WO2019138784A1 - 濃縮デバイス及び濃縮・分離装置 - Google Patents

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WO2019138784A1
WO2019138784A1 PCT/JP2018/046147 JP2018046147W WO2019138784A1 WO 2019138784 A1 WO2019138784 A1 WO 2019138784A1 JP 2018046147 W JP2018046147 W JP 2018046147W WO 2019138784 A1 WO2019138784 A1 WO 2019138784A1
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chamber
solution
concentration
film
carrier
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千晶 紫藤
浩之 田中
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D57/00—Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C
    • B01D57/02—Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C by electrophoresis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J20/24—Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
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    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C5/00—Separating dispersed particles from liquids by electrostatic effect
    • G—PHYSICS
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K1/00—General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
    • C07K1/14—Extraction; Separation; Purification

Definitions

  • the present disclosure relates to a concentration device and a concentration / separation device for a solution containing a biological material.
  • the biological sample contains a plurality of biological substances. By detecting these biological substances, it is possible to grasp the state of biological functions. In addition, biological substances are contained only in very small amounts in biological samples. In order to enable detection even in such cases, it is necessary to concentrate the solution containing the biological material.
  • Patent Document 1 is a concentrator in which polyethylene glycol powder is enclosed between a cylindrical core agent and cellophane, and the sample water can be efficiently used by utilizing the difference in osmotic pressure between polyethylene glycol and water. Discloses a concentrator to concentrate on.
  • the sample water can be efficiently concentrated by immersing the cylindrical concentrator in the sample water, but as the amount of sample water decreases, the cellophane of the concentrator and the sample water The contact area with this decreases, and the concentration efficiency decreases.
  • the present disclosure provides a concentration device that can efficiently concentrate a solution containing a biological substance, and that can easily recover the concentrated solution, and a concentration / separation apparatus including the same.
  • a concentration device is a concentration device for concentrating a solution containing a biological material, wherein the concentration device is a first chamber into which the solution is injected, and a second member filled with a draw agent.
  • a film separating the space of the first chamber and the space of the second chamber, and a carrier disposed on the film inside the first chamber, the film being The semipermeable membrane is permeable to the solvent of the solution and semipermeable to the biological material and the draw agent, and the carrier has a porous structure.
  • a concentration / separation apparatus is a concentration / separation apparatus for concentrating a solution containing a plurality of biological substances and separating the plurality of biological substances using the concentrated solution
  • the concentration / separation device may be a first chamber into which the solution is injected, a second chamber into which a draw agent is filled, and a film separating a space of the first chamber and a space of the second chamber.
  • the semipermeable membrane is permeable to the solution and semipermeable to the plurality of biological substances and the draw agent, and the carrier has a porous structure, and the pair of Poles, are arranged on both sides of the carrier in the separation direction of the plurality of types of biological material.
  • a concentration / separation apparatus is a concentration / separation apparatus for concentrating a solution containing a plurality of biological substances and separating the plurality of biological substances using the concentrated solution
  • the concentration / separation apparatus includes a concentration device and a separation device, and the concentration device includes a first chamber into which the solution is injected, a second chamber into which a draw agent is filled, and the first chamber.
  • the separation device includes a container, and Comprising a pair of electrodes disposed in the container, wherein the carrier is a detachable with respect to the first chamber, and is detachable between the pair of electrodes.
  • a solution containing a biological substance can be efficiently concentrated, and the concentrated solution can be conveniently recovered.
  • the steps from concentration to separation of a biological substance can be easily performed.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the concentration / separation apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II of FIG.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the flow of the concentration method.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the flow of the separation method.
  • FIG. 5 is a top view of the concentration device in the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a top view of the concentration device in the second modification of the first embodiment.
  • 7 is a schematic cross-sectional view taken along line VII-VII of FIG.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the concentration device in the third modification of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a top view of the concentration device in the fourth modification of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a top view of the concentration device in the fifth modification of the first embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view taken along line XI-XI of FIG.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the flow of the concentration method.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the configuration of the concentration / separation apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view taken along the line XIIII-XIIII of FIG.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining the flow of the separation method.
  • FIG. 16 is a view for explaining the outline of the concentration device used in the example.
  • FIG. 17 is a graph showing the transition of the current value during isoelectric focusing in Comparative Example 1.
  • FIG. 17 is a graph showing the transition of the current value during isoelectric focusing in Comparative Example 1.
  • FIG. 18 is a graph showing the transition of the current value during isoelectric focusing in Example 1.
  • FIG. 19 shows the results of CBB staining of the carrier after isoelectric focusing.
  • FIG. 20 is a top view of a concentration device according to another embodiment.
  • FIG. 21 is a schematic cross-sectional view taken along line XXI-XXI of FIG.
  • FIG. 22 is a top view of the concentration device in the first modification of the other embodiment.
  • FIG. 23 is a schematic cross-sectional view taken along line XXIII-XXIII of FIG.
  • FIG. 24 is a top view of the concentration device in the second modification of the other embodiment.
  • 25 is a schematic cross-sectional view taken along line XXV-XXV of FIG.
  • FIG. 26 is a schematic cross-sectional view of the concentration device in the third variation of the other embodiment.
  • a concentration device is a concentration device for concentrating a solution containing a biological material, wherein the concentration device is a first chamber into which the solution is injected, and a second member filled with a draw agent.
  • a film separating the space of the first chamber and the space of the second chamber, and a carrier disposed on the film inside the first chamber, the film being The semipermeable membrane is permeable to the solvent of the solution and semipermeable to the biological material and the draw agent, and the carrier has a porous structure.
  • the solution permeates and is held inside the porous structure of the support, so that the solution is prevented from being exhausted.
  • the biological material can be adsorbed to the carrier while the solution containing the biological material is concentrated.
  • the solution containing the biological material can be efficiently concentrated, and the concentrated solution can be conveniently recovered.
  • the film when the solution is injected into the first chamber, the film is disposed to be inclined with respect to the liquid surface of the solution, and the carrier May be disposed at the bottom of the solution injected into the first chamber.
  • the contact area between the solution and the film can be increased by arranging the film to be inclined with respect to the liquid surface of the solution. Therefore, the solution can be concentrated efficiently.
  • the carrier is disposed at the liquid bottom of the solution, the solution permeates and is held in the porous structure of the carrier, so that the solution can be prevented from being exhausted.
  • the carrier may be a membrane.
  • the carrier on which the biological material is adsorbed can be used as a separation carrier.
  • the carrier may include cellulose.
  • a biological substance such as protein can be trapped in the space between fibers of cellulose.
  • the carrier may have an acetyl group on the surface.
  • the strong adsorption of the biological substance to the carrier can be reduced. This facilitates separation of the biological substance captured by the carrier.
  • a concentration / separation apparatus is a concentration / separation apparatus for concentrating a solution containing a plurality of biological substances and separating the plurality of biological substances using the concentrated solution
  • the concentration / separation device may be a first chamber into which the solution is injected, a second chamber into which a draw agent is filled, and a film separating a space of the first chamber and a space of the second chamber.
  • the semipermeable membrane is permeable to the solution and semipermeable to the plurality of biological substances and the draw agent, and the carrier has a porous structure, and the pair of Poles, are arranged on both sides of the carrier in the separation direction of the plurality of types of biological material.
  • the steps from concentration to separation of the biological material can be conveniently performed by one device without transferring the solution containing the concentrated biological material from the concentration device to the separation device.
  • a concentration / separation apparatus is a concentration / separation apparatus for concentrating a solution containing a plurality of biological substances and separating the plurality of biological substances using the concentrated solution
  • the concentration / separation apparatus includes a concentration device and a separation device, and the concentration device includes a first chamber into which the solution is injected, a second chamber into which a draw agent is filled, and the first chamber.
  • the separation device includes a container, and Comprising a pair of electrodes disposed in the container, wherein the carrier is a detachable with respect to the first chamber, and is detachable between the pair of electrodes.
  • the concentration device and the separation device the cross contamination between the concentrated solution and the reagent used in the separation device is reduced.
  • Embodiment 1 [Concentration and separation equipment] The concentration / separation apparatus according to the first embodiment will be described.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a concentration / separation apparatus 300A according to the present embodiment.
  • a concentration / separation apparatus 300A according to the present embodiment is a solution obtained by concentrating a solution containing a plurality of biological substances (hereinafter may be simply referred to as a "solution") and using the concentrated solution to obtain a plurality of biological substances. It is a concentration and separation device that separates A concentration / separation apparatus 300A according to the present embodiment includes a concentration device 100A and a separation device 200A.
  • the biological substance is a substance constituting a living body, and examples thereof include proteins, nucleic acids, macromolecules such as polysaccharides, and peptides, nucleotides, nucleosides, lipids, amino acids and the like.
  • Each biological substance has a function to be exhibited in vivo.
  • keratin and collagen have a function of maintaining the strength of the structure of the living body, an enzyme having a function of catalyzing a biological reaction, and an antibody having a function of protecting the living body.
  • a biological sample such as blood, mucous membrane, skin, etc.
  • the concentration device 100A in the present embodiment is, for example, a concentration device for concentrating a solution containing a biological substance in order to facilitate detection of the biological substance for such purpose.
  • the film 3 is disposed so as to divide the space in the chamber 5 having the bottom on the minus side (hereinafter referred to as the lower side) in the Y-axis direction up and down.
  • a carrier 4 for adsorbing a biological substance is disposed on the film 3.
  • the concentration / separation apparatus 300A may have a cross that may occur between the concentration device 100A and the separation device 200A by separately providing the concentration device 100A and the separation device 200A. Contamination can be reduced.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II of FIG.
  • the concentration device 100A includes a first chamber 5a, a second chamber 5b, and a film 3 separating a space 1 of the first chamber 5a and a space 2 of the second chamber 5b. And a carrier 4 disposed on the film 3 inside the first chamber 5a.
  • a solution containing a biological material is injected into the first chamber 5a.
  • the second chamber 5b is filled with the draw agent 6 having a higher osmotic pressure than the solution to be concentrated (here, the solution containing the biological material). The details of the draw agent 6 will be described later.
  • the film 3 is semipermeable to the solvent of the solution and semipermeable to the biological material and the draw agent 6.
  • the film 3 is a so-called semipermeable membrane.
  • a semipermeable membrane is generally a membrane that does not transmit solutes such as molecules or ions exceeding a specific size but allows only solvents such as water molecules to pass, and depending on the desired design, other than solvents such as water molecules Also, the size of the molecule to be permeated or the type such as ion can be selected.
  • the film 3 does not transmit the target biological substance and the draw agent 6, and transmits molecules and ions having a molecular weight smaller than that of the biological substance and the draw agent 6.
  • cellulose, polysulfone and polyethersulfone can be used as a material of the film 3.
  • the film 3 is disposed to be inclined with respect to the liquid surface of the solution when the solution is injected into the first chamber 5a. At this time, the inclination angle of the film 3 is ⁇ degrees.
  • the film 3 is disposed to be inclined with respect to the liquid surface of the solution, the contact area between the solution and the film 3 is increased. Therefore, the concentration efficiency of the solution is improved.
  • the carrier 4 adsorbs and holds a biological substance on its surface or inside.
  • adsorption refers to a phenomenon that occurs between a substance or molecule contained in the liquid phase and the surface of the solid phase at the interface between the solid phase and the liquid phase.
  • the adsorption refers to, for example, physical adsorption by van der Waals force, and refers to relatively weak adsorption capable of reversibly adsorbing and desorbing by control of temperature, pH, pressure and the like.
  • the carrier 4 has a porous structure.
  • the carrier 4 having a porous structure By the carrier 4 having a porous structure, the surface area of the carrier 4 is increased. As a result, the area of the carrier 4 in contact with the solution containing the biological material is increased, so that the biological material can be adsorbed more.
  • the porous structure refers to a structure in which pores in a substance are not unevenly distributed to only a part, but are distributed to a certain degree at least in one direction.
  • the carrier 4 having a porous structure indicates a structure in which the pores are uniformly distributed in the direction perpendicular to the thickness direction of the carrier 4.
  • the material of the carrier 4 is, for example, an organic polymer represented by a polyvinyl compound such as polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polyacrylate, polymethacrylate, polycarbonate and the like, a copolymer such as polystyrene latex, nylon and polyterephthalate And inorganic materials such as glass, silica and zirconia, and biopolymers such as cellulose, dextran, agarose, cellulose and sepharose.
  • the carrier 4 may contain cellulose.
  • Cellulose has a hierarchical structure in which fibers are intertwined in a network, so the specific surface area is extremely large.
  • cellulose has high chemical stability, and the property of the adsorbed substance does not change easily. Therefore, more biological substances can be adsorbed stably.
  • the carrier 4 is a membrane. More specifically, the carrier 4 may be a cellulose membrane.
  • the carrier 4 can be disposed along the surface of the film 3.
  • the thickness of the carrier 4 is small, the amount of liquid can be small compared to the case of using a thick carrier. Therefore, the solution can be concentrated to a smaller amount.
  • the carrier 4 is a membrane, the carrier 4 can be easily removed from the concentration device 100A as compared with the case where the carrier is powdery, crystalline, fibrous or the like. Thereby, the biological material can be recovered easily and in high yield.
  • the carrier 4 is a cellulose membrane, for example, the carrier 4 on which the biological material is adsorbed in the concentration device 100A can be used as the separation carrier 14 (see FIG. 4).
  • the carrier 4 is disposed at the liquid bottom of the solution injected into the first chamber 5a.
  • the carrier 4 is disposed at the liquid bottom of the solution injected into the first chamber 5a.
  • the draw agent 6 is a substance that absorbs the solvent of the solution, that is, has an affinity for the solvent, and in this embodiment, may be, for example, a hydrophilic substance. Furthermore, the substance may be a substance having a large molecular weight, such as a water-soluble polymer.
  • a water-soluble polymer dextran, glycogen, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone and the like can be used.
  • the molecular weight of these water-soluble polymers may be 500 or more and 10,000,000 or less, and may be 2,000 or more and 5,000,000 or less.
  • the draw agent 6 may be liquid or powder.
  • the draw agent 6 When the draw agent 6 is a liquid, the draw agent 6 can be injected into the second chamber 5b without any gap. Thereby, the contact area of the film 3 and the draw agent 6 can be enlarged. Therefore, the area of the solution to be permeated can be kept large.
  • the draw agent 6 when the draw agent 6 is a powder, even when the draw agent 6 is stored in the second chamber 5b, it does not evaporate like a liquid, and therefore the storage stability is excellent. Moreover, compared with the case where the draw agent 6 is a liquid, the draw agent 6 is less likely to leak out of the second chamber 5b during conveyance, and the conveyance property is excellent.
  • Another advantage related to concentration is that, when the draw agent 6 is a powder, it can absorb more moisture of the solution than when the draw agent 6 is a liquid, so it concentrates a larger amount of solution. can do.
  • solute concentration of the draw agent 6 is higher than when the draw agent 6 is liquid, the difference in osmotic pressure between the draw agent 6 and the solution containing the biological substance is further increased, and the concentration rate of the solution is increased. This allows the solution containing the biological material to be concentrated more rapidly than when the draw agent 6 is liquid.
  • the draw agent 6 may be previously filled in the second chamber 5b of the concentration device 100A, and may be filled in the second chamber 5b when the concentration device 100A is used.
  • the film 3 is disposed to be inclined to the liquid surface of the solution has been described, but the film 3 may be disposed to be parallel to the liquid surface of the solution Good.
  • the carrier 4 is disposed on the film 3, even if the amount of the solution decreases as concentration progresses, the solution 4 is retained because the carrier 4 holds the solution on the surface and inside thereof. Can be suppressed.
  • the concentration device may have a lid material and does not need to have it. If the concentration device does not have a lid, a member capable of covering the opening of the chamber may be used.
  • the shape of the member capable of covering the opening of the chamber is not particularly limited, and examples thereof include plate, sheet, film, and foil.
  • the lid may have an inlet for injecting a solution into the chamber. The size of the inlet may be appropriately set according to the concentration device.
  • the concentration device 100A in the present embodiment can efficiently concentrate a solution containing a biological material.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the flow of the concentration method.
  • the drawing agent 6 is filled in the second chamber 5b of the concentration device 100A, and the carrier 4 is placed on the film 3.
  • the solution 7 containing the biological material 8 is injected into the first chamber 5a.
  • the concentration device 100A has a lid
  • the solution 7 may be injected from the inlet of the lid, and when the concentration device 100A does not have a lid, the solution 7 is injected into the first chamber 5a.
  • the covering member may be disposed at the opening of the first chamber 5a.
  • the covering member may be, for example, a film-like, foil-like, sheet-like or plate-like member.
  • the solvent of the solution 7 is absorbed through the film 3 into the draw agent 6 filled in the second chamber 5 b. Subsequently, as shown in (d) of FIG. 3, for example, even if the solution 7 is concentrated to such an extent that the carrier 4 can be seen from the liquid surface in top view, the solution 7 is held by the carrier 4 Thus, the solution 7 is less likely to be concentrated. Thereby, the solution 7 concentrated to a desired concentration rate can be obtained by being held on the carrier 4.
  • the concentration device 100A may be shaken in the X-axis direction.
  • the concentration device 100A may further include a vibrating unit (not shown) that shakes the solution 7 in the tilting direction of the film 3.
  • the solution 7 is shaken in the direction of inclination of the film 3, so that a period in which the solution 7 is in contact with the film 3 in a larger area can be periodically generated. Therefore, the concentration rate of the solution 7 can be increased, and the concentration efficiency can be further improved.
  • the separation device 200A in the present embodiment will be described.
  • the separation device 200 ⁇ / b> A includes a container 10 and a pair of electrodes 20 disposed inside the container 10.
  • the separation device 200A is, for example, an electrophoresis apparatus.
  • the biological material concentrated by the concentration device 100A and adsorbed on the carrier 4 is separated by the separation device 200A.
  • separation may be to fractionate a plurality of types of substances according to their characteristics, or may include identifying substances as individual substances or groups of similar substances.
  • the carrier 4 is removable from the first chamber 5a of the concentration device 100A, and is removable between the pair of electrodes 20 of the separation device 200A.
  • the carrier 4 can be desorbed to both the concentration device 100A and the separation device 200A, the steps from concentration to separation of the biological material can be easily performed.
  • the separation device 200A includes the pair of electrodes 20, even in a separation device that does not include the pair of electrodes 20, the carrier 4 to which the biological material is adsorbed may be used for separation.
  • the separation device for example, thin layer chromatography (TLC: Thin-Layer Chromatography), ion exchange chromatography, gel filtration, affinity chromatography, reverse phase HPLC (high performance liquid chromatography), mass spectrometry, fluorescence emission method, electrophoresis Methods such as assays, immunoassays, etc. may be performed.
  • TLC Thin-Layer Chromatography
  • ion exchange chromatography gel filtration
  • affinity chromatography affinity chromatography
  • reverse phase HPLC high performance liquid chromatography
  • mass spectrometry mass spectrometry
  • fluorescence emission method electrophoresis Methods such as assays, immunoassays, etc.
  • the separation method may be appropriately selected according to the type of biological substance to be separated.
  • the carrier 4 on which the biological material is adsorbed may be disposed in the separation device 200A and subjected to one-dimensional separation, and then subjected to two-dimensional separation.
  • the separation device 200A after the biological substance adsorbed to the carrier 4 is one-dimensionally separated by isoelectric focusing, the carrier 4 holding the primary separated biological material is attached to a TLC plate, and TLC is performed. Two-dimensional separation.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the flow of the separation method.
  • the biological material is adsorbed to the carrier 4 (see FIG. 2).
  • the carrier on which the biological material is adsorbed is hereinafter referred to as a separation carrier 14 in order to use for separation of the biological material.
  • the separation carrier 14 removed from the concentration device 100A is disposed in the separation device 200A.
  • a pair of electrodes 20 is attached to both sides of the separation carrier 14 in the separation direction.
  • a voltage is applied to the pair of electrodes 20 to separate the biological material.
  • FIG. 5 is a top view of the concentration device 100B in the present modification.
  • the outer shape of the film 13 is trapezoidal in top view.
  • the film 13 has a plurality of sides defining the outer shape, and among the plurality of sides, the side on which the carrier 4 is disposed is the first side, and the plurality of sides is disposed to face the first side.
  • the second side is the second side. At this time, the first side is shorter than the second side.
  • the area of the film 13 not overlapping with the carrier 4 is the first embodiment.
  • the area in which the same amount of solution containing the biological material comes in contact with the film 13 can be enlarged, and the solution can be concentrated more efficiently.
  • FIG. 6 is a top view of the concentration device 100C in the present modification.
  • 7 is a schematic cross-sectional view taken along line VII-VII of FIG.
  • the film 23 is composed of two films 3.
  • the two films 3 are arranged symmetrically with respect to a symmetry axis orthogonal to the alignment direction of the two films 3 in top view. At this time, the two films 3 are in contact with each other.
  • the area of the solution containing the biological material in contact with the film 23 can be further increased, so that the solution can be concentrated more efficiently. Furthermore, when the concentration device 100C has a vibrating portion (not shown), for example, in order to shake the solution in a direction parallel to the direction in which the two films 3 are arranged, that is, the X axis direction, The period of contact with a large area can be generated with a shorter cycle.
  • the film 23 is disposed so as to separate the upper and lower spaces 21 a and 22 a in the chamber 25.
  • the film 23 is composed of two films 3. Each of the two films 3 is arranged to be inclined with respect to the liquid surface of the solution when the solution is injected into the first chamber 25a. The inclination angle at this time is ⁇ degree.
  • the space 22 a of the second chamber 25 b is formed symmetrically with respect to the YZ plane including the symmetry axis of the film 23.
  • the carrier 4 is disposed at the bottom of the solution injected into the first chamber 25a.
  • the film 23 is configured of two films 3
  • the film 23 may be formed integrally with two films.
  • the film 23 has a boundary of two films as an axis of symmetry that divides the film 23 in left-right symmetry.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the concentration device 100D in the present variation sectioned in a plane parallel to the XY plane.
  • this modification differs from the concentrating device 100 ⁇ / b> C in that the supporting portion 27 is provided along the symmetry axis of the film 23.
  • the support portion 27 supports the two films 3 along the symmetry axis.
  • two films may be integrally formed as in the film 23 of the concentration device 100C.
  • FIG. 9 is a top view of the concentration device 100E in the present modification.
  • the concentration devices 100C and 100D are different in that the outer shapes of the two films 13 constituting the film 33 are trapezoidal as described in the first modification of the first embodiment. It is different.
  • the external shape of the two films 13 is such a trapezoid, so that the area in which the same amount of solution containing a biological material comes in contact with the film 33 is large compared to the concentration devices 100C and 100D described above. can do. Therefore, the solution containing the biological material is more efficiently concentrated than the concentration devices 100C and 100D.
  • two films may be integrally formed as in the film 23 of the concentration device 100C.
  • FIG. 10 is a top view of the concentration device 100F in the present modification.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view taken along line XI-XI of FIG.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the flow of the concentration method.
  • the concentration device 100F in this modification is different from the concentration device in the first embodiment and the modification thereof in that the film 3 is disposed parallel to the bottom of the chamber 45.
  • the film 3 is disposed so as to divide the space of the chamber 45 having the bottom on the lower side up and down.
  • the film 3 is disposed parallel to the bottom of the chamber 45.
  • the film 3 is a so-called semipermeable membrane.
  • the chamber 45 is divided by the film 3 into a first chamber 45 a and a second chamber 45 b.
  • a solution containing a biological material is injected into the space 41 of the first chamber 45a.
  • the draw agent 6 is filled in the space 42 of the second chamber 45 b.
  • the carrier 4 is disposed on the film 3 inside the first chamber 45a.
  • the carrier 4 has a porous structure.
  • the film 3 is disposed to be inclined with respect to the liquid surface of the solution 7 when the solution 7 is injected into the first chamber 45a, and the carrier 4 is , And is disposed at the bottom of the solution 7 injected into the first chamber 45a.
  • the contact area between the solution 7 and the film 3 can be increased. Therefore, solution 7 can be concentrated efficiently.
  • the carrier 4 on the liquid bottom of the solution 7, the solution 7 permeates and is held in the porous structure of the carrier 4 and therefore it is possible to suppress the depletion of the solution 7. .
  • the concentration device 100F in the present variation can efficiently concentrate the solution 7 containing the biological material 8.
  • the film is disposed parallel to the bottom of the chamber, and when the solution is injected into the first chamber, the film is against the liquid surface of the solution.
  • Configurations that are arranged to tilt may be applied.
  • the above configuration may be applied to the concentration / separation apparatus according to the embodiment described later.
  • the concentration device 100F is a solution 7 (film 7 It arrange
  • the solution 7 containing the biological material 8 is injected into the first chamber 45a.
  • the concentration device 100F has a lid
  • the solution 7 may be injected from the inlet of the lid, and when the concentration device 100F does not have a lid, the solution 7 is injected into the first chamber 45a.
  • the covering member may be disposed at the opening of the first chamber 45a.
  • the solvent of the solution 7 is absorbed through the film 3 into the draw agent 6 filled in the second chamber 45 b.
  • the solution 7 is retained by the carrier 4 even if the solution 7 is concentrated to such an extent that the carrier 4 can be seen from the liquid surface in top view, for example. Thus, the solution 7 is less likely to be concentrated. Thereby, the solution 7 concentrated to a desired concentration rate can be obtained by being held on the carrier 4.
  • the concentration device 100F may be shaken in the X-axis direction.
  • the concentration device 100F may further include a vibrating unit (not shown) that shakes the solution 7 in the tilting direction of the film 3.
  • the solution 7 is shaken in the direction of inclination of the film 3, so that a period in which the solution 7 is in contact with the film 3 in a larger area can be periodically generated. Therefore, the concentration rate of the solution 7 can be increased, and the concentration efficiency can be further improved.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the configuration of the concentration / separation apparatus 300B according to the present embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view taken along the line XIIII-XIIII of FIG.
  • the concentration / separation apparatus 300B according to the present embodiment is different from the configuration in which the concentration device 100A and the separation device 200A are separately provided as in the concentration / separation apparatus 300A according to the first embodiment, and concentration is performed by one device. And separation can be performed.
  • the concentration / separation apparatus 300B includes a first chamber 55a into which a solution is injected, a second chamber 55b into which a draw agent is filled, and a first chamber 55b.
  • the film 3 is semipermeable, which exhibits permeability to a solution and does not exhibit permeability to a plurality of biological substances and a draw agent.
  • the carrier 4 has a porous structure.
  • the pair of electrodes 20 is disposed on both sides of the carrier 4 in the separation direction of a plurality of biological substances.
  • Each of the pair of electrodes 20 may penetrate from the inside to the outside of the side wall of the chamber 55, and may be disposed without penetrating.
  • the conducting wire may be wound from the inside to the outside of the side wall of the chamber 55.
  • the steps from concentration to separation of the biological material can be easily performed by one device without transferring the concentrated biological material-containing solution from the concentration device to the separation device. be able to.
  • the concentration / separation apparatus 300B concentrates the solution in the same manner as the method of concentrating the solution using the concentration device 100A (see FIG. 3) in the first embodiment.
  • the concentration / separation device 300 B fills the second chamber 55 b of the concentration / separation device 300 B with the draw agent 6, and places the carrier 4 on the film 3. Subsequently, the solution 7 containing the biological material 8 is injected into the first chamber 55a. Then, the solvent of the solution 7 is absorbed through the film 3 into the draw agent 6 filled in the second chamber 55 b. Then, for example, when the solution 7 is concentrated to such an extent that the carrier 4 can be seen from the liquid surface in top view, the solution 7 is held by the carrier 4, and thus contact with the draw agent 6 through the film 3. Reduced in area. Therefore, the solution 7 is less likely to be concentrated. Thereby, the solution 7 concentrated to a desired concentration rate can be obtained by being held on the carrier 4.
  • the concentration / separation device 300B may be shaken in the X-axis direction in the flow for concentration of the solution 7.
  • the concentration / separation device 300B may further have a vibration part (not shown) that shakes the solution 7 in the direction of inclination of the film 3.
  • the solution 7 is shaken in the direction of inclination of the film 3, so that a period in which the solution 7 is in contact with the film 3 in a larger area can be periodically generated. Therefore, the concentration rate of the solution 7 can be increased, and the concentration efficiency of the solution 7 can be improved.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining the flow of the separation method.
  • the biological material is adsorbed to the carrier 4 (see FIG. 13).
  • the carrier on which the biological material is adsorbed in this manner is referred to as a separation carrier 14.
  • a voltage is applied to the pair of electrodes 20 of the concentration / separation device 300B to separate the biological material.
  • Example 1 concentration of the biological material was performed using the following concentration device.
  • FIG. 16 is a view for explaining an outline of the concentration device 100G used in the example.
  • FIG. 16 (a) shows a top view of the concentration device 100G
  • FIG. 16 (b) shows a schematic cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 16 (a).
  • the shape of the chamber 65 is a square in top view.
  • the size of the outer shape of the chamber 65 is 8 cm in length and 8 cm in width, and the size of the inner shape is 6 cm in length and 6 cm in width.
  • a cellulose acetate membrane having a length of 2 cm and a width of 0.2 cm was used as the carrier 4.
  • the draw agent 6 was filled in the second chamber 65 b using PEG (polyethylene glycol) powder having a molecular weight of 20 K.
  • BSA bovine serum albumin
  • sample a biological substance having a molecular weight of 66 kDa
  • Example 1 Concentration of sample The sample was injected into the first chamber 65a of the concentration device 100G, and concentrated for 30 minutes while shaking at a rotation speed of 140 rpm.
  • the carrier 4 (hereinafter, separation carrier 14) to which the biological material was adsorbed was taken out from the first chamber 65a.
  • the separation carrier 14 was placed in a separation device (here, an isoelectric focusing device), and isoelectric focusing was performed.
  • a separation device here, an isoelectric focusing device
  • platinum electrodes were brought into contact with both ends of the separation carrier 14 in the separation direction, and a voltage of 200 V was applied for 10 minutes.
  • the transition of the current value during isoelectric focusing is shown in FIG.
  • FIG. 17 shows the transition of the current value of Comparative Example 1 (unconcentrated BSA buffer)
  • FIG. 18 shows the transition of the current value of Example 1 (BSA buffer after concentration).
  • Example 1 From FIG. 17 and FIG. 18, in Example 1, the current value changed at a value five or more times the current value of Comparative Example 1. Therefore, it was found that the sample was concentrated by the concentration device 100F.
  • FIG. 19 shows the CBB staining result of the sample obtained in Comparative Example 1
  • FIG. 19 shows the CBB staining result of the sample obtained in Example 1.
  • the biological material here, BSA
  • concentration / separation apparatus when used, a minute amount of biological material contained in the biological sample can be efficiently concentrated in a short time, and the steps from concentration to separation can be easily performed.
  • the concentration device and the concentration / separation device according to the present disclosure have been described above based on the embodiment and the modifications, the present disclosure is not limited to these embodiments. As long as the gist of the present disclosure is not deviated, various modifications that can be conceived by those skilled in the art are applied to the embodiment and the modification, and another embodiment constructed by combining some components in the embodiment and the modification is also possible. , Included in the scope of the present disclosure.
  • a film may have an area
  • FIG. 20 is a top view of the concentration device 100H in the present embodiment.
  • FIG. 21 is a schematic cross-sectional view taken along line XXI-XXI of FIG.
  • the film 73 is disposed so as to divide the space in the chamber 75 having the bottom on the lower side up and down.
  • the concentration device 100H separates the first chamber 75a into which the solution is injected, the second chamber 75b into which the draw agent 6 is filled, and the space 71 of the first chamber 75a and the space 72 of the second chamber 75b.
  • a film 73 has a first area 73a and a second area 73b.
  • the film 73 is disposed at an inclination angle ⁇ with respect to the liquid surface of the solution.
  • the concentration device 100H further includes a carrier 4 that adsorbs a biological substance on the second region 73b in the first chamber 75a.
  • the concentration device 100H can adsorb the biological material to the carrier 4 while concentrating the solution 7 at a desired concentration ratio by providing the carrier 4 that adsorbs the biological material on the second region 73b.
  • the solution 7 can be easily adjusted to a desired concentration ratio as compared with the case where the film 73 does not have the second region 73 b.
  • it is possible to reduce the concentration of the adsorbed biological substance inside the carrier 4. thereby, when the biological material is subjected to separation, the biological material can be separated with higher accuracy.
  • FIG. 22 is a top view of the concentration device 100I in the present modification.
  • FIG. 23 is a schematic cross-sectional view taken along line XXIII-XXIII of FIG.
  • the film 83 is semipermeable to be permeable to the solvent of the solution and not permeable to the biological material and the draw agent.
  • the film 83 itself does not have the first region showing semi-permeability and the second region showing non-permeability, but the region where the film 83 and the preventing member 80 are in contact is the second region 83 b.
  • a region where the film 83 and the preventing member 80 are not in contact with each other is referred to as a first region 83a.
  • the preventing member 80 prevents the draw agent 6 having a high osmotic pressure and the solution containing the biological material from coming into contact through the film 83 which is a semipermeable membrane.
  • the preventing member 80 prevents the draw agent 6 from coming into contact with the area of the film 83 corresponding to the second area 83b.
  • the inside of the preventing member 80 may be hollow.
  • the preventing member 80 may be a member covering a portion in contact with the lower surface of the film 83, and divides the space 82 of the second chamber 85b along the boundary between the first region 83a and the second region 83b. It may be a wall-like member.
  • FIG. 24 is a top view of the concentration device 100J in the present modification.
  • 25 is a schematic cross-sectional view taken along line XXV-XXV of FIG.
  • the film 93 has an axis of symmetry orthogonal to the alignment direction of the first region 73a and the second region 73b in top view, and The first area 73a and the second area 73b are arranged symmetrically with respect to the symmetry axis.
  • the area of the solution containing the biological material contacting the film 93 can be further increased, so that the solution can be concentrated more efficiently. Furthermore, when the concentration device 100J has a vibrating portion (not shown), for example, the solution is shaken in a direction parallel to the alignment direction of the first region 73a and the second region 73b, that is, in the X axis direction. The period of contacting the solution with the first area 73a with a larger area can be generated with a shorter cycle.
  • the film 93 is disposed so as to separate the upper and lower spaces 91a and 92a in the chamber 95.
  • the film 93 is composed of two films 73.
  • the two films 73 are disposed such that the end on the first area 73a side of the second area 73b and the end on the opposite side are in contact with each other.
  • the film 93 comprised from the film 73 of 2 sheets has an axis of symmetry in top view, and each of 1st area
  • the two films 73 are arranged to be inclined with respect to the liquid surface of the solution when the solution is injected into the first chamber 95a.
  • the inclination angle at this time is ⁇ degree.
  • the space 92 a of the second chamber 95 b is formed symmetrically with respect to the YZ plane including the symmetry axis of the film 93.
  • the film 93 is configured of the two films 73
  • the present invention is not limited to this.
  • the film 93 may be formed integrally with two films.
  • the film 93 has a boundary of two films as an axis of symmetry that divides the film 93 in left-right symmetry.
  • FIG. 26 is a schematic cross-sectional view of the concentration device 100K in the present variation sectioned in a plane parallel to the XY plane.
  • the present modification differs from the concentrating device 100J in that the supporting portion 97 is provided along the symmetry axis of the film 93.
  • the support portion 97 supports the two films 73 along the symmetry axis.
  • the concentration device 100K can concentrate the solution to a higher concentration compared to the concentration device 100J, even in the case of the same draw agent and solution combination.
  • the film 93 may be formed integrally with two films.
  • the outer shape of the two films may be a trapezoid as for the film 93.
  • the concentration device according to the present disclosure can efficiently concentrate a solution containing a biological substance. Moreover, since it can implement simply, without requiring special operation, it can be utilized as a test kit of a biological condition.

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Abstract

濃縮デバイス（１００Ａ）は、生体物質を含む溶液を濃縮する濃縮デバイスであって、濃縮デバイス（１００Ａ）は、溶液が注入される第１のチャンバー（５ａ）と、ドロー剤（６）が充填される第２のチャンバー（５ｂ）と、第１のチャンバー（５ａ）の空間（１）及び第２のチャンバー（５ｂ）の空間（２）を区切るフィルム（３）と、第１のチャンバー（５ａ）の内部においてフィルム（３）の上に配置された担体（４）と、を有し、フィルム（３）は、溶液の溶媒に対して透過性を示すとともに、生体物質及びドロー剤（６）に対して透過性を示さない半透性を有し、担体（４）は、多孔質構造を有する。

Description

濃縮デバイス及び濃縮・分離装置
　本開示は、生体物質を含む溶液の濃縮デバイス及び濃縮・分離装置に関する。
　生体試料には、複数種の生体物質が含まれている。これらの生体物質を検出することにより、生体機能の状態を把握することができる。また、生体物質は、生体試料にごく微量しか含まれない。そのような場合であっても検出を可能とするために、生体物質を含む溶液を濃縮する必要がある。例えば、特許文献１は、筒状の芯剤とセロファンとの間にポリエチレングリコール粉末が封入された濃縮器であって、ポリエチレングリコールと水との浸透圧の差を利用して検体水を効率的に濃縮する濃縮器を開示している。
特開２０１２－２４９５９８号公報
　特許文献１に記載の従来技術では、検体水中に筒状の濃縮器を浸漬することにより、検体水を効率よく濃縮することができるが、検体水量が減少するにつれて、濃縮器のセロファンと検体水との接触面積が小さくなり、濃縮効率が低下する。また、特許文献１に記載の従来技術では、濃縮して得られた溶液を分析担体に移し替える必要がある。
　そこで、本開示は、生体物質を含む溶液を効率よく濃縮することができ、かつ、濃縮された溶液を簡便に回収することができる濃縮デバイス及びそれを備える濃縮・分離装置を提供する。
　本開示の一態様に係る濃縮デバイスは、生体物質を含む溶液を濃縮する濃縮デバイスであって、前記濃縮デバイスは、前記溶液が注入される第１のチャンバーと、ドロー剤が充填される第２のチャンバーと、前記第１のチャンバーの空間及び前記第２のチャンバーの空間を区切るフィルムと、前記第１のチャンバーの内部において前記フィルムの上に配置された担体と、を有し、前記フィルムは、前記溶液の溶媒に対して透過性を示すとともに、前記生体物質及び前記ドロー剤に対して透過性を示さない半透性を有し、前記担体は、多孔質構造を有する。
　また、本開示の一態様に係る濃縮・分離装置は、複数種類の生体物質を含む溶液を濃縮し、前記濃縮した溶液を用いて前記複数種類の生体物質を分離する濃縮・分離装置であって、前記濃縮・分離装置は、前記溶液が注入される第１のチャンバーと、ドロー剤が充填される第２のチャンバーと、前記第１のチャンバーの空間及び前記第２のチャンバーの空間を区切るフィルムと、前記第１のチャンバーの内部において前記フィルムの上に配置された担体と、前記第１のチャンバーの内部において前記フィルムの上に配置された一対の電極と、を有し、前記フィルムは、前記溶液に対して透過性を示すとともに、前記複数種類の生体物質及び前記ドロー剤に対して透過性を示さない半透性を有し、前記担体は、多孔質構造を有し、前記一対の電極は、前記複数種類の生体物質の分離方向における前記担体の両側に配置されている。
　また、本開示の一態様に係る濃縮・分離装置は、複数種類の生体物質を含む溶液を濃縮し、前記濃縮した溶液を用いて前記複数種類の生体物質を分離する濃縮・分離装置であって、前記濃縮・分離装置は、濃縮デバイスと分離デバイスとを有し、前記濃縮デバイスは、前記溶液が注入される第１のチャンバーと、ドロー剤が充填される第２のチャンバーと、前記第１のチャンバーの空間及び前記第２のチャンバーの空間を区切るフィルムと、前記第１のチャンバーの内部において前記フィルムの上に配置された担体と、を有し、前記フィルムは、前記溶液に対して透過性を示すとともに、前記複数種類の生体物質及び前記ドロー剤に対して透過性を示さない半透性を有し、前記担体は、多孔質構造を有し、前記分離デバイスは、容器と、前記容器の内部に配置された一対の電極と、を備え、前記担体は、前記第１のチャンバーに対して脱着可能であり、且つ、前記一対の電極の間に脱着可能である。
　本開示の濃縮デバイスによれば、生体物質を含む溶液を効率よく濃縮することができ、かつ、濃縮された溶液を簡便に回収することができる。また、本開示の濃縮・分離装置によれば、生体物質の濃縮から分離までの工程を簡便に行うことができる。
図１は、実施の形態１に係る濃縮・分離装置の構成を説明する図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線における概略断面図ある。 図３は、濃縮方法のフローを説明する図である。 図４は、分離方法のフローを説明する図である。 図５は、実施の形態１の変形例１における濃縮デバイスの上面図である。 図６は、実施の形態１の変形例２における濃縮デバイスの上面図である。 図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線における概略断面図である。 図８は、実施の形態１の変形例３における濃縮デバイスの概略断面図である。 図９は、実施の形態１の変形例４における濃縮デバイスの上面図である。 図１０は、実施の形態１の変形例５における濃縮デバイスの上面図である。 図１１は、図１０のＸＩ－ＸＩ線における概略断面図ある。 図１２は、濃縮方法のフローを説明する図である。 図１３は、実施の形態２に係る濃縮・分離装置の構成を説明する図である。 図１４は、図１３のＸＩＩＩＩ－ＸＩＩＩＩ線における概略断面図である。 図１５は、分離方法のフローを説明する図である。 図１６は、実施例にて使用した濃縮デバイスの概要を説明する図である。 図１７は、比較例１における等電点電気泳動中の電流値の推移を示すグラフである。 図１８は、実施例１における等電点電気泳動中の電流値の推移を示すグラフである。 図１９は、等電点電気泳動後の担体をＣＢＢ染色した結果を示す図である。 図２０は、他の実施の形態における濃縮デバイスの上面図である。 図２１は、図２０のＸＸＩ－ＸＸＩ線における概略断面図である。 図２２は、他の実施の形態の変形例１における濃縮デバイスの上面図である。 図２３は、図２２のＸＸＩＩＩ－ＸＸＩＩＩ線における概略断面図である。 図２４は、他の実施の形態の変形例２における濃縮デバイスの上面図である。 図２５は、図２４のＸＸＶ－ＸＸＶ線における概略断面図である。 図２６は、他の実施の形態の変形例３における濃縮デバイスの概略断面図である。
　本開示の一態様の概要は、以下のとおりである。
　本開示の一態様に係る濃縮デバイスは、生体物質を含む溶液を濃縮する濃縮デバイスであって、前記濃縮デバイスは、前記溶液が注入される第１のチャンバーと、ドロー剤が充填される第２のチャンバーと、前記第１のチャンバーの空間及び前記第２のチャンバーの空間を区切るフィルムと、前記第１のチャンバーの内部において前記フィルムの上に配置された担体と、を有し、前記フィルムは、前記溶液の溶媒に対して透過性を示すとともに、前記生体物質及び前記ドロー剤に対して透過性を示さない半透性を有し、前記担体は、多孔質構造を有する。
　このように、第１のチャンバーの内部においてフィルムの上に担体を配置することにより、担体が有する多孔質構造の内部に溶液が浸透して保持されるため、溶液が枯渇することを抑制することができる。また、生体物質を含む溶液の濃縮を行いながら、担体に生体物質を吸着させることができる。これにより、生体物質を含む溶液を効率よく濃縮することができ、かつ、濃縮された溶液を簡便に回収することができる。
　例えば、本開示の一態様に係る濃縮デバイスでは、前記第１のチャンバーに前記溶液を注入した場合において、前記フィルムは、前記溶液の液面に対して傾斜するように配置されており、前記担体は、前記第１のチャンバーに注入された前記溶液の液底に配置されていてもよい。
　このように、フィルムが溶液の液面に対して傾斜するように配置されることにより、溶液とフィルムとの接触面積を大きくすることができる。そのため、溶液を効率よく濃縮することができる。また、担体が溶液の液底に配置されることにより、担体が有する多孔質構造の内部に溶液が浸透して保持されるため、溶液が枯渇することを抑制することができる。
　例えば、本開示の一態様に係る濃縮デバイスでは、前記担体は、膜であってもよい。
　これにより、生体物質が吸着された担体を分離担体として使用することができる。
　例えば、本開示の一態様に係る濃縮デバイスでは、前記担体は、セルロースを含んでもよい。
　これにより、例えばタンパク質などの生体物質をセルロースの繊維間の空隙に捕捉することができる。
　例えば、本開示の一態様に係る濃縮デバイスでは、前記担体は、表面にアセチル基を有してもよい。
　これにより、例えばタンパク質などの生体物質が担体の空隙に捕捉されても、生体物質が担体と強く吸着することを低減することができる。これにより、担体に捕捉された生体物質を分離しやすくなる。
　また、本開示の一態様に係る濃縮・分離装置は、複数種類の生体物質を含む溶液を濃縮し、前記濃縮した溶液を用いて前記複数種類の生体物質を分離する濃縮・分離装置であって、前記濃縮・分離装置は、前記溶液が注入される第１のチャンバーと、ドロー剤が充填される第２のチャンバーと、前記第１のチャンバーの空間及び前記第２のチャンバーの空間を区切るフィルムと、前記第１のチャンバーの内部において前記フィルムの上に配置された担体と、前記第１のチャンバーの内部において前記フィルムの上に配置された一対の電極と、を有し、前記フィルムは、前記溶液に対して透過性を示すとともに、前記複数種類の生体物質及び前記ドロー剤に対して透過性を示さない半透性を有し、前記担体は、多孔質構造を有し、前記一対の電極は、前記複数種類の生体物質の分離方向における前記担体の両側に配置されている。
　これにより、濃縮された生体物質を含む溶液を濃縮装置から分離装置に移動させることなく、１つの装置で生体物質の濃縮から分離までの工程を簡便に行うことができる。
　また、本開示の一態様に係る濃縮・分離装置は、複数種類の生体物質を含む溶液を濃縮し、前記濃縮した溶液を用いて前記複数種類の生体物質を分離する濃縮・分離装置であって、前記濃縮・分離装置は、濃縮デバイスと分離デバイスとを有し、前記濃縮デバイスは、前記溶液が注入される第１のチャンバーと、ドロー剤が充填される第２のチャンバーと、前記第１のチャンバーの空間及び前記第２のチャンバーの空間を区切るフィルムと、前記第１のチャンバーの内部において前記フィルムの上に配置された担体と、を有し、前記フィルムは、前記溶液に対して透過性を示すとともに、前記複数種類の生体物質及び前記ドロー剤に対して透過性を示さない半透性を有し、前記担体は、多孔質構造を有し、前記分離デバイスは、容器と、前記容器の内部に配置された一対の電極と、を備え、前記担体は、前記第１のチャンバーに対して脱着可能であり、且つ、前記一対の電極の間に脱着可能である。
　このように、濃縮デバイスと分離デバイスとを有することにより、濃縮された溶液と分離デバイスで用いる試薬とのクロスコンタミネーションが低減される。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
　なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化することがある。
　（実施の形態１）
　［濃縮・分離装置］
　実施の形態１に係る濃縮・分離装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る濃縮・分離装置３００Ａの構成を説明する図である。
　本実施の形態に係る濃縮・分離装置３００Ａは、複数種類の生体物質を含む溶液（以下、単に「溶液」と称する場合がある。）を濃縮し、濃縮した溶液を用いて複数種類の生体物質を分離する濃縮・分離装置である。本実施の形態に係る濃縮・分離装置３００Ａは、濃縮デバイス１００Ａと分離デバイス２００Ａとを有する。
　生体物質は、生体を構成する物質であり、例えば、タンパク質、核酸、多糖類などの高分子、及び、ペプチド、ヌクレオチド、ヌクレオシド、脂質、アミノ酸などが挙げられる。
　各生体物質は、生体内で発揮される機能を有する。タンパク質を例に挙げると、ケラチン及びコラーゲンは、生体の構造を作り強度を保つ機能、酵素は、生体反応の触媒になる機能、抗体は、生体を防御する機能を有する。そして、血液、粘膜、皮膚などの生体試料から生体物質を分離し、検出することにより、このような機能の生体内での発揮状態又はその結果としての生体の状態（これらの状態を以下では生体状態ともいう。）を把握することができる。
　本実施の形態における濃縮デバイス１００Ａは、例えばこのような目的での生体物質の検出を容易にするために生体物質を含む溶液を濃縮する濃縮デバイスである。濃縮デバイス１００Ａでは、Ｙ軸方向のマイナス側（以下、下側とする。）に底部を有するチャンバー５内の空間を上下に区切るように、フィルム３が配置されている。フィルム３の上には、生体物質を吸着する担体４が配置されている。
　このように、本実施の形態に係る濃縮・分離装置３００Ａは、濃縮デバイス１００Ａと分離デバイス２００Ａとを別体で有することにより、濃縮デバイス１００Ａと分離デバイス２００Ａとの間で生じる可能性のあるクロスコンタミネーションを低減することができる。
　以下、濃縮デバイス１００Ａ及び分離デバイス２００Ａのそれぞれについて、より詳細に説明する。
　［濃縮デバイス］
　続いて、本実施の形態に係る濃縮デバイス１００Ａについて図２を用いて説明する。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線における概略断面図である。
　図２に示すように、濃縮デバイス１００Ａは、第１のチャンバー５ａと、第２のチャンバー５ｂと、第１のチャンバー５ａの空間１及び第２のチャンバー５ｂの空間２を区切るフィルム３と、第１のチャンバー５ａの内部においてフィルム３の上に配置された担体４と、を有する。第１のチャンバー５ａには、生体物質を含む溶液が注入される。第２のチャンバー５ｂには、濃縮に供される溶液（ここでは生体物質を含む溶液）よりも浸透圧の高いドロー剤６が充填される。ドロー剤６の詳細については後述する。
　フィルム３は、溶液の溶媒に対して透過性を示すとともに、生体物質及びドロー剤６に対して透過性を示さない半透性を有する。
　フィルム３は、いわゆる、半透膜である。半透膜は、一般に、特定の大きさを超える分子又はイオンなどの溶質を透過させず、水分子などの溶媒のみを透過させる膜であり、所望の設計に応じて、水分子などの溶媒以外にも透過させる分子の大きさ又はイオンなどの種類を選択できる。本実施の形態では、フィルム３は、例えば、目的の生体物質及びドロー剤６を透過させず、生体物質及びドロー剤６よりも分子量が小さい分子及びイオンを透過させる。フィルム３の素材として、例えば、セルロース、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンを用いることができる。
　また、フィルム３は、第１のチャンバー５ａに溶液を注入した場合において、溶液の液面に対して傾斜するように配置されている。このとき、フィルム３の傾斜角をθ度とする。このように、フィルム３が溶液の液面に対して傾斜するように配置されるため、溶液とフィルム３との接触面積が大きくなる。そのため、溶液の濃縮効率が向上される。
　担体４は、その表面又は内部に生体物質を吸着し保持する。ここで、吸着とは、固相と液相との界面において、液相に含まれる物質又は分子と固相表面との間に生じる現象をいう。吸着は、例えば、ファンデルワールス力による物理的な吸着をいい、温度、ｐＨ、圧力などの制御により可逆的に吸脱着が可能な比較的弱い吸着をいう。
　また、本実施の形態では、担体４は、多孔質構造を有する。担体４が多孔質構造を有することにより、担体４の表面積が大きくなる。これにより、担体４は、生体物質を含む溶液と接触する面積が大きくなるため、より多くの生体物質を吸着することができる。ここで、多孔質構造とは、物質中で孔が一部のみに偏在せず、少なくとも一方向において、ある程度均等に分布している構造を示す。例えば、担体４が多孔質構造を有するとは、担体４における厚さ方向に対して垂直な方向に、孔が均等に分布している構造を示す。
　担体４の材料は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルクロリド、ポリアクリロニトリル、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリカルボネート等のポリビニル化合物に代表される有機ポリマー、ポリスチレンラテックス、ナイロン、ポリテレフタレート等の共重合体、ガラス、シリカ、ジルコニア等の無機材料、セルロース、デキストラン、アガロース、セルロース、セファロース等の生体ポリマーが挙げられる。中でも、担体４は、セルロースを含んでいてもよい。セルロースは、繊維が網目状に絡み合った階層的な構造を持つため、比表面積が著しく大きい。また、セルロースは、化学的安定性が高く、吸着した物質の性質が変わりにくい。そのため、生体物質をより多く、かつ、安定的に吸着することができる。
　本実施の形態では、担体４は、膜である。より具体的には、担体４は、セルロース膜であってもよい。担体４が膜であることにより、担体４をフィルム３の表面に沿わせて配置することができる。また、担体４の厚みが小さいため、厚みの大きい担体を用いる場合と比べて、少ない液量に対応することができる。そのため、溶液をさらに少量まで濃縮することができる。また、担体４が膜であることにより、担体が粉状、結晶状、繊維状などである場合に比べ、濃縮デバイス１００Ａから担体４を簡便に取り出すことができる。これにより、生体物質を簡便にかつ高い収率で回収することができる。
　担体４がセルロース膜であることにより、例えば、濃縮デバイス１００Ａにおいて生体物質を吸着した担体４を分離担体１４（図４参照）として使用できる。
　また、担体４は、第１のチャンバー５ａに注入された溶液の液底に配置されている。このように、担体４が溶液の液底に配置されることにより、溶液の濃縮が進んでも、溶液が担体４の多孔質構造中に保持されるため、溶液が枯渇することを抑制することができる。
　ドロー剤６と生体物質を含む溶液とを、半透膜であるフィルム３を隔てて接触させると、両者の間に浸透圧差が生じ、溶質濃度が低い側、すなわち、浸透圧の低い側の溶液の溶媒が、溶質濃度が高い側、すなわち、浸透圧の高い側へ浸透する。この浸透現象は、理論的には、浸透圧差がゼロになる段階まで続く。しかしながら、本実施の形態では、フィルム３上に担体４が配置されることにより、溶液が担体４に保持されるため、溶液が枯渇することを抑制することができる。
　ドロー剤６は、溶液の溶媒を吸収する、つまり、溶媒に対して親和性を有する物質であり、本実施の形態では、例えば、親水性物質であるとよい。さらに、分子量が大きい物質であるとよく、例えば、水溶性高分子が挙げられる。水溶性高分子としては、デキストラン、グリコーゲン、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンなどを用いることができる。これらの水溶性高分子の分子量としては、５００以上１０，０００，０００以下であってもよく、さらに、２，０００以上５，０００，０００以下であってもよい。
　なお、ドロー剤６は、液体であってもよく、粉体であってもよい。
　ドロー剤６が液体の場合は、第２のチャンバー５ｂにドロー剤６を隙間なく注入することができる。これにより、フィルム３とドロー剤６との接触面積を大きくすることができる。したがって、溶液の溶媒を透過させる面積を大きく保つことができる。
　また、ドロー剤６が粉体である場合は、ドロー剤６を第２のチャンバー５ｂに充填した状態で保管しても、液体のように蒸発することがないため、保管性に優れる。また、ドロー剤６が液体である場合に比べて、搬送中にドロー剤６が第２のチャンバー５ｂの外に漏出しにくく、搬送性に優れる。その他、濃縮に関わる利点としては、ドロー剤６が粉体である場合は、ドロー剤６が液体である場合よりも、溶液の水分をより多く吸収することができるため、より多量の溶液を濃縮することができる。また、ドロー剤６が液体である場合よりも、ドロー剤６の溶質濃度が高くなるため、ドロー剤６と生体物質を含む溶液との浸透圧差がさらに大きくなり、溶液の濃縮速度が速くなる。これにより、ドロー剤６が液体である場合よりも、生体物質を含む溶液をより迅速に濃縮することができる。
　また、ドロー剤６は、濃縮デバイス１００Ａの第２のチャンバー５ｂに予め充填されていてもよく、濃縮デバイス１００Ａを使用する際に第２のチャンバー５ｂに充填されてもよい。
　なお、濃縮デバイス１００Ａでは、フィルム３が溶液の液面に対して傾斜するように配置される例を説明したが、フィルム３は、溶液の液面に対して平行になるように配置されてもよい。このとき、フィルム３上には、担体４が配置されているため、濃縮が進むにつれて溶液の量が減少しても、担体４がその表面及び内部に溶液を保持するため、溶液が枯渇することを抑制することができる。
　なお、図１及び図２では、チャンバー５の上側の開口部に配置される蓋材を省略しているが、濃縮デバイスは、蓋材を有してもよく、有さなくてもよい。濃縮デバイスが蓋材を有さない場合は、チャンバーの開口部を覆うことができる部材を用いてもよい。チャンバーの開口部を覆うことができる部材の形状は特に限定されず、例えば、板状、シート状、フィルム状、箔状など挙げられる。また、蓋材には、チャンバーに溶液を注入する注入口を有してもよい。注入口の大きさは、濃縮デバイスに応じて適宜設定されてもよい。
　以上の構成を有することにより、本実施の形態における濃縮デバイス１００Ａは、生体物質を含む溶液を効率よく濃縮することができる。
　［溶液の濃縮方法］
　次に、濃縮デバイス１００Ａを用いて、溶液を濃縮する方法について説明する。図３は、濃縮方法のフローを説明する図である。
　図３の（ａ）に示すように、濃縮デバイス１００Ａの第２のチャンバー５ｂにドロー剤６を充填し、フィルム３上に担体４を配置する。続いて、図３の（ｂ）に示すように、生体物質８を含む溶液７を第１のチャンバー５ａに注入する。このとき、濃縮デバイス１００Ａが蓋材を有する場合、蓋材の注入口から溶液７を注入してもよく、濃縮デバイス１００Ａが蓋材を有しない場合は、溶液７を第１のチャンバー５ａに注入した後、第１のチャンバー５ａの開口部に被覆部材を配置してもよい。被覆部材は、例えば、フィルム状、箔状、シート状、板状などの部材が挙げられる。続いて、図３の（ｃ）に示すように、溶液７の溶媒は、フィルム３を介して第２のチャンバー５ｂに充填されたドロー剤６に吸収される。続いて、図３の（ｄ）に示すように、上面視において、例えば、溶液７がその液面から担体４が見える程度の量まで濃縮されても、溶液７が担体４に保持されているため、溶液７は、濃縮されにくくなる。これにより、所望の濃縮率に濃縮された溶液７を担体４に保持して得ることができる。
　なお、上記濃縮方法のフローにおいて、濃縮デバイス１００Ａは、Ｘ軸方向に振盪されてもよい。このとき、濃縮デバイス１００Ａは、さらに、溶液７をフィルム３の傾斜方向に振盪させる加振部（不図示）を有してもよい。これにより、溶液７がフィルム３の傾斜方向に振盪されるため、溶液７をフィルム３とより大きな面積で接触させる期間を周期的に発生させることができる。そのため、溶液７の濃縮速度が速められ、濃縮効率をさらに向上させることができる。
　［分離デバイス］
　続いて、本実施の形態における分離デバイス２００Ａについて説明する。図１に示すように、分離デバイス２００Ａは、容器１０と、容器１０の内部に配置された一対の電極２０と、を備える。分離デバイス２００Ａは、例えば、電気泳動装置である。
　本実施の形態に係る濃縮・分離装置３００Ａでは、濃縮デバイス１００Ａにて濃縮され、担体４に吸着された生体物質を分離デバイス２００Ａにて分離する。ここで、分離とは、複数種類の物質をその特性により分画するだけであってもよいし、個々の物質又は類似物質のグループとして物質を同定することを含んでもよい。
　担体４は、濃縮デバイス１００Ａの第１のチャンバー５ａに対して脱着可能であり、且つ、分離デバイス２００Ａの一対の電極２０の間に脱着可能である。
　このように、担体４が濃縮デバイス１００Ａと分離デバイス２００Ａとの両方に脱着可能であることにより、生体物質の濃縮から分離までの工程を簡便に行うことができる。
　なお、本実施の形態では、分離デバイス２００Ａが一対の電極２０を備えるが、一対の電極２０を備えない分離デバイスにおいても、生体物質が吸着された担体４を分離に用いてもよい。この場合、分離デバイスでは、例えば、薄層クロマトグラフィ（ＴＬＣ：Ｔｈｉｎ－Ｌａｙｅｒ　Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）、イオン交換クロマトグラフィ、ゲルろ過、アフィニティクロマトグラフィ、逆相ＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィ）、質量分析法、蛍光発光法、電気泳動法、イムノアッセイ法などの分離方法が実施され得る。分離方法は、分離する生体物質の種類に応じて適宜選択してもよい。
　また、本実施の形態では、生体物質が吸着された担体４を分離デバイス２００Ａに配置して一次元分離した後に、さらに二次元分離に供してもよい。例えば、分離デバイス２００Ａにおいて、担体４に吸着された生体物質を等電点電気泳動により一次元分離した後、一次分離された生体物質を保持している担体４をＴＬＣプレートに貼り付け、ＴＬＣにより二次元分離する。このように、生体物質を物理量の異なるパラメータで二次元に分離することにより、得られる情報量がより多くなり、より高精度に生体分子を分離することができる。
　［生体物質の分離方法］
　続いて、分離デバイス２００Ａを用いて、生体物質を分離する方法について説明する。図４は、分離方法のフローを説明する図である。
　図４の（ａ）に示すように、濃縮デバイス１００Ａにて、生体物質を含む溶液を濃縮し終えたとき、担体４（図２参照）には、生体物質が吸着されている。このように、生体物質が吸着された担体を生体物質の分離に供するため、以下、分離担体１４と称する。続いて、図４の（ｂ）に示すように、濃縮デバイス１００Ａから取り出された分離担体１４を、分離デバイス２００Ａに配置する。分離デバイス２００Ａでは、分離担体１４の分離方向における両側に一対の電極２０を取り付ける。そして、図４の（ｃ）に示すように、一対の電極２０に電圧を印加し、生体物質を分離する。
　（実施の形態１の変形例１）
　以上、実施の形態１に係る濃縮・分離装置３００Ａについて説明したが、濃縮デバイスは上述した構成に限られない。以下、実施の形態１の変形例１における濃縮デバイスについて説明する。図５は、本変形例における濃縮デバイス１００Ｂの上面図である。
　本変形例における濃縮デバイス１００Ｂでは、フィルム１３の外形は、上面視において、台形である。フィルム１３は、外形を定義する複数の辺を有し、複数の辺の中で担体４が配置される側の辺を第１辺とし、複数の辺の中で第１辺と対向して配置される辺を第２辺とする。このとき、第１辺は、第２辺よりも短い。
　これにより、本変形例におけるフィルム１３では、担体４と上面視において重なるフィルム１３の面積が実施の形態１の場合と同じであっても、担体４と重ならないフィルム１３の面積が実施の形態１の場合より大きくなる。そのため、実施の形態１の場合と比べると、生体物質を含む同量の溶液がフィルム１３と接触する面積を大きくすることができ、溶液をより効率よく濃縮することができる。
　（実施の形態１の変形例２）
　続いて、実施の形態１の変形例２における濃縮デバイスについて説明する。図６は、本変形例における濃縮デバイス１００Ｃの上面図である。図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線における概略断面図である。
　以下、濃縮デバイス１００Ａ及び１００Ｂと異なる点について説明する。
　図６に示すように、本変形例における濃縮デバイス１００Ｃでは、フィルム２３は、２枚のフィルム３から構成される。２枚のフィルム３は、上面視において、２枚のフィルム３の並び方向に対して直交する対称軸に対して対称に配置されている。このとき、２枚のフィルム３は、互いに接する。
　これにより、濃縮デバイス１００Ｃでは、生体物質を含む溶液がフィルム２３に接触する面積をさらに大きくすることができるため、溶液をより効率よく濃縮することができる。さらに、濃縮デバイス１００Ｃが加振部（不図示）を有する場合、例えば、２枚のフィルム３の並び方向と平行な方向、つまり、Ｘ軸方向に溶液を振盪させるため、溶液をフィルム２３とより大きな面積で接触させる期間をより短い周期で発生させることができる。
　図７に示すように、濃縮デバイス１００Ｃは、チャンバー２５内の上下の空間２１ａ及び２２ａを区切るようにフィルム２３が配置されている。図６及び図７に示すように、フィルム２３は、２枚のフィルム３から構成されている。２枚のフィルム３は、それぞれ、第１のチャンバー２５ａに溶液を注入した場合、溶液の液面に対して傾斜するように配置される。このときの傾斜角をθ度とする。本変形例では、第２のチャンバー２５ｂの空間２２ａは、フィルム２３の対称軸を含むＹＺ平面に対して対称に形成される。
　担体４は、第１のチャンバー２５ａに注入された溶液の液底に配置されている。
　なお、本変形例では、フィルム２３は、２枚のフィルム３から構成される例を説明したが、フィルム２３は、２枚のフィルムが一体となって形成されていてもよい。この場合、例えば、フィルム２３は、２枚のフィルムの境界を、フィルム２３を左右対称に区切る対称軸として有する。
　（実施の形態１の変形例３）
　実施の形態１の変形例３における濃縮デバイスについて説明する。図８は、本変形例における濃縮デバイス１００ＤをＸＹ平面に平行な面で切断した概略断面図である。
　図８に示すように、本変形例では、フィルム２３の対称軸に沿って、支持部２７を備える点で、濃縮デバイス１００Ｃと異なる。支持部２７は、２枚のフィルム３を対称軸に沿って支持する。これにより、第２のチャンバー２５ｂの空間２２ｂの体積を大きくすることができるため、第２のチャンバー２５ｂに充填されるドロー剤６の量を増加させることができる。そのため、濃縮に供する溶液の量を増やすことができる。
　なお、本変形例においても濃縮デバイス１００Ｃのフィルム２３と同様に、２枚のフィルムが一体となって形成されていてもよい。
　（実施の形態１の変形例４）
　実施の形態１の変形例４における濃縮デバイスについて説明する。図９は、本変形例における濃縮デバイス１００Ｅの上面図である。
　図９に示すように、本変形例では、フィルム３３を構成する２枚のフィルム１３の外形が実施の形態１の変形例１として説明したような台形である点で、濃縮デバイス１００Ｃ及び１００Ｄと異なる。
　本変形例では、２枚のフィルム１３の外形がこのような台形であることにより、上述の濃縮デバイス１００Ｃ及び１００Ｄと比べて、生体物質を含む同量の溶液がフィルム３３と接触する面積を大きくすることができる。そのため、生体物質を含む溶液は、濃縮デバイス１００Ｃ及び１００Ｄよりもより効率よく濃縮される。
　なお、本変形例においても濃縮デバイス１００Ｃのフィルム２３と同様に、２枚のフィルムが一体となって形成されていてもよい。
　（実施の形態１の変形例５）
　実施の形態１の変形例５における濃縮デバイスについて説明する。図１０は、本変形例における濃縮デバイス１００Ｆの上面図である。図１１は、図１０のＸＩ－ＸＩ線における概略断面図ある。図１２は、濃縮方法のフローを説明する図である。
　本変形例における濃縮デバイス１００Ｆは、フィルム３がチャンバー４５の底部に対して平行に配置される点で、上述した実施の形態１及びその変形例における濃縮デバイスと異なる。
　［濃縮デバイス］
　図１０及び図１１に示すように、濃縮デバイス１００Ｆは、下側に底部を有するチャンバー４５の空間を上下に区切るように、フィルム３が配置されている。フィルム３は、チャンバー４５の底部に対して平行に配置されている。フィルム３は、いわゆる、半透膜である。チャンバー４５は、フィルム３により、第１のチャンバー４５ａと第２のチャンバー４５ｂとに区切られている。第１のチャンバー４５ａの空間４１には、生体物質を含む溶液が注入される。第２のチャンバー４５ｂの空間４２には、ドロー剤６が充填される。担体４は、第１のチャンバー４５ａの内部においてフィルム３の上に配置される。担体４は、多孔質構造を有している。
　図１２に示すように、濃縮デバイス１００Ｆでは、フィルム３は、第１のチャンバー４５ａに溶液７を注入した場合において、溶液７の液面に対して傾斜するように配置されており、担体４は、第１のチャンバー４５ａに注入された溶液７の液底に配置されている。このように、フィルム３が溶液７の液面に対して傾斜するように配置されることにより、溶液７とフィルム３との接触面積を大きくすることができる。そのため、溶液７を効率よく濃縮することができる。また、担体４が溶液７の液底に配置されることにより、担体４が有する多孔質構造の内部に溶液７が浸透して保持されるため、溶液７が枯渇することを抑制することができる。
　以上の構成を有することにより、本変形例における濃縮デバイス１００Ｆは、生体物質８を含む溶液７を効率よく濃縮することができる。
　なお、上述した全ての実施の形態及びその変形例についても、フィルムがチャンバーの底部に平行に配置され、かつ、溶液を第１のチャンバーに注入した場合において、溶液の液面に対してフィルムが傾斜するように配置される構成を適用してもよい。また、後述する実施の形態に係る濃縮・分離装置についても、同様に、上記構成を適用してもよい。
　［溶液の濃縮方法］
　次に、濃縮デバイス１００Ｆを用いて、溶液７を濃縮する方法について説明する。
　図１２の（ａ）に示すように、濃縮デバイス１００Ｆの第２のチャンバー４５ｂにドロー剤６を充填し、フィルム３上に担体４を配置した後、濃縮デバイス１００Ｆを、フィルム３が溶液７（図１２の（ｂ）参照）の液面に対してθ度傾斜するように配置する。続いて、図１２の（ｂ）に示すように、生体物質８を含む溶液７を第１のチャンバー４５ａに注入する。このとき、濃縮デバイス１００Ｆが蓋材を有する場合、蓋材の注入口から溶液７を注入してもよく、濃縮デバイス１００Ｆが蓋材を有しない場合は、溶液７を第１のチャンバー４５ａに注入した後、第１のチャンバー４５ａの開口部に被覆部材を配置してもよい。続いて、図１２の（ｃ）に示すように、溶液７の溶媒は、フィルム３を介して第２のチャンバー４５ｂに充填されたドロー剤６に吸収される。続いて、図１２の（ｄ）に示すように、上面視において、例えば、溶液７がその液面から担体４が見える程度の量まで濃縮されても、溶液７が担体４に保持されているため、溶液７は、濃縮されにくくなる。これにより、所望の濃縮率に濃縮された溶液７を担体４に保持して得ることができる。
　なお、上記濃縮方法のフローにおいて、濃縮デバイス１００Ｆは、Ｘ軸方向に振盪されてもよい。このとき、濃縮デバイス１００Ｆは、さらに、溶液７をフィルム３の傾斜方向に振盪させる加振部（不図示）を有してもよい。これにより、溶液７がフィルム３の傾斜方向に振盪されるため、溶液７をフィルム３とより大きな面積で接触させる期間を周期的に発生させることができる。そのため、溶液７の濃縮速度が速められ、濃縮効率をさらに向上させることができる。
　（実施の形態２）
　［濃縮・分離装置］
　実施の形態２に係る濃縮・分離装置について説明する。図１３は、本実施の形態に係る濃縮・分離装置３００Ｂの構成を説明する図である。図１４は、図１３のＸＩＩＩＩ－ＸＩＩＩＩ線における概略断面図である。
　本実施の形態に係る濃縮・分離装置３００Ｂは、実施の形態１に係る濃縮・分離装置３００Ａのように、濃縮デバイス１００Ａと分離デバイス２００Ａとを別体で有する構成と異なり、１つの装置で濃縮及び分離を行うことができる。
　図１３及び図１４に示すように、本実施の形態に係る濃縮・分離装置３００Ｂは、溶液が注入される第１のチャンバー５５ａと、ドロー剤が充填される第２のチャンバー５５ｂと、第１のチャンバー５５ａの空間５１及び第２のチャンバー５５ｂの空間５２を区切るフィルム３と、第１のチャンバー５５ａの内部においてフィルム３の上に配置された担体４と、第１のチャンバー５５ａの内部においてフィルム３の上に配置された一対の電極２０と、を有する。
　本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、フィルム３は、溶液に対して透過性を示すとともに、複数種類の生体物質及びドロー剤に対して透過性を示さない半透性を有し、担体４は、多孔質構造を有する。
　一対の電極２０は、複数種類の生体物質の分離方向における担体４の両側に配置されている。なお、一対の電極２０のそれぞれは、チャンバー５５の側壁の内側から外側に貫通してよく、貫通することなく配置されていてもよい。この場合、例えば、チャンバー５５の側壁の内側から外側に向けて導線を這わせてもよい。
　本実施の形態では、上記構成を有することにより、濃縮された生体物質を含む溶液を濃縮装置から分離装置に移動させることなく、１つの装置で生体物質の濃縮から分離までの工程を簡便に行うことができる。
　［溶液の濃縮方法］
　本実施の形態に係る濃縮・分離装置３００Ｂは、実施の形態１において、濃縮デバイス１００Ａを用いて溶液を濃縮する方法（図３参照）と同様にして溶液を濃縮する。
　図示はしないが、濃縮・分離装置３００Ｂは、濃縮・分離装置３００Ｂの第２のチャンバー５５ｂにドロー剤６を充填し、フィルム３上に担体４を配置する。続いて、生体物質８を含む溶液７を第１のチャンバー５５ａに注入する。次いで、溶液７の溶媒は、フィルム３を介して第２のチャンバー５５ｂに充填されたドロー剤６に吸収される。次いで、例えば、上面視において、溶液７がその液面から担体４が見える程度の量まで濃縮されると、溶液７が担体４に保持されているため、フィルム３を介してドロー剤６と接触する面積が小さくなる。そのため、溶液７は、濃縮されにくくなる。これにより、所望の濃縮率に濃縮された溶液７を担体４に保持して得ることができる。
　なお、濃縮・分離装置３００Ｂは、溶液７を濃縮するフローにおいて、Ｘ軸方向に振盪されてもよい。このとき、濃縮・分離装置３００Ｂは、さらに、溶液７をフィルム３の傾斜方向に振盪させる加振部（不図示）を有してもよい。これにより、溶液７がフィルム３の傾斜方向に振盪されるため、溶液７をフィルム３とより大きな面積で接触させる期間を周期的に発生させることができる。そのため、溶液７の濃縮速度が速められ、溶液７の濃縮効率を向上させることができる。
　［生体物質の分離方法］
　続いて、濃縮・分離装置３００Ｂを用いて、生体物質を分離する方法について説明する。図１５は、分離方法のフローを説明する図である。
　図１５の（ａ）に示すように、濃縮・分離装置３００Ｂにて、生体物質を含む溶液を濃縮し終えたとき、担体４（図１３参照）には生体物質が吸着されている。このように生体物質が吸着された担体を分離担体１４という。続いて、図１５の（ｂ）に示すように、濃縮・分離装置３００Ｂの一対の電極２０に電圧を印加し、生体物質を分離する。
　以下、実施例にて本開示の濃縮デバイスを具体的に説明するが、本開示は以下の実施例のみに何ら限定されるものではない。
　なお、実施例１及び比較例１では、以下の濃縮デバイスを使用して生体物質の濃縮を行った。
　［濃縮デバイス］
　図１６は、実施例にて使用した濃縮デバイス１００Ｇの概要を説明する図である。図１６の（ａ）は、濃縮デバイス１００Ｇの上面図を示し、図１６の（ｂ）は、図１６の（ａ）のＢ－Ｂ線における概略断面図を示す。
　図１６の（ａ）に示すように、濃縮デバイス１００Ｇでは、上面視において、チャンバー６５の形状は、正方形である。チャンバー６５の外形の大きさは、縦が８ｃｍ及び横が８ｃｍであり、内形の大きさは、縦が６ｃｍ及び横が６ｃｍである。
　フィルム３は、ＭＷＣＯ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｗｅｉｇｈｔ　Ｃｕｔｏｆｆ）値が３．５Ｋのセルロース膜を使用し、傾斜角θ＝６°となるように配置した。
　担体４は、縦が２ｃｍ及び横が０．２ｃｍのセルロースアセテート膜を使用した。
　ドロー剤６は、分子量２０ＫのＰＥＧ（ポリエチレングリコール）粉末を用い、第２のチャンバー６５ｂに充填した。
　［生体物質］
　生体物質として、分子量６６ｋＤａのＢＳＡ（牛血清アルブミン）を用いた。生体物質を含む溶液（以下、試料）として、１μｇ／ｍｌのＢＳＡ緩衝液を用いた。
　（実施例１）
　（１）試料の濃縮
　濃縮デバイス１００Ｇの第１のチャンバー６５ａに、試料注入し、回転数１４０ｒｐｍで振盪しながら、３０分間濃縮した。
　（２）生体物質の分離
　試料を濃縮した後、第１のチャンバー６５ａから生体物質が吸着された担体４（以下、分離担体１４）を取り出した。分離担体１４を分離デバイス（ここでは、等電点電気泳動装置）に配置し、等電点電気泳動を行った。等電点電気泳動は、分離担体１４の分離方向における両端に白金電極を接触させ、２００Ｖの電圧を印加し、１０分間行った。等電点電気泳動中の電流値の推移を図１８に示す。
　（３）生体物質の検出
　等電点電気泳動により分離された生体物質をＣＢＢ（Ｃｏｏｍａｓｓｉｅ　Ｂｒｉｌｌｉａｎｔ　Ｂｌｕｅ）で染色し、検出した。ＣＢＢ染色の結果を図１９に示す。
　（比較例１）
　（１）分離担体の準備
　未濃縮の試料を担体４に吸収させた。
　（２）生体物質の分離
　未濃縮の試料を吸収させた担体４を分離担体とし、分離デバイスに配置し、等電点電気泳動を行った。等電点電気泳動は、実施例１と同様の条件で行った。等電点電気泳動中の電流値の推移を図１７に示す。
　（３）生体物質の検出
　実施例１と同様に、等電点電気泳動により分離された生体物質をＣＢＢで染色し、検出した。ＣＢＢ染色の結果を図１９に示す。
　［結果］
　実施例１及び比較例１で得られた試料について、等電点電気泳動中の電流値の推移を比較した。図１７は、比較例１（未濃縮のＢＳＡ緩衝液）の電流値の推移を示し、図１８は、実施例１（濃縮後のＢＳＡ緩衝液）の電流値の推移を示す。
　図１７及び図１８から、実施例１では、比較例１の電流値の５倍以上の値で電流値が推移していた。そのため、濃縮デバイス１００Ｆにて試料が濃縮されていることが分かった。
　また、実施例１及び比較例で得られた試料について、タンパク質を染色し、染色強度を比較した。図１９の（ａ）は、比較例１で得られた試料のＣＢＢ染色結果を示し、図１９の（ｂ）は、実施例１で得られた試料のＣＢＢ染色結果を示す。
　図１９から、実施例１で得られた試料は、比較例１で得られた試料よりも濃く染色されていた。そのため、濃縮デバイス１００Ｇにて試料が濃縮されていることが分かった。
　以上の結果から、フィルム３上に担体４を配置して試料の濃縮を行うと、試料の濃縮を行いながら担体４に生体物質（ここでは、ＢＳＡ）を吸着させることができることを確認できた。
　したがって、本開示に係る濃縮・分離装置を用いると、生体試料に含まれる微量の生体物質を短時間で効率よく濃縮することができ、濃縮から分離までの工程を簡便に行うことができた。
　以上、本開示に係る濃縮デバイス及び濃縮・分離装置について、実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態及び変形例に施したものや、実施の形態及び変形例における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本開示の範囲に含まれる。
　なお、上述した実施の形態１及び実施の形態２では、フィルムは、半透膜である例を説明したが、フィルムは、性質の異なる領域を有してもよい。より具体的には、フィルムは、溶液の溶媒と生体物質とドロー剤とを透過しない非透過性を示す領域を有してもよい。以下に具体的に説明する。
　（他の実施の形態）
　［濃縮デバイス］
　以上、上記実施の形態及び変形例について、半透膜であるフィルム上に生体物質を吸着する担体を配置する例について説明したが、フィルムは非透過性を示す領域を有してもよい。図２０は、本実施の形態における濃縮デバイス１００Ｈの上面図である。図２１は、図２０のＸＸＩ－ＸＸＩ線における概略断面図である。
　図２０及び図２１に示すように、濃縮デバイス１００Ｈは、下側に底部を有するチャンバー７５内の空間を上下に区切るように、フィルム７３が配置されている。濃縮デバイス１００Ｈは、溶液が注入される第１のチャンバー７５ａと、ドロー剤６が充填される第２のチャンバー７５ｂと、第１のチャンバー７５ａの空間７１及び第２のチャンバー７５ｂの空間７２を区切るフィルム７３と、を有する。フィルム７３は、第１の領域７３ａ及び第２の領域７３ｂを有する。フィルム７３は、溶液の液面に対して傾斜角θとなるように配置される。
　濃縮デバイス１００Ｈは、さらに、第１のチャンバー７５ａにおいて、第２の領域７３ｂ上に、生体物質を吸着する担体４を有する。
　濃縮デバイス１００Ｈは、第２の領域７３ｂ上に、生体物質を吸着する担体４を備えることにより、所望の濃縮率に溶液７を濃縮しながら生体物質を担体４に吸着させることができる。これにより、フィルム７３が第２の領域７３ｂを有しない場合と比べて、溶液７を所望の濃縮率に容易に調整することができる。また、例えば、吸着される生体物質の濃度が担体４の内部で偏ることを低減することもできる。これにより、生体物質を分離に供した場合、生体物質をより高精度に分離することができる。
　（他の実施の形態の変形例１）
　他の実施の形態の変形例１における濃縮デバイスについて説明する。図２２は、本変形例における濃縮デバイス１００Ｉの上面図である。図２３は、図２２のＸＸＩＩＩ－ＸＸＩＩＩ線における概略断面図である。
　本変形例における濃縮デバイス１００Ｉでは、フィルム８３は、溶液の溶媒に対して透過性を示すとともに、生体物質及びドロー剤に対して透過性を示さない半透性を有する。
　本変形例では、フィルム８３自体が半透性を示す第１の領域と非透過性を示す第２の領域を有するのではなく、フィルム８３と防止部材８０とが接する領域を第２の領域８３ｂとし、フィルム８３と防止部材８０とが接しない領域を第１の領域８３ａとする。
　防止部材８０は、浸透圧の高いドロー剤６と生体物質を含む溶液とが半透膜であるフィルム８３を介して接触することを防止する。高浸透圧のドロー剤６と生体物質を含む溶液とがフィルム８３を介して接触しない場合、溶媒はフィルム８３を透過しにくくなる。そのため、防止部材８０は、ドロー剤６が第２の領域８３ｂに対応するフィルム８３の領域に接することを防止する。なお、防止部材８０は、内部が空洞であってもよい。また、防止部材８０は、フィルム８３の下面と接する部分を被覆する部材であってもよく、第１の領域８３ａ及び第２の領域８３ｂの境界に沿って第２のチャンバー８５ｂの空間８２を区切る壁状の部材であってもよい。
　（他の実施の形態の変形例２）
　本変形例における濃縮デバイスについて説明する。図２４は、本変形例における濃縮デバイス１００Ｊの上面図である。図２５は、図２４のＸＸＶ－ＸＸＶ線における概略断面図である。
　図２４に示すように、本変形例における濃縮デバイス１００Ｊでは、フィルム９３は、上面視において、第１の領域７３ａ及び第２の領域７３ｂの並び方向に対して直交する対称軸を有し、第１の領域７３ａ及び第２の領域７３ｂのそれぞれが対称軸に対して対称に配置されている。
　これにより、濃縮デバイス１００Ｊでは、生体物質を含む溶液がフィルム９３に接触する面積をさらに大きくすることができるため、溶液をより効率よく濃縮することができる。さらに、濃縮デバイス１００Ｊが加振部（不図示）を有する場合、例えば、第１の領域７３ａ及び第２の領域７３ｂの並び方向と平行な方向、つまり、Ｘ軸方向に溶液を振盪させるため、溶液を第１の領域７３ａとより大きな面積で接触させる期間をより短い周期で発生させることができる。
　また、図２５に示すように、濃縮デバイス１００Ｊは、チャンバー９５内の上下の空間９１ａ及び９２ａを区切るようにフィルム９３が配置されている。図２４及び図２５に示すように、フィルム９３は、２枚のフィルム７３から構成されている。２枚のフィルム７３は、第２の領域７３ｂの第１の領域７３ａ側の端部と反対側の端部とが接するように配置されている。これにより、２枚のフィルム７３から構成されるフィルム９３は、上面視において、対称軸を有し、第１の領域７３ａ及び第２の領域７３ｂのそれぞれが対称軸に対して対称に配置される。また、２枚のフィルム７３は、それぞれ、第１のチャンバー９５ａに溶液を注入した場合、溶液の液面に対して傾斜するように配置される。このときの傾斜角をθ度とする。本実施の形態では、第２のチャンバー９５ｂの空間９２ａは、フィルム９３の対称軸を含むＹＺ平面に対して対称に形成される。
　なお、本変形例では、フィルム９３は、２枚のフィルム７３から構成される例を説明したが、これに限られない。フィルム９３は、２枚のフィルムが一体となって形成されていてもよい。この場合、例えば、フィルム９３は、２枚のフィルムの境界を、フィルム９３を左右対称に区切る対称軸として有する。
　（他の実施の形態の変形例３）
　他の実施の形態の変形例３における濃縮デバイスについて説明する。図２６は、本変形例における濃縮デバイス１００ＫをＸＹ平面に平行な面で切断した概略断面図である。
　図２６に示すように、本変形例では、フィルム９３の対称軸に沿って、支持部９７を備える点で、濃縮デバイス１００Ｊと異なる。支持部９７は、２枚のフィルム７３を対称軸に沿って支持する。これにより、濃縮デバイス１００Ｊと比べて、第２のチャンバー９５ｂの空間９２ｂの体積を大きくすることができるため、第２のチャンバー９５ｂに充填されるドロー剤６の量を増加させることができる。そのため、濃縮に供する溶液の量を増やすことができる。
　また、濃縮デバイス１００Ｊと比べて、第１のチャンバー９５ａの空間９１ｂに対する第２のチャンバー９５ｂの空間９２ｂの体積比を大きくすることができる。これにより、濃縮デバイス１００Ｋは、濃縮デバイス１００Ｊと比べて、同じドロー剤と溶液の組み合わせの場合でも、溶液をより高い濃度まで濃縮することができる。
　なお、本変形例においても、濃縮デバイス１００Ｊのフィルム９３と同様に、フィルム９３は、２枚のフィルムが一体となって形成されていてもよい。また、フィルム９３は、実施の形態１の変形例４のように、２枚のフィルムの外形がそれぞれ台形であってもよい。
　本開示に係る濃縮デバイスは、生体物質を含む溶液を効率よく濃縮することができる。また、特別な操作を必要とせず、簡便に実施することができるため、生体状態の検査キットとして利用可能である。
　１、２１ａ、２１ｂ、４１、５１、６１、７１、８１、９１ａ、９１ｂ　第１のチャンバーの空間
　２、２２ａ、２２ｂ、４２、５２、６２、７２、８２、９２ａ、９２ｂ　第２のチャンバーの空間
　３、１３、２３、３３、７３、８３、９３　フィルム
　７３ａ、８３ａ　第１の領域
　７３ｂ、８３ｂ　第２の領域
　４　担体
　５、１５、２５、３５、４５、５５、６５、７５、８５、９５　チャンバー
　５ａ、２５ａ、４５ａ、５５ａ、６５ａ、７５ａ、８５ａ、９５ａ　第１のチャンバー
　５ｂ、２５ｂ、４５ｂ、５５ｂ、６５ｂ、７５ｂ、８５ｂ、９５ｂ　第２のチャンバー
　６　ドロー剤
　７　溶液
　８　生体物質
　１０　容器
　１４　分離担体
　２０　電極
　２７、９７　支持部
　８０　防止部材
　１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ、１００Ｇ、１００Ｈ、１００Ｉ、１００Ｊ、１００Ｋ　濃縮デバイス
　２００Ａ　分離デバイス
　３００Ａ、３００Ｂ　濃縮・分離装置

Claims (7)

  1. 　生体物質を含む溶液を濃縮する濃縮デバイスであって、
    　前記濃縮デバイスは、
    　前記溶液が注入される第１のチャンバーと、
    　ドロー剤が充填される第２のチャンバーと、
    　前記第１のチャンバーの空間及び前記第２のチャンバーの空間を区切るフィルムと、
    　前記第１のチャンバーの内部において前記フィルムの上に配置された担体と、
    　を有し、
    　前記フィルムは、前記溶液の溶媒に対して透過性を示すとともに、前記生体物質及び前記ドロー剤に対して透過性を示さない半透性を有し、
    　前記担体は、多孔質構造を有する、
    　濃縮デバイス。
  2. 　前記第１のチャンバーに前記溶液を注入した場合において、
    　前記フィルムは、前記溶液の液面に対して傾斜するように配置されており、
    　前記担体は、前記第１のチャンバーに注入された前記溶液の液底に配置されている、
    　請求項１に記載の濃縮デバイス。
  3. 　前記担体は、膜である、
    　請求項１又は請求項２に記載の濃縮デバイス。
  4. 　前記担体は、セルロースを含む、
    　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の濃縮デバイス。
  5. 　前記担体は、表面にアセチル基を有する、
    　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の濃縮デバイス。
  6. 　複数種類の生体物質を含む溶液を濃縮し、前記濃縮した溶液を用いて前記複数種類の生体物質を分離する濃縮・分離装置であって、
    　前記濃縮・分離装置は、
    　前記溶液が注入される第１のチャンバーと、
    　ドロー剤が充填される第２のチャンバーと、
    　前記第１のチャンバーの空間及び前記第２のチャンバーの空間を区切るフィルムと、
    　前記第１のチャンバーの内部において前記フィルムの上に配置された担体と、
    　前記第１のチャンバーの内部において前記フィルムの上に配置された一対の電極と、
    　を有し、
    　前記フィルムは、前記溶液に対して透過性を示すとともに、前記複数種類の生体物質及び前記ドロー剤に対して透過性を示さない半透性を有し、
    　前記担体は、多孔質構造を有し、
    　前記一対の電極は、前記複数種類の生体物質の分離方向における前記担体の両側に配置されている、
    　濃縮・分離装置。
  7. 　複数種類の生体物質を含む溶液を濃縮し、前記濃縮した溶液を用いて前記複数種類の生体物質を分離する濃縮・分離装置であって、
    　前記濃縮・分離装置は、濃縮デバイスと分離デバイスとを有し、
    　前記濃縮デバイスは、
    　前記溶液が注入される第１のチャンバーと、
    　ドロー剤が充填される第２のチャンバーと、
    　前記第１のチャンバーの空間及び前記第２のチャンバーの空間を区切るフィルムと、
    　前記第１のチャンバーの内部において前記フィルムの上に配置された担体と、
    　を有し、
    　前記フィルムは、前記溶液に対して透過性を示すとともに、前記複数種類の生体物質及び前記ドロー剤に対して透過性を示さない半透性を有し、
    　前記担体は、多孔質構造を有し、
    　前記分離デバイスは、
    　容器と、
    　前記容器の内部に配置された一対の電極と、
    　を備え、
    　前記担体は、前記第１のチャンバーに対して脱着可能であり、且つ、前記一対の電極の間に脱着可能である、
    　濃縮・分離装置。
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