二次清澄化
デプス/遠心後に残る微粒子・残濁質を除去する。
主な用途
- 微粒子除去
二次清澄化
メンブレンフィルター（清澄化・除粒子）
メンブレンフィルターは、薄い高分子膜の孔径によって粒子や微生物を分離するフィルターです。ここでは細胞除去後の二次清澄化、0.2µm除菌ろ過前のバイオバーデン低減、ポリッシュ前やクロマト前後の除粒子に使う膜（PES/PVDFなど、概ね0.1〜0.65µm）を扱います。厚みのあるろ材で濁質を受け止めるデプスフィルターと役割を分担し、清澄化後の液を整えて後段フィルターやカラムへ渡します。
- 分類
- 二次清澄化
- 主な用途
- 二次清澄化 / バイオバーデン低減 / 除粒子 / プレフィルター
- 関連モダリティ
- 抗体医薬 / Fc融合・組換えタンパク質 / 二重特異性抗体 / ワクチン / AAV / 細胞治療 / 微生物発酵
- 代表メーカー
- Merck / MilliporeSigma・Sartorius・Pall・3M / Solventum ほか計14社
- 関連キーワード
- 二次清澄化 / デプスフィルター / 滅菌フィルター / バイオバーデン / ウイルスろ過 / ハーベスト・清澄化
用途・特徴
メンブレンフィルターは、デプスフィルターや遠心で大きな細胞・デブリを除いた後に残る微粒子や微生物を、膜表面と孔で捕捉します。主な用途は、ハーベスト後の二次清澄化、0.2µm除菌ろ過の手前でのバイオバーデン低減、Protein A前やポリッシュ前のロード液の除粒子、低pHウイルス不活化後やUF/DF前の微粒子除去、培地・バッファーの清澄ろ過などです。0.1〜0.65µmの範囲では、目的に応じて0.45µm（バイオバーデン低減）、0.2µm（除菌）、0.65/0.8µmのプレフィルター層を使い分け、しばしば0.45/0.2µmや0.8/0.45µmの二層で多段化します。
膜材質はPESとPVDFが主流で、高流量・低タンパク吸着・広いpH適合性が選定の軸になります。膜は厚みのあるろ材より保持容量が小さく、濁質負荷が高い液では急速に目詰まりするため、デプスフィルターやフリースプレフィルターで負荷を下げてから使うのが基本です。実工程ではフラックス（LMH）と差圧の推移を見ながら、Vmax/Pmax試験などで処理量（L/m²）を評価し、必要面積を決めます。シングルユースのカプセルやアセンブリが広く使われ、ガンマ滅菌品は洗浄バリデーションの負担を下げます。
Point
- 薄い膜の孔径で微粒子・微生物を分離するフィルター
- 二次清澄化・バイオバーデン低減・除粒子が主な役割
- PES/PVDFが主流。0.1〜0.65µmを目的別に使い分ける
- デプスフィルターで負荷を下げてから使うと目詰まりしにくい
- 0.45/0.2µmなど二層化で処理量を確保する
- フラックス（LMH）・差圧・処理量（L/m²）で面積を選定する
- 膜は保持容量が小さく、高濁度液では詰まりやすい
- シングルユースカプセル・アセンブリが広く使われる
使用方法
基本的には、デプスフィルターや遠心で清澄化した液を、必要に応じてプレフィルターを介してメンブレンフィルターへ通し、微粒子や微生物を低減します。
1ろ過対象液の濁度、粒子負荷、バイオバーデンを確認する
2目的を決める（二次清澄化／バイオバーデン低減／除粒子）
3孔径、膜材質、ろ過面積、形式（カプセル/カートリッジ）を選定する
4必要に応じてプレフィルターと二層構成にする
5バッグ、チューブ、ポンプ、圧力センサーと接続する
6膜を規定の液で湿潤・フラッシュする
7規定流量または規定圧力でろ過する
8入口圧、出口圧、差圧、流量、処理量を記録する
9ろ過後の濁度、粒子数、回収率を確認する
100.2µm除菌ろ過やクロマト工程など次工程へ送る
実際の運用は、前処理（デプス/遠心）の有無、液の濁質負荷と組成、目的（清澄化かバイオバーデン低減か除菌か）、処理量、許容差圧、シングルユースかステンレスハウジングか、GMP要件によって変わります。除菌ろ過（0.2µm滅菌フィルター）として無菌性を保証する場合は完全性試験とバリデーションが別途必要です。
メンブレンフィルター と デプスフィルターの違いは？
メンブレンフィルターとデプスフィルターは、どちらも清澄化に使われますが、捕捉の仕組みと向く濁質負荷が異なり、しばしば直列で組み合わせます。
結論
細胞やデブリが多いハーベスト液をいきなり膜に通すと急速に目詰まりするため、デプスフィルターや遠心で大きな固形分・濁質を先に除き、その後にメンブレンフィルターで微粒子・微生物を仕上げる構成が基本です。膜の孔径は明確に規定でき、後段の0.2µm除菌ろ過やクロマトへ渡す液質を安定させます。
構造
厚みのある多孔質ろ材層
薄い高分子膜
捕捉位置
ろ材内部全体で深さ方向に捕捉
膜表面と孔で捕捉
主な対象
細胞、デブリ、濁質、凝集物
微粒子、微生物、残濁質
向く濁質負荷
高い液に向く
低〜中。高濁度液では詰まりやすい
保持容量
大きい（汚れを溜め込む）
小さい（表面で詰まる）
工程位置
一次・二次清澄化
二次清澄化、バイオバーデン低減、除菌前
孔径の扱い
公称（ノミナル）で幅広く捕捉
孔径規定が明確（0.1〜0.65µm等）
典型構成
前段で濁質を受け止める
デプス後の仕上げ・除粒子に置く
孔径と用途（0.1〜0.65µm）
| 孔径 | 主な役割 | 代表的な使い方 |
|---|---|---|
| 0.65µm / 0.8µm | 粗い除粒子・プレフィルター層 | 0.45/0.2µm膜の前段、濁質の高い液の負荷軽減 |
| 0.45µm | バイオバーデン低減・除粒子 | クロマト前後、中間体プール、二次清澄化の仕上げ |
| 0.45/0.2µm（二層） | バイオバーデン低減＋除菌前段 | プレ層で詰まりを抑え0.2µm膜の処理量を確保 |
| 0.2µm / 0.22µm | 除菌ろ過（sterilizing-grade） | 培地・バッファー・原薬の無菌化（完全性試験が必要） |
| 0.1µm | マイコプラズマ低減・高度除菌 | マイコプラズマ管理が要る培地や供給液 |
| 0.45µm 疎水性 | 通気・少量ガスろ過の補助 | 小規模ベントや一部の用途（本格ベントは専用品） |
膜材質と適合性（PES/PVDF等）
| 膜材質 | 特徴 | 主な用途・注意点 |
|---|---|---|
| PES（ポリエーテルスルホン） | 高流量、低タンパク吸着、広いpH適合性、湿潤・試験が容易 | 二次清澄化・バイオバーデン低減の主流。培地・バッファー・タンパク質液 |
| PVDF（親水化） | 低タンパク吸着、低抽出物 | タンパク質・製剤の除粒子・最終前処理、低吸着が要る液 |
| PVDF（疎水性） | 撥水性で気体は通し水は通さない | 通気・ベント用途（液の清澄化には用いない） |
| セルロース系（CA/RC/MCE） | 低吸着グレードもあるが用途が限定的 | 一部の水系・分析前処理。本工程では適合確認が必要 |
| ナイロン | 正電荷品は微量の負電荷不純物低減に寄与 | 特定用途。タンパク吸着・適合性に注意 |
| ポリプロピレン/ガラス繊維（フリース） | 粒子・コロイドを深さ方向に捕捉 | 膜の前段プレフィルター。膜の保持容量を補う |
代表的な形式・構成
| 形式 | 内容 | 向く場面 |
|---|---|---|
| プリーツカートリッジ | ステンレスハウジングに装填する標準形式 | SIP/オートクレーブ運用、大量処理 |
| シングルユースカプセル | ハウジング一体型の使い捨て。ガンマ滅菌品もある | シングルユース工程、洗浄バリデーション不要化 |
| 二層（プレ＋メンブレン） | 0.8/0.45µmや0.45/0.2µmを一体化 | 詰まりやすい液の処理量確保 |
| フリースプレフィルター＋膜 | PP/ガラス繊維で前処理し膜で仕上げる | 高濁度・高粒子負荷の二次清澄化 |
| ディスク/小型カプセル | 47mmディスクや小型カプセルのスケールダウン品 | Vmax/Pmax試験、処理量・性能評価 |
| 流路一体型アセンブリ | 膜・バッグ・チューブ・コネクター一体 | 二次清澄化ライン、無菌移送前ライン |
確認する項目（目詰まり・フラックス・面積）
| 確認項目 | 内容 | 目的 |
|---|---|---|
| 濁度 | ろ過前後の濁り | 清澄化・除粒子性能を確認する |
| 粒子数 | 微粒子・残デブリ量 | 後段フィルター・カラムへの負荷確認 |
| バイオバーデン | ろ過前後の微生物数 | バイオバーデン低減効果を確認する |
| 差圧（ΔP） | 入口圧・出口圧の差の推移 | 目詰まりと処理限界を把握する |
| フラックス（LMH） | 面積あたりの流量 | ろ過速度と処理時間を設計する |
| 処理量（L/m²） | 目詰まりまでの単位面積処理量 | Vmax/Pmaxで必要面積を算出する |
| 回収率 | 目的タンパク質の回収率 | 膜への吸着ロスを確認する |
| タンパク吸着 | 製品が膜に吸着しないか | 回収率低下を防ぐ |
| pH・導電率 | 工程液条件 | 膜性能や吸着への影響を確認する |
選定ポイント
目的二次清澄化か、バイオバーデン低減か、除粒子か、除菌前段か
前処理デプスフィルターや遠心で濁質を下げてあるか
孔径0.65/0.45/0.2/0.1µmなど目的に合う孔径か、二層化するか
膜材質PES、親水化PVDFなど液との適合性と吸着特性
タンパク吸着目的物の吸着ロスが少ない低吸着膜か
化学適合性pH、有機溶媒、界面活性剤、洗浄液への耐性
ろ過面積バッチ量と許容ろ過時間を満たす面積か
処理量Vmax/Pmaxで目詰まり前の処理量（L/m²）を評価する
フラックス・差圧許容差圧内で必要流量を確保できるか
プレフィルター詰まりやすい液でフリース/粗膜を前段に置くか
形式ステンレスカートリッジかシングルユースカプセルか
滅菌方法SIP/オートクレーブ対応かガンマ滅菌品か
完全性試験除菌グレードとして使う場合の試験基準とテスター適合
E&L・抽出物抽出物・溶出物データ、低E&L設計か
GMP文書CoA、バリデーションガイド、変更通知、規制文書
供給性標準品、リードタイム、スケール展開、セカンドソース
使用される工程
メンブレンフィルターは、清澄化後の液の除粒子・バイオバーデン低減が必要な多くの工程で使われます。
バイオバーデン低減
0.2µm除菌ろ過の手前で微生物負荷を下げる。
主な用途
- 微生物低減
Protein A前処理
ロード液の粒子を下げカラム詰まりを防ぐ。
主な用途
- 除粒子
ポリッシュ前後ろ過
AEX/CEX/HIC前後の微粒子・沈殿を低減する。
主な用途
- 微粒子低減
低pHウイルス不活化後
低pH処理で生じた沈殿・凝集物を除去する。
主な用途
- 凝集物除去
ウイルスろ過前処理
ウイルスフィルターの詰まりを防ぐため前処理する。
主な用途
- 詰まり防止
UF/DF前処理
TFF膜への粒子負荷を下げる。
主な用途
- 粒子負荷低減
培地・バッファー清澄ろ過
調製後の培地・バッファーの粒子・濁質を除く。
主な用途
- 清澄ろ過
中間体プール処理
工程間プール液のバイオバーデン低減・除粒子を行う。
主な用途
- 中間体処理
ワクチン・ベクター清澄化
細胞培養液やウイルス液の除粒子・清澄化に使う。
主な用途
- 清澄化
微生物発酵液前処理
デプス後の残濁質・微粒子を除去する。
主な用途
- 残濁質除去
各工程で広く使われる基準法・装置・試薬は、各モダリティの工程マップで製造の流れに沿って確認できます。
使用されるモダリティー
メンブレンフィルターは、清澄化後の除粒子・バイオバーデン低減が必要な多くのモダリティーで使われます。
Fc融合・組換えタンパク質
関連度高
二次清澄化中間体プール処理
低吸着膜での除粒子・バイオバーデン低減が重要。
ワクチン
関連度中〜高
培養液清澄化ウイルス液除粒子
細胞基材・ウイルス液の除粒子・清澄化に使われる。孔径と回収率に注意。
AAV
関連度中〜高
清澄化後除粒子ウイルスろ過前処理
ベクター液の除粒子に使われるが、回収率や吸着の確認が要る。
メーカー製品
二次清澄化・除粒子用メンブレンフィルター（プロセス用）（11）
Merck / MilliporeSigmaMillipore Express（PES メンブレン）高流量・低吸着の親水性PES膜フィルター。0.45/0.2µmなどの構成で二次清澄化・バイオバーデン低減・除菌に使われ、Emprove文書で支援される。公式URL 国内取扱 メルク（日本法人・ライフサイエンス）
Merck / MilliporeSigmaMilligard PES（プレフィルター/クラリフィケーション）二段PES膜のプレフィルター。除菌ろ過や除粒子の前段で粒子・コロイドを捕捉し、後段の処理量を確保する。公式URL 国内取扱 メルク（日本法人・ライフサイエンス）
Merck / MilliporeSigmaPolysep II（プレフィルター）混合セルロースエステルとガラス繊維を用いたオートクレーブ/SIP対応プレフィルター。汚れやすい液の前処理で保持容量を稼ぐ。公式URL 国内取扱 メルク（日本法人・ライフサイエンス）
SartoriusSartopure PES / Sartopore（PES メンブレン）プレフィルター〜バイオバーデン低減〜除菌までをカバーするPES系メンブレンフィルター。二次清澄化や除粒子の仕上げに使われる。公式URL 国内取扱 ザルトリウス・ジャパン（日本法人）
SartoriusSartopure PP3（PP フリースプレフィルター）全ポリプロピレン製の粒子除去フリースフィルター（0.45〜50µm）。膜フィルターの前段で粒子を捕捉し、後段の負荷を下げる。公式URL 国内取扱 ザルトリウス・ジャパン（日本法人）
SartoriusSartoguard PES / GF（バイオバーデン低減）ガラス繊維プレ層とPES膜を組み合わせたバイオバーデン低減フィルター。詰まりやすい液の二次清澄化に使われる。公式URL 国内取扱 ザルトリウス・ジャパン（日本法人）
PallSupor EKV / EAV（PES メンブレン）非対称PES膜のメンブレンフィルター。0.2µmグレードはB. diminutaチャレンジ済み。バッファーや工程液のバイオバーデン低減・除粒子に使われる。公式URL 国内取扱 日本ポール（日本法人）
PallSUPRApak Modules（エッジフロー型クラリフィケーション）シート媒体をエッジフロー方式で封入したクラリフィケーションモジュール。粗〜微の各グレードで除粒子・微生物低減に使われる。公式URL 国内取扱 日本ポール（日本法人）
3M / SolventumZeta Plus（チャージ付きメディア/クラリファイア）正電荷メディアで負電荷不純物を捕捉するクラリフィケーション/除粒子製品。シート・カートリッジ・カプセルで提供される。公式URL
3M / SolventumHarvest RC（クロマトグラフィッククラリファイア）合成媒体の高容量シングルユース・クラリフィケーションプラットフォーム。直接清澄化・遠心後清澄化の除粒子に使われる。公式URL
CytivaULTA Prime CG（PES バイオバーデン低減）プリーツPES膜のバイオバーデン低減・除粒子フィルター。培地・バッファー・ハーベスト液の二次清澄化〜除菌前段に使われる。公式URL 国内取扱 サイティバ（日本法人）
プレフィルター・スケールダウン・評価（6）
Merck / MilliporeSigmaMillipore Express ディスク / 小型カプセル47mmディスクや小型カプセルのスケールダウン品。Vmax/Pmaxによる処理量評価や面積算出に使われる。公式URL 国内取扱 メルク（日本法人・ライフサイエンス）
SartoriusSartoscale / 小型評価デバイスSartopore/Sartopureのスケールダウンデバイス。膜の選定や処理量・フラックス評価に使われる。公式URL 国内取扱 ザルトリウス・ジャパン（日本法人）
PallMini Kleenpak / ディスク（スケールダウン）Supor膜のMini Kleenpakカプセルやディスク。処理量・性能評価とスケールアップに使われる。公式URL 国内取扱 日本ポール（日本法人）
3M / SolventumZeta Plus / Harvest RC スケールダウンカプセルZeta PlusやHarvest RCのラボ〜スケールアップ用カプセル。清澄化・除粒子条件の評価に使われる。公式URL
CytivaULTA Prime CG ディスク / 小型カプセル47mmディスクや小型カプセルのスケールダウン品。バイオバーデン低減・除粒子の処理量評価に使われる。公式URL 国内取扱 サイティバ（日本法人）
シングルユース流路・送液・モニタリング（6）
SartoriusSingle-Use Assemblies / Opta コネクターフィルター・バッグ・チューブ・無菌コネクターを組み合わせたアセンブリ。二次清澄化ラインや無菌移送に使われる。公式URL 国内取扱 ザルトリウス・ジャパン（日本法人）
CytivaReadyCircuit / 無菌流路アセンブリバッグ、チューブ、フィルター、コネクターを組み合わせたシングルユース流路。清澄化・除粒子ラインに組み込める。公式URL 国内取扱 サイティバ（日本法人）
SartoriusSartocheck（完全性試験テスター）膜を除菌グレードとして使う場合の完全性試験に対応する自動テスター。バブルポイント・拡散流などに使われる。公式URL 国内取扱 ザルトリウス・ジャパン（日本法人）
その他（5）
Porvair FiltrationMicrofiltration / Life Sciences Filtrationマイクロフィルトレーション、ライフサイエンス、プロセスろ過の候補。GMP本工程では用途・実績確認が必要。公式URL
関連製品
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掲載情報の確認日：2026年7月（メーカー公開情報をもとに編集部が確認。最新・正確な仕様は各社公式をご確認ください）