JP4669528B2 - 膜吸着装置 - Google Patents
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Description
CAは、廃液溶質濃度である。
C0は、入口溶質濃度である。
Vは、攻撃容積である。
Vbarは、50%破過(CA/C0=0.5)での攻撃容積である。
Peは、ペクレ数である。
[例1]
トシルグルタミン酸の破過曲線が、3つの異なる膜吸着器、8層の正帯電された0.65μm Durapore膜(発明と記載)と、2つの他の市販されている膜吸着器(60層の膜を含む膜Xと、3層の膜を含む膜Yと記載)とで作製された3.5cm2装置で測定された。すべての膜吸着器が、良好な流れ分布特性を有するように構成されたハウジング内で試験された。装置は、最初に、装置を完全に濡らして、結果に負の影響を与えるあらゆる潜在する溜まった空気も除去するためにDI水を勢いよく流された。次に、膜吸着器が、pH8.0、約20mLの2.5mMトリス緩衝液を勢いよく流された。緩衝液の平衡化後、膜吸着器は、次に、pH8.0、2.5mMトリス中の50μg/mlの濃度のトシルグルタミン酸を攻撃された。結果として得られた破過曲線が、図9に示されている。図で見られるように、本発明の膜吸着器は、約4000のPe数(上記の等式(1)で測定したように)で、極めて鋭い破過を示した。膜Xおよび膜Yは、それぞれ100および20程度の測定Pe数で、ずっと広がった破過を示した。これらのデータは、Durapore膜に固有の流れ特性が、他の試験された膜吸着器よりもずっと良好であることを示している。このことは2つの重要な意味を有する。第1に、微量不純物の除去が、Durapore膜吸着器によってより活発になることが予想される。実際、ウイルス除去データ(例2で示される)は、この膜吸着器が、1秒未満の滞留時間で5LRVを超えるウイルスを除去することが可能であることを示している。第2に、微量不純物の保持に負の影響を与える可能性がある欠陥の存在は、Durapore膜吸着器で検知するのがかなり容易である。Durapore膜吸着器は、完全性試験をより容易に行うことができ、ウイルス検証実験にかなり役立つ。
8層の正に帯電された0.65μm Durapore膜で作製されている4つの異なる3.5cm2膜吸着器が、φX−174、28nm直径バクテリオファージで攻撃された。実験結果(図示せず)は、バクテリオファージが、微量レベルの哺乳類ウイルスを除去するための膜吸着器の能力を理解するための優れたマーカーであることを示している。装置は、最初に、装置を完全に濡らして、結果に負の影響を与えるあらゆる潜在する溜まった空気も除去するためにDI水を勢いよく流された。次に、膜吸着器が、pH8.0、約20mLの25mMトリス緩衝液を勢いよく流された。緩衝液の平衡化後、膜吸着器は次に、pH8.0、25mMトリス中の300mLの1.5×107pfu/mL φX−174を攻撃された。4つの装置はそれぞれ、異なる流速で攻撃された(10、20、40、または60mL/分のいずれか)。バクテリオファージで攻撃した後、供給部および廃液だめのサンプルについて、バクテリオファージ濃度が検査された。最後に、バクテリオファージLRV値が、log10(供給部濃度/廃液濃度)として計算された。バクテリオファージLRVが、図10に、攻撃線形速度の関数としてプロットされた。図に見られるように、ウイルス除去は、常に5LRVよりも大きい。この結果は、本質的に流速と無関係である。60mL/分の流速(約1050cm/時の線形速度)で、膜吸着器内での溶液の滞留時間は、0.35秒程度のであることに留意されたい。これらのデータは、ウイルス除去に負の影響を与える可能性がある最小の質量移動および動力学的限界が存在することを示している。これらのデータはまた、この特定の膜の固有の分布特性が極めて良好であることを示している。
トシルグルタミン酸破過曲線が、様々な層数の正に帯電された0.65μm Durapore膜(1、3、5、7および8層)から成る、5つの異なる膜吸着器で測定された。膜吸着器は、最初に、装置を完全に濡らして、結果に負の影響を与えるあらゆる潜在する溜まった空気も除去するためにDI水を勢いよく流された。次に、膜吸着器は、pH8.0、約20mLの2.5mMトリス緩衝液を勢いよく流された。緩衝液の平衡化後、膜吸着器は、次に、pH8.0、2.5mMトリス中の50μg/mlの濃度のトシルグルタミン酸で攻撃された。膜吸着器のPe数が、(上記で説明したように)10%、50%、および90%破過時間に基づいて計算された。データを以下に表にした。添付の表に見られるように、測定Pe数のすべてが極めて高く、この膜吸着器の極めて良好な流れ分布特性を示している。このことは、1層の装置のPe数が500よりも大きいという事実でさらに強調されている。これらのデータに基づいて、この膜が、微量不純物除去用の膜吸着器として使用するための理想的な候補となることが期待される。
異なる層数の正に帯電された0.65μm Durapore膜の膜層で作製されている7つの異なる3.5cm2膜吸着器が、φX−174、28nm直径バクテリオファージで攻撃された。装置は、最初に、装置を完全に濡らして、結果に負の影響を与えるあらゆる潜在する溜まった空気も除去するためにDI水を勢いよく流された。次に、膜吸着器が、pH8.0、約20mLの25mMトリス緩衝液を勢いよく流された。緩衝液の平衡化後、膜吸着器は、次に、流速20mL/分で、pH8.0、25mMトリス中の300mLの1.5×107pfu/mL φX−174で攻撃された。バクテリオファージで攻撃された後、供給部および廃液だめのサンプルについて、バクテリオファージ濃度が検査された。最後に、バクテリオファージLRV値が、log10(供給部濃度/廃液濃度)として計算された。バクテリオファージLRVが、図11に、膜吸着層数の関数としてプロットされた。図に見られるように、3膜層よりも多い膜層を含む装置については、ウイルス除去は、常に5LRVよりも大きい。この結果は、高い膜Re数によるものであろう。
Claims (13)
- (a)膜吸着装置を、知られているpHおよび導電率で平衡緩衝液で平衡化させるステップと、(b)前記膜を、前記平衡緩衝液中で知られている濃度の特定の溶質で攻撃するステップと、(c)時間、攻撃容積、およびその他の膜吸着装置へ攻撃される材料の全体量に関連する適切な変数から成る群から選択される値に応じて、前記膜の下流側の溶質の破過を監視するステップと、(d)前記膜吸着装置の破過曲線の鋭さを計算することによって、前記膜吸着装置に直接関連がある流れ特性を決定するために、溶質破過曲線を解析するステップと、(e)ステップ(d)で計算された結果を、知られている一体型装置による結果と比較して有効ペクレ数を決定するステップとを含む、膜吸着器の有効ペクレ数を決定するための方法。
- 前記ステップ(c)が、検知器によって実行される、請求項1に記載の方法。
- 前記(d)が、溶質破過の時間を監視することによって実行される、請求項1に記載の方法。
- 前記ステップ(d)が、溶質破過の最初の開始と前記溶質破過の一部分から成る群から選択されたある時点で、前記膜吸着装置へ攻撃される材料の全体量に関する変数を監視することによって実行される、請求項1に記載の方法。
- 前記ステップ(d)が、溶質破過の特定の一部分で、前記膜吸着装置へ攻撃される材料の全体量に関する変数を監視することによって実行される、請求項1に記載の方法。
- 前記一部分が、約5%から約50%である、請求項5に記載の方法。
- 前記一部分が、約5%から約20%である、請求項5に記載の方法。
- 前記一部分が、約5%から約10%である、請求項5に記載の方法。
- 前記ステップ(d)が、破過曲線の鋭さと、溶質破過の最初の開始を計算することによって実行される、請求項1に記載の方法。
- (a)膜吸着装置を、知られているpHおよび導電率で平衡緩衝液で平衡化させるステップと、(b)前記膜を、前記平衡緩衝液中で知られている濃度の特定の溶質で攻撃するステップと、(c)時間、攻撃容積、およびその他の膜吸着装置へ攻撃される材料の全体量に関連する適切な変数から成る群から選択される値に応じて、前記膜の下流側の溶質の破過を監視するステップと、(d)有効ペクレ数を決定するために、式
CA/C0=1/2×(1+erf{[(Pe)1/2×(V−Vbar)]/[2×(V×Vbar)1/2]})
を、実験的に決定された破過曲線にフィティングするステップとを含み、
ここで、C A は、廃液溶質濃度であり、C 0 は、入口溶質濃度であり、Vは、攻撃容積であり、V bar は、50%破過(C A /C 0 =1/2)での攻撃容積であり、Peは、有効ペクレ数である、膜吸着器の有効ペクレ数を計算するための方法。 - 前記ステップ(d)が、最小二乗フィットを使用して実行される、請求項10に記載の方法。
- 前記ステップ(d)が、マルチポイント法を使用して実行される、請求項10に記載の方法。
- 方法が、(e)(V 90 −V 10 )/V 50 に対するPeの総括的なプロットを展開するために前記式を使用するステップと、(f)前記実験的に決定された破過曲線からV 10 、V 50 、およびV 90 を決定するステップと、(g)V 10 、V 50 、およびV 90 の前記実験的に決定された値を使用して、前記総括的なプロットからPeを見出すステップとをさらに含み、V 10 、V 50 およびV 90 が、それぞれ10%、50%、および90%溶質破過に対応する破過容積である請求項12に記載の方法。
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