JPH02268816A - 複合中空糸膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は模型人工肺に適した抗血栓性が付与された複合
中、空糸膜忙関するものであり、特に呼吸補助を目的と
したＦ！ｃＭＯに適するものである。

〔従来の技術〕

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ＥＣ！ＭＯ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模型人工肺が開発されている（
人工臓器、ＶｏＬ、　１８、Ａ２、Ｐ１０２１〜１０２
４．１９８９年）。

〔発明が解決しようとする課題〕

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、血液中和ガスが気泡と
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
によって、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。

〔課題を解決するだめの手段〕

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。

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七〇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Ｍ（Ａ）を構成する素材の酸素ガス透過係数Ｐ　
（ｅＭ’　（１３ＴＰ）・ｃｍ／ｃｍ”−５ｅｃ　・ｃ
ｍ　Ｈｇ　）と均質膜層（（転）の厚みＬ　（ｏ＋＋）
とがＰ／Ｌ≧＆　ＯＸ　１０−’　　（ｃｒｎ”　（８
ＴＰ）　／ａｎ”　・ｓｅａ　・ｃｍ　Ｈｇ）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−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ＮＩ
（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ボッ
ティ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、線状低密度ポリエチレン等のポリオ
レフィン系ポリマー　バーフロオロアルキル系ポリマー
等ノフツ３１１有ボＩＪマー　エチルセルロース等ノセ
ルロース糸ポリマー　ポリフェニレンオキサイド、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麿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込ため
には均質膜層（Ａ）を構成する素材の酸素ガス透過係数
Ｐ備”（ＳＴＰ）ぼ／α暑・θθＣ−薗Ｈｇと均質膜層
（Ａ）の厚みＴＪ（ｔＭ）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　Ｆ１ａ０Ｘ１０−以上であることが好まし
い。従って、例えば酸素ガス透過係数Ｐが＆　ＯＸ　１
０−”ｃＩｎ’　（５ＴＰ）　ａｎ／ｃｍ”・８ｅＣ−
αＨｇ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員。

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−メチルブズン
ー１、ボ１Ｊ−４−メチルペンテンー１等のポリオレフ
ィン系ポリマー、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフ
ルオロエチレン等のフッ素系ポリマー、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（船を構成するポリマー素材と、多孔質膜ＦＩ
Ｊ（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、異揮のポリマーであっても同種のポリ
マーであってもよい。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ッ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
機能を主として込るので、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
れなり０ 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ッ
ク共重合体等、又はこれらの混合物、更にけこれら合成
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。

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け
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込。

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。従っ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５　（Ｂ）の厚みが１μｍ未満であ
ると均質膜層（にに対する補強、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。

〔実施例〕

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−１内部分にセグメント化
ポリウレタン（Ｔｈｅｒｍｅｄｉｃｓ社製、テコフレッ
クスｇｏａｏＡ）ｔ−用い、吐出温度１７０℃、吐出線
速度７．５　ｃｍ　／　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２３０μ
ｍ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壬延伸し、引き続き
１１０℃の加熱炉中で総延伸量が１２０ｔ４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１９
μｍ、０．７μｍ、４μｍの厚さを有する層が同心円状
忙配されており、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．ＯＸｌ　０−’　
ｃｍ”　（ＥＩＴＰ　）／ｃｔｎ”　・ｓｅｃ−ｍＨｇ
であった。

この複合中空糸膜を、両端部をシールして２壬のポリ−
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。次込でヘパリン−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周込て、第１
図に示すような膜面積がｔ　５　ｍ”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潅流方式
により３日間の１１！ｉ０Ｍ。

す史 を実施したところ、平均ヘパリン挾与量け１６ユニツ）
　／　ｋｇ　／　ｈｒ　　で出血はなくガス交換性能も
良好であった。

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とユニツ）　／　ｋｇ
　／　ｈｒ　が必要であり、出血傾向があった。

〔発明の効果〕

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。

ＫＯＭＯのような長期潅流における出血防止効果が顕著
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の複合中空糸膜を用すた模型人工肺の一
例を示す模式断面図である。 １・・・・・容器　　　２・・・・・複合中空糸膜３・
・・・・ボッティング剤（隔壁） ４・・・・・ガス導入口 ５・・・・・ガス導出口 ６・・・・・血液導入口 ア・・・・・血液導出口 特許出願人　　三菱レイヨン株式会社 代理人　弁理士　吉　澤　敏　夫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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柱性高分
   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。 ２）均質膜層（Ａ）を構成する素材の酸素ガス透過係数
   Ｐ（ｃｍ＾３（ＳＴＰ）・ｃｍ／ｃｍ＾２・ｓｅｃ・ｃ
   ｍＨｇ）と均質膜層（Ａ）の厚みＬ（ｃｍ）とがＰ／Ｌ
   ≧８．０×１０＾−＾６（ｃｍ＾３（ＳＴＰ）／ｃｍ＾
   ２・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。