JPH047024A - 選択透過性中空糸 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、人工腎臓や血漿分離器などの体液処理器等に
用いるのに適した選択透過性中空糸に関する。更に詳し
くは、中空糸内面におけるゼータ電位をマイナスとし、
中空糸壁膜の各部位における内層側が外層側よりもマイ
ナス側のゼータ電位を有する中空糸に関するものである
。さらに具体的には、異なるデータ電位を有する複数層
を接合して壁膜が形成された中空糸を提供するものであ
る。

［従来技術］ これまで、２層以上が接合された複合中空糸として以下
のものが知られている。

即ら、特開昭４９−６２３８０号には鞘芯型複合中空糸
状半透膜で鞘部形成用物質がＷＩ密構造を、芯部形成用
物質が多孔質構造を有するもで鞘部の層の厚さが芯部の
層の厚さの１，１５以下であるものを製造する方法が記
載されている。

特開昭５９−１６０５０６号には、複合中空糸分離膜で
、微細多孔質中空糸の内表面に高分子簿膜を被覆したも
ので、高分子１１［１は微細多孔質中空糸の内表面細孔
内に実質的に侵入しないように内表面上に形成されてお
り高分子簿膜の平均厚さデが　１００〜２００００人で
、Ｘの標準偏差σとの比σ／ｙ≦０．２５であるものの
記載がある。

特開昭６０−１３９８１５号には、複合中空糸で、異種
又は同種の熱可塑性高分子化合物で構成され、異なる大
きさの微小空孔を有する少なくとも２つ以上の層が接合
された中空糸で、各々の層内及び層間の微小空孔が互い
に連通して一方の表面から他方の表面までつながった微
小空孔を形成しており大きい微小空孔の層が小さい微小
空孔の層より厚いものの記載がある。

しかしながら、これらの発明は複合中空糸の各層の微小
空孔の大きさやその層の厚さに関するものばかりである
。これら先行技術により開示されている中空糸は物質分
離の機能を膜の穿孔の大きさだけで持たせようとするも
のである。

［発明が解決しＪ、うとする課題１ 中空糸分離膜は、人工腎臓用透析器の材料として利用さ
れているが近年長期透析患者に血中の無機リンの代謝異
常による骨障害が生じている。これは主として血中にリ
ン酸イオンとして存在するリンの蓄積による高リン血症
による、２次性副甲状腺機能九進症から来るものといわ
れている。

八女を含むリン吸着剤の使用が躊躇される現状では、透
析によるＰ除去は高り血症の重要な是正手段である。

リン酸イオンがマイナスの電荷を有する為に、分離に使
用する膜としては正の側に架電したものが、リン酸の溶
液中の暴動速度よりみて好ましい事は容易に類推され、
又実験的にも確認されている。一方、血液透析などの様
に、血液がプラス側に架電した膜に接触する場合には、
血中のマイナス荷電の蛋白質血球の付着が促進され、膜
表面での血液凝固性が発生し易くなる事が知られている
。

従って、人工腎臓、血漿分離等の人工臓器の材料として
、中空糸を使用した場合、血液の凝固性が少なく、無機
リンなどの負電荷を有する物質を効率よく分離除去する
為の複合中空糸については未だ得られていなかった。

［課題を解決するための手段１ 本発明者等は、人工腎臓等の人工臓器の材料としての中
空糸について、血液の凝固性を低減セしめ、無機リンな
どの負電荷を有する物質の分離効率を高めることを目的
として鋭意研究したところ、血液が接触する側の中空部
内面のゼータ電位をマイナスにし、外面側に向けてゼー
タ電位をプラス側の方向に変化せしめた中空系が有効で
あることを見い出し、本発明に到達したものである。

即ち本発明は、有機高分子化合物で構成された選択透過
性壁膜からなる中空糸であって、該中空糸壁膜のゼータ
電位が、中空部内面においてマイナスであり、中空糸外
面に向ってよりプラス側に変化していることを特徴とす
る選択透過性中空糸を提供するものである。

かかる本発明には、中空糸壁膜が複数層を形成している
選択透過性中空糸が含まれる。

また上記本発明には、かがる中空糸壁膜を形成する各層
を構成する有機高分子化合物が同種又は異種である選択
透過性中空糸が含まれる。

以下に、本発明について更に詳細な説明を行なう。

即ち本発明の中空糸は、中空部内面でのマイナスのピー
タ電位を有し、かがる中空部内面側のゼータ電位が中空
糸外面側のゼータ電位よりもよりマイナス側にあること
を特徴とするものである。

本発明の目的となる異なるゼータ電位の大きさについて
は、例えば２層複合中空糸の場合、外層は０又はプラス
の電荷を有し内層がマイナスの電荷を有する場合が好ま
しいが、両者共にマイナスの電荷を有し、外層の方がＯ
に近い即ちよりプラス側Ｃあってもよい。

すなわら、かかる中空部内面でのゼータ電位としては、
マイナスであって、−２０１Ｖ以上の範囲が好ましく、
特に−５０１Ｖ以上の範囲が好ましい。

また中空糸外面でのゼータ電位としては、−４ＩＩＶ〜
＋２０１ｉｖが好ましく特ニー２　ｍＶ　〜＋１０ｍＶ
の範囲が好ましい。

この様に中空糸の内側と外側の間に電荷の差即ちゼータ
電位に差を付与する事により、血液中のＰなどのマイナ
スイオンの物質の透過性を向上させ、血液との適合性を
有するものにすることができる。

ゼ〜り電位は、細管または粉体をつめた毛細管系に液を
押し流す際に、管の両端においた電極の間に電位（流動
電位）が発生する。この時の流体の粘性係数をη、液の
比導電率をλ、εを流体の誘電率、Ｐを管の両端におけ
る圧力差、Ｅを両端の電極の間の流動電位とするとゼー
タ電位ζは次のＨｅｌｍｈｏｌｔｚ　−Ｓｉｏｌｕｃｈ
ｏｗｓｋｉの式によって求めることができる。

ζ＝４πηλＥ／εＰ 本発明のより好ましい中空糸の形態として、中空糸壁部
が２層以上で構成された中空糸状複合膜があげられる。

この場合には、最内層がマイナスのゼータ電位を有し、
各層間でより内側の層のゼータ電位がその外側の層のゼ
ータ電位よりもマイナス側にあるようにしたものである
。層の数としては、２〜５が好ましく、特に２層又は３
Ｉ！が製造しやすく、目的とする効果が得られることか
ら実用上好ましい。これらの各層間は接合せしめて簡単
に離れにくいようにしたものの方が、使用時における膜
の一部ハクリが防止できるので好ましい。

中空糸の内径としては、５０〜５００μが実用的であり
、例えば血液透析用中空糸の場合には、１５０〜３００
μが好ましい。膜厚としては、５〜１００μが実用上好
ましく、特に１５〜５０μの範囲が物質透過を高める上
で有利である。尚多層の場合は、各層の膜厚の和がかか
る範囲であることを意味する。

多層複合中空糸の場合に、例えば２層の複合中空糸では
外層、内層の微小空孔（ボア）の大きさ、各層の厚さに
ついては、特に特定されないが先にのべた目的に対して
、望ましい状態としては、内層のボアは血液中の血球蛋
白質が通過できない程度で、数１０〜数１００人のボア
が好ましく、又その厚さについても出来るだけ薄く数μ
ｍ程度が望ましいといえる。一方、外層については分離
しようとする目的物質の透過性を有するものであれば、
特に問題はないが、−船釣には内層が外層より緻密な場
合が望ましいといえる。

例えば例えば血液透析器用中空糸の場合に、中空糸内部
から外部側への水道過速度が３ａｉ！／ｍ・ｈｒ−ａｗ
Ｈｓ以上、さらに好ましくは５Ｉｄ！／ｍ−ｈｒ−ａｗ
　Ｈｙ以上となるように、膜厚を含めた膜構造にするこ
とが望ましい。

また中空糸の外面に長手方向に延びた突起部を具備せし
めたり、中空糸全体に捲縮を付与せしめることによって
、中空糸どうしの密着を防止して物質移動の効率をさら
に高めるようにしたものが実用上好ましい。

本発明において採用できる有機高分子化合物としては、
例えばセルロース、セルロースエステル。

ポリメチルメタアクリレート、ポリアクリロニトリル、
ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン
２ポリビニルアルコール−エチレン共重合体又はこれら
を主成分とする共重合体、電荷を付与する為の化学的誘
導体、あるいは添加剤、可塑剤を含有するものでもよい
。

本発明の中空糸の製造方法としては、例えば中空糸の内
面側によりマイナス側のゼータ電位をもつ有機高分子化
合物を用いて多層複合中空糸の紡糸を行なう方法の他、
異種又は同種の有機高分子化合物からなる中空系を紡糸
した後に化学的処理等により内層側をよりマイナス側の
ゼータ電位にせしめる方法があげられる。

即ち中空糸の製造方法については、同心円状に配置され
た２つ以上の円環状の吐出口を有する中空糸製造用ノズ
ルを用いて各々の吐出口にゼータ電位の異なる異種又は
同種の高分子で構成された少くとも２つ以上の層を有す
る中空系を得、該中空糸をそのままか、さらに必要に応
じて化学的処理を行なって、内層のぜ−９電位が外層の
それよりプラス側にする事により得られる。

また本発明の中空糸は、例えば同種の高分子からなる中
空糸を製糸した後、化学的処理により内層と外層に各層
のぜ一夕七位に犀を持たせることもできる。

かかる処理については、無端の中空糸の状態で処理する
こともできるし、−度、血液透析器などに組み立てた後
、化学的処理により、中空糸の内層と外層の間にゼータ
電位の差を持たせることもできる。

内層のゼータ電位を外層よりもマイナス側にするための
化学的処理としては、内層側にプラス電荷を有する反応
性物質を流すが充填し、中空糸内面層と反応させるか、
外層側にマイナス電荷を有する反応性物質を流すか充填
し外面層と反応させる方法がある。プラス電荷を有する
基としては３級アミン基、４級アンモニウム基又はその
誘導体があり、又マイナス電荷を有する基としては、ス
ルホン酸基、カルボニル基、リン酸基、炭酸基などがあ
る。

また、本発明の中空糸の製造法として、上記の基を有す
る化合物を内層に及び／又は外層に混合して、外層の複
合中空糸を製造する方法があげられる。

［発明の効果］ 本発明に係る複合中空糸は人工腎臓、血漿分離等の人工
臓器の材料として、中空糸を使用した場合、血液の凝固
性が良好であり、無機リンなどの負電荷を有する物質を
効率よく分離除去する為の中空糸を与えるものである。

［実施例］ 以下、本発明を実施例により更に詳しく説明する。

実施例及び比較例 同心円状に配置された２つの円環状の吐出口を有する中
空糸製造用ノズルを用いで、外側の吐出口からセルロー
スジアセテートに可塑剤としてポリエチレングリコール
を５０重量％を混合したものを、又内側の吐出口からポ
リメチルメタアクリレートにＮ−メチルピロリドン５０
重量％とポリエチレングリコール５０重量％を混練した
ものを、吐出温度２４０℃で吐出させ、捲取速度２００
ｍ／分で捲取った。得られた２層の複合中空糸の寸法は
、内径が２０５μで、内層、外層の厚さはそれぞれ１２
ｔｉ１８μであった。

これとは別に比較例として、ジアセテートとポリエチレ
ングリコール５０重量％の混合物を用いて一層の中空糸
を紡糸し、さらに別途にポリメチルメタアクリレートと
Ｎ−メチルピロリドン５０重量％、ポリエチレングリコ
ール５０重量％の混合物を用いて一層の中空糸を紡糸し
捲取った。これら２種の中空系において、糸径は、内径
２０５μ、膜厚さは３０μであった。

これらの３種類の中空糸原糸を６０℃の温水で中空糸原
糸中の紡糸可塑剤等を抽出し、グリセリンを付着させ乾
燥した。この中空糸のゼータ電位を測定すると共にこの
様にして得られた乾燥中空糸の３種類をそれぞれ束にし
て、有効面積１尻の透析器に組み立てこの透析器のｉｎ
　ｖｉｔｒｏでの無機リンの透析性能（ダイアリザンス
）及び豚血を３０分間循環させ、その模本で返血した後
に、透析器中に残った血液量（残血）を測定した。尚、
無機リンのダイアリザンスの測定法は日本人１臓り学会
性能評価基準に基づいて測定した。その結果を表１に示
す。

表　１ 本発明に係る複合中空糸を使用した場合、無機リンの透
析性能が良好で、かっ血液凝固性（残血性）が少ない血
液処理器が得られることがわかる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機高分子化合物で構成された選択透過性壁膜か
   らなる中空糸であって、該中空糸壁膜のゼータ電位が、
   中空部内面においてマイナスであり、中空糸外面に向っ
   てよりプラス側に変化していることを特徴とする選択透
   過性中空糸。
2. （２）該中空糸壁膜が、複数層を形成している請求項１
   の選択透過性中空糸。
3. （３）該中空糸壁膜を形成する各層を構成する有機高分
   子化合物が同種又は異種である請求項１の選択透過性中
   空糸。