JP7550009B2

JP7550009B2 - 腹水濾過濃縮装置

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Publication number: JP7550009B2
Application number: JP2020167573A
Authority: JP
Inventors: 奈月森島; 順子徳永; 洋介秦
Original assignee: Asahi Kasei Medical Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Medical Co Ltd
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2020-10-02
Publication date: 2024-09-12
Anticipated expiration: 2040-10-02
Also published as: TWI792069B; TW202128233A; JP2021062209A

Description

本発明は、腹水濾過濃縮装置に関する。

近年、肝硬変や癌の患者に対し腹水濾過濃縮再静注法（Cell-free and Concentrated Ascites Reinfusion Therapy）を用いた治療が施されることが増えている。腹水濾過濃縮再静注法は、患者から腹水を採取し、当該腹水を濾過して腹水のタンパク質溶液中に存在する癌細胞や細菌などの細胞成分を除去し、次に、アルブミンなどの必要なタンパク質を含むそのタンパク質溶液を濃縮して回収し、その後患者の体内に再注入する治療法である。

かかる治療法には、通常腹水濾過濃縮装置が用いられ、当該腹水濾過濃縮装置は、例えば腹水を貯留する貯留容器、濾過用フィルタ、濃縮用フィルタ及び回収容器をこの順番で直列的に接続した構成を備えている（特許文献１参照）。濾過用フィルタ及び濃縮用フィルタには、一般的に中空糸膜型のフィルタが用いられている。

特許第５８５６８２１号公報

ところで、上述のような腹水濾過濃縮装置では、高タンパクの大量の腹水を、アルブミンなどの必要なタンパク質を含む高濃度のタンパク質溶液に濃縮して回収する必要があるが、このとき濃縮用フィルタが目詰まりしやすい。特に癌患者の癌性腹水は、高タンパクで粘性が高いため、濃縮用フィルタにおいて目詰まりが生じやすく、大量の腹水を高濃度に濃縮することが難しい。

また、腹水にはサイトカインのような患者の体調に悪影響を与える可能性のある不要なタンパク質が含まれている。腹水濾過濃縮装置の濃縮用フィルタでは、このような不要なタンパク質を可能な限り除去して不要なタンパク質の回収容器への回収率を下げることが望まれている。しかし、これまでに知られているポリスルホン系中空糸膜型の濃縮用フィルタで高タンパクかつ大量の腹水を処理する場合、回収液に不要タンパク質も多く含んでしまう。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、高タンパクの大量の腹水を、必要なタンパク質を含む高濃度のタンパク質溶液に濃縮して回収可能であり、なおかつ腹水の不要なタンパク質の回収率を低減可能な腹水濾過濃縮装置を提供することをその目的の一つとする。

本発明者らは、限外濾過性能が８５ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以上３００ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以下であり、セルロース系の中空糸膜型の濃縮用フィルタを用いることにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の態様は以下を含む。
（１）腹水を貯留する貯留容器と、前記貯留容器内の腹水のタンパク質溶液中に存在する細胞成分を分離可能な中空糸膜型の濾過用フィルタと、前記濾過用フィルタで濾過されたタンパク質溶液を濃縮可能で、限外濾過性能が８５ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以上３００ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以下であり、セルロース系の中空糸膜型の濃縮用フィルタと、前記濃縮用フィルタで濃縮されたタンパク質溶液を回収する回収容器と、第１の端が前記貯留容器に接続され、第２の端が前記濾過用フィルタの入口に接続された第１の流路と、第１の端が前記濾過用フィルタの濾過側の出口に接続され、第２の端が前記濃縮用フィルタの入口に接続された第２の流路と、第１の端が前記濃縮用フィルタの出口に接続され、第２の端が前記回収容器に接続された第３の流路と、前記濃縮用フィルタの排水側の出口に接続された第４の流路と、を備えた、腹水濾過濃縮装置。
（２）前記濃縮用フィルタは、タンパク質溶液を５０ｍＬ／分で５倍濃縮した際の中空糸膜における線速度が２．８ｍ/ｈｒ以下になるように構成されている、（１）に記載の腹水濾過濃縮装置。
（３）前記濃縮用フィルタの中空糸膜の膜厚が４５μｍ以下である、（１）又は（２）に記載の腹水濾過濃縮装置。
（４）前記濃縮用フィルタの中空糸膜の膜厚が３０μｍ以下である、（１）又は（２）に記載の腹水濾過濃縮装置。
（５）前記濃縮用フィルタの中空糸膜の有効膜面積が０．３ｍ²以上である、（１）～（４）のいずれか１項に記載の腹水濾過濃縮装置。
（６）前記濃縮用フィルタの限外濾過性能が９５ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以上３００ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以下である、（１）～（５）のいずれか１項に記載の腹水濾過濃縮装置。
（７）前記濃縮用フィルタの限外濾過性能が１１０ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以上３００ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以下である、（１）～（５）のいずれか１項に記載の腹水濾過濃縮装置。

本発明によれば、高タンパクの大量の腹水を、必要なタンパク質を含む高濃度のタンパク質溶液に濃縮して回収することができ、なおかつ腹水の不要なタンパク質の回収率を低減することができる。

腹水濾過濃縮装置の構成の一例を示す説明図である。中空糸膜の寸法を示す模式図である。実施例の実験結果を示す表である。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。なお、図面の上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。さらに、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施の形態のみに限定する趣旨ではない。また、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。

図１は、本実施の形態に係る腹水濾過濃縮装置１の構成の一例を示す説明図である。腹水濾過濃縮装置１は、例えば貯留容器１０と、濾過用フィルタ１１と、濃縮用フィルタ１２と、回収容器１３と、第１の流路１４と、第２の流路１５と、第３の流路１６と、第４の流路１７と、第５の流路１８と、制御装置１９等を備えている。

貯留容器１０は、例えばポリ塩化ビニルなどの軟質性の樹脂からなる容器であり、患者から採取された腹水を収容できる。貯留容器１０は、例えば１Ｌ以上、好ましくは３Ｌ以上の容量を備えている。

濾過用フィルタ１１は、例えば中空糸膜型のフィルタである。例えば濾過用フィルタ１１は、筒状容器２０を有し、筒状容器２０の内部には、その長手方向に沿って多数本の中空糸膜２１が配置されている。中空糸膜２１は、腹水のタンパク質溶液から癌細胞、細菌などの細胞成分を分離することができる。筒状容器２０の上部及び下部には、中空糸膜２１の管内空間に通じる出入口２２、２３が設けられ、筒状容器２０の側面部には、中空糸膜２１の管外空間に通じる２つの出入口２４、２５が設けられている。出入口２２は、第５の流路１８に通じ、出入口２３は、第１の流路１４に通じている。出入口２４は、第２の流路１５に通じ、出入口２５は、閉鎖されている。

第１の流路１４は、例えばポリ塩化ビニルなどの軟質性のチューブである。第１の流路１４の第１の端１４ａは、貯留容器１０に接続され、第２の端１４ｂは、濾過用フィルタ１１に接続されている。本実施の形態では、第２の端１４ｂは、濾過用フィルタ１１の下部の中空糸膜２１の管内空間に通じる出入口２３に接続されている。第１の流路１４には、例えばチューブポンプ３０が設けられ、貯留容器１０の腹水を、濾過用フィルタ１１、濃縮用フィルタ１２を通じて回収容器１３に送ることができる。なお、第１の流路１４にチューブポンプ３０を設けずに、貯留容器１０の腹水を重力落下により濾過用フィルタ１１に供給するようにしてもよい。

濃縮用フィルタ１２は、例えばセルロース系の中空糸膜型のフィルタである。例えば濃縮用フィルタ１２は、筒状容器５０を有し、筒状容器５０の内部には、その長手方向に沿って多数本の中空糸膜５１が配置されている。筒状容器５０の上部及び下部には、中空糸膜５１の管内空間に通じる出入口５２、５３が設けられ、筒状容器５０の側面部には、中空糸膜５１の管外空間に通じる２つの出入口５４、５５が設けられている。出入口５２は、第３の流路１６に通じ、出入口５３は、第２の流路１５に通じている。出入口５４は、第４の流路１７に通じ、出入口５５は、閉鎖されている。

中空糸膜５１は、セルロース系の材質で構成されている。中空糸膜５１の材質には、例えばセルローストリアセテート、セルロースジアセテート等のセルロースアセテート、再生セルロース、表面改質セルロース、酢酸セルロースが用いられている。

濃縮用フィルタ１２（中空糸膜５１）は、８５ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以上、３００ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以下の限外濾過性能を有している。濃縮用フィルタ１２の限外濾過性能は、９５ｍＬｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以上、２００ｍＬ/分/２００ｍｍＨ以下が好ましく、さらに１１０ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以上、２００ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以下が好ましい。濃縮用フィルタ１２の限外濾過性能が８５ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以上、３００ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以下であれば、高濃度の腹水を５倍濃縮で５Ｌ以上処理することができる。濃縮用フィルタ１２の限外濾過性能が９５ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以上であれば、さらに濃縮倍率を上げても高濃度の腹水を処理することができる。濃縮用フィルタ１２の限外濾過性能が２００ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以下であれば、タンパク質が漏出しない孔径を維持し、タンパク質の中空糸膜の内表面への堆積による目詰まりを防げる線速度の範囲で製品設計が可能となり、回収液のタンパク質濃度を１０ｇ/ｄＬ以上に濃縮することができる。加え、濃縮用フィルタ１２の限外濾過性能は、８５ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以上２００ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以下、９５ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以上３００ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以下、１１０ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以上３００ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以下であってもよい。

限外濾過性能は、以下に示すような試験により規定される。タンパク質濃度を６ｇ／ｄＬに調整した牛血漿を用意し、ローラーポンプにより毎分２００ｍＬの定速で濃縮用フィルタに送液する。このとき、濃縮用フィルタの排水側（除去された除水液が排出される側）の出口（本実施の形態における出入口５４）は開放状態とする。濃縮用フィルタの回収液排出側（水分が除去された回収液が排出される側）の出口（本実施の形態における出入口５２）に接続した回路を圧迫し、濃縮用フィルタの図２に示すような中空糸膜５１の管内空間Ｒ１と管外空間Ｒ２にかかる圧力差（以下、「ＴＭＰ」とも言う）が２００ｍｍＨｇとなるよう調整する。このとき、排水側の出口から排出される除水液の単位時間当たり容積を測定する。ＴＭＰは以下のように算出する。
ＴＭＰ=（フィルタの入口側（本実施の形態における出入口５３）の圧力＋フィルタの出口側（本実施の形態における出入口５２）の圧力）／２－排水側（本実施の形態における出入口５４）の圧力

図２に示すように濃縮用フィルタ１２は、タンパク質溶液を５０ｍＬ／分で５倍濃縮した際の中空糸膜５１における線速度Ｖが２.８ｍ/ｈｒ以下、好ましくは２.５ｍ/ｈｒ以下、より好ましくは１.０ｍ/ｈｒ以上２.５ｍ/ｈｒ以下になるように構成されるとよい。線速度Ｖは、次の式により算出される。
線速度Ｖ（m/hr）=（フィルタの入口（本実施の形態における出入り口５３）から出口（本実施の形態における出入口５２）の流量(m³/hr)）／（開孔面積（m²））
開孔面積（m²）＝(中空糸内径／2)^2×π×中空糸本数

線速度Ｖが２.８ｍ/ｈｒ以下の場合、中空糸膜５１へのタンパク質の吸着性が上がり、不要なタンパク質の回収率を下げることができる。また、流速の影響により中空糸膜５１のＴＭＰが上昇することを抑えることができる。線速度Ｖが１.０ｍ/ｈｒ以上の場合、タンパク質が中空糸膜５１の内壁に堆積する量の増加を抑えることができ、細孔の閉塞による、中空糸膜５１の目詰まりを抑制することができる。

濃縮用フィルタ１２の中空糸膜５１の膜厚Ｄは、４５μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以上２５μｍ以下に設定されるとよい。中空糸膜５１の膜厚Ｄが４５μｍ以下の場合、中空糸膜５１のＴＭＰが小さくなり、中空糸膜５１を通じた必要なタンパク質の漏出を減らすことができる。また、中空糸膜５１の膜厚Ｄが４５μｍ以下であれば、限外濾過性能を上げるために膜面積を大きくした場合に、容器サイズを許容範囲に収めることができる。中空糸膜５１の膜厚Ｄが１０μｍ以上の場合、中空糸膜５１の強度を保つことができ、中空糸膜５１の安定的な製造を行うことができる。

濃縮用フィルタ１２の中空糸膜５１の有効膜面積Ｅは、０．３ｍ²以上、好ましくは１．０ｍ²以上、より好ましくは、１．５ｍ²以上３．０ｍ²以下に設定されるとよい。中空糸膜５１の有効膜面積Ｅは、中空糸膜５１の内周の長さ（中空糸膜５１の内径ｄ×π）×開口端面間距離Ｌ×中空糸膜の本数）の式により算出される。中空糸膜５１の有効膜面積Ｅが０．３ｍ²以上の場合、中空糸膜５１の孔径を小さく維持した設計が可能であり、その結果必要なタンパク質の漏出を減らすことができる。また、中空糸膜５１の有効膜面積Ｅが３．０ｍ²以下である場合、目詰まりを起こさない線速度Ｖを維持することができる。

さらに、中空糸膜５１の内径は、１００μｍ以上、好ましくは１８５μｍ以上、より好ましくは１８５μｍ以上３００μｍ以下に設定されるとよい。中空糸膜５１の内径が１００μｍ以上、３００μｍ以下の場合、好ましい線速度Ｖの範囲で濃縮を施行することができる。また、中空糸膜５１の内径が３００μｍ以下であれば、中空糸膜５１の安定的な製造を行うことができる。

中空糸膜５１の有効長（全長Ｌ）は、１０ｃｍ以上、好ましくは１５ｃｍ以上、より好ましくは１５ｃｍ以上２８ｃｍ以下に設定されているとよい。中空糸膜５１の有効長が１０ｃｍ以上であれば、必要な限外濾過性能を得るための中空糸本数において、片流れが起きにくいヘッダー容量での製造が可能となる。また、中空糸膜５１の有効長が１０ｃｍ以上、２８ｃｍ以下であれば、好ましい中空糸膜内の線速度が得られる。

中空糸膜５１には、クリンプ構造が付与されているとよい。クリンプとは、中空糸膜に付与される波状の形状をいう。中空糸膜５１がクリンプ構造を有する場合、クリンプの振幅（長さ方向と垂直方向に振れている大きさ）は、例えば０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下、好ましくは０．４ｍｍ以上０．６ｍｍ以下に設定されている。クリンプの振幅が０．１ｍｍ以上であれば、中空糸膜５１同士の接触を低減することができ、クリンプの付与を製造上安定的に行うことができる。クリンプの振幅が１．０ｍｍ以下であれば、製造時の中空糸膜５１のつぶれを低減し、糸束を筒状容器５０内へ挿入する際の挿入性を良好に保つことができるので、濃縮用フィルタ１２を安定的に製造することができる。

クリンプの波長（長さ方向の繰り返しの幅）は、例えば３．０ｍｍ以上１６ｍｍ以下、好ましくは６．０ｍｍ以上に設定されている。クリンプの波長が３．０ｍｍ以上１６ｍｍ以下であれば、中空糸膜５１同士の接触を低減して中空糸膜５１の性能の向上が図られる。クリンプ波長が３．０ｍｍ以上であれば、製造時の中空糸膜５１のつぶれを回避して、中空糸膜５１を安定的に製造することができる。

中空糸膜５１の充填率は、例えば３０%以上９５%以下、好ましくは５０%以上７０%以下に設定されるとよい。中空糸膜５１の充填率が３０%以上９５%以下であれば、中空糸膜５１同士の接触により流れが妨げられることを抑制することができ、必要な濾過能力を発揮することができる。

図１に示す第２の流路１５は、例えばポリ塩化ビニルなどの軟質性チューブである。第２の流路１５の第１の端１５ａは、濾過用フィルタ１１の側部上側の中空糸膜２１の管外空間に通じる出入口２４に接続されている。第２の流路１５の第２の端１５ｂは、濃縮用フィルタ１２の下部の中空糸膜５１の管内空間Ｒ１に通じる出入口５３に接続されている。

回収容器１３は、例えばポリ塩化ビニルなどの軟質性の樹脂からなる容器であり、濃縮用フィルタ１２で濃縮された、必要なタンパク質を含むタンパク質溶液（回収液）を収容できる。回収容器１３は、例えば貯留容器１０よりも小さい容量を備えている。

第３の流路１６は、例えばポリ塩化ビニルなどの軟質性チューブである。第３の流路１６の第１の端１６ａは、濃縮用フィルタ１２の上部の中空糸膜５１の管内空間Ｒ１に通じる出入口５２に接続されている。第３の流路１６の第２の端１６ｂは、回収容器１３に接続されている。

第４の流路１７は、例えばポリ塩化ビニルなどの軟質性チューブである。第４の流路１７の第１の端１７ａは、濃縮用フィルタ１２の側面上部の中空糸膜５１の管外空間Ｒ２に通じる出入口５４に接続されている。第４の流路１７の第２の端１７ｂは、タンパク質溶液から除水された除水液の廃液部（図示せず）に接続されている。

第５の流路１８は、例えばポリ塩化ビニルなどの軟質性チューブである。第５の流路１８の第１の端１８ａは、濾過用フィルタ１１の上部の中空糸膜２１の管内空間に通じる出入口２２に接続されている。第５の流路１８の第２の端１８ｂは、タンパク質溶液から分離された細胞成分を含む廃液の廃液部（図示せず）に接続されている。

制御装置１９は、例えばコンピュータであり、例えば記録部に記録されたプログラムをＣＰＵで実行することによって、チューブポンプ３０の動作を制御して、濾過用フィルタ１１のタンパク質溶液の流量や濃縮用フィルタ１２のタンパク質溶液の流量などを調整することができる。

次に、上述の腹水濾過濃縮装置１の作動方法について説明する。

先ず、患者から採取した、例えば３Ｌ以上の腹水を収容した貯留容器１０が第１の流路１４に接続される。腹水は、例えば癌患者から採取した癌性腹水であり、癌細胞や細菌などの細胞成分を含む高濃度のタンパク質溶液である。タンパク質溶液には、アルブミンなどの必要なタンパク質、及びサイトカインなどの不要なタンパク質が含まれている。腹水は、例えば１．０ｍＰａ・s以上、さらには１．５ｍＰａ・ｓ以上の粘性を有している。

次に、チューブポンプ３０が作動し、貯留容器１０の腹水が、第１の流路１４を通って濾過用フィルタ１１の出入口２３から中空糸膜２１の管内空間に供給される。腹水は、中空糸膜２１の管内空間から中空糸膜２１を通って管外空間に流入し、この際に、タンパク質溶液に存在する癌細胞や細菌などの細胞成分が分離される。中空糸膜２１を通過して濾過されたタンパク質溶液（濾液）は、濾過用フィルタ１１の出入口２４から流出し、第２の流路１５を通って濃縮用フィルタ１２の出入口５３から中空糸膜５１の管内空間Ｒ１に供給される。

濃縮用フィルタ１２の中空糸膜５１の管内空間Ｒ１にタンパク質溶液が流入すると、タンパク質溶液の水分が中空糸膜５１を通過して中空糸膜５１の管外空間Ｒ２に流出する。この際、サイトカインなどの不要なタンパク質の一部が水分とともに流出され得る。不要なタンパク質の一部は、中空糸膜５１に吸着され得る。中空糸膜５１の管外空間Ｒ２に流出した水分やタンパク質（除水液）は、濃縮用フィルタ１２の出入口５４から流出し、第４の流路１７を通って廃液部に排出される。

濃縮用フィルタ１２の中空糸膜５１の管内空間Ｒ１で水分や不要なタンパク質の一部が除去されたタンパク質溶液（回収液）は、濃縮用フィルタ１２の出入口５２から流出し、第３の流路１６を通じて回収容器１３に回収される。このタンパク質溶液には、アルブミンなどの必要なタンパク質が多く含まれている。

本実施の形態によれば、限外濾過性能が８５ｍＬ～３００ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇであり、セルロース系の中空糸膜型の濃縮用フィルタ１２を用いることにより濃縮用フィルタ１２の濾過能力が上がり、高タンパクの大量の腹水を、アルブミンなどの必要なタンパク質を含む高濃度のタンパク質溶液に濃縮して回収することができる。また、セルロース系の材質はタンパク質を吸着する性質があるため、回収液における不要タンパク質の絶対量を低減することができる。これにより、不要タンパク質に起因するとされる発熱や腎障害等副作用を抑制することが可能となる。

ところで、大量の腹水を高倍率に全量処理するためには限外濾過性能を上げる必要がある。限外濾過性能を上げる方法には、中空糸膜の本数を増やすこと、或いは中空糸膜の孔径を大きくすることがある。ポリスルホン系の中空糸膜を用いた場合、膜厚が厚くなるため、中空糸膜の本数を増やすとフィルタ容器が大きくなってしまい、流れの偏りが発生する可能性が高くなる。また、容器を小型化しようと充填率を上げると中空糸同士の接触により濾過能力が発揮できなくなってしまう。中空糸膜の孔径を大きくすると濾過側への漏出が増加し、必要なタンパク質の回収率が低下する。そして、孔径を維持したまま中空糸膜の本数を増やし、限外濾過性能の高くしたフィルタで処理すると、不要なタンパク質も多量に回収してしまう。本実施の形態によれば、セルロース系の中空糸膜型の濃縮用フィルタ１２を用いることにより、ポリスルホン系の中空糸膜に比べて膜厚が薄いため、中空糸膜の本数を増やしても、ポリスルホンに比べて容器を小さく設計することができ、この結果中空糸膜の本数を増やすことで、限外濾過性能を上げることができる。

本実施の形態にかかる腹水濾過濃縮装置１は、特に癌性腹水を濃縮する際に有効である。発明者らによる臨床データにおいて、肝性と癌性のTP(総たんぱく質)濃度は、肝性腹水TP濃度が平均１g/dL程度 (Max 2.5g/dL)であり、癌性腹水TP濃度が平均 3g/dL程度（Max 9g/dL）であったが、一般的に癌性腹水は、肝性腹水に比べてTP濃度が高く、濃縮が困難となる。そこで、発明者らは、本実施の形態のように限外濾過性能を85mL/分/200mmHg以上にすることで、癌性腹水でも5倍濃縮で3Lの腹水を処理することができることを見出した。また、癌性腹水は、肝性腹水に比べてTP濃度が高いだけでなく、不要なたんぱく質の含有量（絶対量）も多い。そこで、発明者らは、タンパク質を吸着する性質があるセルロース膜を癌性腹水の濃縮用フィルタとして使用することで、回収液における不要なタンパク質の絶対量を低減することを見出した。すなわち、これまで、肝性腹水においてセルロース膜はタンパク質の回収量が減少するため好まれなかったが、発明者らは、癌性腹水に対して濃縮用フィルタとしてセルロース膜を使用することで、タンパク質の回収量への影響は小さい範囲内で、肝性腹水に比べて癌性腹水に多く含まれている不要なタンパク質の絶対量を減少できるという新たな効果を見出した。

濃縮用フィルタ１２は、タンパク質溶液を５０ｍＬ／分で５倍濃縮した際の中空糸膜５１における線速度が２．８ｍ/ｈｒ以下になるように構成されているとよい。これにより、サイトカインなどの不要なタンパク質の中空糸膜５１への吸着量を上げて、不要なタンパク質の回収率を下げることができる。

濃縮用フィルタ１２の中空糸膜５１の膜厚Ｄは４５μｍ以下であるとよい。これにより、中空糸膜５１のＴＭＰが小さくなり、中空糸膜５１を通じた必要なタンパク質の漏出を減らすことができる。

濃縮用フィルタ１２の中空糸膜５１の有効膜面積Ｅは０．３ｍ²以上であるとよい。これにより、８５ｍＬ～３００ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇの限外濾過性能を得ても、中空糸膜５１の孔径を小さく維持することができ、この結果中空糸膜５１を通じた必要なタンパク質の漏出を減らすことができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば上記実施の形態における腹水濾過濃縮装置１の構成は、これに限られず他の構成を有するものであってもよい。例えばポンプは、第１の流路１４のみでなく、第２の流路１５などの他の流路にも設けられていてもよい。また、ポンプは、第１の流路１４ではなく、第２の流路１５に設けられていてもよい。第４の流路１７には、陰圧発生装置が設けられていてもよい。さらに、貯留容器１０から回収容器１３にタンパク質溶液を送るにあたり、ポンプを用いずに落差圧を用いてもよい。腹水濾過濃縮装置１の濾過方法は、外圧濾過法を用いてもよい。例えば第１の流路１４を濾過用フィルタ１１の出入口２４に接続し、第２の流路１５を濾過用フィルタ１１の出入口２３に接続し、腹水を中空糸膜２１の外側から内側に通過させてもよい。濃縮用フィルタ１２は、並列又は直列に複数本繋げて使用されてもよい。また、腹水濾過濃縮装置１や濃縮用フィルタ１２などの製造方法は、公知の乾湿式製膜技術を用いて適宜選択されるものであり、特段限定されるものではない。

以下に、本発明が高タンパクの大量の腹水を高濃度に濃縮して回収可能であり、なおかつ腹水の不要なタンパク質の回収率を低減可能であることを確認する実験結果を示す。

＜濃縮用フィルタ＞
濃縮用フィルタの限外濾過性能は、膜面積（中空糸膜束、有効長）もしくは孔径（製造条件：二重紡口から押し出す原液および内液の濃度、温度等）を制御して、製造することにより調整した。線速度については、膜面積（中空糸膜束）もしくは中空糸内径（製造条件：内液移送圧力等）を制御して、製造することにより調整した。

＜実験方法＞
タンパク質濃度を３ｇ／ｄＬに調整した疑似腹水５Ｌを準備し、サイトカインの指標として、同じ低分子量領域のタンパク質であるα１－ＭＧ（α1-ミクログロブリン）を１mg/L添加した。本疑似腹水は濾過器を通過した細胞成分のないものとみなすことができるため、濾過用フィルタは省略した方法で実施した。擬似腹水５Ｌが濃縮用フィルタに毎分５０ｍＬで導入され、回収液が毎分１０ｍＬで回収容器に回収される（除水液が毎分４０ｍＬで除水される）ようにポンプの流量を調整して、疑似腹水を５倍濃縮した。回収容器に回収された回収液のタンパク質の濃度（回収液ＴＰ濃度）と、回収液中の、サイトカインと同じ低分子量領域のタンパク質（α１－ＭＧ）の回収率（貯留容器の腹水中のタンパク質（α１－ＭＧ）のうち、回収容器に回収されたタンパク質（α１－ＭＧ）の割合）と、除水液のタンパク質の濃度（除水液ＴＰ濃度）を測定した。実験の各種条件及び結果を図３の表に示す。

（実施例１）
限外濾過性能が１００ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇであり、セルローストリアセテート（ＣＴＡ）の中空糸膜型の濃縮用フィルタを用いた。濃縮用フィルタの中空糸膜には、タンパク質溶液を５０ｍＬ／分で５倍濃縮した際の線速度が２ｍ/ｈｒ、膜厚が１５μｍ、有効膜面積が１．５ｍ²のものを用いた。

（実施例２）
限外濾過性能が１００ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇであり、セルローストリアセテート（ＣＴＡ）の中空糸膜型の濃縮用フィルタを用いた。濃縮用フィルタの中空糸膜には、タンパク質溶液を５０ｍＬ／分で５倍濃縮した際の線速度が３ｍ/ｈｒのものを用いた。中空糸膜の膜厚と有効膜面積は、実施例１と同じである。

（実施例３）
限外外濾過性能が８６ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇであり、セルローストリアセテート（ＣＴＡ）の中空糸膜型の濃縮用フィルタを用いた。濃縮用フィルタの中空糸膜には、タンパク質溶液を５０ｍＬ／分で５倍濃縮した際の線速度が３ｍ/ｈｒ、膜厚が５０μｍのものを用いた。中空糸膜の有効膜面積は、実施例１と同じである。

（実施例４）
限外外濾過性能が８６ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇであり、セルローストリアセテート（ＣＴＡ）の中空糸膜型の濃縮用フィルタを用いた。濃縮用フィルタの中空糸膜には、膜厚が５０μｍのものを用いた。中空糸膜の線速と有効膜面積は、実施例１と同じである。

（実施例５）
限外外濾過性能が１００ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇであり、セルローストリアセテート（ＣＴＡ）の中空糸膜型の濃縮用フィルタを用いた。濃縮用フィルタの中空糸膜には、タンパク質溶液を５０ｍＬ／分で５倍濃縮した際の線速度が３ｍ/ｈｒ、膜厚が５０μｍ、有効膜面積が０．２ｍ²のものを用いた。

（実施例６）
限外濾過性能が１００ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇであり、セルローストリアセテート（ＣＴＡ）の中空糸膜型の濃縮用フィルタを用いた。濃縮用フィルタの中空糸膜には、有効膜面積が０．２ｍ²のものを用いた。中空糸膜の線速と膜厚は、実施例１と同じである。

（実施例７）
限外濾過性能が１２５ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇであり、セルローストリアセテート（ＣＴＡ）の中空糸膜型の濃縮用フィルタを用いた。濃縮用フィルタの中空糸膜の有効膜面積、線速及び膜厚は、実施例１と同じである。

（比較例１）
限外外濾過性能が１０７ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇであり、ポリスルホン（ＰＳＦ）の中空糸膜型の濃縮用フィルタを用いた。濃縮用フィルタの中空糸膜には、タンパク質溶液を５０ｍＬ／分で５倍濃縮した際の線速度が２ｍ/ｈｒ、膜厚が４５μｍ、有効膜面積が１．５ｍ²のものを用いた。

(比較例２)
限外外濾過性能が３５０ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇであり、ポリスルホン（ＰＳＦ）の中空糸膜型の濃縮用フィルタを用いた。濃縮用フィルタの中空糸膜には、タンパク質溶液を５０ｍＬ／分で５倍濃縮した際の線速度が１．１ｍ/ｈｒ、膜厚が４３μｍ、有効膜面積が２．６ｍ²のものを用いた。

(比較例３)
限外外濾過性能が４０ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇであり、セルローストリアセテート（ＣＴＡ）の中空糸膜型の濃縮用フィルタを用いた。濃縮用フィルタの中空糸膜には、タンパク質溶液を５０ｍＬ／分で５倍濃縮した際の線速度が５ｍ/ｈｒ、膜厚が１５μｍ、有効膜面積が０．７ｍ²のものを用いた。

(比較例４)
限外外濾過性能が３３０ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇであり、セルローストリアセテート（ＣＴＡ）の中空糸膜型の濃縮用フィルタを用いた。濃縮用フィルタの中空糸膜には、タンパク質溶液を５０ｍＬ／分で５倍濃縮した際の線速度が１．０ｍ/ｈｒ、膜厚が１５μｍ、有効膜面積が３．０ｍ²のものを用いた。

例えば実施例１～６及び比較例１～４により、限外濾過性能が１００ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇであり、セルローストリアセテート（ＣＴＡ）の中空糸膜型の濃縮用フィルタを用いると、タンパク質濃度が３ｇ／ｄＬの高タンパクの疑似腹水を途中で目詰まりを起こすことなく５Ｌ以上処理することができ、１回の濃縮処理で回収液のタンパク質溶液を５ｇ／ｄＬ以上の高濃度に濃縮でき、サイトカイン分子領域のα１－ＭＧの回収率を３０％以下にすることを確認できた。

例えば実施例１及び実施例２により、タンパク質溶液を５０ｍＬ／分で５倍濃縮した際の中空糸膜の線速度が２．８ｍ／ｈｒ以下であると、回収液のタンパク質溶液を５ｇ／ｄＬ以上の高濃度に濃縮しつつ、サイトカイン分子領域のα１－ＭＧの回収率が下がることが確認できた。

例えば実施例１及び実施例４により、中空糸膜の膜厚Ｄが４５μｍ以下であると、サイトカイン分子領域のα１－ＭＧの回収率を３０％以下にしつつ、回収液のタンパク質溶液の濃度が上がることを確認できた。また、除水液におけるタンパク質濃度が下がることを確認できた。すなわち、中空糸膜を通じた必要なタンパク質の漏出を抑制することや、サイトカイン分子領域のα１－ＭＧの中空糸膜への吸着を促進することが確認できた。

例えば実施例１及び実施例６により、膜面積が０．３ｍ²以上であると、回収液のタンパク質溶液を５ｇ／ｄＬ以上の高濃度に濃縮し、サイトカイン分子領域のα１－ＭＧの回収率を３０％以下にしつつ、除水液のタンパク質濃度が０．２０ｇ／ｄＬ以下になることを確認できた。すなわち、中空糸膜を通じた必要なタンパク質の漏出を抑制することや、サイトカイン分子領域のα１－ＭＧの中空糸膜への吸着を促進することが確認できた。

本発明は、高タンパクの大量の腹水を、必要なタンパク質を含む高濃度のタンパク質溶液に濃縮して回収可能であり、なおかつ腹水の不要なタンパク質の回収率を低減可能な腹水濾過濃縮装置を提供する際に有用である。

１腹水濾過濃縮装置
１０貯留容器
１１濾過用フィルタ
１２濃縮用フィルタ
１３回収容器
１４第１の流路
１５第２の流路
１６第３の流路
１７第４の流路
１８第５の流路

Claims

腹水を貯留する貯留容器と、
前記貯留容器内の腹水のタンパク質溶液中に存在する細胞成分を分離可能な中空糸膜型の濾過用フィルタと、
前記濾過用フィルタで濾過されたタンパク質溶液を濃縮可能で、限外濾過性能が８６ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以上１２５ｍＬ/分/２００ｍｍＨｇ以下であり、セルロース系の中空糸膜型の濃縮用フィルタと、
前記濃縮用フィルタで濃縮されたタンパク質溶液を回収する回収容器と、
第１の端が前記貯留容器に接続され、第２の端が前記濾過用フィルタの入口に接続された第１の流路と、
第１の端が前記濾過用フィルタの濾過側の出口に接続され、第２の端が前記濃縮用フィルタの入口に接続された第２の流路と、
第１の端が前記濃縮用フィルタの出口に接続され、第２の端が前記回収容器に接続された第３の流路と、
前記濃縮用フィルタの排水側の出口に接続された第４の流路と、を備え、
前記濃縮用フィルタは、タンパク質溶液を５０ｍＬ／分で５倍濃縮した際の中空糸膜における線速度が１．０ｍ/ｈｒ以上２．８ｍ/ｈｒ以下になるように構成され、
前記濃縮用フィルタの中空糸膜の膜厚が１０μｍ以上４５μｍ以下であり、
前記濃縮用フィルタの中空糸膜の有効膜面積が０．３ｍ ² 以上３．０ｍ ² 以下である、腹水濾過濃縮装置。