JPH1147267A - セルロース系中空糸濾過膜および濾過器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 疎水性多部分を有する物質を中空糸膜表面に
吸着することが極力なく、また、モジュールが大型化す
ることがなく、かつ充分な透水性能を確保でき、さら
に、膜間圧力差に対する中空糸膜強度が従来の膜と少な
くとも同等またはそれ以上を保有するセルロース系中空
糸膜および濾過器を提供する。 【解決手段】 内径１０〜１５０μm、膜厚０．３〜１
０μmのセルロース系中空糸膜において、中空糸の内径
ｒと膜厚ｄが１＜ｒ／ｄ＜５０の範囲にある濾過膜を用
い、濾過器には、該中空糸膜が２５，０００〜８，００
０，０００本有し、外筒の最小断面において、断面積１
ｃｍ^２あたりの本数が２，０００〜６４０，０００本有
することを特徴としたものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水道水、逆浸透水
（ＲＯ水）などの施設水、透析液、血液濾過排液あるい
は腹膜透析排液などの処理液体から、エンドトキシン、
β_２ミクログロブリン、ミオグロビンなど、分子表面に
疎水性部分を有する対象物質を除去、分離するためのセ
ルロース系中空糸濾過膜および濾過器に関する。

【０００２】

【従来の技術】水道水、ＲＯ水などの施設水、透析液、
血液濾過排液あるいは腹膜透析排液などの処理液体か
ら、エンドトキシン、β_２ミクログロブリン、ミオグロ
ビンなどの分子表面に疎水性部分を有する対象物質を除
去、分離する試みが種々検討されている。

【０００３】発熱物質として知られるエンドトキシン
は、グラム陰性菌の表皮の構成成分であり、生菌では通
常ミセル状態で存在し、その分子量は数百万ダルトンに
も及ぶ。しかし、グラム陰性菌、またはその死骸から生
じたエンドトキシンは分子量数千〜数万ダルトンの小片
(フラグメント)であり、水道水、ＲＯ水等の施設水等に
多く存在することが知られている。その分子量から血液
透析、血液透析濾過、持続的血液透析、持続的血液透析
濾過等で用いられる透析液中のエンドトキシンのフラグ
メント(以下フラグメント)がこれらの療法において半透
膜を通過して血液中に混入することが懸念されている。

【０００４】エンドトキシンはＯ抗原多糖、コア多糖、
リピドＡから構成され、疎水性の脂質部分であるリピド
Ａが発熱等を誘発する活性部位であることが知られてい
る。リピドＡを含むフラグメントは疎水性を示す。

【０００５】水道水、ＲＯ水等の施設水、または透析液
中のエンドトキシンの除去には、疎水性多孔質膜等が用
いられている。疎水性多孔質膜によるエンドトキシンの
除去は、膜の分画分子量特性を利用した濾過機能と、膜
素材が疎水性であることによる吸着機能の両方が利用さ
れており、吸着機能への依存度が高い。この場合、吸着
機能による除去性能は経時的に低下し、フラグメントが
疎水性多孔質膜を通過(リーク)してしまい易くなるばか
りか、エンドトキシンの膜への吸着により透水性能も経
時的に低下する。

【０００６】また、疎水性多孔質膜の分画分子量を小さ
く設定することにより、前記フラグメントのリークの確
率を低下させることができるが、同時に透水性能の低下
を招くことになる。従って、処理に充分な透水性能を得
るためには有効膜面積を大きくしなければならず、濾過
器モジュールが大型化するため、広い作業スペースが必
要であり、コストも増加し、好ましくない。

【０００７】β₂ミクログロブリン（以下βＭＧとい
う）は、疎水性アミノ酸が分子表面に露出した分子量１
１，６００ダルトンの疎水性低分子量蛋白で、透析アミ
ロイドーシスのアミロイド構成物質と考えられており、
治療のために慢性透析患者から除去することが必須であ
ると考えられている。また、クラッシュシンドローム等
で急性腎不全になった患者からはミオグロビン（分子量
１７，８００）等の低分子量蛋白の除去が求められてい
る。

【０００８】これらの低分子量蛋白を効率よく患者血液
内から除去するためには濾過を伴う治療手段が必要であ
り、血液から多量に濾過するのに伴い、不足した液体成
分を体外から電解質等が調整された特殊な補充液により
補充する必要がある。

【０００９】ここでいう濾過を伴う治療とは例えば血液
濾過、血液透析濾過、持続的血液濾過、持続的血液透析
濾過等である。これらの治療においては、分離した濾液
量と補充液のバランスを調節する必要があり、操作が煩
雑となる。

【００１０】前記補充液をなくすためには、患者血液の
濾液（以下血液濾過排液という）から症因物質を除去
し、電解質の調整を行った後、前記血液濾過排液を体内
に返還する技術は知られている。

【００１１】血液濾過排液から疎水性部分を有する蛋白
質例えばβＭＧ、ミオグロビン等を除去するためには分
画分子量２，０００〜３５，０００ダルトンの中空糸膜
を用いるとよいが、ポリスルフォン等の疎水性多孔質膜
を用いた場合、膜表面と前記疎水性部分を有する蛋白質
との接触により、疎水性多孔質膜表面に前記蛋白質が吸
着し、疎水性多孔質膜の透水性能が経時的に低下してし
まう。

【００１２】一方、従来より血液透析に用いられている
セルロース系中空糸膜は、分画分子量２，０００〜５
０，０００ダルトンの領域では疎水性多孔質膜に較べ透
水性能が低い。従って、充分な透水性能を確保するため
には大きな膜面積が必要となり、濾過器に利用した場
合、濾過器モジュールが大型化するため、広いスペース
が必要であり、コストも増加し好ましくない。

【００１３】セルロース系中空糸膜の膜厚を薄くするこ
とによって、透水性能を向上させることができるが、薄
膜化は同時に膜間圧力差（ＴＭＰ）に対する中空糸膜の
強度を低下させる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決した、エンドトキシンおよびβＭＧの吸着による透
水性能の実質的な低下がなく、モジュールを小型化する
ことができる、膜間圧力差に対する十分な強度を有する
セルロース系中空糸膜および濾過器を提供するものであ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、以下の構成を採用した。

【００１６】すなわち、本発明のセルロース系中空糸濾
過膜は、乾燥状態で内径（ｒ）が１０〜１５０μm、膜
厚（ｄ）が０．３〜１０μmのセルロース系中空糸膜に
おいて、１＜ｒ／ｄ＜５０である。

【００１７】また、本発明のセルロース系中空糸濾過膜
は、前記中空糸膜のデキストラン水溶液を用いて測定し
た分画分子量が２，０００〜５０，０００ダルトンであ
る。

【００１８】さらに、本発明の濾過器は、前記のセルロ
ース系中空糸濾過膜を２５，０００〜８，０００，００
０本有する。

【００１９】また、本発明の濾過器は、ハウジングの横
断面積の最小部において、該横断面積１ｃｍ^２あたり、
２，０００〜６４０，０００本の前記セルロース系中空
糸濾過膜を有する。

【００２０】また、本発明のセルロース系中空糸濾過膜
は、好ましくは５＜ｒ／ｄ＜４０、さらに好ましくは１
０＜ｒ／ｄ＜３０である。

【００２１】また、本発明のセルロース系中空糸濾過膜
は、前記中空糸膜のデキストラン水溶液を用いて測定し
た分画分子量が、より好ましくは５，０００〜３５，０
００である。

【００２２】また、本発明の濾過器は、外筒の最小断面
において、断面積１ｃｍ^２あたりの本数が、より好まし
くは５，０００〜１００，０００本有する。

【００２３】処理対象水の流れの方向は中空糸膜の内側
から外側でも、外側から内側でもよいが、外側から内側
の方が、より好ましい。

【００２４】

【発明の実施の態様】本発明のセルロース中空糸膜およ
び濾過膜について以下に説明する。

【００２５】本発明の中空糸膜としては、銅アンモニア
セルロース、酢酸セルロース、鹸化セルロース等のセル
ロース系繊維があり、特に銅アンモニアセルロースが好
ましい。

【００２６】セルロースとしては種々のものが使用でき
るが、一例を挙げると、例えば平均重合度500〜2500の
ものが好しい。

【００２７】また、本発明のセルロース系中空糸膜は、
限外濾過速度が４〜３００ml/mmHg・hr・m²、より好ま
しくは１０〜１５０ml/mmHg・hr・m²であることが好ま
しい。限外濾過速度がこれを越えると、中空糸膜の分画
分子量を２，０００〜５０，０００ダルトンの範囲内に
することが難しくなり、限外濾過速度がこれより小さい
場合、十分な処理能力を確保することができない。

【００２８】このような中空糸膜の構造は、次の通りで
ある。

【００２９】中空糸膜には、無数の透孔状の細孔が形成
されており、中空糸膜の厚さ方向の一部分または全体に
わたって、物質の透過性能を決定づける細孔が集中して
いる緻密層ないし活性層を有している。

【００３０】この緻密層は、中空糸膜の物質透過性、特
にエンドトキシンやβＭＧなどの対象物質の透過性を実
質的に左右するものであるが、本発明の中空糸膜は、緻
密層が中空糸膜の厚さ方向の全体にわたっている均一膜
であっても、緻密層が中空糸膜の厚さ方向の一部分にあ
る不均一膜であってもよい。均一膜は製造が容易であり
好ましい。

【００３１】中空糸膜を用いた濾過器は、血液透析や血
液濾過等に用いられる形態が利用できる。図１を用いて
具体的に説明する。このような濾過器は、ハウジング２
を有し、該ハウジング２内の両端には、それぞれ第１お
よび第２液体室３１、３２が形成され、両液体室の内側
には第３液体室４が形成され、これら各室は、隔壁６
１、６２により区画されている。また、ハウジング２内
には、適当な長さに切断された前述の中空糸膜５を複数
本束ねた中空糸膜束が、前記第３液体室４を挿通するよ
うに、かつ中空糸膜束の両端部が、隔壁６１、６２を貫
通し、第１および第２液体室３１、３２が各中空糸膜の
内側（内腔）を介して連通するように収納されている。
またハウジング２には、前記第１および第２液体室３
１、３２にそれぞれ連通する第１液体入口ポート３３お
よび第１液体出口ポート３４と、前記第３液体室に連通
する第２液体入口ポート４１および第２液体出口ポート
４２が形成されている。

【００３２】このような濾過器は、チューブ、チャンバ
ー、ポンプ等を有する所定の回路の途中に設置されてお
り、その第２液体入口ポート４１より第３液体室内４に
導入された処理液体は、各中空糸膜５の外側を通って第
２液体出口ポート４２に至り、第２液体出口ポート４２
から送液される。処理液体は第３液体室４を通過する間
に、該中空糸膜外側（外面）から内側（内腔）へ濾過さ
れ、濾液は、該中空糸膜内腔から第１液体室３１および
／または第２液体室３２を通って、第１液体入口ポート
３３および／または第１液体出口ポート３４から送液さ
れる。

【００３３】処理液は、濾過器の各ポートに連絡する各
送液回路に設けられたポンプ、バルブ等により流速を調
節される。

【００３４】処理液体を濾過する場合、処理液体の流動
抵抗を低く設定でき、また、中空糸膜を透過した処置液
体が濾過器内で滞留しないように中空糸膜透過後の容器
内液量を少なくできるので、中空糸膜の外側から内側へ
の濾過が好ましいが、これに限らず内側から外側へ濾過
しても構わない。

【００３５】また、図２、図３は別の実施形態を示す。
図２は、中空糸膜の束の一端が隔壁１６１により封止さ
れ、第１液体室、第１液体入口ポートを欠いている。中
空糸膜１０５の外側より濾過を行う場合、処理液体は第
２液体入口ポート１４１より第３液体室１０４に導入さ
れ、各中空糸膜の外側を通って第２液体出口ポート１４
２に至り、第２液体出口ポート１４２から送液される。
処理液体は前記と反対の経路を辿っても良い。

【００３６】処理液体は第３液体室１０４を通過する間
に、該中空糸膜１０５の外面から内腔１０７へ濾過さ
れ、濾液は、該中空糸膜内腔１０７から第２液体室１３
２に至り、第１液体出口ポート１３４より送液される。
中空糸膜１０５の内腔１０７から中空糸膜の外側へ濾過
する場合は、第１液体出口ポート１３４は入口ポートと
なり、第１液体出口ポート１３４から処置液体が導入さ
れ、中空糸膜により濾過され、第２液体出口ポート１４
２および／または第２液体入口ポート１４１より送液さ
れる。

【００３７】図３は、中空糸膜をその途中で屈曲させ中
空糸膜の束の両端部がいっしょに封止され、第１液体
室、第１液体入口ポート、第２液体室出口ポートを欠い
ている。中空糸膜の外側より濾過を行う場合、処理液体
は第２液体入口ポート２４１より第３液体室２０４に導
入され、各中空糸膜２０５の外側に充填される。処理液
体は中空糸膜２０５の外側から内腔２０７へ濾過され、
濾液は中空糸膜内腔２０７から第２液体室２３２に至
り、第１液体出口ポート２３４より送液される。中空糸
膜の内腔２０７から中空糸膜の外側へ濾過する場合は、
第１液体出口ポート２３４は入口ポートとなり、第１液
体出口ポート２３４から処置液体が導入され、中空糸膜
により濾過され、第２液体入口ポート２４１より送液さ
れる。

【００３８】図２、図３のように中空糸膜を挟んだ一方
の側に液体入出ポートが一箇所しかない場合、該一方の
側に通気部２０８を設けることが好ましい。該通気部２
０８は、該一方の側に処理液体が導入された場合に、該
一方の側の空気を排出することができ中空糸膜の表面を
有効に濾過に用いることができる。該通気部２０８は、
ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹
脂、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂その
他の疎水性多孔質膜、焼結体などの多孔質体で、孔径
０．０１〜０．６μｍ程度のものが好ましい。

【００３９】本発明の濾過器の形態は以上述べた形態に
限定されるものではない。

【００４０】中空糸膜は単位面積当たりの透水速度には
限度があり、大量の処理液体を濾過するためには、中空
糸膜の膜面積を大きくする必要がある。本発明の濾過膜
はセルロース系中空糸膜であるため、膜表面が親水性で
あり、エンドトキシンが吸着しないという優れた特性を
有するが、単位面積当たりの透水速度を大きくすること
ができない。

【００４１】そこで、一定の容積のハウジングを有効に
利用するために、中空糸膜の外径を小さくし、膜厚を薄
くすることが必要となる。しかしながら、膜厚が薄すぎ
ると膜の強度が低下してしまうので、中空糸膜の膜厚を
薄くすることには限度がある。

【００４２】円周応力σについて、 σ＝（１／
２）ｘ（ｒ／ｄ）ｘＰ が、一般に成立する。
ここでＰは膜間圧力差（ＴＭＰ）を表す。従って、膜の
形態を維持するため、内径ｒと膜厚ｄを適切な値に設定
する必要がある。

【００４３】本発明の中空糸膜は、中空糸膜内径をｒ、
膜厚をｄとしたとき、１＜ｒ／ｄ＜５０、より好ましく
は５＜ｒ／ｄ＜４０、さらに好ましくは１０＜ｒ／ｄ＜
３０の範囲に指定する範囲に設定することで、従来のセ
ルロース系中空糸膜と少なくとも同等、またはそれ以上
のＴＭＰに対する強度を保持することができるものであ
る。

【００４４】ｒ／ｄがこれより小さいと中空糸のＴＭＰ
に対する強度が必要以上に高くなり、濾過器の大きさを
小さくして小型化するという効果が得られない。また、
ｒ／ｄがこれより大きいと中空糸膜のＴＭＰに対する強
度が不十分となり、高いＴＭＰでの使用が困難で十分な
濾過量を得ることができない。

【００４５】本発明の中空糸の乾燥状態での内径は、１
０〜１５０μｍ、好ましくは１５〜１００μｍ、より好
ましくは２０〜８０μｍである。

【００４６】本発明の中空糸膜の乾燥状態での膜厚は、
０．３〜１０μm、好ましくは０．５〜８μｍ、より好
ましくは１〜６μｍである。

【００４７】中空糸膜の乾燥状態での内径、膜厚は、中
空糸膜を濾過器として作製し、５０℃２４時間乾燥した
後、隔壁端面の中空糸膜断面露出部で測定した。

【００４８】該中空糸膜の分画分子量は、処理液体中か
ら除去する対象物質によっても異なるが、エンドトキシ
ンやβＭＧを除去する場合には、２，０００〜５０，０
００ダルトンにあることが好ましく、５，０００〜３
５，０００ダルトンにあることがより好ましい。

【００４９】また、濾過器には、該中空糸膜が２５，０
００〜８，０００，０００本有する。好ましくは２５，
０００〜５，０００，０００本、より好ましくは２５，
０００〜１００，０００本を有する。これ以下では、処
理能力が不十分であり、これ以上では、濾過器が大型化
してしまう。

【００５０】本発明の濾過器のハウジングは種々の形態
が可能である。これらの濾過器に用いられる中空糸膜の
ハウジングへの充填密度は、外筒の最小断面において、
ハウジング内断面積１ｃｍ^２あたりの本数が２，０００
〜６４０，０００本、好ましくは２，０００〜２００，
０００本、より好ましくは５，０００〜１００，０００
本有する。これ以上では、充填密度が高すぎて組み立て
が困難になり、これ以下ではハウジングが不必要に大き
くなる。

【００５１】本発明の濾過器は、膜面積２〜１５０ｍ^２
好ましくは４〜８０ｍ^２、より好ましくは５〜３０ｍ
^２を有する。これより小さい膜面積では濾過に不十分で
あり、これより大きな膜面積では、モジュールが大型化
する。

【００５２】さらに、血液濾過器により得られる濾液、
あるいは血液透析器や血液濾過透析器で処理された透析
液を、本発明の濾過器により濾過し、βＭＧやミオグロ
ビンなどの不要物質を除去、あるいは分離し、また、電
解質調製等を行うことにより、置換液、透析液等として
再利用することも可能である。また、他の浄化手段（吸
着、透析、分解等）と組み合わせることもできる。

【００５３】＜分画分子量測定＞本発明でいう分画分子
量とは、デキストラン水溶液を用いて以下の方法で求め
たものを言う。

【００５４】ａ） 供試液 デキストランＴ１０、Ｔ４０(ファルマシア社製)を生理
食塩水（０．９％ＮａＣｌ）に溶解して、それぞれ１０
ｇ／ｌの濃度の混合溶液として測定に用いる。

【００５５】ｂ） 篩係数（ＳＣ）測定および分画分子
量曲線 供試液供給流速を濾過モジュールの平均流路断面積で除
した値である平均線速度１００ｃｍ／ｍｉｎで供試液を
還流し、篩係数の圧力依存性が無視できる低い膜間圧力
差でデキストラン溶液を濾過し、濾過モジュールの入口
側（ＩＮ）、出口側（ＯＵＴ）、濾液側（Ｆ）の３点で
サンプリングする。ＧＰＣにより各サンプル中のデキス
トランの分子量と濃度の関係を求める。この測定値に基
づいて、ＩＮ，ＯＵＴ，Ｆの対応する分子量の各デキス
トラン濃度から、下記の式により各分子量のＳＣを求
め、分子量とＳＣの関係図（分画分子量曲線）を求め
る。

【００５６】ＳＣ＝２ｘＣ_Ｆ／（Ｃ_ＩＮ＋Ｃ_ＯＵＴ） Ｃ_ＩＮ：入口側濃度 Ｃ_ＯＵＴ：出口側濃度
Ｃ_Ｆ：濾液側濃度得られた分画分子量曲線において篩係
数が０．１となる分子量を分画分子量とする。

【００５７】ｃ） ＧＰＣ測定 測定装置：高性能ＧＰＣ専用システム（Ｓｈｏｄｅｘ
ＧＰＣ ＳＹＳＴＥＭ−１１、昭和電工社製) カラム：Ｓｈｏｄｅｘ汎用ＧＦＣカラム Ｏｈｐａｋ高
性能タイプ（Ｏｈｐａｋ ＫＢ−８０３）×2本＋プレカ
ラム（Ｏｈｐａｋ ＫＢ−８００ｐ） (共に昭和電工社
製) 移動相：生理食塩水（０．９％ＮａＣｌ） 流量：１ｍｌ／ｍｉｎ 温度：３５℃ 検出法：RI(示差屈折計) GPC測定には、ＩＮ、ＯＵＴ、Ｆの３液をそれぞれ２０
倍希釈したものを用いる。

【００５８】次に、本発明のセルロース系中空糸の製造
方法の一例について説明する。

【００５９】I.紡糸工程 後述する紡糸方法により、紡糸原液から中空糸を紡糸す
る。

【００６０】紡糸原液としては、例えば銅アンモニアセ
ルロース溶液、酢酸セルロース溶液等のセルロース系紡
糸原液が挙げられるが、そのなかでも銅アンモニアセル
ロース溶液を用いるのが好ましい。

【００６１】この銅アンモニアセルロース溶液は常法に
より調製される。例えば、まずアンモニア水、塩基性硫
酸銅水溶液および水を混合して銅アンモニア水溶液を調
製し、これに酸化防止剤（例えば亜硫酸ナトリウム）を
加え、次いで原料セルロースを投入して攪拌溶解を行
い、さらに水酸化ナトリウム水溶液を添加して未溶解セ
ルロースを完全に溶解させて、溶解液として銅アンモニ
アセルロース溶液を得る。

【００６２】このような溶解液は、そのまま紡糸原液と
して用いられる。あるいは、この溶解液を希釈液で希釈
して紡糸原液とする。紡糸原液の粘度は、好ましくは、
液温20℃において150〜500Pとする。

【００６３】なお、紡糸原液の粘度を上記範囲に調整す
る方法は、セルロース濃度の調整（例えば、濃度を4.5
〜7.8vol％に調整）、温度の調整により行えばよい。あ
るいは、溶解液を希釈して用いるときには、紡糸原液粘
度をより正確に調整することができ、工程管理上好まし
い。

【００６４】希釈液としては、溶解液と相溶性のあるも
のが好ましく、水、銅アンモニア水溶液、テトラヒドロ
フラン、ジオキサン、クロロホルム等がある。特に、水
は安全性、操作性等の面で特に好ましい。また、溶解後
の水の添加は、細孔径分布の変化等の構造上の変化を生
じ、しかも２次工程希釈は、紡糸原液粘度がより正確に
調整でき、品質管理上好都合であるという利点をもつ。

【００６５】紡糸方法としては種々の方法があり、例え
ば空中落下方法、特開昭57−71408号および同57−71410
号に記載の非凝固性液中へ吐出した後、該非凝固性液膜
と凝固性液との界面を通過させる方法、特開昭57−7140
9号に記載の非凝固性液中へ直接吐出した後、凝固性液
中を通過させる方法、特開昭57−71411号に記載の非凝
固性液に囲繞させて吐出し、次いで凝固再生する方法、
特開昭57−199808号に記載の凝固性液を上層に、ハロゲ
ン化炭化水素によりなる非凝固性液を下層に充填してな
る溶液の該非凝固性液中に環状紡糸孔から直接吐出し、
同時に内部中央部に非凝固性液を導入充填し、次いで凝
固性液中を通過させて凝固再生する方法（以下、浮上法
という。）等があるが、これを例にとって、以下、図面
を参照しつつ本発明を説明する。

【００６６】第４図は、本発明法により中空糸を製造す
るための製造ラインの概略を示す側面図である。同図に
示すように、底部に非凝固性液槽３０１を設けた浴槽３
０２において、前記非凝固性液槽３０１に下層としてハ
ロゲン化炭化水素よりなりかつ前記セルロース系紡糸原
液に対し非凝固性を有する非凝固性液３０３を、また上
層として前記非凝固性液３０３よりも比重が小さくかつ
前記紡糸原液に対し凝固性を有する凝固性液３０４を供
給して二層を浴槽３０２に形成させる。

【００６７】なお、非凝固性液３０３としては、例えば
トリクロルトリフルオルエタン、テトラクロルエチレン
等が挙げられ、凝固性液３０４としては、例えば、水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等が挙
げられる。

【００６８】原液貯槽（図示せず）内の紡糸原液を導管
３０５により圧送し、紡糸口金装置３０６の上向きに設
けられた環状紡糸孔（図示せず）から前記下層の非凝固
性液３０３中に直接押出す。その際、内部液貯槽（図示
せず）内に貯留されている前記紡糸原液に対する非凝固
性液３０３を内部液として導管３０７より前記紡糸口金
装置に供給し、前記環状に押出された線状紡糸原液３０
８の内部中央部に導入して吐出させる。

【００６９】非凝固性内部液としては、ミリスチン酸イ
ソプロピル、酢酸イソアミルアルコール、パルミチン酸
イソプロピル等が挙げられる。

【００７０】環状紡糸孔より押出された線状紡糸原液３
０８は、内部に非凝固性液を含んだままなんら凝固する
ことなく下層の非凝固性液３０３中を上方へ進む。この
場合、線状紡糸原液３０８は、前記非凝固性液との比重
差によりその浮力を受けながら上昇する。

【００７１】次いで、この線状紡糸原液３０８は上層の
凝固性液３０４中に上昇するので、これを該凝固性液３
０４中に設けられた変向棒３０９により変向させて前記
凝固性液３０４中を充分通過させ、その後、ローラ３１
０を経て引上げる。これにより線状紡糸原液３０８は凝
固再生される。

【００７２】II.洗浄工程 第１図に示すように、凝固性液３０４中より引上げられ
た中空糸３１２を、ローラ３１０を経てドライブローラ
３１１により下方へ向けて反転し、ベルトコンベア等よ
りなる搬送装置３１３により搬送しながら、その上部に
設けられたアルカリ洗浄装置３１４ａ、第１水洗装置３
１４ｂ、酸洗浄装置３１４ｃおよび第２水洗装置３１４
ｄによりそれぞれシャワー洗浄を施して、順次再凝固、
水洗、脱銅および水洗を施す。

【００７３】この場合、銅アンモニアセルロースによる
中空糸に対しては、酸洗浄装置３１４ｃでは酸洗液とし
て硫酸水溶液が用いられる。

【００７４】III.熱処理工程 第１図に示すように、洗浄がなされた中空糸３１２をド
ライブローラ３１５により熱処理装置３１６へ送り、熱
処理を施す。この熱処理装置３１６は、加熱効率に優れ
るという点で、温水、加熱水蒸気等の加熱流体と、中空
糸３１２とを接触させて中空糸３１２を加熱する構成の
ものが好ましい。

【００７５】中空糸３１２を可塑化処理する前に、熱処
理することにより、中空糸３１２が軟化し、後述する可
塑化処理におけるグリセリンの取込みにおいて、中空糸
膜のマトリクス中に効果的に、グリセリンが取込まれる
ため、大孔径化が維持できるという効果がある。

【００７６】このような、熱処理における熱処理条件
は、４０〜１２０℃の温度で行うのが好ましい。処理温
度が４０℃未満では、中空糸に上記熱処理を施す効果が
充分に得られず、また１２０℃を超える熱処理を施すた
めには、熱処理装置の設備コストが高くなり、好ましく
ない。

【００７７】なお、熱処理装置３１６は、上記構成のも
のに限られず、例えば、発熱体を有するヒータ等、通常
用いられている加熱装置であってもよい。

【００７８】IV.可塑化工程 第１図に示すように、熱処理が施された中空糸３１２
は、可塑化処理装置３１７に導かれ、該装置内のグリセ
リン水溶液と接触して可塑化がなされる。可塑化処理装
置３１７は、グリセリン水溶液３２０が満たされた浴槽
３２１を有し、該浴槽３２１の上方の中空糸入側および
出側には、それぞれドライブローラ３２２ａおよび３２
２ｂが設置され、浴槽３２１内部の液面下には、ローラ
（または変向棒）３２３ａおよび３２３ｂが設置されて
いる。図中左方より送られてきた中空糸３１２は、ドラ
イブローラ３２２ａを経てグリセリン水溶液３２０中に
浸漬され、ローラ３２３ａおよび３２３ｂを経て液中を
走行し、ドライブローラ３２２ｂにより引上げられる。

【００７９】この場合、後述するように、グリセリン水
溶液は所定の濃度に保たれる。このようなグリセリン濃
度の制御は、第４図に示すように、浴槽３２１内のグリ
セリン水溶液３２０を導管３２４より抜出し、循環ポン
プ３２５により濃度計３２６、例えば、濃度調節用示差
屈折計を経て熱交換器３２７に送り所定の温度に加温し
た後、浴槽３２１内へ戻すという循環により行なわれ
る。グリセリン濃度が低下すると、濃度計３２６からの
指示信号がライン３２８にて新鮮グリセリン供給ポンプ
３２９へ送られ、該供給ポンプ３２９より導管３２４に
新鮮グリセリンが供給される。一方、濃度が高くなる
と、逆浸透水供給経路３３０より逆浸透水等の新鮮水が
導管３２４に補給される。

【００８０】しかして、前記グリセリン水溶液３２０の
グリセリン濃度は３〜３０vol％が好ましく、より好ま
しくは５〜２０vol％である。グリセリン濃度が３vol％
未満では中空糸膜の除水能が低くなり、一方、３０vol
％を超えると、中空糸膜の吸湿性が高くなり、そのまま
では実用上使用困難となり、また、濾過器を製造するに
あたり、ポッティング不良となる可能性が高い。

【００８１】V.乾燥工程 第１図に示すように、可塑化処理装置３１７により可塑
化された中空糸３１２は、乾燥装置３１８へ送られて乾
燥され、その後巻取装置３１９により、巻取られる。乾
燥装置３１８における乾燥は、乾燥装置３１８の加熱体
３３２に中空糸３１２を直接接触させることにより行な
われる。

【００８２】加熱体３３２は、該加熱体３３２の中空糸
３１２との接触部位の温度が中空糸自体を損傷すること
のない最適温度、例えば１００〜１４０℃、好ましくは
１１０〜１３０℃に保持し得るものであればいかなる機
構を有するものでもよく、例えば、該接触部位を加熱体
３２内部に熱水、加熱蒸気等の加熱流体による熱媒体を
導入して加熱する機構のもの、あるいは、加熱体３２内
部に熱線等の発熱体を有し該発熱体に通電して電気的に
加熱する機構のものなどがあり、またその形状は、少な
くとも該接触部位が中空繊維との接触時に大きな接触摩
損を起こさない、ボール、ローラ等の回転体が好まし
い。

【００８３】しかして、このように加熱体３２に中空糸
１２を直接接触させて乾燥を行なうと、乾燥が短時間で
なされるため、中空糸の収縮が少ないという利点があ
る。また、例えば第１図に示すようにローラ型の加熱体
３３２を複数個設けてなる乾燥装置３１８を用いた場合
にも中空糸の乾燥による収縮は、加熱体３３２との滑面
接触部位のみで起こるため、各ローラ間における張力は
中空糸の収縮による影響をほとんど受けず、中空糸の搬
送に必要な最低限の値におさえられる。さらに中空糸の
乾燥は、最初の加熱体３３２との接触によりほぼ完全に
なされるために、この段階で中空糸は外力に対する抵抗
力の強いものとなり、その後のローラ間の張力影響をほ
とんど受けないものである。

【００８４】従来の紡糸方法を、紡糸原液と芯液との吐
出比、吐出速度と巻き取り速度の比、ノズル径等を適宜
調節することにより、本発明の中空糸濾過膜を得ること
ができる。

【００８５】

【実施例１】 （紡糸例）図４、図５に示す紡糸装置を用い紡糸を行っ
た。２５％アンモニア水溶液２３５４ｇに塩基性硫酸銅
５４０ｇを懸濁させて銅アンモニア水溶液を調整し、１
０％亜硫酸ナトリウム水溶液１６９０ｇを添加した。前
記水溶液に重合度約１０００（±１００）のコットンリ
ターンパルプを湿式粉砕し、脱水した含水リンター（含
水率６９．７％）を２．２７ｇ投入して濃度調整用ＲＯ
水２１０ｇを添加して攪拌溶解を行い、１０％水酸化ナ
トリウム水溶液１２３３ｇを添加して銅アンモニアセル
ロース水溶液（比重１．０８）を調整して紡糸原液とし
た。

【００８６】前記紡糸原液は吐出量で孔径２．１ｍｍの
紡糸孔から吐出し、次いで孔径０．８ｍｍの導入管から
非凝固性液のミリスチン酸イソプロピル（比重０．８５
４）を前記線状吐出紡糸原液に内包させて吐出させた。
前記吐出紡糸原液（非凝固性液を内包）を５０ｇ／ｌの
水酸化ナトリウム水溶液中に供給し、次いで１２％水酸
化ナトリウム水溶液をシャワー状に振りかけて充分凝固
させ、水洗処理し、５％硫酸により再生処理をし、さら
に水洗処理したのち可塑化処理した。可塑化処理にはグ
リセリン濃度を５容量％に調整したグリセリン水溶液
（液温３０℃）に１秒間浸漬して処理し、乾燥させた。

【００８７】このようにして得られた中空糸膜は、平均
内径５０μｍ、平均膜厚４μｍであり、限外濾過率は１
４．４ｍｌ／ｈｒ／ｍ^２／ｍｍＨｇであった。

【００８８】

【比較例】従来より血液透析に用いられている内径２０
０μｍ、膜厚１２μｍの同一素材の再生セルロース中空
糸膜を作製した。

【００８９】

【実施例２】 （濾過器組立例）図１に示す形状で最小内径約４ｃｍ、
有効長約２３．８ｃｍのポリカーボネート製ハウジング
に実施例１の中空糸膜を２８５，３７５本挿入し、ウレ
タン樹脂により中空糸両端をポッティングした。前記に
より作製したモジュールは有効膜面積が約１０．７ｍ^２
であった。

【００９０】（実験例）上記の濾過器を用い、その透水
性能および疎水性物質の膜透過性能の比較実験を下記の
要領で行った。

【００９１】透過実験は、図６に示す循環回路により行
った。循環回路の入口側回路４０４は一端をリザーバー
４０７中の試験液４１０に連続し他端は濾過器４０２の
中空糸膜外側の流路である第３液体室の液体入口と連続
している。出口側回路４０５の一端はリザーバー４０７
中の試験液４１０と連続し、他端は濾過器４０２の中空
糸膜外側の流路である第３液体室の液体出口と連続して
いる。濾液側は中空糸膜内腔、第１液体室および第２液
体室を含み、第１液体室に設けられた第１液体入口ポー
トは閉鎖され、濾過された液体は第２液体室に設けられ
た第１液体出口ポートより流出し、リザーバー４０７へ
滴下させた。入口側回路４０４には送液ポンプ４０３が
配置され、送液ポンプ４０３により試験液が入口側回路
４０４を通って濾過器４０２に送られ、濾過器４０２内
の中空糸膜により濾過された濾過液は、濾液口４０６を
通ってリザーバーへ返還される。また、中空糸膜により
濾過されなかった試験液は、出口側回路４０５を通って
リザーバー４０７へ返還される。

【００９２】入口側回路４０４の送液ポンプ４０３と濾
過器４０２の間、および出口側回路にはチャンバー４８
１、４８２が設けられ、各チャンバーには圧力計４９
１、４９２がそれぞれ設けられている。出口側４０５の
チャンバー４８２よりも下流側の部分に排液ポンプ４９
３が設けられている。濾液口４０６の先端は入口側チャ
ンバー４８１内の液体水位の位置に合わせ、大気に開放
されているので圧力を０とした。

【００９３】前記濾過器４０２に試験液として水道水
（エンドトキシン濃度：約１２００ＥＵ／Ｌ）を用い、
送液ポンプ４０３を用いて流量５０５ｍｌ／ｍｉｎで流
入し、出口側を排液ポンプ４９３により５ｍｌ／ｍｉｎ
でドレインし、濾液側は開放系で５００ｍｌ／ｍｉｎに
なるように設定した。水道水の流れの方向は中空糸膜の
外側から内腔へ流した。このときの膜間圧力差（ＴＭ
Ｐ）は約１９５ｍｍＨｇであった。循環１、２、６、１
２、１８、２４時間後に濾液をサンプリングした。どの
サンプルにおいても濾液中にエンドトキシンは検出され
なかった。エンドトキシン濃度はエンドスペーシー法に
より測定した。（検出限界０．７５ＥＵ／Ｌ）。

【００９４】次に、上記水道水に代わりに、試験液とし
て慢性維持透析患者由来の血液濾過排液(βMG濃度：２
０ｍｇ／ｌ)を用いた。血液濾過排液は５Ｌプールして
実験中攪拌し続けた。送液ポンプ４０３により濾過器４
０２に前記血液濾過排液を流量５０５ｍｌ／ｍｉｎで流
入させ、排液ポンプ４９３により５ｍｌ／ｍｉｎで排液
し、濾液側は開放形で５００ｍｌ／ｍｉｎになるように
設定した。血液濾過排液の流れの方向は中空糸の外側か
ら内側へ流した。循環１、２、６、１２、１８、２４時
間後に血液濾過排液の入口側、出口側、濾液側の３カ所
からそれぞれサンプリングした。βMGのふるい係数（Ｓ
Ｃ）および分離除去率（Ｒ）はそれぞれ式１、式２で算
出した。βＭＧ濃度は、酵素免疫法により測定した。

【００９５】 ＳＣ＝２ｘＣ_Ｆ／（Ｃ_ＩＮ＋Ｃ_ＯＵＴ） ・・・式１ Ｒ（％）＝（１−Ｃ_Ｆ／Ｃ_ＩＮ）ｘ１００ ・・・式２ Ｃ_ＩＮ：入口側濃度 Ｃ_ＯＵＴ：出口側濃度
Ｃ_Ｆ：濾液側濃度実験の結果、βMGのふるい係数は０．
０１２であり、βMGの分離除去効率は約６５％であっ
た。また経時的な分離除去率の低下は認められなかっ
た。

【００９６】

【本発明の効果】以上説明してきたように、本発明のセ
ルロース系中空糸濾過膜は、乾燥状態で内径（ｒ）が１
０〜１５０μm、膜厚（ｄ）が０．３〜１０μmのセルロ
ース系中空糸膜において、１＜ｒ／ｄ＜５０であるの
で、膜間圧力差に対する中空糸膜強度を従来のセルロー
ス系中空糸膜と少なくとも同等、またはそれ以上に設定
することが可能である。かつモジュールを大型化せずに
有効膜面積を大きくすることで、安価で充分な透水性能
を有した濾過モジュールを作製することができる。

【００９７】また、本発明は、前記中空糸膜のデキスト
ラン水溶液を用いて測定した分画分子量が２，０００〜
５０，０００ダルトンであるので、エンドトキシンやβ
ＭＧなどの疎水性部分を有する物質を効率よく除去また
は分離することが可能であり、前記物質が膜表面に極力
吸着することがないため、前記物質の除去性能または分
離性能、および透水性能が経時的に減少しない。

【００９８】さらに、本発明は上記のセルロース系中空
糸濾過膜を２５，０００〜８，０００，０００本有する
ので、膜間圧力差に対する中空糸膜強度を従来のセルロ
ース系中空糸膜と少なくとも同等、またはそれ以上に設
定することが可能であり、かつモジュールを大型化せず
に有効膜面積を大きくすることで、安価で充分な透水性
能を有した濾過モジュールを作製することができる。

【００９９】また、本発明は、前記濾過器のハウジング
の横断面積の最小部において、該横断面積１ｃｍ^２あた
り、２，０００〜６４０，０００本の前記セルロース系
中空糸濾過膜を有するので、疎水性部分を有する物質を
効率よく除去または分離することが可能であり、前記物
質が膜表面に極力吸着することがないため、前記物質の
除去性能または分離性能、および透水性能が経時的に減
少しない。

【０１００】さらに、本発明は上記の構成を有するの
で、病院や在宅等の施設水または水道水、あるいは透析
液に含まれるエンドトキシン等の疎水性部分を有する物
質の除去が可能である。

【０１０１】またさらに、血液濾過排液等に含まれるβ
ＭＧ、ミオグロビン等の疎水性部分を有する蛋白質の除
去、分離することができ、かつ経時的な透水性能および
除去分離性能が低下することがない。

【０１０２】また、血液濾過を伴う治療手段において
も、外部から特殊な補充液の補充をなくし効率的な治療
を可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の濾過器の１実施態様の断面の模式図で
ある。

【図２】本発明の濾過器の別の１実施態様の断面の模式
図である。

【図３】本発明の濾過器の別の１実施態様の断面の模式
図である。

【図４】本発明法により中空糸を製造するための一つの
製造ラインの概略を示す側面図である。

【図５】第４図中の可塑化処理装置の構成例を示す部分
断面図である。

【図６】透過実験用循環回路の模式図。

【符号の説明】

１、１０１、２０１ 濾過器 ２、２０１、２０２ ハウジング ３１ 第１液体室 ３２、１３２、２３２ 第２液体室 ３３ 第１液体入口ポート ３４、１３４、２３４ 第１液体出口ポート ４１、１４１、２４１ 第２液体入口ポート ４２、１４２ 第２液体出口ポート ５、１０５、２０５ 中空糸膜 ６１、６２、１６１、１６２、２６１ 隔壁 ７、１０７、２０７ 中空糸膜内腔 ２０８ 通気部 ３０１ 非凝固性液槽、 ３０２ 浴槽、 ３０３ 非凝固性液、 ３０４ 凝固性液、 ３０５ 導管、 ３０６ 紡糸口金装置、 ３０７ 導管、 ３０８ 線状紡糸原液、 ３０９ 変向棒、 ３１０ ローラ、 ３１１ ドライブローラ、 ３１２ 中空糸、 ３１３ 搬送装置、 ３１４ａ アルカリ洗浄装置、 ３１４ｂ 第１水洗装置、 ３１４ｃ 酸洗浄装置、 ３１４ｄ 第２水洗装置、 ３１５ ドライブローラ、 ３１６ 熱処理装置、 ３１７ 可塑化処理装置、 ３１８ 乾燥装置、 ３１９ 巻取装置、 ３２０ グリセリン水溶液、 ３２１ 浴槽 ３２２ａ、３２２ｂ ドライブローラ、 ３２３ａ、３２３ｂ ローラ、 ３２４ 導管、 ３２５ 循環ポンプ、 ３２６ 濃度計、 ３２７ 熱交換器、 ３２８ ライン、 ３２９ 新鮮グリセリン供給ポンプ、 ３３０ 逆浸透水供給経路、 ３３１ 駆動ローラ、 ３３２ 加熱体、 ４０１ 循環回路 ４０２ 濾過器 ４０３ 送液ポンプ ４０４ 入口側回路 ４０５ 出口側回路 ４０６ 濾液口 ４０７ リザーバー ４８１、４８２ チャンバー ４９１、４９２ 圧力計 ４９４ 排液ポンプ ４１０ 試験液

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】乾燥状態で内径（ｒ）が１０〜１５０μ
   m、膜厚（ｄ）が０．３〜１０μmのセルロース系中空糸
   膜において、１＜ｒ／ｄ＜５０であることを特徴とする
   セルロース系中空糸濾過膜。
2. 【請求項２】前記中空糸膜のデキストラン水溶液を用い
   て測定した分画分子量が２，０００〜５０，０００ダル
   トンであることを特徴とする請求項１に記載のセルロー
   ス系中空糸濾過膜。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載されたセルロース
   系中空糸濾過膜を２５，０００〜８，０００，０００本
   有することを特徴とする濾過器。
4. 【請求項４】前記濾過器のハウジングの横断面積の最小
   部において、該横断面積１ｃｍ^２あたり、２，０００〜
   ６４０，０００本の前記セルロース系中空糸濾過膜を有
   することを特徴とする請求項３に記載の濾過器