KR20190111021A - 정화 칼럼 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 흡착 담체가 수용된 정화 칼럼에 있어서, 우수한 흡착 성능이 얻어지는 정화 칼럼을 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 다음 구성을 갖는다. 즉, 흡착 담체와 상기 흡착 담체를 수용하고, 통상의 하우징과 상기 하우징의 양단에 처리 유체의 공급 포트 및 배출 포트를 갖는 하우징을 구비하여 이루어지는 정화 칼럼으로서, 상기 흡착 담체의 적어도 일단부면측에 분배판이 배치되고, 상기 분배판이, 처리 유체가 연통 가능한 복수의 개구부와, 지지체와, 상기 지지체로부터 상기 흡착 담체측으로 연장 돌출된 볼록부를 가지고, 상기 볼록부의 적어도 일부분이 상기 흡착 담체에 삽입되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 정화 칼럼이다.

Description

정화 칼럼
본 발명은, 흡착 담체를 갖는 정화 칼럼에 관한 것이다.
처리 유체 중의 제거 대상 물질을 흡착에 의해 제거하는 정화 칼럼의 흡착 담체의 형태로서는, 복수개의 비즈나, 복수개의 섬유를 포함하는 실다발, 또는 편지 등이 사용된다. 흡착 담체가 비즈인 경우, 정화 칼럼 내에 균일하게 흡착 담체가 수용되어 있으면, 정화 칼럼의 하우징에 있어서의 양단 개구부를 연결하는 축 방향과, 상기 축 방향에 직각인 방향인 직경 방향에서 처리 유체의 유로 저항의 차가 작기 때문에, 처리 유체의 흐름의 치우침이 비교적 적다는 장점이 있다.
한편, 정화 칼럼의 흡착 성능 향상 수단으로서, 흡착 담체의 단위 체적당 표면적을 증가시키는 것을 들 수 있지만, 흡착 담체가 비즈인 경우, 비즈 직경을 작게 하면, 각 비즈간의 간극이 좁아져, 압력 손실이 증가함으로써, 처리 유체를 흘리는 것이 곤란해진다. 또한, 비즈는 구상이기 때문에, 단위 체적당 표면적이 작다는 단점도 있다.
흡착 담체가 편지인 경우에는, 섬유에 흡착 구멍을 마련하기 위한 다공질화가 제조상 용이하지 않고, 또한 처리 유체의 점성이 높은 경우에는, 정화 칼럼 내의 압력 상승을 초래하기 쉽다.
이들 복수개의 비즈, 또는 편지에 비하여, 복수개의 섬유를 포함하는 실다발의 경우, 정화 칼럼의 하우징에 있어서의 양단 개구부를 연결하는 축 방향에 대하여 상기 실다발을 평행하게 수용할 수 있다.
여기서, 상기에 나타낸 흡착 담체를 정화 칼럼 내에 머무르게 하기 위해서, 정화 칼럼의 처리 유체를 공급 및/또는 배출하는 단부측에는, 다수의 미세한 개구를 갖는 필터나, 관통 구멍이 마련된 수지층이 배치된다. 상기 필터나 수지층의 개구 사이즈는, 처리 유체는 통과시키지만, 흡착 담체는 통과시키지 않는 크기로 되어 있다.
또한, 정화 칼럼의 흡착 성능 저하의 요인으로서 채널링(편향 흐름: 흐름 분포가 불균일해지는 것)이 알려져 있다. 채널링이 발생하면, 흡착 담체에 처리 유체가 접촉하지 않는 영역이나, 처리 유체의 흐름이 정체되는 영역이 발생하여, 흡착 담체의 유효 표면적이 저하되기 때문에 정화 칼럼의 흡착 성능이 저하된다.
채널링의 발생 원인으로서는, 정화 칼럼 내에 수용된 흡착 담체의 충전 분포의 치우침이나, 흡착 담체 충전부의 평균 직경 D와, 해당 충전부의 길이 L의 비 L/D가 작은 것 등을 들 수 있다.
상기 채널링 방지를 위해서, 예를 들어 특허문헌 1에는, 칼럼 내에 흡착 입자를 유지하기 위해 마련된 필터의, 혈액이 통과할 때의 유로 저항을, 당해 필터의 부분마다 바꿈으로써, 칼럼 내 유로 단면에 넓게 혈액이 널리 퍼지도록 하는 혈액 정화용 칼럼이 개시되어 있다.
또한, 예를 들어 특허문헌 2에는 양측 단부에 격벽이 형성된 통상 케이싱, 즉, 하우징을 가지고, 상기 케이싱 내에 중공사가 내장된 정화 칼럼에 있어서, 상기 케이싱의 양단부의 격벽에, 격벽을 관통하여 케이싱 내외를 연통하는 관통 구멍을 갖는 정화 칼럼이 개시되어 있다.
또한, 예를 들어 특허문헌 3에는, 칼럼 내를 흐르는 혈액의 칼럼 입구로부터 출구를 향하는 최단 경로를 방해하도록 삽입물이 칼럼 내에 배치된 혈액 처리 장치가 개시되어 있다.
또한, 예를 들어 특허문헌 4에는, 흡착체, 해당 흡착체의 양단부면에 마련되어 이루어지는 탄성체, 및 해당 탄성체의 양단으로부터 흡착체와 탄성체를 유지하기 위한 지지체를, 혈액의 도출 입구를 갖는 용기에 수용하여 이루어지는 혈액 정화 장치가 개시되어 있다.
또한, 예를 들어 특허문헌 5에는, 중공사막 다발에 있어서의 상기 중공사막의 밀도 분포의 치우침을 저감시키기 위해 상기 중공사막 다발의 적어도 한쪽 단부 내에 배치된 치우침 규제 부재와, 상기 중공사막 다발의 상기 단부측의 일부를 둘러싸는 정류통을 구비하고, 상기 정류통의 일부는 상기 접착 고정층에 고정되고, 상기 치우침 규제 부재는 상기 접착 고정층에 내포된 중공사막 모듈이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2011-156022호 공보 일본 특허 공개 제2014-210174호 공보 일본 특허 공개 평8-294531호 공보 일본 특허 공개 소59-177063호 공보 일본 특허 공개 제2015-131267호 공보
그러나, 상기 종래의 기술에는 다음과 같은 문제점이 있었다.
즉, 필터의 부분마다의 처리 유체가 통과할 때의 유로 저항을 바꾸었을 경우, 필터 통과 후 즉시의 처리 유체의 흐름 분포는 제어되지만, 필터와 흡착 담체가 조밀하게 접촉되어 있지 않는 한, 흡착 담체 내의 처리 유체의 흐름 분포를 제어하는 것은 곤란하다. 특히, 흡착 담체가 수지층 등에 고정되지 않은 경우에는, 보관이나 이송, 사용 환경 등의 정화 칼럼의 취급에 의해, 하우징 내의 흡착 담체의 충전 분포가 변동하기 쉽고, 필터에서의 정류 효과가 정화 칼럼 전체로서의 처리 유체의 흐름 분포에 영향을 미치지 않을 것으로 생각된다.
또한, 필터의 부분마다의 유로 저항의 변화에 의해, 처리 유체의 흐름 분포를 제어하고자 했을 때에는, 필터에 있어서의 처리 유체의 흐름이 강한 부분의 유로 저항을 높게, 처리 유체의 흐름이 약한 부분의 유로 저항을 낮게 함으로써, 필터 통과 후의 칼럼 내의 유로 단면에 있어서의 처리 유체의 흐름 분포를 균일화할 수 있다. 그러나, 유로 저항을 높게 하기 위해서는, 필터의 해당 부분의 개구를 극소로 할 필요가 있고, 연속적으로 사용한 경우에는, 필터의 해당 부분에서의 압력 상승이 염려된다.
또한, 케이싱의 양단부의 격벽에, 격벽을 관통하고, 케이싱 내외를 연통하는 관통 구멍을 형성한 경우에는, 처리 유체가 부분적으로 배치된 관통 구멍부로밖에 유입할 수 없다. 그 때문에, 격벽 양단부에서의 처리 유체의 체류나, 채널링 등에 의한 흡착 효율의 저하가 염려된다. 또한, 제조의 시점에서는, 격벽을 형성하기 위한 설비 투자나 수지 비용, 격벽에 매설된 흡착 담체의 손실 등에 의한 비용 상승을 쉽게 생각할 수 있다. 또한, 관통 구멍을 형성한 격벽을 형성하기 때문에, 제조 공정의 번잡화가 상정된다.
또한, 정화 칼럼 내를 흐르는 처리 유체의 입구로부터 출구를 향하는 최단 경로를 방해하도록, 삽입물을 정화 칼럼 내에 배치하는 경우에는, 정화 칼럼 내에 삽입물을 배치함으로써 흡착 담체 충전부의 직경이 필연적으로 커지게 된다. 이 결과, 정화 칼럼의 조작성의 악화나, 정화 칼럼 내에 유입하는 처리 유체의 용량이 증가하는 것을 쉽게 생각할 수 있다. 특히 정화 칼럼을 혈액 정화에 사용하는 경우에는, 정화 칼럼 내의 혈액 용량의 증가는, 환자로부터의 체외 순환 혈액량의 증대를 의미하고, 환자의 부담이 증대되는 점에서, 매우 중대한 문제가 된다. 또한, 흡착 담체가 실다발인 경우에는, 삽입물을 실다발 내에 배치하는 것이 곤란하다. 삽입물을 실다발 내에 배치할 수 있다고 해도, 실다발을 균일하게 정화 칼럼 내에 분산 배치하는 것은 곤란하여, 실다발 불균일부에서의 채널링에 의해 흡착 성능이 저하되는 것이 상정된다.
또한, 흡착체의 양단부에 탄성체를 마련하고, 흡착체와 탄성체를 유지하기 위해 탄성체의 양측에 지지체를 마련한 경우, 흡착체로부터 발생하는 미립자를 탄성체로 보충 가능하기는 하지만, 정화 칼럼 내의 처리 유체의 흐름을 제어할 수는 없다. 또한, 탄성체를 지지체로 눌렀을 때, 탄성체에 마련된 다공질 구조가 변형됨으로써, 해당 부에서의 압력 상승이 염려된다.
또한, 정류통을 장착하고, 또한 중공사막의 치우침 방지를 위한 치우침 규제 부재를 삽입한 경우, 중공사막의 밀도 분포의 치우침은 저감될 수 있다. 그러나, 상기한 처리 유체의 입구로부터 출구를 향하는 최단 경로를 방해하는, 삽입물과 마찬가지로, 정화 칼럼 내에 유입하는 처리 유체의 용량의 증가를 쉽게 생각할 수 있다. 제조의 시점에서는, 치우침 규제 부재를 고밀도로 충전된 실다발 내에 배치하는 것은 매우 곤란하다. 또한, 상기한 케이싱의 양단부의 격벽에, 격벽을 관통하여 케이싱 내외를 연통하는 관통 구멍을 형성한 경우와 마찬가지로, 접착 고정층을 형성하는 것에 의한 비용 상승이나, 제조 공정의 번잡화가 상정된다.
이상의 종래 기술이 갖는 과제에 대하여, 본 발명의 목적은, 흡착 담체가 수용된 정화 칼럼에 있어서, 정화 칼럼 내의 처리 유체의 흐름 분포를, 정화 칼럼 내의 처리 유체 용량의 증가를 수반하지 않는 구성으로 제어하고, 채널링을 억제함과 함께, 처리 유체의 체류부를 극소화함으로써, 우수한 흡착 성능이 얻어지는 정화 칼럼을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 다음 구성을 갖는다.
즉, 흡착 담체와 상기 흡착 담체를 수용하고, 통상의 하우징과 상기 하우징의 양단에 처리 유체의 공급 포트 및 배출 포트를 갖는 하우징을 구비하여 이루어지는 정화 칼럼으로서,
상기 흡착 담체의 적어도 일단부면측에 분배판이 배치되고,
상기 분배판이, 처리 유체가 연통 가능한 복수의 개구부와, 지지체와, 상기 지지체로부터 상기 흡착 담체측으로 연장 돌출된 볼록부를 가지고,
상기 볼록부의 적어도 일부분이 상기 흡착 담체에 삽입되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 정화 칼럼이다.
본 발명에 따르면, 처리 유체의 흐름 분포를, 정화 칼럼 내의 처리 유체 용량의 증가를 수반하지 않는 구성으로 제어하고, 채널링을 억제함과 함께, 처리 유체의 체류부를 극소화함으로써, 우수한 흡착 성능을 갖는 정화 칼럼을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 정화 칼럼에 사용되는 분배판에는 처리 유체가 연통 가능한 복수의 개구부가 마련되어 있고, 처리 유체의 체류를 저감시킬 수 있는 점에서, 흡착 효율이 향상된다.
또한, 본 발명의 정화 칼럼에 사용되는 분배판은, 흡착 담체에 삽입할 수 있는 볼록부를 가지고, 해당 볼록부의 배치에 의해 흡착 단체의 충전율의 제어를 행하기 때문에, 삽입물을 사용하는 경우와 같이 흡착 담체 충전부의 직경의 확대를 필요로 하지 않는다. 이 때문에, 제조 공정의 번잡화도 없고, 또한 정화 칼럼의 핸들링의 용이함뿐만 아니라, 정화 칼럼 내의 처리 유체 용량을 극소화하기 위해서도 유리하다.
도 1은 본 발명에 따른 정화 칼럼의 일 실시 형태를 예시하는 종단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 정화 칼럼에 사용되는 분배판의 일 실시 형태를 예시하는 외관도이다.
도 3은 도 2에 예시한 분배판의 볼록부 주변의 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 정화 칼럼에 사용되는 분배판의 다른 형태를 예시하는 외관도이다.
도 5는 본 발명에 따른 정화 칼럼에 사용되는 분배판의 또 다른 형태를 예시하는 외관도이다.
도 6은 도 2에 예시한 분배판을 구비한 본 발명에 따른 정화 칼럼의 흡착 담체 수용부의 단부 주변을 나타낸 부분 종단면도이다.
도 7은 도 6에 예시한 정화 칼럼의 실다발 단부면에 있어서의 축에 직행한 방향의 단면도이다.
도 8은 종래의 정화 칼럼의 종단면도이다.
본 발명에 있어서의 정화란, 흡착 담체의 특성을 이용하여 흡착 작용에 의해, 처리 유체 중으로부터 목적으로 하는 물질을 제거하는 것을 말한다.
예를 들어, 본 발명의 정화 칼럼을 혈액 정화의 목적으로 사용하는 경우, 제거 대상 물질은 사이토카인이나 엔도톡신, β2-마이크로글로불린(이하, β2-MG라 약칭함), 백혈구 등을 들 수 있지만, 특별히 이들에 한정되는 것은 아니다.
도 8은, 종래의 정화 칼럼을 나타내고 있다. 이와 같이, 종래의 정화 칼럼은, 흡착 담체(200)를 정화 칼럼(500) 내에 머무르게 하기 위해서, 하우징(101)과 공급 포트(102), 배출 포트(103) 사이에, 필터 지지체(401)에 고정된 필터(400)를 배치한다는 것이었다.
이하에, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 정화 칼럼이지만, 하기 바람직한 형태, 예시는 이 경우에 한정되는 것은 아니다.
도 1에 있어서, 정화 칼럼(100)은, 통 형상, 바람직하게는 원통 형상의 하우징(101)과, 하우징(101)의 개구 단부에 마련된 처리 유체의 공급 포트(102) 및 배출 포트(103)를 구비하고 있다. 공급 포트(102) 및 배출 포트(103)에는, 처리 유체를 정화 칼럼(100)에 공급하는, 그리고 정화 칼럼(100)으로부터 배출하는 배관과 접속되는 공급 노즐(104), 및 배출 노즐(105)이 마련되어 있다. 상기 각 노즐은 하우징(101) 내를 향하여 개구되어 있다. 상기 각 노즐은, 적합하게는 하우징(101)의 양단 개구부를 연결하는 축 방향의 중심선과 동축에 배치된다.
이들 하우징(101)과 공급 포트(102) 및 배출 포트(103)를 포함하는 하우징 내에 흡착 담체(200)가 수용되어 있다. 본 형태에 있어서는, 정화 칼럼(100)의 축 방향에 있어서의 흡착 담체(200)의 충전 길이를 La, 하우징(101)의 길이를 Lh라 하면, La>Lh로 되어 있지만, La=Lh여도, La<Lh여도 된다. 여기서, 정화 칼럼(100)의 「축 방향」이란, 정화 칼럼(100)의 하우징(101)에 있어서의 양단 개구부를 연결하는 방향을 나타낸다.
또한, 하우징 내에 수용되는 흡착 담체(200)에는, 복수개의 섬유를 포함하는 실다발 또는 비즈를 사용하는 것이 바람직하다. 이 중, 상기 실다발은 흡착 담체의 단위 체적당 표면적을 증가시킬 수 있다. 또한, 정화 칼럼의 상기 축 방향에 대하여 상기 실다발을 평행하게 배치함으로써, 처리 유체의 유로를, 흡착 담체를 구성하는 섬유와 평행하게 마련하는 것이 가능하여, 유로 저항을 억제할 수 있다. 또한, 상기에 따라서 정화 칼럼(100) 내에의 흡착 담체의 충전 밀도를 향상시키거나 하는 점에서, 실다발을 선택하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, 흡착 담체를 구성하는 섬유, 및 비즈의 재질로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 성형 가능의 용이함이나 비용 등의 관점에서 유기물이 적합하게 사용되고, 예를 들어 폴리메틸메타크릴레이트(이하, PMMA라고 함), 폴리아크릴로니트릴(이하, PAN이라고 함), 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리아릴에테르술폰, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 셀룰로오스, 셀룰로오스트리아세테이트, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 등이 사용된다. 처리 유체를 혈액으로 한 경우에는, 단백질을 흡착할 수 있는 특성을 갖는 재질을 포함하는 것이 바람직하고, 폴리술폰, PMMA, PAN, 셀룰로오스 등을 들 수 있다.
섬유의 형태로서는, 중공사, 중실사 중 어느 것이어도 된다. 보다 바람직하게는 중실사이다. 여기서, 「중공사」란, 섬유를 통상화한 섬유 형태를 나타낸다. 「중실사」란, 「중공사」와는 반대로, 섬유를 통상화하지 않은 섬유 형태를 나타낸다. 중실사가 바람직한 이유는, 중공사의 경우에는, 중공사의 내측과 외측에서 처리 유체가 흐를 때의 압력 손실이 상이하면, 중공사의 내측과 외측에서 처리 유체의 유량에 차가 발생하고, 결과적으로 정화 칼럼의 흡착 효율의 저하를 야기할 것이 염려된다. 중공사의 경우에는 이 점에 주의를 요하고, 중실사의 경우에는 그러한 우려는 없기 때문에, 보다 바람직하다.
상기 섬유의 실 직경(중공사의 경우에는 실의 내경, 중실사의 경우에는 실의 외경)은, 너무 작으면 정화 칼럼의 압력 손실의 증가나, 섬유 자체가 필터(400)를 빠져 나갈 우려가 있다. 또한, 섬유의 물리적 강도가 저하됨으로써, 정화 칼럼의 조립 시나 사용 시 등에, 섬유의 파손이나 섬유로부터의 미립자가 발생할 가능성이 있다.
한편, 실 직경이 너무 큰 경우에는, 섬유의 단위 체적당 표면적이 저하되고, 처리 유체와의 접촉 면적이 저하되기 때문에, 정화 칼럼의 흡착 성능을 저하시킨다.
그 때문에, 섬유의 실 직경의 상한으로서는 1000㎛ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 400㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 190㎛ 이하가 된다. 그의 하한으로서는, 10㎛ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 50㎛ 이상이다.
섬유의 실 직경 측정 방법은, 하우징 내에 수용된 섬유 중, 임의의 50개를 추출하고, 해당 섬유를 순수로 세정한 후, 슬라이드 글래스와 커버 유리 사이에 끼우고, 투영기(예를 들어 Nikon사제 V-10A)를 사용하여 동일한 섬유에 대하여 임의로 2군데씩, 섬유의 단면이 원형인 경우에는 외경(최외경의 직경), 원형이 아닌 경우에는 최외주의 원 상당 직경을 측정하여, 그의 평균값을 채용하고, 소수점 이하 1위치를 반올림한다.
상기 실다발은 상기 섬유를 동일한 방향으로 다수 정렬하여 이루어지지만, 동일한 사양의 섬유로 구성되어도, 복수의 다른 사양을 갖는 섬유로 구성되어도 된다. 또한, 그 실 개수로서는, 너무 적으면 흡착 성능의 부족이나, 흡착 담체의 충전율을 제어할 수 없을 가능성이 있기 때문에, 그의 하한값으로서는 100개 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 500개 이상이다. 상한값으로서는 특별히 마련되어 있지 않지만, 너무 많으면 정화 칼럼의 제작성이 악화될 우려가 있기 때문에, 100만개 이하가 바람직하다.
비즈의 형상으로서는, 입방체 등의 다면체상이나 타원체상, 구체상 등을 들 수 있지만, 제작의 용이함으로부터 구체상이 바람직하다. 정화 칼럼 내의 비즈의 입경 분포에 대해서는, 어느 비즈도 동일한 입경인 균일 입경의 경우도, 각종 입경의 것이 혼재하는, 소위 입경 분포가 있는 경우도, 어느 것이어도 된다. 균일 입경의 경우에는, 개개의 비즈 입경과 평균 입경은 동일해진다. 한편, 입경 분포가 있는 경우에는, 개개의 비즈 입경을 구하고, 그 값을 바탕으로 평균 입경을 구할 수 있다. 구체적으로는, N개의 개개의 비즈 입경 di를 측정하고, 개개의 비즈 입경 di를 합계한 값을 개수 N으로 나눔으로써 평균 입경을 구할 수 있다.
개개의 비즈 입경의 측정 방법으로서는, 광학 현미경을 사용하여 확대 사진을 촬영하고, 사진 상의 입경을 구하여, 확대한 비율로 나누어 실제 비즈 입경을 구할 수 있다. 또한, 일반적으로 시판되고 있는 분체 등의 입경 측정용 장치를 이용하여 평균 입경을 측정할 수도 있다. 예를 들어, 수용액 중에서의 전기 저항의 변화를 이용하여 측정하는 코울터 카운터(예를 들어 베크만·콜터(주)(Beckman Coulter, Inc.)제)를 사용하는 경우에는, 대상 비즈에 있어서의 동 장치에서의 측정값과 실제 입경의 환산 계수를 미리 구해두고, 동 장치에서 평균 입경을 측정하여, 환산 계수에 의해 실제 평균 입경을 구할 수도 있다.
비즈의 평균 입경은, 너무 작으면 비즈간의 간극이 작아져서 유로 저항이 커지게 됨으로써, 정화 칼럼의 압력 손실이 커진다. 한편, 너무 큰 경우에는, 비즈와 처리 유체의 접촉 면적이 저하되어, 흡착 성능을 저하시킨다. 그 때문에, 비즈의 평균 입경의 하한값은 80㎛ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 150㎛ 이상이다. 그의 상한값은 500㎛ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 300㎛ 이하이다.
비즈의 입경 분포는 균일할 필요는 없지만, 입경 분포가 너무 넓으면, 평균 입경이 동일해도 작은 비즈가 많이 존재할 수 있다. 그 결과, 비즈간의 간극이 작은 부분이 생기고, 해당 부분에서는 처리 유체가 통과하기 어려워지는 점에서, 정화 칼럼 내에서의 처리 유체의 흐름 불균일을 초래할 가능성이 있다.
분배판(300)은 흡착 담체(200)의 적어도 일단부면측에 배치된다. 여기서 기재한 「일단부면측」이란, 정화 칼럼(100)의 상기 축 방향에 대하여, 흡착 담체(200)의 한쪽 단부 방향을 나타낸다. 도 1에 나타내는 양태에 있어서는, 하우징(101)의 개구 단부와 공급 포트(102) 사이, 및 하우징(101)의 개구 단부와 배출 포트(103) 사이에는, 분배판(300)이 각각 배치되어 있지만, 적어도 흡착 담체(200)의 일단부면측에 배치되어 있으면 된다. 또한, 도 1에 나타내는 양태에서는, 분배판(300)과 흡착 담체(200) 사이에 공간이 마련되어 있지만, 양자는 밀착되어 있어도 된다.
또한, 분배판(300)의 볼록부(303)의 적어도 일부분은, 흡착 담체(200)에 삽입되어 있다. 여기서 기재한 「삽입」이란, 흡착 담체(200)가 복수개의 섬유를 포함하는 실다발인 경우, 주로 각 섬유간의 간극에 볼록부(303)가 진입되어 있는 상태를 나타낸다. 흡착 담체(200)가 복수개의 비즈를 포함하는 경우, 주로 각 비즈간의 간극에 볼록부(303)가 진입되어 있는 상태를 나타낸다. 즉, 일부에서 흡착 담체(200)의 개개의 구성 요소의 파괴를 수반하여 내부에 침입되어 있는 개소는 존재할 수 있지만, 주로 상기 개개의 구성 요소간에 발생하는 간극에, 분배판(300)의 볼록부(303)가 삽입되어 있는 상태를 나타낸다.
또한, 공급 포트(102) 및 배출 포트(103) 각각과, 분배판(300) 사이에는, 분배판(300)의 개구부(302)를 덮도록 필터(400)가 배치되어 있다. 필터(400)는 처리 유체는 통과시키지만, 흡착 담체(200)는 통과시키지 않을 정도의 크기의 개구를 다수 갖고 있다. 이에 의해, 흡착 담체(200)는 정화 칼럼(100) 내의 공간에 수용되어, 흡착 담체(200)가 처리 유체의 흐름을 타고 정화 칼럼(100) 밖으로 유츨되지 않도록 유지되어 있다.
하우징(101), 공급 포트(102) 및 배출 포트(103)의 형상, 재질은 특별히 한정되는 것은 아니며, 하우징(101)의 형상으로서는, 원통 형상, 타원통 형상 또는 각통 형상이 사용되지만, 성형성이나 강도, 조작성 등의 관점에서 적절히 선택된다. 공급 포트(102) 및 배출 포트(103)의 형상은 하우징(101)의 형상에 따라서 적절히 선택된다. 이들의 재질로서는, 생산성이나 디스포저블성을 위해서 수지인 것이 바람직하고, 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리카르보네이트, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS) 등이 적합하지만, 금속을 사용할 수도 있다.
하우징(101)과 공급 포트(102) 및 배출 포트(103)의 결합(결합부(106))은, 결합부(106)로부터의 처리 유체 등의 누출 방지나, 결합 강도로부터 적절히 설계된다. 예를 들어 결합에는, 나사 결합이나 접착, 융착, 또한 그들의 조합 등의 결합 방법을 취할 수 있다. 또한, 하우징(101)과 공급 포트(102) 및 배출 포트(103) 사이에, 탄성 시일 부재, 예를 들어 O링 등을 배치해도 된다.
필터(400)의 형상, 재질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 재질로서는 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론 등의 수지, 나아가 금속을 사용할 수도 있다. 또한, 필터(400)는 분배판(300)과 일체 성형, 즉 동일한 소재로 한꺼번에 전체가 성형되어도 된다. 또한 예를 들어, 필터(400)를 분배판(300)과는 별도로 제작하고, 별도의 공정을 거쳐 분배판(300)과 일체화되어도 된다. 또한 예를 들어, 분배판(300)과는 별도의 필터 지지체(401)와 일체화되어도 되지만, 분배판(300)과는 별도의 부재로서 필터(400)를 마련하는 경우, 필터(400)는 분배판(300)과 공급 포트(102) 및 배출 포트(103) 사이에 배치할 필요가 있다. 분배판(300)을 마련하지 않은 경우, 필터(400)는 흡착 담체(200)와 공급 포트(102) 및/또는 배출 포트(103) 사이에 배치한다.
여기서, 도 1의 양태에 있어서의 처리 유체의 플로우를 설명한다. 공급 노즐(104)로부터 정화 칼럼(100) 내에 유입된 처리 유체는, 공급 포트(102) 내의 공간으로부터 필터(400), 이어서 분배판(300)의 개구부(302)를 통과하여, 흡착 담체(200) 내에 유입된다. 처리 유체는, 흡착 담체(200)에 접촉하면서, 흡착 담체(200)의 간극을 배출측을 향해 흘러, 분배판(300)의 개구부(302)를 통과하고, 이어서 필터(400)를 통과한다. 필터(400)를 통과한 처리 유체는, 배출 포트(103) 내의 공간으로부터 배출 노즐(105)을 통하여 유출된다. 도 1의 양태에서는 정화 칼럼(100)의 상측에 공급 포트(102)를 배치하고 있지만, 하측에 공급 포트(102), 상측에 배출 포트(103)를 형성해도 되고, 그 경우에는, 처리 유체의 흐름 방향은 정화 칼럼(100) 아래로부터 상측 방향이 된다.
또한 처리 유체의 거동에 대하여 상세하게 설명하면, 공급 노즐(104)로부터 유입하는 처리 유체는, 유입 시의 관성에 의해 공급 노즐 바로 아래에서 강한 흐름을 발생하고, 공급 노즐(104)로부터 정화 칼럼(100)의 직경 방향으로 이격됨에 따라서 흐름이 약해지는 경향이 있다. 이 때문에, 흡착 담체(200) 내의 유로 단면 내의 속도 분포는, 공급 노즐에 대향하는 부분에서 빠르고, 여기로부터 이격된 부분에서 느려지는 경향이 있다.
상기 경향을 해소하기 위해서, 본 발명의 정화 칼럼(100)에서는, 분배판의 볼록부(303)를 흡착 담체에 삽입함으로써 흡착 담체 단부면(201)에 있어서의 충전율을 제어하고, 처리 유체가 흡착 담체(200)에 유입될 때의 유로 저항을, 노즐에 대향하는 부분에서 크고, 여기로부터 이격된 부분에서 작게 하고 있다. 이에 의해, 공급 포트(102) 내의 공간에 유입된 처리 유체는, 공급 노즐에 대향하는 부분으로부터 이격된 부분에도 흐르게 되어, 흡착 담체(200) 내의 불균일한 속도 분포를 개선할 수 있다.
여기에서 말하는 「충전율」이란, 흡착 담체(200) 수용부에 있어서의 정화 칼럼(100)의 상기 축 방향에 직행하는 임의 단면의 흡착 담체(200)의 단면적을, 동 단면에서의 하우징 내 단면적으로 나누어 구해지는 값이다. 도 6은 본 발명에 따른 정화 칼럼의 흡착 담체(실다발) 수용부의 단부 주변을 나타낸 부분 종단면도이며, 본 도면을 참고로 충전율에 대하여 설명한다. 하우징(101) 단부 내경을 ΦDh, 흡착 담체 단부면(201) 높이에 대응하는 공급 포트(102)의 내경을 ΦDp, 정화 칼럼(100)의 상기 축 방향에 직행하는 단면에서의 흡착 담체(200)의 단면적을 Aa라 하면, 분배판(300)의 영향을 무시한 경우에는, 흡착 담체 단부면(201)에 있어서의 충전율은 Aa/0.25πΦDp2×100으로 나타난다. 동일하게, 하우징(101) 단부(흡착 담체 단부면(201)이 하우징(101) 단부에 위치하고 있는 경우도 포함함)에서의 충전율은 Aa/0.25πΦDh2×100으로 산출된다.
또한, 여기서 말하는 「유로 저항」이란, 처리 유체가 흡착 담체의 단위 면적의 영역을 통과할 때의 저항을 가리킨다.
흡착 담체(200) 내에서 배출측의 분배판(300)을 통과하여, 배출 노즐(105)을 향하는 흐름에 있어서도, 배출 노즐(105)에 대향하는 부분에서 강한 흐름을 발생하고, 배출 노즐(105)로부터 직경 방향으로 이격됨에 따라서 흐름이 약해지는 경향이 있다. 이것을 해소하기 위해서, 배출측의 분배판(300)에 있어서도, 분배판의 볼록부(303)를 흡착 담체(200)에 삽입하고, 흡착 담체 단부면(201)에 있어서의 충전율을 제어함으로써, 처리 유체가 흡착 담체(200)로부터 유출될 때의 유로 저항을, 노즐에 대향하는 부분에서 크고, 여기로부터 이격된 부분에서 작게 하여, 불균일한 속도 분포를 개선할 수 있다.
또한, 흡착 담체(200) 내에서의 처리 유체의 불균일한 속도 분포 발생의 요인으로서, 하우징(101)에 수용된 흡착 담체(200)의 분포 상태가 있다. 하우징(101)에 수용된 흡착 담체(200)의 분포에 조밀이 발생한 경우, 밀도가 높은 장소는 유로 저항이 높아짐으로써 흐르기 어렵고, 밀도가 낮은 장소는 유로 저항이 낮아짐으로써 흐르기 쉬워진다. 분배판(300)의 볼록부(303)를 흡착 담체(200)에 삽입함으로써, 흡착 담체(200)의 하우징(101) 내에서의 분포 상태를 제어하는 것이 가능하여, 불균일한 속도 분포를 억제하고 있다.
상기를 달성하기 위한 분배판(300)의 바람직한 형태에 대하여, 도 2 내지 도 5에 예시하는 양태를 기초로 상세하게 설명한다. 단, 하기 바람직한 형태, 예시는 이 경우에 한정되는 것은 아니다. 또한, 재질에 대해서도 특별히 한정되는 것은 아니지만, 생산성이나 상기 하우징의 조합, 또한 디스포저블성의 점에서 수지가 바람직하다. 예를 들어, 폴리프로필렌, 폴리카르보네이트, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS) 등이 적합하게 사용되지만, 금속을 사용할 수도 있다.
도 2에 나타내는 양태의 경우, 분배판(300)은 복수의 원환과 방사상으로 배열된 직선상의 리브를 포함하는 지지체(301), 지지체간에 마련된 처리 유체가 연통 가능한 복수의 개구부(302), 지지체(301)의 일부로부터 연장 돌출되고, 하우징(101)의 중심축과 동일하게 배치된 원환 형상의 볼록부(303a, 303b), 그리고 개구부(302)를 모두 덮도록 지지체(301)와 일체화된 필터(400)로 구성되어 있다.
상기 「처리 유체가 연통 가능」이란, 정화 칼럼(100)에 처리 유체를 흘렸을 때의 정화 칼럼(100) 전체로서 발생하는 압력 손실에 대하여, 처리 유체가 개구부(302)를 통과할 때에 발생하는 압력 손실이 충분히 작은 것을 의미한다. 예를 들어, 정화 칼럼(100)에 필터(400)를 배치한 경우, 처리 유체가 필터(400)의 단위 면적의 영역을 통과할 때의 유로 저항에 대하여, 그 이하의 유로 저항을 갖는 유로의 존재를 의미한다.
지지체(301)의 배치 구성, 즉 개구부(302)의 형상, 배치 구성은 처리 유체가 연통 가능하다면 어떠한 것이어도 되고, 예를 들어 도 4의 양태에 예시한 바와 같이, 원 형상의 개구부(302)를 다수 배열해도 된다. 단, 공급 포트(102) 내의 공간에 유입된 처리 유체가 지지체(301)에 접촉한 부분에서 체류나 편류를 발생하지 않도록, 개구부(302)를 분배판(300)의 전체에 균등 배치하는 것이 바람직하다.
도 3은 도 2에 예시한 분배판의 볼록부 주변의 부분 단면도이며, 도 3에 있어서의 하측이 분배판(300)의 중심 방향, 상측이 외주 방향을 나타내고 있다. 이와 같이 볼록부(303)는 볼록부 내주면(304), 볼록부 선단부(305), 볼록부 외주면(306)으로 구성되어 있다. 볼록부 선단부(305)의 폭은 흡착 담체(200)로의 삽입성의 점에서 좁은 편이 좋고, 0 내지 10mm인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0 내지 5mm, 더욱 바람직하게는 0 내지 1mm이다.
볼록부(303)의 하우징(101)에 있어서의 양단 개구부를 연결하는 축 방향으로의 길이는 적절히 설계되지만, 볼록부(303)의 흡착 담체(200)로의 삽입 길이는, 흡착 담체 단부면(201)으로부터 유입된 처리 유체의 흐름을 흡착 담체 내부까지 유지시키는 것, 또한 흡착 담체(200)의 분포 상태를 대략 고정하는 것을 목적으로 긴 편이 좋다. 한편, 분배판(300)의 제작성이나, 흡착 담체(200)로의 삽입성으로부터 짧은 편이 좋다. 따라서, 볼록부(303)의 흡착 담체(200)로의 삽입 길이는, 흡착 담체(200)의 충전 길이 La의 3 내지 50％의 범위 내인 것이 바람직하고, 5 내지 20％의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 볼록부를 복수 마련하는 경우, 각각의 삽입 길이를 개별로 설정할 수 있다.
또한, 볼록부 내주면(304)과 볼록부 외주면(306)의 적어도 어느 한쪽 면에는, 지지체(301)로부터 볼록부 선단부(305)를 향해 끝이 가늘어지도록 경사가 마련되어 있다. 이 경사에 의해, 볼록부(303)를 흡착 담체(200)에 삽입함으로써, 볼록부(303)에 둘러싸인 공간을 압축할 수 있어, 흡착 담체 단부면(201)의 충전율을 높일 수 있다.
따라서, 이 볼록부 내주면(304) 및/또는 볼록부 외주면(306)에 마련되는 경사의 크기와 삽입 길이의 조합에 의해, 흡착 담체 단부면(201)에 있어서의 충전율을 임의로 제어할 수 있다.
상기 볼록부의 경사의 각도는, 볼록부(303)의 흡착 담체(200)로의 삽입성으로부터, 정화 칼럼(100)의 상기 축 방향을 연직(0도)으로 하여, 60도 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 30도 이하, 더욱 바람직하게는 10도 이하이다. 또한, 상기 볼록부에 마련된 상기 경사는, 일직선으로 형성될 필요는 없고, 연직, 즉 0도를 포함하는 복수의 각도의 조합으로 구성되어 있어도 된다.
또한, 도 2에 예시하는 분배판(300)에 있어서는, 원환 형상의 볼록부를 중심으로부터 볼록부(303a), 볼록부(303b)와 2겹으로 배치하고 있지만, 충전율의 제어의 필요성에 따라서 1겹이나 또는 2겹 이상으로 설계할 수 있다. 본 발명에 있어서의 중앙 영역이란, 분배판(300)의 가장 중심측에 위치하는 볼록부, 즉 볼록부(303a)로 둘러싸인 영역을 가리킨다.
이어서, 도 6 및 도 7을 참고로, 분배판(300)을 흡착 담체(200)에 삽입했을 때의 흡착 담체 단부면(201)에 있어서의 충전율 분포나, 거기에 수반하는 볼록부(303)의 배치에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 7은, 도 6에 예시한 정화 칼럼의 흡착 담체 단부면(201)에 있어서의 축에 직행한 방향의 단면도이다. 이하 공급 포트(102)측에 설명하지만, 배출 포트(103)측에 대해서도 동일하게 생각할 수 있다.
도 7에 있어서, 볼록부(303a)에 둘러싸인 부분의 흡착 담체 단부면(201)의 흡착 담체 단면적을 Aa1, 볼록부(303b)와 (303a) 사이에 둘러싸인 부분의 흡착 담체 단면적을 Aa2, 공급 포트(102)와 볼록부(303b)에 둘러싸인 부분의 흡착 담체 단면적을 Aa3이라 한다. 흡착 담체 단부면(201)에서의 흡착 담체 단면적을 Aa라 하면, Aa=Aa1+Aa2+Aa3이다. 또한, 흡착 담체 단부면(201)에 있어서의 단면에서의 볼록부(303a)의 단면적을 Ab1, 볼록부(303b)의 단면적을 Ab2라 하면, 볼록부(303)의 삽입을 고려한 흡착 담체 단부면(201)에 있어서의 평균 충전율은 (Aa+Ab1+Ab2)/0.25πΦDp2×100으로 산출된다. 즉, 흡착 담체 단부면에 있어서의 충전율은 다음 식 (I)로 표시되고, 볼록부(303)의 단면 적분이 흡착 담체 단부면(201)에 있어서의 충전율의 증가로 연결된다.
(상기 흡착 담체의 단부면의 단면적+상기 흡착 담체의 단부면에 있어서의 상기 볼록부의 단면적)/상기 흡착 담체의 단부면에 있어서의 상기 하우징 내의 단면적×100 (％)· · · (I)
이어서, 볼록부(303)에 의해 구획된 흡착 담체 단부면(201)에 있어서의 각 영역의 충전율 분포에 대하여 설명한다. 여기에서는 흡착 담체 단부면(201)에서의 볼록부(303a)의 내주측 직경을 ΦDA, 외주측 직경을 ΦDB, 볼록부(303b)의 내주측 직경을 ΦDC, 외주측 직경을 ΦDE, 또한 볼록부(303a)의 볼록부 선단부(305)의 폭의 중점(상기 폭이 0mm인 경우에는 볼록부 선단부)을 기준으로 한 선단부 직경을 ΦDa, 마찬가지로 볼록부(303b)의 선단부 직경을 ΦDb라 한다.
먼저, 볼록부(303a)에 둘러싸인 중앙 영역에 대하여, 볼록부(303)가 흡착 담체(200)에 삽입되기 전의 상태를 생각하면, 직경 ΦDa의 원 단면적 중에 흡착 담체 단면적 Aa1이 존재한다. 볼록부(303)가 삽입되면, 볼록부 내주면에 마련된 경사에 의해 공간이 압축되어, 직경이 ΦDa로부터 ΦDA로 감소되지만, 흡착 담체 단면적 Aa1은 불변하기 때문에, 중앙 영역의 충전율은 Aa1/0.25πΦDA2×100이 된다. 마찬가지 사상으로, 볼록부(303b)와 볼록부(303a)에 둘러싸인 영역의 충전율은 Aa2/0.25π(ΦDB2-ΦDA2)×100, 공급 포트(102)와 볼록부(303b)에 둘러싸인 영역의 충전율은 Aa3/0.25π(ΦDp2-ΦDB2)×100으로 산출된다.
흡착 담체가 실다발인 경우, 흡착 담체 단부면(상기 실다발 단부면)에 있어서의 볼록부(303)가 삽입되었을 때의 각 영역의 충전율은, 볼록부(303)에서의 흡착 담체(200)에의 구속력이 증가하고, 각 영역 있어서의 충전율 분포가 제어하기 쉬워지는 점에서, 40％ 이상인 것이 바람직하고, 50％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, 볼록부(303)의 흡착 담체(200)로의 삽입성의 악화, 또한 유로 저항이 커지는 것에 의한 압력 손실의 상승 등의 리스크를 감안하여, 볼록부(303)가 삽입되었을 때의 흡착 담체 단부면(201)에 있어서의 충전율은 80％ 이하인 것이 바람직하고, 70％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 따라서, (I) 식으로 표시되는 볼록부(303)가 삽입되었을 때의 흡착 담체 단부면(201)에 있어서의 충전율은, 40％ 내지 80％의 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, 50％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 또한 70％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 처리 유체는 상기한 바와 같이 공급 노즐(104), 및 배출 노즐(105)에 대향하는 부분, 즉 중앙 영역으로의 흐름이 가장 강해지는 점에서, 중앙 영역의 충전율을 가장 높게 하고, 해당 부의 유로 저항을 높이는 것이 흐름 분포 균일화의 점에서 바람직하다. 또한 그 때문에, 볼록부(303a)의 내주측 직경 ΦDA는, 공급 노즐(104)의 하부에 위치하는 노즐 하부 직경 ΦDn의 50 내지 500％가 바람직하고, 100 내지 400％가 보다 바람직하다.
도 5에 분배판의 또 다른 양태를 예시하지만, 하기 바람직한 형태, 예시는 이 경우에 한정되는 것은 아니다. 도 5에 나타내는 양태에 있어서는, 원반상의 지지체(301)로부터 연장 돌출된 복수개의 대략 기둥상의 볼록부(303)를 마련하고 있다. 볼록부 선단부(305)는, 흡착 담체(200)로의 삽입성을 향상시키기 위해 추 형상인 것이 바람직하다. 또한, 볼록부(303)의 내부에는, 지지체(301)로부터 볼록부(303) 내에 형성된 유로가 형성되어 있고, 해당 유로는 볼록부 외주면(306)에 복수 마련된 볼록부 개구부(307)에 이르고 있기 때문에, 처리 유체가 연통 가능하게 되어 있다.
볼록부 개구부(307)는, 분배판(300)이 처리 유체의 공급측에 마련된 경우, 볼록부(303) 내부를 통해 온 처리 유체가 볼록부(303) 주변으로 효율적으로 확산되도록, 또한 분배판(300)이 처리 유체의 배출측에 마련된 경우, 볼록부(303) 주변에 유입되어 온 처리 유체를 효율적으로 회수하도록, 볼록부 외주면(306)에 2등분 배치 이상으로 마련하는 것이 바람직하다. 본 형태에서는 볼록부 개구부(307)를 볼록부 외주면(306)에만 배치하고 있지만, 볼록부 선단부(305)에 마련할 수도 있다. 볼록부(303)에 마련된 볼록부 개구부(307) 이외에도, 처리 유체의 체류 등을 고려하여 지지체(301)에 직접, 개구부(302)를 마련해도 된다.
볼록부(303)의 개수 및 그의 배치는, 흡착 담체(200)에의 처리 유체의 공급, 또한 흡착 담체(200)로부터의 처리 유체의 배출을 고려하여 적절히 설계할 수 있다. 예를 들어, 흡착 담체(200)의 축에 직각 방향의 단면적을 임의의 분할수로 분할하여, 각 분할 영역에 볼록부를 배치해도 되고, 또한 분배판(300)의 중심으로부터 방사상으로 볼록부를 배치해도 된다.
볼록부(303)의 하우징에 있어서의 양단 개구부를 연결하는 축 방향으로의 길이는 적절히 설계되지만, 도 2에 예시한 양태와 동일하게, 볼록부(303)의 흡착 담체(200)로의 삽입 길이는, 흡착 담체 단부면(201) 및 볼록부 개구부(307)로부터 흡착 담체(200) 내에 유입된 처리 유체의 흐름을 흡착 담체 내부까지 유지시키는 것, 또한 흡착 담체(200)의 분포 상태를 대략 고정하는 것을 목적으로 긴 편이 좋다. 한편, 분배판(300)의 제작성, 흡착 담체(200)로의 삽입 조립제의 점에서는 짧은 편이 좋다. 따라서, 볼록부(303)의 흡착 담체(200)로의 삽입 길이는, 흡착 담체(200)의 충전 길이 La의 3 내지 50％가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 내지 20％로 설계된다. 볼록부를 복수개 마련하는 경우, 각각의 삽입 길이를 적절히 설정할 수 있다.
흡착 담체 단부면(201) 단면에서의 볼록부 외주면(306) 형상으로부터 산출되는 볼록부(303)의 합계 면적을 Ab라 하면, 흡착 담체 단부면(201)이 하우징(101) 단부와 일치하고 있는 경우, 볼록부(303)의 삽입을 고려한 흡착 담체 단부면(201)에 있어서의 평균 충전율은 (Aa+Ab)/0.25πΦDh2×100으로 산출되고, 볼록부(303)에 의한 증가 면적분이 흡착 담체 단부면(201)에 있어서의 충전율의 증가로 연결된다.
볼록부(303)가 삽입되었을 때의 흡착 담체 단부면(201)에 있어서의 평균 충전율은, 볼록부(303)에서의 흡착 담체(200)의 구속력이 증가하고, 하우징 내에서 흡착 담체(200)가 균일하게 분산되기 쉬워지기 때문에, 40％ 이상인 것이 바람직하고, 50％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, 볼록부(303)의 흡착 담체(200)로의 삽입성의 악화, 또한 유로 저항이 커지는 것에 의한 압력 손실의 상승 리스크를 감안하여, 흡착 담체 단부면(201)에 있어서의 충전율은 80％ 이하인 것이 바람직하고, 70％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 따라서, (I) 식으로 표시되는 볼록부(303)가 삽입되었을 때의 흡착 담체 단부면(201)에 있어서의 충전율은, 40％ 내지 80％가 바람직하다. 또한, 50％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 또한 70％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
실시예
[실시예 1]
폴리메틸메타크릴 수지(이후, PMMA라고 칭함)를, 예를 들어 일본 특허 공개 제2017-186722호 공보(0090페이지)에 기재되어 있는, 공지된 방법에 의해 방사하고, 흡착 담체가 되는 실 직경 약 109㎛의 PMMA제 중실사를 얻었다(Nikon사제 V-10A로 실 직경 측정 실시). 얻어진 중실사를 약 21만개 묶은 실다발을 제작하고, 실다발을 하우징에 수용하였다. 실다발 길이 56.5mm에 대하여, 하우징 길이를 46.5mm로 하고, 하우징의 양단으로부터 실다발이 각 5mm 연장 돌출되는 상태로 하였다. 하우징의 단부 내경은 65.8mm로 하였다.
이어서, 실다발의 처리 유체 공급 측단부면에만, 도 2에서 나타낸 양태와 동 타입, 즉 2겹 원환의 볼록부를 구비한 분배판을 배치하였다. 중앙측 볼록부인 제1 볼록부와 외주측 볼록부인 제2 볼록부의 실다발로의 삽입 길이는 모두 5mm로 하였다. 볼록부의 형상은, 볼록부 선단부 폭은 모두 0.2mm로 하고, 제1 볼록부의 선단부 직경은 14.3mm, 내주측 직경은 12.8mm, 외주측 직경은 15.4mm로 하였다. 제2 볼록부의 선단부 직경은 45.8mm, 내주측 직경은 43.5mm, 외주측 직경은 47.1mm로 하였다.
이어서, 하우징의 처리 유체 공급 측단부면에 공급 포트를 설치하였다. 공급 포트의 공급 노즐 하부 직경은 4.4mm로 하였다. 하우징의 처리 유체 배출 측단부면에는, 상기 공급측에 배치한 분배판의 제1 볼록부 및 제2 볼록부에 의해 구획되는 것과 동일한 구획 단면적을 갖는 처리 유체 계량 지그를 배치하였다.
본 설계에 있어서의 처리 유체의 공급 측단부면의 분배판 삽입 전의 실다발 단부면의 충전율, 및 배출 측단부면의 실다발 단부면의 충전율은 55.9％이다. 처리 유체의 공급 측단부면의 분배판 삽입 후의 실다발 단부면의 충전율은, 제1 볼록부에 둘러싸인 중앙 영역에서 69.8％, 제1 볼록부와 제2 볼록부로 둘러싸인 영역에서 63.9％, 공급 포트와 제2 볼록부로 둘러싸인 영역에서 58.9％이다.
이어서, 물로 칼럼 내부를 세정한 후, 이하에 나타내는 방법으로 각 구획에 있어서의 처리 유체의 흐름 분포 측정을 행하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(1) 처리 유체의 흐름 분포 측정 방법
본 발명의 정화 칼럼에 의해, 정화 칼럼 내의 흐름 분포가 제어되고 있는 것을 나타내는 평가로서, 흐름 분포 측정을 이하의 수순으로 실시하였다.
먼저, 20℃ 전후의 물을, 200mL/min 설정의 펌프로 공급 포트로부터 정화 칼럼에 공급하고, 배출 측단부면에 배치한 처리 유체 계량 지그로부터 배출되는 물을 비이커로 2분간 회수한다. 처리 유체 계량 지그로부터 비이커까지는 튜브로 접속되어 있고, 처리 유체 계량 지그의 각 구획에 유입된 물이 튜브를 통해, 각 구획용으로 마련된 비이커에서 회수되는 구조이다. 또한, 배출측의 실다발 단부면의 높이와 튜브의 출구의 높이를 정렬시킴으로써, 실다발로의 물의 유출압과 튜브로부터의 물의 배출압의 압력차를 없애고, 흐름 분포에 상기 압력차가 영향을 미치지 않도록 하였다.
물을 회수한 비이커의 중량을 전자 천칭으로 측정하고, 사전에 측정해 둔 비이커의 중량을 뺌으로써, 각 구획의 물의 측정 분배 중량으로 하였다.
이어서, 다음 식 (II)로 표시되는 분배량의 이론비를 산출하였다. 어떤 구획에 있어서, 상기 이론비가 100％이면, 상기 구획에 흐르고 있는 물의 유량은, 이론 그대로의 유량인 것을 나타낸다. 상기 이론비가 50％이면, 상기 구획에 흐르고 있는 물의 유량은 이론값의 절반이며, 200％이면, 상기 구획에 흐르고 있는 물의 유량은 이론값의 2배인 것을 나타낸다. 즉, 상기 각 구획 각각의 이론비가 100％에 가까우면, 흐름 분포가 균일화되어 있다고 할 수 있다.
물의 측정 분배 중량/구획 단면적으로부터 계산되는 물의 이론 분배 중량×100 (％)· · · (II)
[실시예 2]
실시예 1과 동일한 제조 로트의 중실사를, 실시예 1과 동일한 조건에서 하우징에 수용하였다.
이어서, 실시예 1과 동일하게, 실다발의 처리 유체 공급 측단부면에만, 도 2에서 나타낸 양태와 동 타입, 즉 2겹 원환의 볼록부를 구비한 분배판을 배치하였다. 중앙측 볼록부인 제1 볼록부와 외주측 볼록부인 제2 볼록부의 실다발로의 삽입 길이는 모두 10mm로 한 것 이외에는, 볼록부 선단폭, 볼록부의 선단부 직경, 내주측 직경, 외주측 직경은 실시예 1과 동일하다.
이어서, 하우징의 처리 유체 공급 측단부면에, 실시예 1과 동일한 형상의 공급 포트를 설치하였다. 하우징의 처리 유체 배출 측단부면에는, 실시예 1과 동일한 형상의 처리 유체 계량 지그를 배치하였다.
본 설계에 있어서의 처리 유체의 공급 측단부면의 분배판 삽입 전의 실다발 단부면의 충전율, 및 배출 측단부면의 실다발 단부면의 충전율은 실시예 1과 동일하게 55.9％이다. 처리 유체의 공급 측단부면의 분배판 삽입 후의 실다발 단부면의 충전율은, 실시예 1과 동일하게 제1 볼록부에 둘러싸인 중앙 영역에서 69.8％, 제1 볼록부와 제2 볼록부로 둘러싸인 영역에서 63.9％, 공급 포트와 제2 볼록부로 둘러싸인 영역에서 58.9％이다.
이어서, 물로 칼럼 내부를 세정한 후, 처리 유체의 흐름 분포 측정을 행하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 3]
실시예 1과 동일한 제조 로트에서 얻은 중실사를, 실시예 1과 동일한 조건에서 하우징에 수용하였다.
이어서, 실다발의 처리 유체 배출 측단부면에만, 도 2에서 나타낸 양태와 동 타입, 즉 2겹 원환의 볼록부를 구비한 분배판을 배치하였다. 중앙측 볼록부인 제1 볼록부와 외주측 볼록부인 제2 볼록부의 실다발로의 삽입 길이는 모두 4mm로 하였다. 볼록부의 형상은, 볼록부 선단부 폭은 모두 0.2mm로 하고, 제1 볼록부의 선단부 직경은 14.3mm, 내주측 직경은 13.6mm, 외주측 직경은 15.4mm로 하였다. 제2 볼록부의 선단부 직경은 45.7mm, 내주측 직경은 45.3mm, 외주측 직경은 47.1mm로 하였다.
이어서, 하우징의 처리 유체 공급 측단부면에, 실시예 1과 동일한 형상의 공급 포트를 설치하였다. 하우징의 처리 유체 배출 측단부면에는, 상기 배출측에 배치한 분배판의 제1 볼록부 및 제2 볼록부에 의해 구획되는 것과 동일한 구획 단면적을 갖는 처리 유체 계량 지그를 배치하였다.
본 설계에 있어서의 처리 유체의 공급 측단부면의 실다발 단부면의 충전율, 및 배출 측단부면의 분배판 삽입 전의 실다발 단부면의 충전율은 실시예 1과 동일하게 55.9％이다. 처리 유체의 공급 측단부면의 분배판 삽입 후의 실다발 단부면의 충전율은, 제1 볼록부에 둘러싸인 중앙 영역에서 60.4％, 제1 볼록부와 제2 볼록부로 둘러싸인 영역에서 57.6％, 공급 포트와 제2 볼록부로 둘러싸인 영역에서 58.6％이다.
이어서, 물로 칼럼 내부를 세정한 후, 처리 유체의 흐름 분포 측정을 행하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 4]
실시예 1과 동일한 제조 로트에서 얻은 중실사를, 실시예 1과 동일한 조건에서 하우징에 수용하였다.
이어서, 실다발의 양단부면측에, 도 2에서 나타낸 양태와 동 타입, 즉 2겹 원환의 볼록부를 구비한 분배판을 배치하였다. 처리 유체의 공급측에 배치한 분배판은 실시예 2의 분배판과 동일한 형상, 처리 유체의 배출측에 배치한 분배판은 실시예 4의 분배판과 동일한 형상이다.
이어서, 하우징의 처리 유체 공급 측단부면에, 실시예 1과 동일한 형상의 공급 포트를 설치하였다. 하우징의 처리 유체 배출 측단부면에는, 실시예 3과 동일한 형상의 처리 유체 계량 지그를 배치하였다.
본 설계에 있어서의 분배판 삽입 전의 실다발 양단부면의 충전율은, 실시예 1과 동일하게 55.9％이다. 분배판 삽입 후의 처리 유체 공급측 실다발 단부면의 충전율은, 실시예 1과 동일하게 제1 볼록부에 둘러싸인 중앙 영역에서 69.8％, 제1 볼록부와 제2 볼록부로 둘러싸인 영역에서 63.9％, 공급 포트와 제2 볼록부로 둘러싸인 영역에서 58.9％이다. 분배판 삽입 후의 처리 유체 배출측 실다발 단부면의 충전율은, 실시예 3과 동일하게, 제1 볼록부에 둘러싸인 중앙 영역에서 60.4％, 제1 볼록부와 제2 볼록부로 둘러싸인 영역에서 57.6％, 공급 포트와 제2 볼록부로 둘러싸인 영역에서 58.6％이다.
이어서, 물로 칼럼 내부를 세정한 후, 처리 유체의 흐름 분포 측정을 행하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 5]
실시예 1과 동일한 제조 로트에서 얻은 중실사를, 실시예 1과 동일한 조건에서 하우징에 수용하였다.
이어서, 실다발의 양단부면측에, 도 2에서 나타낸 양태와 동 타입, 즉 2겹 원환의 볼록부를 구비한 분배판을 배치하였다. 실다발의 양단부면측에 배치한 분배판은 실시예 2의 분배판과 동일한 형상이다.
이어서, 하우징의 처리 유체 공급 측단부면에, 실시예 1과 동일한 형상의 공급 포트를 설치하였다. 하우징의 처리 유체 배출 측단부면에는, 실시예 1과 동일한 형상의 처리 유체 계량 지그를 배치하였다.
본 설계에 있어서의 분배판 삽입 전의 실다발 양단부면의 충전율은, 실시예 1과 동일하게 55.9％이다. 분배판 삽입 후의 실다발 양단부면의 충전율은, 실시예 1과 동일하게 제1 볼록부에 둘러싸인 중앙 영역에서 69.8％, 제1 볼록부와 제2 볼록부로 둘러싸인 영역에서 63.9％, 공급 포트와 제2 볼록부로 둘러싸인 영역에서 58.9％이다.
이어서, 물로 칼럼 내부를 세정한 후, 처리 유체의 흐름 분포 측정을 행하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 1]
분배판을 배치하지 않는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 정화 칼럼을 제작하고, 처리 유체의 흐름 분포 측정을 행하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 6]
PMMA를 공지된 방법에 의해 방사하고, 흡착 담체가 되는 실 직경 약 110㎛의 PMMA제 중실사를 얻었다(Nikon사제 V-10A로 실 직경 측정 실시). 얻어진 중실사를 약 14만개 묶은 실다발을 제작하고, 중실사의 표면적이 2.52m2가 되게, 실다발을 하우징 단부 내경 55mm, 하우징 길이(실다발 길이와 동일하고, 또한 실다발 단부면은 하우징 단부면과 동일한 위치) 37mm의 원통 하우징에 수용하였다. 이 때의 실다발 단부면에 있어서의 평균 충전율은 57％였다.
이어서, 실다발의 양단부면에, 도 2에서 나타낸 양태와 동 타입, 즉 2겹 원환의 볼록부를 구비한 동일한 분배판을 동일하게 배치하였다. 중앙측 볼록부인 제1 볼록부와 외주측 볼록부인 제2 볼록부의 실다발로의 삽입 길이는 모두 4mm로 하였다. 볼록부의 형상은, 볼록부 선단부 폭은 모두 0.1mm로 하고, 제1 볼록부의 선단부 직경은 14.3mm, 내주측 직경은 13.6mm, 외주측 직경은 15.4mm로 하고, 제2 볼록부의 선단부 직경은 35.1mm, 내주측 직경은 35mm, 외주측 직경은 37mm로 하였다. 이 때의 실다발 단부면에 있어서의 충전율은, 제1 볼록부에 둘러싸인 중앙 영역에서 63％, 제1 볼록부 및 제2 볼록부로 둘러싸인 영역에서 59.3％, 하우징과 제2 볼록부로 둘러싸인 영역에서 61.7％였다. 분배판 지지체의 볼록부 형성면과 반대의 면에는 메쉬 필터를 접착 고정하였다.
이어서, 하우징의 양단에 공급 및 배출 포트를 설치하였다. 양쪽 포트는 동일한 형상이며, 노즐 하부 직경은 4.4mm로 하였다. 이어서, 순수로 칼럼 내부를 세정한 후, 공급 및 배출 노즐을 마개로 시일 후, γ선 조사를 행하였다.
얻어진 정화 칼럼에 대하여, 이하에 나타내는 방법으로 β2-MG의 클리어런스 측정(흡착 성능의 평가), 압력 손실 측정을 행하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
(2) β2-MG의 클리어런스의 측정 방법
본 발명의 정화 칼럼의 성능 평가로서, β2-MG의 클리어런스를 측정하였다. β2-MG는, 장기 투석 합병증인 투석 아밀로이드시스의 원인 단백질인 것이 알려져 있다. 처리 유체의 흐름 분포가 제어되어 흡착 성능이 향상되고 있는 것을 나타내는 성능 평가로서 본 측정을 행하였다.
먼저, 에틸렌디아민사아세트산이나트륨을 첨가한 소 혈액에 대하여, 헤마토크리트가 30±3％, 총 단백량이 6.5±0.5g/dL이 되게 조정하였다. 채혈 후, 5일 이내의 소 혈액을 사용하였다.
이어서, β2-MG 농도가 1mg/L이 되게 첨가하고, 교반하였다. 이러한 소 혈액에 대하여, 그의 2L를 순환용으로, 1.5L를 클리어런스 측정용으로서 나누었다.
Bi 회로 입구부를 상기에서 조정한 소 혈액 2L(37℃)가 들어간 순환용 비이커 내에 넣고, 유속을 200mL/min으로 하여 Bi 펌프를 스타트하고, Bo 회로 출구부로부터 배출되는 액체 90초간분을 폐기 후, 곧 Bo 회로 출구부를 순환용 비이커 내에 넣어 순환 상태로 하였다.
순환을 1시간 행한 후 펌프를 정지하였다.
이어서, Bi 회로 입구부를 상기에서 조정한 클리어런스 측정용 소 혈액 내에 넣고, Bo 회로 출구부를 폐기용 비이커 내에 넣었다.
유속은 200mL/min으로 하여, 펌프를 스타트하고 나서 2분 경과 후, 클리어런스 측정용 소 혈액(37℃)으로부터 샘플을 10mL 채취하여, Bi액으로 하였다. 스타트로부터 4분 30초 경과 후에, Bo 회로 출구부로부터 흐른 샘플을 10mL 채취하고, Bo액으로 하였다. 이들 샘플은 -20℃ 이하의 냉동고에서 보존하였다.
각 액의 β2-MG의 농도로부터 클리어런스를 하기 (III)식에 의해 산출하였다. 소 혈액의 로트에 따라서 측정값이 상이한 경우가 있기 때문에, 실시예, 비교예에는 모두 동일한 로트의 소 혈액을 사용하였다.
Co(mL/min)=(CBi-CBo)×QB/CBi· · · (III)
(III)식에 있어서, Co=β2-MG 클리어런스(mL/min), CBi=Bi액에 있어서의 β2-MG 농도, CBo=Bo액에 있어서의 β2-MG 농도, QB=Bi 펌프 유량(mL/min)이다.
(3) 압력 손실 측정의 방법
(2)의 샘플 채취 직전에, Bi 회로 입구부와 Bo 회로 출구부 각각의 회로의 압력을 측정하고, Bi 회로 입구부의 압력으로부터 Bo 회로 출구부의 압력을 뺀 것을 칼럼의 압력 손실로 하였다.
[실시예 7]
실시예 6과 동일한 제조 로트에서 얻은 중실사를, 약 12.5만개 묶은 실다발을 제작하고, 중실사의 표면적이 2.56m2가 되게, 실다발을 하우징 단부 내경 55mm, 하우징 길이(실다발 길이와 동일하고, 또한 실다발 단부면은 하우징 단부면과 동일한 위치) 42mm의 원통 하우징에 수용하였다. 이 때의 실다발 단부면의 평균 충전율은 51％였다.
이어서, 실다발의 처리 유체 공급 측단부면에 도 5에서 나타낸 양태와 동 타입, 즉 원주상 볼록부를 19개 구비한 분배판을 배치하고, 배출 측단부면에는 메쉬 필터만을 배치하였다. 모든 볼록부는 동일한 형상이며, 볼록부 외주면 직경은 3mm, 높이는 7mm(실다발로의 삽입 길이도 동일하게 7mm)이며, 높이 약 5mm 위치로부터 원추 형상으로 되어 있다. 또한, 볼록부 외주면에는 기단부인 높이 0mm의 위치로부터 높이 약 6mm의 위치까지 폭 약 1.5mm의 슬릿상의 볼록부 개구부를 3등분 배치하였다.
또한, 19개 마련한 볼록부의 배치는, 분배판의 중심에 1개, 상기 중심을 기준으로 직경 22mm의 원주 상에 6등분 배치, 마찬가지로 직경 38.6mm의 원주 상에 6등분 배치, 마찬가지로 직경 44mm의 원주 상에 6등분 배치로 하였다. 이 때의 실다발 단부면에 있어서의 평균 충전율은 56.6％였다.
분배판의 지지체 외주부 근방에는, 처리 유체의 체류 방지를 위해 분배판의 중심을 기준으로 직경 49mm의 원주 상에 직경 0.5mm의 원형 개구부를 30등분 배치하였다. 공급측에 구비한 분배판 지지체의 볼록부 형성면과 반대의 면에는 메쉬 필터를 접착 고정하였다.
상기 이외는 실시예 6과 동일한 방법으로 정화 칼럼을 제작하고, β2-MG의 클리어런스 측정을 행하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 2]
분배판을 배치하지 않고, 공급측 및 배출측 모두에 실시예 1과 동일한 사양의 메쉬 필터를 배치한 것 이외에는, 실시예 6과 동일한 방법으로 정화 칼럼을 제작하고, β2-MG의 클리어런스 측정을 행하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure pct00001
Figure pct00002
상기 실시예, 비교예의 결과로부터, 본 발명에 사용되는 분배판을 가짐으로써, 정화 칼럼 내의 처리 유체의 흐름 분포가 제어되어, 우수한 흡착 성능이 얻어지는 것을 알 수 있다.
실시예 6의 경우, 실다발 단부면에 있어서의 충전율을 조정하고, 실다발에 처리 유체가 유입될 때의 유로 저항을, 노즐에 대향하는 중앙 영역에서 가장 크게 함으로써, 실시예 1 내지 5에 나타내는 바와 같이, 실다발 내에 있어서의 처리 유체의 불균일한 속도 분포가 개선되고, β2-MG 클리어런스가 향상되었다고 생각된다.
또한, 실시예 7의 경우, 각 부에 배치된 핀상 돌기로부터 처리 유체가 분배됨으로써, 실다발 내의 불균일한 속도 분포가 개선되고, β2-MG 클리어런스가 향상되었다고 생각된다.
또한, 압력 손실에 대해서는, 분배판의 유무에서 큰 차이는 보이지 않는 결과가 되었다. 분배판을 배치함으로써 실다발 단부의 충전율이 높아지고, 유로 저항이 커지지만, 처리 유체의 흐름 불균일이 개선됨으로써, 실다발 내부의 유로 저항이 낮아져, 실다발 전체로서의 유로 저항이 동등해졌기 때문이라고 생각된다.
본 발명의 정화 칼럼은, 수 처리, 정제, 혈액 정화 등의 용도에 사용할 수 있다.
100 정화 칼럼
101 하우징
102 공급 포트
103 배출 포트
104 공급 노즐
105 배출 노즐
106 결합부
200 흡착 담체
201 흡착 담체 단부면
300 분배판
301 지지체
302 개구부
303 볼록부
303a 볼록부
303b 볼록부
304 볼록부 내주면
305 볼록부 선단부
306 볼록부 외주면
307 볼록부 개구부
400 필터
401 필터 지지체
500 정화 칼럼
Aa1 볼록부(303a)에 둘러싸인 부분의 흡착 담체 단부면(201)의 단면적
Aa2 볼록부(303b와 303a) 사이에 둘러싸인 부분의 단면적
Aa3 공급 포트(102)와 볼록부(303b)에 둘러싸인 부분의 흡착 담체 단면적
Ab1 흡착 담체 단부면(201) 단면에서의 볼록부(303a)의 흡착 담체 단면적
Ab2 흡착 담체 단부면(201) 단면에서의 볼록부(303b)의 흡착 담체 단면적

Claims (7)

  1. 흡착 담체와 상기 흡착 담체를 수용하고, 통상의 하우징과 상기 하우징의 양단에 처리 유체의 공급 포트 및 배출 포트를 갖는 하우징을 구비하여 이루어지는 정화 칼럼으로서,
    상기 흡착 담체의 적어도 일단부면측에 분배판이 배치되고,
    상기 분배판이, 처리 유체가 연통 가능한 복수의 개구부와, 지지체와, 상기 지지체로부터 상기 흡착 담체측으로 연장 돌출된 볼록부를 가지고,
    상기 볼록부의 적어도 일부분이 상기 흡착 담체에 삽입되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 정화 칼럼.
  2. 제1항에 있어서, 상기 흡착 담체가 복수개의 섬유를 포함하는 실다발로 형성되어 있는 정화 칼럼.
  3. 제1항에 있어서, 상기 흡착 담체가 복수개의 비즈로 형성되어 있는 정화 칼럼.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 다음의 식 I로 표시되는 상기 흡착 담체의 충전율이 40％ 내지 80％의 범위 내인 정화 칼럼.
    [식 I]
    상기 흡착 담체의 단부면의 단면적+상기 흡착 담체의 단부면에 있어서의 상기 볼록부의 단면적/상기 흡착 담체의 단부면에 있어서의 상기 하우징 내의 단면적×100 (％)
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 볼록부가 상기 하우징과 동일한 중심축을 가지고 배치된 원환 형태인 정화 칼럼.
  6. 제5항에 있어서, 상기 원환 형태로 구성되어 이루어지는 볼록부를 적어도 하나 포함하는 정화 칼럼.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 원환 형태로 구성된 볼록부의, 상기 볼록부 내주면과 상기 볼록부 외주면의 적어도 어느 한쪽 면에, 지지체로부터 상기 볼록부 선단부를 향하여 끝이 가늘어지도록 경사가 마련되어 이루어지는 정화 칼럼.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10994238B2 (en) * 2018-09-07 2021-05-04 Air Products And Chemicals, Inc. Radial flow adsorption vessel comprising flexible screen
CN110575579A (zh) * 2019-09-23 2019-12-17 中国科学技术大学 一种改善血液流动的透析增强型血液透析器

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59177063A (ja) 1983-03-29 1984-10-06 株式会社　日本メディカル・サプライ 血液浄化装置
JPH08294531A (ja) 1995-04-25 1996-11-12 Jms Co Ltd 血液処理装置
US6659289B1 (en) * 1998-12-24 2003-12-09 Toray Industries, Inc. Hemocathartic column for purifying blood
US20110033704A1 (en) * 2008-04-18 2011-02-10 Nikkiso Co., Ltd. Adsorbent for the removal of blood cells
JP2011156022A (ja) 2010-01-29 2011-08-18 Nikkiso Co Ltd 血液浄化用カラム
JP2014210174A (ja) 2013-04-04 2014-11-13 東レ株式会社 浄化カラムおよび浄化カラムの製造方法
JP2015025377A (ja) * 2013-07-24 2015-02-05 株式会社日本自動車部品総合研究所 燃料濾過装置
US20150197431A1 (en) * 2014-01-10 2015-07-16 Asahi Kasei Chemicals Corporation Hollow fiber membrane module and filtering method

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU476229B2 (en) * 1971-10-01 1976-09-16 Suomen Sokeri Osakeyhtio Liquid control apparatus for chromatography columns
EP1087828B1 (en) * 1998-06-18 2008-09-17 Upfront Chromatography A/S Expanded bed adsorption system
DE10033532A1 (de) * 2000-07-11 2002-01-31 Robert Hoehne Verfahren zum Abdichten eines porösen Formkörpers und Halterung für einen solchen Formkörper
CN100518836C (zh) * 2000-10-30 2009-07-29 尼弗茹斯公司 透析过滤的方法
JP3818974B2 (ja) * 2003-02-28 2006-09-06 株式会社千曲化成 きのこ栽培容器用キャップ
CN100581600C (zh) * 2003-10-31 2010-01-20 上海江夏血液技术有限公司 一种用于治疗脑卒中的体外血浆透析过滤方法及其装置
US8236177B1 (en) * 2007-07-20 2012-08-07 Brian Wood Spiral wound filter
US8197687B2 (en) * 2008-08-19 2012-06-12 Perry Equipment Corporation Contaminant adsorbent fluted filter element
JP2011224026A (ja) * 2010-04-15 2011-11-10 Toray Ind Inc 血液浄化器およびその製造方法
JP5596178B2 (ja) * 2010-12-27 2014-09-24 旭化成ケミカルズ株式会社 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
WO2014126014A1 (ja) * 2013-02-12 2014-08-21 東レ株式会社 血液浄化カラム
CN104399292A (zh) * 2014-11-26 2015-03-11 常州飞宇化工有限公司 一种浮动纤维过滤器
CN204699119U (zh) * 2015-05-13 2015-10-14 珠海健帆生物科技股份有限公司 血液净化耗材及其端盖
JP6862992B2 (ja) 2016-03-31 2021-04-21 東レ株式会社 繊維材料及び浄化カラム

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59177063A (ja) 1983-03-29 1984-10-06 株式会社　日本メディカル・サプライ 血液浄化装置
JPH08294531A (ja) 1995-04-25 1996-11-12 Jms Co Ltd 血液処理装置
US6659289B1 (en) * 1998-12-24 2003-12-09 Toray Industries, Inc. Hemocathartic column for purifying blood
US20110033704A1 (en) * 2008-04-18 2011-02-10 Nikkiso Co., Ltd. Adsorbent for the removal of blood cells
JP2011156022A (ja) 2010-01-29 2011-08-18 Nikkiso Co Ltd 血液浄化用カラム
JP2014210174A (ja) 2013-04-04 2014-11-13 東レ株式会社 浄化カラムおよび浄化カラムの製造方法
JP2015025377A (ja) * 2013-07-24 2015-02-05 株式会社日本自動車部品総合研究所 燃料濾過装置
US20150197431A1 (en) * 2014-01-10 2015-07-16 Asahi Kasei Chemicals Corporation Hollow fiber membrane module and filtering method
JP2015131267A (ja) 2014-01-10 2015-07-23 旭化成ケミカルズ株式会社 中空糸膜モジュール、及びろ過方法

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US20190381422A1 (en) 2019-12-19
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