JPH04210214A - 簡易濾過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［０００１１

【産業上の利用分野］本発明は、中空糸膜を用い、膜間
差圧を１気圧以下で行なう為の簡易濾過装置に関する。 更に詳しくは、膜の内部構造変化を最小限に押さえ、し
かも操作時における外気の細菌汚染を実質的に防止しう
る濾過装置に関する。 ［０００２］ 【従来の技術】溶液の中から、微生物、ゴミ、高分子物
質等を濾過除去し、溶液の浄化を行なう事は食品・醗酵
産業、電子分野、医薬製造分野等幅広く行なわれている
。工業分野以外においても、数ｃｃ程度の少量の溶液を
濾過する事により不要な物質を除去し精密な分析を行な
う事、細菌・真菌等の微生物を除去し組織培養を行なう
事等が一般的に行なわれている。 ［０００３］従来より少量の溶液を濾過する為に広く使
用されているのは、平膜タイプのフィルターを注射器の
先端に取り付け、人が注射器を押す事により加圧して濾
過する方法である。平膜のフィルターは、素材としてセ
ルロースジアセテート、ニトロセルロース、ナイロン、
ポリプロピレン等が用いられ、形状としてはディスクタ
イプと言われている穴のあいた支持板の上に膜を円形状
に切断して一体化した物と、平膜をヒダ状に折り重ねプ
リーツ状にした物とが用いられている。膜の孔径として
は、０．１ミクロンスーターが最も小さな孔径であり数
ミクロンメーターまでが用いられている。 ［０００４］注射器を用い人の力により加圧する事は、
濾過圧力が不安定であり、場合によっては膜の耐圧を超
える事もあり十分な濾過効果が得られない事とか、注射
器とフィルターの接続が外れ、液の飛散もしばしば起こ
る事が問題である。後昔はウィルス等の人体に有害な物
質を濾過する場合においては特に大きな問題である。 又、注射器を用いた際の濾過圧力は数Ｋｇ／ｃｍ２と高
くなる場合がある為、変形を起こす不純物例えばマイコ
プラズマのごとき微生物は、膜が破損しなくても膜の孔
を変形しながら透過する事がある。 ［０００５１更に、平膜状の形状の為、例えプリーツ状
にしても溶液中に除去すべき不純物の量が多い場合は十
分な膜面積が確保出来ず、少量の溶液の濾過でフィルタ
ーを交換しなければならないという事があり、交換時に
おける外気汚染が問題となる。更に、この事は膜の孔径
を小さくして微小の不純物を除去しようとする場合にお
いてはより顕著になる。 ［０００６］

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の平膜を用いた円型ディスクフィルターに比べて小型で
あって、膜間差圧が１気圧を超えない低圧で、濾過時に
おける濾過膜の破損、操作時に８ける溶液の飛散を防止
して、少量の溶液を濾過することができる簡易濾過装置
を提供しようとすることである。 ［０００７］

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、溶液を
入れる容器６と濾過容器１と濾液を受ける容器１１とか
らなる濾過装置において、該溶液を入れる容器と該濾過
容器とが一体化されており、開口端４および閉塞端５を
もつ中空糸膜２が該濾過容器に組み込まれており、更に
該濾液を受ける容器が真空容器であることを特徴とする
簡易濾過装置、である。 ［０００８］膜の形状として平膜と中空糸膜とを比較し
た場合、例えば膜面積が１００ｃｍ２のフィルターを製
作する際、平膜においては直径１１ｃｍの大きさの円形
ディスクフィルターとなるに対し、中空糸膜の場合、内
径３００ミクロンメーター、長さ１０ｃｍの糸を用いれ
ば約１００本の中空糸膜を束ねればよい。この両者の大
きさを比較すると中空糸膜の方が明らかにコンパクトな
形状となる。中空糸膜の方がコンパクトに作られるとい
う事は濾過操作上において有利であるのみならず、溶液
が膜全体に均一に流れるという点においても有利である
。 更に、不純物が多く入っている溶液において、膜面積を
増加させる必要がある場合、中空糸膜はこれらの問題を
発生させずに対応する事が可能である。 ［０００９１本発明に用いる中空糸膜は、ポリアクリル
ニトリル、セルロースデイアセテート、再生セルロース
、ポリプロピレン等を素材とし、これらの素材を中空ノ
ズルを用い主に溶融紡糸法又は湿式紡糸法にて作られる
。この中で再生セルロースを素材とした中空糸膜は、他
の素材と比較して、蛋白質の吸着性が少なく目詰まりが
しにくい事、孔径を０．１ミクロンメーター以下にする
事が可能であり好ましい素材である。再生セルロースの
中でも銅アンモニア法再生セルロースが最も好ましい。 ここで銅アンモニア法再生セルロースとはセルロース銅
アンモニア溶液より得られたセルロースを意味する。 ［００１０１微生物等の除去においては、濾過圧力によ
り微生物が変形する可能性がある。マイコプラズマとか
エンベロープを持たないウィルスにおいては変形する可
能性が顕著である。このような微生物を濾過除去するに
あたっては注射器を用いて人的力によって不安定な圧力
で濾過をする事はさけなければならない事である。本発
明で真空容器とは減圧された容器をいう。本発明におい
ては、加圧するのではなく、真空近くまで減圧された、
濾液を受ける負圧の容器を使用する事により常に膜間差
圧１気圧以下の負圧により濾過を行なう事が特徴である
。膜間差圧１気圧以下の負圧により膜の構造を変化させ
る事なく持っている性能を十分発揮出来る事になり、又
、操作時における溶液の飛散を防止する事も出来る。 ［００１１］マイコプラズマ、エンベロープを持たない
ウィルスの変形の可能性についても、膜間差圧１気圧の
ときの変形状態が濾過前に調べる事ができ、このデータ
により最適の孔径を有する膜を採用する事が可能であり
、濾液中に誤って洩れだす確率は非常に低くなる。本発
明の装置は三つの部材、即ち濾過すべき溶液を入れる容
器、濾過を行なう中空糸膜を組み込んだ濾過容器、濾液
を受ける真空容器より構成される。前二者は実質的に一
体化され外気と触れないようにする事が必要である。 外気と触れる事により空気中の細菌類・ゴミで汚染する
からである。 ［００１，２］これらの容器はいかなる材質で作られて
いてもよいが、濾過状態を観察するためには、実質的に
透明なプラスチック素材が好ましい。更に濾過すべき溶
液が蛋白質を含みこの蛋白質を濾液に回収したい場合に
おいては、材質は出来る限り親水性の物が好ましい。例
えば、材質として、シリコーン樹脂、ポリプロピレン、
ボ」塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂等があげられ、親水性を付
与するためにポリビニルピロリドンを樹脂にブレンドす
るとか、ポリビニルアルコールを樹脂にグラフト重合す
る等の方法があげられる。 ［００１３］三つの部材に関して、先ず本発明に用いる
濾過すべき溶液を入れる容器は、濾過量によって大きさ
が決定される。又、この容器の一部に溶液を入れるため
の導入口を設ける事が必要である。この導入口にはゴム
等の弾性を有するキャップもしくは栓を設けである。溶
液をこの容器に入れる際には注射器を用い注射針で、キ
ャップもしくは栓に突き刺す事等により行なわる。注射
器を用いる場合には溶液の注入が完了した後、注射針を
抜き取る事になるが、キャップもしくは栓が弾性体であ
るために、外気がこの容器に入り込む事はない。 ［００１４］この溶液を入れる容器の容積と内部に入れ
る濾過すべき溶液の量の関係において、容器中に多量の
溶液を入れる場合には、容器中の空気圧力が高くなり、
注射器を操作しても容器に入れる事が困難になる。この
為、本発明は溶液を入れる容器の一部に容器内の空気を
排出する空気口を設ける事が好ましい。空気口から外気
中の細菌が入らないように、空気は透過するが、実質的
に細菌は透過しにくい気体フィルターを設ける事が肝要
である。気体フィルターとしては、多孔性のシリコーン
樹脂性スポンジ、太さが数ミクロンメーターの極細繊維
よりなる不織布、孔径が数ミクロンメーターの多孔性膜
等が使用出来る。 ［００１５］中空糸膜を組込んだ濾過容器はその一端が
中空糸膜の中空部で開口し、他端は濾液を受ける容器と
の連結部となっている。中空糸膜は開口端と閉塞端をも
っている。開口端より溶液が流入し、中空糸膜の内壁よ
り外壁に流れる事により不純物が濾過除去される。中空
糸膜の本数は濾過すべき溶液の量及び不純物の量によっ
て決定され、１本もしくは多数本の束である。中空糸膜
は開口端が濾過容器に固定されている。固定する方法と
しては中空糸膜の一部を例えばウレタン樹脂もしくはエ
ポキシ樹脂で包埋し、この部分を切りだす事により達成
できる。閉塞端は固定してもよいし、固定しなくてもよ
い。閉塞端とする方法は、中空糸膜の先端を樹脂で固め
る方法、接着剤を用いる方法、中空糸膜が熱可塑性物質
の場合には先端を溶解させる方法、溶剤を用いる方法等
があげられる。 ［００Ｌ　６］濾過容器と濾液を受ける容器との連結具
は注射針等を用いる。注射針を用いる場合はプラスチッ
クであってもよいし、金属性でもよい。濾過を行なうま
では、注射針の先端部が外気と接触しないようにカバー
を取り付ける事が好ましい。本発明に用いる濾液を受け
る容器は、予め容器内部が負圧状態になっている。濾過
容器との連結に注射針を用いる場合には開放された口に
ゴム等の弾性を有するキャップもしくは栓を設けてあり
、外気が容器内に入らない。容器を構成する素材は負圧
状態を一定期間保持できるよう空気の透過性が少ない物
が好ましい。例えば、ガラス、ポリプロピレン、ポリカ
ーボネート等が適用される。 ［００１７１本発明の実施態様の一例を図面を用い更に
詳細に説明する。図１に実施の態様を示す説明図を示す
。濾過すべき溶液１３を濾液導入ロアより溶液を入れる
容器６に入れる。容器６に入った溶液は濾過容器１に接
着剤３で固定されている中空糸膜２の開口端４に流入す
る。この際、濾過圧力が必要で有るため負圧にされた濾
液を受ける容器１１と注射針１０を用い接続する。この
接続により、中空糸膜による濾過が加速される。濾過圧
力を保持する為に、針を突き刺すキャップ若しくは栓８
．１２はゴム弾性を有する材質でなくてはならないし、
溶液を入れる容器６、濾過容器１、注射針１０は、実質
的に一体化されていなければならない。 ［００１８］又、中空糸膜により濾過を行なう為には中
空糸膜２の端部は閉塞端５とされている必要がある。 ［００１９］

【実施例】

［００２０１

【実施例１］水流測法による孔径１１００ｎ、中空の外
径４２０ｕｍ、内径３５０ｇｍ、長さ１０ｃｍの再生セ
ルロースよりなる中空糸膜２の一端をウレタン樹脂で包
埋し、両端が開口している濾過容器に取り付けたあと、
開口端４が露出するようにウレタン樹脂を切断した。中
空糸膜の他端はエポキシ樹脂を用い閉塞端５とした。溶
液３ｃｃを中空糸膜開口側に付けた溶液を入れる容器６
に供した。その後、中空糸膜の入っている濾過容器１に
接続一体止している金属性の注射針１０を、膜間差圧７
５０トールに減圧しである、濾液を受ける容器１１のシ
リコーンゴムの栓１２に突き刺した。 ［００２１１１液１３として蒸留水に１％の基礎培地（
ライフテクノロジー社製：商品名Ｄ　−Ｍ　Ｅ　Ｍ）と
１０％の牛胎児血清とが入った組織培養用培地を用いた
。更に、１０５１／ｍｌのマイコプラズマ（財団法人・
醗酵研究所（大阪）から入手の〜ｉ、ｏｒａｌｅ）Ｏ，
ｌｃｃを３ｃｃの溶液の中に入れた。濾過の結果、３ｃ
ｃの溶液は約５分で安定状態で濾過され、回収量は２．
９ｃｃであった。濾液１４中のマイコプラズマを調べる
為のコロニーフォーミング法を用い分析したところ、濾
液中には検出されなかった。 ［００２２］ 【比較例１】水流側法による孔径１００　ｎｍのポリプ
ロピレン製の平膜タイプのフィルターを注射器の先端に
取り付け、人の力で実施例と同様の溶液を同量濾過した
。 この際のフィルター面積は実施例の中空糸膜２とほぼ同
面積であるＩＣｍ２　であった。濾過の開始時において
は、あまり力を加えなくても濾液が得られたが、目詰ま
りの進行とともに、ゆっくりと力のかけ方を調整しなが
ら行なわなければならなかった。約１０分で濾過を完了
したが、濾液１４の中には多量のマイコプラズマが検出
された。マイコプラズマの大きさは約１２５ｎｍである
ので、比較例１の場合相当高い圧力で濾過したと予想さ
れ、マイコプラズマが変形し濾液に洩れ出たと考えられ
た。 ［００２３］

【発明の効果】本発明は少量の溶液を濾過するに際し、
従来の平膜を用いたものと比較して、小型で有効濾過面
積が確保でき、膜間差圧が１気圧を超えない低圧で、し
かも従来と比較して安定した精度の高い濾過を達成する
事ができる。また、濾過時における濾過膜の破損、操作
時における溶液の飛散を防止し、更に圧力で変形する可
能性がある微生物を高度に濾過する事が出来る。この事
より本発明の装置は、精密な分析、評価及び組織培養分
野において有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の一例を示す説明図。

【図２】接着剤で中空糸膜を濾過容器に固定した装置の
断面図。

【図３】接着剤で中空糸膜が濾過容器に複数本固定され
ている状態を示す断面図。

【図４】図２の濾過容器の中空糸膜の開口端の状態を示
す平面図。

【図５】図３の複数本が固定された濾過容器の中空糸膜
の開口端の状態を示す平面図。

【符号の説明】

１　濾過容器 ２　中空糸膜 ３　接着剤 ４　開目端 ５　閉塞端 ６　溶液を入れる容器 ７　溶液導入口 ８　キャップ若しくは栓 ９　支持部 １０　注射針 １１　濾液を受ける容器 １２　キャップもしくは栓 １３　溶液 １４　濾液

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶液を入れる容器６と濾過容器１と濾液を
   受ける容器１１とからななる濾過装置において、該溶液
   を入れる容器と該濾過容器とが一体化されており、開口
   端４および閉塞端５をもつ中空糸膜２が該濾過容器に組
   み込まれており、更に該濾液を受ける容器が真空容器で
   あることを特徴とする簡易濾過装置。