JP4151879B2 - チップ用フィルター及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体吸引装置、ピペット等に装着して使用するチップに装填するためのチップ用フィルター及びその製造方法、並びに該フィルターを用いたチップに関し、エアロゾルおよび過吸引時の汚染防止に有用である。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、検査時の液体抽出などを行う際には、定量性の優れた液体吸引装置、ピペット等が使用され、その吸引部の先端にはチップと呼ばれる先細り形状の部材が装着される。その際、装置本体や吸引部における、気相からのコンタミ防止や液体飛沫による汚染防止のために、チップの吸引部側の所定位置には、フィルターが通常装填される。このフィルターとしては、ポリプロピレンやポリエチレンの繊維束からなるものや、ポリオレフィン樹脂の焼結体からなる円柱状のものが多用されている。
【０００３】
一般的に、フィルターをチップに装填する際には、フィルターの大きさ（円柱径）とチップの内径との関係や、フィルターの圧縮弾性率により、チップへの固定力が調整される。このため、特開２００１−１２１００５号公報に記載されているように、圧縮弾性率が低いとフィルターが加熱処理等で移動してしまうなどの問題がある。そこで、機械的強度、耐薬液性にも優れた超高分子量ポリエチレン樹脂を焼結させた多孔体からなるフィルターが多く使用されている。
【０００４】
これらのフィルターとしては、孔径を小さくすることで過吸引時の薬液をフィルターに止めるもの（特開平７−１４８４４１号公報）や、親水性樹脂を含有させて同様に薬液を吸収するもの（ＵＳＰ第５１５６８１１号明細書）などが知られている。これらは、非常に高価な試薬、薬液や、極微量な貴重な試料を採取する際、誤って過剰に吸引してしまった場合、薬液がフィルターを通して漏れだし、回収が困難であったり、装置汚染を防止するために設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記フィルターのように焼結樹脂で形成されている多孔体では、チップとフィルターの接触部界面で液体の漏れが生じ易いという問題がある。つまり、上記のフィルターでは、その表面全体がほぼ均等に多孔化されており、孔径もほぼ均一であるため、チップとフィルターの装填・固定が充分でないと、接触部からの液漏れが発生し易い。これは、チップとフィルター接触部の界面で、フィルターの孔とチップの隙間に液体が浸透するためであり、これを防ぐには、チップに装填する際、フィルター側面が変形するよう力を加える必要がある。しかし、この作業は、フィルター装填時の過負荷や、フィルターの透気性能の低下などの不具合が生じるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、チップとフィルターの接触部界面での液漏れを効果的に防止して、チップへの装填作業も良好に行うことができるチップ用フィルター、及びその製造方法、並びに該フィルターを用いたチップを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究したところ、チップに内接するフィルター面の孔径を小さくすることにより、界面からの液体の浸透を効果的に防止できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、本発明のチップ用フィルターは、略円柱状の多孔質焼結体を含み、その多孔質焼結体の周壁面の平均孔径が上面及び下面のそれぞれの平均孔径よりも小さいことを特徴とする。
【０００９】
上記において、前記多孔質焼結体の周壁面の表面開孔率が０〜２０％であることが好ましい。本発明において、平均孔径、表面開孔率などの物性は、具体的には実施例に記載の方法で測定される値である。
【００１０】
また、前記多孔質焼結体が超高分子量ポリエチレンからなることが好ましい。
【００１１】
一方、本発明のチップ用フィルターの製造方法は、打ち抜き用の多孔質焼結体から略円柱状の多孔質焼結体を打ち抜く際に、打ち抜き刃を加熱して周壁面を軟化変形させる工程を含むことを特徴とする。
【００１２】
他方、本発明のチップは、上記いずれかに記載のチップ用フィルターをチップ本体の内周壁に内接させ装填してあることを特徴とする。
［作用効果］
本発明のチップ用フィルターによると、多孔質焼結体の周壁面の平均孔径が上面及び下面のそれぞれの平均孔径よりも小さいため、チップ本体の内周壁との接触部界面での液漏れを効果的に防止できるようになる。このため、フィルターをチップへ装填する際に、無理して周壁面を変形させる必要がなく、過負荷やフィルターの透気性能の低下などの不具合が生じにくくなる。
【００１３】
前記多孔質焼結体の周壁面の表面開孔率が０〜２０％である場合、周壁面が更に平坦化することによって、チップ本体の内周壁との密着性が更に高まり、接触部界面での液漏れ防止効果をより向上させることができる。
【００１４】
前記多孔質焼結体が超高分子量ポリエチレンからなる場合、溶融時（軟化時）の粘度が高いため、多孔質焼結体の周壁面の形状を維持しながら、平均孔径の小径化や表面開孔率の低下が図り易くなる。このため、上記の作用効果に加えて、製造工程的にも有利となる。
【００１５】
一方、本発明のチップ用フィルターの製造方法によると、略円柱状の多孔質焼結体を打ち抜く際に、打ち抜き刃を加熱して周壁面を軟化変形させる工程を含むため、多孔質焼結体の周壁面の形状を維持しながら、平均孔径の小径化や表面開孔率の低下が図れるようになる。従って、このような簡易な方法により、チップとフィルターの接触部界面での液漏れを効果的に防止して、チップへの装填作業も良好に行うことができるチップ用フィルターを製造することができる。
【００１６】
他方、本発明のチップによると、上記いずれかに記載のチップ用フィルターをチップ本体の内周壁に内接させ装填してあるため、チップとフィルターの接触部界面での液漏れを効果的に防止して、チップへの装填作業も良好に行うことができるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のチップ用フィルターの装填状態の一例を示す断面図であり、図２は、本発明のチップ用フィルターの一例を示す斜視図である。
【００１８】
本発明のチップ用フィルターは、略円柱状の多孔質焼結体を含むものであり、撥水性の多孔質層や小径化した多孔質層など、他の多孔質層が積層されていてもよい。本実施形態では、図１〜図２に示すように、チップ用フィルター２が多孔質焼結体のみからなる例を示す。
【００１９】
本発明における焼結多孔質体は、樹脂製であることが好ましく、加熱により周壁面を軟化変形させるのが可能なため、熱可塑性樹脂がより好ましい。熱可塑性樹脂としては、超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられるが、超高分子量ポリエチレンが好ましい。超高分子量ポリエチレンは、前述した理由に加えて、耐溶剤、耐酸、耐アルカリ、衛生性、無発塵性、耐放射線性、耐オートクレーブ性や剛性などが良好なため、本発明の焼結多孔質体として最も好適な材料である。超高分子量ポリエチレンの粘度平均分子量が５０万〜１０００万、さらには１００万〜７００万のものが好ましい。超高分子量ポリエチレンとしては、たとえば、商品名ハイゼックスミリオン（三井化学 (株）製）や商品名ホスタレンＧＵＲ（タイコナ社製）等の市販品などを入手可能である。
【００２０】
焼結多孔質体の形状は略円柱状であればよく、円柱状、円錐台の他、周壁面がたる状に膨らんだもの又はくびれたものなどが挙げられる。これらの若干の変形は、打ち抜き時に生じる場合があるが、チップ本体１の内壁面などに併せてこれらの形状に意図的に形成してもよい。
【００２１】
樹脂製の焼結多孔質体は、チップ本体１にすき間なく圧入することができる圧縮弾性を有し、塵等を含有しない無塵性にも優れる利点を有している。かかる焼結多孔質体の圧縮弾性率は、通常９８０〜９８００Ｎ／ｃｍ2 程度、好ましくは１９６０〜３９２０Ｎ／ｃｍ2 である。圧縮弾性率９８０Ｎ／ｃｍ2 以上は焼結多孔質体の普遍的な領域であり、また、９８００Ｎ／ｃｍ2 を超えると、焼結多孔質体の弾性圧縮が困難となりチップ本体１内への装着作業が難しくなる傾向がある。
【００２２】
焼結多孔質体の上面と下面の平均孔径は、通常は略同じであり、平均孔径１０〜１００μｍ程度が好ましく、平均孔径２０〜４０μｍがより好ましい。平均孔径１０μｍ未満では、上記分注時での吸引圧をかなり高くする必要があり吸引作業が困難になり、１００μｍを超えると試液等の完全な通過阻止が困難になる傾向がある。
【００２３】
焼結多孔質体層の通気性フラジールは、通常、０．５〜２０ｃｃ／ｃｍ2 ・sec 程度、好ましくは１〜５ｃｃ／ｃｍ2 ・sec である。通気性フラジ−ルが０．５ｃｃ／ｃｍ2 ・sec 未満では、上記分注時での吸引圧をかなり高くする必要があり吸引作業が困難になり、２０ｃｃ／ｃｍ2 ・sec を超えると試液等の完全な通過阻止が困難になる傾向がある。
【００２４】
上記焼結多孔質体層の製造法は特に制限されず、特許第２０２００２６号公報などに記載の多孔質化方法のいずれの方法も適用することができる。たとえば、超高分子量ポリエチレン等を金型に充填し、この粉末を所定の圧力で加圧し、次いで超高分子量ポリエチレン等の融点以上の温度に維持された加熱炉で焼結した後、冷却して金型から取り出してブロック状多孔質体を得、このブロック状多孔質体をシ−ト状に切削し、このシ−トを所定形状に打ち抜いたり、所定形状に切削加工する方法を使用できる。また、超高分子量ポリエチレン等を金型に充填し、このポリエチレンの融点よりも低い温度で加熱した後、加圧することにより予備成形物を得、この予備成形物を減圧雰囲気中に置き該成形物内の空気を除去し、次いで前記ポリエチレンの融点以上に加熱された水蒸気中で焼結した後冷却することによりブロック状多孔質体を得、このブロック状多孔質体をシ−ト状に切削し、このシ−トを所定形状に打ち抜いたり、所定形状に切削加工することもできる。
【００２５】
上記焼結多孔質体層の圧縮弾性率や平均孔径は、超高分子量ポリエチレン等の粉末の粒子径により制御できる。前記圧縮弾性率や平均孔径を得るために、超高分子量ポリエチレン粉末の粒子径は３０〜１７０μｍが好ましく、より好ましくは１００〜１７０μｍとされる。
【００２６】
本発明のチップ用フィルターは、上記のような多孔質焼結体の周壁面２ａの平均孔径が上面２ｂ又は下面 2ｃの平均孔径よりも小さいことを特徴とする。チップ本体１の内周壁１ａとの接触部界面での液漏れをより効果的に防止する上で、好ましくは、周壁面２ａの平均孔径が上面２ｂ又は下面 2ｃの平均孔径の８０％以下、より好ましくは上面２ｂ又は下面 2ｃの平均孔径の６０％以下である。具体的には、周壁面２ａの平均孔径は、０〜３０μｍが好ましい。
【００２７】
また、本発明のチップ用フィルターは、多孔質焼結体の周壁面２ａの表面開孔率が上面２ｂ又は下面 2ｃの表面開孔率よりも小さいことが好ましい。チップ本体１の内周壁１ａとの接触部界面での液漏れをより効果的に防止する上で、好ましくは周壁面２ａの表面開孔率が０〜２０％であり、より好ましくは表面開孔率が０〜１０％である。
【００２８】
上記のような周壁面２ａを有する多孔質焼結体は、打ち抜き用の多孔質焼結体から略円柱状の多孔質焼結体を打ち抜く際に、打ち抜き刃を加熱して周壁面を軟化変形させる工程により形成することが好ましい。その他、予め打ち抜いた略円柱状の多孔質焼結体の周壁面を加熱して周壁面を軟化変形させる方法や、ロッド状に多孔質焼結体を押し出し成形した後に、所定の高さに切断して略円柱状の多孔質焼結体を製造する際に、押出し時又は押出し後に連続的に熱処理する方法などが挙げられる。
【００２９】
打ち抜き刃としては、円形の刃先を単数又は複数有するものなど、従来の打ち抜き刃が何れも使用できる。これを加熱するには、電気ヒータからの熱伝導により打ち抜き刃を加熱するのが有効であるが、打ち抜き刃が所定の温度範囲になる加熱方法であれば何れの方法でもよい。
【００３０】
打ち抜き刃の温度としては、刃先の温度で、多孔質焼結体を構成する樹脂の融点又は軟化点以上の温度であればよい。例えば、超高分子量ポリエチレンの場合には、周壁面の平均孔径の小径化や表面開孔率の低下を好適に行う観点から、１００〜２００℃が好ましく、１３０〜１７０℃がより好ましい。
【００３１】
一方、多孔質焼結体に積層される撥水性の多孔質層としては、フッ素系樹脂層が挙げられる。フッ素系樹脂層は、たとえば、フッ素系樹脂粉末のディスパージョンによりコート層を形成したり、フッ素系樹脂の多孔質膜を用いることにより行うことができる。フッ素系樹脂のコート層の形成法は特に制限されず、前記焼結多孔質体に、前記ディスパージョンを含浸させる方法、前記ディスパージョンを塗布する方法等を採用できる。前記ディスパージョンは乾燥させることにより、焼結多孔質体表面に固着して、フッ素系樹脂のコート層の形成する。また、ディスパージョンは焼成してもよい。フッ素系樹脂樹としては、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）等があげられる。
【００３２】
焼結多孔質体と上記の多孔質膜層の積層法は特に制限されないが、通常、その多孔質膜を焼結多孔質体層に熱溶着することにより貼合わせることができる。また多孔質膜の積層は接着剤による積層法を採用することもできる。
【００３３】
本発明のチップ用フィルターの厚みは、チップの形態や被分注試液などに応じて適宜に決定することができる。一般には、１〜５ｍｍ程度、特に２〜４ｍｍの厚さとするのが好ましい。
【００３４】
本発明のチップ用フィルターは、フィルターへの試液の浸透性をより悪くするために、例えば発水処理などの表面処理を施すことができる。さらに電子線照射により架橋密度を増大させてフィルターの耐熱性の向上を図ることもできる。
【００３５】
一方、本発明のチップは、図１に示すように、以上のようなチップ用フィルター２をチップ本体１の内周壁１ａに内接させ装填してあることを特徴とする。チップ本体１は、テーパ状（スポイド状）又はテーパ状部と直管部からなる形状が一般的である。また、チップ本体１は、吸引装置のノズルに装着するための口管１１に嵌着して使用される場合がある。チップ本体１は、耐溶剤性、耐酸性、耐アルカリ性、衛生性、無発塵性、耐放射線性、耐オ−トクレ−ブ性、機械的強度等に優れた樹脂、例えばポリカ−ボネ−トの射出成形により製造できる。また、汎用のチップとして、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂なども使用できる。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。
【００３７】
（１）多孔質焼結体の平均孔径
多孔質焼結体の周壁面、上面、及び下面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して写真撮影し、約０．８６ｍｍ2 部分の写真（１００倍）から、任意の場所、３０箇所を抽出し、孔径を測って求めた。
【００３８】
（２）多孔質焼結体の表面開孔率
多孔質焼結体の周壁面、上面、及び下面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して写真撮影し、その写真から凹部の面積を画像処理ソフトにより測定した。
【００３９】
（３）多孔質焼結体の気孔率
多孔質焼結体の素材の密度、見かけの体積、重さを測定し、
気孔率（％）＝（１−（重さ／（見かけの体積×素材の密度）））×１００
により算出した。
【００４０】
（実施例１）
粘度平均分子量４００万の超高分子量ポリエチレンを金型に充填し、前記超高分子量ポリエチレンの融点よりもやや低い温度で６時間加熱し、この充填粉末を加圧して密度調節し、次いで焼結した後、室温で徐冷して丸棒多孔体を得た。これを室温で切削し、厚み３．５ｍｍ、気孔率３５％、平均孔径３５μｍ、表面開孔率４０％の多孔質シートを得た。このシートから、４．０ｍｍφに打抜いてフィルターを作製した。この時、打抜き刃を２００℃に加熱したものを用いた。このフィルターをポリプロピレン製１００μＬのチップ本体に装填し、フィルターの下側に水を溜めた状態で、圧力２００ｍｍＨ2 Ｏをかけ、フィルターからの水漏れ性を評価した。フィルターの装填位置は、上部（開口部）から１２、１３、１４ｍｍとした。内径は１２ｍｍで４．１ｍｍφ、内径は１３ｍｍで３．９３ｍｍφ、内径は１４ｍｍで３．８５ｍｍφであった。
【００４１】
（実施例２）
粘度平均分子量４００万の超高分子量ポリエチレンを金型に充填し、前記超高分子量ポリエチレンの融点よりもやや低い温度で６時間加熱し、この充填粉末を加圧して密度調節し、次いで焼結した後、室温で徐冷して丸棒多孔体を得てこれを切削し、厚み３ｍｍ、気孔率２０％、平均孔径２０μｍ、表面開孔率３０％の多孔質シートを得た。このシートから、４．０ｍｍφに打抜いてフィルターを作製した。この時打抜き刃を１５０℃に加熱したものを用いた。このフィルターを用いて、実施例１と同様にして、フィルターからの水漏れ性を評価した。
【００４２】
（比較例１）
実施例２で得られたシートから、４．０ｍｍφに打抜いてフィルターを作製した。この時、打抜き刃は室温状態で用いた。このフィルターを用いて、実施例１と同様にして、フィルターからの水漏れ性を評価した。
【００４３】
以上の結果を、フィルターの物性と共に、表１に示す。
【００４４】
【表１】
表１の結果が示すように、平均孔径の小径化や表面開孔率の低下が生じている実施例のフィルターでは、水漏れが全く生じていない。これに対して、通常の打ち抜きを行った比較例１では、チップ内径の大きい位置で、水漏れが生じる場合があった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のチップ用フィルターの装填状態の一例を示す断面図
【図２】本発明のチップ用フィルターの一例を示す斜視図
【符号の説明】
１ チップ本体
１ａ 内周壁
２ チップ用フィルター（多孔質焼結体）
２ａ 周壁面
２ｂ 上面
２ｃ 下面
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体吸引装置、ピペット等に装着して使用するチップに装填するためのチップ用フィルター及びその製造方法、並びに該フィルターを用いたチップに関し、エアロゾルおよび過吸引時の汚染防止に有用である。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、検査時の液体抽出などを行う際には、定量性の優れた液体吸引装置、ピペット等が使用され、その吸引部の先端にはチップと呼ばれる先細り形状の部材が装着される。その際、装置本体や吸引部における、気相からのコンタミ防止や液体飛沫による汚染防止のために、チップの吸引部側の所定位置には、フィルターが通常装填される。このフィルターとしては、ポリプロピレンやポリエチレンの繊維束からなるものや、ポリオレフィン樹脂の焼結体からなる円柱状のものが多用されている。
【０００３】
一般的に、フィルターをチップに装填する際には、フィルターの大きさ（円柱径）とチップの内径との関係や、フィルターの圧縮弾性率により、チップへの固定力が調整される。このため、特開２００１−１２１００５号公報に記載されているように、圧縮弾性率が低いとフィルターが加熱処理等で移動してしまうなどの問題がある。そこで、機械的強度、耐薬液性にも優れた超高分子量ポリエチレン樹脂を焼結させた多孔体からなるフィルターが多く使用されている。
【０００４】
これらのフィルターとしては、孔径を小さくすることで過吸引時の薬液をフィルターに止めるもの（特開平７−１４８４４１号公報）や、親水性樹脂を含有させて同様に薬液を吸収するもの（ＵＳＰ第５１５６８１１号明細書）などが知られている。これらは、非常に高価な試薬、薬液や、極微量な貴重な試料を採取する際、誤って過剰に吸引してしまった場合、薬液がフィルターを通して漏れだし、回収が困難であったり、装置汚染を防止するために設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記フィルターのように焼結樹脂で形成されている多孔体では、チップとフィルターの接触部界面で液体の漏れが生じ易いという問題がある。つまり、上記のフィルターでは、その表面全体がほぼ均等に多孔化されており、孔径もほぼ均一であるため、チップとフィルターの装填・固定が充分でないと、接触部からの液漏れが発生し易い。これは、チップとフィルター接触部の界面で、フィルターの孔とチップの隙間に液体が浸透するためであり、これを防ぐには、チップに装填する際、フィルター側面が変形するよう力を加える必要がある。しかし、この作業は、フィルター装填時の過負荷や、フィルターの透気性能の低下などの不具合が生じるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、チップとフィルターの接触部界面での液漏れを効果的に防止して、チップへの装填作業も良好に行うことができるチップ用フィルター、及びその製造方法、並びに該フィルターを用いたチップを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究したところ、チップに内接するフィルター面の孔径を小さくすることにより、界面からの液体の浸透を効果的に防止できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、本発明のチップ用フィルターは、略円柱状の多孔質焼結体を含み、その多孔質焼結体の周壁面の平均孔径が上面及び下面のそれぞれの平均孔径よりも小さいことを特徴とする。
【０００９】
上記において、前記多孔質焼結体の周壁面の表面開孔率が０〜２０％であることが好ましい。本発明において、平均孔径、表面開孔率などの物性は、具体的には実施例に記載の方法で測定される値である。
【００１０】
また、前記多孔質焼結体が超高分子量ポリエチレンからなることが好ましい。
【００１１】
一方、本発明のチップ用フィルターの製造方法は、打ち抜き用の多孔質焼結体から略円柱状の多孔質焼結体を打ち抜く際に、打ち抜き刃を加熱して周壁面を軟化変形させる工程を含むことを特徴とする。
【００１２】
他方、本発明のチップは、上記いずれかに記載のチップ用フィルターをチップ本体の内周壁に内接させ装填してあることを特徴とする。
［作用効果］
本発明のチップ用フィルターによると、多孔質焼結体の周壁面の平均孔径が上面及び下面のそれぞれの平均孔径よりも小さいため、チップ本体の内周壁との接触部界面での液漏れを効果的に防止できるようになる。このため、フィルターをチップへ装填する際に、無理して周壁面を変形させる必要がなく、過負荷やフィルターの透気性能の低下などの不具合が生じにくくなる。
【００１３】
前記多孔質焼結体の周壁面の表面開孔率が０〜２０％である場合、周壁面が更に平坦化することによって、チップ本体の内周壁との密着性が更に高まり、接触部界面での液漏れ防止効果をより向上させることができる。
【００１４】
前記多孔質焼結体が超高分子量ポリエチレンからなる場合、溶融時（軟化時）の粘度が高いため、多孔質焼結体の周壁面の形状を維持しながら、平均孔径の小径化や表面開孔率の低下が図り易くなる。このため、上記の作用効果に加えて、製造工程的にも有利となる。
【００１５】
一方、本発明のチップ用フィルターの製造方法によると、略円柱状の多孔質焼結体を打ち抜く際に、打ち抜き刃を加熱して周壁面を軟化変形させる工程を含むため、多孔質焼結体の周壁面の形状を維持しながら、平均孔径の小径化や表面開孔率の低下が図れるようになる。従って、このような簡易な方法により、チップとフィルターの接触部界面での液漏れを効果的に防止して、チップへの装填作業も良好に行うことができるチップ用フィルターを製造することができる。
【００１６】
他方、本発明のチップによると、上記いずれかに記載のチップ用フィルターをチップ本体の内周壁に内接させ装填してあるため、チップとフィルターの接触部界面での液漏れを効果的に防止して、チップへの装填作業も良好に行うことができるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のチップ用フィルターの装填状態の一例を示す断面図であり、図２は、本発明のチップ用フィルターの一例を示す斜視図である。
【００１８】
本発明のチップ用フィルターは、略円柱状の多孔質焼結体を含むものであり、撥水性の多孔質層や小径化した多孔質層など、他の多孔質層が積層されていてもよい。本実施形態では、図１〜図２に示すように、チップ用フィルター２が多孔質焼結体のみからなる例を示す。
【００１９】
本発明における焼結多孔質体は、樹脂製であることが好ましく、加熱により周壁面を軟化変形させるのが可能なため、熱可塑性樹脂がより好ましい。熱可塑性樹脂としては、超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられるが、超高分子量ポリエチレンが好ましい。超高分子量ポリエチレンは、前述した理由に加えて、耐溶剤、耐酸、耐アルカリ、衛生性、無発塵性、耐放射線性、耐オートクレーブ性や剛性などが良好なため、本発明の焼結多孔質体として最も好適な材料である。超高分子量ポリエチレンの粘度平均分子量が５０万〜１０００万、さらには１００万〜７００万のものが好ましい。超高分子量ポリエチレンとしては、たとえば、商品名ハイゼックスミリオン（三井化学 (株）製）や商品名ホスタレンＧＵＲ（タイコナ社製）等の市販品などを入手可能である。
【００２０】
焼結多孔質体の形状は略円柱状であればよく、円柱状、円錐台の他、周壁面がたる状に膨らんだもの又はくびれたものなどが挙げられる。これらの若干の変形は、打ち抜き時に生じる場合があるが、チップ本体１の内壁面などに併せてこれらの形状に意図的に形成してもよい。
【００２１】
樹脂製の焼結多孔質体は、チップ本体１にすき間なく圧入することができる圧縮弾性を有し、塵等を含有しない無塵性にも優れる利点を有している。かかる焼結多孔質体の圧縮弾性率は、通常９８０〜９８００Ｎ／ｃｍ2 程度、好ましくは１９６０〜３９２０Ｎ／ｃｍ2 である。圧縮弾性率９８０Ｎ／ｃｍ2 以上は焼結多孔質体の普遍的な領域であり、また、９８００Ｎ／ｃｍ2 を超えると、焼結多孔質体の弾性圧縮が困難となりチップ本体１内への装着作業が難しくなる傾向がある。
【００２２】
焼結多孔質体の上面と下面の平均孔径は、通常は略同じであり、平均孔径１０〜１００μｍ程度が好ましく、平均孔径２０〜４０μｍがより好ましい。平均孔径１０μｍ未満では、上記分注時での吸引圧をかなり高くする必要があり吸引作業が困難になり、１００μｍを超えると試液等の完全な通過阻止が困難になる傾向がある。
【００２３】
焼結多孔質体層の通気性フラジールは、通常、０．５〜２０ｃｃ／ｃｍ2 ・sec 程度、好ましくは１〜５ｃｃ／ｃｍ2 ・sec である。通気性フラジ−ルが０．５ｃｃ／ｃｍ2 ・sec 未満では、上記分注時での吸引圧をかなり高くする必要があり吸引作業が困難になり、２０ｃｃ／ｃｍ2 ・sec を超えると試液等の完全な通過阻止が困難になる傾向がある。
【００２４】
上記焼結多孔質体層の製造法は特に制限されず、特許第２０２００２６号公報などに記載の多孔質化方法のいずれの方法も適用することができる。たとえば、超高分子量ポリエチレン等を金型に充填し、この粉末を所定の圧力で加圧し、次いで超高分子量ポリエチレン等の融点以上の温度に維持された加熱炉で焼結した後、冷却して金型から取り出してブロック状多孔質体を得、このブロック状多孔質体をシ−ト状に切削し、このシ−トを所定形状に打ち抜いたり、所定形状に切削加工する方法を使用できる。また、超高分子量ポリエチレン等を金型に充填し、このポリエチレンの融点よりも低い温度で加熱した後、加圧することにより予備成形物を得、この予備成形物を減圧雰囲気中に置き該成形物内の空気を除去し、次いで前記ポリエチレンの融点以上に加熱された水蒸気中で焼結した後冷却することによりブロック状多孔質体を得、このブロック状多孔質体をシ−ト状に切削し、このシ−トを所定形状に打ち抜いたり、所定形状に切削加工することもできる。
【００２５】
上記焼結多孔質体層の圧縮弾性率や平均孔径は、超高分子量ポリエチレン等の粉末の粒子径により制御できる。前記圧縮弾性率や平均孔径を得るために、超高分子量ポリエチレン粉末の粒子径は３０〜１７０μｍが好ましく、より好ましくは１００〜１７０μｍとされる。
【００２６】
本発明のチップ用フィルターは、上記のような多孔質焼結体の周壁面２ａの平均孔径が上面２ｂ又は下面 2ｃの平均孔径よりも小さいことを特徴とする。チップ本体１の内周壁１ａとの接触部界面での液漏れをより効果的に防止する上で、好ましくは、周壁面２ａの平均孔径が上面２ｂ又は下面 2ｃの平均孔径の８０％以下、より好ましくは上面２ｂ又は下面 2ｃの平均孔径の６０％以下である。具体的には、周壁面２ａの平均孔径は、０〜３０μｍが好ましい。
【００２７】
また、本発明のチップ用フィルターは、多孔質焼結体の周壁面２ａの表面開孔率が上面２ｂ又は下面 2ｃの表面開孔率よりも小さいことが好ましい。チップ本体１の内周壁１ａとの接触部界面での液漏れをより効果的に防止する上で、好ましくは周壁面２ａの表面開孔率が０〜２０％であり、より好ましくは表面開孔率が０〜１０％である。
【００２８】
上記のような周壁面２ａを有する多孔質焼結体は、打ち抜き用の多孔質焼結体から略円柱状の多孔質焼結体を打ち抜く際に、打ち抜き刃を加熱して周壁面を軟化変形させる工程により形成することが好ましい。その他、予め打ち抜いた略円柱状の多孔質焼結体の周壁面を加熱して周壁面を軟化変形させる方法や、ロッド状に多孔質焼結体を押し出し成形した後に、所定の高さに切断して略円柱状の多孔質焼結体を製造する際に、押出し時又は押出し後に連続的に熱処理する方法などが挙げられる。
【００２９】
打ち抜き刃としては、円形の刃先を単数又は複数有するものなど、従来の打ち抜き刃が何れも使用できる。これを加熱するには、電気ヒータからの熱伝導により打ち抜き刃を加熱するのが有効であるが、打ち抜き刃が所定の温度範囲になる加熱方法であれば何れの方法でもよい。
【００３０】
打ち抜き刃の温度としては、刃先の温度で、多孔質焼結体を構成する樹脂の融点又は軟化点以上の温度であればよい。例えば、超高分子量ポリエチレンの場合には、周壁面の平均孔径の小径化や表面開孔率の低下を好適に行う観点から、１００〜２００℃が好ましく、１３０〜１７０℃がより好ましい。
【００３１】
一方、多孔質焼結体に積層される撥水性の多孔質層としては、フッ素系樹脂層が挙げられる。フッ素系樹脂層は、たとえば、フッ素系樹脂粉末のディスパージョンによりコート層を形成したり、フッ素系樹脂の多孔質膜を用いることにより行うことができる。フッ素系樹脂のコート層の形成法は特に制限されず、前記焼結多孔質体に、前記ディスパージョンを含浸させる方法、前記ディスパージョンを塗布する方法等を採用できる。前記ディスパージョンは乾燥させることにより、焼結多孔質体表面に固着して、フッ素系樹脂のコート層の形成する。また、ディスパージョンは焼成してもよい。フッ素系樹脂樹としては、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）等があげられる。
【００３２】
焼結多孔質体と上記の多孔質膜層の積層法は特に制限されないが、通常、その多孔質膜を焼結多孔質体層に熱溶着することにより貼合わせることができる。また多孔質膜の積層は接着剤による積層法を採用することもできる。
【００３３】
本発明のチップ用フィルターの厚みは、チップの形態や被分注試液などに応じて適宜に決定することができる。一般には、１〜５ｍｍ程度、特に２〜４ｍｍの厚さとするのが好ましい。
【００３４】
本発明のチップ用フィルターは、フィルターへの試液の浸透性をより悪くするために、例えば発水処理などの表面処理を施すことができる。さらに電子線照射により架橋密度を増大させてフィルターの耐熱性の向上を図ることもできる。
【００３５】
一方、本発明のチップは、図１に示すように、以上のようなチップ用フィルター２をチップ本体１の内周壁１ａに内接させ装填してあることを特徴とする。チップ本体１は、テーパ状（スポイド状）又はテーパ状部と直管部からなる形状が一般的である。また、チップ本体１は、吸引装置のノズルに装着するための口管１１に嵌着して使用される場合がある。チップ本体１は、耐溶剤性、耐酸性、耐アルカリ性、衛生性、無発塵性、耐放射線性、耐オ−トクレ−ブ性、機械的強度等に優れた樹脂、例えばポリカ−ボネ−トの射出成形により製造できる。また、汎用のチップとして、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂なども使用できる。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。
【００３７】
（１）多孔質焼結体の平均孔径
多孔質焼結体の周壁面、上面、及び下面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して写真撮影し、約０．８６ｍｍ2 部分の写真（１００倍）から、任意の場所、３０箇所を抽出し、孔径を測って求めた。
【００３８】
（２）多孔質焼結体の表面開孔率
多孔質焼結体の周壁面、上面、及び下面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して写真撮影し、その写真から凹部の面積を画像処理ソフトにより測定した。
【００３９】
（３）多孔質焼結体の気孔率
多孔質焼結体の素材の密度、見かけの体積、重さを測定し、
気孔率（％）＝（１−（重さ／（見かけの体積×素材の密度）））×１００
により算出した。
【００４０】
（実施例１）
粘度平均分子量４００万の超高分子量ポリエチレンを金型に充填し、前記超高分子量ポリエチレンの融点よりもやや低い温度で６時間加熱し、この充填粉末を加圧して密度調節し、次いで焼結した後、室温で徐冷して丸棒多孔体を得た。これを室温で切削し、厚み３．５ｍｍ、気孔率３５％、平均孔径３５μｍ、表面開孔率４０％の多孔質シートを得た。このシートから、４．０ｍｍφに打抜いてフィルターを作製した。この時、打抜き刃を２００℃に加熱したものを用いた。このフィルターをポリプロピレン製１００μＬのチップ本体に装填し、フィルターの下側に水を溜めた状態で、圧力２００ｍｍＨ2 Ｏをかけ、フィルターからの水漏れ性を評価した。フィルターの装填位置は、上部（開口部）から１２、１３、１４ｍｍとした。内径は１２ｍｍで４．１ｍｍφ、内径は１３ｍｍで３．９３ｍｍφ、内径は１４ｍｍで３．８５ｍｍφであった。
【００４１】
（実施例２）
粘度平均分子量４００万の超高分子量ポリエチレンを金型に充填し、前記超高分子量ポリエチレンの融点よりもやや低い温度で６時間加熱し、この充填粉末を加圧して密度調節し、次いで焼結した後、室温で徐冷して丸棒多孔体を得てこれを切削し、厚み３ｍｍ、気孔率２０％、平均孔径２０μｍ、表面開孔率３０％の多孔質シートを得た。このシートから、４．０ｍｍφに打抜いてフィルターを作製した。この時打抜き刃を１５０℃に加熱したものを用いた。このフィルターを用いて、実施例１と同様にして、フィルターからの水漏れ性を評価した。
【００４２】
（比較例１）
実施例２で得られたシートから、４．０ｍｍφに打抜いてフィルターを作製した。この時、打抜き刃は室温状態で用いた。このフィルターを用いて、実施例１と同様にして、フィルターからの水漏れ性を評価した。
【００４３】
以上の結果を、フィルターの物性と共に、表１に示す。
【００４４】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のチップ用フィルターの装填状態の一例を示す断面図
【図２】本発明のチップ用フィルターの一例を示す斜視図
【符号の説明】
１ チップ本体
１ａ 内周壁
２ チップ用フィルター（多孔質焼結体）
２ａ 周壁面
２ｂ 上面
２ｃ 下面
Claims (5)
- 略円柱状の多孔質焼結体を含み、その多孔質焼結体の周壁面の平均孔径が上面及び下面のそれぞれの平均孔径よりも小さいチップ用フィルター。
- 前記多孔質焼結体の周壁面の表面開孔率が０〜２０％である請求項１記載のチップ用フィルター。
- 前記多孔質焼結体が超高分子量ポリエチレンからなる請求項１又は２に記載のチップ用フィルター。
- 打ち抜き用の多孔質焼結体から略円柱状の多孔質焼結体を打ち抜く際に、打ち抜き刃を加熱して周壁面を軟化変形させる工程を含むチップ用フィルターの製造方法。
- 請求項１〜３いずれかに記載のチップ用フィルターをチップ本体の内周壁に内接させ装填してあるチップ。
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