(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024114740
(43)【公開日】2024-08-23
(54)【発明の名称】薬効評価用中空糸膜モジュール、及びそれを含む装置
(51)【国際特許分類】
B01D 63/02 20060101AFI20240816BHJP
C12M 1/00 20060101ALI20240816BHJP
B01D 69/00 20060101ALI20240816BHJP
【ＦＩ】
B01D63/02
C12M1/00 Z
B01D69/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024098453
(22)【出願日】2024-06-19
(62)【分割の表示】P 2022192527の分割
【原出願日】2022-12-01
(71)【出願人】
【識別番号】594152620
【氏名又は名称】ダイセン・メンブレン・システムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】中塚 修志
(72)【発明者】
【氏名】石井 良和
(72)【発明者】
【氏名】濱田 将風
(57)【要約】
【課題】
細菌又は細胞が産生する薬物分解酵素（例えばβラクタマーゼ、分子量約４０ｋＤａ）のＥＣＳからＩＣＳへの移行が起こり、かつＥＣＳ内での細菌又は細胞の分布の偏りが抑制された薬効評価用中空糸膜モジュールを提供することを目的とする。
【解決手段】
筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙の細菌又は細胞に薬物を供給する装置に搭載するための薬効評価用中空糸膜モジュールにおいて、中空糸膜の分画分子量を１００ｋＤａ以上３０００ｋＤａ以下、平均内径を０．１～０．４ｍｍ、長さを１５ｃｍ以下とし、中空糸膜モジュールの膜透過抵抗を１０×１０１１～５０×１０１１ｍ－１とする。
【選択図】図１
細菌又は細胞が産生する薬物分解酵素（例えばβラクタマーゼ、分子量約４０ｋＤａ）のＥＣＳからＩＣＳへの移行が起こり、かつＥＣＳ内での細菌又は細胞の分布の偏りが抑制された薬効評価用中空糸膜モジュールを提供することを目的とする。
【解決手段】
筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙の細菌又は細胞に薬物を供給する装置に搭載するための薬効評価用中空糸膜モジュールにおいて、中空糸膜の分画分子量を１００ｋＤａ以上３０００ｋＤａ以下、平均内径を０．１～０．４ｍｍ、長さを１５ｃｍ以下とし、中空糸膜モジュールの膜透過抵抗を１０×１０１１～５０×１０１１ｍ－１とする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第一の端部に溶液供給口が設けられ、第二の端部に溶液排出口が設けられた筒状ハウジングと、前記筒状ハウジング内に、前記第一の端部、前記第二の端部間方向に向けて収容された複数の中空糸膜とを備え、
前記溶液供給口から薬物を含む溶液を前記複数の中空糸膜内に供給し、前記溶液排出口から前記溶液を排出し、前記筒状ハウジングの内壁と前記複数の中空糸膜との間隙の細菌又は細胞に薬物を供給する装置に搭載するための薬効評価用中空糸膜モジュールであって、
前記中空糸膜は、その分画分子量が１００ｋＤａ以上３０００ｋＤａ以下であり、その平均内径が０．１～０．４ｍｍであり、その長さが１５ｃｍ以下であり、
前記中空糸膜モジュールの膜透過抵抗が１０×１０１１～５０×１０１１ｍ－１である、薬効評価用中空糸膜モジュール。
前記溶液供給口から薬物を含む溶液を前記複数の中空糸膜内に供給し、前記溶液排出口から前記溶液を排出し、前記筒状ハウジングの内壁と前記複数の中空糸膜との間隙の細菌又は細胞に薬物を供給する装置に搭載するための薬効評価用中空糸膜モジュールであって、
前記中空糸膜は、その分画分子量が１００ｋＤａ以上３０００ｋＤａ以下であり、その平均内径が０．１～０．４ｍｍであり、その長さが１５ｃｍ以下であり、
前記中空糸膜モジュールの膜透過抵抗が１０×１０１１～５０×１０１１ｍ－１である、薬効評価用中空糸膜モジュール。
【請求項2】
前記中空糸膜モジュールの圧力損失が、０．００３ＭＰａ以下である、請求項１に記載の薬効評価用中空糸膜モジュール。
【請求項3】
前記中空糸膜が、直径０．５μｍ以上又は１００μｍ３以上の容積を有するボイドを含まず、その膜厚が３０～２００μｍである、請求項１又は２に記載の薬効評価用中空糸膜モジュール。
【請求項4】
β－ラクタマーゼを産生するβ－ラクタム系抗菌薬耐性菌に対するβ－ラクタム系抗菌薬の薬効を評価するための、請求項１又は２に記載の薬効評価用中空糸膜モジュール。
【請求項5】
請求項１又は２に記載の薬効評価用中空糸膜モジュールと、前記中空糸膜モジュール外から前記複数の中空糸膜の内側に供給される薬物を含む溶液、及び、前記複数の中空糸膜の内側から前記中空糸膜モジュール外に排出された前記薬物を含む溶液を含む溶液槽と、前記溶液槽から前記複数の中空糸膜の内側に前記溶液を供給するための第一の流路と、前記中空糸膜モジュール外に排出された前記溶液を前記溶液槽へ供給するための第二の流路と、前記筒状ハウジングの内壁と前記複数の中空糸膜との間隙に細菌又は細胞と、を含む、細菌又は細胞に薬物を適用する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、薬効評価用中空糸膜モジュール、及びそれを含む装置に関する。
【背景技術】
【0002】
これまで薬効評価のためのin vitro薬物動態シミュレーションシステムとしてChemostat Model（ＣＭ）が使われてきた。このシステムは、１２時間～２４時間程度の短時間の評価のみに用いることができる。近年、ＣＭを改良したHollow-Fiber Infection Model（ＨＦＩＭ）と呼ばれる新たなシステムが開発された。このシステムは、ヒトの薬物体内動態を２週間以上に亙ってシミュレートすることが可能であり、耐性菌の出現などを加味した用法・用量の設定にも使われている（例えば、非特許文献１）。米国ＦＤＡや欧州ＥＭＡでは第ＩＩ相の臨床試験を簡素化して、薬物の開発を加速するために用いることを推奨している。
【0003】
従来のＨＦＩＭは１コンパートメントモデルに基づくものであったが、コンピュータ制御下で稼働する２コンパートメントモデルのシステムが開発されている（特許文献１）。このシステムでは投与される薬物が中空糸膜の内側のInter-Capillary Space（ＩＣＳ）で循環されつつ、中空糸膜の外側Extra-Capillary Space（ＥＣＳ）では培養された細菌あるいは細胞が外部循環されることによって安定かつ高再現性の評価が行える。これまでに、このシステムに搭載される薬物の薬効評価用中空糸膜モジュールにおいて、分画分子量を５０～３０００ｋＤａに最適化することによって、薬物動態の優れた再現性が得られることがわかっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２２－６５２５８号公報
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】中空糸膜を使用したコンパクトで高密度な連続細胞培養システム、［ｏｎｌｉｎｅ］、VERITAS、［令和２年１月２３日検索］、インターネット＜https://www.veritastk.co.jp/products/images/Fibercell%20system%20flyer%2020181120.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
例えば上記システムにおいて薬物としてβラクタム系抗菌薬の薬効評価を行う場合、薬物の膜透過性を高めるとともに、中空糸膜モジュールのＥＣＳ内において耐性菌が産出する薬物分解酵素（βラクタマーゼ、分子量約４０ｋＤａ）の蓄積を抑制する必要があるが、分画分子量４０ｋＤａ以下の中空糸膜ではこの課題を解決することが困難であることが分かった。
そこで、本発明者等は、ＥＣＳで蓄積されるβラクタマーゼ（抗菌薬分解酵素）をＥＣＳからＩＣＳへ移行させることによって、βラクタム系抗菌薬の薬効評価を過小評価することなく適正な評価ができることを期待し、分画分子量が７０ｋＤａの中空糸膜を用いて試験を行った。
しかしながら、実際にＥＣＳ内に細菌を培養して評価したところ、予想に反して、βラクタマーゼのＩＣＳへの移行はほとんど起こらなかっただけでなく、ＥＣＳにおける細菌の分布に大きな偏りが見られた。
そこで、本発明者等は、ＥＣＳで蓄積されるβラクタマーゼ（抗菌薬分解酵素）をＥＣＳからＩＣＳへ移行させることによって、βラクタム系抗菌薬の薬効評価を過小評価することなく適正な評価ができることを期待し、分画分子量が７０ｋＤａの中空糸膜を用いて試験を行った。
しかしながら、実際にＥＣＳ内に細菌を培養して評価したところ、予想に反して、βラクタマーゼのＩＣＳへの移行はほとんど起こらなかっただけでなく、ＥＣＳにおける細菌の分布に大きな偏りが見られた。
【0007】
本開示は上記事情に鑑みてなされたものであり、細菌又は細胞が産生する薬物分解酵素（例えばβラクタマーゼ、分子量約４０ｋＤａ）のＥＣＳからＩＣＳへの移行が起こり、かつＥＣＳ内での細菌又は細胞の分布の偏りが抑制された薬効評価用中空糸膜モジュールの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者等は、中空糸膜の長さを短くし、さらに中空糸膜モジュールの膜透過抵抗を増大させたところ、驚くべきことに、ＩＣＳからＥＣＳへの対流が抑制され、細菌又は細胞が産生する薬物分解酵素（例えばβラクタマーゼ、分子量約４０ｋＤａ）のＥＣＳからＩＣＳへの移行が起こり、かつＥＣＳ内での細菌又は細胞の分布の偏りが抑制された中空糸膜モジュールとなることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】
本開示では上記課題を解決するために以下の手段を採用できる。
［１］第一の端部に溶液供給口が設けられ、第二の端部に溶液排出口が設けられた筒状ハウジングと、前記筒状ハウジング内に、前記第一の端部、前記第二の端部間方向に向けて収容された複数の中空糸膜とを備え、
前記溶液供給口から薬物を含む溶液を前記複数の中空糸膜内に供給し、前記溶液排出口から前記溶液を排出し、前記筒状ハウジングの内壁と前記複数の中空糸膜との間隙の細菌又は細胞に薬物を供給する装置に搭載するための薬効評価用中空糸膜モジュールであって、
前記中空糸膜は、その分画分子量が１００ｋＤａ以上３０００ｋＤａ以下であり、その平均内径が０．１～０．４ｍｍであり、その長さが６～１５ｃｍであり、
前記中空糸膜モジュールの膜透過抵抗が１０×１０１１～５０×１０１１ｍ－１である、薬効評価用中空糸膜モジュール。
［２］前記中空糸膜が、直径０．５μｍ以上又は１００μｍ３以上の容積を有するボイドを含まず、その膜厚が３０～２００μｍである、［１］に記載の薬効評価用中空糸膜モジュール。
［３］β－ラクタマーゼを産生するβ－ラクタム系抗菌薬耐性菌に対するβ－ラクタム系抗菌薬の薬効を評価するための、［１］又は［２］に記載の薬効評価用中空糸膜モジュール。
［４］［１］から［３］のいずれかに記載の薬効評価用中空糸膜モジュールと、前記中空糸膜モジュール外から前記複数の中空糸膜の内側に供給される薬物を含む溶液、及び、前記複数の中空糸膜の内側から前記中空糸膜モジュール外に排出された前記薬物を含む溶液を含む溶液槽と、前記溶液槽から前記複数の中空糸膜の内側に前記溶液を供給するための第一の流路と、前記中空糸膜モジュール外に排出された前記溶液を前記溶液槽へ供給するための第二の流路と、前記筒状ハウジングの内壁と前記複数の中空糸膜との間隙に細菌又は細胞と、を含む、細菌又は細胞に薬物を適用する装置。
［１］第一の端部に溶液供給口が設けられ、第二の端部に溶液排出口が設けられた筒状ハウジングと、前記筒状ハウジング内に、前記第一の端部、前記第二の端部間方向に向けて収容された複数の中空糸膜とを備え、
前記溶液供給口から薬物を含む溶液を前記複数の中空糸膜内に供給し、前記溶液排出口から前記溶液を排出し、前記筒状ハウジングの内壁と前記複数の中空糸膜との間隙の細菌又は細胞に薬物を供給する装置に搭載するための薬効評価用中空糸膜モジュールであって、
前記中空糸膜は、その分画分子量が１００ｋＤａ以上３０００ｋＤａ以下であり、その平均内径が０．１～０．４ｍｍであり、その長さが６～１５ｃｍであり、
前記中空糸膜モジュールの膜透過抵抗が１０×１０１１～５０×１０１１ｍ－１である、薬効評価用中空糸膜モジュール。
［２］前記中空糸膜が、直径０．５μｍ以上又は１００μｍ３以上の容積を有するボイドを含まず、その膜厚が３０～２００μｍである、［１］に記載の薬効評価用中空糸膜モジュール。
［３］β－ラクタマーゼを産生するβ－ラクタム系抗菌薬耐性菌に対するβ－ラクタム系抗菌薬の薬効を評価するための、［１］又は［２］に記載の薬効評価用中空糸膜モジュール。
［４］［１］から［３］のいずれかに記載の薬効評価用中空糸膜モジュールと、前記中空糸膜モジュール外から前記複数の中空糸膜の内側に供給される薬物を含む溶液、及び、前記複数の中空糸膜の内側から前記中空糸膜モジュール外に排出された前記薬物を含む溶液を含む溶液槽と、前記溶液槽から前記複数の中空糸膜の内側に前記溶液を供給するための第一の流路と、前記中空糸膜モジュール外に排出された前記溶液を前記溶液槽へ供給するための第二の流路と、前記筒状ハウジングの内壁と前記複数の中空糸膜との間隙に細菌又は細胞と、を含む、細菌又は細胞に薬物を適用する装置。
【発明の効果】
【0010】
本開示によれば、細菌又は細胞が産生する薬物分解酵素（例えばβラクタマーゼ、分子量約４０ｋＤａ）のＥＣＳからＩＣＳへの移行が起こり、かつＥＣＳ内での細菌又は細胞の分布の偏りが抑制された薬効評価用中空糸膜モジュールを提供するという効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本開示における一実施態様に係る薬効評価用中空糸膜モジュールの概略断面図。
【図2】本開示における一実施態様に係る装置の概略図。
【図3】本開示における一実施態様に係る中空糸膜の断面を示す図。
【図4】従来の中空糸膜の断面を示す図。
【図5】本開示における一実施態様に係る実験の結果を示す図。
【図6】本開示における一実施態様に係る実験の結果を示す図。
【図7】中空糸膜モジュールの圧力損失測定装置の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下に、本開示について説明する。なお、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は、一例であって、本開示の主旨から逸脱しない範囲内で、適宜、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。本開示は、実施形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。このことは、後述する実施例についても同様である。
【0013】
［１．薬効評価用中空糸膜モジュール］
本開示の薬効評価用中空糸膜モジュールは、第一の端部に溶液供給口が設けられ、第二の端部に溶液排出口が設けられた筒状ハウジングと、前記筒状ハウジング内に、前記第一の端部、前記第二の端部間方向に向けて収容された複数の中空糸膜とを備え、前記溶液供給口から薬物を含む溶液を前記複数の中空糸膜内に供給し、前記溶液排出口から前記溶液を排出し、前記筒状ハウジングの内壁と前記複数の中空糸膜との間隙の細菌又は細胞に薬物を供給する装置に搭載するための薬効評価用中空糸膜モジュールであって、前記中空糸膜は、その分画分子量が１００ｋＤａ以上３０００ｋＤａ以下であり、その平均内径が０．１～０．４ｍｍであり、その長さが６～１５ｃｍであり、前記中空糸膜モジュールの膜透過抵抗が１０×１０１１～５０×１０１１ｍ－１である、薬効評価用中空糸膜モジュールある。
中空糸膜の平均内径を０．１～０．４ｍｍ、長さを６～１５ｍｍにし、かつ中空糸膜モジュールの膜透過抵抗を１０×１０１１～５０×１０１１ｍ－１にすることにより、細菌又は細胞が産生する薬物分解酵素（例えばβラクタマーゼ、分子量約４０ｋＤａ）のＥＣＳからＩＣＳへの移行阻害及びＥＣＳ内での細菌又は細胞の分布の偏りを防ぐことができる。このメカニズムは現段階では明らかではないが、非限定的なメカニズムとして、中空糸膜の平均内径及び長さを上記範囲内となるように短くすることにより、中空糸膜モジュールのＩＣＳでの圧力損失が低下し、それにより中空糸膜モジュールのＥＣＳにおける入口側から出口側に向かう液流れが抑制されたとともに、膜透過抵抗を上記の範囲となるように増大させることにより、ＩＣＳからＥＣＳへの流れが抑制されたと考えられる。その結果、中空糸膜モジュールのＥＣＳでの液流れ乱れが抑制され、ＥＣＳからＩＣＳへの移行阻害及びＥＣＳ内での細菌又は細胞の分布の偏りが抑制されたものと考えられる。一方、中空糸膜モジュールのＩＣＳでの圧力損失を低下させる他の方法として、中空糸膜の内径を大きくすることも考えられるが、その場合は中空糸膜の有効膜面積が小さくなり、中空糸膜モジュール自体を大きくしなければならない。中空糸膜の長さを上記の範囲内となるように短くすることにより、中空糸膜モジュールの大きさを大きくすることなく圧力損失を低下させることができる。
膜透過抵抗を上記の範囲に調整する方法としては、例えば、中空糸膜の構造はボイドを含まない緻密な均一多孔膜にすることや、中空糸膜の膜厚を厚くすることが挙げられる。中空糸膜モジュールの大きさを大きくすることなく膜透過抵抗を増大させることができる点で、中空糸膜の構造はボイドを含まない緻密な均一多孔膜にすることが好ましい。
一般的に分画分子量が高い中空糸膜を用いた場合は中空糸膜モジュールの膜透過抵抗は低くなる傾向があるが、本開示の薬効評価用中空糸膜モジュールの特徴の一つとして、中空糸膜の分画分子量が１００ｋＤ以上３０００ｋＤ以下と比較的高いにもかかわらず、１０×１０１１～５０×１０１１ｍ－１と高い膜透過抵抗を有している点が挙げられる。
本開示の薬効評価用中空糸膜モジュールは、第一の端部に溶液供給口が設けられ、第二の端部に溶液排出口が設けられた筒状ハウジングと、前記筒状ハウジング内に、前記第一の端部、前記第二の端部間方向に向けて収容された複数の中空糸膜とを備え、前記溶液供給口から薬物を含む溶液を前記複数の中空糸膜内に供給し、前記溶液排出口から前記溶液を排出し、前記筒状ハウジングの内壁と前記複数の中空糸膜との間隙の細菌又は細胞に薬物を供給する装置に搭載するための薬効評価用中空糸膜モジュールであって、前記中空糸膜は、その分画分子量が１００ｋＤａ以上３０００ｋＤａ以下であり、その平均内径が０．１～０．４ｍｍであり、その長さが６～１５ｃｍであり、前記中空糸膜モジュールの膜透過抵抗が１０×１０１１～５０×１０１１ｍ－１である、薬効評価用中空糸膜モジュールある。
中空糸膜の平均内径を０．１～０．４ｍｍ、長さを６～１５ｍｍにし、かつ中空糸膜モジュールの膜透過抵抗を１０×１０１１～５０×１０１１ｍ－１にすることにより、細菌又は細胞が産生する薬物分解酵素（例えばβラクタマーゼ、分子量約４０ｋＤａ）のＥＣＳからＩＣＳへの移行阻害及びＥＣＳ内での細菌又は細胞の分布の偏りを防ぐことができる。このメカニズムは現段階では明らかではないが、非限定的なメカニズムとして、中空糸膜の平均内径及び長さを上記範囲内となるように短くすることにより、中空糸膜モジュールのＩＣＳでの圧力損失が低下し、それにより中空糸膜モジュールのＥＣＳにおける入口側から出口側に向かう液流れが抑制されたとともに、膜透過抵抗を上記の範囲となるように増大させることにより、ＩＣＳからＥＣＳへの流れが抑制されたと考えられる。その結果、中空糸膜モジュールのＥＣＳでの液流れ乱れが抑制され、ＥＣＳからＩＣＳへの移行阻害及びＥＣＳ内での細菌又は細胞の分布の偏りが抑制されたものと考えられる。一方、中空糸膜モジュールのＩＣＳでの圧力損失を低下させる他の方法として、中空糸膜の内径を大きくすることも考えられるが、その場合は中空糸膜の有効膜面積が小さくなり、中空糸膜モジュール自体を大きくしなければならない。中空糸膜の長さを上記の範囲内となるように短くすることにより、中空糸膜モジュールの大きさを大きくすることなく圧力損失を低下させることができる。
膜透過抵抗を上記の範囲に調整する方法としては、例えば、中空糸膜の構造はボイドを含まない緻密な均一多孔膜にすることや、中空糸膜の膜厚を厚くすることが挙げられる。中空糸膜モジュールの大きさを大きくすることなく膜透過抵抗を増大させることができる点で、中空糸膜の構造はボイドを含まない緻密な均一多孔膜にすることが好ましい。
一般的に分画分子量が高い中空糸膜を用いた場合は中空糸膜モジュールの膜透過抵抗は低くなる傾向があるが、本開示の薬効評価用中空糸膜モジュールの特徴の一つとして、中空糸膜の分画分子量が１００ｋＤ以上３０００ｋＤ以下と比較的高いにもかかわらず、１０×１０１１～５０×１０１１ｍ－１と高い膜透過抵抗を有している点が挙げられる。
【0014】
＜中空糸膜モジュール＞
本実施形態の中空糸膜モジュール１０１は、図１に示すように、第一の端部に溶液供給口１０１１１が設けられ、第二の端部に溶液排出口１０１１２が設けられた筒状ハウジング１０１１と、筒状ハウジング１０１１内に、第一の端部、第二の端部間方向に向けて収容された複数の中空糸膜１０１２とを備える。
中空糸膜モジュールに含まれる中空糸膜の本数は、本開示の効果を奏する限り特に制限されないが、１００本以上５０００本以下、好ましくは２００本以上４０００本以下、さらに好ましくは３００本以上３０００本以下である。
本実施形態の中空糸膜モジュール１０１は、図１に示すように、第一の端部に溶液供給口１０１１１が設けられ、第二の端部に溶液排出口１０１１２が設けられた筒状ハウジング１０１１と、筒状ハウジング１０１１内に、第一の端部、第二の端部間方向に向けて収容された複数の中空糸膜１０１２とを備える。
中空糸膜モジュールに含まれる中空糸膜の本数は、本開示の効果を奏する限り特に制限されないが、１００本以上５０００本以下、好ましくは２００本以上４０００本以下、さらに好ましくは３００本以上３０００本以下である。
【0015】
中空糸膜モジュールの有効膜面積は、好ましくは０．０３ｍ２以上０．５ｍ２以下、より好ましくは０．０７ｍ２以上０．４ｍ２以下、さらに好ましくは０．１０ｍ２以上、最も好ましくは０．１５ｍ２以上０．３ｍ２以下である。
有効膜面積を０．０３ｍ２以上とすることで生体分子の十分な通過が可能となりやすい。また、有効膜面積を０．５ｍ２以下とすることで中空糸膜モジュール部分をインキュベーター等に収納し、装置を効率的に稼働しやすくなる。
中空糸膜モジュールの有効膜面積は、中空糸膜の長さを大きくすること、中空糸膜モジュールにおける中空糸膜の本数を多くすることなどによって任意に大きく調整できるが、中空糸膜モジュール部分をインキュベーター等に収納する上で中空糸膜モジュールの長さが問題となることがあり、その場合には中空糸膜モジュールにおける中空糸膜の本数をより多くすることが好ましい。
なお、中空糸膜モジュールの有効膜面積とは、中空糸膜の内径と、封止剤で覆われていない部分の長さから求められる１本当たりの有効膜面積と、本数との積によって算出される。
有効膜面積を０．０３ｍ２以上とすることで生体分子の十分な通過が可能となりやすい。また、有効膜面積を０．５ｍ２以下とすることで中空糸膜モジュール部分をインキュベーター等に収納し、装置を効率的に稼働しやすくなる。
中空糸膜モジュールの有効膜面積は、中空糸膜の長さを大きくすること、中空糸膜モジュールにおける中空糸膜の本数を多くすることなどによって任意に大きく調整できるが、中空糸膜モジュール部分をインキュベーター等に収納する上で中空糸膜モジュールの長さが問題となることがあり、その場合には中空糸膜モジュールにおける中空糸膜の本数をより多くすることが好ましい。
なお、中空糸膜モジュールの有効膜面積とは、中空糸膜の内径と、封止剤で覆われていない部分の長さから求められる１本当たりの有効膜面積と、本数との積によって算出される。
【0016】
一実施形態において、中空糸膜モジュールにおけるＥＣＳの容積は、５～４０ｃｍ３であることが好ましく、１０～３０ｃｍ３であることがより好ましく、１０～２０ｃｍ３であることがさらに好ましい。中空糸膜モジュールにおけるＥＣＳの容積を５ｃｍ３以上とすることで、ＥＣＳ内で細菌又は細胞を適切に培養するための容積を十分に確保することができる。また、中空糸膜モジュールにおけるＥＣＳの容積を４０ｃｍ３以下とすることで、薬液等の使用量を抑制することができる。
【0017】
また、本実施形態の中空糸膜モジュールの膜透過抵抗は１０×１０１１～５０×１０１１ｍ－１である。一実施形態においては、中空糸膜モジュールの膜透過抵抗は、１５×１０１１～５０×１０１１ｍ－１であることが好ましく、２０×１０１１～５０×１０１１ｍ－１であることがより好ましく、２５×１０１１～５０×１０１１ｍ－１であることがさらに好ましい。中空糸膜モジュールの膜透過抵抗を１０×１０１１ｍ－１以上とすることで、ＥＣＳ内における溶液の流れが乱れるのが抑制され、ＥＣＳ内での細菌分布の偏りが抑制される。また、中空糸膜モジュールの膜透過抵抗を５０×１０１１ｍ－１以下とすることで、ＩＣＳからＥＣＳに移行する溶液の量が一定以上となり、ＥＣＳ内の細菌又は細胞に適切に薬物を供給することができる。
なお、膜透過抵抗Ｒ［ｍ－１］と透過流束Ｊ［ｍ・ｓ－１］との関係は、次式で示される。
Ｊ＝Ｐ／（μＲ）
Ｐ［Ｐａ］：膜間差圧
μ［Ｐａ・ｓ］：水の粘度（２５℃における水の粘度は０．０００８９［Ｐａ・ｓ］である。）
すなわち、
Ｒ＝Ｐ／（Ｊμ）
また、透過流束Ｊは、純水透水性能（ＰＷＰ）を単位換算して算出することもできる。
一実施形態においては、膜透過抵抗は、膜間差圧１０００００Ｐａで純水を中空糸膜の外側へ純水を透過させた場合の値であり、膜間差圧１０００００Ｐａを、純水透水性能（ＰＷＰ）の値を単位換算した透過流束Ｊ［ｍ・ｓ－１］と水の粘度０．０００８９［Ｐａ・ｓ］との積で除して算出した値である。
なお、膜透過抵抗Ｒ［ｍ－１］と透過流束Ｊ［ｍ・ｓ－１］との関係は、次式で示される。
Ｊ＝Ｐ／（μＲ）
Ｐ［Ｐａ］：膜間差圧
μ［Ｐａ・ｓ］：水の粘度（２５℃における水の粘度は０．０００８９［Ｐａ・ｓ］である。）
すなわち、
Ｒ＝Ｐ／（Ｊμ）
また、透過流束Ｊは、純水透水性能（ＰＷＰ）を単位換算して算出することもできる。
一実施形態においては、膜透過抵抗は、膜間差圧１０００００Ｐａで純水を中空糸膜の外側へ純水を透過させた場合の値であり、膜間差圧１０００００Ｐａを、純水透水性能（ＰＷＰ）の値を単位換算した透過流束Ｊ［ｍ・ｓ－１］と水の粘度０．０００８９［Ｐａ・ｓ］との積で除して算出した値である。
【0018】
一実施形態において、中空糸膜モジュールの純水透水性能（ＰＷＰ）は、５０～４００Ｌ・ｍ－２・ｈ－１であることが好ましく、５０～３００Ｌ・ｍ－２・ｈ－１であることがより好ましく、５０～２００Ｌ・ｍ－２・ｈ－１であることがさらに好ましい。中空糸膜モジュールの純水透水性能を５０Ｌ・ｍ－２・ｈ－１以上とすることで、ＨＦＩＭにおいてＩＣＳ内を循環する薬物、栄養物および酸素をＥＣＳに効果的に透過させることができる。また、中空糸膜モジュールの純水透水性能を４００Ｌ・ｍ－２・ｈ－１以下とすることで、膜透過抵抗を効果的に増加させることができる。中空糸膜モジュールの純水透水性能は、例えばＪＩＳ ３８２１－１９９０に従って測定することができる。
【0019】
一実施形態において、中空糸膜モジュールの圧力損失が０．００３ＭＰａ以下である。好ましくは、０．００２５ＭＰａ以下であり、より好ましくは０．００２ＭＰａ以下である。中空糸膜モジュールの圧力損失を０．００３ＭＰａ以下とすることで、ＥＣＳにおける中空糸膜モジュールの入口側から出口側に向かう液流れを抑制することができる。ここでは、圧力損失は、溶液供給口から溶液排出口の方向に純水を１００ｍＬ／分の流量で流した場合の値であり、例えば中空糸膜モジュールを通過する前後の圧力を測定することで算出することができる。
【0020】
（筒状ハウジング）
本実施形態における筒状ハウジングは、第一の端部に溶液供給口が設けられ、第二の端部に溶液排出口が設けられている。前記筒状ハウジングの構成としては、公知の中空糸フィルタや人工透析、人工腎臓、ＨＦＩＭなどで用いられているハウジングの構成を用いることができ、第一の端部に溶液供給口、第二の端部に前記溶液排出口を有する筒状ハウジングも公知である。
筒状ハウジングの幅方向の断面形状は、例えば、円形、多角形（好ましくは円形に近い多角形）などにすることができる。
また、筒状ハウジングの材質は、金属、合成樹脂などにすることができる。
また、筒状ハウジングの大きさ（内容量の大きさ）は、その内に収容する中空糸膜の合計本数などに応じて決めることができる。
本実施形態における筒状ハウジングは、第一の端部に溶液供給口が設けられ、第二の端部に溶液排出口が設けられている。前記筒状ハウジングの構成としては、公知の中空糸フィルタや人工透析、人工腎臓、ＨＦＩＭなどで用いられているハウジングの構成を用いることができ、第一の端部に溶液供給口、第二の端部に前記溶液排出口を有する筒状ハウジングも公知である。
筒状ハウジングの幅方向の断面形状は、例えば、円形、多角形（好ましくは円形に近い多角形）などにすることができる。
また、筒状ハウジングの材質は、金属、合成樹脂などにすることができる。
また、筒状ハウジングの大きさ（内容量の大きさ）は、その内に収容する中空糸膜の合計本数などに応じて決めることができる。
【0021】
・溶液供給口
本実施形態における筒状ハウジングは、第一の端部に溶液供給口を有する。溶液供給口は、薬物を含む溶液を複数の中空糸膜内に供給するためのものであり、公知の中空糸フィルタや人工透析、人工腎臓、ＨＦＩＭなどで用いられている構成であってよい。
一実施形態において、溶液供給口の内径は、２．０～４．０ｍｍであることが好ましい。溶液供給口の内径を２．０ｍｍ以上とすることで、溶液供給口における流路圧損を下げることができる。また、溶液供給口の内径を４．０ｍｍ以下とすることで、溶液がモジュール内の過剰に流入することを抑制することができる。
本実施形態における筒状ハウジングは、第一の端部に溶液供給口を有する。溶液供給口は、薬物を含む溶液を複数の中空糸膜内に供給するためのものであり、公知の中空糸フィルタや人工透析、人工腎臓、ＨＦＩＭなどで用いられている構成であってよい。
一実施形態において、溶液供給口の内径は、２．０～４．０ｍｍであることが好ましい。溶液供給口の内径を２．０ｍｍ以上とすることで、溶液供給口における流路圧損を下げることができる。また、溶液供給口の内径を４．０ｍｍ以下とすることで、溶液がモジュール内の過剰に流入することを抑制することができる。
【0022】
・溶液排出口
本実施形態における筒状ハウジングは、第二の端部に溶液排出口を有する。溶液排出口は、薬物を含む溶液を中空糸膜モジュール外に排出するためのものであり、公知の中空糸フィルタや人工透析、人工腎臓、ＨＦＩＭなどで用いられている構成であってよい。
一実施形態において、溶液排出口の内径は、２．０～４．０ｍｍであることが好ましい。溶液排出口の内径を２．０ｍｍ以上とすることで、ＥＣＳ側で細菌又は細胞が循環する場合の均一性を確保することができる。また、溶液排出口の内径を４．０ｍｍ以下とすることで、ＥＣＳ内での圧力を適度に高め、ＩＣＳからＥＣＳへの透過流束を抑制し、薬物分解酵素のＥＣＳからＩＣＳへの移行を促進することができる。
本実施形態における筒状ハウジングは、第二の端部に溶液排出口を有する。溶液排出口は、薬物を含む溶液を中空糸膜モジュール外に排出するためのものであり、公知の中空糸フィルタや人工透析、人工腎臓、ＨＦＩＭなどで用いられている構成であってよい。
一実施形態において、溶液排出口の内径は、２．０～４．０ｍｍであることが好ましい。溶液排出口の内径を２．０ｍｍ以上とすることで、ＥＣＳ側で細菌又は細胞が循環する場合の均一性を確保することができる。また、溶液排出口の内径を４．０ｍｍ以下とすることで、ＥＣＳ内での圧力を適度に高め、ＩＣＳからＥＣＳへの透過流束を抑制し、薬物分解酵素のＥＣＳからＩＣＳへの移行を促進することができる。
【0023】
・溶液循環流路口
本開示の一実施形態において、筒状ハウジングは、図２のポンプ６の流路に示すように、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に存在する溶液が、中空糸膜モジュール外との間で循環するように長さ方向上であって、第一の端部側及び第二の端部側に、それぞれ溶液循環流路口を有していてもよい。
このような構成にすることで、筒状ハウジングの内壁と前記複数の中空糸膜との間隙に存在する溶液を均一にすることができ、また、溶液のサンプリングが容易となる。また、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に細菌又は細胞を含む場合には、そのサンプリングが容易となる。循環の向きは制限されない。
溶液循環流路口は、公知の中空糸フィルタや人工透析、人工腎臓、ＨＦＩＭなどで用いられている構成であってよい。
一実施形態においては、第一の端部側溶液循環流路口の内径は、２．０～４．０ｍｍである。ある実施形態においては、第一の端部側溶液循環流路口の内径を第二の端部側溶液循環流路口の内径よりも小さくする、具体的には第一の端部側溶液循環流路口の内径を１．５～２．５ｍｍとし、第二の端部側溶液循環流路口の内径を３．０～４．０ｍｍとすることで、細菌又は細胞が産生する薬物分解酵素（例えばβラクタマーゼ、分子量約４０ｋＤａ）のＥＣＳからＩＣＳへの移行を促進することができる。
本開示の一実施形態において、筒状ハウジングは、図２のポンプ６の流路に示すように、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に存在する溶液が、中空糸膜モジュール外との間で循環するように長さ方向上であって、第一の端部側及び第二の端部側に、それぞれ溶液循環流路口を有していてもよい。
このような構成にすることで、筒状ハウジングの内壁と前記複数の中空糸膜との間隙に存在する溶液を均一にすることができ、また、溶液のサンプリングが容易となる。また、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に細菌又は細胞を含む場合には、そのサンプリングが容易となる。循環の向きは制限されない。
溶液循環流路口は、公知の中空糸フィルタや人工透析、人工腎臓、ＨＦＩＭなどで用いられている構成であってよい。
一実施形態においては、第一の端部側溶液循環流路口の内径は、２．０～４．０ｍｍである。ある実施形態においては、第一の端部側溶液循環流路口の内径を第二の端部側溶液循環流路口の内径よりも小さくする、具体的には第一の端部側溶液循環流路口の内径を１．５～２．５ｍｍとし、第二の端部側溶液循環流路口の内径を３．０～４．０ｍｍとすることで、細菌又は細胞が産生する薬物分解酵素（例えばβラクタマーゼ、分子量約４０ｋＤａ）のＥＣＳからＩＣＳへの移行を促進することができる。
【0024】
（中空糸膜）
本実施形態において、中空糸は、筒状ハウジング内に、前記第一の端部、前記第二の端部間方向に向けて収容されている。
複数の中空糸膜の各中空糸膜は、同一の性質を有する中空糸膜でもよく、異なる性質を有する中空糸膜でもよいが、同一の性質を有する中空糸膜であることが好ましい。
本実施形態において、中空糸は、筒状ハウジング内に、前記第一の端部、前記第二の端部間方向に向けて収容されている。
複数の中空糸膜の各中空糸膜は、同一の性質を有する中空糸膜でもよく、異なる性質を有する中空糸膜でもよいが、同一の性質を有する中空糸膜であることが好ましい。
【0025】
中空糸膜の分画分子量は、例えば、膜間差圧０．１ＭＰａ：９０％阻止、１０％透過である場合には、良好な生体内の薬物動態の再現性を得るために分子量の大きい成分も中空糸膜を通過しやすいことから、７０ｋＤａ以上３０００ｋＤａ以下が好ましい。本実施形態においては、ＥＣＳ内の細菌が産生した薬物分解酵素、例えばβラクタマーゼ（分子量約４０ｋＤ）がＥＣＳからＩＣＳへ移行するのを阻害せず、かつ細菌が中空糸膜を通過することを抑制できることから、１００ｋＤａ以上３０００ｋＤａ以下である。より好ましくは１５０ｋＤａ以上２０００ｋＤａ以下、さらに好ましくは３００ｋＤａ以上１５００ｋＤａ以下、さらにより好ましくは４００ｋＤａ以上１０００ｋＤａ以下である。
なお、従来のＨＦＩＭでの送液圧力においては、中空糸膜内外の膜間差圧が０．０１ＭＰａを下回る程度である。
なお、従来のＨＦＩＭでの送液圧力においては、中空糸膜内外の膜間差圧が０．０１ＭＰａを下回る程度である。
【0026】
本実施形態において、中空糸膜の平均内径は、０．１～０．４ｍｍである。中空糸膜の平均内径を０．１ｍｍ以上とすることで、溶液が中空糸膜モジュールを通過する際の圧力損失を一定以下に抑制することができる。また、中空糸膜の平均内径を０．４ｍｍ以下とすることで、中空糸膜モジュールにおける中空糸膜の本数を多くしやすくなる。なお、本開示における「中空糸膜の平均内径」は、１本の中空糸膜を長手方向に対して垂直な任意の面で切断し、その切断面の中空部と内接する最小の円の直径より算出した値である。本開示では、上記の切断面における任意の１０箇所以上１００箇所以下の前記直径を測定し、その平均値を「平均内径」とする。
【0027】
一実施形態において、中空糸膜の平均外径は、０．２～０．６ｍｍであることが好ましい。中空糸膜の平均外径を０．６ｍｍ以下とすることで、中空糸膜モジュールにおける中空糸膜の本数を多くすることができる。なお、「中空糸膜の平均外径」は、前述の中空糸膜の平均内径と同じ方法で切断した中空糸膜において、その切断面の外縁を内包する最小の円の直径より算出した値である。本開示では、上記の切断面における任意の１０箇所以上１００箇所以下の前記直径を測定し、その平均値を「平均外径」とする。
【0028】
本実施形態における中空糸膜の長さは、６～１５ｃｍである。より好ましくは７～１３ｃｍであり、さらに好ましくは８～１２ｃｍである。中空糸膜の長さを６ｃｍ以上とすることで、有効膜面積の減少を抑制することができる。また、中空糸膜の長さを１５ｃｍ以下とすることで、液体が中空糸膜モジュールを通過する際の圧力損失を一定以下に抑制することができる。なお、中空糸膜の封止剤で覆われている部分の長さも含めた中空糸膜全体の長さは３箇所程度を測定し、その平均値を「中空糸膜の長さ」とする。
中空糸膜の封止剤で覆われている部分の長さは、片側３～８ｍｍが好ましく、４～６ｍｍがより好ましく、５ｍｍがさらに好ましい。つまり、中空糸膜の封止剤で覆われている部分の長さは、両側で６～１６ｍｍが好ましく、８～１２ｍｍがより好ましく、１０ｍｍがさらに好ましい。
中空糸膜の封止剤で覆われている部分の長さは、片側３～８ｍｍが好ましく、４～６ｍｍがより好ましく、５ｍｍがさらに好ましい。つまり、中空糸膜の封止剤で覆われている部分の長さは、両側で６～１６ｍｍが好ましく、８～１２ｍｍがより好ましく、１０ｍｍがさらに好ましい。
【0029】
一実施形態において、中空糸膜の膜厚は、３０～２００μｍであることが好ましい。より好ましくは４０～１５０μｍであり、さらに好ましくは５０～１００μｍである。中空糸膜の膜厚を３０μｍ以上とすることで、中空糸膜の強伸度を確保することができる。また、中空糸膜の膜厚を２００μｍ以下とすることで、中空糸膜モジュールの有効膜面積の減少を抑制することができる。
【0030】
また、中空糸膜の材質は、本開示の効果を阻害するものでなければ特に制限されないが、例えば、ポリエーテルサルホン、ポリサルホン、ポリビニリデンフロライド、ポリアクリトニトリル、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、酢酸セルロース等が挙げられる。
【0031】
また、複数の中空糸膜の両端部はポッティング剤などの封止剤を用いて、筒状ハウジングに格納することができる。
【0032】
一実施形態において、中空糸膜のγグロブリン（分子量約１５０ｋＤａ）阻止率は、０～２０％であることが好ましい。より好ましくは０～１０％であり、さらに好ましくは１～５％である。中空糸膜のγグロブリン阻止率を０～２０％とすることで、中空糸膜の分画分子量５００ｋDa程度に調整することができるため、細菌又は細胞がＥＣＳからＩＣＳに移行することを阻害し、かつ細菌又は細胞などの培地に含まれる栄養物（牛胎児血清）等はＩＣＳからＥＣＳに効果的に移行して培養効率を上げることができる。
【0033】
一実施形態における中空糸膜は、図３に示すように、中空糸膜断面全体に実質的にボイドがない構造となっている。上記の構造を有することにより、中空糸膜モジュールの膜透過抵抗の値を適正範囲に調整することが可能となる。なお、実質的にボイドがない構造とは、中空糸膜の膜断面を走査型電子顕微鏡により１０００倍で観察したときに、直径０．５μｍ以上及び／又は１００μｍ３以上の容積を有するボイドやスポンジ構造に由来する空隙が観察されない構造をいう。それに対し、従来の中空糸膜（分画分子量５００ｋＤａ、膜厚１３０μｍ、膜透過抵抗３．０ｍ－１）の断面図には、図４において矢印で示すように、直径０．５μｍ以上及び１００μｍ３以上の容積を有するボイドが観察される。
【0034】
（中空糸膜モジュールの製造方法）
複数の中空糸膜を筒状ハウジングに格納する方法は特に限定されないが、例えば、次の方法が挙げられる。まず、中空糸膜を適切な長さに切断し、必要本数を束ねた後、筒状ハウジングに入れる。その後両端に仮のキャップをし、中空糸膜両端部にポッティング剤などの固化する封止剤を入れる。このとき、封止剤を均一に充填するため、遠心機で筒状ハウジングを回転させながら封止剤を入れることができる。封止剤が固化した後、中空糸膜の両端が開口するように両端部を切断し、ヘッダーを取り付けることで中空糸膜モジュールが得られる。
複数の中空糸膜を筒状ハウジングに格納する方法は特に限定されないが、例えば、次の方法が挙げられる。まず、中空糸膜を適切な長さに切断し、必要本数を束ねた後、筒状ハウジングに入れる。その後両端に仮のキャップをし、中空糸膜両端部にポッティング剤などの固化する封止剤を入れる。このとき、封止剤を均一に充填するため、遠心機で筒状ハウジングを回転させながら封止剤を入れることができる。封止剤が固化した後、中空糸膜の両端が開口するように両端部を切断し、ヘッダーを取り付けることで中空糸膜モジュールが得られる。
【0035】
［２．装置］
本開示の装置は、上記実施形態にかかる薬効評価用中空糸膜モジュールと、中空糸膜モジュール外から複数の中空糸膜の内側に供給される薬物を含む溶液、及び、複数の中空糸膜の内側から中空糸膜モジュール外に排出された薬物を含む溶液を含む溶液槽と、溶液槽から複数の中空糸膜の内側に溶液を供給するための第一の流路と、中空糸膜モジュール外に排出された溶液を溶液槽へ供給するための第二の流路と、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に細菌又は細胞と、を含む、細菌又は細胞に薬物を適用する装置である。
本開示の装置は、上記実施形態にかかる薬効評価用中空糸膜モジュールと、中空糸膜モジュール外から複数の中空糸膜の内側に供給される薬物を含む溶液、及び、複数の中空糸膜の内側から中空糸膜モジュール外に排出された薬物を含む溶液を含む溶液槽と、溶液槽から複数の中空糸膜の内側に溶液を供給するための第一の流路と、中空糸膜モジュール外に排出された溶液を溶液槽へ供給するための第二の流路と、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に細菌又は細胞と、を含む、細菌又は細胞に薬物を適用する装置である。
【0036】
＜溶液槽＞
本実施形態の装置は、中空糸膜モジュール外から複数の中空糸膜の内側に供給される薬物を含む溶液、及び、複数の中空糸膜の内側から中空糸膜モジュール外に排出された薬物を含む溶液を含む溶液槽を含む。
本実施形態の装置は、中空糸膜モジュール外から複数の中空糸膜の内側に供給される薬物を含む溶液、及び、複数の中空糸膜の内側から中空糸膜モジュール外に排出された薬物を含む溶液を含む溶液槽を含む。
【0037】
（中空糸膜モジュール外から複数の中空糸膜の内側に供給される薬物を含む溶液）
溶液槽に含まれる、中空糸膜モジュール外から複数の中空糸膜の内側に供給される薬物を含む溶液としては、薬物を含まない場合でも細菌が生存できる溶液であって、薬物を含む限り特に制限されず、蛋白質等を含んでもよい。例えば、細菌の培養の際に用いられる溶液（培地）が挙げられる。好ましくは、抗生物質の感受性試験に使用される培地であり、具体例としては、ミューラー・ヒントン（Mueller-Hinton）培地やカチオン調整ミューラー・ヒントン（Cation-Adjusted Mueller Hinton Broth、ＣＡＭＨＢ）培地等が挙げられる。
また、培地は、細菌の細胞の通常の培養に用いられる添加物を含んでよい。例えば、細菌の培養の際に用いられる血清が挙げられる。例えば、牛血清アルブミン分子量は６６．５ｋＤａである。
溶液槽に含まれる、中空糸膜モジュール外から複数の中空糸膜の内側に供給される薬物を含む溶液としては、薬物を含まない場合でも細菌が生存できる溶液であって、薬物を含む限り特に制限されず、蛋白質等を含んでもよい。例えば、細菌の培養の際に用いられる溶液（培地）が挙げられる。好ましくは、抗生物質の感受性試験に使用される培地であり、具体例としては、ミューラー・ヒントン（Mueller-Hinton）培地やカチオン調整ミューラー・ヒントン（Cation-Adjusted Mueller Hinton Broth、ＣＡＭＨＢ）培地等が挙げられる。
また、培地は、細菌の細胞の通常の培養に用いられる添加物を含んでよい。例えば、細菌の培養の際に用いられる血清が挙げられる。例えば、牛血清アルブミン分子量は６６．５ｋＤａである。
【0038】
溶液は、後述する第一の流路により、溶液槽から複数の中空糸膜の内側に溶液を供給される溶液である。溶液の組成は、後述する「送液系」欄の説明や実施例の説明に考慮して、細菌の種類や薬物の種類などに応じて適宜設定することができる。
【0039】
（複数の中空糸膜の内側から中空糸膜モジュール外に排出された薬物を含む溶液）
溶液槽に含まれる、複数の中空糸膜の内側から中空糸膜モジュール外に排出された薬物を含む溶液は、中空糸膜モジュール外から複数の中空糸膜の内側に供給された薬物を含む溶液が、複数の中空糸膜内を通過して排出される溶液である。この間、複数の中空糸膜の孔を通じて、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙との間で成分の交換等が行われる。
溶液槽に含まれる、複数の中空糸膜の内側から中空糸膜モジュール外に排出された薬物を含む溶液は、中空糸膜モジュール外から複数の中空糸膜の内側に供給された薬物を含む溶液が、複数の中空糸膜内を通過して排出される溶液である。この間、複数の中空糸膜の孔を通じて、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙との間で成分の交換等が行われる。
【0040】
＜第一の流路＞
本実施形態の装置は、溶液槽から複数の中空糸膜の内側に溶液を供給するための第一の流路を含む。第一の流路の構成、例えば、材質や長さ、内径、外径等は、細菌の培養や薬物の抗菌能を測定等する際に通常用いられる流路の構成であってよく、例えば、後述する「送液系」欄や実施例に記載する構成が挙げられる。
本実施形態の装置は、溶液槽から複数の中空糸膜の内側に溶液を供給するための第一の流路を含む。第一の流路の構成、例えば、材質や長さ、内径、外径等は、細菌の培養や薬物の抗菌能を測定等する際に通常用いられる流路の構成であってよく、例えば、後述する「送液系」欄や実施例に記載する構成が挙げられる。
【0041】
＜第二の流路＞
本実施形態の装置は、中空糸膜モジュール外に排出された溶液を溶液槽へ供給するための第二の流路を含む。第二の流路の構成、例えば、材質や長さ、内径、外径等は、細菌の培養や薬物の抗菌能を測定等する際に通常用いられる流路の構成であってよく、例えば、後述する「送液系」欄や実施例に記載する構成が挙げられる。
本実施形態の装置は、中空糸膜モジュール外に排出された溶液を溶液槽へ供給するための第二の流路を含む。第二の流路の構成、例えば、材質や長さ、内径、外径等は、細菌の培養や薬物の抗菌能を測定等する際に通常用いられる流路の構成であってよく、例えば、後述する「送液系」欄や実施例に記載する構成が挙げられる。
【0042】
＜溶液循環流路＞
溶液循環流路は、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に存在する溶液を均一するための流路である。溶液循環流路の構成、例えば、材質や長さ、内径、外径等は、細菌の培養や薬物の抗菌能を測定等する際に通常用いられる流路の構成であってよく、例えば、後述する「送液系」欄や実施例に記載する構成が挙げられる。
溶液循環流路は、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に存在する溶液を均一するための流路である。溶液循環流路の構成、例えば、材質や長さ、内径、外径等は、細菌の培養や薬物の抗菌能を測定等する際に通常用いられる流路の構成であってよく、例えば、後述する「送液系」欄や実施例に記載する構成が挙げられる。
【0043】
＜送液系＞
本実施形態の装置は、公知人工透析、人工腎臓、ＨＦＩＭなどで用いられている必要な送液系を含んでよく、送液条件も適宜設定することができる。例えば、実施例に記載する送液系、送液条件が挙げられる。
本実施形態の装置は、公知人工透析、人工腎臓、ＨＦＩＭなどで用いられている必要な送液系を含んでよく、送液条件も適宜設定することができる。例えば、実施例に記載する送液系、送液条件が挙げられる。
【0044】
一実施形態において、溶液槽の容量、第一の流路の容量、第二の流路の容量、溶液循環流路の容量、及び中空糸膜モジュール（ＩＣＳ及びＥＣＳの両方を含む。）の容量の合計容量（本明細書では、「分布容積に相当する容量（ｍＬ）」と定義する。）が、例えば、１００ｍＬ以上２００ｍＬ以下、１００ｍＬ以上１６０ｍＬ以下、１１０ｍＬ以上１４０ｍＬ以下、１１０ｍＬ以上１２０ｍＬ以下である。
分布容積に相当する容量は、通常の知識に基づいて設定することができる。
分布容積に相当する容量は、通常の知識に基づいて設定することができる。
【0045】
送液系の一例として図２の送液系について説明する。なお、次に記載する送液手段の具体例としては、例えばポンプが挙げられる。
本態様に係る装置は室温下で稼働してもよいが、細菌の生育のために、例えば、循環する溶液の温度が３５℃～３８℃、好ましくは３７℃となるように設定して稼働してもよい。
中空糸膜モジュール１０１外から複数の中空糸膜の内側に供給される薬物を含む溶液は、例えば、溶液槽２０３から送液手段５により第一の流路３０１を通じて送液されてよい。
また、溶液排出口から中空糸膜モジュール１０１外に排出された溶液は、溶液槽２０３へ送液される。当該送液は送液手段５により第二の流路３０２を通じて行われてよい。
本態様に係る装置は室温下で稼働してもよいが、細菌の生育のために、例えば、循環する溶液の温度が３５℃～３８℃、好ましくは３７℃となるように設定して稼働してもよい。
中空糸膜モジュール１０１外から複数の中空糸膜の内側に供給される薬物を含む溶液は、例えば、溶液槽２０３から送液手段５により第一の流路３０１を通じて送液されてよい。
また、溶液排出口から中空糸膜モジュール１０１外に排出された溶液は、溶液槽２０３へ送液される。当該送液は送液手段５により第二の流路３０２を通じて行われてよい。
【0046】
一実施形態において、装置は、例えば、溶液供給口の第一の流路３０１側、溶液排出口の第二の流路３０２側、及び２つの溶液循環口の溶液循環流路側の送液速度を調整でき、かつ、中空糸膜内外の膜間差圧を測定することができる。中空糸膜内外の膜間差圧については、例えば、実施例に記載の測定系により、通常の圧力計を用いて測定することができる。
中空糸膜内外の膜間差圧は特に制限されないが、０．００５～０．０１ＭＰａ程度にすることが好ましい。
これは従来のＨＦＩＭにおいて装置や流路の構成、例えば、材質や長さ、内径、外径等は、細菌の培養や抗菌薬の抗菌能を測定等する際に通常用いられる構成（特に耐圧性）上の理由からである。
中空糸膜内外の膜間差圧は特に制限されないが、０．００５～０．０１ＭＰａ程度にすることが好ましい。
これは従来のＨＦＩＭにおいて装置や流路の構成、例えば、材質や長さ、内径、外径等は、細菌の培養や抗菌薬の抗菌能を測定等する際に通常用いられる構成（特に耐圧性）上の理由からである。
【0047】
筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に存在する溶液は、溶液循環流路３０３を通じて循環されてよく、例えば、送液手段６により循環されてよい。
【0048】
一実施形態において、装置は、培地を含む槽２０２（例えば、培地ボトル）を含んでよい。当該培地を含む槽２０２は、バックアップ用培地を含む別の槽２０１（例えば、バックアップ用培地ボトル）から送液手段３によって送液されてよい。
【0049】
＜薬物＞
本明細書において薬物とは、細菌の増殖を抑制する薬剤、及び／又は細菌を死滅させる薬剤をいうものとする。すなわち、薬物とは、前記細菌の増殖を抑制する能力、及び／又は前記細菌を死滅させる能力を有する薬物である。薬物の種類は、細菌の種類によって適宜選択することができる。また、薬物、１種でも２種でもよく、３種以上でもよい。２種の場合、３種以上の場合は、混合薬物の形態であってよい。
本明細書において薬物とは、細菌の増殖を抑制する薬剤、及び／又は細菌を死滅させる薬剤をいうものとする。すなわち、薬物とは、前記細菌の増殖を抑制する能力、及び／又は前記細菌を死滅させる能力を有する薬物である。薬物の種類は、細菌の種類によって適宜選択することができる。また、薬物、１種でも２種でもよく、３種以上でもよい。２種の場合、３種以上の場合は、混合薬物の形態であってよい。
【0050】
薬物としては、例えば、β－ラクタム系抗菌薬、抗体抗菌薬（すなわち、抗体の形態である抗菌薬）が挙げられる。
β－ラクタム系抗菌薬の具体例としては、
ペニシリン系：ペニシリンＧ、アンピシリン、バカンピシリン、レナンピシリン、シクラシリン、アモキシシリン、ピブメシリン、アスポキシシリン、クロキサシリン、ピペラシリン、メチシリン；
複合ペニシリン系：アンピシリン、クロキサシリン；
β－ラクタマーゼ阻害剤配合ペニシリン系：アンピシリン、スルバクタム、クラブラン酸、アモキシシリン、ピペラシリン、タゾバクタム；
セフェム系：セファゾリン、セファロンチン、セファレキシン、セファトリジン、セフロキサジン、セファクロル、セファドロキシル、セフォチアム、セフメタゾール、フロモキセフ、セフミノックス、セフブペラゾン、セフロキシム、アキセチル、セフジニル、セフジトレン、ピボキシル、セフテラム、ピボキシル、セフポドキシム、プロキセチル、セフカペン、ピボキシル、セフォタキシム、セフトリアキソン、セフォペラゾン、セフメノキシム、セフタジジム、セフチブテン、セフィキシム、セフォジジム、ラタモキセフ、セフチゾキシム、セフピロム、セフォゾプラン、セフェピム；
β－ラクタマーゼ阻害剤配合セフェム系：セフォペラゾン、スルバクタム；
カルバペネム系：イミペネム、シラスタチン、パニペネム、ベタミプロン、メロペネム、ビアペネム、ドリペネム、テビペネム；
モノバクタム系：アズトレオナム、スルバクタム、タゾバクタム、カルモナム；
ペネム系：ファロペネム；
セファマイシン系：セフォキシチン、セフメタゾール、セフォテタン、セフブペラゾン、セフミノクス；
等が挙げられる。
β－ラクタム系抗菌薬の具体例としては、
ペニシリン系：ペニシリンＧ、アンピシリン、バカンピシリン、レナンピシリン、シクラシリン、アモキシシリン、ピブメシリン、アスポキシシリン、クロキサシリン、ピペラシリン、メチシリン；
複合ペニシリン系：アンピシリン、クロキサシリン；
β－ラクタマーゼ阻害剤配合ペニシリン系：アンピシリン、スルバクタム、クラブラン酸、アモキシシリン、ピペラシリン、タゾバクタム；
セフェム系：セファゾリン、セファロンチン、セファレキシン、セファトリジン、セフロキサジン、セファクロル、セファドロキシル、セフォチアム、セフメタゾール、フロモキセフ、セフミノックス、セフブペラゾン、セフロキシム、アキセチル、セフジニル、セフジトレン、ピボキシル、セフテラム、ピボキシル、セフポドキシム、プロキセチル、セフカペン、ピボキシル、セフォタキシム、セフトリアキソン、セフォペラゾン、セフメノキシム、セフタジジム、セフチブテン、セフィキシム、セフォジジム、ラタモキセフ、セフチゾキシム、セフピロム、セフォゾプラン、セフェピム；
β－ラクタマーゼ阻害剤配合セフェム系：セフォペラゾン、スルバクタム；
カルバペネム系：イミペネム、シラスタチン、パニペネム、ベタミプロン、メロペネム、ビアペネム、ドリペネム、テビペネム；
モノバクタム系：アズトレオナム、スルバクタム、タゾバクタム、カルモナム；
ペネム系：ファロペネム；
セファマイシン系：セフォキシチン、セフメタゾール、セフォテタン、セフブペラゾン、セフミノクス；
等が挙げられる。
【0051】
前記抗体抗菌薬の具体例としては、ベズロトクスマブ等が挙げられる。
【0052】
近年、耐性菌の問題がクローズアップされてきているが、耐性菌の多くはβ－ラクタム系抗菌薬の分解酵素（β－ラクタマーゼ）を有することが知られており、治療としてβ－ラクタム系抗菌薬とβ－ラクタマーゼ阻害剤を併用することも多い。
更に、β－ラクタマーゼは、分子量２０ｋＤａ～４０ｋＤａであり、耐性菌に有効な新規抗菌薬開発のためには、分子量４０ｋＤａを上回る成分が、ＨＦＩＭの中空糸膜通過を容易にすることが重要である。
更に薬物としては、分子量が４０ｋＤａを上回る抗体抗菌薬も挙げられる。
細菌が、β－ラクタム系抗菌薬に対する耐性菌である場合には、薬物が分子量４０ｋＤａ以上の抗菌薬であり、薬物を含む溶液がβ－ラクタマーゼを含む態様も好ましい。また、当該分子量の上限は特に制限されないが、例えば、１０００ｋＤａ以下である。
更に、β－ラクタマーゼは、分子量２０ｋＤａ～４０ｋＤａであり、耐性菌に有効な新規抗菌薬開発のためには、分子量４０ｋＤａを上回る成分が、ＨＦＩＭの中空糸膜通過を容易にすることが重要である。
更に薬物としては、分子量が４０ｋＤａを上回る抗体抗菌薬も挙げられる。
細菌が、β－ラクタム系抗菌薬に対する耐性菌である場合には、薬物が分子量４０ｋＤａ以上の抗菌薬であり、薬物を含む溶液がβ－ラクタマーゼを含む態様も好ましい。また、当該分子量の上限は特に制限されないが、例えば、１０００ｋＤａ以下である。
【0053】
薬物は、また、製剤上、当該抗菌薬の通常の溶解に用いられる溶媒に溶解されたものであってよく、薬理的に許容され得る担体を含む溶液としてもよい。担体としては、例えば、溶剤、溶解補助剤、懸濁化剤、等張化剤、緩衝剤、他の添加剤（例えば、防腐剤等）等が挙げられる。
【0054】
＜細菌＞
本開示の一実施形態において、装置は、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に細菌を含む。すなわち、装置の稼働前、稼働中、及び稼働後のいずれか一又はそれ以上の時期に、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に細菌を含むことが好ましい。ここで、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に細菌を含むとは、筒状ハウジングの内壁表面と中空糸膜の表面との間の空間に細菌が存在することを意味し、複数の中空糸膜の間、筒状ハウジング内壁表面、中空糸膜の表面に細菌が存在することも含まれる。
また、筒状ハウジングの内壁と前記複数の中空糸膜との間隙に細菌を含むことは、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙で細菌を培養することであってよい。当該培養が装置の稼働前の培養である場合とは、いわゆる、細菌の前培養のことである。このとき、溶液は薬物を含まない溶液として装置を稼働して前培養をしてもよい。
本開示の一実施形態において、装置は、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に細菌を含む。すなわち、装置の稼働前、稼働中、及び稼働後のいずれか一又はそれ以上の時期に、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に細菌を含むことが好ましい。ここで、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に細菌を含むとは、筒状ハウジングの内壁表面と中空糸膜の表面との間の空間に細菌が存在することを意味し、複数の中空糸膜の間、筒状ハウジング内壁表面、中空糸膜の表面に細菌が存在することも含まれる。
また、筒状ハウジングの内壁と前記複数の中空糸膜との間隙に細菌を含むことは、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙で細菌を培養することであってよい。当該培養が装置の稼働前の培養である場合とは、いわゆる、細菌の前培養のことである。このとき、溶液は薬物を含まない溶液として装置を稼働して前培養をしてもよい。
【0055】
細菌としては、薬物により増殖が抑制される、及び／又は死滅する細菌であれば制限されない。好ましくは病原菌である。
具体例としては、ブドウ球菌属細菌（例えば、黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）等）、レンサ球菌属細菌、肺炎球菌、腸球菌属細菌、モラクセラ（ブランハメラ）・カタラーリス、大腸菌、シトロバクター属細菌、クレブシエラ属細菌、エンテロバクター属細菌、セラチア属細菌、プロテウス属細菌、プロビデンシア属細菌、インフルエンザ菌、緑膿菌、アシネトバクター属細菌、肺炎桿菌、モルガネラ・モルガニー、バクテロイデス属細菌、プレボテラ属細菌（但し、プレボテラ・ビビアを除く。）が挙げられる。
また、前記細菌が耐性菌である場合、該耐性菌は前記β－ラクタム系抗菌薬に対する耐性菌に限られず、他の耐性菌であってもよい。そのような場合、前記抗菌薬を含む溶液は、該耐性菌が耐性を有する抗菌剤を含んでよい。前記耐性菌の具体例としては、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)、メタロβ－ラクタマーゼ産生菌、バンコマイシン耐性腸球菌(VRE)、ペニシリン耐性肺炎球菌(PRSP)、β-lactamase非産生アンピシリン耐性インフルエンザ菌(BLNAR)、多剤耐性緑膿菌(drug-resistant P. aeruginosa)、ESBL等が挙げられる。
具体例としては、ブドウ球菌属細菌（例えば、黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）等）、レンサ球菌属細菌、肺炎球菌、腸球菌属細菌、モラクセラ（ブランハメラ）・カタラーリス、大腸菌、シトロバクター属細菌、クレブシエラ属細菌、エンテロバクター属細菌、セラチア属細菌、プロテウス属細菌、プロビデンシア属細菌、インフルエンザ菌、緑膿菌、アシネトバクター属細菌、肺炎桿菌、モルガネラ・モルガニー、バクテロイデス属細菌、プレボテラ属細菌（但し、プレボテラ・ビビアを除く。）が挙げられる。
また、前記細菌が耐性菌である場合、該耐性菌は前記β－ラクタム系抗菌薬に対する耐性菌に限られず、他の耐性菌であってもよい。そのような場合、前記抗菌薬を含む溶液は、該耐性菌が耐性を有する抗菌剤を含んでよい。前記耐性菌の具体例としては、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)、メタロβ－ラクタマーゼ産生菌、バンコマイシン耐性腸球菌(VRE)、ペニシリン耐性肺炎球菌(PRSP)、β-lactamase非産生アンピシリン耐性インフルエンザ菌(BLNAR)、多剤耐性緑膿菌(drug-resistant P. aeruginosa)、ESBL等が挙げられる。
【0056】
間隙における細菌の数は、細菌に対する抗菌薬の効果が判断できる数であれば特に制限されないが、好ましくは１×１０６ｃｆｕ／ｍＬ以上、より好ましくは５×１０６ｃｆｕ／ｍＬ、さらに好ましくは１×１０７ｃｆｕ／ｍＬ以上である。一方で、中空糸膜モジュール内の溶液の循環を良好に保つことから、好ましくは１×１０９ｃｆｕ／ｍＬ以下、より好ましくは５×１０８ｃｆｕ／ｍＬ以下、さらに好ましくは１×１０８ｃｆｕ／ｍＬ以下である。「ｃｆｕ」は、colony forming unit（コロニー形成単位）である。
【0057】
＜細胞＞
本開示の一実施形態において、装置は、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に細胞を含む。すなわち、装置の稼働前、稼働中、及び稼働後のいずれか一又はそれ以上の時期に、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に細胞を含むことが好ましい。
また、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に細胞を含むことは、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙で細胞を培養することであってよい。当該培養が装置の稼働前の培養である場合とは、いわゆる、細胞の前培養のことである。このとき、溶液は薬物を含まない溶液として装置を稼働して前培養をしてもよい。抗ウイルス薬の薬効評価においては、細胞はウイルスに感染された細胞を含み、薬物は抗ウイルス薬を含む。間隙におけるウイルスの数は、ウイルスに対する抗ウイルス薬の効果が判断できる数であれば特に制限されない。
本開示の一実施形態において、装置は、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に細胞を含む。すなわち、装置の稼働前、稼働中、及び稼働後のいずれか一又はそれ以上の時期に、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に細胞を含むことが好ましい。
また、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に細胞を含むことは、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙で細胞を培養することであってよい。当該培養が装置の稼働前の培養である場合とは、いわゆる、細胞の前培養のことである。このとき、溶液は薬物を含まない溶液として装置を稼働して前培養をしてもよい。抗ウイルス薬の薬効評価においては、細胞はウイルスに感染された細胞を含み、薬物は抗ウイルス薬を含む。間隙におけるウイルスの数は、ウイルスに対する抗ウイルス薬の効果が判断できる数であれば特に制限されない。
【0058】
＜顕微鏡観察＞
装置の稼働前、稼働中、及び稼働後のいずれか一又はそれ以上の時期において、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に存在する細菌又は細胞を顕微鏡で観察するために、中空糸膜モジュールは、例えば、内部が観察できるように透明な材質で構成されてよい。また、観察時の対物レンズの作動距離が小さい場合には、内部が観察できるように一部の厚みが薄くされていてもよい。
顕微鏡は、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に存在する細菌又は細胞が観察できれば特に制限されないが、例えば、共焦点顕微鏡が挙げられ、好ましくは正立顕微鏡である。また、観察には可視光や反射光を用いることが好ましい。
装置の稼働前、稼働中、及び稼働後のいずれか一又はそれ以上の時期において、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に存在する細菌又は細胞を顕微鏡で観察するために、中空糸膜モジュールは、例えば、内部が観察できるように透明な材質で構成されてよい。また、観察時の対物レンズの作動距離が小さい場合には、内部が観察できるように一部の厚みが薄くされていてもよい。
顕微鏡は、筒状ハウジングの内壁と複数の中空糸膜との間隙に存在する細菌又は細胞が観察できれば特に制限されないが、例えば、共焦点顕微鏡が挙げられ、好ましくは正立顕微鏡である。また、観察には可視光や反射光を用いることが好ましい。
【0059】
［３．細菌に対する抗菌薬の抗菌能を測定する方法］
本開示の他の態様は、上記実施形態にかかる薬効評価用中空糸膜モジュールを用いて細菌に対する抗菌薬の抗菌能を測定する方法であって、前記筒状ハウジングの内壁と前記複数の中空糸膜との間隙に細菌を播種する工程、前記溶液供給口を通じて、前記中空糸膜モジュール外から前記複数の中空糸膜の内側に前記薬物を含む溶液を供給する工程、前記溶液排出口を通じて、前記複数の中空糸膜の内側から前記薬物を含む溶液を前記中空糸膜モジュール外に排出する工程、及び前記細菌の生細胞数を測定する工程を含む、方法である。
本開示の他の態様は、上記実施形態にかかる薬効評価用中空糸膜モジュールを用いて細菌に対する抗菌薬の抗菌能を測定する方法であって、前記筒状ハウジングの内壁と前記複数の中空糸膜との間隙に細菌を播種する工程、前記溶液供給口を通じて、前記中空糸膜モジュール外から前記複数の中空糸膜の内側に前記薬物を含む溶液を供給する工程、前記溶液排出口を通じて、前記複数の中空糸膜の内側から前記薬物を含む溶液を前記中空糸膜モジュール外に排出する工程、及び前記細菌の生細胞数を測定する工程を含む、方法である。
【0060】
前記細菌を播種する工程は、前記筒状ハウジングの内壁と前記複数の中空糸膜との間隙に細菌を通常に播種できる限り、前記溶液を供給する工程及び前記溶液を排出する工程との間で順序は問わない。
【0061】
＜細菌を播種する工程＞
細菌の播種の方法は、前記筒状ハウジングの内壁と前記複数の中空糸膜との間隙に細菌が播種され、前記装置が正常に稼働する限り特に制限されないが、例えば、溶液循環流路口から、例えばシリンジを用いて播種することができる。
細菌の播種の方法は、前記筒状ハウジングの内壁と前記複数の中空糸膜との間隙に細菌が播種され、前記装置が正常に稼働する限り特に制限されないが、例えば、溶液循環流路口から、例えばシリンジを用いて播種することができる。
【0062】
播種する細菌の数は、前記間隙における前記細菌の数と同様に設定できるが、前記装置の稼働日数と前記細菌の増殖速度との関係から適宜設定できる。例えば、予備的に、種々の細菌数で播種し、前記細菌の増殖速度を測定し、本試験の際の前記筒状ハウジングの内壁と前記複数の中空糸膜との間隙に存在する細菌数が前記値の範囲内となるような条件を選択することによって、適宜設定することができる。
【0063】
前記細菌を播種する工程が、前記溶液を供給する工程及び前記溶液を排出する工程の前に行われる場合、前記細菌を播種した後、前記抗菌薬を含まない溶液を前記溶液として、前記装置を稼働して前培養をしてもよい。
【0064】
＜溶液を供給する工程＞
本方法は、前記溶液供給口を通じて、前記中空糸膜モジュール外から前記複数の中空糸膜の内側に前記抗菌薬を含む溶液を供給する工程を含む。当該工程の詳細については、前記態様の説明を援用する。
本方法は、前記溶液供給口を通じて、前記中空糸膜モジュール外から前記複数の中空糸膜の内側に前記抗菌薬を含む溶液を供給する工程を含む。当該工程の詳細については、前記態様の説明を援用する。
【0065】
＜溶液を排出する工程＞
本方法は、前記溶液排出口を通じて、前記複数の中空糸膜の内側から前記抗菌薬を含む溶液を前記中空糸膜モジュール外に排出する工程を含む。当該工程の詳細については、前記態様の説明を援用する。
本方法は、前記溶液排出口を通じて、前記複数の中空糸膜の内側から前記抗菌薬を含む溶液を前記中空糸膜モジュール外に排出する工程を含む。当該工程の詳細については、前記態様の説明を援用する。
【0066】
＜細菌の生細胞数を測定する工程＞
本方法は、前記細菌の生細胞数を測定する工程を含む。
前記抗菌薬の効果（抗菌能）がある細菌は、増殖が抑制され、及び／又は死滅する。そのため、前記抗菌能は、前記細菌の生細胞数を測定することで評価することができる。前記細菌の生細胞数を測定する方法としては、例えば、採取した培養液を寒天培地に塗布し、培養後のコロニー数をカウントする方法が用いられる。また、前記顕微鏡観察により一定領域内の生細胞を計数する方法や、細胞の生死状態を判定するために通常用いられる蛍光色素やトリパンブルーなどを用いて生細胞を計数する方法などが挙げられる。また、生ウイルス数を測定する場合は、常法を用いることができる。
本方法は、前記細菌の生細胞数を測定する工程を含む。
前記抗菌薬の効果（抗菌能）がある細菌は、増殖が抑制され、及び／又は死滅する。そのため、前記抗菌能は、前記細菌の生細胞数を測定することで評価することができる。前記細菌の生細胞数を測定する方法としては、例えば、採取した培養液を寒天培地に塗布し、培養後のコロニー数をカウントする方法が用いられる。また、前記顕微鏡観察により一定領域内の生細胞を計数する方法や、細胞の生死状態を判定するために通常用いられる蛍光色素やトリパンブルーなどを用いて生細胞を計数する方法などが挙げられる。また、生ウイルス数を測定する場合は、常法を用いることができる。
【0067】
＜その他の工程＞
（溶液循環工程）
本方法は、前記溶液循環流路口を通じて、前記筒状ハウジングの内壁と前記複数の中空糸膜との間隙に存在する前記溶液を、前記中空糸膜モジュール外との間で循環させる工程を含むことが好ましい。当該工程の詳細については、前記態様の説明を援用する。
（溶液循環工程）
本方法は、前記溶液循環流路口を通じて、前記筒状ハウジングの内壁と前記複数の中空糸膜との間隙に存在する前記溶液を、前記中空糸膜モジュール外との間で循環させる工程を含むことが好ましい。当該工程の詳細については、前記態様の説明を援用する。
【実施例0068】
以下に実施例を記載するが、いずれの実施例も、限定的な意味として解釈される実施例ではない。
【0069】
［中空糸膜及び中空糸膜モジュール構造の検討］
〔実施例１〕
（送液前の準備）
表１に記載する中空糸膜及び中空糸膜モジュールを準備した（中空糸膜の材質：ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、中空糸膜の分画分子量：５００ｋＤａ、内径：２００μｍ、中空糸膜モジュールの中空糸有効長さ：９ｃｍ、膜透過抵抗：３６．８×１０１１ｍ－１、有効膜面積：０．１１ｍ２、ＥＣＳ容積：１３．８ｃｍ３）。溶液供給口の内径を３．５ｍｍ、溶液排出口の内径を３．５ｍｍ、第一の端部側溶液循環流路口の内径を３．５ｍｍ、第二の端部側溶液循環流路口の内径を３．５ｍｍとした。図３は、本実施例に係る中空糸膜の断面図を示す図である。
中空糸膜モジュールについて、圧力損失、純水透水性能（ＰＷＰ）を、以下の条件下で測定した。
図７に示す装置を用いて中空糸膜モジュールのＩＣＳに純水を供給循環させた場合の中空糸膜モジュールの入口部圧力（Ｐ１）と出口部圧力（Ｐ２）を測定し、その差を圧力損失とした。その際、中空糸膜モジュールの透過口は閉にし、純水送液速度を１０ｍＬ／分～４００ｍＬ／分の範囲で４点以上変化させた各条件で圧力損失の値を測定し、純水送液速度と圧力損失との比例関係の近似直線を作製し、その直線から純水送液速度が１００ｍＬ／分における圧力損失の値を求めた。
また、純水透水性能（ＰＷＰ）は、特許第０６６４９７７９号公報記載の純水透過係数測定方法と同様に、中空糸膜の内側から膜間差圧０．１ＭＰａ（＝１０００００Ｐａ）で純水を中空糸膜の外側へ純水を透過させた場合の純水透過量を測定することによって求めた。
膜透過抵抗は、膜間差圧を、純水透水性能（ＰＷＰ）を単位換算した透過流束Ｊと水の粘度との積で、除した値である。
水の粘度は、純水透過量を測定する際の水の温度に対する値であり、例えば水の温度が２５℃の場合は０．０００８９（Ｐａ・ｓ）である。
〔実施例１〕
（送液前の準備）
表１に記載する中空糸膜及び中空糸膜モジュールを準備した（中空糸膜の材質：ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、中空糸膜の分画分子量：５００ｋＤａ、内径：２００μｍ、中空糸膜モジュールの中空糸有効長さ：９ｃｍ、膜透過抵抗：３６．８×１０１１ｍ－１、有効膜面積：０．１１ｍ２、ＥＣＳ容積：１３．８ｃｍ３）。溶液供給口の内径を３．５ｍｍ、溶液排出口の内径を３．５ｍｍ、第一の端部側溶液循環流路口の内径を３．５ｍｍ、第二の端部側溶液循環流路口の内径を３．５ｍｍとした。図３は、本実施例に係る中空糸膜の断面図を示す図である。
中空糸膜モジュールについて、圧力損失、純水透水性能（ＰＷＰ）を、以下の条件下で測定した。
図７に示す装置を用いて中空糸膜モジュールのＩＣＳに純水を供給循環させた場合の中空糸膜モジュールの入口部圧力（Ｐ１）と出口部圧力（Ｐ２）を測定し、その差を圧力損失とした。その際、中空糸膜モジュールの透過口は閉にし、純水送液速度を１０ｍＬ／分～４００ｍＬ／分の範囲で４点以上変化させた各条件で圧力損失の値を測定し、純水送液速度と圧力損失との比例関係の近似直線を作製し、その直線から純水送液速度が１００ｍＬ／分における圧力損失の値を求めた。
また、純水透水性能（ＰＷＰ）は、特許第０６６４９７７９号公報記載の純水透過係数測定方法と同様に、中空糸膜の内側から膜間差圧０．１ＭＰａ（＝１０００００Ｐａ）で純水を中空糸膜の外側へ純水を透過させた場合の純水透過量を測定することによって求めた。
膜透過抵抗は、膜間差圧を、純水透水性能（ＰＷＰ）を単位換算した透過流束Ｊと水の粘度との積で、除した値である。
水の粘度は、純水透過量を測定する際の水の温度に対する値であり、例えば水の温度が２５℃の場合は０．０００８９（Ｐａ・ｓ）である。
【0070】
ＥＣＳに、エンテロバクター・クロアカＰ９９（Enterobacter cloacae P99）を播種した。
中空糸膜モジュールを図２に記載するように装置へ設置した。
分布容積に相当する容量は、溶液槽２０３の容量、第一の流路３０１の容量、第二の流路３０２の容量、溶液循環流路３０３の容量、及び中空糸膜モジュール１０１（ＩＣＳ及びＥＣＳの両方を含む。）の容量の合計容量であり、４５０ｍＬとした。
装置を実験台に設置し、中空糸膜モジュール及び溶液が３７℃となるよう温度を調節した。送液ラインには、シリコンチューブ（ヤマト科学株式会社製「Ｍａｓｔｅｒｆｌｅｘ」）、ポンプ２～６には、スムーズフローポンプ（タクミナ社製、型式ＱＩ、機種１００）を用いた。
溶液槽２０３には、予め溶液としてカチオン調整ミューラー・ヒントン（Cation-Adjusted Mueller Hinton Broth、ＣＡＭＨＢ）培地３８ｍＬを仕込んだ。
中空糸膜モジュール１０１の溶液供給口及び溶液排出口を通じて、常時６０ｍＬ／分で中空糸膜モジュール１０１に溶液を供給した。また、常時１００ｍＬ／分で溶液循環をした。
中空糸膜モジュールを図２に記載するように装置へ設置した。
分布容積に相当する容量は、溶液槽２０３の容量、第一の流路３０１の容量、第二の流路３０２の容量、溶液循環流路３０３の容量、及び中空糸膜モジュール１０１（ＩＣＳ及びＥＣＳの両方を含む。）の容量の合計容量であり、４５０ｍＬとした。
装置を実験台に設置し、中空糸膜モジュール及び溶液が３７℃となるよう温度を調節した。送液ラインには、シリコンチューブ（ヤマト科学株式会社製「Ｍａｓｔｅｒｆｌｅｘ」）、ポンプ２～６には、スムーズフローポンプ（タクミナ社製、型式ＱＩ、機種１００）を用いた。
溶液槽２０３には、予め溶液としてカチオン調整ミューラー・ヒントン（Cation-Adjusted Mueller Hinton Broth、ＣＡＭＨＢ）培地３８ｍＬを仕込んだ。
中空糸膜モジュール１０１の溶液供給口及び溶液排出口を通じて、常時６０ｍＬ／分で中空糸膜モジュール１０１に溶液を供給した。また、常時１００ｍＬ／分で溶液循環をした。
【0071】
（送液）
送液開始から０．５時間までは、図２の装置を下に記載したように操作した。
４ｍｇ／ｍＬのセフォキシチン水溶液を、シリンジポンプ１を用いて、０．２ｍＬ／分の流量で、溶液槽２０３へ送液した。
培地を含む槽２０２からポンプ２を用いて、１．０５ｍＬ／分の流量で、溶液を、溶液槽２０３へ送液した。
その間、バックアップ用培地を含む別の槽２０１からポンプ３を用いて、１．０５ｍＬ／分の流量で、補給のための溶液を槽２０２へ送液した。
溶液槽２０３からポンプ４を用いて、１．８７５ｍＬ／分の流量で、廃液槽２０４へ送液した。
これらの送液開始から０．５時間後からの３．５時間は、図２の装置を以下に記載したように操作した。
槽２０２に仕込まれた溶液を、ポンプ２を用いて、１．２５ｍＬ／分の流量で溶液槽２０３へ送液した。
さらに、これと並行して、溶液槽２０３からポンプ４を用いて、１．８７５ｍＬ／分の流量で、廃液槽２０４へ送液した。
その後、溶液槽２０３、ポンプ５、ポンプ６、およびそれらをつなぐ第一の流路３０１、第二の流路３０２、溶液循環流路３０３を用いて、溶液を循環させた。
送液開始から０．５時間までは、図２の装置を下に記載したように操作した。
４ｍｇ／ｍＬのセフォキシチン水溶液を、シリンジポンプ１を用いて、０．２ｍＬ／分の流量で、溶液槽２０３へ送液した。
培地を含む槽２０２からポンプ２を用いて、１．０５ｍＬ／分の流量で、溶液を、溶液槽２０３へ送液した。
その間、バックアップ用培地を含む別の槽２０１からポンプ３を用いて、１．０５ｍＬ／分の流量で、補給のための溶液を槽２０２へ送液した。
溶液槽２０３からポンプ４を用いて、１．８７５ｍＬ／分の流量で、廃液槽２０４へ送液した。
これらの送液開始から０．５時間後からの３．５時間は、図２の装置を以下に記載したように操作した。
槽２０２に仕込まれた溶液を、ポンプ２を用いて、１．２５ｍＬ／分の流量で溶液槽２０３へ送液した。
さらに、これと並行して、溶液槽２０３からポンプ４を用いて、１．８７５ｍＬ／分の流量で、廃液槽２０４へ送液した。
その後、溶液槽２０３、ポンプ５、ポンプ６、およびそれらをつなぐ第一の流路３０１、第二の流路３０２、溶液循環流路３０３を用いて、溶液を循環させた。
【0072】
（ＥＣＳにおける細菌の分布の確認）
送液開始から４２時間後になるまで６時間毎に、中空糸膜モジュール内ＥＣＳ、溶液循環流路口、及び溶液循環流路からそれぞれ溶液をサンプリングし、細菌数の計測を行った。細菌数の計測は、サンプリングした溶液を寒天培地に塗布し、培養後のコロニー数をカウントする方法により行った。細菌数が最も多い箇所と最も少ない箇所との差が５％以内である場合に、細菌の分布の偏りがない（○）と判断し、差が５％より大きい場合を細菌の分布の偏りがある（×）と判断した。図５は、送液開始から２４時間後のサンプルについての本実施例における細菌数の計測結果を示す図である。
送液開始から４２時間後になるまで６時間毎に、中空糸膜モジュール内ＥＣＳ、溶液循環流路口、及び溶液循環流路からそれぞれ溶液をサンプリングし、細菌数の計測を行った。細菌数の計測は、サンプリングした溶液を寒天培地に塗布し、培養後のコロニー数をカウントする方法により行った。細菌数が最も多い箇所と最も少ない箇所との差が５％以内である場合に、細菌の分布の偏りがない（○）と判断し、差が５％より大きい場合を細菌の分布の偏りがある（×）と判断した。図５は、送液開始から２４時間後のサンプルについての本実施例における細菌数の計測結果を示す図である。
【0073】
（β－ラクタマーゼのＥＣＳからＩＣＳへの移行の確認）
送液開始から４２時間後になるまで６時間毎に、ＩＣＳ、溶液循環流路口、及び溶液循環流路からそれぞれ溶液をサンプリングし、ウエスタンブロット法によるβ－ラクタマーゼの検出を行った。ＩＣＳのサンプルにおいて検出されたβ－ラクタマーゼのバンドの大きさが他の箇所のサンプルにおいて検出されたβ－ラクタマーゼのバンドの大きさの５０％以上である場合をβ－ラクタマーゼのＥＣＳからＩＣＳへの移行が十分に起こっている（○）と判断し、５０％未満である場合をβ－ラクタマーゼのＥＣＳからＩＣＳへの移行が十分に起こっていない（×）と判断した。図６は、送液開始から２４時間後のサンプルについての本実施例におけるウエスタンブロット法によるβ－ラクタマーゼの検出結果を示す図である。
結果を表１に示した。
送液開始から４２時間後になるまで６時間毎に、ＩＣＳ、溶液循環流路口、及び溶液循環流路からそれぞれ溶液をサンプリングし、ウエスタンブロット法によるβ－ラクタマーゼの検出を行った。ＩＣＳのサンプルにおいて検出されたβ－ラクタマーゼのバンドの大きさが他の箇所のサンプルにおいて検出されたβ－ラクタマーゼのバンドの大きさの５０％以上である場合をβ－ラクタマーゼのＥＣＳからＩＣＳへの移行が十分に起こっている（○）と判断し、５０％未満である場合をβ－ラクタマーゼのＥＣＳからＩＣＳへの移行が十分に起こっていない（×）と判断した。図６は、送液開始から２４時間後のサンプルについての本実施例におけるウエスタンブロット法によるβ－ラクタマーゼの検出結果を示す図である。
結果を表１に示した。
【0074】
【0075】
【表1】
【0076】
表１に示した結果から以下のことが明らかとなった。
比較例１と比較例２との比較から、細菌の分布の隔りを抑制するのに膜透過抵抗の値を大きくすることは有効である。
比較例１と比較例３との比較から、圧力損失を抑制するのに中空糸膜の有効長さを短くすることは有効である。
実施例３と比較例４との比較から、中空糸膜の分画分子量を５００ｋＤａと大きくしても、圧力損失が抑制されていない場合にはβ－ラクタマーゼのＥＣＳからＩＣＳへの移行は十分には起こらない。
実施例１の結果から、β－ラクタマーゼのＥＣＳからＩＣＳへの移行が起こり、かつＥＣＳ内での細菌又は細胞の分布の偏りが抑制された薬効評価用中空糸膜モジュールとするために、膜透過抵抗の値を大きくし、中空糸膜の有効長さを短くすることは有効である。
比較例１と比較例２との比較から、細菌の分布の隔りを抑制するのに膜透過抵抗の値を大きくすることは有効である。
比較例１と比較例３との比較から、圧力損失を抑制するのに中空糸膜の有効長さを短くすることは有効である。
実施例３と比較例４との比較から、中空糸膜の分画分子量を５００ｋＤａと大きくしても、圧力損失が抑制されていない場合にはβ－ラクタマーゼのＥＣＳからＩＣＳへの移行は十分には起こらない。
実施例１の結果から、β－ラクタマーゼのＥＣＳからＩＣＳへの移行が起こり、かつＥＣＳ内での細菌又は細胞の分布の偏りが抑制された薬効評価用中空糸膜モジュールとするために、膜透過抵抗の値を大きくし、中空糸膜の有効長さを短くすることは有効である。
【0077】
また、第一の端部側溶液循環流路口の内径３．５ｍｍ、第二の端部側溶液循環流路口の内径３．５ｍｍとしていたものを、第一の端部側溶液循環流路口の内径を２．０ｍｍ、第二の端部側溶液循環流路口の内径を３．５ｍｍと第一の端部側溶液循環流路口の内径を第二の端部側溶液循環流路口の内径よりも小さな値とすることで、βラクタマーゼのＥＣＳからＩＣＳへの移行が促進されることが分かった。
【符号の説明】
【0078】
１ シリンジポンプ
２～６ 送液手段（ポンプ）
１０１ 中空糸膜モジュール
１０１１ 筒状ハウジング
１０１１１ 溶液供給口
１０１１２ 溶液排出口
１０１２ 中空糸膜
２０１ バックアップ用培地を含む別の槽
２０２ 培地を含む槽
２０３ 溶液槽
２０４ 廃液槽
３０１ 第一の流路
３０２ 第二の流路
３０３ 溶液循環流路
３０４ マニフォールド
２～６ 送液手段（ポンプ）
１０１ 中空糸膜モジュール
１０１１ 筒状ハウジング
１０１１１ 溶液供給口
１０１１２ 溶液排出口
１０１２ 中空糸膜
２０１ バックアップ用培地を含む別の槽
２０２ 培地を含む槽
２０３ 溶液槽
２０４ 廃液槽
３０１ 第一の流路
３０２ 第二の流路
３０３ 溶液循環流路
３０４ マニフォールド
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
