JPS5894863A - 合成高分子重合体よりなる多孔膜 - 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】 ＋発明は合成嶋分子慮合体からなる血液透過性Ｊ）多孔
膜に関するものである。

血液透過性膜は逆浸透膜、限外濾過膜、ｄ樹膜のように
微細な物体１例えば塩、尿素など分子臘的に数十〜数千
でＡオーダのものの分離でなく。

数百万程度の分子量物質やμオーダー以上の粒状物等の
ものを分離する膜を言う。より具体的には血液フィルタ
ーとして血液中の異物除去や血球分離、血漿分離膜等を
言う。

従来、血液フィルターは体外循環、特殊採血。

血液精躯等に使用され、形態的には、布状、メシュ状、
単繊維の集合体のもの、更に６孔径の大きいスクリーン
フィルター等が用いられている。血球分離、血漿分ｌＩ
ｌ膜は分離精度が重要なため、ｆｉ細の単繊維の集合体
や０．０５〜１０μ　−変の多孔質１１Ｉ造の膜分離膜
などが用いられている。

これ等の膜は分層・除去すべ自ものが凡て剛体で、圧力
、流れにより変形せず、膜で捕捉されろとの考えに基づ
くため、血液の流瀘、圧力の微細な変化に対し、膜の透
過性や分−・除去性が大きく変動り、ＩＮの−ｄを損っ
てしまう。そこで操作方法、操作装置を工夫し、且つ、
血液性状により膜交換を頻實多く行わなくてはならない
。

本発明箸らは、血液中の構成物で、圧力により流れによ
り、流路の大きさにより、自由自在に変形する軟体物１
例えば、赤血球、白血球等の毛細血管を流れる時の形態
変化、フィブリノーゲンの糸状、ゲル状物になつ之固体
化しつつあるものなどを膜で分離・除去するに適した膜
形趨の検討を行って来意。その結果本発明に至った。

本発明の要点は、膜の片面は凹凸状のなめらかな起伏を
有し、その起伏に０．０１〜５００μの孔径が有り、他
面は平滑で１〜１０００μの孔径を有した合成高分子重
合体の血液透過性膜である。

以下本発明の構成・効果について説明する。

膜の片面に凹凸状の起伏は本発明の重要な構成要件で、
凹凸状の起伏の厚さは５畷以内で血球の大きさに近い５
μ以上であること。この凹凸状の間隔は細胞である血球
が滞留出来る程度で１０μから１５諺程度までである。

これは、血漿分離。

血球分離の際に、血球成分を凹状部に停滞させるための
もので、血流縁が多い時は、凹凸面を血球が流れ方向に
転がりながら且つ血球表面を損うことのない暢崖の起伏
を必要とするものであるっ故に凹凸状の面は滑らかで返
ることも必要である。

凸状部は濾過効果を促進するためで、血Ｗｔ等の分離に
顕著であろう凹凸状面に存在する孔径の大きさは、血液
ｒｓｉする際の分離・除去対象により異なるが、　０．
０１〜５００μのものが望ましい。例えば血漿分離では
０．０５〜５μ、血球分線には１〜５０μ、血液の異物
除去は０．２〜５００μ　である方が好ましい孔径であ
る。凹凸状の形状をより具体化すれば凸状面は滑らかに
巾が広く、凹状部は凸状部の号程麿であることが膜透過
上好ましい。

他方の膜面は平滑な面であることが本発明の重要なもの
である。即ち、膜を透過したものは直ちに朦から離れる
必要があり、開孔度も大きく孔径も大きいことが望まし
い。平滑とは膜面に鋭角な凹凸が存在しない。従来より
存在する逆浸逃膜。

透析膜と同様の平滑性を言う。尚膜面には大きい孔径が
存在し、１〜１０００μ程度の孔径を有し、開孔度ぼ５
０％以上である。　この面の孔のより好まＬ（は１〜５
００μ根度である。出来る丈均専に規則的に配置され、
且つ孔径の揃ったものである方が好ましい。開孔膚を高
く一持するため、大きい孔径と小孔径の混在は血液の珈
過速度をあげるに効果的である。

膜材料は合成高分子重合体であれば特に限定しない。血
液はイオン性を帯びた蛋白質などから一般に親水性膜が
使用され、膜＃ＩＩ造もディブスタイプでＩＩ噛な＃Ｉ
造のものが用いられ９血液７−イルターとして琳繊維の
充填され念ものも゛あ・ξが１分離・除去物を回収する
上から膜表面で捕捉９分離することが好ましい。そこで
、膜材料は天然高分子物より、疎水性で血液との親和力
の少ないとされたものが望まＬい。その例として、ポリ
エステル、ポリアミド、ポリエチレン′ｌｌリスチレン
等合成高分子・重合体である。しかも安価で、血液に損
傷を与えない汎用性合成高分子重合体が好ましい０ 疎水性合成高分子重合体は生体組織と分子設計が異なる
ため、血液との相互作用も少なく、長時間、血液処理を
行っても透過性に変動を与えないことも明らかになった
。

膜の形状は平膜、管状、中空繊維状メ特に限定しない。

以下実施例で示す方法では平膜を示すが公知管状、中空
繊維状も一法は可能であり、平膜と同様の構造、形態の
膜を得る。

本発明の血液透過性膜の製造方法をポリアミドについて
述べる。ポリアミド、例えばナイロン６６　（レオナ■
旭イ１成工業株式会社）にギ酸を加えポリマー製産１０
〜４０　ｗｔ％に溶解し、アルカリ土類金属の塩化物１
例えば塩化カルシウム、″好まし”くは塩化カルシウム
２水塩、６水壌を水に溶゛解乃至吸湿させ、量的には、
得る膜に必要とする孔とが出来るが、製膜上は環化−物
と水は等臆が望ましくポリマー皺゛の１０〜１５０％ｍ
度が好ましい。これら４成分か′らなる溶液を均一にな
るよう強力攪拌し、ゲル化しない湿炭に密封状態に保つ
。特に。

気泡の発生を防ぐことは肝要である。、ｉｌ［ｆＩＩ液
を平滑な板状例えばガラス板上に流延し、凝固する際膜
表面に凹凸状を発生させる之め、凝固を間けつ的に行い
、膜表面の収縮・凝固を起させることが麿曽である。−
例として、凝固浴への浸漬を短時間にくり返すことであ
り、他にも多くの方法が考えられる。凝固した膜は、流
延板から剥離するがそれ以前に剥離すると裏面の平滑性
が保てないときがあるため注意深く行い、脱溶媒、脱塩
化物を行い、乾燥することで得られる。

ポリマーの溶媒は添加物との関係で選択することが出来
る。

以下実施例で更に＃細な具体的に説明する。

実施例１゜ レオナ■（旭化成工業）１００９ｒをギ＠３０（Ｎｌｒ
に常温で均−溶解後、塩化カルシウム２水塩３５９ｒと
純水２５９ｒの混合溶液を少−ずつ注入する。得られた
４成分からなる溶液をガラス板上にドクターナイフを用
い、１顛厚さに流延し、直ちに純水にて凝固させ浴より
取り出し、これをくり返すことで完全凝固をさせる。但
しガラス板より流延膜を剥離しないように固定する。凝
固後、完全脱溶媒後脱塩化物を行う。得られた膜は乾燥
する。

走査型電子顕微鏡で観察すると１表面は凹部が０．１〜
０．３藺、凸部が０．６〜０．７麿、起伏の厚みは０１
ｇ〜０．２ｕでｌθ〜１００μの孔径を有した網状組織
体であった。裏面であるガラス板側は、平滑、平らな面
で、５０〜１００μの円形孔と１〜４μの円形孔群から
成る孔があった。５０〜１００μの円形孔群の間隙に１
〜４μの円形孔群が分散して存在していた。

得られた膜を凸凹状のある表面から採血直後の牛新鮮血
液を透過したところ、採血中に混入した肉片１体細胞、
採血中に発生したフィブリン、凝血、凝固物等が完全に
ｒ別され、精−された生新鮮血が得られた。

実施例２゜ 実施例１．において塩化カルシウム２水壌と水の瀘を２
５ＰｒＫして、他は全〈実施例１．に従って得た膜は、
走査電子顕微鏡観察結果、−ＩＩ而の凹部が０．１〜０
．３　Ｍ　、凸部０，６〜Ｑ、８１１１　、起伏の厚み
０．２８１で５〜１５μの孔径を有し、裏面＃ｉ１０〜
２０μの円形孔群と１〜３μの円形孔群がランダムに混
在していた。

得られた膜を凸凹状の表面から生新鮮血を流したところ
、血球成分の約半分を捕捉した。

手続補正書 昭和５７年７月２３日 特許庁長官　若杉和夫　殿 １　事件の表示 ％願昭５６−１９０６７５号 ２　発明の名称 ３　補正をする者 事件との関係・特許出願人 旭メディカル株式会社 ４代理人 東京都港区虎）門−丁目２番２９号虎ノ門産業ビル５階
別紙のとおり全文補正８Ａ＃ｌ督を提出する。

全文補正明細書 １、発明の名称 合成高分子重合体よりなる多孔膜およびその製法２、特
許請求の範囲 １）血液透過性膜において、膜の片面は凹凸状の起伏を
有し、その凹凸状部分に０．０５〜５００μの空孔を有
する膜面よりなり、他の一方の面は１〜１０００μの孔
径の比較的微多孔を有する平滑な面を有する合成高分子
重合体よりなる多孔膜。

２）凹凸状の高さの差が５■諷以内の％ｉ！ｌ！ｆｉｌ
ｌｉ求の範囲第１項記載の多孔膜。

３）合成高分子重合体がポリアミドである％許請求の範
囲第１項または第２項記載の多孔膜。

４）合成高分子重合体よりなる多孔膜が、ポリアミド、
アルカリ土類金属の塩化物およびポリアミドの溶媒、非
溶媒から成る溶液を製膜して得られ友ものである特ｉｆ
ｆ請求の範囲第１項ないし第５項記載の多孔膜。

で多孔膜を得るに当り、該溶液會非凌固性物に流５　発
明の詳細な説明 本発明に合成＾分子重合体からなる血液透過性の多孔膜
およびその製法に関するものである。

血液透過性膜は逆浸透膜、限外濾過膜、透析膜のように
微細な物体、例えば塩、尿素など分子量的に数十〜数千
で久オ〜ダのものの分離でなく、数６刀根度の分子蓋物
質やμオーダー以上の粒状物等のものを分＃ＩＩする膜
を百う。よシ具体的には、血液フィルターとして血液中
の異物除去や血球分離、血漿分離膜等を百５゜ 便来、血液フィルターは体外循環、特殊採血、血液精製
等に使用され、形態的には、布状、メシユ状、単繊維の
集合体のもの、さらに、孔径の大きいヌクリーンフィル
ター等が用いられている。

血球分離、血漿分離膜は分離精度が重要なため、極細の
単繊維の集合体や０．０５〜１０μ程度の多孔質構造の
膜分履膜などが用いられている。

これらの膜は分離・除去すべきものが凡て剛体で、圧力
、流れにより変形せず、膜で捕捉されるとの考えに基づ
くため、血液の流量、圧力の微細な変化に対し、膜の透
過性や分離・除去性が大きく変動し、膜の機能を損って
しまう。そこで、操作方法、操作装置全工夫し、かつ、
血液性状により膜交換を頻度多く行わなくてはならない
。

本発明者らは、血液中の構成物で、圧力により、流れＫ
より、流路の大きさＫより、自由自在に変形する軟体物
、例えば、密血球、白血球等の毛細血管を流れる時の形
態変化、フィブリノーゲンの糸状、ゲル状物になった固
体化しつつるるものなどを換で分離・除去するに適しｆ
ｃ膜形態の検討を行ってきた。その結果本発明に至った
。

本発明は血液透過性Ｍにおいて、膜の片面は凹凸状の起
伏を有し、その凹凸状部分に０．０５〜５００μの空孔
を有する膜面よりなり、他の一方の１ｉｌＶｉｌ〜１０
００μの孔径の比較的微多孔を有する平滑な面を有する
合成＾分子重合体よりなる多孔膜である。また、本発＃
ＪＡは、＾分子物質ｆｔ核間分子物質の溶媒と製膜時孔
形成剤の核になる無機化合物とを混合した溶液で多孔′
ｍを得るに当り、該溶液を非皺固性物に流量し、凝固す
る際、層表ｒｋｉＫ凹凸状を発生させるために間欠的凝
固を行うことに％徴とする合成高分子重合体よりなる多
孔膜の製造方法である。

以下本発明の構成・効果について説明する。

膜の片面に凹凸状の起伏を有することは、本発明の重要
な構成要件で、凹凸状の起伏の厚さは、Ｓ　４１１以内
で血球の大きさＫｉい５μ以上、好ましくは１０μ〜０
．１認−であること。この凹凸状の間隔は、細胞である
血球が命貿できる程度で１０μから１５・肩１根度まで
で、好ましくは２８μ〜１１ＪＩＭ度である。これは、
血漿分離、血球分離の際に。

血球成分を凹状部に停油させるためのもので、血流蓋が
多い時は、凹凸面を血球が流れ方向に転がｐながら、か
つ血球表面を損うことのない程度の起伏を必要とするも
のである。故に凹凸状の面は滑らかであることも必要で
ある。凸状部Ｆｉ濾過効果を促進するためで、血漿等の
分離に顕著である。

凹凸状面に存在する孔径の大きさは、血液透過する際の
分離・除去対象により異なるが、ｏ、ｏ５〜ｓａＯμの
ものが望ましい。例えば、血液を血球を含む液と血球を
含まない液に分ける血漿分離では０．０５〜５μ、好ま
しくは□、０５〜１μ、血液から血球のみを分別、戸別
したり、血球を・成分である血小板、白血球、赤血球等
に分離する血球分離にＦｉ１〜５０μ、好Ｉ　Ｌ　＜　
ｉｔ　１〜３０　ｐ、血ｉ中の異物除去は０．２〜５０
０μ、好ましくは５０〜５００μであることが好ましい
孔径でおる。血漿分離でＦｉｏ、ｏｓ〜５μ、血球分離
には１〜５０μ、血液の異物除去は０，２〜ＳＯＯμが
好ましい孔径である。凹凸状の形状は、より具体的には
、凸状面は滑らかに巾が広く、凹状部は凸状部のｈ程度
であることが膜透過上好ましい。

他方の膜面は、平滑な面であることが本発明において重
要である。すなわち、膜を透過したものは直ちに躾から
離れる必要があり、開孔度も大きく孔径も大きいことが
望ましい。平滑とＦｉ、膜面に鋭角な凹凸が存在しない
。従来より存在する逆浸透膜、透析膜と同様の平滑性を
言う。なお、膜面には大きい孔径が存在し、１〜１ｏｏ
ｏμ程度の孔径ヲ有し、開孔度＃′ｉ５０％以上である
。この面の孔径は、よシ好ましくは１〜ＳＯＯμ程度で
ある。効果的な血液透過性を得るには、できるだけ均等
に規則的に孔が配置され、かっ孔径が揃ったものである
ことが望ましいと考えられるが、本発明者らの知見では
、任意の範囲内ではむしろ大きい孔径と小さい孔径が混
在した方が望ましいのである。

膜厚Ｆ１２００μから１０−程度で、好ましくは２００
μから５１１１程度である。

膜材料は合成＾分子重合体であれば特に限定しない。血
液はイオン性を帯びた蛋白質などから、一般に親水性膜
が使用され、層構造もディプスタイプで複雑な構造のも
のが用いられ、血液フィルターとして単繊維の充填され
たものもあるが、分離・除去物を回収する上から、膜表
面で捕捉、分離することが好ましい。そこで、膜材料は
天然高分子物より、疎水性で血液との親和力の少ないと
されたものが望ましい。その例として、ポリエステル、
ポリアミド、ポリエチレン、ポリスチレン等合成高分子
重合体である。しかも安価で、血液に損傷を与えない汎
用性合成＾分子重合体が好ましい。

疎水性合成高分子重合体は生体組織と分子設計が異なる
ため、血液との相互作用も少なく、長時間、血液処理を
行っても透過性に変動を与えないことも明らかになった
。

膜の形状は平膜、管状、中空繊維状と特に限定しない。

以下実施例で示す方法では平膜を示すが、公知盲状、中
空繊維状も製法は可能であり、平膜と同様の構造、形態
の膜を得る。

本発明の血液透過性膜の製造方法をポリアミドについて
述べる。ポリアミド、例えはナイロン■ ６６（レオナ　旭化成工業株式会社）にギ酸奢加えポリ
マー濃度１０〜４０ｗｔチに溶解し、アルカリ土類金塊
の塩化物、例えば塩化カルシウム、好ましくは塩化カル
シウム２水塩、６水塩會水に溶解ないし吸湿させ、量的
には、得る膜に必要とする孔径の大きさ、開孔度の大き
さにより増加させることができるが、製膜上は塩化物と
水は等蓋が望ましく、ポリマー蓋の１０〜１５０％程度
が好ましい。これら４成分からなる溶液を均一になるよ
う強力攪拌し、ゲル化しない温度に密封状態に保つ。特
に、気泡の発生を防ぐことは肝安でめる。該溶液を平滑
な板状例えばガラス板上に訛組し、凝固する際、膜表面
に凹凸状を発生させる丸め、凝固を間けっ的に行い、膜
表面の収縮・凝固を起させることが重責アある。−例と
して、凝固給への浸漬を短時間にくり返すことであり、
他にも多くの方法が考えられる。凝固した膜は、流延板
から剥離するが、それ以前に剥離すると、裏面の平滑性
が保てないときがあるため注意深く行い、脱躊媒、脱塩
化物を行い、乾燥することで得られる。

ポリマーの溶媒は添加物との関係で選択することができ
る。

以下、実施例でさらに詳細に説明する。

実施例ル オナ■（旭化成工業）１００ｆｅギ酸３００１に常温で
均−俗解後、塩化カルシウム２水塩３５１と純水２５ｆ
の混合溶液を少量ずつ注入する。得られた４成分からな
る溶液をガラス板上にドクターナイフを用い、１麿菖厚
さに流嫉し、直ちに純水にて凝固させ浴より取り出し、
これをくり返すことで完全縦置をさせる。７ｔ−’ｆし
、ガラス板より流延膜を剥離しないように固定する。凝
固後、完全脱溶媒後脱塩化物を行う。得られた膜は乾燥
する。

走査型電子顕微鏡で観察すると、表面は凹部力≦０．１
〜Ｑｊ１ｍ、凸部が０．６〜０．７１１１％起伏の厚み
は０．１〜０．２１１１で１０〜１００μの孔径を有し
た網状組織体であった。表面で多るガラス板＠は、平滑
、平らな面で、５０〜１００μの円形孔と１へ一４μの
円形孔群が分散して存在していた。

得られｆＣｉｔ−凹凸状のある表面から採血直後の十新
鮮皿液を透過したところ、採血中に混入した肉片、体細
胞、採血中に発生したフィブリン、凝血、凝固物等が完
全にＰ別され、精製された生新鮮血が得られた。

実施例２ 実施例１において塩化カルシ９ム２水塩と水の１ｔ１ｒ
２５ｆにして、他は全〈実施例１にしたがって得た膜は
、走査電子顧倣蜆観察結果、表向の凹部が０．１〜Ｏｊ
１１ｍ、凸部０．６〜Ｑ、ａｉ１ｍ、起伏の厚み０．２
１ｇｍで５〜１５μの孔径金屑し、表面は１０〜２０μ
の円形孔群と１〜３μの円形孔群がランダムに混在して
いた。

得られたｍを凹凸状の表面から生新鮮血を流したところ
、血球成分の約半分全捕捉した。

実施例３ 実施例１において塩化カルシウム２水塩と水をそれぞれ
１００ｖにして、他は全〈実施例１にしたがって４次層
は、表面の四部０．１〜０，２１１１、凸部０．７〜ｏ
、ａ　ｍ私起伏の厚さ０．２ｍｇで、５０〜１００μの
孔径を有し、裏面に８０〜１５０μの円形孔群が走査電
子顕微鏡で観察された。

実施例４ 実施例１において塩化カルシツム２水塩と水をそれぞれ
１０２にして、流延膜厚を５００μで行い、他は全〈実
施例ＩＫＬ危がって得たＷＸは、表面の凹部０．１〜０
．２１私凸部０．２〜０．３１Ｉ厘、起伏の厚さ０．２
■で、０．０５〜０．２μの孔径を有し、裏面は１０〜
５０μの円形孔群を有していた。

３５７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）血液透過性膜において、膜の片面は凹凸状の起伏を
   有しその凹凸状部分に０．０１〜５００μの空孔を有す
   る膜面よりなり、他の一方のｄｉｉは１〜１０００μの
   孔径の比較的微多孔を有する平滑な面を有する合成高分
   子重合体よりなる多孔膜。 ２）凹凸状の高さの差が５ａｍ以内の特許請求の範１Ｆ
   ｆｉ第１項に含まれる多孔膜。 ３）合戊高分子處合体がボリア識ドである特許請求の範
   囲第１〜２項に含まれる多孔膜。 ４）合成高分子慮合体よりなる多孔膜が、ポリアミド、
   アルカリ土類金−の塩化物及びメリアミドの溶媒、非溶
   媒から成る溶液を製膜Ｋして得られた特許請求の範囲第
   １〜３項に含まれる多孔膜。