JP5215677B2 - 多孔質フィルターカートリッジ - Google Patents
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Description
ところで、従来の多孔質フィルターカートリッジの一例として、例えば次のようなものがある。特許文献1には、多孔質フィルターを載せるリブを中心から同心円状に円周方向に沿って複数配置した構成が記載されている。リブはカートリッジの内側ハウジング面に粗いメッシュ状に形成されている。また、特許文献2には、多孔質フィルターを支持する膜支持部に充填剤を組み込んだ構成が記載されている。さらに、特許文献3には、多孔質フィルターを支持する膜支持部に多孔質サポート材を組み込んだ構成が記載されている。
また、上記特許文献2に開示された従来の多孔質フィルターカートリッジでは、圧力抵抗が高くなるために、液使用量を多く必要とするとともに、液残りが生じやすいために、コンタミネーションが起きて効率の良い測定を行い難い。
さらに、上記特許文献3に開示された従来の多孔質フィルターカートリッジでは、上記特許文献2と同様に圧力抵抗が高くなるため、液使用量を多く必要とするとともに、液残りが生じやすいために、コンタミネーションが起きて効率の良い測定を行い難く、コストアップに繋がる。
加えて、上記特許文献1、2、3に開示された従来のいずれの多孔質フィルターカートリッジにおいても、圧力を掛けながら液体を通流させるので、その圧力によって多孔質フィルターが破損する虞がある。
特に、核酸を抽出するための多孔質フィルターカートリッジにおいては、少量検体から高純度の核酸を高濃度で回収することが望まれている。また、細胞等からの核酸に対しては、検体が多孔質膜に詰まりやすく、そのため、濾過面積を広くすることが必要とされている。しかし、リブの数や面積を減らすとフィルターへの応力集中が生じやすくなり、フィルターの破損に繋がることになる。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、コンタミネーションを起こし難く、コスト面で有利にして破損することなく効率の良い濾過、抽出処理を行うことができる多孔質フィルターカートリッジを提供することを目的としている。
(1) 底部中央に排出用開口が形成された有底筒状のキャップの内側で、多孔質フィルターが前記底部に保持された多孔質フィルターカートリッジであって、
前記キャップの底部に前記排出用開口を中心として放射状に前記多孔質フィルターを支持する複数のリブが立設され、
前記複数のリブのうち少なくともいずれかは、前記排出用開口の中央部で該排出用開口を跨いで連結され、該連結されたリブの連結部の頂面に前記多孔質フィルター側へ突起する凸状面が形成された多孔質フィルターカートリッジ。
前記リブの頂面に前記多孔質フィルター側へ突起する複数の凸部が形成された多孔質フィルターカートリッジ。
前記リブの前記多孔質フィルターと接触する頂面の角部が曲面状に面取り加工されている多孔質フィルターカートリッジ。
前記リブの前記多孔質フィルターと接触する頂面は、前記多孔質フィルターが前記排出用開口に向けて凹形状となるように、前記キャップの底部からの高さを径方向に応じて異なる高さに設定された多孔質フィルターカートリッジ。
前記キャップの底部に、該キャップ中心からの半径方向長さの異なるリブがそれぞれ混在配置された多孔質フィルターカートリッジ。
前記多孔質フィルターと前記キャップとがインサート成形によって一体成形された多孔質フィルターカートリッジ。
前記多孔質フィルターが、核酸吸着性多孔質膜を含む多孔質フィルターカートリッジ。
<第1実施形態>
図1は本発明に係る多孔質フィルターカートリッジの外観斜視図、図2は図1の多孔質フィルターカートリッジの分解斜視図である。
図1、図2に示すように、実施形態の多孔質フィルターカートリッジ1は、主に、バレル3と、キャップ5と、多孔質フィルター7とからなる。
バレル3は、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネイト、ポリ塩化ビニル等のインサート射出成形可能な樹脂材料を用いて形成され、円筒形状の上部の注入口19には蓋体21がヒンジ部材23を介して連結されている。バレル3単体は、大径側筒部11と小径側筒部13とを有し、小径側筒部13の下側にキャップ側融着部17が形成されている。
図3、図4、図5に示すように、キャップ5の内側底部のリブ27は、底部を中心として放射状に形成され、排出用の開口29の中央部でこの開口29を跨いで連結された複数(図示例では6個)の交差状リブ35と、交差状リブ35同士の間で、円周方向に等間隔(中心角が均等)で配置され、径方向の長さの異なる2種類の補助リブ37,39とを有する。補助リブ37のキャップ中央側先端は、開口29の内径よりさらに内側に突出した長さに形成され、補助リブ39のキャップ中央側先端は、開口29の内径より外側になる長さに形成されている。また、交差状リブ35同士の間に補助リブ37が配置され、さらに交差状リブ35と補助リブ37との間にそれぞれ補助リブ39が配置されている。キャップ5の底面は開口29に向けて傾斜したテーパ面45で形成されており、交差状リブ35,補助リブ37,39は、このテーパ面45から多孔質フィルター側へ立設されている。そして、キャップ5中央における交差状リブ35の連結部43の多孔質フィルター側では、多孔質フィルター側へ湾曲して突起する凸状面41が形成されている。
図6に示す上記構成の多孔質フィルターカートリッジ1の使用形態としては、次のようになる。ここでは一例として核酸抽出処理に用いる場合を説明する。まず、核酸を含む試料溶液として、検体として採血された全血、血漿、血清、尿、便、精液、唾液などの体液、あるいは植物(又はその一部)、動物(又はその一部)など、或いはそれらの溶解物及びホモジネートなどの生物材料から調製された溶液を用意する。これらの溶液を、細胞膜を溶解して核酸を可溶化する試薬を含む水溶液で処理する。これにより細胞膜及び核膜が溶解されて、核酸が水溶液内に分散する。例えば、試料が全血の場合、塩酸グアニジン、Triton−X100、プロテアーゼK(SIGMA製)を添加した状態で、60℃で10分インキュベートすることによって赤血球の除去、各種タンパク質の除去、白血球の溶解及び核膜の溶解がなされる。
次に、本発明に係る多孔質フィルターカートリッジの第2実施形態について説明する。
本実施形態の多孔質フィルターカートリッジは、第1実施形態における多孔質フィルターカートリッジの交差状リブ35と補助リブ37,39の形状が異なっている他は、同様の構成である。
図8に本実施形態におけるキャップの図5に相当する一部破断外観斜視図、図9に同じく図4に相当するキャップのI−I線断面図を示した。
これにより、これら複数の空間51および連結部43の凸状面41により形成される空間(図7に示す空間47)を通じて液の抜けを良好にすることができる。
次に、多孔質フィルターカートリッジ1のキャップ5の製造方法について説明する。
図10は多孔質フィルターカートリッジのキャップ5に対する製造工程を(a)〜(d)に段階的に示した一部断面説明図である。
図11に示すように、ピン501は、円錐状突部513の円周方向に、交差状リブ35を成形するための凹部515と、補助リブ37,39を成形するための凹部517,519とが配列されており、円錐状突部513の中央部には、連結部43を成形するための孔部521が設けられている。孔部521の内周面は円弧状であることにより、連結部43が円柱状に成形される。
次に、キャップ5が備えた多孔質フィルターカートリッジの製造方法について説明する。
図13は多孔質フィルターカートリッジの製造工程を(a)〜(e)の各段階毎で示した工程説明図である。なお、本図は製造工程を概念的に表した図であり、多孔質フィルターカートリッジの形状は模式的に示してある。
図13において、(a)は多孔質フィルター挿入時、(b)はインサート時、(c)は型閉じ時の状態、(d)は樹脂射出時、(e)は射出完了時の状態をそれぞれ示している。
以下、核酸抽出装置による抽出動作と具体的な材料等を詳細に説明する。
図14は核酸抽出を行う装置構成の概略ブロック図、図15は抽出動作の工程を(a)〜(g)で表した説明図である。
次に、上記の多孔質フィルターカートリッジ1の多孔質フィルター7が備える核酸吸着性固相(ここでは一例として核酸吸着性多孔膜)について詳細に説明する。
ここでいう核酸吸着性固相は、シリカ若しくはその誘導体、珪藻土、又はアルミナを含有するものとすることができる。さらに、固相は、有機高分子を含有するものであってもよい。有機高分子は、多糖構造を有する有機高分子であることが好ましい。また、有機高分子は、アセチルセルロースであってもよい。さらに、有機高分子は、アセチルセルロースまたはアセチル価の異なるアセチルセルロースの混合物を鹸化処理した有機高分子とすることもできる。有機高分子は、再生セルロースであってもよい。これらについて、以下に詳細に説明する。
又、鹸化率を変えるには、水酸化ナトリウムの濃度を変えて鹸化処理を行えば良い。鹸化率は、NMR、IR又はXPSにより、容易に測定することができる(例えば、カルボニル基のピーク減少の程度で定めることができる)。
有機材料の多孔性固相にグラフトポリマー鎖を結合する方法としては、多孔性固相とグラフトポリマー鎖とを化学結合させる方法と、多孔性固相を起点として重合可能な二重結合を有する化合物を重合させグラフトポリマー鎖とする2つの方法がある。
<破損試験>
実施例1は、交差状リブが6本で連結部に凸状面が形成され、キャップの排出用開口の直径2mmの多孔質フィルターカートリッジであり、比較例1は実施例1に対してリブの連結部に凸状面が形成されていない多孔質フィルターカートリッジ、比較例2は、交差状リブを形成しない多孔質フィルターカートリッジである。これらのカートリッジを、遠心分離機(株式会社トミー精工 製 MX−300)により、回転速度を段階的に変化させて(8000rpm、15000rpm)多孔質フィルターの破損状態を調べた。その試験結果を表1に示す。各試験の結果は、10回の測定に対して破損が生じなかった回数を示している。つまり、分母が全測定回数、分子が破損なしであった回数である。
例えば、図16に示すように、連結部43の頂面が平坦状とされた構成であっても、多孔質フィルターへの負荷圧力が低い場合には十分に実用に供することができる。また、図17(a),(b)に示すように、交差状リブがなく、補助リブのみで構成した場合でも、リブ同士の間隔が狭くなっているので、多孔質フィルターに係る圧力を分散でき、破損防止効果が得られる。
3 バレル
5 キャップ
7 多孔質フィルター
19 注入口
27 リブ
29 排出口
35 交差状リブ
37 補助リブ
39 補助リブ
41 凸状面
43 連結部
49 凸部
Claims (7)
- 底部中央に排出用開口が形成された有底筒状のキャップの内側で、多孔質フィルターが前記底部に保持された多孔質フィルターカートリッジであって、
前記キャップの底部に前記排出用開口を中心として放射状に前記多孔質フィルターを支持する複数のリブが立設され、
前記複数のリブのうち少なくともいずれかは、前記排出用開口の中央部で該排出用開口を跨いで連結され、該連結されたリブの連結部の頂面に前記多孔質フィルター側へ突起する凸状面が形成された多孔質フィルターカートリッジ。 - 請求項1記載の多孔質フィルターカートリッジであって、
前記リブの頂面に前記多孔質フィルター側へ突起する複数の凸部が形成された多孔質フィルターカートリッジ。 - 請求項1または請求項2記載の多孔質フィルターカートリッジであって、
前記リブの前記多孔質フィルターと接触する頂面の角部が曲面状に面取り加工されている多孔質フィルターカートリッジ。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項記載の多孔質フィルターカートリッジであって、
前記リブの前記多孔質フィルターと接触する頂面は、前記多孔質フィルターが前記排出用開口に向けて凹形状となるように、前記キャップの底部からの高さを径方向に応じて異なる高さに設定された多孔質フィルターカートリッジ。 - 請求項1〜請求項4のいずれか1項記載の多孔質フィルターカートリッジであって、
前記キャップの底部に、該キャップ中心からの半径方向長さの異なるリブがそれぞれ混在配置された多孔質フィルターカートリッジ。 - 請求項1〜請求項5のいずれか1項記載の多孔質フィルターカートリッジであって、
前記多孔質フィルターと前記キャップとがインサート成形によって一体成形された多孔質フィルターカートリッジ。 - 請求項1〜請求項6のいずれか1項記載の多孔質フィルターカートリッジであって、
前記多孔質フィルターが、核酸吸着性多孔質膜を含む多孔質フィルターカートリッジ。
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