JP6863484B2 - 分離回収システム及び分離回収方法 - Google Patents

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Description

本発明は、分離回収システム及び分離回収方法に関する。
特許文献１には、メンブレンフィルターを用いて液体中の細胞を捕捉し、逆洗することによって、メンブレンフィルターに捕捉された細胞を回収する方法が開示されている。
特開２００９−１３６２４６号公報
しかしながら、特許文献１の回収方法では、分離対象物の回収率の向上といった点で、未だ改善の余地がある。
本発明は、分離対象物の回収率を向上させることができる分離回収システム及び分離回収方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様の分離回収システムは、
流体中の分離対象物を分離して回収するシステムであって、
第１主面及び前記第１主面に対向する第２主面を有すると共に、複数の貫通孔を有する金属製多孔膜と、
前記金属製多孔膜の前記第１主面から前記第２主面に向かって前記分離対象物を含む流体を供給する供給装置と、
前記金属製多孔膜の前記第２主面から前記第１主面に向かって、前記金属製多孔膜の貫通孔の寸法より大きい複数の粒子を含む流体を供給する逆洗装置と、
を備える。
本発明の一態様の分離回収方法は、
流体中の分離対象物を分離して回収する方法であって、
複数の貫通孔を有する金属製多孔膜の第１主面から前記第１主面に対向する第２主面に向かって前記分離対象物を含む流体を供給することによって、前記金属製多孔膜の第１主面に前記分離対象物を捕捉するステップ、
前記分離対象物を捕捉した前記金属製多孔膜に対して、前記金属製多孔膜の前記第２主面から前記第１主面に向かって、前記金属製多孔膜の貫通孔の寸法より大きい複数の粒子を含む流体を供給するステップ、
前記金属製多孔膜の前記第２主面に前記複数の粒子を捕捉するステップ、
を含む。
本発明によれば、分離対象物の回収率を向上させることができる分離回収システム及び分離回収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の分離回収システムの一例の概略ブロック図である。 本発明に係る実施の形態１の分離回収システムにおける金属製多孔膜の一例の概略構成図である。 図２に示す金属製多孔膜の膜部の一部の拡大斜視図である。 図３に示す金属製多孔膜の膜部の一部を厚み方向から見た概略図である。 本発明に係る実施の形態１の分離回収システムの一例の概略構成図である。 本発明に係る実施の形態１の分離回収システムの一例の概略構成図である。 本発明に係る実施の形態１の分離回収方法のフローチャートの一例である。 本発明に係る実施の形態１の分離回収方法の工程の一例を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態１の分離回収方法の工程の一例を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態１の分離回収方法の工程の一例を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態１の分離回収方法の工程の一例を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態１の分離回収システムにおける変形例の金属製多孔膜の一部の拡大断面図である。 逆洗前における金属製多孔膜を第１主面側から撮影した拡大写真である。 逆洗前における金属製多孔膜を第２主面側から撮影した拡大写真である。 実施例１の逆洗した後の金属製多孔膜の第１主面側から撮影した拡大写真である。 実施例１の逆洗した後の金属製多孔膜の第２主面側から撮影した拡大写真である。 比較例１の逆洗後の金属製多孔膜の第１主面側から撮影した拡大写真である。 比較例１の逆洗後の金属製多孔膜の第２主面側から撮影した拡大写真である。 実施例１及び５−７における逆洗時の流体の流速と回収率との関係を示すグラフである。
（本発明に至った経緯）
流体中の分離対象物の分離回収方法として、メンブレンフィルターを用いた分離回収方法が知られている。メンブレンフィルターを用いた分離回収方法では、流体中の分離対象物をメンブレンフィルターで捕捉し、逆洗することによって分離対象物を回収している。
メンブレンフィルターは、３次元的に異なる方向に複数の貫通孔が形成された構造を有している。即ち、メンブレンフィルターにおいて、複数の貫通孔は、フィルタの厚み方向に真っ直ぐに規則的に形成されていない。このため、メンブレンフィルターでは、流体が貫通孔を通過し難く、流体通過時の圧力損失が大きくなる。
このようなメンブレンフィルターにおいては、分離対象物を流体中から分離するために、例えば、流体をメンブレンフィルターに押圧することによって、流体をメンブレンフィルターに通過させている。押圧により流体をメンブレンフィルターに通過させる場合、圧力損失に応じて押圧力を大きくする必要がある。分離対象物が細胞又は細菌等の変形しやすいものである場合、押圧力を大きくすると、分離対象物が変形して貫通孔を通過してしまったり、貫通孔内に潜り込み、逆洗による分離対象物の回収が困難になることがある。
このように、メンブレンフィルターを用いた分離対象物の分離回収方法では、回収率を向上させることが困難である。そこで、本発明者らは、金属製多孔膜を用いて流体中の分離対象物を分離回収することを見出した。
金属製多孔膜においては、複数の貫通孔が３次元的に同じ方向、即ち膜の厚み方向に真っ直ぐに規則的に形成されている。また、金属製多孔膜の厚さは、メンブレンフィルターの厚さに比べて薄い。このため、金属製多孔膜は、メンブレンフィルターに比べて、流体通過時の圧力損失を小さくすることができ、流体の押圧力を小さくすることができるという利点がある。また、金属製多孔膜は、メンブレンフィルターに比べて、逆洗による分離対象物の回収が容易であるという利点がある。
しかしながら、金属製多孔膜を用いた分離回収方法においても、回収率の向上といった点で未だ改善の余地がある。
金属製多孔膜において分離対象物を逆洗により回収する場合、逆洗が進んで貫通孔から分離対象物が取り除かれると、逆洗用の流体は、分離対象物が取り除かれた貫通孔を流れるようになるため、金属製多孔膜に残っている分離対象物を剥離させる力が小さくなる。このため、逆洗が進むと、金属製多孔膜から分離対象物を剥離させることが難しくなり、分離対象物を回収することが困難になる。これは、本発明者らが新たに見出した課題である。
そこで、本発明者らは、この課題を解決すべく、金属製多孔膜の貫通孔より大きい複数の粒子を含む流体を用いて金属製多孔膜を逆洗することによって、回収率を向上させることができることを見出し、本発明に至った。
本発明の一態様の分離回収システムは、
流体中の分離対象物を分離して回収するシステムであって、
第１主面及び前記第１主面に対向する第２主面を有すると共に、複数の貫通孔を有する金属製多孔膜と、
前記金属製多孔膜の前記第１主面から前記第２主面に向かって前記分離対象物を含む流体を供給する供給装置と、
前記金属製多孔膜の前記第２主面から前記第１主面に向かって、前記金属製多孔膜の貫通孔の寸法より大きい複数の粒子を含む流体を供給する逆洗装置と、
を備える。
このような構成により、分離対象物の回収率を向上させることができる。
前記分離回収システムにおいて、前記逆洗装置は、前記金属製多孔膜の前記第２主面側の圧力を前記第１主面側の圧力よりも大きくすることによって、前記金属製多孔膜の前記第２主面から前記第１主面に向かう方向に前記分離対象物を含む流体を供給してもよい。
このような構成により、金属製多孔膜の第２主面側と第１主面側の圧力差によって、分離対象物を金属製多孔膜から剥離させ、分離対象物を容易に回収することができる。これにより、回収率を更に向上させることができる。
前記分離回収システムにおいて、前記複数の粒子は、前記金属製多孔膜の前記複数の貫通孔の孔ピッチより小さくてもよい。
このような構成により、粒子が貫通孔に捕捉され易くなる。これにより、分離対象物を金属製多孔膜から容易に剥離させることができ、分離対象物の回収率を更に向上させることができる。
前記分離回収システムにおいて、前記複数の粒子の数は、前記金属製多孔膜の前記複数の貫通孔の数よりも多くてもよい。
このような構成により、粒子が貫通孔に捕捉されやすくなる。これにより、分離対象物を金属製多孔膜から容易に剥離させることができ、分離対象物の回収率を更に向上させることができる。
前記分離回収システムにおいて、前記複数の粒子のそれぞれの形状は、球状であってもよい。
このような構成により、分離対象物を金属製多孔膜から容易に剥離させることができ、分離対象物の回収率を更に向上させることができる。
前記分離回収システムにおいて、前記金属製多孔膜の前記複数の貫通孔のそれぞれの形状は、前記金属製多孔膜の厚み方向から見て円形であってもよい。
このような構成により、分離対象物を金属製多孔膜からより容易に剥離させることができ、分離対象物の回収率を更に向上させることができる。
前記複数の粒子のそれぞれの断面形状は、前記金属製多孔膜の貫通孔の形状と異なっていてもよい。
このような構成により、金属製多孔膜にかかる圧力を低減しつつ、分離対象物を金属製多孔膜から容易に剥離させることができ、分離対象物の回収率を更に向上させることができる。
本発明の一態様の分離回収方法は、
流体中の分離対象物を分離して回収する方法であって、
複数の貫通孔を有する金属製多孔膜の第１主面から前記第１主面に対向する第２主面に向かって前記分離対象物を含む流体を供給することによって、前記金属製多孔膜の第１主面に前記分離対象物を捕捉するステップ、
前記分離対象物を捕捉した前記金属製多孔膜に対して、前記金属製多孔膜の前記第２主面から前記第１主面に向かって、前記金属製多孔膜の貫通孔の寸法より大きい複数の粒子を含む流体を供給するステップ、
前記金属製多孔膜の前記第２主面に前記複数の粒子を捕捉するステップ、
を含む。
このような構成により、分離対象物の回収率を向上させることができる。
前記分離回収方法において、前記複数の粒子を含む流体を供給するステップは、前記金属製多孔膜の前記第２主面側の圧力を前記第１主面側の圧力よりも大きくすることによって、前記金属製多孔膜の前記第２主面から前記第１主面に向かう方向に前記分離対象物を含む流体を供給すること、を含んでもよい。
このような構成により、金属製多孔膜の第２主面側と第１主面側の圧力差によって、分離対象物を金属製多孔膜から剥離させ、分離対象物を容易に回収することができる。これにより、回収率を更に向上させることができる。
前記分離回収方法において、前記複数の粒子は、前記金属製多孔膜の前記複数の貫通孔の孔ピッチより小さくてもよい。
このような構成により、粒子が貫通孔に捕捉され易くなる。これにより、分離対象物を金属製多孔膜から容易に離脱させることができ、分離対象物の回収率を更に向上させることができる。
前記分離回収方法において、前記複数の粒子の数は、前記金属製多孔膜の前記複数の貫通孔の数よりも多くてもよい。
このような構成により、粒子が貫通孔に捕捉され易くなる。これにより、分離対象物を金属製多孔膜から容易に剥離させることができ、分離対象物の回収率を更に向上させることができる。
前記分離回収方法において、前記複数の粒子のそれぞれの形状は、球状であってもよい。
このような構成により、分離対象物を金属製多孔膜からより容易に剥離させることができ、分離対象物の回収率を更に向上させることができる。
前記分離回収方法において、前記金属製多孔膜の前記複数の貫通孔のそれぞれの形状は、前記金属製多孔膜の厚み方向から見て円形であってもよい。
このような構成により、分離対象物を金属製多孔膜からより容易に剥離させることができ、分離対象物の回収率を更に向上させることができる。
前記分離回収方法において、前記複数の粒子のそれぞれの断面形状は、前記金属製多孔膜の貫通孔の形状と異なっていてもよい。
このような構成により、金属製多孔膜にかかる圧力を低減しつつ、分離対象物を金属製多孔膜から容易に剥離させることができ、分離対象物の回収率を更に向上させることができる。
以下、本発明に係る実施の形態１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）
［分離回収システム］
図１は、本発明に係る実施の形態１の分離回収システム１の一例の概略ブロック図である。図１に示すように、分離回収システム１は、金属製多孔膜１０、保持具２０、供給装置３０、及び逆洗装置４０を備える。実施の形態１では、金属製多孔膜１０は、保持具２０に保持されている。また、供給装置３０及び逆洗装置４０は、保持具２０に着脱可能に接続される。
なお、実施の形態１では、分離回収システム１が保持具２０を備える例を説明するが、これに限定されない。分離回収システム１において、保持具２０は、システムの利便性を考慮して備えられるものであり、必須の構成ではない。
本明細書において、「分離対象物」とは、流体中から分離される対象物を意味する。分離対象物としては、例えば、細胞、細菌、ウィルス等の生物に由来する対象物を含む。細胞としては、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、酵母などを含む。細菌としては、例えば、グラム陽性菌、グラム陰性菌、大腸菌、ブドウ球菌、結核菌などを含む。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、免疫不全ウィルスなどを含む。なお、分離対象物は、セラミック粒子、バインダー粒子、エアロゾル等の無機物、有機物、又は金属であってもよい。
なお、本明細書において、「流体」とは、液体又は気体を意味する。
＜金属製多孔膜＞
図２は、本発明に係る実施の形態１の分離回収システム１における金属製多孔膜１０の一例の概略構成図である。図２中のＸ、Ｙ、Ｚ方向は、それぞれ金属製多孔膜１０の縦方向、横方向、厚み方向を示している。図２に示すように、金属製多孔膜１０は、膜部１１と、膜部１１の外周に設けられた枠部１２と、を備える。
金属製多孔膜１０は、枠部１２で保持具２０によって保持され、膜部１１で流体中の分離対象物を捕捉する板状構造体である。実施の形態１において、金属製多孔膜１０の外形は、例えば、Ｚ方向から見て、円形に形成されている。なお、金属製多孔膜１０の外形は、円形に限定されることなく、正方形、長方形、多角形、又は楕円形などであってもよい。
膜部１１は、複数の貫通孔１３が形成されたフィルター基体部１４で形成されている。図３は、図２に示す金属製多孔膜１０の膜部１１の一部の拡大斜視図である。図４は、図３に示す金属製多孔膜１０の膜部１１の一部を厚み方向から見た概略図である。図３及び図４に示すように、膜部１１は、互いに対向する第１主面ＰＳ１と第２主面ＰＳ２とを有している。複数の貫通孔１３は、第１主面ＰＳ１と第２主面ＰＳ２とを貫通して形成されると共に、周期的に形成されている。具体的には、複数の貫通孔１３は、膜部１１においてマトリクス状に等間隔で形成されている。
実施の形態１では、図４に示すように、貫通孔１３は、膜部１１の第１主面ＰＳ１側、即ちＺ方向から見て、一辺Ｄの正方形の形状を有する。貫通孔１３の一辺Ｄは、分離する分離対象物の大きさ、形態、性質、弾性又は量に応じて適宜設計される。また、貫通孔１３の孔ピッチＰについても、分離する分離対象物の大きさ、形態、性質、弾性又は量に応じて適宜設計される。ここで、正方形の貫通孔１３の孔ピッチＰとは、膜部１１の第１主面ＰＳ１側から見て、任意の貫通孔１３の一辺と、隣接する貫通孔１３の一辺との間の距離を意味する。
例えば、膜部１１の開口率は、５％以上であり、好ましくは開口率は、４５％以上である。このような構成により、膜部１１に対する流体の通過抵抗を低減することができる。なお、開口率とは、（貫通孔１３が占める面積）／（貫通孔１３が空いていないと仮定したときの膜部１１における第１主面ＰＳ１の投影面積）で計算される。
膜部１１の厚みは、貫通孔１３の大きさ（一辺Ｄ）の０．０１倍より大きく１０倍以下が好ましい。より好ましくは、膜部１１の厚みは、貫通孔１３の大きさ（一辺Ｄ）の０．０５倍より大きく７倍以下である。このような構成により、流体に対する膜部１１の抵抗を低減することができ、処理時間を短くすることができる。
図４に示すように、貫通孔１３は、第１主面ＰＳ１側の開口と第２主面ＰＳ２側の開口とが連続した壁面を通じて連通している。具体的には、貫通孔１３は、第１主面ＰＳ１側の開口が第２主面ＰＳ２側の開口に投影可能に形成されている。即ち、膜部１１を第１主面ＰＳ１側から見た場合に、貫通孔１３は、第１主面ＰＳ１側の開口が第２主面ＰＳ２側の開口と重なるように設けられている。実施の形態１において、貫通孔１３は、その内壁が第１主面ＰＳ１及び第２主面ＰＳ２に対して概ね垂直となるように設けられている。
実施の形態１では、膜部１１の第１主面ＰＳ１に対して垂直な面に投影した貫通孔１３の形状（断面形状）は、長方形である。具体的には、貫通孔１３の断面形状は、膜部１１の径方向の一辺の長さが膜部１１の厚み方向の一辺の長さより長い長方形である。なお、貫通孔１３の断面形状は、長方形に限定されず、例えば、平行四辺形又は台形等であってもよい。
実施の形態１では、複数の貫通孔１３は、膜部１１の第１主面ＰＳ１側（Ｚ方向）から見て正方形の各辺と平行な２つの配列方向、即ち図４中のＸ方向とＹ方向に等しい間隔で形成されている。このように、複数の貫通孔１３を正方格子配列で設けることによって、開口率を高めることが可能であり、膜部１１に対する流体の通過抵抗（圧力損失）を低減することができる。
なお、複数の貫通孔１３の配列は、正方格子配列に限定されず、例えば、準周期配列、又は周期配列であってもよい。周期配列の例としては、方形配列であれば、２つの配列方向の間隔が等しくない長方形配列でもよく、三角格子配列又は正三角格子配列などであってもよい。なお、貫通孔１３は、膜部１１に複数形成されていればよく、配列は限定されない。
膜部１１の基体部分を形成するフィルター基体部１４を構成する材料は、金属及び／又は金属酸化物を主成分としている。フィルター基体部１４を構成する材料としては、例えば、金、銀、銅、白金、ニッケル、パラジウム、これらの合金及びこれらの酸化物であってもよい。
枠部１２は、膜部１１の外周に設けられており、膜部１１の第１主面ＰＳ１側から見て、リング状に形成されている。枠部１２は、金属製多孔膜１０において貫通孔１３が設けられていない部分である。枠部１２の厚みは、膜部１１の厚みよりも厚くてもよい。このような構成により、金属製多孔膜１０の機械強度を高めることができる。
＜保持具＞
保持具２０は、金属製多孔膜１０を保持する共に、供給装置３０及び逆洗装置４０と着脱可能に取り付けられる部材である。
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明に係る実施の形態１の分離回収システムの一例の概略構成図である。図５Ａは、保持具２０に供給装置３０が取り付けられた概略構成を示す。図５Ｂは、保持具２０に逆洗装置４０が取り付けられた概略構成を示す。
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、保持具２０は、第１保持部材２１と、第２保持部材２２とを備える。第１保持部材２１と第２保持部材２２とは、金属製多孔膜１０の枠部１２を金属製多孔膜１０の厚み方向に挟持することによって、金属製多孔膜１０を保持具２０の内部に保持する。
第１保持部材２１は、略円筒形に形成されており、内部に金属製多孔膜１０が配置される第１凹部２３と、金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１に対向するように設けられた第１流路２４と、を備える。実施の形態１では、第１凹部２３は、第１保持部材２１の底部において、第１保持部材２１の下面から上面に向かって円柱状に窪んでいる。第１流路２４は、第１凹部２３から第１保持部材２１の上面に向かって延びるように設けられている。
第２保持部材２２は、略円筒形に形成されており、内部に金属製多孔膜１０が配置される第２凹部２５と、金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２に対向するように設けられた第２流路２６と、を備える。実施の形態１では、第２凹部２５は、第２保持部材２２の上面において、第２保持部材２２の上面から下面に向かって円柱状に窪んでいる。第２流路２６は、第２凹部２５から第２保持部材２２の下面に向かって延びるように設けられている。
第１保持部材２１と第２保持部材２２とが、金属製多孔膜１０を挟んで互いに嵌合されることにより、第１凹部２３と第２凹部２５とで形成される空間Ｓ１に金属製多孔膜１０が保持される。
図５Ａに示すように、保持具２０の第１保持部材２１には、供給装置３０が取り付けられる。具体的には、第１保持部材２１の第１流路２４の第１流路口２４ａに、供給装置３０が着脱可能に取り付けられる。
図５Ｂに示すように、保持具２０の第２保持部材２２には、逆洗装置４０が取り付けられる。具体的には、第２保持部材２２の第２流路２６の第２流路口２６ａに、逆洗装置４０が着脱可能に取り付けられる。
保持具２０は、例えば、ガンマ滅菌又はオートクレーブ滅菌可能な材料で構成することができる。保持具２０は、例えば、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリスルフォン、ポリカーボネート、ポリアセタール、天然ゴム、ラテックス、ウレタンゴム、シリコンゴム、エチレン酢酸ビニル、ポリエステル類、エポキシ類、フェノール類、シリカ、アルミナ、金、白金、ニッケル、ステンレス、チタン、などを含む材料で形成されていてもよい。
＜供給装置＞
供給装置３０は、分離対象物５０を含む流体５１を金属製多孔膜１０に供給する装置である。供給装置３０は、例えば、シリンジなどである。具体的には、供給装置３０は、流体５１を収容する外筒と、外筒の内部を移動可能なプランジャーと、を備える。図５Ａに示すように、供給装置３０は、保持具２０の第１保持部材２１の第１流路口２４ａに取り付けられる。
供給装置３０は、金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１から第２主面ＰＳ２に向かって、分離対象物５０を含む流体５１を供給する。供給装置３０は、例えば、流体５１を押圧することによって、金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１から第２主面ＰＳ２に向かう方向６０に流体５１を供給する。供給装置３０からの流体５１は、第１保持部材２１の第１流路２４を通って、金属製多孔膜１０に供給される。これにより、貫通孔１３より大きい分離対象物５０を金属製多孔膜１０に捕捉させる。
なお、供給装置３０は、吸引によって、金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１から第２主面ＰＳ２に向かう方向６０に、分離対象物５０を含む流体５１を供給してもよい。
供給装置３０は、例えば、制御部などによって制御されることによって、流体５１を金属製多孔膜１０に供給する。
＜逆洗装置＞
逆洗装置４０は、複数の粒子７０を含む流体７１を金属製多孔膜１０に供給して、分離対象物５０を捕捉した金属製多孔膜１０を逆洗する装置である。逆洗装置４０は、例えば、シリンジなどである。具体的には、逆洗装置４０は、流体７１を収容する外筒と、外筒の内部を移動可能なプランジャーと、を備える。図５Ｂに示すように、逆洗装置４０は、保持具２０の第２保持部材２２の第２流路口２６ａに取り付けられる。
逆洗装置４０は、金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２から第１主面ＰＳ１に向かって、複数の粒子７０を含む流体７１を供給する。逆洗装置４０は、例えば、流体７１を押圧することによって、金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２から第１主面ＰＳ１に向かう方向６１に流体７１を供給する。これにより、逆洗装置４０からの流体７１は、第２保持部材２２の第２流路２６を通って、金属製多孔膜１０に供給される。
実施の形態１では、逆洗装置４０から供給される流体７１の流速は、供給装置３０から供給される流体５１の流速よりも速いことが好ましい。
逆洗装置４０は、例えば、制御部などによって制御されることによって、流体７１を金属製多孔膜１０に供給する。
なお、逆洗装置４０は、吸引によって、金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２から第１主面ＰＳ１に向かう方向６１に、複数の粒子７０を含む流体７１を供給してもよい。
粒子７０は、外部応力による変形が小さい材料で形成される。粒子７０を構成する材料としては、例えば、シリカ、ラテックス、金属などが挙げられる。
粒子７０は、金属製多孔膜１０の貫通孔１３の寸法よりも大きい。ここで、金属製多孔膜１０の貫通孔１３の寸法とは、貫通孔１３の開口を画定する辺のうち最も短い辺を意味する。例えば、貫通孔１３の寸法は、Ｚ方向から見て、貫通孔１３の開口が、正方形である場合は一辺であり、長方形である場合は短辺である。また、貫通孔１３の寸法は、Ｚ方向から見て、貫通孔１３の開口が、円形である場合は直径であり、楕円形である場合は短径である。実施の形態１では、貫通孔１３の形状はＺ方向から見て正方形であるため、貫通孔１３の寸法は、図４に示す貫通孔１３の一辺Ｄを意味する。例えば、貫通孔の寸法が１．８μｍに対して、粒子は２μｍまたは３μｍとしたり、貫通孔の寸法が２．５μｍに対して、粒子は３μｍまたは４μｍとすることができる。
実施の形態１では、粒子７０は、球形である。したがって、粒子７０の直径は、貫通孔１３の寸法（一辺Ｄ）よりも大きい。また、粒子７０の粒径は、貫通孔１３の孔ピッチＰよりも小さいことが好ましい。流体７１中に含まれる粒子７０の数は、金属製多孔膜１０の貫通孔１３の数よりも多い。
また、複数の粒子７０は、均一な粒径で形成されている。なお、粒子７０の粒径のばらつきが大きい場合、粒子７０の粒径を均一にするためにフィルターを用いて分級してもよい。例えば、複数の貫通孔を有する金属製多孔膜を用いて、粒子７０を分級してもよい。
流体７１は、逆洗用の流体である。流体７１は、分離対象物５０に損傷を与えない流体であればよい。流体７１は、供給装置３０から供給される流体５１と同じ流体であってもよい。例えば、分離対象物５０が細胞である場合、流体７１は、細胞培養液などであってもよい。
［分離回収方法］
本発明に係る実施の形態１の分離対象物の分離回収方法について、図６を用いて説明する。図６は、本発明に係る実施の形態１の分離回収方法のフローチャートの一例である。
図６に示すように、ステップＳＴ１１において、金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１から第２主面ＰＳ２に向かって分離対象物を含む流体５１を供給する。これにより、流体５１を金属製多孔膜１０に通過させ、金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１に分離対象物５０を捕捉する。
具体的には、図５Ａに示すように、保持具２０の第１流路口２４ａに供給装置３０を取り付ける。供給装置３０は、複数の分離対象物５０を含む流体５１を金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１から第２主面ＰＳ２に向かう方向６０に押圧する。これにより、供給装置３０からの流体５１が、保持具２０の第１保持部材２１の第１流路２４を通って金属製多孔膜１０に供給される。金属製多孔膜１０においては、流体５１が貫通孔１３を通過していくと共に、貫通孔１３よりも大きい分離対象物５０が、金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１で捕捉される。
金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１に分離対象物５０を捕捉後、保持具２０から供給装置３０を取り外す。
ステップＳＴ１２において、分離対象物５０を捕捉した金属製多孔膜１０に対して、金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２から第１主面ＰＳ１に向かって、金属製多孔膜１０の貫通孔１３の寸法より大きい複数の粒子７０を含む流体７１を供給する。即ち、ステップＳＴ１２においては、複数の粒子７０を含む流体７１によって、分離対象物５０を捕捉した金属製多孔膜１０を逆洗する。
具体的には、図５Ｂに示すように、保持具２０の第２流路口２６ａに逆洗装置４０を取り付ける。逆洗装置４０は、複数の粒子７０を含む流体７１を金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２から第１主面ＰＳ１に向かう方向６１に押圧する。これにより、逆洗装置４０からの流体７１が、保持具２０の第２保持部材２２の第２流路２６を通って金属製多孔膜１０に供給される。
なお、図５Ｂには図示していないが、実施の形態１では、保持具２０の第１流路口２４ａに、分離対象物５０を回収するための回収装置が取り付けられている。回収装置は、逆洗装置４０により逆洗されることによって、金属製多孔膜１０から剥離した分離対象物５０を回収する。回収装置は、例えば、容器などが挙げられる。
ステップＳＴ１３において、金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２に複数の粒子７０を捕捉する。具体的には、ステップＳＴ１２による流体７１の供給により、金属製多孔膜１０の膜部１１の複数の貫通孔１３に、複数の粒子７０を捕捉する。
ステップＳＴ１３について、図７Ａ〜図７Ｄを用いて詳細に説明する。図７Ａ〜図７Ｄは、本発明に係る実施の形態１の分離回収方法の工程の一例を示す概略図である。なお、図７Ａ〜図７Ｄは、金属製多孔膜１０の一部を拡大した概略図を示している。
図７Ａに示すように、逆洗開始時において、分離対象物５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄが、金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１に捕捉されている。即ち、逆洗開始時においては、分離対象物５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄによって、貫通孔１３が塞がれている。このため、逆洗装置４０によって複数の粒子７０を含む流体７１が供給されると、金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２側に、第２主面ＰＳ２から第１主面ＰＳ１への方向に圧力８０が発生する。
ここで、分離対象物５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの貫通孔１３への潜り込み方は、一様ではなく、それぞれ異なっている。図７Ａは一例であるが、分離対象物５０ｂ、５０ｄは、分離対象物５０ａ、５０ｃと比べて、貫通孔１３への潜り込みが浅くなっている。
金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２側に圧力８０がかかると、図７Ｂに示すように、貫通孔１３への潜り込みが浅い分離対象物５０ｂ、５０ｄが、貫通孔１３から押し出され、金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１から剥離する。
分離対象物５０ｂ、５０ｄが貫通孔１３から剥離して取り除かれると、逆洗用の流体７１は、分離対象物５０ｂ、５０ｄが取り除かれた貫通孔１３を通って、金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１側へ流れるようになる（図７Ｂに示す矢印６１参照）。流体７１が貫通孔１３を通過するようになると、金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２側にかかる圧力８０が小さくなり、金属製多孔膜１０に残っている分離対象物５０ａ、５０ｃを貫通孔１３から押し出す力が小さくなる。このため、逆洗が進むと、分離対象物５０ａ、５０ｃを貫通孔１３から剥離させることが困難になってくる。
次に、図７Ｃに示すように、分離対象物５０ｂ、５０ｄが取り除かれた貫通孔１３において、金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２側で粒子７０が捕捉される。即ち、分離対象物５０ｂ、５０ｄが取り除かれた貫通孔１３を粒子７０によって塞ぐ。これにより、流体７１が貫通孔１３を通過するのを抑制することができ、金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２側にかかる圧力８０を大きくすることができる。なお、正方形の貫通孔１３においては、球状の粒子７０が貫通孔１３に嵌まった状態であればよく、貫通孔１３の四隅は粒子７０によって塞がれていなくてもよい。
金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２側にかかる圧力８０が大きくなると、分離対象物５０ａ、５０ｃを貫通孔１３から押し出す力が大きくなる。これにより、図７Ｄに示すように、分離対象物５０ｂ、５０ｄに比べて、貫通孔１３に深く潜り込んでいた分離対象物５０ａ、５０ｃについても、金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１から剥離させることができる。
［効果］
実施の形態１に係る分離回収システム１及び分離回収方法によれば、以下の効果を奏することができる。
実施の形態１の分離回収システム１及び分離回収方法においては、金属製多孔膜１０を用いて分離対象物５０を分離回収している。これにより、分離回収システム１及び分離回収方法では、メンブレンフィルターを用いて分離回収した場合と比べて、分離対象物５０の回収率を向上させることができる。
金属製多孔膜１０の貫通孔１３は、膜部１１の第１主面ＰＳ１側の開口と第２主面ＰＳ２側の開口とが連続した壁面を通じて連通している。また、貫通孔１３では、膜部１１の第１主面ＰＳ１側の開口が第２主面ＰＳ２側の開口に投影可能に設けられている。このような構成により、流体が貫通孔１３を通過しやすいため、３次元的に異なる方向に貫通孔が形成されているメンブレンフィルターに比べて、流体通過時の圧力損失を低減することができる。
金属製多孔膜１０は、メンブレンフィルターの厚さよりも薄く設計することができる。例えば、金属製多孔膜１０の厚さは、貫通孔１３の一辺Ｄよりも薄く設計することができる。このような構成により、メンブレンフィルターに比べて、流体が通過しやすいため、圧力損失を低減することができる。
このように、金属製多孔膜１０では、流体通過時の圧力損失を低減することができるため、分離対象物５０を含む流体５１を押圧することによって金属製多孔膜１０に通過させる場合、押圧力を小さくすることができる。これにより、分離対象物５０が貫通孔１３に深く潜り込むのを抑制することができるため、逆洗時において、金属製多孔膜１０から分離対象物５０を容易に剥離することができる。
分離対象物５０の回収は、金属製多孔膜１０の貫通孔１３の寸法よりも大きい複数の粒子７０を含む流体７１を用いて金属製多孔膜１０を逆洗することによって行われる。金属製多孔膜１０を流体７１で逆洗することによって、分離対象物５０が押し出された貫通孔１３に粒子７０を捕捉する。このような構成により、分離対象物５０が取り除かれた貫通孔１３を粒子７０によって塞ぐことができ、金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２側にかかる圧力８０の低減を抑制することができる。これにより、逆洗が進んだ状態でも、貫通孔１３に潜り込んだ分離対象物５０を貫通孔１３から押し出すことができるため、分離対象物５０の回収率を向上させることができる。
粒子７０は、金属製多孔膜１０の貫通孔１３の寸法（正方形の一辺Ｄ）より大きく、孔ピッチＰよりも小さいことが好ましい。このような構成により、逆洗時に複数の粒子７０が互いに阻害し合うことなく、金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２側から貫通孔１３を塞ぐことができる。例えば、隣接する貫通孔１３において捕捉される粒子７０は、互いに間隔を有して貫通孔１３を塞ぐことができる。これにより、逆洗時において、分離対象物５０が取り除かれた貫通孔１３を粒子７０で効率良く塞ぐことができるため、金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２側にかかる圧力８０の低減を効率良く抑制することができる。このため、貫通孔１３に潜り込んだ分離対象物５０を容易に貫通孔１３から押し出すことができ、分離対象物５０の回収率を向上させることができる。
粒子７０の数は、金属製多孔膜１０の貫通孔１３の数よりも多い。このような構成により、金属製多孔膜１０の貫通孔１３を粒子７０で塞ぎやすくなる。これにより、逆洗時において、金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２側にかかる圧力８０の低減を更に抑制し、貫通孔１３に潜り込んだ分離対象物５０をより容易に貫通孔１３から押し出すことができる。
粒子７０の形状は、球状である。このような構成により、金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２を転がり、貫通孔１３に粒子７０が捕捉されやすくなる。また、貫通孔１３が正方形である場合、球状の粒子７０が貫通孔１３に捕捉されても、貫通孔１３を完全に塞がずに、四隅に隙間を形成することができる。この隙間より、流体７１を逃がすことができるため、第２主面ＰＳ２側にかかる圧力８０が大きくなりすぎて、金属製多孔膜１０を破壊してしまうのを抑制することができる。また、圧力８０が大きくなりすぎるのを抑制することにより、分離対象物５０が圧力８０によって破壊されるのも抑制することができる。
また、球状の粒子７０は、金属製多孔膜１０の貫通孔１３の様々な形状に対応することができる。球状の粒子７０は、例えば、貫通孔１３の形状が正方形以外の形状であっても、貫通孔１３を塞いだ状態にばらつきが少なく、偏りなく貫通孔１３を塞ぐことができる。
なお、実施の形態１では、貫通孔１３の形状が正方形である例を説明したが、これに限定されない。貫通孔１３の形状は、例えば、円形、楕円形、多角形、長方形などであってもよい。
図８は、本発明に係る実施の形態１の分離回収システム１における変形例の金属製多孔膜１０ａの膜部１１ａの一部の拡大断面図である。図８に示すように、膜部１１ａは、円形の複数の貫通孔１３ａが形成されたフィルター基体部１４aで構成されていてもよい。具体的には、金属製多孔膜１０ａを第１主面ＰＳ１側から見て、即ち、Ｚ方向から見て、貫通孔１３ａが円形形状であってもよい。貫通孔１３ａは、例えば、直径Ｄ、孔ピッチＰで形成されている。ここで、円形の貫通孔１３ａの孔ピッチＰとは、任意の貫通孔１３ａの中心と隣接する貫通孔１３ａの中心との間の距離を意味する。なお、変形例の金属製多孔膜１０ａを用いる場合、粒子７０は、貫通孔１３ａの直径Ｄより大きく、孔ピッチＰより小さいものが使用される。
このような構成により、粒子７０が球形である場合、正方形の貫通孔１３よりも円形の貫通孔１３ａの方が球形の粒子７０によって塞がれやすい。また、円形の貫通孔１３ａは、粒子７０によって塞がれた状態において、正方形の貫通孔１３と比べて、隙間を小さくすることができる。このため、貫通孔１３ａの形状を円形にすることによって、金属製多孔膜１０ａの第２主面ＰＳ２側にかかる圧力８０の低減を更に抑制することができる。その結果、貫通孔１３ａから分離対象物５０をより容易に押し出すことができ、分離対象物５０の回収率を更に向上させることができる。
実施の形態１では、粒子７０が球状である例を説明したが、これに限定されない。粒子７０は、貫通孔１３に捕捉され得る形状であればよい。例えば、粒子７０の断面形状が、貫通孔１３の形状と異なっていてもよい。このような構成により、粒子７０が貫通孔１３で捕捉された場合、粒子７０によって貫通孔１３を完全に塞がないようにすることで、流体７１の抜け道を形成することができる。これにより、逆洗時において、金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２側にかかる圧力８０が大きくなりすぎて、金属製多孔膜１０を破断することを抑制することができる。
実施の形態１では、逆洗時において、逆洗装置４０が複数の粒子７０を含む流体７１を押圧することによって、流体７１を金属製多孔膜１０に供給する例について説明したが、これに限定されない。逆洗装置４０は、金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２側の圧力を第１主面ＰＳ１側の圧力よりも大きくすることによって、金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２から第１主面ＰＳ１に向かう方向６１に複数の粒子７０を含む流体７１を供給すればよい。例えば、吸引、及びその他の方法によって複数の粒子７０を含む流体７１を金属製多孔膜１０に供給してもよい。このような構成においても、分離対象物５０の回収率を向上させることができる。
実施の形態１では、保持具２０においては、第１保持部材２１と第２保持部材２２によって金属製多孔膜１０を挟持する例について説明したが、これに限定されない。例えば、第１保持部材２１と第２保持部材２２とは、一体で形成されていてもよい。
実施の形態１では、分離回収システム１は、金属製多孔膜１０、保持具２０、供給装置３０及び逆洗装置４０を備える例について説明したが、これに限定されない。分離回収システム１が適用される環境又は状況などに応じて、構成要素を追加してもよいし、減少してもよい。例えば、分離回収システム１は、保持具２０を備えず、金属製多孔膜１０、供給装置３０、及び逆洗装置４０を備えるシステムであってもよい。あるいは、金属製多孔膜１０を逆洗するのみであれば、供給装置３０を含めず、金属製多孔膜１０、保持具２０、及び逆洗装置４０を備える逆洗システムとして使用してもよい。
（１）実施例１について
実施例１では、実施の形態１の分離回収システム１を用いて、分離対象物５０の分離回収実験を行った。
実施例１において、分離対象物５０は、ＨＬ−６０（Ｈｕｍａｎ ｐｒｏｍｙｅｌｏｃｙｔｉｃ ｌｅｕｋｅｍｉａ ｃｅｌｌｓ）細胞であり、流体５１は溶媒（ＰＢＳ（Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ Ｂｕｆｆｅｒｅｄ Ｓａｌｉｎｅ））である。金属製多孔膜１０としては、直径６ｍｍの膜部１１を有し、貫通孔１３が正方形形状の金属メッシュを用いた。貫通孔１３の寸法（一辺Ｄ）は、２．５μｍであり、貫通孔１３の孔ピッチＰは３．６μｍである。供給装置３０及び逆洗装置４０は、テルモ(株)製ディスポーザルシリンジ及び（株）ワイエムシィ社製のシリンジポンプ「ＹＳＰ−２０１」を用いた。粒子７０としては、コアフロント（株）社製の粒径３μｍのシリカ球状粒子を用いた。流体７１としは、溶媒（ＰＢＳ）を用いた。
実験について、具体的に説明する。
ＣＯ２インキュベーターにて、ＨＬ−６０細胞の継代培養を播種後７日間行った。培養後、ＨＬ−６０細胞を含有する培地を約１００Ｇの遠心力で遠心分離し、ＨＬ−６０細胞を沈降させた後、上澄みの培地を廃棄し、溶媒をＰＢＳに置換した。セルカウンターにて、ＰＢＳ置換後のＨＬ−６０細胞溶液中の細胞数を計測し、ＰＢＳで溶液中の細胞数濃度を調整することにより、細胞数濃度３×１０６［個／ｍＬ］の標準液を得た。
標準液をＰＢＳで希釈することにより、細胞数濃度３×１０６、３×１０５、３×１０４、３×１０３［個／ｍＬ］の４種類のＨＬ−６０細胞溶液を作製し、ＡＴＰアッセイ用の検量線を作成した。
東洋インキ製造（株）製のＡＴＰアッセイ試薬「ＣＡ５０」と各ＨＬ−６０細胞溶液を０．５ｍＬずつ、２４ウェル中で混合し、遮光して室温で１０ｍｉｎ静置して反応を進展させた後、溶液が均一になるように１ｍｉｎ揺動した。その後、中立電機（株）製のＡＴＰアッセイ装置「ＣＬ２４−Ｕ」にて、各々の細胞溶液の試薬反応後溶液の発光量［ｃｐｓ］を測定し、発光量Ｙ［ｃｐｓ］と細胞数Ｘ個の関係が、Ｙ＝１．９４Ｘとなる検量線を得た。
標準液をＰＢＳで希釈して、細胞数濃度１．５×１０４［個／ｍＬ］とした試験液１０ｍＬ（溶液中の全細胞数は１．５×１０５個）を、テルモ(株)製ディスポーザルシリンジに入れた。そして、（株）ワイエムシィ社製のシリンジポンプ「ＹＳＰ−２０１」を用いて、流速０．００６［ｍ／ｓｅｃ］（流量１０［ｍＬ／ｍｉｎ］）にて、試験液を金属製多孔膜１０に通過させた。これにより、溶液中のＨＬ−６０細胞を金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１上に捕捉した。
ＨＬ−６０細胞の分離が終わった金属製多孔膜１０を保持具２０から取り出し、２４ウェルにて、ＡＴＰアッセイ試薬「ＣＡ５０」とＰＢＳを０．５ｍＬずつ混合した溶液中に、ＨＬ−６０細胞を捕捉した金属製多孔膜１０を浸漬し、前述と同条件で試薬反応を行った。
反応後、金属製多孔膜１０を取り出し、ＡＴＰアッセイ装置にて発光量［ｃｐｓ］を測定し、前述の検量線から金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１上に捕捉されたＨＬ−６０細胞の数を求めたところ、１．３６×１０５個になることがわかった。
次に、ＨＬ−６０細胞を捕捉した金属製多孔膜１０を逆洗装置４０によって逆選した後、金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１上に残ったＨＬ−６０細胞の数を算出した。なお、実施例１と比較するために、比較例１として、粒子７０を含まない流体を用いて逆洗した場合の金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１上に残ったＨＬ−６０細胞の数も算出した。
まず、実施例１について説明する。
実施例１では、コアフロント（株）社製の粒径３μｍのシリカ球状粒子水溶液を用いて、遠心分離にて溶媒をＰＢＳに置換した後、ＰＢＳで粒子数濃度が８×１０４［個／ｍＬ］になるように調整した。テルモ(株)製ディスポーザルシリンジに、濃度調整後のシリカ粒子溶液を１０ｍＬ入れ（溶液中のシリカ粒子数は８×１０５個）、流速０．００６［ｍ／ｓｅｃ］（流量１０［ｍＬ／ｍｉｎ］）にて、シリカ粒子溶液を金属製多孔膜１０に通過させた。これにより、金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１上に捕捉されたＨＬ−６０細胞の逆洗を行った。
逆洗が終わった金属製多孔膜１０を保持具２０から取り出し、２４ウェルにて、ＡＴＰアッセイ試薬「ＣＡ５０」とＰＢＳを０．５ｍＬずつ混合した溶液中に、実施例１の逆洗済みの金属製多孔膜１０を浸漬し、前述と同条件で試薬反応を行った。反応後、金属製多孔膜１０を取り出し、ＡＴＰアッセイ装置にて発光量［ｃｐｓ］を測定し、前述の検量線から実施例１の逆洗後の金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１上に残ったＨＬ−６０細胞の数を求めた。
次に、比較例１について説明する。
比較例１では、逆洗用の流体として、１０ｍＬのＰＢＳをテルモ(株)製ディスポーザルシリンジに入れ、（株）ワイエムシィ社製のシリンジポンプ「ＹＳＰ−２０１」を用いて、流速０．００６［ｍ／ｓｅｃ］（流量１０［ｍＬ／ｍｉｎ］）にて、ＰＢＳを金属製多孔膜１０に通過させた。これにより、金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１上に捕捉されたＨＬ−６０細胞の逆洗を行った。
逆洗が終わった金属製多孔膜１０を保持具２０から取り出し、２４ウェルにて、ＡＴＰアッセイ試薬「ＣＡ５０」とＰＢＳを０．５ｍＬずつ混合した溶液中に、比較例１の逆洗済みの金属製多孔膜１０を浸漬し、前述と同条件で試薬反応を行った。反応後、金属製多孔膜１０を取り出し、ＡＴＰアッセイ装置にて発光量［ｃｐｓ］を測定し、前述の検量線から比較例１の逆洗後の金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１上に残ったＨＬ−６０細胞の数を求めた。
実施例１及び比較例１の実験結果について、表１に示す。
Figure 0006863484
表１に示すように、逆洗後において金属製多孔膜１０に残ったＨＬ−６０細胞の数は、実施例１では０．７８×１０４個、比較例１では３．２×１０４個であった。
逆洗前の金属製多孔膜１０に捕捉されていたＨＬ−６０細胞の数が１．３６×１０５個であったのを基準とすると、実施例１では１．２８２×１０５個、比較例１では１．０４×１０５個のＨＬ−６０細胞が回収されていることがわかる。回収率を算出すると、実施例１では９４．３％、比較例１では７６．４％となる。このように、実施例１では、比較例１と比べて、回収率が向上していることが確認できた。
また、実施例１及び比較例１においては、逆洗前後の金属製多孔膜１０の写真をＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で撮影した。
図９Ａは、逆洗前における金属製多孔膜１０を第１主面ＰＳ１側から撮影した拡大写真である。図９Ｂは、逆洗前における金属製多孔膜１０を第２主面ＰＳ２側から撮影した拡大写真である。図９Ａに示すように、金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１上には、分離対象物５０であるＨＬ−６０細胞が捕捉されている。また、図９Ｂに示すように、金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２側から、貫通孔１３に潜り込んだＨＬ−６０細胞が観察できる。
図１０Ａは、実施例１の逆洗した後の金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１側から撮影した拡大写真である。図１０Ｂは、実施例１の逆洗した後の金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２側から撮影した拡大写真である。図１０Ａに示すように、実施例１においては、逆洗後の金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１上には、ＨＬ−６０細胞がほぼ残っていないことがわかる。また、図１０Ｂに示すように、実施例１においては、逆洗後の金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２上には、粒子７０であるシリカ粒子が捕捉されている。このように、実施例１では、金属製多孔膜１０で捕捉されたＨＬ−６０細胞が、第１主面ＰＳ１から剥離して、回収されていることがわかる。
図１１Ａは、比較例１の逆洗した後の金属製多孔膜１０の第１主面ＰＳ１側から撮影した拡大写真である。図１１Ｂは、比較例１の逆洗した後の金属製多孔膜１０の第２主面ＰＳ２側から撮影した拡大写真である。図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、比較例１においては、逆洗後の金属製多孔膜１０には、ＨＬ−６０細胞が一部残っており、ＨＬ−６０細胞の一部が回収できていないことがわかる。
（２）実施例２−４について
実施例２−４においては、粒子７０の濃度をパラメータとして、実施例１と同様の実験を行った。
実施例２−４は、それぞれ、シリカ粒子濃度２．０×１０５［個／ｍＬ］、３．０×１０５［個／ｍＬ］、４．０×１０５［個／ｍＬ］のシリカ溶液を用いて実験を行った。実施例２−４の実験結果を表２に示す。なお、表２には、参考として、実施例１のシリカ粒子濃度８．０×１０４［個／ｍＬ］の実験結果についても示している。
Figure 0006863484
本明細書において、「被覆率」とは、金属製多孔膜１０の膜部１１の表面積約２８．３ｍｍ２に対して、逆洗用の粒子溶液中のシリカ粒子数を意味する。具体的には、（被覆率［％］）＝１００×（シリカ球状粒子の断面積［ｍｍ２］×粒子溶液中のシリカ粒子数[個]）／（金属製多孔膜１０の膜部１１の表面積［ｍｍ２］）によって定義される。
表２に示すように、実施例１−４の順に、シリカ粒子濃度が大きくなるにしたがって、ＨＬ−６０細胞の回収率が高くなっていることが確認できた。即ち、被膜率が高くなるほど、回収率が向上することがわかる。
なお、被膜率１００％を超えると、逆洗時に金属製多孔膜１０にかかる圧力が大きくなり、金属製多孔膜１０を破損する可能性がある。
以上の結果から、被膜率は、１％以上１００％以下であることが好ましい。より好ましくは、１０％以上１００％以下である。
（３）実施例５−７について
実施例５−７においては、逆洗時における流体７１の流速をパラメータとして、実施例１と同様の実験を行った。具体的には、実施例５−７は、それぞれ、シリカ粒子溶液の流速０．００３［ｍ／ｓｅｃ］、０．０１２［ｍ／ｓｅｃ］、０．０１８［ｍ／ｓｅｃ］にて実験を行った。実施例５−７の実験結果を表３に示す。なお、表３には、参考として、実施例１の流体７１の流速０．００６［ｍ／ｓｅｃ］の実験結果についても示されている。
Figure 0006863484
図１２は、実施例１及び５−７における逆洗時の流体の流速と回収率との関係を示すグラフである。表３及び図１２に示すように、実施例５、１、６、７の順に、逆洗時のシリカ粒子溶液の流速を大きくするのにしたがって、回収率が高くなっていることが確認できた。また、逆洗時におけるシリカ粒子溶液の流速が０．００６ｍ／ｓｅｃを境にグラフの傾きが大きく変わっていることがわかる。このことから、逆洗時のシリカ粒子溶液の流速０．００６［ｍ／ｓｅｃ］以上であることが好ましいことがわかった。
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。
本発明の分離回収システム及び分離回収方法は、細胞選別、細胞調製、細胞スクリーニングなど用途、又は細菌・ウィルスのその場診断・迅速診断などの用途に有用である。
１ 分離回収システム
１０、１０ａ 金属製多孔膜
１１、１１ａ 膜部
１２ 枠部
１３、１３ａ 貫通孔
１４、１４ａ フィルター基体部
ＰＳ１ 第１主面
ＰＳ２ 第２主面
２０ 保持具
２１ 第１保持部材
２２ 第２保持部材
２３ 第１凹部
２４ 第１流路
２４ａ 第１流路口
２５ 第２凹部
２６ 第２流路
２６ａ 第２流路口
３０ 供給装置
４０ 逆洗装置
５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ 分離対象物
５１ 流体
６０ 方向
６１ 方向
７０ 粒子
７１ 流体
８０ 圧力

Claims (14)

  1. 流体中の分離対象物を分離して回収するシステムであって、
    第１主面及び前記第１主面に対向する第２主面を有すると共に、複数の貫通孔を有する金属製多孔膜と、
    前記金属製多孔膜の前記第１主面から前記第２主面に向かって前記分離対象物を含む流体を供給する供給装置と、
    前記金属製多孔膜の前記第２主面から前記第１主面に向かって、前記金属製多孔膜の貫通孔の寸法より大きい複数の粒子を含む流体を供給する逆洗装置と、
    を備える、分離回収システム。
  2. 前記逆洗装置は、前記金属製多孔膜の前記第２主面側の圧力を前記第１主面側の圧力よりも大きくすることによって、前記金属製多孔膜の前記第２主面から前記第１主面に向かう方向に前記複数の粒子を含む流体を供給する、請求項１に記載の分離回収システム。
  3. 前記複数の粒子は、前記金属製多孔膜の前記複数の貫通孔の孔ピッチより小さい、請求項１又は２に記載の分離回収システム。
  4. 前記複数の粒子の数は、前記金属製多孔膜の前記複数の貫通孔の数よりも多い、請求項１〜３のいずれか一項に記載の分離回収システム。
  5. 前記複数の粒子のそれぞれの形状は、球状である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の分離回収システム。
  6. 前記金属製多孔膜の前記複数の貫通孔のそれぞれの形状は、前記金属製多孔膜の厚み方向から見て円形である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の分離回収システム。
  7. 前記複数の粒子のそれぞれの断面形状は、前記金属製多孔膜の貫通孔の形状と異なる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の分離回収システム。
  8. 流体中の分離対象物を分離して回収する方法であって、
    複数の貫通孔を有する金属製多孔膜の第１主面から前記第１主面に対向する第２主面に向かって前記分離対象物を含む流体を供給することによって、前記金属製多孔膜の第１主面に前記分離対象物を捕捉するステップ、
    前記分離対象物を捕捉した前記金属製多孔膜に対して、前記金属製多孔膜の前記第２主面から前記第１主面に向かって、前記金属製多孔膜の貫通孔の寸法より大きい複数の粒子を含む流体を供給するステップ、
    前記金属製多孔膜の前記第２主面に前記複数の粒子を捕捉するステップ、
    を含む、分離回収方法。
  9. 前記複数の粒子を含む流体を供給するステップは、前記金属製多孔膜の前記第２主面側の圧力を前記第１主面側の圧力よりも大きくすることによって、前記金属製多孔膜の前記第２主面から前記第１主面に向かう方向に前記複数の粒子を含む流体を供給すること、を含む、請求項８に記載の分離回収方法。
  10. 前記複数の粒子は、前記金属製多孔膜の前記複数の貫通孔の孔ピッチより小さい、請求項８又は９に記載の分離回収方法。
  11. 前記複数の粒子の数は、前記金属製多孔膜の前記複数の貫通孔の数よりも多い、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の分離回収方法。
  12. 前記複数の粒子のそれぞれの形状は、球状である、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の分離回収方法。
  13. 前記金属製多孔膜の前記複数の貫通孔のそれぞれの形状は、前記金属製多孔膜の厚み方向から見て円形である、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の分離回収方法。
  14. 前記複数の粒子のそれぞれの断面形状は、前記金属製多孔膜の貫通孔の形状と異なる、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の分離回収方法。
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