JPH09220455A

JPH09220455A - 中空糸型選択分離膜

Info

Publication number: JPH09220455A
Application number: JP26482796A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Shibata; 和久柴田; Motoki Kyo; 基樹京; Hidehiko Sakurai; 秀彦桜井; Hitoshi Ono; 仁大野
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1996-10-04
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 1997-08-26

Abstract

(57)【要約】【課題】耐薬品性や膜強度に優れ、且つ、限外濾過速
度及び溶質分離性能が経時的に安定したポリスル系高分
子を用いた中空糸型選択分離膜を提供すること。【解決手段】膜厚が１０〜３５μｍ、内径が１００〜
３００μｍ、空孔率が５０〜８５％で、ポリスルホン系
高分子を含む中空糸型選択分離膜であって、ポリスルホ
ン系高分子のジメチルホルムアミド１重量パーセント溶
液中の還元粘度が０．６以上であることを特徴とする中
空糸型選択分離膜。【効果】本発明の中空糸型選択分離膜を用いた透析及
び／又は濾過モジュールは経時的に安定した大量除水が
可能で、また大量除水時でも効率よく溶質を透析／濾過
除去することができ、限外濾過、逆浸透、ガス分離、血
液浄化等に好適に用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はポリスルホン系高分
子を用いた中空糸型選択分離膜に関する。さらに詳しく
は、各種液体の透析、濾過処理を目的としたポリスルホ
ン系高分子を用いた中空糸型選択分離膜に関する。

【０００２】

【従来の技術】これまで、懸濁液や血液など各種液体の
透析、濾過処理を行うことを目的に、多くの種類の膜が
使用されてきた。これらの膜の大部分は中空糸型選択分
離膜であるが、中空糸型選択分離膜は高価であるため、
近年これらの膜を再生して再使用されることも多くなっ
ている。よって、例えば耐薬品性や膜強度等のより優れ
た中空糸型選択分離膜の開発が望まれている。

【０００３】耐薬品性や膜強度等に優れた素材として
は、ポリスルホン系、ポリオレフィン系の高分子があ
り、特にポリスルホン系高分子を用いた中空糸型選択分
離膜は、限外濾過、逆浸透、ガス分離、血液浄化膜等の
分野に幅広く用いられている。しかし、かようなポリス
ルホン系高分子を用いた中空糸型選択分離膜は、ポリス
ルホン系高分子が疎水性高分子であるため、膜が汚れ易
く、そのため膜の選択分離性の劣化が生じ易いという欠
点を有する。

【０００４】特に、ポリスルホン系選択分離膜を血液浄
化等に用いる場合には血液中に血球成分や蛋白質が含有
されるため、膜に目詰まりが生じたり、膜表面に蛋白質
の吸着や蛋白ゲル層が形成され、血液側境膜での分極蛋
白層、いわゆる２次層が形成される。このように、血液
浄化膜として使用する際には目詰まりを生じることによ
り溶質の除去性能が低下したり、２次層が形成されるた
め濾過流量が低下してしまう等の問題がある。

【０００５】上記の問題を解決するために種々の提案が
なされている。例えば、特開平１−９４９０２号には、
透析性能に優れ、長期間使用時の濾過速度の経時劣化の
少ないポリスルホン非対称中空糸膜について記載されて
いる。しかし、該膜は膜への吸着により血液中のβ2-ミ
クログロブリン（以下、β2-ＭＧ）を除去するものであ
るため、膜が除去し得るβ2-ＭＧ量には吸着飽和量とい
う限界値が存在する。また、β2-ＭＧは除去できたとし
ても、β2-ＭＧ以外の分子量数千〜数万の有害物質（尿
毒症物質）の除去性能は不明であり、かかる有害物質が
十分に除去されるとはいえない。

【０００６】さらに、特公平５−５４３７３号には、優
れた溶質透過性を有する血液処理用の非対象中空繊維膜
について記載されている。該膜は高い濾過流量において
も優れた透析除去性能、クリアランスを有しているが、
尿素のような低分子物質ですらそのクリアランスが透析
開始時に比べ透析終了時には低下する結果が示されてお
り、β2-ＭＧ等の低分子蛋白質の有害物質を安定して除
去し得るとは考えられない。

【０００７】上記の通り、耐薬品性や膜強度に優れ、且
つ、濾過速度や溶質除去性能が経時的に安定して、特に
血液透析濾過の分野において問題とされるβ2-ＭＧ等の
尿毒症物質をも効果的に除去し得る中空糸型選択分離膜
は未だ得られていないのが現状である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記の
課題を解決するため、ポリスルホン系高分子を用いた中
空糸型選択分離膜の基本構造を形成するポリスルホン系
高分子の分子量と膜の構造との関係について鋭意検討し
た結果、高分子量域のポリスルホン系高分子で膜を構成
することにより、膜の活性表面での目詰まりやいわゆる
分極２次層の生成を抑制でき、その結果、膜の汚れによ
る性能劣化を抑えることが可能となることを見出した。

【０００９】上記の現象に関して、本願発明者らは、高
分子領域のポリスルホン系又はポリエーテルスルホン系
高分子を用いて紡糸することにより、紡糸時の凝固性が
適度に向上し、膜凝固の際の核が発生し易く、又発生し
た核が成長し易くなるため、膜表面の凹凸の少なく、孔
の均一性のより優れた膜構造、つまり膜の活性表面をよ
り平滑にし、膜構造をより均一なものし、さらに膜の孔
径をより均一に形成することが可能となるためと推測す
るが、これらの裏付けは現時点では得られていない。

【００１０】なお、膜の表面構造は電子顕微鏡で観察す
るが、電子顕微鏡が発する熱により膜表面のポリマーが
解けないようにするためには、５０００倍が限度であ
る。一方、より詳細な膜表面構造の解析を行うためには
少なくとも数万倍の電子顕微鏡による観察が必要と考え
られ、上記の電子顕微鏡による膜構造の観察は十分とは
いえない。よって、本願においては、膜表面の平滑性を
血液濾過時の溶質透過性及び限外濾過速度の経時安定性
で表すこととした。

【００１１】上記に加え、膜内部を実質的に均一構造と
した場合、モジュール出口での逆濾過による透析液側か
らの異物（例えばエンドトキシン）のコンタミを防ぐこ
とが可能となり、親水性高分子を含む場合に親水性高分
子が膜構造中に閉じ込められてしっかりと固定されるな
どの利点が生じると考えられる。

【００１２】本発明は、上記の知見に基づきさらに重ね
て検討した結果、完成したものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、膜
厚が１０〜３５μｍ、内径が１００〜３００μｍ、空孔
率が５０〜８５％のポリスルホン系高分子を含む中空糸
型選択分離膜であって、ポリスルホン系高分子のジメチ
ルホルムアミド１重量パーセント溶液中の還元粘度が
０．６以上であることを特徴とする中空糸型選択分離膜
に関する。

【００１４】好適な実施態様においては、本願発明の中
空糸型選択分離膜は親水性高分子を含む。

【００１５】好適な実施態様においては、前記親水性高
分子がポリビニルピロリドンである。

【００１６】好適な実施態様においては、本願発明の中
空糸型選択分離膜は膜構造保持剤を含む。

【００１７】好適な実施態様においては、前記膜構造保
持剤がグリセリンである。

【００１８】好適な実施態様においては、５０００倍に
拡大して膜表面を観察するとき明らかに認められる孔及
び凹凸が存在せず、且つ、２００倍に拡大して膜断面を
観察するとき実質的に均一である。

【００１９】好適な実施態様においては、本願発明の中
空糸型選択分離膜を充填したモジュールにヘマトクリッ
ト２５〜３０％、蛋白質濃度６〜７ｇ／ｄｌの牛血液を
流速２００ｍｌ／ｍｉｎで流し、濾過流速１０ｍｌ／ｍ
ｉｎで血液濾過を行ったときのβ2-ミクログロブリンの
篩い係数に対する、濾過流速５０ｍｌ／ｍｉｎで血液濾
過を行ったときのβ2-ミクログロブリンの篩い係数の比
が６０％以上である。

【００２０】好適な実施態様においては、本願発明の中
空糸型選択分離膜を充填したモジュールにヘマトクリッ
ト２５〜３０％、蛋白質濃度６〜７ｇ／ｄｌの牛血液を
流速２００ｍｌ／ｍｉｎで流し、濾過流速５０ｍｌ／ｍ
ｉｎで血液濾過を行ったときの、濾過開始後１０分時点
での限外濾過速度に対する、濾過開始後５時間時点での
限外濾過速度の比が７０％以上である。

【００２１】以下、本願発明を詳細に説明する。

【００２２】本発明の中空糸膜型選択分離膜の膜厚は１
０〜３５μｍである。膜厚が１０μｍ未満の場合には膜
の強度が低下し、また膜厚を一定に保つことが困難とな
り生産性が著しく低下する。また、膜厚が３５μｍを越
える場合には、膜形成時の相分離状態が均一にならない
ために膜内面の平滑性が保てなくなり、その結果血液濾
過時に蛋白分極層の形成を促進し、濾過抵抗を上昇させ
る原因となる。特に大量除水する場合には、限外濾過速
度の経時的な低下の程度が大きくなり、高い透析、濾過
性能の維持が困難となるためである。好ましい膜厚は１
５〜３５μｍである。

【００２３】本発明の中空糸型選択分離膜の空孔率は５
０％〜８５％である。空孔率が５０％未満の場合には充
分な溶質の除去性能が得られず、血液浄化用途には不向
きとなり、空孔率が８５％を越える場合には中空糸型選
択分離膜の強度が低下することにより生産性が低下する
ためである。なお、空孔率は膜を１〜２時間水洗後、膜
表面に付着した水（外表面に付着した水及び芯部に残存
した水）を除き、重量を測定し（重量Ａ）、さらに１０
５℃で絶乾した後、重量を測定し（重量Ｂ）、次式によ
り算出して求める。空孔率＝（重量Ａ−重量Ｂ）／｛（重量Ａ−重量Ｂ）＋
（重量Ｂ／ρ）｝×１００％但し、ρはポリマーの比重

【００２４】本発明の中空糸型選択分離膜の内径は１０
０μｍ〜３００μｍである。内径が１００μｍ未満であ
る場合には血液を流した時の圧力損失が大きくなり、血
液にダメージを与え溶血を生じる恐れがあり、また血液
が凝固して中空部に血栓を生じる可能性があり好ましく
ない。内径が３００μｍを越える場合には中空部が大き
くなりすぎて、中空形状を保つことが困難となり生産性
が低下する。また、中空糸膜内面のせん断速度が小さく
なり濾過に伴い蛋白質等が膜の内面に堆積し易くなるた
めである。好ましい内径は１２０〜２５０μｍである。

【００２５】本発明の中空糸型選択分離膜を構成するポ
リスルホン系高分子は、特に限定されるものではなく、
分子中にスルホン基を有する高分子は全て用いることが
できる。ポリスルホン系高分子の例としては、例えばポ
リスルホン（化学式１）、ポリエーテルスルホン（化学
式２）、ポリアリールスルホン等が挙げられる。この中
でもポリエーテルスルホン、ポリスルホンはポリマーの
親水性と疎水性のバランスがよく、膜への蛋白質の吸着
が低いため特に好ましい。

【００２６】

【化１】

【００２７】

【化２】

【００２８】本発明の中空糸型選択分離膜を構成するポ
リスルホン系高分子は、ジメチルホルムアミド１重量％
溶液の還元粘度が０．６以上である。ジメチルホルムア
ミド１重量％溶液の還元粘度が０．６未満の場合には、
得られた中空糸膜の表面平滑性や均一性が悪く、透析・
濾過処理時の膜表面での目詰まりやいわゆる分極２次層
が生じやすくなる。また、膜強度が弱いため、ハンドリ
ング性が悪く、生産性が低下する。好ましい還元粘度は
０．６〜０．８５である。還元粘度が０．８５を越える
場合には、ポリスルホン系高分子の溶解性の低下、紡糸
装置のラインフィルターの背圧上昇によるフィルター寿
命の低下により、生産性が低下する。

【００２９】本願発明において、ポリスルホン系高分子
の還元粘度ηは、乾燥したポリスルホン系高分子をジメ
チルホルムアミドに１重量％となるように溶かした溶液
及び溶媒であるジメチルホルムアミドの粘度η1 及びη
0 をオストワルド型粘度計により測定し、下記の式によ
り計算して求めた値をいう。 η＝（（η1 −η0 ）／η0 ）／ｃ η0 ：溶媒の粘度 η1 ：溶液の粘度ｃ：溶質の濃度（ｇ／ｄｌ）なお、中空糸膜を構成するポリスルホン系高分子の還元
粘度は、膜がポリスルホン系高分子のみからなる場合
は、上記の通り測定し求めてもよいが、他の高分子を含
む場合を含め本願においては、中空糸膜中のポリスルホ
ン系高分子の還元粘度は以下の通り求める。まず、中空
糸膜をジメチルホツムアミドに溶かし試料溶液とする
（還元粘度：Ｘ）。次に、還元粘度が約０．５及び約
０．８の還元粘度が既知の２種類のポリエーテルスルホ
ンをジメチルホルムアミドに溶かし標準溶液１及び標準
溶液２とする（還元粘度：Ａ、Ｂ）。標準溶液１、２及
び試料溶液を用いてジメチルホルムアミドを移動層とす
るゲル濾過を行い、それぞれの移動度を求める（移動
度：ａ、ｂ、ｘ）。下記の式により、試料溶液中のポリ
スルホン系高分子の還元粘度（Ｘ）を求める。Ｘ＝Ｂ−（Ｂ−Ａ）×（ｂ−ｘ）／（ｂ−ａ）但し、Ｘ：中空糸膜中のポリスルホン系高分子の還元粘
度Ａ：還元粘度が約０．５のポリエーテルスルホンの還元
粘度Ｂ：還元粘度が約０．８のポリエーテルスルホンの還元
粘度ｘ：中空糸膜中のポリスルホン系高分子の移動度ａ：還元粘度が約０．５のポリエーテルスルホンの移動
度ｂ：還元粘度が約０．８のポリエーテルスルホンの移動
度本願発明においては、かようにして求めたＸを中空糸膜
中のポリスルホン系高分子の還元粘度とする。

【００３０】本発明の中空糸型選択分離膜は、親水性高
分子を含むことが好ましい。親水性高分子の種類は特に
限定されるものではないが、例えばポリビニルピロリド
ン、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールな
どが挙げられる。中でも、ポリビニルピロリドンは、ポ
リスルホン系高分子との相溶性がよく、膜全体の親水性
を高める上で特に好ましい。なお、これらの親水性高分
子には重合度によりいくつかの種類が存在し、どの分子
量のものでも使用できるが、分子量が高いほど膜外への
溶出が起こりにくいため、分子量の高いものを使用する
ことが望ましい。

【００３１】本発明の中空糸型選択分離膜は、膜構造保
持剤を含むことが好ましい。膜構造保持剤としては、多
価アルコールが好ましく、例えば、グリセリン、エチレ
ングリコール、プロピレングリコール等が挙げられる。
中でも、グリセリンは、安全性やコストの面から特に好
ましい。

【００３２】本発明の中空糸型選択分離膜の膜表面は、
５０００倍の電子顕微鏡で拡大して観察するとき、明ら
かに認められる孔及び凹凸が存在しない。膜の目詰まり
やいわゆる２次層の生成を抑え、限外濾過速度や溶質の
分離性能の経時安定性を向上させるためである。なお、
５０００倍の電子顕微鏡で観察するとき明らかに認めら
れる孔が存在しないとは、５０００倍の拡大写真で直径
０．２ｍｍ以上の孔、つまり内表面に４００オングスト
ローム以上の孔が存在しないことをいい、また５０００
倍の電子顕微鏡で観察するとき明らかに認められる凹凸
が存在しないとは、５０００倍の拡大写真で１ｍｍのサ
イズの凹凸、つまり内表面に０．２μｍ以上の凹凸が実
質的に存在しないことをいう。

【００３３】本発明の中空糸型選択分離膜の膜断面は、
２００倍に電子顕微鏡で拡大して観察するとき、実質的
に均一構造である。膜内部が不均一構造である場合に
は、膜による分離が膜表面のみで行われるため、膜表面
に部分的な欠陥や分離時のゆらぎのようなものが生じた
場合、膜はその部分を中心に目詰まりが進行し易くな
り、特に大量の血球や蛋白質を含有する血液を濾過する
場合にはこれらの成分の目詰まりへの影響は非常に大き
いものとなる。これに対し、均一膜は膜全体で濾過を支
えるため、膜表面の一部に前記のような欠陥がある場合
にも膜全体でかかる欠陥をカバーし、上記のような目詰
まりを抑制し得る。つまり、膜が均一構造である場合に
は膜の内部構造全体で濾過を支え安定した透析濾過性能
を発現し得るからである。なお、ここで膜の内部が実質
的に均一構造であるとは、中空糸膜がその径方向及び断
面方向に非対称性を有せず、また、単に径方向に対称な
だけなく、実質的に膜の厚み部分にホモジニアスな多孔
構造をとることを意味する。従って、本願発明の中空糸
型選択分離膜の場合、水洗し、膜構造を保持するように
凍結乾燥して顕微鏡で観測した場合、膜の断面構造はフ
ィンガーライク構造や網目構造などの組織が観測されな
い均一構造として観測されることを意味する。

【００３４】さらに、膜が不均一構造である場合には、
例えば膜が疎水性ポリマーと親水性ポリマーから形成さ
れている場合、膜中の親水性ポリマーが膜の大きな孔の
部分からから流出し、膜性能の変化や膜からの溶出物が
多く問題となる場合があるが、膜が均一構造である場合
には、膜内の親水性高分子は膜組織中に閉じこめられた
形となるのでしっかりと固定され、上記のような問題も
生じることはない。また、不均一膜で膜の外側の孔径が
大きい場合、透析液側から異物がコンタミしてくるよう
な危険性があるが、均一膜ではかかる危険性もない等の
利点がある。

【００３５】此のような均一膜では、中空糸を充填率５
５％で充填した膜面積１．５ｍ² のモジュールに抗凝固
剤を添加した牛血液を中空糸膜の内側、あるいは、外側
に流速２００ｍｌ／ｍｉｎで流し、血液濾過を行った場
合のモジュールあたりの限外濾過速度（ｍｌ／ｍｉｎ・
ｍｍＨｇ）が膜の内外表面で実質的に差が生じないこと
からも確認できる。なお、本発明の中空糸型選択分離膜
は血液浄化処理時透析液側の膜表面も平滑構造であるの
で、透析液側からのコンタミを防止でき、濾過物資をス
ムーズに透析液に移動できる。

【００３６】本発明の中空糸型選択分離膜を充填したモ
ジュールにヘマトクリット２５〜３０％、蛋白質濃度６
〜７ｇ／ｄｌの牛血液を流速２００ｍｌ／ｍｉｎで流し
血液濾過を行う時、濾過速度を１０ｍｌ／ｍｉｎとした
場合のβ2-ＭＧ（分子量：１１，６００）の篩い係数に
対する、濾過速度を５０ｍｌ／ｍｉｎとした場合のβ2-
ＭＧの篩い係数の比が６０％以上である。この比が６０
％未満の場合には、大量除水療法時にβ2-ＭＧをはじめ
とする分子量が数千から数万の尿毒症物質の除去率が不
十分となり、大量除水療法による改善効果が十分に得ら
れないからである。好ましい比は６５％以上である。

【００３７】なお、本発明のかかる規定で用いられる牛
血液の蛋白質濃度及びヘマトクリットの限外濾過速度に
及ぼす影響は大きく、本発明においてはハイパフォーマ
ンス・メンブラン研究会ワーキンググループによりまと
められた膜の性能評価法で、評価にはヘマトクリット値
が２５％〜３０％、蛋白質濃度が６〜７ｇ／ｄｌの３７
℃の牛血液であることとの記載内容を参考にして定め
た。

【００３８】本発明の中空糸型選択分離膜を充填したモ
ジュールにヘマトクリット２５〜３０％、蛋白質濃度６
〜７ｇ／ｄｌの牛血液を流速２００ｍｌ／ｍｉｎで流し
血液濾過を行う時、濾過速度を１０ｍｌ／ｍｉｎとした
場合のβ2-ＭＧの篩い係数は０．５以上であることが好
ましい。β2-ＭＧの篩い係数が０．５未満の場合、ＨＦ
やＨＤＦ治療でβ2-ＭＧをはじめとする分子量が数千か
ら数万の尿毒症物質の除去効率が低く、十分な治療効果
が得られないためである。より好ましいβ2-ＭＧの篩い
係数は０．５５以上である。

【００３９】本発明の中空糸型選択分離膜を充填したモ
ジュールにヘマトクリット２５〜３０％、蛋白質濃度６
〜７ｇ／ｄｌの牛血液を流速２００ｍｌ／ｍｉｎで流し
濾過速度を５０ｍｌ／ｍｉｎとして血液濾過を行う時、
血液濾過開始後１０分時点の限外濾過速度に対する、血
液濾過開始後５時間時点の限外濾過速度の比は７０％以
上である。この比が８０％未満の場合には、目詰まりに
よる濾過効率の低下が大きい上に、除去性能が低下する
ためである。

【００４０】本発明の中空糸型選択分離膜を充填したモ
ジュールにヘマトクリット２５〜３０％、蛋白質濃度７
ｇ／ｄｌの牛血液を流速２００ｍｌ／ｍｉｎで流し膜間
差圧を３００ｍｍＨｇとした時の、モジュールあたりの
濾過流速は７０ｍｌ／ｍｉｎ以上である。モジュールあ
たりの濾過流速が７０ｍｌ／ｍｉｎ未満である場合に
は、ＨＦやＨＤＦ治療において、β2-ＭＧをはじめとす
る分子量が数千から数万の尿毒症物質の除去効率が低
く、かかる物質を十分に除去することができない。ま
た、この場合に無理に限外濾過速度を上げると、膜間差
圧が高くなり赤血球の溶血を生じる原因となる。好まし
いモジュールあたりの限外濾過速度は８０ｍｌ／ｍｉｎ
以上であり、より好ましいモジュールあたりの限外濾過
速度は８５ｍｌ／ｍｉｎ以上である。

【００４１】本発明の中空糸型選択分離膜は、例えば以
下のように製造することができるが、本発明は何等以下
に限定されるものではない。紡糸原液は、ポリマーある
いは複数のポリマーの組み合わせと溶媒あるいは複数の
溶媒の組み合わせ、及び、非溶媒あるいは複数の非溶媒
の組み合わせからなる。紡糸原液中での組成としては、
総ポリマーの重量分率は１５〜３５重量％が適切であ
り、１５％以下では紡糸原液の粘度が低いため可紡性が
低く、３５％以上では相分離が早くなりすぎる。総溶媒
分率は３０〜７０重量％、総非溶媒分率は５〜５０重量
％が好ましい。上記の紡糸原液を室温〜１９０℃に加熱
して均一に溶解させた後、脱気・濾過した後に、二重管
紡糸口の外側から押し出し、中央からは５０〜１６０℃
に加熱した乾燥気体を一定速度で供給する。押し出され
た紡糸原液は１〜２０ｍｍの一定距離空中を走行させた
後、５〜６０℃の凝固性液体中を通って凝固され、膜構
造を形成する。これを水洗した後、膜構造を保持させる
ため３０〜６０重量％のグリセリン水溶液中を通らせ、
グリセリンを含浸させた後、乾燥機にて乾燥させ、巻き
取る。

【００４２】上記で使用する溶媒としてはいわゆる非プ
ロトン性の極性溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン、
Ｎ−メチルピロリドンなどを単独又は混合して用いる。
非溶媒としては、無機塩やアルコール類などが挙げられ
るが、グリセリン、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などのグリコール
類を単独又は混合して使用するのが好ましい。特に非溶
媒は、相分離のコントロールに重要であり、例えばグリ
セリンを共存させて。相分離を抑制するのが好ましい。
凝固性液体としては水、又は、水と紡糸原液で用いた溶
媒並びに非溶媒の混合水溶液が使用できる。

【００４３】なお、本願発明において、膜の内表面の孔
サイズを小さく均一とし、滑らかな表面状態を得るため
に、中空形成剤として気体を用いる乾湿式紡糸法により
製膜されることが好ましい。ここで、用いる気体として
は例えば窒素、ヘリウム、空気等が挙げられるが、品質
と供給の安定性から窒素を用いるのが好ましい。また、
上記で表面状態の平滑性をより向上し、血液透析濾過等
における透水性、分離性及びこれらの保持率をより向上
させるために、中空形成剤として用いる気体の温度を凝
固性液体の温度より２０℃以上高くすることが特に好ま
しい。さらに、中空糸は実質的に無延伸で紡糸するこ
と、つまり強制的な延伸を行わずに中空糸の引き取りに
必要な力だけでもって巻取るのが好ましい。膜に形成さ
れる孔の変形を抑えるためである。なお、ここで実質的
に無延伸であるとは紡糸の各工程において１０％以上延
伸しないことをいう。

【００４４】本発明の中空糸型選択分離膜のβ2-ＭＧの
ＳＣとＵＦＲ(B) は下記の方法により測定する。本発明
の中空糸型選択分離膜が中空糸膜の場合５０００〜２０
０００本の中空糸膜をプラスチック成型品の中に入れモ
ジュールを作製する。このモジュールを生理食塩水で洗
浄した後に、血液側には前述の牛血液を２００ｍｌ／分
で流す。モジュールの膜面積１．５ｍ² 当たりの濾過流
速１０又は５０ｍｌ／分となるようにモジュール血液側
の入口及び出口の圧力もしくは透析液側の圧力を調整
し、血液濾過を行い下記について測定する。

【００４５】１．β2-ＭＧのＳＣ濾過速度１０又は５０ｍｌ／分で血液濾過開始後１５分
時点のモジュールの入口と出口の血液及び濾過液をサン
プリングして、酵素免疫測定法（例えば、グラザイムβ
2-Microglobulin-EIA Test 和光純薬工業）等によりβ
2-ＭＧの濃度を測定する。なお、当該測定でモジュール
に流す牛血液には適量のヒト由来β2-ＭＧを添加して行
い、サンプリングした血液は必要に応じて遠心分離して
β2-ＭＧの測定に供する。これらのβ2-ＭＧの濃度の値
から下記の式１に従ってβ2-ＭＧのＳＣを求める。ＳＣ＝Ｃfil ／（（ＣI ＋ＣO ）／２）（式１）Ｃfil ：濾過液のβ2-ＭＧ濃度ＣI ：モジュール血液側入口の血液のβ2-ＭＧ濃度ＣO ：モジュール血液側出口の血液のβ2-ＭＧ濃度

【００４６】２．ＵＦＲ(B) の保持率濾過速度５０ｍｌ／分で血液濾過開始後１５分時点及び
５時間時点のモジュールの血液側の入口と出口及び濾過
液側の圧力を測定する。これらの圧力の値から下記の式
２に従ってＵＦＲ(B) を求め、血液透析開始後１５分時
点のＵＦＲ(B) に対する５時間時点のＵＦＲ(B) の比
（ＵＦＲ(B) の保持率）を求める。ＵＦＲ(B) ＝Ｑf ／（Ａ×（（ＰI ＋ＰO ）／２−Ｐfil ））（式２）Ｑf ：限外濾過速度（ｍｌ／時）Ａ：膜の表面積（ｍ² ）ＰI ：モジュール血液側入口の圧力（ｍｍＨｇ）ＰO ：モジュール血液側出口の圧力（ｍｍＨｇ）Ｐfil ：モジュール濾過液側の圧力（ｍｍＨｇ）

【００４７】

【実施例】以下、実施例を挙げて、具体的に本発明を説
明するが、本発明はこれらに何等限定されるものではな
い。

【００４８】（実施例１）ジメチルホルムアミド１重量
％溶液の還元粘度が０．６２のポリエーテルスルホンが
２０重量％、ポリビニルピロリドン（Ｋ−９０）が５重
量％、溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン３７．５
重量％、非溶媒としてポリエチレングリコール＃２００
が３７．５重量％からなる原料を１１０℃に加熱して溶
かした溶液を、二重管状紡糸口の外側から押し出し、中
心からは８０℃に加熱された窒素を送り込んで中空糸状
として、空気中を７ｍｍ走行させた後、水、Ｎ−メチル
−２−ピロリドン、ポリエチレングリコール＃２００が
７０：１５：１５の重量比で混合して成る１５℃の凝固
性液体中を通過させ、凝固を完了した。その後、水洗
し、５０重量％のグリセリンを含浸させた後、乾燥機に
て乾燥して内径２０１μｍ、膜厚２１μｍ、空孔率７８
％の中空糸膜を得た。該中空糸膜の内表面及び外表面を
電子顕微鏡（以下、ＳＥＭ）で観察したところ、それぞ
れ第３図及び第４図に示すように内表面及び外表面は共
に５０００倍の倍率でも孔及び凹凸の認められない平滑
構造であった。また、該中空糸膜を第１図に示すＡ−Ａ
線に沿って切断した断面（第２図）の一部（第２図の囲
い線Ｂの内部）を２００倍の倍率で観察したところ、第
５図に示すように膜内部は組織像が観察されず均一構造
であることが確認された。該中空糸膜８４００本をプラ
スチック成型品の中に収納して、両端をエポキシ系接着
剤により硬化・固定化してモジュールとした。得られた
モジュールの中空糸膜の内側に３７℃の血液（ヘマクリ
ット値２８％、蛋白質濃度７ｇ／ｄｌ）を流量２００ｍ
ｌ／分にて導入して、中空糸膜の性能を評価した。結果
は表１に示す通りであった。

【００４９】（実施例２）ジメチルホルムアミド１重量
％溶液の還元粘度が０．７のポリエーテルスルホンが２
７重量％、ポリビニルピロリドン（Ｋ−９０）が３重量
％、溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン４２重量
％、非溶媒としてポリエチレングリコール＃２００が２
８重量％からなる原料を１４０℃に加熱して溶かした溶
液を、二重管状紡糸口の外側から押し出し、中心からは
１２０℃に加熱された窒素を送り込んで中空糸状とし
て、空気中を３ｍｍ走行させた後、水、Ｎ−メチル−２
−ピロリドン、ポリエチレングリコール＃２００が７
０：１８：１２の重量比で混合して成る３０℃の凝固性
液体中を通過させ、凝固を完了した。その後、水洗し、
５０重量％のグリセリンを含浸させた後、乾燥機にて乾
燥して内径２００μｍ、膜厚３０μｍ、空孔率６８％の
中空糸膜を得た。該中空糸膜をＳＥＭで観察したとこ
ろ、実施例１と同様に中空糸の内表面及び外表面は５０
００倍の倍率でも孔及び凹凸の認められない平滑構造
で、膜内部は組織像が観察されず均一構造であることが
確認された（図は省略）。得られたモジュールについて
実施例１と同様に中空糸膜の性能評価を行った結果は表
１に示す通りであった。また、上記のモジュールに、３
７℃の血液（ヘマトリット値２８％、蛋白質濃度７ｇ／
ｄｌ）を流量２００ｍｌ／分にて、中空糸膜の内側ある
いは外側に導入して、血液濾過を行った場合のモジュー
ルあたりの限外濾過速度（ｍｌ／ｍｉｎ・ｍｍＨｇ）
は、血液を内側に流した場合２５ｍｌ／ｍｉｎ・ｍｍＨ
ｇ、外側に流した場合２３ｍｌ／ｍｉｎ・ｍｍＨｇであ
り、実質的に差がなかった。このことから膜が均一構造
であることが示唆された。

【００５０】（実施例３）ジメチルホルムアミド１重量
％溶液の還元粘度が０．７のポリエーテルスルホンが２
５重量％、ポリビニルピロリドン（Ｋ−９０）が３重量
％、溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン５０重量
％、非溶媒としてトリエチレングリコール＃２００が１
５重量％及びグリセリン７重量％からなる原料を１５０
℃に加熱して溶かした溶液を、二重管状紡糸口の外側か
ら押し出し、中心からは１００℃に加熱された窒素を送
り込んで中空糸状として、空気中を４ｍｍ走行させた
後、水、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、トリエチレング
リコール、グリセリンが７０：２１：６：３の重量比で
混合して成る３０℃の凝固性液体中を通過させ、凝固を
完了した。その後、水洗し、５０重量％のグリセリンを
含浸させた後、乾燥機にて乾燥して内径１９８μｍ、膜
厚２８μｍ、空孔率６３％の中空糸膜を得た。該中空糸
膜をＳＥＭで観察したところ、実施例１と同様に中空糸
の内表面及び外表面は５０００倍の倍率でも孔及び凹凸
の認められない平滑構造で、膜内部は組織像が観察され
ず均一構造であることが確認された（図は省略）。得ら
れたモジュールについて実施例１と同様に中空糸膜の性
能評価を行った結果は表１に示す通りであった。

【００５１】（比較例１）ジメチルホルムアミド１重量
％溶液の還元粘度が０．５２のポリエーテルスルホンが
２３重量％、溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドンが
３８．５重量％、非溶媒としてポリエチレングリコール
＃２００が３８．５重量％からなる原料を１３０℃に加
熱して溶かした溶液を、二重管状紡糸孔の外側から押し
出し、中心からは７０℃に加温した窒素を送り込んで中
空糸状として、空気中を２ｍｍ走行させた後、水、Ｎ−
メチル−２−ピロリドン、ポリエチレングリコール＃２
００を７０：１５：１５の重量比で混合して成る３０℃
の凝固性液体中を通過させ、凝固を完了した。その後、
水洗し、５０重量％のグリセリンを含浸させた後、乾燥
機にて乾燥して内径２０２μｍ、膜厚４３μｍ、空孔率
６５％の中空糸膜を得た。該中空糸膜の内表面を５００
０倍の倍率のＳＥＭで観察したところ、第６図に示すよ
うに内表面にはサブミクロン領域の大きな孔が確認され
た。該中空糸膜の外表面を５０００倍の倍率のＳＥＭで
観察したところ、第７図に示すように外表面には孔及び
凹凸が観察された。また、該中空糸膜を第１図に示すＡ
−Ａ線に添って切断した断面（第２図）の一部（第２図
の囲い線Ｂの内部）を１５０倍の倍率で観察したとこ
ろ、第８図に示すように膜内部はフィンガーライク構造
であることが確認された。得られたモジュールについて
実施例１と同様に中空糸膜の性能評価を行った結果は表
１に示す通りであった。

【００５２】（比較例２）ジメチルホルムアミド１重量
％溶液の還元粘度が０．５２のポリエーテルスルホンが
２３重量％、溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドンが
３８．５重量％、非溶媒としてポリエチレングリコール
＃２００が３８．５重量％からなる原料を１３０℃に加
熱して溶かした溶液を、二重管状紡糸口の外側から押し
出し、中心からは４０℃に加温された窒素を送り込んで
中空糸状として、空気中を２ｍｍ走行させた後、水、Ｎ
−メチル−２−ピロリドン、ポリエチレングリコール＃
２００を７０：１５：１５の重量比で混合して成る３０
℃の凝固性液体中を通過させ、凝固を完了した。その
後、水洗し、５０重量％のグリセリンを含浸させた後、
乾燥機にて乾燥して内径１９９μｍ、膜厚３３μｍ、空
孔率７３％の中空糸膜を得た。該中空糸膜をＳＥＭで観
察したところ、比較例１と同様に中空糸の外表面及び内
表面は共に５０００倍の倍率でも孔及び／又は凹凸が確
認された。但し、膜内部は均一構造に近い構造であるこ
とが確認された。得られたモジュールについて実施例１
と同様に中空糸膜の性能評価を行った結果は表１に示す
通りであった。

【００５３】

【表１】

【００５４】

【発明の効果】本発明は上記のような構成・説明から明
かなように、各種液体の透析、濾過処理、つまり、限外
濾過、逆浸透、血液浄化等に好適に用いることができる
中空糸型選択分離膜を提供するものである。すなわち、
本発明の中空糸型選択分離膜を用いた透析及び／又は濾
過モジュールは経時的に安定した大量除水が可能で、ま
た大量除水時でも効率よく溶質を透析／濾過除去するこ
とができる。このように本発明の中空糸型選択分離膜を
用いた透析及び／又は濾過モジュールは経時的に安定し
た、濾過性能及び分離性能を発揮することができる。よ
って、本発明の効果は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】中空糸型中空糸型選択分離膜の斜視図の概略図
である。

【図２】図１の中空糸型中空糸型選択分離膜を図１のＡ
−Ａ線で切断した斜断面図の概略図である。

【図３】本願実施例１で得られた中空糸型中空糸型選択
分離膜の内表面の５０００倍の電子顕微鏡写真である。

【図４】本願実施例１で得られた中空糸型中空糸型選択
分離膜の外表面の５０００倍の電子顕微鏡写真である。

【図５】本願実施例１で得られた中空糸型中空糸型選択
分離膜の斜断面の一部の３００倍の電子顕微鏡写真であ
る。

【図６】本願比較例１で得られた中空糸型中空糸型選択
分離膜の内表面の５０００倍の電子顕微鏡写真である。

【図７】本願比較例１で得られた中空糸型中空糸型選択
分離膜の外表面の５０００倍の電子顕微鏡写真である。

【図８】本願比較例１で得られた中空糸型中空糸型選択
分離膜の斜断面の一部の１５０倍の電子顕微鏡写真であ
る。

【図９】本願比較例２で得られた中空糸型中空糸型選択
分離膜の内表面の５０００倍の電子顕微鏡写真である。

【図１０】本願比較例２で得られた中空糸型中空糸型選
択分離膜の外表面の５０００倍の電子顕微鏡写真であ
る。

【図１１】本願比較例２で得られた中空糸型中空糸型選
択分離膜の斜断面の一部の３００倍の電子顕微鏡写真で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｄ０１Ｆ 6/00 Ｄ０１Ｆ 6/00 Ｂ 6/76 6/76 Ｄ 6/94 6/94 Ｚ // Ｂ０１Ｄ 63/02 Ｂ０１Ｄ 63/02 Ｄ０１Ｄ 5/06 Ｄ０１Ｄ 5/06 Ｚ (72)発明者大野仁滋賀県大津市堅田二丁目１番１号東洋紡績株式会社総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】膜厚が１０〜３５μｍ、内径が１００〜
３００μｍ、空孔率が５０〜８５％で、ポリスルホン系
高分子を含む中空糸型選択分離膜であって、ポリスルホ
ン系高分子のジメチルホルムアミド１重量パーセント溶
液中の還元粘度が０．６以上であることを特徴とする中
空糸型選択分離膜。
【請求項２】親水性高分子を含むこと特徴とする請求
項１の中空糸型選択分離膜。
【請求項３】親水性高分子がポリビニルピロリドンで
あることを特徴とする請求項２の中空糸型選択分離膜。
【請求項４】膜構造保持剤を含むことを特徴とする請
求項１乃至３の中空糸型選択分離膜。
【請求項５】膜構造保持剤がグリセリンであることを
特徴とする請求項４の中空糸型選択分離膜。
【請求項６】５０００倍に拡大して膜表面を観察する
とき明らかに認められる孔及び凹凸が存在せず、且つ、
２００倍に拡大して膜断面を観察するとき実質的に均一
であることを特徴とする請求項１乃至５の中空糸型選択
分離膜。
【請求項７】前記中空糸型選択分離膜を充填したモジ
ュールにヘマトクリット２５〜３０％、蛋白質濃度６〜
７ｇ／ｄｌの牛血液を流速２００ｍｌ／ｍｉｎで流し、
濾過流速１０ｍｌ／ｍｉｎで血液濾過を行ったときのβ
2-ミクログロブリンの篩い係数に対する、濾過流速５０
ｍｌ／ｍｉｎで血液濾過を行ったときのβ2-ミクログロ
ブリンの篩い係数の比が６０％以上であることを特徴と
する請求項１乃至６の中空糸型選択分離膜。
【請求項８】前記中空糸型選択分離膜を充填したモジ
ュールにヘマトクリット２５〜３０％、蛋白質濃度６〜
７ｇ／ｄｌの牛血液を流速２００ｍｌ／ｍｉｎで流し、
濾過流速５０ｍｌ／ｍｉｎで血液濾過を行ったときの、
濾過開始後１０分時点での限外濾過速度に対する、濾過
開始後５時間時点での限外濾過速度の比が７０％以上で
あることを特徴とする請求項１乃至７の中空糸型選択分
離膜。