(57)【要約】【課題】  本発明が解決しようとする課題は被浄化物質除去性能に優れた多孔質の繊維および該繊維を束として吸着材料としたものを内蔵した浄化カラムを提供することである。【解決手段】  中実の繊維の外周部に３個以上のフィンが長手方向に連続して存在する形状を有し、以下（ａ）及び（ｂ）の要件を満たす、多孔質繊維。（ａ）横断面において、内接円の直径をＤｉ、外接円の直径をＤｏとすると、      異形度Ｄｏ／Ｄｉが１．２〜６．６（ｂ）細孔の比表面積が５０ｍ２／ｇ以上【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中実の繊維の外周部に３個以上のフィンが長手方向に連続して存在する形状を有し、以下（ａ）及び（ｂ）の要件を満たす、多孔質繊維。
（ａ）横断面において、内接円の直径をＤｉ、外接円の直径をＤｏとすると、
異形度Ｄｏ／Ｄｉが１．２〜６．６
（ｂ）細孔の比表面積が５０ｍ２／ｇ以上
【請求項２】
前記横断面における全てのフィンの幅の平均をωとしたとき、ω／Ｄｉが０．０５〜２．０である、請求項１記載の多孔質繊維。
【請求項３】
前記ωが１００μｍ以下である、請求項１又は２記載の多孔質繊維。
【請求項４】
横断面方向に均質な構造を有する、請求項１〜３のいずれか一項記載の多孔質繊維。
【請求項５】
平均細孔半径が０．５ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である、請求項１〜４のいずれか一項記載の多孔質繊維。
【請求項６】
細孔径分布指数が１．０以上、２．８以下である、請求項１〜５のいずれか一項記載の多孔質繊維。
【請求項７】
表面開孔率が０．５％以上３０％以下である、請求項１〜６のいずれか一項記載の多孔質繊維。
【請求項８】
繊維の表面近傍緻密層厚みが０．０１μｍ以上である、請求項１〜７のいずれか一項記載の多孔質繊維。
【請求項９】
繊維の表面近傍緻密層厚みが３．９０μｍ以下である、請求項１〜８のいずれか一項記載の多孔質繊維。
【請求項１０】
孔形状の指数Ｄｘｙが０．２以上、６．０以下である、請求項１〜９のいずれか一項記載の多孔質繊維。
【請求項１１】
横断面の円相当直径が１０μｍ以上３００μｍ未満である、請求項１〜１０のいずれか一項記載の多孔質繊維。
【請求項１２】
非晶性の高分子材料を含む、請求項１〜１１のいずれか一項記載の多孔質繊維。
【請求項１３】
前記非晶性の高分子材料がエステル基含有ポリマーである、請求項１２記載の多孔質繊維。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項記載の多孔質繊維を１８％以上含む繊維束として用いてなる吸着材料。
【請求項１５】
医療用途であることを特徴とする、請求項１４の吸着材料。
【請求項１６】
β２−マイクログロブリンの吸着量が０．００５ｍｇ／ｃｍ３以上である、請求項１５記載の医療用吸着材料。
【請求項１７】
プラスチックケーシングに、前記請求項１４〜１６記載の吸着材料がケース軸方向にストレート形状に配列され、前記ケーシングの両端に被処理液の入口ポート、出口ポートが取り付けられてなる、浄化カラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質繊維に関する。特に、被処理液中の除去対象物質を効率的に吸着させることが可能な多孔質繊維、かかる多孔質繊維を束として用いてなる吸着材料及びかかる繊維が内蔵された浄化カラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被処理液中の除去対象物質を吸着により除去する浄化カラムに用いる吸着材の形態としては、多孔質のビーズを用いることが多かった。この理由としては、ビーズ形状の吸着担体は吸着カラム内に均一に充填できるため、血液流れの偏りが少なく、カラム設計をしやすいという利点を有することが挙げられる。一方で、吸着性能向上のための手段としては、吸着担体の体積あたりの表面積を増やすことが挙げられる。しかし、吸着担体がビーズ状である場合は、吸着担体の体積あたりの表面積を増大させるためにビーズ径を小さくすると、各ビーズ間の隙間が狭くなる。そうすると、流路抵抗が高くなって圧力損失が増大することにより、被処理液を流すことが困難になる。また、吸着担体として用いられるビーズは通常球形であるために、もともと体積あたりの表面積が小さいというデメリットがある。すなわち、ビーズ内部に吸着余力があっても、有効にそれらの吸着サイトが活用できなくなる。
【０００３】
ビーズ以外の吸着材の形態として繊維が挙げられ、通常の円形断面の繊維を用いることも考えられている。その形態としては、多数の繊維をカラムケースの長手方向に対して平行にストレート形状で挿入したものや、または編み地にしたものなどが挙げられる。
【０００４】
この内、編み地にしたものは、繊維に吸着孔を設けるための多孔質化を施すことが製造上困難である。また、被処理液が多くの溶質を含み、かつ粘性が高い場合には、カラムの圧力上昇などを招き易いため、あまり好ましいとはいえない。
【０００５】
一方、中実繊維や中空繊維といった長繊維をカラムケースの長手方向に対して平行にストレート形状で挿入した形態のものは、被処理液の流路を吸着材とは別に確保できる。そのため、流路抵抗の抑制や被処理液中の溶質の付着などに対して有利である。これまでに中空繊維や中実繊維を内蔵した浄化カラムに関する発明が開示されている（特許文献１，２）。しかしながら、これらの文献において用いられている繊維の断面形状は円形であり、吸着体の体積に対する表面積が小さいために吸着性能は低かった。
【０００６】
ここで、繊維の断面を円形以外の形状、すなわち異形断面の繊維とする方法が知られている。しかし、繊維の異形度が増大すると、紡糸の安定性が低下するという要因で、従来、異形度の増大が抑制されてきたと考えられている。特に多孔質繊維の場合、異形断面化によって繊維の強伸度が著しく低下することやドローレゾナンスと呼ばれるような繊維径ムラの増大が懸念され、加えて、断面形状の変形、特に単一の繊維断面におけるフィンの癒着が起きることも懸念されていた。
【０００７】
それでも、これまで、多孔質の繊維の断面を円形以外の形状とした異形断面繊維に関する発明は、特許文献３から５に記載されている。しかしながら、これらの繊維は全て中空繊維型の分離膜に関する点で、本発明と異なる。中空繊維の場合には、その成形（＝紡糸）時において繊維の内部（＝中空部）と外部の両側から同時に構造固定化できるため上述したような断面形状の変形などが起きにくい。構造固定化は、冷風による冷却であったり、貧（非）溶媒と接触させるなどによって行われる。そのため、繊維の外部からしか冷却できない中実繊維に比べて有利である。また、上記特許文献における異形化の思想・目的を個々に見ていくと、繊維を束にした際の束同士の密着防止（特許文献３）や、中空繊維膜外表面の流れを複雑化し乱すことでファウリングを抑制する（特許文献４、５）というものに主眼が置かれている。すなわち、本発明とは異なる目的のために繊維の外周部に短い突起を設けた形状としているに過ぎない。特に、上記ファウリングを抑制するという思想は、繊維に溶質を吸着させるという吸着カラムの思想とは言わば逆の思想である。従って、体積あたりの表面積を増加させることで吸着性能を向上させるという思想は存在しない。そのため、比較的異形度が高いとはいえない形状のものが示されている。
【０００８】
特許文献６においては、異形断面化された分離膜が記載されている。しかし、その「分離」機能については、その明細書０００５段に「多層複合分離膜としての性能指標の１つに透過速度があるが、膜素材が同じであれば透過速度を高くするためには、分離層をより薄膜化するとともに、分離層の膜面積を増大させることが重要である。」と記載されている。すなわち、膜を透過させることにより対象物質の分離を行うことを想定している。かかる観点から、分離膜の膜面積の増大による分離性能の向上を図って異形断面化している。したがって、具体例には中空繊維膜が記載されており、実質的に中実形状の繊維について記載があると言えない。
【０００９】
すなわち、上記文献において用いられている中空繊維の異形断面化技術は、繊維を吸着材として用いることを考慮して設計された技術ではなかった。
【００１０】
一方で、中空部をもたないものの、表面に孔を有する異形断面繊維についての発明が特許文献７に記載されている。しかし、かかる発明においては、孔は、繊維にボリュームを出すために割繊するための小さなものである。すなわち、吸着のための孔とは細孔径、細孔径分布、その比表面積が大きく異なり、一般的に多孔質繊維と呼ばれる材料とすら言い難い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１１−１５６０２２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４８８５１号公報
【特許文献３】特開昭５８−１６９５１０号公報
【特許文献４】国際公開第２０１１／１２９０２３号
【特許文献５】特開２０１０−１８８２５３号公報
【特許文献６】特開平７−１７１３６０号公報
【特許文献７】特開平１０−２５１９１５号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｋａｚｕｈｉｋｏ  Ｉｓｈｉｋｉｒｉｙａｍａ  ｅｔ  ａｌ．  ；  ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＣＯＬＬＯＩＤ  ＡＮＤ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ  ＳＣＩＥＮＣＥ，  １７１，  １０３−１１１，  （１９９５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明が解決しようとする課題は、被吸着物質除去性能に優れた、多孔質の繊維および該繊維を束として吸着材料としたものを内蔵した浄化カラムを提供することである。
【００１４】
本発明者らの検討によれば、特許文献３、５においては、繊維の表面に厚い緻密層（分離層）が存在し、これにより吸着対象物質が繊維内部の細孔に到達することができず、吸着性能の低下を招く。また、かかる繊維においては、分離用途での使用を想定していることから、細孔の比表面積が小さい。なお、繊維が膜厚方向に非対称構造であるため、細孔の孔径の分布が広いものである。
【００１５】
特許文献６においては、溶融紡糸した異形断面糸を延伸により開孔している。したがって、多数の孔によるネットワーク構造を形成させて細孔の比表面積をコントロールすることが難しい。延伸時にそのミクロクラック構造が引き伸ばされ、大小様々なサイズの孔が形成されるため、比表面積としては低下するのである。また、孔径の分布も広くなる傾向にあるため、被吸着物質のサイズに比べてはるかに小さい孔径を有する細孔は吸着に寄与することができない。すなわち、細孔の比表面積のうち、吸着に寄与しない面積が一部存在することになる。また、延伸開孔するため、支持材料は結晶性のポリマーに限定される。
以上の従来技術が有する課題に対し、本発明において解決を図ったものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、多孔質繊維の外周部に３つ以上のフィンを有し、かつ該フィンが繊維長手方向に連続する形状とすることが、吸着性能の向上に重要であることを見出した。
【００１７】
さらに、本発明において見出したところによれば、吸着材料の設計においては、異形断面として繊維表面の体積あたりの表面積を上げるのみならず、繊維内部の細孔の比表面積を大きくすることが重要である。比表面積を増大させることで、吸着できる面積を増大できるためである。
【００１８】
すなわち、本発明は、以下の構成を有する。
（１）中実の繊維の外周部に３個以上のフィンが長手方向に連続して存在する形状を有し、以下（ａ）及び（ｂ）の要件を満たす、多孔質繊維。
（ａ）横断面において、内接円の直径をＤｉ、外接円の直径をＤｏとすると、
異形度Ｄｏ／Ｄｉが１．２〜６．６
（ｂ）細孔の比表面積が５０ｍ２／ｇ以上
（２）前記（１）の多孔質繊維を束として用いてなる吸着材料。
（３）プラスチックケーシングに、前記（２）記載の吸着材料がケース軸方向にストレート形状に配列され、前記ケーシングの両端に被処理液の入口ポート、出口ポートが取り付けられてなる、浄化カラム。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、被処理液中の除去対象物質の効率的な吸着が可能な多孔質繊維および多孔質繊維を内蔵した浄化カラムを提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】内接円、外接円を説明するための繊維断面を示す図
【図２】断面の中心部領域、外表面近傍領域を示す図
【図３】フィン厚みωを説明する図
【図４】フィン数３の繊維を製造するための口金の図であり、口金の各部位を説明する図
【図５】フィン数３の繊維を製造するための口金の図
【図６】フィン数４の繊維を製造するための口金の図
【図７】フィン数５の繊維を製造するための口金の図
【図８】フィン数６の繊維を製造するための口金の図
【図９】フィン数３の繊維を製造するための口金の図
【図１０】カラムの吸着性能測定時の回路の図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の多孔質繊維は、中実繊維と呼ばれる、中空部をもたない多孔質繊維の形状・形態をとる。中空繊維の場合には、中空繊維の外表面を異形断面として中空繊維外側のみに処理液を接触させても、中空繊維内側の表面積を有効活用できない。また、中空繊維内側に処理液を流した場合には、異形断面による効果は得られない。中空繊維の内側・外側両側に処理液を流す手法もあるが、内側と外側の流量を均等に分配するのが困難であり、流れムラが生じやすい。例えば、被処理液として血液を流した後に、カラムに残った血液を生理食塩水を用いて体内に戻す作業（「返血」と称されることもある）を行うが、特に中空繊維内径が小さい場合、返血の際に血液が中空繊維内側に多数残存する、残血と呼ばれる現象の発生が懸念されるため好ましくない。
【００２２】
また、中実繊維の単繊維を複数絡み合わせることでマルチフィラメントにしても良いが、絡み合った部分が被処理液と接触しにくく、表面積を吸着に有効活用できない可能性が高いため好ましくない。なお、ここでいうマルチフィラメントとは、多数の単繊維で構成されている糸のことを意味する。マルチフィラメントとは、同一繊維から構成されているもの、異なる種類の繊維から構成されているものの両方を含む。
【００２３】
本発明に係る多孔質繊維は、繊維の外周部に３個以上のフィンを有し、かつ該フィンが繊維長手方向に連続して存在する形状を有する。ここでいうフィンとは、繊維横断面外周部に存在する突起である。フィンを有することで、異形化し、体積当たりの表面積を増大する結果、吸着性能の向上が期待できる。
【００２４】
フィンの数の上限としては、１２個以下であることが好ましく、さらに好ましくは８個以下、特に好ましくは６個以下である。フィン数が増えすぎると、フィン間の隙間が狭窄して体積あたりの表面積量が低下したり、被処理液がフィン間に接触しにくくなるため好ましくない。  多孔質繊維の異形度は、繊維断面を観察した際の内接円と外接円の直径の比、すなわち、内接円の直径Ｄｉと外接円の直径Ｄｏの比Ｄｏ／Ｄｉによって表す。
【００２５】
ここで、異形断面については線対称性、点対称性などの対称性を保持した形状であっても、非対称性であってもよいが、均一な繊維物性を有する点で概ね対称性を有する形状であることが好ましい。異形断面が概ね線対称性、点対称性を保持すると判断される場合、内接円とは繊維横断面において繊維の輪郭をなす曲線に内接する円であり、外接円とは繊維横断面において繊維の輪郭をなす曲線に外接する円である。図１には、フィン数３の異形断面繊維とした場合の外接円、内接円及び直径Ｄｏ、Ｄｉを示す。
【００２６】
一方、異形断面が線対称性、点対称性を全く保持しない形状であると判断される場合には、以下のとおり内接円および外接円を定義する。内接円は、繊維の輪郭をなす曲線と少なくとも２点で内接し、繊維の内部にのみ存在して内接円の円周と繊維の輪郭をなす曲線とが交差しない範囲においてとりうる最大の半径を有する円とする。外接円は、繊維の輪郭を示す曲線において少なくとも２点で外接し、繊維横断面の外部にのみ存在し、外接円の円周と繊維の輪郭が交差しない範囲においてとりうる最小の半径を有する円とする。
【００２７】
いかなる異形の形状であれ、異形度が１．２以上あれば、繊維が除去対象物質を吸着する能力を高くすることが可能となる。異形度は、一般には、増大するにしたがって体積当りの表面積が増大するため、吸着性能を向上させることができるためである。したがって、好ましい異形度の下限は１．２以上であり、より好ましくは１．５以上、さらに好ましくは１．８以上、特に好ましくは２．０以上である。一方、異形度が増大しすぎる場合、別の問題が生じ得る。すなわち、繊維断面中心部やフィン部が細長くなり、繊維の強伸度が低下することでフィンの折れ曲がりやフィンの切断が起きやすくなり、紡糸安定性が低下したり、繊維形状の保持が困難となる。また、繊維として成型する前の紡糸原液を風や液を用いて速やかに冷却する場合、上記フィンが風や液体の流れを妨げる。その結果、繊維形状や、細孔・表面開孔部といったミクロ構造にもムラが生じることが懸念される。このことから、異形度には一定の上限を設けることがよく、本発明においては６．６以下としており、好ましくは４．５以下、より好ましくは３．６以下である。
【００２８】
異形度の測定方法としては、測定対象となる繊維の両端を、０．１ｇ／ｍｍ２の張力を付与した状態で固定し、無作為の位置で切断する。その後、切断面を光学顕微鏡、例えばスカラ社製ＤＩＧＩＴＡＬ  ＭＩＣＲＯＳＣＯＰＥ  ＤＧ−２で拡大して写真撮影する。撮影の際、同一倍率でスケールも撮影する。当該画像をデジタル化した後、例えばスカラ（株）の画像解析ソフト「Ｍｉｃｒｏ  Ｍｅａｓｕｒｅ  ｖｅｒ．１．０４」を用い、繊維の横断面の外接円の直径Ｄｏと、内接円の直径Ｄｉを計測する。そして次式により各繊維の異形度を求める。この測定を３０箇所について行い、値を平均化し、小数点以下第２位を四捨五入した値を異形度とする。
異形度＝Ｄｏ／Ｄｉ
また、本発明における多孔質繊維は、内部に細孔を有する。内部の細孔の平均細孔半径の下限としては、好ましくは０．５ｎｍ以上、より好ましくは１．５ｎｍ以上、特に好ましくは２．０ｎｍ以上である。一方、上限としては、好ましくは１００ｎｍ以下、より好ましくは４０ｎｍ以下、特に好ましくは２５ｎｍ以下である。内部が細孔を有していても、平均細孔径が小さいと、被吸着物質が孔に入らないため、吸着効率が低下することがある。
【００２９】
一方で細孔径が大きすぎても、空隙部分に被吸着物質が吸着されないため、逆に吸着効率が低下することがある。上記の孔径範囲内で、除去対象とする被吸着物質の大きさに応じて最適な孔径が存在する。そのため、孔径の選択を誤ると十分な被吸着物質の吸着が出来ないことがある。
【００３０】
多孔質繊維の平均細孔半径は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いた示差走査熱量（ＤＳＣ）測定により、細孔内の水の毛管凝集による氷点降下度を測ることで１次平均細孔半径として求められる。すなわち、吸着材料を−５５℃に急冷し、５℃まで０．３℃／ｍｉｎで昇温させて測定し、得られた曲線のピークトップ温度を融点として、次式から細孔の１次平均細孔半径を算出する。
【００３１】
１次平均細孔半径［ｎｍ］＝（３３．３０−０．３１８１×融点降下量［℃］）／融点降下量［℃］
なお、上記測定・算出方法においては、上述した非特許文献１の記載を参照する。
【００３２】
本発明の多孔質繊維は、被吸着物質を吸着するために、細孔比表面積を大きくすることで、吸着性能を向上させることができる。そのため、細孔比表面積の下限としては５０ｍ２／ｇ以上であり、好ましくは９０ｍ２／ｇ以上、より好ましくは１２０ｍ２／ｇ以上、さらに好ましくは１７０ｍ２／ｇ以上、特に好ましくは２５０ｍ２／ｇ以上となる。一方で、細孔比表面積が大きすぎると機械的強度が不足することから、細孔比表面積の上限としては好ましくは１０００ｍ２／ｇ以下であり、より好ましくは８００ｍ２／ｇ以下、さらに好ましくは６５０ｍ２／ｇ以下、特に好ましくは５００ｍ２／ｇ以下となる。
【００３３】
細孔比表面積の測定は、平均細孔半径の測定方法と同様にＤＳＣを用いて行う。細孔比表面積の算出方法は、非特許文献１に記載の通りである。
【００３４】
本発明に係る多孔質繊維は、繊維の断面が不均質な構造であっても、均質な構造であっても良い。特に、均質構造をもつ繊維では繊維の厚み方向に均質な多孔質構造を有することで吸着面積をより確保できるため好ましい。
ただし、繊維中心部への拡散抵抗を軽減させるために、繊維外周部の孔を大きくし、繊維中心部へ向けて除々に孔が少しずつ縮小するような、ややグラジエントな構造を有しても良い。また、経時的なファウリングによって繊維最表面の孔が完全に閉塞するような条件などにおいては、かかるグラジエントな構造を有することにより、繊維内部の孔まで閉塞するリスクが小さくなる。その結果、繊維中心部への被吸着物質の拡散性が低下する現象を抑制することもできる。かかる均質な構造においては、繊維の中心部領域における平均孔径に対する繊維の外表面近傍領域における平均孔径（外表面近傍領域における平均孔径／中心部領域における平均孔径）の比率は、０．５０倍以上３．００倍以下、より好ましくは０．７５倍以上２．００倍以下、さらに好ましくは０．９０倍以上１．５０倍以下である。また、非溶媒誘起型相分離法で作製した繊維などによく見られるマクロボイドなどを有する不均質な構造は、体積当たりの表面積を低下させることや、繊維の物理的性質を低下させることから好ましくない。ここでいうマクロボイドとは、直径２５μｍ以上の球形の孔のことである。ここでいう直径とは、孔の形状が球形以外例えば卵型などである場合には、その孔の短径を指す。
【００３５】
次に、本発明における均質構造の判定方法について説明する。
まず、多孔質繊維を十分に湿らせた後に液体窒素に浸し、細孔内の水分を液体窒素で瞬間的に凍結させる。その後、速やかに繊維を折り、繊維断面を露出させた状態で、０．１ｔｏｒｒ以下の真空乾燥機内で凍結させた水分を除去して乾燥試料を得る。その後、スパッタリングにより、白金（Ｐｔ）や白金−パラジウム（Ｐｔ−Ｐｄ）などの薄膜を繊維表面に形成して、観察試料とする。該試料の断面を走査型電子顕微鏡（たとえば株式会社日立ハイテクノロジーズ社製、Ｓ−５５００）にて観察する。ここで、繊維断面の中心点を通る半径を任意に選択し、図２のように、この半径の線分を均等な長さに５分割する点を通る同心円を描き、中心点を含む領域を中心部領域とし、最も外周部に近い側を外表面近傍領域とする。
【００３６】
中心部領域、外表面近傍領域、それぞれに存在する孔の円相当径を求め、それぞれの領域における平均孔径を得る。それぞれの領域における平均孔径の算出に際しては、走査型電子顕微鏡（５万倍）で２μｍ×２μｍの範囲を任意に２０箇所選択し、撮影した写真の中に孔全体が含まれるものについて測定し、平均の孔径を算出するものとする。孔径の測定においては、電子顕微鏡像を印刷したものの上に透明シートを重ね、黒いペンなどを用いて孔部分を黒く塗りつぶす。その後、透明シートを白紙にコピーすることにより、孔部分は黒、非孔部分は白と明確に区別し、画像解析ソフトにて孔径を求める。
【００３７】
繊維の中心部領域における平均孔径と、繊維の外表面近傍領域における平均孔径の比（外表面近傍領域における平均孔径／中心部領域における平均孔径）が０．５０倍以上３．００倍以下の場合に、当該多孔質繊維は均質構造を持つものとする。上記平均孔径比のより好ましい範囲は０．７５倍以上２．００倍以下、さらに好ましい範囲は０．９０倍以上１．５０倍以下である。
【００３８】
また、多孔質繊維の細孔径分布指数は、１．０以上、２．８以下が好ましく、上限に関してはより好ましくは２．４以下、さらに好ましくは１．９以下であることが好ましい。これは、孔径分布をできるだけ均一にすることで、被吸着物質のサイズ選択性を付与できるためである。２．８を超えると、非特異的な吸着が増大するため好ましくない。
【００３９】
細孔径分布指数の測定方法としては、平均細孔径と同様にＤＳＣを用いた測定により求められ、２次平均細孔半径を１次平均細孔半径で除した値を細孔径分布指数とする。詳細な測定・算出方法は非特許文献１の記載を参照する。
さらに、本発明に用いる多孔質繊維は３次元網目構造を持つことが好ましい。ここでいう３次元網目構造とは、孔形状の指数Ｄｘｙが制御されている構造のことを指す。
【００４０】
繊維軸方向の断面における孔形状の指数Ｄｘｙ＝（繊維長手方向の孔径）／（繊維横断面方向の孔径）
Ｄｘｙの下限としては、好ましくは０．２以上、より好ましくは０．４以上、さらに好ましくは０．６以上である。Ｄｘｙの上限としては、好ましくは６．０以下、より好ましくは４．０以下、さらに好ましくは２．５以下となる。延伸開孔法などで作製した繊維は、繊維長手方向に特徴的な配向構造をもつため、一般的にＤｘｙが非常に高い構造となるため、好ましいとはいえない。
【００４１】
Ｄｘｙの測定方法を以下に示す。ポリスチレンなどプラスチック製の板に両面テープを貼り付け、その上に測定対象の繊維を固定する。貼り付けた繊維を片刃で長手方向にそぎ切り、繊維の長手方向断面を露出させ、これを走査型電子顕微鏡の試料台に両面テープで貼り付ける。そぎ切ることにより孔が潰れてしまうと正確な像が得られないため注意する。その後、スパッタリングにより、白金（Ｐｔ）やＰｔ−Ｐｄなどの薄膜を繊維表面に形成させて観察試料とする。この繊維長手方向断面をフィールドエミッション型走査型電子顕微鏡（たとえば、株式会社日立ハイテクノロジーズ社製、Ｓ−５５００）にて、倍率５００００倍で観察し、任意に選んだ１０点の像をコンピュータに取り込む。取り込む画像のサイズとしては６４０ピクセル×４８０ピクセルが好ましい。得られた１点の画像から任意に５つの孔を抽出し、それぞれの孔について繊維長手方向の孔径、繊維軸方向の孔径及び両者の比を求める。これを上記１０点の画像について行って、計５０の孔について上記比を求め、その平均値を算出し、小数点第２位で四捨五入したものをＤｘｙとする。
【００４２】
吸着性能を十分なものとするため、多孔質繊維における表面近傍に存在する緻密層の厚みを制御することが重要である。緻密層の厚みが厚すぎると、被吸着物質が繊維内部の細孔に効果的に拡散できず、吸着性能が低下する。そのため、繊維の表面近傍緻密層厚みとしては、好ましくは３．９０μｍ以下、さらに好ましくは２．１０μｍ以下、特に好ましくは１．６０μｍ以下となる。また、緻密層が存在しない場合、すなわち内部の３次元網目構造が外部に露出する繊維の場合、３次元網目構造は力学的に脆いため、外部からの物理的な力が加わることによって破損する可能性が有る。その結果、吸着性能の低下や、破損して発生した微粒子などがカラム外部へ流出する可能性もある。さらに、異形断面形状を安定して保持する観点からも、０．０１μｍ以上の緻密層が存在することが好ましい。
【００４３】
繊維の表面近傍緻密層厚みを測定するために、先述の均質構造の判定時に作製した観察試料と同様の手法にて得た繊維断面を用いる。繊維断面を走査型電子顕微鏡（例えば、株式会社日立ハイテクノロジーズ社製、Ｓ−５５００）にて３００００倍で観察し、像をコンピュータに取り込む。取り込んだ画像のサイズとしては、６４０ピクセル×４８０ピクセルがよい。次いで、ＳＥＭで観察して、繊維断面に確認できる孔の孔径を測定する。ここで、断面の孔が閉塞している場合は試料作成をやりなおす。なお、孔の閉塞は、多孔質繊維の切断処理時に応力が加わることで繊維が変形して起きることがある。ＳＥＭ画像を多孔質繊維の表面と平行方向に６μｍ、かつ多孔質繊維の表面と垂直方向に任意の長さとなる四方体形状に切り取り、画像処理ソフトにて画像解析を行う。表面と垂直方向の長さは、緻密層がおさまる長さであればよい。二値化処理によって繊維を構成する構造体部分を明輝度に、それ以外の部分が暗輝度となるように閾値を決め、明輝度部分を白、暗輝度部分を黒とした画像を得る。画像内のコントラストの差が小さいために、構造体部分とそれ以外の部分を分けられない場合、コントラストの範囲が同程度の部分で画像を切り分けてそれぞれ二値化処理をした後に、元のとおりに繋ぎ合わせて一枚の画像に戻す。または、構造体部分以外を黒で塗りつぶして画像解析をしてもよい。画像には断面の最表層より奥の層まで写り、孔が深さ方向に二重に観察される場合があるが、その場合は浅い方の孔で測定する。孔の一部が計測対象の画像の範囲から外れる場合は、その孔を除外する。画像内で既知の長さを示しているスケールバーのピクセル数を計測し、１ピクセル数あたりの長さを算出する。孔のピクセル数を計測し、孔のピクセル数に１ピクセル数あたりの長さの２乗を乗ずることで、孔面積を求める。下記式で、孔面積に相当する円の直径を算出し、孔径とする。円周率を「３．１４」とすると、孔径１０ｎｍとなる孔面積は７８．５（ｎｍ２）である。
【００４４】
孔径＝（孔面積÷円周率）０．５×２
孔径が１０ｎｍ以上の孔を特定し、その孔が存在しない層を緻密層として、孔径１０ｎｍ以上の孔から繊維表面までの最短距離を緻密層の厚みとする。すなわち、径が１０ｎｍ以上の孔のうち、繊維表面に近い順に発見される５点をピックアップし、各々繊維表面に接する平面に対して垂線を引き、その垂線上における繊維表面と孔径１０ｎｍ以上の孔との距離を各々求める。同様の測定を１０枚の画像で行い、計５０点の測定データの平均値について小数点第３位を四捨五入し、これを繊維の表面近傍緻密層の厚みとする。
【００４５】
また、繊維の表面近傍緻密層厚みの制御方法としては、紡糸乾式部での繊維表面の構造制御が重要である。流動性のある紡糸の原液を構造固定（固化）し、繊維形状とするために、その原液を貧（非）溶媒と接触させたり、冷却させたりすることがある。乾式部とは、紡糸原液が口金から吐出されてから貧溶媒と接触するまで、あるいは冷却によって完全に構造が固定化されるまでに空走する部分を指す。紡糸原液が構造固定化される際、原液の表面近傍はエネルギー的に高い状態である。そのため、貧溶媒や空気中に含まれる水分と接触した際にポリマーなどの支持成分が凝集することで繊維表面が形成されると考えられている。そのため、紡糸原液が貧溶媒に接触するまでに、すなわち、乾式部において多孔構造がある程度決定されている必要がある。具体的には、原液吐出後に素早く相分離を誘発して貧溶媒と接触するまでに十分に孔構造を成長・拡大させておくことや、乾式部で繊維を冷却して原液の粘度を上昇させ、支持成分の易動度の低下により凝集を抑制することなどが重要である。その実現のためには、乾式部の滞留時間を十分取ることが重要である。したがって、滞留時間が０．０５秒以上であり、好ましくは０．２０秒以上、より好ましくは０．４０秒以上である。滞留時間は以下の式から算出される。
【００４６】
滞留時間（秒）＝乾式長（ｍ）／巻取り速度（ｍ／秒）
また、表面緻密層厚みを縮小することで、繊維表面の開孔面積も増大できる。多孔質繊維の表面開孔率は０．５％以上であることが好ましく、より好ましくは１．５％以上、特に好ましくは２．０％以上である。開孔率が高くなると、処理液中の被吸着物質が繊維内部の吸着サイトに拡散しやすいため好ましい。一方で、上限としては、３０％以下であり、さらに好ましくは１６％以下、特に好ましくは１２％以下である。開孔率が高すぎる場合には、繊維強度の低下や、表面粗さの増大を招くため好ましくない。また、細孔内部で発生した微粒子などが繊維外部へ流出しやすくなる。
【００４７】
表面開孔率測定方法としては、先述の均質構造の判定時に作製した観察試料と同様の手法にて得た繊維断面を走査型電子顕微鏡で観察し、（株式会社日立ハイテクノロジーズ社製、Ｓ−５５００）にて５００００倍で観察し、像をコンピュータに取り込む。取り込んだ画像のサイズは６４０ピクセル×４８０ピクセルがよい。ＳＥＭ像を任意の位置で６μｍ×６μｍの範囲に切り取り、画像処理ソフトにて画像解析を行う。二値化処理によって構造体部分を明輝度に、それ以外の部分が暗輝度となるように閾値を決め、明輝度部分を白、暗輝度部分を黒とした画像を得る。画像内のコントラストの差が小さいために、構造体部分とそれ以外の部分を分けられない場合、コントラストの範囲が同程度の部分で画像を切り分けてそれぞれ二値化処理をした後に、元のとおりに繋ぎ合わせて一枚の画像に戻す。または、構造体部分以外を黒で塗りつぶして画像解析をしてもよい。画像にはノイズが含まれ、連続したピクセル数が５個以下の暗輝度部分については、ノイズと孔の区別がつかないため、構造体として明輝度部分として扱う。ノイズを消す方法としては、連続したピクセル数が５以下の暗輝度部分をピクセル数の計測時に除外する。または、ノイズ部分を白く塗りつぶしてもよい。暗輝度部分のピクセル数を計測し、解析画像の総ピクセル数に対する百分率を算出して開孔率とする。３０枚の画像で同じ測定を行い、平均値を算出する。
【００４８】
多孔質繊維におけるフィンの形状は重要である。フィンの形状を示すものとして、フィンの幅ωと、フィン形状指数ω／Ｄｉが挙げられる。
【００４９】
フィン幅ωの定義について、図３に示す。フィンの先端部の点と、内接円の中心とフィンの先端部を結ぶ直線と内接円が交わる点とを結ぶ線分（線分１）を１／２にする点を通り、上記線分１と直角に交わる線をフィンの両幅まで引いて線分（線分２）とし、その線分２の長さを求める。具体的な測定においては、先述のように光学顕微鏡および画像解析ソフトを用いて算出し、繊維断面における全てのフィンについて測定を行い平均する。この作業を任意に選んだ繊維断面２５箇所について行い、平均値について小数点以下第３位を四捨五入したものをフィン幅ωとする。
【００５０】
Ｄｉは、先述の通り、異形度を求める際に測定する繊維断面の内接円の直径である。ωが厚すぎたり、また、ωが厚くなかったとしても、ω／Ｄｉが大きすぎる場合には、乾式部におけるフィン部の冷却が不十分なままに貧溶媒を含む凝固浴に入ることになる。この場合、表面近傍の支持成分が凝集・析出しやすく、表面近傍の緻密層厚みの増大や表面開孔率の低下を招くことがある。緻密層厚みの増大や表面開孔率の低下は、被吸着物質の細孔内部への拡散を妨げやすく、その場合、吸着性能の著しい低下を引き起こしやすい。そのため、フィンの幅ωの上限としては、２００μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１３５μｍ以下、特に好ましくは１００μｍ以下となる。また、ω／Ｄｉの好ましい上限としては２．０以下であり、より好ましくは１．６以下、さらに好ましくは１．１以下である。一方で、ωが薄すぎたり、ω／Ｄｉが小さすぎる場合には、フィン部の折れ曲がりや欠けが発生しやすく、また、体積当りの表面を十分に大きくできないことから好ましくない。そのため、フィンの幅ωの好ましい下限としては５μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上、さらに好ましくは２５μｍ以上である。また、ω／Ｄｉの好ましい下限としては０．０５以上、より好ましくは０．１０以上、さらに好ましくは０．２０以上となる。
【００５１】
多孔質繊維のフィンを含めた横断面の円相当直径の上限としては、３００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２４０μｍ以下、さらに好ましくは１９０μｍ以下、特に好ましくは１６０μｍ以下である。円相当直径が大きすぎる場合、カラムに充填した際の単位体積あたりの繊維の充填量が減少し、体積当の表面積低下につながるため好ましくない。
【００５２】
また、吐出された繊維の冷却効率が低下したり、繊維の形状保持が困難となるために異形度が低下したりすることで、十分な冷却がされないままに貧溶媒を含む凝固浴に入ることがある。この場合、表面近傍のポリマー等の支持材が凝集・析出しやすく、表面近傍の緻密層厚みの増大や表面開孔率の低下を招く。一方で、円相当直径の下限としては、１０μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは３０μｍ以上、特に好ましくは５０μｍ以上である。円相当直径が小さすぎる場合、繊維の強度が低下し、紡糸安定性・生産性や繊維が脆弱になるため好ましくない。また、表面積あたりの体積が小さすぎることで、吸着サイトが容易に飽和してしまうことが考えられる。
【００５３】
上記、横断面の円相当直径の測定方法としては、測定対象となる繊維の両端を、０．０１〜０．１ｇ／ｍｍ２の張力をかけた状態で固定し切断する。その後、切断面を光学顕微鏡で拡大して写真撮影する。その際には同一倍率でスケールも撮影する。該画像をデジタル化した後、例えばスカラ（株）の画像解析ソフト「Ｍｉｃｒｏ  Ｍｅａｓｕｒｅ  ｖｅｒ．１．０４」を用い、繊維の断面の外周部をなぞって断面積Ｓを算出し、以下の式により個々の目開きの円相当直径を算出する。３０点の測定値の平均を算出し、小数点以下第１位を四捨五入する。
横断面の円相当直径＝２×（Ｓ／π）１／２
本発明における多孔質繊維の素材としては、特に限定されるものではないが、成形加工のし易さやコストなどの観点から有機物が好適に用いられ、ポリメチルメタクリレート（以下、ＰＭＭＡという）、ポリアクリロニトリル（以下、ＰＡＮという）、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールエーテルスルホン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、セルロース、セルローストリアセテート、エチレン−ビニルアルコール共重合体等が用いられる。中でも、ある程度の疎水性でありタンパク質などを吸着できる特性を有する素材を含むことが好ましく、例えば、ＰＭＭＡ、ＰＡＮ等が挙げられる。ＰＭＭＡ、ＰＡＮは、また、厚み方向に均一構造を有する繊維の代表例であり、均質構造で孔径分布がシャープな構造を得やすいため好ましい。また、エステル基を含有するポリマーは、生体適合性に優れ、末端基を制御することによる機能発現が容易であり好ましい。特にＰＭＭＡは非晶性の高分子であり、成形加工性やコストに優れ、また、透明性も高いため、繊維の内部状態も比較的観察が容易であり、ファウリング状態を評価しやすく好ましい。  また、多孔質繊維は陰性荷電を有してもよい。素材の少なくとも一部に陰性荷電を有する官能基を含むことで親水性が増し、微分散（すなわち、細かな孔が数多く形成されること）する傾向にあることも報告されている。陰性荷電を有する官能基としては、スルホ基、カルボキシル基、リン酸基、亜リン酸基、エステル基、亜硫酸基、次亜硫酸基、スルフィド基、フェノール基、ヒドロキシシリル基等の置換基を有する素材が挙げられる。中でもスルホ基、カルボキシル基、エステル基から選ばれる少なくとも１種が好ましい。スルホ基を有するものとしては、ビニルスルホン酸、アクリルスルホン酸、メタクリルスルホン酸パラスチレンスルホン酸、３−メタクリロキシプロパンスルホン酸、３−アクリロキシプロパンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸およびこれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、ピリジン塩、キノリン塩、テトラメチルアンモニウム塩などがあげられる。陰性荷電量としては、乾燥した繊維１ｇあたり５μｅｑ以上、３０μｅｑ以下のものが好ましい。陰性荷電量は、例えば、滴定法を用いて測定することが出来る。
【００５４】
本発明に係る多孔質繊維の製造において、紡糸原液の粘度は、多孔質繊維の作成に重要である。すなわち、粘度が低すぎると、原液の流動性が高く目的の形状を維持するのが困難である。そのため原液粘度の下限としては、１０ｐｏｉｓｅ以上、より好ましくは９０ｐｏｉｓｅ以上、さらに好ましくは４００ｐｏｉｓｅ以上、特に好ましくは８００ｐｏｉｓｅ以上となる。一方で、粘度が高すぎる場合には、原液吐出時の圧力損失の増大によって吐出の安定性が低下したり、原液の混合が困難になったりする。そのため、紡糸口金部の温度での原液粘度の上限としては、１０００００ｐｏｉｓｅ以下、より好ましくは５００００ｐｏｉｓｅ以下となる。
【００５５】
粘度の測定は、ＪＩＳ  Ｚ  ８８０３に従って、紡糸温度に設定した恒温槽内で落球法にて測定する。具体的には、内径４０ｍｍの粘度管を紡糸原液で満たし、原液中に直径２ｍｍの鋼球（材質はＳＵＳ３１６）の鋼球を投下し、２００ｍｍの落下に要する時間を測定することによって求められる。測定時の温度は９２℃とする。
【００５６】
本発明に係る多孔質繊維を作製するためには、紡糸原液組成、乾式部における工夫以外に、紡糸口金の吐出口形状を制御することが重要である。特に、本発明における多孔質繊維は異形度が非常に大きい。そのため、従来の口金設計思想に見られるような、得られる繊維の断面とほぼ相似な形状の口金では、口金吐出口の断面積が大きいために乾式部でのドラフトが大きくなりドローレゾンナンスと呼ばれるような繊維径や異形度ムラが発生し易く紡糸困難である。すなわち、図４及び図５に示すように、紡糸口金吐出口の形状は、中心円部、スリット部、先端円部を有するものがよい。また、中心円径Ｄ、スリット部幅Ｗ、スリット部長さＬ、先端円径ｄをそれぞれ適切に設計する必要がある。
【００５７】
スリット部は異形度を決定する上で重要であり、そのＬをＷで除した値Ｌ／Ｗを増大させることで、異形度を向上させることができる。そのため、Ｌ／Ｗの下限としては、１．９以上が好ましく、より好ましくは２．８以上、さらに好ましくは、５．５以上、特に好ましくは９．５以上となる。一方で、Ｌ／Ｗが大きすぎる場合には、繊維のフィンの形状が細長く不安定となり単糸内でのフィンの癒着が発生しやすくなる。そのため、Ｌ／Ｗの上限としては５０以下、特に好ましくは２０以下となる。
【００５８】
先端円径ｄは、異形断面形状にする上では一定以上の大きさであることが好ましく、また、ｄを変更することでフィンの幅を制御することが可能である。すなわち、ｄの増大に伴ってフィン幅、フィン形状指数ω／Ｄｉを増大させることができる。しかしながら、フィン幅、ω／Ｄｉが大きすぎると先端部の肥大を生じ、乾式部での冷却不足による断面形状の変形（単一の繊維内でのフィンの癒着）、や肥大部において表面の緻密層厚み増大、表面開孔率の低下を引き起こす。そのため、ｄの上限としては、１．０ｍｍ以下、より好ましくは０．６ｍｍ以下、特に好ましくは０．３ｍｍ以下となる。
【００５９】
Ｗの値としては、小さすぎると口金部での圧損の増大、バラス効果の影響が大きくなったり、口金自体の加工が困難になる。そのため、Ｗの下限としては０．００５ｍｍであり、より好ましくは０．０１０ｍｍ、さらに好ましくは０．０３０ｍｍとなる。一方で、大きすぎると、吐出部の断面積が大きくなり、乾式部でのドラフトが大きくなり、ドローレゾンナンスと呼ばれるような繊維径や異形度ムラが発生し易く紡糸困難である。Ｗの上限としては、１．００ｍｍ以下であり、より好ましくは０．５０ｍｍ以下、さらに好ましくは０．２５ｍｍ以下となる。
【００６０】
中心円９はなくてもよいが、異形断面繊維の断面形状を制御する上であることが好ましい。すなわち、中心円９を設けることで、口金全体において中心部の流量を増大させることができる。そのため、Ｄの増大に伴ってフィン幅、フィン形状指数ω／Ｄｉを減少させることが可能である。
【００６１】
また、乾式部の冷風の風速は、高すぎる場合には断面形状の変形、特に単一の繊維断面におけるフィン同士の単糸内癒着が起きることがある。一方で、低すぎる場合には、繊維形状の固定が困難になり、糸径や形状のばらつきを招く。そのため、冷風速度の下限としては、０．５ｍ／ｓ以上であり、より好ましくは０．８ｍ／ｓ以上、さらに好ましくは１．５ｍ／ｓ以上となる。上限としては、２０．０ｍ／ｓ以下であり、より好ましくは１５．０ｍ／ｓ以下、さらに好ましくはな１１．０ｍ／ｓ以下となる。
【００６２】
本発明における多孔質繊維の用途としては多種多様であり、医療や水処理、精製など様々な分野で用いることができる。特に、医療用途において、血液や血漿、体液中から病因タンパク質、細菌、ウイルスなどの除去に好適に用いられる。病因タンパク質としては、サイトカイン、β２−マイクログロブリン（β２−ＭＧ）、ＩｇＧ，免疫複合体、ＬＤＬなどが挙げられる。他にも、水処理用途で用いる場合にはフミン質、金属腐食物などの除去に好適に用いられる。
【００６３】
また本発明における繊維を得るための紡糸方法としては、溶融紡糸、溶液紡糸のいずれでも良いが、溶液紡糸では支持成分を溶媒で均一に溶解させた状態から溶媒のみを速やかに除去することで、比較的均一な構造を有する多孔質繊維が得やすいため好ましい。そのため、紡糸原液としては、樹脂などの支持成分とそれを溶解することのできる良溶媒から成ることが好ましい。微粒子などの第３の成分を造孔材や分散材として混ぜることもできるが、洗浄効率が低下したり、使用条件によっては後架橋による固定化などが必要になる可能性がある。
【００６４】
多孔質繊維の体積あたりの吸着性能が低い場合には、吸着材料として好ましくなく、カラムなどに充填しても良好な吸着性能を示さない。吸着性能を確保するためには充填する繊維数を多くせざるを得ず、これによりカラム体積の増大を招き、コスト上昇、取り扱い性の低下が発生する。特に血液を被処理液とする場合、体外への血液持ち出し量が増大するため血圧低下などの重篤な副作用を引き起こす可能性がある、そこで、繊維の体積当りの吸着性能としては、被吸着物質をβ２−ＭＧとした場合に、好ましくは０．００５ｍｇ／ｃｍ３以上、より好ましくは０．０１４ｍｇ／ｃｍ３以上、さらに好ましくは０．０２０ｍｇ／ｃｍ３以上、特に好ましくは０．０３１ｍｇ／ｃｍ３以上である。
【００６５】
繊維の吸着性能は、長期透析合併症である透析アミロイドーシスの原因タンパク質であるβ２−ＭＧを吸着対象として、バッチで容易に測定することができる。
【００６６】
吸着性能の測定方法は以下の通りである。まず、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウムを添加した牛血液について、ヘマトクリットが３０±３％、総タンパク量が６．５±０．５ｇ／ｄＬとなるように調整する。尚、採血後５日以内の牛血漿を用いる。次に、β２−ＭＧ濃度が１ｍｇ／Ｌになるように加え、撹拌する。
【００６７】
さらに、多孔質繊維を長さ８ｃｍの束にカットし、繊維の体積が０．０９０５ｃｍ３となるように、例えばグライナー社製の１５ｍＬの遠沈管に入れ、そこへ上記牛血漿１２ｍＬを入れ、シーソーシェーカー等、例えばＴＡＩＴＥＣ社製Ｗａｖｅ−ＳＩを用いて、目盛り３８、角度最大（１．７秒で１往復）と設定し、室温（２０〜２５℃）で１ｈ攪拌する。攪拌前のβ２−ＭＧ濃度Ｃ１（ｍｇ／ｍＬ）と、攪拌後のβ２−ＭＧ濃度Ｃ２（ｍｇ／ｍＬ）を測定するため、各々１ｍｌずつサンプリングし、−２０℃以下の冷凍庫で保存する。β２−ＭＧ濃度をラテックス凝集法で測定し、以下の式から繊維体積あたりの吸着量、繊維表面積あたりの吸着量を算出する。
【００６８】
繊維体積あたりの吸着量（ｍｇ／ｃｍ３）＝（Ｃ１−Ｃ２）×１２／０．０９０５
繊維表面積あたりの吸着量（μｇ／ｃｍ２）＝（Ｃ１−Ｃ２）×１２／（繊維の総表面積ｃｍ２）×１０００
本発明における多孔質繊維は、処理液の流入口と流出口をもつケーシングに内蔵することで浄化カラムとして用いることができる。
【００６９】
ケーシングの形状としては、両端が開放端であり、例えば四角筒体、六角筒体等の角筒体や円筒体が挙げられ、中でも円筒体、特に断面が真円状の筒体が好ましい。これはケーシングが角をもたないことで、角部での血液の滞留を抑制できるためである。また、両側を開放端とすることで、処理液の流れが乱流になりにくく圧力損失を最小限に抑えることができる。また、ケーシングはプラスチックや金属等により構成される器具であることが好ましい。プラスチックの場合は、例えば機械的強度、熱安定性に優れる熱可塑性樹脂が用いられる。このような熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリカーボネート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、セルロース系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリイミド系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、及びこれらの混合物が挙げられる。これらの中でもケーシングに求められる成形性、放射線耐性の点においてポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネートおよびそれらの誘導体が好ましい。特に、ポリスチレン、ポリカーボネートなどの透明性に優れた樹脂は、たとえば血液などの灌流時に内部の様子を確認できるため安全性の確保に好都合であり、放射線耐性に優れる樹脂は滅菌時に放射性照射する場合に好ましいためである。樹脂は、金型による射出成形や、素材を切削加工することにより製作される。中でもコストや成型性、重量、血液適合性などの観点からプラスチックが好適に用いられる。
【００７０】
浄化カラムの端部封止方法としては、メッシュを配置する方法や、樹脂で固定して隔壁を貫通しケーシング内外を連通する貫通孔を設ける手法もある。ここで、貫通孔とは隔壁部の多孔質繊維長手方向に貫通している開口部のことである。すなわち、隔壁部に存在してこれを貫通するものであり、ケーシングの内部と外部を連通する孔のことである。この中でも、メッシュを配置する方法は、隔壁を形成する手法に比べて工程が容易であり、またカラム内への液の分散性も高いためより好ましい。また、カラム内の被処理液の分散性をさらに高める目的で、メッシュの一部により圧力損失の大きいメッシュや、邪魔板と呼ばれるような流れを遮る板などを付与してもよい。
【００７１】
浄化カラムのケーシング長が長すぎる場合、カラム内への多孔質繊維の挿入性が悪化することや、浄化カラムとして実使用する際の取扱いが難しくなることが考えられる。また、短すぎる場合には、例えば隔壁部を形成する場合などに不利になったり、カラム化した際の取り扱い性に欠ける。そのため、浄化カラムのケーシング長は１ｃｍ以上、５００ｃｍ以下であり、更に好ましくは３ｃｍ以上、５０ｃｍ以下である。ここで、ケーシング長とは、隔壁が設けられたり、キャップが装着される前の、筒状ケーシングの軸方向の長さのことである。
【００７２】
カラムに内蔵する際の繊維の形状としてはストレート形状が好ましく、ストレート形状の繊維をカラムケースの長手方向に対して平行に挿入することが好ましい。ストレート形状の多孔質繊維は、被処理液の流路を確保しやすいため、カラム内に被処理液を均等に分配しやすい。また、流路抵抗の抑制ができ、被処理液中の溶質の付着などによる圧力損失の増大に対しても有利である。そのため、粘性の高い血液を被処理液とした場合においても、ケーシング内での凝固などのリスクを小さく抑えられる。多孔質繊維を編物、織物、不織布などとして加工することや、５ｍｍ未満に微塵切りにすることもできる。ただし、加工や細断に際して繊維に大きな張力や応力がかかるため、繊維の空孔率を高くできないなどの制約が生じる。さらに、繊維を加工することによって工程数が増加し、コストも増大する。また、被処理液が多くの溶質を含み、かつ粘性が高い場合には、カラム内での圧力上昇などを招き易いため、あまり好ましいとはいえない。
カラム内に挿入するストレート形状の繊維の本数としては約１０００本〜５０００００本程度が好ましい。
【００７３】
本発明においては、被吸着物質がその繊維内部に入り込み、吸着される多孔質繊維を提供することを目的としている。そこで、繊維の内部まで被吸着物質が移動しやすいような形状及び構造を有することが好ましい。さらには、本発明では、カラムの圧力損失が大きくなると、多孔質繊維内部に被吸着物質が移動しやすくなることを見出している。ただし、圧力損失が大きすぎると、被吸着物質以外の溶質に影響を与えることになる。その観点から、カラムの圧力損失には好適な範囲が存在し、カラムにウシ血漿を流速２００ｍＬ／分で流したときの圧力損失が０．５ｋＰａ以上、３０ｋＰａ以下であることが好ましい。下限については、０．７ｋＰａ以上であることがより好ましく、１ｋＰａ以上であることがさらに好ましい。上限については、２１ｋＰａ以下がより好ましく、さらに好ましくは９ｋＰａ以下である。圧力損失はカラムへの繊維の充填率、ケーシング内径、繊維径、繊維本数などによって制御することができる。本発明においては、ケーシングに対する繊維の充填率の上限としては７０％以下が好ましく、より好ましくは６５％、特に好ましくは６２％以下である。充填率の下限としては、３０％以上、より好ましくは４５％以上、特に好ましくは５２％以上である。充填率は、高すぎるとケースへの挿入性が悪く、低すぎるとケース内の繊維が偏ってしまい、カラム内の流れにムラができる。
【００７４】
充填率とは、ケーシングの断面積と長さから計算されるケーシング体積（Ｖｃ）と繊維断面積およびケーシング長、繊維本数から計算される繊維体積（Ｖｆ）の比率であり、以下のように求められる。
Ｖｃ＝ケーシング胴部の断面積×有効長
Ｖｆ＝繊維断面積×繊維本数×有効長
Ｖｆ／Ｖｃ×１００（％）
なお、ケーシング胴部の断面積については、ケーシングにテーパーがある場合は、ケーシング中央における断面積とする。
【００７５】
ここでいうＶｃは、繊維を含まない部材、例えばヘッダー、ヘッダーキャップと呼ばれるような被処理液の出入口ポートとなる部材についての体積は含まないものとする。また、Ｖｆについては、ケース内で繊維同士の密着を防ぐためのスペーサー繊維などを用いる場合には、その体積も含むものである。繊維の有効長とは、ケーシング長から隔壁の長さを減じた長さを指すものであるが、繊維の有効長の上限としては、繊維が湾曲したり、カラム化した際に圧力損失が増大する等の観点から、５０００ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは５００ｍｍ以下、特に好ましくは２１０ｍｍ以下となる。また、短すぎると、繊維の長さを揃えるためにカラムから飛び出た余分な繊維をカットする際などに廃棄する繊維の量が増し、生産性が低下するため好ましくない。また、繊維束の取り扱いが困難になるなどの欠点がある。そのため、繊維の有効長の下限としては、５ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは２０ｍｍ以上、特に好ましくは３０ｍｍ以上となる。繊維の有効長の測定方法としては、クリンプ等の捲縮がかかった繊維の場合、繊維両端を伸ばしたストレートな形状の状態で繊維長さを測定する。具体的には、カラムから取り出した繊維の一片をテープ等で固定し、垂直に下げ、もう一片には、繊維の断面積（ｍｍ２）当たり８ｇ程度のおもりを付与し、繊維が直線状になった際の全長を速やかに測定する。この測定をカラム等の内で任意に選んだ３０本の繊維について行い、３０本の平均値をｍｍ単位で算出し、小数点以下第１位を四捨五入する。
【００７６】
また繊維束として用いる場合、繊維の体積あたりの表面積を高くするという観点から、本発明における多孔質繊維を束内に多く含むことが好ましいが、円形断面糸やフィン数が２である楕円糸などの他の形状の断面をもつ繊維と組み合わせることもできる。繊維束内における本発明の多孔質繊維の割合としては、１８％以上、より好ましくは３３％以上、さらに好ましくは６７％以上、特に好ましくは９０％以上となる。このようにして得られた繊維束は、高い吸着性能を有する吸着材料として、好適に用いることができる。
【００７７】
このような繊維束、およびそれを内蔵した浄化カラムの使用用途は多種多様であり、水処理、精製、医療などの用途として用いることができる。中でも、医療用途の場合、処理方法には全血を直接灌流する方法と、血液から血漿もしくは血清を分離した後に血漿もしくは血清をカラムに通す方法とがあるが、本発明の浄化カラムはいずれの方法にも用いることができる。
【００７８】
また、医療機器として用いる場合、１回の処理量や操作の簡便性などの観点から体外循環回路に組み込み、オンラインで吸着除去を行う手法が好ましい。この場合、本発明の浄化カラムを単独で用いても良いし、透析時などに人工腎臓と直列に繋いで用いることもできる。このような手法を用いることで、透析と同時に人工腎臓のみでは除去が不十分である物質を除去することができる。特に人工腎臓では除去が困難な大分子量物質を、本発明に係る浄化カラムを用いて吸着除去することで人工腎臓の機能を補完できる。
【００７９】
また、人工腎臓と同時に用いる場合には、回路内において、人工腎臓の前に接続しても良いし人工腎臓の後に接続しても良い。人工腎臓の前に接続するメリットとしては、人工腎臓による透析の影響を受けにくいため、浄化カラムの本来の性能を発揮し易いことがある。一方で人工腎臓の後に接続するメリットとしては、人工腎臓で除水を行った後の血液を処理するため、溶質濃度が高く、吸着除去効率の増加が期待できる。
【００８０】
以下に本発明に係る多孔質繊維およびそれを内蔵した浄化カラムの作成例について説明する。
［多孔質繊維の作製］
ポリマーを溶媒に溶かした紡糸原液を調整する。このとき原液濃度（原液中の溶媒を除いた物質の濃度）が低い程、繊維の細孔径を大きくすることが出来るため、原液濃度を適宜設定することにより、細孔径・細孔量をコントロールすることが可能である。この他、陰性荷電基を有するポリマーを用いることでも細孔径・細孔量のコントロールが可能である。かかる観点から、本発明において好ましい原液濃度は３０重量％以下であり、より好ましくは２７重量％以下、さらに好ましくは２４重量％以下である。また、陰性荷電基として、例えばメタクリルスルホン酸パラスチレンスルホン酸を有するポリマーを用いる場合、全ポリマー中に存在するメタクリルスルホン酸パラスチレンスルホン酸を有するポリマーの割合は１０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。繊維は、例えば図５（Ｄ＝０．２０ｍｍ、Ｗ＝０．１０ｍｍ、Ｌ＝１．０ｍｍ、ｄ＝０．２５ｍｍ）に示すような異形断面の吐出口をもつ口金を用い、原液を一定距離の乾式空中部分に通した後に、水などの貧溶媒もしくは非溶媒から成る凝固浴に吐出することにより得られる。上記観点から、乾式部での繊維の通過（滞留）時間の下限は上述した通りとなる。また、吐出した繊維の温度が乾式部において低下してゲル化や凝固するなど速やかに構造固定化される場合には、乾式部分において冷風を吹き付け、ゲル化を促進させることができる。また、詳細なメカニズムは定かではないが冷風速度を上げて冷却効率を上げることで、繊維表面の開孔率や繊維外周部近傍の孔径を拡大させることができる。  口金から吐出された紡糸原液は凝固浴にて凝固される。凝固浴は通常、水やアルコールなどの凝固剤、または紡糸原液を構成している溶媒との混合物からなる。通常は水を用いることが多い。また、凝固浴の温度をコントロールすることにより、細孔径を変化させることができる。細孔径は紡糸原液の種類等によって影響を受け得るために、凝固浴の温度も適宜選択される。一般に凝固浴温度を高くすることにより、細孔径を高くすることが出来る。この機序は正確には明らかではないが、原液からの脱溶媒と凝固収縮との競争反応により、高温浴では脱溶媒が速く、繊維内部が収縮する前に凝固固定されるからではないかと考えられる。しかしながら、凝固浴温度が高くなりすぎると、細孔径が過大になるため、比表面積の低下、強伸度の低下、非特異的な吸着などが増大する、などの影響が考えられる。そのため、例えば、繊維がＰＭＭＡを含む場合の凝固浴温度は９０℃以下が好ましく、より好ましくは７５℃以下、特に好ましくは６５℃以下である。一方で、凝固温度が低すぎる場合、孔径が縮小し、被吸着物質が細孔内部に拡散しにくくなる。そのため下限としては１２℃以上が好ましく、２０℃以上がより好ましい。
【００８１】
次いで、凝固した繊維に付着している溶媒を除去するために繊維を洗浄する。繊維を洗浄する手段は特に限定されないが、多段の水を張った浴（水洗浴という）中に繊維を通過させる方法が好んで用いられる。水洗浴中の水の温度は、繊維を構成する重合体の性質に応じて決めればよい。例えばＰＭＭＡを含む繊維である場合、３０〜５０℃が採用される。
【００８２】
また、水洗浴の後に細孔の孔径を保持するために、繊維に保湿成分を付与する工程を入れても良い。ここでいう保湿成分とは、繊維の湿度を保つことが可能な成分、または、空気中にて、繊維の湿度低下を防止することが可能な成分をいう。保湿成分の代表例としてはグリセリンやその水溶液などがある。
【００８３】
水洗や保湿成分付与の修了後、収縮性の高い繊維の寸法安定性を高めるため、加熱した保湿成分の水溶液が満たされた浴（熱処理浴という）の工程を通過させることも可能である。熱処理浴には加熱した保湿成分の水溶液が満たされており、繊維がこの熱処理浴を通過することで、熱的な作用を受けて、収縮し、以後の工程で収縮しにくくなり、繊維構造を安定させることが出来る。このときの熱処理温度は、繊維素材によって異なるが、ＰＭＭＡを含む繊維の場合には５０℃以上が好ましく、８０℃以上がより好ましい。また、９５℃以下が好ましく、８７℃以下がより好ましい温度として設定される。
【００８４】
［浄化カラムの作製］
得られた繊維を用いて浄化カラムとする手段の一例を示すと次の通りである。まず、複数本の繊維を必要な長さに切断し、必要本数を束ねた後、浄化カラムの筒部分となるプラスチックケーシングに繊維束がケース軸方向にストレート形状になるように入れる。本数は、浄化カラムの用途によって定まるが、およそ５０００本から２００００本が好ましい。その後、繊維の両端をカッター等で繊維がケーシング内に収まるよう切断し、カラム両端のカラム両側端面の被処理液の流出入口に、内径と同じ径にカットしたメッシュフィルタを装着する。最後にケーシングの両端にヘッダーキャップと呼ばれる被処理液の入口ポート、出口ポートを取り付けて浄化カラムを得ることができる。
【００８５】
また、医療用具等、すなわち医療用吸着カラムとして用いる際には殺菌又は滅菌して用いることが好ましい。殺菌、滅菌方法としては、種々の殺菌・滅菌方法、例えば、高圧蒸気滅菌、ガンマ線滅菌、電子線滅菌、エチレンオキサイドガス滅菌、薬剤殺菌、紫外線殺菌などが例示できる。これらの方法のうち、ガンマ線滅菌、電子線滅菌、高圧蒸気滅菌、エチレンオキサイドガス滅菌は、滅菌効率と材料に与える影響が少なく好ましい。
【実施例】
【００８６】
実施例１
［多孔質繊維の作製］
質量平均分子量が４０万のｓｙｎ−ＰＭＭＡを３１．７質量部、質量平均分子量が１４０万のｓｙｎ−ＰＭＭＡを３１．７質量部、質量平均分子量が５０万のｉｓｏ−ＰＭＭＡを１６．７質量部、パラスチレンスルホン酸ソーダを１．５ｍｏｌ％含む分子量３０万のＰＭＭＡ共重合体２０質量部をジメチルスルホキシド３７６質量部と混合し、１１０℃で８時間撹拌し紡糸原液を調製した。得られた紡糸原液の９２℃での粘度は１８８０ｐｏｉｓｅであった。得られた紡糸原液を、９２℃に保温された図５に示す形状であって表１に示す寸法の吐出口をもつ口金から、１．１ｇ／ｍｉｎの速度で空気中に吐出し、空中部分を３８０ｍｍ走行させた後、凝固浴に導き、浴内を通過させて中実繊維を得た。凝固浴には水を用いており、水温（凝固浴温度）は４２℃であった。それぞれの繊維を水洗後、保湿剤としてグリセリンを７０重量％含む水溶液から成る浴槽に導いた後、温度を８４℃とした熱処理浴内を通過させて余分のグリセリンを除去した後に１６ｍ／ｍｉｎで巻き取った。
得られた繊維について、繊維断面の異形度・フィン幅、フィン形状指数、円相当直径、平均細孔半径、孔径分布指数、表面開孔率の測定、表面近傍緻密層厚みの測定、表面積当り・体積当りの吸着性能測定について、前述の手法で測定した。結果を表２に示した。
【００８７】
実施例２
図５に示す形状であり、表１に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は、実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表１，２に示した。
【００８８】
実施例３
図５に示す形状であり、表１に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は、実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表１，２に示した。
【００８９】
実施例４
図５に示す形状であり、表１に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は、実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表１，２に示した。
【００９０】
実施例５
図５に示す形状であり、表１に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は、実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表１，２に示した。
【００９１】
実施例６
図５に示す形状であり、表１に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は、実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表１，２に示した。
【００９２】
比較例１
図５に示す形状であり、表１に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表１，２に示した。
【００９３】
比較例２
図５に示す形状であり、表１に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表１，２に示した。
【００９４】
比較例３
φ０．３の円形吐出口をもつ口金を用いた以外は実施例１と同様の条件で円形断面をもつ繊維を作製した。結果を表１，２に示した。
【００９５】
比較例４
図９に示す形状であり、表１に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表１，２に示した。
【００９６】
【表１】
2020090766.tif 000003
【００９７】
【表２】
2020090766.tif 000004
【００９８】
実施例７
図５に示す形状であり、表３に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は、実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表３，４に示した。
【００９９】
実施例８
図５に示す形状であり、表３に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は、実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表３，４に示した。
【０１００】
実施例９
図５に示す形状であり、表３に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は、実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表３，４に示した。
【０１０１】
実施例１０
図５に示す形状であり、表３に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は、実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表３，４に示した。なお、比較のために実施例３も表３，４に記載した。
【０１０２】
【表３】
2020090766.tif 000005
【０１０３】
【表４】
2020090766.tif 000006
【０１０４】
実施例１１
図５に示す形状であり、表５に示す寸法の吐出口をもつ口金を用い、原液の吐出量を０．７１ｇとした以外は実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表５，６に示した。
【０１０５】
実施例１２
図５に示す形状であり、表５に示す寸法の吐出口をもつ口金を用い、原液の吐出量を１．６ｇとした以外は実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表５，６に示した。
【０１０６】
実施例１３
図５に示す形状であり、表５に示す寸法の吐出口をもつ口金を用い、原液の吐出量を２．１ｇとした以外は実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表５，６に示した。なお、比較のために実施例３も表５，６に記載した。
【０１０７】
【表５】
2020090766.tif 000007
【０１０８】
【表６】
2020090766.tif 000008
【０１０９】
実施例１４
図６に示す形状であり、表７に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表７，８に示した。
【０１１０】
実施例１５
図７に示す形状であり、表７に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表７，８に示した。
【０１１１】
実施例１６
図８に示す形状であり、表７に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表７，８に示した。なお、比較のために実施例３も表７，８に記載した。
【０１１２】
【表７】
2020090766.tif 000009
【０１１３】
【表８】
2020090766.tif 000010
【０１１４】
実施例１７
図６に示す形状であり、表９に示す寸法の吐出口をもつ口金を用い、乾式部通過時間を０．７５秒とした以外は実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表９，１０に示した。
【０１１５】
実施例１８
図６に示す形状であり、表９に示す寸法の吐出口をもつ口金を用い、乾式部通過時間を０．３７５秒とした以外は実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表９，１０に示した。
【０１１６】
比較例５
図６に示す形状であり、表９に示す寸法の吐出口をもつ口金を用い、乾式部通過時間を０．０３４秒とした以外は実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表９，１０に示した。
【０１１７】
比較例６
図６に示す形状であり、表９に示す寸法の吐出口をもつ口金を用い、乾式部通過時間を０．０１９秒とした以外は実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表９，１０に示した。なお、比較のために実施例１４も表９、１０に記載した。
【０１１８】
【表９】
2020090766.tif 000011
【０１１９】
【表１０】
2020090766.tif 000012
【０１２０】
実施例１９
図６に示す形状であり、表１１に示す寸法の吐出口をもつ口金を用い、凝固浴温度を８５℃とした以外は実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表１１，１２に示した。
【０１２１】
実施例２０
図６に示す形状であり、表１１に示す寸法の吐出口をもつ口金を用い、凝固浴温度を６０℃とした以外は実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表１１，１２に示した。
【０１２２】
実施例２１
図６に示す形状であり、表１１に示す寸法の吐出口をもつ口金を用い、凝固浴温度を３０℃とした以外は実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表１１，１２に示した。
【０１２３】
実施例２２
図６に示す形状であり、表１１に示す寸法の吐出口をもつ口金を用い、凝固浴温度を２０℃とした以外は実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表１１，１２に示した。
【０１２４】
実施例２３
図６に示す形状であり、表１１に示す寸法の吐出口をもつ口金を用い、凝固浴温度を１０℃とした以外は実施例１と同様の条件で繊維を作製した。結果を表１１，１２に示した。なお、比較のために実施例１４も表１１、１２に記載した。
【０１２５】
【表１１】
2020090766.tif 000013
【０１２６】
【表１２】
2020090766.tif 000014
【０１２７】
実施例２４
［カラムの作製］
実施例３で得られたＹ字断面多孔質繊維を公知の方法を用いて束ね、内径５６ｍｍ、軸方向長さ５８ｍｍのポリカーボネート製円筒状ケーシング内に、繊維の充填率が５３％となるようにストレート形状で内蔵した。次にこのカラムの両側端面の被処理液の流出入口に、ケーシング内径と同等の径にカットした目開き円相当直径８４μｍ、開口率３６％のポリプロピレン製メッシュフィルタを装着した。最後に、ケーシング端部には被処理液の流入口、流出口をもつヘッダーと呼ばれるキャップをとりつけた。
【０１２８】
［カラムの吸着性能測定］
カラムの吸着性能評価として、β２−ＭＧのクリアランスを測定した。β２−ＭＧは、長期透析合併症である透析アミロイドーシスの原因タンパク質であることが知られている。
エチレンジアミン四酢酸二ナトリウムを添加した牛血液から、遠心分離によって血漿を得た。該血漿について、ヘマトクリットが３０±３％、総タンパク量が６．５±０．５ｇ／ｄＬとなるように調整した。尚、ウシ血漿は、採血後５日以内のものを用いた。次に、ウシ血漿β２−ＭＧ濃度が１ｍｇ／ｌになるように加え、撹拌した。かかる牛血漿について、その２Ｌを循環用に、１．５Ｌをクリアランス測定用として分けた。
回路は図１０のようにセットした。回路のうち、被処理液を取り込む入り口部をＢｉ、浄化カラム通液後の液出口部をＢｏとした。
【０１２９】
Ｂｉを上記で調整した牛血漿２Ｌ（３７℃）の入った循環用ビーカー内に入れ、流速を２００ｍＬ／ｍｉｎとしてポンプをスタートし、Ｂｏから排出される液体９０秒間分を廃棄後、ただちにＢｏを循環用ビーカー内に入れて循環状態とした。
循環を１時間行った後ポンプを停止した。
【０１３０】
次に、Ｂｉを上記で調整したクリアランス測定用の牛血漿内に入れ、Ｂｏを廃棄用ビーカー内に入れた。流速は２００ｍＬ／ｍｉｎとして、ポンプをスタートしてから２分経過後、クリアランス測定用の牛血漿（３７℃）からサンプルを１０ｍｌ採取し、Ｂｉ液とした。スタートから４分３０秒経過後に、Ｂｏから流れたサンプルを１０ｍｌ採取し、Ｂｏ液とした。これらのサンプルは−２０℃以下の冷凍庫で保存した。
【０１３１】
各液のβ２−ＭＧの濃度からクリアランスを下記Ｉ式によって算出した。牛血液のロットによって測定値が異なる場合があるので、実施例、比較例には全て同一ロットの牛血漿を使用した。
Ｃｏ（ｍｌ／ｍｉｎ）＝（ＣＢｉ−ＣＢｏ）×ＱＢ／ＣＢｉ    （Ｉ）
Ｉ式において、ＣＯ＝β２−ＭＧクリアランス（ｍｌ／ｍｉｎ）、ＣＢｉ＝Ｂｉ液におけるβ２−ＭＧ濃度、ＣＢｏ＝Ｂｏ液におけるβ２−ＭＧ濃度、ＱＢ＝Ｂｉポンプ流量（ｍｌ／ｍｉｎ）である。結果を表１３に示した。
【０１３２】
実施例２５
実施例３で得られたＹ字断面多孔質繊維と比較例３で得られた円形断面多孔質繊維を、９：１の割合で混合し、繊維束内におけるＹ字断面多孔質繊維の割合が９０％である繊維束を、実施例２４と同様の方法でカラム作製した。該カラムについて実施例２４と同様の手法で吸着性能を測定した。結果を表１３に示した。
【０１３３】
実施例２６
実施例３で得られたＹ字断面多孔質繊維と比較例３で得られた円形断面多孔質繊維を、５：１の割合で混合し、繊維束内におけるＹ字断面多孔質繊維の割合が８３％である繊維束を、実施例２４と同様の方法でカラム作製した。該カラムについて実施例２４と同様の手法で吸着性能を測定した。結果を表１３に示した。
【０１３４】
実施例２７
実施例３で得られたＹ字断面多孔質繊維と比較例３で得られた円形断面多孔質繊維を、２：１の割合で混合し、繊維束内におけるＹ字断面多孔質繊維の割合が６７％である繊維束を、実施例２４と同様の方法でカラム作製した。該カラムについて実施例２４と同様の手法で吸着性能を測定した。結果を表１３に示した。
【０１３５】
実施例２８
実施例３で得られたＹ字断面多孔質繊維と比較例３で得られた円形断面多孔質繊維を、１：１の割合で混合し、繊維束内におけるＹ字断面多孔質繊維の割合が５０％である繊維束を、実施例２４と同様の方法でカラム作製した。該カラムについて実施例２４と同様の手法で吸着性能を測定した。結果を表１３に示した。
【０１３６】
実施例２９
実施例３で得られたＹ字断面多孔質繊維と比較例３で得られた円形断面多孔質繊維を、１：２の割合で混合し、繊維束内におけるＹ字断面多孔質繊維の割合が３３％である繊維束を、実施例２４と同様の方法でカラム作製した。該カラムについて実施例２４と同様の手法で吸着性能を測定した。結果を表１３に示した。
【０１３７】
比較例７
［カラムの作製］
比較例３で得られた円形断面多孔質繊維を公知の方法を用いて束ね、内径５６ｍｍ、軸方向長さ５８ｍｍのポリカーボネート製円筒状ケーシング内に、繊維の充填率が５３％となるようにストレート形状で内蔵した。次にこのカラムの両側端面の被処理液の流出入口に、ケーシング内径と同等の径にカットした目開き円相当直径８４μｍ、開口率３６％のポリプロピレン製メッシュフィルタを装着した。最後に、ケーシング端部には被処理液の流入口、流出口をもつヘッダーと呼ばれるキャップをとりつけた。
【０１３８】
［カラムの吸着性能測定］
実施例２４と同様の手法で吸着性能を測定した。結果を表１３に示した。
【０１３９】
比較例８
実施例３で得られたＹ字断面多孔質繊維と比較例３で得られた円形断面多孔質繊維を、１：９の割合で混合し、繊維束内におけるＹ字断面多孔質繊維の割合が１７％である繊維束を、比較例７と同様の方法でカラム作製した。該カラムについて実施例２４と同様の手法で吸着性能を測定した。結果を表１３に示した。
【０１４０】
【表１３】
2020090766.tif 000015
【０１４１】
実施例１〜６は、異形度を変更した実験であるが、表１、２より、異形度の増大に伴って体積当たりの吸着性能が向上するが、極大点があり、一定以上の異形度となると、吸着性能が減少に転じることがわかる。比較例１のように異形度が６．９と高くなりすぎると、表面積当たりの性能が低下するために、体積当たりの性能は大きく低下する。この原因として、表面開孔率低下が考えられる。具体的には、フィンが長くなることで、紡糸時の冷却にムラができ、場所によっては冷風が十分に当たらない箇所ができたためと推定する。そのため異形度は６．６以下であることが好ましい。比較例２では、口金形状の先端円の径ｄが小さいために異形度が低下して、吸着性能が良好ではない結果となっている。また、比較例３はフィンの無いいわゆる円形繊維の結果である。円形繊維では体積当たりの表面積が最小のため、体積当たりの吸着量に限界があることがわかる。比較例４は、目標とする繊維断面形状とほぼ相似な形状の口金で紡糸した結果である。得られた繊維は円形となり、目標の異形度は得られなかった。これは、口金にｄが存在せず、Ｌ／Ｗも２．７と低いためである。また、口金吐出口の面積が大きいことによるドローレゾンナンスも発生し、紡糸が不安定となった。
【０１４２】
実施例３、７〜１０は、フィン幅、フィン形状指数を変更した実験であるが、表３，４より、フィン幅、フィン形状指数が一定以上となると、表面積あたりの吸着量が低下する傾向である。これは、フィン部分の体積が増えたことで、紡糸時の冷却効率が低下し、表面開孔率の低下及び表面の緻密層の厚みが増大したためと考えられる。
【０１４３】
表５，６より、繊維そのものの体積である繊維断面の円相当直径を増大させると、表面積あたりの吸着量は低下する傾向であることがわかる。これも、体積が増大することで紡糸時の冷却効率が低下したことが原因と考えられる。
【０１４４】
表７、８は、フィンの数を３〜６まで増大させた結果である。フィンの増大に伴って異形度が上昇し、体積当たりの吸着量も増大することがわかる。
【０１４５】
表９，１０より、実施例１４，１７，１８、比較例５，６は、乾式長、より具体的には乾式部通過時間を変更した結果である。乾式部通過時間を０．０３４秒以下とすると、緻密層の増大、開孔率の著しい低下が起こり、表面積あたりの吸着量が大幅に低下することがわかる。
【０１４６】
表１１，１２より、実施例１４、１９〜２３は、凝固浴の温度を変更し、平均細孔半径、細孔径分布指数、細孔比表面積を変更した結果である。細孔比表面積の増大に伴って吸着性能も向上することがわかる。しかし一方で、平均細孔半径が０．８ｎｍの実施例２３では、表面積当たり、体積当たりの吸着量がやや低下している。これは、β２−ＭＧのサイズに対して細孔径が小さすぎるためと考えられる。尚、実施例１〜１８の細孔比表面積は未測定であるが、いずれも凝固浴は４３℃であることから、２５０ｍ２／ｇ以上と予測できる。
【０１４７】
表１３記載の実施例２４、比較例７は、カラムを作製し吸着性能を評価した結果である。異形断面の多孔質繊維を内蔵した実施例２４では、円形繊維である比較例７に比べて性能が高い傾向であった。また、実施例２５〜２９および比較例８は、繊維束内におけるＹ字断面多孔質繊維の割合を１７〜９０％まで変更したカラムの結果である。Ｙ字断面多孔質繊維の割合が高いほど吸着性能も向上する傾向であったが、１７％では０％である比較例７の結果とほとんど同等で有り、本発明による効果はあまり認められなかった。
【符号の説明】
【０１４８】
１  外接円
２  内接円
３  外接円の直径Ｄｏ
４  内接円の直径Ｄｉ
５  半径の線分を均等な長さに５分割する点を通る同心円
６  中心部領域
７  外表面近傍領域
８  内接円の中心
９  フィンの先端部
１０  内接円の中心とフィンの先端部を結ぶ直線と内接円が交わる点
１１  フィン幅ω
１２  中心円
１３  スリット部幅
１４  スリット部長さ
１５  先端円径
１６  浄化カラム
１７  ポンプ
１８  ３７℃湯浴
１９  廃棄用ビーカー
２０  循環用血漿
２１  クリアランス測定用血漿
【図１】
2020090766.tif 000016
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年10月24日(2019.10.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下（ａ）及び（ｃ）の要件を満たす多孔質繊維を１８ｖｏｌ％以上含む繊維束として用いてなる吸着材料であって、β２−マイクログロブリンの吸着量が０．０１４ｍｇ／ｃｍ３以上である吸着材料。  （ａ）前記多孔質繊維の横断面において、内接円の直径をＤｉ、外接円の直径をＤｏとすると、  異形度Ｄｏ／Ｄｉが１．２〜６．６ （ｃ）前記多孔質繊維の横断面方向に均質な構造を有し、該均質な構造が次の関係を満たすものである；  繊維の中心部領域における平均孔径と、繊維の外表面近傍領域における平均孔径の比（外表面近傍領域における平均孔径／中心部領域における平均孔径）が０．５０倍以上３．００倍以下
【請求項２】
前記多孔質繊維が、中実の繊維の外周部に３個以上のフィンが長手方向に連続して存在する形状を有するものである、請求項１に記載の吸着材料。
【請求項３】
（ｂ）前記多孔質繊維の細孔の比表面積が、５０ｍ２／ｇ以上である、請求項１又は２に記載の吸着材料。
【請求項４】
前記多孔質繊維の横断面における全てのフィンの幅の平均をωとしたとき、ω／Ｄｉが０．０５〜２．０である、請求項１〜３のいずれかに記載の吸着材料。
【請求項５】
前記ωが、５μｍ以上、２００μｍ以下である、請求項４に記載の吸着材料。
【請求項６】
前記多孔質繊維の平均細孔半径が、０．５ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である、請求項１〜５のいずれかに記載の吸着材料。
【請求項７】
前記多孔質繊維の表面開孔率が、０．５％以上、３０％以下である、請求項１〜６のいずれかに記載の吸着材料。
【請求項８】
前記多孔質繊維の表面近傍緻密層厚みが、０．０１μｍ以上である、請求項１〜７のいずれかに記載の吸着材料。
【請求項９】
前記多孔質繊維の表面近傍緻密層厚みが、３．９０μｍ以下である、請求項１〜８のいずれかに記載の吸着材料。
【請求項１０】
前記多孔質繊維の孔形状の指数Ｄｘｙが、０．２以上、６．０以下である、請求項１〜９のいずれかに記載の吸着材料。
【請求項１１】
前記多孔質繊維の横断面の円相当直径が、１０μｍ以上、３００μｍ未満である、請求項１〜１０のいずれかに記載の吸着材料。
【請求項１２】
前記多孔質繊維が、素材として有機物を含む、請求項１〜１１のいずれかに記載の吸着材料。
【請求項１３】
前記有機物が、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールエーテルスルホン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、セルロース、セルローストリアセテート、エチレン−ビニルアルコール共重合体から選ばれる少なくとも一つを含む、請求項１２に記載の吸着材料。
【請求項１４】
前記多孔質繊維が、非晶性の高分子材料を含む、請求項１〜１３のいずれかに記載の吸着材料。
【請求項１５】
前記非晶性の高分子材料が、エステル基含有ポリマーである、請求項１４に記載の吸着材料。
【請求項１６】
医療用途である、請求項１〜１５のいずれかに記載の吸着材料。
【請求項１７】
プラスチックケーシングに、請求項１〜１６のいずれかに記載の吸着材料がケース軸方向にストレート形状に配列され、前記ケーシングの両端に被処理液の入口ポート、出口ポートが取り付けられてなる、浄化カラム。 
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】  表面開孔率測定方法としては、先述の均質構造の判定時に作製した観察試料と同様の手法にて得た繊維の表面を走査型電子顕微鏡で観察し、（株式会社日立ハイテクノロジーズ社製、Ｓ−５５００）にて５００００倍で観察し、像をコンピュータに取り込む。取り込んだ画像のサイズは６４０ピクセル×４８０ピクセルがよい。ＳＥＭ像を任意の位置で６μｍ×６μｍの範囲に切り取り、画像処理ソフトにて画像解析を行う。二値化処理によって構造体部分を明輝度に、それ以外の部分が暗輝度となるように閾値を決め、明輝度部分を白、暗輝度部分を黒とした画像を得る。画像内のコントラストの差が小さいために、構造体部分とそれ以外の部分を分けられない場合、コントラストの範囲が同程度の部分で画像を切り分けてそれぞれ二値化処理をした後に、元のとおりに繋ぎ合わせて一枚の画像に戻す。または、構造体部分以外を黒で塗りつぶして画像解析をしてもよい。画像にはノイズが含まれ、連続したピクセル数が５個以下の暗輝度部分については、ノイズと孔の区別がつかないため、構造体として明輝度部分として扱う。ノイズを消す方法としては、連続したピクセル数が５以下の暗輝度部分をピクセル数の計測時に除外する。または、ノイズ部分を白く塗りつぶしてもよい。暗輝度部分のピクセル数を計測し、解析画像の総ピクセル数に対する百分率を算出して開孔率とする。３０枚の画像で同じ測定を行い、平均値を算出する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】  吸着性能の測定方法は以下の通りである。まず、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウムを添加した牛血液について、総タンパク量が６．５±０．５ｇ／ｄＬとなるように調整する。尚、採血後５日以内の牛血漿を用いる。次に、β２−ＭＧ濃度が１ｍｇ／Ｌになるように加え、撹拌する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】  また繊維束として用いる場合、繊維の体積あたりの表面積を高くするという観点から、本発明における多孔質繊維を束内に多く含むことが好ましいが、円形断面糸やフィン数が２である楕円糸などの他の形状の断面をもつ繊維と組み合わせることもできる。繊維束内における本発明の多孔質繊維の割合としては、１８ｖｏｌ％以上、より好ましくは３３ｖｏｌ％以上、さらに好ましくは６７ｖｏｌ％以上、特に好ましくは９０ｖｏｌ％以上となる。このようにして得られた繊維束は、高い吸着性能を有する吸着材料として、好適に用いることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２８】［カラムの吸着性能測定］  カラムの吸着性能評価として、β２−ＭＧのクリアランスを測定した。β２−ＭＧは、長期透析合併症である透析アミロイドーシスの原因タンパク質であることが知られている。エチレンジアミン四酢酸二ナトリウムを添加した牛血液から、遠心分離によって血漿を得た。該血漿について、総タンパク量が６．５±０．５ｇ／ｄＬとなるように調整した。尚、ウシ血漿は、採血後５日以内のものを用いた。次に、ウシ血漿β２−ＭＧ濃度が１ｍｇ／ｌになるように加え、撹拌した。かかる牛血漿について、その２Ｌを循環用に、１．５Ｌをクリアランス測定用として分けた。