(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリスルホン系高分子と、ビニルピロリドンと酢酸ビニルとの共重合体の２成分からなり、前記ビニルピロリドンと酢酸ビニルとの共重合体が非架橋であり、内径が150μｍ以上300μｍ以下、膜厚が50μｍ超80μｍ以下の範囲であり、外層に緻密層を有する非対称構造であり、２５℃における純水の透過速度が５０〜５００Ｌ／（ｍ２・ｈ・ｂａｒ）であり、ＮＭＲで測定した膜全体における前記共重合体の含有率に対するＩＲで測定した外表面における前記共重合体の比率が８０〜１２０％であることを特徴とするタンパク質溶液からのウィルス除去用の多孔質中空糸膜。
【請求項２】
破断強度が40g／filament超100g／filament以下、中空部から8barの加圧をしても破裂しない強度を有することを特徴とする請求項１記載の多孔質中空糸膜。
【請求項３】
タンパク質の分画が1万以上100万以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の多孔質中空糸膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンパク質溶液などの水性流体に含まれるウィルス等の微粒子を分離するのに適した多孔質中空糸膜に関する。詳しくは、ポリスルホン系高分子と、ビニルピロリドンと酢酸ビニルの共重合体からなり、外層に緻密層を持ち、分画分子量が1万超である多孔質中空糸膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
水性流体の処理を目的とした中空糸膜は、精密濾過、限外濾過などの工業用途や、血液透析、血液濾過、血液透析濾過などの医療用途に広く利用されている。特に近年、バイオ医薬品や血液製剤の製造工程において、有用成分であるタンパク質の溶液からウィルスなどの病原性物質を除去し、安全性を高める技術が求められている。【０００３】
ウィルス除去・不活化法は、加熱処理、ガンマ線や紫外線照射などの光学的処理、低pH処理などの化学処理、エタノール分画法や硫酸アンモニウム分画法などの沈殿分画、膜濾過による除去などがあるが、タンパク質溶液からのウィルス除去では、タンパク質の変性を招くことのない膜濾過法が注目されている。【０００４】
一方、バイオ医薬品や血液製剤の製造工程においては、生産性の観点から、有用成分であるタンパク質が効率よく透過して回収されなければならない。ところが、分離除去の対象がパルボウィルスなど小径のウィルスである場合には特に、ウィルスの除去特性と有用タンパク質の透過特性を同時に満足するのは困難であった。【０００５】
タンパク質の透過特性を向上させる手段として、タンパク質の吸着などによる目詰まりを軽減させる目的で膜を親水化する方法が一般的である。ポリスルホン系の疎水性高分子を膜の主要成分とする場合、ポリビニルピロリドンなどの親水化剤を原料中にブレンドして製膜する方法が一般的である。特許文献１では、ポリスルホン系の疎水性高分子とポリビニルピロリドンからなるタンパク質溶液処理用の多孔質中空糸膜についての開示であるが、ここでのタンパク質溶液は、0.1重量%のウシγ−グロブリン溶液であり、近年では製薬技術の向上により、さらなる高濃度のタンパク質溶液の処理が求められており、ポリビニルピロリドンのブレンド法だけでは限界がある。【０００６】
特許文献２では、ポリスルホン系ポリマーとビニルピロリドンブレンド膜へのさらなる親水化付与を目的として、第三の成分であるポリグリコールを製膜原液へ添加する方法が開示されている。製膜工程は、相分離をいかに精密にコントロールできるかが重要であり、構成成分が増えると相分離のコントロールが難しくなるという短所がある。【０００７】
特許文献３では、PhiX174に対する少なくとも4.0の初期LRVを有し、表面がヒドロキシアルキルセルロースで親水化されたウィルス保持限外ろ過膜が開示されている。ここで開示された技術では、親水化が特殊な親水性ポリマーによってなされており、汎用性に欠ける。ポリスルホンなどと、ポリビニルピロリドンなどの親水性ポリマーとのブレンドも例示されているが、ヒドロキシアルキルセルロースでの親水化処理は必須である。また、膜は中空糸型も許容されてはいるが、実質的に平膜型が想定されており、中空糸膜型を得るための十分な説明はなされていない。【０００８】
特許文献４、特許文献５では5重量%のヒト血清アルブミン水溶液の透過速度(Jp)と純水の透過速度(Jw)の比(Jp/Jw)が1／50以上である高分子多孔質膜を用いたウィルス除去方法が開示されている。特許文献４では、大腸菌ファージφX174の阻止係数が2以上であることが、特許文献５では、粒子径30nmの金コロイドの阻止係数が1以上であることが構成要件として記載されているが、いずれにしてもここにある膜特性は、タンパク溶液からのウィルス除去を目的とする膜として、最低限の目標特性を規定したのみであり、高タンパク透過かつ高ウィルス除去の膜を得るという課題に対して、有用かつ具体的な情報を与えているわけではない。また、開示されている主たる膜はセルロースを素材としており、水に濡れた状態での強度が低いため、濾加圧を高く設定することが困難であり、高い透過速度を得ることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０７４１３６号
【特許文献２】特開平０６−１６５９２６号公報
【特許文献３】特開２００７−１３６４４９号公報
【特許文献４】特開平０１−２５４２０４号公報
【特許文献５】特開平０３−１４６０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、溶液に含まれるウィルスなどの除去物質を効率よく分離除去することができ、同時に、タンパク質などの有用回収物質が効率よく透過する多孔質中空糸膜を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、特定の構成により上記課題を解決することができ、本発明に至った。【００１２】
すなわち、本発明は、以下の構成を有する。
（１）ポリスルホン系高分子と、ビニルピロリドンと酢酸ビニルとの共重合体の２成分からなり、前記ビニルピロリドンと酢酸ビニルとの共重合体が非架橋であり、内径が150μｍ以上300μｍ以下、膜厚が50μｍ超80μｍ以下の範囲であり、外層に緻密層を有する非対称構造であり、２５℃における純水の透過速度が５０〜５００Ｌ／（ｍ２・ｈ・ｂａｒ）であり、ＮＭＲで測定した膜全体における前記共重合体の含有率に対するＩＲで測定した外表面における前記共重合体の比率が８０〜１２０％であることを特徴とするタンパク質溶液からのウィルス除去用の多孔質中空糸膜。
（２）破断強度が40g／filament超100g／filament以下、中空部から8barの加圧をしても破裂しない強度を有することを特徴とする（１）記載の多孔質中空糸膜。
（３）タンパク質の分画が1万以上100万以下であることを特徴とする（１）または（２）に記載の多孔質中空糸膜。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の多孔質中空糸膜は、タンパク質溶液からのウィルス分離に利用が可能であり、特にウィルスを効率よく除去することができるのと同時に、タンパク質が効率よく透過することから、バイオ医薬品や血液製剤の製造工程において、有用成分であるタンパク質の溶液からウィルスなどの病原性物質を除去するための膜として好ましく利用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】内表面が比較的粗であり、外表面付近が最も密な構造を有する中空糸膜のSEM像。
【図２】内面から外面方向に向かって密−粗−密構造を有する中空糸膜のSEM像。
【図３】内面から外面方向に向かって密−粗−密構造を有する中空糸膜のSEM像。
【図４】ビニルピロリドンと酢酸ビニルの共重合体が均一に分散している中空糸膜のTEM像。
【図５】親水化剤を含有しない中空糸膜のTEM像。染色による濃淡はみられない。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の多孔質中空糸膜は、ポリスルホン系高分子と、ビニルピロリドンと酢酸ビニルとの共重合体からなる。ポリスルホン系高分子とは、ポリスルホン（以下、PSfと略記する）、ポリエーテルスルホン（以下、PESと略記する）であり、下記の化1、化2で示される繰返し単位を有する高分子である。PSf、PESなどのポリスルホン系高分子は高い透水性の膜を得るのに有利であり、好ましい。ここで言うポリスルホン系高分子は、官能基やアルキル基などの置換基を含んでいてもよく、炭化水素骨格の水素原子はハロゲンなど他の原子や置換基で置換されていてもよい。また、これらは単独で使用するのが好ましい。
【００１６】
【化１】
0006024660.tif 000002
【化２】
0006024660.tif 000003
【００１７】
本発明におけるビニルピロリドンと酢酸ビニルとの共重合体としては、例えば、ビニルピロリドンと酢酸ビニルの重量比が6：4で共重合体となったコポリマー（以下、VA6/4と略記する）や、同じく共重合比が7：3であるVA7/3や、共重合比が65：35であるVA65/35などが保湿性と耐水性を得るのに有利であり、過剰な洗浄などの工程を経ても膜内へ留まることができるので好ましい。また、ポリスルホン系の製膜の親水化剤として添加する親水性高分子としてビニルピロリドンのホモポリマーが一般的であるが、ポリスルホン系高分子とのブレンドにて製膜する場合、ビニルピロリドンと酢酸ビニルとの共重合体の方が、紡糸原液中の濃度をより高くしても相溶性が良いために相分離することなく調製でき、高濃度での可紡領域が広がるので、ビニルピロリドンと酢酸ビニルとの共重合体を用いることが好ましい。また、ビニルピロリドンのホモポリマーとポリスルホン系高分子とのブレンド膜の場合、製膜条件や製膜後の保存条件などによっては、ビニルピロリドンのホモポリマーが膜の表面にマイグレートする現象が見られる。この現象については、詳細は不明であるが、親水化剤とポリスルホンとの相溶性やポリマー同士の絡み合いなどが関係していると考えられる。一方で、ビニルピロリドンと酢酸ビニルの共重合体とポリスルホン系高分子とのブレンド膜では、酢酸ビニル部分を含有することで、相溶性やポリマー同士の絡み合いなどが良好になるためか、ビニルピロリドンと酢酸ビニルの共重合体を膜厚方向に均一に分布させやすい。ビニルピロリドンと酢酸ビニルの共重合体は、ポリスルホン系高分子への親水化付与を目的とした親水化剤として単独で使用する方が広い可紡領域を確保できるので好ましい。
【００１８】
本発明の多孔質中空糸膜の内径は、150μm以上300μm以下が好ましく、より好ましくは160μm以上250μm以下であり、180μm以上230μm以下がさらに好ましい。これよりも内径が小さいと、内側から外側に向けて濾過した場合、通液による圧力損失が大きくなり、中空糸膜の長さ方向で濾過圧が不均一になることがある。また、不純物や凝集成分が多く含まれる被処理液を導入した場合、被処理液中の成分により内腔の閉塞などが生じる可能性がある。これよりも内径が大きいと、中空糸膜のつぶれ、ゆがみなどを生じやすくなる。また、膜厚は50μm超80μm以下が好ましく、より好ましくは55μm以上75μm以下である。膜厚がこれよりも小さいと、中空糸膜のつぶれ、ゆがみなどを生じやすくなる。これよりも膜厚が大きいと、被処理液が膜壁を通過する際の抵抗が大きくなり、透過性が低下することがある。
【００１９】
本発明の多孔質中空糸膜は、濾過上流側面が中空糸膜内腔側であっても、中空糸膜外壁側であってもよいが、濾過を実施する際に付与する圧力に対する耐久性から、中空糸膜内腔側を濾過上流側面とし、内側から外側に向けて濾過するのが好ましい。また有用物質は濾過液側にあり、濾過液を回収することが目的である用途が想定されるので、濾過方式はデッドエンド濾過が好ましい。
【００２０】
被濾過液は上流側膜表面から膜厚部分内部へと導入される。本発明の多孔質中空糸膜は上流側膜表面が粗な構造からなっているのが特徴であるが、このような構造は濾過液の流れを適度に乱す役割を果たし、凝集物などの目詰まりに影響する成分を膜表面に吸着し難くする効果を発揮する。そのため膜内表面の閉塞による濾過速度の低下を緩和することが可能になり、比較的高濃度のタンパク溶液についても短時間で濾過付加量を稼ぐことができる。
【００２１】
本発明の多孔質中空糸膜は外側に膜の断面方向で最も密な部分（緻密層）を1層のみ持つ非対称構造であることが好ましい。構造を確認する手法の一つとして、電子顕微鏡写真で観察する方法がある。例えば、1000倍のSEM像を目視で観察し密な部分と粗な部分とを見分ける方法である。具体的には、図1では、内表面が比較的粗であり、外表面付近が最も密な構造であり、本発明において好ましい構造である。また図2、図3にあるような構造では、内面から外面方向に向かって密−粗−密構造になっており、緻密層が2層あり、いずれも本発明においては好ましくない構造である。本発明の多孔質中空糸膜は、ウィルスなどの微小物質の除去を目的としているので、この微小物質を膜中のいずれかの層で確実にトラップせねばならない。例えば、最内層すなわち上流側でトラップするとした場合よりも、最下流側でトラップするほうが、層の厚みが同じだと仮定した場合、最下流側の方が面積が大きくなり、トラップできる許容量を多くすることができるので、外層側に緻密層を持つ方が好ましい。また、膜全体が分画層である場合には、目詰まり抑制と分画性能との取り合いとなり、分離したいものよりも大きな孔径で膜を設計することになり、濾過負荷量を多くしたり、濾過時に過剰の圧力がかかったりした場合に、分画特性の保障が困難になるため好ましくない。
【００２２】
本発明の多孔質中空糸膜において、膜中に存在するビニルピロリドンと酢酸ビニルとの共重合体は、膜の断面方向において均一に分散していることが好ましい。ビニルピロリドンと酢酸ビニルの共重合体は、疎水性であるポリスルホン系ポリマーに親水性を付与する目的で使用されているので、タンパク質の膜への疎水結合による物理的な吸着を抑制するのには、コーティングなどの処理により例えば表層など、部分的に高濃度に存在する形態は好ましくなく、膜全体に均一に分散している方が効果的で好ましい。膜全体が均一に親水化しているということは、タンパク質などの膜への吸着のリスクが膜全体に同じレベルであることを意味する。一方、親水化度合いが膜中で不均一な場合は、より親水化していない部分がタンパク質などの膜への吸着について高リスクであり、一旦タンパクの吸着が部分的に起こってしまうと、吸着は周囲に伝播し、濾過中の目詰まりが起こりやすくなるので好ましくない。親水化が均一であるほど、目詰まりの初期リスクは低くなるので好ましい。ここで、均一に分散するとは、例えば、透過型電子顕微鏡（TEM）で膜の断面を観察する場合に、ビニルピロリドンを染色して観察する方法がある。具体的には10000倍で観察した膜断面中央部分のTEM像について図4では、ポリマー粒子の濃淡が観察され、濃く染まっている部分がビニルピロリドンと酢酸ビニルの共重合体であるが、均一に分散していることがわかり、本発明において好ましい形態である。また、図5は同様の条件で観察したTEM像であるが、ポリビニルピロリドン類の親水化剤を含有していない単一組成にて製膜した膜についての写真であり、染色による濃淡はみられず、本発明においては好ましくない形態である。また、実際に膜の特定部位と全体について、親水化剤の含有率を測定して比較する方法がある。ここでは、膜の特定部位として、膜の外表面近傍をIR法にて測定した値、膜全体としてNMR法で測定した値を比較することで、均一な分散かどうかを判断することができる。
IR値／NMR値の比(%)  ＝  IR値（外側）÷NMR値（全体）×100
本発明においては、80％〜120%の時、均一分散と判断する。
【００２３】
本発明の多孔質中空糸膜において、親水化剤の膜中の含有率は7.8%超12.0%以下が好ましい。より好ましくは8.0%超11.5%以下である。膜中の親水化剤の含有率が12.0%超の場合、細孔内で親水化剤が膨潤し過ぎて細孔を塞ぎ、透水性が低くなるので好ましくない。また、7.8%以下では、透水性が上がるとともに、ウィルス除去能力が低下するので好ましくない。ここで、親水化剤の含有率は、IR値、NMR値の双方を意味する。
【００２４】
本発明における多孔質中空糸膜において、膜の取り扱い性を向上させる目的やモジュール化工程やユーザーで使用されるまでの過程でおこる膜への損傷を完全に防止するために、破断強度は40g／filament超、100g／filament以下であることが好ましい。より好ましくは45g／filament以上、90g／filament以下、さらに好ましくは50g／filament以上、80g／filament以下である。本発明の多孔質中空糸膜は、ウィルスなどの微小物質の除去を目的としており、本目的においては完全阻止が理想的であるため、膜へのわずかな損傷の可能性ですらリスクを負うことにつながるので、破断強度40g／filament以下は好ましくない。また、破断強度100g／filament超にアップするためには膜の空孔率を上げる、膜厚を上げるなどの手法が一般的であるが、目的の透水性を達成するには空孔率アップにはおのずと限度があることや、製膜溶液調製時や製膜時の相分離のコントロールが困難になることから、過剰な膜強度のアップは好ましくない。また、膜厚を厚くすることは、単純にコストアップにつながることや、膜の体積が大きくなり、モジュール設計にとって好ましくない。
【００２５】
本発明における多孔質中空糸膜において、膜の中空部から加圧した場合に膜が破裂するまでの圧力は8bar超であることが好ましい。本発明の多孔質中空糸膜は中空部から濾過液を濾過する設計であり、また加圧状態でのデッドエンド濾過を想定した場合、中空内からの耐圧性は高いほうが好ましい。例えば、定速濾過を実施する場合、濾過の後期においては、濾過圧が短時間で上昇する現象がみられるため、少なくとも8bar超の耐圧性があることが好ましい。さらに好ましくは9bar超である。
【００２６】
本発明における多孔質中空糸膜のタンパク質の分画分子量は1万以上100万以下が好ましい。より好ましくは、10万以上95万以下、さらに15万以上95万以下が好ましい。本発明の多孔質膜のようにサイズ分離の場合、分画特性は、濾過回収したいタンパク質と、分離したい物質との間にあるのが好ましい。とくに濾過回収したい物質の分子量より大きいことが重要である。ウィルスなどの微小物質の除去を必要とする有用タンパク質として、アルブミンやγグロブリンなど血液由来のものがあり、もっとも大きな物質であるIgMの分子量は約97万であることから、分画分子量100万超は実用的でない。また、分子量1万未満の領域では、本処理を必要とする有用タンパク質はほとんどなく、分画分子量1万未満は実用的ではない。具体的には、免疫グロブリンが効率よく濾過できるかどうかという指標を用いることができる。濾過の方法には、定圧濾過と定速濾過の2種類がある。定圧濾過では濾過処理した濾過液中の免疫グロブリンの回収率を求めるが、回収率はほぼ完全回収である95%超が好ましい。95%以下では、目詰まりなどによるタンパクのロスが多く経済的ではない。また、定速濾過においては、処理量が100g／m2以上あるのが好ましい。処理量が100g／m2未満では目詰まりによる昇圧が激しく、十分な回収量を得られず好ましくない。
【００２７】
本発明の多孔質中空糸膜は、25℃における純水の透過速度（以下、純水Fluxと略記する）が50〜500L／(m2・h・bar)であることを特徴とする。純水Fluxは、多孔質膜の濾過特性を示す目安となる。純水Fluxが上記の数値よりも小さいと、濾過時間が長くなり、効率よく濾過処理するのが困難になってしまう。また、透水量が小さいので濾液回収率が低下してしまう。純水Fluxが上記の数値よりも大きいと、孔径が過度に大きくなってしまい、ウィルスなどの除去物質を効率よく分離除去するのが困難になってしまう。純水Fluxは、80〜400L／(m2・h・bar)がより好ましく、100〜350L／(m2・h・bar)がさらに好ましい。
【００２８】
本発明における多孔質中空糸膜は、タンパク質溶液からウィルスを分離するために使用するのが好ましい。ウィルス分離について、ウィルス除去能がLRV値4超（除去率99.99%超）が好ましい。すなわち、1万（1×104）個のウィルスをほとんど全て捕捉できる能力があるということであり、通常の使用形態を想定すると十分ウィルス除去効果であるといえる。また、LRV4以下ではウィルス除去は不完全で、感染のリスクを高めることになり好ましくない。
【００２９】
本発明の高分子多孔質中空糸膜の製造方法はなんら限定されるものではないが、ポリスルホン系高分子、ビニルピロリドンと酢酸ビニルの共重合体の2成分を溶媒、非溶媒に混合溶解し、脱泡したものを製膜溶液として芯液とともに二重管ノズルの環状部、中心部から同時に吐出し、空走部（エアギャップ部）を経て凝固浴中に導いて中空糸膜を形成し(乾湿式紡糸法)、水洗後巻き取り、乾燥する方法が例示される。
【００３０】
製膜溶液に使用される溶媒は、N-メチル-2-ピロリドン（以下、NMPと略記する）、N,N-ジメチルホルムアミド（以下、DMFと略記する）、N,N-ジメチルアセトアミド（以下、DMAcと略記する）、ジメチルスルホキシド（以下、DMSOと略記する）、ε-カプロラクタムなど、使用されるポリスルホン系高分子、ビニルピロリドンと酢酸ビニルの共重合体の良溶媒であれば広く使用することが可能であるが、特にNMP、DMF、DMAcなどの溶媒が好ましく、NMPがさらに好ましい。
【００３１】
また、製膜溶液には高分子の非溶媒を添加するのが好ましい。使用される非溶媒としては、例えば、エチレングリコール（以下、EGと略記する）、プロピレングリコール（以下、PGと略記する）、ジエチレングリコール（以下、DEGと略記する）、トリエチレングリコール（以下、TEGと略記する）、ポリエチレングリコール（以下、PEGと略記する）、グリセリン、水などが例示されるが、ポリスルホン系高分子とポリビニルピロリドン系の親水化剤を使用する場合には、DEG、TEG、PEGなどのエーテルポリオールが好ましく、TEGがさらに好ましい。なお、本発明においてエーテルポリオールとは、構造中に少なくともひとつのエーテル結合と、ふたつ以上の水酸基を有する物質を意味する。
【００３２】
詳細な機構は不明であるが、これらの溶媒、非溶媒を使用して調製した製膜溶液を使用することで、紡糸工程における相分離（凝固）が制御され、本発明の好ましい膜構造を形成するのに有利になると考えられる。なお、相分離の制御には、後述の芯液組成や凝固浴中の液（外部凝固液）の組成も重要になる。
【００３３】
製膜溶液中における溶媒/非溶媒の比は、紡糸工程における相分離（凝固）の制御に重要な要因となる。溶媒に対して非溶媒が同量かやや過剰気味であることが好ましく、具体的には、溶媒／非溶媒が重量比で25／75〜50／50であることが好ましく、30／70〜50／50であることがより好ましく、35／65〜50／50であることがさらに好ましい。溶媒の含有量がこれよりも少ないと凝固が進行しやすくなり、膜構造が緻密化しすぎて透過性が低下してしまう。また、溶媒含有量がこれよりも多いと相分離の進行が過度に抑制され、大孔径の空孔が生じやすくなり、分離特性や強度の低下を招く可能性が大きくなり好ましくない。
【００３４】
製膜溶液におけるポリスルホン系高分子の濃度は、該溶液からの製膜が可能であれば特に制限されないが、20〜40重量%が好ましく、25〜35重量%がさらに好ましい。高い透過性を得るにはポリスルホン系高分子の濃度は低いほうが好ましいが、過度に低いと強度の低下や、分離特性の悪化を招く可能性がある。一方で、ウィルスなどの微小物質を確実にトラップするためには緻密層の空孔率を可能な限り下げ、その捕捉性をより確実するためにポリスルホン系高分子の濃度は高い方が好ましい。後述する親水化剤との相溶性や相分離など、紡糸可能な上限界を見極めた結果、ポリスルホン系高分子の製膜溶液における濃度は25〜35重量%が好ましい。ビニルピロリドンと酢酸ビニルの共重合体の添加量は、タンパク質のろ過特性を保持させるために完成後の膜中に一定量残存させたいので、できるだけ多く添加することが好ましい。先述した製膜溶液の溶媒／非溶媒比の範囲で、製膜溶液からの製膜に支障をきたすことなく、中空糸膜に親水性を付与し、被処理液濾過時の非特異吸着を抑制するのに十分な量を検討した結果、製膜溶液における親水性高分子の濃度として5〜15重量%が好ましく、6〜12重量%がさらに好ましい。親水性高分子の添加量がこれよりも少ないと、膜への親水性付与が不十分となり、膜特性の保持性が低下する可能性がある。また、これよりも多いと、親水性付与効果が飽和してしまい効率がよくなく、また、製膜溶液の相分離(凝固)が過度に進行しやすくなり、操業性が悪化するのに加え、本発明の好ましい膜構造を形成するのに不利となる。
【００３５】
製膜溶液は、ポリスルホン系高分子、ビニルピロリドンと酢酸ビニルの共重合体、溶媒、非溶媒を混合、攪拌して溶解することで得られる。この際、適宜温度をかけることで効率的に溶解を行うことができるが、過度の加熱は高分子の分解や高温相分離を招く危険があるので、好ましくは30〜80℃、より好ましくは40〜70℃である。また、ビニルピロリドンと酢酸ビニルの共重合体は、空気中の酸素の影響により酸化分解を起こす傾向にあることから、製膜溶液の調製は不活性気体封入下で行うのが好ましい。不活性気体としては、窒素、アルゴンなどが上げられるが、窒素を用いるのが好ましい。このとき、溶解タンク内の残存酸素濃度は3%以下であることが好ましい。
【００３６】
製膜を行うに際しては、中空糸膜への異物混入による膜構造の欠陥の生成を回避するために、異物を排除した製膜溶液を使用することが好ましい。具体的には、異物の少ない原料を用いる、製膜溶液を濾過し異物を低減する方法等が有効である。本発明では、中空糸膜束の膜厚よりも小さな孔径のフィルターを用いて製膜溶液を濾過してからノズルより吐出するのが好ましく、具体的には均一溶解した製膜溶液を溶解タンクからノズルまで導く間に設けられた孔径10〜50μmの焼結フィルターを通過させる。濾過処理は少なくとも1回行えば良いが、 濾過処理を何段階かにわけて行う場合は後段になるに従いフィルターの孔径を小さくしていくのが濾過効率およびフィルター寿命を延ばす意味で好ましい。フィルターの孔径は10〜45μmがより好ましく、10〜40μmがさらに好ましい。フィルター孔径が小さすぎると背圧が上昇し、生産性が落ちることがある。
【００３７】
製膜溶液からは気泡を排除するのが欠陥のない中空糸膜を得るのに有効である。気泡混入を抑える方法としては、製膜溶液の脱泡を行うのが有効である。製膜溶液の粘度にもよるが、静置脱泡や減圧脱泡を用いることができる。この場合、溶解タンク内を常圧-100〜常圧-750mmHgに減圧した後、タンク内を密閉し30分〜180分間静置する。この操作を数回繰り返し脱泡処理を行う。減圧度が低すぎる場合には、脱泡の回数を増やす必要があるため処理に長時間を要することがある。また減圧度が高すぎると、系の密閉度を上げるためのコストが高くなることがある。トータルの処理時間は5分〜5時間とするのが好ましい。処理時間が長すぎると、減圧の影響により製膜溶液の構成成分が分解、劣化することがある。処理時間が短すぎると脱泡の効果が不十分になることがある。
【００３８】
中空糸膜の製膜時に使用される芯液の組成は、製膜溶液に含まれる溶媒および／または非溶媒を主成分とした液体を使用するのが好ましい。ただし、製膜溶液に含まれる溶媒のみでは、内腔壁面での凝固が過度に抑制されるため好ましい表面構造を得ることができない。従って、溶媒と非溶媒の混合液、非溶媒のみ、溶媒と水の混合液、非溶媒と水の混合液、溶媒と非溶媒と水の混合液のいずれかを使用するのが好ましい。より好ましくは、製膜溶液の溶媒/非溶媒比率と同一とした混合液を調製しそれを水で希釈するのが好ましい。このとき、有機成分濃度を70〜100重量%とするのが好ましく、さらには、80〜98重量%がより好ましい。有機成分の量が70重量%よりも少ないと凝固が進行しやすくなり、膜の内側の構造が緻密化しすぎて透過性が低下してしまう。
【００３９】
外部凝固液の組成は、製膜溶液に含まれる溶媒および非溶媒と、水との混合液を使用することが好ましい。この際、該溶媒と該非溶媒の比率は、製膜溶液の溶媒／非溶媒比率と同一であることが好ましい。製膜溶液に使用されるのと同一の溶媒および非溶媒を、製膜溶液中の比率と同一にして混合し、これに水を添加して希釈したものが好ましく用いられる。本発明の多孔質中空糸膜の構造的特徴である外層に緻密層を有する形態にするには、有機成分の濃度について、芯液の濃度の方が外部凝固液の濃度より高いことが好ましい。外部凝固液中の水の含量は、20〜70重量％、好ましくは30〜60重量％である。水の含有量がこれよりも多いと凝固が進行しやすくなり、膜構造が緻密化しすぎて透過性が低下してしまう。また、水含有量がこれよりも少ないと相分離の進行が過度に抑制され、大孔径の空孔が生じやすくなり、分離特性や強度の低下を招く可能性が大きくなる。また、外部凝固液の温度は、低いと凝固が進行しやすくなり、膜構造が緻密化しすぎて透過性が低下することがある。また、高いと相分離の進行が過度に抑制され、大孔径の空孔が生じやすくなり、分離特性や強度の低下を招く可能性が大きくなってしまうので、20〜60℃、好ましくは25〜50℃である。
【００４０】
本発明において、膜構造を制御する因子のひとつには、ノズルの温度が挙げられる。ノズルの温度は、低いと凝固が進行しやすくなり、膜構造が緻密化しすぎて透過性が低下してしまう。また、高いと相分離の進行が過度に抑制され、大孔径の空孔が生じやすくなり、分離特性や強度の低下を招く可能性が大きくなってしまうので、40〜80℃、好ましくは45〜75℃である。
【００４１】
芯液とともに二重管ノズルから吐出した製膜溶液を、エアギャップ部分を経て外部凝固浴に導かれた中空糸膜は、芯液からの凝固が進行しながら、外部からの凝固はある程度抑制された状態で外部凝固液と接触する。外部凝固液通過中に中空糸膜は完全に凝固を完了し、構造が決定されて引き上げられる。
【００４２】
製膜速度（紡速）については、欠陥のない中空糸膜が得られ、生産性が確保できれば特に制限されないが、好ましくは、5〜40m／分、より好ましくは10〜30m／分である。これよりも紡速が低いと、生産性が低下することがある。これよりも紡速が高いと、上記の紡糸条件、特にエアギャップ部分での滞留時間を確保するのが困難となる。
【００４３】
本発明の多孔質中空糸膜は、外層に緻密層を有する構造になっている。このような構造を得るには、これまで述べたような好ましい製膜溶液組成、芯液組成、外部凝固液組成、各種温度制御、滞留時間などを組み合わせ、製膜条件を最適化するのが肝要である。
【００４４】
中空糸膜は製膜後、洗浄工程を経て得られる。中空糸膜の洗浄方法は特に制限されないが、洗浄効果、安全性、簡便性から、温水を満たした洗浄浴内に製膜された中空糸膜をそのままオンラインで走行させ、しかる後に巻き取るのが好ましい。この際使用される温水の温度は、常温〜80℃が好ましく、40℃〜70℃がさらに好ましい。これよりも低温では洗浄効果が不十分になってしまう可能性が高く、これよりも高温ではオンラインでの走行ということもあり、エネルギーコストが高くなり好ましくない。
【００４５】
製膜後、オンライン洗浄を経て得られた中空糸膜は、適切な長さに切りそろえて束ねた状態であるバンドル状にする。中空部に存在する液を脱液する目的で、バンドルを立てた状態で30分〜2時間放置する。30分より短いと中空部内の液の脱液が不十分であり、好ましくない。また2時間以上放置することは、多孔質中空糸膜が乾燥しすぎたり、立てかけた状態での自重によるバンドルのひしゃげが起こるので好ましくない。
【００４６】
上記中空部内の内液を脱液したバンドルは、さらなる洗浄工程として、バンドルを立てかけた状態で、温水を下方から注入して浸漬状態にした後、排水する方法を繰り返して中空部の内側、外側、多孔質中空糸膜の内部から完全に溶媒、非溶媒を洗い流す。温水の温度は、70℃〜95℃が好ましく、75℃〜90℃がさらに好ましい。溶媒、非溶媒の洗浄においては、高温水が効率よいが、沸点に近い95℃以上の温度を一定に維持するのが困難であるので好ましくない。また70℃以下では洗浄効果が十分でないので好ましくない。高温水によるバンドルの浸漬、脱液は繰り返し行うのが好ましく、具体的には、5回〜20回が洗浄効果がよく好ましい。5回未満では、洗浄効果が十分でないので好ましくない。また20回以上行っても洗浄効果に変わりはなく製造コストがかさむので好ましくない。
【００４７】
本発明の多孔質中空糸膜は、上記洗浄処理の後、高圧熱水で処理するのが好ましい。具体的には、水没状態で高圧蒸気滅菌機にセットし、通常の高圧蒸気滅菌条件である処理温度120〜150℃、処理時間20〜120分で処理するのが好ましい。高圧熱水で処理することにより、多孔質中空糸膜中に存在するビニルピロリドンと酢酸ビニルとの共重合体の含有率を調節する。本発明による多孔質中空糸膜は、ポリスルホン系高分子とビニルピロリドンと酢酸ビニルとの共重合体のブレンドを構成成分としているが、本2種成分は化学的結合で結合しているわけではなく、高分子同士の絡み合いにより膜中に存在すると考えられる。具体的には、基本骨格は疎水性高分子であるポリスルホン系高分子からなるが、その基本骨格に親水性高分子であるビニルピロリドンと酢酸ビニルとの共重合体が絡んでいる状態で膜中に存在していると考えられる。しかし、親水性高分子には分子量分布があり、低分子のものも存在するし、また高分子量のものでもポリスルホン系高分子との絡みあいが不十分だったものは、膜中から容易に脱落しやすくなる。本発明の多孔質中空糸膜を分離膜として使用している最中に、これらの脱落しやすい状態にある物質が溶出してくることは問題であるため、上記の条件である加圧熱水で膜を緩んだ状態にし、溶出しやすい状態にある成分を洗浄しておくことが好ましい。上記の範囲よりも処理温度が低い場合、処理時間が短い場合、処理条件がマイルドすぎるために過剰親水性高分子の除去、存在状態の最適化が不十分となり、膜特性の経時的変化、実使用時の溶出による被処理液の汚染などの不具合を招く可能性が大きくなってしまう。上記の範囲よりも処理温度が高い場合、処理時間が長い場合、処理条件が過酷であるために、膜構造の破壊、親水性高分子の過度の抽出などにより、分離特性や強度の低下を招く可能性が大きくなってしまう。
【００４８】
高圧熱水処理を完了した中空糸膜は、乾燥することによって、最終的に完成する。乾燥方法は、風乾、減圧乾燥、熱風乾燥など通常利用される乾燥方法が広く利用できる。最近、血液処理膜の乾燥などで利用されているマイクロ波乾燥なども利用可能であるが、簡便な装置で効率的に大量の中空糸膜を乾燥できる点で、熱風乾燥が好ましく利用され得る。乾燥に先立って、上記の加熱処理を施しておくことで、熱風乾燥による膜特性の変化も抑制することができる。熱風乾燥時の熱風温度は特に制限されないが、好ましくは25〜100℃、より好ましくは30〜80℃である。これよりも温度が低いと乾燥までに長時間を要し、これよりも温度が高いと熱風生成のためのエネルギーコストが高くなり、いずれも好ましくない。熱風の温度は、上記の熱水加熱処理の温度よりも低いことが好ましい。
【実施例】
【００４９】
以下、本発明の有効性を実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下の実施例における評価方法は以下の通りである。【００５０】
１．マイクロモジュールの作製
中空糸膜を約30cmの長さに切断し、ルアーチップに両方の先端を入れてループ状とし、中空糸膜両端が開口した状態になるように調節して、チップ部分をホットメルト樹脂で接着した。中空糸膜の本数は、内径基準の膜面積が1.0〜10cm2になるよう適宜設定した。【００５１】
２．中空糸膜の内径、外径、膜厚の測定
中空糸膜を乾燥させた形態で観察することが好ましい。中空糸膜の内径、外径および膜厚は、中空糸膜をスライドグラスの中央に開けられたφ3mmの孔に中空糸膜が抜け落ちない程度に適当本数通し、スライドグラスの上下面でカミソリによりカットし、中空糸膜断面サンプルを得た後、投影機Nikon-V-12Aを用いて中空糸膜断面の短径、長径を測定することにより得られる。中空糸膜断面1個につき2方向の短径、長径を測定し、それぞれの算術平均値を中空糸膜断面1個の内径および外径とし、膜厚は（外径−内径）／2で算出した。5断面について同様に測定を行い、平均値を内径、膜厚とした。【００５２】
３．膜面積の計算
モジュールの膜面積は中空糸膜の内面側の径を基準として求めた。次式[1]によってモジュールの膜面積A[m2]が計算できる。
A = n×π×d×L      [1]
ここで、nは中空糸膜の本数、πは円周率、dは中空糸膜の内径[m]、Lはモジュールにおける中空糸膜の有効長[m]である。【００５３】
４．純水Fluxの測定
耐圧チャンバーに純水を満たし、マイクロモジュールと接続する。水温を25℃にコントロールし、濾過圧1.0barで中空糸の内側から外側の方向で濾過をする。初期の30秒の濾過液は廃棄し、その後、濾過液を2分間にわたって回収し、その体積を測定した。
濾過時間t[h]、濾過圧P[bar]、モジュールの膜面積A[m2]、濾液量V[L]から次式[2]により純水Flux[L／(m2・h・bar)]を得た。
純水Flux = V ÷ t ÷ A ÷ ΔP      [2]【００５４】
５．走査型電子顕微鏡（SEM）による断面構造の観察
中空糸膜を凍結切片にし、白金パラジウムで蒸着した後、走査型電子顕微鏡（キーエンス社製）VE-9800を用いて観察した。【００５５】
６．透過型電子顕微鏡（TEM）による断面構造の観察
中空糸膜を水洗した後、エタノールシリーズで脱水させた。脱水後、エタノールを酢酸3‐メチルブチルに置換し、臨界点乾燥装置を用いて膜を乾燥させた。乾燥させた膜を樹脂包埋し、ミクロトームを用いて超薄切片を作製した。作製した超薄切片を四酸化ルテニウム蒸気中で30分間染色し、カーボン蒸着を施した。透過電子顕微鏡（日本電子株式会社製）JEM2100を用いて、膜全体の構造と粒子について観察した。【００５６】
７．20nmの分画層の観察
市販の20nm金コロイド均一液（シグマ社製）（微量のクエン酸含有、安定剤、分散剤は非含有）6mlと2.0%牛血清アルブミン（ナカライテスク社製）水溶液3mlを混合した後、0.4%グルタチオン（還元型）水溶液3mlを添加した金コロイド溶液を、評価する膜を用いて1barの濾過圧にて定圧濾過をする。濾過後、濾過した金コロイド溶液と同量の純水を用いて同条件で濾過した後、中空糸膜を風乾させ、乾燥後の膜を剃刀で断面が観察できるように軸に対して垂直に、または平行にカットする。断面がまっすぐ上を向くように試料台に固定したのち、光学顕微鏡で断面の金コロイドの残存状態を観察する。試料が薄いなど断面カットが困難な場合は、樹脂で包埋した後に断面をカットして観察してもよい。【００５７】
８．親水化剤の含有率の測定
(1)膜全体の分析（NMR法）
中空糸膜10mgをDMSO-d6に溶解し、40℃でH-NMRスペクトルを測定する。中空糸膜の構成成分各々について単独で測定したH-NMRスペクトルをもとに、関連する官能基のピークから親水化剤の含有率を算出した。
(2)膜の表層近傍の分析（IR法）
評価したい中空糸膜の外表面のIRスペクトルを測定した（一回反射ATR法、ダイヤモンド：45°）。中空糸膜の構成成分各々について単独で測定し、確認したピーク解析と、NMRで作成した検量線を用いてIR解析結果を補正し、親水化剤の含有率を算出した。
(3)IR値とNMR値の比
IR値／NMR値の比(%)  ＝  IR値(外側)÷NMR値（全体）×100
該比が80％〜120%の時、均一と判断する。【００５８】
９．破断強度
東洋ボールドウイン社製テンシロンUTMIIを用いて測定した。
乾燥状態の中空糸膜について、引っ張り速度100mm/min、チャック間距離100mmの条件で測定した。【００５９】
１０．破裂強度（バースト圧）
ループ状に3本の中空糸膜を束ねたモジュールを作製し、1.0MPaまでの加圧に耐えられる圧力試験機にセットする。中空糸部分は水に浸漬させ、中空部側から空気で加圧しエアーが漏れ始める圧力を測定する。【００６０】
１１．分画分子量
中空糸膜をマイクロモジュールにし、種々の分子量のタンパク質もしくは高分子の水溶液について、濾過圧1.0barで定圧濾過をする。初期の濾過液について分析し、濾過原液中の物質の濃度を算出する。濾過液中の濃度が10%未満の場合に、分画分子量を超えたと判断する。高分子の分子量はGPC測定にて測定するが、分子量マーカーはタンパク質とする。
GPC条件
カラム  TSKgelG3000SWXL（東ソー製）
溶離液  20mmol/L  リン酸緩衝液＋0.3mol/L  NaCl  (pH7.0)
流速    0.5ml/min
検出    280nm
注入量  20μl【００６１】
１２．バクテリオファージφX174のクリアランス指数測定
(1)試験用ファージ液の調製
シグマアルドリッチジャパン(株)社から市販されているAlbumin from bovine serum(製品番号A2153)を、0.1重量%となるようにリン酸緩衝液で溶解して0.1重量%BSA溶液（以下、単にBSA溶液と呼称する）を得た。凍結保存した濃厚なφX174含有液(力価1〜10×109pfu/mL)を解凍し、このBSA溶液で100倍に希釈した。さらに、0.1μm孔径のメンブレンフィルターで濾過、凝集成分などを除去して試験用ファージ液とした。
(2)試験用ファージ液を使用した濾過試験
中空糸膜のマイクロモジュールを作製し、中空糸膜内側から外側へ2barの濾過圧でファージ液を定圧濾過した。液導入側には液の流入圧を測定できるようにした。濾過は、中空糸膜面積1m2あたり200Lの濾液が得られるまで実施した。
(3)試験用ファージ液と濾液のファージ力価測定
10mM濃度のMgSO4水溶液に、660nmでの吸光度が4.0となるように大腸菌を懸濁させておいた（以下、E.Coli液と呼称する）。また、寒天培地、トップアガーを準備し、あらかじめ50℃に暖めておいた。特にトップアガーは、流動性を保っておくよう注意した。試験用ファージ液をBSA溶液で適当に希釈した液10μLと、E.Coli液50μLを混和し、37℃で20分インキュベートして大腸菌にファージを感染させた。インキュベート完了後、この混合液全量を、トップアガー3mLと混和し、速やかに全量を寒天培地上に展開した。寒天培地上でトップアガーが完全に固化した後、37℃で2〜4時間インキュベートした。インキュベート完了後、寒天培地上のプラーク数をカウントし、希釈倍率を考慮して試験用ファージ液の力価（以下、Tpreと略記する）[pfu／mL]を算出した。同様の手法で濾液のファージ力価（以下、Tpostと略記する）を得た。
(4)中空糸膜のファージクリアランス指数算出
次式[3]により中空糸膜のファージクリアランス指数を算出した。ここで、Tpre[pfu／mL]とは評価用中空糸膜に導入した試験用ファージ液の力価を、Tpost[pfu／mL]とは試験用ファージ液を評価用中空糸膜で濾過して得られた濾液のファージ力価である。
ファージクリアランス指数 [LRV] =
log10(Tpre ／ Tpost)      [3]
LRV値4超（99.99%超の除去率）でウィルス除去能があると判定する。【００６２】
１３．免疫グロブリン溶液の定圧濾過
日水製薬(株)社から市販されているダルベッコPBS(-)粉末「ニッスイ」9.6gを蒸留水に溶解して全量を1000mLとし、PBSを得た。田辺三菱製薬(株)社から市販されている献血ヴェノグロブリン-IHヨシトミをPBSで5倍希釈して1.0%静脈注射用ヒト免疫グロブリン製剤溶液pH6.8（以下、IVIGと略記する）を得た。1.0%IVIGをチャンバーに満たし、マイクロモジュールを接続して中空糸の内側から外側へ濾過できる状態にセットする。評価液の温度を25℃にコントロールし、濾過圧1.0barで定圧濾過する。一定間隔で濾過時間と濾過量をモニターし、濾過時間と濾過負荷量の関係を測定する。また濾過液中のIVIG濃度を測定し、回収率を算出する。【００６３】
１４．免疫グロブリン溶液の定速濾過
前記１３と同様に調製した1.0%静脈注射用ヒト免疫グロブリン製剤溶液pH6.8（以下、IVIGと略記する）をシリンジに満たし、シリンジポンプにセットする。マイクロモジュールを接続して中空糸の内側から外側へ濾過できる状態に接続する。評価液の温度を25℃にコントロールし、一定濾過速度で濾過圧が3barになるまで定速濾過する。一定間隔で濾過圧と濾過量をモニターし、濾過時間と濾過量の関係および、濾過圧の上昇傾向を測定する。濾過液中のIVIG濃度を測定し、濾過回収できたIVIG量を算出する。【００６４】
（実施例１）
PES(BASF社製Ultrason(登録商標)6020P)27.0重量部、BASF社製VA6/4(Luviskol(登録商標)VA64)9.0重量部、三菱化学社製NMP28.8重量部、三井化学社製TEG35.2重量部を55℃で混合、溶解し均一な溶液を得た。さらに、減圧密封で脱泡を行い、この溶液を製膜溶液とした。二重管ノズルの環状部から上記製膜溶液を、中心部から芯液としてNMP42.75重量部、TEG52.25重量部、RO水5重量部の混合液を吐出し、エアギャップを経て、NMP27.0重量部、TEG33.0重量部、RO水40重量部の混合液からなる外部凝固液を満たした凝固浴に導いた。この際、ノズル温度は50℃、外部凝固液温度は30℃に設定した。凝固浴から引き出した後に55℃の洗浄槽を走行させてオンラインでの洗浄を実施後、巻取り機で巻き取った。【００６５】
巻き取った中空糸膜は、本数5000本、長さ40cmのバンドルとし、芯液を除去する目的で、バンドルを立てた状態で30分放置した。その後、85℃のRO水に直立状態で浸漬して洗浄処理を行った。温水槽の液を5回入れ替え、洗浄処理を繰り返した。その後、濡れた状態のまま、速やかに40℃の温水を入れた高圧蒸気滅菌機に水没させ、140℃×20minの条件で高圧熱水処理を行った。その後、庫内温度35℃でマイクロ波乾燥をした。高圧蒸気処理及び乾燥を３回繰り返し、余剰の親水化剤を洗い流した。【００６６】
得られた中空糸膜の内径は195μm、膜厚は59μmであった。マイクロモジュールを作成し、水フラックスを測定したところ、133L／(m2・h・bar)であった。SEM像、金コロイド濾過後の断面観察から、外側に緻密層を認めた。またTEM像、膜全体に存在する親水化剤の含有率（NMR測定）と外表面近傍に存在する親水化剤の含有率（IR測定）が9.7%と9.2%であり差を認めないことから、親水化剤が均一に分散していると考えられる。中空糸膜の破断強度は65g／filament、バースト圧は＞9barであった。IVIGによる定圧濾過では回収率は＞98%であった。分画分子量は15万〜50万であった。またIVIG定速濾過では、270g／m2のIVIGが回収できた。ウィルス除去能として、φX-174を測定した結果、LRV値＞5.5であり完全阻止を達成した。以上の結果は表１に示した。【００６７】
（実施例２）
PES(BASF社製Ultrason(登録商標)6020P)30.0重量部、BASF社製VA6/4(Luviskol(登録商標)VA64)6.0重量部、三菱化学社製NMP28.8重量部、三井化学社製TEG35.2重量部を55℃で混合、溶解し均一な溶液を得た。さらに、減圧密封で脱泡を行い、この溶液を製膜溶液とした。二重管ノズルの環状部から上記製膜溶液を、中心部から芯液としてNMP40.5重量部、TEG49.5重量部、RO水10重量部の混合液を吐出し、エアギャップを経て、NMP24.75重量部、TEG30.25重量部、RO水45重量部の混合液からなる外部凝固液を満たした凝固浴に導いた。この際、ノズル温度は55℃、外部凝固液温度は30℃に設定した。凝固浴から引き出した後に55℃の洗浄槽を走行させてオンラインでの洗浄を実施後、巻取り機で巻き取った。【００６８】
巻き取った中空糸膜は、本数5000本、長さ40cmのバンドルとし、芯液を除去する目的で、バンドルを立てた状態で30分放置した。その後、85℃のRO水に直立状態で浸漬して洗浄処理を行った。温水槽の液を5回入れ替え、洗浄処理を繰り返した。その後、濡れた状態のまま、速やかに40℃の温水を入れた高圧蒸気滅菌機に水没させ、140℃×20minの条件で高圧熱水処理を行った。その後、庫内温度35℃でマイクロ波乾燥をした。高圧蒸気処理及び乾燥を３回繰り返し、余剰の親水化剤を洗い流した。【００６９】
得られた中空糸膜の内径は185μm、膜厚は55μmであった。マイクロモジュールを作成し、水フラックスを測定したところ、105L／(m2・h・bar)であった。SEM像、金コロイド濾過後の断面観察から、外側に緻密層を認めた。またTEM像、膜全体に存在する親水化剤の含有率（NMR測定）と外表面近傍に存在する親水化剤の含有率（IR測定）が10.8%と9.2%であり差を認めないことから、親水化剤が均一に分散していると考えられる。中空糸膜の破断強度は78g／filament、バースト圧は＞9barであった。IVIGによる定圧濾過では回収率は＞98%以上であった。分画分子量は15万〜50万であった。またIVIG定速濾過では、130g／m2のIVIGが回収できた。ウィルス除去能として、φX-174を測定した結果、LRV値＞5.5であり完全阻止を達成した。以上の結果は表１に示した。【００７０】
（実施例３）
PES(BASF社製Ultrason(登録商標)6020P)24.0重量部、BASF社製VA6/4(Luviskol(登録商標)VA64)12.0重量部、三菱化学社製NMP28.8重量部、三井化学社製TEG35.2重量部を55℃で混合、溶解し均一な溶液を得た。さらに、減圧密封で脱泡を行い、この溶液を製膜溶液とした。二重管ノズルの環状部から上記製膜溶液を、中心部から芯液としてNMP36.0重量部、TEG44.0重量部、RO水20重量部の混合液を吐出し、エアギャップを経て、NMP22.5重量部、TEG27.5重量部、RO水50重量部の混合液からなる外部凝固液を満たした凝固浴に導いた。この際、ノズル温度は50℃、外部凝固液温度は30℃に設定した。凝固浴から引き出した後に55℃の洗浄槽を走行させてオンラインでの洗浄を実施後、巻取り機で巻き取った。【００７１】
巻き取った中空糸膜は、本数5000本、長さ40cmのバンドルとし、芯液を除去する目的で、バンドルを立てた状態で30分放置した。その後、85℃のRO水に直立状態で浸漬して洗浄処理を行った。温水槽の液を5回入れ替え、洗浄処理を繰り返した。その後、濡れた状態のまま、速やかに40℃の温水を入れた高圧蒸気滅菌機に水没させ、140℃×20minの条件で高圧熱水処理を行った。その後、庫内温度35℃でマイクロ波乾燥をした。高圧蒸気処理及び乾燥を３回繰り返し、余剰の親水化剤を洗い流した。【００７２】
得られた中空糸膜の内径は280μm、膜厚は72μmであった。マイクロモジュールを作成し、水フラックスを測定したところ、350L／(m2・h・bar)であった。SEM像、金コロイド濾過後の断面観察から、外側に緻密層を認めた。またTEM像、膜全体に存在する親水化剤の含有率（NMR測定）と外表面近傍に存在する親水化剤の含有率（IR測定）が8.3%と8.0%であり差を認めないことから、親水化剤が均一に分散していると考えられる。中空糸膜の破断強度は55g／filament、バースト圧は＞9barであった。IVIGによる定圧濾過では回収率は＞98%であった。分画分子量は15万〜100万であった。またIVIG定速濾過では、520g／m2のIVIGが回収できた。ウィルス除去能として、φX-174を測定した結果、LRV値は4.5でありウィルス除去能を示した。以上の結果は表１に示した。【００７３】
（実施例４）
PES(BASF社製Ultrason(登録商標)6020P)22.0重量部、BASF社製VA6/4(Luviskol(登録商標)VA64)10.0重量部、三菱化学社製NMP30.6重量部、三井化学社製TEG37.4重量部を55℃で混合、溶解し均一な溶液を得た。さらに、減圧密封で脱泡を行い、この溶液を製膜溶液とした。二重管ノズルの環状部から上記製膜溶液を、中心部から芯液としてNMP42.75重量部、TEG52.25重量部、RO水5重量部の混合液を吐出し、エアギャップを経て、NMP27.0重量部、TEG33.0重量部、RO水40重量部の混合液からなる外部凝固液を満たした凝固浴に導いた。この際、ノズル温度は48℃、外部凝固液温度は30℃に設定した。凝固浴から引き出した後に55℃の洗浄槽を走行させてオンラインでの洗浄を実施後、巻取り機で巻き取った。【００７４】
巻き取った中空糸膜は、本数5000本、長さ40cmのバンドルとし、芯液を除去する目的で、バンドルを立てた状態で30分放置した。その後、85℃のRO水に直立状態で浸漬して洗浄処理を行った。温水槽の液を5回入れ替え、洗浄処理を繰り返した。その後、濡れた状態のまま、速やかに40℃の温水を入れた高圧蒸気滅菌機に水没させ、140℃×20minの条件で高圧熱水処理を行った。その後、庫内温度35℃でマイクロ波乾燥をした。高圧蒸気処理及び乾燥を３回繰り返し、余剰の親水化剤を洗い流した。【００７５】
得られた中空糸膜の内径は200μm、膜厚は60μmであった。マイクロモジュールを作成し、水フラックスを測定したところ、210L／(m2・h・bar)であった。SEM像、金コロイド濾過後の断面観察から、外側に緻密層を認めた。またTEM像、膜全体に存在する親水化剤の含有率（NMR測定）と外表面近傍に存在する親水化剤の含有率（IR測定）が9.5%と9.1%であり差を認めないことから、親水化剤が均一に分散していると考えられる。中空糸膜の破断強度は60g／filament、バースト圧は＞9barであった。IVIGによる定圧濾過では回収率は＞98%であった。分画分子量は15万〜50万であった。またIVIG定速濾過では、350g／m2のIVIGが回収できた。ウィルス除去能として、φX-174を測定した結果、LRV値＞5.0でありウィルス阻止能を示した。以上の結果は表１に示した。【００７６】
（実施例５）
PES(BASF社製Ultrason(登録商標)6020P)24.0重量部、BASF社製VA6/4(Luviskol(登録商標)VA64)12.0重量部、三菱化学社製NMP38.4重量部、三井化学社製TEG25.6重量部を65℃で混合、溶解し均一な溶液を得た。さらに、減圧密封で脱泡を行い、この溶液を製膜溶液とした。二重管ノズルの環状部から上記製膜溶液を、中心部から芯液としてNMP54.0重量部、TEG36.0重量部、RO水10重量部の混合液を吐出し、エアギャップを経て、NMP18.0重量部、TEG12.0重量部、RO水70重量部の混合液からなる外部凝固液を満たした凝固浴に導いた。この際、ノズル温度は55℃、外部凝固液温度は40℃に設定した。凝固浴から引き出した後に55℃の洗浄槽を走行させてオンラインでの洗浄を実施後、巻取り機で巻き取った。【００７７】
巻き取った中空糸膜は、本数5000本、長さ40cmのバンドルとし、芯液を除去する目的で、バンドルを立てた状態で30分放置した。その後、85℃のRO水に直立状態で浸漬して洗浄処理を行った。温水槽の液を5回入れ替え、洗浄処理を繰り返した。その後、濡れた状態のまま、速やかに40℃の温水を入れた高圧蒸気滅菌機に水没させ、140℃×20minの条件で高圧熱水処理を行った。その後、庫内温度35℃でマイクロ波乾燥をした。高圧蒸気処理及び乾燥を３回繰り返し、余剰の親水化剤を洗い流した。【００７８】
得られた中空糸膜の内径は210μm、膜厚は65μmであった。マイクロモジュールを作成し、水フラックスを測定したところ、100L／(m2・h・bar)であった。SEM像、金コロイド濾過後の断面観察から、外側に緻密層を認めた。またTEM像、膜全体に存在する親水化剤の含有率（NMR測定）と外表面近傍に存在する親水化剤の含有率（IR測定）が11.0%と10.5%であり差を認めないことから、親水化剤が均一に分散していると考えられる。中空糸膜の破断強度は52g／filament、バースト圧は＞9barであった。IVIGによる定圧濾過では回収率は96%であった。分画分子量は15万〜100万であった。またIVIG定速濾過では、110g／m2のIVIGが回収できた。ウィルス除去能として、φX-174を測定した結果、LRV値は4.2でありウィルス阻止能を示した。以上の結果は表１に示した。【００７９】
（実施例６）
PES(BASF社製Ultrason(登録商標)6020P)20.0重量部、BASF社製VA6/4(Luviskol(登録商標)VA64)6.0重量部、三菱化学社製NMP37.0重量部、三井化学社製TEG37.0重量部を65℃で混合、溶解し均一な溶液を得た。さらに、減圧密封で脱泡を行い、この溶液を製膜溶液とした。二重管ノズルの環状部から上記製膜溶液を、中心部から芯液としてNMP45.0重量部、TEG45.0重量部、RO水10重量部の混合液を吐出し、エアギャップを経て、NMP30.0重量部、TEG30.0重量部、RO水40重量部の混合液からなる外部凝固液を満たした凝固浴に導いた。この際、ノズル温度は60℃、外部凝固液温度は30℃に設定した。凝固浴から引き出した後に55℃の洗浄槽を走行させてオンラインでの洗浄を実施後、巻取り機で巻き取った。【００８０】
巻き取った中空糸膜は、本数5000本、長さ40cmのバンドルとし、芯液を除去する目的で、バンドルを立てた状態で30分放置した。その後、85℃のRO水に直立状態で浸漬して洗浄処理を行った。温水槽の液を5回入れ替え、洗浄処理を繰り返した。その後、濡れた状態のまま、速やかに40℃の温水を入れた高圧蒸気滅菌機に水没させ、140℃×20minの条件で高圧熱水処理を行った。その後、庫内温度35℃でマイクロ波乾燥をした。高圧蒸気処理及び乾燥を３回繰り返し、余剰の親水化剤を洗い流した。【００８１】
得られた中空糸膜の内径は250μm、膜厚は55μmであった。マイクロモジュールを作成し、水フラックスを測定したところ、120L／(m2・h・bar)であった。SEM像、金コロイド濾過後の断面観察から、外側に緻密層を認めた。またTEM像、膜全体に存在する親水化剤の含有率（NMR測定）と外表面近傍に存在する親水化剤の含有率（IR測定）が10.5%と9.5%であり差を認めないことから、親水化剤が均一に分散していると考えられる。中空糸膜の破断強度は35g／filament、バースト圧は7.5barと若干低めの値であった。IVIGによる定圧濾過では回収率は96%であった。分画分子量は15万〜100万であった。またIVIG定速濾過では、120g／m2のIVIGが回収できた。ウィルス除去能として、φX-174を測定した結果、LRV値は4.2でありウィルス除去能を示した。以上の結果は表１に示した。【００８２】
（実施例７）
PES(BASF社製Ultrason(登録商標)6020P)27.0重量部、BASF社製VA6/4(Luviskol(登録商標)VA64)5.0重量部、三菱化学社製NMP34.0重量部、三井化学社製TEG34.0重量部を60℃で混合、溶解し均一な溶液を得た。さらに、減圧密封で脱泡を行い、この溶液を製膜溶液とした。二重管ノズルの環状部から上記製膜溶液を、中心部から芯液としてNMP42.5重量部、TEG42.5重量部、RO水15重量部の混合液を吐出し、エアギャップを経て、NMP30.0重量部、TEG30.0重量部、RO水40重量部の混合液からなる外部凝固液を満たした凝固浴に導いた。この際、ノズル温度は55℃、外部凝固液温度は22℃に設定した。凝固浴から引き出した後に55℃の洗浄槽を走行させてオンラインでの洗浄を実施後、巻取り機で巻き取った。【００８３】
巻き取った中空糸膜は、本数5000本、長さ40cmのバンドルとし、芯液を除去する目的で、バンドルを立てた状態で30分放置した。その後、85℃のRO水に直立状態で浸漬して洗浄処理を行った。温水槽の液を5回入れ替え、洗浄処理を繰り返した。その後、濡れた状態のまま、速やかに40℃の温水を入れた高圧蒸気滅菌機に水没させ、140℃×20minの条件で高圧熱水処理を行った。その後、庫内温度35℃でマイクロ波乾燥をした。高圧蒸気処理及び乾燥を３回繰り返し、余剰の親水化剤を洗い流した。【００８４】
得られた中空糸膜の内径は200μm、膜厚は65μmであった。マイクロモジュールを作成し、水フラックスを測定したところ、150L／(m2・h・bar)であった。SEM像、金コロイド濾過後の断面観察から、外側に緻密層を認めた。またTEM像、膜全体に存在する親水化剤の含有率（NMR測定）と外表面近傍に存在する親水化剤の含有率（IR測定）が9.7%と10.0%であり差を認めないことから、親水化剤が均一に分散していると考えられる。中空糸膜の破断強度は65g／filament、バースト圧は＞9barであった。IVIGによる定圧濾過では目詰まりで濾過できなかったことから、分画分子量は1万〜15万である。またIVIG定速濾過では、30g／m2のIVIGが回収できた。ウィルス除去能として、φX-174を測定した結果、LRV値は4.5であり完全阻止を達成した。以上の結果は表１に示した。【００８５】
【表１】
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【００８６】
（比較例１）
実施例１において、親水化剤をBASF社製K90(コリドン(登録商標)K90)に変えた以外は全て同じ条件で紡糸原液を溶解しようとしたが、固化してしまい紡糸できなかった。【００８７】
（比較例２）
PES(BASF社製Ultrason(登録商標)6020P)27.0重量部、BASF社製K90(コリドン(登録商標)K90)4.0重量部、三菱化学社製NMP31.05重量部、三井化学社製TEG37.95重量部を55℃で混合、溶解し均一な溶液を得た。以降は実施例１と同じ条件で中空糸膜を得た。結果は表2に示した。【００８８】
得られた中空糸膜の内径は195μm、膜厚は60μmであった。マイクロモジュールを作成し、水フラックスを測定したところ、250L／(m2・h・bar)であった。SEM像、金コロイド濾過後の断面観察から、外側に緻密層を認めた。またTEM像、膜全体に存在する親水化剤の含有率（NMR測定）と外表面近傍に存在する親水化剤の含有率（IR測定）が7.8%と9.1%であり差を認めないことから、親水化剤が均一に分散していると考えられる。中空糸膜の破断強度は65g／filament、バースト圧は＞9barであった。IVIGによる定圧濾過では回収率は95%であった。分画分子量は50〜60万であった。またIVIG定速濾過では、95g／m2のIVIGが回収できた。ウィルス除去能として、φX-174を測定した結果、LRV値は3.5でありウィルスを完全に阻止できなかった。紡糸原液中の親水化剤の量が少なかったので、膜中の親水化剤の含有率が低くなり、十分なウィルス阻止能が得られなかったと考えられる。以上の結果は表2に示した。【００８９】
（比較例３）
実施例１の条件で内径が140μmになるように紡糸し、中空糸膜を得た。【００９０】
得られた中空糸膜の内径は140μm、膜厚は50μmであった。マイクロモジュールを作成し、水フラックスを測定したところ、50L／(m2・h・bar)であった。SEM像、金コロイド濾過後の断面観察から、外側に緻密層を認めた。またTEM像、膜全体に存在する親水化剤の含有率（NMR測定）と外表面近傍に存在する親水化剤の含有率（IR測定）が12.5%と11.5%であり差を認めないことから、親水化剤が均一に分散していると考えられる。中空糸膜の破断強度は55g／filament、バースト圧は＞8barであった。IVIGによる定圧濾過では目詰まりで濾過できなかった。分画分子量は1万〜15万であった。またIVIG定速濾過では昇圧が著しく濾過を継続できなかった。ウィルス除去能として、φX-174を測定した結果、LRV値は4.1でありウィルス阻止能を示した。内径を小さくし過ぎたことで、中空糸膜が扁平してしまい、内側を濾過液がスムーズに通過できず、昇圧しやすく、目詰まりしたと考えられる。以上の結果は表2に示した。【００９１】
（比較例４）
実施例１の条件で内径が310μmになるように紡糸し、中空糸膜を得た。【００９２】
得られた中空糸膜の内径は310μm、膜厚は60μmであった。マイクロモジュールを作成し、水フラックスを測定したところ、95L／(m2・h・bar)であった。SEM像、金コロイド濾過後の断面観察から、外側に緻密層を認めた。またTEM像、膜全体に存在する親水化剤の含有率（NMR測定）と外表面近傍に存在する親水化剤の含有率（IR測定）が10.5%と9.3%であり差を認めないことから、親水化剤が均一に分散していると考えられる。中空糸膜の破断強度は35g／filament、バースト圧は6barであった。ウィルス除去能として、φX-174を測定した結果、LRV値は2.0でありウィルス阻止能は無かった。内径を大きくしたことで、中空糸膜のつぶれが発生し、膜の強度が低下したとともに、亀裂などができたために、ウィルス阻止能を発揮できなかったと考えられる。以上の結果は表2に示した。【００９３】
（比較例５）
実施例１の条件で膜厚が40μmになるように紡糸し、中空糸膜を得た。【００９４】
得られた中空糸膜の内径は200μm、膜厚は40μmであった。マイクロモジュールを作成し、水フラックスを測定したところ、130L／(m2・h・bar)であった。SEM像、金コロイド濾過後の断面観察から、外側に緻密層を認めた。またTEM像から、親水化剤が均一に分散していると考えられる。中空糸膜の破断強度は38g／filament、バースト圧は7.5barであった。ウィルス除去能として、φX-174を測定した結果、LRV値は2.5でありウィルス阻止能は無かった。膜厚を小さくしたことから、膜強度が低下したとともに、直立状態で脱液などの工程でバンドルのゆがみが生じ、膜にキズなどのダメージが生じたと考えられ、ウィルス阻止能は発揮されなかった。以上の結果は表2に示した。【００９５】
（比較例６）
実施例１の条件で膜厚が83μmになるように紡糸し、中空糸膜を得た。【００９６】
得られた中空糸膜の内径は200μm、膜厚は83μmであった。マイクロモジュールを作成し、水フラックスを測定したところ、130L／(m2・h・bar)であった。SEM像、金コロイド濾過後の断面観察から、外側に緻密層を認めた。またTEM像、膜全体に存在する親水化剤の含有率（NMR測定）と外表面近傍に存在する親水化剤の含有率（IR測定）が9.5%と9.7%であり差を認めないことから、親水化剤が均一に分散していると考えられる。中空糸膜の破断強度は75g／filament、バースト圧は＞9barであった。IVIGによる定圧濾過では回収率は94%であった。分画分子量は15万〜50万であった。またIVIG定速濾過では、昇圧が著しく濾過を継続できなかった。ウィルス除去能として、φX-174を測定した結果、LRV値＞5.5であり完全阻止を達成した。膜厚を大きくしたことで、濾過効率が悪くなり、定圧濾過の回収率が低めであり、定速濾過は実施困難になったと考えられる。以上の結果は表2に示した。【００９７】
（比較例７）
芯液濃度を60重量%、外部凝固液の有機成分濃度を20重量%とした以外は、実施例１の条件で紡糸し、中空糸膜を得た。【００９８】
得られた中空糸膜の内径は200μm、膜厚は65μmであった。マイクロモジュールを作成し、水フラックスを測定したところ、105L／(m2・h・bar)であった。SEM像、金コロイド濾過後の断面観察から、内側に緻密層を認めた。またTEM像、膜全体に存在する親水化剤の含有率（NMR測定）と外表面近傍に存在する親水化剤の含有率（IR測定）が9.1%と9.5%であり差を認めないことから、親水化剤が均一に分散していると考えられる。中空糸膜の破断強度は55g／filament、バースト圧は＞8barであった。IVIGによる定圧濾過では目詰まりで濾過できなかった。分画分子量は1万未満であった。ウィルス除去能として、φX-174を測定した結果、LRV値は2.0でありウィルス阻止能は無かった。中空糸内側に緻密層があることで、タンパク質の濾過において膜の濾過効率が著しく低くなったと考えられる。以上の結果は表2に示した。【００９９】
（比較例８）
実施例１で作製した中空糸膜を、0.1重量%の濃度に調整したVA64水溶液に浸漬し、コーティング処理した後、乾燥させた。【０１００】
得られた中空糸膜の水フラックスを測定したところ、110L／(m2・h・bar)であった。SEM像、金コロイド濾過後の断面観察から、外側に緻密層を認めた。また膜全体に存在する親水化剤の含有率（NMR測定）と外表面近傍に存在する親水化剤の含有率（IR測定）が9.2%と11.7%であり外表面に親水化剤が高い割合で存在していた。中空糸膜の破断強度は55g／filament、バースト圧は＞9barであった。IVIGによる定圧濾過では回収率は74%であった。分画分子量は15万〜50万であった。またIVIG定速濾過では、15g／m2のIVIGが回収できた。ウィルス除去能として、φX-174を測定した結果、LRV値＞5.0であった。親水化剤のコーティングをすることで、膜中の親水化剤の存在率が均一ではなくなり、目詰まりを引き起こしやすくなり、タンパク溶液の濾過特性が、低下したと考えられる。以上の結果は表2に示した。【０１０１】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明の多孔質中空糸膜は、溶液に含まれる小径ウィルスなどの除去物質を効率よく分離除去することができ、同時に、タンパク質などの有用回収物質が効率よく透過し、その透過特性の経時的な落ち込みが少ないという利点を有し、特に、タンパク質溶液からのウィルス除去に有用であり、産業界に大きく寄与する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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