JPS6315861B2 - - Google Patents

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JPS6315861B2
JPS6315861B2 JP17401481A JP17401481A JPS6315861B2 JP S6315861 B2 JPS6315861 B2 JP S6315861B2 JP 17401481 A JP17401481 A JP 17401481A JP 17401481 A JP17401481 A JP 17401481A JP S6315861 B2 JPS6315861 B2 JP S6315861B2
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JP
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plasma
hollow fiber
blood
fiber membrane
membrane
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JP17401481A
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Japanese (ja)
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JPS5875555A (en
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Kyonobu Okamura
Jun Kamo
Hisayoshi Yamamori
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な血液処理装置に関する。さらに
詳しくは、特殊な膜構造を有するポリエチレンよ
りなる多孔質中空糸であつて、特に血球を損傷、
漏洩させることなく効率良く血液から血漿成分を
分離する血漿分離装置と、該装置により分離され
た血漿中の免疫複合体等の高分子蛋白成分を別
除去できる血漿過装置からなる血液処理装置に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a novel blood processing device. More specifically, it is a porous hollow fiber made of polyethylene with a special membrane structure that particularly damages blood cells.
The present invention relates to a blood processing device comprising a plasma separation device that efficiently separates plasma components from blood without leakage, and a plasma filtration device that can separately remove high-molecular protein components such as immune complexes from the plasma separated by the device.

従来より血液を血球成分と血漿成分とに分離す
る効用が説かれ、また分離技術には種々の方法が
考案されてきた。例えば、成分輸血用の血漿製剤
の調整に、また人工腎臓の前処理のため血球と血
漿の分離が好ましいことが示唆されている。さら
に血漿交換治療法と呼ばれる革新的な技術は肝不
全や重症筋無力症、慢性関節リウマチ、全身性エ
リテマトーデス等の自己免疫疾患に対して有効で
あることが認められている。この血漿交換療法を
有効に活用するためには血液を血球と血漿成分と
にまず分離することが必須である。その後病源物
質を含む血漿を廃棄し健康人の血漿又は血漿製剤
を加える。しかしながら血漿製剤の確保あるいは
感染、副作用等の問題から分離した自己の血漿を
浄化した後、血球成分に混合する方法が望ましい
とされ、そのための装置の開発が望まれている。
BACKGROUND ART The effectiveness of separating blood into blood cell components and plasma components has been proposed, and various separation techniques have been devised. For example, it has been suggested that separation of blood cells and plasma is preferred for preparing plasma preparations for component transfusions and for pretreatment of artificial kidneys. Additionally, an innovative technology called plasma exchange therapy has been shown to be effective against autoimmune diseases such as liver failure, myasthenia gravis, rheumatoid arthritis, and systemic lupus erythematosus. In order to effectively utilize this plasma exchange therapy, it is essential to first separate blood into blood cells and plasma components. Thereafter, the plasma containing the pathogenic substance is discarded and healthy human plasma or plasma preparations are added. However, due to problems such as securing plasma preparations, infection, and side effects, it is considered desirable to purify the separated own plasma and then mix it with blood cell components, and there is a desire for the development of an apparatus for this purpose.

この血漿分離方法には従来より遠心分離法が汎
用されて来た。しかし種々の改良が加えられたと
は言え、この遠心分離法には次に示すような種々
の欠点が指摘されている。(1)経費が高い。(2)装置
が大型になり携帯できない。(3)高価である。(4)血
小板が混入し易い。(5)血漿浄化を連続的に行なう
手段がない。などである。
Centrifugation has conventionally been widely used as a plasma separation method. However, although various improvements have been made to this centrifugal separation method, various drawbacks have been pointed out as shown below. (1) Expenses are high. (2) The device is large and cannot be carried. (3)It is expensive. (4) Easily contaminated with platelets. (5) There is no means to perform plasma purification continuously. etc.

このような問題を解決するには膜による分離方
法が非常に有効であることが最近認められてき
た。膜法の長所は要約すると、(1)血小板が混入し
ない。(2)多量処理が短時間でできる。(3)血漿浄化
システムに組込むことができる。等である。また
膜の形態としては血液充てん量が少なくて済み、
耐圧強度を備えた中空糸が好ましいことは明らか
である。このような血球、血漿分離用および血漿
中の各種溶質を分別するための血漿過用中空糸
膜としては、セルロース・アセテート膜、ポリビ
ニルアルコール膜、ポリスルホン膜、ポリメチル
メタクリレート膜等が公知である。これらの高分
子膜は溶剤、又は可塑剤を用いないと賦型できな
い。そのため、中空糸に賦型後に充分な洗浄工程
を入れたとしても、膜中には生体に対して有害な
溶剤や可塑剤の残存量を常にチエツクしなければ
ならない。また血球と血漿の分離、血漿の別を
実用速度で行なうためには膜の孔径及び空孔率を
大きくする必要があり、それは必然的に中空糸の
機械的強度を低下させることになる。特に高分子
と溶剤とからなる溶液を凝固液中にて凝固製膜す
る方法で得られる膜の機械的強度は低くなる。そ
のため中空糸の製造時や、これをモジユール等に
加工する際に折れ易く、加工が困難であるばかり
かピンホールの発生率が高くなり、医療用器具と
して致命的な信頼性の欠如を生じ易すい。したが
つて機械的強度を上げるために膜厚を厚くしなけ
ればならないのが現状である。一方膜厚を厚くす
ることは血液や血漿の過速度を低下させること
になる。充分な過速度を得るには膜間差圧を大
きくすれば良いが、膜間差圧が大きいと血球の漏
洩や目詰り、あるいは赤血球の溶血を生じ易くな
る。したがつて低い膜間差圧で充分な過速度を
得るためには、モジユール全体の膜面積を大きく
せざるを得ない。それは中空糸内容積を増すこ
と、換言すれば、血液の充填量を増すことにな
り、その結果残血量は必然的に多くなり好ましく
ない。
It has recently been recognized that separation methods using membranes are very effective in solving these problems. The advantages of the membrane method can be summarized as follows: (1) No platelets are mixed. (2) Large quantities can be processed in a short time. (3) Can be incorporated into a plasma purification system. etc. In addition, the form of the membrane requires less blood filling,
It is clear that hollow fibers with compressive strength are preferred. Cellulose acetate membranes, polyvinyl alcohol membranes, polysulfone membranes, polymethyl methacrylate membranes, and the like are known as such hollow fiber membranes for separating blood cells and plasma, and for separating various solutes in plasma. These polymer films cannot be shaped without using a solvent or plasticizer. Therefore, even if a sufficient cleaning process is performed after the hollow fibers are formed, it is necessary to constantly check the amount of solvents and plasticizers that are harmful to living organisms remaining in the membrane. Furthermore, in order to separate blood cells and plasma at a practical speed, it is necessary to increase the pore size and porosity of the membrane, which inevitably reduces the mechanical strength of the hollow fibers. In particular, the mechanical strength of a membrane obtained by a method of forming a membrane by coagulating a solution consisting of a polymer and a solvent in a coagulating liquid becomes low. Therefore, when producing hollow fibers or processing them into modules, etc., they tend to break easily, which not only makes processing difficult, but also increases the incidence of pinholes, which can lead to a fatal lack of reliability as a medical device. water. Therefore, the current situation is that the film thickness must be increased to increase mechanical strength. On the other hand, increasing the film thickness reduces the overvelocity of blood and plasma. In order to obtain a sufficient overspeed, the transmembrane differential pressure may be increased, but if the transmembrane differential pressure is large, leakage or clogging of blood cells, or hemolysis of red blood cells is likely to occur. Therefore, in order to obtain sufficient overspeed with a low transmembrane differential pressure, it is necessary to increase the membrane area of the entire module. This increases the internal volume of the hollow fiber, in other words, increases the amount of blood filled, which inevitably increases the amount of residual blood, which is undesirable.

これらの従来の中空糸膜を用いた血漿分離装置
にみられる欠点は、血漿中の有害物質を別する
血漿過装置についても同様である。血漿中には
アルブミン、γ―グロブリン、フイブリノーゲン
等の蛋白質が多量に含まれており、ビリルビンの
ような毒素は特定の蛋白質と結合している。従つ
てこの特定の蛋白質を除去し、残りの有用な蛋白
質を体内に戻すことが望ましい。これらの蛋白質
の分離分別は遠心法では実用的でなく、やはり中
空糸膜を用いた限外過が有利である。従来の中
空糸膜は上述の通り満足出来るものではなく、さ
らに凝固賦型法あるいは可溶性物抽出賦型法で膜
の多孔質化を行なつているため、膜の孔の形態が
円形に近く血球や蛋白質の目詰りが起り易い膜で
あつた。
The drawbacks seen in these conventional plasma separation devices using hollow fiber membranes also apply to plasma separation devices that separate harmful substances from plasma. Plasma contains large amounts of proteins such as albumin, γ-globulin, and fibrinogen, and toxins such as bilirubin are bound to specific proteins. Therefore, it is desirable to remove this specific protein and return the remaining useful proteins to the body. Centrifugation is not practical for separating and fractionating these proteins, and ultrafiltration using hollow fiber membranes is advantageous. Conventional hollow fiber membranes are not satisfactory as mentioned above, and because the membranes are made porous using a coagulation method or a soluble material extraction method, the pores of the membrane are close to circular in shape and are not suitable for blood cells. The membrane was easily clogged with particles and proteins.

このような現状に鑑み、本発明者等は安全性の
高い、かつ溶質や血球による目詰りの起りにくい
中空糸膜の研究を行なつた結果、本発明を完成す
ることが出来た。すなわち本発明は血液を血球を
含む成分と血漿とに分離する血漿分離装置と、血
漿中の溶質を限外過する血漿過装置と、前記
血漿分離装置で分離された血漿を前記血漿過装
置に導入する回路と、前記血漿過装置で過さ
れた液を前記血球を含む成分に混合する回路を
含む血液処理装置において、少くとも0.955好ま
しくは0.960(g/cm3)以上の密度を有する高密度ポ
リエチレンより成り周壁部に中空糸内壁面より外
壁面へ貫通した多数の微小空孔を有する、長さ方
向に配向した多孔質中空糸膜であつて、該中空糸
膜の空孔率が30〜90vol%の多孔質ポリエチレン
中空糸膜を、血漿分離装置および血漿過装置に
用い、かつ、血漿分離装置に用いる多孔質中空糸
膜が純水の濾過速度が0.2〜20/m2.hr.mmHg、
ヒト血清アルブミンの透過率が80%以上であり、
下記(a)、(b)に示す構造を有するものであり、血漿
濾過装置に用いる多孔質中空糸膜がヒト血清アル
ブミンの透過率が40%以下で、牛血清γ―グロブ
リンの阻止率が60%以上である多孔質中空糸膜で
あることを特徴とする血液処理装置である。
In view of the current situation, the present inventors conducted research on hollow fiber membranes that are highly safe and less likely to be clogged with solutes or blood cells, and as a result, were able to complete the present invention. That is, the present invention provides a plasma separation device that separates blood into components including blood cells and plasma, a plasma separation device that ultrafiltrates solutes in the plasma, and a plasma separation device that passes the plasma separated by the plasma separation device into the plasma separation device. In a blood processing device including a circuit for introducing a blood cell and a circuit for mixing the liquid passed through the plasma filtration device with the blood cell-containing component, a high-density device having a density of at least 0.955, preferably 0.960 (g/cm 3 ) or more is used. A longitudinally oriented porous hollow fiber membrane made of polyethylene and having a large number of micropores penetrating from the inner wall surface of the hollow fiber to the outer wall surface in the peripheral wall portion, the hollow fiber membrane having a porosity of 30 to 30. A 90vol% porous polyethylene hollow fiber membrane is used in the plasma separation device and the plasma filtration device, and the porous hollow fiber membrane used in the plasma separation device has a pure water filtration rate of 0.2 to 20/m 2 . hr.mmHg,
Transmittance of human serum albumin is 80% or more,
It has the structure shown in (a) and (b) below, and the porous hollow fiber membrane used in the plasma filtration device has a permeability of human serum albumin of 40% or less and a rejection rate of bovine serum γ-globulin of 60%. % or more of the porous hollow fiber membrane.

(a) 平均的な幅が300〜5000Åであり、長さと幅
の比が2〜50の、繊維長方向に配向した短冊状
微小空孔が多数存在し、該微小空孔が内壁面よ
り外壁面へ互いに連続している。
(a) There are many strip-shaped micropores with an average width of 300 to 5000 Å and a length-to-width ratio of 2 to 50, oriented in the fiber length direction, and the micropores extend outward from the inner wall surface. They are continuous to the wall.

(b) 中空糸膜の膜厚が5〜100μmである。(b) The hollow fiber membrane has a thickness of 5 to 100 μm.

本発明において用いる血漿分離用及び血漿濾過
用中空糸膜としては、その空孔率が30%未満であ
ると透過速度が不充分となり、90%を越えると中
空糸膜の強度が不足して取り扱いが困難になる。
If the porosity of the hollow fiber membrane for plasma separation and plasma filtration used in the present invention is less than 30%, the permeation rate will be insufficient, and if it exceeds 90%, the strength of the hollow fiber membrane will be insufficient to handle it. becomes difficult.

本発明の血液処理装置に用いられるポリエチレ
ン中空糸膜は、従来公知の中空糸膜と相異して、
可塑剤や溶剤をまつたく使用せずに溶融紡糸方法
で製造される。即ち結晶性の高密度ポリエチレン
を溶融紡糸し、適当な倍率に延伸することによつ
て膜の多孔質化を達成させる。この多孔質膜は微
細孔およびポリマーのミクロフイブリルが延伸方
向、すなわち繊維軸方向に配向しており、孔の形
態が長方形である。原因は不明であるがこのよう
な膜構造を有する中空糸の中空部に血液や血漿を
流動させ過を行なうと、血球や血漿蛋白の目詰
りが起らず、過速度を高いレベルに維持出来る
ことを見いだした。特に血液を血球を含む成分と
血漿とに有効に分離する血漿分離装置へ用いる膜
としては以下の膜透過性と膜構造をもつ中空糸膜
が好ましい。即ち純水で測定した場合、その過
速度が0.2〜20(/m2、hr、mmHg)の範囲にあ
り、かつヒト血清アルブミンの透過率が80%以上
であり、孔の構造として平均的な幅が300〜5000
Åであり、長さと幅の平均的な比が2〜50の、繊
維長方向に配向した短冊状微小空孔が多数存在
し、該微小空孔が中空糸の内壁面より外壁面へ互
に連続している構造であり、かつ膜厚が5〜
100μmの範囲にある中空糸膜である。純水の濾
過速度は血漿を濾過する時の目安になり、これ
を、血漿の濾過速度で規定しようとすると、血漿
の清浄により同じ膜を用いても濾過速度が異なる
ことがあるので、この目安を用いて定義したもの
であり、上記濾過速度の範囲のものであると、通
常血漿濾過の細適切な濾過速度と血球阻止の完全
性、膜強度のバランスが得られるものである。即
ち、下限未満では血漿濾過速度が小さすぎ、上限
を越えるものでは血球の漏れが生ずるか、膜が薄
くなりすぎて強度が不足するようになる。孔の構
造として平均的な幅が300Å未満ではアルブミン
の透過率が不足し、5000Åを越えると血球が漏れ
るおそれが生ずる。孔の長さと幅の比が2未満で
あれば阻止率の割に透過速度が不足し、50を越え
ると透過速度はそれだけ大きくなるものの、膜間
差圧が大きくなつた時にミクロフイブリルが変形
して本来ならば阻止される筈のものが透過し易く
なるので好ましくない。膜厚も強度と透過速度の
バランス上上記範囲である必要がある。また血漿
を過分別する血漿過装置に用いられる膜とし
ては、ヒト血清アルブミンの透過率が40%以上
で、牛血清γ―グロブリンの阻止率が60%以上で
あるポリエチレン中空糸膜が好ましい。これによ
り有用なアルブミン蛋白質を回収して血球を含む
成分へ戻し、血漿中の有害成分を結合し易いγ―
グロブリン蛋白質を選択的に除去することが出来
る。溶融賦型による多孔質中空糸膜の具体的な製
造方法をポリエチレンについて説明すると、以下
に示すような方法が有効である。すなわち1〜15
のメルトインテツクス値、及び少なくとも0.955
g/cm3、好ましくは0.960g/cm3以上の密度を有す
る本質的に分枝の少ない高密度ポリエチレンをポ
リマーの融点より約10℃以上であり、かつ融点を
約80℃以上越えない範囲の温度領域において中空
糸製造用ノズルを用いて紡糸ドラフト100〜10000
で溶融紡糸し、得られた高配向結晶性未延伸中空
糸を必要に応じてポリマー融点以下でアニール処
理を行なつた後、70℃以下の温度で5〜200%冷
延伸を行ない、次いで70〜125℃の温度領域にお
いて1段又は多段に熱延伸を行ない、その際冷延
伸及び熱延伸を合せた総延伸量が50〜1000%の範
囲内であり、しかるのちに必要に応じて110±10
℃の温度領域において熱セツトを行なうことによ
り製造される。
The polyethylene hollow fiber membrane used in the blood treatment device of the present invention differs from conventionally known hollow fiber membranes in that
Manufactured using a melt-spinning method without the use of plasticizers or solvents. That is, by melt-spinning crystalline high-density polyethylene and stretching it to an appropriate ratio, the membrane is made porous. In this porous membrane, fine pores and polymer microfibrils are oriented in the stretching direction, that is, in the fiber axis direction, and the pores have a rectangular shape. The cause is unknown, but if blood or plasma is allowed to flow through the hollow part of a hollow fiber with such a membrane structure, clogging of blood cells and plasma proteins will not occur, and the overflow can be maintained at a high level. I found out. In particular, hollow fiber membranes having the following membrane permeability and membrane structure are preferred as membranes for use in plasma separation devices that effectively separate blood into components including blood cells and plasma. That is, when measured with pure water, the overrate is in the range of 0.2 to 20 (/m 2 , hr, mmHg), the permeability of human serum albumin is 80% or more, and the pore structure has an average Width 300-5000
Å, and there are many strip-shaped micropores oriented in the fiber length direction with an average length-to-width ratio of 2 to 50, and the micropores mutually extend from the inner wall surface to the outer wall surface of the hollow fiber. It has a continuous structure and a film thickness of 5~
It is a hollow fiber membrane in the range of 100μm. The filtration rate of pure water is a guideline when filtering plasma, and if you try to define it by the filtration rate of plasma, the filtration rate may differ even if the same membrane is used depending on the purity of the plasma, so use this guideline. If the filtration rate is within the above range, a balance between a fine and appropriate filtration rate for plasma filtration, completeness of blood cell inhibition, and membrane strength can be obtained. That is, below the lower limit, the plasma filtration rate is too low, and above the upper limit, leakage of blood cells occurs or the membrane becomes too thin and lacks strength. If the average width of the pore structure is less than 300 Å, albumin permeability will be insufficient, and if it exceeds 5000 Å, blood cells may leak. If the pore length to width ratio is less than 2, the permeation rate will be insufficient for the rejection rate, and if it exceeds 50, the permeation rate will increase accordingly, but the microfibrils will deform when the transmembrane pressure increases. This is undesirable because it makes it easier for things that would normally be blocked to pass through. The film thickness also needs to be within the above range in view of the balance between strength and permeation rate. Further, as a membrane used in a plasma filtration device for over-fractionating plasma, a polyethylene hollow fiber membrane is preferably used, which has a permeability of human serum albumin of 40% or more and a rejection rate of bovine serum γ-globulin of 60% or more. As a result, useful albumin proteins are recovered and returned to components including blood cells, and γ-
Globulin proteins can be selectively removed. When explaining a specific method for producing a porous hollow fiber membrane by melt-forming for polyethylene, the following method is effective. i.e. 1 to 15
and a melt index value of at least 0.955.
g/cm 3 , preferably 0.960 g/cm 3 or more, in an essentially unbranched high-density polyethylene having a density of at least about 10°C above the melting point of the polymer and not exceeding about 80°C above the melting point of the polymer. Spinning draft 100-10000 using a nozzle for hollow fiber production in the temperature range
After melt-spinning the obtained highly oriented crystalline undrawn hollow fibers, if necessary, annealing the fibers at a temperature below the melting point of the polymer, cold stretching 5 to 200% at a temperature of 70°C or below, and then 70°C. Hot stretching is carried out in one stage or in multiple stages in a temperature range of ~125°C, and the total stretching amount of cold stretching and hot stretching is within the range of 50 to 1000%, and then 110 ± Ten
Manufactured by heat setting in the temperature range of °C.

本発明の血液処理装置に用いられる中空糸は少
なくとも0.955g/cm3以上の密度の高密度ポリエチ
レンよりなるものである必要があり、0.960g/cm3
以上の密度であることが好ましい。このような高
密度ポリエチレンは本質的に分枝が少なく、この
密度限定は、上記の溶融紡糸、冷延伸、熱延伸で
多孔質化した時、血漿分離あるいは血漿濾過に適
した上記特徴を有する中空糸を得るために必要で
ある。密度は120℃で密度が実質的に一定となる
まで熱処理してからASTMD―1505によつて示
された方法で測定される。このような高密度ポリ
エチレンよりなることは血漿分離及び血漿過膜
として実用的な過速度を維持する特殊な構造を
有した多孔質中空糸を得るための望ましい条件で
あり、同時に従来の血漿分離及び血漿過膜に内
在する機械的強度の不足を解決するための条件で
もある。すなわち本発明の中空糸は本質的に高結
晶性の構造からなるために緻密で高強度である
が、上述の如く、溶融紡糸後適切な条件で延伸熱
処理して多孔質化した中空糸では空孔を形成して
いるポリマー部分が高結晶性でかつ繊維軸方向に
配向しているためにさらに高い機械的強度を示
す。すなわち本発明の中空糸は溶媒と高分子の溶
液を凝固剤中で凝固沈澱させて空孔構造を形成さ
せた従来の中空糸に較べて大巾に強靭な性質を示
す。したがつて、モジユールに加工する際の損傷
はほとんどなく、取扱いが容易で、医療用分離膜
として致命的な欠陥となるピンホールの発生がな
く、信頼性の高い中空糸である。
The hollow fibers used in the blood processing device of the present invention must be made of high-density polyethylene with a density of at least 0.955 g/cm 3 or higher, and 0.960 g/cm 3
It is preferable that the density is higher than that. Such high-density polyethylene inherently has less branching, and this density limitation means that when made porous by melt spinning, cold stretching, or hot stretching, it becomes hollow with the above characteristics suitable for plasma separation or plasma filtration. Necessary to obtain thread. Density is measured by the method specified by ASTM D-1505 after heat treatment at 120° C. until density is substantially constant. Being made of such high-density polyethylene is a desirable condition for obtaining a porous hollow fiber with a special structure that maintains a practical overrate for plasma separation and plasma filtration membranes, and at the same time it is suitable for conventional plasma separation and plasma filtration membranes. This is also a condition for solving the lack of mechanical strength inherent in the plasma membrane. In other words, the hollow fibers of the present invention are dense and have high strength because they essentially have a highly crystalline structure, but as mentioned above, hollow fibers made porous by drawing heat treatment under appropriate conditions after melt spinning have no hollow fibers. Since the polymer portion forming the pores is highly crystalline and oriented in the fiber axis direction, it exhibits even higher mechanical strength. That is, the hollow fiber of the present invention exhibits significantly stronger properties than the conventional hollow fiber in which a pore structure is formed by coagulating and precipitating a solution of a solvent and a polymer in a coagulant. Therefore, it is a highly reliable hollow fiber with almost no damage during processing into modules, easy handling, and no pinholes, which are fatal defects for medical separation membranes.

また、人工腎臓等の医療用分離膜は使用に先立
ちエチレンオキサイドガス、γ線、高圧蒸気など
により滅菌されるが、本発明の血漿分離及び血漿
過膜もまた前述の滅菌処理により滅菌が可能で
ある。ただし本発明の膜はポリエチレンからなる
ゆえ耐熱性は必ずしも高くない。したがつて高圧
蒸気滅菌処理の場合には処理温度が高温になると
膜構造が変化する。そのため処理温度の十分な管
理が必要であるが、熱セツトを充分に行なつた中
空糸を用いる場合には110℃±10℃の温度範囲内
で高圧蒸気滅菌をすることも可能である。
In addition, medical separation membranes such as artificial kidneys are sterilized by ethylene oxide gas, γ rays, high pressure steam, etc. before use, but the plasma separation and plasma filtration membranes of the present invention can also be sterilized by the above-mentioned sterilization process. be. However, since the membrane of the present invention is made of polyethylene, its heat resistance is not necessarily high. Therefore, in the case of high-pressure steam sterilization, when the treatment temperature becomes high, the membrane structure changes. Therefore, it is necessary to adequately control the processing temperature, but if hollow fibers that have been sufficiently heat-set are used, high-pressure steam sterilization can be performed within the temperature range of 110°C ± 10°C.

本発明で用いる高密度ポリエチレン中空糸膜は
化学的に不活性であり、種々の薬剤に対して安定
である。また生体に対する適合性にも優れ血液と
接しても凝固作用は少ない。高密度ポリエチレン
は本質的に疎水性であるが、使用前にエタノール
などで通液することにより容易に親水化すること
ができるので、何ら問題とはならない。
The high-density polyethylene hollow fiber membrane used in the present invention is chemically inert and stable against various drugs. It also has excellent compatibility with living organisms and has little coagulant effect even when it comes into contact with blood. Although high-density polyethylene is essentially hydrophobic, this does not pose any problem since it can be easily made hydrophilic by passing it through with ethanol or the like before use.

本発明の中空糸の空孔率は0〜90vol%と非常
に高く、また膜厚は5〜100μと非常に薄いもの
である。ここで空孔率は水銀圧入式ポロシメータ
ーによつて測定される容積空孔率である。
The hollow fiber of the present invention has a very high porosity of 0 to 90 vol%, and a very thin membrane thickness of 5 to 100 microns. The porosity here is the volumetric porosity measured by a mercury intrusion porosimeter.

血球と血漿の分離の場合、血漿の過速度は大
きいほど好ましいものでもない。必要以上に大き
くすると血球のみが中空糸内部に残量し流動性が
消失し、その結果凝血をもたらし、実用性の全く
ないものとなつてしまう。要するに適切な過速
度で血液を処理しなければならないのである。好
ましい過速度はモジユール当り30〜80ml/min
といわれている。中空糸の透水量(水の過速
度)が大きければモジユールの膜面積を小さくす
ることが可能であり、膜間差圧も低くでき、血液
充填量が少なくて済み好ましい方向である。しか
し透水量が必要以上に大きいと、必然的に空孔径
も大きくなり、血球類や細菌類が漏洩してしま
う。本発明者等の検討によれば純水の過速度が
0.2〜20/m2・hr・mmHgの範囲内に入れば通常
の血液処理条件では血球の漏洩でないことを見い
出した。
In the case of separation of blood cells and plasma, the higher the overvelocity of the plasma, the less favorable it is. If it is made larger than necessary, only blood cells will remain inside the hollow fiber and fluidity will be lost, resulting in blood clots, making it completely impractical. In short, blood must be processed at an appropriate overspeed. Preferred overspeed is 30-80ml/min per module
It is said that. If the water permeation rate (water overspeed) of the hollow fiber is large, it is possible to reduce the membrane area of the module, the transmembrane pressure difference can also be reduced, and the amount of blood filled can be reduced, which is a preferable direction. However, if the amount of water permeation is larger than necessary, the pore size will inevitably become larger, and blood cells and bacteria will leak out. According to the inventors' study, the overspeed of pure water is
It has been found that blood cells do not leak under normal blood processing conditions if it falls within the range of 0.2 to 20/m 2 ·hr · mmHg.

血球と血漿を分離する場合は血漿蛋白質の透過
率は高い方が好ましい。しかし必ずしも全ての蛋
白質を透過させなくても充分に治療効果を与える
ことが認められている(医器学vol50No.1P14〜
P20(1980))。
When separating blood cells and plasma, it is preferable that the permeability of plasma proteins is high. However, it is recognized that sufficient therapeutic effects do not necessarily have to be transmitted through all proteins (Medical Science vol50No.1P14~
P20 (1980)).

人血清アルブミンの透過率が80%以上であれば
本発明の血漿分離膜として更に、人血清アルブミ
ンの透過率が40%以上、牛血清γ―グロブリンの
阻止率が60%以上であれば、血漿過膜として有
用である。ここで、人血清アルブミンの透過率と
は、有効長7cmの中空糸を使用して、膜間差圧が
50mmHgの条件で、0.1%の人血清アルブミンの生
理的食塩水溶液を中空内部に循環させたときに、
液中に含まれる人血清アルブミン濃度を280m
μでの吸光度測定から求めることによつて、次式
から計算されるものである。
If the permeability of human serum albumin is 80% or more, the plasma separation membrane of the present invention can be used. Useful as a membrane. Here, the permeability of human serum albumin is defined as the transmembrane pressure difference using a hollow fiber with an effective length of 7 cm.
When a physiological saline solution containing 0.1% human serum albumin was circulated inside the hollow space under conditions of 50 mmHg,
The concentration of human serum albumin contained in the liquid is 280m
It is calculated from the following equation by determining the absorbance at μ.

透過率=(過中の人血清アルブミン濃度/原液 中の人血清アルブミン濃度)×100 又、γ―グロブリン阻止率とは牛血清γ―グロ
ブリン(シグマ社製)0.1wt%の生理食塩水溶液
を、人血清アルブミン透過率の測定と同じ方法で
測定し次式から算出したものである。
Transmittance = (concentration of human serum albumin in transfection/concentration of human serum albumin in stock solution) x 100 In addition, γ-globulin inhibition rate refers to bovine serum γ-globulin (manufactured by Sigma) 0.1wt% physiological saline solution. It was measured using the same method as human serum albumin permeability and calculated from the following formula.

阻止率=原液溶質濃度−透過液溶質濃度/原液溶質濃度
×100% 第1図は本発明の血漿分離装置に用いる多孔質
ポリエチレン中空糸の内壁走査型電子顕微鏡写真
(10000倍)である。写真から明らかなように、ミ
クロフイブリルが繊維軸方向に配向し、ミクロフ
イブリル間に同様に繊維軸方向に配向した短冊状
微小空孔が観察される。この構造は中空糸の外壁
面でも同様に観察されることから、第1図のよう
な構造が膜厚方向に積層しているものと考えられ
る。微小空孔は電子顕微鏡観察により、その大き
さや形態を測定できる。好ましい観察条件は5000
〜10000倍であり、写真から任意に30個以上抽出
し、その平均的な幅や長さを測定し、長さと幅の
比を求めることが出来る。
Rejection rate = Solute concentration in the undiluted solution - Solute concentration in the permeated solution / Solute concentration in the undiluted solution x 100% Figure 1 is a scanning electron micrograph (10,000x magnification) of the inner wall of a porous polyethylene hollow fiber used in the plasma separation device of the present invention. As is clear from the photograph, the microfibrils are oriented in the fiber axis direction, and strip-shaped micropores that are also oriented in the fiber axis direction are observed between the microfibrils. Since this structure is similarly observed on the outer wall surface of the hollow fiber, it is thought that the structure shown in FIG. 1 is laminated in the film thickness direction. The size and morphology of micropores can be measured by electron microscopic observation. Preferred observation conditions are 5000
It is ~10,000 times larger, and it is possible to arbitrarily extract 30 or more items from a photo, measure their average width and length, and calculate the ratio of length to width.

毛細管中の流れの中に剛体球が置かれると、剛
体球は毛細管の中央部に集まる現象が認められ
る。この現象は軸集中と呼ばれ、血液中の血球類
や腹水中のガン細胞や細菌類にも同様の現象がみ
られる。軸集中の効果は管の内径が細い程、また
管の平均流速が大きい程著しい。血漿分離時にこ
の軸集中の効果を利用すると血球の損傷及び漏洩
を少なくすることができる。このような理由から
好ましい中空糸の形状は内径が50〜500μmのも
のである。
When hard spheres are placed in the flow in a capillary, it is observed that the hard spheres gather in the center of the capillary. This phenomenon is called axial concentration, and a similar phenomenon is observed in hemocytes in the blood and cancer cells and bacteria in ascites. The effect of axial concentration becomes more significant as the inner diameter of the tube becomes smaller and as the average flow velocity of the tube increases. If this axial concentration effect is utilized during plasma separation, damage and leakage of blood cells can be reduced. For these reasons, the preferred shape of the hollow fiber is one with an inner diameter of 50 to 500 μm.

第2図は本発明の血液処理装置の基本構造を示
す略図である。導管1からの血液はポンプ2で血
漿分離装置3に送られ、血球を含む成分5と血漿
4に分離され、分離された血漿4は血漿過装置
6に送りこまれ、過された血漿7は血球を含む
成分5に混合される。γ―グロブリン等の高分子
量蛋白質を多量に含む血漿8は分離除去される。
第2図にはポンプは1つしか図示されていない
が、血漿流路4が液流路7に必要に応じてポン
プを設けることが出来る。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the basic structure of the blood processing apparatus of the present invention. Blood from conduit 1 is sent to plasma separation device 3 by pump 2, where it is separated into component 5 containing blood cells and plasma 4. Separated plasma 4 is sent to plasma filtration device 6, and filtered plasma 7 is separated from blood cells. is mixed into component 5 containing. Plasma 8 containing a large amount of high molecular weight proteins such as γ-globulin is separated and removed.
Although only one pump is shown in FIG. 2, a pump can be provided between the plasma flow path 4 and the liquid flow path 7 as required.

本発明で用いられる血漿分離装置及び血漿過
装置としてはいかなる形態の装置を用いても良
く、例えば血液透析に用いられるモジユール構造
類似のものが使用できる。第3図はこのような血
漿分離及び血漿過装置の例である。このような
モジユールは一般にプラスチツクからなる円筒状
の外筒14に適当な長さに切断した中空糸束12
を充填し、遠心法などで接着剤を両端部へ均一に
分配し、固化させて製作される。この場合中空糸
充填に際しては中空糸が筒内部に均一に分散した
状態で固定されている事が重要であり、ポリエチ
レン中空糸等溶融賦型法で得られる中空糸の場
合、接着剤注入前に中空糸端部を仮固定すること
が好ましい。仮固定の方法としてはいかなる方法
でもかまわないが、接着剤注入時中空糸内部への
接着剤侵入を防止する意味から、速硬化性接着剤
による仮固定又は熱融着による仮固定等、同時に
中空糸開口部がふさがれるような方法が好ましい
一例である。第3図に於て9,10は血液又は血
漿の入口又は出口であり、11は血漿又液の出
口である。内部に充填された中空糸束12の端部
は接着部13でモジユール外筒14に接着固定さ
れている。ノズル15は外筒14のネジ部とねじ
合うキヤツプ16で締めつけられている。17は
ガス抜きである。第3図の装置に於いて血液入口
9から導入された血液は中空糸膜中空部を流動す
る間に過され、血球成分の濃縮された血液が血
液出口10から取り出される。一方過された血
漿成分は11から取り出され次の血漿過装置へ
送られる。
Any type of device may be used as the plasma separation device and plasma filtration device used in the present invention, and for example, devices having a modular structure similar to those used in hemodialysis can be used. FIG. 3 is an example of such a plasma separation and plasma filtration device. Such a module generally includes a hollow fiber bundle 12 cut to an appropriate length in a cylindrical outer tube 14 made of plastic.
It is manufactured by filling it with adhesive, distributing the adhesive evenly to both ends using a centrifugal method, and allowing it to solidify. In this case, when filling the hollow fibers, it is important that the hollow fibers are fixed in a uniformly dispersed state inside the cylinder. It is preferable to temporarily fix the hollow fiber ends. Any method may be used for temporary fixing, but in order to prevent the adhesive from entering inside the hollow fibers when the adhesive is injected, temporary fixing using a fast-curing adhesive or heat fusion may be used to simultaneously fix the hollow fibers. A preferred example is a method in which the thread opening is closed. In FIG. 3, 9 and 10 are blood or plasma inlets or outlets, and 11 is a plasma or liquid outlet. The end portion of the hollow fiber bundle 12 filled inside is adhesively fixed to the module outer cylinder 14 by an adhesive part 13. The nozzle 15 is tightened with a cap 16 that screws into the threaded portion of the outer cylinder 14. 17 is gas venting. In the apparatus shown in FIG. 3, blood introduced from the blood inlet 9 passes through the hollow portion of the hollow fiber membrane, and blood enriched in blood cell components is taken out from the blood outlet 10. On the other hand, the filtered plasma component is taken out from 11 and sent to the next plasma filtering device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の血液処理装置に組込まれるポ
リエチレン中空糸の走査型電子顕微鏡写真を示
し、第2図は本発明の血液処理装置の基本構成を
示す略図であり、第3図は本発明の血液処理装置
に用いられる中空糸膜分離又は過装置である。 1…導管、2…ポンプ、3…血漿分離装置、4
…血漿流路、5…血球含有成分流路、6…血漿
過装置、7…血漿液流路、8…高分子量蛋白含
有血漿流路、9,10…血液(血漿)出入口、1
1…血漿出口、12…中空糸束、13…接着部、
14…モジユール外筒、15…ノズル、16…キ
ヤツプ、17…ガス抜き。
FIG. 1 shows a scanning electron micrograph of a polyethylene hollow fiber incorporated into the blood processing device of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing the basic configuration of the blood processing device of the present invention, and FIG. This is a hollow fiber membrane separation or filtration device used in blood processing equipment. 1... Conduit, 2... Pump, 3... Plasma separation device, 4
... Plasma flow path, 5... Blood cell-containing component flow path, 6... Plasma filtration device, 7... Plasma fluid flow path, 8... High molecular weight protein-containing plasma flow path, 9, 10... Blood (plasma) inlet/outlet, 1
1... Plasma outlet, 12... Hollow fiber bundle, 13... Adhesive part,
14...Module outer cylinder, 15...Nozzle, 16...Cap, 17...Gas vent.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 血液を血球を含む成分と血漿とに分離する血
漿分離装置と、血漿中の溶質を限外濾過する血漿
濾過装置と、前記血漿分離装置で分離された血漿
を前記血漿濾過装置に導入する回路と、前記血漿
濾過装置で濾過された濾液を前記血球を含む成分
に混合する回路を含む血液処理装置において、少
なくとも0.955g/cm3以上の密度を有する高密度ポ
リエチレンより成り周壁部に中空糸内壁面より外
壁面へ貫通した多数の微小空孔を有する、長さ方
向に配向した多孔質中空糸膜であつて、該中空糸
膜の空孔率が30〜90vol%を血漿分離装置および
血漿濾過装置に用い、かつ、血漿分離装置に用い
る多孔質中空糸膜が純水の濾過速度が0.2〜20/
m2.hr.mmHg、ヒト血清アルブミンの透過率が80
%以上であり、下記(a)、(b)に示す構造を有するも
のであり、血漿濾過装置に用いる多孔質中空糸膜
がヒト血清アルブミンの透過率が40%以下で、牛
血清γ―グロブリンの阻止率が60%以上である多
孔質中空糸膜であることを特徴とする血液処理装
置。 (a) 平均的な幅が300〜5000Åであり、長さと幅
の比が2〜50の、繊維長方向に配向した短冊状
微小空孔が多数存在し、該微小空孔が内壁面よ
り外壁面へ互いに連続している。 (b) 中空糸膜の膜厚が5〜100μmである。
[Scope of Claims] 1. A plasma separation device that separates blood into components including blood cells and plasma, a plasma filtration device that ultrafilters solutes in the plasma, and a plasma separation device that separates the plasma by the plasma separation device. A blood processing device including a circuit for introducing the blood into the plasma filtration device and a circuit for mixing the filtrate filtered by the plasma filtration device with the blood cell-containing component, which is made of high-density polyethylene having a density of at least 0.955 g/cm 3 or more. A longitudinally oriented porous hollow fiber membrane having a large number of micropores penetrating from the inner wall surface of the hollow fiber to the outer wall surface in the peripheral wall, the hollow fiber membrane having a porosity of 30 to 90 vol%. The porous hollow fiber membrane used in plasma separators and plasma filtration devices has a pure water filtration rate of 0.2 to 20/
m2 . hr.mmHg, human serum albumin permeability is 80
% or more, and has the structure shown in (a) and (b) below, and the porous hollow fiber membrane used in the plasma filtration device has a permeability of human serum albumin of 40% or less, and has a permeability of bovine serum γ-globulin. A blood processing device characterized by a porous hollow fiber membrane having a rejection rate of 60% or more. (a) There are many strip-shaped micropores with an average width of 300 to 5000 Å and a length-to-width ratio of 2 to 50, oriented in the fiber length direction, and the micropores extend outward from the inner wall surface. They are continuous to the wall. (b) The thickness of the hollow fiber membrane is 5 to 100 μm.
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