JP3197014B2 - 溶液から巨大分子を濃縮する遠心分離法及び前記方法を実施する装置 - Google Patents
溶液から巨大分子を濃縮する遠心分離法及び前記方法を実施する装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、溶液から巨大分子を濃縮するための遠心分
離法及び遠心分離装置に関する。
離法及び遠心分離装置に関する。
生化学の分野で開発された分析法で、例えば蛋白質の
溶液から効果的に分析が行なえる濃縮した蛋白質の試料
を得るため、分析用に蛋白質を含まない濾液を得るた
め、低分子量のイオンあるいは溶質を置換または除去す
るため、あるいは各種蛋白質の試料と組み合わせた場合
の各種化合物の蛋白質結合特性を調べるために溶媒を除
去する必要のある方法は、すでに数多く知られている。
また、蛋白質に限らず、各種巨大分子の分析法で、液体
試料中の巨大分子成分を濃縮する必要のある方法も、す
でに数多くのものが開発されている。
溶液から効果的に分析が行なえる濃縮した蛋白質の試料
を得るため、分析用に蛋白質を含まない濾液を得るた
め、低分子量のイオンあるいは溶質を置換または除去す
るため、あるいは各種蛋白質の試料と組み合わせた場合
の各種化合物の蛋白質結合特性を調べるために溶媒を除
去する必要のある方法は、すでに数多く知られている。
また、蛋白質に限らず、各種巨大分子の分析法で、液体
試料中の巨大分子成分を濃縮する必要のある方法も、す
でに数多くのものが開発されている。
濾過、例えば限外濾過によって少量の巨大分子を濃縮
する場合には、巨大分子と膜表面の結合の問題や乾燥状
態に達するまで濾過が進行する問題が生じる。停滞物の
一部が膜の表面に吸収されると、当然、当該方法の収量
は減少し、有効膜面積が減少するために濾過時間が増大
する。
する場合には、巨大分子と膜表面の結合の問題や乾燥状
態に達するまで濾過が進行する問題が生じる。停滞物の
一部が膜の表面に吸収されると、当然、当該方法の収量
は減少し、有効膜面積が減少するために濾過時間が増大
する。
遠心濾過装置の設計にあっては、濾過する試料の量に
対する有効膜面積の比が装置それぞれのデザインによっ
て限定される。膜面積対試料の量の比が小さければ、回
収率は良いが濾過速度は低くなる。逆に試料量が少なく
て膜の表面が大きければ、濾過速度は高くなるが、膜表
面への蛋白質の結合によって回収率が低下する。
対する有効膜面積の比が装置それぞれのデザインによっ
て限定される。膜面積対試料の量の比が小さければ、回
収率は良いが濾過速度は低くなる。逆に試料量が少なく
て膜の表面が大きければ、濾過速度は高くなるが、膜表
面への蛋白質の結合によって回収率が低下する。
先行技術の中で、US−Ａ−3488768に記載されている
遠心分離自動清浄式限外フィルターの技術は、本出願に
も採用されているが、当該フィルターは、膜面積が大き
く巨大分子の過度の吸着損を生じるために、その効果が
限定される。
遠心分離自動清浄式限外フィルターの技術は、本出願に
も採用されているが、当該フィルターは、膜面積が大き
く巨大分子の過度の吸着損を生じるために、その効果が
限定される。
表面積が大きいフィルターは、当初は高い流速が得ら
れるという効果があるが、濃縮が進行して物理的表面積
が減少すると、その効果が急速に限定されてくる。フィ
ルターの残る面積を通る流速も、濃縮の分極作用によっ
て低下する。
れるという効果があるが、濃縮が進行して物理的表面積
が減少すると、その効果が急速に限定されてくる。フィ
ルターの残る面積を通る流速も、濃縮の分極作用によっ
て低下する。
他方、AMICON・MPS−１・マイクロパーティション・
システム（AMICON公報472）やUS−Ａ−4632761に記載の
AMICON・CENTRICON装置などのより新しい装置では、膜
表面積が試料貯蔵管の底の部分に限定されており、その
結果、膜表面積対試料量の比が小さく、長い濃縮時間を
要するものが多い。
システム（AMICON公報472）やUS−Ａ−4632761に記載の
AMICON・CENTRICON装置などのより新しい装置では、膜
表面積が試料貯蔵管の底の部分に限定されており、その
結果、膜表面積対試料量の比が小さく、長い濃縮時間を
要するものが多い。
US−Ａ−4632761にもとづく乾燥状態に達したときに
試料の濃縮が停止される確実停止機能付きのものも、膜
表面に残る濃縮された試料によって生じる残留吸着損及
び当該停止機能によって生じる有効膜表面積の減少のた
めにその効果が限定される。
試料の濃縮が停止される確実停止機能付きのものも、膜
表面に残る濃縮された試料によって生じる残留吸着損及
び当該停止機能によって生じる有効膜表面積の減少のた
めにその効果が限定される。
濃縮ポケットから停滞物を回収するために、逆スピン
工程が用いられる。これは、遠心分離機を止めて、試料
貯蔵器を濾過手段及び遠心分離管とともに遠心分離機か
ら取り出さなければならないことを意味する。その後
は、別の装置を準備して遠心分離機の中に挿入し、遠心
力で試料貯蔵器の底部にあるポケット及びフィルターの
表面からそこの停滞物を回収できるようにする。ピペッ
トを使用して試料貯蔵器の底部から停滞物を回収するの
は、フィルターの表面がピペットの尖端で傷つくおそれ
があるために、微妙な操作が要求される作業である。し
たがって、この工程は、濃縮装置から最終生成物を得る
ために必要ではあるが、きわめて複雑であり、多くの時
間を要する工程である。さらに、専用の保持回収管を使
用する必要があり、それだけ費用がかかることになる。
工程が用いられる。これは、遠心分離機を止めて、試料
貯蔵器を濾過手段及び遠心分離管とともに遠心分離機か
ら取り出さなければならないことを意味する。その後
は、別の装置を準備して遠心分離機の中に挿入し、遠心
力で試料貯蔵器の底部にあるポケット及びフィルターの
表面からそこの停滞物を回収できるようにする。ピペッ
トを使用して試料貯蔵器の底部から停滞物を回収するの
は、フィルターの表面がピペットの尖端で傷つくおそれ
があるために、微妙な操作が要求される作業である。し
たがって、この工程は、濃縮装置から最終生成物を得る
ために必要ではあるが、きわめて複雑であり、多くの時
間を要する工程である。さらに、専用の保持回収管を使
用する必要があり、それだけ費用がかかることになる。
逆スピン機能によって、膜表面での回収損の問題は部
分的に解決されるが、この逆スピン工程で濃縮液が膜及
び装置の壁に吸着されることによってさらに損失が生じ
る。
分的に解決されるが、この逆スピン工程で濃縮液が膜及
び装置の壁に吸着されることによってさらに損失が生じ
る。
さらに、この装置には、試料貯蔵器の下方に取り付け
られる特別に設計された濾液回収容器−フィルター装置
−が必要である。実験室用の遠心分離管を使用するの
は、この装置を使用する費用を押し上げるために不適当
である。
られる特別に設計された濾液回収容器−フィルター装置
−が必要である。実験室用の遠心分離管を使用するの
は、この装置を使用する費用を押し上げるために不適当
である。
本発明の一つの目的は、膜表面及び保持貯蔵器から残
留粒子状物質を除去するにあたって、付加的な逆スピン
工程を必要とせずに、最大量の濃縮巨大分子停滞物を回
収できる遠心分離回収法を提供することである。
留粒子状物質を除去するにあたって、付加的な逆スピン
工程を必要とせずに、最大量の濃縮巨大分子停滞物を回
収できる遠心分離回収法を提供することである。
本発明の他の一つの目的は、各種の標準的な実験室用
の遠心分離管とともに使用することができて、製品に固
有の濾液容器を必要としない遠心分離回収法を提供する
ことである。
の遠心分離管とともに使用することができて、製品に固
有の濾液容器を必要としない遠心分離回収法を提供する
ことである。
本発明のさらに他の一つの目的は、低費用の振れバケ
ツ式遠心分離機ローターならびに固定角式遠心分離機ロ
ーターをともに使用することができ、適応性の高い方法
を提供することである。
ツ式遠心分離機ローターならびに固定角式遠心分離機ロ
ーターをともに使用することができ、適応性の高い方法
を提供することである。
本発明のさらに他の一つの目的は、濾過速度と大きな
膜表面によって生じる巨大分子回収率の低下の関係を最
適化する適応性の高い方法を提供することである。
膜表面によって生じる巨大分子回収率の低下の関係を最
適化する適応性の高い方法を提供することである。
本発明の他の一つの目的は、膜が取り付けられる側壁
内に好ましくは細い溝状の少量濾過チャンバーを有する
濃縮装置を提供することである。該溝は、試料容器器の
主要部分の下方に配置され、濃縮時に試料が利用可能な
全膜表面と接触する時間を最大にする。
内に好ましくは細い溝状の少量濾過チャンバーを有する
濃縮装置を提供することである。該溝は、試料容器器の
主要部分の下方に配置され、濃縮時に試料が利用可能な
全膜表面と接触する時間を最大にする。
本発明の他の一つの目的は、遠心分離の初期の段階で
微粒子状物質を膜表面から濾過チャンバーの底部にある
濃縮ポケットへ送り出す方法を提供することである。
微粒子状物質を膜表面から濾過チャンバーの底部にある
濃縮ポケットへ送り出す方法を提供することである。
本発明の他の一つの目的は、膜表面から離れた別個の
濃縮物用ポケットの中に一定量の最終的な停滞物を送り
込む濃縮装置を提供することである。
濃縮物用ポケットの中に一定量の最終的な停滞物を送り
込む濃縮装置を提供することである。
本発明のさらに他の一つの目的は、経済的に製造する
ことのできる遠心分離式微量濃縮装置を提供することで
ある。
ことのできる遠心分離式微量濃縮装置を提供することで
ある。
先行技術の諸問題は、添付の請求の範囲に記載の遠心
分離法及び該方法を実施する装置を提供することによっ
て解決される。
分離法及び該方法を実施する装置を提供することによっ
て解決される。
遠心分離濾過システムの一つの実施形態にあっては、
孔の最大の大きさが１ミクロンの限外濾過膜あるいは微
量濾過膜が使用される。膜は、シート状として、濾過チ
ャンバーの一以上の側面に取り付けることができる。他
の一つの実施形態にあっては、膜は、管状として、試料
貯蔵器の下方に取り付けられる一体の濾過チャンバーと
して機能させることができる。膜は、遠心分離管の軸に
対して平行にまたは最大35度の角度の範囲内で取り付け
られる。濾過システムは、さらに、ほぼ全濃縮工程を通
じて一定の活性膜表面積を維持できるように、濾過チャ
ンバーの域内に最大５ミリメートルの細い溝を有するも
のとすることができる。この溝には、好ましくは、濃縮
物を取り出すためにピペットの挿入を容易にする幅広の
部分が配設される。試料貯蔵器には、試料の蒸発を低減
しまた遠心分離作業中のエアロック現象を防ぐために通
気性キャップを配設することができる。
孔の最大の大きさが１ミクロンの限外濾過膜あるいは微
量濾過膜が使用される。膜は、シート状として、濾過チ
ャンバーの一以上の側面に取り付けることができる。他
の一つの実施形態にあっては、膜は、管状として、試料
貯蔵器の下方に取り付けられる一体の濾過チャンバーと
して機能させることができる。膜は、遠心分離管の軸に
対して平行にまたは最大35度の角度の範囲内で取り付け
られる。濾過システムは、さらに、ほぼ全濃縮工程を通
じて一定の活性膜表面積を維持できるように、濾過チャ
ンバーの域内に最大５ミリメートルの細い溝を有するも
のとすることができる。この溝には、好ましくは、濃縮
物を取り出すためにピペットの挿入を容易にする幅広の
部分が配設される。試料貯蔵器には、試料の蒸発を低減
しまた遠心分離作業中のエアロック現象を防ぐために通
気性キャップを配設することができる。
膜表面への過度の吸着を生じることなくまた乾燥状態
に達するまで濾過を行なうことなく溶液から巨大分子を
濃縮するための本発明の方法にあっては、上記の新規な
微量濃縮装置の試料貯蔵器は、好ましくは、振れバケツ
式遠心分離機ローター内に配置し、遠心分離作業中に遠
心力のベクトルが０−35゜の間の角度で膜を掃引し、濃
縮された巨大分子の停滞物のレベルが膜のレベルの下に
落ちるまで微量濃縮装置の遠心分離作業を行なって、得
られる停滞物の最終的な量が決定されるようにする。膜
表面の下方の停滞物貯蔵器は、乾燥状態まで濃縮を行な
う危険なしに最終の停滞物溶液を保持する。
に達するまで濾過を行なうことなく溶液から巨大分子を
濃縮するための本発明の方法にあっては、上記の新規な
微量濃縮装置の試料貯蔵器は、好ましくは、振れバケツ
式遠心分離機ローター内に配置し、遠心分離作業中に遠
心力のベクトルが０−35゜の間の角度で膜を掃引し、濃
縮された巨大分子の停滞物のレベルが膜のレベルの下に
落ちるまで微量濃縮装置の遠心分離作業を行なって、得
られる停滞物の最終的な量が決定されるようにする。膜
表面の下方の停滞物貯蔵器は、乾燥状態まで濃縮を行な
う危険なしに最終の停滞物溶液を保持する。
濾過チャンバーの側壁の窓部にフィルターが配設さた
濃縮装置の一つの実施形態が固定角式遠心分離とともに
用いられる場合には、フィルターと遠心分離管の軸の間
の角度と遠心分離機ローターの角度をどのように組み合
わせるかが、得られる効果を大きく左右する。この組み
合わせは、遠心力のベクトルが膜を約０゜の角度ですな
わちフィルターの表面に平行に掃引するかまたはフィル
ターの表面から離れる方向に掃引するように選ぶことが
できる。
濃縮装置の一つの実施形態が固定角式遠心分離とともに
用いられる場合には、フィルターと遠心分離管の軸の間
の角度と遠心分離機ローターの角度をどのように組み合
わせるかが、得られる効果を大きく左右する。この組み
合わせは、遠心力のベクトルが膜を約０゜の角度ですな
わちフィルターの表面に平行に掃引するかまたはフィル
ターの表面から離れる方向に掃引するように選ぶことが
できる。
巨大分子の濃縮法によって得られた停滞物は、好まし
くは、ピペットまたは他の回収装置によって濃縮物貯蔵
器から停滞物を引き出すことによって回収される。した
がって、本発明にもとづく方法では、逆スピン工程は必
要でない。
くは、ピペットまたは他の回収装置によって濃縮物貯蔵
器から停滞物を引き出すことによって回収される。した
がって、本発明にもとづく方法では、逆スピン工程は必
要でない。
本発明の他の特徴及び効果は、添付図面を参照して以
下に行なう若干の実施形態の説明から明かとなろう。
下に行なう若干の実施形態の説明から明かとなろう。
第１図は、濾過回収管内に取り付けられた微量濃縮装
置の概略断面図である。
置の概略断面図である。
第２図は、第１図のＩ−Ｉの高さで切った微量濃縮装
置の断面図である。
置の断面図である。
第３図は、膜支持フレームを示した微量濃縮装置の概
略図である。
略図である。
第４図は、膜の一部の断面略図で、膜支えと継ぎ手が
濃縮装置の側壁に固定された状態を示す図である。
濃縮装置の側壁に固定された状態を示す図である。
第５図は、濾液回収管に取り付けられた管状の膜と膜
支えを用いた微量濃縮装置の概略部分断面図である。
支えを用いた微量濃縮装置の概略部分断面図である。
第６図は、第５図と同じ型のカスケード式フィルター
手段の原理を示す微量濃縮装置の概略部分断面図であ
る。
手段の原理を示す微量濃縮装置の概略部分断面図であ
る。
第７図は、濾過チャンバーの外側にテーパの付いたス
リーブを備えた本発明のさらに他の実施形態を示す図で
ある。
リーブを備えた本発明のさらに他の実施形態を示す図で
ある。
第８図は、第７図の実施形態の基本部分をより詳細に
示す断面図である。
示す断面図である。
第１図を参照して、本発明の微量濃縮装置の一実施形
態は、試料貯蔵器１及び濃縮物を回収するための停滞物
貯蔵器４が下方部分に配設された濾過チャンバー３の側
壁に配置された膜及び膜支えアセンブリー２を有する。
該アセンブリーは、濾液回収管５内に配置され、該管５
は、通気性キャップ６で閉止されている。停滞物貯蔵器
は、好ましくは、濾過チャンバー３に一体に組み込まれ
る構成で、その上端縁部は、膜の窓部７の下端縁部と一
線上にあり、有効膜表面がなくなって濾過が停止したと
きには停滞物貯蔵器が満杯となる。
態は、試料貯蔵器１及び濃縮物を回収するための停滞物
貯蔵器４が下方部分に配設された濾過チャンバー３の側
壁に配置された膜及び膜支えアセンブリー２を有する。
該アセンブリーは、濾液回収管５内に配置され、該管５
は、通気性キャップ６で閉止されている。停滞物貯蔵器
は、好ましくは、濾過チャンバー３に一体に組み込まれ
る構成で、その上端縁部は、膜の窓部７の下端縁部と一
線上にあり、有効膜表面がなくなって濾過が停止したと
きには停滞物貯蔵器が満杯となる。
この貯蔵器は、好ましくは、停滞物を完全に除去する
のを容易にするために円錐形に形成されるが、その大き
さは、異なる用途ごとに求められる濃縮のレベルに最も
適するように選定することができる。好ましくは、停滞
物貯蔵器４は、最初の試料の量の10ないし300倍の濃度
が得られる大きさとする。試料貯蔵器の軸は、遠心分離
管の軸と一致するが、この軸と濾過チャンバーの側壁の
平坦な膜の間の角度は、約０−35゜の間で選定すること
ができる。
のを容易にするために円錐形に形成されるが、その大き
さは、異なる用途ごとに求められる濃縮のレベルに最も
適するように選定することができる。好ましくは、停滞
物貯蔵器４は、最初の試料の量の10ないし300倍の濃度
が得られる大きさとする。試料貯蔵器の軸は、遠心分離
管の軸と一致するが、この軸と濾過チャンバーの側壁の
平坦な膜の間の角度は、約０−35゜の間で選定すること
ができる。
本発明にもとづく装置の一つの大きな効果は、標準的
な実験室用の遠心分離管を濾液回収容器として使用でき
ることである。濾過チャンバーを含む試料貯蔵器は、濾
液回収溶器の上端に載せるように、あるいは部分的にま
たは完全に濾液回収容器の中に入れるように構成するこ
とができる。第１図の実施形態では、試料貯蔵器及び濾
過チャンバーが完全に濾液回収容器の内部に収められる
構成となっている。
な実験室用の遠心分離管を濾液回収容器として使用でき
ることである。濾過チャンバーを含む試料貯蔵器は、濾
液回収溶器の上端に載せるように、あるいは部分的にま
たは完全に濾液回収容器の中に入れるように構成するこ
とができる。第１図の実施形態では、試料貯蔵器及び濾
過チャンバーが完全に濾液回収容器の内部に収められる
構成となっている。
第２図は、ピペット挿入口８、溝の付いた膜支持プレ
ート21、膜22、多孔質の焼成膜支え23、及び膜ガスケッ
ト24を備えた濾過チャンバーの断面を示す。平坦な溝状
の濾過チャンバー３は、好ましくは、濃縮が進行しても
膜表面対量の比を大きい値に保つために5mm以下の薄い
断面を有する。
ート21、膜22、多孔質の焼成膜支え23、及び膜ガスケッ
ト24を備えた濾過チャンバーの断面を示す。平坦な溝状
の濾過チャンバー３は、好ましくは、濃縮が進行しても
膜表面対量の比を大きい値に保つために5mm以下の薄い
断面を有する。
最初の試料の量と最終的な停滞物の量との間の比を濃
縮係数と定義すれば、本発明にもとづく方法及び装置
は、先行技術の方法及び装置に比較してはるかに高い係
数値を得ることができる。これは、濾過チャンバーとし
て薄い溝を有する特徴及び停滞物貯蔵器が濾過チャンバ
ーの底部のフィルター表面から離れている特徴によるも
のである。
縮係数と定義すれば、本発明にもとづく方法及び装置
は、先行技術の方法及び装置に比較してはるかに高い係
数値を得ることができる。これは、濾過チャンバーとし
て薄い溝を有する特徴及び停滞物貯蔵器が濾過チャンバ
ーの底部のフィルター表面から離れている特徴によるも
のである。
挿入口８によって、ピペットを用いて濃縮停滞物を除
去することができる。溝の付いた膜支持プレート21は、
試料貯蔵器１に対して閉止され、ガスケット24を膜に押
し付け、それによって液体が漏れない漏れ止めが得られ
る。膜を直接膜支持フレームに接合するなど任意の閉止
手段を用いてガスケット24を使用しない方法をとること
も可能である。同様に、接着剤、熱、または化学的接
合、挿入成形、締まりばめなど他の手段によって膜支持
プレート23と試料貯蔵器１との間を閉止することも可能
である。
去することができる。溝の付いた膜支持プレート21は、
試料貯蔵器１に対して閉止され、ガスケット24を膜に押
し付け、それによって液体が漏れない漏れ止めが得られ
る。膜を直接膜支持フレームに接合するなど任意の閉止
手段を用いてガスケット24を使用しない方法をとること
も可能である。同様に、接着剤、熱、または化学的接
合、挿入成形、締まりばめなど他の手段によって膜支持
プレート23と試料貯蔵器１との間を閉止することも可能
である。
第３図は、試料貯蔵器１、膜の窓部７、及び濾液出口
溝９を示す装置の略側面図である。窓部は、ガスケット
24及び膜22の取り付けに役立つ。濾液出口溝９は、濾液
を膜支えから濾液回収管５へ移すのに役立つ。膜の窓部
７の大きさは、高い濾過速度と膜表面への低い吸着度の
間で最適の折り合いが得られるように、処理溶液及び膜
の濾過速度の諸特性に応じて選定することができる。き
わめて高い濾過速度が必要な場合には、濾過チャンバー
の側壁の他の部分にさらに一以上の膜窓部を付加的に配
設することができる。
溝９を示す装置の略側面図である。窓部は、ガスケット
24及び膜22の取り付けに役立つ。濾液出口溝９は、濾液
を膜支えから濾液回収管５へ移すのに役立つ。膜の窓部
７の大きさは、高い濾過速度と膜表面への低い吸着度の
間で最適の折り合いが得られるように、処理溶液及び膜
の濾過速度の諸特性に応じて選定することができる。き
わめて高い濾過速度が必要な場合には、濾過チャンバー
の側壁の他の部分にさらに一以上の膜窓部を付加的に配
設することができる。
第４図は、試料貯蔵器１、組み込み式の濾液出口溝９
を有する膜支持プレート21、ガスケット／漏れ止め24、
膜22、及び多孔質の焼成膜支え23を備えた膜装置の詳細
を示す。歪んだ膜支持プレートの濾液出口溝内に入り込
むおそれのある脆い膜をより均等に支えるためには、多
孔質の焼成膜支え23を用いることが好ましい。膜のため
に十分な支えが確保されまた濾液が膜から濾液貯蔵器５
へ流れるように少なくとも一本の濾液通路が利用可能と
なるなら、濾液出口溝には任意のシステムを用いること
ができる。
を有する膜支持プレート21、ガスケット／漏れ止め24、
膜22、及び多孔質の焼成膜支え23を備えた膜装置の詳細
を示す。歪んだ膜支持プレートの濾液出口溝内に入り込
むおそれのある脆い膜をより均等に支えるためには、多
孔質の焼成膜支え23を用いることが好ましい。膜のため
に十分な支えが確保されまた濾液が膜から濾液貯蔵器５
へ流れるように少なくとも一本の濾液通路が利用可能と
なるなら、濾液出口溝には任意のシステムを用いること
ができる。
第７図及び第８図を参照して、本発明のさらに他の一
つの有効な実施形態にあっては、試料貯蔵器１ならびに
停滞物貯蔵器４を含む濾過チャンバー３が一体の部分を
形成する。濾過チャンバー３の外形は、例えば、円筒の
半体として、平坦面が膜の窓部７となる構成とすること
ができる。第７図及び第８図では、濾過チャンバーの実
際の形状は、停滞物貯蔵器の方向にテーパが付けられた
ものとなっている（下記を参照）。膜22は、適当な手段
で窓に固定される。濾過チャンバー３の外側には対応す
る同じく円筒の半体状のスリーブ25が配設され、膜を窓
にしっかり固定している。上に述べた実施形態にあって
は、この円筒の半体状のスリーブの平坦な壁26は、膜支
持プレート21の役割を持つ。このことは、スリーブの内
側の平坦面27に垂直の溝の形状で濾液出口溝９が配設さ
れることを意味する。濾過チャンバーとスリーブの側壁
に互いに協働するスナップ嵌め機構（図示せず）を配設
することによって、濾過チャンバーに対してスリーブを
垂直な状態に保持することができる。
つの有効な実施形態にあっては、試料貯蔵器１ならびに
停滞物貯蔵器４を含む濾過チャンバー３が一体の部分を
形成する。濾過チャンバー３の外形は、例えば、円筒の
半体として、平坦面が膜の窓部７となる構成とすること
ができる。第７図及び第８図では、濾過チャンバーの実
際の形状は、停滞物貯蔵器の方向にテーパが付けられた
ものとなっている（下記を参照）。膜22は、適当な手段
で窓に固定される。濾過チャンバー３の外側には対応す
る同じく円筒の半体状のスリーブ25が配設され、膜を窓
にしっかり固定している。上に述べた実施形態にあって
は、この円筒の半体状のスリーブの平坦な壁26は、膜支
持プレート21の役割を持つ。このことは、スリーブの内
側の平坦面27に垂直の溝の形状で濾液出口溝９が配設さ
れることを意味する。濾過チャンバーとスリーブの側壁
に互いに協働するスナップ嵌め機構（図示せず）を配設
することによって、濾過チャンバーに対してスリーブを
垂直な状態に保持することができる。
この実施形態をさらに発展させたものにあっては、濾
過チャンバー３の外形は、円錐形、あるいはより一般的
には第７図及び第８図に示すように停滞物貯蔵器の方向
にテーパが付けられた形状とすることができる。テーパ
の角度を３゜とすればすぐれた結果が得られることが実
証されている。スリーブ25の内部をそれに対応する形状
とすることによって、膜の固定性をきわめて高いものと
することができる。このようにすれば、接着剤、熱等を
用いて膜を窓に固定しなくても、スリーブを滑らせて濾
過チャンバーの上にかけるだけで、スリーブが及ぼす力
によって膜が窓にしっかり固定されることが実証されて
いる。
過チャンバー３の外形は、円錐形、あるいはより一般的
には第７図及び第８図に示すように停滞物貯蔵器の方向
にテーパが付けられた形状とすることができる。テーパ
の角度を３゜とすればすぐれた結果が得られることが実
証されている。スリーブ25の内部をそれに対応する形状
とすることによって、膜の固定性をきわめて高いものと
することができる。このようにすれば、接着剤、熱等を
用いて膜を窓に固定しなくても、スリーブを滑らせて濾
過チャンバーの上にかけるだけで、スリーブが及ぼす力
によって膜が窓にしっかり固定されることが実証されて
いる。
第８図には、本発明のたの特徴も示されている。振れ
バケツ式ローターを用いる場合には、貯蔵器の底部が水
平に対して約５゜の角度で配置され、それによって、液
が最後の一滴まで濾過チャンバーあるいは溝の中に流れ
込む構成とされる。
バケツ式ローターを用いる場合には、貯蔵器の底部が水
平に対して約５゜の角度で配置され、それによって、液
が最後の一滴まで濾過チャンバーあるいは溝の中に流れ
込む構成とされる。
45゜までの固定角式ローターを用いて液体を抽出する
場合には、試料貯蔵器の底部の対応する角度早く46゜と
する。
場合には、試料貯蔵器の底部の対応する角度早く46゜と
する。
濃縮工程中にすでに得られた量を確かめたい場合も生
じることが考えられる。本発明にもとづく装置とくに第
１図及び第７図に示す装置にあっては、濾過チャンバー
が場合によっては50マイクロリットル程度のきわめて少
量のみを収容する細い溝の形状を有するため、溝の側壁
あるいはスリーブの外側または内側に目盛を付けること
によって残りの量を正確に読み取ることが可能となる。
ただし、スリーブならびに濾過チャンバーは透明な材料
でつくることが前提となる。
じることが考えられる。本発明にもとづく装置とくに第
１図及び第７図に示す装置にあっては、濾過チャンバー
が場合によっては50マイクロリットル程度のきわめて少
量のみを収容する細い溝の形状を有するため、溝の側壁
あるいはスリーブの外側または内側に目盛を付けること
によって残りの量を正確に読み取ることが可能となる。
ただし、スリーブならびに濾過チャンバーは透明な材料
でつくることが前提となる。
確実停止機能は、停滞物貯蔵器４を膜22の表面から分
離する仕切り壁28によってあたえられる。この壁の上方
部分の断面を第８図に示すような斜面を有する台形とす
れば高い効果が得られる。
離する仕切り壁28によってあたえられる。この壁の上方
部分の断面を第８図に示すような斜面を有する台形とす
れば高い効果が得られる。
第５図は、微量濾過装置の他の構成を示す略断面図
で、試料貯蔵器１′、濾液回収管５′、濾過チャンバー
の側壁を形成する多孔質円筒状の管11によって支持され
る管状膜10、一体構成の停滞物貯蔵器13を備えた膜閉止
装置12、及び円筒状の管の各端部に配設される二つの閉
止用ガスケット14が示されている。この装置の構成で
は、膜閉止装置は、試料貯蔵器１′の上にねじ嵌めされ
て閉止用ガスケットを締め、膜10、試料貯蔵器１′、及
び膜閉止装置12の間から液体が漏れない漏れ止めを形成
する。ただし、接着剤、熱、または化学的接合、あるい
は差し込み装置など他の閉止手段を使用することも可能
である。管状膜10及びその支えは、直径及び長さを大き
くしたり小さくしたりして、高い濾過速度と膜表面への
低い吸着度の間で最適の折り合いが得られるようにする
ことができる。
で、試料貯蔵器１′、濾液回収管５′、濾過チャンバー
の側壁を形成する多孔質円筒状の管11によって支持され
る管状膜10、一体構成の停滞物貯蔵器13を備えた膜閉止
装置12、及び円筒状の管の各端部に配設される二つの閉
止用ガスケット14が示されている。この装置の構成で
は、膜閉止装置は、試料貯蔵器１′の上にねじ嵌めされ
て閉止用ガスケットを締め、膜10、試料貯蔵器１′、及
び膜閉止装置12の間から液体が漏れない漏れ止めを形成
する。ただし、接着剤、熱、または化学的接合、あるい
は差し込み装置など他の閉止手段を使用することも可能
である。管状膜10及びその支えは、直径及び長さを大き
くしたり小さくしたりして、高い濾過速度と膜表面への
低い吸着度の間で最適の折り合いが得られるようにする
ことができる。
第６図に示すさらに他の実施形態にあっては、適当な
濾液回収管の中に二つ以上の微量濃縮装置を重ねて配設
し、試料溶液を順次分留して大きさの異なる巨大分子を
含む二つ以上の留分に分けることができる構成がとられ
る。同図は、円筒状の濾過チャンバーを有する第５図の
実施形態をベースにした装置を示すが、代わりに異なる
種類の濾過チャンバーを使用することも可能である。フ
ィルターの長さ及び直径すなわちフィルターの面積なら
びに停滞物貯蔵器の容積も、もちろん、実際の用途に適
するように選定することができる。好ましくは、連続す
るフィルター装置を互いの上端にねじ止めして互いに閉
止される構成とし、取り扱い中に貯蔵器相互の間で漏れ
が生じないようにする。同図には、第二の装置を第一の
装置に固定するねじ溝は示されていない。閉止は、Ｏリ
ング30によって行なわれるが、他の適当な漏れ止めを用
いてもよいことは当然である。この構成では、上端の装
置には比較的大きい巨大分子は保持するが比較的小さい
巨大分子は通過させる比較的目の粗いフィルターが取り
付けられ、比較的小さい巨大分子は、下方の装置の孔が
比較的小さいフィルターによって保持される。用途に応
じて、順次目の細かいフィルターを取り付けた五つ以上
の装置を重ね合わせて用いることもできる。固定角式ロ
ーターの場合もまた振れバケツ式ローターの場合も「下
方」のフィルターほど遠心分離器の回転軸から離れた位
置で回転するために、遠心力は下方のフィルターほど大
きくなり、目の細かさにもとづく流速の低下が補償され
る。
濾液回収管の中に二つ以上の微量濃縮装置を重ねて配設
し、試料溶液を順次分留して大きさの異なる巨大分子を
含む二つ以上の留分に分けることができる構成がとられ
る。同図は、円筒状の濾過チャンバーを有する第５図の
実施形態をベースにした装置を示すが、代わりに異なる
種類の濾過チャンバーを使用することも可能である。フ
ィルターの長さ及び直径すなわちフィルターの面積なら
びに停滞物貯蔵器の容積も、もちろん、実際の用途に適
するように選定することができる。好ましくは、連続す
るフィルター装置を互いの上端にねじ止めして互いに閉
止される構成とし、取り扱い中に貯蔵器相互の間で漏れ
が生じないようにする。同図には、第二の装置を第一の
装置に固定するねじ溝は示されていない。閉止は、Ｏリ
ング30によって行なわれるが、他の適当な漏れ止めを用
いてもよいことは当然である。この構成では、上端の装
置には比較的大きい巨大分子は保持するが比較的小さい
巨大分子は通過させる比較的目の粗いフィルターが取り
付けられ、比較的小さい巨大分子は、下方の装置の孔が
比較的小さいフィルターによって保持される。用途に応
じて、順次目の細かいフィルターを取り付けた五つ以上
の装置を重ね合わせて用いることもできる。固定角式ロ
ーターの場合もまた振れバケツ式ローターの場合も「下
方」のフィルターほど遠心分離器の回転軸から離れた位
置で回転するために、遠心力は下方のフィルターほど大
きくなり、目の細かさにもとづく流速の低下が補償され
る。
分留された試料は、次に、各装置の停滞物貯蔵器から
個々にピペットで回収される。
個々にピペットで回収される。
本発明の微量濃縮装置には任意の種類の半透過膜を使
用することができるが、異方性膜すなわちきわめて薄い
微小多孔質の障壁層と比較的厚い巨大多孔質支持層を有
する膜を使用するのが好ましく、１ミクロン程度の最大
の孔の大きさを特徴とする微小多孔質膜あるいは微量濾
過膜が最も好適であることが実証されている。
用することができるが、異方性膜すなわちきわめて薄い
微小多孔質の障壁層と比較的厚い巨大多孔質支持層を有
する膜を使用するのが好ましく、１ミクロン程度の最大
の孔の大きさを特徴とする微小多孔質膜あるいは微量濾
過膜が最も好適であることが実証されている。
本発明にもとづく微量濃縮装置は、好ましくは振れバ
ケツ式遠心分離ローター内で使用するが、固定角式遠心
分離ローターで使用することも可能である。振れバケツ
式ローター内で使用する場合には、膜表面と回転によっ
て分子に加わる力の方向の間の角度を約０゜とすれば、
膜表面上できわめてよい清浄効果が得られる。
ケツ式遠心分離ローター内で使用するが、固定角式遠心
分離ローターで使用することも可能である。振れバケツ
式ローター内で使用する場合には、膜表面と回転によっ
て分子に加わる力の方向の間の角度を約０゜とすれば、
膜表面上できわめてよい清浄効果が得られる。
最も一般的な固定角式ローターでは、26−55度の角度
が用いられる。この種のローターで用いられる場合に
は、微量濃縮装置の膜表面と膜から遠ざかる方向の力の
ベクトルの間の角度を約35度と64度の間とすれば、重い
分子を膜表面から遠ざけるのにとくに有効である。
が用いられる。この種のローターで用いられる場合に
は、微量濃縮装置の膜表面と膜から遠ざかる方向の力の
ベクトルの間の角度を約35度と64度の間とすれば、重い
分子を膜表面から遠ざけるのにとくに有効である。
もちろん、固定式ローターに上記以外の角度を用いる
こともまた試料貯蔵器の軸と濾過チャンバーの側壁内の
膜表面の間の角度を上記以外とすることもできる。その
ようにすれば、本発明の範囲から逸脱することなく力の
ベクトルに他の掃引角が得られる。
こともまた試料貯蔵器の軸と濾過チャンバーの側壁内の
膜表面の間の角度を上記以外とすることもできる。その
ようにすれば、本発明の範囲から逸脱することなく力の
ベクトルに他の掃引角が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B04B 5/02 B01D 61/18 G01N 1/00
Claims (12)
- 【請求項１】濃縮あるいは精製する試料を受けるための
試料貯蔵器（１）、試料を濾過するための濾過手段
（２）、濾液を回収するための遠心分離管（５）、及び
濃縮物を保持するための濃縮物ポケット（４）を有する
装置において、前記貯蔵器（１）の下方には容量が試料
貯蔵器の全容量の小さな一部分にすぎない側壁と底壁を
有する細い溝状の少量濾過チャンバー（３）を形成する
部分が配設されること、前記濾過手段は前記濾過チャン
バーの側壁に配置されること、前記濃縮物ポケット
（４）は前記濾過チャンバーの底壁に配置されること、
及び前記濾過チャンバー（３）は濃縮物ポケット（４）
の方向にテーパの付いた外形を有し、濾過手段は前記チ
ャンバー（３）の平坦な側壁に配置され、前記濾過チャ
ンバー（３）の周辺には対応する内形を有するスリーブ
（25）が配設されて濾過手段を平坦な側壁にしっかりと
固定することを特徴とする微量濃縮装置。 - 【請求項２】濾過チャンバーが最大幅5mmの溝状である
ことを特徴とする、請求項１に記載の微量濃縮装置。 - 【請求項３】濾過チャンバーが濃縮物を取り出すために
ピペットの挿入を容易にする中広の部分を備えた請求項
１又は２に記載の微量濃縮装置。 - 【請求項４】前記濾過手段が前記濾過チャンバーの側壁
に液漏れしないように取り付けられる膜支持手段が配設
された平坦な膜であることを特徴とする、請求の範囲第
１〜３項のいずれかに記載の微量濃縮装置。 - 【請求項５】濾過チャンバー（３）の外形が半円筒形を
示し、濾過手段が前記半円筒形の平坦な側壁に配置さ
れ、前記濾過チャンバー（３）の周囲には対応する半円
筒形のスリーブ（25）が配設されて濾過手段を前記チャ
ンバー（３）の平坦な側壁にしっかり固定することを特
徴とする、請求の範囲１〜４のいずれかに記載の微量濃
縮装置。 - 【請求項６】テーパの角度が35゜以下である、請求項１
〜５に記載の微量濃縮装置。 - 【請求項７】テーパの角度が３゜であることを特徴とす
る、請求項１〜６に記載の微量濃縮装置。 - 【請求項８】前記濾過手段が前記濾過チャンバーの側壁
に液漏れしないように取り付けられる膜支持手段が配設
された外側に凸面の膜であることを特徴とする、請求の
範囲１〜３のいずれかに記載の微量濃縮装置。 - 【請求項９】前記濾過手段が前記濾過チャンバーの側壁
に液漏れしないように取り付けられる膜支持手段が配設
された外側に凹面の膜であることを特徴とする、請求の
範囲１〜３のいずれかに記載の微量濃縮装置。 - 【請求項１０】試料貯蔵器（１）の底部が濾過溝の入口
の方向に縮小する漏斗状に形成され、前記壁が試料貯蔵
器の軸に垂直の方向に対して５゜と46゜の間の角度で配
置されることを特徴とする、請求の範囲１〜９のいずれ
か一項に記載の微量濃縮装置。 - 【請求項１１】溝の側壁または周囲のスリーブの内側ま
たは外側に残留液の量を正確に示すことができる目盛が
配設されることを特徴とする、請求の範囲１〜10のいず
れかに記載の微量濃縮装置。 - 【請求項１２】停滞物貯蔵器（４）を濾過手段の表面か
ら分離する仕切り壁（28）によって確実停止機能が支え
られること、及び、この壁の上方部分の断面が斜面また
は台形の形状を有することを特徴とする、請求の範囲１
〜11のいずれか一項に記載の微量濃縮装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9301759-8 | 1993-05-21 | ||
| SE19939301759A SE9301759D0 (sv) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | Centrifugal method for concentrating macromolecules from a solution and device for carrying out said method |
| PCT/EP1994/001701 WO1994027724A1 (en) | 1993-05-21 | 1994-05-24 | Centrifugal method for concentrating macromolecules from a solution and device for carrying out said method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08501727A JPH08501727A (ja) | 1996-02-27 |
| JP3197014B2 true JP3197014B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=20390029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50022295A Expired - Lifetime JP3197014B2 (ja) | 1993-05-21 | 1994-05-24 | 溶液から巨大分子を濃縮する遠心分離法及び前記方法を実施する装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5647990A (ja) |
| EP (1) | EP0651675B1 (ja) |
| JP (1) | JP3197014B2 (ja) |
| AT (1) | ATE159668T1 (ja) |
| DE (1) | DE69406523T2 (ja) |
| SE (1) | SE9301759D0 (ja) |
| WO (1) | WO1994027724A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11684893B2 (en) | 2016-07-26 | 2023-06-27 | Guangzhou Supbio Bio-Technology And Science Co., Ltd. | Method for exosome separation and extraction by stacked centrifugal filtration |
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