CN101925396A - 多孔滤筒 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种多孔滤筒，其几乎不会涉及污染问题、具有经济上的优势、并且能够实现有效的过滤和提取而不会发生破裂。该目的是通过下述的多孔滤筒而实现的，所述多孔滤筒包括：底部有出口开孔29的有底的圆筒形盖5、以及所述底部上的保持在盖5内侧的多孔滤片。在盖5的底部，多个肋35、37和39以凸起的方式径向地布置在出口开孔29的周围，以支承所述多孔滤片。至少有一部分肋在出口开孔29的中心处相互连接，从而横跨所述出口开孔29而形成连接部43。所述连接部43具有向多孔滤片侧凸起的顶面41。
Description
技术领域
本发明涉及一种多孔滤筒，其具有带底圆筒形盖和保持在盖的底部的多孔滤片。
背景技术
多孔滤片广泛用于实验室和工厂的研究和分析中，以过滤液体或者分离和净化液体中的特定物质。例如，以这样的方式使用多孔滤片：将其固定在均具有液体通道的两个部件之间，从而使其保持在液体流中。由于这种类型的多孔滤片通常用于精确实验和测定中，因此该多孔滤片必须是清洁的。即，通常将多孔滤片设计为使用一次后便扔掉。因此，从清洁性和用户便利性的角度考虑，方便的做法是以可以使液体直接通过的滤筒的形式来提供多孔滤片。
在用具有多孔膜的滤筒来过滤或提取液体时，为了使液体通过多孔滤片，通常需要借助于泵、重力、或离心机中产生的离心力、或者利用压缩空气对液体施压。使滤液(即，已通过多孔膜的液体)能够被顺畅地排出不仅可防止液体的损失，而且还可提供下述优势。例如，在血液或细胞中的核酸等吸附于多孔膜上并随后被回收的情况中，当吸附之后的操作涉及液体的更换(例如，使用洗涤液的洗涤步骤或使用回收液的回收步骤)时，滤液被顺畅地排出可减少更换之前残留的液体。这样便可提取到高纯度的核酸。如果滤液流动不顺畅，则预计会发生滤膜的破裂，从而导致性能大幅降低。如果在过滤和提取步骤中发生了部分过滤失效，则滤片的过滤面积减少且不能显示出预期的能力。
以下是常规多孔滤筒的实例。专利文献1(文献如下所示)公开了一种具有肋(ribs)的构造，其中多孔滤片置于该肋上，并且该肋沿着圆周方向延伸且同心地设置。这些肋以粗网状的形式形成在筒外壳的内壁上。专利文献2(文献如下所示)公开了这样的构造：其具有被引入到膜支承件中的填料，所述膜支承件用以支承多孔滤片。专利文献3(文献如下所示)公开了这样的构造：其中多孔支承材料被引入到用于支承多孔滤片的膜支承件中。
专利文献1：美国专利5792354
专利文献2：美国专利公开No.2002/0012982
专利文献3：美国专利6586585
发明内容
本发明所要解决的问题
专利文献1中所公开的常规多孔滤筒的问题在于：由于液体易于残留在中央出口的上游处，因此可能会发生污染，从而难以进行有效的测定。
专利文献2中所公开的常规多孔滤筒的问题在于：由于压力阻力增加，因此需要增加液体量，并且容易出现液体残留的问题并造成污染，从而难以实现有效的测定。
根据专利文献3的常规多孔滤筒具有与专利文献2相同的压力阻力增加的问题。即，需要增加液体量，并且容易出现液体残留的问题并造成污染，从而难以进行有效的测定、并最终导致成本增加。
此外，在专利文献1至3中的任意一个多孔滤筒中，都是在压力下使液体流动，因此多孔滤片可能会在压力作用下而发生破裂。
特别是，用来提取核酸的多孔滤筒需要能够从少量的样品中回收得到高纯度且高浓度的核酸。尤其是在从细胞样品中回收核酸时，该样品容易堵塞多孔膜，因此需要使用过滤面积更大的滤片。在这种情况下，减少支承肋的数量或面积容易导致应力集中在滤片上，从而造成滤片破裂。
鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种多孔滤筒，这种多孔滤筒几乎不会涉及污染问题、具有经济上的优势、并且能够实现有效的过滤和提取而不会发生破裂。
解决问题的手段
通过下面的构造实现了本发明的上述目的。
(1)一种多孔滤筒，包括：圆筒形盖，其具有底部以及位于所述底部的出口开孔；以及所述底部上的多孔滤片，其保持在所述盖的内侧，所述盖具有多个肋，在所述盖的底部，所述肋以凸起的方式(ina standing conditon)径向地布置在所述出口开孔的周围，至少一部分所述肋在所述出口开孔的中心处相互连接，从而横跨所述出口开孔、并在所述肋之间形成连接部，并且所述连接部具有向所述多孔滤片侧凸起的顶面。
根据本发明的多孔滤筒的构造，由于肋的连接部具有凸形面，因此肋的顶面与多孔滤片之间的接触面积被减至最小，从而增加了有效过滤面积。
(2)根据上述(1)所述的多孔滤筒，其中所述肋在其顶面上具有朝向所述多孔滤片侧鼓出的一系列凸起。
根据该实施方案，在肋的顶部设置凸起可减小肋的顶面与多孔滤片之间的接触面积。结果可增加有效过滤面积。
(3)根据上述(1)或(2)所述的多孔滤筒，其中，所述各肋在其顶侧具有与所述多孔滤片接触的圆形边缘。
通过使肋在其顶侧上的边缘呈圆形，可使得与肋接触的多孔滤片难以发生应力集中。这样便可防止多孔滤片的损坏(例如破裂)。
(4)根据上述(1)至(3)中任意一项所述的多孔滤筒，其中，所述各肋的顶面距离所述盖的底部的高度沿着径向而发生改变，使得与所述肋的顶面接触的所述多孔滤片呈现朝向所述出口开孔的凹形状。
根据上述实施方案，由于肋的高度被设计为使得多孔滤片呈现朝向出口开孔的凹形状，因此使通过滤片的液体最后聚集于滤片的中心处。结果，防止出现残留液体的问题，从而保证了有效的液体流通。此外，当对滤筒施加负压时，可防止多孔滤片抬起从而造成回流。
(5)根据上述(1)至(4)中任意一项所述的多孔滤筒，其中，位于所述盖的底部的肋包括距离所述盖的中心处的径向长度不同的肋。
在朝向外周的方向上，径向延伸的肋之间的周向间距增加。然而，根据上述构造，可以通过在径向方向上交替地设置短肋和长肋，从而使得肋的布置密度从中心侧到外周侧均等。
(6)根据上述(1)至(5)中任意一项所述的多孔滤筒，其中，所述多孔滤片和所述盖形成一体，并且是通过嵌件成型而形成的。
根据上述实施方案，易于使所述盖和多孔滤片紧密接触并形成一体。
(7)根据上述(1)至(6)中任意一项所述的多孔滤筒，其中，所述多孔滤片包括核酸吸附性多孔膜。
具有上述构造的多孔滤筒可用于下面的特殊用途。将含有核酸的样品溶液注入多孔滤筒中，并对该滤筒施加压力，以使所述样品溶液通过多孔滤片，由此核酸被吸附到所述多孔滤片上。随后，先后注入洗涤液和洗脱液，以提取出吸附于多孔滤片上的核酸。
发明效果
本发明的多孔滤筒几乎不会涉及污染问题、具有经济上的优势、并且能够实现有效的过滤和提取而不会发生破裂。
附图简单说明
图1是本发明的多孔滤筒的透视图。
图2是图1中所示的多孔滤筒的分解图。
图3是用来构成多孔滤筒的盖的平面图。
图4是图3中所示的盖沿线I-I所截取的截面图。
图5是图3中的盖的局部剖切透视图。
图6是示出图1的多孔滤筒的用法的截面图。
图7是说明具有多孔滤片的多孔滤筒的作用的截面图。
图8是另一个盖的局部剖切透视图(相当于图5)。
图9是另一个多孔滤筒的另一个盖沿线I-I所截取的截面图(相当于图4)。
图10是通过(a)到(d)逐步地说明制造本发明的多孔滤筒的盖的部分截面图。
图11是销的末端的放大透视图。
图12是另一个销的末端的放大透视图。
图13通过各步骤(a)到(e)来说明本发明的多孔滤筒的制造方法。
图14是核酸提取系统的构造的示意框图。
图15示出提取核酸的步骤(a)到(g)。
图16是具有连接部(其具有平坦的顶面)的盖的截面图。
图17是不具有交叉状肋的盖的平面图(a)和部分截面透视图(b)。
标号的名称
1 多孔滤筒
3 筒部
5 盖
7 多孔滤片
19 进口
27 肋
29 出口开孔
35 交叉状肋
37 辅助肋
39 辅助肋
41 凸面
43 连接部
49 凸起
本发明的最佳实施方式
将参照附图详细描述本发明的多孔滤筒的优选实施方案。
[I]第一实施方案
图1是本发明的多孔滤筒的透视图，图2是图1的多孔滤筒的分解图。
如图1和2所示，第一实施方案的多孔滤筒主要包括筒部3、盖5和多孔滤片7。
筒部3由诸如聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚氯乙烯之类的可嵌件注塑成型的树脂材料制成。筒部3具有位于其圆筒状上部的进口19和通过铰链23连接于进口19上的盖子21。筒部3由大直径部分11、小直径部分13、以及熔合部17构成，其中所述熔合部17与位于小直径部分13下方的盖5熔合。
盖5为带底的圆筒，与筒部3类似，盖5也由诸如聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚氯乙烯之类的可嵌件注塑成型的树脂材料制成。盖5具有圆筒部25，其中筒部3的熔合部17被插入并固定在圆筒部25中。固定方法将在下面进行描述。盖5具有位于圆筒部25底部的肋27和位于肋27的径向中心部分的出口开孔29。出口开孔29具有从出口开孔延伸出来的管嘴31。
在盖5的内部，多孔滤片7保持在肋27的顶面上。各肋27在其顶侧上具有圆弧形边缘，以防止与该肋接触放置的多孔滤片7发生破裂。
多孔滤片7为由(例如)聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰胺、聚丙烯或聚碳酸酯制成的圆形多孔膜，并且其被切成与盖5的内径几乎相同的尺寸。
多孔滤片7为多孔膜，其由有机聚合物制成且具有许多微孔，这些微孔用于液体过滤，从而将液体纯化或分离(通过吸附加以分离)并收集目标物，例如核酸。多孔滤片7的恰当厚度为10～500μm。为了用作核酸吸附性多孔膜，适当的是，多孔膜由表面皂化的乙酰纤维素制成，该乙酰纤维素的皂化度优选为至少5％。乙酰纤维素可以是单乙酰纤维素、二乙酰纤维素和三乙酰纤维素中的任意一种，特别优选为三乙酰纤维素。核酸吸附性多孔膜的最小孔径优选为0.22μm以上，最大孔径与最小孔径的比值为2以上，孔隙度为50％～95％，泡点为9.8～980kPa(0.1～10kg/cm2)，压力损失为0.1～100kPa，并且每毫克膜的核酸吸附容量至少为0.1μg。本文中所使用的术语“压力损失”表示允许水通过时每100μm厚度的多孔膜所需要的最小压力。
图3是用以组装图1的多孔滤筒的盖的平面图。图4是图3中所示的盖沿线I-I所截取的截面图。图5是图3的盖的局部剖切透视图。
如图3、4和5所示，肋27径向地布置在盖5的内侧底部。肋27包括：多个(示例性实施方案中为6个)交叉状肋35，它们在出口开孔29的中心处连接从而横跨出口开孔29；以及径向长度不同的两种辅助肋37和39。辅助肋37和39以相等间距(圆心角度间隔相等)沿圆周方向布置在相邻的交叉状肋35之间。各辅助肋37具有这样的径向长度：使得肋37的靠近盖中心的端部朝向出口开孔29的内径的径向向内方向。各辅助肋39具有这样的径向长度：使得肋39的靠近盖中心的端部朝向出口开孔29的内径的径向向外方向。各辅助肋37布置在相邻的交叉状肋35之间，并且各辅助肋39被布置在各交叉状肋35和各辅助肋37之间。可将盖5的内侧底部描述为朝向出口开孔29倾斜向下的倾斜表面45。将交叉状肋35与辅助肋37和39设置为凸起于倾斜表面45并朝向多孔滤片侧。位于盖5中心处的交叉状肋35的连接部43具有凸形面41，该凸形面朝向多孔滤片侧鼓出(凸出)。
分别将各交叉状肋35与辅助肋37和39形成为厚度T1为(例如)0.2mm的板状形状，并具有从圆筒部25向盖的中心倾斜向下的顶面。
如图4所示，连接部43位于出口开孔29的中心上方，交叉状肋35在连接部43处相互交叉。连接部43呈圆柱状，其与交叉状肋35连接在一起。连接部43的外径L1大于交叉状肋35的厚度T1。
图6是示出图1的多孔滤筒的用法的截面图。图7是说明其内保持有多孔滤片的多孔滤筒的作用的截面图。
图6所示的具有上述构造的多孔滤筒1的用法如下。下面将举例说明其在核酸提取中的应用。由生物材料制备包含核酸的样品溶液，所述生物材料为(例如)：作为试样而采集的全血、血浆、血清、尿液、粪便、精液或唾液等体液；植物(或其一部分)、动物(或其一部分)；或其溶解物或匀浆等。用水溶液来处理这些样品溶液，该水溶液包含溶解细胞膜并使核酸可溶的溶解试剂，从而，细胞膜和核膜溶解，使得核酸分散在该水溶液中。例如，当样品是全血时，向其中添加盐酸胍、Triton-X100和蛋白酶K(由SIGMA制造)，随后在60℃培养10分钟，从而完成了红血球的去除、各种蛋白质的去除、白血球的溶解和核膜的溶解。
向所得到的其中分散有核酸的水溶液中添加水溶性有机溶剂(例如，乙醇)，从而制得样品溶液100。将样品溶液100注入到入口开孔19中，并在压力下使其朝向位于管嘴31末端的出口开孔29流动。这使得样品溶液中的核酸吸附在多孔滤片7上。
与通过离心力迫使样品溶液通过的离心系统相比，在迫使样品溶液100在压力下通过多孔滤片的上述加压系统中，样品溶液100更容易朝向多孔滤片7的周缘流动。然而，由于多孔滤片7的周缘部分以挤压的方式被保持在嵌件成型的熔合部17与盖的圆筒部25之间，因此防止了样品溶液100渗透到多孔滤片7的圆周边缘。因此，样品溶液100中的核酸仅吸附在多孔滤片7的被熔合部17的末端所包围的部分上。
然后，将洗涤核酸的洗涤缓冲液注入多孔滤筒1的进口开孔19，并使其在压力下向管嘴31的出口开孔29流动。所述洗涤缓冲液具有这样的组成，即：其不会将多孔滤片7所吸附的核酸洗脱下来，但是能够将杂质解吸附。所述洗涤缓冲液为包含主要成分和缓冲剂的水溶液，如果需要，还可以包含表面活性剂。含有乙醇、Tris和Triton X-100作为主要成分的洗涤缓冲液是优选的。通过该操作，从多孔滤片7上去除掉除了核酸以外的其它杂质。
在上述操作中，洗涤缓冲液充分地通过多孔滤片7上的与样品溶液所通过的相同部分，即，被熔合部17的末端所包围的部分。结果，杂质被除去而不会残留在多孔滤片7的周缘部。
然后，使纯化后的蒸馏水、TE缓冲液等在压力下从进口19流向管嘴31的出口开孔29，以洗脱多孔滤片7上的核酸。收集流出液，即，含有核酸的溶液。
如图7所示，当将多孔滤片7安装在盖5内时，多孔滤片7的中心部分与连接部43的凸形面41之间形成了近似于点接触。由此在多孔滤片7和凸形面41之间提供了空间47。空间47的形成使得多孔滤片7和连接部43的顶面之间的接触面积减小，从而增加了有效过滤面积。由此，空间47有助于很好地排出溶液。这样，几乎不会产生污染，不需要单独使用用于支承滤片的元件，并且即使当对多孔滤片7施加高压时，也可有效地进行过滤和提取操作，而不会发生多孔滤片7的破裂。
根据第一实施方案的多孔滤筒1的构造，由于连接部43的外径L1大于交叉状肋35的厚度T1，因此，在盖的中心处，多孔滤片7被支承在外径大于交叉状肋35的厚度的连接部43上。通过该支承方式可以进行稳定的过滤和提取操作。
根据第一实施方案的多孔滤筒1的构造，由于交叉状肋35、辅助肋37和辅助肋39均等地支承多孔滤片7，因此，在多孔滤片7中不会发生应力集中。由此防止了破裂的发生，从而稳定地支承多孔滤片7。
[II]第二实施方案
下面对本发明的多孔滤筒的第二实施方案进行描述。
第二实施方案的多孔滤筒在结构上与第一实施方案相同，不同之处在于，交叉状肋35、辅助肋37和39的形状不同。
图8是用于第二实施方案的盖的局部剖切透视图(相当于图5)。图9是该盖沿线I-I所截取的截面图(相当于图4)。
如图8所示，在第二实施方案的盖中，使交叉状肋35、辅助肋37和39形成为它们在顶面上具有一系列朝向多孔滤片侧鼓出的凸起49。各凸起49的高度小于交叉状肋35、辅助肋37和39的顶部的厚度。各凸起均具有平滑的曲线。虽然在所示例子中，各肋在其顶部具有一系列半月状凸起49，但是凸起的形状并不局限于此。例如，一系列凸起49可以具有连续波的形状(例如，正弦波)。
根据第二实施方案的构造，安装在盖5中的多孔滤片7不仅在其中心处与连接部43的凸形面41形成近似点接触，而且还与肋35、37和39的顶部上的凸起49形成近似点接触。这样便在多孔滤片7与肋35、37和39之间形成了多个额外的空间51。结果，通过这些空间51以及由连接部43的凸形面41所限定的空间(图7中的空间47)，使溶液得以很好地排出。
[III]盖的制造
下面对制造多孔滤筒1的盖5的方法进行描述。
图10是通过(a)到(d)逐步地说明制造本发明的多孔滤筒的盖的部分截面图。
如图10(a)所示，销501为用于制造盖的芯模(core mold)，将销501固定于第一夹具505上，其中第一夹具505以可滑动的方式支承在杆503上。销501的内部形成有用以供入树脂材料的流道(runner)511，并将销501构造为可从位于其末端的浇口注入树脂材料。图11中示出了销501的末端的放大透视图。第二夹具507以可滑动的方式支承销501的末端。第三夹具509被设置为相对于第二夹具507可缩回和可前进，并且第三夹具509具有杯状物502，该杯状物502可在第三夹具509和芯模501之间提供模腔。
在图10(b)所示的步骤中，使第二夹具507和第三夹具509向第二夹具507侧移动，并将树脂材料从销501的浇口注入到覆盖销501的末端的杯状物502的模腔中。
经过一段规定的时间，使杯状物502中的树脂材料冷却并固化，随后如图10(c)所示，使第三夹具509从第二夹具507撤回，并使成型后的盖5留在销501的末端上。
在图10(d)所示的步骤中，使第二夹具507向第三夹具509移动，从而使在销501的末端上成型的盖5发生脱落并取出。
下面给出图10所示的销501的详细结构。
如图11所示，销501具有大致呈圆锥状的凸起513。该大致呈圆锥状的凸起513具有用以形成交叉状肋35的凹部515、以及分别用以形成辅助肋37和39的凹部517和519，这些凹部布置在凸起513的圆周方向上。大致呈圆锥状的凸起513在其中心部分处具有用以形成连接部43的孔521。孔521的内周壁形成为弧形，这样可将连接部43形成为圆柱状。
连接部43的形状并不局限于图11中所示的由销501的形状所限定的形状，可对其形状进行恰当地改变。例如，通过使用图12所示的销501A，可以形成这样的连接部43：在连接部43的外周面和每一个交叉状肋35的各侧壁之间具有凸缘(fillet)。即，在图12中，用于限定孔523的边缘呈圆形，从而使得交叉状肋35的侧壁和连接部43的外周面在它们的连接处可以形成为光滑的曲面。
[IV]制造多孔滤筒的方法
下面对制造具有盖5的多孔滤筒的方法进行描述。
图13通过各步骤(a)到(e)来说明多孔滤筒的制造。这些图是制造步骤的概念图，其中示意性示出了多孔滤筒。
图13示出了多孔滤片((a))的放置、嵌件((b))、闭模((c))、树脂注射((d))、以及注射完成((e))。
如图13(a)所示，将多孔滤片7放置在盖5底部的肋27上，以制备嵌件(insert)。在通过自动化系统的吸附垫601吸附并保持多孔滤片7的同时，将多孔滤片7插入到盖5的圆筒部25的内部。插入的多孔滤片7平坦地放置在肋27上而不会起来。
如图13(b)所示，将所制得的嵌件装入到注射模具(盖侧模具)603的模腔605内。
如图13(c)所示，将注射模具(筒侧模具)607与其中放置有嵌件的盖侧模具603组合，并进行合模。
筒侧模具607在与多孔滤筒1的进口19(参见图1)对应的位置处具有圆柱形芯销609。当将两个模具603和607闭合时，芯销609的末端面与多孔滤片7的上侧接触，由此多孔滤片7被保持在盖5与芯销609的末端之间、并且多孔滤片7在其间被压制为规定的厚度，该规定的厚度足以防止在随后的步骤中所注射的树脂J发生泄漏。换言之，这样设计芯销609的长度，以将多孔滤片7压制为这样的厚度，该厚度足以防止在随后的步骤中所注射的树脂J发生泄漏。筒侧模具607具有浇口611，该浇口611被构造为将树脂J注射到模腔605内。
如图13(d)所示，将熔融的树脂J从浇口611注入到由盖侧模具603、筒侧模具607和嵌件所限定的模腔605内。在填充模腔605的树脂J的注入压力作用下，多孔滤片7的周缘部分发生变形。换言之，向注入到模腔605中的熔融的树脂J所施加的注入压力应该足以使多孔滤片7的周缘部发生恰当的变形。
如图13(e)所示，待树脂J注入结束、并且树脂J冷却并固化形成筒部3之后，打开模具、取出多孔滤筒1，在该多孔滤筒1中，多孔滤片7的周缘部被保持在注射成型的筒部3和盖5之间，从而使多孔滤片7固定在盖5的肋27上。
[V]核酸的提取
下面，将对采用核酸提取系统的提取操作和用于该操作的材料进行详细说明。
图14是用于核酸提取的装置构造的示意性框图。图15示出了提取核酸的步骤(a)到(g)。
图14所示的核酸提取系统701具有运动头703，该运动头相对于多孔滤筒1垂直运动。运动头703经由电磁阀705与空气泵707连接。所述电磁阀705通过管路711与加压嘴709连接。在管路711中设置压力传感器713，以监测管路711中的压力并将结果反馈至控制器715。
核酸提取系统701中所使用的多孔滤筒1的多孔滤片7为核酸吸附性多孔膜。将样品溶液注入到具有核酸吸附性多孔膜的多孔滤筒1中，并迫使其在从多孔滤筒1的进口侧所施加的压力下通过多孔滤片7。由此，样品溶液中的核酸被吸附于核酸吸附性多孔膜上。其后，注入洗涤液和洗脱液，以洗涤并洗脱核酸，并将洗脱的核酸收集在规定的容器717中。
更具体而言，核酸提取系统701基本上根据图15中所示的步骤(a)至(g)进行核酸的提取。在下面的说明中也参照图14。
在图15的步骤(a)中，将废液容器731设置在滤筒1的下方，并使用(例如)吸液管连续地将含有裂解后的核酸的样品溶液S注入到滤筒1内。将运动头703的加压嘴709置于滤筒1的正上方，并使加压嘴709下移直至加压嘴709末端的周边以与滤筒1紧密接触。
在步骤(b)中，将压缩空气引入滤筒1中以施加压力。在控制器715的指令下，当电磁阀705关闭时驱动空气泵707，随后打开电磁阀705，以将预定量的压缩空气通过加压嘴709从空气泵707供给到滤筒1内。由此，使样品溶液S通过核酸吸附性多孔膜7，使得核酸被吸附于核酸吸附性多孔膜7上。通过了多孔膜7的液体被排放到废液容器731内。
在步骤(c)中，将洗涤液W分配到滤筒1内。在步骤(d)中，将压缩空气引入到滤筒1内以施加压力，由此，可以在使吸附于核酸吸附性多孔膜7上的核酸被保留的同时洗去杂质。通过了多孔膜的洗涤液W被排放到废液容器731内。步骤(c)和(d)可以重复多次。
在步骤(e)中，用回收容器733替换滤筒1下方的废液容器731。在步骤(f)中，将回收液R分配到滤筒1内。在步骤(g)中，将压缩空气引入到滤筒1内以施加压力，以便削弱核酸与核酸吸附性多孔膜7之间的结合力，由此释放所吸附的核酸，并将含有核酸的回收液R收集在回收容器733内。从系统中取出使用过的滤筒1和废液容器731并将它们丢弃。在回收液体后，必要时，可以用盖子盖上回收容器733。
[VI]多孔滤片的材料
下面将对多孔滤筒1中的多孔滤片7所具有的核酸吸附性固相(例如，核酸吸附性多孔膜)进行详细说明。
核酸吸附性固相可以包含二氧化硅或其衍生物、硅藻土、或氧化铝。所述固相可以包含有机聚合物。所述有机聚合物优选具有多糖结构。所述有机聚合物可以是乙酰纤维素。所述有机聚合物也可以是乙酰纤维素的皂化产物、或者为具有不同乙酰值的乙酰纤维素混合物的皂化产物。所述有机聚合物也可以是再生纤维素。下面对这些聚合物材料进行详细说明。
多孔滤片7所具有的核酸吸附性固相基本上是多孔的，以使核酸能够通过，并且多孔滤片7的表面被构造为：可通过化学键合力吸附样品溶液中的核酸，当用洗涤液进行洗涤时，多孔滤片可保留所吸附的核酸，并且当用回收液进行处理时，核酸的吸附性降低，由此释放出待回收的核酸。
多孔滤片7所具有的核酸吸附性固相优选为多孔固相，该多孔固相通过基本上不涉及离子键合的相互作用来吸附核酸。这意味着在多孔固相侧的使用条件下不会发生离子化，并可以推定：通过改变环境的极性使核酸和多孔固相而彼此吸引。通过这样的构造，多孔固相显示出优异的分离性能和良好的洗涤效率，从而实现核酸的分离和纯化。优选的是，核酸吸附性多孔固相为具有亲水基团的多孔固相，在这种情况下可以推定：通过改变环境的极性，核酸的亲水基团与多孔固相的亲水基团彼此吸引。
此处所使用的术语“亲水基团”是指与水相互作用的极性基团(原子团)，其包括核酸吸附中所涉及的所有基团(原子团)。优选为这样的亲水基团：其与水的相互作用的强度处于中等水平(见由共立出版株式会社发行的《化学大词典》中“亲水基团”章节下的“亲水性不太强的基团”)。这种亲水基团的实例包括羟基、羧基、氰基、以及氧乙烯基，优选为羟基。
上述具有亲水基团的多孔固相可以是由本身具有亲水基团的材料制成的多孔固相、或者经处理或涂布而具有引入到其中的亲水基团的多孔固相。形成多孔固相的材料可以是有机物或者无机物。即，多孔固相可以是由本身具有亲水基团的有机材料制成的多孔固相；由本身不具有亲水基团的有机材料制成的多孔固相，其中该有机材料经处理而具有引入其中的亲水基团；由本身不具有亲水基团的有机材料制成的多孔固相，其中该有机材料经具有亲水基团的材料涂布而具有引入其中的亲水基团；由本身具有亲水基团的无机材料制成的多孔固相；由本身不具有亲水基团的无机材料制成的多孔固相，其中该无机材料经处理而具有引入其中的亲水基团；或者由本身不具有亲水基团的无机材料制成的多孔固相，其中该无机材料经具有亲水基团的材料涂布而具有引入其中的亲水基团。就易加工性而言，优选使用诸如有机聚合物之类的有机材料来制造多孔固相。
作为由具有亲水基团的材料制成的多孔固相，可以列举由具有羟基的有机材料制成的多孔固相。由具有羟基的有机材料制成的多孔固相的实例包括由如下材料构成的多孔固相：聚羟乙基丙烯酸、聚羟乙基甲基丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚氧乙烯、乙酰纤维素、以及具有不同乙酰值的乙酰纤维素的混合物。特别优选使用由具有多糖结构的有机材料制成的多孔固相。
由具有羟基的有机材料制成的多孔固相优选为由具有不同乙酰值的乙酰纤维素的混合物形成的有机聚合物所制成的多孔固相。具有不同乙酰值的乙酰纤维素混合物的优选实例包括：三乙酰纤维素和二乙酰纤维素的混合物；三乙酰纤维素和单乙酰纤维素的混合物；三乙酰纤维素、二乙酰纤维素和单乙酰纤维素的混合物；以及二乙酰纤维素和单乙酰纤维素的混合物。
特别优选使用三乙酰纤维素和二乙酰纤维素的混合物。三乙酰纤维素和二乙酰纤维素的混合比例(质量比)优选为99∶1至1∶99，更优选为90∶10至50∶50。
作为更优选的具有羟基的有机材料，可以列举专利文献JP2003-128691A中所述的表面皂化的乙酰纤维素。所述表面皂化的乙酰纤维素是通过将具有不同乙酰值的乙酰纤维素的混合物皂化而获得的产物。优选的表面皂化的乙酰纤维素的实例包括：三乙酰纤维素和二乙酰纤维素混合物的皂化产物；三乙酰纤维素和单乙酰纤维素混合物的皂化产物；三乙酰纤维素、二乙酰纤维素和单乙酰纤维素混合物的皂化产物；以及二乙酰纤维素和单乙酰纤维素混合物的皂化产物。更优选使用三乙酰纤维素和二乙酰纤维素混合物的皂化产物。三乙酰纤维素和二乙酰纤维素的混合比例(质量比)优选为99∶1至1∶99，更优选为90∶10至50∶50。在这种情况下，可以通过皂化处理的程度(皂化率)来控制固相表面上的羟基数量(密度)。羟基数量(密度)越大，核酸分离效率越高。在使用诸如三乙酰纤维素之类的乙酰纤维素的情况下，皂化率(表面皂化率)优选为约5％以上，更优选为10％以上。从增加具有羟基的有机高分子的表面面积的角度考虑，优选将由乙酰纤维素构成的多孔固相皂化。由表面皂化的乙酰纤维素制成的多孔固相可以是对称的或不对称的，但是优选为对称的。
皂化处理是指乙酰纤维素与皂化处理溶液(例如，氢氧化钠水溶液)接触。乙酰纤维素的与皂化处理溶液接触的部分变成再生纤维素，其中有羟基引入其中。这样产生的再生纤维素在结晶状态等方面与原来的纤维素不同。
可通过改变氢氧化钠的浓度来改变皂化率。可通过NMR、IR或XPS容易地测定皂化率。例如，可通过羰基峰值的减少程度来确定皂化率。
可以通过如下方法将亲水基团引入到由不具有亲水基团的有机材料构成的多孔固相中，该方法为：将主链或侧链上具有亲水基团的接枝聚合物链键合到多孔固相上。
将接枝聚合物链键合到由有机材料构成的多孔固相上的方法有两种。一种是将接枝聚合物链化学键合到多孔固相上，另一种是使具有可聚合双键且在多孔固相表面处可引发聚合的化合物进行聚合，从而形成接枝聚合物链。
在将接枝聚合物链通过化学键合附着到多孔固相的第一种方法中，使用末端或侧链上具有能够与多孔固相发生反应的官能团的聚合物。使聚合物的官能团与多孔固相的官能团发生化学反应。对于能够与多孔固相发生反应的官能团没有特别的限定，只要其能够与多孔固相的官能团反应即可。其实例包括：诸如烷氧硅烷等硅烷偶联基团、异氰酸酯基、氨基、羟基、羧基、磺酸基、磷酸基、环氧基、烯丙基、甲基丙烯酰基、以及丙烯酰基。
特别可用作在其末端或侧链上具有反应性官能团的聚合物的化合物的实例包括：在其末端具有三烷氧基甲硅烷基的聚合物、在其末端具有氨基的聚合物、在其末端具有羧基的聚合物、在其末端具有环氧基的聚合物、以及在其末端具有异氰酸酯基的聚合物。用作该化合物时，可使用任何的具有可参与核酸吸附的亲水基团的聚合物。其实例包括：聚羟乙基丙烯酸及其盐、聚羟乙基甲基丙烯酸及其盐、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸及其盐、聚甲基丙烯酸及其盐、以及聚氧乙烯。
通过使具有可聚合双键且在多孔固相表面处可引发聚合的化合物进行聚合而形成接枝聚合物链的第二方法通常称为“表面接枝聚合法”。表面接枝聚合法是这样的技术：通过等离子体处理、光照射、加热等方法，将活性物质引入到聚合物基材的表面上，然后使具有可聚合双键并且设置为与多孔固相接触的化合物发生聚合并键合到多孔固相上。
可用于形成与基材键合的接枝聚合物链的化合物应具有可聚合双键以及参与核酸吸附的亲水基团。这种化合物可以是分子内具有亲水基团和双键的聚合物、低聚物和单体中的任意一者。特别有用的化合物为具有亲水基团的单体。
特别有用的具有亲水基团的单体的具体实例包括含有羟基的单体，例如，丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯和单甲基丙烯酸甘油单酯。此外，也优选使用含有羧基的单体，例如，丙烯酸和甲基丙烯酸、以及它们的碱金属盐和胺盐。
将亲水基团引入到由不具有亲水基团的有机材料构成的多孔固相上的另一种方法是用具有亲水基团的材料来涂布多孔固相。虽然可以使用任何的含有参与核酸吸附的亲水基团的材料，但是从易操作性的观点来看，优选为有机材料的聚合物。有用的聚合物的实例包括聚羟乙基丙烯酸及其盐、聚羟乙基甲基丙烯酸及其盐、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸及其盐、聚甲基丙烯酸及其盐、聚氧乙烯、乙酰纤维素、以及具有不同乙酰值的乙酰纤维素的混合物。在这些聚合物中，具有多糖结构的聚合物是优选的。
可将涂布到由不具有亲水基团的有机材料构成的多孔固相上的乙酰纤维素或者具有不同乙酰值的乙酰纤维素的混合物进行皂化。在这种情况下，皂化率优选为约5％以上，更优选为约10％以上。
作为由具有亲水基团的无机材料制成的多孔固相，可以列举含有二氧化硅或其衍生物、硅藻土、或氧化铝的多孔固相。作为含有二氧化硅化合物的多孔固相，可以列举玻璃滤片。此外还包括日本专利3058342中所述的二氧化硅多孔薄膜等。该二氧化硅多孔薄膜可通过下述方法来制造，所述方法包括：将能够形成双分子膜的阳离子型两性物质的展开液铺展在基板上，从基板上的液体膜中去除溶剂，从而形成两性物质的多层双分子膜，使该多层双分子膜与含有二氧化硅化合物的溶液接触，随后提取除去所述多层双分子膜。
通过两种方法可以将亲水基团引入到由不具有亲水基团的无机材料构成的多孔固相上。其中一种方法是将接枝聚合物链化学键合到多孔固相上。另一种方法是从多孔固相的聚合引发点开始，使分子内具有双键和亲水基团的单体聚合而形成接枝聚合物链。
在将接枝聚合物链通过化学键合附着到多孔固相上时，将能够与接枝聚合物链的末端处的官能团发生反应的官能团引入到无机材料中，并使接枝聚合物化学键合到所引入的无机材料的官能团上。在从多孔固相的聚合引发点开始，使分子内具有双键和亲水基团的单体聚合而形成接枝聚合物链的情况中，将起到具有双键的化合物的聚合引发点作用的官能团引入到无机材料中。
此处，作为无机材料的多孔固相，优选使用与上述相同的具有亲水基团的接枝聚合物(包括将接枝聚合物链化学键合到由不具有亲水基团的有机材料构成的多孔固相上的方法中所用的接枝聚合物)和与上述相同的分子内具有双键和亲水基团的单体。
将亲水基团引入到由不具有亲水基团的无机材料构成的多孔固相上的另一种方法是用具有亲水基团的材料来涂布多孔固相。虽然可以使用任何的具有参与核酸吸附的亲水基团的材料，但是从易操作性的角度来看，优选使用有机材料的聚合物。有用的聚合物的实例包括聚羟乙基丙烯酸及其盐、聚羟乙基甲基丙烯酸及其盐、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸及其盐、聚甲基丙烯酸及其盐、聚氧乙烯、乙酰纤维素、以及具有不同乙酰值的乙酰纤维素的混合物。
可将涂布到由不具有亲水基团的无机材料构成的多孔固相上的乙酰纤维素或者具有不同乙酰值的乙酰纤维素的混合物进行皂化。皂化率优选为约5％以上，更优选为约10％以上。
由不具有亲水基团的无机材料构成的多孔固相的实例包括通过对诸如铝之类的金属、玻璃、水泥、诸如陶瓷器之类的陶瓷、或新型陶瓷、硅、或活性炭等进行加工而制得的多孔固相。
核酸吸附性多孔膜可以是多孔膜、无纺织物、或织物中的任意一种形式。核酸吸附性多孔膜能够使溶液通过(即，可渗透溶液)，并且其厚度为10μm～500μm，更优选为50μm～250μm。从易洗涤的观点考虑，膜越薄越好。
可渗透溶液的核酸吸附性多孔膜的最小孔径为0.22μm以上，更优选为0.5μm以上。最好使用最大孔径与最小孔径的比值为2以上的多孔膜。采用所述的比例，可以确保有吸附核酸所需的足够表面积，并且几乎不会发生堵塞。甚至更优选的是，最大孔径与最小孔径的比值为5以上。
可渗透溶液的核酸吸附性多孔膜的孔隙率为50％～95％，更优选为65％～80％。泡点优选为0.1kgf/cm2～10kgf/cm2(9.8kPa～980kPa)，更优选为0.2kgf/cm2～4kgf/cm2(19.6kPa～392kPa)。
可渗透溶液的核酸吸附性多孔膜的压力损失为0.1kPa～100kPa。在该压力损失下，施压时可获得均匀的压力。更优选的是，压力损失为0.5kPa～50kPa。本文中所使用的术语“压力损失”表示允许水通过时每100μm厚度的膜所需要的最小压力。
当在水温为25℃、水压为1kg/cm2(98kPa)下测量时，可渗透溶液的核酸吸附性多孔膜的透水率优选为每平方厘米膜每分钟1ml～5000ml(ml/cm2/分钟)，更优选为5ml/cm2/分钟～1000ml/cm2/分钟。
可渗透溶液的核酸吸附性多孔膜的核酸吸附容量优选为每毫克多孔膜为0.1μg以上，更优选为每毫克多孔膜为0.9μg以上。
可渗透溶液的核酸吸附性多孔膜优选由具有这样的溶解性的纤维素衍生物制成，其中所述溶解性为：当将5mm的正方形多孔膜浸在5ml三氟醋酸中时，该多孔膜在1小时内不溶解，但是在48小时内溶解。更优选地，纤维素衍生物具有这样的溶解性：当将5mm的正方形多孔膜浸在5ml的三氟醋酸中时，该多孔膜在1小时内溶解，但是当将其浸在5ml二氯甲烷中时，该多孔膜在24小时内不溶解。
当使含有核酸的样品溶液穿过核酸吸附性多孔膜时，从使样品溶液与该多孔膜均匀接触的角度考虑，优选使样品溶液从多孔膜的一侧通过而到达另一侧。当使含有核酸的样品溶液穿过核酸吸附性多孔膜时，从防止堵塞的角度考虑，优选使样品溶液从多孔膜的孔径较大的一侧通过而到达孔径较小的另一侧。
当使含有核酸的样品溶液通过核酸吸附性多孔膜时，为了确保溶液与多孔膜的适当接触时间，流速优选为每1cm2的膜为2μl/秒～1500μl/秒。当溶液与多孔膜的接触时间过短时，不能获得充分的核酸提取效果。从操作性的观点考虑，接触时间过长是不利的。流速更优选为每1cm2的膜为5μL/秒到700μL/秒。
可渗透溶液的核酸吸附性多孔膜可以单独使用，或者可以两个以上的这种膜组合使用。两个以上的核酸吸附性多孔膜可以相同或者不同。
两个以上的核酸吸附性多孔膜可以是无机材料的核酸吸附性多孔膜与有机材料的核酸吸附性多孔膜的组合。例如，可以使用玻璃滤片与再生纤维素的多孔膜的组合。还可以使用无机材料的核酸吸附性多孔膜与有机材料的核酸非吸附性多孔膜的组合，例如，玻璃滤片与尼龙或聚砜多孔膜的组合。由于用于提取核酸的膜通常是几十微米到几百微米的薄膜，因此在一些情况下，该膜被支持在位于膜下方的多孔支承体上。在这种情况下，通过膜与支承体的组合可以增强膜的强度。
实施例1
对本发明的多孔滤筒的效果进行测试。下面描述所获得的结果。耐破裂性的试验
实施例1是具有6个交叉状肋的多孔滤筒。交叉状肋的连接部具有凸形面。盖的出口开孔的直径为2mm。比较例1是不同于实施例1的多孔滤筒，不同之处在于肋的连接部具有平坦的顶面。比较例2是不同于实施例1的多孔滤筒，不同之处在于未形成交叉状肋。将这些滤筒放置在离心机(MX-300，得自Tomy Seiko株式会社)中，进行旋转并逐渐增加转速(8000rpm和15000rpm)，检测这些滤筒中多孔滤片的破裂情况。结果示于下表1中。所示结果为10次试验中未发生破裂的次数。即，分母为总的测定次数，分子为未发生破裂的试验次数。
表1
| 肋构造 | 8000rpm | 15000rpm | |
| 实施例1 | 6个交叉状肋(宽：0.2mm)；中心部有凸面 | 10/10OK | 10/10OK |
| 比较例1 | 6个交叉状肋(宽：0.2mm)；中心部无凸面 | 10/10OK | 8/10OK |
| 比较例2 | 无交叉状肋 | 2/10OK | 0/10OK |
从表1可清楚地看出，在未形成交叉状肋的比较例2的滤筒中，多孔滤片发生了破裂，而在具有交叉状肋且交叉状肋的连接部具有凸形面的实施例1的滤筒中，多孔滤片在各转速下均未破裂。比较例1的滤筒中的多孔滤片在高转速(15000rpm)下易于破裂。在比较例2中，在两种转速下均观察到多孔滤片发生破裂。
对本发明的多孔滤筒的所述实施方案可以适当地进行各种修改和改进。例如，在对多孔滤片所施加的压力负荷较小的情况下，如图16中所示，其中连接部43的顶面为平面的滤筒构造也是足够适用的。此外，如图17(a)和(b)所示，只要将肋以较小的间距进行周向排列，那么即使当肋仅由辅助肋构成(没有交叉状肋)时，施加在多孔滤片上的压力也可得以分散，从而产生防止破裂的效果。
尽管参照具体的实施方案描述了本发明，但是对本领域技术人员显而易见的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。
本申请基于2008年1月21日提交的日本专利申请No.2008-10604，其全部内容以引用的方式并入本文。
Claims (7)
1.一种多孔滤筒，包括：圆筒形盖，其具有底部以及位于所述底部的出口开孔；以及所述底部上的多孔滤片，其保持在所述盖的内侧，
所述盖具有多个肋，在所述盖的底部，所述肋以凸起的方式径向地布置在所述出口开孔的周围，
至少一部分所述肋在所述出口开孔的中心处相互连接，从而横跨所述出口开孔、并在所述肋之间形成连接部，并且
所述连接部具有向所述多孔滤片凸起的顶面。
2.根据权利要求1所述的多孔滤筒，其中，所述肋在其顶面上具有朝向所述多孔滤片侧鼓出的一系列凸起。
3.根据权利要求1或2所述的多孔滤筒，其中，所述各肋在其顶侧具有与所述多孔滤片接触的圆形边缘。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的多孔滤筒，其中，所述各肋的顶面距离所述盖的底部的高度沿着径向而发生改变，使得与所述肋的顶面接触的所述多孔滤片呈现朝向所述出口开孔的凹形。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的多孔滤筒，其中，位于所述盖的底部的肋包括距离所述盖的中心处的径向长度不同的肋。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的多孔滤筒，其中，所述多孔滤片和所述盖形成一体，并且是通过嵌件成型而形成的。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的多孔滤筒，其中，所述多孔滤片包括核酸吸附性多孔膜。
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