JP2014223613A - 攪拌セルモジュールおよびその使用方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】所望の用途および装置で用いる膜の候補を事前に評価するための攪拌セルモジュールを提供する。
【解決手段】流体の入出ポート７１０を有する底板６０１と、内壁５０１を備える本体５００と、シャフトとシャフトから突出する少なくとも１つの部材とを備える回転可能な攪拌器４００と、上面１１０及び下面の両方を貫通する中心流路と、外面を備える側面とを備え、外面が本体の内壁５０１と接触するバッフル１００とを備える攪拌セルモジュール１０００で、攪拌器４００のシャフトがバッフル１００の中心流路を貫通するとともに、攪拌器４００の部材が底板６０１とバッフル１００の下面との間に配置される攪拌セルモジュール１０００。
【選択図】図４

Description

発明の背景
[0001]例えば、分子のタイプと様々なプロセスとの間の違いを考慮して、選択性と透過流束との間で望ましいバランスを得られるように膜が評価される。小規模な製造および研究では、例えば、所望の用途および装置で用いる膜の候補を事前に評価するために攪拌セルモジュールが使用される。一般に、モジュールは攪拌タンクの形状をなし、膜が底部に取り付けられる。供給流体またはチャレンジ流体をモジュール内に導入して、モジュールを動作させるとともに、各膜について透過流束と選択性との間の関係を解析する。その結果に基づき、膜が更に評価される場合があり、例えば、膜は、クロスフローまたは膜間差圧（ＴＭＰ）の条件を使用して、例えばタンジェンシャルフローろ過（ＴＦＦ）カセットまたはホルダを用いて、スケールアップされ試験され得る。
[0002]また一方で、より正確な結果および／または予見的な結果をもたらす改良型の攪拌セルモジュール、例えばＴＦＦカセットまたはホルダを使用し、取得しうる結果に近い結果をもたらす改良型の攪拌セルモジュールが求められている。本発明によるの前述の利点および他の利点は、以下に記載される説明から明らかとなろう。
[0003]本発明の実施形態によれば、効率的な膜の試験を行なうように動作され得る攪拌セルモジュールが提供される。
[0004]攪拌セルモジュールの１つの実施形態は、（ａ）ポートを含む底板と、（ｂ）内壁を備える本体と、（ｃ）シャフトと該シャフトから突出する少なくとも１つの部材とを備える回転可能な攪拌器と、（ｄ）上面と、下面と、上面および下面の両方を貫通する少なくとも１つの中心流路と、外面を備える側面とを備え、外面が本体の内壁と接触するバッフルとを備え、攪拌器のシャフトがバッフルの中心流路を貫通するとともに、攪拌器の部材が底板とバッフルの下面との間に配置される。幾つかの実施形態において、中心流路は、テーパー状の側壁を有する流路を構成する。これに代えて、あるいはこれに加えて、幾つかの実施形態では、バッフルが上面および下面の両方を貫通する複数の流体流路を更に備えることができ、また、流路が穿孔および／またはフィンを備えることができる。
[0005]攪拌セルモジュールの他の実施形態は、（ａ）ポートを含む底板と、（ｂ）内壁を備える本体と、（ｃ）シャフトと該シャフトから突出する少なくとも１つの部材とを備える回転可能な攪拌器と、（ｄ）上面、下面、中心流路、複数の流体流路を備え、中心流路および複数の流体流路が上面および下面の両方を貫通するバッフルであって、外面を備える側面を備え、外面が本体の内壁と接触するバッフルと、を備え、攪拌器のシャフトがバッフルの中心流路を貫通するとともに、攪拌器の部材が底板とバッフルの下面との間に配置される。幾つかの実施形態において、バッフルの流体流路は穿孔および／またはフィンを備える。
[0006]他の実施形態では、攪拌セルモジュールを使用する方法が提供される。
[0007]本発明の他の実施形態は、攪拌セルモジュールで用いるバッフルを提供する。
本発明の実施形態に係る攪拌セルモジュールで用いる、中心流路を含むバッフルの正面図、斜視図、側面図、および、断面図である。テーパー状の側壁（上面からおよび下面から先細って示される）を有する中心流路を示す。 本発明の実施形態に係る攪拌セルモジュールで用いる、中心流路を含むバッフルの正面図、斜視図、側面図、および、断面図である。非テーパー状の（垂直断面図において直線状の）側壁を有する中心流路を示す。 本発明の一実施形態に係る攪拌セルモジュールで用いる、中心流路と複数の流体流路とを含むバッフルの正面図、斜視図、および、側面図を示す。 本発明の一実施形態に係る攪拌セルモジュールで用いる中心流路と複数の流体流路とを含む他のバッフルの斜視図を示す。 図１Ａに示されるバッフルを含む、本発明の一実施形態に係る攪拌セルモジュール（膜は示されない）の組立図を示し、モジュールは、ポートを含む底板と、内壁を備える本体と、シャフトと該シャフトから突出する少なくとも１つの部材とを備える回転可能な攪拌器と、バッフルとを備え、バッフルは、上面と、下面と、上面および下面の両方を貫通する少なくとも１つの中心流路と、外面を備える側面とを備え、バッフルの外面が本体の内壁と接触し、攪拌器のシャフトがバッフルの中心流路を貫通するとともに、攪拌器の前記部材が底板とバッフルの下面との間に配置される。 図２に示されるバッフルを含む、本発明の一実施形態に係る攪拌セルモジュール（膜は示されない）の分解図を示し、モジュールは、ポートを含む底板と、内壁を備える本体と、シャフトと該シャフトから突出する少なくとも１つの部材とを備える回転可能な攪拌器と、バッフルとを備え、バッフルは、上面と、下面と、上面および下面の両方を貫通する少なくとも１つの中心流路と、外面を備える側面とを備える。 図２に示されるバッフルを含む、本発明の一実施形態に係る攪拌セルモジュール（膜は示されない）の組立図を示し、モジュールは、ポートを含む底板と、内壁を備える本体と、シャフトと該シャフトから突出する少なくとも１つの部材とを備える回転可能な攪拌器と、バッフルとを備え、バッフルは、上面と、下面と、上面および下面の両方を貫通する少なくとも１つの中心流路と、外面を備える側面とを備える。本体の内壁と接触するバッフルの外面を示し、攪拌器のシャフトがバッフルの中心流路を貫通するとともに、攪拌器の部材が底板とバッフルの下面との間に配置される。 図３Ａに示されるバッフルを含む、本発明の一実施形態に係る攪拌セルモジュール（膜は示されない）の組立図を示し、モジュールは、ポートを含む底板と、内壁を備える本体と、シャフトと該シャフトから突出する少なくとも１つの部材とを備える回転可能な攪拌器と、バッフルとを備え、バッフルは、上面と、下面と、上面および下面の両方を貫通する少なくとも１つの中心流路と、外面を備える側面とを備え、バッフルの外面が本体の内壁と接触し、攪拌器のシャフトがバッフルの中心流路を貫通するとともに、攪拌器の前記部材が底板とバッフルの下面との間に配置される。 図１Ａに示されるバッフルを含む、本発明の実施形態に係る組み立てられた攪拌セルモジュール（膜は示されない）の断面図を示す。 図２に示されるバッフルを含む、本発明の実施形態に係る組み立てられた攪拌セルモジュール（膜は示されない）の断面図を示す。 図３に示されるバッフルを含む、本発明の実施形態に係る組み立てられた攪拌セルモジュール（膜は示されない）の断面図を示す。
[0015]本発明の一実施形態によれば、攪拌セルモジュールは、（ａ）ポートを含む底板と、（ｂ）内壁を備える本体と、（ｃ）シャフトと該シャフトから突出する少なくとも１つの部材（一般的にはシャフトに固定される）とを備える回転可能な攪拌器と、（ｄ）上面、下面、上面および下面の両方を貫通する少なくとも１つの中心流路、および、外面を備える側面を備え、外面が本体の内壁と接触するバッフルと、を備え、攪拌器のシャフトがバッフルの中心流路を貫通するとともに、攪拌器の部材が底板とバッフルの下面との間に配置される。幾つかの実施形態において、バッフルは、上面および下面の両方を貫通する複数の流路を更に備えることができ、また、流路は穿孔および／またはフィンを備えることができる。
[0016]攪拌セルモジュールの他の実施形態は、（ａ）ポートを含む底板と、（ｂ）内壁を備える本体と、（ｃ）シャフトと該シャフトから突出する少なくとも１つの部材とを備える回転可能な攪拌器と、（ｄ）上面、下面、中心流路、複数の流体流路を備え、中心流路および複数の流体流路が上面および下面の両方を貫通するバッフルであって、外面を備える側面を備え、外面が本体の内壁と接触するバッフルと、を備え、攪拌器のシャフトがバッフルの中心流路を貫通するとともに、攪拌器の部材が底板とバッフルの下面との間に配置される。幾つかの実施形態において、バッフルの流体流路は穿孔および／またはフィンを備えることができる。
[0017]幾つかの実施形態において、バッフルの中心流路は、テーパー状の側壁を有する流路を備える。
[0018]一実施形態において、バッフルは、中心ハブと、ハブに取り付けられる複数のフィンとを備える。幾つかの実施形態では、中心ハブが軸線を有し、また、フィンは、中心ハブの軸線に対して傾けられる。これに代えて、あるいはこれに加えて、一実施形態では、バッフルが少なくとも３つのフィンを備える。
[0019]本発明によれば、攪拌セルモジュールを使用する方法も提供される。例えば、一実施形態の方法は、流体を一実施形態の攪拌セルモジュール内に導入するステップであって、攪拌セルモジュールが内部に膜を含むステップと、攪拌器を動作させるステップと、膜を通過するろ過物を得るステップと、透過流束と膜の選択性との間の関係を解析するステップとを備える。
[0020]他の実施形態では、攪拌セルモジュールを動作させるための方法が提供され、攪拌セルモジュールは、ポートを含む底板と、内壁を備える本体と、シャフトと該シャフトから突出する少なくとも１つの部材とを備える回転可能な攪拌器と、上面、下面、上面および下面の両方を貫通する少なくとも１つの中心流路、および、外面を備える側面を備え、外面が本体の内壁と接触するバッフルと、上流面および下流面を有するとともに、下流面が底板と接触する膜と、を備え、攪拌器のシャフトがバッフルの中心流路を貫通するとともに、攪拌器の部材が底板とバッフルの下面との間に配置され、方法は、流体を本体内に導入するステップと、攪拌器を回転させるステップと、流体を膜と底板のポートとに通すステップとを備える。好ましい実施形態において、この方法は、透過流束と膜の選択性との間の関係を解析するステップを更に備える。
[0021]本発明の他の実施形態によれば、バッフルが攪拌セルモジュールで用いるために設けられ、このバッフルは、中心流路と、上面と、下面と、外面とを備え、中心流路が上面および下面の両方を貫通する。幾つかの実施形態では、中心流路がテーパー状の側壁を有する流路を構成する。これに代えて、あるいはこれに加えて、幾つかの実施形態において、バッフルは、上面および下面の両方を貫通する複数の流路を更に備えることができ、流路は穿孔および／またはフィンを備えることができる。好適には、本発明に係るバッフルの実施形態は既存の攪拌セルモジュールの使用に適しており、例えば、バッフルを用いてモジュールに対し 「レトロフィット」することができる。
[0022]本発明の他の実施形態に係るバッフルによれば、バッフルは、中心流路と、流体流路と、上面と、下面と、外面とを備え、中心流路および流体流路は上面および下面の両方を貫通する。バッフルの幾つかの実施形態において、流体流路は穿孔および／またはフィンを備える。
[0023]好適には、本発明に係るバッフル（および、バッフルを含む攪拌セルモジュール）を効果的に動作させることができる。任意の特定の機構に限定されることなく、バッフルが上側流体層へ向かう運動量移動を妨げ、それによって、より高い毎分回転数で、且つ、より高い循環流束で攪拌できると考えられる。また、膜表面から離れる運動量移動を防止することにより、バッフルが膜の表面付近で攪拌器により与えられる運動エネルギー（乱流／圧力）を捕捉し、それにより、活性ろ過部位から離れる残存溶質の輸送が増進されて、濃度分極が減少されると考えられる。これにより、さもなければ混合の増進を伴わない高い透過流束状態によってもたらされる場合があるアーチファクトを伴うことなく、タンジェンシャルフローろ過（ＴＦＦ）の最も代表的な作用である、より高い膜を介した透過流束状態が可能になると考えられる。更なる利点は、より少ないチャレンジ溶液（例えば、更なるチャレンジ溶液の必要性が減少されあるいは排除される）、試験時間の減少、および、コストの低減のための要件を含む。これに代えて、あるいはこれに加えて、より効率的に試験が行なわれる。例えば、結果がより予見的であり、それにより、その後のスケールアップ試験前に、あまり望ましくない膜候補が取り除かれ、全体の試験時間およびコストが更に減少される。
[0024]幾つかの実施形態では、バッフルの使用が渦形成を減少させる。
[0025]ここで、以下、本発明の構成要素のそれぞれについて更に詳しく説明する。この場合、同様の構成要素が同様の参照数字を有する。
[0026]図１〜図３に示される実施形態において、バッフル１００は、中心流路１５０と、上面１１０と、下面１２０と、外面１３１を備える側面１３０とを備え、中心流路は上面および下面の両方を貫通する。
[0027]図２および図３に示される実施形態では、バッフル１００が複数の流体流路１６０を更に備え、流体流路は、バッフルの上面および下面の両方を貫通する。幾つかの実施形態では、流路が排出と空気取り込みの減少とを可能にすると考えられる。
[0028]図２に示される実施形態において、図示のバッフルは、軸方向に配置されるフィン１７５と、非球形の開口を備える流体流路１６０と、軸線１８５を有する中心ハブ１８０と、外面１３１を含む外側リング１３５とを含み、フィンは、中心ハブと外側リングとの間に介挿されてこれらに接続される。フィンは、中心ハブの軸線に対して傾けられることが好ましく、第１のエッジ１７５Ａと第２のエッジ１７５Ｂとを備える。幾つかの実施形態（図示せず）において、フィンは、第１のエッジと第２のエッジとの間に湾曲部を含む。
[0029]図３に示される実施形態において、図示のバッフル１００は、球形の穴または穿孔１９０を備える流体流路１６０を含む。
[0030]様々なバッフル形態が本発明で用いるのに適している。例えば図３に示されるように流体流路１６０が球形または略球形の開口（例えば、穿孔１９０）を備える実施形態において、（攪拌器のシャフトのための）中心流路１５０は、流体流路１６０の個々の直径よりも大きい内径を有する。これに加えて、あるいはこれに代えて、流体流路は、互いと比べて類似の、あるいは同一の内径または開口面積を有することができ、あるいは、異なり得る。
[0031]図１Ａ図１Ｂ、図２、図４、図５に示される実施形態において、バッフルの外面１３１は、攪拌セルモジュールの本体の内壁と締まり嵌めを成す外径を有して、連続的である。
[0032]しかしながら、例えば図３および図６に示されるように、外面１３１の一部を切り欠くことができ（例えば、不連続な外面１３１Ａを与える）、それにより、依然として攪拌セルモジュールの本体の内壁と締まり嵌めを成しつつ、流体流路が設けられる。
[0033]中心流路１５０は、形状およびサイズ（例えば、直径）など、任意の適した形態を有することができる。例示的に、中心流路は、（例えば、図１に示されるように）テーパー状の側壁を有することができ、または、（例えば、図１Ｂ、図２、および、図３に示されるように）非テーパー状（例えば、直線状）の側壁を有することができる。テーパー状の側壁に関しては、図１Ａに示されるように側壁が上面および下面の両方から先細っていることが好ましいが、側壁を上面のみから、あるいは下面のみから先細らせることができる。一般に、中心流路は約５ｍｍ〜約３０ｍｍの範囲内の直径を有し、好ましくは、中心流路は約２５ｍｍ以下の直径を有する。しかしながら、中心流路は、更に大きい、あるいは更に小さい直径を有することができる。
[0034]これに加えて、あるいはこれに代えて、図示の実施形態は、それぞれが球形または略球形の開口を備える中心流路１５０を示すが、流路は、非球形の開口、例えば三角形、長方形、正方形、または、他の形状の開口を有することができる。また、開口は、（例えば、図１Ａ〜図１Ｂ、図２、図４、および、図５に示されるように）連続した内面１５１を有することができ、または、切り欠かれる内面（例えば、図３および図６に示されるように、不連続な内面１５１Ａを与える）を有することができる。
[0035]図４〜図６に示される攪拌セルモジュールの実施形態において（および、図１〜図３に示されるバッフルの実施形態に関連して）、攪拌セルモジュール１０００は、圧力シールされたカバー７００と、流体入口／出口ポート７１０と、少なくとも１つの通気孔７０１（随意的な第２の通気孔７０１が示される）と、ガス入口ポート７０２（モジュールを加圧するため）と、透過物出口ポート６０１Ａを含む底板６０１を備える膜ホルダ６００と、中心ルーメンを備えるとともに内壁５０１および外壁５０２を含む本体５００と、中心流路１５０、上面１１０、および、下面１２０を含むバッフル１００とを備え、中心流路が上面および下面の両方を貫通し、バッフルは、本体５００の内壁５０１と接触する外面１３１を備える側面１３０も備える。図５および図６に示される実施形態では、バッフル１００が流体流路１６０を更に備え、流体流路は上面および下面１１０、１２０の両方を貫通する。
[0036]図示の攪拌セルモジュールは攪拌器４００も備え、攪拌器４００はシャフト４１０とインペラ４２０（図示の実施形態では、シャフトから外側へ延びる２つの突出部材またはアーム４２１Ａ、４２１Ｂを備える）とを備え、シャフトはバッフルの中心穴を貫通し、また、インペラはバッフルの下面と底板との間に配置される（例えば、図７にも示される）。また、図示の実施形態において、モジュールは、膜ホルダと本体とをシール可能に係合させる可動支持体９００（図５Ａに更に詳しく示される）を含む。
[0037]使用の典型的な準備では、支持体９００が下降されて、膜が膜ホルダ６００の底板６０１上に配置され、それから、支持体が上昇されて、膜ホルダと本体とがシール可能に係合される。
[0038]モジュールは、更なる構成要素、例えば、マグネットまたはモータ９５０などの攪拌器を回転させるための手段、１つ以上のベアリング（例えば、モータおよび／または攪拌器と関連付けられる）、１つ以上のＯリングおよび／またはガスケット、および／または、１つ以上のチューブ取付具および／またはポートおよび／またはバルブ（例えば、ガス加圧、通気／圧力逃がし、および、透過のため）を含むことができる。
[0039]本発明の実施形態に係る攪拌セルモジュールは、任意の適した容量、例えば数ミリリットル（ｍＬ）以上の容量を有することができる。幾つかの実施形態において、モジュールは、数百ｍＬ、または、数千ｍＬ以上の容量を有する。一般に、本発明の実施形態に係る攪拌セルモジュールは、約３ｍＬ〜約６００ｍＬ以上の容量を有する。
[0040]様々な本体形態（並びに、カバー、底板、攪拌器、および、支持体における構造）が本発明で用いるのに適しており、そのような要素および構造は商業的に利用できる。
[0041]図示の実施形態では、攪拌器４００の下端４３０が略「Ｔ形状」の外観を有し、例えば、この場合、攪拌器のシャフト４１０が垂直軸線を有するとともに、インペラ４２０が垂直軸線に対して垂直にあるいは略垂直に突出する２つの部材またはアーム４２１ａ、４２１ｂを有し、また、インペラの中心がシャフトの下端に装着されるが、本発明はこれに限定されない。例示的に、インペラが３つ以上のアームを有することができ、および／または、屈曲アームおよび／または部材がシャフトの垂直軸線に対して非平行に、あるいは平行に突出できる。これに加えて、あるいはこれに代えて、インペラをシャフトの下端から距離を隔ててシャフトに装着することができる。
[0042]バッフル、本体、膜ホルダ、支持体、カバー、および、攪拌器は、使用されるべき流体と適合する任意の不浸透性の熱可塑性材料を含む、任意の適した硬質の不浸透性材料から製造され得る。例えば、バッフル、本体、膜ホルダ、および、カバーは、高分子、または、ステンレス鋼などの金属から製造され得る。一般に、耐溶剤性があまり懸念されない実施形態においては、攪拌される流体と接触する表面が非金属であり、また、耐溶剤性が関心事である場合には、攪拌される流体と接触する表面が金属（例えば、ステンレス鋼）および／またはガラス（例えば、ホウケイ酸ガラス）である。１つの実施形態では、シャフトおよびインペラがＰＴＦＥでコーティングされる。好ましい実施形態では、本体およびバッフルがそれぞれ高分子から製造され、幾つかの実施形態において、本体は、透明または半透明な高分子、例えばアクリル、ポリプロピレン、ポリスチレン、スルホン、または、ポリカーボネート樹脂である。透明または半透明な高分子は、モジュールが動作している間にモジュールの内容物を見るために望ましい。
[0043]本発明によれば、様々な膜を使用できる。
[0044]膜は、任意の適した細孔構造、例えば、孔径（例えば、沸点により明示されるように、または、例えば米国特許第４，３４０，４７９号明細書に記載されるようなＫＬによって明示されるように、あるいは、毛管凝縮流細孔計によって明示されるように）、平均流量細孔（ＭＦＰ）径（例えば、細孔計、例えばＰｏｒｖａｉｒ Ｐｏｒｏｍｅｔｅｒ （英国のノーフォーク州にあるＰｏｒｖａｉｒ ｐｌｃ）、または、商標ＰＯＲＯＬＵＸ（Ｐｏｒｏｍｅｔｅｒ．ｃｏｍ；Ｂｅｌｇｉｕｍ）の下で入手できる細孔計を使用して特徴付けられるとき）、細孔率、孔直径（例えば、例えば米国特許第４，９２５，５７２号明細書に記載される改良ＯＳＵ Ｆ２試験を使用して特徴付けられるとき）、または、除去率を有することができる。
[0045]膜は、任意の適した直径と、有効膜面積とを有することができる。一般に、膜は、少なくとも約２５ｍｍの直径と、少なくとも約０．９ｃｍ２の有効膜面積、より一般的には少なくとも約３．５ｃｍ２の有効膜面積とを有する。他の例示的な膜直径および有効膜面積は、少なくとも約４５ｍｍおよび少なくとも約１１．５ｃｍ２；少なくとも約６４ｍｍおよび少なくとも約２７．０ｃｍ２；少なくとも約７６ｍｍおよび少なくとも約３８．５ｃｍ２；少なくとも約９０ｍｍおよび少なくとも約５４．５ｃｍ２；少なくとも約１５０ｍｍおよび少なくとも約１６２ｃｍ２、または、それ以上である。
[0046]以下の例は、本発明を更に例示するが、無論、決して本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
実施例１
[0047]この実施例は、本発明の一実施形態に係るバッフルを含む攪拌セルモジュールを使用すると、バッフルを伴わない攪拌セルモジュールを使用して得られる結果よりもＴＦＦカセット性能を更に代表する混合デキストランＲ９０結果を与えることを実証するものである。
[0048]８．９ｍｍ中心穴を有する（一般的には図１Ａに示されるような）テーパー状固体プラスチックディスクバッフルが圧力嵌めを使用して攪拌セルモジュール内に設置され、それにより、膜の上流面よりも約１ｃｍ上側にバッフルが配置される。この場合、バッフルの効果の直接的な比較のためにバッフルを取り外すことができる。モジュールは約５０ｍＬの容量を有する。（デキストランチャレンジを使用して）モジュール内で試験される膜は、直径が約４４．５ｍｍであり、約１３．４ｃｍ２の有効膜面積を有する。同一グレードの膜が各容器内に配置されて試験される。
[0049]３０ｋＤａ公称分画分子量を有するデルタ再生セルロース媒体（ニューヨーク州のポートワシントンにあるＰａｌｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）の５つの４４．５ｍｍディスクが、同じ攪拌セルモジュール内で、１回はバッフルを伴って、また、１回はバッフルを伴わずに、２回試験される。最初のデキストランチャレンジ前に、ディスクは、脱イオン（ＤＩ）水内で２４時間にわたって濯がれ、その後、２５０ｍＬの新鮮なＤＩ水を５５ｐｓｉの圧力でディスクに加圧透過通水させることによって任意の防腐剤が洗い流される。最初のデキストランチャレンジ後、ディスクおよび攪拌セルモジュールは、ＤＩ水を使用して完全な濯ぎを伴って洗浄された後、４０℃まで加熱された新鮮なＤＩ水を用いた１０００ＲＰＭ攪拌を伴う１０分間にわたる洗浄サイクルがなされる。各膜サンプルが連続的に２回試験され、また、試験順序が交互になされた。その場合、３つのディスクが最初にバッフルを伴ってチャレンジされ、２つのディスクが最初にバッフルを伴わずに試験された。
[0050]攪拌セルモジュールは、一定の透過流束を調整しつつ動作される。攪拌セルが窒素を用いて２０ｐｓｉまで加圧され、また、ＶＷＲデジタル攪拌プレートを使用して磁気攪拌器が１６００ＲＰＭで回転される。透過物流は、セルモジュールの下流側でＲａｉｎｉｎ精密蠕動ポンプ（Ｍｅｔｔｌｅｒ Ｔｏｌｅｄｏ；オハイオ州のコロンバス）を使用して７０リットル／ｍ２／時（ＬＭＨ）に設定される。
[0051]バッフルを伴わずに試験されたサンプルは、バッフルを用いて試験された同じサンプルと比べて高いＲ９０（１７ｋＤａ高い）を有する。ディスクがバッフルを用いて試験されると、約２８ｋＤａのＲ９０が観察される。しかしながら、同じディスクがバッフルを伴わずに試験されると、約４５ｋＤａのＲ９０が測定される。観察される差は、対Ｔ−試験試験（ｐ＜０．０５）を使用して試験順序にかかわらず統計的に著しいことが見出される。
[0052]バッフルを含む攪拌セルモジュールは、セットアップされるとともに、攪拌器が１０００ＲＰＭで回転されて一定の透過流束が２５ＬＭＨであることを除き、一般に例１に記載されるように動作される。Ｒ９０は１７ｋＤａである。
[0053]同じ膜グレートおよびデキストラン混合物を使用するＴＦＦカセット試験は、１６〜１８ｋＤａのＲ９０を与える。
[0054]したがって、この実施例は、本発明の一実施形態に係るバッフルを含む攪拌セルモジュールを使用する（異なる攪拌速度および透過流束を使用する）と、バッフルを伴わない攪拌セルモジュールを使用して得られる結果よりもＴＦＦカセット性能を更に代表する混合デキストランＲ９０結果を与えることを実証する。
実施例２
[0055]この実施例は、異なる直径の中心流路を有するバッフルを含むセル攪拌モジュールを使用した渦形成の減少を実証するものである。
[0056]一般に図１Ｂおよび図４に示されるバッフルを含む攪拌セルモジュールがセットアップされる。比較のため、実験の各組ごとにバッフルを伴わない攪拌セルモジュールもセットアップされる。
[0057]４４．５ｍｍモジュールが使用され、また、バッフルは、８．９ｍｍ、１０．２ｍｍ、１１．４ｍｍ、１２．７ｍｍ、および、１９．１ｍｍの中心直径を有する。
[0058]バッフルは、ポリスルホン円筒体の内壁に対して押し付けられるプラスチックプレートである。バッフルは、膜ホルダの表面よりも約１ｃｍ上側に配置される。チャレンジ溶液が導入されて、モジュールが窒素ガスを用いて５ｐｓｉ（３４．５ｋＰａ）に加圧される。攪拌器ＲＰＭはストロボスコープによって確認される。異なる攪拌速度で渦高さの写真が撮られ、また、写真からの渦高さは、Ｍｉｃｒｏｍｅｔｒｉｃｓ Ｉｍａｇｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｏｆｔｗａｒｅを使用して各画像を基準長さに較正することによって解析される。
[0059]結果は以下の表１に示される通りである。
Figure 2014223613
[0060]実験の他の組では、６３．５ｍｍモジュールが使用され、また、バッフルは、８．９ｍｍ、１２．７ｍｍ、および、１９．１ｍｍの中心直径を有する。
[0061]結果は以下の表２に示される通りである。
Figure 2014223613
[0062]この実施例は、中心流路を有するバッフルを使用して渦を減少させることができ、また、様々な中心直径が適していることを示す。
実施例３
[0063]この実施例は、異なる厚さおよび異なる数のフィンを有するバッフルを含むセル攪拌モジュールを使用した渦形成の減少を実証するものである。
[0064]一般に図２および図５に示されるバッフルを含む攪拌セルモジュールがセットアップされる。比較のため、バッフルを伴わない攪拌セルモジュールもセットアップされる。
[0065]４４．５ｍｍモジュールが使用され、また、２組のバッフルが使用され、一方の組は、３．４ｍｍの厚さと３個、６個、１０個のブレードとを有し、他方の組は、６．４ｍｍの厚さと３個、６個、１０個のブレードとを有する。
[0066]バッフルは、ポリスルホン円筒体の内壁に対して押し付けられるプラスチックプレートである。バッフルは、膜ホルダの表面よりも約１ｃｍ上側に配置される。チャレンジ溶液が導入されて、モジュールが窒素ガスを用いて５ｐｓｉ（３４．５ｋＰａ）に加圧される。
[0067]攪拌器は、０、２４０、６００、８００および１０００ＲＰＭで回転される。
[0068]異なる攪拌速度で渦高さの写真が撮られ、また、写真からの渦高さは、Ｍｉｃｒｏｍｅｔｒｉｃｓ Ｉｍａｇｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｏｆｔｗａｒｅを使用して各画像を基準長さに較正することによって解析される。
[0069]結果は以下の表３に示される通りである。
Figure 2014223613
[0070]この実施例は、フィンを有するバッフルを使用して渦を減少させることができ、また、様々な数のバッフルおよびバッフル厚さが適していることを示す。
[0071]本明細書中で挙げられる公報、特許出願、および、特許を含む全ての引用文献は、あたかも各引用文献が参照により組み入れられるべく個々に且つ具体的に示されて本明細書中にその全体が記載されたかのように同じ程度まで参照することにより本願に組み入れられる。
[0072]本発明を説明する文脈における（特に、以下の特許請求の範囲の文脈における）、「１つの（ａ）、（ａｎ）」および「その」および「少なくとも１つの」という用語および同様の指示対象は、本明細書中で別段に示唆されなければ、あるいは文脈により明確に矛盾しなければ、単数および複数の両方を網羅するように解釈されるべきである。１つ以上の項目のリストがその後に続く「少なくとも１つの」という用語の使用（例えば、「ＡおよびＢのうちの少なくとも１つ」）は、本明細書中で別段に示唆されなければ、あるいは文脈により明確に矛盾しなければ、リストアップされた項目から選択される１つの項目（ＡまたはＢ）、または、リストアップされた項目のうちの２つ以上の任意の組み合わせ（ＡおよびＢ）を意味するように解釈されるべきである。「備える」、「有する」、「含む」、および、「包含する」という用語は、別段に言及されなければ、非制約的な用語（すなわち、「〜を含むがこれに限定されない」を意味する）として解釈されるべきである。本明細書中の値の範囲の列挙は、本明細書中で別段に示唆されなければ、その範囲内に入るそれぞれの別個の値を個別に参照する省略法としての役目を果たすように意図されるにすぎず、また、それぞれの別個の値は、あたかもそれが本明細書中に個別に挙げられたかのように本明細書中に組み入れられる。本明細書中に記載される全ての方法は、本明細書中で別段に示唆されなければ、あるいは文脈により明確に矛盾しなければ、任意の適した順序で行なうことができる。本明細書中で与えられる任意のおよび全ての例または典型的な言語（例えば、「など」）の使用は、本発明をより良く照らし出すべく意図されるにすぎず、別段に主張されなければ、本発明の範囲に限定をもたらさない。明細書中の言語は、特許請求の範囲に記載されない任意の要素を本発明の実施に必須であるとして示唆するように解釈されるべきでない。
[0073]本明細書中には、本発明を実施するための本発明者等に知られる最良の形態を含む本発明の好ましい実施形態が記載される。それらの好ましい実施形態の変形は、前述の説明を読むと当業者に明らかとなり得る。本発明者等は、当業者が必要に応じてそのような変形を使用することを予期し、また、本発明者等は、本明細書中に具体的に記載される方法以外の方法で発明が実施されることを意図する。したがって、この発明は、適用可能な法律により許容されるように、本明細書に添付される特許請求の範囲に記載される主題の改変および等価物の全てを含む。また、前述した要素のその全ての想定し得る変形における任意の組み合わせは、本明細書中で別段に示唆されなければ、あるいは文脈により明確に矛盾しなければ、本発明によって包含される。
１００…バッフル、１１０…上面、１２０…下面、１３０…側面、１３１…外面、１３１Ａ…不連続な外面、１３５…外側リング、１５０…中心流路、１５１…内面、１５１Ａ…不連続な内面、１６０…流体流路、１７５…フィン、１７５Ａ…第１のエッジ、１７５Ｂ…第２のエッジ、１８０…中心ハブ、１８５…軸線、１９０…穿孔、４００…攪拌器、４１０…シャフト、４２０…インペラ、４２１Ａ…アーム、４２１Ｂ…アーム、４２１ａ…アーム、４２１ｂ…アーム、４３０…下端、５００…本体、５０１…内壁、５０２…外壁、６００…膜ホルダ、６０１…底板、６０１Ａ…透過物出口ポート、７００…圧力シールされたカバー、７０１…通気孔、７０２…ガス入口ポート、７１０…流体入口／出口ポート、９００…可動支持体、９５０…モータ、１０００…攪拌セルモジュール

Claims (11)

  1. （ａ）ポートを含む底板と、
    （ｂ）内壁を備える本体と、
    （ｃ）シャフトと該シャフトから突出する少なくとも１つの部材とを備える回転可能な攪拌器と、
    （ｄ）上面と、下面と、前記上面および前記下面の両方を貫通する中心流路と、外面を備える側面とを備え、前記外面が前記本体の前記内壁と接触するバッフルと、
    を備える攪拌セルモジュールであって、
    前記攪拌器の前記シャフトが前記バッフルの前記中心流路を貫通するとともに、前記攪拌器の前記部材が前記底板と前記バッフルの前記下面との間に配置される、攪拌セルモジュール。
  2. 前記バッフルが複数の流体流路を更に備え、前記複数の流体流路が前記上面および前記下面の両方を貫通する、請求項１に記載の攪拌セルモジュール。
  3. 前記バッフルが、中心ハブと、該ハブに取り付けられる複数のフィンとを備える、請求項２に記載の攪拌セルモジュール。
  4. 前記バッフルが穿孔プレートを備える、請求項２に記載の攪拌セルモジュール。
  5. 前記中心流路がテーパー状の側壁を備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の攪拌セルモジュール。
  6. 前記バッフルの前記外面が連続している、請求項１〜５のいずれか一項に記載の攪拌セルモジュール。
  7. 前記バッフルの前記中心流路が連続する内面を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の攪拌セルモジュール。
  8. 膜を更に備え、前記膜が前記底板と接している、請求項１〜７のいずれか一項に記載の攪拌セルモジュール。
  9. 攪拌セルモジュールを動作させるための方法であって、
    前記攪拌セルモジュールが、
    ポートを含む底板と、
    内壁を備える本体と、
    シャフトと該シャフトから突出する少なくとも１つの部材とを備える回転可能な攪拌器と、
    上面、下面、前記上面および前記下面の両方を貫通する中心流路、および、外面を備える側面を備え、前記外面が前記本体の前記内壁と接触するバッフルと、
    上流面および下流面を有するとともに、前記下流面が前記底板と接触する膜と
    を備え、前記攪拌器の前記シャフトが前記バッフルの前記中心流路を貫通するとともに、前記攪拌器の前記部材が前記底板と前記バッフルの前記下面との間に配置されるものであり、
    当該方法が、
    流体を前記本体内に導入するステップと、
    前記攪拌器を回転させるステップと、
    流体を前記膜と前記底板の前記ポートとに通すステップと
    を備える、方法。
  10. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の攪拌セルモジュールの前記本体内へ流体を導入するステップと、
    前記攪拌器を動作させるステップと、
    流体を前記膜と前記底板の前記ポートとに通すステップと
    を備える、攪拌セルモジュールを動作させるための方法。
  11. 透過流束と膜の選択性との間の関係を解析するステップを更に備える、請求項９または１０に記載の方法。
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