JPS5894862A - 選択性半透膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は選択性半透１１に関し、特に長時間のｒ過操作
で限外ｆ過速度および物質の１択的分離能が変化しない
安電した体液処理用の高性能趨択性半透膜に関するもの
である。

従来９体液例えは血液の処理、すなわち血液透析や血液
ｒ過、血漿分離、血漿精製などに適した各種の半透膜が
提案され、かつ実用化されて龜た。

このような半透膜は多くの場合、セルロース系のもので
あるが、最近合成高分子のＷＡ４開発されているが、い
ずれのＩＩＩＩＩにおいても、濾過操作中に限外ｒ過造
度が濾過時間の経過と共に低下し、それに伴い分別すぺ
ａＳ質の阻止率ないしは透過すべ′＃ｉ溶質量の変化の
欠点を有している。特ＫＦ遥操外直後の１９Ｊ期限外濾
過速度の大１１い膜はど濾過時間の＠過による限外Ｆｊ
逮奪等の低下が大きく。

実用上、大急な研究ＩＩＩ醜である。仁の原因は縁膜Ｋ
Ｆｍ＊作中に膜表面に濃度分極が生じ、１１を起すため
であると推定され、濾過操作に工夫がなされている。

本発明者らは、各櫨膜の濾過時間と共に限外ｒ過速度、
Ｓ過すべ電溶質量の変化を詳細に検討を加えた袷来、従
来の原因とされていた濃度分極よりも膜構造自体に基因
する効果が大急−ことを発地し友。膜は膜自体の分別機
能を有する活性層と鋏活性層を支える支持層からなり、
活性層は透析膜や逆浸透膜から限外濾過膜、−濾過膜へ
と分−分子置０分−粒子径は大きくなり、支持層は活性
層の分−性の数倍以上大匙い多孔質構造からなつている
。透析膜や膜濾過膜には活性層のみから成るものも存在
する。該活性層のみで構成された膜は濾過時間と共に限
外濾過速度等の変化、低下は少なく、活性層と支持層の
２層構造や支持層が数層からなる多層構造膜に上記限外
Ｆｍ連変等の低下は大匙い。その原因は、活性層と支持
層の境界面のｌ１ｌｌＩ＆にあることを見い出した。す
なわち、活性層の分−性の大きさと支持層の孔径との差
が大匙い程、前述のＰ一時間と共に限外濾過速度◆の変
化が大きいと云うことである。現象的には高圧濾過であ
る逆浸透膜の操作時に観＊ｇれる圧密化と傾似のものと
推定される。

そこで本発明者らは活性層と支持層である多孔質層の境
界構造が、多孔質層の孔径が活性層に向って逐次連続し
て小さくなり活性層と同−分画性の大ＩＦさくなり活性
層に接する傾斜櫨多孔質ｗ造からなるものが、前述のｆ
過時間と共に限外ＰＩｉＩｌｌ速度等の変化が少な―こ
とを見い出し１発明に至った。

本発明におりて活性層は膜の分＋ＪｊＩＪ機能を決める
ところであり、限外Ｆ遥途変を高めるためには薄いこと
が望ましく９分別機能を損わない―度に＃〈膜厚の０．
０１〜１０．０≦であることが好まし−。支持１は琳に
活性層の支持、膜形練の保持のために存在し、限外濾過
速度等を高めるには、多孔度が高いほど好ましく、！Ｉ
厚の４０〜９９．１−が好ましい。

端斜舗多孔質ｌＩＩ造は空洞を基本的に４ｆせず、前述
の叩く、多孔質層から活性層に向って逐次連続して小さ
くなる細孔の集合体である。観察は透過榴電子−徽鏡で
７．Ｇｏｏ〜ｔｓ、ｏｏｏ倍に拡大して行う。

鯖傾斜麿多孔質ｌＩ造の厚みは膜厚の０１１〜５０％が
好ましく、活性層の分−性の大きさ１例えば数Ａ〜１．
０μの平均孔径の大匙さに対し、１０〜１００倍の数ｌ
Ｏム〜１００μの厚さく領域）が望ましい。

鏑斜麿多孔Ｉｌｌ造は特開昭４９−９０６８４で活性層
を有さない膜が、１結りを起さず長時間濾過が出来るこ
とが示されているが、活性層がある厚さの層を有するこ
とが膜の分−機能を保持するに不可欠であり１本発明は
活性層と支持層間に傾斜置多孔構債が電要なのである。

具体的に血液濾過に用いる限外濾過膜について記述する
と、活性層の孔径は数〜数百ムからなり分−分子縁上し
て数百〜数十万のものであり、ｉ１＋活性層の厚さｋｉ
Ｏｔ〜１μ程度が好ましく、膜厚全体に対し０１〜１０
％欄吠が好ましい。蛾斜型多孔質ｔＳａ領域は活性層か
ら多孔質の支持層間を連結する境界で、活性層から支持
層までｉ１！続して孔径が逐次大急くなった領域で１〜
３０μの巾に存在し。

膜厚全体に対し０．５〜５０襲が好ましい。該領域には
支持層に存在する孔径の空孔以上のものは存在しない。

支持層は数百ム以上の孔径を有する細孔から構成された
網状組織から成っており９ｗＩ網伏組織内に空洞又は空
孔と言えるＳ〜３０μ橿度の孔径を有する空間が存在し
ていてもよい。

本発明の膜材料は天然１合成高分子であれｄ待に限定し
な−か、セルロース系は半透膜への成型性に優れている
。合成高分子は特殊機純付与に有利で特に疎水性高分子
は透水性に優れており、血液処理目的により決めること
が出来る。その中でもアクリロニトリル系重合体は、耐
薬品等の化学的性質に優れている上に、透水連賓あるい
は限外濾過速度の大匙ψものが得やすい特徴をもってい
る。種青の高分子置型合体で前記＊造の膜で最も濾過時
間と共に限外Ｐａ速度等の変化が少ないものがアクリロ
ニトリル系重合体であり、！！に、アタリロニトリル系
重合体のなかでも、アクリロニトリルと５水酸基、カル
ボキシル基、ア濁ド基。

スルホン酸基、エチルエステル基、メチルエステル蟇、
イミド基等のシアノ基以外の官能基を有するビニル系単
量体とから成り、特に、アクリロニトリル８０ｖｔ％以
上、カルボキシル基、水酸基、ア！）基、メチルエステ
ル基、エチルエステル基。

スルホン酸基の官能基を有するビニル系単量体が複数個
、　２０ｖｔ％以下含有するアクリロニトリル系重合体
が好ましい。その中でも更に好ましくは。

アクリａニトリル８５ｖｔ−以上、カルメキシル基含Ｈ
ビニル琳量体１．０〜１０ｖｔ％、メチルエステル基含
有ビニル単量体５．０〜１０ｗｔ％　、　　スルホンｉ
基含有ビニル単量体０．１〜１．Ｏｖｔ　％の４成分か
らなるアクリロニトリル系重合体である。

本発明での半透膜の形態は、平膜状、管状、中空機織状
など櫨々の形状をとることができ、更に軟状９球状、板
状、糸状の吸着剤、多孔質体の表面に被覆した被覆体で
もよ−〇好ましくは中空機織状であり、これは琳位容檀
当りの膜の有効面積を増大させられるためである。

本発明にお砂る膜材料の構成成分についてアクリロニト
リル系重合体で詳述すれば、血液処理を行う際、アクリ
ｏ二）リル系としての性状、物理的、化学的物性を有し
且つ製膜性を損わずに、血液との親和性のよい膜形態及
び膜素材が必要である。該膜素材が、ｖＩ構成成分あり
、アクリミニトリル８０ｗｔ％以上を確保し、疎水性共
Ｉ＃量体と、親水性且つイオン性共単量体がある割合で
構成されていることがより好ましいことを見い出した。

更に具体的に記載すると疎水性共単量体はエチルエステ
ル基、メチルエステル基等の官能基を有するビニルＭｌ
瀘体が好ましく、親木性且つイオン性共単量体には水酸
基、カルメキシル基、アミド基。

スルホンｓ基、イミド基等の官能基を有するもので特に
水酸基、カルメキシル基、スルホン酸基の官能基を有す
る単量体で、アクリロニトリルを・含め４つの単量体か
ら成ることが好ましい。

本発明における限外Ｐｉ連賓、＊質の透過速麿の濾過操
作の時間と共に変化、特に低下する割合をそれぞれ保持
率で表現する。限外Ｐ過速度の保持率とは限外濾過操作
を始めてから３０分間の限外Ｐ過量を計測し、これから
３０分経過時の限外濾過速度を算出り、Ｆｊ！操作後２
７０分から３ｏｏ分重での３０分間の限外Ｐａ緻を計ｆ
ｉＬ、これから３０分経過時の限外Ｐ過速度を算出し、
この後者と前着の比の百分率で示す。溶質の透過速度の
保持率はＦ１１過性で、３０分経時と３００分経経時溶
質の透過速度の割合の百分率で示す。

本実施例では、生新鮮血を用いて濾過操作を行うが、溶
質はイヌリンを用いた。生新鮮血のへマドクリット値は
３８〜４２襲１１白質量は５．６〜６，２Ｐ／ｄｌで中
空繊維は６０本を束ね両端を約２ｃｌＩ程度エポキシＩ
ＩＩＷＩで硬化接着したＰ遥有効長１８ａｍ　にしたも
のを用いた。

実ｍ例１゜ アクリロニトリル９３．１％、アクリル酸メチル６．３
％、メタリルスルホン酸ソーダＯＳｇからなる共重合体
を、　６７．０％の硝酸に溶解して１５．５％の共鉱合
体濃度を有する溶液を調−し、脱泡したものに紡糸原液
とした。この紡糸原液を環状紡口に１８−／ｍの速度で
送液し、紡口内紡糸原液温度を１４℃とした。環状紡口
の中央部分に水を１．２ｓｄ／ｍの速度で送液しな。環
状紡口を通って中央部分に水を包み込ん゛だ中空繊維は
垂直下方に空中を１５備の長さ走行後、凝固浴で凝固し
、　４９ｍ／ｍで巻取られる。凝固浴は硝酸をＯｔＳ含
有した３０℃の水である。環状紡口の寸法は中央部のキ
ャビフリー内径０．１ＳＷＩＩ、　　紡糸原液の押出さ
れるキャピラリーの内径ｏａｓｍ−である。

得られた中空繊維は内径２００μ、外径３００μ。

膜厚５０μで、横断面のｌｌＩ造は中空繊維の内・外表
面に緻密な活性層が存在し、０．１μの厚さを有し外表
面は傾斜掴多孔質瘤造が２０μの厚さ存在していた。内
表面側は活性層０１μ　の厚さに続龜。

傾斜型多孔質構造が５μ存在し、残りの部分が支持層と
なり多孔質で空洞（６１１径の空ｉ１りを含んだ層から
なつ【いた。

得られた中空繊維は限外ｒ過膜で、血液濾過用に用いら
れる。限外Ｐａ途度と溶質としてイヌリンの透過性の経
時変化を行ったところ 市販品　実施例１゜ 限外ｒ過速度の保持率　　４７０％　　６７８ｓ溶質（
イヌリン）の保持率　　５８．９％　　７０５％であっ
た。尚市販品とは旭メディカル１１　ＰＡＮ−１５＃Ｄ
のＨＦの各種保持率である。

実施例２゜ アクリロニトリル９０．７％、アクリル酸メチル７．２
％、アクリル酸１．２％、メタリルスルホン酸ンーダ０
９％からなる共重合体を６７外硝酸水溶液に溶解して１
５％の共重合体濃度を有する溶液にし一５℃謳度で、　
ＦＩｉＡ脱泡した後紡糸原液とした。

この紡糸原液を実施例１８と同条件で紡糸した。満水の
供Ｍｌ！！１度１３ｍ／ａにし念。

得られた中空繊維は内径２０５μ、外径３０５μ。

膜厚５０μで横断面の構造は中空Ｉｌｉ維の内・外表面
に敗＾孔径の緻密な０１５μ厚の活性層が存在し。

活性層につづいて傾斜型多孔ｌｌｌ１構造領域が外表面
の活性層についでｌＯμ、内表面の活性層につづ−て５
μ存在し、それにつづいて支持層が存在して得られた中
空ｍ繍の濾過操作による限外濾過速度、イヌリンの透過
速度の保持率はそれぞれ実施例１．０市販品と比較して
記す。

市販品　実施例２゜ 限外濾過速度の保持率　　４７．０％　　８７．２％イ
ヌリンの保持率　５８．９襲　９３．５％手　続　　補
　　止　　省 昭和５７年５月２７日 特許庁長官　島田要衝　殿 １　事件の表示 特願昭５６−１９０６７３号 ２　発明の名称 選択性半透膜 ３　補正をする者 事件との関係・特許出願人 旭メディカル株式会社 ４代理人 東ｇ都港区虎ノ門−丁目２番２９号虎ノ門産業ビル５階
６　補正の内容 明細書の記載を次のとおり補正する、 ｉｌ＋、第４頁１８行の 「０．０１〜１０．０　％であることが好ましい。」を
「０．０１〜１０．０囁、好ましくは０．１〜５％であ
る。」と補正する、 （２１，第５頁６行の 「に向って」のつぎに「実質的に」を挿入する。

（３１、第５頁４行の 「集合体である。」のつぎに下記の記載を挿入する、「
該傾斜型多孔質層との接合部での孔径は多孔質の孔径と
同一であり、活性層との接合部での孔径は活性層の孔径
と同一の連続的傾斜した多孔質構造でおる。」 （４１、第５頁７行の 「好ましく、」のつぎに「より好ましくＦ１１〜１０％
である。」を挿入する。

（５）、第５頁７〜９行の 「活性層の分画性の大きさ、・・−・・・・−・・・・
が望ましいも」を削除する。

ｔ６１．ｍ５ｊｋ１９〜２０行の 「活性層の厚さは・・・・・・山・・程度が好ましい。

」を下記のとおり補正する。

「活性層の厚さは０．１〜１０μ、よシ好ましくは０．
１〜１μ程度である。膜厚全体に対しては前述のように
０．１〜１０％程度、より好ましくは０．１〜５％であ
る。」 （７）％第６頁４行の 「０．５〜５０％」を「０．２９〜５０％」と補正する
。

（８）、第６ＱＳ行の 「孔径の穿孔以上」ヲ「空孔の孔径以上」と補正する。

手続補正誉 昭和５７年７月２６日 ％許庁長官　若杉オロ夫　厳 １　事件の表示 特願昭５６−１９０６７３号 ２　帖明の名称 選択性半透膜 ３　補正をする者 事件との関係・％計出顧人 旭メディカル株式会社 ４代理人 東京都港区虎ノ門−丁目２番２９号虎ノ門産業ビル５階
明細書の発明の詳細な説明の― Ｉ　　図面の簡単な説＃Ｊプ麿□￥　ｉｌ’　７．−図
　　　面 ６　補正の内容 明細書の記載を次のとおり補正する。

（１）第６頁９行と１０行の間に下記の記載を挿入する
。

［本発明の選択性半透膜の構造を模式的に示すと、第１
図および第２図のようＫなる。

第１図ｔよ中空糸構造にした場合の部分断面図であり、
外壁面に活性層１、その内側に傾斜型多孔質構造部分２
、さらに内側に多孔質層３が存在する。多孔質層５には
、第１図の例の場合は巨大空胞４が存在しているが、こ
れは製法によりなくすこともできる。

第２図は第１図の傾斜型多孔質構造部分２の拡大図であ
る。」 （２１第１２頁７行の次に下記の起重全追加する。

「第１図は本発明の膜構造を示す部分断面模式図、第２
図は第１図の傾斜型多孔質構造部分の拡大図で心る。」 （３）別紙のとおり図面（第１図および第２図）を提出
する。

代理人　清　水　　　猛：！”ｌｊ高もキｔ＋Ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）膜表面の少なくとも一方に緻密な活性層を有し、該
   活性層の内側に多孔質層を有し、活性層と多孔質層の境
   界が傾斜型多孔質構造である高分子膜からなる選択性半
   透膜。 ２）アクリロニトリル系富合体からなることを特徴とす
   る特許請求範囲第１項の選択性半透膜。 ３）アクリロニトリル８０　ｗｔ％以上、およびカルメ
   キシルｉ＆、メチルエステル基、エチルエステル基、ア
   ミド基、スルホン酸基なる官能基のいずれかを有するビ
   ニル系琳臆体をｌＩｉ数個、　２０ｗｔ％以下含有する
   アクリフニトリル系慮合体からなることを特徴とする特
   許−求範囲Ｉｓ１項の選択性半透膜。 ４）アクリロニトリル系慮合体が少なくとも８５ｗ１％
   以上のアクリロニトリル、１．０〜１０ｗｔ％カルボキ
   シル基含有ビニルｊＩｌ一体、５０〜１０ｗｔ％メチル
   エステル基含有ビニル単社体、０．１〜１．Ｏｗｔ％ス
   ルホン酸基含有ビニル琳臆体の４成分からなる化合物で
   ある特許請求の範囲第２項に記載の選択性半透膜。 ５）半透膜が中空繊維状であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項、ｔたは第２＠、または第３項、またｒ
   ！＃ｉ４項に記載の選択性半透膜。