JPS5814906A - 透過性膜 - 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】 本発明は透過性膜、とくにポリビニルアルコール（以下
ＰＶＡと記す）系重合体の微細構造膜を基材とする透過
性膜に関する０ 近年、分離操作において、選択的な透過性を有する膜を
用いる技術が目ざましい発展を見せている。このような
膜分離技術は、コロイド性物質の分離、海水の淡水化等
、一般工業用途への応用はもとより、最近は、人工腎臓
、人工肺、人工肝臓勢医療分野においても一部実用化さ
れている。しかし、現在使用されている膜は、用途によ
っては、透過性、あるいはその他の性質において必ずし
も満足すべきものとは言い難く、特に医療分でに関して
は、膜本来の透過特性はもとより、生体に対する無害性
等真備すべき条件が厳しく、かつ多岐に渡るだけに問題
も多い。

轡に最近のいわゆる人工臓器の著しい発展に伴ない、血
液を直接、膜を用いて処理し、透析１分別等の操作を行
なうことが実用化され、社会的に不可欠なものとなって
きており、これら技術を利用した治療法、医療器機ａ今
後一層多方面に渡り重畳性を増すと考えられている。

この種問題の一つに腹水症がある。近年、肝硬変、内臓
痛、あるいはネフローゼ勢が原因して腹水症に苦しんで
いる患者は相尚数にのぼり、増加傾向すら示している。

従来、このような患者に対し、しばしば、腹水穿刺によ
る排液法が適用されてきたが、これでは、一時的に楽に
はなるが、再貯留し易く、また腹水中の蛋白質轡の栄養
分も同時に喪失することになり、患者の症状は返って増
悪すゐことが多く問題であつ九。これに対し最近、自家
腹水を膜を用いて、細胞・細菌類を除去し、かつ有用蛋
白成分を濃縮後再静注する治療法が臨床的に高く評価さ
れつつあり、その為の治療装置Ｏ開発がｍすれるように
なった。

また血液は血球成分と血漿からなるものであり、これら
が混合したいわゆる全血で保存輸血等が行われている。

しかし最近の医学の進歩により該成分を分離し、各症例
に対し必要な成分のみを輸血したに、成分単位で保存す
る技術が開発されつつある。例えば前述した人工肝１１
において本、全血から分離された血漿を吸着剤等で処理
する技術が望ましいとされる面もある。

か＼る要求に対し、全血から血球成分に損傷を与えず血
漿を効率よく分離できる膜の開発が望まれている。

また分離された血漿からフルプミン、γグロブリンなど
の蛋白質を分間する方法も種々考えられて−〉％名らＫ
また人工腎臓に関しても、現在主ｆＩＬをなしている透
析システム用ＯＶａもとよ＃）−一過臘人工腎用Ｏ生体
適合性にすぐれた一過効率のよ一隈外デ過膜が望まれて
いることは周知の通〉である。

このように、生体中の特定の蛋白成分、酵素細胞成分啼
を膜によシ分別する治療システムの有用性が争岐に渡り
′認識されつつある今日、これに対応するすぐれた各種
分画属が所望されるとともに、所蓋Ｏ分−性を容易に達
成しつる簡便かつ有効なζＯＩＩ分離膜の製造法が望ま
れている０な方法について種々検討した結果、得られた
ものである。

すなわち本発明は平均孔径０．Ｏ１〜２μの微細構造を
有する膜の片面または両面にシリコーン粒子が付着して
−ることを特徴とすゐ透過性膜であるＯ 本発−の透過性膜は後述する実施例からも―らかなよう
にシリコーン粒子の付着量を変えることによって蛋白質
などの分画性を自由に変えることができ、ｉ九透水性能
も実用上差しつかえないような範囲にとどめることがで
きる。さらに本発明の透過性膜はシリコーンを膜表面に
有するので抗体液凝固性（抗血液凝固性など）に優れて
お９゜また溶出物も少ない。

本発明において微細構造を有する膜の表面（片面または
両面）にシリコーン粒子が付着しているとはシリコーン
粒子が単独分散の形で膜表面に付着している状態、ある
いはシリコーン粒子が相互に結合して、・それが単層ま
たは積層状となって膜表面および膜表面の微細孔面に付
着している状態をいう。ｔたシリコーン粒子は粒子相互
が結合した状態で表面全体にわたり均一に、しかも均一
な厚さで付着しているのが好ましいが、多少不均一なと
ころがあって屯構わない。粒子シリコーンの付着層の平
均厚さは大賢０，０１〜２０μである。

またシリコーン粒子は膜表面に主に付着するが、一部は
膜内部の微細孔に浸入して付着してもよい。

このようにシリコーン粒子が膜表面に主に付着している
ので、膜の透水性はシリコーン粒子の付着のない微細構
造を有する膜にくらべて著しい低下はない０またシリコ
ーンは粒子状で付着しているので粒子の大きさを変える
ことＫより、また粒子の付着量を変えることにより分画
性、とくに蛋白質の分画性を自由Ｋｍえることができる
。シリコーン粒子の大きさは０．０１〜１μ、好ましく
は０．０２〜Ｏ１ｓμである。

シリコーンの付着量は膜基材に対し０．０１〜８重責憾
、好壕しくＦｉｏ、ｏｉ〜２重量−である００．０１重
量慢以下ではシリコーンの付着効果はほとんど認められ
ず、また８重量−以上では膜の透水性の大巾な低下があ
る。

次に微細構造を有する膜表面にシリコーン粒子を付着さ
せる方法としては、微細構造を有する膜をシリコーン粒
子ｏＨ濁液に浸漬し、次いで膜表面に付着した懸濁液中
Ｏ溶剤が蒸発しないような雰囲気下で液切りし１次に乾
燥する方法がある。

ζζでシリコーン粒子の懸濁液とは架橋型の二液型Ｏシ
リコーン粒子の溶液または一液屋のシリコーン粒子の溶
液であり、好ましくは常温架橋型で一液型のシリコーン
粒子の溶液である。またここでシリコーンとしては−＃
ｌ−０−Ｉ３１−結合をもつ１ ポリシロキサンが代表的なものとしてあげられる。

シリコーン粒子の懸濁液中の濃［Ｆｉｏ、１〜８重量％
である。ここで懸濁液中の溶剤としては通常のシリコー
ンのｉｌＨ？ＩＪ、＊ト、ｔハキシレン、トルエン、ヘ
キサンなどを使用することができる。シリコーン粒子の
懸濁液に膜（平膜、チューブ膜、中空繊維膜、あるいは
これらの膜をモジュール化したもの）を浸漬する場合は
、常温、常圧下で充分性なうことができる。また液切り
する場合Ｆｉ膜表面に付着したＳ濁液中の溶剤が蒸発し
ないような雰囲気下、たとえばシリコーン粒子の懸濁液
の入った容器中に膜を浸漬し、次いで容器内を懸濁液の
溶剤蒸気の実質的に飽和の状態下にて液切りすることが
好ましい。このような液切シを行なえば、膜に付着した
ｌＩ！濁液中の溶剤を蒸発させることなく液切シするこ
とができるので、液切り中に膜相亙が付着することがな
い。したがってこのような液切り法は多数の中空糸を同
時に処理する場合に有効である。乾燥する場合は常温、
常圧下の自然放置によｐ充分性なうことができる０ 微細構造を有する膜をシリコーン懸濁液に浸漬する場合
、−膜の微細構造内に水を存在させておくと、シリコー
ンの硬化を促進させて、膜の光面にシリコーン粒子の結
合層を形成させやすくするので、好重しい。

本発明においてシリコーンを付着させる対象となる膜は
平均孔４１０．０１〜２μの微細構造を有するものであ
り、０．０１μ以下のものではシリコーンの付着量を変
えても分画性を自由に制御することはむづかしくなるし
、また透水性も低下する０また２μ以上のものでは有用
な膜基材を得ることがむづかしく、さらにシリコーン粒
子を膜表面のみに付着させることがむづかしくなり、所
望の分画性も達成しにくい０シリコールを膜の表面に付
着させ中すい点および分画性を自由に変えられる点から
平均孔９０．０２〜０．５μのものが好ましい。

なおここにいう平均孔径とは；ロイダルシリカ。

二ｉルジ冒ン、ラテックスなどの粒子径が既知の各種基
準物質を分離膜で濾過した際、その９０９ｇが排除され
る基準物質の粒子径をいう。また孔径は均一であること
が好ましい。

また対象となる膜基材としてはたとえばＰＶＡ系重合体
、セルロース、セルロースアセテート、ポリスルホン、
ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、塩
化ビニルがあげられる。とりわけＰＶＡ系重合体を基材
とした膜がシリコーンとの接着性が優れ、さらにＰＶＡ
系重合体膜中に存在する水がシリコーンの硬化を促進し
、膜の表面でシリコーン粒子の結合層を形成させること
になるので、好ましい。

次に本発明で効果のあるＰＶＡ系分離膜について詳しく
説明する。

本発明で用いるＰＶＡ系重合体とは平均分子量５００〜
３５００、ケン化度８５〜１００モル係のＰＶＡおよび
エチレン、ビニルピロリドン、塩化ビニル［：酢１１ビ
ニルなどのビニルエステルとの共重合体ケン化物、また
はＰＶＡにアルデヒドなどの化学反応物質を反応させた
ものなどである。

本発明でＦｉこれらのＰＶＡ系重合体のうち、分子間ア
奄タール化したＰＶＡ、あるいは分子間および分子内ア
セタール化したＰＶＡが好ましく使われる。こむで分子
間アセタール化ＰＶＡとしてはグルタルアルデヒドなど
のジアルデヒドにより分子間架橋結合させて得られる６
５嘩硝酸に対する溶解時間が３０分以上の分子間アセタ
ール化度を有する２７人が好ましく、また分子間および
分子内ア令タール化ＰＶＡとしては上記したジアルデヒ
ドにより分子間架橋させて得られる６５９Ｇ硝酸に対す
る溶解時間が３０分以上の分子間アセタール化度と、ホ
ルムアルデヒドなどのモノアルデヒドによるアセタール
化度５０モル嗟以下、好ましくＦｉ４０％ルー以下のも
のが好ましい。分子内ア竜タール化度が５０そルチ以上
のＰＶＡはシリコーンの溶剤溶Ｉ！に容易に溶解または
膨潤するため、ジアルデヒドなどくよシ分子間架橋を行
なっていても、會浸箪中で膨潤軟化し、形態を保つこと
がむづかしくなる。″！！九６５チ硝酸に対する溶解時
間が３０分以下の分子間アセタール化を有するＰＶＡは
強伸度、耐熱性ともに余り良くないので喪好な膜を得る
ことはむづかしくなる。これらのＰＶＡ系重合体基材の
うち、耐熱性、耐圧性、強度において優れている、グル
タルアルデヒドなどのジアルデヒドにより分子間架構さ
せて得られる６５％硝酸に対する溶解時間が３０分以上
のアセタール化度トホルムアルデヒドなどのモノアルデ
ヒドによるアセタール化度５０モルチ以下のＰＶＡが最
適である。

またここでＰＶＡ系膜は均一な微細構造を有するものが
好ましい。均一な微細構造とは、詳しくは５０〜５００
０Ａの厚さの膜壁からなる平均径ツ ０．０１〜４＋８μの微細孔が横断ｌｒにおいて実質的
に′均一に配列されてなる構造である。ここでいう実質
的に均一とは、膜の厚さ全体にわたりほぼ同一の孔径の
微細孔があるもの、あるい＃ｉ０．０１〜１Ｍｐｐの範
囲で膜の一面から中央に段階的または連続的に径の大き
さに変化があるものが含まれる。骸構造を有すゐｐｖム
系膜１ｔ２０〜２０００４１／ｈｒ−ｊ・ａｔｍという
大きな透水性を５、す。

本発明において用いる膜の形状としては平膜、チェープ
状膜、中空糸膜などがあげられるが、中空糸膜にシリコ
ーンを付着することに著効が認められる。中空糸膜とし
ては外径５００〜３０００μ、内４！２００〜２０００
μ程度のものがよい。

本発明の透過性膜はとくに体液処理用膜、たとえば血液
処理用膜、血漿処理用膜、腹水、膨水、頭水などの軽水
用膜に有用なものである。したがって微細構造膜の孔径
およびシリコーン付着量を適宜変えることによって血液
から血球と血漿を分離すゐ膜、血漿中の蛋白成分を分離
する膜、腹水中から薗やガン細胞と蛋白質を分離すゐ濾
過膜、その腹水ＦＷから蛋白質と水を分離する濃縮膜、
透析型人工腎臓用膜、濾過型人工腎臓用膜、その他アル
ブミンなどの蛋白質を自由に分画することが必要な６種
用途の限外Ｆ：Ａ膜、メンブライフィルターとして有効
に使用することができる。

以下に実施例により本発明をさらに説明する。

実施例１〜４ 平均重合ｊ［２４００、ケン化度９８．５１！（２）Ｐ
ＶＡ、平均分子量１０００のポリエチレングリコール（
ＰＥＧ）、硼酸および、小量の界面活性剤を水に９８〜
１００℃で加熱溶解して均一な紡糸原液を調整した０９
８℃で１夜靜置脱泡後、環状ノズルを用い、中空部にア
ルカリ水溶液を注入しながらアルカリ性で硝水溶液中に
押出し、中空糸を得た。

ローラー延伸、中和、芒硝置換、ＰＨ調整工程を経て枠
に捲取った後、グルタルアルデヒド（以下「ＧＡＪと略
す。）ａｇ／Ｊ、硫酸３０　ｇ／Ｉ。

芒硝１８０　ｇ／ＩのＧＡ化浴中６０℃で１時間反応を
行ない、さらに引続いてホルムアルデヒド（以下「ＦＡ
Ｊと略す。）１００ｇ／ｊ、硫酸２００　Ｋ／Ｉ　、芒
硝２００　ｇ／ＪＯＦＡ化洛中、６０℃で２時間反応を
行ない、水洗し、さらに乾燥して、平均孔径０．１μ、
外径８００μ、内径４００μのＧＡ−ＦＡ化中空糸を得
た。この中空糸。

ＦＡ化度は３８モル−であり、６５９Ｇ硝酸への２０℃
での溶解時間ｔＦｉｇ時間（重畳増加より計算し九〇Ａ
化度Ｆｉ１２％）であった。

シリコーンの懸濁型の一液型溶液（（Ｐｔ越シリコ−ｙ
ＫＥ４５Ｔｓ４６ｆｆｉｔ％　トルエン溶液）をトルエ
ンで希釈して第１表に示すとおり種々の濃度の液とし、
これをポリエチレン容器に入れ、この中に先に得られた
中空糸膜末を浸漬し、容器を閉じた。次いで容器の下部
から液を取シ出し、液切りした（１０分間）。液切り中
、ポリエチレン容器中はトルエン蒸気はほぼ飽和状態で
あった。したがって液切り中、中空糸膜表面に付着した
トルエンはほとんど蒸発することなく液切られ、そのた
めに中空糸膜同志の付着はなかった。液切りしたあと、
常温、常圧下で１２時間自然乾燥した。得られた中空糸
膜の内、外面にはシリコーン粒子が相互に結合して形成
された層を有していた。シリコーンを膜基材に対し１重
量％付着させた中空糸膜の内表面側の破断面を走査型電
子顕微鏡により撮影した写真（倍率１２０００）を第１
図に示す。第１図から明らかなように膜表面にシリコー
ン粒子が相互に結合して形成された層のあることがわか
る。なお対照例としてシリコーンを付着していない中空
糸膜の内表面側の破断面を走査型電子顕微鏡によ）撮影
した写真（倍率１２０００　’）を第２図に示す。

得られた膜を２ウリル硫酸ソ一ダ１ｇＩＩ液（４０℃）
に浸漬し親水化したのち、水洗し、４５０Ａコロイダル
シリカ１チ液、およびアルブミン０．１チ液を流して透
水性および分画性を測定した。その結果を第１表に示す
。

実施例５〜８ 平均孔径０．１μの代りに平均孔＠０．０４μの中空糸
膜を用い九以外は実施例１と同じ方法でシリコーンを付
着し、得られたシリコーンの付着した中空糸Ｈｏ透水性
および分画性を測定した。その結果を第１表に示す。

以下余白 １１１１．４５０にコロイグルシリｉ液を外圧循環−過
（流速１．７ａ＋／秒、圧力０．Ｓ１ｇｙ／ｊ）Ｌ、初
期のｏ、ｏｓＮＩ／−までの平均Ｒ＠ｊ＊ｅｔｉｏｎと
平均透水率を測定し九〇 ＊２．フルプｔｙ０．１％液を外圧機１１濾過（流速１
，７３７秒、圧力０．５ｋｆ／ｃｄ）Ｌ、初期の０．０
８　ｍ／／ｃｄまでの平均Ｒｅｊｅｃｔｉｏｎと平均透
水率を測定した。

実施例９〜１０ 実施例５に訃いて用いたＰＶＡ系微細多孔中空糸（平均
孔径０．０４μ）束の中空糸の内外面に実施例１と同様
の方法によりシリコーンを０．２重量％および１．０重
量−付着させた０この中空糸束からモジュール（中空糸
８００本）を作成した。このモジュールの中空糸内に犬
の血液を流し、蛋白質（アルブミン、グロブリン、血球
など）のＲｅｊｅｃｔｌｏｎ　、透水率を測定した０　
その結果を第２表に示す。

第　　２　　表 操作条件　血液の流速：１５ｏｄ／分（内圧循環）境界
膜圧（ＴＭＰ）：２０ｍｍＨｇ 真１．１時間操作後のＲ＠ｊ・ｅｔｉｏｎを測定した。

ｗＩλ　蒸奮水を使用して透水率を測定し九〇実施例１
１−１２ 第３表に示すとおり種々の微細構造膜の内外面にシリコ
ーンを付着させてアルブミン水溶液、コ胃イダルシリカ
水溶液を処理し、それぞれのＲｅｊｅｅｔｉｏｎおよび
透水性を測定した。その結果を第３表に示す。

巖１．フルプミン０．１優水溶液を外圧径濾過（圧力ｏ
９ｈ／ｃＪ）Ｌ、初期のｓｍｌ／−までの平均Ｒｅｊｅ
ｃｔｉｏｎと平均透水率を測定した。

）ＩＩ２．４５ＯＡコロイダルシリカ１チ水溶液を外圧
径濾過（圧力０．９１ｗ／ｃｄ）Ｌ、初期の０．６１Ｒ
１／ｄｌでの平均Ｒｅｊｅｃｔｉｏｎと平均透水率を測
定した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の中空糸膜の内＠表面の破断面を示す倍
率１２０００の走査型電子顕微鏡写真であり、第２図は
シリコーンの付着のない中空糸膜の内側表面の破断面を
示す倍率１２０００の走査型電子顕微鏡写真である。 特許出願人　株式会社クラ　し 代理人弁理士本多　堅 第１区 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　平均孔径０，０１〜２μの微細構造を有する
   膜の片面または両面にシリコーン粒子が付着しているこ
   とを特徴とする透過性膜。 （２）　　シリコーン粒子が相互に結合して付着してい
   る特許請求の範囲第１項記載の透過性膜。 （８）　　シリコーン粒子の付着量が膜基材に対し０．
   ０１〜８重量−である特許請求の範囲第１またけ第２項
   記載の透過性膜。 （４）　シリコーン粒子の付着量が膜基材に対し、０．
   １〜２重量−である特許請求の範囲第３項記載の透過性
   膜。 （Ｉｓ）　　膜基材が分子内および分子間アセタール化
   ポリビニルアルコールである特許請求の範囲第１、第２
   、第３ｔたは第４項記載の透過性膜。 （６）分子内および分子間アセタール化ポリビニルアル
   コールがモノアルデヒドによる５０モル−以下のアセタ
   ール化度とジアルデヒドにより分子間架橋させて得られ
   る６５％硝酸に対する溶解時間が３０分以上の分子間ア
   セタール化度とを有する特許請求の範囲第５項記載の透
   過性膜。 （γ）　平均孔径０．０２〜０．５μの微細構造を有す
   （８）膜の形状が外径５００〜３０００μ、内径２００
   〜２０００μの中空糸である特許請求の範囲第１、第２
   、第３、第４、第５、第６または第７項記載の透過性膜
   ０