JP6992111B2

JP6992111B2 - 血液処理用分離膜及びその膜を組み込んだ血液処理器

Info

Publication number: JP6992111B2
Application number: JP2020053657A
Authority: JP
Inventors: 直喜森田; 修司寺嶋; 傑三浦; 賢田中
Original assignee: Yamagata University NUC; Asahi Kasei Medical Co Ltd
Current assignee: Yamagata University NUC; Asahi Kasei Medical Co Ltd
Priority date: 2020-03-25
Filing date: 2020-03-25
Publication date: 2022-01-13
Anticipated expiration: 2034-10-17
Also published as: JP2020110638A

Description

本発明は、血液中の特定の物質を分離するために使用される血液処理用分離膜及びその
膜を組み込んだ血液処理器に関する。

体外循環療法においては、選択的分離膜を用いた中空糸膜型血液処理器が広く使用され
ている。例えば慢性腎不全患者に対する維持療法としての血液透析において、急性腎不全
や敗血症等の重篤な病態の患者に対する急性血液浄化療法としての持続血液ろ過、持続血
液ろ過透析、持続血液透析等において、また開心手術中の血液への酸素付与又は血漿分離
等において、中空糸膜型血液処理器が用いられている。
これらの用途においては、中空糸膜として、機械的強度や化学的安定性に優れ、また、
透過性能の制御が容易なだけでなく、溶出物が少なく、生体成分との相互作用が少なく、
生体に対して安全であることが求められている。

近年、機械的強度や化学的安定性、透過性性能の制御性の観点から、ポリスルホン系樹
脂からなる選択的分離膜が急速に普及している。ポリスルホン系樹脂は疎水性高分子であ
るため、そのままでは膜表面の親水性が著しく不足し、血液適合性が悪く、血液成分との
相互作用が引き起こされ、血液の凝固なども起こりやすくなり、さらには蛋白成分等の吸
着により、透過性能が劣化しやすい。
そこでこの欠点を補うために、ポリスルホン系樹脂等の疎水性高分子に加え、ポリビニ
ルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール等の親水性高
分子を含有させることで血液適合性を付与する検討がなされている。例えば、疎水性高分
子と親水性高分子をブレンドした紡糸原液を用いて製膜し、乾燥させることや、製造され
た膜を親水性高分子を含む溶液と接触させた後、乾燥させることにより、親水性高分子を
被覆させ、血液適合性を付与する方法などが知られている。

ところで体外循環療法においては、血液処理器中の選択的分離膜に、血液を直接接触さ
せて使用するため、使用前に選択的分離膜が滅菌処理されていることが必要である。
滅菌処理においては、エチレンオキサイドガス、高圧蒸気、放射線などが用いられてい
たが、エチレンオキサイドガス滅菌や高圧蒸気滅菌では残留ガスによるアレルギーや滅菌
装置の処理能力、材料の熱変形等の問題があり、現在ではγ線や電子線などの放射線滅菌
が主流となってきている。
一方で取扱い性、寒冷地保管時の凍結の問題などから、血液処理器としてドライ製品が
主流となりつつある中、放射線滅菌による酸素存在下の滅菌工程では、発生ラジカルによ
り、親水性高分子の架橋反応や分解、ひいては酸化劣化等が生じ、それにより膜素材に変
性が引き起こされ、血液適合性の低下原因となる。

このような膜素材の劣化を防止する方法としては、ドライ製品でないものについては、
膜モジュールに抗酸化剤溶液を充填してγ線滅菌することで膜の酸化劣化を防止する方法
や、ＰＨ緩衝液やアルカリ水溶液を充填して滅菌することで充填液の酸化を抑制する方法
が開示されている。

一方、ドライ製品に関しては、滅菌時の酸素濃度を０．００１％以上０．１％以下に抑
制する方法が開示されている（特許文献１）。しかしながら特許文献１の技術においては
、包装袋内を不活性ガスで置換して滅菌するか、包装袋内に脱酸素剤を封入し一定時間の
経過後に滅菌するなどの必要があり、ドライ状態でかつ大気下の放射線滅菌で、十分な血
液適合性を発現する技術は確立されていない。

特許文献２には、ポリメトキシエチルアクリレート（ＰＭＥＡ）をガス交換用多孔質中
空糸膜の外面に被覆することが開示されている。しかし、滅菌処理についての検討はない
。

国際公開第２００６／０１６５７５号特許３９０８８３９号公報

本発明は、血液適合性に優れ、大気下、ドライ状態で放射線滅菌しても血液適合性の低
下の少ない血液処理用分離膜及びその膜を組み込んだ血液処理器を提供することを目的と
する。

本発明者らが、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、少なくともポリスルホン系高
分子とポリビニルピロリドンを含む分離膜に、ポリメトキシエチルアクリレート（ＰＭＥ
Ａ）を含む被膜をコーティングした血液処理用分離膜は、非常に優れた血液適合性を有し
、また、大気下で滅菌を行ってもその非常に優れた血液適合性が維持されることを見出し
、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、以下のとおりである。
ポリスルホン系高分子とポリビニルピロリドンを含有する分離膜と、
該分離膜の表面に設けられ、ポリメトキシエチルアクリレート（ＰＭＥＡ）を含む被膜
と、
を有する血液処理用分離膜。
また、本発明の別の態様は、以下のとおりである。
ポリスルホン系高分子とポリビニルピロリドンを含有する分離膜を製膜する工程と、
前記分離膜の表面に、ポリメトキシエチルアクリレート（ＰＭＥＡ）、水及び有機溶媒
を含有するコート液をコーティングする工程と、
を有する血液処理用分離膜の製造方法。

本発明の血液処理用分離膜及び該膜を組み込んだ血液処理器は、大気下、ドライ状態で
放射線滅菌された場合であっても、非常に優れた血液適合性を発現できる。

実施例１の血液処理用分離膜表面に対して全反射赤外吸収測定（ＡＴＲ－ＩＲ）を実施したときの赤外吸収曲線ＰＭＥＡに対して熱分解ガスクロマトグラフ質量分析を実施した時のクロマトグラム実施例１においてＰＭＥＡコートする前の分離膜に対して熱分解ガスクロマトグラフ質量分析を実施した時のクロマトグラム実施例１の血液処理用分離膜に対して熱分解ガスクロマトグラフ質量分析を実施した時のクロマトグラム実施例１の血液処理用分離膜の、クロマトグラムＲＴ１．７（分）付近ピークのマススペクトルである。なお、これを解析したところ、下部に示した化学構造式（２－メトキシエチルアルコール）のものと同定された。

以下、本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」という。）について以下詳
細に説明する。なお本発明は以下の実施形態に限定されるものでなく、その要旨の範囲内
で種々変形して実施することができる。

本実施形態の血液処理用分離膜は、ポリスルホン系高分子とポリビニルピロリドンとを
含む分離膜を含み、その分離膜の表面に血液適合性を付与するためのポリメトキシエチル
アクリレートを含む被膜を有する。

まず、ポリスルホン系高分子とポリビニルピロリドンとを含む分離膜について説明する
。
＜ポリスルホン系高分子＞
本実施形態において、ポリスルホン系高分子とは、スルホン（－ＳＯ₂－）基をその構
造内に含有する高分子である。ポリスルホン系樹脂の具体例としては、ポリフェニレンス
ルホン、ポリスルホン、ポリアリルエーテルスルホン、ポリエーテルスルホン及びこれら
の共重合体等が挙げられる。
ポリスルホン系高分子としては、１種を単独で用いてもよく、また、２種以上の混合物
を用いても良い。

中でも分画性を制御する観点で、下記式（１）又は下記式（２）で示されるポリスルホ
ン系高分子が好ましい。
（－Ａｒ－ＳＯ₂－Ａｒ－Ｏ－Ａｒ－Ｃ（ＣＨ₃）₂－Ａｒ－Ｏ－）ｎ（１）
（－Ａｒ－ＳＯ₂－Ａｒ－Ｏ－）ｎ（２）
式（１）及び式（２）中、Ａｒはベンゼン環を、ｎはポリマーの繰り返しを表し、１以
上の整数である。

式（１）で示されるポリスルホン系高分子としては、例えば、ソルベイ社から「ユーデ
ル（商標）」の名称で、ビーエーエスエフ社から「ウルトラゾーン（商標）」の名称で市
販されているものが挙げられる。また、式（２）で示されるポリエーテルスルホンとして
は、例えば、住友化学株式会社から「スミカエクセル（商標）」の名称で市販されている
ものが挙げられ、重合度等によっていくつかの種類が存在するので、これらを適宜利用す
ることができる。

＜ポリビニルピロリドン＞
ポリビニルピロリドンとは、Ｎ－ビニルピロリドンをビニル重合させた水溶性の親水性
高分子であり、親水化剤や孔形成剤として中空糸膜の素材として広く用いられている。
ポリビニルピロリドンとしては、例えば、ビーエーエスエフ社から「ルビテック（商標
）」の名称でそれぞれいくつかの分子量のものが市販されているので、これらを適宜利用
することができる。
ポリビニルピロリドンとしては、１種類を単独で用いてもよく、また、２種類以上の混
合物を用いてもよい。

分離膜は、その構成成分として、ポリスルホン系高分子とポリビニルピロリドン以外の
構成成分が含まれていてもよい。その他の構成成分としては、例えば、ポリヒドロキシエ
チルメタクリレート、ポリヒドロキシプロピルメタクリレート、ポリヒドロキシブチルメ
タクリレート等のポリヒドロキシアルキルメタクリレート、ポリエチレングリコールが挙
げられる。その他の構成成分の含有量に限定はなく、２０質量％以下としてよいし、１０
質量％以下としてもよいし、５質量％以下としてもよい。また、その他の構成成分を全く
含まなくてもよい。
また、本実施形態の分離膜においては、ポリスルホン系高分子に対するポリビニルピロ
リドンの比率を２７質量％以下とすると、ポリビニルピロリドンの溶出量を抑制すること
ができるので好ましい。より好適には、１８質量％以上とすることにより、分離膜表面の
ポリビニルピロリドン濃度を好適な範囲に制御でき、タンパク質吸着を抑制する効果を高
められ、血液適合性に優れた血液処理用分離膜とすることができる。

分離膜の形状に限定はないが、分離膜は中空糸形状を有していることが好ましい。また
、透過性能の観点からは、クリンプが付与されていることがさらに好ましい。

次に、ポリメトキシエチルアクリレート（ＰＭＥＡ）を含む被膜について説明する。
ＰＭＥＡの血液適合性については、田中賢，人工臓器の表面を生体適合化するマテリ
アル，ＢＩＯＩＮＤＵＳＴＲＹ，Ｖｏｌ２０，Ｎｏ．１２，５９－７０２００３に
詳細に述べられている。
その中で、ＰＭＥＡおよびその比較のために側鎖構造の異なる（メタ）アクリレート系
ポリマーを作成し、血液を循環させたときの血小板，白血球，補体，凝固系の各種マーカ
ーを評価したところ，「ＰＭＥＡ表面は他の高分子に比べて血液成分の活性化が軽微であ
った。また，ＰＭＥＡ表面はヒト血小板の粘着数が有意に少なく粘着血小板の形態変化が
小さいことから血液適合性に優れる」と記載されている。
このように、ＰＭＥＡは、単に構造中にエステル基があるから血液適合性が良いという
のではなく、その表面に吸着した水分子の状態が血液適合性に大きな影響を与えると考え
られている。

このようにＰＭＥＡは生体適合性ポリマーとしては既知の物質であるが、これを表面に
塗布した分離膜の血液適合性をより向上させるためには、表層におけるその存在量を多く
することが特に重要であることが分かった。

ポリスルホン系高分子とポリビニルピロリドンを含有する分離膜はポーラス体であるた
め、その上にコート液を塗布すると、コート液が分離膜中へ孔を通じて浸透してしまう場
合がある。特に、コート液の溶媒の種類によっては分離膜の孔径を大きくすることもあり
、その場合には、浸透がより一層起こりやすくなる。
また、コート液の溶媒の種類によっては、コート液が分離膜上に塗布された際、その表
面から流れ出てしまって、表面にとどまることができないこともある。
このように、分離膜上に塗布されたＰＭＥＡが、塗布後も分離膜の表層に存在する量に
は、コート時に用いられるＰＭＥＡを含むコート液の溶媒の種類と組成が影響すると考え
られる。
すなわち、ＰＭＥＡを溶解したコート溶液は、ポーラスな分離膜の表面上に塗布された
際に、そのまま表面にとどまってＰＭＥＡを表面にとどめるようなものであることが重要
である。

そして、本発明者らが鋭意研究したところ、コート液の溶媒が水と有機溶媒の混合物で
ある場合、水と有機溶媒の混合比によって、ＰＭＥＡが表面にとどまる量が大きく変わる
ことが分かった。
具体的には、有機溶媒の混合比率が小さいほど、ＰＭＥＡは分離膜表面にとどまりやす
い傾向にある。その理由は明らかではないが、コート液の溶媒中の有機溶媒の混合比率が
大きいと、ＰＭＥＡはコート液に良く溶解しているため、コート液を分離膜上にコートし
た時にＰＥＭＡも膜内に浸透し表面にとどまりにくいが、有機溶媒の混合比率が小さいと
、ＰＭＥＡのコート液に対する溶解度が小さいため、コート液を分離膜上にコートした時
に、有機溶媒が先に膜内に浸透するなどして溶媒中の有機溶媒／水のバランスが崩れると
、ＰＭＥＡがコート液から析出し分離膜表面上に残るためではないかと推定される。

また、ＡＴＲ－ＩＲ法においては、試料に入射した波は試料にわずかにもぐり込んで反
射するため、このもぐり込み深さ領域の赤外吸収を測定できることが知られているところ
、本発明者らは、このＡＴＲ－ＩＲ法の測定領域が、前述の「表層」の深さとほぼ等しい
ことも見出した。すなわち、ＡＴＲ－ＩＲ法の測定領域とほぼ等しい深さ領域における血
液適合性が、その試料（血液処理用分離膜）の血液適合性を支配し、その領域にＰＭＥＡ
を特定量以上存在させることで（換言すると、ＡＴＲ－ＩＲによる赤外吸収曲線における
ＰＭＥＡ由来のピーク強度を用いてＰＭＥＡの量を規定することで）、一定の血液適合性
を有する血液処理用分離膜を提供できることに想到し、本発明のより好ましい態様を完成
させた。
なお、ＡＴＲ－ＩＲ法による測定領域は、空気中での赤外光の波長、入射角、プリズム
の屈折率、試料の屈折率等に依存し，通常、膜表面から１μｍ以内の領域である。

ポリメトキシエチルメタクリレート（ＰＭＥＡ）が分離膜表面に存在することは、分離
膜の熱分解ガスクロマトグラフ質量分析により確認できる。ＰＭＥＡの存在は分離膜の表
面に対する全反射赤外吸収（ＡＴＲ－ＩＲ）測定で、赤外吸収曲線の１７３５ｃｍ^-1付近
にピークが見られれば推定されるが、この付近のピークは他の物質に由来する可能性もあ
る。そこで、熱分解ガスクロマトグラフ質量分析を行い、ＰＭＥＡ由来の２－メトキシエ
タノールを確認することでＰＭＥＡと断定する。

本実施形態における血液処理用分離膜が実用上十分な血液適合性を示すには、ＡＴＲ－
ＩＲで測定されるポリメトキシエチルメタクリレート（ＰＭＥＡ）由来のエステル基－Ｏ
－Ｃ＝Ｏの赤外吸収ピーク（１７３５ｃｍ^-1付近）のピーク強度Ｐ１のポリスルホン系高
分子由来のＣ＝Ｃ（Ａｒ内のＣ＝Ｃ）の赤外吸収ピーク（１５９５ｃｍ^-1付近）のピーク
強度Ｐ２に対する比（Ｐ１／Ｐ２）が０．０５以上であることが好ましく、０．０７以上
であることがより好ましく、さらに好ましくは、０．０９以上である。

本実施形態の血液処理用分離膜の血液適合性が非常に優れている理由は明らかではない
が、分離膜に含まれるポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）とポリメトキシエチルメタクリレ
ート（ＰＭＥＡ）との間に何等かの相互作用（例えば、ＰＶＰとＰＭＥＡの間の分子同士
の絡み合い）によるアンカー効果が生じているためと推定される。

前述のＰＭＥＡ由来のピーク（１７３５ｃｍ^-1付近）とポリスルホン系高分子由来のピ
ーク（１５９５ｃｍ^-1付近）のピーク強度比（Ｐ１／Ｐ２）は、コーティング時に使用す
るコート液の溶媒の組成（具体的には有機溶媒と水の混合比）を変化させることにより調
節することが出来る。具体的には、有機溶媒の量が多いほど、ＡＴＲ－ＩＲを実施したと
きのポリメトキシエチルメタクリレート（ＰＭＥＡ）由来のピーク（１７３５ｃｍ^-1付近
）のピーク強度Ｐ１は弱くなり、有機溶媒量が少ないほどＰＭＥＡ由来のピーク（１７３
５ｃｍ^-1付近）のピーク強度Ｐ２は強くなる。

ポリメトキシエチルメタクリレート（ＰＭＥＡ）の溶媒に対する溶解性は特異なものが
ある。例えば、ＰＭＥＡは１００％エタノール溶媒には溶解しないが、水／エタノール混
合溶媒にはその混合比によって溶解する領域がある。そして、その溶解する領域内の混合
比では、水の量が多いほど、ＰＭＥＡ由来のピーク（１７３５ｃｍ^-1付近）のピーク強度
Ｐ１は強くなる。

ポリスルホン系高分子とポリビニルピロリドンを含む分離膜表面に、ＰＭＥＡを含む被
膜をコートした場合の、ＰＭＥＡ含有被膜の分離膜上での存在状態については、透水性能
のひとつの指標であるＵＦＲを測定することで評価することが出来る。
ＰＭＥＡを含む被膜で分離膜をコートした場合には、そのポーラスな膜表面の穴径の変
化が小さいので、透水性能の変化があまりなく製品設計が簡単である。これはＰＭＥＡを
含む被膜が、分離膜表面に極薄膜状に付着し、穴をあまり塞がない状態で分離膜をコート
するためであると考えられる。

本実施形態において、ポリメトキシエチルメタクリレート（ＰＭＥＡ）重合体の重量平
均分子量は、例えば、実施例に記載するように、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ
ー（ＧＰＣ）などにより測定することができる。
本実施形態において、分離膜の表面にＰＭＥＡを含む被膜を設ける方法としては、例え
ば、ＰＭＥＡを分離膜製膜時の製膜（紡糸）原液に混合溶解して紡糸する方法、ＰＭＥＡ
を分離膜製膜時の中空内液に混合溶解して紡糸する方法、及びＰＭＥＡを溶解したコート
液を分離膜にコーティングする方法等が好適に用いられる。
これらの方法の中でも、ＰＭＥＡの製膜原液及び中空内液に対する溶解性を考慮すると
、分離膜にコート液をコーティングするコーティング方法が最も適していると思われる。

ＰＭＥＡを溶解したコート液を分離膜にコーティングする方法としては、分離膜に対し
、好適には、分離膜を製膜し血液処理器に組み込んで成型した後に、分離膜表面に対し、
コート液を通液して接触させることにより、被覆させることができる。

本実施形態の血液処理用分離膜は、例えば、酸素濃度１５％以上の雰囲気でも、放射線
滅菌によって滅菌処理を施すことができる。すなわち、血液処理用分離膜に放射線滅菌を
施す際に、脱酸素剤を用いたり、窒素などの不活性ガスに置換したりして、酸素濃度を低
下させる必要がなく、大気下で放射線滅菌を施すことができる。

次に、血液処理器について説明する。
本実施形態の血液処理器は、本実施形態の血液処理用分離膜が組み込まれている血液処
理器であって、血液透析、血液ろ過、血液ろ過透析、血液成分分画、酸素付与、及び血漿
分離などの体外循環式の血液浄化療法に用いることができる。本実施形態の血液処理器は
、その血液処理用分離膜に大気下で放射線滅菌を施した場合であっても、分離膜に含まれ
るポリビニルピロリドンとＰＭＥＡとの間で何等かの相互作用（分子同士の絡み合いによ
るアンカー効果等）による強固な結びつきを成しているため、ＰＭＥＡ含有被膜が剥がれ
ること等がなく、血液適合性が非常に良好である。

血液処理器は、血液透析器、血液ろ過器、血液ろ過透析器等において好ましく用いられ
、これらの持続的用途である、持続式血液透析器、持続式血液ろ過器、持続式血液ろ過透
析器として用いることがより好適である。各用途に応じて、分離膜の寸法や分画性等の詳
細仕様が決定される。

次に、本実施形態の血液処理器の製造方法について説明する。
本実施形態の血液処理用分離膜の製造方法は、少なくともポリスルホン系高分子とポリ
ビニルピロリドンを含む分離膜を製膜する工程と、前記分離膜の表面に、ポリメトキシエ
チルアクリレート（ＰＭＥＡ）、水及び有機溶媒を含有するコート液をコーティングする
工程と、を含む。
さらに、分離膜の水分含有率を１０質量％以下に乾燥する工程や、血液処理用分離膜を
酸素濃度が１５％以上の雰囲気下で放射線滅菌する工程を含むこともできる。

分離膜は、少なくともポリスルホン系高分子とポリビニルピロリドンを含む製膜原液を
用いて、通常の方法により製膜することにより用意することができる。
製膜原液としては、ポリスルホン高分子とポリビニルピロリドンを溶媒に溶解すること
によって調製することができる。
かかる溶媒としては、例えば、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ－メ
チル－２－ピロリドン、ジメチルホルムアミド、スルホラン、及びジオキサンなどが挙げ
られる。
溶媒としては、１種を単独で用いてもよく、２種以上の混合溶媒を用いてもよい。

製膜原液中のポリスルホン系高分子の濃度は、製膜可能で、かつ得られた膜が透過膜と
しての性能を有するような濃度の範囲であれば特に制限されないが、５～３５質量％であ
ることが好ましく、１０～３０質量％であることがより好ましい。高い透水性能を達成す
る場合にはポリスルホン系樹脂濃度は低い方がよく、１０～２５質量％であることがさら
に好ましい。

製膜原液中のポリビニルピロリドン濃度に限定はないが、例えば、ポリスルホン系高分
子に対するポリビニルピロリドンの比率（ポリビニルピロリドンの質量／ポリスチレン系
高分子の質量）が好ましくは２７質量％以下、より好ましくは１８～２７質量％、さらに
好ましくは２０～２７質量％となるように調整することが好ましい。
ポリスルホン系高分子に対するポリビニルピロリドンの比率を２７質量％以下とするこ
とにより、ポリビニルピロリドンの溶出量を抑制することができる。また、好適には、１
８質量％以上とすることにより、分離膜表面のポリビニルピロリドン濃度を好適な範囲に
制御でき、タンパク質吸着を抑制する効果を高められ、血液適合性に優れた血液処理用分
離膜とすることができる。

以上のような製膜原液を用いて、通常用いられている方法により平膜や中空糸膜の分離
膜を製膜することができる。
中空糸膜の製造方法の一例を説明する。
チューブインオリフィス型の紡糸口金を用い、該紡糸口金のオリフィスからは製膜紡糸
原液を、チューブからは該製膜紡糸原液を凝固させる為の中空内液を、同時に空中に吐出
させる。中空内液としては、水や水を主体とした液体が使用でき、一般的には製膜紡糸原
液に使った溶剤と水との混合溶液が好適に使用される。例えば、２０～７０質量％のジメ
チルアセトアミド水溶液などが用いられる。
製膜紡糸原液吐出量と中空内液吐出量を調整することにより中空糸膜の内径と膜厚を所
望の値に調整することができる。

中空糸膜の内径は、特に限定はないが、血液処理用途においては一般に１７０～２５０
μｍであればよく、１８０～２２０μｍであることが好ましい。透過膜としての物質移動
抵抗による低分子量物の拡散除去の効率の観点から、中空糸膜の膜厚は５０μｍ以下であ
ることが好ましい。
また強度の観点からは１０μｍ以上であることがより好ましい。

紡糸口金から中空内液とともに吐出された製膜紡糸原液は、エアーギャップ部を走行さ
せられ、次いで、紡糸口金下部に設置された水を主体とする凝固浴中へ導入され、一定時
間浸漬されて、その凝固が完了する。このとき、製膜紡糸原液吐出線速度と引取速度の比
で表されるドラフトが１以下であることが好ましい。
なお、エアーギャップとは、紡糸口金と凝固浴との間の空間を意味し、製膜紡糸原液は
紡糸口金から同時に吐出された中空内液中の水などの貧溶媒成分（ポリスルホン系高分子
及びポリビニルピロリドンに対する貧溶媒成分）によって、内表面側から凝固が開始する
。凝固開始時に平滑な分離膜表面を形成し、分離膜構造を安定にするためには、ドラフト
は１以下が好ましく、より好ましくは０．９５以下である。

ついで熱水等による洗浄によって中空糸膜に残留している溶媒を除去した後、連続的に
乾燥機内に導き、熱風などにより乾燥した中空糸膜を得ることができる。洗浄は不要なポ
リビニルピロリドンを除去するため、６０℃以上の熱水にて１２０秒以上実施することが
好ましく、７０℃以上の熱水にて１５０秒以上洗浄することがより好ましい。

後工程においてウレタン樹脂で包埋するため、また、本実施の形態においては、ドライ
状態で放射線滅菌を行うために、乾燥により分離膜の水分含有率を１０質量％以下とする
のが好ましい。

以上の工程を経て得られた中空糸膜は、所望の膜面積となるように、長さと本数を調整
した束としてモジュール製造工程に供することができる。この工程では、中空糸膜は側面
の両端部付近に２本のノズルを有する筒状容器に充填され、両端部がウレタン樹脂で包埋
される。
次に両端の硬化したウレタン部分を切断して中空糸膜が開口（露出）した端部に加工す
る。この両端部に、液体導入（導出）用のノズルを有するヘッダーキャップを装填して血
液処理器の形状に組み上げる。
以上のようにしてモジュールを組み立てた後、ＰＭＥＡを含むコート液を中空糸膜内に
注入することにより、分離膜表面にポリビニルピロリドンを含む被膜を形成することもで
きる。

次に、分離膜の表面に、ＰＭＥＡを含む被膜を形成する方法について詳述する。
本実施形態においては、例えば、分離膜の表面に、ＰＭＥＡを含むコート液を塗布する
ことによって、被膜を形成することができる。

コート液は、ポリスルホン系高分子を溶解しない溶媒であって、ＰＭＥＡを溶解する又
は分散させることのできるものであれば特に限定されるものではないが、工程の安全性や
、続く乾燥工程での取り扱いの良さから、水やアルコール水溶液が好ましい。沸点、毒性
の観点から、水、エタノール水溶液、メタノール水溶液、及び、イソプロピルアルコール
水溶液などが好適に用いられる。
なお、コート液の溶媒の種類、溶媒の組成については、前述したように被塗布基材であ
る分離膜との関係も含めて考慮する必要がある。

コート液のＰＭＥＡの濃度に限定はないが、例えば、コート液の０．００１質量％～１
質量％とすることができ、０．００５質量％～０．２質量％であることがより好ましい。
コート液の塗布方法に限定はないが、例えば、ノズルを有するヘッダーキャップより分
離膜上に注入し、次いで、圧縮空気を用いて余分な溶液を除去する方法を採用することが
できる。
塗布後、乾燥を行うことが好ましく、乾燥方法に制限はないが、恒量となるまで減圧乾
燥してもよいし、加熱乾燥してもよい。加熱乾燥の温度は、モジュールの部材が劣化しな
い温度であれば、工程の時間との兼ね合いだけなので、適宜設定すればよい。

以上のようにして得られたＰＭＥＡを分離膜表面に有する血液処理用分離膜には、放射
線滅菌処理を施すことができる。放射線滅菌処理を行う雰囲気に限定はなく、酸素濃度１
５％以上の雰囲気で、さらには大気下でも、分離膜の変性等を引き起こすことなく放射線
滅菌を施すことができる。

放射線滅菌法には、電子線、ガンマ線、エックス線等を用いることができ、いずれを用
いてもよい。放射線の照射線量は、電子線やガンマ線の場合は、通常１５～５０Ｋｇｙで
あり、２０～４０Ｋｇｙの線量範囲で照射することが好ましい。このような放射線滅菌等
の滅菌工程を経て、血液処理器として完成する。

以下に実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施
例に限定されるものではない。
（１）赤外ＡＴＲ（全反射法）測定
サンプルの手順は以下のようにした。
中空糸形状分離膜の内表面を蒸留水で１．５ｍ²あたり１００ｍｌ／ｍｉｎで５分間洗
浄することによりプライミングを行った。プライミング後の血液処理器を分解してサンプ
リングした中空糸を剃刀で開き中空糸分離膜表面を上向きにしてその部分にプリズムを圧
しあて赤外ＡＴＲ測定を行った。（６５０ｃｍ^-1～４０００ｃｍ^-1）
ＰＭＥＡ由来の１７３５ｃｍ^-1付近のエステル基－Ｏ－Ｃ＝Ｏの赤外吸収ピークのピー
ク強度面積（１７１５ｃｍ^-1と１７５５ｃｍ^-1をベースラインとしたピーク面積）をＰ１
、ポリスルホン由来の１５９５ｃｍ^-1付近のＣ＝Ｃの赤外吸収ピークのピーク強度面積（
１５５５ｃｍ^-1と１６２０ｃｍ^-1をベースラインとしたピーク面積）をＰ２とし、Ｐ１／
Ｐ２の比から分離膜表面のＰＭＥＡの存在量を測定した。

（２）熱分解ガスクロマトグラフ質量分析
以下の装置を用いて、以下の条件にて熱分解ガスクロマトグラフ質量分析を行った。
装置名Ａｇｉｌｅｎｔ５９７３Ｎ－ＭＳＤ（アジレント製）
熱分解装置名ダブルショットパイロライザーＰｙ－２０２０ｉＤ（フロンティア・ラ
ボ製）
カラム名ＨＰ－５ＭＳ
カラム概要長さ３０ｍ、内径０．２５ｍｍ、膜厚０．２５μｍ、フェニルメチルシロ
キサン膜
熱分解温度／時間６００°Ｃ０秒
熱分解装置インターフェース温度３２０°Ｃ
ＧＣインジェクション温度３２０°Ｃ
ＧＣオーブン初期温度／保持時間４０°Ｃ／３分
ＧＣオーブン昇温速度１０°Ｃ／分
ＧＣオーブン到達温度／保持時間３００°Ｃ／０分
ＭＳトランスファーライン温度３００°Ｃ
ＭＳイオン化源温度２３０°Ｃ
ＭＳ四重極温度１５０°Ｃ
ＭＳイオン化電圧／電流７０ｅＶ／３５μＡ
ＭＳスキャン範囲２９－５５０

（３）ＵＦＲ（ｍｌ／Ｈｒ・ｍｍＨｇ）の測定
血液処理器の血液側入り口（ｂｉｎ）から血液側出口（ｂｏｕｔ）へ元液（Ｕｒｅａ＝
１０００ｐｐｍ，ＶＢ－１２（ビタミンＢ１２）＝１０ｐｐｍ／純水）を１００ｍｌ／ｍ
ｉｎで流し、透析液側入り口（ｄｉｎ）から透析液側出口（ｄｏｕｔ）へ、純水を元液と
交差する方向に５００ｍｌ／ｍｉｎで流した。
ＵＦＲは以下の式で表される。
ＵＦＲ（ｍｌ／Ｈｒ・ｍｍＨｇ）
＝｛ｂｉｎの流量（ｍｌ／ｍｉｎ）×６０（ｍｉｎ／Ｈｒ）×ＵＦＲ係数｝／ＴＭＰ
＝｛１００×６０×ＵＦＲ係数｝／ＴＭＰ
ここで、ＵＦＲ係数はUFＲ測定値を算出する場合の基準圧力である。また、ＴＭＰ（ｍ
ｍＨｇ）は血液側出口（ｂｏｕｔ）部をストップさせた時に血液処理用分離膜にかかる圧
力であって、以下の式で表される。
ＴＭＰ＝｛（Ｐｂｉｎ＋Ｐｂｏｕｔ）－（Ｐｄｉｎ＋Ｐｄｏｕｔ）｝／２

（４）接触角の測定
中空糸形状分離膜の内表面を蒸留水で１．５ｍ²あたり１００ｍｌ／ｍｉｎで５分間洗
浄することによりプライミングを行った。プライミング後の血液処理器を分解してサンプ
リングした中空糸を剃刀で開き、中空糸分離膜表面を上向きにして接触角を測定した。
次いで、１．５ｍ²あたり１００ｍｌ／ｍｉｎで５分間洗浄するプライミングを５回繰
り返し、中空糸分離膜表面の接触角の変化の有無を確認した。

（５）ＰＭＥＡ（ポリメトキシエチルアクリレート）の作製
２－メトキシエチルアクリレート１５ｇを１，４－ジオキサン６０ｇ中でアゾビスイソ
ブチロニトリル（０．１重量％）を開始剤として、窒素バブリングしながら７５℃で１０
時間重合を行った。重合反応終了後、得られた重合溶液をｎ－ヘキサンに滴下し、生成物
を沈殿させ、単離した。得られた生成物をテトラヒドロフランに溶解し、さらに２回ｎ－
ヘキサンを用いて精製を行った。精製物を一昼夜減圧乾燥した。無色透明で水飴状のポリ
マーが得られた。収量（収率）は１２．３ｇ（８２．０％）であった。
得られたポリマー構造は、１Ｈ－ＮＭＲによって確認した。
また、ＧＰＣの分子量分析の結果から、その数平均分子量（Ｍｎ）は２０，０００であ
り、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は２．４であった。

（６）ＰＭＥＡの溶媒との溶解性の確認
コート液を作製するため、ＰＭＥＡの溶媒との溶解性を確認した。結果を以下の表に示
す。エタノール／水系とメタノール／水系とでは、ＰＭＥＡの溶解性に違いがあることが
わかった。

（７）血液適合性乳酸脱水酵素（ＬＤＨ）活性の測定と残血本数
分離膜の血液適合性は、膜表面への血小板の付着性で評価し、膜に付着した血小板に含
まれる乳酸脱水素酵素（ＬＤＨ）の活性を指標として定量化した。
生理食塩水（大塚生食注、大塚製薬株式会社）にて血液処理器を洗浄することにより、
プライミングを行った。プライミング後の血液処理器を分解して採取した分離膜を有効長
１５ｃｍ、膜内表面の面積が５×１０^-3ｍ²となるように両端をシリコンで加工し、ミニ
モジュールを作製した。このミニモジュールに対し、生理食塩水１０ｍｌを中空糸内側に
流し洗浄した。
その後、ヘパリン加人血１５ｍｌ（ヘパリン１０００ＩＵ／Ｌ）を１．３ｍｌ／ｍｉｎ
の流速で上記作製したミニモジュールに３７℃で４時間循環させた。生理食塩水によりミ
ニモジュールの内側を１０ｍｌ、外側を１０ｍｌでそれぞれ洗浄した。洗浄したミニモジ
ュールから長さ７ｃｍの中空糸膜を全体の半数本採取後、これを細断してＬＤＨ測定用の
スピッツ管に入れたものを測定用試料とした。またミニモジュール中の中空糸に残血（血
液が中空糸の中で凝固したもの）が何本発生しているかを目視で判断した。
次に、燐酸緩衝溶液（ＰＢＳ）（和光純薬工業株式会社）にＴｒｉｔｏｎＸ－１００（
ナカライテスク株式会社）を溶解して得た０．５容量％のＴｒｉｔｏｎＸ－１００／ＰＢ
Ｓ溶液をＬＤＨ測定用のスピッツ管に０．５ｍｌ添加後、振とう処理を６０分行って分離
膜に付着した細胞（主に血小板）を破壊し、細胞中のＬＤＨを抽出した。この抽出液を０
．０５ｍｌ分取し、さらに０．６ｍＭのピルビン酸ナトリウム溶液２．７ｍｌ、１．２７
７ｍｇ／ｍｌのニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ）溶液０．３ｍｌを加
えて３７℃で１時間反応させた後にその３４０ｎｍの吸光度を測定した。
同様に血液と反応させていない分離膜（ブランク）についても同様に吸光度を測定し、
下記式により吸光度の差△Ａｂｓ（３４０ｎｍ）／Ｈｒを算出した。
△Ａｂｓ（３４０ｎｍ）／Ｈｒ
＝［ブランク（血液非接触膜）の１Ｈｒ後のＡｂｓ（３４０ｎｍ）］－［サンプル（血
液接触膜）の１Ｈｒ後のＡｂｓ（３４０ｎｍ）］
そして、ポリスルホン系高分子とポリビニルピロリドンを含有する分離膜単体（今回は
比較例1）についても同様にコントロールサンプルとして△Ａｂｓ（３４０ｎｍ）／Ｈｒ
を測定し、その値を１００とした場合の比例値を算出した。
本方法では、この比例値を各サンプルのＬＤＨ活性とした。ＬＤＨ活性が高いと、膜表
面への血小板の付着量が多く、血液適合性が低いことを意味する。尚、測定は３回行い、
その平均値として記載した。
血液適合性が優れる分離膜としては、ＬＤＨ活性が５以下のものが好ましく、ＬＤＨ活
性が２以下のものは血液適合性が非常に優れると判断できる。

（実施例１）
製膜紡糸原液は、ジメチルアセトアミド（キシダ化学社製、試薬特級）７９質量部にポ
リスルホン（ソルベイ社製、Ｐ－１７００）１７質量部及びポリビニルピロリドン（ビー
エーエスエフ社製、Ｋ－９０）４質量部を溶解して作製した。
中空内液は、ジメチルアセトアミド６０質量％水溶液を使用した。
チューブインオリフィス型の紡糸口金から、製膜紡糸原液及び中空内液を吐出させた。
吐出時の製膜紡糸原液の温度は４０℃とした。吐出した製膜紡糸原液をフードで覆った落
下部を経て水よりなる６０℃の凝固浴に浸漬して凝固させた。紡糸速度は３０ｍ／分とし
た。
凝固後、水洗、乾燥を行って中空形状分離膜を得た。水洗温度は９０℃、水洗時間は１
８０秒とした。なお、乾燥後の膜厚が３５μｍ、内径が１８５μｍとなるように製膜紡糸
原液及び中空内液の吐出量を調整した。
得られた中空糸分離膜を血液処理器に組み込んで成型し、有効面積１．５ｍ²のモジュ
ールを組み上げた。次いでＰＭＥＡ（Ｍｎ２０，０００，Ｍｗ／Ｍｎ２．４）０．１ｇを
エタノール４０ｇ／水６０ｇの水溶液（１００ｇ）中に溶解させ、コート液を作製した。
組み立てたモジュールを垂直に把持しその上部からコート液を流速１００ｍｌ／ｍｉｎ流
し分離膜表面にコート液を接触させた。
コート液接触後、０．１ＫＭｐａのエアーでモジュール内のコート液を吹き飛ばし、真
空乾燥機内にモジュールを入れて３５℃１５時間真空乾燥させ、大気雰囲気下、２５Ｋｇ
ｙでガンマ線滅菌を実施し血液処理器を得た。
得られた血液処理器に対して血液適合性試験を実施した結果、ＬＤＨ活性は１．３、残
血本数は０であった。

この試料について赤外ＡＴＲ測定を行った。その赤外吸収曲線を図１に示す。
ＰＭＥＡ由来の赤外吸収（１７３５ｃｍ^-1付近）のエステル基（－Ｏ－Ｃ＝Ｏ）ピーク
を確認した。
また、赤外吸収（１７３５ｃｍ^-1付近）ピーク強度面積Ｐ１と赤外吸収（１５９５ｃｍ
^-1付近）ピーク強度面積Ｐ２の比Ｐ１／Ｐ２は０．１１５であった。

この試料について熱分解ガスクロマトグラフ質量分析を行った。
その結果を図４に示す。また、対照として、ＰＭＥＡについて熱分解ガスクロマトグラ
フ質量分析を行った結果を図２に示す。
ＰＭＥＡの熱分解物のクロマトグラムのピークはＲＴ１．７ｍｉｎにあるところ（図２
）、同様の痕跡がこの試料にも見られた（図４）。そして、マススペクトルの検索結果（
図５）から、このピークは２－メトキシエタノールのものであることが解った。２－メト
キシエタノールはＰＭＥＡの（側鎖部分の）熱分解物が加水分解したものであると考えら
れるので、このことから、実施例１の分離膜表面にはＰＭＥＡが存在していることが確認
できた。なお、後述（比較例１）するが、ＰＭＥＡをコートしていない分離膜についても
同様に熱分解ガスクロマトグラフ質量分析したところ（図３）、ＲＴ１．７ｍｉｎにピー
クの痕跡は見られなかった。

この試料について接触角の測定を実施した。
その結果を以下の表に示す。
接触角は６０°程度で、プライミングを繰り返しても接触角に変化は見られなかった。

この試料についてＵＦＲ（ｍｌ／Ｈｒ・ｍｍＨｇ）を測定したところ、ＵＦＲ＝４７７
（ｍｌ／Ｈｒ・ｍｍＨｇ）であった。

（比較例１）
分離膜にコート液を接触させない以外は実施例１と同様にして、有効面積１．５ｍ²の
モジュールを組み上げた。これについて血液適合性試験を実施した結果、ＬＤＨ活性は１
００、残血本数は６であった。
この試料について赤外ＡＴＲ測定を行ったが、その吸収曲線では赤外吸収（１７３５ｃ
ｍ^-1付近）ピークは見られなかった。
この試料について行った熱分解ガスクロマトグラフ質量分析の結果を図３に示す。ＰＭ
ＥＡ由来の２－メトキシエタノールは確認できなかった。
実施例１と同様に接触角の測定を行った。結果を以下の表に示す。接触角は７０°程度
で、プライミングを繰り返しても接触角に変化は見られなかった。

（比較例２）
実施例１の製膜紡糸原液にポリビニルピロリドンを加えないこと以外は実施例１と同様
にして分離膜を製膜し、これを血液処理器に組み込んで実施例１と同様に成型し、ＰＭＥ
Ａをコートしたものについて血液適合性試験を実施したところ、ＬＤＨ活性は２７、残血
本数は３本であった。
また、この試料について接触角を測定した。結果を以下の表に示す。接触角はプライミ
ングを繰り返すことにより疎水性へ変化した。ＰＭＥＡの分離膜表面への固定化が不安定
であったと考えられる。

（実施例２～５，比較例３）
実施例１と同様にして中空糸分離膜を製膜し、これを血液処理器に組み込んで成型し、
有効面積１．５ｍ²のモジュールを組み上げた。
次いで、コート液のＰＭＥＡ濃度と水と有機溶媒（エタノール）の混合比を表１のとお
り変化させた以外は実施例１と同様にして、血液処理器を作製し、ＬＤＨ活性、残血本数
、赤外吸収ピーク比を測定した。
結果を以下の表１にしめす。
ＰＭＥＡ濃度を増加させるとＬＤＨ活性は若干改善されるが大差は見られなかった。
一方、混合溶媒比（ＥＴＯＨ／Ｈ₂Ｏ）を変化させると、有機溶媒の量が多くなるにつ
れ、ピーク比（Ｐ１／Ｐ２）は小さくなる、すなわち分離膜表面のＰＭＥＡの存在量が少
なくなる傾向にあり、また、ＬＤＨ活性は大きくなる、すなわち血液適合性が低下する傾
向にある。但し、ＬＤＨ活性はいずれも通常市販品が有する値の範疇にある。

実施例１と同様に実施例２～５および比較例３の試料について、熱分解ガスクロマトグ
ラフ質量分析で解析した。全ての試料について、ＰＭＥＡの熱分解物のピークであるＲＴ
１．７ｍｉｎのピークが確認され、マススペクトルの検索結果からこのピークは２－メト
キシエタノールであることが解った。このことから実施例２～５および比較例３において
も膜表面にＰＭＥＡが存在していることが確認できた。

（実施例６～７）
製膜紡糸原液に関し、ジメチルアセトアミド（キシダ化学社製、試薬特級）７９質量部
に対するポリスルホン（ソルベイ社製、Ｐ－１７００）の量とポリビニルピロリドン（ビ
ーエーエスエフ社製、Ｋ－９０）の量を以下の表に示すように変化させた以外は実施例１
と同様にして中空糸分離膜を製膜し、血液処理器に組み込んでＰＭＥＡをコートしてＬＤ
Ｈ活性を測定した。
結果を以下の表に示す。製膜原液組成を変更してもＬＤＨ活性は小さく血液適合性は良
好であった。

（比較例４）
市販品ＣＸ－２１Ｕ（東レ製）について同様に血液適合性試験を実施しＬＤＨ活性と残
血本数を測定したところ、そのＬＤＨ活性は６６．２、残血本数は４であった
残血が発生している言うことは、血液適合性は劣ると考えられる。
なお、ここでは、ＬＤＨ活性測定に使用するＨＦとしては残血糸を含まないものを選択
している。

本発明の血液処理用分離膜及びその膜を組み込んだ血液処理器は、大気下、ドライ状態
で放射線滅菌され、ドライ状態で供される血液処理用分離膜でありながら、非常に良好な
血液適合性を発現すると言う効果を奏し、血液透析、血液ろ過、血液ろ過透析、血液成分
分画、酸素付与、及び血漿分離などの体外循環療法において好適に用いることができる。

Claims

ポリスルホン系高分子とポリビニルピロリドンを含有する分離膜と、
該分離膜の表面に設けられ、ポリメトキシエチルアクリレート（ＰＭＥＡ）を含む被膜と、
を有する血液処理用分離膜を含む放射線滅菌済血液処理器であって、
前記分離膜の水分含有率が１０質量％以下であり、
前記血液処理器中の酸素濃度が１５％以上である、放射線滅菌済血液処理器。
前記血液処理用分離膜の表面に対して全反射赤外吸収測定（ＡＴＲ－ＩＲ）を実施したときの赤外吸収曲線において、１７３５ｃｍ^-1付近の赤外吸収ピークのピーク強度（Ｐ１）と１５９５ｃｍ^-1付近の赤外吸収ピークのピーク強度（Ｐ２）の比（Ｐ１／Ｐ２）が０．０５以上である、請求項１に記載の放射線滅菌済血液処理器。