WO2015170708A1 - 中空糸膜モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

中空糸膜モジュールおよびその製造方法 Download PDF

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林昭浩
上野良之
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東レ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a hollow fiber membrane module and a method for producing the hollow fiber membrane module.
  • the material for the hollow fiber membrane examples include cellulose polymers, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polysulfone polymers, and the like.
  • polysulfone-based polymers are particularly suitable for use as water separation membranes for water purifiers and medical separation membranes such as artificial kidneys used for dialysis treatment because of their high water permeability and excellent chemical resistance and strength. It has been.
  • HD normal hemodialysis
  • HDF hemodialysis
  • I-HDF intermittent replenishment hemodiafiltration
  • polysulfone-based polymers having high water permeability are widely used as being compatible with such dialysis techniques.
  • the container containing the hollow fiber membrane bundle is filled with liquid
  • the wet type in which the module is completely filled with liquid the container is not filled with liquid, but only the hollow fiber membrane is
  • semi-dry type that is wet
  • dry type that the hollow fiber membrane hardly contains moisture.
  • the dry type does not contain water and is light in weight, and has an advantage that there is less concern about performance deterioration due to freezing even in a cold region, and is therefore preferably used.
  • polysulfone polymers are hydrophobic polymers, and hollow fiber membranes made of polysulfone polymers have strong hydrophobicity on the membrane surface. There is a risk of solidification. Therefore, it has been widely practiced to improve the hydrophilicity of the membrane surface by adding a hydrophilic polymer to the polysulfone polymer.
  • a method for adding a hydrophilic polymer a method of adding a hydrophilic polymer to a hollow fiber membrane-forming stock solution (Patent Document 1), or immersing the formed hollow fiber membrane in a solution containing the hydrophilic polymer
  • Patent Document 1 a method of imparting a hydrophilic polymer to the hollow fiber membrane surface is common.
  • Patent Documents 2 and 3 methods for crosslinking and immobilizing hydrophilic polymers by heat treatment or radiation treatment. Further, by irradiating ⁇ rays in a dry state and clustering a part of the polymer material constituting the membrane, the hollow fiber membrane after gamma ray irradiation has a moisture content of 10% by weight or less.
  • Patent Document 4 discloses that a hollow fiber membrane having 10% by weight or less of the insolubilized component of the membrane when dissolved in a common solvent of a hydrophobic polymer and a hydrophilic polymer is disclosed.
  • Patent Document 6 the eluate is reduced by irradiating radiation with a moisture content of 3% or less and a relative humidity of the atmosphere around the hollow fiber membrane of 40% or less.
  • the oxygen concentration is 0.001% or more and 0.1% or less
  • the moisture content relative to the weight of the hollow fiber membrane is 0.2 to 7% by weight or less
  • the relative humidity at 25 ° C. is A method of irradiating radiation in a packaging bag atmosphere greater than 40% Rh is disclosed.
  • Patent Document 4 discloses a method of irradiating ⁇ rays in a dry state to reduce eluate.
  • this method there is a concern that it becomes difficult to form clusters due to the influence of the molecular weight of the hydrophilic polymer added to the film-forming stock solution, and the amount of eluate increases. Further, there is no mention of modification of the surface in contact with the treatment liquid.
  • Patent Document 6 there is no description about the oxygen concentration at the time of radiation irradiation, and there is a risk of deterioration of the hollow fiber membrane material and increase in eluate due to generation of oxygen radicals, as in the method of Patent Document 1.
  • Patent Document 7 requires the use of an oxygen scavenger or the like that releases moisture in order to make the relative humidity greater than 40% Rh. For this reason, there is a limitation that it is necessary to use a packaging container having a low oxygen permeability and a low water vapor permeability. In addition, there is no mention of a solution to the problem of a decrease in biocompatibility when the oxygen concentration is low.
  • a dry-type hollow fiber membrane module in which the hydrophilic polymer has not undergone structural changes due to cross-linking, etc., has few eluates, and has excellent biocompatibility has not yet existed.
  • An object of the present invention is to provide a hollow fiber membrane module having a built-in hollow fiber membrane, which is low in elution from the hollow fiber membrane and has high biocompatibility.
  • the present invention is a hollow fiber membrane module incorporating a hollow fiber membrane, the hollow fiber membrane contains a polysulfone-based polymer and a hydrophilic polymer, satisfies the following (A) and (B), and The amount of eluate contained in the liquid obtained by circulating ultrapure water heated to 37 ° C. for 4 hours at 200 mL / min in the flow path on the inner surface of the hollow fiber membrane is 1.0 mg / m 2 or less.
  • a hollow fiber membrane module is: (A) The insoluble component when the hollow fiber membrane is dissolved in N, N-dimethylacetamide is less than 3% by mass of the total mass of the hollow fiber membrane; (B) A soft layer exists on the surface of the functional layer of the hollow fiber membrane in a wet state, and the thickness of the soft layer is 7 nm or more.
  • the present invention includes a step of producing a hollow fiber membrane by blending a hydrophilic polymer not having a hydrophobic unit into a substrate made of a hydrophobic polymer, A step of washing the hollow fiber membrane with a washing liquid containing a hydrophilic unit and a hydrophobic unit and containing a polymer containing an ester group in an amount of 0.002% by mass to 0.05% by mass;
  • the hollow fiber membrane is incorporated in a case, and the oxygen concentration in the atmosphere around the hollow fiber membrane is 0 to 1%, and the moisture content with respect to the mass of the hollow fiber membrane is 0 to 25% by mass.
  • a step of irradiating the hollow fiber membrane with radiation is irradiating the hollow fiber membrane with radiation.
  • the hollow fiber membrane module and the manufacturing method thereof of the present invention it is possible to provide a hollow fiber membrane module with a low amount of eluate and high biocompatibility.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the hollow fiber membrane module of the present invention.
  • the hollow fiber membrane module preferably includes a case 11 and a hollow fiber membrane 13, and the case 11 preferably includes the hollow fiber membrane 13.
  • a bundle of hollow fiber membranes 13 cut to a required length is preferably stored in a cylindrical case 11. It is preferable that both ends of the hollow fiber membrane are fixed to both ends of the cylindrical case 11 by a potting material 17 or the like. At this time, it is preferable that both ends of the hollow fiber membrane are open.
  • the hollow fiber membrane module preferably includes headers 14A and 14B at both ends of the case 11.
  • the header 14A preferably includes a liquid inlet 15A to be processed.
  • the header 14B preferably includes a liquid discharge port 15B to be processed.
  • the hollow fiber membrane module is preferably provided with nozzles 16A and 16B on the side surface portion of the case and in the vicinity of both end portions of the case as shown in FIG.
  • the liquid to be processed is introduced from the liquid inlet 15A to be processed, passes through the inside of the hollow fiber membrane, and is discharged from the liquid outlet 15B.
  • the processing liquid is usually introduced from the nozzle 16A (processing liquid inlet), passes through the outside of the hollow fiber membrane, and is discharged from the nozzle 16B (processing liquid outlet). That is, normally, the flow direction of the liquid to be treated is opposite to the flow direction of the treatment liquid.
  • the blood to be treated is usually introduced from the treatment liquid inlet 15A, and the inside of the hollow fiber membrane is introduced inside the hollow fiber membrane.
  • the blood is artificially dialyzed, and the purified blood, which is the collection target substance, is discharged from the liquid outlet 15B. That is, the flow path from the liquid inlet 15A to the liquid outlet 15B through the inside of the hollow fiber membrane is the liquid flow path (blood side flow path).
  • this channel may be simply referred to as “blood side channel”.
  • the dialysate that becomes the treatment liquid is introduced from the nozzle 16A (treatment liquid injection port) and passes through the outside of the hollow fiber membrane to purify (dialyze) the liquid to be treated (blood).
  • the dialysate containing toxic components (waste substances) in the blood is discharged. That is, the flow path from the nozzle 16 ⁇ / b> A to the nozzle 16 ⁇ / b> B through the outside of the hollow fiber membrane becomes a flow path (dialysis liquid flow path) for the treatment liquid.
  • this channel may be simply referred to as “dialysate channel”.
  • the hollow fiber membrane incorporated in the module is a mixture of a hydrophobic polymer as a base material and a hydrophilic polymer having no hydrophobic group (hydrophobic unit).
  • the “base material” refers to a component having the highest content among the components constituting the hollow fiber membrane.
  • the hydrophobic polymer include polysulfone polymers, polystyrene, polyurethane, polyethylene, polypropylene, polyacrylonitrile and the like.
  • a polysulfone polymer is preferably used because it is easy to form a hollow fiber membrane. That is, the hollow fiber membrane preferably contains a polysulfone polymer and a hydrophilic polymer.
  • the polysulfone polymer in the present invention is a polymer having an aromatic ring, a sulfonyl group, and an ether group in the main chain, and examples thereof include polysulfone, polyethersulfone, and polyallylethersulfone.
  • a polysulfone polymer represented by the following chemical formula (1) or (2) is preferably used, but the present invention is not limited thereto.
  • N in the formula is preferably 50 to 80.
  • polysulfone examples include Udel (registered trademark) Polysulfone P-1700, P-3500 (manufactured by Solvay), Ultrason (registered trademark) S3010, S6010 (manufactured by BASF), Victrex (registered trademark) (Sumitomo Chemical) ), Radel (registered trademark) A (manufactured by Solvay), and Ultrason (registered trademark) E (manufactured by BASF).
  • the polysulfone a polymer composed only of the repeating unit represented by the above formula (1) and / or (2) is preferable, but it is copolymerized with other monomers within a range not impeding the effects of the present invention. Or a modified product. Although it does not specifically limit, it is preferable that another copolymerization monomer is 10 mass% or less.
  • the hydrophilic polymer means a polymer containing a hydrophilic unit and soluble in water or ethanol.
  • the hydrophilic polymer preferably does not have a hydrophobic unit.
  • “soluble” means that 0.1 g or more is dissolved in 100 g of water or ethanol at 20 ° C.
  • the hydrophilic polymer include polyvinyl pyrrolidone, polyalkylene glycol, polyvinyl alcohol, polyethyleneimine, and polyacrylic acid. Among these, polyvinylpyrrolidone is preferably used from the viewpoint of compatibility with the polysulfone polymer.
  • the hydrophilic polymer has a gel structure or is crosslinked with a polysulfone polymer.
  • the biocompatibility is lowered when the mobility of the hydrophilic polymer on the surface in contact with the treatment liquid is lowered.
  • the hydrophilic polymer has a gel structure, it is considered that the gel becomes a permeation resistance and the performance of the film is lowered.
  • the inventors have also found that the ability to suppress fouling of proteins and organic substances is improved by suppressing the crosslinking of the hydrophilic polymer present on the film surface.
  • the detailed mechanism has not been clarified, by setting the crosslinked state of the hydrophilic polymer on the membrane surface to the minimum state that does not elute, the mobility of the polymer on the membrane surface is compared with the crosslinked state. It is considered that the adhesion of proteins and the like is suppressed.
  • Such a high fouling suppression effect on the film surface is very useful because it leads to suppression of deterioration of module performance during use.
  • the fouling suppressing effect will be described later, it can be known by measuring the change over time in the albumin sieving coefficient contained in blood.
  • the maintenance rate of the albumin sieving coefficient is preferably 50% or more, preferably 60% or more, and more preferably 70% or more.
  • N, N-dimethylacetamide is selected as a good solvent, and the amount of insoluble components when the hollow fiber membrane is dissolved in the solvent is measured to thereby determine the crosslinked state of the hydrophilic polymer.
  • DMAc can dissolve many substances, and uncrosslinked polysulfone polymers and hydrophilic polymers dissolve in DMAc, but crosslinked with hydrophilic polymers and polysulfone polymers that take a gel structure. This is because the hydrophilic polymer is insoluble in DMAc. Specifically, it is possible to obtain an insoluble component by dissolving the hollow fiber membrane in DMAc and then performing centrifugation to remove the supernatant.
  • the content of insoluble components in the hollow fiber membrane is preferably less than 3% by mass, more preferably 2% by mass or less, and still more preferably. Is 1% by mass or less.
  • the amount of hydrophilic polymer eluted from the hollow fiber membrane module (hereinafter referred to as the amount of eluate) measured by the following method is preferably 1.0 mg / m 2 or less, more preferably 0.75 mg. / M 2 , more preferably 0.5 mg / m 2 or less, and most preferably 0 mg / m 2 .
  • the amount of eluate it may be difficult to make the amount of eluate less than 0.1 mg / m 2 , and in that case, the amount of eluate becomes 0.1 mg / m 2 or more.
  • the amount of effluent from the hollow fiber membrane module is the amount of effluent contained in the water circulated inside the hollow fiber membrane module for 4 hours.
  • the water circulated for 4 hours means that ultrapure water heated to 37 ° C. was passed through the flow path on the inner surface side of the hollow fiber membrane of the hollow fiber membrane module for 7 minutes at 100 mL / min, and then hollowed in the same manner.
  • the eluate eluted in water can be measured using gel filtration chromatography or the like using a liquid obtained by concentrating the water circulated for 4 hours 100 times as a measurement sample. Details of the measuring method are as described later in the examples.
  • the hydrophilic high molecular weight (mg) in 4 L of water after 4 hours of circulation obtained in this way was divided by the total value (m 2 ) of the inner surface area of the hollow fiber membrane packed in the measured hollow fiber membrane module. The value was defined as the amount of eluate (mg / m 2 ) in the present invention.
  • Elution amount (mg / m 2 ) Hydrophilic high molecular weight in 4 L (mg) / Total value of inner surface area of hollow fiber membrane (m 2 )
  • the total value of the inner surface area of the hollow fiber membrane is obtained by the following formula.
  • Total value of the inner surface area of the hollow fiber membrane (m 2 ) ⁇ ⁇ hollow fiber membrane inner diameter (m) ⁇ effective length (m) ⁇ number of yarns (number)
  • the effective length refers to a portion where the potting material is not attached to the hollow fiber membrane filled in the hollow fiber membrane module.
  • the consumption of potassium permanganate in the initial cleaning liquid of the hollow fiber membrane module can be used.
  • the initial cleaning liquid here refers to water sampled from the first 25 mL of cleaning liquid that has flowed out when the hollow fiber membrane module is filled with water when ultrapure water is allowed to flow inside the hollow fiber membrane at a flow rate of 100 mL / min. I mean.
  • the eluate contained in the initial cleaning solution was measured by adding 20 mL of 2.0 ⁇ 10 ⁇ 3 mol / L potassium permanganate aqueous solution to 10 mL of the initial cleaning solution, adding 1 mL of 10 vol% sulfuric acid and boiling stone for 3 minutes. Boil.
  • the mixture is then cooled to room temperature. Thereto is added 1 mL of a 10% by mass aqueous potassium iodide solution, and the mixture is stirred well at room temperature, allowed to stand for 10 minutes, and titrated with a 1.0 ⁇ 10 ⁇ 2 mol / L aqueous sodium thiosulfate solution. When the color of the solution becomes light yellow, add 0.5 mL of 1% by weight starch aqueous solution and stir well at room temperature. Thereafter, titration is further performed with an aqueous sodium thiosulfate solution until the color of the solution becomes transparent.
  • the hollow fiber membrane module when used as an artificial kidney in hemodialysis, it is preferable that the amount of potassium permanganate consumed is small.
  • the eluate test of the circuit in the dialysis-type artificial kidney approval standard is to perform titration with 2.0 ⁇ 10 ⁇ 3 mol / L potassium permanganate aqueous solution using 10 ml of the initial washing solution, and the permanganate at the time of titration The same standard stipulates that the consumption of aqueous potassium solution is 1 ml or less.
  • the initial washing liquid potassium permanganate Is 3 mL or less per 1 m 2 of membrane area, more preferably 2 mL or less, and further preferably 1 mL or less.
  • a method of cleaning the hollow fiber membrane by selecting a cleaning liquid by paying attention to the adsorption equilibrium constant of the hydrophilic polymer to the polysulfone polymer. Specifically, a polymer having an adsorption equilibrium constant for the polysulfone polymer higher than that of the hydrophilic polymer added to the membrane forming stock solution is selected, and a hollow fiber membrane is prepared using a cleaning liquid containing the polymer. It is preferable to perform the cleaning. In the washing step, the easily eluted hydrophilic polymer derived from the hydrophilic polymer added to the film-forming stock solution is replaced with a polymer having a higher adsorption equilibrium constant.
  • the amount of the hydrophilic polymer that is easily eluted and contained in the hollow fiber membrane is reduced.
  • a polymer having a high adsorption equilibrium constant adsorbed on the hollow fiber membrane is less likely to elute than a hydrophilic polymer.
  • a copolymer containing a hydrophilic unit and a hydrophobic unit is preferable.
  • a hydrophilic unit By containing a hydrophilic unit, it becomes easy to dissolve in water.
  • the polysulfone-based polymer is hydrophobic, a polymer having a hydrophobic unit has a high adsorption equilibrium constant due to hydrophobic interaction with the polysulfone-based polymer.
  • the polymer containing the hydrophilic unit and the hydrophobic unit is not known in detail, it is generally considered that there are many contact points between the molecules with the polysulfone-based polymer. It is considered that crosslinking with the polysulfone polymer is likely to occur even under conditions where crosslinking due to is difficult to occur, and as a result, elution from the hollow fiber membrane hardly occurs.
  • the hydrophilic unit referred to in the present invention is the solubility of a polymer obtained in 100 g of water at 20 ° C. when a polymer consisting only of the monomer unit among the monomer units constituting the polymer is prepared. Refers to those having 1 g or more.
  • the hydrophobic unit as used in the present invention refers to a solubility of less than 1 g in 100 g of water at 20 ° C. when a polymer consisting only of the monomer unit among the monomer units constituting the polymer is prepared. , Preferably 0.1 g or less.
  • the proportion of the hydrophobic unit is preferably 20 mol% or more, and more preferably 30 mol% or more. On the other hand, 80 mol% or less is preferable, and 70 mol% or less is more preferable.
  • the polymer containing a hydrophilic unit and a hydrophobic unit preferably further contains an ester group.
  • the ester group is preferably present in the hydrophobic unit.
  • polystyrene resin examples include a vinylpyrrolidone / vinylcaprolactam copolymer, a vinylpyrrolidone / vinyl alcohol copolymer, and the like.
  • polystyrene resin examples include polyvinyl alcohol, vinylpyrrolidone / vinyl acetate copolymer having a saponification degree of less than 99%, and the like. It is preferable that at least one of these is included.
  • At least one selected from vinylpyrrolidone / vinyl acetate copolymer and vinylpyrrolidone / vinylcaprolactam copolymer is preferably used.
  • a method of cleaning the hollow fiber membrane using the cleaning liquid a method of providing a cleaning bath in the spinning process of the hollow fiber membrane and passing the hollow fiber membrane through the cleaning liquid in the bath, or bundling the hollow fiber membranes to form the hollow fiber
  • a method of making a membrane bundle and immersing it in a cleaning liquid a method of inserting a hollow fiber membrane into a case to form a hollow fiber membrane module, and then supplying the cleaning liquid to the hollow fiber membrane module and flowing it to the inner surface side and the outer surface side of the hollow fiber membrane
  • a method of supplying a cleaning liquid to the hollow fiber membrane module and causing the cleaning liquid to flow in the film thickness direction of the hollow fiber membrane can be used.
  • a method of passing a cleaning liquid in the film thickness direction after forming a hollow fiber membrane module is preferable because of high cleaning efficiency of the hydrophilic polymer.
  • the cleaning liquid should be passed in the film thickness direction from the functional layer surface to the opposite surface of the hollow fiber membrane.
  • the cleaning time is preferably 10 seconds or longer, more preferably 30 seconds or longer, and further preferably 1 minute or longer.
  • the cleaning time is preferably 30 minutes or less, more preferably 10 minutes or less.
  • the flow rate of the cleaning liquid is preferably 200 to 1000 mL / min.
  • the amount of the polymer added to the cleaning liquid is too small, a sufficient cleaning effect cannot be obtained, so 0.002% by mass or more is preferable, more preferably 0.005% by mass or more, and further 0.0075% by mass. The above is preferable.
  • the amount of the polymer contained is preferably 0.05% by mass or less, more preferably 0.03% by mass or less, and further 0.02%. The mass% or less is preferable.
  • the temperature of the cleaning liquid is preferably 100 ° C. or lower, more preferably 90 ° C. or lower, because if the temperature is too high, the film performance may be deteriorated.
  • the temperature of the cleaning liquid is not preferable from the viewpoint of production efficiency because it requires equipment for heating.
  • the temperature is high, the hydration state of the polymer containing the hydrophilic unit and the hydrophobic unit becomes unstable, and thus the hydrophobicity of the polymer is relatively increased. That is, the adsorption equilibrium constant for the polysulfone polymer is increased, and the cleaning efficiency is improved. Therefore, the temperature of the cleaning liquid is preferably 25 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, and further preferably 70 ° C. or higher.
  • a method of adding a polymer having a high adsorption equilibrium constant to the polysulfone polymer to the core liquid at the time of forming the hollow fiber is also effective.
  • a polymer having a high adsorption equilibrium constant is added to the core liquid, substitution with the hydrophilic polymer added to the film-forming stock solution occurs on the film surface during film formation.
  • the amount of the polymer having a high adsorption equilibrium constant added to the core liquid is preferably 0.002% by mass or more, more preferably 0.005% by mass or more, and further preferably 0.0075% by mass.
  • the amount of the high molecular weight contained is preferably 0.05% by mass or less, more preferably 0.03% by mass or less, and further 0.02% by mass. % Or less is preferable.
  • the above-described cleaning with the cleaning liquid may be performed with water or hot water.
  • the hollow fiber membrane of the present invention has a flexible layer on the functional layer surface in a wet state, and the thickness of the flexible layer is 7 nm or more.
  • the surface of the functional layer in the present invention is a surface with which a substance to be treated flowing in the hollow fiber membrane module comes into contact. Taking a hollow fiber membrane module used for dialysis treatment as an example, the surface on the side in contact with blood is the functional layer surface.
  • the thickness of the flexible layer is a value obtained by measuring the functional layer surface of the hollow fiber membrane using an atomic force microscope (AFM) as follows.
  • the flexible layer is a layer formed by swelling a hydrophilic polymer or the like present on the surface of the hollow fiber membrane with moisture.
  • the wet state may be a state where the moisture content of the hollow fiber membrane is 65% by mass or more.
  • the reason why such a flexible layer is important can be estimated as follows. Components having a large size, such as platelets and blood cells, do not enter the hollow fiber membrane and come into contact only with the functional layer surface. Therefore, it is considered that the thicker the flexible layer, the more difficult the platelets and blood cells are to approach the polysulfone polymer, and no adhesion or activation occurs. On the other hand, if the flexible layer is too thick, proteins may be trapped in the flexible layer. From the above, the thickness of the flexible layer is preferably 7 nm or more, and more preferably 10 nm or more. Further, the thickness of the flexible layer is preferably 50 nm or less, more preferably 40 nm or less, more preferably 30 nm or less, and further preferably 20 nm or less.
  • FIG. 2 shows an example of a force curve showing the relationship between the force applied to the cantilever and the displacement of the cantilever in the measurement using an atomic force microscope.
  • the force curve is represented by a graph with the vertical axis representing the force applied to the cantilever and the horizontal axis representing the displacement of the cantilever. In the region 21 before the cantilever contacts the functional layer surface, the force curve changes in parallel to the x-axis.
  • the force applied to the cantilever increases linearly with respect to the displacement amount of the cantilever, and between the displacement amount of the cantilever and the force applied to the cantilever There is a linear straight line correlation.
  • a non-linear region 22 curved into a force curve appears. After passing the nonlinear region, a region 23 in which a linear straight line correlation is obtained appears between the displacement amount of the cantilever and the force applied to the cantilever.
  • the thickness 24 of the flexible layer is such that the cantilever is in contact with the functional layer surface on the extension line drawn with respect to the line of the region 21 where the force curve has changed parallel to the x axis before the cantilever contacts the functional layer surface.
  • the distance from the starting point of the appearing non-linear region 22 to the intersection of the extension line and the linear region 23 is taken as the distance.
  • it is preferable to perform measurement at 20 arbitrary positions in a plurality of arbitrarily selected hollow fiber membranes and obtain an average it is not always necessary to perform the measurement on a plurality of hollow fiber membranes.
  • the average value is rounded off to the first decimal place.
  • the hollow fiber membrane filled in the hollow fiber membrane module is too high, there may be a concern about the growth of bacteria during storage, or the hollow fiber membrane may freeze and the performance may deteriorate.
  • the hydrophilic polymer is crosslinked and gelled, which may affect the membrane performance.
  • the weight of the hollow fiber membrane module can be reduced, and the transportation cost and safety are improved.
  • the dry type hollow fiber membrane module in which the hollow fiber membrane is substantially dry has improved bubble removal properties inside the hollow fiber membrane during use.
  • the moisture content with respect to the mass of the hollow fiber membrane incorporated in the hollow fiber membrane module is preferably 10% by mass or less, more preferably 7% by mass or less, further preferably 4% by mass or less, and particularly preferably 2% by mass. % Or less, most preferably 1% by mass or less.
  • Examples of the method for drying the hollow fiber membrane include a method in which a gas such as compressed air is allowed to flow into the hollow fiber membrane module, a method of drying by irradiating microwaves, and a method of drying under reduced pressure.
  • an ester group is preferably present on the surface of the functional layer of the hollow fiber membrane. Due to the presence of ester groups on the surface of the functional layer of the hollow fiber membrane, protein and platelet adhesion is suppressed. Although the detailed mechanism is unknown, the hydrophilicity of the ester group is moderate, and the state of water on the surface of the functional layer and the state of water around the protein are almost the same, thereby preventing nonspecific adsorption of proteins. It is thought that it can be suppressed.
  • the method for introducing the ester group to the surface of the functional layer is not particularly limited.
  • the polymer added to the above-described cleaning liquid or core liquid contains a hydrophilic unit and a hydrophobic unit, and has an ester group. It is preferable to use a polymer containing, since it can be carried out relatively easily. Furthermore, the inventors have found that ester groups are relatively easy to generate radicals upon irradiation, and can be immobilized on a membrane by radical reaction even under a low water content.
  • a method of performing a washing step as described above by adding a polymer containing a hydrophilic unit and a hydrophobic unit and containing an ester group to the washing solution is preferable.
  • the hydrophilic polymer contains a hydrophilic unit and a hydrophobic unit and is replaced by a polymer containing an ester group. That is, the content of the hydrophilic polymer is reduced and the polymer having an ester group is also contained inside the hollow fiber membrane. As a result, it was found that elution of the hydrophilic polymer can be suppressed even when the hydrophilic polymer is not crosslinked or gelated.
  • the amount of ester groups on the surface of the hollow fiber membrane can be determined by measuring the amount of carbon derived from the ester group on the surface of the hollow fiber membrane using X-ray electron spectroscopy (XPS).
  • XPS X-ray electron spectroscopy
  • the area percentage of the carbon peak derived from the ester group is preferably 1 (number of atoms%) or more, more preferably 1.2 (number of atoms%) or more, and even more preferably 1.5 (number of atoms%) or more.
  • the percentage of the carbon peak area derived from the ester group is preferably 10 (number of atoms%) or less, and 5 (number of atoms%). The following is more preferable.
  • the amount of carbon derived from ester groups on the surface of the hollow fiber membrane is determined by X-ray electron spectroscopy (XPS), a value measured at 90 ° is used as the measurement angle.
  • XPS X-ray electron spectroscopy
  • a region having a depth of up to about 10 nm from the surface is detected.
  • the peak of the carbon derived from the ester group (COO) can be obtained by dividing the peak appearing at +4.0 to 4.2 eV from the CH of C1s or the main peak derived from C—C.
  • the carbon amount (number of atoms%) derived from the ester group can be obtained.
  • the COO-derived component is a peak appearing at +4.0 to 4.2 eV from the main peak of CHx or C—C (around 285 eV).
  • the peak area ratio of each component is calculated by rounding off the second digit of the decimal point. As a result of peak division, if the peak area percentage was 0.4% or less, it was set below the detection limit.
  • the amount of the polymer containing an ester group in the range of several ⁇ m in the depth direction from the functional layer surface can be measured by total reflection infrared spectroscopy (ATR).
  • ATR total reflection infrared spectroscopy
  • the measurement range at one place is 3 ⁇ m ⁇ 3 ⁇ m
  • the number of integration is 30 times or more
  • the infrared absorption spectrum at the place is measured at 25 points.
  • (A COO ) / (A CC ) is obtained by the following method, and an average value of 25 points is obtained.
  • a reference line is drawn at 1711 to 1759 cm ⁇ 1 , and a portion surrounded by the reference line and the positive part of the spectrum is defined as an ester group-derived peak area (A COO ).
  • a COO ester group-derived peak area
  • a reference line is drawn at 1549 to 1620 cm ⁇ 1 , and a portion surrounded by the reference line and the positive portion of the spectrum is defined as a peak area (A CC ) derived from the polysulfone-derived benzene ring C ⁇ C, and the ratio (A COO ) / (A CC ) is calculated.
  • the calculation of the 25-point measurement average value is performed for three hollow fiber membranes per module at three different locations near the both end faces and the central portion in the longitudinal direction for one hollow fiber membrane.
  • the average value for 9 points is the average value of (A COO ) / (A CC ).
  • This (A COO ) / (A CC ) is preferably an average value of 0.02 or more, more preferably 0.03 or more, and further preferably 0.05 or more.
  • the average value is preferably 0.5 or less, more preferably 0.3 or less, Is preferably 0.15 or less.
  • the method for producing a hollow fiber membrane module of the present invention includes a step of producing a hollow fiber membrane by blending a hydrophilic polymer not having a hydrophobic unit into a substrate composed of a hydrophobic polymer, A step of washing the hollow fiber membrane with a washing liquid containing a hydrophilic unit and a hydrophobic unit and containing a polymer containing an ester group in an amount of 0.002% by mass to 0.05% by mass;
  • the hollow fiber membrane is incorporated in a module case, and the oxygen concentration in the atmosphere around the hollow fiber membrane is 0 to 1%, and the moisture content with respect to the mass of the hollow fiber membrane is 0 to 25% by mass. Irradiating the hollow fiber membrane with radiation.
  • a method for producing a hollow fiber membrane will be described.
  • a membrane having an asymmetric structure comprising a functional layer contributing to separation performance and a support layer contributing to mechanical strength of the membrane is preferable from the viewpoint of water permeability and separation performance.
  • Such a hollow fiber membrane was discharged by discharging a membrane forming stock solution containing a hydrophobic polymer, its good solvent and a poor solvent from the slit portion of the double tube cap, and simultaneously discharging the core solution from the circular tube portion. It is preferable to manufacture the film-forming stock solution by allowing it to pass through a dry part and then coagulating it in a coagulation bath.
  • the good solvent is a solvent that dissolves the polysulfone polymer in the membrane forming stock solution.
  • N, N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone are preferably used from the viewpoint of solubility.
  • the poor solvent is a solvent that does not dissolve the polysulfone-based polymer in the film-forming stock solution.
  • water is used suitably.
  • the mechanical strength of the hollow fiber membrane can be increased by increasing the concentration of the polysulfone polymer in the membrane forming stock solution.
  • concentration of the polysulfone-based polymer is too high, poor solubility or ejection failure due to an increase in the viscosity of the film-forming stock solution may occur.
  • the water permeability and fractional molecular weight of the resulting hollow fiber membrane can be adjusted by the concentration of the polysulfone polymer in the membrane forming stock solution. If the concentration of the polysulfone polymer is excessively increased, the density of the polymer on the inner surface of the hollow fiber membrane increases, so that the water permeability and the molecular weight cut off are lowered.
  • the concentration of the polysulfone polymer in the membrane forming stock solution is preferably 24% by mass or less, while the lower limit is preferably 12% by mass or more.
  • hydrophilic polymer When forming a hollow fiber membrane, it is necessary to blend a hydrophilic polymer as a pore-forming agent and to adjust the viscosity of the membrane-forming stock solution.
  • hydrophilic polymer examples include polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, carboxymethyl cellulose, and polypropylene glycol.
  • polyvinylpyrrolidone is preferably used from the viewpoint of compatibility with the polysulfone polymer and safety.
  • the hydrophilic polymer added to the film-forming stock solution in this way often causes the eluate after irradiation.
  • a film-forming stock solution using polysulfone as the polysulfone-based polymer and polyvinylpyrrolidone as the hydrophilic polymer it is considered that the elution occurs because the adsorption equilibrium constant of polysulfone and polyvinylpyrrolidone is low.
  • the hydrophilic polymer blended in the membrane forming stock solution functions as a pore-forming agent, and can be expected to improve the water permeability and hydrophilicity of the resulting hollow fiber membrane. Moreover, it is possible to adjust the viscosity of the film-forming stock solution by blending a hydrophilic polymer, and it is possible to suppress the formation of macrovoids that cause a decrease in the strength of the film. However, if the blending amount of the hydrophilic polymer in the film-forming stock solution is too large, a decrease in solubility or a discharge failure may occur due to an increase in the viscosity of the film-forming stock solution.
  • the optimum amount of the hydrophilic polymer added to the film-forming stock solution varies depending on the type and target performance, but is preferably 1% by mass or more, and more preferably 15% by mass or less based on the whole film-forming stock solution.
  • the hydrophilic polymer added to the film-forming stock solution is not particularly limited, but polyvinylpyrrolidone is preferably used because of its high compatibility with the polysulfone polymer.
  • One hydrophilic polymer may be used alone, or two or more hydrophilic polymers may be mixed and used.
  • a hydrophilic polymer having a relatively low molecular weight because the pore forming action is enhanced.
  • elution from the hollow fiber membrane is likely to occur.
  • such elution can be reduced.
  • the melting temperature is preferably 30 ° C. or higher and 120 ° C. or lower. However, these optimal ranges may differ depending on the type of polysulfone polymer and additive.
  • the core solution used for hollow fiber membrane formation is preferably a mixed solution of a good solvent and a poor solvent for the polysulfone polymer, and the water permeability and molecular weight cut off of the hollow fiber membrane can be adjusted by the ratio.
  • a poor solvent Water is used suitably.
  • the good solvent is not particularly limited, but N, N-dimethylacetamide is preferably used.
  • the contact between the film-forming stock solution and the core solution induces phase separation of the film-forming stock solution by the action of a poor solvent, and solidification proceeds.
  • the ratio of the poor solvent in the core liquid is too high, the water permeability and the molecular weight cut off of the membrane are lowered.
  • the ratio of the poor solvent is too low, the hollow fiber membrane may not be obtained because it is dropped as a liquid.
  • the appropriate ratio between the two in the core liquid varies depending on the types of the good solvent and the poor solvent, but the poor solvent is preferably 10% by mass or more in the core liquid, and more preferably 80% by mass or less.
  • the concentration of the good solvent in the core liquid is preferably 40% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, on the other hand, preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, and further preferably 70% or less. is there.
  • a polymer containing a hydrophilic unit and a hydrophobic unit may be added to the core liquid.
  • the temperature of the double tube cap at the time of discharge can affect the viscosity and phase separation behavior of the film forming stock solution and the diffusion rate of the core liquid into the film forming stock solution.
  • the higher the temperature of the double tube cap the greater the water permeability and the molecular weight cut off of the resulting hollow fiber membrane.
  • the temperature of the double pipe cap is too high, the spinnability is lowered because the discharge becomes unstable due to the decrease in the viscosity of the film-forming stock solution and the decrease in the coagulation property.
  • the temperature of the double tube cap is low, moisture may adhere to the double tube cap due to condensation. Therefore, the temperature of the double tube cap is preferably 20 ° C. or higher, while 90 ° C. or lower is preferable.
  • the film-forming stock solution After the film-forming stock solution is discharged from the double tube cap, it passes through the dry part, is immersed in a coagulation bath, and is solidified. In the dry section, the outer surface of the membrane-forming stock solution comes into contact with air, so that moisture in the air is taken in and becomes a poor solvent, so that phase separation of the membrane-forming stock solution proceeds. Therefore, by controlling the dew point of the dry part, it is possible to adjust the open area ratio of the outer surface of the obtained hollow fiber membrane. When the dew point of the dry part is low, phase separation may not proceed sufficiently, the outer surface open area ratio decreases, the friction of the hollow fiber membrane increases, and the spinnability may deteriorate. On the other hand, if the dew point of the dry part is too high, the outer surface may solidify and the aperture ratio may decrease.
  • the dew point of the dry part is preferably 60 ° C. or lower, while 10 ° C. or higher is preferable.
  • the dry length is preferably 50 mm or more, and more preferably 100 mm or more.
  • the spinning stability may decrease due to yarn swinging or the like, so 600 mm or less is preferable.
  • the coagulation bath is mainly composed of a poor solvent for the polysulfone polymer, and a good solvent is added as necessary. Water is preferably used as the poor solvent.
  • the film-forming stock solution enters the coagulation bath, the film-forming stock solution is solidified by a large amount of poor solvent in the coagulation bath, and the film structure is fixed. As the temperature of the coagulation bath is increased, coagulation is suppressed, so that the water permeability and the molecular weight cut off are increased.
  • the hollow fiber membrane obtained by coagulating in a coagulation bath contains an excess of hydrophilic polymer derived from the solvent or stock solution, in order to reduce the elution amount of the hydrophilic polymer, as described above. It is preferable to perform washing. Insufficient cleaning at the time of film formation may complicate the cleaning performed before using the hollow fiber membrane module, and the inflow of the eluate into the processing solution may be a problem.
  • the thickness of the hollow fiber membrane is preferably 20 ⁇ m or more, and more preferably 25 ⁇ m or more. On the other hand, it is preferably 50 ⁇ m or less, more preferably 45 ⁇ m or less.
  • the inner diameter of the hollow fiber membrane is preferably 80 ⁇ m or more, more preferably 100 ⁇ m or more, further preferably 120 ⁇ m or more, while 250 ⁇ m or less is preferable, more preferably 200 ⁇ m or less, and further preferably 160 ⁇ m or less.
  • the hollow fiber membrane inner diameter is the average value a obtained by measuring the film thickness of 16 randomly selected hollow fiber membranes with a 1000 ⁇ lens (VH-Z100; KEYENCE Inc., etc.) of a microwatcher, for example. The value calculated from the following equation.
  • the hollow fiber membrane outer diameter means an average value obtained by measuring the outer diameters of 16 randomly selected hollow fiber membranes with a laser displacement meter (for example, LS5040T; KEYENCE Inc.).
  • Hollow fiber membrane inner diameter ( ⁇ m) hollow fiber membrane outer diameter ⁇ 2 ⁇ film thickness.
  • the hollow fiber membrane thus obtained is built in a case to obtain a hollow fiber membrane module.
  • the method of incorporating the hollow fiber membrane in the case is not particularly limited, but an example is as follows. First, the hollow fiber membrane is cut into a required length, bundled in the required number, and then put into a cylindrical case. Then, a temporary cap is put on both ends, and a potting agent is put on both ends of the hollow fiber membrane. At this time, the method of putting the potting agent while rotating the module with a centrifuge is a preferable method because the potting agent can be filled uniformly. After the potting agent is solidified, both ends are cut so that both ends of the hollow fiber membrane are open.
  • a hollow fiber membrane module is obtained by attaching headers to both ends of the case and plugging the header and the nozzle part of the case.
  • the hollow fiber membrane modules for blood purification such as artificial kidneys need to be sterilized, and radiation sterilization methods are frequently used from the viewpoint of low residual toxicity and simplicity.
  • radiation to be used ⁇ rays, ⁇ rays, ⁇ rays, X rays, ultraviolet rays, electron beams, and the like are used.
  • ⁇ rays or electron beams are preferably used from the viewpoint of little residual toxicity and simplicity.
  • the polymer containing the hydrophilic unit and hydrophobic unit incorporated in the inner surface of the hollow fiber can be immobilized by crosslinking with the membrane material by irradiation with radiation, and also leads to a reduction in eluate. Irradiation is preferred.
  • the irradiation dose is preferably 15 kGy or more, and preferably 100 kGy or less.
  • the moisture content of the hollow fiber membrane during irradiation is preferably 25% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, more preferably 7% by mass or less, still more preferably 4% by mass or less, and particularly preferably 2% by mass. % Or less, most preferably 1% by mass or less.
  • Radiation is preferably irradiated under the condition that the oxygen concentration in the atmosphere around the hollow fiber membrane is 1% or less, more preferably 0.5% or less, further 0.2% or less, and particularly preferably 0.1%. It is as follows. It is possible to measure the oxygen concentration inside the module by using an oxygen concentration meter or the like.
  • Examples of the method of reducing the oxygen concentration in the hollow fiber membrane module include a method of flowing an inert gas into the hollow fiber membrane module and a method of using an oxygen scavenger.
  • the cost of the oxygen scavenger is high, and a hollow fiber membrane packaging container having a low oxygen permeability must be used. Therefore, a method of filling with an inert gas is preferable. After inflowing the inert gas, all of the inlets of the hollow fiber membrane module are sealed, or the hollow fiber membrane module is sealed in a packaging bag with low oxygen permeability into which the inert gas has flowed. The atmosphere around the film can be brought into a low oxygen concentration state using an inert gas.
  • the relative humidity at 25 ° C. around the hollow fiber membrane and in the packaging container is preferably less than 80% Rh, more preferably 60% Rh, and further preferably less than 40 Rh%.
  • the water permeability of the hollow fiber membrane is preferably 100 ml / hr / mmHg / m 2 or more, more preferably 200 ml / hr / mmHg / m 2 or more, and further preferably 300 ml / hr / mmHg / m 2 or more.
  • water permeability is calculated by the following formula.
  • UFR (mL / hr / m 2 / mmHg) Qw / (P ⁇ T ⁇ A)
  • Qw filtration amount (mL)
  • T outflow time (hr)
  • P pressure (mmHg)
  • A inner surface area (m 2 ) of the hollow fiber membrane.
  • the blood compatibility of the inner surface of the hollow fiber membrane can be evaluated by the number of platelets attached to the hollow fiber membrane.
  • the number of platelets attached to the inner surface of the hollow fiber membrane can be evaluated by observing the inner surface of the hollow fiber membrane after contact with human blood with a scanning electron microscope. Details of the evaluation conditions will be described later in Examples.
  • the number of platelets adhering to one visual field of 4.3 ⁇ 10 3 ⁇ m 2 is preferably 20 or less, more preferably 10 or less, and even more preferably 8 or less. Particularly preferably, the number is 4 or less.
  • As the platelet adhesion number a value obtained by rounding off the first decimal place to the average value when 10 different visual fields are observed is used.
  • insoluble component amount 1 g of a hollow fiber membrane was taken in an Erlenmeyer flask, and DMAc (40 mL) was added, followed by stirring for 2 hours. Subsequently, centrifugation was performed at 2500 rpm to precipitate insoluble components, and the supernatant was removed. The operation of adding 10 mL of DMAc to the obtained insoluble component, washing the insoluble component, performing centrifugation, and removing the supernatant was repeated three times. Finally, after removing the supernatant, the obtained insoluble component was freeze-dried.
  • the dry mass of the insoluble component was measured, and the dry mass / 1 g (the mass of the hollow fiber membrane) ⁇ 100 was defined as the content (% by mass) of the insoluble component with respect to the total mass of the hollow fiber membrane. A value obtained by rounding off the second decimal place was used.
  • hydrophilic high molecular weight contained in 4 L of ultrapure water after circulation for 4 hours was calculated by the following formula. At this time, calculation was performed by approximating 1 L of pure water to 1 kg. The calculated value was rounded off to the second decimal place.
  • Hydrophilic high molecular weight (mg) in 4 L Hydrophilic high polymer concentration in measurement sample (ppm) ⁇ 4 (kg) / 100 The hydrophilic high molecular weight (mg) in 4 L of water after 4 hours of circulation obtained in this way was divided by the total value (m 2 ) of the inner surface area of the hollow fiber membrane packed in the measured hollow fiber membrane module.
  • the effective length refers to a portion where the potting material is not attached to the hollow fiber membrane filled in the hollow fiber membrane module.
  • the hollow fiber membrane was cut into a semicylindrical shape with a single blade, and the inner surface was measured using an atomic force microscope (AFM).
  • the measurement sample was rinsed with ultrapure water, dried at room temperature and 0.5 Torr for 10 hours, and then subjected to measurement.
  • FIG. 2 shows an example of a force curve in which the vertical axis represents the force applied to the cantilever and the horizontal axis represents the displacement amount of the cantilever.
  • a region 23 in which a linear straight line correlation is obtained appears between the displacement amount of the cantilever and the force applied to the cantilever.
  • the thickness 24 of the flexible layer is such that the cantilever is in contact with the functional layer surface on the extension line drawn with respect to the line of the region 21 where the force curve has changed parallel to the x axis before the cantilever contacts the functional layer surface.
  • the distance from the starting point of the appearing non-linear region 22 to the intersection of the extension line and the linear region 23 is taken as the distance. Measurement was performed at 20 arbitrarily selected hollow fiber membranes arbitrarily selected, and an average value was adopted. The average value was rounded off to the first decimal place.
  • Scanning probe microscope SPM 9500-J3 (SHIMADZU, Kyoto, Japan) as an AFM observation condition
  • observation mode is contact mode
  • probe is NP-S (120 mm, wide) (Nihon VEECO KK, Tokyo, Japan)
  • scan range was 5 ⁇ m ⁇ 5 ⁇ m
  • scanning speed was 1 Hz.
  • Microscopic ATR method A hollow fiber membrane was cut into a semi-cylindrical shape with a single blade, rinsed with ultrapure water, and then dried at room temperature and 0.5 Torr for 10 hours to obtain a sample for surface measurement. Each surface of the dried hollow fiber membrane was measured by a microscopic ATR method using an IRT-3000 manufactured by JASCO.
  • the field of view (aperture) was 100 ⁇ m ⁇ 100 ⁇ m, and the measurement range at one place was 3 ⁇ m ⁇ 3 ⁇ m, the number of integration was 30 times, and a total of 25 points were measured, 5 points each in length and width.
  • a reference line was drawn at a wavelength of 1549 to 1620 cm ⁇ 1 of the obtained spectrum, and a part surrounded by the reference line and the positive part of the spectrum was defined as a peak area derived from the polysulfone-derived benzene ring C ⁇ C (A CC ). .
  • a reference line is drawn at 1711 to 1759 cm ⁇ 1 , and the area surrounded by the reference line and the positive part of the spectrum is defined as an ester group-derived peak area (A COO ), and (A COO ) / (A CC ) is The average value of 25 points was obtained.
  • the average value for the points was the average value of (A COO ) / (A CC ), and the value rounded to the second decimal place was used.
  • the amount adsorbed on the surface of the polysulfone polymer was set to 0 after washing with water for 2000 seconds immediately after insertion of the sensor chip. It was set as the value of the difference at the time of completion. Operation 4. When the value is higher than the value after washing with water immediately after the insertion of the sensor chip, it is considered that the hydrophilic polymer was not completely peeled off by 0.025% by mass Triton, and the increment is the amount of adsorption. Added to. The above operation is repeated at each concentration (from the adsorption isotherm obtained as described above (the horizontal axis is the concentration of the hydrophilic polymer and the vertical axis is the amount of adsorption)).
  • Equation 1 A model (Freulling approximation) (Equation 1) is applied by the least square method, the adsorption equilibrium constant is calculated, and the value rounded to the first decimal place is used.
  • Q KC n (Formula 1) (Q: adsorption amount per unit area, K: adsorption binding constant, n: Freundlich constant).
  • Human platelet adhesion test method A double-sided tape was affixed to an 18 mm ⁇ polystyrene circular plate, and a hollow fiber membrane was fixed thereto.
  • the attached hollow fiber membrane was cut into a semicylindrical shape with a single blade to expose the inner surface of the hollow fiber membrane. If dirt, scratches, folds, or the like are present on the inner surface of the hollow fiber membrane, platelets will adhere to that portion, so that it may not be possible to make a correct evaluation.
  • the circular plate was attached to a Falcon (registered trademark) tube (18 mm ⁇ , No. 2051) cut into a cylindrical shape so that the surface on which the hollow fiber membrane was attached was inside the cylinder, and the gap was filled with parafilm. .
  • the cylindrical tube was washed with physiological saline and then filled with physiological saline. Immediately after collecting human venous blood, heparin was added to a concentration of 50 U / mL. After discarding the physiological saline in the cylindrical tube, 1.0 mL of the blood was added to the cylindrical tube within 30 minutes after blood collection, and shaken at 37 ° C. for 1 hour. Thereafter, the hollow fiber membrane was washed with 10 mL of physiological saline, 2.5% glutaraldehyde physiological saline was added and allowed to stand, and blood components adhering to the hollow fiber membrane were immobilized on the hollow fiber membrane. After 1 hour or more, it was washed with 20 mL of distilled water.
  • the washed hollow fiber membrane was dried under reduced pressure at room temperature and 0.5 Torr for 10 hours.
  • This hollow fiber membrane was attached to a sample stage of a scanning electron microscope with a double-sided tape. Thereafter, a thin film of Pt—Pd was formed on the hollow fiber surface by sputtering to obtain a measurement sample.
  • the inner surface of the hollow fiber membrane was observed with a field emission type scanning electron microscope (S-800, manufactured by Hitachi, Ltd.) at a magnification of 1500 times, and adhered platelets in one field of view (4.3 ⁇ 10 3 ⁇ m 2 ). I counted the number.
  • the average value of the number of adhered platelets in 10 different visual fields was defined as the number of adhered platelets (pieces / 4.3 ⁇ 10 3 ⁇ m 2 ). The value was rounded to the first decimal place. When the number exceeded 50 / 4.3 ⁇ 10 3 ⁇ m 2 in one visual field, it was counted as 50.
  • the end portion of the hollow fiber in the longitudinal direction was easily excluded from the measurement of the number of platelet adhesion because blood pools were easily formed.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an apparatus for measuring changes in albumin sieving coefficient over time.
  • TR3000S includes elements corresponding to Bi pump 34, F pump 35, and dialyzer 32 in FIG.
  • Each circuit includes a chamber (Do circuit chamber 44, Di circuit chamber 45, Bi circuit chamber 46, Bo circuit chamber 47) for removing bubbles in the liquid. Further, the liquid level of the Bi circuit chamber, the liquid level of the Di circuit chamber, the upper part of the Bo circuit chamber, and the upper part of the Do circuit chamber were set to the same height for the reference line 31 so that no pressure difference was generated.
  • Bovine blood added with sodium citrate was prepared to have a hematocrit of 30%, a total protein concentration of 6.5 g / dL, and 37 ° C., and was placed in a circulating beaker 37, which is shown in FIG. And set in the warm water tank 43.
  • the treatment liquid inlet of the hollow fiber membrane module 33 and the beaker 37 for circulation were coupled by a Bi circuit 38 via a Bi pump 34.
  • the treatment liquid discharge port of the hollow fiber membrane module 33 and the circulation beaker 37 were coupled by a Bo circuit 39.
  • the dialysate outlet of the dialyzer 32 and the treatment liquid inlet of the hollow fiber membrane module 33 were connected by a Di circuit 40.
  • a dialysate inlet of the dialyzer 32 and a treatment liquid outlet of the hollow fiber membrane module 33 were connected by a Do circuit 41.
  • Dialysate 32 (Kindary fluid AF2 manufactured by Fuso Pharmaceutical Co., Ltd.) A and B were set in the dialysis machine 32.
  • the dialysate concentration was set to 13 to 15 mS / cm, the temperature was set to 34 ° C. or higher, and the dialysate flow rate was set to 500 mL / min.
  • the inlet part of the Bi circuit 38 was put in a beaker containing physiological saline, the Bi pump 34 was set at a flow rate of 200 mL / min, the pump was started, and the hollow fiber membrane module was washed for 5 minutes.
  • the inlet portion of the Bi circuit 38 was put into the circulating beaker 37 containing 2 L (37 ° C.) of the bovine blood prepared as described above, the set flow rate of the Bi pump 34 was set to 200 mL / min, and the pump was started.
  • the outlet of the Bo circuit 39 and the outlet of the Do circuit 41 are immediately put into the circulation beaker 37 to be in a circulating state. did.
  • the water removal rate of the F pump 35 was set to 10 mL / (min ⁇ m 2 ), and the ECUM mode was started.
  • the dialysate containing a part of the blood filtered by the hollow fiber membrane is discharged. Part of the discharged dialysate was returned to the circulation beaker by the filtrate circulation circuit 42 via the F pump 35 so that the circulating blood was not concentrated. Over time, sampling was performed from the Bi circuit 38 inlet side, the Bo circuit 39 outlet side, and the Do circuit 41 outlet side, respectively. The blood sampled from the Bi circuit 38 and the Bo circuit 39 was centrifuged at 3000 rpm for 10 minutes, and the supernatant plasma was used as a sample for albumin measurement. The albumin concentration was measured using A / GB Test Wako (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).
  • the albumin sieving coefficient (Sc-Alb) for each elapsed time was calculated by the following formula.
  • Sc-Alb (%) 2CDo / (CBi + CBo) ⁇ 100
  • CDo is the albumin concentration at the Do circuit outlet side (g / mL)
  • CBi is the albumin concentration at the Bi circuit inlet side (g / mL)
  • CBo is the albumin concentration at the Bo circuit outlet side (g / mL) .
  • the maintenance factor of the albumin sieving coefficient after the elapse of 240 minutes was calculated from the value of the albumin sieving coefficient after 5 minutes of circulation and 240 minutes after circulation using the following formula.
  • Albumin sieving coefficient retention rate (%) Sc—Alb (after 240 minutes) / Sc—Alb (after 5 minutes) ⁇ 100.
  • thermo-hygrometer manufactured by Vaisala Co., Ltd., indicator HM141, probe HMP42 was inserted into a sealed hollow fiber membrane module, and measurement was performed.
  • Example 1 Polysulfone ("Udel (registered trademark)" P-3500 manufactured by Solvay) 16% by mass, polyvinylpyrrolidone (International Special Products (hereinafter abbreviated as ISP) K30) 4% by mass, polyvinylpyrrolidone (ISP K90) 2% by mass, 77% by mass of N, N-dimethylacetamide and 1% by mass of water were dissolved by heating to obtain a film-forming stock solution. A solution containing 63% by mass of N, N-dimethylacetamide and 37% by mass of water was used as a core solution.
  • ISP International Special Products
  • the film-forming stock solution and the core solution are respectively sent to the spinneret part at a temperature of 50 ° C., and the film-forming stock solution is discharged from the outer pipe of the orifice type double pipe base having an outer diameter of 0.35 mm and an inner diameter of 0.25 mm of the annular slit part.
  • the core liquid was discharged from the inner tube.
  • the discharged film forming stock solution is passed through a dry zone atmosphere having a dry length of 350 mm, a temperature of 30 ° C., and a dew point of 28 ° C., and then solidified by introducing it into a coagulation bath of 100% water and a temperature of 40 ° C., and further at 60 to 75 ° C.
  • a hollow fiber membrane was obtained through a 90-second washing step, a drying step at 130 ° C. for 2 minutes, and a crimping step at 160 ° C.
  • the obtained hollow fiber membrane was wound up to obtain a hollow fiber membrane bundle.
  • the hollow fiber membrane had an inner diameter of 200 ⁇ m and an outer diameter of 280 ⁇ m.
  • the effective inner surface area of the hollow fiber membrane (the surface area of the inner surface of the hollow fiber membrane not covered by the potting agent added in the next step) is 1.5 m 2.
  • both ends of the hollow fiber membrane were fixed to the case end by the potting material 17. Further, a part of the end portion of the potting material was cut to open both sides of the hollow fiber membrane, and headers 14A and 14B were attached to both sides of the case to obtain a hollow fiber membrane module.
  • a partially saponified polyvinyl alcohol (PVA417 manufactured by Kuraray Co., Ltd.) of 0.01% by mass of an aqueous solution at 25 ° C. is applied from a treatment liquid inlet (hollow fiber membrane inner surface side inlet) 15A of the hollow fiber membrane module.
  • the treatment liquid discharge port (hollow fiber membrane inner surface side outlet) 15B is allowed to flow at 500 mL / min for 1 minute, and further, from the liquid inlet 15A to the nozzle (treatment liquid injection port) 16A at 500 mL / min in the film thickness direction. Water was passed for 1 minute.
  • the liquid filled into the liquid inlet 15A from the nozzle 16A is pushed out with compressed air of 100 kPa, and then the filling liquid on the inner surface side of the hollow fiber membrane is blown with compressed air in the direction of 15B to 15A, and only the hollow fiber membrane is blown.
  • the hollow fiber membrane was dried by simultaneously irradiating the inner surface side and the outer surface side of the hollow fiber membrane with compressed air having a flow rate of 30 L / min while irradiating with 2.5 kw microwave.
  • the moisture content of the hollow fiber membrane module was determined as described above.
  • the hollow fiber membrane module 1 was obtained by capping with a rubber stopper that does not transmit oxygen and irradiating ⁇ rays with an irradiation dose of 25 kGy.
  • the amount of insoluble components, the amount of eluate, the microscopic ATR on the inner surface of the hollow fiber membrane, the platelet adhesion number, and the like were measured. The results are shown in Table 2. Although insoluble components could not be observed, a hollow fiber membrane module was obtained in which the amount of eluate was small, the thickness of the flexible layer was sufficient, and the platelet adhesion number was small.
  • Example 2 As a cleaning solution used in the cleaning process, an aqueous solution of 25% by weight of 0.01% by mass of vinylpyrrolidone / vinyl acetate (5/5 (molar ratio, the same applies below) random copolymer (BASF “KOLLIDON” (registered trademark) VA55)) is used. Except for the use, the same experiment as in Example 1 was performed to obtain a hollow fiber membrane module 2. The amount of insoluble components and the amount of eluate in the obtained hollow fiber membrane module, and microscopic ATR and platelets on the inner surface of the hollow fiber membrane The number of adhesion was measured, etc. The results are shown in Table 2.
  • Example 1 insoluble components could not be observed, but a hollow fiber membrane module with a thick flexible layer and a small number of platelet adhesion was obtained.
  • the adsorption equilibrium constant for polysulfone of the polymer (vinyl pyrrolidone / vinyl acetate (5/5) random copolymer) is slightly lower than that of the polymer used in Example 1. However, a low elution amount could be achieved.
  • Example 3 A hollow fiber membrane module 3 was obtained by performing the same experiment as in Example 2 except that the temperature of the cleaning liquid was 50 ° C. In the obtained hollow fiber membrane module, the amount of insoluble components, the amount of eluate, the microscopic ATR on the inner surface of the hollow fiber membrane, the platelet adhesion number, and the like were measured. The results are shown in Table 2. By increasing the temperature of the cleaning solution, the high molecular weight localized on the surface was increased, and the cleaning efficiency was increased, so that lower elution than in Example 2 could be achieved.
  • Example 4 As a cleaning liquid used in the cleaning process, a vinylpyrrolidone / vinyl acetate (6/4) random copolymer (BASF “KOLLIDON” (registered trademark) VA64) 0.01% by mass of an aqueous solution at 25 ° C. was used. The same experiment as in Example 1 was performed to obtain a hollow fiber membrane module 4. In the obtained hollow fiber membrane module, the amount of insoluble components, the amount of eluate, the microscopic ATR on the inner surface of the hollow fiber membrane, the platelet adhesion number, and the like were measured. The results are shown in Table 2.
  • Example 1 insoluble components could not be observed, but a hollow fiber membrane module having a thick flexible layer and a small number of platelet adhesion was obtained.
  • the adsorption equilibrium constant for the polysulfone of the polymer (vinyl pyrrolidone / vinyl acetate (6/4) random copolymer) contained in the washing solution is slightly lower than that of the polymer used in Examples 1 and 2, but the elution amount is low. It was achievable.
  • Example 5 Except using 0.03% by mass of 50 ° C. aqueous solution of vinylpyrrolidone / vinyl acetate (7/3) random copolymer (“KOLLIDON” (registered trademark) VA73, manufactured by BASF) as the cleaning liquid used in the cleaning process.
  • aqueous solution of vinylpyrrolidone / vinyl acetate (7/3) random copolymer (“KOLLIDON” (registered trademark) VA73, manufactured by BASF) as the cleaning liquid used in the cleaning process.
  • the same experiment as in Example 1 was performed to obtain a hollow fiber membrane module 5.
  • the amount of insoluble components, the amount of eluate, the microscopic ATR on the inner surface of the hollow fiber membrane, the platelet adhesion number, and the like were measured. The results are shown in Table 2.
  • Example 6 The same experiment as in Example 1 was carried out except that an aqueous solution of 0.01% by mass of vinylpyrrolidone / vinylcaprolactam (5/5) copolymer polymer (VPC55) at 25 ° C. was used as the cleaning liquid used in the cleaning process. A yarn membrane module 6 was obtained. In the obtained hollow fiber membrane module, the amount of insoluble components, the amount of eluate, the microscopic ATR on the inner surface of the hollow fiber membrane, the platelet adhesion number, and the like were measured. The results are shown in Table 2. As in Example 1, insoluble components could not be observed, but a hollow fiber membrane module with a thick flexible layer was obtained.
  • the adsorption equilibrium constant for the polysulfone of the polymer (vinyl pyrrolidone / vinyl caprolactam (5/5) random copolymer) contained in the washing liquid is lower than that of the polymer used in Example 1, a low elution amount can be achieved. there were. Since it has no ester group, the platelet adhesion number was slightly higher.
  • Example 7 As a cleaning liquid used in the cleaning process, a vinylpyrrolidone / vinyl acetate (6/4) random copolymer (BASF “KOLLIDON” (registered trademark) VA64) of an aqueous solution at 70 ° C. of 0.01% by mass and ⁇ -ray irradiation
  • a hollow fiber membrane module 7 was obtained by conducting the same experiment as in Example 1 except that the oxygen concentration in the hollow fiber membrane module at that time was 1.0%.
  • the amount of insoluble components, the amount of eluate, the microscopic ATR on the inner surface of the hollow fiber membrane, the platelet adhesion number, and the like were measured. The results are shown in Table 2.
  • Example 4 Compared to Example 4, the amount of ester groups present on the surface of the hollow fiber membrane functional layer was large. This is presumably because the hydrophobic interaction between the polymer and the polysulfone in the cleaning liquid was strengthened by raising the temperature of the cleaning liquid. Furthermore, low elution could be achieved even under a slightly higher oxygen concentration.
  • Example 8 Except for using 0.02% by mass of 25 ° C. aqueous solution of vinylpyrrolidone / vinyl acetate (6/4) random copolymer (BASF “KOLLIDON” (registered trademark) VA64) as the cleaning liquid used in the cleaning process.
  • BASF “KOLLIDON” registered trademark
  • VA64 vinylpyrrolidone / vinyl acetate random copolymer
  • Example 9 Except using 0.01 mass% aqueous solution of 60 ° C. of vinyl pyrrolidone / vinyl acetate (6/4) random copolymer (BASF “KOLLIDON” (registered trademark) VA64) as the cleaning liquid used in the cleaning process.
  • BASF “KOLLIDON” registered trademark
  • VA64 vinyl pyrrolidone / vinyl acetate random copolymer
  • Example 10 15% by mass of polysulfone ("Udel (registered trademark)" P-3500 manufactured by Solvay), 1% by mass of polyvinylpyrrolidone (ISP K30), 3% by mass of polyvinylpyrrolidone (ISP K90), N, N-dimethylacetamide 80% by mass and 1% by mass of water were dissolved by heating to obtain a film-forming stock solution.
  • a hollow fiber membrane module 10 was obtained by performing the same experiment as in Example 1 except that the solution was used as a core solution and the solution used for washing was 50 ° C. water.
  • the amount of insoluble components, the amount of eluate, the microscopic ATR on the inner surface of the hollow fiber membrane, the platelet adhesion number, and the like were measured. The results are shown in Table 2. Even when a polymer containing a hydrophilic unit and a hydrophobic unit was added to the core liquid, a hollow fiber membrane module with few insoluble components and eluate was obtained.
  • Example 1 A hollow fiber membrane module 11 was obtained by conducting the same experiment as in Example 1 except that 25 ° C. water was used as the cleaning liquid used in the cleaning process.
  • the amount of insoluble components, the amount of eluate, the microscopic ATR on the inner surface of the hollow fiber membrane, the platelet adhesion number, and the like were measured. The results are shown in Table 2.
  • the elution amount of the hydrophilic polymer was large. This is considered to be because the cleaning effect was low with water alone.
  • the thickness of the flexible layer was thin and the number of platelets attached was large.
  • Example 2 A hollow fiber membrane module 12 was obtained by performing the same experiment as in Example 1 except that 70 ° C. water was used as the cleaning liquid used in the cleaning process.
  • the amount of insoluble components, the amount of eluate, the microscopic ATR on the inner surface of the hollow fiber membrane, the platelet adhesion number, and the like were measured. The results are shown in Table 2.
  • the amount of elution of the hydrophilic polymer was smaller than that of Comparative Example 1, but it was not sufficient.
  • a hollow fiber membrane module 13 was obtained in the same manner as in Example 1 except that a 0.01% by mass aqueous solution of vinylpyrrolidone (manufactured by IPS) K90 at 25 ° C. was used as the cleaning liquid used in the cleaning process.
  • the amount of insoluble components, the amount of eluate, the microscopic ATR on the inner surface of the hollow fiber membrane, the platelet adhesion number, and the like were measured. The results are shown in Table 2. Compared with Comparative Examples 1 and 2, the amount of eluate and the number of platelet adhesion decreased, but the effect was not sufficient. This is presumably because vinylpyrrolidone had a low adsorption equilibrium constant for polysulfone, and was not sufficiently washed.
  • a hollow fiber membrane module 15 was obtained in the same manner as in Comparative Example 4 except that the moisture content of the hollow fiber membrane module during ⁇ -ray irradiation was 283%.
  • the amount of insoluble components, the amount of eluate, the microscopic ATR on the inner surface of the hollow fiber membrane, the platelet adhesion number, and the like were measured. Since the water content at the time of ⁇ -ray irradiation was high, the crosslinking reaction proceeded and the content of insoluble matter was high. Presumably, the retention rate of the albumin sieving coefficient was low due to the decreased mobility of the polymer on the membrane surface. In addition, the bubble-removability was also worse than that having a low water content.
  • a hollow fiber membrane module 16 was obtained in the same manner as in Example 4 except that the oxygen concentration in the hollow fiber membrane module during ⁇ -ray irradiation was 2.5%.
  • the amount of insoluble components, the amount of eluate, the microscopic ATR on the inner surface of the hollow fiber membrane, the platelet adhesion number, and the like were measured.
  • the amount of eluate was increasing because the oxygen concentration during ⁇ -ray irradiation was high and the polymer was decomposed due to the generation of oxygen radicals.
  • PSf Polysulfone
  • PVP Polyvinylpyrrolidone
  • PVA Partially saponified polyvinyl alcohol

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Abstract

 中空糸膜が内蔵された中空糸膜モジュールであって、該中空糸膜が、ポリスルホン系高分子と親水性高分子を含み、かつ、以下の(A)および(B)を満たし、かつ、前記中空糸膜内表面の流路に、37℃に加温した超純水を4時間、200mL/minで循環して得られる液体に含まれる溶出物量が、1.0mg/m以下である、中空糸膜モジュール:(A)前記中空糸膜をN,N-ジメチルアセトアミドに溶解した時の不溶成分が前記中空糸膜全体質量の3質量%未満;(B)湿潤状態において前記中空糸膜の機能層表面に柔軟層が存在し、前記柔軟層の厚みが7nm以上。本発明は、ポリスルホン系高分子と親水性高分子を含む中空糸膜が内蔵された中空糸膜モジュールについて、親水性高分子の架橋による性能の変化が抑制され、それでありながら溶出物が少なく、生体適合性の高い、中空糸膜モジュールを提供する。

Description

中空糸膜モジュールおよびその製造方法
 本発明は、中空糸膜モジュールおよび中空糸膜モジュールの製造方法に関する。
 中空糸膜の素材としては、セルロース系高分子、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリスルホン系高分子等が挙げられる。この中でも、ポリスルホン系高分子は、透水性が高く、耐薬品性および強度に優れるため、浄水器用などの水処理膜や、透析治療に用いられる人工腎臓などの医療用分離膜として特に好適に用いられている。透析治療は、通常の血液透析(HD)に加え、血液濾過透析(HDF)や間歇補充型血液透析濾過(I-HDF)が透析効率向上や低分子量蛋白の積極除去のため開発されている。そのため、透水性能が高いポリスルホン系高分子がこのような透析手法に合致したものとして、幅広く使用されている。
 また、中空糸膜モジュールには、中空糸膜束を内蔵する容器に液体が充填され、モジュール内が液体で完全に満たされたウェットタイプ、容器に液体は充填されていないが、中空糸膜のみが湿潤しているセミドライタイプ、および中空糸膜がほとんど水分を含まないドライタイプがある。なかでも、ドライタイプは、水を含まないため重量が軽く、寒冷地でも凍結による性能劣化の懸念が低いという利点があり、好適に使用される。
 一方で、ポリスルホン系高分子は疎水性高分子であり、ポリスルホン系高分子からなる中空糸膜は、膜表面の疎水性が強いため、血液と接触した際に、血液の活性化が起こり、血液凝固が進行する恐れがある。そのため、ポリスルホン系高分子に親水性高分子を添加することによって膜表面の親水性を向上することが広く行われている。親水性高分子を添加する方法としては、中空糸膜の製膜原液に親水性高分子を添加する方法(特許文献1)や、形成された中空糸膜を親水性高分子を含む溶液に浸漬して中空糸膜表面に親水性高分子を付与する方法が一般的である。添加した親水性高分子が多すぎると親水性高分子の溶出が問題となる。そこで、熱処理または放射線処理によって親水性高分子を架橋固定化する方法(特許文献2、3)が開示されている。また、乾燥状態でγ線を照射し、膜を構成する高分子物質の一部をクラスター化することにより、ガンマ線照射後の中空糸膜の水分率が10重量%以下でありながら、中空糸膜を疎水性高分子と親水性高分子の共通溶媒に溶解したときの膜の不溶化成分が10重量%以下の中空糸膜が得られること(特許文献4)が開示されている。
 また、医療機器として用いられる中空糸膜モジュールは、滅菌することが不可欠である。滅菌方法としては、エチレンオキサイドガス滅菌、高圧蒸気滅菌などの手法がある。包装状態のままでも高い滅菌効果が得られる簡便な滅菌方法として、放射線による滅菌方法が近年広く利用されている。しかし、放射線による滅菌を行う場合、放射線照射時の中空糸周辺雰囲気の状態によっては、中空糸膜の劣化による性能の低下や、中空糸膜を構成する成分が溶出してくる恐れがある。特許文献5では、酸素濃度を0.1%以上、3.6%以下、中空糸膜の含水率を4~300%未満とした状態で放射線を照射することで溶出物の低減を達成している。
 特許文献6では、含水率3%以下、かつ中空糸膜周辺雰囲気の相対湿度を40%以下の状態で放射線を照射することで溶出物の低減を達成している。
 特許文献7では、酸素濃度を0.001%以上、0.1%以下、中空糸膜の自重に対する含水率を0.2~7重量%以下とした状態で、かつ、25℃における相対湿度が40%Rhより大きい包装袋内雰囲気下で放射線を照射する方法が開示されている。
特公平2-18695号公報 特公平5-3331号公報 特開2011-92928号公報 特開2001-205057号公報 特開2003-245526号公報 特開2000-288085号公報 特許第4846587号公報
 特許文献1に記載の方法では、製膜原液に親水性高分子を添加するため、膜全体に親水性高分子を添加することができ好適である。しかし、膜全体を親水化する場合には添加する親水性高分子量が多くなり、その結果、親水性高分子が溶出する恐れがある。
 特許文献2、3に記載の方法では、親水性高分子が膜素材に化学的に固定され、不溶化するため、親水性高分子の溶出を抑制することが可能である。しかし、これらの方法では、処理液と接触する表面に存在する親水性高分子が架橋することにより親水性高分子の運動性が低下する恐れがあることや、架橋により膜の孔径が変化し、性能が低下する懸念がある。さらに、放射線により架橋を行う場合には、水存在下で放射線を照射することが重要であるため、ドライ型の中空糸膜モジュールの製造には不向きである。
 特許文献4では、ドライ状態でγ線を照射し、溶出物を低減する方法が開示されている。しかし、この方法では、製膜原液に添加する親水性高分子の分子量等の影響により、クラスターの形成がしづらくなり、溶出物が増加する懸念がある。また、処理液と接触する表面の改質については、言及されていない。
 特許文献5に記載の方法では、酸素濃度が極端に低い状態では、生体適合性が低下するとされている。また、本発明者らによる検討では、含水率をさらに低くすると、溶出物が増加する傾向があることがわかっており、より高いレベルでの溶出物の低減が求められている。
 特許文献6に記載の方法では、放射線照射時の酸素濃度に関する記載がなく、特許文献1の方法と同様に、酸素ラジカルの発生による中空糸膜素材の劣化や溶出物の増加の恐れがある。
 特許文献7に記載の方法では、相対湿度が40%Rhより大きい状態にするため、水分を放出する脱酸素剤などの使用を必要としている。そのため、酸素透過度の低く、かつ、水蒸気透過性の低い包装容器の使用が必要となるという制限があった。また、低酸素濃度とした場合の生体適合性の低下の問題の解決について何ら言及されていない。
 また、本発明に係る検討において、放射線照射時の含水率が低い場合に、単に中空糸膜に放射線を照射する時の酸素濃度を低減するのみでは、上記溶出の問題を解決し得ないことがわかった。
 すなわち、親水性高分子が、架橋などによる構造の変化を受けておらず、かつ、溶出物の少なく、生体適合性に優れたドライ型の中空糸膜モジュールはいまだ存在していない。
 本発明では、中空糸膜が内蔵された中空糸膜モジュールであって、中空糸膜からの溶出物が少なく、かつ、生体適合性の高い中空糸膜モジュールを提供することを課題としている。
 本発明は、中空糸膜が内蔵された中空糸膜モジュールであって、該中空糸膜が、ポリスルホン系高分子と親水性高分子を含み、以下の(A)および(B)を満たし、かつ、前記中空糸膜内表面の流路に、37℃に加温した超純水を4時間、200mL/minで循環して得られる液体に含まれる溶出物量が、1.0mg/m以下である、中空糸膜モジュールである:
(A)前記中空糸膜をN,N-ジメチルアセトアミドに溶解した時の不溶成分が前記中空糸膜全体質量の3質量%未満;
(B)湿潤状態において前記中空糸膜の機能層表面に柔軟層が存在し、前記柔軟層の厚みが7nm以上。
 また、本発明は、疎水性高分子からなる基材に疎水性ユニットを有しない親水性高分子を配合して中空糸膜を製造する工程と、
親水性ユニットおよび疎水性ユニットを含有し、かつ、エステル基を含有する高分子を0.002質量%以上0.05質量%以下含む洗浄液で前記中空糸膜を洗浄する工程と、
前記中空糸膜をケースに内蔵させ、前記中空糸膜の周辺の雰囲気の酸素濃度が0~1%、かつ、前記中空糸膜の質量に対する含水率が0~25質量%の条件下で、該中空糸膜に放射線を照射する工程とを含む、中空糸膜モジュールの製造方法である。
 本発明の中空糸膜モジュールおよびその製造方法によれば、溶出物が少なく、生体適合性の高い中空糸膜モジュールを提供することができる。
本発明に係る中空糸膜モジュールである 原子間力顕微鏡を用いた測定におけるカンチレバーにかかる力とカンチレバーの変位量との関係を示すフォースカーブの例 アルブミンふるい係数の経時変化測定における装置および回路図
 本発明の中空糸膜モジュールは、混合溶液から回収したい目的物質と廃棄物質とを分離することが可能である。図1は、本発明の中空糸膜モジュールの一態様を示す模式図である。中空糸膜モジュールは、ケース11と中空糸膜13を備え、該ケース11に該中空糸膜13が内蔵されていることが好ましい。具体的には、必要な長さに切断された中空糸膜13の束が、筒状のケース11に収められていることが好ましい。中空糸膜の両端部は、ポッティング材17などによって、筒状のケース11の両端部に固定化されていることが好ましい。このとき、中空糸膜の両端が開口していることが好ましい。
 また、中空糸膜モジュールは、ケース11の両端にヘッダー14Aおよび14Bを備えることが好ましい。ヘッダー14Aは被処理液注入口15Aを備えることが好ましい。また、ヘッダー14Bは被処理液排出口15Bを備えることが好ましい。さらに、中空糸膜モジュールは、図1のように、ケースの側面部であって、ケースの両端部の近傍に、ノズル16Aと16Bを備えることが好ましい。
 通常、被処理液は、被処理液注入口15Aから導入され、中空糸膜の内側を通って、被処理液排出口15Bから排出される。一方、処理液は、通常、ノズル16A(処理液注入口)から導入され、中空糸膜の外側を通って、ノズル16B(処理液排出口)から排出される。つまり、通常、被処理液の流れ方向と、処理液の流れ方向は対向する。
 本発明の中空糸膜モジュールが、人工腎臓用途(血液浄化用途)に供される場合は、通常、被処理液となる血液は、被処理液注入口15Aから導入され、中空糸膜の内側を通ることによって、人工的に透析され、被処理液排出口15Bから、回収目的物質である、浄化後の血液が排出される。つまり、被処理液注入口15Aから、中空糸膜の内側を通じて、被処理液排出口15Bまでの流路が、被処理液の流路(血液側流路)となる。以下、この流路を単に「血液側流路」と称することがある。
 一方、処理液となる透析液は、ノズル16A(処理液注入口)から導入され、中空糸膜の外側を通ることによって、被処理液(血液)を浄化(透析)する。ノズル16B(処理液排出口)からは、血液中の有毒成分(廃棄物質)を含んだ透析液が排出される。つまり、ノズル16Aから、中空糸膜の外側を通じて、ノズル16Bまでの流路が、処理液の流路(透析液流路)となる。以下、この流路を単に「透析液流路」と称することがある。
 モジュールに内蔵されている中空糸膜は、疎水性高分子を基材として、これに疎水性基(疎水性ユニット)を有しない親水性高分子が配合されたものである。ここで、「基材」とは、中空糸膜を構成する成分のうち、もっとも含有量が高いものを言う。具体的な疎水性高分子としては、ポリスルホン系高分子、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリルなどが挙げられる。中でも、ポリスルホン系高分子は中空糸膜を形成することが容易であるため、好適に使用される。すなわち、中空糸膜は、ポリスルホン系高分子と親水性高分子を含むものが好ましい。
 本発明におけるポリスルホン系高分子とは、主鎖に芳香環、スルフォニル基およびエーテル基を有する高分子であり、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリルエーテルスルホンなどが挙げられる。例えば、次式(1)または(2)の化学式で示されるポリスルホン系高分子が好適に用いられるが、本発明ではこれらに限定されるものではない。式中のnは、50~80が好ましい。
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 ポリスルホンの具体例としては、ユーデル(登録商標)ポリスルホンP-1700、P-3500(ソルベイ社製)、ウルトラソン(登録商標)S3010、S6010(BASF社製)、ビクトレックス(登録商標)(住友化学)、レーデル(登録商標)A(ソルベイ社製)、ウルトラソン(登録商標)E(BASF社製)等のポリスルホンが挙げられる。また、ポリスルホンとしては、上記式(1)および/または(2)で表される繰り返し単位のみからなる高分子が好適ではあるが、本発明の効果を妨げない範囲で他のモノマーと共重合しているものや、変性体であっても良い。特に限定するものではないが、他の共重合モノマーは10質量%以下であることが好ましい。
 本発明でいうところの親水性高分子とは、親水性ユニットを含有する高分子であり、かつ、水もしくはエタノールに可溶である高分子のことを言う。親水性高分子は、疎水性ユニットを有しないことが好ましい。ここで、「可溶である」とは、20℃での水もしくはエタノール100gに対して、0.1g以上溶解することを指す。親水性高分子としては、ポリビニルピロリドン、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン、ポリアクリル酸などが挙げられる。中でも、ポリスルホン系高分子との相溶性という観点から、ポリビニルピロリドンが好適に用いられる。
 従来は、中空糸膜からの親水性高分子の溶出を防ぐためには、親水性高分子がゲル構造を有することや、ポリスルホン系高分子と架橋していることが重要であるとされてきた。しかし、処理液と接触する表面の親水性高分子の可動性が低くなると、生体適合性が低下するとされている。また、親水性高分子がゲル構造を取る場合、ゲルが透過抵抗となって膜の性能が低下することが考えられる。
 そこで、発明者らが鋭意検討を進めた結果、親水性高分子が少量のゲル構造を有する、または、ほとんど有していない場合でも、溶出物が少なく、生体適合性が高い中空糸膜を得る方法を見出した。
 また、発明者らは、膜表面に存在する親水性高分子の架橋を抑制することで、タンパク質や有機物のファウリング抑制能が向上することを見出した。詳細なメカニズムは明らかになっていないが、膜表面の親水性高分子の架橋状態を、溶出しない最低限の状態とすることで、膜表面における高分子の運動性が架橋している状態と比べて向上し、タンパク質等の付着を抑制しているものと考えられる。このように膜表面のファウリング抑制効果が高いことは、使用時のモジュール性能の劣化の抑制に繋がるため、非常に有用である。ファウリング抑制効果については、後述するが、血液に含まれるアルブミンふるい係数の経時変化を測定することによって知ることが可能である。アルブミンふるい係数の維持率は、50%以上が良く、好ましくは60%以上、さらには70%以上が好ましい。
 本発明においては、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)を良溶媒として選定し、これに中空糸膜を溶解させた際の不溶成分の量を測定することで、親水性高分子の架橋状態を知ることが可能である。DMAcは多くの物質を溶解させることが可能であり、架橋していないポリスルホン系高分子や親水性高分子はDMAcに溶解するが、ゲル構造を取る親水性高分子やポリスルホン系高分子と架橋した親水性高分子は、DMAcにも不溶となるためである。具体的には、中空糸膜をDMAcに溶解させた後、遠心分離を行い、上澄みを除去することで、不溶成分を得ることが可能である。測定方法の詳細は実施例にて後述するとおりである。不溶成分が多いと、膜の性能や生体適合性が低下する恐れがあるため、中空糸膜における不溶成分含有率が3質量%未満であることが好ましく、より好ましくは2質量%以下、さらに好ましくは1質量%以下である。
 中空糸膜モジュールから溶出する親水性高分子の量が多いと、透析などに用いる際、血液中へ溶出物が混入し、副作用や合併症の原因となる恐れがある。そのため、下記の方法によって測定される、中空糸膜モジュールから溶出する親水性高分子の量(以下、溶出物量と呼ぶ)としては、1.0mg/m以下が好ましく、より好ましくは0.75mg/m、さらには0.5mg/m以下が好ましく、最も好ましくは0mg/mである。しかし、溶出物量を0.1mg/m未満にすることは困難な場合もあり、その場合、溶出物量は0.1mg/m以上となる。
 本発明において、中空糸膜モジュールの溶出物量とは、中空糸膜モジュール内部を4時間循環した水中に含まれる溶出物の量である。ここで、4時間循環した水とは、中空糸膜モジュールの中空糸膜内表面側の流路に37℃に加温した超純水を100mL/minで7分間通液し、ついで同様に中空糸膜外表面側の流路に500mL/minで5分間通液し、再度、中空糸膜内表面流路に100mL/minで3分通液することにより中空糸膜の洗浄を行った後、中空糸膜内表面側に37℃に加温した4Lの超純水を200mL/minで4時間循環させながら通液し、4時間循環後の水を採取したもののことである。この4時間循環した水を100倍に濃縮した液体を測定サンプルとして、ゲルろ過クロマトグラフィーなどを用いて、水中に溶出した溶出物を測定することができる。測定方法の詳細は実施例にて後述するとおりである。このようにして求めた4時間循環後の水4L中の親水性高分子量(mg)を、測定した中空糸膜モジュールに充填された中空糸膜の内表面面積の合計値(m)で割った値を、本発明における溶出物量(mg/m)とした。計算値は小数点第2位を四捨五入した値を用いる。
溶出物量(mg/m)=4L中の親水性高分子量(mg)/中空糸膜の内表面面積の合計値(m
中空糸膜の内表面面積の合計値は下記式で求められる。
中空糸膜の内表面面積の合計値(m)=π×中空糸膜内径(m)×有効長(m)×糸本数(本)
ここで、有効長とは、中空糸膜モジュールに充填された中空糸膜においてポッティング材が付着していない部分を言う。
 また、中空糸膜からの有機物の溶出物量の別の指標として、中空糸膜モジュールの初期洗浄液の過マンガン酸カリウムの消費量を用いることができる。ここでいう初期洗浄液とは中空糸膜の内側に流量100mL/minで超純水を流したときに、中空糸膜モジュールが水で満たされて、流出した最初の25mLの洗浄液からサンプリングされた水のことをいう。この初期洗浄液中に含まれる溶出物の測定は、初期洗浄液10mLに2.0×10-3mol/Lの過マンガン酸カリウム水溶液を20mL、10体積%の硫酸を1mLおよび沸騰石を加え3分間煮沸する。その後、混合物を室温まで冷却する。そこに10質量%ヨウ化カリウム水溶液1mLを加え、室温でよく攪拌した後10分間放置し、1.0×10-2mol/Lチオ硫酸ナトリウム水溶液で滴定を行う。溶液の色が淡黄色となった時点で1質量%デンプン水溶液を0.5mL加え、室温でよく撹拌する。その後、溶液の色が透明になるまでさらにチオ硫酸ナトリウム水溶液で滴定を行う。中空糸膜モジュールを通していない超純水の滴定に要した1.0×10-2mol/Lチオ硫酸ナトリウム水溶液量と初期洗浄液の滴定に要した1.0×10-2mol/Lチオ硫酸ナトリウム水溶液量の差を溶出物量の指標とした。上記の4時間循環液の測定による溶出物量の指標が、中空糸膜モジュールの使用時における溶出物の量を表しているのに対して、初期洗浄液の測定による溶出物量の指標は、中空糸膜モジュールの初期状態の溶出物の量を表している。
 例えば、中空糸膜モジュールが人工腎臓として血液透析で使用される場合、過マンガン酸カリウムの消費量は少ないことが好ましい。透析型人工腎臓承認基準における回路の溶出物試験は、初期洗浄液10mlを用いて2.0x10-3mol/L過マンガン酸カリウム水溶液で滴定を実施することとなっており、滴定時の過マンガン酸カリウム水溶液の消費量が1ml以下となることが同基準により定められている。同基準は回路の溶出物試験であり、透析器の承認基準より厳しい基準であるため、中空糸膜モジュールが同基準をクリアすることは本発明において必要ではないが、初期洗浄液の過マンガン酸カリウムの消費量は膜面積1m当たり3mL以下、より好ましくは2mL以下、さらには1mL以下であることが好ましい。
 親水性高分子の溶出量を低減する好ましい手段としては、親水性高分子のポリスルホン系高分子への吸着平衡定数に着目して洗浄液を選択し、中空糸膜を洗浄する方法が挙げられる。具体的には、ポリスルホン系高分子への吸着平衡定数が、製膜原液に添加した親水性高分子の吸着平衡定数よりも高い高分子を選定して、これが含まれる洗浄液を用いて中空糸膜の洗浄を行うことが好ましい。洗浄工程において、製膜原液に添加された親水性高分子に由来する溶出しやすい親水性高分子が、より吸着平衡定数の高い高分子に置換される。これにより、中空糸膜に含まれる溶出しやすい親水性高分子の量が少なくなる。一方、中空糸膜に吸着した吸着平衡定数の高い高分子は、親水性高分子よりも溶出しにくい。その結果、親水性高分子の溶出量が抑制された中空糸膜を得ることができる。
 ポリスルホン系高分子への吸着平衡定数が、親水性高分子よりも高い高分子としては、親水性ユニットおよび疎水性ユニットを含有する共重合体が好ましい。親水性ユニットを含有することにより、水に溶解しやすくなる。また、ポリスルホン系高分子は疎水性であるため、疎水性ユニットを有する高分子は、ポリスルホン系高分子との疎水性相互作用により、吸着平衡定数が高くなる。また、親水性ユニットおよび疎水性ユニットを含有する高分子は、詳細は不明ではあるものの、一般に、ポリスルホン系高分子との分子間の接触点が多いと考えられ、その結果、水分が無く、放射線による架橋が起こりにくい条件でも、ポリスルホン系高分子と架橋しやすいと考えられ、その結果中空糸膜からの溶出が起こりにくい。
 本発明でいう親水性ユニットとは、高分子を構成する単量体単位のうち、該単量体単位のみからなる重合体を作成した際に、得られる重合体の20℃の水100gに対する溶解度が1g以上あるものを指す。
 また、本発明でいう疎水性ユニットとは、高分子を構成する単量体単位のうち、該単量体単位のみからなる重合体を作成した際に、20℃の水100gに対する溶解度が1g未満、好ましくは0.1g以下であるものを指す。
 親水性ユニットおよび疎水性ユニットを含有する高分子における、親水性ユニットと疎水性ユニットの比率について、疎水性ユニットの比率が小さいと膜素材である疎水性高分子との相互作用が弱まり、導入効率を向上するメリットが得られにくい。一方で、疎水性ユニットの比率が大きいと中空糸膜内表面の親水性が低下し、血液適合性が悪化する。そのため、疎水性ユニットの比率は20モル%以上が好ましく、30モル%以上がより好ましい。一方で、80モル%以下が好ましく、70モル%以下がさらに好ましい。
 また、後述のように、エステル基を機能層表面に導入するために、親水性ユニットおよび疎水性ユニットを含有する高分子は、さらにエステル基を含有することが好ましい。この場合、エステル基は、疎水性ユニットに存在することが好ましい。
 親水性ユニットおよび疎水性ユニットを含有する高分子の具体例としては、ビニルピロリドン・ビニルカプロラクタム共重合体、ビニルピロリドン・ビニルアルコール共重合体などが挙げられる。また、親水性ユニットおよび疎水性ユニットを含有し、かつ、エステル基を含有する高分子の具体例としては、ケン化度が99%未満のポリビニルアルコール、ビニルピロリドン・酢酸ビニル共重合体などが挙げられ、これらのうち少なくとも1種を含んでいることが好ましい。中でも、ポリスルホン系高分子との相溶性という観点から、ビニルピロリドン・酢酸ビニル共重合体およびビニルピロリドン・ビニルカプロラクタム共重合体から選ばれる少なくとも1種が好適に用いられる。
 洗浄液を用いて中空糸膜を洗浄する方法としては、中空糸膜の紡糸工程に洗浄浴を設けて、中空糸膜を浴内の洗浄液中を通過させる方法や、中空糸膜を束ねて中空糸膜束とし、洗浄液に浸漬させる方法、中空糸膜をケースに挿入して中空糸膜モジュールとした後に、洗浄液を中空糸膜モジュールに供給し中空糸膜の内表面側および外表面側に流す方法、同様に、洗浄液を中空糸膜モジュールに供給し洗浄液を中空糸膜の膜厚方向に流す方法などが挙げられる。特に限定はしないが、中空糸膜モジュールとした後に、膜厚方向に向かって洗浄液を通液させる方法が、親水性高分子の洗浄効率が高く好適である。また、洗浄液に添加する親水性ユニットおよび疎水性ユニットを含有する高分子の生体適合性が良い場合は、中空糸膜の機能層表面から反対側表面に向かう膜厚方向に洗浄液を通液することで、親水性高分子の洗浄と同時に、機能層表面に高い生体適合性を付与することも可能である。膜厚方向に洗浄液を通液する場合、洗浄時間は10秒以上が好ましく、30秒以上がより好ましく、さらには1分以上が好ましい。一方で、洗浄時間が長すぎると膜表面の親水性高分子が過剰となり溶出物が増加する恐れがあることから洗浄時間は30分以下が好ましく、10分以下がより好ましい。洗浄液の流量は200~1000mL/minが好適な範囲である。
 洗浄液に添加する高分子の量は、少なすぎる場合、洗浄効果が十分に得られないため、0.002質量%以上が好ましく、より好ましくは0.005質量%以上、さらには0.0075質量%以上が好ましい。一方で、含まれる高分子の量が多すぎると、当該高分子自体が溶出する恐れがあるため、0.05質量%以下が好ましく、より好ましくは0.03質量%以下、さらには0.02質量%以下が好ましい。洗浄液の温度は、温度が高すぎると膜の性能の低下を招く恐れがあることから、100℃以下が好ましく、より好ましくは90℃以下である。洗浄液の温度を高くすることは、加温のための設備が必要であることから、生産効率の上からは好ましくない。しかし、温度が高いと親水性ユニットおよび疎水性ユニットを含有する高分子の水和状態が不安定となるため、当該高分子における疎水性が相対的に強まる。すなわちポリスルホン系高分子に対する吸着平衡定数が高まり、洗浄効率が向上する。そのため、洗浄液の温度は25℃以上が好ましく、より好ましくは50℃以上、さらには70℃以上が好ましい。
 中空糸親水性高分子の溶出量を低減する別の方法として、中空糸製膜時の芯液にポリスルホン系高分子に対する吸着平衡定数が高い高分子を添加する方法も有効である。芯液に吸着平衡定数の高い高分子を添加することにより、製膜時に膜表面で製膜原液に添加されている親水性高分子との置換が起こる。芯液に添加する吸着平衡定数が高い高分子の量は、0.002質量%以上が好ましく、より好ましくは0.005質量%以上、さらには0.0075質量%が好ましい。一方で、含まれる当該高分子量が多すぎると、当該高分子自体が溶出する恐れがあるため、0.05質量%以下が好ましく、より好ましくは0.03質量%以下、さらには0.02質量%以下が好ましい。芯液に吸着平衡定数が高い高分子を添加した場合は、前述した洗浄液での洗浄は、水または熱水で行ってもよい。
 本発明の中空糸膜は、湿潤状態において機能層表面に柔軟層が存在し、前記柔軟層の厚みが7nm以上である。本発明における機能層表面とは、中空糸膜モジュール内に流す被処理物質が接触する表面のことである。透析治療に用いる中空糸膜モジュールを例に挙げれば、血液と接触する側の表面が機能層表面である。また柔軟層の厚みとは、中空糸膜の機能層表面を原子間力顕微鏡(AFM)を用いて下記のように測定して得られる値のことである。柔軟層は、中空糸膜の表面に存在する親水性高分子等が水分によって膨潤してなる層である。ここで、湿潤状態としては、中空糸膜の含水率が65質量%以上の状態であればよい。かかる柔軟層が重要な理由としては、以下のように推測できる。血小板や血球などのサイズが大きい成分は、中空糸膜内部に入り込むことはなく、機能層表面とのみ接触する。そのため、柔軟層が厚いほど、血小板や血球は、ポリスルホン系高分子と接近しにくくなり、付着や活性化が起こらないものと考えられる。一方で、柔軟層が厚すぎると、タンパク質が柔軟層にトラップされることがある。以上のことから、柔軟層の厚みは7nm以上が好ましく、10nm以上がより好ましい。また、柔軟層の厚みは50nm以下が好ましく、40nm以下がより好ましく、30nm以下がより好ましく、20nm以下がさらに好ましい。
 湿潤状態での機能層表面の柔軟層の厚みは、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて観察を行い、得られたフォースカーブ測定結果から算出する。図2に原子間力顕微鏡を用いた測定におけるカンチレバーにかかる力とカンチレバーの変位量との関係を示すフォースカーブの例を示す。フォースカーブは、縦軸をカンチレバーにかかる力、横軸をカンチレバーの変位量としたグラフで表される。カンチレバーが機能層表面に接触する前の領域21においては、フォースカーブはx軸に平行に推移する。カンチレバーが機能層表面に接触した後、柔軟層が無い場合には、カンチレバーにかかる力は、カンチレバーの変位量に対して直線的に増加し、カンチレバーの変位量とカンチレバーにかかる力の間には、線形的な直線の相関がある。しかし、機能層表面に柔軟層があった場合には、カンチレバーが機能層表面に接触した後、フォースカーブに湾曲した非線形の領域22が現れる。当該非線形領域を過ぎた後、カンチレバーの変位量とカンチレバーにかかる力の間に、線形的な直線の相関が得られる領域23が現れる。柔軟層の厚さ24は、上記、カンチレバーが機能層表面に接触する前にフォースカーブがx軸に平行に推移した領域21の線について引いた延長線上において、カンチレバーが機能層表面に接触して現れた非線形の領域22の始点から、上記延長線と上記線形的な領域23との交点までの距離とする。なお、測定は任意に選定した複数本の中空糸膜における任意の箇所20カ所で行い、平均を求めることが好ましいが、必ずしも複数本の中空糸膜について行う必要はない。平均値は小数点第一位を四捨五入したものを採用する。
 中空糸膜モジュールに充填された中空糸膜の含水率が多すぎると、保存時の菌の増殖の懸念や、中空糸膜が凍結し性能の低下が起こることがある。また、含水率が多い状態で放射線を照射すると、親水性高分子の架橋およびゲル化が起こり、膜性能に影響を与える可能性がある。一方、含水率が少ないドライタイプであれば、中空糸膜モジュールの軽量化が可能であり、運送のコストおよび安全性が向上する。また、中空糸膜が実質的に乾いているドライタイプの中空糸膜モジュールは、使用時における中空糸膜内部の泡抜け性が向上する。以上のことから、中空糸膜モジュールに内蔵された中空糸膜の質量に対する含水率は10質量%以下が好ましく、より好ましくは7質量%以下、さらに好ましくは4質量%以下、特に好ましくは2質量%以下、最も好ましくは1質量%以下である。
 ここで、本発明における含水率とは、乾燥する前の中空糸膜モジュールの質量(a)、中空糸膜を絶乾状態まで乾燥した後の中空糸膜モジュールの質量(b)、絶乾時の中空糸膜の質量(c)を測定し、含水率(質量%)=100×(a-b)/cで算出される。
 また、中空糸膜束の状態で測定する場合は、乾燥する前の中空糸束の質量(d)、絶乾状態の中空糸膜束の質量(e)を測定し、含水率(質量%)=100×(d-e)/eで算出される。いずれの場合も測定値は小数点第2位を四捨五入した値を用いる。
 中空糸膜を乾燥させる方法としては、中空糸膜モジュール内に圧空などの気体を流入させて乾燥させる方法、マイクロ波を照射して乾燥させる方法や、減圧乾燥などの方法が挙げられる。
 血液適合性の観点から、中空糸膜の機能層表面にエステル基が存在することが好ましい。中空糸膜の機能層表面にエステル基が存在することにより、タンパク質や血小板の付着が抑制される。詳細な機構については不明であるが、エステル基の親水性が適度であり、機能層表面の水の状態とタンパク質周囲の水の状態がほぼ同じになることにより、タンパク質の非特異的な吸着を抑制することができると考えられる。
 エステル基を機能層表面に導入する方法としては、特に限定されるものではないが、前述した洗浄液や芯液に添加する高分子として、親水性ユニットおよび疎水性ユニットを含有し、かつ、エステル基を含有する高分子を用いると、比較的簡便に行うことができるので好ましい。さらに、発明者らは、エステル基は放射線照射によりラジカルを比較的発生しやすく、含水率が低い条件下でもラジカル反応により膜に固定化可能であることを見出した。特に、親水性ユニットおよび疎水性ユニットを含有し、かつ、エステル基を含有する高分子を洗浄液に添加して、前記のように洗浄工程を行う方法が好ましい。これによって、中空糸膜の表面のみでなく、中空糸膜の内部においても、親水性高分子が親水性ユニットおよび疎水性ユニットを含有し、かつ、エステル基を含有する高分子によって置換される。すなわち、中空糸膜の内部においても、親水性高分子の含有量が低減されるとともに、エステル基を有する高分子が含有されるようになる。これによって、親水性高分子が架橋またはゲル化していない状態でも、親水性高分子の溶出を抑制可能であることを見出した。
 中空糸膜表面のエステル基の量は、X線電子分光法(XPS)を用いて中空糸膜表面のエステル基由来の炭素量を測定することによって求めることができる。タンパク質や血小板の付着を抑制する効果を発揮するために、X線電子分光法(XPS)で測定したとき、当該機能層表面における炭素由来の全ピーク面積を100(原子数%)としたときに、エステル基由来の炭素ピークの面積百分率が、好ましくは1(原子数%)以上、より好ましくは1.2(原子数%)以上、さらに好ましくは1.5(原子数%)以上である。一方でエステル基の量が多すぎると、膜の性能低下が見られることがあるので、エステル基由来の炭素ピーク面積百分率は、好ましくは10(原子数%)以下であり、5(原子数%)以下がより好ましい。
 中空糸膜表面のエステル基由来の炭素量を、X線電子分光法(XPS)によって求めるに際して、測定角としては90°で測った値を用いる。測定角90°で測定した場合、表面からの深さが約10nmまでの領域が検出される。また、中空糸膜の異なる3箇所について測定を行い、該3箇所の値の平均値を用いる。エステル基(COO)由来の炭素のピークは、C1sのCHやC-C由来のメインピークから+4.0~4.2eVに現れるピークをピーク分割することによって求めることができる。炭素由来の全ピーク面積に対するエステル基由来のピーク面積の割合を算出することで、エステル基由来の炭素量(原子数%)が求まる。より具体的には、C1sのピークは、主にCHx,C-C,C=C,C-S由来の成分、主にC-O,C-N由来の成分、π-πサテライト由来の成分、C=O由来の成分、COO由来の成分の5つの成分から構成される。以上の5つの成分にピーク分割を行う。COO由来の成分は、CHxやC-Cのメインピーク(285eV付近)から+4.0~4.2eVに現れるピークである。この各成分のピーク面積比は、小数点第2桁目を四捨五入し、算出する。ピーク分割の結果、ピーク面積百分率が0.4%以下であれば、検出限界以下とした。
 機能層表面から深さ方向には数μmの範囲におけるエステル基を含有する高分子の量については、全反射赤外分光法(ATR)で測定することができる。ATRの測定方法としては、1箇所における測定範囲を3μm×3μm、積算回数は30回以上として、当該箇所における赤外吸収スペクトルを25点測定する。個々の赤外吸収スペクトルから、下記の方法によって(ACOO)/(ACC)を求め、25点の平均値を求める。すなわち、赤外吸収スペクトルにおいて、1711~1759cm-1で基準線を引き、その基準線とスペクトルの正部分で囲まれた部分をエステル基由来のピーク面積(ACOO)とする。同様に1549~1620cm-1で基準線を引き、その基準線とスペクトルの正の部分で囲まれた部分をポリスルホン由来ベンゼン環C=C由来のピーク面積(ACC)として、両者の比(ACOO)/(ACC)を算出する。かかる25点測定平均値の算出を、1本の中空糸膜について、長手方向における両端面近傍および中央部付近の異なる3箇所で、モジュール1本当たり3本の中空糸膜について行い、3×3=9点についての平均値を(ACOO)/(ACC)の平均値とする。この(ACOO)/(ACC)が、平均値0.02以上が好ましく、より好ましくは0.03以上であり、さらに好ましくは0.05以上である。一方で、エステル基の割合が多すぎると表面の疎水性が強くなり、血液適合性が低下する恐れがあることから、平均値は0.5以下が好ましく、より好ましくは0.3以下、さらには0.15以下が好ましい。
 本発明の中空糸膜モジュールの製造方法は、疎水性高分子からなる基材に疎水性ユニットを有しない親水性高分子を配合して中空糸膜を製造する工程と、
親水性ユニットおよび疎水性ユニットを含有し、かつ、エステル基を含有する高分子を0.002質量%以上0.05質量%以下含む洗浄液で前記中空糸膜を洗浄する工程と、
前記中空糸膜をモジュールケースに内蔵させ、前記中空糸膜の周辺の雰囲気の酸素濃度が0~1%、かつ、前記中空糸膜の質量に対する含水率が0~25質量%の条件下で、該中空糸膜に放射線を照射する工程とを含む。
 まず、中空糸膜の製造方法について説明する。中空糸膜は、分離性能に寄与する機能層と膜の機械的強度に寄与する支持層とからなる非対称構造の膜が、透水性および分離性能の面から好ましい。
 このような中空糸膜は、二重管口金のスリット部から疎水性高分子、その良溶媒および貧溶媒を含む製膜原液を吐出し、同時に円管部から芯液を吐出し、吐出された製膜原液を乾式部を通過させた後に凝固浴で凝固させることによって製造することが好ましい。
 ここで、良溶媒とは、製膜原液においてポリスルホン系高分子を溶解する溶媒のことである。特に限定はしないが、溶解性から、N,N-ジメチルアセトアミドやN-メチルピロリドンが好適に用いられる。一方、貧溶媒とは、製膜原液において、ポリスルホン系高分子を溶解しない溶媒のことである。特に限定はしないが、水が好適に用いられる。
 製膜原液中のポリスルホン系高分子の濃度を高くすることで、中空糸膜の機械的強度を高めることができる。一方で、ポリスルホン系高分子の濃度が高すぎると、溶解性の低下や製膜原液の粘度増加による吐出不良などが生じ得る。また、製膜原液中のポリスルホン系高分子の濃度によって、得られる中空糸膜の透水性および分画分子量を調整することができる。ポリスルホン系高分子の濃度を高くし過ぎると、中空糸膜内表面における同高分子の密度が上がるため、透水性および分画分子量は低下する。以上のことから、製膜原液中のポリスルホン系高分子の濃度は24質量%以下が好ましく、一方で下限としては12質量%以上が好ましい。
 中空糸膜を製膜する際には、造孔剤としておよび製膜原液の粘度調整を行うために、親水性高分子を配合することが必要である。特に限定するものではないが、親水性高分子は、例としてポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、カルボシキメチルセルロース、ポリプロピレングリコールなどが挙げられる。中でも、ポリスルホン系高分子との相溶性や安全性の観点からポリビニルピロリドンが好適に使用される。
 しかし、このように製膜原液に添加された親水性高分子、特に低分子量の親水性高分子が放射線照射後の溶出物の原因となる場合が多い。その原因としては、例えばポリスルホン系高分子としてポリスルホン、親水性高分子としてポリビニルピロリドンを用いた製膜原液の場合、ポリスルホンとポリビニルピロリドンの吸着平衡定数が低いため、溶出してくるものと考えられる。さらに、後述のように、放射線照射時の含水率の低い場合では、放射線照射による架橋反応が起こりにくいため、親水性高分子が、より溶出しやすいと考えられる。そのため、上述したような洗浄方法で中空糸膜を洗浄することにより、溶出物を低減することが効果的である。
 製膜原液中に配合された親水性高分子は、造孔剤として働き、得られる中空糸膜の透水性や親水性を向上する効果が期待できる。また、親水性高分子の配合により製膜原液の粘度の調整を行うことが可能であり、膜の強度低下の要因となるマクロボイドの生成を抑制することが可能である。ただし、製膜原液中の親水性高分子の配合量が多すぎると、製膜原液の粘度増加による溶解性の低下や吐出不良が起こる場合がある。また、中空糸膜中に多量の親水性高分子が残存することで、透過抵抗の増大による透水性の低下などが起こる恐れがある。上記親水性高分子の製膜原液への最適な添加量は、その種類や目的の性能によって異なるが、製膜原液全体に対して1質量%以上が好ましく、一方で15質量%以下が好ましい。製膜原液に添加される親水性高分子としては、特に限定はしないが、ポリスルホン系高分子との相溶性が高いことからポリビニルピロリドンが好適に用いられる。親水性高分子は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
 さらに、中空糸膜の透水性を向上させるためには、比較的低分子量の親水性高分子を用いると、造孔作用が強まるため好適である。低分子量の親水性高分子を用いた場合、中空糸膜からの溶出が起こりやすくなるが、本発明によれば、かかる溶出を低減することが可能である。
 製膜原液を得るためにポリスルホン系高分子を溶解する際は、高温で溶解することが溶解性向上のために好ましいが、熱による高分子の変性や溶媒の蒸発による組成変化の懸念がある。そのため、溶解温度は、30℃以上、120℃以下が好ましい。ただし、ポリスルホン系高分子および添加剤の種類によってこれらの最適範囲は異なることがある。
 中空糸製膜時に用いる芯液は、ポリスルホン系高分子に対する良溶媒と貧溶媒の混合液が好ましく、その比率によって中空糸膜の透水性および分画分子量を調整することができる。貧溶媒としては、特に限定しないが、水が好適に用いられる。良溶媒としては、特に限定しないが、N,N-ジメチルアセトアミドが好適に用いられる。
 製膜原液と芯液が接触することで、貧溶媒の作用によって製膜原液の相分離が誘起され、凝固が進行する。芯液における貧溶媒比率を高くし過ぎると、膜の透水性および分画分子量が低下する。一方で、貧溶媒比率が低すぎると、液体のまま滴下されることになるため、中空糸膜を得ることができないことがある。芯液における適正な両者の比率は、良溶媒と貧溶媒の種類によって異なるが、貧溶媒が芯液中10質量%以上であることが好ましく、一方で80質量%以下であることが好ましい。芯液中の良溶媒の濃度は40質量%以上が好ましく、さらに好ましくは50質量%以上であり、一方、90質量%以下が好ましく、より好ましくは80質量%以下、さらに好ましくは70%以下である。前述したが、芯液に親水性ユニットおよび疎水性ユニットを含有する高分子を添加してもよい。
 吐出時の二重管口金の温度は、製膜原液の粘度および相分離挙動ならびに芯液の製膜原液への拡散速度に影響を与え得る。一般的に、二重管口金の温度が高い程、得られる中空糸膜の透水性と分画分子量は大きくなる。ただし、二重管口金の温度が高過ぎると、製膜原液の粘度の低下や凝固性の低下によって、吐出が不安定となるため紡糸性が低下する。一方で、二重管口金の温度が低いと、結露によって二重管口金に水分が付着することがある。そのため、二重管口金の温度は20℃以上が好ましく、一方で90℃以下が好ましい。
 製膜原液は、二重管口金から吐出された後、乾式部を通過して、凝固浴に浸漬され、凝固される。乾式部では、製膜原液の外表面が空気と接触することで、空気中の水分を取り込み、これが貧溶媒となるため、製膜原液の相分離が進行する。そのため、乾式部の露点を制御することで、得られる中空糸膜外表面の開孔率を調整することができる。乾式部の露点が低いと相分離が充分に進行しないことがあり、外表面の開孔率が低下し、中空糸膜の摩擦が大きくなって紡糸性が悪化し得る。一方で、乾式部の露点が高過ぎると、外表面が凝固するため開孔率が低下することがある。乾式部の露点は60℃以下が好ましく、一方で10℃以上が好ましい。
 乾式長が短すぎると製膜原液の相分離が十分に進行する前に凝固してしまい、透水性能や分画性能が低下する。乾式長は50mm以上が好ましく、さらに好ましくは100mm以上である。一方、乾式長が長すぎると糸揺れなどによって紡糸安定性が低下しかねないため、600mm以下が好ましい。
 凝固浴はポリスルホン系高分子に対する貧溶媒を主成分としており、必要に応じて良溶媒が添加される。貧溶媒としては水が好適に用いられる。製膜原液が凝固浴に入ると、凝固浴中の多量の貧溶媒によって製膜原液は凝固し、膜構造が固定化される。凝固浴の温度を高くする程、凝固が抑制されるため、透水性と分画分子量は大きくなる。
 凝固浴で凝固させることによって得られた中空糸膜は、溶媒や原液に由来する余剰の親水性高分子を含んでいるため、親水性高分子の溶出量を低減するため、前記のようにして洗浄を行うことが好ましい。製膜時の洗浄が不充分だと、中空糸膜モジュールを使用する前に行う洗浄が煩雑になり、また溶出物の処理液への流入が問題になり得る。
 中空糸膜の膜厚は、薄くなるほど境膜物質移動係数を低減できるために中空糸膜の物質除去性能は向上する。一方で、膜厚が薄すぎると糸切れや乾燥つぶれが発生しやすく、製造上問題となる可能性がある。中空糸膜のつぶれ易さは、中空糸膜の膜厚および内径と相関がある。そのため、中空糸膜の膜厚は20μm以上が好ましく、さらには25μm以上が好ましい。一方、50μm以下、さらには45μm以下が好ましい。中空糸膜の内径は80μm以上が好ましく、より好ましくは100μm以上、さらに好ましくは120μm以上であり、一方、250μm以下が好ましく、より好ましくは200μm以下、さらに好ましくは160μm以下である。
 上記中空糸膜内径とは、ランダムに選別した16本の中空糸膜の膜厚を、例えばマイクロウォッチャーの1000倍レンズ(VH-Z100;株式会社KEYENCE等)でそれぞれ測定して平均値aを求め、以下の式より算出した値をいう。なお、中空糸膜外径とは、ランダムに選別した16本の中空糸膜の外径をレーザー変位計(例えば、LS5040T;株式会社KEYENCE)でそれぞれ測定して求めた平均値をいう。
中空糸膜内径(μm)=中空糸膜外径-2×膜厚。
 このようにして得られた中空糸膜をケースに内蔵して中空糸膜モジュールを得る。中空糸膜をケースに内蔵する方法としては、特に限定されないが、一例を示すと次の通りである。まず、中空糸膜を必要な長さに切断し、必要本数を束ねた後、筒状のケースに入れる。その後、両端に仮のキャップをし、中空糸膜両端部にポッティング剤を入れる。このとき遠心機でモジュールを回転させながらポッティング剤を入れる方法は、ポッティング剤が均一に充填できるため好ましい方法である。ポッティング剤が固化した後、中空糸膜の両端が開口するように両端部を切断する。ケースの両端にヘッダーを取り付け、ヘッダーおよびケースのノズル部分に栓をすることで中空糸膜モジュールを得る。
 人工腎臓などの血液浄化用の中空糸膜モジュールは滅菌することが必要であり、残留毒性の少なさや簡便さの点から、放射線滅菌法が多用されている。使用する放射線としては、α線、β線、γ線、X線、紫外線、電子線などが用いられる。中でも残留毒性の少なさや簡便さの点から、γ線または電子線が好適に用いられる。また、中空糸内表面に取り込まれた親水性ユニットおよび疎水性ユニットを含有する高分子は、放射線の照射によって膜素材と架橋することで固定化でき、溶出物の低減にも繋がるため、放射線を照射することが好ましい。放射線の照射線量が低いと滅菌効果が低くなる、一方、照射線量が高いと親水性ユニットおよび疎水性ユニットを含有する高分子や膜素材などの分解が起き、血液適合性が低下する。そのため、照射線量は15kGy以上が好ましく、100kGy以下が好ましい。
 放射線によるポリスルホン系高分子と親水性高分子の架橋およびゲル化を抑制するため、中空糸膜の含水率が低い状態で放射線を照射することが好ましい。そのため、放射線照射時の中空糸膜の含水率は、25質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、より好ましくは7質量%以下、さらに好ましくは4質量%以下、特に好ましくは2質量%以下、最も好ましくは1質量%以下である。
 放射線照射時に中空糸膜周辺の酸素濃度が高い場合、放射線の照射によって酸素ラジカルが生じやすく、中空糸膜の含水率が低い状態では、膜の劣化や溶出物の増加を招く恐れがある。放射線は、中空糸膜周辺の雰囲気の酸素濃度が1%以下の条件で照射されることが好ましく、より好ましくは0.5%以下、さらには0.2%以下、特に好ましくは0.1%以下である。酸素濃度計などを使用することでモジュール内部の酸素濃度を測定することが可能である。
 中空糸膜モジュール内の酸素濃度を低下させる方法としては、中空糸膜モジュール内に不活性ガスを流入させる方法や、脱酸素剤を用いる方法が挙げられる。しかし、脱酸素剤を用いる方法では、脱酸素剤のコストがかかり、また、中空糸膜の包装容器として酸素透過性の低いものを使用しなければならない。そのため、不活性ガスを充填する方法が好適である。不活性ガスを流入した後、中空糸膜モジュールのすべての注入口を密栓する、もしくは不活性ガスを流入した酸素透過性の低い包装袋に中空糸膜モジュールを入れて密封することで、中空糸膜周辺の雰囲気を不活性ガスとして、低酸素濃度状態にすることができる。
 また、中空糸膜周辺および包装容器内の湿度が高すぎる場合、結露や、低温下での凍結の原因となり、性能の低下などに繋がる恐れがある。そのため、中空糸膜周辺および包装容器内の25℃における相対湿度は、80%Rh未満が好ましく、より好ましくは60%Rh、さらには40Rh%未満であることが好ましい。ここでいう相対湿度とは室温における水蒸気分圧(p)と室温における飽和水蒸気圧(P)を用いて、相対湿度(%Rh)=100×p/Pの式で表される。
 中空糸膜の透水性としては、100ml/hr/mmHg/m以上が好ましく、より好ましくは200ml/hr/mmHg/m以上、さらに好ましくは300ml/hr/mmHg/m以上である。また、人工腎臓用途の場合、透水性が高すぎると残血などの現象が見られることがあるので、2000ml/hr/mmHg/m以下が好ましく、さらに好ましくは1500ml/hr/mmHg/m以下である。透水性能(UFR)は下記の式で算出する。
UFR(mL/hr/m/mmHg)=Qw/(P×T×A)
ここで、Qw:濾過量(mL)、T:流出時間(hr)、 P:圧力(mmHg)、A:中空糸膜の内表面積(m)。
 中空糸膜内表面の血液適合性は、中空糸膜に付着する血小板の付着数で評価できる。血小板の付着数が多い場合、血液の凝固に繋がるため、中空糸膜内表面の血液適合性が低いと言える。中空糸膜内表面における血小板の付着数は、ヒト血液と接触させた後の中空糸膜内表面を走査型電子顕微鏡にて観察することで評価が可能である。評価条件の詳細は実施例にて後述する。倍率1500倍で試料の内表面を観察した際、1視野4.3×10μmに付着する血小板の付着数は20個以下が好ましく、より好ましくは10個以下、さらに好ましくは8個以下、特に好ましくは4個以下である。血小板の付着数は、異なる10視野を観察した際の平均値に小数点第1位を四捨五入した値を用いる。
 (1)不溶成分量の測定
 三角フラスコに中空糸膜を1g採り、DMAc40mLを添加し、2時間撹拌した。ついで、2500rpmで遠心分離を行い、不溶成分を沈殿させ、上澄みを取り除いた。得られた不溶成分にDMAcを10mL加え、不溶成分を洗浄し、遠心分離を行い、上澄みを取り除く作業を3回繰り返した。最後に上澄みを取り除いた後、得られた不溶成分の凍結乾燥を行った。不溶成分の乾燥質量を測定し、乾燥質量/1g(中空糸膜の質量)×100の値を中空糸膜全体質量に対する不溶成分の含有率(質量%)とした。小数点第2位を四捨五入した値を用いた。
 (2)溶出物試験
 37℃に加温した超純水を用いて、中空糸膜モジュールの中空糸膜内表面側の流路に100mL/minで7分間通液し、ついで中空糸膜外表面側の流路に500mL/minで5分間通液し、再度、中空糸膜内表面流路に100mL/minで3分通液を行うことにより、中空糸膜の洗浄を実施した。その後、中空糸膜内表面側に37℃に加温した4Lの超純水を200mL/minで4時間循環させながら通液した。4時間循環後の水を採取し、サンプル溶液を得た。得られたサンプル溶液は希薄であるため、凍結乾燥を行い、100倍に濃縮した後、ゲルろ過クロマトグラフィー測定に供した。ゲルろ過クロマトグラフィーは下記の条件で測定を実施した。
カラム:TSKgel GMPWXL(東ソー社製)
溶媒:0.1mol/L 硝酸リチウム、水/メタノール:50vol/50vol
流速:0.5mL/min
カラム温度:40℃
検出器:示差屈折計 RI-8010(東ソー社製)。
 まず、ポリビニルピロリドン(ISP社製 K90)を濃度を変更して溶解した数種類の水溶液を標準試料として、ゲルろ過クロマトグラフィーを用いて測定した。標準試料のポリビニルピロリドンのピーク面積と調製した濃度の関係の検量線を作成した。次に、前記サンプル溶液を測定して得られた全てのピークの面積の合計値と前記検量線から、サンプル溶液中の溶出物の濃度を算出した。
 続いて、4時間循環後の4Lの超純水中に含有する親水性高分子量を下記式にて算出した。このとき、純水1Lを1kgと近似して計算を行った。計算値は小数点第2位を四捨五入した値を用いた。
4L中の親水性高分子量(mg)=測定サンプル中の親水性高分子濃度(ppm)×4(kg)/100
このようにして求めた4時間循環後の水4L中の親水性高分子量(mg)を、測定した中空糸膜モジュールに充填された中空糸膜の内表面面積の合計値(m)で割った値を、本発明における溶出物量(mg/m)とした。計算値は小数点第2位を四捨五入した値を用いる。
溶出物量(mg/m)=4L中の親水性高分子量(mg)/中空糸膜の内表面面積の合計値(m
中空糸膜の内表面面積の合計値(m)=π×中空糸膜内径(m)×有効長(m)×糸本数(本)
ここで、有効長とは、中空糸膜モジュールに充填された中空糸膜においてポッティング材が付着していない部分を言う。
 (3)中空糸表面の柔軟層測定
 中空糸膜を片刃で半円筒状にそぎ切り、内表面を原子間力顕微鏡(AFM)を用いて測定した。測定サンプルは、超純水でリンスし、室温、0.5Torrにて10時間乾燥させた後、測定に供した。
 中空糸膜を試料台に貼り付けた後、水滴を垂らして膜を濡らし、含水率が65質量%以上の湿潤状態にした。その状態で、コンタクトモードでフォースカーブ測定を行った。なお、測定中に試料表面が乾燥しないように注意した。縦軸をカンチレバーにかかる力、横軸をカンチレバーの変位量としたフォースカーブの例を図2に示す。測定結果において、中空糸膜の表面に柔軟層がある場合には、カンチレバーが中空糸膜の表面に接触した後、フォースカーブに湾曲した非線形の領域22が認められる。当該非線形領域を過ぎた後、カンチレバーの変位量とカンチレバーにかかる力の間に、線形的な直線の相関が得られる領域23が現れる。柔軟層の厚さ24は、上記、カンチレバーが機能層表面に接触する前にフォースカーブがx軸に平行に推移した領域21の線について引いた延長線上において、カンチレバーが機能層表面に接触して現れた非線形の領域22の始点から、上記延長線と上記線形的な領域23との交点までの距離とする。測定は任意に選定した複数本の中空糸膜について任意に選んだ20カ所で行い平均値を採用した。なお、平均値は小数点第一位を四捨五入したものを採用した。
 AFM観察条件として装置に走査型プローブ顕微鏡SPM 9500-J3(SHIMADZU, Kyoto,Japan)、観察モードはコンタクトモード、プローブはNP-S(120mm,wide)(Nihon VEECO KK,Tokyo,Japan),スキャン範囲は5μmx5μm、スキャン速度は1Hzの条件にて行った。
 (4)中空糸膜の含水率測定
 作成した中空糸膜モジュールの質量を測定し、中空糸膜モジュール質量(a)とした。この中空糸膜モジュールを50℃に設定した減圧乾燥機に入れ、0.5Torrで12時間乾燥させた後、測定した質量を、絶乾状態の中空糸膜モジュール質量(b)とした。さらに、同様に作成した、別のモジュールを解体して中空糸膜を取り出し、50℃、0.5Torrで12時間減圧乾燥させた後、測定した質量を絶乾時の中空糸膜の質量(c)とした。中空糸膜の含水率は下記の式より算出し、測定値は小数点第2位を四捨五入した値を用いる。
含水率(質量%)=100×(a-b)/c
ここで、a:中空糸膜モジュール質量(g)、b:絶乾後中空糸膜モジュール質量(g)、c:絶乾時の中空糸膜質量(g)。
 (5)顕微ATR法
 中空糸膜を片刃で半円筒状にそぎ切り、超純水でリンスした後、室温、0.5Torrにて10時間乾燥させ、表面測定用の試料とした。この乾燥中空糸膜の各表面をJASCO社製IRT-3000を用いて顕微ATR法により測定した。測定は視野(アパーチャ)を100μm×100μmとし、1箇所における測定範囲は3μm×3μmで積算回数を30回、縦横各5点の計25点測定した。得られたスペクトルの波長1549~1620cm-1で基準線を引き、その基準線とスペクトルの正の部分で囲まれた部分をポリスルホン由来ベンゼン環C=C由来のピーク面積を(ACC)とした。同様に1711~1759cm-1で基準線を引き、その基準線とスペクトルの正部分で囲まれた部分をエステル基由来のピーク面積を(ACOO)とし、(ACOO)/(ACC)を求め、25点の平均値を求めた。
 かかる25点の測定平均値の算出を同一中空糸における長手方向における両端面近傍および中央部付近の異なる3箇所で、モジュール1本辺り3本の中空糸膜について測定を行い、3×3=9点についての平均値を(ACOO)/(ACC)の平均値とし、小数点第3位を四捨五入した値を用いた。
 (6)親水性高分子等のポリスルホンへの吸着平衡定数測定
 GEヘルスケアバイオサイエンス株式会社製のAuセンサーチップをスピンコーターに固定させた後、ポリスルホン(アモコ社 Udel(登録商標)-P3500)の0.1質量%クロロベンゼン溶液をパスツールピペットで1、2滴滴下させた。その直後に3000rpmで1分間回転乾燥させることで、ポリスルホン系高分子が表面に薄層化したAuセンサーチップを作成した。このセンサーチップをGEヘルスケアバイオサイエンス株式会社製BIACORE(登録商標)3000に挿入し、2000秒間センサーチップを水洗浄した後、以下の操作を10、100、250、500、1000ppm各濃度の親水性高分子等の水溶液にて繰り返した。
1.親水性高分子水溶液を750μL流して薄層化したポリスルホン表面に吸着させた。
2.2000秒間水洗浄を行った。
3.0.025質量%トリトンを750μL流して1.で吸着させた親水性高分子を剥離させた。
4.2000秒間水洗浄を行った。
 ポリスルホン系高分子表面への吸着量は、センサーチップ挿入直後に2000秒間水洗浄した後の値を0として、各、操作2.が終了した時点での差の値とした。なお、操作4.が終了した時点で、センサーチップ挿入直後水洗浄を行った後の値より高くなった場合は、0.025質量%トリトンにより親水性高分子が完全に剥離されなかったとみなし、その増分は吸着量に加算した。以上の操作を上記各濃度(において繰り返し、上記によって得られた吸着等温線(横軸が親水性高分子の濃度、縦軸が吸着量)から、高分子とその吸着表面における一般的な溶液吸着モデル(フロインドリッヒ式近似)(式1)を用いて最小二乗法により当てはめ、該吸着平衡定数を算出し、小数点第1位を四捨五入した値を用いる。
Q=KC (式1)
(Q:単位面積当たり吸着量、K:吸着結合定数、n:フロインドリッヒ定数)。
 (7)ヒト血小板付着試験方法
 18mmφのポリスチレン製の円形板に両面テープを貼り付け、そこに中空糸膜を固定した。貼り付けた中空糸膜を片刃で半円筒状にそぎ切り、中空糸膜の内表面を露出させた。中空糸膜内表面に汚れ、キズ、折り目等が存在すると、その部分に血小板が付着するため正しい評価ができないことがあるので注意を要する。筒状に切ったFalcon(登録商標)チューブ(18mmφ、No.2051)に前記円形板を、中空糸膜を貼り付けた面が、円筒の内部にくるように取り付け、パラフィルムで隙間を埋めた。この円筒管内を生理食塩水で洗浄後、生理食塩水で満たした。ヒトの静脈血を採血後、直ちにヘパリンを濃度50U/mLになるように添加した。前記円筒管内の生理食塩水を廃棄後、前記血液を採血後30分以内に前記円筒管内に1.0mL加え、37℃にて1時間振とうさせた。その後、中空糸膜を10mLの生理食塩水で洗浄し、2.5%グルタルアルデヒド生理食塩水を加え、静置し、中空糸膜に付着した血液成分を中空糸膜に固定化させた。1時間以上経過後、20mLの蒸留水にて洗浄した。洗浄した中空糸膜を常温、0.5Torrにて10時間減圧乾燥した。この中空糸膜を走査型電子顕微鏡の試料台に両面テープで貼り付けた。その後、スパッタリングにより、Pt-Pdの薄膜を中空糸表面に形成させて、測定試料とした。この中空糸膜内表面をフィールドエミッション型走査型電子顕微鏡(日立社製S-800)を用いて、倍率1500倍で観察し、1視野中(4.3×10μm)の付着した血小板数を数えた。中空糸長手方向における中央付近で、異なる10視野での付着した血小板数の平均値を血小板付着数(個/4.3×10μm)とした。値は小数点第1位を四捨五入した値を用いた。1視野で50個/4.3×10μmを超えた場合は、50個としてカウントした。中空糸の長手方向における端の部分は、血液溜まりができやすいため、血小板付着数の計測対象からはずした。
 (8)アルブミンふるい係数の経時変化測定
 図3に、アルブミンふるい係数の経時変化測定装置を示す模式図を示す。透析装置としては、東レメディカル社製TR3000Sを使用した。TR3000Sは、図3においてBiポンプ34、Fポンプ35、および透析装置32にあたる要素を含む。各回路には液体中の気泡を取り除くためのチャンバー(Do回路チャンバー44、Di回路チャンバー45、Bi回路チャンバー46、Bo回路チャンバー47)を備えている。また、Bi回路チャンバーの液面とDi回路チャンバーの液面、ならびにBo回路チャンバーの上部、Do回路チャンバーの上部を基準線31の用に同じ高さとし、圧力差が生じないようにした。
 クエン酸ナトリウムを添加した牛血液をヘマトクリット30%、総タンパク質濃度6.5g/dL、37℃となるように調製し、循環用ビーカー37に入れ、該循環用ビーカー37を、図3に示すように、温水槽43の中にセットした。
 中空糸膜モジュール33の処理液注入口と循環用ビーカー37をBiポンプ34を介してBi回路38で結合した。中空糸膜モジュール33の処理液排出口と循環用ビーカー37をBo回路39で結合した。透析装置32の透析液出口と中空糸膜モジュール33の処理液注入口をDi回路40で結合した。透析装置32の透析液入り口と中空糸膜モジュール33の処理液排出口をDo回路41で結合した。
 透析装置32に、透析液(キンダリー液AF2号 扶桑薬品工業株式会社製)A液およびB液をセットした。透析液濃度を13~15mS/cm、温度を34℃以上、透析液流量を500mL/minに設定した。
 Bi回路38の入口部を生理食塩水を入れたビーカーに入れ、Biポンプ34の設定流量を200mL/minとして、ポンプをスタートし5分間中空糸膜モジュールを洗浄した。
 次に、Bi回路38の入口部を上記で調製した牛血液2L(37℃)の入った循環用ビーカー37に入れ、Biポンプ34の設定流量を200mL/minとし、ポンプをスタートした。Bo回路39の出口部から排出される液体を90秒間分、廃棄用容器36に廃棄した後、直ちにBo回路39の出口部およびDo回路41の出口部を循環用ビーカー37に入れて循環状態とした。その後、Fポンプ35の除水速度を10mL/(min・m)に設定し、ECUMモードでスタートした。中空糸膜モジュール33の処理液排出口からは、中空糸膜によりろ過された血液の一部を含んだ透析液が排出される。排出された透析液の一部は、Fポンプ35を介して、ろ液循環回路42によって循環用ビーカーに戻され、循環している血液が濃縮されないようにした。経時的にBi回路38入口側、Bo回路39出口側およびDo回路41出口側からそれぞれサンプリングを行った。Bi回路38およびBo回路39からサンプリングした血液は、3000rpmで10分間遠心分離を行い、上澄みである血漿をアルブミン測定用のサンプルとした。アルブミン濃度の測定はA/G Bテストワコー(和光純薬社製)を用いて実施した。経時時間毎のアルブミンふるい係数(Sc-Alb)を下記式によって算出した。
Sc-Alb(%)=2CDo/(CBi+CBo)×100
 上記式において、CDoはDo回路出口側のアルブミン濃度(g/mL)、CBiはBi回路入口側のアルブミン濃度(g/mL)、CBoはBo回路出口側のアルブミン濃度を示す(g/mL)。また、下記式を用いて循環5分後と循環240分後のアルブミンふるい係数の値から、240分経過後のアルブミンふるい係数の維持率を算出した。
アルブミンふるい係数維持率(%)=Sc-Alb(240分後)/Sc-Alb(5分後)×100。
 (9)過マンガン酸カリウム水溶液による溶出物量の測定
 測定中空糸膜モジュールの中空糸内側に初期洗浄液として超純水を流量100mL/minで流し、中空糸膜モジュールが水で満たされて流出した最初の25mLの水をサンプリングした。このサンプルから10mLを取り出し、2.0×10-3mol/Lの過マンガン酸カリウム水溶液を20mL、10体積%の硫酸を1mLおよび沸騰石を加え3分間煮沸した。その後、室温まで冷却し、10質量%ヨウ化カリウム水溶液1mLを加え、室温でよく攪拌した後10分間放置し、1.0×10-2mol/Lチオ硫酸ナトリウム水溶液で滴定した。溶液の色が淡黄色となった時点で1質量%デンプン水溶液を0.5mL加え、室温でよく撹拌した。その後、溶液の色が透明になるまで続けてチオ硫酸ナトリウム水溶液で滴定を行った。中空糸膜モジュールを通していない超純水についても、測定サンプルと同様の滴定を行った。中空糸膜モジュールを通していない超純水の滴定に要した1.0×10-2mol/Lチオ硫酸ナトリウム水溶液量と初期洗浄液の滴定に要した1.0×10-2mol/Lチオ硫酸ナトリウム水溶液量の差を溶出物量の指標とした。2回の測定の平均値を算出し、小数点第3位を四捨五入した値を用いた。
(10)相対湿度の測定
 密栓した中空糸膜モジュール内に温湿度計(ヴェイサラ社製、指示計HM141、プローブHMP42)を挿入し、測定を実施した。
 (11)泡抜け性評価
 中空糸膜モジュールの被処理液注入口側を下側、被処理液排出口側を上側に向けた状態で、流量100mL/minで超純水を5分間中空糸膜モジュールに通液した。このとき中空糸膜モジュールには振動を与えないようにした。その後、中空糸膜モジュールを叩きながら2分間通液を行った。その際に中空糸内部から発生する気泡を水上置換法でガラス瓶内に回収し、水中で蓋を閉めた。その後、ガラス瓶の周りの水滴を圧空等で除去し、ガラス瓶の重量(x)の測定を行った。また、別途ガラス瓶内を満水にした状態での重量(y)の測定を行った。満水時のガラス瓶の重量は3回測定を行った値の平均値を使用した。満水時のガラス瓶の重量(y)と気泡回収後のガラス瓶の重量(x)の差から、中空糸内部から発生した気泡の量を求めた。水の比重は、1.0とした。値は、小数点第3を四捨五入した値を使用し、気泡量が0.15mL未満の場合、泡抜け性が良好、で気泡量が0.15mL以上の場合、泡抜け性が悪とした。
発生した気泡量(mL)=y(g)―x(g)。
 [実施例1]
 ポリスルホン(ソルベイ社製“ユーデル(登録商標)”P-3500)16質量%、ポリビニルピロリドン(インターナショナルスペシャルプロダクツ社製(以下ISP社と略す) K30)4質量%、ポリビニルピロリドン(ISP社製 K90)を2質量%、N,N-ジメチルアセトアミド77質量%および水1質量%を加熱溶解し、製膜原液とした。N,N-ジメチルアセトアミド63質量%および水37質量%の溶液を芯液とした。
 製膜原液および芯液をそれぞれ温度50℃の紡糸口金部へ送り、環状スリット部の外径0.35mm、内径0.25mmのオリフィス型二重管口金の外側の管より製膜原液を吐出し、芯液を内側の管より吐出した。吐出された製膜原液を乾式長350mm、温度30℃、露点28℃のドライゾーン雰囲気を通過させた後、水100%、温度40℃の凝固浴に導いて凝固し、さらに60~75℃で90秒の水洗工程、130℃で2分の乾燥工程、160℃のクリンプ工程を経て中空糸膜を得た。得られた中空糸膜を巻き取り、中空糸膜束とした。中空糸膜の内径は200μm、外径は280μmであった。
 中空糸膜の有効な内表面積(中空糸膜内表面における、次工程で添加されるポッティング剤により覆われない部分の表面積)が1.5mになるように中空糸膜13をケース11に充填し、かつ中空糸膜の両端をポッティング材17によりケース端部に固定した。さらに、ポッティング材の端部の一部をカッティングすることで両端の中空糸膜を両面開口させ、ケース両側にヘッダー14A、14Bを取り付け、中空糸膜モジュールを得た。
 次に洗浄工程として、部分ケン化ポリビニルアルコール(クラレ社製PVA417)0.01質量%の25℃の水溶液を中空糸膜モジュールの被処理液注入口(中空糸膜内表面側入口)15Aから被処理液排出口(中空糸膜内表面側出口)15Bへ500mL/minで1分間通液し、さらに被処理液注入口15Aからノズル(処理液注入口)16Aへ膜厚方向に500mL/minで1分間通水した。次に100kPaの圧縮空気でノズル16Aから被処理液注入口15Aへ充填した液を押し出し、その後中空糸膜内表面側の充填液を15Bから15Aの方向に圧縮空気でブローし、中空糸膜のみが湿潤した状態にした。さらに、中空糸膜内表面側と外表面側を同時に流量30L/minの圧縮空気でブローしながら、2.5kwのマイクロ波を照射し、中空糸膜を乾燥させた。ここで、前記のように中空糸膜モジュールの含水率を求めた。
 中空糸膜モジュール内部雰囲気を窒素で置換した後、酸素を透過しないゴム栓でキャップをし、照射線量25kGyのγ線を照射し、中空糸膜モジュール1を得た。得られた中空糸膜モジュールにおける不溶成分量、溶出物量、および中空糸膜内表面における顕微ATR、血小板付着数などを測定した。結果を表2に示す。不溶成分は観測できなかったが、溶出物が少なく、柔軟層の厚みが十分で、血小板付着数が少ない中空糸膜モジュールが得られた。
 [実施例2]
 洗浄工程に用いる洗浄液としてビニルピロリドン/酢酸ビニル(5/5(モル比、以下同様)ランダム共重合体(BASF社製“KOLLIDON”(登録商標) VA55)0.01質量%の25℃の水溶液を使用した以外は、実施例1と同様の実験を行い、中空糸膜モジュール2を得た。得られた中空糸膜モジュールにおける不溶成分量、溶出物量、および中空糸膜内表面における顕微ATR、血小板付着数などを測定した。結果を表2に示す。実施例1と同様に不溶成分は観測できないが、柔軟層が厚く、血小板付着数が少ない中空糸膜モジュールが得られた。洗浄液に含まれる高分子(ビニルピロリドン/酢酸ビニル(5/5)ランダム共重合体)のポリスルホンに対する吸着平衡定数が実施例1において用いた高分子に比べてやや低いが、低い溶出量を達成可能であった。
 [実施例3]
 洗浄液の温度を50℃とした以外は、実施例2と同様の実験を行い、中空糸膜モジュール3を得た。得られた中空糸膜モジュールにおける不溶成分量、溶出物量、および中空糸膜内表面における顕微ATR、血小板付着数などを測定した。結果を表2に示す。洗浄液の温度を高くすることで、表面に局在化する高分子量が増加し、かつ洗浄効率が高まり、実施例2よりも低溶出を達成可能であった。
 [実施例4]
 洗浄工程に用いる洗浄液として、ビニルピロリドン/酢酸ビニル(6/4)ランダム共重合体(BASF社製“KOLLIDON”(登録商標) VA64)0.01質量%の25℃の水溶液を使用した以外は、実施例1と同様の実験を行い、中空糸膜モジュール4を得た。得られた中空糸膜モジュールにおける不溶成分量、溶出物量、および中空糸膜内表面における顕微ATR、血小板付着数などを測定した。結果を表2に示す。実施例1と同様に不溶成分は観測できないが、柔軟層が厚く、血小板付着数が少ない中空糸膜モジュールが得られた。洗浄液に含まれる高分子(ビニルピロリドン/酢酸ビニル(6/4)ランダム共重合体)のポリスルホンに対する吸着平衡定数が実施例1、2において用いた高分子に比べてやや低いが、低い溶出量を達成可能であった。
 [実施例5]
 洗浄工程に用いる洗浄液としてビニルピロリドン/酢酸ビニル(7/3)ランダム共重合体(BASF社製“KOLLIDON”(登録商標) VA73)0.03質量%の50℃の水溶液を使用した以外は、実施例1と同様の実験を行い、中空糸膜モジュール5を得た。得られた中空糸膜モジュールにおける不溶成分量、溶出物量、および中空糸膜内表面における顕微ATR、血小板付着数などを測定した。結果を表2に示す。洗浄液に含まれる高分子(ビニルピロリドン/酢酸ビニル(7/3)ランダム共重合体)のポリスルホンに対する吸着平衡定数が実施例1、2において用いた同高分子に比べて低いが、低い溶出量を達成可能であり、血小板の付着数も少なかった。
 [実施例6]
 洗浄工程に用いる洗浄液としてビニルピロリドン・ビニルカプロラクタム(5/5)共重合高分子(VPC55)0.01質量%の25℃の水溶液を使用した以外は、実施例1と同様の実験を行い、中空糸膜モジュール6を得た。得られた中空糸膜モジュールにおける不溶成分量、溶出物量、および中空糸膜内表面における顕微ATR、血小板付着数などを測定した。結果を表2に示す。実施例1と同様に不溶成分は観測できないが、柔軟層が厚い、中空糸膜モジュールが得られた。洗浄液に含まれる高分子(ビニルピロリドン/ビニルカプロラクタム(5/5)ランダム共重合体)のポリスルホンに対する吸着平衡定数が実施例1において用いた高分子に比べて低いが、低い溶出量を達成可能であった。エステル基を有しないため、血小板付着数はやや多めであった。
 [実施例7]
 洗浄工程に用いる洗浄液としてビニルピロリドン/酢酸ビニル(6/4)ランダム共重合体(BASF社製“KOLLIDON”(登録商標) VA64)0.01質量%の70℃の水溶液を使用し、γ線照射時の中空糸膜モジュール内の酸素濃度を1.0%とした以外は、実施例1と同様の実験を行い、中空糸膜モジュール7を得た。得られた中空糸膜モジュールにおける不溶成分量、溶出物量、および中空糸膜内表面における顕微ATR、血小板付着数などを測定した。結果を表2に示す。実施例4に比べて、中空糸膜機能層表面に存在するエステル基量が多かった。これは、洗浄液温度を上げたことにより、洗浄液中の高分子とポリスルホンの疎水性相互作用が強まったためであると考えられる。さらに、酸素濃度が少し高い条件でも低溶出を達成可能であった。
 [実施例8]
 洗浄工程に用いる洗浄液としてビニルピロリドン/酢酸ビニル(6/4)ランダム共重合体(BASF社製“KOLLIDON”(登録商標) VA64)0.02質量%の25℃の水溶液を使用した以外は、実施例1と同様の実験を行い、中空糸膜モジュール8を得た。得られた中空糸膜モジュールにおける不溶成分量、溶出物量、および中空糸膜内表面における顕微ATR、血小板付着数などを測定した。結果を表2に示す。実施例4に比べて、中空糸膜機能層表面に存在するエステル基量が多かった。これは、洗浄液に添加する高分子量を上げたことにより、洗浄性が高まるとともに、表面に吸着する高分子量が増加したためと考えられる。
 [実施例9]
 洗浄工程に用いる洗浄液としてビニルピロリドン/酢酸ビニル(6/4)ランダム共重合体(BASF社製“KOLLIDON”(登録商標) VA64)0.01質量%の60℃の水溶液を使用した以外は、実施例1と同様の実験を行い、中空糸膜モジュール9を得た。得られた中空糸膜モジュールにおける不溶成分量、溶出物量、および中空糸膜内表面における顕微ATR、血小板付着数などを測定した。結果を表2に示す。実施例4に比べて、中空糸膜機能層表面に存在するエステル基量が多かった。これは、洗浄液温度を上げたことにより、洗浄液中の高分子とポリスルホンの疎水性相互作用が強まったためであると考えられ、溶出物量も少なかった。
 [実施例10]
 ポリスルホン(ソルベイ社製“ユーデル(登録商標)”P-3500)15質量%、ポリビニルピロリドン(ISP社 K30)1質量%、ポリビニルピロリドン(ISP社製 K90)を3質量%、N,N-ジメチルアセトアミド80質量%および水1質量%を加熱溶解し、製膜原液とした。N,N-ジメチルアセトアミド63質量%、水36.97質量%およびビニルピロリドン/酢酸ビニル(6/4)ランダム共重合体(BASF社製“KOLLIDON”(登録商標) VA64)0.03質量%の溶液を芯液として使用し、洗浄に用いる溶液を50℃の水とした以外は、実施例1と同様の実験を行い、中空糸膜モジュール10を得た。得られた中空糸膜モジュールにおける不溶成分量、溶出物量、および中空糸膜内表面における顕微ATR、血小板付着数などを測定した。結果を表2に示す。芯液に親水性ユニットと疎水性ユニットを含有する高分子を添加した場合でも、不溶成分および、溶出物が少ない中空糸膜モジュールが得られた。
 [比較例1]
 洗浄工程に用いる洗浄液として25℃の水を使用した以外は、実施例1と同様の実験を行い、中空糸膜モジュール11を得た。得られた中空糸膜モジュールにおける不溶成分量、溶出物量、および中空糸膜内表面における顕微ATR、血小板付着数などを測定した。結果を表2に示す。実施例1と比較して親水性高分子の溶出量が多かった。これは、水のみでは洗浄効果が低かったためであると考えられる。さらに柔軟層の厚みも薄く、血小板の付着数も多かった。
 [比較例2]
 洗浄工程に用いる洗浄液として70℃の水を使用した以外は、実施例1と同様の実験を行い、中空糸膜モジュール12を得た。得られた中空糸膜モジュールにおける不溶成分量、溶出物量、および中空糸膜内表面における顕微ATR、血小板付着数などを測定した。結果を表2に示す。洗浄液温度を上げることで、比較例1よりも親水性高分子の溶出量が少なくなったが、十分ではなかった。
 [比較例3]
 洗浄工程に用いる洗浄液としてビニルピロリドン(IPS社製)K90の0.01質量%の25℃の水溶液を使用した以外は、実施例1と同様の実験を行い、中空糸膜モジュール13を得た。得られた中空糸膜モジュールにおける不溶成分量、溶出物量、および中空糸膜内表面における顕微ATR、血小板付着数などを測定した。結果を表2に示す。比較例1、2に比べて、溶出物量および血小板付着数が減少したが、効果は十分ではなかった。これはビニルピロリドンのポリスルホンに対する吸着平衡定数が低く、十分に洗浄できていいなかったためと考えられる。
 [比較例4]
 洗浄工程に用いる洗浄液としてビニルピロリドン/酢酸ビニル(6/4)ランダム共重合体(BASF社製“KOLLIDON”(登録商標) VA64)0.001質量%の25℃の水溶液を使用した以外は、実施例1と同様の実験を行い、中空糸膜モジュール14を得た。得られた中空糸膜モジュールにおける不溶成分量、溶出物量、および中空糸膜内表面における顕微ATR、血小板付着数などを測定した。結果を表2に示す。柔軟層が厚く、血小板付着数は少なかったが、洗浄効果が十分でなく溶出物量が多かった。
 [比較例5]
 γ線照射時の中空糸膜モジュールの含水率を283%とした以外は、比較例4と同様の実験を行い、中空糸膜モジュール15を得た。得られた中空糸膜モジュールにおける不溶成分量、溶出物量、および中空糸膜内表面における顕微ATR、血小板付着数などを測定した。γ線照射時の含水率が高かったため、架橋反応が進行し、不溶性分の含有率が多かった。おそらく、膜表面の高分子の運動性が低下したため、アルブミンふるい係数の維持率が低かった。また、泡抜け性も含水率が低いものに比べて悪かった。
 [比較例6]
 γ線照射時の中空糸膜モジュール内の酸素濃度を2.5%とした以外は実施例4と同様の実験を行い、中空糸膜モジュール16を得た。得られた中空糸膜モジュールにおける不溶成分量、溶出物量、および中空糸膜内表面における顕微ATR、血小板付着数などを測定した。γ線照射時の酸素濃度が高く、酸素ラジカルの発生に伴う高分子の分解が起こったためか、溶出物量が増加していた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
表中:
PSf:ポリスルホン
PVP:ポリビニルピロリドン
PVA:部分ケン化ポリビニルアルコール
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
11 筒状のケース
13 中空糸膜
14A ヘッダー
14B ヘッダー
15A 被処理液注入口(中空糸膜内側入口)
15B 被処理液排出口(中空糸膜内側出口)
16A ノズル(処理液注入口)
16B ノズル(処理液排出口)
17 ポッティング材
21 カンチレバーが機能層表面に接触する前の領域
22 カンチレバーが機能層表面に接触した後に現れた、フォースカーブが湾曲した非線形の領域
23 カンチレバーが表面に接触した後に現れた、フォースカーブが線形的な直線の相関となった領域
24 柔軟層の厚さ
31 基準線
32 透析装置
33 中空糸膜モジュール
34 Biポンプ
35 Fポンプ
36 廃棄用容器
37 循環用ビーカー
38 Bi回路
39 Bo回路
40 Di回路
41 Do回路
42 ろ液循環回路
43 温水槽
44 Do回路チャンバー
45 Di回路チャンバー
46 Bi回路チャンバー
47 Bo回路チャンバー

Claims (11)

  1.  中空糸膜がケースに内蔵された中空糸膜モジュールであって、該中空糸膜が、ポリスルホン系高分子と親水性高分子を含み、以下の(A)および(B)を満たし、かつ、前記中空糸膜内表面の流路に、37℃に加温した超純水を4時間、200mL/minで循環して得られる液体に含まれる溶出物量が、1.0mg/m以下である、中空糸膜モジュール:
    (A)前記中空糸膜をN,N-ジメチルアセトアミドに溶解した時の不溶成分が前記中空糸膜全体質量の3質量%未満;
    (B)湿潤状態において前記中空糸膜の機能層表面に柔軟層が存在し、前記柔軟層の厚みが7nm以上。
  2.  前記中空糸膜の含水率が10質量%以下である、請求項1に記載の中空糸膜モジュール。
  3.  前記中空糸膜の機能層表面にエステル基が存在する、請求項1または2に記載の中空糸膜モジュール。
  4.  前記中空糸膜が、親水性ユニットおよび疎水性ユニットを含有する高分子を含有する請求項1~3のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
  5.  前記親水性ユニットおよび疎水性ユニットを含有する高分子が、ケン化度が99%未満のポリビニルアルコール、ビニルピロリドン・酢酸ビニル共重合体、ビニルピロリドン・ビニルカプロラクタム共重合体およびビニルピロリドン・ビニルアルコール共重合体から選ばれる少なくとも1種である、請求項4に記載の中空糸膜モジュール。
  6.  前記中空糸膜が、親水性ユニットおよび疎水性ユニットを含有し、かつ、エステル基を含有する高分子を含み、前記機能層表面のエステル基が、該エステル基を含有する高分子に由来する請求項3~5のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
  7.  前記中空糸膜の機能層表面での、1730cm-1付近のエステル基C=O由来の赤外吸収ピーク強度(ACOO)の1580cm-1付近のポリスルホン系高分子のベンゼン環C=C由来の赤外吸収ピーク強度(ACC)に対する比(ACOO)/(ACC)の平均値が0.02以上、0.5以下である、請求項3~6のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュール。
  8.  X線電子分光法で測定したとき、当該機能層表面における炭素由来の全ピーク面積を100(原子数%)としたときに、中空糸膜の機能層表面におけるエステル基由来の炭素ピークの面積百分率が1~10(原子数%)である請求項3~7のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュール。
  9.  疎水性高分子からなる基材に疎水性ユニットを有しない親水性高分子を配合して中空糸膜を製造する工程と、
    親水性ユニットおよび疎水性ユニットを含有し、かつ、エステル基を含有する高分子を0.002質量%以上0.05質量%以下含む洗浄液で前記中空糸膜を洗浄する工程と、
    前記中空糸膜をケースに内蔵させ、前記中空糸膜の周辺の雰囲気の酸素濃度が0~1%、かつ、前記中空糸膜の質量に対する含水率が0~25質量%の条件下で、該中空糸膜に放射線を照射する工程とを含む、中空糸膜モジュールの製造方法。
  10.  前記放射線は、前記中空糸膜モジュールのすべての注入口を密栓した状態または前記中空糸膜モジュールを包装袋内に密封した状態で行う、請求項9記載の製造方法。
  11.  前記洗浄液に含まれる親水性ユニットおよび疎水性ユニットを含有する高分子の前記ポリスルホン系高分子に対する吸着平衡定数は、中空糸膜を構成する前記親水性高分子の前記ポリスルホン系高分子に対する吸着平衡定数よりも高い請求項9または10記載の製造方法。
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