JP7400963B2 - フィルタ - Google Patents

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Description

本発明は、フィルタに関する。
特許文献１には、粒子を捕捉する窪みと窪みに形成された孔とを有するメッシュと、メッシュの外周を固定する外枠と、を備えるメッシュ部材が開示されている。特許文献１のメッシュ部材は、窪みと窪みに連なる孔とに跨って埋設される帯状の支持枠を外枠の対向する枠辺に跨って設けている。
特開２０１９－１８１３５２号公報
しかしながら、特許文献１のメッシュ部材では、強度の向上といった点で、未だ改善の余地がある。
本発明は、強度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形成されたフィルタ基体部と、
前記複数の貫通孔に位置する複数の突出部を有し、前記フィルタ基体部の前記第２主面に配置される支持部と、
を備え、
前記フィルタ基体部は、前記第２主面から前記第１主面に向かって延び、前記複数の貫通孔を画定する内壁を有し、
前記複数の突出部は、前記フィルタ基体部の前記内壁に接触する外壁を有し、
前記複数の突出部が位置する複数の貫通孔において、前記フィルタ基体部の前記第１主面側の第１開口は、前記フィルタ基体部の前記第２主面側の第２開口より大きく、
前記フィルタ基体部と前記支持部との間には、隙間が形成されている。
本発明によれば、強度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斜視図である。 図３のフィルタ部をＹ方向に切断した拡大断面図である。 支持部の一例の拡大断面図である。 フィルタ部において支持部が配置された部分の拡大断面図である。 図６のフィルタ部のＺ１部分を拡大した拡大図である。 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概略図である。 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概略図である。 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概略図である。 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概略図である。 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概略図である。 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概略図である。 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概略図である。 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概略図である。 本発明に係る実施の形態１のフィルタを備えるフィルタデバイスの一例を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態１のフィルタの変形の一例を説明する概略図である。 本発明に係る実施の形態１のフィルタの変形の一例を説明する概略図である。 本発明に係る実施の形態１のフィルタの断面を示す写真である。 本発明に係る実施の形態１のフィルタの断面を示す写真である。 本発明に係る実施の形態１のフィルタの第１主面から撮影した写真である。 本発明に係る実施の形態１の変形例のフィルタの拡大断面図である。 本発明に係る実施の形態１の変形例のフィルタの拡大断面図である。 本発明に係る実施の形態１の変形例のフィルタの拡大断面図である。 本発明に係る実施の形態１の変形例のフィルタの拡大断面図である。 本発明に係る実施の形態１の変形例のフィルタの拡大断面図である。 本発明に係る実施の形態１の変形例のフィルタの変形の一例を説明する概略図である。 本発明に係る実施の形態１の変形例のフィルタの変形の一例を説明する概略図である。
（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、複数の貫通孔が形成されたフィルタ部に支持部を設けることによって、強度を向上させるフィルタが知られている。
しかしながら、このようなフィルタにおいては、強度を向上させるという点で未だ改善の余地がある。例えば、フィルタにおいて支持部が設けられた部分で、曲げに対する強度の向上が困難になる。
例えば、濾過対象物を含む液体を濾過する場合、フィルタが厚み方向に撓むことによって、フィルタにかかる応力を逃がしている。即ち、フィルタに外部からの力が加わると、フィルタが変形し、フィルタにかかる応力を緩和している。しかしながら、フィルタにおいて支持部が設けられている部分は、外部からの力が加わったときに変形しにくい。このため、支持部が設けられている部分において、フィルタにかかる応力を緩和することが困難である。
そこで、本発明者らは、上記課題を解決すべく、複数の貫通孔が形成されたフィルタ基体部と支持部との間に隙間を設けたフィルタを見出し、本発明に至った。これにより、外部から力が加わったときに、隙間においてフィルタが変形し、フィルタにかかる応力を緩和することができる。
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形成されたフィルタ基体部と、
前記複数の貫通孔に位置する複数の突出部を有し、前記フィルタ基体部の前記第２主面に配置される支持部と、
を備え、
前記フィルタ基体部は、前記第２主面から前記第１主面に向かって延び、前記複数の貫通孔を画定する内壁を有し、
前記複数の突出部は、前記フィルタ基体部の前記内壁に接触する外壁を有し、
前記複数の突出部が位置する複数の貫通孔において、前記フィルタ基体部の前記第１主面側の第１開口は、前記フィルタ基体部の前記第２主面側の第２開口より大きく、
前記フィルタ基体部と前記支持部との間には、隙間が形成されている。
このような構成により、フィルタの強度を向上させることができる。
前記隙間は、前記フィルタ基体部の前記内壁と、前記複数の突出部の外壁との間に形成されていてもよい。
このような構成により、フィルタの強度を更に向上させることができる。
前記隙間は、少なくとも前記フィルタ基体部の前記第１主面に位置していてもよい。
このような構成により、フィルタの強度を更に向上させることができる。
前記内壁は、前記フィルタ基体部の前記第２主面から前記第１主面に向かって傾斜して延びるフラット面で形成されており、
前記外壁は、前記フィルタ基体部の前記第２主面から前記第１主面に向かって傾斜して延びるフラット面で形成されていてもよい。
このような構成により、フィルタの強度を更に向上させることができる。
前記複数の突出部のそれぞれは、前記第１主面に位置する突出面を有し、
前記フィルタ基体部を前記第１主面から見たとき、前記突出面の外形寸法は、前記第１開口の寸法の０．５倍以上１．０倍未満であってもよい。
このような構成により、フィルタの強度を更に向上させることができる。
前記支持部は、第１方向に延びる複数の第１支持部材と、前記第１方向と交差する第２方向に延びる複数の第２支持部材と、を有していてもよい。
このような構成により、フィルタの強度を更に向上させることができる。
前記フィルタ基体部の熱膨張係数と前記支持部の熱膨張係数は、略等しくてもよい。
このような構成により、温度変化によるフィルタの破損を抑制することができ、フィルタの強度を更に向上させることができる。
前記フィルタ基体部及び前記支持部は、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してもよい。
このような構成により、フィルタの強度を更に向上させることができる。
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、細胞懸濁液が挙げられる。
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が形成さ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の一部の拡大斜視図である。図３は、複数の貫通孔１１が形成されているフィルタ基体部１２の一部を拡大して示している。図４は、図３のフィルタ部１０をＹ方向に切断した拡大断面図である。
図３及び図４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。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、配列方向は限定されない。
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、フィルタ部１０において、等間隔で配置され、且つ第１方向に延びる複数の第１基体部材１２ａａと、等間隔で配置され、且つ第１方向と交差する方向に延びる複数の第２基体部材１２ｂａと、を有する。
複数の第１基体部材１２ａａ及び複数の第２基体部材１２ｂａは、板状の部材で形成されている。複数の第１基体部材１２ａａと複数の第２基体部材１２ｂａ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基体部材１２ａａが延びる第１方向はＸ方向であり、複数の第２基体部材１２ｂａ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。
実施の形態１では、複数の第１基体部材１２ａａ及び複数の第２基体部材１２ｂａは、一体で形成されている。
フィルタ基体部１２は、第２主面ＰＳ２から第１主面ＰＳ１に向かって延び、複数の貫通孔１１を画定する内壁１２ａを有する。実施の形態１では、内壁１２ａは、フィルタ基体部１２の第２主面ＰＳ２から第１主面ＰＳ１に向かって傾斜して延びるフラット面で形成されている。これにより、図４に示すように、フィルタ基体部１２は、台形の断面形状を有している。即ち、フィルタ基体部１２は、テーパ形状を有している。これにより、フィルタ部１０をＹ方向に切断した断面において、貫通孔１１は台形形状を有する。
フィルタ部１０におけるフィルタ基体部１２の厚みＴ１は、０．５μｍ以上２０μｍ以下である。機械強度を備えた上で、フィルタ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Ｔ１は、１．０μｍ以上３μｍ以下である。フィルタ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。
フィルタ部１０の第１主面ＰＳ１側には、貫通孔１１の第１開口１１ａが形成されている。また、フィルタ部１０の第２主面ＰＳ２側には、貫通孔１１の第２開口１１ｂが形成されている。実施の形態１では、第１開口１１ａ及び第２開口１１ｂは、第１主面ＰＳ１側から見て正方形状を有している。
フィルタ基体部１２を第１主面ＰＳ１から見たとき、第１開口１１ａは、第２開口１１ｂより大きい。言い換えると、第１開口１１ａの寸法Ｃ１は、第２開口１１ｂの寸法Ｃ２より大きい。第１開口１１ａの寸法Ｃ１及び第２開口１１ｂの寸法Ｃ２は、開口の形状を決定する寸法である。実施の形態１では、寸法Ｃ１，Ｃ２は、正方形状の一辺であってもよい。あるいは、例えば、第１開口１１ａ及び第２開口１１ｂの形状が円形状である場合、寸法Ｃ１，Ｃ２は、直径であってもよい。
例えば、第１開口１１ａの寸法Ｃ１は、０．５μｍ以上４００μ以下である。好ましくは、第１開口１１ａの寸法Ｃ１は、１μｍ以上３０μｍ以下である。
例えば、第２開口１１ｂの寸法Ｃ２は、０．５μｍ以上３８０μｍ以下である。好ましくは、第２開口１１ｂの寸法Ｃ２は、０．８μｍ以上２９μｍ以下である。
フィルタ基体部１２を第１主面ＰＳ１から見たとき、第１開口１１ａの開口面積は、第２開口１１ｂの開口面積より大きい。第１開口１１ａの開口面積とは、フィルタ部１０の第１主面ＰＳ１側から見たときに第１開口１１ａで画定される面積である。第２開口１１ｂの開口面積とは、フィルタ部１０の第２主面ＰＳ２側からみたときに第２開口１１ｂで画定される面積である。
なお、第１開口１１ａ及び第２開口１１ｂの形状は、正方形状に限定されない。例えば、第１開口１１ａ及び第２開口１１ｂの形状は、円形形状、楕円形状、矩形形状、多角形状などであってもよい。
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で捕捉後に高効率で回収できるためである。
図２に戻って、フィルタ部１０の第２主面ＰＳ２には、支持部１３が配置されている。言い換えると、支持部１３は、フィルタ基体部１２の第２主面ＰＳ２に配置されている。
支持部１３は、格子状に形成されている。具体的には、支持部１３は、第１方向に延びる複数の第１支持部材１３ａと、第１方向と交差する第２方向に延びる複数の第２支持部材１３ｂと、を有する。実施の形態１では、第１方向はＸ方向であり、第２方向はＹ方向である。即ち、複数の第１支持部材１３ａと複数の第２支持部材１３ｂとは、直交する。
複数の第１支持部材１３ａ及び複数の第２支持部材１３ｂは、板状の部材で形成されている。複数の第１支持部材１３ａ及び複数の第２支持部材１３ｂは、一体で形成されている。
複数の第１支持部材１３ａ及び複数の第２支持部材１３ｂは、等間隔で配置されている。例えば、複数の第１支持部材１３ａ及び複数の第２支持部材１３ｂの間隔Ａ１は、２００μｍ以上５００μｍ以下である。好ましくは、間隔Ａ１は２５０μｍ以上３５０μｍ以下である。支持部１３によって塞がれる貫通孔１１の数を低減し、且つ、機械強度が得られる。
フィルタ部１０を第２主面ＰＳ２側から見て、複数の第１支持部材１３ａ及び複数の第２支持部材１３ｂの幅Ｂ１は、フィルタ基体部１２の複数の第１板状部材及び複数の第２板状部材の幅より大きい。例えば、複数の第１支持部材１３ａ及び複数の第２支持部材１３ｂの幅Ｂ１は、５μｍ以上４０μｍである。好ましくは、幅Ｂ１は１０μｍ以上２５μｍである。支持部１３によって塞がれる貫通孔１１の数を低減し、且つ、機械強度が得られる。
図５は、支持部１３の一例の拡大断面図である。図５に示すように、支持部１３は、複数の突出部１４を有する。
具体的には、支持部１３は、第３主面とＰＳ３と、第３主面ＰＳ３と反対側の第４主面ＰＳ４とを有する板状の部材である。支持部１３の第３主面ＰＳ３は、フィルタ基体部１２の第２主面ＰＳ２と接触する。
複数の突出部１４は、支持部１３の第３主面ＰＳ３において、第４主面ＰＳ４から第３主面ＰＳ３に向かう方向に突出している。複数の突出部１４は、それぞれ、突出面１４ａａと、突出面１４ａａと支持部１３の第３主面ＰＳ３とを接続する外壁１４ａと、を有する凸状に形成されている。実施の形態１では、複数の突出部１４は、それぞれ、四角錐台形状を有している。
突出面１４ａａは、支持部１３の第３主面ＰＳ３から突出した面であり、フラットに形成されている。
突出部１４の高さＴ２は、貫通孔１１の深さと等しい。突出部１４の高さＴ２とは、支持部１３の第３主面ＰＳ３から突出面１４ａａまでの距離である。例えば、突出部１４の高さＴ２は、０．５μｍ以上２０μｍ以下である。好ましくは、突出部１４の高さＴ２は、１．０μｍ以上３μｍ以下である。
なお、支持部１３の厚みＴ３は、例えば、５μｍ以上４０μｍ以下である。好ましくは、支持部１３の厚みＴ３は、１０μｍ以上２５μｍ以下である。
外壁１４ａは、フィルタ基体部１２の内壁１２ａに接触する。外壁１４ａは、突出部１４の突出方向に向かって傾斜して延びる。突出部１４の突出方向とは、支持部１３の第４主面ＰＳ４から第３主面ＰＳ３に向かう方向である。外壁１４ａは、突出方向に向かうにつれて突出部１４の外形が大きくなるように傾斜している。実施の形態１では、外壁１４ａは、フラット面で形成されている。即ち、突出部１４は、逆テーパ形状を有する。
突出部１４の外形は、突出部１４の突出方向に向かうにつれて大きくなっている。具体的には、突出部１４の突出面１４ａａの外形寸法Ｄ１は、第３主面ＰＳ３に位置する突出部１４の外形寸法Ｄ２よりも大きい。外形寸法Ｄ１，Ｄ２は、突出部１４の形状を決定する寸法である。実施の形態１では、外形寸法Ｄ１，Ｄ２は、正方形状の一辺であってもよい。あるいは、突出部１４が円錐台形状を有している場合、外形寸法Ｄ１，Ｄ２は、直径であってもよい。
フィルタ基体部１２を第１主面ＰＳ１から見たとき、突出部１４の突出面１４ａａの外形寸法Ｄ１は、第１開口１１ａの寸法Ｃ１より小さい。例えば、外形寸法Ｄ１は、第１開口１１ａの寸法Ｃ１の０．５倍以上１．０倍未満である。
フィルタ基体部１２を第１主面ＰＳ１から見たとき、突出部１４の突出面１４ａａの面積は、第１開口１１ａの開口面積より小さい。
フィルタ基体部１２を第１主面ＰＳ１から見たとき、支持部１３の第３主面ＰＳ３に位置する突出部１４の外形寸法Ｄ２は、第２開口１１ｂの寸法Ｃ２と略等しい。外形寸法Ｄ２が第２開口１１ｂの寸法Ｃ２と略等しいとは、外形寸法Ｄ２が寸法Ｃ２の０．９倍以上１．０倍以下であることを意味する。
フィルタ基体部１２を第１主面ＰＳ１から見たとき、支持部１３の第３主面ＰＳ３に位置する突出部１４のＹ方向に切断した断面積は、第２開口１１ｂの開口面積と略等しい。
複数の突出部１４は、複数の貫通孔１１の位置と対応して設けられている。具体的には、複数の突出部１４は、支持部１３の第３主面ＰＳ３上に周期的に配置されている。例えば、複数の突出部１４は、支持部１３の第３主面ＰＳ３においてマトリクス状に等間隔で設けられている。即ち、複数の突出部１４は、Ｘ方向とＹ方向に沿って設けられている。
図６は、フィルタ部１０において支持部１３が配置された部分の拡大断面図である。図７は、図６のフィルタ部１０のＺ１部分を拡大した拡大図である。図６及び図７に示すように、支持部１３は、フィルタ基体部１２の第２主面ＰＳ２に配置されている。支持部１３の複数の突出部１４は、複数の貫通孔１１に位置している。突出部１４の突出面１４ａａは、フィルタ基体部１２の第１主面ＰＳ１と同じ高さに位置している。
フィルタ基体部１２の内壁１２ａと複数の突出部１４の外壁１４ａとは、接触している。即ち、複数の突出部１４は、貫通孔１１内において、フィルタ基体部１２の内壁１２ａと接触している。また、支持部１３の第３主面Ｐ３とフィルタ基体部１２の第２主面ＰＳ２とが接触している。これにより、フィルタ基体部１２から突出部１４が外れることを抑制することができる。その結果、支持部１３がフィルタ基体部１２の第２主面ＰＳ２側に保持される。
図７に示すように、フィルタ基体部１２と支持部１３との間には、隙間２１が形成されている。実施の形態１では、フィルタ基体部１２の内壁１２ａと複数の突出部１４の外壁１４ａとの間に隙間２１が形成されている。隙間２１は、少なくともフィルタ基体部１２の第１主面ＰＳ１に位置している。具体的には、隙間２１は、フィルタ基体部１２の第１主面ＰＳ１側に開放されている。言い換えると、隙間２１は、フィルタ基体部１２の第１主面ＰＳ１の外側の空間と連通している。例えば、第１主面ＰＳ１側から見た隙間２１の大きさ（Ｙ方向の長さ）は、０．０５μｍ以上３．０μｍ以下である。
実施の形態１では、フィルタ基体部１２を第１主面ＰＳ１側から見たとき、突出面１４ａａの外形寸法Ｄ１が、貫通孔１１の第１開口１１ａの寸法Ｃ１より小さく形成されている。これにより、突出部１４の外壁１４ａとフィルタ基体部１２の内壁１２ａとの間に隙間２１が形成される。
フィルタ基体部１２と支持部１３との間に隙間２１を形成することによって、例えば、フィルタ１が曲げられたときに、フィルタ１が隙間２１内で変形することができる。このように、隙間２１によってフィルタ１が変形するスペースを確保することができる。
フィルタ基体部１２を形成する材料の熱膨張係数と支持部１３を形成する材料の熱膨張係数は、略等しいことが好ましい。ここで、「略等しい」とは、１５％以内の誤差を含む。
例えば、フィルタ基体部１２及び支持部１３は、Ｎｉ又はＰｄＮｉ（Ｐｄ比：５０％～９５％）の材料で形成されていてもよい。例えば、フィルタ基体部１２がＮｉで形成されており、支持部１３がＰｄＮｉで形成されていてもよい。なお、フィルタ基体部１２と支持部１３との材料の組み合わせは、これに限定されない。
［フィルタの製造方法］
フィルタ１の製造方法の一例について、図８Ａ～８Ｈを用いて説明する。図８Ａ～８Ｈ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概略図である。
図８Ａに示すように、基板３０上にＣｕ膜３１を形成する。例えば、Ｃｕ膜３１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３１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３０とＣｕ膜３１との接着性を向上させるために、基板３０とＣｕ膜３１との間にＴｉ膜を形成してもよい。例えば、Ｃｕ膜３１の厚さは５００ｎｍであり、Ｔｉ膜の厚さは厚さ５０ｎｍである。
図８Ｂに示すように、Ｃｕ膜３１上にレジストを塗布し、乾燥させることでレジスト膜３２を形成する。例えば、Ｃｕ膜３１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。なお、スピンコーターの条件は、例えば、１１４０ｒｐｍ、２０ｓｅｃである。次に、ホットプレートを用いてレジストを加熱乾燥して、厚さ１．９５μｍのレジスト膜３２を形成する。なお、ホットプレートのベーク条件（加熱温度－加熱時間）は、例えば、９０℃－６０ｓｅｃ、６０℃－６０ｓｅｃ、２３℃－６０ｓｅｃである。
図８Ｃに示すように、レジスト膜３２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３２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。露光条件において、フォーカスを適正値よりプラス側に設定することによって、レジスト膜３２の断面形状が台形形状となる。例えば、露光条件としては、ドーズ量：２８００ｍＪ／ｃｍ２、フォーカス：－０．２μｍである。
現像はパドル現像装置を使用して行われる。現像液はＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）を使用する。現像の条件としては、例えば、ＴＭＡＨ２．３８％、パドル現像：４３秒×２回である。
露光および現像処理した後、水洗及び乾燥処理を行う。
図８Ｄ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３２を除去した部分にめっき膜３３を形成する。電解めっきの条件は、例えば、電流密度は２．０Ａ／ｄｍ２、電気量は４．０ＡＭ、めっき液のｐＨは７．５、めっき厚みは１．６μｍである。
図８Ｅ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３２を剥離する。その後、めっき膜３３をＩＰＡ（Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）洗浄及び水洗処理し、乾燥させる。これにより、複数の貫通孔１１が形成されたフィルタ基体部１２を形成する。
図８Ｆに示すように、支持部１３に相当する箇所を除いて、フィルタ基体部１２にレジスト膜３４を形成する。例えば、フィルタ基体部１２にレジストを塗布し、乾燥させることでレジスト膜３４を形成する。レジスト膜３４を露光および現像処理し、支持部１３に相当する箇所のレジスト膜３４を除去する。
図８Ｇ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、支持部１３に相当する箇所、即ち、レジスト膜３４が形成されていない部分にめっき膜３５を形成する。電解めっきの条件は、例えば、電流密度は１．０Ａ／ｄｍ２、電気量は２０ＡＭ、めっき液のｐＨは７．５、めっき厚みは１８μｍである。この電解めっきの条件によって、フィルタ基体部１２と支持部１３との間に隙間２１を形成することができる。
図８Ｈに示すように、レジスト膜３４を剥離し、Ｃｕ膜３１をエッチング除去する。
このようにして、フィルタ１を作製することができる。
［動作］
フィルタ１の動作の一例について図９、図１０Ａ及び図１０Ｂを用いて説明する。図９は、本発明に係る実施の形態１のフィルタ１を備えるフィルタデバイス５０の一例を示す概略図である。図１０Ａ及び図１０Ｂは、本発明に係る実施の形態１のフィルタ１の変形の一例を説明する概略図である。なお、図９は、変形後のフィルタ１を示す。図１０Ａは変形前のフィルタ１の拡大図を示し、図１０Ｂは変形後のフィルタ１の拡大図を示す。
図９に示すように、フィルタデバイス５０は、フィルタ１と、フィルタ１を保持するハウジング５１と、を備える。フィルタ１は、ハウジング５１の内部に取り付けられている。ハウジング５１は、筒状に形成されており、フィルタ１の枠部２０を挟持している。
フィルタデバイス５０においては、ハウジング５１の内部を、濾過対象物を含む液体が流れる。これにより、濾過対象物を含む流体がフィルタ１を通過することによって、濾過が行われる。このとき、フィルタ１は、流体によって、流体が流れる方向に力が加わり、凹状に撓む。
図１０Ａに示すように、変形前のフィルタ１においては、フィルタ基体部１２と支持部１３との間に隙間２１が形成されている。具体的には、フィルタ基体部１２の内壁１２ａと突出部１４の外壁１４ａとの間に隙間２１が形成されている。
図１０Ｂに示すように、フィルタ１が撓んで変形する場合、フィルタ１は隙間２１内で変形する。具体的には、フィルタ１が第１主面ＰＳ１から第２主面ＰＳ２に向かう方向に撓んだ場合、支持部１３の突出部１４によってフィルタ基体部１２が圧縮されるように、フィルタ１が変形する。このとき、フィルタ基体部１２と突出部１４との間に隙間２１が形成されていると、隙間２１内でフィルタ１が変形し、フィルタ１にかかる応力を緩和することができる。これにより、フィルタ１の変形による破損を抑制することができる。
図１１及び図１２Ａは、本発明に係る実施の形態１のフィルタ１の断面を示す写真である。図１２Ｂは、本発明に係る実施の形態１のフィルタ１の第１主面ＰＳ１側から撮影したフィルタ１の写真である。図１１及び図１２Ａ－１２Ｂは、ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）日立ハイテク製ＳＵ－８０４０により撮影を行った写真である。なお、撮影は、フラットミリング処理後に行った。図１１及び図１２Ａ－１２Ｂに示すように、貫通孔１１に支持部１３の突出部１４が位置し、フィルタ基体部１２と突出部１４との間に隙間２１が形成されていることが観察できた。
［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、フィルタ基体部１２と、支持部１３と、を備える。フィルタ基体部１２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。フィルタ基体部１２には、第１主面ＰＳ１と第２主面ＰＳ２とを連通する複数の貫通孔１１が形成されている。支持部１３は、複数の貫通孔１１に位置する複数の突出部１４を有し、フィルタ基体部１２の第２主面ＰＳ２に配置される。フィルタ基体部１２は、第２主面ＰＳ２から第１主面ＰＳ１に向かって延び、複数の貫通孔１１を画定する内壁１２ａを有する。複数の突出部１４は、フィルタ基体部１２の内壁１２ａに接触する外壁１４ａを有する。複数の突出部１４が位置する複数の貫通孔１１において、フィルタ基体部１２の第１主面ＰＳ１側の第１開口１１ａは、フィルタ基体部１２の第２主面ＰＳ２側の第２開口１１ｂより大きい。フィルタ基体部１２と支持部１３との間には、隙間２１が形成されている。
このような構成により、フィルタ１の強度を向上させることができる。例えば、フィルタ１に外部からの力が加わっときに、フィルタ１が隙間２１内部に変形することができる。これにより、フィルタ１にかかる応力を緩和することができ、フィルタ１が破損することを抑制することができる。
隙間２１は、フィルタ基体部１２の内壁１２ａと、複数の突出部１４の外壁１４ａとの間に形成されている。このような構成により、フィルタ１がフィルタ基体部１２を圧縮する方向に変形するときのスペースを隙間２１によって確保することができる。これにより、フィルタ１にかかる応力を緩和することができ、フィルタ１が破損することを抑制することができる。
隙間２１は、フィルタ基体部１２の第１主面ＰＳ１側に開放されている。このような構成により、フィルタ１が第１主面ＰＳ１から第２主面ＰＳ２に向かう方向に凹状に撓んだとき、隙間２１によって変形するスペースを確保しやすい。このため、フィルタ１にかかる応力を緩和することができ、フィルタ１が破損することを更に抑制することができる。
内壁１２ａは、フィルタ基体部１２の第２主面ＰＳ２から第１主面ＰＳ１に向かって傾斜して延びるフラット面で形成されている。外壁１４ａは、フィルタ基体部１２の第２主面ＰＳ２から第１主面ＰＳ１に向かって傾斜して延びるフラット面で形成されている。このような構成により、支持部１３がフィルタ基体部１２に容易に保持され、且つ支持部１３がフィルタ基体部１２から外れにくくなる。
複数の突出部１４のそれぞれは、第１主面ＰＳ１に位置する突出面１４ａａを有する。フィルタ基体部１２を第１主面ＰＳ１側から見たとき、突出面１４ａａの外形寸法Ｄ１は、第１開口１１ａの寸法Ｃ１の０．５倍以上１．０倍未満である。このような構成により、フィルタ基体部１２と支持部１３との間に隙間２１を形成することができる。また、隙間２１は、フィルタ１の変形時にフィルタ１が変形可能なスペースを提供することができる。また、隙間２１は、フィルタ１が変形していないとき、支持部１３がフィルタ基体部１２から外れにくい大きさとなる。
支持部１３とは、第１方向（Ｘ方向）に延びる複数の第１支持部材１３ａと、第１方向と交差する第２方向（Ｙ方向）に延びる複数の第２支持部材１３ｂと、を有する。このような構成により、フィルタ１の強度を更に向上させることができる。
フィルタ基体部１２の熱膨張係数と支持部１３の熱膨張係数は、略等しい。このような構成により、温度変化によってフィルタ１が変形すること、及び／又は破損することを抑制することができる。
フィルタ基体部１２及び支持部１３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。このような構成により、フィルタ１の強度を更に向上させることができる。
なお、実施の形態１では、フィルタ１をＹ方向に切断したときの複数の貫通孔１１の断面形状が台形形状である例について説明したが、これに限定されない。言い換えると、フィルタ基体部１２の断面形状が台形形状（テーパ形状）である例について説明したが、これに限定されない。貫通孔１１において、第１主面ＰＳ１側の第１開口１１ａが第２主面ＰＳ２側の第２開口１１ｂより大きければよい。
実施の形態１では、フィルタ基体部１２の内壁１２ａがフラット面である例について説明したが、これに限定されない。また、支持部１３の突出部１４の外壁１４ａがフラット面である例について説明したが、これに限定されない。
図１３Ａ－１３Ｃは、本発明に係る実施の形態１の変形例のフィルタの拡大断面図である。図１３Ａに示すように、フィルタ基体部１２Ｂの内壁１２ｂは湾曲して形成されていてもよい。例えば、内壁１２ｂは、Ｕ字状に湾曲していてもよい。支持部１３Ｂの突出部１４Ｂの外壁１４ｂは、内壁１２ｂの形状に沿って湾曲して形成されていてもよい。例えば、外壁１４ｂは、緩やかな凸状に湾曲していてもよい。貫通孔１１Ｂにおいて、第１主面ＰＳ１側の第１開口１１ａｂの寸法Ｃ１３は、第２主面ＰＳ２側の第２開口１１ｂｂの寸法Ｃ１２より大きい。フィルタ基体部１２Ｂの内壁１２ｂと突出部１４Ｂとの間には、隙間２１Ｂが形成されている。
図１３Ｂに示すように、フィルタ基体部１２Ｃの内壁１２ｃは湾曲して形成されていてもよい。例えば、内壁１２ｃは、第２主面ＰＳ２から第１主面ＰＳ１に向かって緩やかに貫通孔１１Ｃの開口面積が大きくなるように形成されていてもよい。支持部１３Ｃの突出部１４Ｃの外壁１４ｃは、内壁１２ｃの形状に沿って湾曲して形成されていてもよい。貫通孔１１Ｃにおいて、第１主面ＰＳ１側の第１開口１１ａｃの寸法Ｃ２１は、第２主面ＰＳ２側の第２開口１１ｂｃの寸法Ｃ２２より大きい。フィルタ基体部１２Ｃの内壁１２ｃと突出部１４Ｃとの間には、隙間２１Ｃが形成されている。
図１３Ｃに示すように、フィルタ基体部１２Ｄの内壁１２ｄは湾曲して形成されていてもよい。例えば、内壁１２ｄは、緩やかな凸状に形成されていてもよい。支持部１３Ｄの突出部１４Ｄの外壁１４ｄは、内壁１２ｄの形状に沿って湾曲して形成されていてもよい。例えば、外壁１４ｄは、Ｕ字状に湾曲していてもよい。貫通孔１１Ｄにおいて、第１主面ＰＳ１側の第１開口１１ａｄの寸法Ｃ３１は、第２主面ＰＳ２側の第２開口１１ｂｄの寸法Ｃ３２より大きい。フィルタ基体部１２Ｄの内壁１２ｄと突出部１４Ｄとの間には、隙間２１Ｄが形成されている。
図１３Ａ～１３Ｃに示すような構成においても、実施の形態１と同様に、フィルタ１の強度を向上させる効果を奏する。
実施の形態１では、すべての貫通孔１１において、第１開口１１ａの寸法Ｃ１が第２開口１１ｂの寸法Ｃ２より大きい例について説明したが、これに限定されない。フィルタ基体部１２において支持部１３が配置される部分において、第１開口１１ａの寸法Ｃ１が第２開口１１ｂの寸法Ｃ２より大きければよい。言い換えると、複数の突出部１４が位置する複数の貫通孔１１において、フィルタ基体部１２の第１主面ＰＳ１側の第１開口１１ａがフィルタ基体部１２の第２主面ＰＳ２側の第２開口１１ｂより大きければよい。複数の突出部１４が位置しない複数の貫通孔１１においては、第１開口１１ａと第２開口１１ｂとは同じ大きさであってもよい。例えば、複数の突出部１４が位置しない複数の貫通孔１１においては、第１主面ＰＳ１と第２主面ＰＳ２とに直交して延びる平坦な内壁１２ａによって貫通孔１１が形成されていてもよい。
実施の形態１では、支持部１３は板状の部材で形成される例について説明したが、これに限定されない。支持部１３はフィルタ基体部１２を第２主面ＰＳ２側から支持できる形状を有していればよい。
図１４Ａ及び図１４Ｂは、本発明に係る実施の形態１の変形例のフィルタの拡大断面図である。図１４Ａに示すように、支持部１３Ｅは、第４主面ＰＳ４に凹部１５を設けていてもよい。このような構成により、支持部１３Ｅによるフィルタ基体部１２の補強を実現しつつ、支持部１３Ｅを形成する材料を減らすことができる。このため、実施の形態１のフィルタ１に比べてコストを低減することができる。
図１４Ｂに示すように、支持部１３Ｆは、第４主面ＰＳ４に凸部１６を設けていてもよい。凸部１６は、半球状に突出した形状を有する。また、支持部１３Ｆの側壁には、切り欠け１７が設けられていてもよい。このような構成により、支持部１３Ｆによるフィルタ基体部１２の補強を実現しつつ、突出部１４によって塞がれる貫通孔１１の数を減らすことができる。
実施の形態１では、隙間２１がフィルタ基体部１２の内壁１２ａと突出部１４の外壁１４ａとの間に形成される例について説明したが、これに限定されない。隙間２１は、フィルタ基体部１２と支持部１３との間に形成されていればよい。例えば、隙間は、フィルタ基体部１２の第２主面ＰＳ２と支持部１３の第３主面ＰＳ３との間に形成されていてもよい。
図１５Ａ及び図１５Ｂは、本発明に係る実施の形態１の変形例のフィルタの変形の一例を説明する概略図である。図１５Ａは変形前のフィルタの拡大図を示し、図１５Ｂは変形後のフィルタの拡大図を示す。図１５Ａに示すように、変形前において、フィルタ基体部１２の第２主面ＰＳ２と支持部１３の第３主面ＰＳ３との間に隙間２２が形成されている。図１５Ｂに示すように、フィルタが撓んで変形する場合、フィルタは隙間２２内で変形する。具体的には、フィルタが第１主面ＰＳ１から第２主面ＰＳ２に向かう方向に撓んだ場合、支持部１３の突出部１４によってフィルタ基体部１２が圧縮されるように、フィルタ１が変形する。このとき、隙間２２内でフィルタが変形し、フィルタにかかる応力を緩和することができる。これにより、フィルタの変形による破損を抑制することができる。
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、強度を向上させることができるため、濾過対象物を含む流体の濾過用途に有用である。
１ フィルタ
１０ フィルタ部
１１，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ 貫通孔
１１ａ，１１ａｂ，１１ａｃ，１１ａｄ 第１開口
１１ｂ，１１ｂｂ，１１ｂｃ，１１ｂｄ 第２開口
１２，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ フィルタ基体部
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 内壁
１２ａａ 第１基体部材
１２ｂａ 第２基体部材
１３，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ，１３Ｆ 支持部
１３ａ 第１支持部材
１３ｂ 第２支持部材
１４，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ 突出部
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 外壁
１４ａａ 突出面
１５ 凹部
１６ 凸部
１７ 切り欠け
２０ 枠部
２１，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２２ 隙間
３０ 基板
３１ Ｃｕ膜
３２ レジスト膜
３３ めっき膜
３４ レジスト膜
３５ めっき膜
５０ フィルタデバイス
５１ ハウジング
ＰＳ１ 第１主面
ＰＳ２ 第２主面
ＰＳ３ 第３主面
ＰＳ４ 第４主面

Claims (8)

  1. 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形成されたフィルタ基体部と、
    前記複数の貫通孔に位置する複数の突出部を有し、前記フィルタ基体部の前記第２主面に配置される支持部と、
    を備え、
    前記フィルタ基体部は、前記第２主面から前記第１主面に向かって延び、前記複数の貫通孔を画定する内壁を有し、
    前記複数の突出部は、前記フィルタ基体部の前記内壁に接触する外壁を有し、
    前記複数の突出部が位置する複数の貫通孔において、前記フィルタ基体部の前記第１主面側の第１開口は、前記フィルタ基体部の前記第２主面側の第２開口より大きく、
    前記フィルタ基体部と前記支持部との間には、隙間が形成されている、
    フィルタ。
  2. 前記隙間は、前記フィルタ基体部の前記内壁と、前記複数の突出部の外壁との間に形成されている、
    請求項１に記載のフィルタ。
  3. 前記隙間は、少なくとも前記フィルタ基体部の前記第１主面に位置する、
    請求項２に記載のフィルタ。
  4. 前記内壁は、前記フィルタ基体部の前記第２主面から前記第１主面に向かって傾斜して延びるフラット面で形成されており、
    前記外壁は、前記フィルタ基体部の前記第２主面から前記第１主面に向かって傾斜して延びるフラット面で形成されている、
    請求項２又は３に記載のフィルタ。
  5. 前記複数の突出部のそれぞれは、前記第１主面に位置する突出面を有し、
    前記フィルタ基体部を前記第１主面から見たとき、前記突出面の外形寸法は、前記第１開口の寸法の０．５倍以上１．０倍未満である、
    請求項１～４のいずれか一項に記載のフィルタ。
  6. 前記支持部は、第１方向に延びる複数の第１支持部材と、前記第１方向と交差する第２方向に延びる複数の第２支持部材と、を有する、
    請求項１～５のいずれか一項に記載のフィルタ。
  7. 前記フィルタ基体部の熱膨張係数と前記支持部の熱膨張係数は、略等しい、
    請求項１～６のいずれか一項に記載のフィルタ。
  8. 前記フィルタ基体部及び前記支持部は、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、
    請求項１～７のいずれか一項に記載のフィルタ。
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