JP2018143898A - 濾過フィルタデバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】濾過効率を向上させることができる濾過フィルタデバイスを提供する。【解決手段】金属製多孔膜（１）と、金属製多孔膜（１）を内包し、金属製多孔膜（１）の第１主面（１１）に対向するように設けられた流体流入路（２１ａ）と、金属製多孔膜（１）の第２主面（１２）に対向するように設けられた流体排出路（２２ａ）とを有するハウジング（２）と、金属製多孔膜（１）の外周部とハウジング（２）との隙間に設けられた弾性体（３）と、を備える。【選択図】図２
Description
本発明は、流体に含まれる濾過対象物を濾過する濾過フィルタデバイスに関する。
従来、この種の濾過フィルタデバイスとして、例えば、特許文献１（例えば、特開２０１３−２５５７８０号参照）に記載されたものが知られている。
特許文献１の濾過フィルタデバイスは、流体に含まれる濾過対象物を濾過する濾過フィルタと、当該濾過フィルタを内包するハウジングとを備えている。ハウジングには、流体流入路と流体排出路とが設けられ、それらの間に濾過フィルタが配置されている。
濾過フィルタデバイスによって濾過する濾過対象物として、液体に含まれる生物由来物質がある。生物由来物質は、細胞、細菌、ウィルス等の極少量で且つ再度採取することが困難なものが多い。このため、濾過効率の向上が求められている。しかしながら、特許文献１の濾過フィルタデバイスによれば、濾過効率が十分ではないという課題がある。
本発明の目的は、前記課題を解決することにあって、濾過効率を向上させることができる濾過フィルタデバイスを提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明の一態様に係る濾過フィルタデバイスは、
金属製多孔膜と、
前記金属製多孔膜を内包し、前記金属製多孔膜の第１主面に対向するように設けられた流体流入路と、前記金属製多孔膜の第２主面に対向するように設けられた流体排出路とを有するハウジングと、
前記金属製多孔膜の外周部と前記ハウジングとの隙間に設けられた弾性体と、
を備えることを特徴とする。
金属製多孔膜と、
前記金属製多孔膜を内包し、前記金属製多孔膜の第１主面に対向するように設けられた流体流入路と、前記金属製多孔膜の第２主面に対向するように設けられた流体排出路とを有するハウジングと、
前記金属製多孔膜の外周部と前記ハウジングとの隙間に設けられた弾性体と、
を備えることを特徴とする。
本発明に係る濾過フィルタデバイスによれば、濾過効率を向上させることができる。
（本発明の基礎となった知見）
本発明者らは、濾過対象物の濾過効率を向上させるために鋭意検討した結果、以下の知見を得た。
本発明者らは、濾過対象物の濾過効率を向上させるために鋭意検討した結果、以下の知見を得た。
特許文献１の濾過フィルタデバイスでは、濾過フィルタとして、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの合成高分子材料で構成されるフィルタを用いている。これらの合成高分子材料は、比較的吸水性が高いことが知られている。このため、当該濾過フィルタで生物由来物質を含む極少量の液体を濾過したとき、当該液体が濾過フィルタに吸水されることが起こり得る。例えば、１ｍｌの生物由来物質を含む液体を高分子材料で構成される濾過フィルタで濾過した場合、濾過フィルタに吸収される液体が０．１ｍｌであることが有り得る。この場合、濾過効率が低下することになる。
これに対して、本発明者らは、濾過フィルタとして、金、銀、銅などの金属材料で構成される金属製多孔膜を用いることを想到した。この場合、金属材料は、合成高分子材料に比べて吸水性が極めて低いので、濾過効率が向上すると考えられる。
しかしながら、本発明者らは、濾過フィルタとして金属製多孔膜を用いた場合、濾過対象物を含む液体が金属製多孔膜を通らず、金属製多孔膜とハウジングとの隙間を通じて流れるという新たな課題が生じることを知見した。すなわち、濾過フィルタをハウジングに内包する構造では、濾過フィルタとハウジングとの間には、少なからず隙間が生じる。濾過フィルタとして合成高分子材料で構成されるフィルタを用いた場合には、当該フィルタが吸水して膨張することにより、合成高分子材料製フィルタとハウジングとの隙間が埋められる。このため、濾過対象物を含む液体は、合成高分子材料製フィルタとハウジングとの隙間を通じて流れることなく、合成高分子材料製フィルタの内部を通る。これに対して、濾過フィルタとして金属製多孔膜を用いた場合には、金属製多孔膜が膨張しない又はほとんど膨張しないため、金属製多孔膜とハウジングとの隙間が埋められない。
本発明者らは、これらの新規な知見に基づき鋭意検討した結果、金属製多孔膜の外周部とハウジングとの隙間を封止するように弾性体を配置することで、従来よりも濾過効率を向上させることができることを見出した。これらの点を踏まえて、本発明者らは、以下の発明に至った。
本発明の一態様に係る濾過フィルタデバイスは、金属製多孔膜と、
前記金属製多孔膜を内包し、前記金属製多孔膜の第１主面に対向するように設けられた流体流入路と、前記金属製多孔膜の第２主面に対向するように設けられた流体排出路とを有するハウジングと、
前記金属製多孔膜の外周部と前記ハウジングとの隙間に設けられた弾性体と、
を備えることを特徴とする。
前記金属製多孔膜を内包し、前記金属製多孔膜の第１主面に対向するように設けられた流体流入路と、前記金属製多孔膜の第２主面に対向するように設けられた流体排出路とを有するハウジングと、
前記金属製多孔膜の外周部と前記ハウジングとの隙間に設けられた弾性体と、
を備えることを特徴とする。
この構成によれば、金属製多孔膜の外周部とハウジングとの隙間に設けられた弾性体を備えるので、当該隙間を弾性体３により封止して、当該隙間を流体に含まれる濾過対象物が通過することを抑えることができる。これにより、従来の構成よりも濾過効率を向上させることができる。また、金属製多孔膜の外周部とハウジングとの隙間に弾性体を設けることで、金属製多孔膜の寸法精度を高くする必要性を抑えることができる。また、金属製多孔膜をハウジング内に固定できる。
なお、前記弾性体は、前記金属製多孔膜の第１主面の外周部と前記ハウジングとの隙間に設けられた第１弾性部材と、前記金属製多孔膜の第２主面の外周部と前記ハウジングとの隙間に設けられた第２弾性部材とで構成されてもよい。この構成によれば、金属製多孔膜は、外周部を第１弾性部材と第２弾性部材とで挟持された状態でハウジングに内包されることになる。このため、第１弾性部材及び第２弾性部材の一方又は両方を剛体とする構成よりも、金属製多孔膜の外周部に係る負荷を軽減することができる。その結果、金属製多孔膜として厚さの薄いもの（例えば、０．０５μｍ）を使用することが可能になる。また、金属製多孔膜を内包するハウジングの内表面に表面粗さがある場合であっても、第１弾性部材及び第２弾性部材の弾性力によって、当該表面粗さを吸収することができる。その結果、ハウジングの内表面の表面粗さによって金属製多孔膜が変形することを抑えることができる。
また、前記第１弾性部材と前記第２弾性部材とは、前記金属製多孔膜よりも厚さが厚いことが好ましい。この構成によれば、厚さが薄い金属製多孔膜を、厚さが厚い第１弾性部材と第２弾性部材とで挟持することにより、金属製多孔膜をハウジング内に固定できる。
また、前記第１弾性部材と前記第２弾性部材とは、同じ部材であってもよい。この構成によれば、第１弾性部材と第２弾性部材とを区別する必要がないので、製造を容易にすることができる。
また、前記第１弾性部材は、前記第２弾性部材よりも厚さが厚くてもよい。この構成によれば、第１弾性部材の内周面と金属製多孔膜の第１主面とで形成される空間の容積を大きくすることができる。これにより、第１弾性部材の内周面と金属製多孔膜の第１主面とで形成される空間における濾過対象物の蓄積量を増加させることができる。
また、前記第１弾性部材は、環状の部材であり、内周面が前記金属製多孔膜の第１主面から離れるに従って開口面積が大きくなるようにテーパ状に形成されてもよい。この構成によれば、第１弾性部材の内周面と金属製多孔膜の第１主面とで形成される空間の容積を大きくすることができる。これにより、第１弾性部材の内周面と金属製多孔膜の第１主面とで形成される空間における濾過対象物の蓄積量を増加させることができる。また、流体流入路を流れる流体が金属製多孔膜に向けて流れるように誘導することができる。
また、前記第２弾性部材は、環状の部材であり、内周面が前記金属製多孔膜の第２主面から離れるに従って開口面積が大きくなるようにテーパ状に形成されてもよい。この構成によれば、流体排出路側から流体を供給して金属製多孔膜の第１主面で濾過された濾過対象物を金属製多孔膜から除去（いわゆる逆洗）する際に、流体排出路を逆流する流体が金属製多孔膜に向けて流れるように誘導することができる。
また、前記第１弾性部材と前記第２弾性部材とは、それぞれの外形が前記金属製多孔膜の外形よりも大きく形成され、前記金属製多孔膜の外側で互いに接触してもよい。この構成によれば、例えば、ハウジングを取り付ける際に金属製多孔膜の外周部に回転力が加えられた場合でも、金属製多孔膜の外周部に係る負荷を軽減することができる。その結果、金属製多孔膜が破れることを抑えることができる。
また、前記第１弾性部材は、平坦面を備え、当該平坦面で前記金属製多孔膜の第１主面の外周部と面接触してもよい。この構成によれば、第１弾性部材として断面が円形のＯリングを使用する場合に比べて、第１弾性部材と金属製多孔膜の第１主面の外周部とを密着させることができ、第１弾性部材と金属製多孔膜の第１主面の外周部との間を流体が通ることを一層抑えることができる。
また、前記第２弾性部材は、平坦面を備え、当該平坦面で前記金属製多孔膜の第２主面の外周部と面接触してもよい。この構成によれば、第２弾性部材として断面が円形のＯリングを使用する場合に比べて、第２弾性部材と金属製多孔膜の第２主面の外周部とを密着させることができ、第２弾性部材と金属製多孔膜の第２主面の外周部との間を流体が通ることを一層抑えることができる。
また、前記弾性体は、前記金属製多孔膜の第１主面の外周部と前記ハウジングとの隙間に設けられた第１弾性部材のみで構成されてもよい。この構成によれば、流体流入路側に第１弾性部材が設けられることになるので、金属製多孔膜の第１主面で濾過された濾過対象物を第１弾性部材の内周面と金属製多孔膜の第１主面とで形成される空間に蓄積することができる。これにより、濾過処理量を増加させることができる。
また、前記弾性体は、樹脂材料又はゴム材料で構成されてもよい。この構成によれば、樹脂材料又はゴム材料の弾性力により、金属製多孔膜とハウジングとの寸法精度を低くすることができる。また、金属製多孔膜をハウジング内に固定できる。
また、前記ハウジングは、前記流体流入路が設けられた第１ハウジング部と、前記流体排出路が設けられた第２ハウジング部の少なくとも２つの部材で構成され、前記第１ハウジング部と第２ハウジング部とは互いに着脱自在に構成されてもよい。この構成によれば、第１ハウジング部と第２ハウジング部とを取り外すことにより、金属製多孔膜を交換することができる。また、金属製多孔膜で濾過した濾過対象物を顕微鏡等で観察することができる。
また、前記金属製多孔膜を挟んで互いに対向する前記第１ハウジング部の表面と第２ハウジング部の表面との距離が調整可能に構成されてもよい。この構成によれば、ハウジングの寸法精度を高くする必要性を一層抑えることができる。また、弾性体として様々な弾性率のものを使用することができる。さらには、同一のハウジングで、厚みの異なる金属製多孔膜を保持することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る濾過フィルタデバイスの概略構成を示す斜視図である。図２は、図１の濾過フィルタデバイスの一部を断面で示す斜視図である。図３は、図１の濾過フィルタデバイスの分解斜視図である。
図１は、本発明の実施の形態に係る濾過フィルタデバイスの概略構成を示す斜視図である。図２は、図１の濾過フィルタデバイスの一部を断面で示す斜視図である。図３は、図１の濾過フィルタデバイスの分解斜視図である。
図１〜図３に示すように、本実施の形態１に係る濾過フィルタデバイスは、流体に含まれる濾過対象物を濾過する金属製多孔膜１と、金属製多孔膜１を内包するハウジング２とを備えている。金属製多孔膜１の外周部１Ａとハウジング２との隙間には、当該隙間を封止するように弾性体３が設けられている。
本実施の形態において、濾過対象物は、液体に含まれる生物由来物質である。本明細書において、「生物由来物質」とは、細胞（真核生物）、細菌（真性細菌）、ウィルス等の生物に由来する物質を意味する。細胞（真核生物）としては、例えば、卵、精子、人工多能性幹細胞（ｉＰＳ細胞）、ＥＳ細胞、幹細胞、間葉系幹細胞、単核球細胞、単細胞、細胞塊、浮遊性細胞、接着性細胞、神経細胞、白血球、リンパ球、再生医療用細胞、自己細胞、がん細胞、血中循環がん細胞（ＣＴＣ）、ＨＬ−６０、ＨＥＬＡ、菌類を含む。細菌（真性細菌）としては、例えば、グラム陽性菌、グラム陰性菌、大腸菌、結核菌を含む。ウィルスとしては、例えば、ＤＮＡウィルス、ＲＮＡウィルス、ロタウィルス、（鳥）インフルエンザウィルス、黄熱病ウィルス、デング熱病ウィルス、脳炎ウィルス、出血熱ウィルス、免疫不全ウィルスを含む。
本実施の形態において、金属製多孔膜１は、生物由来物質を分離する多孔膜である。図４は、金属製多孔膜１の一部の拡大斜視図である。
図４に示すように、金属製多孔膜１は、互いに対向する第１主面１１と第２主面１２とを有している。また、金属製多孔膜１には、第１主面１１と第２主面１２とを貫通する複数の貫通孔１３が設けられている。貫通孔１３は、液体から生物由来物質を分離するものである。貫通孔１３の形状及び寸法は、生物由来物質の形状、大きさに応じて適宜設定されるものである。貫通孔１３は、例えば、等間隔又は周期的に配置される。貫通孔１３の形状は、例えば、金属製多孔膜１の第１主面１１又は第２主面１２側から見て正方形である。貫通孔１３のサイズは、例えば、縦０．１μｍ以上５０μｍ以下、横０．１μｍ以上５０μｍ以下である。貫通孔１３間の間隔は、例えば、貫通孔１３の１倍よりも大きく１０倍以下であり、より好ましくは３倍以下である。また、金属製多孔膜１における貫通孔１３の開口率は、例えば、１０％以上である。
金属製多孔膜１の材料としては、例えば、金、銀、銅、ニッケル、ステンレス鋼、パラジウム、チタン、及びこれらの合金が挙げられる。金属製多孔膜１の寸法は、例えば、直径８ｍｍ、厚さ０．０５μｍ以上１００μｍ以下である。金属製多孔膜１の外形は、例えば、円形とする。
ハウジング２は、第１ハウジング部２１と、第２ハウジング部２２とを備えている。第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２とが着脱可能に係合することにより、図２に示すように、第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２との間に、金属製多孔膜１を内包する空間Ｓ１が形成される。
第１ハウジング部２１には、金属製多孔膜１の第１主面１１に対向する位置に流体流入路２１ａが設けられている。具体的には、第１ハウジング部２１は、円板体２１ｂの中心部を貫通するように円筒体２１ｃの一端部が接続された構造を有する。円筒体２１ｃの内側が流体流入路２１ａとなる。
また、円板体２１ｂの中心部を挟んで対向する位置には、一対の係合片２１ｄ，２１ｄが設けられている。各係合片２１ｄは、円板体２１ｂの外方へ半径方向に突出するように設けられている。各係合片２１ｄの外形は、円板体２１ｂの中心部を中心とする円弧状に形成されている。また、各係合片２１ｄは、第１ハウジング部２１が円筒体２１ｃの軸回りに回転されるとき、回転方向の上流側に向かうに従い金属製多孔膜１側に近づくように傾斜する傾斜面２１ｅを有している。
第２ハウジング部２２には、金属製多孔膜１の第２主面１２に対向する位置に流体排出路２２ａが設けられている。具体的には、第２ハウジング部２２は、円板体２２ｂの中心部を貫通するように円筒体２２ｃの一端部が接続された構造を有する。円筒体２２ｃの内側が流体排出路２２ａとなる。
円板体２２ｂの外周部には、円筒体２２ｃとは逆方向に突出するように大径円筒体２２ｄが設けられている。円板体２２ｂと大径円筒体２２ｄとで囲まれた空間に、金属製多孔膜１と、第１ハウジング部２１の円板体２１ｂ及び係合片２１ｄと、弾性体３とが収容される。
大径円筒体２２ｄの上端部には、第１ハウジング部２１の係合片２１ｄ，２１ｄと係合可能な一対の被係合片２２ｅ，２２ｅが設けられている。一対の被係合片２２ｅ，２２ｅは、平面視において、円板体２２ｂの中心部を挟んで互いに対向する位置に、内方へ半径方向に突出するように設けられている。被係合片２２ｅと係合片２１ｄとは、係合片２１ｄが大径円筒体２２ｄの内側の空間に収容された状態で、第１ハウジング部２１が円筒体２１ｃの軸回りに（又は第２ハウジング部２２が円筒体２２ｃの軸回りに）回転されることにより互いに係合する。これにより、第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２との相対位置が固定される。
ここで、各係合片２１ｄには、前述したように傾斜面２１ｅが設けられている。このため、第１ハウジング部２１が円筒体２１ｃの軸回りに（又は第２ハウジング部２２が円筒体２２ｃの軸回りに）回転されるとき、被係合片２２ｅが傾斜面２１ｅを金属製多孔膜１側に押圧する。これにより、第１ハウジング部２１の円板体２１ｂが、第２ハウジング部２２の円板体２２ｂに近づく。従って、第１ハウジング部２１（又は第２ハウジング部２２）の回転量を調整することにより、金属製多孔膜１を内包する空間Ｓ１の厚さ（高さ）を調整可能になっている。すなわち、金属製多孔膜１を挟んで互いに対向する第１ハウジング部２１の表面と第２ハウジング部２２の表面との距離が調整可能に構成されている。
一方、被係合片２２ｅと係合片２１ｄとが係合した状態で、第１ハウジング部２１が円筒体２１ｃの軸回りに（又は第２ハウジング部２２が円筒体２２ｃの軸回りに）逆方向に回転されることにより、被係合片２２ｅと係合片２１ｄとの係合が外れる。これにより、第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２との取り外しが可能になる。
また、円板体２２ｂの外周部より内側には、金属製多孔膜１及び弾性体３の面方向の移動を規制する突起部２２ｆが設けられている。突起部２２ｆは、例えば、環状に形成されている。金属製多孔膜１及び弾性体３は、突起部２２ｆの内側に配置されて位置決めされる。その後、被係合片２２ｅと係合片２１ｄとが係合するように第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２とが取り付けられることで、金属製多孔膜１及び弾性体３は空間Ｓ１に内包される。突起部２２ｆの長さは、弾性体３の弾性力を機能させるため、弾性体３及び金属製多孔膜１の合計厚さよりも短く設定されている。
第１ハウジング部２１及び第２ハウジング部２２の材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、ポリアセタール、ポリエーテルイミド、透明樹脂が挙げられる。
弾性体３は、図２又は図３に示すように、第１弾性部材３１と第２弾性部材３２とで構成されている。第１弾性部材３１は、金属製多孔膜１の第１主面１１の外周部と第１ハウジング部２１との隙間に設けられている。第２弾性部材３２は、金属製多孔膜１の第２主面１２の外周部と第２ハウジング部２２との隙間に設けられている。
第１弾性部材３１及び第２弾性部材３２は、環状に形成されている。また、第１弾性部材３１は、平坦面３１ａを備え、当該平坦面３１ａで金属製多孔膜１の第１主面１１の外周部と面接触するように設けられている。第２弾性部材３２は、平坦面３２ａを備え、当該平坦面３２ａで金属製多孔膜１の第２主面１２の外周部と面接触するように設けられている。本実施の形態において、第１弾性部材３１及び第２弾性部材３２は、非弾性変形状態において、断面が矩形に形成されている。
第１弾性部材３１及び第２弾性部材３２は、金属製多孔膜よりも厚さが厚く形成されている。第１弾性部材３１及び第２弾性部材３２の厚さは、金属製多孔膜の厚みを下回らない範囲で、例えば、１０μｍ以上１０ｍｍ以下である。第１弾性部材３１及び第２弾性部材３２の材料としては、例えば、シリコン製樹脂などの樹脂材料や、ニトリルゴム、ブタジエンゴムなどのゴム材料が挙げられる。本実施の形態において、第１弾性部材３１と第２弾性部材３２には、同じ部材（寸法、材質等）が用いられている。
本実施の形態によれば、金属製多孔膜１の外周部１Ａとハウジング２との隙間に設けられた弾性体３を備えるので、当該隙間を弾性体３により封止して、流体に含まれる濾過対象物が通過することを抑えることができる。これにより、従来の構成よりも濾過効率を向上させることができる。また、金属製多孔膜１の外周部１Ａとハウジング２との隙間に弾性体３を設けることで、金属製多孔膜１の寸法精度を高くする必要性を抑えることができる。すなわち、金属製多孔膜１とハウジング２との隙間に剛体を設けた場合には、剛体は変形しないため、金属製多孔膜１の厚さを前記隙間の寸法通りにする必要がある。これに対して、金属製多孔膜１とハウジング２との隙間に弾性体３を設けた場合には、金属製多孔膜１の厚さが前記隙間の寸法と多少異なっていても、弾性体３自身が変形することで、金属製多孔膜１を前記隙間に収容することができる。その結果、金属製多孔膜１をハウジング２内の空間Ｓ１に固定できる。
また、本実施の形態によれば、金属製多孔膜１は、外周部１Ａを第１弾性部材３１と第２弾性部材３２とで挟持された状態でハウジング２に内包されている。これにより、第１弾性部材３１及び第２弾性部材３２の一方又は両方を剛体とする構成よりも、金属製多孔膜１の外周部１Ａに係る負荷を軽減することができる。その結果、金属製多孔膜１として厚みの薄いもの（例えば、０．０５μｍ）を使用することが可能になる。また、金属製多孔膜１を内包するハウジング２の内表面（第１弾性部材３１の平坦面３１ａ及び第２弾性部材３２の平坦面３２ａと接触する面）に表面粗さがある場合であっても、第１弾性部材３１及び第２弾性部材３２の弾性力によって、当該表面粗さを吸収することができる。その結果、ハウジング２の内表面の表面粗さによって金属製多孔膜１が変形することを抑えることができる。
また、本実施の形態によれば、流体流入路側に第１弾性部材３１が設けられているので、金属製多孔膜１の第１主面１１で濾過された濾過対象物を第１弾性部材３１の内周面と金属製多孔膜１の第１主面１１とで形成される空間に蓄積することができる。これにより、濾過処理量を増加させることができる。
また、本実施の形態によれば、第１弾性部材３１と第２弾性部材３２とは、金属製多孔膜１よりも厚さが厚く構成されている。この構成によれば、厚さが薄い金属製多孔膜１を、厚さが厚い第１弾性部材３１と第２弾性部材３２とで挟持することにより、金属製多孔膜１をハウジング２内の空間Ｓ１に固定できる。
また、本実施の形態によれば、第１弾性部材３１は、平坦面３１ａで金属製多孔膜１の第１主面１１の外周部と面接触するように構成されている。これにより、第１弾性部材３１として断面が円形のＯリングを使用する場合に比べて、第１弾性部材３１と金属製多孔膜１の第１主面１１の外周部とを密着させることができ、第１弾性部材３１と金属製多孔膜１の第１主面１１の外周部との間を流体が通ることを一層抑えることができる。
また、本実施の形態によれば、流体排出路側に第２弾性部材３２が設けられているので、流体排出路側から流体を供給して金属製多孔膜１の第１主面１１で濾過された濾過対象物を金属製多孔膜１から除去（いわゆる逆洗）することを容易に行うことができる。
また、本実施の形態によれば、第２弾性部材３２は、平坦面３２ａで金属製多孔膜１の第２主面１２の外周部と面接触するように構成されている。これにより、第２弾性部材３２として断面が円形のＯリングを使用する場合に比べて、第２弾性部材３２と金属製多孔膜１の第２主面１２の外周部とを密着させることができ、第２弾性部材３２と金属製多孔膜１の第２主面１２の外周部との間を流体が通ることを一層抑えることができる。
また、本実施の形態によれば、第１弾性部材３１と第２弾性部材３２には同じ部材が用いられているので、第１弾性部材３１と第２弾性部材３２とを区別する必要がない。これにより、濾過フィルタデバイスの製造を容易にすることができる。
また、本実施の形態によれば、ハウジング２が互いに着脱自在な第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２とで構成されているので、第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２とを取り外すことにより、金属製多孔膜１を交換することができる。また、金属製多孔膜１で濾過した濾過対象物を顕微鏡等で観察することができる。
また、本実施の形態によれば、金属製多孔膜１を挟んで互いに対向する第１ハウジング部２１の表面と第２ハウジング部２２の表面との距離が調整可能に構成されている。これにより、ハウジング２の寸法精度を高くする必要性を一層抑えることができる。また、弾性体３として様々な弾性率のものを使用することができる。
なお、本実施の形態では、濾過対象物が液体に含まれる生物由来物質であるとしたが、本発明はこれに限定されない。濾過対象物は、気体に含まれる物質であってもよい。すなわち、濾過対象物は、流体に含まれる物質であればよく、例えば、空気中に含まれるＰＭ２．５であってもよい。
また、本実施の形態では、金属製多孔膜１は、液体から生物由来物質を濾過するために使用されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、金属製多孔膜１は、液体を濃縮するために使用されてもよい。
また、本実施の形態では、第１弾性部材３１と第２弾性部材３２とが同じ部材であるとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図５に示すように、第１弾性部材３１の厚さを第２弾性部材３２の厚さよりも厚くしてもよい。この構成によれば、第１弾性部材３１の内周面と金属製多孔膜１の第１主面１１とで形成される空間の容積を大きくすることができる。これにより、第１弾性部材３１の内周面と金属製多孔膜１の第１主面１１とで形成される空間における濾過対象物の蓄積量を増加させることができる。
また、本実施の形態では、第１弾性部材３１と第２弾性部材３２とで弾性体３を構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、金属製多孔膜１で濾過対象物の濾過のみを行い、逆洗を行わないような場合には、図６に示すように、弾性体３は第１弾性部材３１のみで構成されてもよい。
また、本実施の形態では、第１弾性部材３１の断面が矩形であるとしたが、本発明はこれに限定されない。第１弾性部材３１は、例えば、図７に示すように、金属製多孔膜１の第１主面１１から遠ざかるに従って開口面積が大きくなるようにテーパ状に形成されてもよい。この構成によれば、第１弾性部材３１の内周面と金属製多孔膜１の第１主面１１とで形成される空間の容積を大きくすることができる。これにより、第１弾性部材３１の内周面と金属製多孔膜１の第１主面１１とで形成される空間における濾過対象物の蓄積量を増加させることができる。また、流体流入路２１ａを流れる流体が金属製多孔膜１に向けて流れるように誘導することができる。
また、本実施の形態では、第２弾性部材３２の断面が矩形であるとしたが、本発明はこれに限定されない。第２弾性部材３２は、例えば、図７に示すように、金属製多孔膜１の第２主面１２から離れるに従って開口面積が大きくなるようにテーパ状に形成されてもよい。この構成によれば、逆洗する際に、流体排出路２２ａを逆流する流体が金属製多孔膜１に向けて流れるように誘導することができる。
また、本実施の形態では、第１弾性部材３１及び第２弾性部材３２の外形が金属製多孔膜１の外形と一致するように構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図８に示すように、第１弾性部材３１と第２弾性部材３２とは、それぞれの外形が金属製多孔膜１の外形よりも大きく形成され、金属製多孔膜１の外側で互いに接触するように構成されてもよい。この構成によれば、例えば、第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２とを取り付ける際に金属製多孔膜１の外周部１Ａに回転力が加えられた場合でも、金属製多孔膜１の外周部１Ａに係る負荷を軽減することができる。その結果、金属製多孔膜１が破れることを抑えることができる。
また、本実施の形態では、係合片２１ｄと被係合片２２ｅとを係合させることにより、第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２との相対位置を固定したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２との相対位置を固定するクランプ部材を別途設けてもよい。
また、本実施の形態では、ハウジング２を第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２の２つの部材で構成されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。ハウジング２は、３つ以上の部材で構成されてもよい。
（実施例１）
次に、実施例１に係る濾過フィルタデバイスについて説明する。
次に、実施例１に係る濾過フィルタデバイスについて説明する。
まず、第２ハウジング部２２の円板体２２ｂ上に第２弾性部材３２、金属製多孔膜１、第１弾性部材３１を順に積層した後、係合片２１ｄと被係合片２２ｅとを係合させ、図１又は図２に示す濾過フィルタデバイスを作製した。
ここで、第１ハウジング部２１及び第２ハウジング部２２の材料は、透明樹脂とした。第１ハウジング部２１の円板体２１ｂの直径は２４ｍｍとした。円筒体２１ｃの外径は６ｍｍ、内径は４ｍｍ、長さは１０ｍｍとした。第２ハウジング部２２の円板体２２ｂの直径は３４ｍｍとし、円筒体２２ｃの外径は６ｍｍ、内径は４ｍｍ、長さは１０ｍｍとした。大径円筒体２２ｄの外径は３４ｍｍ、内径は３０ｍｍ、高さは７．１５ｍｍとした。また、第１ハウジング部２１の円筒体２１ｃの外端部から第２ハウジング部２２の円筒体２２ｃの外端部までの長さは２５ｍｍとした。第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２との間の空間Ｓ１の厚さは１．８ｍｍとした。
金属製多孔膜１の直径は１５ｍｍ、厚さは２０μｍとした。金属製多孔膜１の貫通孔１３は一辺が１．９μｍの正方形の孔とした。金属製多孔膜１を囲む突起部２２ｆの内径は１６ｍｍとした。
第１弾性部材３１及び第２弾性部材３２の材料は、シリコン製樹脂とした。第１弾性部材３１及び第２弾性部材３２の外径は１５．５ｍｍ、内径は１３ｍｍ、厚さは１ｍｍとした。
このようにして作製した実施例１に係る濾過フィルタデバイスの流体流入路２１ａに、直径５μｍの標準粒子を１×１０６個含む５ｍｌの液体を通過させ、その様子を目視で観察した。その結果、液体は、全て金属製多孔膜１を通過し、濾過されていない液体を確認することはできなかった。また、金属製多孔膜１を通過した液体の量を電子天秤で測定したところ、５ｍｇであった。また、金属製多孔膜１を通過した液体を粒度分布計で測定したところ、標準粒子を観測できなかった。
（比較例１）
弾性体３を備えないこと以外は実施例１に係る濾過フィルタデバイスと同様にして、比較例１に係る濾過フィルタデバイスを作製した。
弾性体３を備えないこと以外は実施例１に係る濾過フィルタデバイスと同様にして、比較例１に係る濾過フィルタデバイスを作製した。
このようにして作製した比較例１に係る濾過フィルタデバイスの流体流入路２１ａに、前記液体を通過させ、その様子を目視で観察した。その結果、前記液体の一部が金属製多孔膜１の外周部１Ａとハウジング２との隙間を通過する（液漏れがある）ことを確認した。
（比較例２）
弾性体３を備えないこと及び金属製多孔膜に代えてＰＴＦＥフィルタを用いたこと以外は実施例１に係る濾過フィルタデバイスと同様にして、比較例２に係る濾過フィルタデバイスを作製した。ＰＴＦＥフィルタとしては、Ｗｉｎｔｅｃ社製、型式ＴＦＧ−１１０、ポアサイズ１〜２μｍ、厚さ２５０μｍのフィルタを用いた。
弾性体３を備えないこと及び金属製多孔膜に代えてＰＴＦＥフィルタを用いたこと以外は実施例１に係る濾過フィルタデバイスと同様にして、比較例２に係る濾過フィルタデバイスを作製した。ＰＴＦＥフィルタとしては、Ｗｉｎｔｅｃ社製、型式ＴＦＧ−１１０、ポアサイズ１〜２μｍ、厚さ２５０μｍのフィルタを用いた。
このようにして作製した比較例２に係る濾過フィルタデバイスの流体流入路２１ａに、前記液体を通過させ、その様子を目視で観察した。その結果、前記液体の一部が金属製多孔膜１の外周部１Ａとハウジング２との隙間を通過する（液漏れがある）ことを確認した。この現象は、特に、流体流入路２１ａに液体が流入し始めた初期において顕著に発生した。
（比較例３）
弾性体３を備えないこと及び金属製多孔膜に代えて濾紙を用いたこと以外は実施例１に係る濾過フィルタデバイスと同様にして、比較例３に係る濾過フィルタデバイスを作製した。濾紙としては、Ｗｈａｔｍａｎ社製、グレード３ＭＭ Ｃｈｒ、厚さ３４０μｍのセルロース製濾紙を用いた。
弾性体３を備えないこと及び金属製多孔膜に代えて濾紙を用いたこと以外は実施例１に係る濾過フィルタデバイスと同様にして、比較例３に係る濾過フィルタデバイスを作製した。濾紙としては、Ｗｈａｔｍａｎ社製、グレード３ＭＭ Ｃｈｒ、厚さ３４０μｍのセルロース製濾紙を用いた。
このようにして作製した比較例３に係る濾過フィルタデバイスの流体流入路２１ａに、前記液体を通過させ、その様子を目視で観察した。その結果、濾紙の吸水性によって濾紙が厚さ方向に膨張することを確認した。また、金属製多孔膜１を通過した液体の量を電子天秤で測定したところ、４．８ｍｇであった。すなわち、０．２ｍｇの液体が濾紙に吸水されたことを確認した。
（実施例２）
金属製多孔膜１の厚さを２μｍに変更するとともに、第１ハウジング部２１の回転量を増加させた以外は実施例１に係る濾過フィルタデバイスと同様にして、実施例２に係る濾過フィルタデバイスを作製した。
金属製多孔膜１の厚さを２μｍに変更するとともに、第１ハウジング部２１の回転量を増加させた以外は実施例１に係る濾過フィルタデバイスと同様にして、実施例２に係る濾過フィルタデバイスを作製した。
このようにして作製した実施例２に係る濾過フィルタデバイスの流体流入路２１ａに、細胞ＨＬ６０を１×１０６個含む５ｍｌの細胞培養液を通過させた。その後、第１ハウジング部２１を第２ハウジング部２２から取り外し、前記細胞培養液を濾過した金属製多孔膜１を取り出して、顕微鏡で観察した。その結果、金属製多孔膜１上に濾過された細胞を簡単に観察することができた。
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
本発明は、生物由来物質やＰＭ２．５などの流体に含まれる濾過対象物を濾過する濾過フィルタデバイスに有用である。
１ 金属製多孔膜
１Ａ 外周部
２ ハウジング
３ 弾性体
１１ 第１主面
１２ 第２主面
１３ 貫通孔
２１ 第１ハウジング部
２１ａ 流体流入路
２１ｂ 円板体
２１ｃ 円筒体
２１ｄ 係合片
２１ｅ 傾斜面
２２ 第２ハウジング部
２２ａ 流体排出路
２２ｂ 円板体
２２ｃ 円筒体
２２ｄ 大径円筒体
２２ｅ 被係合片
２２ｆ 突起部
３１ 第１弾性部材
３１ａ 平坦面
３２ 第２弾性部材
３２ａ 平坦面
１Ａ 外周部
２ ハウジング
３ 弾性体
１１ 第１主面
１２ 第２主面
１３ 貫通孔
２１ 第１ハウジング部
２１ａ 流体流入路
２１ｂ 円板体
２１ｃ 円筒体
２１ｄ 係合片
２１ｅ 傾斜面
２２ 第２ハウジング部
２２ａ 流体排出路
２２ｂ 円板体
２２ｃ 円筒体
２２ｄ 大径円筒体
２２ｅ 被係合片
２２ｆ 突起部
３１ 第１弾性部材
３１ａ 平坦面
３２ 第２弾性部材
３２ａ 平坦面
Claims (14)
- 金属製多孔膜と、
前記金属製多孔膜を内包し、前記金属製多孔膜の第１主面に対向するように設けられた流体流入路と、前記金属製多孔膜の第２主面に対向するように設けられた流体排出路とを有するハウジングと、
前記金属製多孔膜の外周部と前記ハウジングとの隙間に設けられた弾性体と、
を備える、濾過フィルタデバイス。 - 前記弾性体は、前記金属製多孔膜の第１主面の外周部と前記ハウジングとの隙間に設けられた第１弾性部材と、前記金属製多孔膜の第２主面の外周部と前記ハウジングとの隙間に設けられた第２弾性部材とで構成されている、請求項１に記載の濾過フィルタデバイス。
- 前記第１弾性部材と前記第２弾性部材とは、前記金属製多孔膜よりも厚さが厚い、請求項２に記載の濾過フィルタデバイス。
- 前記第１弾性部材と前記第２弾性部材とは、同じ部材である、請求項２又は３に記載の濾過フィルタデバイス。
- 前記第１弾性部材は、前記第２弾性部材よりも厚さが厚い、請求項２〜４のいずれか１つに記載の濾過フィルタデバイス。
- 前記第１弾性部材は、環状の部材であり、内周面が前記金属製多孔膜の第１主面から離れるに従って開口面積が大きくなるようにテーパ状に形成されている、請求項２〜５のいずれか１つに記載の濾過フィルタデバイス。
- 前記第２弾性部材は、環状の部材であり、内周面が前記金属製多孔膜の第２主面から離れるに従って開口面積が大きくなるようにテーパ状に形成されている、請求項２〜６のいずれか１つに記載の濾過フィルタデバイス。
- 前記第１弾性部材と前記第２弾性部材とは、それぞれの外形が前記金属製多孔膜の外形よりも大きく形成され、前記金属製多孔膜の外側で互いに接触している、請求項２〜７のいずれか１つに記載の濾過フィルタデバイス。
- 前記第１弾性部材は、平坦面を備え、当該平坦面で前記金属製多孔膜の第１主面の外周部と面接触する、請求項２〜８のいずれか１つに記載の濾過フィルタデバイス。
- 前記第２弾性部材は、平坦面を備え、当該平坦面で前記金属製多孔膜の第２主面の外周部と面接触する、請求項２〜９のいずれか１つに記載の濾過フィルタデバイス。
- 前記弾性体は、前記金属製多孔膜の第１主面の外周部と前記ハウジングとの隙間に設けられた第１弾性部材で構成されている、請求項１に記載の濾過フィルタデバイス。
- 前記弾性体は、樹脂材料又はゴム材料で構成されている、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の濾過フィルタデバイス。
- 前記ハウジングは、前記流体流入路が設けられた第１ハウジング部と、前記流体排出路が設けられた第２ハウジング部の少なくとも２つの部材で構成され、前記第１ハウジング部と第２ハウジング部とは互いに着脱自在に構成されている、請求項１〜１２のいずれか１つに記載の濾過フィルタデバイス。
- 前記金属製多孔膜を挟んで互いに対向する前記第１ハウジング部の表面と第２ハウジング部の表面との距離が調整可能に構成されている、請求項１３に記載の濾過フィルタデバイス。
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