特開 2017-146168 濾過採取装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-146168(P2017-146168A)

(43)【公開日】2017年8月24日

(54)【発明の名称】濾過採取装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 1/04 20060101AFI20170728BHJP

   B01D 29/01 20060101ALI20170728BHJP

   B01D 35/02 20060101ALI20170728BHJP

   C12M 1/26 20060101ALI20170728BHJP

【ＦＩ】

   G01N1/04 W

   G01N1/04 H

   B01D29/04 510A

   B01D29/04 520Z

   B01D29/04 530Z

   B01D35/02 A

   B01D35/02 Z

   C12M1/26

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2016-27268(P2016-27268)

(22)【出願日】2016年2月16日

(71)【出願人】

【識別番号】000223045

【氏名又は名称】東洋濾紙株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504173471

【氏名又は名称】国立大学法人北海道大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001612

【氏名又は名称】きさらぎ国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】大江 亮一

(72)【発明者】

【氏名】大廣 洋

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 光次

【テーマコード（参考）】

2G052

4B029

4D064

【Ｆターム（参考）】

2G052AA36

2G052AC05

2G052AD12

2G052BA05

2G052BA22

2G052EB08

2G052FC07

2G052FC11

4B029AA09

4B029BB01

4B029BB20

4B029CC01

4B029HA10

4D064AA01

4D064AA35

4D064BA25

4D064BA34

(57)【要約】

【課題】揺れが生じる不安定な環境下においても海水試料を短時間で連続的且つ自動的に高い頻度で濾過して、更に他の観測点で採取した海水試料による汚染に影響されずに多量のフィルタ試料を得る。
【解決手段】濾過採取装置は、観測点における海水試料をフィルタによって濾過して前記海水試料中の懸濁粒子に含まれる所定のサンプルを採取する濾過採取装置において、前記フィルタまで前記海水試料を供給可能なライン内をエアブローすることによって前記ライン内の洗浄を行う洗浄部を備え、前記洗浄部は、前記サンプルが他の海水試料による汚染に影響を受け易いサンプルである場合、前記ライン内をエアブローした後、該サンプルを採取するための海水試料の濾過工程前に、該海水試料を用いて前記ライン内の共洗いを行う。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

観測点における海水試料をフィルタによって濾過して前記海水試料中の懸濁粒子に含まれる所定のサンプルを採取する濾過採取装置において、
前記フィルタまで前記海水試料を供給可能なライン内をエアブローすることによって前記ライン内の洗浄を行う洗浄部を備え、
該洗浄部は、前記サンプルが他の海水試料による汚染に影響を受け易いサンプルである場合、前記ライン内をエアブローした後、該サンプルを採取するための海水試料の濾過工程前に、該海水試料を用いて前記ライン内の共洗いを行う
ことを特徴とする濾過採取装置。

【請求項2】

前記影響を受け易いサンプルは、植物プランクトンの核酸サンプルである
ことを特徴とする請求項１記載の濾過採取装置。

【請求項3】

前記フィルタを保持する円筒状のホルダと、
該ホルダを載置するホルダ受台とを更に備え、
該ホルダ受台には、前記ホルダが載置された際に前記ホルダの外周面に対峙する二以上の落下防止片が設けられている
ことを特徴とする請求項１又は２記載の濾過採取装置。

【請求項4】

前記洗浄部は、前記濾過工程後に、
前記ライン内に取り付けられた前記ホルダの内部に残留する海水試料を第１のエアブローにより取り除くと共に、該ライン内から前記ホルダを取り外した後の該ライン内に残留する海水試料を第２のエアブローにより取り除いて前記ライン内の洗浄を行う
ことを特徴とする請求項３記載の濾過採取装置。

【請求項5】

前記ホルダを複数収容するホルダ収容部と、
前記ホルダ収容部からのホルダを第１のホルダ受台上に供給するホルダ供給部と、
濾過工程時に前記ホルダを第２のホルダ受台上で加圧保持するホルダ加圧部と、
濾過済みのホルダを投入口を介して回収するホルダ回収部と、
前記第１のホルダ受台、第２のホルダ受台及び投入口にホルダを移動させるホルダ移動部とを有し、
前記ホルダ移動部は、前記落下防止片を避けて前記ホルダの外周面を把持可能な二以上のグリップ片を有する複数のグリップ部と、これらグリップ部を平行配置した状態で三次元的に移動させるグリップ移動部とを有する
ことを特徴とする請求項３又は４記載の濾過採取装置。

【請求項6】

前記ホルダ回収部は、前記投入口に投入された濾過済みのホルダを瞬間凍結保存する凍結保存手段を有する
ことを特徴とする請求項５記載の濾過採取装置。

【請求項7】

観測点の位置情報をＧＰＳから受信するＧＰＳ受信部と、
前記ホルダ回収部により回収された濾過済みのホルダ内のフィルタに捕捉されたサンプルに関する情報と、前記ＧＰＳ受信部により受信された観測点の位置情報とを関連付けて記憶する記憶部とを更に備えた
ことを特徴とする請求項５又は６記載の濾過採取装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、海水中の懸濁粒子を濾過して採取するための濾過採取装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、調査対象とする植物プランクトンを含む海水中の懸濁粒子を採集するものとして、例えば船舶上からプランクトン採取装置であるプランクトンネットを一定の水深位置まで沈め、中型或いは大型のプランクトンを採取することを海洋の複数の観測点で行うものが知られている（下記特許文献１参照）。

【0003】

また、試料をフィルタにより濾過採取した後に、フィルタまで試料を供給可能な濾過装置のライン内に洗浄水を流して洗浄を行って、異種試料の濾過時の汚染等を防止するものも知られている（下記特許文献２参照）。更に、採水器やプラスチックバケツ等で採取した海水を、個別に用意した孔径０．５μｍ程度の濾過用のフィルタを内蔵するホルダを用いて、手動で濾過することも古くから行われている（下記非特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−２６３８９３号公報

【特許文献2】特開昭６３−２０５１１０号公報

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】植松光夫ら著、「海水中の懸濁粒子量の測定法」、北海道大學水産學部研究彙報、１９７８年６月、２９（２）、ｐ．１６４−１７２

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記特許文献１に開示されたプランクトンネットを用いる方法では、目合いといわれる孔径１００μｍ以上のナイロンメッシュネットを用いる。このため、特に外洋域の海洋の植物プランクトンの群集中において大部分を占める体長０．７μｍ〜２０μｍ程度の小型植物プランクトンを完全に採取することができないという問題がある。そして、単にプランクトンネットの目合いを１００μｍ以下と細かくして海水を牽引すると、プランクトンネットが破損してしまうこととなる。

【0007】

また、上記特許文献２に開示された濾過採取装置では、試料の濾過の際に必ず洗浄水を用いて濾過装置のライン内を洗浄しなければならない。このため、作業時間の短縮を図ったり高頻度での濾過を実現することには限界があった。更に、上記非特許文献１に開示された手動による海水濾過操作は、非常に煩雑で時間を要するものである。このことから、海洋上の現場において、海水試料を頻繁に採取して多量のフィルタ試料を取得するためには、濾過作業の過程が律速になっていたという問題がある。この濾過作業は、揺れが生じる不安定な船舶上において行われるため、海水試料やホルダを落下させる等の失敗が生じ易かったという問題もある。

【0008】

本発明は、上述した従来技術による問題点を解消し、揺れが生じる不安定な環境下においても海水試料を短時間で連続的且つ自動的に高い頻度で濾過し、且つ他の観測点で採取した海水試料による汚染に影響されずに多量のフィルタ試料を得ることができる濾過採取装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る濾過採取装置は、観測点における海水試料をフィルタによって濾過して前記海水試料中の懸濁粒子に含まれる所定のサンプルを採取する濾過採取装置において、前記フィルタまで前記海水試料を供給可能なライン内をエアブローすることによって前記ライン内の洗浄を行う洗浄部を備え、該洗浄部は、前記サンプルが他の海水試料による汚染に影響を受け易いサンプルである場合、前記ライン内をエアブローした後、該サンプルを採取するための海水試料の濾過工程前に、該海水試料を用いて前記ライン内の共洗いを行うことを特徴とする。

【0010】

本発明の一実施形態においては、前記影響を受け易いサンプルは、植物プランクトンの核酸サンプルである。

【0011】

本発明の他の実施形態においては、前記フィルタを保持する円筒状のホルダと、該ホルダを載置するホルダ受台とを更に備え、該ホルダ受台には、前記ホルダが載置された際に前記ホルダの外周面に対峙する二以上の落下防止片が設けられている。

【0012】

本発明の更に他の実施形態においては、前記洗浄部は、前記濾過工程後に、前記ライン内に取り付けられた前記ホルダの内部に残留する海水試料を第１のエアブローにより取り除くと共に、該ライン内から前記ホルダを取り外した後の該ライン内に残留する海水試料を第２のエアブローにより取り除いて前記ライン内の洗浄を行う。

【0013】

本発明の更に他の実施形態においては、前記ホルダを複数収容するホルダ収容部と、前記ホルダ収容部からのホルダを第１のホルダ受台上に供給するホルダ供給部と、濾過工程時に前記ホルダを第２のホルダ受台上で加圧保持するホルダ加圧部と、濾過済みのホルダを投入口を介して回収するホルダ回収部と、前記第１のホルダ受台、第２のホルダ受台及び投入口にホルダを移動させるホルダ移動部とを有し、前記ホルダ移動部は、前記落下防止片を避けて前記ホルダの外周面を把持可能な二以上のグリップ片を有する複数のグリップ部と、これらグリップ部を平行配置した状態で三次元的に移動させるグリップ移動部とを有する。

【0014】

本発明の更に他の実施形態においては、前記ホルダ回収部は、前記投入口に投入された濾過済みのホルダを瞬間凍結保存する凍結保存手段を有する。

【0015】

本発明の更に他の実施形態においては、観測点の位置情報をＧＰＳから受信するＧＰＳ受信部と、前記ホルダ回収部により回収された濾過済みのホルダ内のフィルタの捕捉されたサンプルに関する情報と、前記ＧＰＳ受信部により受信された観測点の位置情報とを関連付けて記憶する記憶部とを備える。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、揺れが生じる不安定な環境下においても海水試料を短時間で連続的且つ自動的に高い頻度で濾過して、更に他の観測点で採取した海水試料による汚染に影響されずに多量のフィルタ試料を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係る濾過採取装置の試料投入機構を示す正面図である。

【図2】同試料投入機構を示す側面図である。

【図3】同試料投入機構を示す平面図である。

【図4】同濾過採取装置の濾過採取機構を示す正面図である。

【図5】同濾過採取機構を示す側面図である。

【図6】同濾過採取機構を示す平面図である。

【図7】同濾過採取装置の処理工程系統図である。

【図8】同濾過採取機構におけるホルダの供給部の動作説明図である。

【図9】同供給部のホルダ受台を示す説明図である。

【図10】同濾過採取装置にて用いられるホルダを示す平面図である。

【図11】同ホルダを示す一部断面側面図である。

【図12】同濾過採取機構における移動部によるグリップ部の動作説明図である。

【図13】同濾過採取機構のグリップ部がホルダを把持した状態を示す平面図である。

【図14】同濾過採取機構におけるホルダの加圧部の動作説明図である。

【図15】同濾過採取機構におけるホルダの加圧部内の海水試料の流路を示す断面図である。

【図16】同ホルダの加圧部内のエアの流路を示す断面図である。

【図17】同濾過採取機構における移動部によるグリップ部の動作説明図である。

【図18】同濾過採取機構の液体窒素容器（ドライシッパー）の上方の一部を示す正面図である。

【図19】同濾過採取機構におけるホルダの加圧部の動作説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態に係る濾過採取装置を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0019】

［濾過採取装置の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る濾過採取装置の試料投入機構を示す正面図であり、図２は試料投入機構を示す側面図、図３は試料投入機構を示す平面図である。また、図４は、濾過採取装置の濾過採取機構を示す正面図であり、図５は濾過採取機構を示す側面図、図６は濾過採取機構を示す平面図である。更に、図７は、濾過採取装置の処理工程系統図である。

【0020】

本実施形態に係る濾過採取装置は、図１〜図３に示す試料投入機構１０と、図４〜図６に示す濾過採取機構２０とを備えてなる。濾過採取装置は、海洋の観測点における海水試料をフィルタによって濾過して、この海水試料中の懸濁粒子に含まれる所定のサンプルを採取する装置である。これら各機構１０，２０は、それぞれ別体に形成され得るが、例えば図示しないホース等の接続部材を用いて両者間の海水試料等の流路（ライン）を繋ぐことにより、図７に示すような処理工程の系統を有する１つの濾過採取装置を構成し得る。なお、ラインは、少なくともフィルタまで海水試料を供給可能に構成され得る。

【0021】

［試料投入機構の構成］
図１〜図３及び図７に示すように、試料投入機構１０は、図示しないポンプ装置等から送液されて蛇口９（図７参照）から導入された海水試料が投入される試料投入用のタンク１１と、試料送液用のチューブポンプ１２とを矩形枠状の架台８０の上面側に備えている。この試料投入機構１０の架台８０の上面側には、更に、羽根車式の流量計２と、試料投入用のラインの排水弁である自動バルブ３ａと、試料投入用のラインの注水弁である自動バルブ３ｂとが備えられている。

【0022】

また、試料投入機構１０は、架台８０の上面側に、試料投入用のタンク１１の排水弁である自動バルブ３ｃ（図１及び図７参照）と、試料投入用のタンク１１の出口弁である自動バルブ４とを備えている。更に、試料投入装置１０は、圧力計としての圧力センサ５と、エアブロー用の入口弁である自動バルブ６と、エア用の電磁弁８１及びフィルタレギュレータ８２（図１及び図３参照）とを、架台８０の上面側に備えている。

【0023】

試料投入機構１０の架台８０内には、試料投入機構１０の上述したような各部の動作を制御するコントローラとしての制御盤１３（図１及び図２参照）が収められている。また、この架台８０には、上方の四隅近傍に複数の吊りボルト８３が取り付けられると共に、下面側にキャリマウント機構を有する複数の可動キャスタ８４及び固定キャスタ８５が備えられており、機構全体の移動及び設置が自在となるように構成されている。

【0024】

［濾過採取機構の構成］
一方、図４〜図６及び図７に示すように、濾過採取機構２０は、新規なフィルタが内蔵されたホルダの供給用のホルダ供給部２１と、濾過工程時にホルダを押さえ付けて保持するホルダの加圧保持用のホルダ加圧部２２と、ホルダを移動させるホルダ移動部２３と、エア用の電磁弁９１（図６参照）とを矩形枠状の架台９０の上面側に備えている。

【0025】

なお、ホルダ移動部２３は、ホルダの外周面を把持可能な二以上のグリップ片２５ｃ（図６参照）を有する複数のグリップ部２５ａ，２５ｂと、これらグリップ部２５ａ，２５ｂを所定間隔で水平方向に平行配置した状態で三次元的に移動させるグリップ移動部２３ｃ（図５及び図６参照）とを備えている。

【0026】

グリップ移動部２３ｃは、レール２３ａ（図６参照）に沿って水平方向（左右方向）に移動自在に構成されている。また、グリップ移動部２３ｃには、各グリップ部２５ａ，２５ｂが、グリップ移動部２３ｃに対して鉛直方向（上下方向）及びレール２３ａの軸方向に交差する水平方向（前後方向）のいずれの方向にも移動自在に構成されている。各グリップ部２５ａ，２５ｂのグリップ片２５ｃは、ここではそれぞれ対となり且つ個別に開閉自在な構造を備えている。

【0027】

この濾過採取機構２０の架台９０の上面側には、更に、濾過済みのホルダの投入口９９ａ（図６及び図７参照）と、エアベントの入口用の弁９２ａ（図６参照）と、エアベント出口９２ｂ（図７参照）と、濾過採取機構２０を全体的に操作するためのコントローラとしての操作盤９３と、ＧＰＳからのデータを受信するＧＰＳ受信部２４とが備えられている。濾過採取機構２０の架台９０内には、採取された懸濁粒子の凍結保存用の液体窒素が収められている液体窒素容器２６と、エアブロー用の加圧エアを供給するコンプレッサ２７（図４及び図５参照）とが収められている。

【0028】

また、液体窒素容器２６の上方には、液体窒素容器２６用の蓋部自動開閉装置２８と、この蓋部自動開閉装置２８と投入口９９ａとを繋ぐ濾過済みのホルダのガイドであるシュータ９９ｂ（図４及び図７参照）と、三方切り替え可能な採取出口用の弁である自動三方バルブ７と、排水出口用の弁である自動バルブ８（図４及び図７参照）とが備えられている。なお、その他、濾過採取機構２０の架台９０には、エア用の電磁弁である自動バルブ９と、同じくエア用の電磁弁９ａ（図４参照）と、コリオリ式の流量計２９と、マイクロスイッチである液面スイッチ９６とが備えられている。

【0029】

濾過採取機構２０の架台９０にも、試料投入機構１０の架台８０と同様に、上方の四隅近傍に複数の吊りボルト９７が取り付けられると共に、下面側にキャリマウント機構を有する複数の可動キャスタ９４及び固定キャスタ９５が備えられており、機構全体の移動及び設置が自在となるように構成されている。なお、濾過採取機構２０の架台９０の周囲及びその上方の周囲は、透明板９８ａ，９８ｂ，９８ｃ（図４及び図５参照）によって、風などの外部環境の影響を極力受けないように囲まれている。

【0030】

なお、試料投入機構１０に設けられたタンク１１や制御盤１３、或いは濾過採取機構２０に設けられたコンプレッサ２７やホルダ加圧部２２、液体窒素容器２６などの各部は、それぞれの架台８０，９０に対して小型に形成され一体化が図られているが、これら各部は運搬時等に容易に分離できる構造を備えている。また、濾過採取機構２０が試料投入機構１０の全ての機能を備え、単体で濾過採取装置として機能するように構成してもよい。

【0031】

このように構成された試料投入機構１０及び濾過採取機構２０からなる濾過採取装置は、特に、船舶上における揺れが生じる不安定な環境下においても海水試料を短時間で連続的且つ自動的に高い頻度で濾過して多量のフィルタ試料（サンプル）を得ることができる構成を備えている。濾過採取された懸濁粒子試料は、植物プランクトンの色素や核酸の解析に供される。

【0032】

そして、この濾過採取装置では、上述したバルブや弁、コンプレッサ等の各部が洗浄部として動作することにより、フィルタまで海水試料を供給可能なライン内をエアブローすることによるライン内の洗浄が行われる。この洗浄は、エアブローした後に行われる共洗いによっても行われ得る。具体的には、濾過採取されるサンプルが、例えば植物プランクトンの色素サンプルである場合は、濾過工程後に、ライン内に取り付けられたホルダの内部に残留する海水試料を第１のエアブローにより取り除くことが行われる。また、濾過工程後におけるライン内からホルダを取り外した後のライン内に残留する海水試料を第２のエアブローにより取り除くことが行われる。

【0033】

更に、濾過採取装置では、濾過採取されるサンプルが、例えば他の観測点で採取した海水試料による汚染に影響を受け易い植物プランクトンの核酸サンプルである場合は、この核酸サンプルを採取するための海水試料の濾過工程前に、ライン内に残留する別の観測点の海水試料を上記エアブローにより取り除いて洗浄した後、この核酸サンプルを採取するための海水試料を用いてライン内に流すことにより共洗いが行われる。以下、本実施形態に係る濾過採取装置の動作について説明する。なお、以降において特に明記しない場合は、各部の動作は制御盤１３や操作盤９３の制御により、自動的に行われるものとする。

【0034】

［タンクの洗浄工程］
まず、試料投入機構１０におけるタンク１１の洗浄工程が行われる。この洗浄工程では、観測点における海水試料の採取前に蛇口９からタンク１１内にその観測点の海水試料を投入する。そして、タンク１１に内蔵された液面レベルセンサ１１ａにより満水を検知すると、自動バルブ３ｃが開状態となってタンク１１内の海水試料を全て排水する。このような海水試料の「投入」及び「排出」動作を手動又は自動で繰り返すことにより、タンク１１の洗浄工程が行われる。なお、タンク１１の内部には、金属汚染がなく汚れが付着し難く汚れが落ち易いＰＦＡコーティングが施されていてもよい。

【0035】

［海水試料の採取工程及び濾過工程］
タンク１１の洗浄後、予め定められた設定量の海水試料を再びタンク１１に投入する。そして、海水試料を濾過する前に、濾過採取するサンプルが、植物プランクトンの核酸サンプルである場合は、例えばオペレータの制御盤１３や操作盤９３に対する選択操作により、ラインをタンク１１内に投入した海水試料を用いてラインに流すことにより共洗いする。

【0036】

具体的には、ライン内に残留する海水試料がエアブローにより取り除かれた後に共洗いが行われる。そして、本実施形態の濾過採取装置では、色素サンプル及び核酸サンプルのいずれの場合においても、従来のような洗浄水を用いてライン内を洗浄することは行われない。これにより、作業時間の短縮や高い頻度でのサンプルの取得を図ることが可能となる。

【0037】

なお、この共洗いは、特に他の海水試料による汚染の影響を受け易い植物プランクトンの核酸（ＤＮＡ又はＲＮＡ）サンプルを採取するときには、自動的に必ず行われるように設定しておくとよい。共洗いされるラインは、例えば図７に示すように、ライン（Ａ）「自動バルブ４→チューブポンプ１２→圧力センサ５→加圧ユニット２２ａ→流量計２９→自動三方バルブ７」、及びライン（Ｂ）「自動バルブ４→チューブポンプ１２→圧力センサ５→加圧ユニット２２ａ→自動バルブ９→エアベント出口９２ｂ」である。

【0038】

図８は、濾過採取機構２０におけるホルダ１４の供給部２１の動作説明図であり、ホルダ供給部２１の正面を表している。図９は、ホルダ供給部２１のホルダ受台１６を示す説明図である。上述したエアブローによる洗浄と共に行われる共洗い後、まず、ホルダ供給部２１において、ホルダ１４の移動が行われる。図８においては、ホルダ供給部２１におけるホルダ１４を複数収容するホルダ収容部としてのホルダマガジン１５からホルダ供給部２１側のホルダ受台１６まで、ホルダ１４を移動させる様子が示されている。

【0039】

すなわち、ホルダ供給部２１では、図８（ａ）に示すように、複数のホルダ１４が収容された筒状のホルダマガジン１５を、図８（ｂ）に示すように、ホルダ供給部２１側のホルダ受台１６に向けて降下させる。そして、図８（ｃ）に示すように、ホルダ１４をホルダ受台１６にセットして配置したら、ホルダマガジン１５を上昇させて、図８（ｄ）に示すように、次のセッティングまで待機する。なお、ホルダマガジン１５には、例えば最大１２個のホルダ１４が収容され得る。

【0040】

図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、ホルダ受台１６には、ホルダ１４が載置された際に、ホルダ１４の外周面に対峙し、例えばその外周部分の一部を一対の円弧状壁面で押さえることができる落下防止片としての落下防止ストッパ１６ａが複数形成されている。なお、図示は省略するが、後述するホルダ加圧部２２のホルダ受台１７にも、この落下防止ストッパ１６ａと同様の構造からなる落下防止ストッパ１７ａが形成されている。

【0041】

このような落下防止ストッパ１６ａ（１７ａ）がホルダ受台１６（１７）に設けられていることで、例えばホルダ１４がグリップ部２５ａによりホルダ受台１６上で把持されていないときや、ホルダ１４がホルダ加圧部２２の加圧ユニット２２ａによりホルダ受台１７に押さえ付けられていない状態などのときに、すなわち、ホルダ１４がホルダ受台１６，１７に載置されただけのときに、船舶の揺れ等によりホルダ受台１６（１７）から脱落してしまうことを防止することができる。

【0042】

図１０は、濾過採取装置にて用いられるホルダ１４を示す平面図、図１１はホルダ１４を示す一部断面側面図である。図１０及び図１１に示すように、ホルダ１４（濾過済みのホルダ１４ａも同様）は、ホルダトッププレート３０をホルダベースプレート３１に対し、Ｏリング３２、フィルタ３３、サポートスクリーン３４及びサポートリング３５を介在させた状態で螺合した構造からなる。フィルタ３３は、例えばガラス繊維フィルタやメンブレンフィルタ（精密濾過膜）からなり、フィルタ３３の上部には、海水試料やエアが通る濾過室３３ａが形成されている。

【0043】

ホルダトッププレート３０には、中心部に濾過室３３ａに連通する海水試料やエアの入口孔３６が形成されている。また、上部には同心円状溝３７が形成されており、その一部に濾過室３３ａに連通するエアベント孔３８が設けられている。ホルダベースプレート３１には、中心部に海水試料やエアの出口孔３９が形成されている。

【0044】

図１２は、濾過採取機構２０におけるホルダ移動部２３によるグリップ部２５ａ，２５ｂの動作説明図であり、濾過採取機構２０を簡略した平面で表している。また、図１３は、濾過採取機構２０のグリップ部２５ａがホルダ１４を把持した状態を示す平面図である。ホルダ供給部２１側のホルダ受台１６にホルダ１４を配置（載置）したら、このホルダ受台１６からホルダ加圧部２２側のホルダ受台１７にホルダ１４を移動させことが行われる。なお、図１２においては、ホルダマガジン１５の記載は省略し、各ホルダ受台１６，１７の落下防止ストッパ１６ａ，１７ａは図示していない。

【0045】

すなわち、図１２（ａ）に示すように、ホルダ受台１６にホルダ１４が配置されたら、グリップ移動部２３ｃをレール２３ａの右端部まで移動させる。これにより、グリップ部２５ａ，２５ｂを、それぞれホルダ供給部２１側のホルダ受台１６及びホルダ加圧部２２側のホルダ受台１７と前後方向に離間した状態で正対させる。

【0046】

次に、図１２（ｂ）に示すように、各グリップ部２５ａ，２５ｂのグリップ片２５ｃを開いてからアーム２３ｂを伸ばし、各グリップ部２５ａ，２５ｂをホルダ受台１６，１７上でホルダ１４を把持可能な近接位置に移動させた上で下降させて、各グリップ部２５ａ，２５ｂのグリップ片２５ｃを閉じる。これにより、ホルダ受台１６に配置されたホルダ１４をグリップ部２５ａで把持する。

【0047】

このとき、図１３に示すように、グリップ部２５ａのグリップ片２５ｃは、ホルダ受台１６の落下防止ストッパ１６ａと干渉しない位置に配置され、対向する一対の円弧状壁面によりホルダ１４の外周部を把持している。なお、後述するグリップ部２５ｂやホルダ受台１７についても同様である。

【0048】

ホルダ１４をグリップ部２５ａで把持したら、各グリップ部２５ａ，２５ｂのグリップ片２５ｃを閉じたまま上昇させた上でアーム２３ｂを縮め、図１２（ｃ）に示すように、再度各グリップ部２５ａ，２５ｂをホルダ受台１６，１７と前後方向に離間した状態で正対させる。その後、図１２（ｄ）に示すように、グリップ移動部２３ｃをレール２３ａの左端部まで移動させる。これにより、グリップ部２５ａはホルダ受台１７と前後方向に離間した状態で正対し、グリップ部２５ｂは投入口９９ａと上下方向に離間した状態で正対する。なお、この状態のときに、ホルダ加圧部２２において濾過済みのホルダ１４ａをグリップ部２５ｂが把持していたら、投入口９９ａ上においてグリップ部２５ｂのグリップ片２５ｃのみを開くように動作させてもよい。これにより、濾過済みのホルダ１４ａを直ちに投入口９９ａ、シュータ９９ｂ及び蓋部自動開閉装置２８を介して液体窒素容器２６内に投入することが可能となる。

【0049】

次に、グリップ部２５ｂの開閉状態は問わずに、グリップ部２５ａのグリップ片２５ｃを閉じたまま、図１２（ｅ）に示すように、アーム２３ｂを伸ばして、グリップ部２５ａを、ホルダ受台１７上でホルダ１４をセット可能な近接位置に移動させた上で下降させて、グリップ部２５ａのグリップ片２５ｃを開く。これにより、ホルダ受台１７にホルダ１４をセットして配置する。

【0050】

ホルダ１４をホルダ受台１７に配置したら、図１２（ｆ）に示すように、グリップ部２５ａのグリップ片２５ｃの開閉状態は問わずにアーム２３ｂを縮め、再度各グリップ部２５ａ，２５ｂをホルダ受台１７と前後方向及び投入口９９ａと上下方向にそれぞれ離間した状態で正対させる。このようにして、ホルダ供給部２１側のホルダ受台１６からホルダ加圧部２２側のホルダ受台１７へのホルダ１４の移動が行われる。なお、グリップ移動部２３ｃの移動は、図示しないエアシリンダの動作により行われる。

【0051】

図１４は、濾過採取機構２０におけるホルダ１４の加圧部２２の動作説明図であり、ホルダ加圧部２２の正面を表している。また、図１５は、濾過採取機構２０におけるホルダ１４の加圧部２２内の海水試料の流路を示す断面図である。ホルダ１４のホルダ受台１７への配置が完了したら、ホルダ加圧部２２において、海水試料の濾過が行われる。なお、図１４においては、濾過開始から濾過終了までのホルダ加圧部２２における動きが示されている。

【0052】

まず、図１４（ａ）に示すように、ホルダ受台１７にホルダ１４が配置された後、ホルダ加圧部２２の昇降モータＭ１の動作によって、加圧ユニット２２ａがホルダ１４に向かって下降する。次に、図１４（ｂ）に示すように、ホルダ加圧部２２のホルダ受台１７と加圧ユニット２２ａとによって、ホルダ１４を所定圧で押さえ付ける。これにより、加圧ユニット２２ａ、ホルダ１４及びホルダ受台１７が液密且つ気密に接続され、インラインが構成される。そして、インラインが構成された後に、自動バルブ９が開き海水試料をホルダ１４内に送液してホルダ１４内及びライン内に残留するエアをエアベント出口９２ｂより排出し、自動バルブ９が閉じる。自動バルブ９が閉じた状態で海水試料をホルダ１４内に流し濾過した後、エアブローによって、濾過済みホルダ１４ａ内部に残留する海水試料の除去が完了したら、図１４（ｃ）に示すように、昇降モータＭ１の動作により、加圧ユニット２２ａを濾過済みのホルダ１４ａから離間するように上昇させる。

【0053】

なお、インラインが構成されると、自動バルブ９と自動バルブ４とを開状態にした上で、チューブポンプ１２を始動させることが行われる。これにより、ホルダ１４に対して、タンク１１内に採取した海水試料が送液され、このホルダ１４内のフィルタによる海水試料の濾過が行われる。

【0054】

具体的には、図１５に矢印で示すように、送液された海水試料は、加圧ユニット２２ａの入口孔４０を通って、ホルダ１４の入口孔３６から濾過室３３ａ内に充填される。濾過室３３ａ内に充填された海水試料は、フィルタ３３及びサポートスクリーン３４を通って出口孔３９から排出され、ホルダ受台１７の出口孔４２から排出される。なお、自動バルブ９が閉状態であるため、濾過室３３ａ内の海水試料はエアベント孔３８、同心円状溝３７及び加圧ユニット２２ａのエアベント出口孔４１を通って排出されることはない。

【0055】

加圧ユニット２２ａとホルダ１４とは、同心円状溝３７を間に挟むような状態で配置された同心円状の大小２つのＯリング４８ａ，４８ｂを介して液密、気密に接続されており、ホルダ１４とホルダ受台１７とは、Ｏリング４９を介して液密、気密に接続されている。

【0056】

なお、濾過の目的が例えばプランクトン（微生物）の細胞採集である場合は、通常、細胞ができるだけ破損しないように濾過圧力値が約０．０２６ＭＰａ以下の低圧濾過が行われる。ホルダ加圧部２２における濾過圧力値の上限値は、任意に設定可能である。濾過中に設定した濾過圧力値に達した場合は、濾過を終了する。

【0057】

また、海水試料の濾過に際して、本実施形態に係る濾過採取機構２０では、上述したＧＰＳ受信部２４によって、濾過した海水試料の採取時間や採取場所（観測点の緯度、経度等の位置情報）に関連するデータを取得する。取得されたデータは、例えばＣＳＶファイル形式でソリッド・ステート・ドライブ（ＳＳＤ）、ハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）、メモリカード等の記憶媒体からなる記憶部に記録され、後に人工衛星による海色データとの照らし合わせ等に用いられ得る。

【0058】

また、上記インラインを保持し、海水試料をホルダ１４内に送液する際に、例えばホルダ１４内及びライン内に残留するエアを、エアベント出口９２ｂへ排出することが行われる。このときのエアの排出が行われるラインは、ライン（Ｃ）「自動バルブ４→チューブポンプ１２→自動バルブ６→圧力センサ５→加圧ユニット２２ａ」である。また、このときのエアの排出は、液面スイッチ９６に備えたセンサが、エアと共に送液される海水試料を検知した場合に、自動バルブ９が自動で閉状態となることにより終了する。

【0059】

このように、自動バルブ９が閉状態となった後も、上記インラインを保持しながら、予め設定した積算濾過量となるように海水試料を送液し濾過を行う。なお、積算濾過量の計量は、例えば１ｍｌ単位で行うことができる。また、この積算濾過量に達した濾液は、自動三方バルブ７の後段において、自動的に採取されてもよい。このときの自動採取量は、自動三方バルブ７と自動バルブ８との開閉具合の調整により設定され得る。そして、設定した積算濾過量に達した場合、自動的にチューブポンプ１２の動作を停止させ、例えば上述した採取時間等のデータと共に積算濾過量のデータを記録して、海水試料の採取工程及び濾過工程を終了する。

【0060】

［濾過済みホルダ１４ａ内に残留する海水試料の除去工程］
図１６は、ホルダ１４の加圧部２２内のエアの流路を示す断面図である。濾過工程を終了したら、加圧ユニット２２ａ、濾過済みのホルダ１４ａ及びホルダ受台１７が接続されたインラインを保持したまま、自動バルブ６と自動バルブ９とを開状態にすると共に、自動三方バルブ７を自動バルブ８がある排水ライン側に切り替え、更に自動バルブ８を閉状態にする。

【0061】

この状態のまま、エアブロー口６ａに接続されたコンプレッサ２７の加圧エアにより、ラインの内部をエアブローして、濾過済みのホルダ１４ａ内に残留する海水試料を取り除く。エアブローされるラインは、ライン（Ｄ）「自動バルブ６→圧力センサ５→加圧ユニット２２ａ→自動バルブ９→エアベント出口９２ｂ」である。

【0062】

すなわち、図１６に矢印で示すように、エアは、加圧ユニット２２ａの入口孔４０を通って、ホルダ１４の濾過室３３ａ内に送られる。そして、エアは、濾過室３３ａ内からエアベント孔３８を通って同心円状溝３７及びエアベント出口孔４１を通ってエアベント出口９２ｂ側に排出される。

【0063】

また、エアブローの終了後は、自動バルブ９を閉状態にし、自動三方バルブ７を排水ライン側のままにして、自動バルブ６と自動バルブ８とを開状態にする。この状態のまま、ラインの内部を再度エアブローして、更に濾過済みのホルダ１４ａ内に残留する海水試料を除去する。エアブローされるラインは、ライン（Ｅ）「自動バルブ６→圧力センサ５→加圧ユニット２２ａ→流量計２９→自動バルブ８」である。

【0064】

このときのエアは、図１６に矢印で示すように、入口孔４０を通って濾過室３３ａ内に送られた後、フィルタ３３及びサポートスクリーン３４を通ってホルダ１４の出口孔３９から排出され、更にホルダ受台１７の出口孔４２から自動三方バルブ７側へ排出される。これにより、濾過済みのホルダ１４ａ内に残留した海水試料によって、次工程の濾過済みのホルダ１４ａの凍結保存時において表れる悪影響をほぼ抑えることができる。

【0065】

なお、ホルダ１４には上述した同心円状溝３７が設けられているので、インライン構成時には、加圧ユニット２２ａのエアベント出口孔４１とホルダ１４のエアベント孔３８とを同軸上にくるように位置合わせしなくとも、エアベント出口孔４１とエアベント孔３８とを同心円状溝３７を介して連通させることができる。

【0066】

［濾過済みのホルダの凍結保存工程］
図１７は、濾過採取機構２０におけるホルダ移動部２３によるグリップ部２５ａ，２５ｂの動作説明図であり、濾過採取機構２０を簡略した平面で表している。また、図１８は、濾過採取機構２０の液体窒素容器２６の上方の一部を示す正面図である。上述したエアブローによる濾過済みホルダ１４ａ内の海水試料の除去工程が終了したら、濾過済みのホルダ１４ａをホルダ加圧部２２から取り外して液体窒素容器２６内に投入し、濾過済みのホルダ１４ａを凍結保存することが行われる。

【0067】

すなわち、図１７（ａ）に示すように、エアブローの後、グリップ移動部２３ｃをレール２３ａの右端部まで移動させる。そして図１７（ｂ）に示すように、少なくともグリップ部２５ｂのグリップ片２５ｃを開いてからアーム２３ｂを伸ばし、グリップ部２５ｂをホルダ受台１７上で濾過済みのホルダ１４ａを把持可能な近接位置に移動させた上で下降させてから閉じる。これにより、ホルダ受台１７上の濾過済みのホルダ１４ａをグリップ２５ｂのグリップ片２５ｃで把持する。

【0068】

濾過済みのホルダ１４ａをグリップ部２５ｂで把持したら、グリップ部２５ｂを閉じたまま上昇させた上でアーム２３ｂを縮めて、図１７（ｃ）に示すように、グリップ部２５ａ，２５ｂを、それぞれホルダ受台１６，１７と前後方向に離間した状態で正対させる。そして、図１７（ｄ）に示すように、グリップ移動部２３ｃをレール２３ａの左端部まで移動させる。これにより、上述したようにグリップ部２５ｂは投入口９９ａと上下方向に離間した状態で正対することとなる。

【0069】

そして、投入口９９ａ上においてグリップ部２５ｂのグリップ片２５ｃを開き、濾過済みのホルダ１４ａを投入口９９ａに落下させて投入する。なお、投入口９９ａ上にてグリップ部２５ｂが開かれると、図１８に示すように、液体窒素容器２６上の蓋部自動開閉装置２８が連動して、図示しない液体窒素容器２６の蓋部が開かれる。

【0070】

こうして、投入口９９ａに投入された濾過済みのホルダ１４ａは、投入口９９ａ、シュータ９９ｂ及び蓋部自動開閉装置２８を通って液体窒素容器２６内に入れられる。これにより、濾過済みのホルダ１４ａ内のフィルタ試料（サンプル）が、液体窒素容器２６内の液体窒素により−１９６℃の温度にて凍結保存される。

【0071】

［ライン内に残留する海水試料の除去工程］
図１９は、濾過採取機構２０におけるホルダ１４の加圧部２２の動作説明図であり、ホルダ加圧部２２の正面を表している。なお、図１９においては、濾過済みホルダ１４ａをホルダ受台１７から取り外した後のホルダ加圧部２２における動きが示されている。図１９（ａ）に示すように、昇降モータＭ１の動作によってホルダ加圧部２２の加圧ユニット２２ａを上昇させて、濾過済みのホルダ１４ａをホルダ受台１７から取り外した後、図１９（ｂ）に示すように、再度昇降モータＭ１の動作により加圧ユニット２２ａを下降させる。そして、図１９（ｃ）に示すように、加圧ユニット２２ａとホルダ受台１７とをシール性を持たせた状態で接続する。

【0072】

その後、自動バルブ９を閉状態にし、自動三方バルブ７を排水ライン側に切り替え、更に自動バルブ６と自動バルブ８とを開状態にして、ライン（Ｅ）「自動バルブ６→圧力センサ５→加圧ユニット２２ａ→流量計２９→自動バルブ８」のライン内をエアブローし、残留する海水試料を取り除くことが行われる。

【0073】

また、自動バルブ８を閉状態にし、自動バルブ６と自動バルブ９とを開状態にして、更に自動三方バルブ７を採取ライン側に切り替えて、ライン（Ｄ）「自動バルブ６→圧力センサ５→加圧ユニット２２ａ→自動バルブ９→エアベント出口９２ｂ」のライン内、及びライン（Ｆ）「自動バルブ６→圧力センサ５→加圧ユニット２２ａ→流量計２９→自動バルブ７」のライン内をエアブローし、海水試料の残液を取り除くことが行われる。

【0074】

そして、この濾過採取装置では、上述した［タンクの洗浄工程］〜［ライン内に残留する海水試料の除去工程］の各工程を、例えば予め設定した濾過回数分（或いは採取する観測点分）繰り返して行う。これにより、本実施形態に係る濾過採取装置においては、海水試料を短時間で連続的且つ自動的に高い頻度で濾過して多量のフィルタ試料を得ることが可能となる。

【0075】

なお、海域における複数の観測点で海水試料を濾過し採取する場合であって、別の新たな観測点において海水試料を濾過し採取する際には、事前に未使用のフィルタ３３が内蔵された新たなホルダ１４を、ホルダマガジン１５からマガジン側のホルダ受台１６に配置しておくとよい。その後、核酸サンプルを採取するために共洗いを行う場合は、新たな観測点における海水試料を用いて共洗いを行う。

【0076】

［メンテナンス工程］
上記全ての工程が終了したら、濾過採取装置の各部のメンテナンスが行われる。まず、試料投入機構１０のタンク１１内に海水試料を洗い流す洗浄液を投入する。そして、投入された洗浄液を用いて、タンク１１内及びライン内を洗浄する。その後、エアブローを行ってライン内に残留した洗浄液を取り除くことが行われる。これにより、濾過採取装置のメンテナンスが完了する。

【0077】

以上述べたように、本発明に係る濾過採取装置によれば、海水試料を短時間で連続的且つ自動的に高い頻度で濾過し採取することが可能となる。また、所定の間隔で平行配置されたグリップ部２５ａ，２５ｂを有するホルダ移動部２３により、ホルダ１４のホルダ受台１６，１７及び投入口９９ａへの三次元的な移動距離を必要最小限にすることができる。これにより、装置全体や各機構の小型化を促進し、船舶の限られたスペースにおいても容易に設置することが可能となる。

【0078】

また、ホルダ受台１６，１７に配置されたホルダ１４を、船舶による大きな揺れが発生した場合でも、ホルダ保持構造である落下防止ストッパ１６ａ，１７ａにより押さえることができる構造を備える。このため、ホルダ１４がホルダ受台１６，１７から移動したり落下したりすることはなく、自動的且つ連続的な濾過が停止してしまうことを防止することができる。

【0079】

また、ホルダ１４のホルダトッププレート３０に同心円状溝３７が設けられているので、ホルダ１４のエアベント孔３８と加圧ユニット２２ａのエアベント出口孔４１とを同軸上に位置合わせしなくとも、エアの排出を行うことができ、併せてホルダ受台１７へのホルダ１４の設置を容易にすることもできる。

【0080】

また、ＧＰＳ受信部２４が搭載されているので、海水試料の採取時間と採取場所（観測点の位置情報）の正確なデータを取得でき、サンプルに関する情報と共に関連付けて記憶することが可能となる。

【0081】

更に、濾過採取装置では、濾過採取の終了後に、濾過済みのホルダ１４ａ内やライン内に残留している海水試料をエアブローで除去し、ホルダ１４ａを液体窒素容器２６に投入して凍結保存し、更にその後に、再度、ホルダ受台１７及び加圧ユニット２２ａ内やライン内に未だ残留している海水試料を再びエアブローで除去する方式を採用している。これにより、ホルダ受台１７及び加圧ユニット２２ａ内やライン内に海水試料が残留することはない。

【0082】

以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0083】

１０ 試料投入機構
１１ タンク
１２ チューブポンプ
１３ 制御盤
１４，１４ａ ホルダ
１５ ホルダマガジン
２０ 濾過採取機構
２１ ホルダ供給部
２２ ホルダ加圧部
２３ ホルダ移動部
２４ ＧＰＳ受信部
２５ａ，２５ｂ グリップ部
２６ 液体窒素容器
２７ コンプレッサ
２８ 蓋部自動開閉装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】