JP2501891B2

JP2501891B2 - 親水性ポリプロピレン多孔質膜および血漿分離装置

Info

Publication number: JP2501891B2
Application number: JP63507249A
Authority: JP
Inventors: 登志夫増岡; 興彦平佐; 誠人大西; 由紀夫清田
Original assignee: Terumo Corp; Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: Terumo Corp; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1987-09-11
Filing date: 1988-09-12
Publication date: 1996-05-29
Anticipated expiration: 2011-05-29

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、親水性ポリプロピレン多孔質膜および血漿
分離装置に関するものである。詳しく述べると、本発明
は、血液を血球成分と血漿成分とに分離するための血漿
分離あるいは血液中の細菌の除去等に使用される平膜型
ポリプロピレン多孔質膜、その製造方法および血漿分離
装置に関するものである。さらに詳しく述べると、本発
明は、血漿分離用として使用した際に血漿分離速度が早
く、かつ血球のもぐり込みや溶血のおそれの少ない平膜
型の血液適合性および寸法安定性の優れた親水性ポリプ
ロピレン多孔質膜および血漿分離装置に関するものであ
る。

背景技術従来、血液を血球成分と血漿成分とに分離するために
種々の透過性膜が使用されている。これらの透過性膜
は、全身性エリトマトーデス、慢性関節リウマチ、糸球
体腎炎、重傷筋無力症等の免疫異常による疾患における
異常タンパク、免疫複合体、抗原、抗体等の除去を目的
とする血漿浄化、さらには成分輸血用の血漿製剤の調製
あるいは人工腎臓の前処理等に使用されている。このよ
うな血漿分離用として使用されてる透過性膜としては、
セルロースアセテート膜（特開昭54−15,476号）、ポリ
ビニルアルコール膜、ポリエステル膜、ポリカーボネー
ト膜、ポリメチルメタクリレート膜、ポリエチレン膜
（特開昭57−84,702号）、ポリプロピレン膜等が使用さ
れてきた。しかしながら、これらの透過性膜は、膜の機
械的強度、空孔率および血漿分離能力が不充分であるの
みならず、血漿分離に使用した場合、目詰りによる赤血
球の損傷が起り、また血漿中の補体成分が活性化されて
しまい、分離された血漿が非常に損傷を受けるものであ
った（人工臓器第16巻第２号第1045〜1050号）（198
7）。

また、結晶性ポリオレフィン、ポリアミド等の溶媒に
対して難溶性で延伸性を有する重合体と、該重合体に対
して部分的に相溶性を有しかつ溶媒に対して易溶性であ
る化合物との混合物をフィルム、シートまたは中空体に
成形し、該成形体を溶媒で処理し、乾燥後に１軸方向ま
たは２軸方向に50〜15,000％延伸してなる透過性膜が提
案されている（特公昭57−20,970号）。しかしながら、
このような膜は、孔径を大きくするために延伸されてい
るので、熱収縮が大きく医療用途に用いた場合、オート
クレーブ滅菌ができないものであった。さらに、形成さ
れる細孔構造が延伸により形成されるために、膜厚方向
にほぼ平行な直線的なものであり、かつ両表面および内
部の孔構造がほぼ均一なものであるため、血漿分離に用
いた場合、タンパク質や血球の目詰りが起し易いものと
なっていまった。

さらに、血漿分離用の透過性膜に関して補体の活性が
少ない材質としてポリオレフィン系高分子が着目され、
ポリオレフィン系高分子を用いた透過性膜の検討が進め
られている。例えば、パラフィン10〜80重量％およびポ
リプロピレン樹脂90〜20重量％の溶融混合物をダイスを
通して、フィルム、シートまたは中空糸状に押出し、溶
融状態のまま50℃以下に維持された水中へ導き急冷固化
し、次いで得られた成形物からパラフィンを抽出分離す
る多孔質膜の製造方法が開示されている。（特開昭55−
60,537号）。しかしながら、この方法によって得られる
多孔質膜は、比熱の大きい水によって急冷されるために
表面孔径・内部孔径共に小さくまた空孔率も低いものと
なるために、濾過速度が低く速やかな血漿分離には適さ
ないものであった。

またさらに、前記溶融混合物を冷却固化される手段と
して、金属ローラやパラフィン等の前記有機充填剤との
相溶性の良い冷却固化液を用いる（特願昭60−237,069
号）方法が提唱されている。しかしながら、前者の方法
では、得られる多孔質膜の表面孔径が極端に小さくなっ
て血漿の透過速度が遅くなってしまうものとなってい
た。また後者の方法においては、冷却固化液が水と比較
して比熱が小さいため、適切な冷却速度でポリプロピレ
ンの結晶化を促し、内部においては血漿分離に用いるこ
とが可能な程度に大きな孔径の細孔を形成するが、その
表面部においては、表面のポリプロピレンが固化する以
前に冷却固化液中に溶け出して生じると考えられる非常
に大きな網目構造を形成することになる。このような表
面層を有する多孔質膜においては、表面層がプレフィル
ターとして作用するためタンパク質の目詰りが少なく、
また良好な血漿分離速度をもって血漿分離を行なえるも
のであったが、血液との接触時に血球のもぐり込みを生
じ易く、圧力を加えると溶血してしまうおそれがあるも
のであった。

さらにまた、ポリオレフィン等の疎水性膜は、補体系
の活性化能は高くはないが、フィブリノーゲン、血液凝
固因子といった有用な分子の回収率が低下するといった
欠点を有していた。

さらにまた疎水性膜は使用に際して親水化処理を施さ
せねばならないとしう欠点を有していた。

また膜表面および細孔表面が親水性単量体のグラフト
鎖によって親水化されている多孔質膜も、特願昭61−10
3,011に記載されているが、（実施例・写真）明細書に
記載されているような製造法では膜表面の表面孔径が大
きい血球のもぐり込みの大きい溶血の起こりやすい膜に
なってしまう。さらにまた、高い血液適合性を発現させ
るためには、単に親水性単量体のグラフト鎖を結合させ
るのでは充分ではなく単体では水溶性を示す高分子を化
学的に結合することが必要である。

従って本発明は、新規な親水性ポリプロピレン多孔質
膜およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明はまた、血液を血球成分と血漿成分とに分離す
るための血漿分離、血液中の細菌の除去等に使用される
平膜型の親水性ポリプロピレン多孔質膜およびその製造
方法を提供することを目的とする。

本発明はさらに、血漿分離用として使用した際に血漿
分離速度が速く、分離された血漿の損傷が少なく、かつ
また血球のもぐり込みや溶血のおそれの少ない平膜型の
血液適合性・寸法安定性の優れた親水性ポリプロピレン
多孔質およびその製造方法を提供することを目的とする
ものである。

発明の開示これらの諸目的は、微細な網目構造を有する親水性多
孔質膜であって、該多孔質膜の少なくとも一方の膜表面
には内部と同程度の網目構造の表面層が形成され、かつ
膜表面および細孔表面には親水性重合体が化学的に結合
されてなり、平均孔径0.1〜2.0μｍ、バブルポイントが
2.0kg/cm²以下、空孔率が60〜85％、透水量が2ml/min・
mmHg・m²以上である実質的にポリプロピレンからなるこ
とを特徴とする親水性ポリプロピレン多孔質膜により達
成される。

また、本発明は、120℃で20分間の熱処理による収縮
率が5.0％以下である親水性ポリプロピレン多孔質膜で
ある。さらに、本発明は、湿潤時の膨潤率が1.0％以内
である請求の範囲第１項に記載の親水性ポリプロピレン
多孔質膜である。本発明は、親水性重合体は、つぎの式
Ｉ（ただし、R¹はＨまたはCH₃であり、またR²は CONHR³，（ただし、R³およびR⁴は炭素数１〜４のアルキルであ
る）、 COOM（ただし、Ｍは金属）、COOR⁵NHR⁶（ただし、R⁵は
炭素数１〜４のアルキレンであり、またR⁶は炭素数１〜
４のアルキルである）、（ただし、R⁵およびR⁶は前記のとおりであり、またR⁷は
炭素数１〜４のアルキルである）またはであり、かつR²がの場合はR¹はＨであり、またｎは10〜10⁴である）で表
わされる少なくとも１種のものである親水性ポリプロピ
レン多孔質である。また、本発明は、親水性重合体はつ
ぎの式II （ただし、ｎは前記のとおりでありR⁸はＨまたはCH₃、R
⁹およびR¹⁰はアルキル基であり、R⁸、R⁹およびR¹⁰の合
計炭素数は８以下である）である親水性ポリプロピレン
多孔質膜である。

これらの諸目的はまた、微細な網目構造を有する親水
性多孔質膜であって、該多孔質膜の少なくとも一方の膜
表面には内部と同程度の網目構造の表面層が形成され、
かつ膜表面および細孔表面には親水性重合体が化学的に
結合されてなり、平均孔径0.1〜2.0μｍ、バブルポイン
トが2.0kg/cm²以下、空孔率が60〜85％、透水量が2ml/m
in・mmHg・m²以上である実質的にポリプロピレンからな
る親水性ポリプロピレン多孔質膜を上下２枚組合せ、内
部に血漿流路を形成してその周縁部をシールするととも
に該分離膜の少なくとも１カ所に血漿流出口を設けてな
る分離膜ユニットを複数個重ね合わせ、これを血液流入
口と血球流出口および血漿流出口を有するケース内に収
納し、各分離膜ユニットの血漿流出口を該ケースの血漿
出口に連通させた血漿分離装置によっても達成される。

また、本発明は、親水性ポリプロピレン多孔質膜の12
0℃で20分間の熱処理による収縮率が5.0％以下である血
漿分離装置である。さらに、本発明は、親水性ポリプロ
ピレン多孔質膜の湿潤時の膨潤率が1.0％以内である血
漿分離装置である。

図面の簡単な説明第１図は、実施例１によって得た本発明に係る親水性
ポリプロピレン多孔質膜の表面構造を示す電子顕微鏡写
真、第２図は、同多孔質膜の断面の電子顕微鏡写真、第３図は、本発明の製造方法を示す製造装置、第４図は、本発明による血漿分離装置の断面図、第５図は、血漿分離実験の回路の概略図、第６図は、実施例１の親水性多孔質膜を使用して牛血
の血漿分離を行なった後の膜の表面の電子顕微鏡写真で
あり、また第７図は、比較例１の親水性多孔質膜を使用
して牛血の血漿分離を行なった後の膜の表面の電子顕微
鏡写真である。

発明を実施するための最良の形態本発明の親水性ポリプロピレン多孔質膜は、膜厚30〜
300μｍ好ましくは、60〜200μｍの膜表面および細孔表
面に親水性高分子が化学的に結合された膜である。この
親水性ポリプロピレン多孔質膜の膜構造は、成膜条件に
よって変わるが、後述するように冷却固化液として、ポ
リエチレングリコール（分子量;200）等を用いた場合、
第１図および第２図に示す走査電子顕微鏡写真に見られ
るような構造を有する。すなわち、粒子状ポリプロピレ
ンが連なってできた糸状体が絡みあった微細な網状構造
が三次元等方的に発達しており、膜表面においても、内
部と同程度の網状構造の表面層が形成されているので、
血漿分離膜として使用した場合、血球のもぐり込みや溶
血が起こる虞れが極めて少ない。また、延伸法で製膜し
た多孔質膜と異なり、膜の網状構造が等方的に発達して
いるので、オートクレーブ等による熱収縮の極めて小さ
い膜となり、各種の滅菌方法が適用可能となる。

本発明の親水性ポリプロピレン多孔質膜が充分な血漿
分離能力を発揮するには、平均孔径0.1〜2.0μｍ、好ま
しくは0.2〜1.0μｍ、バプルポイント2.0kg/cm²以下、
好ましくは0.2〜1.6kg/cm²、空孔率60〜85％、好ましく
は65〜80％、透水量2ml/min・mmHg・m²以上、好ましく
は４〜400ml/min・mmHg・m²であることが望ましい。す
なわち、平均孔径が0.1μｍ未満であると血漿中の分子
量が大きいタンパク質等（例えば血液凝固第８因子や各
種免疫複合体（immune complex））の透過率が低下し、
分離・分画が困難となるからである。一方、2.0μｍを
越えると血漿分離を行なっている時に血球が膜内にもぐ
り込んだりして溶血を起こしやすくなるし、ポリプロピ
レン膜の物性が変わり、膜がもろくなり、使用上問題を
生じやすい。バブルポイントが2.0kg/cm²を超えると膜
の血漿分離能力が落ちる。そして、空孔率が60％未満で
あると膜の血漿分離能力が落ち、一方、85％を超えると
ポリプロピレン膜の物性が変わり、膜がもろくなり、使
用上問題を生じやすい。透水量が2ml/min・mmHg・m²未
満では膜の血漿分離能力が落ちる。

本発明において使用した用語および測定方法は次の通
りである。

先ず、平均孔径とは水銀ポロシメータで測定した値
［dV/d log rの極大値（ただしＶは孔の体積でありｒは
孔の半径である）］であり、バプルポイントとはASTM F
316修正法に従い直径47mmのステンレスホルダを用い、
液相としてイソプロピルアルコールを使用して測定し
た。そして圧力を上げていきフィルター中央部よりイソ
プロピルアルコール中の窒素の一連の気泡が均一に問断
なく上昇し始める時の圧力をバブルポイントとした。

膜厚は、マイクロメーターを使用して測定した値であ
る。

透水量とは、0.7kg/cm²の圧力下で25℃の蒸溜水を用
いて実測した値である。

空孔率（Ｐ）は、多孔質膜をエタノールに浸漬した
後、水置換して含水させ含水後の重量（W_w）を測定し、
乾燥時の重量をW_d、ポリマーの密度をａ［g/cm³］とす
ると空孔率は以下の式で算出される。

膨潤率は、25℃の蒸溜水に５分間浸漬した後、膜の寸
法変化を実測した値である。

疎水性ポリプロピレン膜にグラフト重合された化学的
に結合させてなる親水性重合体は、親水性であればとく
に限定されないが、−OH基を含まない方が補体系の活性
化を低く抑えられるので好ましい。このような親水性重
合体を形成し、得る少なくとも１種の単量体ユニットと
しては、次の式Ｉ′ （ただし、R¹はＨまたはCH₃であり、またR²は CONH₂，CONHR³，（ただし、R³およびR⁴は炭素数１〜４のアルキルであ
る）、 COOM（ただし、Ｍは金属、例えば、ナトリウム、カリウ
ム、リチウム等のアルカリ金属である）、COOR⁵NHR
⁶（ただし、R⁵は炭素数１〜４のアルキレンであり、ま
たR⁶は炭素数１〜４のアルキルである）、（ただし、R⁵およびR⁶は前記のとおりであり、またR⁷は
炭素数１〜４のアルキルである）またはであり、かつR²がの場合にはR¹はＨである）で表わされる少なくとも１種
のものである。親水性重合体の具体例としては、例えば
ポリＮ−ビニルピロリドン、ポリ（メタ）アクリルアミ
ド、ポリＮ−低級アルキル（メタ）アクリルアミド、ポ
リＮ、Ｎ−ジ低級アルキル（メタ）アクリルアミド、ポ
リ（メタ）アクリロイルモルフォリン、ジアセトン（メ
タ）アクリルアミド等があり、またこれらの単量体ユニ
ットによる共重合体でもよい。これらの親水性重合体の
重合度ｎは10〜10⁴、好ましくは10²〜10³である。

前記親水性重合体は、つぎの式II （ただし、ｎは前記のとおりでありR⁸はＨまたはCH₃、R
⁹およびR¹⁰はアルキル基であり、R⁸，R⁹およびR¹⁰の合
計炭素数は８以下である）で表わされるアルキル（メ
タ）アクリルアミドであることが望ましい。

式IIにおけるアルキルアクリルアミドからなる親水性
重合体は、水との親和性が非常に大きいにもかかわら
ず、分子内に疎水性の強い部分を有しているので、ポリ
プロピレンとの親和性も良好で細孔内部での結合反応が
スムーズに進行し、また膜表面において安定した状態で
存在することができる。さらにまた、分子内に補体系を
活性化させるような構造（例えばヒドロキシ基）を有し
ないので、血液適合性の高い膜となる。

また、疎水性ポリプロピレン多孔質膜に反応させられ
る親水性単量体としては、例えば、次の式III （ただし、R¹およびR²は前記のとおりである）で表わさ
れる単量体が好ましく、特につぎの式IV （ただし、R⁸，R⁹およびR¹⁰は前記のとおりである）で
表わされるアルキル（メタ）アクリルアミドが好まし
い。

膜表面および細孔表面に結合された水溶性高分子は、
フィブリノーゲン、血液凝固因子等の血漿タンパク質の
膜への吸着を抑制し、膜の目詰まりの低減化および血液
適合性の向上の働きをする。

このような特性を有する本発明の親水性ポリプロピレ
ン多孔質膜は以下のようにして製造される。すなわち、
まず疎水性ポリプロピレン多孔質膜は、例えば米国特許
第4,743,375号に記載されているように、ポリプロピレ
ンに、該ポリプロピレンと溶融条件下で均一に分散し得
かつ使用する抽出液に対して易溶性である有機充填剤お
よび必要により結晶核形成剤よりなる配合物11を第３図
に示すようにホッパ12より混練機、例えば二軸スクリュ
式押出機13に供給して混練し、このようにして得られる
混練物を溶融状態でダイス14より吐出させ、冷却固化液
17を収納した冷却槽15内に設けたガイドローラ16に冷却
固化液17の液面より上で接触させ、ガイドローラ16の回
転によって冷却固化液17中に導いて冷却固化し、ついで
冷却固化により得られる膜を前記疎水性重合体を溶解し
ない抽出液と接触させて前記有機充填剤を抽出除去する
ことにより得られる。また、溶融した混練物を適当な凝
固溶媒を用いてキャスティング法により成膜してもよ
い。

なお、実施態様においては、溶融膜を冷却固化液と接
触させるためガイドローラを使用したが、溶融膜を直接
冷却固化液中に吐出させることも可能である。溶融膜は
冷却槽15を通過する間に完全に冷却固化され、次いで捲
取ローラ18に巻き取られる。またこの間にライン19より
供給される冷却固化液17は、ライン20より排出された
後、冷却装置（例えば熱交換器）20aで所定の温度に冷
却されて再循環される。そして巻き取った膜状物を更に
抽出液の入った抽出槽（図示せず）へ導き有機充填剤を
抽出する。必要によりさらに再抽出、乾燥、熱処理等の
工程を経て巻き取られる。なお得られる多孔質膜の構
造、透過性能の安定化のうえからは、膜状物を一定の長
さに固定して熱処理することが好ましい。また有機充填
剤の抽出は捲取前に抽出槽を設けて行ってもよい。

このようにして得られた疎水性ポリプロピレン多孔質
膜を反応器に入れ、低温プラズマを照射し、ポリプロピ
レン分子上に重合開始点を形成させた後、0.01torr以下
に減圧し、ついで親水性単量体を供給して、膜表面およ
び細孔表面に結合した水溶性高分子鎖を成長させる。低
温プラズマを照射した後、プラズマによる分解物、ガス
等を充分除去させることによって、直鎖状の水溶性高分
子鎖が膜内部の細孔表面にまで短時間で合成される。

本発明の製造方法において原料として使用されるポリ
プロピレンとしては、プロピレンホモポリマーに限ら
ず、プロピレンを主成分とする他のモノマー（例えばポ
リエチレン）とのブロックポリマー等があるが、好まし
くはそのメルトインデックス（M.I.）が５〜70のものが
望ましく、特にM.I.が５〜40のものが好ましい。さらに
膜の強度を上げる目的で分子量の大きい、すなわちM.I.
の低いポリプロピレンを配合したものが好ましく、例え
ばM.I.5〜40のポリプロピレン100重量部に対してM.I.0.
05〜５のポリプロピレンを０〜150重量部、特に20〜100
重量部混練したものが好適に使用される。また前記ポリ
プロピレンのうち、プロピレンホモポリマーが特に好ま
しく、中でも結晶性の高いものが最も好ましい。

有機充填剤としては、前記ポリプロピレンの溶融下で
該ポリプロピレンに均一に分散できかつ後述するように
抽出液に対して易溶性のものであることが必要である。
このような充填剤としては、流動パラフィン（数平均分
子量100〜2000）、α−オレフィンオリゴマー［例えば
エチレンオリゴマー（数平均分子量100〜2,000）、プロ
ピレンオリゴマー（数平均分子量100〜2,000）、エチレ
ン−プロピレンオリゴマー（数平均分子量100〜2,000）
等］、パラフィンワックス（数平均分子量100〜2,500、
各種炭化水素等があり、好ましくは流動パラフィンであ
る。

ポリプロピレンと前記有機充填剤との配合割合は、ポ
リプロピレン100重量部に対して、有機充填剤が200〜60
0重量部、好ましくは300〜500重量部である。すなわち
有機充填剤が200重量部未満では、得られるポリプロピ
レン多孔質膜の空孔率、透水量が低すぎて充分な透過性
能が得られず、また600重量部を超えると、粘度が低す
ぎて膜状物の成形加工性が低下するためである。このよ
うな原料配合物は、例えば二軸押出機等の押出機を用い
て所定の組成の混合物を溶融混練し、押し出した後ペレ
ット化するという前混練法により原料を調製する。

本発明において原料中に配合される結晶核形成剤とし
ては、融点が150℃以上、好ましくは200〜250℃で、か
つゲル化点が使用するポリプロピレンの結晶化開始温度
以上の有機耐熱性物質である。

このような結晶核形成剤を配合する理由は、ポリプロ
ピレン粒子の縮小化を図り、これによって固相間の間
隙、すなわち形成される細孔の孔径をコントロールする
ことにある。一例を挙げると、例えば1.3,2.4−ジ−ベ
ンジリデンソルビトール、1.3,2.4−ジ−（メチルベン
ジリデン）ソルビトール、1.3,2.4−ジ（エチルベンジ
リデン）ソルビトールおよび1.3,2.4−ジ−（プロピル
ベンジリデン）等の1.3,2.4−ジ−（アルキルベンジリ
デン）ソルビトール、ビス（４−ｔ−ブチルフェニル）
リン酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム等が結晶核形成
剤としてあげられる。これらのうち、1.3,2.4−ジベン
ジリデンソルビトール,1.3,2.4−ジ−（ｐ−エチルベン
ジリデン）ソルビトール,1.3,2.4−ジ−（ｐ−メチルベ
ンジリデン）ソルビトールが血液中への溶出が少なく好
ましい。

ポリプロピレンと前記結晶核形成剤との配合割合は、
ポリプロピレン100重量部に対して、結晶核形成剤が0.1
〜５重量部、好ましくは0.2〜1.0重量部である。

このようにして得られる親水性ポリプロピレン多孔質
膜は、120℃で20分間の熱処理による収縮率が5.0％以
下、好ましくは２％以下である。また、湿潤時の膨張率
は、1.0％以下、好ましくは0.5％以下である。また親水
性重合体の膜厚は細孔を閉塞しない程度であることが血
漿の分離能の点から必要であり、例えば200nm以下、好
ましく100nm以下である。

本発明の親水性ポリプロピレン多孔質膜は、上記のよ
うにして得られるが、その用途としては血液を血球成分
と血漿成分とに分離するための血漿分離用膜、血液中の
細菌を除去するためのミクロフィルターなどが挙げら
れ、特にドナーフェレーシス等におけるように分離した
血漿を使用する場合や免疫疾患の治療用としての血漿分
離用膜として好適に用いられる。

このようにして得られる膜は、上記したように、透過
膜本体１の膜性状に応じて各種の用途に用いられるが、
特に以下に示すように血漿分離膜等としてモジュールに
組入れられた場合に優れた性能を発揮する。

第４図は、本発明の血漿分離装置の一実施態様を示す
ものである。この実施態様においては、上板中央部に血
液流入口21、上板外周部に血漿流出口22および側壁に血
液流出口23を備えた円筒状ケース本体24と円縁にＯリン
グ25を取付けた底蓋体26とよりなるケース内に、中心に
開口部28および周辺付近に血漿通過孔29を備えたスクリ
ーンメッシュあるいは不織布よりなる円形状の血漿流路
形成体27を外側に血漿分離膜10a,10bで狭装し、その外
周縁および中央開口部の周縁をシールしてなる膜ユニッ
ト31が、該ユニット31に対応した中央開口部28および血
漿通過孔29を備え、血漿通過孔29の外周にシール材30を
貼着させた複数の微小突起34を有する流路規制体32を挟
んで複数枚積層されている。なお、シール材30で膜ユニ
ット31と流路規制体32とが一体に接合されている。

なお、流路規制体32において、微小突起34は、高さが
20〜200ミクロン、基部直径が100〜1,000ミクロン、頂
点の間隙が300〜2,000ミクロンで、微小突起の膜表面全
体に対する占有面積が３〜20％であることが好ましい。
さらに好ましくは高さが50〜100ミクロン、基部直径が2
00〜500ミクロン、頂点の間隙が500〜1,000ミクロン
で、微小突起の膜表面全体に対する占有面積が５〜15％
であることが望ましい。

すなわち、透過膜表面上の個々の微小突起の高さは体
液流路の厚みを規定する重要な因子である。濾過工業的
な見地からみて、微小突起の高さが20ミクロン未満で
は、体液流路厚が薄くなりすぎて、高い圧力損失を生じ
てしまい、また200ミクロンを超えるとせん断速度を大
きくすることができず、十分な体液濾過が得られない。

以上のことから、微小突起の高さは20〜200ミクロン
であることが好ましい。この高さは一定であることが望
ましいが必ずしも限定されるものではなく、体液の流れ
方向に沿って高さが段階的に変化してもよい。

以下、本発明を実施例に基づきより具体例に説明す
る。

実施例１および比較例１メルトインデックスが30および0.3のポリプロピレン
混合物（混合重合比100:40）100重量部当り、400重量部
の流動パラフィン（数平均分子量324）および0.3重量部
の結晶核形成剤としての1.3,2.4−ビス（ｐ−エチルベ
ンジリデン）ソルビトールを二軸型押出機（池貝鉄工株
式会社製、PCM−30−25）により溶融混練しペレット化
した。このペレットを上記押出機を用いて150〜200℃で
溶融しスリット0.6mmのＴダイより空気中に押し出し、
Ｔダイ直下に置かれた冷却液槽のガイドローラに落下
後、このローラーの回転によって冷却固化液中に導いて
冷却固化した後巻き取った。なお冷却固化液および温度
は第１表に示す通りである。巻き取ったフィルム状物を
一定長（約200×200mm）に切断し、縦横両方向を固定
し、1,1,2−トリクロロ−1,2,2−トリフルオロエタン
（液温25℃）中に10分間計４回浸漬して流動パラフィン
の抽出を行い、次いで135℃の空気中で２分間熱処理を
行なった。

このようにして得られた疎水性ポリプロピレン多孔質
膜へ、低温プラズマ（Ar.0.1torr）を10秒間照射した
後、0.001torrまで減圧し、ついでN,N−ジメチルアクリ
ルアミドを供給して、25℃、５分間反応させた。該膜
は、メタノールで２日間洗浄した後、乾燥させ膜表面お
よび細孔表面に親水性重合体であるポリ（N,N−ジメチ
ルアクリルアミド）が結合した親水性ポリプロピレン多
孔質膜を得た。

第１図および第２図は、実施例１で得られた親水性ポ
リプロピレン多孔質膜の電子顕微鏡写真を示し、第１図
は膜表面、第２図は膜断面を示す。

実施例１と比較例１の親水性多孔質を第５図に示すよ
うに血漿分離用モジュール40に組込んでスターラー42を
備えたフラスコ41に収納して37℃に保った牛血の血漿分
離を行った後の膜表面の電子顕微鏡写真を第６図および
第７図に示す。なお、同図においてＰはポンプであり、
G₁〜G₃は圧力計である。比較例１と比べ、実施例１で
は、膜表面への血球のもぐり込みがほとんど観察されな
かった。なお、その結果を、第１表に示す。

実施例２および比較例２〜３実施例１と同様の方法で、バブルポイント1.2kg/c
m²、膜厚140μｍの親水性ポリプロピレン多孔質膜を得
た。

実施例１と同様の膜構造を有しているが水溶性高分子
が膜表面および細孔表面に結合されていない疎水性ポリ
プロピレン膜を比較例２また、親水性多孔質膜で実施例
と同程度の孔径を有している酢酸セルロース膜（東洋濾
紙株式会社製）を比較例３とした。

これらの血漿分離用多孔質膜について、人血液を用い
てin vitroで血漿分離実験を行い、濾過血漿中の凝固因
子の回収率の指標としてフィブリノーゲン、F.VIII:Cの
回収率を測定した。また補体系の活性化の指標として濾
過血漿中のC_3a濃度を測定した。

実験は、膜面積130cm²でディスク状のモジュールを用
い、濾過圧25mmHg、37℃の条件で、第３図に示した回路
を使って行った。膜表面および細孔表面の構造が血漿タ
ンパク質等の吸着、活性化に強く影響を及ぼす濾過初期
（分離開始後10分）での値を第２表に示した。本発明の
親水性ポリプロピレン多孔質膜は、フィブリノーゲン、
F.VIII:Cの回収率が高く、かつ補体系の活性化の少ない
血液結合性の優れた膜であった。

その結果を、第２表に示す。

産業上の可能性以上述べたように、本発明の親水性ポリプロピン多孔
質膜は、微細な網目構造を有する親水性多孔質膜で、該
多孔質膜の少なくとも一方の膜表面には内部と同程度の
網目構造の表面層が形成されており、膜表面および細孔
表面に水溶性高分子が化学的に結合されているので、血
漿分離用膜として使用した際に血球の膜内部へのもぐり
込みや溶血の虞れが少ない。また細孔表面に結合された
水溶性重合体が血漿中に部分的に溶解しているような分
子運動性の高い状態で存在しているため、血漿タンパク
質の吸着変性が抑制され、分離した血漿の損傷が小さく
なる。その結果、血漿中の凝固因子の回収率が高く、補
体系の活性化が小さい血液適合性の優れた膜となり免疫
異常による疾患の治療用および成分輸血のための血漿採
取用の血漿分離膜として多大な効果を発揮するものであ
る。また、本発明の親水性ポリプロピレン多孔質膜はそ
のの優れた血液適合性により、血液処理用膜、多孔質担
体としても有用であるばかりか、限外濾過、除菌フィル
ターとして医療品工業、食品工業の分野における分離膜
としても目詰まりがしにくい膜として多大な効果を発揮
するものである。

本発明の親水性ポリプロピレン多孔質膜は熱処理、湿
潤時の寸法安定性が優れているので滅菌操作を必要とす
る医療品工業、食品工業の分野へも使用可能となる。ま
た、モジュール化して使用する際にしばしば問題となる
膜の膨潤変形によるチャンネリング現象を防止すること
が可能と成る。

本発明の製造方法は上記のごとき優れた性能を有する
多孔質膜を容易に製造することが出来る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者清田由紀夫静岡県富士市大淵2656番地―１テルモ株式会社内審査官中野孝一 (56)参考文献特開昭62−97603（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−179540（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−201604（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】微細な網目構造を有する親水性多孔質膜で
あって、該多孔質膜の少なくとも一方の膜表面には内部
と同程度の網目構造の表面層が形成され、かつ膜表面お
よび細孔表面には親水性重合体が化学的に結合されてな
り、平均孔径0.1〜2.0μｍ、バブルポイントが2.0kg/cm
²以下、空孔率が60〜85％、透水量が2ml/min・mmHg・m²
以上であるポリプロピレンからなることを特徴とする親
水性ポリプロピレン多孔質膜。
【請求項２】120℃で20分間の熱処理による収縮率が5.0
％以下である請求の範囲第１項に記載の親水性ポリプロ
ピレン多孔質膜。
【請求項３】湿潤時の膨潤率が1.0％以内である請求の
範囲第１項に記載の親水性ポリプロピレン多孔質膜。
【請求項４】親水性重合体は、つぎの式Ｉ（ただし、R¹はＨまたはCH₃であり、またR²は CONH₂，CONHR³，（ただし、R³およびR⁴は炭素数１〜４のアルキルであ
る）、 COOM（ただし、Ｍは金属）、COOR⁵NHR⁶（ただし、R⁵は
炭素数１〜４のアルキレンであり、またR⁶は炭素数１〜
４のアルキルである）、（ただし、R⁵およびR⁶は前記のとおりであり、またR⁷炭
素数１〜４のアルキルである）、またはであり、かつR²がの場合はR¹はＨであり、またｎは10〜10⁴である）で表
わされる少なくとも１種のものであり請求の範囲第１項
に記載の親水性ポリプロピレン多孔質膜。
【請求項５】親水性重合体は、つぎの式II （ただし、ｎは前記のとおりでありR⁸はＨまたはCH₃、R
⁹およびR¹⁰はアルキル基であり、R⁸、R⁹およびR¹⁰の合
計炭素数は８以下である）である請求の範囲第４項に記
載の親水性ポリプロピレン多孔質膜。
【請求項６】微細な網目構造を有する親水性多孔質膜で
あって、該多孔質膜の少なくとも一方の膜表面には内部
と同程度の網目構造の表面層が形成され、かつ膜表面お
よび細孔表面には親水性重合体が化学的に結合されてな
り、平均孔径0.1〜2.0μｍ、バブルポイントが2.0kg/cm
²以下、空孔率が60〜85％、透水量が2ml/min・mmHg・m²
以上であるポリプロピレンからなる親水性ポリプロピレ
ン多孔質膜を上下２枚組合せ、内部に血漿流路を形成し
てその周縁部をシールするとともに該分離膜の少なくと
も１カ所に血漿流出口を設けてなる分離膜ユニットを複
数個重ね合わせ、これを血液流入口と血球流出口および
血漿流出口を有するケース内に収納し、各分離膜ユニッ
トの血漿流出口を該ケースの血漿出口に連通させた血漿
分離装置。
【請求項７】親水性ポリプロピレン多孔質膜の120℃で2
0分間の熱処理による収縮率が5.0％以下である請求の範
囲第６項に記載の血漿分離装置。
【請求項８】親水性ポリプロピレン多孔質膜の湿潤時の
膨潤率が1.0％以内である請求の範囲第６項に記載の血
漿分離装置。