JPH02269135A - 有用物質の保持・保存に用いる分離隔壁およびその使用方法 - Google Patents

Abstract

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め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は分離技術に関しており、膜技術と溶媒、溶質、
あるいは細胞の制御した放出を含む分離技術に関する。

発明の技術的背景 物質の選択分離が進歩した結果、広範囲の産業において
数多くの発展をもたらした。塩水の超濾過脱塩のために
スキン層付酢酸セルロース超濾過膜が開発された時、膜
技術が始めて注目されたが、それは１９６０年頃であっ
た。この開発に続いて血漿透析、血漿電解透析、逆浸透
、限外濾過、細胞収穫、膜バイオリアクター　ミクロ濾
過、ガス分離、時間放出制御、ゲル浸透クロマトグラフ
ィー、中空繊維技術、非セルロース物質高分子膜、アイ
オノマー膜、共重合体膜、架橋性熱可塑性高分子膜、エ
マルジョン型液体膜などの領域で開発が行われた。これ
らの技術革新は広く受は入れられ、上記研究分野からの
分離用材料は、医療処理、薬品の研究と生産、工業工程
、研究手段および包装材料を含む消費者むけ製品などに
広く用いられている。

薬品の放出制御は今や可能であるが、これは経口投与型
薬品を徐々に溶解する膜で被覆することを含む様々な技
術があるためである。米国特許第４、７５５．１８０号
明細書はある経口薬品投与型を開示しているが、この投
与型では生産中に薬品の回りに皮膜として形成された被
侵食性物質が侵食されるか、投与型の壁から侵出される
。このような侵食あるいは侵出は、消化管環境への薬学
効力のある薬剤の制御放出を可能にする。米国特許第４
、７５５．１８０号明細書に開示された被侵食性物質は
、多糖類（糖）塗膜であり、ポリグリコール酸あるいは
ポリ乳酸組成物、ゼラチン状組成物、あるいは被侵出性
のポリサッカライド、塩あるいは酸化物などと同様に、
もっとも典型的な材料である。

腸溶性コーティングも公知の技術であり、このコーティ
ングは胃内では溶解せず、経口投与した薬品が腸内に到
達できるようにする。

イオン、分子、あるいは溶媒を、例えば制御放出間剤薬
に典型的な０次あるいは１次の放出速度式に従う単純な
速度で移動させる手段は公知であるが、複分離技術のた
めの非経口手段を与える以下に述べるような技術はこれ
までなかった。この分離技術では、溶出速度は、予め計
画し、あるいはプログラム設定した様式、たとえば容器
中へ成分を入れ、または容器外へ成分を出すことにより
、容器中に保持される物質により良い環境を与える、あ
るいは制御した仕方で細胞を容器外へ放出するなどの様
式に従って、環境刺激に応じて経時的に変化する。した
がって、経口投与型とは全く異なる特別な分離用途のた
めの複分離手段を与えられる分離膜がやはり必要である
。

発明の目的 本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり
、環境刺激に応じて経時的に保持された薬剤の溶出速度
を変化させることができる分離隔壁を提供することを目
的としている。

発明の概要 本発明に係る非経口分離隔壁は、１種以上の寸法を有す
る１個以上の細孔あるいは微細孔を持つ非経口分離隔壁
であって、その細孔あるいは微細孔はある環境条件に対
する溶解性および／あるいは保全性を考慮して選択され
た物質で栓をすることにより閉塞される。通常、分離隔
壁の細孔あるいは微細孔は、最初少なくとも１種の物質
で充たしてあり、この物質はある環境状態では、分離隔
壁自身を構成する材料よりは大きな被侵食性を示す。通
常は、栓をした細孔を持つ分離隔壁が分離すべき物質を
満たす前に準備される。分離隔壁の放出速度（もしある
なら）あるいは他の膜特性と細孔の栓の放出速度および
／または被食寿命との組合せにより、細胞、コロイド、
溶質あるいは溶媒の経時的可変放出、たとえば溶媒添加
、ｐＨ変化あるいは熱や紫外光等の光輻射の変化のよう
な環境変化により侵食が引き起されるまで細孔の栓が完
全な場合などを含む複雑な分離を可能にする。

特別な用途としては、人工受精に用いられる雄どり精液
および七面鳥精液を市販するための保存などが挙げられ
る。

発明の詳細な説明 本発明に係る非経口隔壁は、１種以上の寸法を有する１
個以上の細孔あるいは微細孔を持つとともに、該細孔あ
るいは微細孔は特定の環境状態にさらされた時の溶解性
あるいは被侵食性を考慮して選択した物質で栓をするこ
とにより閉塞されていることを特徴とする。

分離隔壁と細孔の栓が同一組成の物質で構成されない限
り、分離隔壁を形成する材料も被侵食性あるいは溶解性
を持っていても良い。分離隔壁の放出速度（あるとする
なら）あるいは他の膜特性と、細孔の栓の放出速度およ
び／あるいは被侵食寿命との組合せにより、細胞、コロ
イド、溶質あるいは溶媒の経時的可変放出などの複雑な
分離が可能となる。

本発明に係る栓をした細孔を持つ分離隔壁は、数多くの
産業に広範な用途を有する。適当な応用としては、細胞
培養と凍結生物学、食物と薬品の摂取前の保存、高分子
、蛋白および他の製品の貯蔵寿命の延長、および細胞、
除草剤、殺虫剤、肥料、消毒剤、屋内空気清浄剤、およ
び実験室内あるいは工業的に用いる細胞培養栄養素およ
び生物学的活性剤を含む他の活性剤の収容、移送および
分配が含まれる。

本発明に係る製品および工程が、それらの広範な用途と
同様に数多くの変化があることを考慮すると、本発明の
範囲は殊に広いため、特定の例を挙げるのが本発明の栓
をされた細孔を有する分離隔壁を説明するために最適で
ある。たとえば、ある生物種において、人工受精用精子
の凍結保存では、これまで必要だった工程が本発明で可
能になった複雑分離法゛により必要でなくなった。通常
は、精子の凍結保存には３点を考慮しなければならなか
った。第１に、凍結保存には、適切な容量、寸法、材質
、熱的性質等を含む適切な容器の選択が必要であり、通
常細孔のないガラスアンプル、ガラスバイアル、プラス
チックバイアル、ストロ−あるいは金属管が選択される
。第２に、凍結保護剤を選択することにより、３８℃か
ら０〜５℃に冷却し、次いで一１９６℃に冷却し、さら
に０℃以上に再加温する間に細胞が確実に生存するよう
にしなければならない。従来の凍結保護剤としては、卵
黄、リボ蛋白、乳蛋白、グリセロール、ジメチルスルホ
キサイド、ポリエチレングリコール、糖などが用いられ
る。第３に、ある生物種にとっては、解凍後に細胞ある
いは細胞内の環境を調節し、改変することが必須である
。たとえば、雄どりの精液は凍結保護剤のない媒質で順
次希釈し、次いで遠心分離し、さらに同様の凍結保護剤
のない媒質中に再懸濁しなければならない。この後処理
工程は、手間がかかるが、人工受精の際に、精液の周囲
および内部に存在する凍結保護剤によって起される不可
避的避妊効果を免れるために、これまでは是非必要であ
った。

下記の実施例１で詳細に述べるように、本発明に係る栓
をした細孔を持つ分離隔壁は、雄どりの精子の解凍と精
子からの凍結剤の除去を簡単にする。第１図には、シー
ルした高分子細管の末端部分が示されており、細管１０
は栓をすることにより閉塞された微細孔１２と端末シー
ル１４とを備えている。細管１０の図に示さなかった端
末は開口端であっても良く、この開口端はシール１４を
取除いても最初から開口したまま栓をしなくても良い。

確認用に細管にラベルをつける場合や開口端にラベルを
つけた栓を挿入することもできる。

公知の手段によって評価し、溜め、媒質で増量し、さら
に処理した雄どりの採取精液は、５°Ｃに冷却し、凍結
保護剤（元の増量媒質中に凍結保護剤がない場合）と混
合し、第１図の細管１０中に注入する。細管１０は高分
子で栓をした微細孔１２を持つ高分子隔壁から成り、七
面鳥精液の凍結保存用の貯蔵容器を構成する。次いで、
細管の開口端はシールされる。シールした細管とその内
容物はよく知られているように公知の１段階以上の制御
冷却速度で一１９６℃まで冷却する。

−群のめんどりに人工受精をするのに先立って、細管１
０は、−１９６℃（液体窒素）の凍結保存用貯蔵器から
公知の解凍溶液中に移動する。そして最初の解凍後、細
管ｌＯは適切な温度、組成および酸素富化した解凍後処
理溶液中に移される。

凍結後処理溶液中では、解凍後処理溶液に含まれる少な
くとも１種の成分が栓をした微細孔に作用して微細孔１
２を開口し、雄どり精液の囲りおよび内部からの凍結保
護剤の制御した退出を許容し、同時に細管１０への凍結
後処理溶液の制御した侵入を許容する。微細孔１２はも
ちろん、精子細胞よりも小さい。１０〜６０分の処理期
間の後に、細管中の精液を使用することができる。細管
１０は他の適切な補助機械デバイスとともに使用して、
精液を直接１羽以上のめんどりに分散させて、−群のめ
んどりを人工受精してもよい。また、精液は管から適切
な補助機械デバイスに移し、人工受精を行っても良い。

本発明の概念を以下に説明すると、細管１０は一１９６
℃の液体窒素に不溶性であるが、これは微細孔１２の高
分子の栓も同様である。細管１０と微細孔１２の栓は共
に同様に公知の解凍溶液中に不溶あるいは完全には侵食
されない。かくして、２つの使用段階において、細管１
０は、分離を行なわないか、その内容物の分離速度また
は構造において、変化をしない。然しなから、解凍後処
理溶液と接触すると、解凍後処理溶液成分の少なくとも
１種は環境因子として働き、栓をした微細孔１２内の選
択された高分子を溶解し始めるか完全に溶解する。その
結果、予め決定された時間および速度に制御された凍結
保護剤の退出と媒質の侵入が行われる。もし、２種以上
の凍結保護剤が使われるならば、異なる寸法および／あ
るいは被侵食特性を持つ細孔（第２．３図に示したよう
に）を通してこれらの凍結保護剤を選択的に除去するこ
とができる。

栓をした微細孔１２と細管１０（分離隔壁自身）は両方
共、ある条件下で可溶性あるいは被侵食性の材料で作り
得ることは当業者には理解できる事柄である。たとえば
、栓をした微細孔１２の栓は人間のプラズマ中でゆるや
かに溶け、一方線管１０はほんの僅か溶けるようにして
も良い。従って、第１図の小管１０を含む全構造は、薬
効のある薬剤を小管１０に満たすと、人間の皮下で薬剤
を制御放出するインブラントを構成し、このインブラン
トは活性剤をしばらくの期間放出せず、次いで制御され
た速度で放出し、最後に完全に侵食されるようにしても
良い。同様に、第１図に示す細管１０あるいは第３図の
ような他の構造は広範な細胞および培養細胞の凍結保存
に使用できる。

微細孔１２の栓用の高分子あるいは他の物質は保存細胞
に必要な特定の解凍後パラメーターが要求する反応速度
あるいは放出速度に応じて選ばれる。

別の応用としては、細胞や生体器官への栄養素の制御放
出、バクテリア、除草剤の制御放出および水あるいは土
壌を中和するためのアルカリ性薬品の放出が挙げられる
。何れの場合も環境状態の適当な変化をきっかけとして
放出を始める。

本発明の分離隔壁は、高分子、セラミック、金属および
天然あるいは部分的に合成したセルロース物質を含む広
範な材料から製造される。より詳細には、分離隔壁は、
ポリエーテル組成物、ポリエチレンおよびポリプロピレ
ン、ビニル系高分子、水蒸気透過性のウレタンおよび他
のポリウレタン、ポリカーボネート、セルロース系物質
、部分合成セルロース系物質、セラミック、金属、ゴム
を含む天然樹脂等からなる。適当であるならば、分離隔
壁は、その細孔あるいは微細孔に栓をするのにも好まし
く用いられる１種以上の組成物によって作ることができ
る。これらの組成物としては、セルロース系物質（すな
わち、ヒドロキシプロピルメチルセルロース）、高分子
電解質錯化合物、ポリスルホン組成物、アクリル系高分
子、酢酸セルロース、ダイネル（商品名）組成物、ポリ
アクリロニトリル組成物、ポリビニルピロリドン、セル
ロース−塩化ビニル樹脂複合物および膜工学技術で公知
の他の材料などを挙げることができる。他に使用し得る
ものとしては、選択的可溶性塩あるいは多糖類結晶があ
り、これらは溶解した場合、近隣の生物学的媒質に毒性
を示さず、隔壁内あるいは隔壁近傍の細胞に毒性がない
ことが必要である。栓をした細孔を持つ分離隔壁の作製
に用いられる１種以上の物質の選択は、意図した特定の
用途と望ましい放出速度により直接決定される。また、
分離隔壁は１回のみの使用のために構成されても良く、
また何回も使用できるように設計しても良い。この場合
、隔壁デバイスは生産者に返し、再び栓をし、内容物を
入れる。

異なるタイプの栓用高分子に応じた適用について説明を
すると、分離隔壁の細孔あるいは微細孔中を水可溶性物
質によって栓をした場合、少なくとも生理学的必要およ
び°経済的利点のあるは乳動物の全種の精子（家畜、人
、馬、魚、豚、羊、犬、２０日ねずみ、ねずみ等）、卵
母細胞（牛、人、馬、豚、２０日ねずみ、ねずみ等）、
胚（人、牛、馬、２０日ねずみ、犬等）などとともに、
人の膵臓隔壁−細胞、人の角膜、−次の培養細胞、種子
の凍結生物学的保存などに応用できる。農業用の動物ホ
ルモン、植物肥料、除草剤、殺虫剤、種子、栄養素、薬
品、幼虫、および家庭用の殺虫剤、肥料および除草剤な
どを放出制御させることができる。熱に敏感な高分子の
栓は霜害防止に応用できる。分離隔壁の細孔中の栓の被
侵食性は、温度低下時に霜保護バクテリアを作物、農場
、あるいは果樹園に放出するように設定できる。ｐＨ感
受性のある高分子の栓は動物゛および人間のｐＨ変動が
ある解剖的領域中への薬剤の非経口制御放出に適用でき
る。同様に、この栓は生態系に応用でき、環境のｐＨ状
態の低下あるいは増加の際に、適当な酸あるいは塩基を
供給する。高分子の光誘起被侵食性は充分な太陽光への
暴露後に農業用物質の放出を可能にする。電気、音響お
よび磁気を含む他の環境条件は適当な時刻に侵食される
適当な栓物質を使う時に利用できる。最後に、環境変化
は細孔あるいは微細孔中の物質の重合（侵食でなく）を
引起すようにすることができる。他の実施例はこの分野
の技術にくわしい者には直ちに理解できるであろう。

第２図は、２つ異なる直径の細口を持つ膜２０の側面図
を示す。大径の細孔２２は第１の高分子組成物で小径の
細孔２４は第２の異なる高分子組成物で夫々栓がしであ
る。膜２０と大径の細孔２２および小径の細口２４に用
いる栓物質の材質を適当に選択することにより、これら
３者の１つあるいは全部の各々の高分子に起因する分離
速度を、温度、ｐＨｓ特定の溶媒の存在、電化、磁場光
波、あるいは音響エネルギーなどの環境条件変化によっ
て変化させることができる。たとえば、最大の細孔が最
初に開口すると、膜により制限されていた最大の分離可
能な粒子が最後に拡散する第２図の膜２０に可能な時系
列的あるいは選択的分離速度変化が目的とする応用に望
ましいかあるいは必要な場合は、膜２０は別の公知分離
膜の代りに使用し得る。このような膜は色々な形状に直
接製作できるか、シートとして後に適当な容器中に挿入
して使用してもよい。

第３図は本発明に係る直方体形構成物を示し、この直方
体形構成物は、５つの閉じた面を持つ。

直方体形構成物３０は高分子で作られ、その最大の閉じ
た面は高分子で栓をした細孔３２を有している。図に示
す残りの閉じた面は高分子で栓をした細孔３４と３６を
持つ。高分子で栓をした細孔３２．３４．３６は夫々第
２、第３および第４の高分子で充たされている。第２図
に示すデバイスのように、直方体形構成物３０は建築ブ
ロック型のユニットの働きをし、単独、あるいは多くの
同一の構成物３０を配列して実験室用あるいは製造用と
して様々な配置とし、使用できる。高分子で栓をした細
孔３２，３４．３６中で異なった高分子栓を使っている
ので、時系列的あるいは選択的な複分離が可能である。

ここには示してない残りの閉じた面も栓をした細孔を有
していても良い。

直方体形構成物３０は栓をした細孔を持つ本発明の分離
隔壁の商業的実例の代表的なものであり、ユーザーは必
要に応じてユニットの組立てができる。

もう−度本発明の分離隔壁一般について述べると、分離
隔壁中の栓をした細孔は眞の栓をした細孔であっても良
い。すなわち、分離隔壁中の細孔は細孔の空洞の範囲内
のみが満たされていても良いが、分離隔壁の片面あるい
は両面を連続塗布し、細孔上に塗膜を形成することによ
り細孔に栓をしても良い。また、分離隔壁自身あるいは
細孔に栓をする材料あるいはその両方に対して、さらに
付加的な処理物質を使用して、毒性を変え、特定の意図
した応用のため極性あるいは非極性物質を付は加え、あ
るいは結合力を増加させる等のように、高分子の化学的
ならびに物理的性質を変えることもできる。

第１〜３図に、示す構造は説明的であるが、本発明の概
念に従って多くの他の容器を作ることができる。たとえ
ば、容器は均一である必要がなく、夫々が異なる材料の
面を持ち得る。たとえば６面の構成物は異なる面が夫々
他の面とは異なる寸法の細孔をもち、この細孔中に６つ
の異なる物質を含むことができ、この構成物は個々の面
により独自の分離速度を実現することになる。

第１図に示す精液凍結保存用の細管の寸法は直径１〜８
０ｍｍであることが好ましく、１〜５ｍであることがよ
り望ましい。この細管は、長さが５閣から１０ａＩｌで
あることが好ましく、５０〜２００ｍｍであることがよ
り望ましい。細孔あるいは微細孔は任意の寸法であり得
る。多くの分離では、０．２〜０．．６ミクロンの実効
直径の細孔が望ましいが、目的によっては０．６ミクロ
ンを超える細孔のみが適切である。保存する物質の性質
と最初の栓をした細孔の立体配置により、場合によって
は本発明の細孔は公知の分離膜中の細孔よりも大きいこ
とがよくある。本発明の他の実例では、意図する応用に
よって広範に異なる寸法を持ち得る。

多くの環境で安定した栓として用いられる高分子の１つ
としては、エチルセルロースがある。水によって侵食さ
せる栓を必要とする用途にはメチルセルロースの栓が適
切である。ポリビニルピロリドンを使うと、細孔は熱変
化による開口が可能となり、カルボキシメチルセルロー
スを使うとｐＨシフトに応答して開口が可能である。必
要であれば、洗剤活性化、光活性化および他の公知の方
法を選ぶことができる。

本発明のさらに特別な応用の１つは受精した七面鳥の卵
の生産にある。この卵は人口受精（＾１）によってのみ
商業的に生産できる。従来法では、七面鳥の精液は採取
後６〜８時間しか保持できず、そのため精液の輸送に約
２時間しかかけられない。

実験室的には、七面鳥の精液に酸素を添加して、保持時
間を約２４時間まで増加させることができたが、商業的
には、この実験室技術は実際的でなかった。本発明に係
る隔壁とこの隔壁を用いた分離方法とを適用すると、七
面鳥精液の生存能力および品質は４８時間まで維持され
る。七面鳥精液の保存は、以下実施例４を含めてさらに
論じられる。

本発明は七面鳥精液保存用の独自の容器の使用と貯蔵条
件を与える。この容器は、通常、その細孔が最初は不透
過性（内容物の装入と取扱いが容易）で、七面鳥の精液
の容器を交換溶液と接触させると急速に開口するよう独
創的に組立てられている。選択したマイクロプロセッサ
−制御システムと一緒に容器を使用することにより、精
子に損傷を与えずに、精液懸濁体の温度と精液成分の正
確な制御および精液懸濁体中の栄養素と酸化防止剤の連
続交換が可能となる。そのため、関連産業は生殖細胞配
布を全体的に再組織化する潜在力を持った超畜産湯を作
り出す可能性がある。

現在の精液保持／貯蔵の制限にもかかわらず、この産業
は唯再生産にＡＩを使用する故にのみ存在している。飼
育業者から商業生産者５の移送は、商業上の遺伝製品を
構成するのに必要な血統の雑固体および雌固体から得ら
れる卵の売却によって行われる。保持あるいは貯蔵され
た精液が入手可能であるならば、業界の需要はより満足
され、幾つかの問題は除かれるであろう。たとえば雄と
雌の地理的分離が望ましく、こうすると夫々が最適の管
理を受けることができる。そこで保持時間を増加させる
ことにより、−層広範に畜産場を使用できる。次に、将
来の需要に対応するように、雄の血統の買い付けと雌の
卵との整合が困難である。

一つの血統が足りないとコストが高くなる。保持した精
液はこの問題を軽減する。第３に、おす固体の生産形質
の選択を増やすことができるため、消費者向けの肉のポ
ンド当りのコストを低下することが可能である。第４に
、卵の代りに精液を買うと、オフセックス処理のコスト
とわずられしさを除く。第５に、飼育業者は、市販食肉
鳥の品質について一層大きな管理ができ、再び消費者の
利益となる。最後に、飼育業者は雄血統の生殖形質をさ
らに一層保護することができる。

七面鳥精液を保存する一般的な方法は以下のようである
。七面鳥の雄（たとえば、食肉種系統の雄）は通常、１
４：１０時間明暗サイクルの室内で飼育する。３〜４日
に一度、おすの群からマツサージにより精液を採取し、
数分以内に溜める。

公知の幾つかの試験により精液の品質を決定する。

七面鳥の精液を５℃で保持するための幾つかの増量剤が
開発され、公知である。これらの増量剤を七面鳥精液と
混合し、本発明に係る細孔に栓をした容器内に入れる。

細孔に栓をした適切な容器は通常、ナイロン枠と特別に
準備した０、２２ミクロンの細孔を有するポリスルホン
膜からなり、その細孔は最初メチルセルロースとエチル
セルロースでシールされる。

同様の膜が、紫外線活性化接着剤で容器の大きな２面に
張られる。これらの容器は七面鳥の精液に対して毒性が
なく、制御され、かつ再現性の良く開口する細孔を有す
る。容器内外の希釈剤中の小さな分子（１０，０００ｋ
Ｄ）が膜を通過する流れは、約２〜５分のハーフタイム
を有しており、精子は膜を通過できない。上記の高分子
はんの一例である。

容器は特別な環境制御ユニット中に置（。チェンバーを
作り、循環ポンプ、小型酸素センサー小型空気ポンプ、
電子制御された空気および窒素用バルブおよび小型酸素
添加用タンクを取付ける。

チェンバーの全容積は約３０　ｍｌである。チェンバー
には、制御回路を付加するのが望ましい。別の方法とし
ては、媒質中の望ましい酸素濃度は、適当に混合したガ
ス混合物と拡散器による一定速度の添加により達成でき
るが、これは公知の方法である。容器（適当な希釈剤と
増量剤を七面鳥の精液と一緒に収容している）を冷却し
、制御されたチェンバー内の適切な交換溶液内に保持す
ると、七面鳥精子の生存能力および品質は１８時間、恐
らくは４８時間を越えて維持できる。

透析液体を収容するチェンバー内に保持した細孔を有す
る容器の使用は新規ではあるが、適切な増量剤、希釈材
および交換溶液は公知である。環境制御チェンバーは希
釈剤および／あるいは増量剤を加えた七面鳥の精液の酸
素濃度と温度を制御する。本発明は従来知られていなか
った手段を提供し、細孔を持つ容器を使用するこの手段
により七面鳥精液の冷却、選択的酸素添加、耐酸化剤処
理等を商業的に行える水準にまで大規模化できる七面鳥
精液の冷却／選択的酸素添加保存の殊に留意すべき面は
、増量および／あるいは希釈した精液を細孔を持つ容器
に入れるという選択であり、その容器は、最初細孔に栓
がしてなく、交換溶液中に浸漬される。（もちろん、細
孔の直径は七面鳥精子細胞の直径より小さい。） 七面鳥精液保存に適した装置の平面図を第４図に、断面
図を第５図に夫々図式的に示す。５壁面を持ったチェン
バー４０は温度と酸素添加（たとえば、酸素濃度はマル
チプレックスＡ／Ｄ交換器に接続した小さな酸素検知機
によりモニターできる。電子データ記録はオプションで
用いる。）を制御する制御手段（Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅ
ａｎｓ）を持ち、七面鳥精液収容容器４２の浴槽型容器
として働く。

交換液４４は必要な時入口４６および出口４８を経由し
て選択的に出入りし、また、交換液４４はその成分と細
孔寸法に依存した容器４２への出入りもできる。

以下の説明的実施例により、本発明をより詳細に述べる
。

実施例１ 凍結した雄どりの精液は、商業用として有効に使用され
るには至っていないが、これは凍結および解凍時に精子
生存のために最も効果的な低温保護剤であるグリセロー
ルが、人工受精後に避妊の性質をも示すためである。従
来法によれば、この低温保護剤は一連の希釈後遠心分離
あるいは従来の透析により除かれる。このような工程は
低温保護剤の濃度を有効に減少させるが、商業的には実
施不可能である。

従って、避妊効果のゆえに、グリセロールは人工受精の
前に鳥の精子から除かなければならない。

然しなから、鳥の精子からグリセロールを急速に除去す
ると、精子細胞を傷める。これは恐らく、グリセロール
が細胞膜を横切って急速に動く結果、細胞膜の特性と細
胞の生存能力を変えるためであろう。従って、低温保存
した雄どりの精液からグリセロールをゆっくり除去する
必要がある。従来技術によってこれとを行うと一般にコ
ストが高くなるのではあるが。

雄どりの精子から低温保護剤を制御して除去するため、
本発明の栓をした細孔を持つ分離隔壁の使用を以下に述
べる。

同じ飼育者により飼育された雄どりの群（これらの雄ど
りは実質的に同一の遺伝子背景を持ち、従って同じ表現
型を遺伝させる）を選択する。この雄どりの群（採取単
位）から精液を採取し、採取精液を公知の方法で評価し
、溜め、増量し、冷却する。（５℃付近に冷却されてい
るか凍結されていない場合、鳥の精子は酸化性代謝に大
きく依存するため、細胞を１５℃以上に保持するには酸
素添加を必要とする。）最初の冷却は５℃の温度まで行
う。増量した精液を５℃まで冷却した後、低温保護剤と
してグリセロールを添加（元の増量剤に存、在しない場
合）することにより、低温に対して保護され、かつ増量
された精液は次に直ちに第１図に示すような栓をした微
細孔を持つ中空の細管に入れる。

より詳細には、中空の細管は一端が開口した円筒状の高
分子分離隔壁であり、栓をした細孔を持ち、以下の特徴
がある。

（１）５℃では、内部に入れた水溶液に対し、２〜３０
分間不透過性であり、 （２）細孔に栓をしている間、細管の外側に接触するビ
ールスあるいはバクテリアに対し、不透過性であり、 （３）液体窒素中への浸漬と長期貯蔵に耐久性があり、 （４）２〜７５℃の水溶液中での６〜３００秒間の加温
に耐久性があり、 （５）５〜３８℃の解凍後処理水溶液にさらに５〜２０
分間浸漬する際に部分可溶性の細孔を持ち、（６）ある
寸法以下の分子のみを通過させるよう細孔の寸法を大き
くする。これらの特性は以下の特徴を持つ、微細孔を有
する中空管により得られる。

即ちこの中空管は、壁厚０．５ｍｍ、長さ６０ｍｍ。

直径４聰であり、ポリエチレン（あるいは他の使用可能
な高分子）で作られた分離隔壁から成るとともに、メチ
ルセルロースで栓をした０、２ミクロンの微細孔を有す
る。

なお、他の可能な立体構造としては、ポリスチレンのよ
うな細孔を有しない材料の直円柱（直径３０〜４０ｍ１
長さ５〜１０■）で、ここに記載しである微細孔を有す
る膜の蓋がこの直円柱に取付けであるもの、あるいは２
　ｍｓ　Ｘ　２０　ｍ　Ｘ　６０　ｍの寸法を有する板
状管などを挙げられる。

より大きな能力あるいは選択的包装工程を与えるために
、もし直方体形デバイスを使用するなら、そのデバイス
はポリスチレンあるいは別の材料からなる５つの不透過
面を有し、正方形あるいは矩形の断面形状（２５ｍｌ×
２５〜４０ＩＩ１１×５〜１０ｍｍ）を成し、６番目の
面は栓をした細孔または微細孔を有する膜を、蓋として
当てかわれシールされる。

中空細管（あるいは管あるいは上記の他の容器）中での
精液の低温保存は公知の方法により行われる。めんどり
の群に受精させる直前に、−１９６℃の液体窒素中に貯
蔵しである細管を取出し、解凍溶液中に移す。解凍後、
中空細管は鳥の精子の最適生存に必要な添加物（もし適
切ならば、酸素添加を行う）を含む解凍後処理水溶液中
に移す。

解凍後処理溶液中に浸漬すると、栓をした細孔は開口し
、容器中の溶液から、従って精子から低温保護剤である
グリセロールを、制御して比較的徐々に退出させ、同時
に外部の媒質を制御して侵入させることにより、この媒
質で解凍した雄どりの精液を囲む。こうして、解凍し、
処理された雄どりの精液は人工受精に使用できる。

実施例２ ２番目の実施例は細孔の開口開始時刻の遅延はもちろん
のこと、２つの異なる放出速度の概念を明らかにする。

人間の精液の低温貯蔵には、グリセロールと粗すビドミ
セル（たとえば、卵黄リボ蛋白粒子）が使用される。解
凍後はグリセロールをゆっくり（雄どりの精液の場合）
除き、次いで卵黄リボ蛋白粒子を急速に除去するのが望
ましい。このような除去法を達成するため、実施例１に
おける最初の増量剤に卵黄を含有させ、遠心分離にかけ
る（たとえば２Ｇ、　０ＯＯＸ　ｇで３０分間）か、あ
るいは濾過しくＯ５２あるいは０．４ミクロン濾過）、
コロイド粒子として望ましい寸法より大きい物質を除く
以外は、実施例１の一般工程に従い、増量した精液を５
℃に冷凍後、グリセロールを添加する。

容器は３直方体形構造（形状は重要でないが）で、細孔
性のない４面を有する。残り面のうちの１面は微細孔を
有する膜で、その微細孔（直径的０．２ミクロン）はグ
リセロールの制御された除去に適した被侵食特性を持つ
物質（すなわち、メチルセルロース／エチルセルロース
の比の高いもの）で栓がしである。これらの微細孔は容
器を解凍溶液に浸漬すると直ぐに開口する。最後の面は
異なる寸法（０，３〜０．５ミクロン）の微細孔を有す
る膜からなり、それらの微細孔は異なる物質（すなわち
、メチルセルロース／エチルセルロースの比が高いもの
）で栓がしてあり、この物質は時間遅延（３０〜４０）
分の後に急速に侵食され、卵黄リボ蛋白の急速な退出と
処理媒質の侵入を許す。

実施例３ ３番目の実施例は、可溶性物質の環境への放出と環境条
件の変化に応じた選択的放出を説明する。

バイオリアクター中に保持された培養細胞に栄養素が与
えられる。薬品や他の生体産出物の生産を目的とする細
胞の連続培養は、培養媒質中に所望の産出物が排出され
る時のこの産出物の取り出し、媒質からの毒性副生物の
除去および細胞の連続培養に必要な栄養素と制御物質補
給のための選択手段などを最低必要とする。

栄養素と制御物質の制御された放出は下記の工程により
達成される。環境刺激の下で選択的に開口するように選
択された１種以上の物質で栓をされた１個以上の細孔を
持つ中空の管に、培養中の特定の細胞を連続培養し、生
産させるのに必要な物質の無菌懸濁液（固体あるいは液
体）あるいは溶液を満たす。具体的には、ビタミン、ホ
ルモン、微量金属等を挙げることができる。管の表面は
次に無菌化し、培養池に添加する物質の長期貯蔵と、必
要な時にバイオリアクターネットワークへの簡単な送入
を可能とする容器を形成する。

前記管を必要な時に培地に（直接あるいは循環媒質中に
）挿入する。この新しい環境に応答して、細孔は開孔し
て前記物質を細胞に放出する。

この環境信号は、受動的応答（雄どり精液の処理の所で
述べられているように、細孔の栓の水による侵食）と変
化する培養条件［細胞による酸副生物（たとえば乳酸）
の生産により誘起されたｐｔ−ｉシフトコに対する能動
的応答とがある。

このような容器は大きなスケールの農業環境中でも使用
できる。すなわち、商業的スケールでの魚の飼育用栄養
剤の添加などである。

実施例４ プラスチックチェンバーが矩形の断面を有すると、栓を
した細孔を持つ６つの容器と交換溶液とを収容している
。このチェンバーには制御回路、“オキシスタット”　
（空気あるいは窒素の差動添加により、一定の酸素圧力
を維持することを可能にする制御手段）、温度制御、ポ
ンピングおよびパルピングの公知の手段を備えている。

七面鳥の精液採取され、溜められ、公知の方法で増量さ
れる。増量された七面鳥の精液を５〜２０℃の温度範囲
を直線的な速度で冷却した後、この精液１．５ｍｌを矩
形断面を有し、細孔に栓をした６つの容器の各々に入れ
る。これらの容器は内部寸法が３．５Ｘ１７Ｘ３６ａｍ
である（内部寸法３．ＯＸ１７Ｘ２２ｍｓの容器でも使
用できる）にの容器の２つの最大の壁面は０．２２ミク
ロン径の細孔を持ったポリスルホン膜で作られており、
これらの細孔は最初はメチルセルロースおよびエチルセ
ルロースでシールされている。これらの容器は望ましい
温度（５〜２０℃）の交換流体を収容しているチェンバ
ーに置かれる。容器の細孔は数分後には栓でふさがれて
いない。この保持期間中に冷却および透析を続けること
ができる。

本発明は詳細に上に記載したが、本発明に附随するクレ
ームで述べられていることによってのみ制限を受ける。

発明の効果 本発明に係る非経口隔壁およびその使用方法によれば、
１種以上の寸法を有する１個以上の細孔あるいは微細孔
を有するとともに、該細孔あるいは微細孔を、特定の環
境状態にさらされた時の溶解性あるいは被侵食性を考慮
して選択した物質で栓をすることにより閉塞しているた
め、分離隔壁の放出速度あるいは他の膜特性と、細孔の
栓の放出速度および／あるいは被侵食寿命との組合せに
より、細胞、コロイド、溶質あるいは溶媒の経時的可変
放出などの複雑な分離が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は栓をした微細孔を持つ中空細管（中空繊維）分
離隔壁を示す。 第２図は夫々異なる高分子で栓をした小さい細孔と大き
い細孔を持つ分離隔壁の側面図を示す。 第３図は３次元の矩形の断面を持つ構成体を示す。 第４図はチェンバー平面図を図式的に示す。 第５図は第４図のＶ−Ｖの栓に沿って切断した断面図で
ある。 なお、図中、１０，２０．３０は分離隔壁、１２．２２
，２４，３２．３４．３６は細孔である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも１個の栓をした細孔を持つ分離隔壁層を
   有することを特徴とする非経口分離隔壁。 ２、少なくとも１個の微細孔を持つ分離隔壁層を有する
   非経口分離隔壁であって、該微細孔は侵食され得る材料
   によって栓をされていることを特徴とする非経口分離隔
   壁。 ３、前記分離隔壁層が膜であることを特徴とする請求項
   第２項に記載の非経口分離隔壁。 ４、前記分離隔壁層が内径１〜１０ｍｍ、長さ５〜２０
   ０ｍｍの中空管状体であることを特徴とする請求項第２
   項に記載の非経口分離隔壁。 ５、前記分離隔壁層が直円柱の少なくとも一部を形成し
   ていることを特徴とする請求項第２項に記載の非経口分
   離隔壁。 ６、前記分離隔壁層が３次元構成物であって、矩形の断
   面を有することを特徴とする請求項第２項に記載の非経
   口分離隔壁。 ７、前記分離隔壁層が高分子、セラミック、金属および
   天然あるいは合成のゴムからなる群から選択される材料
   からなることを特徴とする請求項第２項に記載の非経口
   分離隔壁。 ８、前記分離隔壁層が、ポリエーテル組成物、ポリエチ
   レン、ポリプロピレン、ビニール系高分子、水蒸気透過
   性ウレタン、ポリウレタン、ポリカーボネート、セルロ
   ース組成物および部分合成セルロース組成物からなる群
   から選択される材料からなることを特徴とする請求項第
   ２項に記載の非経口分離隔壁。 ９、前記分離隔壁層が、高分子電解質錯化合物、ポリス
   ルホン組成物、アクリル系高分子、酢酸セルロール、ポ
   リアクリロニトリル組成物、ポリビニルピロリドンおよ
   び塩ビ樹脂セルロース複合物からなる群から選択される
   材料からなることを特徴とする請求項第２項に記載の非
   経口分離隔壁。 １０、前記分離隔壁層が複数の栓をした細孔を持っこと
   を特徴とする請求項第１項に記載の非経口分離隔壁。 １１、前記栓をした細孔が、セルロース高分子、高分子
   電解質錯化合物、ポリスルホン組成物、アクリル系高分
   子、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル組成物、ポ
   リビニルピロリドンおよびセルロース−塩化ビニル樹脂
   複合物からなる群から選択される水不溶性および／ある
   いは水溶性の高分子、オリゴマーあるいはモノマー、あ
   るいは適当な性質を持った他の物質を用いて製造される
   ことを特徴とする請求項第１０項に記載の非経口分離隔
   壁。 １２、前記セルロース高分子がメチルセルロース、エチ
   ルセルロースおよびカルボキシメチルセルロースからな
   る群から選択される材料からなることを特徴とする請求
   項第１１項に記載の非経口分離隔壁。 １３、前記複数の栓をした細孔が、さらに複数の栓をし
   た別の微細孔を有することを特徴とする請求項第１項に
   記載の非経口分離隔壁。 １４、ａ）分離すべき２種以上の物質の混合物の確認と
   選択を行い、 ｂ）前記混合物を収容するのに適当な分離隔壁材料を選
   択し、 ｃ）前記隔壁材料に少なくとも１個の細孔をあけ、その
   細孔は前記２種以上の物質の少 なくとも１種の通過を防ぐに充分なだけ小 さいものとし、 ｄ）前記細孔を環境刺激に応答する物質で栓をして隔壁
   中に栓をした細孔を形成し、 ｅ）前記２つ以上の物質を前記隔壁により分離し、 ｆ）前記隔壁を、前記細孔中の栓が応答する環境刺激に
   予め決定した時刻にさらすこと を特徴とする２つ以上の物質を分離する方 法。 １５、前記ｂ）段階にて、前記混合物を収容するに適し
   た分離隔壁材料を選択し、前記分離隔壁材料が、ポリエ
   ーテル組成物、ポリエチレン、ポリプロピレン、ビニル
   系高分子、水蒸気透過性ウレタン、ポリウレタン、ポリ
   カーボネート、セルロース組成物、部分合成セルロース
   組成物、セラミック、金属、天然および合成ゴムからな
   る群から選択されることを特徴とする請求項第１４項に
   記載の方法。 １６、段階ｄ）にて、前記細孔は、セルロース、高分子
   電解質錯化合物、アニオン性およびカチオン性（滴定可
   能な荷電）高分子、ポリスルホン組成物、アクリル系高
   分子、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル組成物、
   ポリビニルピロリドンおよびセルロース組成物−塩化ビ
   ニル樹脂複合物からなる群から選択される環境刺激に応
   答し、かつ侵食され得、１種以上の物質が前記隔壁から
   退出するのを許容し、かつ１種以上の物質が侵入するの
   を許容する物質で栓をされることを特徴とする請求項第
   １４項に記載の方法。 １７、前記段階ｄ）にて、前記細孔にメチルセルロース
   、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロ
   ースおよびカルボキシメチルセルロースからなる群から
   選択される環境刺激に応答する物質で栓をすることによ
   り、前記隔壁中に栓をした細孔を形成する段階を含むこ
   とを特徴とする請求項第１５項に記載の方法。 １８、前記段階ａ）にて、分離すべき２種以上の物質の
   混合物が精子とグリセロールを含む混合物であることを
   特徴とする請求項第１４項に記載の方法。 １９、前記段階ｂ）にて、前記２種以上の物質を収容し
   、かつ前記隔壁材料を中空繊維に形成するのに適した分
   離隔壁材料が選択されることを特徴とする請求項第１４
   項に記載の方法。 ２０、前記段階ｃ）にて、前記分離隔壁材料に０．２ミ
   クロンの直径を有し、前記精子の通過を妨げるのに充分
   に小さな細孔を少なくとも１つ設ける段階を含むことを
   特徴とする請求項第１７項に記載の方法。 ２１、前記段階ｄ）にて、前記細孔を環境刺激に応答す
   るメチルセルロース組成物で栓をし、分離隔壁中に栓を
   された細孔を形成することを特徴とする請求項第２０項
   に記載の方法。 ２２、前記段階ｆ）にて、前記分離隔壁を予め設定した
   時刻に解凍後処理溶液にさらすことを特徴とする請求項
   第２１項に記載の方法。 ２３、ａ）一端が開口し、栓をした細孔を持つ円筒状高
   分子分離隔壁を選択し、前記栓をした 細孔はメチルセルロース組成物を含み、５ ℃の水溶液に対し、少なくとも２０分間は 透過性がなく、ビールスに透過性がなく、 また液体窒素中の長期貯蔵に対し、耐久性 があり、さらに水溶液中で２〜７５℃に６ 〜３００秒間加熱するのに耐久性があり、 ５〜３８℃の温度の１種以上の解凍後処理 溶液に少なくとも部分的に可溶性であり、 さらに前記円筒状高分子分離隔壁は肉厚約 ０．５ｍｍ、長さ約６０ｍｍ、直径約４ｍｍで、かつポ
   リエチレンからなり、 ｂ）雄どりの精液を採取し、評価し、溜め、増量し、冷
   却し、 ｃ）評価し、溜め、増量し、冷却した雄どりの精液を前
   記円筒状高分子分離隔壁に導入 し、開口端をシールし、該円筒状高分子分 離隔壁を−１９６℃の液体窒素中に貯蔵 し、 ｄ）解凍溶液中で前記円筒状高分子分離隔壁を解凍し、 ｅ）前記円筒状高分子分離隔壁を前記解凍液から解凍後
   処理水溶液中に移し、 ｆ）前記円筒状高分子分離隔壁を前記解凍後処理水溶液
   中に十分な時間保持することに より、制御され、かつ比較的徐々にグリセ ロール低温保護剤を該円筒状高分子分離隔 壁内から退出させ、同時に解凍後処理水溶 液を解凍した雄どり精液中に制御して侵入 させ、しかる後に ｇ）上記段階ａ）〜ｆ）で準備した雄どり精液を使って
   、にわとりの人工受精を行うこ とを特徴とする凍結雄どり精液からグリセ ロールを分離する方法。 ２４、ａ）拡散すべき物資を選択し、 ｂ）前記物質を収容するのに適した分離隔壁材料を選び
   、 ｃ）前記分離隔壁材料に少なくとも１つの細孔をあけ、 ｄ）前記細孔を環境刺激に応答する利物質で栓をし、分
   離隔壁に栓をした細孔を形成 し、 ｅ）前記分離隔壁により前記物質を環境から単離し、 ｆ）前記分離隔壁を予め決めた時刻に前記細孔中の前記
   栓が応答する環境刺激にさらす ことを特徴とする拡散法。 ２５、前記段階ｂ）前記物質を収容するのに適した分離
   隔壁材料選択し、前記分離隔壁材料はポリエーテル組成
   物、ポリエチレン、ポリプロピレン、ビニル系高分子、
   水蒸気透過ウレタン、ポリウレタン、ポリカーボネート
   、セルロース組成物、部分合成セルロース組成物、セラ
   ミック、金属および天然と合成のゴムからなる群から選
   択されることを特徴とする請求項第２４項に記載の方法
   。 ２６、前記段階ｄ）にて、セルロース高分子、高分子電
   解質錯化合物、アニオン性およびカチオン性（滴定し得
   る荷電）高分子、ポリスルホン組成物、アクリル系高分
   子、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル組成物、ポ
   リビニルピロリドンおよびセルロース−塩ビ樹脂複合体
   からなる群から選択され、環境刺激に応答し、かつ侵食
   され得る物質であり、そのため前記隔壁中から１種以上
   の物質が退出するのを許容し、１種以上の物質が侵入す
   るのを許容する物質で前記細孔に栓をすることを特徴と
   する請求項第２４項に記載の方法。 ２７、少なくとも１つの細孔を持つ分離隔壁層を有する
   ことを特徴とする七面鳥の精液保存用非経口分離隔壁。 ２８、前記少なくとも１つの細孔が、七面鳥個体の精子
   細胞の平均直径より小さい直径を有することを特徴とす
   る請求項第２７項に記載の七面鳥精液保存用非経口分離
   隔壁。 ２９、前記細孔が微細孔であることを特徴とする請求項
   第２８項に記載の非経口分離隔壁。 ３０、前記微細孔が侵食され得る物質で栓をされること
   を特徴とする請求項第２９項に記載の非経口分離隔壁。 ３１、前記容器は、前記分離隔壁層の少なくとも一部が
   ポリスルホン膜で構成される容器を構成することを特徴
   とする請求項第３０項に記載の非経口分離隔壁。 ３２、前記容器が、エチルセルロースとメチルセルロー
   スの混合物でシールされた微細孔を有することを特徴と
   する請求項第３１項に記載の非経口分離隔壁。 ３３、前記微細孔の各々の直径が０．２２ミクロンであ
   ることを特徴とする請求項第３２項に記載の非経口分離
   隔壁。 ３４、前記容器が３次元構造で、矩形の断面積を有する
   ことを特徴とする請求項第３３項に記載の非経口分離隔
   壁。 ３５、ａ）七面鳥の精液を集め、任意の希釈剤あるいは
   増量剤を加え、 ｂ）ある量の前記七面鳥の精液を少なくとも１つの細孔
   を有する容器に入れ、 ｃ）前記七面鳥精液をその保存期間中、温度と酸素添加
   の制御を行うことを特徴とする 七面鳥の精液保存法。 ３６、前記段階ｂ）にて、前記七面鳥の所定量の精液を
   少なくとも１つの細孔を持つ容器に入れる際に、該細孔
   が七面鳥の精液を入れる際に侵食され得る物質で栓をさ
   れていることを特徴とする請求項第３５項に記載の方法
   。 ３７、前記段階ｂ）にて、前記七面鳥の精液を少なくと
   も１つの微細孔を有する容器にいれる際に、該微細孔が
   １種以上のセルロース組成物で栓がしてあることを特徴
   とする請求項第３５項に記載の方法。 ３８、前記微細孔が０．２２ミクロンの直径を有するこ
   とを特徴とする請求項第３７項に記載の方法。 ３９、段階ｃ）にて、前記容器を、制御手段を備えると
   ともに、中に交換流体を収容したチェンバー中で水浴さ
   せることにより、前記七面鳥精液の温度と酸素添加とを
   制御することを特徴とする請求項第３７項に記載の方法
   。 ４０、前記容器および前記チェンバーが矩形断面を有す
   ることを特徴とする請求項第３９項に記載の方法。