(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾液の流通のためのフィルタアセンブリであって、
ａ．密度Ｄ１を有したなおかつ生物学的試料を含有した第１流体すなわち濾液の流通のための入口および出口と、密度Ｄ２を有した第２流体を収容するためのリザーバと；
ｂ．フィルタ媒体のための内部スペースと；
ｃ．前記内部スペースから前記リザーバを隔離するためのリザーバプレートと；
を具備し、
前記リザーバプレートが、前記フィルタアセンブリの外部へと前記第１流体を流すための少なくとも１つの開口と、前記リザーバに対しておよび前記内部スペースに対して流体連通した少なくとも２つの開口と、を有し、
前記リザーバ内の前記第２流体が、前記生物学的試料のための防腐剤であるとともに、前記第１流体と前記第２流体との間の密度差に基づいて、前記内部スペース内の前記第１流体と交換することができ、
前記第１流体および前記第２流体として、前記密度Ｄ１と前記密度Ｄ２とが、±０．０１ｇ／ｃｃ〜±０．５０ｇ／ｃｃという分だけ相違しているものを使用する、ことを特徴とするフィルタアセンブリ。
【請求項２】
請求項１記載のフィルタアセンブリにおいて、
（１）前記濾液が、前記密度Ｄ２よりも大きな密度Ｄ１を有している場合には、前記濾液が、前記内部スペースから前記リザーバ内に流れるとともに、前記第２流体が、前記内部スペース内の前記濾液と交換し、
（２）前記濾液が、前記密度Ｄ２よりも小さな密度Ｄ１を有している場合には、前記第２流体が、前記内部スペースから前記リザーバ内に流れるとともに、前記第２流体が、前記内部スペース内の前記濾液と交換する、
ことを特徴とするフィルタアセンブリ。
【請求項３】
請求項１記載のフィルタアセンブリにおいて、
さらに、表面を有した導入プレートを具備し、
前記リザーバプレートが、表面を有し、
前記導入プレートの前記表面と前記リザーバプレートの前記表面とが、前記内部スペースを形成することを特徴とするフィルタアセンブリ。
【請求項４】
請求項３記載のフィルタアセンブリにおいて、
前記リザーバプレートの前記表面と前記導入プレートの前記表面とが、円錐形テーパー形状を有していることを特徴とするフィルタアセンブリ。
【請求項５】
請求項３記載のフィルタアセンブリにおいて、
前記リザーバプレートの前記表面と前記導入プレートの前記表面とが、凹面を有していることを特徴とするフィルタアセンブリ。
【請求項６】
請求項１記載のフィルタアセンブリにおいて、
前記フィルタ媒体が、フィルタバックアッププレートによって前記内部スペース内において少なくとも部分的に支持されていることを特徴とするフィルタアセンブリ。
【請求項７】
請求項２記載のフィルタアセンブリにおいて、
前記内部スペースから前記リザーバ内へと流れる前記濾液が、層流対流的な流れを形成することを特徴とするフィルタアセンブリ。
【請求項８】
請求項２記載のフィルタアセンブリにおいて、
前記リザーバから前記内部スペース内へと流れる前記第２流体が、層流対流的な流れを形成することを特徴とするフィルタアセンブリ。
【請求項９】
請求項１記載のフィルタアセンブリにおいて、
前記第２流体が、生物学的試料または非生命体の粒状試料のための防腐剤とされていることを特徴とするフィルタアセンブリ。
【請求項１０】
請求項１記載のフィルタアセンブリにおいて、
前記第１流体が、海水または真水または塩水溶液とされていることを特徴とするフィルタアセンブリ。
【請求項１１】
請求項９記載のフィルタアセンブリにおいて、
前記防腐剤が、前記濾液内に含有されている試料の中のＲＮＡ／ＤＮＡ／タンパク質の劣化を低減させるように機能することを特徴とするフィルタアセンブリ。
【請求項１２】
請求項１記載のフィルタアセンブリにおいて、
前記フィルタ媒体が、ガラスファイバまたは酢酸セルロースファイバまたはポリカーボネートメンブランとされていることを特徴とするフィルタアセンブリ。
【請求項１３】
第１密度Ｄ１を有した第１流体すなわち濾液の中の微生物を収集して固定するための方法であって、
フィルタアセンブリを準備し、ここで、このフィルタアセンブリを、入口および出口と、第２密度Ｄ２を有した第２流体を収容するためのリザーバと；前記入口と前記出口との間において前記フィルタアセンブリの内部に配置されたフィルタ媒体であるとともに、前記リザーバから隔離して内部スペース内に配置されたフィルタ媒体と；前記内部スペースを前記リザーバから隔離するためのリザーバプレートと；を具備したものとするとともに、前記リザーバプレートを、前記リザーバに対しておよび前記内部スペースに対して連通した開口を有したものとし；
前記濾液を前記フィルタアセンブリを通して流し、これにより、前記フィルタ媒体上に微生物および／または粒状材料を収集し；
前記微生物および／または粒状材料を、以下の条件下において前記第２流体に対して露出する、すなわち、
（１）前記濾液が、前記第２密度Ｄ２よりも大きな前記第１密度Ｄ１を有している場合には、前記濾液が、前記内部スペースから前記リザーバ内に流れるとともに、前記第２流体が、前記内部スペース内の前記濾液と交換し、
（２）前記濾液が、前記第２密度Ｄ２よりも小さな前記第１密度Ｄ１を有している場合には、前記第２流体が、前記内部スペースから前記リザーバ内に流れるとともに、前記第２流体が、前記内部スペース内の前記濾液と交換する、
ようにして、前記第２流体に対して露出する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法において、
前記フィルタアセンブリを、さらに、表面を有した導入プレートを具備したものとし、
前記リザーバプレートを、表面を有したものとし、
前記導入プレートの前記表面と前記リザーバプレートの前記表面とによって、前記内部スペースを形成することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法において、
前記リザーバプレートの前記表面と前記導入プレートの前記表面とを、円錐形テーパー形状を有したものとすることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１４記載の方法において、
前記リザーバプレートの前記表面と前記導入プレートの前記表面とを、凹面を有したものとすることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１３記載の方法において、
前記フィルタ媒体を、フィルタバックアッププレートによって前記内部スペース内において少なくとも部分的に支持することを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１３記載の方法において、
前記内部スペースから前記リザーバ内へと流れる前記濾液が、層流対流的な流れを形成することを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１３記載の方法において、
前記リザーバから前記内部スペース内へと流れる前記第２流体が、層流対流的な流れを形成することを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１３記載の方法において、
前記第２流体を、生物学的試料または非生命体の粒状試料のための防腐剤とすることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１３記載の方法において、
前記第１流体を、海水または真水または塩水溶液とすることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項１３記載の方法において、
前記第１密度Ｄ１と前記第２密度Ｄ２とを、±０．０１ｇ／ｃｃ〜±０．５０ｇ／ｃｃという分だけ相違したものとすることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２０記載の方法において、
前記防腐剤を、前記濾液内に含有されている試料の中のＲＮＡの劣化を低減させるように機能させることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項１３記載の方法において、
前記フィルタ媒体を、ガラスファイバまたは酢酸セルロースファイバまたはポリカーボネートメンブランとすることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１１年１０月１９日付けで出願された米国特許出願シリアル番号第１２／９０７，３３０号明細書の出願日の優先権を主張するものである。この文献の記載内容は、参考のためここに組み込まれる。
【０００２】
本発明は、流体環境内におけるサンプル収集および取扱いに関するものである。より詳細には、水界生態系内における微生物および粒状サンプルの収集および固定に関するものである。より一般的には、本発明は、水質に関連し得る任意の産業において、例えばリザーバや任意の天然のまたは人工的な含水状況といったような任意の水環境内におけるサンプリングに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
流体環境内におけるサンプル収集および取扱いは、当然のことながら、様々なレポートの主題である。海洋開発は、典型的には、海洋食物連鎖に関する連続的な情報を必要とする。そのような情報には、一般に、（１）水性バクテリアおよび原生生物と、（２）植物性プランクトンと、（３）動物性プランクトンと、（４）魚や高等生物や甲殻類や爬虫類や海産獣類等と、を含むことができる。これらの各々は、上位種に対しての食料源となることができる。バクテリアや原生生物や植物性プランクトンや動物性プランクトンは、海洋において測定することができ、魚類や環境健全性に関しての依存性および効果が研究される。情報は、大陸棚水や深海水内や内水におけるそれらの存在量や鉛直方向および水平方向の分布に関して必要とすることができる。正確にまた連続的にまた広い空間にわたってデータを取得することが、現在の問題点である。
【０００４】
米国沿岸警備隊によると、動作的に規定して関連するクラスの有機体（船舶バラスト水内の侵略種の見込みから）は、動物性プランクトンつまり最小寸法が５０μｍ以上であるような有機体と；植物性プランクトン／原生生物つまり５０μｍより小さく１０μｍ以上であるような有機体と；バクテリアつまり最小寸法が１０μｍよりも小さい有機体（この動作グループは、より小さな光合成植物性プランクトンおよびブルーグリーンバクテリアの大部分を含むこととなる）と；である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】本明細書には、先行技術文献は記載されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、列挙や系統分類や分子機能や代謝機能や食物連鎖の様々な様々な微生物や植物性プランクトンや動物性プランクトンの実行可能性を含めた重要な分析のためのサンプルの収集を自動化し得るような方法および装置が要望されている。より詳細には、本発明による方法は、トレーサーの培養やサンプル保存を含めた、自動化されたインサイテュでの速度研究を備えることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の例示としての実施形態においては、本発明は、濾液の流通のためのフィルタアセンブリに関するものであって、密度Ｄ１を有した第１流体すなわち濾液の流通のための入口および出口と、密度Ｄ２を有した第２流体を収容するためのリザーバと、フィルタ媒体のための内部スペースと、内部スペースからリザーバを隔離するためのリザーバプレートと、を具備し、リザーバプレートが、リザーバに対しておよび内部スペースに対して連通した少なくとも２つの開口を有している。したがって、リザーバ内の第２流体は、第１流体と第２流体との間の密度差に基づいて、内部スペース内の第１流体と交換することができる。
【０００８】
第２の例示としての実施形態においては、本発明は、第１密度Ｄ１を有した第１流体すなわち濾液の中の微生物を収集して固定するための方法に関するものであって、フィルタアセンブリを準備し、ここで、このフィルタアセンブリを、入口および出口と、第２密度Ｄ２を有した第２流体を収容するためのリザーバと、を具備したものとする。フィルタ媒体を、入口と出口との間においてフィルタアセンブリの内部に配置し、さらに、フィルタ媒体を、リザーバから隔離して内部スペース内に配置し、内部スペースを、リザーバプレートによってリザーバから隔離されたものとする。リザーバプレートを、リザーバに対しておよび内部スペースに対して連通した開口を有したものとする。本発明による方法においては、濾液をフィルタアセンブリを通して流し、これにより、フィルタ媒体上に微生物および／または粒状材料を収集し；微生物および／または粒状材料を、以下の条件下において第２流体に対して露出する、すなわち、
（１）濾液が、第２密度Ｄ２よりも大きな第１密度Ｄ１を有している場合には、濾液が、内部スペースからリザーバ内に流れるとともに、第２流体が、内部スペース内の濾液と交換し、
（２）濾液が、第２密度Ｄ２よりも小さな第１密度Ｄ１を有している場合には、第２流体が、内部スペースからリザーバ内に流れるとともに、第２流体が、内部スペース内の濾液と交換する、
ようにして、第２流体に対して露出する。後者の状況においては、フィルタアセンブリを、上下反転させることにより、内部スペース内への第２流体の流通を促進させて、濾液と交換させる。
【０００９】
本発明の特徴点や動作や利点は、添付図面を参照しつつ、好ましい実施形態に関しての以下の詳細な説明により、明瞭に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明によるフィルタアセンブリを示す正面図である。
【図２】図１のフィルタアセンブリを示す斜視図である。
【図３】図１のフィルタアセンブリを示す分解図であって、図３Ａは、図１のフィルタアセンブリのリザーバプレートの一部を拡大して示す図である。
【図４】図２のフィルタアセンブリを、４−４線に沿って示す横断面図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｄは、本発明によるフィルタアセンブリの濾過プロセスにおける４つのフェーズを概略的に示す図である。
【図６】フィルタ媒体を流れる層流対流プロセスを時間経過に沿って示す図であって、防腐剤（後述）に代えて、色素が使用されており、色素は、濾過される媒体よりも小さな密度を有している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のさらに他の目的や利点は、本発明の好ましい実施形態に関して図示して説明している以下の詳細な説明により、当業者には明らかとなるであろう。明らかとなるように、本発明から逸脱することなく、本発明は、他の異なる実施形態とすることもでき、本発明の細部を様々な観点から修正することができる。したがって、以下の説明は、例示に過ぎないものであり、本発明を限定するものではない。
【００１２】
最先端の微生物生態学は、その後のメタゲノム分析のために（ＤＮＡ、リボソームＲＮＡ［ｒＲＮＡ］；居住する微生物バイオタの定性的な系統分類）、および、メタ転写学的分析のために（メッセンジャーＲＮＡ［ｍＲＮＡ］；代謝遺伝子が機能する分析）、および、メタプロテオミック分析のために（生成されるタンパク質遺伝子プロダクトの識別および重要性）、サンプルの収集を、ますます重視している。ここでのアプローチの潜在的な利点は、この情報を、研究室内で有機体を培養する必要なく、集め得る点である。現時点では環境内に存在する生存微生物の１％未満が捕捉される。したがって、粒状材料の収集は、重要なものとすることができ、サンプルは、インサイテュで経時的に収集され、メタゲノム分析やメタ転写学的分析やメタプロテオミック分析と互換的であるような、この材料の化学的保存のための方法も、得られる。
【００１３】
したがって、本発明によるフィルタアセンブリは、その後の分子分析のためにロボット的時間シリーズウォータサンプラーによって収集される際に濾過サンプルの収集および保存という幅広い潜在的用途を有することができる。本発明による方法および装置は、例えば深海サンプリングといったようなすべてのウォータサンプリング状況に適応することができ、自動化された時間シリーズの検査に対して互換的でもある。加えて、ここでのサンプリングは、例えば懸濁した沈殿物や残骸やマリンスノー材料や糞便材料等といったような有機体および／または有機粒状成分および／または無機粒状成分の収集に応用することができる。バクテリアがそのような収集材料の一成分であることから、バクテリア成分が保存されるような態様で、そのような収集を行うことが重要である。バクテリアの分解が保存されない場合には、検査対象をなす非生命材料の組成および物理的特性が変更されてしまうこととなる。
【００１４】
本発明によるフィルタアセンブリが、図１において正面図で示されている。アセンブリ１０は、自立型のインラインフィルタであって、フィルタ媒体の表面上へと粒状サンプルを収集することに加えて、可動部材を必要としない物理的プロセスによって、収集された粒状サンプルの化学的な保存を行うことができる。「可動部材を必要としない」という記載は、フィルタアセンブリのすべての構成部材が、濾過および保存を行うに際して動く必要がないことを意味するものとして理解することができる。そうではなく、フィルタアセンブリは、層流対流的な流れを使用している。この層流対流的な流れは、サンプリング時にフィルタのリザーバ内に保持され得るようなユーザー選択の化学的防腐剤（固定剤）と、サンプルが濾過される水性媒体と、の間の密度差によって駆動される。
【００１５】
本明細書においては、「層流対流的な流れ」あるいは「層流対流」という用語は、流体密度の相対的な差によって引き起こされるような流体の比較的円滑な重力的流れを、意味しており、重力対流として公知なものとすることもできる。共有スペース内において密度差を有した２つの流体にかかる重力により、大きな密度の流体が沈み、これにより、小さな密度の流体を、大きな密度の流体よりも上の位置へと、押し上げる。
【００１６】
本明細書においては、「防腐剤」や「固定剤」という用語は、新鮮に収集された生物学的試料の構造を、元々の生体状態の構成および組成を最も近く表す状態で保存するための材料を意味している。このような材料は、組織巨大分子と化学的に反応することができ、これにより、分子間のクロスリンクや分子内のクロスリンクを形成し、これにより、分子の構造的安定性を増大させる。そのような材料は、自己分解酵素を不活性にすることもでき、組織を、自己分解活性や微生物活性という点で酵素分解に対して、より抵抗的なものとすることができる。これら防腐剤は、通常、少なくとも２つの構成成分から構成される。すなわち、１つまたは複数の活性成分（固定剤）と、多くの場合バッファシステムと称されるキャリアと、から構成される。キャリアは、例えば代謝毒（アジド、シアン化物）や二価カチオン（Ｃａ、Ｍｇ）や浸透剤（ＤＭＳＯ）や界面活性剤（例えばＴＷＥＥＮ（登録商標）のような洗浄剤）や浸透圧の調整のために添加される電解質や非電解質といったような材料を有することができる。
【００１７】
防腐剤は、研究対象に応じて、例えば、アルコールベースのもの（メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール）や、アルデヒドベースのもの（ホルムアルデヒド、グルタルアルデヒド）や、酸ベースのもの（酢酸、希硫酸）や、水銀ベースのもの（塩化水銀）、とすることができる。他の好ましいタイプの、米国テキサス州 Austin 所在の Ambion 社から入手可能な RNAlater（登録商標）溶液 は、水性の非毒性の組織貯蔵薬剤であって、組織に対して迅速に浸透し、細胞状のＤＮＡおよびＲＮＡを安定化させて保護することができる。RNAlater（登録商標）溶液は、その後の処理のために、組織サンプルを迅速に処理する必要性や、液体窒素内においてサンプルを凍結させる必要性を、除去する。組織ピースは、収穫することができ、そして、その後のＲＮＡ／ＤＮＡ隔離の後に得られるＲＮＡ／ＤＮＡの質または量を損なうことなく、貯蔵のためにRNAlater（登録商標）溶液内に含浸することができる。
【００１８】
フィルタアセンブリ１０は、可動部材を有していない内蔵型のモジュールであり、入口３４と出口３６とを有することができる。入口３４および出口３６は、適切なサンプル供給バルブや流体源（図示しないものの、ポンプ、真空吸引源）に対して、流体連通可能に連結することができる。濾過されたサンプルに対しての防腐剤の能動的な供給は、フィルタアセンブリ１０内において行われる。これにより、プロセスを、応用に関して極めて単純なものとすることができ、様々な濾過応用に対して適用可能なものとすることができる。
【００１９】
図２は、図１のフィルタアセンブリを示す斜視図である。
【００２０】
図３は、図１および図２のフィルタアセンブリを示す分解図であって、底部から頂部にかけて、ユーザーの選択による化学的防腐剤を含有し得る環状リザーバ２０と、シールされたリザーバプレート２２と、フィルタバックアッププレート２６と、フィルタバックアッププレート２６によって支持されたフィルタ媒体２８と、アセンブリ１０を閉塞するためのサンプル導入プレート３０と、を備えている。ここでは、リザーバプレートという用語は、リザーバからフィルタ媒体を隔離させるように機能する任意の構造として理解することができる。リザーバプレートは、さらに、このリザーバプレートの開口を通しての流体流通を可能とし、これにより、詳細に後述するように、濾過の後に、フィルタ媒体に対して防腐剤を供給することができる。
【００２１】
上記の様々な構成部材は、ネジ山付きキャップ３２によって、互いに係合することができる。キャップ３２は、リザーバ２０の外面上に設けられた外面ネジ山に対して、螺着することができる。第２Ｏリング４２を、リザーバ上に設けることができる。これにより、リザーバをキャップ３２に対してシールすることができる。第３Ｏリング４２を、リザーバの中央に配置された中央ポスト６０の底部上に設けることができる。第３Ｏリング４２は、リザーバプレート２２の底部に対して、リザーバ２０をシールすることができる。リザーバプレート２２は、さらに、導出口２９を有することができる。導出口２９により、濾液をデッドスペース５０へと導出することができる。第４Ｏリング４６を、サンプル導入プレート３０の底面上に設けることができる。これにより、さらに、アセンブリ１０をシールすることができる。様々な構成部材に関しての他の機械的係合手段（例えば、クランプ止め、ボルト止め、等）を想定し得ることに注意されたい。
【００２２】
フィルタ媒体２８以外の上記の様々な構成部材は、例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）といったような（例えば海水や真水や塩水溶液といったような濾過される媒体に対して）比較的不活性なプラスチックから成型することができる。他の熱可塑性プラスチックは、例えばポリエチレンやポリプロピレン等といったようなポリオレフィンとすることができる。フィルタ媒体は、限定するものではないけれども、例えばガラスファイバや酢酸セルロースファイバやあるいはポリカーボネートメンブランといったような任意の様々なフィルタ材料を有することができる。フィルタ材料は、照射されてエッチングされ、これにより、複数の比較的微細な穴が形成される。限定されたポアサイズを有したポリカーボネートフィルムの一態様は、Whatman, Ltd. 社によって Nuclepore（登録商標）という商標名で市販されている。ファイバ状フィルタは、０．１７７８〜０．２５４ｍｍ（０．００７〜０．０１０インチ）という厚さのものとすることができる。他方、ポリカーボネートメンブランは、０．０５０８〜０．０７６２ｍｍ（０．００２〜０．００３インチ）という厚さのものとすることができる。ガラスファイバフィルタの公称ポアサイズは、約０．８μｍとすることができ、酢酸セルロースフィルタの場合には０．２２〜０．４５μｍとすることができ、ポリカーボネートメンブランの場合にはおよそ０．１〜０．４５μｍとすることができる。
【００２３】
フィルタアセンブリ１０は、好ましくは、サンプリングのための標準的なサイズのものとすることができ、例えば、２２ｍｍ直径のものや、４７または５０ｍｍ直径のものや、１４７ｍｍ直径のもの、とすることができる。したがって、フィルタ直径は、１５ｍｍ〜２００ｍｍという範囲とすることができる。
【００２４】
図４は、図２のフィルタアセンブリを、４−４線に沿って示す横断面図である。サンプル導入プレート３０の内面３１と、リザーバプレート２２の内面２３と、に特に注意されたい。これら内面３１，２３の各々は、好ましくは、円錐形テーパー形状を有することができ、これにより、フィルタアセンブリ１０を通しての流体流通を円滑に案内することができ、背中合わせされた小さな円錐形デッドスペース５０内にフィルタ媒体２８を捕捉することができる。そのようなテーパー形状は、１〜１５°という範囲とすることができ、好ましくは５〜１０°という範囲とすることができ、これにより、デッドスペースの容積を最小化することができる。円錐形テーパー形状という用語は、表面特徴が比較的大径から比較的小径へと一定比率で変化するものとして理解することができる。また、内表面３１，２３を凹面とし得ることも、理解することができる。このことは、それら内表面が比較的大径から比較的小径へと一定ではない比率でもって変化することを意味している。円錐形テーパー形状の使用、および／または、凹面の使用は、例えばここでは防腐剤流体といったような流体の比較的改良された層流を提供することができる。
【００２５】
この場合にも、環状のリザーバ容積Ｖと、フィルタアセンブリ１０の円錐形内部デッドスペース５０と、の間の流体連通は、フィルタバックアッププレートに対して流体連通しているような、リザーバプレート２２内の比較的小径の複数の穴２４を通して、行うことができる。つまり、リザーバ容積Ｖとフィルタアセンブリ１０の円錐形内部５０との間の流体連通は、初期的には、リザーバプレート２２内の比較的小径の複数の穴２４（拡大して図示されている）を通して、行うことができる。
【００２６】
フィルタバックアッププレート２６は、好ましくは、複数の同心グルーブ２７を有することができる。複数の同心グルーブ２７は、フィルタユニット内における流体流通のさらなる分散を補助することができる。フィルタバックアッププレート２６は、好ましくは、径方向の波形グルーブ２５を備えている。これら径方向の波形グルーブ２５は、複数の同心グルーブ２７と交差し、これにより、バックアッププレート２６と、押圧されたフィルタ媒体２８と、の間の流体流通経路を提供することができる。好ましくは、リザーバプレート内の穴２４は、流体が濾過されるフィルタユニットの容積に対してサイズを変更することができ、しかしながら、好ましくは、０．５０８±０．０５０８ｍｍ（０．０２０±０．００２インチ）という直径とすることができる。したがって、穴２４は、０．３８１〜０．６３５ｍｍ（０．０１５〜０．０２５インチ）という直径とすることができる。フィルタユニットは、入口３４および出口３６を備えている。入口３４および出口３６は、好ましくは１５．８７５ｍｍ（０．６２５インチ）という穴サイズを有することができる。入口および出口は、これら入口および出口がリザーバの内外にわたっての流体の交換を引き起こさないような任意の寸法とし得ることを理解することができる。入口および出口の直径が大きすぎる場合には、入口内におけるあるいは出口内における流体の交換が起こってしまう。
【００２７】
防腐剤および濾液の流通経路どうしが動作時に隔離されていることをさらに確実なものとし得るよう、２つの穴２４を、好ましくは、互いに対して９０°〜１８０°という径方向の角度でもって配置することができる。３つ以上の穴を設けることが想定される。例えば、２つの流通経路が形成されるようにして配置され得る３〜１０個の穴を使用することができる。穴の数に関し、より多数の穴は、防腐剤の流通速度を増大させることができる。濾過時に防腐剤の損失を増大させることも観測された。したがって、流速と防腐剤損失との間のバランスが考慮される。上述したように、２つの穴の使用によって最良の結果が得られることが観測された。
【００２８】
図５Ｂに示すように、フィルタアセンブリ１０内において層流対流が起こるよう、２つの流体は、すなわち防腐剤Ｐと濾液Ｆとは、密度が互いに異なるものでなければならない。ＰとＦとの間の密度差は、プラスまたはマイナス０．０１ｇ／ｃｃとすることができる。層流対流を維持するには、この程度の密度差で十分である。２つの流体の間の密度差があまりに大きいと、比較的高速の流れが得られてしまう。例えば、密度差は、±０．０５ｇ／ｃｃとすることができる、あるいは、±０．０１ｇ／ｃｃ〜±０．０５ｇ／ｃｃとすることができる。したがって、防腐剤Ｐと濾液Ｆとの間の密度差は、±０．０１ｇ／ｃｃ〜±０．０５ｇ／ｃｃという範囲とすることができる。対流は、一方の穴に対して、上記のような密度差を有した濾液が提供された時点で、開始される。対流は、ここで開示するような濾過応用において、特に好ましいものである。なぜなら、対流を比較的高速のものとしつつも、フィルタ媒体を通しての防腐剤の拡散を比較的遅いプロセスとするからである。
【００２９】
図５Ａ〜図５Ｄは、濾液の流通経路を表し得るようグレー色素Ｆを使用して、フィルタアセンブリ１０の機能を示している。例えば海水内といったように、使用の待ち受け状態とされた配置構成とされたフィルタアセンブリ１０が、図５Ａに示されている。フィルタアセンブリ１０の内容積Ｖには、防腐剤Ｐが密封的に充填されている（図５Ａ〜図５Ｄに明瞭に図示されている）。図５Ｂに示すように、濾過すなわちサンプル収集の開始時には、フィルタアセンブリ１０内の円錐形デッドスペース５０は、重い（大きな密度の）濾液Ｆ（図５Ａ〜図５Ｄにおいては、グレーで図示された海水）の流通によって、防腐剤Ｐが無いものとされる。重い濾液Ｆは、フィルタアセンブリ１０内へと流れ、円錐形デッドスペース５０内の軽い（密度の小さな）防腐剤を追い出す。防腐剤Ｐは、収集されるサンプルが濾過時に（図５Ｂ）防腐剤に対して曝されないように、フィルタ媒体２８上から掃引される。
【００３０】
リザーバが常に充填されたままであることのために、１つまたは複数の穴２４を通して対流する（“Ｉ”）すべての防腐剤は、残りの穴２４から流入する（“Ｏ”）等量の濾液とバランスしなければならない。それら穴は、容易に交換することができる。防腐剤Ｐと、例えば海水といったようなサンプル濾液Ｆと、の間の密度差は、層流対流を開始させ、低密度の防腐剤流体Ｐは、高密度流体Ｆよりも上の相対位置へと流れる。流通速度は、２つの穴２４のサイズによって、制御することができる。濾過時には、フィルタ媒体２８は、防腐剤Ｐに対して曝されない。なぜなら、濾液がフィルタ媒体２８を通して出口３６へと連続的に通過するからである。濾過時には、図５Ｂに示すように、円錐形デッドスペースを通してリザーバから出る防腐剤は、濾過された後の濾液と一緒に即座にアセンブリから追い出されることも注目に値する。
【００３１】
濾過が停止したときには、防腐剤Ｐは、層流対流を受け、円錐形デッドスペース５０（図４参照）内においてフィルタバックアッププレート２６の下方を通過し、フィルタ媒体２８を浸透する。これは、フィルタの表面上に集積された粒状物質を化学的に保存するように機能する（図５Ｃ）。この保存は、好ましくは、防腐剤と濾液との間の密度差に応じて、３０分以下という時間にわたって継続することができる。防腐剤の配送速度は、防腐剤と濾液との間の密度差に線形的に依存することができる。例えば、密度差が約０．０３ｇ／ｃｃであるときには、保存サイクルは、何らの機械的操作を行う必要なく、１５〜２０分間という時間にわたって行うことができる。最終的には、フィルタアセンブリ１０は、密度差を有した２つの流体に関して、平衡を得る。これにより、サンプルの保存を維持する（図５Ｄ）。比較的低密度の防腐剤が、最終的には、フィルタ媒体をカバーし、これにより、比較的重い海水を置き換え、海水がリザーバ２０の底部へと流れることを理解することができる。
【００３２】
図５Ａ〜図５Ｄに図示された例は、防腐剤／固定剤Ｐが、濾過される濾液Ｆよりも低密度である場合に、適用される。防腐剤Ｐが濾過される濾液Ｆよりも大きな密度を有している場合には、フィルタアセンブリ１０は、上述したように機能するために、上下を反転することができる。この例においては、防腐剤Ｐは、防腐剤が低密度である場合に上向きに流れるのとは逆に、層流対流時には下向きに流れることができる。フィルタは、隔離することができ、サンプルが、収集されて検査される。サンプルは、例えば、生物学的試料や非生命体の粒状試料を備えることができる。
【００３３】
図６は、フィルタ媒体を流れる層流対流プロセスを時間経過に沿って示す図であって、防腐剤に代えて、色素が使用されており、色素は、濾過される媒体よりも小さな密度を有している。図示のように、フィルタは、層流対流プロセスの開始時（時間ゼロ）には、色素がフィルタ内へと流入していないことのために、無色である。時間が経つにつれて（５，１０，１５，２０分）、フィルタは、色素がフィルタを通して流れてフィルタを着色させることのために、色を変化させる（しだいにグレーが濃くなる）。したがって、時間経過の写真は、層流対流によって色素がフィルタ媒体を通過することを確信させる。両流体の間の密度差に応じて、持続時間は、２０分よりも小さなものとも大きなものともすることができる。
【００３４】
より詳細には、図６の例においては、濾液の密度（Ｄ〜１．０３ｇ／ｃｃ）と防腐剤の密度（Ｄ〜１．００ｇ／ｃｃ）との間の密度対比は、約３．０％である。濾液と防腐剤との間の密度対比がより大きい場合には（例えば、RNAlater（登録商標）は、約１．２２ｇ／ｃｃという密度を有し、海水は、約１．０３ｇ／ｃｃという密度を有し、密度対比は、１９．０％である）、防腐剤の配送速度は、数倍速くなって、有利であり、サンプルは、７〜８分で保存される。他方、濾過時における防腐剤の損失は、相応的に大きくなり、この観点からは不利である。
【００３５】
本発明によるフィルタアセンブリは、その後の分子分析のためにロボット的時間シリーズウォータサンプラーによって収集される際に濾過サンプルの収集および保存という幅広い潜在的用途を有することができる。本発明によるフィルタアセンブリは、可動部材を最小化することが要望されまた自動化された時間シリーズ器具との互換性を最大化させることが要望される深水環境下において有効に機能する。アセンブリが、可動部材を有していない内蔵型のモジュールであることにより、濾液（例えば、海水）のための入口および出口以外には、連結が不要である。濾過サンプルに対しての防腐剤の能動的供給のための電気化学的デバイスに対して連結する必要がない。これは、機械的ステップの数を最小化することが要望されるようなあるいは重要であるような様々な濾過応用に対してフィルタアセンブリを適用可能であるという特徴点を提供する。
【００３６】
本発明のいくつかの特定の実施形態について図示して説明したけれども、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、様々な変更や修正を行い得ることは、当業者には明瞭であろう。したがって、特許請求の範囲が、本発明の範囲内に属するそのようなすべての変更や修正をカバーすることが意図されている。
【符号の説明】
【００３７】
１０  フィルタアセンブリ
２０  リザーバ
２２  リザーバプレート
２３  内面（表面）
２４  穴（開口）
２６  フィルタバックアッププレート
２８  フィルタ媒体
３０  サンプル導入プレート
３１  内面（表面）
３２  ネジ山付きキャップ
３４  入口
３６  出口
５０  デッドスペース（内部スペース）
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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