JP2020176930A - Pretreatment device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、前処理装置に関する。 The present invention relates to a pretreatment device.
例えば生体由来の試料に含まれる成分の分析を行う場合には、試料に対する前処理が行われた後、前処理後の試料に対して分析が行われる(例えば、下記特許文献1参照)。前処理としては、試料中の特定成分を濾過により分離する処理が行われる場合がある。生体由来の試料には、全血、血清、血漿、尿、又は培地などが含まれる。
For example, when analyzing a component contained in a sample derived from a living body, the sample is pretreated and then the sample after the pretreatment is analyzed (see, for example,
一例として、試料中からタンパク質を除去する処理(除タンパク処理)を行う場合には、試料に有機溶媒を混合することにより混合液が生成され、当該混合液に対して濾過が行われる。この場合、試料に有機溶媒が混合されることにより、試料中のタンパク質が凝集し、その凝集したタンパク質が濾過によって分離される。 As an example, when a treatment for removing a protein from a sample (deproteinization treatment) is performed, a mixed solution is generated by mixing an organic solvent with the sample, and the mixed solution is filtered. In this case, when the organic solvent is mixed with the sample, the proteins in the sample are aggregated, and the aggregated proteins are separated by filtration.
引用文献2には、チャンバ内に正圧を発生させ、当該チャンバ内に配置されたフィルタに生体物質を接触させることにより、生体物質から不純物を除去する構成について開示されている。
フィルタを通過した液体(濾液)は、容器内に回収される。通常、それ以上フィルタを液体が通過しない状態まで濾過が行われた場合であっても、フィルタ上には表面張力により液体が僅かに残る。そのため、フィルタ上の液体によって、フィルタの上流側と下流側との間で気体の流通が遮断された状態となる。 The liquid (filamentate) that has passed through the filter is collected in the container. Normally, even when filtration is performed until the liquid does not pass through the filter any more, a small amount of liquid remains on the filter due to surface tension. Therefore, the liquid on the filter blocks the flow of gas between the upstream side and the downstream side of the filter.
しかしながら、濾過の対象となる液体に含まれる溶媒の種類又は配合比率などによっては、それ以上フィルタを液体が通過しない状態まで濾過が行われたときに、フィルタ上が液体で完全に覆われない場合がある。この場合、フィルタの上流側と下流側との間で気体の流通が可能となり、濾液が回収された容器内に外気が流入することとなる。その結果、容器内に流入する外気の気流によって、容器内の濾液が著しく揮発するおそれがある。 However, depending on the type or mixing ratio of the solvent contained in the liquid to be filtered, the filter may not be completely covered with the liquid when the filter is filtered to a state where the liquid does not pass through the filter any more. There is. In this case, the gas can flow between the upstream side and the downstream side of the filter, and the outside air flows into the container in which the filtrate is collected. As a result, the filtrate in the container may be remarkably volatilized by the air flow of the outside air flowing into the container.
また、従来の前処理装置では、予め設定された時間だけ濾過が行われた後、次の処理が行われていた。そのため、上記のようにフィルタ上が液体で完全に覆われない状態まで濾過が行われた場合であっても、設定された時間が経過していなければ、次の処理は開始されない。このように、従来の前処理装置では、適切なタイミングで濾過を終了できない場合があり、無駄な待ち時間が発生するおそれがある。 Further, in the conventional pretreatment apparatus, the next treatment is performed after the filtration is performed for a preset time. Therefore, even when the filter is filtered to a state where it is not completely covered with the liquid as described above, the next process is not started unless the set time has elapsed. As described above, in the conventional pretreatment apparatus, the filtration may not be completed at an appropriate timing, and a wasteful waiting time may occur.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、適切なタイミングで濾過の処理を終了することができる前処理装置を提供することを目的とする。また、本発明は、濾液が揮発するのを抑制することができる前処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a pretreatment apparatus capable of ending the filtration process at an appropriate timing. Another object of the present invention is to provide a pretreatment device capable of suppressing volatilization of the filtrate.
本発明の第1の態様は、対象液体を濾過する前処理装置であって、濾過部と、圧力差生成部と、検出部と、判定部とを備える。前記濾過部には、対象液体が通過する濾過フィルタを有する濾過容器が設置される。前記圧力差生成部は、前記濾過フィルタの上流側と下流側との間に圧力差を生じさせる。前記検出部は、前記濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を検出する。前記判定部は、前記検出部による外気の流入の検出結果に基づいて、対象液体に対する濾過の終了を判定する。 The first aspect of the present invention is a pretreatment device for filtering a target liquid, which includes a filtration unit, a pressure difference generation unit, a detection unit, and a determination unit. A filtration container having a filtration filter through which the target liquid passes is installed in the filtration unit. The pressure difference generating unit creates a pressure difference between the upstream side and the downstream side of the filtration filter. The detection unit detects the inflow of outside air from the upstream side to the downstream side of the filtration filter. The determination unit determines the end of filtration of the target liquid based on the detection result of the inflow of outside air by the detection unit.
本発明の第2の態様は、対象液体を濾過する前処理装置であって、濾過部と、圧力差生成部と、検出部とを備える。前記濾過部には、対象液体が通過する濾過フィルタを有する濾過容器が設置される。前記圧力差生成部は、前記濾過フィルタの上流側と下流側との間に圧力差を生じさせる。前記検出部は、前記濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を検出する。前記圧力差生成部は、前記検出部による外気の流入の検出結果に基づいて、前記圧力差を減少させる。 A second aspect of the present invention is a pretreatment device for filtering a target liquid, which includes a filtration unit, a pressure difference generation unit, and a detection unit. A filtration container having a filtration filter through which the target liquid passes is installed in the filtration unit. The pressure difference generating unit creates a pressure difference between the upstream side and the downstream side of the filtration filter. The detection unit detects the inflow of outside air from the upstream side to the downstream side of the filtration filter. The pressure difference generation unit reduces the pressure difference based on the detection result of the inflow of outside air by the detection unit.
本発明の第1の態様によれば、濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を検出し、当該検出結果に基づいて、対象液体に対する濾過の終了を判定することができる。したがって、濾過フィルタの上流側から下流側に外気が流入するまで濾過が行われたときには、濾過が終了したと判定し、適切なタイミングで濾過の処理を終了することができる。 According to the first aspect of the present invention, the inflow of outside air from the upstream side to the downstream side of the filtration filter can be detected, and the end of filtration of the target liquid can be determined based on the detection result. Therefore, when the filtration is performed until the outside air flows from the upstream side to the downstream side of the filtration filter, it is determined that the filtration is completed, and the filtration process can be completed at an appropriate timing.
本発明の第2の態様によれば、濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を検出し、当該検出結果に基づいて、濾過フィルタの上流側と下流側との間の圧力差を減少させることができる。したがって、濾過フィルタの上流側から下流側に外気が流入するまで濾過が行われたときに、濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を減少させ、濾液が揮発するのを抑制することができる。 According to the second aspect of the present invention, the inflow of outside air from the upstream side to the downstream side of the filtration filter is detected, and the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the filtration filter is determined based on the detection result. Can be reduced. Therefore, when filtration is performed until the outside air flows from the upstream side to the downstream side of the filtration filter, the inflow of the outside air from the upstream side to the downstream side of the filtration filter is reduced and the filtrate is suppressed from volatilizing. Can be done.
1.第1実施形態
図1は、第1実施形態に係る前処理装置の構成例を示した概略図である。本実施形態に係る前処理装置は、濾過部1、真空ポンプ2、第1バルブ3、第2バルブ4、第1圧力センサ5、第2圧力センサ6及びトラップ7などを備えている。
1. 1. 1st Embodiment FIG. 1 is a schematic view which showed the structural example of the pretreatment apparatus which concerns on 1st Embodiment. The pretreatment device according to the present embodiment includes a
この前処理装置が行う前処理には、前処理の対象となる液体(対象液体)を濾過する処理が含まれる。例えば生体由来の試料に含まれる成分の分析を行う場合には、試料に有機溶媒を混合することにより混合液が生成され、その混合液を対象液体として、当該対象液体に対する濾過が行われる。試料に有機溶媒が混合されることにより、試料中のタンパク質が凝集するため、その凝集したタンパク質を濾過で分離することにより、試料中からタンパク質を除去する処理(除タンパク処理)を行うことができる。有機溶媒としては、例えばメタノール又はアセトニトリルなどを例示することができる。ただし、主成分が水からなる溶液(例えば内標用の水溶液)などの他の溶媒に試料が混合されてもよい。 The pretreatment performed by this pretreatment apparatus includes a process of filtering a liquid (target liquid) to be pretreated. For example, when analyzing a component contained in a sample derived from a living body, a mixed liquid is generated by mixing an organic solvent with the sample, and the mixed liquid is used as a target liquid and filtration is performed on the target liquid. Since the protein in the sample aggregates when the organic solvent is mixed with the sample, the aggregated protein can be separated by filtration to remove the protein from the sample (deproteinization treatment). .. Examples of the organic solvent include methanol and acetonitrile. However, the sample may be mixed with another solvent such as a solution containing water as a main component (for example, an aqueous solution for an internal standard).
上記のように対象液体を濾過することにより、対象液体中の特定成分を分離することができる。生体由来の試料には、全血、血清、血漿、尿、又は培地などが含まれる。ただし、試料は生体由来のものに限らない。また、対象液体は試料に限られるものでもない。前処理装置は、対象液体に対する濾過だけでなく、濾過前の対象液体、又は、濾過により回収された液体(濾液)に対して、他の各種前処理を行うものであってもよい。すなわち、前処理装置が行う前処理には、濾過以外に、例えば攪拌、温調、又は分注などの各種処理が含まれる。 By filtering the target liquid as described above, a specific component in the target liquid can be separated. Living body-derived samples include whole blood, serum, plasma, urine, media, and the like. However, the sample is not limited to that derived from a living body. Further, the target liquid is not limited to the sample. The pretreatment apparatus may not only filter the target liquid, but may also perform various other pretreatments on the target liquid before filtration or the liquid (filtrate) recovered by filtration. That is, the pretreatment performed by the pretreatment apparatus includes various treatments such as stirring, temperature control, and dispensing, in addition to filtration.
濾過部1は、濾過容器10が設置される濾過ポート11を含む。濾過ポート11には、上方から濾過容器10が挿入される。濾過容器10には、例えばフィルタ容器12及び回収容器13が含まれる。フィルタ容器12及び回収容器13は、互いに着脱可能であり、これらの容器12,13が重ねられた状態で濾過ポート11により保持される。この状態では、フィルタ容器12が回収容器13の上方に位置しており、フィルタ容器12から回収容器13に落下する液体が濾液として回収容器13内に回収される。
The
濾過ポート11の外側は、大気開放されている。すなわち、濾過ポート11内に濾過容器10が設置されていない状態では、濾過ポート11内に外気が流入可能となっている。濾過容器10が濾過ポート11に設置された状態では、濾過ポート11が濾過容器10により閉塞される。図1では、濾過ポート11が1つだけ図示されているが、濾過ポート11は複数設けられていてもよい。
The outside of the
真空ポンプ2は、流路8を介して、濾過ポート11に流体的に接続されている。すなわち、真空ポンプ2と濾過ポート11とが、流路8を介して連通している。真空ポンプ2を駆動させた場合には、濾過ポート11内の空気が真空ポンプ2側に引き込まれることにより、濾過ポート11内が減圧される。真空ポンプ2としては、例えばダイヤフラム式ポンプを用いることができるが、これに限られるものではない。
The
濾過容器10が濾過ポート11に設置された状態では、互いに重ね合わせられたフィルタ容器12と回収容器13との間の隙間(図示せず)を介して、回収容器13内の空間が濾過ポート11内に連通する。この状態で真空ポンプ2を駆動させた場合には、濾過ポート11に連通する回収容器13内の空間が減圧される。このようにして回収容器13内を減圧することにより、フィルタ容器12側と回収容器13側との間に圧力差を生じさせることができる。フィルタ容器12側に対して陰圧状態となった回収容器13側には、フィルタ容器12側から対象液体が吸引され、濾液として回収される。
When the
ただし、互いに重ね合わせられたフィルタ容器12と回収容器13との間に隙間が形成されるような構成に限られるものではない。例えば、回収容器13内の空間を濾過ポート11に連通させるための孔が、回収容器13の壁面に形成された構成などであってもよい。
However, the configuration is not limited to such that a gap is formed between the
濾過ポート11と真空ポンプ2とを流体的に接続する流路8の途中には、第1バルブ3及び第2バルブ4などのバルブ、第1圧力センサ5及び第2圧力センサ6などのセンサ、並びに、トラップ7が設けられている。バルブ及びセンサは、それぞれ2つずつ設けられた構成に限らず、いずれも1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。また、前処理装置は、バルブ、センサ及びトラップの少なくとも1つが省略された構成であってもよいし、他の要素を含む構成であってもよい。
In the middle of the
第1バルブ3は、例えばニードルバルブにより構成されている。この第1バルブ3の開度を調整することにより、流路8内に外気を流入させ、流路8内の圧力(陰圧)を調整することができる。第1バルブ3の開度の調整は、例えばユーザにより手作業で行われる。真空ポンプ2の排気量は固定されており、ユーザが第1バルブ3を僅かに開けて流路8内に外気を流入させることにより、第1バルブ3よりも上流側(濾過ポート11側)の流路8からの排気量を若干変えて、圧力を調整することができる。第1バルブ3を用いて調整した圧力は、前処理装置の使用に伴って、少しずつ陰圧が強まるように経時変化する。そのため、ユーザは、通常2〜3か月に1回程度の頻度で第1バルブ3の再調整を行う。
The first valve 3 is composed of, for example, a needle valve. By adjusting the opening degree of the first valve 3, the outside air can flow into the
第2バルブ4は、例えば第1ポート、第2ポート及び第3ポートを有する電磁弁により構成されている。第2バルブ4の第1ポートには濾過ポート11が連通し、第2ポートには真空ポンプ2が連通し、第3ポートは大気開放されている。この第2バルブ4を切り替えることにより、濾過ポート11が真空ポンプ2に導通する状態、又は、濾過ポート11が大気側に導通する状態に切り替えることができる。
The
真空ポンプ2を駆動させた状態で、第2バルブ4により濾過ポート11を真空ポンプ2に導通させれば、濾過ポート11内の空気が真空ポンプ2側に引き込まれることにより、濾過ポート11内が減圧される。一方、第2バルブ4により濾過ポート11を大気側に導通させた状態では、濾過ポート11内が大気圧となるため、フィルタ容器12側と回収容器13側との間に圧力差は生じない。
If the
第1圧力センサ5は、流路8における第1バルブ3と第2バルブ4の間に設けられている。対象液体に対する濾過を開始する前には、第2バルブ4により濾過ポート11を大気側に導通させた状態で、真空ポンプ2を駆動させるとともに、第1圧力センサ5により流路8内の圧力を検出する。このとき、第1圧力センサ5により検出される流路8内の圧力値が所定値まで低下しなければ、真空ポンプ2又は流路8に異常が発生していることを検知することができる。
The
第2圧力センサ6は、流路8における第2バルブ4と濾過ポート11の間に設けられている。対象液体に対する濾過を行う際には、真空ポンプ2を駆動させた状態で、第2バルブ4により濾過ポート11を真空ポンプ2に導通させる。この状態で第2圧力センサ6により流路8内の圧力を継続して検出すれば、濾過中の流路8内の圧力変化をモニタすることができる。
The
トラップ7は、流路8における第2圧力センサ6と濾過ポート11の間に設けられている。万が一、濾過容器10内の液体が流路8内に流入した場合には、当該液体をトラップ7内に貯留させることにより、トラップ7よりも下流側への液体の流通が阻止される。
The
2.濾過容器の構成
図2Aは、濾過容器10の構成例を示した概略断面図である。フィルタ容器12及び回収容器13は、いずれも中空状の部材であり、回収容器13内にフィルタ容器12が挿入されることにより、各容器12,13が互いに重ね合わせられる。
2. Configuration of Filtration Container FIG. 2A is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of the
フィルタ容器12は、上下方向に延びる筒状の部材であり、上端面及び下端面が開放されている。フィルタ容器12内には、濾過フィルタ14が設けられている。濾過フィルタ14は、水平方向に延びるように配置され、フィルタ容器12内の空間を上下2つに分割している。対象液体は、フィルタ容器12内における濾過フィルタ14の上方に収容され、濾過フィルタ14を通過した液体が、濾液として濾過フィルタ14の下方へと流出する。そして、濾液はフィルタ容器12の下端から回収容器13内へと落下する。
The
濾過フィルタ14の材料としては、例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレンあるいは4フッ化エチレン樹脂)を例示することができるが、これに限られるものではない。濾過フィルタ14に形成された多数の目は、例えば0.4〜0.5μmの幅で形成されているが、これに限られるものではない。
Examples of the material of the
回収容器13は、上端面が開放され、下端面が閉塞されている。回収容器13内に挿入されたフィルタ容器12の下端面と、回収容器13の下端面との間には、濾液を回収するための空間15が形成されている。フィルタ容器12の下端から回収容器13内に落下した濾液は、当該空間15内に貯留される。濾過終了後は、回収容器13が別のポートに移動され、回収容器13内の濾液に対して次の処理が行われる。
The upper end surface of the
図2Bは、濾過が終了したときの濾過容器10の状態の一例を示した概略断面図である。濾過が終了したときには、回収容器13内の空間15に濾液16が貯留された状態となる。
FIG. 2B is a schematic cross-sectional view showing an example of the state of the
通常、それ以上濾過フィルタ14を対象液体17が通過しない状態まで濾過が行われた場合であっても、図2Bに示すように、濾過フィルタ14上には表面張力により対象液体17が僅かに残った状態となる。そのため、濾過フィルタ14上の対象液体17によって、濾過フィルタ14の上流側(上方)と下流側(下方)との間で気体の流通が遮断された状態となる。
Normally, even when the
したがって、試料に混合される溶媒が揮発性である場合のように、濾液が揮発しやすい場合であっても、濾過が終了した後に濾液が揮発するのを抑制することができる。そのため、通常は、濾過を十分な時間行えば、いつ濾過が終了したかをユーザが特に気にする必要はなかった。 Therefore, even when the filtrate is liable to volatilize, such as when the solvent mixed with the sample is volatile, it is possible to suppress the volatilization of the filtrate after the filtration is completed. Therefore, in general, if the filtration is performed for a sufficient time, the user does not have to worry about when the filtration is completed.
図2Cは、濾過が終了したときの濾過容器10の別の状態を示した概略断面図である。図2Bの場合とは異なり、それ以上濾過フィルタ14を対象液体17が通過しない状態まで濾過が行われたときに、図2Cのように、濾過フィルタ14上が対象液体17で完全に覆われない場合もある。その原因としては、例えば、試料に混合される溶媒の種類又は配合比率の他、フィルタ容器12側と回収容器13側との間に圧力差の大きさ、あるいは、濾過フィルタ14の材料又は目の粗さなどが挙げられる。
FIG. 2C is a schematic cross-sectional view showing another state of the
このように、濾過フィルタ14上の一部の領域が対象液体17で覆われていない場合には、その領域を介して、濾過フィルタ14の上流側と下流側との間で気体の流通が可能となる。そのため、図2Cに矢印Aで示すように、濾液16が回収された回収容器13内の空間15に外気が流入し、その外気の気流によって、回収容器13内の濾液16が著しく揮発するおそれがある。
In this way, when a part of the region on the
3.圧力の変化
図3Aは、図2Bの場合において第2圧力センサ6により検出される圧力の変化の一例を示した図である。図3Aでは、第2バルブ4を切り替えて濾過ポート11を真空ポンプ2に導通させたときからの圧力変化が示されている。真空ポンプ2を駆動させた状態で、第2バルブ4により濾過ポート11を真空ポンプ2に導通させると、対象液体に対する濾過が開始される。このとき、流路8内は陰圧となり、図3Aに示すように、第2圧力センサ6により検出される流路8内の圧力(濾過陰圧)は急激に低下する。
3. 3. Change in pressure FIG. 3A is a diagram showing an example of a change in pressure detected by the
この例では、濾過陰圧の目標値が、−50kPaに設定されている。したがって、濾過が開始されてから一定時間が経過すると、−50kPaの近傍で濾過陰圧が安定した状態となる。その後、図2Bの状態まで濾過が行われた場合であっても、回収容器13内の空間15に外気が流入しないため、濾過陰圧に大きな変化は生じない。なお、濾過陰圧は、目標値を含む所定の圧力範囲内であれば許容され、例えば、−40〜−70kPaの圧力範囲内であれば許容される。
In this example, the target value of the negative filtration pressure is set to −50 kPa. Therefore, when a certain period of time elapses from the start of filtration, the negative filtration pressure becomes stable in the vicinity of −50 kPa. After that, even when the filtration is performed to the state shown in FIG. 2B, since the outside air does not flow into the
濾過陰圧が−40kPaよりも大きい場合には、濾過容器10が濾過ポート11に正常に設置されていないか、あるいは、濾過フィルタ14に穴が開いているなどの原因が考えられる。また、濾過陰圧が−70kPaよりも小さくなるような場合には、後述するレディ状態であるか否かの判断時に事前にエラーとなるため、この時点で濾過陰圧が−70kPaよりも小さくなる可能性は低い。濾過陰圧の許容範囲の上限は、−40kPaに限られるものではなく、例えばフィルタ容器12から回収容器13に液体を吸引するのに十分な陰圧であればよい。また、濾過陰圧の許容範囲の下限は、−70kPaに限られるものではないが、例えば濾液の揮発性の観点から問題がないと判断される陰圧の限界値に設定される。濾過陰圧が当該限界値よりも低ければ、濾液の揮発が促進され、低圧により濾液の沸点が低下することに起因して、濾液が突沸して消失し得る。
If the negative filtration pressure is greater than -40 kPa, it is possible that the
図3Bは、図2Cの場合において第2圧力センサ6により検出される圧力の変化の一例を示した図である。図3Bでは、第2バルブ4を切り替えて濾過ポート11を真空ポンプ2に導通させたときからの圧力変化が示されている。この場合も、対象液体に対する濾過が開始されると、流路8内は陰圧となり、図3Bに示すように濾過陰圧が急激に低下する。そして、濾過陰圧が目標値の近傍で安定した状態で、対象液体の濾過が行われる。
FIG. 3B is a diagram showing an example of a change in pressure detected by the
その後、図2Cのように、濾過フィルタ14上が対象液体17で完全に覆われない状態となったときには、回収容器13内の空間15に外気が流入するため、濾過陰圧に大きな変化が生じる。この例では、−50kPaの近傍で安定していた濾過陰圧が、−40kPa程度まで上昇し、再び安定した状態となっている。
After that, as shown in FIG. 2C, when the top of the
4.電気的構成及び制御
図4は、図1の前処理装置の電気的構成の一例を示したブロック図である。前処理装置の動作は、例えばCPU(Central Processing Unit)を含む制御部100により制御される。制御部100は、CPUがプログラムを実行することにより、ポンプ制御部101、圧力値算出部102、判定部103及びバルブ制御部104などとして機能する。
4. Electrical Configuration and Control FIG. 4 is a block diagram showing an example of the electrical configuration of the pretreatment apparatus of FIG. The operation of the preprocessing device is controlled by, for example, a
ポンプ制御部101は、真空ポンプ2の駆動を制御する。例えば、対象液体に対する濾過を開始する前には、第1圧力センサ5により検出される流路8内の圧力値に基づいて、濾過を開始可能な状態(レディ状態)であるか否かをポンプ制御部101が判断する。そして、第1圧力センサ5により検出される流路8内の圧力値が所定値まで低下しない場合には、レディ状態ではないと判断され、ポンプ制御部101が真空ポンプ2の駆動を停止させる。
The
圧力値算出部102は、第2圧力センサ6からの入力信号に基づいて、濾過中の流路8内の圧力値を算出する。具体的には、目標値の近傍で安定している流路8内の圧力の最小値が、最小圧力値として圧力値算出部102により算出される。最小圧力値の算出方法は、特に限定されるものではないが、例えば中間値フィルタを用いた演算処理により、目標値近傍での圧力値のばらつきを減少させた上で、圧力値の最小値が抽出される。ただし、目標値近傍での圧力値のばらつきを減少させる処理を行うことなく、一定時間内における圧力値の最小値又は平均値が、最小圧力値として算出されてもよい。
The pressure
第2圧力センサ6は、濾過フィルタ14の上流側から下流側への外気の流入を検出する検出部300を構成している。すなわち、第2圧力センサ6により検出される濾過フィルタ14の下流側の圧力が、図3Bのように、最小圧力値に対して閾値を超えて上昇した場合には、濾過フィルタ14の上流側から下流側に外気が流入していることを検知できる。
The
判定部103は、第2圧力センサ6により検出される圧力値に基づいて、対象液体に対する濾過の終了を判定する。すなわち、第2圧力センサ6により検出される流路8内の圧力値が、最小圧力値に対して閾値を超えて上昇することにより、濾過フィルタ14の上流側から下流側に外気が流入していることが検出された場合に、濾過が終了したと判定部103が判定する。
The
バルブ制御部104は、第2バルブ4を切り替える制御を行う。具体的には、濾過を開始可能なレディ状態になったときには、バルブ制御部104が第2バルブ4を切り替えることにより、濾過ポート11を真空ポンプ2と導通させる。また、判定部103により濾過が終了したと判定された場合には、バルブ制御部104が第2バルブ4を切り替えることにより、濾過ポート11を大気側と導通させる。
The
真空ポンプ2、第2バルブ4、ポンプ制御部101及びバルブ制御部104は、濾過フィルタ14の上流側と下流側との間に圧力差を生じさせる圧力差生成部200を構成している。上記のように、判定部103により濾過が終了したと判定された場合には、バルブ制御部104が濾過ポート11を大気側と導通させることにより、濾過フィルタ14の下流側の圧力が、濾過フィルタ14の上流側と同じく大気圧となる。
The
すなわち、圧力差生成部200は、判定部103による判定結果に基づいて、濾過フィルタ14の上流側と下流側との間の圧力差を減少させる。ただし、圧力差生成部200は、判定部103により濾過が終了したと判定された場合に、濾過フィルタ14の下流側の圧力を大気圧と等しくするような構成に限らず、濾過フィルタ14の下流側の圧力を減少させるものであればよい。例えば、圧力差生成部200は、判定部103により濾過が終了したと判定された場合に、真空ポンプ2の駆動を停止させるような構成であってもよいし、真空ポンプ2の駆動量を低下させるような構成であってもよい。
That is, the pressure
図5は、圧力差生成部200により濾過フィルタ14の下流側の圧力を減少させた場合の圧力の変化の一例を示した図である。図5では、第2バルブ4を切り替えて濾過ポート11を真空ポンプ2に導通させたときからの圧力変化が示されている。図2Cのように、濾過フィルタ14上が対象液体17で完全に覆われない状態となったときには、濾過フィルタ14の下流側の圧力が、図3Bのように、最小圧力値に対して閾値を超えて上昇する。このとき、濾過フィルタ14の上流側から下流側に外気が流入していると判断して、バルブ制御部104が濾過ポート11を大気側と導通させれば、図5のように、濾過フィルタ14の下流側の圧力が大気圧と等しくなる。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a change in pressure when the pressure on the downstream side of the
図6は、対象液体に対する濾過を行う際の制御部100による処理の一例を示したフローチャートである。対象液体に対する濾過を開始する前には、まず、濾過を開始可能なレディ状態とするための処理が行われる。具体的には、ポンプ制御部101により真空ポンプ2が駆動される(ステップS101)。そして、第1待機時間の間だけ、真空ポンプ2を駆動させたまま待機状態となる(ステップS102)。第1待機時間は、この例では10秒であるが、任意の時間に設定可能である。
FIG. 6 is a flowchart showing an example of processing by the
レディ状態になると、バルブ制御部104が第2バルブ4を制御することにより、濾過ポート11を真空ポンプ2と導通させる(ステップS103)。これにより、流路8内が陰圧となり、第2圧力センサ6により検出される流路8内の圧力が急激に低下する。このとき、第2待機時間の間だけ待機状態となり(ステップS104)、この間に流路8内の圧力が目標値の近傍まで低下する。第2待機時間は、この例では5秒であるが、任意の時間に設定可能である。
In the ready state, the
その後、第2圧力センサ6により検出される圧力値が取得され(ステップS105)、圧力値算出部102が流路8内の圧力の最小値(最小圧力値)を算出する(ステップS106)。取得された現在の圧力値が、最小圧力値に所定の閾値を加えた値よりも大きければ(ステップS107でYes)、濾過が終了したと判定部103が判定する(ステップS110)。また、現在の圧力値が最小圧力値に所定の閾値を加えた値以下である場合でも(ステップS107でNo)、濾過ポート11を真空ポンプ2と導通させてから所定時間が経過したときには(ステップS108でYes)、濾過が終了したと判定部103が判定する(ステップS110)。
After that, the pressure value detected by the
上記閾値は、例えば3kPaである。また、上記所定時間は、例えば60秒である。ただし、閾値及び所定時間は、上記のような値に限られるものではなく、任意の値に設定可能である。上記任意の値は、予め設定された値であってもよいし、ユーザが設定した値であってもよい。また、最小圧力値に対する圧力差ではなく、一定の圧力値を閾値として、当該閾値よりも現在の圧力値が大きければ、濾過が終了したと判定するような構成であってもよい。 The threshold value is, for example, 3 kPa. The predetermined time is, for example, 60 seconds. However, the threshold value and the predetermined time are not limited to the above values, and can be set to arbitrary values. The above arbitrary value may be a preset value or a user-set value. Further, it may be configured such that it is determined that the filtration is completed when the current pressure value is larger than the threshold value by using a constant pressure value as a threshold value instead of the pressure difference with respect to the minimum pressure value.
現在の圧力値が最小圧力値に所定の閾値を加えた値以下であり(ステップS107でNo)、かつ、濾過ポート11を真空ポンプ2と導通させてから所定時間が経過していないときには(ステップS108でNo)、第3待機時間の間だけ待機状態となる(ステップS109)。その後、第2圧力センサ6により検出される圧力値が取得され(ステップS105)、ステップS106以降の処理が再度実行される。第3待機時間は、この例では0.5秒であるが、任意の時間に設定可能である。
When the current pressure value is equal to or less than the minimum pressure value plus a predetermined threshold value (No in step S107), and the predetermined time has not elapsed since the
このように、第3待機時間が経過する度に第2圧力センサ6の圧力値が取得され、その圧力値が最小圧力値に所定の閾値を加えた値を超えたとき(ステップS107でYes)、又は、濾過ポート11を真空ポンプ2と導通させてから所定時間が経過したときに(ステップS108でYes)、濾過が終了したと判定部103が判定する(ステップS110)。濾過が終了したと判定された場合には、バルブ制御部104が第2バルブ4を制御することにより、濾過ポート11を大気側と導通させる(ステップS111)。これにより、流路8内の圧力が、濾過フィルタ14の上流側と同じく大気圧となる。
In this way, when the pressure value of the
その後、ポンプ制御部101により真空ポンプ2の駆動が停止され(ステップS112)、対象液体に対して濾過を行う処理が完了する。このような処理により回収容器13に回収された濾液は、別の処理ポートへと移動され、濾液に対する次の処理が行われる。
After that, the
5.変形例
上記実施形態では、濾過が終了したと判定部103が判定した後(ステップS110)、バルブ制御部104が第2バルブ4を制御することにより、濾過ポート11を大気側と導通させる(ステップS111)という構成について説明した。しかし、このような構成に限らず、例えば濾過が終了した旨を報知したり、濾過終了後の回収容器13を移動させるなど、他の制御が行われてもよい。
5. Modification Example In the above embodiment, after the
あるいは、判定部103による処理(ステップS110)が省略された構成であってもよい。具体的には、第2圧力センサ6の圧力値が最小圧力値に所定の閾値を加えた値を超えたとき(ステップS107でYes)、又は、濾過ポート11を真空ポンプ2と導通させてから所定時間が経過したときに(ステップS108でYes)、判定部103による処理(ステップS110)が行われることなく、バルブ制御部104が濾過ポート11を大気側と導通させてもよい(ステップS111)。この場合、制御部100は、判定部103を備えていない構成であってもよい。すなわち、バルブ制御部104が、第2圧力センサ6により検出される圧力値に基づいて第2バルブ4を切り替えることにより、濾過ポート11を大気側と導通させてもよい。
Alternatively, the configuration may be such that the process (step S110) by the
6.第2実施形態
上記第1実施形態では、濾過ポート11内を減圧することにより、フィルタ容器12側と回収容器13側との間に圧力差を生じさせるような構成について説明した。これに対して、第2実施形態では、濾過ポート11内を加圧することにより、フィルタ容器12側と回収容器13側との間に圧力差を生じさせる点が、上記実施形態とは異なっている。
6. Second Embodiment In the first embodiment, a configuration has been described in which a pressure difference is generated between the
図7は、第2実施形態に係る前処理装置の構成例を示した概略図である。本実施形態では、真空ポンプ2の代わりに加圧ポンプ9を用いる点が第1実施形態とは異なる。加圧ポンプ9を用いることに伴い、流路8の構成が変更されている点を除けば、流路8に配置された各部材の構成及び機能は第1実施形態と同様である。
FIG. 7 is a schematic view showing a configuration example of the pretreatment apparatus according to the second embodiment. The present embodiment is different from the first embodiment in that the pressurizing pump 9 is used instead of the
本実施形態における流路8は、濾過ポート11よりも上流側の流路(第1流路81)と、濾過ポート11よりも下流側の流路(第2流路82)とを含む。濾過ポート11におけるフィルタ容器12の外側は、カバー部材111により密閉される。カバー部材111は、中空状の部材であり、カバー部材111の内部空間とフィルタ容器12内とが連通している。濾過ポート11に濾過容器10を設置したり、濾過ポート11から濾過容器10を移動する際には、カバー部材111が開かれることにより、カバー部材111の内部空間が開放される。
The
第1流路81は、一端が加圧ポンプ9に流体的に接続されている。第1流路81の他端は、カバー部材111の内部空間に連通している。すなわち、加圧ポンプ9とカバー部材111の内部空間とが、第1流路81を介して連通している。加圧ポンプ9を駆動させた場合には、加圧ポンプ9側からカバー部材111内に空気が送り込まれることにより、フィルタ容器12側が加圧される。その結果、回収容器13側がフィルタ容器12側と比べて低圧となり、フィルタ容器12側と回収容器13側との間に圧力差が生じる。これにより、フィルタ容器12内から回収容器13側に対象液体が吸引され、濾液として回収される。
One end of the first flow path 81 is fluidly connected to the pressurizing pump 9. The other end of the first flow path 81 communicates with the internal space of the cover member 111. That is, the pressurizing pump 9 and the internal space of the cover member 111 communicate with each other via the first flow path 81. When the pressurizing pump 9 is driven, air is sent into the cover member 111 from the pressurizing pump 9 side to pressurize the
第1流路81の途中には、第1バルブ3及び第2バルブ4などのバルブ、並びに、第1圧力センサ5及び第2圧力センサ6などのセンサが設けられている。第2流路82は、一端が濾過ポート11に流体的に接続され、トラップ7を介して大気開放されている。これらの各部材3,4,5,6,7の構成及び機能は第1実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。
Valves such as the first valve 3 and the
第2実施形態のような構成であっても、濾過フィルタ14の上流側と下流側との間に圧力差を生じさせることができる。この場合、加圧ポンプ9、第2バルブ4、ポンプ制御部101及びバルブ制御部104が、圧力差生成部200を構成することとなる。
Even with the configuration as in the second embodiment, a pressure difference can be generated between the upstream side and the downstream side of the
7.その他の実施形態
上記実施形態では、濾過容器10がフィルタ容器12及び回収容器13を含む構成について説明した。しかし、このような構成に限らず、フィルタ容器12及び回収容器13が一体化された構成であってもよい。すなわち、濾過容器10は、濾過フィルタ14の上流側と下流側とに空間が形成された構成であればよい。また、濾過フィルタにより形成される複数の濾過領域を有するウェルプレートを濾過容器として用いることにより、複数の濾過領域で同時に濾過を行うことができるような構成であってもよい。
7. Other Embodiments In the above embodiment, the configuration in which the
濾過フィルタ14の上流側から下流側への外気の流入の検出は、現在の圧力値が最小圧力値に所定の閾値を加えた値以下であるか否かに基づいて行われるような構成に限らない。例えば、最小圧力値から現在の圧力値に上昇するまでの圧力値の上昇率(傾き)、又は、圧力値の変化のパターン認識など、他の各種方法により外気の流入を検出することが可能である。
The detection of the inflow of outside air from the upstream side to the downstream side of the
検出部300は、第2圧力センサ6により構成されるものに限らない。例えば、フィルタ容器12内における液面の高さを検知する液面センサなどにより、検出部300が構成されてもよい。この場合、少なくとも一部の液面の高さが閾値未満まで低下したときに、濾過フィルタ14の上流側から下流側に外気が流入していることを検知できる。すなわち、検出部300は、濾過フィルタ14上が対象液体17で完全に覆われていない状態(図2Cの状態)を検出することができれば、その構成は任意である。
The
8.態様
上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
8. Aspects It will be understood by those skilled in the art that the plurality of exemplary embodiments described above are specific examples of the following embodiments.
(第1項)一態様に係る前処理装置は、
対象液体を濾過する前処理装置であって、
対象液体が通過する濾過フィルタを有する濾過容器が設置される濾過部と、
前記濾過フィルタの上流側と下流側との間に圧力差を生じさせる圧力差生成部と、
前記濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を検出する検出部と、
前記検出部による外気の流入の検出結果に基づいて、対象液体に対する濾過の終了を判定する判定部とを備えていてもよい。
(Clause 1) The pretreatment device according to one aspect is
A pretreatment device that filters the target liquid.
A filtration section where a filtration container with a filtration filter through which the target liquid passes is installed,
A pressure difference generating unit that creates a pressure difference between the upstream side and the downstream side of the filtration filter,
A detection unit that detects the inflow of outside air from the upstream side to the downstream side of the filtration filter,
A determination unit for determining the end of filtration of the target liquid may be provided based on the detection result of the inflow of outside air by the detection unit.
第1項に記載の前処理装置によれば、濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を検出し、当該検出結果に基づいて、対象液体に対する濾過の終了を判定することができる。したがって、濾過フィルタの上流側から下流側に外気が流入するまで濾過が行われたときには、濾過が終了したと判定し、適切なタイミングで濾過の処理を終了することができる。 According to the pretreatment apparatus according to the first item, the inflow of outside air from the upstream side to the downstream side of the filtration filter can be detected, and the end of filtration of the target liquid can be determined based on the detection result. Therefore, when the filtration is performed until the outside air flows from the upstream side to the downstream side of the filtration filter, it is determined that the filtration is completed, and the filtration process can be completed at an appropriate timing.
(第2項)第1項に記載の前処理装置において、前記圧力差生成部は、前記判定部による判定結果に基づいて、前記圧力差を減少させてもよい。
(Item 2) In the pretreatment apparatus according to the
第2項に記載の前処理装置によれば、濾過フィルタの上流側から下流側に外気が流入するまで濾過が行われたときに、濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を減少させ、濾液が揮発するのを抑制することができる。 According to the pretreatment apparatus according to the second item, when the filtration is performed until the outside air flows from the upstream side to the downstream side of the filtration filter, the inflow of the outside air from the upstream side to the downstream side of the filtration filter is reduced. It is possible to prevent the filtrate from volatilizing.
(第3項)第1項又は第2項に記載の前処理装置において、
前記検出部は、前記濾過フィルタの下流側の圧力を検出する圧力センサを含み、
前記判定部は、前記圧力センサにより検出される圧力値に基づいて、対象液体に対する濾過の終了を判定してもよい。
(Section 3) In the pretreatment apparatus according to the first or second paragraph,
The detection unit includes a pressure sensor that detects the pressure on the downstream side of the filtration filter.
The determination unit may determine the end of filtration of the target liquid based on the pressure value detected by the pressure sensor.
第3項に記載の前処理装置によれば、圧力センサにより検出される圧力値に基づいて、濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を検出し、当該検出結果に基づいて、対象液体に対する濾過の終了を判定することができる。 According to the pretreatment apparatus according to the third item, the inflow of outside air from the upstream side to the downstream side of the filtration filter is detected based on the pressure value detected by the pressure sensor, and the target is based on the detection result. The end of filtration for the liquid can be determined.
(第4項)別態様に係る前処理装置は、
対象液体を濾過する前処理装置であって、
対象液体が通過する濾過フィルタを有する濾過容器が設置される濾過部と、
前記濾過フィルタの上流側と下流側との間に圧力差を生じさせる圧力差生成部と、
前記濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を検出する検出部とを備え、
前記圧力差生成部は、前記検出部による外気の流入の検出結果に基づいて、前記圧力差を減少させてもよい。
(Section 4) The pretreatment device according to another aspect is
A pretreatment device that filters the target liquid.
A filtration section where a filtration container with a filtration filter through which the target liquid passes is installed,
A pressure difference generating unit that creates a pressure difference between the upstream side and the downstream side of the filtration filter,
A detection unit for detecting the inflow of outside air from the upstream side to the downstream side of the filtration filter is provided.
The pressure difference generation unit may reduce the pressure difference based on the detection result of the inflow of outside air by the detection unit.
第4項に記載の前処理装置によれば、濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を検出し、当該検出結果に基づいて、濾過フィルタの上流側と下流側との間の圧力差を減少させることができる。したがって、濾過フィルタの上流側から下流側に外気が流入するまで濾過が行われたときに、濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を減少させ、濾液が揮発するのを抑制することができる。 According to the pretreatment apparatus according to the fourth item, the inflow of outside air from the upstream side to the downstream side of the filtration filter is detected, and the pressure between the upstream side and the downstream side of the filtration filter is based on the detection result. The difference can be reduced. Therefore, when filtration is performed until the outside air flows from the upstream side to the downstream side of the filtration filter, the inflow of the outside air from the upstream side to the downstream side of the filtration filter is reduced and the filtrate is suppressed from volatilizing. Can be done.
(第5項)第4項に記載の前処理装置において、
前記検出部は、前記濾過フィルタの下流側の圧力を検出する圧力センサを含み、
前記圧力差生成部は、前記圧力センサにより検出される圧力値に基づいて、前記圧力差を減少させてもよい。
(Section 5) In the pretreatment apparatus according to
The detection unit includes a pressure sensor that detects the pressure on the downstream side of the filtration filter.
The pressure difference generating unit may reduce the pressure difference based on the pressure value detected by the pressure sensor.
第5項に記載の前処理装置によれば、圧力センサにより検出される圧力値に基づいて、濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を検出し、当該検出結果に基づいて、濾過フィルタの上流側と下流側との間の圧力差を減少させることができる。 According to the pretreatment apparatus according to the fifth item, the inflow of outside air from the upstream side to the downstream side of the filtration filter is detected based on the pressure value detected by the pressure sensor, and the filtration is performed based on the detection result. The pressure difference between the upstream side and the downstream side of the filter can be reduced.
1 濾過部
2 真空ポンプ
3 第1バルブ
4 第2バルブ
5 第1圧力センサ
6 第2圧力センサ
7 トラップ
8 流路
9 加圧ポンプ
10 濾過容器
11 濾過ポート
12 フィルタ容器
13 回収容器
14 濾過フィルタ
15 空間
16 濾液
17 対象液体
81 流路
82 流路
100 制御部
101 ポンプ制御部
102 圧力値算出部
103 判定部
104 バルブ制御部
111 カバー部材
200 圧力差生成部
300 検出部
1
Claims (5)
対象液体が通過する濾過フィルタを有する濾過容器が設置される濾過部と、
前記濾過フィルタの上流側と下流側との間に圧力差を生じさせる圧力差生成部と、
前記濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を検出する検出部と、
前記検出部による外気の流入の検出結果に基づいて、対象液体に対する濾過の終了を判定する判定部とを備えた前処理装置。 A pretreatment device that filters the target liquid.
A filtration section where a filtration container with a filtration filter through which the target liquid passes is installed,
A pressure difference generating unit that creates a pressure difference between the upstream side and the downstream side of the filtration filter,
A detection unit that detects the inflow of outside air from the upstream side to the downstream side of the filtration filter,
A pretreatment device including a determination unit that determines the end of filtration of the target liquid based on the detection result of the inflow of outside air by the detection unit.
前記判定部は、前記圧力センサにより検出される圧力値に基づいて、対象液体に対する濾過の終了を判定する請求項1又は2に記載の前処理装置。 The detection unit includes a pressure sensor that detects the pressure on the downstream side of the filtration filter.
The pretreatment apparatus according to claim 1 or 2, wherein the determination unit determines the end of filtration of the target liquid based on the pressure value detected by the pressure sensor.
対象液体が通過する濾過フィルタを有する濾過容器が設置される濾過部と、
前記濾過フィルタの上流側と下流側との間に圧力差を生じさせる圧力差生成部と、
前記濾過フィルタの上流側から下流側への外気の流入を検出する検出部とを備え、
前記圧力差生成部は、前記検出部による外気の流入の検出結果に基づいて、前記圧力差を減少させる前処理装置。 A pretreatment device that filters the target liquid.
A filtration section where a filtration container with a filtration filter through which the target liquid passes is installed,
A pressure difference generating unit that creates a pressure difference between the upstream side and the downstream side of the filtration filter,
A detection unit for detecting the inflow of outside air from the upstream side to the downstream side of the filtration filter is provided.
The pressure difference generation unit is a pretreatment device that reduces the pressure difference based on the detection result of the inflow of outside air by the detection unit.
前記圧力差生成部は、前記圧力センサにより検出される圧力値に基づいて、前記圧力差を減少させる請求項4に記載の前処理装置。 The detection unit includes a pressure sensor that detects the pressure on the downstream side of the filtration filter.
The pretreatment apparatus according to claim 4, wherein the pressure difference generating unit reduces the pressure difference based on a pressure value detected by the pressure sensor.
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