JPH09323031A - ポリスルホン系選択透過性中空糸膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分画分子量がシャープで、血液適合性に優
れ、かつ残血の少ないポリスルホン系選択透過性中空糸
膜を提供することを目的とする。 【解決手段】 ポリスルホン系樹脂とポリビニルピ
ロリドン等の親水性高分子とからなる中空糸膜であっ
て、ジメチルアセトアミドに可溶性の親水性高分子含有
量が総親水性高分子量の２５〜９５重量％であるポリス
ルホン系選択透過性中空糸膜。 親水性高分子含有量
がポリマー全量の１〜１８重量％であること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリスルホン系樹
脂及び親水性高分子からなる血液処理用の中空糸膜の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ポリスルホンの優れた生体適合
性、耐熱性、耐薬品性などの特性を利用した中空糸膜が
透析膜、血漿分離膜、血漿分画膜等の医療用分離膜とし
て使用されている。しかしながら、ポリスルホンは疎水
性物質であり、抗血栓性、血液適合性を付与するために
ポリビニルピロリドン等の親水化高分子をブレンドした
膜の研究がなされてきた。

【０００３】特公平５−３３３１号公報には親水性高分
子を熱処理または放射線処理によりポリスルホン膜中に
架橋固定する方法、特開平４−３００６３６号公報には
親水性高分子が架橋されヒドロゲル状態でポリスルホン
膜構造中に存在する状態で放射線架橋させた中空糸膜が
夫々開示されている。しかし、これらの方法で得られる
膜は、親水性高分子の溶出が無いように親水性高分子同
士は強固に絡み合った状態で架橋・固定されている。と
ころが、こうして架橋し、不溶化すると中空糸に血液に
流した後、生理的溶液で血液を回収した時に一部の中空
糸に血液が残留する、いわゆる残血が発生するという問
題点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来法では、親水性高
分子の架橋の程度が低いと溶出物が増えると考え、親水
性高分子をしっかり架橋・固定させようとしたため、溶
出物を減らすことは出来たが、残血が増えるという新た
な問題が発生してしまった。本発明は上記問題点を解決
し、高い透水性を有するにも係わらず分画分子量がシャ
ープで、血液適合性に優れ、かつ残血の少ないポリスル
ホン系選択透過性中空糸膜を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】ところが、本発明者らが
鋭意検討したところ、中空糸膜中の総親水性高分子の量
に対するジメチルアセトアミド（以下、ＤＭＡＣと略称
する）可溶性の親水性高分子の量をある特定の範囲にす
ることにより溶出物を減らし、かつ、本発明の目的であ
る残血性を驚くべき程に改良することに成功した。すな
わち、本発明は： ポリスルホン系樹脂と親水性高分子とからなる中空
糸膜であって、ジメチルアセトアミドに可溶性の親水性
高分子含有量が総親水性高分子量の２５重量％以上９５
重量％以下であるポリスルホン系選択透過性中空糸膜を
提供する。また、 親水性高分子含有量がポリマー全量の１〜１８重量
％である点にも特徴を有する。また、 親水性高分子がポリビニルピロリドンである点にも
特徴を有する。

【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
云うポリスルホン系樹脂とは、スルホン結合を有する高
分子化合物の総称であり特に制限されるものではない
が、例えば、下記式（１）〜式（３）のいずれかで示さ
れるポリスルホン系樹脂が広く市販されており入手も容
易なため好ましく用いられる。特に、式（１）で示す化
学構造を持つポリスルホン系樹脂は、例えばアコモ・パ
フォーマンス・プロダクツより「ユーデル」の商品名で
市販されており、重合度等によって幾つかの種類が存在
するが特にこだわるものではない。

【０００７】

【化１】

【０００８】本発明で云う親水性高分子とは、親水性基
を持つ高分子化合物の総称であり、例えばポリビニルピ
ロリドン、ポリアルキレンオキシド類（例えばポリエチ
レングリコール、ポリエチレンオキシド等）、ポリビニ
ルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸、ポリ
アクリルアミド、ポリビニルアミン、ポリスチレンスル
ホン酸等を挙げることができるが、これらの親水性高分
子には、各種の分子量を持つものや置換基を導入したも
の等も同様に用いることができる。中でもポリビニルピ
ロリドン（以下、ＰＶＰと略称する）が良好に用いられ
る。

【０００９】特に、製膜原液に添加する親水性高分子の
分子量は１万〜５００万のものが用いられるが、、分子
量が大きいほど膜中への親水性高分子、特にポリビニル
ピロリドンの残存率が大きくなるため、分子量が大きい
場合は製膜原液中の濃度が低くてもよい。好ましくは親
水性高分子の分子量は１０万以上２００万以下、更に好
ましくは３０万以上１２０万以下を使用することが望ま
しい。

【００１０】本発明において、中空糸膜製造原液に添加
した親水性高分子は膜が形成される過程においてその一
部が膜中に残存する。その残存率は親水性高分子の分子
量や紡糸条件により変化してくるが、親水性高分子含有
量がポリマー（ポリスルホン系樹脂＋親水性高分子）全
量の１〜１８重量％が良く、好ましくは２〜１５重量
％。さらに好ましくは２〜１２重量％がよい。一般的に
１重量％以下では、中空糸膜に十分な親水性を付与する
ことが困難であり、また１８重量％以上では製膜原液の
粘性が高くなりすぎて、中空糸同士の固着が発生し好ま
しくない。

【００１１】本発明において、ＤＭＡＣに可溶性の親水
性高分子含有量は、総親水性高分子量の２５重量％以上
９５重量％であることが必要である。該ＤＭＡＣに可溶
性の親水性高分子含有量は、ＤＭＡＣに溶解する親水性
高分子含有量の総親水性高分子量（もともと膜中に存在
した親水性高分子の量）に対する割合の百分率であり、
下記

【数１】 で示される。

【００１２】例えば親水性高分子がポリビニルピロリド
ンの場合、次の方法で測定することができる。まず、総
親水性高分子重量は、中空糸を元素分析法を用いて測定
し、その総窒素量から中空糸単位重量当たりの値を算出
することが出来る。即ち、秤量した中空糸膜約１ｇをＤ
ＭＡＣ５０ｍｌに入れ、２５℃、５時間充分な撹袢を行
うと、ＤＭＡＣはポリスルホンおよび３次元網目構造を
有さない親水性高分子に対する溶剤であるので、架橋等
によって３次元網目構造を有する親水性高分子が固形分
として残る。この固形分を予め秤量したフィルターで濾
過し、水洗した後１０５℃で１６時間乾燥する。得られ
た固形分重量を測定することにより、中空糸単位重量当
たりのＤＭＡＣに不溶性の親水性高分子重量を求めるこ
とができる。これらを上記数式に代入し、ＤＭＡＣに可
溶性の親水性高分子含有量（％）を算出することができ
る。

【００１３】ＤＭＡＣに可溶性の親水性高分子含有量
（％）が２５重量％未満であると、親水性高分子は強固
に不溶化された状態で膜に存在し、親水性高分子溶出は
極めて少ないが残血がひどくなり、９５重量％を越える
と親水性高分子の溶出量増加が懸念される。そのため本
発明の好ましい範囲は３５重量％以上９０重量％以下、
更に好ましくは５０重量％以上８５重量％以下である。

【００１４】本願発明の中空糸膜では、３次元網目構造
を有さない、ＤＭＡＣに溶解する親水性高分子が或る程
度膜表面に存在することにより残血が減ると考えられ
る。すなわち、３次元網目構造を有する親水性高分子
は、分子鎖の運動性が悪くなるために、血液が接触する
膜表面部分の親水性高分子の殆どが３次元網目構造を有
すると、血液との親和性が低下することが推測される。
本発明の中空糸膜では、３次元網目構造を有さない線状
の親水性高分子を或る程度含有して膜表面にも存在する
ため、血液との親和性が良くなり、血小板粘着および血
液凝固系の活性化を抑制し、残血性が改善されるものと
考えられるが詳細なメカニズムは判っていない。

【００１５】本発明の膜中に存在する親水性高分子に
は、３次元網目構造となりＤＭＡＣに不溶化した状態の
ものが共存する。このようなＤＭＡＣに不溶な親水性高
分子は、水にも不溶であり、膜からは溶出しない。これ
に対して、ＤＭＡＣに可溶な親水性高分子は、水にも可
溶性を示して膜から溶け出しやすいが、３次元網目構造
を有する親水性高分子が共存すると、水に対して溶け出
し難くなる。恐らく、３次元網目構造の親水性高分子と
分子レベルでの絡み合いや水素結合等の相互作用がある
ためであろう。このようにして３次元網目構造を有さな
い分子鎖の運動性が良好な親水性高分子が、膜中および
膜表面に溶出しないで存在するため、残血改善が図られ
ているものと考えられる。

【００１６】ポリスルホン系樹脂および親水性高分子か
らなる中空糸膜の製造方法については公知の方法を用い
ることが出来る。例えば、ポリスルホン系樹脂および親
水性高分子を下記の極性溶剤に溶解して紡糸原液を製造
し、これを中空糸状の成形ノズルを経て常法に従って紡
糸し、得られた糸を凝固液中に浸漬して中空糸膜を製造
すれば良い。本発明において、（親水性高分子を含め
て）ポリスルホン系樹脂を溶解する有機溶剤、特に極性
溶剤としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチル
スルホキシド、ジメチルホルムアミド又はジメチルアセ
トアミド（ＤＭＡＣ）等を挙げることができるが、ジメ
チルアセトアミドの使用が望ましい。更に、該溶剤に無
機塩、例えば塩化リチウム、塩化ナトリウム、硝酸ナト
リウム、硝酸カリウム、硫酸ナトリウム、塩化亜鉛等の
無機酸の塩；酢酸ナトリウム、ギ酸ナトリウム等の有機
酸の塩を１〜８重量％程度の少量を添加しても良い。

【００１７】また、凝固液としては、ポリスルホン系樹
脂の非溶剤であり、極性溶剤と混じり易い液体、例えば
水、食塩、界面活性剤等の電解質を挙げることができ
る。凝固液として水の使用が一般的である。次に、ＤＡ
ＭＣに可溶性の親水性高分子含有量を総親水性高分子の
２５％以上９５％以下に調節する方法について説明す
る。該方法を例示すると、化学架橋剤あるいは架橋触媒
を紡糸段階あるいは後処理段階で用いる方法、放射線に
より部分架橋する方法、放射線により中空糸膜を滅菌さ
せる場合にあっては架橋阻止剤（例えば、グリセリン、
プロピレングリコール等）を共存させ、架橋させ過ぎな
い様にする方法、熱により架橋させる方法等が例示で
き、これらの方法における薬品、処理条件等については
ＤＭＡＣに可溶性の親水性高分子量を総親水性高分子の
２５％以上９５％以下に調節出来る様、適宜選択出来
る。

【００１８】上記の放射線による架橋としては、α線、
β線、γ線、Ｘ線、紫外線、電子線等が用いられるが、
特にγ線では浸透性が高いので単一膜だけでなく、膜集
合体や膜を組み込んだモジュール状態でもポリビニルピ
ロリドン等の親水性高分子の架橋処理が可能であり好適
に用いることができる。

【００１９】

【実施例】以下、実施例および参考例を用いて本発明を
詳細に説明するが、これらは本発明の範囲を制限するも
のでない。 （参考例１） 中空糸（前駆体糸）の製造：ポリスルホ
ン樹脂（アコモ社製：Ｐー１７００）１８部と親水性高
分子としてのポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ社製：Ｋ
−９０、分子量１２０万）５部とをジメチルアセトアミ
ド８０部に添加して、撹袢容器内５０℃で８時間溶解し
製膜原液を得た。５０℃に保温した該原液を外径４５０
μｍ、内径２５０μｍ、注入孔１００μｍの環状スリッ
ト口金から５０℃に保温した空中空走行部分を経て吐出
部の４５ｃｍ下方に設置した６０℃凝固浴へと含浸さ
せ、中空糸をカセに巻取った。

【００２０】（実施例１）参考例１で成形された中空糸
を切断後、束の切断面上方から８０℃の熱水シャワーを
２時間かけて洗浄し、グリセリン水溶液を付着させて真
空乾燥した。さらに、該中空糸から膜面積１．６ｍ２の
モジュールを作成し、該モジュールを３lの純水で洗浄
した。続いて、２５ｋＧｙのγ線を照射した。このモジ
ュールから中空糸を取り出しＤＡＭＣに可溶性の親水性
高分子含有量を調べたところ５１重量％であった。ま
た、充填液中のグリセリン濃度は２２０ｐｐｍであっ
た。

【００２１】（実施例２）参考例１で成形された中空糸
を切断後、過硫酸アンモニウム水溶液に漬浸し、８０℃
で１時間加熱した。次に、束の切断上方から８０℃の熱
水シャワーで２時間洗浄し、グリセリン水溶液を付着さ
せて真空乾燥した。さらに、該中空糸から膜面積１．６
ｍ２のモジュールを作成し、該モジュールをエチレンオ
キサイトガスで滅菌した。このモジュールから中空糸を
取り出し、ＤＭＡＣに可溶性の親水性高分子含有量を調
べたところ、２９重量％であった。

【００２２】（実施例３）参考例１で成形された中空糸
を切断後、ｐＨ＝１３の水酸化バリウム水溶液に漬浸
し、９０℃で４時間加熱した。次に、束の切断上方から
８０℃の熱水シャワーで2時間洗浄し、グリセリン水溶
液を付着させて真空乾燥した。さらに、該中空糸から膜
面積１．６ｍ２のモジュールを作成し、該モジュールを
エチレンオキサイトガスで滅菌した。このモジュールか
ら中空糸を取り出し、ＤＭＡＣに可溶性の親水性高分子
含有量を調べたところ７０重量％であった。

【００２３】（比較例１）実施例１で製造されたモジュ
ールを２０Ｌの純水で５時間かけゆっくり洗浄した。続
いて２５ｋＧｙのγ線を照射した後、このモジュールか
ら中空糸を取り出しＤＡＭＣに可溶性の親水性高分子含
有量を調べたところ１５重量％であった。また、充填液
中のグリセリン濃度は１０ｐｐｍであった。

【００２４】（比較例２）実施例１で製造されたモジュ
ールを３Ｌの純水で洗浄した後、γ線を照射せずに中空
糸を取り出しＤＡＭＣに可溶性の親水性高分子含有量を
調べたところ１００重量％であった。

【００２５】（参考例２）中空糸膜の残血性等の試験 約２０ｋｇの成犬を用い血液の体外循環を実施した。抗
凝固剤はヘパリンを循環前に１００単位／ｋｇ投与し
た。動脈より血液回路を通してモジュールに血液流量７
０ｍｌ／ｍｉｎで流し、その後静脈に戻した。循環時間
は６０分で、循環終了後生理食塩水により、回路および
モジュール内の血液を回収した。生理食塩水の流量は７
０ｍｌ／ｍｉｎで２分間流した。

【００２６】使用したモジュールは実施例１、２および
３のモジュールであり、比較として、比較例１および２
のモジュールを用いた（但し、同じ製法で作成したモジ
ュール）。血液の残留性すなわち残血性は、モジュール
内の中空糸束外周を目視し、そのうち血液の残留が認め
られたフィラメント数を測定し、下記の評価基準に準じ
て評価した。また、各モジュール内の充填液中のＰＶＰ
量を測定した。その結果を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】 実施例１〜３で得られた中空糸膜は、残血が殆どなくま
た、親水性高分子であるＰＶＰの溶出も殆ど見られなか
った。それに対して、比較例１の中空糸膜モジュールは
残血が多く、また比較例２の中空糸膜モジュールはＰＶ
Ｐが多量に溶出する。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、ジメチルアセトアミド
に可溶性の親水性高分子量をある特定の範囲にすること
により溶出物を減らし、かつ、残血性が大幅に改良され
たポリスルホン系選択透過性中空糸膜となった。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリスルホン系樹脂と親水性高分子とか
   らなる中空糸膜であって、ジメチルアセトアミドに可溶
   性の親水性高分子含有量が総親水性高分子量の２５重量
   ％以上９５重量％以下であることを特徴とする、ポリス
   ルホン系選択透過性中空糸膜。
2. 【請求項２】 親水性高分子含有量がポリマー全量の１
   〜１８重量％であることを特徴とする、請求項１記載の
   ポリスルホン系選択透過性中空糸膜。
3. 【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１又は２記載のポリスル
   ホン系選択透過性中空糸膜。