(57)【要約】濾過装置を用いて流体を所望の割合に分割するための装置および方法。一態様では、本発明は、流体を所望の部分に分割するための方法であって、フィルタを備える少なくとも１つの濾過装置を提供するステップと、少なくとも１つの濾過装置に、溶解または懸濁している材料を中に含んでいる流体を加えるステップと、流体が加えられた前記少なくとも１つの濾過装置を、大気圧に対して特定のレベルの圧力に耐えることが可能である圧力容器内に配置するステップと、前記フィルタの下流に捕捉容積を形成するステップと、前記フィルタの上流の前記圧力容器内の圧力を増加させるステップと、前記捕捉容積内の前記フィルタ下流の圧力が、前記フィルタ上流の圧力と実質上等しくなることを可能にするのに十分な時間を経過させるステップと、前記濾過装置を密封解除するステップと、前記圧力容器を排気するステップとを含む方法を提供する。
2005504622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶解または懸濁している材料を中に含んでいる流体を所望の割合に分割するための方法であって、
（ａ）フィルタを備える少なくとも１つの濾過装置を提供するステップと、
（ｂ）少なくとも１つの濾過装置に、前記流体を加えるステップと、
（ｃ）前記流体が加えられた前記少なくとも１つの濾過装置を、大気圧に対して特定のレベルの圧力に耐えることが可能である圧力容器内に配置するステップと、
（ｄ）前記フィルタの下流に捕捉容積を形成するステップと、
（ｅ）前記フィルタの上流の前記圧力容器内の圧力を増加させるステップと、
（ｆ）前記捕捉容積内の前記フィルタ下流の圧力が、前記フィルタ上流の圧力と実質上等しくなることを可能にするのに十分な時間を経過させるステップと、
（ｆ）前記濾過装置を密封解除するステップと、
（ｇ）前記圧力容器を排気するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記フィルタが、多孔性の膜である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記流体内に溶解または懸濁している前記材料が、蛋白質を含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ステップ（ｅ）での前記圧力が、前記捕捉容積内の初期圧力を超える請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記捕捉容積のサイズおよび圧力および真空のレベルが、前記フィルタの上流で保持される流体の割合を決定する請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記圧力容器内の圧力が、ステップ（ｄ）の前に低下される請求項１に記載の方法。
【請求項７】
溶解または懸濁している材料を中に含んでいる流体を所望の割合に分割するための装置であって、
（ａ）大気圧に対して特定のレベルの圧力に耐えることが可能である圧力容器と、
（ｂ）フィルタを有する少なくとも１つの濾過装置を支持するための手段と、
（ｃ）前記少なくとも１つの濾過装置を密封するための手段であって、それによって捕捉容積を、前記圧力容器内に挿入された前記少なくとも１つの濾過装置の前記フィルタの下流に作成することができる手段と、
（ｃ）前記圧力容器内で大気圧に対して負の圧力または正の圧力または負および正の圧力を提供するための手段と、
（ｄ）前記圧力容器を排気するための手段と
を備える装置。
【請求項８】
前記圧力容器が、チャンバおよびカバーを備える請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの濾過装置を密封するための前記手段が、前記少なくとも１つの濾過装置を保持するための、前記濾過装置とラックの間に配置されたシールを備える請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの濾過装置を密封するための前記手段が、濾過装置締結アセンブリをさらに備える請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記濾過装置締結アセンブリが、濾過装置締結部と、前記濾過装置締結部を前記フィルタのほうへ偏倚させるための手段を備える請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記偏倚させるための手段が、ばねを備える請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記偏倚させるための手段の力の変化が、前記フィルタの上流で保持される流体の割合の変化を提供する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの濾過装置を密封するための前記手段が、上側締結プレートおよび下側締結プレートをさらに備える請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの濾過装置を密封するための前記手段が、前記上側締結プレートを前記下側締結プレートから分離するための少なくとも１つのスペーサをさらに備える請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記フィルタの上流で保持される流体の割合の多様性を提供するように、前記捕捉容積のサイズを変化させることができる請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濾過装置を用いた流体の濾過に関する。より具体的には、本発明は、濾過装置内のフィルタを通過する流体の割合を制御するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体を濾過するためのすべてのプロセスは、３つの構成要素、流体自体と、たとえば特定の間隙率を有する膜などのフィルタと、たとえばポンプ、重力、遠心力などの流体にフィルタを通過させるための手段とを含む。いくつかの場合、濾過される流体の全量が、フィルタを通過するようにされる。これらの場合、所望の製品は、フィルタを通過するようにされた流体であることになる。他の場合では、濾過プロセスの目的は、流体内に存在する物質を濃縮することである。これらの場合、所望の製品は、フィルタを通過するようにされなかった流体の部分であることになる。後者の場合、特定の物質濃度を有する製品を回収するために、保持された流体の量を制御することが望ましいかもしれない。たとえば、少量の水溶液内に溶解または懸濁している特定の蛋白質を、たとえば１０対１の比などによって濃縮することが望ましいかもしれない。
【０００３】
濃縮操作を実行するための従来の方法は、たとえば、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているＭｉｃｒｏｃｏｎ（Ｒ）遠心濾過装置などのフィルタカートリッジ内で、流体のサンプルを沈殿させることを含む。装荷されたフィルタカートリッジは、次に、実験室用遠心分離機内に配置され、高い１分あたりの回転数で回転される。遠心分離機内のフィルタカートリッジの方向は、遠心分離操作によって生成される「ｇ」力が、フィルタを通って、フィルタの下流に配置された収集容器内へ流体を動かすようにされる。濃縮率は、遠心分離操作の継続時間の関数であるように仮定され、所望の濃縮率を達成するために必要な時間は、熟練したオペレータによって算定されることになる。所望の濃縮率が１０対１である場合、フィルタカートリッジのフィルタの上流に保持されている所望の量は、フィルタカートリッジ内に最初に装荷された量の１／１０であることになる。算定された時間の終わりで、オペレータは、遠心分離機を停止させ、フィルタカートリッジのフィルタの上流に残存している流体の割合を測定する。フィルタの上流に残存している流体の割合が、近似的に正しいと判定された場合、プロセスは完了される。しかし、大部分の場合、フィルタカートリッジのフィルタの上流で保持される流体の量は、正確な量を超過している、または過少であることが見出される。フィルタの上流で保持される量が過少である場合、蛋白質を含む溶液内での蛋白質の濃度が高すぎることになり、修正は実用的でないことになる。フィルタの上流で保持される量が多すぎる場合、所望の濃縮率を提供するために継続時間がオペレータによって再び算定され、別の濃縮サイクルが行われる。この方法は、効果的であるが、労力を要し、不正確である。１回に濃縮されるサンプルの数が多い、たとえば数ダースなどの場合、方法は、研究室環境ではすぐに非実用的になる。
【０００４】
したがって、分離をより正確に制御することができるように、遠心分離法以外の手段によって、溶液または懸濁液を所定の割合に分離するための方法を開発することが望ましい。また、いったん開始した後、オペレータを必要とせずにプロポーショニングプロセスを行うことができるような、溶液または懸濁液を所定の割合に分離するための自動化された方法を開発することも望ましい。多数のプロポーショニングプロセスを同時に行うことができるような方法を開発することがさらに望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、濾過装置を用いて流体を所望の割合に分割するための装置および方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様では、本発明は、流体を所望の部分に分割するための方法であって、前記方法が、
（ａ）フィルタを備える少なくとも１つの濾過装置を提供するステップと、
（ｂ）少なくとも１つの濾過装置に、溶解または懸濁している材料を中に含んでいる流体を加えるステップと、
（ｃ）流体が加えられた前記少なくとも１つの濾過装置を、大気圧に対して特定のレベルの圧力に耐えることが可能である圧力容器内に配置するステップと、
（ｄ）前記フィルタの下流に捕捉容積を形成するステップと、
（ｅ）前記フィルタの上流の前記圧力容器内の圧力を増加させるステップと、
（ｆ）前記捕捉容積内の前記フィルタ下流の圧力が、前記フィルタ上流の圧力と実質上等しくなることを可能にするのに十分な時間を経過させるステップと、
（ｇ）前記濾過装置を密封解除するステップと、
（ｈ）前記圧力容器を排気するステップと
を含む方法を提供する。
【０００７】
任意選択で、圧力容器内の圧力は、ステップ（ｄ）、捕捉容量を形成するステップの前に低下させることができる。前記濾過装置は、好ましくは、ハウジング内で、または圧力容器内に装着することができるそれと同等の要素内で支持された、特定の間隙率を有する膜または隔壁を備える。
【０００８】
多種多様のタイプの流体を、本発明の方法によって濾過することができる。本発明の方法に特に従う、流体のタイプは、その中に溶解している蛋白質材料を含む溶液である。このタイプの流体では、溶媒は通常水性溶媒である。
【０００９】
本方法の操作条件は、大きく変化させることができる。たとえば、ステップ（ｅ）での圧力は、装置が耐えることができるいかなる圧力にも上昇させることができる。２１５ｐｓｉａもの高い圧力が、本発明の方法では普通である。ステップ（ｄ）の前にくる任意選択のステップでの圧力は、０ｐｓｉａもの低いレベルに低下させることができる。圧力は、約１００対１から約１対１００までの範囲の割合に流体を分割することを可能にするように制御することができる。捕捉容積のサイズは、たとえば、濾過装置の下流の容積内へプラグまたはインサートを挿入すること、または濾過装置の下流の容積からプラグまたはインサートを除去することなどの、様々な技術によって変化させることができる。
【００１０】
別の態様では、本発明は、流体を部分に分割するための装置であって、
（ａ）大気圧に対して特定のレベルの圧力に耐えることが可能である圧力容器と、
（ｂ）フィルタを有する少なくとも１つの濾過装置を支持するための手段と、
（ｃ）前記少なくとも１つの濾過装置を密封するための手段であって、それによって捕捉容積を、前記圧力容器内に挿入された前記少なくとも１つの濾過装置の前記フィルタの下流に作成することができる手段と、
（ｃ）前記圧力容器内で大気圧に対して負の圧力または正の圧力または負および正の圧力を提供するための手段と、
（ｄ）前記圧力容器を排気するための手段と
を含む装置を提供する。
【００１１】
密封するための手段（ｂ）は、リング、ガスケットおよび同様のタイプのシールを含むが、それに限定されない。負の圧力を供給するための手段（ｃ）は、真空ポンプを含むが、それに限定されない。正の圧力を供給するための手段（ｃ）は、コンプレッサ、圧縮空気ライン、窒素シリンダを含むが、それに限定されない。圧力容器内の正または負の圧力を供給するための手段は、ソレノイドバルブ、空気圧バルブ、および類似のものをさらに含むが、それに限定されない。
【００１２】
本発明の装置および方法は、流体を割合に分離する分野で多数の利益を提供する。これらの利益は、
（ａ）プロポーショニング操作のより高い精度および再現性を提供すること、
（ｂ）プロポーショニング操作の制御を簡略化すること、すなわち、フィルタを、有害な影響なく無期限に装置内に残ることを可能にすること、
（ｃ）多数のサンプルに同時にプロポーショニング操作を実施する能力を提供すること、
（ｄ）より少数の反復数によって、遠心分離操作に対するプロポーショニング操作の迅速性を増加させること、
（ｅ）操作が開始した後のプロポーショニング操作の完全な自動化を可能にすること、
（ｆ）圧力容器内の真空のレベルおよび圧力のレベルを単に調節することによって割合を変化させることの可能性を提供すること、および、
（ｇ）サンプルの装置への導入、および装置からサンプルの除去を簡略化することを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本明細書で使用するとき、「濾過装置」という表現は、フィルタを備える装置を意味する。「フィルタ」という用語は、溶解物質や懸濁物質などの構成物質を除去するために液体が通過する多孔性の物質を意味する。本発明での使用に適したフィルタの一例は、通常高分子材料製の、多孔性の膜である。フィルタは、フィルタ内の孔のサイズが溶質の通過を防止するのに十分小さい場合、液体から溶解物質を分離するために使用することができる。たとえば、蛋白質が水性溶媒内に溶解している時、フィルタ内の孔のサイズが蛋白質のサイズよりも小さい場合、フィルタを、蛋白質を溶媒から分離するために使用することができる。「流体」という用語は任意の液体を意味する。「捕捉容積」という表現は、プロポーショニング操作中、流体がその中へ流れ、プロポーショニング操作が完了した後、流れた流体がその中に残ることを可能にする密封された領域のことを称する。
【００１４】
本発明の装置は、
（ａ）大気圧に対して特定のレベルの圧力に耐えることが可能である圧力容器、
（ｂ）フィルタを有する少なくとも１つの濾過装置を支持するための手段、
（ｃ）前記少なくとも１つの濾過装置を密封するための、それによって捕捉容積を、圧力容器内に挿入された少なくとも１つの濾過装置のフィルタの下流に作成することができる手段と、
（ｃ）前記圧力容器内で大気圧に対して負の圧力または正の圧力または負および正の圧力を提供するための手段と、
（ｄ）前記圧力容器を排気するための手段と
を備える。
【００１５】
図１を参照すると、装置１０は、少なくとも１つの濾過装置１４を収容することが可能な圧力容器１２と、アクチュエータ１６と、制御ユニット１８と、制御ユニット１８を圧力容器１２と接続する少なくとも１つの空気圧ラインと、制御ユニット１８をアクチュエータ１６と接続する少なくとも１つの空気圧ラインとを備える。空気圧ライン１９ａは、圧力容器１２を圧力容器１２を取り囲む環境へ排気するためのラインである。空気圧ライン１９ｂは、圧力容器１２内の圧力を低下させるために真空源を圧力容器１２と接続するためのラインである。空気圧ライン１９ｃは、圧力容器１２内の圧力を増加させるために圧縮空気または別の気体を圧力容器１２内に導入するためのラインである。空気圧ライン１９ｄは、アクチュエータ１６を動作させるために圧縮空気または別の気体を供給するためのラインである。空気圧ライン２０ａもまた、制御ユニット１８を真空源（図示せず）と接続し、空気圧ライン２０ｂもまた、制御ユニット１８を圧力源（図示せず）と接続する。制御ユニット１８は、通常、空気圧ライン１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、２０ａおよび２０ｂを通る空気または気体の流れを調整するためのバルブを備える。制御ユニット１８はまた、通常、上述のバルブの動作を制御するためのコンピュータを備える。圧力容器１２およびアクチュエータ１６を備えるアセンブリは、撹はん器２１に装着されることも好ましい。攪はん器２１の機能は、濾過装置１４のフィルタを通る流体の流速を加速することである。
【００１６】
図３Ａおよび４Ａを参照すると、圧力容器１２は、チャンバ２２およびカバー２４を備える。圧力容器１２は、本発明の方法の操作中に遭遇すると予想される圧力および真空に耐えるように設計されなければならない。本発明の方法の操作中に遭遇すると予想される圧力および真空は、（１）チャンバ２２およびカバー２４の壁厚および（２）チャンバ２２およびカバー２４の構造材料を決定する。壁厚および構造材料は、当業者によって容易に決定することができる。図３Ａおよび４Ａに示すように、圧力容器１２のチャンバ２２は円筒の形状であり、圧力容器１２のカバー２４は円筒の形状である。しかし、これらの構成要素の他の形状も適している。たとえば、圧力容器１２を球形の形状に、チャンバ２２を半球形に、カバー２４を半球形にすることができる。カバー２４は、たとえば、ボルト、タイロッド、ブリーチロッキングおよび類似のものなど、このような固定操作に適したいかなる手段によってもチャンバ２２に固定することができる。
【００１７】
圧力容器１２のチャンバ２２内に形成された通路２６は、気体、たとえば圧縮空気、窒素の圧力容器１２内外への通過を可能にする。圧力容器１２の空気空間２８内の圧力は、気体、好ましくは圧縮空気が、空気空間２８に入ること、または出て行くことを可能にすることによって変化させることができる。シール３０、たとえばＯリングが、圧力容器１２内の圧力または真空の適切なレベルの維持を確実にするためにチャンバ２２とカバー２４の間に設けられている。シール３０の仕様は、当業者によって決定することができる。図３Ａおよび４Ａに示す実施形態では、チャンバ２２は、底部壁面３２および側部壁面３４を有する。
【００１８】
ここで図２を参照すると、濾過装置１４は、プラスチック材料製の壁を好ましくは有するハウジング４０を備える。ハウジング４０は、好ましくは円筒形の形状である。ハウジングの上側部分は、プロポーショニング操作を行われる予定の流体を受けるためのチャンバ４２を備える。チャンバ４２のすぐ下に、フィルタ４６を支持するための支持部４４があり、このフィルタを、流体のプロポーショニング操作中、流体が通過する。濾過装置１４は当業者によく知られている。濾過装置１４の代表的な例は、マサチューセッツ州ベッドフォードのＭｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているＭｉｃｒｏｃｏｎ（Ｒ）遠心濾過装置である。
【００１９】
濾過装置ラック５０は、圧力容器１２のチャンバ２２の底部壁面３２の近くに配置することができる。図５に示す実施形態での濾過装置ラック５０は、少なくとも１つの濾過装置１４、および８０もの濾過装置を保持することが可能である。濾過装置は、濾過ラック５０内に機械加工されたくぼみ５１内に挿入することができる。本発明での使用に適した濾過装置の代表的な例が、図２に示されている。８つの同一の濾過装置が、図３Ａおよび４Ａで濾過装置ラック５０内に示されている。そのうちの１つを符号１４によって示す。
【００２０】
濾過装置ラック５０は、支持部５２上に載っており、支持部５２はさらに接続ロッド５４に取り付けられている。接続ロッド５４は、圧力容器１２のチャンバ２２の底部壁面３２内の開口部５６を通過している。接続ロッド５４は、アクチュエータ１６と接続されている。アクチュエータ１６の目的は、支持部５２および濾過装置ラック５０を、圧力容器１２の底部壁面３２から小さな距離だけ上昇および下降させることである。アクチュエータ１６は、装置１０の操作中適切な時に、濾過装置ラック５０を濾過装置締結アセンブリ５８に対して上昇または下降させる。アクチュエータ１６は、圧縮空気、油圧、ねじ、ラックピニオン、または当業者に知られているこの目的のための他のいかなる手段によっても駆動することができる。別のシール６０、たとえばＯリングが、接続ロッド５４と、圧力容器１２のチャンバ２２の底部壁面３２内の開口部５６との間の空間を密封するために使用されている。シール６０の仕様は、当業者によって決定することができる。カバープレート６２が、圧力容器１２のチャンバ２２の底部壁面３２内に機械加工されたくぼみ６４内でシール６０を捕捉する。
【００２１】
濾過装置締結アセンブリ５８は、濾過装置ラック５０の上方に配置されている。８つの同一の濾過装置締結アセンブリが、図３Ａおよび４Ａに示されている。そのうちの１つを符号５８によって示す。濾過装置締結アセンブリ５８は、少なくとも１つの濾過装置締結部６６を備える。８つの同一の濾過装置締結部が、図３Ａおよび４Ａに示されている。そのうちの１つを符号６６によって示す。濾過装置締結アセンブリ５８は、濾過装置締結部を濾過装置１４のほうへ偏倚させるための少なくとも１つの手段６８をさらに備える。好ましい偏倚手段は、ばねである。本発明での使用に適したばねの代表的な例は、Ｌｅｅ  Ｓｐｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている部品番号ＬＣ−０３５Ｄ−１３−ＳＳを有するステンレス鋼ばねである。このばねは、約５ポンドの締結力を提供する。８つの同一のばねが図３Ａおよび４Ａに示されている。そのうちの１つを符号６８によって示す。濾過装置締結アセンブリ５８は、上側プレート７０、下側プレート７２、および少なくとも１つのスペーサをさらに備える。２つのスペーサ７４および７６が図３Ａおよび４Ａに示されている。濾過装置締結部６６が、ばね６８によって下向きに（濾過装置１４のほうへ）偏倚され、下側プレート７２内に形成された開口部７２ａと型合わせされた上側プレート７０内に形成された開口部７０ａによってガイドされて（または方向付けられて）いる（図３Ｂおよび４Ｂ参照）。スペーサ７４および７６は、上側プレート７０と下側プレート７２の間の適切な間隔を維持する。濾過装置締結部６６が、上側プレート７０および下側プレート７２に対して小さな上向きの変位をすることが可能であるように、十分な量の隙間が、濾過装置締結部６６の上方に設けられている。図３Ａ、３Ｂ、４Ａおよび４Ｂに示す実施形態では、各濾過装置締結部６６は、頭部６６ａおよび軸部６６ｂを備える（図３Ｂおよび４Ｂ参照）。軸部６６ｂのそれぞれは、上側プレート７０内に形成された開口部７０ａ内および下側プレート７２内に形成された開口部７２ａ内で、鉛直方向の運動が可能である。別のスペーサ７８および８０の組が、濾過装置締結アセンブリ６６とカバー２４の間の適切な間隔を提供する。濾過装置ラック５０の中央に取り付けられたガイドポスト８２が、上側プレート７０内の開口部８４および下側プレート７２内の開口部８６を通って嵌合される。ガイドポスト８２は、濾過装置ラック５０の運動を拘束し、それによって操作中濾過装置ラックが傾斜するのを防止する。
【００２２】
濾過装置ラック５０が上昇している時、濾過装置１４は締結状態にあると言われる。この位置では、図４Ａおよび４Ｂに示すように、濾過装置締結部６６は、ばね６８によって決定された力で濾過装置１４を下向きに押圧する。この締結動作の目的は、濾過装置１４内のフィルタの下流に捕捉容積８８を作成することである。すなわち、濾過装置ラック５０が締結されている時、捕捉容積８８は、圧力容器１２の残りの空気空間２８から密閉的に密封される。逆に、濾過装置１４内のフィルタの上流の空気空間２８は、圧力容器１２内の空気空間２８と同じ圧力で維持される。この圧力平衡の維持は、濾過装置に面した各濾過装置締結部６６の領域９２内に形成された通路９０によって達成することができる。密閉的な密封を維持するために、シール９４、たとえばエラストマーワッシャが、濾過装置１４と濾過装置ラック５０の間の空間を密封するために使用される。シール９４の仕様は、当業者によって決定することができる。本発明での使用に適したシール９４の代表的な例は、Ａｐｐｌｅ  Ｒｕｂｂｅｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔ製である。このシール９４は、０．３７５インチの外直径と０．２５インチの内直径を有する。シール９４の厚さは、０．０３２インチである。シールの材料は、４０デュロメータの硬度（ショアＡ硬さ）を有するシリコーンエラストマーである。
【００２３】
濾過装置ラック５０が締結状態にない時、捕捉容量８８は、圧力容器１２の残りの空気空間２８から密封されない。この状態では、捕捉容量８８内に存在する圧力レベルは、空気空間２８の残りでの圧力レベルと同じであることになる。カラー６６ｃは、濾過装置ラック５０が締結状態にない時、濾過装置締結部６６が上側プレート７０および下側プレート７２から抜けるのを防止する。
【００２４】
操作
本発明の方法は、
（ａ）フィルタを備える少なくとも１つの濾過装置を提供するステップと、
（ｂ）少なくとも１つの濾過装置に、溶解または懸濁している材料を中に含んでいる流体を加えるステップと、
（ｃ）流体が加えられた前記少なくとも１つの濾過装置を、大気圧に対して特定のレベルの圧力に耐えることが可能である圧力容器内に配置するステップと、
（ｄ）前記フィルタの下流に捕捉容積を形成するステップと、
（ｅ）前記フィルタの上流の前記圧力容器内の圧力を増加させるステップと、
（ｆ）前記捕捉容積内の前記フィルタ下流の圧力が、前記フィルタ上流の圧力と実質上等しくなることを可能にするのに十分な時間を経過させるステップと、
（ｇ）前記濾過装置を密封解除するステップと、
（ｈ）前記圧力容器を排気するステップとを含む。
【００２５】
代替となる実施形態では、圧力容器内の圧力を、大気圧以下のレベルに低下させるステップを、ステップ（ｃ）の次でステップ（ｄ）の前に含むことができる。
【００２６】
本発明の操作は、圧力容器１２内の圧力のレベルが、濾過装置ラック５０の位置に応じて様々である一連のステップを含む。言い換えれば、圧力容器１２内の圧力のレベルは、濾過装置ラック５０が締結状態にあるか否かに依存する。このシークエンスの各ステップのタイミング、ならびに圧力レベルは、制御ユニット１８によって制御される。図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅおよび７Ｆ参照。
【００２７】
本発明の方法および装置の操作の説明を簡略化するために、以下の条件の組を選択する。
プロポーショニングされる流体の初期容積＝４００μＬ
フィルタの上流で保持される流体の容積＝３０μＬ
圧力レベル＝１１５ｐｓｉａ
真空レベル＝２ｐｓｉａ
捕捉容積のサイズ＝３７６μＬ
【００２８】
濾過装置は、Ｍｉｃｒｏｃｏｎ（Ｒ）遠心濾過装置（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、フィルタの上流側で５００μＬ容量）である。ここで選択された条件の値は任意である。必要に応じて、他のレベルの圧力および真空を使用することができる。フィルタの上流で保持される流体の容積が３０μＬであるため、３７０μＬの初期容積の流体に濾過装置を通過するようにさせ、その後、流体が追加で流れることを防止することが望まれる。以下の計算で、本方法および装置の操作原理をさらに示す。
真空＝２ｐｓｉａ
所望の通過流容積（Ｖｆｔ）＝４００μＬ−３０μＬ＝３７０μＬ
Ｐｆ＝平衡での捕捉容積内の最終圧力＝１１５ｐｓｉａ
Ｐｉ＝真空が加えられた後の捕捉容積内の初期圧力＝２ｐｓｉａ
Ｖｉ＝捕捉容積内の空気の初期圧力
Ｖｆ＝捕捉容積内の空気の最終圧力
Ｖｒ＝濾過装置内のフィルタの上流で保持された流体の容積
【００２９】
捕捉容積内で捕捉された空気の等温圧縮を仮定すると、
（１）Ｐｆ／Ｐｉ＝Ｖｉ／Ｖｆ  （２）Ｐｆ／Ｐｉ＝Ｖｉ／（Ｖｉ−Ｖｆｔ）
１１５ｐｓｉａ／２ｐｓｉａ＝Ｖｉ／（Ｖｉ−３７０μＬ）
Ｖｉ＝３７６．５μＬ
したがって、捕捉容積に対する所望の容積は、３７６．５μＬである。
【００３０】
本発明の方法および装置は、図７Ａ，７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅおよび７Ｆに示すステップの順序を用いて流体のサンプルのこのプロポーショニングを達成することができる。この一連の図では、簡単にするために、濾過装置１４および濾過装置締結アセンブリ５８のうちのそれぞれ３つしか示されていない。ここで図７Ａを参照すると、文字「Ｆ」で示されている各濾過装置１４が、液体（４００μＬ）で満たされ、濾過装置ラック５０内のシール９４の最上部に配置される。圧力容器１２のカバー２４が好ましくはボルトを用いて、閉鎖および固定され、それによって、圧力容器１２が圧力容器１２の外側の環境に対して密封される。濾過装置ラック５０は、締結力が濾過装置１４に及ぼされないように非締結状態に設定される。フィルタ４６の下流の内部容積を含めて、圧力容器１２の全内部容積が２ｐｓｉａの圧力レベルまで低下されるように、真空源が圧力容器１２の取入口２６と接続される。圧力レベルを低下させるために使用される空気圧ラインは、空気圧ライン１９ｂである。フィルタを通る圧力差が存在しないため、このステップ中、濾過装置１４のフィルタを通過するように強いられる流体はない。矢印および文字「Ｖ」は、真空が加えられていることを示す。
【００３１】
図７Ｂを参照すると、真空がまだ加えられているが、濾過装置ラック５０を締結状態に設定するために、濾過装置ラック５０が、アクチュエータ１６を用いて十分な距離だけ移動される。ここで下向きの力が濾過装置１４に及ぼされる。アクチュエータ１６を動かすために圧縮空気または気体を供給するために使用される空気圧ラインは、空気圧ライン１９ｄである。この下向きの力は、濾過装置１４と濾過装置ラック５０の間のシール９４を圧縮し、それによって捕捉容積８８を圧力容器１２の内部の環境の残りの部分から密封する。この時点では、圧力容器１２内、ならびに捕捉体積８８内の圧力は、２ｐｓｉａのレベルのままである。矢印および文字「Ｄ」は、下向きの力が加えられていることを示す。
【００３２】
図７Ｃを参照すると、圧力容器１２の取入口２６は、真空源から離れるようにスイッチされ、圧縮空気源と接続される。十分な時間が経過した後、チャンバ内の絶対圧力は１１５ｐｓｉａに上昇するが、捕捉容積８８内の圧力は２ｐｓｉａであり続け、その結果、フィルタ４６を通る１１３ｐｓｉａの圧力差となる。圧力容器１２内の圧力を上昇させるために圧縮空気を供給するために使用される空気圧ラインは、空気圧ライン１９ｃである。この圧力差が、流体に正味の力を及ぼし、流体は、フィルタ４６を通って捕捉容積８８内へ流れ始める。矢印および文字「Ｐ」は、圧縮空気の圧力容器１２内への導入によってもたらされた圧力の増加を示している。
【００３３】
図７Ｄを参照すると、初期時間、たとえば１５分が経過した後、流体の一部が、フィルタ４６を通って捕捉容積８８内へ流れている。捕捉容積８８が密封され、かつ、流体がこの捕捉容積８８の一部分を占有しているため、最初に２ｐｓｉａの圧力であった捕捉された空気は圧縮され、その結果、捕捉容積８８内は、たとえば約３０ｐｓｉａの高い圧力になる。圧力差がフィルタ４６をはさんでまだ存在しており、この圧力差が、流体をフィルタ４６を通って捕捉容積８８内へ動かし続けていることに留意されたい。
【００３４】
図７Ｅを参照すると、次の時間が経過した後、平衡状態に到達する。この時までに、流体の大部分は、フィルタ４６を通って流れ、捕捉容積８８内の圧力は、今は１１５ｐｓｉａであり、圧力容器１２の空気空間２８内の圧力と同じ圧力である。フィルタ４６を通る正味の圧力は今はゼロであるため、すべての流体の流れは停止する。捕捉容積８８のサイズが、プロセスの完了時にフィルタの上流で保持される流体の量を決定する。捕捉容積８８のサイズが注意深く指定された場合、フィルタの上流に保持される流体の容積は、所望の量、この場合３０μＬに近くなる。濾過プロセスの継続時間は、決定的ではない。システムが、平衡状態に達した後、濾過装置１４を圧力容器１２内で永久に保持することができ、流体のさらなる流れは起こらないことになる。濾過プロセスの終点は、捕捉容積８８のサイズとプロセスで使用される圧力および真空のレベルのみによって決定される。
【００３５】
図７Ｆを参照すると、最終ステップで、濾過装置ラック５０が非締結状態へ動かされ、圧力容器１２内の気体（空気）が周囲へ排気される。気体を大気中へ排気するために使用される空気圧ラインは、空気圧ライン１９ａである。シール９４に対する締結圧力が除去された時、フィルタの下流で捕捉された空気は、いまや害を与えることなく自由に逃げることができる。濾過装置１４を締結解除することなく圧力容器１２が排気された場合、フィルタ４６は、フィルタの下流で捕捉された空気の力のため、破裂する。フィルタが破裂した場合、フィルタの上流で保持された流体は、フィルタの下流で収集された流体と自由に混合し、それによって、本方法の目的は破られる。矢印および略語「Ｖｅ」は、排気ステップでの空気または気体の流れを示す。
【００３６】
本発明の方法および装置が、フィルタを通る圧力差がないとき、流体流が終了しなければならないという原理を採用していることに留意されたい。圧力および真空のレベルおよび捕捉容積８８のサイズを注意深く指定することによって、フィルタを通る圧力差がない、したがって流体の流れがそれ以上ない点を選択することができる。このようにして、流体のいかなる所望の部分も、フィルタの上流で保持することができる。
【００３７】
本装置はまた、締結力を変化させることによってフィルタの上流で保持される流体の割合に対する適度な調節を行うための手段を提供する。シール９４は、いくらか圧縮可能であり、締結力の増加が、シール９４の圧縮を増加させ、捕捉容積８８のサイズを減少させる。この締結力の増加は、たとえば、より高い圧縮力を提供する、より強いばねを使用することによってもたらすことができる。所定のレベルの圧力に対して、捕捉容積８８のサイズの減少は、フィルタを通って流れることができる流体の容積、Ｖｆｔの減少、および、したがってフィルタの上流で保持される流体の容積、Ｖｒの増加をもたらす。逆に、所定のレベルの圧力に対して、締結力の減少は、捕捉容積８８のサイズを増加させる影響を有する。捕捉容積のサイズの増加は、フィルタを通って流れることができる流体の容積、Ｖｆｔの増加、および、したがってフィルタの上流で保持される流体の容積、Ｖｒの減少をもたらす。したがって、締結力を注意深く操作することによって、システムに精密な調節を行うことができる。
【００３８】
前に述べたように、本発明の方法および装置に帰する主な利益のうちのいくつかは、
（ａ）プロポーショニング操作のより高い精度および再現性、
（ｂ）プロポーショニング操作の簡略化された制御、
（ｃ）多数のサンプルに同時にプロポーショニング操作を実施する能力、
（ｄ）より少数の反復数による、遠心分離操作に対するプロポーショニング操作の迅速性の増加、
（ｅ）操作が開始した後のプロポーショニング操作の完全な自動化、
（ｆ）圧力容器内の真空のレベルおよび圧力のレベルを単に調節することによって割合を変化させることの可能性、および、
（ｇ）サンプルの装置への導入、および装置からサンプルの除去の簡略化を含む。
【００３９】
本発明の様々な修正形態および代替形態は、本発明の範囲および精神を逸脱することなく当業者に明らかになるであろう。また、本発明は、本明細書で説明した例示的な実施形態に過度に限定されないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の方法を実行するためのシステムを示す概略図である。
【図２】本発明の方法および装置での使用に適したカートリッジタイプのフィルタ装置の側部立面断面図である。
【図３Ａ】本発明の装置の側部立面断面図であり、濾過装置が非締結状態にある時の圧力容器内部の形状を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示した図の囲み部分の拡大図である。
【図４Ａ】本発明の装置の側部立面断面図であり、濾過装置が締結状態にある時の圧力容器内部の形状を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示した図の囲み部分の拡大図である。
【図５】本発明の方法および装置での使用に適した濾過装置ラックの平面図である。
【図６】図５に示した濾過装置ラックの側部立面断面図である。
【図７Ａ】本発明の方法で採用したステップを示す図である。
【図７Ｂ】本発明の方法で採用したステップを示す図である。
【図７Ｃ】本発明の方法で採用したステップを示す図である。
【図７Ｄ】本発明の方法で採用したステップを示す図である。
【図７Ｅ】本発明の方法で採用したステップを示す図である。
【図７Ｆ】本発明の方法で採用したステップを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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