JP6515675B2 - 濾過容器、濾過装置、及び濾過方法 - Google Patents

濾過容器、濾過装置、及び濾過方法 Download PDF

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Description

本発明は、液体中の生物由来物質を濾過する濾過容器、濾過装置、及び濾過方法に関する。
液体から生物由来物質を分離する方法として、フィルターを使用する方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1は、一端に試料導入口、他端に貫通孔を形成したフィルターを備えた細胞分離構造体を開示している。特許文献1では、試料導入口から細胞分離構造体の内部に試料を導入し、試料を導入した細胞分離構造体に対してポンプ等によって加圧又は負圧を与えている。これにより、試料がフィルターを通過する際に、試料に含まれる細胞がフィルターで捕捉されるため、試料から細胞を分離することができる。
特開2014−233267号公報
特許文献1においては、細胞分離構造体に与える圧力が大きくなりすぎると、フィルターで捕捉した細胞が圧力によって変形する。発明者らは、変形した細胞がフィルターの貫通孔を通過したり、又、変形した細胞が複数の貫通孔を覆い、目詰まりを助長し、液体から生物由来物質を効率良く分離することができないという課題を新たに見出した。
本発明は、上記の課題を解決するものであり、液体から生物由来物質を効率良く分離することができる濾過容器、濾過装置、及び濾過方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様の濾過容器は、
生物由来物質を含む液体を導入する導入口、前記液体を排出する排出口、及び前記液体を流す逃し孔を有する容器部と、
前記容器部の前記導入口と前記排出口との間の経路に設けられ、前記液体から前記生物由来物質を分離する複数の貫通孔を有する金属製薄膜と、
を備え、
前記逃し孔は、前記容器部の側面に設けられ、前記液体に前記導入口から前記排出口の方向への力が加わったときに、前記液体にかかる圧力抵抗の増大に応じて、前記液体を前記容器部の外側へ排出する。
本発明の一態様の濾過装置は、
生物由来物質を含む液体から前記生物由来物質を分離する濾過容器と、
前記濾過容器内に導入された前記液体を加圧する加圧部と、
を備え、
前記濾過容器は、
前記液体を導入する導入口、前記液体を排出する排出口、及び前記液体を流す逃し孔を有する容器部と、
前記容器部の前記導入口と前記排出口との間の経路に設けられ、前記液体から前記生物由来物質を分離する複数の貫通孔を有する金属製薄膜と、
を備え、
前記逃し孔は、前記容器部の側面に設けられ、前記加圧部により前記液体が加圧されたときに、前記液体にかかる圧力抵抗の増大に応じて、前記液体を前記容器部の外側へ排出する。
本発明の一態様の濾過方法は、
生物由来物質を含む液体を導入する導入口、前記液体を排出する排出口、及び前記液体を流す逃し孔を有する容器部と、前記容器部の前記導入口と前記排出口との間の経路に設けられ、前記液体から前記生物由来物質を分離する複数の貫通孔を有する金属製薄膜とを備える濾過容器を準備する工程、
前記導入口から前記容器部内に前記液体を導入する工程、
前記容器部内に導入された前記液体に前記導入口から前記排出口の方向への力を加える工程、および
前記金属製薄膜によって前記液体から前記生物由来物質を分離する工程、
を含み、
前記分離する工程は、前記液体にかかる圧力抵抗の増大に応じて、前記逃し孔から前記容器部の外側へ前記液体を排出する工程を含む。
本発明によれば、液体から生物由来物質を効率良く分離することができる濾過容器、濾過装置、及び濾過方法を提供することができる。
本発明に係る実施の形態1の濾過容器の概略構成図 図1の濾過容器のA−A線断面図 本発明に係る実施の形態1における容器部の概略構成図 本発明に係る実施の形態1における金属製薄膜の概略構成図 本発明に係る実施の形態1における金属製薄膜の膜部の一部の概略図 図5の膜部の一部を厚み方向から見た概略図 本発明に係る実施の形態1の濾過装置の概略構成図 本発明に係る実施の形態1の濾過方法のフローチャート 本発明に係る実施の形態1の濾過方法の工程を示す概略図 本発明に係る実施の形態1の濾過方法の工程を示す概略図 本発明に係る実施の形態1の濾過方法の工程を示す概略図 本発明に係る実施の形態1の濾過方法の工程を示す概略図 本発明に係る実施の形態1の濾過容器の内部の圧力変化を示す図 参考例の濾過容器の内部の圧力変化を示す図
本発明の一態様の濾過容器は、
生物由来物質を含む液体を導入する導入口、前記液体を排出する排出口、及び前記液体を流す逃し孔を有する容器部と、
前記容器部の前記導入口と前記排出口との間の経路に設けられ、前記液体から前記生物由来物質を分離する複数の貫通孔を有する金属製薄膜と、
を備え、
前記逃し孔は、前記容器部の側面に設けられ、前記液体に前記導入口から前記排出口の方向への力が加わったときに、前記液体にかかる圧力抵抗の増大に応じて、前記液体を前記容器部の外側へ排出してもよい。
このような構成により、液体にかかる圧力抵抗の増大に応じて、逃がし孔から液体を容器部の外側へ排出することができる。そのため、液体から生物由来物質を効率良く分離することができる。
前記濾過容器において、前記導入口から前記排出口の方向への力は、前記液体を加圧する力を含んでもよい。
このような構成により、液体から生物由来物質を分離する時間を短くすることができる。
前記濾過容器において、前記逃し孔の開口面積は、前記金属製薄膜の前記複数の貫通孔の総開口面積より小さくてもよい。
このような構成により、液体にかかる圧力抵抗が小さいとき、金属製薄膜の圧力抵抗を逃がし孔の圧力抵抗よりも小さくし、液体にかかる圧力抵抗が大きくなると、金属製薄膜の圧力抵抗を逃がし孔の圧力抵抗よりも大きくすることができる。
前記濾過容器において、前記逃し孔の大きさは、前記金属製薄膜の個々の前記貫通孔より大きくてもよい。
このような構成により、逃がし孔において、生物由来物質による目詰まりが生じることを防ぐことができる。
前記濾過容器において、前記逃し孔は、前記金属製薄膜よりも前記導入口側に設けられてもよい。
このような構成により、金属製薄膜で生物由来物質による目詰まりが生じても、逃がし孔の位置まで液体を濾過容器の外側に排出することができる。また、濾過終了時に、容器部の内部に液体を残すことができるため、金属製薄膜で分離された生物由来物質が死亡するのを抑制し、生物由来物質の生存率を向上させることができる。
本発明の一態様の濾過装置は、
生物由来物質を含む液体から前記生物由来物質を分離する濾過容器と、
前記濾過容器内に導入された前記液体を加圧する加圧部と、
を備え、
前記濾過容器は、
前記液体を導入する導入口、前記液体を排出する排出口、及び前記液体を流す逃し孔を有する容器部と、
前記容器部の前記導入口と前記排出口との間の経路に設けられ、前記液体から前記生物由来物質を分離する複数の貫通孔を有する金属製薄膜と、
を備え、
前記逃し孔は、前記容器部の側面に設けられ、前記加圧部により前記液体が加圧されたときに、前記液体にかかる圧力抵抗の増大に応じて、前記液体を前記容器部の外側へ排出してもよい。
このような構成により、液体にかかる圧力抵抗の増大に応じて、逃がし孔から液体を容器部の外側へ排出することができる。そのため、液体から生物由来物質を効率良く分離することができる。また、加圧部により液体を加圧することにより、短時間で液体から生物由来物質を分離することができる。
前記濾過装置において、前記逃し孔の開口面積は、前記金属製薄膜の前記複数の貫通孔の総開口面積より小さくてもよい。
このような構成により、液体にかかる圧力抵抗が小さいとき、金属製薄膜の圧力抵抗を逃がし孔の圧力抵抗よりも小さくし、液体にかかる圧力抵抗が大きくなると、金属製薄膜の圧力抵抗を逃がし孔の圧力抵抗よりも大きくすることができる。
前記濾過装置において、前記逃し孔の大きさは、前記金属製薄膜の個々の前記貫通孔より大きくてもよい。
このような構成により、逃がし孔において、生物由来物質による目詰まりが生じることを防ぐことができる。
前記濾過装置において、前記逃し孔は、前記金属製薄膜よりも前記導入口側に設けられてもよい。
このような構成により、金属製薄膜で生物由来物質による目詰まりが生じても、逃がし孔の位置まで液体を濾過容器の外側に排出することができる。また、濾過終了時に、金属製薄膜と逃がし孔との間の経路に液体を残すことができるため、金属製薄膜で分離された生物由来物質が死亡するのを抑制し、生物由来物質の生存率を向上させることができる。
本発明の一態様の濾過方法は、
生物由来物質を含む液体を導入する導入口、前記液体を排出する排出口、及び前記液体を流す逃し孔を有する容器部と、前記容器部の前記導入口と前記排出口との間の経路に設けられ、前記液体から前記生物由来物質を分離する複数の貫通孔を有する金属製薄膜とを備える濾過容器を準備する工程、
前記導入口から前記容器部内に前記液体を導入する工程、
前記容器部内に導入された前記液体に前記導入口から前記排出口の方向への力を加える工程、および
前記金属製薄膜によって前記液体から前記生物由来物質を分離する工程、
を含み、
前記分離する工程は、前記液体にかかる圧力抵抗に応じて、前記逃し孔から前記容器部の外側へ前記液体を排出する工程を含んでもよい。
このような構成により、液体にかかる圧力抵抗に応じて、逃がし孔から液体を容器部の外側へ排出することができる。そのため、液体から生物由来物質を効率良く分離することができる。
前記分離する工程は、前記液体にかかる圧力抵抗が、前記逃し孔で生じる圧力抵抗よりも大きくなったときに前記逃し孔から前記液体を排出してもよい。
このような構成により、金属製薄膜に捕捉された生物由来物質にかかる圧力を小さくすることができ、液体に加えられる力による生物由来物質の変形を抑制することができる。その結果、生物由来物質が変形して金属製薄膜の貫通孔を通過することを抑制することができ、又、生物由来物質が変形して貫通孔の目詰まりを助長することを抑制することができる。
前記導入口から前記排出口の方向への力は、前記液体を加圧する力を含んでもよい。
このような構成により、液体から生物由来物質を分離する時間を短くすることができる。
前記分離する工程は、前記圧力抵抗の増大に応じて、前記液体を加圧する力を増大させてもよい。
このような構成により、積極的に逃し孔から液体を排出することができるため、濾過時間を短縮することができる。
前記分離する工程は、前記容器部内の前記液体の液面が前記逃し孔の位置に達するまで前記液体を加圧してもよい。
このような構成により、金属製薄膜で生物由来物質による目詰まりが生じても、逃がし孔の位置まで液体を濾過容器の外側に排出することができる。また、濾過終了時に、金属製薄膜と逃がし孔との間の経路に液体を残すことができるため、金属製薄膜で分離された生物由来物質が死亡するのを抑制し、生物由来物質の生存率を向上させることができる。
以下、本発明に係る実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。また、各図においては、説明を容易なものとするため、各要素を誇張して示している。
(実施の形態1)
[濾過容器]
図1は、本発明に係る実施の形態1の濾過容器100の概略図を示す。図2は、図1の濾過容器100のA−A線断面図を示す。図1及び図2に示すように、濾過容器100は、生物由来物質を含む液体を導入する筒状の容器部10と、容器部10に導入された液体から生物由来物質を分離する金属製薄膜20とを備える。
実施の形態1において、容器部10の側面には、複数の逃がし孔11が設けられている。容器部10の一端側には、液体を導入する導入口12が設けられ、容器部10の他端側には、液体を排出する排出口13が設けられている。容器部10の排出口13には、金属製薄膜20が設けられている。
なお、本明細書において、「生物由来物質」とは、細胞(真核生物)、細菌(真性細菌)、ウィルス等の生物に由来する物質を意味する。細胞(真核生物)としては、例えば、卵、精子、人工多能性幹細胞(iPS細胞)、ES細胞、幹細胞、間葉系幹細胞、単核球細胞、単細胞、細胞塊、浮遊性細胞、接着性細胞、神経細胞、白血球、リンパ球、再生医療用細胞、自己細胞、がん細胞、血中循環がん細胞(CTC)、HL−60、HELA、菌類を含む。細菌(真性細菌)としては、例えば、グラム陽性菌、グラム陰性菌、大腸菌、結核菌を含む。ウィルスとしては、例えば、DNAウィルス、RNAウィルス、ロタウィルス、(鳥)インフルエンザウィルス、黄熱病ウィルス、デング熱病ウィルス、脳炎ウィルス、出血熱ウィルス、免疫不全ウィルスを含む。実施の形態1においては、濾過容器100は、特に、人工多能性幹細胞(iPS細胞))、ES細胞、幹細胞、血中循環がん細胞(CTC)、を液体中から分離するのに優れる。
<容器部>
図3は、容器部10の概略図を示す。図3に示すように、容器部10は、筒状体の形状を有しており、一端に液体を導入する導入口12と他端に液体を排出する排出口13を備える。容器部10の側面には、容器部10の内部と外部を連通する複数の逃がし孔11が形成されている。
複数の逃がし孔11は、導入口12と排出口13との間の経路に設けられている。また、逃がし孔11は、金属製薄膜20よりも導入口12側に位置するように設けられている(図1及び図2参照)。複数の逃し孔11は、排出口13から一定の距離で設けられている。また、複数の逃がし孔11は、容器部10の軸中心周りに所定の間隔で設けられている。逃がし孔11の合計面積は、例えば、0.01mm^2以上0.2mm^2以下である。
逃がし孔11は、容器部10の内部に導入された液体に導入口12から排出口13の方向への力が加わったとき、液体にかかる圧力抵抗の増大に応じて液体を容器部10の外側へ排出する。ここで、「導入口12から排出口13の方向への力」とは、液体を金属製薄膜20に向かって押す力であり、例えば、重力、大気圧、加圧、遠心力等がある。また、「液体にかかる圧力抵抗」とは、金属製薄膜20による生物由来物質の捕捉に起因して生じる圧力抵抗である。逃がし孔11の詳細な説明については、後述する。
容器部10は、アクリル、エポキシ、ポリスチレン、ポリカーボネート、などの樹脂や、酸化ケイ素を主成分とするガラス等で形成されている。容器部10は、好ましくは、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂で形成される。容器部10は、例えば、外径12mm以上30mm以下mm、内径は外形より小さい範囲で6mm以上20mm以下、高さ30mm以上300mm以下である。
<金属製薄膜>
図4は、金属製薄膜20の概略図を示す。図4に示すように、金属製薄膜20は、複数の貫通孔を有する金属製の膜部21と、膜部21を保持する枠部22とを備える。金属製薄膜20は、容器部10の排出口13に設けられている。
実施の形態1において、膜部21は、円形の金属メッシュであり、互いに対向する一対の主面を有し、両主面を貫通する複数の貫通孔23を有する構造体である。複数の貫通孔23は、膜部21の主面上の全体にわたって周期的に配置されている。膜部21は、例えば、Niで形成されている。膜部21の寸法は、例えば、直径6mm、厚さ1.2μmである。膜部21の材料は、金、銀、銅、ニッケル、ステンレス鋼、パラジウム、チタン、およびこれらの合金が好ましく、生物由来物質との生体親和性の観点から、金、ニッケル、ステンレス、チタンがより好ましい。
図5は、2次元周期構造体である膜部21の一部の概略構成図を示す。図5中のX、Y、Z方向は、それぞれ構造体の縦方向、横方向、厚み方向を示している。図6は、図5の膜部21の一部をZ方向から見た図を示す。図5及び図6に示すように、膜部21は、マトリックス状に一定の間隔で複数の貫通孔23が配置された板状構造体(格子状構造体)であってもよい。膜部21は、その主面側であるZ方向から見て正方形の貫通孔23が複数設けられた板状構造体である。複数の貫通孔23は、正方形の各辺と平行な2つの配列方向、即ち図6中のX方向とY方向に等しい間隔で設けられている。なお、貫通孔23は、正方形に限定されず、例えば長方形や円や楕円などでもよい。また方形配列であれば、2つの配列方向の間隔は等しくなくてもよく、例えば長方形配列でもよい。
膜部21の貫通孔23の形状や寸法は、濾過する生物由来物質の大きさ、形状に応じて適宜設計されるものである。貫通孔23は、例えば、膜部21の主面側から見て、即ちZ方向から見て正方形であり、縦0.1μm以上50μm以下、横0.1μm以上50μm以下に設計される。貫通孔23間の間隔は、例えば、貫通孔の1倍より大きく10倍以下であり、より好ましくは貫通孔の3倍以下である。あるいは、開口率にして10%以上が好ましい。
(容器部の逃がし孔と金属製薄膜の貫通孔の関係について)
容器部10の側面に設けられた逃がし孔11と金属製薄膜20の膜部21の貫通孔23との関係について説明する。
実施の形態1において、複数の逃し孔11の総開口面積は、複数の貫通孔の総開口面積より小さい。例えば、逃し孔11の総開口面積と貫通孔23の総開口面積との比は、1:100以上1:1000以下程度であり、逃がし孔11の総開口面積は、貫通孔23の総開口面積と比べてはるかに小さい。この関係により、逃がし孔11は、金属製薄膜20による生物由来物質の捕捉に起因して生じる圧力抵抗の増大に応じて、液体を容器部10の外側へ排出することができる。言い換えると、実施の形態1では、金属製薄膜20において生物由来物質による目詰まりが生じていないとき、液体が逃がし孔11に流れず、金属製薄膜20において目詰まりが生じてくると液体が逃がし孔11に流れて容器部10の外側に排出される。
より詳しく説明すると、濾過容器100では、容器部10の導入口12から生物由来物質を含む液体を容器部10の内部に導入し、液体に導入口12から排出口13への力を加えることによって、金属製薄膜20の膜部21に液体を通過させている。これにより、金属製薄膜20によって、液体中の生物由来物質を捕捉し、液体から生物由来物質を分離している。濾過容器100では、濾過時間の経過と共に、金属製薄膜20の膜部21の複数の貫通孔23が生物由来物質によって塞がれていくため、目詰まりが生じる。目詰まりが生じると、貫通孔23の総開口面積が小さくなっていき、金属製薄膜20を液体が通過するときの圧力抵抗が増大する。
複数の貫通孔23において目詰まりが生じていないとき、複数の貫通孔23を液体が通過するときの圧力抵抗は、逃し孔23を液体が通過するときの圧力抵抗より小さい。液体は、2つの流路がある場合、抵抗の小さい方の流路を優先的に流れる。このため、複数の貫通孔23が目詰まりしていない場合、液体は逃がし孔11に流れず、複数の貫通孔23に流れる。一方、複数の貫通孔23において目詰まりが生じてくると、複数の貫通孔23を液体が通過するときの圧力抵抗が増大していく。そして、貫通孔23での圧力抵抗が逃がし孔11での圧力抵抗より大きくなると、液体が逃がし孔11を通って容器部10の外部に排出される。また、逃がし孔11を通過する液体の流量は、複数の貫通孔23での圧力抵抗の大きさに応じて増大する。
[濾過装置]
実施の形態1に係る濾過装置について、図7を用いて説明する。
図7は、実施の形態1に係る濾過装置200の概略図である。図7に示すように、濾過装置200は、濾過容器100と、濾過容器100に導入した液体を加圧する加圧部30とを備える。濾過装置200は、加圧部30によって容器部10の内部の液体を加圧している。
加圧部30は、濾過容器100の容器部10の内部に導入した液体を導入口12から排出口13へ加圧するものである。加圧部30は、例えば、プランジャー31と、プランジャーの一端に取り付けられたガスケット32とを有する。ガスケット32が取り付けられたプランジャー31の一端は、容器部10の内部に配置される。そして、プランジャー31の他端を押すことによって、ガスケット32を導入口12から排出口13の方へ移動させ、容器部10の内部に導入された液体を加圧する。
[濾過方法]
実施の形態1に係る濾過方法について、図8及び図9A〜図9Dを用いて説明する。
図8は、実施の形態1に係る濾過方法のフローチャートを示す。図9A〜図9Dは、図8の濾過方法の各工程を説明する概略図を示す。
図8に示すように、ステップST11においては、濾過容器100を準備する。また、ステップST11では、液体を加圧する加圧部30を準備する。
図9Aに示すように、ステップST12においては、濾過容器100の容器部10の導入口12から生物由来物質41を含む液体40を導入する。
図9Bに示すように、ステップST13においては、濾過容器100の容器部10の内部に導入された液体40を、導入口12から排出口13の方向50に加圧する。実施の形態1では、ステップST13では、加圧部30を濾過容器100に取り付け、加圧部30によって加圧方向50へ液体を加圧する。加圧部30は、容器部10内の液体40の液面が逃し孔11の位置に達するまで液体40を加圧する(図9D参照)。
ステップST14においては、金属製薄膜20によって液体40から生物由来物質41を分離する。ステップST14では、図9B中の矢印60aに示すように、加圧部30によって加圧された液体40が金属製薄膜20の膜部21の貫通孔23を通過する。一方、液体40中の生物由来物質41は、貫通孔23のサイズよりも大きいため貫通孔23を通過せず、金属製薄膜20の膜部21によって捕捉される。
ステップST15は、ステップST14において、金属製薄膜20による生物由来物質41の捕捉に起因して生じる圧力抵抗が、逃し孔11で生じる圧力抵抗よりも大きくなったときに逃し孔11から液体40を排出する。
図9Bに示すように、金属製薄膜20による生物由来物質の捕捉が少ない場合、金属製薄膜20による生物由来物質41の捕捉に起因する圧力抵抗が、逃がし孔11で生じる圧力抵抗よりも小さい。この場合、液体40は、図9B中の矢印60aに示すように、金属製薄膜20を通過するが、逃がし孔11を通過しない。一方、図9Cに示すように、金属製薄膜20による生物由来物質41の捕捉が増大すると、金属製薄膜20による生物由来物質41の捕捉に起因する圧力抵抗が、逃がし孔11で生じる圧力抵抗よりも大きくなる。この場合、液体40は、金属製薄膜20を通過しにくくなり、図9C中の矢印60bに示すように、逃がし孔11に流れ始める。そして、図9Dに示すように、金属製薄膜20による生物由来物質41の捕捉が更に増えて、金属製薄膜20で生じる圧力抵抗が更に大きくなると、逃がし孔11を通過する液体40の量が更に増大する。
実施の形態1において、加圧部30による液体40を加圧する力は、濾過時間を短縮するために、金属製薄膜20で生じる圧力抵抗の増大に応じて大きくしてもよい。
[効果]
実施の形態1に係る濾過容器100によれば、以下の効果を奏することができる。
濾過容器100は、液体40に容器部10の導入口12から排出口13の方向50への力が加わったときに、金属製薄膜20による生物由来物質41の捕捉に起因して生じる圧力抵抗の増大に応じて液体40を容器部10の外側へ排出する逃がし孔11を有している。このような構成によって、金属製薄膜20で目詰まりが生じて容器部10内の圧力が大きくなったとき、逃がし孔11に液体40を流して容器部10の外側に排出することができる。このため、濾過容器100においては、金属製薄膜20に捕捉された生物由来物質41にかかる圧力、即ち濾過容器100内の圧力を、生物由来物質41が変形する圧力より小さく保つことができる。その結果、濾過容器100では、生物由来物質41が変形して金属製薄膜20の膜部21の貫通孔23を通過したり、貫通孔23の目詰まりを助長することを抑制することができる。
図10は、濾過容器100を用いて液体40を濾過した場合の濾過容器100の内部の圧力の変化を示す。図10中のPsは、生物由来物質41が変形する濾過容器100の内部の圧力を示す。図10に示すように、濾過容器100を用いて液体40の濾過を開始すると、金属製薄膜20による生物由来物質41の捕捉が始まる時間tまで、ほぼ目詰まりがない状態で液体40が金属製薄膜20を通過する。このため、濾過開始から時間tまでは、濾過容器100内の圧力がわずかに上昇する。時間t以降は、金属製薄膜20による生物由来物質41の捕捉の増大に伴い、金属製薄膜20での圧力抵抗が増え、濾過容器100内の圧力が上昇する。そして、金属製薄膜20での圧力抵抗が逃がし孔11での圧力抵抗よりも大きくなる時間tのときに、逃がし孔11から液体40が排出される。このため、時間t以降では、濾過容器100内の圧力が所定の圧力Paを超えないように保たれる。このように、濾過容器100では、逃がし孔11によって、濾過容器100内の圧力を、生物由来物質41を変形させる圧力Psより小さく保つことができる。
図11は、参考例の濾過容器を用いて液体を濾過した場合の濾過容器の内部の圧力の変化を示す。参考例の濾過容器は、逃がし孔を有しない点が濾過容器100と異なる。参考例の濾過容器における他の構成は、濾過容器100の構成と同じである。図11に示すように、参考例の濾過容器を用いて液体の濾過を開始すると、金属製薄膜による生物由来物質の捕捉が始まる時間tまでは、濾過容器100と同じ圧力変化を示す。時間t以降は、金属製薄膜による生物由来物質の捕捉の増大に伴い、金属製薄膜での圧力抵抗が増えていく。そして、時間tにおいては、参考例の濾過容器内の圧力が生物由来物質を変形させる圧力Psより大きくなる。このため、参考例の濾過容器では、濾過容器の内部にかかる圧力によって生物由来物質が変形し、変形した生物由来物質が金属製薄膜の貫通孔を通り抜けてしまう。
また、濾過容器100においては、金属製薄膜20で捕捉される生物由来物質41の量が増大することによって目詰まりが生じたとしても、逃がし孔11から液体40を排出することができる。
以上のように、濾過容器100においては、液体40から生物由来物質41を効率良く分離することができる。
濾過容器100において、複数の逃し孔11の総開口面積は、複数の貫通孔の総開口面積より小さい。この構成により、金属製薄膜20による生物由来物質41の捕捉が少ないとき、金属製薄膜20の圧力抵抗を逃がし孔11の圧力抵抗よりも小さくすることができる。一方、金属製薄膜20による生物由来物質41の捕捉が多くなると、金属製薄膜20の圧力抵抗を逃がし孔11の圧力抵抗よりも大きくすることができる。その結果、濾過容器100においては、金属製薄膜20による生物由来物質41の捕捉が少ないとき、液体40が逃がし孔11に流れずに、金属製薄膜20に流れる。一方、金属製薄膜による生物由来物質の捕捉が多くなると、金属製薄膜20に流れる液体40の量は減少するが、逃がし孔11に液体40が流れるため、容器部10の外側へ液体40を排出することができる。
濾過容器100において、逃がし孔11は、容器部10の導入口12と排出口13との間の経路に設けられ、かつ金属製薄膜20よりも導入口12側に位置するように設けられている。このような構成によって、金属製薄膜20で目詰まりが生じた際においても、逃がし孔11の位置まで液体40を容器部10の外側に排出することができる。また、濾過容器100においては、液体40の濾過終了時に、金属製薄膜20と逃がし孔11との間の経路に液体40を残すことができる。その結果、金属製薄膜20で分離された生物由来物質41が死亡するのを抑制し、生物由来物質41の生存率を向上させることができる。また、物質41を濾過容器100から取り出す際に、ピペットによる吸出し等の操作が不要となり、ユーザの使い勝手が向上する。
濾過装置200の加圧部30は、金属製薄膜20で生じる圧力抵抗の増大に応じて、液体40を加圧する力を大きくすることによって、積極的に逃し孔11から液体40を排出することができる。これによって、濾過時間を短縮することができる。
なお、実施の形態1においては、容器部10は、筒状体である構成について説明したが、これに限定されない。容器部10は、内部に液体を導入し、金属製薄膜20を通過して排出可能な構成であればよく、例えば、四角柱等の多角柱の形状であってもよい。
実施の形態1においては、複数の逃がし孔11が、排出口13から所定の距離の位置に、かつ容器部10の軸中心周りに所定の間隔で設けられている構成について説明したが、この構成に限定されない。例えば、複数の逃がし孔11は、排出口13から離れる方向、即ち容器部10の軸方向に設けられてもよい。
逃がし孔11の形状、寸法、及び数は、任意に設定することができる。逃がし孔11の形状は、例えば、断面形状が円形、三角形、四角形、多角形であってもよい。逃がし孔11の寸法は、複数の貫通孔23の総開口面積よりも逃がし孔11の開口面積が小さくなる範囲で任意に設定することができる。逃がし孔11は、少なくとも1つ以上あればよい。
容器部10と金属製薄膜20は、別の部材で構成される例について説明したが、これに限定されない。例えば、容器部10と金属製薄膜20の枠部22とは、一体の部材で構成されていてもよい。
金属製薄膜20は、容器部10の排出口13に設ける構成について説明したが、これに限定されない。金属製薄膜20は、容器部10の導入口12と排出口13との間の経路に設けられていればよい。
濾過装置200において、加圧部30は、プランジャー31とガスケット32とを備える構成について説明したが、これに限定されない。加圧部30は、容器部10内の液体40を加圧可能な装置であればよく、例えば、ポンプ等を用いて空圧により加圧する構成等であってもよい。
実施の形態1において、導入口12から排出口13の方向への力は、加圧部30による液体40を加圧する力として説明したが、これに限定されない。導入口12から排出口13の方向への力は、液体を金属製薄膜20に向かって押す力であればよく、例えば、重力、大気圧、加圧、遠心力等であってもよい。重力、大気圧を用いる場合、加圧部30を取り除くことができ、容易に濾過することができる。遠心力を用いる場合、遠心分離機を用いて短時間で濾過することができる。
実施の形態1において、濾過容器100、濾過装置200、及び濾過方法は、液体40から生物由来物質41を分離するためだけに使用されることに限定されない。例えば、濾過容器100、濾過装置200、及び濾過方法は、容器部10内に液体40を残した状態で濾過を終了することができるため、液体40を濃縮するために使用することもできる。
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した特許請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
本発明は、濾過容器、濾過装置、及び濾過方法に関する発明であり、液体から効率良く生物由来物質を分離する点で優れている。例えば、化学分析、創薬・製薬、公衆衛生管理、環境計測、等の分野に有用である。
10 容器部
11 逃がし孔
12 導入口
13 排出口
20 金属製薄膜
21 膜部
22 枠部
30 加圧部
31 プランジャー
32 ガスケット
40 液体
41 生物由来物質
100 濾過容器
200 濾過装置

Claims (8)

  1. 生物由来物質を含む液体を導入する導入口、前記液体を排出する排出口、及び前記液体を流す複数の逃し孔を有する容器部と、
    前記容器部の前記導入口と前記排出口との間の経路に設けられ、前記液体から前記生物由来物質を分離する複数の貫通孔を有する金属製薄膜と、
    を備え、
    前記複数の逃し孔のそれぞれの大きさは、前記金属製薄膜の個々の貫通孔より大きく、
    前記複数の逃し孔の総開口面積は、前記複数の貫通孔の総開口面積より小さく、
    前記複数の逃し孔は、前記容器部の側面に設けられ、且つ前記金属製薄膜よりも前記導入口側に設けられており、前記液体に前記導入口から前記排出口の方向への力が加わったときに、前記液体にかかる圧力抵抗の増大に応じて前記液体を前記容器部の外側へ排出する、濾過容器。
  2. 前記導入口から前記排出口の方向への力は、前記液体を加圧する力を含む、請求項1に記載の濾過容器。
  3. 生物由来物質を含む液体から、前記生物由来物質を分離する濾過容器と、
    前記濾過容器内に導入された前記液体を加圧する加圧部と、
    を備え、
    前記濾過容器は、
    前記液体を導入する導入口、前記液体を排出する排出口、及び前記液体を流す複数の逃し孔を有する容器部と、
    前記容器部の前記導入口と前記排出口との間の経路に設けられ、前記液体から前記生物由来物質を分離する複数の貫通孔を有する金属製薄膜と、
    を備え、
    前記複数の逃し孔のそれぞれの大きさは、前記金属製薄膜の個々の貫通孔より大きく、
    前記複数の逃し孔の総開口面積は、前記複数の貫通孔の総開口面積より小さく、
    前記複数の逃し孔は、前記容器部の側面に設けられ、且つ前記金属製薄膜よりも前記導入口側に設けられており、前記加圧部により前記液体が加圧されたときに、前記液体にかかる圧力抵抗の増大に応じて、前記液体を前記容器部の外側へ排出する、濾過装置。
  4. 生物由来物質を含む液体を導入する導入口、前記液体を排出する排出口、及び前記液体を流す複数の逃し孔を有する容器部と、前記容器部の前記導入口と前記排出口との間の経路に設けられ、前記液体から前記生物由来物質を分離する複数の貫通孔を有する金属製薄膜とを備え、前記複数の逃し孔のそれぞれの大きさは、前記金属製薄膜の個々の貫通孔より大きく、前記複数の逃し孔の総開口面積は、前記複数の貫通孔の総開口面積より小さく、前記複数の逃し孔は、前記容器部の側面に設けられ、且つ前記金属製薄膜よりも前記導入口側に設けられている濾過容器を準備する工程、
    前記導入口から前記容器部内に前記液体を導入する工程、
    前記容器部内に導入された前記液体に前記導入口から前記排出口の方向への力を加える工程、および
    前記金属製薄膜によって前記液体から前記生物由来物質を分離する工程、
    を含み、
    前記分離する工程は、前記液体にかかる圧力抵抗の増大に応じて、前記複数の逃し孔から前記容器部の外側へ前記液体を排出する工程を含む、濾過方法。
  5. 前記分離する工程は、前記液体にかかる圧力抵抗が、前記複数の逃し孔で生じる圧力抵抗よりも大きくなったときに前記複数の逃し孔から前記液体を排出する、請求項に記載の濾過方法。
  6. 前記導入口から前記排出口の方向への力は、前記液体を加圧する力を含む、請求項またはに記載の濾過方法。
  7. 前記分離する工程は、前記圧力抵抗の増大に応じて、前記液体を加圧する力を増大させる、請求項に記載の濾過方法。
  8. 前記分離する工程は、前記容器部内の前記液体の液面が前記複数の逃し孔の位置に達するまで前記液体を加圧する、請求項またはに記載の濾過方法。
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