JPS6388006A - 中空繊維モジユ−ルのウイルスフリ−蒸気滅菌方法 - Google Patents

中空繊維モジユ−ルのウイルスフリ−蒸気滅菌方法

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JPS6388006A
JPS6388006A JP61233258A JP23325886A JPS6388006A JP S6388006 A JPS6388006 A JP S6388006A JP 61233258 A JP61233258 A JP 61233258A JP 23325886 A JP23325886 A JP 23325886A JP S6388006 A JPS6388006 A JP S6388006A
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Michitaka Iwata
岩田 道隆
Seiichi Manabe
征一 真鍋
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ウィルス分離用中空繊維モジュールやウィル
スなどの混入を避けたい一般的物質分離分野の中空繊維
モジュールの高圧蒸気滅菌方法に関する。
(従来技術) 生体に適用される液体分離装置の滅菌方法としては、0
.INのNaOH水溶液、ホルマリン水やエチレンオキ
サイドガスなどの化学薬剤による方法、高圧蒸気による
方法、あるいはγ線照射による方法などが提案されてい
る。
(発明が解決しようとする問題点) 上記方法中、NaOH水溶液では、残留アルカリおよび
アルカリによる素材の変性の問題があり、ホルマリン水
は残留毒性を示し、肝硬変などの原因となることが指摘
されている。また、エチレンオキサイドガス等によるガ
ス滅菌方法では、中空lI/im等にエチレンオキサイ
ドガス等のガスが吸着されて残留する問題がある上、こ
れらの残留ガスは、透析液や生理食塩水中の塩素イオン
と反応して有害なりロルヒドリン化合物を生成する等の
問題もある。また、エチレンオキサイドガスを吸着した
プラスチックは溶血性を示すことおよび作業環境的にエ
チレンオキサイドガスは人体へ毒性を示すことが指摘さ
れている。これらの残留ガスの洗浄には約2リットル以
上の多量の生理食塩水を通液することが必要である。従
って化学薬剤が残留しない方法として高圧蒸気滅菌法と
γ線照射滅菌法が注目されている。しかし、γ線照射滅
菌法では中空繊維やモジュール外筒を構成する素材が、
γ線により劣化され易い場合があり、材料面の改良、好
適な材料の選択にはなお未解決の問題点がある。高圧蒸
気滅菌方法では耐熱性が劣る素材には適用出来ない欠点
がある。また、ウィルス分離などに用いる中空繊維モジ
ュールに従来の高圧蒸気滅菌方法を行った場合、滅菌後
圧力を大気圧下に開放し、モジュールを取り出す際、空
気中に浮遊するウィルス微生物あるいは、それを含む液
滴粒子が、モジュール内に混入する恐れがある。
本発明者らは、上記滅菌法の問題点を克服するため鋭意
研究した結果、本発明に至った。
本発明方法の目的は、空気中のウィルス微生物等を混入
しない高圧蒸気滅菌方法を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明方法は、1個または複数個連結した、ウィルスフ
リーにしたい中空繊維モジュールの外筒部の出入口に、
銅アンモニア法再生セルロースからなる多孔性中空ta
維の成型物を連結させた状態で、高圧蒸気滅菌を行うこ
とを特徴とする。
本発明方法の最大の特徴は、銅アンモニア認可 。
生セルロースからなる多孔性中空繊維の成型物を用いる
点にある。
銅アンモニア法再生セルロースからなる多孔性中空繊維
の特徴は、内壁面から外壁面への膜厚方向に垂直な面に
おける孔径を面内平均孔径で表す時、前記膜内貫通孔の
入口から出口にかけての面内平均孔径が、極小の部分、
該極小の部分より大きい部分、極小の部分の順に配列さ
れた構造が、中空繊維の膜厚方向に存在する点にある。
したがって、従来の多孔質中空繊維にくらべて、銅アン
モニア法再生セルロースからなる多孔性中空繊維のウィ
ルスの阻止率を高くすることができると共に、濾過速度
を高くすることができる。これに対して、面内平均孔径
の極小部が2つ以上存在しない従来の多孔質中空繊維の
場合では、阻止率を99.99%以上にするためには、
透過速度を小さくせざるを得ない、また、ウィルスの除
去に際して達成すべきウィルス粒子阻止係数φが、除去
すべき粒子の粒子径V (nm)、膜の水流速平均孔径
D (nm)、膜厚T(ルm)により下記(1)式のよ
うに、一義的に定まる点にある。
φ≧0.5X□。(3,QIXlo4V−i、g)(1
δ物 XT(1)ここで、ウィルス粒子阻止係数φとは
、濾過しNo1膜を透過した濾液単位体積当たりのウィ
ルスの数Nのとき下記(2)式で定義される。
φ=−l og (N/No)     (2)本発明
者らは、銅アンモニア法再生セルロースからなる中空m
雄を様々な製造条件により作製し、平均孔径D(nm)
、膜厚T(終m)とウィルス粒子径V(nm)との関係
の阻止係数φを検討した結果、(1)式で定義されるこ
とを見いだした。即ち、阻止係数φと下記(3)式の関
係にあるウィルス阻止率R(%)の達成されるべき目標
値と除去すべきウィルスの粒子径V(nm)とを設定す
れば、(1)式により使用すべき膜の平均孔径D(nm
)と膜厚T(ルm)の任意の組み合わせを得ることが可
能である。
8.ヵ)= (1−to−φ)X100    (3)
ウィルス粒子の除去を目的とする場合、阻止率Rは限り
なくioo%に近いことが望ましい、したがって、ウィ
ルス粒子径V(nm)のウィルスを除去するには、下記
(4)式の条件を満足する平均孔径D(nm)、膜厚T
(gm)の膜を用いまた、高圧蒸気滅菌時およびその後
の除圧時に、中空繊維モジュール内部の圧力が、外部環
境の圧力(たとえば、滅菌後の除圧時には大気圧)に保
持される必要がある。そのため用いる銅アンモニア法再
生セルロース中空mmのDの値として10nm以上であ
ることが望ましい。
銅アンモニア法再生セルロースからなる多孔性中空繊維
のその他の特徴として、極小面内空孔率は10%以上で
ある点である。10%未満では、限外濾過速度は急激に
低下する。好ましくは30%以上である。限外濾過速度
に及ぼす面内空孔率の影響は、10%未満では極小面内
空孔率の5乗、10〜30%では約2乗、30%を越え
ると約1乗に比例して限外濾過速度は増加する。−方、
極小面内空孔率が80%を越えると、多孔性中空#jl
l雅の力学的性質は著しく低下し、ピンホール等の欠陥
部が生じたり、中空繊維を構成するセルロース分子が、
濾液中あるいは被濾過液中に脱落分散する恐れがある。
再生セルロースは親水性に優れているため、水溶液中で
一般には膨潤する。膨潤によってセルロース中空繊維が
変形し、そのため中空繊維表面(内壁面)上での目詰ま
りが起こることがある。
これを防ぐには、中空mrtllを構成するセルロース
分子鎖の面内配向度が60%以上であることが好ましい
、また面内配向度が大きくなりすぎると膜厚方向での膨
潤時の変形および膜面内での収縮がおこるため、面内配
向度が80%以下であることが好ましい。
中空繊維の膜厚は薄ければ薄いほど、一般には癌過速度
が大きくなるので好ましい、しかしながら、膜厚がIO
#Lm未満になると、中空繊維にはピン−ホールが多発
し、ウィルス粒子が濾液中に漏れ出てくる。また膜厚が
1100p以上になると、癌過速度が太きく低下し、被
癌過流体中の蛋白質の吸若量が増大する。極小面内空孔
率が大きくなれば膜厚をより厚く設計するのが良い。
本発明方法に用いられる銅アンモニア法再生セルロース
からなる多孔性中空tagは、該中空繊維の内壁面から
外壁面への膜厚方向に層状構造を有し、かつ蛋白質の透
過性、ウィルスの阻止性を支配する極小部を有している
。その極小部分の膜厚方向での厚みは、該多孔性中空繊
維が、ミクロ相分離法で作製されるため、セルロース濃
厚相粒子の直径に相当する。したがって、その厚みは2
終m以下である。
本発明方法の実施態様を第1図及び第2図に示す。第1
図はウィルスフリーにしたい中空1a維モジユール(4
)が1個の場合、第2図は該モジュールを3個連結した
場合である。モジュール(4)の外筒部の出入口には、
銅アンモニア法再生セルロースからなる多孔性中空繊維
の成型物が連結されている。該成型物は多孔性中空#J
lI維(1)の両末端を接着剤(2)に埋め込み、かつ
該中空繊維の中空部の両末端が外部に開放した状態で外
筒部に収納している。中空繊維成型物(3)を中空繊維
モジュール(4)の外筒部の出入口に連結させた状態で
島圧′Ti恒滅閏を行ろ−、−こで、ウィルスフリーに
したい中空ta維モモジュール4)の中空ramの素材
は、いかなる素材の中空繊維でもかまわない、また、銅
アンモニア法再生セルロースからなる多孔性中空繊維の
成型物に外筒部を取り付けたモジュールであってもかま
ゎない、なお、中空m雄モジュール(4)同志の連結、
あるいは中空繊維モジュール(4)と多孔性中空繊維の
成型物(3)との連結部は、滅菌時に十分な力学的強度
を持つ素材である必要がある。
滅菌後には簡単に溶封可能なものが望ましい、たとえば
、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等である。
本発明方法で用いられる銅アンモニア法再生セルロース
からなる多孔性中空繊維の製造方法としては、例えば、
セルロースリンター(α−セルロース含有量96%以上
、平均分子i2.6Xlシ 0 )を公知の方法で調整した銅アンモニア溶液中に8
wt%の濃度で溶解したものを紡糸原液として用いる。
この紡糸原液に対して、アセトン/アンモニア/水系混
合溶液を凝固剤および中空剤として用いてミクロ相分離
を生起させ、その後、凝固、再生することにより得られ
る。ここで、ミクロ相分離とは、溶液中に高分子の濃厚
層あるいは希薄層が直径0.02〜数pmの粒子として
分散し、安定化している状態を意味する。ミクロ相分離
の生起は、紡糸中の糸の失透現象によって直接肉眼観察
するか、あるいは紡糸後の糸の電子顕微鏡観察により、
直径1gm以下、0.02gm以上の粒子の存在で確認
される。
本発明方法による実施例を説明するに先立ち、本明細書
中に用いられている主な技術用語(物性値)の定義とそ
の測定方法を以下に示す。
[水流速平均孔径] 銅アンモニア法再生セルロースからなる多孔性中空繊維
のモジュールを作製し、そのモジュール状態で、中空t
agの水の流出量を測定し、(5)式から水流速平均孔
径を求めた。
■型温出量(ml/m1n) T:膜厚(gm) ΔP:圧力差(mmHg) A:膜面積(m″) Prp:空孔率(−) 終:水の粘性率(cP) 空孔率Prρは水膨潤時の見掛は密度paw、ポリマー
の密度ρpより(6)式で求めた。セルロースの場合ρ
p=t、5stを用いた。
Prp (%)= (1−paw/ρp)X100  
(6)(発明の効果) 本発明方法により、ウィルス分離用中空繊維モジュール
やウィルス等の微生物の混入が完全に防止することを要
求されている物質分離分野(食品発酵分野、生物化学工
業分野、遺伝子工業分野など)で使用されるモジュール
の高圧蒸気滅菌を可能にすることが出来る。
(実施例) 以下本発明方法によるウィルスフリースチーム滅菌方法
の実施例を示す。
実施例 セルロースリンター(α−セルロース含有量96%以上
、平均分子量2.6X10  )を公知の方法で調整し
た銅アンモニア溶液中に7wt%の濃度で溶解し、濾過
脱泡を行い、紡糸原液とした。その紡糸原液を環状紡糸
口の外側紡出口(外径2mmφ)より2.2ml/mi
nで、一方中空剤として、アセトン40wt%/アンモ
ニア0.56wt%/水59.44wt%の混合溶液(
中空剤)を中央紡出口(外径0.6mmφ)より2.2
ml/minでそれぞれアセトン40wt%/アンモニ
ア0.56wt%/水59.44wt%の混合溶液(凝
固剤)中に直接吐出し、lOm/minの速度で巻き取
った。なお、吐出直後の透明青色状の繊維状物は次第に
白色化し、ミクロ相分離を生起し、ひきつづいて凝固が
起こり、繊維としての形状が維持されていた。その鳩 
9 w t ’Aの功峙★婉摘〒■ルー、 矛の鳩 ★
洗した。湿潤状態にある多孔性中空繊維をアセトンで、
中空繊維内部の水を置換し、その後10%延伸した状態
で真空乾燥した(25℃、1.5hr)、このようにし
て得られた銅アンモニア法再生セルロース多孔性中空繊
維の内径は238.3gm、膜厚は26.4uLm、水
流速平均孔径は51.4nmであった。その銅アンモニ
ア認可生セルロース多孔性中空IJi維100本を束ね
てモジュールに成型した。
第2図のように上記モジュール(3)と旭メディカル製
のcascadeflo (AC−1770)[ODA
] 、 クラレ製Evaf l ux (4A)[EV
AL] 、東し製Plasmax (GS−12−50
)[PMMA]の3種のモジュール(4)をそれぞれ連
結させ、121”CX20m1n高圧蒸気滅菌を行った
。その後、上記3種のモジュール中の中空繊維の中空部
に培養液を37℃X48 h r連続的に流した。その
結果、3種のモジュール共、外筒部および癌液には、大
腸菌の繁殖は見られなかった。
比較例 モジュール(3)を使用しないで、実施例で用いた3種
のモジュール(旭メディカル製のCa5cadef 1
 o (AC−1770)[CDA]、クラレ製Eva
f 1 ux (4A)[EVAL]、東し製Plas
max (GS−12−50)[PMMAI ’)のみ
で実施例と同じ条件で高圧蒸気滅菌を行った。その後、
実施例と同様に培養液を37℃X48hr連続的に流し
た。その結果、約6hrぐらいから、大腸菌の繁殖が見
られた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、ウィルスフリーにしたいモジュールが1個の
場合の説明図、第2図は、該モジュールが3個の場合の
説明図である。 1 中空繊維 2 充填剤およびキャップ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)1個または複数個連結した、ウィルスフリーにし
    たい、中空繊維モジュールの外筒部の出入口に、銅アン
    モニア法再生セルロースからなる多孔性中空繊維の成型
    物を連結させた状態で、高圧蒸気滅菌を行うことを特徴
    とする中空繊維モジュールのウィルスフリー蒸気滅菌方
    法。
  2. (2)銅アンモニア法再生セルロース多孔性中空繊維と
    して、ウィルス径V(nm)、膜の水流速平均孔径D(
    nm)、膜厚T(μm)が式(1)を満足し、その阻止
    係数φが、φ≧3でかつ、D≧10nmを満たす条件の
    該中空繊維を用いる特許請求の範囲第1項記載の中空繊
    維モジュールのウィルスフリー蒸気滅菌方法。 φ≧0.5×10^[^3^.^0^1^×^(10^
    −^3)^・^V^−^2^.^3^4^×^(10^
    −^2)^・^D^]×T(1)
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