KR20230090351A

KR20230090351A - 다공질 중공사막 및 완전성 시험 방법

Info

Publication number: KR20230090351A
Application number: KR1020237017034A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 요시다; 쇼타 나카시마; 쇼헤이 히메노; 고스케 가지야마
Original assignee: 아사히 가세이 메디컬 가부시키가이샤
Priority date: 2020-12-04
Filing date: 2021-12-03
Publication date: 2023-06-21
Also published as: WO2022118943A1; EP4257229A1; CA3196731A1; AU2021392478A1; CN116528968A; US20240001309A1; JPWO2022118943A1

Abstract

재생 셀룰로오스를 포함하는 다공질 중공사막으로서, 탄성 한계 압력이 200 kPa 이상인 다공질 중공사막.

Description

다공질 중공사막 및 완전성 시험 방법

본 발명은, 재생 셀룰로오스를 포함하는 다공질 중공사막, 및 상기 다공질막이 충전된 막모듈의 완전성 시험 방법에 관한 것이다.

사람 혈액 유래의 혈장 분획 제제나 바이오 의약품 등의 생물학적 제제에 있어서, 바이러스에 대한 안전성을 향상시키는 대책으로서, 그 제조 공정에는 바이러스 제거/불활화 공정이 도입되어 있다. 그 중에서도, 다공질막을 이용한 여과에 의한 바이러스 제거법은, 유용한 단백질을 변성시키지 않고 바이러스를 저감할 수 있는 유효한 방법이다. 재생 셀룰로오스를 함유하는 다공질막은, 그 우수한 친수성 때문에 단백질의 막에 대한 흡착이 적은 특징이 있어, 각종 생물학적 제제의 바이러스 제거 용도에 널리 이용되고 있다(예컨대 특허문헌 1, 2 참조).

다공질막을 이용한 여과에 의한 바이러스 제거법에서는, 제조한 의약품의 안전성을 담보하기 위해, 바이러스 제거 공정에서 바이러스 제거막이 유효하게 기능한 것을 확인하는 막모듈의 완전성 시험이 필요해진다.

다공질막이 갖는 본래의 구멍 직경 분포 이외의 큰 구멍, 예컨대 직경 약 100 μm의 핀홀이 다공질막에 생긴 경우에는, 바이러스 대체 미립자를 이용한 평가에서는 바이러스 제거성의 저하를 확인할 수 없다. 이것에 대하여, 평균 구멍 직경 35 nm를 갖는 구리암모니아법 재생 셀룰로오스로 이루어진 다공질 중공사막의 막모듈의 완전성 시험의 방법으로서, 시험 압력 1 kgf/㎠(98 kPa)의 리크 테스트에서는, 바이러스 제거 성능의 저하를 평가 가능한 것이 알려져 있다(예컨대 특허문헌 3 참조).

한편, 막모듈의 완전성 시험의 방법으로는, 원하는 바이러스 제거 성능을 위해 허용되는 핀홀 직경을 구하고, 그 핀홀 직경 이상의 결함이 생기지 않은 것을 확인하기 위한 리크 테스트, 혹은 디퓨전 시험을 들 수 있다. 직경이 20 nm 정도인 파보바이러스 제거를 목적으로 한 바이러스 제거막에서는, 바이러스 제거성 저하에 영향을 주는 핀홀은 미소하기 때문에, 리크 테스트 등에서의 시험 압력을 높게 설정할 필요가 있다. 그러나, 이러한 방법으로 완전성 시험을 행할 수 있는 것은, 폴리불화비닐리덴이나 폴리술폰계 합성 고분자로 이루어진 다공질막 등에 한정된다.

특허문헌 1 : 국제공개 제2015/156401호 공보 특허문헌 2 : 국제공개 제2017/170874호 공보 특허문헌 3 : 일본특허공개 평7-132215호 공보

본 발명은, 리크 테스트 등에 의해 높은 미립자 제거 성능의 평가를 가능하게 하는 재생 셀룰로오스를 포함하는 다공질 중공사막을 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 또한, 본 발명은, 상기 다공질 중공사막을 포함하는 막모듈에 대하여 리크 테스트법에 의한 완전성 시험 방법을 제공하는 것을 과제의 하나로 한다.

전술한 바와 같이, 리크 테스트 등에 있어서, 직경이 20 nm 정도인 파보바이러스 제거를 목적으로 한 바이러스 제거막에서는, 바이러스 제거성 저하에 영향을 주는 핀홀은 미소하기 때문에, 그와 같은 미소한 핀홀의 검출 정밀도를 높이기 위해 리크 테스트 등의 시험 압력은 높게 설정할 필요가 있다. 그러나, 이러한 방법으로 완전성 시험을 행할 수 있는 것은, 폴리불화비닐리덴이나 폴리술폰계 합성 고분자로 이루어진 다공질막 등에 한정된다. 재생 셀룰로오스막에 대하여, 미소 핀홀의 검출 정밀도를 높이기 위해 시험 압력을 높게 설정하면, 재생 셀룰로오스막은 시험 압력에 견딜 수 없다고 하는 과제가 있다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 재생 셀룰로오스를 포함하는 다공질 중공사막의 탄성 한계 압력을 특정치 이상으로 하는 것을 발견하고, 그와 같은 재생 셀룰로오스를 포함하는 다공질 중공사막을 제공하는 것에 의해, 상기 다공질 중공사막을 포함하는 막모듈을 사용한 리크 테스트법에 의한 완전성 시험 방법에 있어서, 재생 셀룰로오스를 포함하는 다공질 중공사막에서의 미소 핀홀 등의 검출 정밀도를 높일 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성했다.

즉, 본 발명의 상세한 것은 하기와 같다.

[1] 재생 셀룰로오스를 포함하는 다공질 중공사막으로서, 탄성 한계 압력이 200 kPa 이상인 다공질 중공사막.

[2] 상기 다공질 중공사막의 막두께(t)에 대한 내경(R)의 비(R/t)가 8.4 이하인 [1]에 기재된 다공질 중공사막.

[3] 상기 다공질 중공사막의 막두께(t)가 20 μm 이상 70 μm 이하의 범위인 [1] 또는 [2]에 기재된 다공질 중공사막.

[4] 재생 셀룰로오스가 구리암모니아법에 의한 재생 셀룰로오스인 [1] 내지 [3]의 어느 하나에 기재된 다공질 중공사막.

[5] 상기 다공질 중공사막의 내표면에서의 구멍 직경이 외표면에서의 구멍 직경보다 큰 [1] 내지 [4]의 어느 하나에 기재된 다공질 중공사막.

[6] 상기 다공질 중공사막의 내표면측으로부터 외표면측을 향해 구멍 직경이 작아지는 경사 구조를 갖는 [1] 내지 [5]의 어느 하나에 기재된 다공질 중공사막.

[7] 여과 압력 27 kPa, 37℃에서의 투수량이 10 L/(㎡·hr) 이상 50 L/(㎡·hr) 이하인 [1] 내지 [6]의 어느 하나에 기재된 다공질 중공사막.

[8] 버블 포인트가 1.2 MPa 이상인 [1] 내지 [7]의 어느 하나에 기재된 다공질 중공사막.

[9] 바이러스 제거에 사용되는 [1] 내지 [8]의 어느 하나에 기재된 다공질 중공사막.

[10] 파보바이러스 제거율(LRV)이 4.0 이상인 [9]에 기재된 다공질 중공사막.

[11] [1] 내지 [10]의 어느 한 항에 기재된 다공질 중공사막을 이용한 생물학적 제제 함유액의 여과 방법으로서, 여과시의 다공질 중공사막의 막간 차압이 150 kPa 이상인 여과 방법.

[12] 생물학적 제제 함유액이, 면역 글로불린(폴리클로날 항체), 알부민, 혈액 응고 인자, 프로트롬빈 복합체, 배지, 모노클로날 항체, 항체 약물 복합체, 백신, 재조합 단백질, 바이러스 벡터, DNA 및 RNA의 적어도 1종을 포함하는 [11]에 기재된 여과 방법.

[13] 바이러스 제거를 위한 여과 방법인 [11] 또는 [12]에 기재된 여과 방법.

[14] [1] 내지 [10]의 어느 하나에 기재된 다공질 중공사막이 충전된 막모듈의 완전 시험 방법으로서,

막모듈이, 다공질 중공사막의 외표면에 접하는 외표면측 공간과, 다공질 중공사막의 내표면에 접하는 내표면측 공간을 갖고 있고,

외표면측 공간에 액체를 충전하는 것과,

다공질 중공사막의 막간 차압이 98 kPa보다 크고, 또한 다공질 중공사막의 탄성 한계 압력 이하의 범위의 압력이 되도록, 내표면측 공간을 공기로 가압하는 것

을 포함하는 완전성 시험 방법.

[15] 재생 셀룰로오스 다공질 중공사막이 충전된 막모듈의 완전 시험 방법으로서,

다공질 중공사막의 막간 차압이 98 kPa 이상이고, 또한 다공질 중공사막의 탄성 한계 압력 이하의 범위의 압력이 되도록, 내표면측 공간을 가압하는 것

을 포함하는 완전성 시험 방법.

[16] 재생 셀룰로오스 다공질 중공사막이, 탄성 한계 압력이 200 kPa 이상인 재생 셀룰로오스 다공질 중공사막인 [14] 또는 [15]에 기재된 완전성 시험 방법.

[17] 다공질 중공사막의 막두께(t)에 대한 내경(R)의 비(R/t)가 8.4 이하인 [14] 내지 [16]의 어느 하나에 기재된 완전성 시험 방법.

[18] 다공질 중공사막이 바이러스 제거막인 [14] 내지 [17]의 어느 하나에 기재된 완전성 시험 방법.

[19] 다공질 중공사막으로부터 생기는 기포를 육안으로 관찰하는 공정을 포함하는 [14] 내지 [18]의 어느 하나에 기재된 완전성 시험 방법.

[20] 외표면측 공간 및 내표면측 공간 중, 어느 하나의 공간의 압력 변동치를 측정하는 공정, 또는 어느 하나의 공간의 압력을 일정하게 유지하기 위해 필요한 공기 유입량을 측정하는 공정을 포함하는 [14] 내지 [18]의 어느 하나에 기재된 완전성 시험 방법.

본 발명에 의하면, 리크 테스트 등에 의해 높은 바이러스 제거 성능의 평가를 가능하게 하는 재생 셀룰로오스를 함유하는 다공질 중공사막이 제공된다. 또한, 본 발명에 의하면, 상기 다공질 중공사막에 대하여 리크 테스트법을 행하는 완전성 시험의 방법이 제공된다.

도 1은 다공질 중공사막의 막 단면의 모식도이다. 다공질 중공사막의 내경(R)과 막두께(t)의 관계를 나타내고 있다.
도 2는 실시예 1에 따른 다공질 중공사막의 탄성 한계 압력의 결정에 이용한 그래프이다.
도 3은 실시예 1에 따른 다공질 중공사막의 주사형 현미경에 의한 관찰 화상이다.
도 4는 실시예 2에 따른 다공질 중공사막의 주사형 현미경에 의한 관찰 화상이다.
도 5는 실시예 3에 따른 다공질 중공사막의 주사형 현미경에 의한 관찰 화상이다.
도 6은 실시예 4에 따른 다공질 중공사막의 주사형 현미경에 의한 관찰 화상이다.
도 7은 다공질 중공사막의 막두께(t)에 대한 내경(R)의 비(R/t)와, 탄성 한계 압력의 상관을 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명을 구체적인 실시형태(이하, 「본 실시형태」라고 한다.)에 의거하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 본 실시형태에 속박되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 임의의 형태로 실시하는 것이 가능하다.

본 실시형태에 따른 재생 셀룰로오스를 함유하는 다공질 중공사막에 대하여 설명한다.

본 실시형태에 따른 다공질 중공사막은, 물질을 투과 혹은 포착하기 위한 다수의 세공을 함유하는 다공질 구조를 갖는 중공형의 막이다. 다공질 중공사막은, 그 형상은 특별히 한정되지 않지만, 원통형으로 연속한 형상을 가질 수 있다. 본 명세서에서는, 상기 다공질 중공사막의 원통 내측에 위치하는 면을 내표면, 원통 외측에 위치하는 표면을 외표면으로 기재한다.

본 실시형태에 따른 다공질 중공사막은, 재생 셀룰로오스를 포함하는 다공질 중공사막이라면 특별히 한정되지 않는다. 재생 셀룰로오스로는, 천연 셀룰로오스를 화학 처리에 의해 용해한 원액에 의해 부형화한 후에 별도의 화학 처리에 의해 재생한 셀룰로오스라면 특별히 한정되지는 않고, 구리암모니아 셀룰로오스 용액으로 작성하는 방법(구리암모니아법) 또는 아세트산 셀룰로오스를 알칼리로 비누화시켜 작성하는 방법(비누화법)으로부터 얻어진 재생 셀룰로오스를 예시할 수 있다.

본 실시형태에 따른 다공질 중공사막은, 재생 셀룰로오스 이외의 성분을 포함해도 좋고, 재생 셀룰로오스의 일부가 수식되어 있어도 좋다. 예컨대, 셀룰로오스 수산기가 에스테르화 수식된 재생 셀룰로오스 또는 부분 가교된 재생 셀룰로오스 등이 예시된다. 또한 다공질 중공사막 표면이 고분자 피막으로 코팅되어 있어도 좋다. 코팅하기 위한 고분자로는, 폴리히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트와 아크릴아미드의 공중합체, 폴리메톡시에틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타아크릴레이트와 디에틸아미노에틸메타아크릴레이트의 공중합체, 2-메타크릴로일옥시에틸포스포릴콜린과 n-부틸메타크릴레이트의 공중합체, 2-(N-3-술포프로필-N,N-디메틸암모늄)에틸메타크릴레이트와 n-부틸메타크릴레이트의 공중합체, 히드록시프로필셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 또는 비닐피롤리돈과 아세트산비닐의 공중합체 등이 예시된다.

본 실시형태에 따른 다공질 중공사막은, 리크 테스트 등의 완전성 시험에 있어서 높은 바이러스 제거 성능의 평가를 가능하게 하거나, 또는 미소한 핀홀의 검출을 가능하게 하는 다공질 중공사막이라면 특별히 한정되지 않지만, 특정치 이상의 탄성 한계 압력을 나타내는 다공질 중공사막이 예시된다. 상기 탄성 한계 압력으로는, 200 kPa 이상, 210 kPa 이상, 220 kPa 이상, 230 kPa 이상, 240 kPa 이상, 혹은 250 kPa 이상이 예시된다. 또한, 탄성 한계 압력의 별도의 양태로는, 215 kPa 이상, 225 kPa 이상, 235 kPa 이상, 245 kPa 이상, 255 kPa 이상, 270 kPa 이상, 혹은 280 kPa 이상이 예시된다. 탄성 한계 압력의 상한치는, 현실적으로 가할 수 있는 압력이라면 특별히 한정되지 않지만, 1000 kPa 이하, 900 kPa 이하, 800 kPa 이하, 700 kPa 이하, 600 kPa 이하, 500 kPa 이하, 450 kPa 이하, 400 kPa 이하, 350 kPa 이하, 혹은 300 kPa 이하가 예시된다.

탄성 한계 압력이란, 중공사막의 내표면측으로부터 공기로 가압했을 때의 압력 증대에 따르는 중공사막 외경 변화에 의해 관측되는 팽창이 선형적 변화로부터 일탈할 때의 압력으로서 정의된다. 중공사막 팽창의 선형적 변화로부터의 일탈은, 중공사막의 소성 변형에 의해 생긴다. 다공질 중공사막의 제조 공정 내에서의 각종 검사, 여과 및 리크 테스트 등의 완전성 시험에서는, 시험 전후로 다공질막의 바이러스 제거성 및 투수성에 실질적인 변화가 없는 것이 바람직하고, 시험에 이용하는 압력은 탄성 한계 이하의 압력을 선택하는 것이 바람직하다. 또, 본 실시형태에 따른 다공질 중공사막의 탄성 한계 압력은, 다공질 중공사막이 물에 의해 습윤된 상태로 측정된다.

리크 테스트는 다공질막이 갖는 본래의 구멍 직경 분포 이외의 큰 구멍(핀홀)의 유무를 검출하는 방법이다. 온도 20℃에서의 핀홀 직경과, 시험 압력과, 핀홀로부터 유출되는 기체 유량의 관계는, 쵸크 흐름의 식(1)으로 주어진다. 따라서, 시험 압력의 값과, 핀홀로부터 유출되는 기체 유량의 값과, 식(1)로부터, 핀홀 직경을 산출하는 것이 가능하다.

Q=30πR²(P₁+0.1) (1)

(식 중, Q : 유량(mL/분), R : 온도 20℃에서의 핀홀 직경(μm), P₁ : 시험 압력(MPa))

다공질막을 보다 높은 압력으로 가압하여, 작은 유량 변화를 관측하는 시스템을 구축하는 것이, 보다 작은 핀홀을 검지 가능하게 하기 위해서는 바람직하다. 한편, 다공질막이 갖는 본래의 구멍 직경 분포에서의 공기 확산량과 그 검출 정밀도를 고려하면, 리크 테스트에 있어서 핀홀의 존재를 판정 가능한 공기 유량은, 예컨대, 0.2 mL/분 이상 0.5 mL/분 이하의 범위이며, 설정 압력 200 kPa의 경우, 검출 가능한 최소 핀홀의 직경은 2.7 μm 이상 4.2 μm 이하의 범위, 250 kPa에서는 2.5 μm 이상 3.9 μm 이하의 범위, 300 kPa에서는 2.3 μm 이상 3.6 μm 이하의 범위이다.

본 실시형태에 따른 다공질 중공사막의 탄성 한계 압력의 하한치는, 리크 테스트에 있어서 다공질 중공사막을 가압하는 설정 압력을 98 kPa보다 큰 영역에 설정하여 직경 3 μm 정도보다 작은 핀홀을 검출 가능하게 하는 관점에서, 200 kPa 이상이고, 220 kPa 이상인 것이 바람직하고, 250 kPa 이상인 것이 보다 바람직하고, 300 kPa 이상인 것이 더욱 바람직하다. 본 실시형태에 따른 다공질 중공사막의 탄성 한계 압력의 상한치는, 다공질 중공사막을 필터 모듈로 할 때에 요구되는 유연성의 관점에서 일정 이하인 것이 바람직하고, 800 kPa 이하가 예시되고, 700 kPa 이하가 바람직하고, 600 kPa 이하가 보다 바람직하고, 500 kPa 이하가 더욱 바람직하고, 400 kPa 이하가 특히 바람직하다.

본 실시형태에 따른 다공질 중공사막의 탄성 한계 압력의 하한치를 200 kPa 이상으로 하는 것은, 종래 기술의 재생 셀룰로오스로 이루어진 다공질 중공사막의 여과시의 막간 차압이 98 kPa 정도였던 것을 150 kPa를 초과하여 설정할 수 있는 관점에서도 바람직하다.

여과시의 막간 차압을 높게 설정하는 것은, 단위시간당 처리량이 증대한다고 하는 경제적 메리트 외에, 바이러스 제거막에서는 여과시의 막간 차압을 높게 설정할수록 바이러스의 막에 대한 물리적 구속력이 증가함으로써 바이러스 포착의 신뢰성이 높아진다고 하는 메리트가 있다. 막간 차압은 본 실시형태에 따른 다공질 중공사막의 탄성 한계 압력의 75% 정도 이하에서 설정하는 것이 바람직하고, 따라서, 보다 바람직한 여과시의 막간 차압은 165 kPa 이상, 188 kPa 이상, 225 kPa 이상이다. 또한, 여과시의 막간 차압의 별도의 양태로서, 150 kPa 이상, 200 kPa 이상, 250 kPa 이상이 예시된다. 여과시의 막간 차압의 상한치는, 현실적으로 가할 수 있는 압력이라면 특별히 한정되지 않지만, 1000 kPa 이하, 900 kPa 이하, 800 kPa 이하, 700 kPa 이하, 600 kPa 이하, 500 kPa 이하, 450 kPa 이하, 400 kPa 이하, 350 kPa 이하, 혹은 300 kPa 이하가 예시된다. 막간 차압은 특별히 높은 여과 배압이 가해지지 않는 조건에 있어서는 저압 여과의 여과 압력과 동일한 의미로 취급된다. 또한, 막간 차압의 컨트롤 수단으로는, 다공질 중공사막에 가해지는 압력이 일정압이 되도록 여과 대상물을 압송해도 좋고, 다공질 중공사막의 탄성 한계 압력을 초과하지 않는 범위에서 여과 대상물을 정속으로 여과해도 좋다.

여기서, 본 실시형태에 따른 다공질 중공사막의 막간 차압이란, 다공질 중공사막의 내표면측의 압력과, 다공질 중공사막의 외표면측의 압력의 차압을 가리킨다. 다공질 중공사막의 내표면측의 압력으로부터 다공질 중공사막의 외표면측의 압력을 뺀 값이 예시된다.

본 실시형태에 따른 다공질 중공사막은, 막두께(t(μm))에 대한 내경(R(μm))의 비(R/t)가 8.4 이하인 것이 바람직하다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 내경(R)과 막두께(t)는 건조 상태의 중공사를 둥글게 자른 단면 화상으로부터 측정되고, 내경은 중공사의 내표면 직경, 막두께는 중공사의 내표면과 외표면 사이의 수직 거리이다. 이하, 특별히 언급하지 않는 한, 내경(R)과 막두께(t)는 건조 상태에서 측정된 값을 나타낸다.

본 발명자들은, 다공질 중공사막의 프로파일에 기초하여, 입자 직경이, 약간 모자란 20 nm로부터 100 nm 정도의 여과 대상물에 적합한 재생 셀룰로오스를 포함하는 다공질 중공사막에 관해, 다공질 중공사막의 막두께(t)에 대한 내경(R)의 비인 R/t와, 탄성 한계 압력에 특정한 상관이 있는 것을 발견했다(후술하는 실시예 1∼4 및 비교예 1∼2, 및 도 7 참조). 다공질 중공사막의 탄성 한계 압력 200 kPa 이상을 실현하는 관점에서, R/t의 상한치는 8.4 이하가 바람직하다. 전술한 탄성 한계 압력의 보다 바람직한 하한치에 대응하여 R/t의 보다 바람직한 범위는 8.0 이하, 더욱 바람직한 범위는 7.7 이하이다. R/t의 하한치는, 중공사 형상을 안정적으로 생산하고, 또한 중공사 여과막으로서 공급 유량과 투과 유량의 밸런스를 만족시키는 관점에서, 2.0, 즉 막두께에 대하여 내경이 2배 이상인 것이 바람직하다.

본 실시형태에 따른 다공질막의 막두께는, 20 μm 이상 70 μm 이하의 범위인 것이 바람직하다. 다공질막으로서의 체의 효과로 미소 물질을 포착하는 영역을 설계하는 것의 간편함의 관점에서, 막두께는 20 μm 이상인 것이 바람직하다. 또한, 다공질막의 투과 성능을 높게 설정하는 것의 간편함의 관점에서, 막두께를 70 μm 이하로 하는 것이 바람직하다. 다공질막의 막두께는, 보다 바람직하게는 30 μm 이상 60 μm 이하의 범위이며, 더욱 바람직하게는 40 μm 이상 50 μm 이하의 범위이다.

본 실시형태에 따른 다공질 중공사막은, 바이러스 제거막에 요구되는 다공질 구조와 우수한 친수성의 특징을 양립시킬 수 있는 관점에서 구리암모니아법으로부터 얻어지는 재생 셀룰로오스가 바람직하다. 구리암모니아법을 이용한 본 실시형태에 따른 다공질 중공사막의 제조 방법의 예를 이하 설명한다.

우선, 셀룰로오스를 구리암모니아 용액에 용해시킨, 셀룰로오스 농도 6 질량%로부터 8 질량%, 암모니아 농도 4 질량%로부터 5 질량%, 구리 농도 2 질량%로부터 3 질량%의 방사 원액과, 아세톤 농도 30 질량%로부터 50 질량%, 암모니아 농도 0.5 질량%로부터 1.0 질량%의 수용액인 내부 응고액과, 아세톤 농도 20 질량%로부터 40 질량%, 암모니아 농도 0.2 질량% 이하의 수용액인 외부 응고액을 준비한다. 방사 원액에는 원액의 미크로상 분리의 속도를 조정하는 관점에서, 황산나트륨 등의 무기염을 0.03 질량%로부터 0.1 질량% 정도의 범위에서 함유해도 좋다.

다음으로, 방사 원액을 고리형 이중 오리피스로부터 2 mL/분으로부터 5 mL/분의 속도로 토출하고, 동시에, 고리형 이중 오리피스의 중앙부에 형성된 중앙 방출구로부터 내부 응고액을 0.3 mL/분으로부터 3.0 mL/분의 속도로 토출하는 것이 바람직하다. 예컨대, 200 kPa를 초과하는 탄성 한계 압력을 실현하는 중공사 내경 및 막두께를 얻기 위해, 제조되는 다공질 중공사막의 막두께를 20 μm로부터 70 μm의 바람직한 범위로 하기 위해서는, 원액 토출 속도를 2.5 mL/분 이상 4 mL/분 이하, 내부 응고액 속도를 0.3 mL/분 이상 1.6 mL/분 이하의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다. 더욱 바람직한 방법은, 내부 응고액 속도를 0.3 mL/분 이상 1.4 mL/분 이하의 범위로 하는 것이다. 고리형 이중 오리피스로부터 토출한 방사 원액 및 내부 응고액을, 즉시 외부 응고액 중에 침지하여, 내부 응고액 및 외부 응고액을 응고시킨 후에, 막을 프레임으로 권취한다.

외부 응고액에 대한 방사 원액 및 내부 응고액의 침지는, 응고 욕조 내에 담은 외부 응고액에 방사 원액 및 내부 응고액을 침지하는 방법, 방사용 깔때기 내를 외부 응고액과 함께 유하, 낙하시키면서 응고를 진행시키는 방법, 동일하게 방사용 깔때기를 사용하는 방법으로서 U자형 세관을 이용하는 방법을 들 수 있다. 응고 과정의 연신 억제에 의해 높은 미립자 제거율을 갖는 막구조를 실현하는 관점에서 U자형 세관을 이용하는 방법이 바람직하다.

본 실시형태에 따른 다공질 중공사막을 후술하는 투수 성능 및 바이러스 제거 성능을 안정 실현하는 막구조로서 형성하는 관점에서, 외부 응고액의 온도는 25℃ 이상 45℃ 이하의 범위에서 선택되는 소정의 온도로 제어하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 온도 범위는 30℃ 이상 45℃ 이하, 더욱 바람직한 범위는 35℃ 이상 45℃ 이하이다.

권취된 중공사막을 2 질량%로부터 10 질량%의 희황산 수용액에 침지하고, 이어서 순수로 수세함으로써 셀룰로오스를 재생하고, 또한 메탄올, 에탄올 등의 유기 용매로 중공사막의 수분을 치환한 후에, 중공사막 다발의 양끝을 고정하여 중공사막을 1%로부터 8% 연신한 상태로 30℃로부터 60℃, 5 kPa 이하의 조건으로 감압 건조하는 것에 의해, 건조 상태의 중공사막을 얻는다.

본 실시형태에 따른 여과 방법은, 본 실시형태에 따른 다공질 중공사막으로, 여과 대상의 용액을 여과하는 것을 포함한다.

본 실시형태에 따른 다공질 중공사막은, 수용액 중의 미립자를 효과적으로 포착하도록 이용하기 위해 중공사의 내표면측으로부터 외표면측을 향해 액체가 흐르는 방향에서 여과를 행하는 방법(내압 여과법)을 채용하는 것이 바람직하고, 높은 유속을 실현하고, 다공질막이 막히는 것을 억제하는 관점에서, 내표면에서의 구멍 직경이 외표면에서의 구멍 직경보다 큰 것이 바람직하다. 또한, 미립자의 포착 성능을 높이고, 막히는 것의 영향을 억제하는 관점에서, 내표면측으로부터 외표면측을 향해 구멍 직경이 작아지는 경사 구조를 가지며, 또한, 제거 대상으로 하는 미립자를 포착하기 위해 구멍 직경 변화가 적은 균질 구조를 더 포함하는 것이 보다 바람직하다. 여기서 구멍 직경이란, 막의 내표면, 외표면, 혹은 중공사막을 둥글게 자른 단면을 광학 현미경 혹은 주사형 전자 현미경으로 관찰하여 얻어진 화상에서의 구멍 부분의 크기이며, 그 비교에 의한 차이의 정도는, 현미경 화상으로 시인할 수 있을 정도로 명확한 것이 바람직하다.

본 실시형태에 따른 다공질 중공사막은, 미립자 제거의 하나인 바이러스 제거를 위해 사용하는 것이 가능하고, 바이러스 중에서도 소바이러스로서 위치 부여되는 파보바이러스의 제거막으로서 특히 적합하게 사용할 수 있다.

본 실시형태에 따른 다공질 중공사막을 파보바이러스 제거막으로서 이용하는 경우, 여과 압력 27 kPa, 37℃에서의 투수량이 10 L/(㎡·hr) 이상 50 L/(㎡·hr) 이하인 것이 바람직하다.

투수량은 내압 여과법에 의해 물을 여과했을 때의 단위시간당 유량이며, 투수량이 높게 설계된 바이러스 제거막에서는 생물학적 제제의 바이러스 제거 공정을 단시간에 행할 수 있다. 한편, 투수량은 다공질 중공사막의 전체의 평균 구멍 직경을 나타내는 척도이며, 제거 대상이 되는 바이러스 입자의 크기에 따라서 설계된다. 따라서, 직경 20 nm보다 작은 파보바이러스의 포착 성능을 보다 확실하게 하는 관점에서 10 L/(㎡·hr) 이상 50 L/(㎡·hr) 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 15 L/(㎡·hr) 이상 45 L/(㎡·hr) 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 여기서 투수량을 여과 압력 27 kPa, 37℃의 조건으로 규정하는 것은, 상기 기술 영역에서 다공질막의 평균 구멍 직경(nm)을 산출할 때의 투수량의 측정 조건으로서 일반적이기 때문이다.

본 실시형태에 따른 다공질 중공사막의 투수량을, 여과 압력 98 kPa, 25℃와의 여과 조건하에 나타내면, 20 L/(㎡·hr) 이상 100 L/(㎡·hr) 이하가 바람직하고, 30 L/(㎡·hr) 이상 85 L/(㎡·hr) 이하가 보다 바람직하다.

또한, 본 실시형태에 따른 다공질 중공사막을 파보바이러스 제거막으로서 이용하는 경우, 버블 포인트가 1.2 MPa 이상이라면 특별히 한정되지 않는다. 여기서, 버블 포인트란, 다공질 중공사막의 최대 구멍의 크기를 나타내는 척도이다. 직경 20 nm보다 작은 파보바이러스의 포착을 확실하게 하는 관점에서, 버블 포인트의 하한치로는 1.3 MPa 이상이 바람직하고, 1.4 MPa 이상이 보다 바람직하고, 1.5 MPa 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 전술한 투수성을 실현하는 관점에서, 버블 포인트의 상한치로는 2.4 MPa 이하가 바람직하고, 2.3 MPa 이하가 보다 바람직하고, 2.2 MPa 이하가 더욱 바람직하다. 또, 버블 포인트는, 본 실시형태에 따른 다공질 중공사막의 일단을 밀봉하여, 타단으로부터 공기, 혹은 질소에 의해 가압하는 것이 가능한 시험 모듈을 작성하고, 상기 시험 모듈을 표면장력이 낮은 불소계 액체에 침지한 상태로 승압했을 때에 누출되는 기체 유량이 2.4 mL/분일 때의 압력을 가리킨다.

본 실시형태에 따른 다공질 중공사막을 바이러스 제거막으로서 사용하는 경우, 본 실시형태에 따른 다공질 중공사막의 바이러스 제거성은, 바이러스를 포함하는 원액과, 여과액의 50% 조직 배양 감염치(TCID₅₀/mL)의 비의 대수치인 바이러스 제거율(LRV : Logarithmic Reduction Value)로서 평가된다.

본 실시형태에 따른 다공질 중공사막을 파보바이러스 제거막으로서 사용할 때, 6.0 TCID₅₀/mL 이상 8.0 TCID₅₀/mL 이하의 파보바이러스를 포함하는 원액을 막간 차압 196 kPa, 150 L/㎡의 양으로 여과했을 때의 파보바이러스 제거율이 4.0 이상인 것이 바람직하다. 더 많은 여과량에 대한 대응, 여과 압력 변동에 미치는 영향을 고려하면 동일 조건의 파보바이러스 제거율은 4.5 이상인 것이 보다 바람직하고, 5.0 이상인 것이 더욱 바람직하다. 상기 LRV는, 후술하는 실시예의 (5)에 기재된 LRV의 측정 방법에 있어서, (5-A)에 기재한 바이러스 함유 단백질 용액을 이용하여 측정되는 것이 바람직하다.

본 실시형태에 따른 다공질막 중공사막을 바이러스 제거막으로서 사용할 때, 정제 대상이 되는 용액에 포함되는 생물학적 제제는 특별히 한정되지 않지만, 면역 글로불린(폴리클로날 항체), 알부민, 혈액 응고 인자, 프로트롬빈 복합체, 배지, 모노클로날 항체, 항체 약물 복합체, 백신, 재조합 단백질, 바이러스 벡터, DNA 및 RNA 등을 예시할 수 있다.

본 실시형태에 따른 다공질막 중공사막의 정제 대상은 항체 등의 단백질이어도 좋다. 항체는, 인간 항체이어도 좋고, 인간 이외의 소 및 마우스 등의 포유동물 유래 항체 단백질이어도 좋다. 혹은, 항체는, 인간 IgG와의 키메라 항체 단백질, 및 인간화 항체이어도 좋다. 인간 IgG와의 키메라 항체란, 가변 영역이 마우스 등의 인간 이외의 생물 유래이지만, 그 밖의 정상 영역이 인간 유래의 면역 글로불린으로 치환된 항체이다. 또한, 인간화 항체란, 가변 영역 중, 상보성 결정 영역(complementarity-determining region : CDR)이 인간 이외의 생물 유래이지만, 그 밖의 프레임워크 영역(framework region : FR)이 인간 유래인 항체이다. 인간화는, 키메라 항체보다 면역 원성이 더욱 저감된다.

항체의 클래스(아이소타입) 및 서브클래스는 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 항체는, 정상 영역의 구조의 차이에 의해, IgG, IgA, IgM, IgD 및 IgE의 5종류의 클래스로 분류된다. 그러나, 실시형태에 따른 다공질막 중공사막이 정제 대상으로 하는 항체는, 5종류의 클래스의 어느 것이어도 좋다. 또한, 인간 항체에 있어서는, IgG에는 IgG1로부터 IgG4의 4개의 서브클래스가 있고, IgA에는 IgA1과 IgA2의 2개의 서브클래스가 있다. 실시형태에 따른 다공질막 중공사막이 정제 대상으로 하는 항체의 서브클래스는 어느 것이어도 좋다. 또, Fc 영역에 단백질을 결합한 Fc 융합 단백질 등의 항체 관련 단백질도, 실시형태에 따른 다공질막 중공사막이 정제 대상으로 하는 항체에 포함될 수 있다.

또한, 항체는, 유래에 의해서도 분류할 수 있다. 실시형태에 따른 다공질막 중공사막이 정제 대상으로 하는 항체는, 천연의 인간 항체, 유전자 재조합 기술에 의해 제조된 재조합 인간 항체, 모노클로날 항체 또는 폴리클로날 항체의 어느 것이어도 좋다. 이들 항체 중에서도, 실시형태에 따른 다공질막 중공사막이 정제 대상으로 하는 항체로는, 항체 의약으로서의 수요나 중요성의 관점에서, 모노클로날 항체가 적합하지만, 이것에 한정되지 않는다.

항체로는, IgM, IgD, IgG, IgA 또는 IgE의 어느 것을 포함하는 모노클로날 항체 혹은 폴리클로날 항체가 예시된다. 또한, 항체는 예컨대, 혈장 생성물 유래이어도 좋고, 혹은 세포 배양액 유래이어도 좋다. 세포 배양에 의해 항체를 얻는 경우는 세포로서 동물 세포 혹은 미생물을 사용할 수 있다. 동물 세포로는, 종류는 특별히 한정되지 않지만, CHO 세포, Sp2/0 세포, NS0 세포, Vero 세포, PER.C6 세포 등을 들 수 있다. 미생물로는, 종류는 특별히 한정되지 않지만, 대장균이나 효모 등을 들 수 있다.

본 실시형태에 따른 다공질막 중공사막을, 정제 대상으로 하는 단백질 함유 용액 중에 포함되는 바이러스를 여과에 의해 제거하기 위한 막으로서 사용하는 경우, 높은 막간 차압, 또한 높은 바이러스 제거율로 단백질 함유 용액을 여과하는 것이 가능해진다. 막간 차압은 본 실시형태에 따른 다공질 중공사막의 탄성 한계 압력의 75% 정도 이하에서 설정하는 것이 바람직하고, 따라서, 보다 바람직한 여과시의 막간 차압은 150 kPa 이상, 165 kPa 이상, 188 kPa 이상, 200 kPa 이상, 225 kPa 이상, 혹은 250 kPa 이상이 예시된다. 막간 차압의 상한치는, 현실적으로 가할 수 있는 압력이라면 특별히 한정되지 않지만, 1000 kPa 이하, 900 kPa 이하, 800 kPa 이하, 700 kPa 이하, 600 kPa 이하, 500 kPa 이하, 450 kPa 이하, 400 kPa 이하, 350 kPa 이하, 혹은 300 kPa 이하가 예시된다.

다공질 중공사막을 여과에 제공하는 시간은, 길게 설정할수록 여과량이 증대하는 메리트가 있고, 따라서, 30분 이상이 예시되고, 1시간 이상이 바람직하고, 3시간 이상이 보다 바람직하고, 6시간 이상이 더욱 바람직하다. 여과 시간의 상한치는 특별히 한정되지 않지만, 7일 이하, 6일 이하, 5일 2일 이하, 4일 이하, 3일 이하가 예시된다.

또한, 본 실시형태에 따른 다공질막 중공사막을 바이러스 제거 공정에 사용할 때, 별도의 정제 공정을 전단 혹은 후단, 혹은 그 양쪽에서 실시해도 좋다. 별도의 정제 공정에 이용되는 기구로는, 프로틴 A 담체, 이온 교환 크로마토그래피, 뎁스필터, 한외 여과막, 프리필터 및 활성탄 등이 예시된다.

본 실시형태의 또 다른 예로서, 다공질 중공사막이 충전된 막모듈의 완전성 시험 방법에 대하여 설명한다.

본 실시형태에 따른 다공질 중공사막이 충전된 막모듈은, 통형체, 덮개체 및 포팅제에 의해 구성된다. 통형체의 내측에 수용된 중공사막은 그 양끝부에서 포팅제에 의해 통형체와 접합하고 있고, 통형체의 내표면과 중공사의 외표면, 포팅제의 표면에 의해 둘러싸인 중공사의 외표면과 접하는 공간(이하, 「외표면측 공간」이라고 한다.)을 형성하고, 외표면측 공간은 통형체가 갖는 노즐에 의해 외계에 통해 있다. 막모듈은, 중공사막과 통형체가 포팅제에 의해 접합된 양끝부를 각각 일정한 공간을 형성하도록 2개의 덮개체가 접합되어 있고, 덮개체의 내표면과 중공사의 내표면, 포팅제의 다른 한쪽의 표면에 의해 둘러싸인 중공사의 내표면을 접하는 공간(이하, 「내표면측 공간」이라고 한다.)을 형성하고, 내표면측 공간은 덮개체가 갖는 노즐에 의해 외계에 통해 있다.

본 실시형태에 따른 다공질 중공사막이 충전된 막모듈은, 덮개체의 노즐로부터 액체를 가압 통액함으로써 내표면측 공간으로부터 외표면측 공간으로 막을 통해 액체를 이동시키고, 통형체의 노즐로부터 액체를 회수함으로써 여과에 사용할 수 있다.

본 실시형태에 따른 막모듈의 완전성 시험 방법은, 상기와 같이 막모듈이 다공질 중공사막의 외표면에 접하는 외표면측 공간 및 다공질 중공사막의 내표면에 접하는 내표면측 공간의 2개의 공간을 갖고 있고,

(1) 외표면측 공간에 액체를 충전하는 공정, 및

(2) 다공질 중공사막의 막간 차압이 98 kPa보다 크고, 또한 다공질 중공사막의 탄성 한계 압력 이하의 범위가 되도록, 내표면측 공간을 공기로 가압하는 공정을 포함한다.

본 실시형태에 따른 막모듈의 완전성 시험 방법으로 막모듈에서의 외표면측 공간에 액체를 충전하는 방법은, 막모듈의 통형체의 노즐로부터 액체를 충전해도 좋고, 덮개체의 노즐로부터 액체를 넣어 여과 작업과 동일한 방법에 따라 액체를 충전해도 좋다.

막모듈에서의 외표면측 공간에 액체를 충전하는 경우, 다공질막 중의 마이크로 버블의 영향을 줄이는 관점에서 이하에 나타내는 순서로 행하는 것이 보다 바람직하다.

막모듈을 세운 상태로 배치하여, 막모듈의 하측 덮개체의 노즐로부터 유량 2 L/(㎡·분) 정도로 내표면측 공간에 액체를 채운다. 다음으로 통형체가 갖는 2개의 노즐 중 상부측을 개방하여 유량 1 L/(㎡·분) 정도의 여과 조작에 의해 외표면측 공간에 액체를 충전한다. 마지막으로 막모듈의 하측 덮개체의 노즐로부터 내표면측 공간의 액체를 배출한다.

본 실시형태에 따른 막모듈의 완전성 시험 방법에서 사용하는 액체는, 본 실시형태에 따른 다공질 중공사막의 막구조를 변화시키지 않는 것이라면 특별히 한정되지 않지만, 막모듈의 사용전 혹은 사용후의 완전성 시험으로는 여과 대상 액체와의 치환이 용이한 물을 사용하는 것이 바람직하다. 물에 이물이나 마이크로 에어가 포함되어 있던 경우, 다공질 중공사막의 구조의 일부를 폐색하여 완전성 시험의 결과에 영향을 미칠 우려가 있기 때문에, 물은 한외 여과막, 역침투막 또는 탈기막 등에 의해 처리된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 보다 정밀도가 높은 측정을 행하는 관점에서, 표면장력이 낮은 프론계 액체를 사용해도 좋다.

본 실시형태에 따른 막모듈의 완전성 시험에 있어서, 내표면측 공간의 공기를 가압하는 압력은, 다공질 중공사막의 막간 차압이 98 kPa보다 크고, 또한 다공질 중공사의 탄성 한계 압력 이하의 범위가 되는 압력이다.

완전성 시험에 있어서, 내표면측 공간의 공기를 가압하는 압력을 높게 함으로써, 다공질 중공사막의 핀홀을 정밀하게 검출할 수 있다. 그러나 다공질 중공사막의 탄성 한계 압력을 초과한 압력으로 가압하는 것은 다공질 중공사막에 소성적 변형을 생기게 하므로, 탄성 한계 압력 이하 혹은 미만에서 시험을 하는 것이 바람직하고, 탄성 한계 압력의 85% 정도 이하에서 시험하는 것이 보다 바람직하고, 75% 정도 이하가 더욱 바람직하다.

파보바이러스 제거막의 완전성 시험에서는, 파보바이러스 제거율 4.0 이상의 판정이 중요하고, 따라서 허용되는 막모듈 중의 다공질 중공사막의 핀홀 사이즈는 막면적에 따라서 실험적으로 요구되고 있고, 0.001 ㎡에서는 약 3 μm, 0.01 ㎡에서는 약 6.5 μm, 0.1 ㎡에서는 약 12.5 μm, 1 ㎡에서는 약 33 μm이다.

한편, 압력 변동치의 측정이나 유량 측정을 행하는 리크 테스트에 의한 완전성 시험기에서는, 전술한 바와 같이, 핀홀 판정의 정밀도에는 한계가 있고, 설정 압력 200 kPa의 경우, 검출 가능한 최소 핀홀의 직경은 2.7 μm 이상 4.2 μm 이하의 범위, 250 kPa에서는 2.5 μm 이상 3.9 μm 이하의 범위, 300 kPa에서는 2.3 μm 이상 3.6 μm 이하의 범위이며, 작은 면적의 막모듈의 완전성 시험에 있어서는 설정 압력을 200 kPa 이상으로 하는 것이 바람직하다.

본 실시형태에 따른 막모듈의 완전성 시험 방법의 판정 방법으로서, 다공질 중공사막으로부터 생기는 기포를 육안으로 관찰하는 방법, 막모듈이 갖는 2개의 공간 중의 어느 하나의 공간의 압력 변동치를 측정하는 방법, 또는 어느 하나의 공간의 압력을 일정하게 유지하기 위해 필요한 공기 유입량을 측정하는 방법 중에서 하나를 선택하는 것이 바람직하다.

육안으로 관찰하는 방법은, 외표면측 공간에 액체가 충전된 막모듈의 한쪽의 덮개의 노즐로부터 내표면측 공간을 공기로 가압했을 때에, 다공질 중공사에 핀홀 등의 결함이 있는 경우에 생기는 연속 기포를 육안으로 관찰하는 방법이다.

정성적인 방법이기는 하지만, 후술하는 공기 유량을 측정하는 수법에서는 설비적으로 정밀도가 높은 판정이 불가능한 0.001 ㎡나 0.01 ㎡의 소막면적의 막모듈에 관해 특히 유효한 수단이다.

소막면적의 막모듈에 있어서, 다공질 중공사에 결함이 없고, 설계대로의 구멍 직경 분포에 의해 파보바이러스 제거율 4.0 이상이 달성되어 있는 것을 판정하기 위해서는, 적어도 150 kPa 이상의 설정 압력으로 내표면측 공간을 가압했을 때에 30초간, 바람직하게는 60초간, 외표면측 공간에 연속적인 기포가 발생하지 않는 것을 육안으로 관찰하는 방법을 채용하는 것이 바람직하다.

본 실시형태에 따른 막모듈의 완전성 시험의 판정 방법 중, 막모듈이 갖는 외표면측 공간 및 내표면측 공간 중의 어느 하나의 공간의 압력 변동치를 측정하는 판정 방법, 또는 어느 하나의 공간의 압력을 일정하게 유지하기 위해 필요한 공기 유입량을 측정하는 판정 방법에 대하여 설명한다.

이들 방법에서는, 막모듈을 세운 상태로 배치하여, 막모듈의 상측 덮개의 노즐로부터 내표면측 공간을 공기로 가압하고, 통형체의 상측 노즐로부터 누출되는 공기를 도출하는 회로를 형성하고, 각각의 방법에 따라서, 가압측에 압력 조절을 행하는 조절기, 유량계, 압력 센서, 도출측에 유량계를 배치한다. 또한, 측정 중에 다공질막 중에 잔류하는 액체의 영향을 완화하기 위해 막모듈 하측의 덮개의 노즐에 연통하도록 용기를 배치해도 좋다.

이러한 방법으로 측정되는 막모듈 가압시의 압력 변화, 공기 유량의 변화는, 다공질 중공사막 내부에서의 공기 확산량에 의한 변화와, 다공질 중공사의 핀홀 등의 결함에 의한 변화를 합한 변화이다. 완전성 시험을 위해서는, 본래의 다공질막이 갖는 구멍 직경 분포에 의한 공기 확산으로 생기는 변화를 미리 측정하고, 또한 오판정을 방지하기 위한 마진을 설정하여 운용할 필요가 있다. 따라서, 다공질 중공사의 핀홀 등의 결함이 생겼는지 판정하기 위한 압력 변동치 또는 유량 변동치의 판정치(임계값)는 실험적으로 요구되는 것이며, 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 상기 임계값은, 복수(예컨대 9개)의 막모듈에 대해 리크 테스트를 행하고, 압력 변동치 또는 유량 변동치의 평균치와 편차를 감안하여 적절하게 설정할 수 있다.

실시예

이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 실시예에도 속박되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 임의의 형태로 실시하는 것이 가능하다.

(1) 다공질 중공사막의 탄성 한계 압력의 측정 방법

길이 50 mm의 다공질 중공막 1개의 한쪽 단부를 우레탄 수지 등의 경화성 액상 수지에 의해 공기가 누출되지 않도록 밀봉하고, 다른쪽 끝을 마이크로 커플러(닛토 공기사 제조, MC-04PH)에 삽입한 상태로 우레탄 수지 등의 경화성 액상 수지에 의해 중공부를 메우지 않도록 접착 고정한 측정용 모듈을 준비한다. 별도로 압축 공기 공급용의 배관에 압력 조정 밸브, 압력계, 측정용 모듈의 마이크로 커플러를 접속 가능하게 하도록 마이크로 커플러(닛토 공기사 제조, MC-10SM)를 구비한 가압 장치를 준비한다. 측정용 모듈을 물에 침지한 상태로 가압 장치에 접속하고, 20 kPa 간격으로 압력을 증대시켜 중공부에 압축 공기를 공급했을 때의, 중공사의 외경을 치수 측정기(기엔스사 제조, 모델 LS-9006M)로 측정한다. 다음 식에 의해 각 측정 압력에 의한 외경 변화율(%)을 계산하고, X축을 측정 압력(kPa), Y축을 외경 변화율(%)로 하는 그래프를 작성한다.

외경 변화율(%)=(D/D₀-1)×100

(식 중, D : 각 압력에서의 외경(μm), D₀ : 무가압 상태에서의 외경 초기치(μm))

다음으로 20 kPa부터 100 kPa의 20 kPa 간격의 5개의 측정치를 이용하여 원점을 통과하는 회귀 직선식(Y=aX)을 구하고, 그 식의 우변에 외경 변화율 1%의 가중을 의미하는 1을 더한 식(Y=aX+1)을 도출한다. 도출한 식에 의한 직선을 상기 그래프에 더하여, 직선의 외경 변화율을 넘지 않는 플롯의 압력 중, 가장 높은 압력을 측정용 모듈의 탄성 한계 압력으로 한다.

시험은 측정용 모듈 6개 이상에 대해 행하고, 그 평균치를 다공질 중공사막의 탄성 한계 압력으로 한다.

(2) 내경 및 막두께의 측정 방법

다공질 중공사막의 단면 절편을 작성하여, 현미경(기엔스사 제조, 모델 VHX-5000)을 이용하여 200배로 촬영한 화상을 준비하고, 화상 상의 중공사 단면의 막두께를 전체 둘레에 걸쳐 적어도 20개소를 측정하여, 평균한 값을 막두께의 측정치로 한다.

내경은, 동일 화상의 중공사 단면의 중공부의 면적을 화상 처리에 의해 구하여, 원형 근사로 했을 때의 직경으로서 산출한다.

(3) 다공질 중공사막의 투수량의 측정 방법

다공질 중공사막 10개를 묶고, 한쪽 단부에 투수 측정기에 접속 가능한 폴리에틸렌성 튜브를 접착제로 부착하고, 중공사 다른쪽 단부를 16 cm의 유효 길이가 되도록 조정하여 밀봉한 측정용 모듈을 준비한다.

투수 측정 장치는, 측정용 모듈의 폴리에틸렌제 튜브를 접속 가능한 도관부로부터 일정 압력으로 물을 토출하는 기구, 토출액량을 정밀하게 정량 가능한 기구, 토출액량의 정량 시간을 계측하는 기구, 측정용 모듈을 침지하는 욕조, 및 토출수와 욕수의 온도를 조절하는 기구를 구비하고 있다.

측정용 모듈을 37℃의 수욕에 침지하고, 측정용 모듈의 폴리에틸렌제 튜브에 투수 측정기의 도관부를 접속하여 37℃의 물을 27 kPa로 1 mL 통수하는 시간을 계측한다. 측정용 모듈의 다공질 중공사막과 동일 조건으로 작성한 다공질막 중공사막의 내경(μm) 측정의 결과를 기초로 계산되는 여과막 면적과, 1 mL 통수 시간의 측정치로부터 막면적 1 ㎡, 1시간당의 투수량(L/(㎡·hr)을 산출한다.

시험은 평가용 모듈 3개 이상에 대해 행하여, 그 평균치를 다공질 중공사막의 투수량으로 한다.

(4) 다공질 중공사막의 버블 포인트 측정 방법

다공질 중공사막의 일단을 밀봉하여, 타단을 공기, 혹은 질소에 의해 가압하는 것이 가능해지도록 금속 커플러에 우레탄 수지에 의해 고정한 시험 모듈(유효 길이 8 cm)을 작성한다. 시험 모듈에 튜브를 장착하고, 튜브 내에 3M Novec 7200 고기능성 액체(상표, 스리엠 재팬 주식회사 제조)를 주입하여 다공질 중공사막을 액체에 침지시킨다.

버블 포인트 측정 장치는, 금속 커플러를 통해 다공질 중공사막의 내표면측을 가압하여, 서서히 승압을 가능하게 하는 압력 조정 기구, 및 압력 표시 기구를 구비하고 있고, 시험 모듈의 튜브로부터 유출되는 기체 유량을 계측 가능한 유량계를 구비하고 있다.

시험 모듈의 금속 커플러부를 가압 기구의 단부를 장착하고, 시험 모듈의 튜브의 단부에 유량 측정 기구의 라인을 장착하여, 서서히 승압했을 때에 누출되는 기체 유량이 2.4 mL/분일 때의 압력(MPa)을 검출한다. 시험은 시험 모듈 3개 이상에서 행하여, 그 평균치를 버블 포인트값으로 한다.

(5) 다공질 중공사막의 바이러스 LRV의 측정 방법

공지의 기술을 이용하여 일본특허공개 제2013-17990호 공보의 도 1에 기재된 소형 막모듈을 0.001 ㎡의 막면적으로 작성한다.

여과 대상의 용액은, 하기 (5-A) 또는 (5-B)에 기재된 방법으로 조제한다.

(5-A) 바이러스 함유 단백질 용액의 조제는, 우선, 폴리클로날 항체(인간 IgG)(베노글로불린-IH, 베네시스사 제조)를 이용하여, 항체 농도가 1 mg/mL이 되도록 주사용수(오쯔카 제약)로 희석한 항체 용액을 얻는다. 또한, 1 mol/L NaCl 수용액을 이용하여 염 농도를 0.1 mol/L로 조정한다. 또한, 0.1 mol/L HCl 또는 0.1 mol/L NaOH를 이용하여, 수소 이온 지수(pH)를 4.0으로 조정하고, 이것을 단백질 용액으로 한다. 얻어진 단백질 용액에, 돼지 파보바이러스(PPV, 사단법인 동물용 생물학적 제제 협회)를 1.0 vol% 첨가하고 잘 교반하여, 바이러스 함유 단백질 용액을 얻는다.

(5-B) 바이러스 함유 용액으로서, pH 4.5, 0.02 mol/L 아세트산, 0.1 mol/L NaCl의 수용액에 돼지 파보바이러스(PPV, 타입 VR742, 미국 배양세포 계통 보존 기관(이하, ATCC)우로부터 구입)를 0.2% 첨가한 수용액을 작성한다.

준비한 0.001 ㎡ 소형 막모듈과, 상기 바이러스 함유 단백질 용액 또는 바이러스 함유 용액을 이용하여, 데드엔드 내압 여과 방법에 의해, 상기 바이러스 함유 단백질 용액(5-A)을 이용하는 경우는 여과량 150 L/㎡에 도달할 때까지 여과를 행하고, 상기 바이러스 함유 용액(5-B)을 이용하는 경우는 여과량 5 L/㎡에 도달할 때까지 여과를 행하여, 여과액을 얻는다. 여기서 여과 압력은 다공질 중공사막의 탄성 한계 압력에 따라서 선택되고, 탄성 한계 압력이 200 kPa에 미치지 않는 다공질 중공사에 대해서는 98 kPa를 적성 압력으로 하여 실시되고, 탄성 한계 압력이 200 kPa를 초과하는 다공질 중공사에 대해서는 196 kPa를 적성 압력으로 하여 실시된다.

다음으로, 바이러스 감염가를 측정하기 위해, 56℃의 수욕에서 30분간 가열하여 비동화시킨 후의 3% BenchMark 소태아혈청(상표, Gemini Bio-Products사 제조), 1% PENICILLIN STREPTOMYCIN SOL(상표, Life Technologies Corporation 제조)의 Dulbecco's Modified Eagle Medium(1X), 리퀴드+4.5 g/L D-글루코스 + L-글루타민-소듐 피루베이트(상표, Life Technologies Corporation 제조, 이하 D-MEM) 용액(이하, 3% FBS/D-MEM)을 준비하고, 여과 원액, 여과액의 각각을 분취하여 3% FBS/D-MEM으로 10배, 10²배, 10³배, 10⁴배 및 10⁵배로 희석한다.

다음으로, PK-13 세포(No.CRL-6489, ATCC로부터 구입)를 3% FBS/D-MEM으로 희석하고, 세포 농도 2.0×10⁵(세포/mL)의 희석 세포 현탁액을 조제하고, 96웰 환저(丸底) 세포 배양 플레이트 10장의 모든 웰에 100 μL씩 분주하고, 그것에 더하여, 8웰마다 준비한 여과 원액과 그 희석액, 여과액과 그 희석액을 각각 100 μL씩 분주한다. 그 후, 37℃, 5% 이산화탄소 분위기하에 10일간 세포 배양을 실시한다.

10일간 배양한 세포에 대하여, 적혈구 흡착법(바이러스 실험학 총론 국립 예방 위생 연구소 학우회편, p.173 참조)을 이용하여, 50% 조직 배양 감염치(TCID₅₀)를 측정한다.

즉, 닭보존 혈액(상표, 주식회사 일본 바이오 테스트 연구소 제조)을 둘베코 PBS(-) 분말(상표, 닛스이 제약 주식회사 제조)의 PBS(-) 조정액으로 5배로 희석한 후, 2500 rpm, 4℃, 5분간의 원심 분리 상청을 흡인 제거하여, 얻어진 침전물을 다시 PBS(-) 조정액으로 200배로 희석하고, 그 희석액을 세포 배양 플레이트의 전체 웰에 100 μL씩 분주하고, 2시간 정치 후에 세포 조직 표면에 대한 적혈구의 흡착을 관찰하여 바이러스 감염을 평가하는 방법이며, 여과 원액, 여과액, 각각의 희석액에 대하여 바이러스 감염의 비율을 확인하고, Spearman-Karber 계산식에 의해 감염가(TCID₅₀/mL)를 산출한다.

바이러스의 대수 제거율(LRV)은 LRV=log₁₀(C₀/C_F)으로 산출되며, 여기서, C₀는 여과 원액의 감염가(TCID₅₀/mL), C_F는 여과액의 감염가를 바이러스 제거막으로 여과한 후의 여과액의 감염가(TCID₅₀/mL)를 나타낸다.

0.001 ㎡ 막모듈에 의한 바이러스 함유 단백질 용액의 여과 속도는, 여과량 150 L/㎡에 도달하기까지의 시간을 계측하여, 막면적 1 ㎡, 1시간당의 여과량(L/(㎡·hr))으로서 산정한다.

(6) 0.001 ㎡ 막모듈의 투수량의 측정 방법

0.001 ㎡ 막모듈을 준비하고, 내압 여과, 데드엔드 방식에 의해 온도 25℃, 막간 차압 98 kPa, 10분간, 한외 여과막을 통과시킨 순수를 여과하고, 여과액을 계량하여, 막면적 1 ㎡, 1시간당의 투수량(L/(㎡·hr))으로서 산정한다.

(7) 0.001 ㎡ 막모듈의 금콜로이드 LRV의 측정 방법

입자 직경이 약 20 nm인 금콜로이드를 포함하는 용액 AGP-HA20(상표, 아사히 카세이 메디컬사 제조)을 주사용 증류수(오쯔카 제약사 제조), 0.27 질량% SDS(라우릴황산나트륨) 수용액으로 희석하고, 자외·가시분광 광도계(시마즈 제작소 제조, 모델 UV-2450)로 측정한 파장 526 nm에서의 흡광도가 1.00이 되도록 조정하여 금콜로이드 용액 여과 원액을 준비한다.

0.001 ㎡ 막모듈을 준비하고, 준비한 금콜로이드 용액을 이용하여, 내압 여과, 데드엔드 방식에 의해 온도 25℃, 막간 차압 25 kPa, 여과량 2 L/㎡의 조건으로 여과를 실시하고, 0.5 L/㎡로부터 2.0 L/㎡의 여과액을 샘플링한다.

자외·가시분광 광도계(시마즈 제작소 제조, 모델 UV-2450)를 이용하여, 여과 원액과 여과액의 파장 526 nm의 흡광도를 각각 측정하여, LRV=log₁₀(A/B)의 식으로부터 금콜로이드 입자의 대수 제거율(LRV)을 산출한다. 식 중 A는 여과 원액의 흡광도, B는 여과액의 흡광도를 나타낸다.

[실시예 1]

코튼 린터(평균 분자량 1.44×10⁵)를 공지의 방법으로 조제한 구리암모니아 용액 중에 용해시키고, 여과 탈포를 행하여, 셀룰로오스 7.5 질량%, 암모니아 4.4 질량%, 구리 2.7 질량%를 포함하는 방사 원액을 작성했다. 내부 응고액으로서 아세톤 38 질량%, 암모니아 0.65 질량%를 포함하는 수용액과, 외부 응고액으로서 아세톤 28 질량%를 포함하는 수용액을 준비했다.

고리형 이중 오리피스를 이용하여 준비한 방사 원액(중앙 방출구)과 내부 응고액(외측 방출구)을 각각 3.78 mL/분, 0.69 mL/분으로 토출하고, 직경 7 mm의 U자형 깔때기 세관 중을 140 mL/분으로 흐르는 외부 응고액 중에 도입하여 중공사막을 형성하고, 권취 속도(방속(紡速)) 10 m/분으로 수중 권취를 행했다. 권취한 중공사는 3 질량% 황산 수용액 중에서 중공사막의 셀룰로오스를 재생하고, 또한 수세했다. 얻어진 중공사막 다발의 수분을 에탄올로 치환하고, 그 후, 다발 양끝을 고정하여 3.5% 연신한 상태로, 40℃, 3 kPa의 조건하에 진공 건조시켜 실시예 1의 다공질 중공사막을 얻었다.

얻어진 실시예 1에 따른 다공질 중공사막에 대해, 상기 각종 측정 방법에 의해 탄성 한계 압력, 내경(R), 막두께(t), 투수량 및 버블 포인트를 측정한 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 탄성 한계 압력을 유도하기 위해 작성한 그래프를 도 2에 도시한다.

얻어진 다공질 중공사막을 둥글게 자른 절편을 동결 할단법에 의해 작성하고, 주사형 전자 현미경(히타치 하이테크사 제조, 모델 S-4700)을 이용하여 가속 전압 1.0 kV, 배율 2000배로 관찰한 사진을 도 3에 도시한다.

다음으로 실시예 1에 따른 다공질 중공사막을 이용하여, 공지의 기술에 의해 일본특허공개 제2013-17990호 공보의 도 1과 유사한 소형 막모듈을 0.001 ㎡의 막면적으로 작성하여 0.001 ㎡ 막모듈로 하고, 바이러스 LRV(상기 (5-A)에 기재된 바이러스 함유 단백질 용액을 사용), 투수량 및 금콜로이드 LRV를 측정한 결과를 표 1에 나타낸다.

또한, 완전성 시험을 행했을 때에 다공질 중공사의 성능이 변화하지 않은 것을 확인하기 위해, 얻어진 0.001 ㎡ 막모듈의 다공질 중공사막의 외표면측 영역에 순수를 채운 상태로, 다공질 중공사막의 내표면측을 250 kPa, 10분간 공기 가압한 후에, 투수량 및 금콜로이드 LRV의 측정한 결과와, 전술한 가압을 하지 않고 행한 측정 결과의 차이를 나타내기 위한, 가압 전후의 투수량 및 금콜로이드 LRV의 비를 표 1에 나타낸다.

여기서 발명자들이 바이러스 제거 성능 평가의 대체 수법으로서 금콜로이드 제거 성능 평가를 선택한 것은, 바이러스 평가 방법에는 그 용액 중의 바이러스 농도에 따른 측정 한계가 있고, 또한 바이러스 용액에는 감염성이 없는 입자 등을 많이 포함하기 때문에, 막구조의 미묘한 차이를 판정하기 위해서는 금콜로이드 입자의 제거성을 평가하는 것이 바람직하기 때문이다.

[실시예 2 내지 4, 및 비교예 1 및 2]

실시예 1에 대하여, 다공질 중공사막의 제조 조건인, 방사 원액 토출량, 내부 응고액 아세톤 농도, 내부 응고액 암모니아 농도, 내부 응고액 토출량, 외부 응고액 아세톤 농도, 외부 응고액 암모니아 농도, 및 외부 응고액 유량을 표 1에 나타내는 조건으로 변경하여, 실시예 2 내지 4 및 비교예 1 및 2에 따른 다공질 중공사막을 각각 제조했다.

얻어진 실시예 2 내지 4, 및 비교예 1 및 2의 다공질 중공사막에 대해, 탄성 한계 압력, 내경(R), 막두께(t), 투수량 및 버블 포인트를 측정한 결과와, 실시예 1과 동일한 방법으로 0.001 ㎡ 막모듈을 작성하여 바이러스 LRV(상기 (5-A)에 기재된 바이러스 함유 단백질 용액을 사용), 투수량 평가 및 금콜로이드 입자 제거 평가를 행한 결과를 표 1에 나타낸다. 실시예 2에 따른 다공질 중공사막에 의한 바이러스 함유 단백 용액의 여과 속도는 145 LMH였다. 비교예 1에 따른 다공질 중공사막에 의한 바이러스 함유 단백 용액의 여과 속도는 73 LMH였다.

실시예 2 내지 4의 다공질 중공사막을 둥글게 자른 절편을 실시예 1과 동일한 수법으로 관찰한 사진을 각각 도 4 내지 도 6에 도시한다.

또한, 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 및 2에 따른 다공질 중공사막의 막두께(t)에 대한 내경(R)의 비(R/t)에 대하여 탄성 한계 압력을 플롯한 그래프를 도 7에 도시한다. 다공질 중공사막의 막두께(t)에 대한 내경(R)의 비(R/t)와, 탄성 한계 압력이 높은 상관성을 갖는 것이 확인되었다.

실시예 1 내지 4에 따른 다공질 중공사막은, 200 kPa 이상의 탄성 한계 압력을 나타내고, 또한 그 막두께(t)에 대한 내경(R)의 비(R/t)가 8.4 이하이고, 196 kPa 여과에서의 파보바이러스 LRV(상기 (5-A)에 기재된 바이러스 함유 단백질 용액을 사용)은 4.5 이상의 높은 값을 실현할 수 있었다.

0.001 ㎡ 막모듈로 행한, 250 kPa, 10분간 가압에 의한 부하를 가했을 때의 다공질 중공사막의 성능 변화로서, 투수량에 대해서는 10% 정도의 증대, 금콜로이드 LRV에 대해서는 0%로부터 5% 정도의 저하였다. 이것은 가압 부하에 의해 평균 구멍 직경이 약간 넓어져 투수량이 미량 증가하고, 금콜로이드 제거 성능이 약간 저하되었다고 생각된다. 그러나, 이 정도의 변화는, 완전성 시험에 의한 성능 변화로서 허용되는 범위이다. 따라서, 실시예에 따른 다공질 중공사막에 250 kPa의 설정으로 완전성 시험을 적용 가능하다고 판단할 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 4에 있어서, 다공질 중공사막의 탄성 한계 압력의 저하에 따라서 가압 부하 전후의 금콜로이드 LRV 변화를 나타내는 비가 1을 하회하여 감소하는 경향, 즉 가압 부하 후에 금콜로이드 LRV가 저하되는 경향을 확인할 수 있었다. 실시예 3과 실시예 4의 비교로부터, 완전성 시험의 설정 압력은, 다공질 중공사막의 탄성 한계 압력의 80% 정도 이하가 보다 바람직한 것이 나타났다.

한편, 비교예 1 및 2에 따른 다공질 중공사막은, 탄성 한계 압력이 200 kPa에 미치지 않고, 또한 그 막두께(t)에 대한 내경(R)의 비(R/t)가 8.4를 초과한다. 비교예 1 및 2에 따른 다공질 중공사막은, 바람직한 투수량, 및 파보바이러스 LRV(상기 (5-A)에 기재된 바이러스 함유 단백질 용액을 사용)을 갖지만, 0.001 ㎡ 막모듈로 행한 250 kPa, 10분간 가압에 의한 부하 전후의 품질 변화는, 실사용상 문제가 되는 변화였다.

즉, 비교예 1에서는, 투수량의 변화가 +11%로 허용 범위이지만, 금콜로이드 LRV는 가압 부하 후가 오히려 높은 성능을 나타내는 결과가 되었다. 그 원인은, 이론에 구속되는 것은 아니지만, 가압에 의한 소성 변형이 국소에서 생겼기 때문에 세공이 폐색된 것으로 추정된다. 완전성 시험 중의 가압에 의해, 다공질 중공사막의 바이러스 제거능이 원래보다 높게 평가되는 것은, 완전성 시험에서 불합격인 것을 잘못하여 합격이라고 판정되는 문제를 일으킬 수 있다.

한편, 비교예 2에서는, 가압 부하 후의 투수량이 40% 정도 상승하고, 금콜로이드 LRV가 10% 저하되었다. 따라서, 소성 변형에 의한 평균 구멍 직경의 확대가 명확하게 발생했다고 생각된다. 완전성 시험 중의 가압에 의한 투수량 40%의 증대는, 완전성 시험 전후의 다공질 중공사막의 품질로서 허용할 수 없는 변화이며, 완전성 시험으로서 성립하지 않는다.

따라서, 비교예 1 및 2에 따른 다공질 중공사막에 200 kPa 이상의 부하를 가하는 완전성 시험은 적용할 수 없다.

[실시예 5]

실시예 2에 따른 다공질 중공사막의 외측으로부터 엑시머 레이저 가공기(스미또모 중기계 공업사 제조, 모델 INDEX-800, 파장 243 nm , 정격 출력 80 W, 반복 주파수 100 Hz, 펄스 에너지 400 mJ)를 이용하여, 스폿 직경 12 μm, 플루엔스 2.1 J/㎠, 샷수 150회의 조건으로 조사하고, 다공질 중공사 표면에 직경 대략 3 μm의 핀홀을 가공했다.

실시예 2에 따른 0.001 ㎡ 막모듈 작성할 때, 대략 12∼13개의 다공질 중공사막을 사용했다. 실시예 5에서는, 그 중의 1개를 상기와 같이 준비한 직경 3 μm 핀홀을 갖는 다공질 중공사막을 사용한 것 외에는, 실시예 2와 동일한 방법에 의해, 실시예 5에 따른 0.001 ㎡ 막모듈을 작성했다.

실시예 5에 따른 0.001 ㎡ 막모듈의 다공질 중공사막의 외표면측 공간에 물을 충전하고, 다공질 중공사막의 내표면측 공간을 216 kPa로 가압한 바, 30초 전후에서 연속 기포의 발생을 육안으로 확인할 수 있었다. 실시예 1에 따른 0.001 ㎡ 막모듈에 대해서도 동일하게 다공질 중공사막의 외표면측 공간에 물을 충전하고, 다공질 중공사막의 내표면측 공간을 216 kPa로 가압한 바, 60초를 초과해도 기포의 발생은 확인할 수 없었다. 또, 실시예 2에 따른 다공질 중공사막의 탄성 한계 압력은 360 kPa이기 때문에, 100 kPa 이상의 여유를 가진 시험 압력으로서 216 kPa를 선택했다.

실시예 5에 따른 0.001 ㎡ 막모듈의 파보바이러스 LRV(상기 (5-B)에 기재된 바이러스 함유 용액을 사용)을 전술한 「다공질 중공사막의 바이러스 LRV 측정 방법」에 기재된 방법으로 측정한 결과, 그 LRV는 4.2로 산정되었다.

본 실시예의 결과에 의해, 실시예 1에 따른 0.001 ㎡ 막모듈의 육안 리크 검사에 의한 완전성 시험은, 216 kPa, 60초간의 가압 조건으로 연속 기포가 발생하지 않는 것을 합격의 조건으로 할 수 있는 것이 확인되었다.

[비교예 3]

실시예 5에 따른 0.001 ㎡ 막모듈의 다공질 중공사막의 외표면측 공간에 물을 충전하고, 다공질 중공사막의 내표면측 공간을 98 kPa로 가압한 바, 60초를 초과해도 기포의 발생은 확인할 수 없었다.

[실시예 6]

실시예 2의 다공질 중공사막을 이용하여, 공지 기술에 의해 일본특허공개 제2010-259992호 공보의 도 4와 유사한 막면적 0.1 ㎡의 막모듈을 작성했다.

실시예 6에 따른 0.1 ㎡ 막모듈의 다공질 중공사막의 외표면측 공간에 물을 충전한 상태로 다공질 중공사막의 내표면측 공간을 가압할 수 있도록 Planova 리크 테스터(상표, 아사히카세이 메디컬사 제조, 모델 PLT-AM10)에 접속했다. 압력 설정 196 kPa, 측정 시간 30초로 9개의 막모듈의 샘플의 리크 테스트를 실시하여, 측정 결과인 압력 변동치의 평균치는 43.6 Pa이고, 편차는 8.7 Pa이라는 결과를 얻었다.

Planova 리크 테스터(상표, 아사히카세이 메디컬사 제조, 모델 PLT-AM10)는, 다공질 중공사막의 내표면측 공간을 일정압으로 유지했을 때에 다공질 중공사막의 외표면측 공간의 압력 증대를 측정하는 장치이다.

또한, 실시예 5와 동일한 엑시머 레이저 가공 방법에 의해 실시예 2에 따른 다공질 중공사막에 직경 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21 μm의 핀홀을 형성한 중공사를 준비하고, 각종 핀홀 사이즈의 다공질 중공사막 1개를 포함하는 0.1 ㎡의 막모듈을 작성했다.

각종 핀홀 사이즈의 다공질 중공사막 1개를 포함하는 0.1 ㎡의 막모듈에 대해, 핀홀 사이즈와 파보바이러스 LRV(상기 (5-B)에 기재된 바이러스 함유 용액을 사용)의 관계로부터, 파보바이러스 LRV4 이상을 실현하는 핀홀 직경은 12.5 μm 이하로 평가되었다. 직경 대략 12 μm의 핀홀 사이즈의 다공질 중공사막 1개를 포함하는 0.1 ㎡의 막모듈에 대해, Planova 리크 테스터(상표, 아사히카세이 메디컬사 제조, 모델 PLT-AM10)를 이용하여 전술한 것과 동일한 방법으로 리크 테스트를 행한 결과, 압력 변동치는 3450 Pa였다. 이 값은 핀홀 중공사를 포함하지 않는 정상적인 0.1 ㎡ 막모듈의 압력 변동치의 평균치 43.6 Pa에 대하여 충분히 높은 수치였다. 따라서, 압력 변동치에 대해 적당한 임계값을 설정함으로써, 리크 테스터를 완전성 시험에 이용하여, 0.1 ㎡ 막모듈이 파보바이러스 LRV4 이하의 성능을 갖는지 아닌지 판정 가능하다는 것이 나타났다.

[실시예 7]

실시예 6에 따른 0.1 ㎡ 막모듈의 다공질 중공사막의 외표면측 공간에 물을 충전한 상태로 다공질 중공사막의 내표면측 공간을 가압할 수 있도록 Palltronic Flowstar(상표, Pall사 제조, Type-IV, 표시 측정치 소수점 이하 2자리, 측정 범위 0.1∼1000 mL/분)에 접속했다. 압력 설정 196 kPa, 측정 시간 15분에 9개의 막모듈의 샘플의 리크 테스트를 실시하여, 측정 결과인 공기 유량 변동치의 평균치는 0.105 mL/분이고, 편차는 0.030 mL/분이라는 결과를 얻었다.

Palltronic Flowstar(상표, Pall사 제조, Type-IV)는, 다공질 중공사막의 내표면측 공간을 일정압으로 유지했을 때에 막에 확산되는 것에 의해 감소하는 압력을 보충하기 위해 공기를 공급하는 기구를 구비하고 있고, 그 공급된 공기 유량을 유량계에 의해 측정하는 장치이다.

상기 장치에 있어서, 실시예 6에서 작성한 직경 대략 12 μm의 핀홀 사이즈의 다공질 중공사막 1개를 포함하는 0.1 ㎡의 막모듈에 대해, 전술한 것과 동일한 방법으로 리크 테스트한 결과, 측정 결과인 공기 유량 변동치는 4.35 mL/분이었다. 이 값은 핀홀 중공사를 포함하지 않는 정상적인 0.1 ㎡ 막모듈의 공기 유량 변동치의 평균치 0.105 mL/분에 대하여 충분히 높은 수치였다. 따라서, 공기 유량 변동치에 대해, 그 평균치와 편차를 감안하여 적절하게 임계값을 설정함으로써, 상기 장치를 완전성 시험에 이용하여, 0.1 ㎡ 막모듈이 파보바이러스 LRV4 이하의 성능을 갖는지 아닌지 판정 가능하다는 것이 나타났다.

[실시예 8]

실시예 6에 따른 0.1 ㎡ 막모듈의 다공질 중공사막의 외표면측 공간에 물을 충전한 상태로 다공질 중공사막의 내표면측 공간을 가압할 수 있도록 Sartocheck(상표, Sartorius사 제조, Type-4Plus, 표시 측정치 소수점 이하 1자리, 측정 범위 0.1∼3000 mL/분)에 접속했다. 압력 설정 196 kPa, 측정 시간 15분에 9개의 막모듈의 샘플의 리크 테스트를 실시하여, 측정 결과인 공기 유량 변동치의 평균치는 0.24 mL/분이고, 편차는 0.05 mL/분이라는 결과를 얻었다.

Sartocheck(상표, Sartorius사 제조, Type-4Plus)는, 다공질 중공사막의 내표면측 공간을 일정압으로 유지했을 때에 막에 확산되는 것에 의해 감소하는 압력을 측정하여, 내표면측 공간의 용적의 정보로부터, 상기 감소하는 압력을 확산 유량으로 변환하여 구하는 장치이다.

상기 장치에 있어서, 실시예 6에서 작성한 직경 대략 12 μm의 핀홀 사이즈의 다공질 중공사막 1개를 포함하는 0.1 ㎡의 막모듈에 대해, 전술한 것과 동일한 방법으로 리크 테스트한 결과, 측정 결과인 공기 유량 변동치는 4.5 mL/분이었다. 이 값은 핀홀 중공사를 포함하지 않는 정상적인 0.1 ㎡ 막모듈의 공기 유량 변동치의 평균치 0.24 mL/분에 대하여 충분히 높은 수치였다. 따라서 공기 유량 변동치에 대해, 그 평균치와 편차를 감안하여 적절하게 임계값을 설정함으로써, 상기 장치를 완전성 시험에 이용하여, 0.1 ㎡ 막모듈이 파보바이러스 LRV4 이하의 성능을 갖는지 아닌지 판정 가능하다는 것이 나타났다.

[비교예 4]

실시예 7 및 실시예 8에서 행한, 실시예 6에 따른 0.1 ㎡ 막모듈의 9개의 샘플을 이용한 공기 유량 변동치 측정에 대해, 압력 설정을 196 kPa로부터 98 kPa로 바꾼 것 외에는 동일한 방법으로 공기 유량 변동치를 측정했다. 그 결과, 실시예 7의 장치에서는 공기 유량 변동치는 0.10 mL/분에 미치지 않는 값을 나타내고, 실시예 8의 장치에서는 공기 유량 변동치는 0.0 mL/분 혹은 0.1 mL/분의 값을 나타냈다. 각각의 장치의 측정 하한치인 0.1 mL/분에 미치지 않는 측정 결과로부터는, 정상적인 막모듈의 측정이 정확하게 실시되고 있는 것을 확인할 수 없고, 또한 핀홀이 형성된 중공사를 포함하는 0.1 ㎡ 막모듈과의 측정치와의 사이에서 적당한 임계값을 설정할 수 없기 때문에, 두 장치를 98 kPa의 조건으로 사용하는 것은 부적절하다는 것이 나타났다.

[실시예 9]

실시예 2에 따른 0.001 ㎡ 막모듈을 이용한 파보바이러스 LRV(상기 (5-A)에 기재된 바이러스 함유 단백질 용액을 사용)의 측정에 대해, 150 L/㎡ 여과 종료 후의 여과액을 얻는 것을, 150 L/㎡ 여과 종료 후에 3시간의 압력 해방을 행하고, 그 후 다시 승압하여 15 L/㎡의 여과를 행한 여과액을 얻는 것으로 바꾸는 것 외에는 동일한 방법으로 파보바이러스 LRV를 측정했다. 평가 모듈 6개의 평가 결과는 모두 5.3 이상의 파보바이러스 LRV로 판정되었다.

[실시예 10]

실시예 9의 파보바이러스 LRV(상기 (5-A)에 기재된 바이러스 함유 단백질 용액을 사용)의 측정에 대해, 여과 압력을 196 kPa 대신 150 kPa로 하는 것 외에는 동일한 방법으로 평가 모듈 6개의 측정을 행했다. 그 결과, 모두 5.3 이상의 파보바이러스 LRV로 판정되었다.

[실시예 11]

실시예 9의 파보바이러스 LRV(상기 (5-A)에 기재된 바이러스 함유 단백질 용액을 사용)의 측정에 대해, 여과 압력을 196 kPa 대신 98 kPa로 하는 것 외에는 동일한 방법으로 평가 모듈 6개의 측정을 행했다. 그 결과, 6개 중, 5개에서의 5.3 이상의 파보바이러스 LRV로 판정되었지만, 1개의 파보바이러스 LRV는 4.1로 판정되었다.

본 발명은, 재생 셀룰로오스를 포함하는 다공질 중공사막으로서 적합하며, 상기 다공질 중공사막에 대하여 리크 테스트법을 단독으로 행하는 완전성 시험의 방법이 가능해진다.

Claims

재생 셀룰로오스를 포함하는 다공질 중공사막으로서, 탄성 한계 압력이 200 kPa 이상인 다공질 중공사막.
제1항에 있어서, 상기 다공질 중공사막의 막두께(t)에 대한 내경(R)의 비(R/t)가 8.4 이하인, 다공질 중공사막.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다공질 중공사막의 막두께(t)가 20 μm 이상 70 μm 이하의 범위인, 다공질 중공사막.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재생 셀룰로오스가 구리암모니아법에 의한 재생 셀룰로오스인, 다공질 중공사막.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공질 중공사막의 내표면에서의 구멍 직경이 외표면에서의 구멍 직경보다 큰, 다공질 중공사막.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공질 중공사막의 내표면측으로부터 외표면측을 향해 구멍 직경이 작아지는 경사 구조를 갖는, 다공질 중공사막.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 여과 압력 27 kPa, 37℃에서의 투수량이 10 L/(㎡·hr) 이상 50 L/(㎡·hr) 이하인, 다공질 중공사막.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 버블 포인트가 1.2 MPa 이상인, 다공질 중공사막.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 바이러스 제거에 사용되는, 다공질 중공사막.
제9항에 있어서, 파보바이러스 제거율(LRV)이 4.0 이상인, 다공질 중공사막.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 다공질 중공사막을 이용한 생물학적 제제 함유액의 여과 방법으로서, 여과시의 상기 다공질 중공사막의 막간 차압이 150 kPa 이상인 여과 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 다공질 중공사막이 충전된 막모듈의 완전 시험 방법으로서,
상기 막모듈이 상기 다공질 중공사막의 외표면에 접하는 외표면측 공간과, 상기 다공질 중공사막의 내표면에 접하는 내표면측 공간을 갖고 있고,
상기 외표면측 공간에 액체를 충전하는 것과,
상기 다공질 중공사막의 막간 차압이 98 kPa보다 크고, 또한 상기 다공질 중공사막의 탄성 한계 압력 이하의 범위의 압력이 되도록, 상기 내표면측 공간을 공기로 가압하는 것
을 포함하는 완전성 시험 방법.
제12항에 있어서, 상기 다공질 중공사막으로부터 생기는 기포를 육안으로 관찰하는 공정을 포함하는, 완전성 시험 방법.
제12항에 있어서, 상기 외표면측 공간 및 상기 내표면측 공간 중, 어느 하나의 공간의 압력 변동치를 측정하는 공정, 또는 어느 하나의 공간의 압력을 일정하게 유지하기 위해 필요한 공기 유입량을 측정하는 공정을 포함하는, 완전성 시험 방법.