JP2005523143A - 濾過カセットにおける形作られた流れ分布 - Google Patents

Abstract

【課題】 濾過カセット内でのデッドスポットの低減。
【解決手段】 本発明では、封止樹脂が多孔性スクリーンによって画成される主な通路に突出すように封止樹脂を流して、濾過カセット内の封止開口部のリーディングエッジ周辺のフローダイナミクスを改善する。封止樹脂は各通路内で少なくとも流路の端部を画成する。望ましくは、封止樹脂は通路内に延在し、通路の液体の不均一な流れの形成を大幅に低減又は解消する。多孔性メッシュは、流路内の所望の位置に真空ドローを行う間、樹脂を導くように形成された開口部を画成することができる。多孔性メッシュはさらに、形成された周縁部を含み、これも流動性樹脂を多孔性メッシュにドローするのに役立ち、さらに、液体の不均一な流れの形成を大幅に低減又は解消する流路を画成することができる。

Description

本発明は一般に濾過装置の分野に関する。さらに具体的には、本発明は、形作られた流れ分布をもつ濾過カセットに関する。

カセット濾過装置は、生物医薬品加工、血液製剤からのウィルス除去、水の浄化などの多くのハイテクフィルタ用途で標準品となっている。カセットフィルタは当技術分野で周知であり、通例、複数のフィルタ要素を流動性樹脂樹脂で選択的に結合して、それらの間に供給液、濾液、保持液の流れを分配するための内部流路を画成したものである。典型的には、流路は、フィルタ要素を互いに離間させる働きをする適当な開口部をもったポリマー系スクリーン又はプレートである。分配層の形成にポリマースクリーンを用いると、高度の流れの均一性がもたらされるだけでなく、液体に加わる剪断を良好に制御できる。先行技術の濾過カセットの具体例は、米国特許第４７１５９５５号（Ｆｒｉｅｄｍａｎ）、同第５８６６９３０号（Ｋｏｐｆ）に記載されており、その教示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす。

典型的なカセットの製造では、まずフロースクリーン及び濾過膜を各々カセットの形状にカットする。濾液サブアセンブリ及び保持液サブアセンブリを作成し、部材にカットされた所定の穴の周囲に流動性樹脂を引き込んで流れを遮る。濾液スクリーンサブアセンブリは、各々の主面上に配置された濾過膜を有する細長い平面状濾液スクリーンを含んでいる。これらの濾液スクリーンサブアセンブリの各部材は、集成カセットを通して供給液、濾液又は保持液のいずれかを流すための位置合わせされた開口部を画成する。濾液スクリーンサブアセンブリの場合、供給液流及び保持液流の分配に用いられる開口部は樹脂で遮断され、これらの流れが濾液スクリーンに近寄らずに開口部を通過できるようになっている。供給液及び保持液サブアセンブリは、各々単一の供給液スクリーン又は保持液スクリーンのみからなり、濾液アセンブリと対合させるための同様に位置合わせした開口部を含む。供給液及び保持液サブアセンブリにおいては、濾液の流れを分配するために用いられる穴は、供給液／保持液の流れとの混合を防ぐため周囲が流動性樹脂で封止される。これらのサブアセンブリを積み重ねると、供給液及び保持液の流れから濾液の流れを隔離するのに適合した複数の穴が貫通した濾過カセットが得られる。これらのサブアセンブリのスタックは、機械的健全性を与えるとともに、動作に必要なすべての流路を完全に画成するため、その周囲も流動性樹脂で封止される。

これらの各工程における流動性樹脂の適用は３工程で行われる。最初に、複数の供給液／保持液スクリーンを、それらの間に不透性スペーサを挟み込んでモールド内で積み重ねる。重なり合った濾液開口部で形成される細長い各キャビティ内に流動性樹脂を注入する。次いでスクリーンのスタックの周囲でモールドを閉じ、モールドキャビティを真空に引いて樹脂をスクリーン内に充分に引き込んで、開口部周囲に流体封止性ガスケットシールを形成する。第二に、複数の濾液サブアセンブリを、隣接サブアセンブリ間に不透性スペーサ層を挟み込んでモールド内で積み重ねる。重なり合った供給液及び保持液開口部で形成される細長い各キャビティ内に流動性樹脂を注入する。サブアセンブリのスタックの周囲でモールドを閉じ、モールドキャビティを真空に引いて樹脂をスクリーン内に充分に引き込んでこれらの開口部の周囲に液体シールを形成する。樹脂が硬化すると、スクリーンと、上と下にある濾材は供給液／保持液開口部周囲で永久的に結合する。第三に、全カセットの最終封入工程では、すべてのサブアセンブリを適切にスタックしアセンブリ周囲に樹脂を導入することが必要とされる。ここでも、すべての開口部を通してアセンブリ内部を真空に引き、部品の周囲に樹脂を引き込んで、スタックを永久的に結合する。

図１及び図２に、濾過カセット１０の一般的構造及び動作を示す。カセット１０は、第一及び第二の不透性フィルム１６及び１８と第一及び第二の供給液／保持液サブアセンブリ１７及び１９と濾液サブアセンブリ２５からなるアセンブリ１４を囲む筐体１２を含む。供給液／保持液サブアセンブリ１７及び１９はそれぞれ細長い平面状の多孔性メッシュ又はスクリーン２０及び２２を含んでおり、２つの液体流を導くためのガスケット２１が組み込まれている。供給液／保持液スクリーン２０及び２２はそれぞれ第一及び第二の長い供給液／保持液通路３０及び３２、さらに供給液／保持液ポート３６及び３８と濾液ポート４０及び４２を画成する。濾液サブアセンブリ２５は、濾液スクリーン２８に部分的に付着した第一及び第二の濾過膜２４及び２６を含む。濾液スクリーン２８は長い濾液通路３４を画成し、濾液スクリーン２８と濾過膜２４及び２６は、第一及び第二の供給液／保持液ポート３６及び３８と第一及び第二の濾液ポート４０及び４２を画成する。サブアセンブリ２５はガスケット３１を含んでおり、このガスケット２５で供給液／保持液ポート３６及び２８を濾液通路３４から隔離する。ガスケット３１はさらに、濾過膜２４及び２６を濾液スクリーン２８に結合する役目も果たす。サブアセンブリ１７，１９，２５はこうして、供給液／保持液通路３０及び３２と液体連絡して延在する第一及び第二の供給液／保持液ポート３６及び３８からなる位置合わせされた開口部と、濾液通路３４と液体連絡して延在する第一及び第二の濾液ポート４０及び４２からなる位置合わせされた開口部を画成する。ガスケット２１及び３１は、カセット１０の供給液／保持液の流れを、濾液の流れから隔離する役目を果たす。濾過膜２４及び２６は、供給液の流れの濾過成分を供給液／保持液通路３０及び３２から濾液通路３４に通過させる。濾過膜２４及び２６は、好ましくは限外濾過フラットシート膜、精密濾過フラットシート膜からなる群から選択され、適宜、当技術分野で公知の通り非対称膜及び対称膜のいずれかを選択し得る。不透性フィルム１６及び１８は、適宜カセット１０からなくしてもよい。

図２に示すように、供給液はポート３６から供給され、通路３０及び３２を通って横断し、ポート３８から保持液として排出される。クロスフロー濾過は、供給液の濾過成分が供給液／保持液通路３０又は３２を通過して、濾過膜２４及び２６を横切って濾液通路３４に入り、濾液ポート４０及び４２から出る際に起こる。カセット１０から捕捉物質を洗浄するには、濾過膜２４及び２６に逆流させ、捕捉物質を供給液／保持液ポート３６及び３８のいずれか又は両方から回収すればよい。

カセットフィルタを始めとする多くの濾過装置の欠点は、「デッドスポット」その他の流れの不均一さができてしまうことである。図３は、多数の開口部を持つ供給液／保持液スクリーン５０の液体の流れを示す。スクリーン５０は、複数の長手方向に整列した第一の供給液／保持液開口部５４と第二の供給液／保持液開口部５６の間に延在する供給液／保持液通路５２を画成する。スクリーン５０は、複数の長手方向に整列した濾液開口部５８及び６０も画成する。スクリーン５０は供給液／保持液の流れをもたらすので、スクリーン５０は周縁部シール６２と各濾液開口部５８及び６０周囲の夾雑防止シール６４を含む。図３に示すように、通路５２の流れのパターンはデッドスポット６６又は不均一な流れの領域を生じ、そこでは順流又は逆流による剪断が低いため、収集された物質が堆積してしまう。

図４は、先行技術による多数の開口部をもつ濾液スクリーン７０の液体の流れを示す。スクリーン７０は、複数の横方向にオフセットした第一の供給液／保持液開口部７４と第二の供給液／保持液開口部７６の間に延在する濾液通路７２を画成する。スクリーン７０は、複数の横方向にオフセットした濾液開口部７８及び８０も画成する。スクリーン７０は供給液／保持液の流れをもたらすので、スクリーン７０は、周縁部シール８２と各濾液開口部７８及び８０周囲の夾雑防止シール８４を含む。図４に示すように、通路７２の流れのパターンはデッドスポット８６又は不均一な流れの領域を形成し、そこでは順流又は逆流のもたらす剪断が低いため収集された物質が堆積してしまう。

不均一な流れは、低剪断領域に濾過残渣が堆積し、例えばクロスフロー洗浄作用が不完全になってしまうことなど、フィルタの使用に関して幾つかの問題を生じる。こうした堆積は、 低剪断領域は均一な洗浄作用に付されないため、使用の間の濾過カセットの洗浄に問題を生じる。この現象により、膜領域の使用が不完全になり、洗浄が不完全なため１つの使用から次の使用の間に汚染が生じる。さらに用途によっては、捕捉された堆積物が、濾過カセットから回収する価値のある物質を表す場合もある。しかしこのように物質が捕捉されてしまうとユーザは回収できない。

濾過カセットの幾つかの領域は、種々の流れを分配するための流路内で液体ダイナミクスがあるため、流れが減る。ほとんどの顕著な問題は供給液層内で発生することが理解されるであろう。これには、層のコーナーに隣接する領域、濾過分配に対応するマニフォールド穴のシール近くの領域などが含まれる。
米国特許第４７１５９５５号明細書 米国特許第５８６６９３０号明細書

本発明は、内部で発生するデッドスポットを完全に除去しないまでも最小限にするような形状の流路を有する濾過カセットを提供することによって、先行技術の濾過カセットの欠点を克服する。本発明は、両端又は流れポートの間の長さ全体に流路を形成することに想到した。

本発明のカセットは、濾材と多孔性スクリーンの層を交互に含むように形成することができる。各多孔性スクリーンは、供給液／保持液通路又は濾液通路のいずれかを画成する。濾材及び多孔性スクリーンは各々、それぞれ重なり合うように位置を合わせて配置され、供給液／保持液通路及び濾液通路との液体の連絡が妨げないような複数の供給液／保持液開口部及び濾液開口部を画成する。封止樹脂は、濾材及び多孔性メッシュのエッジの周囲を封止するとともに、これらが画成する開口部を封止し、濾材を通しての供給液／保持液通路と濾液通路との液体の連絡だけが遮られるようにする。封止樹脂は、各通路内で液体流路の少なくとも端部を画成する。

本発明は、スクリーンが画成する主通路に突出するように封止樹脂を流して、封止開口部のリーディングエッジ周囲の流れのダイナミックスを改善する。望ましくは、封止樹脂は通路内に延在し、通路の液体の不均一な流れの形成を大幅に低減又は除去する。多孔性メッシュは、流路内の所望の位置に真空引き込みする際、樹脂の方向を決めるような形状の開口部を画成することができる。封止樹脂は、多孔性スクリーンの外側のエッジから流路に向かうか、スクリーンの内部ポートからスクリーンの内部及びエッジに向かうか、又はこの両方の組み合わせで流すことができる。多孔性メッシュはさらに、多孔性メッシュに樹脂を引き込むのに役立つ形状の周縁部を含み、さらに、液体の不均一な流れの形成を大幅に低減又は除去する流路を画成する。

さらに本発明では、スクリーンと組み合わせて、デッドスポットの形成を最小限に抑制又は完全に防ぐ形状の流路を形成できる形状のガスケットをスタンプすることによって、流路を形成することを想到した。

図５は、本発明の長い多孔性供給液／保持液スクリーン１１０を示す。これは好ましくは、相対する濾過膜の間、又は濾過膜と不透性フィルムの間で濾過カセットに組み込まれる。スクリーン１１０は、好ましくは、濾過用途に適した材料で形成され、典型的には、長さに渡って液体の流れを可能にするポリマー又は金属製のメッシュで形成される。スクリーン１１０は周縁部１１２を含み、長手方向に相対する複数の第一及び第二の濾液開口部１１４及び１１６を画成する。これは当技術分野で知られている通りである。スクリーン１１０は、第一及び第二の濾液開口部１１４と１１６の間に延在する長い濾液通路１１８を画成する。濾液開口部１１４及び１１６は円形の形状で示されている。スクリーン１１０は、長手方向に相対する複数の供給液／保持液開口部１２０及び１２２を画成する。周縁部シール１２４は通路１１８の境界となっている。供給液／保持液開口部１２０及び１２２は、開口部シール１２６が境界となっており、開口部シール１２６は通路１１８内に延在して、シール近辺にデッドスポットを生じさせずに均一な流れを示す複数の濾液流路１３０を画成する。

開口部シール１２６は、好ましくは、流路１３０の両端にテーパー状の形状を与えるように、収束／分岐エッジ１２６ａ及び１２６ｂを含む。エッジ１２６ａ及び１２６ｂは好ましくは、他の方法ではデッドスポットが形成される領域をシールが占めるように、エッジ１１２ａ及び１１２ｂに対して垂直ではない方向を向く。開口部シール１２６を、液体の流れを、隣接する開いた開口部に向けるか又はここから離す方向に向けるような形状にすることも考えられる。

開口部シール１２６の形状は、スクリーン１１０が画成する供給液／保持液開口部１２０及び１２２を、濾液通路１１８へ向かう突起部を含むように形成することによってもたらされる。供給液／保持液開口部１２０及び１２２の各々からスクリーンに流動性樹脂を引き込むと、シール１２６の形状が得られる。本発明では、スクリーン内の開口部周囲のシールの形状を、このシールが囲む開口部の形状に関連させることに想到した。図３及び図４に示すように、先行技術の円形の開口部周囲のシールの形状は、単に直径がより大きな環状の円である。本発明では、開口部を、開口部周囲に形成されるシールの形状が、これらのシールに隣接するデッドスポットを最小化するか又は除去するような形状にすることを想到した。

本発明はさらに、スクリーン１１０の周縁部１２４を、濾液スクリーンのコーナーの近くに発生するデッドスポットをさらに除去するような形状にすることを想到した。これらのコーナー領域では流量が少ないので、スクリーン１１０のうちこれらの部分も同様に使用率が低い。さらに、開口部に関して説明したように、流れがないため、残骸が堆積する。フィルタアセンブリ内に使用するスクリーンを適当な形にすることによって、本発明はさらに、各フィルタ要素の外縁部に流動性樹脂を流す最終の封止工程の間にこれらのデッドスポットを除去することを想到した。図５に示すように、スクリーン１１０はさらに、スクリーン１１０のコーナの近辺にノッチ１３２を画成し、エッジ１２４又は開口部１２０及び１２２のいずれかから樹脂を流す際にこの場所の周囲でスクリーン１１０のさらに内側に入り込めるようになっている。これによって、コーナーと関連する低流量という特性を防ぐことができる。

図６は、本発明の供給液／保持液スクリーン２１０を示す。供給液／保持液スクリーン２１０は、濾液スクリーン１１０と共にフィルタアセンブリ内に組み込まれるように設計され、好ましくは、相対する濾過膜の間、又は濾過膜と不透性フィルムの間に配置される。濾液スクリーン２１０は、濾液スクリーン１１０と同様な形状の周縁部２１２を組み込む。供給液／保持液スクリーン２１０はさらに、長手方向に相対する供給液／保持液開口部２１４及び２１６、及び、これらの間に延在する長い供給液／保持液通路２１８を画成する。濾液スクリーン２１０は、それぞれ供給液／保持液開口部２１４及び２１６の間に交互に配置される、長手方向に相対する濾液開口部２２０及び２２２を画成する。周縁部シール２２４は通路２１８の境界となっている。濾液開口部２１４及び２１６は開口部シール２２６が境界となっており、開口部シール２２６は通路２１８内に延在して、シール近くにデッドスポットを生じることなく均一な流れを示す複数の濾液流路２３０を画成する。シール２２６は、集成フィルタカセット内での供給液／保持液の流れと濾液の流れの混合を防ぐ。

図７は、本発明の形成されたシールを与えると考えられる種々の開口部の形状を画成するスクリーン３１０を示す。開口部３１２、３１４、３１６、３１８、３２０、３２２は各々、スクリーンの長手方向軸周囲だけで対称的であり、スクリーンが画成する通路に向かって延在するように示されている。各開口部は望ましくは、樹脂封止剤がスクリーンの中に流れ込み、形成された流路にテーパー状の端を与える形状である。流路の各端は、好ましくは、内部でのデッドスポットの形成を大幅に低減又は除去するような形状である。本発明はさらに、開口部の別の形状がスクリーンによって画成できることに想到した。その非限定的な具体例として、完全に非対称的な形状、３本の軸を中心として対称的な形状、及び、当業者であれば明らかな別の形状がある。さらに、本発明では、スクリーンが画成する、相対する供給液／保持液開口部及び濾液開口部が、長手方向に並ぶのではなく横方向にオフセットしてもよいと思料される。さらに、本発明では、開口部の形状とスクリーンの長手方向両端の形状を共同させ、フィルタカセットの通路の流路にデッドスポットが形成されることを大幅に低減するか又は別法として除去することも考えられる。

図１０は、本発明の濾液サブアセンブリで使用するための、封止された濾液スクリーン４１０の別の実施形態を示す。封止された濾液スクリーン４１０はスクリーン金型４１１及び周縁部シール４２４によって形成される。濾液スクリーン４１０は、長手方向に相対する供給液／保持液開口部４１４及び４１６を画成する。濾液スクリーン４１０は、それぞれ、供給液／保持液開口部４１４及び４１６の間に交互に配置される、長手方向に相対する濾液開口部４２０及び４２２を画成する。濾液スクリーン４１０はさらに、濾液開口部４２０及び４２２の間に延在する長い濾液通路４１８を画成する。周縁部シール４２４は通路４１８の境界となり、供給液／保持液開口部４１４及び４１６の境界となっている幾つかの開口部シール４２６を含む。開口部シール４２６は通路４１８の中に延在し、シール近くにデッドスポットを生じさせずに均一の流れを示す複数の供給液／保持液流路４３０を画成する。開口部シール４２６はさらに、供給液／保持液流路４３０に対して滑らかにテーパー状になった端４３０ａ及び４３０ｂを画成し、さらに、カセット内の開口部４１４及び４１６の近辺にデッドスポットが形成されることを最小化する。流路４３０の端４３０ａ及び４３０ｂは好ましくは、それぞれ、濾液開口部４２０及び４２２の周囲に密接に一致するような形状である。

図８は、封止された濾液スクリーン４１０を形成するために有用な濾液スクリーン金型４１１の第一の実施形態を示す。濾液スクリーン金型４１１は、形成された周縁部４１２と、形成された供給液／保持液開口部４１４及び４１６を組み込み、供給液／保持液開口部４１４及び４１６の周囲にシール４２４及び４２６を形成するのに役立つ。形成されたエッジ４１２が周囲の開口部シール４２６の形成を誘導するので、コーナーの供給液／保持液開口部４１４ａ及び４１６ａは円形の形状である。形成されたエッジ４１２は、濾液開口部４２０及び４２２に隣接した場所で、幾つかの外向きに開いたノッチ４３１を画成する。各ノッチ４３１は、１対の相対する長手方向のエッジ４３１ａ及び４３１ｂと、アーチ型のエッジ４３１ｃを含む。アーチ型のエッジ４３１ｃは全般に、隣接する濾液開口部４２０又は４２２の周囲に適切に一致する。ノッチ４３１により、濾液開口部４２０及び４２２に向かって封止剤が流れ、濾液開口部及び周縁部シール４２４の間にデッドスポットが形成されることを阻止する。形成されたエッジ４１２は、コーナーの供給液／保持液開口部４２４ａ及び４２６ａに隣接する横方向に開いたノッチ４３３を画成し、濾液通路４１８に重視剤を流して、周縁部シール４２４から延在するテーパー状のリーディングエッジ４２６ａを与える。形成された供給液／保持液開口部４１４及び４１６は、本明細書の教示にしたがった形状であり、濾液通路４１８に延在する開口部シール４２６を形成し、濾液の流れにデッドスポットが形成されることを防ぐ。

図９は、封止された濾液スクリーン４１０を形成するために有用な第二の濾液スクリーン金型４１１’を示す。スクリーン金型４１１’は、供給液／保持液開口部４１４及び４１６、濾液通路４１８、濾液開口部４２０及び４２２を画成する。スクリーン金型４１１’は、中央の供給液／保持液開口部４１４及び４１６と、コーナーの供給液／保持液開口部４１４ａ及び４１６ａを形成することだけで、所望の形状を周縁部シール４２４及び開口部シール４２６に付与する。コーナーの供給液／保持液開口部４１４ａ及び４１６ａは、中央の供給液／保持液開口部４１４及び４１６と異なる形状を組み込み、周縁部４２４から濾液通路４１８に延在するテーパー状のリーディングエッジを与える。中央の供給液／保持液開口部４１４及び４１６は長い開口部であり、濾液通路４１８に向かって延在する楔型の部分４５０と、隣接する濾液開口部４２０及び４２２のうち１つの周囲に延在する、相対する第一及び第二の脚部４５２及び４５４を含む。部分４５０は開口部シール４２６のテーパー状リーディングエッジを与え、部分４５２及び４５４は、通路端４３０ａ又は４３０ｂのテーパー状の形状を与える。コーナーの供給液／保持液開口部４１４ａ及び４１６ａは非対称な形状で、開口部シール部２４６ａを形成する。コーナーの供給液／保持液開口部４１４ａ及び４１６ａは、通路４１８及び隣接するエッジ４１２に向かって斜めに延在する楔部分４５６と、隣接する濾液開口部４２０及び４２２の周囲に斜めに延在する脚部４５８を含む。部分４５６及び４５８は、それぞれのコーナー開口部から相対して実質的に対角線に延在する。

図１３は、本発明の供給液／保持液サブアセンブリに使用するための、封止された供給液／保持液スクリーン５１０の別の実施形態を示す。封止された濾過供給液／保持液スクリーン５１０は、長い多孔性スクリーン５１１及び周縁部シール５２４から形成される。スクリーン５１１は、長手方向に相対する供給液／保持液開口部５１４及び５１６を画成する。濾液スクリーン５１１は、それぞれ、供給液／保持液開口部５１４及び５１６の間に交互に配置された長手方向に相対する濾液開口部５２０及び５２２を画成する。供給液／保持液スクリーン５１１はさらに、濾液開口部５２０及び５２２の間に延在する、長い濾液通路５１８を画成する。周縁部シール５２４は通路５１８の境界となっている。供給液／保持液開口部５１４及び５１６は開口部シール５２６が境界となっており、開口部シール５２６は通路５１８の中に延在して、シールの近くにデッドスポットを生じさせずに均一な流れを示す複数の供給液／保持液流路５３０を画成する。開口部シール５２６はさらに、供給液／保持液流路５３０に対して滑らかにテーパー状になった端５３０ａ及び５３０ｂを画成し、さらにカセット内のデッドスポットの形成を最小化する。流路５３０の端５３０ａ及び５３０ｂは、好ましくは、濾液開口部５２０及び５２２の環状のエッジの周囲に密接に一致するような形状である。

図１１は、封止された供給液／保持液スクリーン５１０を形成するのに有用な供給液／保持液スクリーン金型５１１の第一の実施形態を示す。供給液／保持液スクリーン金型５１１は、形成された周縁部５１２、円形の供給液／保持液開口部５１４及び５１６、形成された濾液開口部５２０及び５２２を組み込み、周縁部シール５２４及び５２６の形成に役立つ。形成されたエッジ５１２は、供給液／保持液開口部５１４及び５１６に隣接した場所で幾つかの外向きに開いたノッチ５３１を画成する。各ノッチ５３１は、１対の相対する長手方向のエッジ５３１ａ及び５３１ｂと、アーチ型のエッジ５３１ｃを含み、アーチ型のエッジ５３１ｃは全般に、隣接する供給液／保持液開口部５１４及び５１６の周囲に適切に一致する。ノッチ５３１によって、供給液／保持液開口部５１４及び５１６に向かって樹脂が流れ、供給液／保持液開口部と周縁部シール５２４の間にデッドスポットが形成されることを防ぐ。スクリーン５１１は、相対する線形エッジ５４１及びアーチ型のエッジ５４３を組み込みコーナーの供給液／保持液開口部周囲の封止剤の流れに適応するための、外向きに開いたノッチ５３３ａからｄを画成する。形成された濾液開口部５２０及び５２２は、本明細書の教示に従った形状であり、開口部シール５２６を供給液／保持液通路５１８の中に延ばし、濾液の流れにデッドスポットが形成されることを防ぐ。

図１２は、封止された供給液／保持液スクリーン５１０を形成するために有用な第二の供給液／保持液スクリーン金型５１１’を示す。スクリーン金型５１１’は、供給液／保持液開口部５１４及び５１６、供給液／保持液通路５１８、濾液開口部５２０及び５２２を画成する。スクリーン金型５１１’は、濾液開口部５２０及び５２２を形成するだけで、周縁部シール５２４及び開口部シール５２６に所望の形状を与える。濾液開口部５２０及び５２２は長い開口部で、供給液／保持液通路５１８に向かって延在する楔形の部分５５０と、隣接する供給液／保持液開口部５１４又は５１６のうち１つの周囲に各々延在する、相対する第一及び第二の脚部５５２及び５５４を含む。部分５５０は開口部シール５２６のテーパー状リーディングエッジを与え、部分５５２及び５５４は、通路端５３０ａ又は５３０ｂのテーパー形状を与える。

図１４は、先行技術のフィルタカセットに使用するための別のスクリーン６１０を示す。スクリーン６１０は、長手方向に相対する供給液／保持液開口部６１４及び６１６の行と、横方向に相対する濾液開口部６２０及び６２２の行を画成する多孔性で平面状の部材である。図１５は、先行技術の供給液／保持液サブアセンブリで使用するように封止された図１４のスクリーン６１０を示す。スクリーン６１０は周縁部シール６２４を組み込み、濾液開口部６２０及び６２２の各々の周囲に環状のシール６２６を含む。隣接する環状のシール６２６は、物質が集積し、仕上がったカセットをバックフラッシュしても回収できないデッドスポットを形成する傾向のある空隙６２７を間に画成する。同様に、図１６は、先行技術の濾液サブアセンブリで使用するように封止された図１４のスクリーン６１０を示す。ここでは、スクリーン６１０は周縁部シール６６４を組み込み、濾液開口部６２０及び６２２の各々の周囲に環状シール６６６を含む。隣接する環状シール６６６は、物質が集積し、仕上がったカセットをバックフラッシュしても回収できないデッドスポットを形成する傾向のある空隙６６７を間に画成する。

図１７は、本発明のさらに別の供給液／保持液スクリーン金型７１１を示す。スクリーン７１１は多孔性で平面状の部材であり、長手方向に相対する供給液／保持液開口部７１４及び７１６の行、横方向に相対する濾液開口部７２０及び７２２の行、長い供給液／保持液通路７１８を画成する。供給液／保持液開口部７１４及び７１６は円形に形成されるが、濾液開口部７２０及び７２２は、円形の部分７２０ａ及び７２２ａと、相対して延在する脚部７２０ｂ、７２０ｃ、７２２ｂ、７２２ｃをそれぞれ含む。脚部７２０ｂ、７２０ｃ、７２２ｂ、７２２ｃは、それぞれ、円形の部分７２０ａ、７２２、供給液／保持液通路７１８の間に位置する。

図１８は、本発明の供給液／保持液サブアセンブリに使用する、供給液／保持液スクリーン金型７１１を組み込んだ、封止された供給液／保持液スクリーン７１０を示す。供給液／保持液スクリーン７１０は周縁部シール７２４を組み込み、濾液開口部７２０及び７２２の各々の周囲に環状のシール７２６を含む。供給液／保持液スクリーンの隣接する環状のシール７２６は、間に空隙７２７を画成する。供給液／保持液スクリーン７１０はさらに、供給液／保持液通路７１８から空隙７２７を隔離する遮断シール部材７２９を含む。遮断シール部材７２９は、各濾液開口部７２０及び７２２の脚部７２０ｂ、７２０ｃ、７２２ｂ、７２２ｃに延びた封止剤から形成される。これによって、遮断シール部材７２９は、空隙７２７が、開口部７１４及び７１６の間の供給液／保持液の流れにデッドスポットを形成することを防ぐ。

図１９は、本発明のさらに別の濾液スクリーン金型８１１を示す。スクリーン８１１は多孔性の平面状の部材であり、長手方向に相対する供給液／保持液開口部８１４及び８１６の行、横方向に相対する濾液開口部８２０及び８２２の行、長い供給液／保持液通路８１８を画成する。濾液開口部８２０及び８２２は円形の形状に形成され、供給液／保持液開口部８１４及び８１６は、円形の部分８１４ａ、８１６ａ、相対方向に延在する脚部８１４ｂ、８１４ｃ、８１６ｂ、８１６ｃをそれぞれ含む。脚部８１４ｂ、８１４ｃ、８１６ｂ、８１６ｃはそれぞれ、円形部８１４ａ、８１６ａと、供給液／保持液通路８１８の間に位置する。

図２０は、本発明の供給液／保持液サブアセンブリで使用するための濾液スクリーン金型８１１を組み込んだ封止濾液スクリーン８１０を示す。濾液スクリーン８１０は周縁部シール８２４を組み込み、供給液／保持液開口部８１４及び８１６の各々の周囲に環状シール８２６を含む。隣接する環状シール８２６は間に空隙８２７を画成する。供給液／保持液スクリーン８１０はさらに、濾液通路８１８から空隙８２７を隔離する遮断シール部材８２９を含む。遮断シール部材８２９は、各供給液／保持液開口部８１４及び８１６の脚部８１４ｂ、８１４ｃ、８１６ｂ、８１６ｃに延ばした封止剤から形成される。これによって、遮断シール部材８２９は空隙８２７が、開口部８２０と８２２の間の供給液／保持液の流れにデッドスポットを形成することを防ぐ。

図２１は、先行技術のフィルタカセットに使用されるさらに別のスクリーンを示す。スクリーン金型９１１は長い平面状の多孔性部材であって、第一及び第二の供給液／保持液開口部９１４及び９１６、第一及び第二の濾液開口部９２０及び９２２、この間の長い通路９１８を画成する。図２２は、先行技術の供給液／保持液サブアセンブリ内で使用する、封止スクリーン金型９１１で形成された封止供給液／保持液スクリーン９１０を示す。供給液／保持液スクリーン９１０は、スクリーン金型９１１の周囲に周縁部シール９２４、濾液開口部９２０及び９２２の周囲に第一及び第二の環状シール９２６及び９２８をそれぞれ組み込む。図２３は、先行技術の濾液サブアセンブリで使用する、封止スクリーン金型９１１で形成された封止された濾液スクリーン９５０を示す。濾液スクリーン９５０はスクリーン金型９１１の周囲に周縁部シール９５４、供給液／保持液開口部９１４及び９１６の間に第一及び第二の環状シール９５６及び９５８をそれぞれ組み込む。

図２４は、本発明の供給液／保持液サブアセンブリで使用する、さらに別の封止された供給液／保持液スクリーン１０１０を示す。供給液／保持液スクリーン１０１０は、長い多孔性の平面状の本体１０１１及び周縁部シール１０２４を含む。スクリーン１０１１は、長手方向に相対し横方向にオフセットした第一及び第二の供給液／保持液開口部１０１４及び１０１６と、濾液開口部１０２０及び１０２２を画成する。供給液／保持液スクリーン１０１１はさらに、供給液／保持液開口部１０１４及び１０１６の間に延在する長い供給液／保持液通路１０１８を画成する。周縁部シール１０２４は通路１０１８の境界となり、濾液開口部１０２０及び１０２２は開口部シール１０２６が境界となる。開口部シール１０２６は通路１０１８の中に延在し、開口部シールの近くでデッドスポットを生じることなく均一な流れを示す供給液／保持液流路１０３０を画成する。開口部シール１０２６はさらに、供給液／保持液流路１０３０のスムーズにテーパー状になった端１０３０ａ及び１０３０ｂを画成し、カセット内のデッドスポットの形成をさらに最小化する。

図２５は、本発明の封止された供給液／保持液スクリーン１０１０を形成するために使用する濾液スクリーン金型１０１１を示す。供給液／保持液スクリーン１０１１は、長方形の周縁部１０１２、円形の供給液／保持液開口部１０１４及び１０１６、形成された濾液開口部１０２０及び１０２２を組み込む。濾液開口部１０２０及び１０２２は本発明の教示にしたがって形成された非対称の形状の開口部である。濾液開口部１０２０及び１０２２は、円形の部分１０２０ａ及び１０２２ａと、実質的に相対して延在する部分１０２０ｂ、１０２２ｂ、１０２０ｃ、１０２２ｃをそれぞれ含む。部分１０２０ｂ、１０２２ｂ、１０２０ｃ、１０２２ｃは部分的に、アーチ型のエッジ１０６１、１０６３、１０６２、１０６４によってそれぞれ画成され、開口部シール１０２６に、スムーズにテーパー状になったリーディングエッジ１０２６ａを与える。

図２６は、封止された供給液／保持液スクリーン１０１０を形成するために有用な代替の供給液／保持液スクリーン金型１０１１’を示す。供給液／保持液金型１０１１’は、形成された周縁部１０１２’、円形の供給液／保持液開口部１０１４及び１０１６、円形の濾液開口部１０２０及び１０２２を組み込み、周縁部シール１０２４及び１０２６を形成するのに役立つ。形成されたエッジ１０１２’は、第一及び第二の横方向に開いたノッチ１０３１及び１０３３を、それぞれ濾液開口部１０２０及び１０２２に隣接する位置に画成する。各ノッチ１０３１及び１０３３は、それぞれアーチ型のエッジ１０３１ｂ及び１０３３ｂに相対して面する線形のエッジ１０３１ａ及び１０３３ａを含む。形成されたエッジ１０１２’は、それぞれ、隣接する開口部１０１４、１０２０、１０１６、１０２２の間の長手方向の位置に、長手方向に開いた第一及び第二のノッチ１０３５及び１０３７を画成する。各ノッチ１０３５及び１０３７は、それぞれ、アーチ型のエッジ１０３５ｂ及び１０３７ｂに相対して面する線形のエッジ１０３５ａ及び１０３７ａを含む。アーチ型のエッジ１０３１ｂ、１０３５ｂ、１０３３ｂ、１０３７ｂは、望ましくは並んで、それぞれ、濾液開口部１０２０及び１０２２のいずれかの側に延在する。これによって、並んだアーチ型のエッジは、封止剤がスクリーン金型１０１１内に流れ込み、開口部シール１０２６の各々に、全般に連続的にテーパー状になったリーディングエッジ１０２６ａを与える。

図２７は、本発明の濾液サブアセンブリに使用するための、さらに別の封止された濾液スクリーン１１１０を示す。濾液スクリーン１１１０は、長い多孔性の平面状の本体１１１１及び周縁部シール１１２４を含む。スクリーン１１１１は、長手方向に相対し横方向にオフセットした第一及び第二の供給液／保持液開口部１１１４及び１１１６と、濾液開口部１１２０及び１１２２を画成する。供給液／保持液スクリーン１１１１はさらに、濾液開口部１１２０と１１２２の間に延在する長い濾液通路１１１８を画成する。周縁部シール１１２４は通路１１１８の境界となり、供給液／保持液開口部１１１４及び１１１６は開口部シール１１２６が境界となり、開口部シール１１２６は通路１１１８の中に延在して、開口部シールの近辺でデッドスポットを生じさせずに均一な流れを示す濾液流路１１３０を画成する。開口部シール１１２６はさらに、濾液流路１１３０の滑らかなテーパー状の端１１３０ａ及び１１３０ｂを画成し、カセット内でのデッドスポットの形成をさらに最小化する。

図２８は、本発明の封止された供給液／保持液スクリーン１１１０を形成するために使用する、濾液スクリーン金型１１１１を示す。濾液スクリーン１１１１は、長方形の周縁部１１１２、円形の濾液開口部１１２０及び１１２２、形成された供給液／保持液開口部１１１４及び１１１６を組み込む。供給液／保持液開口部１１１４及び１１１６は、本発明の教示に従って形成された非対称の形状の開口部である。供給液／保持液開口部１１１４及び１１１６は、円形の部分１１１４ａ、１１１６ａ、実質的に相対して延在する部分１１１４ｂ、１１１６ｂ、１１１４ｃ、１０１６ｃをそれぞれ含む。部分１１１４ｂ、１１１６ｂ、１１１４ｃ、１０１６ｃは、それぞれ、アーチ型のエッジ１１６１、１１６３、１１６２、１１６４によって部分的に画成され、開口部シール１１２６にスムーズにテーパー状になったリーディングエッジ１１２６ａを与える。

図２９は、封止された濾液スクリーン１１１０を形成するために有用な代替の濾液スクリーン金型１１１１’を示す。濾液スクリーン金型１１１１’は、形成された周縁部１１１２’、円形の濾液開口部１１２０及び１１２２、円形の供給液／保持液開口部１１１４及び１１１６を組み込み、周囲にシール１１２４及び１１２６を形成するのに役立つ。形成されたエッジ１１１２’は、それぞれ、供給液／保持液開口部１１１４及び１１１６に隣接した位置に、第一及び第二の横方向に開いたノッチ１１３１及び１１３３を画成する。各ノッチ１１３１及び１１３３は、それぞれ、アーチ型のエッジ１１３１ｂ及び１１３３ｂに相対して面する線形のエッジ１１３１ａ及び１１３３ａを含む。形成されたエッジ１１１２’は、それぞれ、隣接する開口部１１１４、１０２０、１１１６、１１２２の間の長手方向の位置に、第一及び第二の長手方向に開いたノッチ１１３５及び１１３７を画成する。各ノッチ１１３５及び１１３７は、それぞれ、アーチ型のエッジ１１３５ｂ及び１１３７ｂに相対して面する線形のエッジ１１３５ａ及び１１３７ａを含む。アーチ型のエッジ１１３１ｂ、１１３５ｂ、１１３３ｂ、１１３７ｂは、好ましくは、それぞれ、濾液開口部１１２０及び１１２２のいずれかの側に延在するように並んでいる。これによって、並んだアーチ型のエッジは封止剤がスクリーン金型１１１１’に流れ込むようにし、開口部シール１１２６の各々に、全般に連続的にテーパー状になったリーディングエッジ１１２６ａを与える。

次に図３０を参照すると、本発明は、本発明の形成された任意の流路が、仕上がったカセットの各スクリーンに隣接して、流動性材料から形成されたガスケットを配置することによっても形成されることに想到した。図３０は、本発明の濾過カセットアセンブリ１２１０の分解図を示す。ガスケットは、スタンプされた供給液／保持液プレフォーム１２５０又は、スタンプされたガスケット濾過プレフォーム１２８０の形態をとってもよい。プレフォーム１２５０及び１２８０は、好ましくは加熱されて、関連するスクリーンの隙間に流れ込み、仕上がったカセットの周囲を封止し、また、中を流れる供給液／保持液の流れを濾液の流れから隔離することができる熱硬化剤又は熱可塑性剤から形成される。供給液／保持液の流れと濾液の流れの間の唯一の連絡は、濾過膜１２２４及び１２２６を介してなされる。プレフォーム１２５０及び１２８０は、本発明が開示する周縁部シール、開口部シール、遮断シールのうち任意の形態をとることができる。

カセット１２１０は、第一及び第二の供給液／保持液サブアセンブリ１２１７及び１２１９と、濾液サブアセンブリ１２２５を含む。供給液／保持液サブアセンブリ１２１７及び１２１９は、それぞれ、長い多孔性の供給液／保持液スクリーン１２２０及び１２２２と、プレフォーム１２５０を含む。濾液サブアセンブリ１２２５は、濾液スクリーン１２２８の周囲に位置する第一及び第二の平らなシート濾過膜１２２４及び１２２６を含む。

プレフォーム１２５０は、それぞれ、供給液／保持液スクリーン１２２０及び１２２２の長い供給液／保持液流路１２３０及び１２３２と位置を合わせられる中央の開口部１２５４を画成する長い平面状の本体１２５２を含む。プレフォーム１２５０は、相対する第一及び第二の端のセグメント１２６０と１２６２の間にわたる、第一及び第二の横方向に間隔があいたセグメント１２５６及び１２５８を含む。開口部シール１２２１は、供給液／保持液の流れを濾液の流れから隔離するために備えられる。開口部シール１２２１は、開口部１２５２内に延在するテーパー状のリーディングエッジ１２２１ａを含み、流路１２３０を供給液／保持液開口部１２３６及び１２３８に向かってテーパー状に形成し、これによって、流路１２３０及び１２３２内でのデッドスポットの形成を防ぐ。これは本発明の教示に示す通りである。

同様に、プレフォーム１２８０は、濾液スクリーン１２２８の流路１２３４及び位置を合わせることのできる中央の開口部１２８４を画成する長い平面状の本体１２８２を含む。プレフォーム１２８０は、相対する第一及び第二の端セグメント１２９０及び１２９２の間にわたる、第一及び第二の横方向に間隔の空いたセグメント１２８６及び１２８８を含む。開口部シール１２９１は、供給液／保持液の流れを濾液の流れから隔離するように備えられる。開口部シール１２９１は、開口部１２８２内に延在するテーパー状のリーディングエッジ１２９１ａを含み、流路１２３４を、濾液開口部１２４０及び１２４２に向けてテーパー状にし、これによって、流路１２３４内でのデッドスポットの形成を防ぐ。これは本発明の教示の通りである。

プレフォーム１２５０及び１２８０を組み込んだカセットは、フィルタスクリーン、プレフォーム、膜を間に挟み、圧力下でアセンブリを加熱して最終カセットを形成することによって形成される。位置合わせした開口部１２３６、１２３８、１２４０、１２４２を介してダボを挿入し、流動性プレフォーム剤が流れ込むのを防ぎ、また、最終的なフィルタカセット内で中を流れる液体を遮断することができる。

別法としては、流動性材料は、各スクリーンの最終シールの全般に望ましい形状でスクリーン上にトレースすることによって流動性ガスケット剤をもたらすこともできる。流動性材料を圧縮及び加熱すると、この材料が、隣接するスクリーン層と多孔性濾過膜に流れ込み、封止する。

本発明の好ましい実施形態を示し、説明したが、当業者であれば、本発明の教示から離れることなく変更と修正を行えることは明らかであろう。前述の説明と付随する図面に説明された事項は、専ら例示を目的としたものであり、限定的なものではない。例えば、本発明は、本明細書に開示された特定の形状の開口部とノッチに限定することを意図するものではない。本発明の実際の範囲については、先行技術に基づいて適切な視野で見た場合、付随する請求項で定義することが意図されている。

内部でのルーティンの液体の流れを示す先行技術の典型的な濾過カセットアセンブリの部分分解図である。 内部での液体の流れを示す、図１のカセットの線２から２に沿った断面図である。 流れの不均一な場所を示す、先行技術の濾過カセットアセンブリの多孔性スクリーンの立面図である。 流れの不均一な場所を示す、先行技術の濾過カセットアセンブリの多孔性スクリーンの立面図である。 本発明の濾過カセットアセンブリの多孔性供給液／保持液スクリーンの立面図である。 本発明の濾過カセットアセンブリの多孔性濾液スクリーンの立面図である。 本発明で考えられる種々のマニフォールド開口部の幾何形状を示す図である。 本発明の供給液／保持液スクリーン金型の代替の実施形態を示す図である。 本発明の供給液／保持液スクリーン金型の代替の実施形態を示す図である。 本発明の供給液／保持液サブアセンブリに使用するように封止された、図８又は図９の供給液／保持液スクリーンを示す図である。 本発明の濾液スクリーン金型の代替の実施形態を示す図である。 本発明の濾液スクリーン金型の代替の実施形態を示す図である。 本発明の濾液サブアセンブリ内で使用するように封止された図１１又は図１２のいずれかの濾液スクリーンを示す図である。 先行技術のフィルタカセットで使用する別のスクリーンを示す図である。 先行技術の濾液サブアセンブリで使用するように封止された図１４のスクリーンを示す図である。 先行技術の供給液／保持液サブアセンブリで使用するように封止された図１４のスクリーンを示す図である。 本発明の供給液／保持液スクリーン金型を示す図である。 本発明の供給液／保持液サブアセンブリで使用するように封止された図１７の供給液／保持液スクリーン金型を示す図である。 本発明の濾液スクリーン金型を示す図である。 本発明の濾液サブアセンブリで使用するように封止された図１９の濾液スクリーン金型を示す図である。 先行技術のフィルタカセットで使用する、さらに別のスクリーンを示す図である。 先行技術の供給液／保持液サブアセンブリで使用するように封止された図２１のスクリーンを示す図である。 先行技術の濾液サブアセンブリで使用するように封止された図２１のスクリーンを示す図である。 本発明の濾液スクリーン金型のさらに別の代替の実施形態を示す図である。 本発明の濾液スクリーン金型のさらに別の代替の実施形態を示す図である。 本発明の濾液サブアセンブリで使用するように封止された図２４及び図２５のいずれかの濾液スクリーンを示す図である。 本発明の供給液／保持液スクリーン金型のさらに別の代替の実施形態を示す図である。 本発明の供給液／保持液スクリーン金型のさらに別の代替の実施形態を示す図である。 本発明の供給液／保持液サブアセンブリで使用するように封止された図８又は図９のいずれかの供給液／保持液スクリーンを示す図である。 本発明のさらに別の濾過カセットを示す図である。

Claims (11)

1. 第一及び第二の濾材層と、第一、第二及び第三の多孔性スクリーンとを備える濾過カセットであって、第一及び第二のスクリーンが第一及び第二の供給液／保持液通路を画成し、第三のスクリーンが濾液通路を画成し、第一、第二及び第三のスクリーンと第一及び第二の濾材層が各々、供給液／保持液通路及び濾液通路との液体連絡を妨げないようにそれぞれ重なり合うように配置される複数の供給液／保持液開口部及び濾液開口部を画成し、濾過カセットがさらに、濾材を通しての供給液／保持液通路と濾液通路との液体の連絡を遮るように濾材とスクリーンの周囲に配置された封止樹脂を含んでおり、封止樹脂が各流体通路内の１つの流路の少なくとも一部を画成するように液体通路内に延在する、濾過カセット。
2. 前記封止樹脂が、供給液／保持液スクリーン及び濾液スクリーンの周縁部及び開口部に沿って延在する、請求項１記載の濾過カセット。
3. 前記封止樹脂が、前記通路を通る液体の流れの不均一さの形成をなくすように通路内に延在する、請求項１記載の濾過カセット。
4. 前記スクリーンが、真空引込時に樹脂を流路内の所望の位置に導く形状の開口部を画成する、請求項１記載の濾過カセット。
5. 前記スクリーンが、流動性樹脂の引込を促す形状の周縁部をさらに含む、請求項１記載の濾過カセット。
6. 前記供給液／保持液開口部が、該濾液スクリーンの長手方向軸に対してのみ対称となるように形作られる、請求項１記載の濾過カセット。
7. 前記濾液開口部が、供給液／保持液スクリーンの長手方向軸に対してのみ対称となるように形作られる、請求項１記載の濾過カセット。
8. 前記供給液／保持液開口部が、３つの軸に対してのみ対称な形状となるように形作られる、請求項１記載の濾過カセット。
9. 前記濾液開口部が、３つの軸に対してのみ対称となるように形作られる、請求項１記載の濾過カセット。
10. 前記供給液／保持液開口部が非対称形に形作られる、請求項１記載の濾過カセット。
11. 前記濾液開口部が非対称な形状である、請求項１記載の濾過カセット。

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