JP2003284931A

JP2003284931A - 中空糸膜の乾燥装置

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Publication number: JP2003284931A
Application number: JP2002087779A
Authority: JP
Inventors: Teruhiko Oishi; 輝彦大石; Masujiro Ogata; 益次郎緒方
Original assignee: Asahi Medical Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Medical Co Ltd
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2003-10-07
Anticipated expiration: 2022-03-27
Also published as: JP4325904B2

Abstract

(57)【要約】【課題】糸束状に製束された湿潤膜をマイクロ波照射
により複数束同時に乾燥するための装置において、全て
の糸束を均一に乾燥できる装置を提供する。【解決手段】容器内に、マイクロ波照射手段と、糸束
を固定し搬入・搬出する手段と、誘電体損失係数が１〜
５０である液体を通過させる手段とを有することを特徴
とする中空糸膜の乾燥装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中空糸膜の乾燥装
置に関するものである。より詳細には、本発明は、糸束
状に製束された湿潤膜をマイクロ波照射により複数束同
時に乾燥するための装置であって、照射炉内の局所的な
温度上昇による一部の糸束の性能不良を防ぎ、且つ全て
の糸束を均一に乾燥することを目的とした乾燥装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、選択的な透過性を有する膜を利用
する技術がめざましく進歩し、これまでに気体や液体の
分離フィルター、医療分野における血液透析器、血液濾
過器、血液成分選択分離フィルター等の広範な分野での
実用化が進んでいる。該膜の材料としては、セルロース
系（再生セルロース系、酢酸セルロース系、化学変性セ
ルロース系等）、ポリアクリロニトリル系、ポリメチル
メタクリレート系、ポリスルホン系、ポリエチレンビニ
ルアルコール系、ポリアミド系等のポリマーが用いられ
てきた。このうちポリスルホン系ポリマーは、その熱安
定性、耐酸、耐アルカリ性に加え、製膜原液に親水化剤
を添加して製膜することにより、血液適合性が向上する
ことから、半透膜素材として注目され研究が進められて
きた。

【０００３】一方、膜を接着してモジュールを作製する
ためには膜を乾燥させる必要があるが、有機高分子より
なる多孔膜、なかでもポリスルホン系等の疎水性ポリマ
ーからなる透析膜、限外濾過膜は、製膜後に乾燥させる
と乾燥前に比べ著しく透水量が低下することが知られて
いる。そのため膜は常に湿潤状態か、水に浸漬させた状
態で取り扱う必要があった。

【０００４】この対策として従来からとられてきた方法
は、製膜後、乾燥前にグリセリン等の低揮発性有機液体
を多孔膜中の空孔部分に詰めておくことであった。しか
しながら、低揮発性有機液体は、一般に高粘度なため、
洗浄除去に時間がかかり、膜をモジュール成型して洗浄
後も微量ではあるが低揮発性有機液体由来の溶出物等
（低揮発性有機液体と化学反応して生成した様々な誘導
体）がモジュール封入液中にみられることに問題があっ
た。

【０００５】低揮発性有機液体を用いずに乾燥させる方
法として、特開平６−２７７４７０号公報には、低揮発
性有機液体の代わりに塩化カルシウム等の無機塩を用い
る方法が示されているが、洗浄除去する必要性に変わり
はない。また、微量であるとしても残存した無機塩が透
析患者に与える悪影響が危惧される。

【０００６】また、膜の乾燥方法として、特開平１１−
３３２９８０号公報には、中空糸膜に対し水蒸気による
湿熱処理を行いながらマイクロ波を照射する中空糸膜の
製造方法が示されている。しかし、乾燥でありながら膜
の変形を防ぐために水蒸気処理していることから乾燥時
間を長くする欠点があり、さらに、グリセリン等の低揮
発性有機液体を付着させてからの乾燥であることから、
膜からの溶出物を低減させるという目的は達成されな
い。

【０００７】特開平８−５２３３１号公報及び特公平８
−９６６８号公報には、低揮発性有機液体を用いずに乾
燥処理をしたポリビニルピロリドンを含む親水化膜が開
示されている。これらには、血液から血漿成分を分離す
る性能が記載されているが、血漿タンパクが透過するこ
とから透析膜としては有効でないことが分かる。また、
ポリビニルピロリドンを分解・変性させる温度で乾燥し
ていることから、膜からの溶出物を低減させるという目
的においては極めて好ましくない製法である。

【０００８】また、特開平６−２９６６８６号公報には
血液が直接接触する膜内表面でのポリビニルピロリドン
の存在率を２０〜５０％程度にした中空糸膜が開示され
ている。これは主に血液タンパク、血小板等の付着物を
少なくするための湿潤膜を示すものである。従って、血
液タンパクが付着しにくいことから濾液速度の経時変化
が起こりにくいことが示されているが、アルブミンの透
過性が低い等の透析性能についての記載は一切無い。

【０００９】本発明者は、特定の性能を有する湿潤膜を
グリセリン等の低揮発性有機液体を含浸せずに乾燥して
高性能な血液浄化膜を製造する方法を提案して特許出願
した（特願２００１−２２２４６号）。しかし、その後
の検討の結果、糸束状にして乾燥した場合、糸束の中心
部と外周部の膜とでは若干の性能差が生じることが明ら
かとなった。

【００１０】そこで本発明者は、糸束内の性能差を改善
した血液浄化膜を製造する方法を提案して特許出願した
（特願２００１−３０９６７３号、特願２００１−３０
９６７４号、特願２００１−３０９６７５号）。しか
し、本発明者らのその後のさらなる検討の結果、複数の
糸束を同時に乾燥するためにマイクロ波照射装置（照射
炉）をスケールアップした場合には、これらの方法によ
っても、糸束の局所的な温度上昇が起こり、一部の糸束
が性能不良となることが明らかとなった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、糸束
状に製束された湿潤膜をマイクロ波照射により複数同時
に乾燥するための中空糸膜の乾燥装置であって、照射炉
内の局所的な温度上昇による一部の糸束の性能不良を防
ぎ、且つ全ての糸束を均一に乾燥することを目的とした
乾燥装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】以上の如くモジュールか
らの溶出物の原因となる膜孔保持剤を用いずに乾燥した
透析性能を有する血液浄化用乾燥膜は本発明者等の出願
発明（特願２００１−２２２４６号）までなかった。そ
の原因は、膜孔保持剤を用いずに乾燥させると、湿潤状
態とは全く異なった低性能の膜となることであった。そ
こで、本発明者等は、前期出願により、あらかじめ目標
とする性能よりも高透水量で大孔径である特定の性能を
有する湿潤膜を作製しておき、これを乾燥・収縮させて
目標の透析性能を有する膜を製造するというこれまでに
ない、誰も思いつかなかった発想に基づき鋭意研究を進
めた結果、溶出物が極めて少なく、血液タンパクや血小
板の付着が少ない選択透過性に優れた透析性能を有する
膜を得る方法を提供した。

【００１３】その後、さらに研究を進めたところ、本発
明者らは、特願２００１−２２２４６号の方法によって
血液浄化膜を製造する際、湿潤膜を糸束状にして乾燥す
ると、糸束の中心部と外周部の膜とでは、透水量や透過
性能にばらつきが生じることを発見した。そこで、ばら
つきをなくすために鋭意研究した結果、乾燥工程を工夫
することで、ばらつきが抑えられることを見出し新たに
特許出願した（特願２００１−３０９６７３号、特願２
００１−３０９６７４号、特願２００１−３０９６７５
号）。

【００１４】ところが、その後の検討の結果、複数の糸
束を同時に乾燥するためにマイクロ波照射装置をスケー
ルアップした結果、性能不良となる糸束が発生した。原
因は明確ではないが、スケールアップにより糸束を固定
するために用いられるトレーを構成している金属部材が
加熱・放電することによって照射炉内の糸束の一部が急
速に温度上昇し、性能不良となることが推測される。ト
レーは、照射炉内への糸束の出し入れにも用いられるた
め、金属を用いずに、例えばプラスチックのみで作製す
ることは、機械的強度が低下するために困難である。そ
こで、金属部材の加熱・放電を防ぐために鋭意研究した
結果、糸束中の水分子の振動（水分子の加熱）に用いら
れる以外の余剰なマイクロ波を効率良く除去する流体
（液体）を照射炉内、特に金属部材あるいはその周辺に
通過させることで糸束の一部の局所的な温度上昇を抑え
られることを見出し本発明に至ったものである。

【００１５】すなわち本発明は、（１）糸束状に製束さ
れた湿潤膜を乾燥するための装置であって、容器内にマ
イクロ波照射手段と、糸束状に製束された湿潤膜を固定
し搬入・搬出する手段と、容器内に誘電損失係数が１〜
５０である液体を通過させる手段とを有することを特徴
とする中空糸膜の乾燥装置、（２）容器内の金属部位あ
るいは金属部位の周辺に誘電損失係数が１〜５０である
液体を通過させるための配管を有することを特徴とする
上記（１）記載の装置、（３）マイクロ波を照射する手
段が複数存在することを特徴とする上記（１）または
（２）に記載の製造装置、（４）糸束に通風する手段を
有することを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記
載の製造装置、（５）糸束を固定し出し入れするために
用いられる手段を固定して、さらに回転させる手段を有
することを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載
の製造装置、（６）容器がマイクロ波を遮断する機能を
有することを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記
載の製造装置、（７）容器が容器内の気体の温度を一定
に保つ機能を有することを特徴とする（１）〜（６）の
いずれかに記載の製造装置、（８）容器が容器内の気体
を循環する機能を有することを特徴とする（１）〜
（７）のいずれかに記載の製造装置、（９）容器が容器
内の気体を外部の気体と入れ換える機能を有することを
特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の製造装
置、及び（１０）中空糸膜が中空糸状血液浄化膜である
上記（１）〜（９）のいずれかに記載の装置、に関する
ものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明は、中空糸状血液浄化膜の
乾燥装置に限られるわけではないが、以下には、本発明
の中空糸状血液浄化膜（以下単に「膜」又は「中空糸状
膜」ともいう）の乾燥装置について説明する。本発明の
乾燥装置を用いて製造される中空糸状血液浄化膜は、膜
孔保持剤を含まないことが好ましいが、それに限られる
わけではない。

【００１７】以下には、本発明の乾燥装置を用いて乾燥
される中空糸状血液浄化膜の製造方法をまず説明する。
本発明の中空糸状血液浄化膜の製造方法は、高透水量で
大きな孔径の湿潤膜をあらかじめ製造しておき、脱溶剤
後に膜孔保持剤を含浸させずに乾燥させることに特徴を
有する。

【００１８】通常、中空糸状血液浄化膜を製造する際に
用いられる膜孔保持剤には、粘性を有する有機物と人体
への毒性が懸念される無機物に分類される。粘性を有す
る有機物からなる膜孔保持剤は、粘性が高いために完全
に洗浄除去することが困難であることから、膜中に残存
して膜からの溶出量を増加させ、さらに残存した膜孔保
持剤と化学反応して有害物を生じる原因と成り得る。一
方、無機物からなる膜孔保持剤においても、微量に残存
するため透析患者に与える悪影響が危惧される。

【００１９】本発明でいう膜孔保持剤とは、乾燥時の性
能低下を防ぐために乾燥前までの製造過程で膜中の空孔
部分に詰めておく物質である。膜孔保持剤を含んだ溶液
に湿潤膜を浸漬することによって膜中の空孔部分に該保
持剤を詰めることが可能である。乾燥後も膜孔保持剤を
洗浄・除去さえすれば、膜孔保持剤の効果により湿潤膜
と同等の透水量、阻止率等の性能を保持することが可能
である。

【００２０】膜孔保持剤としては、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、
１，２−ブチレングリコール、１，３−ブチレングリコ
ール、及び蔗糖脂肪酸エステル等の有機化合物および塩
化カルシウム、炭酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、硫酸
マグネシウム、硫酸ナトリウム、塩化亜鉛等の無機塩を
挙げることができる。

【００２１】また、本発明において、高透水量で大きな
孔径の湿潤膜とは、透水量が１００ｍＬ／（ｍ²・ｈｒ
・ｍｍＨｇ）以上であって、重量平均分子量４０，００
０のポリビニルピロリドンの透過率が７５％を超え、且
つ牛血漿系におけるアルブミンの透過率が０．３％以上
である性能を有する湿潤膜を意味する。

【００２２】牛血漿アルブミンの透過率は、以下のよう
な方法で測定することが可能である。まず、長さ２０ｃ
ｍの中空糸状膜を１００本束ねて小型モジュールを作製
する。このモジュールに３７℃に加温したヘパリン添加
牛血漿（ヘパリン５０００ＩＵ／Ｉ、タンパク濃度６．
０ｇ／ｄＬ（デシリットル））を膜内表面側に線速１．
０ｃｍ／秒で通過させ、モジュールの入り圧と出圧の平
均圧力５０ｍｍＨｇにて３０分間限外濾過を行なう。得
られた濾液と元液の濃度の測定は、紫外分光光度計によ
り２８０ｎｍの波長にて測定し、下記の式（１）に代入
して透過率を算出する。透過率（％）＝（濾液の吸光度）×１００／（元液の吸光度）（１）

【００２３】ポリビニルピロリドンの透過率は、濾過す
る水溶液を３重量％のポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ
社製Ｋ３０、重量平均分子量４０，０００）のリン酸
バッファー（０．１５ｍｏｌ／リットル、ｐＨ７．４）
水溶液にして、モジュールの入り圧と出圧の平均圧力を
２００ｍｍＨｇにした以外は、牛血漿アルブミンの透過
率の測定と同様な操作を行うことにより求められる。

【００２４】高透水量で大きな孔径の湿潤膜は、ポリス
ルホン系ポリマー（以下単に「ポリマー」ともいう）、
ポリビニルピロリドン、及び溶剤からなる製膜原液を、
内部液とともに２重環状ノズルから吐出させ、エアギャ
ップを通過させた後、凝固浴で凝固させる製造方法にお
いて、内部液にポリマーの溶剤の水溶液を用いることに
より製造可能である。

【００２５】内部液は，膜の中空部と内表面を形成させ
るものであるが、内表面の孔径は、内部液中の溶剤濃度
に比例して大きくなることが判っている。本発明では、
湿潤膜を乾燥収縮させることにより目標の性能の透析膜
が得られることから、内部液中の溶剤濃度を、目標とす
る透析性能を有する湿潤膜を製造する時に比べて、高濃
度にする必要がある。

【００２６】本発明で用いられるポリスルホン系ポリマ
ーとしては、下記の式（２）、または式（３）で示され
る繰り返し単位を有するものが挙げられる。なお、式中
のＡｒはパラ位での２置換のフェニル基を示し、重合度
や分子量については特に限定しない。 −Ｏ−Ａｒ−Ｃ（ＣＨ₃）₂−Ａｒ−Ｏ−Ａｒ−ＳＯ₂−Ａｒ− （２） −Ｏ−Ａｒ−ＳＯ₂−Ａｒ− （３）

【００２７】ポリビニルピロリドンは高分子量のものほ
ど膜への親水化効果が高いため、高分子量のものほど少
量で十分な効果が発揮できることから、本発明において
は重量平均分子量９００，０００以上のポリビニルピロ
リドンが使用される。９００，０００より小さい重量平
均分子量を有するポリビニルピロリドンを用いて膜への
親水化効果を付与するためには大量のポリビニルピロリ
ドンを膜中に残存させる必要があるが、このために膜か
らの溶出物が増加することになる。また、逆に溶出物を
下げるために９００，０００より小さい重量平均分子量
のポリビニルピロリドンの膜中での残存量を少なくする
と親水化効果が不十分となってしまい、その結果血液透
析を行ったとき濾過速度の経時的低下をきたし十分な効
果を発揮できない。

【００２８】また、ポリスルホン系ポリマーとポリビニ
ルピロリドンの溶解に用いられる溶剤は、これら両方を
共に溶解するものであり、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル
アセトアミド等である。

【００２９】製膜原液中のポリマー濃度は、製膜可能
で、かつ得られた膜が膜としての性能を有するような濃
度の範囲であれば特に制限されず、５〜３５重量％、好
ましくは１０〜３０重量％である。高い透水性能を達成
するためには、ポリマー濃度は低い方がよく、１０〜２
５重量％が好ましい。

【００３０】さらに重要なことはポリビニルピロリドン
の添加量であり、ポリマーに対するポリビニルピロリド
ンの混和比率が２７重量％以下、好ましくは１０〜２７
重量％、さらに好ましくは２０〜２７重量％である。ポ
リマーに対するポリビニルピロリドンの混和比率が２７
重量％を超えると溶出量が増える傾向にあり、また１０
重量％未満では製膜原液の粘性が低いためにスポンジ構
造の膜を得ることが困難である。また、原液粘度、溶解
状態を制御する目的で、水、貧溶剤等の第４成分を添加
することも可能であり、その種類、添加量は組み合わせ
により随時行なえばよい。

【００３１】凝固浴としては、例えば水；メタノール、
エタノール等のアルコール類；エーテル類；ｎ−ヘキサ
ン、ｎ−ヘプタン等の脂肪族炭化水素類などポリマーを
溶解しない液体が用いられるが、水が好ましい。また、
凝固浴にポリマーを溶解する溶剤を若干添加することに
より凝固速度をコントロールすることも可能である。凝
固浴の温度は、−３０〜９０℃、好ましくは０〜９０
℃、さらに好ましくは０〜８０℃である。凝固浴の温度
が９０℃を超えたり、−３０℃未満であると、凝固浴中
の中空糸状膜の表面状態が安定しにくい。

【００３２】脱溶剤洗浄後の乾燥は、中空糸状膜を多数
本束ねた糸束の形態（以後、単に『糸束』と呼ぶ）に
て、十分に湿潤している糸束にマイクロ波照射すること
により行なわれる。しかしながら、マイクロ波照射は低
含水率の糸束をより均一に乾燥するのに適していること
から、過加熱による膜の変形・溶融を防ぐために、糸束
の平均含水率が２０〜７０％、より好ましくは５０〜７
０％になる時点でマイクロ波照射の出力を低下させるの
が好ましい。

【００３３】さらに、糸束の平均含水率が２０〜７０
％、好ましくは５０〜７０％になる時点での該糸束の中
心部と外周部における膜の含水率の差が５％以内である
ことが、性能のばらつきを抑えるために好ましい。乾燥
の時、糸束内に通風を行なうことによって、糸束の中心
部と外周部における膜の含水率の差を５％以内にするこ
とが可能である。ここで、糸束の中心部とは、糸束の円
形状断面において中心点から直径の１／６の範囲をい
う。また、糸束の外周部とは、糸束の円形状断面におい
て外周から直径の１／６の範囲をいう。

【００３４】また、同様な理由から、乾燥開始時におけ
る糸束についても、糸束の中心部と外周部における膜の
含水率の差が１０％以内であることが好ましい。脱溶剤
後糸束を放置しておくと、糸束の中心部と外周部の含水
率には差が生じるために、乾燥工程に入る直前に糸束を
再度水中に浸漬することにより糸束中心部と外周部の含
水率の差を１０％以内にすることが可能である。

【００３５】ここで、含水率とは、乾燥前の糸束（又は
膜）の重量（Ａ（ｇ））と乾燥糸束（又は膜）の重量
（Ｂ（ｇ））から（４）式により計算で求められるもの
をいう。含水率（％）＝（Ａ−Ｂ）×１００／Ｂ（４）さらに、糸束の中心部と外周部の乾燥速度の差をなくす
ために、糸束内には４０℃を超えない温度の除湿気体を
通風することが好ましい。糸束内に通風するとは中空糸
状膜間に風を流すことを意味する。本発明において、４
０℃以上１２０℃以下の温度の除湿気体を糸束内に通風
することは、糸束内に通風すると同時に糸束に対し加熱
乾燥を行なっていることを意味する。

【００３６】本発明において、糸束へのマイクロ波照射
は、密閉された照射炉内（容器内）で複数束同時に行な
われる。糸束は金属部材と非金属（例えばプラスチッ
ク）からなるトレー上に固定させる。マイクロ波は糸束
中の水分子の振動（水分子の加熱）に消費させるが、一
方で余剰のマイクロ波は金属部材の加熱・放電の原因と
なる。この加熱・放電が糸束の局所的な温度上昇を引き
起こし、糸束の一部の性能不良の原因となる。性能不良
を無くすために、本発明ではマイクロ波の吸収力の高い
液体を照射炉内設置した配管内に流すことによって余剰
のマイクロ波を取り除くことを可能とした。

【００３７】マイクロ波の吸収力は誘電損失係数の大き
さに比例することから、誘電損失係数の大きな液体を流
すことが好ましく、誘電損失係数の値が１〜５０である
液体であることが好ましい。誘電損失係数が１未満では
マイクロ波の吸収力が低いために好ましくなく、５０を
超える液体は過冷却状態の水等であり、実用的でない。

【００３８】本発明における誘電損失係数とは、２，４
５０ＭＨｚ（メガヘルツ）の周波数で測定された物質の
比誘電率と誘電正接の値の積を意味する。誘電損失係数
が１〜５０の液体としては、水；メチルアルコール、エ
チルアルコール等のアルコール類；エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、
１，２−ブチレングリコール、１，３−ブチレングリコ
ール、２−ブチン−１，４−ジオール、２−メチル−
２，４−ペンタジオール、２−エチル−１，３−ヘキサ
ンジオール、グリセリン、テトラエチレングリコール、
ポリエチレングリコール２００、ポリエチレングリコー
ル３００、ポリエチレングリコール４００等のグリコー
ル系又はグリセロール系化合物を挙げることができるが
水が最も好ましい。

【００３９】本発明において導波管とはマイクロ波の照
射源を意味する。導波管は糸束の数に比例して複数用い
ることが好ましい。また、マイクロ波の出力は高いこと
が好ましいが、乾燥させる膜の量及び含水率により最適
値は異なる。

【００４０】乾燥後の膜に電子線及びγ線等の放射線を
照射することにより、膜中のＰＶＰの一部を水に不溶化
できることから、膜からの溶出量をより低減することが
可能である。放射線の照射は、モジュール化前又はモジ
ュール化後のどちらでも良い。また、膜中の全ＰＶＰを
不溶化してしまうと、溶出量を低減できる一方で、透析
時にロイコペニア症状が観察されることから好ましくな
い。

【００４１】本発明でいう水に不要であるＰＶＰとは、
膜中の全ＰＶＰ量から水に可溶であるＰＶＰ量を差し引
いたものである。膜中の全ＰＶＰ量は、窒素及びイオウ
の元素分析により容易に算出することができる。また、
水に可溶であるＰＶＰ量は、以下の方法により求めるこ
とができる。膜をＮ−メチル−２−ピロリドンで完全に
溶解した後、得られたポリマー溶液に水を添加してポリ
スルホン系ポリマーを完全に沈殿させる。さらに該ポリ
マー溶液を静置した後、上澄み液中のＰＶＰ量を液体ク
ロマトグラフィーで定量することにより水に可溶である
ＰＶＰを定量することができる。

【００４２】本発明の乾燥装置は、特に、糸束状に製束
された膜孔保持剤を含まない湿潤膜を複数同時に乾燥す
るのに適する装置であって、本装置を用いて得られた膜
は、膜孔保持剤を含まない乾燥膜であって、純水の透水
量が１０〜１，０００ｍＬ／（ｍ²・ｈｒ・ｍｍＨ
ｇ）、重量平均分子量４０，０００のポリビニルピロリ
ドンの透過率が７５％以下で、且つ牛血漿系におけるア
ルブミンの透過率が０．３％未満であり、さらにそれぞ
れの性能のバラツキが小さいことを特徴とする中空糸状
血液浄化膜である。

【００４３】最近の血液透析療法では、透析アミロイド
病状の改善のために原因物質とされているβ２−ミクロ
グロブリン（分子量：１１，８００）を十分に透過させ
るが、アルブミン（分子量：６７，０００）はほとんど
透過させない分画性を有する膜が求められており、本発
明の膜は、牛血漿系におけるアルブミンの透過率が０．
３％以下である。アルブミンの透過率が０．３％を超え
ることは体内に有効なアルブミンを大きく損失すること
を意味することから血液透析膜としては好ましくない。

【００４４】また、純水の透水量が１０ｍＬ／（ｍ²・
ｈｒ・ｍｍＨｇ）以上の膜においては、ポリビニルピロ
リドンの透過率（Ａ（％））とβ２−ミクログロブリン
のクリアランス（Ｂ（ｍＬ／分））とには下記の式
（５）に示す一次関数的な相関関係が存在する。クリア
ランス評価には１．５ｍ²の有効膜面積を有する透析仕
様のモジュールに成形・加工することが必要であるが、
本評価方法では簡易的に測定可能であり、クリアランス
を容易に推測することが可能である。Ｂ（ｍＬ／分）＝０．６３６Ａ＋２９．９９（５）ここで、β２−ミクログロブリンのクリアランスは、
１．５ｍ²の有効膜面積のモジュールに、血液流量２０
０ｍＬ／分（膜内表面側）、透析液流量５００ｍＬ／分
（膜外表面側）の条件下で日本人工臓器学会の性能評価
基準に従い透析測定したものである。β２−ミクログロ
ブリンのクリアランスは、透析患者の体力や病状及び病
状の進行度に合わせて様々なものが要求されているが、
ポリビニルピロリドンの透過率が７５％を超えるとアル
ブミンの透過率が０．３％を超えてしまうことから、ポ
リビニルピロリドンの透過率は７５％以下であることが
必要である。

【００４５】また、本発明により作られた膜は，膜孔保
持剤を製造工程で使用していないことから、膜孔保持剤
由来の溶出物は存在しない。従って、本発明の膜の溶出
物試験液の吸光度は０．０４未満であり、且つ該試験液
中に膜孔保持剤を含まない。ここで、溶出物試験液と
は、人工腎臓装置承認基準に基づき調整したものであ
り、２ｃｍに切断した乾燥中空糸状膜１．５ｇと注射用
蒸留水１５０ｍＬを日本薬局方の注射用ガラス容器試験
のアルカリ溶出試験に適合するガラス容器に入れ、７０
±５℃で１時間加温し、冷却後膜を取り除いた後蒸留水
を加えて１５０ｍＬとしたものを意味する。吸光度は２
２０〜３５０ｎｍでの最大吸収波長を示す波長にて紫外
吸収スペクトルで測定する。人工腎臓装置承認基準では
吸光度を０．１以下にすることが定められているが、本
発明の膜は膜孔保持剤を保持しないことから０．０４未
満を達成することが可能である。また、膜孔保持剤の有
無については、該試験液を濃縮又は水分除去したものを
ガスクロマトグラフィー、液体クロマトグラフィー、示
差屈折系、紫外分光光度計、赤外線吸光光度法、核磁気
共鳴分光法、及び元素分析等の公知の方法により測定す
ることにより検知可能である。また、膜中に膜孔保持剤
を含むか否かについてもこれらの測定方法により検知可
能である。

【００４６】本発明により作られた膜は、ポリスルホン
系ポリマーとポリビニルピロリドンからなり、膜内表面
におけるポリビニルピロリドンの濃度が３０〜４５重量
％である。膜の血液適合性に重要な因子は、血液が接す
る膜内表面の親水性であり、ポリビニルピロリドン（以
下単に「ＰＶＰ」ともいう）を含有するポリスルホン系
膜では、膜内表面のＰＶＰ濃度が重要である。膜内表面
のＰＶＰ濃度が低すぎると膜内表面が疎水性を示し、血
漿タンパク質が吸着しやすく、血液の凝固も起こりやす
い。すなわち、膜の血液適合性不良となる。逆に膜内表
面のＰＶＰ濃度が高すぎると、ＰＶＰの血液系への溶出
量が増加し本発明の目的や用途にとっては好ましくない
結果を与える。従って、本発明での膜内表面のＰＶＰの
濃度は、３０〜４０％の範囲であり、好ましくは３３〜
４０％である。

【００４７】膜内表面のＰＶＰ濃度は、エックス線光量
子スペクトル（Ｘ−ｒａｙＰｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏ
ｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、以下ＸＰＳ）によって
決定される。すなわち、膜内表面のＸＰＳの測定は、試
料を両面テープ上に並べた後、カッターで繊維軸方向に
切開し、膜の内側が表になるように押し広げた後、通常
の方法で測定する。すなわち、Ｃ１ｓ、Ｏ１ｓ、Ｎ１
ｓ、Ｓ２ｐスペクトルの面積強度から、装置付属の相対
感度係数を用いて窒素の表面濃度（窒素原子濃度）とイ
オウの表面濃度（イオウ原子濃度）から求めた濃度をい
うものであり、ポリスルホン系ポリマーが（２）式の構
造であるときには（６）式により計算で求めることがで
きる。ＰＶＰ濃度（重量％）＝Ｃ₁Ｍ₁×１００／（Ｃ₁Ｍ₁＋Ｃ₂Ｍ₂）（６）ここで、Ｃ₁：窒素原子濃度（％）Ｃ₂：イオウ原子濃度（％）Ｍ₁：ＰＶＰの繰り返しユニットの分子量（１１１）Ｍ₂：ポリスルホン系ポリマーの繰り返しユニットの分
子量（４４２）

【００４８】次に本発明の乾燥装置の一例を、図面を参
照して説明する。図１に示す乾燥装置は、容器（１）、
マイクロ波照射手段（２）、糸束を固定し搬入・搬出す
る手段（３）、糸束通風手段（４）、誘電損失係数が１
〜５０である液体を通過させる手段（５）、及び、糸束
を固定し搬入・搬出する手段（３）を固定して回転させ
る回転手段（６）からなる。

【００４９】糸束を固定し搬入・搬出するために用いら
れる手段（３）に固定された糸束（７）は、容器（１）
内でマイクロ波照射手段（２）から照射されたマイクロ
波により乾燥される。マイクロ波照射の間、通風手段
（４）により除湿気体が糸束に流される。さらに容器内
には、誘電損失係数が１〜５０である液体を通過させる
手段（５）が設けられているので、余剰なマイクロ波が
吸収されて局所的な温度上昇が防止される結果、全ての
糸束を均一に乾燥することができる。

【００５０】容器（１）は、さらに、（ａ）マイクロ波
を遮断する機能、（ｂ）容器内の温度を一定に保つ温度
制御手段、（ｃ）容器内の気体を循環する手段、及び
（ｄ）容器内の気体を外部の気体と置換する手段を有す
る。マイクロ波を遮断する機能は、糸束の乾燥にマイク
ロ波を有効に使用するだけでなく、作業者の安全上必要
である。また、乾燥バッチ間の性能差を無くすために
は、容器内の温度を一定に保つことが必要である。さら
に、容器内の気体を循環及び外部と入れ換えることによ
り、乾燥効率を向上することが可能である。

【００５１】マイクロ波照射手段（２）は、糸束（７）
にマイクロ波を照射するために用いられるもので、形
状、大きさは特に限定されないが、複数の糸束を均等に
乾燥するためには、容器内に複数設置することが好まし
い。糸束を固定し搬入・搬出するために用いられる手段
（３）は、容器内での糸束の位置を固定して効率良く乾
燥するために用いられるものである。さらに、固定・搬
入・搬出手段（３）は、糸束の固定及び取り出しを容易
にするために乾燥装置からの取り外しが可能である。糸
束通風手段（４）は、糸束内に気体を通風するために用
いられる。

【００５２】誘電損失係数が１〜５０である液体を通過
させる手段（５）は、液体を流すことができる手段であ
ればどのようなものでも良いが、内部に誘電損失係数が
１〜５０である液体を通過させる非金属製の配管である
ことが好ましい。液体通過用の配管は、余剰のマイクロ
波が、金属治具などの金属部材を加熱・放電しやすいの
で、照射炉内の金属部材あるいはその周辺に設けること
が好ましい。糸束を固定し搬入・搬出する手段（３）を
固定して、さらに回転させる手段（６）は、糸束へのマ
イクロ波照射をより均等にするために用いられる。回転
は水平方向である。

【００５３】

【実施例】以下にこの発明の実施例を示すが、本発明
は、これに限定されるものではない。（血小板粘着量の測定）膜への血小板粘着量の測定は、
以下の操作手順で行った。長さ１５ｃｍの中空糸状膜を
１０本束ねて小型モジュールを作製し、該モジュールに
ヘパリン添加ヒト新鮮血を線速１．０ｃｍ／秒にて１５
分間通過させ、続いて生理食塩水を１分間通過させた。
次に中空糸状膜を５ｍｍ間隔程度に細断し、０．５％ポ
リエチレングリコールアルキルフェニルエーテル（和光
純薬社製商品名トリトンＸ−１００）を含む生理食塩水
中で超音波照射して膜表面に粘着した血小板から放出さ
れる乳酸脱水素酵素（以下、「ＬＤＨ」という）を定量
することにより膜面積（内表面換算）当たりのＬＤＨ活
性として算出した。酵素活性の測定はＬＤＨモノテスト
キット（ベーリンガー・マンハイム・山之内社製）を使
用した。なお、陽性対照としてＰＶＰを含有しない膜
（γ線照射前の実施例１の膜を有効塩素濃度１，５００
ｐｐｍの次亜塩素酸ナトリウムに２日間浸漬した後、エ
タノールに１日間浸漬することにより得られたもの）を
用い、試験品と同時に比較した。

【００５４】（血漿タンパク質吸着量）膜への血漿タン
パク質吸着量は、限外濾過時間を２４０分にした以外は
アルブミンの透過率測定と同様な操作を行った後、生理
食塩水で１分間洗浄した。次に中空糸状膜を５ｍｍ間隔
程度に細断し、１．０％ラウリル酸ナトリウムを含む生
理食塩水中で攪拌して抽出した血漿タンパク質を定量す
ることにより膜重量当たりのタンパク質吸着量として算
出した。タンパク質濃度はＢＣＡプロテインアッセイ
（ピアース社製）を使用した。なお、陽性対照としてＰ
ＶＰを含有しない膜（γ線照射前の実施例１の膜を有効
塩素濃度１，５００ｐｐｍの次亜塩素酸ナトリウムに２
日間浸漬した後、エタノールに１日間浸漬することによ
り得られたもの）を用い、試験品と同時に比較した。

【００５５】

【実施例１】（製膜及び残溶剤の除去）ポリスルホン
（ＡｍｏｃｏＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｏｌｙｍｅ
ｒｓ社製Ｐ−１７００）１８．０重量％、ポリビニルピ
ロリドン（ＢＡＳＦ社製Ｋ９０、重量平均分子量１，
２００，０００）４．３重量％を、Ｎ，Ｎ−ジメチルア
セトアミド７７．７重量％に溶解して均一な溶液とし
た。ここで、製膜原液中のポリスルホンに対するポリビ
ニルピロリドンの混和比率は２３．９重量％であった。
この製膜原液を６０℃に保ち、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセト
アミド３０重量％と水７０重量％の混合溶液からなる内
部液とともに、紡口（２重環状ノズル０．１ｍｍ−
０．２ｍｍ−０．３ｍｍ）から吐出させ、０．９６ｍの
エアギャップを通過させて７５℃の水からなる凝固浴へ
浸漬した。この時、紡口から凝固浴までを円筒状の筒で
囲み、筒の中に水蒸気を含んだ窒素ガスを流しながら、
筒の中の湿度を５４．５％、温度を５１℃にコントロー
ルした。紡速は、８０ｍ／分に固定した。ここで、紡速
に対するエアギャップの比率は、０．０１２ｍ／（ｍ／
分）であった。巻き取った糸束を切断後、糸束（長さ３
０ｃｍ、膜本数９４００本）の切断面上方から８０℃の
熱水シャワーを２時間かけて洗浄することにより膜中の
残溶剤を除去した。

【００５６】（湿潤膜の乾燥及びＰＶＰの不溶化処理）
図１に示す装置を用いて、上記の残溶剤除去後の糸束
（含水率が３００％、糸束中心部の膜の含水率が３００
％、糸束外周部の膜の含水率が３００％、糸束の中心部
と外周部における膜の含水率の差が０％）９０束をマイ
クロ波照射炉（照射炉内の風速３ｍ／秒）内に、トレー
に糸束をセットすることにより、それぞれを等間隔で均
等に配置した。この時糸束の切断面が必ず上又は下にな
るように治具で固定した。さらに、照射炉内でそれぞれ
の糸束に均一にマイクロ波が照射されるように６本の導
波管をそれぞれ等間隔で均等に固定した。

【００５７】該糸束に対してマイクロ波出力３０ｋＷ
（キロワット）で１８分間マイクロ波照射した。この時
点で照射炉内の中心部に位置する糸束の含水率は４２％
（糸束中心部の膜の含水率が４４％、糸束外周部の膜の
含水率が４０％）であった。引き続いてマイクロ波の出
力のみを２１ｋＷに低下させてさらに８分間マイクロ波
照射することにより含水率が１％未満の乾燥膜（糸束）
を得た。

【００５８】また、乾燥開始時から乾燥終了時までの
間、以下の操作を行なった。（１）照射炉内のトレーの周りに設置した非金属製配管
内に水を流した。（２）トレーを１分間に４回転の速度で回転させた。（３）照射炉内の温度を７０±２℃に保持した。（４）各糸束の下部から４ｍ／秒の風速にて除湿空気
（湿度１０％以下）を糸束の下部から上部へと通風し
た。この時、糸束の上部からは乾燥開始時において糸束
平均で０．４ｍ／秒の風速が測定された。さらに、得ら
れた乾燥膜（糸束）に２．５Ｍｒａｄのγ線を照射する
ことにより膜中のＰＶＰの一部を不溶化した。

【００５９】（性能評価結果）全糸束を評価した時の各
物性の平均値と該平均値に対して最も外れた値を有する
糸束（最外性能の糸束）の各物性を表１に示す。平均値
に相当する糸束（膜）を有効濾過面積１．５ｍ²のモジ
ュールにしてβ２−ミクログロブリンのクリアランスを
実測したところ、３２ｍＬ／分で有ることが分かり、Ｐ
ＶＰの透過率を式（５）に代入して算出したクリアラン
ス３２．５ｍＬ／分と同等であることが明らかとなっ
た。さらに、該モジュールにて尿素、ビタミンＢ１２の
透過測定を行ったところ、尿素のクリアランスと透過率
はそれぞれ１８５ｍＬ／分、８３％であった。また、ビ
タミンＢ１２については同様に９５ｍＬ／分、４８％で
あった。測定は、

【００４４】と同様な方法で行った。また、膜中の全Ｐ
ＶＰ量の６２％が、水に不溶であった。膜の溶出物試験
をした結果、溶出物試験液の吸光度は０．０４以下であ
った。また、膜孔保持剤を用いていないことから溶出物
試験液中に膜孔保持剤は含まれて無かった。さらに、こ
の膜は陽性対照膜に比べて、血小板粘着量が低く（陽性
対照膜４３Ｕｎｉｔ／ｍ²）、且つ血漿タンパク質の粘
着量も低いことが明らかとなった（陽性対照膜６３ｍｇ
／ｇ）。以上に挙げた性能から、この膜は、膜からの溶
出量が極めて少なく、血液タンパク質や血小板の付着が
少ないことが明らかとなった。また、アルブミンの透過
率が少なくβ２−ミクログロブリンのクリアランスにも
優れることから透析性能にも優れた膜であることが分か
った。さらに、全糸束の平均値と該平均値に対して最も
外れた値を有する糸束（最外性能の糸束）との性能差も
比較例１に比べて少ないことが明らかとなった。

【００６０】

【実施例２】製膜原液中のポリビニルピロリドンを４重
量％、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドを７８重量％とし
た以外は、実施例１と同様な操作を行った。この時の製
膜原液中のポリスルホンに対するポリビニルピロリドン
の混和比率は２２．２重量％であった。この時の全糸束
を評価した時の各物性の平均値と該平均値に対して最も
外れた値を有する糸束（最外性能の糸束）の各物性を表
１に示す。この膜は、膜からの溶出量が極めて少なく、
血液タンパク質や血小板の付着が少ないことが明らかと
なった。また、アルブミンの透過率が少なく、且つβ２
−ミクログロブリンのクリアランスにも優れることが示
唆されたことから透析性能にも優れた膜であることが分
かった。さらに、全糸束の平均値と該平均値に対して最
も外れた値を有する糸束（最外性能の糸束）との性能差
も比較例１に比べて少ないことが明らかとなった。

【００６１】

【実施例３】製膜原液中のポリビニルピロリドンを４．
８重量％、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドを７７．２重
量％とした以外は、実施例１と同様な操作を行った。こ
の時の製膜原液中のポリスルホンに対するポリビニルピ
ロリドンの混和比率は２６．７重量％であった。この時
の全糸束を評価した時の各物性の平均値と該平均値に対
して最も外れた値を有する糸束（最外性能の糸束）の各
物性を表１に示す。この膜は、膜からの溶出量が極めて
少なく、血液タンパク質や血小板の付着が少ないことが
明らかとなった。また、アルブミンの透過率が少なく、
且つβ２−ミクログロブリンのクリアランスにも優れる
ことが示唆されたことから透析性能にも優れた膜である
ことが分かった。さらに、全糸束の平均値と該平均値に
対して最も外れた値を有する糸束（最外性能の糸束）と
の性能差も比較例１に比べて少ないことが明らかとなっ
た。

【００６２】

【実施例４】内部液にＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド５
２重量％と水４８重量％からなる混和溶液を用いた以外
は、実施例３と同様な操作を行った。この時の全糸束を
評価した時の各物性の平均値と該平均値に対して最も外
れた値を有する糸束（最外性能の糸束）の各物性を表１
に示す。この膜は、膜からの溶出量が極めて少なく、血
液タンパク質や血小板の付着が少ないことが明らかとな
った。また、アルブミンの透過率が少なく、且つβ２−
ミクログロブリンのクリアランスにも優れることが示唆
されたことから透析性能にも優れた膜であることが分か
った。さらに、全糸束の平均値と該平均値に対して最も
外れた値を有する糸束（最外性能の糸束）との性能差も
比較例１に比べて少ないことが明らかとなった。

【００６３】

【比較例１】γ線照射しない以外は、実施例１と同様な
操作を行った。この結果を表２に示す。ＰＶＰの溶出の
ため溶出試験液の吸光度が０．０４を超えることが明ら
かとなった。性能評価は、照射炉内中心部に位置する糸
束のみを行なった。

【００６４】

【比較例２】製膜原液中のポリビニルピロリドンを５．
０重量％、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドを７７．０重
量％とした以外は、実施例１と同様な操作を行った。こ
の時の製膜原液中のポリスルホンに対するポリビニルピ
ロリドンの混和比率は２７．８重量％であった。この糸
束の性能を表２に示す。製膜原液中のポリスルホンに対
するポリビニルピロリドンの混和比率が２７重量％を超
えているので、溶出量、膜内表面ＰＶＰ濃度が増加して
いる。性能評価は、照射炉内中心部に位置する糸束のみ
を行なった。

【００６５】

【比較例３】製膜原液中のポリビニルピロリドンを３．
６重量％、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドを７８．４重
量％とした以外は、実施例１と同様な操作を行った。こ
の時の製膜原液中のポリスルホンに対するポリビニルピ
ロリドンの混和比率は２０．０重量％であった。この糸
束の性能を表２に示す。膜内表面のＰＶＰ量が３０％を
下回っていることが明らかとなった。性能評価は、照射
炉内中心部に位置する糸束のみを行なった。

【００６６】

【比較例４】内部液にＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド６
０重量％と水４０重量％からなる混和溶液を用いた以外
は、実施例３と同様な操作を行った。この糸束の性能を
表２に示す。この膜は、アルブミンの透過率が０．３％
を超えており、またＰＶＰの透過率も７５％を超える性
能であった。性能評価は、照射炉内中心部に位置する糸
束のみを行なった。

【００６７】

【比較例５】内部液にＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１
０重量％と水９０重量％からなる混和溶液を用いた以外
は、実施例１と同様な操作を行った。この糸束の性能を
表２に示す。純水の透水量が１０ｍＬ／（ｍ²・ｈｒ・
ｍｍＨｇ）を下回る性能であった。性能評価は、照射炉
内中心部に位置する糸束のみを行なった。

【００６８】

【比較例６】乾燥温度を１７０℃にした以外は、実施例
１と同様な操作を行った。この糸束の性能を表２に示
す。この膜は、膜中の全てのＰＶＰが水に不溶であっ
た。この膜を有効濾過面積１．５ｍ²のモジュールにし
て

【００４４】に示した方法で臨床血液評価したところ、
透析患者の白血球数が一時的に低下するロイコペニア症
状が観察された。性能評価は、照射炉内中心部に位置す
る糸束のみを行なった。

【００６９】

【比較例７】照射炉内のトレーの周り及びトレー下部に
設置した非金属製の配管内に水を流さない以外は実施例
１と同様な操作を行った。この時の全糸束を評価した時
の各物性の平均値と該平均値に対して最も外れた値を有
する糸束（最外性能の糸束）の各物性を表３に示す。マ
イクロ波照射の間トレーの金属部材からは放電が観察さ
れた。この放電・加熱によりトレーの金属治具周辺にあ
る糸束の中には透水量が０（ゼロ）であるものが見ら
れ、明らかに性能不良の糸束が発生することが明らかと
なった。

【００７０】

【表１】

【００７１】

【表２】

【００７２】

【表３】

【００７３】

【発明の効果】本発明の乾燥装置によれば、糸束状に製
束された湿潤膜をマイクロ波照射により複数束同時に乾
燥する場合においても、一部の糸束に性能不良を生ずる
ことなく中空糸膜を乾燥することができる。製造された
中空糸膜は、膜からの溶出量が極めて少なく、血液タン
パク質や血小板の付着が少ない優れた透析性能を有する
ことから医薬用途、医療用途、及び一般工業用途に用い
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の血液浄化膜の製造装置の一例を示す正
面図である。

【符号の説明】

１容器２マイクロ波照射手段３糸束を固定し搬入・搬出する手段４通風手段５液体通過手段６回転手段７糸束

フロントページの続きＦターム(参考） 3L113 AA03 AC12 BA01 CA08 DA24 4C077 AA05 BB01 GG20 LL05 NN03 PP02 PP03 PP13 PP15 4D006 GA13 MA01 MB06 MC40X MC62X NA05 NA12 NA50 NA62 NA64 PB09 PB52

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】糸束状に製束された湿潤膜を乾燥するた
めの装置であって、容器内にマイクロ波照射手段と、糸
束状に製束された湿潤膜を固定し搬入・搬出する手段
と、容器内に誘電損失係数が１〜５０である液体を通過
させる手段とを有することを特徴とする中空糸膜の乾燥
装置。
【請求項２】容器内の金属部位あるいは金属部位の周
辺に誘電損失係数が１〜５０である液体を通過させるた
めの配管を有することを特徴とする請求項１記載の装
置。
【請求項３】マイクロ波照射手段が複数存在すること
を特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】糸束に通風する手段を有することを特徴
とする請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】糸束状に製束された湿潤膜を固定し搬入
・搬出する手段を回転させる手段をさらに有することを
特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】容器がマイクロ波遮断機能を有すること
を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】容器内の温度を一定に保つ温度制御手段
をさらに有することを特徴とする請求項１〜６のいずれ
かに記載の装置。
【請求項８】容器内の気体を循環する手段をさらに有
することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の
装置。
【請求項９】容器内の気体を外部の気体と置換する手
段をさらに有することを特徴とする請求項１〜８のいず
れかに記載の装置。
【請求項１０】中空糸膜が中空糸状血液浄化膜である
請求項１〜９のいずれかに記載の装置。