JP7343079B1

JP7343079B1 - フィルタ

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Publication number: JP7343079B1
Application number: JP2023525487A
Authority: JP
Inventors: 優萬壽; 孝志近藤
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2021-12-28
Filing date: 2022-12-15
Publication date: 2023-09-12
Anticipated expiration: 2042-12-15
Also published as: JPWO2023127526A1; GB2617008A; WO2023127526A1; US20230321564A1; GB202309533D0

Abstract

本発明のフィルタは、第１主面と前記第１主面と反対側の第２主面とを有し、前記第１主面と前記第２主面とを連通する複数の貫通孔が設けられたフィルタ基体部を備え、前記フィルタ基体部は、隣り合う２つの貫通孔との間に設けられた弾性変形可能な第１凸部及び第２凸部を含み、前記第１凸部と前記第２凸部との間には、前記隣り合う２つの貫通孔とを連通するギャップが設けられている。

Description

本発明は、フィルタに関する。

例えば、細胞を捕捉するためのフィルタとして、特許文献１には、細胞捕捉金属フィルタが開示されている。

特開２０１５－１８８３２３号公報

しかしながら、特許文献１に記載のフィルタでは、利便性を向上させるという点で未だ改善の余地がある。

本発明は、利便性を向上させることができるフィルタを提供することを目的とする。

本発明の一態様のフィルタは、
第１主面と前記第１主面と反対側の第２主面とを有し、前記第１主面と前記第２主面とを連通する複数の貫通孔が設けられたフィルタ基体部を備え、
前記フィルタ基体部は、隣り合う２つの貫通孔との間に設けられた弾性変形可能な第１凸部及び第２凸部を含み、
前記第１凸部と前記第２凸部との間には、前記隣り合う２つの貫通孔とを連通するギャップが設けられている。

本発明によれば、利便性を向上させることができるフィルタを提供することができる。

本発明に係る実施の形態１のフィルタの一例を第１主面側から見た概略図である。本発明に係る実施の形態１のフィルタの一例を第２主面側から見た概略図である。フィルタ部の一部の拡大模式図である。弾性変形部の動作を説明するための概略模式図である。弾性変形部の動作を説明するための概略模式図である。本発明に係る実施の形態１のフィルタの製造工程の一例を示す図である。本発明に係る実施の形態１のフィルタの製造工程の一例を示す図である。本発明に係る実施の形態１のフィルタの製造工程の一例を示す図である。本発明に係る実施の形態１のフィルタの製造工程の一例を示す図である。本発明に係る実施の形態１のフィルタの製造工程の一例を示す図である。本発明に係る実施の形態１のフィルタの製造工程の一例を示す図である。本発明に係る実施の形態１のフィルタの製造工程の一例を示す図である。変形例１のフィルタ部の一部の拡大模式図である。変形例１の弾性変形部の動作を説明するための概略模式図である。変形例１の弾性変形部の動作を説明するための概略模式図である。変形例１の弾性変形部の動作を説明するための概略模式図である。変形例２のフィルタ部の一部の拡大模式図である。変形例３のフィルタ部の一部の拡大模式図である。

（本発明に至った経緯）
特許文献１に記載のメッシュ部材のように、複数の貫通孔が設けられたフィルタが知られている。このようなフィルタでは、複数の貫通孔の形状及び大きさが統一されている。

特許文献１に記載のフィルタを用いて濾過をする場合、フィルタで捕捉したい対象物のサイズが変わるとフィルタを交換することが多い。フィルタを交換するためには、濾過装置からフィルタを取り外し、新しいフィルタを取り付ける作業が発生する。当該作業は、ユーザにとって利便性に欠ける。

そこで、本発明者らは、１つのフィルタで異なるサイズの対象物を濾過することができるフィルタの構成を見出し、以下の発明に至った。

本発明の一態様のフィルタは、第１主面と前記第１主面と反対側の第２主面とを有し、前記第１主面と前記第２主面とを連通する複数の貫通孔が設けられたフィルタ基体部を備え、前記フィルタ基体部は、隣り合う２つの貫通孔との間に設けられた弾性変形可能な第１凸部及び第２凸部を含み、前記第１凸部と前記第２凸部との間には、前記隣り合う２つの貫通孔とを連通するギャップが設けられている。

このような構成により、利便性を向上させることができる。

前記フィルタ基体部は、第１方向に延び、且つ互いに平行に配置される複数の第１基体部と、前記第１方向と交差する第２方向に延び、且つ互いに平行に配置される複数の第２基体部と、を含み、前記複数の貫通孔は、前記複数の第１基体部および前記複数の第２基体部によって画定され、前記第１凸部及び前記第２凸部は、前記複数の第１基体部の一部を構成してもよい。

このような構成により、フィルタの機械強度を向上させると共に、利便性を向上させることができる。

前記第１凸部及び前記第２凸部は、前記隣り合う２つの貫通孔との間で、前記第１方向に沿って延び、前記第１凸部の端部は、前記第２凸部の端部と対向してもよい。

このような構成により、第１凸部及び第２凸部の弾性変形によるギャップの大きさを調整しやすくなり、利便性をより向上させることができる。

前記フィルタ基体部は、隣り合う２つの貫通孔との間に設けられた第３凸部及び第４凸部を含み、前記第３凸部と前記第４凸部との間には、前記隣り合う２つの貫通孔とを連通するギャップが設けられており、前記第３凸部及び前記第４凸部は、前記複数の第２基体部の一部を構成してもよい。

このような構成により、フィルタにおいて弾性変形可能な箇所を増やすことができ、利便性をさらに向上させることができる。

前記第３凸部及び前記第４凸部は、前記第１凸部及び前記第２凸部によって画定される貫通孔と隣り合う貫通孔との間に設けられていてもよい。

このような構成により、貫通孔周辺でより弾性変形しやすくなり、弾性変形による貫通孔の開口面積を大きくすることができる。

前記複数の第１基体部は、等間隔で配置され、前記複数の第２基体部は、等間隔で配置され、前記複数の第２基体部は、前記複数の第１基体部と直交してもよい。

このような構成により、フィルタの機械強度を向上させると共に、弾性変形しやすくなり、利便性を向上させることができる。

前記第１主面側から見て、前記複数の貫通孔は、正方形状を有し、前記ギャップの大きさは、前記ギャップと連通する側の貫通孔を画定する一辺の０．２５倍以下であってもよい。

このような構成により、第１凸部及び第２凸部の弾性変形によるギャップの大きさの調整が容易となる。

前記第１主面側から見て、前記複数の貫通孔は、円形状を有し、前記ギャップの大きさは、前記ギャップと連通する貫通孔の直径の０．２５倍以下であってもよい。

前記第１凸部の長さは、前記第２凸部の長さの０．８倍以上１．２倍以下であってもよい。

このような構成により、第１凸部及び第２凸部の弾性変形が同等程度になり、ギャップの大きさの調整が容易となる。

前記第１凸部の長さは、前記第２凸部の長さよりも大きくてもよい。

このような構成により、第２凸部と比べて第１凸部の弾性変形を容易にすることができる。

以下、本発明に係る実施の形態１について、添付の図面を参照しながら説明する。また、各図においては、説明を容易なものとするため、各要素を誇張して示している。

（実施の形態１）
［全体構成］
図１は、本発明に係る実施の形態１のフィルタ１の一例を第１主面ＰＳ１側から見た概略図である。図２は、本発明に係る実施の形態１のフィルタ１の一例を第２主面ＰＳ２側から見た概略図である。図中において、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向は、それぞれフィルタ１の縦方向、横方向、厚み方向を示している。

例えば、フィルタ１は、濾過対象物を含む流体を濾過するフィルタである。

本明細書において、「濾過対象物」とは、流体に含まれる対象物のうち濾過されるべき対象物を意味している。例えば、濾過対象物は、流体に含まれる生物由来物質であってもよい。「生物由来物質」とは、細胞（真核生物）、細菌（真正細菌）、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、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、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（真正細菌）としては、例えば、大腸菌、結核菌を含む。

流体としては、例えば、液体又は気体が挙げられる。液体としては、例えば、例えば、電解質溶液、細胞懸濁液、細胞培養培地などが挙げられる。

フィルタ１は、金属製フィルタである。フィルタ１を構成する材料は、金属及び金属酸化物のうち少なくともいずれかを主成分とする。フィルタ１を構成する材料は、例えば、金、銀、銅、白金、ニッケル、パラジウム、チタン、これらの合金及びこれらの酸化物であってもよい。特に、チタンや、ニッケル－パラジウム合金を使用することにより、金属の溶出が少なく、濾過対象物への影響を低減することができる。

図１及び図２に示すように、フィルタ１は、フィルタ部１０と、フィルタ部１０の外周に設けられた枠部２０と、を有する。また、フィルタ１は、第１主面ＰＳ１と第１主面ＰＳ１と反対側の第２主面ＰＳ２とを有する。実施の形態１では、フィルタ部１０と枠部２０とは一体で形成されている。

＜フィルタ部＞
フィルタ部１０は、濾過対象物を含む流体を濾過する部分である。フィルタ部１０は、第１主面ＰＳ１と第２主面ＰＳ２とを連通する複数の貫通孔１１が設けられたフィルタ基体部１２で構成されている。また、フィルタ部１０においては、フィルタ基体部１２の第２主面ＰＳ２に複数の支持部１３が配置されている。

フィルタ部１０の形状は、フィルタ１の厚み方向（Ｚ方向）から見て、例えば、円形、多角形、楕円形である。実施の形態１では、フィルタ部１０の形状は、略円形である。なお、本明細書において、「略円形」とは、短径の長さに対する長径の長さの比が１．０以上１．２以下であることをいう。

＜枠部＞
枠部２０は、フィルタ部１０の外周に設けられており、フィルタ部１０に比べて単位面積当たりの貫通孔１１の数が少ない部分である。枠部２０における貫通孔１１の数は、フィルタ部１０における貫通孔１１の数の１％以下である。枠部２０の厚みは、フィルタ部１０の厚みよりも厚くてもよい。このような構成により、フィルタ１の機械強度を高めることができる。

フィルタ１を装置に接続して使用する場合、枠部２０は、フィルタ１と装置とを接続する接続部として機能してもよい。また、枠部２０には、フィルタ１の情報（貫通孔１１の寸法など）を表示してもよい。

枠部２０は、フィルタ部１０の第１主面ＰＳ１側から見て、リング状に形成されている。フィルタ１を第１主面ＰＳ１側から見て、枠部２０の中心は、フィルタ部１０の中心と一致する。即ち、枠部２０は、フィルタ１と同心円上に形成されている。

以下、フィルタ部１０について詳細に説明する。

図３は、フィルタ部１０の一部の拡大模式図である。図３は、複数の貫通孔１１が設けられたフィルタ基体部１２の一部を拡大した図であり、フィルタ１の第１主面ＰＳ１側から見た図である。

図３に示すように、複数の貫通孔１１は、フィルタ部１０の第１主面ＰＳ１及び第２主面ＰＳ２上に周期的に配置されている。具体的には、複数の貫通孔１１は、フィルタ部１０においてマトリクス状に等間隔で設けられている。

実施の形態１では、複数の貫通孔１１は、フィルタ部１０の第１主面ＰＳ１側（Ｚ方向）から見て正方形の各辺と平行な２つの配列方向、即ち図３中のＸ方向とＹ方向に沿って設けられている。このように、複数の貫通孔１１を正方格子配列で設けることによって、開口率を高めることが可能であり、流体に対するフィルタ１の抵抗を低減することができる。このような構成により、処理時間を短くし、濾過対象物へのストレスを低減することができる。また、複数の貫通孔１１の配列の対称性が向上するため、フィルタ１の観察が容易になる。

なお、複数の貫通孔１１の配列は、正方格子配列に限定されず、例えば、準周期配列、又は周期配列であってもよい。周期配列の例としては、方形配列であれば、２つの配列方向の間隔が等しくない長方形配列でもよく、三角格子配列又は正三角格子配列などであってもよい。なお、貫通孔１１は、フィルタ部１０に複数設けられていればよく、配列は限定されない。

貫通孔１１の間隔ｂは、分離する濾過対象物に応じて適宜設計される。例えば、濾過対象物が細胞である場合、貫通孔１１の間隔ｂは、細胞の種類（大きさ、形態、性質、弾性）又は量に応じて適宜設計される。ここで、貫通孔１１の間隔ｂとは、図３に示すように、貫通孔１１をフィルタ部１０の第１主面ＰＳ１側から見て、任意の貫通孔１１の中心と隣接する貫通孔１１の中心との距離を意味する。実施の形態１では、貫通孔１１は第１主面ＰＳ１側から見て正方形である。貫通孔１１の中心は、２つの対角線が交差する交点となる。

周期配列の構造体の場合、貫通孔１１の間隔ｂは、例えば、貫通孔１１の一辺ａの１倍より大きく１０倍以下であり、好ましくは貫通孔１１の一辺ａの３倍以下である。あるいは、例えば、フィルタ部１０の開口率は１０％以上であり、好ましくは、開口率は２５％以上である。このような構成により、流体に対するフィルタ部１０での抵抗を低減することができる。そのため、処理時間を短くすることができ、細胞へのストレスを低減することができる。なお、開口率とは、（貫通孔１１が占める面積）／（貫通孔１１が空いていないと仮定したときの第１主面ＰＳ１の投影面積）で計算される。

貫通孔１１は、第１主面ＰＳ１側の開口と第２主面ＰＳ２側の開口とが連続した壁面を通じて連通している。具体的には、貫通孔１１は、第１主面ＰＳ１側の開口が第２主面ＰＳ２側の開口に投影可能に設けられている。即ち、フィルタ部１０を第２主面ＰＳ２側から見た場合に、貫通孔１１は、第２主面ＰＳ２側の開口が第１主面ＰＳ１側の開口と重なるように設けられている。実施の形態１では、貫通孔１１を画定する内壁は、第１主面ＰＳ１及び第２主面ＰＳ２に対して垂直となるように設けられている。

貫通孔１１の形状は第１主面ＰＳ１側から見て正方形であり、貫通孔１１の一辺ａは０．５μｍ以上４００μｍ以下である。好ましくは、貫通孔１１の一辺ａは１μｍ以上３０μｍ以下である。

なお、貫通孔１１の形状は、第１主面ＰＳ１側から見て正方形に限定されない。例えば、貫通孔１１の形状は、第１主面ＰＳ１側から見て、円形、楕円形、矩形、多角形などであってもよい。

フィルタ部１０において、貫通孔１１が形成されていない部分は、フィルタ基体部１２によって形成されている。図３に示すように、フィルタ基体部１２は、格子状に形成されている。具体的には、フィルタ基体部１２は、複数の第１基体部１２Ａと、複数の第２基体部１２Ｂと、を含む。複数の第１基体部１２Ａは、第１方向に延び、且つ互いに平行に配置される。複数の第２基体部１２Ｂは、第１方向と交差する第２方向に延び、且つ互いに平行に配置される。

複数の第１基体部１２Ａ及び複数の第２基体部１２Ｂは、板状の部材で形成されている。複数の第１基体部１２Ａと複数の第２基体部１２Ｂとが交差することによって、複数の貫通孔１１が画定される。実施の形態１では、複数の第１基体部１２Ａが延びる第１方向はＸ方向であり、複数の第２基体部１２Ｂが延びる第２方向はＹ方向である。即ち、実施の形態１では、第１方向と第２方向とは直交する。また、複数の第１基体部１２Ａ及び複数の第２基体部１２Ｂは、等間隔で配置される。

実施の形態１では、複数の第１基体部１２Ａ及び複数の第２基体部１２Ｂは、一体で形成されている。

図３に示すように、フィルタ基体部１２は、弾性変形部３０を含む。弾性変形部３０は、所定の力以上の力を受けると弾性変形する部分である。フィルタ部１０には、複数の弾性変形部３０が設けられている。

弾性変形部３０は、弾性変形可能な第１凸部３１及び第２凸部３２を含む。第１凸部３１及び第２凸部３２は、板状の部材で形成されている。例えば、第１凸部３１及び第２凸部３２は、任意の厚さ又は幅で設計することにより、弾性変形可能になっている。第１凸部３１及び第２凸部３２は、複数の第１基体部１２Ａの一部を構成している。

第１凸部３１及び第２凸部３２は、隣り合う２つの貫通孔１１Ａ，１１Ｂとの間に設けられている。第１凸部３１及び第２凸部３２は、隣り合う２つの貫通孔１１Ａ，１１Ｂとの間で、第１方向（Ｘ方向）に沿って延びている。本明細書では、隣り合う２つの貫通孔１１Ａ，１１Ｂを、それぞれ、第１貫通孔１１Ａ、第２貫通孔１１Ｂと称する場合がある。

第１凸部３１及び第２凸部３２は、隣り合う２つの第２基体部１２Ｂから第１方向（Ｘ方向）に沿って突出している。また、第１凸部３１の端部３１ａは、第２凸部３２の端部３２ａと対向する。第１凸部３１の端部３１ａとは、第１凸部３１の自由端を意味する。第２凸部３２の端部３２ａとは、第２凸部３２の自由端を意味する。

なお、第１凸部３１及び第２凸部３２の形状は、図３に示す例に限定されない。例えば、第１凸部３１及び第２凸部３２の幅は、フィルタ基体部１２に接続される基部と端部とで異なっていてもよい。また、第１凸部３１及び第２凸部３２の幅は、基部から端部に向かって変化していてもよい。

第１凸部３１と第２凸部３２との間には、隣り合う２つの貫通孔１１Ａ，１１Ｂとを連通するギャップ３３が設けられている。具体的には、第１凸部３１の端部３１ａと第２凸部３２の端部３２ａとの間に、ギャップ３３が形成されている。

ギャップ３３の大きさは、ギャップ３３と連通する側の貫通孔１１Ａ，１１Ｂを画定する一辺ａの０．２５倍以下である。好ましくは、ギャップ３３の大きさは、ギャップ３３と連通する側の貫通孔１１Ａ，１１Ｂを画定する一辺ａの０．２倍以下である。より好ましくは、ギャップ３３の大きさは、ギャップ３３と連通する側の貫通孔１１Ａ，１１Ｂを画定する一辺ａの０．１倍以下である。なお、ギャップ３３の大きさとは、第１主面ＰＳ１側から見て、第１凸部３１及び第２凸部３２の延びる方向におけるギャップ３３のサイズを意味する。

第１凸部３１の長さは、第２凸部３２の長さと略等しい。例えば、第１凸部３１の長さは、第２凸部３２の長さの０．８倍以上１．２倍以下である。好ましくは、第１凸部３１の長さは、第２凸部３２の長さの０．９倍以上１．１倍以下である。なお、第１凸部３１の長さ及び第２凸部３２の長さとは、第１方向（Ｘ方向）における寸法を意味する。

また、第１凸部３１の厚み及び第２凸部３２の厚みは、貫通孔１１のサイズ、即ち、貫通孔の一辺ａより小さいことが好ましい。このような構成により、第１凸部３１及び第２凸部３２が弾性変形しやすくなる。なお、第１凸部３１の厚み及び第２凸部３２の厚みとは、フィルタ１の厚み方向（Ｚ方向）の寸法を意味する。

フィルタ部１０においては、複数の第１凸部３１及び複数の第２凸部３２が設けられている。例えば、複数の第１凸部３１及び複数の第２凸部３２は、フィルタ部１０に分散して設けられている。

フィルタ部１０におけるフィルタ基体部１２の厚みは、０．５μｍ以上２０μｍ以下である。これにより、機械強度を備えた上で、フィルタ１を通過する流体の圧力損失を低減することができる。好ましくは、フィルタ部１０におけるフィルタ基体部１２の厚みは、１．０μｍ以上３μｍ以下である。これにより、フィルタ１を通過する流体の圧力損失をさらに低減することができる。

実施の形態１では、フィルタ基体部１２の厚みは、略一定に設計されている。フィルタ基体部１２の厚みを略一定にすることで、湾曲部４０の位置や反り量を再現性良く制御することができる。「略一定」とは、フィルタ基体部１２の厚みが、±５％以内の誤差に収まっていることを意味する。なお、フィルタ基体部１２の厚みは、略一定に限定されない。

フィルタ部１０において、第１主面ＰＳ１及び第２主面ＰＳ２の表面粗さは、小さいことが好ましい。ここで、表面粗さとは、任意の５箇所において触針式段差計で測定された最大値と最小値の差の平均値を意味する。実施の形態１では、表面粗さは、濾過対象物の大きさより小さいことが好ましく、濾過対象物の大きさの半分より小さいことがより好ましい。濾過対象物の付着を低減し、濾過対象物をフィルタ１で捕捉後に高効率で回収できるためである。

［動作］
フィルタ１の動作の一例について図４Ａ及び図４Ｂを用いて説明する。図４Ａ及び図４Ｂは、弾性変形部３０の動作を説明するための概略模式図である。なお、図４Ａ及び図４中の符号「Ｆ１」及び「Ｆ２」は、流体を送液する第１圧力及び第２圧力を示す。また、第２圧力Ｆ２は第１圧力Ｆ１より大きい。

図４Ａに示すように、フィルタ１に対して第１圧力Ｆ１で流体を通過させる。第１圧力Ｆ１は、弾性変形部３０が弾性変形する力よりも小さい。このため、弾性変形部３０は、弾性変形しない。即ち、フィルタ１に対して第１圧力Ｆ１が負荷されている状態では、弾性変形部３０における第１凸部３１及び第２凸部３２は、第１方向（Ｘ方向）に沿って延びた状態で維持される。

したがって、弾性変形部３０に対して第１圧力Ｆ１が負荷された状態では、ギャップ３３の大きさは最も小さい第１サイズＬ１となる。このため、隣り合う第１貫通孔１１Ａと第２貫通孔１１Ｂとは、弾性変形部３０によって実質的に隔てられた状態となる。「実質的に隔てられた状態」とは、第１貫通孔１１Ａと第２貫通孔１１Ｂとがギャップ３３により繋がっているものの、第１貫通孔１１Ａ及び第２貫通孔１１Ｂで捕捉したい濾過対象物がギャップ３３を通過できない状態を意味する。これにより、フィルタ１においては、第１貫通孔１１Ａおよび第２貫通孔１１Ｂより大きい濾過対象物は、フィルタ１を通過することができず、フィルタ１の第１主面ＰＳ１上に捕捉される。

図４Ｂに示すように、フィルタ１に対して第１圧力Ｆ１より大きい第２圧力Ｆ２で流体を通過させる。第２圧力Ｆ２は、弾性変形部３０が弾性変形する力よりも大きい。このため、弾性変形部３０は、第２圧力Ｆ２を受けて弾性変形する。即ち、フィルタ１に対して第２圧力Ｆ２が負荷されている状態では、弾性変形部３０における第１凸部３１及び第２凸部３２は、流体の流れ方向に向かって変形する。

具体的には、第１凸部３１の端部３１ａ及び第２凸部３２の端部３２ｂが、流体の流れ方向に向かって移動する。第１凸部３１の端部３１ａと反対側の端部、および第２凸部３２の端部３２ａの反対側の端部は、それぞれ、第２基体部１２Ｂと接続されており、固定端となっている。このため、第１凸部３１及び第２凸部３２は、流体の流れ方向に向かって屈曲するように弾性変形する。言い換えると、第１凸部３１及び第２凸部３２は、隣接する２つの第２基体部１２Ｂによって片持ち支持されている。

第１凸部３１と第２凸部３２とが弾性変形することによって、ギャップ３３の大きさが第１サイズＬ１から第２サイズＬ２に大きくなる。このため、隣り合う第１貫通孔１１Ａと第２貫通孔１１Ｂとが弾性変形部３０によって実質的に隔てられた状態が解除され、隣り合う第１貫通孔１１Ａと第２貫通孔１１Ｂとが実質的に繋がった状態となる。「実質的に繋がった状態」とは、第１貫通孔１１Ａと第２貫通孔１１Ｂとがギャップ３３により大部分が繋がり、第１貫通孔１１Ａ及び第２貫通孔１１Ｂのサイズより大きい濾過対象物が第１貫通孔１１Ａ、第２貫通孔１１Ｂ及びギャップ３３を通過できる状態を意味する。これにより、第２圧力Ｆ２が負荷された状態では、第１貫通孔１１Ａ及び第２貫通孔１１Ｂのサイズより大きい濾過対象物がフィルタ１を通過することができる。

また、弾性変形部３０に負荷される圧力が第２圧力Ｆ２より小さくなると、第１凸部３１及び第２凸部３２は元の形状に戻る方向に移動する。即ち、第１凸部３１の端部３１ａ及び第２凸部３２の端部３２ａは、流体の流れ方向と反対方向に移動する。これにより、ギャップ３３の大きさが第２サイズＬ２よりも小さくなる。例えば、第１圧力よりＦ１より大きく第２圧力Ｆ２より小さい圧力を弾性変形部３０に対して負荷した場合、ギャップ３３の大きさは第１サイズＬ１より大きく第２サイズＬ２よりも小さくなる。

このように、弾性変形部３０に負荷する圧力を調整することによって、弾性変形部３０の変形を制御することができる。これにより、ギャップ３３の大きさを変更し、第１貫通孔１１Ａ及び第２貫通孔１１Ｂを通過可能な濾過対象物の大きさを調整することができる。言い換えると、弾性変形部３０は、負荷する圧力により調整可能な弁として機能する。その結果、フィルタ１では、フィルタ１を交換せずとも、フィルタ１に対して負荷する圧力を調整することによって、サイズの異なる複数の濾過対象物を濾過することができる。

［製造方法］
フィルタ１の製造方法の一例について図５Ａ～図５Ｇを用いて説明する。図５Ａ～図５Ｇは、本発明に係る実施の形態１のフィルタ１の製造工程の一例を示す。

図５Ａに示すように、シリコンなどの基板４１を準備する。基板４１は、例えば、表面洗浄されていてもよい。

図５Ｂに示すように、基板４１上にＣｕ膜４２を形成する。例えば、Ｃｕ膜４２は、スパッタ成膜装置によりスパッタリングすることによって形成される。あるいは、Ｃｕ膜４２は、蒸着装置により蒸着することによって形成されてもよい。このとき、基板４１とＣｕ膜４２との接着性を向上させるために、基板４１とＣｕ膜４２との間にＴｉ膜を形成してもよい。

図５Ｃに示すように、Ｃｕ膜４２上にレジストを塗布し、乾燥させることでレジスト膜４３を形成する。例えば、Ｃｕ膜４２上にスピンコーターを用いて感光性ポジ型液体レジスト（住友化学株式会社製：Ｐｆｉ－３Ａ）を塗布する。次に、ホットプレートを用いてレジストを加熱乾燥して、レジスト膜４３を形成する。

図５Ｄに示すように、レジスト膜４３を露光および現像処理し、フィルタ基体部１２に相当する箇所のレジスト膜４３を除去する。例えば、露光機にはｉ線ステッパー（Ｃａｎｏｎ製Ｐｆｉ－３７Ａ）を使用する。例えば、露光では、弾性変形部３０及びギャップ３３を形成するためにマスクを使用する。具体的には、フィルタ基体部１２に相当する箇所のレジスト膜４３において、ギャップ３３を形成したい位置にライン状のマスクを設計する。

現像はパドル現像装置を使用して行われる。現像液はＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）を使用する。露光および現像処理した後、水洗及び乾燥処理を行う。なお、ライン状のマスクが設計された箇所には、レジスト残渣が形成される。

図５Ｅに示すように、電解めっき装置を用いて電解めっきを行う。これにより、レジスト膜４３を除去した部分にめっき膜４４を形成する。また、上述したように、フィルタ基体部１２に相当する箇所において、マスクが設計されている箇所にレジスト残渣が形成されている状態である。この状態で電解めっきを行うと、レジスト残渣が形成されている位置ではめっき膜４４が形成されない。これにより、弾性変形部３０及びギャップ３３を形成することができる。なお、レジスト残渣の厚みが小さくなるほど、第１凸部３１及び第２凸部３２の厚みは均一になりやすく、レジスト残渣の厚みが大きくなるほど、第１凸部及び第２凸部３２の厚みは端部に向かって薄くなる。レジスト残渣の厚みは、マスクの設計、露光および現像の条件によって調整できる。

図５Ｆに示すように、高圧スプレー処理が可能なレジスト剥離装置を用い、剥離液ＮＭＰ（Ｎ－ｍｅｔｈｙｌ－２－ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）でレジスト膜４３を剥離する。その後、めっき膜４４をＩＰＡ（Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌａｌｃｏｈｏｌ）洗浄及び水洗処理し、乾燥させる。

図５Ｇに示すように、エッチング液として酢酸過水を調整し、スターラーを攪拌させながら浸漬処理してＣｕ膜４２をエッチング除去する。これにより、基板４１からめっき膜４４を剥離することによって、フィルタ基体部１２を作製する。

このようにして、フィルタ１を作製することができる。

［効果］
実施の形態１に係るフィルタ１によれば、以下の効果を奏することができる。

フィルタ１は、第１主面ＰＳ１と第１主面ＰＳ１と反対側の第２主面ＰＳ２とを有し、第１主面ＰＳ１と第２主面ＰＳ２とを連通する複数の貫通孔１１が設けられたフィルタ基体部１２を備える。フィルタ基体部１２は、隣り合う２つの貫通孔１１Ａ，１１Ｂとの間に設けられた弾性変形可能な第１凸部３１及び第２凸部３２を含む。第１凸部３１と第２凸部３２との間には、隣り合う２つの貫通孔１１Ａ，１１Ｂとを連通するギャップ３３が設けられている。

このような構成により、フィルタ１の利便性を向上させることができる。フィルタ１を用いて濾過する場合、フィルタ１に対して負荷する圧力を調整することによってフィルタ１を通過可能な濾過対象物のサイズを調整することができる。

例えば、第１凸部３１及び第２凸部３２が弾性変形しない程度の圧力がフィルタ１に負荷されている状態で流体の濾過を行う場合、第１凸部３１及び第２凸部３２は弾性変形せずに隣り合う２つの貫通孔１１Ａ，１１Ｂの間に位置する。このため、隣り合う２つの貫通孔１１Ａ，１１Ｂより大きい濾過対象物は、貫通孔１１Ａ，１１Ｂを通じてフィルタ１を通過することができずに第１主面ＰＳ１上に捕捉される。

第１凸部３１及び第２凸部３２が弾性変形する程度の圧力がフィルタ１に負荷されている状態で流体の濾過を行う場合、第１凸部３１及び第２凸部３２は、流体の流れる方向に向かって弾性変形する。これにより、ギャップ３３が大きくなり、隣り合う２つの貫通孔１１Ａ，１１Ｂとが連通する領域が大きくなる。即ち、隣り合う２つの貫通孔１１Ａ，１１Ｂが形成されている部分の開口面積が大きくなる。その結果、隣り合う２つの貫通孔１１Ａ，１１Ｂより大きい濾過対象物は、貫通孔１１Ａ，１１Ｂ及びギャップ３３を通じてフィルタ１を通過することができる。

このように、フィルタ１に対して負荷する圧力を負荷することによって、隣り合う２つの貫通孔１１Ａ，１１Ｂを隔てる第１凸部３１及び第２凸部３２を弾性変形させることができる。また、フィルタ１に負荷する圧力を調整することによって、第１凸部３１と第２凸部３２との間に形成されるギャップ３３の大きさを調整することができる。これにより、第１主面ＰＳ１側から見て隣り合う２つの貫通孔１１Ａ，１１Ｂとの連通している領域をギャップ３３によって調整し、捕捉したい濾過対象物のサイズを選択することができる。その結果、捕捉したい濾過対象物のサイズに応じて、フィルタ１を交換せずとも濾過を行うことができるため、フィルタ１の利便性を向上させることができる。

また、第１凸部３１及び第２凸部３２が弾性変形していない状態で流体の濾過を行う場合、ギャップ３３に流体が流れることによって、濾過対象物による目詰まりを抑制することができる。即ち、ギャップ３３によってフィルタ１の通液性を向上させることができる。

また、濾過中にフィルタ１に対して負荷する圧力を小さくすることによって、第１凸部３１及び第２凸部３２が弾性力によって流体の流れ方向と反対方向に戻る。このとき、第１凸部３１及び第２凸部３２は、流体の流れる力に逆らって移動するため、フィルタ１の近傍において乱流が生じる。この乱流により、フィルタ１の第１主面ＰＳ１上に捕捉された濾過対象物が第１主面ＰＳ１から離れる方向に剥離させることができる。これにより、濾過対象物による目詰まりを抑制することができる。

また、第１凸部３１及び第２凸部３２が流体の流れる方向に弾性変形している間、流体が隣り合う貫通孔１１Ａ，１１Ｂ及びギャップ３３によって開口面積を大きくなるため、流体が隣り合う貫通孔１１Ａ，１１Ｂ及びギャップ３３に流入しやすくなる。このため、流体により生じる圧力が隣り合う貫通孔１１Ａ，１１Ｂ及びギャップ３３付近に集中しやすくなる。これにより、フィルタ１にかかる圧力を隣り合う貫通孔１１Ａ，１１Ｂ及びギャップ３３から逃がし、フィルタ１の破損を抑制することができる。

フィルタ基体部１２は、複数の第１基体部１２Ａと、複数の第２基体部（１２Ｂ）と、を含む。複数の第１基体部１２Ａは、第１方向に延び、且つ互いに平行に配置される。複数の第２基体部１２Ｂは、第１方向と交差する第２方向に延び、且つ互いに平行に配置される。複数の貫通孔１１は、複数の第１基体部１２Ａおよび複数の第２基体部１２Ｂによって画定される。第１凸部３１及び第２凸部３２は、複数の第１基体部１２Ａの一部を構成する。このような構成により、フィルタ１の機械的強度を向上させると共に、利便性を向上させることができる。

第１凸部３１及び第２凸部３２は、隣り合う２つの貫通孔１１Ａ，１１Ｂとの間で、第１方向に沿って延びる。第１凸部３１の端部３１ａは、第２凸部３２の端部３２ａと対向する。このような構成により、第１凸部３１及び第２凸部３２の弾性変形によるギャップ３３の大きさの調整が容易となる。その結果、フィルタ１の利便性を更に向上させることができる。

複数の第１基体部１２Ａは、等間隔で配置される。複数の第２基体部１２Ｂは、等間隔で配置される。複数の第２基体部１２Ｂは、複数の第１基体部１２Ａと直交する。このような構成により、格子状のフィルタ基体部１２を形成することができ、フィルタ１の濾過効率を向上させることができる。

第１主面ＰＳ１側から見て、複数の貫通孔１１は、正方形状を有する。ギャップ３３の大きさは、ギャップ３３と連通する側の貫通孔１１Ａ、１１Ｂを画定する一辺ａの０．２５倍以下である。このような構成により、捕捉したい濾過対象物の大きさを容易に調整できる。例えば、第１凸部３１及び第２凸部３２が弾性変形していないとき、貫通孔１１Ａ，１１Ｂよりも大きい濾過対象物を通過させず、第１凸部３１及び第２凸部３２が弾性変形していないとき、貫通孔１１Ａ，１１Ｂよりも大きい濾過対象物を通過させることができる。

第１凸部３１の長さは、第２凸部３２の長さの０．８倍以上１．２倍以下である。このような構成により、第１凸部３１の弾性変形と第２凸部３２の弾性変形とが同じになりやすい。これにより、ギャップ３３の大きさの調整が容易となる。

なお、実施の形態１では、フィルタ１が枠部２０を備える例について説明したが、これに限定されない。例えば、フィルタ１は枠部２０を備えていなくてもよい。

実施の形態１では、第１凸部３１の長さと第２凸部３２の長さとが略等しい例について説明したが、これに限定されない。例えば、第１凸部３１の長さと第２凸部３２の長さとが異なっていてもよい。

実施の形態１では、第１凸部３１と第２凸部３２とが第１基体部１２Ａの一部を構成する例について説明したが、これに限定されない。例えば、第１凸部３１と第２凸部３２とが第２基体部１２Ｂの一部を構成していてもよい。

以下、変形例について説明する。

［変形例１］
図６は、変形例１のフィルタ部１０Ａの一部の拡大模式図である。図６に示すように、変形例１の弾性変形部３０Ａにおいて、第１凸部３１Ａの長さと第２凸部３２Ａの長さが異なっていてもよい。変形例１では、第１凸部３１Ａの長さは、第２凸部３２Ａの長さよりも大きい。このような構成により、第１凸部３１Ａは、第２凸部３２Ａよりも弾性変形しやすい。

図７Ａ～図７Ｃは、変形例１の弾性変形部３０Ａの動作を説明するための概略模式図である。図７Ａ～図７Ｃにおいて、符号「Ｆ１１」，「Ｆ１２」，「Ｆ１３」は、それぞれ、フィルタ１に負荷される第１圧力、第２圧力及び第３圧力を示す。なお、圧力の大きさの関係は、「Ｆ１１＜Ｆ１２＜Ｆ１３」である。

図７Ａに示すように、第１圧力Ｆ１１が負荷されている状態では、第１凸部３１Ａ及び第２凸部３２Ａが弾性変形しない。このため、ギャップ３３Ａの大きさは、最小である第１サイズＬ１１となる。

図７Ｂに示すように、第２圧力Ｆ１２が負荷されている状態では、第１凸部３１Ａは弾性変形する一方、第２凸部３２Ａは弾性変形しない。このため、ギャップ３３Ａの大きさは、第１サイズＬ１１より大きい第２サイズＬ１２となる。

図７Ｃに示すように、第３圧力Ｆ１３が負荷されている状態では、第１凸部３１Ａ及び第２凸部３２Ａは弾性変形する。このため、ギャップ３３Ａの大きさは、第２サイズＬ１２より大きい第３サイズＬ１３となる。

このように、第１凸部３１Ａの長さが第２凸部３２の長さよりも大きい場合も、ギャップ３３の大きさを調整することができる。これにより、変形例１においても、実施の形態１で述べた効果と同様の効果を奏することができる。

また、第１凸部３１の長さが長くなるため、弾性変形した後、元の形状に戻る際に、流体の流れに逆らう力も大きくなりやすい。このため、乱流を発生しやすくなり、フィルタ１の第１主面ＰＳ１上に捕捉された濾過対象物をフィルタ１から剥離しやすくなる。

［変形例２］
図８は、変形例２のフィルタ部１０Ｂの一部の拡大模式図である。図８に示すように、変形例２のフィルタ部１０Ｂにおいて、フィルタ基体部１２は、弾性変形部３４をさらに含む。弾性変形部３４は、隣り合う２つの貫通孔１１Ａ，１１Ｃとの間に設けられている。

弾性変形部３４は、弾性変形可能な第３凸部３５及び第４凸部３６を含む。変形例２にておいて、第３凸部３５及び第４凸部３６は、実施の形態１で述べた第１凸部３１及び第２凸部３２と同様である。

具体的には、第３凸部３５及び第４凸部３６は、第１凸部３１及び第２凸部３２によって画定される貫通孔１１Ａと隣り合う貫通孔１１Ｃとの間に設けられている。第３凸部３５及び第４凸部３６は、複数の第２基体部１２Ｂの一部を構成する。

第３凸部３５及び第４凸部３６は、隣り合う２つの第１基体部１２Ａから第２方向（Ｙ方向）に沿って突出している。また、第３凸部３５の端部３５ａは、第４凸部３６の端部３６ａと対向する。第３凸部３５の端部３５ａとは、第３凸部３５の自由端を意味する。第４凸部３６の端部３６ａとは、第４凸部３６の自由端を意味する。

第３凸部３５と第４凸部３６との間には、隣り合う２つの貫通孔１１Ａ，１１Ｃとを連通するギャップ３７が設けられている。具体的には、第３凸部３５の端部３５ａと第４凸部３６の端部３６ａとの間に、ギャップ３７が形成されている。

このような構成により、弾性変形部３４においても、弾性変形部３０と同様の効果を奏することができ、変形例２においても実施の形態１で述べた効果と同様の効果を奏することができる。

また、変形例２では、弾性変形部３０と弾性変形部３４とを第１貫通孔１１Ａの付近に設けている。このため、第１貫通孔１１Ａを画定するフィルタ基体部１２の部分３８が、流体が流れる際に圧力を受けて弾性変形する。これにより、開口面積をより大きくすることができる。また、部分３８は振動しやすいため、フィルタ１に捕捉された濾過対象物をフィルタ１から剥離しやすくなり、目詰まりを抑制することができる。

［変形例３］
図９は、変形例３のフィルタ部１０Ｃの一部の拡大模式図である。図９に示すように、変形例３では、複数の貫通孔１４が第１主面ＰＳ１側から見て直径ｄの円形状を有する。

弾性変形部３０Ｃは、隣り合う２つの貫通孔１４Ａ，１４Ｂとの間に設けられている。第１凸部３１Ｃ及び第２凸部３２Ｃは、貫通孔１４Ａ，１４Ｂの形状に沿って第１方向（Ｘ方向）に突出している。第１凸部３１Ｃと第２凸部３２Ｃとの間には、ギャップ３３Ｃが設けられている。例えば、ギャップ３３Ｃの大きさは、ギャップ３３Ｃと連通する貫通孔１４Ａ、１４Ｂの直径の０．２５倍以下である。

変形例３においても、実施の形態１で述べた効果と同様の効果を奏することができる。

なお、本明細書において、「第１」、「第２」などの用語は、説明のためだけに用いられるものであり、相対的な重要性または技術的特徴の順位を明示または暗示するものとして理解されるべきではない。「第１」と「第２」と限定されている特徴は、１つまたはさらに多くの当該特徴を含むことを明示または暗示するものである。

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、添付した特許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。

本発明のフィルタは、流体中の濾過対象物を濾過する用途に有用である。

１フィルタ
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃフィルタ部
１１貫通孔
１１Ａ第１貫通孔
１１Ｂ第２貫通孔
１１Ｃ第３貫通孔
１２フィルタ基体部
１２Ａ第１基体部
１２Ｂ第２基体部
１３支持部
１３Ａ第１支持部
１３Ｂ第２支持部
１４貫通孔
１４Ａ第１貫通孔
１４Ｂ第２貫通孔
２０枠部
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ弾性変形部
３１，３１Ａ，３１Ｃ第１凸部
３１ａ端部
３２，３２Ａ，３２Ｃ第２凸部
３２ａ端部
３３，３３Ａ，３３Ｃギャップ
３４弾性変形部
３５第３凸部
３５ａ端部
３６第４凸部
３６ａ端部
３７ギャップ
３８部分

Claims

第１主面と前記第１主面と反対側の第２主面とを有し、前記第１主面と前記第２主面とを連通する複数の貫通孔が設けられたフィルタ基体部を備え、
前記フィルタ基体部は、隣り合う２つの貫通孔との間に設けられた弾性変形可能な第１凸部及び第２凸部を含み、
前記第１凸部と前記第２凸部との間には、前記隣り合う２つの貫通孔とを連通するギャップが設けられている、
フィルタ。
前記フィルタ基体部は、
第１方向に延び、且つ互いに平行に配置される複数の第１基体部と、
前記第１方向と交差する第２方向に延び、且つ互いに平行に配置される複数の第２基体部と、
を含み、
前記複数の貫通孔は、前記複数の第１基体部および前記複数の第２基体部によって画定され、
前記第１凸部及び前記第２凸部は、前記複数の第１基体部の一部を構成する、
請求項１に記載のフィルタ。
前記第１凸部及び前記第２凸部は、前記隣り合う２つの貫通孔との間で、前記第１方向に沿って延び、
前記第１凸部の端部は、前記第２凸部の端部と対向する、
請求項２に記載のフィルタ。
前記フィルタ基体部は、隣り合う２つの貫通孔との間に設けられた第３凸部及び第４凸部を含み、
前記第３凸部と前記第４凸部との間には、前記隣り合う２つの貫通孔とを連通するギャップが設けられており、
前記第３凸部及び前記第４凸部は、前記複数の第２基体部の一部を構成する、
請求項２又は３に記載のフィルタ。
前記第３凸部及び前記第４凸部は、前記第１凸部及び前記第２凸部によって画定される貫通孔と隣り合う貫通孔との間に設けられている、
請求項４に記載のフィルタ。
前記複数の第１基体部は、等間隔で配置され、
前記複数の第２基体部は、等間隔で配置され、
前記複数の第２基体部は、前記複数の第１基体部と直交する、
請求項２又は３に記載のフィルタ。
前記第１主面側から見て、前記複数の貫通孔は、正方形状を有し、
前記ギャップの大きさは、前記ギャップと連通する側の貫通孔を画定する一辺の０．２５倍以下である、
請求項１～３のいずれか一項に記載のフィルタ。
前記第１主面側から見て、前記複数の貫通孔は、円形状を有し、
前記ギャップの大きさは、前記ギャップと連通する貫通孔の直径の０．２５倍以下である、
請求項１～３のいずれか一項に記載のフィルタ。
前記第１凸部の長さは、前記第２凸部の長さの０．８倍以上１．２倍以下である、
請求項１～３のいずれか一項に記載のフィルタ。
前記第１凸部の長さは、前記第２凸部の長さよりも大きい、
請求項１～３のいずれか一項に記載のフィルタ。