JPS63102676A - ウイルスの濃縮法 - Google Patents

ウイルスの濃縮法

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JPS63102676A
JPS63102676A JP24754586A JP24754586A JPS63102676A JP S63102676 A JPS63102676 A JP S63102676A JP 24754586 A JP24754586 A JP 24754586A JP 24754586 A JP24754586 A JP 24754586A JP S63102676 A JPS63102676 A JP S63102676A
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JP
Japan
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virus
hollow fiber
porous hollow
cellulose
membrane
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JP24754586A
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English (en)
Inventor
Kazuko Sogawa
祖川 和子
Hideki Iijima
秀樹 飯島
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ウィルスの濃縮法に関する0本発明法は、液
体中のウィルスの精製、濃縮に利用できる。本発明にお
ける「多孔性膜」とは、水流速平均孔径が10nm以上
、面内空孔率が10%以上の膜をいう、透析用膜、限外
癌過膜は含まない。
(従来技術) ウィルスは、高分子の核蛋白質であり、特定の荷電群を
含んでいる。そのため、その精製濃縮は、一般に、蛋白
質の単離方法にならっている。
現在、物理化学、生化学、分子生物学の技術が導入され
、粒子の大きさによる分画遠心法のみでなく、溶解度の
差を利用した等重点処理、吸着溶出を利用した方法1粒
子の形、密度を利用した密度勾配遠心法など種々の方法
がある。
癌過法は、ウィルス学において、単に細菌とウィルスを
区別するだけでなく、ウィルスの大きさ測定に大きな役
割を果たしてきたが、近年は、メンブランフィルタ−の
実用化、あるいは新たな半透膜の開発により、その利用
はウィルス研究の多方面にわたっている。
メン・プランフィルターは、1907年にドイツで研究
が始められて、1931年にElfordによりウィル
スの大きさ測定に用いられるようになった。第二次大戦
中、ドイツで商業的に製造が始められ、その後、アメリ
カでさらに研究改良が加えられた。セルロースエステル
、ナイロン、テフロンなどから作られたものがあるが、
セルロースエステルのフィルターが一般的である。
メンブランフィルタ−によるウィルスの濃縮には、吸着
、濾別法の2方法がある。下水など、水に浮遊している
腸内ウィルスは、フィルターに吸着しないが、塩類存在
下では、孔径の大きなフィルターにも吸着するという性
質を利用して、あらかじめ除菌、除蛋白を行なった大量
の試料にM gC文2あるいはA文C文3を加え、ウィ
ルスをフィルターに吸着癌過させたのち、溶出を行う。
また、ウィルス培養液では、液中の吸着用1F物質をプ
ロタミンなどで除去し、THを5.0に調整し癌過する
と、ウィルスはフィルターに吸着する。次いでウシ胎児
血清を癌過すると、ウィルスは溶出して、60〜100
倍のC相液が得られる。ファージでは、数株の菌をそれ
ぞれはさんだフィルターを重ねたもので癌過を行い、特
異菌株4 への吸着分離が試みられている。これらは、
吸着法である。濾別法として、Gordonらは、試料
を循環ポンプで限外濾過膜に平行に流しくfl□w  
method)、培養液などは吸引で、限外痛め1ジを
通過させ、ウィルスの濃縮を容易に行える装置を考案し
た(ウィルス実験学総論、国立予防衛生研究所学友合線
)、肝炎B抗原の清澄血漿からの限外濾過膜を使用した
濃縮(特開昭5l−139619)などの例がある。し
かし、これらは、抗原粒子の直径18〜22nmの大き
さに対して、非常に小さな孔径(CMWIO万)の膜を
使用しており、効率的な濃縮が困難である。
(発明が解決しようとする問題点) 高速遠心、吸着などを利用する従来のウィルス濃縮の方
法には遠心によるウィルス粒子の凝集、不活化、ウィル
ス粒子の吸着・溶出による感染性の低下などの問題点が
ある。
従来の限外濾過膜にょる癌過は、ウィルス径に適した孔
径の膜を選択できず、蛋白等の吸着のため目づまりしや
すく、効率的にウィルス濃縮液を得ることは困難である
。また、複雑な装置も必要である。本発明の濃縮方法は
、これらのウィルス粒子に対しての遠心などによる力、
吸着などの影響が少なく、ウィルス径に適した孔径の、
目づまりの少ない膜を使用して姉過を行うものである。
本発明の目的は、ウィルス粒子の活性をなるべく失わず
に、簡単にかつ効率的に、ウィルスを濃縮およびj11
1!Aする方法を提供することである。
(問題点を解決するための手段) 本発明方法は、ウィル′スの存在する液体を、銅アンモ
ニア法再生セルロースからなる多孔性中空繊維で構成さ
れたモジュール(成型物)で癌過することによってウィ
ルスを阻市し、残存液中にウィルスを濃縮することを特
徴とする。
再生セルロースの製法には、ビスコース法、セルロース
エステルのケン化法、銅アンモニア法など種々のものが
あるが、各々、製造条件の相違により物n的、化学的な
性質において決して「再生セルロース」として−律に論
じうるちのではない。銅アンモニア法では、不可欠な酸
処理により銅の除去に伴う微細な孔の発生と特異な分子
鎖の凝集構造の発生が認められるため、銅アンモニア法
再生セルロースは特異な性質を持つ。
その性質の特徴は、親木性で、かつ蛋白質の吸着性が少
ない点にある0本発明者らは、蛋白質と高分子素材との
吸着性に関する相関性を検討した結果、一般的には、親
木性素材はど、蛋白質の吸着性が小さく、本発明方法に
用いられる銅アンモニア法再生セルロースからなる多孔
性中空繊維が一番小さいことを見いだした。
銅アンモニア法再生セルロースの粘度平均分子量は7X
10° 以−ヒが好ましく、また0、lNNaOH水溶
液中での溶解成分が少なければ少ないほど望ましい。4
0℃、48時間、0.1NNaOH水溶液中に浸漬した
際、この溶解分がloppm以下であれば、この中空繊
維はウィルスを濃縮するのに最も適している。
上述のようなセルロースからなる中空H&維を作製する
には、高純度セルロース原料を用いて銅アンモニア法再
生セルロースを作製するか、あるいは中空繊維を作製後
に0.1NNaOH水溶液で72時間以上洗浄処理すれ
ば良い、高純度セルロース原料を用いれば、上記溶解分
が著しく減少するので、より好ましい。ここで、r高純
度セルロース原料」とは、α−セルロース含有量が95
wt%以上で、重合度が500以上の木綿リンターおよ
び木材パルプを指す、これらの原料について、ブリーチ
ング、洗浄工程中での分解および酸化を防1)二しつつ
、不純物の混入を避けるために、常に精製された水を用
いると良い。
銅アンモニア法再生セルロースからなる多孔性中空繊維
の第1の特徴は、内壁面から外壁面への膜厚方向に垂直
な面における孔径を面内平均孔径で表す時、膜内貫通孔
の入口および出口における面内平均孔径の間に、極小の
部分、1該極小の部分より大きい部分、もう1つの極小
の部分の順に配列された構造が、中空繊維の膜厚方向に
少なくとも1組存在する点にある。ここで言う極小とは
、数学的意味での極小をさす。従って、膜表面の面内平
均孔径が、そのすぐ内側の面の面内平均孔径よりも小さ
いような膜において、膜表面部は極小の部分とは言わな
い。したがって、従来の多孔質中空繊維にくらべて、銅
アンモニア法再生セルロースからなる多孔性中空繊維で
はウィルスの阻止率を高くすることができ、かつ濾過速
度を速めることができる。これに対して、面内平均孔径
の極小部が2つ以上存在しない従来の多孔質膜の場合で
は、ウィルス阻旧率99.99%以−ヒにするためには
、濾過速度を遅くせざるを得ない、第2の特徴はウィル
スの濃縮に際して、ウィルス径V(nm)、膜の水流速
平均孔径D (nm)、膜厚を満たすことである。
ここで、ウィルス径Vとは、球状ウィルスではその直径
を、また、非球状ウィルスでは、楕円体に近似したとき
の短軸の直径を指す。
ウィルス粒子を濃縮する場合、一般的には阻止係数は高
いほどeIIii液中に回収されるウィルス粒子数は増
す、しかし、ウィルス粒子の効率的な濃縮を目的とする
場合、(1)式の値は8以下が望ましい、8より大きく
なると、中空M!l内に残存するウィルス粒子の個数が
それほど増加しない割には、濾過速度が大きく低下し、
効率的な濃縮を行うには好ましくない、一方、(1)式
の値が1より小さくなると、濾過速度は上昇するが、も
れ出るウィルス粒子の個数も急激に多くなり、やはり効
率的な濃縮を行うには好ましくない、したかって、ウィ
ルス径V(nm)の昨、下記(1)式の条件を満足する
平均孔径D (nm) 、膜厚T(gm)の膜を用いる
ことが望ましい。
8≧0.5XIO”°1x+i’y−x4xtu’+)
)XT≧1(1) 膜によるウィルスの濃縮機構として、膜の孔径の大きさ
と濃縮すべきウィルス粒子の粒子径との違いによりふる
い分ける「ふるい機構Jと、膜表面にウィルス粒子を吸
着させる「吸着機構」がある。(1)式が成立すること
は、銅アンモニア法再生セルロースからなる多孔性中空
繊維では、蛋白質の吸着性が他の高分子素材にくらべて
、最も小さいという本発明者らの検討結果を考慮すれば
、銅アンモニア法再生セルロースからなる多孔性中空繊
維によるウィルス濃縮は、主に「ふるい機構Jであると
考えられる。
銅アンモニア法再生セルロースからなる多孔性中空M&
雄の第3の特徴は、極小面内空孔率が10%以上の点で
ある。1096未満では、限外濾過速度は急激に低下す
る。好ましくは30%以上である。限外濾過速度に及ぼ
す面内空孔率の影響は、10%未満では極小面内空孔率
の5乗、10〜30%では約2乗、30%を越えると約
1乗に比例して限外濾過速度は増加する。一方、極小面
内空孔率が80%を越えると、多孔性中空繊維の力学的
性質は著しく低下し、ピンホール等の欠陥部が生じたり
、中空繊維を構成するセルロース分子が、濾液中あるい
は被濾過液中に脱落分散する恐れがある0本発明におけ
る中空繊維の第4の特徴は1面内配向度が60%以上8
0%以下であることである。
再生セルロースは親水性に優れているため、水溶液中で
一般には1膨潤する。膨潤によってセルロース中空繊維
が変形し、そのため中空繊維表面(内壁面)−ヒでの目
詰まりが起こることがある。
これを防ぐには、中空繊維を構成するセルロース分子鎖
の面内配向度が60%以上であることが好ましい、また
面内配向度が大きくなりすぎると膜厚方向での膨潤時の
変形および膜面内での収縮がおこるため、面内配向度が
80%以下であることが好ましい。
また、第5の特徴は、膜厚がlO牌m以上100#Lm
未満であることである。
中空繊維の膜厚は薄ければ薄いほど、一般的には癌過速
度が大きくなるので好ましい、しかしながら、膜厚が1
101L未満になると、中空繊維にはピンホールが多発
し、ウィルス粒子が濾液中に漏れ出てくる。また膜厚が
loOpm以上になると、濾過速度が大きく低下し、ま
た、膜への蛋白質の吸着が無視できない程度まで増大す
る。阻止係数φをなるべく大きくするには、極小面内空
孔(べをなるべく大きくし、流速の低下を防ぎながら、
膜厚をできる限り厚く設計するのが良い。
本発明方法に用いられる銅アンモニア法再生セルロース
からなる多孔性中空aaiの製造方法としては、例えば
、セルロースリンター(α−セルロース含有量96%以
上、平均分子量2.6X1ワ 0 )を公知の方法で調整した銅アンモニア溶液中に8
wt%の濃度で溶解したものを紡糸原液として用いる。
この紡糸原液に対して、アセトン/アンモニア/水系混
合溶液を凝固剤および中空剤として用いてミクロ相分離
を生起させ、その後、凝固、再生することにより得られ
る。ここで、ミクロ相分離とは、溶液中に高分子の濃厚
層あるいは希薄層が直径0.02〜数ルmの粒子として
分散し、安定化している状態を意味する。ミクロ相分離
の生起は、紡糸中の糸の失透現象によって直接内型観察
するか、あるいは紡糸後の糸の電子顕微鏡i察により、
直径1gm以下、0.02gm以上の粒子の存在で確認
される。
本発明方法による実施例を説明するに先立ち、 7本明
細書中に用いられている主な技術用語(物性値)の定義
とその測定方法を以下に示す。
[水流速平均孔径] 銅アンモニア法再生セルロースからなる多孔性中空繊維
のモジュールを作製し、そのモジュール状態で、中空繊
維の水の筐出量を測定し、(2)式から水流速平均孔径
を求めた。
■二流出量(ml/m1n) T : I]!2厚(終m) ΔP:圧力差(m m Hg ) A:膜面積(m′) Prρ:空孔率(−) p:水の粘性率(cP) 空孔率Prρは水膨潤時の見掛は密度ρay、ポリマー
の密度ρpより(3)式で求めた。セルロースの場合ρ
p=1.561を用いた。
rpC%)= (1−paw/pp)X100  (3
)[モ均分子量] 銅アンモニア溶液中(20℃)で測定された極限粘度数
[η](ml/g)を(4)式に代入することにより平
均分子量(粘度平均分子量)Mvを算出する。
[極小面内空孔率] 銅アンモニア法再生セルロースからなる多孔性中空mW
をアクリル樹脂で包埋後、ウルトラミクロトーム(LK
B社(スウェーデン)製Ultrat omem880
0型)に装着したガラスナイフをもちいて、外壁面から
19厚方向に沿って厚さ約1gmの試料を順に切り出す
。その試料切片をクロロホルムで脱包埋後、それぞれの
切片の電子顕微鏡写真をとる。注目する切片の1cm’
当たり、孔半径が(r)〜(r+dr)に存在する孔の
数をN(r)drと表示する。3次および4次の平均孔
半径(それぞれ13および14)は次式で定義される。
(6)式から計算される。それぞれの切片の電子顕微鏡
写真より平均孔径を計算し、面内平均孔径の内壁面から
の距離に対する図示より、極小面内孔径を示す面を決定
する。その決定された面の空孔率、を極小面内空孔率と
定義する。その極小面内空孔率は(7)式で求められる
[PFU] 適出量のファージと、宿主大腸菌とを軟寒天培地に混ぜ
、寒天培地上にひろげて固まったのち保温すると、−面
に増殖した大腸菌の中に、ファージによって溶菌がおこ
った部分が円形の斑点をつくる。この斑点をプラークと
いう。PFUはこの1つのプラークを形成するウィルス
の数。大腸菌を宿主とするファージの場合は、標準条件
(37℃、12時間培養)下では、I PFUは、はぼ
lウィルス粒子に相当する。
[ウィルス阻止係数] 吐過しようとする水溶液単位体積当たりのウィルスの数
N o 、 II2を透過した軽液単位体積当たりのウ
ィルスの数Nのとき下記(8)式で定義される。
φ= −l o g (N/N o)      (8
)(発明の効果) 本発明によれば、ウィルスの存在する液体から、その活
性を損わずに、簡単に効率的にウィルスを濃縮すること
ができる。
(実施例) 以下、本発明方法によるウィルスのe編方法の実施例を
示す。
(実施例1) セルロースリンター(α−セルロース含り量96%以上
、平均分子i2.6X10’)を公知の 一方法で調整
した銅アンモニア溶液中に8wt%のC度で溶解し、濾
過脱泡を行い、紡糸原液とした。その紡糸原液を環状紡
糸口の外側紡出口(外径2 m mφ)より2 、2 
m 1 / m i n テ、一方中空剤として、アセ
トン40wt%/アンモニア0.575wt%/水59
.425wt%の混合溶液(中空剤)を中央紡出口(外
径0.6mmφ)より2 、2 ml / m i n
でそれぞれアセトン40wt%/アンモニア0.575
wt%/水59.425wt%の混合溶液(擬固剤)中
に直接吐出し、l1m/minの速度で巻き取った。な
お、吐出直後の透明青色状の繊維状物は次第に白色化し
、ミクロ相分離を生起し、ひきつづいて凝固が起こり、
繊維としての形状が維持されていた。その後、2wt%
の硫酸水溶液で再生し、その後、水洗した。水洗後の中
空繊維をアセトンで、中空繊維内部の水分を置換し、そ
の後10%延伸した状態で真空乾燥した(25°C11
,5時間)。このようにして得られた銅アンモニア法再
生セルロース多孔性中空繊維の内径は230.4μm、
膜厚は22.4ルm、水流速平均孔径は31.5nm、
極小面内空孔率は25%であった。
したがって、(1)式より計算された値は2.4であっ
た。この中空iJl維500本を東ねモジュールを成型
した。
大腸菌を宿主とするφ×174ファージ(ウィルス径2
5nm)が1ml中に約1 、4 X I O”個存在
する液体培地(ポリペプトン10g/l、酵母エキス2
g/1.Naci2g/lを含む、)を用意し、上記の
モジュールで約10m1、圧力200 m m Hgを
かけて、モジュール中空部の出口を閉じた状態で濾過し
、濾液7mlを得た。濾過後、中空部内部の残存液1m
lを取り出し、濾液と、この残液のPFUを測定した。
その結果、濾液が、3.5X10″ P F U / 
m l、残液が、1.lX1o  PFU/mlであっ
た。
この場合、IPFUは、−はぼ1ウィルス粒子に相占す
る。従って、被濾過液は8倍に濃縮され、回収率は80
%であった。また、実験での阻止係数φは5.6であっ
た。
(実施例2) 実施例1と同様の方法で、銅アンモニア法再生セルロー
ス多孔性中空繊維を製造し、これを500本束ねモジュ
ールに成型した。但し、紡糸原液のセルロースリンター
の濃度を7wt%、中空剤、凝固剤をアセト740wt
%/アンモニア0 、56 w t%/水59.44w
t%とし、原液、中空剤を2 、2 ml / m i
 nで凝固剤中に直接+l出し、10 m / m i
 nの速度で巻き取った0flIられた;に1アンモニ
ア法再生セルロース多孔性中空繊、雉の内径は238.
3μm、膜厚は26.4Km、水流速モ均孔径は51.
4om、極小面内空孔率は30.2%であった。(1)
式より計算された値は1.5であった。
大腸菌を宿主とするT4ファージ(ウィルス径85nm
)が、1 m l中に約9.5X109個存在する液体
培地を用意し、実施例1と同様の方法で10m1を濾過
し、濾液7 m lと残液1mlを得た。PFUを測定
した結果、濾液が、4.3×106P F U / m
 1 、残液が、7.6X101L′PF U / m
 lであった。従って、被濾過液は8倍に濃縮され、回
収率は80%であっ、た。また、実験でのφは3.3で
あった。
(実施例3) 実施例1と同様の方法で、銅アンモニア法再生セルロー
ス多孔性中空ta維を製造し、これを5゜0本束ねモジ
ュールに成型した。但し、紡糸原液のセルロースリンタ
ー、の濃度を8wt%、中空剤、凝固剤をアセトン45
wt%/アンモニア0.575wt%/水54.425
wt%とし、原液を2 、6 m l / m i n
、中空剤を1.4ml/minで凝固剤中に直接吐出し
、10m/minの速度で巻き取った。得られた銅アン
モニア法再生セルロース多孔性中空繊維の内径は24o
OALm、膜厚は30.0uLm、水流速平均孔径は1
5.4om、極小面内空孔率は21%であった。(1)
式より計算された値は7.8であった。
大腸菌を宿主とするφ×174ファージの存在する液体
培地5 m lと牛血清5mlとを混合し、上記のモジ
ュールで実施例1と同様の方法で10m1を濾過し、濾
液7mlと残液1mlを得た。
PFUをJlll定すると、牛血清と混合後の被濾過液
は、1.lX10  PFU/m1.濾液はOPF U
 / m l、残液は9.9X10  PFU/mlで
あった。従って、牛血清中で被濾過液は9倍に濃縮され
、回収率は90%であった。また、実験でのφは10.
0以上であった。
(実施例4) 実施例1と同様の方法で、銅アンモニア法再生セルロー
ス多孔性中空繊維を製造し、これを500本束ねモジュ
ールに成型した。但し、紡糸原液のセルロースリンター
の濃度を7wt%、中空剤、凝固剤をアセト740wt
%/アンモニア0.56wt%/水59.44wt%と
し、原液を2.2ml/min、中空剤を3 、5 m
 l / minで凝固剤中に直接吐出し、l Om 
/ m i nの速度で巻き取った。得られた銅アンモ
ニア法再生セルロース多孔性中空繊維の膜厚は19.2
゜m、水流速平均孔径は56.3omであった。
(1)式より計算された値は0.5であった。
大腸菌を宿主とするφ×174ファージが、1ml中に
約6.3X10″1個存在する液体培地を用意し、実施
例1と同様の方法で10m1を飽過し、濾液7mlと残
液1 m lを得た。PFUを測定した結果、濾液が、
1.8X10cI PFU/m1、残液が、3.8X 
10” PFU/m lであった。従って、被濾過液は
6倍に濃縮され、回収率は60%であった。また、実験
より得られたφは0.5であった。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ウィルスの存在する液体を、銅アンモニア法再生
    セルロースからなる多孔性中空繊維で構成されたモジュ
    ールで濾過することにより、該中空繊維の中空部内に残
    存する液体中に該ウィルスを濃縮させることを特徴とす
    るウィルスの濃縮法。
  2. (2)ウィルス径V(nm)のウィルスの存在する液体
    を濾過するモジュール中の多孔性中空繊維が、水流速平
    均孔径D(nm)、膜厚T(μm)で下記(1)式を満
    足する多孔性中空繊維である特許請求の範囲第1項記載
    のウィルスの濃縮法。 8≧0.5×10^(^3^.^0^1^×^1^0^
    −^3^V^−^2^.^3^4^×^1^0^−^2
    ^・^D^)×T≧1(1)
  3. (3)モジュール中の多孔性中空繊維が、極小面内空孔
    率10%以上、中空繊維を構成するセルロース分子鎖の
    面内配向度60%以上80%以下、膜厚10μm以上1
    00μm未満の多孔性中空繊維である特許請求の範囲第
    1項又は第2項記載のウィルスの濃縮法。
JP24754586A 1986-10-20 1986-10-20 ウイルスの濃縮法 Pending JPS63102676A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022118943A1 (ja) * 2020-12-04 2022-06-09 旭化成メディカル株式会社 多孔質中空糸膜及び完全性試験方法

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WO2022118943A1 (ja) * 2020-12-04 2022-06-09 旭化成メディカル株式会社 多孔質中空糸膜及び完全性試験方法

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