KR102230435B1

KR102230435B1 - 다공질막, 다공질막을 내장하는 혈액 정화용 모듈 및 다공질막의 제조 방법

Info

Publication number: KR102230435B1
Application number: KR1020157035368A
Authority: KR
Inventors: 아키히로 하야시; 시로 노사카; 요시유키 우에노
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2021-03-22
Also published as: EP3053614A4; EP3053614B1; EP3053614A1; JPWO2015046411A1; US20160220965A1; CA2921827C; RU2016116946A; US9993777B2; WO2015046411A1; CN105579077B; KR20160065047A; CN105579077A; RU2667068C2; TW201529109A; TWI667048B; CA2921827A1; JP6565187B2

Abstract

본 발명의 목적은, 투수 성능과 단백질 분획 성능을 양립한 다공질막을 제공하는 것이다. 본 발명은, 구금에 형성된 슬릿으로부터 친수성 고분자를 함유하는 제막 원액을 토출하는 공정, 토출된 상기 제막 원액이 건식부를 통과한 후에 응고욕에서 다공질막으로서 고화시키는 공정을 포함하는 다공질막의 제조 방법에 있어서, 상기 슬릿의 단면적이, 고화된 상기 다공질막의 단면적의 3배 이상 30배 이하인, 다공질막의 제조 방법을 제공한다.

Description

다공질막, 다공질막을 내장하는 혈액 정화용 모듈 및 다공질막의 제조 방법{POROUS MEMBRANE, BLOOD PURIFYING MODULE INCORPORATING POROUS MEMBRANE, AND METHOD FOR PRODUCING POROUS MEMBRANE}

본 발명은, 다공질막, 다공질막을 내장하는 혈액 정화용 모듈 및 다공질막의 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 인공 신장 용도로 이용되는 다공질막에 관한 것이다.

다공질막은, 구멍의 크기에 의해서 액체 중 물질을 가려내는 것을 실시하는 막분리에 적절하고, 혈액 투석이나 혈액 여과 등의 의료 용도, 가정용 정수기나 정수 처리 등의 수처리 용도 등 넓은 범위에서 이용되고 있다.

그 중에서도, 혈액 투석 등의 혈액 정화의 분야에서는, 혈중에 불필요한 소·중분자량 물질만을 투과하고, 필요한 대분자량 물질은 투과하지 않는, 높은 분획 성능을 가지는 분리막이 요구되고 있다. 대표적인 소분자량 물질로서는, 요 독소인 요소, 크레아티닌, 인 등을 들 수 있다. 투석에서, 이러한 물질은 확산에 의한 제거가 지배적이기 때문에, 투수성이 높은 분리막이 요구된다. 또한, 대표적인 중분자량 물질로서는, β₂-마이크로글로블린을 들 수 있다. β₂-마이크로글로블린은 분자량이 약 12000인 단백질이며, 투석 아밀로이도시스(amyloidosis)의 원인 물질로 여겨지고 있어, 투석 시에 제거할 필요가 있다. 한편, 분자량이 약 66000인 단백질인 알부민은, 삼투압의 보지(保持)나 물질의 보지·운반 등 여러가지 기능을 담당하는 혈중에 필요한 단백질이며, 투석 시의 손실을 억제할 필요가 있다. 또한, 최근에는 α₁-마이크로글로블린으로 대표되는 분자량 30000 정도의 영역에도, 제거의 대상이 되는 물질이 존재한다고 생각되고 있다.

즉, 투석에 이용되는 분리막에 있어서, 높은 투수 성능과 높은 단백질 분획 성능을 가지는 다공질막이 요구되고 있다. 특히, 최근 주목받고 있는 혈액 투석 여과법은, 투석액으로 희석한 혈액을 분리막을 통과시켜, 여과에 의해 혈액을 농축하는 치료 방법이기 때문에, 혈액 투석 여과에 사용되는 분리막에는 높은 투수성이 요구된다. 또한, 상기 높은 분자량을 가지는 α₁-마이크로글로블린의 제거 성능이 높고, 알부민의 손실이 적은, 높은 단백질 분획 성능이 요구되고 있다.

알부민의 손실을 억제하기 위해서, 다공질막의 공경을 작게 하면 투수 성능이 저하되고, 요독소 등의 소분자량 물질의 제거 성능이 저하된다. 한편, β₂-마이크로글로블린의 제거 성능 향상을 위해서, 공경을 크게 하면 투수성은 향상하지만, 알부민의 손실량이 증대한다고 하는 문제가 있다. 이와 같이, 투수성과 단백질 분획 성능은, 다공질막의 표면의 공경의 영향을 크게 받아 투수 성능과 단백질 분획 성능의 양립은 곤란하다.

다공질막의 투수 성능과 분획 성능을 향상시키기 위해서, 표면의 구멍을 늘려 구멍의 장경을 단경에 대해 크게 하는 기술이 있다. 다공질막의 표면의 구멍을 늘리는 방법으로서 다공질막이 고화한 후에 연신을 가하는 방법과 다공질막이 고화 하기 전에 드래프트를 가하는 방법이 있다.

연신을 가해 제조된 다공질막이 특허문헌 1, 특허문헌 2에 개시되어 있다. 드래프트를 가해 제조된 다공질막이 특허문헌 3, 특허문헌 4에 개시되어 있다. 제막 원액의 조성이나 제막 온도를 조정해, 상 분리에 의한 구멍의 성장과 응고를 제어함으로써, 내표면의 구멍을 늘린 형상으로 한 다공질막이 특허문헌 5, 특허문헌 6에 기재되어 있다.

일본 특허공개 소 64-75015호 공보 일본 특허공개 소 59-64055호 공보 국제 공개 제 2010/029908호 일본 특허공개 평 6-165926호 공보 일본 특허공개 소 58-114702호 공보 일본 특허공개 평 9-308685호 공보

특허문헌 1에는, 연신에 의해서 표면의 구멍의 장경을 단경의 1.5배 이상으로 한 다공질막에 관한 기재가 있다. 그렇지만, 구멍의 단경이 3 ㎛ 내지 30 ㎛로 커서, 단백질의 분획을 실시할 수 없다. 또한, 장경의 불균형에 대해서는 기재도 시사도 되어 있지 않다. 특허문헌 2에는, 연신에 의해서 표면의 구멍의 장경을 단경의 1.5에서 20배로 한 혈액 처리용 다공질막에 관한 기재가 있다. 그렇지만, 표면의 구멍의 단경의 범위의 기재가 없고, 분획 성능에 기여하는 장경, 단경의 불균형에 관한 기재도 없다.

특허문헌 3에는, 드래프트를 가해 제조한 표면의 구멍의 단경과 장경의 비 및 개공률이 큰 정수기용 중공사막(中空絲膜)에 관한 기재가 있다. 그렇지만, 표면의 구멍의 단경이 1 ㎛로 크기 때문에 단백질의 분획을 실시하지 못하고, 또한 공경의 불균형도 비교적 커진다고 생각되나, 그 개선에 대해 기재가 없다. 게다가 투수성 및 생체 적합성의 향상에 필요한 친수성 고분자의 잔존량에 대해서도 기재가 없다. 특허문헌 4에는, 표면의 구멍의 단경을 1 nm 내지 50 nm로 한 다공질막에 관한 기재가 있고, 충분히 높은 드래프트비로 방사하는 것이 기재되어 있다. 그렇지만, 장경과 단경의 비율에 관한 기재가 없고, 후술하는 바와 같이, 드래프트비를 올렸다고, 반드시 장경의 단경에 대한 비율이 높아지는 것은 아니다. 또한, 분획 성능에 기여하는 공경의 불균형에 관해서도 특히 명기되어 있지 않다. 또한, 표면의 구멍의 장경에 대해서 기재가 없다.

특허문헌 5에는, 내표면의 단경의 평균치가 50 nm 이하이며, 장경과 단경의 비율이 3배 이상인 중공사막에 관한 기재가 있다. 또한, 구멍의 단경을 가능한 한 균일하게 하는 것이 바람직한 취지의 기재가 있지만, 구체적인 달성 수단에 대해 기재가 없고, 적어도 표면의 구멍을 늘리기 위한 연신이나 드래프트에 관한 기재조차 없기 때문에, 공경의 불균형의 정밀한 제어는 실현될 수 없고, 높은 분획 성능은 기대할 수 없다. 또한, 외표면의 공경이 약간 작기 때문에, 투과 저항이 커져, 투수성의 향상이 어렵다. 특허문헌 6에는, 표면의 구멍의 장경이 단경의 2배 이상, 바람직하게는 3배 이상이고, 구멍의 단경의 하한이 20 nm인 다공질막에 관한 기재가 있다. 이 문헌에서는 「평균 건(巾)이 0.02 ㎛ 미만이면, 투수 속도가 작아져 혈액 여과 시의 한외 여과 속도가 작아지고, 경시적으로 눈 막힘(clogging)을 일으키기 쉬워져, 요소, 크레아티닌 등의 요독성 물질의 투과율이 저하된다. 보다 바람직한 평균건의 하한은, 0.04 ㎛이다.」라 되어 있어, 본 발명에서의 구멍의 단경의 범위에서의 구멍의 장단비, 공경의 불균형을 고려하지 않는다. 또한, 표면의 구멍의 단경에 대해서, 안정한 분획 특성을 얻기 위해서, 균일한 것이 바람직하다고 기재되어 있지만, 구체적인 실현의 수단에 대해 기재가 없고, 예를 들면 표면의 구멍을 잡아 늘리는 연신이나 드래프트에 관한 기재가 없으므로, 구멍의 장경과 단경의 불균형이 정밀하게 제어되어 있지 않을 가능성이 높다.

본 발명의 목적은, 높은 투수 성능과 높은 분획 성능을 양립한 다공질막을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, 이하의 구성을 가진다.

즉, 본 발명에 의하면, 막에서의 친수성 고분자의 함유량이 0.5 중량% 이상, 4 중량% 이하이며, 한쪽의 표면에 형성된 구멍이 이하 (A) 및 (B)를 만족하는, 혈액 정화 용도로 이용되는 다공질막이 제공된다.

(A) 구멍의 장경의 단경에 대한 비의 평균치가 3 이상

(B) 상기 단경은 평균치가 5 nm 이상 20 nm 이하이며, 그 표준편차가 4 nm 이하

여기서, 공경의 측정 방법은 후술하는 바와 같지만,

본 발명이 바람직한 형태에 의하면, 한쪽의 표면에 형성된 구멍이 이하 (C) 및 (D)를 만족한다.

(C) 구멍의 장경의 단경에 대한 비의 평균치가 1.5 이상

(D) 단경은 평균치가 0.2 ㎛ 이상 0.6 ㎛ 이하

즉, 한쪽의 표면에 형성된 구멍은 상기 (A) 및 (B)를 만족하고, 그 반대 측의 표면에 형성된 구멍은 상기 (C) 및 (D)를 만족한다. 본 발명의 보다 바람직한 형태에 의하면, 상기 다공질막이 중공사막이지만, 더욱 바람직한 형태에 의하면, 중공사막에 있어서, (A) 및 (B)를 만족하는 표면이 내표면이며, 상기 (C) 및 (D)를 만족하는 표면이 외표면이다. 혈액 정화 용도로 이용하는 경우, 혈액은 막의 외측을 통해, 혈액 중의 불요 물질은 보다 미소의 공경의 구멍이 있는 내표면으로부터, 비교적 큰 공경의 구멍이 있는 외표면을 향해서 제거된다.

다른 본 발명이 바람직한 형태에 의하면, 상기 (A) 및 (B)를 만족하는 구멍이 있는 표면의 개공률은 1% 이상, 10% 이하이다.

본 발명이 바람직한 형태에 의하면, 다공질막의 주성분의 소재가 비결정성 고분자이고, 더욱 바람직한 형태에 의하면, 상기 비결정성 고분자가 폴리설폰계 고분자이다. 주성분이란 막에서 가장 많은 중량 비율을 나타내는 성분이다.

본 발명의 다른 형태에 의하면, 상기 다공질막을 내장하는 혈액 정화용 모듈이 제공된다.

본 발명에 의하면, 높은 투수 성능과 분획 성능을 양립한 다공질막을 제공할 수 있다. 예를 들면, 혈액 정화용, 특히 인공 신장용 중공사막에 응용하면, 요독소 등의 소분자량 물질의 제거 성능이 우수하고, β₂-마이크로글로블린 등의 소분자량 단백질은 투과하지만, 알부민 등의 중분자량 단백질은 투과하지 않는 높은 분획 성능을 가지는 모듈을 얻을 수 있다.

도 1은 실시예 1의 방법에 의해 제조한 다공질막의 표면의 주사형 전자현미경(SEM) 사진이다.
도 2는 도 1의 SEM 화상을 2치화 처리 후의 화상이다.
도 3은 덱스트란 분획 곡선의 그래프이다.

일반적으로, 다공질막은, 제거 대상 물질을 표면의 구멍의 크기에 의해서 걸러내기를 실시하기 위해, 막의 표면의 구멍이 타원형으로, 장경 방향과 단경 방향을 가지는 경우, 분획 성능은 표면의 구멍의 단경에 의존한다. 예를 들면, 다공질막이 중공사막일 때, 방적 시에, 고화하고 있는 원액을 긴 방향으로 늘림으로써, 구멍은 긴 방향으로 늘어지기 때문에, 통상은 중공사막의 긴 방향이 구멍의 장경이고, 긴 방향과 직교하는 방향의 지름이 단경이 된다. 구멍에 의한 사이즈 걸러내기에 있어서는, 제거 물질은 브라운 운동 등의 영향에 의해 실제의 사이즈보다 외관상 커지기 때문에, 표면의 공경은 제거 물질의 사이즈보다 큰 공경으로 할 필요가 있다. 이것을 고려하면, 본 발명에 따른 다공질막을 혈액 정화 용도, 예를 들면 중공사막으로서 투석에 이용하는 경우, 제거 대상 물질인 β₂-마이크로글로블린의 분자 사이즈는 3 nm 정도이므로, β₂-마이크로글로블린을 제거하기 위해서는, 막의 한쪽의 표면(분획 작용을 가지는 면, 중공사막의 경우, 통상은 내표면)의 구멍의 단경의 평균치를 5 nm 이상, 바람직하게는 7 nm 이상, 10 nm 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 표면의 구멍의 단경이 5 nm 미만이 되면 투수 성능도 현저하게 저하되므로 바람직하지 않다. 한편, 투석에서 제거하는 것이 바람직하지 않은 알부민의 분자 사이즈는, 8 nm 정도이기 때문에, 알부민을 투과시키지 않기 위해서는, 상기 표면의 구멍의 단경의 평균치를 20 nm 이하, 바람직하게는 18 nm 이하, 보다 바람직하게는 15 nm 이하, 12 nm 이하인 것이 더욱 바람직하다. 이와 같이, 구멍의 단경을 상기와 같이 컨트롤하는 것에 의해서, 제거 대상이 되는 단백질과 비제거 대상이 되는 단백질의 분리 성능을 향상시키는 것이 가능하다.

단백질의 분획 성능을 향상시키기 위해서는, 상기 표면의 구멍의 단경의 평균치뿐만 아니라, 불균형에 대해서도 고려할 필요가 있다. 본 발명에 있어서, 상기 표면의 구멍의 단경의 불균형을 나타내는 표준편차는 4 nm 이하이며, 바람직하게는 3.8 nm 이하, 더욱 바람직하게는 3.5 nm 이하이다. 한편, 공경의 제어가 곤란해지므로, 표준편차는 2 nm 이상이 타당하고, 2.5 nm 이상이면 실현이 보다 용이해진다. 표면의 공경의 불균형을 작게 하려면, 표면의 구멍을 장경의 방향으로 늘리는 것이 유효하다. 예를 들면, 중공사막인 경우, 중공사를 긴 방향으로 늘림으로써 원형의 구멍이 늘어져 구멍이 타원형이 되어, 결과적으로 구멍의 단경의 불균형이 억제된다. 표면의 구멍을 장경의 방향으로 늘리면, 구멍의 단경이 큰 것일수록 변형되기 쉽기 때문에, 큰 구멍의 단경은 보다 작아져, 작은 구멍의 단경은 별로 변화하지 않고, 결과적으로 단경의 불균형이 저감된다. 분획 성능에 대해서는 후술하지만, 각 분자량에 대한 덱스트란 체가름 계수(sieving coefficient)의 값을 플롯한 분획 곡선의 기울기의 절대치에 의해 산출할 수 있다.

표면의 구멍의 단경의 변화를 매우 억제한 채로 장경을 크게 함으로써, 분획 성능을 유지한 채로 물의 투과 저항을 감소할 수 있어, 투수 성능이 향상한다. 투석에 있어서, 막의 투수 성능이 높을수록 소분자량 물질의 확산 성능이 향상해, 제거 성능도 향상한다. 즉, 구멍의 장경의 단경에 대한 비(장경/단경)의 평균치가 클수록, 분획 성능에 대한 투수 성능이 커진다. 따라서, 상기 비의 평균치가 3 이상인 것이 필요하고, 3.5 이상이 보다 바람직하다. 그렇지만 한편으로, 막 구조의 강도의 관점에서, 상기 비의 평균치가 6 이하인 것이 바람직하고, 4 이하가 보다 바람직하다.

상기와 같이, 표면의 구멍의 장경의 단경에 대한 비의 평균치를 크게 하는 방법으로서는, 구멍을 늘리는 방법이 유효하지만, 보다 구체적으로는, 다공질막이 고화한 후에 늘리는 연신법이나, 드래프트비를 크게 하여 다공질막이 고화하기 전에 늘리는 방법이 있다. 그 중, 드래프트비를 크게 하는 방법이, 다공질막의 제조 방법이나 소재의 한정을 받지 않고, 광범위하게 적용 가능하기 때문에, 바람직하다. 한편, 연신법은, 다공질막의 강도가 강하지 않으면 적용할 수 없기 때문에, 막 소재가 결정성 고분자 등인 경우로 한정된다.

드래프트비란, 다공질막의 늘림 속도를, 제막 원액을 토출(吐出)하는 슬릿으로부터의 토출 선속도로 나눈 값이다. 토출 선속도는, 토출 유량을 구금(口金)의 원액이 토출되는 부분인 슬릿의 단면적으로 나눈 값이다. 따라서, 드래프트비를 올리기 위해서는, 통상, 늘리는 속도를 높게 하는 방법이 이용되지만, 본 발명에서는, 슬릿의 토출 부분의 단면적을 크게 하는 방법을 선택하는 것이 바람직하다. 이 슬릿의 단면적을 크게 하는 방법은, 다공질막의 형상을 바꾸지 않고 드래프트비를 올리는 것이 용이하므로, 바람직하다. 늘리는 속도를 높게 하는 방법의 경우, 다공질막의 단면적이 감소하기 때문에, 다공질막의 물리적 강도의 저하가 염려되고, 단지 늘리는 속도를 높게 하는 경우, 막이 응고욕(凝固浴)에 들어갈 때까지의 시간이 보다 짧아짐으로써, 구멍이 막의 긴 방향으로 충분히 늘어나기 전에 응고욕에서 폴리머가 응고되는 경우가 있어, 이 경우 드래프트비가 증가해도 구멍을 충분히 늘리는 것이 어렵다.

본 발명에서는, 동일한 막후의 다공질막을 제막하는 경우, 구금에 형성된 제막 원액의 토출을 위한 슬릿의 단면적과 고화된 개개의 다공질막의 막후부의 단면적의 비를 크게 함으로써, 토출 선속도를 저하시켜, 권취 속도를 변화시키지 않고 드래프트비를 크게 할 수 있어, 표면의 구멍을 늘리는 것이 가능하다는 것을 발견했다. 슬릿 단면적과 다공질막의 막후부의 단면적의 비는 3배 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5배 이상, 10배 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 단면적의 비가 너무 큰 경우, 토출의 제어가 어렵고, 실의 파손 등이 발생해 버리기 때문에, 단면적비는 30배 이하가 바람직하고, 20배 이하가 보다 바람직하다.

이것은, 다공질막이 중공사막인 경우는 물론, 평막이나 중실사(中實絲) 등의 경우에도 마찬가지로 구금의 슬릿 단면적을 크게 하는 것에 의한 드래프트비의 향상에 의해, 표면의 구멍을 효율 좋게 늘릴 수 있어 공경의 불균형을 저감할 수 있다.

상기 요건을 만족하는 표면(이하, (A) 및 (B)를 만족하는 구멍이 있는 표면이라고도 함)의 구멍의 장경은, 주로 투수 성능에 기여하고 있다. 구멍을 늘림으로써, 구멍 면적이 확대되어, 투수 성능이 향상한다. 그 때문에, 구멍의 장경의 평균치는 25 nm 이상이 좋고, 보다 바람직하게는 30 nm 이상, 35 nm 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 장경의 평균치가 너무 커지면, 막의 구조 강도가 저하된다. 그 때문에, 구멍의 장경의 평균치는, 100 nm 이하가 좋고, 바람직하게는 70 nm 이하, 50 nm 이하가 더욱 바람직하다.

또한, 구멍의 장경은 상 분리 시에 형성한 여러가지 크기의 구멍이 늘림에 의해서 형성되기 때문에, 구멍의 장경의 불균형은 커진다. 투수 성능의 관점에서, 구멍의 장경의 불균형은 큰 것이 좋다. 구멍의 장경의 표준편차는 10 nm 이상이 좋고, 바람직하게는 13 nm 이상, 15 nm 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 막의 구조 강도의 관점에서, 구멍의 장경의 표준편차는 100 nm 이하가 좋고, 바람직하게는 70 nm 이하, 50 nm 이하가 더욱 바람직하다.

표면의 구멍의 장경의 불균형을 크게 하려면, 공경의 불균형의 큰 구멍을 늘리면 좋다. 표면의 구멍을 늘리면, 구멍이 클수록 변형되기 쉽기 때문에, 변형량을 크게 하면 큰 구멍의 장경은 보다 커지고, 작은 구멍의 장경은 크게 변함이 없어, 장경의 불균형이 커진다. 늘리기 전의 공경의 불균형을 크게 하려면, 조공제(造孔劑)로서 제막 원액에 첨가하는 친수성 고분자의 중량평균분자량 분포를 크게하여 상 분리를 불균일하게 하는 것이나, 상 분리를 진행시켜 표면의 이러한 성장을 촉진하는 것이 유효하다. 상 분리가 진행하면 구멍끼리의 융합에 의해서 구멍이 성장하기 때문에, 구멍의 성장이 충돌의 확률에 의해 치우쳐, 형성되는 구멍의 크기가 불균일해진다. 상 분리를 진행시키려면, 제막 원액의 조성, 응고욕의 조성, 상 분리 과정의 온도, 고화까지의 시간 등을 조정하면 좋다.

제막 원액에 친수성 고분자를 첨가하는 것은, 상 분리를 제어하는 인자라고 해도 유효하다. 제막 원액에 친수성 고분자를 첨가함으로써, 원액을 구성하는 주성분의 빈(貧)용매와 접촉했을 때의 고화 속도가 억제되기 때문에, 상 분리가 진행한 상태에서 충분히 구멍을 늘릴 수 있어 구멍의 단경의 불균형을 작게 할 수 있다. 특히 한정은 하지 않지만, 첨가하는 친수성 고분자의 중량평균분자량이 너무 크면 제막 원액과의 상용성이 저하되므로, 150만 이하가 좋고, 보다 바람직하게는 120만 이하이다. 한편, 제막 원액에 첨가하는 친수성 고분자의 중량평균분자량이 작으면 막중에서의 용출이 염려된다. 그 때문에, 친수성 고분자의 중량평균분자량은 2만 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 4만 이상이다.

다공질막에 포함되는 친수성 고분자의 중량평균분자량은, 예를 들면 다음 방법으로 측정 가능하다. 다공질막을 용매로 용해하여, 친수성 고분자의 용해도가 높고, 다공질막의 구조체가 되는 고분자의 용해도가 낮은 용매를 이용하여, 친수성 고분자를 추출한다. 추출액 중의 친수성 고분자의 중량평균분자량을 겔여과 크로마토그래피 등에서 측정한다. 이 때의 추출 조건 등은, 다공질막의 구조체가 되는 고분자와 친수성 고분자의 조합에 의해서 적당히 변경하면 좋지만, 친수성 고분자의 추출률을 높게 함으로써, 보다 정확한 중량평균분자량을 측정할 수 있다.

제막 원액을 구성하는 주성분의 고분자의 빈용매에 대해서, 이 빈용매를 첨가함으로써, 상 분리의 진행이 촉진되고 구멍을 늘리는 효과가 커진다. 제막 원액을 구성하는 주성분의 고분자란, 제막 원액을 구성하는 고분자 중, 가장 중량의 비율이 많은 것이다. 제막 원액의 조성이나 빈용매의 종류에 의해서 최적 범위는 다르지만, 빈용매로서 물을 이용하는 경우, 제막 원액 중 물의 함유량은, 0.5 중량% 이상이 바람직하고, 0.8 중량% 이상이 보다 바람직하다. 한편, 제막 원액 중 빈용매의 양이 많으면 제막 원액이 고화되어 버리기 때문에, 물의 함유량은 3 중량% 이하가 바람직하다.

본 발명에 있어서, 표면에 형성된 구멍의 장경 및 단경은, 표면을 주사형 전자현미경(SEM)으로 관찰한 상으로부터 측정할 수 있다. 단경은 단축 방향에서 가장 긴 직경이고, 장경은 장축 방향에서 가장 긴 직경이다. SEM의 관찰에서, 배율 50000배로 확인할 수 있는 구멍에 대해서, 임의의 1 ㎛×1 ㎛의 범위의 모든 구멍에 대해서 계측한다. 계측한 구멍의 총수가 50개 미만인 경우는, 계측한 구멍의 총수가 50개 이상이 될 때까지 1 ㎛×1 ㎛의 범위의 계측을 반복하고, 데이터를 추가한다. 계측 결과로부터, 소수점 이하 제2자리를 사사오입함으로써 상가평균치 및 표준편차를 산출한다. 이 때의 표준편차는, 표본에 근거해 예측한 표준편차(표본 표준편차)이고, 다음 식으로 계산된다.

표준편차=｛Σ(a-b)²/(c-1)}^1/2

여기서, a：공경의 평균치, b：측정한 공경, c：측정한 공경의 수

또한, 이제 한쪽의 표면, 예를 들면 다공질막이 중공사막이며, 내표면에 미세 구멍을 가지는 경우, 분획 성능에 영향을 주지 않는 외표면에 형성되는 구멍에 대해서는, 투수 성능의 향상의 관점에서 구멍의 장경의 단경에 대한 비의 평균치가 1.5 이상인 것이 바람직하다. 한편, 상기 비의 평균치가 너무 크면, 막 구조가 약해져, 강도가 저하될 우려가 있으므로, 상기 비의 평균치는 4 이하가 바람직하고, 3 이하가 더욱 바람직하다. 또한, 외표면에 형성되는 구멍은, 투수성 등의 성능이나, 사속(絲束)으로 했을 때에 발생하는 마찰의 관점에서, 단경의 평균치가 0.2 ㎛ 이상인 것이 바람직하고, 0.3 ㎛ 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 사(絲) 강도의 관점에서, 구멍의 단경의 평균치는 0.6 ㎛ 이하가 바람직하다.

외표면의 공경은, 후술하지만 원액을 토출 후의 건식부의 조건에 의해서 조정하는 것이 가능하다.

다공질막의 표면의 개공률이 높을수록, 물의 유로가 증가하므로, 투수 성능이 높아진다. 한편, 개공률을 낮게 하면, 표면의 구조 강도가 증가한다. 그 때문에, 다공질막의 표면의 개공률은 1% 이상이 바람직하고, 3% 이상이 보다 바람직하다. 한편, 개공률은 10% 미만이 바람직하고, 8% 이하가 보다 바람직하다.

개공률을 높게 하려면, 제막 원액에 첨가하는 친수성 고분자의 양을 늘리는 것이 유효하다.

표면의 개공률은, 다공질막 표면을 SEM으로 관찰한 상으로부터 측정할 수 있다. 배율 50000배로 관찰한 상을 임의의 1 ㎛×1 ㎛의 범위에 대해 화상 처리하고, 막의 구조 부분과 구멍의 부분에 2치화(二値化)를 실시해, 그 측정 면적에 대한 구멍 부분의 면적 백분율을 산출하여 개공률로 한다.

다공질막의 막후 방향 단면의 구조는, 공경이 실질적으로 변화하지 않는 대칭막 구조와 공경이 연속적 혹은, 불연속적으로 변화해, 한쪽의 표면, 내부, 한쪽의 표면에서 공경이 차이가 나는 비대칭막으로 대별된다. 이 중, 비대칭막은, 사이즈 배제에 기여하는 공경이 작은 층이 얇기 때문에, 물의 투과 저항이 작고 투수 성능이 높아진다. 그 때문에, 막후 방향 단면의 구조는 비대칭 구조가 바람직하다. 이 경우, 통상, 막의 한쪽 편만의 표면이 상기 (A) 및 (B)를 만족하는 표면이 된다.

비대칭성이 높을수록, 투수 성능은 유리해진다. 특히 한정하는 것은 아니지만, 혈액 정화 용도로 이용되는 다공질막의 보다 바람직한 형태로서는, 한쪽 표면의 단경의 평균치는 0.1 ㎛ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2 ㎛ 이상이다. 한편, 막의 구조 강도의 관점에서, 이러한 표면의 단경의 평균치는 0.6 ㎛ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 ㎛ 이하이다. 여기서 말하는 「한쪽의 표면」이란, 상기 (A) 및 (B)를 만족하는 구멍이 있는 표면과는 반대 측의 표면이다. 즉, 막이 비대칭성을 나타내고, 한쪽의 표면은 (A) 및 (B)를 만족하는 미소의 공경의 구멍을 가지고, 다른 한쪽의 표면은 상기 범위의 공경의 구멍을 가진다.

또한, 막의 구조 강도의 관점에서, 이러한 표면의 구멍의 장경 단경 비는 1.5배 이상이며, 3배 이하인 것이 바람직하다.

다공질막을 구성하는 주성분의 소재로서는, 비결정성 고분자가 적합하게 이용된다. 비결정성 고분자란, 결정화하지 않는 고분자이고, 시차주사열량계의 측정으로 결정화에 의한 발열 피크가 없는 고분자이다.

비결정성 고분자는, 구조 변형을 일으키기 쉽기 때문에, 구멍을 늘리는 효과가 높아진다. 또한, 막후 방향의 구조 제어가 용이해진다. 비결정성 고분자를 소재로 한 다공질막은, 비결정성 고분자를 용매로 용해하여 조정한 제막 원액을, 열이나 빈용매에 의해서 상 분리를 야기하고, 용매 성분을 제거함으로써 얻을 수 있다. 용매로 용해하고 있는 비결정성 고분자는 운동성이 높고, 상 분리 시에 응집하여, 농도가 높아져 치밀한 구조를 형성한다. 막후 방향으로 상 분리의 속도를 변화시킴으로써, 막후 방향에 대해서 공경이 다른 비대칭 구조의 막을 얻을 수 있다.

다공질막의 소재가 되는 비결정성 고분자의 예로서는, 아크릴계 고분자, 아세트산 비닐계 고분자, 폴리설폰계 고분자를 들 수 있다. 그 중에서도 폴리설폰계 고분자가 공경을 제어하기 쉬우므로 적합하게 이용된다. 본 발명에서 말하는 폴리설폰계 고분자는, 주쇄에 방향환, 설포닐기 및 에테르기를 가짐으로써, 예를 들면 다음 식(1), (2)의 화학식으로 나타내는 폴리설폰계 고분자가 적합하게 사용되지만, 본 발명은 이들로 한정되지 않는다. 식 중의 n은, 예를 들면 50~80과 같은 정수이다.

폴리설폰의 구체예로서는, Udel(등록상표) 폴리설폰 P-1700, P-3500(솔베이사 제품), Ultrason(등록상표) S3010, S6010(BASF사 제품), Victrex(등록상표)(스미토모화학), Radel(등록상표) A(솔베이사 제품) 등의 폴리설폰을 들 수 있다. 또한, 본 발명에 이용되는 폴리설폰으로서는 상술한 식(1) 및/또는 (2)로 나타내는 반복 단위만으로 이루어지는 폴리머가 적합하지만, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서 다른 모노머와 공중합 하고 있어도 좋다. 특히 한정하는 것은 아니지만, 다른 공중합 모노머는 10 중량% 이하인 것이 바람직하다.

제막 원액에 친수성 고분자를 첨가함으로써, 다공질막에 친수성 고분자가 함유되어, 물 젖음성이 향상해 투수 성능이 높아진다. 그것 뿐만 아니라, 상기와 같이 드래프트비나 슬릿과 막의 단면적비를 크게 해도, 원액 중에 친수성 고분자가 존재하지 않는 경우는, 구멍의 늘림 효과가 불충분해진다. 또한, 친수성이 부여됨으로써, 생체 적합성도 향상하는 효과도 있다. 따라서, 다공질막 중에 친수성 고분자가 0.5 중량% 이상 함유되어 있는 것이 바람직하고, 1 중량% 이상이 보다 바람직하다. 한편, 다공질막 중 친수성 고분자의 함유량이 너무 많으면, 용출물이 증가하기 때문에, 친수성 고분자량은 8 중량% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 6 중량% 이하, 4 중량% 이하가 더욱 바람직하다.

친수성 고분자의 함유량은, 폴리머의 종류에 의해서 측정 방법을 선정할 필요가 있지만, 원소 분석 등의 방법으로 측정할 수 있다.

다공질막의 표면에 친수성을 부여하는 경우, 응고액에 친수성 고분자를 첨가하는 방법이나, 제막 후에 표면을 코팅하는 방법에 의해 표면에 선택적으로 친수성을 부여할 수 있다. 특히, 중공사막의 경우, 토출 시의 주입액에 친수성 고분자를 첨가함으로써, 제막 원액과 주입액이 접촉하여 상 분리를 일으켜, 응고하는 과정에서, 친수성 고분자가 원액 측으로 확산하는 것에 의해서 친수성 고분자가 받아들여지기 때문이다. 다공질막을 주로 구성하는 고분자가 소수성 고분자인 경우, 소수성 유닛을 함유하는 친수성 고분자를 이용함으로써, 소수성 상호 작용의 효과에 의해서 막 표면에의 도입공률(導入孔率)을 높일 수 있다.

특히 한정은 하지 않지만, 친수성 고분자의 구체예로서는, 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌이민, 폴리비닐알코올, 및 이들의 유도체 등을 들 수 있다. 또한, 다른 모노머와 중합하고 있어도 좋다.

다공질막의 소재나 용매의 친화성에 의해서, 친수성 고분자를 적당히 선택하면 좋다. 특히 한정은 하지 않지만, 폴리설폰계 고분자의 경우, 상용성이 높으므로 폴리비닐피롤리돈이 적합하게 이용된다.

혈액 정화 용도로 이용되는 다공질막인 경우, 혈액과 접촉하는 표면, 본 발명에서의 상기 (A) 및 (B)를 만족하는 구멍이 있는 표면(중공사막에서는 내표면이 바람직함)에서의 친수성 고분자량이 중요해진다. 이러한 표면의 친수성 고분자량이 적으면 혈액 적합성이 악화되어, 혈액의 응고가 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, 혈액과 접촉하는 표면에서의 친수성 고분자량은 20 중량% 이상이 좋고, 보다 바람직하게는 22 중량%, 25 중량% 이상이 보다 바람직하다. 한편, 친수성 고분자량이 많으면 혈액 중에 용출하는 친수성 고분자량이 증가해, 상기 용출된 고분자에 의해서 부작용이나, 합병증을 일으키는 원인이 될 가능성이 있다. 그 때문에, 표면의 친수성 고분자량은 45 중량% 이하가 좋고, 바람직하게는 42 중량% 이하이다.

다공질막의 표면의 친수성 고분자량은 X선 전자분광법(XPS)을 이용해 측정할 수 있다. 측정각으로서는 90°로 측정한 값을 이용한다. 측정각 90°는 표면으로부터의 깊이가 약 10 nm까지의 영역이 검출된다. 또한, 값은 3개소의 평균치를 이용한다. 예를 들면, 소수성 고분자가 폴리설폰이고, 친수성 고분자가 폴리비닐피롤리돈인 경우, 질소량(d(원자수%))와 유황량의 측정치(e(원자수%))로부터, 다음 식에 의해 표면으로의 폴리비닐피롤리돈의 함유율을 산출할 수 있다.

폴리비닐피롤리돈 함유율(f)=100×(d×111)/(d×111＋e×442)

제막 원액을 조정할 때는, 고온에서 용해하는 것이 용해성 향상을 위해서 바람직하지만, 열에 의한 고분자의 변성이나 용매의 증발에 의한 조성 변화의 염려가 있다. 그 때문에, 용해 온도는 30 ℃ 이상, 120 ℃ 이하가 바람직하다. 다만, 사용하는 고분자 및 첨가제의 종류에 의해서 이러한 최적 범위는 다른 경우가 있다.

다공질막의 형태로서는, 용도에 따라 평막, 관상막, 중공사막 등에서 적당히 선택하면 좋다. 특히 한정은 하지 않지만, 체적 당 막 면적이 커져 대면적의 막을 컴팩트하게 수납할 수 있는 것이 가능한 중공사막이 바람직하다. 중공사막은, 이중관 구금에 내측의 원관(圓管)으로부터 주입액 또는 주입 기체를 흘려, 외측의 슬릿으로부터 제막 원액을 토출함으로써 만들어진다. 이 때에, 주입액의 빈용매 농도, 온도의 변경이나 첨가제를 더하는 것으로 중공사막의 내표면의 구조를 제어할 수 있다. 그 때문에, 중공사막 내표면에서 구멍의 단경을 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다공질막은, 특히 한정은 하지 않지만, 구금에 형성된 슬릿으로부터 제막 원액을 토출하는 공정, 기상으로 이루어지는 건식부를 통과 후에 응고욕으로 고화시키는 공정을 가지는 제조 방법에 의해 얻을 수 있다. 열로 상 분리를 야기하는 경우는, 건식부에서 냉각을 한 후에 응고욕으로 급냉해 고화시킨다. 빈용매로 상 분리를 야기하는 경우는, 제막 원액을 구성하는 주성분의 빈용매를 함유하는 응고액과 접촉시켜 토출하고, 주성분의 빈용매로 이루어지는 응고욕으로 고화시킨다. 빈용매로 상 분리를 야기하는 방법에서는, 막후 방향으로 빈용매는 확산에 의해서 공급되기 때문에, 막후 방향으로 빈용매의 농도 차이가 생기기 때문에, 비대칭 구조가 되기 쉽다. 그 때문에, 건식부에서 빈용매를 함유하는 응고액과 제막 원액이 접촉하는 것이 바람직하다.

응고액을 빈용매와 양(良)용매의 혼합액으로서 농도를 조정하면, 응고성이 변화해, 표면의 공경을 바꿀 수 있다.

빈용매란, 제막 온도에서, 제막 원액을 구성하는 주성분의 고분자를 용해하지 않는 용매이다. 빈용매로서는, 특히 한정은 하지 않지만, 물이 폴리설폰계 고분자를 용해하기 어려운 용매로서 적합하게 이용된다. 양용매로서는, 특히 한정은 하지 않지만, N,N-디메틸아세트아미드가 적합하게 이용된다.

응고액의 조성의 적합한 범위는, 제막 원액의 조성이나 빈용매와 양용매의 종류 등 조건에 의해서 바뀌지만, 양용매의 농도가 너무 낮으면 응고 속도가 빨라지기 때문에, 공경이 작아지는 것이나, 늘리는 효과를 얻기 어려워진다. 그 때문에, 응고액의 양용매의 농도는 40 중량% 이상이 바람직하고, 50 중량%가 보다 바람직하다. 한편, 양용매의 농도가 너무 높으면, 제막 원액의 응고가 일어나기 어려워져, 방사성이 저하되기 때문에, 양용매의 농도는 80 중량% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 70 중량% 이하이다.

상기 설명한 바와 같이, 드래프트비를 올려 고화 전에 늘림으로써, 표면의 장경을 단경에 대해서 길게 할 수 있다. 원액이 고화하기 전에 늘리기 위해, 연신법으로 문제가 되는 파단이나 균열의 문제가 발생하지 않는다. 드래프트비는 1.5 이상, 바람직하게는 2 이상, 2.5 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 드래프트비가 너무 크면, 사(絲) 파손의 발생으로 연결되기 때문에, 드래프트비는 10 이하로 하는 것이 필요하고, 9 이하가 바람직하다.

원액의 점도가 높으면 연신 응력이 늘어나, 표면의 구멍을 늘리는 효과가 늘어나 구멍의 단경에 대해서 장경을 길게 할 수 있다. 상 분리의 진행과 함께 점도가 상승하기 때문에, 건식부의 통과시간을 연장시켜 상 분리가 진행하는 시간을 연장함으로써, 점도를 더한 상태로 잡아 늘릴 수 있다. 제막 원액의 조성이나 온도 등의 상 분리의 진행에 영향을 주는 조건에도 의하지만, 건식부의 통과 시간은 0.3초 이상이 바람직하고, 0.5초 이상이 보다 바람직하다. 한편, 1.5초 이하가 바람직하고, 1초 이하가 보다 바람직하다. 또한, 중공사인 경우는, 건식부에서 습윤 공기를 맞힘으로써, 외표면 측의 상 분리를 야기하는 것이 가능하다, 그 때문에, 습윤 공기의 습도는 50% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60% 이상, 70% 이상이 더욱 바람직하다. 습윤 공기의 온도가 낮으면 상 분리가 진행하기 어려워지므로, 10 ℃ 이상이 바람직하고, 20℃ 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 온도가 너무 높으면 방사성이 저하되는 경우가 있으므로 60 ℃ 이하가 바람직하고, 40 ℃ 이하가 더욱 바람직하다.

제막 원액의 점도를 올리기 위해서는, 제막 원액을 구성하는 주성분의 고분자 및/또는 친수성 고분자의 증량이나 증점제를 첨가해도 좋고, 토출 온도를 내려도 좋다. 제막 원액의 점도가 너무 낮으면, 연신 응력이 작기 때문에, 늘림 효과를 얻기 어려워지므로, 제막 원액 점도는, 토출 온도에서 0.5 Pa·s 이상이 바람직하고, 1.0 Pa·s 이상이 보다 바람직하다. 한편, 제막 원액의 점도가 너무 높으면, 토출압이 올라, 방적이 불안정해지기 때문에, 20 Pa·s 이하가 바람직하고, 15 Pa·s 이하가 보다 바람직하다.

제막 원액에 첨가하는 친수성 고분자량이 많으면 다공질막의 구멍의 형성 과정에 있어서, 구멍과 구조의 계면의 친수성 고분자량이 늘어나, 구조 중의 고분자의 분자쇄의 얽힘이 커지고 구멍의 변형이 억제된다. 한편, 친수성 고분자의 양을 늘림으로써, 구멍의 수가 증가해 다공질막의 표면의 개공률이 증가한다. 그 때문에, 제막 원액 중 친수성 고분자의 농도가, 다공질막을 구성하는 주성분의 고분자의 농도의 70 중량% 이하가 바람직하고, 60 중량% 이하가 보다 바람직하다. 한편, 친수성 고분자의 농도를 올림으로써, 표면의 개공률이 증가하기 때문에, 제막 원액을 구성하는 주성분의 고분자의 농도의 10 중량% 이상이 바람직하고, 20 중량% 이상이 보다 바람직하다.

토출 시의 구금의 온도는, 제막 원액의 점도, 상 분리 거동에 영향을 준다. 일반적으로, 구금의 온도가 높을수록, 얻어지는 다공질막의 투수성과 분획 분자량은 커진다. 다만, 온도가 너무 높으면 제막 원액의 점도의 저하나 응고성의 저하에 의해, 토출이 불안정해져 방사성이 저하된다. 한편, 구금의 온도가 낮으면 결노에 의해서 이중관 구금에 수분이 부착하는 경우가 있다. 그 때문에, 구금의 온도는 20 ℃ 이상이 바람직하고, 한편으로 90 ℃ 이하가 바람직하다.

제막 원액을 구금으로부터 토출한 후, 응고욕을 통과시켜, 막의 구조를 고정화하는 것이 바람직하다. 응고욕의 온도로서는, 20~90℃의 범위가 바람직하다. 조성으로서는, 물 60~100%, 제막 원액에 사용한 양용매 40~0%의 범위가 바람직하다.

응고욕을 통과 후의 막에 대해서는, 잔류한 용매 등을 제거하기 위해 수세욕(水洗浴)을 통과시키는 것이 바람직하다. 수세욕의 온도는, 높은 것이 세정 효율이 상승 하기 때문에, 60~90℃의 범위가 바람직하다.

제막한 다공질막은 건조시켜도 좋다. 건조 방법으로서는, 열풍에 의한 건조, 마이크로파에 의한 건조, 감압 건조 등의 방법을 들 수 있지만, 열풍에 의한 건조가 적합하게 이용된다.

게다가 다공질막이 중공사막인 경우는, 크리프를 부여함으로써, 모듈화했을 때의 투석액 흐름이 좋아지기 때문에 유용하다. 크리프의 피치는 5~30 mm의 범위가 좋고, 진폭은 0.2~3 mm의 범위가 바람직하다.

다공질막의 막후는 사용 용도에서의 압력이나 확산 성능의 관점에서 적당히 결정하면 좋다. 막후가 얇으면 사용 압력에 견딜 수 없는 경우가 있으므로, 막후는 20 ㎛ 이상이 바람직하고, 25 ㎛ 이상이 보다 바람직하다. 한편, 막후가 두꺼우면 물의 투과 저항이 올라 투수 성능이 저하되기 때문에, 막후는 50 ㎛ 이하가 바람직하고, 45 ㎛ 이하가 보다 바람직하다.

다공질막이 중공사막인 경우, 내압성은 막후와 내경의 비에 상관하고, 막후와 내경의 비가 크면 내압성이 높아진다. 내경을 작게 하면, 모듈을 소형화할 수 있어 내압성도 향상한다. 그러나, 내경을 작게 하려면, 제막 시에 줄일 필요가 있고, 내경에 주름에 의한 성형사(星形絲)가 발생하기 쉬워진다. 성형사에서는, 상 분리가 불균일해지기 때문에, 공경의 불균형이 커져, 분획 성능이 저하된다. 그 때문에, 중공사막의 내경은, 80 ㎛ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100 ㎛, 더욱 바람직하게는 120 ㎛ 이상이며, 한편 250 ㎛ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 200 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 160 ㎛ 이하이다.

상기 중공사막 내경이란, 랜덤으로 선별한 16개의 중공사막의 막후를 마이크로 워처의 1000배 렌즈(VH-Z100；주식회사 KEYENCE)로 각각 측정하여 평균치 a를 구해 이하의 식으로부터 산출한 값을 말한다. 또한, 중공사막 외경이란, 랜덤으로 선별한 16개의 중공사막의 외경을 레이저 변위계(예를 들면, LS5040T；주식회사 KEYENCE)로 각각 측정하여 구한 평균치를 말한다.

중공사막 내경(㎛)=중공사막 외경-2×막후

다공질막의 투수성으로서는, 200 mL/hr/㎡/mmHg 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 500 mL/hr/㎡/mmHg 이상, 800 mL/hr/㎡/mmHg 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 너무 높았을 경우, 내부 여과가 일어나기 쉽고, 용질 제거 성능은 높아지지만, 혈액 처리 용도의 경우, 혈구에 주는 자극도 커지므로, 2500 mL/hr/㎡/mmHg 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 2200 mL/hr/㎡/mmHg 이하, 2000 mL/hr/㎡/mmHg 이하가 더욱 바람직하다. 투수 성능(UFR)은 하기 식에서 산출한다.

UFR(mL/hr/㎡/mmHg)=Qw/(P×T×A)

여기서, Qw：여과량(mL), T：유출 시간(hr), P：압력(mmHg), A：중공사막의 내표면적(㎡)

중공사막에서, 분획 성능의 지표로서 덱스트란 체가름 계수가 있다. 덱스트란 체가름 계수란, 덱스트란 수용액을 중공사막으로 여과했을 때에, 덱스트란이 막을 투과 하는 비율이고, 중량평균분자량마다 얻어지는 값이다. 덱스트란 체가름 계수는 다음 식에서 구할 수 있다.

SC=2 Cf/(Ci＋Co)

여기서, SC는 덱스트란 체가름 계수, Ci는 분리막에 공급하는 수용액의 농도, Co는 여과 후에 공급 측에 남은 수용액의 농도, Cf는 여과액의 농도이다. 각 분자량의 덱스트란 농도는, 겔여과크로마토그래피법 등의 방법으로 측정할 수 있다. 측정 시는, 분자량과 농도의 검량선을, 분자량 및 농도가 기존의 덱스트란용액으로부터 얻으면 좋다. 각 분자량에 대한 덱스트란 체가름 계수의 값을 플롯한 분획 곡선의 기울기의 절대치, 특별히 체가름 계수가 0.45 내지 0.55인 부분의 분획 곡선의 기울기의 절대치가 클수록, 분리 성능이 높은 중공사막이라고 할 수 있다. 분획 곡선의 기울기의 절대치는 소수점 제3자리를 사사오입한 값을 이용한다. 분획 곡선의 기울기의 절대치는 1.35 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.40 이상, 1.45 이상인 것이 바람직하다. 또한, 덱스트란 체가름 계수가 0.1이 되는 분자량을 분획 분자량으로 한다.

본 발명에 따른 다공질막을 모듈에 내장하는 방법으로서는, 특히 한정되지 않지만, 다공질막이 중공사막인 경우에 대해 일례를 나타내면 다음과 같다. 우선, 중공사막을 필요한 길이로 절단하고, 필요한 개수를 묶은 후, 통상의 케이스에 넣는다. 그 후, 양단에 임시의 캡을 하고, 중공사막 양단부에 포팅제를 넣는다. 이 때 원심기로 모듈을 회전 시키면서 포팅제를 넣는 방법은, 포팅제가 균일하게 충전할 수 있기 때문에 바람직한 방법이다. 포팅제가 고화한 후 중공사막의 양단이 개구 하도록 양단부를 절단한다. 케이스의 양단에 헤더를 달아 헤더 및 케이스의 노즐 부분에 마개를 함으로써 중공사막 모듈을 얻는다. 중공사막 모듈의 충전율은, 투석액의 흐름을 균일하게 하는 관점에서 30~70%의 범위가 바람직하고, 40~60%의 범위가 더욱 바람직하다.

다공질막의 생체 적합성이나 단백질의 파울링을 억제하기 위해서, 막의 성능을 변화시키지 않는 범위에서, 고분자 등을 표면에 부여해도 좋다. 예를 들면, 막 표면을 고분자로 덮어 중공사막의 생체 적합성을 향상시키는 방법으로서는, 중공사제막 원액에 첨가하는 방법, 중공사막 제막 시의 주입액에 고분자를 첨가하는 방법이나, 중공사막 제막 후에 막 표면에 고분자를 코팅하는 방법을 들 수 있다. 특히 한정은 하지 않지만, 코팅에 사용하는 용액으로서는 물이 적합하게 이용된다. 여기서 말하는 막 표면이란 피처리액, 예를 들면 투석막으로 말하면 혈액이 접촉하는 표면이다.

특히 코팅할 때, 다공질막이 소수성 고분자이고, 코팅에 사용하는 고분자가 친수성 고분자인 경우, 소수성 고분자와 코팅액 중의 친수성 고분자의 흡착 평형 정수가 높은 것이, 다공질막의 표면을 한결 같이 덮을 수 있다. 따라서, 코팅에 사용하는 친수성 고분자는 소수성 기를 함유하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 자세한 것은 불명확하지만, 에스테르기가 막 표면에 존재함으로써, 단백질이나 혈소판의 부착이 억제되므로, 고분자는 에스테르기를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 상기의 관점에서 코팅에 사용하는 고분자는, 아세트산 비닐 등의 카르복실산 비닐에스테르, 메틸아크릴레이트, 메톡시에틸 아크릴레이트 등의 아크릴산 에스테르, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 히드록시에틸 메타크릴레이트 등의 메타크릴산 에스테르, 비누화도가 99% 미만인 폴리비닐알코올이나 비닐피롤리돈·아세트산 비닐 공중합체, 비닐피롤리돈·비닐 카프로락탐 공중합체, 비닐피롤리돈·비닐알코올 공중합체 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도, 비닐피롤리돈·아세트산 비닐 공중합체가 바람직하다.

예를 들면, 에스테르기 함유 고분자로서 비닐피롤리돈과 아세트산 비닐의 공중합체(6/4)인 Kollidon VA64(BASF사)를 이용했을 경우에는, 제막 원액 중 VA64량은 1~10 중량%, 구금 온도로서는 20~60 ℃, 건식부의 온도는 10~60 ℃에서 상대습도는 70~95 %RH가 적합한 범위이다. 또한, 주입액에 에스테르기 함유 폴리머를 첨가하는 경우에는, 주입액의 조성비, 주입액 온도, 제막 원액의 조성 등이 영향을 미친다. 예를 들면, VA64의 경우, 주입액에의 첨가량으로서는 0.001~10 중량%, 주입액 온도로서는 10~60℃, 제막 원액의 조성으로서 폴리설폰계폴리머 농도는 14~25 중량%, 폴리비닐피롤리돈을 이용하는 경우에는 2~10 중량%가 더욱 바람직하다. VA64가 막내에 확산하지 않기 위해, 폴리설폰계폴리머의 중량평균분자량은 작은 편이 바람직하고, 10만 이하, 5만 이하의 것이 더욱 적합하게 이용된다. 폴리설폰계 폴리머에 코팅 등의 후처리를 하는 경우에는, 코팅액에서의 에스테르기 함유 폴리머의 농도나, 접촉 시간, 코팅 시의 온도가 영향을 미친다. 예를 들면, VA64 수용액으로 코팅하는 경우에는, VA64 농도는 1~5000 ppm, 접촉 시간은 10초 이상, 온도는 10~80℃가 적합하다. 또한, 코팅을 배치식은 아니고 연속적으로 실시하는 경우에는, VA64 수용액의 유속은 빠른 편이 균일하게 코팅 가능하지만, 너무 빠르면 충분한 양을 코팅할 수 없기 때문에, 200~1000 mL/min가 적합한 범위이다. 게다가, 막 표면에 코팅한 고분자는, 방사선이나 열처리, 화학 반응에 의해서 고정화하는 것이 바람직하다.

막 표면에 존재하는 에스테르기 양은 X선 전자 분광법(이하 ESCA라고 기재하는 경우가 있음)에 의해 측정하는 것이 가능하고, 에스테르기 유래의 탄소 피크면적 백분율이 0.1(원자수%) 이상, 바람직하게는 0.5(원자수%) 이상, 1(원자수%) 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 에스테르기 양이 너무 많으면 막 성능의 저하를 볼 수 있는 경우가 있으므로, 10(원자수%) 이하이며, 5(원자수%) 이하가 바람직하다.

ESCA의 측정 방법은, 측정각으로서는 90°로 측정한 값을 이용한다. 측정각 90°는 표면으로부터의 깊이가 약 10 nm까지의 영역이 검출된다. 또한, 측정 개소는 3개소의 평균치를 이용한다. 에스테르기(COO) 유래의 탄소의 피크는 C1s의 CH나 C-C 유래의 메인 피크로부터 ＋4.0~4.2 eV로 나타내는 피크를 피크 분할하는 것에 의해서 구할 수 있다. 전 원소에 대한 상기 피크면적의 비율을 산출함으로써, 에스테르기 유래의 탄소량(원자수%)이 구해진다. 보다 구체적으로는, C1s에는, 주로 CHx, C-C, C=C, C-S 유래의 성분, 주로 C-O, C-N 유래의 성분, π-π* 새틀라이트 유래의 성분, C=O 유래의 성분, COO 유래의 성분의 5개의 성분으로 구성된다. 따라서, 5개 성분으로 피크 분할을 실시한다. COO 유래의 성분은, CHx나 C-C의 메인 피크(285 eV부근)로부터 ＋4.0~4.2 eV로 나타내는 피크이다. 이 각 성분의 피크면적 비는, 소수점 제2자리수 째를 사사오입하여 산출한다. C1s의 탄소량(원자수%)으로부터, COO 유래의 성분의 피크면적비를 곱함으로써 구할 수 있다. 피크 분할의 결과, 0.4% 이하이면, 검출 한계 이하로 한다.

혈액 투석 여과에 사용하는 투석막으로는, 대량의 액을 여과하기 위해 막 표면에 단백질이 퇴적(파울링)하고, 제거 성능의 저하나 막간 압력차(TMP)의 상승이 문제가 되는 경우가 있다. 상기와 같이, 피 처리액이 접촉하는 막 표면에 에스테르기를 가지는 다공질막은 단백질의 파울링도 억제하는 것이 가능하고, 제거 성능의 저하나 TMP의 상승을 억제할 수 있기 때문에 적합하다.

중공사막의 사용 시의 경시적인 막 성능 안정성의 지표로서 알부민 체가름 계수(Sc-Alb)의 경시 변화를 측정했다. 알부민은, 생체에 유용한 단백질의 하나이며, 최근 중공사막 모듈에서는 요독증 단백질(저분자량 단백질이라고도 칭함)을 제거하기 위한 막의 대공경화에 수반해 알부민의 과잉인 투과 또는 로스를 억제하면서 그것에 의해 분자량이 작은 저분자량 단백질을 투과시키는 분획성을 구할 수 있고, 알부민의 체가름 계수가 막의 분리 성능을 측정하기 위한 대표적인 지표가 되고 있다. 즉, 알부민 체가름 계수의 경시적인 변화를 측정하는 것에 의해서, 중공사막 모듈의 성능의 경시적인 안정성을 알 수 있다.

알부민 체가름 계수의 경시적 변화는 이하와 같이 실시한다. 구연산 나트륨을 첨가한 소(牛) 혈액에 대해서, 헤마토크릿(hematocrit) 30%, 총 단백 농도 6.5g/d l, 37℃, 2 L가 되도록 조정했다. 투석 장치로서는, 토레이 메디칼 주식회사 제품의 TR2000S를 이용했다.

투수 장치의 제수(除水) 속도를 10 ml/(min·㎡)로 설정한다. Bi 회로 입구부를 상기로 조정한 소 혈액 2 L(37℃)가 들어간 순환용 비커에 넣어 Bi 펌프를 스타트(유량 200 mL/min)하고, Bo 회로 출구부로부터 배출되는 액체를 90초간분을 폐기 후, 즉시 Bo 회로 출구부 및, Do 회로 출구부를 순환용 비커에 넣어 순환 상태로 한다.

계속해서, 투석 장치의 제수 펌프를 스타트하고, 경시적으로 Bi와 Bo 및 Do로부터 각각 샘플링을 실시한다. 경과 시간마다의 알부민 농도를 측정해, 경과 시간마다의 알부민 체가름 계수를 하기 식에 의해서 산출한다.

Sc-Alb(%)=CDo/(CBi＋CBo)

상기 식에서, CDo=Do 회로 출구부의 알부민 농도(g/ml), CBo=Bo 회로 출구부의 알부민 농도(g/ml), CBi=Bi 회로 입구부의 알부민 농도(g/ml)

도혈(導血) 후 5~10 분 후의 값 A와 60~240 분의 치 B의 비율 B/A가 큰 것이 파울링 억제능이 높고, 0.4 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 이상, 더욱 바람직하게는 0.6 이상이다.

또한, 혈액 투석 여과의 전 희석 조건으로 실시하는 경우는, 헤마토크릿 30%, 총 단백질 농도 6.0g/dl의 소 혈액 2.2 L에 생리식염수 1.8 L를 더한 소 혈액을 사용하고, 혈액 유량 450 mL/mi, 제수 속도 200 mL/min로 하여, 상기와 마찬가지의 조작을 실시한다.

인공 신장 등의 혈액 정화 용도로 이용되는 다공질막은 멸균하는 것이 필요하고, 잔류 독성이 적음이나 간편함의 점에서, 방사선 멸균법이 다용되고 있다. 사용하는 방사선으로서는, α선, β선, γ선, X선, 자외선, 전자선 등이 이용된다. 그 중에서도 잔류 독성의 적음이나 간편함의 점에서, γ선이나 전자선이 적합하게 이용된다. 또한, 다공질막에 받아들여진 친수성 고분자는 방사선의 조사에 의해서 막 소재와 가교를 일으킴으로써 고정화할 수 있고, 용출물의 저감에도 연결되기 때문에 방사선을 조사하는 것이 바람직하다. 방사선의 조사선량이 낮으면 멸균 효과가 낮아지는, 한편, 조사선량이 높으면 친수성기 함유 폴리머나 막 소재 등의 분해가 일어나 생체 적합성이 저하된다. 그 때문에, 조사선량은 15 kGy 이상이 바람직하고, 100 kGy 이하가 바람직하다.

실시예

(1) 투수 성능의 측정

다공질막이 중공사막인 경우의 측정예를 나타낸다.

중공사막 40개를, 직경 약 5 mm, 길이 17 cm의 하우징에 충전하고, 양단을 코니시(주) 제품의 에폭시 수지계 화학 반응형 접착제 "Quick mender"(등록상표)로 포팅해, 커트하고 개구하는 것에 의해서, 중공사막 모듈을 제작했다. 다음으로, 상기 모듈의 중공사막 및 모듈 내부를 증류수로 30분간 세정했다. 중공사막 내측에 수압 100 mmHg를 가해 중공사막 외측으로 유출되는 단위시간 당 여과량을 측정했다. 투수성(UFR)은 하기 식으로 산출했다.

UFR(mL/hr/mmHg/㎡)=Qw/(P×T×A)

여기서, Qw：여과량(mL), T：유출 시간(hr), P：압력(mmHg), A：중공사막의 내표면적(m2)

(2) 덱스트란 체가름 계수의 측정 방법

다공질막이 중공사막인 경우의 측정예를 나타낸다.

(1)의 측정으로 이용한 중공사막 모듈을 이용했다. FULKA 제품의 덱스트란 평균분자량~1500(No.31394), 평균분자량~6000(No.31388), 평균분자량 15000~20000(No.31387), 평균분자량~40000(No.31389), 평균분자량~60000(No.31397), 평균분자량~200000(No.31398)을 각각 0.5m/mL(용질 전체에서는 3.0mg/mL)가 되도록 증류수로 용해하고, 덱스트란 수용액(원액)을 조제했다. 모듈에 대해서, 중공사막의 내측에 원액을 흘려, 외측에 여과를 가했다. 원액의 온도를 37℃로 하고, 원액 유량이 15 mL/min, 여과 유량이 0.36mL/min가 되도록 유속을 조정했다. 원액을 통액하고 나서 15분 후에서 23 분 후의, 모듈 원액 입구액, 출구액, 및 여과액을 채취하고, GPC로 농도 측정을 실시했다. GPC는, 샘플링한 수용액을 세(細)공경 0.45 ㎛의 필터로 여과해, 그 여과액을 GPC용 칼럼(동소 TSK-겔-G3000PWXL), 칼럼 온도 40℃, 이동상으로서 액체 크로마토그래피용 증류수를 이용해 유속 1 mL/min, 샘플 투입량 100 ㎕로 분석을 실시해, 시차굴절률계(동소 사 제품, RI-8020)에서 샘플링 레이트 0.01 min, base-line-range 4.5~11.0 min로 측정했다. 덱스트란 중량평균분자량의 검량선은, 측정 직전에 단분산의 덱스트란(FULKA 제품의 덱스트란 스탠다드 No.31416, No.31417, No.31418, No.31420, No.31422)을 이용해서 행했다. 각 중량평균분자량의 체가름 계수(SC)는, 모듈 원액 입구액의 덱스트란 농도(Ci), 출구액의 덱스트란 농도(Co), 여과액의 덱스트란 농도(Cf)로부터, 하기 식으로 산출했다.

SC = 2Cf/(Ci＋Co)

분리 성능의 지표로서 분획 곡선의 기울기(s)의 절대치를 SC가 0.45의 중량평균분자량(MW_0.45)과 SC가 0.55인 중량평균분자량(MW_0.55)로부터 다음 식으로 산출했다. s의 절대치가 클수록, 분리 성능이 높다. s의 값은 소수점 제3자리를 사사오입한 값을 이용했다.

s = (0.45-0.55)/(logMW₀ _.45-logMW₀ _.55)

또한, SC가 0.1이 되는 중량평균분자량을 분획 분자량으로 했다.

(3) 미량 질소 분석법

다공질막을 주로 하여 구성하는 비결정성 고분자가 폴리설폰이고, 친수성 고분자가 폴리비닐피롤리돈인 경우의 예를 나타낸다.

측정 샘플은 다공질막을 동결 분쇄 후, 상온에서 2시간 감압 건조한 후, 분석에 제공했다. 측정 장치, 조건은 이하와 같다.

측정장치：미량 질소 분석 장치 ND-100형(미츠비시 화학 주식회사 제품) 전기로 온도(횡형반응로)

열분해 부분：800℃

촉매 부분：900℃

메인 O₂ 유량：300mL/min

O₂ 유량：300mL/min

Ar 유량：400mL/min

Sens：Low

3회 측정을 실시한 결과의 평균치를 측정치(N)로 하고, 유효숫자는 2자리수로 한다.

폴리설폰은 질소원자를 함유하지 않기 때문에, 검출된 질소는 모두 폴리비닐피롤리돈 유래가 된다. 그 때문에, 다공질막 중의 폴리비닐피롤리돈 양은 하기 식으로 산출할 수 있다.

폴리비닐피롤리돈 양(중량%)=100×(N×111)/14

(4) 표면 공경의 측정

다공질막이 중공사막이며, 내표면이 치밀층인 경우의 예를 나타낸다.

중공사막을 반통상으로 절단하고, 내표면이 노출하고 있는 상태로 했다. 중공사막 내표면을 주사형 전자현미경(SEM)(S-5500, 주식회사 히타치 하이테크놀로지 사 제품)으로 50000배로 관찰하고, 상을 컴퓨터에 넣었다.

구멍의 단경은, 단축 방향에서 가장 긴 직경, 장경은 장축 방향에서 가장 긴 직경으로 했다. 임의로 선택한 1 ㎛×1 ㎛의 범위에 존재하는 모든 구멍에 대해서 화상 처리 소프트(ImageJ, 개발원 미국 국립 위생 연구 연구소)로 해석을 실시했다. SEM 화상을 2치화 처리하고, 공공부가 흑, 구조 부분이 백이 된 화상을 얻었다. 해석 화상 내의 콘트라스트의 차이에 의해서, 공공부와 구조 부분을 깨끗이 2치화할 수 없는 경우는, 공공부를 검게 전부 칠하고 나서 화상 처리를 실시해, 얻어진 해석 범위 내의 구멍의 단경 및 장경의 값으로부터, 평균치, 표준편차를 산출했다. 이 때, 노이즈를 커트하기 위해서 0.0001 ㎛² 이하의 면적의 구멍을 데이터로부터 제거했다. 또한, 각 구멍에서 장경 단경비를 구해 장경 단경 비의 평균치를 산출했다. 다공질막이 중공사막이며, 외표면이 치밀한 경우는, 중공사 외표면에서 마찬가지의 측정을 실시한다. 또한, 평막의 경우는 공경이 작은 쪽의 표면 에서 마찬가지의 측정을 실시한다. 다만, 구멍의 크기에 의해, 현미경의 종류, 배율을 적당히 변경해도 좋다.

(5) 표면의 개공률의 측정

(4)와 마찬가지의 방법으로 다공질막의 표면의 관찰을 실시하고, 얻어진 SEM상에서 임의로 선택한 1 ㎛×1 ㎛의 범위에 존재하는 모든 구멍에 대해서 2치화를 실시해, 해석을 실시했다. 구멍 부분의 총 면적을 읽어내, 해석 범위의 면적에 대한 백분율을 산출하여 개공률로 했다. 3개소에서 같은 측정을 실시해, 평균치를 산출했다.

(6) 반대 측 표면 공경의 측정

중공사막 외표면을 SEM(히타치사 제품의 S-800형 전계 방출형 주사 전자 현미경 FE-SEM)에서 3000배로 관찰하고, 상을 컴퓨터에 넣었다. SEM 화상에서 임의로 선택한 20 ㎛×20 ㎛의 범위로 존재하는 모든 구멍에 대해 화상 처리 소프트(ImageJ, 개발원 미국 국립 위생연구 연구소)로 해석을 실시했다. SEM 화상을 2치화 처리해, 공공부가 흑, 구조 부분이 백이 된 화상을 얻었다. 해석 화상 해석 화상 내의 콘트라스트의 차이에 의해서, 공공부과 구조 부분을 깨끗이 2치화 할 수 없는 경우는, 공공부를 검게 전부 칠하고 나서 화상 처리를 실시해, 얻어진 해석 범위내의 구멍의 단경 및 장경의 값으로부터, 평균치를 산출했다. 다공질막이 중공사막이며, 외표면이 치밀한 경우는, 중공사 내표면에서 마찬가지의 측정을 실시한다. 또한, 평막의 경우는 공경의 큰 쪽의 표면에서 마찬가지의 측정을 실시한다. 다만, 구멍의 크기에 의해, 현미경의 종류, 배율을 적당 변경해도 좋다.

［실시예 1］

폴리설폰(솔베이사 제품 "Udel"(등록상표) P-3500) 16 중량%, 폴리비닐피롤리돈(인터내셔널 스페셜 프로덕츠 제품；이하 ISP사로 약기하는 K30) 4 중량% 및 폴리비닐피롤리돈(ISP사 제품 K90)을 2 중량%, N,N-디메틸아세트아미드 77 중량%, 물 1 중량%의 혼합 용매에 가해 90℃에서 6시간 가열 용해하여 제막 원액을 얻었다. 이 제막 원액을 이중관 원통형 구금의 환상 슬릿으로부터 토출하는다. 환상 슬릿의 외경은 0.5 mm, 내경은 0.25 mm로 했다. 주입액으로서 N,N-디메틸아세트아미드 63 중량%, 물 37 중량%로 이루어지는 용액을 내측의 관으로부터 토출한다. 구금은 50℃로 보온했다. 토출된 제막 원액은, 이슬점 26℃(온도 30℃, 습도 80%)의 건식부 350 mm를 0.7초에 통과한 후, 40℃의 수욕(응고욕)에 도입해 고화시킨 후에, 응고욕 외의 제1롤러로 30 m/min의 속도로 넘겨, 60℃의 수욕에서 수세한 후, 실패(hank)로 권취했다. 원액의 토출량과 주입액의 토출양을 조정으로써, 사경이 내경 198 ㎛, 막후 40.5 ㎛의 중공사막 상의 다공질막을 얻었다. 드래프트비는 2.7, 슬릿 단면적의 중공사막 단면적에 대한 비는 4.9이었다.

투수 성능 측정, 덱스트란 체가름 계수 측정, 표면의 공경 측정, 원소 분석을 실시해, 결과를 표 1에 나타냈다. 본 실시예의 방법에 의해 제조한 다공질막의 표면의 주사형 전자현미경(SEM) 화상을 도 1에 나타냈다.

표면의 구멍의 단경의 평균치 및 표준편차가 작고, 구멍의 단경에 대해서 장경이 큰, 비대칭 구조의 다공질막을 얻을 수 있었다. 이 다공질막은, 투수 성능이 높고, 한편 분획 성능도 높았다.

［실시예 2］

구금의 환상 슬릿의 외경을 0.73 mm, 내경을 0.23 mm로 한 이외는 실시예 1과 마찬가지의 실험을 실시했다. 얻어진 중공사막 상의 다공질막의 사경은 내경 198 ㎛, 막후 39 ㎛이었다. 드래프트비는 7.6, 슬릿 단면적의 중공사막 단면적에 대한 비는 13.0이었다.

투수 성능 측정, 덱스트란 체가름 계수 측정, 표면의 공경 측정, 원소 분석을 실시해, 결과를 표 1에 나타냈다.

실시예 1과 같이 단경의 평균치 및 표준편차가 작고, 투수 성능, 분획 성능이 우수한 다공질막이었다.

［실시예 3］

주입액에 N,N-디메틸아세트아미드 60 중량%, 물 40 중량%로 이루어지는 용액을 이용한 이외는, 실시예 2와 마찬가지의 실험을 실시했다. 얻어진 중공사막 상의 다공질막은 내경 203 ㎛, 막후 40 ㎛이었다. 드래프트비는 7.6, 슬릿 단면적의 중공사막 단면적에 대한 비는 12.5이었다.

실시예 1과 마찬가지로 단경의 평균치 및 표준편차가 작고, 투수 성능, 분획 성능이 우수한 다공질막이었다.

［실시예 4］

구금 환상 슬릿의 외경을 0.6 mm, 내경을 0.25 mm로 한 이외는 실시예 1과 마찬가지의 실험을 실시했다. 얻어진 중공사막 상의 다공질막은 내경 185 ㎛, 막후 40 ㎛이었다. 드래프트비는 5.4, 슬릿 단면적의 중공사막 단면적에 대한 비는 8.4이었다.

구금 환상 슬릿의 내경이 큰 경우, 개공률이 낮기 때문에 투수성은 약간 낮지만, 분획 성능이 우수한 다공질막이었다.

［실시예 5］

구금 환상 슬릿의 외경을 0.6 mm, 내경을 0.35 mm로 한 이외는 실시예 1과 마찬가지의 실험을 실시했다. 얻어진 중공사막 상의 다공질막은 내경 200 ㎛, 막후 40 ㎛이었다. 드래프트비는 3.1, 슬릿 단면적의 중공사막 단면적에 대한 비는 6.2이었다.

[실시예 6]

제막 원액의 조성을 폴리설폰(솔베이사 제품의 "Udel"(등록상표) P-3500) 15 중량%, 폴리비닐피롤리돈(ISP사 제품의 K90)을 5 중량%, N,N-디메틸아세트아미드 80 중량%, 물 1 중량%로 한 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 실험을 실시했다. 얻어진 중공사막 상의 다공질막은 내경 200 ㎛, 막후 40 ㎛이었다. 드래프트비는 2.9, 슬릿 단면적의 중공사막 단면적에 대한 비는 4.9이었다. 투수 성능 측정, 덱스트란 체가름 계수 측정, 표면의 공경 측정, 원소 분석을 실시해, 결과를 표 1에 나타냈다.

［비교예 1］

구금 환상 슬릿의 외경을 0.35 mm, 내경을 0.25 mm로 한 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 실험을 실시했다. 얻어진 중공사막 상의 다공질막은 내경 197 ㎛, 막후 41 ㎛이었다. 드래프트비는 0.76, 슬릿 단면적의 중공사막 단면적에 대한 비는 1.5이었다.

드래프트비가 작고, 슬릿 단면적비의 중공사막 단면적에 대한 비도 작기 때문에, 구멍이 충분히 길게 늘어지지 않기 때문에, 투수 성능이 약간 낮고, 단경의 표준편차가 크기 때문에, 분획 성능도 낮은 다공질막이었다.

［비교예 2］

원액 토출량과 주입액 토출량을 조정해, 중공사막 상의 다공질막의 내경을 130 ㎛, 막후를 26 ㎛로 한 이외에는, 비교예 1과 마찬가지의 실험을 실시했다. 드래프트비는 1.3, 슬릿 단면적의 중공사막 단면적에 대한 비는 3.1이었다.

슬릿 단면적과 중공사막의 단면적비는 크지만 토출량을 줄이고 있기 때문에 드래프트비가 낮아지고 있다. 그 때문에, 구멍의 늘리는 효과가 불충분하고, 단경의 표준편차가 크고, 분획 성능이 낮은 다공질막이었다.

［비교예 3］

제막 원액의 조성을 폴리설폰(솔베이사 제품의 "Udel"(등록상표) P-3500) 18 중량%, N,N-디메틸아세트아미드 82 중량%, 물 1 중량%로 한 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 실험을 실시했다. 얻어진 중공사막 상의 다공질막은 내경 199 ㎛, 막후 40 ㎛이었다. 드래프트비는 2.65, 슬릿 단면적의 중공사막 단면적에 대한 비는 12.9이었다.

제막 원액에 친수성 고분자가 포함되지 않기 때문에, 드래프트비나 단면적비를 크게 해도 구멍의 늘림 효과가 불충분하고, 단경의 표준편차가 커지고 있다. 이에 따라, 분획 성능도 낮은 다공질막이었다.

[표1-1]

[표1-2]

Claims

친수성 고분자의 함유량이 0.5 중량% 이상 8 중량% 이하이며,
상기 친수성 고분자의 중량평균분자량은 2만 이상 150만 이하이고,
한쪽의 표면에 형성된 구멍이 이하의 (A) 및 (B)를 만족하는, 혈액 정화 용도로 이용되는 다공질막.
(A) 구멍의 장경의 단경에 대한 비의 평균치가 3 이상
(B) 구멍의 단경의 평균치가 5 nm 이상 20 nm 이하이며, 그 표준편차가 4 nm 이하
제1항에 있어서,
한쪽의 표면에 형성된 구멍이 이하의 (C) 및 (D)를 만족하는, 다공질막.
(C) 구멍의 장경의 단경에 대한 비의 평균치가 1.5 이상
(D) 구멍의 단경의 평균치가 0.2 ㎛ 이상 0.6 ㎛ 이하
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 (A) 및 (B)를 만족하는 구멍이 있는 표면의 개공률은, 1% 이상 10% 미만인, 다공질막.
제1항 또는 제2항에 있어서,
주성분의 소재가 비결정성 고분자인, 다공질막.
제4항에 있어서,
상기 비결정성 고분자는, 폴리설폰계 고분자인, 다공질막.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 친수성 고분자가 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌글리콜 또는, 이들의 공중합체인, 다공질막.
제6항에 있어서,
상기 친수성 고분자가 폴리비닐피롤리돈 또는 폴리비닐피롤리돈의 공중합체인, 다공질막.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 다공질막의 덱스트란 분획 곡선의 기울기의 절대치가 1.35 이상인, 다공질막.
제1항 또는 제2항에 있어서,
중공사막인, 다공질막.
제9항에 있어서,
상기 (A) 및 (B)를 만족하는 구멍이 있는 표면이 내표면인, 다공질막.
제1항 또는 제2항에 기재된 다공질막이 내장되어 이루어지는, 혈액 정화용 모듈.
제1항에 기재된 다공질막의 제조 방법에 있어서,
구금에 형성된 슬릿으로부터 친수성 고분자를 함유하는 제막 원액을 토출하는 공정과, 토출된 상기 제막 원액이 건식부를 통과한 후에 응고욕에서 다공질막으로서 고화시키는 공정을 가지는 다공질막의 제조 방법에 있어서,
상기 슬릿의 단면적이, 고화된 상기 다공질막의 단면적의 3배 이상 30배 이하인, 다공질막의 제조 방법.
제12항에 있어서,
상기 제막 원액은, 건식부에서도 응고 작용을 가지는 액체와 접촉하고,
상기 액체는, 상기 제막 원액을 구성하는 주성분의 빈용매를 함유하고 있는, 다공질막의 제조 방법.
제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 제막 원액에 함유되는 친수성 고분자의 농도는, 상기 제막 원액을 구성하는 주성분의 고분자의 농도의 10 중량% 이상 70 중량% 이하인, 다공질막의 제조 방법.