JP5128875B2 - 電気透析及び微生物捕獲手段を利用して試料から微生物を分離する方法及びそのための微生物分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気透析及び微生物捕獲手段を利用して試料から微生物を分離する方法及びそのための微生物分離装置に関する。

従来の微生物を分離する方法には、遠心分離及び濾過の過程が一般的に使われた。また、特定の細胞を濃縮または分離するためには、前記特定の細胞に特異的に結合する受容体またはリガンドが結合されている支持体に前記細胞を特異的に結合させ、それを濃縮または分離する方法が使われた。例えば、前記細胞に特異的な蛋白質に結合する抗体が結合されている支持体に、前記細胞が含まれている試料を流して前記細胞を前記抗体に結合させ、結合されていない細胞は洗浄するステップを含む親和性クロマトグラフィ方法が含まれる。

また、例えば特許文献１には、上部ガラス基板の両端に連結されており、外部からの電気的な入力を機械的振動に変換して、前記上部ガラス基板に加える圧電トランスデューサと、前記上部ガラス基板と平行な下部基板上とに配列されたＮ個の電極とを備えるが、前記上部ガラス基板と下部基板との間には、細胞を含む溶液で満たされ、前記各電極は、前記圧電トランスデューサの長手方向と垂直である方向に置かれており、前記Ｎ個の電極は、前記圧電トランスデューサの長手方向に沿って一定間隔で配列されている細胞分離装置を備えることを特徴とする超音波長及び進行波の誘電泳動を利用した細胞分離システムが開示されている。
韓国特許公開第２００６−００６８９７９号公報

しかし、前述の従来の技術は、何れも固体基板上にリガンドまたは受容体を固定化するか、または外部動力を提供して特定の細胞を選択的に濃縮または分離することである。したがって、固体支持体の自体の特性及び媒質である液体の特性を利用して細胞を分離する方法及び装置については知られていない。

また、固体支持体の自体の特性及び媒質である液体の特性を利用して細胞を分離する方法においては、細胞が固体支持体に結合することを阻害する試料中に存在する物質を電気透析によって除去する方法についても知られていない。

そこで、本発明の目的は、電気透析及び微生物捕獲手段を利用して試料から微生物を分離する方法を提供することである。
また、本発明の他の目的は、電気透析及び微生物捕獲手段を利用して試料から微生物を分離するための装置を提供することである。

本発明は、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜によって限定端部が仕切さられる反応チャンバと、
前記陰イオン交換膜及び第１電極によって限定さ端部が仕切られ、かつイオン交換媒質を含む第１電極チャンバと、
前記陽イオン交換膜及び第２電極によって限定さ端部が仕切られ、かつイオン交換媒質を含む第２電極チャンバと、を備える塩濃度調節装置
の前記反応チャンバに微生物を含む試料を導入するステップと、
前記第１電極と第２電極との間に電圧を印加し、前記反応チャンバ中の微生物を含む試料を電気透析して前記微生物を含む試料の塩濃度を低下させるステップと、
前記塩濃度の低下した試料をと微生物捕獲手段とを接触させるステップと、を含む試料から微生物を分離する方法であって、
前記試料は、生物学的試料であることを特徴とする試料から微生物を分離する方法を提供する。

本発明の方法は、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜によって端部が仕切られる反応チャンバと、前記陰イオン交換膜及び第１電極によって端部を仕切られ、かつイオン交換媒質を含む第１電極チャンバと、前記陽イオン交換膜及び第２電極によって端部を仕切られ、かつイオン交換媒質を含む第２電極チャンバと、を備える塩濃度の調節装置の前記反応チャンバに微生物を含む試料を導入するステップを含む。

本発明の微生物を分離する方法によれば、生物的試料中に存在するバクテリア細胞、カビ細胞またはウイルスを含む微生物細胞を効率的に分離しうる。

本発明の微生物を分離するための装置によれば、バクテリア細胞、カビ細胞またはウイルスを含む微生物細胞を効率的に分離しうる。

「本発明に係る塩濃度調節装置の反応チャンバに微生物を含む試料を導入するステップ」
塩濃度調節装置を図面を参照して説明すれば、次の通りである。図１は、本発明の方法に使われる塩濃度調節装置の一例を示す平面図である。

図１を参照すると、本発明の方法に係る塩濃度調節装置は、ａ）陽イオン交換膜２０５（Ｃ）及び陰イオン交換膜２０４（Ａ）によって端部が仕切られる反応チャンバ２０１と、ｂ）前記陰イオン交換膜２０４（Ａ）及び第１電極２０６によって端部が仕切られ、かつイオン交換媒質２０８を含む第１電極チャンバ２０２と、ｃ）前記陽イオン交換膜２０５（Ｃ）及び第２電極２０７によって端部が仕切られ、イオン交換媒質２０８’を含む第２電極チャンバ２０３と、を備えうる。

さらに、図１を参照すれば、本発明の方法に使われる前記塩濃度の調節装置において、前記反応チャンバ２０１は、例えば微生物を含む試料が流入及び流出される流入口２０９及び流出口２１０をさらに備えうる。

すなわち、本発明に係る反応チャンバは、端部が陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜によって仕切られる構造である。そして、当該反応チャンバ内または反応チャンバと連結している微生物捕獲手段を含む容器で、微生物を含む試料が所定の方向に流れる流路が形成されるものであり、当該微生物を含む試料の流れと接するように陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜が配置されており、かつ前記陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とは離隔して配置されていることが好ましく、前記陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とは離隔して、かつ対向して配置されていることがより好ましい。さらに、本発明に係る第１電極は、反陽イオン交換膜側であって、かつ前記陰イオン交換膜と離隔して配置されることが好ましく、前記陰イオン交換膜と第１電極とは離隔して対向して配置されることがより好ましい。

また、本発明に係る第１電極チャンバは、前記陰イオン交換膜及び第１電極によって端部で仕切られ、かつイオン交換媒質を含む。すなわち、前記第１電極チャンバは、前記陰イオン交換膜を前記反応チャンバと共有している。（換言すると、前記陰イオン交換膜を介して反応チャンバと第１電極チャンバとは接続している）。

なお、前記陰イオン交換膜と前記第１電極とは、第１電極チャンバの側面の一部または全部に離隔して配置されるよう形成されてよい。

さらに、本発明に係る第２電極チャンバは、前記陽イオン交換膜及び第２電極によって端部で仕切られ、かつイオン交換媒質を含む。すなわち、前記第２電極チャンバは、前記陽イオン交換膜を前記反応チャンバと共有している。（換言すると、前記陽イオン交換膜を介して反応チャンバと第２電極チャンバとは接続している）。

なお、前記陽イオン交換膜と前記第２電極とは、第２電極チャンバの側面の一部または全部に離隔して配置されるよう形成されてよい。

本発明に係るイオン交換媒質は、イオン伝導性媒質であれば、何れも含まれるが、望ましくは、電解質水溶液である。前記電解質の種類は、特に限定されず、各反応の特性に合うように当業者によって容易に選択されうるものであるが、具体的には、上記電解質は、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム、ビスマス、スズ、インジウム、水銀、鉛もしくはタリウムの溶解塩、酸化物または水酸化物を含む。また本発明に係る電解質は、金属アノードの溶解カチオンまたはアニオン（例えば酸化アルミニウム、ナトリウムアルミネート、カリウムアルミネート、酸化亜鉛、水酸化亜鉛またはカルシウム塩）を含んでも良い。

図２は、本発明の方法に使われる塩濃度調節装置の他の一例を示す平面図である。図２を参照すると、本発明の方法に係る塩濃度調節装置は、ａ）陽イオン交換膜３０５（Ｃ）及び陰イオン交換膜３０４（Ａ）によって端部が仕切られる第１反応チャンバ３０１と、ｂ）陽イオン交換膜３０５’（Ｃ）及び陰イオン交換膜３０４’（Ａ）によって端部が仕切られる第２反応チャンバ３０１’と、ｃ）前記第１反応チャンバ３０１の陽イオン交換膜３０５（Ｃ）及び前記第２反応チャンバ３０１’の陰イオン交換膜３０４’（Ａ）によって端部が仕切られ、かつイオン交換媒質３０８’を含むイオンチャンバ３１１と、ｄ）前記第１反応チャンバ３０１の陰イオン交換膜３０４（Ａ）及び第１電極３０６によって端部が仕切られ、かつイオン交換媒質３０８を含む第１電極チャンバ３０２と、ｅ）前記第２反応チャンバ３０１’の陽イオン交換膜３０５’（Ｃ）及び第２電極３０７によって端部が仕切られ、イオン交換媒質３０８’’を含む第２電極チャンバ３０３と、を備えることが好ましい。

すなわち、本発明の方法に係る塩濃度調節装置は、反応チャンバ３０１、３０１’が２個以上であり、前記２個以上の反応チャンバ３０１，３０１’の間には、前記反応チャンバの陽イオン交換膜３０５及び陰イオン交換膜３０４’によって端部が仕切られ、かつイオン交換媒質３０８’を含むイオンチャンバ３１１をさらに備えうる。

さらに、図２を参照すれば、本発明の方法に係る塩濃度調節装置において、前記反応チャンバ３０１，３０１’は、例えば微生物を含む試料が流入及び流出される流入口３０９，３０９’及び流出口３１０，３１０’をさらに備えうる。

本発明の方法に係る塩濃度調節装置において、前記反応チャンバは、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜によって端部が仕切られる。前記反応チャンバは、前記反応チャンバの２つ以上の対向する側面が前記陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜によってそれぞれ仕切られるが、前記反応チャンバの２つ以上の対向する側面の一部分が前記陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜によってそれぞれ仕切られてもよい。

本発明の方法に係る塩濃度の調節装置において、前記第１電極チャンバは、前記陰イオン交換膜及び第１電極によって仕切られ、かつイオン交換媒質を含む。すなわち、前記第１電極チャンバは、前記陰イオン交換膜を前記反応チャンバと共有し、前記陰イオン交換膜の対向側面の全部または一部に前記第１電極が備えられる。

本発明の方法に係る塩濃度調節装置において、前記第２電極チャンバは、前記陽イオン交換膜及び第２電極によって端部を仕切られ、かつイオン交換媒質を含む。すなわち、前記第２電極チャンバは、前記陽イオン交換膜を前記反応チャンバと共有し、前記陽イオン交換膜の対向側面の全部または一部に前記第２電極が備えられる。

本発明の方法に係る塩濃度調節装置において、前記第１電極チャンバは、前記陰イオン交換膜と前記陰イオン交換膜に対向して位置する陽イオン交換膜とによって仕切られ、かつイオン交換媒質を含むイオンチャンバをさらに備えてもよい。また、前記第２電極チャンバは、前記陽イオン交換膜と前記陽イオン交換膜に対向して位置する陰イオン交換膜とによって仕切られ、かつイオン交換媒質を含むイオンチャンバをさらに備えてもよい。

図３は、本発明の方法に係る塩濃度調節装置の他の一例を示す図面である。図３を参照すれば、本発明の方法に係る塩濃度調節装置は、ａ）陽イオン交換膜３０５（Ｃ）及び陰イオン交換膜３０４（Ａ）によって端部を仕切られる反応チャンバ３０１と、ｂ）前記陰イオン交換膜３０４（Ａ）及び陽イオン交換膜３０５’（Ｃ）によって端部を仕切られ、かつイオン交換媒質３０８’を含む第１イオンチャンバ３０２’及び、前記陽イオン交換膜３０５’（Ｃ）及び第１電極３０６によって端部を仕切られ、かつイオン交換媒質３０８を含む第２イオンチャンバ３０２’’で構成される第１電極チャンバ３０２と、ｃ）前記陽イオン交換膜３０５（Ｃ）及び陰イオン交換膜３０４’（Ａ）によって仕切られ、かつイオン交換媒質３０８’’を含む第１イオンチャンバ３０３’及び、前記陰イオン交換膜３０４’（Ａ）及び第２電極３０７によって仕切られ、かつイオン交換媒質３０８’’’を含む第２イオンチャンバ３０３’’で構成される第２電極チャンバ３０３と、を備えうる。

さらに図３を参照すると、本発明の方法に係る前記塩濃度調節装置において、前記反応チャンバ３０１は、微生物を含む試料が流入及び流出される流入口３０９及び流出口３１０をさらに備えうる。

本発明の方法に係る塩濃度調節装置において、前記陽イオン交換膜は、陽イオンは通過させるが、陰イオンの通過には１００％に近い抵抗を表す膜であり、逆に、陰イオン交換膜は、陰イオンは通過させるが、陽イオンの通過には１００％に近い抵抗を表す膜である。前記陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜は、公知のものであり、当業者が容易にそれを購入して使用しうる。例えば、前記陽イオン交換膜は、強酸交換膜（−ＳＯ_３−Ｎａ^＋を含む、Ｎａｆｉｏｎ社）または弱酸交換膜（−ＣＯＯ−Ｎａ^＋を含む）であり、前記陰イオン交換膜は、強塩基（−Ｎ^＋（ＣＨ_３）Ｃｌ⁻を含む）または弱塩基（−Ｎ（ＣＨ_３）_２を含む）であり、具体的には、上記ナフィオンなどのフッ素系交換膜としては、ナフィオン（登録商標、デュポン社製）、アシプレックス（登録商標、旭化成株式会社製）、フレミオン（登録商標、旭硝子株式会社製）等のパーフルオロカーボンスルホン酸系高分子、ポリトリフルオロスチレンスルフォン酸系高分子、パーフルオロカーボンホスホン酸系高分子、トリフルオロスチレンスルホン酸系高分子、エチレンテトラフルオロエチレン−ｇ−スチレンスルホン酸系高分子などが挙げられる。

また、使用することのできる陰イオン交換膜の例は次のものである：徳山ＡＭ１、ＡＭ２、ＡＭ３、ＡＭＸ、ＡＭＨ、ＡＦＮ、旭硝子ＡＭＰ、ＡＭＶ。

また、本発明に係る陽イオン交換膜の膜厚は、適宜選択されるものであるが、反応チャンバのサイズが小さい場合には、陽イオン交換能を有しており、また厚さが薄ければ薄いほど製作しやすい。例えば、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍが好ましい。

本発明の係る塩濃度調節装置において、本発明に係る第１電極及び第２電極の材質は、それぞれ白金、金、銅及びパラジウムからなる群から選択される少なくとも一つが挙げることができるが、これらの例に特に限定されるものではない。

前記本発明に係る塩濃度調節装置の反応チャンバに微生物を含む試料を導入するステップは、微生物を含む試料を、前記塩濃度調節装置の反応チャンバに導入することで構成される。本発明の方法において、前記微生物には、バクテリア、カビ及びウイルスが含まれるが、これらの例に限定されるものではない。前記反応チャンバに試料を導入することは、公知の任意の手段によってなされうる。例えば、手作業で導入されるか、またはポンプを利用して導入されうる。したがって、本発明の方法に使われる前記塩濃度調節装置は、前記反応チャンバに試料を流入させるためのポンプ、前記反応チャンバから試料を流出させるためのポンプ及び、前記流入及び流出を調節するための弁をさらに備えうる。例えば、前記反応チャンバに試料を流入させるためのポンプは、チャンネルを通じて前記流入口に連結され、前記反応チャンバから試料を流出させるためのポンプは、チャンネルを通じて前記流出口に連結されうる。

なお、本発明に係る微生物を含む試料は、バクテリア、カビ及びウイルスなどの微生物を緩衝溶液中に希釈してもよい。

本発明に係る微生物を含む試料は、生物的試料、望ましくは、血液、尿、または唾液、さらに望ましくは、尿である。本発明の方法において、“生物的試料”とは、個体から分離された細胞または生物学的液体のような細胞または組織物を含むか、またはそれらで構成された試料を意味する。前記個体は、人間を含む動物でありうる。生物的試料の例としては、唾液、痰、血液、血液細胞（例、白血球、赤血球）、羊膜液、血清、精液、骨髄、組織または微細針生検試料、尿、腹膜液、肋膜液及び細胞培養物が含まれる。生物的試料には、組織学的な目的のために取られた冷凍切片のような組織切片が含まれる。

「第１電極と第２電極との間に電圧を印加し、前記反応チャンバ中の微生物を含む試料を電気透析して前記試料の塩濃度を低下させるステップ」
本発明の方法は、前記第１電極と第２電極との間に電圧を印加し、前記反応チャンバ中の微生物を含む試料を電気透析して前記試料の塩濃度を低下させるステップを含む。前記第１電極及び第２電極は、それぞれ正極及び負極電源に連結されることが望ましい。前記第１電極及び第２電極は、電圧の方向を変化させうる可変電源に連結されているものでありうる。前記第１電極及び第２電極に連結される電圧の方向は、本発明の装置において、前記陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜の配置によって変わり、当業者ならば、前記反応チャンバ内のイオン物質が減少する方向に適切に方向を設定しうる。

また、本発明に係る反応チャンバ内の塩濃度は、試料に含まれる微生物によって適宜選択されるものであるが、１０〜５００ｍｍｏｌ／Ｌが好ましく、５０〜３００ｍｍｏｌ／Ｌがより好ましい。

また、本発明に係る第１電極チャンバ内の塩濃度、または第２電極チャンバ内の塩濃度は、試料に含まれる微生物によって適宜選択されるものである。

本具体例には、反応チャンバが一つである本発明の具体例に該当する装置である。第１、第２電極のうち何れかがアノード（ａｎｏｄｅ）、またはカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）となるか任意に選択しうる。第１及び第２電極内の塩濃度は、反応チャンバの試料の所望の塩濃度によって異なる塩濃度が選択される。例えば、第１及び第２電極に脱イオン水（ｄｉｓｔｉｌｌｅｄ ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ ｗａｔｅｒ）が使用される。なお、電気透析にかかる時間及び生体試料の所望のｐＨなどによっても異なりうる。例えば、ａｎｏｄｅ及び／あるいはｃａｔｈｏｄｅには、１００ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣＩ（ｐＨ９．６）、脱イオン水あるいは２．４６ｍＳ／ｃｍ ＮａＣｌが使用されることが記載されている。反応チャンバで導入される生体試料の塩濃度は、生体試料の種類によって異なりうる。尿の場合、約７〜３０ｍＳ／ｃｍであった。イオン交換膜を利用した電気透析と関連した当業者ならば、第１及び第２電極及び反応チャンバに含まれる溶液の塩濃度によって、生体試料を適切に透析するために電圧などの条件を適宜選択しうる。これの範囲に特に限定されるものではない。

前記試料と微生物捕獲手段との接触ステップにおいて、本発明に係る微生物を含む試料は、１０ｍＭないし５００ｍＭ、望ましくは、５０ｍＭないし３００ｍＭの塩濃度を有する。前記試料は、１０ｍＭないし５００ｍＭ、望ましくは、５０ｍＭないし３００ｍＭの酢酸及びリン酸で構成された群から選択されたイオン濃度を有する。

本発明に係る方法における、第１電極と第２電極との間に電圧を印加し、前記反応チャンバ内の試料を電気透析して前記試料の塩濃度を低下させるステップにおいて、
第１電極と第２電極との間に印加する電圧は、試料に含まれる微生物、ｐＨ、塩濃度などによって適宜選択されるものであるが、１〜３Ｖ／ｍｍが好ましく、前記電圧は、当業者ならば、所望の電気透析が起きる時間、膜の種類及び生体試料、例えば、尿の伝導度によって適宜選択しうる。

図４は、本発明の方法に使われる塩濃度の調節装置の一例を利用して試料内の塩濃度を低下させる過程を示す図面である。図４を参照すれば、第１電極に（＋）電圧を印加し、第２電極に（−）電圧を印加する。この場合、第１反応チャンバ３０１及び第２反応チャンバ３０１’に注入された試料内に含まれている陽イオン、Ｎａ^＋及び陰イオン、Ｃｌ⁻は、それぞれ陽イオン交換膜３０５，３０５’（Ｃ）及び陰イオン交換膜３０４，３０４’（Ａ）を通じて第１電極チャンバ３０２、イオンチャンバ３１１または第２電極チャンバ３０３に移動する。

一方、第１電極チャンバ３０２、イオンチャンバ３１１及び第２電極チャンバ３０３内に含まれているイオン交換媒質３０８，３０８’，３０８’’中の陽イオン、Ｎａ^＋及び陰イオン、Ｃｌ⁻は、それぞれ陽イオン交換膜３０５，３０５’（Ｃ）及び陰イオン交換膜３０４，３０４’（Ａ）を通じて第１反応チャンバ３０１または第２反応チャンバ３０１’に移動できない。

結果的に、前記陽イオン、Ｎａ^＋及び陰イオン、Ｃｌ⁻は、前記第１電極チャンバ３０２、イオンチャンバ３１１または第２電極チャンバ３０３では濃縮され、逆に、前記第１反応チャンバ３０１及び第２反応チャンバ３０１’内では希釈される。

図５は、図３の装置を利用して試料中の塩濃度を低下させる過程を示す図面である。第１電極３０６を正極電源に連結し、第２電極３０７を負極電源に連結して、試料が導入された反応チャンバ３０１に電圧を印加する。前記試料中の陰イオン、Ｃｌ⁻は、陰イオン交換膜３０４を通じて第１電極チャンバ３１２中の第１イオンチャンバ３０２’に流入され、流入された陰イオン、Ｃｌ⁻は、陽イオン交換膜３０５’を通過できないので、前記第１イオンチャンバ３０２’内に濃縮される。一方、前記試料中の陽イオン、Ｎａ^＋は、陽イオン交換膜３０５を通じて第２電極チャンバ３１５中の第１イオンチャンバ３０３’に流入され、流入された陽イオン、Ｎａ^＋は、陰イオン交換膜３０４’は通過できないので、第１イオンチャンバ３０３’内に濃縮される。結果的に、試料中のイオン物質の濃度は低下する。図５で、各イオンチャンバ３０２’，３０２’’，３０３’，３０３’’には、電解質溶液が含まれうる。

前記塩濃度を低下させるステップによって、試料中のイオン物質の濃度が低下する。それにより、微生物が固体支持体に付着することを妨害する物質、例えば、ＮａＣｌのような塩及びクレアチンが除去される。また、ＰＣＲを阻害する物質が除去される。

「塩濃度の低下した試料を微生物捕獲手段と接触させるステップ」
本発明の方法は、前記塩濃度が低下した試料を微生物捕獲手段と接触させるステップを含む。前記塩濃度が低下した試料は、電気透析によってイオン濃度が低下している試料である。

本発明に係る微生物捕獲手段は、微生物を結合させる特性を有する物質ならば、何れも含まれる。例えば、微生物を結合させる固体物質、半固状物質、または液体物質となりうるが、これらの例に限定されるものではない。前記微生物捕獲手段は、望ましくは、固体支持体であり、好ましくは非平面形状（三次元構造）の固体支持体である。

したがって、本発明の方法の一具体例は、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜によって端部に仕切られる反応チャンバと、前記陰イオン交換膜及び第１電極によって端部を仕切られ、かつイオン交換媒質を含む第１電極チャンバと、前記陽イオン交換膜及び第２電極によって端部に仕切られる、かつイオン交換媒質を含む第２電極チャンバを備える塩濃度調節装置の前記反応チャンバに微生物を含む試料を導入するステップと、前記第１電極と第２電極との間に電圧を印加し、前記反応チャンバ内の試料を電気透析して前記試料の塩濃度を低下させるステップと、前記塩濃度が低下した試料を固体支持体とｐＨ３．０ないし６．０の範囲で接触させるステップと、を含む試料から微生物を分離する方法であって、前記試料は、生物的試料である。

前記一具体例は、前記塩濃度が低下した試料を固体支持体とｐＨ３．０ないし６．０の範囲で接触させるステップを含む。

前記接触によって、前記微生物は、前記固体支持体に付着する。これは、固体支持体の表面積が増大すると同時に、ｐＨ３．０ないし６．０の液体媒質を使用することによって微生物の細胞膜が変成されて、溶液に対する溶解度が低下し、固体表面に付着する比率が相対的に上昇すると見なされるが、本発明の範囲は、このような特定のメカニズムに限定されるものではない。

本発明において、分離の対象となる微生物には、バクテリア細胞、カビ及びウイルスが含まれる。

前記試料と微生物捕獲手段との接触ステップにおいて、前記試料は、前記微生物を低いｐＨで緩衝役割を行える溶液またはバッファによって希釈されうる。望ましくは、前記バッファは、リン酸バッファ（例、リン酸ナトリウム、ｐＨ３．０ないし６．０）または酢酸バッファ（酢酸ナトリウム、ｐＨ３．０ないし６．０）で希釈されたものでありうる。前記希釈の程度は、特別に限定されないが、望ましくは、９９：１ないし１：１，０００の倍率、さらに望ましくは、９９：１ないし１：１０の倍率、さらに望ましくは、９９：１ないし１：４の倍率に希釈されうる。

前記試料と微生物捕獲手段との接触ステップにおいて、本発明に係る固体支持体は、非平面形状を有しており、表面積が平面に比べて増大している表面を有する。前記固体支持体は、表面に凹凸構造が形成されている。本発明において、“凹凸構造”とは、表面が平坦でなく、凸凹のある構造を称す。このような凹凸構造には、複数の突起が形成されている柱構造を有する表面、または複数の孔隙が形成されている網状構造を有する表面が含まれるが、これらの例に限定されるものではない。

前記試料と微生物捕獲手段との接触ステップにおいて、前記固体支持体は、任意の形状を有しうる。例えば、表面に複数の突起が形成されている柱構造を有する固体支持体、ビーズ形状を有する固体支持体、及び表面に複数の孔隙が形成されているふるい構造を有する固体支持体で形成された群から選択される。前記固体支持体は、単独でまたは複数の前記固体支持体の集合（例えば、管または容器内に充填された集合体）として使われうる。

前記ビーズのサイズは、直径が１〜１００μｍであることがより好ましい。容器に充填する場合、４０％以上に充填することが好ましい。篩構造を有する固体支持体の場合、前記孔隙の直径は、１〜２５μｍであることがより好ましい。なお、本発明に係る固体支持体は、表面に対する体積の比率（ｓｕｒｆａｃｅ ｔｏ ｖｏｌｕｍｅ
ｒａｔｉｏ）は、１００−３００ｍｍが望ましい。

前記試料と微生物捕獲手段との接触ステップにおいて、前記固体支持体は、微細流動装置内のマイクロチャンネルまたはマイクロチャンバの内壁の形態でありうる。したがって、本発明の微生物を分離する方法は、一つ以上の入口及び出口が備えられており、前記入口及び出口がチャンネルまたはマイクロチャンネルを通じて連通されている流動装置または微細流動装置内で行われうる。

本明細書において、“微細流動装置（ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｄｅｖｉｃｅ）”という用語は、微細流動チャンネル（また、マイクロチャンネルまたはマイクロレベルのチャンネルとも言われる）のような微細流動要素（ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｅｌｅｍｅｎｔｓ）を含む微細流動装置をいう。本明細書で使われた“微細流動（ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ）”という用語は、約０．１μｍ〜１０００μｍの深さ、広さ、長さ、直径のような一つ以上の断面積次元を含む装置部分（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）、例えば、チャンバ、チャンネル、保存所などを示す。したがって、“マイクロチャンバ（ｍｉｃｒｏｃｈａｍｂｅｒ）”及び”マイクロチャンネル（ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌ）”という用語は、それぞれ約０．１μｍ〜１０００μｍの深さ、広さ、長さ、直径のような一つ以上の断面積次元を含むチャンネル及びチャンバを示す。

本発明の方法の一具体例は、本発明の方法において、前記試料と微生物捕獲手段との接触ステップにおいて、前記固体支持体は、その表面に複数の突起が形成されている柱構造を有するものでありうる。固体支持体上に柱を製造することは、公知のものである。例えば、半導体製造工程に使われるフォトリソグラフィ工程を使用して、微細柱を高密度で形成させうる。前記柱は、アスペクト比、（アスペクト比は、すなわち柱の高さ： 柱の断面の長さ）が１：１ないし２０：１であることが望ましいが、前記範囲に限定されるものではない。

本発明において、「アスペクト比」とは、 柱 の断面の長さと 柱 の高さとの比率を意味する。前記断面の長さとは、 柱 の断面形状が円の場合には断面の直径を意味し、断面形状が四方形の場合には各辺の長さの平均値を意味する。前記柱構造は、柱の高さ：柱の間の距離の比率が１：１ないし２５：１でありうる。前記柱構造は、柱の間の距離が５μｍないし１００μｍの範囲を有しうる。

本発明の方法において、前記試料と微生物捕獲手段との接触ステップにおいて、前記固体支持体は、水接触角が７０°ないし９５°である疎水性を有しうる。前記水接触角が７０°ないし９５°である疎水性は、固体支持体の表面をオクタデシルジメチル（３−トリメトキシシリルプロピル）アンモニウム（ＯＴＣ）、トリデカフルオロテトラヒドロオクチルトリメトキシシラン（ＤＦＳ）、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_３ＣＨ_２ＣＨ_２ＳＩ（ＯＣＨ_３）_３、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_５ＣＨ_２ＣＨ_２ＳＩ（ＯＣＨ_３）_３、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_７ＣＨ_２ＣＨ_２ＳＩ（ＯＣＨ_３）_３、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_９ＣＨ_２ＣＨ_２ＳＩ（ＯＣＨ_３）_３、（ＣＦ_３）_２ＣＦ（ＣＦ_２）_４ＣＨ_２ＣＨ_２ＳＩ（ＯＣＨ_３）_３、（ＣＦ_３）_２ＣＦ（ＣＦ_２）_６ＣＨ_２ＣＨ_２ＳＩ（ＯＣＨ_３）_３、（ＣＦ_３）_２ＣＦ（ＣＦ_２）_８ＣＨ_２ＣＨ_２ＳＩ（ＯＣＨ_３）_３、ＣＦ_３（Ｃ_６Ｈ_４）Ｃ_２Ｈ_４Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_３（Ｃ_６Ｈ_４）Ｃ_２Ｈ_４Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_５（Ｃ_６Ｈ_４）Ｃ_２Ｈ_４Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_７（Ｃ_６Ｈ_４）Ｃ_２Ｈ_４Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_３ＣＨ_２ＣＨ_２ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_５ＣＨ_２ＣＨ_２ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_７ＣＨ_２ＣＨ_２ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_９ＣＨ_２ＣＨ_２ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２、（ＣＦ_３）_２ＣＦ（ＣＦ_２）_４ＣＨ_２ＣＨ_２ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２、（ＣＦ_３）_２ＣＦ（ＣＦ_２）_６ＣＨ_２ＣＨ_２ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２、（ＣＦ_３）_２ＣＦ（ＣＦ_２）_８ＣＨ_２ＣＨ_２ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２、ＣＦ_３（Ｃ_６Ｈ_４）Ｃ_２Ｈ_４ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_３（Ｃ_６Ｈ_４）Ｃ_２Ｈ_４ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_５（Ｃ_６Ｈ_４）Ｃ_２Ｈ_４ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_７（Ｃ_６Ｈ_４）Ｃ_２Ｈ_４ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_３ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_２ＣＨ_３）_３、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_５ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_２ＣＨ_３）_３、及びＣＦ_３（ＣＦ_２）_７ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_２ＣＨ_３）からなる群から選択された物質にコーティングされていることが好ましい。前記水接触角が７０°ないし９５°の表面は、望ましくは、固体支持体のＳｉＯ_２層にＯＴＣ及びＤＦＳからなる群から選択された化合物が自己組立単分子（ＳＡＭ：Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ）コーティングされているものでありうる。

本発明の方法で、前記試料と微生物捕獲手段との接触ステップにおいて、前記固体支持体は、表面にアミン系の官能基を一つ以上有するものでありうる。前記アミン系の官能基を一つ以上有する表面は、前記固体支持体の表面にポリエチレンイミントリメトキシシラン（ＰＥＩＭ）、アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（３−トリメトキシシリル）−プロピル）エチレンジアミン、及びＮ−トリメトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ，Ｎ−塩化トリメチルアンモニウムからなる群から選択された物質がコーティングされているものでありうる。前記コーティングされた表面は、望ましくは、固体支持体のＳｉＯ_２層にＰＥＩＭがＳＡＭコーティングされているものでありうる。前記アミン系の官能基は、ｐＨ３．０ないし６．０の範囲で正電荷を帯びる。

本発明の方法の前記試料と微生物捕獲手段との接触ステップにおいて、前記固体支持体は、前記のような水接触角特性を有するもの、またはその表面に一つ以上のアミン系官能基を有するものならば、いかなる材質の支持体も含まれる。例えば、ガラス、シリコンウェーハ、及びプラスチック物質が含まれるが、これらの例に限定されるものではない。前記水接触角が７０°ないし９５°である表面またはその表面に一つ以上のアミン系官能基を有する表面は、前記表面を有する固体支持体に微生物を含む試料が接触される場合に、微生物が付着すると見なされるが、本発明が特定のメカニズムに限定されるものではない。

本明細書において、“水接触角（ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔａｃｔ ａｎｇｌｅ）”という用語は、Ｋｒｕｓｓ Ｄｒｏｐ Ｓｈａｐｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ ｔｙｐｅ ＤＳＡ １０ Ｍｋ２によって測定された水接触角を示す。１．５μｌの蒸溜水滴を試料上に自動的に位置させた。前記水滴をＣＣＤ−カメラによって０．２秒ごとに１０秒間モニターし、Ｄｒｏｐ Ｓｈａｐｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ（ＤＳＡ ｖｅｒｓｉｏｎ １．７，Ｋｒｕｓｓ）によって分析した。前記水滴の完全な形状は、タンジェント方法によって一般に円錐曲線の切片方程式（ｃｏｎｉｃ ｓｅｃｔｉｏｎ ｅｑｕａｔｉｏｎ）に適合化した（ｆｉｔｔｅｄ）。前記角は、右側及び左側でいずれも決定された。各水滴に対する平均値を測定し、試料当たり全て５滴を測定した。前記５滴の平均を前記水接触角とした。

本発明の微生物を分離する方法は、前記試料と微生物捕獲手段の接触ステップ後に前記固体支持体に付着されていない目的微生物以外の物質を洗浄するステップをさらに含みうる。前記洗浄には、前記固体支持体の表面に付着された目的微生物は、前記固体支持体から離脱させずに、後続工程に悪影響を及ぼす恐れのある不純物を除去できる任意の溶液が使われうる。例えば、結合バッファとして使われた酢酸バッファ及びリン酸バッファが使われうる。前記洗浄溶液は、望ましくは、ｐＨ３．０ないし６．０の範囲に含まれるｐＨを有するバッファである。

本発明において、“微生物の分離”とは、試料中の微生物を純粋分離だけでなく、濃縮することを含むことである。

本発明の方法によって、前記固体支持体上に付着されて濃縮された微生物は、前記固体支持体上に付着された状態でＤＮＡの分離のような追加処理ステップに使われうる。また、前記固体支持体上に付着されて濃縮された微生物は、前記固体支持体から溶出されて追加処理ステップに使われうる。

したがって、本発明の方法は、前記試料と微生物捕獲手段との接触ステップ及び／または洗浄ステップ後に、前記付着された微生物を溶出するステップをさらに含みうる。前記溶出ステップにおいて、溶出に使われる溶液は、前記固体支持体から微生物を離脱させる性質を有するものならば、当業界に公知された任意の溶液が使われうる。例えば、水及びトリスバッファが使われうる。前記溶出溶液は、望ましくは、ｐＨ６．０以上である溶液である。

本発明はまた、前記本願の方法によって分離された微生物から核酸の分離、核酸の増幅反応及び核酸の混成化反応で形成された群から選択された一つ以上の過程を前記反応チャンバと同じ空間または異なる空間で行うことを特徴とする微生物を処理する方法を提供する。前記核酸の分離、核酸の増幅及び核酸の混成化反応は、当業界に公知された任意の方法となりうる。

本発明の装置は、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜によって端部が仕切られ、かつ試料注入口及び流出口が備えられた反応チャンバと、
前記陰イオン交換膜及び第１電極によって端部が仕切らされ、かつイオン交換媒質を含む第１電極チャンバと、前記陽イオン交換膜及び第２電極により端部が仕切られ、かつイオン交換媒質を含む第２電極チャンバと、前記反応チャンバの前記流出口を通じて前記反応チャンバと連結されている微生物捕獲手段が備えられている容器と、を備える微生物を含む試料から微生物を分離するための装置である。
前記連結は、望ましくは、前記反応チャンバと前記容器とが連通されて連結されることである。

本発明の装置において、前記塩濃度の調節装置を図面を参照して説明すれば、次の通りである。図１は、本発明の装置に備えられる塩濃度の調節装置の一例を示す平面図である。

図１を参照すれば、本発明の装置に含まれる塩濃度の調節装置は、ａ）陽イオン交換膜２０５（Ｃ）及び陰イオン交換膜２０４（Ａ）によって端部が仕切られる反応チャンバ２０１と、ｂ）前記陰イオン交換膜２０４（Ａ）及び第１電極２０６によって端部が仕切られ、かつイオン交換媒質２０８を含む第１電極チャンバ２０２と、ｃ）前記陽イオン交換膜２０５（Ｃ）及び第２電極２０７によって端部が仕切られ、かつイオン交換媒質２０８’を含む第２電極チャンバ２０３と、を備えうる。

再び、図１を参照すれば、本発明の装置に備えられる前記塩濃度の調節装置において、前記反応チャンバ２０１は、微生物を含む試料が流入及び流出される流入口２０９及び流出口２１０をさらに備えうる。

図２は、本発明の装置に備えられる塩濃度調節装置の他の一例を示す平面図である。図２を参照すれば、本発明の装置に備えられる塩濃度調節装置は、ａ）陽イオン交換膜３０５（Ｃ）及び陰イオン交換膜３０４（Ａ）によって端部が仕切られる第１反応チャンバ３０１と、ｂ）陽イオン交換膜３０５’（Ｃ）及び陰イオン交換膜３０４’（Ａ）によって端部が仕切られる第２反応チャンバ３０１’と、ｃ）前記第１反応チャンバ３０１の陽イオン交換膜３０５（Ｃ）及び前記第２反応チャンバ３０１’の陰イオン交換膜３０４’（Ａ）によって端部が仕切られ、かつイオン交換媒質３０８’を含むイオンチャンバ３１１と、ｄ）前記第１反応チャンバ３０１の陰イオン交換膜３０４（Ａ）及び第１電極３０６によって端部が仕切られ、かつイオン交換媒質３０８を含む第１電極チャンバ３０２と、ｅ）前記第２反応チャンバ３０１’の陽イオン交換膜３０５’（Ｃ）及び第２電極３０７によって端部が仕切られ、かつイオン交換媒質３０８’’を含む第２電極チャンバ３０３と、を備えうる。

すなわち、本発明の装置に備えられる塩濃度調節装置は、反応チャンバ３０１、３０１’が２個以上有し、前記２個以上の反応チャンバ３０１，３０１’の間には、前記反応チャンバの陽イオン交換膜３０５及び陰イオン交換膜３０４’によって端部を仕切られ、かつイオン交換媒質３０８’を含むイオンチャンバ３１１をさらに備えうる。すなわち、２個以上のそれぞれの反応チャンバが、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜によって端部に仕切られ限定され、かつイオン交換媒質を含むイオンチャンバを介して連結されていることが好ましい。

また、図２を参照すれば、本発明の装置に備えられる塩濃度調節装置において、前記反応チャンバ３０１，３０１’は、微生物を含む試料が流入及び流出される流入口３０９，３０９’及び流出口３１０，３１０’をさらに備えうる。

本発明に係る塩濃度調節装置において、前記反応チャンバは、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜によって仕切られる。前記反応チャンバは、前記反応チャンバの２つ以上の対向する側面が前記陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜によってそれぞれ仕切られるが、前記反応チャンバの２つ以上の対向する側面の一部分が前記陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜によってそれぞれ仕切られてもよい。

本発明に係る塩濃度調節装置において、前記第１電極チャンバは、前記陰イオン交換膜及び第１電極によって仕切られ、かつイオン交換媒質を含む。すなわち、前記第１電極チャンバは、前記陰イオン交換膜を前記反応チャンバと共有している（換言すると、前記陰イオン交換膜を介して反応チャンバと第１電極チャンバとは接続している。）。

なお、前記陰イオン交換膜と前記第１電極とは、第１電極チャンバの側面の一部または全部に離隔して配置されるよう形成されてよい。

本発明に係る塩濃度調節装置において、さらに、本発明に係る第２電極チャンバは、前記陽イオン交換膜及び第２電極によって端部で仕切られ、かつイオン交換媒質を含む。すなわち、前記第２電極チャンバは、前記陽イオン交換膜を前記反応チャンバと共有している。（換言すると、前記陽イオン交換膜を介して反応チャンバと第２電極チャンバとは接続している）。

本発明に係る塩濃度調節装置において、前記第１電極チャンバは、前記陰イオン交換膜及び前記陰イオン交換膜に対向して位置する陽イオン交換膜によって端部を仕切られ、かつイオン交換媒質を含むイオンチャンバをさらに備えてもよい。また、前記第２電極チャンバは、前記陽イオン交換膜及び前記陽イオン交換膜に対向して位置する陰イオン交換膜によって端部を仕切られ、かつイオン交換媒質を含むイオンチャンバをさらに備えてもよい。

図３は、本発明の装置に備えられる塩濃度の調節装置の他の一例を示す図面である。図３を参照すれば、本発明の装置に備えられる塩濃度の調節装置は、ａ）陽イオン交換膜３０５（Ｃ）及び陰イオン交換膜３０４（Ａ）によって限定される反応チャンバ３０１と、ｂ）前記陰イオン交換膜３０４（Ａ）及び陽イオン交換膜３０５’（Ｃ）によって限定され、イオン交換媒質３０８’を含む第１イオンチャンバ３０２’及び、前記陽イオン交換膜３０５’（Ｃ）及び第１電極３０６によって限定され、イオン交換媒質３０８’を含む第２イオンチャンバ３０２’’で構成される第１電極チャンバ３０２と、ｃ）前記陽イオン交換膜３０５（Ｃ）及び陰イオン交換膜３０４’（Ａ）によって限定され、イオン交換媒質３０８’’を含む第１イオンチャンバ３０３’及び、前記陰イオン交換膜３０４’（Ａ）及び第２電極３０７によって限定され、イオン交換媒質３０８’’’を含む第２イオンチャンバ３０３’’で構成される第２電極チャンバ３０３と、を備えうる。

また、図３を参照すれば、本発明の装置に備えられる前記塩濃度の調節装置において、前記反応チャンバ３０１は、微生物を含む試料が流入及び流出される流入口３０９及び流出口３１０をさらに備えうる。

本発明の装置に備えられる塩濃度調節装置において、前記陽イオン交換膜は、陽イオンは通過させるが、陰イオンの通過には１００％に近い抵抗を表す膜であり、逆に、陰イオン交換膜は、陰イオンは通過させるが、陽イオン通過には１００％に近い抵抗を表す膜である。前記陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜は、公知のものであり、当業者が容易にそれを購入して使用しうる。また、上記本発明に係る陽イオン交換膜、および陰イオン交換膜で説明したものと同一であるためここでは省略する。

本発明の装置に備えられる塩濃度調節装置において、前記第１電極及び第２電極の材質は、上記に説明したものと同一のものであるため、ここでは省略する。

本発明に備えられる前記塩濃度調節装置は、前記反応チャンバに試料を流入させるためのポンプ、前記反応チャンバから試料を流出させるためのポンプ及び前記流入及び流出を調節するための弁をさらに備えうる。例えば、前記反応チャンバに試料を流入させるためのポンプは、チャンネルを通じて前記流入口に連結され、前記反応チャンバから試料を流出させるためのポンプは、チャンネルを通じて前記流出口に連結されうる。

前記第１電極及び第２電極は、それぞれ正極及び負極電源に連結されるか、それぞれ負極及び正極電源に連結されうる。望ましくは、前記第１電極及び第２電極は、電圧の方向を変化させうる可変電源に連結されている。前記第１電極及び第２電極に連結される電圧の方向は、本発明の装置において、前記陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜の配置によって変わり、当業者ならば、前記反応チャンバ中のイオン物質が減少する方向に適切に方向を設定しうる。

本発明の装置はまた、前記反応チャンバの前記流出口を通じて前記反応チャンバと連結されている微生物捕獲手段が備えられている容器を備える。

前記反応チャンバの前記流出口を通じて前記反応チャンバと連結されている前記微生物捕獲手段は、その特性及び微生物を含む試料の塩濃度及びｐＨなどの特性によって微生物をその表面に付着させうる。

本発明に係る微生物捕獲手段については、本発明に係る塩濃度の低下した試料をと微生物捕獲手段とを接触させるステップで説明したものと同様のものであるためここでは省略する。

本発明に係る固体支持体が含まれている容器は、任意の形態の容器でありうる。例えば、チャンバ、チャンネル、またはカラムの形態でありうる。本発明の容器の一具体例は、ビーズ形状の前記固体支持体がカラム内に充填されている容器である。

本発明の装置はまた、前記容器に備えられたバッファ保存部をさらに備えうる。前記バッファ保存部は、前記微生物試料をｐＨ３．０ないし６．０に調整するか、または希釈するのに使われうるバッファを備える。前記バッファは、例えば、酢酸バッファまたはリン酸バッファとなりうる。前記保存部は、前記容器の内部と流体連通されている。したがって、前記保存部は、前記容器内にバッファ溶液を前記反応チャンバに提供することによって、前記反応チャンバで脱塩によって固体支持体に結合する物質が除去された試料溶液に適当なｐＨ及び塩濃度を提供しうる。

本発明の装置は、ラボオンチップとして具現されうる。

以下、本発明を実施例を通じてさらに詳細に説明する。しかし、これらの実施例は、本発明を例示的に説明するためのものであり、本発明の範囲がこれらの実施例に限定されるものではない。

例１：柱アレイが形成されている表面を有する固体支持体を利用した尿模似溶液中の大腸菌の濃縮：細胞捕獲を妨害する因子の探索
本実施例では、試料入口と出口とが備えられており、サイズが１０ｍｍｘ２３ｍｍであるシリコンチップ上に柱構造のアレイが形成されている表面を有するチャンバを有する流動装置にバクテリア細胞を含む試料を流しつつ、細胞を前記固体支持体上に付着させ、流れ出る試料中のバクテリア細胞の数をコロニー係数を通じて決定し、これから前記固体支持体によるバクテリア細胞の捕獲効率を計算した。前記柱アレイにおいて、柱の間の距離は１２μｍであり、柱の高さが１００μｍであり、各柱の断面は、一辺の長さが２５μｍである正四角形である。

前記固体支持体は、表面に対する体積比率は、１５２．１８ｍｍ（Ｖ／Ｓ）であり、ｍｍ２単位面積当りのカラムの個数は、８１６個である。

前記柱アレイが形成された領域の表面は、ＳｉＯ_２層上にＯＴＣがＳＡＭコーティングされた表面を有する。水接触角は、約８０°であった。

前記細胞試料は、０．０１ ＯＤ_６００の大腸菌を含む、酢酸ナトリウムバッファに基づいた溶液と透析された尿に基づいた溶液とを使用した。

前記酢酸ナトリウムバッファに基づいた溶液（ｐＨ４．０）は、次の通りである：
バッファ：１００ｍＭの酢酸ナトリウムバッファ（ｐＨ４．０）。

バッファ＋塩：１００ｍＭの酢酸ナトリウムバッファ（ｐＨ４．０）に塩の濃度、８８ｍＭのＮａＣｌ、６７ｍＭのＫＣｌ、３８ｍＭのＮＨ_４Ｃｌ及び１８ｍＭのＮａ_２ＳＯ_４となるように、ＮａＣｌ ０．５１４ｇ、ＫＣｌ ０．５ｇ、ＮＨ_４Ｃｌ ０．２０３ｇ、Ｎａ_２ＳＯ_４ ０．２５９ｇを添加して得られた溶液。

バッファ＋塩＋要素：前記“バッファ＋塩”溶液に３３３ｍＭの要素を含む溶液。

バッファ＋塩＋要素＋クレアチン：前記“バッファ＋塩”溶液に３３３ｍＭの要素及び９．８ｍＭのクレアチンを含む溶液。

バッファ＋塩＋要素＋クレアチン＋尿酸：前記“バッファ＋塩”溶液に３３３ｍＭの要素及び９．８ｍＭのクレアチン及び２．５ｍＭの尿酸を含む溶液。

バッファ＋塩＋要素＋クレアチン＋尿酸＋ブドウ糖：前記“バッファ＋塩”溶液に３３３ｍＭの要素及び９．８ｍＭのクレアチン及び２．５ｍＭの尿酸及び０．６ｍＭの葡萄糖を含む溶液。

前記透析された尿に基づいた溶液は、透析された尿と２×前記酢酸ナトリウムバッファに基づいた各溶液を１：１に混合して得られた、最終ｐＨが３．９７である。

前記尿試料は、２００μｌ／分の流速で入口から前記チャンバを通じて出口に２００μｌを流した。実験は、それぞれ３回反復した。細胞係数は、前記固体支持体に尿試料を流す前と流した後とに、出口を通じて出る流出液中の細胞を数えた。

図６は、柱アレイが形成されている表面を有する固体支持体を利用して尿中の細胞を濃縮した結果を示す図面である。尿内に存在する塩の濃度及びその他の物質（主に、クレアチン）によって捕獲効率が低下するということが分かる。

例２：柱アレイが形成されている表面を有する固体支持体を利用した尿中の大腸菌の濃縮：尿の希釈比率及び流速による濃縮効果の測定
本実施例では、試料入口と出口とが備えられており、サイズが１０ｍｍｘ２３ｍｍであるシリコンチップ上に柱のアレイが形成されている表面を有するチャンバを有する流動装置に、バクテリア細胞を含む試料を流しつつバクテリア細胞を前記固体支持体上に付着させ、流れ出る試料中の細胞の数をコロニー係数を通じて決定し、これから前記固体支持体によるバクテリア細胞の捕獲効率を計算した。前記柱アレイにおいて、柱の間の距離は１２μｍであり、柱の高さが１００μｍであり、各柱の断面は、一辺の長さが２５μｍである正四角形である。

前記固体支持体は、表面に対する体積比率は、１５２．１８ｍｍ（Ｖ／Ｓ）であり、ｍｍ^２単位面積当りのカラムの個数は、８１６個である。

前記柱アレイが形成された領域の表面は、ＳｉＯ_２層上にＰＥＩＭがＳＡＭコーティングされた表面を有する 。水接触角は、約８０°であった。

試料は、次のように準備した。バッファと尿とを希釈倍率に合わせつつ、最終体積が１ｍｌとなるように混合した。ここに、１０μｌの１．０ ＯＤの大腸菌を入れた。

前記希釈された尿試料は、１００μｌ／分、３００μｌ／分、および５００μｌ／分の流速で入口から前記チャンバを通じて出口に２００μｌを流した。実験は、それぞれ３回反復した。バクテリア細胞係数は、前記固体支持体に尿試料を流す前と流した後とに、出口を通じて出る流出液中の細胞を数えた。

図７は、柱アレイが形成されている表面を有する固体支持体を利用して尿中の細胞を濃縮した結果を示す図面であって、尿の希釈及び流速による結果を示す図面である。図７に示したように、希釈倍数が増加するにつれて、細胞捕獲効率が向上し、流速が増加するにつれて、細胞捕獲効率が低下した。

図６及び図７に示したように、尿試料中には、微生物が固体支持体に付着することを妨害する物質、例えば、イオン物質及びクレアチンが存在するため、尿中の微生物を固体支持体を利用して分離しようとする場合には、これらを除去する必要がある。また、尿中の微生物は、高い希釈比率、通常５倍以上に希釈して初めて、固体支持体に付着する効率が高かった。

実施例３：電圧が電気透析による尿試料の脱塩に及ぼす影響
本実施例では、図３に示したような塩濃度の調節装置の反応チャンバに尿試料を導入し、第１電極３０６を正極電圧に連結し、第２電極３０７を負極電圧に連結して、前記尿試料に対して電気透析を実施した。

使われた尿試料は、伝導度が１９．５５ｍＳ／ｃｍであり、ｐＨ６．５であり、各イオンチャンバ３０２’，３０２’’，３０３’，３０３’’に含まれた伝導性媒質は、２．４６ｍＳ／ｃｍのＮａＣｌ水溶液であった。陽イオン交換膜は、強酸交換膜（−ＳＯ_３ ⁻Ｎａ^＋ｆｏｒｍ、韓国浄水工業（株）、韓国、安山）で形成されており、陰イオン交換膜は、強塩基（−Ｎ^＋（ＣＨ_３）Ｃｌ⁻ｆｏｒｍ、韓国浄水工業（株）、韓国、安山）で形成されている。反応チャンバのサイズは、２×２×１０ｍｍ^３であった。使われた電極は、１０×１０ｍｍ^２のＰｔであり、電極と電極との間隔は、１ｃｍであった。

図８は、尿試料０．２ｍｌを前記反応チャンバに導入し、３分間電圧を印加した後、前記反応チャンバ中の尿試料の電気伝導度を測定した結果である。図８に示したように、電圧が高いほど尿試料の脱塩比率が高かった。

実施例４：電気透析による尿試料の脱塩が固体支持体による微生物の捕獲に及ぼす影響
本実施例では、尿試料を脱塩させ、脱塩された尿試料を固体支持体に接触させて、固体支持体に微生物が捕獲される効率を測定した。

図３に示したような塩濃度の調節装置の反応チャンバに尿試料を導入し、第１電極３０６を正極電圧に連結し、第２電極３０７を負極電圧に連結して、前記尿試料に対して電気透析を実施した。

使われた尿試料（尿試料２）は、伝導度が７．３０ｍＳ／ｃｍであり、ｐＨ６．５であり、各イオンチャンバ３０２’，３０２’’，３０３’，３０３’’に含まれた伝導性媒質は、２．４６ｍＳ／ｃｍのＮａＣｌ水溶液であった。陽イオン交換膜は、強酸交換膜（約１ｍｍ）（−ＳＯ_３ ⁻Ｎａ^＋ｆｏｒｍ、韓国浄水工業（株）、韓国、安山）で形成されており、陰イオン交換膜（約１ｍｍ）は、強塩基（−Ｎ^＋（ＣＨ_３）Ｃｌ⁻ｆｏｒｍ、韓国浄水工業（株）、韓国、安山）で形成されている。反応チャンバのサイズは、２×２×１０ｍｍ^３であった。使われた電極は、１０×１０ｍｍ^２のＰｔであり、電極と電極との間隔は１ｃｍであった。尿試料０．２ｍｌを前記反応チャンバに導入し、電圧は１．５Ｖ／分を３０秒間印加し、２．５Ｖ／分を１分間印加し、３Ｖ／分を２分間印加して、総３．５分間印加した。

前記電気透析された試料に大腸菌を添加して、０．０１ ＯＤ（約１０^７細胞／ｍｌ）にして希釈し、非平面形状の固体支持体に接触させて微生物を前記固体支持体に結合させ、それから各試料による細胞結合効率を測定した。

試料入口と試料出口とが備えられており、サイズが１０ｍｍ×２３ｍｍであるシリコンチップ上に柱のアレイが形成されている表面を有するチャンバを有する流動装置に、前記電気透析された大腸菌細胞を含む尿試料を流しつつ細胞を前記固体支持体上に付着させ、流れ出る試料中の大腸菌細胞の数を光学密度測定を通じて決定し、これから前記固体支持体による大腸菌細胞の捕獲効率を計算した。前記柱アレイにおいて、柱の間の距離は１２μｍであり、柱の高さが１００μｍであり、各柱の断面は、一辺の長さが２５μｍである正四角形である。

前記固体支持体は、表面に対する体積比率は、１５２．１８ｍｍ（Ｖ／Ｓ）であり、１ｍｍ^２単位面積当りのカラムの個数は、８１６個である。

前記柱アレイが形成された領域の表面は、ＳｉＯ_２層上にＯＴＣがＳＡＭコーティングされた表面を有する。

水接触角は、約８０°であった。

０．０１ ＯＤ_６００の大腸菌を含む投与された尿試料は、１００ｍＭの酢酸ナトリウムバッファ（ｐＨ４．０）でそれぞれ２倍（試料：バッファ＝１：１）（Ｄ２ともいう）及び５倍（試料：バッファ＝１：４）（Ｄ５ともいう）に希釈させた。前記Ｄ２及びＤ５試料のｐＨは、それぞれｐＨ４．０ないしｐＨ４．５であった。

前記尿試料は、２００μｌ／分の流速で入口から前記チャンバを通じて出口に２００μｌμＬを流した。実験は、それぞれ３回反復した。細胞係数は、前記固体支持体に尿試料を流す前と流した後とに出口を通じて出る流出液中の細胞数を決定した。

図９は、尿試料を電気透析することが、微生物が固体支持体に付着する効率に及ぼす影響を示す図面である。図９に示したように、電気透析を行った場合が、電気透析を行っていない場合に比べて、細胞結合効率が顕著に優秀であった（細胞結合効率＞９５％）。また、電気透析を行った場合には、Ｄ５及びＤ２で何れも９５％以上であったが、電気透析を行っていない場合には、Ｄ２試料の細胞結合効率は、Ｄ５試料の細胞結合効率に比べて、５０％未満に顕著に低かった。

図１０は、３種類の尿試料を電気透析し、１００ｍＭの酢酸ナトリウムバッファ（ｐＨ４．０）で２倍（Ｄ２ともいう）希釈した試料の細胞結合効率を示す図面である。図１０に示したように、電気透析を行う場合、試料を２倍に希釈しても何れも９５％以上の結合効率を示した。一方、電気透析を行っていない場合、尿試料による偏差が大きく、細胞結合効率も７０％未満であった。図１０に使われた尿試料１、２及び３の伝導度は、それぞれ７．７１ｍＳ／ｃｍ、７．３０ｍＳ／ｃｍ、及び１１．２ｍＳ／ｃｍであり、ｐＨは、６．５ないし６．７であった。尿試料を電気透析する場合、試料を５倍に希釈した場合にも、何れも９５％以上の細胞結合効率を示した（データは表さない）。
実施例５：電気透析が微生物の破砕及び生存力に及ぼす影響
図３に示したような塩濃度の調節装置の反応チャンバに尿試料を導入し、第１電極３０６を正極電圧に連結し、第２電極３０７を負極電圧に連結し、前記尿試料に対して電気透析を実施した。

使われた尿試料は、伝導度が７．３０ｍＳ／ｃｍであり、ｐＨ６．５であり、各イオンチャンバに含まれた伝導性媒質は、２．４６ｍＳ／ｃｍのＮａＣｌ水溶液であった。陽イオン交換膜は、強酸交換膜（約１ｍｍ）（−ＳＯ_３ ⁻Ｎａ^＋ｆｏｒｍ、韓国浄水工業（株）、韓国、安山）で形成されており、陰イオン交換膜（約１ｍｍ）は、強塩基（−Ｎ^＋（ＣＨ_３）Ｃｌ⁻ｆｏｒｍ、韓国浄水工業（株）、韓国、安山）で形成されている。反応チャンバのサイズは、２×２×１０ｍｍ^３であった。使われた電極は、１０×１０ｍｍ^２のＰｔであり、電極と電極との間隔は１ｃｍであった。尿試料０．２ｍｌを前記反応チャンバに導入し、電圧は、それぞれ設定された値で総３．５分間印加した。

前記電気透析された試料に大腸菌を添加して、０．０１ ＯＤ（約１０^７細胞／ｍｌ）にした。次いで、電気透析された尿試料を遠心分離し、上澄み液を鋳型とし、配列番号１及び２のオリゴヌクレオチドをプライマーとして定量ＰＣＲ（ｑＰＣＲ）を行って、電気透析が細胞破砕に及ぼす影響を確認した。前記ｑＰＣＲは、ライトサイクラー（Ｌｉｇｈｔｃｙｃｌｅ 登録商標）２．０リアル−タイムＰＣＲシステム（２．０ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ ＰＣＲ ｓｙｓｔｅｍ）（Ｒｏｃｈｅ株式会社製）を用いて行い、Ｃｔ値は、ライトサイクラー（Ｌｉｇｈｔｃｙｃｌｅ 登録商標）２．０リアル−タイムＰＣＲシステムに備えられている方法を用いて自動的に算出された。また、電気透析された尿試料を培養して、コロニー係数を通じて微生物の生存力を決定した。

図１１は、電気透析された尿試料を鋳型としてｑＰＣＲした結果を示す図面である。図１１に示したように、Ｃｔ値は、加えられた電圧によって大きい偏差を示さなかった。したがって、微生物は、電気透析過程でほとんど破砕されていないと見なされる。

図１２は、電気透析された尿試料を培養してコロニー係数した結果を示す図面である。図１２に示したように、電圧が高まるにつれて、微生物の生存力は減少する。

実施例６：電気透析された尿試料の希釈がｐＨ及び塩濃度に及ぼす影響
本実施例では、実施例５と同じ方法で尿試料に対して電気透析を実施し、電気透析された試料の伝導度を電気透析によって２２５μＳ／ｃｍに合せた後、２００ｍＭの酢酸バッファ（ｐＨ４）で希釈して得られる溶液のｐＨ及び塩濃度を測定した。

図１３は、電気透析された尿試料の含量による電気透析された尿試料と２００ｍＭの酢酸バッファとの混合溶液のｐＨ及び塩濃度を示す図面である。図１３に示したように、透析された尿試料の含量が５５％ないし９９％の範囲で、前記混合溶液のｐＨ及び塩濃度は、固体支持体を利用した微生物を分離するための最適のｐＨ及び塩濃度であるｐＨ３ないし６及び、塩濃度１０ｍＭないし５００ｍＭの範囲に含まれた。

したがって、尿試料を電気透析する場合、尿試料をほとんど希釈せずとも微生物を分離しうる。したがって、分析に使われる試料の量を減らせる。

本発明は、前記実施例を参照して説明されたが、それは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。

本発明は、塩濃度の調節装置関連の技術分野に適用可能である。

本発明の方法及び装置に使われる塩濃度の調節装置の一例を示す平面図である。 本発明の方法及び装置に使われる塩濃度の調節装置の他の一例を示す平面図である。 本発明の方法及び装置に使われる塩濃度の調節装置の他の一例を示す図面である。 図２に開示された装置を利用して、試料中の塩濃度を低下させる過程を示す図面である。 図３に開示された装置を利用して、試料中の塩濃度を低下させる過程を示す図面である。 柱アレイが形成されている表面を有する固体支持体を利用して尿中の細胞を濃縮した結果を示す図面である。 柱アレイが形成されている表面を有する固体支持体を利用して尿中の細胞を濃縮した結果を示す図面であって、尿の希釈及び流速による結果を示す図面である。 電圧に対する尿試料の脱塩比率を示す図面である。 尿試料を電気透析することが、微生物が固体支持体に付着する効率に及ぼす影響を示す図面である。 ３種類の尿試料を、電気透析が固体支持体に細胞が結合する効率に及ぼす影響を示す図面である。 直流電圧に対する電気透析された尿試料を鋳型として得られたＣｔ値を示す図面である。 直流電圧に対する細胞生存力を示す図面である。 電気透析された尿試料の含量による、電気透析された尿試料と２００ｍＭの酢酸バッファとの混合溶液のｐＨ及び塩濃度を示す図面である。

符号の説明

２０１ 反応チャンバ、
２０２ 第１電極チャンバ、
２０３ 第２電極チャンバ、
２０４ 陰イオン交換膜、
２０５ 陽イオン交換膜、
２０６ 第１電極、
２０７ 第２電極、
２０８，２０８’ イオン交換媒質、
２０９ 流入口、
２１０ 流出口。

Claims (26)

1. 陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜によって端部が仕切られる反応チャンバと、
   前記陰イオン交換膜及び第１電極によって端部が仕切られ、かつイオン交換媒質を含む第１電極チャンバと、
   前記陽イオン交換膜及び第２電極によって端部が仕切られ、かつイオン交換媒質を含む第２電極チャンバと、を備える塩濃度調節装置の前記反応チャンバに微生物を含む試料を導入するステップと、
   前記第１電極と第２電極との間に電圧を印加し、前記反応チャンバ中の微生物を含む試料を電気透析して前記微生物を含む試料の塩濃度を低下させて、水接触角が７０°〜９５°の疎水性を有する固体支持体、またはその表面にアミン系の官能基を一つ以上有する固体支持体の固体表面に付着する比率を上昇させるステップと、
   ｐＨ３．０ないし６．０の範囲で前記塩濃度の低下した試料と前記固体支持体とを接触させるステップと、を含む試料から微生物を分離する方法であって、
   前記試料は、生物的試料であることを特徴とする試料から微生物を分離する方法。
2. 前記固体支持体は、表面に複数の突起が形成されている柱構造を有する固体支持体、ビーズ形状を有する固体支持体及び表面に複数の孔隙が形成されているふるい構造を有する固体支持体で構成された群から選択されることを特徴とする請求項１のいずれか１項に記載の試料から微生物を分離する方法。
3. 前記突起は、アスペクト比として、柱の高さ：柱の断面の長さが１：１ないし２０：１であることを特徴とする請求項２に記載の試料から微生物を分離する方法。
4. 前記柱構造は、柱の高さ：柱の間の距離の比率が１：１ないし２５：１であることを特徴とする請求項３に記載の試料から微生物を分離する方法。
5. 前記柱構造は、柱の間の距離が５μｍないし１００μｍの範囲を有することを特徴とする請求項４に記載の試料から微生物を分離する方法。
6. 前記アミン系の官能基を一つ以上有する表面は、ポリエチレンイミントリメトキシシラン（ＰＥＩＭ）でコーティングされていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の試料から微生物を分離する方法。
7. 前記疎水性は、前記固体支持体の表面をオクタデシルジメチル（３−トリメトキシシリルプロピル）アンモニウム（ＯＴＣ）またはトリデカフルオロテトラヒドロオクチルトリメトキシシラン（ＤＦＳ）の化合物でコーティングして付与される性質であることを特徴とする請求項１に記載の試料から微生物を分離する方法。
8. 前記塩濃度調節装置は、前記反応チャンバを２個以上有しており、
   ２個以上のそれぞれの反応チャンバが、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜によって端部に仕切られ、かつイオン交換媒質を含むイオンチャンバを介して連結されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の試料から微生物を分離する方法。
9. 前記第１電極チャンバは、前記陰イオン交換膜と陽イオン交換膜とを有し、前記陰イオン交換膜に対向し、かつ前記第１電極チャンバ内に位置する陽イオン交換膜と、によって端部を仕切られ、さらにイオン交換媒質を含む第１イオンチャンバ、及び前記陰イオン交換膜に対向して前記第１電極チャンバ内に位置する陽イオン交換膜と前記第１電極とによって端部を仕切られる第２イオンチャンバで構成され、
   前記第２電極チャンバは、前記陰イオン交換膜と前記陽イオン交換膜とを有し、前記陽イオン交換膜に対向して前記第２電極チャンバ内に位置する陰イオン交換膜とによって端部を仕切られ、さらにイオン交換媒質を含む第１イオンチャンバ及び、前記陽イオン交換膜に対向して前記第２電極チャンバ内に位置する陰イオン交換膜と前記第２電極とによって端部を仕切られる第２イオンチャンバで構成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の試料から微生物を分離する方法。
10. 前記電圧は、第１電極及び第２電極をそれぞれ正極及び負極電源に連結させて印加することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の試料から微生物を分離する方法。
11. 前記イオン交換媒質は、電解質水溶液であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の試料から微生物を分離する方法。
12. 前記微生物は、バクテリア、カビまたはウイルスであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の試料から微生物を分離する方法。
13. 前記生物的試料は、尿であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の試料から微生物を分離する方法。
14. 前記接触ステップ前に、前記電気透析された試料をリン酸バッファまたは酢酸バッファで希釈するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の試料から微生物を分離する方法。
15. 請求項１ないし１４のうち何れか１項に記載の方法によって分離された微生物から核酸の分離、核酸の増幅反応及び核酸の混成化反応で形成された群から選択された一つ以上の過程を、前記反応チャンバと同じ空間または異なる空間で行うことを特徴とする微生物を処理する方法。
16. 陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜によって端部が仕切られ、かつ試料注入口及び流出口が備えられた反応チャンバと、
    前記陰イオン交換膜及び第１電極によって端部が仕切られ、かつイオン交換媒質を含む第１電極チャンバと、
    前記陽イオン交換膜及び第２電極により端部が仕切られ、かつイオン交換媒質を含む第２電極チャンバと、
    前記反応チャンバの前記流出口を通じて前記反応チャンバと連結されており、水接触角が７０°ないし９５°の疎水性を有する固体支持体、またはその表面にアミン系の官能基を一つ以上有する固体支持体が備えられている容器と、を備え、
    かつ、前記反応チャンバは、当該反応チャンバ中に注入された微生物を含む試料を第１電極および第２電極間に電圧を印加することによって電気透析して前記微生物を含む試料の塩濃度を低下させ、かつ前記微生物が前記固体支持体と付着する比率を上昇させることを特徴とする、微生物を含む試料から微生物を分離するための装置。
17. 前記第１電極及び第２電極は、それぞれ正極及び負極電源に連結されていることを特徴とする請求項１６に記載の微生物を含む試料から微生物を分離するための装置。
18. 前記容器は、バッファ溶液保存部をさらに備えることを特徴とする請求項１６または１７に記載の微生物を含む試料から微生物を分離するための装置。
19. 前記固体支持体は、表面に複数の突起が形成されている柱構造を有する固体支持体、ビーズ形状を有する固体支持体及び表面に複数の孔隙が形成されているふるい構造を有する固体支持体で構成された群から選択されることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の微生物を含む試料から微生物を分離するための装置。
20. 前記突起は、アクペクト比として、柱の高さ： 柱の断面の長さが１：１ないし２０：１であることを特徴とする請求項１９に記載の微生物を含む試料から微生物を分離するための装置。
21. 前記柱構造は、柱の高さ：柱の間の距離の比率が１：１ないし２５：１であることを特徴とする請求項１９または２０に記載の微生物を含む試料から微生物を分離するための装置。
22. 前記柱構造は、柱の間の距離が５μｍないし１００μｍの範囲を有することを特徴とする請求項１９〜２１のいずれか１項に記載の微生物を含む試料から微生物を分離するための装置。
23. 前記アミン系の官能基を一つ以上有する表面は、ポリエチレンイミントリメトキシシラン（ＰＥＩＭ）でコーティングされていることを特徴とする請求項１６に記載の微生物を含む試料から微生物を分離するための装置。
24. 前記疎水性は、前記固体支持体の表面をオクタデシルジメチル（３−トリメトキシシリルプロピル）アンモニウム（ＯＴＣ）またはトリデカフルオロテトラヒドロオクチルトリメトキシシラン（ＤＦＳ）の化合物でコーティングして付与される性質であることを特徴とする請求項１６に記載の微生物を含む試料から微生物を分離するための装置。
25. 前記反応チャンバが２個以上有しており、２個以上のそれぞれの反応チャンバが、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜によって端部に仕切られ、かつイオン交換媒質を含むイオンチャンバを介して連結されていることを特徴とする請求項１６〜２４のいずれか１項に記載の微生物を含む試料から微生物を分離するための装置。
26. 前記第１電極チャンバは、前記陰イオン交換膜と前記陰イオン交換膜に対向して前記第１電極チャンバ内に位置する陽イオン交換膜とによって端部に仕切られる第１イオンチャンバ及び、前記陰イオン交換膜に対向して前記第１電極チャンバ内に位置する陽イオン交換膜と前記第１電極とによって端部に仕切られる第２イオンチャンバで構成され、
    前記第２電極チャンバは、前記陽イオン交換膜と前記陽イオン交換膜に対向して前記第２電極チャンバ内に位置する陰イオン交換膜とによって端部に仕切られる第１イオンチャンバ及び、前記陽イオン交換膜に対向して前記第２電極チャンバ内に位置する陰イオン交換膜と前記第２電極とによって端部に仕切られる第２イオンチャンバで構成されることを特徴とする請求項１６〜２５のいずれか１項に記載の微生物を含む試料から微生物を分離するための装置。

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