JP6497318B2 - 血小板浮遊液洗浄用の中空糸膜モジュール - Google Patents
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(1) 血小板浮遊液から夾雑物を除去して血小板を洗浄する中空糸膜モジュールであり、 血小板浮遊液流入口、洗浄血小板流出口及び濾液排出口を有するハウジングと、上記血小板は通過しないが上記夾雑物は通過する孔を有し、上記ハウジングの内部に配置されて、上記血小板浮遊液を濾過する中空糸膜と、を備え、上記血小板浮遊液流入口と連通し、上記ハウジング内における上記中空糸膜で濾過される前の上記血小板浮遊液を収容する流入側空間の容積が、30〜400mLであり、かつ、モジュール透水性能が、50〜300mL/Pa/hrである、中空糸膜モジュール。
(2) 上記ハウジングの長手方向に対して垂直な上記流入側空間の断面の面積(A)に対する上記中空糸膜の有効長(L)の比(L/A)が、250〜1300m−1である、上記(1)記載の中空糸膜モジュール。
(3) 1.25×109個/mLの血小板浮遊液の200mLを50mL/分の流速で全量濾過したときの濾過圧力の最大圧力が、30kPa以下である、上記(1)又は(2)記載の中空糸膜モジュール。
(4) 上記流入側空間に面する中空糸膜の表面の開孔率が、10〜30%である、上記(1)〜(3)のいずれか記載の中空糸膜モジュール。
(5) 上記中空糸膜は、ポリスルホン系高分子からなる膜である、上記(1)〜(4)のいずれか記載の中空糸膜モジュール。
(6) 上記流入側空間に面する中空糸膜の表面から10nmの深さまでの全分子に対する親水性高分子の存在率が、40〜60質量%である、上記(1)〜(5)のいずれか記載の中空糸膜モジュール。
(7) 上記流入側空間に面する中空糸膜の表面から10nmの深さまでの全炭素原子に対するエステル基由来の炭素原子の存在率が、0.1〜10原子数%である、上記(1)〜(6)のいずれか記載の中空糸膜モジュール。
(8) 上記(1)〜(7)のいずれか記載の中空糸膜モジュールと、血小板浮遊液流入口の上流側に配置され、容積が1〜30mLであるエアーチャンバーと、を備える、血小板浮遊液洗浄用デバイス。
(9) ローラーポンプが、上記エアーチャンバーに対して上記血小板浮遊液の液流の上流側に配置されている、上記(8)記載の血小板浮遊液洗浄用デバイス。
A : ハウジングの長手方向に対して垂直な流入側空間の断面の面積(m2)
ID : 中空糸内径(m)
π : 円周率
n : 中空糸膜の本数
A=AH−AM ・・・式3
A : ハウジングの長手方向に対して垂直な流入側空間の断面の面積(m2)
AH : ハウジングの断面の面積(m 2 )
AM : 中空糸膜の断面の面積(m 2 )
OD : 中空糸外径(m)
π : 円周率
n : 中空糸膜の本数
S×442)×100 ・・・式4
N : 窒素原子の存在比率
S : 硫黄原子の存在比率
111: ポリビニルピロリドンの繰り返し単位の分子量
442: ポリスルホンの繰り返し単位の分子量
中空糸膜モジュールの透水性能は、中空糸膜モジュールから切り出した中空糸膜の膜面積あたりの透水性能を測定し、中空糸膜モジュールに内蔵される中空糸膜の膜面積を乗ずることで算出される。まず、膜面積あたりの透水性は以下の方法により測定することができる。中空糸膜モジュールに内蔵される中空糸膜を切り出す。プラスチック管に中空糸膜を挿入し、中空糸膜の両端をプラスチック管両端部の内壁にポッティングして、有効長10cmのミニモジュールを作製した。中空糸膜の本数は、ミニモジュールの膜面積が0.003m2になるように調整した。膜面積は、中空糸膜モジュールが内圧式で用いられる場合には、内径ベースの膜面積であり、中空糸膜モジュールが外圧式で用いられる場合には、外径ベースの膜面積である。ミニモジュールの膜面積を、以下の式5により算出した。ここで、中空糸膜モジュールが2種類以上の中空糸膜を内蔵する場合、中空糸膜モジュールとミニモジュールの各中空糸膜の本数比率を同じにし、膜面積の計算においても各中空糸膜について式5により算出した値を積算した。
Amini : ミニモジュールの膜面積(m2)
D : 中空糸直径(m)(内圧式の場合は内径。外圧式の場合は外径)
π : 円周率
L : 有効長(m)
n : 中空糸膜の本数
FM : 中空糸膜の透水性能(mL/hr/Pa/m2)
Q : 放出した水の量(mL)
T : 水圧をかけた時間(hr)
P : 水圧(Pa)
Amini : ミニモジュールの膜面積(m2)
AMD : 中空糸膜モジュールの膜面積(m2)
D : 中空糸直径(m)(内圧式の場合は内径。外圧式の場合は外径)
π : 円周率
L : 有効長(m)
n : 中空糸膜の本数
FMD : 中空糸膜モジュールの透水性能(mL/Pa/hr)
FM : 中空糸膜の透水性能(mL/hr/Pa/m2)
AMD : 中空糸膜モジュールの膜面積(m2)
血小板浮遊液の濃度を測定し、1.25×109個/mLとなるように、血小板浮遊液を調製した。血小板濃度が低い場合は遠心分離で血小板を沈降させて上澄みを除去して濃縮した。血小板濃度が高い場合は血小板浮遊液の一部を小分けし、遠心分離して血小板を沈降させ、上澄みを元の血小板浮遊液に添加して希釈した。洗浄血小板流出口を閉止して、血小板浮遊液流入口および濾液排出口を開放し、血小板浮遊液流入口に濃度調整した血小板浮遊液200mLを、50mL/minで流し、全量濾過した。血小板浮遊液流入口の圧力P1、洗浄血小板流出口の圧力P2、濾液排出口の圧力Poを測定した。以下の式9より、濾過圧力を算出した。
走査型電子顕微鏡で、血小板浮遊液と接触する側である、流入側空間の中空糸膜の膜表面の1000倍画像を撮影した。次に、Matrox Inspector2.2(Matrox Electronic Systems Ltd.)で、孔の部分を白く、それ以外の部分を黒く反転させる画像処理を行い、白い孔の個数(以下、「総開孔数」)及び白い孔の部分のピクセル数の総和(以下、「総開孔面積」)を求め、以下の式10及び式11により、画像1枚当たりの開孔率及び平均孔径を算出する。これらの測定作業を中空糸膜5本につきそれぞれランダムに10箇所ずつ、計50回繰り返し、全50枚の画像についての平均値を、流入側空間の中空糸膜表面の開孔率とする。なお、上記の1000倍画像の撮影条件は以下のとおりである。
画像解像度: 0.140845μm/ピクセル
画像面積S: 9615.2μm2 (縦92.3μm×横104.2μm角)
開孔率(%)=総開孔面積/画像サイズ×100 ・・・式10
平均孔径(μm)=総開孔数×(総開孔面積/π)0.5 ・・・式11
流入側空間の中空糸膜の表面を露出させ、超純水でリンスした後、室温、0.5 Torrにて10時間乾燥させたものを測定サンプルとする。サンプルをX線光電子分光装置(例えば、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製のESCALAB220i−XL等を使用可能)にセットし、X線の入射角に対する検出器の角度を調整して測定角を90°として測定を行なう。得られたC1s、N1s及びS2pのそれぞれのスペクトルの面積強度、並びに装置付属の相対感度係数から、流入側空間の中空糸膜における表面から10nmの深さまでにおける炭素原子、窒素原子及び硫黄原子の存在比率を求める。
42)×100 ・・・式12
N : 窒素原子の存在比率
S : 硫黄原子の存在比率
111 : ポリビニルピロリドンの繰り返し単位の分子量
442 : ポリスルホンの繰り返し単位の分子量
中空糸膜の表面の親水性高分子の存在率の測定と同様に、ESCAで測定角を90°として測定を行い、流入側空間の中空糸膜における表面から10nmの深さまでのC1sのピーク全体から、エステル基由来の成分のピークを分割することによって全炭素原子にエステル基由来の炭素の存在率を算出した。
タンパク質濃度測定は、BCA法にて、BCA PROTEIN ASSAY KIT(THERMO SCIENTIFIC製)を用いて行った。測定サンプルには、血小板浮遊液又は洗浄血小板を2000×g、10分間の条件で遠心分離し、その上澄みを用いた。測定については、初めにBCA試薬と検量線用のサンプルを調製した。サンプルの希釈には、洗浄血小板の製造に用いた保存液であるM−solを用いた。キットの仕様に従い、検量線用サンプル又は測定サンプルに対してBCA試薬を加え、室温で10秒間ミクロミキサーを用いて撹拌した。その後、37℃で30分間インキュベートした。サンプルを室温まで下げた後、波長562nmにおけるサンプルの吸光度を測定した。吸光度を測定する波長は、厳密に同じでなくても、その近辺の波長±20nm程度の範囲内であればよい。検量線サンプルから、タンパク質濃度と吸光度の検量線を引き、検量線の式に測定サンプルの吸光度を代入することで、測定サンプルのタンパク質濃度を求めた。
10単位の血小板浮遊液は、2×1011から3×1011個の血小板を含有しており、液量は約200mLである。血小板浮遊液中の血小板の個数を、多項目自動血球計数装置XT1800i(シスメック社製)で測定した。血小板浮遊液のタンパク質濃度を測定した。
Co1:洗浄血小板のタンパク質濃度(mg/mL)
Ci1:血小板浮遊液のタンパク質濃度(mg/mL)
Vo:洗浄血小板の液量(mL)
Vi:血小板浮遊液の液量(mL)
Co2:洗浄血小板の血小板濃度(個/mL)
Ci2:血小板浮遊液の血小板濃度(個/mL)
Vo:洗浄血小板の液量(mL)
Vi:血小板浮遊液の液量(mL)
15部のユーデル(登録商標)ポリスルホン(P3500;ソルベイ社)、8部のPVP(K90;ISP社)、75部のDMAC及び2部の水からなる混合物を、90℃で混合溶解した後に、50℃に保温したものを製膜原液とした。また、80部のDMAC及び20部の水からなる混合溶液に、30部のPVP(K30;ISP社)を加え混合溶解したものを芯液とした。
筒状部材の内径を44mm、ヘッダーの容積を6.4mL、挿入する中空糸膜の本数を5243本にした以外は、実施例1と同様に中空糸膜モジュールを作製した。
筒状部材の内径を40mm、ヘッダーの容積を5.3mLとし、挿入する中空糸膜の本数を4494本にした以外は、実施例1と同様に中空糸膜モジュールを作製した。
筒状部材の内径を38mm、ヘッダー容積を4.8mLとし、挿入する中空糸膜の本数を3995本にした以外は、実施例1と同様に中空糸膜モジュールを作製した。
筒状部材の長さを220mmとし、挿入する中空糸膜の本数を4600本にした以外は、実施例1と同様に中空糸膜モジュールを作製した。
筒状部材の内径を19mm、ヘッダー容積を1.2mLとし、挿入する中空糸膜の本数を1000本にした以外は、実施例1と同様に中空糸膜モジュールを作製した。
Claims (9)
- 血小板浮遊液から夾雑物を除去して血小板を洗浄する中空糸膜モジュールであり、
血小板浮遊液流入口、洗浄血小板流出口及び濾液排出口を有するハウジングと、
前記血小板は通過しないが前記夾雑物は通過する孔を有し、前記ハウジングの内部に配置されて、前記血小板浮遊液を濾過する中空糸膜と、
を備え、
前記血小板浮遊液流入口と連通し、前記ハウジング内における前記中空糸膜で濾過される前の前記血小板浮遊液を収容する流入側空間の容積が、88〜155mLであり、かつ、モジュール透水性能が、72〜125mL/Pa/hrである、中空糸膜モジュール。 - 前記ハウジングの長手方向に対して垂直な前記流入側空間の断面の面積(A)に対する前記中空糸膜の有効長(L)の比(L/A)が、250〜1300m−1である、請求項1記載中空糸膜モジュール。
- 1.25×109個/mLの血小板浮遊液の200mLを50mL/分の流速で全量濾過したときの濾過圧力の最大圧力が、30kPa以下である、請求項1又は2記載の中空糸膜モジュール。
- 前記流入側空間に面する中空糸膜の表面の開孔率が、10〜30%である、請求項1〜3のいずれか一項記載の中空糸膜モジュール。
- 前記中空糸膜は、ポリスルホン系高分子からなる膜である、請求項1〜4のいずれか一項記載の中空糸膜モジュール。
- 前記流入側空間に面する中空糸膜の表面から10nmの深さまでの全分子に対する親水性高分子の存在率が、40〜60質量%である、請求項1〜5のいずれか一項記載の中空糸膜モジュール。
- 前記流入側空間に面する中空糸膜の表面から10nmの深さまでの全炭素原子に対するエステル基由来の炭素原子の存在率が、0.1〜10原子数%である、請求項1〜6のいずれか一項記載の中空糸膜モジュール。
- 請求項1〜7のいずれか一項記載の中空糸膜モジュールと、
血小板浮遊液流入口の上流側に配置され、容積が1〜30mLであるエアーチャンバーと、
を備える、血小板浮遊液洗浄用デバイス。 - ローラーポンプが、前記エアーチャンバーに対して前記血小板浮遊液の液流の上流側に配置されている、請求項8記載の血小板浮遊液洗浄用デバイス。
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