JP2000005577A - 中空糸膜 - Google Patents

中空糸膜

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JP2000005577A JP18035898A JP18035898A JP2000005577A JP 2000005577 A JP2000005577 A JP 2000005577A JP 18035898 A JP18035898 A JP 18035898A JP 18035898 A JP18035898 A JP 18035898A JP 2000005577 A JP2000005577 A JP 2000005577A
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憲幸 玉村
Motoki Kyo
基樹 京
Hidehiko Sakurai
秀彦 櫻井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 透水性が高く、溶質のカットオフ性がシャー
プであるセルロース系中空糸膜を提供する。 【解決手段】 37℃の純水を透過させたときの透水速
度が200〜500ml/m2 ・hr・mmHgであ
り、血液流量200ml/minにおけるin vit
roでのβ2-ミクログロブリンのクリアランスが30m
l/min・m2 以上、尿素のクリアランスが170m
l/min・m2 以上、アルブミンの篩い係数が0.0
5以下でかつ中空糸膜の降伏強度が10g/filam
ent以上であることを特徴とする中空糸膜。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は乾湿式紡糸法により
得られ、限外ろ過、透析、透析ろ過用に好適に用いられ
る中空糸膜に関するものである。
【0002】
【従来技術】近年、長期透析患者の増加に伴う透析合併
症が注目されており尿素、クレアチニンなどの低分子量
物質だけでなく、中高分子量物質(低分子タンパク)ま
で除去対象が拡大してきている。また掻痒、疼痛等の臨
床症状の改善や脂質代謝の改善効果が分子量1〜3万物
質の除去にあることが示唆されている。これらの治療に
用いられる膜はハイパフォーマンス膜と呼ばれ、従来の
透析膜より孔径を拡大することにより、より大きな物質
の除去を可能にしている。ハイパフォーマンス膜に求め
られる性質としては透水性が高くかつシャープなカット
オフ性(分子量1〜3万物質の除去性に優れかつ有用な
血中タンパクである分子量66000のアルブミンを漏
出しない)を有することが必要である。従来セルロース
エステルに代表されるセルロース系中空糸膜は低分子物
質の除去性能は高いが、低分子タンパク領域の除去性能
はポリスルホン系中空糸膜に比較すると十分な性能を有
するものではなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の欠点
を解決しようとするものであり、その目的は透水性が高
く、溶質のカットオフ性がシャープであるセルロース系
中空糸膜を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は下記
〜の中空糸膜を提供するものである。 37℃の純水を透過させたときの透水速度が200〜
500ml/m2 ・hr・mmHgであり、血液流量2
00ml/minにおけるin vitroでのβ2-ミ
クログロブリンのクリアランスが30ml/min・m
2 以上、尿素のクリアランスが170ml/min・m
2 以上で、アルブミンの篩い係数が0.05以下であり
かつ中空糸膜の降伏強度が10g/filament以
上であることを特徴とする中空糸膜。 中空糸膜がセルローストリアセテートを主成分として
なる上記に記載の中空糸膜。 膜厚が10〜30μmである上記乃至に記載の中
空糸膜。
【0005】本発明の中空糸膜は37℃の純水を透過さ
せたときの透水速度(以下UFR)が200〜500m
l/m2 ・hr・mmHgにあることが必要である。U
FRが200ml/m2 ・hr・mmHg未満の場合には膜面
に開口している孔の大きさが小さすぎたり孔数が少なす
ぎるために目的とする尿素などの低分子物質の除去性が
低くなったり、β2-ミクログロブリン等の中分子量以上
の物質の高い透過性が得られなくなるなど、低分子物質
と中分子以上物質の除去を高い次元で両立させることが
出来なくなってしまう。UFRが500ml/m2 ・h
r・mmHgを超えると中空糸の強度が低下するため可
紡性やモジュール化性が低下してしまう。また孔径が大
きくなりすぎるためにアルブミンの漏出を低く抑えるこ
とが出来なくなってしまう。中空糸膜の降伏強度は10
g/filament以上であることが必要である。降
伏強度が10g/filamentより低い場合にはモ
ジュール化のハンドリング性が悪化し歩留まりが低下し
てしまう。
【0006】本発明における中空糸膜素材としては再生
セルロース、改質セルロース、ポリスルフォン、アクリ
ロニトリル等が挙げられ、タンパク質の吸着量が少ない
ものであれば何でも良いが透水性、溶質透過性に優れる
セルロースアセテートが好ましく、生体適合性の面から
セルローストリアセテートが特に好ましい。
【0007】本発明の中空糸膜の膜厚は可紡性やモジュ
ール化性向上の面から10〜100μmの範囲にあるこ
とが好ましい。さらに高い透過性能を得るためには10
〜30μmが特に好ましい。
【0008】本発明の中空糸膜の紡糸法は特に限定され
るものではなく溶融、乾式、湿式、乾湿式等の紡糸方法
によって得ることができるが、相分離制御の幅を広げる
意味から中空形成剤を用いる乾湿式紡糸法で製膜される
ことが好ましい。中空形成剤としては紡糸原液に対して
不活性であれば良く、例えば液体のものは流動パラフィ
ンやミリスチン酸イソプロピル、気体としては乾燥空
気、窒素、ヘリウム、アルゴン等を用いることができ
る。
【0009】本発明の中空糸膜は例えば以下のように製
造することができるが、本発明は何ら以下に限定される
ものではない。セルロースアセテート等の膜素材16〜
25重量部、溶媒45〜75.6重量部、非溶媒8.4
〜39重量部からなる紡糸原液を130〜190℃に加
熱して溶解し、二重管紡糸口金の外側から押し出し、内
側からは流動パラフィンを押し出す。押し出した紡糸原
液は気体雰囲気中を通過した後、溶媒/非溶媒/水の重
量比が6/4/90〜27/3/70に調整した0〜5
0℃の凝固性液体中で凝固され水洗浴で過剰の溶媒、非
溶媒を洗浄する。本発明の中空糸膜を得るためには、セ
ルローストリアセテート等の膜素材、溶媒、非溶媒から
なる紡糸原液を紡糸口金から気体雰囲気中に吐出し次い
で凝固浴に導いて中空糸膜を製造する際に、セルロース
トリアセテート等の膜素材濃度を16〜25重量%に調
整することおよび溶媒/非溶媒/水からなる凝固浴中の
溶媒濃度を6〜27重量%に調整することが好ましい。
【0010】次に中空糸を30〜70重量%のグリセリ
ン水溶液中に通すことにより膜孔中にグリセリンを含浸
させ、乾燥工程を経て巻取る。上記溶媒としてはセルロ
ースアセテートを溶解するものであれば特に限定されな
いが、N、N−ジメチルアセトアミド、N、N−ジメチ
ルホルムアミド、γ−ブチロラクトン、N−メチルピロ
リドン、ジメチルスルフホキシド、N、N−ジメチルイ
ミダゾリジノンなどの極性溶媒を用いるのが好ましい。
これらは単独または混合して用いることもできる。非溶
媒としてはエチレングリコール、トリエチレングリコー
ル、ポリエチレングリコール、グリセリン等の多価アル
コールあるいはそれらの低級アルキルエーテル誘導体等
が挙げられ、単独あるいは混合して使用することができ
る。
【0011】このような方法により製造されたセルロー
ス系中空糸膜は、透水性に優れかつ溶質のカットオフ性
がシャープであるので限外ろ過、透析、透析ろ過用に好
適に使用され具体的には血液透析、血液ろ過透析等に使
用される。
【0012】
【実施例】以下、本発明を実施例を挙げてより詳細に説
明するが本発明は実施例により何ら限定されるものでは
ない。
【0013】〔実施例1〕セルローストリアセテート1
9重量部、N−メチルピロリドン56.7重量部、トリ
エチレングリコール24.3重量部を170℃にて加熱
溶解し、さらに真空脱泡してセルローストリアセテート
の紡糸原液を得た。これを孔径20μmの焼結フィルタ
ーでろ過し不純物を除去した後、二重管構造の口金の外
側から1.1cc/minで吐出し同時に口金の内側か
ら流動パラフィンを吐出した。中空糸状の紡糸原液は空
気中を通過した後N−メチルピロリドン/トリエチレン
グリコール/水=10.5/4.5/85(重量比)か
らなる40℃の凝固浴に導き、次いで水洗浴、60%グ
リセリン水浴、乾燥工程を経てワインダーにてチーズ状
に巻取った。得られた中空糸の内径は198μm、膜厚
は15μmであり、降伏強度は32gであった。
【0014】このようにして得られた中空糸5000〜
20000本を束にしプラスチック成型品の中に入れ性
能評価用モジュールを作製した。
【0015】測定方法 1.純水の透水速度(UFR)の測定 上記作製したモジュールを純水で十分洗浄し、37℃に
調整した純水を中空糸膜に流し水のろ過量を測定した。
透水速度UFRは次式を用いて算出した。 UFR(ml/m2 ・hr・mmHg)=ろ過量/入口
圧力・時間・膜面積
【0016】2.尿素およびβ2-ミクログロブリンのク
リアランスの測定 尿素およびβ2-ミクログロブリンのクリアランスは「膜
の性能評価法」(ハイパフォーマンスメンブレン研究
会)に従い測定した。 CL(ml/min )=(入口濃度−出口濃度)/入口濃
度・供給液量 モジュールの中空糸膜の外側には生理食塩水を流し、中
空糸の内側には血液(血漿)を200ml/minで流
し、ろ過流量15ml/minで測定した。中空糸膜の入
口における測定原液の溶質濃度、出口における測定原液
の溶質濃度および供給液量を測定してクリアランスCL
を算出した。
【0017】3.アルブミン篩い係数の測定 アルブミンの篩い係数SCは「膜の性能評価法」(ハイ
パフォーマンスメンブレン研究会)に従い5.0g/d
lのアルブミン−リン酸緩衝液(pH7.4)を用いて
測定した。 SC=(2×ろ液濃度)/(入口濃度+出口濃度) 中空糸膜の入口における測定原液の濃度、出口における
測定原液の濃度およびろ液濃度を測定して篩い係数SC
を算出した。
【0018】4.中空糸の降伏強度の測定 東洋ボールドウイン製テンシロンUTMIIを用いて、
引っ張り速度100mm/min 、チャック間距離100
mmで測定した。
【0019】〔比較例1〕セルローストリアセテート3
2重量部、N−メチルピロリドン61.2重量部、トリ
エチレングリコール6.8重量部を170℃にて加熱溶
解し、さらに真空脱泡してセルローストリアセテートの
紡糸原液を得た。これを孔径20μmの焼結フィルター
でろ過し不純物を除去した後、二重管構造の口金の外側
から1.1cc/minで吐出し同時に口金の内側から
流動パラフィンを吐出した。中空糸状の紡糸原液は空気
中を通過した後N−メチルピロリドン/トリエチレング
リコール/水=27/3/70(重量比)からなる25
℃の凝固浴に導き、次いで水洗浴、60%グリセリン水
浴、乾燥工程を経てワインダーにてチーズ状に巻取っ
た。得られた中空糸の内径は198μm、膜厚は16μ
mであり、降伏強度は25gであった。実施例1と同様
にモジュールを作製し性能評価をおこなったところUF
Rが低いために低分子物質(尿素)と高分子物質(β2-
ミクログロブリン)のクリアランス性能を両立すること
ができなかった。
【0020】〔実施例2〕セルローストリアセテート1
7重量部、N−メチルピロリドン49.8重量部、トリ
エチレングリコール33.2重量部を170℃にて加熱
溶解し、さらに真空脱泡してセルローストリアセテート
の紡糸原液を得た。これを孔径20μmの焼結フィルタ
ーでろ過し不純物を除去した後、二重管構造の口金の外
側から1.3cc/minで吐出し同時に口金の内側か
ら流動パラフィンを吐出した。中空糸状の紡糸原液は空
気中を通過した後N−メチルピロリドン/トリエチレン
グリコール/水=9/6/85(重量比)からなる33
℃の凝固浴に導き、次いで水洗浴、60%グリセリン水
浴、乾燥工程を経てワインダーにてチーズ状に巻取っ
た。得られた中空糸の内径は196μm、膜厚は17μ
mであり、降伏強度は18gであった。実施例1と同様
にモジュールを作製し性能評価を行った。結果を表1に
まとめた。
【0021】〔比較例2〕セルローストリアセテート1
8重量部、N−メチルピロリドン57.4重量部、トリ
エチレングリコール24.6重量部を170℃にて加熱
溶解し、さらに真空脱泡してセルローストリアセテート
の紡糸原液を得た。これを孔径20μmの焼結フィルタ
ーでろ過し不純物を除去した後、二重管構造の口金の外
側から1.1cc/minで吐出し同時に口金の内側か
ら流動パラフィンを吐出した。中空糸状の紡糸原液は空
気中を通過した後N−メチルピロリドン/トリエチレン
グリコール/水=35/15/50(重量比)からなる
40℃の凝固浴に導き、次いで水洗浴、60%グリセリ
ン水浴、乾燥工程を経てワインダーにてチーズ状に巻取
った。得られた中空糸の内径は201μm、膜厚は14
μmであり、降伏強度は9gであった。実施例1と同様
にモジュールを作製し性能評価を行おうとしたが、降伏
強度が低いためにモジュールを組み立てることができな
かった。
【0022】〔比較例3〕セルローストリアセテート1
5重量部、N−メチルピロリドン59.5重量部、トリ
エチレングリコール25.5重量部を170℃にて加熱
溶解し、さらに真空脱泡してセルローストリアセテート
の紡糸原液を得た。これを孔径20μmの焼結フィルタ
ーでろ過し不純物を除去した後、二重管構造の口金の外
側から1.1cc/minで吐出し同時に口金の内側か
らN−メチルピロリドン/トリエチレングリコール/水
=35/15/50(重量比)からなる凝固性液体を吐
出した。中空糸状の紡糸原液は空気中を通過した後N−
メチルピロリドン/トリエチレングリコール/水=35
/15/50(重量比)からなる40℃の凝固浴に導
き、次いで水洗浴を通過した後かせ捲き機にて巻取っ
た。得られた中空糸膜の内径は201μm、膜厚は65
μmであり、降伏強度は21gであった。これを60w
t%のグリセリン水溶液に浸漬した後、遠心脱液して過
剰のグリセリンを落としモジュールを作製した。実施例
1と同様に性能評価を行ったが、UFRが高くなり(孔
径が大きくなり)すぎアルブミンの篩い係数が大きくな
ってしまった。
【0023】
【表1】
【0024】表1から明らかなように実施例1および実
施例2で得られた中空糸膜は、透水速度が高く、低分子
物質および中高分子物質のクリアランス性能を高い次元
で両立しかつ有用タンパクであるアルブミンの漏出を抑
えるシャープなカットオフ性を有していた。
【0025】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば透水性が高く、低分子物質および中高分子物質の
除去性を高い次元で両立しかつアルブミンの漏出の少な
いシャープなカットオフ性を有する血液浄化用中空糸膜
を提供することが可能である。また破断強度、破断伸度
に優れたセルロース系中空糸膜を得ることができるの
で、モジュール化が容易である。
フロントページの続き Fターム(参考) 4D006 GA06 GA13 KE02Q KE02R KE03Q KE03R LA06 MA01 MA31 MB06 MB16 MB20 MC18 MC18X MC40X NA04 NA10 NA12 NA17 NA18 NA75 PB09 PC47

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 37℃の純水を透過させたときの透水速
    度が200〜500ml/m2 ・hr・mmHgであ
    り、血液流量200ml/minにおけるinvitr
    oでのβ2-ミクログロブリンのクリアランスが30ml
    /min・m 2 以上、尿素のクリアランスが170ml
    /min・m2 以上、アルブミンの篩い係数が0.05
    以下でかつ中空糸膜の降伏強度が10g/filame
    nt以上であることを特徴とする中空糸膜。
  2. 【請求項2】 中空糸膜がセルローストリアセテートを
    主成分としてなる請求項1に記載の中空糸膜。
  3. 【請求項3】 膜厚が10〜30μmであることを特徴
    とする請求項1又は2に記載の中空糸膜。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007105700A (ja) * 2005-10-17 2007-04-26 Toyobo Co Ltd セルロースエステル中空糸膜およびその製造方法
JP2008178814A (ja) * 2007-01-25 2008-08-07 Toyobo Co Ltd セルロースアセテート系非対称中空糸膜
JP2014128793A (ja) * 2014-01-30 2014-07-10 Toyobo Co Ltd 中空糸膜
JP2016140616A (ja) * 2015-02-03 2016-08-08 旭化成メディカル株式会社 中空糸膜型血液浄化器およびその製造方法

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