TWI776837B

TWI776837B - 純化管柱

Info

Publication number: TWI776837B
Application number: TW106146245A
Authority: TW
Inventors: 鈴木久士
Original assignee: 日商東麗股份有限公司
Priority date: 2017-01-30
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2022-09-11
Also published as: EP3574938A1; KR20190111021A; WO2018139145A1; TW201832819A; EP3574938A4; CA3051599A1; JPWO2018139145A1; JP7022373B2; CN110114102A; EP3574938B1; KR102493941B1; CN110114102B; US20190381422A1; US10981086B2

Abstract

本發明目的在於提供：收容吸附載體的純化管柱，能獲得優異吸附性能的純化管柱。為解決上述課題，本發明係具有下述構成。即，本發明的純化管柱，係具備有吸附載體與框體；該框體係收容上述吸附載體，設有筒狀外殼、與在上述外殼二端設有處理流體的供應接口及排出接口；其特徵為，在上述吸附載體的至少一端面側配置分配板；上述分配板係設有：處理流體可連通的複數開口部、支撐體、以及從上述支撐體朝上述吸附載體側延伸出的凸部；上述凸部的至少一部分係插入於上述吸附載體中。

Description

純化管柱

本發明係關於具吸附載體的純化管柱。

將處理流體中的除去對象物質利用吸附而予以除去的純化管柱之吸附載體形態，係可使用：複數個球珠、由複數支纖維構成的絲束、或編織物等。當吸附載體係球珠的情況，若在純化管柱內均勻收容吸附載體，則在純化管柱外殼中連結二端開口部的軸方向、與上述軸方向的直角方向之徑向上，因為處理流體的流路阻力差較小，因而具有處理流體流動偏差較少的優點。

另一方面，純化管柱的吸附性能提升手段係可舉例如增加吸附載體每單位體積的表面積，但當吸附載體係球珠的情況，若縮小球珠徑，則各球珠間的間隙變狹窄，壓力損失增加，致使處理流體流動趨於困難。又，因為球珠係屬於球狀，因而亦具有每單位體積的表面積小之缺點。

當吸附載體係編織物的情況，為能在纖維中設置吸附孔的多孔質化製造上非屬容易，且當處理流體之黏性較高的情況，容易導致純化管柱內的壓力上升。

相對於該等複數個球珠、或編織物，若由複數支纖維構成絲束的情況，上述絲束可依平行於純化管柱外殼中連結二端開口部的軸方向狀態收容。

此處，為將上述所示吸附載體保留於純化管柱內，便在純化管柱供應及/或排出處理流體的端部側，配置具多數微細開口的過濾器、或設有貫通孔的樹脂層。上述過濾器或樹脂層的開口尺寸係設定為處理流體能通過，但吸附載體無法通過的大小。

再者，已知純化管柱吸附性能降低的要因係渠流現象(channeling)(偏向流動：流動分佈呈不均勻)。若發生渠流現象，則吸附載體會發生未接觸到處理流體的區域、或處理流體流動停滯的區域，導致吸附載體的有效表面積降低，因而造成純化管柱的吸附性能降低。

渠流現象的發生原因係可舉例如：在純化管柱內所收容吸附載體的填充分佈偏差、或者吸附載體填充部的平均直徑D、與該填充部長度L的比L/D較小等。

為防止上述渠流現象，例如專利文獻1所揭示的血液純化用管柱，係在管柱內為能保持吸附粒子而設置的過濾器，藉由將血液通過時的流路阻力依該過濾器每個部分改變，使管柱內流路截面上呈現血液廣泛遍佈。

再者，例如專利文獻2所揭示的純化管柱，係設有在二側端部形成隔間壁的筒狀套管、即外殼，且在上述套管中內置中空絲的純化管柱；其中，上述套管二端部的隔間壁上，設有貫通隔間壁且連通套管內外的貫通孔。

再者，例如專利文獻3所揭示血液處理裝置，係依阻礙在管柱內流動的血液從管柱入口朝出口的最短路徑方式，於管柱內配設套筒。

再者，例如專利文獻4所揭示的血液純化裝置，係將吸附體、在該吸附體二端面所設置的彈性體、及供利用該彈性體二端保持吸附體與彈性體用的支撐體，收容於設有血液導出入口的容器。

再者，例如專利文獻5所揭示的中空絲膜模組，係具備有：偏差控制構件，其乃為降低中空絲膜束中的上述中空絲膜之密度分佈偏差，而配置於上述中空絲膜束的至少一端部內；以及整流筒，其乃包圍上述中空絲膜束的上述端部側之一部分；其中，上述整流筒的一部分係固定於上述接著固定層上；上述偏差控制構件係內含於上述接著固定層中。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2011-156022號公報

[專利文獻2]日本專利特開2014-210174號公報

[專利文獻3]日本專利特開平8-294531號公報

[專利文獻4]日本專利特開昭59-177063號公報

[專利文獻5]日本專利特開2015-131267號公報

然而，上述習知技術具有如下問題。

即，當改變處理流體通過過濾器每部分時的流路阻力，雖剛通過過濾器後的處理流體之流動分佈受控制，但在過濾器與吸附載體沒有緊密接觸的前提下，吸附載體內的處理流體之流動分佈頗難控制。特別係當吸附載體並未固定於樹脂層等的情況，依照保管或移送、使用環境等純化管柱的處置，容易導致外殼內的吸附載體之填充分佈出現變動，判斷過濾器的整流效果並不會影響純化管柱全體的處理流體之流動分佈。

再者，當欲利用過濾器每部分的流路阻力變化，而控制處理流體之流動分佈時，藉由提高過濾器中的處理流體之強流動部分的流路阻力，並降低處理流體之弱流動部分的流路阻力，便可使通過過濾器後，在管柱內的流路截面中處理流體之流動分佈均勻化。但是，為提高流路阻力，便必需將過濾器該部分的開口設為極小，當連續性使用時，會有過濾器在該部分處出現壓力上升的顧慮。

再者，當在套管二端部的隔間壁上，設置貫通隔間壁、且連通套管內外的貫通孔時，處理流體僅能流入部分性配置的貫通孔部。所以，會有因在隔間壁二端部出現處理流體滯留、或渠流現象等而導致吸附效率降低的顧慮。又，從製造的觀點，用於形成隔間壁的設備投資或樹脂費用、以及因被隔間壁埋設而造成的吸附載體損失等，判斷會輕易造成成本提升。又，為形成設有貫通孔的隔間壁，可推測將導致製造步驟的繁雜化。

再者，當依阻礙在純化管柱內流動的處理流體從入口朝出口的最短路徑之方式，而在純化管柱內配設套筒時，藉由在純化管柱內配設套筒，必然會導致吸附載體填充部的直徑變大。結果，會輕易導致純化管柱的操作性惡化、或流入純化管柱內的處理流體容量增加。特別係當純化管柱使用於血液純化時，純化管柱內的血液容量增加，係意味著患者的體外循環血液量增加，導致患者的負荷增加，屬於極重大的問題。又，吸附載體為絲束的情況，頗難將套筒配設於絲束內。即便將套筒配設於絲束內，仍頗難使絲束均勻地分散配置於純化管柱內，推測將因絲束不均勻部的渠流現象而導致吸附性能降低。

再者，當在吸附體的二端部設置彈性體，且為能保持吸附體與彈性體而在彈性體的二側設置支撐體時，雖能利用彈性體捕捉由吸附體所產生的微粒子，但卻無法控制純化管柱內的處理流體之流動。又，當利用支撐體擠入彈性體時，因在彈性體中所設置的多孔質構造變形，會有造成該部位的壓力上升之顧慮。

再者，當裝接整流筒，並插入為防止中空絲膜發生偏差用的偏差控制構件時，能降低中空絲膜的密度分佈偏差。然而，與上述阻礙處理流體從入口朝出口的最短路徑之套筒同樣地，判斷流入於純化管柱內的處理流體容量容易增加。從製造的觀點，極難將偏差控制構件配置於高密度填充的絲束內。又，與在上述套管二端部的隔間壁，設有貫通隔間壁且連通套管內外的貫通孔之情況同樣地，可推測因形成接著固定層而導致成本提升、或製造步驟的繁雜化。

針對以上習知技術所存在的課題，本發明目的在於提供：在收容吸附載體的純化管柱中，依不會衍生純化管柱內之處理流體容量增加的構成，對純化管柱內的處理流體之流動分佈進行控制，而抑制渠流現象，且將處理流體的滯留部極小化，藉此獲得具優異吸附性能的純化管柱。

為解決上述課題，本發明具有下述構成。

即，一種純化管柱，係具備有吸附載體與框體；該框體係收容上述吸附載體，設有筒狀外殼、與在上述外殼二端設有處理流體的供應接口及排出接口；其特徵為，在上述吸附載體的至少一端面側配置分配板；上述分配板係設有：處理流體可連通的複數開口部、支撐體、以及從上述支撐體朝上述吸附載體側延伸出的凸部；上述凸部的至少一部分係插入於上述吸附載體中。

根據本發明，藉由不會衍生純化管柱內之處理流體容量增加的構成，控制處理流體的流動分佈，而抑制渠流現象，且將處理流體的滯留部極小化，藉此可獲得具優異吸附性能的純化管柱。

再者，在本發明純化管柱所使用的分配板中設有處理流體可連通的複數開口部，便可降低處理流體滯留，而提升吸附效率。

再者，本發明純化管柱所使用的分配板，因為具有可插入於吸附載體中的凸部，且藉由該凸部的配置而進行吸附載體的填充率控制，所以不需要如使用套筒的情況般擴大吸附載體填充部的直徑。所以，不會有製造步驟繁雜化，且不僅有利於純化管柱的操作容易度，亦有利於純化管柱內的處理流體容量極小化。

100‧‧‧純化管柱

101‧‧‧外殼

102‧‧‧供應接口

103‧‧‧排出接口

104‧‧‧供應噴嘴

105‧‧‧排出噴嘴

106‧‧‧結合部

200‧‧‧吸附載體

201‧‧‧吸附載體端面

300‧‧‧分配板

301‧‧‧支撐體

302‧‧‧開口部

303‧‧‧凸部

303a‧‧‧凸部

303b‧‧‧凸部

304‧‧‧凸部內周面

305‧‧‧凸部前端部

306‧‧‧凸部外周面

307:凸部開口部

400:過濾器

401:過濾器支撐體

500:純化管柱

Aa1:由凸部303a所包圍部分的吸附載體截面積

Aa2:由凸部303b與303a間所包圍部分的吸附載體截面積

Aa3:由供應接口102與凸部303b所包圍部分的吸附載體截面積

Ab1:吸附載體端面201截面上的凸部303a之吸附載體截面積

Ab2:吸附載體端面201截面上的凸部303b之吸附載體截面積

圖1係本發明純化管柱一實施形態的例示縱向截面圖。

圖2係本發明純化管柱所使用分配板一實施形態的例示外觀圖。

圖3係圖2所例示分配板的凸部周邊之部分截面圖。

圖4係本發明純化管柱所使用分配板另一形態的例示外觀圖。

圖5係本發明純化管柱所使用分配板再另一形態的例示外觀

圖6係具備圖2所例示分配板的本發明純化管柱中，吸附載體收容部的端部周邊之部分縱向截面圖。

圖7係圖6所例示純化管柱的絲束端面中，軸之正交方向的截面圖。

圖8係習知純化管柱的縱向截面圖。

本發明所謂「純化」係指利用吸附載體的特性，藉由吸附作用，從處理流體中除去目標物質。

例如，當本發明的純化管柱使用於血液純化之目的時，除去對象物質係可舉例如：細胞介素或內毒素、β 2-微球蛋白(以下簡稱「β 2-MG」)、白血球等，惟並無特別侷限於該等。

圖8所示係習知純化管柱。如圖式，因為習知純化管柱係將吸附載體200滯留於純化管柱500內，因而在外殼101與供應接口102、排出接口103之間，配置有固定於過濾器支撐體401上的過濾器400。

以下，針對本發明實施形態，參照圖式進行說明。

圖1所示係本發明一實施形態的純化管柱，惟並不僅侷限於下述較佳的態樣、例示。

圖1中，純化管柱100係具備有：筒狀、較佳係圓筒狀的外殼101、以及在外殼101的開口端部所設置處理流體的供應接口102及排出接口103。在供應接口102與排出接口103中，設有：與將處理流體供應於純化管柱100的供應噴嘴104、以及從純化管柱100排出之配管連接的排出噴嘴105。上述各噴嘴係朝外殼101內開口。上述各噴嘴較適宜係與連結外殼101二端開口部的軸方向中心線呈同軸配置。

在由該等外殼101與供應接口102及排出接口103所構成的框體內，收容著吸附載體200。本態樣中，若將純化管柱100軸方向的吸附載體200填充長度設為La、外殼101長度設為Lh，則成為La>Lh，但亦可為La=Lh、或La<Lh。此處，所謂純化管柱100的「軸方向」，係表示純化管柱100的外殼101中連結二端開口部的方向。

再者，框體內所收容的吸附載體200較佳係使用由複數支纖維構成的絲束、或球珠。其中，上述絲束係可增加吸附載體每單位體積的表面積。又，藉由上述絲束相對於純化管柱的上述軸方向呈平行配置，可將處理流體的流路設置成平行於構成吸附載體的纖維之狀態，便可抑制流路阻力。又，依上述，從提升吸附載體在純化管柱100內的填充密度等觀點，更佳係選擇絲束。

本發明中，構成吸附載體的纖維、及球珠之材質，並無特別的限定，從成形的容易度或成本等觀點，較適宜使用有機物，可使用例如：聚甲基丙烯酸甲酯(以下稱「PMMA」)、聚丙烯腈(以下稱「PAN」)、聚碸、聚醚碸、聚芳醚碸、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、纖維素、纖維素三醋酸酯、乙烯-乙烯醇共聚合體等。當處理流體係血液的情況，較佳係含有具能吸附蛋白質之特性的材質，可舉例如：聚碸、PMMA、PAN、纖維素等。

纖維的形態係中空絲、實心絲均可。更佳係實心絲。此處所謂「中空絲」係表示纖維呈筒狀化的纖維形態。所謂「實心絲」係與「中空絲」相反，表示纖維未呈筒狀化的纖維形態。較佳為實心絲的理由，係當中空絲時，若處理流體在中空絲的內側與外側流動時之壓力損失不同，則在中空絲的內側與外側的處理流體流量會出現差異，結果會有引發純化管柱的吸附效率降低之顧慮。因為中空絲的情況必需注意此點，而實心絲的情況則無此種顧慮，故更佳。

上述纖維的絲徑(中空絲的情況係絲內徑，實心絲的情況係絲外徑)，若過小，則會有純化管柱的壓力損失增加、或纖維自體穿過過濾器400的顧慮。又，藉由降低纖維的物理強度，當純化管柱組裝時、使用時等之時，會有出現纖維破損或從纖維發生微粒的可能性。

另一方面，絲徑過大的情況，纖維每單位體積的表面積降低，導致與處理流體間之接觸面積減少，故造成純化管柱的吸附性能降低。

所以，纖維絲徑較佳係1000μm以下、更佳係400μm以下、特佳係190μm以下。其下限較佳係10μm、更佳係20μm、特佳係50μm。

纖維的絲徑測定方法係從框體內所收容的纖維中抽取任意50支，該纖維經純水洗淨後，夾置於載玻片與蓋玻璃間，使用投影機(例如Nikon公司製V-10A)，分別針對同一纖維任意各2處，當纖維截面為圓形時便測定外徑(最外徑的直徑)，非為圓形的情況便測定最外周相當於圓的直徑，採其平均值，且將小數點以下第1位四捨五入。

上述絲束係由上述纖維朝同一方向多數梳齊構成，可由同規格纖維構成，亦可由複數不同規格的纖維構成。又，若絲支數過少，則會有吸附性能不足、或吸附載體之填充率無法控制的可能性，所以，較佳係100支以上、更佳係500支以上。上限值並無特別設定，但若過多，則會有純化管柱之製作性惡化的顧慮，故較佳係100萬支以下。

球珠的形狀係可舉例如：立方體等多面體狀或橢圓體狀、球體狀等，從製作容易度的觀點，較佳係球體狀。關於純化管柱內的球珠粒徑分佈，可為任一球珠均屬相同粒徑的均勻粒徑之情況，亦可為各種粒徑物混雜之所謂具粒徑分佈的情況。均勻粒徑的情況，各個球珠的粒徑係與平均粒徑相同。另一方面，具粒徑分佈的情況，求取各個球珠的粒徑，再以該值為基礎便可求得平均粒徑。具體而言，測定N個之各個球珠粒徑di，再將各個球珠粒徑di的合計值除以個數N，便可求得平均粒徑。

各個球珠粒徑的測定方法係使用光學顯微鏡拍攝放大照片，求取照片上的粒徑，再除以放大比率便可求得實際的球珠粒徑。又，亦可利用一般市售的粉體等之粒徑測定用裝置測定平均粒徑。例如採取利用在水溶液中的電阻變化進行測定的庫爾特粒度分析儀(Coulter counter)(例如貝克曼庫爾特(股)(Beckman Coulter,Inc.)製)時，預先求取對象球珠的同裝置測定值與實際粒徑的換算係數，再依同裝置測定平均粒徑，利用換算係數亦可求得實際的平均粒徑。

球珠的平均粒徑若過小，則球珠間的間隙變小，導致流路阻力變大，造成純化管柱的壓力損失變大。另一方面，過大的情況，球珠與處理流體的接觸面積減少，導致吸附性能降低。所以，球珠的平均粒徑較佳係80μm以上、更佳係150μm以上。其上限值較佳係500μm、更佳係300μm。

球珠的粒徑分佈並不必要為均勻，但若粒徑分佈過廣，則即便平均粒徑相同，仍可存在較多數的小球珠。結果，出現球珠間之間隙較小的部分，因為該部分較難通過處理流體，因而會有導致純化管柱內的處理流體出現流動不均之可能性。

分配板300係配置於吸附載體200的至少一端面側。此處所記載的「一端面側」，係表示相對於純化管柱100的上述軸方向上，吸附載體200的一端部方向。圖1所示態樣中，在外殼101的開口端與供應接口102之間、及外殼101的開口端與排出接口103之間，分別配置著分配板300，只要至少配置於吸附載體200的一端面側便可。又，圖1所示態樣係在分配板300與吸附載體200之間有設置空間，但二者亦可密接。

再者，分配板300的凸部303之至少一部分係插入於吸附載體200中。此處所記載的「插入」係當吸附載體200為由複數支纖維所構成的絲束時，主要呈現凸部303進入各纖維間之間隙的狀態。當吸附載體200係由複數個球珠構成時，主要呈現凸部303進入各球珠間之間隙的狀態。即，可存在一部分因吸附載體200的各個構成要件遭破壞而侵入於內部的地方，但主要呈現分配板300的凸部303，插入於在上述各個構成要件間所生成之間隙的狀態。

再者，供應接口102及排出接口103分別在與分配板300之間，為覆蓋分配板300的開口部302，均配置有過濾器400。過濾器400係多數設有處理流體會通過、但吸附載體200不會通過之程度大小的開口。藉此，吸附載體200被收容於純化管柱100內的空間，並被保持呈吸附載體200不會附隨處理流體的流動而流出於純化管柱100外的狀態。

外殼101、供應接口102及排出接口103的形狀、材質並無特別限定，外殼101的形狀係可使用圓筒狀、橢圓筒狀、或角筒狀，可從成形性或強度、操作性等觀點適當選擇。供應接口102及排出接口103的形狀係配合外殼101的形狀再行適當選擇。該等材質係就生產性或拋棄性的觀點，較佳係樹脂，較適宜係例如：聚丙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)等，但亦可使用金屬。

外殼101與供應接口102及排出接口103間的結合(結合部106)，係從來自結合部106的處理流體等之防止洩漏、或結合強度之觀點，進行適當設計。例如結合係可採取：螺絲結合或接著、熔接、以及該等的組合等結合方法。又，在外殼101與供應接口102及排出接口103之間，亦可配置彈性密封構件，例如O形環等。

過濾器400之形狀、材質並無特別的限定，材質係可使用聚酯、聚乙烯、聚丙烯、尼龍等樹脂，亦可使用金屬。又，過濾器400亦可與分配板300一體成形，即利用同一素材一次便全體成形。又，例如亦可分別製作過濾器400與分配板300，再經由其他步驟而與分配板300呈一體化。又，例如亦可與分配板300以外的其他過濾器支撐體401呈一體化，但當分配板300以外的其他構件係設置成過濾器400時，過濾器400便必需配置於分配板300與供應接口102及排出接口103之間。當沒有設置分配板300時，過濾器400係配置於吸附載體200與供應接口102及/或排出接口103之間。

此處針對圖1所示態樣的處理流體之流動進行說明。從供應噴嘴104流入於純化管柱100內的處理流體，係從供應接口102內的空間通過過濾器400，接著再通過分配板300的開口部302，然後流入於吸附載體200內。處理流體係在接觸於吸附載體200的狀態下，使吸附載體200的間隙朝向排出側而流動，通過分配板300的開口部302，接著再通過過濾器400。通過過濾器400的處理流體係從排出接口103內的空間通過排出噴嘴105再流出。圖1所示態樣係在純化管柱100的上側配置供應接口102，但亦可在下側設置供應接口102，並在上側設置排出接口103，此情況下，處理流體的流動方向係從純化管柱100下方朝向上方。

再者，針對處理流體的行為進行詳述，從供應噴嘴104流入的處理流體係具有利用流入時的慣性在供應噴嘴正下方產生強大的流動，且隨著從供應噴嘴104在純化管柱100的徑向遠離而流動變弱的傾向。所以，吸附載體200內的流路截面內之速度分佈，具有在供應噴嘴對向的部分較快，而遠離此處的部分變慢之傾向。

為解決上述傾向，本發明的純化管柱100，藉由將分配板的凸部303插入於吸附載體中，而控制在吸附載體端面201的填充率，使處理流體流入吸附載體200時的流路阻力呈現噴嘴對向部分較大，而遠離此處的部分較小。藉此，流入於供應接口102內空間的處理流體，係從供應噴嘴對向部分至遠離部分均有流動，便可改善吸附載體200內的不均勻速度分佈。

此處所謂的「填充率」係指將吸附載體200收容部中正交於純化管柱100的上述軸方向之任意截面的吸附載體200截面積，除以同截面的框體內截面積所求得之值。圖6所示係本發明純化管柱之吸附載體(絲束)收容部的端部周邊之部分縱向截面圖，參照本圖說明填充率。若將外殼101端部內徑設為

Dh、吸附載體端面201高度所對應供應接口102的內徑設為

Dp、正交於純化管柱100的上述軸方向之截面的吸附載體200截面積設為Aa，當無視分配板300影響的情況，吸附載體端面201的填充率便依Aa/0.25π

Dp²×100表示。同樣地，外殼101端部(亦包含吸附載體端面201位於外殼101端部的情況)的填充率係依Aa/0.25π

Dh²×100計算出。

再者，此處所謂「流路阻力」係指處理流體通過吸附載體單位面積區域時的阻力。

從吸附載體200內通過排出側的分配板300，再朝排出噴嘴105的流動，亦是具有在排出噴嘴105對向的部分產生強大的流動，且隨著從排出噴嘴105在徑向遠離而流動變弱的傾向。為解決此現象，排出側的分配板300亦是將分配板的凸部303插入於吸附載體200，藉由控制吸附載體端面201的填充率，使處理流體從吸附載體200流出時的流路阻力，在噴嘴對向的部分較大，而遠離此處的部分較小，便可改善不均勻速度分佈的情形。

再者，吸附載體200內發生處理流體呈不均勻速度分佈的要因，係外殼101中所收容吸附載體200的分佈狀態。當外殼101中所收容吸附載體200的分佈發生粗密之情況時，高密度處會因流路阻力提高導致不易流動，而低密度處則因流路阻力降低導致容易流動。藉由將分配板300的凸部303插入於吸附載體200，便可控制吸附載體200在外殼101內的分佈狀態，便可抑制不均勻的速度分佈。

針對供達成上述的分配板300之較佳態樣，以圖2~圖5所例示態樣為基礎進行詳細說明。但，下述較佳態樣、例示並不侷限於此情況。又，相關材質亦無特別的限定，就生產性或與上述框體的組合、及拋棄性的觀點，較佳係樹脂。較適宜使用例如：聚丙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)等，亦可使用金屬。

圖2所示態樣的情況，分配板300係由支撐體301、複數開口部302、圓環狀凸部303a、303b、及過濾器400構成。該支撐體301係由複數圓環、與呈放射狀排列的直線狀肋構成。該等開口部302係使設置於支撐體間的處理流體可連通。該圓環狀凸部303a、303b係從支撐體301的一部分延伸出，且與外殼101中心軸配置於同軸。該過濾器400係依完全覆蓋開口部302的方式，與支撐體301呈一體化。

上述「處理流體可連通」係指處理流體在純化管柱100中流動時，相對於純化管柱100全體所生成的壓力損失，處理流體通過開口部302時所生成的壓力損失非常小。例如在純化管柱100中配置過濾器400時，相對於處理流體通過過濾器400單位面積區域時的流路阻力，存在有更小流路阻力的流路。

支撐體301的配置構成，即開口部302的形狀、配置構成，係在處理流體可連通的前提下，可為任何狀態，例如圖4的態樣所例示，亦可由多數圓形的開口部302排列。但，為使流入供應接口102內空間的處理流體，不會在接觸到支撐體301的部分發生滯留或偏流之情形，較佳係將開口部302均等配置在分配板300全體。

圖3所示係圖2所例示分配板的凸部周邊之部分截面圖，圖3的下側係表示分配板300的中心方向，上側係表示外周方向。依此，凸部303係由凸部內周面304、凸部前端部305、凸部外周面306構成。就對吸附載體200的插入性之觀點，凸部前端部305的寬度越窄越好，較佳係0~10mm、更佳係0~5mm、特佳係0~1mm。

凸部303的外殼101中連結二端開口部的軸方向長度係適當設計，凸部303在吸附載體200中的插入長度，就將從吸附載體端面201流入的處理流體流動保持至吸附載體內部、且使吸附載體200的分佈狀態略固定之目的下，越長越好。另一方面，從分配板300的製作性、或對吸附載體200的插入性之觀點，越短越好。所以，凸部303在吸附載體200中的插入長度較佳係在吸附載體200的填充長度La之3~50%範圍內、更佳係5~20%範圍內。當複數設置凸部時，可以個別設定各插入長度。

再者，凸部內周面304與凸部外周面306的至少任一面，係依從支撐體301朝凸部前端部305呈前端變細的狀態設置傾斜。藉由該傾斜使凸部303插入於吸附載體200中，便可壓縮被凸部303包圍的空間，俾可提升吸附載體端面201的填充率。

所以，藉由在該凸部內周面304及/或凸部外周面306所設置的傾斜大小與插入長度之組合，便可任意控制吸附載體端面201的填充率。

上述凸部的傾斜角度，從凸部303朝吸附載體200的插入性之觀點，純化管柱100的上述軸方向設為鉛直(0度)、較佳係60度以下、更佳係30度以下、特佳係10度以下。又，上述凸部所設置的上述傾斜並無必要依一直線形成，亦可由包含鉛直、即0度的複數角度組合構成。

再者，圖2所例示分配板300，圓環狀凸部係從中心與凸部303a、凸部303b雙層配置，但視填充率控制的必要性，亦可設計為單層、或雙層以上。本發明所謂「中央區域」係指位於分配板300最中心側的凸部，即由凸部303a所包圍的區域。

其次，參考圖6與圖7，針對分配板300插入吸附載體200時的吸附載體端面201之填充率分佈、以及此狀態下的凸部303配置進行具體說明。圖7所示係圖6所例示純化管柱的吸附載體端面201中軸之正交方向的截面圖。以下係利用供應接口102側進行說明，但關於排出接口103側亦同。

圖7中，將由凸部303a所包圍部分的吸附載體端面201之吸附載體截面積設為Aa1，將由凸部303b與303a間所包圍部分的吸附載體截面積設為Aa2，將由供應接口102與凸部303b所包圍部分的吸附載體截面積設為Aa3。若將吸附載體端面201的吸附載體截面積設為Aa，便成為Aa=Aa1+Aa2+Aa3。又，若將吸附載體端面201截面的凸部303a截面積設為Ab1、凸部303b截面積設為Ab2，則經考慮插入凸部303的吸附載體端面201之平均填充率，便可依(Aa+Ab1+Ab2)/0.25π

Dp²×100計算出。即，吸附載體端面的填充率係依下式(I)表示，凸部303的截面積分係關聯於吸附載體端面201的填充率增加。

(上述吸附載體端面的截面積+上述吸附載體端面的上述凸部截面積)/上述吸附載體端面在上述框體內的截面積×100(%)‧‧‧(I)

其次，針對利用凸部303所區隔的吸附載體端面201中各區域之填充率分佈進行說明。此處，將吸附載體端面201的凸部303a之內周側直徑設為

DA、外周側直徑設為

DB、凸部303b的內周側直徑設為

DC、外周側直徑設為

DE，再將以凸部303a的凸部前端部305寬度中點(上述寬度為0mm時便為凸部前端部)為基準之前端部直徑設為

Da，同樣地將凸部303b的前端部直徑設為

Db。

首先，針對由凸部303a所包圍的中央區域，若考慮凸部303插入於吸附載體200前的狀態，則在直徑

Da的圓截面積中存在有吸附載體截面積Aa1。若插入凸部303，則利用凸部內周面所設置的傾斜會壓縮空間，使直徑從

Da減少為

DA，但吸附載體截面積Aa1仍不變，所以中央區域的填充率成為Aa1/0.25π

DA²×100。依照同樣的想法，由凸部303b與凸部303a所包圍區域的填充率係依Aa2/0.25π(

DB²-

DA²)×100計算出，而由供應接口102與凸部303b所包圍區域的填充率係依Aa3/0.25π(

Dp²-

DB²)×100計算出。

吸附載體為絲束的情況，吸附載體端面(上述絲束端面)插入凸部303時的各區域填充率，就增加凸部303對吸附載體200的約束力、較容易控制各區域填充率分佈的觀點，較佳係40%以上、更佳係50%以上。另一方面，鑒於凸部303對吸附載體200的插入性惡化、以及因流路阻力增加所造成的壓力損失上升等風險，凸部303插入時的吸附載體端面201之填充率較佳係80%以下、更佳係70%以下。所以，(I)式所示凸部303插入時的吸附載體端面201之填充率，較佳係40%~80%範圍內。又，更佳係50%以上，且更佳係70%以下。

再者，處理流體係如上述，因為朝供應噴嘴104及排出噴嘴105對向部分、即中央區域的流動最強，因而中央區域的填充率最高，就流動分佈均勻化的觀點，較佳係提升該部位的流路阻力。又，因而凸部303a的內周側直徑

DA，較佳係位於供應噴嘴104下部的噴嘴下部直徑

Dn之50~500%、更佳係100~400%。

圖5係例示分配板的另一態樣，但下述較佳態樣、例示並不侷限於此情況。圖5所示態樣係設有從圓盤狀支撐體301延伸出的複數支略柱狀凸部303。為提升對吸附載體200的插入性，凸部前端部305較佳係錐狀。又，在凸部303的內部設有從支撐體301形成至凸部303內的流路，因為該流路係到達在凸部外周面306上複數設置的凸部開口部307，因而處理流體可連通。

凸部開口部307係當分配板300設置於處理流體供應側的情況，較佳係依通過凸部303內部的處理流體能有效率擴散於凸部303周邊的方式，又當分配板300設置於處理流體排出側的情況，較佳係依能有效率回收流入凸部303周邊的處理流體之方式，在凸部外周面306配置2等分以上。本態樣中，凸部開口部307僅配置於凸部外周面306，但亦可設置於凸部前端部305。除凸部303上所設置的凸部開口部307之外，若考慮處理流體的滯留等，亦可直接在支撐體301上設置開口部302。

凸部303的個數及配置，係可考慮對吸附載體200的處理流體供應、以及從吸附載體200的處理流體排出，再行適當設計。例如將吸附載體200的軸之直角方向截面積分割為任意分割數，並於各分割區域配置凸部，亦可從分配板300中心呈放射狀配置凸部。

凸部303外殼中連結二端開口部的軸方向長度係適當設計，圖2所例示態樣同樣地，凸部303在吸附載體200中的插入長度，就將從吸附載體端面201及凸部開口部307流入於吸附載體200內的處理流體流動能保持至吸附載體內部、且使吸附載體200的分佈狀態略固定之目的下，越長越好。另一方面，從分配板300的製作性、對吸附載體200的插入組裝性之觀點，越短越好。所以，凸部303在吸附載體200中的插入長度較佳係設計為吸附載體200的填充長度La之3~50%、更佳係5~20%。當複數設置凸部時，可適當設定各插入長度。

若將從吸附載體端面201截面的凸部外周面306形狀所計算出凸部303的合計面積設為Ab，當吸附載體端面201與外殼101端呈一致的情況，則經考慮凸部303插入後的吸附載體端面201之平均填充率，係依(Aa+Ab)/0.25π

Dh²×100計算出，由凸部303所造成的面積增加份，係關聯於吸附載體端面201的填充率增加。

凸部303插入時的吸附載體端面201之平均填充率，為能增加凸部303的吸附載體200約束力，使吸附載體200能輕易均勻分散於框體內，較佳係40%以上、更佳係50%以上。另一方面，鑒於凸部303對吸附載體200的插入性惡化、以及因流路阻力增加所造成的壓力損失上升等風險，吸附載體端面201的填充率較佳係80%以下、更佳係70%以下。所以，(I)式所示凸部303插入時的吸附載體端面201之填充率，較佳係40%~80%。又，更佳係50%以上，且更佳係70%以下。

[實施例]

[實施例1]

將聚甲基丙烯酸甲酯樹脂(以下稱「PMMA」)，依照如日本專利特開2017-186722號公報(第0090段落)所記載的公知方法進行紡絲，獲得成為吸附載體的絲徑約109μm之PMMA製實心絲(利用Nikon公司製V-10A實施絲徑測定)。將所獲得實心絲製成約21萬支集束的絲束，再將絲束收容於外殼中。相對於絲束長度56.5mm，將外殼長度設為46.5mm，且絲束從外殼二端各延伸出5mm的狀態。外殼的端部內徑設為65.8mm。

其次，僅在絲束的處理流體供應側端面，配置具備有與圖2所示態樣同式樣、即雙層圓環凸部的分配板。屬於中央側凸部的第1凸部、與屬於外周側凸部的第2凸部在絲束中的插入長度均設為5mm。凸部形狀係凸部前端部寬度均設為0.2mm，第1凸部的前端部直徑設為14.3mm、內周側直徑設為12.8mm、外周側直徑設為15.4mm。第2凸部的前端部直徑設為45.8mm、內周側直徑設為43.5mm、外周側直徑設為47.1mm。

其次，在外殼的處理流體供應側端面上安裝供應接口。供應接口的供應噴嘴下部直徑設為4.4mm。在外殼的處理流體排出側端面上配置處理流體計量夾具。該處理流體計量夾具係具有與由在上述供應側所配置分配板的第1凸部與第2凸部，所區隔相同的區隔截面積。

本設計的處理流體供應側端面在插入分配板前的絲束端面填充率、及排出側端面的絲束端面填充率係55.9%。就處理流體供應側端面在插入分配板後的絲束端面填充率，由第1凸部所包圍的中央區域係69.8%，由第1凸部與第2凸部所包圍的區域係63.9%，由供應接口與第2凸部所包圍的區域係58.9%。

其次，利用水洗淨管柱內部之後，依照以下所示方法施行各區隔的處理流體流動分佈測定。結果示於表1。

(1)處理流體之流動分佈測定方法

利用本發明的純化管柱，表示控制純化管柱內流動分佈的評價，係依照以下順序實施流動分佈測定。

首先，將20℃前後的水，利用設定200mL/min的泵從供應接口供應給純化管柱，再利用燒杯回收從配置於排出側端面之處理流體計量夾具所排出的水計2分鐘。屬於利用軟管從處理流體計量夾具連接至燒杯，使流入處理流體計量夾具各區隔中的水通過軟管，再利用各區隔用設置的燒杯回收之結構。又，藉由排出側的絲束端面高度與軟管出口高度對齊，便可消除來自絲束的水流出壓與來自軟管的水排出壓間之壓力差，俾使上述壓力差不致影響流動分佈。

利用電子天秤測定已回收水的燒杯重量，藉由扣掉事先測定的燒杯重量，便獲得各區隔的水測定分配重量。

接著，計算出下式(II)所示分配量的理論比。在某區隔中，若上述理論比為100%，則在上述區隔中流動的水流量便表示如理論的流量。若上述理論比為50%，便表示在上述區隔中流動的水流量係理論值的一半，若為200%，則表示在上述區隔中流動的水流量係理論值的2倍。即，若上述各區隔的各自理論比越接近100%，便可謂流動分佈越均勻化。

水的測定分配重量/由區隔截面積所計算水的理論分配重量×100(%)‧‧‧(II)

[實施例2]

將與實施例1同一製造批次的實心絲，依照與實施例1相同條件收容於外殼中。

其次，與實施例1同樣地，僅在絲束的處理流體供應側端面上，配置具備有與圖2所示態樣同式樣即雙層圓環凸部的分配板。除屬於中央側凸部的第1凸部、與屬於外周側凸部的第2凸部，在絲束中的插入長度均設為10mm之外，凸部前端寬度、凸部的前端部直徑、內周側直徑、外周側直徑，均與實施例1相同。

其次，在外殼的處理流體供應側端面上，安裝與實施例1同一形狀的供應接口。在外殼的處理流體排出側端面上，配置與實施例1同一形狀的處理流體計量夾具。

本設計的處理流體供應側端面在插入分配板前的絲束端面填充率、及排出側端面的絲束端面填充率係與實施例1同樣為 55.9%。處理流體供應側端面在插入分配板後的絲束端面填充率，係與實施例1同樣地，由第1凸部所包圍的中央區域係69.8%，由第1凸部與第2凸部所包圍的區域係63.9%，由供應接口與第2凸部所包圍的區域係58.9%。

其次，利用水洗淨管柱內部之後，施行處理流體的流動分佈測定。結果示於表1。

[實施例3]

將與實施例1同一製造批次獲得的實心絲，依照與實施例1相同條件收容於外殼中。

其次，僅在絲束的處理流體排出側端面上，配置具備有與圖2所示態樣同式樣即雙層圓環凸部的分配板。屬於中央側凸部的第1凸部、與屬於外周側凸部的第2凸部，在絲束中的插入長度均設為4mm。凸部形狀係凸部前端部寬度均設為0.2mm，第1凸部的前端部直徑係設為14.3mm，內周側直徑係設為13.6mm，外周側直徑係設為15.4mm。第2凸部的前端部直徑係設為45.7mm，內周側直徑係設為45.3mm，外周側直徑係設為47.1mm。

其次，在外殼的處理流體供應側端面上，安裝與實施例1同一形狀的供應接口。在外殼的處理流體排出側端面上，配置具有與由在上述排出側所配置分配板的第1凸部與第2凸部區隔之相同區隔截面積的處理流體計量夾具。

本設計的處理流體供應側端面之絲束端面填充率、及排出側端面在插入分配板前的絲束端面填充率係與實施例1同樣為55.9%。處理流體的排出側端面在插入分配板後的絲束端面填充率，由第1凸部所包圍的中央區域係60.4%，由第1凸部與第2凸部所包圍的區域係57.6%，由供應接口與第2凸部所包圍的區域係58.6%。

[實施例4]

其次，在絲束的二端面側，配置具備有與圖2所示態樣同式樣、即雙層圓環凸部的分配板。在處理流體供應側所配置的分配板係與實施例2的分配板同一形狀，在處理流體排出側所配置的分配板係與實施例3的分配板同一形狀。

其次，在外殼的處理流體供應側端面上，安裝與實施例1同一形狀的供應接口。在外殼的處理流體排出側端面，配置與實施例3同一形狀的處理流體計量夾具。

本設計中插入分配板前的絲束二端面之填充率，係與實施例1同樣為55.9%。插入分配板後的處理流體供應側絲束端面之填充率，係與實施例1同樣地，由第1凸部所包圍的中央區域係69.8%，由第1凸部與第2凸部所包圍的區域係63.9%，由供應接口與第2凸部所包圍的區域係58.9%。插入分配板後的處理流體排出側絲束端面之填充率係與實施例3同樣地，由第1凸部所包圍的中央區域係60.4%，由第1凸部與第2凸部所包圍的區域係57.6%，由供應接口與第2凸部所包圍的區域係58.6%。

[實施例5]

其次，在絲束的二端面側配置具備有與圖2所示態樣同式樣、即雙層圓環凸部的分配板。在絲束二端面所配置的分配板係與實施例2的分配板同一形狀。

其次，在外殼的處理流體供應側端面上，安裝與實施例1同一形狀的供應接口。在外殼的處理流體排出側端面，配置與實施例1同一形狀的處理流體計量夾具。

本設計中插入分配板前的絲束二端面之填充率，係與實施例1 同樣為55.9%。插入分配板後的絲束二端面之填充率，係與實施例1同樣地，由第1凸部所包圍的中央區域係69.8%，由第1凸部與第2凸部所包圍的區域係63.9%，由供應接口與第2凸部所包圍的區域係58.9%。

[比較例1]

除未配置分配板之外，其餘均依照與實施例1同樣的方法製作純化管柱，施行處理流體的流動分佈測定。結果示於表1。

[實施例6]

將PMMA利用公知方法進行紡絲，獲得成為吸附載體的絲徑約110μm之PMMA製實心絲(利用Nikon公司製V-10A實施絲徑測定)。將所獲得實心絲製成約14萬支集束的絲束，再依實心絲表面積成為2.52m²的方式，將絲束收容於外殼端部內徑55mm、外殼長度(與絲束長度相同，且絲束端面係與外殼端面相同位置)37mm的圓筒外殼中。此時絲束端面的平均填充率係57%。

其次，在絲束二端面同樣地配置具備有與圖2所示態樣同式樣、即雙層圓環凸部的相同分配板。屬於中央側凸部的第1凸部、與屬於外周側凸部的第2凸部在絲束中的插入長度均設為4mm。凸部形狀係凸部前端部寬度均設為0.1mm，第1凸部的前端部直徑設為14.3mm、內周側直徑設為13.6mm、外周側直徑設為15.4mm。第2凸部的前端部直徑設為35.1mm、內周側直徑設為35mm、外周側直徑設為37mm。此時絲束端面的填充率，由第1凸部所包圍的中央區域係63%，由第1凸部與第2凸部所包圍的區域係59.3%，由外殼與第2凸部所包圍的區域係61.7%。在分配板支撐體的凸部形成面之相反面上，接著固定篩網過濾器。

其次，在外殼的二端安裝供應與排出接口。二接口係同一形狀，噴嘴下部直徑係設為4.4mm。接著，利用純水洗淨管柱內部後，利用栓體密封供應與排出噴嘴後，再施行γ射線照射。

針對所獲得純化管柱，依照以下所示方法施行β 2-MG的間隙測定(吸附性能評價)、壓力損失測定。結果示於表2。

(2)β 2-MG的間隙測定方法

本發明純化管柱的性能評價係測定β 2-MG的間隙。已知β 2-MG係屬於長期透析合併症的透析性類澱粉沈積症(dialysis amyloidosis)之原因蛋白質。本測定施行表示控制處理流體的流動分佈、提升吸附性能的性能評價。

首先，針對經添加伸乙二胺四醋酸二鈉的牛血，依血容比成為30±3%、總蛋白質量成為6.5±0.5g/dL的方式調整。經採血後，使用5日內的牛血。

其次，依β 2-MG濃度成為1mg/L的方式添加，並攪拌。針對該牛血，係分開將其2L作為循環用、1.5L作為間隙測定用。

將Bi迴路入口部放入已裝有經上述調整之牛血2L(37℃)的循環用燒杯內，依流速200mL/min啟動Bi泵，從Bo迴路出口部排出的液體廢棄90秒鐘後，馬上將將Bo迴路出口部放入循環用燒杯內形成循環狀態。

經施行1小時循環後，便停止泵。

其次，將Bi迴路入口部放入經上述調整的間隙測定用牛血內，並將Bo迴路出口部放入於廢棄用燒杯內。

流速設為200mL/min，從泵啟動起經2分鐘後，由間隙測定用牛血(37℃)中採取樣品10mL，設為Bi液。從啟動起經4分30秒後，從Bo迴路出口部採取流動樣品10mL設為Bo液。該等樣品於-20℃以下冷藏庫中保存。

從各液的β 2-MG濃度，依下述(III)式計算出間隙。因為依照牛血批次會有測定值不同的情況，因而實施例、比較例全部使用同一批次的牛血。

Co(mL/min)=(CBi-CBo)×QB/CBi‧‧‧(III)

(III)式中，Co=β 2-MG間隙(mL/min)、CBi=i液的β 2-MG濃度、CBo=Bo液的β 2-MG濃度、QB=Bi泵流量(mL/min)。

(3)壓力損失測定之方法

在(2)剛要採取樣品前，分別測定Bi迴路入口部與Bo迴路出口部的迴路壓力，將從Bi迴路入口部壓力扣減掉Bo迴路出口部壓力的數值，設為管柱的壓力損失。

[實施例7]

將依照與實施例6同一製造批次獲得的實心絲，製作約12.5萬支集束的絲束，並依實心絲表面積成為2.56m²的方式，將絲束收容於外殼端部內徑55mm、外殼長度(與絲束長度相同，且絲束端面係與外殼端面相同位置)42mm的圓筒外殼中。此時絲束端面的平均填充率係51%。

其次，在絲束的處理流體供應側端面，配置具備有19個與圖5所示態樣同式樣、即圓柱狀凸部的分配板，且在排出側端面僅配置篩網過濾器。所有凸部均為同一形狀，凸部外周面直徑係3mm，高度係7mm(在絲束中的插入長度亦同樣為7mm)，從高度約5mm位置起呈圓錐狀。又，在凸部外周面從屬於起端部的高度0mm位置起至高度約6mm位置，3等分配置寬約1.5mm的狹縫狀凸部開口部。

再者，設有19個凸部的配置係在分配板中心配置1個，以上述中心為基準在直徑22mm圓周上呈6等分配置，同樣地在直徑38.6mm圓周上呈6等分配置，同樣地在直徑44mm圓周上呈6等分配置。此時絲束端面的平均填充率係56.6%。

在分配板的支撐體外周部附近，為防止處理流體滯留，便以分配板中心為基準，在直徑49mm圓周上呈30等分配置直徑0.5mm的圓形開口部。在供應側所設置分配板支撐體有凸部形成面的相反面，接著固定篩網過濾器。

除上述以外，其餘均依照與實施例6同樣的方法製作純化管柱，施行β 2-MG的間隙測定。結果示於表2。

[比較例2]

除未配置分配板，且供應側與排出側均配置與實施例1同一規格的篩網過濾器之外，其餘均依照與實施例6同樣的方法製作純化管柱，施行β 2-MG的間隙測定。結果示於表2。

由上述實施例、比較例的結果得知，藉由設有本發明所使用分配板，便可控制純化管柱內的處理流體流動分佈，獲得優異的吸附性能。

實施例6的情況，調整絲束端面的填充率，藉由將處理流體流入絲束時的流路阻力，設為在噴嘴對向的中央區域呈最大之狀態，便如實施例1~5所示，改善絲束內的處理流體不均勻速度分佈之情形，判斷能提升β 2-MG間隙。

再者，實施例7的情況，藉由利用在各部位所配置的銷狀突起分配處理流體，而改善絲束內的不均勻速度分佈之情形，判斷能提升β 2-MG間隙。

再者，相關壓力損失，結果不會因有無分配板而出現大差異。其理由係藉由配置分配板，會提升絲束端部的填充率，流路阻力會增加，但藉由改善處理流體的流動不均之情形，絲束內部的流路阻力下降，絲束全體的流路阻力呈同等之緣故所致。

(產業上之可利用性)

本發明的純化管柱係可使用於水處理、精製、血液純化等用途。