JP6517225B2 - 継続的なウイルス不活化のための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、継続的なウイルス不活化（continuous virus inactivation）のための装置およびプロセスに関する。特に、本発明は、低ｐＨの滞留ループにおける継続的なウイルス不活化のための装置およびプロセスに関する。

バイオ医薬品の製造プロセスは、ウイルス減少のために種々の直交するステップを必要とする。（エンベロープ）ウイルスを不活化する頻繁に使用される方法は、酸性媒体との接触である。

バッチ式での低ｐＨにおいてのウイルス不活化が知られており、作用物質（例えば抗体）のバイオ医薬品製造で頻繁に採用されている（Sofer 2003, Virus Inactivation in the 1990s - and into the 21st Century. Part 4. BioPharm International）。ここで、不活化される物質、すなわち、活性ウイルスを含有し得る液体は、適切な容器の中に導入され、酸性溶液によってｐＨ４以下にされ、必要ならホモジナイズされ、必要な時間放置される。ウイルスの不活化は、特定の製品およびプロセスに依存した時間の、ウイルスの酸性溶液との接触によって達成される。これにより、バッグ（bag）の全内容物は実質的に同じ滞留時間の不活化を受け、結果的に、容器の各液体要素において達成されるウイルス減少は実質的に同一となる。

バイオ医薬品および生物由来物質、具体的には医薬品抗体、の製造プロセスが連続的に作動される場合、ウイルス不活化に必要な保持時間が達成される必要があるだろう。本特許出願において、継続的なウイルス不活化とは、ウイルス不活化モジュールへの供給流（feed stream）の導入およびウイルス不活化モジュールからの製品流（product stream）の放出が、間断無く起こることを意味する。少なくとも１つのバイオリアクターを含む生産プラントの連続的な作動とは、本特許出願において、バイオリアクターへの供給流の導入および生産プラントからの製品流の放出が間断無く起こり、いくつかのプロセスステップが半連続的に作動可能であること、を意味する。

ウイルス不活化に必要な保持時間（＝滞留時間）は、滞留ループの中で達成され得る。ここで、滞留ループ内の層流が問題となり得る。管内の層流においては、放物状の速度分布が確立せられ、結果として、広範な滞留時間分布が生じる（図１）。管内の流れの中心における最大速度は平均速度の２倍であるが、管壁における速度がゼロ（固着状態）であるため、非常に広範な滞留時間分布がこれらの場合で生じる。このようにして得られた滞留時間は、平均滞留時間の半分（管の中央における流れの速い液体要素のため）から、無限に長い滞留時間（壁の近くの固着している液体要素のため）まで様々である。第１に、ある最小滞留時間がウイルスの効率的な不活化に必要であること、しかし、第２に、低ｐＨでの長い滞留時間は製品（例えばタンパク質）を損傷させ得ることから、連続的な作動においては狭い滞留時間分布の達成が不可欠である。この場合、層流状態から、均一な滞留時間を有する乱流状の栓流への変化は、許容可能な代案ではない。乱流は速い流速を必要とする。低ｐＨでのウイルス不活化に通例の長い滞留時間（例えば、６０〜１２０分間）を達成する場合、望ましくないほどに巨大なプラントが結果として生じる。

継続的なウイルス不活化を実行する１つの方法は、紫外線Ｃ光線の照射である。ＷＯ２００２０３８１９１、ＥＰ１３３９６４３Ｂ１、ＥＰ１４６４３４２Ｂ１、ＥＰ１９１４２０２Ａ１およびＥＰ１９１６２２４Ａ１では、螺旋状の滞留ループの使用が記載されており、ここで、不活化される物質が紫外線Ｃ光線を照射され、存在するウイルスが継続的に不活化される。流体が螺旋状に巻いた管内を流れる際、遠心力が流体に働く。遠心力が２次的な流れ（Ｄｅａｎ渦（Dean eddy）と称される）を生み出し、これが、半径方向混合に改善をもたらし、不活化される物質がより均一に照射されることになる。上記出典で使用される螺旋構造は、螺旋軸の方向変化が無いまっすぐな螺旋状コイルである。低ｐＨでの継続的なウイルス不活化での使用については、滞留時間分布が、層流が発生する直管の場合よりは良好に狭くなり得るが、まだ広過ぎるために、ＵＶ−Ｃ照射で使用されるようなまっすぐな螺旋構造の使用は実用的でははない。滞留時間分布がまだかなり広いため、この形状はｐＨウイルス不活化のために大型のプラントをまだ必要とするだろう。

第１に、必要な最小滞留時間が各々の液体要素において達成される必要があるため、第２に、製品、特にタンパク質製品、が低ｐＨにおいて損傷を受ける可能性があるため、ｐＨに基づくウイルス不活化には、非常に狭い滞留時間分布を達成することが必要である。

Nigam et al. [US7337835B2, AIChE Journal (1984), Vol. 30, No. 3, p. 363-368, Chem. Eng. Comm. (1983) 23, 4-6, p. 277-289]では、螺旋状コイルを通じた流れの場合に、螺旋状コイルの軸の屈曲が、液体に対する遠心力の法線の作用方向における変化を生じさせることが教示されている。最も狭い滞留時間分布は、Nigam et al.によれば、Ｄｎ≧３のディーン数（Dean number）の値で得ることができ、一方、Ｄｎ＜３では、滞留時間分布の広範化が観察される。この技術は、その筆者らにより「コイル流インバータ（coiled flow inverter）」（ＣＦＩ）と呼ばれている。ＣＦＩの原理を図２に示す。螺旋状の管形状によって生じた遠心力が２次流れを生み出し、この結果、狭い滞留時間分布が、層流の場合でさえ、熱交換器において実現可能となる。Nigam et al.は、９０°屈曲（bend）の実施によって、まっすぐな螺旋または層流が生じる直管においてよりも、かなり狭い滞留時間分布がもたらされると教示している。またNigam et al.は、より多くの屈曲が使用されるほど、滞留時間分布がより狭くなると教示している。屈曲の数の増加に伴い、乱流が発生し、栓流分布を有する流管の滞留時間分布への近似が得られる。

長い滞留時間および狭い滞留時間分布を同時に必要とするプロセス（例えば低ｐＨにおけるウイルス不活化）へのこの管形状の適用可能性は、試験も言及もされていない。長い滞留時間は熱交換器の提供には無関係である。

従って、本発明の目的は、低ｐＨでの継続的なウイルス不活化のための連続流が生じる滞留ループにおいて、狭い滞留時間分布で、必要な滞留時間の達成を可能にする、新規の簡便で安価な溶液を提供することであった。

本発明は、製品流におけるウイルスの継続的な不活化のための装置であって、製品流を運ぶ（convey）ための製品フローライン８に各々連結された（connect）入口４および出口５を有する管（tube）またはホース（hose）１を含む装置、を提供することによってこの目的を達成し、
前記管または前記ホース１は、コイル軸ｈを中心として、屈曲しているおよび／または巻数（number of windings）ｎで螺旋状に巻きついており、かつ、遠心力の法線の作用方向を変化させるように、コイル軸に４５°〜１８０°の角度αを有する１つ以上の方向変化および／または屈曲２を有し、
前記装置は、０よりも大きいディーン数と、０よりも大きいねじれパラメータとを特徴とする。

前記装置は、０以上のディーン数に加えて、１以上、好ましくは２以上、好ましくは３以上、より好ましくは４以上のディーン数も有し得る。

前記装置は、０以上のねじれパラメータ（torsion parameter）に加えて、１００以上、２００以上、３００以上、４００以上、特に好ましくは５００以上のねじれパラメータも有し得る。

特定の好ましい実施形態では、前記装置は、３以上のディーン数と、５００以上のねじれパラメータとを有する。

管またはホース１は、コイル軸ｈを中心として螺旋状に巻きついていることが好ましい。コイル軸の断面は通常円形である。

屈曲形状の一例が、ＥＰ０９４４４３１８１Ｂ１から、具体的には図５〜図１１において知られており、これらは、これらの記述と共に参照によって本明細書に援用される。

本発明の装置は、１つ以上の枠３を有する保持台６を含み得る。あるいは、前記保持台はコイル軸を形成する。前記枠および／または前記保持台は中空であっても充填されていてもよい。前記ホースまたは前記管１が高い強度および剛性を有する場合、自立構造も可能である。

プラントの寸法に関しては、Nigam et al.の教示が参照によって援用される：ＵＳ７３３７８３５Ｂ２、AIChE Journal (1984), Vol. 30, No. 3, p. 363-368, Chem. Eng. Comm. (1983) 23, 4-6, p. 277-289。具体的には、Nigam et al.では、滞留時間分布を狭くさせる、半径方向における混合の増加は、４５°〜１８０°の角度αにおいてでも起こるが、４０°〜１２０°の範囲、具体的には９０°が好ましいことが教示されている。図２は、Nigam et al.に従ったＣＦＩの原理およびα＝９０°という具体的事例についてのその設計パラメータを示している。螺旋状コイルの方向の関数として流動プロファイルがどのようにして変化するかを理解することが可能である。設計パラメータとしては、以下の言及がなされ得る：
・ホース内径d_i
・ピッチ間隔ｐ
・コイル管直径ｄ_ｃｔ
・コイル直径ｄ_ｃ
・アーム当たりの巻き付きの数ｎ（アームは２つの連続した屈曲間の真っすぐな螺旋状コイルの領域である）
・屈曲の角度α
・屈曲の数（枠において、枠当たり４つの屈曲が示される）
前記系を説明する無次元パラメータは、レイノルズ数Ｒｅ、ディーン数ＤｎおよびねじれパラメータＴである。レイノルズ数Ｒｅは以下により算出される。

流体の密度ρ、平均流速

および動粘性率ηを用いる。

ディーン数Ｄｎは以下により算出される。

ねじれパラメータＴは以下により算出される。

Nigam et al.は、ピッチ間隔が最小限、角度α＝９０°、ディーン数が少なくとも３、およびねじれパラメータが５００以上である場合に、最良の結果を達成することができると教示している。安定な２次流れが螺旋内で形成可能であるために、各アームは少なくとも２つの完全な巻き付きも有しているべきである。[AIChE Journal (1984), Vol. 30, No. 3, p. 363-368]および[Chem. Eng. Comm. (1983) 23, 4-6, p. 277-289]。

本発明の装置の寸法記入は、通常以下の通りに実行される。

− 第１ステップで、所望の体積流量が指定される。

− これに基づき、ディーン数は好ましくは３以上、およびねじれパラメータは好ましくは５００以上という条件に従って、上記の式を用いて可能な寸法が算出される。

− 一例として、３ｍｌ／分の体積流量において作成された曲線が図４に示される。装置の適切な寸法は、Nigam et al.に従って、ねじれパラメータ＝５００の有利な曲線（advantageous curve）の左側、且つ、ディーン数＝３の有利な曲線の左側に、見出すことができる。特に空間要件の点で最適化されるために、最も適切な管内径およびコイル管直径が選択される。ここで、ホース内径は要求される最小滞留時間が達成されるように選択される。さらに、コイル管直径は可能な限り小さくされるべきである。この理由は、Nigam et al.によると、滞留時間分布がより狭くなり、より多くの屈曲が滞留区画で設置されるためである。滞留区画の所定のホース長さおよび螺旋当たりの固定巻き付き数において、より多くの屈曲が設置されるほど、コイル管直径はより小さくなり得る。近似として、長さＬを有する滞留区画の屈曲の数ｎ_Ｂｅｎｄを算出することができ、ここで、ｎ_{ａｒｍ，ｆｒａｍｅ}は枠当たりのアームの数であり、ｎ_{ｗｉｎｄｉｎｇｓ，ａｒｍ}はアーム当たりの巻き付きの数であり、πは数ｐｉであり、ｄ_ｃはコイル直径であり、ここでｄ_ｃ＝ｄ_ｃｔ＋ｄ_ｏであり：ここで、ｄ_ｏはホースの外径である。

本発明において、上記のパラメータは、約３ｍｌ／分の体積流量における継続的なウイルス不活化のための試験プラントのために選択された例示であった。必要なホース長さは、特定の場合に要求される最小滞留時間および選択されたホース内径を用いることで得られる。次のステップでは、ディーン数≧０、且つ、ねじれパラメータ≧０、好ましくは、ディーン数≧２、好ましくは≧３、且つ、ねじれパラメータ≧３００、好ましくは≧５００、という条件が満たされるように、コイル管直径が選択される。これに関して、図４を参照されたい。

管またはホース１の内径ｄ_ｉは、通常１〜３０ｍｍ、好ましくは３〜６ｍｍの範囲である。例えば、３ｍｍの内径を有する市販の管／市販のホースが試験プラントで使用された。次に、この場合の可能な最小コイル管直径が選択された。選択されるコイル管直径が小さいほど、所与のホース長さに対してより多くの屈曲が実現可能となる。屈曲数の増加は滞留時間分布を狭めるため、この数は常に可能な限り大きくされるべきである。

管／ホース１の全長Ｌおよび内径（internal diameter）は、特定の場合に要求される滞留時間が堅持されるように、プラント全体の寸法／プラントの流速に適合される。

上記のサイズを有するプラントの場合、管またはホース１は通常、１〜２００ｍ、好ましくは５０〜１００ｍの全長Ｌを有する。

２つの方向変化および／または屈曲２の間の巻数ｎは通常、少なくとも２〜２０、好ましくは５〜１５、特に好ましくは１０であり、巻数は前記ユニットが非常に小さな容積を占めるように選択される。

保持台がコイル軸を形成している場合、またはホースまたは管１が自立している場合、コイル軸は通常、２〜ｎの方向変化および／または屈曲２を有し、ここでｎはあらゆる所望の数で有り得る。数ｎは、管／ホース１の全長Ｌがユニットに巻き付き、且つ非常に小さな容積を占めるように選択される。

枠がコイル軸として使用される場合、各々の枠３は通常、２〜６の方向変化および／または屈曲２を有する。図２に示されるような四角の枠（９０°屈曲）が優先されるが、これに限定はされない。１つ以上の枠は通常、管／ホース１の全長Ｌがユニットに巻き付き、且つ非常に小さな容積を占めるまで、台６に接し互いの上部に固定される。

このようにして達成された狭い滞留時間分布は、特定の製品およびプロセスに応じた最小滞留時間において、同様に製品およびプロセスに応じた、製品への損傷をもたらすであろう最大滞留時間（典型的には、ｐＨ感受性の製品の３０分〜感受性が低い製品の１２０分）を達成することなく、要求されるウイルス除去を達成することを可能にする。要求される滞留時間、およびまた、最大滞留時間は、製品依存的であり、典型的には、実験によって決定される。下流の精製ステップの必要を可能な限り少なく保つために、最大滞留時間は製品が最小の損傷を受けるように最適化される。滞留時間分布は理想的な流管反応器の平均滞留時間に近づく。このようにして、バッチプロセスにおけるウイルス不活化に匹敵するであろう、連続的に作動される低ｐＨでの効率的なウイルス不活化、結果すなわちウイルス除去、および製品品質、を確実にすることが可能である。

特に、台に接した枠を利用する場合、前記装置の簡便で、拡張性のある、安価な製造（使い捨て用も）が可能である。ホース／管は、ホース／管が滅菌された後または滅菌される前に、要求された方法で、単に枠に巻き付けられる。プロセスでユニットを使用した後、ホース／管は、枠から脱離し、処分または洗浄（複数回の使用が望まれる場合）することができる。屈曲の角度は所定の値を有するべきである。ホース／管の位置も同様に、例えば簡便で再現性のあるコイルのために、枠に刻まれたガイド切欠きによって、定められるべきである。プラントにおける作動においては、このようにして、プラントが確実に各製造プロセスで同一の有効性を有するようにされる。

さらに、前記装置は殺菌可能（sterilizable）、好ましくはオートクレーブ可能（autoclavable）またはγ線照射可能（gamma-irradiatable）であり得る。この特性を獲得するために、関連する品質要求事項、例えば医用品質（ＵＳＰクラスＶＩ）、に対応したホースの使用が優先される。本発明の装置は、オートクレーブ可能またはγ線滅菌可能であることが好ましく、これにより無菌作動が可能となる。

さらに、本発明は、製品流の継続的なウイルス不活化のためのプロセスを提供し、前記プロセスは、
ａ）不活化される製品流を準備するステップと、
ｂ）入口４および出口５を有する管またはホース１の前記入口４に前記製品流を導入するステップであって、前記管または前記ホース１は、コイル軸ｈを中心として、屈曲しているおよび／または巻数ｎで螺旋状に巻きついており、かつ、遠心力の法線の作用方向を変化させるように、前記コイル軸に４５°〜１８０°の角度αを有する１つ以上の方向変化および／または屈曲２を有し、前記装置は、０よりも大きいディーン数と、０よりも大きいねじれパラメータとを特徴とする、ステップと、
ｃ）ウイルスを不活化させる条件下で、前記管または前記ホース１を通じて製品流を流すステップと、
ｄ）前記出口５を通って前記管または前記ホース１から出るステップと、
を含む。

製品および、可能性として、不活性化されるべきウイルスの両方を含有する液体の製品流が、ステップａ）で生み出される。

前記装置は、本発明のプロセスのステップｂ）において、０以上のディーン数に加えて、１以上、好ましくは２以上、好ましくは３以上、より好ましくは４以上のディーン数も有し得る。

前記装置は、本発明のプロセスのステップｂ）において、０以上のねじれパラメータに加えて、１００以上、２００以上、３００以上、４００以上、特に好ましくは５００以上のねじれパラメータも有し得る。

特定の好ましい実施形態では、前記装置は、本発明のプロセスのステップｂ）において、３以上のディーン数と、５００以上のねじれパラメータとを有する。

ステップｃ）のウイルスを不活性化する可能な条件としては、ｐＨ≦４、ＵＶ処理または熱処理が挙げられ得る。

ステップａ）において、不活性化される物質のｐＨがまだ所望の値を有していない場合、製品流のｐＨは４以下の値に設定されることが好ましい。この場合、前記ｐＨは、ウイルス不活化を止めるために、ステップｄ）の後に塩基によって５以上に設定されることが好ましい。

不活性化される溶液の４以下へのｐＨの設定は、例えば、ＨＣｌ溶液の添加によって達成することができる。この添加は、典型的には、本発明の装置の上流で実行される。

ウイルス不活化のための装置に入れる前の製品流のｐＨが、センサｐＨ０５０１（図８）によって測定される。このｐＨセンサには常に調節の務めがあるわけではない。ｐＨシグナルの記録は、プロセスのモニタリングに役立つのみである。

製造プロセスが１つ以上のｐＨ調整を必要とする場合、ウイルス不活化装置はｐＨを設定するためのユニットに接続される。通常は２つのユニットがｐＨ設定に使用され、１つ目は製品流をｐＨ≦４にするために不活化の前であり（ステップｂ）、もう１つは製品流を中和するために不活化の後（ステップｄ）である。

ステップｃ）において、酸性溶液と、存在するあらゆるウイルスとの所望の接触時間（＝滞留時間）が達成される。

ステップｄ）における塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム溶液（ＮａＯＨ）の使用が可能である。前記プロセスは、バッチ操作として、および連続した製造プロセスとして実行することができるため、バッチ操作に、および連続プロセスに組み込むことができる。

ウイルス不活化装置が連続した製造プロセスに組み込まれる場合、ｐＨを設定するための１つ以上のユニットが優先され、その中で、製品流は再循環ループを流れる。図８は、これに限定はされないが、ウイルス不活化およびその後の中和を一例として示している。Ｍ０５０３は製品流をバッグＢ０５０２内に運び、そこで、ウイルス不活化から離れた後のｐＨが５以上の値に設定される。バッグＢ０５０２の内容物は、再循環ループ内の再循環ポンプＭ０５０４によってｐＨセンサｐＨ０５０２内に運ばれ、これにより製品流のｐＨが測定される。センサの下流において、ｐＨを変更するための調整剤（adjusting agent）が供給される。調整剤のためのポンプはＭ０５０５であり、付随したセンサｐＨ０５０２を介して制御される。

本発明のプロセスにおいて、不活性化される製品流は、通常、バイオリアクターから得られた溶液、特にタンパク質またはペプチドの溶液、なかでも特に好ましくは抗体溶液、である。

従来技術において慣例のバッチ式でのウイルス不活化に優る、本発明の継続的なウイルス不活化の技術的優位性は、プロセスの動作モードを変更する必要無しに、「下流プロセス」とも称される連続的なワークアッププロセスに組み込むことができることである。ここで、プロセス動作においてバッチから連続への変更および元へ戻す変更は無く、代わりに、「下流プロセス」全体または製造プロセス全体（上流および下流）が連続的に作動し得る。

本特許出願はさらに、製品流におけるウイルスの継続的な不活化のための１つ以上の本発明の装置、および好ましくはｐＨを設定するための少なくとも１つのユニットを含む、生産プラントを提供する。

好ましい実施形態を含む本発明は、以下の図面および実施例と関連して説明されるが、これらに限定はされない。実施形態は、文脈が明白に別様を示していない限り、どのような所望の様式でも組み合わせることができる。使用される参照数字は、
１＝屈曲したおよび／または螺旋状に巻きついた管またはホース
２＝４５°〜１８０°の角度αでのコイル軸ｈの方向変化および／または屈曲２
３＝枠
４＝入口
５＝出口
６＝保持台
７＝底部
８＝製品フローライン
である。

図１は、層流が生じる管の放物状の流動プロファイルを示している（上段：管の縦断面）。層流が生じる管内の流動方向における等速の線（下段：管の断面）。 ａ＝管壁 ｂ＝流動方向における管の軸方向の軸 ｃ＝放射軸 ｄ＝流動方向における同じ流速の線 図２は、流動プロファイルの記述と共に、ＣＦＩの原理および設計パラメータを示している。流動方向における等速の線が示される。流動プロファイルは、Ind. Eng. Chem. Res. (2008), 47, 10, pp. 3630-3638から得た。 ・ホース内径ｄ_ｉ ・ホース外径ｄ_ｏ ・ピッチ間隔ｐ ・コイル管直径ｄ_ｃｔ ・コイル直径ｄ_ｃ ・屈曲の角度α ｅ＝遠心力の作用方向 ｆ＝螺旋状コイル内の流れの方向 ｇ＝螺旋状コイル内の流体の流動方向 ｈ＝コイル軸／螺旋の軸 図３は、層流が生じる直管および理想的な流管と比較した、３ｍｌ／分の体積流量における、様々な数の屈曲を有するウイルスの継続的な不活化のための装置の、滞留時間挙動の試験結果を示している。（屈曲＝流れに対する遠心力の作用方向の法線を変化させるための９０°の方向変化。１の無次元濃度は０．２５ｇ／ｌのビタミンＢ１２の濃度に対応する）。 図４は、３ｍｌ／分の体積流量におけるＣＦＩを設計するためのグラフを示している。 図５は、滞留時間測定のための実験で使用された装置の写真を示している（４つの枠）。 図６は、ウイルス不活化装置への入口における実施例１に導入されたトレーサー溶液の階段関数を示している。 ｉ＝時間軸 ｊ＝ＵＶシグナルの軸 ｋ＝ＣＦＩの入口におけるトレーサー物質の導入の時点 図７は、ＣＦＩの実施例による、継続的なウイルス不活化のための装置の図面を示している。左：枠が据え付けられた保持台。右：枠が据え付けられていない保持枠。 ウイルス不活化、およびその後のｐＨの調整の流れ図であり、螺旋状に巻きついた管１並びにその方向変化および／または屈曲２は単に模式的に示されている。 実験研究から得られた枠の組立図。

実施例１：
枠の設計を図４に示すように実行した。このグラフは、３ｍｌ／分の流速において作成されており、枠の構成においてディーン数≧３およびねじれパラメータ≧５００の必須条件に従うために、設計パラメータのホース内径およびコイル管直径が変動し得る範囲を示している。

３ｍｍのホース内径を実験研究に選択した。次に、コイル管直径を、各枠に巻き付くホース長さが最短化され得るように、６３ｍｍに選択した。

図３に結果が示される、実験研究で使用した構造の寸法は：枠直径（コイル管直径）６３ｍｍ；枠１９５ｍｍの外縁長さ。ホース内径３ｍｍ；ホース外径５ｍｍ。枠を図９に示すように構築した。

各アームに常に、最小ピッチ間隔の１１回の巻き付きを持たせたところ、９．５ｍのホースが枠に巻き付いた。最小ピッチ間隔とは、ホースが螺旋において接触していることを意味する。「３回屈曲」の場合、１つの枠を使用した。従って、この実験では９．５ｍのホースを巻き付かせた。「１５回屈曲」の場合、４つの枠を使用した。合計３８ｍのホースを４つの枠に巻き付かせた。「２７回屈曲」の場合、７つの枠を使用した。合計６６．５ｍのホースを７つの枠に巻き付かせた。枠当たりに使用されたホース長さは、アーム当たり一定の巻数の前提では、コイル管直径に比例する。使用したホースについて、ホース外径は５ｍｍであった。

図５は、滞留時間測定実験に使用した枠およびホースコイルの配置を示している。しかしながら、明確さのために、より長いホース直径（ホース内径６ｍｍ）をこの図では使用した。結果的に、実験で使用したアーム当たり１１回の巻き付きは不可能であった。実験的構造において、図２および図５に示されるそれぞれの実験で使用したホースは、まず、各枠に別々に巻き付かせた。ホースを有する枠を次に、保持台に接して、互いの上部に配置した。ここで、上部の枠の出口を下の枠の入口に接続して、ホースコイルが上から下に枠を走り抜けるようにした。あるいは、流れを下から上、または水平方向にすることもできる。

継続的なウイルス不活化のための装置（ＣＦＩ）における滞留時間測定の実験を、系の出口におけるＵＶ測定を用いて行った。流速は常に３ｍｌ／分であり、使用したシリコンホースの内径は３ｍｍであり、ホースの外径は５ｍｍであった。ホースが螺旋状に巻き付く枠の外径は６３ｍｍであった（コイル管直径）。ビタミンＢ１２は２８０ｎｍの波長の紫外光を吸収し、そのため指標として適切であることから、０．２５ｇ／ｌの濃度を有するビタミンＢ１２溶液をトレーサー物質として使用した。まず、ＣＦＩに蒸留水を流した。時点ｋで、ウイルス不活化の入口においてトレーサー溶液に変更し、ＵＶセンサの測定シグナルの記録を開始した（図６参照）。次に、トレーサー溶液の階段関数を系に適用した。系の出口におけるＵＶシグナルがトレーサー溶液のＵＶシグナルに一致した場合、系はこの時点からトレーサー溶液で完全に満たされ、そのため階段関数に対する系の応答が完全に記録されたため、実験を止め得た。

互いと比較可能であるように記録された様々な滞留時間曲線について、測定値は無次元パラメータに対して正規化した。時間は平均滞留時間τに対して正規化し；

ここで、Ｖは滞留区画のホールドアップ体積であり、

は体積流量である。

ＵＶシグナル測定値を（０．２５ｍｇ／ｌのビタミンＢ１２濃度において）記録された最大ＵＶシグナルに対して正規化することによって、無次元濃度を得た。０．２５ｍｇ／ｌのビタミンＢ１２濃度は結果的に１の無次元濃度を与える。蒸留水のＵＶシグナルは０の無次元濃度をもたらす。

測定の結果を図３に示す。層流が生じる直管の滞留時間分布を、下記式に従って、分析的に決定した。Ｆ（θ）は無次元濃度であり、θは無次元時間である。

層流が生じる直管は、その放物状の流動プロファイルのために、かなり広い滞留時間分布を有する。液体要素は、壁付近の領域よりも、管の中心においてかなりより速く流れる（図１参照）。

一方、ホースが螺旋状に巻きついている場合、遠心力が半径方向への系の混合をもたらす。この結果、螺旋軸に比較的近いゆっくり流れる液体要素は外側に移動し、内側方向にそこに位置する要素と入れ替わる。屈曲の実行の結果、遠心力によって生じた２次流れが新たに形成され、これが、半径方向の混合に改善をもたらす。図２は、流動プロファイルが各々の９０°屈曲の後にいかに９０°方向転換するかを示している。図３から分かるように、屈曲によって、滞留時間分布を有意に狭めることが達成可能である。

実験において達成された最良の結果は、２７回屈曲を有するＣＦＩを用いた場合に生じた（より大きな数の屈曲は未検討）。理想的な流管の滞留時間分布への近似が得られた。恐らく、さらなる屈曲は滞留時間分布をさらに狭めるであろう。これらのことから、記載された技術は、継続的なウイルス不活化のためのプロセスとして適切である。

本特許出願に繋がった研究は、欧州地域開発基金（European Fund for Regional Development）（ＥＦＲＥ）の枠組みの中で、財政援助協定（financial assistance agreement）“Bio.NRW: MoBiDiK - Modulare Bioproduktion - Disposable und Kontinuierlich”に従って、支援された。

Claims (3)

1. 製品流の継続的なウイルス不活化のためのプロセスであって、
   ａ）不活化される製品流を準備するステップと、
   ｂ）入口（４）および出口（５）を有する管またはホース（１）の前記入口（４）に前記製品流を導入するステップであって、前記管または前記ホース（１）は、コイル軸ｈを中心として、屈曲しているおよび／または巻数ｎで螺旋状に巻きついており、かつ、遠心力の法線の作用方向を変化させるように、前記コイル軸に４５°〜１８０°の角度αを有する１つ以上の方向変化および／または屈曲（２）を有し、前記装置は、２以上のディーン数と、１００以上のねじれパラメータとを特徴とする、ステップと、
   ｃ）ウイルスを不活化させる条件下で、前記管または前記ホース（１）を通じて前記製品流を流すステップと、
   ｄ）前記出口（５）を通って前記管または前記ホース（１）から出るステップであって、ステップａ）における前記製品流のｐＨが４以下の値に設定され、かつ、ウイルス不活化を止めるようにステップｄ）の後に前記製品流のｐＨが５以上の値に設定されるステップと、
   を含むプロセス。
2. ステップｂ）における前記装置は、３以上のディーン数と、３００以上、好ましくは５００以上のねじれパラメータとを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
3. 不活化される溶液は、高分子の溶液、好ましくはタンパク質またはペプチドの溶液、特に好ましくは抗体溶液であることを特徴とする、請求項１または２に記載のプロセス。

Images