CN1968720A - 医用过滤材料及使用了该过滤材料的体外循环柱和血液过滤器 - Google Patents

医用过滤材料及使用了该过滤材料的体外循环柱和血液过滤器 Download PDF

Info

Publication number
CN1968720A
CN1968720A CNA2005800202799A CN200580020279A CN1968720A CN 1968720 A CN1968720 A CN 1968720A CN A2005800202799 A CNA2005800202799 A CN A2005800202799A CN 200580020279 A CN200580020279 A CN 200580020279A CN 1968720 A CN1968720 A CN 1968720A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nanofiber
filter material
medical filter
blood
diameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2005800202799A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1968720B (zh
Inventor
成濑惠宽
野中修一
越智隆志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Publication of CN1968720A publication Critical patent/CN1968720A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1968720B publication Critical patent/CN1968720B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/02Blood transfusion apparatus
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/36Other treatment of blood in a by-pass of the natural circulatory system, e.g. temperature adaptation, irradiation ; Extra-corporeal blood circuits
    • A61M1/3679Other treatment of blood in a by-pass of the natural circulatory system, e.g. temperature adaptation, irradiation ; Extra-corporeal blood circuits by absorption
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D39/00Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/08Filter cloth, i.e. woven, knitted or interlaced material
    • B01D39/083Filter cloth, i.e. woven, knitted or interlaced material of organic material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D39/00Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1607Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
    • B01D39/1623Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y5/00Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2239/00Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/02Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials
    • B01D2239/0216Bicomponent or multicomponent fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2239/00Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/02Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials
    • B01D2239/0216Bicomponent or multicomponent fibres
    • B01D2239/0233Island-in-sea
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2239/00Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/02Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials
    • B01D2239/025Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials comprising nanofibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2239/00Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0414Surface modifiers, e.g. comprising ion exchange groups
    • B01D2239/0421Rendering the filter material hydrophilic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2239/00Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0471Surface coating material
    • B01D2239/0478Surface coating material on a layer of the filter
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2239/00Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/0604Arrangement of the fibres in the filtering material
    • B01D2239/0609Knitted
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2239/00Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/0604Arrangement of the fibres in the filtering material
    • B01D2239/0613Woven
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2239/00Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/0604Arrangement of the fibres in the filtering material
    • B01D2239/0622Melt-blown
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2239/00Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/0604Arrangement of the fibres in the filtering material
    • B01D2239/0636Two or more types of fibres present in the filter material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2239/00Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/065More than one layer present in the filtering material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2239/00Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/069Special geometry of layers
    • B01D2239/0695Wound layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2239/00Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/12Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/1233Fibre diameter
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2239/00Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/12Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/1291Other parameters

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

本发明提供一种医用过滤材料及使用了该过滤材料的体外循环柱和血液过滤器,所述医用过滤材料的特征在于,含有热塑性聚合物形成的纳米纤维分散体,所述纳米纤维的数平均直径为1nm~500nm、并且在大于500nm小于等于1μm直径范围内的单纤维的纤维比率以重量换算为3%以下。通过使用纤维直径的偏差小、且强度高、并且生产率高的纳米纤维,可提供血球吸附性能、蛋白吸附性能优异的医用过滤材料。通过填充该医用过滤材料,可提供高性能的体外循环柱和血液过滤器。

Description

医用过滤材料及使用了该过滤材料的体外循环柱和血液过滤器
技术领域
本发明涉及使用了纳米纤维的医用过滤材料及使用了该过滤材料的体外循环柱和血液过滤器。并且,本发明所述的纳米纤维,是指单纤维的数平均直径在1nm~1μm范围内的单纤维。另外,该纳米纤维只要是纤维状的形态即可,不必拘泥于其长度或断面形状等。更详细来说,本发明涉及使用了这样的纳米纤维的医用过滤材料,特别是涉及使用了基于迄今未有的纳米纤维的细度和其细度的均匀性而得以扩展其在医用领域中用途的新的纳米纤维的医用过滤材料及使用了该过滤材料的体外循环柱和血液过滤器。
背景技术
以前已经知道,在脏器的缺血再回流障碍、败血症、溃疡性大肠炎、克罗恩(Crohn)病、SIRS、传染病等的炎症性疾病中,血液中的颗粒球等的炎症性白血球增加,通过体外循环除去炎症性白血球是重要的。另外,近年来,已经普及了所谓的除白血球输血,即,除去血液制剂中所含的混入白血球,再将血液制剂进行输血。这是因为已经清楚,伴随输血而产生的头痛、恶心、恶寒、非溶血性发热反应等的比较轻微的副作用、或对受血者产生深刻影响的同种异体抗原变态反应、病毒感染、输血后GVHD等的严重的副作用,主要是由于输血中使用的血液制剂中混入的白血球所引起。
出于这样的原因,作为除去白血球的过滤材料,例如已经提出如下的过滤材料,即,在使用了直径为数μm的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)熔喷纤维的医用过滤材料中保持有纤维素类的超细纤维的除白血球过滤材料(专利文献1)。专利文献1的除白血球过滤材料确实除白血球能力优异,但是由于使用纤维素原纤维作为超细纤维,在原纤化时纤维素的纤维直径产生偏差,因此担心可能在过滤材料的局部不能均匀地除去白血球。另外,在专利文献1中为了使纤维直径均匀,还提出了使乙酸菌产生数十纳米级的纤维素纤维的方案,但是存在如下问题,因为纤维过细,纤维的绝对强度低,在大量处理血液时必须提高耐压性,而且由于利用乙酸菌产生纤维素需要花费大量时间,因而不能提高过滤材料的生产率。
从这样的观点出发,人们一直在寻求不使用纤维素而是利用合成聚合物,利用了由单纤维直径的偏差小、并且纤维的绝对强度高、进而生产率高的合成聚合物形成的纳米纤维的医用过滤材料。
另一方面,作为近年来显露头角的获得纳米级合成纤维的基材的技术,已经提出了电子纺丝这样的技术方案(非专利文献1、2)。该技术是,将聚合物溶解于电解质溶液中,从喷嘴挤出,此时对聚合物溶液施加数千~3万伏的高电压,通过使聚合物溶液高速喷射以及接着使喷射弯曲、膨胀从而进行极细化的技术。采用该技术时,可以获得纳米纤维直径为数百nm的纳米纤维无纺布,如果限定聚合物或纺丝条件,有时也可获得相当于数十nm的纳米纤维的基材。但是,利用电子纺丝获得的纳米纤维,因为是通过在纤维化的过程中溶剂蒸发而获得的,纳米纤维没有进行取向结晶化的情况较多,只能获得低强度的纳米纤维。因此,难以获得适合医用过滤材料的绝对强度高的纳米纤维基材。进而,电子纺丝作为制备方法也有很大问题,获得的医用过滤材料大小的充其量为100cm2左右,另外即使生产率为最大的数g/小时,与通常的熔融纺丝相比也非常低。进而,由于需要高电压、有害的有机溶剂或超极细丝悬浮于空气中,恐怕也存在有触电、爆炸、中毒这样的问题。
专利文献1:WO97/23266号公报
非专利文献1:Polymer,vol.40,4585~4592(1999)
非专利文献2:Polymer,vol.43,4403~4412(2002)
发明内容
由上述说明可知,人们一直在寻求利用了纳米纤维的医用过滤材料,所述的纳米纤维在形状或聚合物方面没有限制,可广泛开展应用,单纤维直径均匀,强度高,进而生产率高。
因此,本发明的课题在于,通过使用以往所没有的纤维直径的偏差小、强度高、进而生产率高的纳米纤维,提供血球吸附性能或蛋白吸附性能优异的、新的利用了纳米纤维的医用过滤材料。
另外,本发明的课题还在于提供使用了这样的医用过滤材料的、高性能的医用器械或材料,特别是体外循环柱和血液过滤器。
为了解决上述课题,本发明涉及的医用过滤材料的特征在于,含有热塑性聚合物形成的纳米纤维分散体,所述纳米纤维的数平均直径为1nm~500nm、并且在大于500nm到1μm以下直径范围内的单纤维的纤维比率以重量换算为3%以下。
另外,本发明涉及的体外循环柱和血液过滤器的特征在于,填充了这样的过滤材料。
利用本发明的医用过滤材料,因为使用了纤维直径的偏差小、且强度高、并且生产率高的纳米纤维,所以能够成为血球吸附性能、蛋白吸附性能优异的医用过滤材料。通过填充这样的医用过滤材料,可提供高性能的医用器械、材料,特别是体外循环柱和血液过滤器。
附图说明
[图1]是显示利用TEM观察本发明的尼龙纳米纤维的纤维横断面的结果的图。
[图2]是显示利用SEM观察本发明的网眼状结构的具体例的结果的图。
[图3]是本发明的一种实施方式的体外循环柱的概略构成图(A)和将过滤材料填充为格子状的柱的概略横剖面图(B)。
[图4]是本发明的一种实施方式的血液过滤器的概略构成图(A)和填充了过滤材料的血液过滤器的概略纵横剖面图(B)。
[图5]是实施例中使用的纺丝机的概略构成图。
[图6]是实施例中使用的喷嘴的概略纵剖面图。
[图7]是实施例中使用的拉伸机的概略构成图。
[图8]是显示利用TEM观察实施例1的聚合物合金纤维的横断面的结果的图。
[图9]是与频率相关表示纳米纤维的直径偏差的例子的图表。
[图10]是与纤维比率相关表示纳米纤维的直径偏差的例子的图表。
[图11]是显示利用SEM观察实施例1的血液吸附评价后的过滤材料表面的结果的图。
[图12]是显示利用SEM观察比较例1的血液吸附评价后的过滤材料表面的结果的图。
[图13]是显示实施例2和比较例3中的利用SDS-PAGE凝胶进行蛋白吸附评价结果的图。
[图14]是实施例中使用的挤出装置的概略纵剖面图。
[图15]是显示利用SEM观察实施例15的具有网眼状结构的过滤材料表面的结果的图。
[图16]是本发明的一种实施方式的过滤材料的立体图(A)、表示过滤材料在柱中的填充形态的立体图(B)、通液方向相对于过滤材料为直交流的柱的概略纵剖面图(C)。
[图17]是本发明的其他实施方式的过滤材料的部分立体图(A)、通液方向相对于过滤材料为平行流的柱的概略纵剖面图(B)。
符号说明
1:体外循环柱
2:血液导入口
3:血液导出口
4:过滤材料
5:血液过滤器
6:储料器
7:喷嘴供给部
7a:熔融部
8:纺丝组件(spin block)
9:纺丝部(纺丝pack)
10:喷嘴
11:气道
12:丝条
13:集中给油导槽
14:第1卷取辊
15:第2卷取辊
16:卷取丝
17:计量部
18:喷出孔长
19:喷出孔径
20:未拉伸丝
21:进料辊
22:第1热辊
23:第2热辊
24:第3辊(室温)
25:拉伸丝
26:白血球
27:红血球
28:挤出装置
29:由聚合物合金纤维构成的棒
30:活塞
31:喷出孔
32:通液孔
A:聚合物合金纤维
F:纳米纤维
N:尼龙
P:聚酯
S:基材纤维
具体实施方式
下面,对于本发明的使用了纳米纤维的医用过滤材料、优选的实施方式一同进行详细说明。
本发明的使用了纳米纤维的医用过滤材料,是包含热塑性聚合物形成的纳米纤维分散体的材料,所述纳米纤维的数平均直径为1nm~500nm、且在大于500nm小于等于1μm直径范围内的单纤维的纤维比率以重量换算为3%以下。
在本发明中,这样的两个必要条件是特别重要的,即,该纳米纤维的数平均直径小,和处于大于500nm且小于等于1μm直径范围内的纤维以重量换算为3%以下,也就是说,除了数平均直径为1nm~500nm的纳米纤维以外,几乎没有粗大直径的纤维。
另外,本发明中所谓的纳米纤维,是指纤维直径在1nm~1μm范围内的单纤维,所谓纳米纤维分散体,是指该纳米纤维具有分散的形态。此外,纳米纤维,只要是纤维状的形态即可,对其长度、断面形状等没有限制。
在本发明中,对于纳米纤维的数平均直径,利用透过型电子显微镜(TEM)或扫描型电子显微镜(SEM)来观察医用过滤材料的横断面或表面,并测定在同一横断面内随机地抽出的50根以上的纤维直径,要求在3处以上进行该测定,至少测定合计150根以上的纤维直径,由此来求出数平均直径。
这时,纤维直径超过1μm者在纳米纤维的直径分析时不计算在内。另外,纳米纤维为异形断面(非圆形断面)时,首先,测定纳米纤维的断面积,再将该面积设为假定断面为圆时的面积。从该面积算出直径,从而可求得该异形断面的纳米纤维的数平均直径。在这里,纳米纤维的数平均直径的平均值,首先,测定纳米纤维的直径至以nm为单位的小数点后的第1位,小数点以下进行四舍五入,由其单纯的平均值可求得。
在这里,为了对本发明的使用了纳米纤维的医用过滤材料的构造例进行说明,将本发明的医用过滤材料中使用的纳米纤维的纤维横断面的显微镜观察结果示于图1。图1的符号F表示纳米纤维。如图1所示,构成本发明的医用过滤材料的纳米纤维,大体上全部显示为500nm以下的纳米纤维直径,纳米纤维的直径以10nm左右~100nm附近的水平进行分布。
纳米纤维的数平均直径如果为1nm以上,可在一定程度确保作为纤维的绝对的强度,因此在例如处理血液时可抑制由于冲撞的血球成分或其他的粗大成分等使纤维易切断的情况,并可提高过滤的可靠性。另外,如果数平均直径为500nm以下,可确保用于吸附血球或蛋白的充分的表面积的同时,还可体现出纳米纤维的选择吸附性,并可提高过滤性能。从提高纳米纤维的绝对的强度的观点出发,纳米纤维的数平均直径优选较大者,优选为30nm以上。另一方面,从提高过滤性能的观点出发,纳米纤维的数平均直径优选较小者,优选为200nm以下,更优选为80nm以下。
另外,在本发明中,医用过滤材料中处于大于500nm小于等于1μm的直径范围内的单纤维的纤维比率,是指粗大单纤维(直径为大于500nm小于等于1μm的单纤维)相对于纳米纤维全部重量的重量比率,如下那样计算。即,将医用过滤材料中的纳米纤维的各单纤维直径表示为di,算出其平方的总合(d1 2+d2 2+…+dn 2)=∑di 2(i=1~n)。另外,将在大于500nm小于等于1μm的直径范围内的纳米纤维的各单纤维直径表示为Di,算出其平方的总合(D1 2+D2 2+…+Dm 2)=∑Di 2(i=1~m)。通过算出∑Di 2相对于∑di 2的比例,可以求出在大于500nm小于等于1μm直径范围内的纤维相对于全部纳米纤维的面积比率,即重量换算比率。
本发明的使用了纳米纤维的医用过滤材料,重要的是在大于500nm小于等于1μm直径范围内的单纤维的纤维比率以重量换算为3%以下,更优选为1%以下,进一步优选为0.1%以下。即,这表示直径超过500nm的粗大的纳米纤维的存在近乎为0的意思。另外,纳米纤维数平均直径为200nm以下时,直径大于200nm的单纤维的纤维比率,优选为3%以下,更优选为1%以下,进一步优选为0.1%以下。此外,纳米纤维的数平均直径为100nm以下时,直径大于100nm的单纤维的纤维比率,优选为3%以下,更优选为1%以下,进一步优选为0.1%以下。由此,可充分发挥使用了纳米纤维的医用过滤材料的功能,同时也可使制品的品质稳定性良好。
在本发明中,重要的是纳米纤维是热塑性聚合物。由热塑性聚合物制成的纳米纤维,可以纤维素原纤维的打浆所无法相比的程度来均匀控制纤维直径,而且可以获得远高于纤维素等的天然纤维或人造丝等的半合成纤维的强度,进而因为可通过熔融纺丝法获得,所以生产率非常高,可易于获得纳米纤维。
作为本发明所述的热塑性聚合物,可列举出聚酯、聚酰胺、聚烯烃、聚苯硫醚(PPS)等,但以聚酯、聚酰胺为代表的缩聚类聚合物,由于多为熔点高聚合物,因而更优选。聚合物的熔点为165℃以上时,纳米纤维的耐热性良好,因而优选。例如,该熔点在聚乳酸(PLA)时为170℃,在PET时为255℃,在N6(尼龙6)时为220℃。
本发明的医用过滤材料,例如,可作为处理体液的基材使用。在这里所谓的体液,是指血液、血浆、血清、腹水、淋巴液、关节内液及由上述这些获得的分级成分、以及其他的生物体来源的液体成分等,本发明的医用过滤材料,适用于通过过滤或吸附体液中的成分,将不要的白血球或毒素、蛋白质等除去。
另外,本发明的医用过滤材料的形态不特别限定,只要至少一部分含有纳米纤维即可。作为优选的医用过滤材料的形态,为了提高过滤或吸附效率而应为表面积大者,特别优选织物、编物、无纺布、纸、薄膜及这些的复合体等。
进而,作为本发明的医用过滤材料中的纳米纤维的含有率,没有特别限定,但相对于过滤材料优选为0.0001重量%以上,更优选为0.01重量%以上。
本发明的纳米纤维,例如,优选形成网眼状结构。在这里所谓网眼状结构,是指纳米纤维没有形成束状,各纳米纤维处于开纤的状态,所谓单纤维被分散形成孔的状态,并且多根单纤维进行物理性或化学性络合而形成了网眼状结构。作为网眼状结构的例子,利用电子显微镜观察纳米纤维分散状态的结果示于图2。在图2中,符号F表示纳米纤维。通过纳米纤维形成网眼状结构,纳米纤维在单纤维水平上是分散的,可有效利用纳米纤维表面,即吸附位点。由此,可有效地捕捉体液中要除去的成分。
本发明的过滤材料,为了提高相对于过滤材料重量的血球或蛋白吸附效率,优选仅由纳米纤维构成。通过过滤材料仅由纳米纤维构成,可最大限度地活用纳米纤维的大的表面积,并追求达到极限的过滤、吸附效率。进而,通过过滤材料中不含有纳米纤维以外的成分,可利用过滤材料均匀地捕捉体液中要除去的成分。
另外,通液方向相对于过滤材料为直交流时,本发明的医用过滤材料,优选由纳米纤维和数平均直径为大于1μm小于等于100μm的纤维基材构成。在这里所述的纤维基材,是具有作为纳米纤维的支持体作用的材料,并且只要是纤维形状的材料即可,作为该纤维基材,可列举出织物、编物、无纺布、纸等。通过使医用过滤材料中存在比纳米纤维直径大的其他的纤维,可期待体现出纳米纤维单独存在所无法获得的效果。例如,因为纳米纤维单独存在强度较弱而不能耐得住实际使用,但通过混用比纳米纤维直径大的纤维基材,既可以通过纳米纤维的高表面积产生吸附效果等,又可以提高作为结构体的力学强度,可获得加强效果。
另外,单独使用亲水性强的纳米纤维的场合,在处理体液时,有时由于吸水膨胀等而引起尺寸变化,通过与如上述这样的纤维基材混用,可提高尺寸稳定性。
另外,纳米纤维单独构成医用过滤材料时,在多根纳米纤维之间生成的空隙(网孔)极小,一般来说,会因此使压力损失变大,体液的通液度下降,但通过混用纤维基材,在比纳米纤维直径大的纤维之间生成的空隙变大,结果是表观密度变小,可达成作为以过滤方式除去体液中不要物质的医用过滤材料用途所要求特性的低压力损失。纤维基材的数平均直径优选为2~50μm,更优选为3~20μm。
本发明的医周过滤材料的目付优选为1~500g/m2。目付为1~500g/m2时不仅可给予过滤材料充分的强度,而且可提高易弯曲性或加工性,具有例如容易向体外循环柱或血液过滤器中填充该过滤材料等的优点。更优选目付为1~350g/m2,进一步优选为5~280g/m2
本发明的医用过滤材料的表观密度优选为0.01~1.0g/cm3。表观密度为0.01~1.0g/cm3时,使压力损失变小的同时,可给予过滤材料充分的强度。表观密度更优选为0.05~0.4g/cm3,进一步优选为0.07~0.3g/cm3
在本发明的医用过滤材料中,根据要过滤或吸附的物质,可将过滤材料表面进行改性。作为将过滤材料表面改性的方法,可列举出表面接枝聚合、高分子材料的涂层或浴中处理、放电处理等。作为通过表面接枝聚合、高分子材料的涂层或浴中处理将过滤材料表面进行改性时所使用的高分子材料,没有特别限定,从进行亲水化的目的出发,优选具有非离子性亲水基团的高分子材料。作为非离子亲水基团,可列举出羟基、酰胺基、聚氧化乙烯链等。作为可在具有非离子性羟基的高分子材料的合成中使用的单体,可列举出例如,甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2-羟乙酯、乙烯醇(通过将乙酸乙烯酯聚合得到的高分子加水分解而制成)、甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮等。在上述单体中,优选甲基丙烯酸-2-羟乙基酯、丙烯酸-2-羟乙基酯。
本发明的医用过滤材料,通过在上部具有体液导入口、下部具有体液导出口的容器中进行填充,可制成体外循环柱或血液过滤器。分别用图3表示体外循环柱的结构例、图4表示血液过滤器的结构例。
在图3(A)中,1为体外循环柱,2为血液导入口,3为血液导出口,该体外循环柱1内,如图3(B)所示那样填充了本发明的过滤材料4。在图4(A)中,5为血液过滤器,2为血液导入口,3为血液导出口,该血液过滤器5内,如图4(B)所示那样填充了本发明的过滤材料4。
另外,在本发明的体外循环柱或血液过滤器中,优选填充过滤材料使得通液方向相对于过滤材料为直交流或平行流。在通液方向相对于过滤材料为直交流的场合,通过过滤体液,可以有效地除去血球等比较大的不要成分。另一方面,通液方向相对于过滤材料为平行流的场合,可通过吸附除去体液中的蛋白质、毒素等。
直交流时,在过滤材料的表观密度高的场合,有血球等的粗大成分堵塞的情况,因此在该情况下可采用平行流。另外,平行流时,在体液中含有要除去的成分的场合,如果覆盖了过滤材料表面的吸附位点,则变为不再能吸附,所以在该场合下可采用直交流。关于上述过滤材料的填充,根据除去目的、过滤材料的形态可采用任一种,另外也可以制成组合了直交流和平行流的体外循环柱或血液过滤器。
分别用图16表示相对于过滤材料为直交流时的柱的结构例,图17表示相对于过滤材料为平行流时的柱的结构例。
在图16中,1为体外循环柱,2为血液导入口,3为血液导出口,4为血液过滤材料,在该体外循环柱1内,将图16(A)中的过滤材料加工成如图16(B)所示的卷曲状态后进行填充。直交流,例如在填充的过滤材料中,血液如图16(C)中的箭头所示那样相对于卷取状态的过滤材料4由外侧向内侧流动,血液成为直交流那样流动。在这里,也可根据目的来设计体外循环柱,使血液流动的方向相对于过滤材料4由内侧向外侧流动。另外,在图17中,1为体外循环柱,2为血液导入口,3为血液导出口,4为过滤材料,32表示沿箭头表示的血液流动方向伸展的血液的通液孔。在体外循环柱1内,如图17(A)所示,将过滤材料4加工成具有血液通液孔32的3维过滤构造体后进行填充。平行流,例如在填充的过滤材料4中,血液从通液孔32进入,由图17(A)或(B)所示的箭头方向流过滤材料4中,即,血液以平行流的方式流过。在这里,作为过滤材料4的加工形状,血液只要相对于过滤材料4以平行流方式流过即可,作为结构体可采用图示者以外的各种形状。
实施例
下面,基于实施例对本发明进行进一步详细地说明。另外,实施例中的测定方法,使用以下的方法。
A.聚合物的熔融粘度
利用东洋精机社制キャピログラフ1B测定聚合物的熔融粘度。另外,从放入样品至测定开始的聚合物的贮留时间为10分钟。
B.熔点
使用Peerkin Elmaer社制的DSC-7,将在第2次操作中显示聚合物熔解的最高峰温度作为聚合物的熔点。此时的升温速度为16℃/分,样品量为10mg。
C.聚合物合金纤维的乌斯特均匀度(U%)
使用ッェルベガ一ゥスタ一社制USTER TESTER 4,在给丝速度为200m/分钟、以常规方式进行测定。
D.利用TEM进行医用过滤材料横断面观察
用环氧树脂包埋医用过滤材料,在横断面方向切出超薄切片后,用透过型电子显微镜(TEM)观察医用过滤材料横断面。另外,根据需要实施金属染色。
TEM装置:日立制作所(株)制H-7100FA型
E.纳米纤维的数平均直径
纳米纤维的数平均直径,如下求出。即,对于用TEM得到的医用过滤材料横断面照片,利用图像处理软件(WINROOF)进行解析,计算纳米纤维直径,求出其单纯的平均值。平均值,作为纳米纤维数,测定在同一横断面内随机抽出的50根以上的纳米纤维的直径,在3处以上进行该测定,使用合计150根以上的纳米纤维进行计算。
F.大于500nm小于等于1μm直径范围内的单纤维的纤维比率的计算
医用过滤材料中的大于500nm小于等于1μm直径范围内的单纤维的纤维比率,如下求出。即,将医用过滤材料中的纳米纤维的各单纤维直径记为为di,算出其平方的总合(d1 2+d2 2+…+dn 2)=∑di 2(i=1~n)。另外,将在大于500nm小于等于1μm的直径范围内的纳米纤维的各单纤维直径记为为Di,算出其平方的总合(D1 2+D2 2+…+Dm 2)=∑Di 2(i=1~m)。通过算出∑Di 2相对于∑di 2的比例,可以将在大于500nm小于等于1μm直径范围内的纤维相对于全部纳米纤维的纤维比率,作为面积比例、即重量换算而求得。
G.SEM观察
在过滤基材上蒸镀白金,用超高分解能电解放射型扫描电子显微镜进行观察。
超高分解能电解放射型SEM装置:日立制作所(株)制UHR-FE-SEM
H.力学特性
取聚合物合金纤维10m,以n=5次测定其重量,从其平均值求出纤度(dtex)。然后,在室温(25℃)下、初期试样长=200mm、拉伸速度=200mm/分钟,按照JIS L1013所示的条件求出荷重-伸长曲线。然后,以断裂时的荷重值除以初期的纤度,将其作为强度,以断裂时的伸长除以初期试样长,将其作为伸长度,求得强度伸长度曲线。
I.2次打浆纤维中的纳米纤维纤维浓度
称量出1g的2次打浆纤维,进行蒸发干燥,再由残留成分的重量求得。
J.纳米纤维水分散体中的纤维浓度
称量出10g的纳米纤维水分散体,进行蒸发干燥,再由残留成分的重量求得。
K.目付
根据JIS L10968.4.2(1999)测定医用过滤材料的目付。
L.表观密度
上述获得的过滤材料的目付,接着测定其厚度,将由此得到的表观密度的平均值作为表观密度。另外,在厚度的测定中,使用表盘式厚度规((株)尾崎制作所制、商品名“ピ一コックH”),将测定样品的10个点,采用其平均值。
M.电泳/1元展开法(SDS-PAGE法)的评价方法
将10mg过滤基材浸渍于200μl 1%SDS(十二烷基硫酸钠)溶液中,进行1小时超声处理后,在4℃下静置1夜,然后进行附着于过滤基材上的蛋白的萃取。取20μl的萃取液,用离心蒸发器干燥,然后加入20μl的试样缓冲液(58mM Tris/HCl(pH6.8),1.8%SDS,5%甘油,0.05%溴酚蓝)进行再溶解,在100℃进行5分钟加热处理。将其用于SDS-PAGE凝胶(聚甲基丙烯酰胺凝胶:4-20%梯度凝胶,1mm厚,TEFCO(株)制)上,在18mA进行90分钟电泳(电泳缓冲液:25mM Tris,0.19M glycine,0.1%SDS)。进而,将电泳后的凝胶进行银染色(银染色试剂盒,和光纯药工业(株)制)后,检测蛋白质。
实施例1
将熔融粘度53Pa·S(262℃、剪切速度121.6秒-1)、熔点220℃的N6[尼龙6](20%重量),和熔融粘度310Pa·S(262℃、剪切速度121.6秒-1)8摩尔%异酞酸、4摩尔%双酚A共聚而成的熔点225℃的共聚PET[聚对苯二甲酸乙二酯](80重量%),用双轴挤出混炼机在260℃下进行混炼,得到聚合物合金碎片。另外,该共聚PET在262℃、1216秒-1的熔融粘度为180Pa·S。这时的混炼条件,如下所述。关于聚合物的供给,分别计量N6和共聚PET,再分别供给于混炼机中。使用的螺杆,其直径37mm,有效长度1670mm,L/D(螺杆部长度/直径比)=45.1。在熔融纺丝中使用的熔融纺丝装置的模型图示于图5。在图5中,6表示储料器,7表示喷嘴供给部,7a表示其熔融部,8表示纺丝组件,9表示纺丝部,10表示喷嘴,11表示气道,12表示熔融喷出的丝条,13表示集中给油导槽,14表示第1卷取辊,15表示第2卷取辊,16表示卷取丝。
将上述聚合物合金碎片在275℃的熔融部7a熔融,然后导入纺丝温度280℃的纺丝组件8中。用超滤直径15μm的金属医用过滤材料来过滤聚合物合金熔融体后,通过喷嘴面温度262℃的喷嘴10进行熔融纺丝。此时,作为喷嘴10,如图6所示,在喷出孔上部具有直径0.3mm的计量部17,喷出孔径19为0.7mm、喷出孔长18为1.75mm。并且,此时每单孔喷出量为2.9g/分。进而,从喷嘴下面至冷却开始点(气道11的上端部)的距离为9cm。喷出的丝条,如图5所示,在气道部用20℃的冷风冷却固化1m,用设置于离喷嘴10下方1.8m的集中给油导槽13给油后,通过非加热的第1卷取辊14和第2卷取辊15,以900m/分钟进行卷取。
使用图7所示概略模型的拉伸装置,以第1热辊22的温度为90℃、第2热辊23的温度为130℃进行拉伸热处理。此时,第1热辊22和第2热辊23之间的拉伸倍率为3.2倍。在图7中,20表示未拉伸丝,21表示进料辊,24表示室温的第3辊,25表示被卷取的拉伸丝。获得的聚合物合金纤维,显示了120dtex、12根长丝、强度4.0cN/dtex、伸长度35%、U%=1.7%的优异特性。另外,用TEM观察得到的聚合物合金纤维的横断面时,如图8所示,具有共聚PET为海成分(颜色浅的部分:符号P)、N6为岛成分(颜色深的部分:符号N)的海岛结构,获得了岛N6的数平均直径为53nm、超微分散化了N6的纳米纤维前体聚合物合金纤维(符号A)。
通过将该聚合物合金纤维在95℃的5%氢氧化钠水溶液中浸渍1小时,加水分解除去聚合物合金纤维中的聚酯成分的99%以上,用醋酸中和后,水洗、干燥,再用切断机切断为2mm长,获得N6纳米纤维的切断纤维。并且,另外将该聚合物合金纤维进行圆形编织,用与上述同样的操作进行纳米纤维化,将其从圆形编织拉出,测定丝强度时显示出2cN/dtex这样充分的强度。另外,通过X射线衍射测定发现已进行取向结晶化。
将23L水和30g上述的切断纤维装入タッピ一スタンダ一ドナィャガラ试验打浆机(东洋精机制作所(株)制)中,进行5分钟的1次打浆,其后除去剩余的水分并回收纤维。该1次打浆后的纤维浓度为10重量%。将该1次打浆纤维装入自动式PFI磨(熊谷理机工业(株)制)中,以旋转数1500rpm、间隙0.2mm进行6分钟的2次打浆。2次打浆后的纤维浓度为10重量%。
将250g含水状态的纤维直接装入自动式PFI磨(熊谷理机工业(株)制)中,以旋转数1500rpm、间隙0.2mm进行6分钟打浆。将4.2g打浆的纤维、0.5g作为分散剂的シャロ一ルAN-103P(第一工业制药(株)制)、500g水装入纤维混合器MX-X103(松下电器产业(株)制)中,搅拌5分钟,获得N6纳米纤维的水分散体。水分散体中的纤维浓度为0.08重量%。将500g获得的N6纳米纤维的水分散体和20L水装入方形手工抄纸机中,在No.2定性用滤纸(东洋滤纸(株)制)上进行抄纸后,直接用高温旋转型干燥器(熊谷理机工业(株)制)在110℃下干燥,从滤纸剥离纤维片部分后,获得仅由N6纳米纤维构成的医用过滤材料。
用SEM观察该医用过滤材料的表面时,如图2所示纳米纤维为分散成网眼状的结构。将通过TEM照片解析纳米纤维直径的结果以直方图形式示于图9、图10,纳米纤维的数平均直径为56nm这样的以往没有的细度,并且在大于500nm小于等于1μm直径范围内的单纤维的纤维比率为0%,直径超过200nm的单纤维的纤维比率为0%,直径超过100nm的单纤维的纤维比率为0%。其结果示于表1。
另外,医用过滤材料的目付为8g/m2,表观密度为0.27g/cm3
该过滤材料用两面胶带贴附于微量离心管的壁面上,在利用肝素抑制了凝固的人血液中于38℃下浸渍1小时后,在生理盐水中进行充分洗涤。将洗涤后的过滤材料在0.1%的戊二醛溶液中浸渍一夜,固定血球表面后,将过滤材料冷冻干燥。利用SEM观察冷冻干燥后的过滤材料表面,过滤材料表面吸附了很多白血球。实施例1的血球吸附评价后的过滤材料表面的SEM观察结果示于图11。图11中的26为白血球。
比较例1、2
作为过滤材料,在比较例1使用中纤维直径4μm、目付270g/m2、表观密度0.5g/cm3的N6超细纤维毡,在比较例2中使用纤维直径5μm、目付270g/m2、表观密度0.4g/cm3的PET超细纤维毡。与实施例1同样操作,将这些毡浸渍于人血液中并评价血球吸附的结果,比较例1和2与实施例1不同,过滤材料表面皆无吸附的白血球,几乎都是红血球。比较例1的血球吸附评价后的过滤材料表面的SEM观察结果示于图12。图12中的27为红血球。
实施例2和比较例3
分别在实施例2中使用实施例1中制备的过滤材料,在比较例3中使用比较例1中使用的毡。将各纤维基材于38℃下在人血浆中浸渍1小时后,在生理盐水中进行充分洗涤。将洗涤后的纤维基材冷冻干燥后,用SDS从纤维基材上萃取出吸附的成分。将萃取后的溶液利用电泳/1元展开法(SDS-PAGE法)分析吸附蛋白质的分子量时,如图13所示,比较例3的N6毡没有发现吸附,但发现实施例2的由N6纳米纤维形成的过滤材料特异性地吸附了分子量3.1~4.5万的蛋白质。
实施例3
将实施例1获得的过滤材料以格子型的形式填充在直径4.7cm、长17cm的圆筒型PP(聚丙烯)制容器中,制成体液相对于过滤基材为平行流的体外循环柱。格子型的概略图如图3的(B)所示。在该循环柱中使牛血以2mL/分钟的流速通液90分钟时,没有堵塞情况,可获得具有充分的通液性的体外循环柱。
实施例4
对单丝纤度为1.9dtex的PP原棉进行梳理及磨光,进而以500根/m2的穿孔密度实施针刺法,获得目付为240g/m2的PP(聚丙烯)无纺布。实将5g实施例1中得到的N6纳米纤维的水分散体和20L水装入方形手工抄纸机中,在PP无纺布上进行抄纸后,直接用高温旋转型干燥器(熊谷理机工业(株)制)在110℃下进行干燥,获得N6纳米纤维在无纺布上分散成网眼状的医用过滤材料。该医用过滤材料的目付为240g/m2、表观密度为0.02g/cm3
从获得的过滤材料中仅对N6纳米纤维进行取样,与实施例1同样地进行分析的结果,纳米纤维的数平均的纳米纤维直径为56nm这样以往没有的细度,直径超过100nm的单纤维的纤维比率为0%。其结果示于表1。
将该过滤材料切断成直径4.7cm的圆形,再将其十片重叠填充在与实施例3同样的圆筒型PP制容器中,制备成体液相对于过滤材料为直交流的体外循环柱。在该柱中与实施例3同样地使牛血通液时,没有堵塞情况,可获得具有充分的通液性的体外循环柱。
实施例5
使用熔融粘度为120Pa·S(262℃、121.6秒-1)、熔点为225℃的PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)和共聚了22%丙烯酸-2-乙基己酯的聚苯乙烯(Co-PS),使PBT的含有率为23重量%、混炼温度为240℃,与实施例1同样地熔融混炼,获得聚合物合金碎片。在熔融温度260℃、纺丝温度260℃(喷嘴面温度245℃)、单孔喷出量1.0g/分钟、纺丝速度1200m/分钟的条件下,与实施例1同样地将其进行熔融纺丝。将得到的未拉伸丝在拉伸温度100℃、拉伸倍率为2.4倍、热固定温度为115℃的条件下,与实施例1同样地进行拉伸热处理。获得的拉伸丝为161dtex、36根长丝、强度1.4cN/dtex、伸长度33%、U%=2.0%。
用TEM观察得到的聚合物合金纤维的横断面时,显示了Co-PS为海、PBT为岛的海岛结构,PBT的数平均的直径为60nm,获得PBT在纳米级均匀分散化的聚合物合金纤维。
通过将该聚合物纤维浸渍于三氯乙烯中,将作为海成分的Co-PS的99%以上溶出后,干燥,用切断机切断为2mm长,获得PBT纳米纤维的切断纤维。并且,另外将该聚合物合金纤维进行圆形编织,用与上述同样的操作进行纳米纤维化,将其从圆形编织拉出,测定丝强度时显示了1.5cN/dtex这样充分的强度。另外,通过X射线衍射测定发现已进行取向结晶化。
用与实施例1同样的操作从该切断纤维获得2次打浆纤维。2次打浆后的纤维浓度为20重量%。装入2.1g 2次打浆后的纤维、0.5g作为分散剂的ノィゲンEA-87(第一工业制药(株)制)、500g水,搅拌5分钟,获得PBT纳米纤维的水分散体。水分散体中的纤维浓度为0.08重量%。
将5g获得的PBT纳米纤维的水分散体和20L水装入方形手工抄纸机中,在实施例4中获得的PP无纺布上进行抄纸后,直接用高温旋转型干燥器(熊谷理机工业(株)制)在110℃下进行干燥,获得PBT纳米纤维在PP无纺布上分散成网眼状的医用过滤材料。该医用过滤材料的目付为240g/m2,表观密度为0.02g/cm3
从获得的过滤材料中仅对PBT纳米纤维进行取样,与实施例1同样地进行分析的结果,纳米纤维的数平均的纳米纤维直径为80nm这样以往没有的细度,直径超过200nm的单纤维的纤维比率为0%,直径超过100nm的单纤维的纤维比率为1%以下。其结果示于表1。
将该过滤材料与实施例3同样地填充于圆筒型PP制容器中,制成体液相对于过滤材料为直交流的柱。在该柱中与实施例3同样地使牛血通液时,没有堵塞情况,可获得具有充分的通液性的体外循环柱。
实施例6
熔融粘度250Pa·S(220℃、121.6秒-1)、熔点162℃的PP(21重量%)和重均分子量12万、熔融粘度30Pa·S(240℃、剪切速度2432秒-1)、熔点170℃的聚L乳酸(光学纯度99.5%)79重量%,在混炼温度为220℃下与实施例1同样地熔融混炼,获得聚合物合金碎片。在熔融温度220℃、纺丝温度220℃(喷嘴面温度205℃)、单孔喷出量2.0g/分钟、纺丝速度1200m/分钟的条件下,与实施例1同样地进行熔融纺丝。将得到的未拉伸丝在拉伸温度90℃、拉伸倍率为2.0倍、热固定温度为130℃的条件下,与实施例1同样地进行拉伸热处理。获得的拉伸丝为101dtex、12根长丝、强度2.0cN/dtex、伸长度47%。
用TEM观察得到的聚合物合金纤维的横断面时,显示了聚L乳酸为海、PP为岛的海岛结构,PP的数平均直径为150nm,获得了PP在纳米级均匀分散化的聚合物合金纤维。
通过将获得的聚合物纤维在98℃的5%氢氧化钠水溶液中浸渍1小时,将聚合物合金纤维中的聚L乳酸成分的99%以上加水分解除去,用醋酸中和后,水洗、干燥,用切断机切断为2mm长,获得PP纳米纤维的切断纤维。与实施例1同样地从该切断纤维获得2次打浆纤维。2次打浆后的纤维浓度为25重量%。并且,另外将该聚合物合金纤维进行圆形编织,用与上述同样的操作进行纳米纤维化,将其从圆形编织拉出,测定丝强度时显示出1.5cN/dtex这样充分的强度。另外,通过X射线衍射测定发现已进行取向结晶化。
装入1.7g 2次打浆后的纤维、0.5g作为分散剂的ノィゲンEA-87(第一工业制药(株)制)、500g水,搅拌5分钟,获得PP纳米纤维的水分散体。水分散体中的纤维浓度为0.08重量%。
将5g获得的PP纳米纤维的水分散体和20L水装入方形手工抄纸机中,在实施例4中获得的PP无纺布上进行抄纸后,直接用高温旋转型干燥器(熊谷理机工业(株)制)在110℃进行干燥,获得PP纳米纤维在PP无纺布上分散成网眼状的医用过滤材料。获得的医用过滤材料的目付为240g/m2,表观密度为0.02g/cm3
从获得的过滤材料中仅对PP纳米纤维进行取样,与实施例1同样进行分析的结果,纳米纤维的数平均的单纤维直径为160nm这样以往所没有的细度,大于500nm小于等于1μm直径范围内的单纤维的纤维比率为0%,直径超过200nm的单纤维的纤维比率为1.8%。其结果示于表1。
将该过滤材料与实施例4同样地填充于圆筒型PP制容器中,制备成体液相对于过滤基材为直交流的柱。在该柱中与实施例3同样地使牛血通液时,没有堵塞情况,可获得具有充分的通液性的体外循环柱。
实施例7
将熔融粘度为500Pa·S(262℃、剪切速度121.6秒-1)、熔点为220℃的N6(40重量%),与实施例1同样地进行熔融纺丝,获得聚合物合金纤维。获得的聚合物合金纤维显示出126dtex、36根长丝、强度4.2cN/dtex、伸长度38%、U%=1.8%这样的优异特性。
另外,用TEM观察获得的聚合物合金纤维的横断面时,与实施例1同样地显示了共聚PET为海、N6为岛的海岛结构,岛N6的数平均直径为80nm,获得了超微分散化了N6的聚合物合金纤维。
通过将获得的聚合物纤维在98℃的5%氢氧化钠水溶液中浸渍1小时,将聚合物合金纤维中的聚L乳酸成分的99%以上加水分解除去,用醋酸中和后,水洗、干燥,再用切断机切断为2mm长,,获得N6纳米纤维的切断纤维。与实施例1同样地从该切断纤维获得2次打浆纤维。2次打浆后的纤维浓度为12重量%。并且,另外将该聚合物合金纤维进行圆形编织,用与上述同样的操作进行纳米纤维化,将其从圆形编织拉出,测定丝强度时显示出2cN/dtex这样充分的强度。另外,通过X射线衍射测定发现已进行取向结晶化。
装入4.0g 2次打浆后的纤维、0.5g与实施例1同样的分散剂、500g水,搅拌5分钟,获得N6纳米纤维的水分散体。水分散体中的纤维浓度为0.1重量%。
将5g获得的N6纳米纤维的水分散体和20L水装入方形手工抄纸机中,在实施例4中获得的PP无纺布上进行抄纸后,直接用高温旋转型干燥器(熊谷理机工业(株)制)在110℃进行干燥,获得N6纳米纤维在PP无纺布上分散成网眼状的医用过滤材料。获得的医用过滤材料的目付为240g/m2,表观密度为0.02g/cm3
从该过滤材料中仅抽取纳米纤维,与实施例1同样进行分析的结果,纳米纤维的数平均直径为84nm这样以往所没有的细度,直径超过200nm的单纤维的纤维比率为0%,直径超过100nm的单纤维的纤维比率为2.2%以下。其结果示于表1。
将该过滤材料与实施例3同样地填充于圆筒型PP制容器中,制备成体液相对于过滤材料为直交流的柱。在该柱中与实施例3同样地使牛血通液时,没有堵塞情况,可获得具有充分的通液性的体外循环柱。
实施例8
使用在实施例1中使用的N6和与实施例6同样的聚L乳酸,使N6的含有率为20重量%、混炼温度为220℃,与实施例1同样地进行熔融混炼,获得聚合物合金碎片。使用获得的聚合物合金碎片,在熔融温度230℃、纺丝温度230℃(喷嘴面温度215℃)、纺丝速度3200m/分钟的条件下,与实施例1同样地进行熔融纺丝,获得未拉伸丝。将得到的未拉伸丝在拉伸温度90℃、拉伸倍率为1.5倍、热固定温度为130℃下,与实施例1同样地进行拉伸热处理,获得聚合物合金纤维。该聚合物合金纤维为70dtex、36根长丝、强度3.4cN/dtex、伸长度38%、U%=0.7%。
用TEM观察获得的聚合物合金纤维的横断面时,显示了聚L乳酸为海、N6为岛的海岛结构,作为岛成分的N6的数平均直径为55nm,是N6在纳米级均匀分散化的聚合物合金纤维。
通过将获得的聚合物合金纤维在98℃的5%氢氧化钠水溶液中浸渍1小时,将聚合物合金纤维中的聚L乳酸成分的99%以上加水分解除去,用醋酸中和后,水洗、干燥,用切断机切断为2mm长,获得N6纳米纤维的切断纤维。与实施例1同样地从该切断纤维获得2次打浆纤维。2次打浆后的纤维浓度为10重量%。并且,另外将该聚合物合金纤维进行圆形编织,用与上述同样的操作进行纳米纤维化,将其从圆形编织拉出,测定丝强度时显示出2cN/dtex这样充分的强度。另外,通过X射线衍射测定发现已进行取向结晶化。
装入4.5g 2次打浆后的纤维、0.5g与实施例1同样的分散剂、500g水,搅拌5分钟,获得N6纳米纤维的水分散体。水分散体中的纤维浓度为0.09重量%。
将5g获得的N6纳米纤维的水分散体和20L水装入方形手工抄纸机中,在实施例4中获得的PP无纺布上进行抄纸后,直接用高温旋转型干燥器(熊谷理机工业(株)制)在110℃进行干燥,获得N6纳米纤维在PP无纺布上分散成网眼状的医用过滤材料。所获得的医用过滤材料的目付为240g/m2,表观密度为0.02g/cm3
从该过滤材料中仅抽取纳米纤维,与实施例1同样进行解析的结果,纳米纤维的数平均直径为56nm,直径超过100nm的单纤维的纤维比率为0%。其结果示于表1。
将该过滤材料与实施例4同样地填充于圆筒型PP制容器中,制备成体液相对于过滤基材为直交流的柱。在该柱中与实施例3同样地使牛血通液时,没有堵塞情况,可获得具有充分的通液性的体外循环柱。
实施例9~13
分别在实施例9中使用实施例4的过滤基材、在实施例10中使用实施例5的过滤基材、在实施例11中使用实施例6的过滤基材、在实施例12中使用实施例7的过滤基材、在实施例13中使用实施例8的过滤基材。将各过滤基材填充于如图4所示的上部具有血液导入口、下部具有血液导出口的薄型的容器中,制成血液过滤器。在各血液过滤器中使牛血以2mL/分钟的流速通液20分钟时,没有堵塞情况,可获得具有充分的通液性的血液过滤器。
实施例14
将实施例1制成的聚合物合金纤维进行绞丝收取成束后,装入硅热收缩管(西日本电线(株)制“ニシチュ一ブNST”)。其后,在减压下、180℃进行热处理2小时,制成直径3cm、长20cm的由聚合物合金纤维构成的棒。将其投入到图14所示的挤出装置28中,将由聚合物合金纤维构成的棒29利通过活塞30、在235℃下从直径1cm的喷出孔31中挤出,从而获得熔融拉伸纤维。用TEM观察其横断面时,具有共聚PET为海成分、N6为岛成分的海岛结构,岛N6的数平均直径为20nm,获得了超微分散化了N6的纳米纤维前体聚合物合金纤维。
与实施例1同样地操作,从获得的聚合物合金纤维获得水分散体。水分散体中的纤维浓度为0.08重量%。与实施例4同样地将该水分散体在PP无纺布上进行抄纸后,获得N6纳米纤维在PP无纺布上分散成网眼状的医用过滤材料。获得的过滤材料的目付为240g/m2,表观密度为0.02g/cm3。从获得的过滤材料中仅抽取N6纳米纤维,与实施例1同样进行解析的结果,纳米纤维的数平均纳米纤维直径为25nm这样以往所没有的细度,直径超过100nm的单纤维的纤维比率为0%。
与实施例9同样地将该过滤材料填充于上部具有血液导入口、下部具有血液导出口的薄型的容器中,制成血液过滤器。在该血液过滤器中与实施例9同样地使牛血通液时,没有堵塞情况,具有充分的通液性,但是在通过过滤材料后的牛血中,有时有极少量的被认为是细的纤维屑凝集物的浮游物混入的情况。这是因为纳米纤维过细,使牛血通液时,一部分的纳米纤维被切断的缘故。
实施例15
将0.5g实施例1中获得的N6纤维水分散体和500g水装入喷雾器中,在纤维直径7μm、目付为150g/m2、表观密度0.16g/cm3的PET无纺布上进行数次喷雾,获得N6纳米纤维分散成网眼状的医用过滤材料。用SEM观察过滤材料表面的结果示于图15。在图15中符号F表示纳米纤维、符号S表示基材纤维。获得的医用过滤材料的目付为150g/m2,表观密度为0.16g/cm3。从获得的过滤材料中仅抽取N6纳米纤维,与实施例1同样进行分析的结果,纳米纤维的数平均纳米纤维直径为56nm这样以往没有的细度,直径超过100nm的单纤维的纤维比率为0%。
与实施例9同样地将获得的过滤材料填充于薄型的容器中,制成血液过滤器。在该血液过滤器中与实施例9同样地使牛血通液时,没有堵塞情况,可获得具有充分的通液性的血液过滤器。
实施例1~15的条件和结果示于表1及表2。
[表1]
       纳米纤维                  纳米纤维单纤维的纤维比率
  聚合物种类   数平均直径(nm)  大于500nm小于等于1μm的直径范围   大于200nm小于等于1μm的直径范围   大于100nm小于等于1μm的直径范围
  实施例1   N6   56  0%   0%   0%
  实施例2   N6   56  0%   0%   0%
  实施例3   N6   56  0%   0%   0%
  实施例4   N6   56  0%   0%   0%
  实施例5   PBT   50  0%   0%   0%
  实施例6   PP   150  0%   1.8%   -
  实施例7   N6   84  0%   0%   2.2%
  实施例8   N6   56  0%   0%   0%
  实施例9   N6   56  0%   0%   0%
  实施例10   PBT   50  0%   0%   0%
  实施例11   PP   150  0%   1.8%   -
  实施例12   N6   84  0%   0%   2.2%
  实施例13   N6   56  0%   0%   0%
  实施例14   N6   25  0%   0%   0%
  实施例15   N6   56  0%   0%   0%
[表2]
  目付(g/m2)   表观密度(g/cm3)
  实施例1   8   0.27
  实施例2   8   0.27
  实施例3   240   0.02
  实施例4   240   0.02
  实施例5   240   0.02
  实施例6   240   0.02
  实施例7   240   0.02
  实施例8   240   0.02
  实施例9   240   0.02
  实施例10   240   0.02
  实施例11   240   0.02
  实施例12   240   0.02
  实施例13   240   0.02
  实施例14   240   0.02
  实施例15   150   0.16
工业上的可利用性
本发明的医用过滤材料因为血球吸附性能、蛋白吸附性能优异,可以在使用了该过滤材料的医用仪器或材料,特别是体外循环柱、血液过滤器等的治疗用医学制品中利用。

Claims (13)

1.一种医用过滤材料,其特征在于,含有热塑性聚合物形成的纳米纤维分散体,所述纳米纤维的数平均直径为1nm~500nm、并且在大于500nm小于等于1μm直径范围内的单纤维的纤维比率以重量换算为3%以下。
2.如权利要求1所述的医用过滤材料,其特征在于,上述纳米纤维分散体的至少一部分形成了网眼状结构。
3.如权利要求1或2所述的医用过滤材料,其特征在于,其仅由纳米纤维分散体构成。
4.如权利要求1~3的任一项所述的医用过滤材料,其特征在于,其由上述纳米纤维分散体和数平均直径为大于1μm小于等于100μm的纤维基材构成。
5.如权利要求1~4的任一项所述的医用过滤材料,其特征在于,上述数平均直径为30nm~500nm。
6.如权利要求1~5的任一项所述的医用过滤材料,其特征在于,目付为1~500g/m2
7.如权利要求1~6的任一项所述的医用过滤材料,其特征在于,表观密度为0.01~1.0g/cm3
8.一种体外循环用柱,其特征在于,其填充了权利要求1~7的任一项所述的医用过滤材料。
9.如权利要求8所述的体外循环柱,其特征在于,上述医用过滤材料被填充为与通液方向形成直交流。
10.如权利要求8所述的体外循环柱,其特征在于,上述医用过滤材料被填充为与通液方向形成平行流。
11.一种血液过滤器,其特征在于,其填充了权利要求1~7的任一项所述的医用过滤材料。
12.如权利要求11所述的血液过滤器,其特征在于,上述医用过滤材料被填充为与通液方向形成直交流。
13.如权利要求10所述的血液过滤器,其特征在于,上述医用过滤材料被填充为与通液方向形成平行流。
CN2005800202799A 2004-04-21 2005-04-19 医用过滤材料及使用了该过滤材料的体外循环柱和血液过滤器 Expired - Fee Related CN1968720B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004125510 2004-04-21
JP125510/2004 2004-04-21
PCT/JP2005/007426 WO2005102413A1 (ja) 2004-04-21 2005-04-19 メディカル用フィルター材およびそれを用いた体外循環カラムと血液フィルター

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1968720A true CN1968720A (zh) 2007-05-23
CN1968720B CN1968720B (zh) 2010-05-05

Family

ID=35196746

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2005800202799A Expired - Fee Related CN1968720B (zh) 2004-04-21 2005-04-19 医用过滤材料及使用了该过滤材料的体外循环柱和血液过滤器

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20080023394A1 (zh)
EP (1) EP1745808A4 (zh)
JP (1) JPWO2005102413A1 (zh)
KR (1) KR101151139B1 (zh)
CN (1) CN1968720B (zh)
WO (1) WO2005102413A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112384260A (zh) * 2018-07-13 2021-02-19 株式会社钟化 白血球除去用过滤材料、白血球除去过滤器及其制造方法

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070074628A1 (en) 2005-09-30 2007-04-05 Jones David C Coalescing filtration medium and process
US8361180B2 (en) * 2006-11-27 2013-01-29 E I Du Pont De Nemours And Company Durable nanoweb scrim laminates
JP2010512939A (ja) 2006-12-21 2010-04-30 ネーデルランド オルガニサティ フォール トウゲパストナチュールウェテンスカッペリューク オンデルツォイック ティーエヌオー 血液から毒性物質を除去するための装置
JP5470850B2 (ja) * 2007-09-28 2014-04-16 東レ株式会社 濾材およびフィルターユニット
EP2087916A1 (en) * 2008-02-11 2009-08-12 ICinnovation BV Electrosorption device for the purification of blood and other fluids
WO2010107503A1 (en) 2009-03-19 2010-09-23 Millipore Corporation Removal of microorganisms from fluid samples using nanofiber filtration media
JP2013541408A (ja) 2010-08-10 2013-11-14 イー・エム・デイー・ミリポア・コーポレイシヨン レトロウイルス除去方法
EP2446908B1 (en) * 2010-11-02 2015-07-15 ICinnovation BV Electrosorption and decomposition device for the purification of blood and other fluids
EP2694196B1 (en) 2011-04-01 2021-07-21 EMD Millipore Corporation Nanofiber containing composite structures
KR101427700B1 (ko) 2012-06-29 2014-08-07 주식회사 아모그린텍 사이토카인 흡착시트, 그 제조방법 및 이를 이용한 혈액 필터
US10010445B2 (en) 2013-01-23 2018-07-03 Jonathan Isserow Treatment device using nanotechnology
US9636521B2 (en) 2013-07-12 2017-05-02 Jonathan Isserow Heat and light treatment device using nanotechnology
US10583037B2 (en) 2013-01-23 2020-03-10 Transqtronics, Llc. Heating device using exothermic chemical reaction
US9675817B2 (en) 2013-01-23 2017-06-13 Jonathan Isserow Heating device using exothermic chemical reaction
WO2015026190A1 (ko) * 2013-08-23 2015-02-26 (재)한국섬유기계연구원 혈장분리 혈액필터 및 그 제조방법
US10232321B2 (en) 2013-08-26 2019-03-19 National Institute For Materials Science Blood purification membrane, method for manufacturing blood purification membrane, and dialysis device
US10159778B2 (en) 2014-03-24 2018-12-25 Fenwal, Inc. Biological fluid filters having flexible walls and methods for making such filters
US10376627B2 (en) 2014-03-24 2019-08-13 Fenwal, Inc. Flexible biological fluid filters
US9796166B2 (en) 2014-03-24 2017-10-24 Fenwal, Inc. Flexible biological fluid filters
US9782707B2 (en) 2014-03-24 2017-10-10 Fenwal, Inc. Biological fluid filters having flexible walls and methods for making such filters
US9968738B2 (en) 2014-03-24 2018-05-15 Fenwal, Inc. Biological fluid filters with molded frame and methods for making such filters
KR20160134792A (ko) 2014-06-26 2016-11-23 이엠디 밀리포어 코포레이션 개선된 먼지 포집 능력을 갖는 필터 구조
CN107208336B (zh) * 2014-11-21 2020-08-18 纳幕尔杜邦公司 用于呼吸装置和面罩的熔纺过滤介质
CN107530639B (zh) * 2015-04-17 2021-02-09 Emd密理博公司 使用以切向流过滤模式操作的纳米纤维超滤膜纯化样品中目标生物材料的方法
KR101810830B1 (ko) 2015-08-13 2017-12-20 주식회사 아모그린텍 휴대용 정수 파우치
KR101651937B1 (ko) 2015-09-11 2016-08-29 주식회사 싸이퍼롬 의료용 필터링 장치
US10695486B2 (en) * 2015-10-14 2020-06-30 Amogreentech Co., Ltd. Liquid drug-filtering filter medium and filter module
JP6210422B2 (ja) * 2015-12-21 2017-10-11 パナソニックIpマネジメント株式会社 繊維集合体
USD1006973S1 (en) * 2021-04-22 2023-12-05 Ruyi Jiang Air filter
CN117138126B (zh) * 2023-08-30 2024-04-09 江苏恰瑞生物科技有限公司 定向清除炎症因子il-6的过滤材料及过滤柱

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60246765A (ja) * 1984-05-22 1985-12-06 旭化成工業株式会社 体液浄化用吸着カラム
EP0498672A3 (en) * 1991-02-07 1993-06-23 Chisso Corporation Microfiber-generating fibers and woven or non-woven fabrics produced therefrom
US5582907A (en) * 1994-07-28 1996-12-10 Pall Corporation Melt-blown fibrous web
US6048464A (en) * 1995-12-26 2000-04-11 Asahi Medical Co., Ltd. Filter medium for leukocyte removal, method of making, and method of using thereof
CA2294500C (en) * 1997-06-26 2003-12-23 Asahi Medical Co., Ltd. Leukocyte-removing filter medium
US20020092423A1 (en) * 2000-09-05 2002-07-18 Gillingham Gary R. Methods for filtering air for a gas turbine system
CN1253233C (zh) * 2001-01-29 2006-04-26 旭医学株式会社 血液处理用过滤器及其制备方法
WO2004038073A1 (ja) * 2002-10-23 2004-05-06 Toray Industries, Inc. ナノファイバー集合体、ポリマーアロイ繊維、ハイブリッドファイバー、繊維構造体、およびそれらの製造方法
AU2003290858A1 (en) * 2002-11-12 2004-06-03 The Regents Of The University Of California Nano-porous fibers and protein membranes

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112384260A (zh) * 2018-07-13 2021-02-19 株式会社钟化 白血球除去用过滤材料、白血球除去过滤器及其制造方法
CN112384260B (zh) * 2018-07-13 2024-06-04 株式会社钟化 白血球除去用过滤材料、白血球除去过滤器及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005102413A1 (ja) 2005-11-03
KR20060135956A (ko) 2006-12-29
CN1968720B (zh) 2010-05-05
JPWO2005102413A1 (ja) 2008-03-06
KR101151139B1 (ko) 2012-06-01
US20080023394A1 (en) 2008-01-31
EP1745808A1 (en) 2007-01-24
EP1745808A4 (en) 2012-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1968720A (zh) 医用过滤材料及使用了该过滤材料的体外循环柱和血液过滤器
JP5082192B2 (ja) ナノファイバー合成紙の製造方法
CN1261290A (zh) 去除白细胞用的过滤介质
JP4765350B2 (ja) 合成紙およびその製造方法
US8501642B2 (en) Nano-fiber compound solutions, emulsions and gels, production method thereof, Nano-fiber synthetic papers, and production method thereof
CN1200152C (zh) 来奥赛纤维
CN1082103C (zh) 膨松聚四氟乙烯长纤维及裂膜丝、其制造方法、使用其制造棉状物的方法及集尘用滤布
CN1064091C (zh) 可纺丝溶液的离心纺丝法及制成的纤维制品和该制品用途
EP3112505B1 (en) Sea-island composite fiber, composite ultra-fine fiber, and fiber product
JP4821127B2 (ja) ナノファイバー不織布
CN1293243C (zh) 一种竹炭粘胶纤维及其制造方法
CN1551937A (zh) 一种含有丝和/或丝状材料的超细纤维的无纺织物及其制造方法
CN1163642C (zh) 无卷曲聚酯单纤维和生产这种单纤维的方法
CN1205747A (zh) 纤维素类高保水性纤维及其制造方法和由这种纤维素类高保水性纤维组成的保水性片材
Balan et al. Effect of thickness of mat and testing parameters on tensile strength variability of electrospun nanofibrous mat
KR20150086235A (ko) 복합 구금 및 복합 섬유, 복합 섬유의 제조 방법
CN1270005C (zh) 一种丙烯腈系纤维及其制造工艺
CN1668787A (zh) 固体再生粘胶纤维的制造方法
JP4396536B2 (ja) 細繊度ポリテトラフルオロエチレン繊維の製造方法
JP2005171453A (ja) 牽切紡績糸の製造方法
TWI325449B (en) Cellulosic fibre of the lyocell type
JP6979580B2 (ja) エアレイド不織布用レーヨン繊維とその製造方法、エアレイド不織布とその製造方法、及び水解紙
CN1901986A (zh) 纤维-纤维复合材料
CN108939691B (zh) 一种去除血液微聚体的过滤材料及去除血液微聚体的方法
JP2008202193A (ja) 極細長繊維不織布の製造方法および極細長繊維不織布

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100505