WO2024024336A1 - 微小有用物質を含む液の精製濃縮装置及びそれを用いた微小有用物質の精製濃縮液の製造方法 - Google Patents

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WO2024024336A1
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tank
hollow fiber
fiber membrane
purification
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弘一 昌子
浩志 佐藤
修志 中塚
誠一 内村
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株式会社ダイセル
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    • C07K1/00General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
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    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06Animal cells or tissues; Human cells or tissues

Definitions

  • the present disclosure relates to an apparatus for purifying and concentrating a liquid containing a minute useful substance, and a method for producing a purified concentrated liquid of a minute useful substance using the apparatus.
  • a method for separating and purifying minute useful substances from a liquid containing minute useful substances such as extracellular vesicles, antibodies, viruses, proteins, and nucleic acids
  • a method using a separation membrane is known.
  • Patent Document 1 discloses a bleeding step in which a culture solution is discharged from a cell culture tank and a fresh medium of the same amount as the discharged culture solution is added to the culture tank, and a step in which the culture solution extracted from the culture tank is substantially a filtration step of filtration using a porous membrane that does not have a dense layer, the filtration in the filtration step is tangential flow filtration, and the rate of permeate in the filtration step is 1.0 LMH or less. It describes how to collect it.
  • Patent Document 1 describes that the minute useful substance may be selected from the group consisting of proteins, viruses, exosomes, and nucleic acids.
  • Patent Document 2 describes an exosome extraction device and an exosome extraction method that can efficiently and in large quantities collect exosomes, which are a type of extracellular vesicles.
  • a first filter and a first filter each having a different role are transferred from the first storage part to a first storage part.
  • the exosomes in the liquid are concentrated by circulating through a circulation path that includes a second filter.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to produce a liquid containing minute useful substances in high purity and high concentration (purified concentrated liquid of minute useful substances), and more efficiently produce the purified concentrated liquid.
  • An object of the present invention is to provide an apparatus for purifying and concentrating a liquid containing a minute useful substance, and a method for producing a purified concentrate of a minute useful substance using the same.
  • a raw material supply unit that supplies a liquid containing minute useful substances, a removal unit that removes impurities in the liquid, and a hollow fiber membrane that purifies the liquid supplied from the raw material supply unit or the removal unit.
  • a purification/concentration section that concentrates, and a first control section that controls timing of distribution of the liquid from the raw material supply section to the purification/concentration section, or timing of distribution of the liquid from the removal section to the purification/concentration section.
  • the removal unit includes a carrier column connected to a flow path that removes impurities in the liquid and supplies the liquid after removing the impurities to the purification and concentration unit. Purification and concentration equipment.
  • the removal section includes a filtration member that removes impurities in the liquid, and the filtration member is interposed in a flow path that supplies the liquid from the raw material supply section to the removal section.
  • the purification and concentration apparatus according to [1] or [2].
  • the removal unit includes a first tank that stores the liquid treated in the carrier column, and the first tank is arranged in a flow path that supplies the liquid from the carrier column to the purification and concentration unit.
  • the purification and concentration device according to [2] or [3]. [5] The purification and concentration device according to any one of [1] to [4], wherein the hollow fiber membrane has an average inner diameter of 0.2 to 1.4 mm and a molecular weight cutoff of 10,000 to 1 million. . [6]
  • the purification and concentration section includes a hollow fiber membrane module in which a plurality of the hollow fiber membranes are housed in a container having an inlet and an inlet for the liquid, and the container is for supplying the liquid to the hollow fiber membrane.
  • the purification concentration device according to any one of the above.
  • the purification/concentration section stores the liquid supplied from the raw material supply section or the removal section, and has a channel connected to the first liquid inlet/outlet of the hollow fiber membrane module for supplying the liquid.
  • a flow path for storing the liquid supplied from the raw material supply section or the removal section and supplying the liquid to the inlet/outlet of the second liquid of the hollow fiber membrane module is connected to the second tank.
  • a third tank ; a pressurizing device that selectively pressurizes either the second tank or the third tank; and selectively pressurizing the second tank or the third tank with the pressurizing device.
  • a second control unit that controls alternately supplying the liquid in the second tank and the third tank to the hollow fiber membrane module.
  • the second control unit sets the liquid amount in the second tank and the third tank so that the liquid amount in the second tank and the third tank becomes the set value
  • the second tank and the third tank each include an in-tank liquid level monitoring device including an optical sensor at the inlet/outlet of the liquid at the bottom of the tank, and the in-tank liquid level monitoring device is configured to monitor the in-tank liquid level using the optical sensor.
  • the second controller is configured to detect light transmittance by irradiating light into the entrance and exit of the liquid, and monitor the amount of liquid in the tank based on the change in the transmittance.
  • the refining and concentrating device according to [9], wherein the liquid amount in the second tank and the third tank is determined by a liquid amount monitoring device, and the tank to be pressurized by the pressurizing device is determined.
  • the purification/concentration unit includes a camera that monitors liquid level positions in the second tank and the third tank, and the second control unit controls the second tank and the third tank output from the camera.
  • the refining and concentrating device according to [9] or [10], wherein the tank to be pressurized by the pressurizing device is determined based on information on liquid level positions in three tanks.
  • a third control unit that controls the timing of supplying the diluted liquid to the third liquid inlet/outlet of the hollow fiber membrane module; supplying the diluting liquid in the fourth tank from the third liquid inlet and outlet of the hollow fiber membrane module when the total amount of liquid in the fourth tank is equal to or less than the value set by the second control unit.
  • the purification/concentration section is connected to the first liquid inlet/outlet or the second liquid inlet/outlet of the hollow fiber membrane module through a flow path, and
  • the refining and concentrating device according to any one of [8] to [12], comprising a fifth tank that collects the liquid and a fourth control section that controls recovery of the liquid to the fifth tank.
  • the second tank and the third tank each include an in-tank liquid level monitoring device including an optical sensor at the inlet/outlet of the liquid at the bottom of the tank, and the in-tank liquid level monitoring device is configured to monitor the in-tank liquid level using the optical sensor.
  • the fourth control unit is configured to detect the light transmittance by irradiating light into the liquid entrance and exit, and monitor the liquid amount in the tank based on the change in the transmittance, and the fourth control unit is configured to control the pressurization.
  • a device selectively pressurizes the inside of the second tank or the third tank to collect the liquid in the second tank and the third tank to the fifth tank, and a liquid amount monitoring device in the tank collects the liquid in the second tank and the third tank.
  • the refining and concentrating device according to [13], wherein the amount of liquid in the second tank and the third tank is determined and the pressurizing device is stopped.
  • the purification/concentration unit includes a camera that monitors liquid level positions in the second tank and the third tank, and the fourth control unit is configured to monitor the second tank or the third tank with the pressurizing device.
  • the liquid in the second tank and the third tank is recovered into the fifth tank by selectively pressurizing the inside of the tank, and the liquid in the second tank and the third tank is outputted from the camera.
  • the purification/concentration device according to [13] or [14], wherein the pressurizing device is stopped based on information on the surface position.
  • Elements including the raw material supply section, the removal section, and the purification/concentration section are arranged in a housing, and a management section that manages cleanliness within the housing is provided, the management section comprising: The purification and concentration device according to any one of [1] to [15], comprising a fan filter device that supplies filtered air into the housing. [17] The purification and concentration apparatus according to [16], wherein the management section further includes a UV lamp. [18] From [2] to [17], the removal unit includes a sixth tank that stores a cleaning liquid for washing the carrier column, and a seventh tank that stores an equilibration liquid that equilibrates the carrier column. The purification concentration device according to any one of the above.
  • the filtration member is disposed below the raw material supply unit, and the liquid is supplied from the raw material supply unit to the filtration member by the weight of the liquid, [3] to [18]
  • the purification concentration device according to any one of the above. [20] According to any one of [8] to [19], wherein the longitudinal side surfaces of the second tank and the third tank are arranged to be parallel to the longitudinal direction of the hollow fiber membrane module. purification and concentration equipment.
  • the removal section removes impurities in the liquid
  • the carrier column is connected to a flow path for supplying the impurity-removed liquid to the purification and concentration section
  • the The second tank and the third tank are connected to the carrier column and the first tank through a flow path, and are arranged above the carrier column and the first tank.
  • the purification and concentration apparatus according to [20].
  • the purification and concentration device according to any one of [1] to [21], wherein the minute useful substance is selected from extracellular vesicles, antibodies, viruses, proteins, enzymes, and nucleic acids.
  • a method for producing the liquid in which minute useful substances are purified and concentrated using the purification and concentration apparatus comprising: producing the liquid containing the minute useful substances; A method for producing a purified concentrated liquid of minute useful substances, the method comprising supplying the liquid to the purification and concentration apparatus to remove impurities in the liquid, and/or purifying and concentrating the liquid with a hollow fiber membrane.
  • the method for producing a purified concentrated liquid of minute useful substances according to [23], wherein removing impurities in the liquid includes adsorbing and removing impurities in the liquid with a carrier column.
  • the minute useful substance according to [23] or [24], wherein purifying and concentrating the liquid with the hollow fiber membrane includes performing alternate tangential flow filtration of the liquid with a hollow fiber membrane module.
  • Purifying and concentrating the liquid with the hollow fiber membrane involves performing alternate tangential flow filtration of the liquid with the hollow fiber membrane module while recovering the minute useful substances deposited on the surface of the hollow fiber membrane.
  • Purifying and concentrating the liquid with the hollow fiber membrane includes supplying a diluting liquid to the concentrated liquid for further purification and concentration, and the diluting liquid is a part of the raw material liquid.
  • a method for producing a purified concentrate of a substance [30-1] A raw material supply section that supplies a liquid containing a minute useful substance, and a purification and concentration section that purifies and concentrates the liquid supplied from the raw material supply section using a hollow fiber membrane module,
  • the fiber membrane module has a first liquid inlet/outlet and a second liquid inlet/outlet for supplying the liquid to the hollow fiber membrane, and a third liquid inlet/outlet for discharging the liquid that has passed through the hollow fiber membrane.
  • the refining and concentrating section stores the liquid supplied from the raw material supply section, and a flow path for supplying the liquid is connected to the first liquid inlet and outlet of the hollow fiber membrane module.
  • a third tank that stores the liquid supplied from the raw material supply section and is connected to a flow path for supplying the liquid to the inlet/outlet of the second liquid of the hollow fiber membrane module; , a pressurizing device that selectively pressurizes either the second tank or the third tank; and a pressurizing device that selectively pressurizes the inside of the second tank or the third tank; a second control unit that controls the liquid in the tank and the third tank to be alternately supplied to the hollow fiber membrane module; and a monitoring device that monitors the amount of the liquid in the second tank and the third tank. and the second control unit sets the liquid amount in the second tank and the third tank so that the liquid amount in the second tank and the third tank becomes the set value.
  • the pressurizing device alternately pressurizes the second tank and the third tank, and the liquid amount in the second tank and the third tank is determined based on information from the monitoring device.
  • Equipment for purifying and concentrating liquids containing useful substances [30-2] A raw material supply unit that supplies a liquid containing a minute useful substance; a purification/concentration section for purifying and concentrating the liquid supplied from the raw material supply section in a hollow fiber membrane module; The refining/concentration section has a liquid inlet/outlet, a second liquid inlet/outlet, and a third liquid inlet/outlet for discharging the liquid that has permeated the hollow fiber membrane, and the purification/concentration section is supplied from the raw material supply section.
  • a second tank connected to a flow path for storing the liquid and supplying the liquid to an inlet/outlet of the first liquid of the hollow fiber membrane module; and a second tank for storing the liquid supplied from the raw material supply section.
  • a third tank to which a flow path for supplying the liquid is connected to the inlet/outlet of the second liquid of the hollow fiber membrane module;
  • a liquid sending device that selectively sends liquid to the thread membrane module; and controlling the liquid sending device so as to selectively feed the liquid in the second tank and the third tank to the hollow fiber membrane module.
  • a second control unit a monitoring device that monitors the amount of the liquid in the second tank and the third tank; is set, and when the liquid amount in the second tank and the third tank reaches the set value, the liquid feeding device selects the hollow fiber membrane module from the second tank or the third tank.
  • the liquid is controlled to be delivered in a controlled manner.
  • the liquid amount in the second tank and the third tank is determined based on information from the monitoring device, and the apparatus for purifying and concentrating liquid containing minute useful substances.
  • the purification and concentration device according to any one of [30-1] to [31], wherein the monitoring device includes a camera that monitors the liquid level positions in the second tank and the third tank.
  • the monitoring device is provided at each of the liquid entrances and exits at the bottoms of the second tank and the third tank, irradiates light into the liquid entrances and detects the light transmittance, and detects the light transmittance.
  • the purification and concentration device according to any one of [30-1] to [32], comprising an optical sensor that monitors the amount of the liquid in the tank based on changes in the rate.
  • the purification and concentration apparatus according to any one of [30-1] to [33], wherein the hollow fiber membrane module is of an internal pressure type.
  • a third control unit that controls the timing of supplying the diluted liquid to the third liquid inlet/outlet of the hollow fiber membrane module; supplying the diluting liquid in the fourth tank from the third liquid inlet/outlet of the hollow fiber membrane module when the total amount of the liquid in the fourth tank becomes equal to or less than the value set in the first control unit;
  • the purification and concentration apparatus according to any one of [30-1] to [34].
  • the purification/concentration section is connected to the first liquid inlet/outlet or the second liquid inlet/outlet of the hollow fiber membrane module through a flow path, and
  • the refining and concentrating device according to any one of [30-1] to [35], comprising a fifth tank that collects the liquid and a fourth control section that controls recovery of the liquid to the fifth tank.
  • the fourth control unit selectively pressurizes the second tank or the third tank with the pressurizing device to transfer the liquid in the second tank and the third tank to the fifth tank.
  • the refining and concentrating device according to [36] wherein the liquid volume in the second tank and the third tank is determined by the monitoring device, and the pressurizing device is stopped.
  • the minute useful substance may be an electroactive polymer, a rare metal colloid particle, a pigment, a dye, an inorganic or organic nanoparticle, a protein, a hormone, a cytokine, a growth factor, an angiogenic factor, a growth factor, an enzyme, an antibody, or a plasma protein. , viruses, extracellular vesicles, yeast, cells, polysaccharides, and microalgae, the purification and concentration device according to any one of [30-1] to [37]. [39] The purification and concentration device according to any one of [1] to [38], wherein a biomolecule of a different type than the minute useful substance is attached to at least a portion of the hollow fiber membrane.
  • the hollow fiber membrane module has at least two third liquid inlets and outlets, and the third control section controls the first liquid inlet and outlet and the second liquid inlet and outlet of the hollow fiber membrane module.
  • the diluted liquid in the fourth tank is supplied from one of at least two inlets and outlets for the third liquid that the hollow fiber membrane module has, and then , with the first liquid inlet/outlet and the second liquid inlet/outlet allowing the liquid to flow, the diluted liquid in the fourth tank is transferred to at least two of the hollow fiber membrane modules that the hollow fiber membrane module has.
  • a method for producing a purified concentrated liquid of a minute useful substance by removing impurities from a raw material liquid containing a minute useful substance and impurities, and then purifying and concentrating the liquid comprising: purifying and concentrating the liquid. purifying and concentrating the liquid using a hollow fiber membrane module, and in the process of purifying and concentrating, pressurizing a diluent from the permeate side of the hollow fiber membrane module to A method for producing a purified concentrated liquid of minute useful substances, which method includes backwashing.
  • the purification and concentration device of the present disclosure is useful as a device that can purify and concentrate minute useful substances through automatic control.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of a removing section according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of a removing section according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of a removing section according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of a removing section according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of a removing section according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of a removing section according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of a purification/concentration section according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of a purification/concentration section according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of a purification/concentration section according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of a purification/concentration section according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of a purification/concentration section according to the first embodiment.
  • BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic block diagram which shows an example of the purification concentration apparatus based on 1st embodiment.
  • BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic block diagram which shows an example of the whole structure of the purification concentration apparatus based on 1st embodiment.
  • the present disclosure relates to an apparatus for purifying and concentrating a liquid containing minute useful substances.
  • the purification concentration device of the present disclosure has a first embodiment and a second embodiment.
  • a first embodiment of the purification and concentration apparatus of the present disclosure will be described using the drawings.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a purification and concentration apparatus 1 (hereinafter referred to as "purification and concentration apparatus 1") which is an example of a first embodiment of the present disclosure.
  • the purification and concentration apparatus 1 of the present disclosure includes a raw material supply section 10 that supplies a raw material containing minute useful substances, a removal section 20 that removes impurities in the liquid, and a liquid supplied from the raw material supply section 10 or the removal section 20. Controls the timing of the flow of liquid from the purification and concentration section 30 that purifies and concentrates using a hollow fiber membrane, the raw material supply section 10 to the purification and concentration section 30, or the flow of liquid from the removal section 20 to the purification and concentration section 30. and a first control unit 110.
  • the liquid in the raw material supply section 10 is supplied to the removal section 20 via a channel 41 or to the purification/concentration section 30 via a channel 43. Further, the liquid in the removal section 20 is supplied to the purification/concentration section 30 via a flow path 42 .
  • the purification and concentration apparatus 1 of the present disclosure is capable of producing a liquid containing a minute useful substance in high purity and high concentration (a purified concentrate of a minute useful substance), and can more efficiently prepare the purified concentrate. It is also useful as a device that can purify and concentrate minute useful substances through automatic control. Note that in the present disclosure, the term "flow path" refers to a pipe through which a liquid flows.
  • the raw material supply unit 10 stores a raw material liquid (hereinafter referred to as "raw material liquid") containing a minute useful substance.
  • the raw material liquid in the raw material supply section 10 is supplied to the removal section 20 or the purification/concentration section 30 depending on its purity, that is, the concentration of impurities in the raw material liquid.
  • the concentration of impurities in the raw material liquid is high, the raw material liquid is set to be supplied to the removal section 20, and when the concentration of impurities in the raw material liquid is low, the raw material liquid is supplied to the purification and concentration section 30. It can be set as follows.
  • a flow path 41 for supplying the raw material liquid to the removal section 20 and a flow path 43 for supplying the raw material liquid to the purification/concentration section 30 are connected to the raw material supply section 10 .
  • the raw material supply section 10 has a container that stores the raw material liquid.
  • the container may be fixed to the purification/concentration device 1 or may be installed so as to be easily removable.
  • the raw material supply unit 10 can include various equipment such as a fixing member for fixing the container.
  • the shape and volume of the container for storing the raw material liquid are not particularly limited, and can be determined depending on the type of minute useful substance, the amount of the raw material liquid, etc.
  • the volume of the container is 50 to 5,000 mL.
  • the volume may be 200 to 2,000 mL.
  • the removal unit 20 removes impurities in the raw material liquid supplied from the raw material supply unit 10 via the flow path 41 . According to this configuration, a purified concentrated solution of minute useful substances can be efficiently prepared.
  • the liquid from which impurities have been removed in the removing section 20 will be referred to as a "crude purified liquid.”
  • the removal section 20 shown in FIG. 2 is provided with a carrier column 21 for removing impurities in the raw material liquid.
  • a carrier column 21 for removing impurities in the raw material liquid.
  • One side of the carrier column 21 is connected to a flow path 41, and the other side is connected to a flow path 42 for supplying the crudely purified liquid to the purification/concentration section 30.
  • a flow path (described later) for discharging liquid to a waste liquid tank (described later) may be connected to the flow path 42 from the carrier column 21.
  • the removal unit 20 may be provided with a device including a container filled with an adsorbent that can adsorb and remove impurities in the raw material liquid.
  • impurities in the raw material liquid can be adsorbed onto the adsorbent by actions such as stirring, vibration, and shaking, thereby removing and reducing the impurities.
  • a rotator can also be used as such a device.
  • the filler with adsorbed impurities can be removed by an optional filtration unit.
  • the removal unit 20 shown in FIG. 3 includes a carrier column 21 and a first tank 23 that stores the crudely purified liquid treated in the carrier column 21.
  • the first tank 23 is arranged in the flow path 42 . That is, the flow path 42 is arranged to be divided into a flow path 42A located on the carrier column 21 side and a flow path 42B located on the purification/concentration section side with the first tank 23 in between.
  • the crude purified liquid is stored in the first tank 23 from the carrier column 21 via the channel 42A, and the crude purified liquid stored in the first tank 23 is supplied to the purification/concentration section 30 via the channel 42B.
  • a three-way valve 77 is provided in the flow path 42B.
  • the first control unit 110 opens the three-way valve 77 in the flow path 42B to the purification and concentration unit 30 side, depending on the processing status of the crude liquid in the purification and concentration unit 30, and controls the crude liquid in the first tank 23. is supplied to the purification and concentration section 30.
  • the purification and concentration section 30 since the crude purified liquid can be temporarily stored in the first tank 23 and then supplied to the purification/concentration section 30, the impurity removal process in the removal section 20 and the purification/concentration process in the purification/concentration section 30 can be performed in parallel. You can do it by doing this. As a result, purification and concentration processing can be performed efficiently.
  • the configuration of the removing section 20 shown in FIGS. 4 to 6 will be described later.
  • the carrier column 21 is filled with a material capable of removing impurities other than minute useful substances in the raw material liquid.
  • the material is an adsorbent that can adsorb and remove impurities in the raw material liquid.
  • the adsorbent is preferably a porous particulate material that can adsorb and retain the impurities.
  • the porous particulate material refers to a particulate material having a large number of pores on its surface and inside, and porous particulate materials of polymers and porous particulate materials of inorganic materials can be used.
  • the porous particulate matter is is preferably positively charged.
  • These porous particulate materials can be used alone or in combination with a plurality of materials having different adsorption performance. Multiple porous granules with different adsorption performance include those with different pore diameters, porous granules with different specific surface areas, porous granules with different average particle diameters, and porous granules with different average particle diameters.
  • Examples include those having different types of constituent base materials, and those having different types and densities of functional groups present on the inner surface of the pores of the porous particles.
  • Examples of such porous particles include cellulose, agarose, starch, amylose, dextran, pullulan, polysaccharides such as glucomannan, polyacrylic acid or its derivatives, polyvinyl alcohol, nylon, polysulfone, polyacrylic nitrile,
  • Examples include those based on synthetic polymers such as polyethylene, polypropylene, and polystyrene, glass, porous glass, silica gel, hydroxyapatite, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. It may also be a mixed mode support with ion exchange and size exclusion, preferably a mixed mode support with cation exchange and size exclusion.
  • the porous particles can be selected from those having an average pore diameter in the range of 0.1 to 1,000 nm depending on the type of impurities contained in the raw material liquid. Note that the average pore diameter can be measured by mercury porosimetry or reverse size exclusion chromatography. Further, the porous particles may be selected from those having an average particle diameter in the range of 1 to 1,000 ⁇ m depending on the type of impurities contained in the raw material liquid. The average particle diameter can be measured by a laser diffraction scattering method.
  • the carrier column 21 May include columns.
  • the term "antibody column” refers to a column filled with a carrier on which antibodies that can bind to antigens (impurities) are immobilized.
  • an antibody column filled with a carrier immobilized with an antibody capable of binding (adsorbing) impurities other than the biological substance can be employed. Note that since the raw material solution containing the aforementioned biomolecules as minute useful substances often contains multiple types of impurities, multiple antibody columns may be used depending on the types of impurities.
  • a module formed by combining a plurality of carrier columns (column module) can also be employed.
  • column modules the types of adsorbents contained in each carrier column may be the same or different.
  • the inner diameter and length of the carrier columns may be the same or different.
  • the removal unit 20 shown in FIG. 4 includes a sixth tank 25 (cleaning liquid storage tank) that stores a cleaning liquid for cleaning the carrier column 21, and a seventh tank that stores an equilibration liquid for equilibrating the carrier column 21. 26 (equilibration liquid storage tank).
  • the sixth tank 25 is configured to be able to supply cleaning liquid to the flow path 41 via the flow path 50A.
  • the seventh tank 26 is configured to be able to supply the equilibration liquid to the flow path 41 via the flow path 50B.
  • On-off valves 71A and 71B are arranged in the flow paths 50A and 50B.
  • a three-way valve 72 is provided in the channel 42 that supplies the crudely purified liquid from the carrier column 21 to the purification/concentration section 30 .
  • the cleaning and equilibration processing of the carrier column 21 is performed by opening the on-off valves 71A and 71B provided in the flow paths 50A and 50B, and supplying the cleaning liquid and the equilibration liquid from the sixth tank 25 and the seventh tank 26 to the carrier column 21. This can be done by doing this. It is preferable that the cleaning liquid and equilibration liquid after treating the carrier column 21 be discharged from a three-way valve 72 provided in the flow path 42 to a waste liquid tank (described later).
  • the cleaning liquid for cleaning the carrier column 21 for example, a sodium chloride aqueous solution, hydrochloric acid, citric acid, a sodium hypochlorite aqueous solution, a sodium hydroxide aqueous solution, etc. can be adopted. From the viewpoint of safety, it is preferable to use an aqueous sodium chloride solution.
  • a sodium chloride aqueous solution hydrochloric acid, citric acid, a sodium hypochlorite aqueous solution, a sodium hydroxide aqueous solution, etc.
  • the equilibration solution for example, physiological saline, phosphate buffer (PBS), Tris-HCl buffer, sodium citrate buffer, citrate phosphate buffer, acetate buffer, borate buffer, etc. can be used.
  • PBS phosphate buffer
  • Tris-HCl buffer sodium citrate buffer
  • citrate phosphate buffer acetate buffer
  • borate buffer borate buffer
  • the materials of the sixth tank 25 and the seventh tank 26 that store the cleaning liquid and the equilibration liquid are not particularly limited, and may have the same configuration as the second tank 31 and the third tank 32, which will be described later, for example. It is preferable that the sixth tank 25 and the seventh tank 26 have transparency so that the amount of liquid stored in the tank can be easily checked visually.
  • the removal unit 20 shown in FIG. 5 includes a filtration member that removes impurities from the liquid before supplying the liquid to the carrier column 21.
  • the removing section 20 shown in FIG. 5 has a configuration in which a filtering member 22 is interposed in a flow path 41.
  • the raw material liquid filtered by the filtering member 22 is supplied to the carrier column 21 from a channel 41A of the channel 41 located on the carrier column 21 side with the filtering member 22 interposed therebetween.
  • the raw material liquid that has been pretreated with the filtration member 22 can be supplied to the carrier column 21 .
  • the raw material liquid treated with the filtration member 22 will be referred to as a "pretreatment liquid.”
  • the removal section 20 in FIG. 5 has a configuration including a filtration member 22 and a carrier column 21, it can also be configured to include only the filtration member 22.
  • the removal unit 20 shown in FIG. 6 includes a tank 24 (pretreatment liquid storage tank) that stores the pretreatment liquid from the filtration member 22.
  • the pretreatment liquid from the filter member 22 is stored in the tank 24 via the flow path 41C.
  • the pretreatment liquid stored in the tank 24 is supplied to the carrier column 21 via the flow path 41D.
  • the first control unit 110 (not shown) opens the on-off valve 73 in the flow path 41D according to the progress of the impurity removal process in the carrier column 21, and transfers the pretreatment liquid in the tank 24 to the carrier column 21. Can be supplied.
  • the pretreatment liquid can be temporarily stored in the tank 24 and then supplied to the carrier column 21, the filtration process in the filtration member 22 and the impurity removal process in the carrier column 21 can be performed in parallel. This is preferable because it allows for efficient purification and concentration treatment.
  • the filter member 22 is arranged at the lower part of the raw material supply section 10. According to this configuration, since the supply of the raw material liquid from the raw material supply section 10 to the filtration member 22 proceeds due to the weight of the raw material liquid, the liquid sending member for supplying the raw material liquid from the raw material supply section 10 to the filtration member 22 (pumps, etc.) can be omitted. Therefore, it is preferable because it allows a more compact purification and concentration apparatus.
  • the filtration member 22 is a member that filters the raw material liquid.
  • the filtration member 22 is preferably a filtration filter including a microfiltration membrane (microfiltration membrane module).
  • a microfiltration membrane microfiltration membrane module
  • the average pore diameter of the microfiltration membrane is 0.10 to 0. .50 ⁇ m is preferable, and 0.15 to 0.30 ⁇ m is more preferable.
  • the material for the microfiltration membrane polyether sulfone, polyvinylidene fluoride, etc. are preferable.
  • commercially available products made of these materials can be used as the microfiltration membrane.
  • FIG. 16 is a basic flowchart when purification and concentration processing is performed using the purification and concentration apparatus 1 shown in FIG. 13. An example of liquid distribution control in each control section is shown in the flowchart of FIG.
  • the first control section 110 can supply the raw material liquid to the removal section 20 or the purification/concentration section 30 based on the result set by the impurity concentration of the raw material liquid in the raw material supply section 10 .
  • the impurity concentration of the raw material liquid is high, the raw material liquid in the raw material supply section 10 is set to be supplied to the removal section 20.
  • the first control unit 110 opens the three-way valve 82 disposed at the bottom of the container 11 in FIG.
  • the pretreatment liquid is supplied to the tank 24.
  • the first control unit 110 can supply the liquid from the tank 24 to the carrier column 21 until the amount of the crude purified liquid in the first tank 23 (crude purified liquid storage tank) reaches a set value.
  • the pretreatment liquid can be supplied to the carrier column 21 by opening the on-off valve 73 provided at the bottom of the tank 24 .
  • the first control unit 110 can also confirm the amount of liquid in the second tank 31 and the third tank 32.
  • the first control unit 110 controls the liquid level in the second tank 31 and the third tank 32 to be a preset liquid level based on liquid level monitoring by tank liquid level monitoring devices 35 and 36 and/or a camera, which will be described later. If it is determined that there is, the three-way valve 77 connected to the flow path 42B can be opened toward the second tank 31 side, and the crude purified liquid in the first tank 23 can be supplied to the second tank 31.
  • the flow path 42B connected to the first tank 23 in FIG. 13 is provided with a level sensor (not shown) that determines the amount of liquid in the tank.
  • the first control unit 110 can determine whether or not the crude purified liquid remains in the first tank 23 based on the information from the level sensor.
  • the first control unit 110 opens the on-off valve 73 and supplies the pretreated liquid in the tank 24 to the carrier column 21 again. can.
  • the carrier column 21 can be washed and equilibrated every time one batch of processing is completed.
  • the purification and concentration section 30 purifies and concentrates the liquid supplied from the raw material supply section 10 or the removal section 20 using a hollow fiber membrane. Since the hollow fiber membrane is used for purification and concentration, it is possible to prepare a liquid containing minute useful substances with high purity and high concentration.
  • the material of the hollow fiber membrane of the present disclosure can be appropriately designed depending on the intended use of the present disclosure, the properties of the liquid containing minute useful substances, and the like. Specifically, organic polymers such as polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethersulfone (PES), polysulfone (PSf), polyolefin (PE, PP, PTFE, etc.), polyamide, polyacrylonitrile, cellulose acetate (CA), etc. system materials and their modified products can be applied. Furthermore, a composite hollow fiber membrane consisting of a plurality of components selected from the above can also be applied.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PES polyethersulfone
  • PSf polysulfone
  • PE polyolefin
  • CA polyacrylonitrile
  • CA cellulose acetate
  • the minute useful substance is a biomolecule such as an exosome
  • a hollow fiber membrane made of cellulose acetate (CA) that is, it is preferably made of a resin material containing cellulose acetate).
  • CA cellulose acetate
  • the surface charge of the biomolecule is a weak negative charge, and the cellulose acetate film is also weakly negative, so the biomolecule and the cellulose acetate film do not attract each other with strong Coulomb force, and the circulation linear velocity can be adjusted appropriately. For example, by controlling the shear force of cross-flow filtration, it becomes easier to function.
  • minute useful substances deposited on the membrane surface of the hollow fiber membrane can be more efficiently recovered by the method described below.
  • the material of the hollow fiber membrane of the present disclosure can be appropriately designed depending on the purpose of use of the present disclosure and the properties of the raw material liquid containing minute useful substances.
  • the surface of the hollow fiber membrane may be coated with an appropriate substance to improve its fouling resistance.
  • the coating treatment can be carried out, for example, by a method similar to the method of bonding a cationic polymer to the surface of a hollow fiber membrane made of sulfonated polyether sulfone and polyether sulfone, which is described in Japanese Patent No. 6,081,290.
  • a hollow fiber membrane is immersed in an aqueous solution (aqueous dispersion) of a coating material, or a method in which an aqueous solution (aqueous dispersion) of a coating material is passed through a hollow fiber membrane in the state of a hollow fiber membrane or a hollow fiber membrane module.
  • a method can be used in which the coating material is adsorbed and bonded to the surface of the hollow fiber membrane by liquid washing, and then the coating material merely deposited on the thin layer of the coating material is removed by washing with water.
  • coating a certain kind of biomolecule on a hollow fiber membrane made of cellulose acetate can improve the purification concentration efficiency and extracellular vesicles. This may be preferable in terms of increasing the recovery rate of minute useful substances such as vesicles.
  • a hollow fiber membrane module made of cellulose acetate (molecular weight cut off: 300,000, membrane area: 0.062 m 2 )
  • 200 mL of a 1.3 mg/mL skim milk powder solution dissolved in phosphate buffer (PBS) is added.
  • the liquid was passed through the membrane for 10 minutes at a flow rate of /min, and a coating treatment was applied to the surface of the hollow fiber membrane to adsorb and bond biomolecules such as casein in skim milk powder to the surface of the hollow fiber membrane as a thin layer.
  • a membrane can be used that has been washed with 250 mL of phosphate buffer solution (PBS) to remove excess components.
  • PBS phosphate buffer solution
  • a type of biomolecule different from the useful minute substance is attached to at least a partial region of the hollow fiber membrane. It is more preferable that the biomolecule is attached to half or more of the surface of the hollow fiber membrane, and it is preferable that the biomolecule is attached to the entire surface of the hollow fiber membrane.
  • a layer containing a different type of biomolecule from the minute useful substance is preferably formed on at least a portion of the surface of the hollow fiber membrane. The term "layer containing biomolecules" means that a substance containing biomolecules is adhered to at least a part of the hollow fiber membrane over a certain extent.
  • the layer containing biomolecules is preferably formed over half or more of the surface of the hollow fiber membrane, and more preferably over the entire surface. In one embodiment, it is preferable that at least a portion of the surface of the hollow fiber membrane is coated with a different type of biomolecule from the minute useful substance.
  • Biomolecules of a different type than minute useful substances include those obtained from animal cell tissues such as blood, milk, and cartilage, and other biological cell tissues.
  • animal cell tissues such as blood, milk, and cartilage
  • a typical example is biological molecules contained in skim milk and skim milk powder.
  • Molecules eg, casein
  • biomolecules contained in serum eg, serum globulin, serum albumin
  • gelatin eg, fish gelatin
  • the average inner diameter of the hollow fiber membrane of the present disclosure can be appropriately designed depending on the intended use of the present disclosure, the properties of the liquid containing minute useful substances, and the like.
  • hollow fiber membranes having an average inner diameter of 0.2 mm to 1.4 mm can be employed.
  • hollow fiber membranes having an average inner diameter of 0.2 mm to 2.0 mm can be employed.
  • the "average inner diameter of a hollow fiber membrane" in the present disclosure refers to the diameter of the smallest circle that is inscribed in the hollow part of one hollow fiber membrane when cut at an arbitrary plane perpendicular to the longitudinal direction. This is the value calculated from In the present disclosure, the diameters are measured at arbitrary 10 to 100 points on the cut surface, and the average value is defined as the "average inner diameter.”
  • the hollow fiber membrane of the present disclosure may have an average outer diameter of 0.3 mm to 2.0 mm.
  • the average outer diameter may be 0.3 mm to 1.4 mm.
  • the average outer diameter may be 1.5 mm to 2.0 mm.
  • the "average outer diameter of a hollow fiber membrane" is a value calculated from the diameter of the smallest circle that includes the outer edge of the cut surface of a hollow fiber membrane cut in the same manner as the average inner diameter of the hollow fiber membrane described above. be. In the present disclosure, the diameters are measured at arbitrary 10 to 100 locations on the cut surface, and the average value is defined as the "average outer diameter.”
  • the hollow fiber membrane The average inner diameter of may be 0.6 mm to 1.4 mm. Further, the average inner diameter may be adjusted depending on the viscosity of the liquid containing the minute useful substance during operation.
  • the liquid viscosity is high (for example, when the liquid viscosity at a liquid temperature of 20°C and a shear rate of 25 s -1 is 10 to 30 mPa ⁇ s)
  • a large diameter hollow fiber membrane with an average inner diameter of 1.0 mm to 1.4 mm is used.
  • the average inner diameter is 0. It is preferable to use a hollow fiber membrane of 6 mm to 1.0 mm. Note that when the average inner diameter of the hollow fiber membrane increases, the effective membrane area tends to decrease when the hollow fiber membrane is used as a hollow fiber membrane module. Therefore, from the viewpoint of easily suppressing a decrease in the effective membrane area when used as a hollow fiber membrane module, it is preferable to use a hollow fiber membrane having an average inner diameter of 0.2 mm to 1.0 mm.
  • the molecular weight cutoff of the hollow fiber membrane of the present disclosure can be appropriately designed depending on the purpose of use of the present disclosure, the properties of the raw material liquid containing minute useful substances, and the like. In one embodiment, the molecular weight cutoff may be from 5,000 to 3,000,000, or from 10,000 to 1,000,000.
  • a hollow fiber membrane with a molecular weight cut-off slightly lower than the molecular weight of the protein for example, a hollow fiber membrane with a molecular weight cut-off about 10 to 50% lower than the molecular weight of the protein is used.
  • the molecular weight cutoff of the hollow fiber membrane is preferably 50,000 to 1,000,000, more preferably 70,000 to 800,000, and more preferably 100,000 to 500,000. It is more preferable that
  • the ⁇ -globulin permeability of the hollow fiber membrane module of the present disclosure is preferably 5 to 90%, more preferably 10 to 80%, from the viewpoint of purification and concentration efficiency. preferable.
  • the method for measuring the transmittance of impurities in a liquid containing minute useful substances, including the aforementioned ⁇ -globulin is not particularly limited, and conventionally known methods can be employed. Specifically, a method of measuring the transmittance of a standard substance having a molecular structure similar to that of the impurity and a similar molecular weight can be adopted.
  • a hollow fiber membrane module When measuring the transmittance, a hollow fiber membrane module may be used, or a single hollow fiber membrane used in the hollow fiber membrane module may be directly used. Furthermore, the permeability of the internal pressure type hollow fiber membrane module may be substituted with the permeability measured by applying pressure from the outside of the hollow fiber membrane to the inside of the hollow fiber membrane.
  • the purification/concentration section 30 in the present disclosure may include a hollow fiber membrane module in which a plurality of the hollow fiber membranes are housed in a container having an inlet/outlet for liquid.
  • the container also includes a first liquid inlet/outlet 33a and a second liquid inlet/outlet 33b for supplying liquid to the hollow fiber membrane, and a third liquid inlet/outlet 33b for discharging the liquid that has passed through the hollow fiber membrane. It has at least liquid inlets and outlets 33c and 33d.
  • the number of hollow fiber membranes used in the hollow fiber membrane module of the present disclosure is not particularly limited. Depending on the purpose of use of the present disclosure and the weight of minute useful substances to be purified and concentrated, the number of membranes to be incorporated into the module can be appropriately designed to obtain the necessary effective membrane area.
  • the hollow fiber membranes are bundled with an adhesive or the like and stored in the container.
  • a liquid containing minute useful substances is supplied from the first liquid inlet/outlet 33a and/or the second liquid inlet/outlet 33b of the hollow fiber membrane module, one side of the hollow fiber membrane bundle in the container ( The liquid flows into the hollow fiber membrane bundle (inside or outside) and is purified and concentrated by the hollow fiber membrane bundle.
  • the liquid that has permeated the hollow fiber membrane bundle flows out to the other side of the hollow fiber membrane bundle (outside or inside the hollow fiber membrane bundle) and is discharged from the third liquid inlets and outlets 33c and 33d.
  • the liquid that remains inside or outside the hollow fiber membrane bundle without being permeated is discharged (recovered) from the hollow fiber membrane module through the first liquid inlet/outlet and/or the second liquid inlet/outlet.
  • a liquid that has permeated through a hollow fiber membrane will be referred to as a "permeated liquid”
  • a liquid that has not permeated the hollow fiber membrane and has remained in the hollow fiber membrane will be referred to as a "concentrated liquid.”
  • concentrated liquid refers to all liquids that have been purified and concentrated using a hollow fiber membrane.
  • a hollow fiber membrane module in which the liquid containing minute useful substances is supplied to the inside of the hollow fiber membrane bundle is an internal pressure type hollow fiber membrane module
  • a hollow fiber membrane module in which the liquid containing minute useful substances is supplied to the outside of the hollow fiber membrane bundle is an external pressure type hollow fiber membrane module. It is a membrane module.
  • an internal pressure type hollow fiber membrane module will be described as an embodiment of the hollow fiber membrane module in the present disclosure.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of an internal pressure type hollow fiber membrane module 33.
  • a hollow fiber membrane bundle 60 in which a plurality of hollow fiber membranes are bundled is housed in a cylindrical container 61.
  • the plurality of hollow fiber membranes are bundled together with a biocompatible sealing adhesive (for example, a polyurethane sealing adhesive, etc.) to form a hollow fiber membrane bundle 60, and are arranged in a cylindrical container 61. It is configured to be adhesively fixed at both ends in the longitudinal direction with adhesive layers 62a and 62b made of the sealing adhesive.
  • a biocompatible sealing adhesive for example, a polyurethane sealing adhesive, etc.
  • the cylindrical container 61 may be made of a material such as polycarbonate, poly(meth)acrylate, or polysulfone.
  • both end surfaces 61a and 61b of the cylindrical container 61 are in a state where a plurality of hollow fiber membranes are opened.
  • a first liquid inlet/outlet 33a and a second liquid inlet/outlet 33b are provided at both longitudinal ends of the hollow fiber membrane module 33.
  • third liquid inlet/outlet ports 33c and 33d are provided on the longitudinal side surface of the hollow fiber membrane module 33. The liquid supplied from the first liquid inlet/outlet 33a and/or the second liquid inlet/outlet 33b is sent inside the hollow fiber membrane bundle 60 to be purified and concentrated.
  • the permeated liquid that has permeated to the outside of the hollow fiber membrane bundle 60 is discharged from third liquid inlets and outlets 33c and 33d provided on the side surface of the cylindrical container 61.
  • the third liquid inlet/outlet be provided at at least two places, an upper side of the cylindrical container 61 and a lower side of the cylindrical container 61 .
  • the third liquid inlets and outlets 33c and 33d are provided only on one side surface of the hollow fiber membrane module 33, but the present invention is not limited to this.
  • the third liquid ports 33c and 33d may be provided separately on one side surface and the other side surface.
  • FIG. 7 illustrates an internal pressure type hollow fiber membrane module
  • the hollow fiber membrane module of the present disclosure may be an external pressure type as described above.
  • an external pressure type it is necessary to appropriately design the location and installation method of the first to third liquid inlets and outlets.
  • the filling rate in the hollow fiber membrane module of the present disclosure is preferably 5 to 55%, more preferably 20 to 55%, even more preferably 25 to 55%.
  • the filling rate refers to the percentage of the total cross-sectional area of the outer diameter portion of the hollow fiber membrane bundle to the cross-sectional area of the hollow fiber membrane module, generally in the transverse direction of the cylindrical container.
  • the filling rate is 5 to 55%, it is possible to more efficiently recover minute useful substances deposited on the membrane surface of the hollow fiber membrane while optimizing the size of the hollow fiber membrane module.
  • the purification/concentration section 30 of the present disclosure includes a hollow fiber membrane module 33
  • a hollow fiber membrane module 33 will be described using the drawings.
  • the purification and concentration apparatus 1 of the present disclosure may include safety devices such as valves, automatic valves, check valves, orifices, flow meters, pressure gauges, level gauges, rupture discs, etc. that are omitted in the schematic configuration diagram. There is.
  • the purification and concentration section 30 shown in FIG. 8 includes a second tank 31 and a third tank 32, a hollow fiber membrane module 33 connected to the second tank 31 and the third tank 32, and a and a pressurizing device 34 for pressurizing.
  • the pressurizing device 34 is connected to a three-way valve 76 via a gas supply path 52.
  • the second tank 31 is a tank that stores the liquid supplied from the raw material supply section 10 or the removal section 20, that is, the raw material liquid or the crudely purified liquid, and is connected to the first liquid inlet/outlet 33a of the hollow fiber membrane module 33. They are connected via a path 51A.
  • the third tank 32 is a tank for storing a raw material liquid or a crudely purified liquid, and is connected to the second liquid inlet/outlet 33b of the hollow fiber membrane module 33 via a flow path 51B. has been done.
  • the upper parts of the second tank 31 and the third tank 32 are connected to a pressurizing device 34.
  • the second control unit 120 (not shown) selectively pressurizes either the second tank 31 or the third tank 32 by operating the pressurizing device 34 and switching the three-way valve 76.
  • the raw material liquid or the crudely purified liquid in the second tank 31 or the third tank 32 is controlled to be alternately (selectively) supplied to the hollow fiber membrane module 33.
  • the liquid discharged from the second tank 31 or the third tank 32 is purified and concentrated in the hollow fiber membrane module 33, and then sent to the other tank.
  • the liquid stored in the second tank 31 and before the purification and concentration process is completed will be referred to as "second stored liquid”
  • the liquid stored in the third tank 32 and purified The liquid before the concentration process is completed is referred to as the "third stored liquid.”
  • the flow paths 42 and 43 are connected to the second tank 31 in FIG. 8, the flow paths 42 and 43 may be connected to the third tank 32. Note that details of the second control section 120 will be described later.
  • the pressurizing device 34 of the present disclosure supplies gas from the gas supply source into the second tank 31 and the third tank 32.
  • Gas for pressurization is supplied to the second tank 31 or the second tank 31 or the gas supply path 52B equipped with a pressure gauge (not shown) by switching the three-way valve 76 by the second control unit 120 (not shown). It is supplied to the third tank 32.
  • the gas can be selected from inert gases such as nitrogen, argon, and helium, carbon dioxide, and filtered air.
  • the second control unit 120 When pressurizing the second tank 31 with the pressurizing device 34, the second control unit 120 (not shown) supplies gas from a gas supply source (not shown) to the gas supply path 52, and closes the three-way valve 76. The gas is switched and sent to the gas supply path 52A. At this time, the on-off valve 74 of the gas vent path 53A and the three-way valve 77 connecting the channels 42 and 43 are closed, and the on-off valve 75 of the gas vent path 53B is opened. On the other hand, when pressurizing the third tank 32 with the pressurizing device 34, the second control unit 120 supplies gas from a gas supply source (not shown) to the gas supply path 52, and switches the three-way valve 76 to It is sent to the supply path 52B.
  • the second tank 31 and the third tank 32 have transparency so that the liquid level positions of the second and third stored liquids can be observed visually or with a camera described later. It is preferable that you do so. Further, from the viewpoint of preventing the second stored liquid or the third stored liquid from adhering to and remaining on the inner wall surface of the tank, it is more preferable to use a water-repellent material.
  • the second tank 31 and the third tank 32 are preferably made of a material containing polyacrylonitrile; poly(meth)acrylate such as poly(meth)acrylic acid ester; polycarbonate; fluororesin, etc. .
  • the material of the second tank 31 and the third tank 32 is opaque.
  • Tanks made of suitable materials such as metal or fiber-reinforced resin can be used.
  • the second stored liquid enters the hollow fiber membrane module 33 from the first liquid inlet/outlet 33a via the flow path 51A, and is purified and concentrated by the hollow fiber membrane bundle 60.
  • the liquid is discharged from the second liquid inlet/outlet 33b and sent to the third tank 32.
  • the second stored liquid is purified and concentrated by tangential flow filtration in which the liquid flows parallel to the membrane surface in the longitudinal direction of the hollow fiber membrane bundle 60.
  • the permeated liquid that has passed through the hollow fiber membrane bundle 60 is discharged from a flow path 54 connected to the third liquid inlet/outlet 33c, 33d of the hollow fiber membrane module 33 to a waste liquid tank (described later).
  • the third stored liquid enters the hollow fiber membrane module 33 from the second liquid inlet/outlet 33b via the flow path 51B, is purified and concentrated by the hollow fiber membrane bundle 60, and then becomes the first liquid.
  • the liquid is discharged from the inlet/outlet 33a and sent to the second tank 31.
  • the third stored liquid is purified and concentrated by tangential flow filtration in which the liquid flows parallel to the membrane surface in the longitudinal direction of the hollow fiber membrane bundle 60.
  • the second control unit 120 sets the amounts of the second and third stored liquids, and controls the pressurizing device 34 and the on-off valve so that the second and third stored liquids reach the set values.
  • the second tank 31 or the third tank 32 can be pressurized alternately.
  • the purification/concentration section 30 in FIG. 8 can be configured to include a device for monitoring the liquid amount in the second tank 31 and the third tank 32. According to this configuration, since the amount of liquid in the second tank 31 and the third tank 32 can be grasped, alternate tangential flow filtration can be performed more efficiently.
  • the refining and concentrating unit 30 shown in FIG. 9 has the same configuration as the refining and concentrating unit 30 shown in FIG.
  • the tank is equipped with tank liquid amount monitoring devices 35 and 36, respectively.
  • the in-tank liquid level monitoring devices 35 and 36 irradiate the liquid entrances and exits of the second tank 31 and the third tank 32 with light using optical sensors, detect the light transmittance at the liquid entrances and exits, and measure the transmittance.
  • the system is configured to monitor the amount of liquid in the tank based on changes in the amount of fluid in the tank.
  • the second control unit 120 (not shown) determines the liquid volumes of the second and third stored liquids in the second tank 31 and the third tank 32 using the tank liquid level monitoring devices 35 and 36, The tank to be pressurized by the pressurizing device 34 is determined.
  • the tank liquid level monitoring devices 35 and 36 of the present disclosure include an optical sensor.
  • the optical sensor includes a light emitting element and a light receiving element, and the light emitting element emits light toward the liquid entrance/exit at the bottom of the tank, and the light receiving element detects the intensity (transmittance) of the transmitted light.
  • the part at the bottom of the tank that is illuminated by light at the liquid entrance and exit is made of a transparent material.
  • the detected transmittance is further transmitted to the detection section.
  • the second control unit 120 changes the tank to be pressurized by the pressurization device 34.
  • the relationship between the tank liquid level monitoring device and the second control section will be explained in more detail.
  • the second tank 31 is pressurized by the pressurizing device 34 and the second stored liquid is supplied toward the third tank 32
  • the pressure increases.
  • the gas supplied from the pressure device 34 is discharged from the liquid inlet/outlet of the second tank 31, and the light transmittance within the liquid inlet/outlet changes.
  • the second control unit 120 (not shown) switches the three-way valve 76 to move the tank pressurized by the pressurizing device 34 from the second tank 31 to the third tank. Change to tank 32.
  • the second control unit 120 switches the three-way valve 76 and applies pressure with the pressurizing device 34.
  • the tank to be pressurized is changed from the third tank 32 to the second tank 31.
  • the tank liquid level monitoring devices 35 and 36 may be fiber sensors. In this way, the second control unit 120 can control the liquids in the second tank 31 and the third tank 32 to be alternately supplied to the hollow fiber membrane module.
  • the amount of liquid in the tank may be monitored based on images from a camera placed in the purification/concentration section 30. That is, the purification/concentration unit 30 includes a camera that monitors the liquid level positions in the second tank 31 and the third tank 32, and the second control unit 120 controls the second tank 31 and the third tank output from the camera. The amount of liquid in the tank may be determined from information on the liquid level position in the tank 32, and the tank to be pressurized by the pressurizing device 34 may be determined. Specifically, the purification and concentration unit 30 is equipped with a camera at a position where the liquid level of the second tank 31 and the third tank 32 can be observed, and the image of the liquid level position output from the camera is sent to the detection unit. be done.
  • the detection unit determines the second tank 31 and the amount of liquid in the second tank 31 from the information on the liquid level position. For example, when the detection unit determines that the amount of the second stored liquid in the second tank 31 has become a preset amount or less based on the information on the liquid level position of the camera, the second control unit 120 controls the three-way valve 76. By switching, the tank pressurized by the pressurizing device 34 is changed from the second tank 31 to the third tank 32. Similarly, when the detection unit determines that the amount of the third stored liquid in the third tank 32 has become equal to or less than the preset amount, the second control unit 120 switches the three-way valve 76 and pressurizes the pressurizing device 34. The tank to be pressurized is changed from the third tank 32 to the second tank 31.
  • the second control unit 120 can operate an on-off valve or a pressurizing device to mainly circulate the liquid (roughly purified liquid or raw material liquid) between the second tank 31 and the third tank 32. . Further, the second control unit 120 determines the amount of liquid in the second tank 31 and the third tank 32 based on information from the tank liquid amount monitoring devices 35, 36 and/or the camera, and controls the amount of liquid in the tank. It can be distributed. Furthermore, the second control unit 120 can also set the amount of liquid in the second tank 31 and/or the third tank 32. An example of a method for setting the amount of liquid in the tank (setting of the managed liquid level position C) will be described later.
  • the purification/concentration section 30 in FIG. 10 includes a cleaning tank that supplies a diluent to the hollow fiber membrane module 33 and cleans the plurality of hollow fiber membranes in the hollow fiber membrane bundle 60.
  • the purification/concentration section 30 shown in FIG. 10 includes a fourth tank 80 connected to a channel 55A that stores the diluted liquid and supplies the diluted liquid to the third liquid inlet/outlet ports 33c and 33d of the hollow fiber membrane module 33. , and a third control unit 130 (not shown) that controls the timing of supplying the diluted liquid in the fourth tank 80 to the third liquid inlet/outlet ports 33c and 33d of the hollow fiber membrane module 33.
  • the fourth tank 80 is connected to a flow path 55B that directly supplies the diluent in the tank to the third tank 32 (or second tank 31).
  • the third control unit 130 controls the flow of the diluent in the fourth tank 80.
  • An example of the determination in liquid distribution control by the third control unit 130 is shown in the flowchart of FIG. 16.
  • the third control unit 130 can supply the diluted liquid from the fourth tank 80 to either the third tank 32 or the hollow fiber membrane module 33 during liquid purification and concentration processing.
  • supplying the diluted liquid to the third tank 32 will be referred to as a "dilution process”
  • supplying the diluted liquid to the hollow fiber membrane module 33 will be referred to as a "backwashing process”.
  • diluent As the diluent, depending on the purpose of the present disclosure and the type of minute useful substance, for example, pure water; filtered water such as tap water, ground water, seawater, or river water; various aqueous solutions, etc. can be used. When the minute useful substance is an exosome, physiological saline, medical or biochemical buffers are preferred.
  • the buffer for example, phosphate buffer (PBS), Tris-HCl buffer, sodium citrate buffer, citrate phosphate buffer, acetate buffer, borate buffer, etc. can be used.
  • the diluent preferably does not contain impurities depending on the purpose of the present disclosure, but if it is difficult to obtain a diluent that does not contain impurities, it is preferable to use one with a low impurity concentration (for example, one with an impurity concentration of less than 500 ppm). ) can be used.
  • the diluted liquid is such that the amount (B) (B/A) of the concentrated liquid in the second tank 31 (or third tank 32) is 1/1/1 of the amount (A) of the raw material liquid containing minute useful substances.
  • concentration 2 to 1/200, it can be supplied to the concentrated liquid in the second tank 31 (or third tank 32).
  • the amount (B) of the concentrated liquid may be equal to the amount of liquid at the managed liquid level position C set by the method described later.
  • the third control unit 130 can be processed.
  • the third control unit 130 can determine that the crudely purified liquid or the raw material liquid has been supplied into the second tank 31 based on the liquid level position information from the tank liquid amount monitoring device 35 and/or the camera. In one embodiment, the third control unit 130 performs concentration and purification by performing alternate tangential flow filtration until the volume of the crude purified liquid reaches 1/2 to 1/200, and then reaches the set liquid volume. The dilution process (or backwashing process) can be performed up to the point where the diluted solution can be supplied. When performing the dilution process, the third control unit 130 opens the three-way valve 77A to the channel 55B side and supplies the diluent in the fourth tank 80 to the third tank 32.
  • the third control unit 130 controls when the total amount of liquid in the second tank 31 and the third tank 32 becomes equal to or less than a preset liquid amount (for example, equal to or less than a managed liquid level position C set by a method described later). If it is determined that this is the case, backwashing can be performed. When performing backwash processing, the third control unit 130 opens the three-way valve 77A to the flow path 55A side. The diluted liquid in the fourth tank 80 is supplied into the module from the third liquid inlet/outlet ports 33c and 33d of the hollow fiber membrane module 33 via the flow path 55A. Thereafter, the diluted liquid flows from the permeated liquid side to the concentrated liquid side of the hollow fiber membrane bundle 60.
  • a preset liquid amount for example, equal to or less than a managed liquid level position C set by a method described later.
  • the diluent supplied into the module from the third liquid inlets and outlets 33c and 33d flows from the outside of the hollow fiber membrane bundle 60 toward the inside.
  • minute useful substances deposited on the membrane surface of the hollow fiber membrane are removed from the first liquid inlet/outlet 33a and/or the second liquid inlet/outlet 33b to the second tank 31 and/or the membrane surface inside the hollow fiber membrane.
  • it can be collected in the third tank 32.
  • minute useful substances and impurities deposited on the surface of the hollow fiber membrane are removed, and the liquid permeation rate is restored to almost its original value.
  • impurities are uniformly dispersed and the removal efficiency is increased. As a result, the efficiency of liquid purification and concentration can be further improved.
  • flushing with a cleaning liquid is performed in advance.
  • An operation of replacing the permeated liquid remaining in the hollow fiber membrane module with a cleaning liquid (diluent) can be optionally performed.
  • the amount of cleaning liquid (diluent) used is preferably 1 to 8 times, more preferably 2 to 6 times, the volume of the permeate remaining in the hollow fiber membrane module.
  • the amount of remaining impurity protein will be lower than when no flushing operation is performed. may be reduced by more than half.
  • the permeate remaining in the hollow fiber membrane module is removed by using either the third liquid inlet/outlet 33c or 33d in FIG. (diluent) can be performed. Since the hollow fiber membrane has resistance to liquid passage, if the diluent is supplied from either the third liquid inlet/outlet 33c or 33d, leakage to the membrane side is minimized and the hollow fiber membrane module The permeate remaining in 33 can be replaced with diluent.
  • an on-off valve (not shown) is provided on the flow path near the outlet of the first liquid inlet/outlet 33a and the second liquid inlet/outlet 33b, and by closing the on-off valve, the first liquid inlet/outlet 33a and the second liquid inlet/outlet 33b are closed. It is also possible to stop the flow of the liquid through the second liquid inlet/outlet 33b. In this state, by supplying the diluent from one of the third liquid ports 33c and 33d, the diluted liquid is discharged from the other third liquid port 33c or 33d. Thereby, the permeate remaining in the hollow fiber membrane module 33 can be replaced with the diluent.
  • the timing of the flushing process is controlled by the third control section.
  • the third control section controls the second tank 31 and the second liquid inlet/outlet 33b.
  • a valve is installed near the first liquid inlet/outlet 33a and the second liquid inlet/outlet 33b. With the installed on-off valve closed to stop the flow of the liquid, the diluted liquid in the fourth tank 80 is transferred to at least two third liquid inlets and outlets 33c and 33d of the hollow fiber membrane module 33.
  • the on-off valve 78 provided in the flow path 54 connected to the waste liquid tank is open. Thereafter, opening/closing valves installed near the first liquid inlet/outlet 33a and the second liquid inlet/outlet 33b are opened to allow flow through the first liquid inlet/outlet 33a and the second liquid inlet/outlet 33b. backwashing by supplying the diluted liquid in the fourth tank 80 from any one of the at least two third liquid inlets and outlets 33c and 33d of the hollow fiber membrane module 33. It can be carried out. At this time, the on-off valve 78 provided in the flow path 54 connected to the waste liquid tank is closed.
  • the purification and concentration section 30 shown in FIG. 11 includes a recovery tank that recovers the concentrated liquid purified and concentrated by the hollow fiber membrane module 33.
  • the purification and concentration section 30 in FIG. A fourth control section 140 (not shown) that controls recovery of the liquid in the tank 32 is provided.
  • the fifth tank 81 may be connected to the second liquid inlet/outlet 33b of the hollow fiber membrane module 33.
  • the channel 56 is connected to the hollow fiber membrane module 33 via the channel 51A.
  • the on-off valve 79 is closed while the purification and concentration process by alternate tangential flow filtration is being performed in the second tank 31 and the third tank 32.
  • the concentrated liquid in the second tank 31 and the third tank 32 can be collected into the fifth tank 81 by opening the on-off valve 79 and operating the pressurizing device 34 .
  • the tank for collecting the concentrated liquid may be arranged outside the purification and concentration apparatus instead of inside the purification and concentration section 30.
  • the fourth control unit 140 controls the timing of collecting the concentrated liquid in the second tank 31 and the third tank 32.
  • An example of the determination made by the fourth control unit 140 in the liquid distribution control is shown in the flowchart of FIG. 16.
  • the fourth control unit determines the amount of concentrated liquid in the second tank 31 and the third tank 32 using the tank liquid amount monitoring devices 35, 36 and/or the camera.
  • the amount of the concentrated liquid may be determined from the managed liquid level position C, which will be described later.
  • the fourth control unit 140 pressurizes the second tank 31 and the third tank 32 using the pressurizing device 34.
  • the on-off valve 74 of the gas vent path 53A, the on-off valve 75 of the gas vent path 53B, the on-off valve 78, and the three-way valves 77 and 77A are closed, and the on-off valve 79 is opened.
  • the The fourth control unit 140 stops the pressurizing device 34 and finishes collecting the concentrated liquid into the fifth tank 81.
  • the fourth control unit 140 monitors the amount of concentrated liquid in the channel 56 with a fiber sensor (not shown) installed at the liquid inlet/outlet in the upper part of the fifth tank 81, and determines whether the liquid amount is If it is determined that the amount has become zero, collection of the concentrated liquid may be terminated.
  • the concentrated liquid recovery operation inside the channel 56 can be manually operated by a person.
  • the flow path 56 can be fixedly held using an air gripper or the like.
  • FIG. 12 shows an example of the configuration of the purification and concentration apparatus according to the first embodiment.
  • elements including a raw material supply section 10, a removal section 20, and a purification and concentration section 30 are arranged in a housing.
  • the size of the housing is not particularly limited.
  • the purification and concentration apparatus 1 includes a management section (not shown) that manages the cleanliness inside the housing. According to this configuration, the inside of the purification/concentration apparatus 1 can be kept clean, and contamination of the liquid containing minute useful substances can be prevented.
  • a fan filter device 91 that supplies filtered air into the housing is arranged at the upper part (top) of the housing 100, and a UV lamp 92 is arranged inside the housing 100. These combinations can further improve the cleanliness inside the housing 100.
  • the fan filter device 91 has a configuration that can supply filtered air into the housing.
  • the fan filter device 91 can be a filter unit with a fan and a built-in pre-filter.
  • a pre-filter a HEPA filter, ULPA filter, chemical filter, fiber activated carbon filter, etc. can be used depending on the cleanliness inside the housing 100.
  • UV lamp The UV lamp 92 is not particularly limited as long as it can sterilize the inside of the housing 100 by irradiating UV (ultraviolet light). Furthermore, the number of UV lamps 92 disposed within the housing 100 is not particularly limited, and two or more UV lamps may be disposed depending on the cleanliness within the housing 100.
  • the cleanliness inside the housing 100 can be improved by the above-mentioned management section.
  • the cleanliness inside the housing 100 may be managed to be a cleanliness class 8 or lower as defined by ISO 14644-1:2015, and may be managed to be a cleanliness class 5 or lower as defined by ISO 14644-1:2015. may have been done.
  • the minute useful substance is not particularly limited. In one embodiment, it may be a minute useful substance with an average particle size of less than 100 ⁇ m. In another embodiment, it may be a minute useful substance with an average molecular weight of 5,000 or more. Among these, all substances useful as pharmaceuticals, cosmetics, and health foods can be used. Specific examples of minute useful substances include proteins (e.g., heat shock proteins, cytoskeletal proteins, membrane transport proteins, transmembrane proteins, collagen, hyaluronic acid, chondroitin sulfate, etc.), hormones, cytokines, growth factors, and angiogenesis.
  • proteins e.g., heat shock proteins, cytoskeletal proteins, membrane transport proteins, transmembrane proteins, collagen, hyaluronic acid, chondroitin sulfate, etc.
  • hormones cytokines, growth factors, and angiogenesis.
  • Living organisms such as factors, growth factors, enzymes, antibodies, plasma proteins, viruses (including virus-like particles), extracellular vesicles (e.g., exosomes, microvesicles, apoptotic bodies, etc.), yeast, yeast cells, and microalgae
  • extracellular vesicles e.g., exosomes, microvesicles, apoptotic bodies, etc.
  • yeast yeast cells
  • microalgae examples include molecules, polysaccharides such as fucoidan, and the like.
  • Other examples include specific microorganisms that are a type of biomolecule and are used in biofuels and the like.
  • minute useful substances may be selected from extracellular vesicles, antibodies, viruses, proteins, enzymes, and nucleic acids.
  • the manufacturing method according to the first embodiment of the present disclosure is a method of manufacturing the liquid in which the minute useful substance is purified and concentrated using the purification and concentration device 1, and the method includes converting the raw material liquid containing the minute useful substance into the liquid.
  • the method includes supplying the liquid to a purification and concentration device to remove impurities in the liquid, and/or purifying and concentrating the liquid using a hollow fiber membrane.
  • FIG. 13 is a configuration diagram showing an example of the overall configuration of the purification and concentration apparatus 1 of the present disclosure.
  • the raw material supply section 10 has a structure in which a container 11 for storing a raw material liquid containing a minute useful substance is arranged.
  • the three-way valve 82 opens, and the raw material liquid in the container 11 falls due to its own weight and is supplied to the flow path 59 by a pump (not shown) provided in the flow path 41A.
  • the raw material liquid is supplied to the flow path 41 or the flow path 43 by operating the three-way valve 82.
  • the first control section 110 supplies the raw material liquid to the removal section 20 or the purification/concentration section 30 based on information set based on the concentration of impurities in the raw material liquid.
  • the first control unit 110 opens the three-way valve 82 to the channel 43 side, and sends the culture solution from the channel 43 to the purification/concentration section 30 .
  • the raw material liquid supplied to the flow path 41 is pretreated by the filtration member 22 and then supplied to the tank 24 via the flow path 41C.
  • the amount of liquid in the tank 24 can be controlled by monitoring the liquid level using a level sensor (not shown).
  • the on-off valve 73 is opened, the pretreatment liquid in the tank 24 is supplied from the flow path 41D to the flow path 41A.
  • the pretreatment liquid supplied to the carrier column 21 adsorbs and removes impurities in the liquid by the adsorbent in the carrier column 21 to become a crudely purified liquid, and then is supplied to the first tank 23 via the flow path 42A. Ru.
  • the impurity removal treatment by the carrier column 21 may be to reduce the concentration of impurities in the raw material liquid or pretreatment liquid to 1,000 ppm or less, preferably to 500 ppm or less.
  • the impurity removal process is repeated by washing and equilibrating the carrier column 21 that has reached adsorption saturation by processing one batch of raw material liquid, and then processing the next batch of raw material liquid. It's okay.
  • the purification/concentration apparatus 1 in FIG. 13 has a configuration including a sixth tank 25 and a seventh tank 26.
  • When cleaning and equilibrating the carrier column 21 that has reached adsorption saturation first open the on-off valve 71A (electromagnetic valve, etc.) and supply the cleaning liquid in the sixth tank 25 to the filtration member 22A via the flow path 50A. do. After the impurities in the cleaning liquid are removed by the filter member 22A, the cleaning liquid is supplied to the carrier column 21 from the flow path 41A.
  • the cleaning liquid after cleaning the carrier column 21 can be discharged to the waste liquid tank by opening the three-way valve 72.
  • the same filter member as the filter member 22 can be used as the filter member 22A.
  • the on-off valve 71B (such as a solenoid valve) is opened to supply the equilibration liquid in the seventh tank 26 to the filtration member 22B.
  • the equilibration liquid is supplied to the carrier column 21 from the flow path 41A.
  • the equilibrated liquid after equilibrating the carrier column 21 can be discharged to the waste liquid tank by opening the three-way valve 72.
  • the same member as the filter member 22 can be used for the filter member 22B.
  • Washing and equilibration of the carrier column 21 can be arbitrarily set depending on the amount of raw material liquid treated with the carrier column 21.
  • the carrier column 21 may be washed and equilibrated when a raw material solution of 5 to 100 times the capacity of the carrier column 21 is processed. For example, when processing 1,000 mL of raw material solution, the carrier column 21 can be washed and equilibrated every time 20 to 150 mL of the raw material solution is processed in the carrier column 21, and each time 50 to 100 mL is processed. , washing, and equilibration treatments can also be performed.
  • the removal of impurities in the raw material liquid by the carrier column 21 and the purification and concentration of the liquid by the hollow fiber membrane of the purification/concentration section 30 are performed in parallel.
  • a liquid in which minute useful substances are purified and concentrated can be produced more efficiently.
  • the crude purified liquid is stored in the first tank 23 via the flow path 42A.
  • the first control unit 110 determines that the amounts of the second stored liquid and the third stored liquid in the second tank 31 and the third tank 32 are the preset liquid amounts, the first control unit 110 controls the first tank 23.
  • the crude purified liquid stored in is sent to the channel 42B.
  • the crude purified liquid is supplied from the flow path 42B to the second tank 31.
  • the second control unit 120 (not shown) operates the pressurizing device 34 to purify the liquid by alternate tangential flow filtration. Start the concentration process.
  • the purification/concentration device 1 is configured such that the impurity removal process in the removal section 20 and the purification/concentration process in the purification/concentration section 30 are performed in parallel. Good too. In that case, it is preferable to have a configuration in which a plurality of tanks are arranged to store the liquid treated in each step. From the viewpoint of making the purification and concentration apparatus 1 more compact, the arrangement position of each tank may be adjusted. For example, in the refining and concentrating apparatus 1 of FIG. The third tank 32 may also be arranged above the first tank 23. Further, as shown in FIG. 13, the longitudinal side surfaces of the second tank 31 and the third tank 32 may be arranged parallel to the longitudinal direction of the hollow fiber membrane module 33.
  • the purification and concentration treatment of the crudely purified liquid is performed separately into a first treatment, a second treatment, and a third treatment. Note that before performing the first process, the amount of liquid in the tank is set. An example in which the first process is performed after setting the managed liquid level position C will be described below.
  • the amount of the managed liquid level position C is set.
  • a crudely purified liquid treated with the antibody column 21 is stored in the first tank 23 .
  • the liquid volume at the managed liquid level position C is equal to the liquid volume at which the backwashing process should be started, and is 1/2 to 1/200 of the maximum capacity of the crudely purified liquid stored in the first tank 23. This is set in advance.
  • the amount of the crudely purified liquid in the second tank 31 reaches the preset management liquid level position C, the crudely purified liquid in the first tank 23 can be supplied to the second tank 31.
  • the third control unit 130 opens the three-way valve 77A to the flow path 55B side, and supplies the diluted liquid from the fourth tank 80 to the second tank 31. .
  • the liquid level control positions of the second tank 31 and the third tank 32 are set.
  • the second tank 31 is pressurized by the pressurizing device 34, and the diluted liquid in the third tank 32 is sent to the second tank 31.
  • the second control unit 120 sets the low liquid level position (L3) of the third tank 32, and supplies the diluted liquid to the second tank 31 until the diluted liquid in the third tank 32 reaches L3.
  • the second control unit 120 increases the liquid level of the second stored liquid (mixture of crude purified liquid and diluted liquid) in the second tank 31 when the diluted liquid in the third tank 32 reaches L3.
  • a high-high liquid level position (HH2) is set above the high liquid level position.
  • the second control unit 120 pressurizes the second tank 31 with the pressurizing device 34 and sends the second stored liquid to the third tank 32.
  • the second control unit 120 sets the low liquid level position (L2) of the second tank 31 and supplies the second stored liquid to the third tank 32 until the second stored liquid in the second tank 31 reaches L2.
  • the second control unit 120 sets the liquid level position of the third tank 32 when the second tank 31 reaches L2 as a high liquid level position (H3).
  • the third tank 32 is also set at HH3 from the viewpoint of preventing leakage.
  • the second control unit 120 sets the managed liquid level position C from the total liquid volume of H2 and L3, H3 and L2, and the alternate tangential flow filtration between the second tank 31 and the third tank 32 is performed at the managed liquid level position C. This is done by moving the liquid within the range of C.
  • L2 and L3 may be set based on changes in the transmittance of the liquid inlet and outlet of the tank by the above-mentioned tank liquid level monitoring devices 35 and 36, or may be set based on an image of the liquid level position by a camera. Good too. Further, the positions of L2, L3, H2, H3, HH2, and HH3 can be appropriately set according to the capacities of the second tank 31 and the third tank 32, and the amount of the crudely purified liquid.
  • the second control unit 120 alternately pressurizes the second tank 31 and the third tank 32 with the pressurizing device 34 so that the liquid level does not fall below the liquid level at the managed liquid level position C. are alternately supplied to the hollow fiber membrane module 33.
  • the permeated liquid is discarded from the third liquid inlet/outlet 33c, 33d to the waste liquid tank via the flow path 54.
  • an appropriate amount of the crudely purified liquid can be additionally supplied to the second tank 31 or the third tank 32. Further, when the liquid amount in the second tank 31 or the third tank 32 becomes equal to the liquid amount at the managed liquid level position C, it is preferable to perform a backwashing process.
  • the amount of diluted liquid used in the backwash process can be 2 to 200 times the amount of liquid at the managed liquid level position C.
  • the amount of the diluting liquid is preferably 2 to 20 times the amount of liquid at the managed liquid level position C from the viewpoint of not increasing the volume of the second tank 31 or the third tank 32 more than necessary.
  • the amount of diluent used in backwashing can be changed as appropriate each time a backwashing operation is performed. Further, the backwashing process can be performed at any timing other than when the liquid volume in the second tank 31 or the third tank 32 becomes equal to the liquid volume at the managed liquid level position C.
  • a part of the diluted liquid can also be directly sent to the second tank 31 or the third tank 32 for dilution treatment.
  • the amount of diluent used in the dilution process can be changed as appropriate each time the dilution process is performed.
  • the second tank 31 and the third tank 32 are pressurized by a pressurizing device 34 so that the linear velocity at the membrane surface of the hollow fiber membrane module 33 is 0.3 m/sec to 2 m/sec. It is preferable.
  • the "linear velocity at the membrane surface” is the flow rate (m 3 ) per second of a liquid containing a minute useful substance flowing with respect to a 1 m 2 membrane surface, and the unit is m/second.
  • Pressurization within the tank by the pressurizing device 34 may be performed within a range where the linear velocity at the membrane surface is 0.5 to 1.5 m/sec.
  • the liquid inlet pressure is preferably adjusted to 0.01 MPa to 0.2 MPa, more preferably adjusted to 0.02 MPa to 0.15 MPa, and 0.03 MPa to 0.2 MPa. It is more preferable to adjust the pressure to 12 MPa.
  • the linear velocity at the membrane surface should be set to 0.7.
  • a large diameter hollow fiber membrane having an average inner diameter of 1.0 mm to 1.4 mm can be used so that the speed can be increased to 1.4 m/sec.
  • the operating pressure at that time is preferably adjusted to a liquid inlet pressure of 0.08 MPa to 0.2 MPa.
  • the hollow fiber membrane may be coated with an appropriate substance in order to improve the fouling resistance of the hollow fiber membrane surface and/or to increase the recovery rate of minute useful substances.
  • the method of coating treatment is as described above.
  • the third control unit 130 supplies the diluent from the fourth tank 80.
  • the diluent can be supplied until the amount of the diluent reaches 2 to 200 times the amount of the liquid at the managed liquid level position C. That is, the first treatment can include diluting the concentrate by 2 to 20 times.
  • the diluent may be directly supplied to the third tank 32 (dilution process), or may be supplied from the hollow fiber membrane module 33 to the second tank 31 and the third tank 32 (backwash process).
  • first treatment liquid the liquid obtained by the first treatment
  • the first treated liquid is further subjected to a second treatment to obtain a liquid in which even smaller useful substances are purified and concentrated. Since the impurity concentration in the first treatment liquid has been reduced by the first treatment described above, the second treatment is performed so that the amount of impurities in the first treatment liquid is further reduced (i.e., the purity of minute useful substances is increased). It is preferable to treat it so that it is enhanced.
  • the second process is such that the amount of concentrated liquid is 2 times to 200 times the value set at the managed liquid level position C by backwashing or dilution processing. After adding the diluent, it is preferable to repeat the purification and concentration operation until the liquid volume reaches the controlled liquid level position C.
  • the second treatment can include diluting the concentrate by 2 to 20 times.
  • the diluent may be directly supplied to the third tank 32 (dilution treatment), or may be supplied from the hollow fiber membrane module 33 to the second tank 31 and the third tank 32 (backwashing). process).
  • the second treatment which is a combination of purification and concentration treatment and dilution treatment, is preferably performed in 2 to 20 sets, more preferably in 2 to 10 sets.
  • second treatment liquid the concentrated liquid obtained by the above-mentioned second treatment will be referred to as "second treatment liquid.”
  • the second treated liquid can be further subjected to a third treatment to obtain a liquid in which even smaller useful substances are purified and concentrated.
  • a third treatment only an alternating tangential flow filtration operation can be performed as necessary without using a diluent.
  • the concentrated liquid obtained by the above-mentioned third treatment will be referred to as "third treated liquid”.
  • the manufacturing method of the present disclosure may include recovering the second treatment liquid or the third treatment liquid.
  • the second treatment liquid in the second tank 31 , third tank 32 , and hollow fiber membrane module 33 can be recovered into the fifth tank 81 via the flow path 56 by being pressurized by the pressurizing device 34 .
  • the fourth control unit 140 opens the on-off valve 79 and closes the on-off valves 74, 75, 78 and the three-way valves 77, 77A.
  • the fourth control unit 140 monitors the amount of concentrated liquid in the flow path 56 with the fiber sensor installed at the liquid inlet/outlet in the upper part of the fifth tank 81, and determines that the amount of liquid has become zero. In this case, the collection of the concentrate may be terminated.
  • the concentrated liquid recovery operation inside the channel 56 can be manually operated by a person. Further, the flow path 56 can be fixedly held using an air gripper or the like.
  • flushing process Before performing backwashing, in order to prevent the permeate remaining in the hollow fiber membrane module from mixing with the backwashing liquid and flowing into the concentrated liquid side, flushing treatment is performed in advance with a cleaning liquid (diluent). , an operation of replacing the permeate remaining in the hollow fiber membrane module with a cleaning solution (diluent) can be optionally performed.
  • the method of flushing processing is as described above.
  • the manufacturing method of the present disclosure may include an operation of washing out minute useful substances deposited on the surface of the hollow fiber membrane immediately before the recovery process.
  • an operation of washing out minute useful substances deposited on the surface of the hollow fiber membrane immediately before the recovery process For example, when concentrating and purifying certain types of extracellular vesicles in certain culture supernatants, the extracellular vesicles that are relatively firmly deposited on the hollow fiber membrane surface are dispersed in the concentrated liquid. Therefore, the recovery rate may be low in the recovery process. Therefore, the operation step of redispersing the extracellular vesicles deposited on the hollow fiber membrane surface into the concentrated solution using a small amount of backwash solution (dilution solution) can be performed immediately before the recovery process.
  • the flushing operation it is preferable to fully perform the flushing operation and use a small amount of backwashing liquid (diluent).
  • the volume of backwashing liquid (diluent) used is half to twice the volume of the first flow path. is preferred.
  • the liquid passing rate at this time can be made equal to the liquid passing rate in the purification and concentration step.
  • Another embodiment of the manufacturing method according to the first embodiment of the present disclosure is a method for manufacturing a purified concentrated liquid, which includes stepwise purification and concentration of a liquid containing a minute useful substance.
  • An example of a method for stepwise purification and concentration of a liquid containing minute useful substances is to perform purification and concentration treatment in two or more stages using hollow fiber membrane modules having two or more average inner diameters.
  • the hollow fiber membrane module 33 of the present disclosure with an average inner diameter of 0.6 mm to 1.0 mm is used to obtain a purified concentrated liquid in the first stage, and then a purified concentrate with an average inner diameter of 1.0 mm to 1.4 mm is obtained.
  • a method for obtaining the final purified concentrate using a hollow fiber membrane module device is mentioned.
  • FIG. 14 is a schematic configuration diagram showing an example of a purification/concentration device 2 (hereinafter referred to as “purification/concentration device 2”) according to the second embodiment of the present disclosure.
  • the purification/concentration device 2 of the present disclosure includes a raw material supply section 10 and a purification/concentration section 30 that purifies and concentrates the liquid supplied from the raw material supply section 10 with a hollow fiber membrane module 33.
  • the refining concentration section 30 stores the liquid supplied from the raw material supply section 10 and supplies the liquid to the first liquid inlet/outlet 33a of the hollow fiber membrane module 33.
  • a second tank 31 is connected to a second tank 31, and a second tank 31 is connected to a flow path that stores the liquid supplied from the raw material supply section 10 and supplies the liquid to the second liquid inlet/outlet 33b of the hollow fiber membrane module 33.
  • a second control unit (not shown) that controls the liquid in the second tank 31 and the third tank 32 to be alternately supplied to the hollow fiber membrane module 33; a monitoring device (not shown) that monitors the amount of the liquid in the second tank 31 and the second tank 31;
  • the pressurizing device 34 alternately pressurizes the second tank 31 and the third tank 32 so that the liquid amount in the tank 32 reaches a set value, and the liquid amount in the second tank 31 and the third tank 32 increases. is determined based on information from the monitoring device.
  • the purification and concentration device 2 of the present disclosure includes valves, automatic valves, check valves, orifices, flow meters, pressure gauges, liquid level gauges, safety devices such as rupture discs, abatement equipment, and pressure adjustment equipment, which are omitted in the schematic configuration diagram. , intermediate tanks, and debranching equipment that can be used for sampling, multi-step molecular weight separation operations, etc.
  • the monitoring device in the refining and concentrating device 2 may include a weight monitoring device such as a mechanical or reflective liquid level gauge, a load cell, etc., as appropriate depending on the scale of the device, etc.
  • a flowmeter device can be used alone or in combination.
  • the purification/concentration device 2 in FIG. 14 has a configuration that does not include the removal section 20 of the purification/concentration device 1.
  • the purification and concentration device 2 is also useful as a device that can purify and concentrate minute useful substances under automatic control. According to this configuration, the raw material liquid in the raw material supply section 10 is directly supplied to the second tank 31 (or third tank 32) of the purification and concentration section 30 via the flow path 201.
  • the purification/concentration device 2 shown in FIG. 14 is useful as a purification/concentration device for a raw material liquid containing a highly pure minute useful substance with a very low impurity concentration in the raw material liquid.
  • the purification and concentration apparatus 1 is an apparatus that can more efficiently prepare a concentrated liquid in which minute useful substances are purified and concentrated.
  • the refining and concentrating device 2 does not have the removing section 20, and can directly supply the raw material liquid from the raw material supply section 10 to the refining and concentrating section 30 to purify and concentrate the raw material liquid. Therefore, the purification/concentration device 2 is also useful as a device for further purifying and concentrating the purified concentrate prepared by the purification/concentration device 1.
  • Three types of molecular weight fractions can be obtained.
  • "Three types of molecular weight fractionation can be performed” means that the permeate from the first membrane and the concentrate from the first membrane can be sent to the second membrane and fractionated into the permeate and concentrate. .
  • the permeate from the second membrane can be concentrated by the first membrane, and the permeate from the first membrane can be concentrated by another membrane or another concentrator.
  • the purification/concentration device 2 separates the purified concentrate prepared in the purification/concentration device 1 into low molecular weight (for example, minute useful substances with a molecular weight cut off of 10,000 to 100,000) and high molecular weight (molecular weight cut off It can also be used as a device for fractionating microscopic useful substances (more than 100,000).
  • low molecular weight for example, minute useful substances with a molecular weight cut off of 10,000 to 100,000
  • high molecular weight molecular weight cut off It can also be used as a device for fractionating microscopic useful substances (more than 100,000).
  • the second tank 31 and the third tank 32 can have the same configuration as the purification and concentration apparatus 1. Since it is assumed that the refining and concentrating device 2 uses a concentrated liquid prepared in a device such as the refining and concentrating device 1 as a raw material liquid, the volumes of the second tank 31 and the third tank 32 are different from each other in the refining and concentrating device. It can also be made smaller than the second tank 31 and third tank 32 of No. 1. The tank can also be larger than that of the purification and concentration device 1. Moreover, it is also possible to omit the first tank 23.
  • the liquid transfer device is not limited to the pressurizing device 34, but may be a liquid transfer device that uses a pump or a liquid transfer device that utilizes potential energy alone or in combination. You can also do it.
  • the height of the liquid level in the second tank 31 and the third tank 32 is controlled via a lifting device or the like, and the height position of the liquid entrance and exit port is changed as appropriate. You can also do that.
  • the refining and concentrating apparatus 2 of FIG. 14 in order to suppress bubbling of the liquid in the second tank 31 or the third tank 32, if the height of the liquid inlet is higher than the liquid level, the gas in the upper part of the tank It is possible to adjust the piping diameter and liquid flow rate appropriately to avoid getting caught, and to install equipment that can automatically adjust the height from the piping outlet to the liquid level, bubble breaking and degassing equipment, etc. Antifoaming agents can also be added.
  • the hollow fiber membrane in the hollow fiber membrane module 33 is used to improve the fouling resistance of the hollow fiber membrane surface and/or to improve the purification and concentration efficiency and the recovery rate of extracellular vesicles. In order to increase the concentration, it may be coated with a suitable substance in the same manner as the purification/concentration device 1.
  • the average inner diameter of the hollow fiber membranes in the hollow fiber membrane module 33 can be adjusted as appropriate depending on the viscosity of the liquid. In one embodiment, the average inner diameter of the hollow fiber membranes may be between 0.2 and 2.0 mm.
  • the average inner diameter is 1.0 mm. It is preferable to use a hollow fiber membrane with a large diameter of ⁇ 1.4 mm.
  • the average inner diameter is 0.
  • a hollow fiber membrane of 2 mm to 1.0 mm It is preferable to use a hollow fiber membrane of 2 mm to 1.0 mm. Note that when the average inner diameter of the hollow fiber membrane increases, the effective membrane area tends to decrease when the hollow fiber membrane is used as a hollow fiber membrane module. Therefore, from the viewpoint of easily suppressing a decrease in the effective membrane area when used as a hollow fiber membrane module, it is preferable to use a hollow fiber membrane having an average inner diameter of 0.2 mm to 1.0 mm.
  • the purification and concentration apparatus 2 in FIG. 14 may have the same elements as the purification and concentration apparatus 1 in FIGS. 1 to 13 in addition to the illustrated elements.
  • the monitoring device for monitoring the liquid amount in the second tank 31 and the third tank 32 may include the above-mentioned tank liquid amount monitoring devices 35, 36 and/or a camera. Good too.
  • the second control section of the purification/concentration device 2 can also have the same configuration as the second control section 120 of the purification/concentration device 1.
  • the second control unit grasps the amount of liquid in the tank based on the change in light transmittance detected by the optical sensors included in the liquid amount monitoring devices 35 and 36, and controls the amount of liquid in the tank to be pressurized by the pressurizing device 34. can be determined. Further, the second control unit can determine the tank to be pressurized by the pressurizing device 34 by grasping the amount of liquid in the tank from the information on the liquid level position output from the camera.
  • the monitoring device preferably includes tank liquid amount monitoring devices 35 and 36.
  • the liquid transfer device is not limited to only a pressurizing device, but can also perform liquid feeding using a pump or liquid feeding using potential energy alone or in combination. .
  • the second control section can be configured to control the height of the liquid level in the second tank 31 and the third tank 32 via an elevating device or the like, and the height of the liquid entrance and exit port. It can also be configured to control the position of.
  • the second control unit can control the liquid feeding device to selectively supply the liquid in the second tank and the third tank to the hollow fiber membrane module.
  • the purification and concentration section 30 in the purification and concentration apparatus 2 in FIG. 14 is configured to include a cleaning tank that supplies a diluent to the hollow fiber membrane module 33 and cleans the plurality of hollow fiber membranes in the hollow fiber membrane bundle 60. Can be done. That is, the refining and concentrating section 30 of the refining and concentrating device 2 is connected to a fourth tank that stores a diluted liquid and is connected to a flow path that supplies the diluted liquid from the third liquid inlets and outlets 33c and 33d of the hollow fiber membrane module 33. (Reference numeral 80 in FIG. 10). Further, the same third control section 130 as the purification/concentration device 1 may be provided.
  • the third control unit in the purification and concentration device 2 controls the dilution in the fourth tank when the total amount of liquid in the second tank 31 and the third tank 32 becomes less than or equal to the value set in the second control unit.
  • the liquid can be supplied from the third liquid inlet/outlet 33c, 33d of the hollow fiber membrane module 33. According to this configuration, the raw material liquid can be purified and concentrated while recovering minute useful substances deposited on the membrane surface inside the hollow fiber membrane.
  • the fourth tank may be connected to the second tank 31 or the third tank 32.
  • the permeate remaining in the hollow fiber membrane module 33 is converted into a backwashing solution.
  • flushing with a cleaning liquid (diluent) in advance and replacing the permeate remaining in the hollow fiber membrane module with the cleaning liquid (diluent) may be optionally performed. It can be carried out.
  • the purification and concentration section 30 in the purification and concentration apparatus 2 in FIG. 14 may include a second tank 31, a third tank 32, and a fifth tank 81 for recovering the concentrated liquid in the hollow fiber membrane module 33. Further, a fourth control section that controls recovery of the concentrated liquid to the fifth tank 81 may be provided.
  • the configurations of the fifth tank 81 and the fourth control section can be the same as those of the purification and concentration apparatus 1.
  • the minute useful substances purified and concentrated by the purification and concentration apparatus according to the second embodiment may be the same as those explained in the purification and concentration apparatus 1, or may be different.
  • the minute useful substances purified and concentrated by the purification and concentration apparatus according to the second embodiment may include minute useful substances for industrial use such as electroactive polymers, rare metal colloid particles, pigments, dyes, and inorganic or organic nanoparticles. can.
  • minute useful substances for industrial use such as electroactive polymers, rare metal colloid particles, pigments, dyes, and inorganic or organic nanoparticles. can.
  • electroactive polymers such as electroactive polymers, rare metal colloid particles, pigments, dyes, and inorganic or organic nanoparticles.
  • the device according to the second embodiment of the present disclosure can be suitably used.
  • the method for producing a liquid in which minute useful substances are purified and concentrated using the purification and concentration apparatus 2 of the present disclosure includes a process in which the impurity removal process is omitted from the production method when the above-mentioned purification and concentration apparatus 1 is used.
  • the method can be exemplified.
  • the purification/concentration device 2 has a configuration that does not include the removal section 20, it may include a pretreatment process such as a prefiltration process using a microfiltration membrane or the like, or a coagulation/sedimentation process.
  • the raw material liquid is transferred to the second tank 31 (or third tank 32) through the flow path 201.
  • the raw material liquid is supplied to the The raw material liquid supplied into the second tank 31 (or third tank 32) is purified and concentrated by alternating tangential flow filtration. After the purification and concentration treatment, the concentrated liquid in the tank and the hollow fiber membrane module is collected into the fifth tank 81.
  • Another embodiment of the manufacturing method according to the second embodiment of the present disclosure is a method for manufacturing a purified concentrate, which includes molecular weight fractionation of a minute useful substance and purification and concentration treatment.
  • the purification and concentration apparatus of the present disclosure is equipped with a hollow fiber membrane module having two or more fractionated molecular weights. Examples include connecting two or more of 2 or performing two or more stages of purification and concentration treatment.
  • a purified concentrated liquid containing chondroitin sulfate with a wide molecular weight distribution it is necessary to connect a device with a molecular weight cutoff of 10,000 and a device with a molecular weight cutoff of 70,000, or to perform two or more stages of purification.
  • a purified (molecular weight purified) concentrate of chondroitin sulfate having three molecular weight distributions can be obtained.
  • the permeate from the device with a molecular weight cut off of 10,000 may be concentrated using a device other than the membrane separator. It may be concentrated using a device using a membrane described in the publication.
  • Hollow fiber membrane bundle 60 consisting of 75 cellulose acetate (CA) hollow fiber membranes (manufactured by Daisen Membrane Systems Co., Ltd.) with an average inner diameter of 0.8 mm, an average outer diameter of 1.3 mm, and a molecular weight cut off of 300,000. was housed in a cylindrical container 61 made of polycarbonate to create an internal pressure type hollow fiber membrane module shown in FIG.
  • the pure water permeation flow rate of the hollow fiber membrane module 33 at 0.1 MPa was 28.8 L/Hr.
  • the ⁇ -globulin permeability measured by the following measurement method was 54%, the effective length of the hollow fiber membrane was 17 cm, the effective membrane area was 0.0312 m2 , and the filling rate of the hollow fiber membrane was It was 30%.
  • ⁇ -globulin transmittance measurement ⁇ -globulin transmittance was measured using the ⁇ -globulin transmittance measuring device 300 shown in FIG. 15 in the following manner. 1) A ⁇ -globulin aqueous solution ( ⁇ -globulin concentration of 100 ppm) was charged into the tank 302. 2) The hollow fiber membrane 303 was connected to the channel 305. 3) Nitrogen gas was injected from valve V-1 to apply a pressure of 0.1 MPa to tank 302. The aqueous solution was filtered from the inner surface to the outer surface of the hollow fiber membrane 303, the filtrate was disposed of in a container 307, and the permeate was collected in a container 306.
  • the ⁇ -globulin permeability was measured by the following method. 4) Using a spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation, product name "UV2450"), measure the absorbance at 280 nm (A1) of the ⁇ -globulin aqueous solution (100 ppm) and the absorbance at 280 nm (A2) of the permeated liquid. Then, the ⁇ -globulin transmittance (%) was calculated using the formula (A2/A1 ⁇ 100).
  • ⁇ Purification concentration device 1> The specific operation when using the purification and concentration apparatus 1 shown in FIG. 13 will be described below. Elements including the raw material supply section 10, the removal section 20, and the purification/concentration section 30 are arranged in a housing 100 (not shown) having a width of 800 mm, a depth of 350 mm, and a height of 1745 mm.
  • a fan filter device 91 manufactured by As One Co., Ltd., product name "Pure Space 01", with ULPA filter unit, air flow rate of 1 m 3 /min
  • the filtered air is It is configured to flow down into the housing 100.
  • UV lamps 92 manufactured by Yamato Denki Sangyo Co., Ltd., glow-type germicidal lamps
  • movable casters (not shown) with adjustable stoppers are attached.
  • a door (not shown) is placed in front of the purification/concentration device 1, and the door is equipped with a touch panel (Keyence Corporation, product name: “Touch Panel Display Model: VT-W4M”) for managing the process of the purification/concentration device 1. (not shown).
  • the purification/concentration device 1 is provided with a compressed air intake (not shown) and a DC power source (not shown).
  • the compressed air is reduced in pressure to 0.05 MPa by a regulator, and for cleaning the carrier column 21, equilibration processing, impurity removal processing, purification concentration processing, and backwashing processing, multiple on-off valves (two-port solenoid valves), three-way
  • the liquid supply destination is switched and the supply is controlled via a valve (3-port solenoid valve) and a solenoid valve manifold.
  • compressed air whose pressure is reduced to 0.3 MPa with a regulator is also used as an air grip when recovering concentrated liquid.
  • a container 11 for storing the raw material liquid is arranged.
  • the carrier column 21 has a structure in which 5 mL of an adsorbent carrier (manufactured by Cytiva, product name "Capto TM Core 700" (17548101)) is enclosed in a column having an inner diameter of 25 mm.
  • an adsorbent carrier manufactured by Cytiva, product name "Capto TM Core 700” (17548101)
  • a microfiltration membrane manufactured by Millipore, product name "Millex-GP", material: polyethersulfone, pore diameter: 0.22 ⁇ m
  • the sixth tank 25 is charged with a 2M aqueous sodium chloride solution as a cleaning liquid.
  • the seventh tank 26 is charged with a 50 mM Tris-HCl (pH 7.2) solution as an equilibration liquid. As shown in FIG.
  • the liquid is supplied from the tank 24, the sixth tank 25, and the seventh tank 26 to the carrier column 21 through the flow path 41A through a plurality of on-off valves (electromagnetic valves).
  • a tube pump (not shown) is arranged in the flow path 41A.
  • the hollow fiber membrane module 33 produced above is used as the hollow fiber membrane.
  • Transparent containers (capacity: 120 mL) made of poly(meth)acrylate were used for the second tank 31 and the third tank 32.
  • in-tank liquid level monitoring devices 35 and 36 manufactured by Keyence Corporation, pipe-mounted liquid level detection fiber unit (model: FU-) including optical sensors are installed. 95S)) is placed.
  • the fourth tank 80 is charged with phosphate buffer solution (PBS) as a diluent.
  • PBS phosphate buffer solution
  • Example 1 As a raw material solution, 800 mL of a mesenchymal stem cell culture supernatant containing exosomes prepared by the method described below is charged into the container 11. ⁇ Preparation of culture supernatant of mesenchymal stem cells containing exosomes> Mesenchymal stem cells derived from human adipose tissue are cultured using Ultra ExoMCulture Medium for Extracellular Vesicles (FK-K0204024, Santeja). When the cells cover approximately 80% of the adhesive surface of the culture vessel, the medium is replaced with Ultra ExoM Culture Medium that does not contain phenol red, and culture is continued for 48 hours. Thereafter, the culture supernatant is centrifuged at 4° C. with a centrifugal force of 2000 ⁇ g for 10 minutes to remove cell debris and prepare a culture supernatant.
  • Ultra ExoMCulture Medium for Extracellular Vesicles FK-K0204024, Santeja
  • the raw material liquid in the container 11 is supplied to the filtration member 22 for pretreatment, and then stored in the tank 24 (pretreatment liquid storage tank).
  • the washing liquid is discharged to the waste liquid tank.
  • 50 mL of the equilibration liquid is supplied from the seventh tank 26 (equilibrium liquid storage tank) to the carrier column 21 at a rate of 5 mL/min to equilibrate the carrier column 21, and then the equilibration liquid is discharged to the waste liquid tank.
  • the obtained crude purified liquid is supplied to the first tank 23 via the flow path 42A.
  • a second washing and equilibration treatment of the carrier column 21 is performed under the same conditions as above.
  • 50 mL of the pretreatment liquid in the tank 24 is supplied to the carrier column 21 to perform the second impurity removal treatment.
  • a third cleaning of the carrier column 21, an equilibration process, and a third impurity removal process are performed in the same manner.
  • the 4th to 16th cleaning and equilibration treatments of the carrier column 21 and the 4th to 16th impurity removal treatments are performed.
  • ⁇ Purification concentration process Impurity removal processing and purification/concentration processing are performed in parallel.
  • the crude purified liquid (approximately 200 mL) stored in the first tank 23 from the first to fourth impurity removal processes is sent to the second tank 31 using compressed air at 0.05 MPa.
  • the first crude purified liquid (approximately 50 mL) is sent to the second tank 31, and then the second tank 31 is pressurized with the pressurizing device 34, and the liquid volume at the managed liquid level position C is set to 10 mL.
  • purification and concentration processing is performed using alternating tangential flow filtration (TFF) so that the liquid volume in the second tank 31 does not fall below 10 mL.
  • TMF alternating tangential flow filtration
  • purification and concentration processing is performed by alternating tangential flow filtration (TFF) so that the liquid volume in the second tank 31 does not fall below 10 mL. Continue to do so.
  • the backwashing process is performed every time the amount of crude purified liquid sent after the above-mentioned backwashing process reaches 200 mL, and the purification and concentration process is carried out by alternating tangerine flow so that the liquid volume in the second tank 31 does not fall below 10 mL.
  • a total of 800 mL of crude purified liquid was purified and concentrated and backwashed, and after the liquid volume in the second tank 31 became 10mL, backwashing and purification were performed with a diluted liquid volume of 90mL (10 times dilution).
  • the concentration process is repeated three times to obtain a purified exosome concentrate.
  • the entire amount of the obtained exosome purified concentrate is collected into the fifth tank 81 via the channel 56.
  • the concentrated liquid recovery process is performed by monitoring the amount of concentrated liquid in the flow path 56 with a fiber sensor installed at the liquid entrance/exit in the upper part of the fifth tank 81, and the concentration in the two tanks is continued until the fiber sensor detects air bubbles.
  • the liquid is collected into the fifth tank 81.
  • the yield of the exosome purification concentrate obtained at this time is 0.8 to 80 mL, and the exosome recovery rate is 50 to 100%. Further, it is assumed that the protein removal rate is 80% or more.
  • Example 2 As a raw material solution, 800 mL of mesenchymal stem cell culture supernatant fluid derived from human adipose tissue was used. The protein concentration and CD9/CD63-positive extracellular vesicles in the culture supernatant were quantified by the Bradford method and ELISA method, respectively, and the protein concentrations were 0.49 mg/mL and 152 pg/mL. To the above culture supernatant, add 80 mL of a mixed mode carrier with cation exchange and size exclusion that has been equilibrated with a 50 mM Tris-HCl (pH 7.2) solution, dispense into a 50 mL tube, and use a rotator.
  • a mixed mode carrier with cation exchange and size exclusion that has been equilibrated with a 50 mM Tris-HCl (pH 7.2) solution
  • the mixture was mixed by inversion at room temperature for 10 minutes at a rotation speed of 10 rpm/min. Thereafter, the carrier was removed by centrifugation at 10,000 ⁇ g for 5 minutes at room temperature, and the supernatant was further filtered using a 0.22 ⁇ m filtration unit.
  • the protein concentration in the obtained 790 mL of carrier-treated culture supernatant was 0.06 mg/mL, and the exosome concentration was 144 pg/mL.
  • the carrier-treated culture supernatant liquid is supplied from the container 11 to the second tank 31 via the flow path 43, and the pressurization condition in the pressurizer 34 is set to nitrogen gas pressure of 0.04 MPa, and the alternating tangential flow Filtered.
  • the remaining amount was 10 mL
  • 90 mL of phosphate buffer solution (PBS) was supplied from the fourth tank 80 from the hollow fiber membrane module 33 side in order to perform backwashing.
  • alternating tangential flow filtration and supplying 90 mL of phosphate buffer were repeated two more times, and then 12.9 mL of purified concentrate was obtained by alternating tangential flow filtration.
  • the protein concentration of the obtained purified concentrate was 0.09 mg/mL, and the exosome concentration was 7149 pg/mL.
  • the protein removal rate calculated from the concentration and liquid volume was 99% or more, and the recovery rate was 76%.
  • Comparative example 1 As Comparative Example 1, 800 mL of culture supernatant liquid with a protein concentration of 0.52 mg/mL and an exosome concentration of 130 pg/mL was used as a raw material liquid, and the raw material liquid was supplied from the container 11 to the second tank 31 via the flow path 43. Then, purification and concentration treatment was performed using alternating tangential flow filtration. In addition, in Comparative Example 1, the purification and concentration treatment was performed under the same conditions as in Example 2, except that the intermediate washing step was performed by forward washing instead of back washing. The forward cleaning was carried out by supplying the diluted liquid in the fourth tank 80 to the third tank 32 via the flow path 55B, and then supplying the diluted liquid to the hollow fiber membrane module 33 to wash the hollow fiber membrane.
  • Example 3 we investigated a method to further improve the recovery rate of minute useful substances by coating the surface of the hollow fiber membrane with biomolecules during the purification and concentration process.
  • a raw material solution 790 mL of a culture supernatant of mesenchymal stem cells with a protein concentration of 0.49 mg/mL and an exosome concentration of 166.4 pg/mL was used.
  • the concentration of exosomes was quantitatively analyzed by CD9/CD63 ELISA method (EXH0102EL, Cosmo Bio) and was equivalent to the amount of the CD9/CD63 fusion standard protein used to create the calibration curve.
  • the carrier-treated culture supernatant was purified and concentrated by filtration using an alternating tangential flow method at a filtration pressure of 30 to 40 kPa.
  • a hollow fiber membrane module made of cellulose acetate (molecular weight cut off: 300,000, membrane area: 0.062 m 2 ) was used as the filtration membrane.
  • the filtration membrane used was one whose surface was coated with biomolecules.
  • the coating treatment was performed by passing a 1.3 mg/mL skim milk solution dissolved in PBS through the filter membrane at a flow rate of 200 mL/min for 10 minutes. As a result, a coated membrane was obtained in which certain biomolecules in skim milk were adsorbed and bonded as a thin layer to the membrane surface. Thereafter, the filter membrane was washed with 250 mL of PBS to remove excess skim milk that was merely deposited on the thin layer.
  • the bonding state between the filtration membrane and certain biomolecules in skim milk is such that they do not fall off under water washing and operating conditions, and are bonded so strongly that there is almost no decrease in filtration performance even during long-term operation. There is.
  • Example 4 we investigated a method for further improving the purity of minute useful substances in the purified concentrate obtained in the purification and concentration process.
  • purification and concentration were carried out using an alternating tangential flow method with a filtration pressure of 30 to 40 kPa using a purified purification and concentration device.
  • 40 mL of the diluent (PBS) was passed through a hollow fiber membrane. It was injected from the third liquid inlet/outlet 33c of the module and discharged to the third liquid inlet/outlet 33d.Thereby, the impurities in the permeate remaining in the ECS were flushed out with PBS.
  • the same diluted liquid (PBS ) 90 mL was pressurized from the permeate side to the concentration side of the hollow fiber membrane module 33 to perform back pressure washing (backwashing).
  • Example 5 As a raw material solution, 200 mL of a culture supernatant of amniotic membrane-derived mesenchymal stem cells with a protein concentration of 1.25 mg/mL and an exosome concentration of 138 pg/mL was used. Exosomes in the culture supernatant were separated and purified using an alternating tangential flow method using a purification and concentration device equipped with a cellulose acetate hollow fiber membrane module (molecular weight cut off: 300,000, membrane area: 0.01 m 2 , ESC: 10 mL). and concentration.
  • the culture supernatant after backwashing was concentrated to 17 mL. Backwashing was performed again to wash out minute useful substances adhering to the surface of the hollow fiber membrane into the purified concentrate, and 50 mL of the purified concentrate was collected.
  • the extracellular vesicles in the obtained purified concentrate were quantitatively analyzed by CD9/CD63 ELISA method (EXH0102EL, Cosmo Bio), it was found to be 486 pg/mL equivalent to the CD9/CD63 fusion standard protein used for creating the calibration curve. , the recovery rate was 88%. From this result, it is possible to increase the recovery rate of minute useful substances to 80% or more by further supplying diluted liquid to the hollow fiber membrane module immediately before collecting the purified concentrated liquid and performing an operation to wash out minute useful substances. I understand.
  • 1, 2 purification concentration device 10 raw material supply section, 11 container, 20 removal section, 21 carrier column, 22 filtration member, 23 first tank (crude purified liquid storage tank), 24 tank (pretreatment liquid storage tank), 25 Sixth tank (cleaning liquid storage tank), 26 Seventh tank (equilibration liquid storage tank), 30 Purification concentration section, 31 Second tank, 32 Third tank, 33 Hollow fiber membrane module, 33a First liquid inlet/outlet, 33b Second liquid inlet/outlet, 33c, 33d Third liquid inlet/outlet, 34 Pressurizing device, 35, 36 Liquid amount monitoring device in tank, 41 to 43 flow path, 80 Fourth tank (diluent storage tank), 81 Fifth tank (recovery tank), 91 Fan filter device, 92 UV lamp, 110 First control section

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Abstract

微小有用物質を高純度かつ高濃度で含む液(微小有用物質の精製濃縮液)を製造可能であり、かつより効率的に前記精製濃縮液を調製できる、微小有用物質を含む液の精製濃縮装置及びそれを用いた微小有用物質の精製濃縮液の製造方法を提供する。 微小有用物質を含む液を供給する原料供給部と、前記液中の不純物を除去する除去部と、前記原料供給部又は前記除去部から供給された前記液を中空糸膜で精製し、かつ濃縮する精製濃縮部と、前記原料供給部から前記精製濃縮部への前記液の流通、又は、前記除去部から前記精製濃縮部への前記液の流通のタイミングを制御する第一制御部とを含む、微小有用物質を含む液の精製濃縮装置。

Description

微小有用物質を含む液の精製濃縮装置及びそれを用いた微小有用物質の精製濃縮液の製造方法
 本開示は、微小有用物質を含む液の精製濃縮装置と、それを用いた微小有用物質の精製濃縮液の製造方法に関する。
 細胞外小胞、抗体、ウィルス、タンパク質、核酸などの微小有用物質を含む液から、前記微小有用物質を分離精製する方法としては、例えば、分離膜を用いた方法が知られている。
 特許文献1には、細胞の培養槽から培養液を排出し、排出した培養液と同量の新鮮培地を前記培養槽に加えるブリーディング工程と、前記培養槽から抽出した培養液を、実質的に緻密層を有しない多孔膜を用いて濾過する濾過工程とを含み、前記濾過工程における濾過がタンジェンシャルフロー濾過であり、前記濾過工程における透過液の速度が1.0LMH以下である、有用物質を回収する方法が記載されている。特許文献1には、前記微小有用物質が、タンパク質、ウィルス、エクソソーム、及び核酸からなる群から選択されてもよいことが記載されている。
 また、特許文献2には、細胞外小胞の1種であるエクソソームを効率的かつ大量に採取可能なエクソソーム抽出装置及びエクソソーム抽出方法が記載されている。特許文献2に記載のエクソソーム抽出装置は、原料供給部から供給されたエクソソームを含む原料液体を第一貯留部に送液した後、前記第一貯留部から、それぞれ役割の異なる、第一フィルター及び第二フィルターを含む循環経路を循環させて、液体内のエクソソームを濃縮している。
特開2018-76291号公報 特開2021-145649号公報
 一般に、微小有用物質を含む原料液体中には不純物が含まれていることが多い。そのため、微小有用物質を高純度かつ高濃度で含む液(微小有用物質の精製濃縮液)を調製できる精製濃縮装置が求められている。また、より効率的に前記精製濃縮液を調製できる精製濃縮装置も求められている。
 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、微小有用物質を高純度かつ高濃度で含む液(微小有用物質の精製濃縮液)を製造可能であり、かつより効率的に前記精製濃縮液を調製できる、微小有用物質を含む液の精製濃縮装置及びそれを用いた微小有用物質の精製濃縮液の製造方法を提供することを目的とする。
 上記課題を解決するために、本開示では以下の手段を採用できる。
[1]微小有用物質を含む液を供給する原料供給部と、前記液中の不純物を除去する除去部と、前記原料供給部又は前記除去部から供給された前記液を中空糸膜で精製し、かつ濃縮する精製濃縮部と、前記原料供給部から前記精製濃縮部への前記液の流通、又は、前記除去部から前記精製濃縮部への前記液の流通のタイミングを制御する第一制御部とを含む、微小有用物質を含む液の精製濃縮装置。
[2]前記除去部が、前記液内の不純物を除去し、不純物を除去した後の前記液を前記精製濃縮部に供給する流路が接続された担体カラムを備える、[1]に記載の精製濃縮装置。
[3]前記除去部が、前記液内の不純物を除去するろ過部材を備え、前記ろ過部材は、前記原料供給部から前記除去部へ前記液を供給する流路中に介装されている、[1]または[2]に記載の精製濃縮装置。
[4]前記除去部が、前記担体カラムで処理した前記液を貯留する第一タンクを備え、前記第一タンクは、前記担体カラムから前記精製濃縮部へ前記液を供給する流路中に配置され、かつタンク内の前記液を前記精製濃縮部に供給する流路が接続されており、前記第一制御部は、前記タンク内の前記液を前記精製濃縮部へ供給するタイミングを制御する、[2]または[3]に記載の精製濃縮装置。
[5]前記中空糸膜の、平均内径が0.2~1.4mmであり、分画分子量が1万~100万である、[1]から[4]のいずれかに記載の精製濃縮装置。
[6]前記精製濃縮部が、複数の前記中空糸膜が前記液の出入口を有する容器内に収容された中空糸膜モジュールを備え、前記容器は、前記中空糸膜に前記液を供給するための、第一の液の出入口及び第二の液の出入口と、前記中空糸膜を透過した前記液を排出するための第三の液の出入口を、少なくとも有する、[1]から[5]のいずれかに記載の精製濃縮装置。
[7]前記中空糸膜モジュールが内圧式である、[6]に記載の精製濃縮装置。
[8]前記精製濃縮部は、前記原料供給部又は前記除去部から供給された前記液を貯留し、前記中空糸膜モジュールの前記第一の液の出入口に前記液を供給する流路が接続された第二タンクと、前記原料供給部又は前記除去部から供給された前記液を貯留し、前記中空糸膜モジュールの前記第二の液の出入口に前記液を供給する流路が接続された第三タンクと、前記第二タンク又は前記第三タンクのいずれかを選択的に加圧する加圧装置と、前記加圧装置で前記第二タンク又は前記第三タンク内を選択的に加圧して、前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液を前記中空糸膜モジュールに交互に供給するよう制御する第二制御部とを備える、[6]または[7]に記載の精製濃縮装置。
[9]前記第二制御部は、前記第二タンク及び前記第三タンク内の液量を設定し、前記第二タンク及び前記第三タンク内の液量が設定された値となるように、前記加圧装置で前記第二タンク及び前記第三タンクを交互に加圧する、[8]に記載の精製濃縮装置。
[10]前記第二タンク及び前記第三タンクは、タンク底部の前記液の出入口に光センサーを含むタンク内液量監視装置をそれぞれ備え、前記タンク内液量監視装置は、前記光センサーで前記液の出入口内に光を照射して光の透過率を検出し、前記透過率の変化に基づいてタンク内の液量を監視するよう構成されており、前記第二制御部は、前記タンク内液量監視装置で前記第二タンク及び前記第三タンク内の液量を判断して、前記加圧装置で加圧するタンクを決定する、[9]に記載の精製濃縮装置。
[11]前記精製濃縮部は、前記第二タンク及び前記第三タンク内の液面位置を監視するカメラを備え、前記第二制御部は、前記カメラから出力された前記第二タンク及び前記第三タンク内の液面位置の情報に基づいて、前記加圧装置で加圧するタンクを決定する、[9]または[10]に記載の精製濃縮装置。
[12]前記精製濃縮部が、希釈液を貯留し、前記希釈液を前記中空糸膜モジュールの前記第三の液の出入口に供給する流路が接続された第四タンクと、前記第四タンク内の前記希釈液を前記中空糸膜モジュールの前記第三の液の出入口に供給するタイミングを制御する第三制御部とを備え、前記第三制御部は、前記第二タンク及び前記第三タンク内の液量の合計が、前記第二制御部で設定した値以下となった場合に、前記第四タンク内の前記希釈液を前記中空糸膜モジュールの前記第三の液の出入口から供給する、[8]から[11]のいずれかに記載の精製濃縮装置。
[13]前記精製濃縮部が、前記中空糸膜モジュールの前記第一の液の出入口又は前記第二の液の出入口と流路で接続され、前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液を回収する第五タンクと、前記第五タンクへの前記液の回収を制御する第四制御部とを備える、[8]から[12]のいずれかに記載の精製濃縮装置。
[14]前記第二タンク及び前記第三タンクは、タンク底部の前記液の出入口に光センサーを含むタンク内液量監視装置をそれぞれ備え、前記タンク内液量監視装置は、前記光センサーで前記液の出入口内に光を照射して光の透過率を検出し、前記透過率の変化に基づいてタンク内の液量を監視するよう構成されており、前記第四制御部は、前記加圧装置で前記第二タンク又は前記第三タンク内を選択的に加圧して前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液を前記第五タンクへ回収し、前記タンク内液量監視装置で前記第二タンク及び前記第三タンク内の液量を判断して、前記加圧装置を停止させる、[13]に記載の精製濃縮装置。
[15]前記精製濃縮部は、前記第二タンク及び前記第三タンク内の液面位置を監視するカメラを備え、前記第四制御部は、前記加圧装置で前記第二タンク又は前記第三タンク内を選択的に加圧して、前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液を前記第五タンクへ回収し、前記カメラから出力された前記第二タンク及び前記第三タンク内の液面位置の情報に基づいて前記加圧装置を停止させる、[13]または[14]に記載の精製濃縮装置。
[16]前記原料供給部、前記除去部、及び前記精製濃縮部を含む要素がハウジング内に配置された構成とされ、前記ハウジング内のクリーン度を管理する管理部を備え、前記管理部は、ろ過空気を前記ハウジング内に供給するファンフィルター装置を備える、[1]から[15]のいずれかに記載の精製濃縮装置。
[17]前記管理部は、UVランプをさらに備える、[16]に記載の精製濃縮装置。
[18]前記除去部が、前記担体カラムを洗浄する洗浄液を貯留する第六タンクと、前記担体カラムを平衡化する平衡化液を貯留する第七タンクとを備える、[2]から[17]のいずれかに記載の精製濃縮装置。
[19]前記ろ過部材は、前記原料供給部の下部に配置されており、前記原料供給部から前記ろ過部材への前記液の供給が前記液の自重によって行われる、[3]から[18]のいずれかに記載の精製濃縮装置。
[20]前記第二タンク及び前記第三タンクの長手方向の側面が、前記中空糸膜モジュールの長手方向と平行となるように配置されている、[8]から[19]のいずれかに記載の精製濃縮装置。
[21]前記除去部が、前記液内の不純物を除去し、不純物を除去した後の前記液を前記精製濃縮部に供給する流路が接続された担体カラムと、前記担体カラムで処理した前記液を貯留する第一タンクを備え、前記第二タンク及び前記第三タンクは、前記担体カラム及び前記第一タンクと流路で接続され、かつ前記担体カラム及び前記第一タンクの上方位置に配置されている、[20]に記載の精製濃縮装置。
[22]前記微小有用物質が、細胞外小胞、抗体、ウィルス、タンパク質、酵素、及び核酸から選択される、[1]から[21]のいずれかに記載の精製濃縮装置。
[23][1]から[22]のいずれかに記載の精製濃縮装置を用いて、微小有用物質が精製濃縮された前記液を製造する方法であって、前記微小有用物質を含む原料液を前記精製濃縮装置に供給して、前記液中の不純物を除去すること、及び/又は前記液を中空糸膜で精製し、かつ濃縮することを含む、微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
[24]前記液中の不純物を除去することが、担体カラムで前記液中の不純物を吸着除去することを含む、[23]に記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
[25]前記液を前記中空糸膜で精製し、濃縮することが、中空糸膜モジュールで前記液を交互タンジェンシャルフローろ過することを含む、[23]または[24]に記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
[26]前記液を前記中空糸膜で精製し、濃縮することが、前記中空糸膜の表面に堆積した前記微小有用物質を回収しながら、中空糸膜モジュールで前記液を交互タンジェンシャルフローろ過することを含む、[23]から[25]のいずれかに記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
[27]前記液を前記中空糸膜で精製し、濃縮することが、濃縮された前記液に希釈液を供給してさらに精製し、濃縮することを含み、前記希釈液は、前記原料液の量(A)に対する、前記濃縮された前記液の量(B)(B/A)が、1/2~1/200となった場合に、前記液に供給される、[23]から[26]のいずれかに記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
[28]前記担体カラムで前記液中の不純物を除去することと、前記中空糸膜で精製し、濃縮することが並行して行われる、[24]から[27]のいずれかに記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
[29]前記微小有用物質が、細胞外小胞、抗体、ウィルス、タンパク質、酵素、及び核酸から選択される、少なくとも1つである、[23]から[28]のいずれかに記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
[30-1]微小有用物質を含む液を供給する原料供給部と、前記原料供給部から供給された前記液を中空糸膜モジュールで精製し、濃縮する前記精製濃縮部とを含み、前記中空糸膜モジュールは、前記液を中空糸膜に供給するための、第一の液の出入口及び第二の液の出入口と、前記中空糸膜を透過した前記液を排出するための第三の液の出入口とを有し、前記精製濃縮部は、前記原料供給部から供給された前記液を貯留し、前記中空糸膜モジュールの前記第一の液の出入口に前記液を供給する流路が接続された第二タンクと、前記原料供給部から供給された前記液を貯留し、前記中空糸膜モジュールの前記第二の液の出入口に前記液を供給する流路が接続された第三タンクと、前記第二タンク及び前記第三タンクのいずれかを選択的に加圧する加圧装置と、前記加圧装置で前記第二タンク又は前記第三タンク内を選択的に加圧して、前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液を前記中空糸膜モジュールに交互に供給するよう制御する第二制御部と、前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液の量を監視する監視装置とを備え、前記第二制御部は、前記第二タンク及び前記第三タンク内の液量を設定し、前記第二タンク及び前記第三タンク内の液量が設定された値となるように、前記加圧装置で前記第二タンク及び前記第三タンクを交互に加圧し、前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液量は、前記監視装置の情報に基づいて判断される、微小有用物質を含む液の精製濃縮装置。
[30-2]微小有用物質を含む液を供給する原料供給部と、
 前記原料供給部から供給された前記液を中空糸膜モジュールで精製し、濃縮する精製濃縮部とを含み、前記中空糸膜モジュールは、前記液を中空糸膜に供給するための、第一の液の出入口及び第二の液の出入口と、前記中空糸膜を透過した前記液を排出するための第三の液の出入口とを有し、前記精製濃縮部は、前記原料供給部から供給された前記液を貯留し、前記中空糸膜モジュールの前記第一の液の出入口に前記液を供給する流路が接続された第二タンクと、前記原料供給部から供給された前記液を貯留し、前記中空糸膜モジュールの前記第二の液の出入口に前記液を供給する流路が接続された第三タンクと、前記第二タンク及び前記第三タンク内のいずれかの前記液を前記中空糸膜モジュールに選択的に送液する送液装置と、前記送液装置を、前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液を前記中空糸膜モジュールに選択的に供給するように制御する第二制御部と、前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液の量を監視する監視装置とを備え、前記第二制御部は、前記第二タンク及び前記第三タンク内の液量を設定し、前記第二タンク及び前記第三タンク内の液量が設定された値となった場合に、前記送液装置が前記第二タンク又は前記第三タンクから前記中空糸膜モジュールに選択的に送液するよう制御し、
 前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液量は、前記監視装置の情報に基づいて判断される、微小有用物質を含む液の精製濃縮装置。
[31]前記中空糸膜の、平均内径が0.2~2.0mmであり、分画分子量が5,000~300万である、[30-1]又は[30-2]に記載の精製濃縮装置。
[32]前記監視装置が、前記第二タンク及び前記第三タンク内の液面位置を監視するカメラを備える、[30-1]から[31]のいずれかに記載の精製濃縮装置。
[33]前記監視装置が、前記第二タンク及び前記第三タンクの底部の前記液の出入口にそれぞれ設けられ、前記液の出入口内に光を照射して光の透過率を検出し、前記透過率の変化に基づいてタンク内の前記液の量を監視する光センサーを備える、[30-1]から[32]のいずれかに記載の精製濃縮装置。
[34]前記中空糸膜モジュールが内圧式である、[30-1]から[33]のいずれかに記載の精製濃縮装置。
[35]前記精製濃縮部が、希釈液を貯留し、前記希釈液を前記中空糸膜モジュールの前記第三の液の出入口に供給する流路が接続された第四タンクと、前記第四タンク内の前記希釈液を前記中空糸膜モジュールの前記第三の液の出入口に供給するタイミングを制御する第三制御部とを備え、前記第三制御部は、前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液量の合計が、前記第一制御部で設定した値以下となった場合に、前記第四タンク内の前記希釈液を前記中空糸膜モジュールの前記第三の液の出入口から供給する、[30-1]から[34]のいずれかに記載の精製濃縮装置。
[36]前記精製濃縮部が、前記中空糸膜モジュールの前記第一の液の出入口又は前記第二の液の出入口と流路で接続され、前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液を回収する第五タンクと、前記第五タンクへの前記液の回収を制御する第四制御部とを備える、[30-1]から[35]のいずれかに記載の精製濃縮装置。
[37]前記第四制御部は、前記加圧装置で前記第二タンク又は前記第三タンク内を選択的に加圧して前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液を前記第五タンクへ回収し、前記監視装置で前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液量を判断して、前記加圧装置を停止させる、[36]に記載の精製濃縮装置。
[38]前記微小有用物質が、電気活性高分子、レアメタルコロイド粒子、顔料、染料、無機又は有機ナノ粒子、タンパク質、ホルモン、サイトカイン、増殖因子、血管新生因子、成長因子、酵素、抗体、血漿タンパク、ウィルス、細胞外小胞、酵母、イースト、細胞、多糖類、及び微細藻類から選択される、[30-1]から[37]のいずれかに記載の精製濃縮装置。
[39]前記中空糸膜の少なくとも一部に、前記微小有用物質とは異なる種類の生体分子が付着している、[1]から[38]のいずれかに記載の精製濃縮装置。
[40]前記中空糸膜モジュールが、少なくとも2つの第三の液の出入口を有し、前記第三制御部は、前記中空糸膜モジュールの前記第一の液の出入口及び前記第二の液の出入口の前記液の流通を止めた状態で、前記第四タンク内の前記希釈液を、前記中空糸膜モジュールが有する少なくとも2つの前記第三の液の出入口のうちの1つから供給し、その後、前記第一の液の出入口及び前記第二の液の出入口を前記液の流通を可能にした状態で、前記第四タンク内の前記希釈液を、前記中空糸膜モジュールが有する少なくとも2つの前記第三の液の出入口のうちの少なくとも1つから供給する、[12]から[22]のいずれか、または[35]から[39]のいずれかに記載の精製濃縮装置。
[41]微小有用物質と不純物とを含む原料の液から、不純物を除去したのち、前記液を精製濃縮して、微小有用物質の精製濃縮液を製造する方法であって、前記液を精製濃縮することが、中空糸膜モジュールを用いて前記液を精製濃縮することを含み、かつ前記精製濃縮の過程において、前記中空糸膜モジュールの透過液側から希釈液を圧入して、前記中空糸膜を逆洗浄処理することを含む、微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
[42]前記中空糸膜モジュールに収容される前記中空糸膜が、セルロースアセテートを含む樹脂材料により構成されている、[41]に記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
[43]前記中空糸膜モジュールに収容される前記中空糸膜の分画分子量が、10万~100万である、[42]に記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
[44]前記液中の不純物を除去することが、担体カラムで前記液中の不純物を吸着除去することを含む、[41]から[43]のいずれかに記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
[45]前記中空糸膜モジュールを用いて前記液を精製濃縮することが、前記液を交互タンジェンシャルフローろ過することを含む、[41]から[44]のいずれかに記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
[46]前記中空糸膜モジュールを用いて前記液を精製濃縮することが、精製濃縮された前記液に希釈液を供給してさらに精製濃縮することを含み、前記希釈液は、前記原料の液の量(A)に対する、前記精製濃縮された前記液の量(B)(B/A)が、1/2~1/200となった場合に、前記液に供給される、[41]から[45]のいずれかに記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
[47]前記担体カラムで前記液中の不純物を除去することと、前記中空糸膜モジュールを用いて前記液を精製濃縮することとが、並行して行われる、[44]から[46]のいずれかに記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
[48]前記微小有用物質が、細胞外小胞、抗体、ウィルス、タンパク質、酵素、及び核酸から選択される、少なくとも1つである、[41]から[47]のいずれかに記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
[49]前記中空糸膜の少なくとも一部に、前記微小有用物質とは異なる種類の生体分子が付着している、[41]から[48]のいずれかに記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
[50]前記逆洗処理することに先立ち、前記中空糸膜モジュールをフラッシング処理することを含む、[41]から[49]のいずれかに記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
 本開示によれば、微小有用物質を高純度かつ高濃度で含む液(微小有用物質の精製濃縮液)を製造可能であり、かつより効率的に前記精製濃縮液を調製できる、微小有用物質を含む液の精製濃縮装置及びそれを用いた微小有用物質の精製濃縮液の製造方法を提供できる。また、本開示の精製濃縮装置は、自動制御によって微小有用物質を精製濃縮できる装置としても有用である。
第一の実施形態に係る精製濃縮装置の一例を示す概略構成図である。 第一の実施形態に係る除去部の一例を示す概略構成図である。 第一の実施形態に係る除去部の一例を示す概略構成図である。 第一の実施形態に係る除去部の一例を示す概略構成図である。 第一の実施形態に係る除去部の一例を示す概略構成図である。 第一の実施形態に係る除去部の一例を示す概略構成図である。 本開示の精製濃縮装置における中空糸膜モジュールの一例を示す概略断面図である。 第一の実施形態に係る精製濃縮部の一例を示す概略構成図である。 第一の実施形態に係る精製濃縮部の一例を示す概略構成図である。 第一の実施形態に係る精製濃縮部の一例を示す概略構成図である。 第一の実施形態に係る精製濃縮部の一例を示す概略構成図である。 第一の実施形態に係る精製濃縮装置の一例を示す概略構成図である。 第一の実施形態に係る精製濃縮装置の全体構成の一例を示す概略構成図である。 第二の実施形態に係る精製濃縮装置の全体構成の一例を示す概略構成図である。 中空糸膜のγ-グロブリン透過率を測定するための装置の一例である。 第一の実施形態に係る精製濃縮装置を用いた精製濃縮処理の一例を示すフローチャートである。 実施例4及び比較例3で得られた濃縮液をBCA assayにより測定した結果を示すグラフである。 実施例4及び比較例3で得られた濃縮液の吸光度チャートである。
 以下、図面を用いて本開示の一例を説明するが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は、一例であって、本開示の主旨から逸脱しない範囲内で、適宜、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。本開示は、実施形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。また、特定のパラメータについて、複数の上限値及び下限値が記載されている場合、これらの上限値及び下限値の内、任意の上限値と下限値とを組合せて好適な数値範囲とすることができる。
[微小有用物質を含む液の精製濃縮装置]
 本開示は、微小有用物質を含む液の精製濃縮装置に関する。本開示の精製濃縮装置は第一の実施形態及び第二の実施形態を有する。以下、本開示の精製濃縮装置の第一の実施形態について、図面を用いて説明する。
[第一の実施形態]
 図1は本開示の第一の実施形態の一例である精製濃縮装置1(以下、「精製濃縮装置1」と記載する)を示す概略構成図である。本開示の精製濃縮装置1は、微小有用物質を含む原料を供給する原料供給部10と、液中の不純物を除去する除去部20と、原料供給部10又は除去部20から供給された液を中空糸膜で精製し、かつ濃縮する精製濃縮部30と、原料供給部10から精製濃縮部30への液の流通、又は、除去部20から精製濃縮部30への液の流通のタイミングを制御する第一制御部110とを含む。原料供給部10の液は流路41を介して除去部20に供給されるか、または流路43を介して精製濃縮部30へ供給される。また除去部20の液は流路42を介して精製濃縮部30へ供給される。本開示の精製濃縮装置1は、微小有用物質を高純度かつ高濃度で含む液(微小有用物質の精製濃縮液)を製造可能であり、かつより効率的に前記精製濃縮液を調製できる。また、自動制御によって微小有用物質を精製濃縮できる装置としても有用である。なお、本開示において、「流路」とは、液が流れる管路のことを指す。
<原料供給部>
 原料供給部10には、微小有用物質を含む液の原料液(以下、「原料液」と記載する)が貯留される。原料供給部10内の原料液は、その純度、すなわち、原料液内の不純物の濃度に応じて、除去部20又は精製濃縮部30へ供給される。原料液内の不純物の濃度が高い場合は、原料液が除去部20へ供給されるように設定し、原料液内の不純物の濃度が低い場合は、原料液が精製濃縮部30へ供給されるように設定できる。原料供給部10には、除去部20に原料液を供給するための流路41と、精製濃縮部30に原料液を供給するための流路43が接続されている。
 原料供給部10は、原料液を貯留する容器を有する。前記容器は、精製濃縮装置1に固定されていてもよく、容易に取り外しできるように設置されていてもよい。容器が容易に取り外しできるように設置されている場合、原料供給部10は容器を固定するための固定部材等の各種設備を含むことができる。
 原料液を貯留する容器の形状及びその容積は特に限定されず、微小有用物質の種類、原料液の量等に応じて決定できる。一実施形態において、細胞外小胞、抗体、ウィルス、タンパク質、酵素、及び核酸等から選択される微小有用物質を含む原料液を精製濃縮する場合、前記容器の容積は、50~5,000mLであってもよく、200~2,000mLであってもよい。
<除去部>
 除去部20は、流路41を介して原料供給部10から供給された原料液内の不純物を除去する。この構成によれば、微小有用物質の精製濃縮液を効率的に調製できる。以下、除去部20で不純物が除去された液を、「粗精製液」と記載する。
 図2~6に、除去部20のいくつかの代表的な概略構成例を示す。
 図2に示す除去部20には、原料液内の不純物を除去する担体カラム21が設けられている。担体カラム21の一方は流路41と接続され、他方は粗精製液を精製濃縮部30に供給するための流路42と接続されている。担体カラム21からの流路42には廃液タンク(後述する)に液を排出するための流路(後述する)が接続されていてもよい。
 除去部20には担体カラム21に替えて、原料液内の不純物を吸着除去できる吸着材が充填された容器を備えた装置が設けられていても良い。それらの容器内では、攪拌や振動・振とう等の作用によって原料液内の不純物を吸着材へ吸着させて、不純物を除去・低減することができる。このような装置として、ローテーターを用いることもできる。不純物が吸着された充填剤は、任意のフィルトレーションユニットによって、除去できる。
 図3に示す除去部20は、担体カラム21と、担体カラム21で処理した粗精製液を貯留する第一タンク23とを備える。第一タンク23は流路42中に配置されている。つまり、流路42は、第一タンク23を挟んで、担体カラム21側に位置する流路42Aと、精製濃縮部側に位置する流路42Bとに分かれて配置されている。粗精製液が担体カラム21から流路42Aを介して第一タンク23に貯留され、第一タンク23に貯留された粗精製液は流路42Bを介して精製濃縮部30に供給される。流路42Bには、三方弁77が設けられている。第一制御部110は、精製濃縮部30での粗精製液の処理状況に応じて、流路42B内の三方弁77を精製濃縮部30側に開けて、第一タンク23内の粗精製液を精製濃縮部30に供給する。この構成によれば、粗精製液を第一タンク23に一旦貯留した後、精製濃縮部30に供給できるため、除去部20での不純物除去処理と精製濃縮部30での精製濃縮処理とを並行して行うことができる。その結果、効率的に精製濃縮処理を行うことができる。図4~6に示す除去部20の構成については後述する。
(担体カラム)
 担体カラム21には、原料液内の微小有用物質以外の不純物を除去できる材料が充填されている。前記材料は、原料液内の不純物を吸着除去できる吸着材であることが好ましい。
 吸着材としては、前記不純物を吸着保持できる多孔質粒状物が好ましい。多孔質粒状物とは、その表面及び内部に多数の細孔を有する粒状の物質を指し、高分子の多孔質粒状物や無機材料の多孔質粒状物を用いることができる。精製濃縮装置1で処理する原料液に含まれる微小有用物質が、細胞外小胞、抗体、ウィルス、タンパク質、酵素及び核酸等の生体物質である場合、前記多孔質粒状物としては、細孔内部が正に荷電されているものが好ましい。
 これらの多孔質粒状物は、1または異なる吸着性能を有している複数のものを組み合わせて使用することができる。
 異なる吸着性能を有している複数の多孔質粒状物は、細孔径が異なるもの、多孔質粒状物の比表面積が異なるもの、多孔質粒状物の平均粒子径が異なるもの、多孔質粒状物を構成する基材の種類が異なるもの、多孔質粒状物の細孔内部表面に存在する官能基の種類や密度が異なるもの等が例示できる。
 このような多孔質粒状物としては、例えば、セルロース、アガロース、デンプン、アミロース、デキストラン、プルラン、グルコマンナンなどの多糖類、ポリアクリル酸またはその誘導体、ポリビニルアルコール、ナイロン、ポリスルホン、ポリアクリル二トリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなどの合成高分子、ガラス、多孔質ガラス、シリカゲル、ヒドロキシアパタイト等を基材とするものが挙げられる。これらは1種単独で用いられてもよく、2種以上を併用してもよい。また、イオン交換とサイズ排除を有するミックスモード担体、好ましくはカチオン交換とサイズ排除を有するミックスモード担体であってもよい。
 前記多孔質粒状物は、原料液中に含まれる不純物の種類等に応じて、平均細孔径が0.1~1,000nmの範囲のものから選択できる。なお、前記平均細孔径は、水銀圧入法や逆サイズ排除クロマトグラフィーにより測定できる。
 また、前記多孔質粒状物は、原料液中に含まれる不純物の種類等に応じて、平均粒子径が1~1,000μmの範囲のものから選択してもよい。前記平均粒子径は、レーザー回析散乱法により測定することができる。
 一実施形態において、精製濃縮装置1で処理する原料液に含まれる微小有用物質が、細胞外小胞、抗体、ウィルス、タンパク質、酵素及び核酸等の生体物質である場合、担体カラム21は、抗体カラムを含んでいてもよい。「抗体カラム」とは、抗原(不純物)と結合できる抗体が固定された担体を充填したカラムを指す。原料液が前述の生体物質を含む場合、前記生体物質以外の不純物と結合(吸着)できる抗体を固定した担体を充填した抗体カラムを採用できる。なお、前述の生体分子を微小有用物質として含む原料液中には、複数種類の不純物が含まれていることが多いため、不純物の種類に応じた複数の抗体カラムを用いてもよい。
 また、担体カラム21に替えて、複数本の担体カラムを組み合わせてモジュール化したもの(カラムモジュール)を採用することもできる。カラムモジュールを用いる場合、それぞれの担体カラムに内包される吸着材の種類は、同じであってもよく、異なっていてもよい。また、担体カラムの内径や長さも、同じであってもよく、異なっていてもよい。
 図4に示す除去部20は、担体カラム21を洗浄するための洗浄液を貯留する第六タンク25(洗浄液貯留タンク)と、担体カラム21を平衡化するための平衡化液を貯留する第七タンク26(平衡化液貯留タンク)とを備える。図4の除去部20において、第六タンク25は流路50Aを経由して流路41へ洗浄液を供給できるように構成されている。また、第七タンク26は流路50Bを経由して流路41へ平衡化液を供給できるように構成されている。流路50A及び50Bには、開閉弁71A及び71Bが配置されている。担体カラム21から粗精製液を精製濃縮部30に供給する流路42には、三方弁72が設けられている。
 一実施形態において、1バッチ分の原料液を処理して吸着飽和に達した担体カラム21を洗浄、平衡化処理して、さらに次の1バッチの原料液の処理を行うことが好ましい。担体カラム21の洗浄、平衡化処理は、流路50A及び50Bに設けられた開閉弁71A及び71Bを開けて、第六タンク25及び第七タンク26から洗浄液及び平衡化液を担体カラム21に供給することで実施できる。担体カラム21を処理した後の洗浄液及び平衡化液は、流路42に設けられた三方弁72から廃液タンク(後述する)に排出されるよう構成されることが好ましい。
(洗浄液及び平衡化液)
 担体カラム21を洗浄する洗浄液としては、例えば、塩化ナトリウム水溶液、塩酸、クエン酸、次亜塩素酸ナトリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液等を採用できる。安全性の観点からは、塩化ナトリウム水溶液を用いることが好ましい。担体カラム21内に洗浄液が流れ込むと、担体カラム21内の吸着材に付着した不純物が除去される。洗浄液で除去した後、担体カラム21の平衡化を行う。平衡化液としては、例えば、生理食塩水、リン酸緩衝液(PBS)、トリス塩酸緩衝液、クエン酸ナトリウム緩衝液、クエン酸リン酸緩衝液、酢酸緩衝液、ホウ酸緩衝液等を採用できる。
 なお、洗浄液及び平衡化液を貯留する第六タンク25、第七タンク26の材質としては特に限定されず、例えば、後述する第二タンク31及び第三タンク32と同じ構成としてもよい。タンク内の貯留液の量を目視で確認しやすい観点からは、第六タンク25、第七タンク26は透明性を有していることが好ましい。
 図5に示す除去部20は、担体カラム21に液を供給する前に、液内の不純物を除去するろ過部材を備える。図5に示す除去部20は、流路41にろ過部材22が介装された構成となっている。ろ過部材22でろ過処理された原料液は、流路41のうち、ろ過部材22を挟んで担体カラム21側に位置する流路41Aから担体カラム21に供給される。この構成によれば、ろ過部材22で前処理した後の原料液を担体カラム21に供給できる。以下、ろ過部材22で処理した原料液を「前処理液」と記載する。なお図5における除去部20は、ろ過部材22と担体カラム21を有する構成となっているが、ろ過部材22のみを有する構成とすることもできる。
 図6に示す除去部20は、ろ過部材22からの前処理液を貯留するタンク24(前処理液貯留タンク)を備えている。ろ過部材22からの前処理液は流路41Cを介してタンク24に貯留される。タンク24に貯留された前処理液は、流路41Dを介して担体カラム21へ供給される。第一制御部110(図示せず)は、担体カラム21での不純物除去処理の進捗に応じて、流路41D内の開閉弁73を開けて、タンク24内の前処理液を担体カラム21に供給できる。この構成によれば、前処理液をタンク24に一旦貯留した後、担体カラム21に供給できるため、ろ過部材22でのろ過処理と、担体カラム21での不純物除去処理とを並行して行うことができ、効率的に精製濃縮処理することができるため好ましい。
 図6において、ろ過部材22は原料供給部10の下部に配置された構成とされている。この構成によれば、原料供給部10からろ過部材22への原料液の供給が、原料液の自重によって進行するため、原料供給部10からろ過部材22へ原料液を供給するための送液部材(ポンプ等)を省略できる。そのため、よりコンパクトな精製濃縮装置とすることができるため好ましい。
(ろ過部材)
 ろ過部材22は、原料液をろ過処理する部材である。原料液に含まれる微小有用物質が、細胞外小胞を含む場合、ろ過部材22は、精密ろ過膜(精密ろ過膜モジュール)を備えるろ過フィルターであることが好ましい。原料液中の細胞等、目的とする細胞外小胞より大きな生体分子等の不純物を効率的にろ過除去する観点からは、精密ろ過膜(精密ろ過膜モジュール)の平均孔径は0.10~0.50μmが好ましく、0.15~0.30μmがさらに好ましい。また、精密ろ過膜の材料としては、ポリエーテルスルホン、ポリビニリデンフロライド等が好ましい。また、精密ろ過膜はこれらの材料で構成された市販品を用いることができる。
(第一制御部)
 次に、第一制御部の詳細について図16のフローチャートを用いて説明する。
 図16は、図13に示す精製濃縮装置1を用いて精製濃縮処理を行う場合の基本的なフローチャートである。図16のフローチャート内に各制御部における液の流通制御の一例を示す。
 第一制御部110は、原料供給部10内の原料液の不純物濃度によって設定された結果に基づいて、原料液を除去部20又は精製濃縮部30に供給できる。原料液の不純物濃度が高い場合、原料供給部10内の原料液が除去部20に供給されるように設定する。その場合、第一制御部110は、図13の容器11の下部に配置された三方弁82を流路41側に開いて、原料液を除去部20(図13ではろ過部材22)に供給する。原料液の不純物濃度が低い場合、原料供給部10内の原料液が精製濃縮部30に供給されるように設定する。その場合、第一制御部110は、前記三方弁82を流路43側に開いて、原料液を精製濃縮部30に向けて送液することができる。ろ過部材22で処理された液(前処理液)は、タンク24に供給される。第一制御部110は、第一タンク23(粗精製液貯留タンク)内の粗精製液の量が設定された値になるまで、タンク24から担体カラム21に向けて液を供給できる。具体的には、タンク24の下部に設けられた開閉弁73を開けて、担体カラム21に前処理液を供給することができる。
 第一タンク23内の粗精製液の量が予め設定された値に達すると、第二タンク31に送液される。この時、第一制御部110は、第二タンク31及び第三タンク32内の液量も確認できる。第一制御部110は、後述するタンク内液量監視装置35、36及び/又はカメラによる液面監視に基づき、第二タンク31及び第三タンク32内の液量が予め設定された液量であると判断した場合に、流路42Bに接続されている三方弁77を第二タンク31側に向けて開き、第一タンク23内の粗精製液を第二タンク31に供給することができる。
 図13の第一タンク23に接続された流路42Bには、タンク内の液量を判断するレベルセンサー(図示せず)が設けられている。第一制御部110は、前記レベルセンサーの情報に基づいて、第一タンク23内に粗精製液が残っているかどうかを判断できる。第一タンク23内の粗精製液が第二タンク31に全て供給されたと判断すると、第一制御部110は、開閉弁73を開いて、タンク24内の前処理液を担体カラム21に再度供給できる。このように液の流れを制御することで、1バッチの処理が終わるごとに担体カラム21の洗浄、平衡化処理を行うことができる。
<精製濃縮部>
 精製濃縮部30は、原料供給部10又は除去部20から供給された液を中空糸膜で精製し、かつ濃縮する。中空糸膜を用いて精製濃縮するので、微小有用物質を高純度かつ高濃度で含む液を調製することができる。
(中空糸膜)
 本開示の中空糸膜の材質は、本開示の使用目的や微小有用物質を含む液の性質等に応じて、適宜、設計することができる。
 具体的には、ポリビニリデンフロライド(PVDF)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリスルホン(PSf)、ポリオレフィン(PE、PP、PTFE等)、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、セルロースアセテート(CA)等の有機高分子系材料及びそれらの変性体を適用できる。
 さらに、上記から選択される複数成分からなる複合中空糸膜も適用できる。
 このうち、微小有用物質が、エクソソーム等の生体分子である場合は、セルロースアセテート(CA)製の中空糸膜を使用することが好ましい(すなわち、セルロースアセテートを含む樹脂材料により構成されていることが好ましい)。セルロースアセテート製の中空糸膜を使用することで、精製濃縮処理時のろ過速度の低下を抑え、かつ中空糸膜の膜表面に堆積した微小有用物質の回収効果をより向上させることができる。その理由として、生体分子の表面電荷が弱い負電荷であり、セルロースアセテート膜も弱い負電荷であるため、生体分子とセルロースアセテート膜とが強いクーロン力で引き合うことが無く、循環線速度を適正に制御することによってクロスフローろ過のせん断力が機能しやすいこと等が挙げられる。また、セルロースアセテート膜を用いることにより、後述の方法で中空糸膜の膜表面に堆積した微小有用物質をより効率的に回収できる。
 本開示の中空糸膜の材質は、本開示の使用目的や、微小有用物質を含む原料液の性質等に応じて、適宜設計することができるが、その上に、微小有用物質を含む原料液の性質に応じて、中空糸膜表面の耐ファウリング性を向上させるために適切な物質をコーティング処理することもできる。
 コーティング処理は、例えば、特許6081290号公報に記載されているスルホン化ポリエーテルスルホンとポリエーテルスルホンからなる中空糸膜表面にカチオン性ポリマーを結合させる方法と同様な方法で実施することができる。
 つまり、中空糸膜をコーティング物質の水溶液(水分散液)の中へ浸漬する方法や、中空糸膜や中空糸膜モジュールの状態で、コーティング物質の水溶液(水分散液)を中空糸膜へ通液することで、中空糸膜表面へ吸着結合させたのち、コーティング物質の薄層上にただ堆積されただけのコーティング物質を水洗して取り除く方法を用いることができる。
 ある種の培養上清液の中のある種の細胞外小胞の濃縮精製を行う場合において、セルロースアセテート製の中空糸膜へある種の生体分子をコーティング処理することが精製濃縮効率と細胞外小胞等の微小有用物質の回収率を高める点で好ましい場合がある。
 一例としては、酢酸セルロース製中空糸膜モジュール(分画分子量30万、膜面積0.062m)に対し、リン酸緩衝液(PBS)に溶解した1.3mg/mLの脱脂粉乳溶液を、200mL/分の通液速度で10分間通液し、中空糸膜表面へ脱脂粉乳中のカゼイン等の生体分子を薄層として吸着結合させるためのコーティング処理を施した後、薄層上にただ堆積されただけの余分な成分を除くため250mLのリン酸緩衝液(PBS)で膜通水洗浄したものを用いることができる。
 一実施形態において、中空糸膜の耐ファウリング性を高める観点から、中空糸膜の少なくとも一部の領域に、前記微小有用物質とは異なる種類の生体分子が付着していることが好ましい。生体分子は、中空糸膜の表面の半分以上の領域に亘って付着していることがより好ましく、全領域に付着していることが好ましい。一実施形態において、中空糸膜の少なくとも一部の表面に、前記微小有用物質とは異なる種類の生体分子を含む層が形成されていることが好ましい。「生体分子を含む層」とは、中空糸膜の少なくとも一部の領域に、生体分子を含む物質が、ある広がりを持って付着していることを意味している。生体分子を含む層は、中空糸膜の表面の半分以上の領域に形成されていることが好ましく、全領域に形成されていることがより好ましい。一実施形態において、中空糸膜の少なくとも一部の表面が、前記微小有用物質とは異なる種類の生体分子によりコーティングされていることが好ましい。
 微小有用物質とは異なる種類の生体分子としては、血液、乳、軟骨等の動物細胞組織や他の生物細胞組織から得られるものであり、代表例としては、スキムミルクや脱脂粉乳等に含まれる生体分子(例えばカゼイン)、;血清等に含まれる生体分子(例えば、血清グロブリン、血清アルブミン);ゼラチン(例えばフィッシュゼラチン)等が挙げられ、これらから選択される1以上であってよい。
(中空糸膜の平均内径)
 本開示の中空糸膜の平均内径は、本開示の使用目的や微小有用物質を含む液の性質等に応じて、適宜設計することができる。一実施形態において、0.2mm~1.4mmの平均内径を有する中空糸膜を採用できる。別の実施形態において、0.2mm~2.0mmの平均内径を有する中空糸膜を採用できる。なお、本開示における「中空糸膜の平均内径」は、1本の中空糸膜を長手方向に対して垂直な任意の面で切断し、その切断面の中空部と内接する最小の円の直径より算出した値である。本開示では、上記の切断面における任意の10箇所以上100箇所以下の前記直径を測定し、その平均値を「平均内径」とする。
 なお、本開示の中空糸膜は、平均外径が0.3mm~2.0mmであってもよい。一実施形態において、中空糸膜の平均内径が0.2mm~1.0mmである場合の平均外径は0.3mm~1.4mmであってもよい。またその他の実施形態において、中空糸膜の平均内径が1.0mm~1.4mmである場合の平均外径は1.5mm~2.0mmであってもよい。なお、「中空糸膜の平均外径」は、前述の中空糸膜の平均内径と同じ方法で切断した中空糸膜において、その切断面の外縁を内包する最小の円の直径より算出した値である。本開示では、上記の切断面における任意の10箇所以上100箇所以下の前記直径を測定し、その平均値を「平均外径」とする。
 本開示の使用目的において、中空糸膜が柔軟になりすぎない膜厚を確保しやすく、かつ中空糸膜の膜表面に堆積した微小有用物質の回収効率が向上しやすい観点からは、中空糸膜の平均内径は0.6mm~1.4mmであってもよい。
 さらに、微小有用物質を含む液の運転時の液粘度によって前記平均内径を調整してもよい。液粘度が高い場合(例えば、液温20℃、せん断速度25s-1における液粘度が、10~30mPa・sである場合)は、平均内径が1.0mm~1.4mmの太径中空糸膜を用いることが好ましい。また、微小有用物質を含む液の運転時の液粘度が低い場合(例えば、液温20℃、せん断速度25s-1における液粘度が、10mPa・s未満である場合)は、平均内径が0.6mm~1.0mmの中空糸膜を用いることが好ましい。なお、中空糸膜の平均内径が大きくなると、前記中空糸膜を中空糸膜モジュールとして用いる場合に、有効膜面積が低下しやすくなる。よって、中空糸膜モジュールとした場合の有効膜面積の低下を抑制しやすい観点からは、平均内径が0.2mm~1.0mmの中空糸膜を用いることが好ましい。
(中空糸膜の分画分子量)
 本開示の中空糸膜の分画分子量は、本開示の使用目的や、微小有用物質を含む原料液の性質等に応じて、適宜設計することができる。一実施形態において、前記分画分子量は5,000~300万であってもよく、1万~100万であってもよい。微小有用物質が特定のタンパク質の場合、前記タンパク質の分子量よりも少し低い分画分子量の中空糸膜(例えば、タンパク質の分子量よりも10~50%程度低い分画分子量を有する中空糸膜等)を用いることが好ましい。一実施形態において、微小有用物質がエクソソームである場合、中空糸膜の分画分子量は5万~100万であることが好ましく、7万~80万であることがより好ましく、10万~50万であることがさらに好ましい。
 本開示の中空糸膜モジュールのγ-グロブリン透過率は、微小有用物質が細胞外小胞である場合は、精製濃縮の効率性の観点から、5~90%が好ましく、10~80%がより好ましい。本開示において、前述のγ-グロブリンを含む、微小有用物質を含む液内の不純物の透過率を測定する方法は特に限定されず、従来公知の方法を採用できる。具体的には、前記不純物と近似する分子構造、かつ同程度の分子量を有する標準物質の透過率を測定する方法などを採用できる。前記透過率の測定する場合、中空糸膜モジュールを使用する場合や、前記中空糸膜モジュールに使用する一本の中空糸膜を直接使用する場合がある。更には、内圧式中空糸膜モジュールの前記透過率を、一本の中空糸膜で中空糸膜外側から圧力を掛けて内側へ透過させる方法で測定された透過率で代用することもできる。
(中空糸膜モジュール)
 本開示における精製濃縮部30は、複数の前記中空糸膜が、液の出入口を有する容器内に収容された中空糸膜モジュールを備えた構成とすることができる。また、前記容器は、前記中空糸膜に液を供給するための、第一の液の出入口33a及び第二の液の出入口33bと、前記中空糸膜を透過した液を排出するための第三の液の出入口33c、33dを、少なくとも有する。
 本開示の中空糸膜モジュールに用いる中空糸膜の本数は、特に限定されない。本開示の使用目的および精製濃縮される微小有用物質の重量等に応じて、適宜、必要な有効膜面積が得られるようモジュール内に組み入れる本数を設計することができる。
 中空糸膜は接着剤等で束ねられて前記容器内に収納されることが好ましい。本開示において、微小有用物質を含む液が中空糸膜モジュールの第一の液の出入口33a及び/又は第二の液の出入口33bから供給されると、容器内の中空糸膜束の一方側(中空糸膜束の内側又は外側)へ液が流れ込んで、中空糸膜束で精製、濃縮される。中空糸膜束を透過した液は中空糸膜束の他方側(中空糸膜束の外側又は内側)へ流れ出て、第三の液の出入口33c、33dから排出される。この時、透過されることなく中空糸膜束の内側又は外側に滞留した液は、第一の液の出入口及び/又は第二の液の出入口から中空糸膜モジュール外へ排出(回収)することができる。以下、本開示において、中空糸膜を透過した液を「透過液」と記載し、中空糸膜を透過せず中空糸膜に滞留した液を「濃縮液」と記載する。なお「濃縮液」は、中空糸膜で精製、濃縮処理された全ての液を意味する。
 微小有用物質を含む液が、中空糸膜束の内側へ供給されるものは、内圧式中空糸膜モジュールであり、中空糸膜束の外側へ供給される中空糸膜モジュールは、外圧式中空糸膜モジュールである。以下、本開示における中空糸膜モジュールの一実施形態として、内圧式中空糸膜モジュールの一例について説明する。
 図7は内圧式の中空糸膜モジュール33の一例を示す概略断面図である。中空糸膜モジュール33は、筒状容器61内に、複数の中空糸膜が束ねられた中空糸膜束60が収容されている。前記複数の中空糸膜は、生体適合性のある封止接着剤(例えば、ポリウレタン系封止接着剤等)で束ねられて中空糸膜束60を構成しており、かつ筒状容器61内の長手方向の両端に前記封止接着剤からなる接着剤層62a、62bで接着固定された構成となっている。筒状容器61は、透明性の観点からは、ポリカーボネート、ポリ(メタ)アクリレート、ポリスルホン等の材料で構成されていてもよい。なお、筒状容器61の両端面61a、61bは複数の中空糸膜が開口した状態となっている。中空糸膜モジュール33の長手方向の両端部には、第一の液の出入口33a及び第二の液の出入口33bが設けられている。また、中空糸膜モジュール33の長手方向の側面部には、第三の液の出入口33c、33dが設けられている。第一の液の出入口33a及び/又は第二の液の出入口33bから供給された液は、中空糸膜束60の内側に送液されて精製、濃縮される。また中空糸膜束60の外側に透過した透過液は、筒状容器61の側面に設けられた第三の液の出入口33c、33dから排出される。なお、第三の液の出入口は、筒状容器61の側面上部及び側面下部の少なくとも2か所に設けられることが好ましい。図7では、第三の液の出入口33c、33dが、中空糸膜モジュール33の一方の側面部のみに設けられた構成となっているが、これに限定されない。第三の液の出入口33c、33dは、一方の側面部と他方の側面部に分けて設けられていてもよい。
 図7は内圧式の中空糸膜モジュールを例示したが、本開示の中空糸膜モジュールは上述の通り外圧式であってもよい。外圧式の場合、第一から第三の液の出入口の設置個所、及び設置方法を適宜設計することが必要である。
(中空糸膜モジュールの充填率)
 本開示の中空糸膜モジュールにおける充填率は、5~55%が好ましく、20~55%がより好ましく、25~55%が更に好ましい。前記充填率とは、中空糸膜モジュールの、一般的には筒状容器の短手方向の断面積に占める、中空糸膜束の外径部の断面積の総和の百分率を指す。前記充填率が5~55%であれば、中空糸膜モジュールの大きさを最適化しつつ、中空糸膜の膜表面に堆積した微小有用物質をより効率的に回収できる。
 以下、本開示の精製濃縮部30が、中空糸膜モジュール33を備える場合の態様について図面を用いて説明する。
 図8~11に、精製濃縮部30のいくつかの代表的な概略構成図を示す。なお、本開示の精製濃縮装置1には、概略構成図では省略するバルブ、自動弁、逆流防止弁、オリフィス、流量計、圧力計、液位計、破裂板等の安全装置等が含まれる場合がある。
 図8に示す精製濃縮部30は、第二タンク31及び第三タンク32と、第二タンク31及び第三タンク32に接続された中空糸膜モジュール33と、第二タンク31及び第三タンク32を加圧する加圧装置34とを備える。加圧装置34は、にはガス供給路52を介して三方弁76と接続されている。
 第二タンク31は、原料供給部10又は除去部20から供給された液、すなわち、原料液又は粗精製液を貯留するタンクであり、中空糸膜モジュール33の第一の液の出入口33aと流路51Aを介して接続されている。また、第三タンク32は、第二タンク31と同様に、原料液又は粗精製液を貯留するタンクであり、中空糸膜モジュール33の第二の液の出入口33bと流路51Bを介して接続されている。第二タンク31及び第三タンク32の上部は加圧装置34に接続されている。第二制御部120(図示せず)は、加圧装置34を作動させ、三方弁76の切り替えを行うことにより、第二タンク31又は第三タンク32のいずれかを選択的に加圧して、第二タンク31又は第三タンク32内の原料液又は粗精製液が、中空糸膜モジュール33に交互に(選択的に)供給されるように制御する。第二タンク31又は第三タンク32から排出された液は、中空糸膜モジュール33で精製、濃縮されたのち、他方のタンクまで送液される。以下、第二タンク31内に貯留された液であり、精製濃縮処理が完了する前の液を、「第二貯留液」と記載し、第三タンク32内に貯留された液であり、精製濃縮処理が完了する前の液を「第三貯留液」と記載する。なお、図8では、流路42、43が第二タンク31に接続された構成となっているが、流路42、43は第三タンク32に接続された構成としてもよい。なお、第二制御部120の詳細については後述する。
(加圧装置)
 本開示の加圧装置34は、ガス供給源からのガスを第二タンク31及び第三タンク32内に供給する。加圧のためのガスは、第二制御部120(図示せず)によって三方弁76が切り替えられて、圧力計(図示せず)を備えたガス供給路52A、52Bから第二タンク31又は第三タンク32へ供給される。ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス、二酸化炭素、ろ過空気等から選択できる。
 加圧装置34で第二タンク31を加圧する場合、第二制御部120(図示せず)は、ガス供給源(図示せず)からのガスをガス供給路52に供給し、三方弁76を切り替えてガス供給路52Aへ送る。この時、ガス抜き路53Aの開閉弁74、流路42、43を接続する三方弁77を閉じ、ガス抜き路53Bの開閉弁75を開ける。一方、加圧装置34で第三タンク32を加圧する場合、第二制御部120は、ガス供給源(図示せず)からのガスをガス供給路52に供給し、三方弁76を切り替えてガス供給路52Bへ送る。この時、ガス抜き路53Bの開閉弁75、三方弁77を閉じ、ガス抜き路53Aの開閉弁74を開ける。これらの操作により、加圧装置34で第二タンク31及び第三タンク32を選択的に加圧することができる。
(第二タンク及び第三タンク)
 本開示の精製濃縮装置1において、第二タンク31及び第三タンク32は、目視や、後述するカメラで第二貯留液及び第三貯留液の液面位置を観察できるように、透明性を有していることが好ましい。また、タンクの内壁面に第二貯留液又は第三貯留液が付着して残留することを防止する観点からは、撥水性を有する材料で構成されていることがより好ましい。具体的には、第二タンク31及び第三タンク32は、ポリアクリロニトリル;ポリ(メタ)アクリル酸エステルなどのポリ(メタ)アクリレート;ポリカーボネート;フッ素樹脂等を含む材料で構成されていることが好ましい。なお、後述するタンク内液量監視装置等により第二タンク31又は第三タンク32の液の出入口の透明部分の液位を管理する場合、第二タンク31及び第三タンク32の素材は、不透明な材料、例えば金属製や繊維強化樹脂製のタンクを使用できる。
 図8に示す精製濃縮部30では、第二貯留液は流路51Aを介して第一の液の出入口33aから中空糸膜モジュール33内に入り、中空糸膜束60で精製、濃縮されたのち、第二の液の出入口33bから排出されて、第三タンク32まで送液される。この場合、中空糸膜束60の長手方向の膜表面に対して液が平行に流れる、タンジェンシャルフローろ過によって第二貯留液が精製、濃縮される。また、中空糸膜束60を透過した透過液は、中空糸膜モジュール33の第三の液の出入口33c、33dに接続された流路54から廃液タンク(後述する)に排出される。
 同様に、第三貯留液は流路51Bを介して第二の液の出入口33bから中空糸膜モジュール33内に入り、中空糸膜束60で、精製、濃縮されたのち、第一の液の出入口33aから排出されて第二タンク31まで送液される。この場合も、中空糸膜束60の長手方向の膜表面に対して液が平行に流れる、タンジェンシャルフローろ過によって第三貯留液が精製、濃縮される。この操作を交互に繰り返すことにより、中空糸膜表面に微小有用物質や不純物が堆積し難くなる。その結果、液の透過速度の低下を抑え、処理効率を高く維持できる。すなわち、液を交互タンジェンシャルフローろ過することにより、微小有用物質をより高純度かつより高濃度で含む液をより効率的に製造することができる。
 第二制御部120は、第二貯留液及び第三貯留液の量を設定し、これら第二及び第三貯留液が設定された値となるように、加圧装置34と開閉弁を制御して、第二タンク31又は第三タンク32を交互に加圧できる。
 図8の精製濃縮部30は、第二タンク31及び第三タンク32内の液量を監視する装置を備えた構成とすることができる。この構成によれば、第二タンク31及び第三タンク32内の液量を把握できるため、より効率よく交互タンジェンシャルフローろ過を行うことができる。
 図9に示す精製濃縮部30は、図8に示す精製濃縮部30と同じ構成を有するとともに、さらに、第二タンク31及び第三タンク32が、タンク底部の液の出入口に光センサー(図示せず)を含むタンク内液量監視装置35、36をそれぞれ備えている。タンク内液量監視装置35、36は、光センサーで第二タンク31及び第三タンク32の液の出入口に光を照射して、液の出入口における光の透過率を検出し、前記透過率の変化に基づいてタンク内の液量を監視するよう構成されている。第二制御部120(図示せず)は、タンク内液量監視装置35、36で第二タンク31及び第三タンク32内の第二貯留液及び第三貯留液の液量を判断して、加圧装置34で加圧するタンクを決定する。
(タンク内液量監視装置)
 本開示のタンク内液量監視装置35、36は、光センサーを備える。光センサーは投光素子及び受光素子を備えており、投光素子からタンク底部の液の出入口に向けて光を照射し、光の透過光の強度(透過率)を受光素子で検出する。なお、タンク底部の、液の出入口の光が照射される部分は透明な素材で構成されている。検出した透過率はさらに検出部に送信される。検出部が透過率の変化を検出すると、第二制御部120は加圧装置34で加圧するタンクを変更する。
 タンク内液量監視装置と第二制御部との関係について、より具体的に説明する。
 第二タンク31が加圧装置34で加圧されて、第二貯留液が第三タンク32に向けて供給されている場合、第二タンク31内の第二貯留液の量が低下すると、加圧装置34から供給されたガスが第二タンク31の液の出入口から排出されて、液の出入口内の光の透過率が変化する。タンク内液量監視装置35が透過率の変化を検出すると、第二制御部120(図示せず)は、三方弁76を切り替えて加圧装置34で加圧するタンクを第二タンク31から第三タンク32に変更する。同様に、第三タンク32の液の出入口に設けられたタンク内液量監視装置36が透過率の変化を検出すると、第二制御部120は三方弁76を切り替えて、加圧装置34で加圧するタンクを第三タンク32から第二タンク31に変更する。タンク内液量監視装置35、36はファイバセンサであってもよい。このようにして、第二制御部120は、第二タンク31及び第三タンク32内の液を中空糸膜モジュールに交互に供給するよう制御することができる。
 その他の実施形態においては、精製濃縮部30内に配置されたカメラの映像を元に、タンク内の液量を監視してもよい。すなわち、精製濃縮部30が、第二タンク31及び第三タンク32内の液面位置を監視するカメラを備え、第二制御部120は、前記カメラから出力された第二タンク31及び第三タンク32内の液面位置の情報からタンク内の液量を把握し、加圧装置34で加圧するタンクを決定してもよい。具体的には、精製濃縮部30は、第二タンク31及び第三タンク32の液面を観察できる位置にカメラを備えており、前記カメラから出力された液面位置の映像は検出部に送信される。検出部は、液面位置の情報から第二タンク31及び第二タンク31内の液量を判断する。例えば、検出部が、カメラの液面位置の情報から第二タンク31内の第二貯留液の量が予め設定した量以下になったと判断した場合、第二制御部120は、三方弁76を切り替えて、加圧装置34で加圧するタンクを第二タンク31から第三タンク32に変更する。同様に、検出部が第三タンク32内の第三貯留液の量が予め設定した量以下になったと判断した場合、第二制御部120は、三方弁76を切り替えて、加圧装置34で加圧するタンクを第三タンク32から第二タンク31に変更する。
(第二制御部)
 第二制御部120の液の流通制御における判断の一例を、図16のフローチャートに示す。図16に示す通り、第二制御部120は、主に第二タンク31と第三タンク32間で液(粗精製液又は原料液)を流通させるために、開閉弁や加圧装置を操作できる。また、第二制御部120は、タンク内液量監視装置35、36及び/又はカメラによる情報に基づいて、第二タンク31及び第三タンク32内の液量を判断し、タンク内の液を流通させることができる。さらに第二制御部120は、第二タンク31及び/又は第三タンク32内の液量を設定することもできる。タンク内の液量の設定方法の一例(管理液面位置Cの設定)については後述する。
 図10の精製濃縮部30は、中空糸膜モジュール33に希釈液を供給して、中空糸膜束60内の複数の中空糸膜を洗浄する洗浄タンクを備える。図10に示す精製濃縮部30は、希釈液を貯留し、前記希釈液を中空糸膜モジュール33の第三の液の出入口33c、33dに供給する流路55Aが接続された第四タンク80と、第四タンク80内の前記希釈液を中空糸膜モジュール33の第三の液の出入口33c、33dに供給するタイミングを制御する第三制御部130(図示せず)とを備えている。第四タンク80には、タンク内の希釈液を第三タンク32(又は第二タンク31)に直接供給する流路55Bが接続されている。
(第三制御部)
 第三制御部130は第四タンク80内の希釈液の流通を制御する。第三制御部130の液の流通制御における判断の一例を、図16のフローチャートに示す。第三制御部130は、液の精製濃縮処理時に、第四タンク80から、第三タンク32、又は中空糸膜モジュール33のいずれかに希釈液を供給することができる。以下、第三タンク32に希釈液を供給することを「希釈処理」と記載し、中空糸膜モジュール33に希釈液を供給することを「逆洗浄処理」と記載する。
(希釈液)
 希釈液は、本開示の目的や微小有用物質の種類に応じて、例えば、純水;水道水、地下水、海水又は河川水等の濾過水;種々の水溶液等を用いることができる。微細有用物質がエクソソームである場合には、生理食塩水、医療用または生化学用の緩衝液が好ましい。前記緩衝液としては、例えば、リン酸緩衝液(PBS)、トリス塩酸緩衝液、クエン酸ナトリウム緩衝液、クエン酸リン酸緩衝液、酢酸緩衝液、ホウ酸緩衝液等を使用することができる。
 希釈液は、本開示の目的に応じて、不純物を含まないことが好ましいが、不純物を含まない希釈液の入手が困難な場合は、不純物濃度の低いもの(例えば、不純物濃度が500ppm未満のもの)を使用することができる。
 前記希釈液は、微小有用物質を含む原料液の量(A)に対する、第二タンク31(又は第三タンク32)内の濃縮された液の量(B)(B/A)が、1/2~1/200となった場合に、第二タンク31(又は第三タンク32)内にある濃縮液に供給することができる。その際、前記濃縮液の量(B)は、後述の方法で設定された管理液面位置Cの液量と等しくとも良い。
 さらに、第一タンク23から粗精製液が第二タンク31に供給されると(または、流路43を介して原料液が第二タンク31に供給されると)、第三制御部130は希釈処理を行うことができる。第三制御部130は、タンク内液量監視装置35及び/又はカメラの液面位置情報に基づいて、第二タンク31内に粗精製液又は原料液が供給されたことを判断できる。一実施形態において、第三制御部130は、粗精製液の量が1/2~1/200の液量になるまで交互タンジェンシャルフロー濾過して濃縮精製を行なった後、設定液量になるまで希釈処理(又は逆洗浄処理)を実施し、希釈液を供給できる。希釈処理を行う場合、第三制御部130は、三方弁77Aを流路55B側に開けて、第四タンク80内の希釈液を第三タンク32に供給する。
 第三制御部130は、第二タンク31及び第三タンク32内の液の合計量が、予め設定された液量以下(例えば、後述の方法で設定された管理液面位置C以下)になったと判断した場合に、逆洗浄処理を行うことができる。逆洗浄処理を行う場合、第三制御部130は、三方弁77Aを流路55A側に開く。第四タンク80内の希釈液は流路55Aを介して中空糸膜モジュール33の第三の液の出入口33c及び33dからモジュール内に供給される。その後、中空糸膜束60の透過液側から濃縮液側に向けて希釈液が流れる。中空糸膜モジュール33が内圧式である場合、第三の液の出入口33c及び33dからモジュール内に供給された希釈液は、中空糸膜束60の外側から内側に向けて流れる。これにより、中空糸膜の膜表面、特に中空糸膜内部の膜表面に堆積した微小有用物質を、第一の液の出入口33a及び/又は第二の液の出入口33bから第二タンク31及び/又は第三タンク32に回収することができる。この処理により、中空糸膜表面へ堆積した微小有用物質や不純物が剥離されて、液の透過速度がほぼ元値にまで回復される。また、希釈液で液が希釈されることによって不純物が均一に分散されて、除去効率が高まる。その結果、液の精製、濃縮の効率をより高めることができる。
 なお、逆洗浄を実施する前には、中空糸膜モジュール中に残存している透過液が逆洗浄液に混じり濃縮液側へ流入することを防止するために、洗浄液(希釈液)であらかじめフラッシング処理を行い、中空糸膜モジュール中に残存している透過液を洗浄液(希釈液)で置換する操作を任意に行うことができる。
 この際、洗浄液(希釈液)の使用量は、中空糸膜モジュール中に残存している透過液容量の1~8倍量が好ましく、2~6倍量がより好ましい。
 ある種の培養上清液の中のある種の細胞外小胞の濃縮精製を行う場合において、逆洗浄の前にフラッシング操作を実施した場合、フラッシング操作を実施しない場合と比べて不純物タンパク質残存量を半分以下にできる場合がある。
 中空糸膜モジュール33が内圧式である場合、図7における第三の液の出入口33cまたは33dどちらか一方を入り口として、他方を出口として中空糸膜モジュール中に残存している透過液を洗浄液(希釈液)で置換する操作を行うことできる。
 中空糸膜には通液抵抗があるため、第三の液の出入口33c及び33dのうちのどちらか一方から希釈液を供給すれば、膜側への漏れ込みは少ない状態で、中空糸膜モジュール33中に残存している透過液を希釈液で置換することができる。
 一方、例えば、第一の液の出入口33a及び第二の液の出入口33bの出口付近の流路上に、図示しない開閉弁を設け、この開閉弁を閉じることにより、第一の液の出入口33a及び第二の液の出入口33bの前記液の流通を止めることもできる。この状態で、第三の液の出入口33c及び33dのうちのどちらか一方から希釈液を供給することにより、他方の第三の液の出入口33c又は33dから希釈液が排出される。これにより、中空糸膜モジュール33中に残存している透過液を希釈液で置換することができる。
 フラッシング処理のタイミングは、前記第三制御部により制御される。例えば、第一の液の出入口33a及び第二の液の出入口33bの出口付近の流路上に、図示しない開閉弁が設けられている場合について説明すると、第三制御部は、第二タンク31及び前記第三タンク32内の前記液量の合計が、前記第二制御部で設定した値以下となった場合に、前記第一の液の出入口33a及び前記第二の液の出入口33bの付近に設置された開閉弁を閉じて前記液の流通を止めた状態で、前記第四タンク80内の希釈液を、中空糸膜モジュール33が有する少なくとも2つの前記第三の液の出入口33c及び33dのうちのいずれか1つから供給できる。このとき、廃液タンクに接続された流路54に設けられている開閉弁78は開いている。その後、前記第一の液の出入口33a及び前記第二の液の出入口33bの付近に設置された開閉弁を開いて前記第一の液の出入口33a及び前記第二の液の出入口33bを流通可能な状態とし、前記第四タンク80内の希釈液を、中空糸膜モジュール33が有する少なくとも2つの前記第三の液の出入口33c及び33dのうちのいずれか1つから供給することにより逆洗浄を行うことができる。
 このとき、廃液タンクに接続された流路54に設けられている開閉弁78は閉じている。
 図11に示す精製濃縮部30は、中空糸膜モジュール33で精製、濃縮した濃縮液を回収する回収タンクを備える。図11の精製濃縮部30は、中空糸膜モジュール33の第一の液の出入口33aと流路56で接続された第五タンク81と、第五タンク81への、第二タンク31及び第三タンク32内の液の回収を制御する第四制御部140(図示せず)とを備えている。なお、第五タンク81は、中空糸膜モジュール33の第二の液の出入口33bに接続されていてもよい。図11では、流路56は流路51Aを介して中空糸膜モジュール33に接続された構成となっている。第二タンク31及び第三タンク32で交互タンジェンシャルフローろ過による精製濃縮処理が行われている間は、開閉弁79は閉じられている。精製濃縮処理後、開閉弁79を開けて加圧装置34を稼働させることで、第二タンク31及び第三タンク32内の濃縮液を第五タンク81に回収できる。なお、濃縮液を回収するタンクは、精製濃縮部30内ではなく、精製濃縮装置外に配置する構成としてもよい。
(第四制御部)
 第四制御部140は、第二タンク31、第三タンク32内の濃縮液を回収するタイミングを制御する。第四制御部140の液の流通制御における判断の一例を、図16のフローチャートに示す。
 第四制御部は、タンク内液量監視装置35、36及び/又はカメラで、第二タンク31及び第三タンク32内の濃縮液の液量を判断する。濃縮液の液量は、後述する管理液面位置Cから判断してもよい。精製濃縮処理が終わったと判断した場合、第四制御部140は加圧装置34で第二タンク31及び第三タンク32を加圧する。この時、ガス抜き路53Aの開閉弁74、ガス抜き路53Bの開閉弁75、開閉弁78、三方弁77、77Aは閉じておき、開閉弁79を開く。タンク内液量監視装置35、36が透過率の変化を検出した場合、又は前記カメラの映像から第二タンク31及び第三タンク32内の濃縮液の量がゼロになったと判断した場合、第四制御部140は加圧装置34を停止して、第五タンク81への濃縮液の回収を終了する。具体的には、第四制御部140は、第五タンク81の上部の液の出入口に設置されたファイバセンサ(図示せず)で流路56内の濃縮液量を監視し、前記液量がゼロになったと判断した場合、濃縮液の回収を終了してもよい。あるいは、流路56内部の濃縮液回収操作は、人がマニュアルで操作することもできる。さらに、流路56は、エアグリッパー等で固定保持することができる。
 図12に、第一の実施形態に係る精製濃縮装置の構成例を示す。図12の精製濃縮装置1は、原料供給部10、除去部20、及び精製濃縮部30を含む要素が、ハウジング内に配置されている。図12の精製濃縮装置1において、ハウジングのサイズは特に限定されない。また、精製濃縮装置1は、ハウジング内のクリーン度を管理する管理部(図示せず)を備える。この構成によれば、精製濃縮装置1内を清潔に保つことができ、微小有用物質を含む液の汚染を防ぐことができる。またハウジング内にろ過空気を供給するファンフィルター装置91がハウジング100の上部(頂部)に配置され、UVランプ92がハウジング100内に配置された構成となっている。これらの組み合わせにより、ハウジング100内のクリーン度をより高めることができる。
(ファンフィルター装置)
 ファンフィルター装置91は、ろ過空気をハウジング内に供給できる構成を有している。ファンフィルター装置91は、プレフィルターを内蔵したファン付きのフィルターユニットとすることができる。プレフィルターとしては、ハウジング100内のクリーン度に応じて、HEPAフィルター、ULPAフィルター、ケミカルフィルター、繊維活性炭フィルター等を採用できる。
(UVランプ)
 UVランプ92は、UV(紫外線)を照射してハウジング100内を殺菌できるものであれば特に限定されない。また、ハウジング100内に配置されるUVランプ92の数も特に限定されず、ハウジング100内のクリーン度に応じて2以上のUVランプを配置してもよい。
(クリーン度)
 精製濃縮装置1をハウジング100内に各要素が配置された構成とする場合、前述の管理部によってハウジング100内のクリーン度を高めることができる。一実施形態において、ハウジング100内のクリーン度は、ISO 14644-1:2015で規定される清浄度クラスにおいて、クラス8以下となるように管理されていてもよく、クラス5以下となるように管理されていてもよい。
(微小有用物質)
 微小有用物質としては、特に限定されない。一実施形態においては平均粒径100μm未満の微小有用物質であってもよい。また別の実施形態においては、平均分子量が5,000以上の微小有用物質であってもよい。これらのうち、医薬品、化粧品、健康食品として有用な物質全般を採用できる。
 微小有用物質の具体例としては、例えば、タンパク質(例えば、熱ショックタンパク質、細胞骨格タンパク質、膜輸送タンパク質、膜貫通タンパク質、コラーゲン、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸等)、ホルモン、サイトカイン、増殖因子、血管新生因子、成長因子、酵素、抗体、血漿タンパク、ウィルス(ウィルス様粒子を含む)、細胞外小胞(例えば、エクソソーム、マイクロベシクル、アポトーシス小体等)、酵母、イースト細胞、および微細藻類等の生体分子、フコイダン等の多糖類等が挙げられる。
 その他、生体分子の一種であり、バイオ燃料等に用いられる特定の微生物も挙げられる。
 これらのうち、微小有用物質は、細胞外小胞、抗体、ウィルス、タンパク質、酵素、及び核酸から選択されてもよい。
[微小有用物質が精製濃縮された液の製造方法:第一の実施形態]
 以下、本開示の精製濃縮装置1を用いた微小有用物質が精製濃縮された液の製造方法について、図13を用いて説明する。本開示の第一の実施形態に係る製造方法は、精製濃縮装置1を用いて、微小有用物質が精製濃縮された前記液を製造する方法であって、前記微小有用物質を含む原料液を前記精製濃縮装置に供給して、前記液中の不純物を除去すること、及び/又は前記液を中空糸膜で精製し、かつ濃縮することを含む。
 図13は、本開示の精製濃縮装置1の全体構成の一例を示す構成図である。原料供給部10は、微小有用物質を含む液の原料液を貯留する容器11が配置された構成となっている。本装置を起動させると、三方弁82が開き、容器11内の原料液は、自重による落下及び流路41Aに設けられたポンプ(図示せず)等によって流路59に供給される。原料液は三方弁82を操作することで、流路41又は流路43に供給される。第一制御部110は、原料液中の不純物の濃度によって設定された情報に基づいて、原料液を除去部20又は精製濃縮部30に供給する。第一制御部110は、三方弁82を流路43側に開いて、前記培養液を流路43から精製濃縮部30に送液する。
 流路41に供給された原料液は、ろ過部材22で前処理されたのち、流路41Cを介してタンク24に供給される。タンク24内の液量は、レベルセンサー(図示せず)による液面位置監視によって制御できる。開閉弁73を開くと、タンク24内の前処理液は流路41Dから流路41Aに供給される。
(不純物除去処理)
 担体カラム21まで供給された前処理液は、担体カラム21内の吸着材によって、液内の不純物を吸着除去して粗精製液としたのち、流路42Aを介して第一タンク23まで供給される。担体カラム21による不純物除去処理は、原料液又は前処理液内の不純物の濃度を、1,000ppm以下にまで低減させること、好ましくは500ppm以下まで低減させることであってもよい。
 一実施形態において、不純物除去処理は、1バッチ分の原料液処理により吸着飽和に達した担体カラム21を洗浄、平衡化処理して、さらに次の1バッチ分の原料液を処理することを繰り返してもよい。
 図13の精製濃縮装置1は、第六タンク25と第七タンク26とを備えた構成となっている。吸着飽和に達した担体カラム21を洗浄、平衡化処理する場合、まず開閉弁71A(電磁弁等)を開いて、第六タンク25内の洗浄液を、流路50Aを介してろ過部材22Aに供給する。ろ過部材22Aで洗浄液内の不純物を除去したのち、流路41Aから担体カラム21に洗浄液を供給する。担体カラム21を洗浄した後の洗浄液は、三方弁72を開くことで、廃液タンクに排出できる。なお、ろ過部材22Aはろ過部材22と同じろ過部材を採用できる。洗浄処理後、開閉弁71B(電磁弁等)を開いて、第七タンク26内の平衡化液をろ過部材22Bに供給する。ろ過部材22Bで平衡化液内の不純物を除去したのち、流路41Aから担体カラム21に平衡化液を供給する。担体カラム21を平衡化した後の平衡化液は、三方弁72を開くことで、廃液タンクに排出できる。なお、ろ過部材22Bもろ過部材22と同じ部材を採用できる。
 担体カラム21の洗浄及び平衡化は、担体カラム21で処理した原料液の量によって任意に設定できる。一実施形態においては、担体カラム21の容量の5~100倍の原料液を処理した場合に、担体カラム21の洗浄、平衡化を行ってもよい。例えば、1,000mLの原料液を処理する場合、担体カラム21で原料液を20~150mL処理するごとに、担体カラム21の洗浄、平衡化処理を行うことができ、50~100mL処理するごとに、洗浄、平衡化処理を行うこともできる。
 本開示の製造方法においては、担体カラム21で原料液中の不純物を除去すること、及び精製濃縮部30の中空糸膜で液を精製し、濃縮することが並行して行われることが好ましい。この場合、より効率的に微小有用物質が精製濃縮された液を製造することができる。
 図13では、粗精製液が流路42Aを介して第一タンク23に貯留される。前述の第一制御部110は、第二タンク31及び第三タンク32内の第二貯留液及び第三貯留液の量が予め設定された液量であると判断した場合に、第一タンク23に貯留された粗精製液を流路42Bに送る。三方弁77の方向を切り替えることで、流路42Bから第二タンク31に粗精製液が供給される。第二タンク31内(又は第三タンク32内)に粗精製液が供給されると、第二制御部120(図示せず)は、加圧装置34を稼働して交互タンジェンシャルフローろ過による精製濃縮処理を開始する。
 上述した通り、本開示の第一の実施形態に係る精製濃縮装置1は、除去部20での不純物除去処理と、精製濃縮部30での精製濃縮処理が並行して行われるように構成されてもよい。その場合、各工程で処理された液を貯留するタンクを複数配置した構成とすることが好ましい。精製濃縮装置1をよりコンパクトな構成とする観点から、各タンクの配置位置を調整してもよい。例えば、図13の精製濃縮装置1では、粗精製液を貯留する第一タンク23が、第二タンク31及び第三タンク32の上方位置に配置された構成となっているが、第二タンク31及び第三タンク32が第一タンク23の上方位置となるように配置してもよい。また、図13に示すように、第二タンク31及び第三タンク32の長手方向の側面が、中空糸膜モジュール33の長手方向と平行となるように配置されてもよい。
 以下、精製濃縮部30で粗精製液(又は原料液)を交互タンジェンシャルフローろ過する場合の好ましい操作について説明する。一実施形態において、粗精製液の精製濃縮処理は、第一処理から第二処理、および第三処理に分けて行われることが好ましい。なお、第一処理を行う前に、タンク内の液量の設定を行う。以下に、管理液面位置Cを設定してから第一処理を行う例について説明する。
(管理液面位置Cの設定)
 第一処理を行う前に、管理液面位置Cの量を設定する。
 第一タンク23内には、抗体カラム21で処理された粗精製液が貯留されている。管理液面位置Cの液量は、逆洗浄処理を開始するべき液量と等しく、第一タンク23内に貯留される粗精製液の最大容量の1/2から1/200の液量になるよう、予め設定される。第二タンク31内の粗精製液が予め設定された管理液面位置Cの量になると、第一タンク23内の粗精製液を第二タンク31に供給することができる。さらに、粗精製液が第二タンク31に供給された後に、第三制御部130が、三方弁77Aを流路55B側に開いて、第四タンク80から希釈液を第二タンク31に供給する。
 管理液面位置Cを設定した後、第二タンク31及び第三タンク32の液面制御位置を設定する。第二タンク31を加圧装置34で加圧して第三タンク32内の希釈液を第二タンク31まで送液する。この時、第二制御部120は、第三タンク32の低液面位置(L3)を設定し、第三タンク32内の希釈液がL3となるまで第二タンク31に希釈液を供給する。さらに第二制御部120は、第三タンク32内の希釈液がL3となった場合の、第二タンク31の第二貯留液(粗精製液と希釈液の混合液)の液面位置を高液面位置(H2)として設定する。また第二タンク31の上部から第二貯留液が溢れるのを防ぐ観点から、高液面位置の上方に高-高液面位置(HH2)を設定する。次に、第二制御部120は、第二タンク31を加圧装置34で加圧して第三タンク32に第二貯留液を送液する。この時、第二制御部120は第二タンク31の低液面位置(L2)を設定し、第二タンク31内の第二貯留液がL2となるまで第三タンク32に第二貯留液を供給する。さらに第二制御部120は第二タンク31がL2となった場合の第三タンク32の液面位置を高液面位置(H3)として設定する。第三タンク32も漏洩を防ぐ観点からHH3を設定する。第二制御部120は、H2及びL3、H3及びL2の合計液量から管理液面位置Cを設定し、第二タンク31及び第三タンク32間の交互タンジェンシャルフローろ過が、管理液面位置Cの範囲で液を移動させて行われるようにする。なお、L2、L3は前述のタンク内液量監視装置35、36によるタンクの液の出入口の透過率の変化に基づいて設定されてもよく、カメラによる液面位置の映像に基づいて設定されてもよい。
 また、L2、L3、H2、H3、HH2及びHH3の位置は、第二タンク31、第三タンク32の容量、及び粗精製液の量に応じて適宜設定可能である。
(精製濃縮処理:第一処理)
 次に、精製濃縮処理における第一処理について説明する。管理液面位置Cの液量を下回らないように第二制御部120は、第二タンク31及び第三タンク32を加圧装置34で交互に加圧して、第二貯留液及び第三貯留液を中空糸膜モジュール33に交互に供給する。このように交互タンジェンシャルフローろ過することで、微小有用物質を含む液の濃縮精製操作を実施する。透過液は第三の液の出入口33c、33dから流路54を介して廃液タンクに廃棄される。
 第二タンク31または第三タンク32の液量が設定値になったことを確認し、粗精製液の適量を第二タンク31または第三タンク32に追加供給することができる。
 さらに、第二タンク31または第三タンク32の液量が、管理液面位置Cの液量と等しくなった際には、逆洗浄処理をすることが好ましい。
 逆洗浄処理に用いられる希釈液量としては、管理液面位置Cの液量の2倍~200倍にすることができる。前記の希釈液量としては、第二タンク31または第三タンク32の容積が必要以上に大きくならない観点としては、管理液面位置Cの液量の2倍~20倍が好ましい。また、逆洗浄処理に用いられる希釈液量は、逆洗浄操作の度に、適宜、変更することもできる。さらに、逆洗浄処理を実施するタイミングとしては、第二タンク31または第三タンク32の液量が、管理液面位置Cの液量と等しくなった場合以外でも適宜、実施できる。その一例として、圧力変動や流量変動の状況から透過速度の低下が懸念される場合、または透過速度の低下傾向が判断できる場合、中空糸膜の閉塞発生を未然防止するための安全操作を実施する場合等が挙げられる。
 また上記希釈液の一部を希釈処理として第二タンク31または第三タンク32へ直接送液することもできる。
 希釈処理に使用する希釈液の量は、希釈操作の度に、適宜、変更することもできる。
 一実施形態において、第二タンク31及び第三タンク32は、中空糸膜モジュール33の膜面における線速度が0.3m/秒~2m/秒となるように加圧装置34で加圧されることが好ましい。なお「膜面における線速度」とは、1mの膜面に対して流れる微小有用物質を含む液の1秒当たりの流量(m)であり、単位はm/秒である。膜面における線速度が0.3~2.0m/秒となるように加圧装置34でタンクを加圧することにより、精製濃縮効率が向上しやすく、また膜面速度を上昇させるための圧力レベルが高くなりすぎず、微小有用物質に加わる剪断力が高くなりすぎて微小有用物質が変形することを防ぎやすい。加圧装置34によるタンク内の加圧は、前記膜面における線速度が0.5~1.5m/秒となる範囲で行われてもよい。
 中空糸膜モジュール33の運転圧力は、液の入口圧力を0.01MPa~0.2MPaに調整することが好ましく、0.02MPa~0.15MPaに調整することがより好ましく、0.03MPa~0.12MPaに調整することがさらに好ましい。
 また、微小有用物質を含む液の運転時の液粘度が、液温20℃、せん断速度25s-1における液粘度で、10~30mPa・sである場合は、膜面における線速度を0.7~1.4m/秒にできるように、中空糸膜の平均内径は、1.0mm~1.4mmの太径中空糸膜を使用することができる。その際の運転圧力は、液の入口圧力を0.08MPa~0.2MPaに調整することが好ましい。
 中空糸膜は、中空糸膜表面の耐ファウリング性を向上させるため、及び/又は微小有用物質の回収率を高めるために適切な物質がコーティング処理されていてもよい。コーティング処理の方法については上述のとおりである。
 第一処理では、粗精製液の量が、上記の方法により予め設定した管理液面位置Cの量と等しい液量になるまで精製濃縮処理を行うことが好ましい。精製濃縮処理の後、第三制御部130は、第四タンク80から希釈液を供給する。希釈液は、管理液面位置Cの液量の2倍~200倍の値となるまで供給できる。すなわち、第一処理では、濃縮液を2倍~20倍希釈することを含むことができる。
 希釈液は、第三タンク32に直接供給されてもよく(希釈処理)、中空糸膜モジュール33から第二タンク31及び第三タンク32に供給してもよい(逆洗浄処理)。逆洗浄処理を行う場合、図13の精製濃縮装置1では、三方弁77Aの方向を流路55A側に開いて、中空糸膜モジュール33の第三の液の出入口33c、33dから希釈液を供給する。中空糸膜モジュール33から供給された希釈液は、第二タンク31及び第三タンク32まで供給される。逆洗浄処理を行うことで、中空糸膜の膜表面に堆積した微小有用物質を回収しつつ、濃縮された液も希釈できるため好ましい。以下、第一処理によって得られた液を「第一処理液」と記載する。
(精製濃縮処理:第二処理)
 第一処理液を、さらに第二処理して、より微小有用物質が精製濃縮された液を得る。
 前述の第一処理により第一処理液内の不純物濃度が低減されているため、第二処理は、さらに第一処理液内の不純物の量が少なくなるように(すなわち、微小有用物質の純度が高められるように)処理することが好ましい。一実施形態において、第二処理は、濃縮液の量が管理液面位置Cで設定した値に対して、逆洗浄処理や希釈処理で管理液面位置Cの液量の2倍~200倍の希釈液を加えた後、さらに管理液面位置Cの液量になるまで精製濃縮操作を繰り返すことが好ましい。すなわち、第二処理では、濃縮液を2倍~20倍希釈することを含むことができる。第一処理と同じく、希釈液は、第三タンク32に直接供給されてもよく(希釈処理)、中空糸膜モジュール33から第二タンク31及び第三タンク32に供給してもよい(逆洗浄処理)。精製濃縮処理と希釈処理とを組み合わせた第二処理は、2~20セット行われることが好ましく、2~10セット行われることがより好ましい。以下、上述の第二処理によって得られた濃縮液を「第二処理液」と記載する。
(精製濃縮処理:第三処理)
 第二処理液を更に第三処理して、より微小有用物質が精製濃縮された液を得ることもできる。第三処理では、希釈液は用いず、交互タンジェンシャルフロー濾過操作のみを必要程度に応じ実施できる。以下、上述の第三処理によって得られた濃縮液を「第三処理液」と記載する。
(回収処理)
 本開示の製造方法は、第二処理液または第三処理液を回収することを含んでいてもよい。第二タンク31、第三タンク32及び中空糸膜モジュール33内の第二処理液は、加圧装置34で加圧されることにより、流路56を介して第五タンク81に回収できる。第四制御部140は、加圧装置34で加圧する際、開閉弁79を開けて、開閉弁74、75、78、三方弁77、77Aは閉じておく。上述の通り、第四制御部140は、第五タンク81の上部の液の出入口に設置されたファイバセンサで流路56内の濃縮液量を監視し、前記液量がゼロになったと判断した場合、濃縮液の回収を終了してもよい。あるいは、流路56内部の濃縮液回収操作は、人がマニュアルで操作することもできる。さらに、流路56は、エアグリッパー等で固定保持することができる。
(フラッシング処理)
 逆洗浄を実施する前には、中空糸膜モジュール中に残存している透過液が逆洗浄液に混じり濃縮液側へ流入することを防止するために、洗浄液(希釈液)であらかじめフラッシング処理を行い、中空糸膜モジュール中に残存している透過液を洗浄液(希釈液)で置換する操作を任意に行うことができる。フラッシング処理の方法については上述のとおりである。
(回収処理直前における中空糸膜面に堆積している微小有用物質洗い出し操作)
 本開示の製造方法は、回収処理直前における中空糸膜面に堆積している微小有用物質洗い出し操作を含んでいてもよい。
 一例としてある種の培養上清液の中のある種の細胞外小胞の濃縮精製を行う場合において、中空糸膜面に割と強固に堆積している細胞外小胞は、濃縮液に分散されていないため前記回収処理では回収率が低くなることがある。そのため、中空糸膜面に堆積している細胞外小胞を少量の逆洗浄液(希釈液)により濃縮液中へ再分散させる操作工程を、回収処理直前のタイミングで実施することができる。この際、フラッシング操作を十分に実施し、用いる逆洗浄液(希釈液)を少量にすることが好ましく、用いる逆洗浄液(希釈液)容量は、一例として第一流路の容量の半分量から2倍量が好ましい。
 この際の通液速度は、精製濃縮工程における通液速度と同等にすることができる。
[その他の実施形態:微小有用物質を含む液の段階的精製濃縮]
 本開示の第一の実施形態に係る製造方法におけるその他の実施形態は、微小有用物質を含む液の段階的精製濃縮を含む、精製濃縮液の製造方法である。微小有用物質を含む液の精製濃縮を段階的に実施する方法として、二つ以上の平均内径の中空糸膜モジュールを用いて2段階以上の精製濃縮処理を行うことが例示できる。具体的には、本開示の平均内径が0.6mm~1.0mmの中空糸膜モジュール33を用いて1段階目の精製濃縮液を得て、次に平均内径が1.0mm~1.4mmの中空糸膜モジュール装置を用いて最終的な精製濃縮液を得る方法が挙げられる。
[第二の実施形態]
 次に、本開示の精製濃縮装置の第二の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の記載において、第一の実施形態と同じ構成を有するものは同じ符号を用い、その詳細な説明を省略する。
 図14は本開示の第二の実施形態の精製濃縮装置2(以下、「精製濃縮装置2」と記載する)の一例を示す概略構成図である。本開示の精製濃縮装置2は、原料供給部10と、原料供給部10から供給された液を中空糸膜モジュール33で精製し、濃縮する精製濃縮部30とを含み、中空糸膜モジュール33は、前記液を中空糸膜に供給するための、第一の液の出入口33a及び第二の液の出入口33bと、前記中空糸膜を透過した前記液を排出するための第三の液の出入口33c、33dとを有し、精製濃縮部30は、原料供給部10から供給された前記液を貯留し、前記中空糸膜モジュール33の第一の液の出入口33aに前記液を供給する流路が接続された第二タンク31と、原料供給部10から供給された前記液を貯留し、中空糸膜モジュール33の第二の液の出入口33bに前記液を供給する流路が接続された第三タンク32と、第二タンク31及び第三タンク32のいずれかを選択的に加圧する加圧装置34と、加圧装置34で第二タンク31又は第三タンク32内を選択的に加圧して、第二タンク31及び第三タンク32内の前記液を中空糸膜モジュール33に交互に供給するよう制御する第二制御部(図示せず)と、第二タンク31及び第三タンク32内の前記液の量を監視する監視装置(図示せず)とを備え、前記第二制御部は、第二タンク31及び第二タンク31内の液量を設定し、第二タンク31及び第三タンク32内の液量が設定された値となるように、加圧装置34で第二タンク31及び第三タンク32を交互に加圧し、第二タンク31及び第三タンク32内の前記液量は、前記監視装置の情報に基づいて判断される。
 本開示の精製濃縮装置2は、概略構成図では省略するバルブ、自動弁、逆流防止弁、オリフィス、流量計、圧力計、液位計、破裂板等の安全装置、除害設備、圧力調整設備、中間槽、サンプリングや多段階分子量分割操作等に使用できる枝抜き設備等が含まれる場合がある。
 さらに、精製濃縮装置2における監視装置には、装置スケール(規模)等に応じて、適宜、機械式または反射式等の公知の液面計(液位計)やロードセルなどの重量監視装置や積算流量計装置を、単独または複数併用することができる。
 図14の精製濃縮装置2は、精製濃縮装置1の除去部20を有さない構成である。精製濃縮装置2も、自動制御によって微小有用物質を精製濃縮できる装置として有用である。この構成によれば、原料供給部10内の原料液は、流路201を介して直接、精製濃縮部30の第二タンク31(又は第三タンク32)に供給される。図14の精製濃縮装置2は、原料液中の不純物濃度が非常に低い、高純度な微小有用物質を含む原料液の精製濃縮装置として有用である。図1~図13に示す精製濃縮装置1は、除去部20と精製濃縮部30とを有しており、かつ除去部20での不純物除去処理と精製濃縮部30での精製濃縮処理とを並行して行うことができる。つまり精製濃縮装置1は、より効率的に微小有用物質が精製濃縮された濃縮液を調製できる装置である。一方で精製濃縮装置2は除去部20を有さず、原料供給部10から精製濃縮部30に直接原料液を供給して、原料液の精製濃縮処理が可能である。そのため、精製濃縮装置2は精製濃縮装置1で調製された精製濃縮液を、さらに精製濃縮するための装置としても有用である。
 また、精製濃縮装置2を2つ連結することで3種の分子量分画ができる。「3種の分子量分画ができる」とは、第一の膜の透過液と、第一の膜の濃縮液を第二の膜へ送って、透過液と濃縮液とに分画できることを指す。第二の膜の透過液は、第一の膜で濃縮し、第一の膜の透過液は、別の膜や別の濃縮装置で濃縮することもできる。一実施形態において、精製濃縮装置2は、精製濃縮装置1で調製された精製濃縮液を、低分子量(例えば、分画分子量が1万~10万の微小有用物質)と高分子量(分画分子量が10万超の微小有用物質)とに分画するための装置としても使用できる。
 図14の精製濃縮装置2において、第二タンク31及び第三タンク32は精製濃縮装置1と同じ構成とすることができる。精製濃縮装置2は、例えば精製濃縮装置1のような装置で調製された濃縮液を原料液として用いることが想定されることから、第二タンク31及び第三タンク32の容積は、精製濃縮装置1の第二タンク31、第三タンク32よりも小さくすることもできる。また前記タンクは精製濃縮装置1のものよりも大きくすることもできる。また、第一タンク23を省略することも可能である。更に、精製濃縮装置1と同様に、ファイバセンサ等により第二タンク31又は第三タンク32の液の出入口の透明部分の液位を管理する場合、第二タンク31及び第三タンク32の素材は、不透明な材料、例えば金属製や繊維強化樹脂製のタンクを使用できる。
 図14の精製濃縮装置2において、移液装置は、加圧装置34のみに限定されるものでなく、ポンプ送液や位置エネルギーを利用する送液を単独でまたは併用した送液装置により行うこともできる。
 移液に位置エネルギーを用いるために、昇降装置等を介して第二タンク31及び第三タンク32内の液面の高さを制御することや、液の出入り口の高さの位置を適宜変更することもできる。
 図14の精製濃縮装置2においては、第二タンク31又は第三タンク32の液の泡立ちを抑制するため、液の入り口の高さの位置が、液面より高い場合には、タンク上部の気体を巻き込まないよう配管径、送液流量を適宜調整したり、配管出口から液面までの高さを自動調整できる設備、破泡・脱泡設備等を設置することができるし、場合により適切な消泡剤を添加することもできる。
 図14の精製濃縮装置2において、中空糸膜モジュール33内の中空糸膜は、中空糸膜表面の耐ファウリング性を向上させるため、及び/又は精製濃縮効率や細胞外小胞の回収率を高めるために、精製濃縮装置1と同様の方法で、適切な物質でコーティング処理されていてもよい。
 図14の精製濃縮装置2において、中空糸膜モジュール33内の中空糸膜の平均内径は液の粘度によって適宜調整できる。一実施形態において、中空糸膜の平均内径は、0.2~2.0mmであってもよい。前述の精製濃縮装置1と同様に、液粘度が高い場合(例えば、液温20℃、せん断速度25s-1における液粘度が、10~30mPa・sである場合)は、平均内径が1.0mm~1.4mmの太径中空糸膜を用いることが好ましい。また、微小有用物質を含む液の運転時の液粘度が低い場合(例えば、液温20℃、せん断速度25s-1における液粘度が、10mPa・s未満である場合)は、平均内径が0.2mm~1.0mmの中空糸膜を用いることが好ましい。なお、中空糸膜の平均内径が大きくなると、前記中空糸膜を中空糸膜モジュールとして用いる場合に、有効膜面積が低下しやすくなる。よって、中空糸膜モジュールとした場合の有効膜面積の低下を抑制しやすい観点からは、平均内径が0.2mm~1.0mmの中空糸膜を用いることが好ましい。
 図14の精製濃縮装置2において、図示した要素以外に、図1~13の精製濃縮装置1と同じ要素を有していてもよい。例えば、図14の精製濃縮装置2において、第二タンク31及び第三タンク32内の液量を監視する監視装置は、前述のタンク内液量監視装置35、36及び/又はカメラを備えていてもよい。精製濃縮装置2の第二制御部も、精製濃縮装置1の第二制御部120と同じ構成とできる。すなわち、第二制御部は、タンク内液量監視装置35、36が備える光センサーが検出した光の透過率の変化に基づいてタンク内の液量を把握し、加圧装置34で加圧するタンクを決定できる。また、第二制御部は、カメラから出力された液面位置の情報からタンク内の液量を把握して、加圧装置34で加圧するタンクを決定できる。精製濃縮装置2において、前記監視装置は、タンク内液量監視装置35、36を備えていることが好ましい。
 上記のように、精製濃縮装置2において、移液装置は、加圧装置のみに限定されるものでなく、ポンプ送液や位置エネルギーを利用する送液を単独でまたは併用して行うこともできる。この場合において、第二制御部は、昇降装置等を介して、第二タンク31及び第三タンク32内の液面の高さを制御するように構成することができ、液の出入り口の高さの位置を制御するように構成することもできる。このような構成により、第二制御部は、前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液を前記中空糸膜モジュールに選択的に供給するように送液装置を制御することができる。
 図14の精製濃縮装置2における精製濃縮部30は、中空糸膜モジュール33に希釈液を供給し、中空糸膜束60内の複数の中空糸膜を洗浄する洗浄タンクを備えた構成とすることができる。すなわち、精製濃縮装置2の精製濃縮部30は、希釈液を貯留し、前記希釈液を中空糸膜モジュール33の第三の液の出入口33c、33dから供給する流路が接続された第四タンク(図10の符号80)を備えていてもよい。また、精製濃縮装置1と同じ第三制御部130を備えていてもよい。すなわち、精製濃縮装置2における第三制御部は、第二タンク31及び第三タンク32内の液量の合計が、第二制御部で設定した値以下となった場合に、第四タンクの希釈液を中空糸膜モジュール33の第三の液の出入口33c、33dから供給できる。この構成によれば、中空糸膜内部の膜表面に堆積した微小有用物質を回収しながら、原料液を精製濃縮できる。また、第四タンクは、第二タンク31又は第三タンク32と接続されていてもよい。
 精製濃縮装置2において、精製濃縮装置1と同様に、中空糸膜モジュール33に希釈液を供給する(逆洗浄する)前に、中空糸膜モジュール33中に残存している透過液が逆洗浄液に混じり濃縮液側へ流入することを防止するために、洗浄液(希釈液)であらかじめフラッシングを行い、中空糸膜モジュール中に残存している透過液を洗浄液(希釈液)で置換する操作を任意に行うことができる。
 図14の精製濃縮装置2における精製濃縮部30は、第二タンク31、第三タンク32及び中空糸膜モジュール33内の濃縮液を回収するための第五タンク81を備えていてもよい。また、第五タンク81への濃縮液の回収を制御する第四制御部を備えていてもよい。これら第五タンク81及び第四制御部の構成は、精製濃縮装置1と同じ構成とすることができる。
 第二の実施形態に係る精製濃縮装置で精製濃縮される微小有用物質としては、精製濃縮装置1で説明したのと同じものであってもよく、異なっていてもよい。第二の実施形態に係る精製濃縮装置で精製濃縮される微小有用物質は、電気活性高分子、レアメタルコロイド粒子、顔料、染料、無機又は有機ナノ粒子等の工業用途における微小有用物質を含むことができる。一般に、これら工業用途における微小有用物質を含む液を精製濃縮処理する場合は、液内の不純物除去処理を必要としない。そのため、本開示の第二の実施形態に係る装置を好適に用いることができる。
[微小有用物質が精製濃縮された液の製造方法:第二の実施形態]
 本開示の精製濃縮装置2を用いた微小有用物質が精製濃縮された液の製造方法としては、前述の精製濃縮装置1を用いた場合の製造方法のうち、不純物除去処理を省いた工程を含む方法が例示できる。なお、精製濃縮装置2は除去部20を有さない構成であるが、精密ろ過膜等を用いたプレろ過処理や凝集沈殿処理等の前処理工程を含む場合がある。
 図14の精製濃縮装置2において、原料液を原料供給部10内の容器等に仕込んだ後、開閉弁210を開くと、流路201を介して、第二タンク31(又は第三タンク32)に原料液が供給される。第二タンク31(又は第三タンク32)内に供給された原料液は交互タンジェンシャルフローろ過によって精製濃縮される。精製濃縮処理の後、タンク内及び中空糸膜モジュール内の濃縮液を第五タンク81に回収する。
[その他の実施形態:微小有用物質の分子量分画及び精製濃縮]
 本開示の第二の実施形態に係る製造方法におけるその他の実施形態は、微小有用物質の分子量分画及び精製濃縮処理を含む、精製濃縮液の製造方法である。微小有用物質を二つ以上の成分として分子量分画することと、それぞれの液の濃縮精製を実施する方法としては、二つ以上の分画分子量の中空糸膜モジュールを備える本開示の精製濃縮装置2を、2以上連結すること、または2段階以上の精製濃縮処理を行うことを例示できる。
 具体的には、分子量分布の幅広いコンドロイチン硫酸を含む液の精製濃縮液を製造する場合は、分画分子量1万の装置と、分画分子量7万の装置を連結するか、2段階以上の精製濃縮操作をすることで、3つの分子量分布を有するコンドロイチン硫酸の精製(分子量精製)濃縮液を得ることができる。この場合、分画分子量1万未満の成分の濃縮は、分画分子量1万の装置での透過液を膜分離装置以外の装置で濃縮してもよく、NF膜濃縮装置(例えば、特許7021400号公報に記載の膜を使用した装置)で濃縮してもよい。
 以下、実施例を示して本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の記載によって限定されるものではない。
<中空糸膜モジュール33の作製>
 平均内径0.8mm、平均外径1.3mm、分画分子量30万のセルロースアセテート(CA)製の中空糸膜(ダイセン・メンブレン・システムズ(株)製)75本を束ねた中空糸膜束60を、ポリカーボネート製の筒状容器61に収容して、図7に記載の内圧式中空糸膜モジュールを作成した。中空糸膜モジュール33の0.1MPaにおける純水透過流量は、28.8L/Hrであった。また、以下の測定方法で測定されたγ-グロブリン透過率は54%であり、中空糸膜の有効長さが17cmで、有効膜面積は0.0312mであり、中空糸膜の充填率は30%であった。
(γ-グロブリン透過率測定)
 図15のγ-グロブリン透過率測定装置300を用いて、以下の操作でγ-グロブリン透過率を測定した。
  1)タンク302にγ-グロブリン水溶液(γ-グロブリン濃度100ppm)を仕込んだ。
 2)中空糸膜303を流路305に接続した。
 3)バルブV-1から窒素ガスを注入して、タンク302に0.1MPaの圧力をかけた。中空糸膜303の内表面から外表面に向かって前記水溶液をろ過し、ろ過液は容器307に廃棄し、透過液を容器306に回収した。なお、初期の透過液(約100mL)は廃棄し、その後に排出された透過液を透過率測定用サンプルとした。
 装置300で透過液のサンプルを作成した後、以下の方法でγ-グロブリン透過率を測定した。
 4)分光光度計((株)島津製作所製、製品名「UV2450」)を用いて、γ-グロブリン水溶液(100ppm)の280nmの吸光度(A1)と、透過液の280nmの吸光度(A2)を測定し、計算式(A2/A1×100)によりγ-グロブリン透過率(%)を算出した。
<精製濃縮装置1>
 以下に図13の精製濃縮装置1を用いた場合の具体的操作を説明する。
 原料供給部10、除去部20、精製濃縮部30を含む要素を、幅800mm、奥行き350mm、高さ1745mmのハウジング100(図示せず)内に配置する。
 精製濃縮装置1の頂部にファンフィルター装置91(アズワン(株)製、製品名「ピュアスペース01」、ULPAフィルターユニット付き、風量1m/min)(図示せず)を配置して、ろ過空気がハウジング100内にダウンフローされる構成とする。
 また、ハウジング100内には、UVランプ92(大和電機産業(株)製、グロー式殺菌灯)(図示せず)を4灯取りつける。
 精製濃縮装置1の底部には、自在ストッパー付き移動キャスター(図示せず)を取りつける。
 精製濃縮装置1の前面には扉(図示せず)が配置され、前記扉には精製濃縮装置1の工程を管理するタッチパネル((株)キーエンス、製品名「タッチパネルディスプレイ 型式:VT-W4M」)(図示せず)を取り付ける。
 精製濃縮装置1には圧縮空気の取り込み口(図示せず)と、DC電源(図示せず)を配置する。圧縮空気は、レギュレーターで0.05MPaまで減圧され、担体カラム21の洗浄、平衡化処理、不純物除去処理、精製濃縮処理、逆洗浄処理のために、複数の開閉弁(2ポート電磁弁)、三方弁(3ポート電磁弁)、電磁弁マニホールドを介して、液の供給先の切り替えや、供給の制御を行う。また、レギュレーターで0.3MPaまで減圧した圧縮空気は、濃縮液を回収する際のエアーグリップにも用いる。
(原料供給部10)
 原料液を貯留する容器11を配置する。
(除去部20)
 担体カラム21は、内径25mmφのカラム内に、吸着材担体(Cytiva製、製品名「CaptoTMCore 700」(17548101))5mLを封入した構成とする。
 ろ過部材22としては、精密ろ過膜(ミリポア社製、製品名「Millex-GP」、材質:ポリエーテルスルホン、孔径:0.22μm)を用いる。
 第六タンク25には、洗浄液として2M塩化ナトリウム水溶液を仕込む。
 第七タンク26には、平衡化液として、50mM Tris-HCl(pH7.2)溶液を仕込む。
 図13に示す通り、複数の開閉弁(電磁弁)を介して、タンク24、第六タンク25、第七タンク26から流路41Aを介して担体カラム21に向けて液が供給されるように構成する。流路41Aにはチューブポンプ(図示せず)を配置する。
(精製濃縮部30)
 中空糸膜として、上記で作製した中空糸膜モジュール33を用いる。
 第二タンク31、第三タンク32には、ポリ(メタ)アクリレート製の透明容器(容量120mL)を用いた。第二タンク31及び第二タンク31底部の液の出入口には、光センサーを含むタンク内液量監視装置35、36((株)キーエンス製、パイプ取付型液面検出ファイバユニット(型式:FU-95S))を配置する。
 第四タンク80には、希釈液としてリン酸緩衝液(PBS)を仕込む。
[実施例1]
 原料液として、下記方法で調製したエクソソームを含む間葉系幹細胞の培養上清液800mLを容器11に仕込む。
<エクソソームを含む間葉系幹細胞の培養上清液の調製>
 ヒト脂肪組織由来の間葉系幹細胞は、Ultra ExoMCulture Medium for Extracellular Vesicles(FK-K0204024,Santeja)を用いて培養する。
 細胞が培養容器接着面の約80%を覆った状態で、フェノールレッド不含のUltra ExoM CultureMediumに交換して、48時間培養を行う。
 その後、培養上清液を遠心力2000×gで10分間、4℃で遠心して細胞破片を取り除き培養上清液を調製する。
 容器11内の原料液をろ過部材22に供給して全量前処理を行い、その後、タンク24(前処理液貯留タンク)に貯留する。
 次に、第六タンク25(洗浄液貯留タンク)から洗浄液50mLを担体カラム21に5mL/分で供給して担体カラム21を洗浄した後、洗浄液を廃液タンクに排出する。その後、第七タンク26(平衡化液貯留タンク)から平衡化液50mLを担体カラム21に5mL/分で供給して担体カラム21を平衡化した後、平衡化液を廃液タンクに排出する。
<不純物除去処理>
 タンク24内の前処理液50mLを担体カラム21に供給し、前処理液中の宿主由来タンパク質(HCPs)やDNA等を担体で吸着除去する。得られた粗精製液を、流路42Aを介して第一タンク23に供給する。その後、2回目の担体カラム21の洗浄、平衡化処理を上記と同じ条件で実施する。2回目の洗浄、平衡化処理の後、タンク24内の前処理液50mLを担体カラム21に供給して2回目の不純物除去処理を実施する。その後は同様に、3回目の担体カラム21の洗浄、平衡化処理と、3回目の不純物除去処理を行う。続いて、4~16回目の担体カラム21の洗浄、平衡化処理と、4~16回目の不純物除去処理を行う。
<精製濃縮処理>
 不純物除去処理と精製濃縮処理を並行して行う。
 まず、1~4回目の不純物除去処理によって貯留された第一タンク23内の粗精製液(約200mL)を0.05MPaの圧縮空気で第二タンク31まで送液する。その際、まず1回目の粗精製液(約50mL)を第二タンク31に送液した後に加圧装置34で第二タンク31を加圧して、管理液面位置Cの液量を10mLに設定し、第二タンク31の液量が10mLを下回らないように交互タンジェンシャルフローろ過(TFF)による精製濃縮処理を実施する。その後、逐次、2~4回目の粗精製液を第二タンク31に送液しながら、第二タンク31の液量が10mLを下回らないように交互タンジェンシャルフローろ過(TFF)による精製濃縮処理を継続して行う。
 次に、逆洗浄処理を行う。逆洗浄処理には、希釈液を90mL用いる。また、希釈液には、リン酸緩衝液(PSB)を用いる。希釈液で逆洗浄処理を行った後、第二タンク31の液量が10mLを下回らないように、交互タンジェンシャルフローろ過(TFF)による精製濃縮処理を行う。その後、5~8回目の不純物除去処理によって得られた粗精製液、9~12回目の粗精製液、及び13~16回目の粗精製液を、それぞれ第二タンク31に注ぎ足しながら、精製濃縮処理と逆洗浄処理を行う。なお、逆洗浄処理は、前述の逆洗浄処理後の粗精製液の送液量が200mLになる毎に実施し、精製濃縮処理は第二タンク31の液量が10mLを下回らないように交互タンジェンシャルフローろ過(TFF)に行う。合計で800mLの粗精製液の精製濃縮処理及び逆洗浄処理を行ない、第二タンク31の液量が10mLになった後は、希釈液量を90mL(10倍希釈)とした逆洗浄処理と精製濃縮処理を3回繰り返して、エクソソームの精製濃縮液を得る。
<回収処理>
 得られたエクソソームの精製濃縮液は流路56を介して第五タンク81に全量回収する。濃縮液の回収処理は第五タンク81の上部の液の出入口に設置されたファイバセンサで流路56内の濃縮液量を監視し、ファイバセンサが気泡を感知する段階まで2つのタンク内の濃縮液を第五タンク81へ回収する。この時得られるエクソソーム精製濃縮液の収量は0.8~80mLとなり、エクソソーム回収率は50~100%となる。また、タンパク質除去率は80%以上となることが想定される。
[実施例2]
 原料液として、ヒト脂肪組織由来の間葉系幹細胞培養上清液800mLを用いた。培養上清液中のタンパク質濃度、CD9/CD63陽性細胞外小胞をそれぞれBradford法、ELISA法で定量したところ、タンパク質濃度は0.49mg/mL、152pg/mLであった。
 上記培養上清液に対して、50mM Tris-HCl (pH 7.2)溶液で平衡化した、カチオン交換とサイズ排除を有するミックスモード担体を80mL添加し、50mLチューブに分注後、ローテーターを用いて10分間室温にて10rpm/minの回転速度で転倒混和した。その後、室温にて10,000xgで5分間遠心し、さらに上清液を0.22μmフィルトレーションユニットを用いてろ過することで、担体を除去した。得られた担体処理済み培養上清液790mL中のタンパク質濃度は0.06mg/mL、エクソソーム濃度は144pg/mLであった。
 次に担体処理した培養上清液を、容器11から流路43を介して第二タンク31に供給し、加圧装置34での加圧条件を、窒素ガス圧0.04MPaとして交互タンジェンシャルフローろ過を行った。残量が10mLとなったところで、逆洗浄を行うため、第四タンク80より90mLのリン酸緩衝液(PBS)を中空糸膜モジュール33側から供給した。その後、交互タンジェンシャルフローろ過と、90mLのリン酸緩衝液の供給をさらに2回繰り返した後、交互タンジェンシャルフローろ過によって12.9mLの精製濃縮液を得た。得られた精製濃縮液のタンパク質濃度は0.09mg/mL、エクソソーム濃度は7149pg/mLであった。濃度と液量から算出したタンパク質除去率は99%以上であり、回収率は76%であった。
[比較例1]
 比較例1として、タンパク質濃度0.52mg/mL、エクソソーム濃度130pg/mLの培養上清液800mLを原料液として用い、容器11から流路43を介して第二タンク31に前記原料液を供給して、交互タンジェンシャルフローろ過による精製濃縮処理を行った。なお、比較例1では途中の洗浄工程を、逆洗浄ではなく順洗浄により行った以外は、実施例2と同じ条件で精製濃縮処理を行った。順洗浄は、第四タンク80内の希釈液を流路55Bを介して第三タンク32に供給した後、中空糸膜モジュール33まで希釈液を供給して中空糸膜を洗浄することにより実施した。最終的に、11mLの精製濃縮液を得た。また精製濃縮液中のタンパク質濃度は0.02mg/mL以下であり、エクソソーム濃度は2595pg/mLであった。濃度と液量から算出したタンパク質除去率は99%以上であり、回収率は27%であった。この結果より、逆洗浄を行うことにより、回収率が向上することが分かった。
[実施例3]
 ここでは、精製濃縮工程において、中空糸膜の表面を生体分子でコーティング処理することにより、微小有用物質の回収率をさらに向上させる方法について検討した。
 原料液として、タンパク質濃度0.49mg/mL、エクソソーム濃度166.4pg/mLの間葉系幹細胞の培養上清液790mLを用いた。
 エクソソームの濃度は、CD9/CD63 ELISA法(EXH0102EL、コスモ・バイオ)で定量分析したところの、検量線作成に用いたCD9/CD63融合標準タンパク質相当量である。
 培養上清液790mLに対して、50mM Tris-HCl (pH 7.2)溶液で平衡化した担体(細孔内部が正に荷電されている多孔質粒状物であり、細胞外小胞を除いた負に荷電されている不要物を吸着保持できる吸着剤)を79mL添加し、ローテーターを使用して室温にて10分間転倒混和した。その後、担体-細胞上清混合液から0.22μmフィルトレーションユニット(S2GPU11RE, Merck Millipore)を用いて、担体を除去し、担体処理した培養上清液を得た。
 次に、担体処理した培養上清液をろ過圧力30~40kPaの交互タンジェンシャルフロー方式でろ過して精製及び濃縮した。ろ過膜には、酢酸セルロース製中空糸膜モジュール(分画分子量30万、膜面積0.062m)を用いた。前記ろ過膜は、膜表面を生体分子でコーティング処理したものを用いた。コーティング処理は、前記ろ過膜に、PBSに溶解した1.3mg/mLのスキムミルク溶液を200mL/分の通液速度で10分間通液することにより行った。これにより、膜表面にスキムミルク中のある種の生体分子が薄層として吸着結合したコーティング処理膜が得られた。その後、250mLのPBSでろ過膜を通水洗浄し、薄層上にただ堆積されただけの余分なスキムミルクを除いた。
 ここで、前記ろ過膜とスキムミルク中のある種の生体分子との結合状態は、水洗および運転操作条件下では脱落せず、さらに長期運転でもろ過性能の減少が殆どない程度にまで強く結合されている。
 濃縮液の液量が10mLになるまで交互タンジェンシャルフローろ過を繰り返し、その後、90mLのPBSを中空糸膜モジュールに供給することで濃縮液を希釈した。この濃縮ろ過・希釈工程をさらに2回繰り返した後、交互タンジェンシャルフローろ過によって11.9mLの精製濃縮液(細胞外小胞精製物)を得た。最終的に得られたエクソソームの濃縮液中の細胞外小胞をCD9/CD63 ELISA法(EXH0102EL、コスモ・バイオ)で定量分析したところ、検量線作成に用いたCD9/CD63融合標準タンパク質相当で3,746.7pg/mLであり、回収率は33.9%であった。
[比較例2]
 スキムミルクによるコーティングを行っていない中空糸膜を用いて同様の操作を行ったところ、回収率は7.4%であった。
 実施例3及び比較例2の結果から、生体分子によりコーティング処理された中空糸膜(すなわち、少なくとも一部の領域上に、微小有用物質とは異なる種類の生体分子が付着している中空糸膜)を用いることにより、微小有用物質の回収率が向上することが分かった。
[実施例4]
 ここでは、精製濃縮工程において得られる精製濃縮液中の微小有用物質の純度をさらに向上させる方法について検討した。
 原料液として、タンパク質濃度1.49mg/mL、エクソソーム濃度196pg/mLの羊膜由来の間葉系幹細胞の培養上清液40mLを用いた。培養上清液中のエクソソームを、酢酸セルロース製中空糸膜モジュール33(分画分子量30万、膜面積0.01m、透過側容積(つまり中空糸外部空間(ECS:Extracapillary Space)10mL)を搭載した精製濃縮装置を用いて、ろ過圧力30~40kPaの交互タンジェンシャルフロー方式で分離精製及び濃縮を行った。培養上清液を約10mLまで濃縮した後、希釈液(PBS)40mLを中空糸膜モジュールの第三の液の出入口33cから注入し、第三の液の出入口33dに排出した。これにより、ECS内に滞留する透過液中の不純物をPBSによってフラッシングした。その後、同じ希釈液(PBS)90mLを中空糸膜モジュール33の透過側から濃縮側に圧入して逆圧洗浄(逆洗)を行った。再び、同様の条件で分離精製操作を行い、培養上清液が約10mLに達した時点で同様のフラッシングと逆洗を行う操作をさらに2回行った。逆洗を3回行った後に培養上清液を5.5mLまで濃縮した。得られた精製濃縮液中のタンパク質量残存量をBCA assayによって測定したところ、タンパク質濃度は0.16mg/mLであった。結果を図17に示す。また、得られた精製濃縮液について、TECAN製吸光マイクロプレートリーダInfinite M Nano+を用いて、吸光度を測定した。結果を図18に示す。
[比較例3]
 実施例4と同様の分離精製操作において、PBSによるECS内のフラッシング操作を行わず、培養上清液を5.2mLまで濃縮した。得られた精製濃縮液中のタンパク質量残存量をBCA assayによって測定したところ、タンパク質濃度は0.36mg/mLであった。結果を図17に示す。また、得られた精製濃縮液について、実施例4と同様に吸光度を測定した。結果を図18に示す。
 図17、18において、「Before」は、精製濃縮処理前の試料を意味しており、「ECFあり」は実施例4の方法で得られた精製濃縮液を示し、「ECSなし」は比較例3の方法で得られた精製濃縮液を示している。図17から明らかなように、実施例4の方法によれば、不純物としてのタンパク質濃度がより低下しており、エクソソームの純度をより向上させることができる。図18において、波長557nm付近のピークは、培養液中にpH指示薬として含まれるフェノールレッドに由来するピークであり、精製濃縮液における不純物に該当する。図18に示すように、実施例4の方法によれば、不純物としてのフェノールレッドの濃度がより低下しており、エクソソームの純度をより向上させることができる。
 これらの結果から、中空糸膜モジュールの逆洗浄工程前に、ECS内をPBSや生理食塩水等の希釈液で押し流し(フラッシング)、ECS内に残存する不純物を除去することにより、得られる精製濃縮液中の不純物の濃度をより低下させることができ、その結果、微小有用物質の純度をさらに向上させることができることが分かった。非限定的な理由として、フラッシングすることにより、その後の希釈液による逆洗工程において精製濃縮液にECS内の不純物が再混入することを防ぐことができるためであると考えられる。
[実施例5]
 原料液として、タンパク質濃度1.25mg/mL、エクソソーム濃度138pg/mLの羊膜由来の間葉系幹細胞の培養上清液200mLを用いた。培養上清液中のエクソソームを、酢酸セルロース製中空糸膜モジュール(分画分子量30万、膜面積0.01m、ESC10mL)を搭載した精製濃縮装置を用いて、交互タンジェンシャルフロー方式で分離精製及び濃縮を行った。培養上清液を約17mLまで濃縮した後、希釈液(PBS)40mLを中空糸膜モジュールの第三の液の出入口33cから注入し、第三の液の出入口33dに排出した。これにより、ECS内に滞留する透過液中の不純物をPBSによってフラッシングした。その後、同じ希釈液(PBS)160mLを中空糸膜モジュール33の透過側から濃縮側に圧入して逆圧洗浄(逆洗)を行った。再び、同様の条件で分離精製操作を行い、培養上清液が約17mLに達した時点で同様のフラッシングと逆洗を行う操作をさらに2回行った。逆洗後の培養上清液を17mLまで濃縮した。再度、逆洗を行って中空糸膜表面に付着した微小有用物質を精製濃縮液中に洗い出し、精製濃縮液50mLを回収した。得られた精製濃縮液中の細胞外小胞をCD9/CD63 ELISA法(EXH0102EL、コスモ・バイオ)で定量分析したところ、検量線作成に用いたCD9/CD63融合標準タンパク質相当で486pg/mLであり、回収率は88%であった。この結果から、精製濃縮液を回収する直前に中空糸膜モジュールに希釈液をさらに供給して微小有用物質の洗い出し操作を行うことにより、微小有用物質の回収率を80%以上にすることができることが分かった。
1、2 精製濃縮装置、10 原料供給部、11 容器、20 除去部、21 担体カラム、22 ろ過部材、23 第一タンク(粗精製液貯留タンク)、24 タンク(前処理液貯留タンク)、25 第六タンク(洗浄液貯留タンク)、26 第七タンク(平衡化液貯留タンク)、30 精製濃縮部、31 第二タンク、32 第三タンク、33 中空糸膜モジュール、33a 第一の液の出入口、33b 第二の液の出入口、33c,33d 第三の液の出入口、34 加圧装置、35,36 タンク内液量監視装置、41~43 流路、80 第四タンク(希釈液貯留タンク)、81 第五タンク(回収タンク)、91 ファンフィルター装置、92 UVランプ、110 第一制御部

Claims (50)

  1.  微小有用物質を含む液を供給する原料供給部と、
     前記液中の不純物を除去する除去部と、
     前記原料供給部又は前記除去部から供給された前記液を中空糸膜で精製し、かつ濃縮する精製濃縮部と、
     前記原料供給部から前記精製濃縮部への前記液の流通、又は、前記除去部から前記精製濃縮部への前記液の流通のタイミングを制御する第一制御部とを含む、微小有用物質を含む液の精製濃縮装置。
  2.  前記除去部が、前記液内の不純物を除去し、不純物を除去した後の前記液を前記精製濃縮部に供給する流路が接続された担体カラムを備える、請求項1に記載の精製濃縮装置。
  3.  前記除去部が、前記液内の不純物を除去するろ過部材を備え、
     前記ろ過部材は、前記原料供給部から前記除去部へ前記液を供給する流路中に介装されている、請求項1または2に記載の精製濃縮装置。
  4.  前記除去部が、前記担体カラムで処理した前記液を貯留する第一タンクを備え、
     前記第一タンクは、前記担体カラムから前記精製濃縮部へ前記液を供給する流路中に配置され、かつタンク内の前記液を前記精製濃縮部に供給する流路が接続されており、
     前記第一制御部は、前記タンク内の前記液を前記精製濃縮部へ供給するタイミングを制御する、請求項2に記載の精製濃縮装置。
  5.  前記中空糸膜の、平均内径が0.2~1.4mmであり、分画分子量が1万~100万である、請求項1または2に記載の精製濃縮装置。
  6.  前記精製濃縮部が、複数の前記中空糸膜が前記液の出入口を有する容器内に収容された中空糸膜モジュールを備え、
     前記容器は、前記中空糸膜に前記液を供給するための、第一の液の出入口及び第二の液の出入口と、前記中空糸膜を透過した前記液を排出するための第三の液の出入口を、少なくとも有する、請求項1に記載の精製濃縮装置。
  7.  前記中空糸膜モジュールが内圧式である、請求項6に記載の精製濃縮装置。
  8.  前記精製濃縮部は、前記原料供給部又は前記除去部から供給された前記液を貯留し、前記中空糸膜モジュールの前記第一の液の出入口に前記液を供給する流路が接続された第二タンクと、
     前記原料供給部又は前記除去部から供給された前記液を貯留し、前記中空糸膜モジュールの前記第二の液の出入口に前記液を供給する流路が接続された第三タンクと、
     前記第二タンク又は前記第三タンクのいずれかを選択的に加圧する加圧装置と、
     前記加圧装置で前記第二タンク又は前記第三タンク内を選択的に加圧して、前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液を前記中空糸膜モジュールに交互に供給するよう制御する第二制御部とを備える、請求項6に記載の精製濃縮装置。
  9.  前記第二制御部は、前記第二タンク及び前記第三タンク内の液量を設定し、前記第二タンク及び前記第三タンク内の液量が設定された値となるように、前記加圧装置で前記第二タンク及び前記第三タンクを交互に加圧する、請求項8に記載の精製濃縮装置。
  10.  前記第二タンク及び前記第三タンクは、タンク底部の前記液の出入口に光センサーを含むタンク内液量監視装置をそれぞれ備え、
     前記タンク内液量監視装置は、前記光センサーで前記液の出入口内に光を照射して光の透過率を検出し、前記透過率の変化に基づいてタンク内の液量を監視するよう構成されており、
     前記第二制御部は、前記タンク内液量監視装置で前記第二タンク及び前記第三タンク内の液量を判断して、前記加圧装置で加圧するタンクを決定する、請求項9に記載の精製濃縮装置。
  11.  前記精製濃縮部は、前記第二タンク及び前記第三タンク内の液面位置を監視するカメラを備え、
     前記第二制御部は、前記カメラから出力された前記第二タンク及び前記第三タンク内の液面位置の情報に基づいて、前記加圧装置で加圧するタンクを決定する、請求項9に記載の精製濃縮装置。
  12.  前記精製濃縮部が、希釈液を貯留し、前記希釈液を前記中空糸膜モジュールの前記第三の液の出入口に供給する流路が接続された第四タンクと、
     前記第四タンク内の前記希釈液を前記中空糸膜モジュールの前記第三の液の出入口に供給するタイミングを制御する第三制御部とを備え、
     前記第三制御部は、前記第二タンク及び前記第三タンク内の液量の合計が、前記第二制御部で設定した値以下となった場合に、前記第四タンク内の前記希釈液を前記中空糸膜モジュールの前記第三の液の出入口から供給する、請求項8に記載の精製濃縮装置。
  13.  前記精製濃縮部が、前記中空糸膜モジュールの前記第一の液の出入口又は前記第二の液の出入口と流路で接続され、前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液を回収する第五タンクと、前記第五タンクへの前記液の回収を制御する第四制御部とを備える、請求項8に記載の精製濃縮装置。
  14.  前記第二タンク及び前記第三タンクは、タンク底部の前記液の出入口に光センサーを含むタンク内液量監視装置をそれぞれ備え、
     前記タンク内液量監視装置は、前記光センサーで前記液の出入口内に光を照射して光の透過率を検出し、前記透過率の変化に基づいてタンク内の液量を監視するよう構成されており、
     前記第四制御部は、前記加圧装置で前記第二タンク又は前記第三タンク内を選択的に加圧して前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液を前記第五タンクへ回収し、前記タンク内液量監視装置で前記第二タンク及び前記第三タンク内の液量を判断して、前記加圧装置を停止させる、請求項13に記載の精製濃縮装置。
  15.  前記精製濃縮部は、前記第二タンク及び前記第三タンク内の液面位置を監視するカメラを備え、
     前記第四制御部は、前記加圧装置で前記第二タンク又は前記第三タンク内を選択的に加圧して、前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液を前記第五タンクへ回収し、前記カメラから出力された前記第二タンク及び前記第三タンク内の液面位置の情報に基づいて前記加圧装置を停止させる、請求項13に記載の精製濃縮装置。
  16.  前記原料供給部、前記除去部、及び前記精製濃縮部を含む要素がハウジング内に配置された構成とされ、前記ハウジング内のクリーン度を管理する管理部を備え、
     前記管理部は、ろ過空気を前記ハウジング内に供給するファンフィルター装置を備える、請求項1または2に記載の精製濃縮装置。
  17.  前記管理部は、UVランプをさらに備える、請求項16に記載の精製濃縮装置。
  18.  前記除去部が、前記担体カラムを洗浄する洗浄液を貯留する第六タンクと、前記担体カラムを平衡化する平衡化液を貯留する第七タンクとを備える、請求項2に記載の精製濃縮装置。
  19.  前記ろ過部材は、前記原料供給部の下部に配置されており、前記原料供給部から前記ろ過部材への前記液の供給が前記液の自重によって行われる、請求項3に記載の精製濃縮装置。
  20.  前記第二タンク及び前記第三タンクの長手方向の側面が、前記中空糸膜モジュールの長手方向と平行となるように配置されている、請求項8に記載の精製濃縮装置。
  21.  前記除去部が、前記液内の不純物を除去し、不純物を除去した後の前記液を前記精製濃縮部に供給する流路が接続された担体カラムと、前記担体カラムで処理した前記液を貯留する第一タンクを備え、
     前記第二タンク及び前記第三タンクは、前記担体カラム及び前記第一タンクと流路で接続され、かつ前記担体カラム及び前記第一タンクの上方位置に配置されている、請求項20に記載の精製濃縮装置。
  22.  前記微小有用物質が、細胞外小胞、抗体、ウィルス、タンパク質、酵素、及び核酸から選択される、請求項1または2に記載の精製濃縮装置。
  23.  請求項1または2に記載の精製濃縮装置を用いて、微小有用物質が精製濃縮された前記液を製造する方法であって、
     前記微小有用物質を含む原料液を前記精製濃縮装置に供給して、前記液中の不純物を除去すること、及び/又は前記液を中空糸膜で精製し、かつ濃縮することを含む、微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
  24.  前記液中の不純物を除去することが、担体カラムで前記液中の不純物を吸着除去することを含む、請求項23に記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
  25.  前記液を前記中空糸膜で精製し、濃縮することが、中空糸膜モジュールで前記液を交互タンジェンシャルフローろ過することを含む、請求項23に記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
  26.  前記液を前記中空糸膜で精製し、濃縮することが、前記中空糸膜の表面に堆積した前記微小有用物質を回収しながら、中空糸膜モジュールで前記液を交互タンジェンシャルフローろ過することを含む、請求項23に記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
  27.  前記液を前記中空糸膜で精製し、濃縮することが、濃縮された前記液に希釈液を供給してさらに精製し、濃縮することを含み、
     前記希釈液は、前記原料液の量(A)に対する、前記濃縮された前記液の量(B)(B/A)が、1/2~1/200となった場合に、前記液に供給される、請求項23に記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
  28.  前記担体カラムで前記液中の不純物を除去することと、前記中空糸膜で精製し、濃縮することが並行して行われる、請求項24に記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
  29.  前記微小有用物質が、細胞外小胞、抗体、ウィルス、タンパク質、酵素、及び核酸から選択される、少なくとも1つである、請求項23に記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
  30.  微小有用物質を含む液を供給する原料供給部と、
     前記原料供給部から供給された前記液を中空糸膜モジュールで精製し、濃縮する精製濃縮部とを含み、
     前記中空糸膜モジュールは、前記液を中空糸膜に供給するための、第一の液の出入口及び第二の液の出入口と、前記中空糸膜を透過した前記液を排出するための第三の液の出入口とを有し、
     前記精製濃縮部は、前記原料供給部から供給された前記液を貯留し、前記中空糸膜モジュールの前記第一の液の出入口に前記液を供給する流路が接続された第二タンクと、
     前記原料供給部から供給された前記液を貯留し、前記中空糸膜モジュールの前記第二の液の出入口に前記液を供給する流路が接続された第三タンクと、
     前記第二タンク及び前記第三タンク内のいずれかの前記液を前記中空糸膜モジュールに選択的に送液する送液装置と、
     前記送液装置を、前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液を前記中空糸膜モジュールに選択的に供給するように制御する第二制御部と、
     前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液の量を監視する監視装置とを備え、
     前記第二制御部は、前記第二タンク及び前記第三タンク内の液量を設定し、前記第二タンク及び前記第三タンク内の液量が設定された値となった場合に、前記送液装置が前記第二タンク又は前記第三タンクから前記中空糸膜モジュールに選択的に送液するよう制御し、
     前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液量は、前記監視装置の情報に基づいて判断される、微小有用物質を含む液の精製濃縮装置。
  31.  前記中空糸膜の、平均内径が0.2~2.0mmであり、分画分子量が5,000~300万である、請求項30に記載の精製濃縮装置。
  32.  前記監視装置が、前記第二タンク及び前記第三タンク内の液面位置を監視するカメラを備える、請求項30または31に記載の精製濃縮装置。
  33.  前記監視装置が、前記第二タンク及び前記第三タンクの底部の前記液の出入口にそれぞれ設けられ、前記液の出入口内に光を照射して光の透過率を検出し、前記透過率の変化に基づいてタンク内の前記液の量を監視する光センサーを備える、請求項30または31に記載の精製濃縮装置。
  34.  前記中空糸膜モジュールが内圧式である、請求項30または31に記載の精製濃縮装置。
  35.  前記精製濃縮部が、希釈液を貯留し、前記希釈液を前記中空糸膜モジュールの前記第三の液の出入口に供給する流路が接続された第四タンクと、
     前記第四タンク内の前記希釈液を前記中空糸膜モジュールの前記第三の液の出入口に供給するタイミングを制御する第三制御部とを備え、
     前記第三制御部は、前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液量の合計が、前記第二制御部で設定した値以下となった場合に、前記第四タンク内の前記希釈液を前記中空糸膜モジュールの前記第三の液の出入口から供給する、請求項30に記載の精製濃縮装置。
  36.  前記精製濃縮部が、前記中空糸膜モジュールの前記第一の液の出入口又は前記第二の液の出入口と流路で接続され、前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液を回収する第五タンクと、前記第五タンクへの前記液の回収を制御する第四制御部とを備える、請求項30または31に記載の精製濃縮装置。
  37.  前記送液装置が、加圧装置を備え、
     前記第四制御部は、前記加圧装置で前記第二タンク又は前記第三タンク内を選択的に加圧して前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液を前記第五タンクへ回収し、前記監視装置で前記第二タンク及び前記第三タンク内の前記液量を判断して、前記加圧装置を停止させる、請求項36に記載の精製濃縮装置。
  38.  前記微小有用物質が、電気活性高分子、レアメタルコロイド粒子、顔料、染料、無機又は有機ナノ粒子、タンパク質、ホルモン、サイトカイン、増殖因子、血管新生因子、成長因子、酵素、抗体、血漿タンパク、ウィルス、細胞外小胞、酵母、イースト、細胞、多糖類、及び微細藻類から選択される、請求項30または31に記載の精製濃縮装置。
  39.  前記中空糸膜の少なくとも一部に、前記微小有用物質とは異なる種類の生体分子が付着している、請求項1、2、30または31に記載の精製濃縮装置。
  40.  前記中空糸膜モジュールが、少なくとも2つの前記第三の液の出入口を有し、
     前記第三制御部は、前記中空糸膜モジュールの前記第一の液の出入口及び前記第二の液の出入口の前記液の流通を止めた状態で、前記第四タンク内の前記希釈液を、前記中空糸膜モジュールが有する少なくとも2つの前記第三の液の出入口のうちの1つから供給し、その後、前記第一の液の出入口及び前記第二の液の出入口を前記液の流通を可能にした状態で、前記第四タンク内の前記希釈液を、前記中空糸膜モジュールが有する少なくとも2つの前記第三の液の出入口のうちの少なくとも1つから供給する、請求項12または35に記載の精製濃縮装置。
  41.  微小有用物質と不純物とを含む原料の液から、不純物を除去したのち、前記液を精製濃縮して、微小有用物質の精製濃縮液を製造する方法であって、
     前記液を精製濃縮することが、中空糸膜モジュールを用いて前記液を精製濃縮することを含み、かつ前記精製濃縮の過程において、前記中空糸膜モジュールの透過液側から希釈液を圧入して、前記中空糸膜を逆洗浄処理することを含む、微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
  42.  前記中空糸膜モジュールに収容される前記中空糸膜が、セルロースアセテートを含む樹脂材料により構成されている、請求項41に記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
  43.  前記中空糸膜モジュールに収容される前記中空糸膜の分画分子量が、10万~100万である、請求項41に記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
  44.  前記液中の不純物を除去することが、担体カラムで前記液中の不純物を吸着除去することを含む、請求項41または42に記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
  45.  前記中空糸膜モジュールを用いて前記液を精製濃縮することが、前記液を交互タンジェンシャルフローろ過することを含む、請求項41または42に記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
  46.  前記中空糸膜モジュールを用いて前記液を精製濃縮することが、精製濃縮された前記液に希釈液を供給してさらに精製濃縮することを含み、前記希釈液は、前記原料の液の量(A)に対する、前記精製濃縮された前記液の量(B)(B/A)が、1/2~1/200となった場合に、前記液に供給される、請求項41または42に記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
  47.  前記担体カラムで前記液中の不純物を除去することと、前記中空糸膜モジュールを用いて前記液を精製濃縮することとが、並行して行われる、請求項44に記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
  48.  前記微小有用物質が、細胞外小胞、抗体、ウィルス、タンパク質、酵素、及び核酸から選択される、少なくとも1つである、請求項41または42に記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
  49.  前記中空糸膜の少なくとも一部に、前記微小有用物質とは異なる種類の生体分子が付着している、請求項41または42に記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
  50.  前記逆洗浄処理することに先立ち、前記中空糸膜モジュールをフラッシング処理することを含む、請求項41または42に記載の微小有用物質の精製濃縮液の製造方法。
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