JPWO2005037413A1 - 多孔質膜カートリッジ - Google Patents

Abstract

多孔質膜の側部への液体の回り込みを防止した多孔質膜カートリッジ（１）を提供する。多孔質膜カートリッジ（１）は、先端部（１３）の開口（１１ａ）及び後端部の開口（１１ｂ）を有する筒状のバレル（１０）と、先端部（１３）に外嵌する嵌合部（２２）を有する筒状に形成され、開口（１１ａ）の開口縁部（１４）と当接してバレル（１０）との間で多孔質膜（Ｆ）を挟持する挟持面（２４）を有するキャップ（２０）と、バレル（１０）の開口縁部（１４）とキャップ（２０）との間に挟持される多孔質膜（Ｆ）とを備える。キャップ（２０）は、バレル（１０）に対し、多孔質膜（Ｆ）の周縁部（Ｆａ）を潰して挟持した状態でバレル（１０）から抜けないように超音波溶着などにより固定する。

Description

本発明は、液体の濾過などに使用する多孔質膜カートリッジに関する。

多孔質膜は、液体の濾過や、液体内の特定物質の吸着のために、実験室や工場などにおいて広く使用されている。そして、このような目的で多孔質膜を利用するときには、液体が通る通路の途中に多孔質膜を保持する必要がある。この保持方法は、一般には、液体が通る通路を有する２つの部材の間に多孔質膜を挟持して保持する方法が用いられる。

このような多孔質膜は、一般に精密な実験や測定などに用いられることから、清浄なものが求められ、一度使用されたら、交換されるのが通常である。そのため、液体を通流できる状態で、多孔質膜を保持したカートリッジにしておくのが清浄性の点や、使用上の便利さの点で都合がよい。このような多孔質膜カートリッジとしては、例えば特開２００２−３４５４６５号公報に記載された核酸精製ユニットなどが知られている。

しかしながら、従来の多孔質膜カートリッジは、多孔質膜を通るべき液体が、多孔質膜の側部に回り込んでしまうおそれがあった。特に、多孔質膜を挟持する２つの部品を嵌め合いによる締め付けのみで固定した場合には、温度変化による膨張や、湿度変化による膨潤により寸法が変化し、挟持状態が変化することもある。また、核酸の精製に使用する場合には、核酸を多孔質膜に吸着させた後、特定の液体を流して核酸を脱着させるが、多孔質膜の隅の部分にも十分に脱着用の液体を流せなければ、その隅に核酸が残留して、核酸の回収効率が悪くなってしまうという問題があった。
このような問題に鑑みて本発明がなされたものであり、本発明は、多孔質膜の側部への液体の回り込みを防止した多孔質膜カートリッジを提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の多孔質膜カートリッジは、次のように構成した。
すなわち、先端部及び後端部に開口を有する筒状のバレルと、前記先端部に外嵌する嵌合部を有する筒状に形成され、前記先端部の開口縁部と当接して前記バレルとの間で多孔質膜を挟持する挟持面を有するキャップと、前記バレルの開口縁部と前記キャップとの間に挟持される多孔質膜とを備える多孔質膜カートリッジであって、前記キャップは、前記バレルに対し、前記多孔質膜の周縁部を潰して挟持した状態で前記バレルから抜けないように固定されたことを特徴とする。

このような多孔質膜カートリッジによれば、バレルの開口縁部と、キャップの挟持面とが、多孔質膜の周縁部を潰した状態で挟持している。すなわち、多孔質膜は孔部を有するため、バレルの開口縁部とキャップの挟持面とで強く挟持すれば、孔部が塞がるようにして潰れ、その部分からは液体が流れなくなる。そして、前記多孔質膜カートリッジは、この状態でキャップがバレルに固定されているので、多孔質膜の側部に液体が回り込むことが無い。したがって、濾過や吸着に多孔質膜カートリッジを使用したときに、多孔質膜側部への液体の回り込みによる排出された液体の汚染が防止できる。

前記したキャップのバレルへの固定方法としては、嵌め込み、接着、超音波溶着、レーザ溶着、またはインサート成形などを利用することができる。
具体的には、前記キャップと前記バレルとは、前記バレルの開口縁部と前記キャップの挟持面とが超音波溶着されているのが望ましい。
そして、前記バレルの開口縁部は、外周側よりも内周側が後退したテーパに形成された上、前記キャップの挟持面と超音波溶着させるのがよい。このようにすれば、外周側の部分で多孔質膜の周縁部を潰した上、その外周部で溶着できるとともに、溶着部（つまり外周部）から離れるにつれ徐々に多孔質膜の挟持力が小さくなるので、多孔質膜にかかる応力の集中が避けられ、多孔質膜の破れを防止することができる。このとき、前記テーパは、前記開口縁部の最外周に形成された平面部に連続して形成させれば、明確な溶着部（エネルギーダイレクタ）により多孔質膜を挟み込むので多孔質膜の不要な位置ずれを減少させることができる。
この場合には、前記開口縁部の外周側と前記挟持面との間で前記多孔質膜を挟持して潰した上、そのまま当該外周側の部分と挟持面の部分とで超音波溶着するのが望ましい。

また、前記開口縁部又は前記挟持面には、溶着部（エネルギーダイレクタ）としてのビード部を環状に形成させ、このビード部で前記多孔質膜を挟持して潰した上、前記キャップと前記バレルとを超音波溶着して多孔質膜カートリッジを構成してもよい。

また、前記バレルとキャップの接着又は溶着部分は、前記開口縁部と挟持面には限られない。例えば、前記バレルはその外周面に前記キャップの嵌合部の開口縁部と当接する接合部を有し、前記キャップと前記バレルとを、前記開口縁部と接合部とで接着又は溶着して多孔質膜カートリッジを構成してもよい。このようにして、多孔質膜の挟持と、バレルとキャップの接合とを別の部分で行えば、特にデリケートな多孔質膜を使用する場合にも、多孔質膜を痛めることがない。

さらに、前記キャップをバレルに嵌め込みにより固定する場合には、前記キャップは、前記バレルの外周面に形成された凹部又は凸部と、前記キャップの内周面に形成された凹部又は凸部との係合により、前記バレルに固定させることができる。このとき、バレルの外周面の凹部とキャップの内周面の凸部、バレルの外周面の凸部とキャップの内周面の凹部との係合はもちろん、バレルの外周面の凸部と、キャップの内周面の凸部とを係合させてもよい。

また、前記キャップと前記バレルとは、前記した部分に限らず、バレルの外周面及びキャップの内周面が対峙する嵌合面において、接着剤又はレーザ溶着により固着することもできる。

また、インサート成形により成形する場合には、射出成形型のキャビティ内に、予め成形したキャップと、このキャップ内に配置した多孔質膜とを設置し、キャビティ内に成形材料を射出することで、バレルを成形すると同時に、バレルの開口縁部とキャップの挟持面とで多孔質膜を挟持するのが好ましい。このようにすることで、多孔質膜の挟持と固着を実現することができる。また、多孔質膜カートリッジを複数接続した多孔質膜カートリッジユニットを作る場合に、複数の多孔質膜カートリッジの多孔質膜の挟持力を揃えられるとともに、同時に複数のバレルを形成しつつ、これらのバレルが安定的に接続した状態を作り上げることができる。

以上のような本発明の多孔質膜カートリッジによれば、多孔質膜の側部への液体の回り込みを防止することができる。

第１実施形態に係る多孔質膜カートリッジの分解斜視図である。 第１実施形態に係る多孔質膜カートリッジの断面図である。 第１実施形態に係るキャップの拡大断面斜視図である。 図２のＡ部拡大図であり、バレル１０とキャップ２０を溶着する前を示す。 第１実施形態に係る多孔質膜カートリッジの組み立て過程を示す図であり、（ａ）が溶着前、（ｂ）が多孔質膜Ｆを潰し始めた状態、（ｃ）が溶着途中、（ｄ）が溶着後を示す。 本発明の第２実施形態に係る多孔質膜カートリッジ１Ａを示す、図２のＡ部拡大図に相当する断面図であり、（ａ）が溶着前、（ｂ）が溶着途中、（ｃ）が溶着後を示す。 第２実施形態に係る多孔質膜カートリッジ１Ａの他の例を示す、図２のＡ部拡大図に相当する断面図である。 第３実施形態に係る多孔質膜カートリッジ１Ｄを示す、図２のＡ部拡大図に相当する図であり、（ａ）は溶着前、（ｂ）は溶着後を示す。 （ａ）は、第３実施形態の多孔質膜カートリッジ１Ｄの他の例であり、（ｂ）は、さらに他の例を示す。

［第１実施形態］
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、第１実施形態に係る多孔質膜カートリッジの分解斜視図であり、図２は、第１実施形態に係る多孔質膜カートリッジの断面図であり、図３は、第１実施形態に係るキャップの拡大断面斜視図である。
なお、本実施形態では、多孔質膜カートリッジの用途として核酸の抽出に用いる場合について説明するが、用途はこれに限定されるものではない。

図１に示すように、第１実施形態に係る多孔質膜カートリッジ１は、多孔質膜Ｆと、多孔質膜Ｆを保持するとともに、液体が通流する通路を形成するバレル１０及びキャップ２０とから構成されている。

バレル１０は、円筒状の本体部１２と、本体部１２に連なる円筒状の先端部１３とからなり、先端部１３には開口１１ａ、本体部１２の後端部に開口１１ｂを有する。そのため、開口１１ｂから開口１１ａへ液体が通流可能である。先端部１３の外径は、本体部１２の外径より一回り小さくなっている。なお、本実施形態においては、バレル１０及びキャップ２０の、液体が流入する側を後端、液体が押し出される側を先端と称する。

キャップ２０は、円筒状の嵌合部２２と、嵌合部２２の先端側に連なるノズル２３とからなる。
ノズル２３の先端には、開口２１ａが形成され、嵌合部２２の後端にも開口２１ｂが形成され、キャップ２０の後端から先端へ向けて液体が通流可能である。
嵌合部２２の内径は、前記バレル１０の先端部１３の外径と嵌合可能な直径に形成されている。
そして、図２に示すように、キャップ２０の嵌合部２２内に多孔質膜Ｆを入れた状態でバレル１０の先端部１３をキャップ２０の嵌合部２２へ嵌入することで、多孔質膜Ｆをキャップ２０とバレル１０の間で挟持可能である。

キャップ２０は、図３に示すように、嵌合部２２からノズル２３につながる嵌合部２２の底部２６に、６本（図においては３本のみ図示）の放射状のリブ２５が形成されている。また、底部２６の外周縁には、リブ２５の上面と同じ高さになるように底部２６から一段高くなった挟持面２４が、全周にわたって形成されている。

挟持面２４は、バレル１０の開口１１ａの端縁にあたる開口縁部１４（図１参照）との間で、多孔質膜Ｆを挟持する面である。

リブ２５は、挟持面２４と同じ高さに形成されることで、キャップ２０内の底部２６に配置された多孔質膜Ｆを支持し、後端（開口２１ｂ）から先端（開口２１ａ）への液体の流れによって、多孔質膜Ｆが伸びたり破れたりするのを防止している。また、リブ２５は、放射状に形成されることで、液体を後端から先端へ流した際に、液体がノズル２３へスムーズに流れ込むようになっている。

なお、バレル１０及びキャップ２０は、例えばポリスチレンからなるが、これに限られるものではない。超音波溶着によりバレル１０とキャップ２０を固着する場合は、超音波溶着が可能な熱可塑性の樹脂であればよい。また、接着剤により固着する場合は、接着剤で接着可能な材質であればよい。

多孔質膜Ｆは、有機高分子からなる多孔質の膜であり、キャップ２０の内径及びバレル１０の先端部１３の外径にほぼ一致した直径の円形に形成されている。多孔質膜Ｆの材質としては、核酸抽出の目的では、例えばアセチルセルロースの表面鹸化物が好適である。アセチルセルロースとしては、モノアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロースの何れでもよいが、特にトリアセチルセルロースが望ましい。
なお、一般的なフィルタとして、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリカーボネート等の多孔質膜を用いることもできる。

図４は、図２におけるＡ部拡大図である。
図４に示すように、バレル１０の開口縁部１４は、最外周から僅かな部分（例えば０．１ｍｍ幅程度）が、バレル１０の軸線（長手方向）に垂直な平面部１４ａとして形成され、この平面部１４ａに連続して、外周から内周へ向けて徐々に後退する内側のテーパとなるテーパ部１４ｂが形成されている。テーパ部１４ｂは、平面部１４ａと３度〜２０度程度の小さい角度、例えば１０度の角度をなしている。テーパ部１４ｂの内周側の端部１４ｃの直径は、挟持面２４の内周側の端部２４ａの直径とほぼ一致しており、端部１４ｃからバレル１０の内周面１３ａにかけては、前記平面部１４ａと６０度の角度をなす面取り１５が形成されている。
また、テーパ部１４ｂにより、平面部１４ａから端部１４ｃへ後退するバレル１０の長手方向の距離は、多孔質膜Ｆの厚みと同程度であり、バレル１０とキャップ２０の溶着後に端部１４ｃが多孔質膜Ｆの表面に当接するように設定するのが望ましい。
バレル１０の開口縁部１４の外径などは、処理液の量、濾過時間などに応じて決定されるが、超音波溶着によりバレルとキャップとを固着する場合には、平面部１４ａを多孔質膜Ｆへ押し付けて加振することで、多孔質膜Ｆが溶融するのに適した大きさに平面部１４ａの幅を設定するのが望ましい。例えば、開口縁部１４の外径が７ｍｍである場合は、平面部１４ａの幅は０．０２〜１ｍｍであるのが好ましい。これは、平面部１４ａの幅を余り広くとると、濾過有効面積が減少してしまうからである。さらに、溶着時にバレル１０に加えるエネルギーなどの製造適正を考慮すると、平面部１４ａの幅は、０．０２〜０．５ｍｍ、さらに望ましくは０．０２〜０．２ｍｍがよい。

次に、以上のような多孔質膜Ｆ、バレル１０、及びキャップ２０の組み立て方について、図４及び多孔質膜カートリッジ１の組み立て過程を示した図５を参照しながら説明する。
図４に示すように、多孔質膜Ｆをキャップ２０の底部２６に載せるように配置する。このとき、挟持面２４及びリブ２５が、底部２６より一段高くなっているので、正確には、多孔質膜Ｆは挟持面２４及びリブ２５の上に載る。そして、多孔質膜Ｆの直径は、キャップ２０の内径とほぼ同じであるので、図５（ａ）に示すように、多孔質膜Ｆの周縁部Ｆａが挟持面２４の上に位置することになる。

そして、バレル１０の先端部１３をキャップ２０の嵌合部２２の内側に嵌入し、バレル１０の開口縁部１４を多孔質膜Ｆの周縁部Ｆａに当接させる。このように仮組みした状態で、図示しない超音波溶着機で溶着する。例えば、キャップ２０を超音波溶着機の加圧用の台にセットし、ホーンでバレル１０をキャップ２０の方向へ加圧しつつ、超音波を掛ける。
すると、バレル１０をキャップ２０に押し付けることにより、多孔質膜Ｆの空隙が潰れて、図５（ｂ）のように多孔質膜Ｆの最外周の周縁部Ｆａが潰れる。このとき、まず開口縁部１４の最外周に設けられた平面部１４ａで多孔質膜Ｆを挟持面２４との間で挟むので、多孔質膜Ｆの位置が決まり、多孔質膜Ｆの不要な位置ずれが防止される。そして、図５（ｃ）のように多孔質膜Ｆが一部溶けつつさらに潰れて、開口縁部１４が挟持面２４に当接する。続けて開口縁部１４の平面部１４ａを含む周縁部及び挟持面２４の周縁部が、溶けて溶着される。その結果、図５（ｄ）のように、バレル１０の開口縁部１４とキャップ２０の挟持面２４とで多孔質膜Ｆを挟持し、多孔質膜Ｆは、その周縁部Ｆａが潰れた状態で保持される。開口縁部１４のテーパ部１４ｂと挟持面２４との間にある多孔質膜Ｆも、テーパ部１４ｂに圧縮されて空隙が一部潰れている。そして、端部１４ｃは、多孔質膜Ｆの表面に接している。このとき、端部１４ｃは、面取り１５により、鈍角に形成されているため、多孔質膜Ｆを傷つけにくい。

このようにしてできた多孔質膜カートリッジ１は、次のように使用される。
まず、核酸を含む試料溶液として、検体として採血された全血、血漿、血清、尿、便、精液、唾液などの体液、あるいは植物（またはその一部）、動物（またはその一部）など、あるいはそれらの溶解物およびホモジネートなどの生物材料から調製された溶液を用意する。これらの溶液を、細胞膜を溶解して核酸を可溶化する試薬を含む水溶液で処理する。これにより細胞膜及び核膜が溶解されて、核酸が水溶液内に分散する。例えば、試料が全血の場合、塩酸グアニジン、Ｔｒｉｔｏｎ−Ｘ１００、プロテアーゼＫ（ＳＩＧＭＡ製）を添加した状態で、６０℃で１０分インキュベートすることによって赤血球の除去、各種タンパク質の除去、白血球の溶解及び核膜の溶解がなされる。

このように核酸が分散した水溶液中に、水溶性有機溶媒、例えばエタノールを添加して試料溶液ができあがる。この試料溶液を、バレル１０の後端側の開口１１ｂからノズル２３の先端の開口２１ａへ向けて圧力を掛けつつ通流させる。こうすると、試料溶液中の核酸が多孔質膜Ｆに吸着される。
前記した圧力を加えて試料溶液を通過させる加圧方式では、遠心力により試料溶液を通過させる遠心分離方式に比べ、試料溶液が多孔質膜Ｆの周縁部Ｆａへ向けて流れようとするが、多孔質膜Ｆの周縁部Ｆａは、バレル１０の端部１４ｃが多孔質膜Ｆの表面に接しているので多孔質膜Ｆとバレル１０の開口縁部１４との間には入っていくことができない。また、多孔質膜Ｆの周縁部Ｆａは、テーパ部１４ｂと挟持面２４とにより空隙が潰れているとともに、さらに外周部分は、バレル１０とキャップ２０の溶着により完全に閉じられているため、試料溶液が多孔質膜Ｆの側部（外周のエッジ部分）へ回り込むことはない。したがって、試料溶液内の核酸は、多孔質膜Ｆのうち、バレル１０の端部１４ｃに囲まれた内側の部分にのみ吸着されることになる。

次に、核酸洗浄バッファ溶液を、多孔質膜カートリッジ１の後端側の開口１１ｂからノズル２３の開口２１ａに向けて圧力をかけながら通流させる。核酸洗浄バッファ溶液は、多孔質膜Ｆに吸着した核酸は脱着させないが、不純物は脱着させる組成を有するものであり、主剤と緩衝剤、及び必要に応じて界面活性剤を含む水溶液からなる。主剤としては、エタノール、Ｔｒｉｓ及びＴｒｉｔｏｎ−Ｘ１００を含む溶液が好ましい。この操作により、多孔質膜Ｆから核酸以外の不純物が除去される。
このとき、核酸洗浄バッファ溶液は、多孔質膜Ｆのうち、前記試料溶液が通流した部分、すなわち端部１４ｃに囲まれた部分に十分通流するので、不純物が多孔質膜Ｆの周縁部Ｆａに残ることなく除去される。

次に、精製蒸留水またはＴＥバッファ等を開口１１ｂから開口２１ａ（図２参照）に向けて圧力を掛けながら通流させて、核酸を多孔質膜Ｆから脱着させて流し出し、流れ出た核酸を含む溶液を回収する。このとき、核酸を多孔質膜Ｆに吸着させるときと同様、精製蒸留水などは、多孔質膜Ｆのうち、端部１４ｃに囲まれた核酸が吸着している部分に十分通流するので、多孔質膜Ｆの周縁部Ｆａに核酸が残ることなく、十分に脱着される。

このように、本実施形態の多孔質膜カートリッジ１では、核酸を分散させた試料溶液や、核酸洗浄バッファ、精製蒸留水などを通流させるときに、多孔質膜Ｆの側部に回り込むことがないので、核酸が多孔質膜Ｆに吸着されずに排出されたり、核酸を回収した溶液中に不純物が混入したりすることがない。また、端部１４ｃが多孔質膜Ｆと接していることから多孔質膜Ｆとバレル１０の開口縁部１４との間に前記各種液体が入り込むこともないので、回収後の核酸の溶液に不純物が混入することがなく、核酸の回収効率も高い。
また、本実施形態の多孔質膜カートリッジ１では、開口縁部１４の一部が、外周側より内周側が後退したテーパ部１４ｂとなるように形成されているので、開口縁部１４と挟持面２４による挟持力が、多孔質膜Ｆの外周から内周にいくにつれ徐々に小さくなるので、多孔質膜Ｆにかかる応力の集中が避けられる。また、端部１４ｃが鈍角になっていることも同様に多孔質膜Ｆにかかる応力の集中を緩和するので、多孔質膜Ｆの破れを防止することができる。
また、多孔質膜カートリッジ１を濾過に使用した場合には、液体が多孔質膜Ｆの側部に回り込まないので、濾過後の液体中への不純物の混入が少なくなる。

以上の第１実施形態は、本発明の一例であり、本発明は、多孔質膜Ｆを潰して挟持した状態でバレル１０とキャップ２０を固定できればよいので、以下のような多様な変形例が考えられる。なお、以下の実施形態においては、第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態に係る多孔質膜カートリッジ１Ａを示す図であり、図２のＡ部拡大図に相当する断面図である。
図６（ａ）に示すように、第２実施形態の多孔質膜カートリッジ１Ａでは、バレル１０の開口縁部１６の外周付近に、断面が山形のビード１６ａが全周にわたって設けられている。そして、ビード１６ａの内周側は、バレル１０の軸線と直交する平面部１６ｂとなっている。

このような多孔質膜カートリッジ１Ａを組み立てる場合には、キャップ２０の底部２６に多孔質膜Ｆを配置して、バレル１０の先端部１３とキャップ２０の嵌合部２２を嵌合して、開口縁部１６と挟持面２４とで多孔質膜Ｆを挟む。

そして、キャップ２０と、バレル１０とを超音波溶着機により溶着すべく、開口縁部１６を挟持面２４に押し付けつつ、ホーンによりバレル１０に超音波をかけると、ビード１６ａが多孔質膜Ｆを溶かして貫通し、図６（ｂ）に示すように、挟持面２４とビード１６ａとが溶着される。さらに、溶着を進めれば、図６（ｃ）に示すように、平面部１６ｂが挟持面２４との間で多孔質膜Ｆを潰して挟持する。

このようにしてできた多孔質膜カートリッジ１Ａによっても、多孔質膜Ｆの周縁部Ｆａが溶けつつ開口縁部１６と挟持面２４が溶着されているので、液体が多孔質膜Ｆの側部に回り込むことがない。また、平面部１６ｂと挟持面２４との間で多孔質膜Ｆの周縁部Ｆａを潰しつつ挟持しているので、液体が多孔質膜Ｆの周縁部Ｆａに入り込むことがない。
したがって、本実施形態の多孔質膜カートリッジ１Ａによっても、核酸の回収効率が良く、回収後の溶液中への不純物の混入も少ない。
また、多孔質膜カートリッジ１Ａを濾過に使用した場合には、濾過後の液体中への不純物の混入が少なくなる。

なお、このようなビードを設ける場合には、バレル１０の開口縁部１６に設ける形態だけでなく、図７に示したように、開口縁部１６にはビードを設けず、挟持面２４の外周付近に全周にわたって断面が山形のビード２４ｂを設けた形態の多孔質膜カートリッジ１Ｃとすることもできる。

［第３実施形態］
図８は、第３実施形態に係る多孔質膜カートリッジ１Ｄを示す図であり、図２のＡ部拡大図に相当する図である。
多孔質膜カートリッジ１Ｄは、挟持面２４よりさらに外周の部分でバレル１０とキャップ２０を溶着する形態である。
すなわち、キャップ２０は、図８（ａ）に示すように、挟持面２４の外側に挟持面２４に対して垂直に立ち上がる壁面部２７ａと、壁面部２７ａの図中上端（つまり、後端）から嵌合部２２の内周に向けて斜めに立ち上がる斜面部２７ｂとにより画成される溶着用段部２７が形成されている。
一方、バレル１０の開口縁部１７には、内周側に形成された前記挟持面２４と平行な平面部１７ａと、平面部１７ａの外周端から連なって形成された前記壁面部２７ａと嵌合する周面からなる壁面部１７ｂと、壁面部２７ａの図中上端から連なって形成された、前記斜面部２７ｂに平行な斜面部１７ｃと、斜面部１７ｃに連なって形成された、バレル１０の外周へ向かって延びる平面部１７ｄとが形成されている。

このような多孔質膜カートリッジ１Ｄは、挟持面２４と平面部１７ａとの間に多孔質膜Ｆを挟持させ、バレル１０とキャップ２０を超音波溶着機にかけると、図８（ｂ）に示すように、平面部１７ｄの部分が斜面部２７ｂに当接して、その当接部分が溶着される。そして、平面部１７ａと挟持面２４との間に多孔質膜Ｆの周縁部Ｆａが潰された状態で挟持される。

このように、多孔質膜Ｆは挟持して保持するだけにして、多孔質膜Ｆよりも外側の部分でバレル１０とキャップ２０を溶着するようにすれば、多孔質膜Ｆが特にデリケートな場合にも、多孔質膜Ｆを傷めることがない。

さらに、多孔質膜Ｆの外側でバレル１０とキャップ２０を固定する形態としては、図９に示した形態が挙げられる。
例えば、図９（ａ）に示すように、バレル１０の本体部１２と、先端部１３の外周面の段差の面を、溶着用の接合部１８とし、一方、キャップ２０の後端側の開口縁部２８に、接合部１８と当接する突起を全周にわたって形成し、この接合部１８と開口縁部２８とで超音波溶着をした多孔質膜カートリッジ１Ｅとすることもできる。

また、図９（ｂ）に示すように、バレル１０の先端部１３の外周に、周方向に沿ってなだらかな円形の断面からなるビード１９を全周にわたって形成し、一方、キャップ２０の嵌合部２２の内周面には、ビード１９に対応する部分に、対応する凹溝２９を形成しておく。そして、ビード１９と、凹溝２９の係合により、開口縁部１４と挟持面２４との間に多孔質膜Ｆの外周縁を潰した状態で挟持することができる。
このような多孔質膜カートリッジ１Ｆは、手で組み立てが可能なので、少量生産する場合に都合がよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態には限定されず、適宜変形して実施することが可能である。
例えば、バレル１０とキャップ２０は、接着剤やＵＶ硬化樹脂により接着することもできるし、バレル１０の先端部１３の外周面と、キャップ２０の嵌合部２２の内周面とをレーザ溶着することもできる。なお、レーザ溶着する場合には、バレル１０を、レーザを吸収して発熱可能な材質とするか、バレル１０に可塑剤を配合するとよい。

次に、本発明の一実施例について説明する。
本実施例では、前記した第１実施形態の形状の多孔質膜カートリッジを製造し、そのときの溶着条件を変更して、溶着の良否を判定する試験を行った。
バレル１０、キャップ２０の材質は、ポリスチレン（Ａ＆Ｍスチレン株式会社製）を使用した。バレル１０の開口縁部１４の外径は７ｍｍ、開口縁部１４における外周側の平面部１４ａの幅は、０．０５ｍｍとし、テーパ部１４ｂの角度は、図５（ａ）に示したように、平面部１４ａに対し１０度に形成した。
多孔質膜Ｆとしては、トリアセチルセルロース（富士写真フイルム株式会社製、ミクロフィルターＦＭ５００）を使用した。
超音波溶着機は、ブランソン社製超音波溶着機（４０ＫＨｚ、８００ＫＷ）を使用し、第１実施形態と同様に、キャップ２０の底部２６に多孔質膜Ｆを配置し、キャップ２０にバレル１０の先端部１３を嵌入し、超音波溶着機のホーンによりバレル１０をキャップ２０へ向けて押し付けつつ加振した。このときの押し付け力と加振時間を変更して、各条件での溶着結果を判定した。
この結果を示したのが表１である。

表１に示したように押し付け力を５０Ｎ〜２００Ｎの間で変更して、加振時間を０．０３ｓｅｃ〜０．６ｓｅｃの間で変更した。表１において、×は、バレル１０とキャップ２０が溶着できなかったことを示し、△は、バレル１０とキャップ２０の溶着はできたけれども不十分で、溶着部から液漏れがあったことを示し、□は、多孔質膜Ｆに穴が空いたり、成形品が変形したりする不具合があったことを示す。○は、不具合なく良好に溶着できたことを示す。
表１を見て分かるとおり、押し付け力が５０Ｎの場合には、溶着できないか、液漏れがあり、加振時間が何れの場合も不良であった。
押し付け力が７５Ｎの場合には、加振時間が０．１ｓｅｃ以下の場合には溶着ができず、０．１５ｓｅｃ〜０．４５ｓｅｃの場合には良好に溶着できた。加振時間が０．５ｓｅｃ以上の場合には、溶着時間が長すぎて、成形品に不具合があった。
押し付け力が１００Ｎの場合には、加振時間が０．０３ｓｅｃでは、溶着ができず、０．０５ｓｅｃ〜０．４５ｓｅｃの場合には良好に溶着できた。加振時間が０．５ｓｅｃ以上の場合には、溶着時間が長すぎて、成形品に不具合があった。
押し付け力が１５０Ｎの場合には、加振時間が０．０３ｓｅｃでは、溶着ができず、０．０５ｓｅｃ〜０．３５ｓｅｃの場合には良好に溶着できた。加振時間が０．４ｓｅｃ以上の場合には、溶着時間が長すぎて、成形品に不具合があった。
押し付け力が２００Ｎの場合には、加振時間が０．０３ｓｅｃでは、溶着ができず、０．０５ｓｅｃ〜０．２５ｓｅｃの場合には良好に溶着できた。加振時間が０．３ｓｅｃ以上の場合には、溶着時間が長すぎて、成形品に不具合があった。
以上のように、押し付け圧力が７５Ｎ〜２００Ｎの場合に、所定の加振時間の間であれば、良好な溶着が可能であり、その結果、液漏れが発生することがない良好な多孔質膜カートリッジを製造することができた。

Claims (9)

1. 先端部及び後端部に開口を有する筒状のバレルと、
   前記先端部に外嵌する嵌合部を有する筒状に形成され、前記先端部の開口縁部と当接して前記バレルとの間で多孔質膜を挟持する挟持面を有するキャップと、
   前記バレルの開口縁部と前記キャップとの間に挟持される多孔質膜とを備える多孔質膜カートリッジであって、
   前記キャップは、前記バレルに対し、前記多孔質膜の周縁部を潰して挟持した状態で前記バレルから抜けないように固定されたことを特徴とする多孔質膜カートリッジ。
2. 前記キャップと前記バレルとは、前記バレルの開口縁部と前記キャップの挟持面とが超音波溶着されたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の多孔質膜カートリッジ。
3. 前記バレルの開口縁部は、外周側よりも内周側が後退したテーパに形成された上、前記キャップの挟持面と超音波溶着されたことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の多孔質膜カートリッジ。
4. 前記テーパは、前記開口縁部の最外周に形成された平面部に連続して形成されたことを特徴とする請求の範囲第３項に記載の多孔質膜カートリッジ。
5. 前記開口縁部又は前記挟持面には、エネルギーダイレクタとしてのビード部が環状に形成され、このビード部で前記多孔質膜を挟持して潰した上、前記キャップと前記バレルとが超音波溶着されたことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の多孔質膜カートリッジ。
6. 前記バレルはその外周面に前記キャップの嵌合部の開口縁部と当接する接合部を有し、前記キャップと前記バレルとは、前記嵌合部の開口縁部と前記接合部とで接着又は溶着されたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の多孔質膜カートリッジ。
7. 前記キャップは、前記バレルの外周面に形成された凹部又は凸部と、前記キャップの内周面に形成された凹部又は凸部との係合により、前記バレルに固定されたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の多孔質膜カートリッジ。
8. 前記キャップと前記バレルとは、接着剤により接着されたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の多孔質膜カートリッジ。
9. 前記キャップおよび前記多孔質膜を射出成形型のキャビティ内にインサートした後、前記キャビティ内に成形材料を射出することで、前記バレルの部分の形状が成形されたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の多孔質膜カートリッジ。

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