JPS6045358A - 血漿分離膜及びその製造方法 - 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】 本発明は、血液から血漿を分離する血漿分離膜に関する
ものである。更に詳しくは、高い血漿分離能を有するポ
リスルホン系樹脂血漿分離膜及びその製造法に関するも
のである。

その目的とするところは、血液を分離する際、膜の内部
抵抗を減少せしめることによシ高い血漿分離速度を有す
る中空糸状ポリスルホン系樹脂血漿分離膜を提供するこ
とにある。

医療の分野における膜分離技術は、分離膜により血液中
の赤血球や白血球などの血球成分を残し、血中蛋白以下
の分子量物質を除去する血漿分離法として、透析膜によ
る人工腎臓と並び近年急速に進歩した分野である。この
ため最近では種々の免疫疾患に対して、膜による血漿分
離法を利用した臨床例が数多く報告されている。

従来ｊＤ酢酸セルロース、ポリビニルアルコール、ポリ
エチレンなどの素材を用いた血漿分離膜が実用化されて
おり、いずれも表面に０．１〜１．０μの孔径を有する
中空糸状分離膜として使用されている。

しかし、これらはいずれも素材的に耐熱性が低く）この
ため医療用としては不可欠であるオートクレーブ滅菌処
理が適用できない場合が殆んどという欠点を有していた
。一方ポリスルホン系樹脂による分Ｍ膜は従来よシ限外
濾過膜の素材として、耐熱性、耐酸耐アルカリ等の耐薬
品性及び安全性の面にすぐれた性質を持つことが知られ
ている。

このためポリスルホン系樹脂分離膜は種々の形状に加工
され食品工業や医療の分野等広範囲の用途に供されてい
る。

しかしポリスルホン系樹脂分離膜の欠点として、分子間
凝集力が強いことからポアサイズを自由に変えることは
容易でなく、従って従来技術では限外ｐ過膜や逆浸透膜
の支持材といつた利用に限られていた。このため血漿分
離膜に必要とされる分画分子量が数十万以上の大孔径分
離膜は極めて困難であった。

本発明者らは、すぐれた特性を有するポリスルホン系樹
脂に注目し従来困難とされていたポリスルホン系樹脂血
漿分離膜を目的に鋭意研究を行ってきた。この結果、エ
チレンカーボネートを含んだ紡糸原液及び水を主成分と
する凝固浴組・成を組合わせる湿式製膜法によシ尚分画
分子量膜を得られることを見出し、更にこの知見に基づ
き種々の検討を進めた結果本発明を完成するに至ったも
のである。

すなわち本発明のポリスルホン系樹脂からなる中空繊維
状血漿分離膜は内外表面に平均孔径０，０５〜１μの孔
を有し、内外表面にはさまれる中間層は該樹脂が０．０
５〜０．３μの太さで網目状に発達し、その空隙が膜表
面より中心部に向って表面側で０．１〜０．５μ、断面
中心部で０．５〜２μの範囲で連続的に増大する平均孔
径をもっ空孔と見なしうる構造を有するものである。

このような構造を有するポリスルホン系樹脂血漿分離膜
は膜の内部を通過する血漿に対して極めて低い流動抵抗
を示し、従ってｐ過動率にすぐれしかも溶血現象が少な
ム安定な血漿分離特性を有するものである。

上述の特定の構造を有するポリスルホン系４１　Ｊｊ＆
血漿分離膜の製造方法は２重管構造の中空糸製造用ノズ
ルを用い、外側の環状口から紡糸原敢を芯部から凝固液
を凝固浴中へ吐出し、巻取９を行う湿式製脱法である。

紡糸原液としてはポリスルホン系樹脂、溶剤、及びエチ
レンカーボネートを２０〜６０瓜黛チ、更に炭素数２か
ら４の飽和多価アルコールを３〜ｌＯ重ｆｔ％含む溶液
を用いるのが好ましい。

ノズルの芯部よシ吐出し中空糸の内表面から膜構造を形
成するだめの内部凝固液にはエチレンカーボネートを１
５〜９ｏｊｌＬ！％含む混合液、更に外部凝固液には水
、水及びポリスルホン系樹脂の溶剤および／またはポリ
スルホン系樹脂の非溶剤の混合液を用いることが望まし
い。

エチレンカーボネートは融点が約３９℃と高く、またポ
リスルホン系樹脂に対しては非溶剤であシ水に可溶であ
ることが特徴である。

炭素数２から４の飽和多価アルコールもまたポリスルホ
ン系樹脂に対しては非溶剤である。

従って室温以下ではポリスルホン系樹脂と極性溶剤の均
一溶液に対してはエチレンカーボネート及び飽和多価ア
ルコールの溶解は困難であるが、エチレンカーボネート
の融点から約１００℃程度まで７ＪＩ］温することによ
シ均−溶液が得られる。

ここで紡糸原液中のエチレンカーボネートは主に中空糸
内外表面の空孔及び中間層の網目構造の形成に寄与して
いると思われる。このため紡糸原ｉ中のエチレンカーボ
ネート自機が加重量係より少なければ中空糸内外表面に
形成される孔径が小さく、血漿蛋白質の透過が不十分と
なシ、また６０血量チを越える場合には均一な紡糸原液
を得ることが難かしく、仮りに製膜が可能となっても孔
径が太きすぎるため溶血現象を引き起こす結果となる。

炭素数２から４の飽和多価アルコールは中空糸内外表面
の孔径と中間層の網目構造の粗さを微妙にコントロール
する働きがあると推測される。すなわち飽和多価アルコ
ールが３重量％より少ない組成の紡糸原液では、表面側
の孔径と断面中心部の網目構造の空隙を空孔と見なした
場合の孔径の差が明らかなものでｌく、このため血漿分
離の際の濾過効率の向上は認められず、また１０重量％
を越える場合は紡糸原液が相分離し易くなシ、安定な均
一溶液を得ることが困難である。

以上の樹脂組成物をやや凝固能をおさえた溶液、特にエ
チレンカーがネートを添加した混合溶液を内部凝固液と
してノズル芯部より吐出し紡糸原液と接触せしめる。こ
の際エチレンカーボネートと水の混合液が望ましい。ま
たこのほかにポリスルホン系樹脂の溶剤、非浴剤を加え
ることも膜の分離特性をコントロールするために有効で
ある。

内部凝固液中のエチレンカーボネートの添加枇は１５重
量％より少なければ凝固能が強くなりすぎるため、内表
面の孔径が小さく血漿蛋白質を通さない低分画膜となり
、逆に９０重Ｍ饅を越える場合には内表面の孔径が大き
くなｐすぎてしまい、溶血現象を引き起こす可能性が高
い。

凝固浴は水単独でも良いが、水を主成分としてポリスル
ホン系樹脂の溶剤あるいｅよ非溶剤を添加することによ
り外表面の微細構造をコントロールすることができる。

更に詳細に製造法について説明すると、ポリスルホンを
１０〜３０重量部、好ましくは１２〜２８重量部を溶剤
、例えばツメチルホルムアミド咬たは封−メチル−２−
ピロリドン７０〜９０重量部、好ましくは７２〜８８重
量部に溶解する。

ここでポリスルホン系樹脂とは のいずれの構造をもつものでもかまわない。

またぞ餐剤はポリスルホン系樹脂が溶解するものであれ
ば上記の溶剤に限定されない。次に上記ポリスルホン系
樹脂溶液に対しエチレンカーボネートを２０〜６０重量
％及び炭素数２から４の飽和多価アルコール、例エバエ
チレングリコール、ジエチレンクリコール、フロピレン
ゲリコール、トリメチレングリコール、ブタンジオール
、グリセリン等を３〜１０重量饅加え、これを紡糸原液
組成とする。エチレンカーボネート及び飽和多価アルコ
ールを添加する場合１００℃以下の加熱溶解を行う。

紡糸原液の組成から膜の分画特性をコントロールする手
段としては、ポリスルホン系樹脂あるいはエチレンカー
ボネートの含有量を変えることが有効である。この時ポ
リスルホン系樹脂濃度を高めると透水性が減少し、分画
分子量も低下する。

壕だエチレンカーボネート含量の増加は透水性の向上、
高分画分子耐化するが、エチレンカーボネートがポリス
ルホン系樹脂の非溶剤であることから相分離し易くなり
、このためよシ高い温度での保温で均一溶液状態に推持
することが必要となる。

炭素数２から４の飽和多価アルコールの添加量を増加し
た場合、得られる中空糸状分離膜の中間層の空孔が大き
くなるが、同時に紡糸原液が不安定化し、エチレンカー
ボネートの場合と同様加温することが必要となる。

内部凝固液にはエチレンカーボネート全１５〜９０ＭＭ
％含まれる混合溶液を用いる。これ以外にアルコール、
ケトン類等ポリスルホン系樹脂の非溶剤、あるいはＮ−
メチル−２−ピロリドン等ポリスルホン系樹脂の溶剤を
添加することも可能である。この組成比を変えることで
内部凝固浴として・の凝固能を調節でき、従って膜内表
面のポアサイズのコントロールに有効である。

中空繊維状分離膜の作成には二重管構造を有するノズル
を用ねる。ノズルの外側の環状口から紡糸原液を吐出さ
せると共に、ノズル芯部からは内部凝固液を吐出し、中
空繊維の内表面側から内部構造を形成せしめる。この時
紡糸原液の温度は室温〜１００℃、好ましくは３ＦＣ〜
６０℃の範囲で加熱保温し、紡糸原液の相分離を防ぐこ
とが必要である。まだ内部凝固液も同様に加温すること
で製膜性の調整が可能である。次いで水を主成分とする
外部凝固浴へ導き、膜の凝固が完了した時点で巻取シを
行う。紡糸速度、すなわちドラフト（巻取シ速度と紡糸
原液の吐出速度の比）は１．０から３．０が適当である
。

ここで用語の説明を行うと 透水率（血漿分離速度）　（７／ｒｔｍＨｆ・時間・ｍ
”）濾過した水（血漿）の量（ゴ） 沖過圧（ｍｍＨｒ）・濾過時間（時間）・膜面積（−）
本発明による月？リスルホン系樹脂分離膜の透水率は１
００〜８０００　（ｍｅ／ｖｍＨ？　・時間・カ？）の
範囲でコントロールかり能であるが、好ましくは４００
〜５０００　（ｒｎｅ／咽Ｈｆ・時間・１１？）の透水
率の範囲で良好な血漿分＃１１ト速度を示し、また浴面
も見られない。

一方分画特性は血漿総蛋白質の阻止率が１０〜７０矛で
ｐ過動率、溶血性において良好な結果であった。

以Ｆ本兄明の実施例について説明する。

実施例１ ａ？　ＩＪ　ス／ｌｚホ：ｙ　（ＩＪＣＣａｐＪＵｄｅ
ｔ、　Ｐ−１７００）　１２８２をＮ−メチル−２−ピ
ロリドン５１３ｆ、エチレンカーボネート３２１２．１
，３−ブタンソオール：侶１の混合溶媒に８０℃、３時
間加熱溶解し均−Ｇ液を得、紡糸原液とした。この原液
を中空糸製造用ノズルの外側の環状口から吐出し、芯部
からはエチレンカーボネート５０重量％、Ｎ−メチル−
２−ピロリドン３０重量％、水加重量係の組成の内部凝
固液を吐出し、ノズルより３０ｃｒｎ下に位置する水槽
へ落下、凝固せしめ、完全凝固後巻取りを行った。

ここで製膜温度、すなわち原液および内部凝固液の温度
は４０℃であった。

巻取り速度は２０　ｔｎ　／　”ｎで、得られた膜は内
径３００μ、外径４５０μ、膜厚７５μであった。

透水率と血漿分離速度および血漿蛋白質の阻止率はそれ
ぞれ２２００　（、ｙ／嘔Ｈ？・時間・扉）、１７０（
ｗ／ｗｎＨｊ’・時間・ｉ）、５８（１）とすぐれた性
能を示し、また溶血は認められなかった。

本実施例におけるポリスルホン血漿分離膜の断面構造の
２０００倍の電子顕微鏡写真を第１図に示した。

実施例２ ポリスルホン（Ｐ−１７００）　１４７　ｒをＮ−メチ
ル−２−ピロリドン４４０り、エチレンカーボネート３
５３Ｆ、エチレングリコール６０１の混合溶媒に９０℃
３時間加熱溶解し、得られた均一溶液を紡糸原液とし〜
内部凝固液の組成はエチレンカーボネート６０　Ｍ　ｍ
裂、Ｎ−メチル−２−ピロリドン３０車量饅、水１０重
量％である。その他は実施例１と同じ条件にて製膜を行
った。ただし製膜温度は５０℃である。得られた膜の性
能は、透水率、血漿分離速度、血漿蛋白質の阻止率はそ
れぞれ１６００　（ｍ６／ｍｍＨｆ・時間・イ）、１８
５　（ｍｌ／ｍｍＨ？　・時間・ｔｒ？　）、５５（イ
）であった。

実施例３ ポリエーテルスルホン（工Ｃ工社製ｖ工Ｃ！ＴＩＸ　。

２００Ｆ　）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、エチレン
カーボネート、エチレングリコールをそれぞれ第１表の
ごとく３種類の処方で８０℃、３時間加熱溶解し均一な
紡糸原液を得た。ここで処方３では６０東ｆｆ１ｓを越
えるエチレンカーボネートの征加を行うティる。内部凝
固液の組成はエチレンカーボネート６０取景チ、Ｎ−メ
チル−２−ピロリドン３ｏ直量条、水１０重量−の混合
溶液を用いた。製膜温度、すなわち紡糸原液および内部
凝固液の温度ｆ、４０℃に保ち、ノズルより４０ｃｍ下
に位置する水槽へ格下せしめ、２５ｍ／＃ＩＩＩ＋の速
度で巻取９を行った。得られた膜は内径３００μ、外径
４５０μ、膜厚７５μであった。

第１表 透水率と血漿分離速度および血漿蛋白質の阻止率、更に
溶血の有無を第２表に示した。

ｇ　２表

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１による血漿分離膜の断面構造を示す電
子顕微鏡写真（１３００倍）である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ポリスルホン系樹脂からなる中を繊維状膜で、
   内外表面に平均孔径０．０５〜１μの孔を有し、内外表
   面にはさまれる中間層は該樹脂が０．０５〜０．３μの
   太さで網目状に発達し、七の箪隙が膜表面よυ中心部に
   向って、表面側で０．１〜０．５μ、断面中心部で０，
   ５〜２μのｊｊｉα囲で連続的に増大する平均孔径をも
   つ空孔と児ｌしうる構造を有する血漿分離膜。
2. （２）　ポリスルホン系樹脂が または のくり返し単位を有する重合体よりなる特許請求範囲第
   （１）項記載の血漿分離膜。
3. （３）２重管構造の中空系製造用ノズルを用い、外側の
   環状口から紡糸原液を、芯部から凝固液を凝固浴中へ吐
   出し凝固せしめる混式紡糸法において、紡糸原液がポリ
   スルホン系樹脂、溶剤及び非ｍ剤としてエチレンカーホ
   ネートを２０〜６０重量％及び炭素数２から４の飽和多
   価アルコールを３〜１０　’％含む溶液からなシ、ノズ
   ル芯部より吐出する内部凝固液にはエチレンカーボネー
   トを１５〜９０重量％含む混合液を用い、凝固浴には水
   、あるいは水及びポリスルホン系樹脂の溶剤、及び／ま
   たはポリスルホン系樹脂の非溶剤からなる混合液を用い
   ることを特徴とする血漿分離膜の製造方法。