JPH08970A

JPH08970A - 中空糸膜

Info

Publication number: JPH08970A
Application number: JP14277394A
Authority: JP
Inventors: Motoki Kyo; 基樹京; Hidehiko Sakurai; 秀彦桜井
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1994-06-24
Filing date: 1994-06-24
Publication date: 1996-01-09
Anticipated expiration: 2015-03-15
Also published as: JP3020016B2

Abstract

(57)【要約】【目的】不要な低分子たんぱく質の除去に有効で、血
液透析の際に膜性能の経時劣化が少なく、長時間使用し
ても高性能を維持できる中空糸膜を提供する。【構成】純水の限外濾過係数１０〜２００ｍｌ／ｍ2
・ｍｍＨｇ・ｈｒ、β2−ミクログロブリンのふるい係
数０．２以上の中空糸膜であって、血液濾過開始後４時
間経過しても膜の血液透水性とβ2 −ミクログロブリン
のふるい係数が血液濾過開始時の値と比べて９０％以上
を示すことを特徴とする、血液濾過及び血液透析濾過に
も好適な血液透析膜。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、血液透析等に用いられ
る中空糸膜に関する。さらに詳しくは慢性腎不全の血液
透析等に用いられた際、膜性能の経時安定性に優れ、且
つ、不要な低分子たんぱく質等の除去を効率よく行いう
る血液透析用の中空糸膜に関する。

【０００２】

【従来の技術】血液透析療法を維持療法として受けてい
る患者にはしばしば種々の合併症が発現するが、その合
併症の一つである手根管症候群等の透析アミロイドーシ
スは関節痛を伴い、患者の苦痛を増大させるものであ
る。現在、この透析アミロイドーシスに、β2 −ミクロ
グロブリン（以下、β2-ＭＧ）の体内蓄積が深く関与し
ていることは広く知られるところである。

【０００３】上記のような事情から、β2-ＭＧをはじめ
とする有害な低分子たんぱく質の除去に有効な高性能血
液透析膜が開発され、透析アミロイドーシスの改善に効
果をあげ、普及してきた。現在、このような高性能血液
透析膜として、これらのたんぱく質を吸着除去する膜と
大きな孔径によりふるい除去する膜とが用いられている
が、前者の吸着除去膜はこれらのたんぱく質を吸着する
に従い膜性能が低下したり、除去量に限界（飽和吸着
量）があるなどの欠点を有する。そのため、後者のふる
い除去膜が主に用いられているが、除去するたんぱく質
等の目詰まりにより経時的に膜性能が劣化するという問
題を生じる場合がある。つまり一般的に、純水の限外濾
過係数が１０ｍｌ／ｍ² ・ｍｍＨｇ・ｈｒ以下の透析膜
では、膜の孔径が小さいために膜の目詰まりによる性能
劣化は大きな問題とはならないが、限外濾過係数が１０
ｍｌ／ｍ² ・ｍｍＨｇ・ｈｒ以上の孔径の大きなハイパ
フォーマンス膜といわれる透析膜に関しては、臨床使用
中に徐々に性能が低下することが知られている。

【０００４】さらに最近は、血液濾過や血液透析濾過と
いった限外濾過を加える血液浄化法の普及に伴い、これ
らの膜の目詰まりによる膜性能の経時的な劣化は大きな
問題となっている。このように膜の孔径が大きく、大量
除水が可能であり、血液濾過や血液透析濾過に好適であ
り、且つ、血液透析時の膜性能が経時的に安定した中空
糸膜は未だ得られていないのが現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、膜の孔
径が大きく、不要な低分子たんぱく質等の除去を行いう
る中空糸膜の血液透析時の経時安定性を改善するため
に、中空糸膜の表面構造及び血液流量と膜の目詰まりと
の関係に関して鋭意検討した結果、中空糸膜の表面を滑
らかな構造とすることによって、膜表面へのたんぱく質
等の吸着による膜の目詰まりを抑制できること、並びに
中空糸膜の内径を一定の範囲内で小さくし、血液の流速
を向上させることにより、中空糸膜内面のせん断速度を
大きくし上記の効果を増大させることが可能なことを見
い出した。また、中空糸膜を中空形成剤として気体を用
いる乾湿式紡糸法により製造することにより中空糸膜の
内表面を滑らかにできることを見い出した。さらに、上
記の透析膜は血液濾過や血液透析濾過にも好適に用いる
ことが可能なことを見い出した。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、下
記の〜の中空糸膜を提供するものである。内径が１００〜３００μｍ、膜厚が１０〜３０μｍ、
空孔率が５０〜８５％、純水の限外濾過係数が１０〜２
００ｍｌ／ｍ² ・ｍｍＨｇ・ｈｒ、β2 −ミクログロブ
リンのふるい係数が０.２以上の中空糸膜であって、該
中空糸膜を用いて作製したモジュールの膜面積１ｍ² 当
たりの濾過速度を２０ｍｌ／ｍｉｎとする血液濾過を行
う時、血液の透水性保持率及びβ2 −ミクログロブリン
のふるい係数保持率が共に９０％以上である中空糸膜。該中空糸膜を用いて作製したモジュールの膜面積１ｍ
² 当たりの濾過速度を２０ｍｌ／ｍｉｎとする血液濾過
を行う時、血液の透水性保持率及びβ2 −ミクログロブ
リンのふるい係数保持率が共に９４％以上である上記
の中空糸膜。該中空糸膜の内径が１００〜１８０μｍである上記
またはの中空糸膜。中空形成剤として気体を用いる乾湿式紡糸法により製
造される上記〜の中空糸膜。セルロースアセテートから成る上記〜の中空糸
膜。

【０００７】本発明の中空糸膜の内径は、１００〜３０
０μｍであることが必要である。内径が１００μｍ以下
の場合には中空糸膜の圧力損失が大きく溶血の恐れが生
じ、３００μｍより大きい場合には中空糸膜内面のせん
断速度が小さく、濾過に伴いたんぱく質等が膜の内面に
堆積し易いためである。また、せん断速度をより大きく
したんぱく質の吸着をより効果的に防止するため、内径
が１００〜１８０μｍであればより好ましい。

【０００８】本発明の中空糸膜の膜厚は、１０〜３０μ
ｍであることが必要である。膜厚が１０μｍ以下の場合
には、可紡性が悪く膜厚が不均一となり、強度が低くな
るためであり、３０μｍ以上の場合には、膜形成時の相
分離が不均一となり、内表面の平滑性が保てないので膜
性能の保持率が悪化するためである。

【０００９】本発明の中空糸膜の空孔率は５０〜８５％
が必要である。空孔率が５０％以下の場合には、好まし
い膜性能が得られず、８５％以上の場合には中空糸膜の
強度が低下して製造が困難となるためである。なお、空
孔率は中空糸膜を１〜２時間水洗後、中空糸外部及び芯
部の水を除き、重量を測定し（重量Ａ）、さらに乾燥し
て重量を測定し（重量Ｂ）、次式により算出して求め
る。空孔率＝（１−重量Ｂ／重量Ａ）×１００％

【００１０】本発明の中空糸膜の純水の限外濾過係数
は、１０〜２００ｍｌ／ｍ² ・ｍｍＨｇ・ｈｒがあるこ
とが必要である。純水の限外濾過係数が１０ｍｌ／ｍ²
・ｍｍＨｇ・ｈｒ以下の場合には、尿素等の低分子物質
の除去量が不足するためであり、２００ｍｌ／ｍ² ・ｍ
ｍＨｇ・ｈｒ以上の場合には、臨床使用時の操作が煩雑
となるためである。

【００１１】本発明の中空糸膜のβ2-ＭＧのふるい係数
は０．２以上であることが必要である。β2-ＭＧのふる
い係数が０．２以下の場合には、β2-ＭＧの除去量が不
十分であり、その上β2-ＭＧ（分子量１１，６００）と
アルブミン（分子量６７，０００）との分子量範囲に存
在するといわれている、痛みやかゆみを惹起する低分子
たんぱく質の除去量が不十分となるからである。

【００１２】本発明の中空糸膜を用いて作製したモジュ
ールの膜面積１ｍ² 当たりの濾過速度を２０ｍｌ／ｍｉ
ｎとする血液濾過を行う時、本発明の中空糸膜の透水性
保持率は９０％以上であることが必要であり、９４％以
上であればより好ましい。透水性保持率が９０％以下の
場合には、目詰まりによる濾過効率の低下が大きい上
に、低分子量物質のクリアランスが低下するためであ
る。また、本発明の中空糸膜を用いて作製したモジュー
ルの膜面積１ｍ² 当たりの濾過速度を４０ｍｌ／ｍｉｎ
とする血液濾過を行う時、本発明の中空糸膜の透水性保
持率が９０％以上であればさらに好ましく、９４％以上
であれば特に好ましい。なお、本発明における透水性保
持率とは、血液濾過開始後１５分経過時点の血液の限外
濾過係数に対する４時間経過時点の血液の限外濾過係数
との比である。また、ここで血液とはヘマトクリット値
が１５〜４５％、たんぱく質濃度４〜１０ｇ／ｄｌの３
７℃の牛血液をいう。

【００１３】本発明の中空糸膜を用いて作製したモジュ
ールの膜面積１ｍ² 当たりの濾過速度を２０ｍｌ／ｍｉ
ｎとする血液濾過を行う時、本発明の中空糸膜のβ2-Ｍ
Ｇのふるい係数保持率は９０％以上であることが必要で
あり、９４％以上であればより好ましい。β2-ＭＧのふ
るい係数の保持率が９０％以下の場合には、β2-ＭＧの
除去効率が低下するだけでなく、β2-ＭＧ（分子量１
１，６００）とアルブミン（分子量６７，０００）との
分子量範囲に存在するといわれている、痛みやかゆみを
惹起する低分子たんぱく質の除去効率が低下するためで
ある。また、本発明の中空糸膜を用いて作製したモジュ
ールの膜面積１ｍ² 当たりの濾過速度を４０ｍｌ／ｍｉ
ｎとする血液濾過を行う時、本発明の中空糸膜のβ2-Ｍ
Ｇのふるい係数保持率が９０％以上であればさらに好ま
しく、９４％以上であれば特に好ましい。なお、本発明
におけるβ2-ＭＧのふるい係数保持率とは、血液濾過開
始後１５分経過時点の血液中のβ2-ＭＧのふるい係数に
対する４時間経過時点の血液中のβ2-ＭＧのふるい係数
との比である。また、ここで血液とはヘマトクリット値
が１５〜４５％、たんぱく質濃度４〜１０ｇ／ｄｌの３
７℃の牛血液５ｌ当たりβ2-ＭＧ０．１ｍｇを加えたも
のをいう。

【００１４】本発明における中空糸膜の材質としては、
再生セルロース、改質セルロース、ポリメタクリル酸メ
チル、ビニルアルコールーエチレン共重合体、ポリアク
リロニトリル、ポリスルホン等が挙げられるが、たんぱ
く質の吸着量の少なく、透水性、溶質透過性に優れるセ
ルロースアセテートが好ましく、生体適合性の面でセル
ローストリアセテートが特に好ましい。

【００１５】本発明の中空糸膜の紡糸法は特に限定され
るものではなく、溶融、乾式、湿式、乾湿式等公知の紡
糸方法によって得ることができるが、中空形成剤として
気体を用いる乾湿式紡糸法で製膜されることが好まし
い。上記の気体としては乾燥空気、窒素、ヘリウム、ア
ルゴン等が用いられる。中空形成剤として気体、特に窒
素等を用いると、中空糸膜の内表面がより平滑となり、
たんぱく質等の吸着量が減少するからである。

【００１６】本発明の中空糸膜は、例えば以下のように
製造することができるが、本発明は何等以下に限定され
るものではない。セルロースアセテートが１５〜２５重
量％、溶媒が４０〜７０重量％、非溶媒が５〜３５重量
％を含む紡糸原液を１３０〜１９０℃に加熱して溶解さ
せ、二重環状紡糸孔の外側から押しだし、中央からは気
体を送り込む。押し出された紡糸原液は空中を走行した
後、５〜３５℃の凝固性液体中を通って凝固され、水洗
し、３０〜６０重量％のグリセリン水溶液中を通って、
グリセリンを含浸させた後、乾燥機にて乾燥される。上
記の溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン、
Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、Ｎ，
Ｎ’−ジメチルイミダゾリジノンなどの極性溶媒を単独
又は混合で、非溶媒としてはエチレングリコール、トリ
エチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセ
リンなどの不揮発性のアルコールを単独又は混合で使用
することができる。

【００１７】本発明の中空糸膜の透水性保持率、β2-Ｍ
Ｇのふるい係数は下記の方法により測定する。本発明の
中空糸膜５０００〜４００００本をプラスチック成形品
の中に入れモジュールを作製する。このモジュールの中
空糸膜の外側には生理食塩水を満たし、中空糸膜の内側
に血液を流量２００ｍｌ／ｍｉｎで流す。モジュールの
膜面積１ｍ² 当たりの濾過速度が２０又は４０ｍｌ／ｍ
ｉｎとなるようにモジュール血液側の入口及び出口の圧
力を調節し、血液濾過を行い下記について測定する。

【００１８】１．透水性保持率血液濾過開始後１５分経過時点及び４時間経過時点のモ
ジュールの血液側の入口と出口の圧力及び濾過液側の圧
力を測定する。これらの圧力の値から下記の式１に従っ
て血液の限外濾過係数（ＵＦＲB ）を求め、血液透析開
始後１５分経過時点のＵＦＲB に対する４時間経過時点
のＵＦＲBの比（透水性保持率）を求める。ＵＦＲB＝ＱF ／［Ａ×｛（ＰI ＋ＰO ）／２−ＰFIL ｝］（式１）ＱF ：限外濾過速度（ｍｌ／ｈｒ）Ａ：膜の表面積（ｍ² ）ＰI ：モジュール血液側入口の圧力（ｍｍＨｇ）ＰO ：モジュール血液側出口の圧力（ｍｍＨｇ）ＰFIL ：モジュール濾過液側の圧力（ｍｍＨｇ）

【００１９】２．β2-ＭＧのふるい係数保持率血液濾過開始後１５分経過時点及び４時間経過時点のモ
ジュールの入口と出口の血液及び濾過液をそれぞれをサ
ンプリングして、酵素免疫測定法（例えば、グラザイム
β2 −Ｍｉｃｒｏｇｌｏｂｕｌｉｎ−ＥＩＡＴｅｓ
ｔ：和光純薬工業）等によりβ2-ＭＧの濃度を測定す
る。これらのβ2-ＭＧの濃度の値から下記の式２に従っ
てβ2-ＭＧのふるい係数（ＳＣ）を求め、血液濾過開始
後１５分経過時点のＳＣに対する４時間経過時点のＳＣ
の比（β2-ＭＧのふるい係数保持率）を求める。ＳＣ＝ＣFIL ／｛（ＣI ＋ＣO ）／２｝（式２）ＣFIL ：濾過液のβ2-ＭＧ濃度ＣI ：モジュール入口の血液のβ2-ＭＧ濃度ＣO ：モジュール出口の血液のβ2-ＭＧ濃度

【００２０】

【実施例】以下、実施例を挙げて、具体的に本発明を説
明するが、本発明はこれらに何等限定されるものではな
い。

【００２１】（実施例１）セルローストリアセテート１
９重量％、溶媒としてＮ−メチルピロリドン５７重量
％、非溶媒としてエチレングリコール２４重量％から成
る原料を１８０℃に加熱して溶かした溶液を、二重環状
紡糸孔の外側から押しだし、中心からは窒素を送り込ん
で中空糸状として、水、Ｎ−メチルピロリドン、エチレ
ングリコール６３：２６：１１の重量比で混合して成る
１０℃の凝固液中を通過させ、凝固を完了した。その
後、水洗し、４２重量％のグリセリン水溶液を通過させ
グリセリンを含浸させた後、乾燥機にて乾燥して内径１
９７μｍの中空糸膜を得た。該中空糸膜８４００本をプ
ラスチック成形品の中に収納して、両端をエポキシ系接
着剤により硬化・固定化してモジュールとした。得られ
たモジュールの中空糸膜の内側に３７℃の血液（ヘマト
クリット値３２％、たんぱく質濃度５ｇ／ｄｌ）を流量
２００ｍｌ／ｍｉｎにて導入して、中空糸膜の性能評価
を行った。結果は表１に示す通りであった。また、該膜
の限外濾過係数の経時変化は図１に示す通りであった。

【００２２】（実施例２）上記実施例１と同様の条件
で、窒素を送り込む量だけを減らし、内径１４５μｍの
中空糸膜よりなるモジュールを作製した。得られたモジ
ュールについて実施例１と同様に中空糸膜の性能評価を
行った結果は表１に示す通りであった。また、該膜の限
外濾過係数の経時変化は図１に示す通りであった。

【００２３】（比較例１）セルローストリアセテート２
４重量％、溶媒としてＮ−メチルピロリドン５３重量
％、非溶媒としてトリエチレングリコール２３重量％か
ら成る原料を１８０℃に加熱して溶かした溶液を、二重
環状紡糸孔の外側から押しだし、中心からは流動パラフ
ィンを送り込んで中空糸状として、水、Ｎ−メチルピロ
リドン、トリエチレングリコール６０：２８：１２の重
量比で混合して成る２０℃の凝固液中を通過させ凝固を
完了した。その後、水洗し、５０重量％のグリセリン水
溶液を通らせてグリセリンを含浸させた後、乾燥機にて
乾燥して内径２００μｍの中空糸膜を得た。得られたモ
ジュールについて実施例１と同様に中空糸膜の性能評価
を行った結果は表１に示す通りであった。また、該膜の
限外濾過係数の経時変化は図１に示す通りであった。

【００２４】

【表１】

【００２５】（実施例３）セルローストリアセテート１
７重量％、溶媒としてＮ−メチルピロリドン５８重量
％、非溶媒としてエチレングリコール１７重量％及びグ
リセリン８重量％から成る原料を１８０℃に加熱して溶
かした溶液を、二重環状紡糸孔の外側から押しだし、中
心からは窒素を送り込んで中空糸状として、実施例１と
同じ組成の２０℃の凝固液中を通過させ凝固を完了し
た。その後、水洗し、３７重量％のグリセリン水溶液を
通らせてグリセリンを含浸させた後、乾燥機にて乾燥し
て内径１９９μｍの中空糸膜を得た。得られたモジュー
ルについて実施例１と同様に中空糸膜の性能評価を行っ
た結果は表２に示す通りであった。

【００２６】（比較例２）セルローストリアセテート２
４重量％、溶媒としてＮ−メチルピロリドン５３重量
％、非溶媒としてトリエチレングリコール２３重量％か
ら成る原料を１８０℃に加熱して溶かした溶液を、二重
環状紡糸孔の外側から押しだし、中心からは流動パラフ
ィンを送り込んで中空糸状として、比較例１と同じ組成
の２５℃の凝固液中を通過させ凝固を完了した。その
後、水洗し、３０重量％のグリセリン水溶液を通らせて
グリセリンを含浸させた後、乾燥機にて乾燥して内径２
００μｍの中空糸膜を得た。得られたモジュールについ
て実施例１と同様に中空糸膜の性能評価を行った結果は
表２に示す通りであった。

【００２７】

【表２】

【００２８】

【発明の効果】上記で説明したように本発明は、血液透
析をする際に目詰まりによる中空糸膜の濾過性能の劣化
が極めて少なく、且つ、血液透析の合併症の一つである
透析アミロイドーシスの原因物質と考えられているβ2
−ミクログロブリン等の低分子たんぱく質の除去性能に
優れた中空糸膜を提供するものである。すなわち、本発
明の中空糸膜は慢性腎不全等の血液透析に際し、膜の目
詰まりによる限外濾過係数及びβ2−ミクログロブリン
のふるい係数等の膜の分離性能の劣化が極めて少なく、
且つ、血液透析の合併症の一つである手根管症候群等の
透析アミロイドーシスの原因物質と考えられているβ2
−ミクログロブリン等の低分子たんぱく質の除去性能に
優れているため、中空糸膜が本来有する分離・除去性能
を維持したまま血液透析を行うことが可能であり、さら
に最近とみに普及している血液濾過及び血液透析濾過等
の限外濾過を加える血液浄化法にも好適に応用すること
ができる。よって、本発明の意義は大きく、本発明の効
果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１、２及び比較例１の膜の透水性保持率
の経時変化を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内径が１００〜３００μｍ、膜厚が１０
〜３０μｍ、空孔率が５０〜８５％、純水の限外濾過係
数が１０〜２００ｍｌ／ｍ² ・ｍｍＨｇ・ｈｒ、β2 −
ミクログロブリンのふるい係数が０．２以上の中空糸膜
であって、該中空糸膜を用いて作製したモジュールの膜
面積１ｍ² 当たりの濾過速度を２０ｍｌ／ｍｉｎとする
血液濾過を行う時、血液の透水性保持率及びβ2 −ミク
ログロブリンのふるい係数保持率が共に９０％以上であ
ることを特徴とする中空糸膜。
【請求項２】該中空糸膜を用いて作製したモジュール
の膜面積１ｍ² 当たりの濾過速度を２０ｍｌ／ｍｉｎと
する血液濾過を行う時、血液の透水性保持率及びβ2−
ミクログロブリンのふるい係数保持率が共に９４％以上
であることを特徴とする請求項１記載の中空糸膜
【請求項３】該中空糸膜の内径が１００〜１８０μｍ
であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記
載の中空糸膜。
【請求項４】中空形成剤として気体を用いる乾湿式紡
糸法により製造されることを特徴とする請求項１乃至３
のいずれかに記載の中空糸膜。
【請求項５】セルロースアセテートから成ることを特
徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の中空糸膜。