(57)【要約】本発明は、特に、均一な半透膜を生成するために有用な組成物を提供し、この組成物は、ポリスルホン半透膜を含み、このポリスルホン半透膜は：超高分子量親水性ポリマー、ポリスルホン化合物およびポリスルホン化合物にとっての溶媒の混合物を含有し、そしてこのポリスルホン半透膜は、均一な構造を有し、そのため、このポリスルホン半透膜は実質的に一様な構造を有する。本発明の別の局面は、この組成物を均一に混合し、この組成物を溶融し、そしてこの溶融組成物を溶融紡糸することによる半透膜を製造するための方法を開示する。本発明の別の局面は、精密濾過、限外濾過、透析、および逆浸透のような、しかしこれらに限定されない液体分離プロセスのために有用な、均一な溶融紡糸半透膜を含む。
2006511330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリスルホン半透膜であって、該ポリスルホン半透膜が、超高分子量親水性ポリマー、ポリスルホン化合物および該ポリスルホン化合物にとっての溶媒の混合物を含有し、かつ該ポリスルホン半透膜が、均一構造を有し、そのため、該ポリスルホン半透膜が、実質的に一様の構造を有する、半透膜。
【請求項２】
前記超高分子量親水性ポリマーがポリビニルピロリドンである、請求項１に記載のポリスルホン半透膜。
【請求項３】
請求項１に記載のポリスルホン半透膜であって、ここで、前記ポリスルホン化合物が、ビスフェノールＡポリスルホン、ポリエーテルポリスルホン、ポリフェニルポリスルホン、およびそれらの混合物からなる群から選択される、半透膜。
【請求項４】
前記超高分子量親水性ポリマーが、約１，０００，０００〜約１，５００，０００Ｄａの分子量を有する、請求項１に記載のポリスルホン半透膜。
【請求項５】
少なくとも３０重量％のポリスルホン化合物を含有する、請求項１に記載のポリスルホン半透膜。
【請求項６】
ｎ−メチル−ピロリドンを含有する、請求項１に記載のポリスルホン半透膜。
【請求項７】
グリセリンを含有する、請求項１に記載のポリスルホン半透膜。
【請求項８】
組成物により定義されるポリスルホン半透膜であって、該組成物が、ポリスルホン化合物、超高分子量親水性ポリマー、該ポリスルホン化合物にとっての溶媒、および該ポリスルホン化合物にとっての非溶媒の混合物を含有し、かつ該ポリスルホン半透膜が、均一構造を有し、そのため、該ポリスルホン半透膜が、実質的に一様の構造を有する、半透膜。
【請求項９】
請求項８に記載のポリスルホン半透膜であって、ここで、前記非溶媒が、１，１−ジエチル尿素、１，３−ジエチル尿素、ジニトロトルエン、１，２−エタンジアミン、ジフェニルアミン、トルエンジアミン、ｏ−トルイル酸、ｍ−トルイル酸、トルエン−３，４−ジアミン、フタル酸ジブチル、ピペリジン、デカリン、シクロヘキサン、シクロヘキセン、クロロシクロへキサン、セロソルブ溶媒、ｎ，ｎ−ジメチルベンジルアミン、パラフィン、鉱油、地蝋、獣脂アミン、トリエタノールアミン、ラウリルメタクリレート、ステアリン酸、ジ（エチレングリコール）、トリ（エチレングリコール）、エチレングリコール、ポリ（エチレングリコール）、テトラ（エチレングリコール）、グリセリン、アジピン酸ジエチル、ｄ−ソルビトール、クロロトリフェニルスタンナン、レゾルシノール、２−メチル−８−キノリノール、キナルジン、４−フェニルピリジン、ホスホロチオ酸ｏ，ｏ−ジエチルｏ−（ｐ−ニトロフェニル）エステル、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｐ−フェニレンジアミン、２，６−ジメトキシフェノール、４−アリル−２−メトキシフェノール、フェナントリジン、２−ナフチルアミン、１−ナフチルアミン、１−ナフトール、２−ナフタレンチオール、１−ブロモナフタレン、レブリン酸、フェニルピロール−２−イルケトン、フェニル４−ピリジルケトン、イソチオシアン酸ｍ−ニトロフェニルエステル、２−メチル−１Ｈ−インドール、４−メチルイミダゾール、イミダゾール、１，７−ヘプタンジオール、９Ｈ−フルオレン−９−オン、フェロセン、２，２’，２’’−ニトリロトリエタノール、２，２’−イミノジエタノール、ジベンゾフラン、シクロへキサン酢酸、シアナミド、クマリン、２，２’−ビピリジン、安息香酸、ベンゼンプロピオン酸、ｏ−ジニトロベンゼン、９−メチル−９−アザビシクロ（３．３．１）ノナン−３−オン、クロロジフェニルアルシン、臭化アンチモン、ｐ−アニシジン、ｏ−アニスアルデヒド、アジポニトリル、ｐ−アミノアセトフェノン、モノアセチン、ジアセチン、トリアセチン、ペントキサン、４−ベンゾイルビフェニル、メチルオレエート、トリエチルホスフェート、ブチロラクトン、テルフェニル、テトラデカノール、ポリ塩化ビフェニル、ミリスチン酸、メタクリル酸ドデシルエステル、イソシアン酸、メチレンジ−ｐ−フェニレンエステル、２−（（２−ヘキシルオキシ）エトキシ）エタノール、４−ニトロビフェニル、ベンジルエーテル、ベンゼンスルホニルクロリド、２，４−ジイソシアナト−１−１−メチルベンゼン、アジピン酸ジエチルエステル、２’−ニトロアセトフェノン、１’−アセトナフトン、テトラデカノン、（ジクロロフェニル）トリクロロシラン、ジクロロジフェニルシラン、ホスホロチオ酸ｏ，ｏ−ジエチル−ｏ−（ｐ−ニトロフェニル）エステル、リン酸トリトリルエステル、リン酸トリフェニルエステル、リン酸トリブチルエステル、二塩化フェニル亜リン酸、ｐ−ニトロフェノール、イソシアン酸、メチル−ｍ−フェニレンエステル、２，２’−イミノジエタノール、Ｎ−（２−アミノエチル）−Ｎ’−（２−（（２−アミノエチル）アミノ）エチル）−１，２−エタンジアミン、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルｐ−クレゾール、クロロビフェニル、４−ビフェニルアミン、ベンジルエーテル、ベンゼンスルホニルクロリド、１，２−（メチレンジオキシ）−４−プロペニルベンゼン、２，４−ジイソシアナト−１−メチルベンゼン、クロロジニトロベンゼン（異性体混合物）、ヘキサヒドロ２Ｈ−アゼピン−２−オン、４，４’−メチレンジアニリン、１’−アセトナフトン、メルカプト酢酸、アセトアニリド、グリセロール、およびそれらの混合物からなる群から選択される、半透膜。
【請求項１０】
前記超高分子量親水性ポリマーがポリビニルピロリドンである、請求項８に記載のポリスルホン半透膜。
【請求項１１】
請求項８に記載のポリスルホン半透膜であって、ここで、前記ポリスルホン化合物が、ビスフェノールＡポリスルホン、ポリエーテルポリスルホン、ポリフェニルポリスルホン、およびそれらの混合物からなる群から選択される、半透膜。
【請求項１２】
前記超高分子量親水性ポリマーが、約１，０００，０００〜約１，５００，０００Ｄａの分子量を有する、請求項８に記載のポリスルホン半透膜。
【請求項１３】
少なくとも３０重量％のポリスルホン化合物を含有する、請求項８に記載のポリスルホン半透膜。
【請求項１４】
３重量％より少ない超高分子量親水性ポリマーを含有する、請求項８に記載のポリスルホン半透膜。
【請求項１５】
請求項８に記載のポリスルホン半透膜であって、ここで、前記溶媒が、テトラメチレンスルホン、３−メチルスルホラン、ベンゾフェノン、ｎ，ｎ−ジメチルアセトアミド、２−ピロリドン、３−メチルスルホレン、ピリジン、チオフェン、ｏ−ジクロロベンゼン、１−クロロナフタレン、サリチル酸メチル、アニソール、ｏ−ニトロアニソール、ジフェニルエーテル、ジフェノキシメタン、アセトフェノン、ｐ−メトキシフェニル−２−エタノール、２−ピペリジン、アンチピリン、δ−バレロラクタム、フタル酸ジエチル、ジフェニルスルホン、ジフェニルスルホキシド、フタル酸ジオクチルエステル、フタル酸ジメチルエステル、フタル酸ジエチルエステル、フタル酸ジブチルエステル、フタル酸ビス（２−エチルヘキシル）エステル、フタル酸ベンジルブチルエステル、フェニルスルフィド、およびそれらの混合物からなる群から選択される、半透膜。
【請求項１６】
前記親水性ポリマーが、約１，０００，０００〜１，５００，０００Ｄａの分子量を有するポリビニルピロリドンである、請求項８に記載のポリスルホン半透膜。
【請求項１７】
ｎ−メチルピロリドンを含有する、請求項８に記載のポリスルホン半透膜。
【請求項１８】
グリセリンを含有する、請求項８に記載のポリスルホン半透膜。
【請求項１９】
膜の厚さの次元全体を通して、実質的に一様の構造を有するポリスルホン半透膜であって、該ポリスルホン半透膜が、ポリスルホン化合物、超高分子量のポリビニルピロリドン、該ポリスルホン化合物にとっての溶媒、および該ポリスルホン化合物にとっての非溶媒の混合物から構築される、半透膜。
【請求項２０】
ｎ−メチルピロリドンを含有する、請求項１９に記載のポリスルホン半透膜。
【請求項２１】
請求項１９に記載のポリスルホン半透膜であって、ここで、前記非溶媒が、１，１−ジエチル尿素、１，３−ジエチル尿素、ジニトロトルエン、１，２−エタンジアミン、ジフェニルアミン、トルエンジアミン、ｏ−トルイル酸、ｍ−トルイル酸、トルエン−３，４−ジアミン、フタル酸ジブチル、ピペリジン、デカリン、シクロヘキサン、シクロヘキセン、クロロシクロへキサン、セロソルブ溶媒、ｎ，ｎ−ジメチルベンジルアミン、パラフィン、鉱油、地蝋、獣脂アミン、トリエタノールアミン、ラウリルメタクリレート、ステアリン酸、ジ（エチレングリコール）、トリ（エチレングリコール）、エチレングリコール、ポリ（エチレングリコール）、テトラ（エチレングリコール）、グリセリン、アジピン酸ジエチル、ｄ−ソルビトール、クロロトリフェニルスタンナン、レゾルシノール、２−メチル−８−キノリノール、キナルジン、４−フェニルピリジン、ホスホロチオ酸ｏ，ｏジエチル−ｏ−（ｐ−ニトロフェニル）エステル、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｐ−フェニレンジアミン、２，６−ジメトキシフェノール、４−アリル−２−メトキシフェノール、フェナントリジン、２−ナフチルアミン、１−ナフチルアミン、１−ナフトール、２−ナフタレンチオール、１−ブロモナフタレン、レブリン酸、フェニルピロール−２−イルケトン、フェニル４−ピリジルケトン、イソチオシアン酸、ｍ−ニトロフェニルエステル、２−メチル−１Ｈ−インドール、４−メチルイミダゾール、イミダゾール、１，７−ヘプタンジオール、９Ｈ−フルオレン−９−オン、フェロセン、２，２’，２’’−ニトリロトリエタノール、２，２’−イミノジエタノール、ジベンゾフラン、シクロへキサン酢酸、シアナミド、クマリン、２，２’−ビピリジン、安息香酸、ベンゼンプロピオン酸、ｏ−ジニトロベンゼン、９−メチル−９−アザビシクロ（３．３．１）ノナン−３−オン、クロロジフェニルアルシン、臭化アンチモン、ｐ−アニシジン、ｏ−アニスアルデヒド、アジポニトリル、ｐ−アミノアセトフェノン、モノアセチン、ジアセチン、トリアセチン、ペントキサン、４−ベンゾイルビフェニル、メチルオレエート、トリエチルホスフェート、ブチロラクトン、テルフェニル、テトラデカノール、ポリ塩化ビフェニル、ミリスチン酸、メタクリル酸ドデシルエステル、イソシアン酸、メチレンジ−ｐ−フェニレンエステル、２−（（２−ヘキシルオキシ）エトキシ）エタノール、４−ニトロビフェニル、ベンジルエーテル、ベンゼンスルホニルクロリド、２，４−ジイソシアナト−１−１−メチルベンゼン、アジピン酸ジエチルエステル、２’−ニトロアセトフェノン、１’−アセトナフトン、テトラデカノン、（ジクロロフェニル）トリクロロシラン、ジクロロジフェニルシラン、ホスホロチオ酸ｏ，ｏ−ジエチル−ｏ−（ｐ−ニトロフェニル）エステル、リン酸トリトリルエステル、リン酸トリフェニルエステル、リン酸トリブチルエステル、二塩化フェニル亜リン酸、ｐ−ニトロフェノール、イソシアン酸、メチル−ｍ−フェニレンエステル、２，２’−イミノジエタノール、Ｎ−（２−アミノエチル）−Ｎ’−（２−（（２−アミノエチル）アミノ）エチル）−１，２−エタンジアミン、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルｐ−クレゾール、クロロビフェニル、４−ビフェニルアミン、ベンジルエーテル、ベンゼンスルホニルクロリド、１，２−（メチレンジオキシ）−４−プロペニルベンゼン、２，４−ジイソシアナト−１−メチルベンゼン、クロロジニトロベンゼン（異性体混合物）、ヘキサヒドロ２Ｈ−アゼピン−２−オン、４，４’−メチレンジアニリン、１’−アセトナフトン、メルカプト酢酸、アセトアニリド、グリセロール、およびそれらの混合物からなる群から選択される、半透膜。
【請求項２２】
ｎ−メチルピロリドンを含有する、請求項１９に記載のポリスルホン半透膜。
【請求項２３】
グリセリンを含有する、請求項１９に記載のポリスルホン半透膜。
【請求項２４】
ポリスルホン半透膜を作製するための溶融紡糸プロセスであって、該プロセスが、以下：
（ａ）ポリスルホン化合物、該ポリスルホン化合物にとっての溶媒、超高分子量親水性ポリマー、および該ポリスルホン化合物にとっての非溶媒を含有する組成物を形成する工程であって、該溶媒および該非溶媒が、液体分離プロセスのために有用な半透膜を形成するために十分な比で、該組成物中に存在する、工程；
（ｂ）該組成物が均一な液体である温度まで、該組成物を加熱する工程；
（ｃ）該均一な液体を押出して、押出し物を形成する工程；および
（ｄ）該押出し物の熱を急冷して、相分離を引き起こし、そしてそれによって半透膜を形成する工程、を包含するプロセス。
【請求項２５】
請求項２４に記載のプロセスであって、ここで、前記溶媒が、テトラメチレンスルホン、３−メチルスルホラン、ベンゾフェノン、ｎ，ｎ−ジメチルアセトアミド、２−ピロリドン、３−メチルスルホレン、ピリジン、チオフェン、ｏ−ジクロロベンゼン、１−クロロナフタレン、サリチル酸メチル、アニソール、ｏ−ニトロアニソール、ジフェニルエーテル、ジフェノキシメタン、アセトフェノン、ｐ−メトキシフェニル−２−エタノール、２−ピペリジン、アンチピリン、δ−バレロラクタム、フタル酸ジエチル、ジフェニルスルホン、ジフェニルスルホキシド、フタル酸ジオクチルエステル、フタル酸ジメチルエステル、フタル酸ジエチルエステル、フタル酸ジブチルエステル、フタル酸ビス（２−エチルヘキシル）エステル、フタル酸ベンジルブチルエステル、フェニルスルフィド、およびそれらの混合物からなる群から選択される、プロセス。
【請求項２６】
請求項２４に記載のプロセスであって、ここで、前記押出し物を急冷する工程が、該押出し物を急冷区域に通す工程を包含し、該急冷区域が、空気、水、グリセロール、テトラメチレンスルホン、およびそれらの混合物からなる群から選択される流体を含む、プロセス。
【請求項２７】
前記半透膜を延伸する工程をさらに包含する、請求項２４に記載のプロセス。
【請求項２８】
約４時間〜約１５日の期間、液体中に前記半透膜を保存する工程をさらに包含する、請求項２４に記載のプロセス。
【請求項２９】
前記半透膜を浸出浴に通す工程をさらに包含する、請求項２４に記載のプロセス。
【請求項３０】
前記浸出浴が、前記ポリスルホン化合物にとっての非溶媒を含む、請求項２９に記載のプロセス。
【請求項３１】
前記浸出浴が水を含む、請求項２９に記載のプロセス。
【請求項３２】
前記半透膜をリンス浴に通過す工程をさらに包含する、請求項２４に記載のプロセス。
【請求項３３】
前記リンス浴が水を含む、請求項３２に記載のプロセス。
【請求項３４】
前記半透膜を再可塑化浴に通す工程をさらに包含する、請求項３２に記載のプロセス。
【請求項３５】
前記再可塑化浴がグリセロール水溶液を含む、請求項３４に記載のプロセス。
【請求項３６】
前記グリセロール水溶液が、約５０重量％より少ないグリセロールを含有する、請求項３５に記載のプロセス。
【請求項３７】
前記半透膜を乾燥させる工程をさらに包含する、請求項３４に記載のプロセス。
【請求項３８】
前記半透膜がオーブンにおいて乾燥される、請求項３７に記載のプロセス。
【請求項３９】
液体膜分離プロセスのために有用なポリスルホン半透膜を作製するための溶融紡糸プロセスであって、該プロセスが、以下の工程：
（ａ）ポリスルホン化合物、該ポリスルホン化合物にとっての溶媒、超高分子量のポリビニルピロリドン、および該ポリスルホン化合物にとっての非溶媒を含有する組成物を形成する工程であって、ここで、該溶媒および該非溶媒が、液体分離プロセスのために有用な半透膜を形成するために十分な比で存在する、工程；
（ｂ）該組成物が均一な液体である温度まで、該組成物を加熱する工程；
（ｃ）該均一な液体をストランドダイに通して、固体ストランドを生成する工程；
（ｄ）該均一な液体の熱を急冷し、ストランドを生成する工程；
（ｅ）該ストランドを小球状にして、容易に押出し形成機に供給される粒子サイズにする工程；
（ｆ）該粒子を再溶融して、液体を形成する工程；および
（ｇ）該液体を押出して、押出し物を形成し、そして該押出し物の熱を急冷して、相分離を引き起こし、そして半透膜を形成する工程
を包含する、プロセス。
【請求項４０】
請求項３９に記載のプロセスであって、前記溶媒が、テトラメチレンスルホン、３−メチルスルホラン、ベンゾフェノン、ｎ，ｎ−ジメチルアセトアミド、２−ピロリドン、３−メチルスルホレン、ピリジン、チオフェン、ｏ−ジクロロベンゼン、１−クロロナフタレン、サリチル酸メチル、アニソール、ｏ−ニトロアニソール、ジフェニルエーテル、ジフェノキシメタン、アセトフェノン、ｐ−メトキシフェニル−２−エタノール、２−ピペリジン、アンチピリン、フタル酸ジエチル、ジフェニルスルホン、ジフェニルスルホキシド、フタル酸ジオクチルエステル、フタル酸ジメチルエステル、フタル酸ジエチルエステル、フタル酸ジブチルエステル、フタル酸ビス（２−エチルヘキシル）エステル、フタル酸ベンジルブチルエステル、フェニルスルフィド、δ−バレロラクタム、フタル酸ジエチル、およびそれらの混合物からなる群から選択される、プロセス。
【請求項４１】
請求項３９に記載のプロセスであって、ここで、前記非溶媒が、１，１−ジエチル尿素、１，３−ジエチル尿素、ジニトロトルエン、１，２−エタンジアミン、ジフェニルアミン、トルエンジアミン、ｏ−トルイル酸、ｍ−トルイル酸、トルエン−３，４−ジアミン、フタル酸ジブチル、ピペリジン、デカリン、シクロヘキサン、シクロヘキセン、クロロシクロへキサン、セロソルブ溶媒、ｎ，ｎ−ジメチルベンジルアミン、パラフィン、鉱油、地蝋、獣脂アミン、トリエタノールアミン、ラウリルメタクリレート、ステアリン酸、ジ（エチレングリコール）、トリ（エチレングリコール）、エチレングリコール、ポリ（エチレングリコール）、テトラ（エチレングリコール）、グリセリン、アジピン酸ジエチル、ｄ−ソルビトール、クロロトリフェニルスタンナン、レゾルシノール、２−メチル−８−キノリノール、キナルジン、４−フェニルピリジン、ホスホロチオ酸ｏ，ｏ−ジエチル−ｏ−（ｐ−ニトロフェニル）エステル、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｐ−フェニレンジアミン、２，６−ジメトキシフェノール、４−アリル−２−メトキシフェノール、フェナントリジン、２−ナフチルアミン、１−ナフチルアミン、１−ナフトール、２−ナフタレンチオール、１−ブロモナフタレン、レブリン酸、フェニルピロール−２−イルケトン、フェニル−４−ピリジルケトン、イソチオシアン酸、ｍ−ニトロフェニルエステル、２−メチル−１Ｈ−インドール、４−メチルイミダゾール、イミダゾール、１，７−ヘプタンジオール、９Ｈ−フルオレン−９−オン、フェロセン、２，２’，２’’−ニトリロトリエタノール、２，２’−イミノジエタノール、ジベンゾフラン、シクロへキサン酢酸、シアナミド、クマリン、２，２’−ビピリジン、安息香酸、ベンゼンプロピオン酸、ｏ−ジニトロベンゼン、９−メチル−９−アザビシクロ（３．３．１）ノナン−３−オン、クロロジフェニルアルシン、臭化アンチモン、ｐ−アニシジン、ｏ−アニスアルデヒド、アジポニトリル、ｐ−アミノアセトフェノン、モノアセチン、ジアセチン、トリアセチン、ペントキサン、４−ベンゾイルビフェニル、メチルオレエート、トリエチルホスフェート、ブチロラクトン、テルフェニル、テトラデカノール、ポリ塩化ビフェニル、ミリスチン酸、メタクリル酸ドデシルエステル、イソシアン酸、メチレンジ−ｐ−フェニレンエステル、２−（（２−ヘキシルオキシ）エトキシ）エタノール、４−ニトロビフェニル、ベンジルエーテル、ベンゼンスルホニルクロリド、２，４−ジイソシアナト−１−１−メチルベンゼン、アジピン酸ジエチルエステル、２’−ニトロアセトフェノン、１’−アセトナフトン、テトラデカノン、（ジクロロフェニル）トリクロロシラン、ジクロロジフェニルシラン、ホスホロチオ酸ｏ，ｏ−ジエチル−ｏ−（ｐ−ニトロフェニル）エステル、リン酸トリトリルエステル、リン酸トリフェニルエステル、リン酸トリブチルエステル、二塩化フェニル亜リン酸、ｐ−ニトロフェノール、イソシアン酸、メチル−ｍ−フェニレンエステル、２，２’−イミノジエタノール、Ｎ−（２−アミノエチル）−Ｎ’−（２−（（２−アミノエチル）アミノ）エチル）１，２−エタンジアミン、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルｐ−クレゾール、クロロビフェニル、４−ビフェニルアミン、ベンジルエーテル、ベンゼンスルホニルクロリド、１，２−（メチレンジオキシ）−４−プロペニルベンゼン、２，４−ジイソシアナト−１−メチルベンゼン、クロロジニトロベンゼン（異性体混合物）、ヘキサヒドロ２Ｈ−アゼピン−２−オン、４，４’−メチレンジアニリン、１’−アセトナフトン、メルカプト酢酸、アセトアニリド、グリセロール、およびそれらの混合物からなる群から選択される、プロセス。
【請求項４２】
少なくとも３０重量％のポリスルホン化合物を含有する、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項４３】
ｎ−メチルピロリジンを含有する、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項４４】
グリセリンを含有する、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項４５】
３重量％より少ない超高分子量親水性ポリマーを含有する、請求項３９に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、１９９７年９月１８日に出願された米国特許出願番号０８／９３２，６８０（現在は放棄されている）の分割出願である、１９９９年５月２４日に出願された米国特許出願番号０９／３１７，６５７（現在は米国特許第６，２１８，４４１号として発行されている）の継続出願である、２００１年１月２２日に出願された米国特許出願番号０９／７６７，５５８の一部継続出願であり、これらの開示は、本明細書中で参考として援用される。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
本発明は、ポリスルホン半透膜およびこの半透膜を作製する方法に関する。
【０００３】
現在の半透膜は、シート、チューブ、および中空繊維のような種々の形態で入手可能である。「中空繊維」は、一般的に、中空円筒型構造体であって、その壁は、適用に依存して透過性、非透過性、もしくは半透過性（すなわち、選択的透過性）の膜として機能する。一般的に、中空繊維は、その壁を通過する物質の選択的な交換を許容する円筒型の膜として使用される。
【０００４】
選択的な透過性を有する膜を利用する液体分離プロセス（このようなプロセスとしては、限外濾過、精密濾過、透析、逆浸透などが挙げられる）は、多様な適用のために適用される種々の材料を必要とする。例えば、半透膜は、血液透析、血液濾過、および血液ダイアフィルトレーションを含む体外血液処理における使用のために、現在好ましい。このような場合、膜は代表的に中空繊維を含有し、この中空繊維は、ともに束ねられ、そして血液が繊維の管腔を通って平行の様式で同時に流れるようにケーシング中に集合させられるが、一方で血液洗浄液体は、中空繊維の外側の表面をこの液体で浸すように、同時にケーシング中を通過する。
【０００５】
選択的な透過性膜のために利用される化合物としては、膜の用途に依存して、セルロース、酢酸セルロース、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリスルホン、ポリオレフィンなどのポリマーが挙げられた。ポリスルホン化合物は、それらが特に、優れた物理的特性および化学的特性（例えば、熱に対する耐性、酸に対する耐性、アルカリに対する耐性、および酸化に対する耐性）を有しているので、特に興味深い。ポリスルホン化合物は、生体適合性であり、優れた孔および間隙を形成可能であり、かつ漂白剤、清毒剤および塩溶液のような化合物に対して化学的に不活性であることが見出されている。ポリスルホン化合物は、エチレンオキシド（ＥｔＯ）、γ線照射、蒸気オートクレーブおよび熱クエン酸のような多くの方法により滅菌され得る。さらに、ポリスルホン化合物は、繰り返される使用および滅菌のサイクルに耐えるために十分な、強度および摩耗耐性を有する。
【０００６】
従来、ポリスルホン中空繊維は、溶液紡糸技術によって形成されてきた。溶液紡糸技術によるポリスルホン中空繊維の生成は、代表的に、非プロトン性溶媒および非溶媒の比較的多い量にポリスルホン化合物を溶解する工程、次に、紡糸口金を通して溶液を押し出す工程を包含する。溶液紡糸については、「溶媒」は、ポリスルホン化合物が、膜製造温度（すなわち、周囲温度）で実質的に溶解する化合物である。溶液紡糸については、「非溶媒」は、ポリスルホン化合物が、膜製造温度で実質的に不溶性の化合物である。溶液紡糸技術については、溶媒は、実質的にポリスルホン化合物を溶解し、そして周囲温度（膜製造温度）で均一な液体を生成するために十分なものでなければならない。
【０００７】
溶液紡糸技術のために利用される溶媒および非溶媒は、膜が製造後に徹底的に浸出およびリンスされることを必要とし、これは、膜に残された残留量でさえも、膜を用いて処理される流体の受容不可能な汚染を引き起こし得るからである。このような汚染を回避することは、透析による血液の処理もしくは逆浸透による水の脱塩のために使用される膜においては、特に重要である。溶液紡糸技術を利用する中空繊維膜の製造の場合、繊維管腔を形成するために使用されたコア液体の除去は、特に困難である。溶媒、非溶媒、およびコア液体の除去に続いて、非揮発性の、水溶性の化合物が、膜の乾燥前に膜孔構造を保つために、次に添加されなければならない。非揮発性物質はまた、後の膜の再湿化のための界面活性剤としても働く。このようなプロセスは、「再可塑化」として公知である。
【０００８】
溶液紡糸技術は、多量の溶媒および非溶媒を含むことを必要とし、これらの多くは、一般的に有毒であり、そして結果として生じるポリスルホン繊維から抽出することが困難であり得る。さらに、繊維から除去される特定の溶媒および非溶媒の毒性のかなりの量および高いレベルは、有害な廃棄物の処理問題を生じ得る。
【０００９】
さらに、従来の溶液紡糸技術は、非対称のポリスルホン膜（すなわち、膜の厚さの次元を通して進行する不均一な膜多孔性）を生成する。すなわち、不均一な膜は、膜の主要な表面の一方（もしくは両方）において、高密度のスキンもしくは微小多孔性の保護層を有する。この高密度のスキンもしくは微小多孔性のバリア層は、膜の比較的小さい部分を構成するが、膜の透過性特性の制御の不均一に大きな量に寄与する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、組成物および方法が有毒な廃棄副生成物を最小限に抑えるポリスルホン半透膜の生成のための、ポリスルホン組成物および単純な方法が必要とされている。さらに、膜の製造において使用される溶媒、非溶媒、および処理酸（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ａｃｉｄ）が、製造後に膜から容易に除去され、ならびに／もしくは比較的毒性が低い、ポリスルホン半透膜の生成のための方法が必要とされている。厚さの次元を通して、より一様な構造を有し、そのため、厚さの次元全体が膜の透過性を制御する、ポリスルホン半透膜（すなわち、均一なポリスルホン膜）もまた、必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（発明の要旨）
一般に、本発明は、特に、溶融紡糸によって、均一な、半透過性のポリスルホン膜を調製するための新規方法および新規ポリスルホン組成物を提供する。このポリスルホン組成物は、ポリビニルピロリドンのような超高分子量（ＵＨＭＷ）の親水性ポリマー、ポリスルホン化合物、溶媒および非溶媒の液体混合物を含有し、これらは、比較的毒性が低く、そして好ましくは環境に有害な影響を与えない。
【００１２】
溶媒は、テトラメチレンスルホン（「スルホラン」）；３−メチルスルホラン；ベンゾフェノン；ｎ，ｎ−ジメチルアセトアミド；２−ピロリドン；３−メチルスルホレン；ピリジン；チオフェン；ｏ−ジクロロベンゼン；１−クロロナフタレン；サリチル酸メチル；アニソール；ｏ−ニトロアニソール；ジフェニルエーテル；ジフェノキシメタン；アセトフェノン；ｐ−メトキシフェニル−２−エタノール；２−ピペリジン；アンチピリン；フタル酸ジエチル；ジフェニルスルホン；ジフェニルスルホキシド；フタル酸ジオクチルエステル；フタル酸ジメチルエステル；フタル酸ジエチルエステル；フタル酸ジブチルエステル；フタル酸ビス（２−エチルヘキシル）エステル；フタル酸ベンジルブチルエステル；およびフェニルスルフィドからなる群から選択され得る。
【００１３】
特に、溶媒がスルホランを含む場合、良い結果が成し遂げられている。
【００１４】
非溶媒は、ポリ（エチレングリコール）；ジ（エチレングリコール）；トリ（エチレングリコール）；グリセロール；１，１−ジエチル尿素；１，３−ジエチル尿素；ジニトロトルエン；１，２−エタンジアミン；ジフェニルアミン；トルエンジアミン；ｏ−トルイル酸；ｍ−トルイル酸；トルエン−３，４−ジアミン；フタル酸ジブチル；ピペリジン；デカリン；シクロヘキサン；シクロヘキセン；クロロシクロへキサン；「セロソルブ」溶媒；ｎ，ｎ−ジメチルベンジルアミン；パラフィン；鉱油；地蝋；獣脂アミン；トリエタノールアミン；ラウリルメタクリレート；ステアリン酸；エチレングリコール；テトラ（エチレングリコール）；アジピン酸ジエチル；ｄ−ソルビトール；クロロトリフェニルスタンナン；レゾルシノール；２−メチル−８−キノリノール；キナルジン；４−フェニルピリジン；ホスホロチオ酸ｏ，ｏ−ジエチルｏ−（ｐ−ニトロフェニル）エステル；Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｐ−フェニレンジアミン；２，６−ジメトキシフェノール；４−アリル−２−メトキシフェノール；フェナントリジン；２−ナフチルアミン；１−ナフチルアミン；１−ナフトール；２−ナフタレンチオール；１−ブロモナフタレン；レブリン酸；フェニルピロール−２−イルケトン；フェニル４−ピリジルケトン；イソチオシアン酸ｍ−ニトロフェニルエステル；２−メチル−１Ｈ−インドール；４−メチルイミダゾール；イミダゾール；１，７−ヘプタンジオール；９Ｈ−フルオレン−９−オン；フェロセン；２，２’，２’’−ニトリロトリエタノール；２，２’−イミノジエタノール；ジベンゾフラン；シクロへキサン酢酸；シアナミド；クマリン（ｃｏｕｒｍａｒｉｎ）；２，２’−ビピリジン；安息香酸；ベンゼンプロピオン酸；ｏ−ジニトロベンゼン；９−メチル−９−アザビシクロ（３．３．１）ノナン−３−オン；クロロジフェニルアルシン；臭化アンチモン；ｐ−アニシジン；ｏ−アニスアルデヒド；アジポニトリル；ｐ−アミノアセトフェノン；モノアセチン；ジアセチン；トリアセチン；ペントキサン；４−ベンゾイルビフェニル；メチルオレエート；トリエチルホスフェート；ブチロラクトン；テルフェニル；テトラデカノール；ポリ塩化ビフェニル（「Ａｒｏｃｌｏｒ  １２４２」）；ミリスチン酸；メタクリル酸ドデシルエステル；イソシアン酸；メチレンジ−ｐ−フェニレンエステル；２−（（２−ヘキシルオキシ）エトキシ）エタノール；４−ニトロビフェニル；ベンジルエーテル；ベンゼンスルホニルクロリド；２，４−ジイソシアナト−１−１−メチルベンゼン；アジピン酸ジエチルエステル；２’−ニトロアセトフェノン；１’−アセトナフトン；テトラデカノン；（ジクロロフェニル）トリクロロシラン；ジクロロジフェニルシラン；ホスホロチオ酸ｏ，ｏ−ジエチルｏ−（ｐ−ニトロフェニル）エステル；リン酸トリ−ｏ−トリルエステル；リン酸トリフェニルエステル；リン酸トリブチルエステル；二塩化フェニル亜リン酸；ｐ−ニトロフェノール；イソシアン酸メチル−ｍ−フェニレンエステル；２，２’−イミノジエタノール；Ｎ−（２−アミノエチル）−Ｎ’−（２−（（２−アミノエチル）アミノ）エチル）１，２−エタンジアミン；２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルｐ−ク���ゾール；クロロビフェニル；４−ビフェニルアミン；ベンジルエーテル；ベンゼンスルホニルクロリド；１，２−（メチレンジオキシ）−４−プロペニルベンゼン；２，４−ジイソシアナト−１−メチルベンゼン；クロロジニトロベンゼン（異性体混合物）；ヘキサヒドロ２Ｈ−アゼピン−２−オン；４，４’−メチレンジアニリン；１’−アセトナフトン；メルカプト酢酸；およびアセトアニリドからなる群から選択され得る。非溶媒が、ポリ（エチレングリコール）、ジ（エチレングリコール）、トリ（エチレングリコール）、もしくはそれらの混合物を含む場合に、特に良好な結果が得られる。
【００１５】
溶媒および非溶媒は、液体分離プロセスを実施するために有用な半透過性のポリスルホン膜を形成するために有用な比で存在する。
【００１６】
本発明の別の局面に従って、「溶融紡糸」法もしくは「溶融押出」法は、半透過性のポリスルホン膜を生成するために提供される。この溶融紡糸法は、以下の工程を包含する：（１）ＵＨＭＷ親水性ポリマー（好ましくは、ポリビニルピロリドン）、ポリスルホン化合物、候補溶媒の上記の群から選択される溶媒、および候補非溶媒の上記の群から選択される非溶媒を含有する組成物を形成する工程；（２）組成物が均一な液体になる温度（すなわち、周辺よりも高い温度）に、組成物を加熱する工程；（３）組成物を、（（「紡糸口金」と呼ばれる）単一孔もしくは複数孔の中空繊維ダイのような）押出しダイを通過させて押出し成形する工程；ならびに（４）押出し物を、急冷区域に通し、この区域で押出し物がゲル化および凝固し、それにより膜を形成する、工程。
【００１７】
本発明の別の局面に従って、液体分離（精密濾過、限外濾過、逆浸透、および透析のような、しかしこれらに限定されない）のために有用な、膜の厚さの次元全体を通して一様な構造（すなわち、「均一な」膜構造）を有する、溶融紡糸された半透過性のポリスルホン膜を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（詳細な説明）
本発明は、特に、溶融紡糸によりポリスルホン半透膜を形成するために有用な組成物を含む。この組成物は、超高分子量親水性ポリマー（好ましくは、ポリビニルピロリドン（Ｋｏｌｌｉｄｏｎ  ９０Ｆ、ＭＷ＝１，０００，０００〜１，５００，０００Ｄａ））、ポリスルホン化合物、溶媒および非溶媒を含有する。この組成物において、溶媒および非溶媒は、液体分離プロセスを実施するために有用な半透膜を形成するために有用な比で存在する。このような組成物を用いる溶融紡糸である膜は、均一である。すなわち、溶融紡糸膜は対称であり、そのため膜は、このような組成物を用いて形成された中空繊維の図６および図７の走査電子顕微鏡写真において例示されるように、膜の厚さの次元全体を通して、実質的に一様な構造を有する。本明細書中で定義されるように、「均一な」ポリスルホン膜は、膜の部分または切片の各々が、実質的に比例した占有率に基づいて、膜の透過性の特徴に膜である。
【００１９】
本発明の一つの実施形態において、膜は以下を含有する：約３４重量％〜約３６重量％のポリスルホン；約４２重量％〜約４６重量％のスルホラン；約１０重量％〜約１２重量％のメトキシ−ＰＥＧ（分子量約２，０００）；約１重量％〜約１．５重量％のグリセリン；約２重量％〜約３重量％のポリビニルピロリドン；および約４重量％〜約７重量％のｎ−メチルピロリドン。
【００２０】
ポリスルホン化合物およびそれらの合成は、当該分野で周知である。本発明において有用な好ましいポリスルホン化合物は、式：
Ｒ１−ＳＯ２−Ｒ２
を満たし、ここで、Ｒ１およびＲ２（同じでも異なっていても良い）は、アルカン、アルケン、アルキン、アリール、アルキル、アルコキシ、アルデヒド、無水物、エステル、エーテル、およびそれらの混合物のような基であり、このような基の各々は、５０個以下の炭素原子を有し、かつ直鎖構造および分枝鎖構造を含む。本発明において有用な好ましいポリスルホン化合物は、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ（ＡＳＴＭ）ｆｏｒ  Ｆｌｏｗ  Ｒａｔｅｓ  ｏｆ  Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ  ｂｙ  Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  Ｐｌａｓｔｏｍｅｔｅｒ，ＡＳＴＭ  Ｄ  １２３８−９４ａに従って測定される場合、約１．７ｄｇ／分〜約９．０ｄｇ／分の範囲のメルトフローインデックス（ｍｅｌｔ  ｆｌｏｗ  ｉｎｄｅｘ）（ＭＦＩ）を有する。ポリスルホン化合物が約２．０ｄｇ／分〜約５．０ｄｇ／分のＭＦＩを有する場合、良好な結果が得られている。本発明において有用な好ましいポリスルホン化合物としては、ポリアリールスルホン（例えば、ビスフェノールＡポリスルホン）、ポリエーテルスルホン、ポリフェニルスルホン、およびそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。ビスフェノールＡポリスルホンを利用して、特に良好な結果が得られている。
【００２１】
「ポリスルホン化合物にとっての溶媒」は、以下の特性を有する化合物として、本明細書中で定義される：少なくとも約１５０℃の沸点、約５０℃〜約３００℃の範囲の温度で、約８重量％〜８０重量％のポリスルホン化合物を溶解する溶媒和力。溶媒は、好ましくは、約８重量％〜約８０重量％のポリアリールスルホンを溶解可能である。
【００２２】
本発明において有用な候補溶媒としては、テトラメチレンスルホン；３−メチルスルホレラン；ベンゾフェノン；ｎ，ｎ−ジメチルアセトアミド；２−ピロリドン；３−メチルスルホレン；ピリジン；チオフェン；ｏ−ジクロロベンゼン；１−クロロナフタレン；サリチル酸メチル；アニソール；ｏ−ニトロアニソール；ジフェニルエーテル；ジフェノキシメタン；アセトフェノン；ｐ−メトキシフェニル−２−エタノール；２−ピペリジン；アンチピリン；フタル酸ジエチル；ジフェニルスルホン；ジフェニルスルホキシド；フタル酸ジオクチルエステル；フタル酸ジメチルエステル；フタル酸ジエチルエステル；フタル酸ジブチルエステル；フタル酸ビス（２−エチルヘキシル）エステル；フタル酸ベンジルブチルエステル；フェニルスルフィドが挙げられるが、これらに限定されない。本発明において有用な、特に好ましい溶媒としては、テトラメチレンスルホン（「スルホラン」）、アンチピリン、δ−バレロラクタム、フタル酸ジエチル、およびそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。テトラメチレンスルホンを溶媒として利用して、特に良好な結果が得られている。
【００２３】
「ポリスルホン化合物にとっての非溶媒」は、以下の特性を有する化合物として、本明細書中に定義される：少なくとも約１５０℃の沸点、約５０℃〜約３００℃の範囲の温度で、約５重量％より少ないポリスルホン化合物を溶解するために十分低い溶媒和力。
【００２４】
本発明において有用な候補非溶媒は、１，１−ジエチル尿素；１，３−ジエチル尿素；ジニトロトルエン；１，２−エタンジアミン；ジフェニルアミン；トルエンジアミン；ｏ−トルイル酸；ｍ−トルイル酸；トルエン−３，４−ジアミン；フタル酸ジブチル；ピペリジン；デカリン；シクロヘキサン；シクロヘキセン；クロロシクロへキサン；「セロソルブ」溶媒；ｎ，ｎ−ジメチルベンジルアミン；パラフィン；鉱油；地蝋；獣脂アミン；トリエタノールアミン；ラウリルメタクリレート；ステアリン酸；ジ（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）；テトラ（エチレングリコール）；グリセリン；アジピン酸ジエチル；ｄ−ソルビトール；クロロトリフェニルスタンナン；レゾルシノール；２−メチル−８−キノリノール；キナルジン；４−フェニルピリジン；ホスホロチオ酸ｏ，ｏ−ジエチルｏ−（ｐ−ニトロフェニル）エステル；Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｐ−フェニレンジアミン；２，６−ジメトキシフェノール；４−アリル−２−メトキシフェノール；フェナントリジン；２−ナフチルアミン；１−ナフチルアミン；１−ナフトール；２−ナフタレンチオール；１−ブロモナフタレン；レブリン酸；フェニルピロール−２−イルケトン；フェニル４−ピリジルケトン；イソチオシアン酸ｍ−ニトロフェニルエステル；２−メチル−１Ｈ−インドール；４−メチルイミダゾール；イミダゾール；１，７−ヘプタンジオール；９Ｈ−フルオレン−９−オン；フェロセン；２，２’，２’’−ニトリロトリエタノール；２，２’−イミノジエタノール；ジベンゾフラン；シクロへキサン酢酸；シアナミド；クマリン（ｃｏｕｒｍａｒｉｎ）；２，２’−ビピリジン；安息香酸；ベンゼンプロピオン酸；ｏ−ジニトロベンゼン；９−メチル−９−アザビシクロ（３．３．１）ノナン−３−オン；クロロジフェニルアルシン；臭化アンチモン；ｐ−アニシジン；ｏ−アニスアルデヒド；アジポニトリル；ｐ−アミノアセトフェノン；モノアセチン；ジアセチン；トリアセチン；ペントキサン；４−ベンゾイルビフェニル；メチルオレエート；トリエチルホスフェート；ブチロラクトン（ｂｕｔｙｒｌａｃｅｔｏｎｅ）；テルフェニル；テトラデカノール；ポリ塩化ビフェニル（「Ａｒｏｃｌｏｒ  １２４２」）；ミリスチン酸；メタクリル酸ドデシルエステル；イソシアン酸メチレンジ−ｐ−フェニレンエステル；２−（（２−ヘキシルオキシ）エトキシ）エタノール；４−ニトロビフェニル；ベンジルエーテル；ベンゼンスルホニルクロリド；２，４−ジイソシアナト−１−１−メチルベンゼン；アジピン酸ジエチルエステル；２’−ニトロアセトフェノン；１’−アセトナフトン；テトラデカノン；（ジクロロフェニル）トリクロロシラン；ジクロロジフェニルシラン；ホスホロチオ酸ｏ，ｏ−ジエチルｏ−（ｐ−ニトロフェニル）エステル；リン酸トリ−ｏ−トリルエステル；リン酸トリフェニルエステル；リン酸トリブチルエステル；二塩化フェニル亜リン酸；ｐ−ニトロフェノール；イソシアン酸メチル−ｍ−フェニレンエステル；２，２’−イミノジエタノール；Ｎ−（２−アミノエチル）−Ｎ’−（２−（（２−アミノエチル）アミノ）エチル）１，２−エタンジアミン；２，���−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール；クロロビフェニル；４−ビフェニルアミン；ベンジルエーテル；ベンゼンスルホニルクロリド；１，２−（メチレンジオキシ）−４−プロペニルベンゼン；２，４−ジイソシアナト−１−メチルベンゼン；クロロジニトロベンゼン（異性体混合物）；ヘキサヒドロ２Ｈ−アゼピン−２−オン；４，４’−メチレンジアニリン；１’−アセトナフトン；メルカプト酢酸；およびアセトアニリドである。本発明において有用な、特に好ましい非溶媒としては、ポリ（エチレングリコール）、ジ（エチレングリコール）、トリ（エチレングリコール）、グリセロール、およびそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。
【００２５】
本組成物における成分の濃度は、変化し得、そして単純な卓上の実験によりその多くが容易に算出され得る変数に依存する。例えば、溶融押出し成形温度での組成物の混和性は、適切な成分濃度の決定において考慮されるべき一つの因子である。ポリスルホン化合物溶液の混和性は、当該分野で公知の方法により、経験的に容易に決定され得る。（組成物の成分が混和性であるか否かは、容易に明らかである。）膜の最終用途は、適切な混和組成物の決定における別の因子であり、なぜなら、膜の好ましい孔の大きさならびに膜を通る液体および溶質の輸送速度は、意図された繊維の最終用途に依存して変化するからである。
【００２６】
液体の精密濾過に有用な膜の場合、ポリスルホン化合物の濃度は、好ましくは、少なくとも約８重量％、より好ましくは、少なくとも約１２重量％である。溶媒の濃度は、好ましくは、少なくとも約４０重量％、より好ましくは、少なくとも約６０重量％である。非溶媒の濃度は、もし存在するのであれば、好ましくは、少なくとも約１重量％、そしてより好ましくは、少なくとも約５重量％である。
【００２７】
限外濾過もしくは透析のために有用な膜の場合、ポリスルホン化合物の濃度は、好ましくは、少なくとも約１８重量％、より好ましくは、少なくとも約２５重量％である。溶媒の濃度は、好ましくは、少なくとも約４０重量％、より好ましくは、少なくとも約４５重量％である。非溶媒の濃度は、もし存在するのであれば、好ましくは、少なくとも約１重量％、より好ましくは、少なくとも約５重量％である。
【００２８】
もし非溶媒が存在するのであれば、溶媒の非溶媒に対する比（すなわち、「液体分離プロセスのために有用な半透膜を形成するために十分な」、溶媒の非溶媒に対する比）は、好ましくは、約０．９５：１〜約８０：１、そしてより好ましくは、約２：１〜約１０：１である。例えば、図３に示すように、ビスフェノールＡポリスルホン、スルホラン（溶媒）、およびポリ（エチレングリコール）（非溶媒）を含有する（溶融紡糸ポリスルホン中空繊維のための）三成分組成物については、ポリスルホン化合物、溶媒、および非溶媒の受容可能な量は、領域Ａ、Ｂ、Ｃを生成する各成分の極値により制限された領域内に存在する。図３の領域Ａ、Ｂ、Ｃ内のある量の三つの成分の各々から構成される任意の特定の組成物が、中空繊維膜への溶融紡糸のために適している。
【００２９】
液体の逆浸透のために有用な膜の場合、ポリスルホン化合物の濃度は、好ましくは、少なくとも約３０重量％、より好ましくは、少なくとも約３５重量％である。溶媒の濃度は、好ましくは、少なくとも約１２重量％、より好ましくは、少なくとも約２０重量％である。もし存在するのであれば、非溶媒の濃度は、好ましくは、少なくとも約１重量％、より好ましくは、少なくとも約５重量％である。
【００３０】
本発明の組成物は、「液体分離プロセス」のために有用なポリスルホン半透膜を製造するために使用され得る。本明細書中で定義されるように、このようなプロセスとしては、精密濾過、限外濾過、透析、および逆浸透が挙げられるが、これらに限定されない。図５は、体外血液処理デバイス、特に血液透析器として使用するために形成された、代表的な液体分離デバイスを示す。血液透析器１０は、外側ケーシング１２、エンドキャップ１４、透析物入口１６、透析物出口１８、血液入口２０、血液出口２２、および外側ケーシングに入れられる繊維の束２４を備える。この外側ケーシングは、透析物区画を規定し、そして繊維の管腔は、血液区画を形成する。血液が平行様式で繊維の管腔を流れ過ぎるにつれて、透析物は、透析物区画を通って向流方向に流れる。
【００３１】
本発明の膜は、図１および図２に例示されるような代替的な方法スキームによって製造され得る。所望されるポリスルホン膜を開発するために選択された必要に応じた方法ステップに依存して多くの方法スキームに従い得る。
【００３２】
本発明に従う一つの好ましい方法において、ＵＨＭＷ親水性ポリマー、ポリスルホン化合物、溶媒、および非溶媒からなるポリスルホン組成物は、高剪断混合機において前もって調合され、溶融され、（中空繊維として）押出し成形され、急冷され（図１）、そして次にＬｅｅｓｏｎａ巻き取り機のような任意の数の商業的に入手可能な巻き取り機を用いて、コアもしくはリールに巻きつけられる。このような方法において、巻き取りの間に、中空繊維に対してわずかな張力を維持するために、適切な注意がなされるべきである。本発明に従う別の好ましい方法において、ポリスルホン組成物は、高剪断混合機において前もって調合され、溶融され、（固体ストランドを形成するために）ストランドダイを通して押出し成形され、冷却され、小球状にされ、再溶融され、（中空繊維を形成するために）押出し成形され、急冷され、そして次に巻き取られる（図２）。本発明に従うさらに別の好ましい方法において、このポリスルホン組成物は、前もって調合され、溶融され、（中空繊維として）押出し成形され、急冷され、巻き取られ、ある時間の間、乾燥状態に保たれ、ポリスルホン化合物にとって実質的に非溶媒である液体中に浸漬され、そして浸漬した液体中で１５日間まで保存される（図１）。本発明に従うさらに別の好ましい方法において、ポリスルホン組成物は、高剪断混合機において前もって調合され、溶融され、（中空繊維として）押出し成形され、急冷され、巻き取られ、浸漬され、浸出され、リンスされ、再可塑化され、そして次にオーブン（好ましくは、対流オーブン）において乾燥される（図１）。本発明に従う別の好ましい方法において、ポリスルホン組成物は、前もって調合され、溶融され、（固体ストランドとして）押出し成形され、冷却され、小球状にされ、再溶融され、（中空繊維として）押出し成形され、急冷され、巻き取られ、そして次に空気中で乾燥状態に保存され、その後ポリスルホン化合物にとって実質的に非溶媒である液体中に浸漬される（図２）。本発明に従うさらに別の好ましい方法において、ポリスルホン組成物は、前もって調合され、溶融され、（固体ストランドとして）押出し成形され、冷却され、小球状にされ、再溶融され、（中空繊維として）押出し成形され、急冷され、巻き取られ、浸漬され、浸出され、リンスされ、再可塑化され、そして乾燥される（図２）。
【００３３】
押出し成形される組成物の成分（すなわち、ＵＨＭＷ親水性ポリマー、ポリスルホン化合物、溶媒、および非溶媒）は、従来の混合装置（例えば、調合二軸型押出し成機のような高剪断混合機）を用いて従来の様式で混合することにより、押出し成形の前に、組み合わされ、そして均一にされる。押出し成形組成物の成分はまた、溶融した液体の適切な攪拌を提供される溶融ポットにおいて、直接組み合わされ、そして均一にされ得る。あるいは、ポリスルホン押出し成形組成物は、ストランドダイを通して溶融した組成物を押出し成形し、押出し物全体を冷却し、そして押出し物を粉砕するかもしくは小球状にして、加熱された、単軸型もしくは二軸型の押出し機に容易に供給される粒子サイズにすることにより、均一化され得る。あるいは、当業者に公知の他の加熱／均一化方法は、押出し成形のための、均一な、溶融した液体（「溶融物」と呼ばれる）を生成するために利用され得る。
【００３４】
この溶融物は、押出し成形のために適切な粘度を有する均一な液体の調製を容易にする温度まで加熱される。この温度は、ポリスルホン、溶媒、もしくは非溶媒の重大な分解を引き起こすほど高くあるべきではない。この温度は、押出し成形のための液体を過剰に粘性にするほど低くあるべきではない。例えば、溶融物が、ビスフェノールＡポリスルホンを含有する場合、押出し形成温度は、好ましくは、少なくとも約５０℃、より好ましくは、少なくとも約７５℃である。押出し物の温度は、好ましくは、約３００℃より低く、より好ましくは、約２２０℃より低い。
【００３５】
溶融物の粘度は、ポリスルホン化合物に有害に作用しない温度で押出し成形されるために、過剰に粘性であるほど高くあるべきではない。しかし、溶融物のこの粘度は、押出し物が、押出し成形ダイを出る際に所望される形を維持し得ないほど低くあってはならない。溶融物は、種々の形で押出し成形され得、これらとしては、中空繊維、チューブ、シート、およびフィンを有する中空繊維が挙げられるが、これらに限定されない。押出し物は、冷却することにより、押し出し成形の際に所望される形を維持することが補助され得る。
【００３６】
中空繊維膜を作製するために、溶融物は、中空繊維ダイ（紡糸口金）を通して押出し成形される。この紡糸口金は、代表的に、複数孔であり、そこで、複数の中空繊維のトウを生成する。この紡糸口金は、代表的に、流体（気体もしくは液体）を押出し物のコアもしくは「管腔」に供給するための手段を含む。このコア流体は、中空繊維が紡糸口金から
出てくる際の中空繊維の崩壊を防止するために使用される。このコア流体は、窒素、空気、二酸化炭素、もしくは他の不活性気体のような気体であっても、水、ポリ（エチレングリコール）、ジ（エチレングリコール）、トリ（エチレングリコール）、グリセロール、およびそれらの混合物のような、しかしこれらに限定されない、ポリスルホン化合物にとって非溶媒である液体であってもよい。溶媒および非溶媒の混合物は、この混合物がポリスルホン化合物にとっての溶媒ではない限りにおいて、使用され得る。あるいは、溶融物は、まず、単一孔もしくは複数孔のストランドダイを通って固体ストランドとして押出し成形され、そして結果として生じた固体ストランドは、冷却され、そして小球状にされて単軸型もしくは二軸型の押出し成機に容易に供給される粒子サイズにされ得る（図２）。この代替的な生成方法において、粒子は、上記に記載のように、再溶融され、そして次に単一孔もしくは複数孔の紡糸口金を通って押出し成形されて、中空繊維を形成する。
【００３７】
押出し成形ダイから出てきた押出し物は、一つ以上の急冷区域に入る。急冷区域の環境は、気体もしくは液体であり得る。急冷区域内で、押出し物は、膜のゲル化および凝固を引き起こすために十分な冷却にさらされる。本発明の方法の一つの実施形態において、押出し物がダイを出た後から始まり、そして膜がコアもしくはリールに巻き取られる前までにわたる時間は、膜の所望される透過性を達成するために重要である。この時間の間、所与の組成物にとって、膜の透過性は、押出し物が供される冷却の速度により、大きく左右される。押出し物のより強烈ではない急冷もしくはよりゆっくりとしたゲル化から得られる透過性と比較して、透過性は、押出し物の迅速な急冷により上昇する。より迅速な急冷の結果として生じる膜の透過性上昇は、通常、膜の厚さの次元を通過して水、もしくは他の液体および化合物を輸送する膜の能力に影響を与える。したがって、（選択される冷却媒体の温度および組成物により影響される）押出し物の冷却の速度は、結果として生じる膜の透過性の改変のために変更され得る。
【００３８】
本発明に従う一つの方法において、ポリスルホン中空繊維押出し物は、空気中で急冷される。急冷区域内で、中空繊維は、ゲル化および凝固する。空気急冷区域の温度は、好ましくは、約２７℃よりも低く、より好ましくは、約２４℃よりも低い。中空繊維は、好ましくは約１８０分より短い間、より好ましくは、約３０分より短い間、空気区域に維持される。
【００３９】
本発明に従う別の好ましい方法において、中空繊維押出し物は、水、ポリ（エチレングリコール）、ジ（エチレングリコール）、トリ（エチレングリコール）、グリセロール、もしくはそれらの混合物のような、ポリスルホン化合物にとって実質的に非溶媒である液体において急冷される。あるいは、溶媒および非溶媒の混合物は、この混合物がポリスルホン化合物にとって実質的に非溶媒である限りにおいて、使用され得る。液体急冷が、水および一つ以上の他の成分を含有する場合、水の他の成分に対する比は、好ましくは、約０．２５：１〜約２００：１である。液体急冷区域の温度は、好ましくは約５０℃より低く、より好ましくは約２５℃より低く、そしてより好ましくは約１０℃より低い。液体急冷の利点は、液体急冷が、押出し物から冷却媒体への熱の伝導に対して空気急冷において存在する抵抗よりも、低い抵抗を提供し、そして、結果として、膜が形成する際の押出し物からの熱のより迅速な除去をもたらすことである。熱の迅速な除去は、結果として生じる膜の透過性を改変し、そして意図される最終用途のための膜透過性を調整するために使用され得る。
【００４０】
中空繊維は、必要に応じて、ゴデットローラーもしくは他の従来の装置を用いて、適切な繊維直径に延伸される。より詳細には、繊維の延伸もしくは引っ張りは、中空繊維を一連のローラーに通過すことにより達成され得る。所望される引っ張り程度は、繊維が出会う第一ローラーと比較した、第二ローラーもしくはローラーの第二群の回転速度の制御により得られ得る。ラインの速さは、一般的に、重大ではなく、そして広い範囲わたって変化し得る。好ましいラインの速さは、少なくとも約１０フィート／分であり、そして約１０００フィート／分よりも遅い。
【００４１】
本発明に従う別の好ましい方法において、図２に例示のように、急冷に続いて、膜は、水または水とスルホランおよび／もしくは非溶媒との混合物、または水と溶融した組成物において利用される溶媒との混合物のような、ポリスルホン化合物にとって実質的に非溶媒である液体を含む、少なくとも一つの浸出浴を通過させられる。浸出浴が水である場合、良好な結果が達成されている。膜は、浸出されて、溶媒および非溶媒の少なくとも一部分が除去される。浸出浴は、膜から溶媒および非溶媒の全てを除去する必要はなく、少なくとも部分的には、予想される膜の最終用途に依存する。
【００４２】
浸出浴の最低温度は、生成速度の需要に対して妥当な速度で、膜からの溶媒および非溶媒の除去が起こる温度である。浸出浴の最低温度は、好ましくは少なくとも約２０℃、より好ましくは少なくとも約４０℃である。浸出浴の最高温度は、膜の完全性が有害に作用される温度未満である。したがって、浸出浴の温度は、好ましくは約９５℃より低い。
【００４３】
例として、浸出浴中の中空繊維膜の滞留時間は、好ましくは約１２００秒より短く、より好ましくは約３００秒より短い。中空繊維は、必要に応じて、浸出浴に入る前、浸出浴中の滞留時間の間、浸出浴から出てきた後、もしくはそれらの組み合わせの間、所望されるサイズに延伸され得る。
【００４４】
浸出浴中への浸漬に続いて、膜は、必要に応じて、水を含むリンス浴を通過させられ得る。このリンス浴は、浸出プロセス由来の膜中の残査を除去する。リンス浴は、好ましくは室温に維持される。中空繊維について、リンス浴内の繊維の滞留時間は、好ましくは１２００秒より短く、より好ましくは３００秒より短い。
【００４５】
浸出後、膜は、次に再可塑化プロセスに供され得る。透析のために使用される中空繊維膜について、再可塑化浴が使用され、これは、好ましくは約５０重量％より少ないグリセロール、そしてより好ましくは約４５重量％より少ないグリセロールを含み、残りは水である。再可塑化浴の最低温度は、生成の需要に対して妥当な速度で、膜の再可塑化が起こるような温度である。例えば、グリセロール含有再可塑化浴の最低温度は、好ましくは少なくとも約２０℃、より好ましくは少なくとも約３５℃である。再可塑化浴の最高温度は、膜の完全性が有害に影響を受け得る温度より低い。したがって、再可塑化浴の最高温度は、好ましくは約１００℃よりも低く、より好ましくは約５０℃よりも低い。
【００４６】
再可塑化浴からの膜の取り出しに続いて、膜に付着している過剰な液体は、好ましくは約１０ｐｓｉｇ〜約６０ｐｓｉｇの圧力での従来の作動するエアナイフの使用により、必要に応じて除去され得る。中空繊維について、エアナイフが約３０ｐｓｉｇの圧力に維持される場合、良好な結果が達成されている。
【００４７】
結果として生じたポリスルホン膜は、必要に応じて、オーブン（好ましくは対流オーブン）で乾燥され得る。このオーブンは、約２０℃〜約２００℃の温度で維持される。中空繊維について、オーブンの温度が約７０℃である場合に、良好な結果が達成されている。対流オーブンにおいて、膜は、約５秒〜約１２００秒の間乾燥される。中空繊維について、繊維が少なくとも約１４０秒間乾燥された場合、良好な結果が達成されている。
【００４８】
記載の方法により形成される半透過性のポリスルホン膜は、精密濾過、限外濾過、透析、および逆浸透のような、しかしこれらに限定されない液体分離プロセスにおいて使用され得る。本発明に従う方法の範囲内で、用いられる特定の製造方法は、膜の予想される最終用途について、結果として生じる膜を調節するために選択される。このような適応は、明細書中の教示に基づいて、当業者により容易に達成される。
【００４９】
限定ではなく例示として、本発明の実施例がここで所与される。
【実施例】
【００５０】
（実施例１）
約３６重量％のＵｄｅｌ  Ｐ１８３５ＮＴ１１（ビスフェノールＡポリスルホンのブランド（Ａｌｐｈａｒｅｔｔａ、ＧｅｏｒｇｉａのＡｍｏｃｏ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｉｎｃ．から入手可能））、約４４．３重量％の無水スルホラン（Ｂｏｒｇｅｒ，ＴｅｘａｓのＰｈｉｌｌｉｐｓ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能）、および約１０００Ｄａの平均分子量を有する約１７．７重量％のポリ（エチレングリコール）（Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭｉｃｈｉｇａｎのＤｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能）を含有する組成物を調製した。溶媒の非溶媒に対する比は、約２．５：１であった。この組成物を、約１３２℃で、共回転二軸型押出し成機で調合した。この押出し成形された組成物を冷却し、ＲＣＰ  ２．０小球状機（Ｃｅｄａｒ  Ｇｒｏｖｅ、Ｎｅｗ  ＪｅｒｓｅｙのＲａｎｄｃａｓｔｌｅ  Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．から入手可能）を用いて小球状にし、そして次に再溶融し、そして約１４９℃で、単軸型押出し成機を用いて、３０孔の中空繊維紡糸口金を通して押出し成形した。結果として生じた中空繊維押出し物を、約２１℃の空気中で約１５秒間急冷し、第一ゴデット（１７２フィート／分の表面スピードで回転している）から第二ゴデット（１８２フィート／分の表面スピードで回転している）に延伸して繊維の長さを約５．７５％上昇させ、コアに巻き取り、そして約２５℃の温度で、約４時間、水浴中に浸した。
【００５１】
水中に浸漬した後、約３０ｆｔ／分の速度でコアからこの繊維を巻き戻し、そして約４０秒間、この繊維を３７℃の水浴に通過すことにより、中空繊維を加工した。この繊維を、室温の水リンス浴中に１３９秒間浸漬した。リンス浴に続いて、この繊維を、１４０秒間の約３７℃に維持された４０％水性グリセロール再可塑化浴中への浸漬により、再可塑化した。水性グリセロール浴からこの繊維を取り出した後、約３０ｐｓｉｇで作動するエアナイフを用いて、この繊維から過剰な液体を除去した。加工された中空繊維を、次に、約７０℃で、１５５秒間、対流オーブンで乾燥した。
【００５２】
結果として生じた中空繊維は、１６０μｍの平均管腔直径、および１８μｍの平均の壁の厚さを有していた。この中空繊維を製造して、１５０繊維を含む透析試験ユニットにした。このデバイスのインビトロでの水の流量は、１０２．５ｍＬ／（ｈｒ・ｍｍＨｇ・ｍ２）であり、そして約０．０２ｍＬ／（分・繊維）の繊維管腔を通過する溶液の流量で、塩化ナトリウムについての平均Ｋｏｖが１．９２×１０−２ｃｍ／分であることが見出された。Ｋｏｖは、以下の等式：
１／Ｋｏｖ＝（１／Ｋｂ）＋（１／Ｐｍ）
により定義され、ここで、Ｋｂは、中空繊維の管腔に存在する流体内での質量の輸送に対する抵抗であり、そしてＰｍは、膜透過性である。膜透過性Ｐｍを、試験装置のみを用いて決定することは不可能であった。なぜなら、個々の繊維を通る溶液の流れは、Ｋｂを無視できるほどに十分な大きさにはできなかったからである。
【００５３】
この中空繊維膜は、製造されて、水溶液の水から夾雑物を除去するための、限外濾過セルとしての使用のための適切なデバイスとなり得る。
【００５４】
（実施例２）
約３６重量％のＵｄｅｌ  Ｐ１８３５ＮＴ１１ポリスルホン（Ａｍｏｃｏ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｉｎｃ．）、約４５．７重量％の無水スルホラン（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）、および約１０００Ｄａの平均分子量を有する約１８．３重量％のポリ（エチレングリコール）（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）を含有する組成物を調製し、約２．５：１の溶媒の非溶媒に対する比を得た。この組成物を、約１７３℃で、共回転二軸型押出し成機に調合した。次に、押出し成形組成物を、小球状にし、再溶融し、そして約１７８℃で、単軸型押出し成機を用いて、３０孔の中空繊維紡糸口金を通して押出し成形した。結果として生じた中空繊維押出し物を、約２２℃で、７秒〜８秒間、空気中で急冷した。結果として生じた中空繊維膜を、約１１０フィート／分でコアに巻き取り、そして約１時間、乾燥状態に保った。次に、この中空繊維を、約１２時間〜１５時間の間、約２５℃の温度に維持されている水浴に置いた。
【００５５】
次に、約３０ｆｔ／分でコアからこの繊維を巻き戻し、そして約４０秒間、３６℃の水浸出浴にこの繊維を通過させることにより、この中空繊維を加工した。この繊維を、１３９秒間、室温の水リンス浴中に浸漬した。この繊維を、約４０重量％の水性グリセロールの３７℃の浴槽で、１４０秒間、再可塑化させた。この繊維をこの水性グリセロール浴から取り出した後、約３０ｐｓｉｇの圧力で作動するエアナイフを用いて、過剰な液体をこの繊維から取り除いた。次に、この加工された繊維を、約７０℃で、１５５秒間、対流オーブンで乾燥させた。
【００５６】
結果として生じた中空繊維は、約１４２μｍの平均管腔直径および約３１μｍの平均の壁の厚さを有していた。各々が１５０本の中空繊維を含む透析試験ユニットを製造した。これらのデバイスの平均のインビトロの水の流束は、６８．０ｍＬ／（ｈｒ・ｍｍＨｇ・ｍ２）であり、そして約０．０２ｍＬ／（分・繊維）の繊維管腔を通過する溶液流量で、塩化ナトリウムについての平均Ｋｏｖは、約２．２８×１０−２ｃｍ／分であった。この中空繊維膜は、水溶液の水から夾雑物を除去するための、限外濾過セルにおける使用のような、限外濾過のために有用である。
【００５７】
（実施例３）
約３８重量％のＵｄｅｌ  Ｐ１８３５ＮＴ１１ポリスルホン（Ａｍｏｃｏ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｉｎｃ．）、約４４．３重量％の無水スルホラン（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）、および約１０００Ｄａの平均分子量を有する約１７．７重量％のポリ（エチレングリコール）（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）を含有する組成物を調製し、約２．５：１という、溶媒の非溶媒に対する比を得た。この組成物を、約９９℃で、共回転二軸型押出し成機に調合し、３０孔の中空繊維紡糸口金を通して、直接押出し成形した。この押出し物を、約２６℃で、約６秒間、空気中で急冷した。結果として生じた中空繊維膜を、約１６０フィート／分でコアに巻き取り、そして約１２時間〜１５時間の間、直ちに水浴に置いた。
【００５８】
次に、この中空繊維を、約３０ｆｔ／分でコアから巻き戻し、そして約４０秒間、３７℃の水浸出浴に通過させた。次に、この繊維を、１４０秒間、室温の水リンス浴中に浸漬した。この繊維を、約４０重量％のグリセロールを含む水性グリセロール浴中で、１４０秒間再可塑化させ、この浴を約３８℃に維持した。この繊維をこの水性グリセロール浴から取り出した後、約３０ｐｓｉｇの圧力で作動するエアナイフを用いて、過剰な液体をこの繊維から取り除いた。次に、この繊維を、約７０℃で、約１５５秒間、対流オーブンで乾燥させた。
【００５９】
結果として生じた中空繊維膜は、約２３７μｍの平均管腔直径および約３５μｍの平均の壁の厚さを有していた。各々が１５０本の結果として生じた中空繊維を含む透析試験ユニットをこの繊維から製造した。これらのデバイスの平均のインビトロの水の流束は、１４３．５ｍＬ／（ｈｒ・ｍｍＨｇ・ｍ２）であり、そして約０．０２ｍＬ／（分・繊維）の繊維管腔を通過する溶液流量で、塩化ナトリウムについての平均Ｋｏｖは、約０．８８×１０−２ｃｍ／分であることが見出された。この中空繊維膜は、水溶液の水から夾雑物を除去するための、限外濾過セルにおいて使用され得る。
【００６０】
（実施例４）
約３８重量％のＵｄｅｌ  Ｐ１８３５ＮＴ１１ポリスルホン（Ａｍｏｃｏ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｉｎｃ．）、約４５．７重量％の無水スルホラン（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）、および約１０００Ｄａの平均分子量を有する約１８．３重量％のポリ（エチレングリコール）（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）を含有する組成物を調製し、約２．６：１という、溶媒の非溶媒に対する比を得た。この組成物を、約１４３℃で、共回転二軸型押出し成機に調合し、そして３０孔の中空繊維紡糸口金を通して、直接押出し成形した。この押出し物を、約２５℃で、約０．０８分間、空気中で急冷し、約２０３フィート／分でコアに巻き取り、そして３０分間乾燥状態に保ち、その後、約３日間、２５℃の水浴中に置いた。
【００６１】
次に、この中空繊維を、約３０ｆｔ／分でコアから巻き戻し、そして約３０秒間、３８℃の水浸出浴に通過させた。この繊維を、１４８秒間、室温の水リンス浴中に浸漬した。この繊維を、約４０重量％の水性グリセロールを含む水性グリセロール浴中で、１４９秒間再可塑化させ、この浴を約３８℃に維持した。この繊維をこの水性グリセロール浴から取り出した後、約３０ｐｓｉｇの圧力で作動するエアナイフを用いて、過剰な液体をこの繊維から取り除いた。この加工された中空繊維を、約７０℃で、１４７秒間、対流オーブンで乾燥させた。
【００６２】
結果として生じた中空繊維膜は、約１９２μｍの平均管腔直径、および約２９．５μｍの平均の壁の厚さを有していた。各々が１５０本の結果として生じた繊維を含む透析試験ユニットを製造した。これらのデバイスの平均のインビトロの水の流束は、１４１．２ｍＬ／（ｈｒ・ｍｍＨｇ・ｍ２）であり、そして約０．０２ｍＬ／（分・繊維）の繊維管腔を通過する溶液流量で、塩化ナトリウムについての平均Ｋｏｖは、１．２０×１０−２ｃｍ／分であることが見出された。この中空繊維膜は、水もしくは水溶液から夾雑物を除去するための、限外濾過セルにおいて有用である。
【００６３】
（実施例５）
約３４重量％のＵｄｅｌ  Ｐ１８３５ＮＴ１１ポリスルホン（Ａｍｏｃｏ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｉｎｃ．）、約５４重量％の無水スルホラン（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）、約１０００Ｄａの平均分子量を有する約１２重量％のポリ（エチレングリコール）（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）、および約１重量％のグリセロール（ＶａｎＷａｔｅｒｓ＆Ｒｏｇｅｒｓ，Ｉｎｃ．、Ｓｅａｔｔｌｅ、Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ）を含有する組成物を調製し、約４．５：１という溶媒の非溶媒に対する比を得た。この組成物を、約１４４℃で、共回転二軸型押出し成機に調合した。次に、この押出し物を冷却し、小球状にし、再溶融し、そして約１３４℃で、単軸型押出し成機を用いて、３０孔の中空繊維紡糸口金を通して押出し成形した。結果として生じた押出し物を、約２０℃で、０．０８分間、空気中で急冷し、そして約２００フィート／分でコアに巻き取った。この巻き取られたコア全体を、約１５時間〜２０時間の間、２５℃の水浴中に直ちに置いた。
【００６４】
次に、この繊維を約３０ｆｔ／分でコアから巻き戻し、そして９７秒間、室温の水浸出浴にこの繊維を通過させることにより、この中空繊維を加工した。この繊維を、約３８℃に維持された約４０重量％の水性グリセロールを含む浴中で、１４５秒間再可塑化させた。この繊維をこの水性グリセロール浴から取り出した後、約３０ｐｓｉｇの圧力で作動するエアナイフを用いて、過剰な液体をこの繊維から取り除いた。この加工された中空繊維を、約６２℃で、１５１秒間、対流オーブンで乾燥させた。
【００６５】
結果として生じた中空繊維膜は、約１６５μｍの平均管腔直径、および約１８μｍの平均の壁の厚さを有していた。各々が１５０本の結果として生じた中空繊維を含む試験ユニットを製造した。これらのデバイスの平均のインビトロの水の流束は、６７．２ｍＬ／（ｈｒ・ｍｍＨｇ・ｍ２）であり、そして約０．０２ｍＬ／（分・繊維）の繊維管腔を通過する溶液流量で、塩化ナトリウムについての平均Ｋｏｖは、２．１９×１０−２ｃｍ／分であることが見出された。
【００６６】
（実施例６）
約３４重量％のＵｄｅｌ  Ｐ１８３５ＮＴ１１ポリスルホン（Ａｍｏｃｏ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｉｎｃ．）、約５４重量％の無水スルホラン（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）、約１０００Ｄａの平均分子量を有する約６重量％のポリ（エチレングリコール）（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）、および約６重量％のトリ（エチレングリコール）（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ）を含有する組成物を調製し、約９：１という溶媒の非溶媒に対する比を得た。この組成物を、約１５３℃で、共回転二軸型押出し成機に調合した。次に、この押出し物を冷却し、小球状にし、再溶融し、そして約１３７℃で、単軸型押出し成機を用いて、３０孔の中空繊維紡糸口金を通して押出し成形した。結果として生じた中空繊維押出し物を、約２０℃で、０．０８分間、空気中で急冷し、そして約２００フィート／分でコアに巻き取った。この繊維コア全体を、１５時間〜２０時間の間、２５℃の水浴中に直ちに置いた。
【００６７】
次に、この繊維を約３０ｆｔ／分でコアから巻き戻し、そして約９５秒間、室温の水浸出浴にこの繊維を通過させることにより、この中空繊維を加工した。次に、この繊維を、１３４秒間、室温の水リンス浴に浸漬した。この中空繊維を、約３８℃に維持された約４０重量％の水性グリセロールの浴中で、１４６秒間再可塑化させた。この繊維をこの水性グリセロール浴から取り出した後、約３０ｐｓｉｇの圧力で作動するエアナイフを用いて、過剰な液体をこの繊維から取り除いた。この加工された繊維を、約７０℃で、１５０秒間、対流オーブンで乾燥させた。
【００６８】
結果として生じた中空繊維膜は、約１８０μｍの平均管腔直径、および約２０μｍの平均の壁の厚さを有していた。各々が１５０本の結果として生じた繊維を含む試験ユニットを製造した。これらのデバイスの平均のインビトロの水の流束は、６０．０ｍＬ／（ｈｒ・ｍｍＨｇ・ｍ２）であり、そして約０．０２ｍＬ／（分・繊維）の繊維管腔を通過する溶液流量で、塩化ナトリウムについての平均Ｋｏｖは、２．１７×１０−２ｃｍ／分であることが見出された。
【００６９】
（実施例７）
約３２重量％のＵｄｅｌ  Ｐ１８３５ＮＴ１１ポリスルホン（Ａｍｏｃｏ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｉｎｃ．）、約５３重量％の無水スルホラン（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）、および約１０００Ｄａの平均分子量を有する約１５重量％のポリ（エチレングリコール）（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）を含有する組成物を調製し、約３．５：１という溶媒の非溶媒に対する比を得た。この組成物を、約１３１℃で、共回転二軸型押出し成機に調合し、そして３０孔の中空繊維紡糸口金を通して直接押出し成形した。この押出し物を、約７℃で、約６秒間、水中で急冷した。結果として生じた中空繊維膜を、約２４４フィート／分でコアに巻き取った。この繊維コア全体を、約１５時間〜２０時間の間、２５℃の水浴中に直ちに置いた。
【００７０】
次に、この繊維を約３０ｆｔ／分でコアから巻き戻し、そして約９７秒間、室温の水浸出浴にこの繊維を通過させることにより、この中空繊維を加工した。次に、この繊維を、１３５秒間、室温の水リンス浴に浸漬した。この繊維を、約３８℃に維持された約４０重量％の水性グリセロールの浴中で、１４６秒間再可塑化させた。この繊維をこの水性グリセロール浴から取り出した後、約２０ｐｓｉｇの圧力で作動するエアナイフを用いて、過剰な液体をこの繊維から取り除いた。この加工された繊維を、約４５℃で、１５２秒間、対流オーブンで乾燥させた。
【００７１】
結果として生じた中空繊維膜は、約２０３μｍの平均管腔直径、および約３７μｍの平均の壁の厚さを有していた。各々が約１５０本の結果として生じた繊維を含む試験ユニットを製造した。これらのデバイスの平均のインビトロの水の流束は、９．１ｍＬ／（ｈｒ・ｍｍＨｇ・ｍ２）であり、そして約０．０２ｍＬ／（分・繊維）の繊維管腔を通過する溶液流量で、塩化ナトリウムについての平均Ｋｏｖは、１．７６×１０−２ｃｍ／分であることが見出された。
【００７２】
（実施例８）
以下のような血液透析器に適用可能なＡＭＭＩおよびＥＮ１２３ガイドラインに基づいて、インビトロにおける膜の性能を決定する：
１．低分子の溶質クリアランス：
尿素、クレアチニン、およびホスフェートのクリアランスを、以下の条件で開環回路を用いて決定した：
血液入口流量ＱＢｉｎ＝３００ｍｌ／分
透析物入口流量Ｑｄ＝５００ｍｌ／分
限外濾過流量率Ｑｆ＝１０ｍｌ／分。
【００７３】
溶液中の溶質の濃度は、以下のとおりであった：
尿素＝１．０ｇ／ｌ
クレアチニン＝０．２ｇ／ｌ
ホスフェート＝０．１２ｇ／ｌ。
【００７４】
クリアランスを、式：
クリアランス（ｍｌ／分）−ＱＢｉｎ（ＣＢｉｎ−ＣＢｏｕｔ）／ＣＢｉｎ＋Ｑｆ（ＣＢｏｕｔ／ＱＢｉｎ）
を用いて計算した。ここで、ＣＢｉｎおよびＣＢｏｕｔは、血液入口および血液出口での溶質の濃度である。
【００７５】
２．中程度の分子の溶質クリアランス
ビタミンＢ１２、およびチトクロムＣのような中程度の溶質のクリアランスを、３００ｐｐｍ〜５００ｐｐｍの範囲の溶質濃度で、低分子の溶質クリアランスの場合と同じ流量で、閉環回路を用いて決定した。クリアランスは、以下：
クリアランス（ｍｌ／分）＝Ｑｆ［（ＢＴ／Ｉｎ（１−ＱｆＴ／Ｖ）＋１）］
のように計算し、ここで、
Ｂ＝経過時間および試験溶液の濃度の自然対数の回帰分析の傾き
Ｔ＝経過時間
Ｖ＝０時間でのリザーバーの体積
Ｑｆ＝限外濾過速度
であった。
【００７６】
３．アルブミンふるい係数および限外濾過速度を、以下のように計算した：
ウシ血清をこれらの試験において使用する。総タンパク質含量は、６０±５ｇ／ｌである。ウシ血清は、Ｑｂ＝３００ｍｌ／分およびＱｆ＝６０ｍｌ／分で、血液区画を通って再循環されるが、他の区画を通って循環する流体は存在しない。限外濾過速度Ｋｕｆを、Ｑｆ＝６０ｍｌ／分の１時間の再循環後に決定する。膜内外圧力（ＴＭＰ、ｍｍＨｇ）に対するＱｆの傾きを、Ｋｕｆの計算のために使用する。
【００７７】
Ｋｕｆ＝（Ｑｆ×６０）／ＴＭＰ（ｍｌ／ｈ／ｍｍＨｇ）
アルブミンふるい係数Ｓを、式：
Ｓ＝２Ｃｐ／（ＣＢｉｎ＋ＣＢｏｕｔ）
を用いて得、ここで、Ｃｐは、限外濾過における溶質の濃度である。
【００７８】
４．血小板滴を以下のように決定した：
新鮮なウシ血液を、この試験に使用する。血小板滴について試験される、膜を含む透析器を、１Ｌの生理食塩水で満たし、次に透析器に取り付けて図８に示すような試験系にする。３７±１℃に維持された５００ｍｌの血液を、各試験に使用した。透析物出入り口を閉じて、血液を、３００ｍｌ／分で再循環した。Ｃｏｕｌｔｅｒ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｃｅｌｌ  Ｃｏｕｎｔｅｒによる血小板の計数のために、血液サンプルの各１ｍｌを、０分、１分、１５分、３０分、６０分、９０分、１２０分、および１８０分に採取した。二回の読みの平均値を、再循環時間に対する血小板の変化を評価するために使用した。
【００７９】
（実施例９）
例として、ポリスルホン繊維Ａを、以下からなる処方物から紡糸した：
ポリスルホン＝３７．６％
ポリエチレングリコール（ＭＷ＝１，０００Ｄａ）＝１１．０重量％
スルホラン＝４９．２重量％
グリセリン＝１．２重量％
ポリビニリルピロリドン（ＵＨＭＷ）＝１．０重量％
このために、約３７．６重量％のＵｄｅｌポリスルホン、約４９．２重量％無水スルホラン、約１１．０重量％のポリエチレングリコール、約１．２重量％のグリセリン、および約１．０％のＵＨＭＷポリビニルピロリドンを含有する組成物を調製した。この組成物を、約１６０℃で、共回転二軸型押出し成機で調合し、そして次に、約１４５℃で、１６孔の中空繊維紡糸口金を通して押出し成形した。この押出し物を、約１８℃で約３０秒間、空気中で急冷した。結果として生じた中空繊維膜を、約３７℃で約１０秒間、水浴に通過させた後、約２００ｍ／分でコアに巻き取った。
【００８０】
次に、この中空繊維膜を、約６０ｆｔ／分でコアから巻き戻し、そして４０℃の水浴を約１５０秒間通過させた。この繊維を、約４０重量％のグリセロールを含む水性グリセロール浴中で約３０秒間再可塑化し、この浴の温度は、約３８℃であった。この繊維を水性グリセロール浴から取り出した後、約１２ｐｓｉｇの圧力で作動するエアナイフにより、過剰な液体を繊維から除去した。次に、この繊維を約７０℃の対流オーブンで約２００秒間乾燥させ、そして約６０ｆｔ／分でコアに巻き取った。
【００８１】
得られた繊維は、図６および図７に例示のように対称な構造を示す。繊維の寸法および機能性能を、以下の表Ｉに与える。ウシ血液を用いて試験されたインビトロでの血小板の結果を、図９に示す。再循環の３時間後、血小板に小滴は存在しなかった。
【００８２】
（実施例１０）
例として、ポリスルホン繊維Ｂを、以下からなる処方物から紡糸した：
ポリスルホン＝３６．０％
ポリエチレングリコール（ＭＷ＝１，０００Ｄａ）＝１１．５重量％
グリセリン＝１．３重量％
スルホラン＝５１．２重量％
ポリビニリルピロリドン（ＵＨＭＷ）なし＝０重量％。
【００８３】
このために、約３６．０重量％のＵｄｅｌポリスルホン、約５１．２重量％の無水スルホラン、約１１．５重量％のポリエチレングリコール、および約１．３重量％のグリセリンを含有する組成物を調製した。この組成物を、約１６０℃で、共回転二軸型押出し成機で調合し、そして次に、約１４５℃で、１６孔の中空繊維紡糸口金を通して押出し成形した。この押出し物を、約１８℃で約３０秒間、空気中で急冷した。結果として生じた中空繊維膜を、約３７℃で約１０秒間、水浴に通過させた後、約２００ｍ／分でコアに巻き取った。
【００８４】
次に、この中空繊維膜を、約６０ｆｔ／分でコアから巻き戻し、そして４０℃の水浴を約１５０秒間通過させた。この繊維を、約４０重量％のグリセロールを含む水性グリセロール浴中で約３０秒間再可塑化し、この浴の温度は、約３８℃であった。この繊維を水性グリセリン浴から取り出した後、約１２ｐｓｉｇの圧力で作動するエアナイフにより、過剰な液体を繊維から除去した。次に、この繊維を約７０℃の対流オーブンで約２００秒間乾燥させ、そして約６０ｆｔ／分でコアに巻き取った。
【００８５】
得られた繊維は、図６および図７に例示のように対称な構造を示す。繊維の寸法および機能性能を、表Ｉおよび表ＩＩに与える。ウシ血液を用いたインビトロでの血小板の結果を、図９に示す。３時間の再循環後、血小板の減少は約４０％であった。
【００８６】
（実施例１１）
例として、ポリスルホン繊維Ｃを、以下からなる処方物から紡糸した：
ポリスルホン＝３６．０％
メチル−ポリエチレングリコール（ＭＷ＝２，０００Ｄａ）＝１１．０重量％
スルホラン＝４４．２重量％
グリセリン＝１．３重量％
ポリビニリルピロリドン（ＵＨＭＷ）＝２．５重量％
Ｎ−メチル−ピロリドン＝５．０重量％。
【００８７】
このために、約３６．０重量％のＵｄｅｌポリスルホン、約４４．２重量の％無水スルホラン、約１１．０重量％のポリエチレングリコール、約１．３重量％のグリセリン、５．０重量％のＮＭＰ、および約２．５％のＵＨＭＷポリビニリルピロリドンを含有する組成物を調製した。この組成物を、約１６０℃で、共回転二軸型押出し成機で調合し、そして次に、約１４５℃で、１６孔の中空繊維紡糸口金を通して押出し成形した。この押出し物を、約１８℃で約３０秒間、空気中で急冷した。結果として生じた中空繊維膜を、約３７℃で約１０秒間、水浴に通過させた後、約２００ｍ／分でコアに巻き取った。
【００８８】
次に、この中空繊維膜を、約６０ｆｔ／分でコアから巻き戻し、そして４０℃の水浴に約１５０秒間通過させた。この繊維を、約４０重量％のグリセロールを含む水性グリセロール浴で約３０秒間再可塑化し、この浴の温度は、約３８℃であった。この繊維を水性グリセリン浴中から取り出した後、約１２ｐｓｉｇの圧力で作動するエアナイフにより、過剰な液体を繊維から除去した。次に、この繊維を約７０℃の対流オーブンで約２００秒間乾燥させ、そして約６０ｆｔ／分でコアに巻き取った。
【００８９】
得られた繊維は、図６および図７に例示のように対称な構造を示す。繊維の寸法および機能性能を、表Ｉおよび表ＩＩに与える。ウシ血液を用いて試験されたインビトロでの血小板の結果を、図９に示す。３時間の再循環後、血小板に小滴は存在しなかった。
【００９０】
（実施例１２）
例として、ポリスルホン繊維Ｄを、以下からなる処方物から紡糸した：
ポリスルホン＝３５．０％
メチル−ポリエチレングリコール（ＭＷ＝２，０００Ｄａ）＝１１．０重量％
スルホラン＝４３．２重量％
グリセリン＝１．２重量％
ポリビニリルピロリドン（ＵＨＭＷ）＝２．１重量％
Ｎ−メチル−ピロリドン＝７．２重量％。
【００９１】
このために、約３５．０重量％のＵｄｅｌポリスルホン、約４３．２重量％の無水スルホラン、約１１．０重量％のポリエチレングリコール、約１．２重量％のグリセリン、７．２重量％のＮＭＰ、および約２．１％のＵＨＭＷポリビニリルピロリドンを含有する組成物を調製した。この組成物を、約１６０℃で、共回転二軸型押出し成機で調合し、そして次に、約１４５℃で、１６孔の中空繊維紡糸口金を通して押出し成形した。この押出し物を、約１８℃で約３０秒間、空気中で急冷した。結果として生じた中空繊維膜を、約３７℃で約１０秒間、水浴に通過させた後、約２００ｍ／分でコアに巻き取った。
【００９２】
次に、この中空繊維膜を、約６０ｆｔ／分でコアから巻き戻し、そして４０℃の水浴に約１５０秒間通過させた。この繊維を、約４０重量％のグリセロールを含む水性グリセリン浴中で約３０秒間再可塑化し、この浴の温度は、約３８℃であった。この繊維を水性グリセロール浴から取り出した後、約１２ｐｓｉｇの圧力で作動するエアナイフにより、過剰な液体を繊維から除去した。次に、この繊維を約７０℃の対流オーブンで約２００秒間乾燥させ、そして約６０ｆｔ／分でコアに巻き取った。
【００９３】
得られた繊維は、図６および図７に例示のように対称な構造を示す。繊維の寸法および機能性能を、表Ｉおよび表ＩＩに与える。ウシ血液を用いて試験されたインビトロでの血小板の結果を、図９に示す。３時間の再循環後、血小板に小滴は存在しなかった。
【００９４】
図９および表ＩＩのデータは、処方物におけるＵＨＭＷ親水性ポリマーであるポリビニルピロリドンの少量の使用が、結果として透析の適用に適した非トロンボゲン形成性のポリスルホン繊維をもたらすことを示唆する。
【００９５】
【表１】
2006511330.tif 000003
【００９６】
【表２】
2006511330.tif 000004
本明細書中に記載される現在好ましい実施形態の種々の変化および改変が当業者に明らかであることが理解されるべきである。このような変化および改変は、本発明の意図および範囲から逸脱することなく、かつ本発明の意図された利点を減少することなくなされ得る。そのため、このような変化および改変が、添付の特許請求の範囲に含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】図１は、均一なポリスルホン中空繊維（代表的な膜構造体として）を製造するためのプロセスの好ましい実施形態を例示する。
【図２】図２は、均一なポリスルホン中空繊維を製造するための代替的なプロセスを例示する。
【図３】図３は、代表的な溶融紡糸組成物において組み合わされるポリスルホン化合物、溶媒、および非溶媒の比を示す三成分図である。
【図４】図４は、代表的な均一なポリスルホン中空繊維の走査電子顕微鏡写真である。
【図５】図５は、均一なポリスルホン中空繊維膜を含む血液透析器の概略である。
【図６】図６は、超高分子量親水性ポリマーを含む代表的なポリスルホン中空繊維膜の断面の走査電子顕微鏡写真を例示する。
【図７】図７は、超高分子量親水性ポリマーを含む図６の代表的なポリスルホン中空繊維膜の、繊維壁の部分断面の走査電子顕微鏡写真を例示する。
【図８】図８は、実施例８において議論されるインビトロ血小板試験系を、図解で例示する。
【図９】図９は、実施例のウシ血液を用いたインビトロトロンボゲン形成評価を例示する。
【図１】
2006511330.tif 000005
【図２】
2006511330.tif 000006
【図３】
2006511330.tif 000007
【図４】
2006511330.tif 000008
【図５】
2006511330.tif 000009
【図６】
2006511330.tif 000010
【図７】
2006511330.tif 000011
【図８】
2006511330.tif 000012
【図９】
2006511330.tif 000013
【国際調査報告】
2006511330.tif 000014
2006511330.tif 000015
2006511330.tif 000016
2006511330.tif 000017