JP7232748B2 - フィルター材およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フィルター材およびその製造方法に関し、特に、超臨界流体処理技術により製造されたフィルター材およびその製造方法に関する。

伝統医学では、輸血治療に関しては、全血または血液成分が、主に患者に輸血される。時間をかけて蓄積された研究と臨床データにより、輸血治療は大幅に改善された。現在の輸血治療では、全血輸血はあまり一般的ではなくなっている。代わりに、赤血球が必要な患者に濃厚赤血球が輸血され、血小板が必要な患者に濃厚血小板が輸血される。これらの血球成分は、遠心分離法により全血から分離される。上記の成分に加え、全血には白血球も含まれており、細菌やウイルス感染に対する保護メカニズムを提供する。

近年、輸血治療分野では、白血球なしで輸血治療を行うために、通常、血液製剤中の白血球が事前に除去されている。その理由は、白血球を含む血液製剤が輸血に使用されると、頭痛、吐き気、悪寒、および溶血性発熱反応などの有害な副作用を引き起こす可能性があり、ならびに、同種抗原感作、輸血後の輸血後移植片対宿主病（ＧＶＨＤ）、およびウイルス感染などの他の重篤な副作用を引き起こす可能性があるからである。血液製剤から白血球を除去するために使用される主な方法には、遠心分離法とフィルター法とが含まれる。遠心分離法は、血液成分の特定の重量差を利用する。フィルター法は、繊維材料または連続した細孔を有する多孔質材料をフィルター材として使用する。フィルター材を使用するフィルター法は、白血球除去能力が高い、手順が簡単、コストが低い、などの利点があるため、より一般的である。したがって、上記の重篤な副作用を防ぎ得る、より優れた白血球除去能力を有する白血球除去フィルターが望まれている。

白血球除去フィルターの白血球除去能力を改善するためには、フィルターの物理的要因と化学的要因の両方を考慮に入れて、使用するフィルター材の親水性の改良を行わなければならない。具体的には、白血球を濾過するためのフィルター材に関しては、フィルター材は通常、血液が膜材料を通過し、フィルター材と白血球との間での選択性（親和性）によってフィルター効果が達成されるように、親水化される。従来技術では、フィルター材は溶射基材であり、通常、グラフト法またはコーティング法により親水化される。フィルター材にポリマーをコーティングする方法の例には、フィルター材をポリマー溶液に浸漬する方法、ポリマー溶液をフィルター材に吹き付ける方法、およびポリマー溶液をフィルター材に塗布するまたはグラビアロールなどを用いて転写する方法が含まれる。

ＷＯ８９／０３７１７（国際公開第８９／０３７１７号）は、２?ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）をメチルアクリレート（ＭＡ）またはメチルメタクリレート（ＭＭＡ）でグラフトすることにより生成される５３～９０ｄｙｎ／ｃｍの臨界湿潤表面張力（ＣＷＳＴ）を有する多孔質ウェブを使用し、その割合を変更するフィルターを開示している。ＵＳ４９２５５７２Ａ（米国特許第４９２５５７２号）は、少なくとも１つのヒドロキシ部分とエネルギー源によって活性化可能な少なくとも１つの部分とを含むモノマーと、少なくとも１つの疎水部部分とエネルギー源によって活性化可能な１つの部分とを含むモノマーと、共に接触しながら、エネルギー源への曝露によって表面改質された繊維を有し得るフィルターを開示している。このように、臨界湿潤表面張力を得るために、繊維媒質中に少なくとも１つの要素を含む製品が放射線グラフトされる。日本国特許公開公報２０００－１９７８１４は、第四級アンモニウム塩を含む親水性コーティング材料を開示している。第四級アンモニウム塩の使用は親水性を著しく促進し、フィルターの臨界湿潤表面張力（ＣＷＳＴ）が技術的にＷＯ８９／０３７１７（ＰＣＴ、日本国特許公表公報平３－５０２０９４）で達成されたレベルを超え、この方法では、溶出を減らすためにコーティングステップの後に洗浄ステップが必要となる。ＵＳ ２０１４０２９１２２７Ａ１（米国特許出願公開第２０１４０２９１２２７号）は、ポリマーおよびコポリマーをエタノールに可溶化する溶液およびコーティングポリマーの調製方法を開示している。ＵＳ ７７７５３７９６（米国特許第７７７５３７９６号）は、アセトン溶液を使用してポリマーを可溶化する。ＵＳ ７４１００６６Ｂ２（米国特許第７４１００６６号）は、ポリマーの合成にエタノールを使用し、フィルター材の調製中にポリマーをイソプロパノールの混合溶媒に溶解する。ＵＳ ４９７６８６１（米国特許第４９７６８６１号）は、エチレン性不飽和基を含む化合物によりグラフト化が達成されることを開示している。

しかし、グラフト法であれコーティング法であれ、親水性モノマーまたは親水性ポリマーを溶解するには大量の溶媒（エタノールなど）を使用する必要があり、結果としてかなりの廃水処理コストが発生する。さらに、フィルター材が従来のコーティング方法によって親水化された後、フィルター材の繊維特性が変化する可能性があり（例えば、フィルター材の繊維が太くなり、孔径が減少するなど）、したがって操作時間がその影響を受ける。

以上を踏まえ、溶媒回収や排水処理の問題を解決できる、血液中の白血球を濾過するフィルター材とその製造方法の開発は、重要な問題である。

国際公開第８９／０３７１７号 米国特許第４９２５５７２号明細書 特開２０００－１９７８１４号公報 特表平０３－５０２０９４号公報 米国特許出願公開第２０１４０２９１２２７号明細書 米国特許第７７７５３７９６号明細書 米国特許第７４１００６６号明細書 米国特許第４９７６８６１号明細書

本発明は、血液中の白血球を濾過するために構成されるフィルター材およびその製造方法を提供するものであり、該フィルター材は、超臨界流体処理技術により親水化され、溶媒回収および廃水処理の問題を効果的に解決し得るものである。

本発明により提供されるフィルター材の製造方法は、血液中の白血球を濾過するために、超臨界流体処理技術によりフィルター材を親水化することを含む。

本開示の一実施形態では、フィルター材は、ポリエステル化合物ベース材を含む。

本開示の一実施形態では、超臨界流体処理技術を使用することによってフィルター材を親水化する工程は、以下のステップを含む。すなわち、フィルター材をシリンダーに入れ、親水化剤を加えるステップと、炭酸ガスをシリンダーに注入し、シリンダーに加熱反応を行い、シリンダーの圧力が上昇するステップと、加熱反応終了後にシリンダーの温度と圧力が低下し、フィルター材を取り出すステップと、を含む。

本開示の一実施形態では、親水化剤は、フィルター材の総重量に基づいて０．１重量％から１０重量％の量で添加される。

本開示の一実施形態では、フィルター材の重量をシリンダーの容積で除することによって得られる浴比は、０．０１から１である。

本開示の一実施形態では、加熱反応を行うときのシリンダーの圧力は７０ｂａｒから５００ｂａｒである。

本開示の一実施形態では、加熱反応の温度は６０℃から１５０℃である。

本開示の一実施形態では、加熱反応時間は３０分から５時間である。

本開示により提供されるフィルター材は、上述の製造方法により製造され、血液中の白血球を濾過するように構成される。

上記を考慮すると、本発明は、超臨界二酸化炭素が溶媒として作用する、血液中の白血球を濾過するように構成されたフィルター材およびその製造方法を提供し、フィルター材は超臨界流体処理技術を使用して親水化されるため、溶媒回収と廃水処理の問題は効果的に解決される。さらに、溶質の固気分離の効果は、超臨界二酸化炭素の蒸発直後に達成できるため、未反応の溶質を回収でき、さらに再利用のために二酸化炭素を完全に回収できる。別の側面からは、超臨界流体処理技術は繊維特性の変化を引き起こさず、これにより白血球濾過の効果が高まり、既存の膜材料の濾過時間が短縮される。

上記をより分かりやすくするために、いくつかの実施形態を以下に詳細に説明する。

本明細書において、「ある数値から別の数値」によって表される範囲は、本明細書の範囲内のすべての数値を列挙することを避けるための概略図である。したがって、本明細書における任意の数値およびそれより小さい数値範囲の場合のように、特定の数値範囲の列挙は、数値範囲内および数値範囲内の任意の数値によって定義される、より小さい数値範囲における、任意の数値をカバーする。

本開示は、血液が膜材料を通過できるようにし、フィルター材と白血球との間の選択性（親和性）により血液中の白血球を濾過できるようにするために、超臨界流体処理技術を使用してフィルター材を親水化することを含む、フィルター材の製造方法を提供する。フィルター材の製造方法を以下に詳細に説明する。

本開示において、超臨界流体処理技術によりフィルター材を親水化する工程は、以下の手順を含む。フィルター材をシリンダーに入れ、親水化剤を加える。次いで、二酸化炭素ガスを圧力リリーフバルブからシリンダーに注入し、シリンダーをグリセロールタンクに入れ、加熱反応を行う。同時にシリンダーの圧力が上昇する。反応終了後、シリンダーをグリセロールタンクから取り出し、圧力開放のために圧力リリーフバルブを開いてシリンダーの温度と圧力を下げ、フィルター材を取り出す。

本実施形態において、親水化剤は、フィルター材とともに添加してもよく、加熱反応工程中または炭酸ガスを注入する工程中に、徐々に添加してもよい。また、加熱反応は、炭酸ガスを注入する際に行ってもよく、別々に行ってもよい。シリンダーの温度と圧力を下げる工程に関しては、シリンダーの温度と圧力を同時に下げてもよいし、別々に下げてもよい。

本実施形態において、フィルター材には、ポリエステル化合物ベース材が含まれてもよく、ポリエステル化合物ベース材には、例えば、ポリブチレンテレフタレートが含まれてもよい。親水化剤には、例えば、ポリエーテルエステルが含まれてもよい。しかしながら、本開示はそれに限定されると解釈されるべきではなく、他の従来のポリエステル化合物ベース材または親水化剤も含まれてもよい。親水化剤は、例えば、フィルター材の総重量に基づいて、０．１重量％から１０重量％の量で添加される。フィルター材の重量をシリンダーの容積で除した浴比は、例えば０．０１から１である。加熱反応が行われるときのシリンダーの圧力は７０ｂａｒから５００ｂａｒであり、加えられる二酸化炭素の量は圧力によって制御することができる。加熱反応の温度は、例えば、６０℃から１５０℃であり、加熱反応時間は、例えば、３０分から５時間である。

本開示により提供されるフィルター材は、上記の製造方法により製造される。本開示では、超臨界二酸化炭素が主に溶媒として使用され、フィルター材は従来技術のグラフト法またはコーティング法にかえて、超臨界流体処理技術により親水化される。したがって、溶媒回収と廃水処理の問題を効果的に解決できる。さらに、超臨界流体処理技術は繊維特性の変化を引き起こさないため、白血球濾過の効果が高まり、既存の膜材料に必要な濾過時間が短縮される。

上記の実施形態で提供されるフィルター材およびその製造方法は、以下に提供される実施例を介して詳細に説明される。ただし、以下の実施例は、本開示の内容を限定することを意図したものではない。

以下の実験例は、本開示により提供される製造方法により製造されたフィルター材が、白血球を濾過する好ましい特性を示すことを証明するために提供される。

（フィルター材の調製）
なお、上記でフィルター材の製造方法について詳細に説明したので、説明を簡略化するために、フィルター材の調製については以下では詳細に説明しない。

（実施例１、実施例２、実施例３）
実施例１、実施例２、および実施例３の超臨界流体処理の条件は基本的に同一であり、それらの間の違いは、濾過された血液サンプルおよび流体の流速に関連する条件である。実施例１、実施例２、および実施例３の超臨界流体処理の条件は以下のように提供される。基材量（浴比＝基材重量／シリンダー容積）は０．２７、親水化剤添加量は膜材料重量に対して１％、シリンダーの圧力は２８５ｂａｒ、反応温度は１２０℃、反応時間は１．５時間である。

（比較例１、比較例２、比較例３、比較例４）
比較例１および比較例２の両方のフィルター材は、従来のコーティング方法により製造される。比較例３の超臨界流体処理の条件については、親水化剤添加量が膜材料重量に対して０．０５％であることを除き、比較例３の残りの処理条件は、実施例１、実施例２、実施例３と同一である。比較例４の超臨界流体処理の条件については、反応温度が５０℃であることを除き、比較例４のその他の処理条件は実施例１、実施例２、および実施例３と同じである。

実施例１、実施例２および実施例３、ならびに比較例１、比較例２、比較例３および比較例４において、血液中の白血球を濾過し、得られた実験結果を以下の表１に示す。以下の表１に基づいて、本開示により提供されるフィルター材は、血液中の白血球を効果的に濾過することができることが分かる。

上記の通り、本発明は、従来のグラフト法またはコーティング法に代えて超臨界流体処理技術を用いて親水化され、超臨界二酸化炭素が溶媒として作用する、血液中の白血球を濾過するように構成されたフィルター材およびその製造方法を提供する。本開示により提供される製造方法は、親水性モノマーまたは親水性ポリマーを溶解するために大量の溶媒（例えば、エタノール）を使用する必要がないため、溶媒回収および廃水処理の問題を効果的に解決することができる。さらに、溶質の固気分離の効果は、超臨界二酸化炭素の蒸発直後に達成できるため、未反応の溶質を回収することができ、さらに再利用のために二酸化炭素を完全に回収することができる。別の側面では、超臨界流体処理技術は繊維特性の変化（例えば、フィルター材の繊維が太くなり、孔径が減少するなど）を引き起こさず、それにより白血球の濾過効果が強化され、既存の膜材料に必要な濾過時間が減少する。

本開示の範囲または思想から逸脱することなく、開示された実施形態に対して様々な修正および変更を行うことができることは、当業者には明らかであろう。上記に鑑みて、本開示は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内にある限り、修正および変化を包含することが意図されている。

本発明のフィルター材は、輸血治療に適用され得る。

Claims (4)

1. 血液中の白血球を濾過するために、超臨界流体処理技術を用いてフィルター材を親水化することを含み、
   前記超臨界流体処理技術を用いて前記フィルター材を親水化する工程は、前記フィルター材をシリンダーに入れ、親水化剤を加える工程と、炭酸ガスを前記シリンダーに注入し、前記シリンダーに加熱反応を行い、ここで前記加熱反応の温度は６０℃から１５０℃である、前記シリンダーの圧力を増加させる工程と、前記加熱反応終了後に前記シリンダーの温度と圧力を下げ、前記フィルター材を取り出す工程と、を含み、
   前記親水化剤は、前記フィルター材の総重量に基づいて０．１重量％から１０重量％添加され、
   前記フィルター材はポリエステル化合物ベース材を含み、前記ポリエステル化合物ベース材はポリブチレンテレフタレートを含み、
   前記親水化剤はポリエーテルエステルを含む、
   フィルター材の製造方法。
2. 前記フィルター材の重量を前記シリンダーの容積で除して得られる浴比が０．０１から１である、請求項１に記載のフィルター材の製造方法。
3. 前記加熱反応を行うときの前記シリンダーの圧力が７０ｂａｒから５００ｂａｒである、請求項１に記載のフィルター材の製造方法。
4. 加熱反応時間が３０分から５時間である、請求項１に記載のフィルター材の製造方法。