JPWO2019181106A1

JPWO2019181106A1 - 濾過装置

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Publication number: JPWO2019181106A1
Application number: JP2020507351A
Authority: JP
Inventors: 敏和川口; 近藤　孝志; 孝志近藤
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2020-12-03
Also published as: US20200353383A1; WO2019181106A1; CN111801148B; CN111801148A; US11389752B2

Abstract

濾過対象物の濾過効率の低下を抑えることができる濾過装置を提供する。本発明に係る濾過装置は、液体に含まれる濾過対象物を捕捉する第１主面と、第１主面に対向する第２主面とを有する濾過フィルタと、濾過フィルタを内包するように構成され、第１主面に対向するように設けられた液体流入路と、第２主面に対向するように設けられた液体排出路とを有するハウジングとを備え、ハウジングは、第２主面から離れる方向に延びて液体排出路を構成し、有底筒状の容器の上方開口部を構成する開口端部に対して内側に隙間を空けて挿入される筒状部と、筒状部の外周面から外側に延びるように構成され、開口端部に載置されるフランジ部とを備え、フランジ部には、開口端部に載置された状態で隙間と外部空間とを連通する通気孔が設けられている。

Description

本発明は、液体に含まれる濾過対象物を濾過する濾過装置に関する。

従来、この種の濾過装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１には、血栓等の濾過対象物を含む液体である血液を濾過する濾過フィルタを備える濾過装置が記載されている。

実用新案登録第３１３０７１１号公報

しかしながら、従来の濾過装置においては、遠沈管などの有底筒状の容器の上方開口部を覆うように濾過装置を配置して、濾過フィルタを通過した液体を容器内に収容するように使用するとき、濾過対象物の濾過効率が低下するという課題がある。

本発明の目的は、前記課題を解決することにあって、濾過対象物の濾過効率の低下を抑えることができる濾過装置を提供する。

前記目的を達成するために、本発明の一態様に係る濾過装置は、
液体に含まれる濾過対象物を捕捉する第１主面と、前記第１主面に対向する第２主面とを有する濾過フィルタと、
前記濾過フィルタを内包するように構成され、前記第１主面に対向するように設けられた液体流入路と、前記第２主面に対向するように設けられた液体排出路とを有するハウジングと、
を備える濾過装置であって、
前記ハウジングは、
前記第２主面から離れる方向に延びて前記液体排出路の少なくとも一部を構成し、有底筒状の容器の上方開口部を構成する開口端部に対して内側に隙間を空けて挿入される筒状部と、
前記筒状部の外周面から外側に延びるように構成され、前記開口端部に載置されるフランジ部と、を備え、
前記フランジ部には、前記開口端部に載置された状態で前記隙間と外部空間とを連通する少なくとも１つの通気孔が設けられる、
ように構成されている。

本発明によれば、濾過対象物の濾過効率の低下を抑えることができる濾過装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る濾過装置を有底筒状の容器の上方開口部を覆うように配置した状態を示す斜視図である。図１の分解斜視図である。図１の縦断面図である。図１に示す濾過装置の底面図である。図１に示す濾過装置を斜め下方から見た一部拡大斜視図である。図１に示す濾過装置の第１変形例を示す底面図である。図６の一部拡大斜視図である。図１に示す濾過装置の第２変形例を示す底面図である。図１に示す濾過装置において、通気孔の開口面積及び濾過フィルタの各貫通孔の開口面積を変えて実験した結果を示す図である。

（本発明の基礎となった知見）
本発明者らは、濾過対象物の濾過効率の低下を抑えるために鋭意検討した結果、以下の知見を得た。

血液中から血栓等の濾過対象物を濾過する場合、濾過フィルタが有する複数の貫通孔は、数１０μｍレベル以下の極めて小さい孔であることが求められる。本発明者らは、この濾過装置を容器の上方開口部を覆うように配置して、濾過フィルタを通過した液体を容器内に収容するようにした場合、複数の貫通孔が液体で塞がれて容器内の圧力が高くなり、液体が容器内へ流れにくくなることを知見した。この場合、液体の流れが阻害されるので、濾過対象物の濾過効率が低下することになる。

また、本発明者らは、容器内の圧力の上昇に伴い、容器内の気体（空気）が気泡として液体中に混入し、濾過フィルタの主面まで達し得ることを知見した。例えば、濾過対象物が細胞である場合、当該細胞が気泡中の気体に晒されると、細胞活性が低下するおそれがある。

そこで、本発明者らは、鋭意検討した結果、濾過フィルタを内包するハウジングに液体排出路を構成する筒状部を設け、当該筒状部と容器との間に隙間を空ける構成を見出した。また、本発明者らは、ハウジングの外周面に容器の開口端部に載置されるフランジ部を設け、当該フランジ部に前記隙間と外部空間とを連通する連通孔を設ける構成を見出した。この構成によれば、連通孔を通じて容器内の気体を外部空間に排気して、容器内の圧力が上昇することを抑えることができる。また、筒状部によって、液体が流れる流路と気体が流れる流路とを区画し、液体中に気体が混入することを抑えることができる。その結果、濾過対象物の濾過効率の低下を抑えることができる。

これらの点を踏まえて、本発明者らは、以下の発明に至った。

本発明の一態様に係る濾過装置は、
液体に含まれる濾過対象物を捕捉する第１主面と、前記第１主面に対向する第２主面とを有する濾過フィルタと、
前記濾過フィルタを内包するように構成され、前記第１主面に対向するように設けられた液体流入路と、前記第２主面に対向するように設けられた液体排出路とを有するハウジングと、
を備える濾過装置であって、
前記ハウジングは、
前記第２主面から離れる方向に延びて前記液体排出路の少なくとも一部を構成し、有底筒状の容器の上方開口部を構成する開口端部に対して内側に隙間を空けて挿入される筒状部と、
前記筒状部の外周面から外側に延びるように構成され、前記開口端部に載置されるフランジ部と、を備え、
前記フランジ部には、前記開口端部に載置された状態で前記隙間と外部空間とを連通する少なくとも１つの通気孔が設けられる、
ように構成されている。

この構成によれば、フランジ部に設けた通気孔を通じて容器内の気体を外部空間に排気して、容器内の圧力が上昇することを抑えることができる。また、筒状部によって、液体が流れる流路と気体が流れる流路とを区画し、液体中に気体が混入することを抑えることができる。その結果、濾過対象物の濾過効率の低下を抑えることができる。

なお、前記通気孔は、前記フランジ部の下面に沿って外側に延びるように設けられた溝により構成されてもよい。この構成によれば、前記隙間を流れる気体の流れをフランジ部の下面に沿うように曲げることができる。すなわち、容器２内から外部空間に排気される気体の流れをフランジ部によって阻害（減速）させることができる。これにより、例えば、容器内の気体が一気に外部空間に排気されることにより、容器内に排出された液体が気体と共に外部空間に排出されるようなことを抑えることができる。

また、前記フランジ部には、複数の前記通気孔が間隔を空けて設けられ、当該複数の通気孔を互いに連通させる連通孔が設けられもよい。この構成によれば、例えば、複数の通気孔のうちいずれか１つが異物で詰まった場合でも、連通孔を通じて他の通気孔に気体を流して、当該他の通気孔から外部空間に気体を排気することができる。その結果、濾過対象物の濾過効率の低下をより確実に抑えることができる。

また、前記フランジ部には、複数の前記通気孔が均等又は略均等な間隔を空けて設けられてもよい。この構成によれば、例えば、筒状部が容器の開口端部に対して隙間が不均一になるように偏って配置され、いずれか１つの通気孔に繋がる隙間が塞がれた場合であっても、他の通気孔を通じて外部空間に気体を排気することができる。その結果、濾過対象物の濾過効率の低下をより確実に抑えることができる。

また、前記濾過フィルタは、前記第１主面から前記第２主面まで貫通する複数の貫通孔を有し、前記複数の貫通孔のそれぞれの開口面積は、４μｍ^２以上４００μｍ^２以下であり、前記通気孔の開口面積は、０．００４９ｍｍ^２以上であり、前記濾過フィルタの開口面積（Ｓ２）に対する前記通気孔の開口面積（Ｓ１）の比率（Ｓ１／Ｓ２）が０．００１７３％以上であってもよい。この構成によれば、通気孔が過剰に小さくなることを抑えて、通気孔を通じて容器内の気体をより確実に外部空間に排気することができる。その結果、濾過対象物の濾過効率の低下をより確実に抑えることができる。なお、「通気孔の開口面積」とは、通気孔が１つである場合には通気孔の最小開口面積をいい、通気孔が複数である場合には各通気孔の最小開口面積を加算した合計開口面積をいう。

また、前記濾過フィルタの開口面積（Ｓ２）に対する前記通気孔の開口面積（Ｓ１）の比率（Ｓ１／Ｓ２）が９．０％以下であってもよい。この構成によれば、通気孔が過剰に大きくなることを抑えて、当該通気孔を通じて埃等が侵入することを抑えることができる。また、容器内の気体が一気に外部空間に排気されることにより、容器内に排出された液体が気体と共に外部空間に排出されるようなことを抑えることができる。

また、前記ハウジングは、樹脂で構成されてもよい。この構成によれば、ハウジングを鉛などの金属で構成する場合に比べて、軽量化することができる。これにより、使用用途の幅を広げることができる。なお、ハウジングを樹脂で構成して軽量化しても、前記構成によれば、前記通気孔を通じて容器内の気体を排気することができるので、例えば、容器内の圧力の上昇によって濾過装置が容器から外れることを抑えることができる。

また、前記ハウジングは、前記液体流入路を構成する第１ハウジング部と、前記筒状部を有する第２ハウジング部とを備え、前記第１ハウジング部と前記第２ハウジング部とは、前記濾過フィルタの外周部を間に挟んで嵌合するように構成されてもよい。この構成によれば、濾過装置の製造を容易にすることができる。

また、前記ハウジングの筒状部が前記容器の開口端部に対して内側に隙間を空けて挿入された状態において、前記濾過フィルタは、前記通気孔よりも上方に位置するように設けられてもよい。この構成によれば、濾過フィルタを通過した液体が、容器内から溢れて、濾過フィルタを逆流することを抑えることができる。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、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。

また、以下では、説明の便宜上、通常使用時の状態を想定して「上」、「下」、「斜め」等の方向を示す用語を用いている。しかしながら、これらの用語は、本発明に係る濾過装置の使用状態等を限定することを意味するものではない。

（実施の形態）
本実施の形態に係る濾過装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る濾過装置を有底筒状の容器の上方開口部を覆うように配置した状態を示す斜視図である。図２は、図１の分解斜視図である。図３は、図１の縦断面図である。図４は、図１に示す濾過装置の底面図である。図５は、図１に示す濾過装置を斜め下方から見た一部拡大斜視図である。

図１〜図３に示すように、本実施の形態に係る濾過装置１は、遠沈管などの有底筒状の容器２の上方開口部２Ａを覆うように配置されて使用されるものである。図３に示すように、濾過装置１が容器２の上方開口部２Ａを覆うように配置された状態で、濾過対象物を含む液体が濾過装置１を通じて容器２内に収容されるように流されることで、濾過装置１によって液体中から濾過対象物が濾過される。なお、「有底筒状」の「底」とは、平らな面に限られるものではなく、例えば、図２のような傾斜している面も含む。また、「有底筒状」の「筒」とは、円筒に限られるものではなく、例えば、断面が楕円や矩形のものも含む。

本実施の形態において、「濾過対象物」とは、液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、液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（真性細菌）、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（真性細菌）としては、例えば、大腸菌、結核菌を含む。

濾過装置１は、濾過フィルタ３と、濾過フィルタ３を内包するように構成されたハウジング４とを備えている。

図２及び図３に示すように、濾過フィルタ３は、フィルタ部３１と、フィルタ部３１の外周部を囲むように配置された枠部３２とを備えている。本実施の形態において、濾過フィルタ３は、金属製フィルタである。

フィルタ部３１は、液体に含まれる濾過対象物を捕捉する第１主面３１ａと、第１主面３１ａに対向する第２主面３１ｂとを有する薄板状又は膜状の構造体である。本実施の形態において、フィルタ部３１は、金属製多孔膜である。フィルタ部３１には、第１主面３１ａから第２主面３１ｂまで貫通する複数の貫通孔３１ｃが設けられている。

フィルタ部３１の形状は、濾過フィルタ３の厚み方向から見て、例えば、円形、長方形、楕円形である。本実施の形態において、フィルタ部３１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。

複数の貫通孔３１ｃは、フィルタ部３１の第１主面３１ａ及び第２主面３１ｂ上に周期的に配置されている。本実施の形態において、複数の貫通孔３１ｃは、フィルタ部３１においてマトリクス状に等間隔で設けられている。

本実施の形態において、貫通孔３１ｃの形状は、フィルタ部３１の第１主面３１ａ側から見て正方形である。なお、貫通孔３１ｃの形状は、正方形に限定されるものではなく、例えば、長方形、円形、又は楕円などの他の形状であってもよい。

また、本実施の形態において、フィルタ部３１の厚み方向に切った断面における貫通孔３１ｃの形状（断面形状）は、長方形である。具体的には、貫通孔３１ｃの断面形状は、濾過フィルタ３の半径方向の一辺の長さが濾過フィルタ３の厚み方向の一辺の長さより長い長方形である。なお、貫通孔３１ｃの断面形状は、長方形に限定されるものではなく、例えば、平行四辺形又は台形等のテーパー形状であってもよいし、対称形状であってもよいし、非対称形状であってもよい。

また、本実施の形態において、複数の貫通孔３１ｃは、フィルタ部３１の第１主面３１ａ側から見て正方形の各辺と平行な２つの配列方向に等間隔で設けられている。即ち、複数の貫通孔３１ｃは、正方格子配列に設けられている。この構成によれば、濾過フィルタ３の開口率を高めることが可能となり、濾過フィルタ３に対する液体の通過抵抗を低減することができる。また、濾過の時間を短くし、濾過対象物へのストレスを低減することができる。

なお、複数の貫通孔３１ｃの配列は、正方格子配列に限定されるものではなく、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３１ｃは、フィルタ部３１に複数設けられていればよく、配列は限定されない。

複数の貫通孔３１ｃの間隔は、濾過対象物の種類（大きさ、形態、性質、弾性）又は量に応じて適宜設計されるものである。ここで、貫通孔３１ｃの間隔とは、貫通孔３１ｃをフィルタ部３１の第１主面３１ａ側から見て、任意の貫通孔３１ｃの中心と隣接する貫通孔３１ｃの中心との距離を意味する。周期配列の構造体の場合、貫通孔３１ｃの間隔は、例えば、貫通孔３１ｃの一辺の１倍より大きく１０倍以下であり、好ましくは貫通孔３１ｃの一辺の３倍以下である。また、例えば、フィルタ部３１の開口率は、１０％以上であり、好ましくは２５％以上である。この構成によれば、フィルタ部１１に対する液体の通過抵抗を低減することができる。その結果、処理時間を短くすることができ、濾過対象物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３１ｃが占める面積）／（貫通孔３１ｃが空いていないと仮定したときの第１主面３１ａの投影面積）で計算される。

フィルタ部３１の厚みは、貫通孔３１ｃの大きさの０．１倍より大きく１００倍以下であることが好ましい。より好ましくは、フィルタ部３１の厚みは、貫通孔３１ｃの大きさの０．５倍より大きく１０倍以下である。この構成によれば、液体に対する濾過フィルタ３の抵抗を低減することができ、濾過の時間を短くすることができる。その結果、濾過対象物へのストレスを低減することができる。

フィルタ部３１において、濾過対象物を含む液体が接触する第１主面３１ａは、表面粗さが小さいことが好ましい。ここで、表面粗さとは、第１主面３１ａの任意の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。本実施の形態において、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。この構成によれば、フィルタ部３１の第１主面３１ａへの濾過対象物の付着が低減され、液体の抵抗を低減することができる。

フィルタ部３１を構成する材料は、金属及び／又は金属酸化物を主成分としている。フィルタ部３１は、例えば、金、銀、銅、白金、ニッケル、パラジウム、これらの合金及びこれらの酸化物であってもよい。

枠部３２は、フィルタ部３１の外周部を囲むように配置される部材である。枠部３２は、フィルタ部３１の第１主面３１ａ側から見て、リング状に形成されている。また、濾過フィルタ３を第１主面３１ａ側から見て、枠部３２の中心は、フィルタ部３１の中心と一致する。即ち、枠部３２は、フィルタ部３１と同心円上に形成されている。

本実施の形態において、枠部３２の厚みは、フィルタ部３１の膜厚よりも厚く形成されている。この構成によれば、濾過フィルタ３の機械強度を高めることができる。枠部３２は、断面が矩形に形成されている。枠部３２は、濾過フィルタ３とハウジング４とを接続する接続部として機能する。本実施の形態において、枠部３２を構成する材料は、フィルタ部３１を構成する材料と同じである。

本実施の形態において、濾過フィルタ３の直径は３３ｍｍであり、フィルタ部３１の直径は２８ｍｍであり、枠部３２の幅は２．５ｍｍである。また、フィルタ部３１の厚みは約１０μｍであり、枠部３２の厚みは１５μｍである。濾過フィルタ３の各種寸法は、これらに限定されることなく、他の寸法であってもよい。

ハウジング４は、第１ハウジング部４１と第２ハウジング部４２とを備えている。第１ハウジング部４１と第２ハウジング部４２とは、濾過フィルタ３の外周部である枠部３２を間に挟んで嵌合するように構成されている。本実施の形態において、第１ハウジング部４１と第２ハウジング部４２とは、濾過フィルタ３の枠部３２を凸段差部４１ｂと凹段差部と４２ｂとで挟むように嵌合する。これにより、第１ハウジング部４１と第２ハウジング部４２とによって保持される枠部３２の部分が屈曲していない。

第１ハウジング部４１は、樹脂で構成される筒状の部材である。第１ハウジング部４１の内部には、フィルタ部３１の第１主面３１ａに対向するように液体流入路４１ａが設けられている。液体流入路４１ａは、濾過をする際に、濾過対象物を含む液体が流入する流路である。本実施の形態において、液体流入路４１ａは、円筒形の流路であり、フィルタ部３１の近づくに従い、直径が段階的に小さくなるように形成されている。

第２ハウジング部４２は、樹脂で構成される筒状の部材である。第２ハウジング部４２の内部には、フィルタ部３１の第２主面３１ｂに対向するように液体排出路４２ａが設けられている。液体排出路４２ａは、濾過フィルタ３を通過した液体を排出する流路である。本実施の形態において、液体排出路４２ａは、円筒形の流路である。濾過対象物を含む液体は、図３では一点鎖線矢印で示すように、液体流入路４１ａを通じて濾過フィルタ３に供給され、濾過フィルタ３により濾過対象物を濾過されて、液体排出路４２ａを通じて濾過装置１の外部に排出される。液体排出路４２ａを通じて排出される液体は、容器２内に収容される。

第２ハウジング部４２は、筒状部４３と、フランジ部４４とを備えている。

筒状部４３は、フィルタ部３１の第２主面３１ｂから離れる方向に延びて液体排出路４２ａの少なくとも一部を構成する部分である。本実施形態において、筒状部４３は、円筒形に形成されている。濾過装置１が容器２の上方開口部２Ａを覆うように配置されるとき、筒状部４３は、図３に示すように、容器２の上方開口部２Ａを構成する開口端部２Ｂに対して内側に隙間ＣＬを空けて挿入される。即ち、筒状部４３の外径は、容器２の開口端部２Ｂの内径よりも小さく設定されている。

フランジ部４４は、筒状部４３の外周面から外側に延びるように構成されている。本実施の形態において、フランジ部４４は、筒状部４３の外周面の上端部から外側に延びるように構成されている。筒状部４３とフランジ部４４とが成す角度は、例えば、直角又は略直角である。フランジ部４４の外形は、円形である。濾過装置１が容器２の上方開口部２Ａを覆うように配置されるとき、フランジ部４４は、容器２の開口端部２Ｂに載置される。即ち、フランジ部４４の外径は、容器２の開口端部２Ｂの内径よりも大きく設定されている。

フランジ部４４には、容器２の開口端部２Ｂに載置された状態で隙間ＣＬと外部空間とを連通する少なくとも１つの通気孔４４ａが設けられている。本実施の形態においては、図４に示すように、４つの通気孔４４ａが互いに均等な間隔を空けて設けられている。なお、４つの通気孔４４ａは、厳密に均等な間隔を空けて設けられることに限定されるものではなく、略均等な間隔を空けて設けられてもよい。

本実施の形態において、通気孔４４ａは、図４及び図５に示すように、フランジ部４４の下面に沿って外側に延びるように設けられた溝により構成されている。濾過装置１を通過した液体が容器２内に収容されるとき、容器２内の気体（例えば、空気）は、図３では点線矢印で示すように、隙間ＣＬ及び通気孔４４ａを通じて外部空間に排気される。

本実施の形態に係る濾過装置１によれば、フランジ部４４に設けた通気孔４４ａを通じて容器２内の気体を外部空間に排気することができるので、濾過装置１を通過した液体によって容器２内の圧力が上昇することを抑えることができる。

また、本実施の形態に係る濾過装置１によれば、筒状部４３が、液体が流れる流路である液体排出路４２ａと、気体が流れる流路である隙間ＣＬとを区画するように機能するので、液体中に気体が混入することを抑えることができる。その結果、濾過対象物の濾過効率の低下を抑えることができる。なお、筒状部４３の外周面に開口部を設けた場合、隙間ＣＬを流れる気体が、当該開口部を通じて流体排出路４２ａ内に侵入し、流体排出路４２ａ内を流れる液体中に混入することが起こり得る。この場合、濾過対象物の濾過効率の低下を抑える効果が低減することになる。このため、本実施の形態に係る濾過装置１のように、筒状部４３の外周面には開口部を設けないことが好ましい。

また、本実施の形態に係る濾過装置１によれば、通気孔４４ａがフランジ部４４の下面に沿って外側に延びるように設けられた溝により構成されているので、隙間ＣＬを流れる気体の流れをフランジ部４４の下面に沿うように曲げることができる。すなわち、容器２内から外部空間に排気される気体の流れをフランジ部４４によって阻害（減速）させることができる。これにより、例えば、容器２内の気体が一気に外部空間に排気されることにより、容器２内に排出された液体が気体と共に外部空間に排出されるようなことを抑えることができる。

また、本実施の形態に係る濾過装置１によれば、複数の通気孔４４ａが均等な間隔を空けて設けられている。この構成によれば、例えば、筒状部４３が容器２の開口端部２Ｂに対して隙間ＣＬが不均一になるように偏って配置され、いずれか１つの通気孔４４ａに繋がる隙間ＣＬが塞がれた場合であっても、他の通気孔４４ａを通じて外部空間に気体を排気することができる。その結果、濾過対象物の濾過効率の低下をより確実に抑えることができる。

また、本実施の形態に係る濾過装置１によれば、第１ハウジング部４１及び第２ハウジング部４２が樹脂で構成されているので、それらを鉛などの金属で構成する場合に比べて、軽量化することができる。これにより、使用用途の幅を広げることができる。なお、第１ハウジング部４１及び第２ハウジング部４２を樹脂で構成して軽量化しても、本実施の形態に係る濾過装置１によれば、通気孔４４ａを通じて容器２内の気体を排気することができるので、例えば、容器２内の圧力の上昇によって濾過装置１が容器２から外れることを抑えることができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、前記では、濾過フィルタ３が金属製フィルタであるものとしたが、本発明はこれに限定されない。濾過フィルタ３は、液体に含まれる濾過対象物を濾過することができるものであればよい。例えば、濾過フィルタ３は、メンブレン等の他のフィルタであってもよい。

また、前記では、通気孔４４ａがフランジ部４４の下面に沿って外側に延びるように設けられた溝により構成されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。通気孔４４ａは、隙間ＣＬと外部空間とを連通するように設けられればよい。例えば、通気孔４４ａは、フランジ部４４の内部を通るように設けられてもよい。また、溝の断面形状は、矩形に限定されるものではなく、例えば、Ｖ字状、Ｕ字状、台形状などであってもよい。

また、前記では、フランジ部４４には、複数の通気孔４４ａが互いに独立に設けられるものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図６及び図７に示すように、フランジ部４４には、複数の通気孔４４ａを互いに連通させる連通孔４４ｂを設けてもよい。この構成によれば、例えば、複数の通気孔４４ａのうちいずれか１つが異物で詰まった場合でも、連通孔４４ｂを通じて他の通気孔４４ａに気体を流して、当該他の通気孔４４ａから外部空間に気体を排気することができる。その結果、濾過対象物の濾過効率の低下をより確実に抑えることができる。

また、前記では、フランジ部４４の外形が円形であるものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図８に示すように、フランジ部４４は、他の部分よりも更に外側に延びる把手部４４ｃを備えてもよい。

なお、容器２の容量よりも多量の濾過対象物を含む液体を誤って濾過フィルタ３に流してしまうことが起こり得る。この場合、濾過フィルタ３を通過した液体が、容器２内から溢れて、濾過フィルタ３を逆流することが起こり得る。例えば、細胞を含む培地を濾過装置１で濾過する場合、濾過フィルタ３によって分離された細胞が、当該細胞が分離されて古くなった培地に再び取り込まれて汚染されてしまうことが起こり得る。このため、ハウジング４の筒状部４３が容器２の開口端部２Ｂに対して内側に隙間を空けて挿入された状態において、濾過フィルタ３は、図３に示すように、通気孔４４ａよりも上方に位置するように設けられることが好ましい。これにより、濾過フィルタ３を通過した液体が、容器２内から溢れて濾過フィルタ３を逆流することを抑えて、古くなった培地で細胞が汚染されることを抑えることができる。

次に、通気孔４４ａの好ましい開口面積を確認するために行った実験結果について説明する。図８は、濾過装置１において、通気孔４４ａの開口面積及び濾過フィルタ３の各貫通孔３１ｃの開口面積を変えて実験した結果を示す図である。

ここでは、有底筒状の容器として、容量が７５０ｍｌのビーカーを用いた。また、濾過対象物を含む液体として、細胞ＨＬ−６０を１×１０^７個含む５００ｍｌのＰＢＳ（リン酸緩衝生理食塩水）を用いた。また、濾過フィルタ３として、通気孔４４ａの開口面積及び濾過フィルタ３の各貫通孔３１ｃの開口面積を変えた１１枚の金属製フィルタを用意し、いずれか１枚の金属製フィルタを備える１１個の濾過装置を作製した。以下、これらの濾過装置をサンプル１〜サンプル１１という。

その後、サンプル１をビーカーの上方開口部を覆うように配置した後、前記ＰＢＳを金属製フィルタの上面に一気に落下させ、当該ＰＢＳが金属製フィルタを通過してビーカー内に収容されるまでの通液状況を観察した。この動作を、ビーカーの上方開口部を覆うように配置するサンプルを変えて繰り返し行った。

なお、図９において、通気孔の開口面積Ｓ１とは、通気孔が１つである場合には通気孔の最小開口面積をいい、通気孔が複数である場合には各通気孔の最小開口面積を加算した合計開口面積をいう。また、濾過フィルタの開口面積Ｓ２とは、当該濾過フィルタに設けられた複数の貫通孔の合計開口面積をいう。濾過フィルタの開口面積Ｓ２は、貫通孔の開口面積Ｍと貫通孔の個数Ｎとを積算することにより算出することができる。ここでは、説明を容易にするため、１つのサンプルにおける各貫通孔の開口面積Ｍは同じであるものとし、平面視において貫通孔の形状は正方形としている。従って、貫通孔の幅ｄとは、貫通孔の一辺の長さをいう。貫通孔の開口面積Ｍは、幅ｄの２乗である。

図９に示すように、サンプル１〜サンプル６を用いて濾過を行った場合、通液が完了し、良好な結果が得られた。

これに対して、通気孔を設けていないこと以外についてはサンプル６と同じ構成としたサンプル７を用いて濾過を行ったところ、通液が完了せず通液が一時的に停止することがあった。また、金属製フィルタの上面を目視したところ、気泡が発生していた。

一方、貫通孔の開口面積Ｍを１，６００μｍ^２とした以外については、サンプル７と同じ構成としたサンプル８を用いて濾過を行ったところ、通液が完了し、良好な結果が得られた。これは、貫通孔の開口面積Ｍが大きいため、通気孔を設けなくても、ビーカー内の気体が貫通孔を通じて外部空間に排気され、ビーカー内の圧力の上昇が抑えられたと推測される。すなわち、通気孔を設けることにより前述した効果を得られるのは、貫通孔の開口面積Ｍが１，６００μｍ^２未満である場合であると考えられる。また、サンプル４を用いて濾過を行った結果を鑑みると、少なくとも貫通孔の開口面積Ｍが４００μｍ^２以下である場合に、前述した効果を得られると考えられる。

また、通気孔の開口面積Ｓ１を０．００４９ｍｍ^２未満とした以外についてはサンプル６と同じ構成としたサンプル９を用いて濾過を行ったところ、通液が停止し、濾過が完了しなかった。これは、通気孔の開口面積Ｓ１が小さすぎたため、容器２内の気体を外部空間に十分に排気できなかったと推測される。これにより、通気孔の開口面積Ｓ１は、０．００４９ｍｍ^２以上であることが好ましいと考えられる。

また、貫通孔の開口面積Ｍ以外についてはサンプル２と同じ構成（開口面積Ｓ１及びＳ２が同じ）としたサンプル９を用いて濾過を行ったところ、通液が停止し、濾過が完了しなかった。これは、貫通孔の開口面積Ｍが小さすぎたため、ＰＣＢが金属製フィルタを通過できなかったと推測される。これにより、貫通孔の開口面積Ｍは、４μｍ^２以上であることが好ましいと考えられる。

また、貫通孔の開口面積Ｍをサンプル４と同じにする一方、金属製フィルタの開口面積Ｓ２に対する通気孔の開口面積Ｓ１の比率Ｓ１／Ｓ２をサンプル４よりも高い１０％にしたサンプル１１を用いて濾過を行ったところ、通液が完了した。しかしながら、この場合、通気孔を通じてビーカー内の液体が外部空間に飛散した。また、通気孔を通じてビーカー内の液体中に埃が混入した。これにより、金属製フィルタの開口面積Ｓ２に対する通気孔の開口面積Ｓ１の比率Ｓ１／Ｓ２は、９％以下であることが好ましいと考えられる。

すなわち、貫通孔３１ｃの開口面積Ｍは４μｍ^２以上４００μｍ^２以下であり、通気孔の開口面積Ｓ１は０．００４９ｍｍ^２以上であり、濾過フィルタの開口面積Ｓ２に対する通気孔の開口面積Ｓ）の比率Ｓ１／Ｓ２は０．００１７３％以上であることが好ましい。この構成によれば、通気孔が過剰に小さくなることを抑えて、通気孔を通じて容器内の気体をより確実に外部空間に排気することができる。その結果、濾過対象物の濾過効率の低下をより確実に抑えることができる。

また、濾過フィルタの開口面積Ｓ２に対する通気孔の開口面積Ｓ１の比率Ｓ１／Ｓ２は９．０％以下であることが好ましい。この構成によれば、通気孔が過剰に大きくなることを抑えて、当該通気孔を通じて埃等が侵入することを抑えることができる。また、容器内の気体が一気に外部空間に排気されることにより、容器内に排出された液体が気体と共に外部空間に排出されるようなことを抑えることができる。

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。

本発明は、濾過対象物の濾過効率を向上させることができるので、生物由来物質などの液体に含まれる濾過対象物を濾過する濾過置に有用である。

１濾過装置
２容器
２Ａ上方開口部
２Ｂ開口端部
３濾過フィルタ
４ハウジング
３１フィルタ部
３１ａ第１主面
３１ｂ第２主面
３１ｃ貫通孔
３２枠部
４１第１ハウジング部
４１ａ液体流入路
４１ｂ凸段差部
４２第２ハウジング部
４２ａ液体排出路
４２ｂ凹段差部
４３筒状部
４４フランジ部
４４ａ通気孔
４４ｂ連通孔
４４ｃ把手部

Claims

液体に含まれる濾過対象物を捕捉する第１主面と、前記第１主面に対向する第２主面とを有する濾過フィルタと、
前記濾過フィルタを内包するように構成され、前記第１主面に対向するように設けられた液体流入路と、前記第２主面に対向するように設けられた液体排出路とを有するハウジングと、
を備える濾過装置であって、
前記ハウジングは、
前記第２主面から離れる方向に延びて前記液体排出路の少なくとも一部を構成し、有底筒状の容器の上方開口部を構成する開口端部に対して内側に隙間を空けて挿入される筒状部と、
前記筒状部の外周面から外側に延びるように構成され、前記開口端部に載置されるフランジ部と、を備え、
前記フランジ部には、前記開口端部に載置された状態で前記隙間と外部空間とを連通する少なくとも１つの通気孔が設けられている、濾過装置。
前記通気孔は、前記フランジ部の下面に沿って外側に延びるように設けられた溝により構成されている、請求項１に記載の濾過装置。
前記フランジ部には、複数の前記通気孔が間隔を空けて設けられ、当該複数の通気孔を互いに連通させる連通孔が設けられている、請求項１又は２に記載の濾過装置。
前記フランジ部には、複数の前記通気孔が均等又は略均等な間隔を空けて設けられている、請求項１〜３のいずれか１つに記載の濾過装置。
前記濾過フィルタは、前記第１主面から前記第２主面まで貫通する複数の貫通孔を有し、
前記複数の貫通孔のそれぞれの開口面積は、４μｍ^２以上４００μｍ^２以下であり、
前記通気孔の開口面積は、０．００４９ｍｍ^２以上であり、
前記濾過フィルタの開口面積（Ｓ２）に対する前記通気孔の開口面積（Ｓ１）の比率（Ｓ１／Ｓ２）が０．００１７３％以上である、請求項１〜４のいずれか１つに記載の濾過装置。
前記濾過フィルタの開口面積（Ｓ２）に対する前記通気孔の開口面積（Ｓ１）の比率（Ｓ１／Ｓ２）が９．０％以下である、請求項５に記載の濾過装置。
前記ハウジングは、樹脂で構成されている、請求項１〜６のいずれか１つに記載の濾過装置。
前記ハウジングは、前記液体流入路を構成する第１ハウジング部と、前記筒状部を有する第２ハウジング部とを備え、
前記第１ハウジング部と前記第２ハウジング部とは、前記濾過フィルタの外周部を間に挟んで嵌合するように構成されている、請求項１〜７のいずれか１つに記載の濾過装置。
前記ハウジングの筒状部が前記容器の開口端部に対して内側に隙間を空けて挿入された状態において、前記濾過フィルタは、前記通気孔よりも上方に位置するように設けられている、請求項１〜８のいずれか１つに記載の濾過装置。