JP6790475B2 - フィルタ機構 - Google Patents
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Description
本発明は、フィルタ機構に関する。
例えばフィルタ機構や撹拌機構等を含む微小な流路が形成された流路基板が、微量流体の試験や検査等に用いられている。このような流路基板であって、多数の柱状体で構成され、流路を流れる流体に含まれる粒子を除去するフィルタとして機能する堰き止め部を有する構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、特許文献１に係る構成では、流体に含まれている多様な大きさの粒子に対応することが困難であり、柱状体で堰き止められた粒子によって柱状体の間隙が詰まってフィルタ機能が低下するため、処理可能量に限界がある。
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、流体に含まれている多様な粒子に対応可能であり、処理可能量が増大したフィルタ機構を提供することを目的とする。
本発明の一態様によれば、流体が流通する流路に設けられるフィルタ機構であって、
複数の柱が並んで配置されたフィルタ部と、前記流体の流通方向において前記フィルタ部の上流側であって、前記流路の鉛直方向下側に設けられた孔部と、を有し、前記フィルタ部は、前記複数の柱のうち上流側に配列されている柱により形成されているフィルタ面が、鉛直方向上側が下側よりも上流側に傾斜している。
複数の柱が並んで配置されたフィルタ部と、前記流体の流通方向において前記フィルタ部の上流側であって、前記流路の鉛直方向下側に設けられた孔部と、を有し、前記フィルタ部は、前記複数の柱のうち上流側に配列されている柱により形成されているフィルタ面が、鉛直方向上側が下側よりも上流側に傾斜している。
本発明の実施形態によれば、流体に含まれている多様な粒子に対応可能であり、処理可能量が増大したフィルタ機構が提供される。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
[第１の実施形態]
図１は、第１の実施形態における流路基板１０を例示する図である。流路基板１０は、図１に示されるように、導入口１１０、導出口１２０、フィルタ機構２０１を有する。
図１は、第１の実施形態における流路基板１０を例示する図である。流路基板１０は、図１に示されるように、導入口１１０、導出口１２０、フィルタ機構２０１を有する。
導入口１１０は、図１において流路基板１０の上面側に開口を有する円形の有底孔であり、流路基板１０の一端側に形成されている。導入口１１０には、検査等に用いられる流体が供給される。
導出口１２０は、図１において流路基板１０の上面側に開口を有する円形の有底孔であり、流路基板１０の他端側に形成されている。導出口１２０は、流路基板１０の内部に形成されている流路によって導入口１１０と連通している。導出口１２０は、導入口１１０に供給されて流路を通過した流体が排出される。
フィルタ機構２０１は、導入口１１０と導出口１２０とを連通する流路に形成され、流路を流れる流体に含まれている粒子を取り除く。フィルタ機構２０１の構成については後述する。
流路基板１０は、上記した構成を有し、検査等に用いられる流体が導入口１１０に供給され、フィルタ機構２０１によって流体に含まれている不純物粒子等を除去して、不純物粒子を取り除いた流体を導出口１２０に排出する。
導入口１１０に供給される流体は、例えば粉砕等されて溶解した食品を含む液体である。導入口１１０に供給された液体は、フィルタ機構２０１によって液体中に残存する食品の粒子が取り除かれる。食品等の粒子が除去された液体は導出口１２０に排出され、食品におけるアレルギー原因物質の有無や汚染等が検査される。なお、流路基板１０は、気体、あるいは気体と液体との混合物等から、不要な粒子を除去することも可能である。
流路基板１０は、例えば樹脂材料を用いて金型により成形された複数枚の基板が積層されることで形成される。また、流路基板１０は、例えばエッチング等によりフィルタ機構２０１等が形成されたガラス板が積層されることで形成されてもよく、上記以外の方法により形成されてもよい。
なお、流路基板１０の構成は、図１に例示される構成に限られるものではない。例えば、流路基板１０には、フィルタ機構２０１の他に、希釈機構、撹拌機構等といった様々な機能を有する機構が導入口１１０と導出口１２０との間の流路に形成されてもよい。
次に、流路基板１０に形成されているフィルタ機構２０１について説明する。
図２は、第１の実施形態におけるフィルタ機構２０１の構成を例示する図である。また、図３に、図２に例示されるフィルタ機構２０１のＸＺ断面概略図を示す。
なお、以下に示す図面において、Ｘ方向は、流路２０５における流体の流通方向に平行な方向である。また、Ｙ方向は、流路２０５の幅方向である。Ｚ方向は、鉛直方向であり、流路２０５の高さ方向である。また、以下に示す図面では、流路２０５を流れる流体の流通方向が白抜き矢印で示されている。
フィルタ機構２０１は、図２及び図３に示されるように、第１フィルタ部２１０、第２フィルタ部２２０を有し、流路基板１０において流体が流れる流路２０５に形成されている。
本実施形態における流路２０５は、例えばＹ方向の幅及びＺ方向の高さが１ｍｍの矩形管状に形成されている。なお、流路２０５のＹＺ断面形状は、例えば円形状や多角形状等の異なる形状であってもよい。
第１フィルタ部２１０は、複数の柱２１１で構成されている。各柱２１１は、軸方向がＺ方向に平行になるように配置され、両端が流路２０５の内壁面に固定支持されている。第１フィルタ部２１０は、隣接する柱２１１同士のＹ方向の間隔が第１間隔ｄ１となるようにＹ方向に沿って配置された柱２１１の列が、Ｘ方向に３列設けられている。
第２フィルタ部２２０は、複数の柱２２１で構成され、流路２０５において第１フィルタ部２１０の下流側に設けられている。各柱２２１は、軸方向がＺ方向に平行になるように配置され、両端が流路２０５の内壁面に固定支持されている。第２フィルタ部２２０は、隣接する柱２２１同士のＹ方向の間隔が第１間隔ｄ１よりも狭い第２間隔ｄ２となるようにＹ方向に沿って配置された柱２２１の列が、Ｘ方向に３列設けられている。
なお、第１フィルタ部２１０及び第２フィルタ部２２０は、それぞれ１列以上の柱２１１，２２１で構成され、柱２１１，２２１の列数が異なってもよい。
柱２１１，２２１は、例えば直径が２０μｍ〜１００μｍであり、隣接する柱同士の間隔ｄ１，ｄ２が５μｍ〜４０μｍになるように並んで配置されている。なお、柱２１１及び柱２２１は、多角柱等であってもよいが、流体が流れ易くなるように、円柱として図示しているがこれに限られるものではなく、例えば多角柱や錐体、平板状（金属片等）であってよいし、それぞれ異なる形状であってもよい。また、柱２１１及び柱２２１は、例えば「歯抜け」や「一部分だけ粗さが異なる」というように完全な並列配置でなくともよい。
ここで、上流側の第１フィルタ部２１０の柱２１１には、下流側の第２フィルタ部２２０の柱２２１よりも、流路２０５を流れる流体から受ける圧力が大きい。そこで、流路２０５を流れる流体からの圧力に耐えられるように、例えば上流側の柱２１１の直径を下流側の柱２２１の直径より大きくしてもよい。
以上で説明したフィルタ機構２０１によれば、流路２０５を流れる流体に含まれている粒径ｄ１以上の粒子が第１フィルタ部２１０によって取り除かれ、さらに粒径ｄ１未満且つ粒径ｄ２以上の粒子が第２フィルタ部２２０によって取り除かれる。このように、流路基板１０の導入口１１０に供給されて流路２０５に導入された流体は、フィルタ機構２０１によって粒径ｄ２以上の粒子が除去されて導出口１２０に排出される。
このように、フィルタ機構２０１は、流体に含まれている粒径の異なる多様な粒子を除去することができる。また、フィルタ機構２０１は、第１フィルタ部２１０及び第２フィルタ部２２０で、それぞれ異なる粒径の粒子を段階的に処理するため、例えば柱２２１の間隔が狭い第２フィルタ部２２０だけで流体を処理する場合に比べて目詰まりが起こり難く、より多くの流体を処理できる。
ここで、フィルタ機構２０１には、図４に例示されるように、第１フィルタ部２１０の上流側であって流路２０５の鉛直方向下側に、第１孔部２４０が設けられてもよい。第１孔部２４０は、例えばＸ方向の最大幅が１ｍｍ〜５ｍｍであり、Ｚ方向の深さが２００μｍ〜１ｍｍである。
流路２０５を流れる流体に含まれている粒子は、例えば自重によって第１フィルタ部２１０に到達する前に第１孔部２４０に落下する。また、第１フィルタ部２１０によって堰き止められた粒子が、第１孔部２４０に落下する。なお、第１フィルタ部２１０の柱２１１の間隔ｄ１よりも小さい粒径の粒子も、例えば自重によって、あるいは第１フィルタ部２１０の柱２１１に衝突して第１孔部２４０に落下する。
このように、流路２０５を流れる流体に含まれている粒子が第１フィルタ部２１０の上流側に設けられている第１孔部２４０に落下することで、第１フィルタ部２１０及び第２フィルタ部２２０において除去すべき粒子が減少する。したがって、フィルタ機構２０１は、第１フィルタ部２１０及び第２フィルタ部２２０で目詰まりを起こすことなく、より多量の流体を処理することが可能になる。
第１孔部２４０は、図５に示されるように、Ｘ方向の間隔が鉛直方向上方に向かって徐々に大きくなるように、第１フィルタ部２１０側の壁面２４０ａが鉛直方向に対して傾斜するように形成されてもよい。
また、第１孔部２４０は、図６（Ａ）に示されるように、第１フィルタ部２１０側の壁面２４０ａに階段状の段差部２４０ｂが形成されてもよく、図６（Ｂ）に示されるように、第１フィルタ部２１０側の壁面２４０ａに多段階の段差部２４０ｃが形成されてもよい。
さらに、第１孔部２４０は、図７に示されるように、第１フィルタ部２１０側の壁面２４０ａに、段差部２４０ｄと、Ｘ方向の間隔が鉛直方向上方に向かって徐々に大きくなるような傾斜面２４０ｅとが形成されてもよい。
第１孔部２４０の第１フィルタ部２１０側の壁面に形成された段差部２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄ，傾斜面２４０ｅには、例えばＺ方向の位置によって粒径や比重等が異なる粒子が堆積する。そこで、流体の処理後に、例えば第１孔部２４０の壁面２４０ａ、段差部２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄ，傾斜面２４０ｅ等に堆積している粒子を採取して様々な分析を行うことが可能になる。
また、フィルタ機構２０１には、図８に示されるように、Ｘ方向において第１フィルタ部２１０と第２フィルタ部２２０との間であって流路２０５の鉛直方向下側に、第２孔部２５０が設けられてもよい。
流路２０５を流れる流体に含まれ、第１フィルタ部２１０を通過した粒子は、例えば自重によって第２フィルタ部２２０に到達する前に第２孔部２５０に落下する。また、第２フィルタ部２２０によって堰き止められた粒子が、第２孔部２５０に落下する。なお、第２フィルタ部２２０の柱２２１の間隔ｄ２よりも小さい粒径の粒子も、例えば自重によって、あるいは第２フィルタ部２２０の柱２２１に衝突して第２孔部２５０に落下する。
このように、流路２０５を流れる流体に含まれている粒子が第１フィルタ部２１０と第２フィルタ部２２０との間に設けられている第２孔部２５０に落下することで、第２フィルタ部２２０において除去すべき粒子が減少する。したがって、フィルタ機構２０１は、第２フィルタ部２２０で目詰まりを起こすことなく、より多量の流体を処理することが可能になる。
なお、第２孔部２５０は、第１孔部２４０と同様に、第２フィルタ部２２０側の壁面に、段差部や傾斜面等が設けられてもよく、第１孔部２４０とは異なる形状であってもよい。
また、フィルタ機構２０１は、図９（Ａ）に示されるように、第２フィルタ部２２０の下流側に、Ｘ方向の間隔が第２フィルタ部２２０の柱２２１の間隔ｄ２よりも小さくなるように並んで配置された複数の柱２３１で構成された第３フィルタ部２３０が設けられてもよい。
フィルタ機構２０１は、第１フィルタ部２１０、第２フィルタ部２２０及び第３フィルタ部２３０で、流路２０５を流れる流体に含まれている粒子を段階的に除去することで、例えば粒径等が異なる多様な粒子に対応可能になる。また、各フィルタ部２１０，２２０，２３０における目詰まりの発生が抑制されて流体の処理可能量が増える。
また、フィルタ機構２０１は、図９（Ｂ）に示されるように、第１フィルタ部２１０の上流側に第１孔部２４０、第１フィルタ部２１０と第２フィルタ部２２０との間に第２孔部２５０、第２フィルタ部２２０と第３フィルタ部２３０との間に第３孔部２６０が設けられてもよい。
各孔部２４０，２５０，２６０に粒子が自重等により落ちることで、各フィルタ部２１０，２２０，２３０において除去すべき粒子が減少する。したがって、フィルタ機構２０２は、各フィルタ部２１０，２２０，２３０において目詰まりを起こすことなく、多量の流体を処理することが可能になる。
なお、第１孔部２４０、第２孔部２５０及び第３孔部２６０は、互いに異なる形状であってもよい。また、第１孔部２４０、第２孔部２５０及び第３孔部２６０のうち少なくとも１つの下流側壁面に、段差部や傾斜面等が形成されてもよい。
また、フィルタ機構２０１には、流路２０５において第３フィルタ部２３０の下流側に、上流側のフィルタ部の柱の間隔よりも狭くなるように並んで配置された複数の柱で構成されたフィルタ部が１つ以上設けられてもよい。また、フィルタ機構２０１には、第３フィルタ部２３０の下流側であって流路２０５の鉛直方向下側に、１つ以上の孔部が設けられてもよい。
なお、フィルタ機構２０１に設けられるフィルタ部を構成する複数の柱は、例えば軸方向がＺ方向に対して傾くように並んで配置されてもよく、軸方向がＹ方向に平行になるように並んで配列されてもよい。また、フィルタ機構２０１に設けられる孔部は、フィルタ部の直上流に間隔を空けずに形成されることが好ましい。フィルタ部によって堰き止められた粒子が孔部に落下し易くなり、フィルタ部における目詰まりが低減し、フィルタ機構２０１でより多量の流体を処理することが可能になる。また、フィルタ機構２０１に設けられる孔部は、例えばＺ方向に対して傾斜する方向に窪むように形成されてもよい。
以上で説明したように、第１の実施形態におけるフィルタ機構２０１は、それぞれ複数の柱が並んで配置されて隣接する柱同士の間隔が異なる複数のフィルタ部で、流路２０５を流れる流体に含まれている粒子を除去する。フィルタ機構２０１は、隣接する柱同士の間隔が異なる複数のフィルタ部を有することで、流体に含まれている粒径の異なる多様な粒子に対応できる。また、フィルタ機構２０１は、複数のフィルタ部でそれぞれ異なる粒径の粒子を段階的に処理できるため、各フィルタ部において目詰まりが起こり難くなり、流体の処理可能量が増大する。
[第２の実施形態]
次に、第２の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成部分についての説明は省略する。
次に、第２の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成部分についての説明は省略する。
図１０は、第２の実施形態におけるフィルタ機構２０２を例示する図である。また、図１１は、図１０に例示されるフィルタ機構２０２のＸＺ断面概略図である。
フィルタ機構２０２は、図１０及び図１１に示されるように、第１フィルタ部２７０、第１孔部２９０を有し、第１の実施形態におけるフィルタ機構２０１と同様に、流路基板１０の導入口１１０と導出口１２０とを連通する流路２０５に形成される。
第１フィルタ部２７０は、複数の柱２７１で構成されている。各柱２７１は、例えば直径が２０μｍ〜１００μｍであり、軸方向がＺ方向に平行になるように配置され、両端が流路２０５の内壁面に固定支持されている。第１フィルタ部２７０は、例えば隣接する柱２７１同士のＹ方向の間隔が５μｍ〜４０μｍの所定の大きさとなるようにＹ方向に沿って配置された柱２７１の列が、Ｘ方向に３列設けられている。なお、第１フィルタ部２７０は、少なくとも１列以上の柱２７１で構成される。また、本実施形態における柱２７１は、流体が流れ易くなるように円柱として図示しているがこれに限られるものではなく、例えば多角柱や錐体、平板状（金属片等）であってよいし、それぞれ異なる形状であってもよい。また、柱２７１は、例えば「歯抜け」や「一部分だけ粗さが異なる」というように完全な並列配置でなくともよい。
第１孔部２９０は、流路２０５において第１フィルタ部２７０の上流側であって、流路２０５の鉛直方向下側に設けられている。第１孔部２９０は、例えばＸ方向の最大幅が１ｍｍ〜５ｍｍであり、Ｚ方向の深さが２００μｍ〜１ｍｍである。
流路２０５を流れる流体に含まれている粒子は、例えば自重によって第１フィルタ部２７０に到達する前に第１孔部２９０に落下する。また、第１フィルタ部２７０によって堰き止められた粒子が、第１孔部２９０に落下する。なお、第１フィルタ部２７０の柱２７１の間隔よりも小さい粒径の粒子も、例えば自重によって、あるいは第１フィルタ部２７０の柱２７１に衝突して第１孔部２９０に落下する。
このようにフィルタ機構２０２では、第１フィルタ部２７０及び第１孔部２９０によって、流路２０５を流れる流体に含まれている多様な粒子を除去できる。また、流体に含まれている粒子が第１フィルタ部２７０の上流側に設けられている第１孔部２９０に落ちることで、第１フィルタ部２７０において除去すべき粒子が減少する。したがって、フィルタ機構２０２は、第１フィルタ部２７０で目詰まりを起こすことなく、より多量の流体を処理することが可能になる。
また、フィルタ機構２０２には、図１２に示されるように、第１フィルタ部２７０の下流側に、第１フィルタ部２７０の柱２７１の間隔よりも小さい間隔で並んで配置された複数の柱２８１で構成された第２フィルタ部２８０が設けられてもよい。
フィルタ機構２０２は、複数のフィルタ部２７０，２８０によって流路２０５を流れる流体に含まれている粒子を段階的に除去することで、例えば粒径等が異なる多様な粒子に対応可能になる。また、各フィルタ部２７０，２８０における目詰まりの発生が抑制されて流体の処理可能量が増大する。
また、フィルタ機構２０２には、図１２に示されるように、第１フィルタ部２７０と第２フィルタ部２８０との間であって流路２０５の鉛直方向下側に、第２孔部２９１が設けられてもよい。
流路２０５を流れる流体に含まれ、第１フィルタ部２７０を通過した粒子は、例えば自重によって第２フィルタ部２８０に到達する前に第２孔部２９１に落下する。また、第２フィルタ部２８０によって堰き止められた粒子が、第２孔部２９１に落下する。なお、第２フィルタ部２８０の柱２８１の間隔よりも小さい粒径の粒子も、例えば自重によって、あるいは第２フィルタ部２８０の柱２８１に衝突して第２孔部２９１に落下する。
このように、流路２０５を流れる流体に含まれている粒子が第１フィルタ部２７０と第２フィルタ部２８０との間に設けられている第２孔部２９１に落下することで、第２フィルタ部２８０において除去すべき粒子が減少する。したがって、フィルタ機構２０２は、第２フィルタ部２８０で目詰まりを起こすことなく、より多量の流体を処理することが可能になる。
なお、第１孔部２９０及び第２孔部２９１は、異なる形状であってもよい。また、第１孔部２９０及び第２孔部２９１の少なくとも一方は、第１の実施形態における第１孔部２４０と同様に、例えば下流側の壁面に段差部や傾斜面等が形成されてもよい。
フィルタ機構２０２には、流路２０５において第２フィルタ部２８０の下流側に、上流側のフィルタ部の柱の間隔よりも狭くなるように並んで配置された複数の柱で構成されたフィルタ部が１つ以上設けられてもよい。また、フィルタ機構２０２には、第２フィルタ部２８０の下流側であって、流路２０５の鉛直方向下側に１つ以上の孔部が設けられてもよい。
なお、フィルタ機構２０２に設けられるフィルタ部を構成する複数の柱は、例えば軸方向がＺ方向に対して傾くように並んで配置されてもよく、軸方向がＹ方向に平行になるように並んで配置されてもよい。また、フィルタ機構２０２に設けられる孔部は、フィルタ部の直上流に間隔を空けずに形成されることが好ましい。フィルタ部によって堰き止められた粒子が孔部に落下し易くなり、フィルタ部における目詰まりが低減し、フィルタ機構２０２でより多量の流体を処理することが可能になる。また、フィルタ機構２０２に設けられる孔部は、例えばＺ方向に対して傾斜する方向に窪むように形成されてもよい。
以上で説明したように、第２の実施形態におけるフィルタ機構２０２は、第１フィルタ部２７０及び第１孔部２９０によって、流路２０５を流れる流体に含まれている粒子を除去する。フィルタ機構２０２は、第１フィルタ部２７０で柱２７１の間隔以上の粒径の粒子を除去するだけでなく、柱２７１の間隔未満の粒径の粒子も第１孔部２９０で除去可能であり、多様な粒子に対応できる。また、流体に含まれている粒子が、例えば自重によって、あるいは第１フィルタ部２７０の柱２７１に堰き止められて第１孔部２９０に落下するため、第１フィルタ部２７０において目詰まりが起こり難く、流体の処理可能量が増大する。
[第３の実施形態]
次に、第３の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成部分についての説明は省略する。
次に、第３の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成部分についての説明は省略する。
図１３は、第３の実施形態におけるフィルタ機構２０３を例示する図である。また、図１４は、図１３に例示されるフィルタ機構２０３のＸＺ断面概略図である。
フィルタ機構２０３は、図１３及び図１４に示されるように、フィルタ部３１０、孔部３４０を有し、上記した各実施形態におけるフィルタ機構２０１、２０２と同様に、流路基板１０の導入口１１０と導出口１２０とを連通する流路２０５に形成されている。
フィルタ部３１０は、柱３１１ａと柱３１１ｂとが交互に並ぶように設けられている。各柱３１１ａ、３１１ｂは、例えば金属材料等の導電性を有する材料（ワイヤ等）で円柱状に形成されている。各柱３１１ａ、３１１ｂは、例えば直径が２０μｍ〜２００μｍであり、軸方向がＹ方向に平行になるように配置されている。柱３１１ａと柱３１１ｂとの間隔は、例えば５０μｍ〜２５０μｍである。
なお、フィルタ部３１０は、柱３１１ａ、３１１ｂを含む列が２列以上設けられてもよい。柱３１１ａ、３１１ｂの形状は、円柱に限られるものではなく、例えば多角柱や錐体、平板状（金属片等）であってもよく、それぞれ異なる形状であってもよい。また、柱３１１ａ、３１１ｂは、例えば「歯抜け」や「一部分だけ粗さが異なる」というように完全な並列配置でなくともよい。
孔部３４０は、流路２０５においてフィルタ部３１０の鉛直方向下端部よりも上流側であって、流路２０５の鉛直方向下側に設けられている。第３の実施形態におけるフィルタ機構２０３では、フィルタ部３１０において鉛直方向で最も下方に設けられている柱３１１ａよりも上流側に孔部３４０が設けられている。孔部３４０は、例えば、Ｘ方向の最大幅が１ｍｍ〜５ｍｍであり、Ｚ方向の深さが２００μｍ〜１ｍｍである。
流路２０５を流れる流体に含まれている粒子は、例えば自重によってフィルタ部３１０に到達する前に孔部３４０に落下する。また、フィルタ部３１０によって堰き止められた粒子が孔部３４０に落下する。
ここで、柱３１１ａ及び柱３１１ｂは、一方が正極となり他方が負極となるように、不図示の電源装置からそれぞれに交流電圧が印加される。このように交流電圧が印加されることで、柱３１１ａと柱３１１ｂとの間には、周期的に向きが変わる電界が形成される。
柱３１１ａと柱３１１ｂとの間に上記したような電界が形成されると、流路２０５においてフィルタ部３１０の近傍を流れる帯電粒子に、フィルタ部３１０から離れる方向に作用する誘電泳動力が生じる。帯電粒子に生じる誘電泳動力は、粒子径が大きいほど大きくなる。
このため、図１４に示されるように、フィルタ部３１０から受ける誘電泳動力が、流路２０５を流れる流体から受ける圧力よりも大きい大径粒子３５１は、フィルタ部３１０にはね返されて孔部３４０に落下する。また、フィルタ部３１０から受ける誘電泳動力が、流路２０５を流れる流体から受ける圧力よりも小さい小径粒子３５２は、柱３１１ａと柱３１１ｂとの間を通過する。
柱３１１ａと柱３１１ｂとの間隔や、柱３１１ａ及び柱３１１ｂのそれぞれに印加される電圧の大きさ及び周期等は、フィルタ部３１０を通過させる粒子の径等に応じて適宜設定される。
第３の実施形態におけるフィルタ部３１０は、図１４に示されるように、柱３１１ａと柱３１１ｂとが交互に配列されることにより形成されているフィルタ面３１２が、鉛直方向上側が下側よりも上流側に傾斜するように形成されている。このような構成により、フィルタ部３１０においてはね返された粒子は、フィルタ部３１０において滞留することなく孔部３４０に落ちて沈んでいく。このため、フィルタ機構２０３は、フィルタ部３１０の上流側で粒子が滞留したり、柱３１１ａと柱３１１ｂとの間に粒子が目詰まりを起こしたりすることなく、より多量の流体を処理することが可能になる。
第３の実施形態におけるフィルタ機構２０３では、図１４に示されるフィルタ部３１０のフィルタ面３１２と流路２０５の底面との角度θが４５°となるように形成されている。なお、フィルタ部３１０のフィルタ面３１２と流路２０５の底面との角度θは、本実施形態において例示した構成に限られるものではなく、例えば０°〜９０°の間で任意の大きさに設定される。
孔部３４０の形状は、第３の実施形態において例示した形状とは異なる形状であってもよく、第１の実施形態における第１孔部２４０と同様に、例えば下流側の壁面に段差部や傾斜面等が形成されてもよい。また、フィルタ機構２０３に設けられる孔部３４０は、フィルタ部３１０のフィルタ面３１２の下端部の直上流に間隔を空けずに形成されることが好ましい。フィルタ部３１０によりはね返された粒子が孔部３４０に落下し易くなり、フィルタ部３１０における目詰まりや粒子の滞留等が低減し、フィルタ機構２０３でより多量の流体を処理することが可能になる。また、フィルタ機構２０３に設けられる孔部は、例えばＺ方向に対して傾斜する方向に窪むように形成されてもよい。
また、フィルタ機構２０３には、フィルタ部３１０の下流側に、フィルタ部３１０と同様の構成を有するフィルタ部が１つ以上設けられてもよい。また、フィルタ部３１０と、フィルタ部３１０の下流側に設けられるフィルタ部との間に孔部が設けられてもよい。例えば、フィルタ部３１０と、フィルタ部３１０の下流側に設けられるフィルタ部とで、柱の間隔、印加する交流電圧の大きさや周期等を変えることで、流体に含まれている粒子の濾過を異なる条件で複数回行うことが可能になる。
以上で説明したように、第３の実施形態におけるフィルタ機構２０３は、フィルタ部３１０及び孔部３４０によって、流路２０５を流れる流体に含まれる粒子のうち、粒子径が所定の径よりも大きい粒子を除去することができる。また、フィルタ部３１０においてはね返された粒子が孔部３４０に落下することで、フィルタ部３１０における目詰まりや粒子の滞留が起こり難く、流体の処理可能量が増大する。
以上、実施形態に係るフィルタ機構について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。なお、上記した実施形態における各部の寸法は、例示した値に限定されるものではない。
１０ 流路基板
２０１，２０２，２０３ フィルタ機構
２０５ 流路
２１０，２７０ 第１フィルタ部
２１２，２２１，２３１，２７１，２８１，３１１ａ，３１１ｂ 柱
２２０，２８０ 第２フィルタ部
２３０ 第３フィルタ部
２４０，２９０ 第１孔部
２４０ａ 壁面
２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄ 段差部
２４０ｅ 傾斜面
２５０，２９１ 第２孔部
２６０ 第３孔部
３１０ フィルタ部
３４０ 孔部
２０１，２０２，２０３ フィルタ機構
２０５ 流路
２１０，２７０ 第１フィルタ部
２１２，２２１，２３１，２７１，２８１，３１１ａ，３１１ｂ 柱
２２０，２８０ 第２フィルタ部
２３０ 第３フィルタ部
２４０，２９０ 第１孔部
２４０ａ 壁面
２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄ 段差部
２４０ｅ 傾斜面
２５０，２９１ 第２孔部
２６０ 第３孔部
３１０ フィルタ部
３４０ 孔部
Claims (11)
- 流体が流通する流路に設けられるフィルタ機構であって、
複数の柱が並んで配置されたフィルタ部と、
前記流体の流通方向において前記フィルタ部の上流側であって、前記流路の鉛直方向下側に設けられた孔部と、を有し、
前記フィルタ部は、前記複数の柱のうち上流側に配列されている柱により形成されているフィルタ面が、鉛直方向上側が下側よりも上流側に傾斜している
ことを特徴とするフィルタ機構。 - 前記孔部は、前記流通方向の間隔が鉛直方向上方に向かって徐々に大きくなるように、前記フィルタ部側の壁面が鉛直方向に対して傾斜している
ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ機構。 - 前記孔部は、前記フィルタ部側の壁面に段差が設けられている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のフィルタ機構。 - 流体が流通する流路に設けられるフィルタ機構であって、
複数の柱が並んで配置されたフィルタ部と、
前記流体の流通方向において前記フィルタ部の上流側であって、前記流路の鉛直方向下側に設けられた孔部と、を有し、
前記孔部は、前記流通方向の間隔が鉛直方向上方に向かって徐々に大きくなるように、前記フィルタ部側の壁面が鉛直方向に対して傾斜している
ことを特徴とするフィルタ機構。 - 前記孔部は、前記フィルタ部側の壁面に段差が設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載のフィルタ機構。 - 流体が流通する流路に設けられるフィルタ機構であって、
複数の柱が並んで配置されたフィルタ部と、
前記流体の流通方向において前記フィルタ部の上流側であって、前記流路の鉛直方向下側に設けられた孔部と、を有し、
前記孔部は、前記フィルタ部側の壁面に段差が設けられている
ことを特徴とするフィルタ機構。 - 前記複数の柱は、それぞれ電圧が印加されて隣接する柱との間で電界を形成する電極である
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のフィルタ機構。 - 流体が流通する流路に設けられるフィルタ機構であって、
複数の柱が並んで配置された第１フィルタ部と、
前記流体の流通方向において前記第１フィルタ部の下流側に設けられ、複数の柱が並んで配置された第２フィルタ部と、を有し、
前記第１フィルタ部の隣接する柱同士の間隔が、前記第２フィルタ部の隣接する柱同士の間隔よりも広く、
前記流通方向において前記第１フィルタ部の上流側であって、前記流路の鉛直方向下側に設けられた第１孔部を有し、
前記第１孔部は、前記流通方向の間隔が鉛直方向上方に向かって徐々に大きくなるように、前記第１フィルタ部側の壁面が鉛直方向に対して傾斜している
ことを特徴とするフィルタ機構。 - 前記第１孔部は、前記第１フィルタ部側の壁面に段差が設けられている
ことを特徴とする請求項８に記載のフィルタ機構。 - 流体が流通する流路に設けられるフィルタ機構であって、
複数の柱が並んで配置された第１フィルタ部と、
前記流体の流通方向において前記第１フィルタ部の下流側に設けられ、複数の柱が並んで配置された第２フィルタ部と、を有し、
前記第１フィルタ部の隣接する柱同士の間隔が、前記第２フィルタ部の隣接する柱同士の間隔よりも広く、
前記流通方向において前記第１フィルタ部の上流側であって、前記流路の鉛直方向下側に設けられた第１孔部を有し、
前記第１孔部は、前記第１フィルタ部側の壁面に段差が設けられている
ことを特徴とするフィルタ機構。 - 前記流通方向において前記第１フィルタ部と前記第２フィルタ部との間に、前記流路の鉛直方向下側に設けられた第２孔部を有する
ことを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載のフィルタ機構。
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