KR20200041968A

KR20200041968A - 여과 장치, 여과 시스템 및 여과 방법

Info

Publication number: KR20200041968A
Application number: KR1020207008071A
Authority: KR
Inventors: 히데토시 다카야마; 히로시 야마시타; 마스미 미야지마
Original assignee: 후지필름 가부시키가이샤
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2020-04-22
Also published as: CN111148564A; EP3673979A4; JPWO2019059241A1; EP3673979A1; US20200215491A1; WO2019059241A1

Abstract

여과 장치는, 사행한 유로와, 유로의 공급 측과 투과 측을 구획하는 여과막과, 유로의 상기 공급 측의 일단에 마련된 제1 유통구와, 유로의 상기 공급 측의 타단에 마련된 제2 유통구와, 유로의 상기 투과 측에 마련된 제1 배출구와, 유로의 상기 투과 측의 상기 제1 배출구와는 다른 위치에 마련된 제2 배출구를 포함한다. 제1 유통구로부터 유입시킨 액체를 제2 유통구로부터 유출시키는 제1 송액과, 제2 유통구로부터 유입시킨 액체를 제1 유통구로부터 유출시키는 제2 송액을 교대로 행하고, 제1 송액을 행하고 있는 동안, 여과막을 투과한 액체를 제1 배출구로부터 배출하며, 제2 송액을 행하고 있는 동안, 여과막을 투과한 액체를 제2 배출구로부터 배출한다.

Description

여과 장치, 여과 시스템 및 여과 방법

개시의 기술은, 여과 장치, 여과 시스템 및 여과 방법에 관한 것이다.

여과막을 구비한 여과 장치에 관한 기술로서, 예를 들면 이하의 기술이 알려져 있다.

예를 들면, 일본 공개특허공보 평8-024590호에는, 중공사막의 양 개구단이 따로 따로 집속 고정된 중공사막 모듈을 이용한 인 투 아웃 방식의 여과에 있어서, 피처리액의 중공사막 중공부로의 공급을, 제1 액출입구와 제2 액출입구로부터 교대로 전환하여 행하고, 액류 방향의 전환 직후에는, 공급 정지 측의 액출입구로부터 피처리액의 일부를 배출하면서 여과하는 것이 기재되어 있다.

일본 공개특허공보 2009-291744호에는, 막 모듈의 막면을 따라 피처리수를 막 모듈의 일단부 측으로부터 타단부 측으로 유동시키는 크로스 플로 방식으로 여과 처리를 행하고, 타단부 측에서 여과 처리수를 집수하는 여과 장치에 의한 막 여과 방법이 기재되어 있다.

일본 공개특허공보 2017-104832호에는, 케이싱을 피처리수가 공급되는 농축 측 공간과 피처리수로부터 분리되는 투과수가 수용되는 투과 측 공간으로 구획하는 여과막을 구비한 막 분리 장치에 있어서, 복수의 여과막의 일단끼리, 및 타단끼리를 복수의 여과막이 직렬적으로 접속되도록 접속하는 복수의 U자상의 관상의 제1 접속 부재를 갖는 구성으로 한 것이 기재되어 있다.

세포 배양에 있어서, 세포 현탁액으로부터 사용이 완료된 배지 및 죽은 세포 등을 제거하기 위하여 막 분리 처리가 행해진다. 세포 현탁액의 막 분리 처리는, 세포에 대한 대미지를 최대한 작게 하기 위하여, 탄젠셜 플로 방식(크로스 플로 방식이라고도 함)이 채용되는 경우가 많다. 탄젠셜 플로 방식은, 막 분리 처리의 대상이 되는 세포 현탁액을, 여과막의 막면을 따라 흐르게 하면서, 투과 성분을 투과 측으로 보내는 방식이다. 탄젠셜 플로 방식에 의하면, 데드 엔드 방식과 비교하여, 세포에 대한 대미지를 작게 하는 것이 가능하다.

세포의 대량 배양을 실현하기 위해서는, 막 분리 처리의 시간당 처리량, 즉 여과 효율을 높이는 것이 필요하다. 여과 효율을 높이는 방법으로서, 여과막의 막면 상을 흐르는 세포 현탁액의 송액 속도를 높이는 것이 생각되지만, 이 경우, 세포에 대한 대미지가 우려된다. 따라서, 여과 효율을 높이는 방법으로서는, 여과막의 면적의 확대가 유효하다고 생각된다. 예를 들면, 여과막의 막면 상을 흐르는 세포 현탁액의 유로를 사행시킴으로써, 면적 효율을 유지하면서 여과막의 면적을 크게 할 수 있다. 그러나, 사행 유로를 형성하여 여과막의 면적을 크게 하면, 여과막의 막면 차압(이하, 여과압이라고 함)이 불균일이 되기 쉽다. 여과막의 막면에 있어서 여과압이 불균일이 되면, 여과막의 여과압이 상대적으로 높은 부분에 있어서, 세포의 막힘을 발생시켜, 세포의 회수율이 저하된다. 세포의 회수율의 저하는, 세포 배양 효율의 저하를 초래하고, 그 결과 세포 배양의 비용이 상승한다.

본 발명의 일 실시형태는, 여과막의 막면에 있어서의 여과압의 균일성을 확보하면서, 여과막의 면적을 크게 하는 것을 가능으로 하는 여과 장치, 여과 시스템 및 여과 방법을 제공한다.

개시의 기술에 관한 여과 장치는, 사행한 유로와, 유로의 공급 측과 투과 측을 구획하는 여과막과, 유로의 공급 측의 일단에 마련된 제1 유통구와, 유로의 공급 측의 타단에 마련된 제2 유통구와, 유로의 투과 측에 마련된 제1 배출구와, 유로의 투과 측의 제1 배출구와는 다른 위치에 마련된 제2 배출구를 포함한다.

제1 유통구의 중심으로부터, 여과막의 막면의 최원(最遠) 위치까지의 거리를 W1로 하고, 제1 유통구의 중심으로부터 제1 배출구의 중심까지의 거리를 d1로 하며, 제2 유통구의 중심으로부터, 여과막의 막면의 최원 위치까지의 거리를 W2로 하고, 제2 유통구의 중심으로부터 제2 배출구의 중심까지의 거리를 d2로 했을 때, 0.5W1≤d1≤W1을 충족시키고, 0.5W2≤d2≤W2를 충족시키는 것이 바람직하며, 여과막에 있어서 세포의 막힘을 억제하는 관점에서 0.7W1≤d1≤W1을 충족시키고, 0.7W2≤d2≤W2를 충족시키는 것이 보다 바람직하다.

유로는 복수의 폴드부를 갖고 있고, 폴드부 중 하나로부터 다음의 폴드부까지의 각 거리가 서로 동일해도 된다.

유로의 일단 및 타단과, 한쪽의 측의 폴드부 각각이, 제1 직선 상에 마련되고, 다른 한쪽의 측의 폴드부 각각이 제1 직선과 평행한 제2 직선 상에 마련되어 있어도 된다.

유로는, 복수의 폴드부를 갖고 있고, 폴드부 중 하나로부터 다음의 폴드부까지의 거리가 다른 부분과 비교하여 짧은 부분을 갖고 있어도 된다.

개시의 기술에 관한 여과 시스템은, 상기의 여과 장치와, 제1 유통구 및 제2 유통구를 통과하는 액체의 송액을 제어하는 제1 송액 제어를 행하고, 제1 송액 제어와 연동하여, 제1 배출구 및 제2 배출구로부터 배출되는 액체의 송액을 제어하는 제2 송액 제어를 행하는 제어부를 포함한다.

제어부는, 제1 송액 제어로서, 제1 유통구로부터 유입시킨 액체를, 제2 유통구로부터 배출시키는 제1 송액과, 제2 유통구로부터 유입시킨 액체를, 제1 유통구로부터 배출시키는 제2 송액을 교대로 행해도 되고, 제2 송액 제어로서, 제1 송액을 행하고 있는 동안, 여과막을 투과한 액체를 제1 배출구로부터 배출하며, 제2 송액을 행하고 있는 동안, 여과막을 투과한 액체를 제2 배출구로부터 배출해도 된다. 액체는 세포 현탁액이어도 된다.

개시의 기술에 관한 여과 방법은, 상기의 여과 장치를 이용한 액체의 여과 방법으로서, 제1 유통구로부터 유입시킨 액체를 제2 유통구로부터 유출시키는 제1 송액과, 제2 유통구로부터 유입시킨 액체를 제1 유통구로부터 유출시키는 제2 송액을 교대로 행하고, 제1 송액을 행하고 있는 동안, 여과막을 투과한 액체를 제1 배출구로부터 배출하며, 제2 송액을 행하고 있는 동안, 여과막을 투과한 액체를 제2 배출구로부터 배출하는 것을 포함한다. 세포 현탁액을 제1 송액 및 제2 송액의 대상으로 해도 된다.

본 발명의 일 실시형태에 의하면, 여과막의 막면에 있어서의 여과압의 균일성을 확보하면서, 여과막의 면적을 크게 하는 것을 가능으로 하는 여과 장치, 여과 시스템 및 여과 방법이 제공된다.

도 1은 개시의 기술의 실시형태에 관한 여과 장치의 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 2a는 도 1에 있어서의 2A-2A선을 따른 단면도이다.
도 2b는 도 1에 있어서의 2B-2B선을 따른 단면도이다.
도 2c는 도 1에 있어서의 2C-2C선을 따른 단면도이다.
도 2d는 도 1에 있어서의 2D-2D선을 따른 단면도이다.
도 3은 개시의 기술의 실시형태에 관한 여과 장치의 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 4는 개시의 기술의 실시형태에 관한 여과 방법의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 5a는 개시의 기술의 실시형태에 관한 여과 방법을 실시한 경우에 있어서의 여과압 적정 영역의 분포의 일례를 나타내는 도이다.
도 5b는 도 5a에 있어서의 일점 쇄선 L1 상의 각 위치에 있어서의 여과압의 분포의 일례를 나타내는 도이다.
도 5c는 도 5a에 있어서의 일점 쇄선 L1 상의 각 위치에 있어서의 송액 속도의 분포의 일례를 나타내는 도이다.
도 6a는 개시의 기술의 실시형태에 관한 여과 방법을 실시한 경우에 있어서의 여과압 적정 영역의 분포의 일례를 나타내는 도이다.
도 6b는 도 6a에 있어서의 일점 쇄선 L2 상에 있어서의 여과압의 분포의 일례를 나타내는 도이다.
도 6c는 도 6a에 있어서의 일점 쇄선 L2 상의 각 위치에 있어서의 송액 속도의 분포의 일례를 나타내는 도이다.
도 7a는 도 5a 및 도 6a에 나타난 여과압 적정 영역을 중첩하여 나타낸 도이다.
도 7b는 도 5b 및 도 6b에 나타난 여과압의 분포를 중첩하여 나타낸 도이다.
도 7c는 도 5c 및 도 6c에 나타난 송액 속도의 분포를 중첩하여 나타낸 도이다.
도 8은 개시의 기술의 실시형태에 관한 여과 시스템의 구성의 일례를 나타내는 도이다.
도 9는 개시의 기술의 실시형태에 관한 여과 시스템을 구성하는 제어부의 동작의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 10은 제1 비교예에 관한 여과 방법을 실시한 경우의 여과압 적정 영역의 분포의 일례를 나타내는 도이다.
도 11은 제2 비교예에 관한 여과 방법을 실시한 경우의 여과압 적정 영역의 분포의 일례를 나타내는 도이다.
도 12는 제3 비교예에 관한 여과 방법을 실시한 경우의 여과압 적정 영역의 분포의 일례를 나타내는 도이다.
도 13은 제4 비교예에 관한 여과 방법을 실시한 경우의 여과압 적정 영역의 분포의 일례를 나타내는 도이다.
도 14a는 제2 비교예에 관한 여과 방법에 의하여, 세포를 모의한 모의 입자를 포함하는 액체의 막 분리 처리를 실시한 후의 여과막 상태의 일례를 나타내는 도이다.
도 14b는 개시의 기술의 실시형태에 관한 여과 방법에 의하여, 세포를 모의한 모의 입자를 포함하는 액체의 여과 처리를 실시한 후의 여과막 상태의 일례를 나타내는 도이다.
도 15는 개시의 기술의 다른 실시형태에 관한 여과 장치의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 16은 개시의 기술의 실시형태에 관한 여과 방법을 실시한 경우에 있어서의 여과압 적정 영역의 일례를 나타내는 도이다.
도 17은 개시의 기술의 다른 실시형태에 관한 여과 방법을 실시한 경우에 있어서의 여과압 적정 영역의 일례를 나타내는 도이다.
도 18은 개시의 기술의 다른 실시형태에 관한 여과 장치의 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.

이하, 개시의 기술의 실시형태의 일례를, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일하거나 또는 등가인 구성 요소 및 부분에는 동일한 참조 부호를 붙였다.

[제1 실시형태]

도 1은, 개시의 기술의 실시형태에 관한 여과 장치(1)의 구성의 일례를 나타내는 평면도, 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d는, 각각, 도 1에 있어서의 2A-2A선, 2B-2B선, 2C-2C선 및 2D-2D선을 따른 단면도이다.

여과 장치(1)는, 일례로서, 탄젠셜 플로 방식에 의한 세포 현탁액의 막 분리 처리의 용도로 사용할 수 있다. 여과 장치(1)는, 상측 케이스(11) 및 하측 케이스(12)와, 상측 케이스(11) 및 하측 케이스(12)의 사이에 마련된 여과막(20)을 구비한다. 또, 여과 장치(1)는, 여과막(20)의 외연을 따라 마련된 O링(13)과, 여과막(20)의 외주를 둘러싸는 O링(14)을 갖는다. O링(13)에 의하여, 여과막(20)과 상측 케이스(11)와의 밀착성이 확보되고, O링(14)에 의하여, 상측 케이스(11)와 하측 케이스(12)와의 밀착성이 확보된다.

상측 케이스(11) 및 하측 케이스(12)에는, 각각, 여과막(20)을 향하여 돌출하고, 또한 선단 부가 여과막(20)에 접하고 있는 돌기부(15 및 16)가 마련되어 있으며, 이 돌기부(15 및 16)에 의하여, 세포 현탁액이 통과하는 유로(30)가 형성되어 있다. 즉, 돌기부(15 및 16)는, 유로(30)의 벽면을 형성하고 있다. 여과막(20)은, 유로(30)의 공급 측(31)과 투과 측(32)을 구획하고 있다. 유로(30)는, 복수의 단위 유로(30a)가 복수의 폴드부(30b)에 있어서 연결되어 구성되어 있다. 즉, 유로(30)는, 도 1에 나타내는 바와 같이 사행하고 있다.

여과막(20)은, 직사각형 형상을 갖고 있고, 단위 유로(30a)의 각각의 길이는, 서로 동일하다. 즉, 유로(30)의 일단 및 타단과, 한쪽의 측의 폴드부(30b) 각각이, 제1 직선 상에 마련되고, 다른 한쪽의 측의 폴드부(30b) 각각이, 제1 직선과 평행한 제2 직선 상에 마련되어 있다. 복수의 폴드부(30b) 중 하나로부터 다음의 폴드부(30b)까지의 각 거리는, 서로 동일하다. 또한, 단위 유로(30a)의 각각의 길이가 서로 동일하다란, 단위 유로(30a)의 각각의 길이의 차가, 절삭 가공에서 편차가 있는 범위의 가공 정밀도 오차(예를 들면 0.05mm 정도)의 범위 내에 들어가는 것을 말한다. 여과막(20)은, 세포 현탁액에 포함되는 세포의 직경보다 작은 직경의 복수의 구멍을 갖는다. 여과막(20)으로서, 예를 들면 정밀 여과막(MF막: Microfiltration Membrane)을 사용할 수 있다.

유로(30)의 공급 측(31)의 일단에는 제1 유통구(41)가 마련되고, 유로(30)의 공급 측(31)의 타단에는 제2 유통구(42)가 마련되어 있다. 즉, 제1 유통구(41) 및 제2 유통구(42)는, 각각, 직사각형 형상을 갖는 여과막(20)의 모서리부의 근방에 마련되어 있다. 세포 현탁액은, 유로(30)의 공급 측(31)의, 제1 유통구(41)와 제2 유통구(42)의 사이를, 여과막(20)의 막면을 따라 흐른다. 예를 들면, 제1 유통구(41)로부터 유입된 세포 현탁액은, 사행한 유로(30)의 공급 측(31)을 여과막(20)의 막면을 따라 흘러, 제2 유통구(42)로부터 유출된다. 또, 제2 유통구(42)로부터 유입된 세포 현탁액은, 사행한 유로(30)의 공급 측(31)을 여과막(20)의 막면을 따라 흘러, 제1 유통구(41)로부터 유출된다. 유로(30)의 투과 측(32)은, 공급 측(31)보다 저압으로 유지되고, 세포 현탁액이 유로(30)의 공급 측(31)을 흐르고 있는 동안, 여과막(20)의 구멍 직경보다 작은 성분은, 투과 측(32)에 투과한다. 세포 현탁액에 포함되는 세포는, 여과막(20)을 투과하지 않고, 제1 유통구(41) 또는 제2 유통구(42)로부터 유출하며, 회수된다.

유로(30)의 투과 측(32)의 서로 다른 위치에, 여과막(20)을 투과한 투과액을 배출하기 위한 제1 배출구(51) 및 제2 배출구(52)가 마련되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 제1 배출구(51)는, 유로(30)의, 제1 유통구(41)로부터 가장 먼 쪽이 되는 위치에 마련되고, 제2 배출구(52)는, 유로(30)의, 제2 유통구(42)로부터 가장 먼 쪽이 되는 위치에 마련되어 있다. 또한, "제1 유통구(41)로부터 가장 먼 쪽이 되는 위치"란, 제1 유통구(41)로부터의 직선 거리가, 가장 길어지는 유로(30) 상의 위치를 말한다. 또, "제2 유통구(42)로부터 가장 먼 쪽이 되는 위치"란, 제2 유통구(42)로부터의 직선 거리가, 가장 길어지는 유로(30) 상의 위치를 말한다.

또한, 제1 배출구(51)는, 제1 유통구(41)로부터 가장 먼 쪽이 되는 위치의 근방에 마련되어 있어도 되며, 제2 배출구(52)는, 제2 유통구(42)로부터 가장 먼 쪽이 되는 위치의 근방에 마련되어 있어도 된다. 즉, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 배출구(51)는, 여과막(20)의, 제1 유통구(41)가 배치된 모서리부(A1)에 대하여 대각이 되는 모서리부(A3)의 근방 영역(R1) 내에 마련되어 있어도 되고, 제2 배출구(52)는, 여과막(20)의, 제2 유통구(42)가 배치된 모서리부(A2)에 대하여 대각이 되는 모서리부(A4)의 근방 영역(R2) 내에 배치되어 있어도 된다.

보다 구체적으로는, 제1 유통구(41)의 중심으로부터, 여과막(20)의 막면의 최원 위치 B1까지의 거리를 W1로 하고, 제1 유통구(41)의 중심으로부터 제1 배출구(51)의 중심까지의 거리를 d1로 하며, 제2 유통구(42)의 중심으로부터, 여과막(20)의 막면의 최원 위치 B2까지의 거리를 W2로 하고, 제2 유통구(42)의 중심으로부터 제2 배출구(52)의 중심까지의 거리를 d2로 했을 때, 하기의 (1) 식 및 (2) 식을 충족시키는 것이 바람직하다.

0.5W1≤d1≤W1…(1)

0.5W2≤d2≤W2…(2)

여과막(20)에 있어서 세포의 막힘의 발생을 억제하는 관점에서, 하기의 (3) 식 및 (4) 식을 충족시키는 것이 보다 바람직하다.

0.7W1≤d1≤W1…(3)

0.7W2≤d2≤W2…(4)

이하에, 상기의 구성을 갖는 여과막(20)을 이용한, 개시의 기술의 실시형태에 관한 세포 현탁액의 여과 방법에 대하여, 도 4에 나타내는 플로차트를 참조하면서 설명한다.

스텝 S1에 있어서, 세포 현탁액을 제1 유통구(41)로부터 유입시켜, 제2 유통구(42)로부터 유출시키는 제1 송액을 행한다. 제1 유통구(41)로부터 유입된 세포 현탁액은, 유로(30)의 공급 측(31)을 사행하면서 여과막(20)의 막면을 따라 흐른다. 세포 현탁액이 유로(30)의 공급 측(31)을 흐르고 있는 동안, 세포 현탁액에 포함되는, 여과막(20)의 구멍 직경보다 작은 성분은, 투과 측(32)에 투과한다. 이로써, 세포 현탁액이 농축된다. 제2 유통구(42)로부터 유출된 농축된 세포 현탁액은, 용기(도시하지 않음) 내에 일단 회수된다. 또, 스텝 S1에 있어서, 제1 송액을 행하고 있는 동안, 여과막(20)을 투과한 투과액을 제1 배출구(51)로부터 배출한다. 이때, 투과액이, 제2 배출구(52)로부터 배출되지 않도록, 제2 배출구(52)를 폐쇄해 둔다. 또한, 제1 배출구로부터의 투과액의 배출을 촉진시키기 위하여, 제1 배출구(51)에 연통하는 유로 상에 펌프를 접속해 두고, 이 펌프를 가동시킴으로써, 제1 배출구(51)에 있어서 흡인력을 발생시켜도 된다.

스텝 S2에 있어서, 제1 송액 시에 있어서의 이상의 유무를 판정한다. 예를 들면, 제1 송액에 있어서의 송액 부하가 과대한 것이 검출된 경우에, 여과막(20)에 있어서 세포의 막힘이 발생하고 있는 것으로 하여 이상 있음으로 판정해도 된다. 이상 있음으로 판정된 경우에는, 처리는 스텝 S7로 이행되고, 여과막(20)에 있어서 세포의 막힘이 발생하고 있는 것이 알려진다. 한편, 이상 없음으로 판정된 경우에는, 처리를 스텝 S3으로 이행한다.

또한, 도 4의 플로차트에서는 대략적인 흐름을 기재했지만, 스텝 S2는 스텝 S1의 제1 송액 중에 반복하여 행해진다. 그리고 제1 송액 시에 이상이 없이 제1 송액이 종료되는 조건이 성립하면, 스텝 S3으로 이행한다. 제1 송액이 종료되는 조건은, 예를 들면 소정의 처리량을 모두 처리한 경우이다. 또, 스텝 S2의 판정을, 제1 송액이 종료되는 조건이 성립한 후에 행해도 된다.

스텝 S3에 있어서, 상기 용기에 회수한 세포 현탁액을 제2 유통구(42)로부터 유입시켜, 제1 유통구(41)로부터 유출시키는 제2 송액을 행한다. 즉, 유로(30)의 공급 측(31)을 흐르는 세포 현탁액의 흐름 방향을 반전시킨다. 제2 유통구(42)로부터 유입된 세포 현탁액은, 유로(30)의 공급 측을 사행하면서 여과막(20)의 막면을 따라 흐른다. 세포 현탁액이 유로(30)의 공급 측(31)을 흐르고 있는 동안, 세포 현탁액에 포함되는, 여과막(20)의 구멍 직경보다 작은 성분은, 투과 측(32)에 투과한다. 이로써, 세포 현탁액이 농축된다. 제1 유통구(41)로부터 유출된 농축된 세포 현탁액은, 용기(도시하지 않음) 내에 일단 회수된다. 또, 스텝 S3에 있어서, 제2 송액을 행하고 있는 동안, 여과막(20)을 투과한 투과액을 제2 배출구(52)로부터 배출한다. 이때, 제1 배출구(51)로부터 투과액이 배출되지 않도록, 제1 배출구(51)를 폐쇄해 둔다. 또한, 제2 배출구로부터의 투과액의 배출을 촉진시키기 위하여, 제2 배출구(52)에 연통하는 유로 상에 펌프를 접속해 두고, 이 펌프를 가동시킴으로써, 제2 배출구(52)에 있어서 흡인력을 발생시켜도 된다.

스텝 S4에 있어서, 제2 송액 시에 있어서의 이상의 유무를 판정한다. 예를 들면, 제2 송액에 있어서의 송액 부하가 과대한 것이 검출된 경우에, 여과막(20)에 있어서 세포의 막힘이 발생하고 있는 것으로 하여 이상 있음으로 판정해도 된다. 이상 있음으로 판정된 경우에는, 처리는 스텝 S7로 이행되고, 여과막에 있어서 세포의 막힘이 발생하고 있는 것이 알려진다. 한편, 이상 없음으로 판정된 경우에는, 처리를 스텝 S5로 이행한다.

또한, 도 4의 플로차트에서는 대략적인 흐름을 기재했지만, 스텝 S4는 스텝 S3의 제2 송액 중에 반복하여 행해진다. 그리고 제2 송액 시에 이상이 없이 제2 송액이 종료되는 조건이 성립하면, 스텝 S5로 이행한다. 제2 송액이 종료되는 조건은, 예를 들면 소정의 처리량을 모두 처리한 경우이다. 또, 스텝 S4의 판정을, 제2 송액이 종료되는 조건이 성립한 후에 행해도 된다.

스텝 S5에 있어서, 상기의 스텝 S1 및 S2를 포함하는 일련의 처리를 1단위로 하는 처리의 사이클수가, 소정수에 도달했는지 여부를 판정한다. 상기 일련의 처리의 사이클수가, 소정수에 도달하지 않았다고 판정된 경우, 처리는 스텝 S1로 되돌아간다. 상기 일련의 처리의 사이클수가, 소정수에 도달했다고 판정된 경우, 처리를 스텝 S6으로 이행한다.

스텝 S6에 있어서, 농축된 세포 현탁액에 있어서의 세포의 농도(이하, 세포 농도라고 함)가 목푯값에 도달했는지 여부를 판정한다. 세포 농도가 목푯값에 도달했다고 판정된 경우, 처리는 종료가 된다. 한편, 세포 농도가 목푯값에 도달하지 않았다고 판정된 경우, 처리는 스텝 S7로 이행되고, 어떠한 이상이 발생하고 있는지가 알려진다. 또한, 스텝 S6에 있어서 세포 농도가 목푯값에 도달하지 않았다고 판정된 경우, 처리를 스텝 S1로 되돌려도 된다.

이와 같이, 본 실시형태에 관한 세포 현탁액의 여과 방법에 있어서는, 제1 유통구(41)로부터 유입시킨 세포 현탁액을 제2 유통구(42)로부터 유출시키는 제1 송액과, 제2 유통구(42)로부터 유입시킨 세포 현탁액을 제1 유통구(41)로부터 유출시키는 제2 송액을 교대로 행한다. 그리고, 제1 송액을 행하고 있는 동안, 여과막(20)을 투과한 투과액을 제1 배출구(51)로부터 배출하고, 제2 송액을 행하고 있는 동안, 여과막(20)을 투과한 투과액을 제2 배출구(52)로부터 배출한다.

여기에서, 도 5a는, 제1 유통구(41)로부터 유입시킨 세포 현탁액을 제2 유통구(42)로부터 배출시키는 제1 송액을 행하면서, 여과막(20)을 투과한 투과액을 제1 배출구(51)로부터 배출하는 처리(이하, 제1 처리라고 함)를 행하고 있는 경우의, 여과막(20)의 막면에 있어서의 적정한 여과압(여과막(20)의 막면 차압)이 발생하고 있는 영역(이하, 여과압 적정 영역이라고 함)(R_A1)의 분포의 일례를 나타내는 도이다. 도 5b는, 도 5a에 있어서의 일점 쇄선 L1 상의 각 위치에 있어서의 여과압의 분포의 일례를 나타내는 도이다. 도 5c는, 도 5a에 있어서의 일점 쇄선 L1 상의 각 위치에 있어서의 송액 속도의 분포의 일례를 나타내는 도이다. 또한, 송액 속도란, 유로(30)의 공급 측(31)을 흐르는 세포 현탁액의 유속을 말한다.

제1 처리를 행하고 있는 경우, 일점 쇄선 L1 상의 송액 속도는, 도 5c에 나타내는 바와 같이, 제1 배출구(51)의 배치 위치에 가까워짐에 따라 낮아진다. 한편, 일점 쇄선 L1 상의 여과압은, 도 5b에 나타내는 바와 같이, 제1 배출구(51)의 배치 위치에 가까워짐에 따라 커진다. 그 결과, 여과막(20)의, 제2 유통구(42)가 배치된 모서리부(A2)의 주변 영역에 있어서, 여과압이 적정 범위를 초과하여 높아지는 영역(도 5a에 있어서 해칭되어 있지 않은 영역, 이하, 여과압 과대 영역이라고 함)이 발생한다. 여과압 과대 영역은, 유로(30)의 공급 측(31)을 흐르는 세포 현탁액의 흐름 방향과, 유로(30)의 투과 측(32)을 흐르는 투과액의 흐름 방향이 서로 역방향이 되는 영역의 발생에 관련하여 발생하는 것이라고 생각된다. 여과압 과대 영역에서는, 세포의 막힘이 발생하기 쉽기 때문에, 여과압 과대 영역의 발생을 억제하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에 관한 여과 방법으로는, 제1 유통구(41)로부터 유입시킨 세포 현탁액을 제2 유통구(42)로부터 유출시키는 제1 송액을 행하고 있는 동안, 제1 유통구(41)로부터 가장 먼 쪽이 되는 위치 또는 그 근방에 마련된 제1 배출구(51)로부터 여과막(20)을 투과한 투과액을 배출하고 있다. 이로써, 유로(30)의 공급 측(31)을 흐르는 세포 현탁액의 흐름 방향과, 유로(30)의 투과 측(32)을 흐르는 투과액의 흐름 방향이 서로 역방향이 되는 영역의 면적을 최소화할 수 있다. 그 결과, 여과막(20)의 막면에 있어서, 여과압 적정 영역(R_A1)의 면적을 최대화하고, 여과압 과대 영역의 면적을 최소화할 수 있다.

도 6a는, 제2 유통구(42)로부터 유입시킨 세포 현탁액을 제1 유통구(41)로부터 유출시키는 제2 송액을 행하면서, 여과막(20)을 투과한 투과액을 제2 배출구(52)로부터 배출하는 처리(이하, 제2 처리라고 함)를 행하고 있는 경우의, 여과막(20)의 막면에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A2)의 분포의 일례를 나타내는 도이다. 도 6b는, 도 6a에 있어서의 일점 쇄선 L2 상에 있어서의 여과압의 분포의 일례를 나타내는 도이다. 도 6c는, 도 6a에 있어서의 일점 쇄선 L2 상의 각 위치에 있어서의 송액 속도의 분포의 일례를 나타내는 도이다.

제2 처리를 행하고 있는 경우, 일점 쇄선 L2 상의 송액 속도는, 도 6c에 나타내는 바와 같이, 제2 배출구(51)의 배치 위치에 가까워짐에 따라 낮아진다. 한편, 일점 쇄선 L2 상의 여과압은, 도 6b에 나타내는 바와 같이, 제2 배출구(52)의 배치 위치에 가까워짐에 따라 커진다. 그 결과, 여과막(20)의, 제1 유통구(41)가 배치된 모서리부(A1)의 주변 영역에 있어서, 여과압 과대 영역(도 6a에 있어서 해칭되어 있지 않은 영역)이 발생한다. 본 실시형태에 관한 여과 방법으로는, 제2 유통구(42)로부터 유입시킨 세포 현탁액을 제1 유통구(41)로부터 유출시키는 제2 송액을 행하고 있는 동안, 제2 유통구(42)로부터 가장 먼 쪽이 되는 위치 또는 그 근방에 마련된 제2 배출구(52)로부터 여과막(20)을 투과한 투과액을 배출하고 있다. 이로써, 유로(30)의 공급 측(31)을 흐르는 세포 현탁액의 흐름 방향과 유로(30)의 투과 측(32)을 흐르는 투과액의 흐름 방향이 서로 역방향이 되는 영역의 면적을 최소화할 수 있다. 그 결과, 여과막(20)의 막면에 있어서, 여과압 적정 영역(R_A2)의 면적을 최대화하며, 여과압 과대 영역의 면적을 최소화할 수 있다.

도 7a는, 도 5a 및 도 6a에 나타난 여과압 적정 영역(R_A1 및 R_A2)을 중첩하여 나타낸 도이다. 도 7b는, 도 5b 및 도 6b에 나타난 여과압의 분포를 중첩하여 나타낸 도이고, 도 7a에 있어서의 일점 쇄선 L3 상에 있어서의 여과압의 분포의 일례를 나타내는 도이다. 도 7c는, 도 5c 및 도 6c에 나타난 송액 속도의 분포를 중첩하여 나타낸 도이고, 도 7a에 있어서의 일점 쇄선 L3 상에 있어서의 송액 속도의 분포의 일례를 나타내는 도이다.

본 실시형태에 관한 여과 방법으로는, 제1 송액을 행하면서 제1 배출구(51)로부터 투과액을 배출하는 제1 처리와, 제2 송액을 행하면서 제2 배출구(52)로부터 투과액을 배출하는 제2 처리를 교대로 행한다. 이로써, 제1 처리에 있어서의 여과압 과대 영역의 전체를, 제2 처리에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A2)에 포함시키고, 제2 처리에 있어서의 여과압 과대 영역의 전체를, 제1 처리에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A1)에 포함시킬 수 있다. 즉, 제1 처리에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A1)과, 제2 처리에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A2)을 합한 영역이, 여과막(20)의 전체를 커버하고 있다. 또, 여과막(20)의 막면에 있어서의 여과압의 시간 평균값의 균일성을 높일 수 있다. 이로써, 여과막(20)에 있어서 세포의 막힘의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 단위 유로(30a)가 나열되는 방향에 있어서의 여과막(20)의 길이가 과대가 되면(즉, 단위 유로(30a)의 접속수가 증가하면), 제1 처리에 있어서의 여과압 과대 영역의 전체를, 제2 처리에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A2)에 포함시키고, 제2 처리에 있어서의 여과압 과대 영역의 전체를, 제1 처리에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A1)에 포함시키는 것이 곤란해진다. 따라서, 단위 유로(30a)가 나열되는 방향에 있어서의 여과막(20)의 중앙부 부근에 배치된 단위 유로(30a)가, 제1 처리에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A1) 및 제2 처리에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A2)의 쌍방에 포함되도록, 단위 유로(30a)가 나열되는 방향에 있어서의 여과막(20)의 길이(단위 유로(30a)의 접속수)를 정하는 것이 바람직하다.

도 8은, 상기한 개시의 기술의 실시형태에 관한 여과 방법을 실현하는, 개시의 기술의 실시형태에 관한 여과 시스템(100)의 구성의 일례를 나타내는 도이다.

여과 시스템(100)은, 여과 장치(1), 제1 시린지(111), 제2 시린지(112), 제1 시린지 펌프(121), 제2 시린지 펌프(122), 제1 세포 농도 검출부(123), 제2 세포 농도 검출부(124), 회수 용기(130), 제어부(140), 알림부(150), 밸브(V1, V2, V3, V4) 및 배관(P1, P2, P3, P4)을 포함하여 구성되어 있다.

제1 시린지(111) 및 제2 시린지(112)는, 각각, 여과 장치(1)에 의한 농축 처리의 대상이 되는 세포 현탁액을 일시적으로 저장하는 용기로서 기능함과 함께, 세포 현탁액의 송액 수단의 일부로서 기능한다. 제1 시린지(111)의 토출구는, 배관(P1)을 통하여 여과 장치(1)의 제1 유통구(41)에 접속되어 있다. 제2 시린지(112)의 토출구는, 배관(P2)을 통하여 여과 장치(1)의 제2 유통구(42)에 접속되어 있다.

제1 세포 농도 검출부(123)는, 제1 시린지(111) 내에 수용된 세포의 농도를 나타내는 농도 검출 신호(D3)를 출력한다. 제2 세포 농도 검출부(124)는, 제2 시린지(112) 내에 수용된 세포의 농도를 나타내는 농도 검출 신호(D4)를 출력한다.

제1 시린지 펌프(121)는, 제1 시린지(111)의 플런저를 슬라이드시키는 슬라이드 기구를 갖고, 제어부(140)로부터 공급되는 제어 신호(C1)에 따라 제1 시린지(111)의 플런저를 슬라이드시킴으로써, 제1 시린지(111) 내에 수용된 세포 현탁액의 송액을 행한다. 제1 시린지 펌프(121)는, 제1 시린지(111)의 플런저를 슬라이드시킬 때의 부하의 크기를 나타내는 부하량 검출 신호(D1)를 출력한다. 제1 시린지(111)의 플런저를 슬라이드시킬 때의 부하는, 예를 들면 여과막(20)에 있어서 세포의 막힘이 발생하며, 송액 부하가 커짐에 따라 커진다. 동일하게, 제2 시린지 펌프(122)는, 제2 시린지(112)의 플런저를 슬라이드시키는 슬라이드 기구를 갖고, 제어부(140)로부터 공급되는 제어 신호(C2)에 따라 제2 시린지(112)의 플런저를 슬라이드시킴으로써, 제2 시린지(112) 내에 수용된 세포 현탁액의 송액을 행한다. 제2 시린지 펌프(122)는, 제2 시린지(112)의 플런저를 슬라이드시킬 때의 부하의 크기를 나타내는 부하량 검출 신호(D2)를 출력한다. 제2 시린지(112)의 플런저를 슬라이드시킬 때의 부하는, 예를 들면 여과막(20)에 있어서 세포의 막힘이 발생하고, 송액 부하가 커짐에 따라 커진다.

회수 용기(130)는, 여과막(20)을 투과한 투과액이 회수되는 용기이다. 여과 장치(1)의 제1 배출구(51)는, 배관(P4)을 통하여 회수 용기(130)에 접속되고, 여과 장치(1)의 제2 배출구(52)는, 배관(P3)을 통하여 회수 용기(130)에 접속되어 있다.

배관(P1)의 도중에는 밸브(V1)가 마련되고, 배관(P2)의 도중에는 밸브(V2)가 마련되어 있다. 배관(P3)의 도중에는 밸브(V3)가 마련되고, 배관(P4)의 도중에는 밸브(V4)가 마련되어 있다. 밸브(V1, V2, V3 및 V4)는, 각각, 솔레노이드 밸브의 형태를 갖고, 제어부(140)로부터 공급되는 제어 신호(C3, C4, C5 및 C6)에 따라 개방 상태 또는 폐쇄 상태로 제어된다.

제어부(140)는, 예를 들면 마이크로 컴퓨터를 포함하여 구성되고, 소정의 타이밍으로 제어 신호(C1~C6)를 출력함으로써, 여과 시스템(100)에 있어서의 송액 제어를 행한다. 또, 제어부(140)는, 부하량 검출 신호(D1, D2) 및 농도 검출 신호(D3, D4)에 근거하여, 여과 처리에 있어서의 이상의 유무를 판정하고, 이상 있음으로 판정한 경우에, 에러 신호(E1)를 출력한다.

알림부(150)는, 제어부(140)로부터 에러 신호(E1)가 출력된 경우에, 여과 시스템(100)에 이상이 발생하고 있는 것을 알린다.

이하, 제어부(140)의 동작의 일례를 도 9에 나타내는 플로차트를 참조하면서 설명한다. 또한, 초기 상태로서, 제1 시린지(111) 내에 세포 현탁액이 수용되어 있는 것으로 한다.

스텝 S11에 있어서 제어부(140)는, 제어 신호(C3 및 C4)를 출력함으로써, 밸브(V1 및 V2)를, 각각 개방 상태로 제어한다.

스텝 S12에 있어서 제어부(140)는, 제어 신호(C1)를 출력함으로써, 제1 시린지 펌프(121)를 구동한다. 또, 제어부(140)는, 제어 신호(C5 및 C6)를 출력함으로써, 밸브(V4)를 개방 상태로 제어하고, 밸브(V3)를 폐쇄 상태로 제어한다. 이로써, 제1 시린지(111) 내에 수용되어 있는 세포 현탁액이, 제1 유통구(41)로부터 여과 장치(1)의 내부에 유입되고, 유로의 공급 측(31)을 여과막(20)의 막면을 따라 흘러, 제2 유통구(42)로부터 유출된다. 제2 유통구(42)로부터 유출된 세포 현탁액은, 제2 시린지(112) 내에 수용된다. 여과막(20)을 투과한 투과액은, 제1 배출구(51)로부터 배출되고, 회수 용기(130)에 수용된다.

스텝 S13에 있어서 제어부(140)는, 부하량 검출 신호(D1)에 근거하여, 제1 시린지 펌프(121)의 부하량에 이상이 발생하고 있는지 여부를 판정한다. 제어부(140)는, 부하량 검출 신호(D1)에 의하여 나타나는 부하량이, 소정량을 초과한 경우에 이상 있음으로 판정하고, 그 이외의 경우에는 이상 없음으로 판정한다. 제어부(140)는, 제1 시린지 펌프(121)의 부하량이 이상이라고 판정한 경우, 처리를 스텝 S18로 이행한다. 스텝 S18에 있어서 제어부(140)는, 에러 신호(E1)를 출력한다. 알림부(150)는, 에러 신호(E1)에 근거하여, 여과막(20)에 있어서 세포의 막힘이 발생하고 있는 것을 알린다.

스텝 S14에 있어서 제어부(140)는, 제어 신호(C2)를 출력함으로써, 제2 시린지 펌프(122)를 구동한다. 또, 제어부(140)는, 제어 신호(C5 및 C6)를 출력함으로써, 밸브(V3)를 개방 상태로 제어하고, 밸브(V4)를 폐쇄 상태로 제어한다. 이로써, 제2 시린지(112) 내에 수용되어 있는 세포 현탁액이, 제2 유통구(42)로부터 여과 장치(1)의 내부에 유입되고, 유로의 공급 측(31)을 여과막(20)의 막면을 따라 흘러, 제1 유통구(41)로부터 유출된다. 제1 유통구(41)로부터 유출된 세포 현탁액은, 제1 시린지(111) 내에 수용된다. 여과막(20)을 투과한 투과액은, 제2 배출구(52)로부터 배출되고, 회수 용기(130)에 수용된다.

스텝 S15에 있어서 제어부(140)는, 부하량 검출 신호(D2)에 근거하여, 제2 시린지 펌프(122)의 부하량에 이상이 발생하고 있는지 여부를 판정한다. 제어부(140)는, 부하량 검출 신호(D2)에 의하여 나타나는 부하량이, 소정량을 초과한 경우에 이상 있음으로 판정하고, 그 이외의 경우에는 이상 없음으로 판정한다. 제어부(140)는, 제2 시린지 펌프(122)의 부하량이 이상이라고 판정한 경우, 처리를 스텝 S18로 이행한다. 스텝 S18에 있어서 제어부(140)는, 에러 신호(E1)를 출력한다. 알림부(150)는, 에러 신호(E1)에 근거하여, 여과막(20)에 있어서 세포의 막힘이 발생하고 있는 것을 알린다.

스텝 S16에 있어서 제어부(140)는, 상기의 스텝 S12로부터 스텝 S15까지의 각 처리를 포함하는 일련의 처리를 1단위로 하는 처리의 사이클수가, 소정수에 도달했는지 여부를 판정한다. 제어부(140)는, 상기 일련의 처리의 사이클수가, 소정수에 도달하지 않았다고 판정한 경우, 처리를 스텝 S12로 되돌린다. 한편, 제어부(140)는, 상기 일련의 처리의 사이클수가, 소정수에 도달했다고 판정한 경우, 처리를 스텝 S17로 이행한다.

스텝 S17에 있어서 제어부(140)는, 제1 세포 농도 검출부(123)로부터 출력되는 농도 검출 신호(D1) 또는 제2 세포 농도 검출부(124)로부터 출력되는 농도 검출 신호(D2)에 의하여 나타나는, 상기의 각 처리를 거친 후의 세포 농도가 목푯값에 도달하고 있는지 여부를 판정한다. 제어부(140)는, 상기의 각 처리를 거친 후의 세포 농도가 목푯값에 도달하지 않았다고 판정한 경우에는, 처리를 스텝 S18로 이행한다. 알림부(150)는, 에러 신호(E1)에 근거하여, 여과 시스템(100)에 어떠한 이상이 발생하고 있는지를 알린다. 한편, 제어부(140)는, 상기의 각 처리를 거친 후의 세포 농도가 목푯값에 도달하고 있다고 판정한 경우에는, 처리를 종료시킨다. 또한, 제어부(140)는, 상기의 각 처리를 거친 후의 세포 농도가 목푯값에 도달하지 않았다고 판정한 경우에, 처리 사이클수의 카운트값을 리셋하고, 스텝 S11에서 S16까지의 각 처리를, 재차 실시해도 된다.

이와 같이, 제어부(140)는, 제1 시린지 펌프(121) 및 제2 시린지 펌프(122)를 제어함으로써, 제1 유통구(41) 및 제2 유통구(42)를 통과하는 액체의 송액을 제어하는 제1 송액 제어를 행한다. 또, 제어부(140)는, 제1 송액 제어와 연동하여, 밸브(V3 및 V4)의 개폐 제어를 행함으로써, 제1 배출구(51) 및 제2 배출구(52)로부터 배출되는 투과액의 송액을 제어하는 제2 송액 제어를 행한다. 구체적으로는, 제어부(140)는, 제1 송액 제어로서, 제1 유통구(41)로부터 유입시킨 세포 현탁액을, 제2 유통구(42)로부터 배출시키는 제1 송액과, 제2 유통구(42)로부터 유입시킨 세포 현탁액을, 제1 유통구(41)로부터 배출시키는 제2 송액을 교대로 행한다. 제어부(140)는, 제2 송액 제어로서 제1 송액을 행하고 있는 동안, 여과막(20)을 투과한 투과액을 제1 배출구(51)로부터 배출하고, 제2 송액을 행하고 있는 동안, 여과막(20)을 투과한 투과액을 제2 배출구(52)로부터 배출한다.

도 10은, 비교예에 관한 여과 장치(1X)를 이용한 제1 비교예에 관한 여과 방법을 실시한 경우의, 여과막(20)의 막면에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A3)의 분포의 일례를 나타내는 도이다.

여과 장치(1X)는, 여과막(20)을 투과한 투과액을 배출하는 배출구의 수가 1개뿐이다. 비교예에 관한 여과 장치(1X)에 있어서, 배출구(50)는, 제1 유통구(41)가 접속된 단위 유로(30a)의, 제1 유통구(41)가 마련된 측의 단부와는 반대 측의 단부의 투과 측에 마련되어 있다. 제1 비교예에 관한 여과 방법으로는, 제1 유통구(41)로부터 유입시킨 세포 현탁액을 제2 유통구(42)로부터 유출시키고 있는 동안, 투과액을 배출구(50)로부터 배출하는 처리를 계속적으로 행한다. 즉, 제1 비교예에 관한 여과 방법으로는, 공급 측에 있어서의 송액 방향의 전환을 행하지 않는다.

여과 장치(1X)를 이용한 제1 비교예에 관한 여과 방법에 의하면, 배출구(50)의 배치에 기인하여, 여과압 적정 영역(R_A3)의 면적이, 개시의 기술의 실시형태에 관한 여과 방법을 적용한 경우의 여과압 적정 영역(R_A1)(도 5 참조)의 면적보다 작아진다. 여과압 적정 영역(R_A3)은, 여과막(20)의 전체를 커버하고 있지 않다. 따라서, 제1 비교예에 관한 여과 방법에 의하면, 개시의 기술의 실시형태에 관한 여과 방법과 비교하여, 세포의 막힘이 발생하는 리스크가 높아져, 세포의 회수율이 저하된다.

도 11은, 여과 장치(1X)를 이용한 제2 비교예에 관한 여과 방법을 실시한 경우의, 여과막(20)의 막면에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A3 및 R_A4)의 분포의 일례를 나타내는 도이다. 제2 비교예에 관한 여과 방법으로는, 제1 유통구(41)로부터 유입시킨 세포 현탁액을 제2 유통구(42)로부터 유출시키는 제1 송액을 행하면서, 여과막(20)을 투과한 투과액을 배출구(50)로부터 배출하는 제1 처리와, 제2 유통구(42)로부터 유입시킨 세포 현탁액을 제1 유통구(41)로부터 유출시키는 제2 송액을 행하면서, 여과막(20)을 투과한 투과액을 배출구(50)로부터 배출하는 제2 처리를 교대로 행한다.

제2 비교예에 관한 여과 방법에 의하면, 제1 처리에 있어서의 여과압 과대 영역의 일부를, 제2 처리에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A4)에 포함시킬 수 있고, 제2 처리에 있어서의 여과압 과대 영역의 일부를, 제1 처리에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A3)에 포함시킬 수 있다. 그러나, 투과액을 배출하는 배출구가 1개인 것에 기인하여, 제1 처리에 있어서의 여과압 과대 영역의 전체를, 제2 처리에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A4)에 포함시킬 수 없다. 또, 제2 처리에 있어서의 여과압 과대 영역의 전체를, 제1 처리에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A3)에 포함시킬 수 없다. 즉, 제1 처리에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A3)과, 제2 처리에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A4)을 합한 영역이, 여과막(20)의 전체를 커버하고 있지 않다. 따라서, 제2 비교예에 관한 여과 방법에 의하면, 개시의 기술의 실시형태에 관한 여과 방법과 비교하여, 세포의 막힘이 발생하는 리스크가 높아져, 세포의 회수율이 저하된다.

도 12는, 비교예에 관한 여과 장치(1Y)를 이용한 제3 비교예에 관한 여과 방법을 실시한 경우의, 여과막(20)의 막면에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A5)의 분포의 일례를 나타내는 도이다.

여과 장치(1Y)는, 여과막(20)을 투과한 투과액을 배출하는 배출구의 수가 1개뿐이다. 비교예에 관한 여과 장치(1Y)에 있어서, 배출구(50)는, 제1 유통구(41)가 마련된 단위 유로(30a)와 제2 유통구(42)가 접속된 단위 유로(30a)와의 중간에 위치하는 단위 유로(30a)의, 제1 유통구(41) 및 제2 유통구(42)가 마련된 측의 단부와는 반대 측의 단부의 투과 측에 마련되어 있다. 제3 비교예에 관한 여과 방법으로는, 제1 유통구(41)로부터 유입시킨 세포 현탁액을 제2 유통구(42)로부터 유출시키고 있는 동안, 투과액을 배출구(50)로부터 배출하는 처리를 계속적으로 행한다. 즉, 제3 비교예에 관한 여과 방법으로는, 공급 측에 있어서의 송액 방향의 전환을 행하지 않는다.

여과 장치(1Y)를 이용한 제3 비교예에 관한 여과 방법에 의하면, 여과압 적정 영역(R_A5)의 면적이, 여과 장치(1X)를 이용한 제1 비교예에 관한 여과 방법을 행한 경우의 여과압 적정 영역(R_A3)(도 5 참조)의 면적보다 커진다. 그러나, 배출구(50)의 배치가 최적이 아닌 점에서, 여과압 적정 영역(R_A5)의 면적은, 개시의 기술의 실시형태에 관한 여과 방법을 실시한 경우의 여과압 적정 영역(R_A1)(도 5 참조)의 면적보다 작다. 또, 여과압 적정 영역(R_A5)이, 여과막(20)의 전체를 커버하고 있지 않다. 따라서, 제3 비교예에 관한 여과 방법에 의하면, 개시의 기술의 실시형태에 관한 여과 방법과 비교하여, 세포의 막힘이 발생하는 리스크가 높아져, 세포의 회수율이 저하된다.

도 13은, 여과 장치(1Y)를 이용한 제4 비교예에 관한 여과 방법을 실시한 경우의, 여과막(20)의 막면에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A5 및 R_A6)의 분포의 일례를 나타내는 도이다. 제4 비교예에 관한 여과 방법으로는, 제1 유통구(41)로부터 유입시킨 세포 현탁액을 제2 유통구(42)로부터 유출시키는 제1 송액을 행하면서, 여과막(20)을 투과한 투과액을 배출구(50)로부터 배출하는 제1 처리와, 제2 유통구(42)로부터 유입시킨 세포 현탁액을 제1 유통구(41)로부터 유출시키는 제2 송액을 행하면서, 여과막(20)을 투과한 투과액을 배출구(50)로부터 배출하는 제2 처리를 교대로 행한다.

제4 비교예에 관한 여과 방법에 의하면, 제1 처리에 있어서의 여과압 과대 영역의 일부를, 제2 처리에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A6)에 포함시킬 수 있고, 제2 처리에 있어서의 여과압 과대 영역의 일부를, 제1 처리에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A5)에 포함시킬 수 있다. 그러나, 투과액을 배출하는 배출구가 1개이고, 또한 그 배치가 최적이 아닌 것에 기인하여, 제1 처리에 있어서의 여과압 과대 영역의 전체를, 제2 처리에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A6)에 포함시킬 수 없다. 또, 제2 처리에 있어서의 여과압 과대 영역의 전체를, 제1 처리에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A5)에 포함시킬 수 없다. 즉, 제1 처리에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A5)과, 제2 처리에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A6)을 합한 영역이, 여과막(20)의 전체를 커버하고 있지 않다. 따라서, 제4 비교예에 관한 여과 방법에 의하면, 개시의 기술의 실시형태에 관한 여과 방법과 비교하여, 세포의 막힘이 발생하는 리스크가 높아져, 세포의 회수율이 저하된다.

한편, 개시의 기술의 실시형태에 관한 여과 장치(1)를 이용한 여과 방법으로는, 제1 유통구(41)로부터 유입시킨 세포 현탁액을 제2 유통구(42)로부터 유출시키는 제1 송액을 행하면서, 제1 유통구(41)로부터 가장 먼 쪽이 되는 위치 또는 그 근방에 마련된 제1 배출구(51)로부터 투과액을 배출하는 제1 처리와, 제2 유통구(42)로부터 유입시킨 세포 현탁액을 제1 유통구(41)로부터 유출시키는 제2 송액을 행하면서, 제2 유통구(42)로부터 가장 먼 쪽이 되는 위치 또는 그 근방에 마련된 제2 배출구(52)로부터 투과액을 배출하는 제2 처리를 교대로 행한다. 이로써, 제1 처리에 있어서의 여과압 과대 영역의 전체를, 제2 처리에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A2)에 포함시키고, 제2 처리에 있어서의 여과압 과대 영역의 전체를, 제1 처리에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A1)에 포함시키는 것이 가능해진다. 즉, 제1 처리에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A1)과, 제2 처리에 있어서의 여과압 적정 영역(R_A2)을 합한 영역이, 여과막(20)의 전체를 커버하고 있다. 또, 여과막(20)의 막면에 있어서의 여과압의 시간 평균값을 대략 균일하게 할 수 있다. 따라서, 상기의 제1~4 비교예와 비교하여 세포의 막힘이 발생하는 리스크를 억제할 수 있어, 세포의 회수율을 높일 수 있다.

도 14a는, 여과 장치(1X)를 이용한 제2 비교예에 관한 여과 방법(도 11 참조)에 의하여, 세포를 모의한 모의 입자를 포함하는 액체의 막 분리 처리를 실시한 후의 여과막 상태를 나타내는 도이다. 도 14b는, 여과 장치(1)를 이용한 개시의 기술의 실시형태에 관한 여과 방법에 의하여, 세포를 모의한 모의 입자를 포함하는 액체의 막 분리 처리를 실시한 후의 여과막 상태를 나타내는 도이다. 도 14a 및 도 14b에 있어서, 착색되어 있는 부분은, 모의 입자가 퇴적하고 있는 부분이고, 착색 농도가 높은 부분은, 여과압이 상대적으로 높은 부분이다.

제2 비교예에 관한 여과 방법에 의하면, 도 14a에 나타내는 바와 같이, 착색 농도가 높은 부분과, 착색 농도가 낮은 부분이 명확하게 나뉘고 있다. 이것은, 여과막의 막면에 있어서 여과압이 높은 부분과 낮은 부분의 차가 현저한 것, 즉 여과막의 막면에 있어서의 여과압이 불균일한 것을 나타내고 있다. 한편, 개시의 기술의 실시형태에 관한 여과 방법에 의하면, 도 14b에 나타내는 바와 같이, 착색 농도가 전체적으로 대략 균일하다. 이것은, 여과막의 막면에 있어서의 여과압이 대략 균일한 것을 나타내고 있다.

이상과 같이, 개시의 기술의 실시형태에 관한 여과 장치(1), 여과 시스템(100) 및 여과 방법에 의하면, 여과막(20)의 막면에 있어서의 여과압의 균일성을 확보하면서, 여과막의 면적을 크게 하는 것이 가능해진다. 따라서, 세포의 회수율의 저하를 억제하면서 여과 효율을 높일 수 있다.

[제2 실시형태]

도 15는, 개시의 기술의 제2 실시형태에 관한 여과 장치(1A)의 구성을 나타내는 평면도이다. 여과 장치(1A)는, 유로(30)가, 복수의 단위 유로(30a)와, 유로 길이가 단위 유로(30a)보다 짧은 복수의 단위 유로(30c)를 포함하고 있는 점이, 제1 실시예에 관한 여과 장치(1)와 다르다. 환언하면, 여과 장치(1A)에 있어서, 유로(30)는, 폴드부(30b) 중 하나로부터 다음의 폴드부(30b)까지의 거리가, 다른 부분과 비교하여 짧은 부분을 갖는다. 여기에서, 단위 유로(30a)의 길이를 La, 단위 유로(30c)의 길이를 Lc로 한 경우, 하기의 (5) 식을 충족시키는 것이 바람직하다.

0.5×La<Lc<La…(5)

여기에서, 예를 들면 제1 실시형태에 관한 여과 장치(1)를 이용하여, 제1 유통구(41)로부터 유입시킨 세포 현탁액을 제2 유통구(42)로부터 유출시키는 제1 송액을 행하면서 제1 배출구(51)로부터 투과액을 배출하는 제1 처리와, 제2 유통구(42)로부터 유입시킨 세포 현탁액을 제1 유통구(41)로부터 유출시키는 제2 송액을 행하면서 제2 배출구(52)로부터 투과액을 배출하는 제2 처리를 교대로 행한 경우에 있어서, 도 16에 나타내는 바와 같이, 제1 처리에 있어서 발생하는 여과압 과대 영역의 전체를, 제2 처리에 있어서 여과압 적정 영역(R_A2)에 포함시킬 수 없고, 제2 처리에 있어서 발생하는 여과압 과대 영역의 전체를, 제1 처리에 있어서 여과압 적정 영역(R_A1)에 포함시킬 수 없는 경우, 제1 처리 및 제2 처리 중 어느 처리에 있어서도 여과압 과대 영역이 되는 부분에서는, 세포의 막힘이 발생하는 리스크가 높아져, 세포의 회수율이 저하될 우려가 있다.

제2 실시형태에 관한 여과 장치(1A)에 의하면, 도 17에 나타내는 바와 같이, 제1 처리 및 제2 처리 중 어느 처리에 있어서도 여과압 과대 영역이 되는 유로 부분이 삭제되어 있기 때문에, 세포의 막힘이 발생하는 리스크를 억제할 수 있다.

또한, 상기의 설명에서는, 유로(30)의 일단 및 타단이, 직사각형 형상을 갖는 여과막(20)의 동일한 변의 측에 배치되고, 이에 따라 제1 유통구(41) 및 제2 유통구(42)가, 여과막(20)의 동일한 변의 측에 배치된 구성을 예시했지만, 이 양태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 18에 나타내는 바와 같이, 유로(30)의 일단 및 제1 유통구(41)가, 직사각형 형상을 갖는 여과막(20)의 모서리부(A1)의 근방에 배치되고, 유로(30)의 타단 및 제2 유통구(42)가, 여과막(20)의 모서리부(A1)의 대각이 되는 모서리부(A3)의 근방에 배치되어 있어도 된다. 이 경우, 제1 배출구(51)는, 예를 들면 여과막(20)의 모서리부(A3)의 근방, 즉 제2 유통구(42)의 바로 아래에 배치되며, 제2 배출구(52)는, 예를 들면 여과막(20)의 모서리부(A1)의 근방, 즉 제1 유통구(41)의 바로 아래에 배치된다.

본 출원은, 2017년 9월 25일 출원된 일본 출원인 일본 특허출원 2017-183956의 우선권을 주장하는 것이며, 이 출원의 전체 내용은 참조에 의하여 본 명세서에 원용된다. 또 본 명세서에 기재된 모든 문헌, 특허 출원 및 기술 규격은, 개개의 문헌, 특허 출원 및 기술 규격이 참조에 의하여 원용되는 것이 구체적이고 또한 개개에 기록된 경우와 동일한 정도로, 본 명세서 중에 참조에 의하여 원용된다.

Claims

사행한 유로와,
상기 유로의 공급 측과 투과 측을 구획하는 여과막과,
상기 유로의 상기 공급 측의 일단에 마련된 제1 유통구와,
상기 유로의 상기 공급 측의 타단에 마련된 제2 유통구와,
상기 유로의 상기 투과 측에 마련된 제1 배출구와,
상기 유로의 상기 투과 측의 상기 제1 배출구와는 다른 위치에 마련된 제2 배출구를 포함하는 여과 장치.
청구항 1에 있어서,
제1 유통구의 중심으로부터, 상기 여과막의 막면의 최원 위치까지의 거리를 W1로 하고, 상기 제1 유통구의 중심으로부터 상기 제1 배출구의 중심까지의 거리를 d1로 하며,
제2 유통구의 중심으로부터, 상기 여과막의 막면의 최원 위치까지의 거리를 W2로 하고, 상기 제2 유통구의 중심으로부터 상기 제2 배출구의 중심까지의 거리를 d2로 했을 때,
0.5W1≤d1≤W1을 충족시키고,
0.5W2≤d2≤W2를 충족시키는 여과 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 유로는 복수의 폴드부를 갖고, 상기 폴드부 중 하나로부터 다음의 폴드부까지의 각 거리가 서로 동일한 여과 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 유로의 일단 및 타단과, 한쪽의 측의 상기 폴드부 각각이, 제1 직선 상에 마련되고, 다른 한쪽의 측의 상기 폴드부 각각이 상기 제1 직선과 평행한 제2 직선 상에 마련되어 있는 여과 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 유로는 복수의 폴드부를 갖고, 상기 폴드부 중 하나로부터 다음의 폴드부까지의 거리가 다른 부분과 비교하여 짧은 부분을 갖는 여과 장치.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 여과 장치와,
상기 제1 유통구 및 상기 제2 유통구를 통과하는 액체의 송액을 제어하는 제1 송액 제어를 행하고, 상기 제1 송액 제어와 연동하여, 상기 제1 배출구 및 상기 제2 배출구로부터 배출되는 액체의 송액을 제어하는 제2 송액 제어를 행하는 제어부를 포함하는 여과 시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 송액 제어로서, 상기 제1 유통구로부터 유입시킨 액체를, 상기 제2 유통구로부터 배출시키는 제1 송액과, 상기 제2 유통구로부터 유입시킨 액체를, 상기 제1 유통구로부터 배출시키는 제2 송액을 교대로 행하고,
상기 제2 송액 제어로서, 상기 제1 송액을 행하고 있는 동안, 상기 여과막을 투과한 액체를 상기 제1 배출구로부터 배출하며, 상기 제2 송액을 행하고 있는 동안, 상기 여과막을 투과한 액체를 상기 제2 배출구로부터 배출하는 여과 시스템.
청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
상기 액체는 세포 현탁액인 여과 시스템.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 여과 장치를 이용한 액체의 여과 방법으로서,
상기 제1 유통구로부터 유입시킨 액체를 상기 제2 유통구로부터 유출시키는 제1 송액과, 상기 제2 유통구로부터 유입시킨 액체를 상기 제1 유통구로부터 유출시키는 제2 송액을 교대로 행하고,
상기 제1 송액을 행하고 있는 동안, 상기 여과막을 투과한 액체를 상기 제1 배출구로부터 배출하며, 상기 제2 송액을 행하고 있는 동안, 상기 여과막을 투과한 액체를 상기 제2 배출구로부터 배출하는 여과 방법.
청구항 9에 있어서,
세포 현탁액을 상기 제1 송액 및 상기 제2 송액의 대상으로 하는 여과 방법.