JP7225493B2 - 相互連結された中空要素を備えたフィルタ及び使用方法 - Google Patents

相互連結された中空要素を備えたフィルタ及び使用方法 Download PDF

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Description

発明の背景
[0001]濾過性能目標を達成するために、大型及び／若しくは複数の濾過デバイスを使用するか、或いは、不十分な濾過領域の結果生じる圧力降下の増大によってより頻繁に交換しなければならないフィルタデバイスを使用することが必要となることがある。いずれの代替策もコストの増大をもたらす可能性がある。
[0002]したがって、改良されたフィルタが必要とされる。本発明は、従来技術の欠点の少なくとも一部を改善することを実現する。本発明のこれら及び他の利点は、以下に記載する説明から明らかになるであろう。
[0003]本発明の一態様は、次のようなフィルタを提供するものであって、このフィルタは、少なくとも１つのフィルタアームと、中空移行要素と、中空基部とを具備し、
（ａ）少なくとも１つのフィルタアームは、互いに流体連通状態にある複数の中空要素を備え、中空要素は多孔性壁を有し、少なくとも１つのフィルタアームは、第１の端部と第２の端部とを有し、
（ｂ）中空移行要素は、収集器と、少なくとも１つの中空移行要素アームとを備え、収集器は、多孔性側壁と、中央空洞と、上側閉鎖端部と、下側開放端部とを有し、少なくとも１つの中空移行要素アームは、第１の移行アーム端部と、第２の移行アーム端部と、多孔性側壁とを有し、第１の移行アーム端部は、少なくとも１つのフィルタアームの第２の端部と連結され流体連通状態にあり、第２の移行アーム端部は、収集器の側壁と連結され収集器の側壁内の少なくとも１つの開口を介して収集器の中央空洞と流体連通状態にあり、
（ｃ）中空基部は、側壁と、基部出口ポートとを有し、中空基部は、中空移行要素の収集器と連結され流体連通状態にある。
[0004]好ましい態様では、フィルタは、複数のフィルタアームであって、各フィルタアームが第１の端部及び第２の端部を有する、複数のフィルタアームと、複数の中空移行要素アームとを備え、各中空移行要素アームは、第１の移行アーム端部と第２の移行アーム端部とを有し、フィルタアームの各第２の端部は、第１の移行アーム端部と連結され流体連通状態にあり、各第２の移行アーム端部は、収集器の側壁と連結され収集器の側壁内の開口を介して収集器の中央空洞と流体連通状態にある、複数の中空移行要素アームとを備える。
[0005]本発明の態様は、フィルタの態様を含むフィルタデバイスと、フィルタ及びフィルタデバイスを使用する濾過方法とを含む。
複数のネスト状にされたフィルタアーム（ｎｅｓｔｅｄ ｆｉｌｔｅｒ ａｒｍ）を含むフィルタの側面図である。各フィルタアームは、複数の中空非丸形要素（各要素は対向する円錐の形状を有するものとして示す）を含み、各フィルタアームは、第１の（上側）端部と第２の（下側）端部とを有し、フィルタはまた、中空移行要素であって、多孔性側壁と、中央空洞と、上側閉鎖端部と、下側開放端部とを有する収集器と、複数の中空移行要素アームとを備え、各移行要素アームは、第１の移行アーム端部と、第２の移行アーム端部と、多孔性側壁とを有し、各第１の移行アーム端部は、フィルタアームの第２の端部と連結され流体連通状態にあり、各第２の移行アームは、収集器の側壁と連結され収集器の側壁内の開口を介して収集器の中央空洞と流体連通状態にあり、（ｃ）側壁と基部出口ポートとを有する中空基部も備え、中空基部は、収集器の下側開放端部と連結され流体連通状態にある。 図１Ａに示すフィルタの上面図である。 図１Ｂの線Ａ－Ａに沿った断面図である。 図１Ｂの線Ｂ－Ｂに沿った断面図であり、フィルタアーム及び移行要素アームを通る外圧濾過流も示している。 図１Ａに示すフィルタの移行要素の上面図である。 移行要素の側面図である。 図１Ｆの線Ａ－Ａに沿った移行要素の断面図である。 図示する基部が、側壁内の溝と、溝内に配置されたシールを形成するＯリングなどの弾性要素とを含むことを除いて、図１Ａに示すフィルタにほぼ類似するフィルタの側面図である。 図２Ａの線Ａ－Ａに沿った断面図である。 図２Ｂの詳細Ａを示す図である。 シールを有する基部の側面図である。 図２Ｄに示す基部の上面図である。 図２Ｅの線Ａ－Ａに沿った基部の断面図である。 ハウジング内に配置された図２Ａに示すフィルタの態様を備える、本発明の別の態様によるフィルタデバイスの部分的に切断された側面図であり、フィルタ、並びにハウジング入口及びハウジング出口を含むフィルタハウジングも示している。 図３Ａに示すデバイスの上面図である。 図３Ｂの線ＡＵ－ＡＵに沿ったデバイスの断面図であり、ハウジング入口からフィルタを通ってハウジング出口までのデバイスを通る流体流路、及びフィルタを通る外圧濾過流も示しており、この外圧濾過流は、濾過された流体がフィルタの基部出口ポート及びハウジング出口を通過することをもたらす。 図３Ａに示すデバイスの底面図である。 複数のネスト状にされたフィルタアームを含むフィルタの側面図であり、各フィルタアームは、複数の中空丸形要素（各要素は球形要素として示され、第１の端部にある中空要素（末端要素）は尖った端部を有する）を含み、各フィルタアームは、第１の（上側）端部と第２の（下側）端部とを有しており、フィルタはまた、中空移行要素であって、多孔性側壁と、中央空洞と、上側閉鎖端部と、下側開放端部とを有する収集器と、複数の中空移行要素アームとを備え、各移行要素アームは、第１の移行アーム端部と、第２の移行アーム端部と、側壁とを有し、各第１の移行アーム端部は、フィルタアームの第２の端部と連結され流体連通状態にあり、各第２の移行アームは、収集器の側壁と連結され、収集器の側壁内の開口を介して収集器の中央空洞と流体連通状態にあり、（ｃ）側壁と基部出口ポートとを有する中空基部も備え、基部は、収集器の下側開放端部と連結され流体連通状態にある。 図４Ａに示すフィルタの上面図である。 図４Ｂの線ＡＶ－ＡＶに沿った断面図であり、フィルタを通る外圧濾過流も示しており、この外圧濾過流は、濾過された流体がフィルタの基部を通過することをもたらす。 図４Ａに示すフィルタの底面図である。 フィルタの上側部斜視図である。 フィルタの底側部斜視図である。 ハウジング内に配置された図４Ａに示すフィルタの態様を備える、本発明の別の態様によるフィルタデバイスの部分的に切断された側面図であり、フィルタ、並びに入口及び出口を含むフィルタハウジングも示している。 図５Ａに示すデバイスの上面図である。 図５Ｂの線ＡＷ－ＡＷに沿ったデバイスの断面図であり、ハウジング入口からフィルタを通ってハウジング出口までのデバイスを通る流体流路、及びフィルタ内の外圧濾過流を示しており、この外圧濾過流は、濾過された流体がフィルタの基部出口ポート及びハウジング出口を通過することをもたらす。 図５Ａに示すデバイスの底面図である。 中空丸形要素を有するフィルタアームを備えたフィルタの別の態様の側面図であり、第１の端部にある中空丸形要素は、上部において丸形にされ、隣り合う中空要素は、連携点を介して連結されて一体型ネック部を形成し（要素は、互いに連結されたそれらの外面上にカラーを含む）、各フィルタアームは、第１の（上側）端部と第２の（下側）端部とを有しており、フィルタはまた、中空移行要素であって、側壁と、中央空洞と、上側閉鎖端部と、下側開放端部とを有する収集器と、複数の中空移行要素アームとを備え、各移行要素アームは、第１の移行アーム端部と、第２の移行アーム端部と、側壁とを有し、各第１の移行アーム端部は、フィルタアームの第２の端部と連結され流体連通状態にあり、各第２の移行アームは、収集器の側壁と連結され、収集器の側壁内の開口を介して収集器の中央空洞と流体連通状態にあり、（ｃ）側壁と基部出口ポートとを有する中空基部も備え、中空基部は、収集器の下側開放端部と連結され流体連通状態にある。 図６Ａの上面図である。 図６Ｂの線ＢＫ－ＢＫに沿った断面図であり、フィルタを通る外圧濾過流も示しており、この外圧濾過流は、濾過された流体がフィルタの基部及びハウジング出口を通過することをもたらす。 図６Ａの底側部斜視図である。 図６Ａの底面図である。 ハウジング内に配置された図６Ａに示すフィルタの態様を備える、本発明の別の態様によるフィルタデバイスの、２つのハウジング入口と１つのハウジング出口とを含むハウジングの側面図である。 図７Ａに示すハウジングの上部斜視図であり、フィルタアームの第１の端部も示している。 図７Ａに示すハウジングの底部斜視図である。 フィルタを示す部分的切断部を有するハウジングの上面図である。 図７Ｄの線ＢＥ－ＢＥに沿ったフィルタデバイスの断面図であり、ハウジング内に配置された図６Ａに示すフィルタも示しており、ハウジングは、入口と出口との間に流体流路を画定しており、フィルタは、流体流路を横切ってハウジング内に配置されており、外圧濾過は、濾過された流体がフィルタ中空基部出口ポート及びハウジング出口を通過することをもたらす。 フィルタデバイスの底部の部分的切断図であり、フィルタの底部の部分的断面図、及び中空要素の側壁を通る外圧濾過も示しており、この外圧濾過は、濾過された流体がフィルタの基部出口ポート及びハウジング出口を通過することをもたらす。 図７Ｆに示す詳細ＢＦの拡大図である。 中空非丸形要素を有するフィルタアームを備えたフィルタの別の態様の側面図であり、フィルタアームの部分は、直線状に位置合わせされた中空非丸形要素と、非直線状に位置合わせされた中空非丸形要素とを有することができ、各要素は、連携点を介して隣り合う要素と連結され流体連通しており、連結された連携点は、一体型ネック部を形成し、フィルタは、中空移行要素を含み、基部は、側壁内の溝と、溝内の弾性シールとを含む。 図８Ａの側部斜視図である。 図８Ａの上面図である。 図８Ａの底面図である。 図８Ａの上面図であり、図８Ｃとは別の角度から見た図である。 図８Ｅの線ＢＭ－ＢＭに沿った側部断面図であり、中空要素の側壁を通る外圧濾過も示しており、この外圧濾過は、濾過された流体がフィルタの基部出口ポートを通過することをもたらす。 ハウジング内に配置された図８Ａに示すフィルタの態様を備える、本発明の別の態様によるフィルタデバイスの、２つのハウジング入口と１つのハウジング出口とを含むハウジングの側部の部分的切断図であり、フィルタは、各ハウジング入口からハウジング出口までの流体流路を横切ってハウジング内に配置されている。 図９Ａに示すハウジングの上部の部分的切断図である。 図９Ａに示すデバイスの底面図である。 デバイスの１つの入口側の端面図である。 図９Ｄの線ＢＨ－ＢＨに沿ったフィルタデバイスの断面図であり、流体流路を横切ってハウジング内に配置されたフィルタも示している。 図９Ｅのフィルタデバイス内の詳細ＢＪの断面図である。
[0015]本発明の一態様はフィルタを提供するものであり、このフィルタは、少なくとも１つのフィルタアームと、中空移行要素と、中空基部とを具備し、
（ａ）少なくとも１つのフィルタアームは、互いに流体連通状態にある複数の中空要素を備え、中空要素し、多孔性壁を有し、少なくとも１つのフィルタアームは、第１の端部と第２の端部とを有し、
（ｂ）中空移行要素は、収集器と、少なくとも１つの中空移行要素アームとを備え、収集器は、多孔性側壁と、中央空洞と、上側閉鎖端部と、下側開放端部とを有し、少なくとも１つの中空移行要素アームは、第１の移行アーム端部と、第２の移行アーム端部と、多孔性側壁とを有し、第１の移行アーム端部は、少なくとも１つのフィルタアームの第２の端部と連結され流体連通状態にあり、第２の移行アームは、収集器の側壁と連結され収集器の側壁内の少なくとも１つの開口を介して収集器の中央空洞と流体連通状態にあり、
（ｃ）中空基部は、側壁と、基部出口ポートとを有し、中空基部は、中空移行要素の収集器と連結され流体連通状態にある。
[0016]好ましい態様では、フィルタは、複数のフィルタアームであって、各フィルタアームは、第１の端部及び第２の端部を有する複数のフィルタアームと、複数の中空移行要素アームとを具備し、各中空移行要素アームは、第１の移行アーム端部と第２の移行アーム端部とを有し、フィルタアームの各第２の端部は、第１の移行アーム端部と連結され流体連通状態にあり、各第２の移行アーム端部は、収集器の側壁と連結され収集器の側壁内の開口を介して収集器の中央空洞と流体連通状態にある。
[0017]中空基部は、少なくとも１つの基部出口ポートを有する。
[0018]基部は、任意の適切な形状、例えば矩形、正方形、三角形、丸形又は楕円形を有することができる。
[0019]基部は、１つ又は複数の側壁を有し、側壁は多孔性であることができ、又は好ましい態様では、非多孔性であることができる。
[0020]いくつかの態様では、基部の側壁は、溝と、溝内のＯリングなどの弾性シールとを含む。必要ならば、フィルタが別個のハウジング内に挿入される場合にシールの使用が望ましくなり得る。代替的には、例えば、フィルタがハウジングの一部として生成されるか、又はハウジングに溶接される場合、必要ならば、シールを排除することができる。
[0021]本発明の態様は、フィルタの態様を含むフィルタデバイスと、フィルタ及びフィルタデバイスを使用する濾過方法とを含む。
[0022]本発明の態様によると、中空要素は、丸形形状又は非丸形形状を有することができ、フィルタアームは、それぞれが同じ形状を有するか、又は異なる形状を有する中空要素を含むことができる。フィルタアームは、異なる中空要素形状、例えば丸形形状（球形及び楕円形を含む）と、非丸形形状（六角形、ピラミッド形、円錐形、ダイアモンドを含む）の組み合わせを有することができる。例えば、アームは、丸形形状及び非丸形形状、並びに／又は複数の異なる丸形形状及び／若しくは複数の異なる非丸形形状を含むことができる。
[0023]フィルタのいくつかの態様では、個々のフィルタアームは、異なる形状をそれぞれが有する少なくとも２つの中空要素を備えることができ、及び／又はフィルタは、複数のアームを含むことができ、この場合、少なくとも２つのアームは、互いに異なる構成を有することができ、例えば、１つのアームは、丸形形状の中空要素を有することができ、別のアームは、非丸形形状の中空要素を有することができ、又はそれぞれのアームは、形状の異なる組み合わせを有することができる。
[0024]代替的又は追加的には、異なる中空要素は、異なる直径及び／又は異なる壁厚を有することができる。
[0025]フィルタを高い充填密度で生成できることが、有利である。例えば、フィルタは、中空ファイバフィルタで達成されるものより約２０％大きい充填密度で生成することができる。追加的には、フィルタは、ダイレクトフロー及びクロスフロー構成に合わせて設計することができる。必要ならば、フィルタは、メッシュ又はスクリーンなどの支持要素なしで生成することができる。
[0026]移行要素の使用は、フィルタアームとの流体連通をもたらす上で有利であることができ、この場合、アームは、フィルタの形成中にアームの配置にいくつかのバリエーションを有して連結することができる。さらに、収集器は、自立式であり、それによって（例えば付加製造中）に生成することがより容易になり、軸線方向には、構造的に支持して構造的崩壊に抵抗し、例えば濾過中差圧下でフィルタアームによって生成される軸線方向力を維持する。
[0027]次に、本発明の構成要素のそれぞれを以下でより詳細に説明し、ここでは、同じ構成要素は、同じ参照番号を有する。
[0028]図１Ａ～図１Ｆは、フィルタ５００の態様のさまざまな図を示し、フィルタは、複数のフィルタアーム１００と（配列にして垂直に配置されて示され、フィルタアームは、隣り合うアームが水平平面のそれぞれ内で中空要素５０の間隔の半分だけ互いにずらされているネスト状とされた形状を示している）、中空移行要素４００と、中空基部７５とを含む。
[0029]フィルタアーム１００のそれぞれの図示する態様は、互いに流体連通状態にある複数の中空非丸形要素５０（対向する円錐５３の形状を有するものとして示す）を備え（この場合、隣り合う要素は、隣り合う要素の多孔性側壁５１と連結された中空の一体型ネック部６０を形成する連携点５８（一部の態様では、例えば図６Ｂに示すように、連携点は、隣り合う丸形及び非丸形の中空要素の外面５５上にカラー５９を含む）を介して互いに流体連通状態にある）、多孔性側壁５１は、（図１Ｄに示すような）外圧濾過を可能にし、各フィルタアームは、第１の端部１０１と第２の端部１０２とを有する。図１Ａに示す態様では、第１の端部にある中空要素（末端要素５０Ａ、５３Ａ）は、他の中空要素とは異なる形状（尖った上部）を有する。
[0030]図１Ｃ～図１Ｇにより詳細に示すように、中空移行要素４００の図示する態様は、多孔性側壁３５１Ａと、中央空洞３１０と、上側閉鎖端部３１１と、下側開放端部３１２とを有する収集器３０５と、複数の中空移行要素アーム３００であって、各移行要素アーム３００が、第１の移行アーム端部３０１と、第２の移行アーム端部３０２と、（（図１Ｄに示すように）外圧濾過を可能にする）多孔性側壁３５１とを有し、各第１の移行アーム端部３０１が、フィルタアーム１００の第２の端部１０２と連結され流体連通状態にあり、各第２の移行アーム端部３０２は、収集器３０５の側壁３５１Ａと連結され、収集機の側壁内の開口３５３を介して収集器の中央空洞３１０と流体連通状態にある、複数の中空移行要素アームと、（ｃ）側壁７６と基部出口ポート７７とを有する中空基部７５であって、基部７５が、収集器の下側開放端部３１２と連結され流体連通状態にあり、濾過された流体が中央空洞から基部出口ポートを通り抜けることを可能にする、中空基部とを具備する。
[0031]図１Ｅは、図１Ａに示すフィルタの中空移行要素４００の上面図を示し、さらに、フィルタ内のフィルタアームのネスト状にされた形状により、交互の連結点が任意の１つの断面において異なる直径を有することも示しており、図１Ｆの移行要素の側面図は、収集器が移行要素アーム間に中央に配置されていることを示しており、図１Ｇの断面図は、第２の移行アームが収集器の側壁と連結され、開口を介して収集器の中央空洞と流体連通して、濾過された流体が収集器の下側開放端部３１２から基部出口ポート７７を通り抜けることを可能にすることを示している。
[0032]図１Ｄ（２つのアームが軸線方向配置にある部分図）は、フィルタ５００の断面図を示しており、多孔性壁５１を通る外圧濾過流路、並びに移行要素アーム３００及び基部出口ポート７７を通る流れも示している。
[0033]フィルタは、任意の数のフィルタアーム及び中空要素を有することができる。通常、フィルタは、少なくとも大体３つのアームを有し、各アームは、少なくとも大体２つの中空要素を有する。フィルタが少なくとも大体７つのアームを有し、各アームが少なくとも大体３つの中空要素を有することが、好ましい。
[0034]必要ならば、フィルタアームは、垂直及び／又は斜めに連結することができる。
[0035]中空要素は、任意の数の連携点を有することができる。通常、中空要素は、少なくとも２つの連携点（例えば、１つの中空要素から流体を受け入れ、流体を別の中空要素に渡すために）、より典型的には少なくとも３つの連携点を有し、少なくとも４つの連携点が好ましい。
[0036]図２Ａ～図２Ｂは、異なる基部を有する、図１Ａ～図１Ｆに示すものに類似するフィルタ５００の別の態様を示す。図１Ａ～図１Ｆに示すような基部７５とは異なり、図２Ａ～図２Ｆは、基部７５’の側壁内の溝７８’内に配置されたシール７９’（例えばＯリングなどの弾性要素）を有する基部７５’を示しており、基部は、側壁７６’と基部出口ポート７７’とを有する。
[0037]図３Ａ～図３Ｄは、ハウジング６００内に配置された図２Ａに示すフィルタ５００の態様を備える本発明の別の態様によるフィルタデバイス１０００を示しており、ハウジングは、ハウジング入口６１０とハウジング出口６１１とを有し、入口６１０と出口６１１との間に流体流路を画定し、フィルタ５００は流体流路を横切っている。特に、図３Ｃの断面図は、デバイスを通る流体流路と、フィルタを通る外圧濾過流とを示しており、この外圧濾過流は、濾過された流体がフィルタの基部７５’及び基部出口ポート７７並びにハウジング出口６１１を通過することをもたらす。
[0038]図４Ａは、本発明の態様による別のフィルタ５００の側面図を示し、フィルタ５００は、複数のネスト状にされたフィルタアーム１００であって、各フィルタアームが、複数の中空丸形要素５０（各要素は、球形要素５２として示され、この場合、第１の端部１０１にある中空要素（末端要素５０Ａ、５２Ａ）は、尖った端部を有する）を含み、各フィルタアーム１００が、第１の（上側）端部１０１と第２の（下側）端部１０２とを有するフィルタアームを含み、フィルタはまた、中空移行要素４００であって、多孔性側壁３５１Ａと、中央空洞３１０と、上側閉鎖端部３１１と、下側開放端部３１２とを有する収集器３０５と、複数の中空移行要素アーム３００とを具備し、各移行要素アームが、第１の移行アーム端部３０１と、第２の移行アーム端部３０２と、側壁３５１とを有し、各第１の移行アーム端部が、フィルタアーム１００の第２の端部１０２と連結され流体連通状態にあり、各第２の移行アーム端部３０２が、収集器の側壁３５１Ａと連結され、収集器の側壁内の開口３５３を介して収集器の中央空洞３１０と流体連通状態にある、中空移行要素と、（ｃ）側壁７６’と基部出口ポート７７とを得する中空基部７５’であって、収集器の下側開放端部３１２と連結され流体連通状態にある中空基部とを備える。図４Ｃの断面図はまた、フィルタを通る外圧濾過流（例えば、中空丸形要素の多孔性側壁５１を通る流れを含む）も示し、この外圧濾過流は、濾過された流体がフィルタの基部出口ポート７７を通過することをもたらす。
[0039]図５Ａ～図５Ｄは、ハウジング６００内に配置された図４Ａに示すフィルタ５００の態様を備える、本発明の別の態様によるフィルタデバイス１０００を示し、ハウジングは、ハウジング入口６１０とハウジング出口６１１とを有し、ハウジング入口とハウジング出口との間に流体流路を画定しており、このとき、フィルタ５００は、流体流路を横切ってハウジング内に配置されている。図５Ｃの断面図はまた、フィルタを通る外圧濾過流（例えば、中空丸形要素の多孔性側壁５１を通る流れを含む）も示し、この外圧濾過流は、濾過された流体がフィルタの基部出口ポート７７及びハウジング出口６１１を通過することをもたらす。
[0040]図６Ａ～図６Ｅは、本発明の態様によるフィルタ５００の別の態様を示し、ここでは、フィルタアーム１００は、中空丸形要素を有しており、第１の端部１０１にある中空丸形要素５０（５２）は、上部において丸められており、隣り合う中空要素は、各中空要素の外面５５上のカラー５９からなる連携点５８を介して連結され（中空の一体型ネック部６０を形成し）、各フィルタアームは、第１の（上側）端部１０１と第２の（下側）端部１０２とを有しており、フィルタはまた、多孔性側壁と、中央空洞と、上側閉鎖端部と、下側開放端部とを有する収集器と、複数の中空移行要素アームとを具備する中空移行要素であって、各移行要素アームが、第１の移行アーム端部と、第２の移行アーム端部と、側壁とを有し、各第１の移行アーム端部が、フィルタアームの第２の端部と連結され流体連通状態にあり、各第２の移行アームが、収集器の側壁と連結され、収集器の側壁内の開口を介して収集器の中央空洞と流体連通状態にある、中空移行要素と、（ｃ）側壁と基部出口ポートとを得する中空基部であって、収集器の下側開放端部と連結され流体連通状態にある中空基部とを具備する。図６Ｃの断面図はまた、フィルタを通る外圧濾過流（例えば、中空丸形要素の多孔性側壁５１を通る流れを含む）も示し、この外圧濾過流は、濾過された流体がフィルタの基部出口ポート７７を通過することをもたらす。
[0041]図７Ａ～図７Ｇは、ハウジング６００内に配置された図６Ａに示すフィルタ５００の態様を備える、本発明の別の態様によるフィルタデバイス１０００を示しており、ハウジングは、（入口６１０Ａ及び６１０Ｂとして示す）ハウジング入口６１０とハウジング出口６１１とを有し、各ハウジング入口から共通ハウジング出口６１１までの流体流路を画定し、フィルタ５００は、（図７の断面図により詳細に示す）２つの流体流路を横切ってハウジング内に配置されており、図７Ｆ及び図７Ｇの断面図は、中空要素の側壁を通る外圧濾過を示し、外圧濾過は、濾過された流体がフィルタの基部出口ポート７７及びハウジング出口６１１を通過することをもたらす。
[0042]図８Ａ～８Ｆは、本発明によるフィルタ５００の別の態様を示しており、フィルタは中空非丸形要素５０（５３）を有するフィルタアーム１００を有し、フィルタアームの一部は、直線状に位置合わせされた中空非丸形要素と、非直線状に位置合わせされた中空非丸形要素とを有することができ、各要素は、連携点５８を介して隣り合う要素と連結され流体連通状態にあり、連結された連携点は、中空の一体型ネック部６０を形成しており、フィルタは、中空移行要素４００を含み、基部７５’は、側壁７６’内の溝７８’と、溝内の弾性シール７９’とを含む。図８Ｆの側部断面図は、中空要素の側壁５１を通る外圧濾過を示し、この外圧濾過は、濾過された流体がフィルタの基部出口ポート７７を通過することをもたらす。
[0043]図９Ａ～図9Ｆは、ハウジング６００内に配置された図８Ａに示すフィルタ５００の態様を備える、本発明の別の態様によるフィルタデバイス１０００を示し、ハウジングは、（入口６１０Ａと６１０Ｂとして示す）ハウジング入口６１０とハウジング出口６１１とを有し、各ハウジング入口から共通ハウジング出口６１１までの流体流路を画定し、このとき、フィルタ５００は、（図９Ｅの断面図により詳細に示す）２つの流体流路を横切ってハウジング内に配置されている。
[0044]必要ならば、本発明の態様は、閉鎖型及び無菌のシステムに利用することができる。本明細書では、用語「閉鎖型」は、システムの内容物をシステムが使用されている環境に露出することなく、流体の収集及び処理（濾過、及び必要ならば、操作、例えば部分の分離、成分への分離、貯蔵、及び保存などを含む）を可能にするシステムを指す。閉鎖型システムは、初期製作時に作られたものとすることができ、又は無菌ドッキングデバイスを含むサニタリ―接続による衛生器具のシステムの連結から生み出すことができる。
[0045]中空要素は、任意の適切な細孔構造、例えば（例えばバブルポイントによって、若しくは例えば米国特許第４，３４０，４７９号に説明するようにＫＬによって証明されるか、又は毛管凝縮フローポロメトリ（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｆｌｏｗ ｐｏｒｏｍｅｔｒｙ）によって証明されるような）細孔サイズ、平均流量細孔（ＭＦＰ）サイズ（例えば、Ｐｏｒｖａｉｒ Ｐｏｒｏｍｅｔｅｒ（Ｐｏｒｖａｉｒ ｐｌｃ、Ｎｏｒｆｏｌｋ、英国）などのプロモータ、又は商標ポロラックス（ＰＯＲＯＬＵＸ）（Ｐｏｒｏｍｅｔｅｒ．ｃｏｍ；ベルギー国）下で入手可能なプロモータを使用して特徴付けられる場合）、細孔率、細孔径（例えば米国特許第４，９２５，５７２号に説明されるような変更されたＯＳＵ Ｆ２試験を使用して特徴付けられる場合）、又は除去率媒体などを有することができる。使用される細孔構造は、利用される粒子のサイズ、処理される流体の組成、及び処理される流体の所望の流出レベルによって決まる。
[0046]フィルタは、任意の所望の臨界湿潤表面張力（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｗｅｔｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ）（例えば米国特許第４，９２５，５７２号に定義されているＣＷＳＴ）を有することができる。ＣＷＳＴは、例えば、米国特許第５，１５２，９０５号、米国特許第５，４４３，７４３号、米国特許第５，４７２，６２１号、及び米国特許第６，０７４，８６９号にさらに開示されるように、従来技術で知られているように選択することができる。通常、フィルタ要素は、少なくとも約１７ｄｙｎｅｓ／ｃｍ（約１７×１０－５Ｎ／ｃｍ）のＣＷＳＴ、例えば、約１７ｄｙｎｅｓ／ｃｍ～約９０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ（約１７×１０－５Ｎ／ｃｍ～約９０×１０－５Ｎ／ｃｍ）の範囲、より典型的には約５０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ～約６０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ（約５０×１０－５Ｎ／ｃｍ～約６０×１０－５Ｎ／ｃｍ）の範囲内のＣＷＳＴを有する。
[0047]フィルタの表面特徴は、湿式若しくは乾式酸化によって、表面にポリマーをコーティング若しくは堆積することによって、又はグラフト反応によって、（例えばＣＷＳＴに影響を与えるように、表面電荷、例えば正又は負の電荷を含むように、及び／又は表面の極性又は親水性を変えるように）変更することができる。
[0048]フィルタは、異なる構造及び／又は機能、例えば、予備濾過、支持、排出、スペース配置及び緩衝作用のうちの任意の１つ又は複数の少なくとも１つを有することができる追加の要素、層、又は構成要素を含むことができる。フィルタはまた、メッシュ及び／又はスクリーンなどの少なくとも１つの追加の要素を含むことができることも例証されている。
[0049]本発明の態様によると、フィルタは、平坦、及び中空円筒形を含むさまざまな構成を有することができる。
[0050]一部の態様では複数のフィルタ要素を備えるフィルタは、通常、ハウジング内に配設され、ハウジングは、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口とを備え、入口と出口との間に少なくとも１つの流体流路を画定し、フィルタは、流体流路を横切ってフィルタデバイスを形成する。フィルタデバイスは、滅菌可能であることが好ましい。適切な形状であり、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口とを提供する任意のハウジングが、使用され得る。
[0051]ハウジングは、処理されている流体に適合する、任意の不浸透性の熱可塑性材料を含む、任意の適切な剛性の不浸透性材料から製作することができる。例えば、ハウジングは、ステンレス鋼などの金属、又はポリマーから製作することができる。しかし、以下で留意するように、ハウジングは、付加製造、押し出し、及び光重合によって製造することができる。
[0052]本発明によるフィルタ及びフィルタ配置は、モノリシックであることが好ましく、（「付加層製造」又は「３Ｄ印刷」と称されることもある）付加製造によって製造されることが好ましい。これらは、通常、活性可能な結合剤と一緒に結合された金属粉末を繰り返し堆積し（例えば、「ドロップオンパウダ（ｄｒｏｐ ｏｎ ｐｏｗｄｅｒ）」と称されることもある結合剤噴射）、通常はその後粉末を凝集させることによって、例えば焼結することによって形成される。他の適切な方法は、押し出し（例えばペースト押し出し、融解フィラメント製造（ｆｕｓｅｄ ｆｉｌａｍｅｎｔ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）、及び熱溶解積層法（ｆｕｓｅｄ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ））及び光重合化（例えば光造形装置（ＳＬＡ）及びデジタル光処理（ＤＬＰ））を含む。
[0053]中空基部がフィルタアーム及び移行要素と同じ材料から作られる態様では、基部の側壁（複数可）は、多孔性となり、中空基部がフィルタアーム及び移行要素とは異なる材料から作られる態様では、基部の側壁は、通常、非多孔性となる。
[0054]ハウジング及びフィルタ要素は、実質的同時に連続動作で付加製造によって一緒に製造することができる。
[0055]任意の適切な付加製造装置を使用することができ、さまざまな工業用３Ｄプリンタが、適切であり、市販されている。
[0056]本明細書に引用する公報、特許出願、及び特許を含むすべての参照文献は、各参照文献が参照によって組み込まれるように個々に且つ具体的に示され、全体的に本明細書に記載されるかのように同程度に、参照によって本明細書に組み込まれる。
[0057]本発明を説明する文脈（特に以下の特許請求の範囲の文脈）での用語「１つ（ａ）」及び「１つ（ａｎ）」及び「その」及び「少なくとも１つ」並びに類似の指示対象の使用は、本明細書に別段示さない限り、又は文脈が明確に矛盾しない限り、単数と複数の両方を対象とするように解釈されるものである。１つ又は複数の項目のリストが後に続く、用語「少なくとも１つ」の使用（例えば「Ａ及びＢの少なくとも１つ」）は、本明細書に別段示さない限り、又は文脈が明確に矛盾しない限り、リストされた項目から選択された１つの項目（Ａ又はＢ）、又はリストされた項目の２つ以上の任意の組み合わせ（Ａ及びＢ）を意味するように解釈されるものとする。用語「備える」、「有する」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」は、別段留意されない限り、非制限（ｏｐｅｎ－ｅｎｄｅｄ）用語（すなわち「それだけに限定されないが、含む」を意味する）として解釈されるものである。本明細書の値の範囲の列挙は、本明細書に別段示さない限り、範囲内に含まれる各別個の値を個々に指す簡略的な方法として働くことを意図するにすぎず、各別個の値は、本明細書に個々に列挙されるかのように本明細書に組み込まれる。本明細書に説明するすべての方法は、本明細書に別段示さない限り、又は別途文脈が明確に矛盾しない限り、任意の適切な順序で実行することができる。本明細書に提供するあらゆるすべての例、又は例を表す文言（例えば「など」）の使用は、本発明をより良好に明らかにすることを意図するにすぎず、別段特許請求しない限り、本発明の範囲に限定を課すものではない。本明細書のいかなる文言も、請求懈怠要素（ｎｏｎ－ｃｌａｉｍｅｄ ｅｌｅｍｅｎｔ）のいずれもが本発明の実施に必須であると示すものとして解釈されるべきではない。
[0058]本発明の好ましい態様が、本発明を実施するために本発明者に知られている最良の形態を含んで、本明細書に説明される。これらの好ましい態様の変形形態は、前述の説明を読み取ることで当業者に明らかになり得る。本発明者は、当業者がそのような変形形態を適宜使用することを期待し、本明細書において具体的に説明するもの以外で本発明を実施することを意図する。したがって、本発明は、適用可能な法律によって認められる、本明細書に付属する特許請求の範囲内に列挙される主題のすべての改変形態及び等価物を含む。さらに、本明細書に別段示さない限り、又は別途文脈が明確に矛盾しない限り、本発明のすべての可能な変形形態の上記で説明した要素の任意の組み合わせが、本発明によって包含される。
５０…中空要素、５０Ａ…末端要素、５１…多孔性側壁、５２…球形要素、５２Ａ…末端要素、５３…対向する円錐、５３Ａ…末端要素、５５…外面、５８…連携点、５９…カラー、６０…一体型ネック部、７５…中空基部、７６…側壁、７７…基部出口ポート、１００…フィルタアーム、１０１…第１の端部、１０２…第２の端部、３００…中空移行要素アーム、３０１…第１の移行アーム端部、３０２…第２の移行アーム端部、３０５…収集器、３１０…中央空洞、３１１…上側閉鎖端部、３１２…下側開放端部、３５１…多孔性側壁、３５３…開口、４００…中空移行要素、５００…フィルタ、６００…ハウジング、６１０…ハウジング入口、６１１…ハウジング出口、１０００…フィルタデバイス

Claims (10)

  1. 少なくとも１つのフィルタアームと、中空移行要素と、中空基部とを具備するフィルタであって、
    （ａ）前記少なくとも１つのフィルタアームは、互いに流体連通する複数の中空要素を備え、前記中空要素は多孔性壁を有し、前記少なくとも１つのフィルタアームは第１の端部と第２の端部とを有し、
    （ｂ）前記中空移行要素は、
    多孔性側壁と、中央空洞と、上側閉鎖端部と、下側開放端部とを有する収集器と、
    第１の移行アーム端部と、第２の移行アーム端部と、多孔性側壁とを有する少なくとも１つの中空移行要素アームと
    を備え、前記第１の移行アーム端部は、前記少なくとも１つのフィルタアームの前記第２の端部と連結され流体連通状態にあり、前記第２の移行アーム端部が、前記収集器の前記側壁と連結され、前記収集器の前記側壁内の少なくとも１つの開口を介して前記収集器の前記中央空洞と流体連通状態にあり、
    （ｃ）前記中空基部は、側壁と、基部出口ポートとを有し、前記中空基部は、前記中空移行要素の前記収集器と連結され流体連通状態にある、フィルタ。
  2. 各々が第１の端部と第２の端部とを有する複数のフィルタアームと、複数の中空移行要素アームとを具備し、
    前記中空移行要素アームの各々は、第１の移行アーム端部と第２の移行アーム端部とを有し、前記フィルタアームの前記第２の端部の各々は、前記第１の移行アーム端部と連結され流体連通状態にあり、前記第２の移行アーム端部の各々は、前記収集器の前記側壁と連結され、前記収集器の前記側壁内の開口を介して前記収集器の前記中央空洞と流体連通状態にある、請求項１に記載のフィルタ。
  3. 前記フィルタアームが、直線状に配置された隣り合う中空要素及び／又は非直線状に配置された中空要素を含む、請求項１に記載のフィルタ。
  4. 前記中空要素が、丸形形状を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載のフィルタ。
  5. 前記中空要素が、球形形状を有する、請求項４に記載のフィルタ。
  6. 前記中空要素が、非丸形形状を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載のフィルタ。
  7. 異なる形状及び／又は異なる直径及び／又は異なる壁厚を有する中空要素を備える、請求項１～６のいずれか一項に記載のフィルタ。
  8. 前記少なくとも１つのフィルタアームが、異なる形状及び／又は異なる直径及び／又は異なる壁厚を有する２つ又はそれ以上の中空要素を備える、請求項１～７のいずれか一項に記載のフィルタ。
  9. 少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口とを有し、前記少なくとも１つの入口と前記少なくとも１つの出口との間に少なくとも１つの流体流路を画定する、ハウジングを備えるフィルタデバイスであって、請求項１～８のいずれか一項に記載のフィルタが、前記少なくとも１つの流体流路を横切って前記ハウジング内に配置されている、フィルタデバイス。
  10. 請求項１～８のいずれか一項に記載のフィルタ又は請求項９に記載のフィルタデバイスに流体を通過させるステップを含む、濾過方法。
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