JP2019162624A

JP2019162624A - 濾過装置及び濾過方法

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Publication number: JP2019162624A
Application number: JP2019077042A
Authority: JP
Inventors: 近藤　孝志; Takashi Kondo; 孝志近藤; 萬壽　優; Masaru Manjiyu; 萬壽　　優; 順子渡邉; Junko Watanabe
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2019-04-15
Publication date: 2019-09-26
Anticipated expiration: 2036-06-24
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Abstract

【課題】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の提供。【解決手段】生物由来物質６１を含む液体６０を導入する導入口１１と液体を排出する排出口１２とを有する容器部１０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２１を有する膜部２０と、を備え、膜部は、第１主面ＶＳ１と、第１主面よりも上側に位置する第２主面ＶＳ２とを有し、膜部の第１主面から第２主面へ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ことを特徴とする濾過装置１００Ａ。【選択図】図１

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。

国際公開第２０１５／０１９８８９号

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、
前記膜部は、第１主面と、前記第１主面よりも上側に位置する第２主面とを有し、
前記膜部の前記第１主面から前記第２主面へ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、
前記膜部の第１主面から前記第１主面よりも上側に位置する第２主面へ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。

本発明に係る実施の形態１の濾過装置の概略構成図本発明に係る実施の形態１における膜部の一部を示す概略図図２の膜部の一部を厚み方向から見た概略図本発明に係る実施の形態１の濾過方法を示すフローチャート本発明に係る実施の形態１の濾過装置の動作を示す図本発明に係る実施の形態１の濾過装置の動作を示す図本発明に係る実施の形態１の濾過装置の動作を示す図本発明に係る実施の形態１の濾過装置の動作を示す図参考例の濾過装置の動作を示す図参考例の濾過装置の動作を示す図参考例の濾過装置の動作を示す図参考例の濾過装置の動作を示す図本発明に係る実施の形態１の濾過装置における液体中に含まれる生物由来物質濃度の測定結果を示す図参考例の濾過装置における液体中に含まれる生物由来物質濃度の測定結果を示す図本発明に係る実施の形態１の濾過装置における生物由来物質の漏れ率の測定結果を示す図参考例の濾過装置における生物由来物質の漏れ率の測定結果を示す図本発明に係る実施の形態１の変形例の濾過装置の概略構成図本発明に係る実施の形態２の濾過装置の概略構成図本発明に係る実施の形態２の濾過装置の動作を示す図本発明に係る実施の形態２の濾過装置の動作を示す図本発明に係る実施の形態２の濾過装置の動作を示す図本発明に係る実施の形態２の濾過装置の動作を示す図本発明に係る実施の形態３の濾過装置の概略構成図本発明に係る実施の形態３の濾過装置の動作を示す図本発明に係る実施の形態３の濾過装置の動作を示す図本発明に係る実施の形態４の濾過装置の概略構成図本発明に係る実施の形態４の濾過装置の動作を示す図本発明に係る実施の形態４の濾過装置の動作を示す図本発明に係る実施の形態４の濾過装置の動作を示す図本発明に係る実施の形態４の濾過装置の動作を示す図本発明に係る実施の形態４の濾過装置の動作を示す図本発明に係る実施の形態４の濾過装置の動作を示す図

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、
前記膜部は、第１主面と、前記第１主面よりも上側に位置する第２主面とを有し、
前記膜部の前記第１主面から前記第２主面へ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は、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は、前記膜部の少なくとも一部は、鉛直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。

このような構成により、液体容器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、液体容器内の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は、前記膜部を下方に移動させる移動部を備えてもよい。

このような構成により、液体の減少に伴い膜部を下方に移動させることで、膜部を液面付近に配置した状態を維持することができる。そのため、膜部における生物由来物質による目詰まりを更に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、
前記膜部の第１主面から前記第１主面よりも上側に位置する第２主面へ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工程、
を含んでもよい。

前記濾過方法において、前記分離する工程は、鉛直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。

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、前記膜部を下方に移動させる工程を含んでもよい。

このような構成により、液体の減少に伴い膜部を下方に移動させることによって、膜部を液面付近に配置した状態を維持することができる。そのため、膜部における生物由来物質による目詰まり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と、膜部２０を移動させる移動部５０とを備える。

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、***、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、実施の形態１において、容器部１０は、容器部１０の軸方向が鉛直方向と同じ方向となるように配置されている。容器部１０の導入口１１は、排出口１２よりも鉛直下側に位置する。容器部１０の導入口１１には、膜部２０が設けられている。また、容器部１０の導入口１１は、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の外壁には、移動部５０が取り付けられている。

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。

実施の形態１においては、図１に示すように、鉛直方向下側の主面を第１主面ＶＳ１とし、第１主面ＶＳ１よりも鉛直方向上側に位置する主面を第２主面ＶＳ２と定義する。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。また、膜部２０において、膜部２０の厚み方向から見て第２主面ＶＳ２側を上側とし、第１主面ＶＳ１側を下側と定義する。膜部２０は、容器部１０の導入口１１に設けられている。実施の形態１において、膜部２０は、容器部１０の内壁に対して第１主面ＶＳ１及び第２主面ＶＳ２が垂直となるように配置されている。即ち、膜部２０の第１主面ＶＳ１及び第２主面ＶＳ２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）に対して垂直とな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ＶＳ１及び第２主面ＶＳ２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は、容器部１０の直径よりも大きい開口を有する容器である。図１に示すように、液体容器３０に保持された液体６０内に容器部１０の導入口１１が配置される。実施の形態１においては、容器部１０の外壁と液体容器３０の内壁との間に隙間が形成されている。この隙間は、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通気口３１として機能する。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と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。

＜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、吸引部４０によって、容器部１０の導入口１１から排出口１２へ吸い上げられる（図１に示す矢印８０）。即ち、液体６０は、膜部２０の第１主面ＶＳ１から第１主面ＶＳ１より鉛直方向上側に位置する第２主面ＶＳ２へ通過する。

＜移動部＞
移動部５０は、膜部２０を下方に移動させるものである。具体的には、移動部５０は、液体容器３０内に保持された液体６０に向かって膜部２０を移動させる。図１に示すように、実施の形態１において、移動部５０は、容器部１０の外壁に取り付けられている。移動部５０は、吸引部４０による液体容器３０内の液体６０の減少に伴って、容器部１０を鉛直下方向に移動させている（図１に示す矢印８２）。これにより、移動部５０は、容器部１０を方向８２へ向かって移動させることによって、容器部１０の導入口１１を液体６０内に配置した状態を維持することができる。実施の形態１においては、膜部２０を液体容器３０に保持された液体６０の液面付近に配置する。液面付近とは、液体容器３０内において、生物由来物質６１の濃度が低い部分であり、実施の形態１においては、導入口１１に設けられた膜部２０の第１主面ＶＳ１が少なくとも液体６０に接する位置である。

［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。

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。

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、容器部１０の導入口１１を液体６０内に配置する。具体的には、容器部１０の導入口１１を液体容器３０内に保持された液体６０内に配置する。容器部１０の配置は、移動部５０によって行われてもよい。容器部１０の導入口１１は、液体６０の液面付近に配置される。

ステップＳＴ１４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ＳＴ１４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ＳＴ１５を含む。ステップＳＴ１５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ＶＳ１から第１主面ＶＳ１より鉛直方向上側に位置する第２主面ＶＳ２を通過する。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ＳＴ１４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ＳＴ１６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。

ステップＳＴ１４において、膜部２０を下方に移動させるステップＳＴ１７を含んでもよい。吸引部４０によって液体６０を吸引することによって、液体容器３０内に保持された液体６０が減少していく。移動部５０によって容器部１０を液体容器３０内の液体６０に向かって下方に移動させることにより、容器部１０の導入口１１を液体６０の液面付近に配置した状態を保つことができる。

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〜ＳＴ１６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５Ｄを用いて詳細に説明する。
図５Ａ〜図５Ｄは、濾過装置１００Ａの動作を示す。なお、図５Ａ〜図５Ｄは、説明を簡略化するために吸引部４０及び移動部５０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の導入口１１を液体容器３０内に保持された液体６０内に配置する。このとき、膜部２０は、液体６０の液面付近に配置される。

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に向かって液体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ＶＳ１から第２主面ＶＳ２へ通過する。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ＶＳ１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ＶＳ１に、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。濾過時間の増加に伴って生物由来物質６１が更に膜部２０に集合していくため、ケーク層Ａ１は、更に厚くなっていく。

図５Ｄに示すように、ケーク層Ａ１の厚さが大きくなると、ケーク層Ａ１の下層Ａ２において、生物由来物質６１が集合と離脱を繰り返す。この生物由来物質６１の集合と離脱によって、ケーク層Ａ１の厚みの増大が停止して目詰まりが抑制されるため、濾過が停止しない。即ち、濾過装置１００Ａでは、濾過を停止するほどケーク層Ａ１が厚くならないため、生物由来物質６１の分離を継続することができる。

生物由来物質６１の集合と離脱について詳細に説明する。
ケーク層Ａ１が膜部２０の第１主面ＶＳ１に形成されると、ケーク層Ａ１によって膜部２０の貫通孔２１が塞がれるため、圧力抵抗が生じる。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、ケーク層Ａ１の下層Ａ２において、圧力抵抗の増大が生じると、吸引部４０による吸引力が小さくなる。また、液体６０中の生物由来物質６１には、自重による重力方向への力がかかっている。ケーク層Ａ１の下層Ａ２において、吸引部４０による吸引力が重力方向への力よりも大きい場合、生物由来物質６１は、ケーク層Ａ１に集合する。一方、吸引部４０による吸引力が重力方向への力よりも小さい場合、生物由来物質６１は、ケーク層Ａ１から離脱する。このように、濾過装置１００Ａでは、吸引部４０の吸引力と、重力方向への力とのバランスによって、生物由来物質６１の集合と離脱を繰り返している。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。

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、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、鉛直方向下側から上側に向かって液体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が下方に向かって流れる。即ち、参考例の濾過装置において、液体６０は、容器部１１０の導入口１１１から排出口１１２に向かって流れる（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ＶＳ１２上には、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上に堆積する。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、膜部２０の第１主面ＶＳ１に形成されたケーク層Ａ１の下層Ａ２で、生物由来物質６１の集合と離脱が繰り返し行われている。このため、濾過装置１００Ａでは、生物由来物質６１による目詰まりが原因で濾過が停止することがない。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］
＜高濃度の液体の濾過＞
濾過装置１００Ａにおける液体６０の濾過と、参考例の濾過装置における液体６０の濾過について、図７及び図８を用いて説明する。
図７は、濾過装置１００Ａによって液体６０を濾過した場合の生物由来物質６１の濃度の測定結果を示す。図７において、縦軸は濾過に要した時間（ｍｉｎ）を示し、横軸は生物由来物質６１の濃度（ｃｅｌｌ／ｍｌ）を示す。図８は、参考例の濾過装置によって液体６０を濾過した場合の生物由来物質６１の濃度の測定結果を示す。図８において、縦軸は濾過に要した時間（ｍｉｎ）を示し、横軸は生物由来物質６１の濃度（ｃｅｌｌ／ｍｌ）を示す。生物由来物質６１の濃度とは、１ｍｌ当たりの生物由来物質６１の数を意味する。尚、生物由来物質として有核細胞であるＨＬ−６０、溶液として生理食塩水を使用した。

図７及び図８における濾過の測定条件について説明する。
濾過装置１００Ａ及び参考例の濾過装置において、液体６０を濾過して８０％の液量を抽出して廃棄した後、膜部で捕捉された生物由来物質６１を含む液体６０の濃度をそれぞれ測定した。また、液体６０の濾過に要した時間についても測定した。

詳細な条件については、以下に示す。
膜部の直径：φ６ｍｍ
貫通孔の孔径：２．５μｍ
貫通孔の孔間隔：３．６μｍ
吸引開始時におけるシリンジの吸引速度：０．２ｍｌ／ｍｉｎ
液量：１．０ｍｌ
液体抽出量：０．８ｍｌ

図７に示すように、濾過装置１００Ａにおいては、液体６０を濾過して８０％の液量を抽出して廃棄した場合、液体６０中の生物由来物質６１の上限濃度は、約１．０×１０^７ｃｅｌｌ／ｍｌであった。また、液体６０を濾過して８０％の液量を抽出するまでの時間は、約１３ｍｉｎであった。

図８に示すように、参考例の濾過装置において、液体６０を濾過して８０％の液量を抽出して廃棄した場合、液体６０中の生物由来物質６１の上限濃度は、約２．０×１０^６ｃｅｌｌ／ｍｌであった。また、液体６０を濾過して８０％の液量を抽出するまでの時間は、約２０ｍｉｎであった。なお、参考例の濾過装置においては、生物由来物質６１の濃度が約１．０×１０^７ｃｅｌｌ／ｍｌの液体６０の濾過を試みたが、１時間経過しても濾過が進まなかった。

このように、濾過装置１００Ａは、参考例の濾過装置に比べて、より短時間で、高い濃度の液体６０を濾過することができる。即ち、濾過装置１００Ａは、参考例の濾過装置と比べて、生物由来物質６１の濾過の限界濃度が高く、より短い時間で液体６０の濾過を行うことができる。

＜生物由来物質の漏れ率＞
濾過装置１００Ａにおける生物由来物質６１の漏れ率と、参考例の濾過装置における生物由来物質６１の漏れ率について、図９及び図１０を用いて説明する。
図９は、濾過装置１００Ａによって液体６０を濾過した場合の生物由来物質６１の漏れ率の測定結果を示す。図９において、縦軸は生物由来物質６１の漏れ率（％）を示し、横軸は生物由来物質６１の濃度（ｃｅｌｌ／ｍｌ）を示す。図１０は、参考例の濾過装置によって液体６０を濾過した場合の生物由来物質６１の漏れ率の測定結果を示す。図９及び図１０における生物由来物質の漏れ率の測定条件は、上述した図７及び図８における濾過の測定条件と同じである。漏れ率とは、膜部を通過した生物由来物質の割合を意味する。漏れ率は、（膜部を通過した生物由来物質の数）／（濾過前の液体中に含まれる生物由来物質の数）×１００で計算される。

図９に示すように、濾過装置１００Ａにおいて、液体６０を濾過して８０％の液量を抽出して廃棄した場合、生物由来物質６１の漏れ率の上限は、約７％であった。即ち、濾過装置１００Ａにおける生物由来物質６１の回収率は、約９３％であった。

図１０に示すように、参考例の濾過装置においては、液体６０を濾過して８０％の液量を抽出して廃棄した場合、生物由来物質６１の漏れ率の上限は、約１５％であった。即ち、濾過装置１００Ａにおける生物由来物質６１の回収率は、約８５％であった。

このように、濾過装置１００Ａは、参考例の濾過装置に比べて、より高い回収率を実現することができる。より詳しく説明すると、参考例の濾過装置では、膜部１２０の近傍の圧力が上昇し、元来変形能が高い生物由来物質が変形し、膜部１２０の貫通孔を通過してしまうことがある。一方、濾過装置１００Ａの場合には、膜部２０近傍の圧力は比較的低く、生物由来物質の変形を少なく保ったまま濾過作業ができるため、膜部２０の貫通孔を通過してしまうことは少ない。したがって、濾過装置１００Ａは、参考例の濾過装置に比べて、高い回収率で生物由来物質６１を回収することができる。

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、膜部２０は、第１主面ＶＳ１から第１主面ＶＳ１より鉛直方向上側に位置する第２主面ＶＳ２へ生物由来物質６１を含む液体６０を通過させている。即ち、濾過装置１００においては、鉛直方向下側から上側に向かって膜部２０に液体６０を通過させて、濾過を行っている。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、より短い時間で、より高い濃度の液体６０を濾過することができる。また、濾過装置１００Ａでは、参考例の濾過装置と比べて、生物由来物質６１の回収率を高くすることができる。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、容器部１０の外壁と液体容器３０の内壁との間に隙間を形成することによって、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、吸引により液体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。なお、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ＶＳ１から第２主面ＶＳ２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に通過させ、生物由来物質６１を液体６０から分離することができる。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。

濾過装置１００Ａにおいて、移動部５０は、液体容器３０内の液体６０の減少に伴い、容器部１０を液体６０に向かって移動させている。このような構成によって、膜部２０を生物由来物質６１の濃度が低い液面付近に配置した状態を維持しながら、濾過を行うことができる。また、容器部１０の導入口１１を液体６０の液面付近に配置した状態を維持する事によって、容器部１０の外壁に生物由来物質６１が付着することを抑制することができる。

なお、実施の形態１において、容器部１０は、容器部１０の軸方向が鉛直方向と同じになるように配置す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の軸方向が鉛直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ＶＳ１から第１主面ＶＳ１より鉛直方向上側に位置する第２主面ＶＳ２へ液体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の鉛直方向上側に第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、鉛直方向に対して第１主面ＶＳ１及び第２主面ＶＳ２が垂直となるように配置されているが、これに限定されない。図１１は、実施の形態１の変形例の濾過装置１００Ｂを示す。図１１に示す濾過装置１００Ｂのように、膜部２０を鉛直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、水平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、鉛直方向に対して斜め方向に配置されてもよい。このような構成により、膜部２０で形成されるケーク層の許容量が増大するため、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。即ち、膜部２０を斜めに配置することで、膜部２０が液体６０と接する面積をより大きくすることが可能となり、濾過効率が向上する。

実施の形態１において、液体容器３０は、容器部１０の外壁と液体容器３０の内壁との間に隙間を設けることによって、通気口３１を形成しているが、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ＶＳ１から第２主面ＶＳ２へ液体６０を通過させてもよい。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ＶＳ１から第２主面ＶＳ２へ液体６０を通過させてもよい。

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。例えば、吸引部４０は、ポンプ等であってもよく、液体６０を吸引できる装置であればよい。

実施の形態１において、液体容器３０、吸引部４０、及び移動部５０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１において、濾過装置１００Ａは、生物由来物質６１の濾過に用いる例について説明したが、これに限定されない。例えば、細胞を培養している培養容器の中の培地を交換するために、濾過装置１００Ａが用いられてもよい。濾過装置１００Ａを用いて細胞培養中に培地を交換する場合においても、細胞による膜部２０の目詰まりを抑制することができる。例えば、接着性細胞の培地交換する際に、接着性細胞自体が培養容器の内壁に引っ付くため、膜部２０へ接触しにくくなる。このため、濾過装置１００Ａによれば、参考例の濾過装置と比べて、接着性細胞の培地交換の効率化を図ることができる。

（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１２を用いて説明する。
図１２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１２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、液体６０を導入する第１導入口１１ａが液体６０を排出する排出口１２ａよりも鉛直方向上側に位置するように湾曲した形状を有する容器部１０ａを備える点が異なる。また、濾過装置１００Ｃは、液体容器３０、吸引部４０、及び移動部５０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を導入する容器部１０ａと、液体６０から生物由来物質６１を分離する膜部２０ａを備える。

容器部１０ａは、液体６０を導入する第１導入口１１ａと、液体６０を排出する排出口１２ａを有し、第１導入口１１ａが排出口１２ａよりも鉛直方向上側に位置するように湾曲した形状を有している。実施の形態２において、容器部１０ａは、Ｕ字管形状を有している。具体的には、２つの管の底部を、Ｕ字に湾曲した管で連結して一体形成された形状を有する。

実施の形態２において、容器部１０ａは、一端側に液体６０を導入する第１導入口１１ａと洗浄水を導入する第２導入口１３を有し、他端側に液体６０を排出する排出口１２ａとピペット７０を挿入する挿入口１４を有する。具体的には、第１導入口１１ａは、容器部１０ａの一端に設けられている。第２導入口１３は、容器部１０ａの一端側の側壁に設けられた上方向に向かって延びる管に設けられている。排出口１２ａは、容器部１０ａの他端側の側壁に設けられた水平方向に延びる管に設けられている。挿入口１４は、容器部１０ａの他端に設けられている。容器部１０ａの一端側の第１導入口１１ａ及び第２導入口１３は、他端側の排出口１２ａよりも鉛直方向上側の位置に設けられている。

実施の形態２において、膜部２０ａは、複数の貫通孔２１を有する金属性薄膜であり、第１導入口１１ａと排出口１２ａとの間に配置されている。具体的には、膜部２０ａは、容器部１０ａの他端側の管の底部であって、他端側の管とＵ字に湾曲した管との連結部分に配置されている。膜部２０ａの第１主面ＶＳ１は、第２主面ＶＳ２より鉛直方向下側に位置する。

［濾過装置の動作］
濾過装置１００Ｃの動作について、図１３Ａ〜図１３Ｄを用いて説明する。
図１３Ａ〜図１３Ｃは、濾過装置１００Ｃにおける濾過の動作を示す。図１３Ｄは、濾過装置１００Ｃにおける生物由来物質６１の洗浄の動作を示す。

図１３Ａに示すように、第１導入口１１ａから容器部１０ａ内へ生物由来物質６１を含む液体６０を導入する（図１３Ａに示す矢印８３）。容器部１０ａ内に導入された液体６０は、液体６０の自重により排出口１２ａに向かって流れる（図１３Ａに示す矢印８５）。具体的には、容器部１０ａの一端側に位置する液体６０の液面が、他端側に位置する液体６０の液面より所定の距離ｈだけ高くなっているため、一端側の第１導入口１１ａから導入された液体６０が自重によって重力方向に流れる。重力方向に流れた液体６０は、勢いを維持したまま、容器部１０ａ内の湾曲した部分を流れ、排出口１２ａから排出される。このとき、液体６０が膜部２０ａの第１主面ＶＳ１から第１主面ＶＳ１より鉛直方向上側に位置する第２主面ＶＳ２へ流れる（図１３Ａに示す矢印８４）。このため、膜部２０ａの第１主面ＶＳ１において、生物由来物質６１を捕捉することができる。

図１３Ｂに示すように、膜部２０ａの第１主面ＶＳ１において生物由来物質６１の捕捉量が増大していくと、捕捉した生物由来物質６１によってケーク層が形成される。

図１３Ｃに示すように、膜部２０ａにおいてケーク層が形成された場合、挿入口１４からピペット７０を挿入する。挿入口１４に挿入されたピペット７０から液体６０を膜部２０ａに向かって注入する（図１３Ｃに示す矢印８６）。ピペット７０からの液体６０は、膜部２０の第２主面ＶＳ２から第１主面ＶＳ１に向かって流れる。このため、膜部２０ａを通過した液体６０を、膜部２０ａの第２主面ＶＳ２から第１主面ＶＳ１に向かって押し下げる（図１３Ｃに示す矢印８７）。膜部２０ａの第１主面ＶＳ１に捕捉されている生物由来物質６１が、第１主面ＶＳ１から離れることによってケーク層を取り除くことができる。ケーク層が取り除かれた後、濾過装置１００Ｃは、ピペット７０を挿入口１４から取り出し、第１導入口１１ａから生物由来物質６１を含む液体６０を導入することによって、濾過を継続することができる。

このように、濾過装置１００Ｃは、図１３Ａ〜図１３Ｃに示す動作を行うことによって、生物由来物質６１を含む液体６０を濾過している。また、濾過装置１００Ｃは、図１３Ａ〜図１３Ｃに示す動作を繰り返し行うことによって、液体６０を濃縮することもできる。

液体６０の濾過又は濃縮後において、濾過装置１００Ｃは、図１３Ｄに示すように、第２導入口１３から洗浄水を導入することによって、濾過した生物由来物質６１を洗浄することができる。濾過した生物由来物質６１を洗浄する場合、第１導入口１１ａからの液体６０の導入を停止し、第２導入口１３から洗浄水を導入する（図１３Ｄに示す矢印８８）。第２導入口１３から導入された洗浄水は、容器部１０の内部を通って、排出口１２ａから排出される（図１３Ｄに示す矢印８５）。また、膜部２０ａにおいて生物由来物質６１による目詰まりが発生した場合、挿入口１４にピペット７０を挿入し、ピペット７０から洗浄水を膜部２０ａに向かって注入する（図１３Ｄに示す矢印８９）。目詰まりが解消した後、挿入口１４からピペット７０を取り出して、第２導入口１３から洗浄水を導入する。

このように、濾過装置１００Ｃは、図１３Ｄに示す動作を行うことによって、濾過した生物由来物質６１を洗浄することができる。

［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。

濾過装置１００Ｃにおいて、容器部１０ａは、２つの管の底部をＵ字状に湾曲した管で連結したＵ字管形状を有している。容器部１０ａにおいて、一端側に設けられた液体６０を導入する第１導入口１１ａが、他端側に設けられた液体６０を排出する排出口１２ａよりも鉛直方向上側に位置する。また、膜部２０ａは、容器部１０ａの第１導入口１１ａと排出口１２との間に配置されており、第１主面ＶＳ１から第１主面ＶＳ１より鉛直方向上側に位置する第２主面ＶＳ２に液体６０を通過させている。このような構成により、第１導入口１１ａに導入された液体６０の自重によって、液体６０を膜部２０ａの第１主面ＶＳ１から第２主面にＶＳ２へ通過させ、液体６０から生物由来物質６１を分離することができる。

濾過装置１００Ｃにおいて、容器部１０ａの他端側にピペット７０を挿入する挿入口１４が設けられている。このような構成により、膜部２０ａにおいて目詰まりが生じた場合に、ピペット７０を挿入口１４に挿入し、ピペット７０から膜部２０ａの第２主面ＶＳ２から第１主面ＶＳ１に向かって液体６０を注入することができる。ピペット７０から注入された液体６０は、膜部２０ａの貫通孔２１を塞いでいる生物由来物質６１を第１導入口１１ａ側に押し戻すことによって、膜部２０ａの第１主面ＶＳ１に形成されたケーク層を取り除くことができる。

また、ピペット７０からの液体６０の注入による圧力は、生物由来物質６１の変形を生じさせるほど大きくならない。したがって、濾過装置１００Ｃにおいては、ピペット７０を用いて、生物由来物質６１を傷つけることなく、膜部２０ａの目詰まりを解消することができる。また、ピペット７０による液体６０の注入（ピペッティング）を繰り返し行うことによって、膜部２０ａにおいて目詰まりが生じない状態を維持することができる。

濾過装置１００Ｃにおいて、容器部１０ａの一端側に洗浄水を導入する第２導入口１３が設けられている。このような構成により、液体６０の濾過又は濃縮後に、第２導入口１３から洗浄水を導入することによって、膜部２０ａで捕捉された生物由来物質６１を容易に洗浄することができる。

なお、実施の形態２において、一端側に洗浄水を導入する第２導入口１３と、他端側にピペット７０を挿入する挿入口１４を設けた構成について説明したが、これに限定されない。例えば、第２導入口１３を設けずに、第１導入口１１ａから洗浄水を導入する構成であってもよい。また、挿入口１４を設けずに、排出口１２ａにピペット７０を挿入する構成であってもよい。このような構成により、簡易な構成で液体６０の濾過を行うことができる。

実施の形態２において、第２導入口１３から洗浄水を導入する構成について説明したが、これに限定されない。例えば、第２導入口１３から液体６０とは別の液体（置換液）を導入し、容器部１０内の液体６０を別の液体に置換してもよい。

実施の形態２において、挿入口１４に挿入されたピペット７０は、膜部２０ａの第１主面ＶＳ１に形成されたケーク層を取り除くために、膜部２０ａに向かって液体６０を注入する構成について説明したが、これに限定されない。例えば、ピペット７０は、容器部１０ａ内の液体６０を攪拌するために使用されてもよい。また、ピペット７０は、膜部２０ａに向かって置換液を導入し、容器部１０内の液体６０を別の液体に置換してもよい。ピペット７０は、挿入口１４を塞ぐように挿入することによって、ピペット７０からの液体６０の注入圧力を容器部１０ａ外に逃がさない閉鎖系でピペッティングを行ってもよい。

実施の形態２において、容器部１０ａは、Ｕ字形状の管について説明したが、これに限定されない。例えば、容器部１０ａの湾曲したＵ字の部分は、フレキシブル性と左右の管の高低差を持たせるためにゴム管を使用し、回収用の三方分岐を設けてもよい。このような構成により、生物由来物質６１を容易に回収することができる。

実施の形態２において、第１導入口１１ａから導入した液体６０の自重によって濾過を行う構成について説明したが、これに限定されない。例えば、第１導入口１１ａから液体６０を加圧することによって濾過を行ってもよい。このような構成により、短時間で濾過を行うことができる。

実施の形態２において、ピペット７０を用いた例を説明したが、ピペット７０は、必須の構成ではない。例えば、ピペット７０は、省略してもよいし、気体の加圧など他の要素に置換してもよい。

（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１４を用いて説明する。
図１４は、実施の形態３の濾過装置１００Ｄの概略構成を示す。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１４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が液体容器３０ｂの内壁を移動可能な構成を有している点が異なる。また、濾過装置１００Ｄは、濾過装置１００Ａと比べて、膜部２０ｂが容器部１０ｂの第１側壁１０ｂａに対して斜めに設けられている点が異なる。濾過装置１００Ｄは、吸引部４０を備えていない。

濾過装置１００Ｄは、生物由来物質６１を含む液体６０を導入する導入口１１ｂと液体６０を排出する排出口１２ｂとを有する容器部１０ｂと、導入口１１ｂと排出口１２ｂとの間に配置され、複数の貫通孔２１を有する膜部２０ｂと、液体６０を保持する液体容器３０ｂを備える。容器部１０ｂは、液体容器３０ｂの内部に取り付けられており、液体容器３０ｂの内部を移動可能である。濾過装置１００Ｄは、容器部１０ｂを下方に移動させることによって、液体容器３０ｂ内の液体６０を膜部２０ｂの第１主面ＶＳ１から第１主面ＶＳ１より鉛直方向上側に位置する第２主面ＶＳ２に通過させている。

実施の形態３において、容器部１０ｂは、液体容器３０内に配置される第１側壁１０ｂａと、液体容器３０外に配置される第２側壁１０ｂｂと、第１側壁１０ｂａと第２側壁１０ｂｂとを接続する第３側壁１０ｂｃを備える。

第１側壁１０ｂａは、液体容器３０内に配置され、液体容器３０ｂに保持された液体６０に向かって移動可能な内筒である。第１側壁１０ｂａの一端には、液体容器３０ｂ内の液体６０が導入される導入口１１ｂが設けられ、他端には、液体６０を排出する排出口１２ｂが設けられている。導入口１１ｂは、排出口１２ｂよりも鉛直方向下側に位置する。導入口１１ｂには、複数の貫通孔２１を有する膜部２０ｂが配置されている。

第１側壁１０ｂａにおいて、膜部２０ｂの外周部分は、液体容器３０ｂの内壁を摺動可能な材質、及び寸法で設計されている。即ち、膜部２０ｂの外周部分は、生物由来物質６１が膜部２０ｂの外周部分と液体容器３０ｂの間を通過しないように設計されると共に、膜部２０ｂが液体容器３０ｂ内の液体６０に向かって移動できるように設計されている。

第２側壁１０ｂｂは、液体容器３０外に配置され、液体容器３０の外壁に対して摺動可能な外筒である。第２側壁１０ｂｂは、内壁に第１移動部５０ａを備える。第１移動部５０ａは、液体容器３０の外壁に設けられた第２移動部５０ｂと係合し、容器部１０ｂを液体６０に向かって移動させるものである。例えば、第１移動部５０ａは、雌ねじで形成され、雄ねじで形成された第２移動部５０ｂと螺合する。

第３側壁１０ｂｃは、第１側壁１０ｂａと第２側壁１０ｂｂとの間に液体容器３０の側壁が入る空間を形成するように第１側壁１０ｂａと第２側壁１０ｂｂとを接続するリング状の部材である。具体的には、第３側壁１０ｂｃは、第１側壁１０ｂａの排出口１２ｂ側の端部と第２側壁１０ｂｂの上端とを接続している。第１側壁１０ｂａと第２側壁１０ｂｂと第３側壁１０ｂｃは、一体で形成されていてもよい。

膜部２０ｂは、第１側壁１０ｂａの導入口１１ｂに配置されており、第１側壁１０ｂａの内壁に対して所定の角度θを有して斜め方向に配置されている。即ち、膜部２０ｂは、水平方向に対して傾斜して配置されている。膜部２０ｂの貫通孔２１の孔径は、濾過する生物由来物質６１を通さず、液体６０が通過可能なサイズに設計されている。

液体容器３０ｂは、生物由来物質６１を含む液体６０を保持する円筒状の容器である。液体容器３０ｂの内壁において、容器部１０ｂの第１側壁１０ｂａが摺動可能に配置されている。第１側壁１０ｂａは、液体容器３０ｂ内に保持された液体６０に向かって下方に移動可能である。液体容器３０ｂの外壁は、第２移動部５０ｂを備える。第２移動部５０ｂは、容器部１０ｂの第２側壁１０ｂｂに設けられた第１移動部５０ａと係合する。例えば、第２移動部５０ｂは、上述したように雄ねじで形成され、容器部１０ｂの第２側壁１０ｂｂに設けられた雌ねじで形成された第１移動部５０ａと螺合する。

［濾過装置の動作］
濾過装置１００Ｄの動作について、図１５Ａ及び図１５Ｂを用いて説明する。
図１５Ａ及び図１５Ｂは、濾過装置１００Ｄにおける濾過の動作を示す。

図１５Ａに示すように、容器部１０ｂを液体容器３０ｂから取り外し、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。

図１５Ｂに示すように、液体容器３０ｂに容器部１０ｂを取り付ける。具体的には、容器部１０ｂの第１側壁１０ｂａを液体容器３０ｂの内部に配置し、容器部１０ｂの第２側壁１０ｂｂの第１移動部５０ａと液体容器３０ｂの第２移動部５０ｂとを係合させる。そして、容器部１０ｂを円周方向９０に回すことによって、容器部１０ｂが液体容器３０ｂ内に保持された液体６０に向かって鉛直下方向に移動する（図１５Ｂに示す矢印９１）。即ち、容器部１０ｂの導入口１１ｂに配置された膜部２０ｂが、液体６０に向かって鉛直下方向に移動する。このため、膜部２０ｂにおいては、液体容器３０ｂ内の液体６０が膜部２０ｂの第１主面ＶＳ１から第２主面ＶＳ２へ通過する（図１５Ｂに示す矢印９２）。

実施の形態３においては、容器部１０ｂの第１側壁１０ｂａの内壁に対して斜めに設けられた膜部２０ｂが、容器部１０ｂの軸を中心に回転しながら液体６０に向かって移動する。このため、膜部２０ｂの第１主面ＶＳ１に付着している生物由来物質６１を、回転による振動で剥がすことができる。

濾過装置１００Ｄにおいて、濾過が終了した後、例えば、濾過装置１００Ｄを逆さまにすることによって液体６０を容器部１０ｂの排出口１２ｂから排出する。その後、新たな液体若しくは置換液を導入してもよい。あるいは、吸引などの方法によって液体６０を排出口１２ｂから排出してもよい。

［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。

濾過装置１００Ｄにおいては、容器部１０ｂを下方に移動させることによって、膜部２０ｂを液体容器３０ｂ内に保持された液体６０に向かって移動させている。そのため、液体容器３０ｂ内の液体６０は、膜部２０ｂの第１主面ＶＳ１から第１主面ＶＳ１より鉛直方向上側に位置する第２主面ＶＳ２を通過する。このような構成により、膜部２０ｂを液体６０に向かって徐々に移動させることによって、液体６０から生物由来物質６１を容易に分離することができる。

濾過装置１００Ｄにおいては、濾過終了後に、濾過装置１００Ｄを逆さまにすることによって容器部１０ｂ内部に抽出された液体６０を排出口１２ｂから排出することができる。また、液体６０を排出した後、新たな液体又は置換液を導入することによって、容易に洗浄又は液体交換等を行うことができる。このように、濾過装置１００Ｄにおいては、ピペットによるピペッティングなどが不要となり、ユーザの使い勝手が向上する。

濾過装置１００Ｄにおいて、膜部２０ｂは、容器部１０ｂの第１側壁１０ｂａの内壁に対して斜めに配置されている。そのため、膜部２０ｂを液体容器３０ｂ内の液体６０に向かって移動させた場合、膜部２０ｂの第１主面ＶＳ１に生物由来物質６１が付着するのを抑制することができる。これにより、膜部２０ｂにおける生物由来物質６１の付着による目詰まりを抑制することができる。

濾過装置１００Ｄにおいて、膜部２０ｂは、回転しながら下方に移動している。このため、膜部２０ｂの回転により生じた振動によって膜部２０ｂの第１主面ＶＳ１に付着した生物由来物質６１を剥がすことができる。これにより、膜部２０ｂにおける生物由来物質６１の付着による目詰まりを抑制することができる。

なお、実施の形態３において、膜部２０ｂは、容器部１０ｂの第１側壁１０ｂａの内壁に対して斜めに設けられた構成について説明したが、これに限定されない。例えば、膜部２０ｂの一部が第１側壁１０ｂａの内壁に対して斜めに設けられていてもよい。膜部２０ｂは、第１側壁１０ｂａの内壁に対して垂直に設けられていてもよい。

実施の形態３において、容器部１０ｂの第２側壁１０ｂｂの内壁に設けられた第１移動部５０ａと、液体容器３０の外壁に設けられた第２移動部５０ｂと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、濾過装置１００Ｄは、第１移動部５０ａ及び第２移動部５０ｂを設けずに、膜部２０ｂ及び容器部１０ｂの自重によって、膜部２０ｂを液体容器３０内に保持された液体６０に向かって移動させてもよい。または、濾過装置１００Ｄは、第３側壁１０ｂｃを下方へ押すことによって、膜部２０ｂを液体６０に向かって移動させてもよい。

実施の形態３においては、容器部１０ｂを液体容器３０ｂ内に取り付けた状態で、液体６０が膜部２０ｂの貫通孔２１を通過し易くなるように第２液体を容器部１０ｂの内側に導入した状態で、濾過を開始してもよい。即ち、濾過装置１００Ｄは、膜部２０ｂの第２主面ＶＳ２上に第２液体が保持された状態で濾過を開始してもよい。

実施の形態３においては、液体容器３０ｂの内部に液体６０を攪拌する攪拌羽根を備えてもよい。攪拌羽根によって、液体６０内の生物由来物質６１が膜部２０ｂに付着するのを抑制することができる。

（実施の形態４）
［全体構成］
本発明に係る実施の形態４の濾過装置１００Ｅについて図１６を用いて説明する。
図１６は、実施の形態４の濾過装置１００Ｅの概略構成を示す。実施の形態４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４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４では、実施の形態１と重複する記載は省略する。

図１６に示すように、実施の形態４の濾過装置１００Ｅは、実施の形態１の濾過装置１００Ａと比べて、容器部１０ｃの排出口１２ｃから導入口１１ｃへ遠心力を負荷することにより液体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１００Ｅは、吸引部４０、移動部５０を備えていない。

濾過装置１００Ｅは、生物由来物質６１を含む液体６０を導入する導入口１１ｃと液体６０を排出する排出口１２ｃとを有する容器部１０ｃと、導入口１１ｃと排出口１２ｃとの間に配置され、複数の貫通孔２１を有する膜部２０ｃと、液体６０を保持する液体容器３０ｃを備える。容器部１０ｃは、液体容器３０ｃの内部に取り付けられている。濾過装置１００Ｅは、容器部１０ｃの排出口１２ｃから導入口１１ｃの方向に遠心力を加えることによって、液体容器３０ｃ内の液体６０を膜部２０ｃの第１主面ＶＳ１から第１主面ＶＳ１より鉛直方向上側に位置する第２主面ＶＳ２へ通過させている。即ち、遠心力が負荷されたとき、膜部２０ｃにおいて、液体６０は遠心力の負荷される方向と反対方向に流れる。また、容器部１０ｃには、脱気用の孔が設けられている。

実施の形態４において、容器部１０ｃは、液体容器３０ｃ内に配置される。容器部１０ｃが液体容器３０ｃ内に配置された状態で、液体容器３０ｃの開口部分を覆う蓋３２が取り付けられる。

［濾過装置の動作］
濾過装置１００Ｅの動作について、図１７Ａ〜図１７Ｆを用いて説明する。
図１７Ａ〜図１７Ｆは、濾過装置１００Ｅにおける濾過の動作を示す。

図１７Ａに示すように、液体容器３０ｃから容器部１０ｃを取り外し、液体容器３０ｃ内に生物由来物質６１を含む液体６０を導入する。

図１７Ｂに示すように、容器部１０ｃが液体６０を保持した液体容器３０ｃ内に取り付けられる。実施の形態４において、容器部１０ｃを液体容器３０ｃの内部に保持した状態で蓋３２が取り付けられる。即ち、容器部１０ｃの導入口１１ｃは、液体容器３０ｃ内の液体６０内に配置される。蓋３２の取り付けは、例えば、蓋３２の内側に設けられた雌ねじと、液体容器３０ｃ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３０ｃの内部に容器部１０ｃを取り付けることによって、液体容器３０ｃ内に保持された液体６０は、容器部１０ｃの外壁と液体容器３０ｃの内壁との間に押し上げられる。この状態で、濾過装置１００Ｅを遠心分離機にセットする。

図１７Ｃに示すように、遠心分離機（図示せず）によって容器部１０ｃの排出口１２ｃから導入口１１ｃの方向に遠心力（図１７Ｃに示す矢印９３）がかかると、容器部１０ｃの外壁と液体容器３０ｃの内壁との間に押し上げられた液体６０が液体容器３０ｃの底部に向かって流れる（図１７Ｃに示す矢印９４）。このとき、生物由来物質６１は、液体容器３０ｃの底部に集合する。一方、液体６０は、膜部２０ｃの第１主面ＶＳ１から第１主面ＶＳ１より鉛直方向上側に位置する第２主面ＶＳ２を通過して、容器部１０ｃの導入口１１ｃから排出口１２ｃに向かって流れる（図１７Ｃに示す矢印９５）。そして、容器部１０ｃの外壁と液体容器３０ｃの内壁との間の液体６０の液面の高さと、膜部２０ｃ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１０ｃの外壁と液体容器３０ｃの内壁との間の液体６０の液面の高さと、膜部２０ｃ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３０ｃの底面からの液体６０の高さを意味する。

図１７Ｄに示すように、遠心分離機を停止し、蓋３２を液体容器３０ｃから取り外す。蓋３２を取り外した後、膜部２０ｃを通過した液体６０を排出する。液体６０の排出は、容器部１０ｃを液体容器３０ｃに取り付けた状態で、液体容器３０ｃを逆さまにすることによって行う。このとき、液体容器３０ｃの底部に溜まっていた生物由来物質６１は、膜部２０ｃの貫通孔２１を通過することができない。そのため、排出口１２ｃ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１７Ｅに示すように、液体容器３０ｃに蓋３２を取り付け、遠心分離機によって濾過装置１００Ｅに排出口１２ｃから導入口１１ｃへの遠心力を加える（図１７Ｅに示す矢印９３）。濾過装置１００Ｅに遠心力が加わると、図１７Ｃに示す動作と同様に、容器部１０ｃの外壁と液体容器３０ｃの内壁との間の液体６０が液体容器３０ｃの底部に向かって流れる（図１７Ｅに示す矢印９４）。そして、生物由来物質６１を含まない液体６０が液体容器３０ｃの底部から容器部１０ｃの導入口１１ｃに流れて、膜部２０ｃを通過する（図１７Ｅに示す矢印９５）。そして、容器部１０ｃの外壁と液体容器３０ｃの内壁との間の液体６０の液面の高さと、膜部２０ｃを通過した液体６０の液面の高さが同じになる。

図１７Ｆに示すように、遠心分離機を停止し、蓋３２を液体容器３０ｃから取り外す。その後、図１７Ｄに示す動作と同様に、膜部２０ｃを通過し、容器部１０ｃの内側に溜まった液体６０を排出口１２ｃから排出する。

このように、濾過装置１００Ｅは、図１７Ａ〜図１７Ｆ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１００Ｅは、図１７Ａ〜図１７Ｆ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１００Ｅ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１００Ｅ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４に係る濾過装置１００Ｅによれば、以下の効果を奏することができる。

濾過装置１００Ｅにおいては、遠心力を負荷したときに、膜部２０ｃ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１０ｃの外壁と液体容器３０ｃの内壁との間の液体６０の液面の高さと、膜部２０ｃを通過する液体６０の液面の高さとの高低差を利用して液体６０を膜部２０ｃに鉛直上向きに通過させている。このような構成により、膜部２０ｃ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１００Ｅ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１００Ｅにおいては、膜部２０ｃを通過した液体６０を取り出す際に、例えば、濾過装置１００Ｅ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１００Ｅ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１００Ｅ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。

濾過装置１００Ｅ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の洗浄を行うことができる。また、濾過装置１００Ｅ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。

なお、実施の形態４において、蓋３２を備える構成について説明したが、これに限定されない。蓋３２は、必須の構成ではなく、省略してもよいし、他の要素に置換してもよい。

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蓋
４０吸引部
４１チューブ
５０移動部
６０液体
６１生物由来物質
７０ピペット
１００濾過装置

Claims

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管状の容器部と、
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、
前記容器部は、
鉛直方向に延び、且つ前記導入口が設けられる第１管部と、
前記鉛直方向に延び、且つ前記排出口が設けられる第２管部と、
前記第１管部及び前記第２管部の延びる方向と異なる方向に延び、且つ前記第１管部の底部と前記第２管部の底部とを連結する第３管部と、
を有し、
前記膜部は、前記第２管部に設けられ、
前記容器部の前記導入口は、前記容器部の前記排出口よりも鉛直方向上側に位置する、濾過装置。
前記第３管部は、鉛直方向下側に向かって湾曲した形状を有する、
請求項１に記載の濾過装置。
前記膜部は、互いに対向する一対の主面を有し、
前記膜部の前記一対の主面は、前記鉛直方向に対して直交する、
請求項１又は２に記載の濾過装置。
前記第２管部は、更に、前記膜部に向かって液体を注入する挿入口を有する、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の濾過装置。
前記排出口は、前記第２管部の側壁に設けられ、
前記膜部は、前記挿入口と対向して配置される、
請求項４に記載の濾過装置。
前記膜部は、金属製薄膜である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の濾過装置。
前記容器部は、Ｕ字管形状を有する、請求項１〜６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有する管状の容器部と、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、前記容器部は、鉛直方向に延び、且つ前記導入口が設けられる第１管部と、前記鉛直方向に延び、且つ前記排出口が設けられる第２管部と、前記第１管部及び前記第２管部の延びる方向と異なる方向に延び、且つ前記第１管部の底部と前記第２管部の底部とを連結する第３管部と、を有し、前記膜部は、前記第２管部に設けられ、前記容器部の前記導入口は、前記容器部の前記排出口よりも鉛直方向上側に位置する、濾過装置を準備する工程、
前記導入口から前記生物由来物質を含む前記液体を導入する工程、
前記液体を前記膜部に通過させることによって前記生物由来物質を前記膜部に捕捉する工程、
前記膜部を通過した液体を前記排出口から排出する工程、
を含む、濾過方法。
前記濾過装置において、前記第２管部は、更に、前記膜部に向かって液体を注入する挿入口を有し、
前記濾過方法は、更に、
前記挿入口から前記膜部に向かって液体を注入する工程、
を含む、請求項８に記載の濾過方法。