KR20180129776A - 섬유 재료 및 정화 칼럼 - Google Patents

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Abstract

횡단면 형상을 공통으로 하는 중실 섬유를 복수 종류 갖는 혼섬 섬유를 포함하고, 상기 복수 종류의 섬유 중 적어도 2종류는 상기 혼섬 섬유의 전체에 있어서의 구성 비율이 5.0％ 이상이며, 상기 구성 비율이 5.0％ 이상인 복수 종류의 섬유 중, 하기 식 (1)로 표현되는 표면적 증가도가 가장 높은 섬유를 섬유(max), 하기 식 (1)로 표시되는 표면적 증가도가 가장 낮은 섬유를 섬유(min)로 했을 때에, 섬유(min)는 섬유(max)에 비하여 표면적 증가도가 3.0％ 이상 낮고, 섬유(max)의 상기 혼섬 섬유의 전체에 있어서의 구성 비율은 30.0％ 이상, 섬유(min)의 상기 혼섬 섬유의 전체에 있어서의 구성 비율이 8.0％ 이상이고, 또한, 섬유(max)는 (a) 표면적 증가도가 1.20 이상, (b) 다공질이고, 세공 비표면적이 5㎡/g 이상인 섬유 재료.
표면적 증가도=(섬유 횡단면에 있어서의 둘레 길이)/(섬유 횡단면과 동일한 단면적을 갖는 원에 있어서의 원주 길이) (1)
피처리액 중의 제거 대상 물질의 효율적인 흡착이 가능한 섬유를 사용하여 이루어지는 섬유 재료, 및 이러한 섬유가 내장된 정화 칼럼을 제공할 수 있다.

Description

섬유 재료 및 정화 칼럼
본 발명은, 피처리액 중의 제거 대상 물질을 효율적으로 흡착시키는 것이 가능한 섬유 재료, 및 이러한 섬유 재료가 내장된 정화 칼럼에 관한 것이다.
종래, 피처리액 중의 제거 대상 물질을 흡착에 의해 제거하는 정화 칼럼에 사용하는 흡착재의 형태로서는, 다공질의 비즈를 사용하는 경우가 많았다. 이 이유로서는, 비즈 형상의 흡착 담체는 흡착 칼럼 내에 균일하게 충전할 수 있기 때문에, 혈액 흐름의 치우침이 적고, 칼럼 설계를 하기 쉽다고 하는 이점을 갖는 것을 들 수 있다. 한편으로, 흡착 성능 향상을 위한 수단으로서는, 흡착 담체의 부피당의 표면적을 증가시키는 것을 들 수 있다. 그러나, 흡착 담체가 비즈상인 경우에는, 흡착 담체의 부피당의 표면적을 증대시키기 위하여 비즈 직경을 작게 하면, 각 비즈 간의 간극이 좁아진다. 그렇게 하면, 유로 저항이 높아져서 압력 손실이 증대함으로써, 피처리액을 흘리는 것이 곤란해진다. 또한, 흡착 담체로서 사용되는 비즈는 통상 구형이기 때문에, 다른 형상에 비하여 본래적으로 부피당의 표면적이 크다고는 할 수 없다. 즉, 비즈 내부에 흡착 여력이 있어도, 유효하게 그것들의 흡착 사이트를 활용할 수 없는 경우가 있다.
비즈 이외의 흡착재의 형태로서 섬유를 들 수 있고, 통상의 원형 단면의 섬유를 사용하는 것이 고려되고 있다. 그 형태로서는, 다수의 섬유를 칼럼 케이스의 양측 개구부를 연결하는 축 방향에 대하여 평행하게 스트레이트 형상으로 삽입한 것이나 또는 편직물로 한 것 등을 들 수 있다.
지금까지 중공 섬유나 중실 섬유를 내장한 정화 칼럼에 관한 발명이 개시되어 있다(특허문헌 1, 2).
지금까지, 특허문헌 3 내지 5에 기재된 바와 같이, 의료의 분야에 있어서는, 팽창감 즉 볼륨성을 향상시키는 목적으로, 이종의 이형 단면 형상을 혼섬시키는 방법이 예시되어 있다. 투석기 등의 분야에서는 특허문헌 6과 같이 실에 크림프를 걸어, 인접하는 실끼리가 중첩되고, 밀착하는 것을 방지하는 발명이 이루어지고 있다.
또한, 특허문헌 7에 있어서는, 원형의 중공사막과 이형 단면의 스페이서 필라멘트를 조합함으로써 편류를 억제하는 발명이 설명되어 있다.
일본 특허 공개 제2011-156022호 공보 일본 특허 공개 제2010-148851호 공보 일본 특허 공개 제2002-220758호 공보 일본 특허 공개 제2004-263341호 공보 일본 특허 공개 제2002-194621호 공보 일본 특허 공개 제2012-115743호 공보 일본 특허 공개 제2008-155009호 공보 일본 특허 공개 제2000-225304호 공보
Kazuhiko Ishikiriyama et al.; JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE, VOL. 171, 103-111(1995)
그러나, 특허문헌 1, 2에 있어서 사용되고 있는 섬유의 단면 형상은 원형이고, 흡착체의 부피에 대한 표면적이 작기 때문에 흡착 성능은 낮았다. 여기서, 섬유의 단면을 원형 이외의 형상, 즉 이형 단면의 섬유로 하는 방법이 생각된다. 그러나, 정화 칼럼의 흡착 성능을 높이는 등의 목적으로 실의 충전율을 높이면, 이형 단면사에서는, 원형사에 비하여 외접원 점유도(이형의 섬유 횡단면의 외접원에 있어서의 섬유 단면의 점유도, 후술)가 저하되기 때문에 인접하는 실끼리가 중첩되고, 밀착함으로써, 표면적을 잃기 쉽다는 과제가 있었다.
특허문헌 3 내지 5에 기재된 발명에 있어서는, 크림프를 거는 공정이 늘어나는 것이나 그때의 실 끊어짐의 문제가 있고, 나아가 크림프에 의한 파의 높이는 경년 보관이나 경년 열화에 의해 작아지는 경향이 있고, 제품의 장기 안정성의 관점에서 바람직하지 않은 것이었다. 또한, 피처리액 중의 제거 대상 물질의 흡착을 목적으로 하는 것에 관한 기재가 없었다. 또한, 다공질의 섬유를 사용하고 있지 않은 점에서, 실의 수축률의 차를 이용함으로써 팽창감, 경량감 등을 개선하는 목적으로 실을 가열하고 있지만, 세공을 갖는 다공질의 실을 사용하는 경우에는, 열처리나 고차 가공에 의해 다공 구조가 파괴될 가능성이 있는 것이었다.
또한, 특허문헌 7에 기재된 발명에 대해서는, 피처리액을 중공사막의 내측에만 흘리려고 하면 피처리액이 접촉하는 것은 중공사 내측만이 되고, 한편으로 피처리액을 중공사막의 외측만 흘리려고 했을 경우에는, 피처리액이 접촉하는 것은 스페이서 필라멘트와 중공사 외측만이 되는 점에서, 어는 것으로 해도 흡착 성능은 낮아진다. 또한, 피처리액을 연속하여 중공사 내측과 외측 양측에 도입하는 방법도 생각할 수 있지만, 피처리액의 유로가 복잡해지거나, 압력 손실의 증대를 초래하기 때문에 바람직하지 않다.
단부에 격벽을 설치하지 않고, 메쉬 등으로 밀봉함으로써, 중공 섬유의 내측·외측 양측에 처리액을 동시에 흘리는 방법도 있지만, 내측과 외측의 유량을 균 등하게 분배하는 것이 곤란하고, 흐름 불균일이 발생하기 쉽다.
또한, 예를 들어 피처리액으로서 혈액을 흘린 후에, 칼럼에 남은 혈액을 생리 식염수를 사용하여 체내로 되돌리는 작업(「반혈」이라고 칭해지는 경우도 있음)을 행하는데, 특히 중공 섬유 내경이 작은 경우나, 중공사의 변형 등에 의해, 반혈 시에 혈액이 중공 섬유 내측에 다수 잔존하는, 잔혈이라고 불리는 현상의 발생이 염려되기 때문에 바람직하지 않다.
상기 종래의 기술에 감안하여, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 피흡착 물질 제거 성능이 우수한, 섬유 재료 및 그것을 내장한 정화 칼럼을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 섬유 재료는 다음 구성을 갖는다. 즉,
횡단면 형상을 공통으로 하는 중실 섬유를 복수 종류 갖는 혼섬 섬유를 포함하고, 상기 복수 종류의 섬유 가운데 중 적어도 2종류는 상기 혼섬 섬유의 전체에 있어서의 구성 비율이 5.0％ 이상이며, 상기 구성 비율이 5.0％ 이상인 복수 종류의 섬유 중, 하기 식 (1)로 표시되는 표면적 증가도가 가장 높은 섬유를 섬유(max), 하기 식 (1)로 표시되는 표면적 증가도가 가장 낮은 섬유를 섬유(min)로 했을 때에, 섬유(min)는 섬유(max)에 비하여 표면적 증가도가 3.0％ 이상 낮고, 섬유(max)의 상기 혼섬 섬유의 전체에 있어서의 구성 비율은 30.0％ 이상, 섬유(min)의 상기 혼섬 섬유의 전체에 있어서의 구성 비율이 8.0％ 이상이고, 또한, 섬유(max)는, (a) 표면적 증가도가 1.20 이상 및 (b) 다공질이고, 세공 비표면적이 5㎡/g 이상인 섬유 재료이다.
표면적 증가도=(섬유 횡단면에 있어서의 둘레 길이)/(섬유 횡단면과 같은 단면적을 갖는 원에 있어서의 원주 길이) (1)
본 발명의 정화 칼럼은, 다음 구성을 갖는다. 즉,
플라스틱 케이싱과 상기 섬유 재료를 포함하는 정화 칼럼이며, 상기 플라스틱 케이싱 내에, 상기 섬유 재료가 케이스의 양측 개구부를 연결하는 축 방향으로 스트레이트 형상으로 배열되고, 상기 플라스틱 케이싱의 양단부에 피처리액의 입구 포트 및 출구 포트가 설치되어 이루어지는 정화 칼럼이다.
본 발명의 섬유 재료는, 상기 섬유(max)의 세공 비표면적이 10㎡/g 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 섬유 재료는, 상기 섬유(min)가 다공질이고, 세공 비표면적이 5㎡/g 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 섬유 재료는, 상기 섬유(min)의 세공 비표면적이 10㎡/g 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 섬유 재료는, 상기 섬유(min)에 있어서의 하기 식 (2)로 표시되는 외접원 점유도 Sfo가 0.90 이하인 것이 바람직하다.
외접원 점유도 Sfo=Sf/So (2)
여기서, Sf: 섬유 횡단면의 단면적, So: 섬유 횡단면의 외접원으로 둘러싸인 면적이다.
본 발명의 섬유 재료는, 상기 섬유(min)에 있어서의 이형도 Do/Di가 1.10 이상인 것이 바람직하다.
여기서, Do: 섬유 횡단면의 외접원의 직경, Di: 섬유 횡단면의 내접원의 직경이다.
본 발명의 섬유 재료는, 상기 섬유(min)의 표면적 증가도가 1.10 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 섬유 재료는, 상기 섬유(min)의 섬유 횡단면의 형상이 원형 또는 타원형인 것이 바람직하다.
본 발명의 섬유 재료는, 상기 섬유(max)의 원 상당 직경이 10㎛ 이상 1,000㎛ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 섬유 재료는, 상기 섬유(min)의 외접원 점유도 Sfo를 상기 섬유(max)의 외접원 점유도 Sfo로 나눈 Sfo비 Z가 0.20 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 섬유 재료는, 상기 섬유(max)의 원 상당 직경을 상기 섬유(min)의 원 상당 직경으로 나눔으로써 표시되는 섬유 직경비 Y가 10.0 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 섬유 재료는, 스트레이트 형상의 섬유를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 섬유 재료는, 상기 혼섬 섬유가 2종류의 횡단면 형상을 공통으로 하는 섬유를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 섬유 재료는, 상기 섬유(max)와 섬유(min)의 비율이 10:1 내지 1:2인 것이 바람직하다.
본 발명의 섬유 재료는, 상기 섬유(max)와 섬유(min)가 동일한 소재로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 섬유 재료는, 상기 소재가 에스테르기 함유 중합체인 것이 바람직하다.
본 발명의 섬유 재료는, 의료 용도에 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 섬유 재료는, 정화 칼럼 용도에 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 섬유 재료는, β2-마이크로글로불린의 흡착량이 0.005mg/㎤ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 정화 칼럼은, 유로 단면의 상당 직경이 10㎛ 이상, 250㎛ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 정화 칼럼은, 소 혈액을 유량 200mL/min으로 흘렸을 때의 압력 손실이 0.5 내지 50kPa인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 피처리액 중의 제거 대상 물질이 효율적인 흡착이 가능한 섬유를 사용하여 이루어지는 섬유 재료, 및 이러한 섬유가 내장된 정화 칼럼을 제공할 수 있는 것이다.
도 1은, 내접원, 외접원을 설명하기 위한 섬유 단면도.
도 2는, 돌기수 3의 섬유를 제조하기 위한 구금의 도면이고, 구금의 각 부위를 설명하는 도면.
도 3은, 도 2의 구금을 사용하여 제작한 돌기수 3의 섬유 횡단면도.
도 4는, 단면이 전체로서는 막대 형상에 가깝고, 부분적으로 원 형상을 갖는 섬유를 제조하기 위한 구금의 도면.
도 5는, 단면이 십자 형상인 섬유를 제조하기 위한 구금의 도면.
도 6은, 단면이 별 형상인 섬유를 제조하기 위한 구금의 도면.
도 7은, 칼럼의 흡착 성능 측정 시의 회로도.
본 발명에서 사용하는 섬유는, 중실 섬유라고 불리는, 중공부를 갖지 않는 섬유의 형상·형태를 취하는 섬유를 포함한다. 중공 섬유의 경우에는, 상술한 문제가 우려되는 점에서, 부적당하다.
본 발명에 있어서의 섬유 재료를 구성하는 섬유의 형태로서는 단섬유가 바람직하고, 중실 섬유의 단섬유를 그대로 다발로 한 것이어도 된다. 단섬유를 복수 서로 얽히게 하여 1개의 실로 한 멀티 필라멘트로 해도 되지만, 서로 얽힌 부분이 피처리액과 접촉하기 어렵기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 여기에서 말하는 멀티 필라멘트에는, 동일 섬유로부터 구성되어 있는 것, 상이한 종류의 섬유로부터 구성되어 것의 양쪽을 포함한다.
본 발명에 있어서는, 횡단면 형상을 공통으로 하는 중실 섬유를 복수 종류 갖는 섬유 재료를 사용한다. 복수 종류를 혼섬함으로써, 다양하게 조합하여 각각의 특징을 살리고, 또한, 1종의 섬유가 갖는 단점을 다른 종류의 섬유에 의해 보충하는 것이 가능하게 된다. 그 바람직한 효과의 하나는, 적어도 1종의 섬유로서 부피당의 표면적이 비교적 큰 섬유를 선정함으로써, 높은 흡착 성능을 기대할 수 있음과 함께, 횡단면 형상이 공통되지 않는 별도의 섬유를 사용함으로써, 상기 부피당의 표면적이 큰 섬유가 인접하는 섬유끼리로 중첩되어서 밀착하는 현상을 방지할 수 있는 것이다. 이러한 관점에서는, 중실 섬유의 표면적 증가도를 제어하는 것이 하나의 팩터가 된다. 여기서, 표면적 증가도란, 다음 식 (1)로 표시되는 값이다.
표면적 증가도=(섬유 횡단면에 있어서의 둘레 길이)/(섬유 횡단면과 같은 단면적을 갖는 원에 있어서의 원주 길이) (1)
표면적 증가도의 측정 방법을 이하에 기재한다. 측정 대상이 되는 섬유의 양단부를, 0.1g/㎟ 정도의 장력을 부여한 상태에서 고정하고, 무작위의 위치에서 절단한다. 그 후, 절단면을 광학 현미경, 스카라사제 DIGITAL MICROSCOPE DG-2로 확대하여 사진 촬영한다. 촬영 시, 동일 배율로 스케일도 촬영한다. 스카라(주)의 화상 해석 소프트웨어 「Micro Measure ver.1.04」을 사용하여, 실의 단면의 외주부를 덧씀으로써 섬유 횡단면의 둘레 길이 및 단면적을 측정한다. 이 측정을 50군데에 대하여 행하고, 값을 평균화하여, 소수점 이하 제2 위치를 반올림한 값을 표면적 증가도로 한다.
본 발명에서 사용하는 횡단면 형상을 공통으로 하는 섬유에 대해서, 2개의 섬유의 횡단면을 비교했을 때에, 단면의 외주부에 돌기를 갖는 섬유는, 돌기를 갖지 않는 섬유와 형상을 공통한다고는 하지 않는다. 돌기의 수가 상이한 경우도 또한 형상을 공통으로 한다고는 하지 않는다. 돌기의 수가 동일하여도, 상기 표면적 증가도가 30％ 이상 상이할 때는, 형상을 공통으로 한다고는 하지 않는다. 돌기를 갖지 않는 섬유 중, 원형 단면의 섬유, 타원형 단면의 섬유는, 동일한 원형 단면의 섬유, 타원형 단면의 섬유와 비교하여, 상기 표면적 증가도가 30％ 이상 상이할 때, 또는 후술하는 이형도가 50％ 이상 상이할 때에는, 형상을 공통으로 한다고는 하지 않는다. 또한, 원형 또는 타원형 단면의 섬유는, 각형의 섬유와 비교하여 형상을 공통으로 한다고는 할 수 없고, 각형 단면을 갖는 섬유 중에서도 각수가 상이한 경우에는 형상을 공통으로 한다고는 하지 않는다. 또한, 각수가 동일한 각형의 단면을 갖는 섬유라도, 표면적 증가도가 30％ 이상 상이할 때는, 형상을 공통으로 한다고는 하지 않는다. 또한, 상기 돌기에 대해서, 예를 들어 섬유 단면이 원 형상, 타원 형상이면 돌기수 0, L자 형상이면 돌기수 2, Y자 형상이나 T자 형상이면 돌기수 3, 십자 형상이면 돌기수 4, 별형 형상이면 돌기수 5, 수자(水字) 형상이면 돌기수 6이 된다.
본 발명에서는, 혼섬 섬유의 전체에 있어서의 구성 비율로서 5.0％ 이상 존재하는 2종류 이상의 횡단면 형상을 공통으로 하는 섬유 중, 표면적 증가도가 가장 높은 실을 섬유(max)라고 한다. 이러한 섬유(max)는 혼섬 섬유의 전체에 있어서의 구성 비율이 30.0％ 이상이고, 바람직하게는 45.0％ 이상, 보다 바람직하게는 55.0％ 이상이 된다. 섬유(max)의 구성 비율이 30.0％에 만족하지 않으면, 흡착 성능 향상을 기대할 수 없다. 또한, 상술한 표면적 증가도가 가장 높은 실이 복수 존재하는 경우에는, 후술하는 외접원 점유도가 보다 높은 단면 형상의 섬유를, 본 발명에서 사용하는 섬유(max)로 한다.
섬유(max)의 표면적 증가도가 높을수록, 부피당의 표면적이 많아지고, 흡착 성능이 향상하기 때문에, 섬유(max)의 표면적 증가도의 하한으로서는, 1.20 이상이고, 보다 바람직하게는 1.35 이상, 특히 바람직하게는 1.45 이상이 된다. 섬유(max)의 표면적 증가도의 하한이 1.20에 만족하지 않으면, 흡착 성능이 불충분해진다. 섬유(max)의 표면적 증가도의 상한으로서는 6.6 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 4.5 이하, 특히 바람직하게는 3.6 이하이다. 섬유(max)의 표면적 증가도의 상한이 이 바람직한 범위이면, 섬유의 강신도가 저하되는 일은 없고, 방사 안정성이 유지되어, 섬유 형상의 유지가 용이하다. 또한, 섬유로서 성형하기 전의 방사 원액을 바람이나 액을 사용하여 빠르게 냉각하는 경우, 섬유 단면에 있어서의 돌기가 바람이나 액체의 흐름을 과도하게 방해하는 일은 없고, 섬유 형상이나, 세공 직경과 같은 마이크로 구조에도 불균일이 발생하기 어렵다.
여기서, 혼섬 섬유의 전체에 있어서의 구성 비율이란, 다음 식 (2)로 표시되는 것과 같은, 섬유 재료를 임의의 개소에서 절단한 횡단면에 있어서, 전체 섬유 중에 포함되는, 횡단면을 공통으로 하는 섬유의 개수 비율이다.
혼섬 재료의 전체에 있어서의 구성 비율(％)=횡단면을 공통으로 하는 섬유의 개수(개)/전체 섬유 개수(개)×100 (2)
또한, 혼섬 섬유의 전체에 있어서의 구성 비율이 5.0％ 이상인 복수 종류의 횡단면 형상의 섬유 중, 표면적 증가도가 가장 낮고, 섬유(max)에 비하여 표면적 증가도가 3.0％ 이상 낮은 섬유를 섬유(min)라고 한다. 섬유(min)는, 혼섬 섬유의 전체에 있어서의 구성 비율로서 8.0％ 이상 포함됨으로써, 섬유(max)끼리의 밀착을 억제하는 효과가 얻어진다. 섬유(min)의 혼섬 섬유의 전체에 있어서의 구성 비율은, 바람직하게는 12.0％ 이상, 보다 바람직하게는 16.0％ 이상, 더욱 바람직하게는 23.0％ 이상이다. 섬유(min)의 혼섬 섬유의 전체에 있어서의 구성 비율의 상한으로서는, 바람직하게는 70％ 이하, 보다 바람직하게는 60％ 이하, 더욱 바람직하게는 52％ 이하, 특히 바람직하게는 36％ 이하이다. 섬유(min)의 혼섬 섬유의 전체에 있어서의 구성 비율의 상한이 이 바람직한 범위이면, 섬유 재료로서의 표면적량이 충분해지고, 또한, 섬유(min)끼리에서의 밀착이 일어나기 어렵고, 흡착 성능이 유지된다. 또한, 상술한 표면적 증가도가 가장 낮은 실이 복수 존재하는 경우에는, 후술하는 외접원 점유도가 보다 낮은 단면 형상의 섬유를, 본 발명에서 사용하는 섬유(min)로 한다.
본 발명에 있어서는, 중실 섬유의 이형도의 제어도 중요해지는 경우가 있다. 여기에서 말하는 이형도란, 섬유 횡단면을 관찰했을 때의 내접원과 외접원의 직경 비, 즉, 내접원의 직경 Di와 외접원의 직경 Do로부터 다음 식 (3)으로 표시되는 값이다.
이형도=Do/Di (3)
본 발명에 있어서는, 섬유(min)의 혼섬 섬유의 전체에 있어서의 구성 비율은 8.0％ 이상인 것을 고려하면, 섬유(min)의 이형도의 바람직한 하한은 1.10, 보다 바람직하게는 1.20 이상, 더욱 바람직하게는 1.60 이상, 특히 바람직하게는 2.10 이상이다. 섬유(min)의 이형도의 하한이 이 바람직한 범위이면, 섬유 재료 전체의 볼륨 효과가 유지된다. 한편으로 섬유(min)의 이형도의 상한으로서는, 바람직하게는 6.00 이하고, 보다 바람직하게는 5.00 이하, 특히 바람직하게는 3.80 이하이다. 섬유(min)의 이형도의 상한이 이 바람직한 범위이면, 섬유(max)와 합친 볼륨성이 적당해서, 섬유 재료로서 다루기 쉬워지고, 케이스 등으로의 삽입성이 용이하다. 또한, 섬유의 강신도가 저하되는 일은 없고, 방사 안정성이 유지되어, 섬유 형상의 유지가 용이하다. 또한, 섬유로서 성형하기 전의 방사 원액을 바람이나 액을 사용하여 빠르게 냉각하는 경우, 섬유 단면에 있어서의 돌기가 바람이나 액체의 흐름을 과도하게 방해하는 일은 없고, 섬유 형상이나, 세공 직경과 같은 마이크로 구조에도 불균일이 발생하기 어렵다.
여기서, 이형 단면에 대해서는, 선 대칭성, 점 대칭성 등의 대칭성을 유지한 형상이어도, 비대칭성이어도 되지만, 균일한 섬유 물성을 갖는 점에서 대략 대칭성을 갖는 형상인 것이 바람직하다. 이형 단면이 대략 선 대칭성, 점 대칭성을 유지한다고 판단되는 경우, 내접원이란, 섬유 횡단면에 있어서 섬유의 윤곽을 이루는 곡선에 내접하는 원이고, 외접원이란, 섬유 횡단면에 있어서 섬유의 윤곽을 이루는 곡선에 외접하는 원이다. 도 1에는, 돌기수 3의 이형 단면 섬유로 했을 경우의 외접원, 내접원 및 직경 Do, Di를 예시하고 있다.
한편, 이형 단면이 선 대칭성, 점 대칭성을 완전히 유지하지 않는 형상이라고 판단될 경우에는, 섬유의 윤곽을 이루는 곡선과 적어도 2점으로 내접하고, 섬유의 내부에만 존재하고, 내접원의 원주와 섬유의 윤곽을 이루는 곡선이 교차하지 않는 범위에 있어서 취할 수 있는 최대의 반경을 갖는 원을 내접원으로 한다. 한편, 섬유의 윤곽을 나타내는 곡선에 있어서 적어도 2점으로 외접하고, 섬유 횡단면의 외부에만 존재하고, 외접원의 원주와 섬유의 윤곽이 교차하지 않는 범위에 있어서 취할 수 있는 최소의 반경을 갖는 원을 외접원으로 한다.
이형도의 측정 방법으로서는, 표면적 증가도의 측정과 동일한 수순으로 절단, 확대하여 사진 촬영하고, 화상 해석 소프트웨어를 사용하여 섬유 횡단면의 외접원의 직경 Do 및 내접원의 직경 Di를 계측한다. 그리고 상기 식 (3)에 의해 산출한다. 이 측정을 30군데에 대하여 행하고, 값을 평균화하여, 소수점 이하 제2 위치를 반올림한 값을 이형도로 한다.
또한, 섬유(min) 및 섬유(max)의 외접원 점유도 Sfo를 제어하는 것이 바람직하다. 외접원 점유도는 다음 식 (4)로 표시된다.
외접원 점유도 Sfo=(섬유 횡단면의 단면적 Sf)/(섬유 횡단면의 외접원으로 둘러싸이는 면적 So) (4)
섬유(max)는 Sfo를 크게 함으로써, 효율적으로 표면적량을 벌 수 있다. 한편, 섬유(min)의 Sfo가 작을수록, 단위 단면적당의 섬유의 점유 면적이 작기 때문에, 부피가 크게 할 수 있다. 그로 인해, 섬유(min)의 Sfo의 상한은, 바람직하게는 0.90 이하, 더욱 바람직하게는 0.70 이하, 특히 바람직하게는 0.50 이하가 된다. 섬유(min)의 Sfo의 하한으로서는, 0.05 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.15 이상이다. 섬유(min)의 Sfo의 하한이 이 바람직한 범위이면, 섬유의 강신도가 손상될 일은 없다. 또한, 섬유(max)의 외접원 점유도 Sfo를, 섬유(min)의 외접원 점유도 Sfo로 나눈 Sfo비 Z는, 바람직하게는 0.20 이상이고, 보다 바람직하게는 0.40 이상, 더욱 바람직하게는 0.80 이상, 특히 바람직하게는 1.10 이상이 된다. Sfo비 Z를 이 바람직한 범위로 함으로써, 효율적으로 표면적을 벌면서 볼륨성을 얻을 수 있기 때문에, 섬유 재료로서 우수한 흡착 성능을 발휘할 수 있다.
외접원 점유도의 측정 방법으로서는, 이형도의 측정과 동일한 수순으로 섬유를 절단, 확대하여 사진 촬영하고, 화상 해석 소프트웨어를 사용하여 섬유 횡단면의 외접원 직경 Do와, 섬유 횡단면의 단면적 Sf를 계측하고, Do로부터 So를 구하여, 상기 식 (4)에 의해 산출한다. 이 측정을 30군데에 대하여 행하고, 값을 평균화하여, 소수점 이하 제2 위치를 반올림한 값을 섬유의 외접원 점유도로 한다.
섬유 횡단면의 원 상당 직경으로서는, 섬유(max)와 섬유(min)는 거의 동등한 것이 바람직하다. 그로 인해, 섬유 재료에 있어서, 섬유(min)의 원 상당 직경을 섬유(max)의 원 상당 직경으로 나눈 섬유 직경비 Y의 상한은, 10.0 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3.0 이하, 특히 바람직하게는 1.4 이하가 된다. 또한 Y의 하한으로서는, 0.2 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 이상, 특히 바람직하게는 0.7 이상이 된다. 섬유 직경비 Y가 이 바람직한 범위이면, 충격 등에 의해 파손되기 쉬운 실이 없고, 또한, 섬유 재료 전체로서 표면적이 저하될 일도 없다.
또한 원 상당 직경의 절댓값에 대해서, 섬유(max)의 원 상당 직경으로서는, 10㎛ 이상, 1,000㎛ 이하인 것이 바람직하고, 20㎛ 이상, 500㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 섬유(max)의 원 상당 직경이 이 바람직한 범위이면, 실의 기계적 강도가 유지되어, 충분한 흡착 성능이 얻어진다.
상기 원 상당 직경의 측정 방법으로서는, 측정 대상이 되는 실의 양단부를, 0.01 내지 0.1g/㎟의 장력을 가한 상태에서 고정하여 절단한다. 그 후, 절단면을 광학 현미경, 예를 들어 상기한 스카라사 제품 등으로 확대하여 사진 촬영한다. 그 때에는 동일 배율로 스케일도 촬영한다. 해당 화상을 디지털화한 후, 상기한 스카라(주)사제 화상 해석 소프트웨어를 사용하여, 실의 단면 외주부를 덧써서 단면적 S를 산출하고, 다음 식 (5)에 의해 개개의 눈 크기 상당 직경을 산출한다. 30점의 측정값의 평균을 산출하고, 소수점 이하 제1 위치를 반올림한다.
섬유 횡단면의 원 상당 직경=2×(S/π)1/ 2 (5)
본 발명에 있어서의 섬유의 소재로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 성형 가공의 용이함이나 비용 등의 관점에서 유기물이 적합하게 사용되고, 폴리메틸메타크릴레이트(이하, PMMA라고 함), 폴리에스테르 등의 에스테르기 함유 중합체, 폴리아크릴로니트릴(이하, PAN이라고 함), 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리아릴에테르술폰, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 셀룰로오스, 셀룰로오스 트리아세테이트, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 등이 사용된다. 그 중에서도, 어느 정도의 소수성이고 단백질 등을 흡착할 수 있는 특성을 갖는 소재를 포함하는 것이 바람직하고, 예를 들어 PMMA, PAN 등을 들 수 있다. PMMA, PAN은 또한, 두께 방향으로 균일 구조를 갖는 섬유의 대표예이고, 균질 구조로 구멍 직경 분포가 샤프한 구조를 얻기 쉽기 때문에 바람직하다. 상기 PMMA와 같은 에스테르기를 함유하는 중합체는, 생체 적합성이 우수하고, 말단기를 제어하는 것에 의한 기능 발현이 용이하여 바람직하다. 특히 PMMA는 비정질성의 고분자이고, 성형 가공성이나 비용이 우수하고, 또한, 투명성도 높기 때문에, 섬유의 내부 상태도 비교적 관찰이 용이하고, 파울링 상태를 평가하기 쉬워 바람직하다.
또한, 섬유는 음성 하전을 가져도 된다. 소재의 적어도 일부에 음성 하전을 갖는 관능기를 포함함으로써 친수성이 증가하고, 미분산(즉, 미세한 구멍이 수많이 형성되는 것)하는 경향이 있는 것도 보고되어 있다. 음성 하전을 갖는 관능기로서는 술포기, 카르복실기, 인산기, 아인산기, 에스테르기, 아황산기, 차아황산기, 술피드기, 페놀기, 히드록시 실릴기 등의 치환기를 갖는 소재를 들 수 있다. 그 중에서도 술포기, 카르복실기, 에스테르기로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하다. 술포기를 갖는 것으로서는 비닐술폰산, 아크릴술폰산, 메타크릴술폰산파라스티렌술폰산, 3-메타크릴옥시프로판술폰산, 3-아크릴옥시프로판술폰산, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산 및 이들의 나트륨염, 칼륨염, 암모늄염, 피리딘염, 퀴놀린염, 테트라메틸암모늄염 등을 들 수 있다. 음성 하전량으로서는, 건조한 섬유 1g당 5μeq 이상, 30μeq 이하의 것이 바람직하다. 음성 하전량은, 예를 들어 적정법을 사용하여 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 섬유(max)는 다공질이고, 세공 비표면적을 제어함으로써 피 흡착 물질의 흡착 성능을 향상시킬 수 있다. 그로 인해, 세공 비표면적의 하한으로서는 5㎡/g 이상이다. 세공 비표면적이 5㎡/g에 만족하지 않으면, 피흡착 물질의 흡착 성능을 향상시킬 수 없다. 세공 비표면적의 하한은, 바람직하게는 10㎡/g 이상, 보다 바람직하게는 30㎡/g 이상, 더욱 바람직하게는 120㎡/g 이상, 특히 바람직하게는 170㎡/g 이상이다. 한편으로, 세공 비표면적의 상한으로서는 바람직하게는 1,000㎡/g 이하이고, 보다 바람직하게는 800㎡/g 이하, 더욱 바람직하게는 650㎡/g 이하, 특히 바람직하게는 500㎡/g 이하이다. 세공 비표면적의 상한이 이 바람직한 범위이면, 기계적 강도가 유지된다. 또한, 섬유(min)에 대해서는 세공을 갖지 않는 구조여도 되지만, 전술한 바와 같이, 섬유(max)와 동등한 세공 비표면적을 가짐으로써, 흡착 성능 향상을 기대할 수 있다.
세공 비표면적은, 비특허문헌 1에 기재와 같이 시차 주사 열량계(DSC)를 사용한 시차 주사 열량(DSC) 측정에 의해, 세공 내의 물의 모관 응집에 의한 빙점 강하도를 측정함으로써 구해진다. 상기 측정·산출 방법에 있어서는, 상술한 비특허문헌 1의 기재를 참조한다.
중실사의 다공질 구조는, 피흡착 물질의 흡착 속도에 영향을 미치는 중요한 인자이다. 평균 세공 반경이 작으면, 피흡착 물질이 확산에 의해 구멍의 내부에 들어가는 것이 어려워지고, 흡착 효율이 저하된다. 한편으로 세공 반경이 너무 큰 경우에는, 구멍의 공극 부분에 피흡착 물질이 흡착되지 않기 때문에, 반대로 흡착 효율이 저하된다. 즉, 제거 대상으로 하는 피흡착 물질의 크기에 따라서 최적인 구멍 직경이 존재하고, 구멍 직경의 선택을 잘못하면 충분한 피흡착 물질의 흡착을 할 수 없다. 이러한 점에서, 중실사의 평균 세공 반경은 1 내지 100nm의 범위 내가 좋고, 이 범위라면, 저분자 물질이나, 단백질, 저밀도 리포 단백질 등의 단백질·지질 집합체 등의 물질의 흡착이 가능하게 된다. 단백질을 흡착 제거할 때의 평균 세공 반경은 1nm 이상, 100nm 이하, 나아가 5nm 이상, 50nm 이하가 바람직하다. 다공질 섬유의 평균 세공 반경은, 세공 비표면적과 동일하게 비특허문헌 1에 기재된 시차 주사 열량계(DSC)를 사용한 시차 주사 열량 측정에 의해, 세공 내의 물의 모관 응집에 의한 빙점 강하도를 측정함으로써 구해진다. 상기 측정·산출 방법에 있어서는, 비특허문헌 1의 기재를 참조한다.
본 발명에 따른 섬유는, 실의 단면 구조는 특별히 한정되지 않지만, 균질 구조를 갖는 섬유이면 섬유의 두께 방향으로 균질한 다공질 구조를 가짐으로써 흡착 면적을 보다 확보할 수 있기 때문에 바람직하다. 여기서, 비용매 유기형 상분리법으로 제작한 실 등에 있어서 매크로 보이드를 갖는 불균질한 구조가 잘 보인다. 여기에서 말하는 매크로 보이드란, 직경 25㎛ 이상의 구멍이다. 본 발명에 있어서는, 이러한 직경 25㎛ 이상의 구멍이 존재하지 않는 것이 바람직하고, 15㎛ 이상의 구멍이 존재하지 않는 것이 보다 바람직하고, 8㎛ 이상의 구멍이 존재하지 않는 것이 더욱 바람직하다. 이렇게 직경이 특정한 크기 이상의 보이드가 존재하지 않으면, 부피당의 표면적이 저하되지 않고, 섬유의 물리적 성질을 필요 범위로 유지할 수 있다. 단, 여기서 말하는 직경이란, 구멍의 형상이 구형 이외의, 예를 들어 계란형 등인 경우에는, 그 구멍의 짧은 직경을 가리킨다.
본 발명의 섬유 재료를 제조하는 방법으로서는, 종래부터 알려져 있는 후 혼섬 방식 및 방사 혼섬 방식의 모두를 적용할 수 있다. 후 혼섬 방식으로서는, 방사의 수세 공정이나 권취 공정에 섬유를 공급하여 혼섬하는 방법, 에어 교락에 의해 혼섬하는 방법, 합연이나 합사, 정렬시키기에 의해 혼섬하는 방법, 교직에 의해 혼섬하는 방법, 교편에 의해 혼섬하는 방법, 액체 중에서 분산시켜 회수하는 방법 등을 들 수 있지만 이들에 한정되지 않는다. 또한, 방사 혼섬 방식으로서는, 복합 방사를 들 수 있다. 복합 방사에는 복수의 토출 구멍을 천공한 동일한 구금으로부터 복수의 사조를 동시에 토출하여 권취하는 방법이나, 모노 홀 구금을 이용하여, 다른 토출구 형상을 갖는 구금을 구금 토출 블록으로 혼재시킴으로써, 다른 단면 형상의 사조를 동시에 토출하여 권취하는 방법 등이 있다. 또한, 후 혼섬은, 방사 혼섬 방식에 비교하여 부분적인 치우침이 발생하기 쉽고, 섬유의 단면 상태를 본 경우, 부분적인 치우침이 발생해버리는 경우가 있고, 섬유 재료로서의 품질 안정성에 과제가 있다. 방사 혼섬 방식의 경우, 치우침이 발생하기 어렵고, 품질도 안정시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 구금의 구성, 배치를 적절히 변경함으로써 섬유 형상의 조합, 혼섬 비율을 용이하게 변경할 수 있는 점에서도 유리하다. 또한, 본 발명에 있어서의 작용·효과를 방해하지 않는 범위에서, 첨가제 등이 첨가되어 있어도 된다.
또한, 섬유(max)와 섬유(min)는 동일한 소재인 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 세공 구조와 같은 물리적 성질이나, 또한 화학적 성질을 공통으로 하는 섬유 재료로서, 목적으로 하는 흡착 대상 물질을 더 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 다추에서의 방사 머신으로 방사하는 경우, 동일한 방사 원액을 공급하고, 토출되는 구금의 구성을 적절히 선택함으로써, 구금 토출의 단계로부터 혼섬할 수 있기 때문에, 생산성도 높다.
또한, 섬유 재료를 구성하는, 다른 횡단면 형상을 갖는 섬유의 종류 수로서는, 생산성 및 섬유 재료의 제어라고 하는 관점에서는, 적은 쪽이 바람직하고, 바람직하게는 4종류 이하이고, 보다 바람직하게는 3종류 이하이고, 더욱 바람직하게는 섬유(max)와 섬유(min)의 2종류만으로 구성하는 것이다.
또한, 섬유(max)와 섬유(min)의 비율은, 바람직하게는 10:1 내지 1:2, 더욱 바람직하게는 8:1 내지 1:1, 보다 바람직하게는 5:1 내지 1:1, 특히 바람직하게는 3:1 내지 2:1이다. 상기 비율의 상한으로부터 하한까지의 어느 쪽의 조합이어도 된다. 이렇게 함으로써, 섬유(max)에 의한 표면적 증가와, 섬유(min)에 의한 볼륨 효과 즉 실의 분산성 향상을 양립할 수 있다고 생각된다.
본 발명에서 사용하는 섬유 재료의 형태·형상으로서는, 직물, 편물, 부직포, 스트레이트 형상 등을 들 수 있다. 직물의 종류로서는, 평직, 능직, 주자직, 매트직, 급사문직, 가로 이중직, 세로 이중직 등이다. 편물의 종류로서는, 씨실 편지인 평편, 모스 스티치, 리브편, 양면편 등이다. 부직포의 종류로서는, 단섬유 부직포, 장섬유 부직포, 플래시 방사법에 의한 부직포, 멜트 블로우법에 의한 부직포 등이 된다. 이들 중에서는, 편물이 특히 바람직하다. 이 이유로서는, 섬유 부스러기가 발생하기 어려운 것이나 공극의 사이즈에 변동이 생기기 어렵게 일정하게 제어하기 쉽기 때문이다. 한편, 스트레이트 형상의 것은, 칼럼 케이스의 양측 개구부를 연결하는 축 방향에 대하여 평행하게 삽입하기 쉽고, 또한, 피처리액의 유로를 흡착재와는 별도로 확보할 수 있기 때문에, 유로 저항의 억제나 피처리액 중의 용질의 부착 등에 대하여 유리하기 때문에 바람직하다.
방사한 섬유를 수렴하는 방법으로서는, 한번 실패에 권취하고 그 후에 목적으로 하는 형상으로 가공하는 방법이나, 섬유를 그대로 가공 장치에 도입하는 방법이 있다. 실패에는, 평행 실패, 다각 실패, 원형 실패 등이 있지만, 스트레이트 형상의 섬유 다발을 취득하는 경우에는, 평행 실패, 다각 실패가 바람직하다.
본 발명에 의한 혼섬 기술을 사용함으로써 실의 분산성을 향상시키는 것이 가능하지만, 실패로 권취한 후의 섬유 재료의 취급성을 향상시키기 위해서, 즉 섬유 재료의 섬유끼리가 정전기 등에 의해 반발하여 뭉침이 없어지는 것을 방지하기 위해서, 섬유 재료를 필름이나 네트, 메쉬, 부직포 등으로 말아놓거나, 섬유에 커버링사라고 불리는 것과 같은 실을 둘러 감아도 된다.
본 발명의 섬유 재료 β2-미크로글리불린(이하, β2-MG) 흡착량은, 바람직하게는 0.005mg/㎤ 이상, 보다 바람직하게는 0.014mg/㎤ 이상, 더욱 바람직하게는 0.020mg/㎤ 이상, 특히 바람직하게는 0.026mg/㎤ 이상이다. β2-MG의 흡착량이 이 바람직한 범위이면, 칼럼 등에 충전했을 경우, 충전하는 섬유 수를 많게 하지 않아도 양호한 흡착 성능을 나타내고, 칼럼 부피가 증대하지 않고, 비용을 절감하고, 취급성이 우수하다. 특히 혈액을 피처리액으로 하는 경우, 체외로의 혈액 지혈량이 증대하지 않기 때문에, 혈압 저하 등의 위독한 부작용을 일으키는 일도 없다.
실의 흡착 성능은, 장기 투석 합병증인 투석 아밀로이드시스의 원인 단백질인 β2-MG를 흡착 대상으로 하여, 하기대로 배치로 용이하게 측정할 수 있다. 즉, 먼저, 아지드화나트륨을 첨가한 소 혈액에 대해서, 헤마토크리트가 30±3％, 총 단백량이 6.5±0.5g/dL이 되도록 조정한다. 또한, 채혈 후 5일 이내의 소 혈장을 사용한다. 이어서, β2-MG 농도가 1mg/L이 되도록 첨가하고, 교반한다. 또한, 섬유 재료를, 섬유를 약 100개 포함하고, 또한 섬유의 부피가 0.0905㎤가 되도록 길이를 조정하고, 예를 들어 그라이나사제의 15mL의 원침관에 넣는다. 거기에 상기 소 혈장 12mL를 넣고, 시소 셰이커 등, 예를 들어 TAITEC사제 Wave-SI를 사용하여, 눈금 38, 각도 최대(1.7초에 1왕복)로 설정하고, 실온(20 내지 25℃)에서 1h 교반한다. 교반 전의 β2-MG 농도 C1(mg/mL)과, 교반 후의 β2-MG 농도 C2(mg/mL)를 측정하기 위해서, 각각 1mL씩 샘플링하고, -20℃ 이하의 냉동고에서 보존한다. β2-MG 농도를 라텍스 응집법으로 측정하고, 다음 식 (6)으로부터 섬유 부피당의 흡착량, 섬유 표면적이 흡착량을 산출한다.
섬유 부피당의 흡착량(mg/㎤)=(C1-C2)×12/0.0905 (6)
본 발명에 따른 섬유를 제작하기 위한 방사 구금 토출 형상으로서는 도 2 및 도 4 내지 7에 도시한 바와 같은 것을 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서의 섬유 재료는, 처리액의 유입구와 유출구를 갖는 케이싱에 내장함으로써 정화 칼럼으로서 사용할 수 있다.
케이싱의 형상으로서는, 양단부가 개방 단부이고, 예를 들어 사각 통체, 육각 통체 등의 각통체나 원통체를 들 수 있고, 그 중에서 원통체, 특히 단면이 진원 상의 통체가 바람직하다. 이것은 케이싱이 각을 갖지 않음으로써, 코너부에서의 혈액의 체류를 억제할 수 있기 때문이다. 또한, 양측을 개방 단부로 함으로써, 처리액의 흐름이 난류가 되기 어렵고 압력 손실을 최소한으로 억제할 수 있다. 또한, 케이싱은 플라스틱이나 금속 등에 의해 구성되는 기구인 것이 바람직하다. 그 중에서도 비용이나 성형성, 중량, 혈액 적합성 등의 관점에서 플라스틱이 적합하게 사용된다. 플라스틱의 경우에는, 예를 들어 기계적 강도, 열 안정성이 우수한 열가소성 수지가 사용된다. 이러한 열가소성 수지의 구체예로서는, 폴리카르보네이트계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아릴레이트계 수지, 폴리이미드계 수지, 환상 폴리올레핀계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리스티렌 수지 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 이들 중에서도 케이싱에 요구되는 성형성, 방사선 내성의 점에 있어서 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리카르보네이트 및 그들의 유도체가 바람직하다. 특히, 폴리스티렌, 폴리카르보네이트 등의 투명성이 우수한 수지는, 예를 들어 혈액 등의 관류 시에 내부의 모습을 확인할 수 있기 때문에 안전성의 확보에 바람직하고, 방사선 내성이 우수한 수지는 멸균 시에 방사성 조사하는 경우에 바람직하기 때문이다. 수지는, 금형에 의한 사출 성형이나, 소재를 절삭 가공함으로써 제작된다.
정화 칼럼의 단부 밀봉 방법으로서는, 메쉬를 배치하는 방법이나, 수지로 고정하여 격벽을 관통하여 케이싱 내외를 연통하는 관통 구멍을 형성하는 방법도 있다. 여기서, 관통 구멍이란 격벽부의 섬유 길이 방향으로 관통하고 있는 개구부이다. 즉, 격벽부에 존재하여 이것을 관통하는 것이고, 케이싱의 내부와 외부를 연통하는 구멍이다. 이 중에서도, 메쉬를 배치하는 방법은, 격벽을 형성하는 방법에 비하여 공정이 용이하고, 또한 칼럼 내에 대한 액의 분산성도 높기 때문에 보다 바람직하다. 또한, 칼럼 내의 피처리액의 분산성을 더 높이는 목적에서, 메쉬의 일부에 의해 압력 손실이 큰 메쉬나, 방해판 또는 정류판이라고 불리는 것과 같은 흐름을 제어하는 판을 부여해도 된다.
칼럼에 내장할 때의 섬유 재료의 형상으로서는 상술한 바와 같이 스트레이트 형상이 바람직하지만, 스트레이트 형상의 섬유 다발을 칼럼 케이스의 양측 개구부를 연결하는 축 방향에 대하여 생략 평행하게 삽입하는 것이 바람직하다. 스트레이트 형상의 섬유 다발은, 피처리액이 섬유에 따라 흐르기 때문에 난류가 되기 어렵고, 칼럼 내에 피처리액을 균등하게 분배하기 쉽다. 또한, 유로 저항의 억제를 할 수 있고, 피처리액 중의 용질의 부착 등에 의한 압력 손실의 증대에 대해서도 유리하다. 그로 인해, 점성이 높은 혈액을 피처리액으로 했을 경우에 있어서도, 케이싱 내에서의 응고 등의 리스크를 작게 억제할 수 있고, 잔혈 등도 일어나기 어렵다. 칼럼 내에 삽입하는 스트레이트 형상의 섬유 개수로서는 1,000개 내지 500,000개가 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 케이싱에 대한 섬유의 충전율 제어가 중요하다. 충전율의 상한으로서는 70％ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 65％ 이하, 더욱 바람직하게는 62％ 이하이다. 충전율의 하한으로서는 20％ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30％ 이상, 더욱 바람직하게는 39％ 이상, 특히 바람직하게는 47％ 이상이다. 충전율이란, 케이싱의 단면적과 길이로부터 계산되는 케이싱 부피(Vc)와 개개의 섬유 단면적 및 케이싱 길이, 섬유 개수로부터 계산되는 섬유 부피(Vf)의 비율이고, 다음 (7) 내지 (9) 식으로부터 구해진다.
Vc=케이싱 동체부의 단면적×유효 길이 (7)
Vf=섬유 단면적×섬유 개수×유효 길이 (8)
충전율=Vf/Vc×100(％) (9)
충전율이 상기 바람직한 범위이면, 실끼리의 밀착 억제가 용이하고, 또한 케이스에 대한 삽입성도 양호하다. 한편, 케이스 내의 섬유가 치우치기 어렵고, 칼럼 내의 흐름에 불균일이 생기기 어렵고, 또한 칼럼의 흡착 효율도 유지할 수 있다. 또한, 피처리액이 혈액인 경우에는, 반혈성이 양호해서, 잔혈하기 어렵다. 반혈 시험의 상세에 대해서는 후술하는데, 시험 시의 칼럼 내의 잔혈량으로서는 5mL 이하가 바람직하고, 나아가 1mL 이하가 바람직하다.
또한, 케이싱 동체부의 단면적에 대해서는, 케이싱에 테이퍼가 있는 경우에는, 케이싱 중앙에 있어서의 단면적으로 한다. 또한, 여기서 말하는 Vc는, 섬유를 포함하지 않는 부재, 예를 들어 헤더, 헤더 캡이라고 불리는 것과 같은, 통상은 섬유가 직접 충전되는 일이 없는 피처리액의 출입구 포트가 되는 부재에 관한 부피는 포함하지 않는 것으로 한다. Vf에 대해서는, 케이스 내에서 섬유끼리의 밀착을 방지하기 위한 스페이서 섬유 등을 사용하는 경우에는, 그 부피도 포함하는 것이다. 섬유의 유효 길이란, 케이싱 길이로부터 격벽의 길이를 감한 길이를 가리키는 것이고, 이러한 섬유의 유효 길이의 상한으로서는, 용도에 따라서 바뀔 수 있는 것인데, 섬유가 만곡하거나, 칼럼화했을 때에 압력 손실이 증대하는 등의 관점에서, 5,000mm 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 500mm 이하, 특히 바람직하게는 210mm 이하로 된다. 또한, 너무 짧으면, 섬유의 길이를 정렬시키기 위하여 칼럼으로부터 뛰어나간 여분의 섬유를 커트할 때 등에 폐기하는 섬유의 양이 증가하고, 생산성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 섬유 재료의 취급이 곤란해지는 등의 결점이 있다. 그로 인해, 섬유의 유효 길이 하한으로서는, 5mm 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20mm 이상, 특히 바람직하게는 30mm 이상으로 된다. 섬유의 유효 길이 측정 방법으로서는, 크림프 등의 권축이 걸린 섬유의 경우, 섬유 양단부를 편 스트레이트의 형상의 상태에서 섬유 길이를 측정한다. 구체적으로는, 칼럼으로부터 취출한 섬유의 한 조각을 테이프 등으로 고정하여, 수직으로 내리고, 다른 한 조각에는, 섬유의 단면적(㎟)당 5g 정도의 추를 부여하여, 섬유가 직선상이 되었을 때의 전체 길이를 빠르게 측정한다. 이 측정을 칼럼 내의 섬유의 임의로 선택한 100개의 섬유에 대하여 행하고, 100개의 평균값을 mm 단위로 산출하여, 소수점 이하 제1 위치를 반올림한다.
또한, 본 발명에서는, 피처리액이 칼럼 내를 통과하는 사이에, 피흡착 물질이 중실사에 접촉할 기회를 증가시키기 위해서는, 유로 단면의 상당 직경이 중요한 것을 알아내었다. 여기서, 유로란 칼럼 길이 방향으로 대략 평행하게 배치된 중실사 간에 있어서의 피처리액이 흐를 수 있는 공간이고, 유로 단면이란, 케이스의 양측 개구부를 연결하는 축 방향에 수직인 단면이다. 또한, 상당 직경이란, 유로 단면을 원형으로 간주했을 경우의 직경을 나타내는 것인데, 구체적으로는 하기 (10) 식에 의해 구해지는, 유로의 넓이를 나타내는 것이다. 유로 단면의 상당 직경 바람직한 상한은 250㎛ 이하이고, 200㎛ 이하가 보다 바람직하고, 150㎛ 이하가 더욱 바람직하다. 유로 단면의 상당 직경 바람직한 하한은 10㎛ 이상이고, 30㎛ 이상이 보다 바람직하다. 유로 단면의 상당 직경이 상기 바람직한 범위이면, 피흡착 물질이 중실사 표면에 접촉할 기회를 충분히 확보할 수 있고, 한편, 칼럼의 압력 손실이 과도하게 커지지 않고, 혈액을 활성화하기 어렵다.
상기, 유로 단면의 상당 직경(Dp)은, 횡단면 형상을 공통으로 하는 중실 섬유 1종만을 포함하는 섬유 재료의 경우, 다음 식 (10)에 의해 얻어진다.
Dp=4×((Dcase/2)2-(Dfiber/2)2×N)/(Dcase+Dfiber×N) (10)
여기서, 상기 식 (10) 중, Dcase: 칼럼 케이스의 내경, Dfiber: 섬유의 원 상당 직경, N: 실 개수를 나타낸다.
본 발명과 같이, 횡단면 형상을 공통으로 하는 중실 섬유를 복수 종류 갖는 섬유 재료의 경우에는, 유로 단면의 상당 직경(Dp)은 다음 식 (11)에 의해 얻어진다.
Dp=4×((Dcase/2)2-(Dfiber -max/2)2×Nmax-(Dfiber -min/2)2×Nmin)/(Dcase+Dfiber-max×SAmax×Nmax+Dfiber-min×SAmin×Nmin) (11)
여기서, 상기 식 (11) 중, Dcase: 칼럼 케이스의 내경, Dfiber -max: 섬유(max)의 원 상당 직경, Dfiber -min: 섬유(min)의 원 상당 직경, Nmax: 섬유(max)의 실 개수, Nmin: 섬유(min)의 실 개수, SAmax: 섬유(max)의 표면적 증가도, SAmin: 섬유(min)의 표면적 증가도를 나타낸다.
본 발명에 있어서, 섬유(max)는 다공질이기 때문에, 단백질은 섬유 내부에 들어가 흡착된다. 그래서, 섬유의 내부까지 단백질이 이동하기 쉬운 것과 같은 섬유 형상 및 다공질 구조가 필요하다. 또한 본 발명에서는, 칼럼의 압력 손실을 크게 함으로써, 중실사 내부에 단백질이 이동하기 쉬워지는 것을 알아내었다. 한편으로, 압력 손실이 너무 크면, 혈액을 활성화하게 된다. 즉, 칼럼에 소 혈액을 유량 200mL/분으로 흘렸을 때의 압력 손실은 0.5kPa 이상이고, 바람직하게는 1.5kPa 이상, 보다 바람직하게는 3.0kPa 이상이고, 한편으로 상한으로서는 50kPa 이하이고, 40kPa 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 30kPa 이하, 특히 바람직하게는 20kPa 이하이다. 압력 손실은 칼럼으로의 중실사의 충전율, 케이스 내경, 중실사 직경, 중실사 개수 등을 조절함으로써 제어할 수 있다. 압력 손실의 측정 방법에 대해서는 후술한다. 이러한 섬유 재료 및 그것을 내장한 정화 칼럼의 사용 용도는 다종 다양하고, 수 처리, 정제, 의료 등의 용도로서 사용할 수 있다. 그 중에서도, 의료 용도에 있어서의 혈액 정화 용도의 경우, 처리 방법에는 전혈을 직접 관류하는 방법과, 혈액으로부터 혈장 또는 혈청을 분리한 후에 혈장 또는 혈청을 칼럼에 통과시키는 방법이 있지만, 본 발명의 정화 칼럼은 어느 쪽의 방법에도 사용할 수 있다.
칼럼의 흡착 성능을, 일례로서 β2-MG를 사용하여 평가했을 경우, 섬유의 혈액 접촉 면적이 3㎡의 칼럼에 있어서, 혈액 유속이 200mL/min일 때의 순환 1시간 후의 클리어런스는 40mL/min 이상이 바람직하고, 50mL/min 이상이 보다 바람직하고, 나아가 60mL/min 이상이 바람직하다. 또한, 이때의 칼럼 혈액 용적(케이스부)은 섬유의 혈액 접촉 면적이 3㎡ 이상의 칼럼에 있어서 170mL 이하, 나아가 130mL 이하가 바람직하다. 또한, 혈액 접촉 면적이 3㎡의 칼럼 제작이 곤란한 경우, 1㎡ 내지 7㎡ 사이에 있으면, 후술하는 총괄 물질 이동 계수 Ko로부터 3㎡ 값으로 환산해도 된다. 클리어런스의 측정 방법은, 칼럼의 흡착 성능 측정 항에 있어서 후술한다.
또한, 의료 기기로서 체외 순환에 사용하는 경우, 1회의 처리량이나 조작의 간편성 등의 관점에서, 체외 순환 회로에 내장하고, 온라인으로 흡착 제거를 행하는 방법이 바람직하다. 이 경우, 본 발명의 정화 칼럼을 단독으로 사용해도 되고, 투석 시 등에 인공 신장과 직렬로 연결하여 사용할 수도 있다. 이러한 방법을 사용함으로써 투석과 동시에 인공 신장만으로는 제거가 불충분한 물질을 제거할 수 있다. 특히 인공 신장에서는 제거가 곤란한 대분자량 물질을, 본 발명에 따른 정화 칼럼을 사용하여 흡착 제거함으로써 인공 신장의 기능을 보완할 수 있다.
인공 신장과 동시에 사용하는 경우에는, 회로 내에 있어서, 인공 신장 앞에 접속해도 되고 인공 신장의 뒤에 접속해도 된다. 인공 신장 앞에 접속하는 장점으로서는, 인공 신장에 의한 투석의 영향을 받기 어렵기 때문에, 정화 칼럼의 본래 성능을 발휘하기 쉬운 경우가 있다. 한편으로 인공 신장의 뒤에 접속하는 장점으로서는, 인공 신장으로 물 제거를 행한 후의 혈액을 처리하기 위해서, 용질 농도가 높고, 흡착 제거 효율의 증가를 기대할 수 있다.
또한, 미리 섬유 재료의 세공에 약물 등을 유지시켜 둠으로써, 흡착하는 동시에 약물 등을 제방시키는 등의 기능을 부여할 수도 있다. 예로서 의료 기기로서 사용하는 경우에는, 항응고제를 미리 유지시켜 둠으로써 항혈전성을 높일 수 있다.
그 밖에도, 의료 용도로 혈중에 존재하는 과잉 활성화 백혈구 등을, 본 섬유 재료에 있어서의 섬유(max) 및/또는 섬유(min)를 돌기를 갖는 형상으로 함으로써 적극적으로 제거하는 것이 가능하다. 이 메커니즘은 분명치는 않지만, 활성화 백혈구가 돌기 부분을 이물이라고 인식함으로써, 그것들이 원래 갖는 탐식능을 발휘하는 것으로 생각된다.
이하에 본 발명에 따른 섬유 재료 및 그것을 내장한 정화 칼럼의 제작 예에 대하여 설명한다.
[섬유 재료의 제작]
중합체를 용매에 녹인 방사 원액을 조정한다. 이때 원액 농도(원액 중의 용매를 제외한 물질의 농도)가 낮을수록, 섬유의 세공 직경을 크게 할 수 있는 점에서, 원액 농도의 적의 설정에 의해, 세공 직경의 컨트롤이 가능하게 된다. 이밖에, 음성 하전기를 갖는 중합체를 사용함으로써 세공 직경의 컨트롤이 가능하다. 이러한 관점에서, 본 발명에 있어서 바람직한 원액 농도는 30질량％ 이하이고, 보다 바람직하게는 27질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 24질량％ 이하이다. 이러한 원액을 구금으로부터 토출시켜, 일정 거리의 건식 공중 부분을 통과한 후에, 물 등의 빈용매 또는 비용매를 포함하는 응고욕에 토출하여 응고시킴으로써, 섬유가 얻어진다. 구금으로서는, 예를 들어 도 5(슬릿부 폭 W=0.10mm, 슬릿부 길이 L=1.0mm)와 도 4(슬릿부 폭 W=0.10mm, 슬릿부 길이 L=1.0mm)에 도시한 바와 같은 이형 단면 형상의 토출구를 갖는 구금을 사용하여, 이들 2종류의 구금의 수를 예를 들어 1:1의 비율로 사용함으로써 방사에서의 혼섬이 가능하게 된다. 여기서, 원호 R은 슬릿부 폭의 2분의 1로 하는 것이 바람직하다. 또한, 구금의 배치로서는, 다른 토출구 형상의 것을 번갈아 함으로써, 섬유 재료로 했을 때에 횡단면 형상을 공통으로 하는 이형 단사끼리가 모이는 것을 적게 할 수 있다. 토출한 원액은, 일정 거리의 건식 공중 부분에 통과시킨 후에, 물 등의 빈용매 또는 비용매를 포함하는 응고욕에 토출함으로써 얻어진다. 상기 관점에서, 건식부에서의 실의 통과(체류) 시간의 하한은 상술한 바와 같아진다. 또한, 토출사의 온도가 건식부에 있어서 저하되어서 겔화나 응고하는 등 빠르게 구조 고정화되는 경우에는, 건식 부분에 있어서 냉풍을 분사하여, 겔화를 촉진시킬 수 있다. 또한, 상세한 메커니즘은 분명치는 않지만 냉풍 속도를 올려서 냉각 효율을 올림으로써, 실 표면의 개공률이나 실 외주부 근방의 구멍 직경을 확대시킬 수 있다.
상기와 같이, 구금으로부터 토출된 방사 원액은 응고욕에서 응고되지만, 응고욕은 통상, 물이나 알코올 등의 응고제 또는 방사 원액을 구성하고 있는 용매와의 혼합물을 포함한다. 통상은 물을 사용하는 경우가 많다. 또한, 응고욕의 온도를 컨트롤함으로써, 세공 직경을 변화시킬 수 있다. 세공 직경은 방사 원액의 종류 등에 의해 영향을 받을 수 있기 때문에, 응고욕의 온도도 적절히 선택되는 것인데, 일반적으로 응고욕 온도를 높게 함으로써, 세공 직경을 높게 할 수 있다. 이 메커니즘은 정확하게는 명백하지 않으나, 원액으로부터의 탈용매와 응고 수축의 경쟁 반응에서, 고온욕에서는 탈용매가 빠르고, 섬유 내부가 수축하기 전에 응고 고정되기 때문이 아닐까라고 생각된다. 그러나, 응고욕 온도가 너무 높아지면, 세공 직경이 과대해지기 때문에, 세공 비표면적의 저하, 강신도의 저하, 비특이적인 흡착 등이 증대하는 등의 영향이 생각된다. 그로 인해 예를 들어, 섬유가 PMMA를 포함하는 경우의 응고욕 온도는 90℃ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 75℃ 이하, 특히 바람직하게는 65℃ 이하이다. 한편으로, 너무 낮은 경우, 구멍 직경이 축소하여, 단백질이 세공 내부에 확산하기 어려워진다. 그 때문에 하한으로서는 12℃ 이상이 바람직하고, 20℃ 이상이 보다 바람직하다.
이어서, 응고한 섬유에 부착되어 있는 용매를 세정하는 공정을 통과시킨다. 섬유를 세정하는 수단은 특별히 한정되지 않지만, 다단의 물을 가득 채운 욕(수세욕이라고 함) 중에 섬유를 통과시키는 방법이 바람직하게 사용된다. 수세욕 중의 물의 온도는, 섬유를 구성하는 중합체의 성질에 따라서 정하면 된다. 예를 들어 PMMA를 포함하는 섬유인 경우, 30 내지 50℃가 채용된다.
또한, 수세욕 후에 세공의 구멍 직경을 유지하기 위해서, 섬유에 보습 성분을 부여하는 공정을 넣어도 된다. 여기에서 말하는 보습 성분이란, 섬유의 습도를 유지하는 것이 가능한 성분, 또는, 공기 중에서 섬유의 습도 저하를 방지하는 것이 가능한 성분을 말한다. 보습 성분의 대표예로서는 글리세린이나 그의 수용액 등이 있다.
수세나 보습 성분 부여가 끝난 후, 수축성이 높은 섬유의 치수 안정성을 높이기 위해서, 가열한 보습 성분의 수용액이 채워진 욕(열처리 욕이라고 함)의 공정을 통과시키는 것도 가능하다. 열처리 욕에는 가열한 보습 성분의 수용액이 채워져 있고, 섬유가 이 열처리 욕을 통과함으로써, 열적인 작용을 받고, 수축하고, 이후의 공정에서 수축하기 어려워져, 섬유 구조를 안정시킬 수 있다. 이때의 열 처리 온도는, 섬유 소재에 따라 상이하지만, PMMA를 포함하는 실의 경우에는 50℃ 이상이 바람직하고, 80℃ 이상이 보다 바람직하다. 또한, 95℃ 이하가 바람직하고, 87℃ 이하가 보다 바람직한 온도로서 설정된다.
방사한 실은, 상술한 바와 같이 실패로 권취하여 섬유 재료로 할 수 있다. 실패는, 6각형 등의 다각 형상으로 함으로써, 실 흐트러짐이 없는 스트레이트 형상의 섬유 재료가 된다.
[정화 칼럼의 제작]
얻어진 섬유 재료를 사용하여 정화 칼럼으로 하는 수단의 일례를 나타내면 다음과 같다.
먼저, 섬유 재료를 필요한 길이로 절단하고, 정화 칼럼의 통 부분이 되는 플라스틱 케이싱에 섬유 재료가 케이스 축 방향으로 스트레이트 형상이 되도록 넣는다. 그 후, 섬유 재료의 양단을 커터 등으로 섬유 재료가 케이싱 내에 수렴되도록 절단하고, 칼럼 양측 단부면의 피처리액 유출 입구에, 내경과 같은 직경으로 커트한 메쉬 필터를 장착한다. 마지막으로 케이싱의 양단에 헤더 캡이라고 불리는 피처리액의 입구 포트, 출구 포트를 설치하여 정화 칼럼을 얻을 수 있다.
또한, 의료 용구 등, 즉 의료용 흡착 칼럼으로서 사용할 때에는 살균 또는 멸균하여 사용하는 것이 바람직하다. 살균, 멸균 방법으로서는, 여러 가지 살균·멸균 방법, 예를 들어 고압 증기 멸균, 감마선 멸균, 전자선 멸균, 에틸렌옥시드 가스 멸균, 약제 살균, 자외선 살균 등을 예시할 수 있다. 이들 방법 중, 감마선 멸균, 전자선 멸균, 고압 증기 멸균, 에틸렌옥시드 가스 멸균은, 멸균 효율과 재료에 끼치는 영향이 적고 바람직하다.
또한, 본 명세서에 있어서 상기한 수치 범위에서 규정되는 모든 각 항목에 대해서는, 각 항목에 있어서의 상한, 바람직한 상한, 보다 바람직한 상한 등의 어느 쪽인가의 수치와, 하한, 바람직한 하한, 보다 바람직한 하한 등의 어느 쪽인가의 수치를 조합한 어느 쪽의 수치 범위여도 된다.
실시예
실시예 1
[섬유 재료의 제작]
질량 평균 분자량이 40만의 신디오택틱 PMMA(이하, syn-PMMA)를 31.7질량부, 질량 평균 분자량이 140만의 syn-PMMA를 31.7질량부, 질량 평균 분자량이 50만의 아이소택틱 PMMA(이하, iso-PMMA)를 16.7질량부, 파라스티렌술폰산소다를 1.5mol％ 포함하는 분자량 30만의 PMMA 공중합체 20질량부를 디메틸술폭시드 376질량부와 혼합하고, 110℃에서 8시간 교반하여 방사 원액을 제조하였다. 얻어진 방사 원액의 110℃에서의 점도는 1,240poise였다. 92℃로 보온된 도 5에 도시하는 형상이고 표 1에 나타내는 치수의 토출구를 갖는 구금과, 0.3φ의 원형의 토출구를 갖는 구금을 2:1로 배치하고, 이것에 얻어진 방사 원액을 각 구금 1.1g/min의 속도로 통과시켜서 공기 중에 토출하고, 공중 부분을 500mm 주행시킨 후, 응고욕에 유도하고, 욕 내를 통과시켜서, 중실사를 얻었다. 응고욕에는 물을 사용하고 있고, 수온(응고욕 온도)은 42℃였다. 각각의 섬유를 수세 후, 보습제로서 글리세린을 70질량％ 포함하는 수용액을 포함하는 욕조에 유도한 후, 온도를 84℃로 한 열처리 욕 내를 통과시켜서 여분의 글리세린을 제거한 후에 16m/min으로 육각형의 실패로 120,000개를 권취하여, 섬유(max)와 섬유(min)의 혼섬 섬유 다발인 섬유 재료를 얻었다.
얻어진 실에 대해서, 표면적 증가도, 이형도, 외접원 점유도, 세공 비표면적, 원 상당 직경 등에 대해서, 상술의 수법으로 측정하였다. 결과를 표 1 내지 4에 나타내었다.
[칼럼의 제작]
얻어진 섬유 재료를, 내경 10mm, 축 방향 길이 18mm의 폴리카르보네이트제 원통형 케이싱 내에, 섬유의 충전율이 57％가 되도록 스트레이트 형상으로 내장하였다. 다음으로 이 케이싱의 양측 단부면의 피처리액의 유출 입구에, 케이싱 내경과 동등한 직경으로 커트한 눈 크기 상당 직경 84㎛, 개구율 36％의 폴리프로필렌제 메쉬 필터를 장착하였다. 마지막으로, 케이싱 단부에는 피처리액의 유입구, 유출구를 갖는 헤더라고 불리는 캡을 설치하였다.
[표면적 증가도, 이형도, 외접원 점유도 및 섬유 횡단면의 원 상당 직경 측정]
상술한 바와 같이 측정 대상이 되는 섬유를 무작위의 위치에서 절단하고, 절단면을 스카라사제 DIGITAL MICROSCOPE DG-2로 확대하여 사진 촬영 하였다. 촬영 시, 스카라(주)의 화상 해석 소프트웨어 「Micro Measure ver.1.04」를 사용하여 동일 배율로 스케일도 촬영하고, 상술한 바와 같이 측정·산출하여 표면적 증가도 및 이형도를 구하였다.
[섬유 재료의 흡착 성능 측정]
채혈 후 5일 이내로, 아지드화나트륨을 첨가한 소 혈액에 대해서, 헤마토크리트가 30±3％, 총 단백량이 6.5±0.5g/dL이 되도록 조정하였다. 이어서, β2-MG 농도가 1mg/L이 되도록 첨가하고, 교반하였다. 또한, 섬유 재료를, 섬유를 약 100개 포함하는 것으로서, 또한 섬유의 부피가 0.0905㎤가 되도록 길이를 조정하고, 예를 들어 그라이나사제의 15mL의 원침관에 넣었다. 거기에 상기 소 혈장 12mL를 넣고, 시소 셰이커 등, 예를 들어 TAITEC사제 Wave-SI를 사용하여, 눈금 38, 각도 최대(1.7초에 1왕복)로 설정하고, 실온(20 내지 25℃)에서 1시간 교반하였다. 교반 전의 β2-MG 농도 C1(mg/mL)과, 교반 후의 β2-MG 농도 C2(mg/mL)를 측정하기 위해서, 각각 1mL씩 샘플링하고, -20℃ 이하의 냉동고에서 보존하였다. β2-MG 농도를 라텍스 응집법으로 측정하고, 다음 식 (12)로부터 섬유 부피당의 흡착량을 산출하였다.
섬유 부피당의 흡착량(mg/㎤)=(C1-C2)×12/0.0905 (12)
[칼럼의 흡착 성능 측정]
칼럼의 흡착 성능평가로서, β2-MG의 클리어런스를 측정하였다. 아지드화나트륨을 첨가한 소 혈액으로부터, 원심 분리에 의해 혈장을 얻었다. 해당 혈장에 대해서, 헤마토크리트가 30±3％, 총 단백량이 6.5±0.5g/dL이 되도록 조정하였다. 또한, 소 혈장은, 채혈 후 5일 이내의 것을 사용하였다. 이어서, 소 혈장 중의 β2-MG 농도가 1mg/L이 되도록 첨가하고, 교반하였다. 이러한 소 혈장에 대해서, 그 35mL를 순환용으로, 40mL를 클리어런스 측정용으로서 나누었다.
회로를 도 7과 같이 세팅하였다. 회로 중, 피처리액을 도입하는 입구부를 Bi, 정화 칼럼 통액 후의 액 출구부를 Bo로 하였다.
Bi를 상기에서 조정한 소 혈장 35mL(37℃)가 들어간 순환용 비이커 내에 넣고, 유량을 3.5mL/min으로 하여 펌프를 스타트하고, Bo로부터 최초에 배출되는 액체 90초간 분을 폐기 후, 곧 Bo를 순환용 비이커 내에 넣고 순환 상태로 하였다. 순환을 1시간 행한 후 펌프를 정지하였다.
이어서, Bi를 상기에서 조정한 클리어런스 측정용의 소 혈장 내에 넣고, Bo를 폐기용 비이커 내에 넣었다.
유량은 3.5mL/min으로 하여, 펌프를 스타트하고 나서 2분 경과 후, 클리어런스 측정용의 소 혈장(37℃)으로부터 샘플을 1mL 채취하고, Bi액으로 하였다. 스타트로부터 4분 30초 경과 후에, Bo로부터 흐른 샘플을 1mL 채취하고, Bo액으로 하였다. 이들의 샘플은 -20℃ 이하의 냉동고에서 보존하였다.
각 액의 β2-MG의 농도로부터 클리어런스를 다음 식 (13)에 의해 산출하였다. 소 혈액의 로트에 의해 측정값이 상이한 경우가 있으므로, 실시예, 비교예에는 모두 동일 로트의 소 혈장을 사용하였다.
Co(mL/min)=(CBi-CBo)×QB/CBi (13)
상기 식 (13)에 있어서, CO=β2-MG 클리어런스(mL/min), CBi=Bi액에 있어서의 β2-MG 농도, CBo=Bo액에 있어서의 β2-MG 농도, QB=Bi 펌프 유량(mL/min)이다. 또한 표면적당의 흡착 성능을 구하기 위해서, 다음 식 (14)로부터 Ko를 산출하였다.
Ko(cm/min)=QB/A×ln[QB/(QB-Co)] (14)
상기 식 (14)에 있어서, Ko=β2-MG의 총괄 물질 이동 계수(cm/min), A는 섬유 재료의 총 섬유 표면적(㎠)이다.
결과를 표 4에 나타내었다.
실시예 2 내지 5
표 1에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금과, 표 2에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금을 2:1로 배치한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건으로 섬유 재료·칼럼을 제작하였다. 결과를 표 3, 표 4에 나타내었다.
실시예 6
표 1에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금과, 표 2에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금을 1:2로 배치한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건으로 섬유 재료·칼럼을 제작하였다. 결과를 표 3, 표 4에 나타내었다.
실시예 7
표 1에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금과, 표 2에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금을 1:1로 배치한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건으로 섬유 재료·칼럼을 제작하였다. 결과를 표 3, 표 4에 나타내었다.
실시예 8
표 1에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금과, 표 2에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금을 2.5:1(=5:2)로 배치한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건으로 섬유 재료·칼럼을 제작하였다. 결과를 표 3, 4에 나타내었다.
실시예 9
표 1에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금과, 표 2에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금을 3:1로 배치한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건으로 섬유 재료·칼럼을 제작하였다. 결과를 표 3, 표 4에 나타내었다.
실시예 10
표 1에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금과, 표 2에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금을 5:1로 배치한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건으로 섬유 재료·칼럼을 제작하였다. 결과를 표 3, 4에 나타내었다.
실시예 11
표 1에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금과, 표 2에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금을 8:1로 배치한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건으로 섬유 재료·칼럼을 제작하였다. 결과를 표 3, 표 4에 나타내었다.
실시예 12
표 1에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금과, 표 2에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금을 10:1로 배치한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건으로 섬유 재료·칼럼을 제작하였다. 결과를 표 3, 표 4에 나타내었다.
실시예 13
표 1에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금과, 표 2에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금을 2:1로 배치하고, 토출량을 1.1g/min:0.41g/min으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건으로 섬유 재료·칼럼을 제작하였다. 결과를 표 3, 표 4에 나타내었다.
실시예 14
표 1에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금과, 표 2에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금을 2:1로 배치하고, 토출량을 1.1g/min:0.72g/min으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건으로 섬유 재료·칼럼을 제작하였다. 결과를 표 3, 표 4에 나타내었다.
실시예 15
표 1에 나타내는 치수의 토출구를 갖는 구금과, 표 2에 나타내는 치수의 토출구를 갖는 구금을 2:1로 배치하고, 토출량을 1.1g/min:1.30g/min으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건으로 섬유 재료·칼럼을 제작하였다. 결과를 표 3, 표 4에 나타내었다.
실시예 16
표 1에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금과, 표 2에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금을 2:1로 배치하고, 토출량을 1.1g/min:1.90g/min으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건으로 섬유 재료·칼럼을 제작하였다. 결과를 표 3, 표 4에 나타내었다.
실시예 17
표 1에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금과, 표 2에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금을 2:1로 배치하고, 토출량을 1.1g/min:5.00g/min으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건으로 섬유 재료·칼럼을 제작하였다. 결과를 표 3, 표 4에 나타내었다.
실시예 18 내지 21
표 1에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금과, 표 2에 나타내는 치수의 형상·토출구를 갖는 구금을 2:1로 배치한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건으로 섬유 재료·칼럼을 제작하였다. 결과를 표 3, 4에 나타내었다.
비교예 1
표 1에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금만을 배치한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건으로 섬유 재료·칼럼을 제작하였다. 결과를 표 3, 표 4에 나타내었다.
비교예 2
표 1에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금만을 배치한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건으로 섬유 재료·칼럼을 제작하였다. 결과를 표 3, 표 4에 나타내었다.
비교예 3
원형의 토출구를 갖는 구금만을 배치한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건으로 섬유 재료·칼럼을 제작하였다. 결과를 표 3, 표 4에 나타내었다.
비교예 4
표 1에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금과, 표 2에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금을 1:5로 배치한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건으로 섬유 재료·칼럼을 제작하였다. 결과를 표 3, 표 4에 나타내었다.
비교예 5
표 1에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금과, 표 2에 나타내는 형상·치수의 토출구를 갖는 구금을 24:1로 배치한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건으로 섬유 재료·칼럼을 제작하였다. 결과를 표 3, 표 4에 나타내었다.
비교예 6
흡착 재료로 하여 시판하고 있는 나일론제 테그스(후지노사제 0.5호)를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건으로 섬유 재료·칼럼을 제작하였다. 결과를 표 3, 표 4에 나타내었다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3의 결과로부터, 십자 실이나 타원 실, 원형 실 등의 단독의 섬유를 포함하는 칼럼에 비하여, 섬유(max)인 십자 실과 섬유(min)인 타원 실 또는 원형 실과의 혼섬 섬유 재료의 칼럼 흡착 성능 Co가 높은 것을 알 수 있었다. 또한, 섬유(min)는 이형도가 증대하여 외접원 점유도가 저하될수록 표면적당의 흡착 성능을 나타내는 Ko가 높아지는 경향이었다. 이것으로부터, 섬유(min)는 단면이 원형 또는 타원형인 경우에는, 표면적 증가도를 올림으로써 섬유 재료로서의 표면적량이 증가하고, 또한 이형도가 높고, 외접원 점유도가 낮을수록 혼섬에 의한 섬유 밀착 억제 효과가 커진다고 생각된다.
실시예 3 및 6 내지 12, 비교예 4 및 5의 결과로부터, 혼섬 비율(섬유(max):섬유(min))이 1:2 내지 10:1의 조건에서는, 십자 실 단독의 비교예 1이나 타원 실 단독의 비교예 2에 비하여 Co, Ko가 높아지는 경향이었다. 한편으로, 비교예 4에 있어서는, 섬유(max)의 비율이 17％로 낮은 조건이지만, 이 경우 Co는 십자 실로 단독으로 사용한 비교예 1보다도 낮은 값이 되고, Ko로서는 비교예 1 내지 3과 거의 동등하였다. 이것은, 섬유(max)에 의한 표면적을 증대시키는 효과가 불충분했던 데다, 섬유(min)끼리가 밀착하고, 그 표면적을 충분히 이용할 수 없었기 때문이라고 생각된다. 또한 비교예 5에서는, 섬유(min)의 비율이 4％로 낮은 조건에서는, 실 밀착 억제 효과가 불충분했기 때문에, Ko는 비교예 1의 타원 실만과 동등하게 낮게, 혼섬의 효과는 얻어지지 않았다.
실시예 3 및 13 내지 17의 결과로부터, 섬유(min)의 원 상당 직경이 섬유(max)에 비교하여 너무 크면 표면적의 손실이 커지고, 흡착 성능이 저하되는 경향인 것을 알 수 있었다.
실시예 3, 18 및 19로부터, 섬유(max)의 외접원 점유도가 높아짐으로써, 흡착 성능이 향상되는 것을 알 수 있었다. 이것은, 섬유(max)의 외접원 점유도를 올림으로써, 섬유(max) 돌기의 골부에, 인접하는 섬유가 들어가는 등 섬유 간의 중첩이 적어지고, 실 간의 밀착 억제 효과가 높아진 것으로 생각된다.
실시예 3, 20 및 21의, 섬유(min)의 실 단면 형상을 바꾼 결과로부터, 섬유(min)가 별형 형상보다도 Y자 형상의 쪽이 성능이 높고, 또한 Y자 형상보다도 타원 형상의 쪽이 Co, Ko가 높은 것을 알 수 있었다. 이것으로부터, 섬유(min)로서는 이형도는 높고, 외접원 점유도는 낮은 형상의 쪽이 유리하다고 생각된다. 이것은, 외접원 점유도를 저하시킴으로써 섬유(min)에 의한 실 밀착 억제 효과가 높아진 것에 의한다고 생각된다.
또한, 실시예 3, 비교예 6의 결과로부터, 비교예 6과 같은 비표면적이 낮은 실에 비해, 실시예에 사용한 다공질의 섬유 재료에서는 섬유 부피당의 흡착 성능이 높고 충분한 단백질 흡착능을 갖는 것을 알 수 있었다.
실시예 22
[칼럼의 제작]
실시예 3과 동일한 실을 사용하고, 실 개수로서 섬유(max) 50,000개, 섬유(min) 25,000개를, 내경 46mm, 축 방향 길이 140mm의 폴리카르보네이트제 원통형 케이싱 내에, 섬유의 충전율이 57％가 되도록 스트레이트 형상으로 내장하였다. 다음으로 이 케이싱의 양측 단부면의 피처리액 유출 입구에, 케이싱 내경과 동등한 직경으로 커트한 눈 크기 상당 직경 84㎛, 개구율 36％의 폴리프로필렌제 메쉬 필터를 장착하였다. 마지막으로, 케이싱 단부에는 피처리액의 유입구, 유출구를 갖는 헤더라고 불리는 캡을 설치하였다. 실의 원 상당 직경, 표면적 증가도, 평균 세공 반경을 상술의 수법으로 측정하였다. 또한, 제작한 칼럼에 대해서, 후술하는 방법으로 흡착 성능, 압력 손실, 잔혈량을 측정하였다. 결과를 표 5에 나타내었다.
Figure pct00005
[칼럼의 흡착 성능 측정]
흡착 성능 평가로서, β2-MG의 클리어런스를 측정하였다. 에틸렌디아민사아세트산이나트륨을 첨가한 소 혈액에 대해서, 헤마토크리트가 30±3％, 총 단백량이 6.5±0.5g/dL이 되도록 조정하였다. 또한, 소 혈액은, 채혈 후 5일 이내의 것을 사용하였다.
이어서, β2-MG 농도가 1mg/L이 되도록 첨가하고, 교반하였다. 이러한 소 혈액에 대해서, 그 2L를 순환용으로, 1.5L를 클리어런스 측정용으로서 나누었다.
회로를 도 7과 같이 세팅하였다. 회로 중, 피처리액을 도입하는 입구부를 Bi, 정화 칼럼 통액 후의 액 출구부를 Bo로 하였다.
Bi를 상기에서 조정한 소 혈액 2L(37℃)가 들어간 순환용 비이커 내에 넣고, 유량을 200mL/min으로 하여 펌프를 스타트하고, Bo로부터 최초에 배출되는 액체 90초간 분을 폐기 후, 곧 Bo를 순환용 비이커 내에 넣고 순환 상태로 하였다. 순환을 1시간 행한 후 펌프를 정지하였다.
이어서, Bi를 상기에서 조정한 클리어런스 측정용의 소 혈액 내에 넣고, Bo를 폐기용 비이커 내에 넣었다.
유량은 200mL/min으로 하여, 펌프를 스타트하고 나서 2분 경과 후, 클리어런스 측정용의 소 혈액(37℃)으로부터 샘플을 10mL 채취하고, Bi액으로 하였다. 스타트로부터 4분 30초 경과 후에, Bo로부터 흐른 샘플을 10mL 채취하고, Bo액으로 하였다. 이들의 샘플은 -20℃ 이하의 냉동고에서 보존하였다.
각 액의 β2-MG의 농도로부터 클리어런스 Co를 산출하였다. 소 혈액의 로트에 의해 측정값이 상이한 경우가 있으므로, 실시예, 비교예에는 모두 동일 로트의 소 혈액을 사용하였다.
결과를 표 5에 나타내었다.
[소 혈액에서의 압력 손실 측정]
상기의 칼럼의 흡착 성능 측정에 있어서, 클리어런스 측정 개시 5분 후의 Bi와 Bo의 압력을 측정하고, Bi와 Bo의 압력차를 압력 손실로 하였다. 결과를 표 5에 나타내었다.
[반혈성 시험]
흡착 칼럼을, 생리 식염수를 사용하여, 아래에서부터 위로 유속 200mL/min으로 700mL 흘려서 세정하였다. 이때, 흡착 칼럼에 진동을 부여하는 등의 기포를 제거하는 조작은 실시하지 않았다.
그 후, 소 혈액을 유속 200mL/min으로 아래에서부터 도혈하였다. 소 혈액에는 헤파린을 첨가하고, 헤마토크리트가 30％, 총 단백량이 6.5g/dL이 되도록 조정한 것을 사용하였다. 소 혈액이 흡착 칼럼의 상측 헤더 내에 나타난 것을 확인하고 나서, 흡착 칼럼을 상하 반전시켜, 혈액이 위에서부터 아래로 흐르도록 하였다. 이 상태에서 1시간 순환시켰다.
반혈은 생리 식염수를 칼럼의 혈액 용적의 2 내지 3배량 사용하여, 위에서 아래로 원 패스 방식 유속 100mL/min으로 흘렸다. 칼럼 아래에서부터 유출한 반혈 액을 경시적으로 샘플링하고, 최후의 100mL의 반혈액(칼럼의 혈액 용적이 100mL이면, 생리 식염액을 200 내지 300mL 흘린 사이의 액)을 순수로 2배로 희석하여 용혈시켜, 자외 가시 분광 광도계(시마즈사제 UV-160)에 의해 파장 414nm에 있어서의 흡광도를 계측함으로써 액 중에 포함되는 헤모글로빈량을 산출하고, 칼럼 내의 잔혈량으로서 구하였다. 검량선에 대해서는 헤마토크리트가 30％, 총 단백량이 6.5g/dL이 되도록 조정한 소 혈액을 사용하여 제작하였다. 결과를 표 5에 나타내었다.
실시예 23
실시예 22와 동일한 실, 케이스를 사용하여, 실 개수로서 섬유(max) 27,000개, 섬유(min) 13,500개로 한 것 이외에는, 실시예 22와 동일한 방법으로 칼럼 제작·평가를 행하였다. 결과를 표 5에 나타내었다.
비교예 7
비교예 1과 동일한 실을 사용하여, 실 개수를 75,000개로 한 것 이외에는, 실시예 22와 동일한 방법으로 칼럼 제작·평가를 행하였다. 결과를 표 5에 나타내었다.
비교예 8
비교예 2와 동일한 실을 사용하여, 실 개수를 75,000개로 한 것 이외에는, 실시예 22와 동일한 방법으로 칼럼 제작·평가를 행하였다. 결과를 표 5에 나타내었다.
참고예 1
실시예 22와 동일한 실, 케이스를 사용하고, 실 개수로서 섬유(max) 13,500개, 섬유(min) 6,750개로 한 것 이외에는, 실시예 22와 동일한 방법으로 칼럼 제작·평가를 행하였다. 결과를 표 5에 나타내었다.
참고예 2
원형의 토출구를 갖는 구금만을 배치하고, 토출량 0.5cc/min, 응고욕 온도를 48℃로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건으로 섬유 재료를 제작하고, 상당 직경이 113㎛의 원형의 실을 얻었다. 해당 중실사를 내경 46mm의 케이스에 유효 길이 140mm의 실 60,000개를 삽입한 칼럼을 제작하였다. 평가는 실시예 22와 동일하게 행하였다. 결과는 표 5에 나타낸 대로이고, 높은 β2-MG 클리어런스와 양호한 잔혈성(적은 잔혈량)이 얻어졌다. 또한, 후술하는 방법에서 펄스 시험을 행한 결과, 피크 톱은 0.77이고 양호한 흐름이었다.
[펄스 시험]
칼럼 내에 있어서의 피처리액의 흐름 균일성을 정량화하기 위해서, 펄스 시험을 행하였다. 칼럼에 회로를 접속하고, 회로 및 흡착 칼럼에 초순수를 200mL/min으로 1L 흘려, 세정하였다. 초순수로 110배로 희석한 먹물 1mL를 시린지에서 회로의 포트 부분으로부터 2초 이내에 주입하였다.
먹물을 주입 개시한 시점을 0초로 하여, 3초 후로부터 1초마다 3mL씩 샘플링을 행하였다(계 100초, 98 샘플). 먹물의 농도 측정에는 분광 광도계(히타치사제 U-2000)를 사용하여, 파장 600nm로 검량선을 작성한 후, 샘플을 측정하였다.
얻어진 데이터로부터 X축을 공간 시간(φ), Y축을 무차원 농도(E)로 한 산포도를 작성하고, 무차원 농도(E)가 가장 높았던 샘플의 공간 시간(φ)을 피크 톱으로 하였다. 여기서, φ 및 E는 각각 하기의 식 (15), (16)으로 표시된다. 결과를 표 5에 나타내었다.
φ=t/TI=t/(VI/v) (15)
상기 식 (15) 중, TI: 칼럼 이론 통과 시간, t: 샘플링 시간(먹물의 주입 개시 시를 0sec로 함), VI: 이론 칼럼 부피, v: 유량(200ml/sec)을 나타낸다.
E=C/C0 (16)
상기 식 (16) 중, C: 각 샘플링 용액 중의 먹물 농도, C0: 먹물의 초기 농도를 나타낸다.
참고예 3
참고예 2와 동일한 실, 케이스를 사용하여, 실 82,000개를 삽입한 것 이외에는, 동일하게 칼럼을 제작하고, 평가도 참고예 2와 동일하게 행하였다. 결과는 표 5에 나타낸 대로이고, 높은 β2-MG 클리어런스와 양호한 잔혈성(적은 잔혈량)이 얻어졌다. 압력 손실이 참고예 2에 비하여 높으므로, β2-MG 클리어런스도 실시예 1보다도 높은 값이 얻어졌다고 생각된다. 또한, 펄스 시험의 결과, 피크 톱은 0.80이고 양호한 흐름이었다.
참고예 4
참고예 2와 동일한 실, 케이스를 사용하여, 중실사 40,000개를 삽입한 것 이외에는, 동일하게 칼럼을 제작하고, 평가도 참고예 2와 동일하게 행하였다. 평가는 실시예 22와 동일하게 행하였다. 결과는 표 5에 나타낸 대로, β2-MG 클리어런스, 잔혈성 모두 참고예 2에 비교하여 나쁜 결과가 얻어졌다. 압력 손실이 낮았기 때문에, β2-MG 클리어런스가 낮고, 잔혈량도 많았다고 생각된다. 또한, 펄스 시험의 결과로서도 피크 톱은 0.28이고, 그다지 흐름은 균일하지 않았다.
참고예 5
참고예 2와 동일한 실에 대해서, 약 20mm로 세단함으로써, 실 개수를 약 4200,000개 준비하고, 내경 46mm의 케이스에 랜덤하게 삽입하여, 흡착 칼럼을 제작하였다. 평가는 실시예 22와 동일하게 행하였다. 결과는 표 5에 나타낸 대로이고, β2-MG 클리어런스는 낮고, 잔혈량도 많았다.
이상과 같이, 실시예 22 및 비교예 7, 8의 결과로부터, 칼럼에 있어서도, 십자 실이나 타원 실의 단독 섬유를 포함하는 칼럼에 비하여, 섬유(max)인 십자 실과 섬유(min)인 타원 실의 β2-MG 클리어런스가 높은 것을 알 수 있었다.
실시예 22, 23, 참고예 1의 결과로부터, 유로 단면의 상당 직경을 250㎛ 이하로 함으로써, 충분한 흡착 성능을 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 잔혈량도 양호한 것을 알 수 있었다.
또한, 참고예 2 내지 4의 결과로부터, 압력 손실로서 바람직하게는 0.5kPa 이상으로 함으로써 충분한 흡착 성능을 얻어지는 것을 알 수 있었다. 또한, 펄스 시험이나 잔혈량도 양호한 것을 알 수 있었다.
또한, 참고예 2, 5의 결과로부터, 섬유를 랜덤하게 삽입하는 것보다도, 스트레이트 형상의 다발로서 삽입함으로써, 흡착 성능을 향상할 수 있고 잔혈량을 저감할 수 있는 것을 알 수 있었다.
또한, 본 특허의 실시예, 비교예, 참고예에서 사용한 섬유는 모두, 매크로 보이드는 확인되지 않았다.
본 발명의 섬유 재료는, 피처리액 중의 피흡착 물질을 효율적으로 흡착 제거하므로, 정화 칼럼에 사용할 수 있다. 정화 칼럼의 구체적 사용 용도는 다종다양하고, 수 처리, 정제, 의료 등의 각종 용도에 사용할 수 있다.
1: 외접원
2: 내접원
3: 외접원 직경 Do
4: 내접원 직경 Di
10: 슬릿부 길이
11: 슬릿부 폭
R: 원호
W: 슬릿부 폭
L: 슬릿부 길이
13: 정화 칼럼
14: 펌프
15: 37℃ 탕욕
16: 폐기용 비이커
17: 순환용 혈장
18: 클리어런스 측정용 혈장

Claims (22)

  1. 횡단면 형상을 공통으로 하는 중실 섬유를 복수 종류 갖는 혼섬 섬유를 포함하고, 상기 복수 종류의 섬유 중 적어도 2종류는 상기 혼섬 섬유의 전체에 있어서의 구성 비율이 5.0％ 이상이며, 상기 구성 비율이 5.0％ 이상인 복수 종류의 섬유 중, 하기 식 (1)로 표시되는 표면적 증가도가 가장 높은 섬유를 섬유(max), 하기 식 (1)로 표시되는 표면적 증가도가 가장 낮은 섬유를 섬유(min)로 했을 때에, 섬유(min)는 섬유(max)에 비하여 표면적 증가도가 3.0％ 이상 낮고, 섬유(max)의 상기 혼섬 섬유의 전체에 있어서의 구성 비율은 30.0％ 이상, 섬유(min)의 상기 혼섬 섬유의 전체에 있어서의 구성 비율이 8.0％ 이상이고, 또한, 섬유(max)는 (a) 표면적 증가도가 1.20 이상, (b) 다공질이고, 세공 비표면적이 5㎡/g 이상인 섬유 재료.
    표면적 증가도=(섬유 횡단면에 있어서의 둘레 길이)/(섬유 횡단면과 같은 단면적을 갖는 원에 있어서의 원주 길이) (1)
  2. 제1항에 있어서, 섬유(max)의 세공 비표면적이 10㎡/g 이상인 섬유 재료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 섬유(min)가 다공질이고, 세공 비표면적이 5㎡/g 이상인 섬유 재료.
  4. 제3항에 있어서, 세공 비표면적이 10㎡/g 이상인 섬유 재료.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유(min)에 있어서의 하기 식 (2)로 표시되는 외접원 점유도 Sfo가 0.90 이하인 섬유 재료.
    외접원 점유도 Sfo=Sf/So (2)
    여기서, Sf: 섬유 횡단면의 단면적, So: 섬유 횡단면의 외접원으로 둘러싸인 면적이다.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유(min)에 있어서의 이형도 Do/Di가 1.10 이상인 섬유 재료.
    여기서, Do: 섬유 횡단면의 외접원의 직경, Di: 섬유 횡단면의 내접원의 직경이다.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유(min)의 표면적 증가도가 1.10 이상인 섬유 재료.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유(min)의 섬유 횡단면의 형상이 원형 또는 타원형인 섬유 재료.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유(max)의 원 상당 직경이 10㎛ 이상 1,000㎛ 이하인 섬유 재료.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유(min)의 외접원 점유도 Sfo를 상기 섬유(max)의 외접원 점유도 Sfo로 나눈 Sfo비 Z가 0.20 이상인 섬유 재료.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유(max)의 원 상당 직경을 상기 섬유(min)의 원 상당 직경으로 나눔으로써 표시되는 섬유 직경비 Y가 10.0 이하인 섬유 재료.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 스트레이트 형상의 섬유를 포함하는 섬유 재료.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼섬 섬유가 2종류의 횡단면 형상을 공통으로 하는 섬유를 포함하는 섬유 재료.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유(max)와 섬유(min)의 비율이 10:1 내지 1:2인 섬유 재료.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유(max)와 섬유(min)가 동일한 소재로 형성되는 섬유 재료.
  16. 제15항에 있어서, 상기 소재가 에스테르기 함유 중합체인 섬유 재료.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 의료 용도에 사용하는 섬유 재료.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 정화 칼럼 용도에 사용하는 섬유 재료.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, β2-마이크로글로불린의 흡착량이 0.005mg/㎤ 이상인 섬유 재료.
  20. 플라스틱 케이싱과 상기 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항 기재된 섬유 재료를 포함하는 정화 칼럼이며, 상기 플라스틱 케이싱 내에, 상기 섬유 재료가 케이스의 양측 개구부를 연결하는 축 방향으로 스트레이트 형상으로 배열되고, 상기 플라스틱 케이싱의 양단에 피처리액의 입구 포트 및 출구 포트가 설치되어 이루어지는 정화 칼럼.
  21. 제20항에 있어서, 유로 단면의 상당 직경이 10㎛ 이상, 250㎛ 이하인 정화 칼럼.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 소 혈액을 유량 200mL/min으로 흘렸을 때의 압력 손실이 0.5 내지 30kPa인 정화 칼럼.
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