JP5496901B2

JP5496901B2 - 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

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Publication number: JP5496901B2
Application number: JP2010530874A
Authority: JP
Inventors: 千尋加藤; 祐幸関; 智志岐
Original assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp; Asahi Kasei Medical Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp; Asahi Kasei Medical Co Ltd
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: TWI432255B; WO2010035793A1; CN102164657B; JPWO2010035793A1; TW201029730A; US20110210067A1; CN102164657A; EP2335814A4; EP2335814B1; EP2335814A1; US8758625B2

Description

本発明は、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に関する。

従来、溶液中から微生物粒子を除去する方法として、ゲルろ過法、遠心分離法、吸着分離法、沈澱法、膜ろ過法などが利用されている。しかしながら、ゲルろ過法は、ゲルろ過に用いられる溶媒により目的物質が希釈される、大量処理に向かないなどの理由で工業的に適用するのは困難である。遠心分離法は、微生物粒子が数μｍ以上の大きさであり、かつ溶液の粘度が小さい場合にのみ適用できる。吸着ろ過法は、特定の少量の微生物粒子の除去に利用できるが、多種多様の微生物が多量に分散している溶液にはこの方法は適用できない。沈澱法は比較的多量の溶液の処理には利用できるが、この方法単独では微生物粒子を完全に除去することは不可能である。

一方、精密ろ過膜、限外ろ過膜を利用した膜ろ過法はあらゆる微生物の除去が可能で、しかも大量連続処理が可能なため工業利用に適している。

しかしながら、従来の精密ろ過膜、限外ろ過膜では膜面上で除去された微生物類、あるいはその破砕物の濃縮層が形成され膜面が閉塞するため、ろ過圧の上昇、及びろ過速度の経時的な減少が起きやすいといった問題があった。

このような膜面上での濃縮層を除去するために、ろ過と逆の方向から液体を導入して逆洗を行うことがあるが、膜面に強く吸着したものを洗浄するには大量の逆洗液を流す必要があり、ろ過の効率が低下してしまう。

特許文献１には、膜内表面から膜外表面に向かって孔径が小さくなる傾斜構造を有し、ポリスルホンとポリビニルピロリドンからなる中空糸膜が記載されている。この中空糸膜を得るために比較的分子量の低いポリビニルピロリドンが使用されている。さらに製膜後の中空糸膜から意図的に膜中のポリビニルピロリドンを取り除くことが記載されている。

特許文献２には、膜全体としてスポンジ構造を呈し、その内表面側および外表面側の少なくとも一方に０．０５〜０．３μｍの厚さの緻密層を有する中空糸膜が記載されている。

また、クロスフローろ過や、逆流洗浄（逆洗）を利用したろ過方法として、例えば、特許文献３には、短時間のバックフラッシュを行いながら濁りを引き起こす成分を除去する方法が記載されている。また、特許文献４には、短時間のデッドエンドろ過と逆洗を組み合わせた除濁方法が記載されている。

国際公開第２００２／５８８２８号パンフレット国際公開第１９９６／３５５０４号パンフレット特開平７−１５５５５９号公報特開平４−２６０４１９号公報

しかしながら、従来の中空糸膜を用いたクロスフローろ過では、膜面の閉塞を防ぐために処理溶液の流速を大きくする必要があり、流速を大きくすることで微生物粒子の破砕、変形等が起きやすくなる。微生物粒子が破砕されると、破砕物が中空糸膜を通過し、清澄化されたバイオ医薬培養液に混入するという問題がある。また、従来の中空糸膜を用いた場合、逆流洗浄により膜面上に蓄積した除去物を除去する際に、膜面に強く吸着した除去物を除去するために大量の逆洗液を流す必要があり、処理効率が低下するという問題がある。

従来、バイオ医薬培養液から清澄化又は除濁された濾液を工業的に得るには、遠心分離機にて細胞分離した後に、さらに細胞破砕物等の不純物を膜濾過するという２段階で培養液を清澄化する方法を採用せざるを得なかった。

特許文献１には、中空糸膜をバイオ医薬品に適用することが記載されているが、バイオ医薬培養液を清澄化することに関する記載は明確でない。また、特許文献２には、中空糸膜を形成するポリビニルピロリドンの分子量並びに膜中のポリビニルピロリドン含有量に関する記載がない。さらに、特許文献２には、中空糸膜をバイオ医薬培養液用途に使用することに関しても記載がない。

特許文献３に記載の方法では、洗浄効果が充分であるとは言えず、連続的に処理を行う場合にはろ過圧力の上昇が起こる。また、特許文献４に記載の方法では、ろ過時の透過流速だけを見れば高くすることが可能であるが、ろ過と逆洗の切り替えが頻繁に行われる為、除濁操作トータルでの効率が低くなってしまい工業的に利用するには不向きである。

本発明は、細胞等の破砕物の混入が少なく十分に清澄化されたバイオ医薬培養液を効率的に製造することを目的とする。

すなわち、本発明は、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下記の使用に関する。

（１）疎水性高分子とポリビニルピロリドンのブレンド物から管壁が構成されている多孔質中空糸膜の、多孔質中空糸膜にバイオ医薬培養液を流通させるろ過工程（内圧ろ過工程）を含む方法により清澄化されたバイオ医薬培養液を製造するための使用。多孔質中空糸膜のポリビニルピロリドンの含有量は、多孔質中空糸膜の総質量を基準として、０．２質量％以上３質量％以下である。多孔質中空糸膜の管壁を膜厚方向に３等分して３つの領域に分割したときに、外側面を含む外周領域のポリビニルピロリドンの含有割合が、内側面を含む内周領域のポリビニルピロリドンの含有割合より大きい。多孔質中空糸膜は、内側面の平均孔径が、外側面の平均孔径より大きい。
（２）ポリビニルポロリドンの重量平均分子量が４０００００以上８０００００以下である、（１）に記載の使用。
（３）多孔質中空糸膜が、内側面の平均孔径が１μｍ以上５０μｍ以下であり、外周領域が０．１μｍ以上１μｍ未満の阻止孔径を有しており、管壁の膜厚が３００μｍ以上１０００μｍ以下の多孔質中空糸膜である、（１）又は（２）に記載の使用。
（４）多孔質中空糸膜が、下記式（Ｉ）を満たす、（１）〜（３）のいずれかに記載の使用。
Ｃ_ｏｕｔ／Ｃ_ｉｎ≧２（Ｉ）
［式（Ｉ）中、Ｃ_ｏｕｔは親水性高分子の外周領域における含有割合を示し、Ｃ_ｉｎは親水性高分子の内周領域における含有割合を示す。］
（５）多孔質中空糸膜が、内径が１０００μｍ以上２０００μｍ以下の多孔質中空糸膜である、（１）〜（４）のいずれかに記載の使用。
（６）疎水性高分子が、ポリスルホンである、（１）〜（５）のいずれかに記載の使用。
（７）内圧ろ過は、多孔質中空糸膜の一端からバイオ医薬培養液を送液するとともに、ろ過して清澄化されたバイオ医薬培養液を流出させ、ろ過されずに残り、懸濁物質が濃縮されたバイオ医薬培養液を多孔質中空糸膜の他端から抜き出す、クロスフローろ過により行われ、バイオ医薬培養液の送液速度は、線速度で０．２ｍ／ｓｅｃ以上１．０ｍ／ｓｅｃ以下である、（１）〜（６）のいずれかに記載の使用。
（８）内圧ろ過を行う工程で得られるろ液を用いて、多孔質中空糸膜を逆流洗浄する工程をさらに含む、（１）〜（７）のいずれかに記載の使用。
（９）多孔質中空糸膜が、蒸気滅菌処理された多孔質中空糸膜である、（１）〜（８）のいずれかに記載の使用。

（１０）多孔質中空糸膜にバイオ医薬培養液を流通させるろ過工程を含む前記方法が、両端に開口部を有するハウジングと、ハウジング中に収容され、ろ過対象液であるバイオ医薬培養液がハウジングの開口部から入出可能なように、一端が一方の開口部側に固定され、他端が他方の開口部側に固定された、複数本の多孔質中空糸膜からなる中空糸膜束と、ハウジングの一端付近の側面に設置され、多孔質中空糸膜でろ過対象液がろ過されたろ過液が入出可能な第１のノズルと、ハウジングの他端付近の側面に設置され、ろ過液が入出可能な第２のノズルと、を備える中空糸膜モジュールによる、バイオ医薬培養液を清澄化する方法であって、
多孔質中空糸膜の管内部にろ過対象液を流通させることによりろ過を行うろ過工程と、多孔質中空糸膜とハウジングの間の間隙に逆洗液を充満させ、高い位置にあるノズルからハウジング内部に気体を導入することにより、逆洗液の液面を徐々に降下させつつ、中空糸膜を逆洗液で洗浄し、逆洗廃液を上部側の開口部から排出させる逆洗工程とを、第１のノズル及び第２のノズルの一方が他方より高い位置になるように中空糸膜モジュールを配置した状態で交互に実施する方法である、（１）〜（６）のいずれかに記載の使用。

（１１）上記ろ過工程は、多孔質中空糸膜の一端からろ過対象液を送液するとともに、ろ過して清澄化されたろ過対象液を流出させ、ろ過されずに残り、懸濁物質が濃縮されたろ過対象液を多孔質中空糸膜の他端から抜き出す、クロスフローろ過工程である（１０）記載の使用。

本発明によれば、細胞等の破砕物の混入が少なく十分に清澄化されたバイオ医薬培養液を効率的に製造することができる。本発明によれば、バイオ医薬培養液の精製（清澄化）を、遠心分離による細胞分離及びこれに続くろ過の２段階で行う必要がなく、膜によるろ過のみで十分な清澄化が可能である。

本発明によれば、従来の多孔質中空糸膜を用いるろ過方法と比較して、高いろ過速度を長時間維持可能であり、細胞の破壊や変形が少なく、かつ、膜の洗浄が容易で処理効率の高い内圧ろ過工程を含む、製造効率に優れ、細胞等の破砕物の混入が少なく十分に清澄化されたバイオ医薬培養液を製造可能な、清澄化されたバイオ医薬培養液の製造方法を提供することができる。

中空糸膜モジュールを模式的に示す断面図である。図１の中空糸膜モジュールを用いたろ過を模式的に示す断面図である。図１の中空糸膜モジュールを用いた清澄化方法を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

本実施形態に係る多孔質中空糸膜が使用される、清澄化又は除濁されたバイオ医薬培養液の製造方法（以下、単に「清澄化方法」と呼ぶ場合がある。）は、疎水性高分子と親水性高分子のブレンド物から管壁が構成されている多孔質中空糸膜に、バイオ医薬培養液を流通させる内圧ろ過工程を含む。

上記バイオ医薬培養液は、例えば、チャイニーズハムスターの卵巣（ＣＨＯ）細胞を含む宿主細胞を用い、細胞培養により組換えたんぱく質を産生する培養液である。バイオ医薬培養液は、目的とするたんぱく質を含有するものであればこれに限定されず、例えば血漿、血清、腹水、又はこれらに対して各種の精製処理を施したものであってもよい。

培養液は、濁質として不純物を含んでいる。また、培養液は、目的とするたんぱく質以外に不純物たんぱく質を多く含んでいる。すなわち、培養液は、不純物たんぱく質の溶解物と不純物である濁質とを含む液体である。さらに、該培養液中には、バクテリアなども含まれている場合もある。濁質として存在する不純物及び不純物たんぱく質としては、細胞壁、細胞破砕物などの細胞デブリ、宿主細胞たんぱく質（ＨＣＰ）、核酸、エンドトキシンなどが挙げられるが、これらに限定されない。

多孔質中空糸膜は、管壁を膜厚方向に３等分して３つの領域に分割したときに、外側面を含む外周領域の親水性高分子の含有割合が、内側面を含む内周領域の親水性高分子の含有割合より大きく、内側面の平均孔径が、外側面の平均孔径より大きい多孔質中空糸膜である。

管壁を膜厚方向に３等分して３つの領域に分割するには、例えば、多孔質中空糸膜の管壁（中空環状の多孔質中空糸膜を構成する側壁をいう。）の一部を切り出して、フィルム状の管壁を得、それを膜厚方向に３等分にスライスすればよい。この場合、外側面を含む厚さ１／３の領域を「外周領域」、内側面を含む厚さ１／３の領域を「内周領域」と呼ぶ。なお、中心部分を「中心領域」と呼ぶことができる。

親水性高分子の含有割合は、外周領域、中心領域及び内周領域の順に大きいことが好ましい。このような多孔質中空糸膜は、培養液が最初に通過する内周領域においては親水性高分子の含有割合が比較的小さいため除去物を吸着しやすくろ過性能に優れる。一方、培養液が最後に通過する外周領域においては親水性高分子の含有量が比較的大きいため除去物の沈着及びそれに伴う膜孔の閉塞を防止することができる。そして両者の中間の中心領域では、両者の特徴をバランス良く備える。そのため、上記構成を有する多孔質中空糸膜は、ろ過性能に一層優れるとともに、膜孔の閉塞が一層起こりにくく、高いろ過速度をより長時間維持することができる。

多孔質中空糸膜は、下記式（Ａ）を満たすことが好ましい。
Ｐ_ａ＜Ｐ_ｂ＜Ｐ_ｃ（Ａ）
式（Ａ）中、Ｐ_ａは外周領域の断面の平均孔径を示し、Ｐ_ｂは中心領域の断面の平均孔径を示し、Ｐ_ｃは内周領域の断面の平均孔径を示す。

このような多孔質中空糸膜は、内側面で阻止できなかった除去物を内周領域で阻止し、内周領域でも阻止できなかった除去物を中心領域で除去し、さらに中心領域でも阻止できなかった除去物を外周領域で阻止することができる。すなわち、このような多孔質膜は多段的に除去物を阻止することで、分画性能に一層優れる。

疎水性高分子とは、２０℃での臨界表面張力（γｃ）が５０ｎＮ／ｍ以上である高分子を表し、親水性高分子とは、２０℃での臨界表面張力（γｃ）が５０ｎＮ／ｍ未満である高分子を表す。また、平均孔径は、内側面又は外側面を、電子顕微鏡を用いて１視野において１０個以上の孔が観測可能な倍率で観測し、得られた顕微鏡写真における細孔を円形近似処理し、その面積平均値から直径を求めることにより、算出することができる。疎水性高分子と親水性高分子のブレンド物は、疎水性高分子と親水性高分子の双方を含有する混合物を意味し、その相構造を問わない（例えば、相溶系か相分離系かを問わないが、完全相溶系でないことが好ましい。）。

多孔質中空糸膜は、中空環状の形態をもつ膜であり、このような形状であることで平面状の膜に比べて、モジュール単位体積当たりの膜面積を大きくすることができる。

多孔質中空糸膜は、外側面を含む外周領域の親水性高分子の含有割合が、内側面を含む内周領域の親水性高分子の含有割合より大きく、内側面の平均孔径が、外側面の平均孔径より大きい。上記構成を有することで、多孔質中空糸膜は、従来の多孔質中空糸膜と比較して、温度変化や圧力変化に耐える高い強度を有し、ろ過速度と分画性とを両立可能であり、膜面及び膜内部に除去物が蓄積しにくく、膜孔の閉塞が起こりにくく、高いろ過速度を長時間維持可能であり、かつ、公知の中空糸膜洗浄方法により容易に洗浄が可能となる。洗浄方法としては、例えば、外側面から洗浄液を流入させる逆流洗浄や、モジュール内に気泡を導入することで膜を揺らして堆積物を除去するエアースクラビング等が挙げられる。

多孔質中空糸膜は、上記構成を有することで、内周領域においては、膜孔より小さい粒子を膜内部に保持して除去するデプスろ過の効果を十分発揮することができる。一方、外周領域においては、親水性高分子の含有割合が多く、粒子と膜との吸着力が低いため、粒子の吸着による膜孔の閉塞を防止することができる。孔径の小さな外周領域で粒子の吸着による膜孔の閉塞を防止することで、高いろ過速度を長時間維持することができる。また、孔径の大きな内周領域でデプスろ過の効果を十分に発揮できることから、分画性等のろ過性能に優れる。

親水性高分子としては、例えば、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、セルロース、およびそれらからの派生物質等が挙げられる。これらのうち、親水性高分子としては、ポリビニルピロリドンが好ましい。これらの親水性高分子は、１種又は２種以上を混合して使用することができる。これらの親水性高分子であれば、疎水性高分子との相溶性に優れ、多孔質中空糸膜が均一で機械的強度に優れる膜となる。また、膜面及び膜内部における除去物の吸着を一層防止することが可能であるとともに、洗浄が容易となる。

疎水性高分子としては、例えば、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル等が挙げられる。これらのうち、疎水性高分子としては、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデンが好ましい。これらの疎水性高分子は、１種又は２種以上を混合して使用することができる。これらの疎水性高分子であれば、多孔質中空糸膜が温度変化や圧力変化に対する強度に一層優れ、高いろ過性能を発現することができる。

内側面の平均孔径は、１μｍ以上５０μｍ以下であると好ましく、５μｍ以上４０μｍ以下であるとより好ましく、１０μｍ以上３０μｍ以下であるとさらに好ましい。内側面の平均孔径が１μｍ未満である場合、除去物を膜内部に保持するデプスろ過の効果を十分に得ることができず、膜面への除去物の堆積による膜孔の閉塞が起こり易くなる場合がある。また、内側面の平均孔径が５０μｍより大きい場合、膜面における孔が占める割合が大きくなるため、多孔質中空糸膜の強度が低下する傾向にある。なお、内側面の平均孔径を上記範囲とするためには、以下に述べる製造法において、例えば、内部凝固液の良溶剤濃度を８５重量％以上とすればよい。

外側面の平均孔径は、０．１μｍ以上２０μｍ以下であると好ましく、０．２μｍ以上１５μｍ以下であるとより好ましく、０．３μｍ以上１０μｍ以下であるとさらに好ましい。なお、外側面の平均孔径を上記範囲とするためには、以下に述べる製造法において、例えば、外部凝固液の温度を５０℃から９０℃とすればよい。

外周領域は、０．０５μｍ以上１μｍ未満の阻止孔径を有することが好ましく、０．１μｍ以上１μｍ未満の阻止孔径を有することがさらに好ましく、０．２μｍ以上０．８μｍ以下の阻止孔径を有することがより好ましい。阻止孔径が０．０５μｍ未満であると、透過抵抗が大きくなり、ろ過に要する圧力が高くなり、微生物粒子の破壊、変形による膜面閉塞、ろ過効率の低下等が起こる場合がある。また、１μｍ以上であると、十分な分画性が得られない傾向にある。なお、外周領域の阻止孔径を上記範囲とするためには、以下に述べる製造法において、例えば、例えば、外部凝固液の温度を５０℃から９０℃とすればよい。

ここで阻止孔径とは、多孔質中空糸膜を用いて、一定孔径の粒子が分散した粒子分散液をろ過した場合に、当該粒子の透過阻止率が９０％であるときの粒子の孔径を意味する。具体的には、例えば、粒子分散液のろ過を行い、ろ過前後の粒子の濃度変化を測定する。この測定を、０．１μｍから約０．１μｍ刻みで粒子径を変えながら行い粒子の阻止曲線を作成する。この阻止曲線から９０％阻止できる粒子径を読み取り、その径を阻止孔径とすることができる。

多孔質中空糸膜は、外周領域に最小孔径層を含むことが好ましい。親水性高分子の含有割合が多い外周領域に最小孔径層が存在することで、粒子の吸着による膜孔の閉塞を、より確実に防止することができる。なお、ここで最小孔径層とは、膜の断面を電子顕微鏡で観察した際に最も小さい孔径を含む層を示す。最小孔径層の孔径は、阻止孔径とほぼ等しく、阻止孔径の測定により最小孔径層の孔径を得ることができる。最小孔径層の孔径としては、０．０５μｍ以上１μｍ未満が好ましく、０．１μｍ以上１μｍ未満がより好ましく、０．２μｍ以上０．８μｍ以下がさらに好ましい。なお、外周領域に最小孔径層を含むようにするためには、以下に述べる製造法において、例えば、内部凝固液の良溶剤濃度を８５重量％以上、かつ外部凝固液の良溶剤濃度を５０重量％以下とすればよい。

多孔質中空糸膜は、内側面から最小孔径層まで連続的に孔径が小さくなる傾斜構造を有していることが好ましい。このような構成を有することで、膜内部に除去物を保持するデプスろ過の効果を一層得ることができるとともに、高いろ過速度をより長時間維持することができる。なお、内側面から最小孔径層まで連続的に孔径が小さくなるようにするためには、以下に述べる製造法において、例えば、内部凝固液の良溶剤濃度を８５重量％以上、かつ外部凝固液の良溶剤濃度を５０重量％以下とすればよい。

多孔質中空糸膜は、膜厚が３００μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましく、３５０μｍ以上８００μｍ以下であることがより好ましい。膜厚が３００μｍ未満の多孔質中空糸膜では、膜内部の除去物を保持可能な範囲が制限されるため、デプスろ過の効果を十分に得られない場合があり、かつ、ろ過速度の低下が起こり易くなる傾向にある。膜厚が１０００μｍより大きい多孔質中空糸膜では、膜内部に堆積した除去物を洗浄することが困難となり、洗浄後にろ過性能が十分に回復しない場合がある。なお、膜厚を上記範囲にするためには、以下に述べる製造法において、例えば、二重管状ノズルの外側流路の２００μｍ〜１２００μｍ（好ましくは、３００μｍ〜１０００μｍ）とすればよい。

多孔質中空糸膜は、親水性高分子の含有量が、多孔質中空糸膜の総質量を基準として、０．２質量％以上３質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以上２質量％以下であることがより好ましい。親水性高分子の含有量が０．２質量％未満である多孔質中空糸膜では、除去物が膜面及び膜内部に吸着しやすくなり、膜孔の閉塞が起こり易くなるとともに、洗浄が困難となる傾向がある。親水性高分子の含有量が３質量％より多い多孔質中空糸膜では、親水性高分子の膨潤により膜孔が閉塞し、透過抵抗が大きくなる場合がある。また、親水性高分子の含有量が上記範囲であることで、洗浄性に優れ、ろ過と洗浄とを繰り返した場合でも高いろ過性能を維持することができる。なお、親水性高分子の含有量を上記範囲にするためには、以下に述べる製造法において、例えば、疎水性高分子と親水性高分子のブレンド物における、疎水性高分子と親水性高分子の比を、前者：後者＝（１）：（０．１〜１．５）（好ましくは、前者：後者＝（１）：（０．５〜１．３））とすればよい。

多孔質中空糸膜は、下記式（Ｉ）を満たすことが好ましい。
Ｃ_ｏｕｔ／Ｃ_ｉｎ≧２（Ｉ）

上記式（Ｉ）中、Ｃ_ｏｕｔは親水性高分子の外周領域における含有割合を示し、Ｃ_ｉｎは親水性高分子の内周領域における含有割合を示す。親水性高分子がこのような分布を示す多孔質中空糸膜は、内周領域における、デプスろ過の効果と、外周領域における、除去物の吸着による膜孔の閉塞防止効果とに一層優れる。また、洗浄性に優れ、ろ過と洗浄とを繰り返した場合でも高いろ過性能を維持することができる。なお、下記式（Ｉ）を満たすようにするためには、以下に述べる製造法において、例えば、疎水性高分子と親水性高分子のブレンド物における、疎水性高分子と親水性高分子の比を、前者：後者＝（１）：（０．１〜１．５）（好ましくは、前者：後者＝（１）：（０．３〜１．２））とすればよい。

多孔質中空糸膜は、内径が１０００μｍ以上２０００μｍ以下であることが好ましい。内径が１０００μｍ未満であると、微生物粒子など凝集しやすい懸濁物質をろ過する際、中空糸の入口が凝集物した懸濁物質で閉塞してしまいろ過が継続できなくなってしまう場合がある。また、内径が２０００μｍより大きい場合、多孔質中空糸膜１本が太くなり、モジュールあたりの有効な膜面積が減少し、ろ過性能が低下する傾向にある。なお、膜厚を上記範囲にするためには、以下に述べる製造法において、例えば、二重管状ノズルの内側流路の径を５００μｍ〜２５００μｍ（好ましくは、６００μｍ〜２２００μｍ）とすればよい。

多孔質中空糸膜は、オートクレーブ処理により滅菌しても良い。オートクレーブ処理により滅菌することで、多孔質中空糸膜は、バイオ医療培養液等のろ過に好適に使用することができる。オートクレーブ処理を行う場合、疎水性高分子としては、オートクレーブ処理前後での透水性能変化が少ないことが好ましい。具体的には、オートクレーブ処理前の純水透水量（Ｆ_０）と処理後の純水透水量（Ｆ_ＡＣ）から求められるオートクレーブ処理前後の透水量変化率（Ｆ_ＡＣ／Ｆ_０）が、０．９以上１．１未満であることが好ましい。このような疎水性高分子としては、例えば、ポリスルホンが挙げられる。

以下、多孔質中空糸膜の製造方法について、詳細に説明する。

多孔質中空糸膜の製造方法は、以下の（１）（２）の流出（押し出し）を同時に行って、外部凝固液中で凝固させる凝固工程を含む。
（１）二重管状ノズルの内側流路からの、内部凝固液の流出
（２）二重管状ノズルの外側流路からの、疎水性高分子、親水性高分子、これらの高分子双方に対する良溶剤及び該疎水性高分子に対する非溶剤を含有する製造原液の流出

このような製造方法によれば、多孔質中空糸膜を簡便に得ることができる。なお、（１）（２）の流出（押し出し）の後、外部凝固液中での凝固の前に、空走部分を通過させることが好ましい。ここで、「空走部分を通過」とは、二重管状ノズルから流出された製造原液が、直ぐに外部凝固液に接触しないように、一旦、空気中（又は不活性ガス等の気体中）を通過させることをいう。

ここで、二重管状ノズルとは、ノズルの中心部分に内側流路が形成され、それを取り囲むようにして外側流路が形成され、両流路間には隔壁が形成されているノズルをいう。二重管状ノズルの内側流路は、好ましくは、ノズルの長手方向に垂直な断面が円状のものであり、二重管状ノズルの外側流路は、好ましくは、ノズルの長手方向に垂直な断面が環状のものであり、両流路は同心（中心が共通）であることが好ましい。

内部凝固液としては、疎水性高分子の良溶剤を、内部凝固液の総質量を基準として、８０重量％以上１００重量％未満含有する水溶液が好ましい。また、内側面の孔径が５μｍ以上である多孔質中空糸膜を得る観点からは、８５重量％以上９８重量％未満含有する水溶液が好ましい。内部凝固液の温度としては、製造原液が二重管状ノズルから流出する温度を基準として、−３０〜＋３０℃の範囲であることが液の温度ムラによる性能変化を低減する上で好ましい。

外部凝固液としては、内部凝固液より製造原液に対する凝固力が高い、水を主成分とする凝固液が好ましい。このような外部凝固液を用いれば、内側面孔径が外側面孔径より大きく、内側面から最小孔径層まで連続的に孔径が小さくなる多孔質中空糸膜を得ることができる。凝固力は、透明な製膜原液をガラス上に薄くキャストし、そこにそれぞれの凝固液を垂らしたときに濁りを生じる速度によって測定することができ、濁りを生じる速度が速い凝固液が、凝固力が強い凝固液を示す。外部凝固液の温度は３０℃以上９０℃以下が好ましく、５０℃以上８５℃以下がより好ましい。

疎水性高分子と親水性高分子の双方に対する良溶剤とは、疎水性高分子又は親水性高分子３０ｇを１００ｇの溶剤に溶解したときに、不溶成分が観察されない溶媒をいう。双方の高分子を溶かす良溶剤としては、製造原液の安定性の観点から、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）及びジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）から選ばれる１種又は２種以上の混合溶媒を８０％以上含む溶剤が好ましく、９０％以上含む溶剤がより好ましい。また、取り扱いの簡便さと高い透水性を得る観点から、良溶剤は、Ｎ−メチルピロリドンを含有することが好ましい。

製造原液中の、疎水性高分子と親水性高分子の双方に対する良溶剤の含有量としては、製造原液の総質量を基準として、４０質量％以上７５質量％以下であることが好ましく、５０質量％以上７０質量%以下であることがより好ましい。

疎水性高分子に対する非溶剤とは、疎水性高分子５ｇを１００ｇの溶剤に溶解したときに、不溶成分が観察される溶媒をいう。疎水性高分子に対する非溶剤としては、水、アルコール化合物等が挙げられる。これらのうち、製膜原液の調整の容易さ、保存中の組成変化の起きにくさ、取り扱いの容易さ等の観点から、グリセリンが好ましい。

製造原液中の、非溶剤の含有量としては、製造原液の総質量を基準として、０．５質量％以上１５質量％以下であることが好ましく、１質量％以上１０質量％以下であることがより好ましい。

製造原液は、二重管状ノズルから流出させる温度における溶液粘度が３０Ｐａ・ｓｅｃ以上２００Ｐａ・ｓｅｃ以下であることが好ましく、４０Ｐａ・ｓｅｃ以上１５０Ｐａ・ｓｅｃ以下であることがより好ましい。溶液粘度が３０Ｐａ・ｓｅｃ未満であると、二重管状ノズルの外側流路から流出させた製膜原液が、自重で垂れ落ちるため、空走時間を長く取ることが困難となり、膜厚が３００μｍ以上であり、かつ、孔径が０．１μｍ以上の多孔質中空糸膜を製造することが困難となる。また、溶液粘度が２００Ｐａ・ｓｅｃより大きいと、二重管状ノズルから安定して押し出すことが困難となり、膜性能にばらつきが生じる場合がある。

上記製造方法において、親水性高分子としては、重量平均分子量４０００００以上８０００００以下のポリビニルピロリドンが好ましい。このような親水性高分子を用いることで、溶液粘度が上記好適な範囲内である製造原液を、容易に調整することができる。

製造原液中の、親水性高分子の含有量としては、製造原液の総質量を基準として、８質量％以上３０質量％以下であることが好ましく、１０質量％以上２５質量％以下であることがより好ましい。また、製造現液中の、疎水性高分子の含有量としては、製造原液の総質量を基準として、１５質量％以上３０質量％以下であることが好ましく、１８質量％以上２５質量％以上であることがより好ましい。親水性高分子と疎水性高分子の含有量が上記範囲であると、溶液粘度が上記好適な範囲内である製造原液を容易に調整することができるとともに、親水性高分子の含有量が上記好適な範囲内である多孔質中空糸膜を得ることができる。

上記製造方法としては、凝固工程と同時又はその後に（好ましくは、凝固工程の後に）、親水性高分子の一部を、酸化剤含有水溶液を用いて除去することが好ましい。酸化剤含有水溶液としては、例えば、次亜塩素酸ナトリウム水溶液、過酸化水素水溶液など挙げられる。このような製造方法によれば、親水性高分子の含有量が上記好適な範囲内であり、ろ過性能及び洗浄性に一層優れる多孔質中空糸膜を得ることができる。酸化剤含有水溶液として次亜塩素酸ナトリウム水溶液を用いる場合には、濃度１００ｐｐｍ以上５００００ｐｐｍ以下の水溶液を用いれば良く、分解時間や温度は用いる親水性高分子の種類や含有量などによって調整することが出来る。また、用いた酸化剤はその後に、水などを用いて洗浄することが好ましい。

本実施形態に係る清澄化されたバイオ医薬培養液の製造方法（以下、「清澄化方法」と称する場合がある。）は、上記多孔質中空糸膜に、バイオ医薬培養液を流通させる内圧ろ過工程を含む。上記構成を有することで、本実施形態に係る製造方法は、製造効率に優れるとともに、細胞等の破砕物の混入が少なく、十分に清澄化又は除濁された、バイオ医薬培養液を製造することができる。

上記内圧ろ過工程は、従来の中空糸膜を用いる方法と比較して、高いろ過速度を長時間維持可能であり、細胞の破壊や変形が少なく、かつ、膜の洗浄が容易で処理効率に優れる。

内圧ろ過は、クロスフローろ過であることが好ましい。クロスフローろ過とは、多孔質中空糸膜の一端からその管内部にバイオ医薬培養液を導入して管壁に沿って送液するとともに、管壁でろ過して孔から清澄化又は除濁されたバイオ医薬培養液を流出させ、ろ過により濃縮されたバイオ医薬培養液を多孔質中空糸膜の他端から抜き出すろ過方法をいう。クロスフローろ過において、送液速度は、線速度で０．２ｍ／ｓｅｃ以上１．０ｍ／ｓｅｃ以下であることが好ましい。送液速度が０．２ｍ／ｓｅｃ未満では、ろ過速度が低下する場合があり、１．０ｍ／ｓｅｃより早いと、バイオ医療培養液中に含まれる細胞が破砕してしまい、破砕物がろ液に混入する場合がある。ここでいう線速度は、膜内径部分を通過する際の線速度であり、送液の流速（ｍＬ／ｓｅｃ）と膜内径とからも算出できる。

清澄化方法（除濁方法）は、内圧ろ過を行う工程で得られるろ液を用いて、多孔質中空糸膜を逆流洗浄する工程をさらに含むことが好ましい。逆流洗浄により、多孔質中空糸膜の膜面や膜内部の堆積物を定期的に除去することで、多孔質中空糸膜のろ過性能を長時間維持することが可能となる。低圧及び低送液速度で十分なろ過速度を長時間維持できるため、バイオ医薬培養液中に含まれる細胞の破砕を一層防止することができる。

多孔質中空糸膜は、蒸気滅菌処理された多孔質中空糸膜であることが好ましい。蒸気滅菌処理により、多孔質中空糸膜を滅菌することで、ろ液に菌類等が混入するのを防止することができる。

蒸気滅菌処理は、例えば、多孔質中空糸膜を１２０〜１３５℃で水蒸気加熱することで行うことができる。

以下、図面を参照しながら、中空糸膜モジュール及びこれを用いた清澄化方法の好適な実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は理解を容易にするため一部を誇張して描いており、寸法比率は説明のものとは必ずしも一致しない。

図１は、実施形態に係る清澄化方法に使用する中空糸膜モジュールを模式的に示す断面図である。図１に示す中空糸膜モジュール１００は、両端に開口部１を有するハウジング２と、ハウジング２中に収容された複数本の中空糸膜４からなる中空糸膜束６と、ハウジング２の一端付近の側面に設置された第１のノズル１２と、ハウジング２の他端付近の側面に設置された第２のノズル１４とを備えている。中空糸膜４として、上述の実施形態に係る多孔質中空糸膜が好適に用いられる。

中空糸膜モジュール１００において、中空糸膜束６は、ろ過対象液がハウジング２の開口部１から入出可能なように、一端が一方の開口部１側に、他端が他方の開口部１側に、それぞれ固定部材８により液密的に固定されている。

実施形態に係る清澄化方法は、上記中空糸膜の管内部にろ過対象液を流通させることによりろ過を行うろ過工程と、中空糸膜とハウジングの間の間隙に逆洗液を充満させ、高い位置にあるノズルからハウジング内部に気体を導入することにより、逆洗液の液面を徐々に降下させつつ、中空糸膜を逆洗液で洗浄し、逆洗廃液を上部側の開口部から排出させる逆洗工程とを、交互に実施するものである。

図２を参照してろ過工程を説明する。図２は、図１の中空糸膜モジュール１００を用いたろ過を模式的に示す断面図である。懸濁物質２２を含む、ろ過対象液（例えば、バイオ医薬培養液）２０が下部側の開口部１から導入されると、ろ過対象液２０は中空糸膜４の流路を上部（矢印の方向）に向かって移動するともに、中空糸膜４の管壁に形成された孔で懸濁物質２２が漉し取られ、中空糸膜４の外部に清浄なろ過液２４が流出し、流出したろ過液２４は第１のノズル１２、第２のノズル１４により外部に取り出すことができるようになる。すなわち、中空糸膜４でろ過対象液２０がろ過されたろ過液２４が、第１のノズル１２、第２のノズル１４を通して、入出可能となる。なお、中空糸膜４を上部に通過するにつれ、ろ過されずに残ったろ過対象液２０中の懸濁物質２２の濃度は増加し、上部側の開口部１付近では、ろ過対象液は濃縮されたもの（濃縮液）となり、この濃縮液は上部側の開口部１から排出される。

なお、上部側の開口部１を閉じて、上部側の開口部１から濃縮されたろ過対象液（濃縮液）を取り出すことなく、ろ過工程を行ってもよい。

次に、図３を参照して逆洗工程を説明する。図３は、図１の中空糸膜モジュール１００を用いた清澄化方法を模式的に示す断面図である。清澄化方法を実施するには先ず、第１のノズル１２及び第２のノズル１４の一方が他方より高い位置になるように、中空糸膜モジュールを配置させる（図３においては、第１のノズル１２が高い位置にある。）。そして、中空糸膜４とハウジング２の間の間隙（図２において、ろ液２４が存在する領域）に、第１のノズル１２又は第２のノズル１４を通して、逆洗液３０を充満させる。

このような状態にした後に、第１のノズル１２からハウジング２内部に気体４０を導入することにより、逆洗液３０の液面３１を徐々に降下させつつ、中空糸膜４を逆洗液３０で洗浄し、中空糸膜４の管壁中に存在する懸濁物質２２を管壁から除去し、懸濁物質２２を含む逆洗廃液３２を上部側の開口部１から排出させる。

上記の逆洗工程を実施するに当たり、ハウジング２内に逆洗液３０を充満させた後、第２のノズル１４と下部側の開口部１を閉鎖させて、第１のノズル１２から気体４０を導入してもよく（第１の方法）、下部側の開口部１を閉鎖させた状態で、第１のノズル１２から気体４０を、第２のノズル１４から逆洗液３０を導入してもよい（第２の方法）。さらに、下部側の開口部１を閉鎖させないで、懸濁物質２２を含むろ過対象液２０を中空糸膜４に導入しつつ、上記第１の方法又は第２の方法を実施してもよい。

ろ過工程は、中空糸膜４の一端からその管内部にろ過対象液２０を導入して管壁に沿って送液するとともに、管壁でろ過して孔から清澄化されたろ過対象液２４を流出させ、ろ過により濃縮されたろ過対象液を中空糸膜４の他端から抜き出す、クロスフローろ過工程とすることが好ましい。

清澄化方法においては、ろ過工程と逆洗工程とを交互に実施する。例えば、ろ過工程により一部閉塞した中空糸膜を、逆洗工程で清浄化し、その後再びろ過工程を実施し、必要によりこれを繰り返す。

上記清澄化方法は、換言すれば、中空糸膜モジュールを立てた状態で用い、懸濁液（ろ過対象液）をモジュール下部から導入し、所定時間または所定量の内圧でろ過を行う工程と、モジュールの２次側（ろ液側）が液体（逆洗液）で満たされた状態から、気体を導入して液面（気液界面）を調整しながら、外圧で逆洗し、その逆洗排液モジュール上部から抜き出す工程を含む清澄化方法である。

ここで、立てた状態とは、中空糸膜モジュールの一方の端部が、他方より高くなっている状態のことで、地表面に対して垂直である場合も、斜めになっている場合も含まれる。また、内圧でろ過を行うとは、中空糸膜の内表面側から加圧状態の液を導入してろ過を行うことであり、外圧で逆洗を行うとは、中空糸膜の外表面側から加圧した液を導入し、それを中空糸膜内表面側へ透過させることで内表面に堆積した物質を物理的に取り除くことである。

本実施形態で用いる気体としては、膜や液に影響を与えるものでなければどのようなものでも良いが、コストや安全性の観点からは空気や窒素を用いることが好ましい。

内圧ろ過を行う工程では、中空糸膜モジュールを立てた状態であることは必須ではないが、逆洗時には中空糸膜モジュールを立てた状態であることが必須であるため、ろ過操作を簡便にする為にも全ての工程で中空糸膜モジュールを立てた状態で使用することが好ましい。

内圧ろ過を行う時間や量は対象とする懸濁液の性状にあわせて適宜決定することができる。逆洗を行う工程では、中空糸膜モジュールを立てた状態であることが必須であり、このことで気体を導入し液面を調節しながらの逆洗が可能となる。

液面を調節せずに逆洗を行う場合は、中空糸膜の液がもっとも流れやすい部位を優先的に逆洗液が流れてしまい、中空糸膜全体をむら無く洗浄することが困難である。これに対して、液面を調節して徐々に下げながら、かつモジュールの上部から逆洗排液を抜き出す場合（本発明の方法の場合）、中空糸膜モジュール内が液で満たされている時には、中空糸膜モジュール最上部が最も逆洗液が流れやすくその部分が優先的に逆洗される。そこに気体を導入して液面を下げると、気体に接触している中空糸膜の部位には逆洗液が流れず、液面下部付近の中空糸膜が優先して逆洗される。このように液面を下げながら逆洗を行うことで、中空糸膜モジュール内の中空糸膜上部から下部へと洗浄部位を変えながら順次逆洗を行うことができる。これによって高効率で逆洗が可能になるため、処理時間短縮、また回収率が向上するなど清澄化又は除濁の効率を上げることができる。

上述したように、中空糸膜モジュール上部から懸濁物質の濃縮液（中空糸膜の内表面側からろ過を行った際に透過せずに留まっている液のことであり、元の液に比べ高い濃度の懸濁物が含まれる。）を抜きながらろ過を行うことが好ましい。このように濃縮液を抜きながらろ過を行うことで、懸濁物質が膜内部や表面に押し付けられる量を減らすことで膜の目詰まりが少なくなり、逆洗での洗浄性を向上させることが出来る。

本実施形態に係る中空糸膜モジュールを用いた清澄化方法は、懸濁液の濁質成分が生物由来物質である場合の清澄化に用いるのに適している。生物由来の濁質成分としては、動物由来、植物由来のどちらでもよく、例えば、細胞培養液、酵母発酵液などが上げられる。このような生物由来の濁質成分を膜ろ過で清澄化する場合、通常用いられるようなろ過方法では、ろ過を継続するに従ってろ過圧が高くなり、懸濁物質の変形、破壊などが起こり、それらが膜を透過してろ過液に混入したり、膜へ付着したりしてしまう。本実施形態に係る中空糸膜モジュールを用いた清澄化方法では、逆洗効果が高く、ろ過圧を長時間低く保つことが出来るため、懸濁物質の変形、破壊が起こらず、高い質のろ過液が得られると共に、ろ過の効率を向上させることが可能となる。

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

下記実施例及び比較例の多孔質中空糸膜について、内側面平均孔径及び最小孔径層の位置の測定、最小孔径層の孔径の測定、内径、外径及び膜厚の測定、ポリビニルピロリドンの含有割合の測定、ポリビニルピロリドンの分布の測定、製膜原液の溶液粘度測定、ポリビニルピロリドンの重量平均分子量測定を、以下の方法で行った。

（１）内側面孔径及び最小孔径層の位置の測定
凍結乾燥した多孔質中空糸膜の内側面を、電子顕微鏡を用いて１視野において１０個以上の孔が観測可能な倍率で観察した。得られた顕微鏡写真における細孔を円形近似処理し、その面積平均値から求めた直径を内側面平均孔径（内側面孔径）とした。凍結乾燥した多孔質膜の断面を内側面側から外側面側へ向かって連続して観察し、断面孔径が最小になる層の位置を確認した。

（２）最小孔径層の孔径決定法
ポリスチレンラテックス粒子を、０．５ｗｔ％のドデシル硫酸ナトリウム水溶液に、粒子濃度が０．０１ｗｔ％になるように分散させ、ラテックス粒子分散液を調整した。多孔質中空糸膜を用いてラテックス粒子分散液のろ過を行い、ろ過前後のラテックス粒子の濃度変化を測定した。この測定を、０．１μｍから約０．１μｍ刻みでラテックス粒子径を変えながら行いラテックス粒子の阻止曲線を作成した。この阻止曲線から、９０％透過阻止可能な粒子径を読み取り、その径を最小孔径層の孔径（阻止孔径）とした。

上記の「（１）最小孔径層の位置の測定」により、外周領域に最小孔径層があることが確認できたとき、上記「（２）最小孔径層の孔径決定法」により決定される最小孔径層の孔径（阻止孔径）は、外周領域の阻止孔径である。

（３）多孔質中空糸膜の内径、外径及び膜厚の測定
多孔質中空糸膜を円管状に薄くきりそれを測定顕微鏡で観察し、多孔質中空糸膜の内径（μｍ）、外径（μｍ）を測定した。得られた内径、外径から下記の式（ＩＩ）を用いて膜厚を算出した。
膜厚（μｍ）＝（外径−内径）／２（ＩＩ）

（４）ポリビニルピロリドンの含有割合の測定（ポリスルホン膜の場合）
多孔質中空糸膜の^１Ｈ−ＮＭＲ測定を下記の条件で実施し、得られたスペクトルにおいて１．８５〜２．５ｐｐｍ付近に現れるポリビニルピロリドン（４Ｈ分）由来のシグナルの積分値（Ｉ_ＰＶＰ）と７．３ｐｐｍ付近に現れるポリスルホン（４Ｈ分）由来のシグナルの積分値（Ｉ_ＰＳｆ）から、下記式（ＩＩＩ）によって算出した。

［測定条件]
装置：ＪＮＭ−ＬＡ４００（日本電子株式会社）
共鳴周波数：４００．０５ＭＨｚ
溶媒：重水素化ＤＭＦ
試料濃度：５重量％
積算回数：２５６回

［式（ＩＩＩ）］
ポリビニルピロリドン含有割合（質量％）＝１１１（Ｉ_ＰＶＰ／４）／｛４４２（Ｉ_ＰＳｆ／４）＋１１１（Ｉ_ＰＶＰ／４）｝×１００

上記のようにして算出される「ポリビニルピロリドン含有割合」は、多孔質中空糸膜の総質量を基準としたポリビニルピロリドンの含有量である。なお、疎水性高分子がポリスルホン以外のポリマーである場合も、ポリスルホンの場合と同様に、その疎水性高分子及びポリビニルピロリドンにそれぞれ由来するシグナルの積分値と、疎水性高分子を構成するモノマー単位の分子量からポリビニルピロリドンの含有量を求めることができる。

（５）ポリビニルピロリドンの分布の測定
多孔質中空糸膜の管壁を膜厚方向に3等分して３つの領域に分割したときに、外側面を含む外周領域の部分と、内側面を含む内周領域の部分とをサンプリングし、多孔質中空糸膜中に含まれるポリビニルピロリドンの含有割合を上記測定と同様にしてＮＭＲ測定より求めた。得られた外周領域におけるポリビニルピロリドンの含有割合（Ｃ_ｏｕｔ）と、内周領域における含有割合（Ｃ_ｉｎ）から下記式（ＩＶ）によりポリビニルピロリドンの分布を求めた。
ポリビニルピロリドンの分布＝Ｃ_ｏｕｔ／Ｃ_ｉｎ（ＩＶ）

（６）製膜原液の溶液粘度測定
広口ビンに入れた製膜原液を恒温槽に入れ、液温が二重管ノズルから押し出される温度になるように設定した。Ｂ型粘度計を用いて粘度の測定を行った。

（７）ポリビニルピロリドンの重量平均分子量測定
ポリビニルピロリドンを１．０ｍｇ／ｍｌの濃度でＤＭＦに溶かした試料液を作製し、以下の条件でＧＰＣ測定を行いその重量平均分子量（ＰＭＭＡ換算）を求めた。
装置：ＨＬＣ−８２２０ＧＰＣ（東ソー株式会社）
カラム：ＳｈｏｄｅｘＫＦ−６０６Ｍ、ＫＦ−６０１
オーブン：４０℃
移動相：０．６ｍｌ／ｍｉｎＤＭＦ
検出器：示差屈折率検出器

以下の重量平均分子量を有するＧＰＣ標準物質であるＰＭＭＡを用いて検量線（３次式）を作成し、その検量線に基づいてポリビニルピロリドンの流出時間からＰＭＭＡ換算の重量平均分子量を求めた。
１９４４０００、７９００００、２８１７００、１４４０００、７９２５０、２８９００、１３３００、５７２０、１９６０

（実施例１）
［多孔質中空糸膜の製造］
ポリスルホン（ＳＯＬＶＡＹＡＤＶＡＮＣＥＤＰＯＬＹＭＥＲＳ社製、ＵｄｅｌＰ３５００）１８重量％、ポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ社製、ＬｕｖｉｔｅｃＫ８０、重量平均分子量４．４×１０^５）１５重量％を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン６２重量％に７０℃で撹拌溶解し、グリセリン５重量％を加えてさらに撹拌し製膜原液を調整した。この製膜原液を二重環紡糸ノズル（最外径２．４ｍｍ、中間径１．２ｍｍ、最内径０．６ｍｍ、以下の実施例でも同じ物を用いた）から内部凝固液の９０重量％ＮＭＰ水溶液と共に押し出し、５０ｍｍの空走距離を通し、８０℃の水中で凝固させた。水中で脱溶媒を行った後、２０００ｐｐｍの次亜塩素酸ナトリウム水溶液中で脱ＰＶＰ処理後、水洗を行い、多孔質中空糸膜を得た。得られた多孔質中空糸膜の評価結果を表１に示す。多孔質中空糸膜は、内側面から最小孔径層まで連続的に孔径が小さくなる傾斜構造を有しており、最小孔径層は、多孔質中空糸膜の外周領域に位置していた。

［バイオ医薬培養液の清澄化試験］
有効長２０ｃｍのモジュールケースに膜面積が５０ｃｍ^２となるように得られた多孔質中空糸膜を入れ、ミニモジュールを作製した。そのモジュールに、線速度０．５ｍ／ｓｅｃでバイオ医薬培養液を送液し、一定時間内での透過流量を測定した。なお、測定中、５分に１回の割合で逆流洗浄を行った。逆流洗浄は、循環ポンプを止めて、ミニモジュール濾液側よりシリンジにて約１２−１５ｍＬの空気を押し込み、モジュール濾液側に滞留している濾液を中空糸内側へ向けて通液することにより行った。バイオ医薬培養液として、無血清培地（ＩｒｖｉｎｅＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社ＩＳＣＨＯ−ＣＤ培地）にて培養したチャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）細胞の培養液（細胞密度約１．７×１０^７／ｍＬ、生細胞率約５６％）を用いた。測定結果を表１に示す。

後述する比較例３及び参考例１の結果との比較から、細胞培養液の精製工程（清澄化）を膜濾過のみの一段で行うことが可能であることが明らかとなった。また、濾液中の細胞並びに細胞破砕物等の混入はなかった。さらに、６０分間の累積ろ過量が１０００ｇ以上であることから、製造効率が優れることが明らかとなった。

（実施例２）
［多孔質中空糸膜の製造］
実施例１と同様にして、多孔質中空糸膜を作製した。得られた多孔質中空糸膜の評価結果を表１に示す。多孔質中空糸膜は、内側面から最小孔径層まで連続的に孔径が小さくなる傾斜構造を有しており、最小孔径層は、多孔質中空糸膜の外周領域に位置していた。

［バイオ医薬培養液の清澄化試験］
得られた多孔質中空糸膜を用いてミニモジュールを作製したこと、及び、バイオ医薬培養液を線速度１ｍ／ｓｅｃで送液したこと以外は、実施例１と同様に、バイオ医薬培養液の清澄化試験を行った。測定結果を表１に示す。

（実施例３）
［多孔質中空糸膜の製造］
実施例１と同様にして、多孔質中空糸膜を作製した。得られた多孔質中空糸膜の評価結果を表１に示す。多孔質中空糸膜は、内側面から最小孔径層まで連続的に孔径が小さくなる傾斜構造を有しており、最小孔径層は、多孔質中空糸膜の外周領域に位置していた。

［バイオ医薬培養液の清澄化試験］
得られた多孔質中空糸膜を用いてミニモジュールを作製したこと、及び、逆流洗浄を行わないこと以外は、実施例１と同様に、バイオ医薬培養液の清澄化試験を行った。測定結果を表１に示す。

（実施例４）
［多孔質中空糸膜の製造］
ポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ社製、ＬｕｖｉｔｅｃＫ８０）に代えて、ポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ社製、ＬｕｖｉｔｅｃＫ８５、重量平均分子量６．４×１０^５）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、多孔質中空糸膜を作製した。得られた多孔質中空糸膜の評価結果を表１に示す。多孔質中空糸膜は、内側面から最小孔径層まで連続的に孔径が小さくなる傾斜構造を有しており、最小孔径層は、多孔質中空糸膜の外周領域に位置していた。

［バイオ医薬培養液の清澄化試験］
実施例１と同様に、バイオ医薬培養液の清澄化試験を行った。測定結果を表１に示す。

（実施例５）
［多孔質中空糸膜の製造］
ポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ社製、ＬｕｖｉｔｅｃＫ８０）に代えて、ポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ社製、ＬｕｖｉｔｅｃＫ９０、重量平均分子量７．８×１０^５）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、多孔質中空糸膜を作製した。得られた多孔質中空糸膜の評価結果を表１に示す。多孔質中空糸膜は、内側面から最小孔径層まで連続的に孔径が小さくなる傾斜構造を有しており、最小孔径層は、多孔質中空糸膜の外周領域に位置していた。

（実施例６）
［多孔質中空糸膜の製造］
ポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ社製、ＬｕｖｉｔｅｃＫ８０）に代えて、ポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ社製、ＬｕｖｉｔｅｃＫ６０、重量平均分子量２．９×１０^５）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、多孔質中空糸膜を作製した。得られた多孔質中空糸膜の評価結果を表１に示す。多孔質中空糸膜は、内側面から最小孔径層まで連続的に孔径が小さくなる傾斜構造を有しており、最小孔径層は、多孔質中空糸膜の外周領域に位置していた。

［バイオ医薬培養液の清澄化試験］
実施例１と同様に、バイオ医薬培養液の清澄化試験を行った。測定結果を表１に示す。濾液中の細胞並びに細胞破砕物等の混入はなく、６０分間の累積ろ過量が７００ｇ以上であり、十分なろ過性能を示した。

（実施例７）
［多孔質中空糸膜の製造］
ポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ社製、ＬｕｖｉｔｅｃＫ８０）に代えて、ポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ社製、ＬｕｖｉｔｅｃＫ１１５、重量平均分子量９．９×１０^５）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、多孔質中空糸膜を作製した。得られた多孔質中空糸膜の評価結果を表１に示す。多孔質中空糸膜は、内側面から最小孔径層まで連続的に孔径が小さくなる傾斜構造を有しており、最小孔径層は、多孔質中空糸膜の外周領域に位置していた。

（実施例８）
［多孔質中空糸膜の製造］
ポリスルホン（ＳＯＬＶＡＹＡＤＶＡＮＣＥＤＰＯＬＹＭＥＲＳ社製、ＵｄｅｌＰ３５００）１８重量％、ポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ社製、ＬｕｖｉｔｅｃＫ８０）５重量％を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン７２重量％に７０℃で撹拌溶解し、グリセリン５重量％を加えてさらに撹拌し製膜原液を調整した。これ以外は実施例１と同様にして、多孔質中空糸膜を作製した。得られた多孔質中空糸膜の評価結果を表２に示す。多孔質中空糸膜は、内側面から最小孔径層まで連続的に孔径が小さくなる傾斜構造を有しており、最小孔径層は、多孔質中空糸膜の外周領域に位置していた。

［バイオ医薬培養液の清澄化試験］
実施例１と同様に、バイオ医薬培養液の清澄化試験を行った。測定結果を表２に示す。

（実施例９）
［多孔質中空糸膜の製造］
ポリスルホン（ＳＯＬＶＡＹＡＤＶＡＮＣＥＤＰＯＬＹＭＥＲＳ社製、ＵｄｅｌＰ３５００）１８重量％、ポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ社製、ＬｕｖｉｔｅｃＫ８０）２０重量％を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン５７重量％に７０℃で撹拌溶解し、グリセリン５重量％を加えてさらに撹拌し製膜原液を調整した。これ以外は実施例１と同様にして、多孔質中空糸膜を作製した。得られた多孔質中空糸膜の評価結果を表２に示す。多孔質中空糸膜は、内側面から最小孔径層まで連続的に孔径が小さくなる傾斜構造を有しており、最小孔径層は、多孔質中空糸膜の外周領域に位置していた。

（比較例１）
［多孔質中空糸膜の製造］
ポリスルホン（ＳＯＬＶＡＹＡＤＶＡＮＣＥＤＰＯＬＹＭＥＲＳ社製、ＵｄｅｌＰ３５００）１８重量％、ポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ社製、ＬｕｖｉｔｅｃＫ８０）２重量％を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン７５重量％に７０℃で撹拌溶解し、グリセリン５重量％を加えてさらに撹拌し製膜原液を調整した。これ以外は実施例１と同様にして、多孔質中空糸膜を作製した。得られた多孔質中空糸膜の評価結果を表２に示す。多孔質中空糸膜は、内側面から最小孔径層まで連続的に孔径が小さくなる傾斜構造を有しており、最小孔径層は、多孔質中空糸膜の外周領域に位置していた。

［バイオ医薬培養液の清澄化試験］
実施例１と同様に、バイオ医薬培養液の清澄化試験を行った。測定結果を表２に示す。濾液中の細胞並びに細胞破砕物等の混入はなかったものの、６０分間の累積ろ過量が総計では７００ｇを超えているが、６０分に至る前に膜の目詰まりの傾向があり、経時ろ過速度の低下が見られた。ＰＶＰ量が少ないことにより目詰まりが生じる傾向が強いと考えられる。

（比較例２）
［多孔質中空糸膜の製造］
ポリスルホン（ＳＯＬＶＡＹＡＤＶＡＮＣＥＤＰＯＬＹＭＥＲＳ社製、ＵｄｅｌＰ３５００）１８重量％、ポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ社製、ＬｕｖｉｔｅｃＫ８０）２４重量％を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン５３重量％に７０℃で撹拌溶解し、グリセリン５重量％を加えてさらに撹拌し製膜原液を調整した。これ以外は実施例１と同様にして、多孔質中空糸膜を作製した。得られた多孔質中空糸膜の評価結果を表２に示す。多孔質中空糸膜は、内側面から最小孔径層まで連続的に孔径が小さくなる傾斜構造を有しており、最小孔径層は、多孔質中空糸膜の外周領域に位置していた。

［バイオ医薬培養液の清澄化試験］
線速度を１．５ｍ／ｓｅｃに変更したこと以外は実施例１と同様に、バイオ医薬培養液の清澄化試験を行った。測定結果を表２に示す。濾液中の細胞並びに細胞破砕物等の混入はなかったものの、６０分間の累積ろ過量が総計では７００ｇを超えているが、濾液中の細胞破砕物等の不純物の混入が増加した。ポリビニルピロリドンの含有量が多いため、ポリビニルピロリドンが膨潤し、線速度を高めて膜にかかる圧力を高めないと累積ろ過量が確保できない。線速度を高めたため、細胞への履歴や作用が強まり、細胞の破砕が促進されたものと考えられる。

（比較例３）
［多孔質中空糸膜の製造］
粉体が完全にぬれるメタノールの容量値（ＭＷ値）が５０％、平均一次粒径１６μｍ、比表面積１１０ｍ^２／ｇの疎水性シリカ１５．０容量％、フタル酸ジブチル４２．０容量％、及びフタル酸ジオクチル１８．２容量％をヘンシェルミキサーで混合し、そこにＭｗ＝２７００００、Ｍｎ＝４３０００のポリエチレン樹脂（ＳｕｎｔｅｃＳＨ−８００）２４．８容量％を添加し、再度ヘンシェルミキサーで混合した。

得られた混合物を８７ｍｍφの二軸押出機で押出して、ペレットにした。このペレットを３０ｍｍφの二軸押出機に中空紡糸口を取り付けた中空糸製造装置で中空糸状に成形した。成形された中空糸膜を６０℃の１，１，１−トリクロロエタン中に１時間浸漬して、フタル酸シブチル及びフタル酸ジオクチルを抽出した後、乾燥させた。

乾燥後の中空糸膜を、５０％エチルアルコール水溶液に３０分浸漬し、更に水中に移して３０分浸漬して、親水化した。更に、中空糸膜を、７０℃、２０％苛性ソーダ水溶液中に１時間浸漬して疎水性シリカを抽出した後、洗浄し、乾燥して、ポリエチレンの多孔質中空糸膜を得た。

得られた多孔質中空糸膜の外径は２３００μｍ、内径は１４００μｍ、平均孔径は０．３９μｍ、２５℃における透水量は１２００Ｌ／（ｍ^２・ｈｒ・ａｔｍ）であり、破断強度は６５ｋｇｆ／ｃｍ^２、破断伸度は６００％であった。膜外表面から膜内表面までの孔径は均一であった。

この多孔質中空糸膜をポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ社製、ＬｕｖｉｔｅｃＫ８０）の水溶液（濃度０．５重量％）に浸漬して、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）を膜厚全体にわたってコーティングした。さらにこの多孔質中空糸膜に対して２５ＫＧｙでガンマ線を照射して、ＰＶＰを不溶化した。

疎水性シリカについて、粉体が完全にぬれるメタノールの容量％（ＭＷ値）は、以下の手順で求められる。
１）試料としての疎水性シリカ０．２ｇをビーカーに採取し、純水５０ｍｌを加える。
２）電磁撹拌しながら、液面より下の部分へメタノールを徐々に加え、液面上に疎水性シリカが認められなくなった点を終点とし、終点までに要したメタノール量Ｘ（ｍＬ）を次式に代入してＭＷ値を算出する。

即ち、ＭＷ値は、「要したメタノール量（ｍＬ）」の「純水の量５０ｍＬと要したメタノール量（ｍＬ）の和」に対する割合である。

［バイオ医薬培養液の清澄化試験］
実施例１と同様に、バイオ医薬培養液の清澄化試験を行った。測定結果を表２に示す。濾液中の細胞並びに細胞破砕物等の混入はなかったものの、急激な目詰まりが生じたために、６０分間の累積ろ過量は実施例１と比較して１／１０未満であった。

（参考例１）
［バイオ医薬培養液の清澄化試験］
バイオ医薬培養液を回転数７５００ｒｐｍ、通液量６００Ｌ／ｈｒにて遠心機（アルファ・ラバル社製カルチャーフュージ１００）を用いて清澄化処理した。比較例３で作製した多孔質中空質膜を用いて、清澄化処理されたバイオ医薬培養液の清澄化試験を実施例１と同様に行った。得られた結果を表２に示す。バイオ医薬培養液を遠心分離による清澄化処理をした後に濾過したので、比較例３と比較して６０分間の累積ろ過量は大きく向上した。

（実施例１０）
［バイオ医薬培養液の清澄化試験］
バイオ医薬培養液を線速度０．１ｍ／ｓｅｃでミニモジュールに送液したこと以外は実施例１と同様の清澄化試験を行った。得られた結果を表３に示す。濾液中の細胞並びに細胞破砕物等の混入はなかった。６０分間の累積ろ過量は比較例よりも大きかった。

（実施例１１）
［バイオ医薬培養液の清澄化試験］
バイオ医薬培養液を線速度１．２ｍ／ｓｅｃでミニモジュールに送液したこと以外は実施例１と同様の清澄化試験を行った。得られた結果を表３に示す。６０分間の累積ろ過量が１０００ｇ以上であることから、製造効率が優れることが明らかとなった。ただし、濾液中に若干の細胞破砕物等の混入が確認された。

懸濁模擬液での清澄化試験、および最小孔径層の位置の確認を以下の方法で行った。

（１）懸濁模擬液の清澄化試験
外表面（外側面）近傍に０．４μｍの最小孔径層を有し、内表面（内側面）から最小孔径層まで連続的に孔径が小さくなる傾斜構造のポリスルホン中空糸膜を、有効長２０ｃｍのモジュールケースに膜面積が５０ｃｍ^２となるように入れミニモジュールを作製した。そのモジュールを垂直に立てた状態で用いて、懸濁模擬液の清澄化試験を行った。懸濁模擬液としては、細胞密度およそ１×１０^７ｃｅｌｌｓ／ｍＬのＣＨＯ細胞培養液を用いた。

また、ろ過液の回収率Ｒ（％）は下記の式より求めた。
Ｒ＝（Ｖｆ−Ｖｃ−Ｖｒ）／Ｖｆ
ここで、Ｖｆ：供給液量（ｍｌ）
Ｖｃ：濃縮液量（ｍｌ）
Ｖｒ：逆洗液量（ｍｌ）

（２）最小孔径層の位置の確認
凍結乾燥した多孔質膜の断面を電子顕微鏡を用いて内表面側から外表面側へ向かって連続して観察し、断面孔径が最小になる層の位置を確認した。

（参考例２）（全ろ過）
懸濁模擬液を２３０ｍｌ／ｍｉｎで供給し、モジュール上部から濃縮液を抜かずにろ過を行った。逆洗は５分間隔で実施し、およそ５０ｋＰａ以下の圧力でシリンジを用いて空気を導入して液面を調節しながら行った。以後の例を含め、清澄化試験の結果を表４にまとめた。

（参考例３）（クロスフロー）
モジュール上部から供給された懸濁模擬液の５％の濃縮液を抜きながらろ過を行う以外は参考例２と同様にして清澄化試験を行った。

（参考例４）（均質膜）
中空糸膜として、孔径０．２μｍのポリフッ化ビニリデン均質膜を用いる以外は参考例３と同様にして清澄化試験を行った。

（参考例５）（通常逆洗）
逆洗時に気体を導入することなく、逆洗を行う以外は参考例３と同様にして清澄化試験を行った。

（参考例６）（均質膜、通常逆洗）
逆洗時に気体を導入することなく、逆洗を行う以外は参考例４と同様にして清澄化試験を行った。

１…開口部、２…ハウジング、４…中空糸膜、６…中空糸膜束、８…固定部材、１２…第１のノズル、１４…第２のノズル、２０…ろ過対象液、２２…懸濁物質、２４…ろ過液、３０…逆洗液、３１…液面、３２…逆洗廃液、４０…気体、１００…中空糸膜モジュール。

Claims

疎水性高分子とポリビニルピロリドンのブレンド物から管壁が構成されている多孔質中空糸膜であって、前記ポリビニルピロリドンの含有量が、前記多孔質中空糸膜の総質量を基準として、０．２質量％以上３質量％以下であり、前記管壁を膜厚方向に３等分して３つの領域に分割したときに、外側面を含む外周領域の前記ポリビニルピロリドンの含有割合が、内側面を含む内周領域の前記ポリビニルピロリドンの含有割合より大きく、内側面の平均孔径が、外側面の平均孔径より大きい多孔質中空糸膜の、前記多孔質中空糸膜にバイオ医薬培養液を流通させるろ過工程を含む方法により清澄化されたバイオ医薬培養液を製造するための使用であって、
前記ポリビニルピロリドンは、重量平均分子量が４０００００以上８０００００以下であり、
前記疎水性高分子が、ポリスルホン及び／又はポリフッ化ビニリデンであり、
前記多孔質中空糸膜が、外周領域に最小細孔径層を含み、内側面から最小細孔径層まで連続的に孔径が小さくなる傾斜構造を有している、
使用。
前記多孔質中空糸膜が、前記内側面の平均孔径が１μｍ以上５０μｍ以下であり、前記外周領域が０．１μｍ以上１μｍ未満の阻止孔径を有しており、前記管壁の膜厚が３００μｍ以上１０００μｍ以下の多孔質中空糸膜である、請求項１記載の使用。
前記多孔質中空糸膜が、下記式（Ｉ）を満たす、請求項１又は２記載の使用。
Ｃ_ｏｕｔ／Ｃ_ｉｎ≧２（Ｉ）
［式（Ｉ）中、Ｃ_ｏｕｔは前記ポリビニルピロリドンの前記外周領域における含有割合を示し、Ｃ_ｉｎは前記ポリビニルピロリドンの前記内周領域における含有割合を示す。］
前記多孔質中空糸膜が、内径が１０００μｍ以上２０００μｍ以下の多孔質中空糸膜である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用。
前記多孔質中空糸膜が、製造原液の流出と該製造原液の内側への内部凝固液の流出とを同時に行って、外部凝固液中で前記製造原液を凝固させる凝固工程を含む製造方法により製造されたものであり、前記内部凝固液が、Ｎ−メチルピロリドンを、前記内部凝固液の総質量を基準として、８０重量％以上１００重量％未満含有する水溶液である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の使用。
前記ろ過は、
前記多孔質中空糸膜の一端から前記バイオ医薬培養液を送液するとともに、ろ過して清澄化されたバイオ医薬培養液を流出させ、ろ過されずに残り、懸濁物質が濃縮されたバイオ医薬培養液を前記多孔質中空糸膜の他端から抜き出す、クロスフローろ過により行われ、
前記バイオ医薬培養液の送液速度は、線速度で０．２ｍ／ｓｅｃ以上１．０ｍ／ｓｅｃ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の使用。
前記多孔質中空糸膜にバイオ医薬培養液を流通させるろ過工程を含む前記方法が、前記ろ過工程で得られるろ液を用いて、前記多孔質中空糸膜を逆流洗浄する工程をさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の使用。
前記多孔質中空糸膜が、蒸気滅菌処理された多孔質中空糸膜である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の使用。
前記多孔質中空糸膜にバイオ医薬培養液を流通させるろ過工程を含む前記方法が、
両端に開口部を有するハウジングと、
前記ハウジング中に収容され、ろ過対象液である前記バイオ医薬培養液が前記ハウジングの開口部から入出可能なように、一端が一方の前記開口部側に固定され、他端が他方の前記開口部側に固定された、複数本の多孔質中空糸膜からなる中空糸膜束と、
前記ハウジングの一端付近の側面に設置され、前記多孔質中空糸膜で前記ろ過対象液がろ過されたろ過液が入出可能な第１のノズルと、
前記ハウジングの他端付近の側面に設置され、前記ろ過液が入出可能な第２のノズルと、を備える中空糸膜モジュールによる、前記バイオ医薬培養液を清澄化する方法であって、
前記第１のノズル及び前記第２のノズルの一方が他方より高い位置になるように、前記中空糸膜モジュールを配置した状態で、
前記中空糸膜の管内部に前記ろ過対象液を流通させることによりろ過を行うろ過工程と、
前記多孔質中空糸膜と前記ハウジングの間の間隙に逆洗液を充満させ、高い位置にあるノズルからハウジング内部に気体を導入することにより、前記逆洗液の液面を徐々に降下させつつ、前記多孔質中空糸膜を前記逆洗液で洗浄し、逆洗廃液を上部側の前記開口部から排出させる逆洗工程とを交互に実施する方法である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の使用。
前記ろ過工程は、
前記多孔質中空糸膜の一端から前記ろ過対象液を送液するとともに、ろ過して清澄化されたろ過対象液を流出させ、ろ過されずに残り、懸濁物質が濃縮されたろ過対象液を前記多孔質中空糸膜の他端から抜き出す、クロスフローろ過工程である、請求項９記載の使用。