JPWO2016208753A1 - 濾過装置及び濾過方法 - Google Patents
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Abstract
生物由来物質による目詰まりを抑制し、液体から生物由来物質を分離することができる濾過装置及び濾過方法を提供する。本発明の濾過装置は、生物由来物質を含む液体を導入する導入口と液体を排出する排出口とを有する容器部と、容器部の導入口と排出口との間に設けられ、複数の貫通孔を有する膜部と、を備え、膜部へ水平方向に液体を通過させることによって、生物由来物質を液体から分離する。
Description
本発明は、液体中の生物由来物質を濾過する濾過装置及び濾過方法に関する。
近年、液体中の生物由来物質を濾過する細胞捕捉システムが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に開示された細胞捕捉システムは、生物由来物質として細胞を含む液体をフィルターの鉛直方向上側から下側に向かって通過させることによって細胞を捕捉している。
特許文献１の細胞捕捉システムにおいては、フィルター上に生物由来物質が堆積することによって目詰まりが生じ、液体から生物由来物質を分離することができなくなるという課題を有する。
本発明は、上記の課題を解決するものであり、生物由来物質による目詰まりを抑制し、液体から生物由来物質を分離することができる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装置は、
生物由来物質を含む液体を導入する導入口と前記液体を排出する排出口とを有する容器部と、
前記容器部の前記導入口と前記排出口との間に設けられ、複数の貫通孔を有する膜部と、
を備え、
前記膜部へ水平方向に前記液体を通過させることによって、前記生物由来物質を前記液体から分離する。
生物由来物質を含む液体を導入する導入口と前記液体を排出する排出口とを有する容器部と、
前記容器部の前記導入口と前記排出口との間に設けられ、複数の貫通孔を有する膜部と、
を備え、
前記膜部へ水平方向に前記液体を通過させることによって、前記生物由来物質を前記液体から分離する。
本発明の一態様の濾過方法は、
液体から生物由来物質を濾過する方法であって、
生物由来物質を含む液体を導入する導入口と前記液体を排出する排出口とを備える容器部と、前記容器部の前記導入口と前記排出口との間に設けられ、複数の貫通孔を有する膜部と、を備えた濾過装置を準備する工程、
前記膜部へ水平方向に前記液体を通過させることによって、前記生物由来物質を分離する工程、
を含む。
液体から生物由来物質を濾過する方法であって、
生物由来物質を含む液体を導入する導入口と前記液体を排出する排出口とを備える容器部と、前記容器部の前記導入口と前記排出口との間に設けられ、複数の貫通孔を有する膜部と、を備えた濾過装置を準備する工程、
前記膜部へ水平方向に前記液体を通過させることによって、前記生物由来物質を分離する工程、
を含む。
本発明によれば、生物由来物質による目詰まりを抑制し、液体から生物由来物質を分離することができる濾過装置及び濾過方法を提供することができる。
本発明の一態様の濾過装置は、
生物由来物質を含む液体を導入する導入口と前記液体を排出する排出口とを有する容器部と、
前記容器部の前記導入口と前記排出口との間に設けられ、複数の貫通孔を有する膜部と、
を備え、
前記膜部へ水平方向に前記液体を通過させることによって、前記生物由来物質を前記液体から分離してもよい。
生物由来物質を含む液体を導入する導入口と前記液体を排出する排出口とを有する容器部と、
前記容器部の前記導入口と前記排出口との間に設けられ、複数の貫通孔を有する膜部と、
を備え、
前記膜部へ水平方向に前記液体を通過させることによって、前記生物由来物質を前記液体から分離してもよい。
このような構成により、生物由来物質の堆積による膜部の目詰まりを抑制し、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、前記膜部は、金属製薄膜であってもよい。
このような構成により、膜部に力が加えられても、膜部が変形するのを抑制することができる。
前記濾過装置において、前記膜部の少なくとも一部は、水平方向に対して斜めに設けられてもよい。
このような構成により、生物由来物質による膜部の目詰まりを更に抑制することができる。
前記濾過装置においては、前記容器部の前記導入口から前記排出口へ前記液体を吸引する吸引部を備えてもよい。
このような構成により、液体を吸引することで、液体から生物由来物質を分離することができる。また、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は、前記液体を保持する液体容器を備え、
前記容器部の前記導入口は、前記液体容器内に保持された前記液体内に配置され、
前記液体容器には、前記液体にかかる圧力を逃がす通気口が設けられてもよい。
前記容器部の前記導入口は、前記液体容器内に保持された前記液体内に配置され、
前記液体容器には、前記液体にかかる圧力を逃がす通気口が設けられてもよい。
このような構成により、液体容器内に保持された液体にかかる圧力を通気口から逃がすことによって、液体中の生物由来物質にかかる圧力を低減することができて、生物由来物質の損傷を低減できる。その結果、膜部において生物由来物質の変形による目詰まりを抑制することができる。
前記濾過装置において、前記液体を保持する液体容器を備え、
前記容器部は、前記導入口と前記排出口とが水平方向に位置するように配置され、
前記容器部の前記導入口は、前記液体容器内に配置され、
前記膜部は、遠心力を負荷したときにおいて、前記遠心力とは逆の方向に前記液体容器内の前記液体を通過させてもよい。
前記容器部は、前記導入口と前記排出口とが水平方向に位置するように配置され、
前記容器部の前記導入口は、前記液体容器内に配置され、
前記膜部は、遠心力を負荷したときにおいて、前記遠心力とは逆の方向に前記液体容器内の前記液体を通過させてもよい。
このような構成により、膜部において遠心力によって液体を水平方向に通過させることができるため、膜部において生物由来物質の堆積による目詰まりを抑制することができる。
本発明の一態様の濾過方法は、
液体から生物由来物質を濾過する方法であって、
生物由来物質を含む液体を導入する導入口と前記液体を排出する排出口とを備える容器部と、前記容器部の前記導入口と前記排出口との間に設けられ、複数の貫通孔を有する膜部と、を備えた濾過装置を準備する工程、
前記膜部へ水平方向に前記液体を通過させることによって、前記生物由来物質を分離する工程、
を含んでもよい。
液体から生物由来物質を濾過する方法であって、
生物由来物質を含む液体を導入する導入口と前記液体を排出する排出口とを備える容器部と、前記容器部の前記導入口と前記排出口との間に設けられ、複数の貫通孔を有する膜部と、を備えた濾過装置を準備する工程、
前記膜部へ水平方向に前記液体を通過させることによって、前記生物由来物質を分離する工程、
を含んでもよい。
このような構成により、生物由来物質の堆積による膜部の目詰まりを抑制し、液体から生物由来物質を分離することができる。
前記濾過方法において、前記分離する工程は、水平方向に対して少なくとも一部が斜めに設けられた前記膜部に前記液体を通過させてもよい。
このような構成により、生物由来物質による膜部の目詰まりを更に抑制することができる。
前記濾過方法において、前記分離する工程は、前記容器部の前記導入口から前記排出口へ前記液体を吸引する工程を含んでもよい。
このような構成により、液体を吸引することによって、液体から生物由来物質を分離することができる。また、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。
前記濾過方法において、前記分離する工程は、前記液体にかかる圧力を逃がす工程を含んでもよい。
このような構成により、液体にかかる圧力を逃がすことができる。そのため、膜部において生物由来物質の変形による目詰まりを抑制することができる。また、生物由来物質の損傷を低減できる。
前記濾過方法において、前記分離する工程は、
前記容器部の前記導入口と前記排出口とが水平方向に位置するように前記容器部を配置する工程、
前記液体内に前記容器部の前記導入口を配置する工程、
前記液体に遠心力を負荷したとき、前記膜部において前記遠心力とは逆の方向に前記液体を通過させる工程、
を含んでもよい。
前記容器部の前記導入口と前記排出口とが水平方向に位置するように前記容器部を配置する工程、
前記液体内に前記容器部の前記導入口を配置する工程、
前記液体に遠心力を負荷したとき、前記膜部において前記遠心力とは逆の方向に前記液体を通過させる工程、
を含んでもよい。
このような構成により、膜部において遠心力を負荷したときに遠心力と逆の方向に液体を通過させることができるため、膜部において生物由来物質の堆積による目詰まりの発生を更に抑制することができる。
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）
［全体構成］
図１は、本発明に係る実施の形態１の濾過装置１００Ａの概略図を示す。図１に示すように、濾過装置１００Ａは、生物由来物質６１を含む液体６０を導入する容器部１０と、液体６０から生物由来物質６１を分離する膜部２０と、液体６０を保持する液体容器３０と、液体６０を吸引する吸引部４０を備える。
［全体構成］
図１は、本発明に係る実施の形態１の濾過装置１００Ａの概略図を示す。図１に示すように、濾過装置１００Ａは、生物由来物質６１を含む液体６０を導入する容器部１０と、液体６０から生物由来物質６１を分離する膜部２０と、液体６０を保持する液体容器３０と、液体６０を吸引する吸引部４０を備える。
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、濾過装置１００Ａ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。また、生物由来物質としては、細胞が集まった組織や、凝集した細胞であってもよい。
＜容器部＞
容器部１０は、筒状体の形状を有しており、一端に液体６０を導入する導入口１１と他端に液体６０を排出する排出口１２を備える。図１に示すように、容器部１０は、容器部１０の軸方向が水平方向、即ち重力方向（鉛直方向）に直交する方向となるように配置されている。容器部１０の導入口１１には、膜部２０が設けられている。容器部１０の導入口１１は、液体容器３０の側壁に設けられた開口３２に挿入され、液体容器３０に保持された液体６０内に配置されている。容器部１０の排出口１２は、チューブ４１を介して吸引部４０に接続されている。
容器部１０は、筒状体の形状を有しており、一端に液体６０を導入する導入口１１と他端に液体６０を排出する排出口１２を備える。図１に示すように、容器部１０は、容器部１０の軸方向が水平方向、即ち重力方向（鉛直方向）に直交する方向となるように配置されている。容器部１０の導入口１１には、膜部２０が設けられている。容器部１０の導入口１１は、液体容器３０の側壁に設けられた開口３２に挿入され、液体容器３０に保持された液体６０内に配置されている。容器部１０の排出口１２は、チューブ４１を介して吸引部４０に接続されている。
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、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てもよい。容器部１０の材料は、ガンマ線照射、オートクレーブ、エチレンオキサイドガス、など各種滅菌が可能な材料であることが好ましい。容器部１０は、例えば、外径１ｍｍ以上６０ｍｍ以下、内径は外形より小さい範囲で０．５ｍｍ以上５０ｍｍ以下、高さ５ｍｍ以上３００ｍｍ以下である。
＜膜部＞
膜部２０は、液体６０から生物由来物質６１を分離する多孔膜である。具体的には、膜部２０は、複数の貫通孔２１を有する金属製薄膜である。実施の形態１において、膜部２０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２１を有する構造体である。
膜部２０は、液体６０から生物由来物質６１を分離する多孔膜である。具体的には、膜部２０は、複数の貫通孔２１を有する金属製薄膜である。実施の形態１において、膜部２０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２１を有する構造体である。
図１に示すように、膜部２０は、液体容器３０内の液体６０を水平方向８０に通過させることによって、生物由来物質６１を液体６０から分離している。実施の形態１においては、液体容器３０側に位置する主面を第１主面ＨＳ１とし、排出口１２側に位置する主面を第２主面ＨＳ２と定義する。実施の形態１において、膜部２０は、容器部１０の導入口１１に設けられている。膜部２０は、水平方向に対して第１主面ＨＳ１及び第２主面ＨＳ２が直交するように配置されている。即ち、膜部２０の第１主面ＨＳ１及び第２主面ＨＳ２は、容器部１０の導入口１１から排出口１２へ液体６０が流れる方向（図１に示す矢印８０）に対して直交するように配置されている。
複数の貫通孔２１は、膜部２０の第１主面ＨＳ１及び第２主面ＨＳ２上の全体にわたって周期的に配置されている。膜部２０は、例えば、ニッケルで形成されている。膜部２０の寸法は、例えば、直径６ｍｍ、厚さ１．２μｍである。膜部２０の材料は、金、銀、銅、白金、鉄、ニッケル、クロム、ステンレス鋼、パラジウム、チタン、コバルト、およびこれらの酸化物又は合金であってもよい。特に、膜部２０の材料としては、生物由来物質６１を捕捉する場合、金、ニッケル、ステンレス、チタンが好ましい。膜部２０の材料をニッケルとした場合、ニッケルの表面に金めっきしてもよい。 また、膜部２０の材料は、ガンマ線照射、オートクレーブ、エチレンオキサイドガスなどの各種滅菌が可能な材料であることが好ましい。
図２は、２次元周期構造体である膜部２０の一部の概略構成図を示す。図２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３は、図２の膜部２０の一部をＺ方向から見た図を示す。図２及び図３に示すように、膜部２０は、マトリックス状に一定の間隔で複数の貫通孔２１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２０は、その主面側であるＺ方向から見て正方形の貫通孔２１が複数設けられた板状構造体である。複数の貫通孔２１は、正方形の各辺と平行な２つの配列方向、即ち図２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２１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、孔の配列も正方格子配列に限定されず、例えば方形配列であれば、２つの配列方向の間隔は等しくない長方形配列でもよく、三角格子配列や準周期配列などでもよい。なお、貫通孔２１には、テーパが設けられていてもよい。
膜部２０の貫通孔２１の形状や寸法は、濾過する生物由来物質６１の大きさ、形状に応じて適宜設計されるものである。
＜液体容器＞
液体容器３０は、生物由来物質６１を含む液体６０を保持する容器である。液体容器３０の上壁には、液体６０にかかる圧力を逃がす通気口３１が設けられている。実施の形態１においては、吸引部４０によって液体６０を吸引しているため、負圧により生物由来物質６１に圧力がかかる。濾過装置１００Ａにおいては、通気口３１によって液体６０を外部に開放した状態にすることができるため、液体６０中の生物由来物質６１にかかる圧力を外部に逃がすことができる。
液体容器３０は、生物由来物質６１を含む液体６０を保持する容器である。液体容器３０の上壁には、液体６０にかかる圧力を逃がす通気口３１が設けられている。実施の形態１においては、吸引部４０によって液体６０を吸引しているため、負圧により生物由来物質６１に圧力がかかる。濾過装置１００Ａにおいては、通気口３１によって液体６０を外部に開放した状態にすることができるため、液体６０中の生物由来物質６１にかかる圧力を外部に逃がすことができる。
また、液体容器３０の側壁には、容器部１０の導入口１１が取り付けられる開口３２が設けられている。図１に示すように、容器部１０の導入口１１は、液体容器３０の側壁に設けられた開口３２に挿入され、液体容器３０に保持された液体６０内に配置される。
＜吸引部＞
吸引部４０は、液体容器３０内に保持された液体６０を、容器部１０の導入口１１から排出口１２へ吸引するものである。吸引部４０は、チューブ４１を介して容器部１０の排出口１２に接続される。実施の形態１において、吸引部４０は、シリンジである。図１に示すように、吸引部４０は、シリンジのプランジャーを引っ張る（図１に示す矢印８１）ことによって、液体容器３０内に保持された液体６０を吸引している。これにより、液体容器３０内の液体６０が、容器部１０の導入口１１から排出口１２へ向かって膜部２０を第１主面ＨＳ１から第２主面ＨＳ２へ水平方向に移動する（図１に示す矢印８０）。
吸引部４０は、液体容器３０内に保持された液体６０を、容器部１０の導入口１１から排出口１２へ吸引するものである。吸引部４０は、チューブ４１を介して容器部１０の排出口１２に接続される。実施の形態１において、吸引部４０は、シリンジである。図１に示すように、吸引部４０は、シリンジのプランジャーを引っ張る（図１に示す矢印８１）ことによって、液体容器３０内に保持された液体６０を吸引している。これにより、液体容器３０内の液体６０が、容器部１０の導入口１１から排出口１２へ向かって膜部２０を第１主面ＨＳ１から第２主面ＨＳ２へ水平方向に移動する（図１に示す矢印８０）。
［濾過方法］
実施の形態１に係る濾過方法について、図４を用いて説明する。
図４は、実施の形態１に係る濾過方法のフローチャートである。
実施の形態１に係る濾過方法について、図４を用いて説明する。
図４は、実施の形態１に係る濾過方法のフローチャートである。
図４に示すように、ステップＳＴ１１において、濾過装置１００Ａを準備する。具体的には、容器部１０の導入口１１を液体容器３０の開口３２に挿入する。容器部１０の排出口１２に、吸引部４０を、チューブ４１を介して取り付ける。
ステップＳＴ１２において、液体容器３０内に生物由来物質６１を含む液体６０を導入する。
ステップＳＴ１３において、膜部２０に液体６０を通過させることによって液体６０から生物由来物質６１を分離する。ステップＳＴ１３は、吸引部４０によって液体容器３０内の液体６０を吸引するステップＳＴ１４を含む。
ステップＳＴ１４において、吸引部４０のプランジャーを引っ張ることで（図１に示す矢印８１）、液体容器３０内に保持された液体６０を、容器部１０の導入口１１から排出口１２へ吸引する（図１に示す矢印８０）。吸引部４０によって液体６０を吸引することによって、液体６０が膜部２０の第１主面ＨＳ１から第２主面ＨＳ２へ水平方向に通過する。液体６０が膜部２０を通過する際、生物由来物質６１は、貫通孔２１を通過することができずに液体容器３０内に残る。
ステップＳＴ１３において、液体容器３０内に保持された液体６０にかかる圧力を逃がすステップＳＴ１５を含む。吸引部４０によって液体容器３０内の液体６０に吸引圧力がかかると、生物由来物質６１が変形する可能性がある。そのため、液体容器３０の通気口３１から液体６０にかかる圧力を逃がすことによって、液体６０中の生物由来物質６１にかかる圧力を低減することができる。
以上のように、実施の形態１に係る濾過方法では、ステップＳＴ１１〜ＳＴ１５によって、液体６０から生物由来物質６１を分離している。また、実施の形態１に係る濾過方法では、膜部２０を通過した液体６０を回収することもできる。
［濾過装置の動作］
濾過装置１００Ａの動作について、図５Ａ〜図５Ｃを用いて詳細に説明する。
図５Ａ〜図５Ｃは、濾過装置１００Ａの動作を示す。なお、図５Ａ〜図５Ｃは、説明を簡略化するために吸引部４０、チューブ４１を省略している。
濾過装置１００Ａの動作について、図５Ａ〜図５Ｃを用いて詳細に説明する。
図５Ａ〜図５Ｃは、濾過装置１００Ａの動作を示す。なお、図５Ａ〜図５Ｃは、説明を簡略化するために吸引部４０、チューブ４１を省略している。
図５Ａに示すように、濾過を開始する前において、容器部１０を取り付けた液体容器３０の内部に液体６０を導入する。
図５Ｂに示すように、吸引部４０によって、容器部１０の導入口１１から排出口１２へ液体６０を吸引する（図５Ｂに示す矢印８０）。液体容器３０内の液体６０は、膜部２０の第１主面ＨＳ１から第２主面ＨＳ２へ水平方向に通過する。液体６０が膜部２０を通過する際、生物由来物質６１が貫通孔２１を通過できずに、膜部２０に捕捉される。そのため、膜部２０の第１主面ＨＳ１に生物由来物質６１が集合し始める。
図５Ｃに示すように、液体６０を方向８０へ吸引し続けると、膜部２０の第１主面ＨＳ１の鉛直方向下側では、生物由来物質６１が更に集合することによってケーク層Ａ１が形成される。膜部２０の鉛直方向下側では、ケーク層Ａ１によって目詰まりが発生するため、液体６０が膜部２０を通過できなくなる。一方、膜部２０の第１主面ＨＳ１の鉛直方向上側の領域Ａ２おいては、生物由来物質６１の集合と離脱が繰り返される。このため、領域Ａ２では、ケーク層による目詰まりが生じず、液体６０が膜部２０を通過することができる（図５Ｃに示す矢印８２）。なお、本明細書では、鉛直方向上向きを上側とし、鉛直方向下向きを下側と定義する。
濾過装置１００Ａにおいては、液体６０中の生物由来物質６１には、重力により鉛直下向きへの力が加わっている。したがって、液体６０中の生物由来物質６１には、吸引部４０による容器部１０の導入口１１から排出口１２への水平方向（図５Ｂ及び図５Ｃに示す矢印８０）の吸引力と重力による鉛直下向きへの力が働く。このため、領域Ａ２において、吸引部４０による吸引力が重力よりも大きい場合、生物由来物質６１が鉛直方向上側における膜部２０に集合する。一方、吸引部４０による吸引力が重力よりも小さい場合、生物由来物質６１は、鉛直方向上側における膜部２０から離脱し、鉛直方向下側に集合する。このように、領域Ａ２においては、吸引部４０の吸引力と、重力による鉛直下向きへの力とのバランスによって、生物由来物質６１の集合と離脱が繰り返されている。また、生物由来物質６１のケーク層Ａ１からの離脱は、濾過装置１００Ａの振動によっても行うことができる。例えば、濾過装置１００Ａを上下及び／又は左右に振ることにより生じる振動によって、生物由来物質６１をケーク層Ａ１から離脱させてもよい。
このように、濾過装置１００Ａでは、膜部２０の鉛直方向上側の領域Ａ２においては、生物由来物質６１が集合と離脱を繰り返すため、目詰まりが生じにくい。
また、膜部２０の第１主面ＨＳ１の鉛直方向上側の領域Ａ２においては、重力により鉛直下向きの力が働いているため、生物由来物質６１が鉛直下方向に移動しやすい。そのため、領域Ａ２においては、生物由来物質６１が堆積しにくくなり、目詰まりが生じにくい。
以上のように、濾過装置１００Ａでは、膜部２０の鉛直方向上側の領域Ａ２において生物由来物質６１の堆積による目詰まりを抑制することができ、液体６０から生物由来物質６１を分離し続けることができる。
次に、比較のために、参考例の濾過装置について、図６Ａ〜図６Ｄを用いて説明する。
参考例の濾過装置は、液体６０を導入する導入口１１１と液体６０を排出する排出口１１２を有する容器部１１０と、複数の貫通孔を有する膜部１２０とを備える。参考例の濾過装置において、容器部１１０は、容器部１１０の軸方向が鉛直方向、即ち重力方向と同じ向きに配置されている。容器部１１０の導入口１１１は、排出口１１２より鉛直方向において上方に位置しており、膜部１２０は、容器部１１０の排出口１１２に設けられている。参考例の濾過装置においては、膜部１２０の第２主面ＶＳ１２から第２主面ＶＳ１２よりも鉛直方向下側に位置する第１主面ＶＳ１１に液体６０を通過させている。即ち、実施の形態１の濾過装置１００Ａは、水平方向に液体６０を膜部２０に通過させるのに対し、参考例の濾過装置は、鉛直方向上側から下側に向かって液体６０を膜部１２０に通過させている。なお、参考例の濾過装置は、下方に設置された吸引ポンプによって液体６０を吸引することにより、膜部１２０に液体６０を通過させている。
図６Ａに示すように、参考例の濾過装置において、生物由来物質６１を含む液体６０が、容器部１１０の導入口１１１から排出口１１２へ流れる（図６Ａに示す矢印８０ｒ）。このため、容器部１１０内を流れる液体６０は、膜部１２０の第２主面ＶＳ１２から第２主面ＶＳ１２より鉛直方向下側に位置する第１主面ＶＳ１１へ通過する。液体６０が膜部１２０を通過する際に、生物由来物質６１が膜部１２０によって捕捉される。このため、膜部１２０の第２主面ＶＳ１１２全体に、生物由来物質６１が堆積していく。
図６Ｂに示すように、方向８０ｒに向かって液体６０を流し続けると、膜部１２０の第２主面ＶＳ１２上に生物由来物質６１の堆積によるケーク層Ａ３が形成される。
図６Ｃに示すように、膜部１２０による生物由来物質６１の捕捉が増えていくと、ケーク層Ａ３の厚さが徐々に大きくなっていく。このとき、濾過は、膜部１２０の第２主面ＶＳ１２からケーク層Ａ３の上層Ａ４に徐々に移行する。即ち、生物由来物質６１の分離は、膜部１２０で行われるのではなくケーク層Ａ３の上層Ａ４で行われるようになる。
図６Ｄに示すように、生物由来物質６１が膜部１２０の第２主面ＶＳ１２上に更に堆積すると、ケーク層Ａ３の厚さが更に大きくなる。また、ケーク層Ａ３の上層Ａ４では、生物由来物質６１の堆積による目詰まりが進行する。ケーク層Ａ３の上層Ａ４において、目詰まりが増加していくと、やがて液体６０がケーク層Ａ３の上層Ａ４を通過できなくなる。
このように、参考例の濾過装置では、膜部１２０によって捕捉された生物由来物質６１が膜部１２０の第２主面ＶＳ１２全体に堆積する。このため、膜部１２０の生物由来物質６１の捕捉量の増大に伴い、ケーク層Ａ３が徐々に大きくなっていくため、ケーク層Ａ３の上層Ａ４で目詰まりが生じる。その結果、参考例の濾過装置では、膜部１２０で捕捉した生物由来物質６１の堆積による目詰まりによって濾過が停止し、液体６０から生物由来物質６１を分離することができなくなる。
これに対し、実施の形態１の濾過装置１００Ａでは、容器部１０を、容器部１０の軸方向が水平方向になるように配置し、膜部２０において液体６０を水平方向に通過させている。このため、濾過装置１００Ａでは、膜部２０の第１主面ＨＳ１の鉛直方向上側の領域Ａ２において、生物由来物質６１の堆積による目詰まりが発生するのを抑制することができる。そのため、濾過装置１００Ａは、参考例の濾過装置に比べて、目詰まりを抑制することによって、液体６０から生物由来物質６１を分離し続けることができる。
［効果］
実施の形態１に係る濾過装置１００Ａ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に係る濾過装置１００Ａによれば、以下の効果を奏することができる。
濾過装置１００Ａにおいては、膜部２０の第１主面ＨＳ１から第２主面ＨＳ２へ水平方向に生物由来物質６１を含む液体６０を通過させている。このような構成により、生物由来物質６１の堆積による膜部２０の目詰まりを抑制しながら、液体６０から生物由来物質６１を分離することができる。その結果、濾過装置１００Ａでは、鉛直方向上側から下側に向かって膜部１２０に液体６０を通過させる参考例の濾過装置と比べて、液体６０から生物由来物質６１を効率良く分離することができる。また、濾過装置１００Ａは、参考例の濾過装置と比べて、膜部２０の目詰まりを抑制することができるため、より短い期間で、より高い濃度の液体６０を濾過することができる。また、参考例の濾過装置に比べて、再現性が高い濾過をすることができる。なお、実施の形態１において、濾過装置１００Ａは、生物由来物質６１と液体６０とを分離しているが、これに限定されない。例えば、濾過装置１００Ａは、液体６０中の溶液と生物由来物質６１とを通過させることにより、液体６０に含まれる生物由来物質６１よりもサイズの大きな異物を濾過してもよい。あるいは、濾過装置１００Ａは、溶液に含まれた大きさの異なる無機物又は有機物を濾過して分級してもよい。
濾過装置１００Ａにおいて、膜部２０は、多孔膜として金属製薄膜を用いている。このような構成により、膜部２０に力がかかることによって膜部２０が破損することを抑制することができる。また、液体６０が膜部２０を通過する際においても、膜部２０の貫通孔２１が変形しにくいため、貫通孔２１の変形により生物由来物質６１が膜部２０を通過してしまうのを抑制することができる。さらには、液体６０による膜部２０の損傷も抑制することができる。
濾過装置１００Ａにおいて、液体容器３０の上壁に、液体６０にかかる圧力を逃がす通気口３１を設けている。このような構成によって、液体容器３０内の液体６０を外部に開放した状態にすることができる。そのため、液体６０にかかる圧力を通気口３１から逃がし、液体６０中の生物由来物質６１にかかる圧力を低減することができる。その結果、生物由来物質６１が変形することを抑制し、膜部２０における目詰まりを低減することができる。尚、通気口３１を通過するガスは滅菌されていることが好ましい。液体６０に本来含まれている生物由来物質６１以外の生物由来物質が混合することを防ぐためである。また、通気口３１を介して、適度に二酸化炭素が含まれた生物由来物質が好むガスバッグと接続していてもよい。さらには、このガスバッグの容量が大きい場合には、吸引により液体６０にかかる圧力を逃がしやすくすることができる。
濾過装置１００Ａにおいて、吸引部４０が液体容器３０内に保持された液体６０を吸引することによって、膜部２０の第１主面ＨＳ１から第２主面ＨＳ２へ液体６０を通過させている。このような構成によって、液体容器３０内の液体６０を膜部２０に水平方向に通過させ、膜部２０の目詰まりを抑制することができる。また、吸引部４０によって、液体６０を吸引することによって、より短い時間で濾過を行うことができる。
なお、実施の形態１において、容器部１０は、容器部１０の軸方向が水平方向と同じになるように配置される構成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は、容器部１０の軸方向が水平方向に対して斜めになるように配置されてもよい。このように、濾過装置１００Ａは、斜め方向に配置して濾過を行ってもよい。
実施の形態１において、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６０を導入し、膜部２０を通過して液体６０を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、膜部２０は、金属製薄膜を用いているが、これに限定されない。膜部２０は、多孔膜であればよく、例えば、メンブレン、ろ紙、不織布等であってもよい。
実施の形態１において、膜部２０は、容器部１０の導入口１１に設けられているが、これに限定されない。膜部２０は、第１主面ＨＳ１から第２主面ＨＳ２へ水平方向に液体６０が通過すればよく、膜部２０の位置は限定されない。例えば、膜部２０は、容器部１０の導入口１１と排出口１２との間に設けられていればよい。膜部２０は、排出口１２に設けられていてもよい。また、実施の形態１において、１つの膜部２０が、容器部１０の導入口１１に設けられている例について説明したが、これに限定されない。複数の膜部２０が、容器部１０の導入口１１と排出口１２との間に設けられていてもよい。例えば、容器部１０の導入口１１に第１膜部２０を設け、且つ第１膜部２０よりも排出口１２側に第２膜部２０を設けてもよい。このように、複数の膜部２０を用いて多段の濾過装置１００Ａを構成することによって、回収率を向上させることができる。また、第１膜部２０の貫通孔の大きさと第２膜部２０の貫通孔の大きさとを異なるように設計することにより、２つの異なる大きさの細胞を濾過することができる。これにより、細胞を分級することができる。
実施の形態１において、膜部２０は、容器部１０の導入口１１から排出口１２へ向かって水平方向８０に液体を通過させる例を説明したが、これに限定されない。実施の形態１において、「水平方向」とは、鉛直方向に直交する方向だけでなく、鉛直方向に対して所定の角度を有する斜めの方向を含んでもよい。即ち、膜部２０において、液体６０の通過する主方向が水平方向であればよく、液体６０の通過する方向が水平方向に対して斜めの方向を含んでいてもよい。
実施の形態１において、膜部２０は、水平方向に対して第１主面ＨＳ１及び第２主面ＨＳ２がように配置されているが、これに限定されない。図７は、実施の形態１の変形例の濾過装置１００Ｂを示す。図７に示す濾過装置１００Ｂのように、膜部２０を水平方向に対して所定の角度θを有して斜め方向に配置してもよい。言い換えると、膜部２０は、鉛直方向に対して傾斜して配置されてもよい。また、膜部２０の一部が、水平方向に対して斜め方向に配置されていてもよい。このような構成により、膜部２０の第１主面ＨＳ１の鉛直方向下側において生物由来物質６１が堆積するスペースを大きくすることができる。そのため、膜部２０の第１主面ＨＳ１の鉛直方向上側において、ケーク層が更に形成されにくくなり、生物由来物質６１による膜部２０の目詰まりを更に抑制することができる。
実施の形態１において、液体容器３０は、液体容器３０の上壁に通気口３１を設けているが、これに限定されない。例えば、液体容器３０の側壁に孔を設けることによって、通気口３１を形成してもよい。また、通気口３１の代わりに通気フィルターを設けてもよい。
実施の形態１において、液体容器３０は、液体にかかる圧力を逃がす通気口３１を備える構成について説明したが、これに限定されない。例えば、液体容器３０は、通気口３１を設けず、液体６０を外部に開放しない状態としてもよい。
実施の形態１において、吸引部４０が液体容器３０内の液体６０を吸引することによって、液体６０を膜部２０に通過させる構成について説明したが、これに限定されない。例えば、液体容器３０内の液体６０を通気口３１に相当する位置から加圧することによって、膜部２０の第１主面ＨＳ１から第２主面ＨＳ２へ液体６０を水平方向に通過させてもよい。また、遠心分離機を用いて液体容器３０内の液体６０に遠心力を加えることによって、膜部２０の第１主面ＨＳ１から第２主面ＨＳ２へ液体６０を水平方向に通過させてもよい。
実施の形態１において、吸引部４０は、シリンジである構成について説明したが、これに限定されない。吸引部４０は、液体６０を吸引できる装置であればよく、例えば、ポンプ等であってもよい。
実施の形態１において、液体容器３０、及び吸引部４０は、必須の構成ではなく、これらの要素は、省略してもよいし、他の要素に置き換えてもよい。
（実施の形態２）
［全体構成］
本発明に係る実施の形態２の濾過装置１００Ｃについて図８を用いて説明する。
図８は、実施の形態２の濾過装置１００Ｃの概略構成を示す。実施の形態２では、主に実施の形態１と異なる点について説明する。実施の形態２においては、実施の形態１と同一又は同等の構成については同じ符号又は類似の符号を付して説明する。また、実施の形態２では、実施の形態１と重複する記載は省略する。
［全体構成］
本発明に係る実施の形態２の濾過装置１００Ｃについて図８を用いて説明する。
図８は、実施の形態２の濾過装置１００Ｃの概略構成を示す。実施の形態２では、主に実施の形態１と異なる点について説明する。実施の形態２においては、実施の形態１と同一又は同等の構成については同じ符号又は類似の符号を付して説明する。また、実施の形態２では、実施の形態１と重複する記載は省略する。
図８に示すように、実施の形態２の濾過装置１００Ｃは、実施の形態１の濾過装置１００Ａと比べて、容器部１０ａの排出口１２ａから導入口１１ａの方向に遠心力を加えることによって液体６０から生物由来物質６１を分離可能な構成を有している点が異なる。また、濾過装置１００Ｃは、吸引部４０を備えていない。
濾過装置１００Ｃは、生物由来物質６１を含む液体６０を導入する導入口１１ａと液体６０を排出する排出口１２ａとを有する容器部１０ａと、導入口１１ａと排出口１２ａとの間に配置され、複数の貫通孔２１を有する膜部２０ａと、液体６０を保持する液体容器３０ａを備える。容器部１０ａは、導入口１１ａと排出口１２ａが水平方向に位置するように配置されている。容器部１０ａの導入口１１ａは、液体容器３０ａ内の液体６０内に配置されている。膜部２０ａは、遠心力が負荷されたとき、遠心力と逆方向に液体容器３０ａ内の液体６０を通過させている。即ち、濾過装置１００Ｃは、容器部１０ａの排出口１２ａから導入口１１ａの方向に遠心力を加えることによって、液体容器３０ａ内の液体６０を、膜部２０ａの第１主面ＨＳ１から第２主面ＨＳ２へ水平方向に通過させている。また、容器部１０ａには、脱気用の孔が設けられている。
実施の形態２においては、容器部１０ａが液体容器３０ａ内に配置された状態で、液体容器３０ａの開口部分を覆う蓋５０が取り付けられている。
［濾過装置の動作］
濾過装置１００Ｃの動作について、図９Ａ〜図９Ｆを用いて説明する。
図９Ａ〜図９Ｆは、濾過装置１００Ｃにおける濾過の動作を示す。
濾過装置１００Ｃの動作について、図９Ａ〜図９Ｆを用いて説明する。
図９Ａ〜図９Ｆは、濾過装置１００Ｃにおける濾過の動作を示す。
図９Ａに示すように、液体容器３０ａから容器部１０ａを取り外し、液体容器３０ａ内に生物由来物質６１を含む液体６０を導入する。
図９Ｂに示すように、容器部１０ａは、液体６０を保持した液体容器３０ａ内に取り付けられる。実施の形態２において、容器部１０ａを液体容器３０ａの内部に保持した状態で蓋５０が液体容器３０ａに取り付けられる。即ち、容器部１０ａの導入口１１ａは、液体容器３０ａ内の液体６０内に配置される。蓋５０の取り付けは、例えば、蓋５０の内側に設けられた雌ねじと、液体容器３０ａの外壁に設けられた雄ねじを螺合することによって行われる。
液体容器３０ａの内部に容器部１０ａを取り付けることによって、液体容器３０ａ内に保持された液体６０は、容器部１０ａの外壁と液体容器３０ａの内壁との間に押し上げられる。この状態で、濾過装置１００Ｃを遠心分離機にセットする。実施の形態２において、濾過装置１００Ｃは、容器部１０ａの軸方向が水平方向になるように遠心分離機にセットされる。即ち、容器部１０ａの導入口１１ａと排出口１２ａとが水平方向に位置するように容器部１０ａを遠心分離機に配置する。
図９Ｃに示すように、遠心分離機（図示せず）によって容器部１０ａの排出口１２ａから導入口１１ａの方向に遠心力（図９Ｃに示す矢印８３）がかかると、容器部１０ａの外壁と液体容器３０ａの内壁との間に押し上げられた液体６０が液体容器３０ａの底部に向かって流れる（図９Ｃに示す矢印８４）。このとき、生物由来物質６１は、液体容器３０ａの底部に集合する。一方、液体６０は、膜部２０ａの第１主面ＨＳ１から第２主面ＨＳ２を水平方向に通過して、容器部１０ａの導入口１１ａから排出口１２ａに向かって流れる（図９Ｃに示す矢印８５）。そして、容器部１０ａの外壁と液体容器３０ａの内壁との間の液体６０の液面の高さと、膜部２０ａを通過した液体６０の液面の高さが同じになる。なお、容器部１０ａの外壁と液体容器３０ａの内壁との間の液体６０の液面の高さと、膜部２０ａを通過した液体６０の液面の高さとは、それぞれの場所での液体容器３０ａの底面からの液体６０の高さを意味する。
図９Ｄに示すように、遠心分離機を停止し、蓋５０を液体容器３０ａから取り外す。蓋５０を取り外した後、膜部２０ａを通過した液体６０を排出する。液体６０の排出は、容器部１０ａを液体容器３０ａに取り付けた状態で、液体容器３０ａを逆さまにすることによって行う。このとき、液体容器３０ａの底部に溜まっていた生物由来物質６１は、膜部２０ａの貫通孔２１を通過することができない。そのため、排出口１２ａからは、生物由来物質６１を含まない液体６０が排出される。
図９Ｅに示すように、液体容器３０ａに蓋５０を取り付け、遠心分離機によって濾過装置１００Ｃに排出口１２ａから導入口１１ａへの遠心力を加える（図９Ｅに示す矢印８３）。濾過装置１００Ｃに遠心力が加わると、図９Ｃに示す動作と同様に、容器部１０ａの外壁と液体容器３０ａの内壁との間の液体６０が液体容器３０ａの底部に流れ（図９Ｅに示す矢印８４）、生物由来物質６１を含まない液体６０が膜部２０ａを通過する（図９Ｅに示す矢印８５）。そして、容器部１０ａの外壁と液体容器３０ａの内壁との間の液体６０の液面の高さと、膜部２０ａを通過した液体６０の液面の高さが同じになる。
図９Ｆに示すように、遠心分離機を停止し、蓋５０を液体容器３０ａから取り外す。その後、図９Ｄに示す動作と同様に、膜部２０ａを通過し、容器部１０ａの内側に溜まった液体６０を排出口１２ａから排出する。
このように、濾過装置１００Ｃは、図９Ａ〜図９Ｆに示す動作を行うことによって、遠心力を用いて、液体６０から生物由来物質６１を分離している。さらに、濾過装置１００Ｃは、図９Ａ〜図９Ｆに示す動作を繰り返すことによって、生物由来物質６１を濃縮する
ことができる。また、濾過装置１００Ｃにおいては、濃縮後、洗浄水を導入して生物由来物質６１を洗浄することもできる。また、濾過装置１００Ｃにおいては、生物由来物質６１を分離した後、置換液を導入することによって液体６０を別の液体に置換することもできる。
ことができる。また、濾過装置１００Ｃにおいては、濃縮後、洗浄水を導入して生物由来物質６１を洗浄することもできる。また、濾過装置１００Ｃにおいては、生物由来物質６１を分離した後、置換液を導入することによって液体６０を別の液体に置換することもできる。
［効果］
実施の形態２に係る濾過装置１００Ｃによれば、以下の効果を奏することができる。
実施の形態２に係る濾過装置１００Ｃによれば、以下の効果を奏することができる。
濾過装置１００Ｃにおいては、遠心力を負荷したときに、膜部２０ａにおいて遠心力がかかる方向と逆方向に液体６０を通過させている。具体的には、濾過装置１００Ｃは、遠心力を負荷したとき、容器部１０ａの外壁と液体容器３０ａの内壁との間の液体６０の液面の高さと、膜部２０ａを通過した液体６０の液面の高さとの高低差を利用して液体６０を膜部２０ａに水平方向に通過させている。このような構成により、膜部２０ａが生物由来物質６１で目詰まりすることなく、液体６０から生物由来物質６１を分離することができる。また、濾過装置１００Ｃにおいては、遠心分離による濾過を繰り返して行うことによって、生物由来物質６１の濃縮を容易に行うことができる。
濾過装置１００Ｃにおいては、膜部２０ａを通過した液体６０を取り出す際に、例えば、濾過装置１００Ｃを逆さまにすることで容易に液体６０を排出することができる。このように、濾過装置１００Ｃにおいては、作業者によるピペッティングが不要となり、作業者に特別な技能を要求することなく、液体６０の排出が可能となる。その結果、濾過装置１００Ｃにおいては、ピペッティングによる生物由来物質６１の回収率の低下が生じない。なお、液体６０の排出は、吸引等によって行ってもよい。
濾過装置１００Ｃにおいては、生物由来物質６１を分離した後、洗浄水を導入して遠心分離を行うことによって、生物由来物質６１の洗浄を容易に行うことができる。また、濾過装置１００Ｃにおいては、生物由来物質６１を分離した後、置換液を導入することによって液体の置換を容易に行うことができる。
濾過装置１００Ｃにおいては、遠心分離機に取り付ける際に、容器部１０ａの軸方向が遠心力の加わる方向と同じ方向にしてセットすることができる。このため、遠心力が生物由来物質６１に伝わりやすく、液体６０から生物由来物質６１を分離し易い。
より詳しく説明すると、一般的に遠心分離に用いられている遠沈管は、遠心分離機に取り付ける際に、遠心力の負荷される方向に対して斜めにセットされる。遠沈管の場合、遠沈管の軸方向を遠心力と同じ方向にセットすると、遠心分離した後、分離した生物由来物質６１が再び液体６０と混ざってしまう。このため、遠沈管は、遠心分離した生物由来物質６１を遠沈管の底部に集めた状態を維持するため、遠心力の負荷される方向に対して遠沈管が斜めに配置される。しかし、遠心力の加わる方向に対して斜めに遠沈管を配置すると、生物由来物質６１に遠心力が伝わりにくくなる。これに対し、濾過装置１００Ｃにおいては、遠心分離機に容器部１０ａの軸方向を遠心力の加わる方向と同じになるようにセットすることができるため、生物由来物質６１に遠心力が伝わり易い。そのため、濾過装置１００Ｃは、遠心力を生物由来物質６１に効率良く伝えることによって、遠沈管に比べて、少ない回転数、又は短い時間の回転条件で遠心分離することができる。
なお、実施の形態２において、濾過装置１００Ｃは、容器部１０ａの軸方向が遠心力の加わる方向と同じになるように遠心分離機にセットする例について説明したが、これに限定されない。例えば、濾過装置１００Ｃは、容器部１０ａの軸方向が遠心力の加わる方向に対して斜めになるように遠心分離機にセットされてもよい。
（実施の形態３）
［全体構成］
本発明に係る実施の形態３の濾過装置１００Ｄについて図１０及び図１１を用いて説明する。
図１０は、実施の形態３の濾過装置１００Ｄの概略構成を示す。図１１は、濾過装置１
００Ｄを上から見た図を示す。なお、説明を簡略化するため、図１１において、蓋部１０ｂｂを省略している。図１１に示す黒矢印は、濾過装置１００Ｄの回転方向を示す。実施の形態３では、主に実施の形態１と異なる点について説明する。実施の形態３においては、実施の形態１と同一又は同等の構成については同じ符号又は類似の符号を付して説明する。また、実施の形態３では、実施の形態１と重複する記載は省略する。
［全体構成］
本発明に係る実施の形態３の濾過装置１００Ｄについて図１０及び図１１を用いて説明する。
図１０は、実施の形態３の濾過装置１００Ｄの概略構成を示す。図１１は、濾過装置１
００Ｄを上から見た図を示す。なお、説明を簡略化するため、図１１において、蓋部１０ｂｂを省略している。図１１に示す黒矢印は、濾過装置１００Ｄの回転方向を示す。実施の形態３では、主に実施の形態１と異なる点について説明する。実施の形態３においては、実施の形態１と同一又は同等の構成については同じ符号又は類似の符号を付して説明する。また、実施の形態３では、実施の形態１と重複する記載は省略する。
図１０及び図１１に示すように、実施の形態３の濾過装置１００Ｄは、実施の形態１の濾過装置１００Ａと比べて、容器部１０ｂの中心軸ＣＬを中心に容器部１０ｂを回転させることによって生じる遠心力により液体６０から生物由来物質６１を分離可能な構成を有している点が異なる。また、濾過装置１００Ｄは、液体容器３０及び吸引部４０を備えていない。
図１０及び図１１に示すように、濾過装置１００Ｄは、生物由来物質６１を含む液体６０を導入する容器部１０ｂと、複数の貫通孔２１を有する膜部２０ｂを備える。容器部１０ｂは、液体６０を導入する導入口１１ｂを有する容器本体１０ｂａと、液体６０を排出する排出口１２ｂと容器本体１０ｂａ内を減圧する減圧口７０とを有する蓋部１０ｂｂを備える。
濾過装置１００Ｄは、容器本体１０ｂａと膜部２０ｂによって２重の筒構造を形成している。濾過装置１００Ｄにおいて、内側の筒は円筒状の膜部２０ｂで形成され、外側の筒は容器本体１０ｂａの側壁で形成されている。また、膜部２０ｂと容器本体１０ｂａの側壁との間には、液体６０を導入する空間が形成されている。容器本体１０ｂａの底部は、容器本体１０ｂａの中心に向かって鉛直下方向に傾斜している。膜部２０ｂは、容器部１０ｂの導入口１１ｂと排出口１２ｂとの間に配置されており、容器本体１０ｂａの側壁から一定の距離だけ離れて配置されている。
濾過装置１００Ｄは、容器部１０ｂの中心軸ＣＬを中心に回転することによって、中心軸ＣＬから容器部１０ｂの側壁へ遠心力を負荷している。濾過装置１００Ｄに遠心力が負荷されたとき、容器本体１０ｂａ内の液体６０は、遠心力のかかる方向と逆方向に移動し、膜部２０ａの第１主面ＨＳ１から第２主面ＨＳ２へ水平方向に通過する。
［濾過装置の動作］
濾過装置１００Ｄの動作について、図１２Ａ〜図１２Ｃを用いて説明する。
図１２Ａ〜図１２Ｃは、濾過装置１００Ｄにおける濾過の動作を示す。
濾過装置１００Ｄの動作について、図１２Ａ〜図１２Ｃを用いて説明する。
図１２Ａ〜図１２Ｃは、濾過装置１００Ｄにおける濾過の動作を示す。
図１２Ａに示すように、容器本体１０ｂａから蓋部１０ｂｂを取り外し、導入口１１ｂから容器本体１０ｂａの内部に生物由来物質６１を含む液体６０を導入する（図１２Ａに示す矢印８６）。
図１２Ｂに示すように、容器本体１０ｂａに密閉用の蓋部１０ｂｃを取り付けて液体６０を容器本体１０ｂａ内に密閉する。その後、容器部１０ｂを、容器部１０ｂの中心軸ＣＬを中心に回転させる（図１２Ｂに示す矢印８７）。容器部１０ｂの回転条件は、例えば、遠心分離に用いられる一般的な遠沈管を回転させる場合の条件よりも低回転に設定されてもよい。
容器部１０ｂを回転させることによって、中心軸ＣＬから容器本体１０ｂａの側壁への遠心力が負荷されるため、生物由来物質６１は、容器本体１０ｂａの側壁に集合する。そのため、膜部２０ｂの第１主面ＨＳ１に位置する液体は、生物由来物質６１の濃度が低い状態となる。
図１２Ｃに示すように、密閉用の蓋部１０ｂｃを取り外し、蓋部１０ｂｂを取り付ける。次に、蓋部１０ｂｂの上部に設けられた減圧口７０から容器部１０ｂ内部の圧力を下げることによって、容器部１０ｂ内を減圧状態にする。容器部１０ｂ内を減圧状態にすることで、液体６０が容器本体１０ｂａの回転中心である中心軸ＣＬに向かって移動する。そのため、液体６０は、膜部２０ｂの第１主面ＨＳ１から第２主面ＨＳ２を水平方向に通過し、容器本体１０ｂａの底部の中央に集まる。容器本体１０ｂａの底部の中央に集まった液体６０は、排出口１２ｂから吸引されることによって外部に排出される（図１２Ｃに示す矢印８８）。
このように、濾過装置１００Ｄでは、遠心力を負荷することによって容器本体１０ｂａの側壁に生物由来物質６１を集め、容器本体１０ｂａ内を減圧することによって液体６０を遠心力と逆の方向に移動させている。これにより、液体６０を容器本体１０ｂａの中央に集めて液体６０を排出することによって、液体６０と生物由来物質６１とを分離している。また、濾過装置１００Ｄは、図１２Ａ〜図１２Ｃに示す動作を繰り返すことで、液体６０の交換、洗浄、及び濃縮処理を行うこともできる。
［効果］
実施の形態３に係る濾過装置１００Ｄによれば、以下の効果を奏することができる。
実施の形態３に係る濾過装置１００Ｄによれば、以下の効果を奏することができる。
濾過装置１００Ｄにおいては、容器部１０ｂの中心軸ＣＬを中心に容器部１０ｂを回転させることによって生じる中心軸ＣＬから容器本体１０ｂａの側壁への遠心力により液体６０から生物由来物質６１を分離可能な構成を有している。このような構成により、濾過装置１００Ｄは、遠心力によって生物由来物質６１を容器本体１０ｂａの側壁に集合させることができる。また、膜部２０ｂの第１主面ＨＳ１に位置する生物由来物質６１の濃度が低い液体６０を、遠心力の加わる方向と逆方向に液体６０を移動させることによって、膜部２０ｂの第１主面ＨＳ１から第２主面ＨＳ２へ水平方向に液体６０を通過させることができる。その結果、膜部２０ｂにおいて、生物由来物質６１による目詰まりを抑制する
ことができる。
ことができる。
また、生物由来物質６１が遠心作用によって、容器本体１０ｂａの側壁に集合するため、膜部２０ｂの第１主面ＨＳ１に生物由来物質６１が堆積しにくい。そのため、膜部２０ｂの貫通孔２１の寸法は、特許文献１の濾過に用いるフィルターの貫通孔の寸法に比べて、大きくすることができる。その結果、濾過装置１００Ｄにおいては、液体６０の抽出に優位な条件での濾過が可能となる。
濾過装置１００Ｄにおいて、遠心分離を終了した後、減圧口７０から容器部１０ｂの内部を減圧することによって、膜部２０ｂの貫通孔２１から生物由来物質６１を含まない液体６０を抽出することができる。
濾過装置１００Ｄにおいては、容器部１０ｂが中心軸ＣＬを中心に回転することによって遠心力を発生させているため、遠沈管を用いて遠心分離を行う装置と比べて、回転数を低くしたり、遠心分離の時間を短くしたりすることができる。その結果、遠心分離によって死亡する生物由来物質６１の数を減らすことができる。
濾過装置１００Ｄにおいては、膜部２０ｂを通過した液体６０を取り出す際に、例えば、排出口１２ｂから吸引することで容易に液体６０を排出することができる。このように、濾過装置１００Ｄにおいては、作業者によるピペッティングが不要となり、作業者に特別な技能を要求することなく、液体６０の排出が可能となる。その結果、濾過装置１００Ｄにおいては、ピペッティングによる生物由来物質６１の回収率の低下が生じない。
なお、実施の形態３において、容器部１０ｂを回転する際に、密閉用の蓋部１０ｂｃを用いたが、これに限定されない。例えば、容器部１０ｂの回転時においても排出口１２ｂを有する蓋部１０ｂｂを使用してもよい。このような構成により、容器部１０ｂの回転と液体６０の排出を同時に行うことができる。
実施の形態３において、膜部２０ｂは、円筒状の複数の貫通孔２１を有する金属製薄膜として説明したが、これに限定されない。膜部２０ｂは、少なくとも一部が貫通孔２１を有する金属性薄膜であってもよい。また、膜部２０ｂの形状は、多角形の筒状であってもよい。
実施の形態３において、容器部１０ｂは、蓋部１０ｂｂに排出口１２ｂを設ける構成について説明したが、これに限定されない。排出口１２ｂは、容器部１０ｂ内部から液体６０を排出できる位置にあればよい。図１３は、変形例の濾過装置１００Ｅの概略構成を示す。図１３に示すように、濾過装置１００Ｅは、容器本体１０ｂａの底部の中央付近に排出口１２ｃを設けてもよい。このような構成により、液体６０を吸引せずとも液体６０を排出することができる（図１３に示す矢印８９）。
実施の形態３において、容器部１０ｂの蓋部１０ｂｂに減圧口７０を設ける構成について説明したが、これに限定されない。減圧口７０は、膜部２０ｂの第１主面ＨＳ１から第２主面ＨＳ２へ水平方向に液体６０を通過させやすくするために設けたものであり、必須の構成ではない。
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、濾過装置及び濾過方法に関する発明であり、高濃度の液体を濾過する点及び短時間で濾過する点で優れている。例えば、化学分析、装薬・製薬、臨床検査、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 導入口
１２ 排出口
２０ 膜部
２１ 貫通孔
３０ 液体容器
３１ 通気口
３２ 開口
４０ 吸引部
４１ チューブ
５０ 蓋
６０ 液体
６１ 生物由来物質
７０ 減圧口
１００ 濾過装置
１１ 導入口
１２ 排出口
２０ 膜部
２１ 貫通孔
３０ 液体容器
３１ 通気口
３２ 開口
４０ 吸引部
４１ チューブ
５０ 蓋
６０ 液体
６１ 生物由来物質
７０ 減圧口
１００ 濾過装置
Claims (11)
- 生物由来物質を含む液体を導入する導入口と前記液体を排出する排出口とを有する容器部と、
前記容器部の前記導入口と前記排出口との間に設けられ、複数の貫通孔を有する膜部と、
を備え、
前記膜部へ水平方向に前記液体を通過させることによって、前記生物由来物質を前記液体から分離する、濾過装置。 - 前記膜部は、金属製薄膜である、請求項１に記載の濾過装置。
- 前記膜部の少なくとも一部は、水平方向に対して斜めに設けられた、請求項１または２に記載の濾過装置。
- 更に、前記容器部の前記導入口から前記排出口へ前記液体を吸引する吸引部を備える、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の濾過装置。 - 更に、前記液体を保持する液体容器を備え、
前記容器部の前記導入口は、前記液体容器内に保持された前記液体内に配置され、
前記液体容器には、前記液体にかかる圧力を逃がす通気口が設けられた、
請求項４に記載の濾過装置。 - 更に、前記液体を保持する液体容器を備え、
前記容器部は、前記導入口と前記排出口とが水平方向に位置するように配置され、
前記容器部の前記導入口は、前記液体容器内に配置され、
前記膜部は、遠心力を負荷したときにおいて、前記遠心力とは逆の方向に前記液体容器内の前記液体を通過させる、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の濾過装置。 - 液体から生物由来物質を濾過する方法であって、
生物由来物質を含む液体を導入する導入口と前記液体を排出する排出口とを備える容器部と、前記容器部の前記導入口と前記排出口との間に設けられ、複数の貫通孔を有する膜部と、を備えた濾過装置を準備する工程、
前記膜部へ水平方向に前記液体を通過させることによって、前記生物由来物質を分離する工程、
を含む、濾過方法。 - 前記分離する工程は、水平方向に対して少なくとも一部が斜めに設けられた前記膜部に前記液体を通過させる、請求項７に記載の濾過方法。
- 前記分離する工程は、前記容器部の前記導入口から前記排出口へ前記液体を吸引する工程を含む、請求項７または８に記載の濾過方法。
- 前記分離する工程は、前記液体にかかる圧力を逃がす工程を含む、請求項９に記載の濾過方法。
- 前記分離する工程は、
前記容器部の前記導入口と前記排出口とが水平方向に位置するように前記容器部を配置する工程、
前記液体内に前記容器部の前記導入口を配置する工程、
前記液体に遠心力を負荷したとき、前記膜部において前記遠心力とは逆の方向に前記液体を通過させる工程、
を含む、請求項７または８に記載の濾過方法。
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