JP6485546B2 - 濾過装置、濾過方法、及び濾過フィルタ - Google Patents

濾過装置、濾過方法、及び濾過フィルタ Download PDF

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Description

本発明は、流体に含まれる濾過対象物を濾過する濾過装置、濾過方法、及び濾過フィルタに関する。
従来、流体に含まれる濾過対象物を濾過する濾過フィルタとして、例えば、特許文献１（国際公開公報第２０１５／０１９８８９号）に開示されたものが知られている。
特許文献１には、液体に含まれる生物由来物質を濾過する濾過フィルタが開示されている。この濾過フィルタは、中央部から外周部に向かって引張力が掛かるように、外周部が蓋部材と収納部材との間に嵌合するように取り付けられる。この状態で、濾過フィルタに生物由来物質を含む液体を通過させることで、生物由来物質を濾過する。
国際公開公報第２０１５／０１９８８９号
濾過フィルタは、生物由来物質などの濾過対象物の濾過が進むことで、目詰まりを生じる。濾過フィルタが目詰まりすると、濾過対象物の濾過を継続することができなくなる。
本発明の目的は、前記課題を解決することにあって、濾過フィルタの目詰まりを抑えて濾過処理量を増大させることができる濾過装置、濾過方法、及び濾過フィルタを提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明の一態様に係る濾過装置は、
流体に含まれる濾過対象物を濾過する膜部と、前記膜部を保持する枠部とを備える濾過フィルタと、
前記膜部が曲がるように前記枠部を保持するフィルタ保持部と、
前記膜部が曲がった状態で前記流体を供給する流体供給部と、
を備える。
また、本発明の一態様に係る濾過装置は、
流体に含まれる濾過対象物を濾過する膜部と、前記膜部を保持するとともに前記膜部を複数箇所で露出させるための複数の貫通穴が設けられている保持体とを備える濾過フィルタ群と、
前記膜部が曲がるように前記保持体を保持するフィルタ保持部と、
前記膜部が曲がった状態で前記流体を供給する流体供給部と、
前記膜部に前記流体供給部からの流体が供給されるように前記濾過フィルタ群及び前記流体供給部の少なくとも一方を搬送する搬送装置と、
を備える。
なお、この濾過装置においては、「濾過フィルタ」は、１つの貫通穴から露出する膜部と、その周囲に位置する保持体の一部とで構成されるものとする。また、この「濾過フィルタ」が複数連結され、一体化されたものを「濾過フィルタ群」という。
また、本発明の一態様に係る濾過方法は、
流体に含まれる濾過対象物を濾過する膜部を用意する工程と、
前記膜部を曲げた状態で前記流体を供給する工程と、
を含む。
また、本発明の一態様に係る濾過フィルタは、
流体に含まれる濾過対象物を濾過する膜部と、前記膜部を保持する枠部とを備える濾過フィルタであって、
前記膜部は、曲がった状態を維持するように前記枠部に保持されている。
本発明によれば、濾過フィルタの目詰まりを抑えて濾過処理量を増大させることができる。
本発明の実施の形態１に係る濾過装置に用いる濾過フィルタの概略構成を示す平面図である。 図１のＡ１−Ａ１線断面図である。 本発明の実施の形態１に係る濾過装置の概略構成を示す断面図である。 図３に示す濾過装置において、膜部が液体の圧力を受けない側に向けて曲がるようにフィルタ保持部が枠部を保持した状態を示す断面図である。 図３に示す濾過装置において、膜部が液体の圧力を受ける側に向けて曲がるようにフィルタ保持部が枠部を保持した状態を示す断面図である。 膜部の一方の主面にのみ枠部を接続した例を示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係る濾過装置に用いる濾過フィルタ群の概略構成を示す平面図である。 図７のＢ１−Ｂ１線断面図である。 図７のＢ２−Ｂ２線断面図である。 本発明の実施の形態２に係る濾過装置の概略構成を示す側面図である。 図７の濾過フィルタ群を短手方向に曲げた状態を示す斜視図である。 図７の濾過フィルタ群を搬送装置による搬送方向に向かって波型に変形させた状態を示す側面図である。 図７の濾過フィルタ群の変形例を示す概略構成を示す平面図である。 図１３のＣ１−Ｃ１線断面図である。 膜部の一方の主面にのみ保持体を接続した例を示す断面図である。 保持体に切取線及び送り穴が形成された例を示す平面図である。 図７の濾過フィルタ群をロール状に巻き回したロール体の最外周面に保護シートを設けた例を示す斜視図である。 図７の濾過フィルタ群の両主面に保護シートを設けた例を示す断面図である。 本発明の実施の形態３に係る濾過装置に用いる濾過フィルタの概略構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態４に係る濾過装置に用いる濾過フィルタ群の概略構成を示す断面図である。 平坦な姿勢を取る濾過フィルタに濾過対象物を含む液体を供給する様子を示す模式図である。 平坦な姿勢を取る濾過フィルタに濾過対象物である生物由来物質が押し付けられて扁平形状に変形した状態を示す模式図である。 濾過フィルタを液体の圧力を受けない側に向けて曲げた状態で生物由来物質を含む液体を供給する様子を示す模式図である。 濾過フィルタを液体の圧力を受ける側に向けて曲げた状態で生物由来物質を含む液体を供給する様子を示す模式図である。
（本発明の基礎となった知見）
本発明者らは、従来の濾過装置においてより濾過処理量を増大させるために鋭意検討した結果、以下の知見を得た。
図２１に示すように、濾過フィルタ２０１は、濾過フィルタ２０１に設けられた複数の貫通孔２０１ａが全て濾過対象物２０２に塞がれることにより、目詰まりが生じる。特に濾過対象物２０２が生物由来物質である場合、生物由来物質の変形能が高いため、濾過対象物２０２は、図２２に示すように、濾過時に扁平形状に変形しやすい。すなわち、生物由来物質は、液体中では略球形であるが、濾過時に流体の流れ方向に対して垂直な濾過フィルタ２０１の主面によって急激に減速されて当該主面に押し付けられることによって、扁平形状に変形しやすい。この場合、扁平形状に変形した１つの濾過対象物２０２が複数の貫通孔２０１ａを塞ぐことになり、目詰まりが一層生じやすくなる。
従来の濾過装置においては、濾過フィルタ２０１が中央部から外周部に向かって引張力が掛かるように取り付けられるため、濾過フィルタ２０１は、曲がることなく、平坦な姿勢を取る。
これに対して、本発明者らは、図２３に示すように、濾過フィルタ２０１が液体の圧力を受けない側に向けて曲げた状態で、同量の濾過対象物２０２を濾過フィルタ２０１に濾過させた場合には、濾過フィルタ２０１の外周部の貫通孔２０１ａが塞がれないことを見出した。また、本発明者らは、濾過対象物２０２の流れる速度が濾過フィルタ２０１の曲面によってゆっくりと減速されるため、濾過対象物２０２が、液体中での略球形に近い扁平形状の状態で濾過フィルタ２０１に捕捉されることを見出した。この場合、１つの濾過対象物２０２が複数の貫通孔２０１ａを塞ぐことを抑えることができる。更に、本発明者らは、図２４に示すように、濾過フィルタ２０１が液体の圧力を受ける側に向けて曲げた状態で、同量の濾過対象物２０２を濾過フィルタ２０１に濾過させた場合には、濾過フィルタ２０１の中央部の貫通孔２０１ａが塞がれないことを見出した。すなわち、本発明者らは、濾過フィルタ２０１を積極的（強制的）に曲げた状態で濾過を行うことで、全部の貫通孔２０１ａを閉塞するのに必要な濾過対象物の量が増加し、濾過処理量を増加させることができることを見出した。この新規な知見に基づき、本発明者らは以下の発明に至った。
本発明の一態様に係る濾過装置は、
流体に含まれる濾過対象物を濾過する膜部と、前記膜部を保持する枠部とを備える濾過フィルタと、
前記膜部が曲がるように前記枠部を保持するフィルタ保持部と、
前記膜部が曲がった状態で前記流体を供給する流体供給部と、
を備える。
この構成によれば、濾過フィルタの目詰まりを抑えて濾過処理量を増大させることができる。
なお、前記フィルタ保持部が前記枠部を保持することによる前記膜部の曲げ量は、前記流体の圧力による前記膜部の曲げ量よりも大きいことが好ましい。すなわち、膜部は、積極的に曲げられることが好ましい。この構成によれば、濾過フィルタの目詰まりを一層抑えて濾過処理量を一層増大させることができる。
また、前記フィルタ保持部は、前記膜部が前記流体の圧力を受ける側に向けて曲がるように前記枠部を保持してもよい。この構成によれば、濾過フィルタの目詰まりを抑えて濾過処理量を増大させることができる。
また、前記フィルタ保持部は、水平面に対する前記枠部の傾斜角度を変化させる機構を有してもよい。この構成によれば、例えば、濾過するときに膜部を曲げる一方で、濾過しないときには膜部を曲げないようにすることができる。この場合、膜部を曲げることにより膜部に負荷がかかることを抑えることができる。
また、前記膜部は、前記流体から生物由来物質を分離する複数の貫通孔を有する金属製薄膜であってもよい。
本発明の一態様に係る濾過装置は、
流体に含まれる濾過対象物を濾過する膜部と、前記膜部を保持するとともに前記膜部を複数箇所で露出させるための複数の貫通穴が設けられている保持体とを備える濾過フィルタ群と、
前記膜部が曲がるように前記保持体を保持するフィルタ保持部と、
前記膜部が曲がった状態で前記流体を供給する流体供給部と、
前記膜部に前記流体供給部からの流体が供給されるように前記濾過フィルタ群及び前記流体供給部の少なくとも一方を搬送する搬送装置と、
を備える。
この構成によれば、濾過フィルタの目詰まりを抑えて濾過処理量を増大させることができる。
なお、前記搬送装置は、前記流体供給部が流体を供給する前記膜部が逐次変更されるように、前記濾過フィルタ群及び前記流体供給部の少なくとも一方を搬送する機構を有してもよい。この構成によれば、濾過フィルタの交換を容易に行うことができる。
また、前記フィルタ保持部が前記保持体を保持することによる前記膜部の曲げ量は、前記流体の圧力による前記膜部の曲げ量よりも大きいことが好ましい。すなわち、膜部は、積極的に曲げられることが好ましい。この構成によれば、濾過フィルタの目詰まりを一層抑えて濾過処理量を一層増大させることができる。
また、前記フィルタ保持部は、水平面に対する前記保持体の傾斜角度を変化させる機構を有してもよい。この構成によれば、例えば、濾過するときに膜部を曲げる一方、濾過しないときには膜部を曲げないようにすることができる。この場合、膜部を曲げることにより膜部に負荷がかかることを抑えることができる。
また、前記膜部は、前記流体から生物由来物質を分離する複数の貫通孔を有する金属製薄膜であってもよい。
また、前記保持体は、可撓性を有するテープ状部材であり、前記複数の貫通穴は、前記保持体の長手方向に沿って設けられてもよい。この構成によれば、濾過フィルタ群を巻いて小型に収納したり、任意の形状に変形することができるので取扱い性をより向上させることができる。
また、前記フィルタ保持部は、前記保持体を前記搬送装置による搬送方向に向かって波型に変形させる機構を有してもよい。この構成によれば、保持体に保持される各膜部を容易に曲げることができる。
本発明の一態様に係る濾過方法は、
流体に含まれる濾過対象物を濾過する膜部を用意する工程と、
前記膜部を曲げた状態で前記流体を供給する工程と、
を含む。
この方法によれば、濾過フィルタの目詰まりを抑えて濾過処理量を増大させることができる。
なお、前記流体を供給する前に前記膜部を曲げる工程を更に含んでもよい。この方法によれば、濾過しないときにおいて、膜部を曲げる必要性を無くすことができる。
また、前記流体を供給した後、前記膜部の曲げ量を減少させる工程を更に含んでもよい。この方法によれば、濾過終了後に濾過対象物の回収や分析等を行うときに、膜部の曲げ量を減少させた状態で行うことができる。
また、本発明の一態様に係る濾過フィルタは、
流体に含まれる濾過対象物を濾過する膜部と、前記膜部を保持する枠部とを備える濾過フィルタであって、
前記膜部は、曲がった状態を維持するように前記枠部に保持されている。
この構成によれば、濾過フィルタの目詰まりを抑えて濾過処理量を増大させることができる。
なお、前記膜部の曲げ量は、前記流体の圧力による前記膜部の曲げ量よりも大きいことが好ましい。すなわち、膜部は、積極的に曲げられることが好ましい。この構成によれば、濾過フィルタの目詰まりを一層抑えて濾過処理量を一層増大させることができる。
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。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る濾過装置に用いる濾過フィルタの概略構成を示す平面図である。図２は、図１のＡ１−Ａ１線断面図である。
本実施の形態１において、濾過対象物は、液体に含まれる生物由来物質である。本明細書において、「生物由来物質」とは、細胞（真核生物）、細菌（真性細菌）、ウィルス等の生物に由来する物質を意味する。細胞（真核生物）としては、例えば、卵、精子、人工多能性幹細胞（ｉＰＳ細胞）、ＥＳ細胞、幹細胞、間葉系幹細胞、単核球細胞、単細胞、細胞塊、浮遊性細胞、接着性細胞、神経細胞、白血球、リンパ球、再生医療用細胞、自己細胞、がん細胞、血中循環がん細胞（ＣＴＣ）、ＨＬ−６０、ＨＥＬＡ、菌類を含む。細菌（真性細菌）としては、例えば、グラム陽性菌、グラム陰性菌、大腸菌、結核菌を含む。ウィルスとしては、例えば、ＤＮＡウィルス、ＲＮＡウィルス、ロタウィルス、（鳥）インフルエンザウィルス、黄熱病ウィルス、デング熱病ウィルス、脳炎ウィルス、出血熱ウィルス、免疫不全ウィルスを含む。
図１に示すように、本実施の形態１に係る濾過フィルタ１は、膜部１１と、当該膜部１１を保持する枠部１２とを備えている。
本実施の形態１において、膜部１１は、円形の金属製薄膜で構成されている。膜部１１の材料としては、例えば、金、銀、銅、白金、ニッケル、ステンレス鋼、パラジウム、チタン、コバルト、及びこれらの合金が挙げられる。なお、膜部１１の材料は、ガンマ線照射、オートクレーブ、エチレンガスなど各種滅菌が可能な材料であることがより好ましい。また、膜部１１は、樹脂製薄膜や濾紙等であってもよい。すなわち、膜部１１は、多孔膜であればよい。膜部１１の寸法は、例えば、直径８ｍｍ、厚さ１．２μｍである。なお、膜部１１の厚さは、適度な可撓性を有するように、１００ｎｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、５００ｎｍ以上３０μｍ以下であることがより好ましい。
膜部１１は、互い対向する一対の主面を有し、両主面を貫通する複数の貫通孔１１ａを有している。貫通孔１１ａは、液体から生物由来物質を分離するものである。貫通孔１１ａの形状及び寸法は、生物由来物質の形状、大きさに応じて適宜設定されるものである。貫通孔１１ａは、例えば、等間隔又は周期的に配置される。貫通孔１１ａの形状は、例えば、膜部１１の主面側から見て正方形である。貫通孔１１ａのサイズは、例えば、縦０．１μｍ以上５００μｍ以下、横０．１μｍ以上５００μｍ以下である。貫通孔１１ａ間の間隔は、例えば、貫通孔１１ａの開口径の１倍よりも大きく１０倍以下であり、より好ましくは３倍以下である。また、膜部１１における貫通孔１１ａの開口率は、例えば、１０％以上である。
本実施の形態１において、枠部１２は、可撓性を有する部材で構成されている。枠部１２の材料としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、レーヨン、ポリ塩化ビニル、ハイドロゲル、ナイロン、ポリオレフィン、紙が挙げられる。なお、枠部１２の材料は、ガンマ線照射、オートクレーブ、エチレンガスなど各種滅菌が可能な材料であることがより好ましい。このような材料としては、例えば、ポリエステル、ポリウレタン、ポリ塩化ビニルが挙げられる。枠部１２の幅は、例えば、３．９ｍｍである。枠部１２の厚さは、例えば、３．０ｍｍである。
本実施の形態１において、枠部１２は、２層構造を有し、第１層状部材２１と、第２層状部材２２とにより構成されている。第１層状部材２１は、例えば接着材により、膜部１１の一方の主面に接続されている。第２層状部材２２は、例えば接着材により、膜部１１の他方の主面に接続されている。すなわち、枠部１２は、膜部１１の一方の主面及び他方の主面の両方に接続されている。これにより、濾過フィルタ１を曲げたときに、膜部１１が枠部１２から剥がれることを抑えることができる。第１層状部材２１と第２層状部材２２とは、例えば、接着剤により互いに接続されている。なお、当該接着剤は、非水溶性の接着剤であることが好ましい。このような接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤、シリル化ウレタン樹脂系接着剤が挙げられる。
枠部１２は、環状に形成されている。枠部１２の内周壁には、凹部１２ｂが設けられている。凹部１２ｂは、例えば、円環状に形成されている。膜部１１は、外周部が凹部１２ｂに嵌合することにより、枠部１２に保持されている。凹部１２ｂを設けたことにより、例えば、膜部１１の位置ずれを抑えることができる。なお、凹部１２ｂは、第１層状部材２１及び第２層状部材２２の少なくともいずれか一方に設ければよい。
次に、本実施の形態１に係る濾過フィルタ１を用いて生物由来物質の濾過を行う濾過装置２について説明する。図３は、当該濾過装置２の概略構成を示す断面図である。図４は、当該濾過装置２において、膜部１１を曲げた状態を示す断面図である。濾過装置２の動作は、濾過装置２に設けられた制御部により、予め記憶されたプログラムに基づいて制御される。
図３に示すように、濾過装置２は、枠部１２を保持するフィルタ保持部３と、膜部１１に生物由来物質ＢＰを含む液体を供給する流体供給部４とを備えている。
フィルタ保持部３は、図４に示すように、膜部１１が流体の供給方向に対して交差（例えば、直交）する平面Ｐ１に対して曲がるように、枠部１２を保持するように構成されている。流体供給部４は、膜部１１が曲がった状態で、膜部１１に生物由来物質ＢＰを含む液体を供給する。これにより、膜部１１が液体中の生物由来物質ＢＰを濾過する。
本実施の形態１によれば、フィルタ保持部３が膜部１１を曲げた状態で、流体供給部が生物由来物質ＢＰを含む液体を供給するようにしているので、膜部１１の全部の貫通孔１１ａを閉塞するのに必要な生物由来物質ＢＰの量を増加させることができる。これにより、膜部１１の周縁部の貫通孔１１ａが生物由来物質ＢＰで塞がれることを抑えて、濾過フィルタ１の目詰まりを抑えることができる。その結果、濾過フィルタ１の濾過処理量を従来よりも増大させることができる。なお、ここで「曲げる」とは、円弧状に曲げることのみを意味するものではない。例えば、「曲げる」には、鋭角、直角、又は鈍角に曲げる（屈曲させる）ことも含まれる。
なお、フィルタ保持部３が枠部１２を保持することによる膜部１１の曲げ量は、液体の圧力による膜部１１の曲げ量よりも大きいことが好ましい。例えば、フィルタ保持部３は、図４に示すように、枠部１２に保持されない膜部１１の露出部における曲げ量Ｌ１が生物由来物質ＢＰの平均粒径の２倍以上となるように枠部１２を保持することが好ましい。この構成によれば、濾過フィルタ１の目詰まりを一層抑えて濾過処理量を一層増大させることができる。なお、「曲げ量」とは、膜部１１の露出部の外周端部（枠部１２と膜部１１との接続部）を通る平面Ｐ１から膜部１１の底部を通る平面Ｐ２までの距離をいう。平面Ｐ１と平面Ｐ２とは互いに平行である。また、生物由来物質ＢＰの平均粒径は、例えば、１０μｍである。
また、フィルタ保持部３は、膜部１１の表面と平面Ｐ１とで画定される膜部１１の曲げ部分の容積が濾過対象物の総体積以上となるように枠部１２を保持することが好ましい。この構成によっても、濾過フィルタ１の目詰まりを一層抑えて濾過処理量を一層増大させることができる。
なお、フィルタ保持部３は、生物由来物質ＢＰを含む液体を膜部１１に供給するときに膜部１１が曲がった状態であるように枠部１２を保持すればよい。例えば、フィルタ保持部３は、膜部１１が曲がった状態を常に維持するように枠部１２を固定的に保持してもよい。また、フィルタ保持部３は、水平面に対する枠部１２の傾斜角度を変化（例えば０°以上３０°以下）させる機構を有するように構成されてもよい。この構成によれば、例えば、濾過するときに膜部１１を曲げる一方で、濾過しないときには膜部１１を曲げないようにすることができる。この場合、膜部１１を曲げることにより膜部１１に負荷がかかることを抑えることができる。また、前記構成によれば、流体を供給した後、膜部１１の曲げ量Ｌ１を減少させることができる。この場合、濾過終了後に生物由来物質ＢＰの回収や分析等を行うときに、膜部１１の曲げ量Ｌ１を減少させた状態で行うことができる。
なお、本実施の形態１では、フィルタ保持部３が、膜部１１が液体の圧力を受けない側に向けて曲がるように枠部１２を保持するように構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図５に示すように、フィルタ保持部３は、膜部１１が液体の圧力を受ける側に向けて曲がるように枠部１２を保持するように構成されてもよい。この構成によっても、膜部１１の中央部の貫通孔１１ａが生物由来物質ＢＰで塞がれることを抑えて、濾過フィルタ１の目詰まりを抑え、濾過処理量を増大させることができる。なお、この場合、流体供給部４より供給される液体が膜部１１以外の部分に流れないように、例えば、底面に膜部１１が侵入するための貫通穴が設けられた容器１３を配置してもよい。
また、本実施の形態１では、濾過対象物が液体に含まれる生物由来物質ＢＰであるとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、液体に含まれるサイズの大きな異物を濾過対象物としてもよい。また、濾過対象物は、気体に含まれる物質であってもよい。すなわち、濾過対象物は、流体に含まれる物質であればよく、例えば、空気中に含まれるＰＭ２．５であってもよい。
また、本実施の形態１では、濾過フィルタ１及び濾過装置２は、液体から生物由来物質ＢＰを濾過するために使用されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、濾過フィルタ１及び濾過装置２は、例えば、液体に含まれる成分を濃縮するために使用されてもよい。
また、本実施の形態１では、枠部１２が膜部１１の両方の主面に接続されるように構成したが、本発明はこれに限定されない。枠部１２は、図６に示すように、膜部１１の一方の主面にのみ接続されてもよい。この場合、膜部１１の他方の主面に第２層状部材２２を設ける必要がないので、コストの低減を図ることができる。また、枠部１２の可撓性を向上させることができるので、例えば、枠部１２を曲げたときに枠部１２が破損することを抑えることができる。
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る濾過装置に用いる濾過フィルタ群の概略構成を示す平面図である。図８は、図７のＢ１−Ｂ１線断面図である。図９は、図７のＢ２−Ｂ２線断面図である。なお、本実施の形態２において、濾過対象物は液体に含まれる生物由来物質とするが、上述したように濾過対象物は気体に含まれるＰＭ２．５などであってもよい。
図７〜図９に示すように、本実施の形態２に係る濾過フィルタ群１０１は、複数の膜部１１１と、当該複数の膜部１１１を保持する保持体１１２とを備えている。
本実施の形態２において、膜部１１１は、前述した膜部１１と同じであるので、詳細な説明は省略する。
本実施の形態２において、保持体１１２は、可撓性を有するテープ状部材である。保持体１１２には、複数の貫通穴１１２ａが設けられている。複数の貫通穴１１２ａは、保持体１１２の長手方向に沿って、例えば等間隔で設けられている。貫通穴１１２ａの形状及び寸法は、所望の濾過処理量、濾過処理時間等に応じて適宜設定されるものである。貫通穴１１２ａの形状は、例えば、保持体１１２の主面側から見て円形である。貫通穴１１２ａのサイズは、例えば、直径６ｍｍである。貫通穴１１２ａ間の間隔は、例えば、１２ｍｍである。
保持体１１２は、可撓性を有する部材で構成されている。保持体１１２の材料としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、レーヨン、ポリ塩化ビニル、ハイドロゲル、ナイロン、ポリオレフィン、紙が挙げられる。なお、保持体１１２の材料は、ガンマ線照射、オートクレーブ、エチレンガスなど各種滅菌が可能な材料であることがより好ましい。このような材料としては、例えば、ポリエステル、ポリウレタン、ポリ塩化ビニルが挙げられる。保持体１１２の幅は、例えば、１２ｍｍである。保持体１１２の厚さは、例えば、５００μｍである。
本実施の形態２において、保持体１１２は、２層構造を有し、第１層状部材１２１と、第２層状部材１２２とにより構成されている。第１層状部材１２１は、例えば接着材により、膜部１１１の一方の主面に接続されている。第２層状部材１２２は、例えば接着材により、膜部１１１の他方の主面に接続されている。すなわち、保持体１１２は、膜部１１の一方の主面及び他方の主面の両方に接続されている。これにより、濾過フィルタ群１０１を曲げたときに、膜部１１１が保持体１１２から剥がれることを抑えることができる。第１層状部材１２１と第２層状部材１２２とは、例えば、接着剤により互いに接続されている。なお、当該接着剤は、非水溶性の接着剤であることが好ましい。このような接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤、シリル化ウレタン樹脂系接着剤が挙げられる。
各貫通穴１１２ａを形成する保持体１１２の壁面には、それぞれ、凹部１１２ｂが設けられている。凹部１１２ｂは、例えば、円環状に形成されている。膜部１１１は、外周部が凹部１１２ｂに嵌合することにより、保持体１１２に保持されている。これにより、膜部１１１は、保持体１１２の各貫通穴１１２ａから外部に露出している。凹部１１２ｂを設けたことにより、例えば、膜部１１１の位置ずれを抑えることができる。なお、凹部１１２ｂは、第１層状部材１２１及び第２層状部材１２２の少なくともいずれか一方に設ければよい。
次に、本実施の形態２に係る濾過フィルタ群１０１を用いて生物由来物質の濾過を行う濾過装置１０２について説明する。図１０は、当該濾過装置１０２の概略構成を示す側面図である。
図１０に示すように、濾過装置１０２は、搬送装置１０３と、２つのフィルタ保持部１０４，１０４と、流体供給部１０５とを備えている。
搬送装置１０３は、２つのフィルタ保持部１０４，１０４の間にある流体供給領域Ｅ１に、特定の貫通穴１１２ａから露出する膜部１１１が位置するように、濾過フィルタ群１０１を搬送する。また、搬送装置１０３は、流体供給領域Ｅ１に位置する膜部１１１が逐次変更されるように、濾過フィルタ群１０１を搬送する。本実施の形態２において、搬送装置１０３は、供給リール１３１と、巻き取りリール１３２とを備えている。
供給リール１３１には、濾過フィルタ群１０１が巻かれている。また、供給リール１３１には、繰り出しモータ１３１ａが設けられている。繰り出しモータ１３１ａが駆動されることにより、濾過フィルタ群１０１が供給リール１３１から繰り出される。供給リール１３１から繰り出された濾過フィルタ群１０１は、巻き取りリール１３２に巻き取られる。
巻き取りリール１３２には、巻き取りモータ１３２ａが設けられている。例えば、巻き取りモータ１３２ａが駆動されることにより、巻き取りリール１３２には一定の張力がかけられている。これにより、供給リール１３１から繰り出された濾過フィルタ群１０１は、当該繰り出しと同時に巻き取りリール１３２に巻き取られる。
２つのフィルタ保持部１０４，１０４は、供給リール１３１と巻き取りリール１３２との間に配置されている。より具体的には、一方のフィルタ保持部１０４は、流体供給領域Ｅ１に対して濾過フィルタ群１０１の搬送方向の上流側に配置されている。他方のフィルタ保持部１０４は、流体供給領域Ｅ１に対して濾過フィルタ群１０１の搬送方向の下流側に配置されている。各フィルタ保持部１０４，１０４は、一対のガイドローラ１０４ａ，１０４ｂで構成されている。濾過フィルタ群１０１は、流体供給領域Ｅ１において曲がるようにガイドローラ１０４ａとガイドローラ１０４ｂとの間で挟持されて搬送される。
また、各フィルタ保持部１０４は、水平面に対する保持体１１２の傾斜角度を変化（例えば０°以上３０°以下）させる機構を有するように構成されている。本実施の形態２において、各フィルタ保持部１０４は、濾過するときに膜部１１１を曲げる一方で、濾過しないときには膜部１１１を曲げないように構成されている。
流体供給部１０５は、流体供給領域Ｅ１で、フィルタ保持部１０４により曲げられた濾過フィルタ群１０１の特定の貫通穴１１２ａから露出する膜部１１１に、生物由来物質を含む液体を供給するように設けられている。
次に、濾過装置１０２の動作の一例について説明する。濾過装置１０２の動作は、濾過装置１０２に設けられた制御部（図示せず）により、予め記憶されたプログラムに基づいて制御される。
まず、繰り出しモータ１３１ａ及び巻き取りモータ１３２ａが駆動されることにより、特定の貫通穴１１２ａから露出する膜部１１１が流体供給領域Ｅ１に搬送される。
次いで、フィルタ保持部１０４が、膜部１１１を流体の供給方向に対して交差（例えば、直交）する平面に対して曲げるように保持体１１２を保持する。
次いで、流体供給部１０５が、フィルタ保持部１０４により曲げられた膜部１１１に、生物由来物質を含む液体を供給する。生物由来物質を含む液体の供給は、一定時間、例えば、膜部１１１が目詰まりすると想定される時間、継続される。
次いで、フィルタ保持部１０４が、膜部１１１を曲げるように保持体１１２を保持することを解除する。
次いで、繰り出しモータ１３１ａ及び巻き取りモータ１３２ａが駆動されることにより、次に濾過を行う膜部１１１（例えば、特定の貫通穴に隣接する貫通穴から露出する膜部）が、流体供給領域Ｅ１に搬送される。これにより、流体供給領域Ｅ１に位置する膜部１１１が交換される。
以下、同様にして、流体供給領域Ｅ１に搬送された膜部１１１を曲げせることがフィルタ保持部１０４により行われ、当該曲げられた膜部１１１への液体の供給が流体供給部１０５により行われる。また、流体供給領域Ｅ１に位置する膜部１１１の交換が搬送装置１０３により行われる。
本実施の形態２によれば、フィルタ保持部１０４が膜部１１１を曲げた状態で、流体供給部１０５が生物由来物質を含む液体を供給するようにしているので、膜部１１１の全部の貫通孔１１１ａを閉塞するのに必要な生物由来物質の量を増加させることができる。これにより、膜部１１１の周縁部の貫通孔１１１ａが生物由来物質で塞がれることを抑えて、濾過フィルタの目詰まりを抑えることができる。その結果、濾過フィルタの濾過処理量を従来よりも増大させることができる。なお、ここで「曲げる」とは、前述したように、円弧状に曲げることのみを意味するものではない。例えば、「曲げる」には、鋭角、直角、又は鈍角に曲げる（屈曲させる）ことも含まれる。
また、本実施の形態２によれば、搬送装置１０３が、流体供給領域Ｅ１に位置する膜部１１１が逐次変更されるように、濾過フィルタ群１０１を搬送するので、膜部１１１の交換を容易に行うことができる。
また、本実施の形態２によれば、複数の膜部１１１を１つの保持体１１２で保持するようにしているので、特定の膜部１１１が目詰まりした場合でも、保持体１１２を移動させるだけで他の膜部１１１に交換することができる。従って、濾過フィルタの交換を容易に行うことができる。また、濾過フィルタを交換することにより、異物混入（コンタミネーション）を低減することができる。
また、本実施の形態２によれば、フィルタ保持部１０４が、水平面に対する保持体１１２の傾斜角度を変化させる機構を有するように構成されている。この構成によれば、例えば、濾過するときに膜部１１１を曲げる一方で、濾過しないときには膜部１１１を曲げないようにすることができる。この場合、膜部１１１を曲げることにより膜部１１１に負荷がかかることを抑えることができる。また、前記構成によれば、流体を供給した後、膜部１１１の曲げ量を減少させることができる。この場合、濾過終了後に生物由来物質の回収や分析等を行うときに、膜部１１１の曲げ量を減少させた状態で行うことができる。
また、本実施の形態２によれば、保持体１１２が可撓性を有するテープ状部材であるので、濾過フィルタ群１０１を巻いて小型に収納したり、任意の形状に変形することができるので、利便性が向上する。
また、本実施の形態２によれば、膜部１１１が複数の貫通穴１１２ａのそれぞれに対応するように複数設けられている。すなわち、１つの貫通穴１１２ａに１枚の膜部１１１が設けられるように構成されている。これにより、保持体１１２と同様の面積で膜部１１１を設けるよりも、膜部１１１を設ける面積を小さくすることができ、コストの低減を図ることができる。
なお、フィルタ保持部１０４が保持体１１２を保持することによる膜部１１１の曲げ量は、液体の圧力による膜部１１１の曲げ量よりも大きいことが好ましい。例えば、フィルタ保持部１０４は、保持体１１２に保持されない膜部１１１の露出部における曲げ量が生物由来物質の平均粒径の２倍以上となるように保持体１１２を保持することが好ましい。この構成によれば、濾過フィルタの目詰まりを一層抑えて濾過処理量を一層増大させることができる。なお、膜部１１１の露出部における曲げ量については、図４を用いた前述した膜部１１の露出部における曲げ量と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
また、フィルタ保持部１０４は、膜部１１１の表面と膜部１１１の露出部の外周端部を通る平面とで画定される膜部１１１の曲げ部分の容積が濾過対象物の総体積以上となるように保持体１１２を保持することが好ましい。この構成によっても、濾過フィルタの目詰まりを一層抑えて濾過処理量を一層増大させることができる。
なお、本実施の形態２では、図１０に示すように、濾過フィルタ群１０１が長手方向（搬送装置１０３による搬送方向Ｘの一部の区間で曲がるようにフィルタ保持部１０４を構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１１に示すように、濾過フィルタ群１０１が短手方向に曲がるように２つのフィルタ保持部１０４を構成してもよい。また、図１２に示すように、濾過フィルタ群１０１（保持体１１２）が搬送装置１０３による搬送方向に向かって波型に変形するようにフィルタ保持部１０４を構成してもよい。また、この場合、図１２に示すように、互いに隣接するフィルタ保持部１０４，１０４は、１つのガイドローラ１０４ａを共用するように構成されてもよい。これらの構成によれば、保持体１１２に保持される各膜部１１１を容易に曲げることができる。また、複数の膜部１１１を同時に曲げることができるので、複数の流体供給部１０５から複数の膜部１１１に同時に生物由来物質を含む液体を供給することで、濾過処理量の増加及び濾過時間の短縮を図ることが可能になる。
また、本実施の形態２では、１つの貫通穴１１２ａに１枚の膜部１１１が設けられるように構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、膜部１１１は、濾過フィルタ群１０１の厚み方向から見て、図１３及び図１４に示すように、２つ以上の貫通穴１１２ａを包含する大きさに形成されてもよい。すなわち、１枚の膜部１１１が２つ以上の貫通孔１１２ａから露出するように形成されてもよい。
また、本実施の形態２では、保持体１１２が膜部１１１の両方の主面に接続されるように構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、保持体１１２は、図１５に示すように、膜部１１１の一方の主面にのみ接続されてもよい。この場合、膜部１１１の他方の主面に第２層状部材１２２を設ける必要がないので、コストの低減を図ることができる。また、保持体１１２の可撓性を向上させることができるので、例えば、保持体１１２を曲げたときに保持体１１２が破損することを抑えることができる。
また、本実施の形態２では、搬送装置１０３が濾過フィルタ群１０１を搬送することにより膜部１１１を流体供給領域Ｅ１に搬送するようにしたが、本発明はこれに限定されない。搬送装置１０３は、濾過フィルタ群１０１及び流体供給部１０５の少なくとも一方を搬送することにより膜部１１１を流体供給領域Ｅ１に搬送するように構成すればよい。また、流体供給領域Ｅ１に搬送する前に滅菌工程を設けてもよい。滅菌工程を設けることにより、異物混入（コンタミネーション）を低減することができる。
なお、保持体１１２には、図１６に示すように、互いに隣接する貫通穴１１２ａ，１２ａの間に切取線１１２ｃが設けられてもよい。この構成によれば、切取線１１２ｃに沿って切り取ることで、所望の長さの濾過フィルタ群１０１を得ることができ、濾過フィルタ群１０１の取扱い性をより向上させることができる。例えば、生物由来物質を濾過した膜部１１１を含む保持体１１２の一部を切取線１１２ｃで切り取って、顕微鏡などで分析することが可能になる。
また、保持体１１２には、図１６に示すように、複数の送り穴１１３が設けられてもよい。複数の送り穴１１３は、例えば、保持体１１２の長手方向に沿って等間隔に設ければよい。また、この場合、例えば、複数の送り穴１１３に対応する複数のピンを備えるホイール（図示せず）を搬送装置１０３が備えるように構成すればよい。これにより、濾過フィルタ群１０１を所望の距離だけより正確に搬送することが可能になり、流体供給領域Ｅ１に膜部１１１を位置させる精度を向上させることができる。
また、図１７に示すように、保持体１１２（濾過フィルタ群１０１）をロール状に巻いたロール体１０６の最外周面に保護シート１１４が設けられてもよい。また、当該ロール体１０６の互いに対向する一対の底面１０６Ａ，１０６Ｂの少なくとも一方に保護シート（図示せず）が設けられてもよい。この構成によれば、濾過フィルタ群に対する汚れや破損を防ぐことなどができて取扱い性をより向上させることができる。
また、図１８に示すように、保持体１１２の両方の主面には、複数箇所で露出する膜部１１１を覆う保護シート１１５が設けられてもよい。この構成によれば、濾過フィルタ群１０１に対する汚れや破損を防ぐことなどができて取扱い性をより向上させることができる。なお、保護シート１５は、例えば、保持体１１２をロール状に巻く場合には、保持体１１２の一方の主面にのみ設けられてもよい。この構成によれば、保持体１１２の可撓性を向上させることができる。
なお、各保護シートは、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリウレタン、レーヨン、ＰＶＣ、ハイドロゲル、ナイロン、ポリオレフィン、セルロースなどの可撓性を有する部材で構成すればよい。なお、各保護シートの材料は、ガンマ線照射、オートクレーブ、エチレンガスなど各種滅菌が可能な材料であることがより好ましい。このような材料としては、例えば、ポリエステル、ポリウレタン、ポリ塩化ビニルが挙げられる。
（実施の形態３）
図１９は、本発明の実施の形態３に係る濾過装置に用いる濾過フィルタの概略構成を示す断面図である。
本実施の形態３に係る濾過フィルタ１Ａが前記実施の形態１に係る濾過フィルタ１と異なる点は、膜部１１が、曲がった状態を維持するように枠部１２に保持されている点である。すなわち、本実施の形態３において、膜部１１は、フィルタ保持部３により強制的に曲げられるのではなく、予め曲がった状態で枠部１２に保持されている。
本実施の形態３によれば、膜部１１が曲がった状態を維持するように枠部１２に保持されているので、膜部１１の全部の貫通孔１１ａを閉塞するのに必要な生物由来物質ＢＰの量を増加させることができる。これにより、濾過フィルタ１Ａの目詰まりを抑えて濾過処理量を増大させることができる。また、本実施の形態３によれば、図３〜図５を用いて前述したフィルタ保持部３を濾過装置が備える必要性を無くすことができる。
なお、膜部１１の曲げ量は、流体の圧力による膜部１１の曲げ量よりも大きいことが好ましい。例えば、枠部１２に保持されない膜部１１の露出部における曲げ量Ｌ２は、図１９に示すように、濾過対象物の平均粒径の２倍以上であることが好ましい。或いは、膜部１１の表面と膜部１１の露出部の外周端部を通る平面とで画定される膜部１１の曲げ部分の容積が濾過対象物の総体積以上となるように膜部１１が枠部１２に保持されることが好ましい。これらの構成によっても、濾過フィルタの目詰まりを一層抑えて濾過処理量を一層増大させることができる。
（実施の形態４）
図２０は、本発明の実施の形態４に係る濾過装置に用いる濾過フィルタ群の概略構成を示す断面図である。
本実施の形態４に係る濾過フィルタ群１０１Ａが前記実施の形態２に係る濾過フィルタ群１０１と異なる点は、膜部１１１が、曲がった状態を維持するように保持体１１２に保持されている点である。すなわち、本実施の形態４において、膜部１１１は、フィルタ保持部１０４により強制的に曲げられるのではなく、予め曲がった状態で保持体１１２に保持されている。
本実施の形態４によれば、膜部１１１が曲がった状態を維持するように保持体１１２に保持されているので、膜部１１１の全部の貫通孔１１１ａを閉塞するのに必要な生物由来物質ＢＰの量を増加させることができる。これにより、濾過フィルタ群１０１Ａの目詰まりを抑えて濾過処理量を増大させることができる。また、本実施の形態４によれば、図１０〜図１２を用いて前述したフィルタ保持部１０４を濾過装置が備える必要性を無くすことができる。
なお、膜部１１１の曲げ量は、流体の圧力による膜部１１１の曲げ量よりも大きいことが好ましい。例えば、保持体１１２に保持されない膜部１１１の露出部における曲げ量は、濾過対象物の平均粒径の２倍以上であることが好ましい。或いは、膜部１１１の表面と膜部１１１の露出部の外周端部を通る平面とで画定される膜部１１１の曲げ部分の容積が濾過対象物の総体積以上となるように膜部１１１が保持体１１２に保持されることが好ましい。これらの構成によっても、濾過フィルタの目詰まりを一層抑えて濾過処理量を一層増大させることができる。
なお、前記様々な実施の形態のうちの任意の実施の形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
本発明は、濾過フィルタの目詰まりを抑えて濾過処理量を増大させることができるので、生物由来物質やＰＭ２．５などの流体に含まれる濾過対象物を濾過する濾過装置及び濾過方法に有用である。
１，１Ａ 濾過フィルタ
２ 濾過装置
３ フィルタ保持部
４ 流体供給部
１１ 膜部
１１ａ 貫通孔
１２ 枠部
１２ｂ 凹部
１３ 容器
２１ 第１層状部材
２２ 第２層状部材
１０１，１０１Ａ 濾過フィルタ群
１０２ 濾過装置
１０３ 搬送装置
１０４ フィルタ保持部
１０４ａ，１０４ｂ ガイドローラ
１０５ 流体供給部
１０６ ロール体
１１１ 膜部
１１１ａ 貫通孔
１１２ 保持体
１１２ａ 貫通穴
１１２ｂ 凹部
１１２ｃ 切取線
１１３ 送り穴
１１４，１１５ 保護シート
１２１ 第１層状部材
１２２ 第２層状部材
１３１ 供給リール
１３２ 巻き取りリール
２０１ 濾過フィルタ
２０１ａ 貫通孔
２０２ 生物由来物質

Claims (12)

  1. 流体に含まれる生物由来物質を濾過する膜部と、前記膜部を保持する枠部とを備える濾過フィルタと、
    前記膜部が曲がるように前記枠部を保持するフィルタ保持部と、
    前記膜部が曲がった状態で前記流体を供給する流体供給部と、
    を備え、
    前記フィルタ保持部は、前記枠部に保持されない前記膜部の露出部における曲げ量が生物由来物質の平均粒子径の２倍以上となるように前記枠部を保持する、濾過装置。
  2. 前記フィルタ保持部が前記枠部を保持することによる前記膜部の曲げ量は、前記流体の圧力による前記膜部の曲げ量よりも大きい、請求項１に記載の濾過装置。
  3. 前記フィルタ保持部は、前記膜部が前記流体の圧力を受ける側に向けて曲がるように前記枠部を保持する、請求項１又は２に記載の濾過装置。
  4. 前記フィルタ保持部は、水平面に対する前記枠部の傾斜角度を変化させる機構を有する、請求項１〜３のいずれか１つに記載の濾過装置。
  5. 前記膜部は、前記流体から生物由来物質を分離する複数の貫通孔を有する金属製薄膜である、請求項１〜４のいずれか１つに記載の濾過装置。
  6. 流体に含まれる生物由来物質を濾過する膜部と、前記膜部を保持するとともに前記膜部を複数箇所で露出させるための複数の貫通穴が設けられている保持体とを備える濾過フィルタ群と、
    前記膜部が曲がるように前記保持体を保持するフィルタ保持部と、
    前記膜部が曲がった状態で前記流体を供給する流体供給部と、
    前記膜部に前記流体供給部からの流体が供給されるように前記濾過フィルタ群及び前記流体供給部の少なくとも一方を搬送する搬送装置と、
    を備え、
    前記フィルタ保持部は、前記保持体に保持されない前記膜部の露出部における曲げ量が生物由来物質の平均粒子径の２倍以上となるように前記保持体を保持する、濾過装置。
  7. 前記搬送装置は、前記流体供給部が流体を供給する前記膜部が逐次変更されるように、前記濾過フィルタ群及び前記流体供給部の少なくとも一方を搬送する機構を有する、請求項６に記載の濾過装置。
  8. 前記フィルタ保持部が前記保持体を保持することによる前記膜部の曲げ量は、前記流体の圧力による前記膜部の曲げ量よりも大きい、請求項６又は７に記載の濾過装置。
  9. 前記フィルタ保持部は、水平面に対する前記保持体の傾斜角度を変化させる機構を有する、請求項６〜８のいずれか１つに記載の濾過装置。
  10. 前記膜部は、前記流体から生物由来物質を分離する複数の貫通孔を有する金属製薄膜である、請求項６〜９のいずれか１つに記載の濾過装置。
  11. 前記保持体は、可撓性を有するテープ状部材であり、
    前記複数の貫通穴は、前記保持体の長手方向に沿って設けられている、
    請求項６〜１０のいずれか１つに記載の濾過装置。
  12. 前記フィルタ保持部は、前記保持体を前記搬送装置による搬送方向に向かって波型に変形させる機構を有する、請求項１１に記載の濾過装置。
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