JP6024165B2 - 分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、分離装置に関する。

液相及び固相の混濁液あるいは液体中に固体粒子が分散した分散液から、所望の固相又は固体粒子を分離するためのフィルターを有する分離装置が知られている。フィルターを有する分離装置は、使用によってフィルターの目詰まりが生じるため、フィルターの目詰まりを抑制して分離効率を高めた分離装置が求められている。

フィルターの目詰まりを低減するための技術として、特許文献１には、シャフトを介して多孔質スクリーン（フィルター）を振動させる機械式の加振機構を有する構成が記載されている。また、特許文献２には、超音波装置を用いて液体に超音波を照射することによってフィルターを振動させる超音波式の加振機構を有する構成が記載されている。

特開平６−２６９２７４号公報 特開２００１−１５４６５号公報

上述の加振機構を有する分離装置においてもフィルターの目詰りをある程度抑制できるが、フィルターの目詰りをさらに抑制するためには、さらなる工夫が必要であった。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、フィルターの目詰まりを抑制して分離効率を高めた分離装置を提供することができる。

（１）本形態に係る分離装置は、開口と底面とを備えた収容容器と、第１開口と、該第１開口と対向する第２開口と、該第２開口を塞ぐフィルターと、を含む筒状の回収容器と、前記収容容器に振動を加える加振機構と、を含み、前記回収容器の少なくとも一部は、前記収容容器の底面と前記フィルターとが対向しつつ前記収容容器に収まっている。

回収容器の少なくとも一部が、収容容器の底面とフィルターとが対向しつつ収容容器に収まっているので、固形成分を含む被分離液が収容容器の開口から注入されると、フィルターを通過したろ液は、フィルターに対して重力が作用する方向を基準とした上方となる回収容器内に移動し、フィルターを通過しなかった残渣は、フィルターに対して重力が作用する方向を基準とした下方となる収容容器内に残る。すなわち、フィルターを基準とした流れの向きと重力が作用する向きとが逆向きとなる。また、加振機構によって収容容器に振動を加えると、収容容器及び被分離液を介してフィルターも振動する。本形態によれば、フィルターを基準とした流れの向きと重力が作用する向きとが逆向きとなり、さらに加振機構によって収容容器及びフィルターが振動させられることによって、被分離液に含まれる固形成分が、時間的に連続してフィルター孔に集中することを抑制できる。したがって、フィルターの詰まりを抑制して分離効率の高い分離装置を実現できる。また、被分離液に含まれる固形成分が必要以上にフィルターを抜けてしまう現象を抑制して、分離精度の高い分離装置を実現できる。さらに、被分離液に含まれる固形成分であって、被分離液に含まれる液体よりも比重の大きい固形成分をろ液側に分離する場合には、加振機構によって被分離液が攪拌されることによって、被分離液に含まれる固形成分とフィルターとが接触する確率が高くなるので、分離効率の高い分離装置を実現できる。

（２）上述の分離装置において、前記収容容器と前記回収容器とは、互いに固定されていなくてもよい。

収容容器と回収容器とが互いに固定されていないので、加振機構によって収容容器に振動が加えられると、収容容器の底面とフィルターとの距離が時間的に容易に変化する。すなわち、収容容器の底面とフィルターとに挟まれる領域の体積が時間的に容易に変化する。これによって、被分離液を攪拌する効果が高まり、被分離液に含まれる固形成分とフィルターとが接触する確率が高くなるので、分離効率の高い分離装置を実現できる。

（３）上述の分離装置において、前記収容容器の底面の面積は、前記収容容器の開口の面積よりも小さくてもよい。

これによって、収容容器の開口とフィルターとの面積の差に比べて収容容器の底面とフィルターとの面積の差が小さくなるので、収容容器の底面近傍の被分離液がフィルターと接触する確率が高まる。したがって、分離効率の高い分離装置を実現できる。また、収容容器の内形が柱状である場合に比べて、収容容器に対する回収容器の位置が変化した場合における被分離液の液面高さ（被分離液と大気との界面の高さ）の変化が小さくなる。これによって、被分離液が回収容器の位置の変化を妨げることを抑制できる。したがって、被分離液を攪拌する効果が高まり、固形成分とフィルターとが接触する確率が高くなるので、分離効率の高い分離装置を実現できる。

図１（Ａ）は、実施形態に係る分離装置１の斜視図、図１（Ｂ）は、実施形態に係る分離装置１の要部平面図及び要部平面図のＡ−Ａ線における要部断面図。 図２（Ａ）は、実施形態に係る分離装置１の第１使用例を説明するための要部断面図、図２（Ｂ）は、比較例を説明するための要部断面図。 第１使用例及び比較例における測定結果を示す表。 第２使用例における測定結果を示すグラフ。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．本実施形態に係る分離装置の構成
図１（Ａ）は、本実施形態に係る分離装置１の斜視図、図１（Ｂ）は、本実施形態に係る分離装置１の要部平面図及び要部平面図のＡ−Ａ線における要部断面図である。

本実施形態に係る分離装置１は、開口１１と底面１２とを備えた収容容器１０と、第１開口２１と、第１開口２１と対向する第２開口２２と、第２開口２２を塞ぐフィルター２３と、を含む筒状の回収容器２０と、収容容器１０に振動を加える加振機構３０と、を含み、回収容器２０の少なくとも一部は、収容容器１０の底面１２とフィルター２３とが対向しつつ収容容器１０に収まっている。

収容容器１０は、開口１１を有している。開口１１の機能の１つは、被分離液の入口となることである。開口１１は、回収容器２０の少なくとも一部が収容容器１０に収容されるために十分な大きさ及び形状であればよい。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、開口１１の形状は円形である。

収容容器１０は、底面１２を有している。底面１２は、回収容器２０が収容容器１０に収容された場合に、フィルター２３と対向配置されるために十分な大きさ及び形状であればよい。また、底面１２は、平面に限られず、一部に凹凸を有する面であってもよい。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、底面１２の形状は、円形の平面である。

回収容器２０は、第１開口２１を有する。第１開口２１の機能の１つは、フィルター２３を介したろ液の出口となることである。第１開口２１は、フィルター２３を通過したろ液の取り出しに十分な大きさ及び形状であればよい。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、第１開口２１の形状は円形である。

回収容器２０は、第２開口２２を有する。第２開口２２は、フィルター２３が設けられるために十分な大きさ及び形状であればよい。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、第２開口２２の形状は円形である。

回収容器２０は、フィルター２３を有する。フィルター２３は、第２開口２２を塞ぐように設けられている。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、第２開口２２の形状は円形であるので、フィルター２３の平面形状も円形に構成されている。また、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、フィルター２３は平面状に構成されているが、これに限らず、曲面状に構成されていてもよい。フィルター２３の材料としては、被分離液の組成などを考慮して、例えば、金属、樹脂など、種々の公知の材料から選択して用いることができる。また例えば、被分離液が水系の液体である場合には、必要に応じて、フィルター２３の材料として親水性の材料を用いたり、フィルター２３の表面を親水処理したりしてもよい。フィルター２３は、貫通孔を有している。貫通孔の孔径は、被分離液に含まれている所望の固形物が通過しにくい大きさである。

回収容器２０は、筒状の胴部２４を有する。胴部２４とフィルター２３とは、一体的に形成されていてもよいし、独立に形成されていてもよい。

回収容器２０の少なくとも一部は、収容容器１０の底面１２とフィルター２３とが対向しつつ収容容器１０に収まっている。すなわち、収容容器１０の底面１２が開口１１よりも重力の作用する方向を基準とした下方にある場合には、回収容器２０の第２開口２２及びフィルター２３は第１開口２１よりも重力の作用する方向を基準とした下方となるように、回収容器２０の少なくとも一部が収容容器１０に収まっている。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、第１開口２１及びその近傍は収容容器１０には収まっていないが、これに限らず、第１開口２１、第２開口２２及びフィルター２３のいずれもが収容容器１０に収まっていてもよいし、回収容器２０の全てが収容容器１０に収まっていてもよい。

加振機構３０は、収容容器１０に振動を加える。本実施形態においては、加振機構３０は突起３２を有している。図１（Ａ）に示される例では、突起３２が上下に（図１（Ａ）における矢印方向）振動し、突起３２が収容容器１０の底（底面１２の裏面）に当接することによって、収容容器１０に振動が加えられる。なお、突起３２が振動する方向は任意の方向とすることができる。また、突起３２が当接する収容容器１０の位置は任意の位置とすることができる。加振機構３０としては、ソレノイドモーター、圧電素子など、種々の公知の加振機構を採用できる。本実施形態においては、加振機構３０としてソレノイドモーターを用いている。加振機構３０が加える振動の周波数としては、例えば、フィルター２３が振動しやすい周波数を実験的に決定してもよい。

回収容器２０の少なくとも一部が、収容容器１０の底面１２とフィルター２３とが対向しつつ収容容器１０に収まっているので、固形成分を含む被分離液が収容容器１０の開口１１から注入されると、フィルター２３を通過したろ液は、フィルター２３に対して重力が作用する方向を基準とした上方となる回収容器２０内に移動し、フィルター２３を通過しなかった残渣は、フィルター２３に対して重力が作用する方向を基準とした下方となる収容容器１０内に残る。すなわち、フィルター２３を基準とした流れの向きと重力が作用する向きとが逆向きとなる。また、加振機構３０によって収容容器１０に振動を加えると、収容容器１０及び被分離液を介してフィルター２３も振動する。

本実施形態によれば、フィルター２３を基準とした流れの向きと重力が作用する向きとが逆向きとなり、さらに加振機構３０によって収容容器１０及びフィルター２３が振動させられることによって、被分離液に含まれる固形成分が、時間的に連続してフィルター孔に集中することを抑制できる。したがって、フィルター２３の詰まりを抑制して分離効率の高い分離装置１を実現できる。また、被分離液に含まれる固形成分が必要以上にフィルター２３を抜けてしまう現象を抑制して、分離精度の高い分離装置１を実現できる。さらに、被分離液に含まれる固形成分であって、被分離液に含まれる液体よりも比重の大きい固形成分をろ液側に分離する場合には、加振機構３０によって被分離液が攪拌されることによって、被分離液に含まれる固形成分とフィルター２３とが接触する確率が高くなるので、分離効率の高い分離装置１を実現できる。

収容容器１０と回収容器２０とは、互いに固定されていなくてもよい。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、収容容器１０と回収容器２０とは、接着されたり嵌合されたりせず、互いに固定されていない。

本実施形態によれば、収容容器１０と回収容器２０とが互いに固定されていないので、加振機構３０によって収容容器１０に振動が加えられると、収容容器１０の底面１２とフィルター２３との距離が時間的に容易に変化する。すなわち、収容容器１０の底面１２とフィルター２３とに挟まれる領域の体積が時間的に容易に変化する。これによって、被分離液を攪拌する効果が高まり、被分離液に含まれる固形成分とフィルター２３とが接触する確率が高くなるので、分離効率の高い分離装置１を実現できる。

収容容器１０の底面１２の面積は、収容容器１０の開口１１の面積よりも小さくてもよい。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、収容容器１０の内形は、底面１２の面積が開口１１の面積よりも小さい錐台状に構成されている。すなわち、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、収容容器１０の内径の水平断面積は、底面１２に近づくほど小さくなっている。

本実施形態によれば、収容容器１０の開口１１とフィルター２３との面積の差に比べて収容容器１０の底面１２とフィルター２３との面積の差が小さくなるので、収容容器１０の底面１２近傍の被分離液がフィルター２３と接触する確率が高まる。したがって、分離効率の高い分離装置１を実現できる。また、収容容器１０の内形が柱状である場合に比べて、収容容器１０に対する回収容器２０の位置が変化した場合における被分離液の液面高さ（被分離液と大気との界面の高さ）の変化が小さくなる。これによって、被分離液が回収容器２０の位置の変化を妨げることを抑制できる。したがって、被分離液を攪拌する効果が高まり、被分離液に含まれる固形成分とフィルター２３とが接触する確率が高くなるので、分離効率の高い分離装置１を実現できる。

２．本実施形態に係る分離装置の使用例
２−１．第１使用例
図２（Ａ）は、本実施形態に係る分離装置１の第１使用例を説明するための要部断面図、図２（Ｂ）は、比較例を説明するための要部断面図である。白抜き矢印は液体の流れを表し、黒矢印は加振機構３０による振動方向を表す。なお、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される構成と同一の構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図２（Ａ）に示される第１使用例においては、分離装置１を用いて、収容容器１０の開口１１を入口として被分離液４１を収容容器１０に注入し、フィルター２３を介したろ液４２を回収容器２０の第１開口２１から回収した。図２（Ｂ）に示される比較例においては、回収容器２０の第１開口２１を入口として被分離液４１を回収容器２０に注入し、フィルター２３を介したろ液４２を、フィルター２３に対して重力が作用する方向を基準とした下方で回収した。

被分離液４１としては、ヒト単球系細胞株ＴＨＰ−１を１０^６個／ｍｌの懸濁液に調整した液体を用いた。フィルター２３としては、外径１ｃｍ、厚さ１０μｍ、孔径８μｍのフィルターを用いた。加振機構３０による振動条件としては、周期４００ｍｓｅｃ、振幅０．２５ｍｍとした。

図３は、第１使用例及び比較例における測定結果を示す表である。図３に示される表では、第１使用例及び比較例におけるろ液及び残渣に含まれる固形物の平均粒径を測定した結果、並びに、ろ液に含まれる固形物の平均粒径と残渣に含まれる固形物の平均粒径との差が示されている。図３に示される例では、ろ液と残渣に含まれる固形物の平均粒径を島津製作所製のレーザ回折式粒度分布測定装置（Laser Diffraction Particle Size Analyzer）ＳＡＬＤ−３００Ｖを用いて測定した。

細胞のように変形しやすい固形物は、必要以上にフィルター２３を抜けてしまう現象が起こりやすい。しかし、図３に示されるように、フィルター２３として同一のフィルターを用いたにもかかわらず、分離装置１を用いた第１使用例においては、比較例と比べて、ろ液に含まれる固形物の平均粒径と残渣に含まれる固形物の平均粒径との差が大きくなっている。この結果は、分離装置１を用いた第１使用例では、固形物が必要以上にフィルター２３を抜けてしまう現象の発生を抑制できていることを示している。

２−２．第２使用例
分離装置１の第２使用例について説明する。まず、ヒト血液をリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ；Phosphate buffered saline）で２倍に希釈し、Ｆｉｃｏｌｌを用いた密度勾配遠心法（回転速度１４００ｒｐｍで３０分間）によって各血液成分を分離した。次に、バフィーコートを採取してＰＢＳで希釈した被分離液と、被分離液を分離装置１で分離した後の残渣に含まれる各血液成分の個数を、シスメックス製の多項目自動血球分析装置ＸＥ−２１００を用いて測定した。

図４は、第２使用例における測定結果を示すグラフである。図４に示されるグラフには、左から順に、バフィーコートを採取してＰＢＳで希釈した被分離液に含まれる各血液成分の個数、分離装置１のフィルター２３として、左から順に孔径４．６μｍ、孔径５．０μｍ、孔径５．６μｍのフィルターを用いた場合の残渣に含まれる各血液成分の個数が示されている。

図４に示されるように、バフィーコートを採取してＰＢＳで希釈した被分離液には、血小板及びリンパ球が多数残っている。一方、分離装置１を用いた後には、血小板及びリンパ球の個数は大幅に減少している。この結果は、分離装置１を用いた第２使用例では、密度勾配遠心法によっては分離できなかった血小板及びリンパ球を分離できることを示しているので、分離装置１の分離効率が高いことを示している。

また、図４に示されるグラフには、血小板はフィルター２３の孔径を４．６μｍとした場合でも十分に分離できているが、同程度までリンパ球を分離するためには、フィルター２３の孔径を５．６μｍとする必要があることが示されている。この結果は、フィルター２３の孔径を制御することによって、所望の成分を分離できることを示している。

なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。

本発明は、上述した実施形態及び使用例に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１…分離装置、１０…収容容器、１１…開口、１２…底面、２０…回収容器、２１…第１開口、２２…第２開口、２３…フィルター、２４…胴部、３０…加振機構、３２…突起、４１…被分離液、４２…ろ液

Claims (3)

1. リンパ球を分離するための分離装置であって、
   開口と底面とを備えた収容容器と、
   第１開口と、該第１開口と対向する第２開口と、該第２開口を塞ぐフィルターと、を含む筒状の回収容器と、
   前記収容容器に振動を加える加振機構と、
   を含み、
   前記回収容器の少なくとも一部は、前記収容容器の底面と前記フィルターとが対向しつつ前記収容容器に収まっており、
   前記フィルターを基準とした流れの向きと重力が作用する向きとが逆向きとなり、
   前記フィルターは、貫通孔を有し、
   前記貫通孔の孔径は、５．６μｍである、分離装置。
2. 請求項１に記載の分離装置において、
   前記収容容器と前記回収容器とは、互いに固定されていない、分離装置。
3. 請求項１又は２に記載の分離装置において、
   前記収容容器の底面の面積は、前記収容容器の開口の面積よりも小さい、分離装置。

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