JPH04338224A - ポリスルホン系樹脂選択透過性膜の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はポリスルホン系樹脂選択
透過性膜の製造方法、特に血液透析、血液濾過等の医療
用途に好適なポリスルホン系樹脂選択透過性膜の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】キュプラアンモニウムレーヨン、セルロ
ースアセテート、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメ
タクリレート等の素材よりなる選択透過性膜は人工腎臓
に広く利用されているが、こうした医療用機器は直接血
液と接触するため使用時における血液中への細菌等の混
入による生体感染を防止するために滅菌処理が不可欠で
あり、こうした滅菌処理方法としてエチレンオキサイド
ガスによるガス滅菌やオートクレーブによる熱滅菌等が
行われている。しかし、近年エチレンオキサイドガスが
生体に対してアレルギーをおこさせることが明かとなっ
て以来、オートクレーブによる熱滅菌法が広く普及して
きている。

【０００３】一方、ポリスルホン系樹脂はそのすぐれた
耐熱性のため該樹脂よりなる選択透過性膜はオートクレ
ーブによる熱滅菌が可能であることから、医療用の選択
透過性膜としてこれまで研究がなされてきた。しかしな
がらその一方では、ポリスルホン系樹脂よりなる選択透
過性膜はその疎水性のため血液中の蛋白成分に対する吸
着性が強く膜表面が汚染されやすいために、血液透析、
血液濾過において透過速度の経時的な低下等の問題をも
たらしやすいという欠点があった。

【０００４】かかるポリスルホン系樹脂選択透過性膜の
欠点を解決するために該膜を親水化する手段として、特
公平２−１８６９５号、特開昭６１−９３８０１号、同
６１−２３８３０６号公報にはポリスルホン系樹脂と親
水性高分子化合物であるポリビニルピロリドンよりなる
選択透過性膜が開示されている。しかしながらこれらの
公報によるところの選択透過性膜はポリスルホン系樹脂
に対するポリビニルピロリドンの混和比率が大きく、該
膜内に未抽出分として残留するポリビニルピロリドンの
量が多くなり高度の安全性を要求される血液透析等の医
療用途の選択透過性膜としては適切であるとはいえない
。特にオートクレーブによる熱滅菌のような厳しい環境
にさらされたとき、残留するポリビニルピロリドンが多
い場合には溶出してくるポリビニルピロリドンも多くな
り十分な安全性だ確保されなくなってしまうことも有り
得る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術の欠点に鑑
み本発明は血液透析等の医療分野における選択透過性膜
において、血液中の蛋白等の膜表面への吸着による濾過
速度の低下等の問題点を解決するとともに、より安全な
状態で使用できるポリスルホン系樹脂選択透過性膜の製
造方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決に対して
本発明者らは鋭意検討の結果以下の結論に至った。すな
わち、本発明は以下の構成を有する。ポリスルホン系樹
脂とポリビニルピロリドンを混和した製膜原液より、ポ
リスルホン系樹脂選択透過性膜を製造する方法において
ａ）ポリビニルピロリドンの分子量が３００，０００以
上であり、かつ ｂ）ポリスルホン系樹脂に対するポリビニルピロリドン
の混和比率が０．５％以上、１０％以下である製膜原液
を使用することを特徴とするポリスルホン系樹脂選択透
過性膜の製造方法である。

【０００７】使用するポリスルホン系樹脂としてはユー
デル（アモコ・パフォーマンス・プロダクツ社）、レー
デル（同）、及びビクトレックス（アイ・シー・アイ社
）の商品名で市販されているものが入手も容易であり便
利に利用することができるが、これらに限定されるもの
でないことは勿論である。また、ポリビニルピロリドン
は親水性の高分子化合物であり、分子量１万、４万、１
６万、３６万のものがそれぞれＫ−１５、Ｋ−３０、Ｋ
−６０、Ｋ−９０の商品名で市販されているが、ポリビ
ニルピロリドンは高分子量のものほど膜への親水化効果
が高いため高分子量のものほど少量で十分な効果が発揮
できることから、本発明においては分子量３００，００
０以上のポリビニルピロリドンが使用される。３００，
０００より小さい分子量を有するポリビニルピロリドン
を用いて膜への親水化効果を付与するためには大量のポ
リビニルピロリドンを膜中に残存させる必要があるが、
このために膜からの溶出物が増加することになる。 また、逆に溶出物を下げるために３００，０００より小
さい分子量のポリビニルピロリドンの膜中での残存量を
少なくすると親水化効果が不十分となってしまい、その
結果血液透析を行ったとき濾過速度の経時的低下をきた
し十分な効果を発揮できない。血液透析、血液濾過にお
いては拡散及び濾過による尿素等の不用老廃物の除去と
ともに、体内に貯留した過剰の水分を一定量除去するこ
ともその目的とするところである。一般的には血液透析
、血液濾過は定圧操作で行われており、一定量の除水の
ためには定圧濾過状態で常に一定の濾過速度が得られる
ことが好ましいが、膜面汚染にともなう濾過速度の低下
が発生すると濾過速度の低下に応じて、濾過圧を高く設
定しなおす必要があり操作上の不便さをもたらすことに
なる。

【０００８】従って、使用されるポリビニルピロリドン
の分子量としては３００，０００以上のものが使用され
ることになるが、この時には膜中におけるポリビニルピ
ロリドンの残存量を制御することにより濾過速度の経時
的低下のない十分な親水化効果を持つ膜でありながら、
なおかつ溶出物の少ない膜すなわち透析型人工腎臓装置
基準にのっとった試験においてその安全性基準を満足し
うる膜を得ることができる。

【０００９】本発明で用いる製膜原液は基本的にはポリ
スルホン系樹脂とポリビニルピロリドン及びこれらを溶
解する溶剤よりなるが、これらの化合物のみに限定され
るものではなく必要に応じて他の添加剤を混和してもよ
い。たとえば、水やエタノール、イソプロピルアルコー
ル等のアルコール類、グリセリン、テトラエチレングリ
コール、プロピレングリコール等のグリコール類、塩化
ナトリウム、塩化リチウム等の無機塩類等の添加剤が使
用可能である。

【００１０】これらの添加剤は孔形成剤として使用され
るものであり所望の膜性能が得られるように該添加剤の
種類やその添加剤を選択すればよく、こうした方法は本
発明の対象ではない。溶剤はポリスルホン系樹脂及びポ
リビニルピロリドンを、また場合によっては他の添加剤
も含めて共通に溶解するものであればよく特に限定され
るものではないが、水で容易に洗浄できることからＮ−
メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミ
ド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキ
シド等の非プロトン性極性溶剤及び該溶剤の混合溶剤が
好ましく使用されうる。

【００１１】該膜原液を調整するにはポリスルホン系樹
脂、ポリビニルピロリドン、溶剤及び必要に応じて添加
剤を混合溶解すればよいが、膜に適度の強度をもたせる
ためにポリスルホン系樹脂は１０重量％以上、３０重量
％以下、好ましくは１５重量％以上、２０重量％以下で
あることがよい。さらに重要なことはポリビニルピロリ
ドンの添加量であり、ポリスルホン系樹脂に対するポリ
ビニルピロリドンの混和比率が０．５％以上、１０％以
下となるように添加することである。

【００１２】該比率が０．５％より小さい製膜原液から
作成される膜は該膜内に残留するポリビニルピロリドン
がすくないために、３００，０００以上の分子量を持つ
ポリビニルピロリドンによる親水化効果が高いとはいっ
てもポリスルホン系樹脂の疎水性を打ち消すことができ
るだけの十分な親水化効果を発現することができない。 従って、得られる選択透過性膜は血液蛋白に対する吸着
性が強く膜面汚染がおこりやすく、濾過速度の経時的な
低下といった問題点が発生する。

【００１３】一方、該混和比率の上限としては１０％以
下がよい。ポリビニルピロリドンは水溶性の高分子化合
物であるため膜内に残留したポリビニルピロリドンは使
用時に少しずつ溶出してくる可能性がある。該混和比率
が１０％を越える製膜原液を用いて作成した選択透過性
膜に対して透析型人工腎臓装置基準に基き溶出物試験を
行うと、膜内へのポリビニルピロリドン残留量が多すぎ
るためにその安全性基準に合格することができない。ポ
リビニルピロリドンは医療分野においては代用血しょう
剤としても使用されていたほどにその安全性は高い化合
物であるが、生体にとって不用である以上体内に入らな
いことがよいのはいうまでもない。そのためにはポリビ
ニルピロリドンを必要以上には膜内に残留させないこと
が重要であり、該混和比率を１０％以下におさえること
により医療用の選択透過性膜としての安全性は飛躍的に
高まる。

【００１４】製膜については従来知られている公知技術
を用いればよい。平膜については該製膜原液を平坦な基
板、たとえばガラス板上に流延後凝固液中に浸せきすれ
ばよい。中空糸膜については二重中空口金の鞘部から該
製膜原液を、芯部より中空形状を保つための内部注入液
を吐出し、その後凝固液中へ浸せきすればよい。この時
、所望の性能を有する中空糸膜を得るためには凝固液あ
るいは内部注入液の該製膜原液に対する凝固性を調整す
ることが重要であり、たとえばポリスルホン系樹脂に対
して良溶剤であるＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−
メチル−２−ピロリドン、ジメチルスルホキシドと水、
あるいはこれら良溶剤の混合溶剤と水との混合比率によ
り凝固性を調整することができる。口金温度、凝固液温
度、乾式長については適宜最良の組合せを決めていけば
よいが、口金温度については３０〜５０℃、凝固液温度
については４０〜６０℃、乾式長については２０〜６０
ｃｍが好ましい。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の実施形態を実施例によって詳
細に説明する。

【００１６】

【実施例１】ポリスルホン（ユーデルＰ−１７００）１
８％、ポリビニルピロリドン（Ｋ−９０，Ｍ＝３６００
００）１％、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド８１％より
なる製膜原液（混和比率５．６％）を加熱溶解して調整
した。この製膜原液より未溶解微粒子等を除去し、さら
に減圧下で脱泡後、４０℃に保温した二重中空口金の鞘
部より押しだした。この時、内部注入液としてＮ，Ｎ−
ジメチルアセトアミド／水＝６０／４０の混合溶液を同
時に吐出させ、３０ｃｍの乾式長を保ち３０℃の凝固液
中に浸せきした後水洗することにより中空糸膜を得た。 この中空糸膜は内径１９５μｍ、外径２８８μｍであり
、２３８ｍｌ／ｍ２　・Ｈ・ｍｍＨｇの透水性能を示し
た。

【００１７】

【実施例２】ポリスルホン１６％、ポリビニルピロリド
ン（Ｋ−９０，Ｍ＝３６００００）０．５％、テトラエ
チレングリコール２５％、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミ
ド５８．５％よりなる製膜原液（混和比率３．１％）を
調整した。内部注入液として水を用いる以外は実施例１
と同様にして中空糸膜を得た。この中空糸膜は内径１９
１μｍ、外径２９０μｍで６３０ｍｌ／ｍ２　・Ｈ・ｍ
ｍＨｇの透水性能を示した。

【００１８】

【比較例１】ポリスルホン１８％、ポリビニルピロリド
ン（Ｋ−３０，Ｍ＝４００００）１％、Ｎ，Ｎ−ジメチ
ルアセトアミド８１％よりなる製膜原液（混和比率５．
３％）を加熱溶解して調整した。内部注入液としてＮ，
Ｎ−ジメチルアセトアミド／水＝７０／３０の混合溶液
を用いる以外は実施例１と同様の方法で中空糸膜を得た
。この中空糸膜は内径１９７μｍ、外径２９０μｍで３
８０ｍｌ／ｍ２　・Ｈ・ｍｍＨｇの透水性能を示した。

【００１９】

【比較例２】ポリスルホン１８％、ポリビニルピロリド
ン（Ｋ−９０，Ｍ＝３６００００）５％、Ｎ，Ｎ−ジメ
チルアセトアミド７７％よりなる製膜原液（混和比率２
７．８％）を加熱溶解して調整した。内部注入液として
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド／水＝４０／６０の混合
溶液を用いる以外は実施例１と同様の方法で中空糸膜を
得た。この中空糸膜は内径１８８μｍ、外径２８３μｍ
で２２０ｍｌ／ｍ２　・Ｈ・ｍｍＨｇの透水性能を示し
た。

【００２０】

【比較例３】ポリスルホン１８％、ポリビニルピロリド
ン（Ｋ−９０，Ｍ＝３６００００）０．０５％、Ｎ，Ｎ
−ジメチルアセトアミド８１．９５％よりなる製膜原液
（混和比率０．３％）を調整した。内部注入液としてＮ
，Ｎ−ジメチルアセトアミド／水＝７０／３０の混合液
を用いる以外は実施例１と同様にして中空糸膜を得た。 この中空糸膜は内径１９５μｍ、外径２９６μｍで１９
８ｍｌ／ｍ２　・Ｈ・ｍｍＨｇの透水性能を示した。

【００２１】

【参考例１】実施例１〜２、比較例１〜３の中空糸膜に
対して透析型人工腎臓装置基準に基き次に記したような
安全性試験を実施した。乾燥した中空糸を１．５ｇ計り
とり１５０ｍｌの注射用蒸留水を加えた後７０℃で一時
間の抽出を行い、２２０〜３５０ｎｍでの最大吸収を示
す波長で抽出液の紫外線吸収スペクトルを測定した。比
較例２の中空糸膜は安全性基準に合格しなかったが、他
の中空糸膜は安全性基準に合格した。

【００２２】

【参考例２】実施例１〜２、比較例１〜３の中空糸膜を
用いて有効膜面積０．２ｍ２　のミニモジュールを作成
した。このミニモジュールにヘパリン添加牛血液を２０
ｍｌ／分の流速で通液し、濾加圧を２００ｍｍＨｇに保
った状態で濾過速度の経時的な変化を測定した。比較例
１および３の中空糸膜は濾過速度の低下が激しく４時間
後の濾過速度は初期値の５０％以下の濾過速度しか示さ
なかった。しかし、他の中空糸膜については８０％以上
の濾過速度を示しており低下は軽微であった。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、ポリスルホン系樹脂よ
りなる疎水性膜を親水化することができ、血液蛋白等の
膜面汚染による濾過速度の経時的な低下をおさえること
ができるとともに、溶出物が少なく生体に対する安全性
にもすぐれた選択透過性膜となり、血液透析、血液濾過
等の医療用途におけるすぐれた選択透過性膜となりうる
。また、本発明は医療用の選択透過性膜の製造方法とし
て好適な方法ではあるが、医療用途に限らず膜面汚染を
おこしやすい一般産業用途における限外濾過膜、精密濾
過膜についても利用することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ポリスルホン系樹脂とポリビニルピロ
   リドンを混和した製膜原液より、ポリスルホン系樹脂選
   択透過性膜を製造する方法において ａ）ポリビニルピロリドンの分子量が３００，０００以
   上であり、かつ ｂ）ポリスルホン系樹脂に対するポリビニルピロリドン
   の混和比率が０．５％以上、１０％以下である製膜原液
   を使用することを特徴とするポリスルホン系樹脂選択透
   過性膜の製造方法