JP2013534462A - 血液濾過に適した膜 - Google Patents

Abstract

本発明は複数の層を含む膜構造に関し、層の少なくとも１つはポリマーナノファイバーから製造されたナノウェブであり、ナノウェブの平均流量細孔径は５０ｎｍ〜５μｍの範囲であり、ナノファイバーの数平均直径は１００〜６００ｎｍの範囲であり、ナノウェブの目付は１〜２０ｇ／ｍ^２の範囲であり、ナノウェブの空隙率は６０〜９５％の範囲であり、層の少なくとも１つは支持層であり、ナノウェブは親水性である。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、膜構造、前記膜構造を備える膜カセット、前記膜構造または前記膜カセットを備えるデバイス、ならびに、例えば、血液濾過、診断デバイス、細胞培養のバイオ分離およびバイオ発酵などのためのその使用に関する。

本発明の１つの目的は、高い透過流束および十分な分離を達成できる膜構造を提供することである。膜構造を血液濾過または診断デバイスに使用する場合、分離は主に血球の血漿からの分離である。膜構造を細胞培養のバイオ分離またはバイオ発酵に使用する場合、分離はほとんど生物材料の液体培地からの分離である。「透過流束」とは、膜を通る液体の流量を意味する。

この目的は、複数の層を含む膜構造により達成され、ここで、
ａ）層の少なくとも１つは、ポリマーナノファイバーから製造されるナノウェブであり、
ｂ）ナノウェブの平均流量細孔径は５０ｎｍ〜５μｍの範囲であり、
ｃ）ナノファイバーの数平均直径は１００〜６００ｎｍの範囲であり、
ｄ）ナノウェブの目付は１〜２０ｇ／ｍ^２の範囲であり、
ｅ）ナノウェブの空隙率は６０〜９５％の範囲であり、
ｆ）層の少なくとも１つは支持層であり、
ｇ）ナノウェブは親水性である。

分析中にフィルターを使用しない場合の測定結果を示す図である。 従来技術のフィルターを使用する場合の測定結果を示す図である。 本発明の膜構造を使用する場合の測定結果を示す図である。

驚くべきことに、本発明の膜構造は、例えば、血球を血漿から効率的に分離するのに非常に適していることが分かった。また、それを診断デバイス、細胞培養のバイオ分離およびバイオ発酵に使用することも非常に有利である。

診断デバイスは、生体外の制御された環境でのアッセイから診断を行うことを目的とする医療用デバイスである。ここで、「医療デバイス」は、専らまたは原則的に、例えば、生理学的または病理学的状態に関する情報を提供するために、身体から採取した試料（血液および組織提供を含む）の検査に使用されることが製造業者により意図されているどのようなデバイスも包含する。診断デバイスの例としては、機器、装置、キット、設備、制御材またはシステムがある。

本発明の膜を診断デバイスに使用することにより、例えば、極少量の血液を分析することが可能である。診断デバイスは、微量（１滴だけのことも多い）の血液サンプルから血漿を分離し、デバイスのアッセイ部分に運ばれてそこを通過するのに十分な容量の血漿を得る効率的な方法を必要とする。分析の基礎となる反応を正確に完了することができ、結果が適時に得られるように、血液サンプルの分離を完了できる時間も重要である。好ましくは、診断デバイスでは、膜に付着される血液の容量は約１０μｌ〜約３０μｌの範囲、好ましくは１５μｌ未満であり、これは１回の穿刺から容易に得ることができ、診断デバイスで行われる試験には２〜３μｌの血漿で十分試験を完遂できる。

試験を十分に完了するのに極少量の血液しか必要としないということは、血液の分析を必要とする患者にとって有利である。この分析のために、１つ以上の血液サンプルが患者から採取される。これらの血液サンプルの採取は、いつも不快であり、負担になることさえある。患者が２つ以上のサンプルを提供する必要があるとき、または患者が定期的に血液サンプルを提供する必要があるとき（例えば、薬物モニタリングまたは糖尿病監視の場合など）、採取しなければならない血液の量が少なくて済めば、とりわけ有利である。それは一般に全ての患者に当てはまるが、サンプル量が少なくて済む場合、血液サンプル量が多い場合と比較して全体的な健康状態が改善されるため、とりわけ、例えば、小児などの血液量が少ない患者には重要である。従って、本発明の膜構造の場合のように、比較的少量の血液を使用して診断を行うことができれば、重要な利点となる。

また、本発明の膜構造は十分な透過流束を提供するため、この膜構造を血液濾過、例えば、腎透析に使用することもできる。膜を通る血液の輸送速度が重要である他の用途にも、本発明の膜構造の使用は有利である。

本発明の膜構造の別の利点は、親水性を向上するために、それを界面活性剤で処理する必要がないということである。従来使用されている材料には、高い親水性と高い流動性を維持し、溶血を防止するために、界面活性剤が多量に添加される。しかし、界面活性剤の含有量が高いと、イムノアッセイ結合を圧倒する高パーセンテージの界面活性浸出物が生じ、イムノアッセイ干渉が起こり、流動性が不均一になるおそれがある。さらに、基材のコーティングに使用される界面活性剤が、血液分析段階中に基材から脱離するリスクが常にあるため、サンプル中の血液がこれらの界面活性剤で汚染されるおそれがある。従って、基材をコーティングする必要がない場合、本発明の膜構造で分離することにより得られる血漿中にも界面活性剤が存在しないことになり、それにより診断がさらに容易で、正確になり、信頼性が高くなるため、有利である。膜構造を透析に使用する場合、腎透析液に混入する「不純物」が少なくなる。本発明の膜構造はコーティングされる必要がないため（しかし、もちろんコーティングされてもよい）、この膜構造を使用することは有利である。

膜構造とは、一緒に膜構造を形成する層の集積体を意味する。「複数の層」とは、少なくとも２層を意味する。各層は、平均流量細孔径および／または材料の種類が異なる。

当業者には、複数のナノウェブ層を含む膜構造の製造方法が公知であり、例えば、転相（例えば、米国特許第６，０４５，８９９号明細書に記載のもの）を使用して、または、例えば、支持層を揺動しながら同じ場所にナノウェブを紡糸することにより、または支持層をナノウェブと積層することにより、複数の層を製造することができる。ナノウェブを他の層に結合させるために、熱ラミネートを使用してもよく、および／または、例えば、支持材上に接着剤を塗布してもよく、および／または支持層上にナノウェブを積層するとき、支持層は熱溶融状態であってもよい。

ナノファイバーウェブは、当業者に公知の方法を使用して、例えば、多頭ノズルエレクトロスピニング、例えば、国際公開第２００５／０７３４４１号パンフレット（参照により本明細書に援用される）に記載のものなどにより；ノズルなしエレクトロスピニング、例えば、ナノスパイダー（Ｎａｎｏｓｐｉｄｅｒ）（商標）装置を使用するもの、もしくはバブルスピニング等により；またはエレクトロブロー（ｅｌｅｃｔｒｏｂｌｏｗｉｎｇ）、例えば、国際公開第０３／０８０９０５号パンフレット（参照により本明細書に援用される）に記載のものなどにより、ナノファイバーから製造されてもよい。

ナノファイバーは当業者に公知の方法を使用して製造されてもよく、例えば、それらは従来のエレクトロスピニングなどのエレクトロスピニングまたはエレクトロブローを使用して、また場合によりメルトブロー法で製造されてもよい。従来のエレクトロスピニングは、米国特許第４，１２７，７０６号明細書（参照により本明細書に援用される）に記載されている。

国際公開第２００８／１３７０８２号パンフレットは、浸透圧駆動式膜処理に使用される膜を記載している。この明細書で使用される膜は、本発明の構造に使用される膜とは反対の非多孔質材料からなる。

本発明の文脈では、ポリマーナノファイバーから製造されるナノウェブとは、主にポリマーナノファイバーを含む不織ウェブを意味する。好ましくは、不織ウェブはポリマーナノファイバーだけを含む。

ナノウェブの平均流量細孔径は、５０ｎｍ〜５μｍの範囲、好ましくは０．１〜４μｍの範囲、より好ましくは０．５〜３μｍの範囲である。

平均流量細孔径は、ＡＳＴＭ Ｆ ３１６を使用する方法で測定される。毛管流細孔分布測定装置試験は全て、Ｐｏｒｏｌｕｘ １０００システムで行った。毛管流細孔分布測定装置は、フィルター中の細孔径および貫通孔分布を測定する。全方法において、フィルターは液体で濡らされる。この液体は、好ましくはフィルター材料との接触角がゼロであり、測定温度におけるガスとの表面張力が既知である。このような場合、ウォッシュバーン（Ｗａｓｈｂｕｒｎ）の式：圧力（ｍｂａｒ）＝４＊表面張力（ｄｙｎ／ｃｍ）／細孔直径（μｍ）を使用して細孔径を算出することができる。これは、密閉容器内でサンプルに加えられるガス圧を徐々に増加することにより行われる。次いで、ガス流の増加が認められる圧力を細孔径に対して再計算する。バブルポイント、平均流量細孔径、最小細孔および細孔径分布のような典型的なパラメータを自動的に計算する。この目的に使用される方法は、ＡＳＴＭ Ｆ ３１６に記載されている。

他のシステムとは反対に、Ｐｏｒｏｌｕｘ １０００は、圧力平衡ルーチンを使用する。これによれば、データ点を真の値として抽出する前に、選択された境界間で圧力とサンプルに向かうまたはサンプルを通るガス流を完全に安定化しなければならない。これにより、細孔直径と、非常に狭いが適正な細孔径分布が非常に正確に測定される。不織材料では通常、これは１点または２点分布となるが、その理由は、これらの構造の開口が全て、フィルター全体で相互連結しているからである。乳化重合、レーザーシューティングおよび他の方法により製造されるフィルターのように細孔が個別的であるほど、広い分布が見られる。

この一連の試験では、使用される安定化ルーチンは、１〜２秒間にわたる圧力およびガス流の最大偏差が０．５％〜２％であった。材料を通る液体の液だれ、および蒸発などの効果をできるだけ排除する、より高い安定化要件は使用しなかった。

ナノウェブおよび／またはナノウェブと支持層の組み合わせをカレンダー加工することにより、ナノウェブの平均流量細孔径を減少させてもよい。これによりナノウェブおよび／またはナノウェブ／支持層の組み合わせの強度を増加することができる。カレンダー加工とは、シート材料（この場合、ナノウェブ）を、ローラー間またはプレート間のニップを通過させる方法である。

（ナノウェブの）平均流量細孔径は、ナノウェブの厚みとナノファイバーの数平均直径との組み合わせの影響を受ける。例えば、厚みを増加させることにより、平均流量細孔径を減少させることができる。また、ナノファイバーの数平均直径を減少させることにより、平均流量細孔径を減少させることもできる。

「ナノウェブの目付」とは、１平方メートル当たりの重量を意味する。好ましくは、ナノウェブの目付は、１〜２０ｇ／ｍ^２、好ましくは２〜１５ｇ／ｍ^２の範囲である。目付は、ＡＳＴＭ Ｄ−３７７６（参照により本明細書に援用される）を使用して測定される。膜構造の目付も同様に測定することができる。好ましくは、膜構造の目付は６０〜９０ｇ／ｍ^２の範囲であり、より好ましくは目付は７０ｇ／ｍ^２より高い。

ナノファイバーの紡糸に使用するエレクトロスピニング法の流量を調整することにより、および／または上にナノウェブが紡糸される支持層の速度を調整することにより、所望のナノウェブ目付を達成することができる。

ナノウェブの空隙率は、１００％とナノウェブの充実率との差として求められる。本明細書に記載のように測定されるナノウェブサンプルの目付（単位：ｇ／ｍ^２）を、ナノファイバーを製造するポリマーのポリマー密度（単位：ｇ／ｃｍ^３）およびサンプルの厚み（単位：μｍ）で除し、１００を乗ずることにより、充実率を算出することができる、即ち、充実率＝（目付／（密度^＊厚み）^＊１００。空隙率＝１００％−充実率％。サンプルの厚みは、ＡＳＴＭ Ｄ−６４５（この方法は参照により本明細書に援用される）により、５０ｋＰａの荷重を加え、アンビル表面積２００ｍｍ^２で測定される。ポリマー密度は、ＩＳＯ１１８３−１：２００４に記載のように測定される。膜構造の空隙率も同様に測定することができる。

ナノウェブの空隙率は、６０〜９５％の範囲である。ナノウェブの空隙率は、好ましくは６５％以上、より好ましくは６７％以上である。膜構造の空隙率の好適な範囲は、６０％以上、９５％以下である。好ましくは、空隙率は６５％以上、より好ましくは６７％以上である。空隙率が高いほど、ナノウェブおよび膜構造を通る透過流束が向上する。また、空隙率が高いほど、バイオマーカーの損失を少なくすることができる。

「ナノファイバー」という用語は、本明細書で使用する場合、数平均直径１０００ｎｍ（１μｍ）以下の繊維を指す。繊維の数平均直径を測定するために、各ナノファイバーサンプルまたはそのウェブ層の１０個の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像（倍率５，０００倍）を撮影した。各写真から１０個の明確に区別可能なナノファイバーの直径を測定し、記録して、合計１００個の個々の測定値を得た。欠陥（即ち、ナノファイバーの塊、ポリマー液滴、ナノファイバーの交差部分）は含まれなかった。繊維の数平均直径、ｄは、１００個の個々の測定値から算出した。

ナノファイバーの数平均直径に適した範囲は１００〜６００ｎｍであり、好ましくはナノファイバーの数平均直径は５００以下、より好ましくは４００ｎｍ以下である。好ましくは、ナノファイバーの数平均直径は１５０以上、より好ましくは２００ｎｍ以上である。

例えば、ナノファイバーの製造に使用されるポリマー溶液の溶液濃度、従ってポリマー溶液の粘度を変化させることにより、ナノファイバーの数平均直径を変化させることができる。概ね好適な粘度は、２００〜１０００ｍＰａ．ｓである。ポリマー溶液は、１種類以上の好適な溶媒を含有することができる。ナノファイバー直径は、例えば、溶液濃度を低下させることにより、小さくすることができる。直径を変化させる別の可能性は、例えば、印加電圧、ポリマー溶液の流量、ポリマーの選択、および／または紡糸距離などの加工条件の変更である。当業者は、ナノファイバーの所望の特性に到達するためのプロセス変数の最良の組み合わせ（ｓｅｔ）を、過度の実験または負担なしに、容易に決定することができる。

任意の所望のポリマー材料からポリマーナノファイバーを製造してもよい。ポリマー材料の好適な例としては、ポリアセタール、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、セルロースエーテルおよびエステル、ポリアルキレンオキサイド、ポリアルキレンスルフィド、ポリアリーレンオキサイド、ポリスルホン、変性ポリスルホンポリマー、ならびにこれらのコポリマーおよび混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの総称的な種類に入る材料の例としては、ポリ（塩化ビニル）、ポリメチルメタクリレートおよび他のアクリル樹脂、ポリスチレンおよびそのコポリマー、例えば、ＡＢＡ型ブロックコポリマー、ポリ（フッ化ビニリデン）、ポリ（塩化ビニリデン）、ポリビニルエーテルおよびポリビニルアルコールが挙げられる。

好ましくは、ポリマーナノファイバーは、芳香族ポリアミド、半芳香族ポリアミド、脂肪族ポリアミド、半芳香族および／または芳香族および／または脂肪族ポリアミドの混合物およびコポリアミドからなる群から選択されるポリアミドから製造される。より好ましくは、ポリマーナノファイバーは、脂肪族ポリアミド、その混合物およびコポリアミドからなる群から製造される。芳香族および半芳香族ポリアミドは、通常、脂肪族ポリマーよりも有害な溶媒を必要とし、親水性が低いため、ナノファイバーのエレクトロスピニングに使用する場合、芳香族および半芳香族ポリアミドよりも脂肪族ポリアミドの方が好ましい。ポリアミドは、結晶性、半結晶性または非晶質であってもよい。好ましくは、ポリマーナノファイバーは半結晶性ポリアミドから製造され、より好ましくはポリマーナノファイバーは半結晶性脂肪族ポリアミドから製造される。

本明細書で使用する場合、ポリアミドという用語は、例えば、タンパク質（例えば、シルクまたはケラチンなど）を含むポリアミド、ならびに変性ポリアミド（例えば、ヒンダードフェノールでエンドキャップされたポリアミドなど）を包含する。

芳香族ポリアミド（ポリアラミドとしても知られる）の例としては、ポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミド（ＰＰＴＡ、例えば、ケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）（商標）、トワロン（Ｔｗａｒｏｎ）（商標）またはテクノーラ（Ｔｅｃｈｎｏｒａ）（商標）として市販されている）またはポリ−ｐ−フェニレンイソフタルアミド（ＰＰＩＡ、例えば、ノーメックス（Ｎｏｍｅｘ）（商標）として市販されている）がある。

半芳香族ポリアミドの例としては、テレフタル酸（Ｔ）をベースにするポリアミド、例えば、ポリアミド４，Ｔ、ポリアミド６，Ｔ／６，６、ポリアミド９，Ｔ、ポリアミド６，Ｔ／６，Ｉ（ヘキサメチレンジアミンとイソフタル酸およびテレフタル酸をベースにするコポリアミド）またはＰＡＭＸＤ，６（１，３−キシリレンジアミンとアジピン酸をベースにするポリアミド）、ＰＡＭＸＤ，Ｔ（１，３−キシリレンジアミンとテレフタル酸をベースにするポリアミド）またはこれらのコポリアミドが挙げられる。

好適な脂肪族ポリアミドの例としては、ポリアミド−２（ポリグリシン）、ポリアミド−３、ポリアミド−４、ポリアミド−５、ポリアミド−６、ポリアミド−２，６、ポリアミド−２，８、ポリアミド−６，６、ポリアミド−４，６、ポリアミド−４，１０、またはポリアミド−６，１０またはこれらのコポリアミドおよび／または混合物（例えば、コポリアミドであるポリアミド６／６，６、ポリアミド４，６／６など）がある；

好ましくは、ポリマーナノファイバーは、アルコール可溶性ポリアミドから製造される。このようなアルコール可溶性ポリマーは、例えば、ＢＡＳＦからウルトラアミド（Ｕｌｔｒａｍｉｄ）（登録商標）、例えば、ウルトラアミド（登録商標）１Ｃの名称で市販されている。この材料は、脂肪族ブロック−コポリアミドである。

好ましい熱可塑性ポリアミドとしては、ポリアミド−６；ポリアミド−６，６；ポリアミド−４，６；ポリアミド−４，１０；ポリアミド−６，１０；これらのコポリアミドおよび／または混合物、より好ましくはポリアミド−６、ポリアミド−６，６、ポリアミド−４，６、これらのコポリアミドおよび／または混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。最も好ましくは、ポリアミド−４，６、これらのコポリアミドおよび／または混合物を使用する。ポリアミド−４，６は、スタニル（Ｓｔａｎｙｌ）（商標）の商標でＤＳＭ（オランダ）から市販されている１種のポリアミドである。ナノウェブがこれらの好ましい熱可塑性ポリアミドから製造されるナノファイバーから製造される場合、ナノウェブは高い親水性、高い熱安定性、親水性の低いポリマーと比較して改善された水透過流束および高い（引張）強度を有する。

好ましくは、ポリアミドの炭素／窒素（Ｃ／Ｎ）比は９以下であり、より好ましくはポリアミドのＣ／Ｎ比は４〜８の範囲である。Ｃ／Ｎ比がこの好ましい範囲にある場合、親水性は最も有利である。

親水性の高いポリマー材料の方が、本発明の膜構造を有利に使用することができる分野で一般に使用される極性液体（例えば、血液および水など）の濡れ性が良好である。濡れ性は、簡単な水付着試験で測定することができる。ピペットで１０μｌの脱塩水を膜表面に滴下する。水（極性液体）を使用するこの実施形態では、高い濡れ性は、水が膜にほぼ直ちに浸透し、表面に広がることを意味する。表面に水滴は形成されない。水の濡れ性が高い膜材料は、親水性材料である。驚くべきことに、膜を血液濾過用途に使用する場合、親水性の高いポリマー材料を使用する方がタンパク質の吸収が少なくなることが分かった。

引張強度は、伸び計（ＭＴＳ ＱＵＥＳＴ（商標）５で、毎分２インチの一定の伸び率で測定することができる。サンプルを１インチ×８インチのサイズに切断し、荷重方向の方を長くする。サンプルのゲージ長は６インチであり、サンプルの開始幅は１インチであった。引張強度は、ナノウェブのサンプル片が支持する最大荷重をその断面積（Ａ＝幅×厚み）で除したものと定義される。サンプルは、Ｘ（長さ）方向とＹ（幅）方向の両方で試験する。

水透過流束は、清浄な水が通過する材料（それぞれナノウェブ、膜構造または支持層）１ｍ^２当たり１ｂａｒで１時間当たりの、ナノウェブ、膜構造または支持層を通過する清浄な水の量（単位：リットル）である。

材料の熱安定性は、試験される材料（例えば、ナノウェブ、膜構造または支持層）のサンプルを高温のオーブンで加熱し、経時的にサンプルの引張強度を測定することによる、その引張強度で間接的に測定される。より高い温度までその引張強度を維持する材料ほど、熱安定性が高い。

ナノファイバーの製造に使用される最適なポリマー材料を含むポリマー溶液中に、添加剤が存在してもよい。好適な添加剤としては：表面張力剤または界面活性剤（例えば、過フッ素化アクリジン）、架橋剤、粘度調整剤（例えば、国際公開第１９９９／０１６８１０号パンフレットに記載のヒドロキシル官能性ハイパーブランチポリエステルアミドポリマー、国際公開第２０００／０５６８０４号パンフレットに記載のカルボキシ官能性ハイパーブランチポリエステルアミドポリマー、国際公開第２０００／０５８３８８号パンフレットに記載のジアルキルアミド官能性ハイパーブランチポリエステルアミドポリマー、国際公開第２００３／０３７９５９号パンフレットに記載のエトキシ官能性ハイパーブランチポリエステルアミドポリマー、国際公開第２００７／０９８８８９号パンフレットに記載のヘテロ官能化ハイパーブランチポリエステルアミド、または国際公開第２００７／１４４１８９号パンフレットに記載の第２級アミドハイパーブランチポリエステルアミドなどのハイパーブランチポリマー）、電解質、抗微生物添加剤、接着改良剤（例えば、無水マレイン酸グラフト化ゴム、またはポリプロピレンもしくはポリエチレンテレフタレート基材との接着を改善する他の添加剤）、およびナノ粒子（例えば、ナノチューブまたはナノクレイ）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

電解質の例としては、水溶性金属塩、例えば、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩および亜鉛塩、ＬｉＣＩ、ＨＣＯＯＫ（ギ酸カリウム）、ＣａＣｌ_２、ＺｎＣｌ_２、ＫＩ_３、ＮａＩ_３が挙げられる。好ましくは、電解質は、ポリマー溶液の全重量に対して０〜２ｗｔ％の範囲の量で存在する。製造されたナノファイバーから水で水溶性塩を抽出し、それにより微孔質ナノファイバーを得てもよい。

膜構造の特定の応用分野では、ナノファイバーを製造するポリマー中に存在する添加剤ができるだけ少ないことが有利である。これらの分野は、例えば、血液濾過および／または診断デバイスである。ナノファイバー中に添加剤が存在しない場合、膜を通過する流れが、ポリマーから浸出する添加剤により汚染される可能性がないため、添加剤が存在しないことが好ましい。

熱可塑性ポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）は、好ましくは１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上、例えば２５，０００ｇ／ｍｏｌ以上、および／または５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、例えば４０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、例えば３５，０００ｇ／ｍｏｌ以下である。これらの数値は、特に、好ましいポリアミドにも当てはまる。表示した範囲内の分子量を有するポリマーを使用する場合の利点は、これらのポリマーからナノファイバーを製造するプロセスを有利な高速で実施できると共に、依然として適切な強度を有する繊維を製造できるということである。

一般式（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）_ｎを有するポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の重量平均分子量（Ｍｗ）は、好ましくは１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上、例えば２５，０００ｇ／ｍｏｌ以上、および／または５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、例えば４０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、例えば３５，０００ｇ／ｍｏｌ以下である。ポリビニルアルコールの密度は、好ましくは１．１９〜１．３１ｇ／ｃｍ^３の範囲である。ＰＶＡは水に可溶であるため、ＰＶＡの水溶液をナノファイバーのエレクトロスピニングに使用することが可能である。これにより、乾燥または溶媒を除去する他の工程を必要としない、溶媒不純物を含まないナノウェブの紡糸が可能となる。これは、血液濾過のために本発明の膜構造にナノウェブを使用する場合、とりわけ有利である。さらに、ＰＶＡから製造されるナノファイバーから製造されるナノウェブは、有害でない溶媒、即ち水、の濡れ性が高い可能性がある。

エレクトロスピニング法を使用するナノファイバーの製造に一般的に適用される方法は、
−一連の紡糸ノズルを備える紡糸口金と捕集装置との間、または別々の電極と捕集機との間に高電圧を印加する工程、
−ポリマーと溶媒を含むポリマー溶液流を紡糸口金に供給する工程、
を含み、
−それにより、ポリマー溶液が、紡糸口金から紡糸ノズルを通して吐出され、高電圧の影響下で帯電した噴流に変化し、
−それにより、噴流が捕集機もしくは支持層上に堆積する、または捕集機もしくは支持層により捕集され、
−それにより、捕集機もしくは支持層上に堆積するまたは捕集機もしくは支持層により捕集される前またはその間に、噴流中のポリマーが凝固し、それによりナノファイバーが形成される。

ナノファイバーの製造後、ナノファイバーは、後延伸、洗浄、乾燥、硬化、アニール、および／または後縮合（ｐｏｓｔ ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ）されてもよい。ナノファイバーを乾燥させ、本発明の膜構造を使用して濾過した後に得られる血漿の分析に干渉するおそれがある残留溶媒を除去することが有利な場合がある。

ポリアミド−４６ナノファイバーの製造方法についての詳細な説明は、例えば、Ｈｕａｎｇ，Ｃ．ｅｔ ａｌ．，‘Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｕｎ ｐｏｌｙｍｅｒ ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ ｗｉｔｈ ｓｍａｌｌ ｄｉａｍｅｔｅｒｓ’，Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．１７（２００６），ｐｐ２５５８−２５６３により記載されている。

結晶性ポリマーは溶融温度（Ｔ_ｍ）を有し、ガラス転移温度（Ｔ_ｇ）を有していない。半結晶性ポリマーは溶融温度（Ｔ_ｍ）とガラス転移温度（Ｔ_ｇ）の両方を有するが、非晶質ポリマーはガラス転移温度（Ｔ_ｇ）だけを有し、溶融温度（Ｔ_ｍ）を有していない。ガラス転移温度（Ｔ_ｇ）の測定（変曲点）および溶融温度（Ｔ_ｍ）の測定は、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）によりメトラー・トレド（Ｍｅｔｔｌｅｒ Ｔｏｌｅｄｏ）、ＴＡ ＤＳＣ８２１で、Ｎ_２雰囲気中、５℃／分の加熱速度で行われる。溶融温度（Ｔ_ｍ）とガラス転移温度（Ｔ_ｇ）は、二次加熱曲線を使用して求めた。

本発明の膜構造は、少なくとも１つの支持層を含む。支持層は、ナノウェブを積層することができる任意の基材、例えば、不織布、任意の繊維基材、またはフィルターもしくは膜層、例えば、微孔質膜であってもよい。微孔質層は、平均流量細孔径５μｍ以上の層である。支持層の平均流量細孔径は、ナノウェブの平均流量細孔径より大きくなければならない。例えば、支持層の平均流量細孔径は、５μｍ超〜１００μｍの範囲であってもよい。好ましくは、支持層の平均流量細孔径は、２５μｍ以上、より好ましくは５０μｍ以上である。

デッドボリュームの量を低く保つために、支持層の厚みは、好ましくは４００μｍ以下、より好ましくは３００μｍ未満である。厚みは、一般に１μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上である。デッドボリュームの値が高いほど、多くの流体（例えば、血液など）が膜構造内に保持され、従って生成される血漿が少なくなり、同容量の血漿を得るのにより多くの血液が必要となるため、不利である。

支持層の空隙率は、好適には５０％以上、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上、さらにより好ましくは８０％以上、しかし最も好ましくは９０％以上である。支持層の空隙率は、ナノウェブおよび膜構造について記載したのと同様に測定することができる。

水透過流束は、清浄な水が通過する材料（それぞれナノウェブ、膜構造または支持層）１ｍ^２当たり１ｂａｒで１時間当たりの、ナノウェブ、膜構造または支持層を通過する清浄な水の量（単位：リットル）である。支持層の水透過流束は、大気圧（１ｂａｒ）で測定した場合、好ましくは１０，０００ｌ．ｈ^−１ｍ^−２以上、より好ましくは２０，０００ｌ．ｈ^−１ｍ^−２以上、例えば、３０，０００ｌ．ｈ^−１ｍ^−２以上である。

特殊な実施形態では、膜構造は２つ以上の支持層を含み、支持層は勾配細孔構造を形成する。「勾配細孔構造」とは、膜構造の連続層で膜構造の平均流量細孔径が変化することを意味する。好ましい実施形態では、平均流量細孔径が、液体と膜構造との間で最初の接触が起こる膜構造の側で最大となり、液体の大部分が膜構造から流去する側で最小となるように、平均細孔径が連続層内で減少する。液体と膜構造との間で最初の接触が起こる膜構造の側は、以下、上側と称する。液体の大部分が膜構造から流去する側は、以下、下側と称する。従って、好ましい実施形態は、上側の層の平均流量細孔径が最大となり、下側の層の平均流量細孔径が最小となっている膜構造である。任意選択により、中間の平均流量細孔径を有する中間層が存在する。

本発明の別の実施形態では、膜構造は、支持層を１つだけ、およびナノウェブを１層だけ備える。好ましい実施形態では、支持層は膜構造の上側にあり、ナノウェブは膜構造の下側にある。

支持層は好ましくは親水性であり；支持層は親水性材料から製造されてもよく、または支持層が疎水性材料から製造される場合、支持層は本明細書に記載の親水性コーティングでコーティングされてもよい。好ましくは、支持材とナノウェブは両方とも親水性である。

好適な支持材の例としては、微孔質膜、繊維基材、織布および不織布、またはこれらの任意の組み合わせがある。後者には、例えば、メルトブロー不織布、ニードルパンチまたはスパンレース不織布、および編布が挙げられる。繊維基材の好適な例としては、紙、ならびにガラス、シリカ、金属、セラミック、炭化ケイ素、炭素、ホウ素、天然繊維（例えば、木綿、羊毛、大麻または亜麻など）、合成繊維（例えば、ビスコースもしくはセルロース繊維、または、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリル、ポリオレフィン、合成ゴム、ポリビニルアルコール、アラミドから製造される繊維、および含塩素系繊維および／または含フッ素系繊維など）またはこれらの任意の組み合わせを含む材料群から選択される任意の繊維基材が挙げられる。

微孔質膜を少なくとも１つの支持層として使用する場合、膜は、例えば、ポリアミド、好ましくは脂肪族ポリアミド、例えば、ポリアミド−６、ポリアミド−４６、これらのコポリマーまたは混合物などの、任意のポリマーから製造されてもよい。ポリマーの別の好適な例としては、ポリオレフィンまたはハロゲン化ビニルポリマーがある。好ましいハロゲン化ビニルポリマーは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である。好ましいポリオレフィンは、ポリエチレン（ＰＥ）、より好ましくは重量平均分子量（Ｍｗ）が０．５^＊１０^６ｇ／ｍｏｌ以上の超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）である。ＵＨＭＷＰＥから製造される微孔質膜は、例えば、リンダール（Ｌｙｄａｌｌ）（オランダ）からソルポア（Ｓｏｌｕｐｏｒ）（商標）の名称で入手可能である。使用する材料の性質に応じて、特定の用途では、材料を好適なコーティングで、例えば、材料が疎水性の性質を有する場合、親水性コーティングでコーティングすることが有利な場合がある。

微孔質膜中に存在するポリオレフィンまたはハロゲン化ビニルポリマーの量は、微孔質膜の全重量に対して、例えば、２０ｗｔ％以上、例えば、５０ｗｔ％以上である。

微孔質膜は、当業者に公知の方法を使用して製造されてもよい。例えば、米国特許第３，８７６，７３８号明細書には、ポリマーの非溶媒系を含有する急冷浴中でポリマー溶液流延物を急冷し、得られるポリマーフィルム中に微細孔を形成する方法により微孔質フィルムを製造できることが記載されている。例えば、米国特許第５，６９３，２３１号明細書は微孔質ポリマー膜の製造方法を記載しており、米国特許第５，２６４，１６５号明細書は、ポリアミド−４６微孔質膜の製造方法を記載している。

支持層の目付は、原則的には重要ではなく、例えば、１〜３００ｇ／ｍ^２の範囲であってもよい。

好ましくは、ナノウェブと１つ以上の支持層は互いに接触しており、その理由は、これにより機械的支持が得られ、および／またはいわゆる「デッドボリューム」（これは、分離される液体が流通せずに膜構造内に滞留する容積である）の量を減少することができるからである。

膜構造は、ナノウェブと支持層以外に追加の層を含んでもよい。これらの層は、分離される成分の分離を向上させるおよび／または膜構造の引張強度を増加させる層であってもよい。例えば、膜構造は、「機能性」膜層、追加のナノウェブ層、および／またはテキスタイル層をさらに備えてもよい。本発明の膜構造中に微孔質支持層が存在する場合、このようなテキスタイル層は、好ましくは支持層と接触している。本発明の膜構造中に微孔質支持層が存在しない場合、テキスタイル層が支持層となってもよい。その場合、テキスタイル層とナノウェブは、好ましくは互いに接触している。テキスタイル層は、例えば、前述のいずれかの不織支持体またはいずれかの繊維基材であってもよい。有利な膜構造は、上面にポリアミドから製造された不織層と、ポリアミドから製造された第２の層と、ポリアミドナノウェブから製造された第３の層とを有する、３層を含む構造である。支持層の厚みは、好ましくは約７５μｍおよび２０μｍである。この構成の利点は、多量の血液または他の生体材料を含有する流体流を濾過できることである。

ナノウェブを平均流量細孔径の大きい支持体表面上に直接紡糸する場合、ナノファイバー勾配を形成する複数のナノウェブを使用してもよい。例えば、国際公開第２００８／１４２０２３Ａ２号パンフレットは、多層勾配ナノウェブの紡糸方法を記載している。本発明では２層ナノウェブを製造することができ、例えば、上層は数平均直径４００〜６００ｎｍの範囲のナノファイバーから製造され、他方の下層は数平均直径１００〜３９０ｎｍの範囲のナノファイバーから製造することができる。

本明細書に定義するように、２層は、好ましくは、一体に結合、接着、または積層されることにより、「互いに接触」している。

特殊な実施形態では、膜構造の層の少なくとも１つは、コーティングされている。「コーティングされる」とは、少なくとも１層がコーティング溶液と接触し、これによりコーティング溶液がその層に含浸することを意味する。このように、例えば、ナノウェブ層および／または支持層および／または膜構造の他のいずれかの追加の層がコーティングされてもよい。

ナノウェブおよび／または微孔質支持体を本明細書およびＨｏｌｍｅｓ，Ｐ．Ｆ．ｅｔ ａｌ．，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐａｒｔ Ａ，Ｓｕｒｆａｃｅ−ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ａｓ ａ ｎｅｗ，ｖｅｒｓａｔｉｌｅ，ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ ｒｏｂｕｓｔ ｎｏｎａｄｈｅｓｉｖｅ ｃｏａｔｉｎｇ：Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｐｒｏｔｅｉｎ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ａｄｈｅｓｉｏｎ，ｖｏｌｕｍｅ ９１，Ｉｓｓｕｅ ３，Ｄａｔｅ：１ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２００９，Ｐａｇｅｓ：８２４−８３３に記載の非生物汚損（ｎｏｎ−ｂｉｏｆｏｕｌｉｎｇ）溶液中に浸漬することにより、ナノウェブおよび／または微孔質支持体を非生物汚損コーティングでコーティングすることができる。

コーティング溶液の例としては、防汚コーティング溶液、例えば、生物防汚（ａｎｔｉｂｉｏｆｏｕｌｉｎｇ）コーティング溶液、例えば、国際公開第２００６／０１６８００号パンフレットに記載のものなどが挙げられる。国際公開第２００６／０１６８００号パンフレットは、反応性基と親水性ポリマー鎖とがグラフトされている粒子を含むコーティング溶液を開示している。粒子は、好ましくは、平均最小直径１０μｍ未満の無機粒子、例えば、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ_２、ＳｎＯ_２、Ａｍ−ＳｎＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｓｂ−ＳｎＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｕまたはＡｇ粒子である。親水性ポリマー鎖は、エチレンオキサイド、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリルアミド、ビニルピロリドン、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ホスホリルコリン、グリシジル（メタ）アクリレート、または多糖類のモノマー単位を含んでもよい。

他の生物防汚コーティング溶液は、例えば、国際公開第２０１０／０４９５３５号パンフレットに記載されている。国際公開第２０１０／０４９５３５号パンフレットは、２５℃での表面張力が４０ｍＮ／ｍ未満の、溶媒中に反応性基と親水性ポリマー鎖とがグラフトされたナノ粒子を含むコーティング組成物を開示している。反応性基は、アクリレート、メタクリレート、エポキシ、ビニルエーテル、アリルエーテル、スチレン系化合物、またはこれらの組み合わせからなる群から選択されてもよい。親水性ポリマー鎖は、エチレンオキサイド、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリルアミド、ビニルピロリドン、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ホスホリルコリン、グリシジル（メタ）アクリレートまたは多糖類のモノマー単位を含んでもよい。ナノ粒子はＳｉＯ_２を含んでもよい。コーティング組成物はＵＶ−光開始剤を含んでもよく、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−プロパノール、ブタノール、イソブタノール、アセトン、メチルエーテルケトン、メチルイソブチルケトン、イソホロン、酢酸アミル、酢酸ブチル、酢酸エチル、ブチルグリコールアセテート、ブチルグリコール、エチルグリコール、２−ニトロプロパン、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される溶媒を含んでもよい。

好ましい実施形態では、膜構造の層の少なくとも１つは、生物防汚コーティングでコーティングされている。膜構造の層の少なくとも１つを生物防汚コーティングでコーティングすることにより、血漿中のタンパク質回収が増加する。この膜構造を診断に使用する場合、これにより分析分離能が向上する。この膜構造を透析に使用する場合、透析の効率が増加する。

あるいは、膜構造の層の少なくとも１つ、好ましくは支持層、好ましくは微孔質膜が、ポリマーコーティング溶液、例えば、ポリエステル、ポリアミド、例えば、本明細書に記載のポリアミド、例えば、ポリアミド−４６、ポリ尿素、ポリウレタン、またはこれらの組み合わせもしくはブレンドもしくはエラストマーコポリマー誘導体からなる群から選択されるポリマーを含む溶液を使用してコーティングされてもよい。膜層の含浸方法についての説明は、例えば、国際公開第２００９／０６３０６７号パンフレットに記載されている。

ポリアミド−４６を含むコーティング溶液を使用する利点は、膜構造の熱安定性が増加することである。ポリアミド−４６コーティング溶液を支持層のコーティングに使用する場合、支持層のナノウェブに対する接着が改善され、熱溶融、または支持層への接着剤の塗布などの方法が不必要になる。

ポリマーコーティング溶液中にポリアミド−４６などの親水性ポリマーを使用すると、疎水性ナノファイバーまたは疎水性層を親水性ナノファイバーまたは（ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ）親水性層に変化させることが可能となる。前述のように、膜構造の親水性が高いほど、膜構造の濡れ性と水透過流束が向上する。

コーティングされる層は、例えば、支持層および／またはナノファイバーから製造されるナノウェブおよび／またはテキスタイル層および／または他のいずれかの追加の層であってもよい。

一実施形態では、本発明は、上層として超高分子量ポリエチレンまたは（鎖延長ポリテトラフルオロエチレンの微孔質膜の層（微孔質膜はポリアミド−４６および／または（生物）防汚コーティングでコーティングされたものである）と、ポリアミド−４６ナノファイバーのナノウェブの下側層（ナノウェブは好ましくは前述の生物防汚コーティングでコーティングされている）とを含む膜構造に関する。

別の実施形態では、本発明は、上層として不織支持層（支持層は（生物）防汚コーティングでコーティングされてもよい）と、下側層としてポリアミド−４６ナノファイバーのナノウェブ（ナノウェブは、好ましくは前述の生物防汚コーティングでコーティングされている）とを含む膜構造に関する。

別の実施形態では、本発明は、下側層としてポリアミド−４，６ナノファイバーのナノウェブ（ナノウェブは、好ましくは前述の生物防汚コーティングでコーティングされている）と、上層として親水性ポリアミドの微孔質膜（微孔質膜は、（生物）防汚コーティングでコーティングされてもよい）とを含む膜構造に関する。

一態様では、本発明は、本発明の膜構造を備える膜カセットに関する。膜カセットとは、本発明の１つ以上の膜構造を含む構造（ハウジング）を意味する。

別の態様では、本発明は、本発明の膜構造または膜カセットを備えるデバイスに関する。このようなデバイスは、例えば、診断における血漿および血清の分離に使用されるデバイス；採血デバイス（例えば、チューブおよび毛細管）またはバイオセンサなどの事前分析システムであってもよい。また、このようなデバイスは、フィルターが、例えばバイパス手術、血液酸素化および成分除去などの体外循環回路に使用されるデバイスであってもよい。

腎透析において、本発明の膜構造は、好ましくは逆流置換機構と組み合わせて使用される。逆流置換機構は、膜構造の汚損が低減し、それによりさらに長時間、高い透過流束を維持することが可能になるという利点を有する。

本発明は、また、血液濾過または診断のための、本発明の膜構造、膜カセットまたはデバイスの使用にも関する。

本発明は、また、次の用途：ガス／ガス濾過、高温ガス濾過、粒子濾過、液体濾過（精密濾過、限外濾過、ナノ濾過、逆浸透など）のような分子分離および濾過；排水浄化、油および燃料濾過；医薬成分および機能性食品成分を含む放出制御用途；浸透抽出、浸透気化および接触器（ｃｏｎｔａｃｔｏｒ）用途；酵素の固定化、および加湿器（ｈｕｍｉｄｉｆｉｅｒｓ）、薬物送達；（産業用）ワイプ、手術用ガウンおよびドレープ、創傷ドレッシング、組織工学、保護衣、触媒担体、および様々なコーティングのいずれか１つに使用される、本発明の膜構造、膜カセットまたはデバイスの使用にも関する。

ここで、以下の実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はそれに限定されるものではない。

［実施例］
標準的な重合方法により製造されたポリアミド−４，６からナノウェブを製造した。ナノウェブは、ギ酸と酢酸の混合物に溶解したポリアミド−４，６の溶液を使用し、本明細書に記載のエレクトロスピニングを使用して製造した。混合物は、ギ酸４０ｗｔ％と酢酸６０ｗｔ％とからなった。ギ酸は、メルク（Ｍｅｒｃｋ）から入手した（Ｐｒｏａｎａｌｙｓｅ、９８〜１００％）。酢酸もメルクから入手した（９９＋％）。

ナノウェブを紡糸した支持体は、Ｎｏｖａｔｅｘｘ ２５９７であった。Ｎｏｖａｔｅｘｘ ２５９７は、Ｆｒｅｕｄｅｎｂｅｒｇ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＫＧから市販されている不織支持材である。これは、ポリアミド−６とポリアミド−６，６とのブレンドをベースにする支持材である。

ＰＡ−４，６から製造したナノウェブと使用した支持体について、濡れ性を測定した。これらは全て、即時の濡れを示す。比較例Ａについてもその親水性を試験した。フィルターの両側は親水性が異なり、細孔が大きい側の方が親水性が高いことが分かった。細孔が小さい側（非光沢表面を有する側）では、水滴はしばらくの間存在し、ゆっくりとしか広がり始めず、親水性が低いことを示した。

［実験］
本発明の膜構造の性能を試験するために、本膜構造および従来技術の血液分離フィルター（比較）を血液分離試験に使用した。血液分離試験では、健常被験者の鮮血２０μｌを膜構造の上面および比較フィルターの上面に付着させた。比較フィルターは、ポールコーポレーション（Ｐａｌｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製の市販のフィルターであった。フィルターは、Ｐａｌｌ Ｖｉｖｉｄ ＧＦフィルターとして販売されている。

血液分離試験では、血液がどれくらい迅速に膜構造を通過するか（「血液垂直方向ウィッキング」）および血液がどれくらい迅速に膜構造の上面で広がるか（「血液横方向ウィッキング」）を調べた。さらに、膜構造または比較フィルターの上面で血液粒子が横方向でどれくらい遠くまで広がるかを調べ；また、これを目視検査でも調べた。（結果は、僅かに赤味を帯びることがあり、これは血球が横方向に広がることを意味し、気味を帯びた場合、血球が横方向にはほとんど広がらないことを意味する）。

さらに、膜を通過した血漿が多くの血液粒子を含有したか否かも調べたが、これは分離性能を示す。この分離性能は目視検査で調べた。膜構造または比較フィルターを通過した血漿が清浄であった場合、それは、血漿が血球をほとんど含有しないことを意味した。

さらに、実施例および比較例の幾つかについて、使用した材料の凝固活性化能力がどれくらいであるかを調べた。これは、トロンビンの生成により行った。フィルター材料（円形、直径５ｍｍ）の穿孔部分を、基礎接触活性化（ｂａｓａｌ ｃｏｎｔａｃｔ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）が低い３．２％（ｗ／ｖ）クエン酸塩加低濃度血小板血漿（ＰＰＰ）と共にインキュベートした。フィルターディスクを１８０μｌのＰＰＰと共に９６穴プレートに入れ１５〜３０分間、室温で振盪しながらインキュベートした。インキュベート直後、トロンビン生成のため、各サンプル８０μｌを２回、新しい９６ウェルプレートに移した。

フィルターディスクが存在しない場合または存在する場合のヒト低濃度血小板血漿中でのトロンビン生成をＣＡＴ法（トロンビノスコープ（Ｔｈｒｏｍｂｉｎｏｓｃｏｐｅ）ＢＶ）で測定したが、これは、トロンビンに対する低親和性蛍光基質（Ｚ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ａｒｇ−ＡＭＣ）を使用して、凝固血漿中のトロンビン活性を連続的にモニターする。測定は、８０μｌのヒト低濃度血小板正常プール血漿中で、全容量１２０μｌで行った。８０μｌの血漿サンプルに、２０μｌのＭＰ−試薬（０ｐＭ ＴＦ、２４μＭリン脂質（２０：２０：６０ｍｏｌ％ＰＳ：ＰＥ：ＰＣ）を添加した。このＭＰ−試薬は、トロンビノスコープＢ．Ｖ．（オランダ）から市販されている。３７ ０Ｃで１０分間インキュベートした後、２０μｌのＦｌｕＣａ（２．５ｍＭ蛍光基質、８７ｍＭ塩化カルシウムを添加し、トロンビン生成の記録を開始した。

内部フィルター効果および基質消費を補正するために、各トロンビン生成測定値は、一定量のトロンビン−ａ２−マクログロブリン複合体（２０μｌのＴｈｒｏｍｂｉｎ Ｃａｌｉｂｒａｔｏｒ、トロンビノスコープＢＶ）と２０μｌのＦｌｕＣａ（２．５ ｍＭ蛍光基質、１００ｍＭ塩化カルシウム）とを添加した、同じ血漿のサンプル（８０μｌ）で得られた蛍光曲線に対して較正された。３９０／４６０フィルターセットを備えたフルオロスキャンアセント（Ｆｌｕｏｒｏｓｋａｎ Ａｓｃｅｎｔ）読取装置（Ｔｈｅｒｍｏ Ｌａｂｓｙｓｔｅｍｓ ＯＹ、フィンランド、ヘルシンキ）で蛍光を読み取り、トロンビン生成曲線をトロンビノスコープソフトウェア（トロンビノスコープＢＶ）で算出した。

さらに、実施例および比較例の幾つかについて、使用した材料が血液中のタンパク質を吸着するかどうかを調べた。フィルター材料（円形、直径５ｍｍ）の穿孔部分を、７５倍に希釈したＮｏｒｍａｌ Ｐｏｏｌ ＰＰＰ ２０１１（ＮＰ１１）と共にインキュベートした。標準血液サンプルＮＰ１１は当業者に公知の方法で得られたが、例えば、Ｔｈｒｏｍｂｏｓｉｓ ａｎｄ Ｈａｅｍｏｓｔａｓｉｓ，２００８，１００（２）（Ａｕｇ），ｐｇ３６２−３６４を参照されたい（この文献は参照により本明細書に援用される）。振盪しながら、室温で６０分間インキュベーションを行った。この後、インキュベートした血漿の全タンパク質含有量を評価した。界面活性剤で可溶化した後のタンパク質濃度の比色アッセイであるＤＣ（商標）（界面活性剤適合性）プロテインアッセイ（Ｂｉｏ−Ｒａｄ）で全タンパク質を評価した。ＤＣプロテインアッセイは、標準的な実験室用分光器またはマイクロプレートリーダーを用いて６５０〜７５０ｎｍで測定される。

以下の表および図に結果を示す。

［表の説明］
表１に、膜構造（本発明のものと比較例の両方）に使用される材料の説明を記載し、
表２に、膜構造の性質を記載し、
表３に、血液分離試験の結果を記載する。

比較例Ａは、市販のＰａｌｌ Ｖｉｖｉｄ ＧＦフィルターであり、
比較例Ｂは、不織支持材：Ｎｏｖａｔｅｘｘ ２５９７（Ｆｒｅｕｄｅｎｂｅｒｇ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＫＧから市販されている）である。
実施例１、２、３および４は全て、比較例ＢのＮｏｖａｔｅｘｘ ２５９７不織支持体上に電気紡糸されているＰＡ−４，６ナノウェブ膜構造である。実施例１〜４は、平均流量細孔径が異なる。更なる詳細については表１を参照されたい。

サンプルをエタノールで洗浄し空気乾燥する前とその後に、サンプルを秤量することにより浸出物の量を測定した。

［結果］
表１の結果から、本発明の材料（実施例１〜４）を使用すると、従来技術の材料（比較例１）より浸出物が減少することを明確に推論できる。さらに、表２から、本発明の膜構造のデッドボリュームは、従来技術の材料のものよりずっと少ないと結論付けることができる。表３から、本発明の膜構造では、血液分離時間がずっと短縮されると結論付けることができる。さらに、本発明の膜では、従来技術の材料と比較して、血液１μｌ当たり生成される血漿量が多くなる。

本発明の膜構造を使用すると（図３）、従来技術のフィルターを使用する場合（図２）と比較して、凝固活性化能力が低下することを明確に認めることができる。図１は、参照の目的で援用されるに過ぎず、分析中にフィルターを使用しない場合の測定結果を示す。

膜構造上に吸収されたタンパク質の量を測定する試験で、本発明の膜構造が吸収する血液タンパク質の量は、検出限界以下であることが分かった。

Claims (15)

1. 複数の層を含む膜構造であって、
   −前記層の少なくとも１つがポリマーナノファイバーから製造されたナノウェブであり、
   −前記ナノウェブの平均流量細孔径が５０ｎｍ〜５μｍの範囲であり、
   −前記ナノファイバーの数平均直径が１００〜６００ｎｍの範囲であり、
   −前記ナノウェブの目付が１〜２０ｇ／ｍ^２の範囲であり、
   −前記ナノウェブの空隙率が６０〜９５％の範囲であり、
   −前記層の少なくとも１つが支持層であり、
   −前記ナノウェブが親水性である、
   膜構造。
2. 前記ナノファイバーが脂肪族ポリアミド、その混合物およびコポリアミド、好ましくはポリアミド−６、ポリアミド−６，６、ポリアミド−４，６、これらのコポリアミドおよび／または混合物から製造される、請求項１に記載の膜構造。
3. 前記支持材が親水性である、請求項１または２に記載の膜構造。
4. 前記ナノファイバーがコーティングされており、好ましくは防汚コーティングでコーティングされている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の膜構造。
5. 前記防汚コーティングが生物防汚コーティングである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の膜構造。
6. 前記支持層が微孔質層である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の膜構造。
7. 前記微孔質層が超高分子量ポリエチレンから製造され、好ましくは防汚コーティングされた超高分子量ポリエチレンから製造されている、請求項６に記載の膜構造。
8. 前記膜構造の層の少なくとも１つがコーティングされている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の膜構造。
9. 前記膜構造の層の少なくとも１つが（生物）防汚コーティングでコーティングされている、請求項８に記載の膜構造。
10. 前記支持層が前記膜構造の上側にあり、前記ナノウェブが前記構造の下側にある、請求項１〜９のいずれか１項に記載の膜構造。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の膜構造を備える膜カセット。
12. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の膜構造または請求項１１に記載の膜カセットを備えるデバイス。
13. 血液濾過のための、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の膜構造、請求項１１に記載の膜カセット、または請求項１２に記載のデバイスの使用。
14. 次の用途：ガス−ガス濾過、高温ガス濾過、粒子濾過、液体濾過（精密濾過、限外濾過、ナノ濾過、逆浸透など）のような分子分離および濾過；排水浄化、油および燃料濾過；医薬成分および機能性食品成分を含む放出制御用途；浸透抽出、浸透気化および接触器用途；酵素の固定化、および加湿器、薬物送達；（産業用）ワイプ、手術用ガウンおよびドレープ、創傷ドレッシング、組織工学、保護衣、触媒担体、および様々なコーティングのいずれか１つのための、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の膜構造、請求項１１に記載の膜カセット、または請求項１２に記載のデバイスの使用。
15. 診断デバイスにおける、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の膜構造、請求項１１に記載の膜カセット、または請求項１２に記載のデバイスの使用。

Images