JPS5824161B2 - ケツエキサンソキヨウキユウキヨウガストウカセイマク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、血液適合性、加水分解安定性及び、好ましく
は、ガス透過性構造をもつ、フィルム、。

膜、被覆、繊及び不織層並びにこれらに類似の構造に製
造可能なポリマーに関する。

本発明のある態様は、生活動物の血液が非生活表面に接
触する方法及び装置にこれらのポリマーを使用する方法
に関する。

これらの装置の例は、血液酸素供給器、生物学的移植（
ｉｍｐｌａｎｔ） （たとえば、補綴又は充填う、カテ
ーテル、カニユーレ、人工腎臓又はその他の人工器官、
血液フィルター、探針（ｐｒｏｂｅ）並びに血液の採取
及び分析装置を含む。

本発明の他の態様はエチルセルロースの新規な誘導体に
関する。

非常に種々な有機及び無機の異物が、生活動物の血液と
接触する時に、血液凝塊の生成を促進する事はずつさ前
から認められていた。

しかしながら、異物の凝固又はトロンボジエーン効果が
理論的立場から非常に効果的に研究されたのは、比較的
最近のことである。

たとえば、循環系の内皮壁の電気陰性特性は１９５０年
代までは十分には分っていなかった。

血漿蛋白質及び／又は血液の細胞要素（たとえは血小板
）と異物との相互作用に関する研究は理解からは程遠い
。

これらの現象の視在の知識の適切な概要は、［血液適合
性合併ポリマー（Ｂｌｏｏｄ Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ
５ｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｐｏｌｙ−ｍｅｒｓ）、第１章、
ＳＤ、ブラック著、ｃ、ｃ、、トーマス（イリノイ州ス
プリングフィールド）１９７４年版」に記載されている
。

ブラック博士も比較的血液適合性（比較的非トロンボジ
エーン性）のポリマーの合成についての、依然として大
部分が経験的なアプローチを要約している。

一般論として、血液酸素供給器膜に望ましい特性は、■
良好なガス透過性（少なくともガス状の酸素及び二酸化
炭素）、■化学安定性（特に７４の血液ｐＨ及び２０〜
４０°Ｃの範囲の温度での安定性、しかし好ましくは殺
菌に使用される温度、たとえば１００℃及びその他のｐ
Ｈ域でも安定）、■血液含有環境における血液適合性又
は実質的な非トロンボジエーン性挙動、■水蒸気バリヤ
ーとして働く十分な疎水性、■製造の容易性（たとえば
、溶液流延法などを可能にする十分な溶解性）、■無毒
性、■体液に対して比較的不活性、並びに■血液酸素供
給器の組立て及び使用を容易にするのに適した機械強度
及び取扱い特性を含む。

残念乍ら、非トロンボジエーン性挙動と血液酸素供給器
に望ましいか又は必要なその他の性質とを組み合わせる
事は困難である。

たとえば、ポリジメチルシロキサンの血液適合性を改良
する試みがなされてきた。

この類のポリマーは、種々の血液成分に対する相反傾向
（脂質の吸収、血小板付着の促進等）を除けば、適切な
ガス透過性を含む血液酸素供給器に非常に有用な物理的
及び化学的性質をもつことができる。

このシロキサンポリマー主鎖についた負極性の側鎖が、
この類のポリマーの血液適合性を改良する事が提唱され
、そして部分的にフッ素化されたポリシロキサンを合成
してガス透過性及び血液適合性に関して試験されてきた
。

フッ素含有側鎖の導入により、酸素及び二酸化炭素に対
する透過性が、ポリジメチルシロキサン及びポリメチル
シロキサンとフッ素化ポリシロキサンとの混合物と比較
して低くなった。

フルオロシロキサンエラストマーに対する血液適合性デ
ーターは、フルオロシロキサン・ジメチルシロキサンの
６５／３５モルパーセント比の混合物がフルオロシロキ
サンホモポリマーに多数のフッ素基が存在するにもかか
わらず、フルオロシロキサンホモポリマーより若干すぐ
れている事を示している（ Ｓ、 Ｄ、ブラック、ｏｐ
ｃｉｔ、、 第７６頁）。

理想的な血液酸素供給膜の発見又は、合成に関する問題
点を更に示す為に、ポリ（エチレン−ビニルアルコール
）共重合体のペルフルオロエステルを製造し、そして室
温及び通常の大気水分条件下で加水分解的に不安定であ
ることを見いだしたこれらのエステル化した共重合体は
、ビニルアルコール単位のペンダント水酸基とペルフル
オロ酪酸クロリドとを反応させる事により製造される。

ｐＨ７で水分の存在下に室温で加水分解することにより
遊離の水酸基が再生される。

ポリ（エチレン−ビニルアルコール）のペルフルオロア
セテートエステルの凝血抵抗性についての報告に関して
は「Ｇｏｔｔ、 ＮＴｌ５年報ＰＢＩ ８６５５１（１
９６９年８月）、第６５頁以降」を参照されたい。

この場合に、フッ素化ポリアクリレートエステルもガス
透過性の見地から研究された。

現在入手しつるデーターでは、フッ素化がこれらアクリ
レートポリマーのガス透過性になんら著しく杆部しい効
果を及ぼさないことが示されている。

フッ素化されたフィルム形成性ポリマー技術の状態の説
明については、「英国特許第１１２０３７３号（ＩＣＩ
、 Ｌｔｄ、）、１９６８年７月１７日公告」を参照
されたい。

ガス透過性、血液適合性、疎水性、製造の容易性、機械
強度、取扱い性、加水分解安定性並びにガス透過性膜及
び／又は前記生物学的環境に用いられるポリマーに関す
るその他の所望の性質は、残存セルロース水酸基をフッ
素化したアシル化剤（タトえば、フッ素化酸ハライド）
でアシル化（即ちエステル化）する事によりエチルセル
ロースから得られる本質的に単一のポリマー構造に効果
的に組み合せることができる事が見い出された。

本発明に係る血液酸素供給器用ガス透過性膜は、実質的
にすべてのペンダントメチロール基及び約５０モル％ヲ
越える数のエチルセルロース誘導体の環置換水酸基をエ
ーテル化した、三糖類単位当り約４．４〜約５．５のエ
トキシド基をもつフルオロアシル化エチルセルロース誘
導体であって、更に三糖類単位当り約０．５〜約１．６
の環置換−〇〇〇（ＣＦ２）ｍＣＦ３基（式中、ｍは１
〜６の数）、赤外分光分析測定で高々微量の残存水酸基
及び１０重量％を越える量の化学結合したフッ素を含む
フルオロアシル化エチルセルロース誘導体を含んで成る
。

エチルセルロースのフッ素化エステルは、血液適合性又
はガス透過性のいずれかを必要とする分野で有用性をも
つものとして認識されていなかったことは明らかである
。

エチルセルロースのフッ素化エステル誘導体ヲ製造する
方法及び一般的な出発物質は、一般に公知である。

例えば英国特許第１１２０３７３号（パーク等）、１９
６８年７月１７日公告」を参照されたい。

しかしながらパーク等の特許に開示された合成は、エチ
ルセルロースの残存水酸基のすべてのエステル化には一
般に適合しない。

パーク等の目的に従って、０．１〜１０重量％の範囲内
フッ素含量が適当である。

理論的にこのフッ素含量は、セルロースポリマーの遊離
の水酸基のエステル化に必要な化学量論量゛の割合を用
いて得ることができる。

パーク等の実施例７では、ペルフルオロオクタノン酸エ
ステル化剤の量は、化学量論量の約５モル％であり、フ
ッ素含量２％の精製製品が得られる。

本発明はいかなる理論によっても拘束されないけれども
、エチルセルロース分子の残存水酸基が、水素結合に、
又はある段階で、トロンボジエーン挙動に含まれる同様
の効果に関与することができる事は現在理論化されてい
る。

更に、エステル化エチルセルロースに関して、エステル
基のフッ素含量（即ち化学的に結合されたフッ素の含量
）とガス透過性との間にはつきりした相関関係があるこ
とが現在具い出されている。

この発見は、先行技術のガス透過性ポリマーのあるもの
、たきえはシロキサン型に関して知られている知見に反
する。

とにかく約１２重量％未滴の、化学結合したフッ素を有
するフルオロアシル化エチルセルロースは通常本発明に
好ましくないが、１０．３重量％程度の低いフッ素含量
でも本発明のある目的には適する。

本発明のフルオロアシル化エチルセルロースポリマーを
製造する為に使用される出発物質の種類及び量を適当に
選択することによって、極めて入手の容易な物質から得
られるフルオロアシル化剤を用いても、約５０重量％も
のフッ素含量を得ることが可能である。

本発明に用いる為に選定されるエチルセルロース出発物
質は、通常１．０〜２，７５の置換度（Ｄ、 Ｓ、、；
に対応する、三糖類単位につき、平均、約２〜約５．５
好ましくは５．０〜５．４のエトキシド基を有する。

このり、Ｓ、値の上限が好ましく、２，２以上のり、
Ｓ、を有するエチルセルロースが市販されている。

本発明に用いるエチルセルロース誘導体は、フィルム形
成性でありかつ一般に非弾性である。

即ち、これら誘導体の薄層を、フィルム（溶液流延フィ
ルム）、膜、被覆等の形状で得ることができる。

ガス透過性基体上に被覆する際には、被覆の厚さは臨界
的ではなく、そして約１ミル（約２５ミクロン）又はそ
れよりわずかにうすい程度の厚さが連続的な被覆に適当
である。

血液への酸素供給の目的のためには、約０．５ミル（約
１３ミクロン）又はそれ以下の厚さが好ましい。

これらの誘導体は、０１〜５ミクロンの厚さの超薄形フ
ィルム又は膜に成形することができ（米国特許第３５５
１２４４号、フオレスター等、１９７０年１２月２９日
発行参照）、そして血液酸素供給膜若しくはフィルム、
ガス分離膜若しくはフィルム、剛い、平坦若しくは円筒
形の表面上の被覆等として使用することができる。

これらが有用であるその他の分野には、生物学的移植、
カテーテル、カニユーレ、人工器管、血液フィルター、
探針、血液の採取及び分析装置などがある。

このフィルム、膜、被覆及びその他の層はコイル、積層
品若しくは複合材料形状又は中空繊維等の形状とするこ
とができ、また硬質フレームにそう人することができる
。

エチルセルロース誘導体自身の化学的合成及び血液酸素
供給器などの製造に関連する、フィルム形成又はその他
の関係した製造工程等をかなり簡単な方法で行うことが
できる。

このポリマーフィルムの機械的強度特性は、いろいろな
製造方法及び得られた装置の使用に適している。

ポリマーは、公知方法で繊維に成形することもでき、従
って、流延フィルムより幾分大きなたわみ性を有する織
布又は不織布層の製造が可能となる。

本発明のフルオロアシル化エチルセルロース誘導体の製
造に用いる出発物質は、エステル化剤、エチルセルロー
ス及び（エステル化剤が酸ハライドの場合には）合成の
副生物として生成するハロゲン化水素の除去又は吸収用
の物質を含む。

適当な一般的な溶剤を本反応を行わせる媒体に用いるこ
とができる。

好ましいペルフルオロ化されたエステル化剤は、前記の
パーク等の特許（英国特許第１１２０３７３号）に開示
されている。

エステル化又はアシル化剤 すべてのエステル化剤が等しい効力で働くわけではなく
、好ましいエステル化剤は次式で示すことができる。

Ｒｆ−ＣＯＸ （Ｒｆはフルオロヒドロカルビル（たとえば脂肪族）基
であり、Ｘはハロゲン好ましくはＣＩである）。

英国特許第１１２０３７３号に指摘されているように、
Ｒｆが種々のペルフルオロ基（代表的には直鎖又は環状
のペルフルオロアルキル）、たとえばペルフルオロブチ
リル及びペルフルオロオクタノイルである化合物は公知
である。

対応カルボン酸（即ち、Ｒ４Ｃ００Ｈ）を使用すること
ができるが、これらの化合物は幾分ゆっくり反応しそし
て収量が少い。

対応する酸無水物も使用することができる。

部分的にフッ素化した酸ハライドは公知である。

広範囲のフッ素化脂肪族基は特許及び科学文献に報告さ
れている。

たとえば、米国特許第２７５９０１９号（１９５６年８
月１４日発行）に開示されたフルオロカーボン尾（ｔａ
ｉ Ｉ ） 含有置換基を参照されたい。

３３までの炭素原子を含むフルオロハイドロカーボンは
公知方法で製造可能であるが、低級ペルフルオロ化アル
キル化合物は一般に非常に容易に入手可能である。

炭素鎖長スケールの反対端に、ペルフルオロメチル置換
基を含む化合物は、有機フッ素化学分野で非常に一般的
である。

しかしながら、本発明の関係において、ペルフルオロメ
チルエステル化剤（たとえば、ペルフルオロ酢酸クロリ
ド）は室温でガス体とすることができ、そして、より高
分子量の類似体、特に０４以上の酸クロリド、たとえば
次式の化合物より一層精巧な製造操作が必要である。

ＣＦ３（ＣＦ２）ｍｃＯＸ （式中、ｍは２〜１０、好ましくは、２〜６の数を、そ
してＸはハロゲン（たとえばＣＩ）を示す）。

前述の製造の困難さはあるが、ペルフルオロ酢酸クロリ
ドとペルフルオロプロピオン酸クロリドは、本発明に十
分使用することができる。

最高の、製造容易性とフィルム機械的強度とをもつエチ
ルセルロース誘導体膜のガス透過性を最大にするという
観点から、前記のｍの範囲は、特にｒｒｉ ＝ ２〜６
が最適である。

エチルセルロース誘導体に対し、化学結合したフッ素の
含量が１２重量％を超えるものは、これら直鎖のペルフ
ルオロアルカノン酸ハライドを用いて容易に得ることが
できる。

エチルセルロース誘導体の機械的強度の観点から、好ま
しいｍの範囲は１〜６である。

エチルセルロース 業界で公知のように、純粋なセルロースは１及び４位置
でβ−グルコシド結合により結合された糖類（無水グル
コース）単位の繰り返しから成る線状ポリマーである。

この糖類の単位は、その個個の単位の立体化学的配向が
交互に替るから、三糖類単位の繰り返しと考えられる。

フィルム形成性に関して、セルロース及びその誘導体の
代表的な最低分子量は約２０，０００ダルトン（Ｄａｌ
ｔｏｎ）である。

処理を簡単にする為には、約１００，０００を越える分
子量は通常好ましくない。

従って、エチルセルロース中でエーテル化されてエトキ
シ置換基を形成する水酸基の数は、単糖類又は三糖類基
準で計算又は平均する事ができる。

単糖類基準は、時々、置換度（Ｄ、Ｓ、）とよばれる。

糖即位のメチロール置換基は非常に容易にエーテル化さ
れるので、実施のさい１．０未満のり、 Ｓ、 （即ち
三糖類基準では２．０）を達成する事は困難である。

市販されているエチルセルロース物質は、典型的には２
０を越えるり、Ｓ、たとえば２．２〜約２．７５（三糖
類単位につき４．４〜約５．５のエトキシ基）を有する
。

本発明の関係において、この市販の範囲をはずれるエチ
ルセルロース物質を用いることには伺の利点もない。

エチルセルロース中のエトキシ含量の市販の範囲は、エ
トキシルパーセントという語でも述べることができ、こ
の代表的な範囲は約４５〜約５１％のエトキシルである
。

本明細書において記載した又は以下に記載する出発物質
の性質及び量の選択に関する最適限界値内では、エトキ
シ含量（並びにペルフルオロアルキル鎖長）の変化がガ
ス輸送速度並びにガス透過性フィルム、膜、被覆等の物
理的特性にあまりきわだった影響を与えていないことが
分った。

三糖類単位あたりの平均エトキシ含量の好ましい範囲は
約４．４〜約５．５である。

このことは、本質的にすべてのペンダントメチロール基
及び５０モル％を越える環置換水酸基がエトキシド（エ
チルエーテル）置換基へ転化したことを意味する。

残存水酸基含量は、このように約０．５〜約１．６のＯ
Ｈ／”糖類単位であり、かつ、これらのＯＨは、通常、
くり返し糖環上の置換基である。

平均では、三糖類単位につき約一つの残存水酸基がある
。

しかしながら、官能基がセルロースポリマー鎖全体にわ
たって完全に均一に分布することは、本発明に必要では
なく、そしていずれにしてもそれを実際に行うのは非常
に困難なこ吉である。

もち論エチルセルロースは多くの公知のセルロースポリ
マーの一つであり、そして種々のその他のセルロースポ
リマー、例えばメチルセルロース、ヒドロキシエチルセ
ルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボ
キシメチルセルロース（及びその塩）、硝酸セルロース
、酢酸セルロース及びセルロースの混合エステル等が公
知であ句すべてのこれらのセルロース物質の中で、エチ
ルセルロースは、ふっ素化側鎖及び適当な機械的強度を
有するガス透過性膜の最適な出発物質であるように思わ
れる。

フッ素化エチルセルロース誘導体の合成 本発明に有用なポリマーは、前に記載した酸ハライド又
はその他のエステル化剤でエチルセルロースを処理する
ことにより形成する。

酸ハライド（たとえば酸りＱ ＩＪド）を用いる時、酸
受容体を含む反応媒質を用いることが好ましい。

適当な酸受容体は、英国特許第１１２０３７３号、第２
頁第７行以降に記載されており、好ましい受容体は、第
三級アミン、たとえばピリジンのような芳香族複素環式
アミンのように挙動する化合物である。

反応媒質として適当な有機液体は業界公知であり、たと
えばメチレンクロリドのような塩素化脂肪族化合物、ト
ルエンのような芳香族炭化水素並びにピリジン自身（溶
媒及び酸受容体として働く）がある。

簡単な反応機構は以下のようにあられすことができる。

ＲＯＨ＋Ｒ４Ｃ０Ｘ＋凡’Ｎ−＋ＲＯＣＯＲ４＋Ｒ３’
Ｎ−ＨＸ（式中ＲＯＨはエチルセルロースの１．０水酸
基当量を示し、Ｒｆ及びＸは前に記載した通りであり、
かつＲ３Ｎはハロゲン化水素用のアミン受容体を示す）
。

この反応機構では、モノカルボキシルエステル化剤とＯ
Ｈ当量との比は１：１として示される。

実際は化学量論量を越えるエステル化剤が好ましく、た
とえば１〜１００％の過剰が好ましい。

上式で、ＲＯＣＯＲ４で示される典型的な製品では、少
くとも約５０モル％（そして１００モル％までさえも）
のフルオロアシル化エチルセルロース誘導体の繰り返し
三糖類単位は、次の構造式をもつことができる。

（式中、三糖類単位はランダムな顆頭、頭尾配置につけ
ることができ、Ｅｔはエチル基を示す）。

前述のように、代表的な０ＣＯＲｆ置換基はペルフルオ
ロアルカノイルオキシ基、即ちペルフルオロアルカノイ
ルエステルである。

本発明の典型例では、エステル基は式ＣＦ３（ＣＦ２）
ｍｃＯ−（式中、ｍは０とすることができ、かつ、たさ
えエチルセルロースポリマーが比較的低いり、Ｓ、をも
つとしても、普通６を越える必要はない）の直鎖のペル
フルオロアルカノイル基を含む。

１〜６の範囲のｍ値に対して良好な結果が得られ、そし
て前述したようにｍが２に等しい化合物は、ｍ ＝ ０
及びｍ＝１の化学種より容易につくることができる。

本発明のフルオロアシル化エチルセルロース誘導体には
、赤外分光分析により測定した場合に残存水酸基が実質
的にない事が好ましい。

典型的には、エチルセルロース分子に残る環置換水酸基
及びメチロール基の赤外スペクトルの部分にトレース（
微量）以上の吸収が見られない。

このように赤外分光法に固有な分析誤差の限界内で、本
発明の好ましいポリマーは十分にエステル化及びエーテ
ル化されそして遊離の水酸基を微量しか含まない。

非常に低い置換度（Ｄ、Ｓ。

）のエチルセルロースの場合には、残存水酸基を、すべ
ての単独のＯＨを一０ＣＯＲｆに転化することなく、エ
ステル化することができるか、又は封鎖することができ
る。

例えは、化学結合したフッ素を含まない１又はそれ以上
のエステル化剤を含む混合エステル化剤を用いることが
でジ・ろ。

しかしながら、この方法より適当なり、 Ｓ。

のエチルセルロースと適当なフッ素化エステル化剤を選
ぶ方が便利である。

更にフッ素含量を低くするような方法はいずれも（たき
え、すべての残存ＯＨが封鎖されるとしても９本発明に
好ましくない。

本発明のフッ素化セルロースフィルムの物理特性エチル
セルロースはそれ自身で良好なフィルム形成性及び機械
的強度をもつが、そのガス透過性は、血液酸素供給器及
びガス透過側物質の多くのその他の応用に要求される水
準よりずっと低い。

たとえはエチルセルロースの代表的なグレードのガス透
過性は、酸素に対し２０Ｘ１０−”ｃＪ−；〆需−ｓｅ
ｃ−ｃｒｒｌＨｇ未満であり、かつ、二酸化炭素に対し
約８５Ｘ１０”以下（同じ単位）である。

この性能は、ガス透過性用として特に設計された先行技
術の膜よりオーダーが約１桁低い。

しかしながらこれらの先行技術のガス透過性膜（たとえ
ば、ポリカーボネート−ジメチルシリコンブ節ツク共重
合体）は血液適合性を欠くものと見做されている。

エチルセルロースを本発明の教えに従ってフルオロアシ
ル化する時、エチルセルロースの卓越した機械的強度が
犠牲にされるが、この損失は血液適合性及びガス透過性
の著しい増大により補われて余りある。

本発明のポリマーフィルム及び膜は、血液適合性、ガス
透過性、良好な機械的強度、加水分解安定性等を有する
薄いフィルム又は被膜を通常必要とする血液酸素供給器
又はその他の装置に用いるのに非常によく適する性質の
組み合せを提供することができる。

フルオロアシル化エチルセルロースの自己支持性フィル
ムを、このフィルムが由来する非フツ素化エチルセルロ
ースと比較する時、ガス透過性（たとえば酸素及び二酸
化炭素透過性）は約１．９〜約３０の倍率だけ増大する
。

ガス透過速度は、ｍ（前に定義１−＋）の増大及び／又
はフッ素含量の増大に従ってわずかに増大すると思われ
る。

一方機械的強度特性はｍ及び／又はフッ素含量の増大と
共にわずかに減少するように思われる。

フルオロアシル化エチルセルロースを超薄形フィルムに
成形しかつ、ガス透過性で水に不活性な適当な支持体と
組み合せた場合、酸素と二酸化炭素のガス透過速度は、
強化シリコン膜と比較した場合でさえすぐれている。

この種の比較に用いるフルオロアシル化エチルセルロー
スの代表的な積層体は、フルオロアシル化エチルセルロ
ースの超薄形フィルムへ結合又は積層するポリオレフィ
ン紙（湿式又は乾式プロセスのいずれかをこよりステー
プル又は連続ポリオレフィン繊維から製造可能である）
のような不織ウェブから成る。

ある適当な積層技術は、不活性の多孔性基体を１〜２０
ミクロンのガス透過性接着剤（たとえばシリコン接着剤
）の層で被覆し、次にこの接着剤被覆基体をフルオロア
シル化エチルセルロースの超薄形フィルムへ積層するこ
とから成る。

血液適合性のフルオロアシル化エチルセルロースポリマ
ーが完全にシリコン接着剤及び多孔性基体又は支持体を
被覆するので、実質的に非トロンボジエーン性の表面が
血液との捲幻こ対し与えられる。

複合材料又は積層体の反対側（血液適合性である必要は
ない）は、酸素が透過可能でかつ血液中のカルボキシヘ
モグロビンによって運ばれる二酸化炭素を放出可能な多
孔性表面である。

これらの積層体又は複合材料の機械的強度特性は、フル
オロアシル化エチルセルロース自身の自己支持性フィル
ムに等しいか又はそれよりすぐれている。

業界公知のように、超薄形フィルムを支持体へ接着する
為に接着剤を使用する事は必須ではない。

適当なガス透過性、血液適合性などは、そのような接着
剤を用いない積層物に対しても得ることができる。

別の方法として、フルオロアシル化エチルセルロースの
薄い層を、直接多孔性フィルム又は紙の表面上に種々の
溶媒被覆プロセスにより付着させることができる。

本発明に用いるフルオロアシル化エチルセルロースポリ
マーの自己支持性フィルムは、出発エチルセルロースポ
リマーの少くとも２５％、より典型的には少くとも３０
％の極限引っ張り強度をもつことができる。

少くとも３０００ ｐ、 ｓ、 ｉ、（２，ＩＸ １０
’ｋｇ／ ｒｒｌ ）の極限引っ張り強度及び少くとも
１５．０００ ｐ、ｓ、ｉ、（１０，５Ｘ１０６ｋｇ／
ｍ”）の引っ張り弾性率は、実施に際し容易に得ること
ができる。

極限引っ張り強さ及び弾性率は、インストロン引張試験
機を用いてＡＳＴＭ Ｄ８８２−６４Ｔに従って測定し
た。

前記超薄形膜／支持体積層物若しくは複合材料の極限引
張り強度は、複合材料がウェットな場合には３５００
ｐ、 ｓ、 ｉ、（２，４Ｘ １０６に！ｇ／ ｍ”）
を越えることができ、また複合材料がドライな場合には
４０００ｐ、ｓ、ｉ（２，８Ｘ１０’ｋｇ／ｍ）を越え
ることができる。

エチルセルロースのフルオロアシル化は、ポリマーから
つくられるフィルムの弾性を減少させない。

たとえフルオロアシル化ポリマーが技術的にエラストマ
ーとして評価されていないとしても、どちらかといえば
弾性は増大する。

本発明のポリマーフィルムが４０％を越えル破断伸びを
有することはまれではない。

本発明のフルオロアシル化エチルセルロースは室温（２
０〜２５℃）、生理的温度（たとえば、３５〜４０°Ｃ
）及び殺菌温度（たとえば１００°Ｃ）で良好な加水分
解安定性をもつ。

血液のｐＨ（７，４）もこれらのポリマーの加水分解安
定性にほとんど若しくは全熱影響を及ぼさない。

このように、このポリマーは、血液並びに水及び食塩溶
液等の存在下に室温又は室温より僅かに高い温度条件下
で化学安定性が良好である。

本発明のポリマーフィルムをｐＨ７，４の沸騰水にさら
した時、なんら顕著な劣化はみられなかった。

移植環を本発明のポリマーで被覆し、次に犬に移植した
時、このようにして製造した移植が、最も血液適合性が
ある物質として現在知られている熱分解炭素とほぼ同じ
程度の血液適合性をもつことを試験結果が示した。

（熱分解炭素は硬質の非透過性物質であり、そして移植
可能な生体医学装置にほとんど適用されていない。

）血液酸素供給器 本発明の好ましい血液酸素供給器は、生活動物の血液（
たとえば静脈血）をガス透過性膜の主表面と接触させる
手段から成る。

たとえば、適当な非トロンボジエーン血液運搬装置を、
循環系中へつなぐ為に使用することができ、そしてこの
循環系からの血液は、中空繊維、コイル状の溝、ガス透
過性表面で規定される一連の空間等へ供給することがで
きる。

実質的に純粋な酸素又は二酸化炭素と混合した酸素を、
ガス透過性コイル、平坦なフィルム若しくは膜、中空繊
維等の反対側の主表面と接触させる。

血液と接触しかつガス透過性を必要とする血液酸素供給
器内の表面は、本発明のフルオロアシル化エチルセルｏ
ヨスから作る。

酸素は、フルオロアシル化エチルセルロースを通って血
液中に拡散し、そして血液は二酸化炭素を放出する。

シリコン膜を用いた、この型の血液酸素供給器は、業界
で知られている。

これら先行技術の酸素供給器を通過する血液は、代表的
には抗凝塊剤で処理される。

本発明では、抗凝塊剤の使用は不必要であろう。

本発明の血液適合性物質は、血液が直接酸素ガスと接触
する、人工肺又は心−肺機型の酸素供給器にも使用する
ことができる。

しかしながら、これらの装置は、血液中の生体物質を変
性させることができる酸素供給法を用いる。

従ってこれらの装置の使用の持続期間は、典型的には、
せいぜい２〜３時間に限られる。

一方血液酸素供給器の好ましい型では、血液は変性から
保護され、そのような時間限定を課する必要はない。

次の実施例により本発明の原理と実施を説明する。

実施例 １ エチルセルロースペルフルオロブチレートの調製本例で
は、置換度２，５５のエチルセルロースを用いた。

１００１のエチルセルロース（グレードＴ−５０，４９
，３％のエトキシル、パーキュレス社のロツ）４２０８
２）を真空下、１１０℃で乾燥させた。

それを次に１．２５ｋｇのメチレンクロリドに室温で溶
解し、次に８０１の乾燥ピリジンを添加した。

この溶液を１０°Ｃで冷却した。エチルセルロースの計
算水酸基含量にもとづき、２０％過剰のペルフルオロブ
チリルクロリド５４１を攪拌しながら添加した。

幾分発熱した。３０分後にこの溶液を３６（容積比でメ
タノール：水＝７０＝３０）中へ注ぎポリマーを沈殿さ
せた。

上澄溶液を完全にデカントしかつポリマーを１．５ｇの
アセトンに再溶解させた。

このポリマーを次にメタノール−水中で、再沈殿させ、
沢過し、空気乾燥し、次に真空中、９０℃で乾燥した。

収率は理論値の７５％であった。

実施例 ２ その他のペルフルオロアシル化エチルセルロースポリマ
ーの調製 ４５．３〜５０．６パーセントのエトキシル含量の６種
類のグレードのエチルセルロース（スべてパーキュレス
社の製品）を、ペンタフルオロプロピオニルクロリド、
ペンタデカフルオロオクタノイルクロリド及びヘプタフ
ルオロブチリルクロリドでアシル化した。

即ち、エステル化剤は、ｍ＝１゜２及び６の式ＣＦｓ（
ＣＦ２）ｍｃＯｃｌで特徴づけられた。

得られたポリマーをフィルムにし、そしてガス輸送速度
及び物理特性（たとえば、引っ張り強度）に関して試験
した。

エトキシル含量及びペルフルオロアルキル鎖長の変化は
、ガス輸送速度及び物理特性に余り影響しないことが確
認された。

ガス輸送速度は、フッ素含量（即ちペルフルオロアルキ
ル鎖長）の増大と共にわずかに増大し、かつ、機械的強
度特性は、フッ素含量の増大と共にわずかに減少した。

中間範囲のエトキシル含量に対するペルフルオロオクタ
ノイルエチルセルロースのデータは次の通りであった。

ガス透過性、Ｐ×１０１０、Ｐはｃｒｔｌ −ｃｍｌｃ
ｙｌ−５ｅｃ−ｃｍ Ｈｇの単位で以下の通りであった
。

酸素：６０ 二酸化炭素： ２１０極限引っ張
り強度、ｐ、ｓ、ｉ、： ３４５０引っ張り弾性
率、ｐ、ｓ、ｉ、： １６，５００破断伸び率：
５０〜６０％ペルフルオロプロピオ
ニルエチルセルロースの場合のデータは次の通りであっ
た。

ガス透過性（同じ単位） 酸素：５０ 二酸化炭素： １６０極限引っ張
り強度、ｐ、’ｓ、ｉ： ３６００引っ張り弾性
率、ｐ、 ｓ、ｉ ： ２０，０００破断伸び率
： ５０〜６０％上記のペルフルオロ
オクタノイル及びペルフルオロプロピオニルエチルセル
ロースの機械的強度特性は、一般にその他の公知のガス
透過性膜（一般に３単性の）、たとえばフルオロシリコ
ンポリカーボネート−ジメチルシリコンブロック共重合
体、ポリスルホン−ジメチルシリコンブロック共重合体
及びポリへキサデシルスルホンよりすぐれている。

ただ、ポリスルホン−ジメチルシリコンブ晒ツク共重合
体は、極限引っ張り強度においてほとんどペルフルオロ
オクタノイルエチルセルロースに等しい。

これら先行技術のガス透過性膜は、いずれも、通常、血
液適合性であるとは考えられない。

フルオロシリコンエラストマーは、ヘパリンのような抗
凝塊剤と組み合せて、血液酸素供給器に用いることが提
案されている。

これらのエラストマーに関する文献に報告されたガス透
過性は高く、たとえは、１０１０ｃｒｔｌ−ｃｍ／ｃｙ
？ｉ、 −ｓｅｃ−ｚＨｇ単位で以下の通りである。

酸素： １２４二酸化炭
素： ９５０（文献に報告された
通り。

）ポリカーボネートジメチルシリコンブロック共重体エ
ラストマーのガス透過性の報告データはわずかにすぐれ
ている。

実施例 ３ オレフィン紙支持体上の超薄形膜 二つの積層体試料を、タイベック（Ｔｙｖｅｋ ）１０
７３（ポリオレフィン紙の商標）、ガス透湿性シリコン
接着剤及び実施例１のペルフルオロブチリルエチルセル
ロースの超薄層から製造した。

これらの積層体試料を以後実施例３（Ａ）及び３（Ｂ）
と参照する。

実施例３（５）は、タイベック１０７３を、５〜１０ミ
クロンの厚さのダウコーニング＃２８２シリコン接着剤
の層で被覆し、そして１．０〜１．５ミクロンの実施例
１のポリマ一層をこのシリコン接着剤へ付着させること
によって製造した。

実施例３（Ｂ）は、＃２８８シリコン接着剤の層の厚さ
が１．５〜２ミクロンでかつ実施例１のポリマーの層の
厚さも１．５〜２ミクロンである以外は、同一の方法で
製造した。

カス透過速度は、次の表に報告する。

カス透過速度（ｃｃ／ ｍ ｉｎ ｒｒ？−アトム）
酸素 二酸化炭素 実施例 ３（Ａ）２１０±５０ １０６０±９０実施例
３（Ｂ）４７０±８０ ３６１０±３５０強化シリコ
ン膜 １９５±２５ １０９．０±２３０比較の為に表
に含ませた強化シリコン膜は、” Ｓｃ ｉ −Ｍｅｄ
Ｋｏｌｏｂｏｗ”型血液酸素供給器から取り出した。

その平均の厚さは、５ミルであった。極限引っ張り強度
（破断時の引っ張り強度）は実施例３（Ａ）及び実施例
３（Ｂ）を平均した。

データは０、５ ｉｎ ／ ｉｎ／ｍｉｎの歪速度でＡ
ＳＴＭ試験Ｄ８８２−６ＧＴに従ってインストロン引っ
張り試験機で得た。

タイベック支持体は、縦方向（マシン方向）及び横断方
向をもつウェブであったので、破断時の引っ張り強度を
両方向について測定した。

超薄形膜／接着剤／タイベック複合材料がウェットの場
合の引っ張り強度は、以下の通りであった。

縦方向、ｐ、ｓ、ｉ、： ４３５０±５８０横
断方向、ｐ、ｓ、ｉ、： ４９１０±３３９乾燥
複合材料の引っ張り強度のデータは次の通りであった。

縦方向、ｐ、 ｓ、 ｉ、 ： ４６００±
５７０横断方向、ｐ、ｓ、ｉ、：’ ４９５０±
３２０実施例 ４ 血液適合性試験 本実施例で、試験されたベルフルオ口アシルエチルセル
ロースは、亦た実施例１のポリマーを用いた。

移植環をポリマーで被覆し、そして犬に移植した。

二つの異る型の環試験を用いた。ＵＢＴＬゴツト環試験
（静脈血に対する初期の血栓生成を試験するのに用いた
）及び腎塞栓環試験（動脈血に対する血栓塞栓形成を試
験するのに用いた）であった。

試験の結果を下の第１表及び第２表に報告する。

第１表 実施例１のポリマーのＵＢＴＬゴツト環試験殺菌法
血栓生成の各レベルを示 す標本の数” ＩＸ オートクレーブ ３ ０ ０ エチレンオキシド １ ２ ０ ＊レベル〇−凝塊又は小凝塊なし レベル１−明きらかな流れの減少のない中間の凝塊 レベルＸ＝すべて又はほとんどすべてが閉塞第２表 腎
塞栓環試験 犬扁 期 間 環血栓コード１ 環の下の
大動脈 腎 梗 塞１ ５日
１− 清浄、損傷なし 右：２梗塞＞ ２
ｃｍ左＝２梗塞、＋３闘 ２ ４日 １− 清浄、損傷
なし 右：±５０％梗塞損傷左＝２梗塞、２〜３朋 ３ ４日 ０ 清浄、損傷
なし 右＝１梗塞、±４ｍｉ左：１梗塞、±２ｍ７
１１ ４ ３日 Ｏ清浄、損傷なし 右：
６梗塞＞ ２ ｃｍ左：３梗塞ＩＣｒｒＩまで ＊環血栓コード ０ なし １ 環管膝上に薄い被覆及び／又はリム／大動脈壁土へ
の単なる付着２ 管又は旗（ｆｌｏｇ）の形で環から突
き出る、環管膝上に薄い被覆３ 管腔のサイズを著しく
減じそして腎臓の動脈を封鎖又は部分的に封鎖するよう
に環から延びる、すべて又は一部の環管膝上に厚い付着
４ 完全に管を閉塞する血栓 本発明の好ましい態様を以下に列挙する。

■、実質的にすべてのペンダントメチロール基及びエチ
ルセルロース誘導体の約５０モル％を越える環置換水酸
基をエーテル化した、三糖類単位につき約４．４〜約５
．５のエトキシド基を有するフルオロアシル化エチルセ
ルロース誘導体であって、更に該エチルセルロース誘導
体が三糖類単位につき約０．５〜約１．６の環置換−Ｏ
ＣＯ（ＣＦ２）ｍＣＦ３基（ｍ＝１〜６）、赤外分光分
析測定による微量の残存水酸基及び１０重量％を越える
化学結合したフッ素を含んで成るフルオロアシル化エチ
ルセルロース誘導体。

２、第１項記載のエチルセルロース誘導体において、該
エチルセルロース誘導体の三糖類単位につき、５．０〜
５．４のエトキシド基及び０．６〜１．０のペルフルオ
ロブチレート基を有し、更に少くとも１２重量％のフッ
素含量を有するフルオロアシル化エチルセルロース誘導
体。

３ 第１項記載のエチルセルロース誘導体において、該
誘導体の繰り返し三糖類単位の約５０〜１００モル％が
上記構造式（式中、ＥｔはＣＨ３ＣＨ２−１ｍは２〜６
の整数）を有し、更に該エチルセルロース誘導体の化学
結合したフッ素含量が約１２重量％であるフルオロアシ
ル化エチルセルロース誘導体。

４、三糖類単位につき平均約２〜約５．５のエトキシド
基及び少くとも約０．５のフッ素化エステル基ヲ有する
フルオロアシル化エチルセルロースから成る固体表面を
使用する方法であって、更に該固体表面を生活動物の循
環系から採取した血液と接触させることから成る方法。

５、第４項記載の方法において、該フルオロアシル化エ
チルセルロースが少くとも１２重量％の化学結合したフ
ッ素含量を有しかつ実質的に残存水酸基がないことから
成る方法。

６、第５項記載の方法において、該表面がガス透過性膜
として血液酸素供給器に用いられる膜であることから成
る方法。

７、 ガス浸透性膜として、三糖類単位につき少くとも
平均０．５のフッ素化エステル基及び２を越え５．５以
下のエトキシド基を有するフルオロアシル化エチルセル
ロースを用いることかう成る血液酸素供給器。

８、第７項記載の装置において、少くとも１２重量％の
化学結合したフッ素含量を有しかつ実質的に残存水酸基
のない該フルオロアシル化エチルセルロースから成る装
置。

９、第８項記載の装置において、該フルオロアシル化エ
チルセルロースは三糖類単位につき平均的０．５〜１．
６のペルフルオロアルカノイルエステル基を有し、かつ
、少くとも３０００ポンド／平方インチの極限引っ張り
強度、少くとも１５，０００ ｐ、ｓ、ｉ、の引っ張り
弾性率を有し、更に非フルオロアシル化エチルセルロー
スに対応するガス状酸素の透過性の２倍を越える透過性
ヲ有するフルオロアシル化エチルセルロースから成る装
置。

１０、ガスを分離する方法において、ガス分離膜として
第１項記載のフルオロアシルエチルセルロースから成る
層を用いるこきを改良点とすることから成る方法。

１１、生活動物の血液をガス透過性膜の主表面と接触さ
せる手段、及び酸素ガスを該ガス透過性膜の反対側の主
表面と接触させる手段から成る血液酸素供給装置であっ
て、更に該ガス透過性膜が第１項記載のエチルセルロー
ス誘導体から成る装置。

１２、血液を接触させる表面手段から成る生物学的装置
であって、更に該表面手段が第１項記載のフルオロアシ
ル化エチルセルロースから成る装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 実質的にすべてのペンダントメチロール基及び約５
   ０モル％を越える数のエチルセルロース誘導体の環置換
   水酸基をエーテル化した、三糖類単位当り約４．４〜約
   ５５のエトキシド基をもつフル。 オロアシル化エチルセルロース誘導体であって、更に三
   糖類単位当り約０．５〜約１６の環置換−ＯＣ’０（Ｃ
   Ｆ２）ｍＣＦ３基（式中、ｍは１〜６の数）赤外分光分
   析測定で高々微量の残存水酸基及び１０重量％を越える
   量の化学結合したフッ素を含むフルオロアシル化エチル
   セルロース誘導体を含んで成る血液酸素供給器用ガス透
   過性膜。