JP6515675B2

JP6515675B2 - 濾過容器、濾過装置、及び濾過方法

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Publication number: JP6515675B2
Application number: JP2015103038A
Authority: JP
Inventors: 誠治神波; 萬壽　優; 萬壽　　優; 近藤　孝志; 孝志近藤
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-05-20
Filing date: 2015-05-20
Publication date: 2019-05-22
Anticipated expiration: 2035-05-20
Also published as: JP2016214154A

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。

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。

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。

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。

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_１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_１までは、濾過容器１００内の圧力がわずかに上昇する。時間ｔ_１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_２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_２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_１までは、濾過容器１００と同じ圧力変化を示す。時間ｔ_１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_３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

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。
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。
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。
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。
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４に記載の濾過方法。
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４または５に記載の濾過方法。
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６に記載の濾過方法。
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６または７に記載の濾過方法。