JP2020089802A - フィルタ付きカートリッジ - Google Patents

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Abstract

【課題】安価で、かつ生産性が高いフィルタ付きカートリッジを提供すること。【解決手段】フィルタ付きカートリッジは、複数のリブが格子状に配置された、一体成形体である樹脂製の第１メッシュと、第１メッシュを取り囲むように筒状に形成された筒とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、フィルタ付きカートリッジに関する。
従来、液体や気体などの流体から異物を除去するために、フィルタが使用されている（例えば、特許文献１参照）。除去する異物の大きさに応じて、当該異物を除去できるサイズの孔を有するフィルタが選択される。異物を含む流体をフィルタに通すことで、異物のみがフィルタに捕捉される。
特許文献１には、不織布と、不織布を保持する樹脂製のケースとを有するフィルタが記載されている。ケースは、不織布を表裏の方向から挟み込むように保持している。特許文献１に記載のフィルタでは、ケースの内側の一部を超音波で溶解させて、ケースの内側と不織布とを固着させている。
ここで、生体試料中などに含まれる微細な異物を効率よく除去するためには、極めて小さい孔を多数有するフィルタが必要である。そして、極めて小さい孔を多数有するフィルタとして、メンブレンフィルタが知られている。
特開平８−２２９３１２号公報
メンブレンフィルタは薄いため、メンブレンフィルタを例えば上述のケースで保持する場合、メンブレンフィルタとケースとの固着が適切に行われない場合がある。これにより、メンブレンフィルタを含む製品の品質がばらつきやすい。また、メンブレンフィルタを用いた製品は、製造工程が複雑であるため高価である。
本発明の目的は、安価で、かつ生産性が高いフィルタ付きカートリッジを提供することである。
本発明に係るフィルタ付きカートリッジは、複数のリブが格子状に配置された、一体成形体である樹脂製の第１メッシュと、前記第１メッシュを取り囲むように筒状に形成された筒とを有する。
本発明によれば、安価で、かつ生産性が高いフィルタ付きカートリッジを提供できる。
図１Ａ、Ｂは、本発明の実施の形態１に係るフィルタ付きカートリッジの構成を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係るフィルタ付きカートリッジの断面図である。 図３Ａ〜Ｃは、メッシュの部分拡大断面図である。 図４Ａ、Ｂは、本発明の実施の形態１変形例に係るフィルタ付きカートリッジにおけるメッシュの構成を示す図である。 図５Ａ〜Ｃ、実施の形態２に係るフィルタ付きカートリッジの構成を示す図である。
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
［実施の形態１］
（フィルタ付きカートリッジの構成）
図１Ａ、Ｂ、図２および図３Ａ〜Ｃは、本発明の実施の形態１に係るフィルタ付きカートリッジ１００の構成を示す図である。図１Ａは、フィルタ付きカートリッジ１００の平面図であり、図１Ｂは、フィルタ付きカートリッジ１００の底面図である。図２は、図１Ａに示されるＡ−Ａ線の断面図である。図３Ａは、図１Ａに示されるＡ−Ａ線の部分拡大断面図であり、図３Ｂは、図１Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図であり、図３Ｃは、図１Ａに示されるＣ−Ｃ線の断面図である。なお、以下の説明では、第１リブ１１５が延在する方向を第１の方向（Ｘ方向）とし、第１の方向（Ｘ方向）に直交し、第２リブ１１７が延在する方向を第２の方向（Ｙ方向）とし、第１の方向（Ｘ方向）および第２の方向（Ｙ方向）に直交する、第１リブ１１５および第２リブ１１７の高さ（厚み）方向を第３の方向（Ｚ方向）とする。
図１Ａ、Ｂ、図２および図３Ａ〜Ｃに示されるように、フィルタ付きカートリッジ１００は、メッシュ１１０と、筒１２０とを有する。
フィルタ付きカートリッジ１００の材料は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィンポリマ（ＣＯＰ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）などの樹脂である。フィルタ付きカートリッジ１００は、例えば射出成形法により製造できる。メッシュ１１０および筒１２０は、一体成形されてもよいし、メッシュ１１０および筒１２０がそれぞれ別体に成形されてもよい。本実施の形態では、メッシュ１１０よび筒１２０は、一体成形されている。
メッシュ１１０は、気体や液体などの流体を通過させることで、流体内に含まれる異物を捕捉する。メッシュ１１０は、メッシュ部１１１と、リム部１１２と、最終充填部１１３とを有する。メッシュ１１０は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィンポリマ（ＣＯＰ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）などの樹脂製であり、かつ一体成形体である。
メッシュ部１１１の平面視形状は、特に限定されない。本実施の形態では、メッシュ部１１１の平面視形状は、円形状である。メッシュ部１１１には、複数の孔（開口部）１１４が形成されている。複数の孔（開口部）１１４は、筒１２０の中心軸ＣＡに沿う方向に開口している。メッシュ部１１１における複数の孔１１４の平面視形状は、特に限定されない。孔１１４の平面視形状は、円形状でもよいし、多角形状でもよい。本実施の形態では、メッシュ部１１１は、複数の第１リブ１１５および複数の第２リブ１１７を有する。複数の第１リブ１１５および複数の第２リブ１１７により、平面視形状が正方形の複数の孔１１４が形成されている。孔１１４の一辺の長さは、特に限定されない。孔１１４の一辺の長さ（メッシュ１１０の目開き）は、例えば１０〜５００μｍである。孔１１４の数も、特に限定されない。たとえば、孔１１４は、１〜４００個／ｍｍ２である。
第１リブ１１５は、その第１稜線１１６が第１の方向（Ｘ方向）に延在した凸条である。複数の第１リブ１１５は、第１の方向（Ｘ方向）に直交する第２の方向（Ｙ方向）において、互いに平行に、かつ等間隔に配置されている。本実施の形態では、複数の第１リブ１１５は、仮想平面Ｐの第１面（表側の面）上に配置されている。第１リブ１１５の延在方向（Ｘ方向）に直交する断面（ＹＺ断面）の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、当該断面形状は、第１稜線１１６を含む１つの頂部が円弧形状の略三角形である（図３Ａ、Ｂ参照）。
この後説明するように、メッシュ部１１１の中央部分には、最終充填部１１３が配置されている（図１Ａ、Ｂ参照）。したがって、メッシュ部１１１の中央部分を通る第１リブ１１５については、一端はリム部１１２の内側面に接続されており、他端は最終充填部１１３の側面に接続されている。メッシュ１１０の中央部分を通らない第１リブ１１５については、両端がリム部１１２の内側面に接続されている。
第２リブ１１７は、その第２稜線１１８が第２の方向（Ｙ方向）に延在した凸条である。複数の第２リブ１１７は、第１の方向（Ｘ方向）において、互いに平行に、かつ等間隔に配置されている。本実施の形態では、複数の第２リブ１１７は、仮想平面Ｐの第２面（裏側の面）上に配置されている。第２リブ１１７の延在方向（Ｙ方向）に直交する断面（ＸＺ断面）の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、当該断面形状は、第２稜線１１８を含む１つの頂部が円弧形状の略三角形である（図３Ｃ参照）。
第１リブ１１５と同様に、メッシュ部１１１の中央部分を通る第２リブ１１７については、一端はリム部１１２の内側面に接続されており、他端は最終充填部１１３の側面に接続されている。メッシュ部１１１の中央部分を通らない第２リブ１１７については、両端がリム部１１２の内側面に接続されている。
複数の第１リブ１１５と、複数の第２リブ１１７とは、仮想平面Ｐを境に表裏の関係で配置されている。すなわち、複数の第１リブ１１５および複数の第２リブ１１７は、リブの高さ方向（Ｚ方向）において互いに異なる位置に配置されている。メッシュ１１０を平面視したときに、第１リブ１１５の奥には、複数の第２リブ１１７が第１の方向（Ｘ方向）において等間隔に配置されている。また、メッシュ１１０を底面視したときに、第２リブ１１７の奥には、複数の第１リブ１１５が第２の方向（Ｙ方向）において等間隔に配置されている。
リム部１１２は、メッシュ部１１１を保持する。リム部１１２は、メッシュ部１１１を取り囲むように配置されている。リム部１１２の平面視形状は、特に限定されない、本実施の形態では、リム部１１２の平面視形状は、円環形状である。リム部１１２の内側面には、複数の第１リブ１１５および複数の第２リブ１１７が接続されている。リム部１１２は、第３の方向（Ｚ方向）において、メッシュ部１１１よりも厚く形成されていてもよいし、メッシュ部１１１と同じ厚さでもよいし、メッシュ部１１１よりも薄く形成されていてもよい。本実施の形態では、リム部１１２は、第３の方向（Ｚ方向）において、メッシュ部１１１よりも厚く形成されている。
最終充填部１１３は、リム部１１２の内側においてメッシュ部１１１上に配置されている。本実施の形態では、最終充填部１１３は、メッシュ部１１１の中央部分に配置されている。最終充填部１１３は、メッシュ部１１１に取り囲まれている。最終充填部１１３は、射出成形時において、最終的に溶融樹脂が充填される部分であり、溶融した樹脂をキャビティー内に充填させるときのガス抜き部として機能するとともに、射出成形体を離型するときのエジェクタピンが当接する部分としても機能する場合もある。この場合、エジェクタピンは、最終充填部１１３の表面側から当接してもよいし、最終充填部１１３の裏面側から当接してもよい。最終充填部１１３の形状は、上記の機能を発揮できれば特に限定されない。本実施の形態では、最終充填部１１３は、円柱形状である。最終充填部１１３の側面には、複数の第１リブ１１５のうちの一部の第１リブ１１５と、複数の第２リブ１１７のうちの一部の第２リブ１１７とが接続されている。
本実施の形態に係るフィルタ付きカートリッジ１００では、最終充填部１１３に接続されたリブのうちの少なくとも１つのリブの断面積は、最終充填部１１３に接続されていないリブのうちの少なくとも１つのリブの断面積より小さい。ここで「リブの断面積」とは、リブの延在方向に垂直な方向についてのリブの断面の面積を意味する。図１Ａ、Ｂおよび図３Ａ〜Ｃに示す例では、最終充填部１１３に接続された第１リブ１１５および第２リブ１１７の断面積は、すべて同じである。また、最終充填部１１３に接続されていない第１リブ１１５および第２リブ１１７の断面積も、すべて同じである。そして、図３Ｂおよび図３Ｃに示されるように、最終充填部１１３に接続された第１リブ１１５および第２リブ１１７の断面積は、最終充填部１１３に接続されていない第１リブ１１５および第２リブ１１７の断面積よりも小さい。
筒１２０は、メッシュ１１０を保持する。本実施の形態では、筒１２０は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）などの樹脂製であり、かつ一体成形体である。筒１２０の形状は、メッシュ１１０を保持できれば特に限定されない。本実施の形態では、筒１２０は、略円筒形状である。筒１２０の一端には、一対の切り欠き部１２１、１２１が形成されている。一対の切り欠き部１２１、１２１は、筒１２０の一端の円周方向に等間隔に配置されている。一対の切り欠き部１２１、１２１には、ゲート跡１２２がそれぞれ形成されている。筒１２０の一端の第１開口部１２３の形状と、筒１２０の他端の第２開口部１２４の形状とは、特に限定されない。第１開口部１２３の形状と、第２開口部１２４の形状とは、同じでもよいし、異なっていてもよい。本実施の形態では、第１開口部１２３の形状および第２開口部１２４の形状は、いずれも円形状である。第１開口部１２３の開口縁部と、第２開口部１２４の開口縁部とは、それぞれテーパ状に形成されている。筒１２０の内側面１２５には、メッシュ１１０が接続されている。筒１２０の第１開口部１２３および第２開口部１２４を繋ぐ方向（中心軸ＣＡに沿う方向）におけるメッシュ１１０の位置は、特に限定されない。当該位置は、フィルタ付きカートリッジ１００の用途に応じて適宜設定される。
（変形例）
実施の形態１の変形例に係るフィルタ付きカートリッジは、メッシュ２１０の構成のみが実施の形態１に係るフィルタ付きカートリッジ１００と異なる。そこで、メッシュ２１０のみについて説明し、実施の形態１に係るメッシュ１１０と同様の構成については、同様の符号を付して、その説明を省略する。
本変形例に係るフィルタ付きカートリッジのメッシュ２１０は、メッシュ部２１１と、リム部１１２と、最終充填部１１３とを有する。変形例に係るフィルタ付きカートリッジにおいて、複数の第１リブ２１５と、複数の第２リブ２１７とは、リブの高さ方向（Ｚ方向）において同じ位置に配置されている。すなわち、本実施の形態に係るフィルタ付きカートリッジにおけるメッシュ２１０では、複数の第１リブ２１５と、複数の第２リブ２１７とは、交差するように配置されている。
（効果）
以上のように、本実施の形態に係るフィルタ付きカートリッジ１００は、一体成形された樹脂製のメッシュ１１０、２１０および筒１２０を有するため、安価でかつ高い歩留りで製造できる。
次に、実施の形態２に係るフィルタ付きカートリッジ３００について説明する。図５Ａ〜Ｃは、実施の形態２に係るフィルタ付きカートリッジ３００の構成を示す図である。図５Ａは、実施の形態２に係るフィルタ付きカートリッジ３００の平面図であり、図５Ｂは、底面図であり、図５Ｃは、図５Ａに示されるＡ−Ａ線の断面図である。
実施の形態２に係るフィルタ付きカートリッジ３００は、メッシュ３１０と、筒３２０と、キャップ３３０とを有する。本実施の形態では、メッシュ３１０と、筒３２０とは、別体に成形されている。
メッシュ３１０の数は、特に限定されない。本実施の形態では、メッシュ３１０は、第１メッシュ３１０ａおよび第２メッシュ３１０ｂを有する。第１メッシュ３１０ａは、メッシュ部１１１と、リム部３１２と、最終充填部１１３とを有する。第２メッシュ３１０ｂは、メッシュ部１１１と、リム部３１２と、最終充填部１１３とを有する。第１メッシュ３１０ａおよび第２メッシュ３１０ｂは、筒３２０と別体に形成されていること以外は、実施の形態１におけるメッシュ１１０と同じであるため、その説明を省略する。
筒３２０は、メッシュ３１０を保持する。筒３２０の形状は、メッシュ３１０を保持できれば特に限定されない。本実施の形態では、筒３２０は、略円筒形状である。
筒３２０の一端には、一対の切り欠き部１２１、１２１が形成されている。一対の切り欠き部１２１、１２１は、筒の一端の円周方向に等間隔に配置されている。一対の切り欠き部１２１、１２１には、ゲート跡１２２がそれぞれ形成されている。筒３２０の一端の第１開口部１２３の形状と、筒３２０の他端の第２開口部１２４の形状とは、特に限定されない。第１開口部１２３の形状と、第２開口部１２４の形状とは、同じでもよいし、異なっていてもよい。本実施の形態では、第１開口部１２３の形状および第２開口部１２４の形状は、いずれも円形状である。第１開口部１２３の開口縁部と、第２開口部１２４の開口縁部とは、テーパ状に形成されている。筒３２０の内側面３２５には、段部３３１が配置されている。
段部３３１の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、段部３３１は、筒３２０の内側面３２５に配置されている。段部３３１は、第１メッシュ３１０ａを他端側および側面側から保持する。筒３２０の第１開口部１２３および第２開口部１２４を繋ぐ方向における段部３３１の位置は、特に限定されない。当該位置は、フィルタ付きカートリッジ３００の用途に応じて適宜設定される。
キャップ３３０は、筒３２０の一端側から第１メッシュ３１０ａが抜け出るのを防止する。キャップ３３０は、筒３２０の一端に配置されている。キャップ３３０は、キャップ本体３３２と、外側壁部３３３とを有する。キャップ本体３３２は、筒３２０の内周面に係合するように形成されている。キャップ本体３３２の天面には、凹部３３４が形成されている。また、キャップ本体３３２には、外部と連通した連通部３３５が形成されている。連通部３３５は、例えば、後述する試薬貯蔵部３３６を経由して第１メッシュ３１０ａを通過する試料などの液体のキャップ３３０の内部から径方向外部への流路として機能する。外側壁部３３３は、連通部３３５を通過した液体を、筒３２０の外壁に沿って図５Ｃにおける下側へ向けて液体の流動方向を変える。
本実施の形態では、筒３２０に対して、筒３２０の一端から、第１メッシュ３１０ａを段部３３１に接触するように配置する。そして、キャップ３３０を筒３２０の一端側から挿入することで配置する。一方、第２メッシュ３１０ｂを、筒３２０の他端に圧入することで、筒３２０に対してメッシュ３１０を配置する。
第１メッシュ３１０ａおよび第２メッシュ３１０ｂの間の空間は、例えば、試薬貯蔵部３３６として機能できる。この場合、本実施の形態に係るフィルタ付きカートリッジ３００は、生体試料などを用いた所定の反応にも使用できる。例えば、試薬貯蔵部３３６に固体の試薬を予め入れておいた状態で、筒３２０の一端側もしくは他端側から生体試料を注入する。他端側から生体試料を注入した場合、生体試料は、第２メッシュ３１０ｂを通過して、試薬貯蔵部３３６に流れ込む。試薬貯蔵部３３６に流れ込んだ生体試料は、試薬貯蔵部３３６に予め貯蔵されていた試薬と反応する。第１メッシュ３１０ａは、固体の試薬や目的物を捕捉する固体の担持体などを試薬貯蔵部３３６内に留める。
（効果）
本実施の形態に係るフィルタ付きカートリッジ３００は、実施の形態１に係るフィルタ付きカートリッジ１００と同様の効果を有する。
なお、上記各実施の形態では、最終充填部１１３に接続された第１リブ１１５、２１５（第２リブ１１７、２１７）の断面積は全て同じであり、最終充填部１１３に接続されていない第１リブ１１５、２１５（第２リブ１１７、２１７）の断面積は全て同じである。しかしながら、最終充填部１１３に接続された第１リブ１１５、２１５（第２リブ１１７、２１７）の断面積はそれぞれ異なっていてもよいし、最終充填部１１３に接続されていない第１リブ１１５、２１５（第２リブ１１７、２１７）の断面積もそれぞれ異なっていてもよい。
本発明に係るフィルタ付きカートリッジは、例えば液体や気体などの流体から異物を除去することに有用である。特に、本発明に係るフィルタ付きカートリッジは、従来のメッシュフィルタよりも微細であるため、生体試料中の異物を除去することに有用である。
１００、３００ フィルタ付きカートリッジ
１１０、２１０、３１０ メッシュ
１１１、２１１ メッシュ部
１１２、３１２ リム部
１１３ 最終充填部
１１４ 孔（開口部）
１１５、２１５ 第１リブ
１１６ 第１稜線
１１７、２１７ 第２リブ
１１８ 第２稜線
１２０、３２０ 筒
１２１ 切り欠き部
１２２ ゲート跡
１２３ 第１開口部
１２４ 第２開口部
１２５、３２５ 内側面
３１０ａ 第１メッシュ
３１０ｂ 第２メッシュ
３３０ キャップ
３３１ 段部
３３２ キャップ本体
３３３ 外側壁部
３３４ 凹部
３３５ 連通部
３３６ 試薬貯蔵部
ＣＡ 中心軸
Ｐ 仮想平面

Claims (8)

  1. 複数のリブが格子状に配置された、一体成形体である樹脂製の第１メッシュと、
    前記第１メッシュを取り囲むように筒状に形成された筒とを有する、
    フィルタ付きカートリッジ。
  2. 前記第１メッシュの目開きは、１０〜５００μｍである、請求項１に記載のフィルタ付きカートリッジ。
  3. 前記第１メッシュの開口部は、前記筒の中心軸に沿う方向に開口している、請求項１または請求項２に記載のフィルタ付きカートリッジ。
  4. 複数のリブが格子状に配置された、一体成形体である樹脂製の第２メッシュをさらに有し、
    前記第１メッシュは、前記筒の一端側に配置されており、
    前記第２メッシュは、前記筒の他端側に配置されている、
    請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィルタ付きカートリッジ。
  5. 前記筒は、樹脂製であり、
    前記第１メッシュと、前記筒とは、一体成形体である、
    請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィルタ付きカートリッジ。
  6. 前記複数のリブは、
    第１の方向に延在し、互いに平行に配置された複数の第１リブと、
    前記第１の方向に垂直な第２の方向に延在し、互いに平行に配置された複数の第２リブと、を有する、
    請求項１〜５のいずれか一項に記載のフィルタ付きカートリッジ。
  7. 前記複数の第１リブおよび前記複数の第２リブは、前記リブの高さ方向において互いに異なる位置に配置されている、請求項６に記載のフィルタ付きカートリッジ。
  8. 前記複数の第１リブおよび前記複数の第２リブは、前記リブの高さ方向において同じ位置に配置されている、請求項６に記載のフィルタ付きカートリッジ。
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