JPS59120208A - 外側容器を有する液体のろ過装置 - 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】 本発明（・１、外１目１１竹將に逗心管と、その内部に
浮遊状態で配設され且つ空間に向かつで開いているフィ
ルタユニットとを有し、ろ過すべき媒体は３１ｉ１１剰
ｎ−力を受けてフィルタと接触し、且つろ過ずべき試料
から見た外倶：力ｉｆ速度はフィルタの方向にベクトル
をもグーないように構成さｔ′Ｌるる５ｒ７４容器に関
する。

静圧ろ過は、最もｆｆｉ′ｉ単なろ鍋方法である。この
方法におい又は、ろ過すべき媒体ｔま、強制的な流れを
生じることなく、高い匝力を受けて膜と接触している。

先行接衝によれば、たとえば、わずかに汚染された溶液
から滅菌ろ過液を回収する場合のように、懸濁液ヌー溶
液がら、非常に少量の物質を分離するだけの場合には、
この方法で十分である。

しかしながら、静圧ろ堝において分離すべき溶解物質又
は懸濁物質の濃度が次１くなるにつれて、分離すべき成
分が膜表面に堆積することによって、得られるろ過速度
（単位面積当たり及び単位時間当たりのろ過液の量）が
低下する割合は大きくなる。

しかし、これに相応して面積の大きなフィルタを使用す
るのは、接衝的コストが高くなるばかりでなく、多くの
場合、実施不用能である。

特に、濃紺）液又はろ過液をできる限り完全に回収し、
その組成全劣化させないことがｉ？要である分析ろ過動
作においては、できる限り小さなフィルタ全使用しなけ
ればならない。

フィルタの面積が広くなると、それに相応して刺着する
ろ過液又は濃縮液の損失も大きくなることは明らかであ
る。さらに、その紅）成もフィルタ材料により変化して
（〜１うので望１しくない。一般的に多くのフィルタ材
料、特に限界ろ週脱の旧料は、洗い落とすことのできる
補助剤（湿潤剤、軟化剤、グリセリン、殺菌剤など）全
含有しており、このような補助剤は高濃度になると問題
金生じ、洗い流すと試料が希釈される。１だ、フィルタ
材料は特定の又は非特定の　。

吸着作用により、試料の組成を、総濃、変と、個個の成
分の間の濃度比の双方に関して変化させることができる
。その例は、血漿の限界ろ過において船台されていない
薬剤成分が吸着されること、及び尿の中の蛋白質の一部
が＠洒されることなどであるが、これについては後述す
る。

静圧ろ過の欠点はポンｆ”ｆ使用する接線方向あぶれの
原理によりかなり克服することはできるが、少量のもの
をろ過するときけ、発生ずる損失のために実用的である
とはいえない。

本発明の目的は、少量のろ過であっても従来より簡単な
方法により濃縮液又はろ過液抽出におりる劣化を回避し
月つろ過動作の自動化を可能にすることである。

冒頭に述べた種類のろ過装置において、この目的は、浮
遊する中空体の外側にろ過作用層を自する膜を外側に向
けて配設することにより、静圧膜ろ過を効果的に行なう
ことができる。

ろ過の駆動力として、ろ過媒体とろ過液との間の液面差
及び遠心加速度から発生する少なくとも０５バールの静
圧差を利用するのが好ましい。装置は、ろ過すべき溶液
から見た遠心加速度が膜の方向にベクトルを持たないよ
うに構成される。

本発明による構成において、装置は非常に簡単であり、
一方向ろ過装置又は使い捨て装置の製造に関して、この
点は特に重火である。

遠心加速領域は知力加速領域における静圧ろ過は、ろ過
液の移動方向が加速の方向とは異なるように採用される
。

遠心加速度が有効静圧差を発生させるためにも使用され
る公知の静圧ろ過装置（たとえばドイツ特許第１８０６
１７９刊）とは異なり、本発明による装置においては、
遠心加速度は膜の方向にベクトルをもたない。これによ
り、膜の上に成分が堆積したり、一般に出発溶液より高
密度である濃縮液が駒の上にた貰ることはなくなる。真
空層ｊ作ｅこより重力の作用の下にろ過が行なわれる場
１合にも同じことがいえるが、当然のことながら、効果
は相当して目立たなくなる。

さらに、本発明による装置においては、ろ鍋中、ろ過膜
は下がって行く試料液面に従って作用し、濃縮動作が完
了するまで、その面積全体がろ過媒体により浸潤されて
いる。すなわち、動作を通して、有効ろ過面積が変わる
ことはない。

装置の構成か簡単であるため、製造コストは低い。

フィルタユニットは、積層膜に続いて孔を有し、その孔
からフィルタユニットが薄く中空であるフィルタユニッ
トの壁厚まで内方へ広がっていると好都合である。

いくつかの実施例について実現されるモノュールンステ
ムは％筆ずべき利点であり、多様な目的のために使用で
きる装置を提供するために必要とされる部品の数は非常
に少なり、製造コストの低減にもつながっている。

装置は、真空動作と遠心動作の双方について、ねじなど
全使用せず、外圧により同時に達成できる。

試料の量が多いとき、着脱自在のフィルタ支持体と交換
可能な膜とを有するフロートを設けると有利である。７
０−トの底面は開いており、フィルタ支持体を挿入する
ための延長部全有する。

本発明の間顕点は、生化学分析又は医学分析及び薬学研
究において良く生じる。

一つの例が、アミノ酸のカラムクロマトグラフィｉ＋ｌ
ｌＩ定に先立って必要な蚤白錘の分離である（不可逆結
合によらない限り、蛋白質ｄカラムを充満させる。酵素
蛋白質は加水分解し、従って、アミノ酸分析の前に、生
物学的流体から蛋白質を取除かなければならない）。

別の応用分野として、患者の廂液中の自由（蛋白質と結
合していない）ｖ／Ｊ質（たとえば薬剤組成物）の測定
がある。

さらに、酵素、発熱物質又はビールスを濃縮して検出し
やすくするなどの用途が考えられる。

濃縮液容器を使用することにより、限定され髄液の中の
蛋白質を製編するためにオ■用できる。

とれは、医学診断においては１要である。

上述の利点に加えて、本発明による装置では、フィルタ
の面積が狭いので吸着損失が少ない。

濃縮偏向全有効に妨げることにより、筒いろ過速度が得
られる。巨大分子に機械的応力がかかることはない。試
料と空気との接触は最小限に抑えられ、大気とのガス交
換は実質的Ｖこ起こらない。実験用遠心機全使用して、
さらに補助する必要なくろ過を行なうことができる。多
数の試料を同時にろ過することが可能である。

従って、一般にフロートは遠心管内で試料に部分的に浸
されている。その結果、遠心加速度の影響により数バー
ルに達する静圧が膜にかかる。この場合、ろ過液はフロ
ートの内部にたまる。通常は、屈曲ヘッド式遠心機と振
動ヘッド式遠心機とを同じように使用することができる
が、ミルクなどの乳化脂負が含まれている場合には、膜
が脂質により被覆されるのを防ぐために、屈曲ヘッド式
遠心機を使用しなければならない。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施例について説
明する。

第１図は、血液から限外ろ過液を面接回収する装置の一
実施例（ろ過開始後の状態）を示す。

分離された成分（血球）２は遠心管１の底に堆積し、膜
８を有するろ適用挿入部材（中空体／）Ｏ−））４は血
漿３の上に浮いている。挿入部桐４と遠心管１との間の
側方自圧ｌ１ｉ１１１４Ｑは、明瞭全期するために誇張
して示され又いるが、約０．１間である。（通常の円錐
形の管の場合、下部の内径が重要である。）径小部１５
は、上昇する液体を貯蔵するために設けられ、遠心作用
が停止された後に毛管現象が発生するのを防ぐ。膜８は
、分離限界が２００００ダルトンの非対称形限外ろ過膜
であるのが好ましく、作用（ろ過発生）＠ｌｌの領域に
おいて膜を介する逆流が起こることのないように、溶接
縁部又は接着縁部９により挿入部材４の作用（ろ過発生
）側の外部に接合される（公知のように、限界ろ過膜は
、ろ過発生層の下方に、比較曲目が荒く、蛋白質を透辿
する層を有する。）従って、支持層の中せで侵入しない
接着剤を使用した場合のように、膜の孔のあいた縁部を
あいたままにしておくと、作用層に蛋白質溶液が「浸透
」する。

好ましい方法によれば、熱溶接又は熱溶融により、確実
な密封状態が保証される。

ろ過液６は、股８を通過した後、公知のように微細な流
路１０及び孔１ノから構成される流路系を流れて、挿入
部材４の内部にたまる。ろ過液を完全に容易に取除くこ
とができるように、挿入部材の内部の下方部分は円錐形
に形成するのが好ましい。

ろ過に利用される駆動力は、遠心加速力の影響を受けて
血漿の液面７とろ過液の液面５との間に生じる液面差か
ら起こる液圧差である。ろ過が進むにつれて圧力差は徐
々に小さくなるが、限外ろ過膜が非対称形であるために
、ろ過を生じさせる圧力差が使用される膜の分離限界に
従って決定される値を越えたとしても、ろ過性能に変化
はないので、ろ過速度が圧力差の減少により影響を受け
ることはなめ（遠心加速度が３０００５’であるとき、
３ｗｎの液面差は０．９パールの圧力差に相当する。） 濃縮される蛋白質の密度が高い（濃縮蛋白質の濃度が１
　ｇ／ｌ　００Ｔｎｌ増すと、密度は０．００４’ｌ　
／　ｒｎｌだけ高くなる）ため、濃縮蛋白質は出発溶液
内への逆対流により遠心加速の方向Ｚへ移動し、出発溶
液と混合されるので、濃縮蛋白質が膜の表面に堆積する
ことはない。

このような装置を使用する場合、できる限り少量の血液
からできる限り多くの限界ろ過液を得ることが望ましい
。血液の場合、制限となる要因は、濃縮物のコロイド浸
透圧と有効静圧差とが等しくなったときにろ過が停止す
るために発生するコロイド浸透圧である。実際には、限
外ろ過１す能な流体の比率の上限は、当初の容積の５０
係である。この値は、当然のことながら、ヘマトクリッ
ト値、試料の蛋白質濃度、遠心管の回転数及び装置と遠
心機構の構成によって異なる。

希釈した蚤自負溶液全ろ過する場合、第１図に示すよう
に、底面が丸い管を使用すると、挿入部材４が丸い部分
に当接するために、ろ過を即目に終わらせることができ
る。市販の遠心管の多くは底面が丸いので、そのよう７
Ｚ場合には、できる限り多くのろ過液を得るために、上
面が平坦な半球形変位物体を底面に配置しなければなら
ない。

第２図は、フロート４が平坦であり且つ遠心管１００の
底面も平坦である実施例を示す。ろ過液の液面が土がる
につれて、フロートは徐々−ｉａ”４んで行く。出発溶
液の量が多すぎる場合、フロートが溶液の密度より低い
密度のＩ料から形成されていれは、溶液がフロートの縁
部からあふれてろ過液の中に流入することはない。そう
でない場合には、試料の量を制限しなければならない。

血液又は血清などの濃縮液体のろ過は、所定の蛋白質濃
度となったときに止せるので為試料のｉを増やすことが
できる。

第３図においては、第１図の場合と同様に、圧縮強さが
必要とされない７０−トの上部の壁を、細小部１５によ
り薄くすることができる。

その結果、底面と接触した瞬間にもまだ出発溶液があυ
、縁部からのあぶれを生じることなく、さらにろ過を続
けることができる。

第４図によれば、上述の目的は、中心に通気孔を有し且
つ管状延長部１７で終わる栓１６により達成される。フ
ロートは、ろ過完了後に完全に充満状態となる。この実
施例においては、フロートが遠心管の底１で沈んだ後、
さらにろ過が進んで静圧差が最終的にゼロになるまで、
静圧差は再び急激に大きくなる。

第５図の変形例においては、最大ろ過液容積があらかじ
め決められている。栓自体は中空である（上方へ開いた
空胴１９）。中心の通気管２０も設けられ−こいる。号
た、壁の材料の密度全ろ過すべき溶液の密度より低ぐす
る必要はない。すなわち、フロートは常に浮いているこ
とができる。遠心管内のろ過液が試料の外イ則液面に達
すると、ｉｍｔちにろ過は停止する。

第６図によれば、フロート内の減圧をろ過のための駆動
力と１７で使用する。たとえば、真空乾燥室の内部で多
数の装置全同時に減圧ＪＪＩ気する。栓１６（寸、逆止
弁２１０が装〃ｉさ！している点を除いて全く同じもの
である。真空乾燥室に通気した後に、ろ過が始丑る。逆
止弁の一１’ｉｌ）とじ−Ｃ１ブンゼン弁に似た弁（一
方の側が閉鎖され、長手方向に切込みを有する′ｉＪｊ
撓性のＬｌこの場合には、長手方向に切込みを有するシ
リコーンゴムのキャップが好せしい）ヲ使用することが
できる。遠心力による動作とは異なり、出発溶液の残留
量金受入れる必要はない。

第７図は、特に重要な実加ｊ例を示す。膜の下方におい
て、將殊な濃縮液容器２１をフロートに取イ」けること
ができる。この実施例の目的は、主に濃縮液によシ湿潤
される表面の広さによって決丑る溶解物質の損失を最少
限に抑えることである。この目的は、濃縮が試料容器で
はなく、試料容器と連通し且つ所望の濃縮液すｔに対応
する容積を有する濃縮液容器において起こることにより
達成される。これにより、同時に、誤って過度に濃縮す
るというおそれもなくなり、有利である。それにもかか
わらず、ろ適時間を旬縮するためには、試料は既に形成
されている濃紺１液と況ざり自うことなく腔に達しなけ
ればならない。濃縮液容器は、ろ過すべき媒体、一般に
水溶液の密度より低い密度の材料から製造され、その浮
力によりフロートに押旬けられるので、固定接合手段は
不要である。濃縮液は空胴２．９にた捷る。この空胴の
容積は、得られる濃縮液を限定する。容器の側壁２２け
、濃縮液が逃げないように、膜８の位置を越えるまで続
いている。蚤白伸溶液の場合、濃縮液のａ度はさらに高
くなる。濃縮液容器が完全密封状態でフロートに接合さ
れていないならば、出発溶液を供給するために特殊な手
段を使用する必要はない。この実施例のフィルタ支持体
１０ば、膜８の下方に気泡が形成されるのを防ぐために
、わずかに凸面状に形成するのが好ましい。この場合、
縁部にある空気は完全に逃げてし丑うので、ろ禍前に濃
縮液容器に液体を充満させる必要はない。出発溶液は、
既に形成されている濃縮液より低禮度であるので、膜８
の下方に直接広がり、そこで、既に形成されてｂる濃縮
液と混ざり合うことなく濃縮される。ろ過終了後の濃縮
液容器２ノの取外し全容易にし旧つフロートが急激に引
出されたときに濃縮液があふれるのを防ぐために、側壁
２２は、フロートの壁にある対応する四部と係合するの
こぎり歯状の引出し傾制部２２０全治する。この村９合
、濃縮液容器は回転理動により取外される。１だ、引出
し傾斜部は、様々な濃縮液錨゛全あらかじめｉ房択でき
るように様々な位置で係合する構成にすることもできる
。図中の矢印は流路を示し、濃縮液は試料２１１からの
供給に基づく所定の比で上昇する。全ての実施例を通じ
で、同じ図中符号は、同じ作用を提供する部分を示す。

第８図は、第６図と同様に逆止弁２１０金使用して直空
動作する実施例、特にその濃縮液容器２４を示す。

この場合、出発溶液は孔２゜５の上方ではなく、下方か
ら供給される。このように１．て、力えられた試料を完
全にろ過することができる。この場合、濃縮液は頑状の
くぼみ２６にた才り、出発溶液を供給する孔２５け膜８
の上方件で続いている。

残留液に物質損失が起こることはない。

前述のように、間欠的に回転する遠心管全使用してろ過
を行なう場合には、第９図の実施例が有利である。第７
図においては、フロートと外側の管との間の隙間に少量
の出発溶液がろ過されない寸捷残るが、溶液中の高分子
物質は全て回収するのが望まし込。これは、適切な液体
によりすすぎを行なうことにより可能となる。

既に形成されているろ過液をこの目的のために使用する
ならば、低分子成分の存在又は成分の欠如が原因となる
試料の劣化は起こりえない。

たと才ば、第４図の枠金使用し、フィルタ空間の下側に
上昇管２７全旬加的に設ける。フロートの内部にろ過液
が充満すると、ろ過液の液面が上昇性２７の下端に達す
るまで、フロート内の空気は妨けられることなく逃ける
。ろ過が続くと、残留する空気が圧縮されてエアクソン
ヨン、′ノ８を形成する。遠心管の回転全停止すること
により静圧が１収除かれると、圧縮されていたエアクッ
ション２８は膨張し、上昇管２２の下端、の上方にあっ
たろ過液の一部を和動させる。

そこで、ろ過液は上荷管及び栓の孔２９を通って十セし
、出発溶液の中に戻される。遠心１↓！ｊ作が再開され
ると、溶解物質の別の部分が濃縮容器に侵入する。１傷
い頻度で間欠動作させることにより、溶液中に溶解し２
ている物ηを所望の完庁度で濃縮液容器内に移すことが
できる。静止し、ているときの状態が矢印２１３により
示されている。

以上、特に試料が少駿である場合について説明したが、
第１０図の実施例は、試料の量が多い場合に適している
。フロート３０の底部は下方に開いており、加状延出部
３６し−はフィルり支持体３１が挿入される。その士に
説、７、ヲと０リング３４とが配置される。密封力ｖ；
ｊ−１０リンダを股３３及び珍状延出部３６の内壁に圧
接するクランシリング３２により提供される。クランシ
リング、Ｖ　２ｉｄ　、その外面、ノ５と壊状延出部、
イ６の内面との間の摩擦により所定イ装置に保持される
。当然のことながら、クランプリングをねじ込み式に固
定することもできる。クランプリング３２及びフィルタ
支持体、フ１は、出発溶液の密ＩＷより低い密度の月利
から製造されるので、遠心動作の間、これらはｎ力によ
りフロート３０に押付けられる。

第１０図の基本的な装置は多様に変形できる。

第１１図６・ま、真空動作のための実施例を示し、第１
０図に示される部分に加λて、０リング３８により７０
−ト３０に対し１密封されるカバー３７と、上述のよう
な釉類の圧力制拘］弁、９９とが設けられている。間欠
的に動作する遠心上を使用し、様々な目的のためにモジ
ュールシステムで交換可能なフィルタ全使用する実施例
が考えらハる（第９図全径照）。

第１２図には、特に間欠的な遠心作用により透湿ろ過を
行なうための上荷管と試料容器が示されている。−・力
、低分子留分の脱ｉ：４．ｉ　、純水化又は吐着分離が
可能である。同様に構成される別の容器（フロート）４
０は、フロート１１０の外側に配設され、ろ過すべき媒
体の密度より低い密度の相別から製造される。この別の
容器は、−上方に、ｇｚｌを含むフィルり支持体を有す
る。

この場合、試料はこの小さなフロート４０に入れられ、
膜３３を介してろ過されて大きなフロートに流入する。

この場合、装置全回転させることができるという理由か
ら、着脱自在のフィルタ支持体はきわめて■１−要であ
る。フロート４０は最上部が開いている。試料は上方か
ら充満埒れフイ）レタ支持体及び膜は、内部に気泡と形
成することなく取伺けることができる。この実＠ＩｆＩ
Ｊにおいて、フロー１−４０は、２００００　Ｄａｌｔ
ｏｎの分離フッを有する膜４１を和持し、フロート、ヲ
０の井φ、３　、”＋ｕ：　１０００００ダルトンの分
離カケ櫓１−る。従って、試料が１０００００グルトン
未満の６±子部を有する蛋白質を含翁する場合、試１は
ｊ尊３３を通過して、ろ過液の中へ流入すること力；で
きる。間欠的に作用する遠心機構により、イ）過゛液は
静止状態で外方に押され、膜４ノに達する。膜４１を通
過した後のる過液には、２０００００ダルトンを越える
分子量を有する蛋白質は含まれていない。純水又ｌ″：
Ｊ′溶媒は試料の中に戻さ：ｆする。この動作を透過ろ
過にエリ十分７１ｉ：　Ｉｃ−１数で１１なうと、試料
から各々の蚤白仙か洗い流さｔ′１．、、蛋白質は外側
のスペースに残される。

試料ケいくつかの部分に分離すべき場合、フロート３０
と容器４０との間に別のフロート、３θを配置すること
もできる。この場合、Ｎａ：、＄斗がまず最初に最も高
い分離力金有する膜によりろ過され、続いて、それぞれ
次に低い分離ブノを有する膜を含む容器が配列されるよ
うに、膜全配置すると好都合である。それぞれの部分全
受入ｉするために設けられる容器は、遠心動作開始前に
、空気の入らない状態で適切な液体により満たされる。

たとえば、蛋白質を含有する試料全脱塩する”ＪＡ　合
、フロート３０のろ過液チェンバの一部に泪床式イオン
交換体を配設することができる。

ろ過液は、遠心管が停止したときに上荷管全通って再び
外部に達する前に、イオン交換体を通って上昇する。す
なわち、外側のスペース全通過したろ、過液は脱塩され
、遠心動作が繰返されると、膜４ノを通って再び試料の
中に戻る。イオン交換体の代わりに、活性炭をフロート
３０の内部に導入することができる。

第１３図は、真空１作により濃縮を行なう実施例を示す
。試料が完全に使用し尽くされたときに、空気が濃縮液
容器４２の内部へ上昇しないようにする手段が設けられ
ている。第１１図とは異なり、クランプリングがフロー
トの環状延出部３６に挿入されているのではなく、濃縮
液容器４２が設けられる。この容器はクランシリングと
同じクランプ作用を提供すると共に、容積、すなわち濃
縮液の邦全限定する。この濃縮液容器４２には、シール
４４により濃縮液容器４２に対して密封され且つ管状延
出部５ノを、介して膜のすぐ下方に達する挿入部材４３
が挿入される。濃縮液を取除くためには、装＠全回し、
挿入部材４３全引ｎｉす。真空動作用として設けられる
付加的なフィルタ４．うけ、前述のようにクランプされ
るが、多孔質フィルタであり、孔の大きさけ、たとえば
０２μである。この種のフィルタは、湿潤状態で高圧の
空気のみを通ずという特性を有する。すなわち、試料が
なくなれば、ろ過は終了する。この構成は遠心機構にお
いても採用することができる。この場合、フィルタ４５
は不要であるが、予備ろ過又は滅菌ろ過のために使用す
ることができる。圧力制御弁３９は省略されている。

第１４図は特に簡単な実施例を示す。構成要素は同じ機
能金石するが、構成が異なるので、同じ図中符号の後に
［ａ　Ｊ’Ｔｈ付けて示している。

Ｌ、かじながら、この場合、力ｙ４−３７　Ｂは可撓性
の真空管に直接接続される。力・々−には限外ろ鍋用フ
ィルタ５０が配置され、濃縮液容器４３ａの下方に多孔
質フィルタ４５ａが配置される。濃縮液容器４３＆の下
側は、中心孔、５２の方向に延出する流路含有するフィ
ルり支持体として形成される。試料の供給は、装置を試
料容器の内部に配置することにより行なうか、又辷」孔
、′ｉ４に挿入される任意の所望の容器力為ら可撓性の
管を介して行なうことができる。

０リング、５６には、）１ウジング５３により圧力が加
λられる。濃縮液は、ノ・クランプ１５．３をを外し、
ゴム栓５５を引抜いた後に取出される。

この構成は、第１３図に類似するフロート３０及び逆止
弁３９と組合わせて、密閉真空管なしの真空動作用に採
用するか、又はフロート３０と組合わせて遠心分離用に
採用することもできる。

第１５図は、第１４図の構成要素をわずかに変形した好
ましい使用法及びも加重な浮揚体５８の利用を示す。こ
の変形とは、付加的にカバー３７　ｂに設けられる孔６
１及び６０と、ノ・クランプ、う３に設けられる孔６２
に関するものである。第１４図の多孔質フィルタ４５ａ
の代わりに、ろ過作用側が内側である限外ろ過膜６０ノ
が設けられる。さらに、０リング、５７は、カバー３７
　ｂと遠心ガラス管６．１との間の隙間全密封する。前
述の浮揚体、’ｉ　８け、ノ・クランプ、う３に固定結
合されていないのが好ましく、ノ・クランプの一部を形
成していてもよい。浮揚体、５８は、少なくとも３バー
ルの外圧に酬え、全面が密封された中空体に空気を充満
したもの、又は全体が外圧に耐え、外部に対して密封さ
れた発泡材料から形成されるものであればよい。

平均密度、すなわち質量を外側体積で割った値はろ過す
べき媒体の密度より小さく、ｏ、７？／ｃｍ３　より小
さいのが好ましい。０．５　Ｐ　／　ｃｍ”未満の平均
密度は特に好ましい。遠心ガラス管の横断面の面積に関
して、１ｎｎの水柱の圧力差に相当する少なくとも】グ
／ｃｍ”の揚力が加えらねるように、浮揚体の平均密度
とその寸法とを適合させる。

次に朴げる量の間の関係を数学的に示す。

Ｖ−浮揚体、５８の外側体積（ｃｍ’）Ｆ−遠心ガラス
管６３の内側横断面の面積（ｉ）ρい一浮揚体、５８の
平均密度（Ｐ／ｌｙｎ”）ρ、１−ろ過すべき媒体の平
均密度（ｉ？／／７７＋’）Ａ−揚力（１） 仮定：ρｆ１＝１ｆ／ｃｍ” 従って、追択する体積は次の関係を満たしていなければ
ならない。

Ｖン□ １−ρ。

浮揚体の平均密度含率さくするｔｌど、その体積を大き
くすることができ、ろ過すべき試別の量全増やすことが
できる。

装置は次のように使用される。浮揚体５８及び図示され
るような配置で増付けられた部品金、遠心ガラス管６３
の底部１で押下ける。空気は圧力制御弁３９全介して逃
ける。死容積を小さいままに保つために、浮揚体の下部
を遠心ガラス管の内部に適合させてもよい。次に、出発
溶液６４を導入する。このようにしで、ろ過量始時に、
出発溶液は装置の上方に入る。

第１５図は、遠心動作開始後の状態全示う゛。

浮力により装置は上方へ動き、ろ過液６．１ｉは下方に
既にｆ？０：、才っている。装置が完全に頂部まで上昇
すると、ろ過は終了する。装＠　（Ｄ　ｈ作は次の通り
である。浮揚体、５８の作用により、（シール、５７の
下方の）ろ過液６５と出発溶液６４との間に静圧差が生
じる。この圧力差は次の式により定義される。

式中、ＲＺＢけ相対遠心加速度である。

他の構成要素と出発溶液との間の智度差を考慮に入れな
ければならないのは当然のことであるが、プラスチック
全使用すれば、この差は大きいものではない。

出発溶液６４は流通孔６０（少なくとも３つの孔を等間
陽で設けるのが好ましい）を通って装置内に流入し、膜
６０１に沿って流れて濃縮液容器の流通孔、′ｉ２に達
する。カバー、５３の内側がフィ、ルタ支持体として構
成されているため、部分的なろ堝は既に起こっている。

ろ過液は孔５４を介してろ過液側に逃ける。そこで、既
に部分的にろ過された出発溶液は膜３３の中心点力・ら
外力へ流れ、さらに濃縮される。濃縮液６６は、濃縮液
容器の環状の濃縮液受入れスペースにたする。

朕３３において形成されたろ過液はカバー３７　ｂの孔
６ノ及びハウジング、５３の孔６２を介して、ろ過液受
入れスペースに流入する（これらの孔全数個設けてもよ
い。）。

浮揚体、う８の下側にある四部、５９け、ろ過液の静圧
により圧縮されるエアクッションを取囲む。既に説明し
たように、このエアクッションが膨張すると、それに対
応するおの液が孔６２及び６１と、圧力制御弁３９とを
介して装置の上側に運ばれる（シール、う７と遠心がラ
ス管６３との間の摩擦により、装置全体が上方へ押され
ることはなく、それ以前に圧力制御弁、ヲ９け開いてい
る）。新たに遠心動作が始脣ると、孔６０の内部及び濃
縮液容器４３ａの下方に残っている残留物を洗い流すこ
とができる。四部５９はなくてもよい。この場合、装置
を乎で押し戻すことにより、ろ過液を上方へ運んですす
ぐことができる。

膜６０１における加速方向とろ堝・方向は、従来のろ過
装置の場合と同じである。従って、濃縮液は膜にたまる
。しかしながら、対ましい実施例においては、非常に低
い濃度まで希釈された溶液をろ禍し、膜、ヲ３まで高い
濃度は得られないので、このことはさして重要ではない
。膜６０ノは、必要なろ過時間を短縮するためたけに設
けられ、時間短縮の必要がない場合、孔、う４を設ける
必要もなく、省略できる。

圧力制御弁３９全取外した後、装置を遠心ガラス管６３
から取出し、第１４図に関して説明したように濃縮液を
取除くことができる。

以上説明したような濃縮液容器と組合わされて動作する
装置は、屈曲ヘッド式遠心機において６″ｉ濃豚１液が
縁からあふれ出るおそれがあるので、振動ヘッド式遠心
機で動作させなければならない。

第１の実施例及び第１０の実施例のようにろ過液の回収
又は試料のわずかな濃縮のみが必要である場合には、基
本的に充満レベル全格とした上で、屈曲ヘッド式遠心機
を使用することができる。

さらに、第１６図は、真空動作により透過ろ過を行なう
ための実施例金星し、部品を組立てただけの状態を示し
ている。この場合も、真空状態が作られ、すすぎ液は下
方から膜、ヲ、ヲを介して侵入する。カバー３７の下方
にはクランプリング、５４が設けられ、カバー３７の下
部は、先に述べた図と同様に環状延出部として構成され
ている。試料はフロート３０の内部に導入され、すすぎ
液は外側の容器に入る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１の実施例を示す図、第２図は、第２の実
施例を示す図、第３図は変形例金星す図、第４図は、付
加的な要素を有する変形例を示す図、第５図は、特定の
目的のための変形例を示す図、第６図は、真空動作用の
変形例を示す図、第７図は、残留思全最少限にするのに
特に適する特別な実施例を示す図、第８図は、残留容積
における物質損失がない変形例を示す図、第９図は、間
欠遠心動作用の実施例を示す図、第、１０図は、試料の
量が多い場合の実施例全示す図、第１１図は、第１０図
の変形例を示す図、第１２図は、透過ろ遇に特に適する
実施例金星す図、第１３図は、真空動作により濃縮全行
なう実施例を示す図、第１４図は、特に簡単な変形例を
示す図、第１５図は、浮揚体を有する実施例金星す図、
及び第１６図は、透過ろ過及び真空動作のための実施例
を示す図である。 ４・・・挿入部材１．’ｌ　、　、３３　、４１・・・
膜、１０゜３１・・・フィルタ支持体、１６・・・栓、
２１．４２・・・濃縮液容器、２７・・・上昇管、３０
．４０・・・フロート（容器）、３６・・・看状延出部
、３７・・・カバー、４５Ｂ・・・多孔備フィルタ５．
５２・・・中心孔、５３・・・ハウジング１．う８・・
・浮揚体、６３・・・遠心がラス管、２１０・・・逆止
弁、２２０・・・のこぎり歯状傾胴部。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦ＦＩＧ、１１ ＦＩＧ、１０ ３３１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　外側容器、さらに詳細には遠心管と、液体中に配設
   されるフィルタユニットとを有し、ろ過すべき媒体が過
   剰圧力を受けてフィルタユニットのフィルタ要素と接融
   する液体のろ過装置において、静圧膜ろ過のために、外
   側容器の底面に対向するフィルタユニット（４）の外側
   に、ろ過作用層を外側に向けてフィルタ膜（８）と共に
   配設することｆ：ｖｆ徴とするろ論装置。 ２、　ろ過の駆動力として、ろ過媒体とる鍋液との間の
   液面差（１３）及び遠心力から生じる少なくとも０．５
   パールの静液圧差が利用され、ろ過装置は、ろ過すべき
   試料から見た遠心加速度が膜の方向にベクトル企持たな
   いように構成されることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載のろ過装置。 ３　膜（ｇ　、　３３．４　Ｊ　）は非対称形の限外ろ
   過膜であり、フィルタユニットに関して作用側が外部か
   ら密封された状態で接合されること全特徴とする特許請
   求の範囲第１項又は第２項に記載のろ過装置。 ４、　フィルタユニット（４）は、ｍＮＥ４ｃ８）を具
   備し、フィルタユニット（４）は積層膜に続く孔（１）
   ）から中空のフィルタユニット（４）の壁厚壕で内方へ
   円錐形に広がっていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項乃至第３項のいずれか１項に記載のろ過装置。 ５、　遠心管及び膜により閉鎖される中空体（７０−）
   臀４．。ツカ。アウ、ヤ１．ツヮされることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載のろ過装置。 ６、　フィルタユニット（４）の開端部にある径小部又
   は細小部（）６）によＱ１フィルタユニットの外側の壁
   厚が減少されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   乃至第５項のいずれか１項に記載のろ過装置。 ７、　中心通気孔を有し且つ中空体全閉鎖するを瓜長７
   ＳＩＳ（１７）で終わる（全（１６）をさらに具イｍＩ
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項
   のいず汎か１項に記載のろ過装置。 ８　辿気管（２０）は頂部に向かって開いた中空の（１
   ９）栓（１６；１８）に収容されることを特徴とする特
   許請求の範囲第７項に８１１載のろ過装置。 ９、　純粋な減圧動作のために、フロートはその頂部で
   逆ｄ＝、弁（２１ｏ）により閉鎖され、ろ：ｉＩｓ☆す
   べき試トＩから見て、重力は膜の方向にベクトルを持た
   乃いことを特徴とする特許請求の範囲第７項又は第８項
   に記載のろ過装置。 １０、フロート」−の、膜（、ヲ３）の下方に濃縮液容
   器（２））が取付けられ、この容器がろ過すべき流体の
   密度より低い密度の材料から成ることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項乃至第９項のいずれか１項に記載のろ
   過装置。 １１　　フィルタ支持体（Ｉθ）はわずかに凸面状に形
   成されること全特徴とする特許請求の範囲第１０項に記
   載のろ過装置。 １２　　濃縮液容器（２２）は上方へ引張られ、フロー
   トの壁面にある対応する四部と係合するのこぎり歯状部
   （２２ｏ）全有することを特徴とする特許言責求の範囲
   第１項乃至第１１」ｎのｂずれか１項に記載のる過装置
   。 第３　　遠心機が間欠的に作動される場合、栓（１６）
   は下側に上昇管（２７）を相持することを特徴とする特
   許請求の範囲第７項又は第８項に記載のろ過装置。 １４　　試料の量が多い場合、着脱自在のフィルタ支持
   体（３））と交換可能な＃！（３３）とを有するフロー
   ト（３０）が設けられ、フロートの底面は開いてふ・す
   、フィルタ支持体（、−／Ｊ）を挿入するための延長部
   （３６）を有することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載のろ過装置。 １５、試料の量が多い場合、真空動作を行う／しめに、
   フロート（３０）の圧力匍ｊ御弁（、？　９）を有する
   カバー（３７）がさらに設けられ、フロート（３ｏ）の
   下方には、固有のフィルタ支桿体と、様々（・こ）ｒな
   る分離限界又はカットオフを准するｉｔ！ｔｌ有の膜と
   を有する１つ又は複数の別のフロート（４０）が取付け
   られ、延長部（３６）どカバー（３７）の寸法は同じで
   あり、旧つフロ一ト（４０）の材料の密更け、ろ禍すべ
   き媒体の密度より低いこと全特徴とする特許ｔＩ！ｉ求
   の範囲第１４項に記載のろ過装置。 第６．　　ｉ）バー　（３７ａ　）に設けられる股と、
   カバーに関して密封され且つフィルタ支持体として構成
   される濃縮液容器（４３ａ）の下方に設けられる多孔質
   フィルタ（４，５８）とをさらに具備すること全性徴と
   する特許請求の範囲第１５項にｈｌ鞍のろ過装置。 １７　　挿入部旧（４２）と共にフロートに作用し、遠
   心管の内側形状に適合し、且つエアクッション全収容す
   る四部（５９）’ｆｃ有する浮揚体（、’ｉ　８　）と
   、 カバー（３７ｂ）ｙζあって、フィルタ支持体として構
   成されるカバーの内側（５３）により相持され且つフィ
   ルタ作用側を内側に向けて配設される限外ろ堝脱（３３
   ）に通１こる流通孔（６０）と、 濃縮液容器にあって腋（６０１）に辿じる流通孔（５２
   ）とをさらに具備・し、 出発溶液（６４）は流通孔（６ｏ　）　ｆ、１−介して
   流れ、次に胴−（６０１）に沿って部分的にろ過されな
   がら限外ろ過膜（３３）に達し、そこから、流路（６１
   ）を介してさらにろ鍋されながら外方へ流れ、濃縮液は
   濃縮液容器（４２）の環状の濃縮液受入第１空間にたま
   り”＋　ｖ（３，７）において形成されるろ過液はる鍋
   液受入れ空間（６５）　Ｋ　Ｒ入ｆ　ルコ（！：　′ｆ
   ：’ｔ！徴トｔ’　ル％　ｎ　ｉＪ求の範囲第１５項に
   記載のろ過装置。 」８、中空体のフィルタ支持体及び中空体のそれにに−
   も近い部分は、少なくとも３パールの外圧に耐えるよう
   に構成され、自由に浮遊する状ｇ　Ｋ　オイて】′ｉ／
   ｃｍ３　の密度の液体サンプルに沈む深さは少なくとも
   １０叫であることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
   至第１７項のいずれか１項に記載のろ過装置。 １９　　中空体の外ＱＪと試料容器の内壁との間の隙間
   （・１非常に狭いことを特徴とする特許請求のｉ１ｉ′
   ｌ′ｌ囲第１ｍ乃至第１８項のいずれか１項に記載のろ
   過装置ｉ７＋′。