JPH0771624B2 - 溶液からのウイルスの分離のための膜 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、水性蛋白質溶液等の溶液からウイルス粒子
等の粒子を、効果的、選択的且つ再現的に除去するため
の膜、方法及びシステムに関係する。一層特に、この発
明は、ウイルスを約３〜８のログ保持値（log retentio
n value）で除去する（即ち、約99.9〜99.999999％の粒
子を溶液から除去する）ための方法又はシステムにおい
て有用な特殊なミクロ構造を有する複合不整膜に関係す
る。

背景技術 ウイルスは、全生物又は哺乳類の細胞培養源から由来す
る蛋白質を含む非経口薬品及びその他の溶液における潜
在的夾雑物を代表する。現在、ウイルスを不活性化する
ための幾つかの化学的及び物理的方法が存在する。これ
らの方法は、すべてのウイルスに等しく一般的に用い得
るものではなく、幾つかは蛋白質を消費して実施され
る。例えば、熱低温殺菌を安定剤の添加により蛋白質の
変性を最小化することの出来る溶液において用いる。バ
イオテクノロジー産業において、下流処理において幾つ
かの不活性化又は除去のステップを結合してウイルス除
去能力及び蛋白質回数を最大化するという戦略が採用さ
れて来た。用いる操作は、一般に、非経口薬品生成物を
精製するために最適化された操作であり、それらのウイ
ルス除去能力を確実にする。従って、ウイルス除去は正
常の操作の副産物である。最終的に、この方法の目的に
おいて、クロマトグラフィー、蒸留又は加熱等のステッ
プを加えて全ウイルスの除去を増大させることが出来
る。この戦略は、１）これらの操作のウイルス除去はア
ッセイすることの出来ない推定上のウイルスには適用出
来ない；及び２）この方法のウイルス除去は継続的に監
視することが必要であるという２つの欠点を有する。

限外濾過膜が、溶液中の蛋白質からウイルスを分離する
ために提供された。理想的な膜は、ウイルスをその大き
さに基づいて保持し且つより小さい蛋白質を通過させ
る。実際、限外濾過膜は、バイオテクノロジー産業にお
いて、この目的のために用いられている。しかしなが
ら、現在の不整限外濾過膜は、最適なウイルス−蛋白質
分離を行なうための分解能及び再現性を欠く。典型的に
は、経済的に有用なパーセンテージの蛋白質を透過させ
るのに十分に多孔性である不整限外濾過膜が継続的監視
及び再有効化を必要としない最適性能を得るためのコン
システンシー及び高レベルのウイルス保持を欠く。

米国特許第4,808,315号は、ウイルスの蛋白質溶液から
の除去に有効な独自の細孔構造を有する中空繊維膜を記
載している。その膜は、表面保持機構を有する非対称に
覆われた限外濾過膜ではない。むしろ、それは、ウイル
ス粒子をその構造内に保持する。それは、内側及び外側
膜表面が0.01〜10ミクロンの面内平均細孔直径を有し、
且つその多孔性膜壁が、中空繊維膜の環状断面の放射方
向に垂直な各面において測定される10％より少なくない
面内多孔性を有し、その面内多孔性が内側及び外側膜表
面の間で少なくとも１つの最小値を示すような独自の多
孔性構造によって特徴づけられる新規な多孔性中空繊維
膜として記載されている。

米国特許第4,824,568号は、多孔性支持体上の非対称に
覆われた膜を形成するための方法を開示している。その
特許は、その膜がウイルスの蛋白質含有溶液からの選択
的除去に有用か否かは開示しておらず、又蛋白質含有溶
液からウイルスを再現的且つ選択的に除去するために有
用なミクロ構造を得るためには如何なる改変が必要であ
るかも開示していない。

商業的に有用な蛋白質の95％より多くを回収することが
出来且つ大きさに基づいてウイルス粒子の少なくとも約
３ログのログ減少値（log reduction value）を有する
ことを確実にすることの出来る（保持がウイルス粒子の
大きさの関数として単調に増加する）不整限外濾過膜シ
ステムは、これらの今日市販されているものに重要な改
良を与えるであろう。次いで、この膜及びその膜を利用
するシステムを、確信を持って、高価な監視及び再有効
化を必要としない再現的且つ便利な任意の大きさの推定
上のウイルスの除去に用いることが出来るであろう。

更に、そのような膜は、電子産業等において溶液から小
さい粒子を除去することが望ましい他の応用に用いるこ
とが出来る。

本願においては、ログ減少値は、膜フィルターにより溶
液から除去されたウイルスの量を定量的に記述してる
（しかしながら、この用語は、一般に、溶液から濾別す
べき任意の粒子例えば細菌又は蛋白質に適用し得る）。
ログ減少値は、濾過された溶液中に存在する濾過される
べき粒子（例えばウイルス）の濃度の供給溶液中の該粒
子の濃度に対する対数比に基づいている。この値は、下
記の方程式により定義される： LRV＝−log₁₀［C_{filtered sol}/C_feed］ （式中、C_{filtered sol}は、膜の下流側で測定したウイ
ルスの濃度であり、C_feedは、濾過される液体中の、膜
の上流で測定したウイルスの濃度である）。

発明の開示 本発明は、限外濾過分離特性を有するスキン、多孔性支
持体及び多孔性中間域を有する特定の不整複合膜構造が
ウイルスを蛋白質含有溶液から選択的に分離するのに特
に有用であるという発見に基づいている。中間域の厚み
は、中間域がつぶれるか又は一様でなくなる部分の厚み
より大きく、且つ典型的な限外濾過膜のボイドが形成さ
れる部分のそれより小さい。この膜は約10〜21％ポリマ
ーを含むポリマー溶液を微小孔膜上にて流延することに
より形成する。この流延ポリマー溶液を、次いで、被覆
した膜を、ポリマー溶液の溶剤成分とは混和的であるが
ポリマー溶液のポリマー成分の溶剤ではない液体に浸す
ことにより、多孔性の限外濾過スキン及び多孔性中間域
に変換する。この浸漬液及び温度の適当な選択は、高い
ウイルス保持と高い蛋白質透過の組合せを得るために重
要である。限外濾過スキン及び中間域は、約５×10²〜
５×10⁶ダルトンの分子量カットオフを与える小さい細
孔により特徴づけられる。“カットオフ”という用語
は、ここでは、記述したカットオフ分子量以上の分子量
を有する分子種の少なくとも90％の除去を意味する。中
間域はスキンにおける亀列を形成し液体を直接多孔性支
持体に伝達するするボイドを含まない。ポリマー溶液被
覆における被覆濃度及び被覆の厚みは、最終的乾燥中間
域の厚い部分が多孔性であり且つスキンから膜支持体に
伸びるボイドを含まないように制御する。この方法によ
り製造され、通常限外濾過膜中に見出されるボイドを含
まない中間域を有する複合膜は、従来の膜流延技術によ
り得られるものより高い選択性と再現性を持って蛋白質
含有溶液から濾過によってウイルスを選択的に分離する
独自の能力を有するということが見出された。

図面の簡単な説明 図１は、本発明において用いる被覆ステップの説明であ
る。

図2a,2b,2c,2d及び2eは、この発明の選択的分離システ
ムの図解である。

図４は、中間多孔性域の厚みの関数としてのファイX174
のログ減少値及びヒト血清アルブミンのシービング係数
（sieving coefficient）のグラフである。

図３は、この発明の膜Ａ及び市販の限外濾過膜について
のストークス半径の関数としての様々な大きさの蛋白質
の排除係数のグラフである。

図５は、粒子直径の２乗の関数としての粒子のログ減少
値のグラフである。

図６は、実施例３において製造した膜の容積フラックス
（volumetric flux）の関数としてのファイX174のログ
減少値を示す。

図７は、実施例３において製造した膜の濾過流速に対す
る細循環流速の比の関数としてのファイX174のログ減少
値を示す。

図８は、チャンネルアスペクト比の関数としてのファイ
X174のログ減少値を示す。

図９は、実施例IIIにおいて利用する限外濾過ユニット
の分解組み立て図である。

図10は、図９の限外濾過ユニット及び第１のスペーサー
の上面図である。

図11は、図９及び10の装置の長方形チャンネルの断面図
である。

図12は、本発明において利用する限外濾過中空繊維の断
面図である。

図13は、米国特許第4,824,568号の方法により製造した
典型的な膜の断面図の光学顕微鏡写真である。

図14は、この発明の方法により製造した膜の断面図の光
学顕微鏡写真である。

図15は、この発明の選択的な複合膜の光学顕微鏡写真で
ある。

この発明の最良の実施例 この発明の複合膜は、独自のミクロ構造を有する限外濾
過膜として機能する非対称性の覆われた膜を含む。この
発明の膜は、米国特許第4,824,568号に開示されたもの
（本明細書中に参考として援用するが、付加的要件を伴
う）と類似の方法により作られる。最も重要なことは、
多孔性支持体をポリマー溶液で被覆するステップを、注
意深く制御された条件下で、微小孔支持体上に実施して
スキン及び露出したスキンと支持体との間の中間域（多
孔性であり且つスキンから支持体に伸びるボイドを含ま
ない）を形成することである。第２に、ポリマー溶剤の
除去及びポリマーの凝固を制御する浸漬液組成物は、ポ
リマーの凝固時間を延長させるためにデザインされた有
機浴（organic bath）である。更に、ポリマー溶液を多
孔性支持体上に被覆する方法は、所望のポリマー溶液
を、一様の厚みを保つように支持体を損なわず且つ被覆
をつぶすことなく一様の厚みに塗布するように注意深く
制御しなくてはならない。中間域の厚みと浸漬浴組成物
の適当な組合せは、所望のミクロ構造及び性能（蛋白質
溶液がウイルスを含む場合における、ウイルス粒子保持
と蛋白質透過の組合せ）へと導く。

この複合膜の支持体成分は、約0.05〜10μｍの平均細孔
サイズの細孔及びチャンネルを含む実質的に連続なマト
リックス構造を有する合成膜により形成する。支持体は
微小孔膜、不織支持体、織物支持体、又は多孔性セラミ
ックであって良い。広く多様なポリマー材料を膜、織物
支持体又は不織支持体として利用することが出来る。こ
れらのポリマーの例は、ポリオレフィン｛低密度ポリエ
チレン、高密度ポリエチレン、及びポリプロピレン
等｝、ビニルポリマー｛ポリビニルクロリド及びポリス
チレン等｝、アクリル酸ポリマー｛ポリメチルメタクリ
レート等｝、オキシドポリマー｛ポリフェニレンオキシ
ド等｝、フルオロポリマー｛ポリテトラフルオロエチレ
ン及びポリビニリデンジフルオリド等｝、及び縮合ポリ
マー｛ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリカ
ーボネート及びポリスルホネート等｝を含む。

この複合膜のスキン及び中間域は、ここに記載するポリ
マー溶液から作られる。典型的なポリマー溶液は、上述
のような多孔性支持体を形成するのに適したすべてのポ
リマーから製造することが出来、ポリビニリデンジフル
オリド、セルロースエステル｛セルロースアセテート
等｝、ポリイミド｛ポリエーテルイミド等｝、ポリスル
ホン｛ポリエーテルスルホン及びポリスルホン等｝、ポ
リアクリロニトリル等の溶液を含んで良い。

１つの実施態様において、多孔性支持体の細孔表面は、
次の被覆ステップで用いるポリマー溶剤がこれらの表面
を攻撃すること及び膜に浸透することを最小化又は防御
する液体防御剤で処理する。ポリビニリデンジフルオリ
ド（PVDF）から形成する微小孔膜（Millipore Corporat
ion,Bedford,マサチューセッツから販売されているDura
pore膜等）の場合において、グリセリン処理が適当であ
ることを見出された。その膜は、グリセリンの溶液中に
浸漬した下部を有する回転する被覆ロール上のウェブと
して走り得るか又はグリセリン溶液中に完全に浸漬して
良い。

エチレングリコール、プロピレングリコール、トリエチ
レングリコール等のグリコールを含むグリセリン以外の
液体防御剤を用いることが出来る。通常、支持体の成形
加工において支持体溶剤及び他の支持体の形成において
用いた材料を抽出するためにしばしば用いる水浴中での
薬剤の除去を容易にするので、水と和合性の薬剤を選択
するのが好ましい。当業者は、日常的な実験により、更
なる液体防御剤を知り、又は確認することが出来るであ
ろう。液体薬剤は、アルコール溶液等の溶液中に溶解さ
せることが出来る。これはこの薬剤の適用を容易にし且
つアルコールは続く乾燥により除去し得る。

一般に、所定の支持体に、限外濾過分離特性を有する複
合膜の形成において用いるポリマー溶剤からの攻撃に対
する十分な防御を与え且つそのような溶剤による支持体
浸透に対する十分な防御を与えるのに十分な量の薬剤を
用いる。より高濃度の薬剤を実地での考慮により決定す
る。例えば、過剰のグリセリンは続いて形成する限外濾
過膜のより低い粘着力をもたらし得るということが観察
された。薬剤の費用は別の実際問題である。Durapore膜
のグリセリン処理において、好ましい処理溶液はプロパ
ノール中の約15〜40重量％のグリセリンを含むというこ
とが決定された。液体でない処理薬剤も又用い得る。例
えば、水溶性ワックス｛ポリエチレンオキシド等｝は溶
かし且つ微小孔膜に塗布し、そして所望であれば、続い
て温水浴中で処理して除去することが出来る。

処理した支持体を乾燥して任意の防御剤のキャリアー
（例えば、イソプロパノール）を除去する。乾燥は、処
理した膜を加熱したロール上を運搬すること、加熱した
熱対流炉を通すこと、又はその他の技術により達成し得
る。

限外濾過分離特性を有する複合膜を、次いで、処理した
支持体構造上に形成する。これは、ポリマー溶液を処理
した支持体上に被覆し、その被覆した支持体を溶剤とは
和合性であるがポリマーの溶剤ではない液体中に急速に
浸漬することにより実施する。限外濾過膜に特に好まし
いポリマーはPVDFである（特に、微小孔支持体をPVDFで
形成する場合）。一般に好ましいが、限外濾過膜を支持
体を形成するのと同じポリマーで形成する必要はない。
しかしながら、好ましい複合膜の形成において、限外濾
過膜を形成するポリマーは、微小孔支持体を形成するポ
リマーと同一である。

約10〜21％、好ましくは約19〜21％のPVDFを溶剤中に含
むポリマー溶液を、適当なカットオフの限外濾過膜スキ
ンを得るために用いる。より低いPVDF濃度は僅かに高い
蛋白質透過と僅かに低いウイルス保持を有するより開い
た構造へと導く。最も選択的且つ保持的な構造は、19〜
21％の好ましいPVDF濃度を用いて達成される。

PVDFの場合、被覆工程は、特に、このポリマー溶液の層
を一様に付着させるように設計し、それで、被覆の最終
的な乾燥した厚みが約５〜20ミクロン、好ましくは約５
〜10ミクロンになるようにする。一般的に、限外濾過膜
（UF）流延溶液を支持体上に被覆するために用いるよう
な典型的なロール式ナイフ塗布法は、そのような正確な
厚み制御を必要とする薄い被覆には最適ではない。ナイ
フエッジは、この狭い範囲内に被覆を得るために動く支
持体に近接してセットされなくてはならない。そのよう
なナイフセッティング及び調節を得ることは、摩擦抵抗
及びナイフ設計の標準公差のために困難である。ナイフ
下に運ばれた支持体の厚みのばらつきは、維持されるべ
き間隙（即ち、固定されたナイフの位置と支持体との間
の空間）のオーダーである。このばらつきは実際の間隙
を変化させ、それにより、被覆の厚みが変化する。微小
孔膜の場合にも、支持体の厚みのばらつきは、微小孔膜
支持体がナイフに当るか又は摩擦抵抗が大きくなり過ぎ
た場合に破損を引き起こし得る。この問題は、エッジカ
ール又はスカラッピング；“だれたエッジ”のために一
層悪い。破損が起きた場合は、ナイフを除去し、きれい
にし、そして再セットしてから続けなければならない。
通常の不織支持体に比べて相対的に弱い微小孔膜支持体
の破損は良く起こるので、効率が減少する。

制御された再現性の限外濾過膜スキンを提供するため
に、新規な被覆方法をこの発明によって提供する。図１
に示すように、被覆の厚みは、回転ドラム76と非回転ゴ
ム被覆したシリンダー72との間のニップを形成すること
により制御する。微小孔支持体74を、回転することの出
来る裏付ドラム又はロール76に接する支持ウェブ78上に
位置させる。ゴム被覆したシリンダー72とポリマー溶液
84との間にはさまれたプラスチックフィルム82は、シリ
ンダー72に巻きつくように固定した。このフィルム82
は、ポリエチレンテレフタレート又はポリマー流延溶剤
によって不利な影響を受けず且つ加えられる剪断力に耐
えるのに十分に強い他の任意のフィルムであって良い。
プラスチックフィルム82は、ウェブ運搬の方向におい
て、ニップポイント80を数インチ過ぎて伸長し得て、平
滑化フィルムとして機能する。即ち、表面に露出した流
延ポリマー溶液83の露出表面を平滑化するフィルム82の
機能がこの発明の最終的複合膜におけるスキンを形成す
る。シリンダー72とフィルム82の使用が流延フィルム83
の厚みの正確な制御を可能にし、それが複合膜の中間域
における望ましくないボイドを排除するということが見
出された。

運転において、流延溶液84を、ゴム被覆したシリンダー
72とドラム76とのニップポイント80のウェブ導入側にお
いて貯蔵器に供給する。動く微小細孔支持体74は、ジャ
ーナル軸受け潤滑と類似したニップ80の下で溶液を引っ
張る。単純化した分析は、被覆の厚みがウェブ速度の平
方根、流延溶液粘性及びニップ80下の長さ（即ち、ゴム
被覆ロールの“足跡（footprint）”に比例し、且つニ
ップ下の圧力の平行根に反比例するということを示して
いる。この足跡は、ゴムの硬度及びシリンダー72をドラ
ムに対して押しつける圧力により制御する。

実際には、溶液の粘性及び流延速度は、膜特性の要求に
より設定する。ゴム被覆85の硬度は、所望の範囲の被覆
厚みを与えるように経験的に選択する。次いで、シリン
ダー72上の圧力を用いて観察される正確な厚みを設定及
び制御する。圧力は、シリンダー72の金属コア87上で作
動する空気シリンダー86により設定する。空気シリンダ
ー86への圧力を制御することにより、コア87における力
を制御する。被覆の厚みは、次いで、空気シリンダー86
への入口圧を調節することにより変え得る。

ポリマー溶液を正確に微小孔支持体上に被覆した後、限
外濾過膜構造を、被覆した微小孔支持体をポリマー溶剤
には和合性であるが溶解したポリマーの溶剤ではない液
体に浸漬することにより形成する。水に溶かした25重量
％のグリセリンを含む溶液は、例えば好ましい19〜25％
の固体濃度においてPVDFから作られた複合膜に対して好
ましい液体である。１価アルコール、水、又はそれらの
混合物等の他の液体を用いることは出来るが、最適膜特
性は、有機含有水浴を用い且つ好ましくは25重量％グリ
セリン水溶液を用いた場合に得られる。

付着工程が、0.5分を越え、好ましくは約0.65〜１分等
で、ゆっくりと起こり、薄い被覆において25重量％グリ
セリン水溶液で達成される場合、独自の非対称性形態
が、複合膜において得られる。この複合膜は、限外濾過
分離特性を持つスキン、微小孔支持体及び、PVDFの場
合、約５〜20ミクロンの厚みを有するスキンと支持体と
の間の中間域を含む。中間域の形態は、通常非対称性微
小孔膜と結合した連続マトリックス構造（但し、実質的
に小さく限外濾過の範囲に入る平均細孔サイズを有す
る）として特徴づけられる。

従来の限外濾過膜並びに米国特許第4,824,568号に記載
されたものと異なり、この発明の微小孔支持体上の被覆
の構造は、スキンの露出した表面から中間域の下の微小
孔支持体に至る中間域に広がる延長されたボイドが存在
しないことにより特徴づけられる。この属性は、ここで
記載する膜がウイルス粒子の保持に有用であり、同時
に、従来の限外濾過膜の蛋白質透過特性の特徴を維持す
ることを可能にする。稀な小さいボイドを含む構造も又
ここに記載の方法により、特に低い固体含有率において
生じ得る。しかしながら、これらの構造は、小さいボイ
ドが稀であり且つスキンの露出表面に達しないで下に現
れるならば満足すべきものである。しかしながら、好ま
しい構造は、ボイドの存在しない連続的マトリックスで
あるものである、この型の構造は、ここに記載する好ま
しい条件において見出され、図14に示してある。この構
造は、米国特許第4,824,568号に開示された膜の構造
（図13に示す）と対照的である。図15に示すように、中
間域は稀な大きいボイドを含んで良い。しかしながら、
図13に示す限外濾過膜について本当であるようにこれら
の大きいボイドはスキンから支持体へ広がらない。

膜構造を形成した後、複合ウェブを、被覆し且つ付着さ
せたウェブを水浴中を運搬することにより予備洗浄す
る。25℃の水中においての約１分間の接触時間で十分で
ある。乾燥は予備洗浄したウェブを単一シートとして乾
燥するために室温に置くことにより達成し得る。別法と
して、ウェブを多孔性ロール上を運搬することにより連
続的に乾燥することが出来る。ロールの内部を減圧し且
つ加熱空気流（例えば、140゜Ｆ）をウェブの表面に当
てる。そのようなロール上での典型的なウェブの速度は
４〜６フィート／分である。

PVDFポリマー及び25重量％グリセリン−水浸漬浴を用い
た場合、５ミクロンより薄い厚みの限外濾過膜は、微小
孔支持体の不十分な表面被覆を生じ且つウイルス保持特
性が悪化するので、より満足でないということが見出さ
れた。幾つかの場合において、５ミクロンより薄い被覆
は、開いた多孔性構造より、非多孔性のつぶれたフィル
ムをも形成する。中間域の厚みが約20ミクロンより大き
い場合は、望ましくないボイドが中間域に現れ得て、そ
れはウイルス粒子の透過を促進する。流延ポリマー溶液
を用いた場合、中間域の最小及び最大許容厚みは、PVDF
については５〜20ミクロンの範囲で僅かに変化する。何
れにしても、中間域は、一様に多孔性であり且つ、従来
の限外濾過膜において見出されるボイドと異なり、スキ
ンから支持体に伸びる大きいボイドを含まない。

この発明の複合膜が疏水性のスキン表面を有する場合、
水性蛋白質溶液等の水性溶液を処理してそれらから選択
的にウイルス粒子を除去するときに有用であるために親
水性にすることが必要である。膜を親水性にするための
及び低蛋白質結合の好ましい方法は、米国特許第4,618,
533号に開示されており、本明細書中で参考として援用
する。親水性化は、疏水性膜を親水性（水に濡れ得る）
膜に変換させる連続多段階工程としての米国特許第4,61
8,533号の方法により行ない得る。その工程において、
疏水性膜のロールをほどいて、下記の一連の工程ステッ
プに供給することが出来る： 1.アルコール浸潤−膜ウェブをアルコール（典型的には
イソプロパノール）に沈めるかさもなければ含浸して完
全に濡らして多孔性構造に満たす。

2.水交換：その膜を水浴中に沈めてアルコールを水で置
き換える。

3.反応溶液での含浸：水で濡れた膜を所望の組成に作っ
たモノマー及び他の反応物の水浴中に沈める。この浴中
で交換が起こり、ウェブは反応物を含む水溶液で満たさ
れる。米国特許第4,618,533号の教示するように、ヒド
ロキシプロピルアクリレート、架橋剤及び適当な開始剤
を含む組成物を用いることが出来る。

4.重合：ウェブを、ウェブを浸している反応物の重合が
その場で起こる反応チャンバー内を通して運搬する。

酸素は、重合反応の間排除する。これは反応チャンバー
を不活性ガス（例えば、窒素）で飽和させることによ
り；或はウェブをポリプロピレン等の透明なシートの間
にはさむことにより行ない得る。

5.洗浄：反応後、ウェブを、浸水、スプレー等の適当な
水洗ステップを通して運ぶ。

6.乾燥：膜を上述のように乾燥した後、巻いて包装す
る。好ましい乾燥温度は300゜Ｆである。

米国特許第4,618,533号に記載された親水性化法を、こ
こで改変して、この発明の複合膜に用いる。任意の過剰
の親水性化溶液を複合膜のスキン表面から除去して複合
細孔表面が細孔を橋渡しする親水性被覆の層で覆われな
いようにする。これは、不動の軟質ゴムワイパー、過剰
の表面液体を複合膜表面からの除去するためのニップロ
ール等を用いて達成され得る。

この発明の膜は、ウイルス粒子及び他の粒子の直径（10
〜100nmの直径のウイルスに関係する大きさの範囲）と
共に規則的且つ単調に増加する粒子についてのログ保持
値（LRV;シービング係数の負の対数）により独自に特徴
づけられる。経験的に、LRVは、粒子投影面積（粒子直
径の平方）の大きさと共に連続的に増加する。絶対LRV
は、被覆溶液固体含有率又は浸漬浴組成及び温度を操作
することにより創造される対応する膜蛋白質シービング
特性の調節により調節し得る。より高い多孔度の中間域
を有するこの発明の複合膜は、より低い多孔度の中間域
を有するこの発明の膜より低分子量のカットオフを有す
る。小さい大きさのウイルス粒子を蛋白質溶液から除去
することに関して、少なくとも約３の満足すべきLRV
が、より低い多孔度の中間域を有する膜を用いて得られ
る。しかしながら、分子量カットオフが減少し、それに
より、蛋白質回数が減少する。それ故、ユーザーは、満
足すべきLRV及び蛋白質回収を与える複合膜を選択する
であろう。何れにしても、この発明の膜は、ウイルスに
対する３のLRVを生じ得て、ウイルス粒子の大きさが直
径10〜100nmの場合、約８又はそれ以上に伸ばし得る。
更に、この発明の複合膜は、約５×10²〜５×10⁷ダルト
ンの蛋白質分子量カットオフにより特徴づけられる。す
べての場合に、粒子投影面積との経験的関係は保持され
る。ウイルス粒子に対するログ減少値（単一溶質の溶
液；蛋白質は存在しない）はウイルス粒子の大きさに依
存する。下記の実施例において説明する関係に基づい
て、肝炎等の小さい大きさのウイルスでは、約３より大
きいLRVが得られ、AIDSウイルス等の大きいウイルスで
は、６より大きいLRVが得られ得る。

蛋白質シービング特性は、典型的な従来の限外濾過膜の
性能を達成するように調節し得る。これらの特性は、流
延溶液固体含有率及び限外濾過膜の形成において慣例的
な浸漬浴の組成及び温度を適当に操作することにより調
節し得る。より高い温度は大きい細孔の形成を促進す
る。より高い固体含有率は小さい細孔の形成を促進す
る。この発明の膜は、５×10²〜５×10⁶ダルトンの分子
量カットオフ値（低分極条件下において、膜により90％
が排除される溶質の分子量）を有して形成し得る。

この発明の複合膜は、フラットシート又は中空繊維の形
態であって良い。フラットシートの場合、支持体の１つ
の表面はスキン及び中間域で被覆する。中空繊維の場
合、内面又は外面をスキン及び中間域で被覆する。

この発明の１つの面において、チャンネル又は複数の中
空繊維により与えられる装置においてウイルス粒子を選
択的に分離するための方法を提供する（そこにおいて、
供給流はスキンを横切って接線方向に流れる）。血漿を
高分子量の血漿画分と低分子量の画分とに分離するため
の類似の装置が米国特許第4,789,482号において開示さ
れているが、それを本明細書中に参考として援用する。
この発明により、複数のチャンネル又は中空繊維を有
し、再循環流の濾過流に対する制御された流量比で運転
する装置を提供する。

図2aに関して、ウイルスを含んでも含まなくても良い容
器16内に容れた蛋白質溶液を導管10を通してポンプ12に
より導き、導管14を通して濾過ステップ20へ向ける（そ
こで、蛋白質溶液を、この発明の膜22によりウイルスか
ら分離する）。蛋白質をも含むウイルスに富む画分を容
器16へ導管24により再循環させる。ウイルスを含まない
蛋白質に富む画分を導管26を通してポンプ28により回収
し、導管30を通して貯蔵所又は使用点へ向ける。

他の工程の構成は、定容連続濾過（diafiltration）流
の取り込みを含んで可能である。図2bに関して、定容連
続濾過は、貯蔵器６に貯えた緩衝液を導管２を通して、
ポンプ28と同じ容積流量で運転するポンプ４によって図
2aに記された工程に加えることが出来る。

第２の工程の構成において、この発明の膜42を含むモジ
ュール40を含む第２の膜段階は、上述のものと直列にし
て運転し、より高い全ウイルス除去を達成することが出
来る。図2cに関して、図2aに示した工程から造られる流
れ30の蛋白質に富む画分をこの第２の段階に加える。再
循環流36を、この発明の膜42を含む膜モジュール40へポ
ンプ34及び導管32によって導入する。ウイルスに富む流
れを導管36を通してポンプ34へ再循環させる。第１段階
からの蛋白質に富む流れを導管30を通して、導管32及び
36及びポンプ34により造られる再循環ループへ導入す
る。第２段階からのウイルスを含まない蛋白質に富む画
分を導管38を通してポンプ44により回収し、導管46を通
して貯蔵器又は使用点へ向ける。ポンプ44を通る容積流
量は、ポンプ28及びポンプ12を通るそれと等しい。所望
であれば、ポンプ28及び44は、ポンプ12と互いに同じ流
量を達成するように調節したしぼり弁と置き換えること
が出来る。

他の実施態様において、ここに記載する他段階カスケー
ドを用いることが出来る（図2dを参照）。ウイルスを含
んでも含まなくても良い容器16内に容れた蛋白質溶液を
導管10を通してポンプ12により導き、導管14を通して濾
過ステップ20へ向ける（そこで、蛋白質溶液を、この発
明の膜22によりウイルスから分離する）。蛋白質をも含
むウイルスに富む画分を導管24によりポンプ12へ再循環
させる。ウイルスを含まない蛋白質に富む画分を導管26
を通してポンプ28により回収し、第２の濾過段階40へ向
ける。ウイルスに富むブリード流れ31を、導管14及び24
及びポンプ12を含む再循環ループから供給し、導管31及
びポンプ33を通して回収する。第２の再循環流れ36を、
ポンプ34及び導管32によりこの発明の膜42を含む膜モジ
ュール40へ導入する。モジュール40からのウイルスに富
む溶液をポンプ34へ導管36を通して再循環させる。濾過
モジュール20からの蛋白質に富む流れを導管30を通し
て、導管32及び36及びポンプ34により造られる再循環ル
ープへ導入する。濾過モジュール40からのウイルスを含
まない蛋白質に富む画分を導管38を通してポンプ44によ
り回収し、導管46を通して貯蔵器又は使用点へ向ける。
適宜、緩衝液を導管36へ導管50を通して導入し、カスケ
ードにおける一定の容積を維持することが出来る。更
に、蛋白質回収を改善するために、第２の再循環ループ
に含まれる液体の一部を、導管52を通してポンプ54によ
り第１の再循環ループ及び導管14へ再循環することが出
来る。この構成において、流れ31、50及び52における容
積流量は同じであり、且つ流れ10、26及び46のそれも又
同じである。回収される蛋白質及び除去されるウイルス
の量は、流れ31の流量の流れ46のそれに対する比を制御
することにより最適化し得る。適当な供給及び生成物導
管を有する複数の濾過ステップ20を、直列に、示したよ
うに用いることが出来、それにより、ウイルスに富む流
れ24及び31を追加の濾過ステップ20において接触させて
ウイルスを含まない更なる蛋白質に富む画分を生じるこ
とが出来る。これらの濾過ステップは、再循環流があっ
てもなくても運転することが出来る。他の実施態様にお
いて、ここに示す、デッドエンディドの工程の構成を用
いることが出来（図2eを参照）、供給を濾過ステップ20
へ導入し、濾液を導管26を通して除去する。

図９及び10に関して、長方形の中空チャンネル（図11）
を利用する典型的な構造を示すが、それは、この発明に
おける分離モジュールとして利用し得る。この一般的構
造は、米国特許第4,540,492号に開示されており、本明
細書中に参考として援用する。

濾過ユニット32は、第１の膜34、第２の膜36、第１のス
ペーサー38及び第２のスペーサー40を含む（それらは、
結合したときに、複数の長方形チャンネル48を形成す
る）。ウイルス分離に利用する装置は、互いに連続する
複数の濾過ユニット32を含んで良く、且つ濾過ユニット
32のスタックを形成して良い。第１の膜34及び第２の膜
36は共に同じ組立であり、上述したこの発明の複合膜か
ら形成する。各膜34及び36は、２つの縦方向チャンネル
42及び44及び横方向のチャンネル46を与える。横方向チ
ャンネル46は、チャンネル42又は44のいずれとも流体連
絡にない。第１のスペーサー38は、端50から端52まで伸
びる複数のチャンネル48及び出口チャンネル54を含む。
膜34及び36がスペーサー38に隣接するときは、端50及び
52は膜36の端56及び58にそれぞれ一致する。第２のスペ
ーサー40は、蛋白質溶液入口チャンネル60及びウイルス
に富む流れの出口62及び64を与えられる。第２のスペー
サー40は又、内部チャンネル68（チャンネル66との流体
連絡を与え、それは更にウイルスに富む出口64と流体連
絡にある）を与えられる。スペーサー40を膜36と並置し
た場合、端63及び65はスペーサー36の端56及び58とそれ
ぞれ一致する。チャンネル48の間のスペーサーストリッ
プ69及びチャンネル66の間のスペーサーストリップ71
は、次の隣接する膜（示してない）に結合され、且つチ
ャンネルに隣接する膜に必要な支持を与えて膜の柔軟性
を制御し、所望のチャンネルの高さを維持する。

図９及び10に示すモジュール構造は本発明において有用
であるが、この発明の膜を利用する任意のモジュール
が、運転条件を下記のように制御するならば、本発明に
おいて用い得るということは理解されるべきである。

図10に関して、第１のスペーサー38のチャンネル48は、
膜36のチャンネル42及び44と重ねて示してある。この重
なりが、ウイルスを含む蛋白質溶液をチャンネル42へ導
入すること、この溶液を膜36と接触しながらチャンネル
48に沿って流さ方向に通過させること、及びウイルスに
富む溶液をチャンネル48から横方向のチャンネル44を通
して除去することを可能にする。

上述のモジュール（薄いチャンネル及び中空繊維の両
方）は、低い容積変換において接線方向流れモードにて
運転し得る。最適なモジュールのアスペクト比及び対応
する最適な運転条件は、ウイルス粒子の蛋白質溶液から
の分離にある。最適なアスペクト比及び運転条件は、米
国特許第4,489,782号に記載されたものと一致し、本明
細書中に参考として援用する。高い溶質回収を達成する
ためのアスペクト比（L/h）は、下記式１により定めら
れる： L/h＝［K/12ρμ−h/Lp］1/2 式１ Ｋはトランスチャンネル圧力低下のチャンネル内圧力に
対する比の関数である。Ｋは下記の手順により実験的に
得ることが出来る。ｈはチャンネルの高さ又は中空繊維
の半径であり、ρは再循環流の流量Q_Rの透過流の流量Q_P
に対する比であり、μは分離される流入蛋白質流の粘性
であり、Ｌはチャンネル又は繊維の流さであり、そして
L_Pは、膜が限外濾過されるべき液体で濡れた後の膜の水
圧透過性である。

少なくとも１つの多孔性膜で形成された壁を有する長方
形状のチャンネルについて、ｈは、膜90と92との間の距
離である（図11に示すチャンネルの高さを定める）。一
般に、長方形のチャンネルのｈは、約0.0110〜0.030cm
である。本発明において、モジュールのアスペクト比
（L/h）は、約50〜5000、好ましくは200〜300に及ぶ。

モジュールのアスペクト比及び剪断速度は、最大可能フ
ラックス（largest possible flux）において所望の選
択性を達成するために同時に最適化される。従来のシス
テムと異なり、このシステムは、過度に大きい剪断速度
又は過度に低い容積フラックスにおいては作動せず、所
望の選択性（ウイルス除去の場合は、ウイルスの蛋白質
に対する選択性）を最大化する条件において作動する。
最適な分離性能を与えるモジュールアスペクト比とモジ
ュール作動剪断速度との間の厳密な関係が見出された。

装置において利用される最大剪断速度は下記式２により
定められる： （式中、γは、最適選択性能を得るための最大剪断速度
である）。

比例定数Ｄ^＊は下記の手順により経験的に得られる： 原型モジュールは、最終的装置において利用される型の
限外濾過膜の複数の薄いチャンネル又は中空繊維を含ん
で提供される。原型においてチャンネル又は繊維は任意
の寸法であって良い。約200のL/hのチャンネルを有する
原型は有用であることが見出された。ポンプ及び導管
は、低分子量成分を回収するフラックス流を形成し、透
過物の流量Q_Pを制御するために与えられる。この透過流
は供給貯蔵器において、限外濾過チャンネル又は繊維か
ら得られた高分子量成分を含む再循環流と合同する。再
循環流の流量（Q_R）は、制御される。変動するQ_Pと一定
に保たれるQ_R又は変動するQ_Rと一定に保たれるQ_Pの何れ
かを有する装置を用いて複数の運転を行なう。各運転の
後、関係する分子種の間で行われた分離（選択性）を測
定する。各運転の後、システムを更に塩類溶液又は水等
でフラッシュしてすべての処理した液体をシステムから
除去する。標準水圧透過性（例えば、水又は塩類溶液）
L_Pを、次いで、標準的方法により測定する。次いで、そ
の値に、処理した液体のμの標準流体のμに対する比を
掛ける（ここに、μはセンチポアズでの粘性であり、L_P
は式１において用いている）。得られた選択性値から、
最適選択性に対応するQ_P及びQ_R値を決定することが出来
る。選択した最適値は、フラックス及び選択性の両方が
同時に最大となるとき、Q_P及びQ_R値を指して言う。定数
Ｋは、式１を用いて、Q_R/Q_Pの最適値を用いて計算する
ことが出来る。

次いで、最適Q_Rに対応する剪断速度を用いて、定数Ｄ^＊
を式２から計算することが出来る。Ｄ^＊は限外濾過され
る溶液の特性であり、蛋白質については、約１×10^-7〜
25×^-7cm²/秒である。ρにおける制限は、比Q_R/Q_Pにお
ける制限を反映する。その上限は再循環ポンプの大きさ
により決まるが、下限はウイルス保持により決められ、
それは、低いQ_R/Q_P値、即ち、高い変換において減少す
る（保持された分子種は、透過物が除去されるにつれて
一層濃縮される）。小さいウイルスについては、20〜１
より大きいQ_R/Q_P値が好ましい。

式１及び２によって限外濾過装置を設計し、運転する場
合は、最適分離効率を与える装置における全膜面積は、
下記式３により与えられる： Ａ＝0.25QpL（１＋Ｋ）²/D^＊Ｋ（μLp/h）^1/2 式３ （式中、Ａは全膜表面積である）。

更に、直接測定可能な最大トランシチャンネル圧力低下
も又最適分離条件についての下記式４により与えられ
る： △Pc＝2.0D^＊ｈ^1/2／（１＋Ｋ）²Lp^3/2Ｌμ^1/2 式４ （式中、△Pcはトランスチャンネル圧力低下である）。

接線方向流モジュールにおける濃縮分極の制御は、モジ
ュールアスペクト比と運転剪断速度の両者の結合に依存
している。それ故、モジュール設計及び運転剪断速度の
制限範囲のみが実行可能である。これはファクターL/h
及びρの上限及び下限を生じる。再循環流の流量Q_Rの透
過物流の流量Q_Pに対する比ρは、約５〜100、好ましく
は約10〜50、最も好ましくは30である。

最終的に、最適な設計L/h及び運転条件γにおいて、チ
ャンネル出口におけるトランスメンブレン圧力低下のチ
ャンネル入口におけるトランスメンブレン圧力低下に対
する比 ｂ＝TMP_出口/TMP_入口 は1.0から有意に異なる。この発明から引き出されたｂ
の値は、0.0〜0.85、最も典型的には0.75にある。

実施例において示すように、最適のウイルス分離及び蛋
白質回収は、米国特許第4,789,482号において示された
条件下で達成される（しかし、好ましいアスペクト比の
値及び運転条件は、その特許の特許請求の範囲における
ものと同一のものとは異なる）。実施例に示すように、
蛋白質の存在下においては、ウイルス除去（LRV）は、
アスペクト比及び再循環の流量Q_Rの透過物の流量Q_Pに対
する比の両方の関数である。ウイルス保持に適した範囲
は、100〜1000のアスペクト比及び20〜200のρの値であ
ることが示されている。これらの範囲は米国特許第4,78
9,482号に記載されたものに含まれる。しかしながら、
蛋白質の存在しない場合は、好ましいアスペクト比は、
約300であり、ρの好ましい値は20〜100である。100未
満及び1000を越えるアスペクト比は共により低いウイル
ス保持を生じる。20未満のρの値（即ち、0.05を上回る
変換）は、用い得るが、ウイルス保持において同様の劇
的な損失を生じる。

ヒト血清アルブミン等の蛋白質の存在下において、ウイ
ルス保持は、膜表面における蛋白質分極により促進され
る。この場合、ウイルス保持は、ましてアスペクト比に
影響されることはなく、ρの値が10を越えている場合
（即ち、変換が0.1を下回っている限り）、殆どそれと
は無関係である。それ故、蛋白質の存在下においては、
100〜500のアスペクト比が好ましく、10〜50のρの値が
最も好ましい。

一般的利用のためにこれら２つの場合を結合すると、ア
スペクト比及びρの値は、米国特許第4,789,482号に記
載されたもの（約300の好ましいアスペクト比及び約20
〜30の好ましいρの値を有する）である。

例Ｉ マサチューセッツ、ベドフォード在ミリポアコーポレイ
ションが市販する平均細孔寸法0.22マイクロメーターを
有するDurapore（登録商標）微孔質膜を予備成形微孔質
膜として使用した。膜を、イソプロパノールに溶解した
グリセリン30％溶液で処理して乾燥した。

Ｎ−メチルピロリドン（NMP）中にポリ二弗化ビニリデ
ン（PVDF、Kynar741、ペンシルバニア、フィラデルフィ
ア在ペンウオルト）20.5％及び塩化リチウム4.9％を含
有するポリマー溶液を、図１に例示する装置を利用して
グリセリンで処理したDurapore微孔質膜に速度15フィー
ト／分（4.6m/分）でキャストした。被覆した膜を、次
いで温度７℃に保つ水浴で25重量％のグリセリン中に浸
漬した。図１に関連して記載するコーティングプロセス
のポリエステル平滑化フィルムの長さはおよそ２〜３イ
ンチ（５〜8cm）である。コーティングポリエステルフ
ィルムと浸漬浴との間の空気暴露は２インチ（5cm）で
あった。キャストした後に、複合膜を25℃に保つ水浴中
に１分間浸漬し、次いで予備洗浄したウエブを減圧を有
する穿孔乾燥用ロールの上に運びかつ加熱した空気流
（140゜Ｆ（60℃））を６フィート／分（1.8m/分）で移
動しているウエブの表面に当てて乾燥した。

膜を親水性にするのに用いられる一般的な手順は米国特
許4,618,533号に記載されている手順であり、これにつ
いては前に記載している。本例で用いる膜については、
反応体水溶液はヒドロキシプロピルアクリレート（HP
A）４％、架橋剤及び遊離基開始剤を含有するものであ
った。疎水性膜を逐次にかつ連続してアルコール、水及
び反応体の中に共に25フィート／分（7.6m/分）で通し
て移動させた。過剰の反応溶液を軟質ゴムワイパーブレ
ードで取り除いた。波長254ナノメートルを有する紫外
線をウエブの両側にかけて架橋コポリマーの重合を開始
させた。反応体を飽和させたウエブは紫外線における滞
留時間およそ５〜10秒を有した。疎水性されたウエブを
水中で洗浄して過剰の反応体を除きかつ内部を減圧に保
つ穿孔ドラム上で、300゜Ｆ（149℃）に加熱した空気を
表面に当てながら乾燥させた。

コーティング作業の間、SEMにより測定する通りの中間
多孔質域厚さ５〜20マイクロメーターを生じるために、
これらの膜において、空気圧シリンダーによってかける
通りのゴムロールニップ圧力及び微孔質基体をニップに
通して引っ張る速度を変えた。ニップ圧力を85〜175psi
（6.0〜12.3Kg/cm²）でかつ速度を6.5〜15フィート／分
（2.0〜4.6m/分）で変えた。

生成した膜Ｂを２種の異なる溶液、すなわち一方はリン
酸緩衝塩溶液（PBS）中にPhi Ｘ 174バクテリオファ
ージだけを含有する溶液であり、第２溶液はPhi Ｘ 1
74バクテリオファージを加えたPBS中にヒト血清アルブ
ミン0.25％を含有する、で試験を行った。

図４に示す通りに乾燥した疎水性中間域の圧さ５マイク
ロメーターにおいて、中間多孔質域は相当につぶされて
溶質透過度は小さくなり、Phi Ｘ 174 LRV（ログ減
少値；以下、実施例におけるLRVはすべてログ減少値を
表す）は極めて大きくて約５ログであり、アルブミンシ
ービングは48％で極めて小さい。中間域の厚さを８マイ
クロメーターに増大するにつれて、域及び表面スキンは
一層透過性になり、たんぱく質通過が相当に増大しかつ
Phi Ｘ LRVが損失するに至る。中間域の厚さを更に20
マイクロメーターに増大するにつれて、Phi Ｘ LRVは
ずっと小さい割合で減少し、アルブミン通過は変化しな
い。

例II 本例は、本発明の複合膜がたんぱく質の不存在におい
て、同等のたんぱく質シービング特性を保有する従来技
術の膜に比べて相当に良好なログ減少値でウイルス粒子
を保持することができることを例示する。加えて、本発
明の膜の粒子ログ減少値は粒子直径の関数として単調に
増大し、これは従来技術の膜に関して見られない性質で
ある。

メンブレインＡと識別する本発明の第１膜は下記の通り
にして造った： マサチューセッツ、ベドフォード在ミリボアコーポレイ
ションが市販する平均細孔寸法0.22マイクロメーターを
有するDurapore微孔質膜を予備成形微孔質膜として使用
した。膜を、イソプロパノールに溶解したグリセリン30
％溶液で処理して乾燥した。

メチルピロリドン中にポリ二弗化ビニリデン（PVDF、Ky
nar741、ペンシルバニア、フィラデルフィア在ペンウオ
ルト）19.8％及び塩化リチウム５％を含有するポリマー
溶液を、図１に例示する装置を利用してグリセリンで処
理したDurapore微孔質膜に速度15フィート／分（4.6m/
分）でキャストした。被覆した膜を、次いで温度７℃に
保つ水浴で25重量％のグリセリン中に浸漬した。図１に
関連して記載するコーティングプロセスのポリエステル
平滑化フィルムの長さはおよそ２〜３インチ（５〜8c
m）であり、空気圧シリンダーの圧力は150psi（11kg/cm
²）である。コーティングポリエステルフィルムと浸漬
浴との間の空気暴露は２インチ（5cm）であった。キャ
ストした後に、複合膜を、25℃に保つ水浴中に１分間浸
漬し、次いで予備洗浄したウエブを減圧を有する穿孔乾
燥用ロールの上に運びかつ加熱した空気流（140゜Ｆ（6
0℃））を６フィート／分（1.8m/分）で移動しているウ
エブの表面に当てて乾燥した。

メンブレインＡを例Ｉに記載する通りにして親水化し
た。

乾燥した疎水性複合膜は走査電子顕微鏡（SEM）によっ
て求める通りの中間多孔質域厚さ7.2〜9.6ミクロンを有
していた。

メンブレインＣと識別する本発明の第２膜は下記の通り
にして造った： マサチューセッツ、ベドフォード在ミリポアコーポレイ
ションが市販する平均細孔寸法0.22マイクロメーターを
有するDurapore微孔質膜を予備成形微孔質膜として使用
した。膜を、イソプロパノールに溶解したグリセリン30
％溶液で処理して乾燥した。

メチルピロリドン中にポリ二弗化ビニリデン（PVDF、Ky
nar741、ペンシルバニア、フィラデルフィア在ペンウオ
ルト）19.8％及び塩化リチウム５％を含有するポリマー
溶液を、図１に例示する装置を利用してグリセリンで処
理したDurapore微孔質膜に速度15フィート／分（4.6m/
分）でキャストした。被覆した膜を、次いで温度７℃に
保つ水浴で25重量％のグリセリン中に浸漬した。図１に
関連して記載するコーティングプロセスのポリエステル
平滑化フィルムの長さは約２インチ（5cm）であり、空
気圧シリンダーに供給した圧力は150psi（11kg/cm²）で
ある。コーティングポリエステルフィルムと浸漬浴との
間の空気暴露は２インチであった。キャストした後に、
複合膜を25℃に保つ水浴中に１分間浸漬し、次いで予備
洗浄したウエブを減圧を有する穿孔乾燥用ロールの上に
運びかつ加熱した空気流（140゜Ｆ（60℃））を６フィ
ート／分（1.8m/分）で移動しているウエブの表面に当
てて乾燥した。

複合膜を下記の手順によって親水性にした： メンブレインＣをメンブレインＡと同様にして親水化し
た。当たる乾燥空気温度は275゜Ｆ（135℃）であった。
水性反応性コンセントレーションはヒドロキシプロピル
アクリレート5.1％、架橋剤及び遊離基開始剤を含有す
るものであった。

乾燥した疎水性複合膜は走査電子顕微鏡（SEM）によっ
て求める通りの中間多孔質域厚さ8.5ミクロンを有して
いた。

メンブレインＤと識別する本発明の第３膜は下記の通り
にして造った： マサチューセッツ、ベドフォード在ミリポアコーポレイ
ションが市販する平均細孔寸法0.22マイクロメーターを
有するDurapore微孔質膜を予備成形微孔質膜として使用
した。膜を、イソプロパノールに溶解したグリセリン30
％溶液で処理して乾燥した。

メチルピロリドン中にポリ二弗化ビニリデン（PVDF、Ky
nar741、ペンシルバニア、フィラデルフィア在ペンウオ
ルト）19.9％及び塩化リチウム4.9％を含有するポリマ
ー溶液を、図１に例示する装置を利用してグリセリンで
処理したDurapore微孔質膜に速度15フィート／分（4.6m
/分）でキャストした。被覆した膜を、次いで温度８℃
に保つ水浴で25重量％のグリセリン中に浸漬した。図１
に関連して記載するコーティングプロセスのポリエステ
ル平滑化フィルムの長さは約２インチ（5cm）であり、
空気圧シリンダーに供給した圧力は150psi（11kg/cm²）
である。コーティングポリエステルフィルムと浸漬浴と
の間の空気暴露は２インチであった。キャストした後
に、複合膜を25℃に保つ水浴中に１分間浸漬し、次いで
予備洗浄したウエブを減圧を有する穿孔乾燥用ロールの
上に運びかつ加熱した空気流（140゜Ｆ（60℃））を４
〜６フィート／分（1.2〜1.8m/分）で移動しているウエ
ブの表面に当てて乾燥した。

メンブレインＤをメンブレインＡと共に連続して親水化
した。

乾燥した疎水性複合膜は走査電子顕微鏡（SEM）によっ
て求める通りの中間多孔質域厚さ8.1〜9.3ミクロンを有
していた。

メンブレインＡを、市販されている限外ろ過膜であるPT
HK膜及びPLMK膜（共にベドフォードのミリポアコーポレ
イションから入手し得る）、及びマサチューセッツ、ダ
ンバーズ在アミンコーポレイションから入手し得るYM−
100膜と比較して、たんぱく質シービング特性をたんぱ
く質寸法及び剪断応力1100 1/秒を達成するための一定
循環流量における作業フラックスの関数として求めた。

ウイルスメンブレインＡのたんぱく質シービング特性
は、0.6リットル／メートル²/時間（LMH）及び6.0LMHの
両方において、代表的な100,000ダルトンカットオフの
市販されている限外ろ過膜のものと本質的に同等であ
る。ウイルスメンブレインＡは、図４に示す通りに、両
方の場合において、500,000ダルトンカットオフのミリ
ポアPLMK膜に比べて相当に密（tight）である。

上述した本例の３つの膜のログ減少値を、マサチューセ
ッツ、ダンバーズのアミコンコーポレイションから入手
し得る市販されてるYM−100膜；マサチューセッツ、ベ
ドフォードのミリポアコーポレイションから入手し得る
PTHK膜（両者はほぼ同等のたんぱく質シービング性を有
することは前に示した）と比べた。また、米国特許4,82
4,568号の例２に従って造りかつ上記した通りにして疎
水化したPZHK＃１及びPZHK＃２と識別する２つの膜並び
にニューヨーク、イーストヒルズのポールコーポレイシ
ョンから入手し得る市販されているU1tipor0.04マイク
ロメーター膜も載せている。

ログ減少値は下記の手順によって求めた。各々の膜に、
リン酸緩衝塩溶液中にチャレンジ粒子を含有する溶液を
用いて、接線フローセルにおいて剪断応力1100秒^-1及び
フラックス３リットル／平方メートル／時間の条件下で
試験を行った。ろ液及びチャレンジ溶液のサンプルの粒
子濃度を分析し、LRVをチャレンジ濃度対ろ液濃度の比
の対数として計算した。２つのチャレンジ粒子はバクテ
リオファージ、Phi Ｘ 174及びPhi ６であり、それ
らのホストバクテリアを用いてプラークアッセイによっ
て検定する。希釈シリーズを発生させて濃度を求めた。
粒子はインディアナ、インディアナポリス在セラゲンダ
イアグノスチックスインコーポレイテッドから入手し得
るラテックス粒子である。これらのラテックス粒子を0.
1％Triton Ｘ−100界面活性剤で安定化して凝集するの
を防いだ。ラテックス粒子は、初め、デッドエンディド
真空ろ過によりカリフォルニア、プレザントン在ニュー
クレオポアから入手し得る0.03ミクロン或は0.05ミクロ
ンのNucleoporeフィルターの25ミリメートルディスクに
ろ液10〜50mlを捕集して検定した。Nucleoporeフィルタ
ーディスクの代表的な部分をSEMステージに装着し、20
を越えるフィールドの顕微鏡写真を記録する。これらの
顕微鏡写真において観察される粒子を数えて各々のサン
プルにおけるラテックスの濃度を求める。

これらの膜のログ減少値の比較を図５及び表１に示す。

図５及び表１に示す通りに、本発明の膜だけが溶液から
ウイルスの大きさの粒子を、直径93nmの粒子についてロ
グ保持価がLRV8.1の値まで粒子直径の関数として単調に
増大しながら、取り除くことができる。同様なたんぱく
質シービング性の市販されている限外ろ過膜は、LRV値
が粒子直径とほとんど関係なく測定した寸法範囲にわた
り1/2〜１ログだけ増大することに示す。本発明の膜
は、これらの市販されている限外ろ過膜に比べて、直径
70nmを越える粒子について粒子除去率少なくとも３〜４
オーダーの大きさの向上をもたらす。加えて、表１に示
す通りに、本発明の膜の性能は極めて再現性がある。

本明細書中に記載するキャスチング技法が米国特許4,82
4,568号の技法より勝れて向上することにより、PZHK＃
１及びPZHK＃２の比べた場合、測定した全粒子寸法範囲
にわたり３〜５ログの性能向上に至った。

最後に、PTHK及びUltrpore膜は、図５に示す通りに、HS
Aたんぱく質の存在においてPhi Ｘ 174の保持を損失
することを立証した。このことは、Phi Ｘ 174吸収が
これらの２つの膜に関して測定された粒子除去に相当に
寄与していることを示唆するものである。HSAの存在に
おいて、Phi Ｘ 174のLRVは、本発明のメンブレイン
Ａ及びメンブレインのＣウイルス膜でたんぱく質濃度が
極性化することによって3.0ログから3.7ログに増大され
る。従って測定された粒子の除去は主に大きさを基礎に
して達成されている。

例III 上記の通りにして造ったメンブレインＡと識別する本発
明の膜を試験して接線フロー作業条件がPhi Ｘ 174バ
クテリアウイルスを保持する能力に対して与える効果を
求めた。

複合膜を、１モジュール32を有する図９及び10に示す装
置と同様の、長さ2.4インチ（6.1cm）及び高さ0.0078〜
0.0063インチ（0.20〜0.16mm）のチャンネルを有する装
置に組み入れた。

pH7.4で直径28nmを有するphi Ｘ 174バクテリオファ
ージを含む0.25重量％ヒト血清アルブミンたんぱく質溶
液（Alpha Therapeutic）を調製した。LRVを膜を通る
フラックスの関数として及び循環流量対ろ液流量の比の
関数として求めるために、溶液を分離装置の中に通し
た。結果を図６及び７に示す。

図６に示す通りに、ファージの保持は膜内外（トランス
メンブレイン）フラックスの関数としてわずかに増大す
るが、フラックスを小さい値に戻す際に性能は可逆的で
あり、性能はたんぱく質濃度極性化と一致する。

本発明のPVDF複合膜を試験して循環流量対ろ液流量の比
がLRVに対して与える効果を求めた。図７に示す通り
に、Phi Ｘ 174保持は、この流量比を増大するにつれ
て、デッドエンドろ過装置のものを越えて増大する。従
って、循環流量を増大させるか或は転化率（この流量比
の逆数）を減少させるにつれてのいずれかで、Phi Ｘ
174保持は、循環流量がゼロでありかつ転化率が100％
であるデッドエンディドろ過において測定される保持よ
り勝って向上される。図７から分かる通りに、ファージ
LRVは循環流量対ろ液流量の比が25:1の値を越えると関
係しない。

例IV 本例の膜メンブレインＥを、チャンネルアスペクト比が
ウイルスログ減少に対して与える効果を求めることがで
きるように、１モジュール32を有する図９及び10に示す
装置と同様の、長さ2.4〜11.0インチ（6.1〜27.9cm）及
び高さ0.004〜0.030インチ（0.10〜0.76mm）のチャンネ
ルを有する装置で試験した。

メンブレインＥは下記の通りにして造った： マサチューセッツ、ベドフォード在ミリポアコーポレイ
ションが市販する平均細孔寸法0.22マイクロメーターを
有するDurapore微孔質膜を予備成形微孔質膜として使用
した。膜を、イソプロパノールに溶解したグリセリン30
％溶液で処理して乾燥した。

メチルピロリドン中にポリ二弗化ビニリデン（PVDF、Ky
nar741、ペンシルバニア、フィラデルフィア在ペンウオ
ルト）20％及び塩化リチウム５％を含有するポリマー溶
液を、図１に例示する装置を利用してグリセリンで処理
したDurapore微孔質膜に速度15フィート／分（4.6m/
分）でキャストした。被覆した膜を、次いで温度７℃に
保つ水浴で25重量％のグリセリン中に浸漬した。図１に
関連して記載するコーティングプロセスのポリエステル
平滑化フィルムの長さは約２〜３インチ（５〜8cm）で
あり、空気圧シリンダーに供給した圧力は150psi（11kg
/cm²）である。コーティングポリエステルフィルムと浸
漬浴との間の空気暴露は２インチであった。キャストし
た後に、複合膜を25℃に保つ水浴中に１分間浸漬し、次
いで予備洗浄したウエブを減圧を有する穿孔乾燥用ロー
ルの上に運びかつ加熱した空気流（140゜Ｆ（60℃））
を４〜６フィート／分（1.2〜1.8m/分）で移動している
ウエブの表面に当てて乾燥した。

メンブレインＥを例Ｉに記載する通りにして親水性にし
た。

乾燥した疎水性複合膜は走査電子顕微鏡（SEM）によっ
て求める通りの中間多孔質域厚さ６〜10ミクロンを有し
ていた。

HSAの存在及び不存在の両方において、Phi Ｘ 174を
含有するPBS溶液を用いて試験を行った際の結果を図８
に示す。試験はすべてチャンネル剪断速度1100秒^-1及び
３リットル／平方メートル／時間のフラックスで行っ
た。チャンネルアスペクト比は、約100の値を越えてウ
イルスの保持に対してほとんど効果を持たない。

例Ｖ 上記の通りにして造ったメンブレインＡと識別する本発
明の膜を図2dの２段系におい使用して実施において採用
することができる通りに系における性能を立証した。２
段系を接線フロー条件下で両方の段において循環剪断応
力1100秒^-1及び容積フラックス６リットル／平方メート
ル／時間にして運転した。加工した流体容積は200mlで
ありかつ各々の場合における加工時間は約５時間であっ
た。

リン酸緩衝塩溶液中HSA0.25％からなる供給溶液にファ
ージ、１つの場合Phi Ｘ 174を及び第２の場合Phi
６を各々約５×10⁷pfu/mlで加えた。各々の流れにおい
てサンプルを抜き取って結果を表II及びIIIに報告し、
表II及びIIIで呼ぶ流れ番号を図2dに示す。測定したHSA
濃度対出発原料のHSA濃度の比及び５時間後の各々の流
れにおけるウイルスLRV値を報告する。HSA濃度比を図４
に提示する排除係数に基いて計算した値と比較する。各
々の流れにおける濃度は、膜の性質に従ってHSA回収率
を示す理論値の近くに合う。Phi Ｘ 174の場合、段１
及び２の流出物において4.2ログ及び7.8ログの除去がそ
れぞれ測定され、最終の加工された流体において合計5.
6ログの総括除去率が測定される。Phi ６の場合、どち
らの段の流出物中にもPhi ６は測定されなかった。両
方の実験で、第１段循環流から抜き出した流れ31におい
てウイルスが回収される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バーク，エドマンド トレイシ アメリカ合衆国 01890 マサチューセッ ツ，ウィンチェスタ，パーク ストリート ９

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平均寸法0.05〜10ミクロンの細孔を有する
   支持体、表面スキン及び支持体とスキンとの間に位置さ
   れた中間多孔質域を含み、該中間域は多孔質でありかつ
   スキンから膜支持体に及ぶボイドが存在しないウイルス
   粒子の大きさの特性を示す寸法範囲内の寸法を有する粒
   子を含有する溶液から該粒子を選択的に分離する複合不
   整膜であって、たんぱく質分子量カットオフ５×10²〜
   ５×10⁶ダルトンを特徴としかつログ減少値少なくとも
   ３を生じることができ、該ログ減少値は直径10〜100ナ
   ノメートルの粒子寸法範囲において粒子直径の単調に増
   加する関数である前記複合膜。
2. 【請求項２】前記中間多孔質域が厚さ５〜20ミクロンを
   有する請求項１の複合膜。
3. 【請求項３】支持体が微孔質膜である請求項１の複合
   膜。
4. 【請求項４】前記スキン、前記中間多孔質域及び前記膜
   支持体がポリ二弗化ビニリデンから形成される請求項３
   の複合膜。
5. 【請求項５】フラットシートの形状の請求項１、２、又
   は３のいずれか一の複合膜。
6. 【請求項６】中空繊維の形状でありかつ前記スキンが該
   繊維の外面を構成する請求項１、２、又は３のいずれか
   一の複合膜。
7. 【請求項７】親水性表面を有する細孔を有する請求項
   １、２、又は３のいずれか一の複合膜。
8. 【請求項８】ウイルス粒子の大きさの特性を示す寸法範
   囲内の寸法範囲を有する粒子を含有する溶液から該粒子
   を分離する複合不整膜の製造方法であって、回転ドラム
   と固定ローラーとの間にニップを形成し、平均寸法0.05
   〜10ミクロンの細孔を有する支持体を回転ドラムの上に
   位置させ、平滑フィルムを固定ローラーの上にニップを
   通しかつそれを通り越して位置させ、ポリマー溶液をニ
   ップに導入して膜支持体上にコーティングを形成し、塗
   布されたポリマー溶液を膜支持体上で凝固させ、塗布さ
   れたポリマー及び膜支持体を乾燥させることを含む方
   法。
9. 【請求項９】前記支持体がポリ二弗化ビニリデンであ
   り、前記ポリマー溶液がポリ二弗化ビニリデン10〜21重
   量％を含有する請求項８の方法。
10. 【請求項１０】前記支持体を保護剤で処理した後に支持
    体に前記ポリマー溶液を接触させてポリマー溶液中の溶
    媒が膜支持体に与える悪影響を最小限にする請求項８又
    は９のいずれか一の方法。
11. 【請求項１１】前記支持体がポリ二弗化ビニリデンであ
    り、前記ポリマー溶液がポリ二弗化ビニリデン19〜21重
    量％を含有する請求項８の方法。