JP6286674B2 - フィルターデバイス - Google Patents

Description

本発明は、液体を濾過するフィルターデバイスに関する。

図１４は、特許文献１に記載されている従来のフィルターデバイス１の断面図である。フィルターデバイス１は、血液、体液等の血球浮遊液から白血球および変成血液成分を選択的に除去する。フィルターデバイス１は、血球浮遊液の入口２と出口３とを有する容器４と、容器４内に設けられたフィルター部５とを有する。フィルター部５は、変成血液成分除去フィルターと不織布からなる白血球除去フィルターとを併せもつ。例えば、入口２にチューブが連結される。そして、血球浮遊液体を入口２より注入し、血球浮遊液体の上流より加圧し、フィルター部５にて白血球および変成血液成分を捕捉物として捕捉することによって選択的に除去する。

特開昭６０−２０３２６７号公報

フィルターデバイスは、液体成分と、液体成分に混入した複数の固体成分とを有する試料を濾過するように構成されている。フィルターデバイスは、試料が通過して、複数の固体成分を捕捉してかつ液体成分を通過させるように構成されたフィルター部と、捕捉維持機構とを備える。捕捉維持機構は、試料がフィルター部を通過するときに捕捉された複数の固体成分がフィルター部から離れないように構成されている。

このフィルターデバイスは高いフィルター性能を有する。

図１は本発明の実施の形態１におけるフィルターデバイスの断面図である。 図２Ａは実施の形態１におけるフィルターデバイスの拡大断面図である。 図２Ｂは実施の形態１におけるフィルターデバイスの拡大断面図である。 図３は実施の形態１におけるフィルターデバイスの他の容器の断面図である。 図４Ａは実施の形態１におけるフィルターデバイスを用いた濾過方法を示す断面図である。 図４Ｂは実施の形態１におけるフィルターデバイスを用いた濾過方法を示す断面図である。 図４Ｃは実施の形態１におけるフィルターデバイスを用いた濾過方法を示す断面図である。 図４Ｄは実施の形態１におけるフィルターデバイスを用いた濾過方法を示す断面図である。 図５は実施の形態１における他のフィルターデバイスの断面図である。 図６は本発明の実施の形態２におけるフィルターデバイスの断面図である。 図７は実施の形態２におけるフィルターデバイスの断面図である。 図８Ａは実施の形態２におけるフィルターデバイスを用いた濾過方法を示す断面図である。 図８Ｂは実施の形態２におけるフィルターデバイスを用いた濾過方法を示す断面図である。 図８Ｃは実施の形態２におけるフィルターデバイスを用いた濾過方法を示す断面図である。 図９は実施の形態２におけるフィルターデバイスの断面図である。 図１０は本発明の実施の形態３におけるフィルターデバイスの断面図である。 図１１Ａは実施の形態３における他のフィルターデバイスの断面図である。 図１１Ｂは実施の形態３におけるさらに他のフィルターデバイスの断面図である。 図１２は本発明の実施の形態４におけるフィルターデバイスの断面図である。 図１３は実施の形態４における他のフィルターデバイスの断面図である。 図１４は従来のフィルターデバイスの断面図である。

図１は実施の形態１におけるフィルターデバイス１００の断面図である。フィルターデバイス１００は、基準軸１００Ｌに沿って延びる側壁１０５Ａと、基準軸１００Ｌ上に位置する底１０５Ｂとを有する筒状の容器１０５を備え、開口部１０５Ｃを有する。容器１０５は、試料１００Ｘを収容するように構成された内部空間１０５Ｓを有する。試料１００Ｘは、液体成分１００Ｙと、液体成分１００Ｙに混入して浮遊する複数の固体成分１００Ｐ、１００Ｚとを含有する。フィルターデバイス１００は、試料１００Ｘから固体成分１００Ｚを濾過物として取り除いて液体成分１００Ｙと固体成分１００Ｐとを濾過液として通過させるように、試料１００Ｘを濾過するよう構成されている。固体成分１００Ｚはフィルターデバイス１００で濾過される濾過物であり、固体成分１００Ｐはフィルターデバイス１００で濾過されない非濾過物である。フィルターデバイス１００は、容器１０５と、容器１０５の内部空間１０５Ｓ内に挿入されるように構成された筒１０１と、筒１０１の内部に設けられたフィルター部１０２とを備える。筒１０１は基準軸１００Ｌに沿って延び、基準軸１００Ｌ上で互いに反対側に位置する開口端１０１Ｃ、１０１Ｄと、開口端１０１Ｃ、１０１Ｄを通して筒１０１の外部に連通する内部空間１０１Ｓとを有する。フィルター部１０２は筒１０１の開口端１０１Ｃまたは開口端１０１Ｄの近傍に設けられて筒１０１を塞ぐ。キャップ１０３は筒１０１の開口端１０１Ｄを塞ぐ。筒１０１を容器１０５の内部空間１０５Ｓに挿入して試料１００Ｘに到達させると、フィルター部１０２は固体成分１００Ｚを捕捉して通過させず、固体成分１００Ｐを捕捉せずに通過させる。フィルターデバイス１００は、フィルター部１０２で捕捉された固体成分１００Ｚがフィルター部１０２から剥離あるいは脱離して離れないように構成された捕捉維持機構を備える。捕捉維持機構は、例えば、図１に示すように、筒１０１を容器１０５へ挿入した際にフィルター部１０２における固体成分１００Ｚの平均移動度が一定となるように構成される。具体的には、捕捉維持機構は、筒１０１を容器１０５へ挿入した際に試料１００Ｘをフィルター部１０２に一定の圧力で通過させる。

固体成分１００Ｚはフィルター部１０２に化学的結合により結合するもしくは、物理的に捕捉されることで固体成分１００Ｚがフィルター部１０２に捕捉される。化学的結合の種類は特に限定されるわけではなく、共有結合、イオン結合、水素結合、ファンデルワールス力等が含まれる。固体成分１００Ｚが生体材料である場合は、生体材料特有の膜タンパクによる接着も結合に含まれる。一方、物理的な捕捉は、例えば、フィルター部１０２を構成する材料の空隙サイズ等の材料の構造的要因による捕捉である。

フィルター部１０２における固体成分１００Ｚの平均移動度とは、フィルター部１０２内での複数の固体成分１００Ｚに働く外力に応じた移動速度の平均値であり、実施の形態１におけるフィルターデバイス１００は、この平均移動度が一定の値を維持するように動作する。

試料１００Ｘがフィルター部１０２を通過する際に受ける圧力は、濾過物すなわち固体成分１００Ｚを濾過する際にフィルター部１０２が固体成分１００Ｚの捕捉力を保持することができる範囲のうちの一定の値であり、急激に変化しない。例えば、固体成分１００Ｚが白血球の場合、その圧力の範囲は数ｋＰａから数１０ｋＰａである。

基準軸１００Ｌと直角な筒１０１の断面の形状は、円形、楕円形、長方形、台形、閉曲線で囲まれた任意の形状、多角形であってもよい。

筒１０１は、例えば、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラス、クリスタルガラス、ウランガラス、アクリルガラスなどのガラスや、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリジメチルシロキサン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリメタクリル酸メチルなどの樹脂からなる。

筒１０１の内壁は親水性を有することが好ましく、親水性は高い方が好ましい。筒１０１の内壁を親水性とするためには、例えば、酸素ガスなどを用いたプラズマ処理、親水性ナノ粒子や界面活性剤のコンポジット化、極微細な凹凸化、水ガラスなどを主成分としたシリカ系皮膜、各種親水性樹脂（水溶性感光性樹脂）を用いた樹脂系皮膜、無水クロム酸や硫酸などの劇薬を用いる湿式プロセス、紫外線を用いる光表面処理（ＵＶオゾン法）、シロキサン系静電気防止剤、電解質高分子コーティングといった処理を用いることができる。なお、親水性を保持する方法としては、筒１０１は例えば低温保管、冷凍保管、水中保管といった方法で保管する。

筒１０１の内壁にはフィルター部１０２が設けられている。フィルター部１０２は筒１０１の開口端１０１Ｃまたは開口端１０１Ｃの近傍に設けられていることが好ましい。これにより、筒１０１の内部空間１０１Ｓに濾過された液体成分１００Ｙを回収して、筒１０１を回収容器として有効的に利用できる。

フィルター部１０２はリーク無く筒１０１に接合されている。

フィルター部１０２は、ポリマー、有機物、無機物、無機酸化物などからなる、ナノファイバー、不織布あるいは多孔質体などを用いることができる。

フィルター部１０２は、例えば酸化珪素を主成分としたシリコン酸化物からなり、アモルファス状態の二酸化珪素からなることが好ましい。フィルター部１０２は、二酸化珪素以外にもホウケイ酸やソーダ石灰などのガラスや、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニルポリアセタール、ポリスチレンなどの樹脂からなっていてもよく、フィルター部１０２の材質はこれに限定されない。

図２Ａはフィルターデバイス１００の拡大断面図である。フィルター部１０２は、筒１０１の内部空間１０１Ｓに向かう面１０２Ａと、面１０２Ａの反対側の面１０２Ｂとを有する。フィルターデバイス１００は、フィルター部１０２の面１０２Ａに設けられた薄板１０８を備えていてもよい。薄板１０８は、フィルター部１０２の面１０２Ａ上に位置する面１１０と、面１１０の反対側の面１０９とを有する。薄板１０８には、面１０９から面１１０を貫通する少なくとも１つの貫通孔１０７が設けられている。フィルター部１０２は、薄板１０８の面１１０と貫通孔１０７の開口部とを被覆する。

フィルター部１０２の面１０２Ａに薄板１０８を設けることによって、フィルター部１０２をより強固とすることができる。薄板１０８はフィルター部１０２の面１０２Ｂに設けられてもよく、同様の効果を有する。薄板１０８には複数の貫通孔１０７が設けられてもよく、貫通孔１０７の数は濾過の用途に応じて調整する。

フィルター部１０２と薄板１０８とは接合していることが望ましく、これにより、濾過時に、フィルター部１０２が移動することを防ぐことができる。フィルター部１０２と薄板１０８とは直接接合していることが好ましい。ここで直接接合するとは、薄板１０８上にフィルター部１０２が直接形成され、薄板１０８とフィルター部１０２を構成する原子または分子が直接結合している状態を指し、通常は分子間が共有結合をしている状態を指す。例えば、薄板１０８がシリコンよりなる場合には、シリコンよりなる繊維状物質によりフィルター部１０２を形成する。これにより、薄板１０８の珪素原子と繊維状物質中の珪素原子とが、繊維状物質の形成雰囲気中の酸素分子を介して共有結合することにより、フィルター部１０２と薄板１０８とを直接接合することができる。

フィルター部１０２と薄板１０８とは接着剤を用いて間接的に接合してもよい。

図２Ｂはフィルターデバイス１００の拡大断面図である。フィルターデバイス１００は筒１０１に沿ってフィルター部１０２の全周囲を囲む環状の壁部１１１を備えてもよい。壁部１１１は、フィルター部１０２の周縁に一体で設けることにより、フィルター部１０２を筒１０１へ実装する際において容易に保持し接合することができる。壁部１１１は、フィルター部１０２周縁を継ぎ目なく囲むように、円環状もしくは、三角環状、四角環状などの多角環状等、フィルター部１０２の形状に適する形状を有する。

壁部１１１と貫通孔１０７を除く薄板１０８の表面１１０下には、薄板１０８と連結されるように補強部１１２が設けられてもよい。補強部１１２は例えば、薄板１０８の表面とは垂直方向の板状であり、壁部１１１側面にも連結されていることで、薄板１０８への圧力をより分散させ、薄板１０８の破損を顕著に防止することができるため望ましい。複数の補強部１１２により、薄板１０８に垂直にかかる力の耐圧性を改善することができる。

フィルター部１０２が酸化珪素を主成分としたシリコン酸化物からなる繊維状物質である場合、フィルター部１０２を作製するための基材としてシリコン層がシリコン（１００）からなるＳＯＩ（Ｓｉｌｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いることが好ましい。ＳＯＩ基板は、シリコン層と、シリコン層に積層された二酸化珪素層と、二酸化珪素層を介してシリコン層に対向するように二酸化珪素層に積層された別のシリコン層の３層構造からなる。このＳＯＩ基板を用いてフォトリソグラフィーおよびエッチング技術を用いて微細加工することによって、一括して多数個の薄板１０８を有するフィルター部１０２を作製することができる。

ＳＯＩ基板はエッチングプロセスの際、二酸化珪素層がエッチングをストップさせるエッチングストップ層としての役割を果たすことができる。また、この二酸化珪素層は親水性に富むので、試料１００Ｘがフィルター部１０２を通過する時における気泡の発生の抑制と気泡の除去が容易となることから、高精度な測定を実現することができる。この二酸化珪素層の厚みはエッチングストップ層として求められる厚みと生産性の観点から、０．５〜１０μｍが好ましい。

なお、エッチングストップ層として機能する二酸化珪素層は、熱酸化により形成した二酸化珪素層が一般的であるが、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やスパッタ法やＣＳＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などの他の方法により形成した二酸化珪素層、リンをドープした所謂ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｇｌａｓｓ）層、あるいはリンとボロンをドープしたＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｇｌａｓｓ）層などのドープトオキサイド層でもよい。また上記のような二酸化珪素を主成分とする層に限らず、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウムなどのシリコンとのエッチングレート差が大きい、無機酸化物もしくは無機窒化物の層はエッチングストップ層として機能する。

実施の形態１ではフィルター部１０２を作製するための基材はシリコン（１００）を含むＳＯＩ基板であるが、シリコン（１１０）基板、シリコン（１１１）基板およびその他の面方位を有したシリコン基板であってもよい。特に、基材にアモルファスシリコン基板を用いることで、濾過時に最も力を受ける薄板１０８が面方位に沿って割れやすくなることが抑えられる。また、フィルター部１０２を作製するための基材として、シリコン基板以外にガラス基板、フィルム樹脂等のほかの基板を用いることも可能である。加工性や汎用性の観点から、フィルター部１０２を作製するための基材として、シリコン（１００）を含む基板を用いることが好ましい。

薄板１０８の厚みを大きくすれば、濾過時の力を受けやすい薄板１０８は割れにくくなるが、微細な貫通孔１０７を設ける場合にボッシュプロセス等のアスペクト比の問題があり、そのため、薄板１０８の厚みは５〜１５０μｍ程度が望ましい。

貫通孔１０７の数は任意の数を選択することができる。貫通孔１０７の数は、貫通孔１０７を形成する前に形成したレジストマスクにおいて、マスクホールの個数を変更することで、同様のプロセスを用いて任意に設定することができる。

貫通孔１０７の数が増加すると、濾過済みの試料あるいは試料１００Ｘが通りやすくなる。フィルター部１０２の面積や濾過時間を増やすことなく短時間で同量の溶液を濾過することができるので、フィルターデバイス１００の作業効率が向上するため好ましい。薄板１０８の表面１０９における複数の貫通孔１０７はハニカム状に配置することが好ましい。これにより薄板１０８の強度を損なうことなく単位面積に対してより多くの貫通孔１０７を形成することが可能となる。

なお、貫通孔１０７の直径は、試料１００Ｘが通過する際の流路抵抗の発生を抑制するのに適した値に調整することが可能である。例えば、試料１００Ｘとして血液あるいは赤血球を含む生体由来溶液を用い、赤血球を固体成分１００Ｐ（非濾過物）として濾過液１００Ｑ中に抽出する場合、貫通孔１０７の大きさは直径３μｍ以上が好ましい。

フィルター部１０２が酸化珪素を主成分としたシリコン酸化物からなる繊維状物質である場合、フィルター部１０２は、ＶＳＤ（Ｖａｐｏｒｉｚｅｄ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＶＬＳ（Ｖａｐｏｒ Ｌｉｑｕｉｄ Ｓｏｌｉｄ）法で作製することが好ましい。例えば、ＶＳＤ法により二酸化珪素からなる繊維状物質を作製する場合は、酸素、オゾン等の酸化性のガスと、シリコンを主成分とする材料とを用いてフィルター部１０２を作製する。

９００℃〜１５００℃の高温かつ低酸素濃度の雰囲気での熱処理により、シリコンを主成分とする材料から一酸化珪素が蒸発した後に表面上に再付着して凝集し、二酸化珪素が成長する。このとき、一酸化珪素はシリコン層のシリコンの表面に一体に広がるが、触媒層が形成されている場所に局部的に再付着し、酸素と結合することによって、二酸化珪素を主成分とした繊維状物質がその場所から成長する。

ここで、低酸素濃度の雰囲気とは、熱処理時の酸素分圧が低い雰囲気を指し、雰囲気の圧力を大気圧より低くした減圧下であっても酸素が他のガスによって置換されていてもよい。他のガスとは、例えば窒素、アルゴン、一酸化炭素等であり、酸素やオゾンとは異なり、酸化性の低いガスである。なお、酸素の分圧が低すぎると、一酸化珪素が生じることができなくなるので、酸素の分圧は１０^−２Ｐａから数千Ｐａの範囲であることが望ましい。

フィルター部１０２の繊維状物質の太さは０．０１〜２．０μｍ程度が好ましい。これらの繊維状物質は、薄板１０８に直接接合し、互いに絡み合うように密集して形成されており、自由な方向へ枝分かれしているものも混在している。

繊維状物質が互いに絡み合い、複数に枝分かれしていることで、薄板１０８の表面１０９に対し強固に構成される。さらに、繊維状物質が各々湾曲して絡み合うことにより、表面１０９の貫通孔１０７の開口部の上方を含め、様々な方向から繊維状物質の隙間が固体成分１００Ｚで埋まりやすいように形成されている。なお、繊維状物質の太さは、一定ではなく様々な太さの繊維状物質が含まれていても良い。

繊維状物質は、繊維状物質の先端部から薄板１０８に向かう方向に段階的に太くなることが好ましい。

繊維状物質と繊維状物質との隙間の最短距離は、補足する固体成分１００Ｚの径よりも小さい。

試料１００Ｘ中に含まれる固体成分１００Ｚのうち、繊維状物質の空隙よりも大きい最大径を有する固体成分１００Ｚが繊維状物質により捕捉され、繊維状物質間の空隙よりも小さい最大径を有する固体成分１００Ｐは非濾過物として繊維状物質を通過する。これにより、試料１００Ｘ中の非濾過物（固体成分１００Ｐ）と濾過物（固体成分１００Ｚ）とを分離することができる。非濾過物（固体成分１００Ｐ）の最大径が繊維状物質の空隙よりも大きい場合であっても、非濾過物（固体成分１００Ｐ）が容易に変形できれば、繊維状物質の空隙を通過中に変形することで非濾過物（固体成分１００Ｐ）を濾過液中に抽出することが可能である。

同様に、非濾過物（固体成分１００Ｐ）が変形できる場合には、フィルター部１０２の上面に貫通孔１０７を有する薄板１０８が設けられている場合に、非濾過物（固体成分１００Ｐ）の最大径が貫通孔１０７の径よりも大きい場合でも貫通孔１０７を通過することが可能となる。例えば、試料１００Ｘとして血液を用い、白血球を濾過物（固体成分１００Ｚ）、赤血球を非濾過物（固体成分１００Ｐ）として抽出する場合、繊維状物質と繊維状物質との空隙は１μｍから６μｍが望ましい。１μｍから６μｍの領域ではフィルター部１０２は非濾過物である赤血球のみを通過させ、濾過物である白血球を捕捉して通過させなくすることができる。また、貫通孔１０７は非濾過物である赤血球を完全に通過させるために、貫通孔１０７の直径は３μｍ以上であることが望ましい。

フィルター部１０２の厚みは１μｍから１０００μｍが好ましいが、濾過物の量に応じて厚みを１０００μｍ以上にしてもよい。また、繊維状物質を用いた場合は単層に限定されず、異なる材質や形状の繊維状物質を積層しても良い。

フィルター部１０２は表面処理されていても良い。表面処理として、有機シラン系や有機ホスホン酸系、樹脂系などを用いたカップリング反応による皮膜化、交互積層法による電解質高分子コーティングといった処理をフィルター部１０２に施してもよい。

試料１００Ｘを収容するための容器１０５は底を有してかつ筒形状を有しており、その形状は筒１０１が内部に挿入される大きさであれば特に限定されない。

容器１０５は、例えば、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラス、クリスタルガラス、ウランガラス、アクリルガラスなどのガラスや、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリジメチルシロキサン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリメタクリル酸メチルなどの樹脂からなる。

容器１０５の容積が大きいほど濾過の際の容器１０５内の圧力を調節しやすいが、容器１０５内に残留する試料１００Ｘの量が多くなる。図３は実施の形態１におけるフィルターデバイス１００の他の容器１０５の断面図である。容器１０５の底面は、底面の中心が外に向かって突出するように円錐形状を有する。この形状により、試料１００Ｘの残留する量を少なくすることができる。容器１０５の底面は半球形状を有していてもよい。

容器１０５の底面が円錐形状を有する場合は、テーパー角（円錐形状の側面と底面とがなす角度）が大きすぎる、すなわち円錐形状の頂角θが小さいと、残留する試料１００Ｘの量が多くなるので好ましくない。

容器１０５の材質は限定されないが、容器１０５の内壁の表面は疎水性にすると濡れ性の角度を大角度に保つ（メニスカスを凸状に保つ）ことができ、少ない試料１００Ｘでフィルター部１０２との接触を保持できるので好ましい。容器１０５の内壁の表面における接触角は６０度以上が好ましい。

試料１００Ｘは、固体成分１００Ｐ、１００Ｚを含む液体であり、フィルター部１０２で目的の固体成分１００Ｚをトラップさせる。試料１００Ｘは、例えば、血液、生体由来の材料からなる。

筒１０１を容器１０５へ挿入した際に、試料１００Ｘがフィルター部１０２を一定の圧力にて通過させるよう構成された捕捉維持機構は、例えば図１に示すように、筒１０１の外周に設けられた突起部１０４を備えている。突起部１０４は、筒１０１の外周の周縁を囲む。

突起部１０４の外周形状は、容器１０５の内周形状と同等の形状であることが好ましい。例えば図１に示すように、突起部１０４の外周形状は円形である。

突起部１０４は、筒１０１外周の周縁に設けられている。あるいは、筒１０１の外周の周縁には筒１０１の内側に向かって凹んだ窪みが設けられていてもよく、この場合には、突起部１０４はこの窪みに設けられる。

突起部１０４の最外周径Ｌ１０４は、容器１０５の内周径Ｌ１０５以上である。すなわち、筒１０１を容器１０５に挿入した際に突起部１０４より外周から試料１００Ｘと空気がリークしないように、突起部１０４は、その側面が容器１０５に入る大きさを有する。突起部１０４は容器１０５の内壁に弾接して、筒１０１の外壁面と容器１０５内の空間を密閉する。

突起部１０４は、変形可能な材質、すなわち弾性のある材質からなり、例えばＯリングからなる。突起部１０４の材質は、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、天然ゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、イソプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブタジエンゴムなどの弾性ゴム材料からなる。

筒１０１を開口部から容器１０５へ挿入していくと、突起部１０４が容器１０５内へと挿入されることによって、容器１０５内を密閉することができる。

筒１０１の外周であり、突起部１０４の上方には突起部１０６が設けられている。突起部１０６は筒１０１を容器１０５へ挿入した際に、容器１０５の開口部の端部にて係止される。係止により筒１０１は容器１０５内にそれ以上挿入されなくなる。

突起部１０４と突起部１０６との間の距離が固定されていることによって、フィルターデバイス１００毎の濾過直前の密閉空間の圧力のばらつきを低減することができる。

実施の形態１では、突起部１０６が容器１０５の端部において平面で係止される。容器１０５の端部に突起部１０６と嵌合する凹凸がもうけられていてもよく、突起部１０６と容器１０５の開口部の端部はネジ構造を有していてもよい。

突起部１０６の位置は、筒１０１を容器１０５に挿入していく際に容器１０５内に入れた試料１００Ｘが突起部１０４を越えないように設定される。

筒１０１を挿入して係止させた際にフィルター部１０２の下面が容器１０５の底面に達しないことが好ましい。フィルター部１０２の下面が容器１０５底面に当たってしまうと、濾過効率が悪くなる。

筒１０１のフィルター部１０２が接合されている開口端１０１Ｃとは反対の開口端１０１Ｄには、取り外しが容易なキャップ１０３が設けられている。キャップ１０３は筒１０１の開口端１０１Ｄを塞ぐ。

キャップ１０３により、筒１０１を容器１０５に挿入する際に、フィルター部１０２が試料１００Ｘと接することなく容器１０５の内部圧力を増加させることが可能となるので、容器１０５の長さを小さくすることができる。更には、容器１０５の内部圧力を所定の圧力まで上昇させた上でキャップ１０３を外すことで筒１０１の開口端１０１Ｄを開放し、所定の圧力で試料１００Ｘを濾過できるので、フィルター部１０２の捕捉性能を安定させることができる。

同様の理由で、キャップ１０３の代わりに、フィルターデバイス１００は、筒１０１の開口端１０１Ｄを塞ぎかつ開放できるメタルシール、ゴム栓、リーク弁、リーク孔を備えてもよい。

なお、キャップ１０３の外周径が筒１０１の外周径よりも大きい場合は、キャップ１０３が容器１０５の開口部の端部にて係止する。この場合は、突起部１０６を備えなくともキャップ１０３が突起部１０６として機能する。

フィルターデバイス１００について、以下にその動作を説明する。

図４Ａから図４Ｄは実施の形態１におけるフィルターデバイス１００を用いた濾過方法を示す断面図である。

図４Ａに示すように、容器１０５に試料１００Ｘを入れる。そして、容器１０５の上方の開口部１０５Ｃから容器１０５内に筒１０１を挿入する。

そして、図４Ｂに示すように、筒１０１に設けられた突起部１０４が容器１０５の内部に挿入されることによって、容器１０５内の試料１００Ｘと突起部１０４と筒１０１の外表面との間に密閉空間１０５Ｙが形成される。

図４Ｃに示すように、筒１０１を容器１０５内へさらに挿入する。筒１０１を挿入するに従い容器１０５の密閉空間１０５Ｙは徐々に減少し、密閉空間１０５Ｙ内の圧力が徐々に大きくなる。そして、突起部１０６が容器１０５の開口部１０５Ｃの端部１０５Ｄと接することによって、筒１０１の容器１０５への挿入が止まる。

図４Ｄに示すように、次に筒１０１のキャップ１０３を筒１０１の開口端１０１Ｄから取り外す。容器１０５内の密閉空間１０５Ｙは、キャップ１０３が取り外されたことによって密閉空間１０５Ｙの体積の分だけ圧縮されていた状態から開放される。このとき、密閉空間１０５Ｙで圧縮された状態での圧力が保たれつつ密閉空間１０５Ｙの圧力が大気圧へと戻ろうとし、試料１００Ｘを筒１０１から押し出そうとする。その結果押し出された試料１００Ｘは、フィルター部１０２を通って濾過されて、筒１０１の内部に濾過液１００Ｑとして貯留する。押し出された試料１００Ｘがフィルター部１０２を通過する際に、濾過物である固体成分１００Ｚはフィルター部１０２に捕捉されて通過せず、フィルター部１０２を通過した非濾過物である固体成分１００Ｐは液体成分１００Ｙとともに濾過液１００Ｑとして筒１０１の上方に貯留される。ここで、圧力を保ちながら大気圧へ戻るとは、急激な圧力変化が起きないことを示し、非濾過物（固体成分１００Ｐ）の体積分の圧力変動が伴う。

筒１０１の直径が小さいと、試料１００Ｘは毛細管現象によりフィルター部１０２を通って吸引される。

但し、試料１００Ｘがフィルター部１０２を濾過する際には試料１００Ｘの表面張力と試料１００Ｘにかかる重力を考慮する。試料１００Ｘは予め濾過物である固体成分１００Ｚが含まれた状態で容器１０５に収容される。試料１００Ｘが少量の場合は、容器１０５に予め濾過物の希釈液などの溶媒を入れておき、その後、スポンジなどに吸着させておいた濾過物を混入し、容器１０５内にて試料１００Ｘを作製してもよい。

分離後の測定において、必要な場合は、試料１００Ｘに染色液を混ぜて、濾過物（固体成分１００Ｚ）を染色することもできる。

図５は実施の形態１における他のフィルターデバイス１９０の断面図である。図５において、図１に示すフィルターデバイス１００と同じ部分には同じ参照番号を付す。図５に示すように、筒１０１の直径は突起部１０４が設けられた位置を境に異なっていてもよい。すなわち、突起部１０４より容器１０５の外側へ向かう方向の筒１０１の直径は、突起部１０４より容器１０５の内部に向かう方向の筒１０１の直径よりも大きい。この形状により、突起部１０４が容器１０５内に挿入されても突起部１０４の位置がずれることがなく、筒１０１の位置や密閉空間１０５Ｙの体積を容易に制御できる。また、この形状により、製造時において突起部１０４を容易に位置決めすることができるので好ましい。

以下に、実施の形態１のフィルターデバイス１００の効果を説明する。

上記のように実施の形態１におけるフィルターデバイス１００は、筒１０１を容器１０５へ挿入した際に試料１００Ｘがフィルター部１０２を一定の圧力にて通過するよう構成された捕捉維持機構を備えているので、フィルター部１０２に異常な圧力がかかることなく、濾過操作中の容器１０５内の圧力を容易に一定に保つことができる。すなわち、フィルターデバイス１００では、容器１０５内に大気圧以上の圧力を有する密閉空間１０５Ｙが形成される。そして、この圧力が大気圧へ戻ろうとする力（差圧）によって試料１００Ｘがフィルター部１０２を通過し濾過される。そのため、フィルター部１０２に捕捉されていた固体成分１００Ｚである捕捉物に加わる力が急激に増大することがないので、フィルター部１０２に捕捉された固体成分１００Ｚである捕捉物がフィルター部１０２から離れることを抑制できるので、フィルター部１０２の捕捉性能を安定させやすい。結果として、フィルターデバイス１００のフィルター性能を向上することができる。

図１４に示す従来のフィルターデバイス１ではフィルター部５に異常な圧力がかかることを防止することはできず、フィルターデバイス１の外部に防止する手段を接続させる必要がある。その結果、フィルターデバイス１が大型になるだけではなく、その機構が複雑になるので、簡便にフィルターデバイス１を使用できない。

従来のフィルターデバイス１を微小なフィルターデバイスに適用すると、フィルター部５の捕捉性能が失われる場合がある。

例えば、フィルターデバイス１が微小な場合には、試料を一定流量で加圧し続けると血球浮遊液体にかかる圧力が徐々に増加する。その結果、捕捉物にかかる圧力が増加することによって、フィルター部５に捕捉されていた捕捉物がフィルター部５から離れて出口３へと出てきてしまう場合がある。

あるいは、例えば血球浮遊液体を全て濾過してしまうことによって、フィルター部５に捕捉されていた捕捉物がフィルター部５から剥離あるいは脱離して離れて出口３へと出てきてしまう場合がある。その結果、フィルターデバイス１はフィルター性能を損なう。

実施の形態１におけるフィルターデバイス１００では、試料１００Ｘにかかる圧力を制御可能な捕捉維持機構を備えているので外部に圧力を制御する手段を接続せずともフィルターデバイス１００のみで圧力を制御することができる。さらには、複雑な機構を要することがないのでフィルターデバイス１００は操作が簡便である。

上述のように、フィルターデバイス１００は、液体成分１００Ｙと、液体成分１００Ｙに混入した複数の固体成分１００Ｚとを有する試料１００Ｘを濾過するように構成されている。フィルターデバイス１００は、試料１００Ｘを収容するように構成された容器１０５と、容器１０５に挿入されるように構成された筒１０１と、筒１０１内に設けられたフィルター部１０２と、捕捉維持機構とを備える。フィルター部１０２は、筒１０１が容器１０５に挿入されたときに、収容された試料１００Ｘが通過して、複数の固体成分１００Ｚを捕捉してかつ液体成分１００Ｙを通過させるように構成されている。捕捉維持機構（突起部１０４）は、試料１００Ｘがフィルター部１０２を通過するときに、捕捉された複数の固体成分１００Ｚがフィルター部１０２から離れさせないように構成されている。

捕捉維持機構（突起部１０４）は、試料１００Ｘがフィルター部１０２を通過するときのフィルター部１０２における複数の固体成分１００Ｚの平均移動度が一定となるように構成されている。

捕捉維持機構（突起部１０４）は、試料１００Ｘがフィルター部１０２を通過するときの試料１００Ｘの圧力が一定となるように構成されている。

捕捉維持機構の突起部１０４は、筒１０１の外周上に外周を囲むように設けられて、容器１０５の内周径以上の最外径を有する。

容器１０５は筒１０１が挿入される開口部１０５Ｃを有する。捕捉維持機構は、筒１０１に設けられた突起部１０６を有する。突起部１０６は、筒１０１を容器１０５へ所定の深さ以上挿入させないように、容器１０５の開口部１０５Ｃに面した端部１０５Ｄに当接するように構成されている。

（実施の形態２）
図６は実施の形態２におけるフィルターデバイスの２００の断面図である。図６において、図１から図５に示す実施の形態１におけるフィルターデバイス１００と同じ部分には同じ参照番号を付す。フィルターデバイス２００は、実施の形態１におけるフィルターデバイス１００の突起部１０４、１０６の代わりに、突起部２０４と係止部２２１とを備える。フィルターデバイス２００は、筒１０１を容器１０５に挿入した際に、フィルター部１０２で捕捉された捕捉物である固体成分１００Ｚが剥離あるいは脱離せず離れないように構成された捕捉維持機構を備える。捕捉維持機構は、例えば、図６に示すように、筒１０１を容器１０５へ挿入した際に試料１００Ｘの一部がフィルター部１０２を通過せず容器１０５内に残るように構成されている。

容器１０５の容積が大きいほど濾過の際の容器１０５内の圧力を調節しやすいが、容器１０５内に残留する試料１００Ｘの量が多くなる。図７は実施の形態２におけるフィルターデバイス２００の他の容器１０５の断面図である。容器１０５の底面は、底面の中心が外に向かって突出するように円錐形状を有する。この形状により、試料１００Ｘの残留する量を少なくすることができる。容器１０５の底面は半球形状を有していてもよい。

容器１０５の底面が円錐形状を有する場合は、テーパー角（円錐形状の側面と底面とがなす角度）が大きすぎる、すなわち円錐形状の頂角θが小さいと、残留する試料１００Ｘの量が多くなるので好ましくない。

実施の形態２におけるフィルターデバイス２００の捕捉維持機構は、筒１０１を容器１０５へ挿入した際に試料１００Ｘの一部がフィルター部１０２を通過せず容器１０５内に残るように構成され、例えば、図６に示すように、筒１０１の外周に設けられた突起部２０４と、容器１０５の内壁から延出する係止部２２１とを有する。

筒１０１を容器１０５へ挿入していくと、突起部２０４が係止部２２１と係止することによって、筒１０１は容器１０５内にそれ以上挿入されなくなる。

実施の形態２におけるフィルターデバイス２００では、突起部２０４と係止部２２１は平面で係止するが、突起部２０４と係止部２２１が相対するように凹凸を有しており、その凹凸を互いに嵌合させてもよく、または、ネジ構造を有していてもよい。

突起部２０４の位置は、筒１０１を容器１０５に挿入していく際に容器１０５内に入れた試料１００Ｘが係止部２２１を超えないように決定される。

フィルター部１０２を挿入して係止させた際にフィルター部１０２の下面が容器１０５の底１０５Ｂに達しないことが好ましい。フィルター部１０２の下面が容器１０５の底１０５Ｂに当たると、濾過効率が悪くなる。従って、容器１０５の底から係止部２２１までの距離は、突起部２０４からフィルター部１０２の先端までの長さより長くする。

突起部２０４の大きさは、容器１０５に入る大きさであり、筒１０１を容器１０５に挿入した際に突起部２０４より外周から試料１００Ｘや空気のリークが生じないように設定する。

フィルターデバイス２００について、以下にその動作を説明する。図８Ａから図８Ｃはフィルターデバイス２００を用いた濾過方法を示す断面図である。

図８Ａに示すように、容器１０５に試料１００Ｘを入れる。そして、容器１０５の上方の開口部１０５Ｃから筒１０１を挿入する。

そして、図８Ｂに示すように、筒１０１に固定された突起部２０４が容器１０５内部の係止部２２１で係止するまで筒１０１を容器１０５へと挿入する。

図８Ｃに示すように、キャップ１０３を筒１０１から離して開口端１０１Ｄを開放すると試料１００Ｘはフィルター部１０２を通って、濾過される。濾過された試料１００Ｘである濾過液１００Ｑは筒１０１の上方で筒１０１の内部空間１０１Ｓに貯留される。濾過液１００Ｑは非濾過物（固体成分１００Ｐ）と液体成分１００Ｙとを含み、濾過物（固体成分１００Ｚ）を含まない。

筒１０１の直径が小さいと、試料１００Ｘは毛細管現象によりフィルター部１０２を通って吸引される。

なお、圧力に依存する濾過の速度（圧力依存）や試料１００Ｘを濾過する量は、容器内の空気の圧縮量により制御が可能である。この時の試料１００Ｘの自重は無視できるレベルとなり、容器１０５内の圧力はほぼ一定の圧力で維持される。

試料１００Ｘは、その一部が容器１０５内に残った状態で濾過を終了する。

筒１０１を容器１０５へ挿入する際の圧縮体積は、フィルター部１０２を通過する試料１００Ｘの体積以下であることが好ましい。

但し、試料１００Ｘを濾過する際には試料１００Ｘの表面張力と試料１００Ｘの重力を考慮する。試料１００Ｘの筒１０１の内壁等の間で生じる表面張力により、試料１００Ｘのうちの一部がフィルター部１０２を通過せず濾過されない。圧縮体積は、濾過される試料１００Ｘの体積と試料１００Ｘの濾過されない一部の体積との和以下である。

図９はフィルターデバイス２００の断面図である。圧縮体積とは、図９に示すように、容器１０５の開口部１０５Ｃから係止部２２１までの体積Ｖ１から開口部１０５Ｃから容器１０５の内部に位置する筒１０１の部分の体積Ｖ２を引いて得られた差の体積Ｖ３である。

また、フィルター部１０２を通過する試料１００Ｘの量は、容器１０５に注入された試料１００Ｘの全量よりも少ない。すなわち、試料１００Ｘの濾過される体積と、試料１００Ｘの濾過されない上記の一部の体積との和は、試料１００Ｘの体積である。

上記の構成によって、フィルターデバイス２００では試料１００Ｘの一部が容器１０５内に残った状態で濾過を終了する。

なお、濾過されずに容器１０５に残留する試料１００Ｘは、容器１０５に残る試料１００Ｘの上面の高さが容器１０５の底から筒１０１の挿入後のフィルター部１０２の下面以上の高さになる体積を有する。すなわち、フィルター部１０２には濾過の終了後でも試料１００Ｘが接する。その結果、フィルター部１０２は常に試料１００Ｘが接する。

試料１００Ｘは予め濾過物である固体成分１００Ｚが含まれた状態で容器１０５に収容される。試料１００Ｘが少量の場合は、容器１０５に予め濾過物の希釈液などの溶媒を入れておき、その後、スポンジなどに吸着させておいた濾過物を混入し、容器１０５内にて試料１００Ｘを作製してもよい。

以下に、実施の形態２のフィルターデバイス２００の効果を説明する。

上記のように実施の形態２におけるフィルターデバイス２００では、容器１０５内に設けられた係止部２２１と、容器１０５に挿入する筒１０１に設けられた突起部２０４により、容器１０５の開口部１０５Ｃから係止部２２１までの空気を圧縮することができるので、圧縮された空気と大気との差圧により試料１００Ｘをフィルター部１０２に通過させて濾過することができる。

また、容器１０５の底から係止部２２１までの長さよりもフィルター部１０２から突起部２０４までの長さを短くすることにより、濾過が終了しても試料１００Ｘを容器１０５内に残留させることができるので、フィルター部１０２の捕捉性能を失うことなく試料１００Ｘを濾過することができる。

図１４に示すフィルターデバイス１では、試料を全て濾過するとフィルター部５の捕捉性能が失われ捕捉されていた捕捉物（固体成分１００Ｚ）がフィルター部５から剥離しあるいは脱離して離れて出口へと出てきてしまう場合がある。これは、フィルター部５の空隙の状態が液相から気相に変わると、試料の流体粘性が低下するので試料の流速（流量）が増加し、捕捉物に加わる力が増大してフィルター部５の捕捉物を吸着する力を超えてしまうことに起因すると考えられる。または、捕捉物が検体、特に生体由来の検体においては、検体自体の変形量の増加を促すため、捕捉性能を損なう。更には、フィルター部５の捕捉表面の親水性が低下することによって、表面張力の大幅な低下が生じるので、フィルター部５の捕捉表面状態が著しく変化し、表面吸着性（電荷や化学結合など）が変化する原因にもなると考えられる。

実施の形態２におけるフィルターデバイス２００では、濾過時において、フィルター部１０２の空隙が常に液体成分１００Ｙで満たされるので、試料１００Ｘを全て濾過することなく容器１０５内に残留することができ、フィルター部１０２の内部に試料１００Ｘを留めておくことができる。

フィルター部１０２の内部が試料１００Ｘで満たされているので、フィルター部１０２に捕捉した捕捉物（固体成分１００Ｚ）に加わる力が急激に増大することがなく、したがって捕捉物がフィルター部１０２から離れることなく濾過を終了することが可能となる。結果として、フィルターデバイス２００のフィルター性能を向上させることができる。

なお、実施の形態２のフィルターデバイス２００において、容器１０５の開口部１０５Ｃから係止部２２１までの空気の圧縮量ならびにキャップ１０３からの空気のリークする速度を制御することで、濾過する圧力や流量を制御することができる。したがって、フィルター部１０２の捕捉性能の安定性が向上する。

なお、筒１０１のフィルター部１０２が接合されている開口端１０１Ｃと反対の開口端１０１Ｄは、取り外しが容易なキャップ１０３がつけられていることが好ましい。

キャップ１０３を備えることで、筒１０１を容器１０５に挿入する際に、フィルター部１０２が試料１００Ｘと接することなく容器１０５の内部圧力を増加させることが可能となるので、容器１０５を短くすることができる。更には、容器１０５の内部圧力を所定の圧力まで上昇させた上でキャップ１０３を外すことで、所定の圧力での試料１００Ｘの濾過が可能となるので、フィルター部１０２の捕捉性能を安定させやすい。

同様の理由で、キャップ１０３の代わりに、フィルターデバイス２００は、筒１０１の開口端１０１Ｄを塞ぎかつ開放できるメタルシール、ゴム栓、リーク弁、リーク孔を備えてもよい。

実施の形態２におけるフィルターデバイス２００では、試料１００Ｘの一部がフィルター部１０２を通過せず容器１０５内に残るよう構成された捕捉維持機構は、筒１０１の外周に突出する突起部２０４と、容器１０５の内壁から延出し突起部２０４を係止するための係止部２２１とを有する。実施の形態２におけるフィルターデバイス２００では、このように、容器１０５の内部に試料１００Ｘを残すような制御機構を設けることに限定されず、容器１０５から試料１００Ｘを取り出すような制御機構を設けてもよい。

上述のように、捕捉維持機構は、筒１０１を容器１０５へ挿入した際に試料１００Ｘの一部がフィルター部１０２を通過せず容器１０５内に残るように構成されている。

捕捉維持機構は、筒１０１の外周に設けられた突起部２０４と、容器１０５の内壁に設けられた係止部２２１とを有する。係止部２２１は、筒１０１が容器１０５に挿入されたときに突起部２０４に当接するように構成されている。

筒１０１を容器１０５へ挿入する際の圧縮体積は、試料１００Ｘのフィルター部１０２を通過する量以下である。

（実施の形態３）
図１０は実施の形態３におけるフィルターデバイス３００の断面図である。図１０において、図１から図９に示す実施の形態１、２におけるフィルターデバイス１００、２００と同じ部分には同じ参照符号を付す。

実施の形態３におけるフィルターデバイス３００は、実施の形態１、２におけるフィルターデバイス１００、２００の筒１０１の代わりに、フィルター部１０２を容器１０５へ挿入するための挿入機構３３１を備える。挿入機構３３１を容器１０５内へ挿入することによって、フィルター部１０２を容器１０５内へ挿入し、容器１０５に収容された試料１００Ｘ内にフィルター部１０２を入れることができる。試料１００Ｘはフィルター部１０２を通過して濾過され、得られた濾過液１００Ｑは容器１０５の上方、すなわちフィルター部１０２について容器１０５の底と反対の方向に集められる。

フィルター部１０２の外周は壁部３１１で覆われている。フィルター部１０２と壁部３１１とはその間にリークが生じないように接合されている。壁部３１１には、図２Ａと図２Ｂに示す貫通孔１０７を有する薄板１０８を有していてもよい。その場合には、薄板の下面あるいは上面にフィルター部１０２が設けられる。フィルター部１０２の下面あるいは上面に薄板を備えることによって、フィルター部１０２の強度をより大きくすることができる。壁部３１１や薄板は親水性を有することが好ましい。

挿入機構３３１は壁部３１１の上方からフィルター部１０２を加圧できる。挿入機構３３１はフィルター部１０２に結合する。挿入機構３３１を押圧することでフィルター部１０２が容器１０５内へと挿入される。

例えば、挿入機構３３１は押し子を用いることができ、フィルター部１０２の壁部３１１に押し棒が備えられていて押圧することにより、フィルター部１０２を容器１０５へ挿入することができる。

フィルターデバイス３００は、試料１００Ｘを入れるための容器１０５に挿入機構３３１を挿入した際に容器１０５内に入れられた試料１００Ｘの一部がフィルター部１０２を通過せずに容器１０５内に残るよう構成された捕捉維持機構を備える。

容器１０５に試料１００Ｘを残留させる捕捉維持機構は、例えば、容器１０５の内壁に設けられた係止部３２１を有する。係止部３２１は、フィルター部１０２が容器１０５の底面に接触しないようにフィルター部１０２を係止するように構成されている。係止部３２１は、フィルター部１０２を容器１０５へ挿入した際に壁部３１１が係止部３２１に当接して壁部３１１を係止するように構成されている。係止部３２１の位置は、容器１０５の底面から希望する残留試料の容積が得られる高さ以上の高さに形成する。

容器１０５の底１０５Ｂから残したい液量になる位置に係止部３２１を設けることにより、フィルター部１０２の容器１０５への挿入を係止部３２１で係止することができるので、フィルター部１０２の捕捉性能を失うことなく試料１００Ｘを濾過することができる。

実施の形態３におけるフィルターデバイス３００では、非濾過物（固体成分１００Ｐ）はフィルター部１０２を通過し、容器１０５上方に貯留される。従って、フィルター部１０２を挿入した後の容器１０５のフィルター部１０２上方と下方とは、フィルター部１０２でのみリークし、壁部３１１ではリークしない。

上述のように、挿入機構３３１は、フィルター部１０２を容器１０５へ挿入して、収容された試料１００Ｘをフィルター部１０２に通過させて、フィルター部１０２に複数の固体成分１００Ｚを捕捉させてかつ液体成分１００Ｙを通過させるように構成されている。捕捉維持機構（係止部３２１）は、試料１００Ｘがフィルター部１０２を通過するときに、捕捉された複数の固体成分１００Ｚがフィルター部１０２から離れさせないように、試料１００Ｘの一部がフィルター部１０２を通過せず容器１０５内に残るように構成されている。

捕捉維持機構の係止部３２１は、容器１０５の内壁から延出してフィルター部１０２を係止するように構成されている。

図１１Ａは実施の形態３における他のフィルターデバイス３９０の断面図である。図１１Ａにおいて、図１０に示すフィルターデバイス３００と同じ部分には同じ参照番号を付す。図１１Ａに示すフィルターデバイス３９０では、容器１０５に試料１００Ｘを残留させる捕捉維持機構は、フィルター部１０２が容器１０５の底まで到達しないように構成された壁部３１１を有する。壁部３１１はフィルター部１０２から容器１０５の底に向かって突出する。すなわち、フィルター部１０２の下面の高さ（薄板を有する場合は、薄板の下面）が壁部３１１の下面より高い。つまり、フィルター部１０２を容器１０５内へと挿入することにより、容器１０５の底には先ず壁部３１１の下面が接触する構造となる。その結果、壁部３１１によって構成されたウエル部分に試料１００Ｘを残留させることができる。

図１１Ｂは実施の形態３におけるさらに他のフィルターデバイス３９０Ａの断面図である。図１１Ｂにおいて、図１１Ａに示すフィルターデバイス３９０と同じ部分には同じ参照番号を付す。図１１Ｂに示すフィルターデバイス３９０Ａは、図１１Ａに示すフィルターデバイス３９０の挿入機構３３１の代わりに、壁部３１１に設けられた錘３９１を備える。壁部３１１に錘３９１を設けることにより重力でフィルター部１０２を押圧することができ、その結果、一定の速度で容器１０５へとフィルター部１０２を挿入することができる。このように、錘３９１は容器１０５へとフィルター部１０２を挿入させる挿入機構として機能する。

錘３９１は試料１００Ｘの浮力と流体抵抗の和以上の重さを有することが好ましい。この構成により、フィルター部１０２が試料１００Ｘ中を加圧しながら容器１０５の底まで沈降できるので、容器１０５内に錘３９１と壁部３１１を有するフィルター部１０２を挿入するだけで試料１００Ｘを濾過することができる。

上述のように、フィルター部１０２を容器１０５に挿入するように構成された挿入機構は、フィルター部１０２に設けられた錘３９１を有する。

（実施の形態４）
図１２は実施の形態４におけるフィルターデバイス４００の断面図である。図１２において、図１から図１１Ｂに示す実施の形態１、２、３におけるフィルターデバイスと同じ部分には同じ参照符号を付す。実施の形態４におけるフィルターデバイス４００は、実施の形態１〜３におけるフィルターデバイスの試料１００Ｘを収容するように構成された容器１０５を備えておらず、代わりに、筒１０１が試料１００Ｘを収容するように構成されている。筒１０１の内部に筒１０１を塞ぐようにフィルター部１０２が設けられている。筒１０１内のフィルター部１０２の上方、すなわちフィルター部１０２から筒１０１の開口端１０１Ｄに向かう方向に試料１００Ｘが収容される。筒１０１の上方、すなわち筒１０１の開口端１０１Ｄから加圧機構４４１にて筒１０１内を加圧することにより、試料１００Ｘをフィルター部１０２に通過させて濾過する。フィルターデバイス４００は、加圧機構４４１を筒１０１内へと挿入した際に、フィルター部１０２と加圧機構４４１との間に収容された試料１００Ｘの一部がフィルター部１０２を通過せずフィルター部１０２と加圧機構４４１との間に残るように構成された捕捉維持機構を備える。

筒１０１の上方から加圧するための加圧機構４４１としては、例えば、図１２に示すような押し棒を備えた押し子を用いることができる。

筒１０１内を有効的に使えるように、フィルター部１０２は、筒１０１の開口端１０１Ｃに設けることが好ましい。

筒１０１に試料１００Ｘを残留させる捕捉維持機構は、例えば、筒１０１の内壁から延出する係止部４２１である。係止部４２１は加圧機構４４１を係止するように構成されている。係止部４２１のフィルター部１０２からの距離は、残したい量に応じて設定される。

係止部４２１により係止された加圧機構４４１とフィルター部１０２との間にある試料１００Ｘには、筒１０１内壁および加圧機構４４１表面において表面張力による引張力がかかる。その結果、フィルター部１０２と係止部４２１により係止された加圧機構４４１との間にある試料１００Ｘは、筒１０１内に残留することとなる。

フィルター部１０２と係止部４２１により係止された加圧機構４４１との間にある試料１００Ｘの筒１０１内に残留する量は筒１０１の内径に依存する。したがって、残留する試料１００Ｘの表面張力が試料１００Ｘの重力よりも大きいことが好ましい。この場合、筒１０１の内壁および加圧機構４４１表面は親水性の方が好ましい。

図１２に示すフィルターデバイス４００では、試料１００Ｘと加圧機構４４１との界面には空気相が含まれないことが好ましい。すなわち、加圧機構４４１と試料１００Ｘとが直接的に接触することが好ましい。

試料１００Ｘと加圧機構４４１界面に空気相が含まれないようにするために、加圧機構４４１の試料１００Ｘと接触する面（図１２での加圧機構４４１の下面）に疎水性メンブレンを用いることが好ましい。疎水性メンブレンは、液相である試料１００Ｘは通過することができないが、空気相は通過することができる。その結果、加圧機構４４１の界面で試料１００Ｘと直接的に接触させることができる。

試料１００Ｘと加圧機構４４１界面に空気相が含まれないようにするために、加圧機構４４１を挿入する速度と筒１０１と加圧機構４４１からのリーク速度を合わせるのも好ましい。

上記構成により、加圧機構４４１の界面と試料１００Ｘを直接的に接触させることができる。

あるいは、筒１０１の外部からフィルター部１０２を通して試料１００Ｘを筒１０１内に吸引し、フィルター部１０２の先端を洗浄した後に押し出してもよい。

なお、筒１０１の開口端１０１Ｄまで試料１００Ｘを注入することでも、図１２のような濾過条件にすることができる。

試料１００Ｘと加圧機構４４１とが直接接触しており、筒１０１の内壁での表面張力による上向きの力が、試料１００Ｘの質量と重力加速度の積以上の場合、試料１００Ｘは筒１０１内に残留することができる。

フィルター部１０２は筒１０１の開口端１０１Ｃに向かう面１０２Ｂと、開口端１０１Ｄに向かう面１０２Ａとを有する。図２Ａに示すように、フィルター部１０２の面１０２Ａまたは面１０２Ｂに貫通孔を有する薄板を設けてもよい。その場合、貫通孔先端（濾過液１００Ｑの出口）の外縁に表面張力が働く。その表面張力による引張力が試料１００Ｘからなる滴にかかる重力より大きくなる場合がある。このとき、滴が落ちるか落ちないかすなわち、試料１００Ｘが貫通孔から漏れるか漏れないかは、貫通孔先端にできた滴のくびれ部の直径が関係する。表面張力は円周上に働く力であるので、滴にかかる重力よりもくびれ部の表面張力による引っ張りの力が大きければ滴は落ちない。

以上のように実施の形態４におけるフィルターデバイス４００では、係止部４２１で係止された加圧機構４４１と試料１００Ｘが完全に接触している状態で試料１００Ｘの表面張力が筒１０１の内壁または試料１００Ｘと接触する加圧機構４４１の表面に働くため筒１０１内に試料１００Ｘを留めることができる。その結果、フィルター部１０２の捕捉性能を失うことなく試料１００Ｘを濾過することができる。

フィルター部１０２から係止部４２１までの距離を調節することにより、試料１００Ｘの残留量を制御することが可能となるため、微量の試料１００Ｘを残留させることができる。

なお、実施の形態４におけるフィルターデバイス４００では、加圧機構４４１と試料１００Ｘが完全に接触している状態でなくとも、すなわち、加圧機構４４１と試料１００Ｘとの間に空気相が含まれている場合であっても、筒１０１内に試料１００Ｘを残留することができる。

上述のように、筒１０１は試料１００Ｘを収容するように構成されている。フィルター部１０２は筒１０１を塞ぐ。加圧機構４４１は、収容された試料１００Ｘをフィルター部１０２に通過させて、フィルター部１０２に複数の固体成分１００Ｚを捕捉させてかつ液体成分１００Ｙを通過させるように試料１００Ｘを加圧するように構成されている。捕捉維持機構（係止部４２１）は、試料１００Ｘがフィルター部１０２を通過するときに、捕捉された複数の固体成分１００Ｚがフィルター部１０２から離れないように、収容された試料１００Ｘの一部がフィルター部１０２を通過せずフィルター部１０２と加圧機構４４１との間に残るように構成されている。

捕捉維持機構の係止部４２１は筒１０１の内壁から延出し、加圧機構４４１を係止するように構成されている。

図１３は、実施の形態４における他のフィルターデバイス４９０の断面図である。図１３において、図１２に示すフィルターデバイス４００と同じ部分には同じ参照番号を付す。図１３に示すフィルターデバイス４９０は、図１２に示すフィルターデバイス４００の係止部４２１から筒１０１の延びる方向に開口端１０１Ｄに向かって延びる突起部４４２をさらに備える。加圧機構４４１には貫通孔４４３が設けられている。フィルターデバイス４９０は、貫通孔４４３を塞ぐ可動栓４４４をさらに備える。

可動栓４４４は、例えば可動のゴム栓、コルク栓、金属栓、樹脂栓、蓋、または破壊可能な樹脂膜やゴム膜、金属膜、繊維膜などの膜構造からなる。

加圧機構４４１は、試料１００Ｘと加圧機構４４１との間の空気相を圧縮する。

加圧機構４４１が筒１０１内に挿入されることによって圧縮された上記の空気相が、突起部４４２によって可動栓４４４を取り外すことにより大気に開放される。その結果、筒１０１内外での圧力差がなくなり、試料１００Ｘを筒１０１内に残留させることができる。

突起部４４２は、筒１０１の側壁の延びる方向に開口端１０１Ｄに向かって延びることが好ましい。すなわち、貫通孔４４３と突起部４４２が接触しないことが好ましい。可動栓４４４を加圧機構４４１の貫通孔４４３から取り外すために、突起部４４２の長さは貫通孔４４３の長さより大きい。

貫通孔４４３から試料１００Ｘと加圧機構４４１の間の圧縮空気相をリークさせるため、貫通孔４４３の内径は突起部４４２の直径よりも大きい。

以上のように、実施の形態４におけるフィルターデバイス４９０では、筒１０１内の空気相と接する加圧機構４４１に設けられた可動栓４４４を備えている。そして、加圧機構４４１により加圧していく際に、係止部４２１に設けられた突起部４４２が加圧機構４４１の貫通孔４４３の中に挿入される、そして、突起部４４２によって可動栓４４４が外されることで、筒１０１内で圧縮された空気相を大気に開放することができるため、圧力平衡により筒１０１内に試料１００Ｘを留めることができる。

本発明に係るフィルターデバイスは、試料から特定の物質のみを抽出するデバイスとして有用である。

１００Ｘ 試料
１００Ｙ 液体成分
１００Ｚ 固体成分
１０１ 筒
１０２ フィルター部
１０３ キャップ
１０４ 突起部（第一の突起部）
１０５ 容器
１０６ 突起部（第二の突起部）
１０７ 貫通孔
２２１ 係止部
３３１ 挿入機構
４４１ 加圧機構
４４２ 突起部
４４３ 貫通孔
４４４ 可動栓

Claims (4)

1. 液体成分と、前記液体成分に混入した複数の固体成分とを有する試料を濾過することで、前記試料内に含まれる前記複数の固体成分を捕捉してかつ前記液体成分を通過させるフィルターデバイスであって、
   前記試料を収容する容器と、
   第一の開口部と第二の開口部を有し、前記第二の開口部側から前記容器に挿入される筒と、
   前記筒の前記第一の開口部を密閉するキャップと、
   前記筒内の前記第二の開口部に設けられたフィルター部と、
   を備え、
   前記筒は、前記筒が前記容器に挿入されているときに前記筒と前記容器との間の空間を密閉する第一の突起部を有し、前記キャップによって前記筒の前記第一の開口部が密閉された状態で、前記筒の前記第一の突起部を前記容器に挿入することで前記容器内に圧力を印加し、
   前記容器内に圧力が印加された状態で前記キャップによる前記第一の開口部の密閉を解除することで、前記容器内の圧力が開放されて、前記筒内へと前記試料が濾過される、
   フィルターデバイス。
2. 前記第一の突起部は、前記容器の内周に沿った環状である、
   請求項１に記載のフィルターデバイス。
3. 前記容器は前記筒が挿入される開口部を有し、
   前記筒は、前記筒を前記容器へ所定の深さ以上挿入させないように、前記容器の前記開口部に面した端部に当接するように構成された、第二の突起部を有する、
   請求項２に記載のフィルターデバイス。
4. 液体成分と、前記液体成分に混入した複数の固体成分とを有する試料を濾過することで、前記試料内に含まれる前記複数の固体成分を捕捉してかつ前記液体成分を通過させるフィルターデバイスであって、
   第一の開口部と第二の開口部を有した筒部と、前記第二の開口部に配されたフィルター
   部とで構成された、前記試料を収容する容器と、
   貫通孔と前記貫通孔を密閉する可動栓を有し、前記可動栓によって前記貫通孔が密閉された状態で前記容器に挿入されることで、前記収容された試料を加圧して、前記試料を前記フィルター部で濾過させる加圧体と、
   前記容器の内部において前記容器の第１の開口部側に延びる突起部と、
   を備え、
   前記可動栓が前記突起部に押されることにより、前記貫通孔が開放されて、
   前記容器に収容された前記試料への加圧が解除される、
   フィルターデバイス。
   
   

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