JP3253875B2 - 選択透過性中空糸膜 - Google Patents

選択透過性中空糸膜

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JP3253875B2 JP32527996A JP32527996A JP3253875B2 JP 3253875 B2 JP3253875 B2 JP 3253875B2 JP 32527996 A JP32527996 A JP 32527996A JP 32527996 A JP32527996 A JP 32527996A JP 3253875 B2 JP3253875 B2 JP 3253875B2
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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、セルロース誘導体
からなる選択透過性中空糸膜、特に高圧蒸気滅菌の可能
なセルロース誘導体からなる選択透過性中空糸膜に関す
るものである。詳しくは、セルロース誘導体のポリマー
を用いて、合成ポリマー系選択透過性中空糸膜に類似し
た構造、即ち中空糸内面に緻密層を有する非対称の粗密
構造とすることにより、高圧蒸気による中空糸膜の緻密
化、収縮を抑え、高圧蒸気滅菌を可能にするものであ
る。
【0002】
【従来技術】セルロース誘導体、特にセルロースアセテ
ートでは、例えば特公昭58−24165号公報に見ら
れるように、中空糸を湿式紡糸する時に芯剤に流動パラ
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て凝固性のないもの
を使用するために、紡糸原液に対するトリアセテート濃
度を高めることで紡糸時の曳糸性を高めざるを得ず、膜
全体として緻密なものになっている。
【0003】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ことになる。
【0004】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べて構造上緻密層と
多孔層の密度差が小さく、全体として緻密な均一層に近
いものとなるため、高圧蒸気滅菌すると、熱処理効果に
より膜の緻密化、収縮を起こし、滅菌後に有効な膜性
能、品質の保持が出来なかった。
【0005】特開平7−148251号公報では、膜を
用いた血液浄化用透析器の高圧蒸気滅菌方法において、
脱気した水又は人体に無害な物質の水溶液により膜を湿
潤状態にする前処理を行い、その湿潤状態を保持したま
まで高圧蒸気滅菌を行うことにより透析、濾過性能を低
下させずに高圧蒸気滅菌処理を行う方法が提案されてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来セルロ
ース誘導体中空糸膜の高圧蒸気滅菌に付随した湿潤化工
程を回避し、簡便な処理で高圧蒸気滅菌することを目的
としたものであり、更には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系中空糸膜の構造に近
い粗密構造を有する中空糸膜を得た後、それを更に高圧
蒸気滅菌することにより、高圧蒸気滅菌により多少緻密
化が起きた後でも、優れた分画性能を持つセルロース誘
導体からなる選択透過性中空糸膜を提供することを目的
とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、実質的に無張
力の状態で121℃の飽和水蒸気中で20分間処理した
とき、中空糸の長さ方向の収縮率が7%以下である実質
的にセルロース誘導体からなる高圧蒸気滅菌可能な選択
透過性中空糸膜である。
【0008】以下、本発明について更に説明する。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
ローストリアセラート就中セルローストリアセテートか
らなる高分子である。
【0009】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、添加物を含有して
もよいことを意味する。
【0010】本発明の選択透過性中空糸膜は、実質的に
無張力下で121℃以上の飽和水蒸気中で20分間処理
した時の、中空糸の長さ方向の収縮率が7%以下、望ま
しくは6%以下である。
【0011】実質的に無張力下とは、中空糸膜に意識的
に張力を与えない状態で熱処理することを意味する。但
し、収縮率を算出する為に中空糸膜の長さを測定すると
きは、中空糸膜の大きな曲がりを除く程度の張力を与え
て測定するものとする。また、収縮率の算出は、
【0012】
【数1】
【0013】により行う。尚、この長さの測定は、中空
糸膜の湿潤状態で行なう。
【0014】一般に、セルロース誘導体からなる選択透
過性中空糸膜を121℃の飽和水蒸気で処理すると、高
温水蒸気下でのセルロース誘導体の分子鎖運動が活発化
し、中空糸紡糸時に与えられた分子鎖の中空糸長さ方向
への配向が緩和され、分子鎖の再配列が起こる。これに
より、透過性能を支配するミクロポアを減少させる様な
中空糸膜の緻密化、それに伴う収縮が発生する。
【0015】従って、従来のセルロース誘導体系の選択
透過性中空糸膜を121℃付近で熱処理(滅菌)する
と、例えば血液透析に使用した場合、水、及び尿素、ク
レアチニン等の溶質物の透過性が著しく低下し、実用的
なものが出来なかった。
【0016】更に、透析器のように中空糸膜の束の両端
を接着剤で固定した後、高圧蒸気処理を施すと、中空糸
膜の収縮応力により、両端を固定している接着部分が変
形したり、中空糸膜が破断したりして、正常な熱処理
(滅菌)品を得ることが出来なかった。
【0017】本発明者は、鋭意研究した結果、セルロー
ス誘導体からなる選択透過性中空糸膜の121℃、20
分間での収縮力を抑制し、高圧蒸気滅菌可能なものを得
ることができ、本発明に至ったものである。
【0018】本発明で、高圧蒸気滅菌可能とは、その滅
菌処理により選択透過性中空糸膜が物質の透過性又は選
択性を有しない状態に低下し、中空糸膜の機械強度低下
し、又は中空糸膜が切断破壊し実用的に使用できない状
態にならないことを言う。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明の中空糸膜の膜壁の構造の
一例としては、分画性能を決定する層としては極薄緻密
層を有し、一方、機械的に流体圧力に耐えられるが物質
の透過抵抗の殆んどない支持層として多孔層を有するも
のが挙げられる。
【0020】かかる本発明の選択透過性中空糸膜の製造
方法の一例としては、従来公知の半乾半湿式紡糸法を利
用して行うことができる。即ちセルロース誘導体系ポリ
マーと、その溶剤および非溶剤からなる紡糸原液を調製
する。
【0021】紡糸原液の溶剤としては、N―メチルピロ
リドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシ
ド、ジメチルアミド、ジメチルアセトアミド等である。
【0022】非溶剤としては、プロピレングリコール、
エチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエ
チレングリコール等の多価アルコールが使用できる。
【0023】該中空糸の凝固浴は、上記の溶剤と非溶剤
の水溶液を用いる。又内面に緻密層を有する非対称膜構
造にするため、芯剤は低濃度の溶剤及び非溶剤の水溶液
を使用し、中外層部での相分離を促進することが必要で
ある。
【0024】代表的紡糸原液の組成(wt)は、セルロ
ース誘導体/溶剤/非溶剤=9〜15/55〜75/1
0〜35、好ましくは10〜13/60〜70/20〜
30であり、各成分の合計が100となるものが選ばれ
る。
【0025】代表的凝固浴の組成(wt)は、溶剤/非
溶剤/水=30〜60/15〜30/30〜65、好ま
しくは35〜45/15〜20/40〜60であり、各
成分の合計が100となるものが選ばれる。
【0026】芯剤の組成(wt)は、溶剤/非溶剤/水
=5〜25/2〜15/70〜95、好ましくは10〜
20/3〜10/80〜90であり、各成分の合計が1
00となるものが選ばれる。
【0027】本発明においては、かかる紡糸原液および
芯剤を、口金温度30〜100℃、好ましくは40〜6
0℃で吐出し、空気中(約5cm)を経由して、20〜
60℃、好ましくは30〜50℃の凝固浴中に導入す
る。
【0028】かくして凝固させた中空糸は、熱水で洗浄
した後、グリセリン付着処理を行い、捲き取る工程を経
る。透析器形態のものに組み立てるには、かくして得ら
れた中空糸膜を乾燥後、束状にして、円筒状容器に挿入
・充填し、両端をウレタンで接着固定することにより得
られる。
【0029】本発明においては、かくして得られた選択
透過性中空糸膜は高圧蒸気滅菌することができる。その
条件としては温度100〜130℃、好ましくは115
〜125℃、水蒸気雰囲気下、10分〜1時間処理する
ものである。圧力は温度、雰囲気から自ら定まるもので
ある。
【0030】かかる処理をすることにより、前記中空糸
膜は多少構造の緻密化が起こり、水の限外濾過係数にお
いて約40〜80%の低下、デキストラン(分子量1
0,000)の透過係数において30〜60%低下、並
びにアルブミンの篩係数において50〜70%の低下が
おこる。
【0031】このように多少緻密化が起こった後、即ち
熱滅菌後の状態で37℃における水の限外濾過係数が1
00ml/Hr・mmHg・m2 以上、デキストラン
(分子量10,000)の0.1%水溶液の透過係数
が、4.0×10-5cm/sec以上、牛血漿を用いた
アルブミンの篩係数が0.03以下のものを得ることが
でき、血液透析における長期合併症の一つの原因物質で
あるβ2-マイクログロブリンなどの低分子タンパク質の
除去の出来る、いわゆるハイパフォーマンス膜として、
有用な中空糸膜を得ることができる。
【0032】
【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。
【0033】実施例及び比較例中において、評価項目の
測定は、下記の方法で行った。デキストラン10,00
0の総括移動係数KO の測定方法は、円筒状容器に約5
2%の充填率で中空糸束を充填した上記1.5m2 の血
液透析器に、37℃において、血液側に0.1重量%の
デキストラン10,000の水溶液を200ml/分で
流し、透析側に水を500ml/分で流した場合の血液
側の流出液中の濃度を測定することにより、下記式によ
りK0 が得られる。サンプリング液中のデキストラン濃
度は、アンスロン―硫酸法により測定する。
【0034】
【数2】
【0035】QB :血液側の流量[ml/sec] QD :透析液側の流量[ml/sec] DA :デキストラン10,000のダイアリザンスで、
その測定法は日本透析医学会学術委員会in vitr
o評価ワーキンググループの評価法に基づく。 A:中空糸膜有効面積[cm2 ]中空糸膜の潤滑状態で
の内径基準の膜面積である。
【0036】アルブミンの篩係数(SC)の測定方法
は、日本透析医学会学術委員会の血液浄化器の牛血漿i
n vitro評価プロトコールと機能分類案('94.11.
12)による。アルブミン濃度の測定は、A/G B―テ
ストワコー(和光純薬(株))により行なった。
【0037】[実施例1〜3]セルローストリアセテー
ト13部とトリエチレングリコール20部を、ジメチル
スルホキシド67部に均一溶解したものを紡糸原液とし
て、2重管ノズルより、ジメチルスルホキシド/トリエ
チレングリコールの水溶液を芯剤として、空気中に吐出
させた後、凝固液(ジメチルスルホキシド/トリエチレ
ングリコールの水溶液)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
の血液透析器を作成し、水蒸気雰囲気下、121℃、2
0分で処理し、血液透析器を得、それぞれの透析器につ
いてin vitroでの水透過性能(UFR)とデキ
ストラン10,000の総括移動係数(KO )及び牛血
漿を用いたアルブミンの篩係数(SC)を測定した。
【0038】[比較例1〜3]セルローストリアセテー
ト20部とトリエチレングリコール20部を、ジメチル
スルホキシド60部に均一溶解したものを紡糸原液とし
て、芯剤として流動パラフィンを使用し、実施例1と同
じ様にして血液透析器を作成した後、流動パラフィンを
洗浄除去した。次いで実施例と同様に熱滅菌し、UF
R、K0 、SCを測定した。
【0039】その結果を表1に示す。
【0040】
【表1】
【0041】[参考例1〜3]実施例1〜3の熱処理前
の血液透析器について、in vitroでの水透過性
能(UFR)とデキストラン10,000の総括移動係
数(KO )及び牛血漿を用いたアルブミンの篩係数(S
C)を測定した。その結果を表2に示す。
【0042】
【表2】
【0043】表1に示すように、実施例1〜3では、中
空糸膜を無張力状態で121℃、20分間熱処理したと
きの収縮率は7%以下であり、中空糸膜を血液透析器と
して組み立てたものを高圧蒸気滅菌した場合、その形状
に異常はなく、また透析器としての性能も、水からデキ
ストラン10,000までの広い分子量の物質に対し透
過性を示すと共に、アルブミンの透過を抑制する選択透
過性を有している。
【0044】また参考例1〜3と比較して実施例1〜3
は、水、デキストラン10,000、アルブミンすべて
の透過性能は低下するが水からデキストラン10,00
0まで中分子量の物質の透過性能は十分に有しており、
熱処理による中空糸膜の緻密化、収縮を考慮しても、収
縮率7%以下の選択透過性中空糸膜が血液透析器として
の性能を保持している。
【0045】一方、比較例1〜3では、熱処理による収
縮率が7.6%以上であり、高圧蒸気滅菌後の透析器と
しての性能は、水もデキストラン10,000も殆ど透
過しないものになっているか、中空糸膜の収縮力で透析
器の部材が変形し、実用不可能な状態になっている。
【0046】
【発明の効果】本発明のセルロース誘導体の中空糸膜に
より、高圧蒸気滅菌が可能であり、高圧蒸気滅菌後に
も、水及び中高分子量領域の透過性能が高く、アルブミ
ンの透過が少ないという優れた分画性を持った選択透過
性中空糸膜を提供できる。
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7−289863(JP,A) 特開 平8−38598(JP,A) 特開 平8−970(JP,A) 特開 平9−70525(JP,A) 特開 昭62−290468(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 (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中空糸内面に緻密層を有し支持層として
    多孔層を備えた粗密構造を有する実質的にセルロース
    リアセテートからなる選択透過性中空糸膜において、該
    中空糸膜を実質的に無張力の状態で121℃の飽和水蒸
    気中で20分間処理したとき、該中空糸の長さ方向の収
    縮率が7%以下であることを特徴とする高圧蒸気滅菌可
    能な血液透析用選択透過性中空糸膜。
JP32527996A 1996-12-05 1996-12-05 選択透過性中空糸膜 Expired - Lifetime JP3253875B2 (ja)

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