JP2818767B2 - 複合中空糸膜 - Google Patents
複合中空糸膜Info
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- JP2818767B2 JP2818767B2 JP1088645A JP8864589A JP2818767B2 JP 2818767 B2 JP2818767 B2 JP 2818767B2 JP 1088645 A JP1088645 A JP 1088645A JP 8864589 A JP8864589 A JP 8864589A JP 2818767 B2 JP2818767 B2 JP 2818767B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は膜型人工肺に適した抗血栓性が付与された複
合中空糸膜に関するものであり、特に呼吸補助を目的と
したECMOに適するものである。
合中空糸膜に関するものであり、特に呼吸補助を目的と
したECMOに適するものである。
中空糸膜型人工肺としては、ポリプロピレン、ポリエ
チレン等の疎水性高分子で形成された微多孔質中空糸膜
を用いた人工肺が知られており、開心術分野に広く使用
されている。更に、呼吸補助を目的としたECMOにおいて
は、長期使用を前提とするので抗血栓性の付与が望まれ
ており、微多孔質中空糸膜にヘパリンを共有結合して抗
血栓性を向上させた膜型人工肺が開発されている（人工
臓器、VoL.18、No.2、P1021〜1024、1989年）。
チレン等の疎水性高分子で形成された微多孔質中空糸膜
を用いた人工肺が知られており、開心術分野に広く使用
されている。更に、呼吸補助を目的としたECMOにおいて
は、長期使用を前提とするので抗血栓性の付与が望まれ
ており、微多孔質中空糸膜にヘパリンを共有結合して抗
血栓性を向上させた膜型人工肺が開発されている（人工
臓器、VoL.18、No.2、P1021〜1024、1989年）。
しかしながら、前記技術の中空糸膜は微多孔部が膜の
厚み方向に貫通しているために、換気するガス側の圧力
が血液側の圧力よりも高くなると、血液中にガスが気泡
として混入し患者が危険な状態に陥ることが懸念される
ものである。又、長時間使用すると、細孔に水蒸気が凝
縮したり血漿が細孔を透過して中空糸膜の中空部を塞い
だりすることによつて、ガス交換性能が低下し、以後の
使用が不可能となることがあるという問題がある。
厚み方向に貫通しているために、換気するガス側の圧力
が血液側の圧力よりも高くなると、血液中にガスが気泡
として混入し患者が危険な状態に陥ることが懸念される
ものである。又、長時間使用すると、細孔に水蒸気が凝
縮したり血漿が細孔を透過して中空糸膜の中空部を塞い
だりすることによつて、ガス交換性能が低下し、以後の
使用が不可能となることがあるという問題がある。
本発明の目的は、長時間使用しても血栓の形成が抑制
され血漿成分の漏洩がなくかつガス交換性能が安定して
おり、更に安全性に優れた人工肺に適した抗血栓性に優
れる複合中空糸膜を提供することにある。
され血漿成分の漏洩がなくかつガス交換性能が安定して
おり、更に安全性に優れた人工肺に適した抗血栓性に優
れる複合中空糸膜を提供することにある。
本発明の要旨は均質膜層（Ａ）をその両側から多孔質
膜層（Ｂ）で挟み込んだ三層構造の複合中空糸膜におい
て、その一方の多孔質膜層（Ｂ）の少なくとも外表面に
抗血栓性高分子化合物がその細孔を閉塞することなく保
持されてなることを特徴とする複合中空糸膜にあり、更
に均質膜層（Ａ）を構成する素材の酸素ガス透過係数Ｐ
（cm3（STP）・cm/cm2・sec・cmHg）と均質膜層（Ａ）
の厚みＬ（cm）とが、P/L≧8.0×10-6（cm3（STP）／cm
2・sec・cmHg）なる関係を有することを特徴とする前記
複合中空糸膜にある。
膜層（Ｂ）で挟み込んだ三層構造の複合中空糸膜におい
て、その一方の多孔質膜層（Ｂ）の少なくとも外表面に
抗血栓性高分子化合物がその細孔を閉塞することなく保
持されてなることを特徴とする複合中空糸膜にあり、更
に均質膜層（Ａ）を構成する素材の酸素ガス透過係数Ｐ
（cm3（STP）・cm/cm2・sec・cmHg）と均質膜層（Ａ）
の厚みＬ（cm）とが、P/L≧8.0×10-6（cm3（STP）／cm
2・sec・cmHg）なる関係を有することを特徴とする前記
複合中空糸膜にある。
本発明の複合中空糸膜において均質膜層（Ａ）は主に
ガス交換用として機能するものである。又、多孔質膜層
（Ｂ）は主に均質膜層（Ａ）を補強し保護する役割を有
すると共に、膜モジユール製作時に中空糸膜端部とポツ
テイング剤との接着性を高める役割を有するものであ
る。
ガス交換用として機能するものである。又、多孔質膜層
（Ｂ）は主に均質膜層（Ａ）を補強し保護する役割を有
すると共に、膜モジユール製作時に中空糸膜端部とポツ
テイング剤との接着性を高める役割を有するものであ
る。
均質膜層（Ａ）を構成するポリマー素材としては、ガ
ス透過性の優れたシリコンゴム系ポリマーを始めとし
て、ポリジメチルシロキサン、シリコンとポリカーボネ
ートの共重合体等のシリコンゴム系ポリマー、ポリ−４
−メチルペンテン−１、綿状低密度ポリエチレン等のポ
リオレフイン系ポリマー、パーフロオロアルキル系ポリ
マー等のフツ素含有ポリマー、エチルセルロース等のセ
ルロース系ポリマー、ポリフエニレンオキサイド、ポリ
−４−ビニルピリジン、ウレタン系ポリマーおよびこれ
らポリマー素材の共重合体あるいはブレンド体等の各種
ポリマーを挙げることができる。
ス透過性の優れたシリコンゴム系ポリマーを始めとし
て、ポリジメチルシロキサン、シリコンとポリカーボネ
ートの共重合体等のシリコンゴム系ポリマー、ポリ−４
−メチルペンテン−１、綿状低密度ポリエチレン等のポ
リオレフイン系ポリマー、パーフロオロアルキル系ポリ
マー等のフツ素含有ポリマー、エチルセルロース等のセ
ルロース系ポリマー、ポリフエニレンオキサイド、ポリ
−４−ビニルピリジン、ウレタン系ポリマーおよびこれ
らポリマー素材の共重合体あるいはブレンド体等の各種
ポリマーを挙げることができる。
人工肺としてのガス交換性能を充分に発現させ、かつ
血漿が滞留した場合にもガス交換性能を低下させないた
めには均質膜層（Ａ）を構成する素材の酸素ガス透過係
数Ｐcm3（STP）cm/cm2・sec・cmHgと均質膜層（Ａ）の
厚みＬ（cm）との比P/Lが所定値以上であることが好ま
しく、本発明の複合中空糸膜においてはP/Lは8.0×10-6
以上であることが好ましい。従つて、例えば酸素ガス透
過係数Ｐが8.0×10-10cm3（STP）cm/cm2・sec・cmHgの
素材を用いた場合には均質膜層（Ａ）の膜厚は1.0μｍ
以下に設定することが好ましい。
血漿が滞留した場合にもガス交換性能を低下させないた
めには均質膜層（Ａ）を構成する素材の酸素ガス透過係
数Ｐcm3（STP）cm/cm2・sec・cmHgと均質膜層（Ａ）の
厚みＬ（cm）との比P/Lが所定値以上であることが好ま
しく、本発明の複合中空糸膜においてはP/Lは8.0×10-6
以上であることが好ましい。従つて、例えば酸素ガス透
過係数Ｐが8.0×10-10cm3（STP）cm/cm2・sec・cmHgの
素材を用いた場合には均質膜層（Ａ）の膜厚は1.0μｍ
以下に設定することが好ましい。
多孔質膜層（Ｂ）を構成するポリマー素材としては、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−３−メチルブテ
ン−１、ポリ−４−メチルペンテン−１等のポリオレフ
イン系ポリマー、ポリフツ化ビニリデン、ポリテトラフ
ルオロエチレン等のフツ素系ポリマー、ポリスチレン、
ポリエーテルエーテルケトン等の疎水性ポリマーが挙げ
られる。
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−３−メチルブテ
ン−１、ポリ−４−メチルペンテン−１等のポリオレフ
イン系ポリマー、ポリフツ化ビニリデン、ポリテトラフ
ルオロエチレン等のフツ素系ポリマー、ポリスチレン、
ポリエーテルエーテルケトン等の疎水性ポリマーが挙げ
られる。
均質膜層（Ａ）を構成するポリマー素材と、多孔質膜
層（Ｂ）を構成するポリマー素材との組合せについては
特に限定されず、異種のポリマーであつても同種のポリ
マーであつてもよい。均質膜層（Ａ）が多孔質膜層
（Ｂ）で物理的に挟まれたサンドイツチ構造を有してい
るので、両膜間の接着性が悪くとも、実用上の弊害は生
じない。
層（Ｂ）を構成するポリマー素材との組合せについては
特に限定されず、異種のポリマーであつても同種のポリ
マーであつてもよい。均質膜層（Ａ）が多孔質膜層
（Ｂ）で物理的に挟まれたサンドイツチ構造を有してい
るので、両膜間の接着性が悪くとも、実用上の弊害は生
じない。
多孔質膜層（Ｂ）は、均質膜層（Ａ）を補強し保護す
る機能を主としているので、複合中空糸膜全体としての
ガス透過能に大きな制約を加えない程度の細孔を有する
ものであれば、その細孔の大きさ等については特に制限
されない。
る機能を主としているので、複合中空糸膜全体としての
ガス透過能に大きな制約を加えない程度の細孔を有する
ものであれば、その細孔の大きさ等については特に制限
されない。
本発明の複合中空糸膜において、抗血栓性高分子化合
物とは、抗凝固作用を有するヘパリン、又はコラーゲン
等とヘパリンとの複合体、血栓溶解性能を有するウロキ
ナーゼ、抗凝固性能を有する合成高分子、例えばポリジ
アルキルシロキサン、ソフトセグメントとハードセグメ
ントとから構成されるいわゆるセグメント化ポリウレタ
ン、ポリウレタンとポリジアルキルシロキサンとのブロ
ツク共重合体等、又はこれらの混合物、更にはこれら合
成高分子とヘパリンとの混合物及び化合物等をいう。
物とは、抗凝固作用を有するヘパリン、又はコラーゲン
等とヘパリンとの複合体、血栓溶解性能を有するウロキ
ナーゼ、抗凝固性能を有する合成高分子、例えばポリジ
アルキルシロキサン、ソフトセグメントとハードセグメ
ントとから構成されるいわゆるセグメント化ポリウレタ
ン、ポリウレタンとポリジアルキルシロキサンとのブロ
ツク共重合体等、又はこれらの混合物、更にはこれら合
成高分子とヘパリンとの混合物及び化合物等をいう。
本発明の複合中空糸膜は、このような抗血栓性高分子
化合物が血液と接触する側となる多孔質膜層（Ｂ）の少
なくともその外表面にその細孔を閉塞することなく保持
されているものであり、少なくともその外表面とは外表
面のみ及び外表面と細孔表面の一部又は全部をいい、保
持とは多孔質膜層上に抗血栓性高分子材料がイオン結
合、共有結合等の化学的結合によりあるいは物理的な結
合により固定されていることをいう。又、細孔を閉塞す
ることなくとは細孔の全部又は大部分が閉塞されていな
いことを意味し、ガス交換性能が実質的に低下しない程
度であれば一部の細孔が閉塞されていてもよい。
化合物が血液と接触する側となる多孔質膜層（Ｂ）の少
なくともその外表面にその細孔を閉塞することなく保持
されているものであり、少なくともその外表面とは外表
面のみ及び外表面と細孔表面の一部又は全部をいい、保
持とは多孔質膜層上に抗血栓性高分子材料がイオン結
合、共有結合等の化学的結合によりあるいは物理的な結
合により固定されていることをいう。又、細孔を閉塞す
ることなくとは細孔の全部又は大部分が閉塞されていな
いことを意味し、ガス交換性能が実質的に低下しない程
度であれば一部の細孔が閉塞されていてもよい。
保持方法としては、例えば多孔質膜層の一方の表面上
へ直接抗血栓性高分子化合物溶液を塗布して溶媒を除去
する方法、多孔質膜層の表面上にまず結合用ポリマーを
保持させそこに抗血栓性高分子化合物を共有結合もしく
はイオン結合させる方法等を挙げることができる。
へ直接抗血栓性高分子化合物溶液を塗布して溶媒を除去
する方法、多孔質膜層の表面上にまず結合用ポリマーを
保持させそこに抗血栓性高分子化合物を共有結合もしく
はイオン結合させる方法等を挙げることができる。
本発明の複合中空糸膜全体の厚みは特に限定されない
が、機械的強度の点から10μｍ以上であることが好まし
く、又ガスの透過抵抗の点から100μｍ以下であること
が好ましい。又、複合中空糸膜の内径は圧力損失や血栓
防止等の点から100μｍ以上であることが好ましく、機
械的強度及びガス交換性能の点から500μｍ以下である
ことが好ましい。
が、機械的強度の点から10μｍ以上であることが好まし
く、又ガスの透過抵抗の点から100μｍ以下であること
が好ましい。又、複合中空糸膜の内径は圧力損失や血栓
防止等の点から100μｍ以上であることが好ましく、機
械的強度及びガス交換性能の点から500μｍ以下である
ことが好ましい。
この複合中空糸膜は主に人工肺用の膜として使用され
るが、その際、複合中空糸膜の内側又は外側の抗血栓性
高分子化合物が保持された多孔質膜層が血液と接触する
側に配置される。従つて人工肺として使用している間そ
の多孔質層の細孔部分に仮に血漿成分が滞留してもガス
交換性能が低下しない構造であることが好ましく、その
ためにはこの抗血栓性高分子化合物保持層と多孔質膜層
を合わせた厚みが15μｍ以下程度であることが好まし
く、８μｍ以下程度であることがより好ましく、５μｍ
以下程度であることが特に好ましい。
るが、その際、複合中空糸膜の内側又は外側の抗血栓性
高分子化合物が保持された多孔質膜層が血液と接触する
側に配置される。従つて人工肺として使用している間そ
の多孔質層の細孔部分に仮に血漿成分が滞留してもガス
交換性能が低下しない構造であることが好ましく、その
ためにはこの抗血栓性高分子化合物保持層と多孔質膜層
を合わせた厚みが15μｍ以下程度であることが好まし
く、８μｍ以下程度であることがより好ましく、５μｍ
以下程度であることが特に好ましい。
一方、この多孔質膜層（Ｂ）の厚みが１μｍ未満であ
ると均質膜層（Ａ）に対する補強、保護機能が低下する
ので多孔質膜層（Ｂ）の厚みは１μｍ以上であることが
好ましい。
ると均質膜層（Ａ）に対する補強、保護機能が低下する
ので多孔質膜層（Ｂ）の厚みは１μｍ以上であることが
好ましい。
以下、実施例により説明する。
実施例１ 三層構造を形成可能な同心円状に配置された吐出口を
有する中空糸製造用ノズルを用い、内層と外層の部分に
高密度ポリエチレン（三井石油化学工業社製、ハイゼツ
クス2200J）、中間層の部分にセグメント化ポリウレタ
ン（Thermedics社製、テコフレツクスEG80A）を用い、
吐出温度170℃、吐出線速度7.5cm/min、巻取速度230m/m
inで紡糸した。得られた未延伸中空糸は内径230μｍで
あり、内側から各々20μｍ、１μｍ、５μｍの厚さを有
する層が同心円状に配されていた。
有する中空糸製造用ノズルを用い、内層と外層の部分に
高密度ポリエチレン（三井石油化学工業社製、ハイゼツ
クス2200J）、中間層の部分にセグメント化ポリウレタ
ン（Thermedics社製、テコフレツクスEG80A）を用い、
吐出温度170℃、吐出線速度7.5cm/min、巻取速度230m/m
inで紡糸した。得られた未延伸中空糸は内径230μｍで
あり、内側から各々20μｍ、１μｍ、５μｍの厚さを有
する層が同心円状に配されていた。
該未延伸中空糸を100℃で８時間アニール処理をし
た。更に該アニール糸を室温下で80％延伸し、引き続き
110℃の加熱炉中で総延伸量が120％になるまで熱延伸を
行い、複合中空糸膜を得た。
た。更に該アニール糸を室温下で80％延伸し、引き続き
110℃の加熱炉中で総延伸量が120％になるまで熱延伸を
行い、複合中空糸膜を得た。
この複合中空糸膜は、内径が200μｍで内側から19μ
ｍ、0.7μｍ、４μｍの厚さを有する層が同心円状に配
されており、非多孔質層が二つの多孔質層で挟まれた三
層構造であり、P/Lは1.0×10-5cm3（STP）／cm2・sec・
cmHgであつた。
ｍ、0.7μｍ、４μｍの厚さを有する層が同心円状に配
されており、非多孔質層が二つの多孔質層で挟まれた三
層構造であり、P/Lは1.0×10-5cm3（STP）／cm2・sec・
cmHgであつた。
この複合中空糸膜を、両端部をシールして２％のポリ
−４−ビニルピリジンのエタノール溶液に30秒間浸漬し
て乾燥し、外側の多孔質膜層の外表面にポリ−４−ビニ
ルピリジンの被膜を形成させた。次いでヘパリン−Naの
水溶液と接触させ、ヘパリンをポリ−４−ビニルピリジ
ンにイオン的に結合させた。
−４−ビニルピリジンのエタノール溶液に30秒間浸漬し
て乾燥し、外側の多孔質膜層の外表面にポリ−４−ビニ
ルピリジンの被膜を形成させた。次いでヘパリン−Naの
水溶液と接触させ、ヘパリンをポリ−４−ビニルピリジ
ンにイオン的に結合させた。
このヘパリンを結合させた複合中空糸膜を用いて、第
１図に示すような膜面積が1.5m2の中空糸膜型人工肺を
試作し、体重11kgの成犬を用いて外部灌流方式により３
日間のECMOを実施したところ、平均ヘパリン投与量は16
ユニツト/kg/hrで出血はなくガス交換性能も良好であつ
た。
１図に示すような膜面積が1.5m2の中空糸膜型人工肺を
試作し、体重11kgの成犬を用いて外部灌流方式により３
日間のECMOを実施したところ、平均ヘパリン投与量は16
ユニツト/kg/hrで出血はなくガス交換性能も良好であつ
た。
比較例１ 実施例１で用いたのと同様の三層構造の複合中空糸膜
を何も処理することなく、実施例１と同様の条件で中空
糸膜型人工肺を試作しECMOを実施したところ、平均ヘパ
リン投与量は35ユニツト/kg/hrが必要であり、出血傾向
があつた。
を何も処理することなく、実施例１と同様の条件で中空
糸膜型人工肺を試作しECMOを実施したところ、平均ヘパ
リン投与量は35ユニツト/kg/hrが必要であり、出血傾向
があつた。
本発明の複合中空糸膜は人工肺用の膜として優れた特
性を有している。即ち、中間部に非多孔質膜層を有する
三層構造であるために血漿成分の漏れがなくて、ガス交
換性能が優れている。又、血液接触面側に抗血栓性高分
子化合物が保持されているためにヘパリン投与量が節減
でき、ECMOのような長期灌流における出血防止効果が顕
著である。
性を有している。即ち、中間部に非多孔質膜層を有する
三層構造であるために血漿成分の漏れがなくて、ガス交
換性能が優れている。又、血液接触面側に抗血栓性高分
子化合物が保持されているためにヘパリン投与量が節減
でき、ECMOのような長期灌流における出血防止効果が顕
著である。
第１図は本発明の複合中空糸膜を用いた膜型人工肺の一
例を示す模式断面図である。 １……容器、２……複合中空糸膜 ３……ポツテイング剤（隔壁） ４……ガス導入口 ５……ガス導出口 ６……血液導入口 ７……血液導出口
例を示す模式断面図である。 １……容器、２……複合中空糸膜 ３……ポツテイング剤（隔壁） ４……ガス導入口 ５……ガス導出口 ６……血液導入口 ７……血液導出口
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B01D 69/08 B01D 53/22 A61M 1/18 D01F 8/06 D01F 8/16
Claims (2)
- 【請求項１】均質膜層（Ａ）をその両側から多孔質膜層
（Ｂ）で挟み込んだ三層構造の複合中空糸膜において、
その一方の多孔質膜層（Ｂ）の少なくとも外表面に抗血
栓性高分子化合物がその細孔を閉塞することなく保持さ
れてなることを特徴とする複合中空糸膜。 - 【請求項２】均質膜層（Ａ）を構成する素材の酸素ガス
透過係数Ｐ（cm3（STP）・cm/cm2・sec・cmHg）と均質
膜層（Ａ）の厚みＬ（cm）とが、P/L≧8.0×10-6（cm3
（STP）／cm2・sec・cmHg）なる関係を有することを特
徴とする請求項１の複合中空糸膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1088645A JP2818767B2 (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 複合中空糸膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1088645A JP2818767B2 (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 複合中空糸膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02268816A JPH02268816A (ja) | 1990-11-02 |
| JP2818767B2 true JP2818767B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=13948558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1088645A Expired - Fee Related JP2818767B2 (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 複合中空糸膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2818767B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2622629B2 (ja) * | 1991-03-22 | 1997-06-18 | 宇部興産株式会社 | 中空糸膜の製法 |
| AU2003230426A1 (en) * | 2002-05-17 | 2003-12-02 | Para Limited | Hollow fiber membrane having supporting material for reinforcement, preparation thereof and spinneret for preparing the same |
| US9643129B2 (en) | 2011-12-22 | 2017-05-09 | Bl Technologies, Inc. | Non-braided, textile-reinforced hollow fiber membrane |
| CN104088059A (zh) * | 2014-07-16 | 2014-10-08 | 杭州费尔过滤技术有限公司 | 一种中空纤维膜编织物的膜片 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55118526U (ja) * | 1979-02-15 | 1980-08-21 | ||
| JPH0537531Y2 (ja) * | 1985-06-11 | 1993-09-22 |
-
1989
- 1989-04-07 JP JP1088645A patent/JP2818767B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02268816A (ja) | 1990-11-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |