KR100254664B1 - 정류 투석기,막 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투석시에 용질 분자의 역여과를 감소시키고 막 생체 반응기에서의 양양분 공급 및 물질 회수를 향상시킨 일방 또는 정류 막으로서 유용한 이중 스킨막을 제공한다. 이 막으로서 중공 섬유 형태의 이중 스킨 중합체물이 바람직하다. 이 막은 대향면 상에서 상이한 다공도 또는 사분 계수 특성을 갖는 중합체 스킨을 갖는다. 이 막은 용제에 용해된 중합체를 그 용제와 혼화성인 비용제와 적어도 한 표면을 접촉하면서 압출시켜 제조한다. 다른 표면은 비용제와 접촉한다. 이 두 비용제는 서로 상이하거나 또는 비용제 중의 어느 하나에 용해 압출된 중합체 상에 형성된 스킨의 다공도를 변화시키는 가용성 첨가제를 함유시킨 것일 수도 있다. 개선된 투석 장치는 정류 특성을 갖는 투석 수단으로서 중공 섬유 막다발을 사용함으로써 제조된다. 개선된 생체 반응기는 정류 특성을 갖는 성장 용기로서 중공 섬유 다발을 사용함으로써 제조된다.

Description

[발명의 명칭]

정류 투석기, 막 및 방법

[발명의 분야]

본 발명은 혈액 투석 장치, 생체 반응기와 같은 유체 여과 장치 및 그와 관련된 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 정류 여과 특성을 갖는 개선된 투석 장치 또는 생체 반응기, 이와 같은 투석 및 다른 여과 과정을 수행하기 위한 2중 스킨막, 및 이 막의 제조 및 사용 방법에 관한 것이다.

[발명의 배경]

투석막 및 장치는 인공 신장 및 다른 종류의 여과 장치에 사용될 때 중요한 생명 유지 기능을 수행한다. 높은 유량(flux)의 투석기에 있어서 잘 알려져 있는 문제점은 불필요한 분자가 투석물로부터 혈액으로 역여과되는 것이다. 발열 물질이 없는 무균 투석물의 사용에 따른 높은 단가로 인하여, β-2 마이크로글로불린과 같은 비교적 큰 용질을 제거할 수 있으면서 유사한 크기의 분자가 투석물로부터 혈액으로 통과하지 못하게 하는 유용한 투석막이 대단히 요망되고 있다. 그러나, 용질에게 혈액으로부터 투석물로의 빠른 확산 속도를 부여하는 막은 역으로 투석물로부터 혈액으로의 용질의 역확산 속도도 빠르다는 단점이 있다. 마찬가지로, 빠른 대류 속도를 제공하는 현존하는 막들은 역여과 속도도 빠르다는 결점이 있다. 따라서, 혈액으로부터, 요독증 독소를 적절히 제거하는 한편, 불필요한 물질이 혈액으로 역이송되는 것을 방지하는 투석막이 요구되고 있다. 마찬가지로, 다른 유체 여과 과정들도 이러한 정류 특성을 갖는 막의 유용성으로 인하여 잇점을 갖는다.

또한, 정류막이 동시에 영양분을 공급하고, 전통적인 합성 화학 기술로는 경제적으로 제조될 수 없는 물질을 제조하는 데 사용되는 살아 있는 세포로부터의 물질과 노폐 부산물을 운반하기 위한 수단을 제공하는 생체 반응기와 같은 장치에 대한 요구가 있어 왔다.

[발명의 간단한 설명]

본 발명의 중요한 목적은 투석 장치와 같은 여과 장치용 신규의 개선된 막뿐아니라 이러한 막을 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 특징은 정류 특성, 즉 다른 방향이 아닌 한 방향으로의 사분(篩分, sieving) 계수가 큰 막을 갖는 개선된 여과 장치, 및 이러한 장치를 이용한 개선된 여과 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 더 중요한 특징에는 중공(中空) 섬유와 같은 이중 스킨막을 제공하는 것이 포함되며, 여기서, 막의 대향하는 두 표면 간에 포어 크기 및 구조, 및 얻어지는 사분 계수가 상이하다. 바람직한 실시 태양에서, 막은 중공 섬유 형태이고, 여기서 섬유의 내벽 또는 스킨의 사분 계수 또는 특정 크기의 분자에 대한 투과도는 외벽보다 크다. 이들 섬유들은 공지된 방법으로 투석 장치에 조립되어 섬유의 내부를 흐르는 혈액과 같은 유체로부터 섬유를 둘러싸고 있는 여액 또는 투석액에로 큰 용질을 제거할 수 있는 그러한 투석 장치를 제공한다. 섬유의 외부에는 더 조밀하거나 투과도가 작은 스킨이 제공되므로, 섬유의 외부로부터 내부로의 역이송은 실질적으로 줄어든다.

본 발명의 또다른 중요한 목적은 역여과를 감소시킨 일방(一方) 또는 정류막으로서 투석에 이용되는 이중-스킨막을 제공하는 것이다. 바람직한 막은 중합체 재료로 된 이중 스킨의 중공 섬유 형태이다. 이 막은 대향면 상에서 상이한 용질 투과도 또는 사분 계수 특성을 갖는 중합체 스킨들을 갖는다. 이 막은 용제에 용해된 중합체를 상기 용제와 혼화성인, 중합체에 대한 비용제와 적어도 한 표면을 접촉시키면서 압출시켜서 형성시킬 수 있다. 또한, 다른 표면은 비용제와 접촉하지만 이 비용제는 첫번째 비용제와는 상이한 것이거나 또는 포어 크기 및 용해 압출된 중합체 상에 형성된 스킨의 구조를 변화시키는 가용성 첨가제를 함유하는 것이다.

본 발명의 또다른 특징으로서 정류 특성을 갖는 개선된 투석 장치는 본 발명에 의해서 제공되는 막을 이용하여 제조된다. 본 발명의 또 다른 특징으로서 용제액에 용해된 중합체 용액을 공급하고, 그 용액을 압출하여 일반적으로 균일한 두께와 대향하는 넓은 표면들의 얇은 단면을 갖는 연속 신장 형태(예를 들면, 중공 튜브)로 압출하고, 그 표면 중 하나를 상기 용제와는 혼화성이지만 상기 중합체에 대해서는 비용제인 제1 액체와 접촉시켜서 상기 표면 위에 중합체 스킨을 형성시키는 단계들로 이루어진 이중 스킨막의 제조 방법이 제공된다. 대향하는 표면은 동시에 또는 후속적으로 상기 중합체에 대한 제2 비용제액과 접촉시킨다. 제2 비용제액도 상기 용제와 혼화성이며, 막의 대향 표면 상에 형성되는 제1 중합체 스킨과는 상이한 투과도를 갖는 제2 중합체 스킨을 발생시킨다.

본 발명의 또다른 특징에 따르면, 정류막은 생체 반응기에 조립되어서, 막을 경유한 반응 용기로의 수송이, 역으로 용기로부터 막을 경유하여 영양분을 공급하고 용기에 수용된 생물 세포로부터 노폐 부산물을 운반해 내는 데 사용된 유체 흐름으로의 수송과 상이한 속도로 일어나는 장치를 제공한다. 이러한 막을 사용하면 값비싼 혈청 성분을 상기 막을 통하여 세포에 전달할 수 있고, 이어서 반응 용기에서 농축되고, 이로써 혈청 성분의 필요량을 감소시킬 수 있다. 본 발명의 중공 섬유막 생체 반응기는 그 중공 섬유를 둘러싼 외피 공간에서 살아 있는 동물, 식물 또는 박테리아 세포가 생장하는 투석형 장치이다. 섬유를 통하여 흐르는 유체는 세포에의 영양분 공급과 노폐물의 제거 모두를 위하여 작용한다. 이러한 경우에 외피 공간으로 통하는 배출구가 닫혀서 생체 반응기용 용기를 제공하므로 외피 영역을 통한 직접적인 유체 흐름은 없다. 그러나, 생체 반응기 내의 스타링 흐름(Starling's flow)이 외피 공간 내에서 그리고 밖으로 용질을 운반한다. 물질의 크기에 따라서는 막을 통하여 역으로 통과할 수 있고 노폐물 흐름으로부터 정제되거나 또는 외피 공간에 수집되어 그로부터 회분식 또는 반-연속식으로 제거된다.

방법의 바람직한 실시 태양에서 연속적인 중공 실린더는 비용제의 코어 주변으로 압출하여 실린더 내부 표면에 표피를 형성함으로써 제조된다. 제2 스킨은 제2 비용제와 접촉시킴으로써 외부 상에 형성된다. 생성된 중공 실린더 또는 섬유 다발은 투석 장치를 제조하는 데 사용될 수 있다. 비용제 중의 하나가 제1 내부 스킨의 다공도를 증가시키는 용질을 함유한 수용액인 것이 바람직하다. 중공 섬유의 외표면을 다른 비용제 조성물과 접촉시켜서 상이한 용질 투과도 특성을 갖는 제2 스킨을 형성할 수 있다.

본 발명의 바람직한 투석 장치는, 섬유막의 벽 안에 미다공질 구조를 갖는 중공 중합체 섬유막으로 제조되며, 미다공질 구조는 내 및 외표면이 일체로 형성된 중합체 스킨을 갖는다. 외부 스킨은 내부 스킨과는 상이한 사분 계수를 갖는다. 본 발명의 정류 투석 장치는 혈액과 같은 체액으로부터 불필요한 물질을 제거하기 위한 수단을 제공하며, 여기서 혈액으로부터 투석물로의 용질의 높은 투과 속도가 제공되는 한편, 불필요한 용질의 투석물로부터 혈액으로의 역여과 속도가 실질적으로 낮게 유지된다.

[도 면]

본 발명은 다음의 상세한 설명과 첨부 도면을 참조하여 더 설명될 것이다.

제1도는 본 발명의 막을 중공 섬유 형태로 제조하는 공정을 나타내는 선도.

제2도는 본 발명을 수행하는 데 사용되는 환상 압출 다이의 횡단면도.

제3도는 본 발명의 여과 장치의 부분적인 횡단면을 나타내는 측면 사시도.

제4도는 본 발명의 여과 장치를 사용할 때 발생하는 여과의 메카니즘을 가정하여 예시하는 대형 확대도.

제5도 및 제6도는 전자 현미경으로 배율을 달리하여 촬영한 본 발명의 중공 섬유막의 단면도.

제7도는 본 발명에 따른 생체 반응기의 측면 사시도.

도면을 더욱 상세히 참조하면, 제1도는 중공 섬유 방사 시스템(60)을 도시하고 있다. 유기 용제 중의 중합체 용액(62)는 용기(64)에 수용되어 있고, 이로부터 계량 펌프(66)을 이용하여 환상 압출 다이(68)에 펌프질된다. 마찬가지로, 중합체에 대한 비용제인 응고제 용액(72)는 제2 용기(70)에 수용되고 있고, 다른 펌프(74)에 의해서 다이(68)로 이송된다.

용액들이 다이에서 배출되면서 서로 접촉하여 형성된 계면(63)에서의 비용제(72)와 중합체 용액(62)의 상호 작용이 내막의 최종 구조 및 특성을 결정하였다.

이어서 형성된 압출물은 공기 갭(76)을 통하여 낙하되고 제2 비용제 응고제 용액(80)을 수용하고 있는 욕조(78)로 들어간다. 제2 용액(80)과 압출물과의 상호 작용이 외막의 구조 및 특성을 결정한다. 섬유는 드라이버 롤러(82)에 의해서 욕조(78)을 거쳐서, 그리고 필요에 따라서는 1개 이상의 추가 욕조(84)를 거쳐서 당겨져서 중공 섬유로부터 용제를 완전히 추출한다. 추출된 섬유는 최종적으로 다면 실패(86) 위로 권취되어 건조된다.

건조된 섬유(88)은 길이로 절단되고 하우징(90) 내에 배치된다. 섬유(88)은 하우징 내에서 열경화성 수지(92)를 사용하여 밀봉된다. 어셈블리는 말단 캡(94) 및 (96)으로 막는다. 또한, 여과액 유입구(97) 및 배출구(98)이 하우징 상에 공급된다.

제5 및 6도는 내부 미다공질 구조(83), 내부 스킨(85) 및 내부 스킨(85)와 상이한 다공도를 갖는 외부 스킨(87)을 나타내는 본 발명의 대표적인 섬유(88)의 확대된 횡단면도이다.

총 사분 계수는 여과되는 유체와 함께 막을 통과하는 입수 용질의 분율이다. 이것은 막의 하류 쪽에서의 용질의 농도를 막의 상류 쪽에서의 농도로 나누어서 산출한다.

단일 스킨막의 경우에, 총 사분 계수는 스킨의 사분 계수와 동일하며, 이는 그 스킨을 통과하는 용질의 분율이다. 스킨 자체의 사분 계수는 포어와 용질 분자의 상대적인 크기에만 의존한다. 스킨이 조밀해질 수록(즉, 포어가 작아질 수록), 주어진 분자가 스킨을 통과하는 분율은 작아진다.

그러나, 이중 스킨막의 경우에는 제2 스킨에 도달하는 용질의 농도가 제1 스킨의 특성뿐 아니라 유동 조건에 의존하므로 총 사분 계수는 유동 및 막 특성 모두의 함수이다. 한 방향으로의 사분 계수가 다른 방향으로의 사분 계수와 상이한 정류 막에 있어서 중요한 점은 한 방향으로의 흐름에 의해서 막의 두 스킨 내에 용질 형성이 초래되는 것이다.

제4도는 외부 스킨(12)가 내부 스킨(14)보다 조밀하고, 부과된 압력 구배의 결과로 유체가 내부로부터 외부로 통과하는 이중 스킨 정류막(88)의 개략도이다. 이 경우에, 막(88)의 중앙 영역(16)으로 들어가는 분자의 일부는 조밀한 외부 스킨(12)에 도달하여 걸린다. 막 내부 농도는 정상 상태 값에 도달할 때까지 증가하고, 그와 함께 섬유 밖의 유체(20) 중에서 형성된 농도가 증가한다. 섬유 루멘(18)에서의 농도는 변하지 않으며, 따라서, 총 사분 계수는 조밀한 스킨(12)만으로 얻어진 것보다 높은 정상 상태값에 도달할 때까지 시간에 따라 증가한다.

동일한 막을 외부로부터 내부로의 흐름에 의한 반대 방향으로부터의 압력 구배에 노출시키면, 용질은 막으로 전혀 들어갈 수 없어서, 막 내에는 누적이 없다. 이 경우에 막 내부의 농도 및 막의 하류 쪽 농도 모두가 낮고, 총 사분 계수는 다른 방향으로 얻어진 것보다 작다.

각종 중합체가 중공 섬유를 형성하기 위한 본 발명의 공정에 사용될 수 있다. 중합체는 적어도 하나의 유기 용제에 대하여 가용성이어야 하고 그 용제와 혼화성인 다른 액체에 불용성이어야 한다. 적합한 중합체의 예로서는 폴리술폰, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드, 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 폴리프로필렌, 및 폴리에테르술폰이 있다. 이와 같은 중합체용 용제의 예로서는 N-메틸-2-피롤리돈, N,N'-디메틸포름아미드, N-N'-디메틸아세트아미드 및 γ-부티롤락톤이 있다. 스킨 형성용 응고 또는 겔화제로서 사용될 수 있는 바람직한 비용제는 물이다. 다른 적합한 액체로서는 메탄올, 물 중의 95 또는 99.5 용적% 에탄올과 같은 에탄올-물 혼합물, 또는 이소프로필 알콜이 있다. 다공도가 상이한 스킨을 제조하기 위하여 비용제에 각종 물질을 첨가할 수 있다. 예를 들면, 폴리비닐 알콜, 테트라-에틸렌-글리콜, 폴리-에틸렌-글리콜, 퍼클로레이트 염, 및 폴리비닐 피롤리돈이 있다.

본 발명의 중요한 장점은 좁게 한정된 분자량 범위를 갖는 액체를 여과해내는 데 있어서 분자에 대하여 상이한 사분 계수를 갖는 섬유를 제공할 수 있다는 것이다. 예를 들면, 막의 한 쪽으로부터 다른 쪽으로 5,000 내지 10,000 분자량 범위의 분자를 여과시키는 능력을 갖는 섬유를 제공할 수 있다. 다공도를 적절하게 바꾸어서, 사분 미분 계수를 10,000 내지 15,000 또는 심지어 15,000 내지 20,000의 분자량 범위를 갖는 분자에 대하여 최대한 활용할 수도 있다. 응고제 용액의 조성 및 첨가된 도펀트의 양과 유형을 조정하는 것 뿐아니라 유속, 선속도 및 갭 거리와 같은 방적 조건을 변화시켜서 최대한 활용할 수 있다.

[실시예]

다음 실시예를 들어 본 발명에 따라서 막을 제조하고 사용하는 바람직한 방법에 대하여 설명한다. 다른 언급이 없는 한, 부는 모두 중량을 기준으로 한 것이다.

[실시예 1]

제1도 및 제2도에 도시한 방적 시스템 및 방법을 이용하여 표 Ⅰ에 나타낸 조제 및 가공 조건 하에서 중공 섬유를 제조하였다. 섬유를 실시예 3에 따라서 시험 모듈에 조립하고 명세서에 기재된 방법에 따라서 사분 계수를 측정하였다. 생성된 섬유의 미오글로빈에 대한 사분 계수는 여과 흐름이 방사상으로 외향하는 경우에 0.35이고, 여과 흐름이 내향하는 경우에는 0.80인 것으로 밝혀졌다.

[실시예 2]

코어 유체 조성이 10/90 2-프로판올/물이고, 침전조의 조성이 5/95 2-프로판올/물인 것을 제외하고는 실시예 1에서와 같이 중공 섬유를 제조하였다. 제5 및 6도는 각각의 경계로부터 연장되어 중간 벽에서 만나는 손가락형 구조를 나타내는, 생성 섬유 횡단면을 각각 200배 확대 및 400배 확대 촬영한 주사 전자 현미경 사진이다. 미오글로빈에 대한 사분 계수는 외향 여액에 대하여 0.45이고, 내향 흐름에 대하여 0.90인 것으로 밝혀졌다.

[실시예 3] 시험 과정

100개의 섬유를 길이 약 22cm, 내경 약 0.6cm의 미니 투석기 용기에 넣어서 시험 모듈을 조립하였다. 폴리우레탄 포팅(potting)을 작용 길이를 약 20cm 남기고 각각의 헤더로부터 약 1cm 연장시켰다. 투석물 배출구를 포팅 재료로부터 각 말단에서 약 1cm에 위치시켰다.

다음 조성의 표준 투석물을 혈액 투석기 조화 시스템을 사용하여 농축물로부터 제조하였다.

나트륨 134 mEq/ℓ

칼륨 2.6 mEq/ℓ

칼슘 2.5 mEq/ℓ

마그네슘 1.5 mEq/ℓ

클로라이드 104 mEq/ℓ

아세테이트 36.6 mEq/ℓ

덱스트로오스 2500 mEq/ℓ

미오글로빈 용액을, 투석물 1ℓ당 미오글로빈 330mg을 첨가하여 제조하였다. 미오글로빈(분자량 = 17,000)은 분광측정법으로 측정될 수 있으므로 β-2 미크로글로불린(분자량 = 12,000)과 같은 중간 분자용 마커로서 사용된다.

루멘 및 여액 부분에 주사기를 사용하여 알콜(이소프로판올 또는 에탄올)을 주입하였다. 이어서 시험 모듈을 과량의 투석물로 헹구고 여액 배출구가 닫힌 채로 루멘을 통하여 250ml를 펌프질하고 이어서 하나의 여액 배출구를 열고 추가로 200ml를 펌프질하였다. 유입구의 유속을 측정하기 위하여 투석물 배출구를 닫고, 주입 펌프를 목적하는 속도(10.5ml/분)로 설정하고, 배출류를 시간을 정하여 수집하여 측정하였다.

사분 계수 측정에 있어서, 시험 모듈을 섬유가 테이블 정부에 수직으로 위치하도록 집게로 고정시켰다. 주입 펌프를 유입물 저장소에 연결하고 주입 펌프로부터의 튜브를 저부 헤더에 연결하였다. 노폐물로의 튜브를 헤더 정부에 연결하였다. 투석물 배출구를 닫고, 펌프를 작동시키고, 시험 용액이 그 장치에 도달한 시간을 제로 시간으로 하였다.

제로 시간에서, 투석물 꼭지를 모두 열어서 투석물 쪽의 주입 용액을 배수시켰다. 이어서, 하부의 투석물 배출구를 닫고, 여액 구획이 채워지자마자 제로 시간 여액 시료를 상부 배출구로부터 취하였다. 동시에, 배출 루멘 시료를 다른 비이커에 수집하였다. 유입 루멘 시료를 유입물 저장소로부터 직접 취하였다. 다음의 여액 시료를 3분 간격으로 수집하고 시료 채취 사이에 여액의 손실이 전혀 없게 하였다. 길포드(Gilford) 분광 측정기를 사용하여 시료 모두의 미오글로빈 함량에 대하여 측정하였다. 다음 식을 이용하여 사분 계수를 계산하였다.

산출된 사분 계수가 3개의 연속 시료에 대하여 일정해질 때까지 시료 채취를 계속하였다.

본 발명의 생체 반응기는 제7 도에 도시하였으며 제3 도에 도시한 투석 장치와 어느 정도 유사한 장치로 이루어진다. 그러나, 이 경우에 섬유를 둘러싸고 있고, 하우징(90)과 열경화성 수지(92) 내부에 내장되어 있는 생물 세포의 성장을 위한 반응 용기를 형성한다. 배출구(97) 및 (98)은 생략되거나 또는 제시된 바와 같이 밸브(99) 및 (100)을 사용하여 닫을 수 있다. 물질의 크기에 따라서 물질이 막(88)을 통하여 역으로 통과하고 노폐물 흐름으로부터 정제될 수 있거나 또는 반연속 또는 회분식으로 제거할 수 있는 반응 용기를 구성하는 외피 공간에 수집될 수도 있다.

영양분, 노폐물 및 목적하는 생물학적 물질의 막을 통한 수송은 분산 및(또는) 대류에 의해서 이루어질 수도 있다. 중공 섬유 내에서 일어나는 축 방향의 압력 저하는 장치의 유입구에서 튜브 쪽으로부터 외피 쪽으로의 대류와 장치의 배출구에서 외피쪽으로부터 튜브쪽으로의 대류에 의해서 스탈링 흐름을 유도해낸다.

어떤 종류의 세포는 10% 소 태아 송아지 혈청을 함유해야 하는 고가의 성장 배지를 필요로 한다. 혈청 성분을 정류막을 통하여 세포에 전달하고 난 후, 외피 공간 내에 농축시킴으로써 필요한 배지의 용적이 감소된다. 또한, 정제류의 용적이 작기 때문에 막을 통하여 통과하는 물질을 정제하는 데 드는 비용을 줄일 수 있다.

또한, 정류막은 물질을 직접적으로 농축시키는 데 사용될 수도 있다. 목적하는 물질이 대사 노폐물 뿐 아니라 영양분 보다 큰 분자로 형성되는 경우, 정류막 장치는, 영양분은 세포에 도달시키고 노폐물은 중공 섬유막의 내부를 통과하는 유체 흐름에 의해서 세척시키는 한편, 외피 공간에 그 물질을 농축하는 데 사용될 수 있다.

Claims (9)

1. 그 벽들 사이에 미다공질 구조를 가지는 이중 스킨 중공 중합체 막으로서, 상기 미다공질 구조는 그의 내표면 및 외표면이 일체로 형성된 중합체 스킨을 가지며, 이 미다공질 구조는 약 5,000 내지 20,000의 분자량 범위를 갖는 용질을 내부 스킨과 외부 스킨 사이에 증가된 농도로 유지시킬 수 있는 포어를 함유하며, 상기 막은 상기 분자량 범위의 분자로 이루어진 용질을 함유하는 유체가 그 막을 통하여 한 방향으로 통과하는 데 대한 총 사분(篩分) 계수와 상기 유체가 반대 방향으로 통과하는 데 대한 총 사분 계수가 상이한 것인 이중 스킨 중공 중합체 막.
2. 제1항에 있어서, 상기 막이 폴리술폰 중합체로 이루어진 것인 막.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분자량 범위가 5,000 내지 10,000; 10,000 내지 15,000 또는 15,000 내지 20,000으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 막.
4. 다수의 제1, 2 또는 3항에 따른 막, 상기 막의 내부와 유체 흐름으로 연통하는 유체 유입 수단, 상기 유체의 유출을 위해 상기 막의 다른 단부와 유체 흐름으로 연통하는 유출 수단, 및 통상 밀폐되어 있고 용기 내부로의 유체 도입 및 그로부터의 유체 제거를 위한 개구로 이루어진 생체반응기로서, 상기 막은 밀폐 용기(enclosure) 내에서 전체적으로 평행한 방향으로 고정되고, 이 밀폐 용기의 대향 말단들은 상기 막의 외부를 봉입하는 중합체 수지로 제조되며, 상기 막의 대향 말단들은 상기 중합체 수지를 통하여 연장되고, 상기 막의 외부 및 상기 밀폐 용기의 내부는 생물 세포의 성장을 위한 상기 생체 반응 용기를 한정하는 것인 생체 반응기.
5. 다수의 제1,2 또는 3항에 따른 이중 스킨 중공 중합체 막, 상기 막의 내부와 유체 흐름으로 연통되는, 투석 또는 여과시키고자 하는 액체의 유입 수단, 및 상기 막의 다른 단부와 유체 흐름으로 연통되는, 투석 또는 여과 후 상기 액체를 유출시키기 위한 유출 수단으로 이루어진 투석 장치 또는 여과 장치로서, 상기 막은 밀폐 용기(enclosure) 내에서 전체적으로 평행한 방향으로 고정되고, 이 밀폐 용기의 대향 말단들은 상기 막의 외부를 봉입하는 중합체 수지로 제조되며, 상기 막의 대향 단부들은 상기 중합체 수지를 통하여 연장되고, 유체 유동 경로는 상기 밀폐 용기의 내부와 유체 흐름으로 연통되는 유입 및 유출 통로로 이루어짐으로써 제2유체가 상기 막의 외부 표면과 접촉하여 흐를 수 있게 하는 투석 장치 또는 여과 장치.
6. 투석시키고자 하는 유체를 상기 막을 통하여 흐르게 하고, 투석액이 상기 밀폐 용기 내를 상기 막의 외부와 접촉하여 흐르게 함으로써 불필요 물질을 상기 유체로부터 제거하여, 불필요 물질이 투석액으로부터 상기 유체로 역이송되는 것을 최소화하는 것으로 이루어지는 제12항에 따른 투석 장치를 이용하여 체액으로부터 불필요 물질을 제거하는 방법.
7. 여과시키고자 하는 액체를 상기 막을 통하여 흐르게 하고, 제2액체가 상기 밀폐 용기 내를 상기 막의 외부와 접촉하여 흐르게 함으로써 불필요 물질을 상기 액체로부터 제거하여, 소정의 분자량 범위의 불필요 물질이 제2액체로부터 상기 여과된 액체로 역류하는 것을 최소화하는 것으로 이루어지는, 제12항에 따른 여과 장치를 이용하여 액체로부터 소정 범위의 분자량을 갖는 불필요 물질을 제거하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 여과된 액체가 인체 혈액이고, 그로부터 제거되는 불필요 물질이 β-2-미크로글로불린 또는 다른 중형 분자인 방법.
9. 제4항에 따른 생체 반응기에 생물 세포를 유폐시키고, 상기 세포들을 위한 영양분을 함유한 유체를 상기 중공 막을 통하여 흐르게 하여 상기 영양분을 상기 막을 통하여 상기 세포에 이송시키고, 상기 막을 통하여 상기 유체에 노폐물이 이송됨에 따라서 상기 세포로부터 노폐물을 제거하고, 이어서 상기 생체 용기로부터 생물학적 생성물을 제거하는 것으로 이루어지는 생물학적 생성물의 제조 방법.