用語集
「濃度分極」とは？
ろ過で膜面に目的物が局所的に溜まる現象。クロスフローのせん断で掃き流して抑える。
ろ過で膜面に目的物が局所的に溜まる現象。クロスフローのせん断で掃き流して抑える。
濃度分極とは、ろ過の過程で膜面に目的物が局所的に積み重なり、濃い層を形成する現象です。この層がフラックス（透過流束）を低下させ、特に高濃度域では「最後の数十mg/mLが壁になる」ほど処理の障害になります。クロスフローのせん断で掃き流すことが基本的な対策ですが、それでも上限濃度はモジュール形状に左右されます。
デッドエンドろ過では液がそのまま膜を突き抜けるだけなので、膜面への堆積を取り除く手段がありません。一方クロスフロー方式では、液を膜と平行に流し続けることでせん断力を発生させ、濃度分極層の成長を抑えながら連続処理を続けられます。この違いが、大量の高濃度液をTFFで扱えるかどうかの分かれ目になります。クロスフロー流速はそのせん断の強さを直接決めるため、濃度分極の抑制において重要な操作パラメータとして機能します。
高濃度UF/DFの難しさは「膜際の壁（濃度分極）」と「粘度由来の圧力の偏り（背面ろ過）」の二つに集約されます。濃度分極が進むと膜面近傍の局所濃度がさらに高まり、粘度の指数的な上昇が圧力損失・背面ろ過・せん断の悪化を同時に引き起こします。こうした連鎖により、到達できる上限濃度はモジュールの形状で頭打ちになります。ダイアフィルトレーションで置換速度が計算より遅い場合も、濃度分極の増大が原因の一つとして挙げられます。
濃度分極は目的物が膜面に局所的に溜まる可逆的な現象を指し、ファウリング（膜の目詰まり）とは区別されます。もっとも現場では両者が同時に起きることも多く、ポンプ循環によるせん断がかかった状態でも濃度分極とファウリングが回収率を低下させる原因として並列で挙げられます。「濃度分極を抑えればファウリングも防げる」とは必ずしも言い切れないため、両方を意識した操作条件の設計が求められます。
この定義はProglenth編集部が一般的・基礎的な内容として整理したものです。実際の管理基準・要件は製品・企業・各極の規制により異なります。 正確な運用は各極の薬局方・ガイドライン（ICH／GMP等）やメーカーの一次情報をご確認ください。