JP3253867B2 - 選択透過性中空糸膜 - Google Patents

選択透過性中空糸膜

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JP3253867B2 JP28825596A JP28825596A JP3253867B2 JP 3253867 B2 JP3253867 B2 JP 3253867B2 JP 28825596 A JP28825596 A JP 28825596A JP 28825596 A JP28825596 A JP 28825596A JP 3253867 B2 JP3253867 B2 JP 3253867B2
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fiber membrane
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昭治 水谷
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は選択透過性中空糸膜
に関するものである。更に詳しくは、水溶液系でのデキ
ストランの篩係数に対する、牛血漿系でのアルブミンの
篩係数の比が特定の値以下であり、血漿系での優れた分
離性能を呈する選択透過性を有するもので、血液透析、
血液濾過透析等の血液処理に適し、特に中高分子量領域
の有害物質を除去するのに適した選択透過性中空糸膜を
提供するものである。
【0002】
【従来の技術】選択透過性中空糸膜は、逆浸透や血液透
析等において従来より実用的に使用されてきている。特
に腎不全患者の血液を浄化するために、現在では中空糸
型血液透析器がよく使用されている。これは筐体の中に
透析膜、例えば、中空糸の膜を多数本収納し、その中空
内部に患者の血液を流し、外部、すなわち、中空糸間隙
部に透析液を流して、中空糸膜壁を介して透析によっ
て、血液中の老廃物を除去し電解質濃度を是正するとと
もに、中空糸内外に圧力差を与えて限外濾過によって血
液中の余剰水分を除去するものである。更に、血液中か
ら血漿のみを分離し、あるいは、その血漿の中から特定
成分を除去して自己免疫疾患などを治療するために、中
空糸が使用されることもある。また最近になってタンパ
ク透過性血液透析やタンパク透過性血液濾過透析に中空
糸を用いることによって治療効果が得られることが確認
されるようになってきている。
【0003】このように血液処理用の中空糸は目的に応
じて特定の物質を選択的に透過せしめなければならな
い。その性能は、中空糸の素材、ポロシテイ(孔の大き
さ、数など)、膜厚等によって決定される。
【0004】ところで、近年、透析患者の長期合併症と
関連し、透析アミロイドシスの原因物質と考えられるβ
2 ―MG(ミクログロブリン)(分子量11,800)
掻痒感、高脂血症と関係すると考えられる副甲状腺ホル
モン(分子量約9,500)、貧血に関与する赤芽球抑
制因子、関節痛、骨痛に係わると考えられる分子量2〜
4万の物質、など比較的中高分子量領域の有害物質の除
去の必要性がさけばれている。一方、人体に必須のアル
ブミン(分子量66,000)の損失は極力避けなけれ
ばならない。すなわち、分子量4〜5万以下の物質の透
過性に優れ、一方分子量6万以上の物質の阻止性のよい
分画分子量のシャープカット性の良好な選択透過性膜が
望まれている。
【0005】しかるに、従来、ポリサルホンなどの合成
高分子では、例えば特公平2―18695号や特公平5
―54373号にみられるように、比較的上記要求を満
たしたものが得られているが、セルロース誘導体特にト
リアセテートでは、例えば特公昭58―34165号に
みられるように、中空糸を湿式紡糸するときの芯剤に、
流動パラフィン、高級アルコール、イソプロピルミリス
テートなど、トリアセテート紡糸原液に対し凝固性のな
いものを使用するために、紡糸原液におけるトリアセテ
ートの濃度を高め、紡糸時の曵糸性を高くせざるを得な
い。また、紡糸原液をノズルから出糸後、中空糸外面か
ら凝固液で固化させるために、中空糸外面に緻密構造の
層が形成される。
【0006】これらの理由により、従来、セルロース誘
導体中空糸は、合成ポリマーの膜に比し、構造の緻密層
と多孔層の密度差が小さく、全体として均一層に近く、
物質の透過性能が十分とはいえなかった。そのために膜
の厚さを減少せしめ、透過性の向上を図ってきたが、十
分なものとはいえない。更に、膜構造の緻密層と多孔層
の密度差が不明確なために、透過物質の分画特性におい
ても、改良の余地のあるものであった。
【0007】
【発明が解決すべき課題】本発明は、このような従来技
術の問題点を解決することを目的とするものであって、
セルロース誘導体のポリマーを使用して従来の合成ポリ
マーの構造に近い粗密構造を与え、高い分子量分画特性
を付与することである。特に血液透析や血液濾過透析に
おいてβ2 ―MG等の中高分子量領域の有害物質の除去
とアルブミンなどの有用物質の流出阻止を高めることが
可能な選択透過性中空糸膜を提供することを目的として
いる。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は、かかる目的
を達成するために鋭意努力した結果、水溶液系でのデキ
ストランの篩係数に対する、牛血漿系でのアルブミンの
篩係数の比が、特定の値以下である中空糸を用いた血液
透析器が、飛躍的に高められた中高分子量物質の分離性
能を発揮することを見い出し、本発明に到達した。
【0009】すなわち、本発明は、選択透過性を有する
中空糸膜であり、該中空糸膜を透析器として組立て測定
した、分子量70,000のデキストランの水溶液を使
用した該デキストランの篩係数(SCDX)が0.05以
上であり、かつSCDXに対する、牛血漿を1時間灌流し
た後のアルブミンの篩係数(SCAI b )の比SCAI b
SCDXが0.12未満であることを特徴とする、実質的
にセルロース誘導体からなる選択透過性中空糸膜であ
る。
【0010】以下、本発明について更に詳細に説明す
る。
【0011】すなわち、本発明における中空糸膜は、選
択透過性を有するものであり、その素材としては、セル
ロース誘導体、特にアセチルセルロースであり、その中
でも一般的に使用されるものとしては、実質的にセルロ
ースジアセテート、セルローストリアセテートからなる
高分子である。なお、実質的とは、このセルロース誘導
体の特性を損わない範囲で、他の高分子、添加物などを
含有してもよいことを意味する。
【0012】また本発明の中空糸膜の膜壁の構造に関し
ては、物質の分離透過特性と機械特性を機能分担させる
ような、極薄緻密層と、機械的に流体圧力に耐えられる
が、物質の透過抵抗には殆んどならない多孔層とを合せ
持つような、従来、合成高分子で実現されていた2層又
は多層構造が好ましい。特に、中空糸膜の内面を通して
血液を処理する場合には、少くとも中空糸内面に緻密層
があるのが望ましい。内面に多孔層があると、その部分
に血中蛋白が付着したり、あるいは孔中に侵入したりし
て、物質透過の阻害になる懸念がある。
【0013】例えば、この様に、中空糸内面に薄い緻密
層を有し、その外側に多孔層を有する膜においては、水
溶液系の中大分子、例えばデキストラン(分子量70,
000)の物質は、比較的大きい篩係数を示すが、血漿
又は全血系での同様の分子量のアルブミンの篩係数は小
さくなる事を見い出した。この場合中大分子量物質の濾
過による篩係数は、血漿系では水系に比べて大幅に低下
するのに対し、拡散による透過係数は殆ど影響ないこと
も判明した。
【0014】この様に、水溶液等に対する血漿系の中大
分子の篩係数の低下率がある一定値以下の値を示す様な
構造を有する中空糸膜においては、その中大分子の拡散
による透過(透析性能)を低下させることなく、濾過に
よる透過を減少させることができ、例えば、分子量1
0,000程度の物質と分子量70,000程度の物質
の分離特性を大幅に向上させることができる。
【0015】セルロース誘導体系の中空糸膜におけるこ
の様な傾向は、今回はじめて実証された。
【0016】また従来のトリアセテート、ジアセテート
の様なセルロース誘導体の透析用の中空糸膜は、一般に
均一膜であり、水溶液系に対する血漿系の中大分子の篩
係数の比は0.12以上を示した。
【0017】なお、ここで篩係数の測定は、日本透析医
学会学術委員会の「血液浄化器」評価基準に基づいて測
定した。
【0018】本発明に係わる中空糸膜は、その中空糸束
を用いて組み立てた透析器において、分子量70,00
0のデキストランの水溶液を使用した該デキストランの
篩係数SCDX)が0.05以上であり、かつSCDXに対
する、牛血漿を1時間灌流した後のアルブミンの篩係数
(SCAI b )の比SCAI b /SCDXが0.12未満であ
ることを特徴としている。好ましくは0.10以下であ
り、かかる中空糸膜は、水、低分子物質及び分子量1
0,000のデキストランの物質透過性が良好であり、
かつ、分子量が約66,000のアルブミンの中空糸膜
を通じての透過性は十分に阻止されているものであり、
これらの分子量の間にシャープな分画特性を有してい
る。
【0019】中空糸膜の膜厚は、一般に物質の透過性か
らみれば薄いのが望ましいが、本発明に係わるような2
層以上の構造のものでは、多孔層を有するために機械的
強度の点より30μm以上が好ましい。なお、中空糸膜
の内径は100〜300μm、更には150〜250μ
mが好ましい。
【0020】また、本発明において、牛血漿系で測定し
たβ2 ―マイクログロブリンの総括物質移動係数K0
5.0×10-5cm/sec以上であることがあげられ
る。なお、かかるK0 の測定方法としては、β2 ―マイ
クログロブリンのクリアランス(CL)を日本透析医学
界学術委員会の評価法(1994)より測定し、次式を
用いて算出する。
【0021】
【数1】
【0022】 QB :血液側の流量[ml/sec] QD :透析液側の流量[ml/sec] A :中空糸膜有効膜面積[cm2 ]:中空糸膜の湿潤
状態での内径基準の膜面積である。
【0023】本発明の中空糸膜のK0 としては5.0×
10-5cm/sec以上、更に好ましくは6.0×10
-5cm/sec以上である。
【0024】このように本発明の中空糸膜は、血液透析
器や血液濾過透析に使用した場合に、β2 ―MGなどの
中高分子量の領域の有害物質の除去性能が高く、かつ低
分子量領域の有害物質の除去性能も優れている上に、人
体に有益なアルブミンの損失量が少ないという選択透過
性に優れたものである。
【0025】かかる本発明の中空糸膜の製造方法は特に
限定されるものではないが、望ましくはセルロース誘導
体を有機溶剤に溶解した紡糸原液を、芯剤として水溶液
を用いて、チューブインオリフィス状ノズルより吐出さ
せ、気体中を通過後、水溶性凝固液中に通し固化させる
方式が採用される。
【0026】
【実施例】以下、本発明について、実施例をあげて更に
具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって
何ら限定されるものではない。
【0027】[実施例1〜6、比較例1〜5]セルロー
ストリアセテートとトリエチレングリコールを、ジメチ
ルスルホキシド(DMSO)に均一溶解したもの(トリ
エチレングリコール/DMSO=2/7(wt/w
t))を紡糸原液として、チューブインオリフィス型ノ
ズルより、各種流体を芯剤として、空気中に吐出させた
後、凝固液の中に導いて固化させ、水洗、グリセリン付
着処理後、捲取った。得られた中空糸膜を乾燥後束状に
して、円管状の容器内に挿入充填して、両端をポリウレ
タンで接着固定し、有効面積が約1.5m2 の血液透析
器を作製した。
【0028】表1は紡糸の条件とin vitroの特
性値及び透析性能を示したものである。本発明の中空糸
は、血漿系でのアルブミンの篩係数が小さく、β2 ―マ
イクログロブリンの透析性能が大きくなっている。
【0029】本発明の中空糸膜は、その集束体を用いて
血液浄化器を組み立てた場合、β2―MG等の中高分子
量領域の有害物質の除去率が高いのみならず、アルブミ
ンの透析液中への漏出量が少ないという優れた効果を奏
するものである。
【0030】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−211229(JP,A) 特開 平7−148252(JP,A) 特開 平7−278948(JP,A) 特開 平8−38598(JP,A) 特開 平8−970(JP,A) 特開 平9−70525(JP,A) 特公 平3−76970(JP,B2) 特公 平8−29231(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61M 1/16 - 1/18 B01D 69/02,69/08,71/16

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内面に緻密層、その外側に多孔層を有す
    る選択透過性を有する中空糸膜であって、該中空糸膜を
    透析器として組立て測定した、分子量70,000のデ
    キストランの水溶液を使用した該デキストランの篩係数
    (SCDX)が0.05以上であり、かつSCDXに対す
    る、牛血漿を1時間灌流した後のアルブミンの篩係数
    (SCAIb)の比SCAIb/SCDXが0.12未満である
    ことを特徴とする、実質的にセルローストリアセテート
    からなる血液透析用選択透過性中空糸膜。
  2. 【請求項2】 該選択透過性中空糸膜が、膜厚30μm
    以上である特許請求の範囲第1項に記載の選択透過性中
    空糸膜。
  3. 【請求項3】 該選択透過性中空糸膜を透析器として組
    み立て測定した、牛血漿でのβ2―マイクログロブリン
    の総括物質移動係数が5.0×10-5cm/sec以上
    である、特許請求の範囲第1項に記載の選択透過性中空
    糸膜。
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