JP7340020B2 - 血液処理フィルター及び血液製剤の製造方法 - Google Patents
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Description
また、近年ではリウマチ、潰瘍性大腸炎等の疾患の治療に、血液の体外循環による白血球除去療法が行なわれるようになってきており、高い臨床効果が得られている。
[1]
血液の入口部及び出口部を有する容器と、
前記容器内の、前記入口部と前記出口部との間に配置された濾材と、
を含む血液処理フィルターであって、
前記濾材が、フィルター層を含み、
前記フィルター層が、不織布を含み、
前記不織布の繊維が、前記フィルター層のX軸平面方向への配向度Xと、前記X軸平面方向に直交するY軸平面方向への配向度Yと、を有し、
前記配向度Xの、前記配向度Yに対する比(配向度X/配向度Y)の最大値が1.2以上である、
前記血液処理フィルター。
[2]
配向度X/配向度Yの最大値が1.4以上である、[1]に記載の血液処理フィルター。
[3]
濾過方向に直交する、前記フィルター層の平面方向への前記繊維の配向度(Ac)の、濾過方向に平行する、前記フィルター層の平面方向への前記繊維の配向度(Am)に対する比(Ac/Am)が、1.2以上となるように、前記フィルター層が配置されている、[1]又は[2]に記載の血液処理フィルター。
[4]
Ac/Amが1.4以上である、[3]に記載の血液処理フィルター。
[5]
濾過方向に平行する、前記フォイター層の平面方向への前記繊維の配向度(Am)の、濾過方向に直交する、前記フィルター層の平面方向への前記繊維の配向度(Ac)に対する比(Am/Ac)が、1.2以上となるように、前記フィルター層が配置されている、[1]又は[2]に記載の血液処理フィルター。
[6]
Am/Acが1.4以上である、[5]に記載の血液処理フィルター。
[7]
前記不織布がポリエステル不織布である、[1]~[6]のいずれかに記載の血液処理フィルター。
[8]
血液の入口部及び出口部を有する容器と、
前記容器内の、前記入口部と前記出口部との間に配置された濾材と、
を含む血液処理フィルターであって、
前記濾材が、1以上のフィルター層を含み、
前記フィルター層が、厚み方向の断面において、平面方向の最大長さが50μm以上であり、かつ厚み方向の最大長さが15μm以上である空間を有する、
前記血液処理フィルター。
[9]
前記フィルター層の充填率が0.09~0.26である、[8]に記載の血液処理フィルター。
[10]
前記フィルター層の、厚み方向における平面内最小空隙率と厚み方向における平面内最大空隙率との差が0.08~0.28である、[8]又は[9]に記載の血液処理フィルター。
[11]
前記厚み方向における平面内最小空隙率が0.72~0.85であり、前記厚み方向における平面内最大空隙率が0.85~1.00である、[10]に記載の血液処理フィルター。
[12]
前記フィルター層の比表面積が0.50~1.50m2/gである、[8]~[11]のいずれかに記載の血液処理フィルター。
[13]
前記フィルター層の臨界湿潤表面張力が70~100dyn/cmである、[8]~[12]のいずれかに記載の血液処理フィルター。
[14]
[1]~[13]のいずれかに記載の血液処理フィルターに、白血球を含有する血液を通過させる工程を含む、血液製剤の製造方法。
本発明の一実施形態は、血液の入口部及び出口部を有する容器と、
前記容器内の、前記入口部と前記出口部との間に配置された濾材と、
を含む血液処理フィルターであって、
前記濾材が、フィルター層(以下「第1フィルター層」とも称する。)を含み、
前記フィルター層が、不織布を含み、
前記不織布の繊維が、前記フィルター層のX軸平面方向への配向度Xと、前記X軸平面方向に直交するY軸平面方向への配向度Yと、を有し、
前記配向度Xの、前記配向度Yに対する比(配向度X/配向度Y)の最大値が1.2以上である、
前記血液処理フィルターに関する。
フィルター層に含まれる不織布の繊維の向きを調節することによって、優れた白血球除去率及び優れた濾過時間(濾過速度)を発揮することができる。
図1及び図2に示すように、血液処理フィルター10は、扁平型の容器1と、その内部に収容され実質的に乾燥状態である濾材5とを有している。濾材5を収容する容器1は、入口部3を有する入口部側容器材と、出口部4を有する出口部側容器材の2つの要素からなる。濾材5によって、扁平型の容器1内の空間は入口部側の空間7と出口部側の空間8とに仕切られている。
この血液処理フィルター1においては、入口部側容器材と出口部側容器材が濾材5を挟んで配置されており、2つの容器材が、各々の一部に設けられた把持部で濾材5の外縁部9を挟みつけて把持する構造をとる。
容器の材質としては、例えば、硬質性樹脂、可撓性樹脂等が挙げられる。
硬質性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、尿素樹脂、ケイ素樹脂、ABS樹脂、ナイロン、ポリウレタン、ポリカーボネート、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、スチレン-ブタジエン共重合体等が挙げられる。
可撓性樹脂は、フィルター層と熱的及び電気的に性質が類似したものが好ましい。可撓性樹脂としては、例えば、軟質ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、エチレン-酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン及びポリプロピレンのようなポリオレフィン、スチレン-ブタジエン-スチレン共重合体の水添物、スチレン-イソプレン-スチレン共重合体またはその水添物等の熱可塑性エラストマー、及び、熱可塑性エラストマーとポリオレフィン、エチレン-エチルアクリレート等の軟化剤との混合物等が挙げられる。可撓性樹脂、好ましくは、軟質ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、エチレン-酢酸ビニル共重合体、ポリオレフィン、及び、これらを主成分とする熱可塑性エラストマーであり、更に好ましくは軟質ポリ塩化ビニル、ポリオレフィンである。
(第1フィルター層)
濾材は、1以上の第1フィルター層を含む。濾材が複数の第1フィルター層を含む場合、複数の第1フィルター層はそれぞれ、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
不織布(繊維基材)とコート層の合計(1g)に対するコート層の質量(mg/g)
=(B-A)×1000/B
不織布の周囲表面部分とは、外界に露出している不織布の全ての部分を意味する。すなわち、不織布がコート層を有する場合には、周囲表面部分は、コート層の表面部分である。不織布がコート層を有しない場合には、周囲表面部分は、繊維基材の表面部分を意味する。
不織布の周囲表面部分は、さらに非イオン性親水基を有していてもよい。
また、不織布の周囲表面部分に非イオン性親水基が存在すると、不織布表面の血液への濡れ性が高まり、不織布の有効濾過面積(実際に濾過に使用される面積)が向上し、結果として濾過時間の低下と白血球等除去性能の向上の両方の効果が得られる。
塩基性含窒素官能基としては、例えば、-NH2,-NHR1,-NR2R3,-N+R4R5R6(R1,R2,R3,R4,R5及びR6は炭素数1~3のアルキル基)で表されるアミノ基が挙げられる。
第1フィルター層に含まれる不織布の繊維は、第1フィルター層のX軸平面方向への配向度Xと、前記X軸平面方向に直交するY軸平面方向への配向度Yと、を有し、前記配向度Xの、前記配向度Yに対する比(配向度X/配向度Y)の最大値が1.2以上である。以下、配向度X/配向度Yの最大値を、「最大配向度比」ともいう。
「X軸平面方向」とは、第1フィルター層の平面方向における任意の方向である。
「Y軸平面方向」とは、第1フィルター層の平面方向における、X軸と直交する方向である。
「平面方向」とは、第1フィルター層の厚み方向に直交する方向である。
「配向度X/配向度Yの最大値(最大配向度比)」とは、第1フィルター層の全ての平面方向における配向度X/配向度Yの各値のうち、最も大きな値を意味する。
X線CT装置:株式会社リガク製 高分解能3DX線顕微鏡 nano3DX
画像解析ソフトウェア:ImageJ
画素解像度:0.54μm/pix
露光時間:18秒/枚
投影数:1500枚/180度
X線管電圧:40kV
X線管電流:30mA
X線ターゲット:Cu
測定箇所:試料端部の切断面の影響が出ない面内の中心部分
X線CT測定から得られたトモグラム画像から、X軸×Y軸×Z軸=500μm×500μm×厚み全部の直方体で画像をトリミングする。これを3次元画像1とする。
3次元画像1に対して、画像処理方法のmedianフィルターを半径2pixの条件で実施し、続けて画像処理方法のOtsu法を適用し領域分割を実施する。領域分割後の画素の輝度値を空気が0、不織布の繊維が255となるように設定する。このようにして得られる画像を3次元画像2とする。
この3次元画像2の輝度値255の画素に対して、画像処理方法のsegmentationを実施し、一つながりの輝度値255の繊維のうち画素数が10000pix以下の繊維はノイズとして除去する。このようにして得られる画像を、画素の輝度値を空気が0、不織布の繊維が255となるように設定し、3次元画像3とする。
この3次元画像3において、XY面のすべての画素に対してXY面に垂直なZ方向に1画素ずつ走査し、輝度値が0から255に変わる点と輝度値が255から0に変わる点の総数を画像解析により求め、投影面積AXYとする。同様にYZ面に対してX方向に走査した総数を投影面積AYZとし、ZX面に対してY方向に走査した総数を投影面積AZXとする。これらの投影面積から次式で配向指標X及び配向指標Yを求める。
配向指標X=AYZ/(AXY+AYZ+AZX)
配向指標Y=AZX/(AXY+AYZ+AZX)
「濾過方向に直交する、第1フィルター層の平面方向」とは、例えば図3及び4に示すとおり、第1フィルター層11の平面を正面から見た場合において、濾過方向12に直交する方向13を意味する。
「濾過方向に平行する、第1フィルター層の平面方向」とは、例えば図3及び4に示すとおり、第1フィルター層11の平面を正面から見た場合において、濾過方向12に平行する方向14を意味する。
なお補足すると、特許文献2の面内浸透係数(Ky)は、本明細書におけるAcまたはAmと類似の概念ではあるが、Kyは平面方向の液体の流れ性から導かれる複合的な濾材特性であり、AcやAmとしての数値に直接細分化できるものではない。
第1フィルター層は、好ましくは0.04~0.40の充填率を有し、より好ましくは0.06~0.30の充填率を有し、更に好ましくは0.08~0.22の充填率を有する。
充填率=[第1フィルター層の質量(g)÷{第1フィルター層の平面方向の面積(cm2)×第1フィルター層の厚み(cm)}]÷第1フィルター層の不織布を構成する繊維材料の比重(g/cm3) ・・・(10)
第1フィルター層は、厚み0.5mm相当の地合指数が15以上70以下であることが好ましい。地合指数が70以下であると、第1フィルター層の厚み方向の構造が濾過面方向に対して均一であり、血液が第1フィルター層を均等に流れ、白血球等除去能が向上したり、処理速度が向上する傾向にある。反対に、地合指数が15以上であると、通液抵抗の低下により目詰まりが起こり難くなり、処理速度が向上する。地合指数はより好ましくは15以上65以下、更に好ましくは15以上60以下、特に好ましくは15以上50以下、最も好ましくは15以上40以下である。
まず、厚さ0.5mm以下の不織布を3枚用意し、それぞれの地合指数と厚さを測定する。不織布の厚さは、定圧厚み計(例えば、OZAKI製、型式FFA-12)を用いて、0.4Nの測定圧で任意の4点の厚さを測定したときの、その平均値とする。次に測定した不織布3枚のうち2枚を厚さが0.5mm以上となるように重ね、重ねた状態の2枚の不織布に関して地合指数と厚さを測定する。全3通りの組合せについて地合指数の測定を終了した後、厚さと地合指数の回帰直線式を求め、その式から厚さ0.5mm相当の地合指数を求める。
第1フィルター層の比表面積は、0.8m2/g以上3.2m2/g以下であることが好ましい。比表面積が3.2m2/g以下であると、、血液処理中に血漿蛋白等の有用成分がフィルター要素に吸着することを抑制し、有用成分の回収率が向上する傾向にある。また、比表面積が0.8m2/g以上であると、白血球等の吸着量が増加するため、白血球等除去能が向上する傾向にある。
第1フィルター層の比表面積は、より好ましくは1.0m2/g以上3.2m2/g以下、更に好ましくは1.1m2/g以上2.9m2/g以下、特に好ましくは1.2m2/g以上2.9m2/g以下、最も好ましくは1.2m2/g以上2.6m2/g以下である。
第1フィルター層の比表面積が大きいほど、同じ質量のフィルター層を用いて血液を処理する際に、細胞及び血漿蛋白等を吸着し得る面積が大きいことを示している。
第1フィルター層の通気抵抗は、好ましくは25Pa・s・m/g以上100Pa・s・m/g以下、より好ましくは30Pa・s・m/g以上90Pa・s・m/g以下、さらに好ましくは40Pa・s・m/g以上80Pa・s・m/g以下である。
通気抵抗が25Pa・s・m/g以上であると、白血球等との接触回数が増加して白血球等の捕捉が容易になる傾向がある。通気抵抗が100Pa・s・m/g以下であると、血球の目詰まりが減少し、処理速度が向上する傾向にある。
第1フィルター層の通気抵抗が高いことは、空気が通過しにくく、第1フィルター層を構成する繊維が密な、或いは均一な状態で絡まっていることを意味し、第1フィルター層が血液製剤が流れにくい性質を有していることを示す。逆に第1フィルター層の通気抵抗が低いことは、第1フィルター層を構成する繊維が粗く、或いは不均一な状態で絡まっていることを意味し、第1フィルター層が血液製剤が流れやすい性質を有していることを示す。
第1フィルター層は、その平均流量孔径が8.0μmより小さいことが好ましい。平均流量孔径が8.0μmより小さいと、白血球等との接触回数が増加して白血球等の捕捉が容易になる傾向がある。平均流量孔径が1.0μm以上では血球の目詰まりが減少し、処理速度が増加する傾向にある。平均流量孔径は、より好ましくは1.5μm以上7.5μm以下、さらに好ましくは2.5μm以上7.0μm以下、特に好ましくは3.5μm以上6.5μm以下、最も好ましくは4.5μm以上6.5μm以下である。
第1フィルター層の臨界湿潤表面張力(CWST)は、好ましくは70dyn/cm以上であり、より好ましくは75dyn/cm以上である。このような臨界湿潤表面張力の第1フィルター層では、血液に対する安定した濡れ性を確保することで、血液製剤中の血小板を通過させながら白血球等除去を効率よく行うことが可能になる。CWSTの上限は特に限定されないが、例えば、200dyn/cm、150dyn/cm、100dyn/cm等としてもよい。
第1フィルター層に含まれる不織布の平均繊維直径は、好ましくは0.3μm~3.0μmであり、より好ましくは0.5μm~2.5μmである。このような範囲とすることによって、目詰まりを回避しながら、白血球除去性能を向上させることができる。
即ちフィルター層を実際に構成している不織布、または、これと実質的に同質な1枚又は複数枚の不織布から、実質的に均一と認められる部分を数箇所においてサンプリングし、サンプリングされた不織布中の繊維の写真をその直径が写るように走査型電子顕微鏡を用いて撮る。
合計100本分の直径が撮影されるまで写真を撮り続ける。このようにして得た写真について、写っている全ての繊維の直径を測定する。ここで直径とは、繊維軸に対して直角方向の繊維の幅をいう。測定した全ての繊維の直径の和を、繊維の数で割った値を平均繊維直径とする。但し、複数の繊維が重なり合っており、他の繊維の陰になってその直径が正確に測定できない場合、また複数の繊維が溶融するなどして、太い繊維になっている場合、更に著しく直径の異なる繊維が混在している場合、写真の焦点がずれて繊維の境界がはっきりしない、等々の場合には、これらのデータは算入しない。
また、フィルター層が複数の不織布を含んでいる場合、各々の不織布において測定される繊維の直径が明らかに異なる場合には、それらは異なる種類の不織布であるから、両者の境界面を見つけ、両者の平均繊維直径を別々に測定し直す。ここで「明らかに平均繊維径が異なる」とは統計的に有意差が認められる場合をいう。
第1フィルター層の嵩密度は、好ましくは0.05~0.50g/cm3であり、より好ましくは0.07~0.40g/cm3であり、さらに好ましくは0.10~0.30g/cm3である。第1フィルター層の嵩密度が0.50g/cm3以下であると、第1フィルター層の流れ抵抗が減少して血球の目詰まりが減少し、処理速度が向上する傾向にある。また、嵩密度が0.05g/cm3以上であると、白血球等との接触回数が増加して白血球等の捕捉が容易になる傾向があり、また、第1フィルター層の機械的強度が増加することがある。
血液処理フィルターは、通常、使用前に蒸気加熱処理法による滅菌処理が施される。この際に、蒸気加熱処理によりフィルター層に含まれる不織布の物理的構造が大きく変化すると考えられる。中でも、不織布の平面方向に収縮が発生すると、例えば図1及び図2のような構造の血液処理フィルターにおいては、把持部構造が不安定になり、血液処理フィルターの白血球等除去能並びに取扱い性が低下する可能性がある。
例えば、図1及び図2に示したような、フィルター層を含む濾材を硬質性容器で挟み把持した血液処理フィルターにおいては、蒸気加熱処理後においても、容器の把持部に対する濾材の反発強度が高くなり、容器把持部と濾材との間の挟み付けが強固な状態が維持されるため、サイドリーク現象を抑制することができ、白血球等除去能を向上させることができる。なお、サイドリーク現象とは、血液が濾材を貫通せずに把持部と濾材との間をすり抜けて入口部空間から出口部空間に流れ込む現象である。
不織布(繊維基材)3~4mgを分離してアルミ製標準容器にセットし、初期温度35℃、昇温速度10℃/分、窒素流50mL/分の雰囲気下で、初期昇温曲線(DSC曲線)を測定する。この初期昇温曲線(DSC曲線)から、発熱ピークと融解ピーク(吸熱ピーク)を検出し、各々のピーク面積から得られる熱量値(J)を不織布質量で除すことによって未結晶化熱量(J/g)と結晶融解熱量(J/g)を算出する。
測定装置としては、例えば、島津製作所製TA-60WSシステムを用いることができる。
本実施形態においては、フィルター層に含まれる不織布の、蒸気加熱処理を施す前のX線結晶化度は、好ましくは60以上、より好ましくは63以上、更に好ましくは66以上である。不織布の結晶化度がより高まり、蒸気加熱処理前後でのフィルター層の物理的特性の変化(収縮等)が抑制されることによって、前述の通り白血球等除去能が高まる。
測定は、X線回折装置(例えば、MiniFlexII(リガク、型番2005H301))を用いて、以下の1)~5)の測定手順で行うことができる。
1)試料台に3cm×3cmのサイズの不織布(繊維基材)を1枚セットする。
2)下記条件にて測定を実施する。
・走査範囲:5°~50°
・サンプリング幅(データを取り込む幅):0.02°
・スキャンスピード:2.0°/分
・電圧:30kV
・電流:15mA
3)測定後、非晶部と結晶部のピークが分離したデータを得る。
4)3)のデータから、非晶質ピーク面積(Aa)と総ピーク面積(At)を求める。例えば、解析ソフトウェア(MDI JADE 7)にて、3)で測定したデータを開き、「自動ピーク分離」機能を実施する。その結果、非晶質ピーク面積(Aa)及び総ピーク面積(At)が自動で算出される。
5)非晶質ピーク面積(Aa)及び総ピーク面積(At)から、結晶化度は以下の式によりで算出される。
結晶化度(%)=(At-Aa)/At×100
本実施形態において、不織布の面積収縮率は、好ましくは10%以下、より好ましくは3%以下、特に好ましくは2%以下、最も好ましくは1%以下である。面積収縮率を10%以下とすると、滅菌処理後も孔径の均一性が保持され、処理速度の変動を防ぐことができ、安定した性能バランスを発揮することができる傾向にあるため好ましい。
この点、ポリブチレンテレフタレートは他のポリエステル繊維、例えばポリエチレンテレフタレート繊維、に比べて、結晶化速度が速いため、結晶化度を高くし易いことから、高温高圧滅菌等の過酷な蒸気加熱処理を施しても平面方向への収縮が起こりにくく(面積収縮率を小さくしやすく)、従って滅菌条件によらず安定した白血球等除去能及び処理速度を発揮することができる。
面積収縮率(%)
=(熱処理前の不織布の縦の長さ(cm)×熱処理前の不織布の横の長さ(cm)
-熱処理後の不織布の縦の長さ(cm)×熱処理後の不織布の横の長さ(cm))
÷(熱処理前の不織布の縦の長さ(cm)×熱処理前の不織布の横の長さ(cm))×100
(1)蒸気加熱処理を施す前における未結晶化熱量が5J/g以下
(2)蒸気加熱処理を施す前における結晶融解熱量から未結晶化熱量を引いた値が50J/g以上
(3)蒸気加熱処理を施す前におけるX線結晶化度が60以上
例えば、硬質性容器に把持される濾材が、入口部側から順に第2フィルター層(後述)及び第1フィルター層を含む場合には、第1フィルター層に含まれる複数枚の不織布のうち前記出口部側容器材と接触している不織布(及び、これに隣接して配置される所定数の不織布)は、少なくとも上記(1)を満たし、それ以外の不織布の一部又は全部は上記(1)を満たさないか、満たしていても該出口部側容器材と接している不織布よりも大きい蒸気加熱処理前未結晶化熱量を有していることが、血液処理フィルター製造の際の生産性の観点からは好ましい。
本発明の効果を損なわない範囲において、血液処理フィルターは、第1フィルター層に加えて、更なるフィルター層を含んでいてもよい。例えば、血液処理フィルターは、容器の入口部と第1フィルター層との間に、1以上の第2フィルター層を更に含んでいてもよい。
本発明の効果を損なわない範囲において、血液処理フィルターの濾材は、第1フィルター層と容器の出口部との間に、1以上の第3フィルター層を更に含んでいてもよい。
また、血液処理フィルターの濾材は、容器の入口部と第1フィルター層との間に、1以上の第2フィルター層を更に含み、第1フィルター層と容器の出口部との間に、1以上の第3フィルター層を更に含んでいてもよい。
不織布(繊維基材)の製造方法に限定はなく、湿式法、乾式法のいずれによっても製造することができる。好適な最大配向度比を有する不織布を安定して得るという観点から、特にメルトブロー法を採用することが好ましい。
・捕集コンベア速度 :4.0~6.0(m/秒)
・単孔吐出量 :0.10~0.21(g/(分・hole))
・固有粘度(IV) :0.63~0.82(dL/g)
・ダイ温度 :270~290(℃)
・エア圧力 :0.25~0.40(MPa)
上記の場合に、溶融粘度(せん断速度100(1/秒秒)、280℃)は、100~500(Pa・s)になることが分かっている。
この中でも、現実的には固有粘度と単孔吐出量、およびダイ温度をまず設定し、その上で配向度を確認しながらコンベア速度を調整する手段が有効である。理由は、固有粘度とダイ温度に依存する樹脂の溶融粘度によっては、吐出される際に前記のダイに強い圧力がかかり、ダイが割れる恐れがあるため、単孔吐出量は低く設定せざるを得ない場合があるからである。また、ダイ温度は290℃以下に設定すると、PBTの場合は樹脂分解による繊維の変色を抑制できるため、好ましい。
但し、単孔吐出量は不織布の平均繊維直径に直結するパラメータであるため、吐出量を変更した場合に所定の平均繊維直径を得るためには、加熱空気の圧力も併せて調整する必要がある。例えば、吐出量を下げる場合は、加熱エアの圧力を低くすることで、平均繊維直径を維持することができる。また、単孔吐出量を設定した後に、所定の不織布重量を得るために、コンベア上の捕集時間を計算し、設定する必要がある。すなわち、単孔吐出量は不織布の生産量にも影響するので、不織布の生産性や品質を考慮した場合に、再度樹脂や吐出量の選択に戻ることも必要である。
最後に、ノズルとコンベアの距離は不織布の配向度比に顕著な影響を及ぼすものではないが、不織布の厚みを調整する手段として重要である。一般に3~60cmの中で調整を行い、ノズルとコンベアの距離を短くすることで、厚みを小さくすることができる。特に、平均繊維直径が1~3μmの場合は、ノズルとコンベアの距離を3~10cmに調整することで、嵩密度を0.10~0.30g/cm3に容易に調整することが可能である。
本発明の一実施形態は、血液の入口部及び出口部を有する容器と、
前記容器内の、前記入口部と前記出口部との間に配置された濾材と、
を含む血液処理フィルターであって、
前記濾材が、1以上のフィルター層(以下「第1フィルター層」とも称する。)を含み、
前記フィルター層が、厚み方向の断面において、平面方向の最大長さが50μm以上であり、かつ厚み方向の最大長さが15μm以上である空間を有する、
前記血液処理フィルターに関する。
第1フィルター層が、その内部に所定の空間を有することによって、優れた白血球除去率及び優れた濾過時間(濾過速度)を発揮することができる。
容器については、<第1の血液処理フィルター>の項目で記載した通りである。
(第1フィルター層)
濾材は、1以上の第1フィルター層を含む。濾材が複数の第1フィルター層を含む場合、複数の第1フィルター層はそれぞれ、同一であってもよいし、異なっていてもよい。第1フィルター層の厚さとしては、例えば、0.1mm~0.8mm、0.3mm~0.6mm、0.4~0.5mm等が挙げられる。紡糸時の物性バラつきを考慮して、紡糸幅方向における少なくとも3箇所(例えば、左端から中央付近までの間で1箇所、中央付近で1箇所、中央付近から右端までの間で1箇所)でサンプリングすることで、第1フィルター層の平均的な厚みを測定することができる。サンプルのサイズは、2.5cm×2.5cmとし、その中央(1ヶ所)を定圧厚み計で測定して、厚みを求める。定圧厚み計で荷重する圧力は0.4N、測定部の面積は2cm2とする。紡糸幅方向が特定できない場合は、フィルター濾過部として使用する部分からサンプリングし測定する。
第1フィルター層は、厚み方向の断面(厚み方向に切断した切断面)において、平面方向の最大長さが50μm以上であり、かつ厚み方向の最大長さが15μm以上である空間を有する(例えば図8A及び図8B参照)。このような大きさの空間を有することによって、血液に含まれる血球、微小凝集物等による目詰まりを回避し、かつ有効濾過面積を増加させることによって、白血球除去性能及び濾過時間を向上させることができる。濾材が複数の第1フィルター層を含む場合、少なくとも1つの第1フィルター層が前記内部空間を有していればよいが、全ての第1フィルター層が前記内部空間を有していることが好ましい。
空間の厚み方向の最大長さは、好ましくは15μm~200μmであり、より好ましくは15μm~150μmであり、さらに好ましくは20μm~100μmである。
平面方向及び厚み方向の最大長さの上限を上記のように設定することによって、血液流れの偏りを抑え、有効濾過面積をさらに増加させることができる。また、第1フィルター層の内部に血液が残留することを防ぎ、血液回収量が減少することを回避できる。
1枚の第1フィルター層から、フィルター層の平均的な物性(通気抵抗や密度など)を有する部分をサンプリングする。具体的には、紡糸時の物性バラつきを考慮し、紡糸幅方向において少なくとも3箇所(例えば、左端から中央付近までの間で1箇所、中央付近で1箇所、中央付近から右端までの間で1箇所)でサンプリングし、サンプルの厚み方向の断面の内部空間を測定する。紡糸幅方向が特定できない場合は、フィルター濾過部として使用する部分からサンプリングする。
内部空間の長さは、Phenom World社製のSEM(ProX)の孔径解析ソフト(PHENOM POROMETRIC)を用いて求める。空孔検出条件は、以下に記載する当該ソフトの初期設定条件である。ただし、空孔が重なり合っている場合など、検出が不十分であれば空孔検出条件(Min Contrast、Merge Shared borders、Conductance、Min Detectionなど)を適宜調整してもよい。
(1)撮影する第1フィルター層のサンプルは約10mm×約3mmのサイズにし、10mmの辺を断面観察に用いる。約10mm×約3mmのサイズのサンプルを3枚測定に用いる。
この際、サンプルの断面がつぶれないよう第1フィルター層を切断する。第1フィルター層の立体構造を維持したまま観察する必要があるため、第1フィルター層に湿潤する溶液(例えば水や20%エタノール水。親水性が低い場合は、エタノール水を使用することが望ましい。)に第1フィルター層を浸した後、液体窒素に浸漬し、充分凍結させた第1フィルター層を折り割る。
折り割れない場合(例えば、繊維が切断されずに折れ曲がってしまう場合や第1フィルター層が折り割れないほど小さい場合等)は、第1フィルター層を構成する繊維と異なる固定用の樹脂(エポキシ樹脂等)を繊維間に流し込み固化した後に、断面を研磨し観察する方法を採用する。
(2)撮影倍率は、第1フィルター層の厚みが全て観察できるような倍率(好ましくは100倍)とする。第1フィルター層の厚みや内部空間の大きさに応じて倍率の最適化は可能である。
(3)サンプル1枚につき3箇所の断面撮影を行う。断面撮影した画像について、孔径解析ソフト(PHENOM POROMETRIC)を用いて平面方向の空孔サイズと厚み方向の孔径サイズを求める。各断面撮影画像の最大空間長9点の平均値を最大空間長とする。
Min shared borders:0.3
Exclude edge particles:未選択
Conductance:0.3
Min detection size:2.5
Foreground kernel size:15
Segmenter anisotropic diffuse conductance:10
Segmenter anisotropic diffuse iterations:5
Segmenter gradient function type:normal
Segmenter WS lower threshold:0.001
Merging min size ratio:2
Merging kernel size:3
第1フィルター層は、厚み方向において、平面内空隙率が変動していることが好ましい。平面内空隙率とは、厚み方向における所定の位置に対応する平面内に存在する空隙の割合を意味する。平面内空隙率が大きいことは、平面内における繊維密度が小さいことを意味する。具体的には、平面内空隙率が1である場合、平面内における繊維が存在しないことを意味する。平面内空隙率の変動とは、例えば、厚み方向における第1の位置に対応する平面内に存在する空隙の割合と、厚み方向における第2の位置に対応する平面内に存在する空隙の割合とが異なることを意味する。
1枚の第1フィルター層から、紡糸時の物性バラつきを考慮し、紡糸幅方向において少なくとも3箇所(例えば、左端から中央付近までの間で1箇所、中央付近で1箇所、中央付近から右端までの間で1箇所)でサンプリングし、X線CT測定によりサンプルの空隙率を計算する。紡糸幅方向が特定できない場合は、フィルター濾過部として使用する部分から、3点サンプリングする。使用したX線CT装置並びに画像解析ソフトウェアは以下のとおりである。
X線CT装置 株式会社リガク製 高分解能3DX線顕微鏡 nano3DX
画像解析ソフトウェア ImageJ
X線CT測定用のサンプルは面内を2.5mm×2.5mmに切断し、全厚みのまま、X線CT測定を実施する。ただし、測定厚みは0.1mm以上とする。
測定条件は以下の通りである。
画素解像度 0.54μm/pix
露光時間 18秒/枚
投影数 1500枚/180度
X線管電圧 40kV
X線管電流 30mA
X線ターゲット Cu
不織布の厚み方向をZ軸、Z軸に垂直な任意の方向をX軸、X軸とZ軸に垂直な方向をY軸を定義する。XY平面が不織布の面内に相当することになる。試料内のX線測定箇所は試料端部の切断面の影響が出ない面内の中心部分を選ぶ。
X線CT測定から得られたトモグラム画像から、X軸×Y軸×Z軸=500μm×500μm×厚み全部の直方体で画像をトリミングする。これを3次元画像1とする。
3次元画像1に対して、画像処理方法のmedianフィルターを半径2pixの条件で実施し、続けて画像処理方法のOtsu法を適用し領域分割を実施する。画素の輝度値を空気が0、不織布の繊維が255となるように設定する。このようにして得られた画像を3次元画像2とする。
この3次元画像2の輝度値255の画素に対して、画像処理方法のsegmentationを実施し、一つながりの輝度値255の繊維のうち画素数が10000pix以下の繊維はノイズとして除去した。このようにして得られた画像を、画素の輝度値を空気が0、不織布の繊維が255となるように設定し、3次元画像3とする。
この3次元画像3において、厚み方向であるZ軸に1pixごとの各場所での2次元的な空隙率を次式で求める。
空隙率=厚み1pixのXY面での空気(輝度値0)の画素数/厚み1pixのXY面の全画素数
この空隙率をZ軸方向のすべての画素(厚み方向全て)に対して求める。
3つのサンプルの少なくとも1つについて、平面内最小空隙率、平面内最大空隙率、及びこれらの差が、上記の数値範囲に含まれていることが好ましい。
第1フィルター層は、好ましくは0.09~0.26の充填率を有し、より好ましくは0.12~0.19の充填率を有する。第1フィルター層の充填率が0.26以下であることにより、血球や微小凝集物の目詰まりが少なくなり、処理速度が向上する傾向にある。また、第1フィルター層の充填率が0.09以上であることにより、白血球等との接触回数が増加して白血球等の捕捉率が向上する傾向にあり、また、濾材の機械的強度が向上する傾向にある。
充填率=[第1フィルター層の質量(g)÷{第1フィルター層の平面方向の面積(cm2)×第1フィルター層の厚み(cm)}]÷第1フィルター層の不織布を構成する繊維材料の比重(g/cm3) ・・・(10)
第1フィルター層の地合指数については、<第1の血液処理フィルター>の項目で記載したとおりである。
第1フィルター層の比表面積は、0.50m2/g以上1.50m2/g以下であることが好ましい。比表面積が1.50m2/g以下であると、血液処理中に血漿蛋白等の有用成分がフィルター層に吸着することを抑制し、有用成分の回収率が向上する傾向にある。また、比表面積が0.50m2/g以上であると、白血球等の吸着量が増加するため、白血球等除去能が向上する傾向にある。第1フィルター層の比表面積は、より好ましくは0.70m2/g以上1.45m2/g以下、さらに好ましくは1.10m2/g以上1.40m2/g以下である。
第1フィルター層の通気抵抗については、<第1の血液処理フィルター>の項目で記載したとおりである。
第1フィルター層は、その平均流量孔径が8.0μmより小さいことが好ましい。平均流量孔径が8.0μmより小さいと、白血球等との接触回数が増加して白血球等の捕捉が容易になる傾向がある。平均流量孔径が1.0μm以上では血球の目詰まりが減少し、処理速度が増加する傾向にある。平均流量孔径は、より好ましくは1.5μm以上7.5μm以下、さらに好ましくは2.5μm以上7.0μm以下、最も好ましくは3.5μm以上6.0μm以下である。
第1フィルター層の臨界湿潤表面張力(CWST)は、好ましくは70dyn/cm以上であり、より好ましくは85dyn/cm以上であり、さらに好ましくは95dyn/cm以上である。このような臨界湿潤表面張力の第1フィルター層では、血液に対する安定した濡れ性を確保することで、血液製剤中の血小板を通過させながら白血球等除去を効率よく行うことが可能になる。CWSTの上限は特に限定されないが、例えば、200dyn/cm、150dyn/cm、100dyn/cm等としてもよい。
第1フィルター層に含まれる不織布の平均繊維直径については、<第1の血液処理フィルター>の項目で記載したとおりである。
本発明の効果を損なわない範囲において、血液処理フィルターの濾材は、第1フィルター層に加えて、更なるフィルター層を含んでいてもよい。例えば、濾材は、容器の入口部と第1フィルター層との間に、1以上の第2フィルター層を更に含んでいてもよい。
本発明の効果を損なわない範囲において、血液処理フィルターの濾材は、第1フィルター層と容器の出口部との間に、1以上の第3フィルター層を更に含んでいてもよい。また、血液処理フィルターの濾材は、容器の入口部と第1フィルター層との間に、1以上の第2フィルター層を更に含み、第1フィルター層と容器の出口部との間に、1以上の第3フィルター層を更に含んでいてもよい。
不織布(繊維基材)の製造方法に限定はなく、湿式法、乾式法のいずれによっても製造することができる。第1フィルター層の内部に所望の空間を形成する場合には、メルトブロー法を採用することが好ましい。
・メルトブローダイ紡口数:5~30(hole/cm)
・捕集コンベア回転速度 :100~400(m/min)
・吐出移動速度 :0.06~0.10m/s
・単孔吐出量 :0.12~0.20(g/(min・hole))
・加熱エアー量 :100~400(Nm3/hr)
・DCD :50~1000(mm)
この中で、特に重要な条件はコンベア回転速度と吐出移動速度である。
<式>
吐出移動速度=捕集コンベアの幅長(m)/(切り替え時間(s)×幅方向の紡口数)
例えば図13において、捕集コンベアの幅を1.6m、20cm幅の紡口を8台設置しているとする。この場合に、図13の右端の紡口1から左端の紡口8までを2.5秒ごとに切り替えながら連続して紡糸を行った場合に、吐出移動速度は1.6/(2.5×8)=0.08m/sとなる。この吐出移動速度は、幅方向に吐出域が広がる正味の速さを示すものである。
なお、幅方向に時間差の吐出を行うよりも簡便に同様の効果を得たい場合は、代わりにメルトブローダイ自体をコンベアに対して幅方向に往復移動させるか、コンベアをダイに対して幅方向に往復移動させることでも同様の効果が得られる。
加熱エアー量は、不織布の平均繊維直径を調整することができ、一定の白血球除去能を得るためには高くすることが有効である。但し、高すぎると繊維が細くなりすぎてコンベアに捕集されずに飛散する(フライ)現象が発生するので、単孔吐出量に合わせて一定以下に調整することが望ましい。
白血球除去方法は、例えば、血液処理フィルターに白血球含有液を通過させ、白血球含有液から白血球を除去する工程を含む。
また、上記の液体を本実施形態の方法によって処理して得られる液体を白血球が除去された液体と称する。
採血された全血にCitrate Phosphate Dextrose(CPD)、Citrate Phosphate Dextrose Adenine-1(CPDA-1)、Citrate Phosphate-2-Dextrose(CP2D)、Acid Citrate Dextrose Formula-A(ACD-A)、Acid Citrate Dextrose Formula-B(ACD-B)、ヘパリンなどの保存液、抗凝固剤等を添加した全血製剤を用意し、その後、本実施形態の血液処理フィルターを用いてこの全血製剤から白血球を除去することにより白血球除去全血製剤を得ることができる。
採血された全血にCPD、CPDA-1、CP2D、ACD-A、ACD-B、ヘパリンなどの保存液、抗凝固剤を添加する。各血液成分の分離方法は、全血から白血球を除去した後に遠心分離を行う場合と、全血を遠心分離した後に赤血球もしくは赤血球とBCから白血球を除去する場合がある。
採血された全血にCPD、CPDA-1、CP2D、ACD-A、ACD-B、ヘパリンなどの保存液、抗凝固剤を添加する。
採血された全血にCPD、CPDA-1、CP2D、ACD-A、ACD-B、ヘパリンなどの保存液、抗凝固剤を添加する。
評価に用いる血液として、採血直後の血液400mLに対して抗凝固剤であるCPD溶液を56mL加えて混和し2時間静置した全血を用いた。以後、この血液評価用に調製された血液を濾過前血という。
但し、血液は輸血市場において、室温保存血と冷蔵保存血を用いる場合があるので、今回は両方のケースで評価を行った。
残存白血球数 =log[白血球濃度(個/μL)(濾過後血)]×血液量(mL)
残存白血球数がバッグ当たり1×106未満(6Log/Bag未満)となると重篤な副作用を防止することが可能となる。室温保存血または冷蔵保存血のいずれかを満たせばよいというのは、1つのフィルターですべての要求条件を満たす必要はなく、使用環境に応じて適切なフィルターを提供すれば実用上は支障はないからである。好ましくは5.8Log/Bag以下、より好ましくは5.5Log/Bag以下、更に好ましくは5.3Log以下である。血液は個体差が大きいため、残存白血球数(対数)は同一フィルター種でも正規分布を示すことがわかっており、凡そ標準偏差は0.20Log程度となっている。すなわち、5.8Log以下であれば1σ分のバラつき(65%)を考慮してより安全な血液製剤を作製でき、5.5Log以下であれば2σ、5.3Log以下であれば3σ分のバラつきを考慮できる。言い換えれば、5.3Logであれば、99.7%の高い血液適合率を考慮した製剤作製が可能で、残存白血球数に起因する輸血副作用のリスクを飛躍的に抑制することが可能となる。
(フィルター層の調製)
ポリブチレンテレフタレート(PBT)をメルトブロー法で紡糸して不織布(繊維基材)を形成した。ここで、PBT樹脂の固有粘度は0.82(dL/g)、単孔吐出量は0.21(g/(分・hole))、吐出時の加熱エアの圧力は0.30(MPa)、捕集コンベア速度は4.1(m/秒)であった。捕集コンベアを8.0分間循環させて、コンベア上に不織布を形成させた。また、紡糸時のダイ温度は280℃、ノズルと捕集コンベアとの距離は6cmであった。
2-ヒドロキシエチル メタアクリレート(以下HEMAと略称する)とジエチルアミノエチル メタアクリレート(以下DEAMAと略称する)のコポリマーを通常の溶液ラジカル重合によって合成した。エタノール中のモノマー濃度1モル/Lで、開始剤としてアゾイソブチロニトリル(AIBN)1/200モルの存在下、60℃で8時間、重合反応を行なった。生成した親水性ポリマーのエタノール溶液に繊維基材を浸した。ポリマー溶液から取り出された繊維基材を押ししぼって、吸収された余分なポリマー溶液を除去し、乾燥空気を送りながらポリマー溶液を乾燥させて、繊維基材の表面を覆うコート層を形成させた。
得られた第1フィルター層の周囲表面部分(コート層の表面部分)における非イオン性基と塩基性含窒素官能基の物質量の合計に対する前記塩基性含窒素官能基の物質量の割合は3.0モルパーセントであり、その第1フィルター層1g中のコート層の質量は1.5mg/g(繊維基材+コート層)であった。
第1フィルター層の各種物性は表1に示すとおりである。
第1フィルター層14枚を、Am:Acが1.2:1となるように(配向度の高い向きがAmと一致するように)して裁断し、これを有効濾過面積45cm2の軟質性容器に充填し、超音波溶着して血液処理フィルターを作製した。
この血液処理フィルターを、115℃で59分間蒸気加熱処理した後、40℃で15時間以上真空乾燥させた。血液処理フィルターの性能は表1に示すとおりである。
PBT樹脂の固有粘度、単孔吐出量、捕集コンベア速度、及び捕集コンベアの循環時間を表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様に不織布(繊維基材)を作成した。
実施例1と同様にコーティングを行い、第1フィルター層を得た。第1フィルター層の各種物性は表1に示すとおりである。
表1に示すように配向度の高い向きがAmと一致するようにし、実施例1と同様に血液処理フィルターを作成した。血液処理フィルターの性能は表1に示すとおりである。
実施例11~20は、それぞれ、実施例1~10に対応する。実施例11~20では、実施例1~10の第1フィルター層の向きを変えて、表2に示すように配向度の高い向きがAcと一致するようにしたこと以外は、実施例1~10と同様に血液処理フィルターを作成した。血液処理フィルターの性能は表2に示すとおりである。
[実施例21~30]
実施例21~30は、それぞれ、実施例1~10に対応する。実施例21~30では、実施例1~10の第1フィルター層の向きを変えて、Am:Acが1:1となるようにしたこと以外は、実施例1~10と同様に血液処理フィルターを作成した。血液処理フィルターの性能は表3に示すとおりである。なお、実施例21~30では、実施例1~20で使用した室温保存血よりも粘度が高く、凝集物を比較的多く含む血液を使用した。
PBT樹脂の固有粘度を0.85(dL/g)、単孔吐出量を0.23(g/(分・hole))、吐出時の加熱エアの圧力を0.32(MPa)、捕集コンベア速度を3.5(m/秒)、捕集コンベアの循環時間を7.3分に変更したこと以外は、実施例1と同様に不織布(繊維基材)を作成した。
実施例1と同様にコーティングを行い、フィルター層を得た。フィルター層の各種物性は表4に示すとおりである。
表4に示すように配向度の高い向きがAmと一致するようにし、実施例1と同様に血液処理フィルターを作成した。血液処理フィルターの性能は表4に示すとおりである。
比較例1のフィルター層の向きを変えて、表4に示すように配向度の高い向きがAcと一致するようにしたこと以外は、比較例1と同様に血液処理フィルターを作成した。血液処理フィルターの性能は表4に示すとおりである。
PBT樹脂の固有粘度を0.88(dL/g)、単孔吐出量を0.25(g/(分・hole))、吐出時の加熱エアの圧力を0.35(MPa)、捕集コンベア速度を3.2(m/秒)、捕集コンベアの循環時間を6.7分に変更したこと以外は、実施例1と同様に不織布(繊維基材)を作成した。
実施例1と同様にコーティングを行い、フィルター層を得た。フィルター層の各種物性は表4に示すとおりである。比較例3のフィルター層の不織布の配向度は、完全に等方的であった。
実施例1と同様に血液処理フィルターを作成した。血液処理フィルターの性能は表4に示すとおりである。
比較例1のフィルター層の向きを変えて、Am:Acが1:1となるようにしたこと以外は、比較例1と同様に血液処理フィルターを作成した。血液処理フィルターの性能は表4に示すとおりである。なお、比較例4では、比較例1で使用した室温保存血よりも粘度が高く、凝集物を比較的多く含む血液を使用した。
比較例3で使用した室温保存血よりも粘度が高く、凝集物を比較的多く含む血液を使用して、比較例3の血液処理フィルターの性能を評価した。結果は表4に示すとおりである。
(血液処理フィルターの作製)
実施例1で使用した第1フィルター層14枚を、Am:Acが1.2:1となるように(配向度の高い向きがAmと一致するように)して3cm角に裁断し、これを有効濾過面積9cm2の軟質性容器に充填し、超音波溶着して血液処理フィルターを作製した。公知のフィルターは大きさがまちまちであるため、サイズを揃えて実施するためには、小型のフィルターでなければ相対評価ができないためである。
この血液処理フィルターを、115℃で59分間蒸気加熱処理した後、40℃で15時間以上真空乾燥させた。血液処理フィルターの性能は表5に示すとおりである。
評価に用いる血液として、採血直後の血液80mLに対して抗凝固剤であるCPD溶液を11.2mL加えて混和し2時間静置した全血を用いた。以後、この血液評価用に調製された血液を濾過前血という。
但し、血液は輸血市場において、室温保存血と冷蔵保存血を用いる場合があるので、今回は両方のケースで評価を行った。
残存白血球数は、好ましくは5.12Log/Bag以下、より好ましくは4.95Log/Bag以下、更に好ましくは4.77Log/Bag以下である。濾過時間は、好ましくは、40分以内、より好ましくは35分以内、更に好ましくは30分以内である。
この濾過時間値は、実施例1~30に記載の通常フィルターサイズの場合と同じである。なぜならば、有効濾過面積が通常フィルターの場合の1/5であり、濾過血液量も1/5であるため、単位面積あたりの濾材に流れる血液量は両者同じである。従って、濾過時間は通常フィルターの場合と同じ時間で規定できる。
但し、残存白血球数は、血液量が1/5となるため、基準はバッグ当たり0.2×106未満(5.3Log/Bag未満)となり、凡そ標準偏差は0.18Log程度となることから、好適な性能値が変更となる。小型の血液処理フィルターの性能試験結果を表5に示す。
ヘモネティクス社製eWBF3Jを解体し、平均繊維直径が1.6~1.8μmと比較的目の細かいフィルター層を採取し、実施例31と同様の方法で小型フィルターによる血液濾過を行った。但し、不織布の目付が88g/m2であったので、フィルターに使用する不織布の重量を揃えるために、不織布15枚を積層して使用した。
最大配向度比が1.65であったので、Am:Ac=1.65:1、及び1:1.65となるようにフィルターに積層して、それぞれ評価した。試験結果を表5に示す。
旭化成メディカル社製RZ-2000Fを解体し、平均繊維直径が1.3μmと目の細かいフィルター層を採取し、実施例31と同様の方法で小型フィルターによる血液濾過を行った。但し、不織布の目付が40g/m2であったので、不織布32枚を積層して使用した。
最大配向度比が1.13であったので、Am:Ac=1.13:1、及び1:1.13となるようにフィルターに積層して、それぞれ評価した。試験結果を表5に示す。
フレゼニウス・カビ社製Compoflowシステムに含まれる白血球除去フィルターを解体し、平均繊維直径が小さい、嵩密度の異なる2種類のフィルター層を採取し、それぞれのフィルター層を用いて、実施例31と同様の方法で小型フィルターによる血液濾過を行った。但し、不織布の目付がそれぞれ55g/m2、53g/m2であったので、不織布をそれぞれ23枚、24枚を積層して使用した。試験結果を表5に示す。目付55g/m2の不織布を比較例10及び11、目付53g/m2の不織布を比較例12及び13に記載する。
特表H10-508343の実施例60に記載の不織布を作製した。但し、製造条件で本実施例に記載のない条件として、樹脂粘度は0、82g/dL、各ノズルの中心間距離は0.1cm、ノズルは200個の1列構成とし、ノズルの傾斜角度は0度として行った。その結果、実施例に記載の物性を有する不織布が得られたので、本願実施例31と同様の方法で小型フィルターによる血液濾過を行った。不織布の目付は54g/m2であるので、不織布24枚を積層して使用した。試験結果を表5に示す。
国際公開第2018/034213号の実施例1に記載のPBT不織布を用いて、本願実施例31と同様の方法で小型フィルターによる血液濾過を行った。不織布の目付は22g/m2であるので、不織布59枚を積層して使用した。試験結果を表5に示す。
血液製剤として欧州基準(the Guide to the Preparation,Use and Quality Assurance of Blood Components第19版(2017年))に従って調製された赤血球製剤300gを用い、これを落差110cmの自然落差で実施例、比較例の血液処理フィルターを用いて濾過、回収し、濾過後血液製剤を得た。ここで、落差とは、赤血球製剤の入った濾過前バッグの最下部から赤血球製剤の濾過後回収バッグの最下部(図7の例では天秤の天板)までとした。
次いで、以下の計算式に従い残存白血球数を算出した。
残存白血球数=log[(濾過後血液製剤中の白血球濃度)×(濾過後血液回収量)]
なお、濾過前後の血液製剤中の白血球濃度の測定は、べクトンデッキンソン社(BD社)製白血球数測定用キット「LeucoCOUNT」及びBD社製フローサイトメーター FACS CantoIIを使用して行った。
◎:5.0未満
〇:5.0以上5.5未満
×:5.5以上
残存白血球数がバッグ当たり1×106未満(6log/Bag未満)となると重篤な副作用を防止することが可能となる点は全血と同じである。但し、赤血球製剤はもともとの全血の個体差に加えて、赤血球製剤調製時の手技上のバラつきにより、血液性状により大きな違いが生じることが分かっており、同一フィルター種使用時の残存白血球数の正規分布において、標準偏差は0.30Log程度となっている。すなわち、言い換えれば、5.0Log未満であれば、99.7%以上の高い血液適合率を考慮した製剤作製が可能で、残存白血球数に起因する輸血副作用のリスクを飛躍的に抑制することが可能となる。一方で5.5Log未満であれば90%の適合率を満たすため、実用上の使用は可能となる。
前記「(血液処理フィルターの白血球除去性能)」において、赤血球製剤を血液処理フィルターに流し始めてから濾過後赤血球製剤の回収バッグの質量増加が停止するまでに要した時間(分)を濾過時間(分)とした。なお、回収バッグの質量増加の停止とは、回収バッグの質量を濾過開始から1分毎に測定し、回収バッグの質量変化が0.1g/分以下となった時点をさす。質量増加の停止と判断した最終の1分は濾過時間に含んで算出した。
[評価基準]
◎:20分未満
〇:20分以上26分未満
×:26分以上
赤血球製剤の濾過時間は、既存の白血球除去フィルター(旭化成メディカル社赤血球製剤用フィルターR-S11)の実績を踏まえると、実用上26分未満であることが必要である。更には、20分未満であることがより好ましい。
1分間の回収バッグの重量変化が0.1g以下になった時点で回収を終了し、回収終了時の天秤の値を血液回収量とした。また、血液ロス率を以下の式から求めた。
血液ロス率(%)=100(%)×((濾過前血液量(g)-血液回収量(g))/濾過前血液量(g)
[評価基準]
◎:8.0%未満
〇:8.0%以上9.2%未満
×:9.2%以上
今回は赤血球製剤を300gに合わせて実施するが、実使用時は濾過前の血液量には個体差があるため、血液の回収量はロス率で算出する必要がある。既存の白血球除去フィルター(旭化成メディカル社赤血球製剤用フィルターR-S11)の実績を踏まえると、血液ロス率は実用上9.2%未満であることが必要である。更には、8.0%未満であることがより好ましい。このようにすることで、有用な血液のロスを低減させることができる。結果として輸血時に同一の患者に投与する製剤バッグ数を減少できるので、医療機関でのコスト削減や作業の効率化につながる。
(フィルター層の調製)
ポリブチレンテレフタレート(PBT)をメルトブロー法で紡糸して不織布(繊維基材)を形成した。捕集には回転コンベア式装置を使用した。メルトブローダイとして、紡口数が10hole/cmであり、捕集コンベアの捕集幅(2m)に対し10分の1のダイ長(0.20m)を有するものを10台配置した。幅方向に端から時間差で紡糸を行う方法を採用した。単孔吐出量は0.17(g/(min・hole))、捕集コンベア回転速度は220m/min、紡口ごとの切り替え時間は4.1秒とし、吐出移動速度は0.07m/秒とした。さらに、メルトブローダイと捕集コンベアまでの距離(DCD)が50mmになるよう調整した。また、紡糸時のダイ温度は280℃とした。
得られた第1フィルター層の周囲表面部分(コート層の表面部分)における非イオン性基と塩基性含窒素官能基の物質量の合計に対する前記塩基性含窒素官能基の物質量の割合は3.0モルパーセントであり、その第1フィルター層1g中のコート層の質量は3mg/g(繊維基材+コート層)であった。
第1フィルター層の各種物性は表6に示すとおりである。また、第1フィルター層の厚み方向における平面内空隙率の変動を図9に示す。
第2フィルター層及び第3フィルター層として、目付:30(g/m2)、単位目付あたりの通気抵抗:0.03(kPa・s・m/g)であるポリエチレンテレフタレート(以下、「PET」と略す)不織布を使用した。
血液の流れの上流から下流に向かって、第2フィルター層4枚、第1フィルター層16枚、及び第3フィルター層4枚を順に積層させた。この積層体を、血液の入口部又は出口部となるポートを有する2枚の可撓性塩化ビニル樹脂シートの間に挟み、高周波溶着機を用いて、濾材と可撓性シートの周縁部分を溶着、一体化させ、有効濾過面積43cm2の血液処理フィルターを作製した。該血液処理フィルターに対して115℃、59分間高圧蒸気滅菌を実施した後、各種性能について試験した。結果を表6に示す。
紡糸幅を1.6mに変え、紡口を幅方向に8台配置し、紡口切り替え時間を調節して吐出移動速度を0.08~0.09m/秒に変えたこと以外は実施例A1と同様に第1フィルター層及び血液処理フィルターを作成した。第1フィルター層の物性及び血液処理フィルターの性能は表6に示すとおりである。
紡糸幅を1.8mに変え、紡口を幅方向に9台配置し、紡口切り替え時間を調節して吐出移動速度を0.07~0.08m/秒に変えたこと以外は実施例A1と同様に第1フィルター層及び血液処理フィルターを作成した。第1フィルター層の物性及び血液処理フィルターの性能は表6に示すとおりである。
紡口切り替え時間を調節して吐出移動速度を0.06~0.07m/秒に変え、さらに吐出域が折り返す際に15秒の滞留時間を設けたこと以外は実施例A1と同様に第1フィルター層及び血液処理フィルターを作成した。第1フィルター層の物性及び血液処理フィルターの性能は表6に示すとおりである。
紡口切り替え時間を調節して吐出移動速度を0.09m/秒に変え、捕集コンベア回転速度を225~230m/minに変え、メルトブローダイ長を0.40mに変え、紡口を幅方向に5台配置したこと以外は実施例A1と同様に第1フィルター層及び血液処理フィルターを作成した。第1フィルター層の物性及び血液処理フィルターの性能は表6に示すとおりである。
捕集コンベア回転速度を、実施例A6では223~228m/minに変え、実施例A7では220~225m/minに変え、実施例A8では215~220m/minに変えたこと以外は実施例A1と同様に第1フィルター層及び血液処理フィルターを作成した。第1フィルター層の物性及び血液処理フィルターの性能は表6に示すとおりである。
紡口切り替え時間を調節して吐出移動速度を0.08~0.09m/秒に変え、メルトブローダイ長を0.40mに変え、紡口を幅方向に5台配置したこと以外は実施例A1と同様に第1フィルター層及び血液処理フィルターを作成した。第1フィルター層の物性及び血液処理フィルターの性能は表6に示すとおりである。
紡口切り替え時間を調節して吐出移動速度を0.07~0.08m/秒に変え、DCDを48~50mmに変えたこと以外は実施例A1と同様に第1フィルター層及び血液処理フィルターを作成した。第1フィルター層の物性及び血液処理フィルターの性能は表6に示すとおりである。
紡口切り替え時間を調節して吐出移動速度を0.06~0.07m/秒に変え、DCDを46~48mmに変えたこと以外は実施例A1と同様に第1フィルター層及び血液処理フィルターを作成した。第1フィルター層の物性及び血液処理フィルターの性能は表6に示すとおりである。
捕集コンベア回転速度を220~225m/minに変え、DCDを58~60mmに変えたこと以外は実施例A1と同様に第1フィルター層及び血液処理フィルターを作成した。第1フィルター層の物性及び血液処理フィルターの性能は表6に示すとおりである。また、第1フィルター層の厚み方向における平面内空隙率の変動を図10に示す。
[実施例A13]
紡口切り替え時間を調節して吐出移動速度を0.06~0.07m/秒に変え、捕集コンベア回転速度を220~225m/minに変え、DCDを55~60mmに変え、メルトブローダイ長を0.153mに変え、紡口を幅方向に13台配置したこと以外は実施例A1と同様に第1フィルター層及び血液処理フィルターを作成した。第1フィルター層の物性及び血液処理フィルターの性能は表6に示すとおりである。
紡口切り替え時間を調節して吐出移動速度を0.06~0.07m/秒に変え、捕集コンベア回転速度を225~230m/minに変え、DCDを60~65mmに変え、メルトブローダイ長を0.153mに変え、紡口を幅方向に13台配置したこと以外は実施例A1と同様に第1フィルター層及び血液処理フィルターを作成した。第1フィルター層の物性及び血液処理フィルターの性能は表6に示すとおりである。
紡口切り替え時間を調節して吐出移動速度を0.06~0.07m/秒に変え、捕集コンベア回転速度を、実施例A15では225~228m/minに変え、実施例A16では220~225m/minに変えたこと以外は実施例A1と同様に第1フィルター層及び血液処理フィルターを作成した。第1フィルター層の物性及び血液処理フィルターの性能は表7に示すとおりである。
紡口切り替え時間を調節して吐出移動速度を0.06~0.07m/秒に変えたこと以外は実施例A1と同様に第1フィルター層及び血液処理フィルターを作成した。第1フィルター層の物性及び血液処理フィルターの性能は表7に示すとおりである。
DCDを、実施例A18では55~60mmに変え、実施例A19では40~45mmに変え、また、単孔吐出量を、実施例A18では0.28g/min/holeに変え、実施例A19では0.18g/min/holeに変えたこと以外は実施例A1と同様に第1フィルター層及び血液処理フィルターを作成した。第1フィルター層の物性及び血液処理フィルターの性能は表7に示すとおりである。
コーティングにおける親水性ポリマー溶液の濃度を、実施例A20では0.3g/Lに変え、実施例A21では1.0g/Lに変え、実施例A22では5.0g/Lに変えたこと以外は実施例A1と同様に第1フィルター層及び血液処理フィルターを作成した。第1フィルター層の物性及び血液処理フィルターの性能は表7に示すとおりである。
DCDを、実施例A23では55~60mmでに変え、実施例A24では45~50mmに変えたこと以外は実施例A1と同様に第1フィルター層及び血液処理フィルターを作成した。なお、不織布(繊維基材)に対して、実施例A23では弱い圧力でプレス処理を行うことにより、実施例A24では強い圧力でプレス処理を行うことにより、充填率を調整した。第1フィルター層の物性及び血液処理フィルターの性能は表7に示すとおりである。
メルトブローダイ長を0.3mに変え、紡糸幅を0.3mに変え、時間差での吐出を行わないこと以外は実施例A1と同様に第1フィルター層及び血液処理フィルターを作成した。第1フィルター層の物性及び血液処理フィルターの性能は表7に示すとおりである。また、第1フィルター層の厚み方向における平面内空隙率の変動を図11に示す。
単孔吐出量を0.24g/min/holeに変えたこと以外は比較例A1と同様に第1フィルター層及び血液処理フィルターを作成した。第1フィルター層の物性及び血液処理フィルターの性能は表7に示すとおりである。また、第1フィルター層の厚み方向における平面内空隙率の変動を図12に示す。
単孔吐出量を0.23g/min/holeに変え、DCDを45~50mmに変えたこと以外は比較例A1と同様に第1フィルター層及び血液処理フィルターを作成した。第1フィルター層の物性及び血液処理フィルターの性能は表7に示すとおりである。
捕集装置として非回転式のベルトコンベア式ネットを用い、ネット下へ吸引しながら紡糸した。PET樹脂を使用し、単孔吐出量を0.08g/min/hole、DCDを50mmで調整し、メルトブローダイ長を0.3m、紡糸幅を0.3m、ベルトコンベア移動速度を0.05m/秒として、時間差での吐出を行わない方法で不織布を形成した。得られた不織布に対して実施例A1と同様の方法で親水性ポリマーによるコーティングを行い、第1フィルター層を作成した。第1フィルター層の各種物性は表7に示すとおりである。
得られた第1フィルター層を使用して、実施例A1と同様の方法で血液処理フィルターを作成した。血液処理フィルターの各種性能は表7に示すとおりである。
Claims (14)
- 血液の入口部及び出口部を有する容器と、
前記容器内の、前記入口部と前記出口部との間に配置された濾材と、
を含む血液処理フィルターであって、
前記濾材が、フィルター層を含み、
前記フィルター層が、不織布を含み、
前記不織布の繊維が、前記フィルター層のX軸平面方向への配向度Xと、前記X軸平面方向に直交するY軸平面方向への配向度Yと、を有し、
前記配向度Xの、前記配向度Yに対する比(配向度X/配向度Y)の最大値が1.2以上である、
前記血液処理フィルター。 - 配向度X/配向度Yの最大値が1.4以上である、請求項1に記載の血液処理フィルター。
- 濾過方向に直交する、前記フィルター層の平面方向への前記繊維の配向度(Ac)の、濾過方向に平行する、前記フィルター層の平面方向への前記繊維の配向度(Am)に対する比(Ac/Am)が、1.2以上となるように、前記フィルター層が配置されている、請求項1又は2に記載の血液処理フィルター。
- Ac/Amが1.4以上である、請求項3に記載の血液処理フィルター。
- 濾過方向に平行する、前記フィルター層の平面方向への前記繊維の配向度(Am)の、濾過方向に直交する、前記フィルター層の平面方向への前記繊維の配向度(Ac)に対する比(Am/Ac)が、1.2以上となるように、前記フィルター層が配置されている、請求項1又は2に記載の血液処理フィルター。
- Am/Acが1.4以上である、請求項5に記載の血液処理フィルター。
- 前記不織布がポリエステル不織布である、請求項1~6のいずれか一項に記載の血液処理フィルター。
- 血液の入口部及び出口部を有する容器と、
前記容器内の、前記入口部と前記出口部との間に配置された濾材と、
を含む血液処理フィルターであって、
前記濾材が、1以上のフィルター層を含み、
前記フィルター層が、厚み方向の断面において、平面方向の最大長さが50μm以上であり、かつ厚み方向の最大長さが15μm以上150μm以下である空間を有する、
前記血液処理フィルター。 - 前記フィルター層の充填率が0.09~0.26である、請求項8に記載の血液処理フィルター。
- 前記フィルター層の、厚み方向における平面内最小空隙率と厚み方向における平面内最大空隙率との差が0.08~0.28である、請求項8又は9に記載の血液処理フィルター。
- 前記厚み方向における平面内最小空隙率が0.72~0.85であり、前記厚み方向における平面内最大空隙率が0.85~1.00である、請求項10に記載の血液処理フィルター。
- 前記フィルター層の比表面積が0.50~1.50m2/gである、請求項8~11のいずれか一項に記載の血液処理フィルター。
- 前記フィルター層の臨界湿潤表面張力が70~100dyn/cmである、請求項8~12のいずれか一項に記載の血液処理フィルター。
- 請求項1~13のいずれか一項に記載の血液処理フィルターに、白血球を含有する血液を通過させる工程を含む、血液製剤の製造方法。
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