(57)【要約】【課題】  高耐圧の限外ろ過ユニットを提供する。【解決手段】  限外ろ過膜ユニットに耐圧力性を与えるために、限外ろ過膜の外側に金属製などのフィルタを装着し、機械的構造を強化する。この外側のフィルタは、限外ろ過膜を透過する低分子化合物を含む液体を透過させるように孔が開いてる。この外側のフィルタを通過した液体をろ液として、透過液用出口へと導く。一方、限外ろ過膜を透過しない高分子を多量に含む液体は、非透過液用出口へと導く。【効果】  化学物質の合成過程などにおいて、効率よく且つ高速に高分子と低分子の分離を行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が流入する入口、液体が流出する第１および第２の出口を備えた筒体と、当該筒体内に配置された限外ろ過膜を有し、流入した液体の内、前記限外ろ過膜を通過した液体を前記第１の出口から流出させ、前記限外ろ過膜を通過しなかった液体を前記第２の出口から流出させる高耐圧限外ろ過ユニットであって、
前記限外ろ過膜と前記筒体の間に、前記限外ろ過膜よりも分子量の大きな液体が通過可能なフィルタ部材を備え、
前記限外ろ過膜の内側に、当該限外ろ過膜を前記フィルタ部材に対して保持するように配置した押さえ部材を備えたことを特徴とする高耐圧限外ろ過膜ユニット。
【請求項２】
請求項１において、
前記フィルタ部材は、材質が金属，セラミックまたはプラスチックであり、形状がフィルタ、またはメッシュであることを特徴とする高耐圧限外ろ過膜ユニット。
【請求項３】
請求項１において、
前記押さえ部材は、スプリング状のバネであることを特徴とする高耐圧限外ろ過膜ユニット。
【請求項４】
請求項１において、
前記第１の出口と前記第２の出口の双方に接続される３方バルブを備え、
当該３方バルブを切替えることで、前記第１および第２の出口からの流出液を選択的にユニット外へ流出させることを特徴とする高耐圧限外ろ過膜ユニット。
【請求項５】
請求項１において、
前記筒体の上流側は、前記第１の出口が形成される第１の蓋部材が接続され、前記筒体の下流側には、前記第２の出口と前記３方バルブが形成させる第２の蓋部材が接続され、
当該第２の蓋部材には、前記３方バルブの流路を切替えるためのバルブコックが形成されることを特徴とする高耐圧限外ろ過膜ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
化学物質の合成，分離処理技術に係り、特に、合成に関する化合物類の精製処理の高効率化を図るための限外ろ過膜ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
分子量の異なる成分を分離する方法として、限外ろ過膜（ろ紙）を用いることは、従来より知られている。
【０００３】
また、限外ろ過膜ユニットとしては、限外ろ過膜を管状に成型し、その管状ろ過膜を複数本束ね、プラスチック容器に装着したものが使用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の限外ろ過膜ユニットは、管状ろ過膜が限外ろ過膜自体の機械的強度のみで構造体を成している。このため、流入・流出する液体が帯びることのできる圧力は高々１.０
ＭＰａ程度である。仮に液体の圧力を１.０ＭＰａ 以上になるように流量を上げるならば、従来の限外ろ過膜ユニットでは、膜が破損してしまうことになる。
【０００５】
本発明の目的は、限外ろ過膜ユニットに耐圧力性を与え、より高流量の液体を流し込むことができるようにすることで精製の効率を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
限外ろ過膜ユニットに耐圧力性を与えるために、限外ろ過膜の外側に金属製などのフィルタを装着し、機械的構造を強化する。この外側のフィルタは、限外ろ過膜を透過する低分子化合物を含む液体を透過させるように孔が開いていなければならない。この外側のフィルタを通過した液体をろ液として、透過液用出口へと導く。一方、限外ろ過膜を透過しない高分子を多量に含む液体は、非透過液用出口へと導く。
【０００７】
限外ろ過膜の内側にはバネ等の押さえ部材を装着し、限外ろ過膜を外側のフィルタに沿って保持させるように、押し付けるように機能する。こうすることにより、限外ろ過膜自体の機械的強度が乏しくとも、外側のフィルタにより機械的強度を付加することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、限外ろ過膜を圧力のかかる流路においても保持することが出来、化学物質の合成過程などにおいて、効率よく且つ高速に高分子と低分子の分離を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（実施例１）
図１は、本実施例の高耐圧限外ろ過ユニットの断面図である。図１に基づき本高耐圧限外ろ過ユニットの構造を説明する。
【００１０】
本高耐圧限外ろ過ユニットは、限外ろ過膜３７に、機械的な強度を十分に与えるため、次のような構造を持たせてある。まず耐圧力を持たせるため、筒体３１と筒体３１両端の蓋となるエンド部３２，３３は、ダイフロン等のフッ素樹脂により形成される。筒体３１の内側には、ステンレス鋼製の焼結フィルタ３５を配置し、その内側には限外ろ過膜３７が、更にその内側には、押さえバネ３６が配置される。焼結フィルタ３５，限外ろ過膜
３７，押さえバネ３６の形状は、何れも筒体３１に合わせた円筒形状である。焼結フィルタ３５は、例えばＰＥＥＫ樹脂が用いられ、限外ろ過膜３７よりも遥かに大きな分子が通過できるように形成される。耐圧力は、１.０ＭＰａ 以上あることが望ましい。押さえバネ３６は、限外ろ過膜３７を焼結フィルタ３５の内側でしっかり保持できる機能があればよく、例えばスプリング状のバネが用いられる。またバネではなく、メッシュ状に形成したセラミックやプラスチックでも同様の機能を達成することができる。
【００１１】
そして、上下のパッキング３８，３９を用いて、焼結フィルタ３５，限外ろ過膜３７，押さえバネ３６をまとめて締め付けることにより、限外ろ過膜３７を、焼結フィルタ３５と押さえバネ３６により押さえ込む構造を採ることで、耐圧力を保たせている。パッキングの代わりにＯ−リングを使用することもできる。
【００１２】
限外ろ過膜３７には、透過させる分子量の大きさによって複数の種類があり、目的とする限界分子量に応じて選択配置することにより、限外ろ過ユニットを最適化することができる。筒体３１と両方のエンド部３２には、フッ素樹脂の代わりに、ＰＥＥＫ樹脂や、ステンレス鋼，チタンを選択することができる。焼結フィルタ３５の材質も、ＰＥＥＫ樹脂以外にも、フッ素樹脂，チタンなど、セラミックや金属を採用することができる。また、形状もフィルタとしてだけではなく、前述したように１.０ＭＰａ 以上の高耐圧が得られれば、もっと目の粗いメッシュ構造であっても良い。
【００１３】
次に、上記構造をもった高耐圧限外ろ過ユニットの動作について説明する。
【００１４】
反応槽５から溶出した液体は、上方の入口４０から中空容積部３４に入り込む。中空容積部３４は、中空の空間である。流入液体は、中空容積部３４内を流れて行き、下方の出口４１から流出する。一方、筒体３１には、中間部に液体が流出するための孔が形成されており、出口４３が設けられる。また、筒体３１の下流には、３方バルブ４２が設けられ、出口４１，４３と流路が接続され、何れか一方の出口に接続されるように切替えられる。
【００１５】
３方バルブ４２を出口４３側に切り替えると、中空容積部３４に存在する液体中の低分子成分が、押さえバネ３６と限外ろ過膜３７と焼結フィルタ３５を通り抜け、出口４３から流出する。限外ろ過膜３７を通り抜けられない高分子成分は、中空容積部３４に蓄積していく。
【００１６】
３方バルブ４２を出口４１側に切り替えると、中空容積部３４内に蓄積された高分子成分を多量に含む液体が、出口４１から流出する。
【００１７】
したがって、糖鎖合成装置に用いられた場合の本高耐圧限外ろ過ユニットの動作としては、まず、３方バルブ４２を出口４３側にし、分子量が小さい未反応糖ヌクレオチドや反応副産物であるヌクレオチドをろ過して流し、その後、３方バルブ４２を出口４１側にし、分子量が大きいプライマーや酵素を流すことで、限外ろ過を行うことができる。
【００１８】
（実施例２）
図２に、高耐圧限外ろ過ユニットの他の実施例を示す。実施例１と同じ構成要素には、同じ符号を付している。
【００１９】
実施例１の高耐圧限外ろ過ユニットとの違いは、エンド部３３の代わりに、３方バルブ機能を内蔵したエンド部４５を用いていることである。これに伴い、出口４３の代わりに、筒体３１内に濾過された液体を導く流路４７を形成している。また、エンド部４５には、外部から測定者がマニュアルで流路を切替えることが可能となるバルブコック４６が設けられており、バルブコック４６を横位置にすると、流路４７からの液体が外部へ流出するようになり、バルブコック４６を縦位置にすると、出口４１からの液体が外部へ流出するようになる。
【００２０】
本実施例では、高耐圧限外ろ過ユニットとしての機能は、実施例１と同等のものであるが、３方バルブが既にエンド部と一体化されているため、組み立てが容易となり、装置製造時の工程を減らすことができる。
【００２１】
以上、２つの実施例を示したが、本発明の高耐圧限外ろ過ユニットによれば、限外ろ過膜３７をしっかりと支持出来る構造となっているため、圧力のかかる流路中にも高耐圧限外ろ過ユニットを配置することが出来、連続して運用することができる。
【００２２】
（実施例３）
次に、図３，図４において、本実施例の高耐圧限外ろ過ユニットを糖鎖合成装置に用いた場合の例について説明する。
【００２３】
糖鎖合成装置は、水溶性のプライマーに糖を連続的に繋げた反応生成物を得るための装置である。プライマーは、分子量分布を持った水溶性ポリマーに単糖または糖鎖が一つ以上結合したものや、単分子量のデンドリマーに単糖または糖鎖が一つ以上結合したものである。例えば、蛋白質，糖蛋白質，糖ペプチド，脂質，糖脂質，オリゴ糖，多糖などの生体高分子や、ポリアクリルアミド誘導体等の合成高分子や、デンドリマーであり、分子量５０００以上のものが更に望ましい。
【００２４】
プライマーに対して糖を繋げるには、糖ヌクレオチドと糖転移酵素を混合させ、反応させることにより得ることができる。図３は、そのための装置の一例が開示される。
【００２５】
糖鎖合成装置は、バッファー１を送液するポンプ２，各種の糖ヌクレオチド溶液１０〜１３が収容された複数の保管容器と、各種の糖転移酵素１４〜１７が収容された複数の保管容器と、ひとつの混合槽４が備えられたサンプルインジェクター３，プライマー（Ｐ）が固定化された反応カラム５，反応カラム５からの溶出液を分子量によって分離するため本発明の限外ろ過ユニット６、およびそれに付随する３方バルブ７，３方バルブ７からの溶出液をドレイン２０あるいは糖転移酵素１４〜１７が収容された複数の保管容器の何れかへ流す流路切替バルブ８、そして、これらを制御するコントローラ９により構成されている。
【００２６】
上記装置において、プライマー（Ｐ）と糖Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を、Ｐ−Ｓ１−Ｓ２−Ｓ３の順序で反応させるものとした場合の動作を以下に示す。
【００２７】
Ｐ−Ｓ１−Ｓ２−Ｓ３の順序で反応させる場合、反応温度，反応時間を除いて、基本的には次の５ステップを３回繰り返す。
ステップ１：
サンプルインジェクター３において、一定量の糖ヌクレオチド（Ｘ−Ｓ１）１０と糖転移酵素（Ｅ１）１４を計量し、混合槽４で混合した後、その混合液を流路に注入する。
ステップ２：
上記混合液をプライマー（Ｐ）を固定化した反応カラム５に導入し、一定温度で、一定時間反応させる。この時、ポンプ２の流量は一定またはゼロである。
ステップ３：
反応終了後、糖転移酵素（Ｅ１）１４と未反応の糖ヌクレオチド（Ｘ−Ｓ１）１０および反応生成物であるヌクレオチド（Ｘ）を限外ろ過ユニット６に導き、一定時間送液し分離する。
【００２８】
この時、３方バルブ７は図３の実線で示した流路になっているので、ろ過された未反応の糖ヌクレオチド（Ｘ−Ｓ１）１０および反応生成物であるヌクレオチド（Ｘ）は、限外ろ過ユニット６の側方より溶出され、流路切替バルブ８からドレイン２０に流れ、糖転移酵素（Ｅ１）１４は、限外ろ過ユニット６内に残っている。糖転移酵素は、その他の成分に比べて分子量が非常に大きいため、限外ろ過が可能となるためである。
ステップ５：
分離後、３方バルブ７を図４のように切り替えて、限外ろ過ユニット６中に残った糖転移酵素（Ｅ１）を流路切替バルブ８側に流す。流路切替バルブ８では、糖転移酵素(Ｅ１)の収容容器に接続された流路に切替えられ、糖転移酵素（Ｅ１）が回収され保存される。
【００２９】
上記の各ステップを糖ヌクレオチド（Ｘ−Ｓｎ）と酵素（Ｅｎ）を替えながら繰り返すことで、反応カラム５内のプライマー（Ｐ）に、導入された糖（Ｓｎ）が順に接続され糖鎖が合成される。
【００３０】
全反応終了後に、合成された糖鎖を固相担体から切り出すには、そのための酵素が必要である。切り出し用の酵素をサンプルインジェクター３から導入し、一定時間、反応カラム５内で反応させる。その後、限外ろ過ユニット６で、切り出し用の酵素と分離し、流路切替バルブ８のドレイン２０側で、合成された糖鎖（Ｓ０−Ｓ１−Ｓ２−Ｓ３）を捕集する。ここで、Ｓ０ はプライマー（Ｐ）に最初に付いていた糖である。
【００３１】
以上が、本発明の高耐圧限外ろ過器を糖鎖合成装置に用いた場合の例である。
【００３２】
尚、上記では、糖鎖合成装置に用いた例を示したが、この装置以外にも、例えば、蛋白質，糖蛋白質，糖ペプチド，脂質，糖脂質，オリゴ糖，多糖などの生体高分子の合成工程での低分子との分離，精製に本発明の高耐圧限外ろ過ユニットを使用することができる。
【００３３】
また、ステロイドホルモン，プロスタグランジンなど低分子の合成過程でも、酵素などの高分子と目的物質との分離生成工程に本発明の高耐圧限外ろ過ユニットを使用することができる。
【００３４】
本発明は、必ずしも合成過程に限らず、単なる精製過程にも利用することができる。たとえば、天然物の精製工程においても効率よく且つ高速に、初期段階で有用な低分子を高分子から分離精製することも可能である。あるいは逆に、タンパク質やＤＮＡの研究分野においては、生体高分子を夾雑低分子から分離精製する工程に利用することも可能である。
【００３５】
また、透析医療に採用する場合、効率よく且つ高速に、低分子老廃物と血液中に戻すべき重要な生体高分子を分離精製することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例１の構造図である。
【図２】実施例２のユニット図である。
【図３】高耐圧限外ろ過ユニットを糖鎖合成装置に用いた例を示す図である。
【図４】高耐圧限外ろ過ユニットを糖鎖合成装置に用いた例を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…バッファー、２…ポンプ、３…サンプルインジェクター、４…混合槽、６…限外ろ過ユニット、７…３方バルブ、８…流路切替バルブ、９…コントローラ、１０〜１３…糖ヌクレオチド、１４〜１７…糖転移酵素、１８…リサイクル６方バルブ、１９…トラップボトル、３１…筒体、３４…中空容積部、３５…焼結フィルタ、３６…押さえバネ、３７…限外ろ過膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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