JP7358769B2 - 前処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、前処理装置に関する。

例えば生体由来の試料に含まれる成分の分析を行う場合には、試料に対する前処理が行われた後、前処理後の試料に対して分析が行われる（例えば、下記特許文献１参照）。前処理としては、試料中の特定成分を濾過により分離する処理が行われる場合がある。生体由来の試料には、全血、血清、血漿、尿、又は培地などが含まれる。

一例として、試料中からタンパク質を除去する処理（除タンパク処理）を行う場合には、試料に有機溶媒を混合することにより混合液が生成され、当該混合液に対して濾過が行われる。この場合、試料に有機溶媒が混合されることにより、試料中のタンパク質が凝集し、その凝集したタンパク質が濾過によって分離される。

引用文献２には、チャンバ内に正圧を発生させ、当該チャンバ内に配置されたフィルタに生体物質を接触させることにより、生体物質から不純物を除去する構成について開示されている。

特開２０１２－２５９３号公報 特表２０１３－５３８０８１号公報

フィルタを通過した液体（濾液）は、容器内に回収される。通常、それ以上フィルタを液体が通過しない状態まで濾過が行われた場合であっても、フィルタ上には表面張力により液体が僅かに残る。そのため、フィルタ上の液体によって、フィルタの上流側と下流側との間で気体の流通が遮断された状態となる。

しかしながら、濾過の対象となる液体に含まれる溶媒の種類又は配合比率などによっては、それ以上フィルタを液体が通過しない状態まで濾過が行われたときに、フィルタ上が液体で完全に覆われない場合がある。この場合、フィルタの上流側と下流側との間で気体の流通が可能となり、濾液が回収された容器内に外気が流入することとなる。その結果、容器内に流入する外気の気流によって、容器内の濾液が著しく揮発するおそれがある。

また、従来の前処理装置では、予め設定された時間だけ濾過が行われた後、次の処理が行われていた。そのため、上記のようにフィルタ上が液体で完全に覆われない状態まで濾過が行われた場合であっても、設定された時間が経過していなければ、次の処理は開始されない。このように、従来の前処理装置では、適切なタイミングで濾過を終了できない場合があり、無駄な待ち時間が発生するおそれがある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、適切なタイミングで濾過の処理を終了することができる前処理装置を提供することを目的とする。また、本発明は、濾液が揮発するのを抑制することができる前処理装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、対象液体を濾過する前処理装置であって、濾過部と、圧力差生成部と、検出部と、判定部とを備える。前記濾過部には、対象液体が通過する濾過フィルタを有する濾過容器が設置される。前記圧力差生成部は、前記濾過フィルタの上流側と下流側との間に圧力差を生じさせる。前記検出部は、前記濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を検出する。前記判定部は、前記検出部による外気の流入の検出結果に基づいて、対象液体に対する濾過の終了を判定する。

本発明の第２の態様は、対象液体を濾過する前処理装置であって、濾過部と、圧力差生成部と、検出部とを備える。前記濾過部には、対象液体が通過する濾過フィルタを有する濾過容器が設置される。前記圧力差生成部は、前記濾過フィルタの上流側と下流側との間に圧力差を生じさせる。前記検出部は、前記濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を検出する。前記圧力差生成部は、前記検出部による外気の流入の検出結果に基づいて、前記圧力差を減少させる。

本発明の第１の態様によれば、濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を検出し、当該検出結果に基づいて、対象液体に対する濾過の終了を判定することができる。したがって、濾過フィルタの上流側から下流側に外気が流入するまで濾過が行われたときには、濾過が終了したと判定し、適切なタイミングで濾過の処理を終了することができる。

本発明の第２の態様によれば、濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を検出し、当該検出結果に基づいて、濾過フィルタの上流側と下流側との間の圧力差を減少させることができる。したがって、濾過フィルタの上流側から下流側に外気が流入するまで濾過が行われたときに、濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を減少させ、濾液が揮発するのを抑制することができる。

第１実施形態に係る前処理装置の構成例を示した概略図である。 濾過容器の構成例を示した概略断面図である。 濾過が終了したときの濾過容器の状態の一例を示した概略断面図である。 濾過が終了したときの濾過容器の別の状態を示した概略断面図である。 図２Ｂの場合において第２圧力センサにより検出される圧力の変化の一例を示した図である。 図２Ｃの場合において第２圧力センサにより検出される圧力の変化の一例を示した図である。 図１の前処理装置の電気的構成の一例を示したブロック図である。 圧力差生成部により濾過フィルタの下流側の圧力を減少させた場合の圧力の変化の一例を示した図である。 対象液体に対する濾過を行う際の制御部による処理の一例を示したフローチャートである。 第２実施形態に係る前処理装置の構成例を示した概略図である。

１．第１実施形態
図１は、第１実施形態に係る前処理装置の構成例を示した概略図である。本実施形態に係る前処理装置は、濾過部１、真空ポンプ２、第１バルブ３、第２バルブ４、第１圧力センサ５、第２圧力センサ６及びトラップ７などを備えている。

この前処理装置が行う前処理には、前処理の対象となる液体（対象液体）を濾過する処理が含まれる。例えば生体由来の試料に含まれる成分の分析を行う場合には、試料に有機溶媒を混合することにより混合液が生成され、その混合液を対象液体として、当該対象液体に対する濾過が行われる。試料に有機溶媒が混合されることにより、試料中のタンパク質が凝集するため、その凝集したタンパク質を濾過で分離することにより、試料中からタンパク質を除去する処理（除タンパク処理）を行うことができる。有機溶媒としては、例えばメタノール又はアセトニトリルなどを例示することができる。ただし、主成分が水からなる溶液（例えば内標用の水溶液）などの他の溶媒に試料が混合されてもよい。

上記のように対象液体を濾過することにより、対象液体中の特定成分を分離することができる。生体由来の試料には、全血、血清、血漿、尿、又は培地などが含まれる。ただし、試料は生体由来のものに限らない。また、対象液体は試料に限られるものでもない。前処理装置は、対象液体に対する濾過だけでなく、濾過前の対象液体、又は、濾過により回収された液体（濾液）に対して、他の各種前処理を行うものであってもよい。すなわち、前処理装置が行う前処理には、濾過以外に、例えば攪拌、温調、又は分注などの各種処理が含まれる。

濾過部１は、濾過容器１０が設置される濾過ポート１１を含む。濾過ポート１１には、上方から濾過容器１０が挿入される。濾過容器１０には、例えばフィルタ容器１２及び回収容器１３が含まれる。フィルタ容器１２及び回収容器１３は、互いに着脱可能であり、これらの容器１２，１３が重ねられた状態で濾過ポート１１により保持される。この状態では、フィルタ容器１２が回収容器１３の上方に位置しており、フィルタ容器１２から回収容器１３に落下する液体が濾液として回収容器１３内に回収される。

濾過ポート１１の外側は、大気開放されている。すなわち、濾過ポート１１内に濾過容器１０が設置されていない状態では、濾過ポート１１内に外気が流入可能となっている。濾過容器１０が濾過ポート１１に設置された状態では、濾過ポート１１が濾過容器１０により閉塞される。図１では、濾過ポート１１が１つだけ図示されているが、濾過ポート１１は複数設けられていてもよい。

真空ポンプ２は、流路８を介して、濾過ポート１１に流体的に接続されている。すなわち、真空ポンプ２と濾過ポート１１とが、流路８を介して連通している。真空ポンプ２を駆動させた場合には、濾過ポート１１内の空気が真空ポンプ２側に引き込まれることにより、濾過ポート１１内が減圧される。真空ポンプ２としては、例えばダイヤフラム式ポンプを用いることができるが、これに限られるものではない。

濾過容器１０が濾過ポート１１に設置された状態では、互いに重ね合わせられたフィルタ容器１２と回収容器１３との間の隙間（図示せず）を介して、回収容器１３内の空間が濾過ポート１１内に連通する。この状態で真空ポンプ２を駆動させた場合には、濾過ポート１１に連通する回収容器１３内の空間が減圧される。このようにして回収容器１３内を減圧することにより、フィルタ容器１２側と回収容器１３側との間に圧力差を生じさせることができる。フィルタ容器１２側に対して陰圧状態となった回収容器１３側には、フィルタ容器１２側から対象液体が吸引され、濾液として回収される。

ただし、互いに重ね合わせられたフィルタ容器１２と回収容器１３との間に隙間が形成されるような構成に限られるものではない。例えば、回収容器１３内の空間を濾過ポート１１に連通させるための孔が、回収容器１３の壁面に形成された構成などであってもよい。

濾過ポート１１と真空ポンプ２とを流体的に接続する流路８の途中には、第１バルブ３及び第２バルブ４などのバルブ、第１圧力センサ５及び第２圧力センサ６などのセンサ、並びに、トラップ７が設けられている。バルブ及びセンサは、それぞれ２つずつ設けられた構成に限らず、いずれも１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、前処理装置は、バルブ、センサ及びトラップの少なくとも１つが省略された構成であってもよいし、他の要素を含む構成であってもよい。

第１バルブ３は、例えばニードルバルブにより構成されている。この第１バルブ３の開度を調整することにより、流路８内に外気を流入させ、流路８内の圧力（陰圧）を調整することができる。第１バルブ３の開度の調整は、例えばユーザにより手作業で行われる。真空ポンプ２の排気量は固定されており、ユーザが第１バルブ３を僅かに開けて流路８内に外気を流入させることにより、第１バルブ３よりも上流側（濾過ポート１１側）の流路８からの排気量を若干変えて、圧力を調整することができる。第１バルブ３を用いて調整した圧力は、前処理装置の使用に伴って、少しずつ陰圧が強まるように経時変化する。そのため、ユーザは、通常２～３か月に１回程度の頻度で第１バルブ３の再調整を行う。

第２バルブ４は、例えば第１ポート、第２ポート及び第３ポートを有する電磁弁により構成されている。第２バルブ４の第１ポートには濾過ポート１１が連通し、第２ポートには真空ポンプ２が連通し、第３ポートは大気開放されている。この第２バルブ４を切り替えることにより、濾過ポート１１が真空ポンプ２に導通する状態、又は、濾過ポート１１が大気側に導通する状態に切り替えることができる。

真空ポンプ２を駆動させた状態で、第２バルブ４により濾過ポート１１を真空ポンプ２に導通させれば、濾過ポート１１内の空気が真空ポンプ２側に引き込まれることにより、濾過ポート１１内が減圧される。一方、第２バルブ４により濾過ポート１１を大気側に導通させた状態では、濾過ポート１１内が大気圧となるため、フィルタ容器１２側と回収容器１３側との間に圧力差は生じない。

第１圧力センサ５は、流路８における第１バルブ３と第２バルブ４の間に設けられている。対象液体に対する濾過を開始する前には、第２バルブ４により濾過ポート１１を大気側に導通させた状態で、真空ポンプ２を駆動させるとともに、第１圧力センサ５により流路８内の圧力を検出する。このとき、第１圧力センサ５により検出される流路８内の圧力値が所定値まで低下しなければ、真空ポンプ２又は流路８に異常が発生していることを検知することができる。

第２圧力センサ６は、流路８における第２バルブ４と濾過ポート１１の間に設けられている。対象液体に対する濾過を行う際には、真空ポンプ２を駆動させた状態で、第２バルブ４により濾過ポート１１を真空ポンプ２に導通させる。この状態で第２圧力センサ６により流路８内の圧力を継続して検出すれば、濾過中の流路８内の圧力変化をモニタすることができる。

トラップ７は、流路８における第２圧力センサ６と濾過ポート１１の間に設けられている。万が一、濾過容器１０内の液体が流路８内に流入した場合には、当該液体をトラップ７内に貯留させることにより、トラップ７よりも下流側への液体の流通が阻止される。

２．濾過容器の構成
図２Ａは、濾過容器１０の構成例を示した概略断面図である。フィルタ容器１２及び回収容器１３は、いずれも中空状の部材であり、回収容器１３内にフィルタ容器１２が挿入されることにより、各容器１２，１３が互いに重ね合わせられる。

フィルタ容器１２は、上下方向に延びる筒状の部材であり、上端面及び下端面が開放されている。フィルタ容器１２内には、濾過フィルタ１４が設けられている。濾過フィルタ１４は、水平方向に延びるように配置され、フィルタ容器１２内の空間を上下２つに分割している。対象液体は、フィルタ容器１２内における濾過フィルタ１４の上方に収容され、濾過フィルタ１４を通過した液体が、濾液として濾過フィルタ１４の下方へと流出する。そして、濾液はフィルタ容器１２の下端から回収容器１３内へと落下する。

濾過フィルタ１４の材料としては、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレンあるいは４フッ化エチレン樹脂）を例示することができるが、これに限られるものではない。濾過フィルタ１４に形成された多数の目は、例えば０．４～０．５μｍの幅で形成されているが、これに限られるものではない。

回収容器１３は、上端面が開放され、下端面が閉塞されている。回収容器１３内に挿入されたフィルタ容器１２の下端面と、回収容器１３の下端面との間には、濾液を回収するための空間１５が形成されている。フィルタ容器１２の下端から回収容器１３内に落下した濾液は、当該空間１５内に貯留される。濾過終了後は、回収容器１３が別のポートに移動され、回収容器１３内の濾液に対して次の処理が行われる。

図２Ｂは、濾過が終了したときの濾過容器１０の状態の一例を示した概略断面図である。濾過が終了したときには、回収容器１３内の空間１５に濾液１６が貯留された状態となる。

通常、それ以上濾過フィルタ１４を対象液体１７が通過しない状態まで濾過が行われた場合であっても、図２Ｂに示すように、濾過フィルタ１４上には表面張力により対象液体１７が僅かに残った状態となる。そのため、濾過フィルタ１４上の対象液体１７によって、濾過フィルタ１４の上流側（上方）と下流側（下方）との間で気体の流通が遮断された状態となる。

したがって、試料に混合される溶媒が揮発性である場合のように、濾液が揮発しやすい場合であっても、濾過が終了した後に濾液が揮発するのを抑制することができる。そのため、通常は、濾過を十分な時間行えば、いつ濾過が終了したかをユーザが特に気にする必要はなかった。

図２Ｃは、濾過が終了したときの濾過容器１０の別の状態を示した概略断面図である。図２Ｂの場合とは異なり、それ以上濾過フィルタ１４を対象液体１７が通過しない状態まで濾過が行われたときに、図２Ｃのように、濾過フィルタ１４上が対象液体１７で完全に覆われない場合もある。その原因としては、例えば、試料に混合される溶媒の種類又は配合比率の他、フィルタ容器１２側と回収容器１３側との間に圧力差の大きさ、あるいは、濾過フィルタ１４の材料又は目の粗さなどが挙げられる。

このように、濾過フィルタ１４上の一部の領域が対象液体１７で覆われていない場合には、その領域を介して、濾過フィルタ１４の上流側と下流側との間で気体の流通が可能となる。そのため、図２Ｃに矢印Ａで示すように、濾液１６が回収された回収容器１３内の空間１５に外気が流入し、その外気の気流によって、回収容器１３内の濾液１６が著しく揮発するおそれがある。

３．圧力の変化
図３Ａは、図２Ｂの場合において第２圧力センサ６により検出される圧力の変化の一例を示した図である。図３Ａでは、第２バルブ４を切り替えて濾過ポート１１を真空ポンプ２に導通させたときからの圧力変化が示されている。真空ポンプ２を駆動させた状態で、第２バルブ４により濾過ポート１１を真空ポンプ２に導通させると、対象液体に対する濾過が開始される。このとき、流路８内は陰圧となり、図３Ａに示すように、第２圧力センサ６により検出される流路８内の圧力（濾過陰圧）は急激に低下する。

この例では、濾過陰圧の目標値が、－５０ｋＰａに設定されている。したがって、濾過が開始されてから一定時間が経過すると、－５０ｋＰａの近傍で濾過陰圧が安定した状態となる。その後、図２Ｂの状態まで濾過が行われた場合であっても、回収容器１３内の空間１５に外気が流入しないため、濾過陰圧に大きな変化は生じない。なお、濾過陰圧は、目標値を含む所定の圧力範囲内であれば許容され、例えば、－４０～－７０ｋＰａの圧力範囲内であれば許容される。

濾過陰圧が－４０ｋＰａよりも大きい場合には、濾過容器１０が濾過ポート１１に正常に設置されていないか、あるいは、濾過フィルタ１４に穴が開いているなどの原因が考えられる。また、濾過陰圧が－７０ｋＰａよりも小さくなるような場合には、後述するレディ状態であるか否かの判断時に事前にエラーとなるため、この時点で濾過陰圧が－７０ｋＰａよりも小さくなる可能性は低い。濾過陰圧の許容範囲の上限は、－４０ｋＰａに限られるものではなく、例えばフィルタ容器１２から回収容器１３に液体を吸引するのに十分な陰圧であればよい。また、濾過陰圧の許容範囲の下限は、－７０ｋＰａに限られるものではないが、例えば濾液の揮発性の観点から問題がないと判断される陰圧の限界値に設定される。濾過陰圧が当該限界値よりも低ければ、濾液の揮発が促進され、低圧により濾液の沸点が低下することに起因して、濾液が突沸して消失し得る。

図３Ｂは、図２Ｃの場合において第２圧力センサ６により検出される圧力の変化の一例を示した図である。図３Ｂでは、第２バルブ４を切り替えて濾過ポート１１を真空ポンプ２に導通させたときからの圧力変化が示されている。この場合も、対象液体に対する濾過が開始されると、流路８内は陰圧となり、図３Ｂに示すように濾過陰圧が急激に低下する。そして、濾過陰圧が目標値の近傍で安定した状態で、対象液体の濾過が行われる。

その後、図２Ｃのように、濾過フィルタ１４上が対象液体１７で完全に覆われない状態となったときには、回収容器１３内の空間１５に外気が流入するため、濾過陰圧に大きな変化が生じる。この例では、－５０ｋＰａの近傍で安定していた濾過陰圧が、－４０ｋＰａ程度まで上昇し、再び安定した状態となっている。

４．電気的構成及び制御
図４は、図１の前処理装置の電気的構成の一例を示したブロック図である。前処理装置の動作は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む制御部１００により制御される。制御部１００は、ＣＰＵがプログラムを実行することにより、ポンプ制御部１０１、圧力値算出部１０２、判定部１０３及びバルブ制御部１０４などとして機能する。

ポンプ制御部１０１は、真空ポンプ２の駆動を制御する。例えば、対象液体に対する濾過を開始する前には、第１圧力センサ５により検出される流路８内の圧力値に基づいて、濾過を開始可能な状態（レディ状態）であるか否かをポンプ制御部１０１が判断する。そして、第１圧力センサ５により検出される流路８内の圧力値が所定値まで低下しない場合には、レディ状態ではないと判断され、ポンプ制御部１０１が真空ポンプ２の駆動を停止させる。

圧力値算出部１０２は、第２圧力センサ６からの入力信号に基づいて、濾過中の流路８内の圧力値を算出する。具体的には、目標値の近傍で安定している流路８内の圧力の最小値が、最小圧力値として圧力値算出部１０２により算出される。最小圧力値の算出方法は、特に限定されるものではないが、例えば中間値フィルタを用いた演算処理により、目標値近傍での圧力値のばらつきを減少させた上で、圧力値の最小値が抽出される。ただし、目標値近傍での圧力値のばらつきを減少させる処理を行うことなく、一定時間内における圧力値の最小値又は平均値が、最小圧力値として算出されてもよい。

第２圧力センサ６は、濾過フィルタ１４の上流側から下流側への外気の流入を検出する検出部３００を構成している。すなわち、第２圧力センサ６により検出される濾過フィルタ１４の下流側の圧力が、図３Ｂのように、最小圧力値に対して閾値を超えて上昇した場合には、濾過フィルタ１４の上流側から下流側に外気が流入していることを検知できる。

判定部１０３は、第２圧力センサ６により検出される圧力値に基づいて、対象液体に対する濾過の終了を判定する。すなわち、第２圧力センサ６により検出される流路８内の圧力値が、最小圧力値に対して閾値を超えて上昇することにより、濾過フィルタ１４の上流側から下流側に外気が流入していることが検出された場合に、濾過が終了したと判定部１０３が判定する。

バルブ制御部１０４は、第２バルブ４を切り替える制御を行う。具体的には、濾過を開始可能なレディ状態になったときには、バルブ制御部１０４が第２バルブ４を切り替えることにより、濾過ポート１１を真空ポンプ２と導通させる。また、判定部１０３により濾過が終了したと判定された場合には、バルブ制御部１０４が第２バルブ４を切り替えることにより、濾過ポート１１を大気側と導通させる。

真空ポンプ２、第２バルブ４、ポンプ制御部１０１及びバルブ制御部１０４は、濾過フィルタ１４の上流側と下流側との間に圧力差を生じさせる圧力差生成部２００を構成している。上記のように、判定部１０３により濾過が終了したと判定された場合には、バルブ制御部１０４が濾過ポート１１を大気側と導通させることにより、濾過フィルタ１４の下流側の圧力が、濾過フィルタ１４の上流側と同じく大気圧となる。

すなわち、圧力差生成部２００は、判定部１０３による判定結果に基づいて、濾過フィルタ１４の上流側と下流側との間の圧力差を減少させる。ただし、圧力差生成部２００は、判定部１０３により濾過が終了したと判定された場合に、濾過フィルタ１４の下流側の圧力を大気圧と等しくするような構成に限らず、濾過フィルタ１４の下流側の圧力を減少させるものであればよい。例えば、圧力差生成部２００は、判定部１０３により濾過が終了したと判定された場合に、真空ポンプ２の駆動を停止させるような構成であってもよいし、真空ポンプ２の駆動量を低下させるような構成であってもよい。

図５は、圧力差生成部２００により濾過フィルタ１４の下流側の圧力を減少させた場合の圧力の変化の一例を示した図である。図５では、第２バルブ４を切り替えて濾過ポート１１を真空ポンプ２に導通させたときからの圧力変化が示されている。図２Ｃのように、濾過フィルタ１４上が対象液体１７で完全に覆われない状態となったときには、濾過フィルタ１４の下流側の圧力が、図３Ｂのように、最小圧力値に対して閾値を超えて上昇する。このとき、濾過フィルタ１４の上流側から下流側に外気が流入していると判断して、バルブ制御部１０４が濾過ポート１１を大気側と導通させれば、図５のように、濾過フィルタ１４の下流側の圧力が大気圧と等しくなる。

図６は、対象液体に対する濾過を行う際の制御部１００による処理の一例を示したフローチャートである。対象液体に対する濾過を開始する前には、まず、濾過を開始可能なレディ状態とするための処理が行われる。具体的には、ポンプ制御部１０１により真空ポンプ２が駆動される（ステップＳ１０１）。そして、第１待機時間の間だけ、真空ポンプ２を駆動させたまま待機状態となる（ステップＳ１０２）。第１待機時間は、この例では１０秒であるが、任意の時間に設定可能である。

レディ状態になると、バルブ制御部１０４が第２バルブ４を制御することにより、濾過ポート１１を真空ポンプ２と導通させる（ステップＳ１０３）。これにより、流路８内が陰圧となり、第２圧力センサ６により検出される流路８内の圧力が急激に低下する。このとき、第２待機時間の間だけ待機状態となり（ステップＳ１０４）、この間に流路８内の圧力が目標値の近傍まで低下する。第２待機時間は、この例では５秒であるが、任意の時間に設定可能である。

その後、第２圧力センサ６により検出される圧力値が取得され（ステップＳ１０５）、圧力値算出部１０２が流路８内の圧力の最小値（最小圧力値）を算出する（ステップＳ１０６）。取得された現在の圧力値が、最小圧力値に所定の閾値を加えた値よりも大きければ（ステップＳ１０７でＹｅｓ）、濾過が終了したと判定部１０３が判定する（ステップＳ１１０）。また、現在の圧力値が最小圧力値に所定の閾値を加えた値以下である場合でも（ステップＳ１０７でＮｏ）、濾過ポート１１を真空ポンプ２と導通させてから所定時間が経過したときには（ステップＳ１０８でＹｅｓ）、濾過が終了したと判定部１０３が判定する（ステップＳ１１０）。

上記閾値は、例えば３ｋＰａである。また、上記所定時間は、例えば６０秒である。ただし、閾値及び所定時間は、上記のような値に限られるものではなく、任意の値に設定可能である。上記任意の値は、予め設定された値であってもよいし、ユーザが設定した値であってもよい。また、最小圧力値に対する圧力差ではなく、一定の圧力値を閾値として、当該閾値よりも現在の圧力値が大きければ、濾過が終了したと判定するような構成であってもよい。

現在の圧力値が最小圧力値に所定の閾値を加えた値以下であり（ステップＳ１０７でＮｏ）、かつ、濾過ポート１１を真空ポンプ２と導通させてから所定時間が経過していないときには（ステップＳ１０８でＮｏ）、第３待機時間の間だけ待機状態となる（ステップＳ１０９）。その後、第２圧力センサ６により検出される圧力値が取得され（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０６以降の処理が再度実行される。第３待機時間は、この例では０．５秒であるが、任意の時間に設定可能である。

このように、第３待機時間が経過する度に第２圧力センサ６の圧力値が取得され、その圧力値が最小圧力値に所定の閾値を加えた値を超えたとき（ステップＳ１０７でＹｅｓ）、又は、濾過ポート１１を真空ポンプ２と導通させてから所定時間が経過したときに（ステップＳ１０８でＹｅｓ）、濾過が終了したと判定部１０３が判定する（ステップＳ１１０）。濾過が終了したと判定された場合には、バルブ制御部１０４が第２バルブ４を制御することにより、濾過ポート１１を大気側と導通させる（ステップＳ１１１）。これにより、流路８内の圧力が、濾過フィルタ１４の上流側と同じく大気圧となる。

その後、ポンプ制御部１０１により真空ポンプ２の駆動が停止され（ステップＳ１１２）、対象液体に対して濾過を行う処理が完了する。このような処理により回収容器１３に回収された濾液は、別の処理ポートへと移動され、濾液に対する次の処理が行われる。

５．変形例
上記実施形態では、濾過が終了したと判定部１０３が判定した後（ステップＳ１１０）、バルブ制御部１０４が第２バルブ４を制御することにより、濾過ポート１１を大気側と導通させる（ステップＳ１１１）という構成について説明した。しかし、このような構成に限らず、例えば濾過が終了した旨を報知したり、濾過終了後の回収容器１３を移動させるなど、他の制御が行われてもよい。

あるいは、判定部１０３による処理（ステップＳ１１０）が省略された構成であってもよい。具体的には、第２圧力センサ６の圧力値が最小圧力値に所定の閾値を加えた値を超えたとき（ステップＳ１０７でＹｅｓ）、又は、濾過ポート１１を真空ポンプ２と導通させてから所定時間が経過したときに（ステップＳ１０８でＹｅｓ）、判定部１０３による処理（ステップＳ１１０）が行われることなく、バルブ制御部１０４が濾過ポート１１を大気側と導通させてもよい（ステップＳ１１１）。この場合、制御部１００は、判定部１０３を備えていない構成であってもよい。すなわち、バルブ制御部１０４が、第２圧力センサ６により検出される圧力値に基づいて第２バルブ４を切り替えることにより、濾過ポート１１を大気側と導通させてもよい。

６．第２実施形態
上記第１実施形態では、濾過ポート１１内を減圧することにより、フィルタ容器１２側と回収容器１３側との間に圧力差を生じさせるような構成について説明した。これに対して、第２実施形態では、濾過ポート１１内を加圧することにより、フィルタ容器１２側と回収容器１３側との間に圧力差を生じさせる点が、上記実施形態とは異なっている。

図７は、第２実施形態に係る前処理装置の構成例を示した概略図である。本実施形態では、真空ポンプ２の代わりに加圧ポンプ９を用いる点が第１実施形態とは異なる。加圧ポンプ９を用いることに伴い、流路８の構成が変更されている点を除けば、流路８に配置された各部材の構成及び機能は第１実施形態と同様である。

本実施形態における流路８は、濾過ポート１１よりも上流側の流路（第１流路８１）と、濾過ポート１１よりも下流側の流路（第２流路８２）とを含む。濾過ポート１１におけるフィルタ容器１２の外側は、カバー部材１１１により密閉される。カバー部材１１１は、中空状の部材であり、カバー部材１１１の内部空間とフィルタ容器１２内とが連通している。濾過ポート１１に濾過容器１０を設置したり、濾過ポート１１から濾過容器１０を移動する際には、カバー部材１１１が開かれることにより、カバー部材１１１の内部空間が開放される。

第１流路８１は、一端が加圧ポンプ９に流体的に接続されている。第１流路８１の他端は、カバー部材１１１の内部空間に連通している。すなわち、加圧ポンプ９とカバー部材１１１の内部空間とが、第１流路８１を介して連通している。加圧ポンプ９を駆動させた場合には、加圧ポンプ９側からカバー部材１１１内に空気が送り込まれることにより、フィルタ容器１２側が加圧される。その結果、回収容器１３側がフィルタ容器１２側と比べて低圧となり、フィルタ容器１２側と回収容器１３側との間に圧力差が生じる。これにより、フィルタ容器１２内から回収容器１３側に対象液体が吸引され、濾液として回収される。

第１流路８１の途中には、第１バルブ３及び第２バルブ４などのバルブ、並びに、第１圧力センサ５及び第２圧力センサ６などのセンサが設けられている。第２流路８２は、一端が濾過ポート１１に流体的に接続され、トラップ７を介して大気開放されている。これらの各部材３，４，５，６，７の構成及び機能は第１実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。

第２実施形態のような構成であっても、濾過フィルタ１４の上流側と下流側との間に圧力差を生じさせることができる。この場合、加圧ポンプ９、第２バルブ４、ポンプ制御部１０１及びバルブ制御部１０４が、圧力差生成部２００を構成することとなる。

７．その他の実施形態
上記実施形態では、濾過容器１０がフィルタ容器１２及び回収容器１３を含む構成について説明した。しかし、このような構成に限らず、フィルタ容器１２及び回収容器１３が一体化された構成であってもよい。すなわち、濾過容器１０は、濾過フィルタ１４の上流側と下流側とに空間が形成された構成であればよい。また、濾過フィルタにより形成される複数の濾過領域を有するウェルプレートを濾過容器として用いることにより、複数の濾過領域で同時に濾過を行うことができるような構成であってもよい。

濾過フィルタ１４の上流側から下流側への外気の流入の検出は、現在の圧力値が最小圧力値に所定の閾値を加えた値以下であるか否かに基づいて行われるような構成に限らない。例えば、最小圧力値から現在の圧力値に上昇するまでの圧力値の上昇率（傾き）、又は、圧力値の変化のパターン認識など、他の各種方法により外気の流入を検出することが可能である。

検出部３００は、第２圧力センサ６により構成されるものに限らない。例えば、フィルタ容器１２内における液面の高さを検知する液面センサなどにより、検出部３００が構成されてもよい。この場合、少なくとも一部の液面の高さが閾値未満まで低下したときに、濾過フィルタ１４の上流側から下流側に外気が流入していることを検知できる。すなわち、検出部３００は、濾過フィルタ１４上が対象液体１７で完全に覆われていない状態（図２Ｃの状態）を検出することができれば、その構成は任意である。

８．態様
上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

（第１項）一態様に係る前処理装置は、
対象液体を濾過する前処理装置であって、
対象液体が通過する濾過フィルタを有する濾過容器が設置される濾過部と、
前記濾過フィルタの上流側と下流側との間に圧力差を生じさせる圧力差生成部と、
前記濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を検出する検出部と、
前記検出部による外気の流入の検出結果に基づいて、対象液体に対する濾過の終了を判定する判定部とを備えていてもよい。

第１項に記載の前処理装置によれば、濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を検出し、当該検出結果に基づいて、対象液体に対する濾過の終了を判定することができる。したがって、濾過フィルタの上流側から下流側に外気が流入するまで濾過が行われたときには、濾過が終了したと判定し、適切なタイミングで濾過の処理を終了することができる。

（第２項）第１項に記載の前処理装置において、前記圧力差生成部は、前記判定部による判定結果に基づいて、前記圧力差を減少させてもよい。

第２項に記載の前処理装置によれば、濾過フィルタの上流側から下流側に外気が流入するまで濾過が行われたときに、濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を減少させ、濾液が揮発するのを抑制することができる。

（第３項）第１項又は第２項に記載の前処理装置において、
前記検出部は、前記濾過フィルタの下流側の圧力を検出する圧力センサを含み、
前記判定部は、前記圧力センサにより検出される圧力値に基づいて、対象液体に対する濾過の終了を判定してもよい。

第３項に記載の前処理装置によれば、圧力センサにより検出される圧力値に基づいて、濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を検出し、当該検出結果に基づいて、対象液体に対する濾過の終了を判定することができる。

（第４項）別態様に係る前処理装置は、
対象液体を濾過する前処理装置であって、
対象液体が通過する濾過フィルタを有する濾過容器が設置される濾過部と、
前記濾過フィルタの上流側と下流側との間に圧力差を生じさせる圧力差生成部と、
前記濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を検出する検出部とを備え、
前記圧力差生成部は、前記検出部による外気の流入の検出結果に基づいて、前記圧力差を減少させてもよい。

第４項に記載の前処理装置によれば、濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を検出し、当該検出結果に基づいて、濾過フィルタの上流側と下流側との間の圧力差を減少させることができる。したがって、濾過フィルタの上流側から下流側に外気が流入するまで濾過が行われたときに、濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を減少させ、濾液が揮発するのを抑制することができる。

（第５項）第４項に記載の前処理装置において、
前記検出部は、前記濾過フィルタの下流側の圧力を検出する圧力センサを含み、
前記圧力差生成部は、前記圧力センサにより検出される圧力値に基づいて、前記圧力差を減少させてもよい。

第５項に記載の前処理装置によれば、圧力センサにより検出される圧力値に基づいて、濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を検出し、当該検出結果に基づいて、濾過フィルタの上流側と下流側との間の圧力差を減少させることができる。

１ 濾過部
２ 真空ポンプ
３ 第１バルブ
４ 第２バルブ
５ 第１圧力センサ
６ 第２圧力センサ
７ トラップ
８ 流路
９ 加圧ポンプ
１０ 濾過容器
１１ 濾過ポート
１２ フィルタ容器
１３ 回収容器
１４ 濾過フィルタ
１５ 空間
１６ 濾液
１７ 対象液体
８１ 流路
８２ 流路
１００ 制御部
１０１ ポンプ制御部
１０２ 圧力値算出部
１０３ 判定部
１０４ バルブ制御部
１１１ カバー部材
２００ 圧力差生成部
３００ 検出部

Claims (3)

1. 対象液体を濾過する前処理装置であって、
   対象液体が通過する濾過フィルタを有する濾過容器が設置される濾過部と、
   前記濾過フィルタの上流側と下流側との間に圧力差を生じさせる圧力差生成部と、
   前記濾過フィルタの下流側の圧力を検出する圧力センサを含み、前記濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を検出する検出部と、
   前記圧力センサにより検出される圧力値に基づいて、前記検出部により前記濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入が検出された場合、及び、前記外気の流入が検出されることなく前記圧力差生成部により前記圧力差を生じさせてから所定時間が経過したときに、対象液体に対する濾過の終了を判定する判定部とを備えた前処理装置。
2. 前記圧力差生成部は、前記判定部による判定結果に基づいて、前記圧力差を減少させる請求項１に記載の前処理装置。
3. 対象液体を濾過する前処理装置であって、
   対象液体が通過する濾過フィルタを有する濾過容器が設置される濾過部と、
   前記濾過フィルタの上流側と下流側との間に圧力差を生じさせる圧力差生成部と、
   前記濾過フィルタの下流側の圧力を検出する圧力センサを含み、前記濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を検出する検出部とを備え、
   前記圧力差生成部は、前記圧力センサにより検出される圧力値に基づいて、前記検出部により前記濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入が検出された場合、及び、前記外気の流入が検出されることなく前記圧力差生成部により前記圧力差を生じさせてから所定時間が経過したときに、前記圧力差を減少させる前処理装置。

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