JPH10121324A

JPH10121324A - 非対称微孔性中空繊維の製造方法

Info

Publication number: JPH10121324A
Application number: JP9242108A
Authority: JP
Inventors: Klaus Heilmann; ヘイルマンクラウス
Original assignee: Fresenius SE and Co KGaA
Current assignee: Fresenius SE and Co KGaA
Priority date: 1984-07-17
Filing date: 1997-08-21
Publication date: 1998-05-12
Anticipated expiration: 2017-08-21
Also published as: JP2782583B2; ES8605686A1; YU46155B; EP0168783B1; DE3587850D1; BR8503391A; JP2916446B2; DE3426331A1; EP0168783A1; CA1294745C; JPS6193801A; JPH0554373B2; YU116885A; ES545300A0; JPH07278948A; ATE107189T1

Abstract

(57)【要約】【課題】湿潤性、流体透過性、機械的強さ、分離特
性、生体適合性等に優れた非対称微孔性中空繊維を製造
する。【解決手段】非プロトン性極性溶媒中、疎水性第１重
合体と親水性第２重合体を含有する粘度５００〜３，０
００ｃｐｓの紡糸用溶液と、第１重合体の非溶媒と溶媒
からなる沈殿液とを環状紡糸口金から同軸状に押出して
連続中空構造を与え、押出された中空構造部分が洗浄浴
に紡糸口金から流下している間に、沈殿液を前記構造部
分の内腔部にその壁を通して外側方向に作用させて同時
に前記押出された構造部分から第２重合体の一部を溶出
させ、この際、前記紡糸口金と洗浄浴表面との間の空間
距離は前記構造部分が洗浄浴に達する前に沈殿液が前記
構造部分をさらに完全に沈殿させるように設定されてい
る。次いで、前記溶媒と第２重合体の溶出部分を洗い流
す事により、内側バリヤー層と外側スポンジ状支持構造
から成る非対称微孔性中空繊維が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、疎水性である第１
重合体と親水性である第２重合体からなる、特に血液処
理用非対称微孔性繊維の技術に関する。さらに詳しく
は、本発明は、重合体成分を非プロトン性極性溶媒に溶
解し、このように調製された溶液を紡糸口金から押出し
て中空繊維構造を形成し、この内腔に沈殿剤を導入し、
次いで得られた中空繊維を浴に入れて、洗い流しできる
成分を中空繊維から除くことによる非対称微孔性中空繊
維の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】米国特許第３，６１５，０２４号明細書
には、もっぱら疎水性重合体からのみ製造された非対称
中空繊維が記載されている。そのため、このような中空
繊維はもはや水湿潤性でなく、このためにこの中空繊維
は完全に乾燥されないか、またはグリセリンのような親
水性液体をもって充填されていなければならない。さも
ないと、繊維が乾燥するたびに限外ろ過速度がさらに減
少する。なぜならば、この中空繊維の微細孔は、ますま
す空気で満たされ、しかももはや水をもって湿潤できな
いからである。この結果は、各乾燥後に分離境界がシフ
トし、しかも実際に一定ではないことになる。

【０００３】さらに、前記米国特許明細書に記載され、
しかも疎水性重合体から作製された繊維は十分に安定で
なく、しかも比較的低い降伏点を有するので、この特許
によって製造された繊維は加工が困難である。もう１つ
の点は、このような繊維は、乾燥後に収縮し、しかも微
細孔構造を有せず、むしろこれまでの説明に既に示され
たように内部に安定性を減じる広範囲の液胞を有する粗
大孔指状構造を有する。このために、前記米国特許明細
書に包含される繊維は、血液透析には適当でない。なぜ
ならば、これらの特別の構造及びその疎水性によって、
押出後に繊維は加工が困難であり、しかも血液透析前に
特殊の処理が必要になる。

【０００４】米国特許第３，６９１，０６８号明細書に
は、透析に使用できるが、基本的には単に最初の前記米
国特許第３，６１５，０２４号明細書に記載された膜の
それ以上の展開にすぎない膜が説明されている。この特
許明細書に記載の方法によって製造された繊維は、乾燥
工程を受けて、製造工程から生じる内部の残留水をほぼ
完全に除く。この結果は、本発明者が経験したように、
小孔が空気で満たされるようになり、しかもこのため
に、フィルターを水と共に使用する場合、何ら役立たな
いことになる。限外ろ過される水に利用できるのは大孔
のみであり、その結果全体として限外ろ過の速度は減少
し、しかも膜の溶質分離性は変化する。また、このよう
な膜の機械的性質及びその加工の問題についても、前記
の説は当てはまる。

【０００５】他の米国特許第４，０５１，３００号明細
書には、（逆浸透などのような）工業用に使用できる合
成中空繊維が記載されている。この繊維は、親水性重合
体細孔形成物質を若干添加して疎水性重合体から製造さ
れる。その使用目的を考えて、このような繊維は、製造
方式および繊維構造によって、破裂圧２，０００ｐｓｉ
（４２．２ｋｇ／ｃｍ² ）を有する。このために、この
繊維は、逆浸透にうまく使用できるが、使用条件が全く
異なっている血液透析には適当ではない。血液透析の場
合、重要な判定基準は、本質的に製造された膜が高いふ
るい分け係数と、さらに高拡散性を有することである。
しかしながら、これらのパラメーターは、米国特許第
４，０５１，３００号明細書の膜の場合十分でなく、事
実、この膜は血液透析には使用できない。

【０００６】ドイツ公開特許第２，９１７，３５７号明
細書には、ポリスルホン又は他の材料製であり得る半透
膜に関する。この繊維は、内側スキンのみでなく、外側
スキンをも有するので、流体透過性は著しく減少する。
疎水性構造の故に、このような膜はさらに、本明細書に
先に記載したような欠点がある。

【０００７】最後に、ドイツ公開特許第３，１４９，９
７６号明細書は、例えば或る程度の含有量のポリビニル
ピロリドン（ＰＶＰ）を有するポリスルホンのような合
成重合体のマクロ孔疎水性膜に関する。この点につい
て、注型溶液の少なくとも１５重量％であるＰＶＰ割合
により、最終膜の重量の少なくとも１１重量％の吸水能
を有したと記載されている。この大量の抽出物残量の故
に、この繊維は、さらにその構造及びその高い吸水能か
ら分かるように、工業用のみに適し、医療用には適して
いなかった。既に説明したように、従来技術の中空繊維
は、通常、例えば逆浸透又は限外ろ過のような水からの
工業的除去あるいは気体の分離に利用されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
によって、特別の要件が満たされる、血液透析用に使用
できる中空繊維が生成される。中空繊維の形態のこのよ
うな膜の性質は、用いるプロセスのタイプ及び重合体に
よって決まる。しかし、出発物の十分に適切な選択、及
びある種のタイプの繊維、すなわち所定の膜の性質を有
する繊維を確実に製造する方法を適正に実施すること
は、極めて困難である。これらの望ましい性質として
は、以下のことが挙げられる。

【０００９】（ａ）限外ろ過される溶媒に関して高い流
体透過性。限外ろ過される流体、さらに詳しくは水は、
この点で出来るだけ有効に膜を透過できる、すなわち低
圧において所定の表面積及び所定の時間に高速で透過で
きること。これに関連して、透過速度は、細孔の数及び
大きさ、その細孔の長さ及び液体による濡れが起こる程
度によって決まる。この点について、均一な大きさの細
孔の最大数及び最小の厚さの膜が得られるべきことが分
かる。

【００１０】（ｂ）これ以上の点は、膜がシャープな分
離特性を有すること、すなわちその細孔径分布はある大
きさ、すなわちある分子量の分子に関して分離限界を与
えるために出来るだけ均一でなければならないことであ
る。血液透析において、膜はヒトの腎臓のものと類似の
性質を有する、すなわち分子量４５，０００及びそれ以
上を有する分子を保留することが一層望ましい。

【００１１】（ｃ）さらに、十分な程度の機械的強さを
有し、生じる圧力に耐え、しかも優れた安定性を有しな
ければならない。概して、機械的強さは、流体透過性に
逆比例する、換言すれば、流体透過性が大きければ大き
い程、膜の機械的強さは低くなる。この目的を達成する
ために、最初に記載した非対称膜は、分離層又はバリヤ
ー層に加えて支持膜を組みこんでもよく、このような支
持膜は、一方では限られた機械的強さの分離膜を支持
し、しかも他方では、その実質的に一層大きい細孔径を
有するために一般的に流体特性に対して何ら影響を及ぼ
さない。しかしながら、このような非対称毛管膜は非常
に大きい細孔を有することが多いので、バリヤー層の厚
さの減少に厳しい制限がある、すなわち分離特性さらに
詳しくは流体透過性はこれまで不十分であった。

【００１２】（ｄ）血液透析に利用される膜に関してか
なり重要なこれ以上の性質は、「生体適合性係数」であ
り、この用語は、透析に関して、コネクター、ハウジン
グ材料、注型組成物及び透析膜の表面のような、表面に
対する応答に類似の身体免疫系のどのような応答もない
ことを意味するように用いられる用語である。この応答
は、白血球数の初期の低下（白血球減少症）及び酸素分
圧（ｐＯ₂ ）の初期の低下に続いて、これらの値の徐々
の回復及び補体系の活性化を示す。このような反応は、
透析膜として再生セルロースの使用に関して説明され
た。この反応の強さは活性表面の大きさによって決ま
る。

【００１３】従って、本発明の１つの目的は、最初に記
載した種類の中空繊維をさらに進歩させること、すなわ
ち抽出物が非常に低レベルにあるにも拘らず優れた湿潤
性を有する中空繊維を提供することにある。本発明のこ
れ以上の目的の一部は、このような中空繊維が、同時に
非常に良好な流体透過性及び優れた機械的強さを有する
ようにすることにある。さらに本発明の目的は、優れた
生体適合性を有するような中空繊維を製造することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】これらの目的及び以下の
本発明についての説明から明らかなさらに他の目的を達
成するために、本発明によれば、疎水性第１重合体１２
〜２０重量％及び親水性第２重合体２〜１０重量％を含
有し、残余が非プロトン性極性溶媒であり、粘度５００
〜３，０００ｃｐｓを有する湿式紡糸用溶液を調製し、
該紡糸用溶液と、上記第１重合体の非溶媒と第１重合体
の溶媒からなる沈殿液とを、環状紡糸口金から同軸状に
押出して、壁を有する連続中空構造を与え、このように
押出された中空構造部分が、前記紡糸口金と洗浄浴表面
との間が所定の空間距離だけ離間した洗浄浴に紡糸口金
から流下している間に、前記沈殿液を前記構造部分の内
腔部にその壁を通して外側方向に作用させて同時に前記
押出された構造部分から前記第２重合体の一部を溶出さ
せ、この際、前記空間距離は前記構造部分が洗浄浴に達
する前に沈殿液が前記構造部分をさらに完全に沈殿させ
るように設定されており、次いで前記溶媒と、前記壁に
内側から外側に向って連続的に大きくなる細孔を形成し
た第２重合体の溶出した部分を洗い流す事を特徴とす
る、内側のバリヤー層と外側のスポンジ状支持構造とか
ら成る非対称微孔性中空繊維の製造方法が提供される。
このような方法により、好適には疎水性第１重合体９０
〜９９重量％及び親水性第２重合体１０〜１重量％を含
み、吸水能３〜１０重量％を有する血液処理用非対称微
孔性中空繊維が得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態及び効果】本発明による中空繊維
は、中空繊維が非常に高水準の流体透過性を有するの
で、当該技術における前進と考えることができる。事
実、本発明に従って製造された繊維の流体透過性は、再
生セルロースの同じような中空繊維膜の透過性よりも少
なくとも１０倍高い。本発明の方法により製造された中
空繊維膜は、さらに優れた生物適合性を有する。この中
空繊維は、実質的に白血球減少症を生じない。さらに、
非常に満足な生体適合性によって、ヘパリンの投与量を
減少できる。最後に酸素欠乏症が起こらない、すなわち
酸素分圧の不足範囲への減少はない。従って、本発明の
方法により製造された中空繊維膜は、血液透析用に現在
市販されている中空繊維よりもはるかに生体適合性であ
り、しかも流体挙動を改善した。

【００１６】本発明の方法は、非プロトン性極性溶媒に
易溶性であり、しかも膜を形成してこの溶媒から沈殿で
きる合成重合体の使用に基づくことができる。このよう
な沈殿が起こる場合、合成重合体は、内側にスキン様微
孔性バリヤー層を有し、外側にはこのバリヤー層の機械
的性質を向上させるために有用な支持膜を有し、それに
よって流体透過性に何ら影響をおよぼさない非対称異方
性膜が製造される。

【００１７】膜形成性第１重合体として使用できる重合
体としては、下記式（Ｉ）及び（II）の繰り返し単位に
よって構成されるポリエーテルスルホン、さらにとりわ
け重合体芳香族ポリスルホンのようなポリスルホンがあ
る。

【化１】

【００１８】

【化２】式（Ｉ）から、ポリスルホンには鎖にアルキル基、さら
にとりわけメチル基を有するが、一方、式（II）のポリ
エーテルスルホンはエーテル結合及びスルホン結合によ
って一緒に結合したアリール基のみを有する。ポリアリ
ールスルホンの定義の範囲に入るこのようなポリスルホ
ン又はポリエーテルスルホンは既知であり、しかもユニ
オン・カーバイド・コーポレーションによって商品名ユ
ーデル（Ｕｄｅｌ）の下に市販されている。これらポリ
スルホン又はポリエーテルスルホンは、別個にあるいは
ブレンドとして使用できる。

【００１９】さらに、カルボン酸の線状ポリエステルか
らなり、例えばゼネラル・エレクトリック・カンパニー
によってレキサン（Ｌｅｘａｎ）の名称の下に市販され
ているポリカーボネートを使用できる。さらに、利用で
きる材料は、ポリアミド、すなわち例えばノメックス
（Ｎｏｍｅｘ）の商品名の下にデュポン・インコーポレ
ーテッドによって市販されているポリヘキサメチレンア
ジパミドである。

【００２０】本発明において使用が可能な他の重合体と
しては、例えばＰＶＣ、変性アクリル酸の重合体、ハロ
ゲン化重合体、ポリエーテル、ポリウレタン及びこれら
の共重合体がある。しかしながら、ポリアリールスルホ
ンさらに詳しくはポリスルホンの使用が好ましい。

【００２１】親水性第２重合体は、例えば本質的に親水
性重合体の繰り返し単位を含有する長鎖重合体であり得
る。このような親水性第２重合体は、例えば血漿増補液
のような多数の医療用途に用いられるポリビニルピロリ
ドン（ＰＶＰ）であり得る。ＰＶＰは、下記一般式（I
I）の繰り返し単位からなる。

【化３】式中、ｎは９０〜４，４００の整数である。ＰＶＰは、
Ｎ−ビニル−２−ピロリドンの重合によって製造され、
重合度は、重合方法の選択によって決まる。例えば、平
均分子量１０，０００〜４５０，０００を有するＰＶＰ
製品を製造でき、また本発明の目的にも使用できる。こ
のようなＰＶＰは、商品符号Ｋ−１５〜Ｋ−９０の下に
ジー・エイ・エフ・コーポレーション（ＧＡＦＣｏｒ
ｐｏｒａｔｉｏｎ）によって、及び商品名コリドン（Ｋ
ｏｌｌｉｄｏｎ）の下にバイエル社（ＢａｙｅｒＡ
Ｇ）によって市販されている。

【００２２】使用できる他の親水性第２重合体は、ポリ
エチレングリコール、ポリグリコールモノエステル、及
び例えばプルロニック（Ｐｌｕｒｏｎｉｃ）Ｆ６８、Ｆ
８８、Ｆ１０８及びＦ１２７の商品名の下にビー・エイ
・エス・エフ社（ＢＡＳＦＡＧ）によって市販されてい
る重合体のようなポリエチレングリコールとポリプロピ
レングリコールの共重合体の形であり得る。使用し得る
さらに他の材料は、例えばポリオキシエチレンソルビタ
ンモノオレエート、モノラウレート又はモノパルミテー
トのようなポリソルベートである。このようなポリソル
ベートは、例えば商品名ツイーン（Ｔｗｅｅｎ）の下に
市販され、その好ましい形は、例えばツイーン２０、４
０などの親水性ツイーン製品である。最後に、デンプン
及びその誘導体の他にカルボキシメチルセルロース、酢
酸セルロースなどの水溶性セルロース誘導体を使用でき
る。好ましい材料はＰＶＰである。

【００２３】非プロトン性極性溶媒は、一般に第１重合
体が易溶性である、すなわち合成重合体の少なくとも約
２０重量％の濃度の溶液を生成できるような溶解度を有
する溶媒である。この種類に属する非プロトン性溶媒
は、例えばジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチル
スルホキシド（ＤＭＳＯ）、ジメチルアセトアミド（Ｄ
ＭＡ）、Ｎ−メチルピロリドン及びこれらの混合物であ
る。このような非プロトン性溶媒は、任意の量の水と混
合でき、従って沈殿後に繊維から洗い流すことができ
る。純粋の非プロトン性極性溶媒の他に、さらにこれら
の混合物又はこれらと水の混合物を使用でき、繊維形成
性重合体の少なくとも約２０重量％の溶解度上限を守る
ように留意する。沈殿の条件については、水を少量加え
ることによって若干の利点が得られる。

【００２４】第１重合体は、室温において注型溶液の約
１２〜２０重量％、さらに好ましくは１４〜１８重量
％、さらに限定的には約１６重量％の割合で非プロトン
性溶媒に溶解され、これについて疎水性重合体に関して
ここで説明する粘度についての若干の制限が認められ
る。経験から、繊維形成性重合体（第１重合体）の溶媒
中の含量が約１２重量％未満の場合、形成された中空繊
維はもはや強度が十分でなくなり、そのためこの中空繊
維がさらに加工されるかまたは使用される場合に著しい
困難が経験される。他方、溶液中の繊維形成性重合体の
割合が２０重量％より大きい場合、繊維は余りに緻密で
あり、そのため満足できない流体特性となる。

【００２５】細孔の形成を改善するかまたはこの形成を
可能にするために、前記成分中繊維形成性重合体（第１
重合体）を有するこのような溶液は、主成分たる疎水性
繊維形成性重合体が沈殿もしくは凝固するときに所望の
細孔を生成するあるレベルの親水性第２重合体を含有す
る。前記のように、第２重合体は、注型溶液の約２〜１
０重量％、さらに好ましくは２．５〜８重量％の量で使
用するのが最も良く、このような含有量は溶液の組成に
ついての前記粘度限界に適合する。沈殿された中空繊維
が一層容易に濡れるように、この水溶性重合体の或る程
度の量が沈殿された中空繊維に保持されるのが好まし
い。従って、仕上中空繊維は、重合体状膜の約１０重量
％以下、さらに好ましくは５重量％〜８重量％の量の第
２重合体を含有し得る。

【００２６】本発明によって、繊維形成性第１重合体及
び第２重合体を含有する溶液は、２０℃、すなわち室温
において粘度約５００〜３，０００ｃｐｓ、好ましくは
１，５００〜２，５００ｃｐｓ（センチポアズ）を有す
る。これらの粘度値はハーケ（Ｈａａｋｅ）測定器のよ
うな通常の回転式粘度測定器をもって測定される。粘
度、さらに正確には溶液の内部摩擦は、本発明の方法の
実施（運転）において観察されるべき一層重要なパラメ
ーターの１つである。粘度は、一方では沈殿が起こるま
で、押出された中空繊維形状の構造を保存するか又は保
持し、他方では沈殿、すなわち沈殿液が押出された粘稠
液と接触した後の中空繊維の凝固を妨げないような程度
であるべきである。この点についてＤＭＳＯ、ＤＭＡ又
はこれらの混合物の溶媒としての使用が最良である。こ
の点で、前記の粘度範囲を守ることによって、優れた流
体および機械的性質を有する中空繊維膜を確実に製造で
きることが見い出された。

【００２７】ろ過によって未溶解粒子を完全に除いた、
仕上げ明澄溶液は、次いで下記の押出又は湿式紡糸口金
に供給される。通常、米国特許第３，６９１，０６８号
明細書に開示されたものと一般に類似した湿式紡糸口金
を用いる。紡糸口金又はノズルは、中空繊維の外径と等
しい直径を有する環状ダクトを有する。紡糸口金コアー
はこのダクトに同軸に突出し、しかもこのダクトを貫通
する。この点でコアーの外径は、一般に中空繊維の内
径、すなわち、その内腔直径に等しい。後述するような
沈殿液は、中空コアを通してポンプ輸送されるので、こ
の沈殿液は中空コアの先端から出て、押出された液体か
らなる中空繊維形状と接触する。システムのこれ以上の
詳細は、中空繊維の製造に関する限り、前記米国特許第
３，６９１，０６８号明細書から分かる。

【００２８】沈殿液は、前記した非プロトン性溶媒と、
或る量の非溶媒、特に水が共同した形態にあり、非溶媒
は一方では繊維形成性第１重合体の沈殿を開始するが、
他方では第２重合体を溶解する。有効な効果は、非プロ
トン性溶媒又は混合物が繊維形成性重合体を含有する溶
液に用いられる溶媒と同じ場合に生じる。有機非プロト
ン性溶媒又は該溶媒の混合物と非溶媒とからなる沈殿液
の構成について、非溶媒の割合が増大すると沈殿液の沈
殿性は非常に著しくなるので、膜に形成される細孔の大
きさはますます小さくなり、このことによって所定の沈
殿液の選択によって分離膜の細孔特性を制御できるとい
うことを考慮しなければならない。他方、沈殿液はな
お、沈殿を所望の程度に行えるようにするために、少な
くとも約２５重量％に等しい或る程度の量の非溶媒を含
有すべきである。これについて、留意すべき一般的事項
は、沈殿液が、重合体を含有する溶液の溶媒と混合する
ので、中空繊維の内面からの距離が大きければ大きい
程、非プロトン性溶媒中の水分量は一層低くなることで
ある。繊維自体は洗浄液中に入る以前に十分に沈殿しな
ければならないので、前記規制は、沈殿液中の最小水分
量に当てはまる。

【００２９】非溶媒の含有量が、例えば約２５重量％程
度のように低い場合は、例えば赤血球のような血液の比
較的大きなフラクションを保留するのみの血漿フィルタ
ーとしての用途に適する粗大孔を有する膜が生成する。
注型溶液は、少なくとも３５重量％の非溶媒を含むのが
好ましい。重合体溶液に供給される沈殿液の量も、本発
明による方法の実施に重要なパラメーターであること
は、もう１つの重要な事項である。この比は、湿式紡糸
口金の寸法、すなわち仕上げ中空繊維の寸法に一層著し
く依存する。これについて、沈殿時に、繊維の寸法は、
沈殿前の中空繊維形状の寸法と異なるようには変らず
に、沈殿後の寸法と異なることは有用な効果である。こ
のために、沈殿液と重合体溶液の使用容量比は１：０．
５〜１：１．２５の範囲であり得る。このような容量比
は、沈殿液と重合体溶液が等しい出口速度（好ましい）
と仮定して、中空繊維の面積比、すなわち一方では重合
体物質によって形成された環面積と、他方では繊維内腔
の面積の比に等しい。押出され、沈殿されていない形状
の内径もしくは内腔径が、物質に押出される環状紡糸口
金の寸法に概略相当するような量の沈殿液を、紡糸口金
の直ぐ上流の押出された形状部分に供給することが最も
よい。

【００３０】中空繊維の外径が約０．１〜０．３ｍｍに
等しく、膜厚が約１０〜１００ミクロン、さらに好まし
くは１５〜５０ミクロン、一層限定的には４０ミクロン
に達する場合に有効である。前記から分かるように、沈
殿法は、一般にドイツ公告特許第２，２３６，２２６号
明細書に開示された沈殿と同じであり、さらに詳細につ
いてはこれを参照できる。従って非対称毛管膜は、湿式
紡糸口金から出た後の重合体溶液に外側方向に作用する
沈殿液によって形成される。本発明により、沈殿は、一
般に中空繊維に含有された有機液体を溶出し、最後に繊
維構造を固定する洗浄浴の表面に中空繊維が達する前に
終了する。

【００３１】沈殿が起こる場合、第１段階は、繊維状構
造の内面が凝固されるので、３，０００〜４０，０００
ダルトンより大きい分子のバリヤーの形態の緻密な微孔
性層が形成される。このバリヤー層からの距離が増大す
ると紡糸組成物内に含有された溶媒による沈殿液の希釈
が増大するので、沈殿性は外側方向にそれ程強くなくな
る。この結果、外側方向に、内部膜の支持層として働く
粗大孔のスポンジ状構造が形成される。

【００３２】沈殿が起こる場合、第２重合体のほとんど
は紡糸組成物から溶出するが、一方、少割合は凝固繊維
に保持され、しかもこれから抽出できない。第２重合体
の溶出によって、細孔の形成は促進される。第２重合体
の大部分が紡糸組成物から溶出するが、前記のように、
残部が凝固された繊維内に保持される場合、有用な効果
が得られる。

【００３３】通常、第２重合体の６０〜９５重量％を溶
出して、使用する第２重合体の４０〜５重量％を紡糸組
成物内に残すことを目的としている。最初に使用した第
２重合体の３０重量％未満が紡糸組成物に残り、仕上げ
重合体が第１重合体の９０〜９９重量％、さらに好まし
くは９５〜９８重量％を含有し、残部が第２重合体であ
ることが一層特に好ましい。前記のように、ＰＶＰは沈
殿操作の間に紡糸組成物から溶出し、しかも沈殿液に溶
解状態に存在し、また沈殿状態に影響を及ぼさないこと
はない。なぜならば、第２重合体の溶解性は沈殿後の綜
合特性に影響を及ぼす。従って、第２重合体は、なお沈
殿液の溶媒成分と共に沈殿反応の制御に役立つ。

【００３４】これに関して留意すべき事項は、方法が何
ら紡糸ドラフト（延伸）なしに最も良く行われることで
ある。これについてドラフト（延伸）は、繊維状構造の
環状紡糸口金からの出口速度が、沈殿された繊維が引取
られる速度と異なる（通常大きい）ことを意味する。こ
れは、構造体の伸長の原因である。なぜならば、この構
造体が環状紡糸口金から出て、形成された細孔がドラフ
ト方向に伸長され、このために永久変形されるように沈
殿反応を起こすからである。この点について、ドラフト
をもって紡糸された繊維の場合、限外ろ過速度は、この
ような紡糸口金ドラフトなしに生成された繊維の場合よ
りもはるかに遅いことが分かった。この点で、本発明
は、紡糸組成物の紡糸口金から出る速度及び生成された
繊維の引取速度が概略同じであるように行われるのが好
ましい。その場合、繊維内に形成された細孔の変形、又
は繊維内腔の収縮あるいは繊維壁の簿化がないという有
利な効果が得られる。

【００３５】さらに重要なパラメーターは、洗浄浴と紡
糸口金の間の距離である。なぜならば、このような距離
は所定の下方運動速度、すなわち所定の押出し速度にお
いて沈殿時間を制御する。しかしながら、沈殿高さは限
られている。なぜならば、繊維の重量はある限界を示
し、この限界を越えると、まだ沈殿されていない繊維構
造はその自重により破壊される。この距離は、粘度、繊
維の重量及び沈殿速度によって決まる。紡糸口金と洗浄
浴の間の距離が約１ｍより大きくないのが最も良い。

【００３６】沈殿後、凝固繊維は、通常水を含有する洗
浄浴中で水洗され、この浴中で中空繊維中に溶解してい
る有機成分を洗い流し、しかも繊維の微孔性構造を固定
するために、約３０分以下、さらに好ましくは約１０〜
２０分保持される。その後、繊維は熱乾燥帯域を通され
る。次いで、繊維は、その交換性を向上させるために崇
高加工されるのが好ましい。この後、このように生成さ
れた繊維の従来の処理、すなわちボビンへの巻取り、所
望の長さへの繊維の切断及び切断繊維束からの透析器の
製造がある。

【００３７】本発明によって製造された繊維は内側に厚
さ０．１〜２ミクロンを有する微孔性バリヤー層を有す
る。このバリヤー層に次いでその外側に先行技術のラメ
ラ状構造と著しく異なったフォーム状支持構造がある。
他の点においては、このように製造された繊維の寸法は
前記した値と一致している。本発明により製造された半
透膜は、透水性約３０〜６００ｍｌ／ｈ・ｍ² ×ｍｍＨ
ｇ、さらに好ましくは約２００〜４００ｍｌ／ｈ・ｍ²
×ｍｍＨｇを有する。

【００３８】さらに、本発明によって製造された中空繊
維は、吸水能３〜１０重量％、さらに好ましくは６〜８
重量％を有する。吸水能は、以下の方法により確認され
た。水蒸気飽和空気を、室温（２５℃）において、本発
明に従って製造された中空繊維を備えた乾燥状態の透析
器を通す。この点に関して、空気を加圧下に水浴に導入
し、水蒸気で飽和後、透析器に通す。定常状態に達する
と直ちに、吸水能の測定ができる。

【００３９】本発明による繊維について、ドイツ工業規
格ＤＩＮ５８，３５２に従って活性表面１．２５ｍ² に
ついてクリアランスデータを測定した。各々について血
流量３００ｍｌ／ｍｉｎの場合、尿素についてのクリア
ランスは２００〜２９０ｍｌ／ｍｉｎ、代表的には２７
０ｍｌ／ｍｉｎ、クレアチニン及びホスフェートについ
ては２００〜２５０ｍｌ／ｍｉｎ、代表的には約２３０
ｍｌ／ｍｉｎ、ビタミンＢ₁₂については１１０〜１５０
ｍｌ／ｍｉｎ、代表的には１４０ｍｌ／ｍｉｎであり、
イヌリンについては５０〜１２０ｍｌ／ｍｉｎ、代表的
には９０ｍｌ／ｍｉｎである。

【００４０】さらに、本発明の膜は優れた分離境界を有
する。測定したふるい分け係数は、ビタミンＢ₁₂につい
て１．０、イヌリンについて約０．９９、ミオグロビン
について０．５及び０．６、及びヒトアルブミンについ
て０．００５未満である。このことから、本発明の方法
により製造された繊維は、その分離特性（ふるい分け係
数）について天然腎臓とぼほ正確に一致していることが
分かる。本発明のこれ以上の有用な効果、実施例及び詳
細は、図面を参照して、その可能な形態の下記の説明か
ら明らかであろう。

【００４１】

【実施例】以下に実施例を示して本発明について具体的
に説明する。なお、特に断りがない限り、百分率は重量
基準による。

【００４２】実施例１ポリスルホン１５重量％、ＰＶＰ（分子量４０，００
０）９重量％、ＤＭＡ３０重量％、ＤＭＳＯ４５重量％
及び水１重量％を含有する湿式紡糸重合体溶液を調製し
た。この溶液から、未溶解物を除いた。このように調製
された溶液（４０℃で粘度１，５５０ｃｐｓ）を、同時
に４０℃の水４０重量％及び１：１のＤＭＡ／ＤＭＳＯ
６０重量％の混合物の形態の沈殿液が供給されている
湿式紡糸口金にポンプ輸送した。環状紡糸口金は、中空
繊維の寸法と概略一致するようにオリフィス外径約０．
３ｍｍ及び内径約０．２ｍｍを有していた。製造された
中空繊維（ポリスルホン９４．７重量％、ＰＶＰ５．３
重量％）は、連続多孔性スポンジ構造に次いで約０．１
ミクロンの微孔性バリヤー層を有する内面を有してい
た。製造された膜の拡大断面を図１に示す。図１のａは
倍率１０，０００のバリヤー層の内面を示し、図１のｂ
は倍率４，５００の外面を示す。この膜は、ＰＶＰを含
有しており、水によって容易に濡れた。

【００４３】実施例２実施例１において製造された膜について、透過性の試験
を行った。水透過性は、非常に高く、しかもこの膜につ
いては、約２１０ｍｌ／ｈ・ｍ² ×ｍｍＨｇの値であっ
た。しかしながら、血液についての限外ろ過係数は低か
った。なぜならば、すべての合成膜のように、（先行技
術におけるよりも一層少ないが）流体特性を低下するい
わゆる２次膜が形成されるからである。この２次膜は、
通常、蛋白質及びリポ蛋白質からなり、その全血中濃度
はろ過できる量に影響を及ぼし、しかも毛管中の流れを
妨げる。限外ろ過係数は、インターナショナル・アーテ
ィフィシャル・オーガンズ（Ｉｎｔ．Ａｒｔｉｆ．
Ｏｒｇａｎ）１９８２、第２３〜２６頁に示す方法を用
いて測定された。結果を図４に示す。

【００４４】クリアランスデータは、ドイツ工業規格Ｄ
ＩＮ５８，３５２（ヒト血漿とイヌリン）に従って水溶
液を用いて実験室で確かめられた。これによって、クリ
アランスと血流（ろ過量を含まない）の間の関係につい
て、図２に示す関係が得られた。血流量３００ｍｌ／ｍ
ｉｎにおいて、追加のろ液量６０ｍｌ／ｍｉｎ（ＨＤＦ
処理）がある場合に増加する下記の除去グラフをプロッ
トできる。比較のために、純ろ過グラフを、Ｑ_B ＝３０
０ｍｌ／ｍｉｎ及びＱ_F ＝１００ｍｌ／ｍｉｎをＱ_B ＝
４００ｍｌ／ｍｉｎ及びＱ_F ＝１３０ｍｌ／ｍｉｎと共
にプロットした（図２）。また、血流量の関数としての
種々の分子量の分子に対する除去グラフを図３に示す。
ＨＦ（血液ろ過）を用いる除去が、本発明において製造
された繊維を用いたＨＤ（血液透析）を用いる場合より
も大きいことは、イヌリンの分子量よりも大きい分子量
の分子の場合のみである。

【００４５】一定の血流量をもって可能なろ液流量を、
図４にＴＭＰ（トランスメンブラン圧力）の関数として
示す。この図４から、ろ液流は最大水準に達するまでＴ
ＭＰの増大と共に上昇し続けることが分かる。血液粘度
の増加は非常に著しいので、ＴＭＰのこれ以上の増加に
よってろ液流量はこれ以上増大しない。与えられた数値
（ヘマトクリット２８％及び蛋白質６％）から出発し
て、これらの水準は一層低いＴＭＰ（一層高い血液の数
値）あるいはそれぞれ一層高いＴＭＰ（一層低い血液
値）においても達せられる。これが実際上重要な程度
は、図５及び図６から分かる。この点で、本発明の方法
によって製造された中空繊維について、図５はろ液流量
をヘマトクリットの関数として示し、図６はろ液流量を
蛋白質含量の関数として示す。血流量３００ｍｌ／ｍｉ
ｎ及びろ液流量１５０ｍｌ／ｍｉｎにおいて、これらの
図から分かるように、ヘマトクリット値及び全蛋白質そ
れぞれ２８％及び６％（動脈）が５６％及び１２％（静
脈）に増大する。

【００４６】実施例３実施例１において製造された繊維は、生体内で使用され
る場合、優れた性質を有する。図７はクリアランスのデ
ータを示し、図７から、尿素、クレアチニン及びホスフ
ェートについて、本発明に従って製造された繊維をもっ
てどのようなクリアランスが可能であるかが分かる。ろ
液流量が０ｍ／ｍｉｎから５０ｍ／ｍｉｎに上昇する
と、Ｑ_B ＝２００ｍｌ／ｍｉｎにおけるクリアランスの
増加は尿素２％クレアチニン３％ホスフェート４％イヌリン８％ β−ミクログロブリン４０％であった。

【００４７】追加のろ過による全クリアランスの増加
は、除去される物質が伝統的な「中間分子」よりも高分
子量を有する場合に初めて役に立つ。クリアランスの安
定性は、また種々の研究センターにおいても試験され
た。結果を下記表１に示す。

【表１】上記表１から、クリアランスは、処理の時間にわたって
実質的に一定であり、差は通常の誤差の変動の範囲内に
あることが分かる。

【００４８】最後に、図８に、分子量の関数としてのふ
るい分け係数の変化を示す。図８から、本発明の方法を
用いて製造された繊維は天然腎臓とほとんど同じ性質を
有し、しかも先行技術の従来の膜よりも著しく優れてい
ることが明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法によって製造された中空繊維の壁
断面の１部の拡大図である。

【図２】本発明の繊維における血流量の関数としてのク
リアランスを示すグラフである。

【図３】血流量の関数としての種々の分子量の分子に対
する除去グラフである。

【図４】トランスメンブラン圧力の関数としてのろ液流
量の変化を示す限外ろ過についてのグラフである。

【図５】ヘマトクリット値の関数としてのろ液流量の変
化を示すグラフである。

【図６】蛋白質含量の関数としてのろ液流量の変化を示
すグラフである。

【図７】尿素、クレアチニン及びホスフェートについて
のクリアランスデータのグラフである。

【図８】種々の分子量の分子についてのふるい分け係数
のグラフである。

【手続補正書】

【提出日】平成９年８月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】親水性第２重合体は、例えば本質的に親
水性重合体の繰り返し単位を含有する長鎖重合体であり
得る。このような親水性第２重合体は、例えば血漿増補
液のような多数の医療用途に用いられるポリビニルピロ
リドン（ＰＶＰ）であり得る。ＰＶＰは、下記一般式
（ＩＩＩ）の繰り返し単位からなる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ａ６１Ｍ 1/18 ５００Ａ６１Ｍ 1/18 ５００

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】疎水性第１重合体１２〜２０重量％及び
親水性第２重合体２〜１０重量％を含有し、残余が非プ
ロトン性極性溶媒であり、粘度５００〜３，０００ｃｐ
ｓを有する湿式紡糸用溶液を調製し、該紡糸用溶液と、
前記第１重合体の非溶媒（但し、５０重量％以下の場合
を除く）と第１重合体の溶媒からなる沈殿液とを、環状
紡糸口金から同軸状に押出して、壁を有する連続中空構
造を与え、このように押出された中空構造部分が、前記
紡糸口金と洗浄浴表面との間が所定の空間距離だけ離間
した洗浄浴に紡糸口金から流下している間に、前記沈殿
液を前記構造部分の内腔部にその壁を通して外側方向に
作用させて同時に前記押出された構造部分から前記第２
重合体の一部を溶出させ、この際、前記空間距離は前記
構造部分が洗浄浴に達する前に沈殿液が前記構造部分を
さらに完全に沈殿させるように設定されており、次いで
前記溶媒と、前記壁に内側から外側に向って連続的に大
きくなる細孔を形成した第２重合体の溶出した部分を洗
い流す事を特徴とする、内側のバリヤー層と外側のスポ
ンジ状支持構造とから成る非対称微孔性中空繊維の製造
方法。
【請求項２】前記疎水性第１重合体が、ポリアリール
スルホン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリ塩化ビ
ニル、変性アクリル酸重合体、ポリエーテル、ポリウレ
タン及びこれらの共重合体からなる群から選ばれた請求
項１に記載の方法。
【請求項３】前記疎水性第１重合体が、ポリスルホン
及びポリエーテルスルホンからなる群から選ばれた請求
項２に記載の方法。
【請求項４】前記親水性第２重合体が、ポリビニルピ
ロリドン、ポリエチレングリコール、ポリグリコールモ
ノエステル、ポリエチレングリコールとポリプロピレン
グリコールの共重合体、セルロースの水溶性誘導体及び
ポリソルベートからなる群から選ばれた水溶性重合体で
ある請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】前記親水性第２重合体が分子量１０，０
００〜４５０，０００を有する請求項４に記載の方法。
【請求項６】前記非プロトン性極性溶媒が、ジメチル
アセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホ
キシド、Ｎ−メチルピロリドン及びこれらの混合物から
なる群から選ばれた請求項１乃至５のいずれか一項に記
載の方法。
【請求項７】前記沈殿液が、ジメチルアセトアミド、
ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メ
チルピロリドン及びこれらの混合物からなる群から選ば
れた第１重合体の溶媒と、非溶媒との混合物からなる請
求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】前記沈殿液が、第１重合体の非溶媒と非
プロトン性極性溶媒とからなる請求項１乃至６のいずれ
か一項に記載の方法。
【請求項９】前記沈殿液と前記紡糸用溶液が容量比
１：０．５〜１：１．２５で用いられる請求項１乃至８
のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】前記中空構造部分が、実質的に延伸０
で紡糸工程において引取られる請求項１乃至９のいずれ
か一項に記載の方法。
【請求項１１】前記中空繊維の内径が前記紡糸口金内
のコアの外径と実質的に等しくなるような量の前記紡糸
用溶液を、前記紡糸口金の直ぐ下流で前記押出された構
造部分に導入する工程を含む請求項１乃至１０のいずれ
か一項に記載の方法。