JP2024515874A - フィルタカートリッジ、フィルタ装置、および方法 - Google Patents

Abstract

本開示は、センタリング面、らせん状ストランドまたはその両方を含むカートリッジ支持体を含むフィルタカートリッジを必要とする、フィルタカートリッジ、フィルタ装置および関連する方法を説明する。【選択図】図４

Description

本開示は、センタリング面、らせん状ストランドまたはその両方を含むカートリッジ支持体を含むフィルタカートリッジ(filter cartridge)を必要とする、フィルタカートリッジ(filter cartridge)、フィルタ装置(filter apparatus)および関連する方法に関する。

液体および気体濾過システムにより、浄化された流体の流れの準備および制御が可能となる。これらのシステムは、例えば、製薬、食品加工および包装、工業用および市販の化学物質および化学製品、ならびに半導体およびマイクロエレクトロニクスデバイスの製造に使用される処理液のために、化学処理および製造業における使用を含め、広範囲の用途を有する。半導体およびマイクロエレクトロニクスデバイスの処理の場合、液体濾過システムは、ソーラーパネル、フラットパネルディスプレイ、マイクロプロセッサ、メモリ製品、ハードディスクドライブ部品、ならびに他の半導体およびマイクロエレクトロニクスデバイスを製造するために使用される液体を濾過するために使用される。液体は、他の種類の処理の中でも、フォトリソグラフィー、バルク化学送達、化学機械研磨（ＣＭＰ）、ウェットエッチング、または洗浄などの処理で使用することができる。

液体を準備（濾過）するために使用されるフィルタアセンブリの様々な設計には、膜を通過する液体から不純物を除去する濾過膜を含む円筒内部を画定するフィルタハウジングが含まれる。使用中、液体は、濾過膜を通る流れを含む流路内の内部を通って流される。濾過膜は、ハウジングから取り外し、使用期間後に洗浄または交換することができる交換可能なフィルタカートリッジの構成要素であってもよい。他の製品では、濾過膜は使い捨てフィルタカートリッジの構成要素である。

この種のフィルタ装置の１つの典型的な取付け構成は、２ピースハウジング内で使用するために収容された交換可能なフィルタカートリッジを含むシステムである。ハウジングは、交換可能なカートリッジを収容する取り外し可能な「ボウル」に結合されたハウジングマニホールドを含む。マニホールドは、入力導管および出力導管に結合されている。入力導管はマニホールド入口に結合され、マニホールド入口は未濾過の液体の流入流をハウジング内に導く。出力導管は、流体が濾過膜を通過した後にマニホールド出力を通ってアセンブリを出る流体（すなわち、「濾液」）の流れを受け入れるためにマニホールド出口に結合される。使用中、流体は、ボウル内に収容されたフィルタを通って入力部に入り、次いで出口を通ってフィルタハウジングから出る。一定量の使用後、ボウルをマニホールドから分離することができ、フィルタを取り外し、新しいフィルタ、または以前に使用され洗浄工程によって処理されたフィルタと交換することができる。

異なる典型的な取付け構成は、使い捨てフィルタハウジング内に収容された非交換可能フィルタカートリッジを含む使い捨てフィルタアセンブリを備える。ハウジングは、ハウジングの一端に入口を有し、ハウジングの反対側の端に出口を有する。入力導管が入口に結合され、出力導管が出口に結合される。流体は、入口に流入し、濾過膜を通ることを含め、アセンブリを通って、次いで出口を通って使い捨てハウジングを出る。

これらのフィルタシステムでは、フィルタカートリッジの設計は流量を最大にする必要がある。これは、使用中にフィルタカートリッジをフィルタハウジング内でセンタリングし、フィルタカートリッジ（および付随する濾過膜）の中心長手軸をフィルタハウジング（例えば、２ピースのマニホールドおよびボウルハウジング、または使い捨ての円筒形ハウジング）の中心長手軸と（実質的に）整列させ、および／または濾過膜のマスキングを最小限に抑えるようにカートリッジ支持体の形状を設計することによって達成することができる。いくつかの実施形態では、カートリッジの場所は、フィルタハウジングの中央に（すなわち、中心に）あるべきであり、濾過膜の外側の面は、膜とフィルタハウジングの内部面との間に設計された流体のレベルを可能にするようハウジングの内部面から適度に間隔を置いて配置されている。例えば、流体の流れは、フィルタカートリッジおよび濾過膜の周囲のすべての場所で、この空間を通して均一にする必要がある。いくつかの実施形態では、カートリッジ支持体の形状は、マスキング（カートリッジ支持体によって覆われた膜の表面積）を最小にし、それによってフィルタカートリッジ内のスローまたはデッドフロー箇所を回避するよう流れ分布を改善する。

フィルタカートリッジをフィルタハウジング内にセンタリングするために、様々な構造および技術がこれまでに使用されている。例示的な構造は、マニホールドの対向面または円筒形ハウジングの隣接面に係合するように設計された表面など、フィルタカートリッジの端部に配置された関連構造を伴っていた。これらの構造は、一般にフィルタカートリッジの一端または両端でハウジングと係合することにより、ハウジングの内部面に対してフィルタカートリッジの位置を維持している。しかし、センタリングと流れの改善の両方に継続的な設計改善が必要とされている。

フィルタカートリッジの新しい構造について説明する。これらは、マスキングを低減し、流れを改善するのに有用であり得るらせん状ストランド、フィルタカートリッジをフィルタハウジングの内部容積内の中心に配置するのに有用であり得るカートリッジの周辺箇所のセンタリング面、またはらせん状ストランドとセンタリング面の両方を有するカートリッジ支持体を含む。

本明細書のカートリッジ支持体は、フィルタカートリッジの濾過膜を囲むボウルの内部面に対して中心位置にフィルタカートリッジの位置を維持することを含む、フィルタハウジングのボウルの内部容積内のフィルタカートリッジおよび付随する濾過膜の位置に影響を与え、その位置を維持するのに有用であり得るセンタリング面を含むことができる。これらのセンタリング面は、カートリッジの長手軸からカートリッジ外側支持体の表面の最大（最も外側の）半径方向距離の領域において、カートリッジ支持体の外（周囲）面に配置することができる。

センタリング面は、カートリッジ支持体の周辺箇所に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、カートリッジ支持体は、フィルタハウジングと膜との間に配置されたカートリッジ外側支持体でもよい。他の実施形態では、カートリッジ支持体は、その周りに膜が配置されるカートリッジ内側支持体（またはコア）でもよい。センタリング面は、任意のサイズおよび形状であってもよいが、一般に、センタリング面が濾過膜を通る流体の流れを妨げないように、濾過膜の面積に対して少ない表面積を有する。

特定の非限定的な例では、センタリング面は、カートリッジ支持体の厚さを長さに沿って調整することによって、またはカートリッジ支持体の幅を長さに沿って調整することによって、カートリッジ支持体の一部として形成されてもよい。センタリング面を含む構造の例には、構造の長さに沿って変化する厚さを有する長手方向構造（らせん状または非らせん状であり得るストランド、棒）が含まれる。他の例には、カートリッジ支持体の外面の三次元伸長構造が含まれ、例示的な構造には、センタリング面として機能する最外面を含む三次元バンプ、隆起部、角錐、または他の突出部が含まれる。

センタリング面を含むカートリッジ支持体は、フィルタカートリッジのハウジング側のハウジング空間を通る流体、例えば液体流体の良好な流動性をもたらすことができる。棒またはらせん状ストランドなどの長手方向構造を含むことができる支持構造の構造を使用して、膜の低い被覆面積またはマスキング、例えば流体が流れることができる大きな開放空間を示すカートリッジ支持体を形成することができる。

一態様では、本開示はフィルタカートリッジに関する。フィルタカートリッジは、カートリッジ遠位端部およびカートリッジ近位端部と、カートリッジ遠位端部とカートリッジ近位端部との間に延在し、らせん状ストランドを備えるカートリッジ支持体とを含む。らせん状ストランドは、らせん状ストランドのらせん経路に沿って延在する長さと、半径方向の厚さと、長さおよび厚さに垂直な幅とを含み、厚さは長さに沿って変化する。別の態様では、本開示はフィルタカートリッジに関する。フィルタカートリッジは、カートリッジ遠位端部およびカートリッジ近位端部と、カートリッジ遠位端部とカートリッジ近位端部との間に延在し、らせん状ストランドを備えるカートリッジ外側支持体とを含む。らせん状ストランドは、らせん状ストランドのらせん経路に沿って延在する長さと、半径方向の厚さと、長さおよび厚さに垂直な幅とを含む。らせん状ストランドは、１：３～３：１の範囲の幅対厚さの比を有する。

別の態様では、本開示はフィルタ装置(filtering apparatus)に関する。フィルタ装置は、円筒形側壁によって画定された円筒内部を備えるフィルタハウジングと、円筒内部に配置されたフィルタカートリッジとを含む。フィルタカートリッジは、カートリッジ遠位端部およびカートリッジ近位端部と、カートリッジ遠位端部とカートリッジ近位端部との間に延在する円筒形カートリッジ支持体とを含み、カートリッジ外側支持体は、円筒形側壁から６ミリメートル以下に位置する表面を備える。

例示的なカートリッジ支持体およびセンタリング面の斜視図（Ａ）、上面図（Ｂ）および拡大図（Ｃ）を示す。 例示的なカートリッジ支持体を示す。 例示的なカートリッジ支持体および本明細書の方法を示す。 記載のフィルタ装置およびフィルタカートリッジの概略図である。 記載のフィルタ装置およびフィルタカートリッジの概略図である。 本明細書のカートリッジ支持体の側面図である。 本明細書のカートリッジ支持体の側面図である。 本明細書のカートリッジ支持体の側面図である。

図面は概略的なものであり、必ずしも縮尺通りに描かれていない。

以下の説明は、新規で発明性のあるフィルタカートリッジ、フィルタカートリッジを含むフィルタ装置、ならびにフィルタカートリッジおよびフィルタ装置を作製および使用する方法に関する。フィルタカートリッジは、カートリッジ支持体を含む。特定の例では、本発明のフィルタカートリッジは、フィルタカートリッジの位置をフィルタハウジングの内部容積に対して中心の場所に維持するためにカートリッジ支持体の外側領域に配置された「センタリング面」と呼ばれる面を含む。他の例では、カートリッジ支持体はらせん状ストランドを含む。

記載のフィルタ装置は、フィルタカートリッジを収容するハウジング（「フィルタハウジング」と呼ばれることもある）を含むタイプのものであり、フィルタカートリッジは、ハウジングの内部に濾過膜を含む。ハウジングはまた、入口、出口を含み、入口に入る流体の流れが膜を通って流れ、次いで出口を通ってハウジングから出るように設計されている。

有用なフィルタ装置の一例は、円筒内部と、一方の端にある入口と、もう一方の（反対側の）端にある出口とを有する円筒形ハウジングを含む。このタイプの装置は使い捨てであることが多く、流体を濾過するある使用期間用に設計されており、ハウジング内のフィルタカートリッジまたは濾過膜の再生または交換用には設計されていない。装置の端部は、通常取り外し可能ではなく、フィルタカートリッジは、他にハウジングの内部から取り外し可能または交換可能ではない。ハウジングは、フィルタカートリッジを収容する内部空間を有する円筒形で、中空の「スリーブ」部分を含むことができる。ハウジングはまた、スリーブの各端部に１つずつで、２つの端部を含み、各端部はスリーブの２つの端部のうちの１つを閉じる。ハウジングは、一方の端部に入口、反対側の端部に出口を含み、入口に入る流体の流れが膜を通って流れ、次いで出口を通ってハウジングから出るように設計される。

異なる種類のフィルタ装置の一例は、使用期間後にハウジング内からフィルタカートリッジを取り外して交換することを可能にするように開閉することができるハウジングを含む。特定の設計は、「マニホールド」および「ボウル」を含む２部品構造を含むことができ、マニホールドおよびボウルは、フィルタカートリッジを収容するように一緒に組み立てることができる別々の構造である。ボウルは、開放端部と、開放端部の反対側の遠位端部とを含む構造を有する。側壁は、開放端部から遠位端部まで延在し、開放端部と遠位端部との間に延在する内部容積を画定する内部側壁面を含む。「開放」端部は、ボウルがマニホールドから分離されたときにフィルタカートリッジが通過することができる開口部を含む端部を指し、これによりフィルタカートリッジをその内部に配置するか、またはその内部から取り外すことが可能となる。

遠位端部は実質的に閉じているが、遠位端部を通る１つまたは複数の任意選択の通気路を任意選択的に含むことができ、遠位端部を、例えば選択的に外部に開くことができる。

フィルタハウジングはまた、マニホールドを含み、マニホールドは、ボウルの開放端部と対向し、係合することで、ボウルの開放端部とマニホールドとの間に液密シールを形成する。係合は、螺合、ガスケット、クランプ、またはマニホールドとボウルの開放端部との間に液密シールを提供する任意の他の機械的締結装置を含むことができ、そのシールは本明細書では「マニホールド－ボウルシール」と呼ばれる。

ボウルがフィルタカートリッジを収容している間、マニホールドは、ボウルの開放端部と係合すると、ボウルの開放端部を覆うことで、開口部をふさいで閉じ、ボウルの内部を覆う。ボウルは、それぞれがマニホールド構造の一部である入口および出口の形でマニホールドの開口部または通路を通じて外部空間と通じている。マニホールド入口により、流体（例えば、未濾過または前濾過された液体）が外部源からマニホールドを通ってハウジングの内部空間に流れることが可能となる。ハウジングの内部空間は、濾過膜およびフィルタカートリッジの内側空間に配置された「内側容積」、または膜の外面とボウルとの間の濾過膜の外側に配置された「ハウジング容積」のいずれかであってもよい。マニホールド出口により、液体は、内側容積からハウジングの外部の場所へ、またはハウジング容積からハウジングの外部の場所へのいずれかでハウジングから出ることが可能となる。

ハウジング内部は、入口を通ってハウジングに入る未濾過液体がフィルタ装置を通過する間に流れる濾過膜を収容するフィルタカートリッジを収容するように構成される。濾過膜は、マニホールドと係合するハウジングのボウル内で、記載のボウル型フィルタ装置内で適合するように設計された一般的なクラスの濾過膜のいずれかであってよく、マニホールドは、入口に入る流体に出口を通過する前に濾過膜を通過させるように単一の入口および単一の出口が配置されている。

これらのタイプのフィルタ装置は、必要に応じて、「ボウルアップ」配置または「ボウルダウン」配置で使用されるように構成することができる。ボウルアップ構成では、ボウルはマニホールドの上方に配置される。ボウルダウン構成では、ボウルはマニホールドの下方に配置される。

これらのタイプの装置に有用な濾過膜は、一般に、形状が円筒形（管状、ひだ付き管状、巻き型）で、円筒形の外面、円筒形の内面、および円筒形の膜の２つの端部の間で膜の長さに沿って延在する内側空間（「内側容積」）を有する。膜は、中空円筒形を生成するためにひだ付き、折り重ね、または巻き型構成に形成されたシートであってもよい。濾過膜は、流体（特に液体）が濾過膜を通過することを可能にするのに十分に多孔質であるポリマーまたは非ポリマー（例えば、繊維性）材料を含むことができる。流体が膜を通過すると、流体に含まれる粒子または夾雑物がフィルタ内に残ることができ、これにより粒子または夾雑物が流体から除去される。

記載のフィルタカートリッジは、支持構造によって収容および保持された濾過膜を含むことができるが、この支持構造は、フィルタハウジングの入口と出口との間でフィルタハウジングを通過する流体の流れに濾過膜を通過させるようにする位置および方法で、フィルタカートリッジをフィルタハウジング内に設置することができるように、濾過膜を収容および支持するように構成されている。フィルタカートリッジは、濾過膜の円筒形の外側の面にカートリッジ外側支持体を収容し、カートリッジ外側支持体は、濾過膜の外面に面し、任意選択的に接触する内面を含む。フィルタカートリッジはまた、濾過膜の円筒形内面によって画定され、それに面する内側空間に配置されたカートリッジ内側支持体（「コア」と呼ばれることもある）を含むことができる。フィルタカートリッジはまた、近位端部（または「フィルタカートリッジ近位端部」）および遠位端部（または「フィルタカートリッジ遠位端部」）を含む、フィルタカートリッジの２つの対向する端部に「端部」または「エンドキャップ」の形の支持体を含むことができる。

フィルタカートリッジは、フィルタカートリッジの２つの対向する端部の間で、中心または中間の場所に沿って、フィルタカートリッジの長さに沿って延在する中心長手軸を含むと考えることができる。フィルタカートリッジは、濾過膜のコア側の環状または円筒形のフィルタカートリッジの中央内部に「内側容積」を画定する。内側容積は、円筒形濾過膜の内側でフィルタカートリッジの２つの対向する端部の間に延在し、濾過膜の長手軸を含む。

フィルタカートリッジは、コア側の反対側にあり、濾過膜およびフィルタカートリッジの外面に面する、「ハウジング側」と呼ばれることもある、濾過膜およびフィルタカートリッジに対する第２の側を含む。フィルタカートリッジのハウジング側はまた、フィルタカートリッジが組み立てられたフィルタハウジングに取り付けられたときに、フィルタハウジングのボウルの内部面に面する。フィルタカートリッジおよびハウジングアセンブリは、濾過膜のハウジング側で、組み立てられたハウジング内に第２の開放空間および容積を共に画定し、これは「ハウジング容積」と呼ばれる。ハウジング容積は、ハウジングボウルの内部面とフィルタカートリッジのハウジング側との間に配置され、ハウジング入口またはハウジング出口（典型的には入口）の一方に結合される。

フィルタカートリッジ近位端部は、マニホールドと係合し、マニホールドとフィルタカートリッジ近位端部との間に液密シール、すなわち「フィルタカートリッジマニホールドシール」を生成するように構成される。フィルタカートリッジマニホールドシールが内側容積とマニホールドとの間に液密流路を提供することにより、流体（例えば、液体）は内側容積とマニホールドとの間でハウジング入口またはハウジング出口を通って流れることができる。フィルタカートリッジマニホールドシールは、マニホールドとフィルタカートリッジ近位端部との間に封止された流路を提供する任意の有用な設計でよい。例としては、螺合、スナップ嵌め係合、および圧入係合が挙げられる。

フィルタカートリッジの遠位端部は、ボウルの遠位端部でボウルの内部面に係合して、ボウルとフィルタカートリッジの遠位端部との間に液密シール、すなわち「フィルタカートリッジボウルシール」を生成するように構成される。フィルタカートリッジボウルシールは、ボウルの遠位端部とカートリッジの遠位端部との間に配置され、ハウジング容積の遠位領域にシールを形成する。フィルタカートリッジボウルシールは、ハウジング容積の遠位端部、ボウル遠位端部およびフィルタカートリッジ遠位端部の表面に液密シールを提供する任意の有用な設計でよい。例としては、対向する螺合、スナップ嵌め係合、および圧入係合が挙げられる。

カートリッジ支持体は、使用中にフィルタハウジングおよび濾過膜を通過する流体に対して実質的に不動である剛性材料で作られる。カートリッジ支持体は自己支持型であり、これは、濾過膜から分離されたとき、または濾過膜と係合する前に、カートリッジ支持体がカートリッジ外側支持体の重量を支持し、その形状を実質的に維持するのに十分な剛性および強度を有することを意味する。カートリッジ支持体は、２つの対向する端部の間の長さ方向に長さ、ならびに長さおよび長手軸に垂直な半径および直径を示すと考えることができる。図１Ａおよび図２Ａを参照されたい。

いくつかの実施形態では、カートリッジ支持体は、濾過膜の外側の位置に配置されたカートリッジ外側支持体（「ケージ」と呼ばれることもある）である。カートリッジ外側支持体は、長手軸に向かって半径方向内側に面し、濾過膜がカートリッジ外側支持体内に置かれたときに濾過膜の外面に任意選択的かつ好ましくは接触する内面を含む。有用なまたは好ましいカートリッジ外側支持体の例は、可撓性であってよく、長手軸に沿って、カートリッジ外側支持体の長さに沿った方向に圧縮可能であってよい。これらの実施形態の例では、圧縮性のカートリッジ外側支持体を長手方向に圧縮することができ、これによりカートリッジ外側支持体の直径を増加させることができる。図２Ａおよび図２Ｂを参照されたい。

本明細書のカートリッジ支持体は、任意選択的に、フィルタカートリッジの位置をフィルタハウジングの内部面に対して中心位置に維持することを含む、フィルタハウジングの内部容積内のフィルタカートリッジおよび付随する濾過膜の位置に影響を与え、その位置を維持するのに有用であり得るセンタリング面を含むことができる。これらの「センタリング面」は、長手軸からカートリッジ外側支持体の表面の最大（最も外側の）半径方向距離の領域においてカートリッジ外側支持体の外（周囲）面に配置される。「センタリング面」という用語は、円筒形カートリッジ外側支持体の周囲の長さおよび幅（円筒の表面上のため、その一方または両方は、湾曲していてもよい）に基づく二次元領域を有するカートリッジ外側支持体の（円筒上の）表面を指す。また、本明細書で使用する場合、「センタリング面」は、長手軸から最大半径方向距離にある周囲面に配置された１つまたは複数の点または線構造を指すことができ、それらは理論的には幅および長さに基づく面積を有しないが、単独でまたは組み合わせて、フィルタハウジングの内面に対するフィルタカートリッジの位置を維持するセンタリング面として機能することができる。

センタリング面は、任意の形態、形状、またはサイズで、カートリッジ支持体（カートリッジ外側支持体またはカートリッジ内側支持体のいずれか）の周辺箇所に形成されてもよい。

特定の例では、センタリング面は、長さ、幅、またはその両方に沿ってカートリッジ支持体の厚さを調整することによって形成される。特定の例では、厚さは、外側支持体部分の長い長さにわたって徐々に変化してもよく、または代わりにカートリッジ支持体の短い長さにわたって急激に変化してもよい。例示的なセンタリング面は、カートリッジ支持体の実質的な長さにわたって延在する外側支持体部分のストランド（例えば、らせん状ストランド）の長さにわたって変化する厚さを有する構造の面であってもよい。例えば、厚さは、１センチメートル、または１～２、３、または４センチメートルの長さにわたって、（センタリング面での）厚さの最大値から厚さの最小値まで変化してもよい。「ストランド」は、少なくとも５：１、例えば少なくとも１０：１の長さ対幅の比によって示されるように、はるかに長い長さに対して実質的に小さい幅を有するカートリッジ外側支持体の一部である。「ストランド」は、細長いらせん状ストランド、または幅に対して大幅に長い長さを有するカートリッジ外側支持体の細長い「棒」もしくは他の細長い構造の形態であってもよい。いくつかの実施形態では、らせん状ストランドは、長さに沿った各地点で台形、三角形、円形、正方形または長方形の断面を有する。

他の例示的なセンタリング面は、ストランドの外面に配置されてもよいが、ストランドの厚さまたは幅を変える必要はない。ストランドは、ストランドの全長に沿って厚さおよび幅が均一であってもよい。ストランドは、らせん状または非らせん状であってもよい。

他の例示的なセンタリング面は、ばらばらに異なる薄い厚さを有するカートリッジ支持体の一部から、例えば、細長い形態で平坦な外面を有する棒またはストランドから、厚さ方向に延在する複数の分離した個別の三次元伸長構造の表面に配置されてもよい。こうした三次元伸長構造は、カートリッジ外側支持体のそうでなければ平坦な表面から延在する、複数の突出部、バンプ、長さ方向に延在する隆起部もしくは歯状物、または他の三次元構造の形態であってもよい。三次元構造は、センタリング面として機能する点または線または面を含む。

使用のために組み立てられたとき、フィルタカートリッジは、好ましくはフィルタハウジング（例えば、ボウルまたはスリーブ）の内部空間内の中心にあり、これは、フィルタカートリッジ（および付随する濾過膜）の中心長手軸が、ハウジングボウルまたはハウジングスリーブの中心長手軸と（実質的に）整列していることを意味する。フィルタカートリッジをフィルタハウジングの内部容積内にセンタリングするために、様々な構造および技術がこれまでに使用されている。これらの構造は、マニホールドの対向面、ハウジングの端部、またはハウジングの内部面と係合する場所にあるフィルタカートリッジの端部にあってもよい。例示的なセンタリング構造は、フィルタカートリッジの内側（半径方向）部分、またはフィルタカートリッジのエンドキャップとフィルタハウジングの内部面との間に配置されたスペーサなどの周辺箇所に配置されている。これらのタイプのセンタリング機構は、カートリッジ端部とハウジングの表面との間の接触によって、一般にフィルタカートリッジの端部の箇所で、ハウジングのマニホールド、ボウル、エンドキャップ、またはスリーブに対するフィルタカートリッジの位置を維持する。

本明細書によれば、フィルタハウジングの内部の中心箇所にフィルタカートリッジの位置を維持するセンタリング機構は、カートリッジ外側支持体の周辺領域、例えば、カートリッジ外側支持体の円周の周りの複数箇所、およびカートリッジ支持体の長さ（近位端部と遠位端部との間）に沿った複数箇所に配置された「センタリング面」に基づく。

センタリング面は、一般に、フィルタハウジングの長手軸をフィルタカートリッジの長手軸と整列させるために、すなわちフィルタカートリッジをフィルタハウジングの内部容積内で「中心に置く」ために、フィルタハウジングの内部面に対して円筒形フィルタハウジングの内部容積内にフィルタカートリッジの位置を維持することができる。フィルタカートリッジがフィルタハウジングの内部に配置されると、カートリッジ外側支持体のセンタリング面は、フィルタハウジングの内部面の近くに、しかし任意選択的に好ましくは接触することなく配置される。センタリング面は、カートリッジ外側支持体の長さに沿った複数箇所、およびカートリッジ支持体の円周の周りの複数箇所に、典型的には、ハウジング容積を通る流体の有用な流れを可能にするように設計された分散した規則的な非ランダムなパターンまたは配置で、センタリング面とフィルタカートリッジの複数の（例えば、均一に間隔を置いた）円周部分での内部面との間の接触と組み合わせて、フィルタカートリッジの長さのかなりの部分に沿って連続的または規則的に（例えば、均一な間隔を置いて）配置される。

例示的なフィルタアセンブリでは、フィルタカートリッジがフィルタハウジングのボウルまたはスリーブの内部空間内に配置され、中心に置かれていると、複数またはすべてのセンタリング面とフィルタハウジングの隣接する内部面との間の距離は、センタリング面が内部面に接触することなく小さくすることができる。複数のまたはすべてのセンタリング面は、内部面から０．５～５ミリメートル、例えば１～４ミリメートルの範囲など、６ミリメートル未満の距離で配置されてもよい。

センタリング面は、カートリッジ支持体に対して任意の有用なサイズ、形状、および形態を有することができる。例示的なセンタリング面は、（円筒面に対して定義される長さおよび幅を有して）平坦でもよく、センタリング面の長さに沿って形成された線などの（らせんを含む）線状でもよく、または、角錐、バンプ、円錐、隆起、突出、またはカートリッジ外側支持体の表面から半径方向に延在する他の三次元構造の頂点などの尖頭状であってもよい。センタリング面は、カートリッジ支持体面の全長に沿って、例えば、ストランドまたは別の構造の外面の全長に沿って連続していてもよく、例えば、ストランドの厚さは、ストランドの全長に沿って、および外側支持体面の全長に沿って均一であってもよく、ストランドの外面は、センタリング面として機能することができる。あるいは、センタリング面は、外側支持体面（例えば、ストランド）の長さに沿って断続的にまた任意選択的に規則的に配置されかつ等間隔に配置されてもよく、ストランドの長さに沿ってストランドの厚さが変化した結果であってもよく、ストランドの幅に沿ってストランドの厚さが変化した結果であってもよく、またはその両方であってもよい。

カートリッジ支持体のセンタリング面の１つの特徴は、センタリング面の全表面積であり、これは、カートリッジ支持体の円周および長さによって画定される全領域にわたって、カートリッジ支持体の外側に面した表面に向かって側面から垂直に外面を見たときのセンタリング面の全表面積を意味する。

センタリング面の表面積は、カートリッジ支持体のセンタリング面によって画定される仮想円筒（「センタリング面円筒」）の全表面積に対して測定することができる。本明細書で使用される場合、センタリング面によって占められる表面積の総量は、カートリッジ外側支持体のセンタリング面の全面積を、カートリッジ外側支持体の最外面（長手軸からの半径方向距離に基づく最も遠位の面－センタリング面も意味する）と交差する仮想円筒（「センタリング面円筒」と呼ばれる）の全面積で割ったものとして計算される百分率として示される。

その上にセンタリング面およびセンタリング面円筒を含むカートリッジ支持体の一例が、図１Ａ（側面斜視図）、図１Ｂ（端面図）、および図１Ｃ（拡大図）に示されている。図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃに示すカートリッジ支持体は、カートリッジ外側支持体またはカートリッジ内側支持体として使用することができる。円筒形外側支持体１０の図示した端部分は、第１の端部と、第１の端部と反対側の端部（図示せず）との間でカートリッジ支持体１０の長さに沿って延在する縦棒（または「ストランド」）１４とを含む。複数の三次元伸長部（バンプ、突出部など）１８が、棒１４の平坦な（円筒状に湾曲した）面１６上に形成されている。伸長部１８は、棒１４の表面上に一定間隔のパターンで配置される。各伸長部１８は、センタリング面として機能する最外面２０を有する。好ましくは、複数の三次元伸長部１８のすべての最外面２０は、円筒形カートリッジ外側支持体１０の中心線に沿って長手方向に延在する長手軸Ａ_Ｌから実質的に同じ半径方向距離に配置される。

図１Ｂは、図１Ａのカートリッジ支持体１０の一部を端面視から示す。図示のように、「センタリング面円筒」３０は、カートリッジ外側支持体の長さに沿って、カートリッジ外側支持体１０の長手軸Ａ_Ｌから一定の半径方向距離Ｄ_ｒで配置された仮想円筒である。半径方向距離Ｄ_ｒは、カートリッジ支持体の長手軸とカートリッジ支持体のセンタリング面２０の最外面との間の距離に等しい（「最外」は、長手軸から半径方向に最も遠い表面を意味する）。

図示のように、センタリング面２０は、実質的な長さ、幅、または面積を示さない点構造である。センタリング「面」は、カートリッジ外側支持体の三次元伸長部のそのような点（無次元）構造、ならびに理論的には長さ寸法と幅寸法の両方は有さない線構造を含み得る。これらの「面」は、センタリング面円筒と単一の点でまたは線に沿って交差する。他の例では、センタリング面は、センタリング面が（円筒上の）長さおよび幅寸法を示すように、センタリング面円筒の長さおよび幅に沿って延在し、それらと交差する平坦な（任意選択的にらせん経路に沿って円筒状に湾曲している）外面であってもよい。

センタリング面は、ハウジング容積を通る流体の有用な流量を可能にしつつ、フィルタカートリッジの位置をフィルタハウジング（例えば、ボウルまたはスリーブ）の中心に維持するのにセンタリング面が有効であることを可能にするように、全表面積を有し、カートリッジ外側支持体の箇所に配置されてもよい。カートリッジ外側支持体および付随するセンタリング面は、組み立てられたフィルタハウジングのハウジング容積の空間内に（フィルタハウジングの内面と濾過膜の外面との間に位置する空間内に）配置される。使用中、流体はハウジング容積を通って流れ、これは、カートリッジ外側支持体およびセンタリング面が流体の流れの経路内にあり、流体の流れを妨げる可能性があることを意味する。カートリッジ支持体およびカートリッジ外側支持体のセンタリング面の形状およびサイズは、センタリング面がハウジング容積を通る流体の流れを妨げる可能性のある効果を制御、低減、または最小化し、ハウジング容積を通る有用な量の流体の流れを可能にするように設計することができることが好ましい。

追加的または代替的に、カートリッジ支持部のセンタリング面は、好ましくは、全表面積を比較的小さくしてもよい。カートリッジ支持体の特定の有用な例によれば、センタリング構造の全表面積は、定義されるセンタリング面円筒の面積の３０％未満でよい。他の有用な例または好ましい例では、センタリング面の全表面積は、センタリング面円筒の面積の２５、２０、１５、１０、または５パーセント未満など、はるかに小さくてもよい。

追加的または代替的に、センタリング面円筒に対するセンタリング面の面積のこれらの範囲の効果的な近似として、センタリング面は、フィルタカートリッジの濾過膜の円筒形の外面に対して比較できる面積を有することができる。カートリッジ外側支持体の特定の有用な例によれば、濾過膜の全外側（円筒形）表面積に対するセンタリング面の全表面積は、カートリッジ外側支持体がその上に配置された濾過膜の外面の表面積の３０、２５、２０、１５、または１０パーセント未満でよい。濾過膜の表面積は、濾過膜の周囲面に接触する円筒の面積である。濾過膜の表面積は、濾過膜の長さに沿って、（フィルタカートリッジの長手軸からの）均一な半径の円筒の表面積であり、その半径は、センタリング面円筒の半径Ｄ_ｒより（外側支持構造の厚さだけ）わずかに小さい。

いくつかのタイプのセンタリング面は、円筒面にわたって長さと幅を有する平坦な領域を示す。これらのタイプのセンタリング面の場合、全表面積は平坦面の面積に等しい。

他のセンタリング面は、幅寸法と長さ寸法の両方を有さない丸みを帯びたまたは尖った外面を示してもよい。これらのタイプのセンタリング面の場合、欠落した長さまたは幅寸法は、センタリング面の全表面積を計算する目的で、０．５から１．５ミリメートルの範囲の長さまたは幅などの小さな値として推定することができる。長さ寸法を有するが理論的には幅寸法を有さないカートリッジ支持体の長さに沿って直線または曲線を形成する尖った隆起部の形態のセンタリング面は、線の長さに等しい長さ、０．５から１．５ミリメートルの範囲の公称幅、およびその幅にその長さを乗じたものとして計算された表面積を有すると考えることができる。バンプまたは突出部の尖ったまたは湾曲した先端の形態のセンタリング面、すなわち理論的には無次元点構造は、０．５から１．５ミリメートルの範囲の公称幅、０．５から１．５ミリメートルの範囲の公称長さ、および０．５から１．５ミリメートルの長さに０．５から１．５ミリメートルの幅を乗じたものとして計算された表面積を有すると考えることができる。

また、濾過膜およびフィルタ装置のハウジング容積を通る流体の流れを促進するために、カートリッジ支持体は、ハウジング容積または濾材を通る流体の流れに対する抵抗を引き起こす構造（例えば、棒またはらせん状ストランドなどのストランド）の面積を削減することを含むことができる。らせん状ストランドまたは長手方向のストランド（棒）を収容するカートリッジ支持体は、カートリッジ支持体によるフィルタ表面のマスキング／被覆を低減することによって、ハウジング容積を通る流体の流れを容易にすることができる。

カートリッジ支持体は、カートリッジ支持体によって支持された濾過膜の外面の面積量を低減して覆うように設計することができる。カートリッジ支持体によって覆われている（必ずしも接触していない）濾過膜の表面積の量は、本明細書では「被覆面積」と呼ばれる。カートリッジ支持体の特定の有用な例によれば、濾過膜の全外側（円筒形）表面積に対するカートリッジ支持体の全表面積は、カートリッジ支持体がその上に配置された濾過膜の外面の表面積の４０、３０、２５、２０、１５、１０、または５パーセント未満でよい。

この「被覆面積」は、カートリッジ支持構造と濾過膜の表面との間の接触面積に等しくてもよく、またはカートリッジ支持構造と濾過膜の表面との間の接触面積が「被覆面積」未満であってもよい（例えば、図５を参照）。カートリッジ外側支持体の特定の有用な例によれば、外側カートリッジ支持体と濾過膜の表面との間の接触面積は、カートリッジ支持体がその上に配置されている濾過膜の表面積の４０、３０、２５、２０、１５、１０、または５パーセント未満でもよい。

カートリッジ支持体は、カートリッジ支持体起因のハウジング容積を通る液体の流れ抵抗のレベルを低減するために、任意の有用な厚さとすることができるが、好ましい厚さは比較的薄い。例示的なカートリッジは、任意選択的にセンタリング面を提供するために可変の厚さを有することができる外側支持体を有することができ、一般的にカートリッジ支持体またはカートリッジ支持体の部分の有用な厚さは、０．５～１５ミリメートル、例えば１～５、１０、または１５ミリメートルの範囲でよい。

また、一般に、カートリッジ支持体のストランドの幅と厚さとの比は、らせん状ストランドの場合など、１：３～３：１または１：２～２：１（幅：厚さ）の範囲であってもよい。ストランドの縦棒型の場合、幅対厚さの比も、１：３～３：１または１：２～２：１の範囲内とすることができるが、２：１～１０：１（幅：厚さ）の範囲内の幅対厚さの比など、より高い幅対厚さを示す比とすることもできる。

ここで、本明細書の例示的なカートリッジ支持体を、添付の図面のいくつかを参照して説明する。

図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、カートリッジ支持体１００の一例が示されている。カートリッジ支持体１００は、遠位端部１０２および近位端部１０４を含み、単一のらせん状ストランド１１０が、カートリッジ支持体の長さＬに沿って２つの端部１０２と１０４との間に延在する。らせん状ストランド１１０は、端部１０２と端部１０４との間のストランドによって画定されるらせん経路に沿って延在する長さ（Ｌ_ｈ）を有する。らせん状ストランド１１０はまた、図示のように、外面１０６と内面１０８との間で半径方向に延在する可変厚さ（Ｔ_ｈ）を有する。らせん状ストランド１１０は、長さ（Ｌ_ｈ）と厚さ（Ｔ_ｈ）の両方を横切る方向に延在する幅（Ｗ_ｈ）を有する。

らせん状ストランド１１０は、長手軸１２０に向かって内側に面し、らせん状ストランドの全長（Ｌ_ｈ）に沿って延在する二次元（円筒形に湾曲した）内面１０８を含む。図示のように、内面１０８は、外側支持体面の長さに沿って内面１０８によって画定される円筒形に対して「平坦な」（二次元）面と呼ばれる。内面１０８は、らせん状に延在する長さと、厚さおよび長さを横切り、長手軸１２０から一定の半径（ｒ_ｉ）に位置する幅とを有する。外面１０６は、比較的一定の幅、およびらせん状ストランド１１０の全長に沿って延在する長さを有する二次元表面である。

外面１０６の一部は、記載のセンタリング面である。らせん状ストランド１１０は、ストランドの長さに沿って変化する厚さ（Ｔ_ｈ）を有する。長さに沿ったいくつかの箇所では、厚さ（Ｔ_ｈ）は、らせん状ストランド１１０の長さに沿った他の箇所よりも大きい。１０６’と示されるより厚い箇所では、らせん状ストランド１１０は最大厚さを有し、外面１０６’はカートリッジ外側支持体１００の最も外側の（最大半径の）箇所に配置される。したがって、表面１０６’は、本明細書で記載のセンタリング面である。厚さが減じたまたは最小のらせん状ストランド１１０の部分は、表面１０６”と示される。

可変な厚さを示すように示されているが、らせん状ストランド１１０は、その長さのいずれに沿っても可変な厚さを必要とせず、代わりに、その長さの任意の部分に沿って、またはらせん長さ全体（Ｌ_ｈ）に沿って均一な厚さを有してもよい。その形態では、均一な厚さのらせん状ストランド１１０の全長Ｌ_ｈに沿った外面１０６が、センタリング面であると考えることができる。

図２Ｂに示すように、カートリッジ支持体１００は、長手軸１２０に沿って圧縮可能である。圧縮性は、フィルタの周りにカートリッジ支持体１００を配置することを容易にするため、カートリッジ支持体１００がフィルタを取り囲むカートリッジ外側支持体として機能する場合に特に有用である。図２Ｂは、短縮された長さＬ’および増加した直径Ｄ’を示すように圧縮されたカートリッジ支持体１００を示す。

図２Ｂ、図２Ｃ、および図２Ｄは、圧縮可能なカートリッジ支持体１００を圧縮し（図２Ｂ）、濾過膜１１６を圧縮されたカートリッジ支持体の内側空間に挿入し（図２Ｃ）、次いで圧縮を除去する（図２Ｄ）工程によりフィルタカートリッジを組み立てる例示的な方法の工程を示す。図２Ｄの組み立てられたフィルタカートリッジは、濾過膜の外面に配置された非圧縮のカートリッジ支持体１１０を含む。

図２Ａのカートリッジ支持体１００に関して、らせん経路と（任意選択の）らせん状ストランド１１０の厚さを変化させることで、センタリング面１０６’を形成し、これらの特徴を個別にあるいは組み合わせて使って、ハウジング容積に収容されたカートリッジ支持体１００に対する流体の有用または有利な流動性能を可能にする。図３Ａを参照すると、カートリッジ支持体１００は、濾過膜１３０、遠位エンドキャップ１５０、近位エンドキャップ１６０、およびカートリッジ内側支持体（または「コア」）１３２を含むフィルタカートリッジ１３８の構成要素としてのカートリッジ外側支持体として含まれる。カートリッジ支持体１００が図３Ａにカートリッジ外側支持体として示されているが、本明細書に開示した他のカートリッジ支持体のいずれも、カートリッジ外側支持体として機能することができる（例えば、図４に示すカートリッジ支持体４００、図５に示すカートリッジ支持体５００、および図６に示すカートリッジ支持体６００）。いくつかの実施形態では、カートリッジ内側支持体１３２は、図４および図５に示すカートリッジ支持体など、本明細書に開示したカートリッジ支持体のうちの１つでもよい。図示のように、フィルタカートリッジ１３８は、フィルタハウジングのボウル１４０内に設置され、カートリッジ１３８はボウル１４０内の中心に置かれる。使用中、流体（矢印で示す）は、入口（図示せず）からハウジング容積１３４に流入し、次いで濾過膜１３０を通って内側容積１３６に流入し、次いで出口（図示せず）を通ってフィルタハウジングから流出することができる。

さらに図３Ａを参照すると、カートリッジ支持体１００の内面１０８は、濾過膜１３０の外面に隣接し、好ましくは接触して、しかし必ずしも接触することなく配置される。カートリッジ支持体１００は、ハウジング容積１３４内に配置される。センタリング面として機能する外面１０６’は、図示のフィルタハウジングのボウル１４０の内面１４２からわずかな距離（例えば、６ミリメートル未満）に配置することができる。図３Ａは、外面１０６’とボウル１４０の内面１４２との間の接触を示すが、表面間に分離した小さい距離があることが好ましい。図３Ａは、らせん状ストランド１１０が、らせん状ストランドのらせん長さに沿って様々な厚さを有することを示している。あるいは、らせん状ストランド１００は、ストランドのらせん長さに沿って均一な厚さを有してもよい。

カートリッジ支持体１００のらせん形状により、カートリッジ支持体１００の構造の任意の部分によって幅方向に流体の流れがブロックされることなく、液体がカートリッジ支持体１００の全長に沿ってらせん状に巻かれたストランド１１０の間の空間を通って流れることができるため、カートリッジ支持体１００は、ハウジング容積１３４を通る流体の流れの過度の妨げとはならない。さらに、らせん状ストランド１００の他の部分（１０６”と示される）の厚さが（任意選択）に削減されることにより、らせん状ストランド１００の外面１０６の総量の一部とハウジングボウル１４０の内部面１４２との間に分離が生じ、らせん状ストランド１１０の外面１０６の一部とハウジングボウル１４０の内部面１４２との間に流体が流れるための空間を作り出す。

図３Ｂを参照すると、カートリッジ支持体２００は、濾過膜（図示せず）、遠位エンドキャップ２５０、近位エンドキャップ２６０、およびカートリッジ内側支持構造（または「コア」）２３２を含むフィルタカートリッジ２３８のカートリッジ外側支持体構成要素として含まれる。図示のように、フィルタカートリッジ２３８は、スリーブ２４２、第１の（入口）端部２４４、および第２の（出口）端部２４６を含むフィルタハウジング２４０内に設置される。カートリッジ２３８は、端部２４４と２４６との間で、スリーブ２４２の円筒内部面２４３に対してスリーブ２４２内の中心に置かれる。

使用中、流体（矢印で示す）は、入口端部２４４に配置された入口からハウジング容積２３４に流入し、次いでカートリッジ２３８の濾過膜（図示せず）を通って内側容積２３６に流入し、次いで出口端部２４６の一部としての出口を通ってフィルタハウジング２４０から流出することができる。

さらに図３Ｂを参照すると、カートリッジ支持体２００の内面２０８は、濾過膜の外面に隣接し、好ましくは接触して、しかし必ずしも接触することなく配置される。カートリッジ支持体２００は、ハウジング容積２３４内に配置される。カートリッジ外側支持体２００の外面から半径方向に延在する伸長部２０９の端部の外面２０７は、センタリング面として機能する。外面２０７は、図示のフィルタハウジングのスリーブ２４０の内面２４３からわずかな距離（例えば、６ミリメートル未満）に配置することができる。図３Ｂは、外面２０７とスリーブ２４２の内面２４３との間の接触またはほぼ接触を示すが、表面間に分離した小さい距離があることが好ましい。

記載のカートリッジ支持体の代替的な実施形態において、図４は、図２Ａの例のように、端部１０２および１０４ならびにらせん状ストランド１１０を含むカートリッジ支持体４００を示す。さらに、図４のカートリッジ支持体４００は、長手方向に延在する一組のストランドまたは棒１１２を含む。さらに、らせん状ストランド１１０は、カートリッジ支持体４００の外側部分に配置され、カートリッジ外側支持体１００の最外周の箇所にセンタリング面１０６’を配置する。図４は、らせん状ストランド１１０が、らせん状ストランドのらせん長さに沿って様々な厚さを有することを示している。あるいは、らせん状ストランド１１０は、ストランドのらせん長さに沿って均一な厚さを有してもよい。図４に示すカートリッジ支持体４００は、カートリッジ外側支持体またはカートリッジ内側支持体として機能することができる。いくつかの実施形態では、長手方向に延在するストランドまたは棒１１２は、図１Ａに関して開示されたものと同様の複数の三次元伸長部を有することができる。

記載のカートリッジ支持体の代替的な実施形態において、図５は、図２Ａの例のように、端部１０２および１０４ならびにらせん状ストランド１１０を含むカートリッジ支持体５００を示す。さらに、図５のカートリッジ支持体５００は、長手方向に延在する一組のストランド（または「棒」１１２）を含む。らせん状ストランド１１０は、カートリッジ支持体１００の内側箇所に配置される。任意選択で図示されていないセンタリング面は、カートリッジ外側支持体１００の最外周の箇所に、例えば、棒１１２の平坦な（円筒形二次元の）外面１１４からの突出部または伸長部として配置されてもよい。カートリッジ支持体５００の利点は、カートリッジ外側支持体１００内に保持された濾過膜（図示せず）の外面と接触するらせん状ストランド１１０の内面１２０の表面積が少ないことである。らせん状ストランド１１０と濾過膜の外面との間の接触表面積の量が少ないため、膜からの非常に少ない流量がカートリッジ外側支持体１００の表面によって直接ブロックされる。図５は、らせん状ストランド１１０が、らせん状ストランドのらせん長さに沿って様々な厚さを有することを示している。あるいは、らせん状ストランド１１０は、ストランドのらせん長さに沿って均一な厚さを有してもよい。図５に示すカートリッジ支持体５００は、カートリッジ外側支持体またはカートリッジ内側支持体として機能することができる。いくつかの実施形態では、長手方向に延在するストランドまたは棒１１２は、図１Ａに関して開示されたものと同様の複数の三次元伸長部を有することができる。

記載のカートリッジ支持体のさらに異なる実施形態において、図６は代替的なカートリッジ支持体６００を示す。カートリッジ支持体６００は、図２Ａの例のように、端部１０２および１０４を含む。さらに、図６のカートリッジ支持体６００は、それぞれが外面１０６に沿ってセンタリング面（図示せず）を有する一組の２つの二重反転らせん状ストランド１１０、１１０’を含む。いくつかの実施形態では、３つ以上の二重反転らせん状ストランドが存在してもよい。図６のカートリッジ支持体６００は、長手軸１２０に沿って圧縮可能であってもよい。２つのらせん状ストランドの各々は、独立して、ストランドのらせん長さに沿って均一な厚さを有してもよく、またはらせん状ストランドの長さに沿って不均一な厚さを有してもよい。図６に示すカートリッジ支持体６００は、カートリッジ外側支持体またはカートリッジ内側支持体として機能することができる。

本明細書のカートリッジ支持体は、任意の有用な材料から作製することができるが、好ましい材料はポリマー、特にポリマーを交互に加熱および冷却することによって可逆的に固化および溶融することができる熱可塑性ポリマーである。好ましいサーモポリマーは、加熱によって溶融され、次いで、サーモポリマーを、自己支持する、すなわち、カートリッジ支持体がほんのわずかな変形でその自重を支持するのに十分な剛性および強度を有する所望の形状（例えば、センタリング面を備えるらせん）を有するカートリッジ外側支持体に固化させる低温まで冷却され得る。

カートリッジ支持体を形成するのに有用なポリマーの例としては、一般に熱可塑性ポリマーが挙げられ、有用な化学型の熱可塑性ポリマーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、およびこれらと他のポリオレフィンまたは非ポリオレフィンサーモポリマーとの混合、ポリアクリレート、ポリウレタン、および熱可塑性フルオロポリマー、例えばパーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）が挙げられる。

ポリマー材料は、成形、射出成形、または三次元印刷技術などの熱可塑性製品を形成するための任意の有用な技術によってカートリッジ支持体に形成することができる。

一般に、カートリッジ支持体を形成し、カートリッジ支持体を濾過膜の外面に配置されるように組み立てる有用な方法は、カートリッジ支持体を濾過膜とは別個に準備し、次いで、カートリッジ外側支持体として使用される場合、濾過膜をカートリッジ支持体の内側空間に挿入することを含むことができる。濾過膜は、カートリッジ外側支持体の端部に必要な力で挿入され、濾過膜の端部の位置がカートリッジ外側支持体の端部に隣接するまで押し込まれてもよい。任意選択的に、図２Ａ～図２Ｄに示すように、らせん状ストランドを収容するカートリッジ外側支持体の特定の例は、カートリッジ外側支持体の直径を拡大するよう圧縮されて、濾過膜をカートリッジ外側支持体に挿入する工程を容易にすることができる。他の実施形態では、カートリッジ支持体がカートリッジ内側支持体として機能する場合、濾過膜はカートリッジ支持体の周りに配置されてもよい。

別の例では、カートリッジ外側支持体は、熱可塑性ポリマーを溶融し、溶融した熱可塑性ポリマーを所望の形態、例えば単一のらせん状ストランド、複数の（例えば、対向する）らせん状ストランド、または棒などの他の構造の形態で濾過膜の外面に付けることにより、熱可塑性ポリマーから作製することができる。熱可塑性ポリマーは、センタリング面を形成するために任意の成形を含む任意の技術によって表面に付けられてもよい。サーモポリマーは、固化して濾過膜の外面に付着することができる。しかし、固化した熱可塑性樹脂は、それ自体の重量を支持し、濾過膜との接触から外されても変形しないほどに十分に強く、固化した熱可塑性カートリッジ外側支持体は、自己支持していると考えられる。

態様１では、フィルタカートリッジは、カートリッジ遠位端部およびカートリッジ近位端部と、カートリッジ遠位端部とカートリッジ近位端部との間に延在し、らせん状ストランドを備えるカートリッジ支持体であって、らせん状ストランドが、らせん状ストランドのらせん経路に沿って延在する長さと、半径方向の厚さと、長さおよび厚さに垂直な幅と、１：３～３：１の範囲の幅対厚さの比とを含む、カートリッジ支持体とを備える。

態様１による態様２では、フィルタカートリッジは長手軸に沿って圧縮可能であり、フィルタカートリッジを長手軸に沿って圧縮することで、直径が増加する。

態様１または２による態様３では、らせん状ストランドは、長さに沿った各地点で台形の、三角形、円形、正方形もしくは長方形の断面、長さに沿って変化する厚さ、またはその両方を備える。

態様１から３のいずれか一態様による態様４では、フィルタカートリッジは、カートリッジ遠位端部とカートリッジ近位端部との間に延在する濾過膜をさらに備える。

態様１から４のいずれか一態様による第５の態様では、カートリッジ支持体は、時計回りに回転するらせん状ストランドと反時計回りに回転するらせん状ストランドとを備える。

態様１から５のいずれか一態様による態様６では、カートリッジ遠位端部とカートリッジ近位端部との間に延在する濾過膜を備え、カートリッジ支持体は、濾過膜の外面の表面積の４０パーセント未満を覆う表面積を有する。

態様１から６のいずれか一態様による態様７では、カートリッジ支持体は、自己支持型である。

態様１から７のいずれか一態様による態様８では、カートリッジ支持体は、熱可塑性ポリマーを含む。

態様８による態様９では、熱可塑性ポリマーは、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリウレタン、または熱可塑性フルオロポリマーを含む。

態様１０では、フィルタカートリッジは、カートリッジ遠位端部およびカートリッジ近位端部と、カートリッジ遠位端部とカートリッジ近位端部との間に延在し、らせん状ストランドを備えるカートリッジ支持体であって、らせん状ストランドが、らせん状ストランドのらせん経路に沿って延在する長さと、半径方向の厚さと、長さおよび厚さに垂直な幅とを含み、厚さが長さに沿って変化する、カートリッジ支持体とを備える。

態様１０による態様１１では、フィルタカートリッジは、カートリッジ遠位端部とカートリッジ近位端部との間に延在する濾過膜をさらに備える。

態様１０または１１による態様１２では、らせん状ストランドは、長さに沿った各地点で台形の、三角形、円形、正方形または長方形の断面を備える。

態様１０から１２のいずれか一態様による態様１３では、カートリッジ支持体は、らせん状ストランドと、カートリッジ遠位端部とカートリッジ近位端部との間に延在する細長い棒とを備える。

態様１０から１３のいずれか一態様による態様１４では、カートリッジ支持体は、時計回りに回転するらせん状ストランドと反時計回りに回転するらせん状ストランドとを備える。

態様１０から１４のいずれか一態様による態様１５では、カートリッジ遠位端部とカートリッジ近位端部との間に延在する濾過膜をさらに備え、カートリッジ支持体は、濾過膜の外面の表面積の４０パーセント未満を覆う表面積を有する。

態様１０から１５のいずれか一態様による態様１６では、カートリッジ支持体は、自己支持型である。

態様１０から１６のいずれか一態様による態様１７では、カートリッジ支持体は、熱可塑性ポリマーを含む。

態様１０から１７のいずれか一態様による態様１８では、熱可塑性ポリマーは、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリウレタン、または熱可塑性フルオロポリマーを含む。

態様１０から１８のいずれか一態様による態様１９では、らせん状ストランドは、０．５～８ミリメートルの範囲の厚さ、１～１５ミリメートルの範囲の幅、またはその両方を有する。

態様１０から１９のいずれか一態様による態様２０では、らせん状ストランドは、１：３～３：１の範囲の幅対厚さの比を有する。

態様２１では、態様１から２０のフィルタカートリッジを組み立てる方法は、カートリッジ支持体を圧縮してカートリッジ支持体の直径を増加させることと、カートリッジｒ支持体が圧縮されている間に濾過膜をカートリッジ支持体に挿入することと、カートリッジ支持体の直径を減少させ、カートリッジ外側支持体が濾過膜の外面に接触することを可能にすることとを含む。

態様２２では、カートリッジ支持体が熱可塑性ポリマーを含み、付加製造方法によってカートリッジ支持体を作製することを含む、態様１から２０のいずれか一態様のフィルタカートリッジ（filtering cartridge）を作製する方法。

態様２３では、カートリッジ支持体が熱可塑性ポリマーを含み、熱可塑性ポリマーを溶融形態で濾材の外面に直接付けることと、熱可塑性ポリマーが濾材の外面上で固化することを可能にすることとを含む態様１から２０のいずれか一態様のフィルタカートリッジを作製する方法。

態様２４では、フィルタ装置は、円筒形の内部空間を備えるフィルタハウジングと、円筒形の内部空間内の態様１から２０のいずれか一態様のフィルタカートリッジとを備える。

態様２４による態様２５では、フィルタカートリッジ(filtering cartridge)は、濾過膜を備え、カートリッジ支持体は、濾過膜を取り囲む外側カートリッジ支持体である。

態様２４による態様２６では、フィルタカートリッジは濾過膜を備え、カートリッジ支持体は、濾過膜内に配置される内側カートリッジ支持体である。

態様２７では、フィルタ装置は、開放端部と、開放端部の反対側の遠位端部と、開放端部から遠位端部まで延在し、内部側壁面を備える円筒形側壁面と、開放端部と遠位端部との間に延在する内部とによって画定される円筒内部を備えるフィルタハウジングと、内部に配置されたフィルタカートリッジとを備え、フィルタカートリッジは、カートリッジ遠位端部およびカートリッジ近位端部と、カートリッジ遠位端部とカートリッジ近位端部との間に延在する円筒形カートリッジ支持体とを備え、カートリッジ支持体は、３次元伸長部を有する表面を備える。

態様２７による態様２８では、カートリッジ支持体の表面は、円筒形側壁から６ミリメートル以下に配置される。

態様２７または２８による態様２９では、カートリッジ支持体は、カートリッジ遠位端部およびカートリッジ近位端部から長手方向に延在するストランドを備える。

態様２７から２９のいずれか一態様による態様３０では、フィルタカートリッジは、濾過膜を備え、円筒形カートリッジ支持体は、濾過膜を取り囲む外側カートリッジ支持体である。

態様２７から２９のいずれか一態様による態様３１では、フィルタカートリッジは、濾過膜を備え、円筒形カートリッジ支持体は、濾過膜内に配置される内側カートリッジ支持体である。

Claims (31)

1. カートリッジ遠位端部およびカートリッジ近位端部と、
   カートリッジ遠位端部とカートリッジ近位端部との間に延在し、らせん状ストランドを備えるカートリッジ支持体であって、らせん状ストランドが、
   らせん状ストランドのらせん経路に沿って延在する長さと、
   半径方向の厚さと、
   前記長さおよび前記厚さに垂直な幅と、
   １：３～３：１の範囲の幅対厚さの比とを含む
   カートリッジ支持体と
   を備えるフィルタカートリッジ。
2. フィルタカートリッジが長手軸に沿って圧縮可能であり、フィルタカートリッジを長手軸に沿って圧縮することで、直径が増加する、請求項１に記載のフィルタカートリッジ。
3. らせん状ストランドが、
   前記長さに沿った各地点で台形、三角形、円形、正方形もしくは長方形の断面、
   前記長さに沿って変化する厚さ、または
   その両方
   を備える、請求項１または２に記載のフィルタカートリッジ。
4. カートリッジ遠位端部とカートリッジ近位端部との間に延在する濾過膜をさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ。
5. カートリッジ支持体が、時計回りに回転するらせん状ストランドと反時計回りに回転するらせん状ストランドとを備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ。
6. カートリッジ遠位端部とカートリッジ近位端部との間に延在する濾過膜を備え、カートリッジ支持体が、濾過膜の外面の表面積の４０パーセント未満を覆う表面積を有する、請求項１か５のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ。
7. カートリッジ支持体が自己支持型である、請求項１から６のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ。
8. カートリッジ支持体が熱可塑性ポリマーを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ。
9. 熱可塑性ポリマーが、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリウレタンまたは熱可塑性フルオロポリマーを含む、請求項８に記載のフィルタカートリッジ。
10. カートリッジ遠位端部およびカートリッジ近位端部と、
    カートリッジ遠位端部とカートリッジ近位端部との間に延在し、らせん状ストランドを備えるカートリッジ支持体であって、らせん状ストランドが、
    らせん状ストランドのらせん経路に沿って延在する長さと、
    半径方向の厚さと、
    前記長さおよび前記厚さに垂直な幅とを含み、前記厚さが前記長さに沿って変化する
    カートリッジ支持体と
    を備える、フィルタカートリッジ。
11. カートリッジ遠位端部とカートリッジ近位端部との間に延在する濾過膜をさらに備える、請求項１０に記載のフィルタカートリッジ。
12. らせん状ストランドが、前記長さに沿った各地点で台形、三角形、円形、正方形または長方形の断面を備える、請求項１０または１１に記載のフィルタカートリッジ。
13. カートリッジ支持体が、
    らせん状ストランドと、
    カートリッジ遠位端部とカートリッジ近位端部との間に延在する細長い棒と
    を備える、請求項１０から１２のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ。
14. カートリッジ支持体が、時計回りに回転するらせん状ストランドと反時計回りに回転するらせん状ストランドとを備える、請求項１０から１３のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ。
15. カートリッジ遠位端部とカートリッジ近位端部との間に延在する濾過膜をさらに備え、カートリッジ支持体が、濾過膜の外面の表面積の４０パーセント未満を覆う表面積を有する、請求項１０から１４のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ。
16. カートリッジ支持体が自己支持型である、請求項１０から１５のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ。
17. カートリッジ支持体が熱可塑性ポリマーを含む、請求項１０から１６のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ。
18. 熱可塑性ポリマーが、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリウレタンまたは熱可塑性フルオロポリマーを含む、請求項１７に記載のフィルタカートリッジ。
19. らせん状ストランドが、
    ０．５～８ミリメートルの範囲の厚さ、
    １～１５ミリメートルの範囲の幅、または
    その両方
    を有する、請求項１０から１８のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ。
20. らせん状ストランドが、１：３～３：１の範囲の幅対厚さの比を有する、請求項１０から１９のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ。
21. 請求項１から２０のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジを組み立てる方法であって、
    カートリッジ支持体を圧縮してカートリッジ支持体の直径を増加させることと、
    カートリッジｒ支持体が圧縮されている間に濾過膜をカートリッジ支持体に挿入することと、
    カートリッジ支持体の直径を減少させ、カートリッジ外側支持体が濾過膜の外面に接触することを可能にすることと
    を含む、方法。
22. カートリッジ支持体が熱可塑性ポリマーを含み、付加製造方法によってカートリッジ支持体を作製することを含む、請求項１から２０のいずれか一項のフィルタカートリッジを作製する、方法。
23. カートリッジ支持体が熱可塑性ポリマーを含み、熱可塑性ポリマーを溶融形態で濾材の外面に直接付けることと、熱可塑性ポリマーが濾材の外面上で固化することを可能にすることとを含む、請求項１から２０のいずれか一項のフィルタカートリッジを作製する方法。
24. 円筒形の内部空間を備えるフィルタハウジングと、
    円筒形の内部空間内の、請求項１から２０のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジと
    を備える、フィルタ装置。
25. フィルタカートリッジが濾過膜を備え、カートリッジ支持体が、濾過膜を取り囲む外側カートリッジ支持体である、請求項２４に記載のフィルタ装置。
26. フィルタカートリッジが濾過膜を備え、カートリッジ支持体が、濾過膜内に配置された内側カートリッジ支持体である、請求項２４に記載のフィルタ装置。
27. 開放端部と、開放端部の反対側の遠位端部と、開放端部から遠位端部まで延在し、内部側壁面を備える円筒形側壁面と、開放端部と遠位端部との間に延在する内部とによって画定される円筒内部を備えるフィルタハウジングと、内部に配置されたフィルタカートリッジとを備えるフィルタ装置であって、フィルタカートリッジが、カートリッジ遠位端部およびカートリッジ近位端部と、カートリッジ遠位端部とカートリッジ近位端部との間に延在する円筒形カートリッジ支持体とを備え、カートリッジ支持体が、３次元伸長部を有する表面を備える、フィルタ装置。
28. カートリッジ支持体の表面が、円筒形側壁から６ミリメートル以下に配置されている、請求項２７に記載のフィルタ装置。
29. カートリッジ支持体が、カートリッジ遠位端部およびカートリッジ近位端部から長手方向に延在するストランドを備える、請求項２７または２８に記載のフィルタ装置。
30. フィルタカートリッジが濾過膜を備え、円筒形カートリッジ支持体が、前記濾過膜を取り囲む外側カートリッジ支持体である、請求項２７から２９のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
31. フィルタカートリッジが濾過膜を備え、円筒形カートリッジ支持体が、前記濾過膜内に配置されている内側カートリッジ支持体である、請求項２７から２９のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
    

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