(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質吸着膜（１）を介する液体の透過によって物質の吸着分離を実施する装置であって、該装置は、底部要素（７）および蓋要素（８）に結合されて、液体入口（１２）および液体出口（１３）の接続を有するハウジングを形成するケーシング（９）からなり、上記ハウジングは、円筒形コア（１５）を同心に設けた巻回体状に構成された少なくとも１つの吸着モジュール（４５）を受容し、吸着モジュール（４５）は、底部要素（７）と蓋要素（８）との間に封入されて少なくとも１つの液体入口スペースおよび少なくとも１つの液体出口スペースを構成し、かくして、液体は、液体入口（１２）から液体出口（１３）へ透過する際、所定の如く、吸着モジュール（４５）の多孔質吸着膜（１）を通過する形式のものである、前記装置において、巻回体状に構成された吸着モジュール（４５）が、吸着膜（１）の複数の巻きからなる中空円筒体をなし、内面と円筒形コア（１５）との間および外面とケーシング（９）との間には、内側環状間隙（１０）および外側環状間隙（１１）が構成されており、媒体供給用接続（１２）が、コア（１５）の半径方向ダクト（１４）を介して内側環状間隙（１０）に結合されており、底部要素（７）の透過物排出接続（１３）が、外側環状間隙（１１）に結合されており、分離容量の変更のため、巻回体状に構成された吸着モジュール（４５）が、段階づけた数の巻きと、上記巻き数に適合された径のコア（１５）とを装備していることを特徴とする、前記装置。
【請求項２】
媒体供給用接続（１２）および透過物排出用接続（１３）が、環状間隙（１０，１１）に関して対向端に設けてあることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
媒体供給用接続（１２）および透過物排出用接続（１３）が、装置の円筒体軸線に設けてあることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
環状間隙（１０，１１）の高さと長さとの比が、無次元の抵抗パラメータＡによって決定され、
上記抵抗パラメータＡが、
0004198760.tif 000007
Ｒ1＝吸着剤・中空円筒体の内部半径［ｃｍ］
Ｒ2＝吸着剤・中空円筒体の外部半径［ｃｍ］
ｋ＝外側環状間隙の幅［ｃｍ］
Ｌ＝吸着剤・中空円筒体の長さ［ｃｍ］
Ｄ＝各吸着膜の単位処理能［ｃｍ  ｃＰ／ｍｉｎ  ｂａｒ］
ｄ＝各吸着膜の厚さ［ｃｍ］
ケーシング内に複数の吸着モジュールを並列に設置した場合、Ｌは、モジュールの全長を表すで、定義されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
無次元の抵抗パラメータＡが、０．２以下（好ましくは、０．１以下）であることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
内側および外側の環状間隙（１０，１１）が、同一容積を有することを特徴とする、請求項４または５に記載の装置。
【請求項７】
環状間隙（１０，１１）が、同時に吸着モジュール（４５）の支持機能を有するスペーサによって開放状態に保持されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
スペーサが、円筒形コア（１５）の表面のミゾおよびケーシング（９）の内周面のミゾによって形成されていることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
吸着モジュール（４５）の中空円筒体の開放端には、上記吸着モジュールに対して直角に延び、吸着モジュール（４５）の端面を合成樹脂材料内に液密に埋込む合成樹脂製端部キャップ（５，６）が固定してあり、端部キャップ（５，６）の少なくとも１つが環状に構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
吸着モジュール（４５）の外面が、圧縮応力による吸着モジュール（４５）の破壊を防止する液体透過性支持要素（２）によって囲まれていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
吸着モジュール（４５）が、内面に、圧縮応力による吸着モジュール（４５）の破壊を防止する液体透過性支持要素（３）を有することを特徴とする、請求項１または１０に記載の装置。
【請求項１２】
支持要素（２，３）が、有孔パイプまたは織物製チューブとして構成されていることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１３】
巻回体状に構成された吸着モジュール（４５）の多孔質吸着剤体が、少なくとも１つの多孔質吸着膜（１）からなることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
巻回体状に構成された吸着モジュール（４５）の中空円筒体が、吸着性質の異なる吸着膜（１）から構成されていることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
吸着性質の異なる少なくとも２つの吸着膜（１）が、順次に巻かれて中空円筒体を形成することを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
吸着性質の異なる少なくとも２つの吸着膜（１）が、同時に、中空円筒体に巻かれていることを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
巻回体状に構成された吸着モジュール（４５）の中空円筒体が、気孔率の異なる吸着膜（１）から構成されており、気孔が最も粗な吸着膜が、流入側に設けてあることを特徴とする、請求項１または１３〜１６の何れか１項に記載の装置。
【請求項１８】
吸着膜（１）が、カチオン膜、アニオン膜、配位子膜、親和性膜、賦活された膜またはこれらの組合せの形であることを特徴とする、請求項１３〜１７の何れか１項に記載の装置。
【請求項１９】
吸着モジュール（４５）の流入側には、交換可能な円筒形安全フィルタが挿入されていることを特徴とする、請求項１〜１８の何れか１項に記載の装置。
【請求項２０】
安全フィルタが、チューブ状吸着膜（１）からなることを特徴とする、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
吸着モジュール（４５）が交換可能であり、このため、ハウジング部材の間の結合および円筒形コア（１５）に対する結合を外すことができることを特徴とする、請求項１〜２０の何れか１項に記載の装置。
【請求項２２】
底部要素（７）と蓋要素（８）との間の機械的結合および軸線方向密閉力の受容が、コア（１５）によって行われることを特徴とする、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
底部要素（７）と蓋要素（８）との間の機械的結合および軸線方向密閉力の受容が、ケーシング（９）によって行われることを特徴とする、請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
分離容量の変更のため、巻回体状に構成された吸着モジュール（４５）の中空円筒体の長さが、段階づけて構成されており、ケーシング（９）および円筒形コア（１５）の長さが、吸着モジュール（４５）の長さに適合されていることを特徴とする、請求項１〜２３の何れか１項に記載の装置。
【請求項２５】
分離容量の変更のため、巻き数の段階づけおよび中空円筒体の長さの段階づけを相互に組合せたことを特徴とする、請求項１〜２４の何れか１項に記載の装置。
【請求項２６】
コア延長部（４８）の使用によって円筒形コア（１５）を延長できることを特徴とする、請求項２４または２５に記載の装置。
【請求項２７】
ケーシング（９）には、対応する数の円筒形コア（１５）を有する多数の吸着モジュール（４５）が、流動技術的に、並列に配置してあり、流入側の先端にある吸着モジュール（４５）のコア（１５）の下部には、先端にある吸着モジュール（４５）の内側環状間隙（１０）から流入側の次の吸着モジュール（４５）の内側環状間隙（１０）に液体を送るための案内ダクト（３８）が設けてあることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項２８】
底部要素（７）が、更に、内側環状間隙（１０）について液体入口（１２）に関して対向端において捕捉物出口（１３）をなす半径方向ダクト（３４）を含むことを特徴とする、請求項１〜２７の何れか１項に記載の装置。
【請求項２９】
捕捉物出口（１３）が、底部要素（７）に設けた開閉要素（６３）によって調整できることを特徴とする、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
透過物排出管路（６０，６１，１３）と捕捉物排出管路（３４，１３）との間には、再混合装置（６２−６７）が設けてあり、透過液量とオーバフロー液量との比をニードル弁状ユニット（６２，６３）によって調節できることを特徴とする、請求項２８または２９に記載の装置。
【請求項３１】
吸着式物質の分離のために、請求項１〜３０の何れか１項に記載の装置を複数、流動技術的に並列接続に統合して１つの濾過段を形成することを特徴とする、吸着式物質分離設備。
【請求項３２】
吸着式物質の分離のために、請求項１〜３０の何れか１項に記載の装置を複数、流動技術的に直列接続に統合して１つの濾過段を形成することを特徴とする、吸着式物質分離設備。
【請求項３３】
吸着式物質の分離のために、請求項１〜３０の何れか１項に記載の装置の並列接続および直列接続によって形成された濾過段の組合せからなる物質分離設備において、装置を運転し、並列に接続された装置の透過流は、直列に接続された装置の濾過段に入る前に統合することを特徴とする、吸着式物質分離設備。
【請求項３４】
請求項１〜３０の何れか１項に記載の装置を吸着式物質の分離のために使用する方法であって、物質を吸着分離するタンデム設備において複数の装置または複数の濾過段を運転し、下記工程；即ち、
ａ）第１装置または第１濾過段を介して媒体を流動させることによって被分離物質混合物を上記第１装置または第１濾過段に装荷する工程、
ｂ）目標物質の発生前に、第１装置または第１濾過段から、第１装置または第１濾過段と同一であり新たに再生した第２装置または第２濾過段に媒体を迂回する工程、
ｃ）緩衝溶液を第２装置または第２濾過段に導入する前に、媒体を完全に装荷した第１装置または第１濾過段を緩衝溶液で自由洗浄する工程、
ｄ）第２装置または第２濾過段に媒体を装荷し、一方、第１装置または第１濾過段を介して溶離液体を流動させる工程、
からなる反復サイクルを実施することを特徴とする、前記方法。
【請求項３５】
請求項１〜３０の何れか１項に記載の装置を使用する方法であって、吸着式物質分離設備において１つの装置または１つの濾過段を運転し、下記工程；即ち、
ａ）装置または濾過段を介して媒体を流動させることによって被分離物質混合物を上記装置または濾過段に装荷する工程、
ｂ）目標物質の発生前に、装置または濾過段を介する媒体の流動を中断する工程、
ｃ）緩衝溶液をタンクに導入する前に、媒体を完全に装荷した装置または濾過段を緩衝溶液で自由洗浄する工程、
ｄ）装置または濾過段を介して溶離液体を流動させることによって所望の物質を採取する工程、
ｅ）装置または濾過段を再生する工程、
からなる反復サイクルを実施することを特徴とする、前記方法。
【請求項３６】
プロセスコンピュータによってサイクルを自動制御することを特徴とする、請求項３４または３５に記載の方法。
【請求項３７】
装置の巻回体状に構成した吸着モジュール（４５）に内方から外方へ液体を貫流させることを特徴とする、請求項１〜３０の何れか１項に記載の装置を使用する方法。
【請求項３８】
円筒体軸線が垂直な場合、装置に上方から下方へ液体を貫流させることを特徴とする、請求項１〜３０の何れか１項に記載の装置を使用する方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、多孔質吸着膜を介する液体の透過による吸着式物質分離装置および物質の吸着分離の実施のための装置の使用に関する。装置は、各種の媒体から物質（例えば、生体特有の分子、タンパク質、酵素、イオノゲン物質、金属イオン、特に、重金属イオン）を選択的に分離するのに使用できる。本発明によって、実験、技術および生産における装置の使用を実現できる。装置の構造によって、スケール・アップにおいてもスケール・ダウンにおいても規模適合のための作業が可能である。本発明に係る装置は、バイオテクノロジー、遺伝子工学、薬学、化学、飲料工業および食品工業の分野において使用できる。
吸着式物質分離とは、固形吸着剤によって特定的に吸着される物質（成分）を液相（媒体）から特定的に分離または精製することを意味する。この場合、分離または精製すべき物質を含む被濾過媒体を吸着剤上に投与しまたは吸着剤を加圧通過させ、吸着剤を介して加圧プレスされる１つまたは複数の溶離液体（溶離剤）によって分離する。媒体の構成成分と吸着剤および溶離液体との交互作用の程度に依存して、各成分は、吸着剤によって異なる強さで固定され、分画されて吸着剤から出る。媒体中に含まれる分離すべき物質は、単独でまたは一緒に吸着剤に吸着させることができる。後者の場合、分離すべき物質混合物を含む媒体は、例えば、吸着モジュールによって濾過され、その結果、所望の物質が、モジュール出口に現れる。例えば、モジュールを通過して濾過される適切な溶離液体によって、吸着剤に固定された他の物質を別個に溶離できる（段階溶離）。しかしながら、望ましくない物質（汚染物質）を媒体から分離することもできる。吸着体の他の使用分野は、クロマトグラフィーであり、この場合、吸着体の吸着能の一部のみを吸着に利用し、吸着された成分の分離は、溶離のために必要な溶離剤の容積が異なるということに依拠する。クロマトグラフィーは、以下において明確に引用しないとしても、本発明の範囲における用途である。
即ち、吸着式物質分離の場合、固相と液相との間の交互作用が、重要な役割を果たし、この場合、固相は、高度の効果の達成のため、大きい比表面積を有していなければならず、従って、小さい粒径または大きい気孔率を有していなければならない。極端に微細な固形物の使用には、実際上、限界があるので、一般に、固相として超多孔質のマトリックスを使用する。多孔質マトリックスの使用の結果として、吸着／脱着の基本プロセス、即ち、液相成分と固相との間の交互作用の動力学には、多孔質マトリックスへの物質輸送および多孔質マトリックス外への物質輸送が行われる動力学に重畳する。公知のマトリックスにおける物質輸送は、主として、拡散で起きるので（例えば、粒状マトリックスおよび多孔質マトリックスの場合）、プロセスの効果に不利な拡散制限が起きる。なぜならば、液相中の拡散係数が一般に低いため、全プロセスの動力学が、物質輸送の動力学によって決定されるからである。他方、連続的な気孔構造を有するマトリックス（例えば、多孔質膜）は、圧力差の作用による主として対流的物質輸送の可能性を与え、従って、望ましくない拡散制限を有効に排除できる。
吸着膜とは、膜と接触する液相の少なくとも１つの物質と交互作用を行うことができる官能基、配位子または反応子を内面および外面に担持する膜を意味する。
吸着膜という名称は、官能基、配位子または反応子に応じて異なる吸着膜タイプに分類される各種吸着膜（例えば、カチオン膜、アニオン膜、配位子膜、親和性膜または賦活膜）の上位概念と理解される。多孔質吸着膜は、約０．１μｍ−約１５μｍのマイクロ濾過範囲にある平均気孔径を有する膜である。使用した多孔質吸着膜は、約１００μｍ−約５００μｍの範囲にある。
多孔質吸着膜を介する液体の透過によって物質の吸着分離を実施する装置および方法であって、加圧濾過装置内の吸着膜を介して軸線方向または半径方向へ流動させる形式のものは、ドイツ特許公開第４４３２６２８号、米国特許第５５７５９１０号および第４８９５８０６号から公知である。吸着能の増大のため、多孔質吸着膜のスタックの形の多数の偏平な截片からなる吸着モジュールを使用する。提案の解決法には、偏平截片の製造時、よく知られているように加工度の高い高価格の製品である貴重な吸着膜の比較的多量の截ち屑が生ずるという欠点がある。更に、スタックとして被濾過媒体によって貫流される多孔質吸着膜截片の数が増加すると、処理能が低下し、吸着膜截片の上部層が比較的急速に閉塞される。貴重な吸着膜の截ち屑を減少できるよう、吸着膜を巻回体の形で使用することは、米国特許第４８９５８０６号および第４９８６９０９号から公知である。米国特許第４８９５８０６号にもとづき、例えば、吸着膜のテープを多孔質パイプ上に巻取り、圧力差を加えて媒体を外方から内方へ流動させる。この場合、巻取時に有効透過面積が外方から内方へ減少するという欠点がある。即ち、多孔質パイプの径を小さく選択した場合、装置の処理能も対応して小さくなる。他方、パイプ径を大きく選択した場合、かくして生ずる不死容積も大きくなる。この解決手段には、更に、処理能が、急速に減少し、耐用期間が、膜汚染および膜欠陥にもとづき比較的短いという欠点がある。
米国特許第４８９５８０６号にもとづき使用する巻回体の場合、同じく、外方から内方へ貫流が行われる。もちろん、テープ材料は、吸着膜からではなく、繊維からなる平構造体から構成される。この種の材料は、不適切な吸着動力学を有し、更に、制御困難な収縮、膨潤性質を有するから問題がある。後者を制御するため、平繊維構造体からなる巻回体の各層の間に可撓性補償層を設置することが提案されているが、この場合、この種の方策は、不死容積を増大し、本来の物質分離に役立つ装置容積を減少するという問題点が生ずる。
テープ材料からなる巻回体を物質の吸着分離に使用する公知の装置には、更に、装置が、剛な構造を有し、従って、解決すべき分離課題にフレキシブルに適合できないという欠点がある。
従って、本発明の課題は、吸着モジュールを備えた多孔質吸着膜を介する液体の透過による物質の吸着分離を実施する装置であって、僅かな不死容積と、できる限り大きい吸着容量における最適な装置容積と、良好な処理能と、長い耐用期間と、解決すべき分離課題に適合する高いフレキシビリティとを特徴とするよう構成される前記装置の創成、並びに物質の吸着分離の実施のための装置の用途を提案することにある。
この課題は、一方では、底部要素および蓋要素に結合されて液体入口および出口を有する円筒形ハウジングを形成するケーシングからなり、上記ハウジングに、吸着膜の少なくとも１つの巻きからなる少なくとも１つの巻回体と上記巻回体に同心に配置された円筒形コアとを有する少なくとも１つの中空円筒形吸着モジュールを受容した形式の装置によって、解決される。少なくとも１つの吸着モジュールは、少なくとも１つの液体入口チャンバおよび少なくとも１つの液体出口チャンバを形成するよう底部要素と蓋要素との間に封入され、かくして、液体は、液体入口から液体出口へ通過する際、所定の如く、吸着モジュールの多孔質吸着膜を通過する。中空円筒形の吸着モジュールは、その内面と円筒形コアとの間に且つその外面とケーシングとの間に、内側環状間隙および外側環状間隙が構成されるよう、設計してある。この場合、液体供給のための接続をコアの半径方向ボアを介して内側環状間隙に結合し、液体排出のための接続を底部要素の半径方向ダクトを介して外側環状間隙に結合する。
驚くべきことには、内方から外方への吸着モジュールの貫流を保証する本発明に係る構造によって、結果として、高度の処理能および耐用期間が得られ、膜汚染は、著しく弱くなり、透過運転中の吸着膜の機械的故障が防止されるということが判った。
外方から流入される巻回体の内側巻きおよび吸着膜スタックの下部層は、明らかに、外側巻きおよびスタックの上部層の濾過支援に役立つ。吸着膜は、気孔容積が大きいので、圧縮時に厚さが減少し、同時に、処理能が減少する。しかしながら、巻回体が外側から圧縮負荷を受けた場合、厚さ減少に伴い、処理能減少とは異なる遥かに重大な結果が生ずる。内側巻きが圧縮負荷によって圧縮されることによって、巻回体の径が減少し、従って、各巻きの径も減少するが、この場合、巻きが外側にあれば、それだけ、巻きの径はより強く減少する。しかしながら、巻き毎のテープの巻取長さは同一であるので、始めはほぼ円筒形をなす各巻きの幾何学的形状は、歪んで不規則となる。かくして、波およびヒダが形成され、従って、貫流条件が不均一となり、かくして、負荷が不均一となり、その結果、目標物質が、部分的に早期に出現する。実際の結果として、吸着膜の動的吸着容量が、使用した吸着面積から予想される数値よりも遥かに小さくなる。この効果は、更に、吸着膜が、ヒダにおいて機械的に強く負荷され、膜の破断を生ずることになる。
内方から外方へ貫流される吸着モジュールを有する本発明に係る装置は、外方から内方へ貫流される吸着膜巻回体よりも優れており、この優位性は、特に、より長期の運転後に示される。もちろん、吸着膜の最初の貫流状態は、被濾過媒体の粒状汚染物および汚染効果によって、特に閉塞される。従来の装置の場合、最外側の巻きが閉塞されると直ちに、全作業圧が、最内側の巻きのみならず、実際上すべての巻きの圧縮に寄与する。
内方から外方への貫流によって、上述の不利な圧縮効果を回避できる。極端な事例において、最内側の巻きが閉塞された場合、上記巻きは、引張負荷を受け、その結果、テープ材料は、伸張され、圧縮されることはなく、従って、ヒダ形成は、排除される。外側または内側からの圧縮負荷時の吸着膜巻回体の挙動は、前者の事例において崩壊するチューブの挙動に対比され、他方、他の事例では、有意な寸法変化を受けない。多孔質パイプの代わりに中空円筒形吸着モジュールの内面の環状間隙および外面の環状間隙を使用すれば、不死容積を小さくできる。好ましい実施態様の場合、環状間隙は、同時に吸着モジュールの支持機能を有するスペーサによって連続的に開放状態に保持される。スペーサとしては、透過モジュールの構成のために当業者にとって慣用の材料を使用できる。本発明の好ましい実施態様の場合、円筒形コアの表面およびケーシングの内周面にあるミゾをスペーサとして構成する。ミゾは、異なる形状および異なる推移を有することができる。例えば、ミゾをラセン状に構成できる。
驚くべきことには、本発明に係る装置の環状間隙の寸法と吸着膜の処理能との間には、吸着剤の吸着能の最適な利用を保証するような環状間隙の寸法を可能とする関係が確認された。
環状間隙の流動横断面積は、供給された媒体および排出された透過成分の圧力降下に決定的である。この圧力降下は、できる限り小さくしなければならない。なぜならば、環状間隙における圧損は、所定の運転圧力において装置によって達成可能な処理能のマイナス要因であるのみならず、装置の長さにわたって局部的に異なる圧力差を生ずるからである。局部的に異なる圧力差は、更に、局部的に異なる処理能を誘起し、その結果、吸着膜の吸着容量は、局部的に異なる時点において消尽される。吸着剤の利用可能な総吸着容量は、目標物質の最初の発生が１つの箇所において起きると直ちに、消尽されるので、内側環状間隙および／または外側環状間隙における大きい圧力降下の結果として、利用可能な結合能が減少される。
環状間隙の大きい圧力降下の不利な結果を特に大きい環状幅によって構造的に避ける場合−ここで、環状幅は、外部半径と内部半径との間の差と理解される−，寸法が過大となる危険性が生ずる。過大の間隙幅は、不必要に大きい不死容積を誘起するのみならず、不必要に大きい装置寸法を誘起する。吸着装置の大きい不死容積は、装置の技術的性能を低下する。大きい装置容積は、特に、製造コストの高騰を招く。
最適な環状間隙は、過小寸法によっても過大寸法によっても誘起される不利な現象が避けられるよう設計する。最適な間隙幅は、吸着膜の単位処理能、吸着膜の厚さ、吸着膜から形成された中空円筒体の内径／外径・比および吸着モジュールの長さに依存する。
最適な間隙幅と吸着モジュールの長さとの関係は、この関係によって、小さい実験モデルにおいて得られた結果を大きい単位に直接的に移行することが妨げられる限り、実験的に求めることは困難である。即ち、実際に、間隙幅の実験的な最適化のために、所与の吸着膜を使用して原寸法の実験モデルを作成し、間隙幅を変更して、適切なテスト系によって処理挙動および発生挙動を調べなければならない。
本発明にもとづき、近似則にもとづき、最適な間隙幅を本質的に経済的に、しかも、十分な精度で求めることができる。この近似則は、本発明に係る装置の幾何学的要件と液圧的要件との間の、装置の品質決定性質に関する数学的関係を作成でき且つ半径方向へ貫流される膜巻回体の場合には下式で定義される無次元量、即ち、無次元の抵抗パラメータＡに依拠する：
0004198760.tif 000002
式中：
Ｒ1＝吸着剤・中空円筒体の内部半径［ｃｍ］
Ｒ2＝吸着剤・中空円筒体の外部半径［ｃｍ］
ｋ＝外側環状間隙の幅［ｃｍ］
Ｌ＝吸着剤・中空円筒体の長さ［ｃｍ］
Ｄ＝各吸着膜の単位処理能［ｃｍ  ｃＰ／ｍｉｎ  ｂａｒ］
ｄ＝各吸着膜の厚さ［ｃｍ］
ケーシング内に複数の吸着モジュールを並列に設置した場合、Ｌは、モジュールの全長を表す。
Ａの定義は、簡単な仮定の下で、本発明に係る装置の流動状態から誘導される（環状間隙内のハーゲンーポアズイユ（Hagen-Poiseuille）の法則が成立、膜を介する圧力差と流量との間は線形関係、動圧は無視）。内側環状間隙および外側環状間隙の異なる流動抵抗を無視して、近似的に、環状間隙内の局部的静圧を求め、次いで、局部的な静圧差を求めることができる。吸着体の作用については、以下のとおりである：
達成可能な濾過能を決定する平均圧力差ΔＰｍ
目標物質の発生開始を決定し、かくして、吸着体のロスのない容量利用度Ｋｎを決定する最大圧力差
下式が成立する。式中、Ｐｏは、吸着体の入口と出口との間の圧力差を表し、Ｋは、環状間隙に流動抵抗のない場合の吸着体の結合能を表す。
0004198760.tif 000003
次の例に計算を示す。この場合、実際の数値は、本発明の実施態様に依拠する（巻きが１つだけの例は、ダクト寸法が過度に狭い場合の不利な影響を示すものである）：
Ｌ＝１００ｃｍ  Ｒ2＝４８ｍｍ  ｋ＝２ｍｍ  Ｄ＝１５０ｃｍ3・ｃＰ／ｃｍ2・ｍｉｎ・ｂａｒ  ｄ＝３００μｍ
0004198760.tif 000004
外側環状間隙および内側環状間隙の容積が同一になるよう、環状間隙の間隙幅を選択するのが好ましい。従って、外側環状間隙は、内側環状間隙よりも小さい間隙幅を有し、従って、より大きい流動抵抗を有する。
本発明にもとづき、吸着膜をハウジングに固定した（使捨て）装置を製造するが、重要な点は、プロセス規模の技術的単位の領域にある。本発明の解決法にもとづき、装置またはこの種の装置を含む設備に新たに吸着膜を装備する場合、材料使用量は最大限に少ない。本発明によれば、５つの基本構成部材、即ち、ケーシング、底部要素、蓋要素、吸着モジュールおよびコアのみから構成することによって達成される。上記部材に、下記に述べる補助部材のみが加わる。
従って、本発明の本質的な側面は、操業規模において異なる吸着モジュール、即ち、吸着膜巻回体の巻き数の異なるモジュールについて、同一のハードウエア、即ち、同一の構成部材を使用できるという点にある。換言すれば、巻き数の異なる吸着モジュールは、異なるコア径を有するが、同一のハウジングに挿入できる。これは、本発明にもとづき、蓋要素とコアとの間の結合部材の寸法が、巻き数とは無関係にすべてのモジュールについて同一であることによって達成される。
新技術の合目的的導入は、スケール・アップおよびスケール・ダウンの問題が一様に克服されるということを前提とする。従って、本発明の好ましい実施態様、即ち、実施態様Ｉは、広い範囲にわたる隙間のないスケール・アップおよびスケール・ダウンの可能性を与える。この場合、小さい単位によって得られた実験結果を規模拡大に直接に利用できることが重要である。この場合、吸着膜の製造幅に合目的的に対応する長さを有する、いわゆる、単位モジュールから出発する。この場合、スケール・アップ原理は、共通のハウジング内部および複数のハウジング内の単位モジュールの並列接続であり、スケール・ダウン原理は、単位モジュールの短縮である。
実施態様Ｉの他の利点は、ハウジングを上記構造にもとづき金属材料および切削加工できる合成樹脂から一様に問題なく製造でき、更に、異なる材料から作製した構成材料を相互に自由に組合せることができるという点にある。技術的に、スケール・ダウン時に、スケール・アップの場合と同様に、同一材料を使用することが可能である。しかしながら、他方、双方の事例における要件は異なる。工業的設備の場合、堅牢な構造材料（例えば、特殊鋼）が好ましいが、実験室規模の予備実験の場合、安価で軽量な合成樹脂製ユニットを使用するのが有利である。実験装置の場合、概ね、透明材料（例えば、ガラスまたはプレキシガラス）の使用に関する要求が存在する。目標物質も吸収すべき汚染物も固有の色調を有していなくとも、クロマトグラフィー終了の目視判断を決定する推論が可能である。この場合、第１に、異なる屈折率によって誘起されるシュリーレン（Schlieren）が挙げられる。局部的に異なる屈折率は、同じく、溶解した物質、即ち、目標物質、汚染物または添加緩衝剤または溶離剤の異なる濃度に依拠する。この要求は、基本的に、実施態様Ｉにもとづき同じく満足されるが、問題の材料（例えば、ガラスまたはプレキシガラス）の加工に関する要求は、高度であり、処理困難である。この場合、ケーシングについて、市販の半製品（パイプまたは中空ロッド）も重要である。
実施態様ＩＩは、上記観点を考慮している。実施態様ＩとＩＩとでは、まず実施態様Ｉの場合は、底部要素および蓋要素との間の機械的結合および軸線方向密閉力の受容は、ケーシングによって行われる一方、実施態様ＩＩの場合は、機械的役割は、コアが負い、ケーシングの役割は、透過成分の捕集に減少されているという点で区別される。従って、実施態様ＩＩの場合、ケーシングについて、適切なパイプとして入手できる上述の透明材料を使用することもできる。吸着体モジュールは、双方の実施態様について同一である。
実施態様Ｉ、ＩＩは、流動案内において、濾過に関して概念“デッド・エンド濾過”が適用される実施態様、即ち、処理すべき全媒体が、吸着剤を貫流し、透過成分して装置から取出される実施態様に対応する。しかしながら、本発明にもとづき、いわゆる“クロス・フロー”運転、即ち、供給された媒体の一部のみが、吸着剤を貫流し、透過成分として沈殿し、一方、他の部分が、内側環状ダクトの終端において、いわゆる、捕捉成分として同じく排出される。この操作態様は、本発明にもとづき、媒体が、任意に濃縮できず吸着剤の閉塞を招くことになる粒状汚染物を含む場合に有利である。透過成分および捕捉成分は、装置から別個に取出すか、取出前に再混合できる。後者の場合、更に、極端な場合にはペースト状のコンシステンシーを生じ且つこれに伴う問題点を招く高い粒子濃度が、必要以上に長く保持されることはないという利点が得られる。
後者の種類の装置は、実施態様ＩＩＩである。この実施態様の場合、装置内部で、透過成分と粒子濃縮物との再混合を行い、透過液体とオーバフロー液体との量比をニードル弁状構造を介して調節する。即ち、この装置の場合、目標物質含有粒子サスペンジョンを供給し、目標物質濃度の高い粒子サスペンジョンを引出す。目標物質の完全な吸着のため、目標物質を循環させる。
実施態様Ｉ−ＩＩＩの場合、できる限り高濃度の溶離体の形で媒体から目標物質を除去することが重要である。このためには、不死容積の最小化が、重要な前提条件となる。しかしながら、本発明にもとづき、例えば、汚染物（例えば、発熱物質、ＤＮＡ破片または有害な酵素（例えば、プロテアーゼ）の除去時に、溶離体の濃度が、殆どまたは全く重要な意味を持たない場合の技術的課題を解決できる。このため、本発明にもとづき、媒体供給を下方から中空コアを介して行う実施態様ＩＶの装置が好ましい。この場合、媒体供給は、中空構造のコアを介して下方から行う。環状間隙における流動案内は、残余の好ましい実施態様と同一である。透過成分の排出は、底板の別個の接続スタッドを介して行う。密閉箇所は、残余の実施態様と同一のモジュールを使用できるよう、設計されている。
低濃度の汚染物の除去のための、場合によっては、いわゆる“ポリスフィルタ”としての、即ち、通常は存在しない不純物の除去のための安全方策としての実施態様ＩＶの所定の使用にもとづき、この実施態様の場合、低容量の、即ち、巻き数の少ない吸着モジュールが対象となる。従って、比較的高い処理速度を達成でき、その結果、上述の数学的確認法において間隙幅について適用された簡単化の仮定（層流、動圧の無視）は、もはや、有効ではない。従って、環状間隙は、安全のため、計算値よりも大きく設計する。なぜならば、この場合、既述の如く、不死容積は重要ではないからである。
特に、動圧の不利な作用を避けるための他の方策として、媒体を中空コアから内側環状ダクトに方向変更する際に特殊な流動技術的形状のバリエーションを使用する。この場合、急激な方向変更を避け、環状ダクトへの導入は、できる限り浅い角度で行う。
媒体中の被吸着物質の濃度が高いほど、吸着モジュールの適切な巻き数が大きくなる。一般に、小数の巻きを選択した場合は、円筒体の径も小さくするのが合目的的である。なぜならば、かくして、コア容積、即ち、生産に関与しない装置容積を小さくできるからである。
製造技術上の理由から、巻き数の下限を５とし、上限を１５０とするのが好ましい。円筒体外径の上限は、２００ｍｍが好ましく、下限は、例えば、実験室用ユニットの場合、５ｍｍである。円筒体の好ましい内径／外径比は、広い範囲、即ち、０．２５−０．９５の範囲に変更できる。
個々の事例において、極端な寸法が合目的的であることが判明している場合も、本発明の枠内において、方法に関して、最少の技術的経費で広いスペクトルをカバーできる。これは、各コンポーネントを交換できるモジュール構造系および巻き数を比１：２で段階づけた一連の吸着モジュールによって達成される。本発明にもとづき、例えば、ケーシングの内径が１００ｍｍの標準ハウジングに使用するために、巻き数８，１５，３０，６０の吸着モジュールを作製できる。しかしながら、これら例示の巻き数は、本発明を制限するものではない。
従って、中空円筒形吸着モジュールは、吸着膜の少なくとも１つの巻きを有する巻回体以外に、上下の端部キャップ、端部キャップに吸着膜を埋込むための注型塊及び好適態様においては内外の支持要素とからなる。
合成樹脂からなる端部キャップは、中空円筒形吸着モジュールの開放端に固定され、上記モジュールに対して直角に延びる。端部キャップは、吸着モジュールの端面を合成樹脂製注型塊に液密に埋込む。この場合、端部キャップの少なくとも１つは、環状に構成するが、双方の端部キャップを環状に構成すれば好ましい。
外面にある支持要素は、流体に対して透過性である。支持要素は、液圧差に対して膜を支持する役割を有するのみならず、取扱い、例えば、ハウジングへの挿入時に必要な剛性を吸着モジュールに与える。最も簡単な場合、織物の溶接によって作製した円筒体を使用できる。運転条件下で内圧に対して膜を支持する外側支持要素は、完全に現れる液圧差向きに設計する必要はない。なぜならば、上記液圧差の本質的部分は、膜の各巻きによって受容されるからである。内側支持要素は、運転条件下で、圧縮応力を有しておらず、従って、基本的に除くこともできる。しかしながら、実際の運転において、内側巻きの閉塞開始時、低圧で洗浄操作を実施するのが合目的的であることが実証されている。この場合、内側支持要素が、膜巻回体の圧壊を阻止する。
支持要素は、両端において、巻回体を構成する吸着膜テープの幅よりも幾分長く（好ましくは、約２−１０ｍｍ）構成するのが好ましく、かくして、注型塊に固定することができる。
支持要素の材料としては、合成樹脂（例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン）および金属（例えば、耐食性特殊鋼、特に、塩化物に耐える特殊鋼）が対象となる。
金属製支持要素を使用する場合は、膜と金属との間の接触を避けるため、吸着膜と支持要素との間に、更に、非金属の、例えば、合成樹脂布からなるスペーサを挿入するのが好ましい。このスペーサは、生ずる中空円筒体の肉厚を増大させるため、複数の層として挿入することもできる。このような肉厚増大は、巻き数が少ない場合に特に、取扱い易くするために望ましい。更に、例えば、巻き数が１５以下の場合、１５巻きの場合と同一の端部キャップを使用できるよう、補足のスペーサ層を挿入することができる。溶接または接着によって円筒体に形成される半製品（織物、フリース、多孔板、多孔フィルム）および合成樹脂成形体を利用できる。特殊鋼布の場合、メッシュ幅０．３−１ｍｍおよびワイヤ太さ０．２−０．５ｍｍが好ましい。合成樹脂布の場合、ワイヤ太さ０．５−１ｍｍおよびメッシュ幅１−２ｍｍが好ましい。フリース（例えば、ポリプロピレンフリース）の場合、０．２−１ｍｍの厚さ範囲が好ましい。
注型塊の役割は、吸着膜巻回体の端部を密封し、支持要素、吸着膜および端部キャップを相互に結合することにある。確実な密封のため、液状の形の注型塊を吸着膜巻回体の端面に加圧接触させる必要がある。巻回体の製造および注型は、巻取装置および注型装置を使用して行う。
巻取装置は、巻取コアと２つの側壁Ａ，Ｂとからなる。側壁Ａの外径は、外側支持要素の内径に対応し、一方、側壁Ｂは、外側支持要素の突出部分の長さにおいてのみ、上記径に旋削してあり、従って、当接状態に保持される。巻取コアに、内側支持要素をはめ込み、次いで、側壁をはめ込む。これら部材の内側は、支持要素の突出部分を受容するため旋削してある。側壁の外側部分は、吸着膜巻回体の縁部が占めるべき位置を限定する。吸着膜テープを密に巻いた後、一般に、例えば、液状注型塊を点状または線状に塗布することによって、テープ端を巻回体に接着する。さて、外側支持要素を側壁Ｂに当接するまで側壁Ａにはめ込む。
巻回体の注型は、端部キャップの設置とともに１作業工程で行うか、取外し可能な型を使用して行うことができる。この場合、端部キャップは、後から固定する。前者の方法は、好ましいが、もちろん、複雑な構造の巻取装置および注型装置を必要とする。
注型塊として、硬化性注型樹脂（例えば、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、特に好ましくは、シリコーンゴム）およびサーモプラスト（例えば、ポリプロピレン）が対象となる。液状注型塊を下方から垂直な巻回体に沿って案内し、巻回体の縁と接触し、縁において出現が認められたならば直ちに、注型塊の有意な漏れが起きないよう、上昇を中止するか減速することが、注型操作には重要である。かくして、注型塊は、吸着膜巻回体までのスペースを気泡なく埋めるのみならず、膜縁部の間および膜の気孔にも流入する。このプロセスは、有効な小さい過圧のみならず毛管力にも依拠し、縁部の確実な密閉を生ずる。中空繊維モジュールおよび毛管モジュールの注型について当業者に周知の遠心原理にもとづく装置を使用すれば、注型プロセスを加速できる。
端部キャップは、吸着膜巻回体とコアとを密封結合する。内側環状間隙の密封を、コアの構造を参照して、詳細に説明する。上端キャップは、内面に、対応する旋削によってコアに適合されるウェブを有していれば好ましい。上記ウェブは、一方では、モジュールの正確な当接位置決めに役立ち、他方では、モジュールの重量をコアに伝達する。これは、本発明の実施態様Ｉの場合と同様、複数の吸着モジュールを１つのハウジングに重畳して設置する場合に特に重要である。この場合、さもないと、すべての吸着モジュールの重量が、最下部のモジュールに作用し、かくして、内外の支持要素の圧壊の危険性が生ずる。上端キャップは、更に、密封要素（例えば、Ｏ−リング）を受容する外側ミゾを有する。上記密封の役割は、媒体と透過成分との分離でない。なぜならば、密封は、端部キャップとコアとの間で行われているからである。上記箇所の密封は、透過成分、溶離体または洗浄媒体が端部キャップと蓋要素との間の間隙に侵入して汚染を招くのを阻止すると云える。
端部キャップは、膜の注型とともに１作業行程で注型塊から成形できる。この場合に、自己密封性の弾性材料（例えば、シリコーンゴム）を使用すれば、当業者に明らかな如く、モジュールとコアとの間に密封要素は不要である。端部キャップを別個の構成部材として設置する場合は、端部キャップに注型塊を機械的に補足して固定するのに役立つアンダカットを端部キャップに設けるが合目的的である。これは、例えば医薬用途に好ましいシリコーン樹脂のようなキャップ材料に付着しない注型塊の場合に特に好ましい。
好ましい実施例の場合、吸着性の異なる吸着膜を同一の吸着モジュールに設置する。これは、例えば、複数の目標物質または組合せを同時に吸収する用途について合目的的である。このため、本発明にもとづき、２つまたはそれ以上の吸着膜を順次に巻くか、二重または多重巻回体を作製することができる。この場合、各膜は、同時に巻かれ、従って、交互に貫流される。
吸着性質は同一であるが気孔率の異なる吸着膜を１つの吸着モジュールに統合する本発明の実施例も有利である。その理由は、微小気孔の吸着膜のより好適な発生特性を活用し、その低処理能の欠点を最少化することにある。この場合、流入側に粗大気孔の吸着膜を配置し、一方、流出側に微小気孔の吸着膜を配置する。
異なる膜気孔率の使用に関する他の理由は、吸着モジュールの処理能を標準化することにある。処理能の均一性は、複数の吸着モジュールを並列に設置する場合に特に、決定的に重要である。この観点にもとづき、吸着モジュールに対する要件は、通常の濾過モジュールの要件と決定的に区別される。例えば、殺菌濾過ユニットを並列に設置した場合、各ユニットの特に高い処理能が全系の能力にプラスに作用できるのは、並列に設置されたユニットの各々が任意に殺菌濾過を行う場合に限られるが、吸着の場合の状況は全く異なる。並列に設置された複数の吸着モジュールのうち１つが、同一の吸着能または吸着容量において、より高い処理能を有する場合、このモジュールは、残余のモジュールの前に消尽し、従って、残余のモジュールの吸着能の消尽なく目標物質の発生が行われる。
従って、使用される吸着膜を、正確に同一の処理能を有するよう、作製できない場合は、各モジュールにおいて高処理能の膜ロットと低処理能の膜ロットとを組合せることによって、吸着モジュールの正確に特定された処理能を設定するのが合目的的である。
本発明の他の実施例の場合、吸着モジュールの中空円筒体の内面に安全フィルタを設ける。安全フィルタは、交換可能な円筒形安全フィルタとして構成するのが好ましい。材料としては、微小気孔のマイクロ濾過膜を使用するが、吸着モジュールの構成にも使用される吸着膜を使用するのが好ましい。吸着膜の不可逆の閉塞が起こり得る運転条件では、一般に、実際上もっぱら、最初に貫流さける膜層が閉塞される。従って、一般に、本発明に係る装置の前に、容易に交換できる吸着膜の単一層を構成するのが好ましい。しかしながら、これが、例えば、操作ミスによって無効となることがあり、従って、内側巻きの不可逆の閉塞によって吸着モジュールが使用不能となる危険性が生ずる。これは、上述の前濾過が行われるが、前置フィルタの後ろにおいて、例えば、凝縮プロセスまたは腐食プロセスによって、配管系に汚染物が生ずることによっても起きると云える。従って、本発明にもとづき、吸着モジュール自体に上述の安全フィルタを使用するのが好ましい。従って、モジュールが、使用した吸着材料と同一の吸着性質を有するのが好ましい。なぜならば、上述の凝縮生成物または腐食生成物が、不活性のフィルタ材料によって捕捉されない種類であり得るからである。吸着性フィルタ材料からなる安全フィルタは、吸着膜の溶接または接着によって作製される膜チューブとして構成するのが好ましい。上記チューブの径は、内側支持要素の内径に適合され、中空円筒体にゆるく挿入され、かくして、運転圧によって上記円筒体に押圧される。この場合、端部の特殊な密封は、必ずしも必要ではない。安全フィルタの利点は、交換に起因する作業費が、吸着モジュールが使用不能となったことによる損害に対して比較にならないほど僅かであるという点にある。
コアの外径は、吸着モジュールの内径とともに、内側環状間隙の高さを決定する。この環状間隙は、ハウジング内の１つまたは複数の吸着モジュールを位置決めし、容積を排除して不死容積を減少し、供給された媒体を環状間隙内に分配するという役割を果たす。実施態様ＩＩの場合、底部要素および蓋要素を機械的に結合し、軸線方向密閉力を受容するという課題が加わる。
実施態様Ｉの場合、並列に設置した他の吸着モジュールを、更に、後置した場合、他の役割として、後置の吸着モジュールに媒体を送るということが加わる。
即ち、実施態様Ｉの場合、更に他の吸着モジュールを後置するか否かに応じて、コアの２種類の構造形状を区別する。前者の場合、コアは、両端に延長コアとして、媒体の通過のための、例えば、ボアの形の、ダクトを有し、後者の場合、この種のダクトは上端にのみ設けてある。
即ち、他の吸着モジュールのために実施態様Ｉの技術的設備を改造する場合、吸着モジュールおよびコアを交換すれば十分であり、他方、ケーシング、底部要素および蓋要素は、そのままでよい。
コアは、中実材料から作製でき且つ流体を通過しない中空体として構成できる。材料としては、端部キャップを作製できる材料（例えば、ポリアセタール、ポリプロピレンおよびポリイミド）が対象となる。ポリアセタールが好ましい。
ケーシングの内径は、吸着モジュールの外径とともに、外側環状間隙の高さを決定する。ケーシングの一般的役割は、透過成分の捕集である。実施態様Ｉの場合、底部要素と蓋要素との機械的結合および軸線方向密閉力の受容が加わる。
実施態様Ｉの場合、クランプ結合、Ｏ−リングパッキンまたはフランジ結合、底部要素および蓋要素を有するケーシングを使用するのが好ましい。結合の場合、幾何学的に定義された関係を保証するため、ケーシングと底部要素または蓋要素との間の機械的接触が重要である。パッキンの不均一な圧縮が現れる平パッキンを含むクランプ結合は、不適である。実施態様Ｉのモジュール系にもとづき、簡単に、延長部材を使用することによって、既存のケーシングをより多数のモジュール用に改造できる。
底部要素の約３−８ヶのボアを介して、好ましくは一体のクランプ接続として構成して軸線方向へ配置した管路接続へ液体を回転対称に排出する。
蓋要素には、同じく、軸線方向クランプ接続および外側環状間隙の排気口を設けるのが好ましい。
排気のために適切なアダプタ（例えば、簡単な排気ねじ）を使用できるが、螺着可能な、場合によっては、バネ負荷した逆止め弁を使用するのが好ましい。この場合、密封要素は、蓋要素の対応するボアに設置する。逆止め弁の排出路には、阻止機構を設置する。上記阻止機構を開くと、外側環状間隙は、装置内に存在する過圧によって排気される。この場合、逆止め弁の利点は、一方では、蓋要素において直接に密封が行われ、汚染を招く不死スペースが避けられるという点である。他方では、かくして、並列に接続し逆止め弁の排出路を相互に結合した複数のモジュールを共通の弁を介して排気できる。これは、プロセスコンピュータで排気を制御する自動設備のために特に重要である。
外側環状間隙内の空気は、内側環状間隙と外側環状間隙との間に下方へ増大する静水圧差を生じ、その結果、目標物質の早期の発生を誘起するので、外側環状間隙の排気を行う必要がある。
排気口を介して、更に、外側環状間隙の上部範囲を洗浄することも可能である。この場合、外側環状間隙全体にわたって液体流をできる限り均一に分配するため、蓋要素に環状ミゾを設ける。環状間隙の上部範囲の液体は、運転条件下では、強制流動されないので、上記範囲の洗浄は重要である。特に、侵食性媒体を含む吸着体の洗浄後、排気口を介してバイパスの洗浄緩衝液で洗浄を行うのが合目的的である。自動設備の場合、これも制御プログラムによって実施できる。
本発明の課題は、他方では、本発明に係る装置の巻回体状吸着モジュールに、圧力差の作用によって媒体を内方から外方へ貫流させる形式の本発明に係る装置を使用することによって解決される。意外なことには、この操作態様の場合、外方から内方への装置の貫流の場合に比して、より高い処理能および作業圧に対してより高い安定性が得られるということが判った。この場合、装置は、円筒体軸線を垂直として運転するのが好ましい。
驚くべきことには、円筒体軸線を垂直として装置を運転し且つ媒体を上方から供給すれば、脱着された目標物質の高い濃度および電解質中の高い溶離媒量にもとづき高い密度を有する溶離体が、下方へより容易に流出できるということが判った。濾過すべき媒体の供給および透過成分の排出は、装置の反対側の端部において行うのが好ましい。
運転開始時、まず、装置に下方から液体を充填し、蓋要素に設けた排気装置（例えば、排気ねじ）を介して外側環状間隙を排気する。しかしながら、内側環状間隙に下方から媒体を供給するよう、装置を構成することもできる。この場合、蓋要素の排気口を内側環状間隙に接続する。
本発明によって、高いフレキシビリティを特徴とする吸着式物質分離設備を構成するため本発明に係る吸着モジュールおよび装置を使用することもできる。実施態様Ｉにもとづき、２つの方法で、即ち、ケーシングに複数の単一モジュールを並列に接続することによってまたは同一に装備した複数のケーシングを並列に接続することによって、本発明に係る吸着モジュールまたは装置を並列に接続する可能性が創成される。
同一に装備した複数のケーシングを並列に接続する場合、液体の供給および排出が対称に行われるよう留意する。供給、排出管路にクロス（十字）部材を設けるのが好ましい。
吸着モジュールの並列接続は、基本的に目標物質の発生を損なうが（処理能又は吸着容量の不均一性の結果として、発生はすべてのモジュールにおいて同時には行われない）、直列接続は、基本的に、発生推移を改善する。
並列接続および直列接続の組合せによって、より大きい設備を構成すれば好ましい。この場合、比１：２で巻き数を段階づけたモジュール系を使用すれば、有利な可能性が得られる。例えば、第１段に、６０巻きの吸着膜を有するｎヶの吸着モジュールを並列に接続し、第２段に、３０巻きを有するｎ／２ヶのモジュールを並列に接続し、第３段に、１５巻きを有するｎ／４ヶのモジュールを並列に接続すれば、３つのすべての段における圧力降下は、ほぼ等しく、後段の吸着容量は、それぞれ、先行段の１／４である。上述の不均一性にもとづき緩慢に発生する目標物質が次の段によって捕捉されことによって、動的容量（即ち、透過成分中の目標物質の所定濃度まで利用できる結合能）が本質的に増大される。この場合、上述の段階づけには、特に、圧力降下が各段に均一に分配され、従って、最大許容圧力降下まですべての段に負荷できるという利点がある。
各コンポーネントの上述の段階づけの場合、最終段は、設備の全容量の比較的僅かな割合に関係するに過ぎず、従って、全容量の有効な合計割合について有利である。１つの段において、例えば、８０％まで装荷した際に発生が起きた場合、未利用の容量は、装備容量の２０％である。上述の如く２段に段階づけた設備の場合、第２段は、全容量の２０％を有し、第１段は、１００％まで利用でき、第２段は、８０％まで利用でき、全装備容量のうち、利用されないのはほぼ４％に過ぎない。３段設備の場合、利用されない割合は１％に減少される（第１段は全容量の７７．１％であり、第２段は１９．１％であり、第３段は４．８％であり、利用されない割合は、第３段の２０％である）。
直列接続によって発生特性を改善するため、複数のケーシングを並列接続した場合、透過流は、先行段においてを統合してから次の段に供給する。
この場合、直列接続の特に好ましい形態は、タンデム設備と呼ばれる。原理は、吸着体における目標物質の発生は、装荷の最終段階において始めて起こり、従って、直列接続は、かくして始めて利点をもたらすという事実に依拠する。本発明にもとづき、２つの同一の段Ａ，Ｂを使用する。この場合、サイクリックに、それぞれ、１つの段に装荷し、他の段を溶離または再生するか、双方の段を直列に運転する。この場合、下記の如く推移する。段Ａに媒体を装荷する。目標物質が透過成分内に現れる前に、新たに再生した段Ｂに透過成分を切換える。段Ａが完全に装荷されたならば直ちに、残余の媒体を緩衝液とともに段Ａから段Ｂに送り、次いで、前装荷された段Ｂに媒体を負荷し、一方、段Ａを溶離する。かくして、再び、段の切換えられた出発状態に達する。プロセスコンピュータによって制御する場合、かくして、特に、吸着膜を有する本発明に係る装置を使用して、極めて短いサイクル時間を達成でき、従って、設備の極めて高い生産性を達成できる。この場合、短いサイクル時間とは、１５ｍｉｎ以下の時間であり、他方、従来のクロマトグラフィー・カラムを使用した場合、数時間のサイクル時間が必要である。
この種の設備は、遮断機構および切換機構の使用を前提とする。この場合、これら機構の構造は、全プロセスの効率に著しい影響を与える。特に、無効の（即ち、貫流されない）管路部分の存在は、不利に作用する。例えば、液体の切換を行う場合、この切換は、基本的に、２つの別個の遮断機構を有するＴ継手を使用することによっても可能であるが、常に、貫流されない管路部分が残り、かくして、後から来る液体が、先行の液体によって汚染される。ＭａｒｃＶａｌｖｅ社（在チュークスバリー、マサチュセッツ）は、多数の機能（最大６つの入口および出口、バイパス弁、流動切換弁）を各構成ユニットに統合し且つ無視できる不死容積を有する膜弁系を市販している。本発明にもとづき、これらの機構または等価の機構を使用すれば、特に好ましい。
以下に、図１−１４ｃおよび実施例を参照して本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
図１は、実施態様Ｉの本発明に係る装置の略垂直断面図であり、
図２は、実施態様Ｉの本発明に係る装置の２つの吸着モジュールの直列接続のための結合部材の略垂直断面図であり、
図３は、共通のケーシングに並列に配置した巻き数同一の２つの吸着モジュールを有する実施態様Ｉの本発明に係る装置の略垂直断面図であり、
図４ａ−ｃは、巻き数の異なる本発明に係る吸着モジュールの略垂直断面図であり、
図５は、ヘモグロビンの発生曲線であり、
図６は、共通のケーシングに並列に配置した巻き数同一の２つの吸着モジュールおよび直列に接続した巻き数１／２の吸着モジュールを有する実施態様Ｉの本発明に係る装置の略垂直断面図であり、
図７は、実施態様ＩＩの本発明に係る装置の略垂直断面図であり、
図８は、実施態様ＩＩの本発明に係る装置の３段直列接続の外部構造の略図であり、
図９ａ−ｂは、４つのケーシングに並列配置した４つの実施態様Ｉの本発明に係る装置からなる吸着段の縮尺垂直断面図および底面図（尺度ｍｍ）であり、
図１０ａ−ｂは、実施態様Ｉの第１段の４つのケーシング内の１２のモジュールと、第２段の２つのケーシング内の６つのモジュールと、第３段の１つのケーシング内の３つのモジュールとからなる３段吸着設備の縮尺垂直断面図および底面図（尺度ｍｍ）であり、
図１１は、実施態様ＩＶの本発明に係る装置の略垂直断面図であり、
図１２は、実施態様ＩＩＩの本発明に係る装置の略垂直断面図であり、
図１３ａ−ｃは、本発明に係るタンデム設備の略流れ図であり、
図１４ａ−ｃは、環状間隙の無次元の抵抗パラメータＡと局部的静圧と本発明に係る装置の吸着能との間の関係を示すグラフである。
符号の意味は、符号リストに示してある。
図１に示した本発明に係る装置の実施態様Ｉの場合、底部要素７は、組立ねじ２４を介する螺着によって支持架台に結合されており、基本コアとして機能するコア１５の下部凹みは、底部要素の調心円筒体２６にはめ込んである。吸着モジュール４５は、上方からコア１５に差込まれ、かくして、上端キャップ５のウェブ２７は、コア１５の凹みに当接する。
符号２８−３１で示した要素は、結合フランジをなす。このフランジの構造は、図１には、詳細には示してない。これは、好ましくは、“無菌継手”の名の下で知られており、特殊形状のＯ−リングミゾによって非貫流間隙を最小とした継手をなす。継手は、真正のフランジとして構成できるが、“無菌クランプ継手”を設けるのが好ましい。この種の継手は、金属接触によって、構成部材の幾何学的に特に正確な且つ拡散阻止パッキン２１の完壁な効果のために特に必要な結合を実現できる。
ケーシング９は、結合フランジ２９を介して底部要素７の結合フランジ２８に結合されている。ケーシングには、取付けた補償要素１７およびゆるい押圧ねじ１８によって蓋要素８がはめ込んである。結合フランジ３０，３１の固定後、補償要素１７の押圧ねじ１８を締付ける。補償要素１７は、コアおよびケーシングの長さの不可避の製造公差があっても、拡散阻止パッキン２１の作用に必要な軸線方向密閉力を保証するのに役立つ。上記パッキンは、圧縮応力に耐えなければならない。なぜならば、内側環状間隙１０内の静圧は、外側環状間隙１１内のより高い静圧に対して、内側環状間隙の下部パッキン１９、内側環状間隙の上部パッキン２０およびコアパッキン２２によって遮断されるからである。拡散阻止パッキン２１は、上端キャップ５とコア１５と補償要素１７との間の間隙または下端キャップ６とコア１５と底部要素７との間の間隙への液体の拡散を阻止するという役割を有する。
押圧ねじの代わりに、図２を参照して詳細に説明する如く、軸線方向密閉力を加えるため圧搾空気を使用することもできる。このバリエーションは、同時に圧搾空気を加えることができる多数のケーシングを運転する大型設備に特に好ましい。装置の運転時に、特に、高温の洗浄媒体の使用時に、異なる温度が現れる場合、更に利点が得られる。この場合、軸線方向密閉力をニューマチックに加えることによって、ケーシングおよびコアの異なる膨張係数を補償できる。上記補償を達成する他の方式の場合、押圧ねじ１８と補償要素１７との間に弾性要素を設ける。
装置の構成後、媒体供給用の軸線方向接続１２および透過成分排出用の軸線方向接続１３に、管継手およびアダプタを接続する。接続１２，１３は、慣用の管継手（例えば、クランプ継手）に使用するのが好ましい。装置の排気の場合、まず、接続１３を介して洗浄媒体（例えば、緩衝液）を供給し、空気が来る限り排気装置１６を開く。次いで、排気装置を閉じ、接続１２に液体が充填されるまで、洗浄媒体の供給を続ける。次いで、接続１２から媒体を吸着体に装荷する。この場合、空気の導入を避ける。このため、配管系に空気分離器を設けるのが合目的的である。
装置の運転時に使用する他のアダプタには、接続１３の後ろに設置する逆止め弁が含まれる。逆止め弁によって、運転条件において、装置内の媒体は、常に、若干の過圧（好ましくは、０．２−０．７ｂａｒ）に置かれる。かくして、吸着膜の気孔内の気泡の遊離は、阻止される。過圧がない場合は、媒体が溶解ガスに飽和した場合、上記ガスが、気孔内に堆積し、その結果、装置の処理能および吸着容量を低下する危険性が生ずる。逆止弁がない場合、例えば、室温において空気で飽和した媒体が、運転中に、例えば、ポンピングによって加熱されると、容易に、媒体内には溶解ガスの望ましくない過飽和状態が生ずる。
媒体は、接続１２から分配ダクト１４および分配傾斜部３２を介して内側環状間隙１０に流入する。分配傾斜部は、媒体の回転対称の流動分布を実現し、かくして、均一な圧力分布を実現する。媒体が吸着膜１を半径方向へ通過した後、透過成分は、外側環状間隙１１および同じく分配傾斜部を備えた分配ダクト３４を介して接続１３へ流れる。
分配ミゾ３３は、外側環状間隙１１の上部範囲の洗浄に排気装置１６を利用する際に外側環状間隙１１から液体流を分配するという役割を有する。正常時、Ｏ−リングミゾ３５には意味はない。しかしながら、このＯ−リングミゾは、コア１５の代わりに、コア延長部３６の使用を可能とする（図３）。
本発明にもとづき中空円筒形に構成された吸着モジュール４５（図４ａ−４ｃ）は、異なる巻き数の吸着膜１を有する巻回体と、下端キャップ６と、上端キャップ５と、端部キャップに吸着膜を埋込むたの注型塊４と、好ましい実施例にもとづき、液体を透過する内側支持要素３および外側支持要素２とからなる。
合成樹脂からなる端部キャップ５，６は、中空円筒形吸着モジュールの開放端に固定され、上記モジュールに対して直角に延びる。上記端部キャップは、吸着モジュールの端面を合成樹脂注型塊４に液密に埋込む。
図３に、共通のケーシング９に２つの単一吸着モジュールを流動技術的に並列に接続した実施態様Ｉの装置を示した（同図において、蓋要素８は、簡単化のため、補償要素を除いて示した）。図示の単一ケーシング９の代わりに、ケーシングを複数の部分から構成することもでき、かくして、１つのケーシングに２つよりも多数の吸着モジュールを設けた場合に特に、取扱いが簡単となる。双方の吸着モジュールは、図１に示した吸着モジュールと同一である。唯一つの異なる構成部材として、基本コアとしてコア１５とは下部範囲のみが異なる、即ち、引出ダクト３８の存在が異なるコア延長部３６が加えられいる。上記ダクトは、上部吸着モジュールの内側環状間隙１０から下部吸着モジュールの内側環状間隙１０に媒体を流動させることができる。双方のモジュールには、何れも、外側環状間隙１１が設けてある。更に、１つのケーシングに複数のモジュールを挿入する場合に合目的的である離隔ウェブ３９が示してある。離隔ウェブは、対応する注型型によって上端キャップ５または注型塊４に形成できる。その役割は、傾動を避けるためケーシングに吸着モジュールを側方から支持することにある。
実施態様Ｉの全系は、図４ａ−ｃに例示した如く、例えば、巻回体状に構成された吸着モジュール４５の５段階長さ（３．１，６．２５，１２．５，２５，５０ｃｍ）および４段階の巻き数（８，１５，３０，６０）の吸着膜１とからなる。１５の巻きおよび８つの巻きの場合のモジュール中空円筒体の異なる肉厚は、離隔要素の補足層によって補償される（図示してない）。底部要素７，蓋要素８およびケーシング９は、図示の３つの巻き数について同一である。即ち、モジュール系が対象であり、この場合、最少の種類の構成部材によって２０種の構造を組立てるこができる。即ち、例えば、実施態様Ｉの装置でも実施態様ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶの装置でもモジュールを使用できる。環状間隙の設計時、許容できない圧力降下なく、５０ｃｍの３つの単位モジュールの使用が可能であることを重視するので（６０巻きの吸着モジュールを使用する場合、基本的に、各ケーシングに５つのモジュールを使用でき、８巻きの場合、もちろん、３つのモジュールによって、既に、若干の損失が予想される）、流動技術的に同一の装置の他の大きさ範囲が得られ、技術プロセスのスケール・アップの場合に確実な予備実験が可能となる。例として挙げた組合せの関係を下表１に示した。
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上記系は、もちろん、５段階の長さおよび４段階の巻き数の例示の組合せに制限されるものではない。
図７に示した実施態様ＩＩの場合、吸着モジュール４５は、構造に関して、実施態様Ｉの吸着モジュールと同一である。コア１５は、下部の雌ネジによって、コア延長部４８を介して底部要素７の雄ネジ４６に結合されている。コア延長部４８の長さは変更できるので、異なる長さのモジュールを使用できる。ケーシング９は、対応して異なる長さを有する。コア延長部４８、底部要素７，コア１５およびケーシング９の長さは、長さ段階が、例えば、５０，２５，１２．５，６．２５ｃｍの吸着モジュールを使用できるよう選択されている。この場合、最短のユニットについては、コア延長部４８を除去して、コア１５を直接に底部要素７に螺着する。コア１５の上部には、蓋要素８を固定する接続部材４４を螺着する雄ネジ４３が設けてある。かくして、底部要素７と蓋要素８との間にケーシング９を固定し、ケーシングパッキン４９，５０によって外側環状間隙を外方へに関して密封する。蓋要素８に設けたミゾ５３に係合するピン５２は、ねじ４３に接続部材４４を螺着する際にねじれを阻止する。上端キャップ５のウェブ２７は、蓋要素８とコア１５との間に固定されており、かくして、拡散阻止パッキン２１のために押圧力が加えられる。
透過成分は、下端キャップ６のまわりを流れ、分配ボア３４を介して排出される。下部ケーシングパッキン５０のミゾの内面には、特に重い液体がパッキンミゾに堆積するのを避けるため、開口５１が設けてある。拡散阻止パッキン５２は、ねじ４６，４７への液体の侵入を阻止し、かくして、汚染が避けられる。
図２に、実施態様Ｉの本発明に係る装置の吸着モジュールの直列接続のための結合部材を示した。ボデー４０は、その上部が底部要素として構成され、その下部が蓋要素として構成され、結合フランジ２８を介してケーシング上部に結合され、結合フランジ３１を介してケーシング下部に結合される。ボアの形に構成できる分配ダクト３４を介して、先行の（上部）段の透過成分は、外側環状間隙から次の（下部）段の内側環状間隙に供給される。この場合、排気ユニット１６の排気口は、側方に設けてある。補償要素１７の押圧力は、圧搾空気接続４２を介してニューマチックに加えられる。ボデー４０と補償要素１７との間の圧搾空気を受ける範囲は、密封要素２３，４１によって密封する。
図６に、実施態様Ｉの２段設備の結合部材の組込ステーションを示した。この場合、第１段は、２つの同一の吸着モジュールからなり、第２段は、巻き数が１／２の１つの吸着モジュールからなる。この装置は、工業的の小形設備と云える。当業者に周知の如く、同一原理にもとづき、３段設備およびひ４段設備を構成できる。この場合、実際的な理由から、構造高さは、もちろん制限される。
図９ａに、実施態様Ｉの４つの装置からなり共通の支持架台５４に取付けた各段の縮尺垂直断面図を示した。同図には、双方の後段の装置のケーシング９，底部要素８および蓋要素７を示した。各装置は、供給側で分配管１２６を介して並列に接続され、排出側で分配管１２７を介して並列に接続され、かくして、タンデム設備または多段設備の各段として使用できる。利用容量に対する要求が低い場合は、本発明に係るスケール・アップ系をなすこの装置は、もちろん、独立の設備として運転できる。弁５５，５６，５７，５８は、空気圧式膜弁であり、充填および排気の制御に役立つ。供給管１３３および排気・洗浄管１２９は、ブッシュング５９によって支持架台５４に固定されている。蓋要素８は、第６図に詳細に示した補償要素の空気圧式押圧のための構造形状に対応する。分配管１２６，圧搾空気源１３４および排気管路１３０は、供給部材１３１に統合され、排気・洗浄接続１３２は、上記供給部材から弁５６に至る。供給部材１３１は、組立条件において（例えば、モジュール交換の場合）中心支柱１２８の軸線に対して回転された位置に固定できるよう中心支柱に固定されている。これは、排出側の分配管１２７についても当てはまる。弁５８は、停止時、段の無負荷運転に役立つ。
図１０に、図９の装置から出発して、本発明にもとづき、更にスケール・アップを実現する態様を判り易いよう例示した。第１段の１２のモジュールと第２段の６つのモジュールと第３段の３つのモジュールとを含む３段設備を縮尺で示した。この場合、例えば、９６，２４，６ｍ2のモジュールを装備すれば、合計膜面積は１２６ｍ2となる。所要の底面積は、ほぼ２．３０ｍの妥当な構造高さにおいて１ｍ２よりも小さい。当業者に周知の如く、並列接続は、４つの単一ケーシングに限定され、大形設備の場合、導管案内に必要な対称性が保持される限り、段内に複数の４群を並列に配置できる。この対称性およびこれに起因する対称の圧力分布は、もちろん、最適結果のための前提条件である。更に、本発明に係るモジュール系のアスペクトは、ユーザ側で、現行の基本条件にもとづき工業設備を考案できまたは要件増大時に市販のシリース構成部材を自力で装備できるという点にある。
図８に、適切な保持架台に設置し、相互間にマノメータを設けた実施態様ＩＩの３つの装置を直列に接続し相互間にマノメータを設け、適切な保持架台に設置した実験構造を示した。この装置においてプレキシガラス製ケーシングを使用すれば、多段運転時のプロセスを目視で観察することもできる。
図１２に、実施態様ＩＩに対して底部要素７のみを変更した実施態様ＩＩＩのクロスフロー運転用のバリエーションを示した。変更した底部要素７には、内側環状間隙１０から軸線方向ボア６１に至り、密封円錐体６２によって閉鎖できまたは部分的に開放できる半径方向接続ダクト６０が設けてある。密封円錐体６２は、ねじ６４によって蓋要素７に設けた開閉要素６３に設けてある。開閉要素６３は、開閉要素６３と底部要素７との間に自由スペースを形成し外側環状間隙１１の分配ボア３４と連通する開口６５を有する。開閉要素６３は、開口６５の範囲に、ボア６６を有し、液体は、このボアを介して、開閉要素６３の内部に達し、ホースコネクタとして構成された軸線方向排出接続１３を介して流出できる。開口６５の範囲は、外方に関して密封要素６７によって密封される。開閉要素６３を何れにせよ強く回転して引出すと、密封円錐体６２が、何れにせよ強く開放され、かくして、内側環状間隙１０および外側環状間隙１１から流出する液体の量比を変更できる。
このバリエーションの場合、オーバフローする媒体およぴ透過成分、別個に排出されるのではなく、装置内部で再混合されるので、必要な排出口は唯一つでよい。目標物質は、完全な吸着のため、循環運転できる。
図１１に、特殊鋼構造の実施態様ＩＶの本発明に係る装置を示した。この装置は、構造に関して、従来のヒダ付フィルタプラグの運転に慣用の如きハウジングに適合させてある。但し、流動方向は、内方から外方へ向き、従って、２つの排気装置１６が設けてある。パイプ１２１および閉鎖部材１２４から形成されたコアは、底板に溶接され、内部に立上り管１２２を含む。底板７，パイプ１２１、立上り管１２２および閉鎖部材１２４は、密閉溶接された中空スペース１２３を形成する。閉鎖部材１２４および補償要素１７は、液体流を穏やかに方向変更するための弧を形成するよう成形してある。閉鎖部材１２４は、内側環状間隙１０に急勾配で接続する分配ダクト１４を含む。かくして、吸着膜１の方向へ向く動圧を生ずるマイナス作用が最小化される。
図１３ａ−ｃに、タンデム装置の流れ図を示した。これは、装荷後、まず、結合した汚染物を溶離剤１で溶離し、次いで、製品を溶離剤２で溶離する、あるいは逆に、汚染物を溶離剤２で溶離し、製品を溶離剤１で溶離する２段溶離式実施例である。段Ａ，Ｂは、単一モジュールからなるまたは並列および／または直列に配置した単一モジュールからなる同一の吸着ユニットである。ｐＡ１，ｐＡ２，ｐＢ１，ｐＢ２，ｐＭ，ｐＲは、圧力測定機構であり、ＵＶＡ，ＵＶＢは、ＵＶ吸光度を測定するモニタであり、ＬＡ，ＬＢは、導電率モニタであり、ＬＤＭ，ＬＤＥは、空気検知器であり（ポンプの乾燥防止）、ＰＭ，ＰＥは、ポンプであり、ＦＡ，ＦＢ，ＦＲは、前置フィルタユニットであり、数字６８−１０９は、弁の開閉機能を示す。この場合、双方の段の同一役割の弁機能は、同一数字で示してあり、アルファベットＡ，Ｂで区別してある。弁機能９６−９８，１００−１０２を有する弁は、バイパス弁であり、弁機能４Ａ，４Ｂは、逆止め弁として役立ち、弁機能５Ａ，５Ｂ，８９，９９は、管路の排出に役立ち、１Ａ，１Ｂ，３Ａ，３Ｂは、排気に役立ち、６Ａ，６Ｂは、モジュールの排気ユニットのバイパスの開放に役立ち、機能１０３−１１７を有する弁は、方向反転に役立つ。
図１３ａに、段Ａに媒体を供給し、段Ｂから製品を溶離する設備運転状態を示した。
図１３ｂに、直列配置の段Ａ，Ｂへの媒体供給を示した。
上記行程は、タンデム原理に重要である。
他方、図１３ｃに、実施例の特殊な弁装備から生ずるオプションの１つを示した。段Ａには媒体を供給し、段Ｂでは、閉じた循環路で再生および再洗浄を行う。この場合、他のすべての液体についてバイパスを閉じた再生フィルタが、循環路に設置してあり、従って、吸着体から分離される粒状不純物が、再び堆積することはない。
循環路は、ポンプＰＥから送給される他の液体においても、両方向へ使用できる。例えば、想定した使用例において製品の溶離を行う溶離剤２を循環路に設けることもできる。この場合、次いで、循環路の配管系内にある製品を緩衝液によって製品出口６９を介して系から洗出する。
より簡単な使用例の場合、例えば、再洗浄は不要であり、従って、方向反転弁（弁機能１０１−１０７）は不要である。透過成分が製品とみなされる場合、即ち、媒体から汚染物を除去すべき場合、製品排出用管路および対応するアダプタは不要である。両側に常に同一液体（製品または透過成分）が存在するような弁機能（例えば、１４Ａ，Ｂ，１５Ａ，Ｂ）は、第１に、有効な洗浄に役立つ。なぜならば、この場合、段の別個の洗浄が可能であり、汚染物が、貫流された管路から洗出されることはないからである。
図１４ａに、無次元の流動抵抗Ａ１における供給環状間隙の局部的静圧１１８、排出環状間隙の局部的静圧１１９（自由排出時）および局部圧力差１２０を示した。同図において、ｓは、環状間隙の入口からの区間長さを表す。
図１４ｂに、平均圧力差とＡとの関係を示し、図１４ｃに、ロスのない容量利用度とＡとの関係を示した。
本発明にもとづき、上述の計算による環状間隙寸法が０．２以下（好ましくは、０．１以下）の数値を与える装置が好ましい。最小の不死容積の達成のため、Ａの下限として０．０２の数値が好ましい。
実施例１
強酸性膜イオン交換樹脂によるヘモグロビンの濃縮
新鮮なウシの血液４容積を、３．８％クエン酸三ナトリウム水溶液１容積および０．９％塩化ナトリウム水溶液１容積と混合し、３０００ｇで１０ｍｉｎ遠心分離し、上澄液を傾瀉し、沈殿物（赤血球）を１０倍容積の脱イオン水で溶血し、０．２μｍマイクロ濾過膜を介して向流濾過し、透過成分のヘモグロビン量を標準に対するＤｒａｂｋｉｎ試薬（Ｓｉｇｍａ社）によって求めた。
透過成分を、リン酸カリウムおよび脱イオン水で、ｐＨ６．０±０．０５，イオン強度５ｍＭおよびヘモグロビン量３ｍｇ／ｍｌとし、透過成分の吸光度が出発溶液の吸光度の１０％になるまで、面積８ｍ2、６０巻きの強酸性吸着膜（ＥＰ０５３８３１５Ｂ１，ＵＳ−ＰＳ５５４７５７５）を有する実施態様Ｉの本発明に係る装置を介して送液した。３３リットル後に上記吸光度に達した。
基準線に達するまで洗浄した後、緩衝液中で０．１モル塩化カルシウム溶液によって溶離し、溶離液を０．２リットルの分画として捕集し、ヘモグロビン量を求めた。得られた数値を以下の表２に示した。
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ヘモグロビンの収率は、全分画に関して８１．４％であり、分画３−８に関して７６．１％であった。濃縮度は、上記分画に関して２０倍であり、ピーク分画（５，６）に関して２８倍であった。
実施例２
強塩基性吸着膜による発熱物質含有溶液からのエンドトキシン（Endotoxin）の分離
発熱物質テストにおいて、Ｂｉｏ−Ｗｈｉｔｔａｋｅｒ社のカブトガニ・アメーバ細胞溶解素（Ｃｈ．４２２７６０）を使用した。感度：６ｐｇ／ｍｌ
強塩基性吸着膜（ＥＰ０５３８３１５Ｂ１，ＵＳ−ＰＳ５５４７５７５）を装備した実施態様ＩＩの本発明に係る装置を使用した。巻回体状に構成した吸着モジュールの吸着膜の巻き数は、３０であり、膜面積は、１ｍ２であった。
発熱物質除去のため、装置に１Ｍ水酸化ナトリウム２リットルを供給し、６０ｍｉｎ後、緩衝液５リットルで洗浄した。発熱物質テストにおいて、発熱物質の存在は認められなかった。
ウシのγ−グロブリン分画０．５ｇ／リットル（Ｓｉｇｍａ社、発注Ｎｏ．Ｇ７５１６，ロットＮｏ．２４Ｈ９３０６）と、０．０５モル／リットルのリン酸カリウム緩衝液ｐＨ６．０中のエンドトキシン（ドイツ、Ｐｙｒｏｇｕａｎｔ社、Ｃｈａｒｇｅ  １１２３９）１００ｎｇ／ｍｌとの溶液２０リットルを１０ｍｉｎの時間内に装置を介して送給し、透過分中のタンパク質濃度を求め、エンドトキシンを検査した。結果：タンパク質濃度０．４８ｍｇ／ｍｌ，発熱物質テスト：マイナス（ＬＲＶ（対数減少値）＞３．５に対応）。
実施例３
ＤＮＡ除去
全ＤＮＡを求めるため、酵素ベースで作用する“閾値（ThreshholdTM）”−解析器（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｄｅｖｉｃｅｓ社）を使用した。
出発溶液は、Ｐｈａｒｍａｃｉａ社のタンパク質−Ａカラムであらかじめ精製した哺乳動物細胞の培養体のモノクロナール抗体の多段処理のプロセス流であった。上記カラムから出た５５０−６５０リットルのプロセス流は、６４０−７６６ｇの範囲の抗体と、抗体ｍｇ当り６７−３７０ｐｇの範囲のＤＮＡとを含んでいた。
プロセス流は、１５層（２ｍ２）の強塩基性吸着膜を含む実施態様Ｉの本発明に係るユニットを介して約５リットル／ｍｉｎの流速で案内した。
ユニットを出た後、ＤＮＡ含量は、抗体ｍｇ当り５ｐｇ以下であった。
実施例４
吸着モジュールの直列配置による発生曲線の改善
ヘモグロビン（Ｈｂ）濃度の測定は、センサＡＦ４４を備えた流動光度計モデル６６２（Ｗｅｄｇｅｗｏｏｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．サン  カルロス，カリフォルニア  米国）を使用して２８０ｎｍのＵＶ吸収を記録することによって行った。得られた測定信号を市販の平記録計に表示した。検量標準にもとづきＨｂ濃度を求めた。
実験は、ｐＨ，２．０．００５モル／リットルのリン酸カリウム緩衝液にＨｂ２ｇ／リットルを溶解した溶液を使用して実施した。使用したヘモグロビンは、実施例１と同様、ウシの新鮮な血液から調製した。
実験Ａ：
押除けポンプを使用して、４ｍ2の強酸性吸着膜を含む３０層のモジュールを装備した実施態様Ｉの本発明に係る装置を介してＨｂ溶液を約２リットル／ｍｉｎの流速で案内した。出てくる流れのＵＶ吸収を連続的に検知し記録した。
５０％発生時の動的結合容量は、膜面積ｃｍ2当りＨｂ０．７ｍｇであった。
実験Ｂ：
押除けポンプを使用して、強酸性吸着膜６０層（１６ｍ2に対応）を含む実施態様Ｉの本発明に係る２つの並列接続のユニット（第３図参照）を介してＨｂ溶液を約２リットル／ｍｉｎの流速で案内した。出てくる流れのＵＶ吸収を連続的に検知し記録した。
５０％発生時の動的結合容量は、膜面積ｃｍ2当りＨｂ０．５８ｍｇであった。
実験Ｃ：
押除けポンプを使用して、第１段には、実験Ｂと同様、強酸性吸着膜１６ｍ2を装備し且つ第２段には、実験Ａと同様、４ｍ2装備した実施態様Ｉの２段ユニット（第６図参照）を介してＨｂ溶液を約２リットル／ｍｉｎの流速で案内した。出てくる流れのＵＶ吸収を連続的に検知し記録した。
５０％発生時の動的吸着容量は、膜面積ｃｍ2当りＨｂ０．６４ｍｇであった。
３つの実験Ａ，Ｂ，Ｃを図５に示した。
同図から明らかな如く、直列配置（実験Ｃ）によって、結合容量は、ドラスチックに、即ち、Ｈｂ溶液の１０％発生まで、増大し、発生曲線の改善された推移が達成された。
符号の説明
１  吸着膜
２  外側支持要素
３  内側支持要素
４  注型塊
５  上端キャップ
６  下端キャップ
７  底部要素
８  蓋要素
９  ケーシング
１０  内側環状間隙
１１  外側環状間隙
１２  被濾過媒体供給用の軸線方向接続
１３  透過分排出用の軸線方向接続
１４  内側環状間隙に至る分配ダクト
１５  コア
１６  排気装置
１７  補償要素
１８  補償要素の押圧ねじ
１９  内側環状間隙の下部パッキン
２０  内側環状間隙の上部パッキン
２１  拡散阻止パッキン
２２  コアパッキン
２３  補償要素のパッキン
２４  底部要素の取付ねじ
２５  コアの調心円筒体
２６  底部要素の調心円筒体
２７  上端キャップのウェブ
２８  底部要素の結合フランジ
２９  ケーシングの下部結合フランジ
３０  ケーシングの上部結合フランジ
３１  蓋要素の結合フランジ
３２  分配傾斜部
３３  分配ミゾ
３４  外側環状間隙の分配ダクト
３５  Ｏ−リングミゾ
３６  コア延長部
３８  案内ダクト
３９  離隔ウェブ
４０  上部を底部要素として構成し且つ下部を蓋要素として構成した結合部材のボデー
４１  密封要素
４２  圧搾空気接続
４３  コアの上部雄ネジ
４４  接続部材
４５  吸着膜モジュール
４６  底部要素の雄ネジ
４７  コアの雌ネジ
４８  コア延長部
４９  ケーシングパッキン
５０  ケーシングパッキン
５１  開口
５２  拡散阻止パッキン
５３  ミゾ
５４  支持架台
５５−５８  弁
５９  管ブッシュング
６０  半径方向結合ダクト
６１  軸線方向ボア
６２  密封円錐体
６３  開閉要素
６４  ねじ部
６５  凹み
６６  開閉要素６３の内部と連通するボア
６７  密封要素
６８−１０９  弁の開閉機能
６９  製品排出部
９６−９８，１００−１０２  バイパス弁
８９，９９  排気弁機能
１０３−１１７  方向反転弁機能
ｐＡ１，ｐＡ２，ｐＢ１，ｐＢ２，ｐＭ，ｐＲ  圧力測定機構
ＵＶＡ，ＵＶＢ  ＵＶ吸光度
ＬＡ，ＬＢ  導電率モニタ
ＬＤＭ，ＬＤＥ  空気検知器（ポンプの乾燥防止）
ＰＭ，ＰＥ  ポンプ
ＤＭ，ＤＲ  容積測定ユニット
ＦＡ，ＦＢ，ＦＲ  前置フィルタユニット
４Ａ，４Ｂ  逆止め弁
５Ａ，５Ｂ  配管系排出弁機能
１Ａ，１Ｂ，３Ａ，３Ｂ  排気弁機能
６Ａ，６Ｂ  バイパス開放弁機能
１４Ａ，Ｂ，１５Ａ，Ｂ  洗浄
１１８  供給環状間隙内の局部的静圧
１１９  排出環状間隙内の局部的静圧
１２０  局部的静圧差
１２１  パイプ
１２２  立上り管
１２３  中空スペース
１２４  閉鎖部材
１２６  供給側の分配管
１２７  排出側の分配管
１２８  中心支柱
１２９  洗浄管路
１３０  排気管路
１３１  供給部
１３２  排気・洗浄接続
１３３  供給管
１３４  圧搾空気源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１３ｃ】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１４ｃ】
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