能够提高性能稳定性的中空纤维膜。

Claims (4)

1.一种中空纤维膜，其特征在于，其为至少在内表面侧具有致密层的中空纤维膜，在用原子力显微镜观察所述中空纤维膜的内表面时，观察到沿着所述中空纤维膜的长度方向取向的两个以上的沟样凹部，所述凹部的长度与宽度之比即长宽比为3以上且30以下，所述中空纤维膜的干燥状态下的屈服强度为30g/丝以上、断裂延伸率为20％/丝以下。
2.根据权利要求1所述的中空纤维膜，其特征在于，所述中空纤维膜包含致密层及支撑层，所述支撑层具有比所述致密层扩大的孔。
3.根据权利要求1或2所述的中空纤维膜，其特征在于，所述中空纤维膜主要包含醋酸纤维素系聚合物。
4.一种中空纤维膜组件，其内装有权利要求1～3中任一项所述的中空纤维膜。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113856485A (zh) * 2021-11-05 2021-12-31 无锡达魔材料科技有限公司 一种膜壁内缘致密的中空纤维富氮膜制备工艺

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1049108A (zh) * 1988-11-10 1991-02-13 梅姆特克有限公司 中空纤维膜的挤出
EP1029584A1 (en) * 1998-08-11 2000-08-23 Daicel Chemical Industries, Ltd. Cellulose acetate semipermeable membrane and method for producing the same
CN101472671A (zh) * 2006-06-27 2009-07-01 东丽株式会社 聚合物分离膜及其制备方法
JP2011212638A (ja) * 2010-04-02 2011-10-27 Toyobo Co Ltd 中空糸膜
CN102448508A (zh) * 2009-06-15 2012-05-09 生物载体输血公司 用于过滤血小板的方法和装置
WO2016159333A1 (ja) * 2015-03-31 2016-10-06 東レ株式会社 分離膜

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0655047A (ja) * 1992-08-10 1994-03-01 Toyobo Co Ltd 中空糸膜断面の真円化方法
JP3392141B2 (ja) 1992-11-16 2003-03-31 バクスター インターナショナル インコーポレイテッド 高流量中空糸膜
JP5292762B2 (ja) 2007-10-18 2013-09-18 東洋紡株式会社 大量液置換特性に優れた血液浄化器
DE102008003090A1 (de) 2008-01-03 2009-07-16 Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh Hohlfasermembran
JP5212837B2 (ja) 2009-10-08 2013-06-19 東洋紡株式会社 選択透過性中空糸膜
CN101703893B (zh) 2009-11-06 2012-04-18 江苏朗生生命科技有限公司 空心纤维超滤复合膜及其制备方法和应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1049108A (zh) * 1988-11-10 1991-02-13 梅姆特克有限公司 中空纤维膜的挤出
EP1029584A1 (en) * 1998-08-11 2000-08-23 Daicel Chemical Industries, Ltd. Cellulose acetate semipermeable membrane and method for producing the same
CN101472671A (zh) * 2006-06-27 2009-07-01 东丽株式会社 聚合物分离膜及其制备方法
CN102448508A (zh) * 2009-06-15 2012-05-09 生物载体输血公司 用于过滤血小板的方法和装置
JP2011212638A (ja) * 2010-04-02 2011-10-27 Toyobo Co Ltd 中空糸膜
WO2016159333A1 (ja) * 2015-03-31 2016-10-06 東レ株式会社 分離膜

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113856485A (zh) * 2021-11-05 2021-12-31 无锡达魔材料科技有限公司 一种膜壁内缘致密的中空纤维富氮膜制备工艺
CN113856485B (zh) * 2021-11-05 2024-01-26 无锡达魔材料科技有限公司 一种膜壁内缘致密的气体分离用中空纤维富氮膜制备方法

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