(57)【要約】  濾過装置は、蛇行した流路と、流路の供給側と透過側とを隔てる濾過膜と、流路の前記供給側の一端に設けられた第１の流通口と、流路の前記供給側の他端に設けられた第２の流通口と、流路の前記透過側に設けられた第１の排出口と、流路の前記透過側の前記第１の排出口とは異なる位置に設けられた第２の排出口と、を含む。第１の流通口から流入させた液体を第２の流通口から流出させる第１の送液と、第２の流通口から流入させた液体を第１の流通口から流出させる第２の送液とを交互に行い、第１の送液を行っている間、濾過膜を透過した液体を第１の排出口から排出し、第２の送液を行っている間、濾過膜を透過した液体を第２の排出口から排出する。
2019059241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛇行した流路と、
前記流路の供給側と透過側とを隔てる濾過膜と、
前記流路の前記供給側の一端に設けられた第１の流通口と、
前記流路の前記供給側の他端に設けられた第２の流通口と、
前記流路の前記透過側に設けられた第１の排出口と、
前記流路の前記透過側の前記第１の排出口とは異なる位置に設けられた第２の排出口と、
を含む濾過装置。
【請求項２】
第１の流通口の中心から、前記濾過膜の膜面の最遠位置までの距離をＷ１とし、前記第１の流通口の中心から前記第１の排出口の中心までの距離をｄ１とし、
第２の流通口の中心から、前記濾過膜の膜面の最遠位置までの距離をＷ２とし、前記第２の流通口の中心から前記第２の排出口の中心までの距離をｄ２としたとき、
０．５Ｗ１≦ｄ１≦Ｗ１を満たし、
０．５Ｗ２≦ｄ２≦Ｗ２を満たす
請求項１に記載の濾過装置。
【請求項３】
前記流路は複数の折り返し部を有し、前記折り返し部のうちの１つから次の折り返し部までの各距離が互いに同じである
請求項１または請求項２に記載の濾過装置。
【請求項４】
前記流路の一端及び他端並びに一方の側の前記折り返し部の各々が、第１の直線の上に設けられ、他方の側の前記折り返し部の各々が前記第１の直線と平行な第２の直線の上に設けられている
請求項３に記載の濾過装置。
【請求項５】
前記流路は複数の折り返し部を有し、前記折り返し部のうちの１つから次の折り返し部までの距離が他の部分と比較して短い部分を有する
請求項１または請求項２に記載の濾過装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の濾過装置と、
前記第１の流通口及び前記第２の流通口を通過する液体の送液を制御する第１の送液制御を行い、前記第１の送液制御と連動して、前記第１の排出口及び前記第２の排出口から排出される液体の送液を制御する第２の送液制御を行う制御部と、
を含む濾過システム。
【請求項７】
前記制御部は、
前記第１の送液制御として、前記第１の流通口から流入させた液体を、前記第２の流通口から排出させる第１の送液と、前記第２の流通口から流入させた液体を、前記第１の流通口から排出させる第２の送液とを交互に行い、
前記第２の送液制御として、前記第１の送液を行っている間、前記濾過膜を透過した液体を前記第１の排出口から排出し、前記第２の送液を行っている間、前記濾過膜を透過した液体を前記第２の排出口から排出する
請求項６に記載の濾過システム。
【請求項８】
前記液体は細胞懸濁液である
請求項６または請求項７に記載の濾過システム。
【請求項９】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の濾過装置を用いた液体の濾過方法であって、
前記第１の流通口から流入させた液体を前記第２の流通口から流出させる第１の送液と、前記第２の流通口から流入させた液体を前記第１の流通口から流出させる第２の送液とを交互に行い、
前記第１の送液を行っている間、前記濾過膜を透過した液体を前記第１の排出口から排出し、前記第２の送液を行っている間、前記濾過膜を透過した液体を前記第２の排出口から排出する
濾過方法。
【請求項１０】
細胞懸濁液を前記第１の送液及び前記第２の送液の対象とする
請求項９に記載の濾過方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の技術は、濾過装置、濾過システム及び濾過方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
濾過膜を備えた濾過装置に関する技術として、例えば、以下の技術が知られている。【０００３】
例えば、特開平８−２４５９０号公報には、中空糸膜の両開口端が別々に集束固定された中空糸膜モジュールを用いたイントゥーアウト方式の濾過において、被処理液の中空糸膜中空部への供給を、第１の液出入口と第２の液出入口とから交互に切換えて行ない、液流方向の切換え直後は、供給停止側の液出入口から被処理液の一部を排出しつつ濾過することが記載されている。【０００４】
特開２００９−２９１７４４号公報には、膜モジュールの膜面に沿って被処理水を膜モジュールの一端部側から他端部側に流動させるクロスフロー方式で濾過処理を行い、他端部側で濾過処理水を集水する濾過装置による膜濾過方法が記載されている。【０００５】
特開２０１７−１０４８３２号公報には、ケーシングを被処理水が供給される濃縮側空間と被処理水から分離される透過水が収容される透過側空間とに区画する濾過膜を備えた膜分離装置において、複数の濾過膜の一端同士、及び他端同士を複数の濾過膜が直列的に接続されるように接続する複数のＵ字状の管状の第一接続部材を有する構成としたものが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
細胞培養において、細胞懸濁液から使用済みの培地及び死細胞などを除去するために膜分離処理が行われる。細胞懸濁液の膜分離処理は、細胞へのダメージを極力小さくするために、タンジェンシャルフロー方式（クロスフロー方式ともいう）が採用されることが多い。タンジェンシャルフロー方式は、膜分離処理の対象となる細胞懸濁液を、濾過膜の膜面に沿って流しながら、透過成分を透過側に送る方式である。タンジェンシャルフロー方式によれば、デッドエンド方式と比較して、細胞へのダメージを小さくすることが可能である。【０００７】
細胞の大量培養を実現するためには、膜分離処理の時間当たりの処理量、すなわち濾過効率を高めることが必要となる。濾過効率を高める方法として、濾過膜の膜面上を流れる細胞懸濁液の送液速度を高めることが考えられるが、この場合、細胞へのダメージが懸念される。従って、濾過効率を高める方法としては、濾過膜の面積の拡大が有効であると考えられる。例えば、濾過膜の膜面上を流れる細胞懸濁液の流路を蛇行させることで、面積効率を維持しながら濾過膜の面積を大きくすることができる。しかしながら、蛇行流路を形成して濾過膜の面積を大きくすると、濾過膜の膜面差圧（以下、濾過圧という）が不均一となりやすい。濾過膜の膜面において濾過圧が不均一となると、濾過膜の濾過圧が相対的に高い部分において、細胞の目詰まりを生じ、細胞の回収率が低下する。細胞の回収率の低下は、細胞培養効率の低下を招き、その結果、細胞培養のコストが上昇する。【０００８】
本発明の一つの実施形態は、濾過膜の膜面における濾過圧の均一性を確保しつつ、濾過膜の面積を大きくすることを可能とする濾過装置、濾過システム及び濾過方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
開示の技術に係る濾過装置は、蛇行した流路と、流路の供給側と透過側とを隔てる濾過膜と、流路の供給側の一端に設けられた第１の流通口と、流路の供給側の他端に設けられた第２の流通口と、流路の透過側に設けられた第１の排出口と、流路の透過側の第１の排出口とは異なる位置に設けられた第２の排出口と、を含む。【００１０】
第１の流通口の中心から、濾過膜の膜面の最遠位置までの距離をＷ１とし、第１の流通口の中心から第１の排出口の中心までの距離をｄ１とし、第２の流通口の中心から、濾過膜の膜面の最遠位置までの距離をＷ２とし、第２の流通口の中心から第２の排出口の中心までの距離をｄ２としたとき、０．５Ｗ１≦ｄ１≦Ｗ１を満たし、０．５Ｗ２≦ｄ２≦Ｗ２を満たすことが好ましく、濾過膜において細胞の目詰まりを抑制する観点から０．７Ｗ１≦ｄ１≦Ｗ１を満たし、０．７Ｗ２≦ｄ２≦Ｗ２を満たすことがより好ましい。【００１１】
流路は複数の折り返し部を有しており、折り返し部のうちの１つから次の折り返し部までの各距離が互いに同じであってもよい。【００１２】
流路の一端及び他端並びに一方の側の折り返し部の各々が、第１の直線の上に設けられ、他方の側の折り返し部の各々が第１の直線と平行な第２の直線の上に設けられていてもよい。【００１３】
流路は、複数の折り返し部を有しており、折り返し部のうちの１つから次の折り返し部までの距離が他の部分と比較して短い部分を有していてもよい。【００１４】
開示の技術に係る濾過システムは、上記の濾過装置と、第１の流通口及び第２の流通口を通過する液体の送液を制御する第１の送液制御を行い、第１の送液制御と連動して、第１の排出口及び第２の排出口から排出される液体の送液を制御する第２の送液制御を行う制御部と、を含む。【００１５】
制御部は、第１の送液制御として、第１の流通口から流入させた液体を、第２の流通口から排出させる第１の送液と、第２の流通口から流入させた液体を、第１の流通口から排出させる第２の送液とを交互に行ってもよく、第２の送液制御として、第１の送液を行っている間、濾過膜を透過した液体を第１の排出口から排出し、第２の送液を行っている間、濾過膜を透過した液体を第２の排出口から排出してもよい。液体は細胞懸濁液であってもよい。【００１６】
開示の技術に係る濾過方法は、上記の濾過装置を用いた液体の濾過方法であって、第１の流通口から流入させた液体を第２の流通口から流出させる第１の送液と、第２の流通口から流入させた液体を第１の流通口から流出させる第２の送液とを交互に行い、第１の送液を行っている間、濾過膜を透過した液体を第１の排出口から排出し、第２の送液を行っている間、濾過膜を透過した液体を第２の排出口から排出することを含む。細胞懸濁液を第１の送液及び第２の送液の対象としてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一つの実施形態によれば、濾過膜の膜面における濾過圧の均一性を確保しつつ、濾過膜の面積を大きくすることを可能とする濾過装置、濾過システム及び濾過方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】開示の技術の実施形態に係る濾過装置の構成の一例を示す平面図である。
【図２Ａ】図１における２Ａ−２Ａ線に沿った断面図である。
【図２Ｂ】図１における２Ｂ−２Ｂ線に沿った断面図である。
【図２Ｃ】図１における２Ｃ−２Ｃ線に沿った断面図である。
【図２Ｄ】図１における２Ｄ−２Ｄ線に沿った断面図である。
【図３】開示の技術の実施形態に係る濾過装置の構成の一例を示す平面図である。
【図４】開示の技術の実施形態に係る濾過方法の一例を示すフローチャートである。
【図５Ａ】開示の技術の実施形態に係る濾過方法を実施した場合における濾過圧適正領域の分布の一例を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａにおける一点鎖線Ｌ１上の各位置における濾過圧の分布の一例を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ａにおける一点鎖線Ｌ１上の各位置における送液速度の分布の一例を示す図である。
【図６Ａ】開示の技術の実施形態に係る濾過方法を実施した場合における濾過圧適正領域の分布の一例を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ａにおける一点鎖線Ｌ２上における濾過圧の分布の一例を示す図である。
【図６Ｃ】図６Ａにおける一点鎖線Ｌ２上の各位置における送液速度の分布の一例を示す図である。
【図７Ａ】図５Ａ及び図６Ａに示された濾過圧適正領域を重ねて示した図である。
【図７Ｂ】図５Ｂ及び図６Ｂに示された濾過圧の分布を重ねて示した図である。
【図７Ｃ】図５Ｃ及び図６Ｃに示された送液速度の分布を重ねて示した図である。
【図８】開示の技術の実施形態に係る濾過システムの構成の一例を示す図である。
【図９】開示の技術の実施形態に係る濾過システムを構成する制御部の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】第１の比較例に係る濾過方法を実施した場合の濾過圧適正領域の分布の一例を示す図である。
【図１１】第２の比較例に係る濾過方法を実施した場合の濾過圧適正領域の分布の一例を示す図である。
【図１２】第３の比較例に係る濾過方法を実施した場合の濾過圧適正領域の分布の一例を示す図である。
【図１３】第４の比較例に係る濾過方法を実施した場合の濾過圧適正領域の分布の一例を示す図である。
【図１４Ａ】第２の比較例に係る濾過方法により、細胞を模擬した模擬粒子を含む液体の膜分離処理を実施した後の濾過膜の状態の一例を示す図である。
【図１４Ｂ】開示の技術の実施形態に係る濾過方法により、細胞を模擬した模擬粒子を含む液体の濾過処理を実施した後の濾過膜の状態の一例を示す図である。
【図１５】開示の技術の他の実施形態に係る濾過装置の構成を示す平面図である。
【図１６】開示の技術の実施形態に係る濾過方法を実施した場合における濾過圧適正領域の一例を示す図である。
【図１７】開示の技術の他の実施形態に係る濾過方法を実施した場合における濾過圧適正領域の一例を示す図である。
【図１８】開示の技術の他の実施形態に係る濾過装置の構成の一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、開示の技術の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素および部分には同一の参照符号を付与している。
【００２０】
［第１の実施形態］
図１は、開示の技術の実施形態に係る濾過装置１の構成の一例を示す平面図、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄは、それぞれ、図１における２Ａ−２Ａ線、２Ｂ−２Ｂ線、２Ｃ−２Ｃ線及び２Ｄ−２Ｄ線に沿った断面図である。
【００２１】
濾過装置１は、一例として、タンジェンシャルフロー方式による細胞懸濁液の膜分離処理の用途で使用することができる。濾過装置１は、上側ケース１１及び下側ケース１２と、上側ケース１１及び下側ケース１２の間に設けられた濾過膜２０と、を備える。また、濾過装置１は、濾過膜２０の外縁に沿って設けられたＯ−リング１３と、濾過膜２０の外周を囲むＯ−リング１４と、を有する。Ｏ−リング１３により、濾過膜２０と上側ケース１１との密着性が確保され、Ｏ−リング１４により、上側ケース１１と下側ケース１２との密着性が確保される。
【００２２】
上側ケース１１及び下側ケース１２には、それぞれ、濾過膜２０に向けて突き出し、且つ先端部が濾過膜２０に接している突起部１５及び１６が設けられており、この突起部１５及び１６により、細胞懸濁液が通過する流路３０が形成されている。すなわち、突起部１５及び１６は、流路３０の壁面を形成している。濾過膜２０は、流路３０の供給側３１と透過側３２とを隔てている。流路３０は、複数の単位流路３０ａが複数の折り返し部３０ｂにおいて連結されて構成されている。すなわち、流路３０は、図１に示すように蛇行している。
【００２３】
濾過膜２０は、矩形形状を有しており、単位流路３０ａの各々の長さは、互いに同じである。すなわち、流路３０の一端及び他端並びに一方の側の折り返し部３０ｂの各々が、第１の直線の上に設けられ、他方の側の折り返し部３０ｂの各々が、第１の直線と平行な第２の直線上に設けられている。複数の折り返し部３０ｂのうちの１つから次の折り返し部３０ｂまでの各距離は、互いに同じである。なお、単位流路３０ａの各々の長さが互いに同じであるとは、単位流路３０ａの各々の長さの差が、削加工でばらつく範囲の加工精度誤差（例えば０．０５ｍｍ程度）の範囲内に収まることをいう。濾過膜２０は、細胞懸濁液に含まれる細胞の径よりも小さい径の複数の孔を有する。濾過膜２０として、例えば精密濾過膜（ＭＦ膜：Microfiltration Membrane）を使用することができる。
【００２４】
流路３０の供給側３１の一端には第１の流通口４１が設けられ、流路３０の供給側３１の他端には第２の流通口４２が設けられている。すなわち、第１の流通口４１及び第２の流通口４２は、それぞれ、矩形形状を有する濾過膜２０の角部の近傍に設けられている。細胞懸濁液は、流路３０の供給側３１の、第１の流通口４１と第２の流通口４２との間を、濾過膜２０の膜面に沿って流れる。例えば、第１の流通口４１から流入した細胞懸濁液は、蛇行した流路３０の供給側３１を濾過膜２０の膜面に沿って流れ、第２の流通口４２から流出する。また、第２の流通口４２から流入した細胞懸濁液は、蛇行した流路３０の供給側３１を濾過膜２０の膜面に沿って流れ、第１の流通口４１から流出する。流路３０の透過側３２は、供給側３１よりも低圧に維持され、細胞懸濁液が流路３０の供給側３１を流れている間、濾過膜２０の孔径よりも小さい成分は、透過側３２に透過する。細胞懸濁液に含まれる細胞は、濾過膜２０を透過せず、第１の流通口４１または第２の流通口４２から流出し、回収される。
【００２５】
流路３０の透過側３２の互いに異なる位置に、濾過膜２０を透過した透過液を排出するための第１の排出口５１及び第２の排出口５２が設けられている。本実施形態において、第１の排出口５１は、流路３０の、第１の流通口４１から最遠方となる位置に設けられ、第２の排出口５２は、流路３０の、第２の流通口４２から最遠方となる位置に設けられている。なお、「第１の流通口４１から最遠方となる位置」とは、第１の流通口４１からの直線距離が、最も長くなる流路３０上の位置をいう。また、「第２の流通口４２から最遠方となる位置」とは、第２の流通口４２からの直線距離が、最も長くなる流路３０上の位置をいう。
【００２６】
なお、第１の排出口５１は、第１の流通口４１から最遠方となる位置の近傍に設けられていてもよく、第２の排出口５２は、第２の流通口４２から最遠方となる位置の近傍に設けられていてもよい。すなわち、図３に示すように、第１の排出口５１は、濾過膜２０の、第１の流通口４１が配置された角部Ａ１に対して対角となる角部Ａ３の近傍領域Ｒ１内に設けられていてもよく、第２の排出口５２は、濾過膜２０の、第２の流通口４２が配置された角部Ａ２に対して対角となる角部Ａ４の近傍領域Ｒ２内に配置されていてもよい。
【００２７】
より具体的には、第１の流通口４１の中心から、濾過膜２０の膜面の最遠位置Ｂ１までの距離をＷ１とし、第１の流通口４１の中心から第１の排出口５１の中心までの距離をｄ１とし、第２の流通口４２の中心から、濾過膜２０の膜面の最遠位置Ｂ２までの距離をＷ２とし、第２の流通口４２の中心から第２の排出口５２の中心までの距離をｄ２としたとき、下記の（１）式及び（２）式を満たすことが好ましい。
０．５Ｗ１≦ｄ１≦Ｗ１  ・・・（１）
０．５Ｗ２≦ｄ２≦Ｗ２  ・・・（２）
濾過膜２０において細胞の目詰まりの発生を抑制する観点から、下記の（３）式及び（４）式を満たすことがより好ましい。
０．７Ｗ１≦ｄ１≦Ｗ１  ・・・（３）
０．７Ｗ２≦ｄ２≦Ｗ２  ・・・（４）
【００２８】
以下に、上記の構成を有する濾過膜２０を用いた、開示の技術の実施形態に係る細胞懸濁液の濾過方法について、図４に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
【００２９】
ステップＳ１において、細胞懸濁液を第１の流通口４１から流入させ、第２の流通口４２から流出させる第１の送液を行う。第１の流通口４１から流入した細胞懸濁液は、流路３０の供給側３１を蛇行しながら濾過膜２０の膜面に沿って流れる。細胞懸濁液が流路３０の供給側３１を流れている間、細胞懸濁液に含まれる、濾過膜２０の孔径よりも小さい成分は、透過側３２に透過する。これにより、細胞懸濁液が濃縮される。第２の流通口４２から流出した濃縮された細胞懸濁液は、容器（図示せず）内に一旦回収される。また、ステップＳ１において、第１の送液を行っている間、濾過膜２０を透過した透過液を第１の排出口５１から排出する。このとき、透過液が、第２の排出口５２から排出されることのないよう、第２の排出口５２を閉鎖しておく。なお、第１の排出口からの透過液の排出を促進させるために、第１の排出口５１に連通する流路上にポンプを接続しておき、このポンプを稼働させることで、第１の排出口５１において吸引力を発生させてもよい。
【００３０】
ステップＳ２において、第１の送液時における異常の有無を判定する。例えば、第１の送液における送液負荷が過大であることが検出された場合に、濾過膜２０において細胞の目詰まりが発生しているものとして異常ありと判定してもよい。異常ありと判定された場合には、処理はステップＳ７に移行され、濾過膜２０において細胞の目詰まりが発生している旨が報知される。一方、異常なしと判定された場合には、処理をステップＳ３に移行する。
なお、図４のフローチャートでは大まかな流れを記載したが、ステップＳ２はステップＳ１の第１の送液中に繰り返し行われる。そして第１の送液時に異常がなく第１の送液が終了する条件が成立すると、ステップＳ３に移行する。第１の送液が終了する条件は、例えば所定の処理量をすべて処理し終わった場合である。また、ステップＳ２の判定を、第１の送液が終了する条件が成立した後に行ってもよい。
【００３１】
ステップＳ３において、上記容器に回収した細胞懸濁液を第２の流通口４２から流入させ、第１の流通口４１から流出させる第２の送液を行う。すなわち、流路３０の供給側３１を流れる細胞懸濁液の流れ方向を反転させる。第２の流通口４２から流入した細胞懸濁液は、流路３０の供給側を蛇行しながら濾過膜２０の膜面に沿って流れる。細胞懸濁液が流路３０の供給側３１を流れている間、細胞懸濁液に含まれる、濾過膜２０の孔径よりも小さい成分は、透過側３２に透過する。これにより、細胞懸濁液が濃縮される。第１の流通口４１から流出した濃縮された細胞懸濁液は、容器（図示せず）内に一旦回収される。また、ステップＳ３において、第２の送液を行っている間、濾過膜２０を透過した透過液を第２の排出口５２から排出する。このとき、第１の排出口５１から透過液が排出されることのないよう、第１の排出口５１を閉鎖しておく。なお、第２の排出口からの透過液の排出を促進させるために、第２の排出口５２に連通する流路上にポンプを接続しておき、このポンプを稼働させることで、第２の排出口５２において吸引力を発生させてもよい。
【００３２】
ステップＳ４において、第２の送液時における異常の有無を判定する。例えば、第２の送液における送液負荷が過大であることが検出された場合に、濾過膜２０において細胞の目詰まりが発生しているものとして異常ありと判定してもよい。異常ありと判定された場合には、処理はステップＳ７に移行され、濾過膜において細胞の目詰まりが発生している旨が報知される。一方、異常なしと判定された場合には、処理をステップＳ５に移行する。
なお、図４のフローチャートでは大まかな流れを記載したが、ステップＳ４はステップＳ３の第２の送液中に繰り返し行われる。そして第２の送液時に異常がなく第２の送液が終了する条件が成立すると、ステップＳ５に移行する。第２の送液が終了する条件は、例えば所定の処理量をすべて処理し終わった場合である。また、ステップＳ４の判定を、第２の送液が終了する条件が成立した後に行ってもよい。
【００３３】
ステップＳ５において、上記のステップＳ１及びＳ２を含む一連の処理を１単位とする処理のサイクル数が、所定数に達したか否かを判定する。上記一連の処理のサイクル数が、所定数に達していないと判定された場合、処理はステップＳ１に戻される。上記一連の処理のサイクル数が、所定数に達したと判定された場合、処理をステップＳ６に移行する。
【００３４】
ステップＳ６において、濃縮された細胞懸濁液における細胞の濃度（以下、細胞濃度という）が目標値に達したか否かを判定する。細胞濃度が目標値に達したと判定された場合、処理は終了となる。一方、細胞濃度が目標値に達していないと判定された場合、処理はステップＳ７に移行され、何らかの異常が発生している旨が報知される。なお、ステップＳ６において細胞濃度が目標値に達していないと判定された場合、処理をステップＳ１に戻してもよい。
【００３５】
このように、本実施形態に係る細胞懸濁液の濾過方法においては、第１の流通口４１から流入させた細胞懸濁液を第２の流通口４２から流出させる第１の送液と、第２の流通口４２から流入させた細胞懸濁液を第１の流通口４１から流出させる第２の送液とを交互に行う。そして、第１の送液を行っている間、濾過膜２０を透過した透過液を第１の排出口５１から排出し、第２の送液を行っている間、濾過膜２０を透過した透過液を第２の排出口５２から排出する。
【００３６】
ここで、図５Ａは、第１の流通口４１から流入させた細胞懸濁液を第２の流通口４２から排出させる第１の送液を行いつつ、濾過膜２０を透過した透過液を第１の排出口５１から排出する処理（以下、第１の処理という）を行っている場合の、濾過膜２０の膜面における適正な濾過圧（濾過膜２０の膜面差圧）が生じている領域（以下、濾過圧適正領域という）ＲＡ１の分布の一例を示す図である。図５Ｂは、図５Ａにおける一点鎖線Ｌ１上の各位置における濾過圧の分布の一例を示す図である。図５Ｃは、図５Ａにおける一点鎖線Ｌ１上の各位置における送液速度の分布の一例を示す図である。なお、送液速度とは、流路３０の供給側３１を流れる細胞懸濁液の流速をいう。
【００３７】
第１の処理を行っている場合、一点鎖線Ｌ１上の送液速度は、図５Ｃに示すように、第１の排出口５１の配置位置に近づくにつれて低くなる。一方、一点鎖線Ｌ１上の濾過圧は、図５Ｂに示すように、第１の排出口５１の配置位置に近づくにつれて大きくなる。その結果、濾過膜２０の、第２の流通口４２が配置された角部Ａ２の周辺領域において、濾過圧が適正範囲を超えて高くなる領域（図５Ａにおいてハッチングされていない領域、以下、濾過圧過大領域という）が生じる。濾過圧過大領域は、流路３０の供給側３１を流れる細胞懸濁液の流れ方向と、流路３０の透過側３２を流れる透過液の流れ方向とが互いに逆方向となる領域の発生に関連して生じるものと考えられる。濾過圧過大領域では、細胞の目詰まりが発生しやすいので、濾過圧過大領域の発生を抑制することが好ましい。本実施形態に係る濾過方法では、第１の流通口４１から流入させた細胞懸濁液を第２の流通口４２から流出させる第１の送液を行っている間、第１の流通口４１から最遠方となる位置またはその近傍に設けられた第１の排出口５１から濾過膜２０を透過した透過液を排出している。これにより、流路３０の供給側３１を流れる細胞懸濁液の流れ方向と、流路３０の透過側３２を流れる透過液の流れ方向とが互いに逆方向となる領域の面積を最小化することができる。その結果、濾過膜２０の膜面において、濾過圧適正領域ＲＡ１の面積を最大化し、濾過圧過大領域の面積を最小化することができる。
【００３８】
図６Ａは、第２の流通口４２から流入させた細胞懸濁液を第１の流通口４１から流出させる第２の送液を行いつつ、濾過膜２０を透過した透過液を第２の排出口５２から排出する処理（以下、第２の処理という）を行っている場合の、濾過膜２０の膜面における濾過圧適正領域ＲＡ２の分布の一例を示す図である。図６Ｂは、図６Ａにおける一点鎖線Ｌ２上における濾過圧の分布の一例を示す図である。図６Ｃは、図６Ａにおける一点鎖線Ｌ２上の各位置における送液速度の分布の一例を示す図である。
【００３９】
第２の処理を行っている場合、一点鎖線Ｌ２上の送液速度は、図６Ｃに示すように、第２の排出口５１の配置位置に近づくにつれて低くなる。一方、一点鎖線Ｌ２上の濾過圧は、図６Ｂに示すように、第２の排出口５２の配置位置に近づくにつれて大きくなる。その結果、濾過膜２０の、第１の流通口４１が配置された角部Ａ１の周辺領域において、濾過圧過大領域（図６Ａにおいてハッチングされていない領域）が生じる。本実施形態に係る濾過方法では、第２の流通口４２から流入させた細胞懸濁液を第１の流通口４１から流出させる第２の送液を行っている間、第２の流通口４２から最遠方となる位置またはその近傍に設けられた第２の排出口５２から濾過膜２０を透過した透過液を排出している。これにより、流路３０の供給側３１を流れる細胞懸濁液の流れ方向と、流路３０の透過側３２を流れる透過液の流れ方向とが互いに逆方向となる領域の面積を最小化することができる。その結果、濾過膜２０の膜面において、濾過圧適正領域ＲＡ２の面積を最大化し、濾過圧過大領域の面積を最小化することができる。
【００４０】
図７Ａは、図５Ａ及び図６Ａに示された濾過圧適正領域ＲＡ１及びＲＡ２を重ねて示した図である。図７Ｂは、図５Ｂ及び図６Ｂに示された濾過圧の分布を重ねて示した図であり、図７Ａにおける一点鎖線Ｌ３上における濾過圧の分布の一例を示す図である。図７Ｃは、図５Ｃ及び図６Ｃに示された送液速度の分布を重ねて示した図であり、図７Ａにおける一点鎖線Ｌ３上における送液速度の分布の一例を示す図である。
【００４１】
本実施形態に係る濾過方法では、第１の送液を行いつつ第１の排出口５１から透過液を排出する第１の処理と、第２の送液を行いつつ第２の排出口５２から透過液を排出する第２の処理とを交互に行う。これにより、第１の処理における濾過圧過大領域の全体を、第２の処理における濾過圧適正領域ＲＡ２に含め、第２の処理における濾過圧過大領域の全体を、第１の処理における濾過圧適正領域ＲＡ１に含めることができる。すなわち、第１の処理における濾過圧適正領域ＲＡ１と、第２の処理における濾過圧適正領域ＲＡ２とを合わせた領域が、濾過膜２０の全体をカバーしている。また、濾過膜２０の膜面における濾過圧の時間平均値の均一性を高めることができる。これにより、濾過膜２０において細胞の目詰まりの発生を抑制することが可能となる。
【００４２】
なお、単位流路３０ａが並ぶ方向における濾過膜２０の長さが過大となると（すなわち、単位流路３０ａの接続数が増加すると）、第１の処理における濾過圧過大領域の全体を、第２の処理における濾過圧適正領域ＲＡ２に含め、第２の処理における濾過圧過大領域の全体を、第１の処理における濾過圧適正領域ＲＡ１に含めることが困難となる。そこで、単位流路３０ａが並ぶ方向における濾過膜２０の中央部付近に配置された単位流路３０ａが、第１の処理における濾過圧適正領域ＲＡ１及び第２の処理における濾過圧適正領域ＲＡ２の双方に含まれるように、単位流路３０ａが並ぶ方向における濾過膜２０の長さ（単位流路３０ａの接続数）を定めることが好ましい。
【００４３】
図８は、上記した開示の技術の実施形態に係る濾過方法を実現する、開示の技術の実施形態に係る濾過システム１００の構成の一例を示す図である。
【００４４】
濾過システム１００は、濾過装置１、第１のシリンジ１１１、第２のシリンジ１１２、第１のシリンジポンプ１２１、第２のシリンジポンプ１２２、第１の細胞濃度検出部１２３、第２の細胞濃度検出部１２４、回収容器１３０、制御部１４０、報知部１５０、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４及び配管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を含んで構成されている。
【００４５】
第１のシリンジ１１１及び第２のシリンジ１１２は、それぞれ、濾過装置１による濃縮処理の対象とされる細胞懸濁液を一時的に貯留する容器として機能するとともに、細胞懸濁液の送液手段の一部として機能する。第１のシリンジ１１１の吐出口は、配管Ｐ１を介して濾過装置１の第１の流通口４１に接続されている。第２のシリンジ１１２の吐出口は、配管Ｐ２を介して濾過装置１の第２の流通口４２に接続されている。
【００４６】
第１の細胞濃度検出部１２３は、第１のシリンジ１１１内に収容された細胞の濃度を示す濃度検出信号Ｄ３を出力する。第２の細胞濃度検出部１２４は、第２のシリンジ１１２内に収容された細胞の濃度を示す濃度検出信号Ｄ４を出力する。
【００４７】
第１のシリンジポンプ１２１は、第１のシリンジ１１１のプランジャをスライドさせるスライド機構を有し、制御部１４０から供給される制御信号Ｃ１に応じて第１のシリンジ１１１のプランジャをスライドさせることで、第１のシリンジ１１１内に収容された細胞懸濁液の送液を行う。第１のシリンジポンプ１２１は、第１のシリンジ１１１のプランジャをスライドさせる際の負荷の大きさを示す負荷量検出信号Ｄ１を出力する。第１のシリンジ１１１のプランジャをスライドさせる際の負荷は、例えば、濾過膜２０において細胞の目詰まりが発生し、送液負荷が大きくなることに伴って大きくなる。同様に、第２のシリンジポンプ１２２は、第２のシリンジ１１２のプランジャをスライドさせるスライド機構を有し、制御部１４０から供給される制御信号Ｃ２に応じて第２のシリンジ１１２のプランジャをスライドさせることで、第２のシリンジ１１２内に収容された細胞懸濁液の送液を行う。第２のシリンジポンプ１２２は、第２のシリンジ１１２のプランジャをスライドさせる際の負荷の大きさを示す負荷量検出信号Ｄ２を出力する。第２のシリンジ１１２のプランジャをスライドさせる際の負荷は、例えば、濾過膜２０において細胞の目詰まりが発生し、送液負荷が大きくなることに伴って大きくなる。
【００４８】
回収容器１３０は、濾過膜２０を透過した透過液が回収される容器である。濾過装置１の第１の排出口５１は、配管Ｐ４を介して回収容器１３０に接続され、濾過装置１の第２の排出口５２は、配管Ｐ３を介して回収容器１３０に接続されている。
【００４９】
配管Ｐ１の途中にはバルブＶ１が設けられ、配管Ｐ２の途中にはバルブＶ２が設けられている。配管Ｐ３の途中にはバルブＶ３が設けられ、配管Ｐ４の途中にはバルブＶ４が設けられている。バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３及びＶ４は、それぞれ、ソレノイドバルブの形態を有し、制御部１４０から供給される制御信号Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５及びＣ６に応じて開状態または閉状態に制御される。
【００５０】
制御部１４０は、例えばマイクロコンピュータを含んで構成され、所定のタイミングで制御信号Ｃ１〜Ｃ６を出力することで、濾過システム１００における送液制御を行う。また、制御部１４０は、負荷量検出信号Ｄ１、Ｄ２及び濃度検出信号Ｄ３、Ｄ４に基づいて、濾過処理における異常の有無を判定し、異常ありと判定した場合に、エラー信号Ｅ１を出力する。
【００５１】
報知部１５０は、制御部１４０からエラー信号Ｅ１が出力された場合に、濾過システム１００に異常が生じていることを報知する。
【００５２】
以下、制御部１４０の動作の一例を図９に示すフローチャートを参照しつつ説明する。なお、初期状態として、第１のシリンジ１１１内に細胞懸濁液が収容されているものとする。
【００５３】
ステップＳ１１において制御部１４０は、制御信号Ｃ３及びＣ４を出力することにより、バルブＶ１及びＶ２を、それぞれ開状態に制御する。
【００５４】
ステップＳ１２において制御部１４０は、制御信号Ｃ１を出力することにより、第１のシリンジポンプ１２１を駆動する。また、制御部１４０は、制御信号Ｃ５及びＣ６を出力することにより、バルブＶ４を開状態に制御し、バルブＶ３を閉状態に制御する。これにより、第１のシリンジ１１１内に収容されている細胞懸濁液が、第１の流通口４１から濾過装置１の内部に流入し、流路の供給側３１を濾過膜２０の膜面に沿って流れ、第２の流通口４２から流出する。第２の流通口４２から流出した細胞懸濁液は、第２のシリンジ１１２内に収容される。濾過膜２０を透過した透過液は、第１の排出口５１から排出され、回収容器１３０に収容される。
【００５５】
ステップＳ１３において制御部１４０は、負荷量検出信号Ｄ１に基づいて、第１のシリンジポンプ１２１の負荷量に異常が生じているか否かを判定する。制御部１４０は、負荷量検出信号Ｄ１によって示される負荷量が、所定量を超えている場合に異常ありと判定し、それ以外の場合には異常なしと判定する。制御部１４０は、第１のシリンジポンプ１２１の負荷量が異常であると判定した場合、処理をステップＳ１８に移行する。ステップＳ１８において制御部１４０は、エラー信号Ｅ１を出力する。報知部１５０は、エラー信号Ｅ１に基づいて、濾過膜２０において細胞の目詰まりが発生している旨を報知する。
【００５６】
ステップＳ１４において制御部１４０は、制御信号Ｃ２を出力することにより、第２のシリンジポンプ１２２を駆動する。また、制御部１４０は、制御信号Ｃ５及びＣ６を出力することにより、バルブＶ３を開状態に制御し、バルブＶ４を閉状態に制御する。これにより、第２のシリンジ１１２内に収容されている細胞懸濁液が、第２の流通口４２から濾過装置１の内部に流入し、流路の供給側３１を濾過膜２０の膜面に沿って流れ、第１の流通口４１から流出する。第１の流通口４１から流出した細胞懸濁液は、第１のシリンジ１１１内に収容される。濾過膜２０を透過した透過液は、第２の排出口５２から排出され、回収容器１３０に収容される。
【００５７】
ステップＳ１５において制御部１４０は、負荷量検出信号Ｄ２に基づいて、第２のシリンジポンプ１２２の負荷量に異常が生じているか否かを判定する。制御部１４０は、負荷量検出信号Ｄ２によって示される負荷量が、所定量を超えている場合に異常ありと判定し、それ以外の場合には異常なしと判定する。制御部１４０は、第２のシリンジポンプ１２２の負荷量が異常であると判定した場合、処理をステップＳ１８に移行する。ステップＳ１８において制御部１４０は、エラー信号Ｅ１を出力する。報知部１５０は、エラー信号Ｅ１に基づいて、濾過膜２０において細胞の目詰まりが発生している旨を報知する。
【００５８】
ステップＳ１６において制御部１４０は、上記のステップＳ１２からステップＳ１５までの各処理を含む一連の処理を１単位とする処理のサイクル数が、所定数に達したか否かを判定する。制御部１４０は、上記一連の処理のサイクル数が、所定数に達していないと判定した場合、処理をステップＳ１２に戻す。一方、制御部１４０は、上記一連の処理のサイクル数が、所定数に達したと判定した場合、処理をステップＳ１７に移行する。
【００５９】
ステップＳ１７において制御部１４０は、第１の細胞濃度検出部１２３から出力される濃度検出信号Ｄ１または第２の細胞濃度検出部１２４から出力される濃度検出信号Ｄ２によって示される、上記の各処理を経た後の細胞濃度が目標値に達しているか否かを判定する。制御部１４０は、上記の各処理を経た後の細胞濃度が目標値に達していないと判定した場合には、処理をステップＳ１８に移行する。報知部１５０は、エラー信号Ｅ１に基づいて、濾過システム１００に何らかの異常が発生している旨を報知する。一方、制御部１４０は、上記の各処理を経た後の細胞濃度が目標値に達していると判定した場合には、処理を終了させる。なお、制御部１４０は、上記の各処理を経た後の細胞濃度が目標値に達していないと判定した場合に、処理サイクル数のカウント値をリセットし、ステップＳ１１からＳ１６までの各処理を、再度実施してもよい。
【００６０】
このように、制御部１４０は、第１のシリンジポンプ１２１及び第２のシリンジポンプ１２２を制御することで、第１の流通口４１及び第２の流通口４２を通過する液体の送液を制御する第１の送液制御を行う。また、制御部１４０は、第１の送液制御と連動して、バルブＶ３及びＶ４の開閉制御を行うことで、第１の排出口５１及び第２の排出口５２から排出される透過液の送液を制御する第２の送液制御を行う。具体的には、制御部１４０は、第１の送液制御として、第１の流通口４１から流入させた細胞懸濁液を、第２の流通口４２から排出させる第１の送液と、第２の流通口４２から流入させた細胞懸濁液を、第１の流通口４１から排出させる第２の送液とを交互に行う。制御部１４０は、第２の送液制御として、第１の送液を行っている間、濾過膜２０を透過した透過液を第１の排出口５１から排出し、第２の送液を行っている間、濾過膜２０を透過した透過液を第２の排出口５２から排出する。
【００６１】
図１０は、比較例に係る濾過装置１Ｘを用いた第１の比較例に係る濾過方法を実施した場合の、濾過膜２０の膜面における濾過圧適正領域ＲＡ３の分布の一例を示す図である。
【００６２】
濾過装置１Ｘは、濾過膜２０を透過した透過液を排出する排出口の数が１つのみである。比較例に係る濾過装置１Ｘにおいて、排出口５０は、第１の流通口４１が接続された単位流路３０ａの、第１の流通口４１が設けられた側の端部とは反対側の端部の透過側に設けられている。第１の比較例に係る濾過方法では、第１の流通口４１から流入させた細胞懸濁液を第２の流通口４２から流出させている間、透過液を排出口５０から排出する処理を継続的に行う。すなわち、第１の比較例に係る濾過方法では、供給側における送液方向の切り替えを行わない。
【００６３】
濾過装置１Ｘを用いた第１の比較例に係る濾過方法によれば、排出口５０の配置に起因して、濾過圧適正領域ＲＡ３の面積が、開示の技術の実施形態に係る濾過方法を適用した場合の濾過圧適正領域ＲＡ１（図５参照）の面積よりも小さくなる。濾過圧適正領域ＲＡ３は、濾過膜２０の全体をカバーしていない。従って、第１の比較例に係る濾過方法によれば、開示の技術の実施形態に係る濾過方法と比較して、細胞の目詰まりが発生するリスクが高くなり、細胞の回収率が低下する。
【００６４】
図１１は、濾過装置１Ｘを用いた第２の比較例に係る濾過方法を実施した場合の、濾過膜２０の膜面における濾過圧適正領域ＲＡ３及びＲＡ４の分布の一例を示す図である。第２の比較例に係る濾過方法では、第１の流通口４１から流入させた細胞懸濁液を第２の流通口４２から流出させる第１の送液を行いつつ、濾過膜２０を透過した透過液を排出口５０から排出する第１の処理と、第２の流通口４２から流入させた細胞懸濁液を第１の流通口４１から流出させる第２の送液を行いつつ、濾過膜２０を透過した透過液を排出口５０から排出する第２の処理とを交互に行う。
【００６５】
第２の比較例に係る濾過方法によれば、第１の処理における濾過圧過大領域の一部を、第２の処理における濾過圧適正領域ＲＡ４に含めることができ、第２の処理における濾過圧過大領域の一部を、第１の処理における濾過圧適正領域ＲＡ３に含めることができる。しかしながら、透過液を排出する排出口が１つであることに起因して、第１の処理における濾過圧過大領域の全体を、第２の処理における濾過圧適正領域ＲＡ４に含めることができない。また、第２の処理における濾過圧過大領域の全体を、第１の処理における濾過圧適正領域ＲＡ３に含めることができない。すなわち、第１の処理における濾過圧適正領域ＲＡ３と、第２の処理における濾過圧適正領域ＲＡ４とを合わせた領域が、濾過膜２０の全体をカバーしていない。従って、第２の比較例に係る濾過方法によれば、開示の技術の実施形態に係る濾過方法と比較して、細胞の目詰まりが発生するリスクが高くなり、細胞の回収率が低下する。
【００６６】
図１２は、比較例に係る濾過装置１Ｙを用いた第３の比較例に係る濾過方法を実施した場合の、濾過膜２０の膜面における濾過圧適正領域ＲＡ５の分布の一例を示す図である。
【００６７】
濾過装置１Ｙは、濾過膜２０を透過した透過液を排出する排出口の数が１つのみである。比較例に係る濾過装置１Ｙにおいて、排出口５０は、第１の流通口４１が設けられた単位流路３０ａと第２の流通口４２が接続された単位流路３０ａとの中間に位置する単位流路３０ａの、第１の流通口４１及び第２の流通口４２が設けられた側の端部とは反対側の端部の透過側に設けられている。第３の比較例に係る濾過方法では、第１の流通口４１から流入させた細胞懸濁液を第２の流通口４２から流出させている間、透過液を排出口５０から排出する処理を継続的に行う。すなわち、第３の比較例に係る濾過方法では、供給側における送液方向の切り替えを行わない。
【００６８】
濾過装置１Ｙを用いた第３の比較例に係る濾過方法によれば、濾過圧適正領域ＲＡ５の面積が、濾過装置１Ｘを用いた第１の比較例に係る濾過方法を実施した場合の濾過圧適正領域ＲＡ３（図５参照）の面積よりも大きくなる。しかしながら、排出口５０の配置が最適ではないことから、濾過圧適正領域ＲＡ５の面積は、開示の技術の実施形態に係る濾過方法を実施した場合の濾過圧適正領域ＲＡ１（図５参照）の面積よりも小さい。また、濾過圧適正領域ＲＡ５が、濾過膜２０の全体をカバーしていない。従って、第３の比較例に係る濾過方法によれば、開示の技術の実施形態に係る濾過方法と比較して、細胞の目詰まりが発生するリスクが高くなり、細胞の回収率が低下する。
【００６９】
図１３は、濾過装置１Ｙを用いた第４の比較例に係る濾過方法を実施した場合の、濾過膜２０の膜面における濾過圧適正領域ＲＡ５及びＲＡ６の分布の一例を示す図である。第４の比較例に係る濾過方法では、第１の流通口４１から流入させた細胞懸濁液を第２の流通口４２から流出させる第１の送液を行いつつ、濾過膜２０を透過した透過液を排出口５０から排出する第１の処理と、第２の流通口４２から流入させた細胞懸濁液を第１の流通口４１から流出させる第２の送液を行いつつ、濾過膜２０を透過した透過液を排出口５０から排出する第２の処理とを交互に行う。
【００７０】
第４の比較例に係る濾過方法によれば、第１の処理における濾過圧過大領域の一部を、第２の処理における濾過圧適正領域ＲＡ６に含めることができ、第２の処理における濾過圧過大領域の一部を、第１の処理における濾過圧適正領域ＲＡ５に含めることができる。しかしながら、透過液を排出する排出口が１つであり、且つその配置が最適ではないことに起因して、第１の処理における濾過圧過大領域の全体を、第２の処理における濾過圧適正領域ＲＡ６に含めることができない。また、第２の処理における濾過圧過大領域の全体を、第１の処理における濾過圧適正領域ＲＡ５に含めることができない。すなわち、第１の処理における濾過圧適正領域ＲＡ５と、第２の処理における濾過圧適正領域ＲＡ６とを合わせた領域が、濾過膜２０の全体をカバーしていない。従って、第４の比較例に係る濾過方法によれば、開示の技術の実施形態に係る濾過方法と比較して、細胞の目詰まりが発生するリスクが高くなり、細胞の回収率が低下する。
【００７１】
一方、開示の技術の実施形態に係る濾過装置１を用いた濾過方法では、第１の流通口４１から流入させた細胞懸濁液を第２の流通口４２から流出させる第１の送液を行いつつ、第１の流通口４１から最遠方となる位置またはその近傍に設けられた第１の排出口５１から透過液を排出する第１の処理と、第２の流通口４２から流入させた細胞懸濁液を第１の流通口４１から流出させる第２の送液を行いつつ、第２の流通口４２から最遠方となる位置またはその近傍に設けられた第２の排出口５２から透過液を排出する第２の処理とを交互に行う。これにより、第１の処理における濾過圧過大領域の全体を、第２の処理における濾過圧適正領域ＲＡ２に含め、第２の処理における濾過圧過大領域の全体を、第１の処理における濾過圧適正領域ＲＡ１に含めることが可能となる。すなわち、第１の処理における濾過圧適正領域ＲＡ１と、第２の処理における濾過圧適正領域ＲＡ２とを合わせた領域が、濾過膜２０の全体をカバーしている。また、濾過膜２０の膜面における濾過圧の時間平均値を略均一にすることができる。従って、上記の第１〜４の比較例と比較して細胞の目詰まりが発生するリスクを抑制することができ、細胞の回収率を高めることができる。
【００７２】
図１４Ａは、濾過装置１Ｘを用いた第２の比較例に係る濾過方法（図１１参照）により、細胞を模擬した模擬粒子を含む液体の膜分離処理を実施した後の濾過膜の状態を示す図である。図１４Ｂは、濾過装置１を用いた開示の技術の実施形態に係る濾過方法により、細胞を模擬した模擬粒子を含む液体の膜分離処理を実施した後の濾過膜の状態を示す図である。図１４Ａ及び図１４Ｂにおいて、着色している部分は、模擬粒子が堆積している部分であり、着色濃度が高い部分は、濾過圧が相対的に高い部分である。
【００７３】
第２の比較例に係る濾過方法によれば、図１４Ａに示すように、着色濃度の高い部分と、着色濃度の低い部分とが明確に分かれている。これは、濾過膜の膜面において濾過圧の高い部分と低い部分の差が顕著であること、すなわち濾過膜の膜面における濾過圧が不均一であることを示している。一方、開示の技術の実施形態に係る濾過方法によれば、図１４Ｂに示すように、着色濃度が全体的に略均一である。これは、濾過膜の膜面における濾過圧が略均一であることを示している。
【００７４】
以上のように、開示の技術の実施形態に係る濾過装置１、濾過システム１００及び濾過方法によれば、濾過膜２０の膜面における濾過圧の均一性を確保しつつ、濾過膜の面積を大きくすることが可能となる。従って、細胞の回収率の低下を抑制しつつ濾過効率を高めることができる。
【００７５】
［第２の実施形態］
図１５は、開示の技術の第２の実施形態に係る濾過装置１Ａの構成を示す平面図である。濾過装置１Ａは、流路３０が、複数の単位流路３０ａと、流路長が単位流路３０ａよりも短い複数の単位流路３０ｃとを含んでいる点が、第１の実施例に係る濾過装置１と異なる。換言すれば、濾過装置１Ａにおいて、流路３０は、折り返し部３０ｂのうちの１つから次の折り返し部３０ｂまでの距離が、他の部分と比較して短い部分を有する。ここで、単位流路３０ａの長さをＬａ、単位流路３０ｃの長さをＬｃとした場合、下記の（５）式を満たすことが好ましい。
０.５×Ｌａ＜Ｌｃ＜Ｌａ  ・・・（５）
【００７６】
ここで、例えば、第１の実施形態に係る濾過装置１を用いて、第１の流通口４１から流入させた細胞懸濁液を第２の流通口４２から流出させる第１の送液を行いつつ第１の排出口５１から透過液を排出する第１の処理と、第２の流通口４２から流入させた細胞懸濁液を第１の流通口４１から流出させる第２の送液を行いつつ第２の排出口５２から透過液を排出する第２の処理とを交互に行った場合において、図１６に示すように、第１の処理において生じる濾過圧過大領域の全体を、第２の処理において濾過圧適正領域ＲＡ２に含めることができず、第２の処理において生じる濾過圧過大領域の全体を、第１の処理において濾過圧適正領域ＲＡ１に含めることができない場合、第１の処理及び第２の処理のいずれの処理においても濾過圧過大領域となる部分では、細胞の目詰まりが発生するリスクが高くなり、細胞の回収率が低下するおそれがある。
【００７７】
第２の実施形態に係る濾過装置１Ａによれば、図１７に示すように、第１の処理及び第２の処理のいずれの処理においても濾過圧過大領域となる流路部分が削除されているので、細胞の目詰まりが発生するリスクを抑制することができる。
【００７８】
なお、上記の説明では、流路３０の一端及び他端が、矩形形状を有する濾過膜２０の同じ辺の側に配置され、これに伴い、第１の流通口４１及び第２の流通口４２が、濾過膜２０の同じ辺の側に配置された構成を例示したが、この態様に限定されない。例えば、図１８に示すように、流路３０の一端及び第１の流通口４１が、矩形形状を有する濾過膜２０の角部Ａ１の近傍に配置され、流路３０の他端及び第２の流通口４２が、濾過膜２０の角部Ａ１の対角となる角部Ａ３の近傍に配置されていてもよい。この場合、第１の排出口５１は、例えば、濾過膜２０の角部Ａ３の近傍、すなわち、第２の流通口４２の直下に配置され、第２の排出口５２は、例えば、濾過膜２０の角部Ａ１の近傍、すなわち、第１の流通口４１の直下に配置される。
【００７９】
本出願は、２０１７年９月２５日出願の日本出願である特願２０１７−１８３９５６の優先権を主張するものであり、この出願の全内容は参照により本明細書に取り込まれる。また本明細書に記載された全ての文献、特許出願及び技術規格は、個々の文献、特許出願及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
【図１】
2019059241.tif 000003
【図２Ａ】
2019059241.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年7月19日(2019.7.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛇行した流路と、
前記流路の供給側と透過側とを隔てる濾過膜と、
前記流路の前記供給側の一端に設けられた第１の流通口と、
前記流路の前記供給側の他端に設けられた第２の流通口と、
前記流路の前記透過側に設けられた第１の排出口と、
前記流路の前記透過側の前記第１の排出口とは異なる位置に設けられた第２の排出口と、を含み、
前記第１の排出口を開放状態と閉鎖状態とに切り換え可能な第１開閉バルブと、前記第２の排出口を開放状態と閉鎖状態とに切り換え可能な第２開閉バルブと、が設けられ、
前記第１開閉バルブ及び前記第２開閉バルブのうちの一方が開放された場合に、他方は閉鎖される
濾過装置。
【請求項２】
第１の流通口の中心から、前記濾過膜の膜面の最遠位置までの距離をＷ１とし、前記第１の流通口の中心から前記第１の排出口の中心までの距離をｄ１とし、
第２の流通口の中心から、前記濾過膜の膜面の最遠位置までの距離をＷ２とし、前記第２の流通口の中心から前記第２の排出口の中心までの距離をｄ２としたとき、
０．５Ｗ１≦ｄ１≦Ｗ１を満たし、
０．５Ｗ２≦ｄ２≦Ｗ２を満たす
請求項１に記載の濾過装置。
【請求項３】
前記流路は複数の折り返し部を有し、前記折り返し部のうちの１つから次の折り返し部までの各距離が互いに同じである
請求項１または請求項２に記載の濾過装置。
【請求項４】
前記流路の一端及び他端並びに一方の側の前記折り返し部の各々が、第１の直線の上に設けられ、他方の側の前記折り返し部の各々が前記第１の直線と平行な第２の直線の上に設けられている
請求項３に記載の濾過装置。
【請求項５】
前記流路は複数の折り返し部を有し、前記折り返し部のうちの１つから次の折り返し部までの距離が他の部分と比較して短い部分を有する
請求項１または請求項２に記載の濾過装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の濾過装置と、
前記第１の流通口及び前記第２の流通口を通過する液体の送液を制御する第１の送液制御を行い、前記第１の送液制御と連動して、前記第１の排出口及び前記第２の排出口から排出される液体の送液を制御する第２の送液制御を行う制御部と、を含み、
前記制御部は、前記第１開閉バルブ及び前記第２開閉バルブのうちの一方が開放された場合に他方が閉鎖されるように制御する
濾過システム。
【請求項７】
前記制御部は、
前記第１の送液制御として、前記第１の流通口から流入させた液体を、前記第２の流通口から排出させる第１の送液と、前記第２の流通口から流入させた液体を、前記第１の流通口から排出させる第２の送液とを交互に行い、
前記第２の送液制御として、前記第１の送液を行っている間、前記濾過膜を透過した液体を前記第１の排出口から排出し、前記第２の送液を行っている間、前記濾過膜を透過した液体を前記第２の排出口から排出する
請求項６に記載の濾過システム。
【請求項８】
前記液体は細胞懸濁液である
請求項６または請求項７に記載の濾過システム。
【請求項９】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の濾過装置を用いた液体の濾過方法であって、
前記第１の流通口から流入させた液体を前記第２の流通口から流出させる第１の送液と、前記第２の流通口から流入させた液体を前記第１の流通口から流出させる第２の送液とを交互に行い、
前記第１の送液を行っている間、前記濾過膜を透過した液体を前記第１の排出口から排出し、前記第２の送液を行っている間、前記濾過膜を透過した液体を前記第２の排出口から排出する
濾過方法。
【請求項１０】
細胞懸濁液を前記第１の送液及び前記第２の送液の対象とする
請求項９に記載の濾過方法。
【請求項１１】
前記第１の排出口を開放状態と閉鎖状態とに切り換え可能な第１開閉バルブと、前記第２の排出口を開放状態と閉鎖状態とに切り換え可能な第２開閉バルブと、が設けられ、前記第１開閉バルブ及び前記第２開閉バルブのうちの一方を開放した場合に他方を閉鎖する請求項９に記載の濾過方法。
【請求項１２】
前記第１の排出口を開放状態と閉鎖状態とに切り換え可能な第１開閉バルブと、前記第２の排出口を開放状態と閉鎖状態とに切り換え可能な第２開閉バルブと、が設けられ、前記第１の排出口は、前記第１の流通口よりも前記第２の流通口に近い位置に配置されており、前記第２の排出口は、前記第２の流通口よりも前記第１の流通口に近い位置に配置されており、前記第１の送液を行っている間、前記第１開閉バルブを開放し、前記第２開閉バルブを閉鎖し、前記第２の送液を行っている間、前記第１開閉バルブを閉鎖し、前記第２開閉バルブを開放する請求項９に記載の濾過方法。
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月24日(2020.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛇行した流路と、
前記流路の供給側と透過側とを隔てる濾過膜と、
前記流路の前記供給側の一端に設けられた第１の流通口と、
前記流路の前記供給側の他端に設けられた第２の流通口と、
前記流路の前記透過側に設けられた第１の排出口と、
前記流路の前記透過側の前記第１の排出口とは異なる位置に設けられた第２の排出口と、を含み、
前記第１の排出口を開放状態と閉鎖状態とに切り換え可能な第１開閉バルブと、前記第２の排出口を開放状態と閉鎖状態とに切り換え可能な第２開閉バルブと、が設けられ、
前記第１開閉バルブ及び前記第２開閉バルブのうちの一方が開放された場合に、他方は閉鎖される
濾過装置。
【請求項２】
第１の流通口の中心から、前記濾過膜の膜面の最遠位置までの距離をＷ１とし、前記第１の流通口の中心から前記第１の排出口の中心までの距離をｄ１とし、
第２の流通口の中心から、前記濾過膜の膜面の最遠位置までの距離をＷ２とし、前記第２の流通口の中心から前記第２の排出口の中心までの距離をｄ２としたとき、
０．５Ｗ１≦ｄ１≦Ｗ１を満たし、
０．５Ｗ２≦ｄ２≦Ｗ２を満たす
請求項１に記載の濾過装置。
【請求項３】
前記流路は複数の折り返し部を有し、前記折り返し部のうちの１つから次の折り返し部までの各距離が互いに同じである
請求項１または請求項２に記載の濾過装置。
【請求項４】
前記流路の一端及び他端並びに一方の側の前記折り返し部の各々が、第１の直線の上に設けられ、他方の側の前記折り返し部の各々が前記第１の直線と平行な第２の直線の上に設けられている
請求項３に記載の濾過装置。
【請求項５】
前記流路は複数の折り返し部を有し、前記折り返し部のうちの１つから次の折り返し部までの距離が他の部分と比較して短い部分を有する
請求項１または請求項２に記載の濾過装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の濾過装置と、
前記第１の流通口及び前記第２の流通口を通過する液体の送液を制御する第１の送液制御を行い、前記第１の送液制御と連動して、前記第１の排出口及び前記第２の排出口から排出される液体の送液を制御する第２の送液制御を行う制御部と、を含み、
前記制御部は、前記第１開閉バルブ及び前記第２開閉バルブのうちの一方が開放された場合に他方が閉鎖されるように制御する
濾過システム。
【請求項７】
前記制御部は、
前記第１の送液制御として、前記第１の流通口から流入させた液体を、前記第２の流通口から排出させる第１の送液と、前記第２の流通口から流入させた液体を、前記第１の流通口から排出させる第２の送液とを交互に行い、
前記第２の送液制御として、前記第１の送液を行っている間、前記濾過膜を透過した液体を前記第１の排出口から排出し、前記第２の送液を行っている間、前記濾過膜を透過した液体を前記第２の排出口から排出する
請求項６に記載の濾過システム。
【請求項８】
前記液体は細胞懸濁液である
請求項６または請求項７に記載の濾過システム。
【請求項９】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の濾過装置を用いた液体の濾過方法であって、
前記第１の流通口から流入させた液体を前記第２の流通口から流出させる第１の送液と、前記第２の流通口から流入させた液体を前記第１の流通口から流出させる第２の送液とを交互に行い、
前記第１の送液を行っている間、前記濾過膜を透過した液体を前記第１の排出口から排出し、前記第２の送液を行っている間、前記濾過膜を透過した液体を前記第２の排出口から排出する
濾過方法。
【請求項１０】
細胞懸濁液を前記第１の送液及び前記第２の送液の対象とする
請求項９に記載の濾過方法。
【請求項１１】
前記第１開閉バルブ及び前記第２開閉バルブのうちの一方を開放した場合に他方を閉鎖する請求項９に記載の濾過方法。
【請求項１２】
前記第１の排出口は、前記第１の流通口よりも前記第２の流通口に近い位置に配置されており、前記第２の排出口は、前記第２の流通口よりも前記第１の流通口に近い位置に配置されており、前記第１の送液を行っている間、前記第１開閉バルブを開放し、前記第２開閉バルブを閉鎖し、前記第２の送液を行っている間、前記第１開閉バルブを閉鎖し、前記第２開閉バルブを開放する請求項９に記載の濾過方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
第２の処理を行っている場合、一点鎖線Ｌ２上の送液速度は、図６Ｃに示すように、第２の排出口５２の配置位置に近づくにつれて低くなる。一方、一点鎖線Ｌ２上の濾過圧は、図６Ｂに示すように、第２の排出口５２の配置位置に近づくにつれて大きくなる。その結果、濾過膜２０の、第１の流通口４１が配置された角部Ａ１の周辺領域において、濾過圧過大領域（図６Ａにおいてハッチングされていない領域）が生じる。本実施形態に係る濾過方法では、第２の流通口４２から流入させた細胞懸濁液を第１の流通口４１から流出させる第２の送液を行っている間、第２の流通口４２から最遠方となる位置またはその近傍に設けられた第２の排出口５２から濾過膜２０を透過した透過液を排出している。これにより、流路３０の供給側３１を流れる細胞懸濁液の流れ方向と、流路３０の透過側３２を流れる透過液の流れ方向とが互いに逆方向となる領域の面積を最小化することができる。その結果、濾過膜２０の膜面において、濾過圧適正領域ＲＡ２の面積を最大化し、濾過圧過大領域の面積を最小化することができる。
【国際調査報告】
2019059241.tif 000031
2019059241.tif 000032
2019059241.tif 000033
2019059241.tif 000034