WO2024253066A1 - 産生物の製造方法 - Google Patents

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洋亮 中川
淳史 稲田
俊一 吉田
真一 中居
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    • B01D2325/20—Specific permeability or cut-off range

Definitions

  • This disclosure relates to a method for producing a product by culturing cells to obtain the product.
  • a method of recovering products contained in cell culture fluid by filtration is known for the production of biopharmaceuticals, etc.
  • One proposed filtration method is the tangential flow filtration (TFF) method, in which the cell culture fluid to be filtered is sent parallel to the surface of a filtration membrane (also called a separation membrane).
  • the TFF method has the advantage of being able to suppress clogging of the filtration membrane.
  • clogging of the filtration membrane occurs after long-term use.
  • JP2021-511202A discloses a hollow fiber membrane filter as a filtration membrane used in TFF filtration. JP2021-511202A proposes using a hollow fiber membrane with an inner diameter of 0.75 mm to 13 mm to increase the shear rate and enhance the flushing of cells and cell debris at the membrane wall surface.
  • JP 2018-183150 A discloses that hollow fiber membranes with various inner diameters, such as about 10,000 ⁇ m, about 9,000 ⁇ m, or about 8,000 ⁇ m, and various lengths, such as about 100 mm or about 200 mm, can be used as TFF filters.
  • the filtration membranes used to filter products become clogged during use and their filtering performance gradually declines, so they have a service life.
  • the hollow fiber membrane filter using the hollow fiber membrane described in JP2021-511202A also has a service life, but if the service life could be extended, the culture period could be extended.
  • the technology disclosed herein aims to extend the continuous operation period of culture in a production method for a product in which cells are cultured to obtain the product.
  • the method for producing a product disclosed herein is a method for producing a product by culturing cells to obtain a product, comprising the steps of: A culture step of culturing cells in a culture solution contained in a tank; The method includes a step of separating cells and a product in a culture solution by using a hollow fiber membrane filter having a hollow fiber membrane with a primary flow path extending in a longitudinal direction therein and a housing for accommodating a plurality of hollow fiber membranes, the hollow fiber membrane filter using a space outside each hollow fiber membrane in the housing as a secondary flow path, and feeding a culture solution supplied from a tank to the primary flow path and allowing a permeate containing a product to permeate through the secondary flow path,
  • the membrane resistance of the hollow fiber membrane is r represented by the following formula 1
  • the flow path resistance of the secondary flow path is R represented by the following
  • R 8 ⁇ LM/ ⁇ A(ref) 2 Equation 2
  • k is the pressure drop coefficient of the hollow fiber membrane
  • D is the outer diameter of the hollow fiber membrane
  • d is the inner diameter of the hollow fiber membrane
  • L is the length of the hollow fiber membrane
  • M is the number of hollow fiber membranes contained in the housing
  • reff is the hydraulic radius of the hollow fiber membrane filter represented by the following formula 3
  • A is the cross-sectional area of the secondary flow path in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the hollow fiber membrane filter.
  • ⁇ P/ ⁇ during the culture solution transfer is 4.9 ⁇ 10 6 [1/s] or less.
  • the relationship between the length L of the hollow fiber membrane and the inner diameter d of the hollow fiber membrane is L/d ⁇ 290. It is preferable that the following is satisfied.
  • the relationship between the total cross-sectional area S1 of the primary flow path in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the hollow fiber membrane filter and the cross-sectional area Sh of the housing is as follows: S1/Sh ⁇ 0.28 It is preferable that the following is satisfied.
  • the membrane resistance r of the hollow fiber membrane is preferably 1250 psi/mL/min or more. It is preferable that the pressure loss coefficient k between the primary flow path and the secondary flow path of the hollow fiber membrane is 5 ⁇ 10 13 /m 2 or more.
  • the product is an antibody.
  • the method for producing a product according to the present disclosure is preferably a perfusion culture, which includes a step of recovering a product and a step of supplying a medium to a tank.
  • the cell density of the culture medium is preferably 30 ⁇ 10 6 cells/mL or more. It is preferred that the product titer is 1.0 g/L or greater.
  • the technology disclosed herein makes it possible to extend the continuous operation period of culture in a production method for producing a product by culturing cells to obtain the product.
  • FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a cell culture device.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a hollow fiber membrane filter. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic diagram of a primary flow path and a secondary flow path of a hollow fiber membrane filter.
  • 1 is a graph showing the relationship between the treatment time in a separation process and the transmembrane pressure difference, and a schematic diagram showing the change in the state of the hollow fiber membrane surface with the passage of treatment time.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a simple experimental system.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a simple experimental system.
  • FIG. 1 is a diagram showing the permeation flow rate in the length direction of the hollow fiber membrane 22 when the culture solution is fed forward (a) and fed backward (b) to the hollow fiber membrane filter.
  • FIG. 1A is a diagram for explaining the mechanism of bypass flow generation in a hollow fiber membrane filter having a hollow fiber membrane with a relatively long membrane length
  • FIG. 1B is a diagram for explaining the mechanism of bypass flow generation in a hollow fiber membrane filter having a hollow fiber membrane with a relatively short membrane length.
  • a numerical range indicated using “to” means a range that includes the numerical values before and after “to” as the minimum and maximum values, respectively.
  • the upper or lower limit value described in a certain numerical range may be replaced with the upper or lower limit value of another numerical range described in the present disclosure.
  • the upper or lower limit value described in a certain numerical range may be replaced with a value shown in the examples.
  • the term "step” includes not only an independent step, but also a step that cannot be clearly distinguished from another step, so long as the intended purpose of the step is achieved.
  • components designated by the same reference numerals are meant to be the same components.
  • the method for producing a product according to the present disclosure is a method for producing a product by culturing cells to obtain a product, comprising the steps of: A culture step of culturing cells in a culture solution contained in a tank; The method includes a step of separating cells and a product in a culture solution by using a hollow fiber membrane filter having a hollow fiber membrane with a primary flow path extending in a longitudinal direction therein and a housing for accommodating a plurality of hollow fiber membranes, the hollow fiber membrane filter using a space outside each hollow fiber membrane in the housing as a secondary flow path, and feeding a culture solution supplied from a tank to the primary flow path and allowing a permeate containing a product to permeate through the secondary flow path,
  • the membrane resistance of the hollow fiber membrane is r represented by the following formula 1
  • the flow path resistance of the secondary flow path is R represented by
  • R 8 ⁇ LM/ ⁇ A(ref) 2 Equation 2
  • k is the pressure drop coefficient of the hollow fiber membrane
  • D is the outer diameter of the hollow fiber membrane
  • d is the inner diameter of the hollow fiber membrane
  • L is the length of the hollow fiber membrane
  • M is the number of hollow fiber membranes contained in the housing
  • reff is the hydraulic radius of the hollow fiber membrane filter represented by the following formula 3
  • A is the cross-sectional area of the secondary flow path in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the hollow fiber membrane filter.
  • the culture medium contains a medium, cells, and products produced by the cells.
  • the cells have a diameter of, for example, 5 ⁇ m or more, and the volume fraction of the cells in the culture medium is, for example, 1% or more.
  • Cells include, but are not limited to, animal cells, plant cells, eukaryotic cells such as yeast, prokaryotic cells such as Bacillus subtilis, and Escherichia coli.
  • Animal cells such as CHO (Chinese Hamster Ovary cells), BHK (Baby Hamster Kidney)-21 cells, HEK (Human Embryonic Kidney) cells, C127 cells, NS0 cells, and SP2/0-Ag14 cells are preferred, with CHO cells being more preferred in that numerous analyses have been carried out and genetic engineering techniques have been established. Even if a cell does not originally produce a desired product or produces only a small amount of the desired product, the desired product can be produced efficiently by introducing an expression vector such as a plasmid encoding the required protein into the cell.
  • an expression vector such as a plasmid encoding the required protein into the cell.
  • the product in the present disclosure is not particularly limited as long as it is a substance that the cells produce in the culture medium, and examples include substances such as alcohol, antibiotics, and proteins such as antibodies and enzymes. Among these, the product is preferably a protein, and more preferably an antibody.
  • the antibody may be produced in an animal cell such as a CHO cell.
  • the antibody produced in the animal cell is not particularly limited, but examples thereof include anti-IL-6 receptor antibody, anti-IL-6 antibody, anti-glypican-3 antibody, anti-CD3 antibody, anti-CD20 antibody, anti-GPIIb/IIIa antibody, anti-TNF antibody, anti-CD25 antibody, anti-EGFR antibody, anti-Her2/neu antibody, anti-RSV antibody, anti-CD33 antibody, anti-CD52 antibody, anti-IgE antibody, anti-CD11a antibody, anti-VEGF antibody, and anti-VLA4 antibody.
  • Antibodies include not only monoclonal antibodies derived from animals such as humans, mice, rats, hamsters, rabbits, and monkeys, but also artificially modified antibodies such as chimeric antibodies, humanized antibodies, and bispecific antibodies.
  • the desired product can be obtained by culturing cells that produce the product.
  • the cell culture device 100 shown as an example in FIG. 1 is an example of a product production device that cultures cells of the present disclosure to obtain a product.
  • FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of the cell culture device 100.
  • the cell culture device 100 includes a tank 10, a hollow fiber membrane filter 20, a product recovery section 40, a first pump PU1 to a third pump PU3, pipelines 51 to 54, and a processor 70.
  • the tank 10 is a culture vessel that contains the culture solution 30 and cultures cells in the culture solution 30.
  • the culture process is carried out in the tank 10.
  • the tank 10 preferably has a capacity of 100 L or more.
  • the capacity of the tank 10 is more preferably 400 L or more, and even more preferably 1000 L or more.
  • the capacity of the tank 10 is preferably 200,000 L or less.
  • a stirring device having stirring blades 11 is provided inside the tank 10. By rotating the stirring blades 11, the culture solution 30 contained in the tank 10 is stirred, and the homogeneity of the culture solution 30 is maintained.
  • the hollow fiber membrane filter 20 is used in a separation process that separates cells and products in the culture solution 30.
  • Figure 2 is a side view showing the schematic configuration of the hollow fiber membrane filter 20, and
  • Figure 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in Figure 2.
  • the hollow fiber membrane filter 20 has hollow fiber membranes 22 each having a primary flow path 23 extending in the longitudinal direction therein, and a housing 21 that accommodates a plurality of hollow fiber membranes 22.
  • the hollow fiber membranes 22 are separation membranes formed by processing a porous membrane 22a having a large number of holes 22h (see Fig. 1 and Fig. 4 described later) into a cylindrical shape.
  • the hollow portions of the hollow fiber membranes 22 form the primary flow paths 23.
  • the space outside each hollow fiber membrane 22 in the housing 21 is a secondary flow path 24 (see Fig. 3).
  • the housing 21 has a cylindrical outer shape, and has a first opening 20a and a second opening 20b at both ends, which allow the culture medium 30 to flow in and out of the primary flow path 23.
  • the housing 21 also has an outlet 20c on the outer periphery for discharging the permeate 35 (see FIG. 4) to the outside of the hollow fiber membrane filter 20.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the primary flow path 23 and secondary flow path 24 of the hollow fiber membrane filter 20.
  • FIG. 4 shows an embodiment in which one hollow fiber membrane 22 is housed in the housing 21 in order to easily explain the function of one hollow fiber membrane 22.
  • a culture solution 30 containing a medium 31, cells 32, and antibodies 33 is sent to the primary flow path 23.
  • the antibodies 33 are an example of a product produced by the cells 32.
  • the hollow fiber membrane 22 separates the cells 32 and the antibodies 33 in the culture solution 30 by allowing the permeation liquid 35 containing the antibodies 33 to permeate the secondary flow path 24.
  • the holes 22h of the hollow fiber membrane 22 In the hollow fiber membrane 22, among the components in the culture solution 30 passing through the primary flow path 23, those smaller than the holes 22h of the porous membrane 22a (hereinafter referred to as the holes 22h of the hollow fiber membrane 22) pass through the holes 22h and are transported to the secondary flow path 24. That is, those components smaller than the holes 22h of the hollow fiber membrane 22 pass through the hollow fiber membrane 22. On the other hand, among the components in the culture solution 30 passing through the primary flow path 23, those larger than the holes 22h remain in the primary flow path 23. Here, the holes 22h are smaller than the cells 32 and larger than the antibodies 33.
  • the antibodies 33 in the culture solution 30 pumped through the primary flow path 23 of the hollow fiber membrane 22 are smaller than the holes 22h of the hollow fiber membrane 22 and therefore permeate to the secondary flow path 24 side, whereas the cells 32 are larger than the holes 22h and therefore do not permeate to the secondary flow path 24 side and remain in the primary flow path 23. In this manner, in the separation process, cells 32 and antibodies 33 are separated using the hollow fiber membrane 22.
  • one end of the pipe 51 is connected to the tank 10, and the other end is connected to the first opening 20a that communicates with the primary flow path 23 of the hollow fiber membrane filter 20.
  • One end of the pipe 52 is connected to the second opening 20b, which communicates with the primary flow path 23 of the hollow fiber membrane filter 20, and the other end is connected to the first pump PU1.
  • the first pump PU1 has a suction function and a discharge function of the culture liquid 30. That is, the first pump PU1 draws the culture liquid 30 from the tank 10 into the hollow fiber membrane filter 20 through the first opening 20a, and aspirates the culture liquid 30 that passes through the hollow fiber membrane filter 20 and is discharged from the second opening 20b. In addition, the first pump PU1 discharges the culture liquid 30 that was once aspirated, and supplies it again to the hollow fiber membrane filter 20 from the second opening 20b. That is, the first pump PU1 repeats the suction and discharge of the culture liquid 30, thereby causing the culture liquid 30 to move back and forth in the forward and reverse directions within the hollow fiber membrane filter 20.
  • the direction of the culture liquid 30 in the hollow fiber membrane filter 20 is the forward direction from the first opening 20a to the second opening 20b, and the reverse direction is from the second opening 20b to the first opening 20a.
  • the transfer of culture medium 30 in the forward direction is referred to as forward transfer
  • the transfer of culture medium 30 in the reverse direction is referred to as reverse transfer.
  • the first pump PU1 is, for example, a diaphragm pump, in which the culture solution 30 is temporarily stored in the space created by the movement of the diaphragm.
  • the first pump PU1 has both a suction port and a discharge port, so it is a pump that can create a reciprocating flow by the movement of the diaphragm.
  • the culture liquid 30 is sent through the primary flow path 23 of the hollow fiber membrane 22 in its length direction. That is, the culture liquid 30 is sent along the membrane surface of the hollow fiber membrane 22, and a tangential filtration (TFF) filtration method is adopted in which the permeate containing the product is passed through the secondary flow path.
  • the first pump PU1 reverses the sending direction of the culture liquid 30 at preset timing, forming a flow in which the culture liquid 30 moves back and forth within the hollow fiber membrane filter 20.
  • the sending direction may be reversed at a predetermined time interval.
  • the culture solution 30 extracted from the tank 10 is supplied to the primary flow path 23 of the hollow fiber membrane filter 20 from the first opening 20a via the pipe 51.
  • the culture solution 30 that has passed through the primary flow path 23 is discharged from the second opening 20b and stored in the first pump PU1 via the pipe 52.
  • the culture solution 30 stored in the first pump PU1 is supplied to the primary flow path 23 of the hollow fiber membrane filter 20 from the second opening 20b via the pipe 52.
  • the culture solution 30 that has passed through the primary flow path 23 is discharged from the first opening 20a and returned to the tank 10 via the pipe 51.
  • the first opening 20a on the tank 10 side is the supply side
  • the second opening 20b is the discharge side
  • the first opening 20a is the discharge side.
  • the first opening 20a and the second opening 20b switch between the supply side and the discharge side each time the flow direction is switched.
  • the first pressure P1 which is the liquid delivery pressure at one end of the primary flow path 23 on the first opening 20a side
  • the second pressure P2 which is the liquid delivery pressure at the other end of the primary flow path 23 on the second opening 20b side, can be measured by a pressure gauge 62 installed between the first pump PU1 and the second opening 20b.
  • One end of the pipe 53 is connected to the outlet 20c provided on the outer periphery of the housing 21 of the hollow fiber membrane filter 20, and the other end is connected to the product recovery section 40.
  • the pipe 53 is connected to the secondary flow path 24 of the hollow fiber membrane filter 20 via the outlet 20c.
  • the second pump PU2 is provided in the pipe 53, and collects the permeate 35 from the secondary flow path 24 of the hollow fiber membrane filter 20 and sends it to the product recovery section 40.
  • the second pump PU2 is a suction pump, and operates when the culture solution 30 is forwarded and reversed.
  • a part of the culture solution 30 supplied into the primary flow path 23 of the hollow fiber membrane filter 20 is sucked from the primary flow path 23 to the secondary flow path 24 side.
  • the third pressure P3, which is the liquid sending pressure of the secondary flow path 24 can be measured by a pressure gauge 63 provided between the outlet 20c and the second pump PU2.
  • the antibody 33 contained in the permeate 35 discharged from the secondary flow path 24 is sent via a pipe 53 to a product recovery section 40 that includes a recovery tank and a purification processing section that purifies the antibody 33.
  • Pipe 54 is a flow path for supplying fresh medium, which is unused fresh medium, to tank 10.
  • Third pump PU3 is provided midway through pipe 54 and pumps fresh medium from a medium storage section (not shown) to tank 10. By operating third pump PU3, fresh medium is added to tank 10 through pipe 54 to make up for the amount of liquid lost as permeate.
  • the processor 70 controls the overall operation of the cell culture device 100.
  • the configuration of the processor 70 is not particularly limited, but for example, the processor 70 is composed of a CPU (Central Processing Unit) and memories such as NVM (Non-volatile Memory) and RAM (Random Access Memory).
  • CPU Central Processing Unit
  • NVM Non-volatile Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the processor 70 controls, for example, in the separation process, so that the pressure difference ⁇ P [Pa] satisfies the following conditional expression.
  • the condition is that the ratio of the pressure difference ⁇ P to the viscosity ⁇ is equal to or less than a target value, specifically, ⁇ P/ ⁇ 4.9 ⁇ 10 6 [1/s].
  • the value of the viscosity ⁇ of the culture fluid and the target value of ⁇ P/ ⁇ (4.9 ⁇ 10 6 [1/s] or less in this example) are stored in advance in the memory.
  • the processor 70 controls the output of the first pump PU1 and the second pump PU2, the opening degree of the pinch valve V, and the like, so that ⁇ P/ ⁇ is equal to or less than 4.9 ⁇ 10 6 [1/s]. It is more preferable that ⁇ P/ ⁇ is 2.8 ⁇ 10 6 [1/s] or less, and even more preferable that ⁇ P/ ⁇ is 2.1 ⁇ 10 6 [1/s] or less. If the viscosity ⁇ is known, the known value is stored in memory.
  • a relational expression between the variable factor and the viscosity ⁇ may be stored in memory, and the processor 70 may calculate the viscosity ⁇ according to the variable factor.
  • the liquid supply pressure on the first opening 20a side is the first pressure P1
  • the liquid supply pressure on the second opening 20b side is the second pressure P2.
  • the pressures on both ends of the supply side and discharge side of the primary flow path 23 are the first pressure P1 as the liquid supply pressure on the supply side and the second pressure P2 as the liquid supply pressure on the discharge side.
  • the second pressure P2 becomes the liquid supply pressure on the supply side
  • the first pressure P becomes the liquid supply pressure on the discharge side.
  • the first pressure P1 and the second pressure P2 can be measured by pressure gauges 61 and 62 provided in the flow paths, here, the pipe 51 connected to the first opening 20a or the pipe 52 connected to the second opening 20b.
  • the viscosity ⁇ [Pa ⁇ s] of the culture fluid 30 varies depending on the type of medium 31 and the cell concentration in the culture fluid 30.
  • the viscosity of the culture fluid 30 is, for example, 0.5 to 5 mPa ⁇ s.
  • the viscosity of the culture fluid 30 is measured by adjusting the temperature of the sampled culture fluid at 38°C using a vibration viscometer.
  • a vibration viscometer For example, a VM-10A manufactured by SEKONIC is used as the vibration viscometer.
  • the processor 70 may control the outputs of the first pump PU1 and the second pump PU2 and the opening degree of the pinch valve V, etc., so that the relationship between ⁇ P, r, and R during the supply of the culture solution 30 in the separation process is ⁇ P/2(r+R) ⁇ 0.0005 mL/min.
  • R 8 ⁇ LM/ ⁇ A(ref) 2 Equation 2
  • k is the pressure loss coefficient of the hollow fiber membrane 22
  • D is the outer diameter of the hollow fiber membrane 22
  • d is the inner diameter of the hollow fiber membrane 22
  • L is the length of the hollow fiber membrane 22
  • M is the number of hollow fiber membranes 22 housed in the housing 21
  • reff is the hydraulic radius of the hollow fiber membrane filter 20 expressed by the following formula 3
  • A is the cross-sectional area of the secondary flow path 24 in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the hollow fiber membrane filter 20.
  • the culture solution 30 is supplied to the primary flow path 23 of the hollow fiber membrane filter 20 and is sent through the primary flow path 23 along the membrane surface of the hollow fiber membrane 22, the antibody 33 smaller than the hole 22h of the hollow fiber membrane 22 passes through the hole 22h and is transferred to the secondary flow path 24.
  • the first pump PU1 generates a flow along the membrane surface of the primary flow path 23 as shown by the arrow along the primary flow path 23 in Fig. 4 (hereinafter referred to as a tangential flow).
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the processing time of the separation process and the transmembrane pressure difference, and a schematic diagram showing the change in the state of the membrane surface of the hollow fiber membrane 22 over the processing time.
  • the transmembrane pressure difference is the difference between the average pressure of the primary flow path 23 and the liquid delivery pressure of the secondary flow path 24.
  • the transmembrane pressure difference which is the difference between the average pressure P12 on the primary flow path 23 side and the third pressure P3 on the secondary flow path 24 side.
  • the transmembrane pressure difference is small.
  • the resistance to the permeate flow passing through the hole 22h of the hollow fiber membrane 22 is large, and the permeate flow tends to stagnate. Therefore, the average pressure P12 on the primary flow path 23 side rises, the third pressure P3 on the secondary flow path 24 side falls, and the transmembrane pressure difference increases.
  • Figure 5 is a graph showing an example of the change in transmembrane pressure over time. As shown in Figure 5, at the beginning of the separation process, no membrane clogging occurs and the transmembrane pressure is low, but as time passes, the transmembrane pressure gradually increases. As time passes, clogging begins to occur as clogging substances 36 clog the holes 22h of the hollow fiber membrane 22, and eventually membrane clogging progresses due to clogging by the clogging substances 36 and deposition on the membrane surface. As membrane clogging progresses, the separation function of the hollow fiber membrane 22 decreases and its useful life ends. Conversely, if the progression of membrane clogging can be slowed, the useful life of the hollow fiber membrane 22 can be extended.
  • membrane clogging occurs when clogging substances larger than the holes 22h are pressed against the membrane surface by the flow from the primary flow path 23 to the secondary flow path 24.
  • the flow pressing the clogging substances against the membrane surface is proportional to the flow rate of the permeate that passes through the membrane surface and flows from the primary flow path 23 to the secondary flow path 24.
  • the flow from the primary flow path 23 to the secondary flow path 24 occurs mainly when the secondary flow path 24 becomes negative pressure with respect to the primary flow path 23 due to the operation of the second pump PU2 connected to the secondary flow path 24.
  • the permeated liquid that permeates from the primary flow path 23 to the secondary flow path 24 of the hollow fiber membrane filter 20 contains a bypass liquid that is not recovered as filtrate and returns from the secondary flow path 24 to the primary flow path 23.
  • the filtrate is the liquid that is discharged from the hollow fiber membrane filter 20 and recovered in the product recovery section 40 out of the permeated liquid that permeates from the primary flow path 23 to the secondary flow path 24.
  • the flow rates of the permeated liquid, filtrate, and bypass liquid that flow per unit time through a unit area of the membrane surface of the hollow fiber membrane 22 are referred to as the permeated flow rate, filtration flow rate, and bypass flow rate, respectively.
  • the permeation flow rate As mentioned above, the greater the permeation flow rate, the more the membrane clogging progresses. Of the permeation flow rate, the filtration flow rate cannot be reduced in order to maintain the recovery efficiency of the antibody 33, but the bypass flow rate does not contribute to the recovery of the antibody 33. Therefore, if the bypass flow rate can be reduced (i.e., if the proportion of the permeation liquid other than the liquid recovered in the product recovery section 40 (the filtrate described later) (the bypass liquid described later) can be reduced), the permeation flow rate per hour can be reduced by the amount of the bypass flow rate reduction.
  • the hollow fiber membrane filter 20 As a result of the reduction in the permeation flow rate per hour, the amount of clogging material pressed against the wall surface per hour can be reduced, and the progression of membrane clogging can be delayed. This allows the hollow fiber membrane filter 20 to have a longer service life.
  • the ratio of the bypass flow rate to the permeation flow rate which includes the filtration flow rate and the bypass flow rate, is referred to as the bypass flow rate ratio.
  • Suppressing the bypass flow rate means reducing the bypass flow rate ratio.
  • the effect of reducing the bypass flow rate ratio can be obtained.
  • the effect of reducing the bypass flow rate ratio can also be obtained by satisfying the conditional expression for the ratio of the pressure difference ⁇ P to the viscosity ⁇ , ⁇ P/ ⁇ 4.9 ⁇ 10 6 [1/s].
  • L/d is equal to or less than 220, more preferably equal to or less than 200, and further preferably equal to or less than 140. It is preferable that L/d is equal to or more than 50.
  • the pressure difference ⁇ P between both ends of the primary flow path 23 of the hollow fiber membrane 22 can be reduced, and ⁇ P/ ⁇ 4.9 ⁇ 10 6 [1/s] or ⁇ P/2(r+R) ⁇ 0.0005 mL/min can be realized.
  • the length L and inner diameter d of the hollow fiber membrane 22 are, for example, L ⁇ 290 mm and d ⁇ 1 mm.
  • the length L of the hollow fiber membrane is preferably 290 mm or less, more preferably 240 mm or less, and even more preferably 200 mm or less.
  • the length L of the hollow fiber membrane is preferably 100 mm or more, more preferably 140 mm or more, and even more preferably 150 mm or more.
  • the inner diameter d of the hollow fiber membrane is preferably 1 mm or more, more preferably 1.2 mm or more, even more preferably 1.5 mm or more, and even more preferably 2 mm or more.
  • the inner diameter d is preferably 5 mm or less, more preferably 4 mm or less, and even more preferably 3 mm or less.
  • the relationship between the total cross-sectional area S1 of the primary flow path 23 in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the hollow fiber membrane filter 20 and the cross-sectional area Sh of the housing 21 is as follows: S1/Sh ⁇ 0.28 It is preferable that the total cross-sectional area S1 of the primary flow path 23 is the product of the cross-sectional area s1 of one hollow fiber membrane 22 in a cross section perpendicular to the longitudinal direction and the number N of the hollow fiber membranes 22 housed in the housing 21, and will be simply referred to as the primary flow path cross-sectional area S1 below.
  • S1/Sh is more preferably 0.3 or more, and further preferably 0.35 or more.
  • S1/Sh is preferably 0.4 or less.
  • the cross-sectional area Sh of the housing 21 is preferably 2000 mm 2 or more, more preferably 2400 mm 2 or more, even more preferably 3000 mm 2 or more, and still more preferably 5000 mm 2 or more.
  • the upper limit is 10000 mm 2 , and more preferably 8000 mm 2 .
  • ⁇ is the viscosity of the culture solution 30
  • k is the pressure loss coefficient of the hollow fiber membrane 22.
  • the membrane resistance r is more preferably 1600 psi/mL/min or more, and further preferably 2500 psi/mL/min or more.
  • r is preferably 8000 psi/mL/min or less. If the membrane resistance r is 1250 psi/mL/min or more, the permeation flow rate from the primary flow path 23 to the secondary flow path 24 can be effectively suppressed, and the bypass flow rate can be suppressed.
  • the pressure loss coefficient k is preferably 5 ⁇ 10 13 /m 2 or more.
  • the pressure loss coefficient k is a coefficient related to the pressure loss between the primary flow path 23 and the secondary flow path 24 of the hollow fiber membrane 22, and depends on the material of the porous membrane 22a constituting the hollow fiber membrane 22, the size of the holes 22h, and the membrane thickness.
  • the pressure loss coefficient k is more preferably 5 ⁇ 10 14 /m 2 or more, and further preferably 1 ⁇ 10 15 /m 2 or more.
  • the pressure loss coefficient k is preferably 1 ⁇ 10 16 /m 2 or less.
  • the pressure loss coefficient k is calculated by measuring the pressure loss when the solvent is flowed from the primary flow path 23 side to the secondary flow path 24 side, and dividing the value by the viscosity and flux of the solvent. The smaller the pressure drop coefficient k, the more easily the permeated liquid flows from the primary flow path 23 to the secondary flow path 24. In other words, the smaller the pressure drop coefficient k, the more easily the bypass liquid is generated. If the pressure drop coefficient k is 5 ⁇ 10 13 /m 2 or more, the permeated flow rate can be effectively suppressed, and as a result, the bypass flow rate can be suppressed.
  • the relationship between the outer diameter D (see FIG. 2) and the inner diameter d of the hollow fiber membrane 22 preferably satisfies D/d ⁇ 1.1.
  • D/d is more preferably 1.25 or more, and even more preferably 1.4 or more.
  • D/d is preferably 3.0 or less.
  • the outer diameter D of the hollow fiber membrane 22 is preferably 1.1 mm or more, more preferably 1.25 mm or more, and more preferably 1.4 mm or less.
  • D/d the larger the membrane thickness of the hollow fiber membrane is, and therefore the membrane resistance r is larger, and the permeation flow rate from the primary flow path 23 to the secondary flow path 24 can be effectively suppressed. If D/d is 1.1 or more, the permeation flow rate can be effectively suppressed, and as a result, the bypass flow rate can be suppressed.
  • the surface roughness Sa of the wall surface of the primary flow path 23 of the hollow fiber membrane 22 is preferably 8 ⁇ m or less.
  • the surface roughness Sa is more preferably 7 ⁇ m or less, and even more preferably 6 ⁇ m or less.
  • the surface roughness Sa is preferably 3 ⁇ m or more.
  • the surface roughness Sa is measured using a laser microscope. For example, a VK-X3000 manufactured by Keyence Corporation is used as the laser microscope.
  • the number of hollow fiber membranes 22 in the housing 21 is preferably 900 or more, and more preferably 1000 or more.
  • the upper limit is 50000, and more preferably 30000. In order to ensure sufficient processing capacity even when the hollow fiber membranes 22 are shortened, it is preferable to have a large number of membranes.
  • the number of hollow fibers is preferably 100 or more, and more preferably 200 or more.
  • the upper limit is 10,000, and is preferably 1,000 or less, and more preferably 800 or less.
  • the product N ⁇ D of the number N of hollow fiber membranes 22 per square centimeter in a cross section perpendicular to the length direction of the housing 21 (see FIG. 3) and the outer diameter D of the hollow fiber membranes 22 is preferably 5 fibers ⁇ cm/ cm2 or more.
  • the number N of hollow fiber membranes 22 per square centimeter is calculated from the cross-sectional area Sh of the housing 21 and the number M of hollow fiber membranes 22 housed in the housing 21.
  • N ⁇ D is more preferably 6.5 ⁇ cm/cm2 or more, and even more preferably 8 fibers ⁇ cm/cm2 or more .
  • N ⁇ D is preferably 15 fibers ⁇ cm/cm2 or less .
  • the water contact angle of the wall surface of the primary flow path 23 of the hollow fiber membrane 22 is 75° or less.
  • the hollow fiber membrane 22 is hydrophilic. If the water contact angle is 75° or less, hydrophobic clogging substances are less likely to adhere to the membrane surface, and clogging and deposition on the wall surface can be suppressed.
  • the water contact angle is measured by cutting open the hollow fiber membrane to make a flat membrane and dropping a 1 ⁇ L drop of water on its surface.
  • the contact angle is a value automatically calculated by the ⁇ /2 method using an apparatus. For example, a DropMaster DMs-401 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. is used as the apparatus.
  • perfusion culture which includes a step of culturing cells that produce the above-mentioned product, a separation step of separating the cells in the culture solution from the product, a step of recovering the product, and a supply step of supplying fresh medium to the tank.
  • Perfusion culture is a culture method in which fresh medium is added and spent medium is removed at the same time. Perfusion culture can achieve high cell densities of over 100 ⁇ 10 6 cells/mL. The advantage of perfusion culture is that the culture in which the desired product is produced can be maintained for a longer period of time than batch or fed-batch culture.
  • the cell density of the culture medium is preferably 30 ⁇ 10 6 cells/mL or more.
  • the cell density of the culture medium is more preferably 50 ⁇ 10 6 cells/mL or more, more preferably 80 ⁇ 10 6 cells/mL or more, more preferably 120 ⁇ 10 6 cells/mL or more, and even more preferably 150 ⁇ 10 6 cells/mL or more.
  • the cell concentration of the culture medium is preferably 400 ⁇ 10 6 cells/mL or less, more preferably 250 ⁇ 10 6 cells/mL or less.
  • Cell density can be calculated by measuring the number of cells using standard methods and dividing the number of cells by the volume of culture medium.
  • the titer of the product is preferably 1.0 g/L or more.
  • the titer of the product is more preferably 1.4 g/L or more, and even more preferably 1.8 g/L or more.
  • the titer of the product is measured using a metabolic measurement device after the culture medium is passed through a 0.2 ⁇ m syringe filter to remove coarse matter such as cells.
  • the metabolic measurement device used is the Cedexbio manufactured by Roche.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the simple experimental system 102.
  • the simple experimental system 102 includes a container 110 that contains the liquid to be filtered 130 that contains clogging substances, a simple filter 120, a first pump PU11, a second pump PU12, a third pump PU13, and pipelines 151 to 154.
  • the simple filter 120 was made from one hollow fiber membrane 122 used in the hollow fiber membrane filter 20 and a polypropylene tube 121 that houses the hollow fiber membrane 122. As shown in FIG. 6, a first opening 120a and a second opening 120b are provided at both ends of the tube 121.
  • the first opening 120a is connected to a pipe 151 for sending the liquid to be filtered 130 from the container 110 to the simple filter 120.
  • the second opening 120b is connected to a pipe 152 for sending the liquid to be filtered 130 from the simple filter 120 to the pump PU11.
  • the first opening 120a and the second opening 120b are configured to allow the liquid to be filtered 130 to flow in and out of the primary flow path 123 formed by the hollow portion of the hollow fiber membrane 122.
  • the outer periphery of the tube 121 is provided with an outlet 120c to which a pipe 153 is connected for discharging the permeate in the secondary flow path 124 to the outside of the tube 121.
  • the first pump PU11 generates a reciprocating flow between a forward flow in which the liquid to be filtered 130 flows into the simple filter 120 from the first opening 120a and is discharged from the second opening 120b, and a reverse flow in which the liquid to be filtered 130 flows into the simple filter 120 from the second opening 120b and is discharged from the first opening 120a.
  • the second pump PU12 is connected to the pipe 153 and is a pump that recovers the permeate in the secondary flow path 124 via the outlet 120c.
  • the third pump PU13 is connected to the pipeline 154 and supplies the liquid to be filtered 130 to the container 110 via the pipeline 154.
  • the lines 151, 152, and 153 are each provided with a pressure gauge 161-163.
  • the pressure gauge 161 provided in the line 151 measures a first pressure P1, which is the liquid delivery pressure at one end of the primary flow path 123.
  • the pressure gauge 162 provided in the line 152 measures a second pressure P2, which is the liquid delivery pressure at the other end of the primary flow path 123.
  • the pressure gauge 163 provided in the line 153 measures a third pressure P3, which is the liquid delivery pressure of the secondary flow path 124.
  • transmembrane pressure difference [psi] relative to the amount of filtrate per membrane area [m 3 /m 2 ] was examined for hollow fiber membranes having membrane lengths of 43 cm, 22 cm, and 14 cm, which are the lengths of the hollow fiber membranes 22. 1 psi is 6,894.76 Pa.
  • the longer the membrane length the greater the increase in transmembrane pressure with a smaller amount of filtrate.
  • the longer the membrane length the smaller the amount of filtrate per membrane area required to reach a predetermined transmembrane pressure (e.g., 4.0 psi)
  • the shorter the membrane length the greater the amount of filtrate per membrane area required to reach a transmembrane pressure of 4.0 psi. In other words, it was found that the shorter the membrane length, the longer the service life of the hollow fiber membrane filter can be.
  • the maximum bypass flow rate for each membrane length was calculated.
  • the maximum bypass flow rate is the bypass flow rate at the longitudinal end of the hollow fiber membrane.
  • the bypass flow rate per membrane area per hour was calculated under the condition that the amount of filtrate per membrane area was constant. As a result, it was found that the shorter the membrane length, the smaller the bypass flow rate. Specifically, when comparing membrane lengths of 43 cm, 22 cm, and 14 cm, compared to the case of a membrane length of 43 cm, the maximum bypass flow rate was less than half for a membrane length of 22 cm, and less than one-third for a membrane length of 14 cm.
  • Fig. 7 shows the change in permeation flow rate in the length direction of the hollow fiber membrane 22 when a diaphragm pump (corresponding to the first pump PU1 in Fig. 1) connected to the hollow fiber membrane filter 20 is operated to send the culture solution from the tank 10 to the hollow fiber membrane filter 20 (a) and when a reverse flow (b) is performed to send the culture solution from the hollow fiber membrane filter 20 to the tank 10.
  • Fig. 7 shows the calculation results using a mathematical model. In the mathematical model, the length L of the hollow fiber membrane 22 was set to 520 mm, and the cell density of the culture solution was set to 120 x 106 cells/mL.
  • the position in the length direction of the hollow fiber membrane 22 is shown as the distance from a reference position (the distance from the inlet in Figure 7), with one end of the hollow fiber membrane 22 of the hollow fiber membrane filter 20 on the tank 10 side being set as the reference position.
  • the permeation flow rate is the amount of permeated liquid that permeates from the primary flow path 23 to the secondary flow path 24 of the hollow fiber membrane 22 per unit area and unit time.
  • the permeation flow rate is maximum at one end of the supply side of the hollow fiber membrane 22. There is a correlation between this permeation flow rate and the amount of clogged material deposited on the membrane surface of the hollow fiber membrane 22, and the greater the permeation flow rate, the greater the thickness of the deposited layer.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the mechanism of bypass flow generation in (A) the case of hollow fiber membrane filter 120A having a hollow fiber membrane with a relatively long membrane length L1 and (B) the case of hollow fiber membrane filter 120B having a hollow fiber membrane with a relatively short membrane length L2.
  • the filtration flow rate per membrane area is the same, the longer the membrane length, the larger the pressure difference ⁇ P between both ends of the primary flow path 23. That is, when the filtration flow rate per membrane area is the same in hollow fiber membrane filters 120A and 120B, as shown in (A) of FIG. 8, the pressure difference ⁇ PA between both ends of the primary flow path 23 of hollow fiber membrane filter 120A is larger than the pressure difference ⁇ PB between both ends of the primary flow path 23 of hollow fiber membrane filter 120B.
  • the bypass flow rate increases, and membrane clogging is likely to progress.
  • the pressure difference ⁇ P between both ends is smaller than that of the hollow fiber membrane filter 120A, so the flow toward the wall surface on the supply side is relatively small.
  • the bypass flow rate is also relatively small, and as a result, the rate at which membrane clogging progresses can be slowed down.
  • the amount of filtrate to be collected increases proportionally.
  • the relationship between the membrane area of the hollow fiber membrane 22 used and the amount of culture solution to be fed is set to a constant value (membrane area/amount of culture solution)
  • the membrane area of the hollow fiber membrane 22 is increased by scaling up in this way, the membrane area is generally increased by increasing the length of the hollow fiber membrane.
  • the products produced can be used, for example, in biopharmaceuticals and regenerative medicine.
  • the hollow fiber membrane filter 20 is used to separate cells and products in a culture solution, but the hollow fiber membrane filter 20 is not limited to the separation of cells and products, and can also be used in processes to separate solid particles.
  • the solid particles have a maximum length of 1 ⁇ m or more, preferably 2 ⁇ m or more, and more preferably 5 ⁇ m or more.
  • the maximum length is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 50 ⁇ m or less, and more preferably 10 ⁇ m or less.
  • the hardware structure of the processor may be any of the various processors listed below.
  • the various processors include a CPU, which is a general-purpose processor that executes software (programs) and functions as various processing units, as well as a PLD (Programmable Logic Device) such as an FPGA (Field-Programmable Gate Array) whose circuit configuration can be changed after manufacture, and a dedicated electrical circuit such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) which is a processor with a circuit configuration designed specifically to execute specific processing.
  • a CPU which is a general-purpose processor that executes software (programs) and functions as various processing units
  • PLD Programmable Logic Device
  • FPGA Field-Programmable Gate Array
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the above-mentioned processes may be executed by one of these various processors, or by a combination of two or more processors of the same or different types (e.g., multiple FPGAs, or a combination of a CPU and an FPGA).
  • Multiple processing units may be configured with a single processor.
  • An example of configuring multiple processing units with a single processor is a system on chip (SOC), which uses a processor that realizes the functions of the entire system including multiple processing units with a single IC (Integrated Circuit) chip.
  • SOC system on chip
  • the hardware structure of these processors can be an electrical circuit that combines circuit elements such as semiconductor elements.
  • the technology disclosed herein also extends to a computer-readable storage medium (such as a USB memory or a DVD (Digital Versatile Disc)-ROM (Read Only Memory)) that non-temporarily stores the operating program of the analytical device.
  • a computer-readable storage medium such as a USB memory or a DVD (Digital Versatile Disc)-ROM (Read Only Memory) that non-temporarily stores the operating program of the analytical device.
  • the cultured cells were CHO cells that produce antibodies.
  • the medium used was prepared with reference to the replacement medium in Table 2 of JP-A-2000-517188.
  • day 1 The day the separation process started was counted as day 1, and the above separation process, fresh medium supply process, and recovery process were continued until the membrane reached a certain clogging state or for 60 days.
  • the hollow fiber membrane filter used had a housing with an inner diameter Dh of 53.2 mm and contained 830 hollow fiber membranes M in the housing.
  • the hollow fiber membrane had a membrane length L of 295 mm, an inner diameter d of 1 mm, an outer diameter D of 1.26 mm, and a membrane thickness (D-d)/2 of 0.13 mm. In this case, L/d was 295 and D/d was 1.26.
  • the pressure loss coefficient k of the hollow fiber membrane was 5.548 ⁇ 10 14 /m 2
  • the surface roughness of the membrane surface Sa 7.9 mm
  • the contact angle was 70°.
  • ⁇ P/2(r+R) 0.00059 mL/min.
  • the housing cross-sectional area Sh 208.7 mm 2
  • the primary flow path cross-sectional area S1 158.9 mm 2
  • the secondary flow path cross-sectional area A 115.2 mm 2
  • the number N of hollow fiber membranes per 1 cm 2 is 35.94.
  • the hydraulic radius reff 0.662.
  • the hollow fiber membrane resistance r was 635.9 psi/mL/min
  • the flow resistance of the secondary flow path R was 36.8 psi/mL/min
  • ⁇ P/2(r+R) was 0.00261 mL/min.
  • ⁇ Pin is the increase from the initial value of the liquid delivery pressure (second pressure P2) at the end of the first pump PU1 side of the primary flow path. Since ⁇ Pin increases as the primary flow path 23 becomes blocked, it was used as an index to evaluate the deposition state on the membrane surface among the membrane clogging.
  • the first pressure P1, the second pressure P2, and the third pressure P3 were measured, and TMP was calculated as (P1_avg+P2_avg)/2-P3_avg.
  • P1_avg (P1_max+P1_min)/2
  • P1_max and P1_min respectively indicate the maximum and minimum pressures of the first pressure P1 during five round trips of the culture solution through the hollow fiber membrane.
  • Examples 1 to 8 In Examples 1 to 8, the hollow fiber membrane filters were configured as shown in Table 1, and membrane clogging was evaluated.
  • the housing cross-sectional area Sh 2222.9 mm 2
  • the primary flow path cross-sectional area S1 785.4 mm 2
  • the secondary flow path cross-sectional area A 976 mm 2
  • the number N of hollow fiber membranes per 1 cm 2 is 44.99.
  • the hydraulic radius reff was 0.473.
  • the material and membrane thickness of the hollow fiber membrane were the same as those in Comparative Example 1.
  • the culture fluid to be pumped was also the same as that in Comparative Example 1.
  • the hollow fiber membrane resistance r was 1614.4 psi/mL/min
  • the flow resistance of the secondary flow path R was 44.6 psi/mL/min
  • ⁇ P/2(r+R) was 0.00024 mL/min.
  • Examples 1 to 8 in which ⁇ P/2(r+R) during the culture fluid supply is 0.0005 mL/min, ⁇ Pin, which indicates the degree of clogging, did not reach 4 psi even after 60 days, and the number of days until the TMP reached 1.5 psi also exceeded the target of 34 days.
  • Comparative Examples 1 and 2 in which ⁇ P/2(r+R) during the culture fluid supply is not 0.0005 mL/min or less, the number of days until the TMP reached 1.5 psi was less than 34 days.
  • ⁇ Pin did not exceed 4 psi even after 60 days, but it is presumed that the efficiency had significantly decreased at the 60th day.
  • Examples 1 to 8 also satisfied the condition that ⁇ P/ ⁇ was 4.9 ⁇ 10 6 [1/s] or less.
  • Examples 1 to 4 It can be seen from a comparison of Examples 1 to 4 that the smaller the L/d, the longer the period until clogging of the membrane (service life). From the results of Examples 1 to 4, it can be said that L/d is preferably 220 or less, more preferably 140 or less, and even more preferably 110 or less. All of Examples 1 to 8 satisfy S1/Sh ⁇ 0.28. From a comparison of Examples 1, 3 and 4, it can be seen that the larger S1/Sh is, the longer the service life can be. From a comparison of Examples 1, 5 and 6, it can be seen that the greater the D/d, the longer the service life can be. From a comparison of Examples 1, 7 and 8, it can be seen that the smaller the hydraulic radius reff is within 0.55 or less, the longer the service life can be.
  • a method for producing a product by culturing cells to obtain a product comprising the steps of: A culture step of culturing cells in a culture solution contained in a tank; The method includes a step of separating cells and a product in a culture solution by using a hollow fiber membrane filter having a hollow fiber membrane with a primary flow path extending in a longitudinal direction therein and a housing for accommodating a plurality of hollow fiber membranes, the hollow fiber membrane filter using a space outside each hollow fiber membrane in the housing as a secondary flow path, and feeding a culture solution supplied from a tank to the primary flow path and allowing a permeate containing a product to permeate through the secondary flow path,
  • the membrane resistance of the hollow fiber membrane is r represented by the following formula 1
  • the flow path resistance of the secondary flow path is R represented by the following formula 2
  • R 8 ⁇ LM/ ⁇ A(ref) 2 Equation 2
  • k is the pressure loss coefficient of the hollow fiber membrane
  • D is the outer diameter of the hollow fiber membrane
  • d is the inner diameter of the hollow fiber membrane
  • L is the length of the hollow fiber membrane
  • M is the number of hollow fiber membranes contained in the housing
  • reff is the hydraulic radius of the hollow fiber membrane filter represented by the following formula 3
  • A is the cross-sectional area of the secondary flow path in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the hollow fiber membrane filter.
  • ⁇ Appendix 11> recovering the product; A supply step of supplying a culture medium to the tank; 11. A method for producing the product of any one of claims 1 to 10, wherein the method is a perfusion culture.
  • a hollow fiber membrane filter used in a method for producing a product by culturing cells in a culture medium to obtain the product A hollow fiber membrane having a primary flow path extending in a longitudinal direction therethrough; A housing that accommodates a plurality of hollow fiber membranes, The length L of the hollow fiber membrane and the inner diameter d of the hollow fiber membrane are respectively L ⁇ 290 mm, d ⁇ 1 mm, And the relationship between the two is L/d ⁇ 290 A hollow fiber membrane filter.
  • a hydraulic radius reff expressed by the following formula using the number M of hollow fiber membranes housed in the housing, the inner diameter Dh of the housing, and the outer diameter D of the hollow fiber membrane is 0.55 or less.
  • ref ⁇ (D h 2 ⁇ M ⁇ D 2 )/2 ⁇ (D h +M ⁇ D) 19.
  • a hollow fiber membrane filter includes a hollow fiber membrane having a primary flow path extending in a longitudinal direction therein, and a housing for accommodating a plurality of hollow fiber membranes, and the length L of the hollow fiber membrane and the inner diameter d of the hollow fiber membrane are respectively: L ⁇ 290 mm, d ⁇ 1 mm, And the relationship between the two is L/d ⁇ 290
  • a hollow fiber membrane filter A first pump that sends the culture solution to a primary flow path of the hollow fiber membrane filter; and a second pump that sends the permeate that permeates through the secondary flow path of the hollow fiber membrane filter to a product recovery section when the culture solution is sent along the primary flow path of the hollow fiber membrane filter.

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Abstract

産生物の製造方法は、培養液中で細胞を培養する培養工程と、内部に長手方向に延びる一次流路を有する中空糸膜と、複数本の中空糸膜を収容するハウジングとを有し、ハウジング内における各中空糸膜の外部の空間を二次流路とする中空糸膜フィルタを用い、培養液を、一次流路に送液し、産生物を含む透過液を二次流路に透過させることにより、培養液中の細胞と産生物とを分離する分離工程とを含み、分離工程において、培養液の送液時における一次流路の供給側と排出側の両端の圧力の差をΔＰ［Ｐａ］、中空糸膜の膜抵抗をｒ、二次流路の流路抵抗をＲとした場合に、培養液の送液時のΔＰ／２（ｒ＋Ｒ）を０．０００５ｍＬ／ｍｉｎ以下とする。

Description

産生物の製造方法
　本開示は、細胞を培養し産生物を得る産生物の製造方法に関する。
　バイオ医薬品等の製造のために、細胞培養液に含まれる産生物を濾過により回収する方法が知られている。濾過方法としては、濾過対象の細胞培養液を、濾過膜（分離膜ともいう）の表面に対して平行方向に送液するタンジェンシャルフローフィルタレーション（ＴＦＦ）方式が提案されている。ＴＦＦ方式は、濾過膜に対して垂直な方向に細胞培養液を送液する場合と比較して、濾過膜の目詰まりを抑制できるという利点がある。しかし、ＴＦＦ方式であっても、長期使用により濾過膜の目詰まりは発生する。
　特表２０２１－５１１２０２号公報には、ＴＦＦ方式の濾過に使用される濾過膜としての中空糸膜フィルタが開示されている。特表２０２１－５１１２０２号公報には、せん断速度を増加させ、膜壁面における細胞及び細胞残屑のフラッシングを増強するために、内径が０．７５ｍｍ～１３ｍｍである中空糸膜を用いることが提案されている。
　特開２０１８－１８３１５０号公報には、中空糸膜は、約１００００μｍ、約９０００μｍ、あるいは約８０００μｍなどの様々な内径、及び約１００ｍｍ、あるいは約２００ｍｍなどの様々な長さの中空糸膜をＴＦＦフィルタとして適用できることが開示されている。
　産生物の濾過に用いられる濾過膜は、使用しているうちに膜詰まりが進み、徐々に濾過性能は低下するため、耐用期間がある。特表２０２１－５１１２０２号公報に記載されている中空糸膜を用いた中空糸膜フィルタにも、耐用期間があるが、耐用期間を長くできれば、培養期間を長期化できる。
　産生物の製造においては、製造効率を向上するため、培養液を循環経路内で循環させながら細胞の培養と産生物の濾過による回収とを並行して連続的に進める連続運転の検討が進められている。この場合、中空糸膜フィルタの耐用期間が短いと、連続運転期間が短くなり、培養産生物の製造効率が低下する。特に培養タンクをスケールアップする場合には、培養液の濾過液量が多くなり問題となる。
　本開示の技術は、上記に事情に鑑み、細胞を培養し産生物を得る産生物の製造方法において、培養の連続運転期間を長期間化することを目的とする。
　本開示の産生物の製造方法は、細胞を培養し産生物を得る産生物の製造方法であって、
　タンクに収容された培養液中で細胞を培養する培養工程と、
　内部に長手方向に延びる一次流路を有する中空糸膜と、複数本の中空糸膜を収容するハウジングとを有し、ハウジング内における各中空糸膜の外部の空間を二次流路とする中空糸膜フィルタを用い、タンクから供給された培養液を、一次流路に送液し、産生物を含む
透過液を二次流路に透過させることにより、培養液中の細胞と産生物とを分離する分離工程とを含み、
　分離工程において、培養液の送液時における一次流路の供給側と排出側の両端の圧力の差をΔＰ［Ｐａ］、中空糸膜の膜抵抗を下記式１で表されるｒ、二次流路の流路抵抗を下記式２で表されるＲとした場合に、
　培養液の送液時のΔＰ／２（ｒ＋Ｒ）を０．０００５ｍＬ／ｍｉｎ以下とする、産生物の製造方法。
　　ｒ＝μｋ・ｌｎ（Ｄ／ｄ）／２πＬ　　　　　　式１
　　Ｒ＝８μＬＭ／πＡ（ｒｅｆｆ）２　　　　　　式２
　ここで、ｋは中空糸膜の圧損係数、Ｄは中空糸膜の外径、ｄは中空糸膜の内径、Ｌは中空糸膜の長さ、Ｍはハウジングに収容されている中空糸膜の本数、ｒｅｆｆは下記式３で表される中空糸膜フィルタの水力半径、Ａは中空糸膜フィルタの長さ方向に垂直な断面における二次流路の断面積である。
　ｒｅｆｆ＝π（Ｄｈ ２－Ｍ・Ｄ２）／２π（Ｄｈ＋Ｍ・Ｄ）　　式３
　分離工程において、培養液の粘度をμ［Ｐａ・ｓ］とした場合に、培養液の送液時のΔＰ／μを４．９×１０６［１／ｓ］以下とすることが好ましい。
　中空糸膜の長さＬと、中空糸膜の内径ｄとの関係が
　Ｌ／ｄ≦２９０
を満たすことが好ましい。
　中空糸膜フィルタの長さ方向に垂直な断面における一次流路の総断面積Ｓ１と、ハウジングの断面積Ｓｈとの関係が、
　Ｓ１／Ｓｈ≧０．２８
を満たすことが好ましい。
　中空糸膜の膜抵抗ｒが１２５０ｐｓｉ／ｍＬ／ｍｉｎ以上であることが好ましい。
　中空糸膜の一次流路と二次流路との間の圧損係数ｋが５×１０１３／ｍ２以上であることが好ましい。
　中空糸膜の外径Ｄと、内径ｄとの関係が、
　Ｄ／ｄ≧１．１
を満たすことが好ましい。
　中空糸膜の一次流路の壁面の表面粗さがＳａ＝８μｍ以下であることが好ましい。
　分離工程において、送液の方向を予め設定されたタイミングで逆転させることが好ましい。
　産生物が抗体であることが好ましい。
　本開示の産生物の製造方法は、産生物を回収する工程と、タンクに培地を供給する供給工程と、を含む、灌流培養であることが好ましい。
　培養液の細胞密度が３０×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍＬ以上であることが好ましい。
　産生物の力価が１．０ｇ／Ｌ以上であることが好ましい。
　本開示の技術によれば、細胞を培養し産生物を得る産生物の製造方法において、培養の連続運転期間を長期間化することができる。
細胞培養装置の全体構成を示す図である。 中空糸膜フィルタの説明図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。 中空糸膜フィルタの一次流路と二次流路を模式的に示す図である。 分離工程の処理時間と膜間差圧との関係を示すグラフと、処理時間の経過に伴う中空糸膜膜面の状態の変化を示す模式図である。 簡易実験系の構成を示す模式図である。 中空糸膜フィルタへの培養液の順送時（ａ）と、逆送時（ｂ）についての中空糸膜２２の長さ方向における透過流量を示す図である。 （Ａ）相対的に長い膜長の中空糸膜を備えた中空糸膜フィルタ、及び（Ｂ）相対的に短い膜長の中空糸膜を備えた中空糸膜フィルタにおける迂回流発生のメカニズムを説明するための図である。
　以下、本開示に係る産生物の製造方法について説明する。但し、本開示に係る実施形態は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、適宜、変更を加えて実施することができる。
　本開示において「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を意味する。
　本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
　本開示において、「工程」との語は、独立した工程だけではなく、工程の所期の目的が達成される限りは、他の工程と明確に区別できない工程をも含む。
　各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。
　本開示に係る産生物の製造方法は、細胞を培養し産生物を得る産生物の製造方法であって、
　タンクに収容された培養液中で細胞を培養する培養工程と、
　内部に長手方向に延びる一次流路を有する中空糸膜と、複数本の中空糸膜を収容するハウジングとを有し、ハウジング内における各中空糸膜の外部の空間を二次流路とする中空糸膜フィルタを用い、タンクから供給された培養液を、一次流路に送液し、産生物を含む透過液を二次流路に透過させることにより、培養液中の細胞と産生物とを分離する分離工程とを含み、
　分離工程において、培養液の送液時における一次流路の供給側と排出側の両端の圧力の差をΔＰ［Ｐａ］、中空糸膜の膜抵抗を下記式１で表されるｒ、二次流路の流路抵抗を下記式２で表されるＲとした場合に、
　培養液の送液時のΔＰ／２（ｒ＋Ｒ）を０．０００５ｍＬ／ｍｉｎ以下とする、産生物の製造方法。
　　ｒ＝μｋ・ｌｎ（Ｄ／ｄ）／２πＬ　　　　　　式１
　　Ｒ＝８μＬＭ／πＡ（ｒｅｆｆ）２　　　　　　式２
　ここで、ｋは中空糸膜の圧損係数、Ｄは中空糸膜の外径、ｄは中空糸膜の内径、Ｌは中空糸膜の長さ、Ｍはハウジングに収容されている中空糸膜の本数、ｒｅｆｆは下記式３で表される中空糸膜フィルタの水力半径、Ａは中空糸膜フィルタの長さ方向に垂直な断面における二次流路の断面積である。
　ｒｅｆｆ＝π（Ｄｈ ２－Ｍ・Ｄ２）／２π（Ｄｈ＋Ｍ・Ｄ）　　式３
　培養液には、培地、細胞及び細胞により産生される産生物が含まれる。細胞は、例えば直径が５μｍ以上であり、培養液中の細胞の体積分率は、例えば１％以上である。
　細胞は、特に限定されないが、動物細胞、植物細胞、酵母などの真核細胞、枯草菌などの原核細胞及び大腸菌などが挙げられる。ＣＨＯ（Chinese Hamster Ovary cells）細胞、ＢＨＫ（Baby Hamster Kidney）－２１細胞、ＨＥＫ（Human Embryonic Kidney）細胞、Ｃ１２７細胞、ＮＳ０細胞及びＳＰ２／０－Ａｇ１４細胞などの動物細胞が好ましく、解析が多数行われ、遺伝子工学的な手法が確立している点でＣＨＯ細胞がより好ましい。所望の産生物を細胞が元々産生しない又は産生量が少ない場合であっても、例えば、必要な蛋白質をコードするプラスミドなどの発現ベクターを細胞に導入することで、所望の産生物を効率よく産生させることができる。
　本開示における産生物は、上記細胞が培養液中に産生する物質であれば、特に限定されず、例えば、アルコール、抗生物質、及び抗体や酵素といったタンパク質などの物質が挙げられる。中でも産生物として、好ましくは、タンパク質であり、より好ましくは抗体である。
　産生物が例えば抗体である場合、ＣＨＯ細胞などの動物細胞に抗体を産生させてもよい。動物細胞に産生させる抗体としては、特に限定されないが、例えば、抗ＩＬ－６レセプター抗体、抗ＩＬ－６抗体、抗グリピカン－３抗体、抗ＣＤ３抗体、抗ＣＤ２０抗体、抗ＧＰＩＩｂ／ＩＩＩａ抗体、抗ＴＮＦ抗体、抗ＣＤ２５抗体、抗ＥＧＦＲ抗体、抗Ｈｅｒ２／ｎｅｕ抗体、抗ＲＳＶ抗体、抗ＣＤ３３抗体、抗ＣＤ５２抗体、抗ＩｇＥ抗体、抗ＣＤ１１ａ抗体、抗ＶＥＧＦ抗体、及び抗ＶＬＡ４抗体などが挙げられる。抗体としては、ヒト、マウス、ラット、ハムスター、ウサギ、及びサル等の動物由来のモノクローナル抗体だけでなく、キメラ抗体、ヒト化抗体、及び二重特異性抗体（ｂｉｓｐｅｃｉｆｉｃ抗体）など人為的に改変した抗体も含まれる。
　産生物を産生する細胞を培養することにより、目的とする産生物を得ることができる。
　以下において、本開示の産生物の製造方法と、産生物の製造方法を実現するための産生物の製造装置の一実施形態を説明する。図１に一例として示す細胞培養装置１００は、本開示の細胞を培養し産生物を得る産生物の製造装置の一例である。図１は、細胞培養装置１００の全体構成を示す図である。
　図１に示すように、細胞培養装置１００は、タンク１０と、中空糸膜フィルタ２０と、産生物回収部４０と、第１ポンプＰＵ１～第３ポンプＰＵ３と、管路５１～５４と、プロセッサ７０とを備える。
　タンク１０は、培養液３０を収容し、培養液３０中で細胞を培養する培養容器である。タンク１０内において培養工程が実施される。タンク１０は、１００Ｌ以上の容量を有することが好ましい。タンク１０の容量は、４００Ｌ以上がより好ましく、１０００Ｌ以上がさらに好ましい。また、タンク１０の容量は、２０００００Ｌ以下が好ましい。
　タンク１０の内部には、撹拌翼１１を有する撹拌装置が設けられている。撹拌翼１１を回転させることで、タンク１０に収容された培養液３０が撹拌され、培養液３０の均質性が保たれる。
　中空糸膜フィルタ２０は、培養液３０中の細胞と産生物とを分離する分離工程で用いられる。図２は、中空糸膜フィルタ２０の概略構成を示す側面図であり、図３は図２中のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。
　図２に示すように、中空糸膜フィルタ２０は、内部に長手方向に延びる一次流路２３を有する中空糸膜２２と、複数本の中空糸膜２２を収容するハウジング２１とを有する。中空糸膜２２は、多数の孔２２ｈ（図１及び後述する図４を参照）を有する多孔質膜２２ａが筒状に加工されてなる分離膜である。中空糸膜２２の中空部が一次流路２３を構成する。中空糸
膜フィルタ２０において、ハウジング２１内における各中空糸膜２２の外部の空間が二次流路２４である（図３参照）。
　ハウジング２１は、筒状の外形を有し、その両端にそれぞれ一次流路２３に培養液３０を流入又は流出させる第１開口部２０ａ、及び第２開口部２０ｂを有する。また、ハウジング２１は外周に透過液３５（図４参照）を中空糸膜フィルタ２０の外部に排出するための排出口２０ｃを備えている。
　図４は、中空糸膜フィルタ２０の一次流路２３と二次流路２４を模式的に示す図である。図２及び図３に示したとおり、実際には、ハウジング２１の内部には、複数本の中空糸膜２２が収容されているが、図４では、１本の中空糸膜２２の機能をわかりやすく説明するために、ハウジング２１に１本の中空糸膜２２が収容されている態様を示している。中空糸膜フィルタ２０において、培地３１、細胞３２及び抗体３３を含む培養液３０が一次流路２３に送液される。抗体３３は、細胞３２が産生する産生物の一例である。中空糸膜２２は、抗体３３を含む透過液３５を二次流路２４に透過させることにより、培養液３０中の細胞３２と抗体３３とを分離する。
　中空糸膜２２において、一次流路２３を通過する培養液３０中の成分のうち、多孔質膜２２ａの孔２２ｈ（以下において中空糸膜２２の孔２２ｈという。）よりも小さい成分が孔２２ｈを通過し二次流路２４に移送される。すなわち、中空糸膜２２の孔２２ｈよりも小さい成分が中空糸膜２２を透過する。一方、一次流路２３を通過する培養液３０中の成分のうち、孔２２ｈよりも大きい成分は一次流路２３に留まる。ここで、孔２２ｈは、細胞３２よりも小さく抗体３３より大きい。中空糸膜２２の一次流路２３中を送液される培養液３０中の抗体３３は中空糸膜２２の孔２２ｈよりも小さいため二次流路２４側に透過し、一方、細胞３２は孔２２ｈよりも大きいため二次流路２４側に透過されず一次流路２３に留まる。分離工程においては、このようにして、中空糸膜２２を用いて細胞３２と抗体３３とを分離する。
　図１において、管路５１は、一端がタンク１０に接続され、他端が中空糸膜フィルタ２０の一次流路２３に連通する第１開口部２０ａに接続されている。
　管路５２は、一端が中空糸膜フィルタ２０の一次流路２３に連通する第２開口部２０ｂに接続され、他端が第１ポンプＰＵ１に接続されている。
　第１ポンプＰＵ１は、培養液３０の吸引機能と吐出機能とを有している。すなわち、第１ポンプＰＵ１は、タンク１０から第１開口部２０ａを通じて中空糸膜フィルタ２０内に培養液３０を引き込み、中空糸膜フィルタ２０を通過し第２開口部２０ｂから排出された培養液３０を吸引する。加えて、第１ポンプＰＵ１は、いったん吸引した培養液３０を吐出し、再び第２開口部２０ｂから中空糸膜フィルタ２０に供給する。すなわち、第１ポンプＰＵ１は、培養液３０の吸引と吐出とを繰り返すことにより、中空糸膜フィルタ２０内で培養液３０を順方向と逆方向に往復させる。ここで、中空糸膜フィルタ２０内の培養液３０の送液の方向は、第１開口部２０ａから第２開口部２０ｂに向かう方向を順方向とし、第２開口部２０ｂから第１開口部２０ａに向かう方向を逆方向とする。また、以下において、培養液３０を順方向に送液する場合を順送、逆方向に送液する場合を逆送ともいう。
　第１ポンプＰＵ１は、一例として、ダイアフラムポンプであって、ダイアフラムの移動によって生じた空間に培養液３０が一時的に貯留される。第１ポンプＰＵ１は吸引口と吐出口が兼用となっているため、ダイアフラムの移動によって往復する流れが形成できるポンプである。
　第１ポンプＰＵ１の作動により、培養液３０は中空糸膜２２の一次流路２３をその長さ方向に送液される。すなわち、培養液３０は中空糸膜２２の膜面に沿って送液され、産生物を含む透過液を二次流路に透過させるタンジェンシャルフィルトレーション方式（ＴＦＦ方式）による濾過方法が採用されている。第１ポンプＰＵ１は、培養液３０の送液の方向を予め設定されたタイミングで逆転させて、培養液３０が中空糸膜フィルタ２０内を往復する流れを形成する。送液の方向を予め設定されたタイミングで逆転させる場合、例えば、送液の方向を所定の時間毎に逆転させてもよい。
　順送時において、タンク１０から抜き出された培養液３０は管路５１を介して第１開口部２０ａから中空糸膜フィルタ２０の一次流路２３に供給される。一次流路２３を通過した培養液３０は、第２開口部２０ｂから排出され、管路５２を介して第１ポンプＰＵ１に貯留される。そして、第１ポンプＰＵ１に貯留された培養液３０は、逆送時において、管路５２を介して第２開口部２０ｂから中空糸膜フィルタ２０の一次流路２３に供給される。一次流路２３を通過した培養液３０は、第１開口部２０ａから排出され、管路５１を介してタンク１０に戻される。
　このように、培養液３０がタンク１０から中空糸膜フィルタ２０に供給される順送の場合、タンク１０側の第１開口部２０ａが供給側であり、第２開口部２０ｂが排出側である。他方、培養液３０の流れを逆転させた逆送の場合、第２開口部２０ｂが供給側、第１開口部２０ａが排出側となる。すなわち、第１開口部２０ａと第２開口部２０ｂとは、流れの向きを切り替える度に供給側と排出側とが切り替わる。
　一次流路２３の第１開口部２０ａ側の一端における送液圧力である第１圧力Ｐ１は、管路５１の途中に設けられたピンチバルブＶと第１開口部２０ａとの間に設置された圧力計６１によって測定することが可能である。また、一次流路２３の第２開口部２０ｂ側の他端における送液圧力である第２圧力Ｐ２は、第１ポンプＰＵ１と第２開口部２０ｂとの間に設置された圧力計６２によって測定することが可能である。
　管路５３は、一端が中空糸膜フィルタ２０のハウジング２１の外周に設けられた排出口２０ｃに接続されており、他端が産生物回収部４０に接続されている。管路５３は排出口２０ｃを介して中空糸膜フィルタ２０の二次流路２４と連通している。
　第２ポンプＰＵ２は、管路５３に設けられており、中空糸膜フィルタ２０の二次流路２４から透過液３５を回収し、産生物回収部４０に送液する。第２ポンプＰＵ２は、吸引ポンプであり、培養液３０の順送時及び逆送時に作動する。第２ポンプＰＵ２が作動することにより、中空糸膜フィルタ２０の一次流路２３内に供給された培養液３０の一部が一次流路２３から二次流路２４側に吸引される。この吸引により、中空糸膜２２を経て二次流路２４側に透過した抗体３３を含む透過液３５は、排出口２０ｃから中空糸膜フィルタ２０の外部に排出されて産生物回収部４０に回収される。二次流路２４の送液圧力である第３圧力Ｐ３は、排出口２０ｃと第２ポンプＰＵ２との間に設けられた圧力計６３によって測定することが可能である。
　二次流路２４から排出された透過液３５に含まれる抗体３３は、管路５３を介して、回収タンク及び抗体３３の精製を行う精製処理部等を含む産生物回収部４０に送られる。
　管路５４は、未使用の新鮮な培地である新鮮培地をタンク１０に供給するための流路である。第３ポンプＰＵ３は、管路５４の途中に設けられ、新鮮培地を図示しない培地収容部からタンク１０に送液する。第３ポンプＰＵ３を作動させることにより、透過液として失われた液体量を補うように、管路５４を通じてタンク１０内に新鮮培地が添加される。
　プロセッサ７０は、細胞培養装置１００の全体の動作を制御する。プロセッサ７０の構成は特に限定されないが、例えば、プロセッサ７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＮＶＭ（Non-volatile Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリとによって構成される。
　培養液３０の送液時における一次流路２３の供給側と排出側の両端の圧力の差である圧力差をΔＰ［Ｐａ］とした場合において、プロセッサ７０は、例えば、分離工程において、圧力差ΔＰ［Ｐａ］が、次の条件式を満足するように制御する。条件は、培養液３０の粘度をμ［Ｐａ・ｓ］とした場合、圧力差ΔＰと粘度μの比を目標値以下とする条件であり、具体的には、ΔＰ／μ≦４．９×１０６［１／ｓ］である。培養液の粘度μの値と、ΔＰ／μの目標値（本例では４．９×１０６［１／ｓ］以下）はメモリに予め記憶されている。プロセッサ７０は、ΔＰ／μを４．９×１０６［１／ｓ］以下となるように、第１ポンプＰＵ１及び第２ポンプＰＵ２の出力、並びにピンチバルブＶの開度等を制御する。なお、ΔＰ／μは２．８×１０６［１／ｓ］以下とすることがより好ましく、２．１×１０６［１／ｓ］以下とすることがさらに好ましい。なお、粘度μが既知であれば、既知の値がメモリに記憶される。一方、培養液３０に含まれる細胞３２の濃度等の変動要因によって、運転期間中に粘度μが変動する場合は、変動要因と粘度μとの関係式をメモリに記憶しておき、プロセッサ７０が、変動要因に応じて粘度μを算出してもよい。
　上述のとおり、第１開口部２０ａ側の送液圧力は第１圧力Ｐ１であり、第２開口部２０ｂ側の送液圧力は第２圧力Ｐ２である。一次流路２３の供給側と排出側の両端の圧力は、順送時の場合は、第１圧力Ｐ１が供給側の送液圧力であり、第２圧力Ｐ２が排出側の送液圧力である。逆送時の場合は、反対に、第２圧力Ｐ２が供給側の送液圧力となり、第１圧力Ｐが排出側の送液圧力となる。したがって、送液方向による符号の変化を考慮して、両端の圧力差ΔＰは、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２の差の絶対値であり、ΔＰ＝｜Ｐ１－Ｐ２｜と定義される。第１圧力Ｐ１、第２圧力Ｐ２はそれぞれ流路、ここでは、第１開口部２０ａと接続された管路５１あるいは第２開口部２０ｂに接続された管路５２、に備えられた圧力計６１、６２により測定することができる。
　培養液３０の粘度μ［Ｐａ・ｓ］は、培養液３０中の培地３１の種類及び細胞の濃度によって変化する。培養液３０の粘度は、例えば、０．５～５ｍＰａ・ｓである。培養液３０の粘度は、サンプリングした培養液を３８℃で温調し、振動式粘度計を用いて測定する。振動式粘度計は、例えばSEKONIC社製のVM-10Aが用いられる。
　あるいは、中空糸膜２２の膜抵抗を下記式１で表されるｒ、二次流路２４の流路抵抗を下記式２で表されるＲとした場合において、プロセッサ７０は、分離工程において、培養液３０の送液時のΔＰ、ｒ、及びＲの関係が、ΔＰ／２（ｒ＋Ｒ）≦０．０００５ｍＬ／ｍｉｎとなるように、第１ポンプＰＵ１及び第２ポンプＰＵ２の出力、並びにピンチバルブＶの開度等を制御してもよい。
　　ｒ＝μｋ・ｌｎ（Ｄ／ｄ）／２πＬ　　　　　　式１
　　Ｒ＝８μＬＭ／πＡ（ｒｅｆｆ）２　　　　　　式２
　ここで、ｋは、中空糸膜２２の圧損係数、Ｄは中空糸膜２２の外径、ｄは中空糸膜２２の内径、Ｌは中空糸膜２２の長さ、Ｍはハウジング２１に収容されている中空糸膜２２の本数、ｒｅｆｆは下記式３で表される中空糸膜フィルタ２０の水力半径、Ａは中空糸膜フィルタ２０の長さ方向に垂直な断面における二次流路２４の断面積である。
　ｒｅｆｆ＝π（Ｄｈ ２－Ｍ・Ｄ２）／２π（Ｄｈ＋Ｍ・Ｄ）　　式３
　図４に示すように、培養液３０を中空糸膜フィルタ２０の一次流路２３に供給し、一次流路２３中を中空糸膜２２の膜面に沿って送液する際に、中空糸膜２２の孔２２ｈよりも小さい抗体３３は孔２２ｈを通過して二次流路２４に移送される。第１ポンプＰＵ１によ
って、図４中、一次流路２３に沿った矢印で示す一次流路２３の膜面に沿った方向の流れ（以降において接線流という。）を生じさせる。中空糸膜２２の一次流路２３においては、一次流路２３に沿って培養液３０が送液される際に、接線流の方向に対して直交する、壁面に向かう流れが生じ、この流れによって、抗体３３は孔２２ｈを通過して二次流路２４に移送される。
　一次流路２３において膜面に向かう流れが生じることによって、中空糸膜２２の孔２２ｈを通過できないようなサイズの詰まり物質が孔２２ｈに入り込んで詰まりを生じたり、膜面に堆積したりする。詰まり物質は、具体的には、抗体の疎水部が会合及び凝集して生成される抗体凝集物及び死細胞破片などである。以下において、詰まり物質の孔２２ｈへの詰まりである目詰まり及び膜面への堆積を、まとめて「膜詰まり」という。図５は、分離工程の処理時間と、膜間差圧との関係を示すグラフと、処理時間の経過に伴う中空糸膜２２の膜面の状態の変化を示す模式図である。
　膜間差圧とは、一次流路２３の平均圧力と二次流路２４の送液圧力との差である。一次流路２３の平均圧力とは、一次流路２３の両端の送液圧力の平均値、すなわち、第１開口部２０ａにおける第１圧力Ｐ１と、第２開口部２０ｂにおける第２圧力Ｐ２との平均値であり、平均圧力をＰ１２とすると、Ｐ１２＝（Ｐ１＋Ｐ２）／２で定義される。二次流路２４の送液圧力とは、排出口２０ｃにおける第３圧力Ｐ３である。すなわち、膜間差圧＝Ｐ１２－Ｐ３である。
　膜間差圧が大きいほど、一次流路２３から二次流路２４への透過流が生じにくい状態であること意味する。これは次の理由による。まず、上述のとおり、第２ポンプＰＵ２によって、一次流路２３から二次流路２４側に培養液３０の一部は吸引されている。これを前提に、中空糸膜２２に膜詰まりが生じていない状態を考える。膜詰まりが生じていない状態では、中空糸膜２２の孔２２ｈを二次流路２４側に透過する透過流が受ける抵抗は比較的小さく、スムーズに流れる。そのため、一次流路２３側の平均圧力Ｐ１２と、二次流路２４側の第３圧力Ｐ３との差である膜間差圧は小さい。対して、膜詰まりが生じている状態では、中空糸膜２２の孔２２ｈを通過する透過流が受ける抵抗が大きく、透過流が滞留しがちになる。そのため、一次流路２３側の平均圧力Ｐ１２が上昇し、二次流路２４側の第３圧力Ｐ３は低下し、膜間差圧は大きくなる。
　図５は膜間差圧の経時変化の一例を示すグラフである。図５に示すように、分離工程の初期においては、膜詰まりが生じておらず、膜間差圧は低いが、時間が経つにつれて、徐々に膜間差圧が大きくなっている。時間の経過に伴い、詰まり物質３６が中空糸膜２２の孔２２ｈに詰まる目詰まりが生じ始め、最終的には詰まり物質３６による目詰まり及び膜面への堆積による膜詰まりが進行する。膜詰まりが進行すると、中空糸膜２２の分離機能が低下して、耐用期間が終了する。逆に考えれば、膜詰まりの進行を遅らせることができれば、中空糸膜２２の耐用期間を延ばすことができる。
　発明者らは、以下のとおり、中空糸膜２２を通過する培養液３０の流れ、及び後述する膜詰まりが生じるメカニズムを分析することにより、膜詰まりの進行を遅らせる対策として、次の対策が有効であることを見出した。すなわち、中空糸膜２２の一次流路２３から二次流路２４に透過する透過液のうち、産生物回収部４０に回収される液体（後述する濾過液）以外の液体（後述する迂回液）の割合を減らすことである。
　まず、上述のとおり、膜詰まりは、一次流路２３から二次流路２４へ向かう流れにより孔２２ｈよりも大きいサイズの詰まり物質が膜面に押し付けられることにより生じる。この詰まり物質を膜面に押し付ける流れは、膜面を透過して一次流路２３から二次流路２４へ流れる透過液の流量に比例する。一次流路２３から二次流路２４への流れは、主として
二次流路２４に接続されている第２ポンプＰＵ２の作動により二次流路２４が一次流路２３に対して負圧になることにより生じる。
　また、中空糸膜フィルタ２０の一次流路２３から二次流路２４に透過する透過液を分析すると、透過液には、濾過液として回収されず二次流路２４から一次流路２３に戻る迂回液が含まれていることが分かる。ここで、濾過液とは、一次流路２３から二次流路２４に透過した透過液のうち中空糸膜フィルタ２０の外部に排出され産生物回収部４０に回収される液体である。以下において、中空糸膜２２の膜面の単位面積に、単位時間当たりに流れる透過液、濾過液、及び迂回液のそれぞれの流量を、透過流量、濾過流量、及び迂回流量という。
　上述のとおり、膜詰まりは透過流量が多いほど進行する。透過流量のうち、濾過流量は抗体３３の回収効率を維持するためには低減することはできないが、迂回流量は、抗体３３の回収に寄与しない。そのため、迂回流量を抑制することができれば（すなわち、透過液の産生物回収部４０に回収される液体（後述する濾過液）以外の液体（後述する迂回液）の割合を減らすことができれば）、迂回流量の抑制分だけ時間当たりの透過流量を抑制することができる。そして、時間当たりの透過流量が抑制される結果として、時間当たりの壁面側に押し付けられる詰まり物質の量を抑制でき、膜詰まりの進行を遅らせることができる。これにより、中空糸膜フィルタ２０の耐用期間の長期間化が図れる。
　以下において、濾過流量と迂回流量とを含む透過流量に対する迂回流量の比を迂回流量比という。迂回流量を抑制するとは、すなわち、迂回流量比を小さくすることである。
　分離工程において、培養液３０の送液時において、ΔＰ／２（ｒ＋Ｒ）を０．０００５ｍＬ／ｍｉｎ以下とするという条件を満たすことにより、迂回流量比の低減効果が得られる。
　また、ΔＰ／２（ｒ＋Ｒ）を０．０００５ｍＬ／ｍｉｎ以下とするという条件に代えて又はそれに加えて、圧力差ΔＰと粘度μとの比の条件式であるΔＰ／μ≦４．９×１０６［１／ｓ］を満たすことによっても迂回流量比の低減効果が得られる。
　このように、本開示の産生物の製造方法によれば、迂回流量比を低減することにより、中空糸膜フィルタ２０の耐用期間を延ばすことができ、結果として培養の連続運転を長期間化できる。
　培養液３０中で細胞を培養して産生物を得る産生物の製造方法においては、以下のような中空糸膜フィルタ２０を用いることが好ましい。
　中空糸膜２２は、長さＬと、内径ｄ（図２参照）との関係が、
　Ｌ／ｄ≦２９０
を満たすことが好ましい。Ｌ／ｄは２２０以下がより好ましく、２００以下がより好ましく、１４０以下がさらに好ましい。Ｌ／ｄは５０以上が好ましい。
　Ｌ／ｄを２９０以下とすることで、中空糸膜２２の一次流路２３の両端の圧力差ΔＰを小さくすることができ、ΔＰ／μ≦４．９×１０６［１／ｓ］、あるいはΔＰ／２（ｒ＋Ｒ）≦０．０００５ｍＬ／ｍｉｎを実現できる。
　中空糸膜２２の長さＬ、内径ｄは、一例として、Ｌ≦２９０ｍｍ、ｄ≧１ｍｍである。中空糸膜の長さＬは２９０ｍｍ以下が好ましく、２４０ｍｍ以下がより好ましく、２００ｍｍ以下がさらに好ましい。また、中空糸膜の長さＬは、１００ｍｍ以上が好ましく、１４０ｍｍ以上がより好ましく、１５０ｍｍ以上がさらに好ましい。中空糸膜の内径ｄは１ｍｍ以上が好ましく、１．２ｍｍ以上がより好ましく、１．５ｍｍ以上がさらに好ましく、２ｍｍ以上がさらに好ましい。また、内径ｄは５ｍｍ以下が好ましく、４ｍｍ以下がより好ましく、３ｍｍ以下がさらに好ましい。
　中空糸膜フィルタ２０の長さ方向に垂直な断面における一次流路２３の総断面積Ｓ１と、ハウジング２１の断面積Ｓｈとの関係が、
　Ｓ１／Ｓｈ≧０．２８
を満たすことが好ましい。ここで、一次流路２３の総断面積Ｓ１とは、１本の中空糸膜２２の長さ方向に垂直な断面における断面積ｓ１とハウジング２１内に収容されている中空糸膜２２の本数Ｎとの積であり、以下において、単に一次流路断面積Ｓ１とする。Ｓ１／Ｓｈは０．３以上がより好ましく、０．３５以上がさらに好ましい。Ｓ１／Ｓｈは０．４以下が好ましい。
　ハウジング２１の断面積Ｓｈは、２０００ｍｍ２以上が好ましく、２４００ｍｍ２以上がより好ましく、３０００ｍｍ２以上がさらに好ましく、５０００ｍｍ２以上がさらに好ましい。上限は、１００００ｍｍ２であり、８０００ｍｍ２がより好ましい。
　Ｓ１／Ｓｈを０．２８以下とすることで、中空糸膜２２の一次流路２３の両端の圧力差ΔＰを小さくすることができ、ΔＰ／μ≦４．９×１０６［１／ｓ］、あるいはΔＰ／２（ｒ＋Ｒ）≦０．０００５ｍＬ／ｍｉｎを実現できる。
　中空糸膜２２の膜抵抗ｒが１２５０ｐｓｉ／ｍＬ／ｍｉｎ（＝８６２０ｋＰａ／ｍＬ／ｍｉｎ）以上であることが好ましい。
　ｒ＝μｋ・ｌｎ（Ｄ／ｄ）２πＬ
で表される。ここで、μは培養液３０の粘度、ｋは中空糸膜２２の圧損係数である。膜抵抗ｒは１６００ｐｓｉ／ｍＬ／ｍｉｎ以上がより好ましく、２５００ｐｓｉ／ｍＬ／ｍｉｎ以上がさらに好ましい。また、ｒは８０００ｐｓｉ／ｍＬ／ｍｉｎ以下が好ましい。
　膜抵抗ｒが１２５０ｐｓｉ／ｍＬ／ｍｉｎ以上であれば、一次流路２３から二次流路２４への透過流量を効果的に抑制でき、迂回流量を抑制できる。
　圧損係数ｋは５×１０１３／ｍ２以上であることが好ましい。圧損係数ｋは中空糸膜２２の一次流路２３と二次流路２４との間の圧力損失に関わる係数であり、中空糸膜２２を構成する多孔質膜２２ａの材料、孔２２ｈの大きさ、及び膜厚に依存する。圧損係数ｋは５×１０１４／ｍ２以上がより好ましく、１×１０１５／ｍ２以上がさらに好ましい。圧損係数ｋは１×１０１６／ｍ２以下が好ましい。圧損係数ｋは溶媒を一次流路２３側から二次流路２４側に流した際の圧力損失を測定し、その値を溶媒の粘度と流束で除して算出する。
　圧損係数ｋが小さいほど、一次流路２３から二次流路２４へ透過液が流れやすくなる。すなわち、圧損係数ｋが小さいほど迂回液が生じやすくなる。圧損係数ｋが５×１０１３／ｍ２以上であれば、透過流量を効果的に抑制でき、結果として迂回流量を抑制できる。
　中空糸膜２２は、外径Ｄ（図２参照）と内径ｄとの関係が、Ｄ／ｄ≧１．１を満たすことが好ましい。Ｄ／ｄ≧１．１とは、中空糸膜２２の膜厚ｔ（ここで、２ｔ＝Ｄ－ｄ）が内径ｄの５％以上であることを意味する。Ｄ／ｄは１．２５以上がより好ましく、１．４以上がさらに好ましい。また、Ｄ／ｄは３．０以下が好ましい。
　中空糸膜２２の外径Ｄは、１．１ｍｍ以上が好ましく、１．２５ｍｍ以上が好ましい。また、外径Ｄは１．４ｍｍ以下が好ましい。
　Ｄ／ｄが大きいほど、中空糸膜の膜厚が大きくなるため、膜抵抗ｒが大きくなり、一次流路２３から二次流路２４への透過流量を効果的に抑制できる。Ｄ／ｄ≧１．１であれば、透過流量を効果的に抑制でき、結果として迂回流量を抑制できる。
　中空糸膜２２の一次流路２３の壁面の表面粗さＳａは８μｍ以下であることが好ましい。表面粗さＳａは７μｍ以下がより好ましく、６μｍ以下がさらに好ましい。表面粗さＳａは３μｍ以上が好ましい。表面粗さＳａは、レーザー顕微鏡を用いて測定する。レーザー顕微鏡は例えばキーエンス社製のVK-X3000を用いる。
　一次流路２３の壁面の表面粗さＳａが小さいほど、詰まり物質が中空糸膜２２の壁面に引っ掛かりにくくなり、孔２２ｈへの詰まり及び壁面への堆積を抑制できる。表面粗さＳａが８μｍ以下であれば、膜詰まりの抑制効果が高い。
　中空糸膜フィルタ２０においては、ハウジング２１内の中空糸膜２２の本数は、中空糸膜２２の外径Ｄが２ｍｍ未満の場合、９００本以上が好ましく、１０００本以上がより好ましい。上限は、５００００本であり、３００００本がより好ましい。中空糸膜２２を短くする場合でも十分な処理能力を担保するため、本数を多くすることが好ましい。
なお、中空糸膜の外径Ｄが２ｍｍ以上の場合、中空糸の本数は、１００本以上が好ましく、２００本以上がより好ましい。上限は１００００本であり、１０００本以下が好ましく、８００本以下がより好ましい。
　中空糸膜フィルタ２０においては、ハウジング２１の長さ方向に垂直な断面（図３参照）における１平方センチメートル当たりの中空糸膜２２の本数Ｎと、中空糸膜２２の外径Ｄとの積Ｎ×Ｄが５本・ｃｍ／ｃｍ２以上であることが好ましい。１平方センチメートル当たりの中空糸膜２２の本数Ｎは、ハウジング２１の断面積Ｓｈとハウジング２１に収容されている中空糸膜２２の本数Ｍとから算出される。Ｎ×Ｄは６．５・ｃｍ／ｃｍ２以上がより好ましく、８本・ｃｍ／ｃｍ２以上がさらに好ましい。Ｎ×Ｄは１５本・ｃｍ／ｃｍ２以下が好ましい。
　中空糸膜２２が密になるほど、ハウジング２１の断面積に対する二次流路２４の総断面積が小さくなり、一次流路２３から二次流路２４への透過流量を抑制できる。Ｎ×Ｄ≧５本・ｃｍ／ｃｍ２であれば、透過流量を効果的に抑制でき、結果として迂回流量比を抑制できる。
　中空糸膜２２の一次流路２３の壁面の水の接触角が７５°以下であることが好ましい。すなわち中空糸膜２２は親水性であることが好ましい。水の接触角が７５°以下であれば、疎水性の詰まり物質が膜面に付着しにくくなり、詰まり及び壁面への堆積を抑制できる。水の接触角は、中空糸膜を切り開いて平膜とし、その表面に１μＬの水滴を滴下して測定する。接触角は装置によりθ／２法で自動算出された値を用いる。装置としては例えば、協和界面科学社製のDropMaster DMs-401を用いる。
　なお、培養液３０の送液の方向を予め設定されたタイミングで逆転させることにより、中空糸膜２２の壁面に付着した詰まり物質等の付着物に対するフラッシング効果を得ることできる。
　本開示に係る産生物の製造方法においては、前述した産生物を産生する細胞を培養する工程と、培養液中の細胞と産生物とを分離する分離工程とに加え、産生物を回収する工程と、タンクに新鮮な培地を供給する供給工程とを含む、灌流培養を用いることが好ましい。
　灌流培養は、新鮮な培地を添加し、同時に使用済み培地を除去する培養法である。灌流培養によれば、１００×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍＬを超える高い細胞密度を達成することが可能である。また、灌流培養の利点は、目的とする産生物が産生される培養が、バッチ培養法又はフェドバッチ培養よりも長期間維持されることである。
　本実施形態の産生物の製造方法において、培養液の細胞密度は、好ましくは３０×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍＬ以上である。培養液の細胞密度は、５０×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍＬ以上がより好ましく、８０×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍＬ以上がより好ましく、１２０×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍＬ以上がより好ましく、１５０×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍＬ以上がさらに好ましい。また、培養液の細胞濃密度、好ましくは４００×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍＬ以下であり、より好ましくは２５０×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍＬ以下である。
　３０×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍＬ以上のような細胞密度が高い場合には、膜詰まりが生じやすいため、本開示の技術による効果が高い。
　細胞密度は、細胞数を常法により測定し、細胞数を培養液量で割ることにより求めることができる。
　本実施形態の産生物の製造方法において、産生物の力価は１．０ｇ／Ｌ以上であることが好ましい。産生物の力価は、１．４ｇ／Ｌ以上がより好ましく、１．８ｇ／Ｌ以上がさらに好ましい。
　産生物の力価は、培養液を０．２μｍのシリンジフィルターを通して細胞等の粗大物を取り除き、代謝測定装置を用いて測定する。代謝測定装置としては、Ｒｏｃｈｅ社製のＣｅｄｅｘｂｉｏを用いる。
「簡易実験系による実験」
　発明者らは、簡易実験系を作製し、中空糸膜の膜詰まりを遅らせて中空糸膜フィルタ２０の耐用期間を長期間化することが可能な中空糸膜フィルタ２０の構成について検討した。図６は、簡易実験系１０２の構成を示す模式図である。
　簡易実験系１０２は、詰まり物質を含む濾過対象液１３０を収容する容器１１０と、簡易フィルタ１２０と、第１ポンプＰＵ１１、第２ポンプＰＵ１２、第３ポンプＰＵ１３と、管路１５１～１５４を備える。
　簡易フィルタ１２０は、中空糸膜フィルタ２０に用いられる中空糸膜１２２を１本と、その１本の中空糸膜１２２を収容するポリプロピレン製のチューブ１２１とから作製した。図６に示すように、チューブ１２１の両端には第１開口部１２０ａ及び第２開口部１２０ｂが備えられている。第１開口部１２０ａは容器１１０から簡易フィルタ１２０に濾過対象液１３０を送液するための管路１５１と接続されている。第２開口部１２０ｂは簡易フィルタ１２０からポンプＰＵ１１に濾過対象液１３０を送液するための管路１５２に接続されている。この第１開口部１２０ａ及び第２開口部１２０ｂにより中空糸膜１２２の中空部から構成される一次流路１２３に濾過対象液１３０の流入出が可能に構成されている。また、チューブ１２１の外周には、二次流路１２４中の透過液をチューブ１２１の外部に排出させるための管路１５３が接続される排出口１２０ｃが備えられている。
　第１ポンプＰＵ１１は、第１開口部１２０ａから簡易フィルタ１２０に濾過対象液１３０を流入させ、第２開口部１２０ｂから排出させる順送と、第２開口部１２０ｂから簡易フィルタ１２０に濾過対象液１３０を流入させ、第１開口部１２０ａから排出させる逆送との往復流を生じさせる。
　第２ポンプＰＵ１２は、管路１５３と接続されており、排出口１２０ｃを介して二次流路１２４中の透過液を回収するポンプである。
　第３ポンプＰＵ１３は、管路１５４と接続されており、管路１５４を介して容器１１０に濾過対象液１３０を供給するポンプである。
　管路１５１、１５２、１５３にはそれぞれ圧力計１６１～１６３が備えられている。管路１５１に備えられている圧力計１６１により、一次流路１２３の一端の送液圧力である第１圧力Ｐ１が測定される。管路１５２に備えられている圧力計１６２により、一次流路１２３の他端の送液圧力である第２圧力Ｐ２が測定される。そして、管路１５３に備えられている圧力計１６３により、二次流路１２４の送液圧力である第３圧力Ｐ３が測定される。
　上記簡易実験系１０２において、中空糸膜１２２の長さを変化させた場合の膜詰まりの発生について調べた。濾過対象液１３０として、培養液上清を用いた。培養液上清は、培養液を遠心分離することにより細胞を沈殿させた場合の上部の液体部分であり、抗体及び詰まり物質となる抗体の凝集物を含む。
　中空糸膜１２２を透過する透過液の流量を実際の産生物の製造における流量の略２０倍となるように、各ポンプＰＵ１１、ＰＵ１２及びＰＵ１３を作動させた。
　中空糸膜２２の長さである膜長が４３ｃｍ、２２ｃｍ及び１４ｃｍの中空糸膜について、膜面積当たりの濾過液量［ｍ３／ｍ２］に対する膜間差圧［ｐｓｉ］の変化を調べた。なお、１ｐｓｉは、６８９４．７６Ｐａである。
　膜長が長いほど、少ない濾過液量で膜間差圧が増加した。具体的には、膜長が長いほど、所定の膜間差圧（例えば、４．０ｐｓｉ）に至るまでの膜面積当たりの濾過液量が少なく、膜長が短いほどは膜間差圧が４．０ｐｓｉに至るまでの膜面積当たりの濾過液量が多くなった。すなわち、膜長が短いほど中空糸膜フィルタの耐用期間を長期間化できることがわかった。
　次に、各膜長についての最大迂回流量を算出した。最大迂回流量とは、中空糸膜長手方向の端部における迂回流量である。膜面積当たりの濾過液量を一定とした条件下で、１時間当たりの膜面積当たりの迂回流量を算出した。その結果、膜長が短いほど迂回流量を少なくできることがわかった。具体的には、膜長が４３ｃｍ、２２ｃｍ及び１４ｃｍを比較すると、膜長４３ｃｍの場合と比較すると、膜長２２ｃｍの場合には最大迂回流量は半分以下となり、膜長１４ｃｍの場合には最大迂回流量は１／３以下となった。
　簡易実験系による膜詰まりについての結果と、最大迂回流量の計算結果とから、迂回流が大きいほど膜詰まりが早く生じ、迂回流を抑制することで膜詰まりを遅らせることができることが明らかになった。
　図７は、中空糸膜フィルタ２０に接続されたダイアフラムポンプ（図１における第１ポンプＰＵ１に相当）を作動させ、中空糸膜フィルタ２０にタンク１０から培養液を送液する順送時（ａ）と、中空糸膜フィルタ２０からタンク１０へ培養液を送液する逆送時（ｂ）の場合についての、中空糸膜２２の長さ方向における透過流量の変化を示す。図７は、数理モデルによる計算結果である。数理モデルにおいて中空糸膜２２の長さＬは５２０ｍｍとし、培養液の細胞密度は１２０×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍＬとした。
　図７において、中空糸膜２２の長さ方向の位置は、中空糸膜フィルタ２０の中空糸膜２２のタンク１０側の一端を基準位置として、基準位置からの距離（図７中において入口からの距離）で示している。透過流量は、上述のとおり、中空糸膜２２の一次流路２３から二次流路２４へ、単位面積当たり、単位時間当たりに透過する透過液の量である。
　図７に示すように、中空糸膜２２の供給側の一端において透過流量は最大となる。この透過流量と中空糸膜２２の膜面への詰まり部物質の堆積量には相関があり、透過流量が大きいほど堆積層厚さが大きくなる。
　以上の簡易実験及び数理モデル等の結果から中空糸膜フィルタに生じる迂回流と膜詰まりの発生のメカニズムは以下のように推察される。
　図８は、（Ａ）相対的に長い膜長Ｌ１の中空糸膜を有する中空糸膜フィルタ１２０Ａの場合と（Ｂ）相対的に短い膜長Ｌ２の中空糸膜を有する中空糸膜フィルタ１２０Ｂの場合についての迂回流発生のメカニズムを説明するための図である。膜面積当たりの濾過流量を同一とする場合、膜長が長いほど、一次流路２３の両端間の圧力差ΔＰが大きくなる。すなわち、中空糸膜フィルタ１２０Ａ、１２０Ｂにおいて膜面積当たりの濾過流量を同一とする場合、図８の（Ａ）に示すように、中空糸膜フィルタ１２０Ａの一次流路２３の両端間の圧力差ΔＰＡは、中空糸膜フィルタ１２０Ｂの一次流路２３の両端間の圧力差ΔＰＢと比較して大きくなる。そのため、中空糸膜フィルタ１２０Ａの一次流路２３では、供給側において壁面に向かう流れが生じやすく、迂回流量が多くなり、膜詰まりが進行し易くなる。これに対し、図８の（Ｂ）中の中空糸膜フィルタ１２０Ｂの一次流路２３においては、両端間の圧力差ΔＰが中空糸膜フィルタ１２０Ａと比較して小さいので、供給側における壁面に向かう流れが相対的に少なくなる。それに伴い、迂回流量も相対的に小さくなり、結果として膜詰まりの進行速度を遅くできる。
　タンク容量（すなわち培養液量）が大きくなると、回収する濾過液の量も比例して増える。使用する中空糸膜２２の膜面積と送液する培養液量との関係を、膜面積／培養液量＝一定、としてスケールアップする場合、膜面積当たりの透過液の量は変化しないので、膜面積自体を増やす必要がある。このようにスケールアップして中空糸膜２２の膜面積を大面積化する場合、一般には中空糸膜の長さを長くすることで、膜面積を増やす。しかしながら、上述の検討によれば、単純に中空糸膜を長くした場合、長いほど両端間の差圧が大きくなり、迂回流が増加するため、耐用期間が短くなることが明らかである。そのため、容量が１００Ｌ以上のようなタンク１０を用いた培養を行う産生物の製造方法において、培養液の送液時における中空糸膜２２の一次流路２３の両端の圧力差ΔＰを小さくすること、具体的には、ΔＰ／２（ｒ＋Ｒ）を０．０００５ｍＬ／ｍｉｎ以下とすること、及び／又はΔＰ／μを４．９×１０６［１／ｓ］以下とすることによる耐用期間の長期間化が有効である。
　なお、製造された産生物は、例えばバイオ医薬品及び再生医療等において用いることができる。
　なお、上記実施形態においては、中空糸膜フィルタ２０を、培養液中の細胞と産生物を分離するために用いられる例について説明したが、中空糸膜フィルタ２０は、細胞と産生物の分離に限らず、固体粒子を分離する処理に適用することもできる。固体粒子は、その最大長さが１μｍ以上であり、２μｍ以上が好ましく、５μｍ以上がより好ましい。最大長さは、１００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましく、１０μｍ以下がより好ましい。
　また、上記実施形態において、プロセッサのハードウェア的な構造としては、下記に示す各種のプロセッサ（Processer）を用いることができる。各種プロセッサとしては、ソフトウェア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡ（Field‐Programmable Gate Array）などの製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（Programmable Logic Device）、及びＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。
　また、上述の処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせなど）で実行してもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、システムオンチップ（System On Chip：ＳＯＣ）などのように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。
　さらに、これらのプロセッサのハードウェア的な構造としては、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路（Circuitry）を用いることができる。
　また、本開示の技術は、分析装置の作動プログラムに加えて、分析装置の作動プログラムを非一時的に記憶するコンピュータで読み取り可能な記憶媒体（ＵＳＢメモリ又はＤＶＤ（Digital Versatile Disc）－ＲＯＭ（Read Only Memory）など）にもおよぶ。
　以下、実施例により本開示の実施形態を更に具体的に説明する。
　図１に示す細胞培養装置と略同等の構成の装置を用いて比較例１及び比較例２の産生物の製造方法により産生物を製造した。また、実施例１～８の産生物の製造方法について、シミュレーションを実施した。目標の連続運転期間は３４日間である。
　「比較例１」
　まず、タンクに培地を４４Ｌ入れ３７℃で保持し、タンク１０上面から空気およびＣＯ２を通気し１日間放置した。次に、細胞をタンク内の細胞密度が５．０×１０５ｃｅｌｌｓ／ｍＬ、タンク内の液量が４５Ｌになるように播種した。播種から２日後からポンプによる培養液の連続的な抜き出し及び細胞と産生物との分離（分離工程）、及び新鮮培地の供給（新鮮培地を供給する工程）を２７Ｌ／日の割合で行った。また、播種から５日後からはポンプによる培養液の連続的な抜き出し及び細胞と産生物との分離（分離工程）、及び新鮮培地の供給（新鮮培地を供給する工程）を５４Ｌ／日の割合で行った。なお、分離工程において、二次流路に透過しなかった培養液はタンクに戻し、二次流路に透過した透過液を回収することにより、産生物としての抗体を回収した（回収工程）。培養した細胞は、抗体を産生するＣＨＯ細胞である。培地は、特表２０００－５１７１８８の表２の交換培地を参考にして調整した培地を使用した。
　分離工程を開始した日を１日目として、所定の膜詰まり状態に至るまで、もしくは、６０日間、上記分離工程、新鮮培地を供給する工程及び回収工程を続けた。
　中空糸膜フィルタとして、内径Ｄｈ＝５３．２ｍｍのハウジングを備え、ハウジング内には、中空糸膜をＭ＝８３０本収容した中空糸膜フィルタを用いた。中空糸膜は、膜長Ｌ＝２９５ｍｍ、内径ｄ＝１ｍｍ、外径Ｄ＝１．２６ｍｍ、膜厚（Ｄ－ｄ）／２＝０．１３ｍｍであった。この場合、Ｌ／ｄ＝２９５であり、Ｄ／ｄ＝１．２６である。また、中空糸膜フィルタの長さ方向に垂直な断面積において、ハウジング断面積Ｓｈ＝πＤｈ２＝２２２２．９ｍｍ２、一次流路断面積Ｓ１＝Ｍ×π（ｄ／２）２＝６５１・９ｍｍ２、二次流路断面積Ａ＝Ｓｈ－Ｍ×π（Ｄ／２）２＝１１８７．９ｍｍ２、ハウジング断面積Ｓｈに対する一次流路断面積Ｓ１はＳ１／Ｓｈ＝０．２９であり、１ｃｍ２当たりの中空糸膜の本数Ｎ＝Ｍ／Ｓｈ＝３７．３４である。また、水力半径ｒｅｆｆ＝π（Ｄｈ２－Ｍ・Ｄ２）／２π（Ｄｈ＋Ｍ・Ｄ）＝０．６８８である。なお、中空糸膜の圧損係数ｋ＝５．５４８×１０１４／ｍ２であり、膜面の表面粗さＳａ＝７．９ｍｍ、接触角は７０°であった。
　送液する培養液の粘度μは２．０ｍＰａ・ｓであり、送液時における一次流路２３の両端間の圧力差ΔＰを１．４４ｐｓｉとした。すなわち、ΔＰ／μ＝４．９６とした。
　なお、この場合、中空糸膜抵抗ｒ＝μｋ・ｌｎ（Ｄ／ｄ）／２πＬ＝１２０３．９ｐｓｉ／ｍＬ／ｍｉｎ、二次流路の流抵抗Ｒ＝８μＬＭ／πＡ（ｒｅｆｆ）２＝１９．３ｐｓｉ／ｍＬ／ｍｉｎ、ΔＰ／２（ｒ＋Ｒ）＝０．０００５９ｍＬ／ｍｉｎであった。
「比較例２」
　中空糸膜フィルタとして、内径Ｄｈ＝１６．３ｍｍのハウジングを備え、ハウジング内には、中空糸膜をＭ＝７５本収容した中空糸膜フィルタを用いた。中空糸膜は、膜長Ｌ＝５５８．５ｍｍ、内径ｄ＝１ｍｍ、外径Ｄ＝１．２６ｍｍ、膜厚（Ｄ－ｄ）／２＝０．１３ｍｍであった。この場合、Ｌ／Ｄ＝５５８．５であり、Ｄ／ｄ＝１．２６である。また、中空糸膜フィルタの長さ方向に垂直な断面積において、ハウジング断面積Ｓｈ＝２０８．７ｍｍ２、一次流路断面積Ｓ１＝１５８．９ｍｍ２、二次流路断面積Ａ＝１１５．２ｍｍ２、ハウジング断面積Ｓｈに対する一次流路断面積Ｓ１はＳ１／Ｓｈ＝０．２８であり、１ｃｍ２当たりの中空糸膜の本数Ｎ＝３５．９４である。また、水力半径ｒｅｆｆ＝０．６６２である。なお、中空糸膜の素材及び膜厚は比較例１と同じであるため、圧損係数ｋ、膜面の表面粗さＳａ、接触角は比較例１と同一である。なお、送液する培養液も比較例１と同一とした。
　送液時における一次流路の両端間の圧力差ΔＰを３．５１ｐｓｉとした。すなわち、ΔＰ／μ＝１２．１０とした。
　なお、この場合、中空糸膜抵抗ｒ＝６３５．９ｐｓｉ／ｍＬ／ｍｉｎ、二次流路の流抵抗Ｒ＝３６．８ｐｓｉ／ｍＬ／ｍｉｎ、ΔＰ／２（ｒ＋Ｒ）＝０．００２６１ｍＬ／ｍｉｎであった。
＜膜詰まり評価＞
　比較例１及び比較例２について、分離工程を開始した日から、中空糸膜フィルタの詰まり具合を毎日同時刻に測定し、ＴＭＰ＝１．５ｐｓｉとなるまでの日数、及びΔＰｉｎ＝４ｐｓｉとなるまでの日数を調べた。ここで、ＴＭＰは一次流路２３と二次流路２４との間の膜間差圧であり、膜詰まりのうち多孔質膜の孔の詰まりが増加するほど大きくなるため、膜詰まりのうち孔の詰まり具合（目詰まり）を評価する指標とした。また、ΔＰｉｎは一次流路の第１ポンプＰＵ１側の端部における送液圧力（第２圧力Ｐ２）の初期値からの増加量である。ΔＰｉｎは、一次流路２３が閉塞するほど大きくなるため、膜詰まりのうち、膜面への堆積状態を評価する指標とした。
　第１圧力Ｐ１、第２圧力Ｐ２及び第３圧力Ｐ３を測定し、ＴＭＰ＝（Ｐ１_avg＋Ｐ２_avg）／２－Ｐ３_avgとした。ここで、Ｐ１_avg＝（Ｐ１_max＋Ｐ１_min）／２であり、Ｐ１_max、Ｐ１_minはそれぞれ、培養液が中空糸膜内を５往復する内の第１圧力Ｐ１の最大値、最小値の圧力を示す。Ｐ１_avg、Ｐ３_avgについても同様である。
　ΔＰｉｎ＝（Ｐ２_max－Ｐ２_min）―（Ｐ２ｉ_max－Ｐ２ｉ_min）とした。ここで、Ｐ２ｉはＰ２の初期値（分離工程を開始した日の第２圧力）である。
「実施例１～実施例８」
　実施例１～実施例８において、中空糸膜フィルタの構成を表１に示す通りとして、膜詰まりについて評価した。
　表１に示す通り、例えば、実施例１は、中空糸膜フィルタとして、内径Ｄｈ＝５３．２ｍｍのハウジングを備え、ハウジング内には、中空糸膜をＭ＝１０００本収容した中空糸膜フィルタを用いた。そして、中空糸膜は、膜長Ｌ＝２２０ｍｍ、内径ｄ＝１ｍｍ、外径Ｄ＝１．２６ｍｍ、膜厚（Ｄ－ｄ）／２＝０．１３ｍｍとした。この場合、Ｌ／Ｄ＝２２０であり、Ｄ／ｄ＝１．２６である。また、中空糸膜フィルタの長さ方向に垂直な断面積において、ハウジング断面積Ｓｈ＝２２２２．９ｍｍ２、一次流路断面積Ｓ１＝７８５．４ｍｍ２、二次流路断面積Ａ＝９７６ｍｍ２、ハウジング断面積Ｓｈに対する一次流路断面積Ｓ１はＳ１／Ｓｈ＝０．３５３であり、１ｃｍ２当たりの中空糸膜の本数Ｎ＝４４．９９である。また、水力半径ｒｅｆｆ＝０．４７３である。なお、中空糸膜の素材及び膜厚は比較例１と同一とした。また、送液する培養液も比較例１と同一とした。
　そして、送液時における一次流路の両端間の圧力差ΔＰを０．８ｐｓｉとした。すなわち、ΔＰ／μ＝２．７６とした。
　なお、この場合、中空糸膜抵抗ｒ＝１６１４．４ｐｓｉ／ｍＬ／ｍｉｎ、二次流路の流抵抗Ｒ＝４４．６ｐｓｉ／ｍＬ／ｍｉｎ、ΔＰ／２（ｒ＋Ｒ）＝０．０００２４ｍＬ／ｍｉｎであった。
　実施例１～実施例８についても、効果は、ＴＭＰ＝１．５ｐｓｉとなるまでの日数、及びΔＰｉｎ＝４ｐｓｉとなるまでの日数で評価した。
　比較例１～２及び実施例１～８について、中空糸膜フィルタ構成、送液時条件及び効果としての膜詰まり評価の結果を表１にまとめて示す。なお、表１において、ΔＰｉｎ＝４ｐｓｉとなるまでの日数における「発生なし」とは、６０日目において、ΔＰｉｎが４ｐｓｉに到達していなかったことを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示されるとおり、培養液の送液時のΔＰ／２（ｒ＋Ｒ）を０．０００５ｍＬ／ｍｉｎを満たしている実施例１～実施例８においては、詰まり具合を示すΔＰｉｎは６０日を超えても４ｐｓｉにならず、ＴＭＰが１．５ｐｓｉとなるまでの日数も目標とする３４日を超えた。一方、培養液の送液時のΔＰ／２（ｒ＋Ｒ）を０．０００５ｍＬ／ｍｉｎ以下を満たしていない比較例１、２は、ＴＭＰが１．５ｐｓｉとなるまでの日数が３４日に満たなかった。比較例１については、６０日を超えてもΔＰｉｎは４ｐｓｉを超えていないが、６０日の時点では大幅に効率が低下しているものと推測される。なお、実施例１～実施例８は、ΔＰ／μが４．９×１０６［１／ｓ］以下という条件も満たしていた。
　実施例１～４の比較からＬ／ｄが小さいほど膜詰まりまでの期間（耐用期間）を長期間化することが分かる。実施例１～４の結果から、Ｌ／ｄは２２０以下が好ましく、１４０以下がより好ましく、１１０以下がさらに好ましいといえる。
　実施例１～８はいずれもＳ１／Ｓｈ≧０．２８を満たす。実施例１、３及び４の比較からＳ１／Ｓｈが大きいほど耐用期間を長期間化できることがわかる。
　実施例１、５及び６の比較から、Ｄ／ｄが大きいほど耐用期間を長期間化できることがわかる。
　実施例１、７及び８の比較から、水力半径ｒｅｆｆは０．５５以下において小さいほど耐用期間を長期間化できることがわかる。
　なお、以上に示した記載内容および図示内容は、本開示の技術に係る部分についての詳細な説明であり、本開示の技術の一例に過ぎない。例えば、上記の構成、機能、作用、および効果に関する説明は、本開示の技術に係る部分の構成、機能、作用、および効果の一例に関する説明である。よって、本開示の技術の主旨を逸脱しない範囲内において、以上に示した記載内容および図示内容に対して、不要な部分を削除したり、新たな要素を追加したり、置き換えたりしてもよいことはいうまでもない。また、錯綜を回避し、本開示の技術に係る部分の理解を容易にするために、以上に示した記載内容および図示内容では、本開示の技術の実施を可能にする上で特に説明を要しない技術常識などに関する説明は省略されている。
　なお、２０２３年６月９日に出願された日本国特許出願２０２３－０９５８９５の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
　本明細書に記載された全ての文献、特許出願及び技術規格は、個々の文献、特許出願及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
　上記実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
＜付記１＞
　細胞を培養し産生物を得る産生物の製造方法であって、
　タンクに収容された培養液中で細胞を培養する培養工程と、
　内部に長手方向に延びる一次流路を有する中空糸膜と、複数本の中空糸膜を収容するハウジングとを有し、ハウジング内における各中空糸膜の外部の空間を二次流路とする中空糸膜フィルタを用い、タンクから供給された培養液を、一次流路に送液し、産生物を含む透過液を二次流路に透過させることにより、培養液中の細胞と産生物とを分離する分離工程とを含み、
　分離工程において、培養液の送液時における一次流路の供給側と排出側の両端の圧力の差をΔＰ［Ｐａ］、中空糸膜の膜抵抗を下記式１で表されるｒ、二次流路の流路抵抗を下記式２で表されるＲとした場合に、
　培養液の送液時のΔＰ／２（ｒ＋Ｒ）を０．０００５ｍＬ／ｍｉｎ以下とする、産生物の製造方法。
　　ｒ＝μｋ・ｌｎ（Ｄ／ｄ）／２πＬ　　　　　　式１
　　Ｒ＝８μＬＭ／πＡ（ｒｅｆｆ）２　　　　　　式２
　ここで、ｋは中空糸膜の圧損係数、Ｄは中空糸膜の外径、ｄは中空糸膜の内径、Ｌは中空糸膜の長さ、Ｍはハウジングに収容されている中空糸膜の本数、ｒｅｆｆは下記式３で表される中空糸膜フィルタの水力半径、Ａは中空糸膜フィルタの長さ方向に垂直な断面における二次流路の断面積である。
　ｒｅｆｆ＝π（Ｄｈ ２－Ｍ・Ｄ２）／２π（Ｄｈ＋Ｍ・Ｄ）　　式３
＜付記２＞
　分離工程において、培養液の粘度をμ［Ｐａ・ｓ］とした場合に、培養液の送液時のΔＰ／μを４．９×１０６［１／ｓ］以下とする、付記１に記載の産生物の製造方法。
＜付記３＞
　中空糸膜の長さＬと、中空糸膜の内径ｄとの関係が
　Ｌ／ｄ≦２９０
を満たす、付記１又は付記２に記載の産生物の製造方法。
＜付記４＞
　中空糸膜フィルタの長さ方向に垂直な断面における一次流路の総断面積Ｓ１と、ハウジングの断面積Ｓｈとの関係が、
　Ｓ１／Ｓｈ≧０．２８
を満たす、付記１から付記３のいずれか１つに記載の産生物の製造方法。
＜付記５＞
　中空糸膜の膜抵抗ｒが１２５０ｐｓｉ／ｍＬ／ｍｉｎ以上である、付記１から付記４のいずれか１つに記載の産生物の製造方法。
＜付記６＞
　中空糸膜の一次流路と二次流路との間の圧損係数ｋが５×１０１３／ｍ２以上である、付記１から付記５のいずれか１つに記載の産生物の製造方法。
＜付記７＞
　中空糸膜の外径Ｄと、内径ｄとの関係が、
　Ｄ／ｄ≧１．１
を満たす、付記１から付記６のいずれか１つに記載の産生物の製造方法。
＜付記８＞
　中空糸膜の一次流路の壁面の表面粗さがＳａ＝８μｍ以下である、
付記１から付記７のいずれか１つに記載の産生物の製造方法。
＜付記９＞
　分離工程において、送液の方向を予め設定されたタイミングで逆転させる、付記１から付記８のいずれか１つに記載の産生物の製造方法。
＜付記１０＞
　産生物が抗体である、付記１から付記９のいずれか１つに記載の製造方法。
＜付記１１＞
　産生物を回収する工程と、
　タンクに培地を供給する供給工程と、
を含む、灌流培養である、付記１から付記１０のいずれか１つに記載の産生物の製造方法。
＜付記１２＞
　培養液の細胞密度が１００×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍＬ以上である、付記１から付記１１のいずれか１項に記載の産生物の製造方法。
＜付記１３＞
　産生物の力価が１．０ｇ／Ｌ以上である、付記１から付記１２のいずれか１つに記載の産生物の製造方法。
＜付記１４＞
　培養液中で細胞を培養して産生物を得る産生物の製造方法に使用される中空糸膜フィルタであって、
　内部に長手方向に延びる一次流路を有する中空糸膜と、
　複数本の中空糸膜を収容するハウジングとを有し、
　中空糸膜の長さＬと、中空糸膜の内径ｄはそれぞれ、
　Ｌ≦２９０ｍｍ、ｄ≧１ｍｍであり、
かつ、両者の関係が、
　Ｌ／ｄ≦２９０
である、中空糸膜フィルタ。
＜付記１５＞
　ハウジングの長さ方向に垂直な断面における１平方センチメートル当たりの中空糸膜の本数Ｎと、中空糸膜の外径Ｄとの積Ｎ×Ｄが５本・ｃｍ／ｃｍ２以上である、付記１４に記載の中空糸膜フィルタ。
＜付記１６＞
　中空糸膜フィルタの長さ方向に垂直な断面における一次流路の総断面積Ｓ１と、ハウジングの断面積Ｓｈとの関係が、
　Ｓ１／Ｓｈ≧０．２８
を満たす、付記１４又は付記１５に記載の中空糸膜フィルタ。
＜付記１７＞
　中空糸膜の圧損係数ｋが５×１０１３／ｍ２以上である、付記１４から付記１６のいずれか１つに記載の中空糸膜フィルタ。
＜付記１８＞
　中空糸膜の外径Ｄと、内径ｄとの関係が、
　Ｄ／ｄ≧１．１
を満たす、付記１４から付記１７のいずれか１つに記載の中空糸膜フィルタ。
＜付記１９＞
　ハウジングに収容されている中空糸膜の本数Ｍ、ハウジングの内径Ｄｈ、及び中空糸膜の外径Ｄを用いた以下の式で表される水力半径ｒｅｆｆが０．５５以下である、
　ｒｅｆｆ＝π（Ｄｈ ２－Ｍ・Ｄ２）／２π（Ｄｈ＋Ｍ・Ｄ）
付記１４から付記１８のいずれか１つに記載の中空糸膜フィルタ。
＜付記２０＞
　中空糸膜の一次流路の壁面の水の接触角が７５°以下である、
付記１４から付記１９のいずれか１つに記載の中空糸膜フィルタ。
＜付記２１＞
　培養液中で細胞を培養して産生物を得る産生物の製造方法に使用される産生物の製造装置であって、
　培養液を収容するタンクと、
　中空糸膜フィルタであって、内部に長手方向に延びる一次流路を有する中空糸膜と、複数本の中空糸膜を収容するハウジングとを有し、中空糸膜の長さＬと、中空糸膜の内径ｄはそれぞれ、
　Ｌ≦２９０ｍｍ、ｄ≧１ｍｍであり、
かつ、両者の関係が、
　Ｌ／ｄ≦２９０
である、中空糸膜フィルタと、
　培養液を中空糸膜フィルタの一次流路に送液する第１ポンプと、
　中空糸膜フィルタの一次流路に沿って培養液を送液させた場合に、中空糸膜フィルタの二次流路に透過する透過液を産生物回収部に送液する第２ポンプとを備えた、産生物の製造装置。
　１０：タンク
　１１：撹拌翼
　２０：中空糸膜フィルタ
　２０ａ：第１開口部
　２０ｂ：第２開口部
　２０ｃ：排出口
　２１：ハウジング
　２２：中空糸膜
　２２ａ：多孔質膜
　２２ｈ：孔
　２３：一次流路
　２４：二次流路
　３０：培養液
　３１：培地
　３２：細胞
　３３：産生物（抗体）
　３５：透過液
　３６：詰まり物質
　４０：産生物回収部
　５１～５４：管路
　６１～６３：圧力計
　７０：プロセッサ
　１００：細胞培養装置
　１０２：簡易実験系
　１１０：容器
　１２０：簡易フィルタ
　１２０Ａ：中空糸膜フィルタ
　１２０Ｂ：中空糸膜フィルタ
　１２０ａ：第１開口部
　１２０ｂ：第２開口部
　１２０ｃ：排出口
　１２１：チューブ
　１２２：中空糸膜
　１２３：一次流路
　１２４：二次流路
　１３０：濾過対象液
　１５１～１５４：管路
　１６１～１６３：圧力計
　ｄ：中空糸膜の内径
　Ｄ：中空糸膜の外径
　Ｌ：中空糸膜の長さ（膜長）
　ＰＵ１、ＰＵ１１：第１ポンプ
　ＰＵ２、ＰＵ１２：第２ポンプ
　ＰＵ３、ＰＵ１３：第３ポンプ

Claims (13)

  1. 　細胞を培養し産生物を得る産生物の製造方法であって、
    　タンクに収容された培養液中で前記細胞を培養する培養工程と、
    　内部に長手方向に延びる一次流路を有する中空糸膜と、複数本の前記中空糸膜を収容するハウジングとを有し、前記ハウジング内における各中空糸膜の外部の空間を二次流路とする中空糸膜フィルタを用い、前記タンクから供給された前記培養液を、前記一次流路に送液し、前記産生物を含む透過液を前記二次流路に透過させることにより、前記培養液中の前記細胞と前記産生物とを分離する分離工程とを含み、
    　前記分離工程において、前記培養液の送液時における前記一次流路の供給側と排出側の両端の圧力の差をΔＰ［Ｐａ］、前記中空糸膜の膜抵抗を下記式１で表されるｒ、前記二次流路の流路抵抗を下記式２で表されるＲとした場合に、
    　前記培養液の送液時のΔＰ／２（ｒ＋Ｒ）を０．０００５ｍＬ／ｍｉｎ以下とする、産生物の製造方法。
    　　ｒ＝μｋ・ｌｎ（Ｄ／ｄ）／２πＬ　　　　　　式１
    　　Ｒ＝８μＬＭ／πＡ（ｒｅｆｆ）２　　　　　　式２
    　ここで、ｋは前記中空糸膜の圧損係数、Ｄは前記中空糸膜の外径、ｄは前記中空糸膜の内径、Ｌは前記中空糸膜の長さ、Ｍは前記ハウジングに収容されている前記中空糸膜の本数、ｒｅｆｆは下記式３で表される前記中空糸膜フィルタの水力半径、Ａは前記中空糸膜フィルタの長さ方向に垂直な断面における前記二次流路の断面積である。
    　ｒｅｆｆ＝π（Ｄｈ ２－Ｍ・Ｄ２）／２π（Ｄｈ＋Ｍ・Ｄ）　　式３
  2. 　前記分離工程において、前記培養液の粘度をμ［Ｐａ・ｓ］とした場合に、前記培養液の送液時のΔＰ／μを４．９×１０６［１／ｓ］以下とする、請求項１に記載の産生物の製造方法。
  3. 　前記中空糸膜の長さＬと、前記中空糸膜の内径ｄとの関係が
    　Ｌ／ｄ≦２９０
    を満たす、請求項１に記載の産生物の製造方法。
  4. 　前記中空糸膜フィルタの長さ方向に垂直な断面における前記一次流路の総断面積Ｓ１と、前記ハウジングの断面積Ｓｈとの関係が、
    　Ｓ１／Ｓｈ≧０．２８
    を満たす、請求項１に記載の産生物の製造方法。
  5. 　前記中空糸膜の膜抵抗ｒが１２５０ｐｓｉ／ｍＬ／ｍｉｎ以上である、請求項１に記載の産生物の製造方法。
  6. 　前記中空糸膜の前記一次流路と前記二次流路との間の圧損係数ｋが５×１０１３／ｍ２以上である、請求項１に記載の産生物の製造方法。
  7. 　前記中空糸膜の外径Ｄと、内径ｄとの関係が、
    　Ｄ／ｄ≧１．１
    を満たす、請求項１に記載の産生物の製造方法。
  8. 　前記中空糸膜の前記一次流路の壁面の表面粗さがＳａ＝８μｍ以下である、
    請求項１に記載の産生物の製造方法。
  9. 　前記分離工程において、前記送液の方向を予め設定されたタイミングで逆転させる、請求項１から８のいずれか１項に記載の産生物の製造方法。
  10. 　前記産生物が抗体である、請求項１から８のいずれか１項に記載の産生物の製造方法。
  11. 　前記産生物を回収する工程と、
    　前記タンクに培地を供給する供給工程と、
    を含む、灌流培養である、請求項１から８のいずれか１項に記載の産生物の製造方法。
  12. 　前記培養液の細胞密度が３０×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍＬ以上である、請求項１から８のいずれか１項に記載の産生物の製造方法。
  13. 　前記産生物の力価が１．０ｇ／Ｌ以上である、請求項１から８のいずれか１項に記載の産生物の製造方法。
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