JP6522001B2 - 中空糸濾過膜 - Google Patents
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Description
特許文献2には、熱誘起相分離法により製膜されたポリフッ化ビニリデン(PVDF)からなる中空糸膜にグラフト重合法により表面が親水化されたウイルス除去膜が開示されている。
特許文献2に記載のPVDF膜は熱誘起相分離法により製膜されている。熱誘起相分離法は、膜厚方向で細孔の孔径が変化する傾斜型非対称構造を作製し難く、一般的に均質構造膜となる。従って、傾斜型非対称構造を有する膜に比べ、高いFluxを得ることができない。
[1]ポリスルホン系高分子と親水性高分子を含み、多数の細孔を有する中空糸濾過膜であって、
該細孔の平均孔径が、膜の外表面部位から内表面部位に向かって大きくなる傾斜型非対称多孔質構造を有し、
膜中の親水性高分子の含有率が6.0〜10.0質量%であり、
内表面部位の親水性高分子の含有率と膜中の親水性高分子の含有率の比が0.50〜0.80である
中空糸濾過膜。
[2]外表面部位の親水性高分子の含有率が膜中の親水性高分子の含有率よりも高い、[1]に記載の中空糸濾過膜。
[3]純水の透過速度が80〜240L/(hr・m2・bar)である、[1]又は[2]に記載の中空糸濾過膜。
[4]厚みが2〜10μmの緻密層を有する、[1]〜[3]のいずれか1項に記載の中空糸濾過膜。
[5]前記ポリスルホン系高分子は、ポリエーテルスルホンである、[1]〜[4]のいずれか1項に記載の中空糸濾過膜。
[6]前記親水性高分子は、ビニルピロリドン単位を含む共重合体である、[1]〜[5]のいずれか1項に記載の中空糸濾過膜。
従って、血漿分画製剤やバイオ医薬品の精製工程において、タンパク質溶液からウイルス等の病原性物質を除去するための膜として好適である。
ポリスルホン系高分子とは、スルホン基(−SO2−)をその構造内に有する高分子であり、具体例としては、例えば、下記の式1で示される繰り返し単位を有するポリアリールエーテルスルホンや、下記式2で示される繰り返し単位を有するポリエーテルスルホンが挙げられ、特に、式2で示される繰り返し単位を有するポリエーテルスルホンが好ましい。
ポリスルホン系高分子は、1種類を単独で使用されても、2種以上混合して使用されてもよい。
親水性高分子は、1種類を単独で使用されても、2種以上を混合して使用されてもよい。
膜のFluxは、膜内で孔径が小さくなっている領域(緻密層)の厚さ、およびその孔径に支配される。従って、緻密層が閉塞されるとFluxが低下する。濾過上流側から濾過下流側に向けて、細孔の平均孔径が小さくなると、濾過上流において大きな粒子を捕捉でき、大きな粒子による緻密層の閉塞が少なく、Fluxの低下を抑制することができる。
本実施形態において、内表面部位とは、膜の内表面(中空糸膜の中空部側表面)から外表面(中空部表面とは膜厚方向に反対側の膜表面)に向かって、膜厚方向に5μmまでの範囲を指す。また、外表面部位とは、膜の外表面から内表面に向かって、膜厚方向に5μmまでの範囲を指す。
この撮影操作を繰り返し、外表面から内表面まで隙間なく膜断面の写真を撮影し、得られた写真を結合することで一枚の膜断面写真を得る。この断面写真において、(膜の円周方向に2μm)×(外表面から内表面側に向かって1μm)の範囲における細孔の平均孔径を算出し、外表面から内表面側に向かって1μm毎に膜断面の傾斜構造を数値化する。
かかる数値化により、中空糸濾過膜が、細孔の平均孔径が外表面部位から内表面部位に向かって大きくなる傾斜型多孔質構造を有することを確認することができる。
本実施形態においては、平均孔径が50nm以下であると算出された1μm×2μmの範囲を緻密層と定義する。
しかし、濾過溶液である免疫グロブリン等のタンパク質溶液中には、タンパク質(免疫グロブリン等)の会合体等の夾雑物も含まれている。この夾雑物はウイルスよりも大量に含まれており、その大きさは約20〜40nmである。そのため、この夾雑物により緻密層の孔が閉塞されることがある。
また、夾雑物による緻密層の孔の閉塞は、Flux低下だけではなく、ウイルス除去能の低下も招く。夾雑物により緻密層の孔が閉塞されると、ウイルスを捕捉できる孔が減少し、緻密層におけるウイルス捕捉容量が減少するためである。
したがって、タンパク質溶液濾過中の緻密層での孔の閉塞を抑制し、濾過中の経時的なFluxの低下とウイルス除去能の低下を抑制することで、有用成分であるタンパク質単量体を効率的に回収することが好ましい。
具体的には、中空糸濾過膜の「内表面部位の親水性高分子の含有率」と「膜中の親水性高分子の含有率」の比(「内表面部位の親水性高分子の含有率」/「膜中の親水性高分子の含有率」)が、0.50〜0.80であると、夾雑物が濾過上流側で膜に吸着し、捕捉されることが分かった。
この詳細な機構は不明であるが、主な夾雑物であるタンパク質の会合体は、単量体間が疎水性相互作用や静電相互作用により会合し、単量体よりも不安定な構造を有しているため、親水化度が不十分な孔の表面に接触すると、単量体と比較して孔の表面により吸着しやすくなるためと考えられる。
「内表面部位の親水性高分子の含有率」/「膜中の親水性高分子の含有率」の値は、0.55〜0.75がより好ましく、0.6〜0.7がさらに好ましい。
そして、中空糸濾過膜の濾過上流側、つまり内表面部位の親水性高分子の含有率、中空糸濾過膜の濾過下流側、つまり外表面部位の親水性高分子の含有率、及び、膜中の親水性高分子の含有率は、以下の方法により測定できる。
中空糸膜を、その長さ方向に垂直に厚さ10μmに切断する。切断した中空糸膜を臭化カリウム(KBr)板ではさみ、5×5μmを1セグメントとし、顕微FT−IRにより透過法で、膜厚方向に内表面側から外表面側まで連続的に赤外吸収スペクトルを測定する。測定したスペクトルよりポリスルホン系高分子由来のピーク(1580cm-1付近)と親水性高分子由来のピーク(例えば、カルボニル結合を有する親水性高分子ならば、1730cm-1付近、例えば、エーテル結合を有する親水性高分子ならば、1100cm-1付近)を検出し、親水性高分子由来ピークの吸光度面積/ポリスルホン系高分子由来ピークの吸光度面積比より、各分割したセグメントの親水性高分子の含有率を算出する。
以上のようにして算出した全セグメントの親水性高分子の含有率の平均値を「膜中の親水性高分子の含有率」とする。
そして、内表面側(最も内側)のセグメントの親水性高分子の含有率を、「内表面部位の親水性高分子の含有率」、外表面側(最も外側)のセグメントの親水性高分子の含有率を、「外表面部位の親水性高分子の含有率」とする。
本実施形態の親水性中空糸濾過膜の純水の透過速度は80〜240L/(hr・m2・bar)であることが好ましい。純水の透過速度が80L/(hr・m2・bar)以上であると、濾過時間が長過ぎず、高効率にタンパク質を回収可能である。また、240L/(hr・m2・bar)以下であると、孔径がウイルス除去に適したサイズを有していると考えられる。純水の透過速度は、180〜230L/(hr・m2・bar)であることがより好ましい。
なお、純水の透過速度は実施例に記載の方法により測定することができる。
ウイルスを含んだ溶液が多孔質膜を透過する際、この溶液は、あたかも透過方向に対して垂直なウイルス捕捉面が何層も重なったウイルス除去層を透過するかのように考えることができる。この面の中の孔の大きさには必ず分布が存在し、ウイルスのサイズよりも小さな孔の部分でウイルスが捕捉される。この時、一つの面でのウイルス捕捉率は低いが、この面が何層も重なることにより、高いウイルス除去性能が実現される。例えば、一つの面でのウイルス捕捉率が20%であっても、この面が50層重なることにより、全体としてのウイルス捕捉率は99.999%となる。
また、濾過するときの免疫グロブリンの濃度を考えた場合、近年、生産効率を向上させる目的で免疫グロブリン濃度は高くなる傾向にあるので、1.5質量%の濃度とするのが好ましく、溶液中に約5%の二量体以上の会合体が含まれる献血ヴェノグロブリン(田辺三菱製薬社製)IH 5%静注(2.5g/50mL)を希釈して使用するのが好ましい。また、濾過圧力を考えた場合、高圧で濾過すればFluxが高くなり免疫グロブリンの回収効率が向上するが、圧力が高すぎるとフィルターと配管の接続部の密閉性の保持が困難となるため、濾過圧力は2.0barとするのが好ましい。
本実施形態において、中空糸濾過膜の製造方法に限定はないが、一例としては、ポリスルホン系高分子、親水性高分子、溶媒を混合溶解し、脱泡したものを製膜原液とし、芯液(内液)とともに、二重管ノズル(紡口)の環状部、中心部からそれぞれ同時に吐出し、空走部を経て凝固液中に導いて中空糸を形成し、水洗後巻取り、中空糸内液抜き、熱処理、乾燥させる方法が挙げられる。
具体的には、以下のような工程を有する製造方法で製造されることが好ましい。
スルホン系高分子、親水性高分子及び溶媒を含む製膜原液と内液を、それぞれ、二重管ノズルの環状部と中心部から同時に吐出する工程、
前記工程で吐出された吐出物を凝固液中に導いて中空糸膜を形成する工程、及び、
前記中空糸膜を凝固液から引き上げ、空中を走行させた後、水洗槽に導入する工程、
を有し、
前記中空糸膜を凝固浴から引き上げてから水洗槽に導入するまでの空中走行時間が10〜80秒である、
中空糸濾過膜の製造方法。
ジオール化合物とは、分子の両末端に水酸基を有するものであり、エチレングリコール構造を有するものとは、下記式3で表され、繰り返し単位nが1以上のものである。
ジオール化合物の具体例としては、ジエチレングリコール(DEG)、トリエチレングリコール(TriEG)、テトラエチレングリコール(TetraEG)、ポリエチレングリコール等が挙げられ、DEG、TriEG、TetraEGが好ましく、TriEGがより好ましい。
内液中の溶媒の量が多くなると、凝固の進行を遅らせ、膜構造形成をゆっくりと進行させる効果がある。非溶媒量が多くなると、一般的には増粘効果により、溶液の拡散を遅らし、凝固の進行を遅らせ、膜構造形成をゆっくりと進行させる効果がある。また、水が多くなると、凝固の進行を早める効果がある。凝固の進行を適切に進行させ、膜構造を制御して好ましい膜構造を得るためには、内液中の溶媒/非溶媒の質量比は、35/65〜65/35であることが好ましく、ほぼ同量程度であってもよい。非溶媒中の有機成分/水の質量比は、70/30〜100/0にすることが好ましい。
紡糸速度は、欠陥のない中空糸膜が得られる条件であれば特に制限されないが、好ましくは5〜15m/minである。
その機構は明らかではないが、以下のように考えられる。
凝固浴から引き上げられた中空糸膜の中空部には、ポリスルホン系高分子と親水性高分子の良溶媒が存在する。従って、凝固浴から引き上げられた中空糸膜が空中を走行している間、内表面側はポリスルホン系高分子と親水性高分子に対する良溶媒を含んだ溶液に接触し、外表面側は空気と接触した状態となる。
このように、中空糸膜が空中を走行している間、その内表面側は良溶媒を含んだ溶液に直接、接触しているため、ポリスルホン系高分子と親水性高分子の絡まり合いが弱まり、親水性高分子が中空部の溶媒に拡散移動すると考えられる。一方、この間、外表面側は空気と接触しているため、外表面やその他の部位では、内表面側で起きているような親水性高分子の移動が起こりにくいと考えられる。
凝固浴から引き上げられた中空糸膜の水洗槽に導入されるまでの空中の滞留時間を長くしすぎると、内表面部位の親水性高分子の含有率が低くなりすぎ、反対に、これを短くしすぎると内表面部位の親水性高分子の含有率が十分低くならないため、内表面部位の親水性高分子の含有率を適切な範囲にするためには、この空中の滞留時間を10〜80秒とすることが好ましく、15〜80秒とすることがより好ましい。
また、この滞留時間を長くし過ぎないことによって、外表面部位の親水性高分子の含有率を膜中の親水性高分子の含有率より高くすることができる。
中空糸膜の内径及び外径は、膜の垂直割断面を実体顕微鏡で撮影することにより求めた。(外径−内径)/2を膜厚とした。また、膜面積はこの内径と中空糸長さより算出した。
1.0barの定圧デッドエンド濾過による25℃の純水の濾過量(L)を測定し、濾過時間(hr)と膜面積(m2)で除して透過速度(L/hr・m2・bar)を測定した。
中空糸本数が4本、中空糸膜の有効長が8cmになるように組み立てられたフィルターを122℃で60分高圧滅菌処理をした。献血ヴェノグロブリン(田辺三菱製薬社製)IH5%静注(2.5g/50mL)を用いて、溶液の免疫グロブリン濃度が15g/L、塩化ナトリウム濃度が0.1M、pHが4.5になるように溶液を調製した。調製した溶液をデッドエンドで、2.0barの一定圧力で60分濾過を行った。10分間隔で濾液を回収し、10分から20分の濾液回収量(mL)と50分から60分の濾液回収量(mL)の比をF60/F20としてFlux比を測定した。
生物工学会誌 第84巻10号(P392−394)に従い同様の条件で、(3)で調製した溶液のSize Exclusion Chromatography測定を行い、得られたクロマトグラムの各面積値より、免疫グロブリンの濾過試験に用いた濾過溶液中の夾雑物含有量を測定した。
免疫グロブリン濾過試験で用いられた溶液中の免疫グロブリンの単量体/会合体の存在比は94.8/5.2であった。
(3)免疫グロブリンの濾過試験において調製した溶液に0.5容量%のブタパルボウイルス(PPV)溶液をspikeした溶液を濾過溶液とした。(3)免疫グロブリンの濾過試験と同様にして濾過試験を行った。濾液のTiter(TCID50値)をウイルスアッセイにて測定した。PPVのウイルスクリアランス(ウイルス対数除去率(LRV))は、
LRV=Log(TCID50/mL(濾過溶液))―Log(TCID50/mL(濾液))
により算出した。
中空糸膜断面を走査型電子顕微鏡(SEM)により、撮影倍率を50,000倍、中空糸断面の膜厚方向に対して水平に視野を設定して撮影した。設定した一視野での撮影後、膜厚方向に対して水平に撮影視野を移動し、次の視野を撮影した。この撮影操作を繰り返し、膜の外表面から内表面まで隙間なく膜断面の写真を撮影し、得られた写真を結合して一枚の膜断面写真を得た。この断面写真において、(膜の円周方向に2μm)×(外表面から内表面側に向かって1μm)の範囲における平均孔径を算出し、外表面から内表面側に向かって1μm毎に膜断面の傾斜構造を数値化した。
平均孔径は、以下のようにして算出した。Media Cybemetics社製Image―pro plusを用いて、明度を基準に空孔部と実部を識別し、識別できなかった部分やノイズをフリーハンドツールで補正し、空孔部の輪郭となるエッジ部分や、空孔部の奥に観察される多孔構造は空孔部として識別して、空孔部と実部の二値化処理を行った。二値化処理の後、空孔/1個の面積値を真円と仮定し、空孔の直径を算出した。視野の端部で途切れた空孔部についてもカウントして、全ての孔毎に実施し、2μm×1μmの範囲毎に平均孔径を算出した。
平均孔径が50nm以下の範囲を緻密層と定義し、平均孔径が50nm超の範囲を粗大層と定義した。
緻密層の厚みは、(6)において平均孔径50nm以下を示した範囲の数×1(μm)とした。
中空糸膜を厚さ10μm程度に薄膜切片として切り出したものを2枚のKBr板で挟み、プレス機を用いて錠剤を成型した。錠剤としたものをFT−IRの顕微透過法を用いて、5μm×5μmを1セグメントとし、膜厚方向に内表面側から外表面側まで連続的にセグメント毎の赤外吸収スペクトルを測定した。測定したスペクトルよりポリスルホン系高分子由来のピーク(1580cm−1付近)と親水性高分子由来のピーク(1730cm−1付近)を検出し、親水性高分子由来ピークの吸光度面積/ポリスルホン系高分子由来ピークの吸光度面積比より、各分割したセグメントの親水性高分子の含有率を算出した。
上記のようにして算出したセグメントの親水性高分子の含有率のうち、もっとも内側(中空部側)に存在するセグメントの親水性高分子の含有率を「内表面部位の親水性高分子の含有率」、外表面側(最も外側)のセグメントの親水性高分子の含有率を外表面部位の親水性高分子の含有率、全てのセグメントの親水性高分子の含有率の平均値を「膜中の親水性高分子の含有率」とした。 そして、これらの値を用いて、「内表面部位の親水性高分子の含有率」と「膜中の親水性高分子の含有率」、「外表面部位の親水性高分子の含有率」と「膜中の親水性高分子の含有率」の比を算出した。
ポリエーテルスルホン(PES)27質量部(BASF社製Ultrason(商品名)E6020P)、ビニルピロリドンと酢酸ビニルの共重合体(BASF社製Luviskol(登録商標)VA64、以下「VA」と記載する)9質量部、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)(キシダ化学社製)30.4質量部、トリエチレングリコール(TriEG)(関東化学社製)33.6質量部を50℃で混合した後、減圧脱泡を7回繰り返した溶液を製膜原液とした。
二重管ノズルの環状部から紡口温度は50℃に設定して、製膜原液を吐出し、中心部からNMP45.1質量部、TriEG49.9質量部及び水5質量部の混合液を内液として吐出した。吐出された製膜原液と内液は、空走部を経てた後、30℃、NMP28.5質量部、TriEG31.5質量部及び水40質量部からなる凝固液を満たした凝固浴中を走行させた。
凝固浴から引き出された中空糸膜は、15秒間空中走行させた後、55℃に設定された水洗槽を走行させ、最後に水中で巻き取った。紡糸速度は8m/minとし、ドラフト比は2とした。
巻き取られた中空糸膜は両端を切断し、束にし、弛まないように支持体に把持させ、80℃の熱水に浸漬し、60分間洗浄した。洗浄された中空糸膜を128℃、6時間の条件で、高圧熱水処理した後、真空乾燥して、多孔質中空糸濾過膜を得た。
中空糸膜の凝固浴を出た後の空中走行時間を30秒間に変更した以外は、実施例1と同様にして中空糸膜を得た。
中空糸膜の凝固浴を出た後の空中走行時間を70秒間に変更した以外は、実施例1と同様にして中空糸膜を得た。
凝固液組成をNMP19質量部、TriEG21質量部、水60質量部に変更した以外は実施例1と同様にして中空糸膜を得た。
凝固液組成をNMP9.5質量部、TriEG10.5質量部に変更した以外は実施例1と同様にして中空糸膜を得た。
製膜原液組成をPES26質量部、VA10質量部、NMP32質量部、TriEG32質量部に、内液組成をNMP42.8質量部、TriEG52.2質量部、水5質量部に変更した以外は実施例5と同様にして中空糸膜を得た。
製膜原液組成をPES24質量部、VA12質量部、NMP30.4質量部、TriEG33.6質量部に、内液組成をNMP52.8質量部、TriEG42.2質量部、水5質量部に、凝固液組成をNMP38.9質量部、TriEG31.1質量部、水30質量部に変更した以外は実施例1と同様にして中空糸膜を得た。
製膜原液組成をPES27質量部、VA8質量部、NMP30.9質量部、TriEG34.1質量部に変更した以外は実施例1と同様にして中空糸膜を得た。
製膜原液組成をPES26質量部、VA10質量部、NMP30.4質量部、TriEG33.6質量部に、凝固浴組成をNMP38.3質量部、TriEG46.7質量部、水15質量部に、凝固浴温度を20℃に、紡糸速度を5m/minに変更した以外は、実施例6と同様にして中空糸膜を得た。
実施例1〜9で得られた中空糸膜はいずれも、濾過中の孔表面へのタンパク質の吸着を抑制し、タンパク質の透過性に優れていた。また、夾雑物存在下においても、タンパク質溶液濾過中の経時的なFlux低下を抑制し、有用成分の透過性に優れた性能であった。
中空糸膜の凝固浴を出た後の空中走行時間を3秒間に変更した以外は、実施例1と同様に中空糸膜を得た。
比較例1で得られた中空糸膜について、(1)〜(8)について測定した結果を表1に示す。
比較例1で得られた中空糸膜は、凝固浴を出た後の空中走行時間が短かったため、内表面側の親水性高分子の含有率が十分に低くならず、夾雑物存在下でのタンパク質溶液濾過中の経時的なFlux低下を抑制することができなかった。
中空糸膜の凝固浴を出た後の空中走行時間を110秒間に変更した以外は、実施例1と同様に中空糸膜を得た。
比較例2で得られた中空糸膜について、(1)〜(8)について測定した結果を表1に示す。
比較例2で得られた中空糸膜は、凝固浴を出た後の空中走行時間が長すぎたため、内表面側の親水性高分子の含有率が低下しすぎた。その結果、濾過上流において、夾雑物だけでなく単量体までもが吸着し、目詰まりが発生したため、経時的なFlux低下が生じた。
製膜原液組成をPES26質量部、VA12質量部、NMP29.5質量部、TriEG32.5質量部に変更した以外は、実施例6と同様に中空糸膜を得た。
比較例3で得られた中空糸膜について、(1)〜(8)について測定した結果を表1に示す。
比較例3で得られた中空糸膜は、膜中の親水性高分子の含有率が高くなり過ぎたため、夾雑物存在下でのタンパク質溶液濾過中の経時的なFlux低下を抑制することができなかった。
製膜原液組成をPES27質量部、VA7質量部、NMP31.4質量部、TriEG34.6質量部に変更した以外は、実施例1と同様に中空糸膜を得た。
比較例4で得られた中空糸膜について、(1)〜(8)について測定した結果を表1に示す。
比較例4で得られた中空糸膜は、膜中の親水性高分子の含有率が低くなり過ぎたため、経時的なFlux低下が生じた。
特に、医薬品やその原料などの生理活性物質溶液や血漿分画製剤から不純物(例えば、ウイルス等の病原物質)を除去する際に好適に用いることができる。
とりわけ、タンパク質の会合体等の夾雑物を含むタンパク質溶液から不純物を除去する際に好ましく用いることができる。
Claims (6)
- ポリスルホン系高分子と親水性高分子を含み、多数の細孔を有する中空糸濾過膜であって、
該細孔の平均孔径が、膜の外表面部位から内表面部位に向かって大きくなる傾斜型非対称多孔質構造を有し、
膜中の親水性高分子の含有率が6.0〜10.0質量%であり、
内表面部位の親水性高分子の含有率と膜中の親水性高分子の含有率の比が0.50〜0.80である、
中空糸濾過膜。 - 外表面部位の親水性高分子の含有率が膜中の親水性高分子の含有率よりも高い、
請求項1に記載の中空糸濾過膜。 - 純水の透過速度が80〜240L/(hr・m2・bar)である、請求項1又は2に記載の中空糸濾過膜。
- 厚みが2〜10μmの緻密層を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の中空糸濾過膜。
- 前記ポリスルホン系高分子は、ポリエーテルスルホンである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の中空糸濾過膜。
- 前記親水性高分子は、ビニルピロリドン単位を含む共重合体である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の中空糸濾過膜。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN114570213A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-06-03 | 纳美盾新材料有限公司 | 一种改性中空纤维纳滤膜及其制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| US11389765B2 (en) * | 2019-01-09 | 2022-07-19 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Hierarchical triply periodic minimal surface structures as heat exchangers and reactors |
| AU2020255772B2 (en) * | 2019-03-29 | 2023-01-12 | Asahi Kasei Life Science Corporation | Porous membrane |
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| CN115090134B (zh) * | 2022-06-29 | 2023-11-03 | 天津鼎芯膜科技有限公司 | 一种具有梯度孔结构的膜材料及其制备方法和应用 |
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| WO2002058828A1 (en) * | 2001-01-23 | 2002-08-01 | Innovasep Technology Corporation | Asymmetric hollow fiber membranes |
| EP1413350B1 (en) * | 2001-08-01 | 2011-12-14 | Asahi Kasei Medical Co., Ltd. | Multilayer microporous film |
| JP2005058905A (ja) * | 2003-08-12 | 2005-03-10 | Asahi Kasei Medical Co Ltd | 中空糸膜型体液処理装置 |
| TWI406703B (zh) * | 2003-11-17 | 2013-09-01 | Asahi Kasei Medical Co Ltd | Purify blood with hollow fiber membrane and use its blood purifier |
| JP3551971B1 (ja) * | 2003-11-26 | 2004-08-11 | 東洋紡績株式会社 | ポリスルホン系選択透過性中空糸膜 |
| JP2005342093A (ja) * | 2004-06-01 | 2005-12-15 | Toyobo Co Ltd | 高透水性中空糸膜型血液浄化器 |
| JP2005342139A (ja) * | 2004-06-02 | 2005-12-15 | Toyobo Co Ltd | ポリスルホン系選択透過性中空糸膜 |
| EP1795254B1 (en) * | 2004-08-10 | 2014-05-21 | Nipro Corporation | Process for production of a polysulfone type selectively permeable hollow fiber membrane module |
| JP5496901B2 (ja) * | 2008-09-26 | 2014-05-21 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | 清澄化されたバイオ医薬培養液を製造するための多孔質中空糸膜の使用 |
| SG10201609893SA (en) * | 2009-02-27 | 2017-01-27 | Emd Millipore Corp | Membrane with sulfonic groups for removing protein aggregates |
| JP2012019890A (ja) * | 2010-07-13 | 2012-02-02 | Asahi Kasei Kuraray Medical Co Ltd | 血液処理用中空糸膜、及び、中空糸膜型血液処理器 |
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| WO2013039223A1 (ja) * | 2011-09-15 | 2013-03-21 | 三菱レイヨン株式会社 | 多孔質中空糸膜の製造方法 |
| JP5403444B1 (ja) * | 2012-11-15 | 2014-01-29 | 東洋紡株式会社 | 多孔質中空糸膜 |
-
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114570213A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-06-03 | 纳美盾新材料有限公司 | 一种改性中空纤维纳滤膜及其制备方法 |
| CN114570213B (zh) * | 2022-01-17 | 2022-09-30 | 纳美盾新材料有限公司 | 一种改性中空纤维纳滤膜及其制备方法 |
| WO2024242161A1 (ja) | 2023-05-25 | 2024-11-28 | 旭化成メディカル株式会社 | 多孔質膜 |
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