JP5596178B2 - 吸着分離膜モジュール、吸着分離膜モジュールの製造方法、及び仕切部材 - Google Patents

Description

本発明は、吸着分離膜モジュール及びその製造方法、吸着分離膜モジュールに用いられる仕切部材に関するものである。

従来の中空糸膜モジュールとして、複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束と、中空糸膜束を収容する筒体と、中空糸膜束の端部において、当該中空糸膜束を複数の膜束に仕切る仕切部材と、を備えるものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。この中空糸膜モジュールにおいては、仕切部材が、板を十字型等に組み合わせることによって構成されており、中空糸膜束を端部において例えば四つに区切っている。このような中空糸膜モジュールによって、飲食料品、化学製品及び医薬品などの各種工業分野における有価物濃縮および不純物除去や、超純水製造、河川水除濁及び排水処理などの各種水処理が行われている。

特開２００２−０１８２４４号公報 特開２０００−１８５２２０号公報

中空糸膜モジュールを用いて、各種工業分野向けおよび各種水処理向けの精製または濃縮の実プロセスを設計するに当っては、小型サイズの中空糸膜モジュールを用いた事前評価を基に、実プロセスに必要な大型サイズの中空糸膜モジュールの数量を算出することが多い。ここで、必要とされる中空糸膜モジュールの数量を簡潔に算出するためには、中空糸膜モジュールのスケーラビリティを十分に確保することが重要となる。スケーラビリティとは、中空糸膜モジュールの大きさ（具体的には、中空糸膜の長さ、内外径、中空糸膜束における中空糸膜の本数から定まる総膜量）と処理能力（例えば、単位時間当たりの処理水量、吸着対象物の吸着量など）の相関性であり、中空糸膜モジュールを所定倍の大きさにすると、処理能力もそれに伴って正確に所定倍になることが好ましい。スケーラビリティが高く安定していれば、実プロセスにおいて所望の能力を十分な精度で設計することが可能である。一方、中空糸膜モジュールのスケーラビリティが低い場合および／または中空糸膜モジュール毎にスケーラビリティにバラつきがある場合には、実プロセスにおいて所望の能力が発揮できず、実プロセスの設計を誤る可能性が高くなる。

ところで、中空糸膜は、「篩い分け機能」を有するサイズ分離膜と、「吸着機能」を有する吸着膜と、に分けられる。

篩い分け機能とは、多孔質膜の細孔径に対する大きさにより分離する機能である。この機能を有するサイズ分離膜では、膜の細孔径よりも小さい溶質成分や溶媒成分は膜を通過するが、膜の細孔径より大きい溶質成分は膜に阻止されることで分離がされる。篩い分け機能を有するサイズ分離膜としては、いわゆる限外ろ過膜、精密ろ過膜、ナノろ過膜、透析膜、逆浸透膜等がある。このようなサイズ分離膜は、主に、上水処理、下水処理、食品の濃縮分離、超純水精製、一般工業排水の処理などの用途に用いられる。特に、上水処理及び下水処理では、上で述べたような小規模での試験的導入ではなく、最初から実プロセスサイズでの検討が行われる。

このようなサイズ分離膜を連続使用すると、目詰まりにより処理量が低下するものの、処理液の品質は篩分け機能により維持されるため、処理液の品質が悪化することはない。このため、サイズ分離膜は、主に処理量や寿命の要求が重視される。

一方、吸着機能とは、膜の細孔表面上への相互作用力の差により分離する機能である。この機能を有する吸着膜では、膜の細孔表面に対する相互作用力により細孔表面と親和性がある成分は多孔質膜の多孔質表面上に貯留され濃縮されるが、膜の細孔表面との相互作用がない成分や反発する成分は多孔質膜を通過することで分離がされる。吸着機能を有する吸着膜としては、イオン吸着膜や疎水性相互作用型吸着膜やアフィニティー型吸着膜等がある。このような吸着膜は、主に、蛋白質の精製、抗体精製、ＤＮＡ除去、ウイルス除去などのバイオ用途や、金属イオンの回収などの用途として用いられる。特に、バイオ用途など、精製対象となる液が高価である場合には、小スケールでの実験データを元に、実プロセスの設計を行うのが一般的である。

このような吸着膜を連続使用すると、目詰まりにより処理量が低下するだけでなく、吸着膜独特の吸着破過の影響により処理液の品質も低下する。吸着破過とは、吸着しきれなくなった吸着対象物が膜の透過側に漏洩する現象を言う。このような吸着破過による吸着対象物の漏洩を回避するために、吸着膜では、サイズ分離膜に比べてスケーラビリティが格段に高く、安定していることが要求される。

特に、医薬品の精製など除去するべき不純物の量（または、回収するべき有効成分の量）などが精密に定められている用途においては、スケーラビリティが極めて重要な問題となる。すなわち、例えば不純物を吸着除去する場合においては、中空糸膜モジュールの処理能力が想定よりも低いことによって、医薬品となる処理液に不純物が混入するという事態を確実に防止する必要がある。従って、精製すべき原液の量や物質の含有量に応じて、どの程度の大きさの中空糸膜モジュールを適用すればよいかが一義的に定まり、その大きさに対応した所望の処理能力が確実に発揮される必要がある。すなわち、中空糸膜モジュールが高いスケーラビリティを有していることが求められる。

そこで、本発明者らが吸着機能を有する中空糸膜を用いた中空糸膜モジュール（以下、単に吸着分離膜モジュールと示すことがある）のスケーラビリティに関して鋭意研究を行ったところ、中空糸膜モジュールの筒体の容積に対する中空糸膜束の占有体積である体積充填率により中空糸膜モジュールのスケーラビリティが影響を受け、中空糸膜の体積充填率を所定範囲内とすることで、中空糸膜モジュールのスケーラビリティを高め、安定化することができるとの知見に至った。なお、従来、中空糸膜を用いた中空糸膜モジュールに関して体積充填率とスケーラビリティを関連付けて論じられたことはなく、サイズ分離膜に比べて格段に高いスケーラビリティが要求される吸着分離膜モジュールの研究を経て、体積充填率が極めて重要であることを突き止めた。

本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、吸着機能を有する中空糸膜を用いて高いスケーラビリティを確保することができる吸着分離膜モジュール、吸着分離膜モジュールの製造方法及び仕切部材を提供することを目的とする。特に、吸着分離膜モジュールの製造方法及び仕切部材においては、更に、安定した体積充填率を得られる吸着分離膜モジュールを製造することができることを目的とする。

本発明に係る吸着分離膜モジュールは、複数本の吸着機能を有する中空糸膜からなる中空糸膜束と、中空糸膜束を収容する筒体と、中空糸膜束の少なくとも一方の端部を固定した固定層と、を備える吸着分離膜モジュールであって、固定層が、中空糸膜束の長手方向に沿って固定層厚み全域に亘って延びる固定剤密部を有する。ここで、固定剤密部とは、固定剤と、中空糸膜と、その他の部材と、を備える固定層の各要素領域において、固定剤が主な構成成分となっている領域を指す。

吸着分離膜モジュールを製造する際は、中空糸膜束と筒体とを備えるユニットの端部に固定剤を充填することにより固定層を形成するが、固定層に中空糸膜束の長手方向に沿って固定層厚み全体に延びる固定剤密部となる空間を確保しておけば、この空間を、固定剤充填の際の緩衝空間かつ／または流路として機能させることができる（詳細については後述する）。これにより、固定剤充填の際の中空糸膜束の端部に作用する荷重を小さくすることが可能となるため、中空糸膜束の座屈を抑制することができる。

筒体に対する中空糸膜束の体積充填率が最適値となるように設計しても、固定剤の充填により中空糸膜束の座屈が大きくなると、筒体に対する中空糸膜束の体積充填率が設計値よりも大きくなってしまう。吸着分離膜モジュールは、この体積充填率によって吸着量（すなわち、吸着破過するまでに、吸着分離モジュールが対象物を吸着できる量）が変わるため、過剰な体積充填率となることを避ける必要がある。

ここで、体積充填率と吸着分離膜モジュールの吸着量の関係について説明する。中空膜の内表面側から液を流し、外表面側から透過液として処理液を得る場合を考える。中空糸膜は、内表面側と外表面側の圧力差（以下、膜間差圧という）によって、液が透過する。そして、単位時間当たりに透過する液の量は、膜間差圧に依存する。中空糸膜束が筒体に収容されている吸着分離膜モジュールで、中空糸膜の体積充填率を大きくしていくと、中空糸膜束の外表面側と筒体の内表面側の間の空間は小さくなる。このため、中空糸膜の外表面側の処理液は、筒体の端部側面の開口部（ここから、処理液が排出される）へ、中空糸膜の長手方向に沿って移動する際、大きな圧力損失を受ける。すなわち、体積充填率を大きくすると、中空糸膜の内表面側の圧力分布は変化せず、中空糸膜の外表面側のみ、中空糸膜の長手方向に沿って圧力分布が変化するので、膜間差圧のバラつきが大きくなる。これによって、モジュール内全ての中空糸膜が全域に亘って均等に分離処理に供されるべきものが、局所的に過剰な処理液が流れるため、各中空糸膜において、吸着破過が始まるタイミングに差が生じる。吸着分離膜は、吸着破過が始まる前に分離処理を終了させる必要があるため、このように各中空糸膜において吸着破過が始まるタイミングに差が生じると、未だ吸着可能な未破過の中空糸膜が残っていても、吸着分離膜モジュール全体としての機能が終了となる。同様なことが、中空糸の外表面側から内表面側へと液を透過させる場合も言える。

そこで、固定層の固定剤密部を、固定剤充填時の緩衝空間かつ／または流路として機能させて、中空糸膜束の座屈を抑制することで、筒体に対する中空糸膜束の体積充填率を設計値から大きく外れて過剰になるのを抑制して、吸着分離膜モジュールの吸着量の低下を防ぎ、高く、安定したスケーラビリティを維持し、実プロセスでの吸着分離膜モジュールの機能低下、すなわち、処理液の品質の低下を防ぐ。

また、本発明は、固定剤密部の断面積が、中空糸膜束の占有断面積に対して３％以上６０％未満であるものとすることができる。このように、固定剤密部の断面積を中空糸膜束の占有断面積に対して３％以上６０％未満とすることで、座屈を抑制することが可能となる。ここで、中空糸膜束の占有断面積とは、中空糸膜モジュールの固定層の端面において、中空糸膜束が存在する領域の略外接円が占める断面積である。

また、本発明は、固定層において、中空糸膜束が複数の小束に分割されるとともに、各小束が間隔をあけて配置されているものとすることができる。小束同士は一部が間隔をあけて（一部が接触して）配置されていても良いし、完全に離間して配置されていても良い。中空糸膜束が複数の小束に分割されて配置されることで、吸着分離膜モジュールの製造時に、固定剤を充填する際、小束間の空間を固定剤密部となる空間、すなわち、固定剤充填時の緩衝空間かつ／または流路として機能させることができる。特に、小束同士が完全に離間して配置されることで、小束間の空間が、緩衝空間としてだけでなく、流路としても機能する。詳しくは後述するが、流路とは、中空糸膜束と筒体の間の広い空間へ固定剤を誘導する空間であり、これによって緩衝空間をより拡張させることができる。結果として、確実に固定剤の充填時に中空糸膜束の端部に作用する荷重を小さくすることができ、中空糸膜束の座屈を抑制できる。

また、本発明は、固定層において中空糸膜束を複数の小束に仕切り、中空糸膜束の長手方向に貫通する貫通部を有する仕切部材を更に備えるものとすることができる。このように、長手方向に貫通する貫通部を有する仕切部材で中空糸膜束が複数の小束に仕切られることで、吸着分離膜モジュールの製造時に、固定剤を充填する際、仕切部材の貫通部を、固定剤密部となる空間、すなわち固定剤充填時の緩衝空間かつ／または流路として機能させて、固定層に中空糸膜束の長手方向に沿って固定層厚み全域に延びる固定剤密部を形成することができる。これにより、固定剤の充填により中空糸膜の端部に作用する荷重を小さくすることが可能となり、中空糸膜束の座屈を抑制することができる。また、この仕切部材により、固定剤の塊が小束ごとに区分される。固定層を形成する固定剤は、硬化時に発熱し、固定剤の塊が大きいほど、硬化発熱量が大きくなるため、冷却収縮も大きくなる。そこで、このように固定剤の塊を区分することで、固定剤の塊の一つ当たりの硬化発熱量が小さくなり、冷却収縮が抑制されるため、固定層の剥離や割れの発生を防止することができる。

また、本発明は、仕切部材の貫通部を、固定剤を充填する際の緩衝空間かつ／または流路として機能させて、固定層に中空糸膜束の長手方向に沿って固定層厚み全域に延びる固定剤占有部（すなわち、固定剤のみからなる固定剤密部）を形成することができる。これにより、固定剤の充填時の中空糸膜束の端部に作用する荷重を確実に小さくすることが可能となり、中空糸膜束の座屈を抑制することができる。しかも、貫通部に充填される固定剤も仕切部材により区分されるため、固定層の剥離や割れの発生を防止することができる。

また、本発明は、仕切部材は、一対の板部材が対向配置されることによって貫通部が形成されているものとすることができる。さらに、仕切部材の貫通部を、固定剤を充填する際の緩衝空間かつ流路として機能させて、固定層に中空糸膜束の長手方向に沿って固定層厚み全域に延びる固定剤密部を形成することができる。また、一対の板部材で仕切部材を形成する事で、緩衝空間かつ流路が、設計通りの確実な寸法で、簡便に構築できる。さらに、仕切部材による固定剤の塊を区分することによる、固定層の剥離や割れの発生を防止することもできる。

また、本発明は、仕切部材で仕切られた中空糸膜束を分割する分割手段を更に備えるものとすることができる。このように、中空糸膜束が分割手段で分割されることにより、中空糸膜束を小束化することができる。

また、本発明は、仕切部材で仕切られた中空糸膜束の外周を覆う保護部材を更に備えるものとすることができる。このような保護部材によって、中空糸膜束の外周を保護することができる。また、中空糸膜束同士の間の隙間がより確保され、および／または、中空糸膜束における中空糸膜がばらけることを防止し、スケーラビリティを一層確保することができる。

また、本発明は、仕切部材が、一対の対向配置された板部材を十字型に組み合わせたものとすることができる。このように、仕切部材をシンプルな十字型にすることで、より容易に貫通部を形成することができ、仕切部材が単純構造な故、その分充填する中空糸膜の本数を増やすことが可能となる。また、仕切部材の貫通部を、固定剤を充填する際の緩衝空間かつ流路として機能させて、固定層に、中空糸膜束の長手方向に沿って固定層厚み全域に延びる固定剤密部を形成することができる。さらに、仕切部材により固定剤を区分することによる、固定層の剥離や割れの発生を防止することもできる。

また、本発明は、バイオ用途の分離精製に使用されるものとすることができる。これにより、所望の能力でバイオ用途の分離精製を十分な精度で行うことができる。

本発明に係る吸着分離膜モジュールの製造方法は、複数本の吸着機能を有する中空糸膜からなる中空糸膜束と、中空糸膜束を収容する筒体と、中空糸膜束の少なくとも一方の端部を筒体に固定する固定層と、を備える吸着分離膜モジュールの製造方法であって、中空糸膜束、筒体、及び中空糸膜間に隙間を形成して中空糸膜束の長手方向に向けて延びる固定剤注入部材を備えるユニットの端部に固定剤を充填することによって、中空糸膜束を筒体に固定し、ユニットの端部を切断することによって、中空糸膜の端部を開口させる。なお、固定剤注入部材は切断されたユニットの端部と共に除去される程度の長さであっても良いし、吸着分離膜モジュールの固定層に残る長さであっても良い。

本発明に係る吸着分離膜モジュールの製造方法では、中空糸膜間に隙間を形成する固定剤注入部材が中空糸膜束の長手方向に向けて延びることにより、固定剤を充填する際の緩衝空間かつ／または流路として機能させて、固定層に、固定層厚み全域に延びる固定剤密部を形成することができる。従って、上述の吸着分離膜モジュールと同様の作用・効果を奏することができる。これによって、本発明に係る吸着分離膜モジュールの製造方法によれば、安定した体積充填率となり、高く、安定したスケーラビリティを有する吸着分離膜モジュールを製造することができる。

本発明に係る吸着分離膜モジュールの製造方法は、複数本の吸着機能を有する中空糸膜からなる中空糸膜束と、中空糸膜束を収容する筒体と、中空糸膜束の少なくとも一方の端部を筒体に固定する固定層と、固定層において中空糸膜束を複数の小束に仕切り中空糸膜の長手方向に貫通する貫通部を有する仕切部材と、を備える吸着分離膜モジュールの製造方法であって、中空糸膜束、筒体、及び仕切部材を備えるユニットの端部に固定剤を充填することによって、中空糸膜束及び仕切部材を筒体に固定し、ユニットの端部を切断することによって、中空糸膜の端部を開口させる。

本発明に係る吸着分離膜モジュールの製造方法では、仕切部材が中空糸膜の長手方向に貫通する貫通部を有している。従って、上述の吸着分離膜モジュールと同様の作用・効果を奏することができる。これによって、本発明に係る吸着分離膜モジュールの製造方法によれば、安定した体積充填率となり、高く、安定したスケーラビリティを有する吸着分離膜モジュールを製造することができる。

本発明に係る仕切部材は、複数本の吸着機能を有する中空糸膜からなる中空糸膜束と、中空糸膜束を収容する筒体と、中空糸膜束の少なくとも一方の端部を筒体に固定する固定層と、を備える吸着分離膜モジュールに設けられ、中空糸膜束の端部で中空糸膜束を複数の膜束に仕切る仕切部材であって、軸線方向に貫通する貫通部を有する。

本発明に係る仕切部材は、軸線方向、すなわち、吸着分離膜モジュールに組み付けたときに、中空糸膜の長手方向に沿う方向に貫通する貫通部を有している。従って、本発明に係る仕切部材が適用された吸着分離膜モジュールは、上述の吸着分離膜モジュールと同様の作用・効果を奏することができ、安定した体積充填率となり、高く、安定したスケーラビリティを有する吸着分離膜モジュールを製造することができる。

本発明に係る吸着分離膜モジュールは、複数本の吸着機能を有する中空糸膜からなる中空糸膜束と、中空糸膜束を収容する筒体と、中空糸膜束の少なくとも一方の端部を固定した固定層と、を備える吸着分離膜モジュールであって、中空糸膜の単糸形態での動的吸着容量に対する、モジュール形態での動的吸着容量の比が９０％以上１００％以下である。

ここで、動的吸着容量とは、単位膜体積あたりの吸着性能を示す指標である。吸着分離膜モジュール、あるいは吸着膜そのものに、吸着破過するまで指標物質を供給し、吸着した指標物質の量を、評価に用いた吸着膜の総膜体積で割り返すことで求められる。すなわち、モジュール形態での動的吸着容量とは、この評価をモジュールで行ったときの吸着性能であり、単糸形態での動的吸着容量とは、モジュールを解体して充填されている中空糸膜を取り出して、評価したときの吸着性能である。

本発明に係る吸着分離膜モジュールによれば、小型サイズから大型サイズのモジュールまで、全てのサイズに亘って、単糸形態での動的吸着容量とほぼ同一な動的吸着容量がモジュール形態でも得られる。結果として、異なるサイズの吸着分離膜モジュール間で、高く、安定したスケーラビリティを確保することが可能となり、実プロセスにおいて所望の能力を十分な精度で設計することが可能となる。

また、本発明に係る吸着分離膜モジュールは、筒体の容積に対する中空糸膜の占有体積である体積充填率が３０％以上７０％未満とする。これにより、モジュールの設置面積に対する処理能力を確保しつつ、単位膜体積当たりの吸着性能を一定に保つことができるため、高く、安定したスケーラビリティを確保することができる。更に中空糸膜の単糸形態での動的吸着容量に対する、モジュール形態での動的吸着容量の比が９０％以上１００％以下とすることができる。

本発明の吸着分離膜モジュール、吸着分離膜モジュールの製造方法、及び仕切部材によれば、吸着機能を有する中空糸膜を用いて高く、安定したスケーラビリティを確保することができる。特に、吸着分離膜モジュールの製造方法及び仕切部材においては、更に、安定した体積充填率を得られる吸着分離膜モジュールを製造することができる。

本発明の実施形態に係る中空糸膜モジュールの長手方向に沿った断面構成を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る中空糸膜モジュールの固定層における横断面構成を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る中空糸膜モジュールを製造するために事前に組み立てるユニットの分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る中空糸膜モジュールの製造方法を示すフロー図である。 図３に示す組み立てユニットに固定剤を充填している様子を横断面構成で示す概略図である。 図３に示す組み立てユニットに固定剤を充填している様子を示す概略図である。 図３に示す組み立てユニットに固定剤を充填している様子を示す概略図である。 図３に示す組み立てユニットの両端部が切断された様子を示す概略図である。 体積充填率とモジュールの動的吸着容量との関係を示したグラフである。 中空糸膜束の座屈状態を示す概略図であり、（ａ）は中空糸膜束が座屈していない状態を示しており、（ｂ）は中空糸膜束が座屈した状態を示している。 変形例に係る中空糸膜モジュールの固定層における横断面構成を示す概略構成図である。 図１１（ｂ）に示す中空糸膜モジュールの製造工程を示す概略図である。 変形例に係る中空糸膜モジュールの固定層における横断面構成を示す概略構成図である。 変形例に係る中空糸膜モジュールの固定層における横断面構成を示す概略構成図である。 変形例に係る中空糸膜モジュールの固定層における横断面構成を示す概略構成図である。 仕切部材と固定剤の境界を見極めるスキームを示すフローチャートである。 実施例及び比較例における体積充填率と吸着容量性能比との関係を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る中空糸膜モジュール１の長手方向に沿った断面構成を示す概略構成図である。図２は、本発明の実施形態に係る中空糸膜モジュール１の固定層における横断面構成を示す概略構成図である。図３は、本発明の実施形態に係る中空糸膜モジュール１を製造するために事前に組み立てるユニットの分解斜視図である。図１及び図２に示すように、中空糸膜モジュール１は、複数本の吸着機能を有する中空糸膜２からなる中空糸膜束３と、中空糸膜束３を収容する筒状のハウジング（筒体）４と、中空糸膜束３の端部３ａ，３ｂに配置される仕切部材６Ａ，６Ｂと、中空糸膜束３の端部３ａ，３ｂをハウジング４に固定する固定層７Ａ，７Ｂと、を備えている。なお、この中空糸膜モジュール１は、吸着分離膜モジュールとも言う。

中空糸膜束３は、仕切部材６によって複数の小束３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄに分けられている。ハウジング４に固定された状態では、各小束３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄは、互いに接触しないように、十分に間隔を空けて配置されている。例えば図３に示すように、各小束３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄは、外周をそれぞれ保護部材８で覆われていてもよい。この保護部材８は、網目を有するネット状構造物である。本実施形態では、保護部材８は、中空糸膜束３を四つに区切った小束３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄを覆うために、断面扇状の形状を有している。保護部材８の素材は特に限定されず公知の素材を使用する事ができる。例えば、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホン、ポリカーボネート等の高分子材料や、ステンレススチールやアルミニウム等の金属材料やグラスファイバーやカーボンファイバー等の無機材料から選定する事が可能である。特に、医薬品用途や飲食料品用途では溶出安全性への観点や各用途毎に必要となる加熱滅菌処理耐性や薬品洗浄耐性やから、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリカーボネートやポリフッ化エチレンなどの材質から選ぶのが好ましい。保護部材８の網目を有するネットの網目形状や網目寸法についても、中空糸膜への流体供給を阻害しない形状や寸法であれば特に制約はない。例えば格子状の編み込み品であってもよく、矩形や丸型の目が開いた射出品であっても良い。

中空糸膜束３を構成する中空糸膜２は、いわゆる「吸着機能」を有する吸着膜であり、両側の端部２ａ，２ｂにおいて開口している。

吸着膜タイプの中空糸膜２としては、吸着機能を有するものであれば素材や吸着作用点の微細構造に関して限定されるものではなく、公知のものを使用できる。また、例えば下記公知技術（国際公開第２００９／０５４２２６号、米国特許第５５４７５７５号明細書、米国特許第６７８０３２７号明細書、特表２００６−５１９２７３号公報、特開２００９−５３１９１号公報等）を中空糸膜に応用することにより得られる吸着膜タイプの中空糸膜を使用しても良い。

吸着膜は、吸着機能を発現させる吸着作用点と、透過膜としての形状を保持するための基材膜とから構成される。吸着機能を発現させる吸着作用点は、吸着機能を有する官能基を基材多孔質表面に導入することで形成される。吸着機能を有する官能基としては、例えば、スルホン酸基、カルボン酸基、リン酸基等のカチオン交換基、１級アミノ基および１級アンモニウム基、２級アミノ基および２級アンモニウム基、３級アミノ基および３級アンモニウム基、４級アンモニウム基等のアニオン交換基、アルキル基や芳香族系官能基等の疎水性基、イミノ二酢酸基やエチレンジアミン四酢酸基等のキレート型官能基、プロテインＡや生体関連物質からなるアフィニティー型官能基が挙げられる。これら官能基は複数種を組み合わせて用いてもよい。

吸着作用点の微細構造は、吸着機能を有していれば特に制限されるものではなく、例えば、基材となる中空糸膜２の表面に直接化学的結合をしていてもよいし、コーティングにより中空糸膜２の多孔質体に物理的に固定していてもよい。あるいは直鎖状の微細構造を形成してもよいし、架橋構造をとってもよい。

吸着膜を構成する基材膜には、公知の限外ろ過膜または精密ろ過膜を使用することができる。例えば、基材膜の素材として、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリアクリロニトリル、セルロースやセルロース誘導体、ポリビニルアルコール等の高分子材料等およびこれらの複合素材や、アルミナやジルコニア等の無機材料を用いることができる。なお、中空糸膜２に対し、化学的処理又は物理的処理を施すことにより、後から吸着サイトを加工する場合には、その加工条件による変質や分解の発生しない素材を選定する必要がある。さらに、使用用途により温度的負荷、薬品的負荷、使用圧力や振動等の物理的負荷が発生する場合には、それぞれの用途に応じて、公知の素材から適切な素材を選択することができる。基材膜のより好ましい素材として、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホンを用いる事ができる。

中空糸膜２の平均細孔径は、処理液に応じて適切なサイズを選択することができる。好ましくは０．００１μｍ以上１０μｍ以下であり、より好ましくは０．０１μｍ以上１０μｍ以下であり、さらに好ましくは０．１μｍ以上１μｍ以下である。

中空糸膜２中の細孔の占める体積比率である空孔率は、実用上問題のない範囲であれば任意に選択可能である。好ましくは５％以上９９％以下であり、より好ましくは１０％以上９５％以下であり、さらに好ましくは３０以上９０％以下である。

平均細孔径及び空孔率の測定は、例えば、Ｍａｒｃｅｌ Ｍｕｌｄｅｒ著「膜技術」（株式会社アイピーシー）に記載されているような、当業者にとって通常の方法により行うことができる。測定法の具体例としては、電子顕微鏡による観察、バブルポイント法、水銀圧入法、透過率法などが挙げられる。

中空糸膜２の断面寸法としては、内径５０μｍ〜１０ｍｍが好ましく、より好ましくは１００μｍ〜４ｍｍで、内／外径比が０．２〜０．８の範囲の膜が好適に使用できる。

中空糸膜２の形状としては、直線状のもの、あるいは捲縮加工したもの（クリンプ糸）を用いることができる。

ハウジング４は、筒状のハウジング本体部１１と、ハウジング本体部１１の両端に配置されるキャップ１２Ａ，１２Ｂと、キャップ１２Ａ，１２Ｂをハウジング本体部１１に固定する固定具１３Ａ，１３Ｂと、を備えている。ハウジング本体部１１と、キャップ１２Ａ，１２Ｂと、固定具１３Ａ，１３Ｂの素材には特に限定はなく、ポリ塩化ビニル、ポリスルホン、ポリカーボネート、ABS等の高分子材料や、ステンレススチールやアルミニウム等の金属材料が適用できる。ハウジング本体部１１の両端は固定層７Ａ，７Ｂでそれぞれ封止されている。なお、ハウジング本体部１１の両端部の内壁で、固定層７Ａ，７Ｂと接着する部分には、固定剤との接着力を上げるために、内溝加工あるいは面荒し加工などが施されてもよい。この固定層７Ａ，７Ｂによって、ハウジング４は、三つの空間に区画されている。具体的には、ハウジング４は、固定層７Ａとキャップ１２Ａで構成される空間４Ａと、固定層７Ｂとキャップ１２Ｂで構成される空間４Ｂと、ハウジング本体部１１と固定層７Ａ，７Ｂで構成される空間４Ｃと、を有する。空間４Ａに対して、中空糸膜２の端部２ａが開口し、空間４Ｂに対して、中空糸膜２の端部２ｂが開口する。また、空間４Ａには、キャップ１２Ａに形成された管部１４Ａが連通し、空間４Ｂには、キャップ１２Ｂに形成された管部１４Ｂが連通している。空間４Ｃには、ハウジング本体部１１に形成された管部１６Ａ，１６Ｂが連通している。

仕切部材６Ａ，６Ｂは、中空糸膜束３の端部３ａ，３ｂにおいて、当該中空糸膜束３を複数の小束３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄに仕切る。仕切部材６Ａ，６Ｂは、所定の断面形状を有して軸線Ｌ１に沿って延在する。仕切部材６Ａ，６Ｂの軸線Ｌ１は、ハウジング４の軸線と一致するように配置される。仕切部材６Ａ，６Ｂの軸線方向（すなわち、軸線Ｌ１が延びる方向）は、中空糸膜２の長手方向と略平行になり、小束３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄを仕切る方向と直交する。この仕切部材６Ａ，６Ｂは、中空糸膜２の長手方向（すなわち軸線方向）に貫通する貫通部２１，２２，２３，２４，２６を有している。図２及び図３に示すように、仕切部材６Ａ，６Ｂは、四つの壁部３１，３２，３３，３４を有する十字状をなしている。壁部３１は、小束３Ａと小束３Ｂとを仕切っている。壁部３２は、小束３Ｂと小束３Ｃを仕切っている。壁部３３は、小束３Ｃと小束３Ｄとを仕切っている。壁部３４は、小束３Ｄと小束３Ａとを仕切っている。貫通部２１は、壁部３１に形成されている。貫通部２２は、壁部３２に形成されている。貫通部２３は、壁部３３に形成されている。貫通部２４は、壁部３４に形成されている。貫通部２６は、各壁部３１〜３４の付根部分に該当する、仕切部材６Ａ，６Ｂの中央位置（軸線Ｌ１が配置される位置）に形成される。仕切部材６Ａ，６Ｂの素材には特に限定はなく、公知の高分子材料、無機材料、金属材料を好適に用いることが可能である。例えば、中空糸膜モジュールを構成する、固定剤、中空糸膜、ハウジング本体と同じ素材から選定するのが好ましい。例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ABS樹脂等の高分子材料、アルミナやジルコニア等の無機材料、ステンレススチールやアルミニウム等の金属材料が適用できる。固定剤との接着性がよく、固定剤に対して剥離等の異常を生じさせないという観点から、固定剤と同じ素材とすることがより好ましい。また、仕切部材の表面は固定剤との接着力を上げるために、面荒し加工が施されても良い。

具体的に、壁部３１は、互いに対向する一対の板部材３１ａ，３１ｂによって構成されている。板部材３１ａと板部材３１ｂの間に、貫通部２１が形成される。この貫通部２１は、中空糸膜２の長手方向に貫通すると共に、外周方向（板部材３１ａ，３１ｂの先端側）で開口している。壁部３２は、互いに対向する一対の板部材３２ａ，３２ｂによって構成されている。板部材３２ａと板部材３２ｂの間に、貫通部２２が形成される。この貫通部２２は、中空糸膜２の長手方向に貫通すると共に、外周方向（板部材３２ａ，３２ｂの先端側）で開口している。壁部３３は、互いに対向する一対の板部材３３ａ，３３ｂによって構成されている。板部材３３ａと板部材３３ｂの間に、貫通部２３が形成される。この貫通部２３は、中空糸膜２の長手方向に貫通すると共に、外周方向（板部材３３ａ，３３ｂの先端側）で開口している。壁部３４は、互いに対向する一対の板部材３４ａ，３４ｂによって構成されている。板部材３４ａと板部材３４ｂの間に、貫通部２４が形成される。この貫通部２４は、中空糸膜２の長手方向に貫通すると共に、外周方向（板部材３４ａ，３４ｂの先端側）で開口している。貫通部２６は、各板部材の連結部分に形成されており、中空糸膜２の長手方向に貫通する。壁部３１，３２，３３，３４は、各小束３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ同士の離間距離を十分に確保する厚みを有する。従って、ハウジング４の空間４Ｃにおいて、各小束３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ同士の間には、十分な隙間ＳＰが形成される。

図２及び図３に示す仕切部材６Ａ，６Ｂは、互いに平行に配置される平板４１，４２と、当該平板４１，４２と垂直をなして互いに平行に配置される平板４３，４４とを、それぞれの中央位置で接合することによって構成されている。平板４１は、板部材３１ａと板部材３３ａを構成する。平板４２は、板部材３１ｂと板部材３３ｂを構成する。平板４３は、板部材３２ａと板部材３４ａを構成する。平板４４は、板部材３２ｂと板部材３４ｂを構成する。仕切部材６Ａ、６Ｂは、例えば、平板４１，４２の中央位置にスリットを形成し、平板４３，４４の中央位置にスリットを形成し、各々のスリットを突き合わせて連結することで、構成することができる。あるいは、このような形状に切削加工することで仕切部材６Ａ，６Ｂを構成してもよく、このような形状に成型することで仕切部材６Ａ，６Ｂを構成してもよい。

固定層７Ａは、ハウジング４のハウジング本体部１１の一方の端部を封止している。固定層７Ａは、中空糸膜束３の一方の端部３ａと、仕切部材６Ａを内包するように形成される。固定層７Ｂは、ハウジング４のハウジング本体部１１の他方の端部を封止している。固定層７Ｂは、中空糸膜束３の他方の端部３ｂと、仕切部材６Ｂを内包するように形成される。固定層７Ａ，７Ｂの材質として特に制限はないが、通常、二液混合型硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が用いられる。二液混合型硬化性樹脂としては、反応性を有する複数の化合物を混合することによって硬化する樹脂であり、一般に二液型接着剤(ｔｗｏ−ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｄｈｅｓｉｖｅ)、二液型注型剤(ｔｗｏ−ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｒｅｓｉｎ)とも言われているもので、主剤と硬化剤と呼称する二液を使用時に混合して硬化させるものである。例えば、反応性基としてイソシアネートを含有する主剤と活性水素含有有機化合物を含有する硬化剤とから成るウレタン樹脂、反応性基としてエポキシ基を含有する主剤と活性水素含有有機化合物や有機酸無水物を含有する硬化剤とから成るエポキシ樹脂、ビニル基含有ポリシロキサンとヒドロシリル基含有ポリシロキサンとから成るシリコーン樹脂などが好適に使用される。また、熱可塑性樹脂としては、該樹脂の融点が中空糸膜を構成するポリマーの融点よりも低く、かつ、ろ過対象原水に対して物理的及び化学的に安定である樹脂が望ましい。具体的には、ポリウレタンやポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂や、ワックス類等が挙げられる。固定層７Ａ，７Ｂは、これらの材質から少なくとも１種類以上からなる。固定層７Ａ，７Ｂを構成する固定剤は、仕切部材６Ａ，６Ｂの貫通部２１，２２，２３，２４，２６にも充填され、固定剤密部を形成する。

ここで、固定剤密部とは、固定剤と、中空糸膜と、仕切部材と、を備える固定層において、中空糸膜の平均密度に対して、中空糸膜の密度が１／３以下である固定層の要素領域を指す。固定剤密部は、モジュール製造工程の固定剤充填の際に、緩衝空間として機能して、中空糸膜束の座屈を抑制する観点から、好ましくは１／５以下であり、より好ましくは１／１０以下とする。中空糸膜束の平均密度及び固定剤の密度は、モジュール固定層の断面で確認できる。ここでいう中空糸膜束の平均密度とは、後に詳細を述べる糸束占有断面積に対する、各中空糸膜束（例えば、小束）の占有断面積の和を指す。

固定層７Ａ，７Ｂの平均厚みに対する仕切部材６Ａ，６Ｂの平均長さは、固定剤の塊を区分することによる固定層の剥離や割れの発生防止の観点から、５０％以上であることが好ましく、６５％以上であることがより好ましく、８０％以上であることがさらに好ましい。また、仕切部材は、固定層７Ａ，７Ｂの界面から突出していても良いが、固定層内に完全に収まるのが好ましい。なお、固定層７Ａ，７Ｂの平均厚み、および仕切部材６Ａ，６Ｂの平均長さは、ともにハウジング４の軸線方向の寸法を指す。

以上のように構成された中空糸膜モジュール１では、処理すべき流体が、管部１４Ｂからハウジング４へ流入し、中空糸膜２内の中空部を経由して、中空糸膜２内を通過する際に、通過成分と非通過成分との分離がなされて通過成分は空間４Ｃを経由して、管部１６Ａおよび／または１６Ｂから取り出される。非通過成分は、管部１４Ａから流出して、再び管部１４Ｂへ循環されてもよい。なお、処理すべき流体の循環方向は逆でもよい。あるいは、処理すべき流体が、管部１６Ａからハウジング４へ流入し、当該空間４Ｃを経由して、中空糸膜２内を通過する際に、通過成分と非通過成分との分離がなされて通過成分は当該中空糸膜２の中空部を通過して、管部１４Ａおよび／または１４Ｂから取り出される。一部の非通過成分は、管部１６Ｂから流出して、再び管部１６Ａへ循環されてもよい。なお、処理すべき流体の循環方向は逆でもよい。

次に、図３〜図８を参照して、本実施形態に係る中空糸膜モジュール１の製造方法について説明する。図４に示すように、中空糸膜モジュール１の製造方法においては、中空糸膜２を整束する工程から開始される（ステップＳ１０）。Ｓ１０の工程では、複数の中空糸膜２を束ねることで、中空糸膜束３が構成される。このとき、図３のように、四つの小束３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄに分けておき、それぞれの膜束に保護部材８を被せてもよい。

次に、中空糸膜束３を構成する各中空糸膜２を目止めする工程が行われる（ステップＳ２０）。Ｓ２０の工程では、各中空糸膜２の端部に目止め材を封入する。目止め材は、例えば石膏が用いられる。なお、整束工程Ｓ１０と目止め工程Ｓ２０の順序を逆にしてもよい。

次に、固定剤で封止する前のユニット５０の組み立てが行われる（ステップＳ３０）。図３及び図６に示すように、Ｓ３０の工程では、ハウジング本体部１１内に、中空糸膜束３及び仕切部材６Ａ，６Ｂが組みつけられたユニット５０が組み立てられる。ユニット５０の状態では、ハウジング本体部１１は、固定剤の充填後に切断される切断代１１ａ，１１ｂを両端部に有している。また、ユニット５０は、ハウジング本体部１１の両端部に被されるカップ５１Ａ，５１Ｂを備えている。カップ５１Ａ，５１Ｂは、固定剤をハウジング本体部１１内に流入させるための管部５１ａを有している。なお、ハウジング本体部１１に中空糸膜束３及び仕切部材６Ａ，６Ｂを組み付ける際、予め四つの小束３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄに分けられた状態で中空糸膜束３を組み付けた後、仕切部材６Ａ，６Ｂを組み付けてもよい。あるいは、一つの束の中空糸膜束３をハウジング本体部１１内に組み付けた後、仕切部材６Ａ，６Ｂを組み付けることによって、中空糸膜束３が小束３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄに分けられてもよい。

次に、ユニット５０の両端部に対する固定剤（固定剤は最終的に硬化して固定層となる）の充填が行われる（ステップＳ４０）。Ｓ４０の工程では、図５〜図７に示すように、カップ５１Ａ，５１Ｂの管部５１ａより、ユニット５０のハウジング本体部１１内に固定剤ＢＤが充填される。なお、図５は、図６及び図７のＣＬ１線における断面を示すものである。図６及び図７には、小束３Ａ，３Ｄ及び仕切部材６Ａにおける壁部３４の部分のみが示されているが、固定剤ＢＤの流れは、他の小束３Ｂ，３Ｃ及び他の壁部３１，３２，３３においても同様であり、仕切部材６Ｂ側においても同様である。なお、図５〜図７では、固定剤ＢＤの流れを示すための概略図であり、中空糸膜２、カップ５１Ａ、ハウジング本体部１１、仕切部材６Ａなどの寸法を限定するものではない。管部５１ａから充填された固定剤ＢＤは、ハウジング本体部１１の壁面と中空糸膜束３との間、中空糸膜束３と仕切部材６Ａ，６Ｂとの間、及び、中空糸膜束３における中空糸膜２同士の間へ流入する。このとき、固定剤ＢＤは、仕切部材６Ａ，６Ｂにおける貫通部２１，２２，２３，２４，２６内にも流入する。充填された固定剤ＢＤは、ハウジング本体部１１の端部において、硬化後に固定層７Ａ，７Ｂとなる層を構成する。

固定剤ＢＤの充填は、遠心力を利用した、いわゆる遠心注型法によって行うことができる。ユニット５０は、水平に横たえた状態で遠心カセットに取り付けられ、鉛直軸を回転軸として水平面上を回転する。ユニット５０は、接着対象となる端部側が、遠心方向の外側となるように配置される。遠心カセットの回転による遠心力によって流動状態にある未硬化の固定剤ＢＤがタンクより押し出され、管部５１ａよりハウジング本体部１１へ流入する。ハウジング本体部１１の一端側に固定層７Ａを形成した後、他端側にも同様の方法により固定層７Ｂを形成する。なお、回転中心をユニット５０の中央位置に設定し、ユニット５０の両端側に同時に固定剤ＢＤを充填してもよい。また、静置下で固定剤ＢＤを充填して硬化させる、いわゆる静置接着法を採用してもよい。固定剤ＢＤの充填が完了すると、当該固定剤ＢＤの層を静置して硬化させることによって、固定層７Ａ，７Ｂが形成される。

ところで、従来の中空糸膜モジュールでは、管部５１ａから注入された固定剤ＢＤは、カップ５１Ａの中で、中空糸膜２同士の間の端面、及び、中空糸膜束３の端面とカップ５１Ａの間から充填されていく。しかしながら、これらの間は狭く、固定剤ＢＤの流入抵抗が大きいことから、充填完了までに長い時間を必要とする。その結果、管部５１ａからの注入速度と、これらの狭い空間への注入速度のバランスが合わず（管部５１ａからの注入速度の方が速く）、従来の中空糸膜モジュールは、図１０（ｂ）に示すように、固定剤ＢＤの注入圧によって中空糸膜束３が押し込まれて、中空糸膜束３が座屈する。

これに対し、本実施形態のように、中空糸膜束３の長手方向に貫通する貫通部を有する仕切部材を使用した場合には、図５及び図６に示すように、仕切部材６Ａの貫通部２１，２２，２３，２４，２６を、注入してきた固定剤ＢＤの注入圧を一時的に逃がす、いわゆる“緩衝空間”として活用可能にする（第１の緩衝空間）。さらに、本実施形態のように一対の板部材を対向配置させることによる仕切部材を使用した場合には、貫通部２１，２２，２３，２４を、ハウジング本体部１１の内壁と中空糸膜束３の外周部の間の広い空間（第２の緩衝空間）に連絡する流路としても機能させることを可能にする。すなわち、仕切部材６Ａの貫通部は、自身が緩衝空間となり、さらには別の緩衝空間までの連絡流路となる。しかも、貫通部は板部材で囲われるので、流路の確実な寸法設計が可能となる。これによって、固定剤ＢＤの注入圧を効果的に和らげることを可能にする。仕切部材６Ａによって獲得した第１及び第２の緩衝空間は、一時的に固定剤ＤＢを貯留することで管部５１ａからの固定剤ＢＤの速い注入を吸収する。そして、一時的に貯留した固定剤ＢＤを、中空糸膜束３と仕切部材との間、及び、中空糸膜束３における中空糸膜２同士の間に無理なく、長い時間を使って注入することを可能とするので、座屈を効果的に抑えることができる。その結果、本実施形態に係る中空糸膜モジュール１は、図１０（ａ）に示すように、ハウジングの軸線方向に沿って中空糸膜束３が直線状に維持される。本実施形態のように、一対の板部材を対向配置させることによる仕切部材は、自身が緩衝空間となり、さらには別の緩衝空間までの連絡流路となることで、簡便に、緩衝空間を大きく確保でき、かつ、座屈を効果的に抑制する観点から好ましい。さらに一対の板部材を十字型に配置させることで、中空糸膜束３をハウジング内に収納するスペースも大きく確保することも可能となり、より好ましい。

図７に示すように、過剰に充填された固定剤ＢＤは、ハウジング本体部１１の側面に形成された管部１６Ａ，１６Ｂからオーバーフローされ、固定剤ＢＤの界面が管部１６Ａ，１６Ｂの内壁とほぼ等しくなる。

そして、固定剤ＢＤが硬化されて固定層７Ａ，７Ｂが形成されると、仕切部材６Ａ，６Ｂの貫通部２１，２２，２３，２４，２６には、中空糸膜束３の長手方向に沿って固定層７Ａ，７Ｂに厚み全域に亘って固定剤密部が形成される。

次に、ユニット５０の両端部の切断が行われる（ステップＳ５０）。ユニット５０の端部を切断することによって、中空糸膜２の開口する端部２ａ，２ｂを形成する。具体的には、図７及び図８に示すように、切断後の作業性向上の観点からＣＬ１で示される部分で切断が行われる。これによって、カップ５１Ａ，５１Ｂ、ハウジング本体部１１の切断代１１ａ，１１ｂ、目止め材が封入されている中空糸膜２の端部（目止め材によって目止めされている部分）、仕切部材６Ａ，６Ｂの端部が除去される。また、モジュールの寸法安定性の観点から切断をＣＬ２で示される部分で行っても良い。その場合には、カップ５１Ａ，５１Ｂ、中空糸膜２の端部（目止め材によって目止めされている部分）、仕切部材６Ａ，６Ｂの端部が除去される。

次に、キャップ１２Ａ，１２Ｂ及び固定具１３Ａ、１３Ｂの取り付けが行われる（ステップＳ６０）。Ｓ６０の工程が終了すると、図４に示す工程が終了し、中空糸膜モジュール１が完成する。

このようにして製造される中空糸膜モジュール１は、中空糸膜の単糸形態での動的吸着容量に対する、モジュール形態での動的吸着容量の比が９０％以上１００％以下となるように製造される。

また、このようにして製造される中空糸膜モジュール１は、ハウジング本体部１１の容積に対する中空糸膜束３の占有体積である体積充填率を、３０％以上７０％未満とする。体積充填率の下限値は、好ましくは４０％以上、より好ましくは５０％以上、さらにより好ましくは５５％以上とする。また、体積充填率の上限値は、好ましくは７０％未満、より好ましくは６８％未満とする。すなわち、最も好ましくは５５％以上６８％未満とする。

体積充填率の算出方法を詳しく説明すると、完成した中空糸膜モジュール１において、ハウジング本体部１１の内容積をＶｈとし、中空糸膜束３の体積をＶｆとすると、体積充填率Ｒｖは式（１）で表される。
Ｒｖ＝Ｖｆ／Ｖｈ （１）

中空糸膜束３の体積Ｖｆは式（２）で表される。
Ｖｆ＝（Ｄｏ／２）^２×π×Ｌ’×ｎ （２）
Ｄｏは中空糸膜２の平均外径、Ｌ’は中空糸膜２の平均有効長、ｎはハウジング４に充填された中空糸膜２の充填本数である。

ハウジング本体部１１の内容積Ｖｈは式（３）で表される。
Ｖｈ＝（Ｄｈ／２）^２×π×Ｌ （３）
Ｄｈはハウジング本体部１１の平均内径、Ｌは中空糸膜モジュール１における固定層７Ａ，７Ｂの界面間距離である。

体積充填率Ｒｖは、中空糸膜モジュール１を解体し、中空糸膜２の充填本数ｎ、中空糸膜２の平均有効長Ｌ’、中空糸膜２の平均外径Ｄｏ、ハウジング本体部１１の平均内径Ｄｈ、固定層７Ａ，７Ｂの界面間距離Ｌ、を実測することで算出される。中空糸膜モジュール１を解体し、固定層７Ａ，７Ｂの界面より中空糸膜束３を切り取り、充填本数ｎをカウントする。充填本数ｎの１０％相当本数を中空糸膜束３の全域から均等にサンプリングし、それぞれの長さ及び外径を測定し、平均値を算出して、平均有効長Ｌ’および平均外径Ｄｏを求め、上式（２）により、中空糸膜束３の体積Ｖｆを求める。一方、解体したハウジング本体部１１より、ハウジングの平均内径Ｄｈ及び固定層７Ａ，７Ｂの界面間距離Ｌを実測し、式（３）により、ハウジング本体部１１の内容積Ｖｈを求める。

ここで、図９及び図１０を参照して、体積充填率についてさらに詳しく説明する。図９において、横軸は、ハウジング本体部１１の容積に対する中空糸膜束３の占有体積を示す体積充填率［％］であり、縦軸は、モジュール形態での、中空糸膜２の単位膜体積［ｍＬ］当たりの吸着対象物の吸着量［ｍｇ］を示す、吸着容量［ｍｇ／ｍＬ］である。

図９に示すように、吸着膜タイプの中空糸膜２を用いた中空糸膜モジュール１は、体積充填率が小さい間は、体積充填率の増減に関わらず、モジュール形態における動的吸着容量がほぼ一定となり、高いスケーラビリティが確保される。しかしながら、体積充填率が所定の値を超えると、体積充填率が増加するに従いモジュール形態における動的吸着容量が低下していくため、高いスケーラビリティが確保されなくなる。本発明者らが体積充填率とモジュール形態における動的吸着容量との関係について研究したところ、体積充填率が７０％未満では、モジュール形態における動的吸着容量がほぼ一定に保てることが分かった。一方、体積充填率が３０％未満となると、ハウジングサイズに対して充填される中空糸膜の総体積が小さくなることで、設置面積に対するモジュールの吸着処理能力が低下し、処理効率が低下する。

そこで、ハウジング本体部１１に対する中空糸膜２の体積充填率を３０％以上７０％未満とすることで、吸着処理能力を確保しつつ、モジュール形態における動的吸着容量をほぼ一定（すなわち、単糸形態における動的吸着容量とほぼ同じ）に保つことができる。小型サイズから大型サイズに至るまでモジュールのサイズに依らず、常に単糸の動的吸着容量と同じ動的吸着容量が、モジュール形態で発揮されるため、異なるサイズのモジュール間で高いスケーラビリティを確保することができる。

ところで、図１０（ｂ）に示すように、固定剤ＢＤの注入圧によって中空糸膜束３が押し込まれると、座屈する。体積充填率を３０％以上７０％未満となるように設計しても、中空糸膜束３の座屈が大きくなると、体積充填率が設計値よりも大きくなってしまう。

体積充填率の設計値と製造後の値での乖離を座屈の度合い（座屈率）で評価する。詳細は後述するが、体積充填率をＲｖ、理論体積充填率をＲｖ０とした場合に、座屈率Ｗを式（４）で定義する。
Ｗ＝Ｒｖ／Ｒｖ０ （４）
理論体積充填率Ｒｖ０とは、座屈が全くない（すなわち、中空糸膜モジュールに充填されたすべての中空糸膜２が固定層間で直線状に配置された）状態の体積充填率で、上述した中空糸膜束３の体積を求める式（２）において、中空糸膜２の平均有効長Ｌ’に、中空糸膜モジュール１における固定層７Ａ，７Ｂの界面間距離Ｌを代入したときの体積充填率である。座屈率は１００％以上の数値範囲となる。また、１２０％以下であることが好ましく、１１０％以下であることがより好ましく、１０５％以下であることがさらに好ましい。

座屈によって体積充填率が理論体積充填率から大きく外れ、過剰な体積充填率となった場合、上で述べたように、中空糸膜束３において膜間差圧のバラつきが発生し、モジュール内全ての中空糸膜２が全域に亘って均等に分離処理に供されるべきものが、局所的に過剰な処理液が流れるため、各中空糸膜２において、吸着破過が始まるタイミングに差が生じる。

吸着膜においては、吸着処理の進行とともに多孔質膜内に貯留し濃縮される吸着対象物の量が次第に増えていき、そのまま吸着処理を継続すると、やがて膜の透過側への吸着対象物の漏洩、すなわち吸着破過が始まる。そのため、吸着膜においては、吸着破過が発生する前に吸着処理を終了させる必要がある。

このため、吸着破過が始まるタイミングに差が生じると、未だ吸着可能な状態の部分が残っていても、中空糸膜モジュール１全体としての機能が終了し、処理液の品質が低下する。

これに対し、本実施形態に係る中空糸膜モジュール１は、中空糸膜２の長手方向に貫通する貫通部２１，２２，２３，２４，２６を有する仕切部材６Ａ，６Ｂが、中空糸膜束３の小束３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄを仕切るように配置されている。仕切部材６Ａ，６Ｂにより形成される貫通部２１，２２，２３，２４，２６は、固定剤ＢＤを充填する際の緩衝空間かつ流路として機能させて、中空糸膜束３の端部に対して作用する荷重を小さくすることが可能となり、図１０（ａ）に示すように、中空糸膜束３の座屈を抑制することができる。このため、体積充填率が想定以上に過大となることが抑制され、中空糸膜２に生じる吸着破過が始まるタイミングの差も解消されるため、高いスケーラビリティを確保することができる。

また、このようにして製造される中空糸膜モジュール１は、中空糸膜束３の占有断面積（糸束占有断面積Ｓｆ）に対する固定剤密部の断面積（固定剤密部断面積）である固定剤密部率Ｒｂを、３％以上６０％未満とする。固定剤密部率Ｒｂは式（５）で表される。
Ｒｂ＝Ｓｂ／Ｓｆ （５）
固定剤密部率Ｒｂの下限値は、より好ましくは４％以上とし、さらにより好ましくは７％以上とし、固定剤密部率Ｒｂの上限値は、より好ましくは５０％未満とし、さらにより好ましくは３０％未満とする。すなわち、７％以上３０％未満とするのが最も好ましい。

糸束占有断面積とは、中空糸膜束３の占有断面積であって、中空糸膜束３を構成する全ての小束３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄの略外接円の占める断面積である。

固定剤密部断面積Ｓｂとは、中空糸膜束３の占有断面積に含まれる部分のうち、固定剤が密に充填されている部分（固定剤密部）の断面積である。図２の場合を一例として説明すると、糸束占有断面積Ｓｆは、小束３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄと、仕切部材６Ａ，６Ｂの壁部３１，３２，３３，３４と、仕切部材６Ａ，６Ｂの貫通部２１，２２，２３，２４，２６とが合わさった断面積となり、固定剤密部断面積Ｓｂは、仕切部材６Ａ，６Ｂの貫通部２１，２２，２３，２４，２６の断面積となる。ここで、仕切部材を備えず、中空糸膜束３を小束にして、この小束間に隙間を形成して固定剤を充填する場合には、固定剤密部断面積Ｓｂは、糸束占有断面積に含まれる断面積の内、小束間の隙間に固定剤が充填される全ての部分の断面積となる。

このように、固定剤密部率Ｒｂを３％以上６０％未満とすることで、座屈の抑制制御が可能となり、体積充填率を容易に３０％以上７０％未満とすることができる。

固定剤密部率Ｒｂの算出の際、固定層において、仕切部材と固定剤の境界を見極めることで、寸法を実測し、固定剤密部率を算出することが可能となる。仕切部材と固定剤の境界の見極めは、図１６に示すスキームに従う。

図１６に示すように、仕切部材と固定剤の境界の見極めのスキームは、まず、中空糸膜束が仕切られているか否かを判定する（ステップＳ１）。そして、中空糸膜束が仕切られていないと判定すると（ステップＳ１：ＮＯ）、仕切部材がないと判断する（ステップＳ５）。一方、中空糸膜束が仕切られていると判定すると（ステップＳ１：ＹＥＳ）、次に、モジュール端面において仕切部材が見えるか否かを判定する（ステップＳ２）。そして、モジュール端面において仕切部材が見えると判定すると（ステップＳ２：ＹＥＳ）、仕切部材があると判定する（ステップＳ６）。一方、モジュール端面において仕切部材が見えないと判定すると（ステップＳ２：ＮＯ）、次に、固定層埋設部において仕切部材が見えるか否かを判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３は、例えば、固定層を薄くスライスしたスライス片の色の違いで判定することができる。そして、固定層埋設部において仕切部材が見えると判定すると（ステップＳ３：ＹＥＳ）、仕切部材があると判定する（ステップＳ６）。一方、固定層埋設部において仕切部材が見えないと判定すると（ステップＳ３：ＮＯ）、次に、固定層スライス片が固定剤と仕切部材との界面で割れるか否かを判定する（ステップＳ４）。そして、固定層スライス片が固定剤と仕切部材との界面で割れると判定すると（ステップＳ４：ＹＥＳ）、仕切部材があると判定する（ステップＳ６）。一方、固定層スライス片が固定剤と仕切部材との界面で割れないと判定すると（ステップＳ４：ＮＯ）、仕切部材がないと判断する（ステップＳ５）。このようにして、仕切部材と固定剤の境界を見極める。

維持すべき前記小束化された状態としては、小束内部の中空糸膜がいずれかの外周部から好ましくは中空糸膜の外径の１２倍以内、より好ましくは１０倍以内の位置に配置された状態である。例えば、中空糸膜の外径が３ｍｍとした場合、いずれかの外周部から好ましくは３６ｍｍ以内、より好ましくは３０ｍｍ以内の位置に配置された状態である。このような状態であれば小束の断面形状には特に制約はなく、扇型、円形、三角形、四角形、六角形等の幾何学形状、および、これら幾何学形状の組み合わせを用いることができる。また、最近接する中空糸膜同士間の距離が、好ましくは１ｍｍ以上３０ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。

以上説明したように、本実施形態に係る中空糸膜モジュール１によれば、ハウジング本体部１１に対する中空糸膜２の体積充填率を３０％以上７０％未満とすることで、処理能力を確保しつつ、モジュール形態における動的吸着容量をほぼ一定に保つことができるため、高く安定したスケーラビリティを確保することができる。

特に、この中空糸膜モジュール１をバイオ用途の分離精製に使用した場合にも、所望の能力で十分な精度で行うことができる。

また、中空糸膜モジュール１を製造する際は、中空糸膜２とハウジング本体部１１とを備えるユニット５０の端部に固定剤ＢＤを充填することにより固定層７Ａ，７Ｂを形成するが、貫通部２１，２２，２３，２４，２６を形成する仕切部材６Ａ，６Ｂで中空糸膜束３の小束３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄを仕切ることで、貫通部２１，２２，２３，２４，２６を、固定剤ＢＤの流路として機能させることができる。これにより、中空糸膜束３の端部に対して作用する荷重が小さくなり、中空糸膜束３の座屈が抑制されるため、筒体に対する中空糸膜の体積充填率を設計値から大きく外れるのを抑制して、高いスケーラビリティを維持することができるとともに、体積充填率のムラによる中空糸膜モジュールの機能が低下して処理液の品質が低下するのを抑制することができる。

また、仕切部材６Ａ，６Ｂにより、固定剤の塊が分割された小束３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄごとに区分される。固定層７Ａ，７Ｂを形成する固定剤は硬化時に発熱し、固定剤の塊が大きいほど、硬化発熱量が大きくなるため、冷却収縮も大きくなる。そこで、このように固定剤の塊を区分することで、固定剤の塊の一つ当たりの硬化発熱量が小さくなり、冷却収縮が抑制されるため、固定層７Ａ，７Ｂの剥離や割れの発生を防止することができる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、小束３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄに分割された中空糸膜束３と、仕切部材６Ａ，６Ｂと、固定層７Ａ，７Ｂとを備える中空糸膜モジュール１を一例として説明したが、中空糸膜モジュールは、筒体の容積に対する中空糸膜の占有体積である体積充填率が３０％以上７０％未満であれば、如何なる構成であってもよい。

例えば、図１１（ａ）に示す中空糸膜モジュールのように、複数本の中空糸膜２で構成される中空糸膜束３を小束に分割しない状態でハウジング本体部に組み付け、中空糸膜束３の周囲に固定層７を形成するものとしても良い。

また、固定層は、中空糸膜の長手方向に沿って固定層厚み全域に亘って延びる固定剤密部が形成されていれば良く、必ずしも仕切部材を設けなくても良い。例えば、中空糸膜束の中心軸付近に中空糸膜の長手方向に沿って固定層厚み全域に亘って延びるパイプ部材を配置させて、このパイプ部材のパイプ内部を“緩衝空間”として、固定剤を充填して固定層を形成するものであっても良い。また、図１１（ｂ）に示す中空糸膜モジュールのように、複数本の中空糸膜２で構成される中空糸膜束３を複数の小束に分割し、間隔をあけて各小束を配置させ、あるいは小束の一部同士を接触させて各小束を配置させ、小束間の間隔を“緩衝空間”として、小束の間に固定層７を形成するものとしても良い。図１１（ｂ）に示す中空糸膜モジュールは、例えば、図１２に示す方法により製造することができる。

まず、図１２（ａ）に示すように、端部が目止めされた複数の中空糸膜２が整束された小束の中空糸膜束３を複数本用意する。そして、ハウジング本体部内に、各中空糸膜束３が間隔をあけて配置されるように各中空糸膜束３の間に細長いストロー状の固定剤注入部材８１を配置して、ユニットを組み立てる。すると、固定剤注入部材８１により、固定層７が形成される中空糸膜２の端部が中空糸膜束３の長手方向に貫通する。

次に、図１２（ｂ）に示すように、ユニットの両端部から固定剤を充填する。すると、固定剤注入部材８１の貫通部が固定剤の流路として機能するため、充填された固定剤は固定剤注入部材８１の貫通部からハウジング本体部内に流入する。そして、固定剤が硬化されることで、中空糸膜束３をハウジング本体部に固定する固定層７が形成される。これにより、各小束が間隔をあけて配置され、この小束の間に形成される固定層７に、中空糸膜２の長手方向全域に亘って延びる固定剤密部が形成される。

次に、図１２（ｃ）に示すように、ユニットの両端部を切断することで、中空糸膜２の目止めを除去して中空糸膜２の端部を開口させる。図１２（ｃ）では、ユニットの両端部の切断時に、切断片と共に固定剤注入部材８１が除去されるため、切断面には固定剤注入部材８１が残らないが、長い固定剤注入部材８１を用いた場合は、固定剤注入部材８１が切断面に残る場合もある。そして、このユニットにキャップを取り付けることで、図１１（ｂ）に示す中空糸膜モジュールの製造が終了する。

また、仕切部材として、板部材で構成されたもののみならず、中空糸膜２の長手方向に貫通する貫通部を有するものであれば、どのような構成を採用してもよい。例えば、図１３（ａ）に示す中空糸膜モジュールの仕切部材７１のように、中空糸膜束３の長手方向に貫通する貫通部が形成された円筒部材を複数連結し、全体として十字型にしたものであっても良い。また、図１３（ｂ）に示す中空糸膜モジュールの仕切部材７２のように、複数のネットを一定間隔で離間させて対向配置し、この複数のネットを交差させて十字型にしたものであっても良い。また、図１３（ｃ）に示す中空糸膜モジュールの仕切部材７３のように、ダンボールの断面構成のようにネット（又は板部材）で囲まれた内部領域に波打った平板を配置したものを交差させて十字型にしたものであっても良い。

また、仕切部材は十字型に限定されるものではなく、様々な形状を採用することができる。例えば、図１４（ａ）に示す中空糸膜モジュールの仕切部材７４のように、一対の対向配置された板部材を、横に三組、縦に一組配置することで、中空糸膜束３の小束を八つに仕切っても良い。

また、中空糸膜束３を仕切る手段は仕切部材に限定されるものではなく、例えば、図１４（ｂ）に示すように、分割ネット７６で中空糸膜束３を分割させてもよい。このように、分割ネット７６により中空糸膜束３を分割することで、中空糸膜束３を更に小束化することができる。

また、図１５（ａ）に示すように、仕切部材７８を、１枚の平板を十字型に交差させたものとして、貫通部を設けないものとしてもよい。また、図１５（ｂ）に示すように、仕切部材に代えて小束化された中空糸膜束３同士の間にブロック状のスペーサー７７を配置させることで、中空糸膜束３を完全に仕切らなくても、中空糸膜束３同士の間に固定剤を流入させて固定層７を形成することができる。

また、仕切部材は、固定剤充填時に、固定剤の注入圧を逃がすことができる緩衝空間を有していれば如何なる構造であってもよい。

この場合、仕切部材は、さらに、中空糸膜束３の外周部と、ハウジング本体部１１の内壁側の間の空間（第二の緩衝空間）まで固定剤を誘導する流路を有する構造であれば、より好ましい。

例えば、長手方向に貫通する貫通部を有する仕切部材において、貫通部の仕切部材軸方向の片側端部、および貫通部の側面部（ユニットを組み立てたときに、ハウジング本体部と対向する部分）は、少なくとも空気が抜ける程度の大きさの穴が、少なくとも一つあれば、塞がれていてもよい。

例えば、仕切部材６Ａ，６Ｂの貫通部の片側端部が、小さな穴が開いた蓋により塞がれ、仕切部材６Ａ，６Ｂの貫通部の側面部が、穴の無い蓋により完全に塞がれた構造とすることができる。この場合、蓋が被せられた一方の端部は、固定層の界面側に配置される。蓋が被せられずに開放されている他方の端部は、固定剤が流入する開口部となり、固定剤密部を形成する空間、すなわち緩衝空間として機能する。これにより、座屈が抑制可能となる。このとき、蓋に設けられた小さな穴から空気が逃げることができるので、固定剤の貫通部への充填が可能となる。

また、仕切部材６Ａ，６Ｂの貫通部の片側端部が、穴の無い蓋により完全に塞がれ、仕切部材６Ａ，６Ｂの貫通部の側面部が、小さな穴が開いた蓋により塞がれた構造とすることができる。この場合、小さな穴が、蓋が被せられた一方の端部付近に形成され、この蓋が被せられた一方の端部が、固定層の界面側に配置される。そして、上記と同様に、固定剤の充填が可能となるので、座屈が抑制可能となる。

また、一対の板部材が対向配置された仕切部材において、対となる板部材同士が、軸方向及び／または軸と垂直方向に対して平行配置でなくてもよい。この場合、糸の充填本数が多くできることから、一対お板部材を平行に配置するのが好ましい。

また、例えば、特許文献２のような、中空糸膜束の片端のみが開放し逆端が閉塞した形態等の公知の中空糸膜モジュール技術に応用することが可能である。

次に、本発明の実施例及び比較例について説明する。本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

［評価方法１］モジュール解体による中空糸膜とハウジングの寸法確認方法
次の手順で中空糸膜モジュール１を解体し、本数と寸法とを実測することで、「中空糸膜の充填本数ｎ」と、「中空糸膜の平均有効長Ｌ’」と、「中空糸膜の平均内径Ｄｉ」および「中空糸膜の平均外径Ｄｏ」と、「ハウジングの平均内径Ｄｈ」と、「固定層の界面間距離Ｌ」とを得た。

第一に、「中空糸膜の充填本数ｎ」を確認した。まず中空糸膜モジュールを注意深く解体し、次に固定層の界面より中空糸膜束を切り取り、そして中空糸膜束を採取した。最後にこの中空糸膜束を構成する中空糸膜の本数を数えることで、「中空糸膜の充填本数ｎ」を得た。

第二に、採取した中空糸膜から、「中空糸膜の平均有効長Ｌ’」と、「中空糸膜の平均内径Ｄｉ」および「中空糸膜の平均外径Ｄｏ」とを確認した。まず、採取した中空糸膜束の全体から万遍なく１０％相当の本数の中空糸膜を代表サンプルとして確保した。次に、確保した代表サンプルの１本１本の中空糸膜の長さ、内径、外径を測定した。そして測定した長さ、内径、外径からそれぞれの平均値を求めることで、「中空糸膜の平均有効長Ｌ’」と、「中空糸膜の平均内径Ｄｉ」および「中空糸膜の平均外径Ｄｏ」を得た。なお、中空糸膜の内径及び外径の測定には、Ｎｉｋｏｎ社製ＭＥＡＳＵＲＩＮＧ ＭＩＣＲＯＳＣＯＰＥ ＭＭ−４０を用いた。

第三に、解体したハウジング本体部より、「ハウジングの平均内径Ｄｈ」と「固定層の界面間距離Ｌ」とを確認した。中空糸膜束を切り取った後のモジュールより数箇所の寸法を測定しその平均値から、「ハウジングの平均内径Ｄｈ」と「固定層の界面間距離Ｌ」とを得た。

［評価方法２］中空糸膜束の体積充填率の算出
「中空糸膜束の体積充填率Ｒｖ」は、「中空糸膜束の体積Ｖｆ」および「ハウジング内容積Ｖｈ」から求めた。

「中空糸膜束の体積Ｖｆ」は、評価方法１より得たｎ、Ｄｏ、Ｌ’を、式（６）に代入することから求めた。「ハウジング内容積Ｖｈ」は、評価方法１より得たＤｈ、Ｌを式（７）に代入することから求めた。
Ｖｆ＝（Ｄｏ／２）^２×π×Ｌ’×ｎ （６）
Ｖｈ＝（Ｄｈ／２）^２×π×Ｌ （７）
「中空糸膜の体積充填率Ｒｖ」は、式（６）および式（７）より求められる「中空糸膜束の体積Ｖｆ」および「ハウジング内容積Ｖｈ」を、式（８）に代入することより求めた。
Ｒｖ＝Ｖｆ／Ｖｈ （８）

［評価方法３］中空糸膜の座屈率の算出
中空糸膜の座屈の程度を示す「座屈率Ｗ」は、体積充填率Ｒｖと理論体積充填率Ｒｖ０とを用いて、式（９）から求めた。
Ｗ＝Ｒｖ／Ｒｖ０ （９）

理論体積充填率Ｒｖ０とは、座屈が全くない（すなわち、中空糸膜モジュールに充填されたすべての中空糸膜が固定層間で直線状に配置された）状態の充填率である。この理論体積充填率にある時の中空糸膜束の体積Ｖｆ０とすると、Ｖｆ０は固定層の評価方法１より得た界面間距離Ｌを用いて、式（１０）で表すことができる。
Ｖｆ０＝（Ｄｏ／２）^２×π×Ｌ×ｎ （１０）
「座屈率Ｗ」は、式（８）および式（１０）を、式（９）に代入することより求めた。また、式（９）を展開すると、座屈率Ｗは式（１１）のように簡素化できる。
Ｗ＝ Ｌ’／Ｌ （１１）

［評価方法４］吸着膜モジュールに充填された中空糸膜体積の算出
「中空糸膜モジュールに充填された中空糸膜体積Ｖｍｍ」は、評価方法１より得たｎ、Ｄｉ、Ｄｏ、Ｌ’を、式（１２）に代入することから求めた。なお、中空糸膜の場合には、吸着に寄与する部分の膜体積として、中空糸膜の円環体積を用いるのが適当である。中空糸膜体積Ｖｍｍは、円環断面積×平均有効長×充填本数となり、式（１２）で表される。
Ｖｍｍ＝｛（Ｄｏ／２）^２−（Ｄｉ／２）^２｝×π×Ｌ’×ｎ （１２）

［評価方法５］固定層の固定剤密部率の算出
固定層の固定剤密部率Ｒｂとは、中空糸膜束の占有断面積（糸束占有断面積Ｓｍｂ）に対する固定剤密部の断面積（固定剤密部断面積Ｓｂ）として、式（１３）で定義する。
Ｒｂ＝Ｓｂ／Ｓｍｂ （１３）
「糸束占有断面積Ｓｍｂ」とは、中空糸膜束全体で囲われた領域の断面積を指す。例えば中空糸膜が複数の小束に分割されている場合には、全ての小束を含む最小の略外接円の占める断面積を指す。「固定剤密部断面積Ｓｂ」とは、中空糸膜束の占有断面積に含まれる部分のうち、固定剤が充填される部分の断面積である。

例えば、図２の場合で「糸束占有断面積Ｓｍｂ」と「固定剤密部断面積Ｓｂ」を説明する。「糸束占有断面積Ｓｍｂ」は、小束３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄと、仕切部材６Ａ，６Ｂの壁部３１，３２，３３，３４と、仕切部材６Ａ，６Ｂの貫通部２１，２２，２３，２４，２６とが合わさった断面積である。「固定剤密部断面積Ｓｂ」は、仕切部材６Ａ，６Ｂの貫通部２１，２２，２３，２４，２６の断面積である。

また図２とは別の例として、仕切部材を備えず、中空糸膜束３を小束にして、この小束間に隙間を形成して固定剤を充填する場合で「糸束占有断面積Ｓｍｂ」と「固定剤密部断面積Ｓｂ」を説明する。固定剤密部断面積は、糸束占有断面積に含まれる断面積の内、小束間の隙間に固定剤が充填される全ての部分の断面積となる。

固定剤密部の算出の際、固定層において、仕切部材と固定剤の境界を見極めることで、寸法を実測し、固定剤密部を算出することが可能となる。仕切部材と固定剤の境界の見極めは、上述した通り、図１６に示すスキームに従う。

［評価方法６］吸着性能測定用の溶液の調整方法
被吸着物質としては、指標タンパク質を用いた。精製装置の性能を示すために最も適したタンパク質を用いることが好ましく、一般に用いられるタンパク質としては、ＢＳＡ（牛血清アルブミン）やリゾチームがある。アニオン交換膜の評価ではＢＳＡを、カチオン交換膜の評価ではリゾチームを使用することが多いが、評価条件（ｐＨ、緩衝液など）によって適当なものを選ぶことが可能である。本実施例では、指標タンパク質としてＳＩＧＭＡ社製のＢＳＡを用いた。被吸着物質として精製されたタンパク質の市販品を用いて吸着性能を計測することは、バイオテクノロジーの精製装置の性能表示を行う際に一般に用いられている。

以下に、評価に用いた溶液の調整方法を示す。

＜トリス塩酸塩緩衝液（緩衝液）＞
トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン（ナカライテスク）を超純水に溶解し、塩酸を加えｐＨ８に調整後、濃度２０ｍｍｏｌ／Ｌ（ｐＨ８）とした。その後、孔径０．４５μｍのフィルターを通したものを用いた。

＜ＢＳＡ溶液＞
２０ｍｍｏｌ／Ｌ（ｐＨ８）トリス塩酸緩衝液に対しＢＳＡを溶解させ、１[ｇ（ＢＳＡ）／Ｌ（緩衝液）]とした。孔径０．４５μｍのフィルターを通したものを用いた。

＜塩緩衝液＞
上記トリス塩酸緩衝液にＮａＣｌ（和光試薬特級）を溶解し、濃度１ｍｏｌ／Ｌの塩化ナトリウムを含む緩衝液を調製した。その後、孔径０．４５μｍのフィルターを通したものを用いた。

［評価方法７］吸着膜モジュールの指標タンパク質吸着性能の評価方法
吸着膜モジュールの指標タンパク質吸着性能の評価には、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）システムを用いた。ＨＰＬＣとしては、送液ポンプ、流量計、圧力計、可視紫外吸光度計から構成される、株式会社ワイエムシィの中圧クロマト装置「ＢＰ−５０００Ｓ−Ｌ」を使用した。

吸着性能の測定前の準備は次の手順で行った。まず、中空糸膜モジュールを立てた状態で固定し、ＨＰＬＣからの供給配管を、中空糸膜モジュールの下方のキャップに接続した。次に、液をモジュールに供給しながら、モジュール内の空気を排出した。引き続き、中空糸膜モジュールの側面下のノズルとＨＰＬＣの引込配管と接続し、上方のキャップ及び側面上のノズルは閉鎖をした。すなわち、中空糸膜モジュールを、内圧ろ過方式の全ろ過ができる状態に設定した。

吸着性能の測定は次の順で各溶液のろ過操作を行うことで実施した。すなわち、第一に緩衝液を用いて吸着膜モジュールの平衡化操作を行い、第二に指標タンパク質溶液を用いてタンパク質の吸着操作を行い、第三に再び緩衝液を用いて吸着膜に吸着されていない遊離タンパク質の洗浄操作を行い、第四に塩緩衝液をもちいて吸着膜に吸着されている吸着タンパク質の溶出操作を行い、第五に再度緩衝液を用いて吸着膜モジュールの塩分濃度を低下する再生操作を行った。なお、各溶液は、中空糸膜モジュールに対して一定流速にて内圧式の全ろ過操作を続けた。また、たんぱく質の吸着挙動および溶出挙動の追跡は、可視紫外吸光度計を用いて行い、ろ過液側へのタンパク質の漏洩動向を波長２８０ｎｍの吸光度変化で確認した。

［評価方法８］吸着中空糸膜の指標タンパク質吸着性能の評価方法
吸着中空糸膜の指標タンパク質吸着性能の評価には、チューブポンプを用いた。予め送液量調整したチューブポンプに、圧力計と、有効膜長７ｃｍの吸着中空糸膜を接続し、中空部の空気を排除することで、内圧ろ過方式の全ろ過ができる状態に設定した。

吸着性能の測定は、評価方法７記載と同様の手順で行った。ただし、たんぱく質の吸着挙動および溶出挙動は、フラコレータでろ液を一定時間間隔で分別採取した後に、ろ液の各フラクションを可視紫外吸光度計を用いて２８０ｎｍの吸光度変化を追跡することで確認した。

［評価方法９］吸着膜モジュールの動的吸着容量の算出
評価方法７において、指標タンパク質吸着操作時のろ過液側へのタンパク質の漏洩動向から、ろ液後の吸光度が、ろ過前の指標タンパク質溶液（原液）の吸光度の１０％になる時点のろ液量［ｍＬ］を確認した。そして、このろ液量を１ｇ／Ｌの関係からタンパク質の重量に換算することで、吸光度の１０％になる時点のタンパク質吸着量［ｍｇ］を算出した。さらに、このタンパク質吸着量［ｍｇ］を、評価方法４で求めた吸着膜モジュールに充填された中空糸膜体積Ｖｍｍ［ｍＬ］で割ることによって、モジュール形態での単位膜体積当たりのタンパク質吸着量［ｍｇ／ｍＬ］を算出した。

ろ過液が１０％の吸光度になる時点での単位膜体積当たりのタンパク質吸着量を、「動的吸着容量」と呼ぶ。この方法で算出した動的吸着容量を、モジュール形態での動的吸着容量、あるいは、単に「モジュールの吸着容量」と呼ぶ。なお、バイオテクノロジーの精製の分野等では、「動的吸着容量」は一般的に用いられる用語である。

［評価方法１０］吸着中空糸膜の動的吸着容量の算出
評価方法８において得られた値を基に、評価方法９と同様の手順により、吸着中空糸膜形態での単位膜体積当たりのタンパク質吸着量［ｍｇ／ｍＬ］を算出した。ただし、評価方法８での中空糸膜の体積Ｖｍｍ［ｍＬ］は、円環断面積×有効膜長で表されるため、式（１４）に、評価方法１で求めたＤｉ，Ｄｏと、評価に用いた中空糸膜の有効膜長Ｌｓを代入することで求めた。
Ｖｍｓ＝＝｛（Ｄｏ／２）^２−（Ｄｉ／２）^２｝×π×Ｌｓ （１４）

以後、この方法で算出した吸着中空糸膜形態での動的吸着容量を、単糸形態での動的吸着容量、あるいは、単に「単糸の吸着容量」と呼び、［評価方法９］に示す「モジュールの吸着容量」との比較に用いる。

［評価方法１１］吸着性能のスケーラビリティの算出
「吸着膜モジュールのスケーラビリティ」を、評価方法１０で得た「中空糸膜単糸形態の動的吸着容量」と、評価方法９で得た「吸着膜モジュールの動的吸着容量」を用いて、式（１５）で定義する。
吸着膜モジュールのスケーラビリティ＝（モジュールの動的吸着容量）／（単糸の動的吸着容量）×１００ （１５）

［評価方法１２］固定層の耐久性評価方法
固定層の耐久性評価として、中空糸膜モジュールの繰り返し使用を最大１０回行ない、固定層に不良が発生するまでの回数をカウントした。すなわち、固定層の耐久性評価は、固定層の不良が発生せずに使用できた繰り返し回数を耐久性の回数として評価する。例えば、初回の吸着及び溶出を１としてカウントを始め、２回目の使用中に固定層の不良が発生した場合は、耐久性１回分とする。吸着膜の中空糸膜は、例えば評価方法７に記載の一連の操作手順をなど、供給する液の条件（ｐＨ、伝導度など）を変えることで、被吸着タンパク質を溶出させることが可能である。

次に、表１〜表３を参照しながら、実施例１〜１１及び比較例１，２について具体的に説明する。上記の実施形態で説明した製造方法（図４参照）に従って、各実施例について同じ製法で３本モジュールを作成した（Ａ，Ｂ，Ｃ）。

モジュールＡは、まず、評価方法６、７に従いモジュールの吸着量を評価した。次に、評価方法１、２、３、４に従ってモジュールを解体し、体積充填率Ｒｖ、座屈率Ｗ、膜体積Ｖｍｍを算出した。その後、評価方法９からモジュール形態での単位膜体積あたりの吸着容量を算出した。さらに評価方法５に従って固定剤密部率Ｒｂを求めた。

モジュールＢは、まず、評価方法１、２、３、４に従ってモジュールを解体し、体積充填率Ｒｖ、座屈率Ｗを算出した。次に、解体してサンプリングした吸着膜から、評価方法１０に従って単糸形態での単位膜体積あたりの吸着容量を算出した。さらに評価方法５に従って固定剤密部率Ｒｂを求めた。

ここで、モジュールＡのモジュールの吸着容量と、モジュールＢの単糸の吸着容量から、評価方法１１に従って吸着膜モジュールのスケーラビリティを算出した。

さらに、評価方法３により求めたモジュールＡとモジュールＢの座屈率の比較により、その差分の絶対値を座屈率差として、座屈率のバラつきを比較した。

モジュールＣは、評価方法１２に従って固定層の耐久性を評価した。

［実施例１］
図１１（ａ）に示す中空糸膜モジュールを３本（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）作成した。なお、実施例１では、仕切部材を用いなかった。

モジュール１Ａについて、モジュールの吸着容量評価を実施したところ、モジュール当たりに２７．４ｇのＢＳＡが吸着した。その後、解体調査を行ったところ、モジュール１Ａに充填されている中空糸膜の本数ｎは４６０本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は２０６ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは１９０．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１０４．７ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは６１．９％、座屈率Ｗは１０８．４％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは６３３ｍＬであった。ここから、モジュールの吸着容量は４３．３ｍｇ／ｍＬと算出された。なお、固定剤密部率Ｒｂは０％であった。

モジュール１Ｂについて、解体調査を行ったところ、モジュール１Ｂに充填されていた中空糸膜の本数ｎは４６０本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は２１２ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは１９０．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１０４．７ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは６３．８％、座屈率Ｗは１１１．６％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは６５２ｍＬであった。抜き取った中空糸膜の単糸の動的吸着容量は４４．３ｍｇ／ｍＬであり、スケーラビリティは９７．７％であった。

なお、モジュール１Ａと１Ｂの座屈率差は３．２％であった。また、モジュール１Ｃの耐久回数は２回であった。

このような評価結果から、実施例１では、スケーラビリティが成立する中空糸膜モジュールが製造可能であることが示された。

［実施例２］
図１１（ａ）に示す中空糸膜モジュールを３本（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）作成した。なお、実施例２では、仕切部材を用いなかった。

モジュール２Ａについて、モジュールの吸着容量評価を実施したところ、モジュール当たりに２９．８ｇのＢＳＡが吸着した。その後、解体調査を行ったところ、モジュール２Ａに充填されている中空糸膜の本数ｎは５１０本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は２０６ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは１９０．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１０４．７ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは６８．７％、座屈率Ｗは１０８．４％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは７０２ｍＬであった。ここから、モジュールの吸着容量は４２．５ｍｇ／ｍＬと算出された。なお、固定剤密部率Ｒｂは０％であった。

モジュール２Ｂについて、解体調査を行ったところ、モジュール２Ｂに充填されていた中空糸膜の本数ｎは５１０本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は２１３ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは１９０．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１０４．７ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは７１．０％、座屈率Ｗは１１２．１％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは７２６ｍＬであった。抜き取った中空糸膜の動的吸着容量は４４．７ｍｇ／ｍＬであり、スケーラビリティは９５．１％であった。

なお、モジュール２Ａと２Ｂの座屈率差は３．７％であった。また、モジュール２Ｃの耐久回数は１回であった。

このような評価結果から、実施例２では、スケーラビリティが成立する中空糸膜モジュールが製造可能であることが示された。

［実施例３］
図４に示す整束工程において、一束の中空糸膜束の間に、外径が１０ｍｍ、内径が８ｍｍのストロー状の固定剤注入部材を６本配置することにより、中空糸膜モジュールを３本（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ）作成した。なお、実施例３では、仕切部材を用いなかった。

モジュール３Ａについて、モジュールの吸着容量評価を実施したところ、モジュール当たりに２８．６ｇのＢＳＡが吸着した。その後、解体調査を行ったところ、モジュール３Ａに充填されている中空糸膜の本数ｎは４８０本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は１９７ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは１９０．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１０４．７ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは６１．８％、座屈率Ｗは１０３．７％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは６３２ｍＬであった。ここから、モジュールの吸着容量は４５．３ｍｇ／ｍＬと算出された。なお、固定剤密部率Ｒｂは４．２％であった。

モジュール３Ｂについて、解体調査を行ったところ、モジュール３Ｂに充填されていた中空糸膜の本数ｎは４８０本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は１９８ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは１９０．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１０４．７ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは６２．１％、座屈率Ｗは１０４．２％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは６３５ｍＬであった。抜き取った中空糸膜の動的吸着容量は４６．４ｍｇ／ｍＬであり、スケーラビリティは９７．６％であった。

なお、モジュール３Ａと３Ｂの座屈率差は０．５％であった。また、モジュール３Ｃの耐久回数は３回であった。

このような評価結果から、実施例３では、スケーラビリティが成立する中空糸膜モジュールが製造可能であることが示された。また、固定剤注入部材を使用して、中空糸膜の長手方向に沿って固定層厚み全域に亘って延びる固定剤密部を形成し、さらに、座屈を抑制して、座屈のバラつきも小さくすることで、想定した体積充填率から外れることを防ぐ効果があることが示された。

［実施例４］
図４に示す整束工程において、７本の小束に分割された中空糸膜束の間に、外径が１０ｍｍ、内径が８ｍｍのストロー状の固定剤注入部材を配置することにより、図１１（ｂ）に示す中空糸膜モジュールを３本（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ）作成した。なお、実施例４では、仕切部材を用いなかった。

モジュール４Ａについて、モジュールの吸着容量評価を実施したところ、モジュール当たりに２６．３ｇのＢＳＡが吸着した。その後、解体調査を行ったところ、モジュール４Ａに充填されている中空糸膜の本数ｎは４８０本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は１９０ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは１９０．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１０４．７ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは５９．６％、座屈率Ｗは１００％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは６０９ｍＬであった。ここから、モジュールの吸着容量は４３．１ｍｇ／ｍＬと算出された。なお、固定剤密部率Ｒｂは３２．７％であった。

モジュール４Ｂについて、解体調査を行ったところ、モジュール４Ｂに充填されていた中空糸膜の本数ｎは４８０本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は１９０ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは１９０．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１０４．７ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは５９．６％、座屈率Ｗは１００％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは６０９ｍＬであった。抜き取った中空糸膜の動的吸着容量は４３．７ｍｇ／ｍＬであり、スケーラビリティは９８．７％であった。

なお、モジュール４Ａと４Ｂの座屈率差は０．０％であった。また、モジュール４Ｃの耐久回数は１回であった。

このような評価結果から、実施例４では、スケーラビリティが成立する中空糸膜モジュールが製造可能であることが示された。また、小束間の間隔をあけて、中空糸膜の長手方向に沿って固定層厚み全域に亘って延びる固定剤密部を形成し、さらに、座屈を抑制して、座屈のバラつきも小さくすることで、想定した体積充填率から外れることを防ぐ効果があることが示された。

［実施例５］
図４に示す整束工程において、仕切部材に代えて小束化された中空糸膜束３同士の間に、断面が６ｍｍ×６ｍｍのブロック状のスペーサー７７を配置することで、図１５（ｂ）に示す中空糸膜モジュールを３本（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）作成した。なお、実施例５では、仕切部材を用いなかった。

モジュール５Ａについて、モジュールの吸着容量評価を実施したところ、モジュール当たりに２９．１ｇのＢＳＡが吸着した。その後、解体調査を行ったところ、モジュール５Ａに充填されている中空糸膜の本数ｎは５４０本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は１９０ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは１９０．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１０４．７ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは６７．１％、座屈率Ｗは１００％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは６８６ｍＬであった。ここから、モジュールの吸着容量は４２．５ｍｇ／ｍＬと算出された。なお、固定剤密部率Ｒｂは１２．６％であった。

モジュール５Ｂについて、解体調査を行ったところ、モジュール５Ｂに充填されていた中空糸膜の本数ｎは５４０本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は１９０ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは１９０．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１０４．７ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは６７．１％、座屈率Ｗは１００％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは６８６ｍＬであった。抜き取った中空糸膜の動的吸着容量は４５．０ｍｇ／ｍＬであり、スケーラビリティは９４．４％であった。

なお、モジュール５Ａと５Ｂの座屈率差は０．０％であった。また、モジュール５Ｃの耐久回数は１回であった。

このような評価結果から、実施例５では、スケーラビリティが成立する中空糸膜モジュールが製造可能であることが示された。また、中空糸膜の長手方向に沿って固定層厚み全域に亘って延びる固定剤密部を形成し、さらに、座屈を抑制して、座屈のバラつきも小さくすることで、想定した体積充填率から外れることを防ぐ効果があることが示された。

［実施例６］
図４に示す整束工程において、中空糸膜束を４本の小束に分割し、各小束を仕切部材で区切ることで、図１５（ａ）に示す中空糸膜モジュールを３本（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ）作成した。仕切部材は、板厚が４ｍｍ、幅が１０２ｍｍのものを用いた。

モジュール６Ａについて、モジュールの吸着容量評価を実施したところ、モジュール当たりに３１．５ｇのＢＳＡが吸着した。その後、解体調査を行ったところ、モジュール６Ａに充填されている中空糸膜の本数ｎは５１２本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は２０５ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは１９０．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１０４．７ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは６８．６％、座屈率Ｗは１０７．９％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは７０１ｍＬであった。ここから、モジュールの吸着容量は４４．８ｍｇ／ｍＬと算出された。なお、固定剤密部率Ｒｂは０．０％であった。

モジュール６Ｂについて、解体調査を行ったところ、モジュール６Ｂに充填されていた中空糸膜の本数ｎは５１２本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は２１１ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは１９０．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１０４．７ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは７０．６％、座屈率Ｗは１１１．１％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは７２２ｍＬであった。抜き取った中空糸膜の動的吸着容量は４７．３ｍｇ／ｍＬであり、スケーラビリティは９４．８％であった。

なお、モジュール６Ａと６Ｂの座屈率差は３．２％であった。また、モジュール６Ｃの耐久回数は１０回以上であった。

このような評価結果から、実施例６では、スケーラビリティが成立する中空糸膜モジュールが製造可能であることが示された。また、固定層において割れが発生せず、繰り返し耐久性が向上することが示された。

［実施例７］
図４に示す整束工程において、中空糸膜束を４本の小束に分割し、各小束を十字型に連結された複数の円筒部材で仕切ることにより、図１３（ａ）に示す中空糸膜モジュールを３本（７Ａ、７Ｂ、７Ｃ）作成した。十字型を構成する各円筒部材は、外径が１４．５ｍｍ、内径が１２ｍｍのものを１０本用いた。

モジュール７Ａについて、モジュールの吸着容量評価を実施したところ、モジュール当たりに２６．８ｇのＢＳＡが吸着した。その後、解体調査を行ったところ、モジュール７Ａに充填されている中空糸膜の本数ｎは４６０本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は１９３ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは１９０．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１０４．７ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは５８．０％、座屈率Ｗは１０１．６％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは５９３ｍＬであった。ここから、モジュールの吸着容量は４５．１ｍｇ／ｍＬと算出された。なお、固定剤密部率Ｒｂは１４．１％であった。

モジュール７Ｂについて、解体調査を行ったところ、モジュール７Ｂに充填されていた中空糸膜の本数ｎは４６０本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は１９３．５ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは１９０．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１０４．７ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは５８．２％、座屈率Ｗは１０１．８％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは５９５ｍＬであった。抜き取った中空糸膜の動的吸着容量は４５．５ｍｇ／ｍＬであり、スケーラビリティは９９．１％であった。

なお、モジュール７Ａと７Ｂの座屈率差は０．３％であった。また、モジュール７Ｃの耐久回数は１０回以上であった。

このような評価結果から、実施例７では、スケーラビリティが成立する中空糸膜モジュールが製造可能であることが示された。また、中空糸膜の長手方向に沿って固定層厚み全域に亘って延びる固定剤密部を形成し、さらに、座屈を抑制して、座屈のバラつきも小さくすることで、想定した体積充填率から外れることを防ぐ効果があることが示された。

［実施例８］
図４に示す整束工程において、中空糸膜束を８本の小束に分割し、一対の対向配置された板部材が横に三組かつ縦に一組配置された仕切部材で各小束を仕切ることで、図１４（ａ）に示す中空糸膜モジュールを３本（８Ａ、８Ｂ、８Ｃ）作成した。仕切部材は、各板部材の板厚が４ｍｍ、一対の板部材の離間距離が４ｍｍのものを用いた。

モジュール８Ａについて、モジュールの吸着容量評価を実施したところ、モジュール当たりに１８．８ｇのＢＳＡが吸着した。その後、解体調査を行ったところ、モジュール８Ａに充填されている中空糸膜の本数ｎは３４０本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は１９０ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは１９０．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１０４．７ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは４２．２％、座屈率Ｗは１００．０％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは４３２ｍＬであった。ここから、モジュールの吸着容量は４３．６ｍｇ／ｍＬと算出された。なお、固定剤密部率Ｒｂは１４．３％であった。

モジュール８Ｂについて、解体調査を行ったところ、モジュール８Ｂに充填されていた中空糸膜の本数ｎは３４０本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は１９０ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは１９０．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１０４．７ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは４２．２％、座屈率Ｗは１００．０％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは４３２ｍＬであった。抜き取った中空糸膜の動的吸着容量は４３．９ｍｇ／ｍＬであり、スケーラビリティは９９．４％であった。

なお、モジュール８Ａと８Ｂの座屈率差は０．０％であった。また、モジュール８Ｃの耐久回数は１０回以上であった。

このような評価結果から、実施例８では、スケーラビリティが成立する中空糸膜モジュールが製造可能であることが示された。また、固定層において割れが発生せず、繰り返し耐久性が向上することが示された。また、中空糸膜の長手方向に沿って固定層厚み全域に亘って延びる固定剤密部を形成し、さらに、座屈を抑制して、座屈のバラつきも小さくすることで、想定した体積充填率から外れることを防ぐ効果があることが示された。

［実施例９］
図４に示す整束工程において、中空糸膜束を４本の小束に分割し、一対の対向配置された板部材が十字型に配置された仕切部材で各小束を仕切ることで、図２に示す中空糸膜モジュールを３本（９Ａ、９Ｂ、９Ｃ）作成した。仕切部材は、各板部材の板厚が４ｍｍ、一対の板部材の離間距離が４ｍｍのものを用いた。

モジュール９Ａについて、モジュールの吸着容量評価を実施したところ、モジュール当たりに２５．９ｇのＢＳＡが吸着した。その後、解体調査を行ったところ、モジュール９Ａに充填されている中空糸膜の本数ｎは４６０本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は１９０ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは１９０．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１０４．７ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは５７．１％、座屈率Ｗは１００．０％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは５８４ｍＬであった。ここから、モジュールの吸着容量は４４．３ｍｇ／ｍＬと算出された。なお、固定剤密部率Ｒｂは８．９％であった。

モジュール９Ｂについて、解体調査を行ったところ、モジュール９Ｂに充填されていた中空糸膜の本数ｎは４６０本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は１９０ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは１９０．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１０４．７ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは５７．１％、座屈率Ｗは１００．０％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは５８４ｍＬであった。抜き取った中空糸膜の動的吸着容量は４４．４ｍｇ／ｍＬであり、スケーラビリティは９９．８％であった。

なお、モジュール９Ａと９Ｂの座屈率差は０．０％であった。また、モジュール９Ｃの耐久回数は１０回以上であった。

このような評価結果から、実施例９では、スケーラビリティが成立する中空糸膜モジュールが製造可能であることが示された。また、固定層において割れが発生せず、繰り返し耐久性が向上することが示された。また、中空糸膜の長手方向に沿って固定層厚み全域に亘って延びる固定剤密部を形成し、さらに、座屈を抑制して、座屈のバラつきも小さくすることで、想定した体積充填率から外れることを防ぐ効果があることが示された。

［実施例１０］
図４に示す整束工程において、中空糸膜束を８本の小束に分割し、一対の対向配置された板部材が十字型に配置された仕切部材で小束を二束ずつに仕切り、仕切部材で仕切られた二束の小束を分割ネットで仕切ることで、図１４（ｂ）に示す中空糸膜モジュールを３本（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）作成した。仕切部材は、各板部材の板厚が４ｍｍ、一対の板部材の離間距離が４ｍｍのものを用いた。分割ネットは、網目を有する薄いネットを用いた。

モジュール１０Ａについて、モジュールの吸着容量評価を実施したところ、モジュール当たりに２６．８ｇのＢＳＡが吸着した。その後、解体調査を行ったところ、モジュール１０Ａに充填されている中空糸膜の本数ｎは４６０本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は１９０ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは１９０．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１０４．７ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは５７．１％、座屈率Ｗは１００．０％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは５８７ｍＬであった。ここから、モジュールの吸着容量は４５．９ｍｇ／ｍＬと算出された。なお、固定剤密部率Ｒｂは２１．５％であった。

モジュール１０Ｂについて、解体調査を行ったところ、モジュール１０Ｂに充填されていた中空糸膜の本数ｎは４６０本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は１９０ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは１９０．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１０４．７ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは５７．１％、座屈率Ｗは１００．０％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは５８４ｍＬであった。抜き取った中空糸膜の動的吸着容量は４６．０ｍｇ／ｍＬであり、スケーラビリティは９９．８％であった。

なお、モジュール１０Ａと１０Ｂの座屈率差は０．０％であった。また、モジュール１０Ｃの耐久回数は１０回以上であった。

このような評価結果から、実施例１０では、スケーラビリティが成立する中空糸膜モジュールが製造可能であることが示された。また、固定層において割れが発生せず、繰り返し耐久性が向上することが示された。また、中空糸膜の長手方向に沿って固定層厚み全域に亘って延びる固定剤密部を形成し、さらに、座屈を抑制して、座屈のバラつきも小さくすることで、想定した体積充填率から外れることを防ぐ効果があることが示された。

［実施例１１］
図４に示す整束工程において、中空糸膜束を４本の小束に分割し、分割した小束の外周をそれぞれ保護部材で覆い、一対の対向配置された板部材が十字型に配置された仕切部材で、保護部材で覆われた各小束を仕切ることで、図２及び図３に示す中空糸膜モジュールを３本（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）作成した。仕切部材は、各板部材の板厚が４ｍｍ、一対の板部材の離間距離が４ｍｍのものを用いた。分割ネットは、網目を有する薄いネットを用いた。

モジュール１１Ａについて、モジュールの吸着容量評価を実施したところ、モジュール当たりに１８．９ｇのＢＳＡが吸着した。その後、解体調査を行ったところ、モジュール１１Ａに充填されている中空糸膜の本数ｎは３３２本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は１９０ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは１９０．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１０４．７ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは４１．２％、座屈率Ｗは１００．０％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは４２２ｍＬであった。ここから、モジュールの吸着容量は４４．９ｍｇ／ｍＬと算出された。なお、固定剤密部率Ｒｂは３９．２％であった。

モジュール１１Ｂについて、解体調査を行ったところ、モジュール１１Ｂに充填されていた中空糸膜の本数ｎは３３２本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は１９０ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは１９０．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１０４．７ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは４１．２％、座屈率Ｗは１００．０％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは４２２ｍＬであった。抜き取った中空糸膜の動的吸着容量は４５．１ｍｇ／ｍＬであり、スケーラビリティは９９．５％であった。

なお、モジュール１１Ａと１１Ｂの座屈率差は０．０％であった。また、モジュール１１Ｃの耐久回数は１０回以上であった。

このような評価結果から、実施例１１では、スケーラビリティが成立する中空糸膜モジュールが製造可能であることが示された。また、固定層において割れが発生せず、繰り返し耐久性が向上することが示された。また、中空糸膜の長手方向に沿って固定層厚み全域に亘って延びる固定剤密部を形成し、さらに、座屈を抑制して、座屈のバラつきも小さくすることで、想定した体積充填率から外れることを防ぐ効果があることが示された。

［比較例１］
図４に示す整束工程において、中空糸膜のみを一束に整束することで、図１１（ａ）に示す中空糸膜モジュールを３本（１’Ａ、１’Ｂ、１’Ｃ）作成した。なお、比較例１では、仕切部材を用いなかった。

モジュール１’Ａについて、モジュールの吸着容量評価を実施したところ、モジュール当たりに２８．９ｇのＢＳＡが吸着した。その後、解体調査を行ったところ、モジュール１’Ａに充填されている中空糸膜の本数ｎは５６０本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は２０４ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは１９０．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１０４．７ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは７４．７％、座屈率Ｗは１０７．４％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは７６３ｍＬであった。ここから、モジュールの吸着容量は３７．８ｍｇ／ｍＬと算出された。なお、固定剤密部率Ｒｂは０．０％であった。

モジュール１’Ｂについて、解体調査を行ったところ、モジュール１’Ｂに充填されていた中空糸膜の本数ｎは５６０本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は２０９ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは１９０．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１０４．７ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは７６．５％、座屈率Ｗは１１０．０％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは７８２ｍＬであった。抜き取った中空糸膜の動的吸着容量は４３．２ｍｇ／ｍＬであり、スケーラビリティは８７．６％であった。

なお、モジュール１’Ａと１’Ｂの座屈率差は２．６％であった。また、モジュール１’Ｃの耐久回数は２回であった。

このような結果から、比較例１では、単糸の吸着容量に対するモジュールの吸着容量の性能比が８７．６％と低く、中空糸膜モジュールの形態において単糸の性能を保持することが困難であることが確認できた。

［比較例２］
図４に示す整束工程において、中空糸膜のみを一束に整束することで、図１１（ａ）に示す中空糸膜モジュールを３本（２’Ａ、２’Ｂ、２’Ｃ）作成した。なお、比較例２では、仕切部材を用いなかった。

モジュール２’Ａについて、モジュールの吸着容量評価を実施したところ、モジュール当たりに２３９．４ｇのＢＳＡが吸着した。その後、解体調査を行ったところ、モジュール２’Ａに充填されている中空糸膜の本数ｎは８８０本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は１０１６ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは９３６．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１３０．０ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは７７．０％、座屈率Ｗは１０８．５％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは５９７５ｍＬであった。ここから、モジュールの吸着容量は４０．１ｍｇ／ｍＬと算出された。なお、固定剤密部率Ｒｂは０．０％であった。

モジュール２’Ｂについて、解体調査を行ったところ、モジュール２’Ｂに充填されていた中空糸膜の本数ｎは８８０本、中空糸膜の平均内径Ｄｉ／平均外径Ｄｏは２．２６ｍｍ／３．６９ｍｍ、中空糸膜の平均有効長Ｌ’は９９６ｍｍであった。また、固定層の界面間距離Ｌは９３６．０ｍｍ、ハウジング内径Ｄｈは１３０．０ｍｍであった。これより、体積充填率Ｒｖは７５．４％、座屈率Ｗは１０６．４％、膜体積（円環部）Ｖｍｍは５８５７ｍＬであった。抜き取った中空糸膜の動的吸着容量は４５．８ｍｇ／ｍＬであり、スケーラビリティは８７．６％であった。

なお、モジュール２’Ａと２’Ｂの座屈率差は２．１％であった。また、モジュール１’Ｃの耐久回数は１回であった。

このような評価結果から、比較例２では、単糸の吸着容量に対するモジュールの吸着容量の性能比が８７．６％と低く、中空糸膜モジュールの形態において単糸の性能を保持することが困難であることが確認できた。

実施例１〜１１及び比較例１，２における体積充填率と吸着容量性能比との関係を図１７に示す。図１７に示すように、体積充填率が７０％以上となる比較例１，２では、単糸の吸着容量に対するモジュールの吸着容量が９０％未満の低い値を示し、スケーラビリティを確保することが難しいのに対し、体積充填率が３０％以上７０％未満の範囲となる実施例１〜１１では、単糸の吸着容量に対するモジュールの吸着容量が９０％以上の高い値を示し、高いスケーラビリティを確保することが可能であることが分かった。

なお、比較例２は、特開２０１１−０１６１１６号公報や特開２０１１−０１６１１９号公報に記載された中空糸膜モジュールをモデルとしたものである。そして、この比較例２について実際に実験を行ったところ、固定剤の充填により中空糸膜が大きく座屈して体積充填率が７７．０％まで上昇した。その結果、単位膜体積当たりの吸着容量が低くなり、単糸の吸着容量に対するモジュールの吸着容量が８７．５％と低くなった。

なお、例えば、実施例２、１、９、１１において、モジュール２Ａ、１Ａ，９Ａ、１１Ａの体積充填率とスケーラビリティとの関係は、体積充填率６８．７％、６１．９％、５７．１％、４１．２％に対して、性能比９５．１％、９７．７％、９９．８％、９９．５％と全て９０％以上となることが確認できた。

さらに、例えば、実施例６、３、９、５、４、において、固定剤密部率と座屈率差とを比較すると、固定剤密部率が０．０％、４．２％、８．９％、１２．６％、３２．７％に対して、座屈率差が３．２％、０．５％、０．０％、０．０％、０．０％となり、固定剤密部率が３％以上になることで、座屈による体積充填率のバラつきが抑えられることが確認できた。

また、実施例１〜５は固定層に仕切部材を備えない実施例であり、実施例６〜１１は固定層に仕切部材を備える実施例である。仕切部材を備えることで、固定層の繰り返し耐久性が向上することが確認できた。

１…中空糸膜モジュール（吸着分離膜モジュール）、２…中空糸膜、２ａ，２ｂ…端部、３…中空糸膜束、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ…小束、３ａ，３ｂ…中空糸膜束の端部、４…ハウジング（筒体）、４Ａ…空間、４Ｂ…空間、４Ｃ…空間、６，６Ａ，６Ｂ…仕切部材、７，７Ａ，７Ｂ…固定層、８…保護部材、１１…ハウジング本体部（筒体）、１１ａ，１１ｂ…切断代、１２Ａ，１２Ｂ…キャップ、１３Ａ，１３Ｂ…固定具、１４Ａ，１４Ｂ…管部、１６Ａ，１６Ｂ…管部、２１，２２，２３，２４，２６…貫通部、３１，３２，３３，３４…壁部、３１ａ，３１ｂ…板部材、３２…壁部、３２ａ，３２ｂ…板部材、３３…壁部、３３ａ，３３ｂ…板部材、３４…壁部、３４ａ，３４ｂ…板部材、４１，４２…平板、４３，４４…平板、５０…ユニット、５１Ａ，５１Ｂ…カップ、５１ａ…管部、７１…仕切部材、７２…仕切部材、７３…仕切部材、７４…仕切部材、７６…分割ネット（分割手段）、７７…スペーサー、７８…仕切部材、８１…固定剤注入部材、ＢＤ…固定剤。

Claims (13)

1. 複数本の吸着機能を有する中空糸膜からなる中空糸膜束と、
   前記中空糸膜束を収容する筒体と、
   前記中空糸膜束の少なくとも一方の端部を前記筒体に固定する固定層と、
   を備える吸着分離膜モジュールであって、
   前記固定層において前記中空糸膜束を複数の小束に仕切り、前記中空糸膜束の長手方向に貫通する貫通部を有する仕切部材を更に備え、
   前記貫通部に前記固定層を構成する固定剤が充填され、
   前記固定層は、前記中空糸膜の長手方向に沿って、前記固定層厚み全域に亘って延びる固定剤密部を有する、
   吸着分離膜モジュール。
2. 前記固定剤密部の断面積が、前記中空糸膜束の占有断面積に対して３％以上６０％未満である、
   請求項１に記載の吸着分離膜モジュール。
3. 前記固定層において、前記中空糸膜束が複数の小束に分割されるとともに、各小束が間隔をあけて配置されている、
   請求項１又は２に記載の吸着分離膜モジュール。
4. 前記仕切部材は、一対の板部材が対向配置されることによって前記貫通部が形成されている、
   請求項１〜３の何れか一項に記載の吸着分離膜モジュール。
5. 前記仕切部材で仕切られた前記中空糸膜束を分割する分割手段を更に備える、
   請求項１〜４の何れか一項に記載の吸着分離膜モジュール。
6. 前記仕切部材で仕切られた前記中空糸膜束の外周を覆う保護部材を更に備える、
   請求項１〜５の何れか一項に記載の吸着分離膜モジュール。
7. 前記仕切部材は、一対の対向配置された板部材が十字型に組み合わされている、
   請求項１〜６の何れか一項に記載の吸着分離膜モジュール。
8. バイオ用途の分離精製に使用される、
   請求項１〜７の何れか一項に記載の吸着分離膜モジュール。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載された吸着分離膜モジュールの製造方法であって、
   前記中空糸膜束、前記筒体、及び前記中空糸膜間に隙間を形成して前記中空糸膜束の長手方向に向けて延びる固定剤注入部材を備えるユニットの端部に固定剤を充填することによって、前記中空糸膜束を前記筒体に固定し、
   前記ユニットの前記端部を切断することによって、前記中空糸膜の端部を開口させる、
   吸着分離膜モジュールの製造方法。
10. 請求項１〜８の何れか一項に記載された吸着分離膜モジュールの製造方法であって、
    前記中空糸膜束、前記筒体、及び前記仕切部材を備えるユニットの端部に固定剤を充填することによって、前記中空糸膜束及び前記仕切部材を前記筒体に固定し、
    前記ユニットの前記端部を切断することによって、前記中空糸膜の端部を開口させる、
    吸着分離膜モジュールの製造方法。
11. 請求項１〜８の何れか一項に記載された吸着分離膜モジュールに設けられ、前記中空糸膜束の端部で前記中空糸膜束を複数の膜束に仕切る仕切部材であって、
    軸線方向に貫通する貫通部を有する、
    仕切部材。
12. 前記中空糸膜の動的吸着容量に対する前記吸着分離膜モジュールの動的吸着容量の比が９０％以上１００％以下である、
    請求項１〜８の何れか一項に記載の吸着分離膜モジュール。
13. 前記筒体の容積に対する前記中空糸膜の占有体積である体積充填率が３０％以上７０％未満である、
    請求項１２に記載の吸着分離膜モジュール。

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