JP2004222831A - 血液浄化カラム - Google Patents

Abstract

【課題】環境に優しい素材のみで構成される血液浄化カラムを提供すること。
【解決手段】芳香環および塩素を実質的に含まない素材のみからなる血液浄化カラム。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地球環境に配慮された素材のみで構成されていることを特徴とする血液浄化カラムに関するものであり、特に、人工腎臓や血液吸着カラムなどの医療用具に好適に用いることができ、焼却や廃棄、リサイクルに配慮された血液浄化カラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、血液浄化用の素材としては、各種の素材が使用されてきた。例えば、ポリスルホン系ポリマーは耐熱性、成形性、紡糸性に優れており、透析膜をはじめとして種々の分離膜やフィルムなどに用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、ポリカーボネートは、十分な強度と優れた透明性を有することからケース部材に利用されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、ポリスチレンはケース部材および血液吸着用担体として利用されている（例えば、特許文献３、４参照）。
【０００５】
現在、病院等の医療関係機関から生ずる感染性の廃棄物は、焼却処理が行われている。一方、ポリスルホン系ポリマーのような耐熱性の高いポリマーが医療材料として用いられ始めて、焼却の際の発熱量の増大のため、焼却炉の破損の原因となったり、炉の耐久性に悪影響を与えている。また、ポリスチレンのように分解温度が比較的低く、燃焼による発熱量の低いものであっても、芳香環や塩素をもつ物質は燃焼により、環境に影響を及ぼすガスを生じる可能性がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６１−２３８３０６号公報（第１頁）
【０００７】
【特許文献２】
特開平１１−１６９６９０号公報（第３頁）
【０００８】
【特許文献３】
特開平６−１８４４００号公報（第８頁）
【０００９】
【特許文献４】
特開平５−３０５１３９号公報（第３頁）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
血液浄化カラムに使用する素材としては、ポリオレフィンや脂肪族ポリエステルなどが用いられるようになって来たが、環境に優しい素材のみからなる血液浄化カラムは、いまだ提案されていなかった。本発明は、かかる従来技術の問題点を解消するものであり、環境にやさしい素材のみで構成される血液浄化カラムを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成をとる。すなわち本発明は、芳香環および塩素を実質的に含まない素材のみからなる血液浄化カラムをその骨子とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる芳香環および塩素を実質的に含まない素材としては特に限定されず、例えば、樹脂、金属、セラミックスなどを使用することができる。加工性の点から、好ましくは合成樹脂が使用される。合成樹脂としては、例えば、ポリオレフィン、アクリル系ポリマー、ポリアクリロニトリル、セルロース系ポリマーおよび脂肪族ポリエステルから選ばれる１種以上が好ましく使用される。
【００１３】
ここで、ポリオレフィンとしては特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリブタジエン、ポリメチルペンテン、およびこれらを構成するモノマーからなるコポリマーやエチレン・テトラシクロドデセン・コポリマーなどが挙げられ好ましく使用される。
【００１４】
また、アクリル系ポリマーとしては特に限定されないが、例えば、ブチルアクリレート、エチルアクリレート、メチルアクリレート、ブチルメタクリレート、エチルメタクリレート、メチルメタクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、 ２−メトキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレートなどのモノマーで構成される（共）重合体が挙げられ好ましく使用される。
【００１５】
また、脂肪族ポリエステルとしては、ポリ乳酸やポリカプロラクトンなどが挙げられ、好ましく使用される。
【００１６】
上記した中でも、入手しやすさ、強度などの観点から、ポリメチルペンテン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、セルロース、セルロースジアセテート、セルローストリアセテートおよびポリ乳酸から選ばれる１種以上が好適に用いられる。
【００１７】
本発明の血液浄化カラムは、芳香環および塩素を実質的に含まない素材のみからなる必要がある。ここで、芳香環および塩素を実質的に含まないとは、これらの成分を骨格中に含まず、かつ素材中にこれらの成分が１％以下であることを言う。好ましくは０．１％以下であり、より好ましくは０．０５％以下である。
【００１８】
本発明に使用する素材には、例えば、加工性を向上させる目的で各種添加剤を添加することが可能であるが、これらの添加剤が芳香環または塩素を含むことを妨げるものではない。
【００１９】
本発明の血液浄化カラムの用途は特に限定されないが、例えば、人工腎臓用途や血液吸着用途に好ましく使用される。
【００２０】
人工腎臓用途に用いられる場合は、透析用素材の形状は、表面積、透析性能の観点から中空糸膜状であることが望ましい。また、その素材としては、生体適合性の観点からポリメチルメタクリレートであることが望ましい。
【００２１】
また、血液吸着用途に用いられる場合、血液を吸着するための素材の形状は、表面積や圧力損失を伴わないという点から、編み地や不織布のような繊維状であることが望ましい。また、その素材としては、紡糸性や修飾のしやすいポリプロピレンまたはポリエチレンであることが望ましい。
【００２２】
また、本発明の血液浄化カラムを構成するケースの素材としては、強度および成形性という観点から、ポリプロピレン、ポリ乳酸、ポリメチルペンテンのいずれかであることが望ましい。
【００２３】
本発明に用いることができるポリメチルメタクリレートの化学構造は特に限定されず、アイソタクチック構造、シンジオタクチック構造のいずれも使用できる。アイソタクチックリッチのポリマーを単独で用いてもよいし、シンジオタクチックリッチのポリマーを単独で用いてもよいし、両方の構造を持つものでも良い。アイソタクチシチの高いポリメチルメタクリレートとシンジオタクチシチの高いポリメチルメタクリレートとは、公知のある条件下において構造的な絡み合い、いわゆるステレオコンプレックスを形成できるため、成形性の観点から、両者をブレンドしてステレオコンプレックス構造をもたせたものが望ましい。
【００２４】
アイソタクチックポリメチルメタクリレートとしては、アイソタクチック構造（トライアド表示）が５０％以上、好ましくは７０％以上を含むものが好ましく用いられる。ここで、ポリメチルメタクリレートの立体構造は核磁気共鳴吸収法を用い公知の条件で、定量的に求めることができる。
【００２５】
アイソタクチックポリメチルメタクリレートの製造方法は特に限定されず、例えば、グリニヤ試薬またはアルキルリチウムなどの有機金属化合物を用いる重合によって得られ、このような方法によれば、アイソタクチック構造の含量９０％以上のポリマーを得ることも可能である。
【００２６】
また、シンジオタクチシチの高いシンジオタクチックポリメチルメタクリレートの製造方法も特に限定されず、例えば、通常公知のラジカル重合によって得られる。この場合、カルボキシル基や、スルホン酸基などの陰イオン性基、第４級アンモニウム基や、アミノ基などの陽イオン性基、ヒドロキシエチルメタクリレートやアクリルアミドなどの非イオン性基などを含有するビニルモノマーなどを１種類以上共重合することも可能である。また、ポリメチルメタクリレート単独重合品や分子量の異なったポリマー、あるいは異なる種類の共重合ポリマーなどを数種類混合して用いることも、必要に応じて行なうことができる。
【００２７】
ポリメチルメタクリレート系ポリマーの分子量は特に限定されないが、目的とする材料の構造や、機械的特性、さらに紡糸性などを考慮すると、通常、重量平均分子量で１０万以上が好ましい。
【００２８】
また、ポリメチルメタクリレート系ポリマーの原液の溶媒としては特に限定されず、ゾル−ゲル変化を示すポリメタクリレート系ポリマーを溶解する溶媒はすべて使用可能である。原液を冷却した時に常温以上１００℃以下で、ポリマーが析出する溶媒が好ましく使用される。また、ポリマーの凝固剤としては、水が好ましく用いられるため、この水と置換容易な溶媒が特に好ましい。このような点から、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、酢酸、アセトン、メチルエチルケトン、およびこれらの混合物などが好ましく用いられる。
【００２９】
また、ポリメチルメタクリレート系ポリマーの原液のポリマー濃度も分子量と同様に材料の構造や機械的特性あるいは紡糸性に関与してくるものであり、得られる材料の構造および機械的特性を考慮すると、原液中のポリマー濃度は５〜３０重量％、さらには１０〜３０重量％の範囲に設定されることが好ましい。
【００３０】
さらに、例えば、材料の細孔径制御のために、多価アルコールや水、塩などといった第３の添加剤を加えることも可能である。
【００３１】
このようして得られたポリメチルメタクリレート系ポリマーの原液の粘度は繊維状や中空糸膜状に製造する場合、紡糸性と深く関わってくる要因であり、用いる口金の形状や寸法あるいは制御可能な温度範囲、ゾル−ゲル変化温度などを考慮して決定することが好ましい。通常、１０〜８０００ポイズであることが好ましく、さらには１００〜３０００ポイズであることが好ましい。ポリマー濃度と分子量を適宜選択することで、最適な紡糸原液条件を設定することが可能となる。
【００３２】
ポリメチルメタクリレート系ポリマーの材料の形態としては特に限定されず、例えば、繊維状のもの、球状のもの、平膜状のもの、中空糸膜状のものなどが使用される。
【００３３】
以下にポリメチルメタクリレートで中空糸膜を製造する好適な例を示す。
【００３４】
乾湿式紡糸法は、吐出された糸条を空中で伸長し、所定の寸法に設定した後、凝固浴に導いて凝固・脱溶媒を行なう方法であることが知られている。ここでは、乾湿式紡糸法を用いる。
【００３５】
中空糸は、内側に中空部分を形成させるための液体もしくは気体を、外側に重合体を溶液に溶かした紡糸原液を流すことができる多重スリットを用い、これらの液体、気体を凝固浴に吐出することにより得られる。
【００３６】
内側に注入される液体としては特に限定されず、たとえば、該紡糸原液の溶媒と水やアルコールなどの凝固剤である。あるいはポリマーの非溶媒であるような疎水性の液体、たとえば、ｎ−オクタン、流動パラフィンなどの脂肪族炭化水素、ミリスチン酸イソプロピルの様な脂肪酸エステルなども使用できる。
【００３７】
親水性の凝固剤を使用した場合には、凝固剤に対し親和性の高い親水性ポリマ成分が膜内表面に移動し、凝固する。
【００３８】
また、吐出糸条が空中での温度変化によってゲル化したり、凝固によって速やかに強固な構造を形成する場合には、自己吸引や圧入によって、窒素ガスや空気などの不活性気体を用いることができる。このような気体注入法は工程上からも非常に有利な方法である。
【００３９】
温度変化によってゲル化をおこすような原液系の場合には、乾式部分において冷風を吹き付け、ゲル化を促進させることもできる。
【００４０】
中空糸の膜厚を制御する方法は特に限定されないが、例えば、紡糸原液の吐出量により、内径は注入液体もしくは気体の量によりコントロールする方法が一般的である。
【００４１】
吐出口金から浴液までの距離、いわゆる乾式部分の長さ（以下、乾式長と略記する）は、吐出ゾルの形状を目的寸法までに引き伸ばすために、一定距離を空中部分において、ゾルの状態でドラフトをかけることが好ましい。一方で、急激なドラフトは製糸安定性を低下させるため、ある程度長い距離をとることが好ましい。
【００４２】
また、同時に、乾式長が長すぎると、ゾルの変形が不安定となり、中空糸の寸法安定性が悪くなる傾向がある。したがって、乾式長は１ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは２ｍｍ以上２０ｍｍ以下に設定される。
【００４３】
吐出ゾルをゲル化させ中空糸形状を固定するための液浴は、ゲル化のみを行なわせることもあるが、ゲル化と共にその脱溶媒を同時に行なう方が、工程上有利な場合が多く、凝固浴としても用いられる。したがって、その温度が中空糸の透過特性に影響を及ぼす可能性がある。一般的には凝固浴温が高くなると、膜の透過性（孔径）は大きくなるが、寸法安定性は低下する傾向にあるため、目的の中空糸の特性に応じた条件が選択され、通常５〜７０℃であることが好ましく、さらには、２０〜５０℃であることが好ましい。
【００４４】
凝固浴の内容物は通常、水やアルコールなどの凝固剤、または紡糸原液を構成している溶媒との混合物からなる。凝固浴の組成はその凝固性によって、紡糸安定性や中空繊維の膜構造に影響する。
【００４５】
かくして得られた中空糸は、十分に水洗され、膜の空隙に水分子を含有した含水構造が得られる。含水構造は、一度乾燥すると、再び元の含水構造に戻すことは困難であるため、乾燥によって、その膜構造が破壊されないようグリセリンなどの保湿剤を付与して、モジュール化などを行うことが好ましい。
【００４６】
得られた中空糸束は、通常の方法によって所定のケースに装填した後、ポリウレタンなどの封止剤などによってモジュール化することができる。
【００４７】
ポリウレタンは、イソシアネートとテトラメチレングリコールの反応によって出来る連鎖状重合物である。ここで用いられるポリウレタン系接着剤の組成としては、環境への負荷を和らげる目的から、脂肪族系の物質を主として構成されることが望ましい。
【００４８】
血液吸着用途に用いられる不織布や編み地は、例えば、ケース内径と同径に切り取った不織布や編み地をケース内に積層したり、芳香環や塩素を実質的に含まない素材で構成された中心パイプに巻き付けたものをケース内に組み込んむことによりモジュール化することができる。
【００４９】
血液浄化カラムとして用いる場合、通常、ケースにはヘッダーが取り付けられるが、ヘッダー素材もケース同様の素材、すなわち芳香環および塩素を実質的に含まない素材からなることが望ましい。
【００５０】
本発明に使用される素材の製造方法は特に限定されず、通常公知の方法で製造することができる。
【００５１】
また、素材の加工方法についても特に限定されず、通常公知の方法を用いることができる。例えば、血液浄化ラムに用いられるケースは射出成形などの一般的に用いられている成形方法で製造される。
【００５２】
かくして、芳香環および塩素を実質的に含まない素材で構成された血液浄化カラムは、使用後の燃焼処理における焼却炉への負担を軽減し、有毒なガスの発生を減少させ、環境への負荷を軽減することができる。
【００５３】
なお、焼却した場合のガスの分析は、公知の分析方法を使用することができる。
【００５４】
【実施例】
（作製例１）ステレオコンプレックス型ＰＭＭＡ中空糸の作製
ポリスチレン換算のＧＰＣ法による重量平均分子量が４０万のｓｙｎ−ＰＭＭＡ１３７ｇと重量平均分子量が１４０万のｓｙｎ−ＰＭＭＡ８０ｇ、平均分子量が５０万のｉｓｏ−ＰＭＭＡ３５ｇをジメチルスルホキシド１１８５ｇと混合し、１１０℃で８時間撹拌し紡糸原液を調製した。
【００５５】
得られた紡糸原液を９９℃に保温された外径／内径＝２．１／１．９５ｍｍφの環状スリット型中空口金から、１．１ｇ／分の割合で、空気中に吐出した。同時に中空内部には窒素ガスを注入した。乾式部分の長さは６０ｃｍ、凝固浴には４０℃の水を用いた。凝固した中空糸を水洗後、７５℃、７３％のグリセリン水溶液で５％の弛緩熱処理を行ってサンプリングした。該中空糸の内径／膜厚は２００／３０μｍであった。
【００５６】
（実施例１）
作製例１で得られた中空糸膜を１００００本束ね、中空糸膜中空部を閉塞しないように脂肪族ポリウレタン系ポッティング剤で両末端をモジュールケース（ポリプロピレン製）に固定し、血液浄化カラムを作製した後、十分水洗し、モジュール内に水を充填した状態で２５ｋＧｙでγ線照射した。
【００５７】
得られた血液浄化カラムを焼却したところ、ダイオキシンの発生はなかった。
【００５８】
（実施例２）
セルロース繊維を編み地加工したもの（平編）５５ｇを長さ１２４ｍｍのポリプロピレン製パイプにロール状に巻き、両側からポリプロピレン製円板状物を差し込み、ポリプロピレン製容器に充填後、ポリプロピレン製フィルターをセットし、ポリプロピレン製ヘッダーを超音波接着により装着した。水で洗浄後、１０ｇの臭化シアン（ＣＮＢｒ）を含む水溶液２００ｍｌを４ＮのＮａＯＨでｐＨを１１となるように調整しながら、１０分、循環させた。その後、０．１Ｍの次亜塩素酸ナトリウム溶液（ｐＨ８．５）を循環させ、ついで冷水を循環し洗浄した。
【００５９】
次にポリミキシンＢ硫酸塩１００ｍｇを精製水２００ｍｌに溶解し、編み地に供給し、０．１ＮのＮａＯＨ水溶液でｐＨを９．５に保ちながら循環させた。１時間反応させた後、０．１Ｎ塩酸および精製水で洗浄して、ポリミキシンＢ固定化セルロース繊維の編み地を含む血液浄化カラムを得た。このカラムに水を充填して、密栓し、高圧蒸気滅菌を行った。なお、アミノ酸分析法によって求めたポリミキシンＢの固定化量は繊維１ｇあたり５ｍｇであり、繊維に実質的に芳香環および塩素を含まないものであった。また、使用したポリプロピレン容器は、実質的に芳香環および塩素を含んでいなかった。
【００６０】
得られた血液浄化カラムを焼却したところ、ダイオキシンの発生はなかった。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の血液浄化カラムを使用することで、焼却や廃棄、リサイクルに関する負荷を軽減することができる。

Claims (7)

1. 芳香環および塩素を実質的に含まない素材のみからなる血液浄化カラム。
2. 前記素材が、ポリオレフィン、アクリル系ポリマー、セルロース系ポリマーおよび脂肪族ポリエステルから選ばれる１種以上である請求項１に記載の血液浄化カラム。
3. 前記素材が、ポリメチルペンテン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、セルロース、セルロースジアセテート、セルローストリアセテートおよびポリ乳酸から選ばれる１種以上である請求項２に記載の血液浄化カラム。
4. 人工腎臓用途に用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の血液浄化カラム。
5. 血液浄化カラムに組み込まれている分離膜がポリメチルメタクリレートからなり、かつ、ケースの素材がポリ乳酸、ポリメチルペンテン、ポリプロピレンのいずれかである請求項１〜４のいずれかに記載の血液浄化カラム。
6. 血液吸着用途に用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の血液浄化カラム。
7. 血液浄化カラムに組み込まれている血液吸着用材料がポリプロピレンまたはポリエチレンからなり、かつ、ケースの素材がポリ乳酸、ポリメチルペンテン、ポリプロピレンのいずれかである請求項５に記載の血液浄化カラム。