JP2557283B2 - 袋状フィルター - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、液体、気体等、流体の中から異物を濾過す
るフィルターに関するものである。通常のフィルターと
しても機能するが、特に医療用のファイナルフィルター
や輸血に用いる精密な、比較的低圧の、使い捨てなけれ
ばならない用途に最適のものである。

背景技術 特に医療用の精密なフィルターの場合、フィルター膜
周囲の密閉を完全にするのが肝要であるが接着剤の使用
はできないので、従来は、テフロンのＯリングやパッキ
ン等をフィルター膜の両側に入れフィルター膜を出来る
だけしっかり挟み、プラスチック成形物のハウジング自
体の縁に設けてあるネジを締めるか、又は別のネジでハ
ウジングの周囲を締めて圧着していた。しかし、量産品
の場合はパッキン等はコストが高くつくので使わず、フ
ィルター膜を出来るだけしっかり挟み、フィルター膜周
囲のハウジング同志を溶着していた。その為ばかりでは
ないが、ハウジングとフィルター膜の接合部の隙間を完
全に無くす事は困難で、例えば小型の25φのフィルター
でも製造後、全品検査をする必要がある程である。

更に、精密になればフィルター膜の目が細かくなるの
で、流量を確保するためには面積を大きくする必要があ
るが、面積が大きくなるほど、フィルター膜の全周を完
全に密閉するのが困難になり手間を食う。又プラスチッ
ク等の成形物も、大きくなればより高技術を要するの
で、コストも飛躍的に高くなる。

その為、経費の点でフィルターの精度を落とす事が多
々起こる。例えば医療上、点滴液から静脈炎を起こす製
薬中の異物を取り除く為にファイナルフィルターが必要
である事はかなり前から言われてきたが、現在でも最上
の0.2μｍを使う病院は大病院クラスでも少なく、使い
やすい比較的安価な25φのフィルターでは、0.2μｍで
は流量が低過ぎるので、孔径の大きい５μｍで済ますと
か、大多数の病院では医療上のミスとして指摘される迄
には至らないので、未だに使わずに済ませてしまってい
る。従って、精密でフィルター膜の面積が大きく、しか
もコストの安い、使い捨てにできるフィルターは切に望
まれてはいたが、従来の技術では製造することは容易で
はなかった。この解決法の一つとして、袋状フィルター
があるが、実用化されていなかった。それはフィルター
膜をハウジングフィルムにヒートシールして丈夫なフィ
ルターを構成する時に、フィルター素材の欠点を充分実
用的に補うように考えられていなかったことによる。

第一にフィルター素材のヒートシールは、強度が無い
ことで、理由は例えば空孔率80％というような多孔質プ
ラスチックや不織布は、シールといっても互いに溶融し
あうのではなく、ポリエチレン等のシール性の良いフィ
ルムが溶融して、相手の孔に楔状に食い込むことによ
る。

従ってシール強度には限度が有り、フィルター素材を
ハウジングフィルムに直接シールすることをやめて、実
公昭54−4121号（例１）や特開昭53−54178号（例２）
のように、ヒートシール性の良いフィルムで一旦フィル
ター素材の周縁を充分にシールして、その後そのフィル
ムをハウジングフィルムにシールする方法を取ってい
る。

しかし第二の欠点である、フィルター素材自身も弱
く、又伸びて孔径も変化しやすい点については、例１は
不織布で、孔径も20〜80μと大きい上に、輸血用の低圧
を目的にしているので無関心であるが、例２は本願と同
様、0.2μ程度の多孔質膜であるので、パルプとポリエ
ステルの不織布や塩化ビニルのスクリム（粗布）による
支持膜を考えている。

これではしかし、通常粗い孔の開いた不織布やスクリ
ムは、力を加えられた時の伸びは大きいので、伸びては
困る多孔質膜の有効な支持が出来るが疑問である他に、
この不織布やスクリムをさらにハウジングフィルムにシ
ールする加工も行わなけれはならない。しかもこのハウ
ジングの素材として軟質塩化ビニールを用いることにも
問題があった。軟質塩ビは点滴チューブや血液バッグの
素材として利用されて来たので、その身近さと加工性の
良さを買われ、袋状フィルターでも多くの先願はその延
長上で考えられていた。その為出入口は、加工上よりも
使い勝手を優先させ、大部分が二枚のハウジングフィル
ムの合わせ目に設けられてきた。ところがその合わせ目
は、シール性の良くないフィルター素材も合流するとこ
ろでもあったので、軟質塩ビでも加工が難しく、さらに
近年種々の問題から塩化ビニール離れが起きて他のフィ
ルムに切り替えてみるとなおさら難しい加工個所となっ
た。

発明の開示 本発明のフィルターは、成形物のハウジングの代わり
に、目的の流体の漏れないプラスチックフィルムの袋を
用いるもので、例えば一般的に使用されるポリスルフォ
ン等のフィルター膜に、ポリエチレン等の熱溶着フィル
ムをヒートシール等で溶着し、フィルター膜の両側に、
或いは片側に、閉じた袋状の空間を作り、各空間に回路
への出入口を設けたものである。その出入口は、流路へ
の接続部分の根元に薄い糊しろを設けた成形物とし、そ
れをハウジングフィルムの周縁部のシール部分を避けて
中央寄りにシールして取り付けるのである。そして、ポ
リスルフォン等のフィルター素材の全周縁とその外側部
分を充分な巾、ポリエチレン等の柔軟なシール性の良い
フィルムで額縁状に溶着又は接着して拡大したものにし
て、それをハウジングフィルムの二次側内面にスペーサ
ーを挟みながら密着配置してシールするのである。それ
らによりフィルター膜とハウジングフィルムのシール部
分には、それを弱める要素が無くなり、かつ丈夫なハウ
ジングフィルムを支持膜とすることが出来る。

図面の簡単な説明 第１図、第２図は本発明の一例の斜視図、第３図はそ
のAA′断面図、第４図は他の例を示す断面図、第５図は
他のフィルター膜を示す平面図、第６図第７図は他の例
を示す平面図及び断面図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図乃至第３図は本発明の原理を示す一例である
が、第１図に示されるように、平らなポリスルフォン多
孔質膜のフィルター膜１を間にはさんで上下に同じ大き
さの、単体、又はナイロンフィルム等を外側に貼り合わ
せたポリエチレンフィルム２、２′を重ねる。このポリ
エチレンフィルムにはあらかじめ同質の素材の軟質ポリ
エチレンで、例えば糊しろの部分は0.5〜0.8mm位に薄く
成形した流体の出入口３、３′を浮き袋の空気吹き込み
口のように流体の漏れないように溶着しておく。この糊
しろの数値は射出成形で可能な薄さの限度であるが、こ
れにより肉厚の成形物をフィルムにしっかりシール出来
ると共に、そのシール部分を、ハウジングの周縁部とフ
ィルター膜との微妙なシール部分と別にすることが出来
る。そして第２図のように縁４を全周囲漏れのないよう
にヒートシール等で加熱溶着させる。ハウジングが成型
物などの場合、このフィルター膜を貼る工程が最も濡れ
強度などの点で難しいが、本考案ではショッピングバッ
グの製袋工程と同じで、簡単に、しかも完璧に行える。
この例は、又もし溶着が不完全だった場合、漏れは外に
出てしまって、濾過が失敗するという危険が防げる良さ
がある。尚フィルター膜をヒートカットすれば、流体が
万一にも膜の断面から漏れるのを防ぐことが出来る。

このAA′断面が第３図で、入口３から流体を流し込む
と、ポリエチレンフィルム２とフィルター膜１で出来た
袋状空間、いうなればフィルターの一次側室５が空気袋
のようにふくらむ。それと同時にこのフィルター膜１か
ら濾過された流体がフィルター膜１とポリエチレンフィ
ルム２′とでできた袋状空間、いうなればフィルターの
二次側室６に出て、出口３′に集まって来る。フィルタ
ー膜に表裏の機能上の違いがなければ、逆に流しても全
く同じになる。

これで点滴注射のファイナルフィルターなど低流量の
場合では何ら問題はないが、効率よく流したい場合、二
次側室が一次側室のふくらみで多少押し潰されている状
態を改善したほうが良い。これには第３図と同じAA′断
面図で示すと、第４図のように二次側室に不織布又は成
型物等のスペーサー７を入れて、フィルター膜１と二次
側フィルム２′を離すのが良い。しかし、フィルター膜
１は文字通り、二次側フィルム２′とスペーサー７の厚
さだけ離れるのが良く、それにより一次側の加圧により
フィルター膜１が押されても、二次側フィルム２′がス
ペーサー７を介して支持してくれるので、他に支持膜を
設ける必要が無い。

さらにフィルター膜１を直接ハウジングフィルムにヒ
ートシールするよりも、第５図の平面図のように、柔軟
なヒートシール性の良い軟質ポリエチレン８を一旦、今
までのフィルター膜、即ちフィルター素材９の縁に溶着
して、拡大したフィルター膜１′とした後、ハウジング
フィルム２、２′に溶着するのが良い。これにより袋状
フィルターが圧力で膨張した時に、溶着面に掛かる力を
剥がす方向からずらす方向に変え、強度を高めるのに非
常に有効である。

出入口に関しては、上記のような成形物ではなく第６
図、そのBB′断面の第７図に示すように、ポリエチレン
フィルムのチューブ10、10′をフィルター膜１と上下の
ポリエチレンフィルム２、２′を溶着する際、縁に挟ん
で溶着してもよい。この場合流路を確保するため、チュ
ーブの中にこの材質に溶着しない薄いポリエステルフィ
ルム片を入れたり、流体に支障がなければ印刷等を施し
てもよい。この薄いチューブの先11が一次側室にとび出
している場合逆止弁となりフィルターに方向性を持たせ
たり、役立つこともあるが、二次側室では流れなくなる
ので、とび出ないようにする必要がある。

又、流体が水溶液などの場合、図にはないが、フィル
ター膜１の周囲をポリエチレンフィルムで貼り合わせて
広げて窓を開けて、あるいは一次側ポリエチレンフィル
ム２の一部に窓を開けて、多孔質ポリ四弗化エチレンの
ような疎水性フィルター膜を溶着することによりエアー
抜きとしての機能を持たせることもできる。

医療用では、必要とされる圧力が低いので今まで述べ
た袋状フィルターで何ら支障が無いが、袋状フィルター
を、膨張した時の体積よりも小さい容積の、そして膨張
圧力で変形したり伸びたりしないプラスチック等による
箱又は袋を設け、その中に収容することにより耐圧を高
める事も良い。袋状フィルターはこの中では、箱又は袋
の内壁に押し付けられ、それ以上フィルターの壁材、シ
ール部分が引っ張られなくなるので破袋したり、シール
部分が剥がれたりする事がない。フィルター膜もぴった
り押し付けられるので、二次側には効果的なスペーサー
を入れる必要があるが、袋状フィルターの耐圧はこの補
強箱又はカバーの強度の限度まで上がる。箱に応用した
形状としては、図には無いが、袋状フィルターを入れ
て、一次側の外袋のフィルムが、フィルター膜の隅々ま
で流体が流れて行くのに必要な最小限の隙間にすれば、
シール部分も広角度で開くような力も働かないが、念の
ためさらに縁のシール部分を強く挟むようにすれば5Kg/
cm²程度では充分な耐圧性を持つ。これら補強箱又はカ
バーは、個々の袋状フィルターに付けても良いが簡単に
脱着出来るようにして繰返し使用すればコストも下が
る。

以上の説明は、流体の漏れない外袋の材質として単体
又はナイロンフィルム等を裏貼りしたりポリエチレンフ
ィルムを、又フィルター膜の材質としてポリスルフォン
多孔質膜としたもので、加工上も、性能上も非常に優れ
たものであるが、本発明の材質はこれらに限定されるも
のではなく、流体の性質等により、フィルター膜はPP、
PVC、ビニール／アクリル共重合体等の不織布も含めた
プラスチック多孔質膜を使い分ければよく、又外袋もそ
れに合わせてPP、PVC、エチレン酢ビ共重合体等、フィ
ルター膜と同じ材質か、異なる材質の場合はフィルター
膜の材質よりも低い溶融温度の熱溶着性プラスチックフ
ィルムを用いれば良い。出入口、成形物はそれと同材質
である。そして包装用袋と同様ポリエステル、アルミ箔
等を貼り合わせた複合フイルムが加工上、強度上も優れ
ているので、請求の範囲においても単体だけでなく、そ
れらを含むものである。

更に、以上の例は溶着で行って来たが、流体に影響の
ない場合にはホットメルトや接着剤等を用いて接着して
も、袋状フィルターの効果は同じように期待し得る。

産業上の利用可能性 ハウジングが成型物、板金加工等で作られたものでな
く、プラスチックフィルムによるので、大面積のフィル
ターでも、プラスチック製袋工程の要領で、非常に簡単
に、安価に作ることが出来る。又フィルターの機能とし
ては、医療用のファイナルフィルター等にはそのまま使
用出来、補強箱又はカバーを使用すれば5Kg/cm²程度の
圧力には充分耐えられる、複数のフィルター膜を併設す
る事が出来る、エアーベンチレーション、逆止弁を簡単
に設けられる、培地等濾過以外にフィルター膜を利用す
ることも出来るなど、何ら通常のフィルターと変わる事
がない。

さらに外袋のフィルムは透明になるので透明な成型物
のフィルターと同様、フィルター膜の様子が見れるが、
さらに、一次側室のふくらみ具合で流体の圧力、目のつ
まり具合等を目視することが出来るので一層保守が楽で
ある、外袋の上から押し出すなどしてフィルター内の残
量を非常に少なく出来る、外袋にじかに印刷してそのフ
ィルターに必要な事柄を明示しやすい、使用するまでカ
サばらず軽いので保管が楽である、製造方法にもよる
が、袋状フィルターを連続した形にして供給する。帯の
ように長尺にして巻いた面積の大きいフィルターを作れ
る等、本発明のフィルターには、一般のフィルターにな
い数多くの利点をさらに付け加えることが出来る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−54178（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−34178（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−36961（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−76206（ＪＰ，Ａ) 特表 昭59−501251（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−4759（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭54−42156（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭54−4121（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭57−44997（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭58−9610（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラスチックのフィルムないしそれに近い
   薄い成形物等のハウジング、出入口、ポリスルフォン多
   孔質膜等からなるフィルター膜、不織布等のスペーサー
   とからなり、上記ハウジングフィルムを溶着又は接着し
   て閉じた袋を作製し、その内部を上記フィルター膜で区
   分し、各々の袋状空間に上記出入口を設けてなる袋状フ
   ィルターに於て、上記出入口は流路への接続部分の根元
   に薄い糊しろを設けた成形物とし、それをハウジングフ
   ィルムの周縁を避けて中央寄りにシールして取り付ける
   ことにより、そのシール部分が、周縁部のフィルター膜
   とハウジングとのシール部分から離れているようにした
   構造を特徴とする袋状フィルター。
2. 【請求項２】プラスチックのフィルムないしそれに近い
   薄い成形物等のハウジング、出入口、ポリスルフォン多
   孔質膜等からなるフィルター膜、不織布等のスペーサー
   とからなり、上記ハウジングフィルムを溶着又は接着し
   て閉じた袋を作製し、その内部を上記フィルター膜で区
   分し、各々の袋状空間に上記出入口を設けてなる袋状フ
   ィルターに於て、上記フィルター膜は、多孔質膜等のフ
   ィルター素材の全周縁とその外側延長部分の充分な巾、
   柔軟なシール性の良いフィルムで額縁状にシールして拡
   大したものとし、それを上記ハウジングフィルムの二次
   側内面に上記スペーサーを挟みながら密着配置して、そ
   のシール部分にフィルター素材を含まないようにシール
   した構造を特徴とする袋状フィルター。