JPWO2020066578A1 - 濾過フィルタ及び濾過方法 - Google Patents
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Abstract
濾過対象物の乾燥を抑えることができる濾過フィルタを提供する。本発明に係る濾過フィルタは、第１主面と、前記第１主面に対して対向する第２主面と、第１主面から第２主面まで貫通する複数の貫通孔を画定するフィルタ基体部と有し、フィルタ基体部で液体に含まれる濾過対象物を捕捉する濾過フィルタであって、互いに隣接する貫通孔を通るように第１主面から第２主面まで切った断面において、当該互いに隣接する貫通孔の間に位置するフィルタ基体部の幅方向の両端部には、第１主面から突出する一対の突起部が設けられ、フィルタ基体部の第１主面と一対の突起部とで液体の一部を溜める液溜まり部が構成されている。
Description
本発明は、液体に含まれる濾過対象物を捕捉する濾過フィルタ及び当該濾過フィルタを用いた濾過方法に関する。
従来、この種の濾過フィルタとして、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、濾過対象物として細胞分散液に含まれる細胞を捕捉する濾過フィルタが記載されている。
しかしながら、従来の濾過フィルタにおいては、濾過対象物の乾燥を抑えるという観点で改善の余地がある。
本発明の目的は、前記課題を解決することにあって、濾過対象物の乾燥を抑えることができる濾過フィルタを提供する。
前記目的を達成するために、本発明の一態様に係る濾過フィルタは、
第１主面と、前記第１主面に対して対向する第２主面と、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画定するフィルタ基体部と有し、前記フィルタ基体部で液体に含まれる濾過対象物を捕捉する濾過フィルタであって、
互いに隣接する貫通孔を通るように前記第１主面から前記第２主面まで切った断面において、当該互いに隣接する貫通孔の間に位置するフィルタ基体部の幅方向の両端部には、前記第１主面から突出する一対の突起部が設けられ、前記フィルタ基体部の第１主面と前記一対の突起部とで前記液体の一部を溜める液溜まり部が構成されている。
第１主面と、前記第１主面に対して対向する第２主面と、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画定するフィルタ基体部と有し、前記フィルタ基体部で液体に含まれる濾過対象物を捕捉する濾過フィルタであって、
互いに隣接する貫通孔を通るように前記第１主面から前記第２主面まで切った断面において、当該互いに隣接する貫通孔の間に位置するフィルタ基体部の幅方向の両端部には、前記第１主面から突出する一対の突起部が設けられ、前記フィルタ基体部の第１主面と前記一対の突起部とで前記液体の一部を溜める液溜まり部が構成されている。
本発明によれば、濾過対象物の乾燥を抑えることができる。
（本発明の基礎となった知見）
本発明者らは、濾過対象物の乾燥を抑えるために鋭意検討した結果、以下の知見を得た。
本発明者らは、濾過対象物の乾燥を抑えるために鋭意検討した結果、以下の知見を得た。
濾過対象物を含む液体を濾過フィルタを用いて濾過した場合、濾過対象物は、濾過フィルタ上で空気中に晒されることになる。濾過対象物が特に細胞などの生体由来物質である場合、濾過対象物が空気中に晒されて乾燥すると、濾過対象物が濾過フィルタに密着して回収が困難になったり、濾過対象物の活性が低下することが起こり得る。
そこで、本発明者らは、鋭意検討した結果、濾過フィルタの主面上に液体の一部を溜める液溜まり部を設け、当該主面上に捕捉した濾過対象物が液溜まり部に溜められた液体に浸かるように構成することで、濾過対象物の乾燥を抑えられることを見出した。この新規な知見に基づいて、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フィルタは、
第１主面と、前記第１主面に対して対向する第２主面と、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画定するフィルタ基体部と有し、前記フィルタ基体部で液体に含まれる濾過対象物を捕捉する濾過フィルタであって、
互いに隣接する貫通孔を通るように前記第１主面から前記第２主面まで切った断面において、当該互いに隣接する貫通孔の間に位置するフィルタ基体部の幅方向の両端部には、前記第１主面から突出する一対の突起部が設けられ、前記フィルタ基体部の第１主面と前記一対の突起部とで前記液体の一部を溜める液溜まり部が構成されている。
第１主面と、前記第１主面に対して対向する第２主面と、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画定するフィルタ基体部と有し、前記フィルタ基体部で液体に含まれる濾過対象物を捕捉する濾過フィルタであって、
互いに隣接する貫通孔を通るように前記第１主面から前記第２主面まで切った断面において、当該互いに隣接する貫通孔の間に位置するフィルタ基体部の幅方向の両端部には、前記第１主面から突出する一対の突起部が設けられ、前記フィルタ基体部の第１主面と前記一対の突起部とで前記液体の一部を溜める液溜まり部が構成されている。
この構成によれば、濾過対象物を捕捉するフィルタ基体部に液溜まり部が構成されているので、濾過対象物を液溜まり部に溜められた液体に浸けることができ、濾過対象物の乾燥を抑えることができる。
なお、前記突起部は、前記液溜まり部を形成する内面が、前記第１主面から離れるに従い前記液溜まり部の外形を大きくするように傾斜又は湾曲するよう構成されてもよい。この構成によれば、液溜まり部に液体をより溜めやすくすることができる。
また、前記突起部は、前記液溜まり部を形成する内面とは反対側の外面が、前記第１主面から離れるに従い当該突起部が隣接する貫通孔の内側に向けて傾斜又は湾曲するように構成されてもよい。この構成によれば、液溜まり部に液体をより一層溜めやすくすることができる。
また、互いに隣接する貫通孔を通るように前記第１主面から前記第２主面まで切った断面において、前記一対の突起部の内面の頂部同士を結ぶ直線の長さが、前記第２主面の長さよりも長くてもよい。この構成によれば、液溜まり部に液体をより一層溜めやすくすることができる。
また、前記突起部は、当該突起部が隣接する貫通孔の外周部に沿って環状に設けられてもよい。この構成によれば、液溜まり部に液体をより一層溜めやすくすることができる。
また、前記突起部は、平面視において、第１直線部と、第２直線部と、前記第１直線部の一端部と前記第２直線部の一端部とが接続されるコーナー部とを有し、前記コーナー部は、前記第１主面からの高さが、前記第１直線部及び前記第２直線部よりも低くなるように構成されてもよい。この構成によれば、例えば、濾過フィルタが厚さ方向に凹むように湾曲した際に、コーナー部にかかる応力を緩和することができ、突起部が破損することを抑えることができる。
また、前記第２主面は、平坦面であってもよい。このような本質的には平坦なフィルタであっても、液溜まり部を意図的に構成しているので、濾過対象物を液溜まり部に溜められた液体に浸けることができ、濾過対象物の乾燥を抑えることができる。
また、前記濾過フィルタは、前記濾過対象物として生物由来物質を濾過する金属製多孔膜で構成されてもよい。金属製多孔膜は熱伝導性が高いので、生物由来物質が乾燥しやすい。これに対して、この構成によれば、液溜まり部を意図的に構成しているので、濾過フィルタを金属製多孔膜で構成した場合であっても、生物由来物質を液溜まり部に溜められた液体に浸けることができ、生物由来物質の乾燥を抑えることができる。これにより、生物由来物質を生存状態でより長時間観察することが可能になる。
また、前記第１主面から前記突起部の頂部までの高さが、１０ｎｍ以上であり且つ前記フィルタ基体部の厚みの１０倍以下であってもよい。この構成によれば、濾過対象物が生物由来物質である場合に、当該生物由来物質の乾燥を抑えて、当該生物由来物質を生存状態で回収する回収率を向上させることができる。
また、本発明の一態様に係る濾過方法は、
本発明の一態様に係る濾過フィルタを用意する工程と、
前記第１主面に向けて前記濾過対象物を含む液体を供給し、前記液溜まり部で前記濾過対象物とともに前記液体の一部を捕捉する工程と、を含む。
本発明の一態様に係る濾過フィルタを用意する工程と、
前記第１主面に向けて前記濾過対象物を含む液体を供給し、前記液溜まり部で前記濾過対象物とともに前記液体の一部を捕捉する工程と、を含む。
この方法によれば、濾過フィルタの第１主面に向けて濾過対象物を含む液体を供給し、液溜まり部で濾過対象物とともに液体の一部を捕捉するので、濾過対象物を液溜まり部に溜められた液体に浸けることができ、濾過対象物の乾燥を抑えることができる。
以下、本発明の実施の形態について、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。
（実施の形態）
本実施の形態に係る濾過フィルタ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フィルタの平面図である。図２は、図１の濾過フィルタの一部拡大断面図である。
本実施の形態に係る濾過フィルタ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フィルタの平面図である。図２は、図１の濾過フィルタの一部拡大断面図である。
図１に示すように、本実施の形態に係る濾過フィルタ１は、液体に含まれる濾過対象物を捕捉するフィルタ部２と、フィルタ部２の外周部を囲むように配置された環状の枠部３とを備えている。
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。
図２に示すように、フィルタ部２は、第１主面２ａと、第１主面２ａに対向する第２主面２ｂ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２は、濾過対象物として生物由来物質を濾過する金属製多孔膜で構成されている。フィルタ部２には、第１主面２ａから第２主面２ｂまで貫通する複数の貫通孔２１が設けられている。フィルタ部２は、複数の貫通孔２１を画定するフィルタ基体部２２を備えている。第１主面２ａに向けて濾過対象物を含む液体を供給すると、フィルタ基体部２２が液体に含まれる濾過対象物を捕捉し、液体は複数の貫通孔２１を通じてフィルタ部２を通過する。
フィルタ部２の形状は、濾過フィルタ１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２の形状は、図１に示すように、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３は、フィルタ部２の外周部を保持し、フィルタ部２の機械的強度を高めるように構成されている。なお、枠部３は必ずしも設ける必要はない。
複数の貫通孔２１は、フィルタ部２の第１主面２ａ及び第２主面２ｂ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２１は、フィルタ部２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２１の形状は、フィルタ部２の第１主面２ａ側から見て正方形である。なお、貫通孔２１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、図２に示すように、フィルタ部２の厚み方向に切った断面における貫通孔２１の形状（断面形状）は、台形である。具体的には、貫通孔２１の断面形状は、第１主面２ａ側に短辺が位置し、第２主面２ｂ側に長辺が位置する台形である。台形の斜辺の第２主面２ｂに対する傾斜角度は、例えば８０度である。なお、貫通孔２１の断面形状は、台形に限定されるものではなく、例えば、長方形であってもよい。また、貫通孔２１の断面形状は、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２１は、フィルタ部２の第１主面２ａ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２１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１の開口率を高めることが可能となり、濾過フィルタ１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２１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２１は、フィルタ部２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２１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２１の間隔とは、貫通孔２１をフィルタ部２の第１主面２ａ側から見て、任意の貫通孔２１の中心と隣接する貫通孔２１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２１の間隔は、例えば、貫通孔２１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２１の一辺の３倍以下である。また、例えば、フィルタ部２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２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２１が占める面積）／（貫通孔２１が空いていないと仮定したときの第１主面２ａの投影面積）で計算される。
フィルタ部２の厚みｔは、貫通孔２１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２の厚みｔは、貫通孔２１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１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２において、濾過対象物を含む液体が接触する第１主面２ａ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２ａ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。言い換えると、フィルタ部２の第１主面２ａ上の複数の貫通孔２１の開口が同一平面上に形成されている。また、フィルタ部２のうち貫通孔２１が形成されていない部分であるフィルタ基体部２２は、繋がっており、一体に形成されている。この構成によれば、フィルタ部２の第１主面２ａ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。
フィルタ基体部２２を構成する材料は、金属又は金属酸化物を主成分としている。フィルタ基体部２２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。
また、図２に示すように、互いに隣接する貫通孔２１を通るように第１主面２ａから第２主面２ｂまで切った断面（すなわち、フィルタ部２の厚み方向に切った断面）において、当該互いに隣接する貫通孔２１の間に位置するフィルタ基体部２２の幅方向の両端部には、第１主面２ａから突出する一対の突起部２２ａ，２２ｂが設けられている。本実施の形態においては、図３に示すように、フィルタ基体部２２の第１主面２ａと一対の突起部２２ａ，２２ｂとで、濾過対象物を含む液体２３の一部を溜める液溜まり部２４が構成されている。濾過対象物を捕捉するフィルタ基体部２２に液溜まり部２４が構成されているので、濾過対象物を液溜まり部２４に溜められた液体２３に浸けることができ、濾過対象物の乾燥を抑えることができる。
突起部２２ａ，２２ｂは、液溜まり部２４を形成する内面２２ａａ，２２ｂａが、第１主面２ａから離れるに従い液溜まり部２４の外形を大きくするように傾斜又は湾曲するよう構成されている。この構成によれば、液溜まり部２４に液体２３を捕捉しやすくなり、液体２３をより溜めやすくすることができる。
本実施の形態においては、図２に示すように、互いに隣接する貫通孔２１を通るように第１主面２ａから第２主面２ｂまで切った断面において、一対の突起部２２ａ，２２ｂの内面２２ａａ，２２ｂａの頂部同士を結ぶ直線ＳＬの長さＬ１が、第２主面２ｂの幅方向の長さＬ２よりも長くなるように構成されている。この構成によれば、濾過対象物を含む液体２３が供給される側における液溜まり部２４の開口を大きくして、液体２３の表面張力を大きくし、液溜まり部２４に液体２３をより一層溜めやすくすることができる。
また、本実施の形態において、突起部２２ａは、液溜まり部２４を形成する内面２２ａａとは反対側の外面２２ａｂが、第１主面２ａから離れるに従い突起部２２ａが隣接する貫通孔２１の内側に向けて傾斜又は湾曲するように構成されている。同様に、突起部２２ｂは、液溜まり部２４を形成する内面２２ｂａとは反対側の外面２２ｂｂが、第１主面２ａから離れるに従い突起部２２ｂが隣接する貫通孔２１の内側に向けて傾斜又は湾曲するように構成されている。この構成によれば、濾過対象物を含む液体２３が供給される側における液溜まり部２４の開口を大きくして、液体２３の表面張力を大きくし、液溜まり部２４に液体２３をより一層溜めやすくすることができる。
図４は、フィルタ部２を第１主面２ａ側から見た一部拡大斜視図である。図５は、図４の一部を更に拡大して見た斜視図である。
図４及び図５に示すように、突起部２２ａは、当該突起部２２ａが隣接する貫通孔２１の外周部に沿って環状に設けられている。同様に、突起部２２ｂは、当該突起部２２ｂが隣接する貫通孔２１の外周部に沿って環状に設けられている。これらの構成によれば、液溜まり部２４に溜められた液体２３が貫通孔２１を通じて漏れることを抑えることができ、液溜まり部２４に液体をより一層溜めやすくすることができる。
また、突起部２２ａは、平面視において、第１直線部２２ａｃと、第２直線部２２ａｄと、第１直線部２２ａｃの一端部と第２直線部２２ａｄの一端部とが接続されるコーナー部２２ａｅとを有している。コーナー部２２ａｅは、第１主面２ａからの高さが、第１直線部２２ａｃ及び第２直線部２２ａｄよりも低くなるように構成されている。言い換えれば、コーナー部２２ａｅは、第１直線部２２ａｃ及び第２直線部２２ａｄの頂部の稜線を凹ませるように構成されている。この構成によれば、例えば、濾過フィルタ１が厚さ方向に凹むように湾曲した際に、コーナー部２２ａｅにかかる応力を緩和することができ、突起部２２ａが破損することを抑えることができる。
同様に、突起部２２ｂは、平面視において、第１直線部２２ｂｃと、第２直線部２２ｂｄと、第１直線部２２ｂｃの一端部と第２直線部２２ｂｄの一端部とが接続されるコーナー部２２ｂｅとを有している。コーナー部２２ｂｅは、第１主面２ａからの高さが、第１直線部２２ｂｃ及び第２直線部２２ｂｄよりも低くなるように構成されている。この構成によれば、濾過フィルタ１が湾曲した際に、コーナー部２２ｂｅにかかる応力を緩和することができ、突起部２２ｂが破損することを抑えることができる。
図６は、フィルタ部２を第２主面２ｂ側から見た一部拡大斜視図である。図７は、図６の一部を更に拡大して見た斜視図である。
本実施の形態においては、本質的には両主面が平坦なフィルタを加工して、一方の主面に液溜まり部２４を意図的に構成している。このため、図６及び図７に示すように、フィルタ部２の第２主面２ｂは、平坦面になっている。すなわち、フィルタ部２の第２主面２ｂは、水平面に載置したときに、当該水平面に全面が接触するように構成されている。このような本質的には平坦なフィルタであっても、液溜まり部２４を意図的に構成することで、濾過対象物を液溜まり部２４に溜められた液体２３に浸けることができ、濾過対象物の乾燥を抑えることができる。
本実施の形態において、フィルタ部２は、前述したように、濾過対象物として生物由来物質を濾過する金属製多孔膜で構成されている。金属製多孔膜は、本質的には両主面が平坦なフィルタである。また、金属製多孔膜は熱伝導性が高いので、生物由来物質が乾燥しやすい。これに対して、本実施の形態においては、フィルタ部２に液溜まり部２４を意図的に構成しているので、濾過フィルタ１を金属製多孔膜で構成した場合であっても、生物由来物質を液溜まり部２４に溜められた液体に浸けることができ、生物由来物質の乾燥を抑えることができる。これにより、生物由来物質を生存状態でより長時間観察することが可能になる。
また、金属製多孔膜は、樹脂製多孔膜に比べて、貫通孔の寸法、配置等を精度良く作製することができる。このため、フィルタ部２を金属製多孔膜で構成することによって、濾過対象物の回収率を向上させることができる。また、金属製多孔膜は、濾過対象物が密着した場合でも樹脂製多孔膜に比べて比較的容易に濾過対象物を剥離することができる。その結果、金属製多孔膜に密着した濾過対象物を剥離する際に、濾過対象物が損傷するようなことを抑えることができる。
次に、本実施の形態に係る濾過フィルタ１を用いた濾過方法について説明する。
まず、図１〜図７を用いて説明した構造を有する濾過フィルタ１を用意する。
次いで、第１主面２ａに向けて濾過対象物を含む液体を供給し、図３に示すように、液溜まり部２４で濾過対象物とともに液体２３の一部を捕捉する。液溜まり部２４に捕捉されなかった液体２３は、複数の貫通孔２１を通じてフィルタ部２を通過する。
このとき、液溜まり部２４に捕捉された濾過対象物は、液体２３に浸けられることになる。これにより、濾過対象物の乾燥が抑えられる。
次に、本実施の形態に係る濾過フィルタ１のフィルタ部２の製造方法の一例を説明する。図８Ａ〜図８Ｇは、本実施の形態に係る濾過フィルタ１のフィルタ部２の製造方法の一例を模式的に示す断面図である。図９は、図８Ｅの点線で囲まれた領域の拡大断面図である。
まず、図８Ａに示すように、基板４１を用意する。
次いで、図８Ｂに示すように、基板４１上にスパッタ膜４２を形成する。
次いで、図８Ｃに示すように、スパッタ膜４２上にレジスト膜４３を形成する。
次いで、図８Ｄに示すように、レジスト膜４３を露光、現像処理して、フィルタ基体部２２に対応する部分を除去し、レジスト像４３Ａを形成する。このとき、図９に示すように、レジスト像４３Ａにおけるフィルタ基体部２２に対応する部分を、スパッタ膜４２から離れるに従い外形が大きくなるようにテーパ状に形成する。
次いで、図８Ｅに示すように、レジスト像４３Ａの上方から金属４４を蒸着する。
次いで、図８Ｆに示すように、フィルタ基体部２２となる金属４４をスパッタ膜４２上に残して、レジスト像４３Ａ及びレジスト像４３Ａ上に蒸着した金属４４を溶解及び剥離する。
次いで、図８Ｇに示すように、スパッタ膜４２をエッチングして基板４１上から除去し、フィルタ基体部２２となる金属４４を基板４１から分離する。これにより、濾過フィルタ１のフィルタ部２を製造することができる。
（実施例）
次に、実施例に係る濾過フィルタ１のフィルタ部２の製造方法を説明する。
次に、実施例に係る濾過フィルタ１のフィルタ部２の製造方法を説明する。
まず、図８Ａに示すように、基板４１として表面洗浄を行ったシリコン基板を用意した。
次いで、図８Ｂに示すように、基板４１上に、スパッタ膜４２としてチタンと銅との２層の膜を形成した。ここでは、チタンの厚さは５０ｎｍとした。銅の厚さは５００ｎｍとした。
次いで、図８Ｃに示すように、スパッタ膜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を塗布し、ホットプレートで加熱乾燥してレジスト膜４３を形成した。ここでは、スピンコーターは、回転数１１４０ｒｐｍで３０秒間駆動させた。感光性ポジ型液体レジストとしては、住友化学製Ｐｆｉ−３７Ａを用いた。ホットプレートは、温度９０℃で９０秒間駆動した。このような条件により、スパッタ膜４２上に、厚さ２．０μｍのレジスト膜４３を形成した。
次いで、図８Ｄに示すように、露光機としてｉ線ステッパーを使用するとともに、現像機としてパドル現像装置を使用し、レジスト膜４３を露光、現像処理して、レジスト像４３Ａを形成した。ここでは、現像液としてＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）を使用した。その後、水洗、乾燥処理を行った。
なお、露光機による露光量を２２００Ｊ／ｃｍ２以上２４５０Ｊ／ｃｍ２以下としたところ、図９に示すように、レジスト像４３Ａにおけるフィルタ基体部２２に対応する部分を、所望のテーパ状（例えば、傾斜角度：１０度）に形成することができた。一方、露光機による露光量を２５００Ｊ／ｃｍ２以上３３００Ｊ／ｃｍ２以下としたところ、レジスト像４３Ａにおけるフィルタ基体部２２に対応する部分を、所望のテーパ状に形成することが困難であった。これは、レジスト膜４３に対する露光量が大きくなることにより、露光ビームの侵入深さが深くなり、レジスト膜４３の深さ方向に露光勾配が付き難くなるためと思われる。
また、露光機による露光フォーカス位置を＋０．５μｍ以上＋２．０μｍ以下としたところ、図９に示すように、レジスト像４３Ａにおけるフィルタ基体部２２に対応する部分を、所望のテーパ状（例えば、傾斜角度：１０度）に形成することができた。一方、露光機による露光フォーカス位置を−０．５μｍ以上０．０μｍ以下としたところ、レジスト像４３Ａにおけるフィルタ基体部２２に対応する部分を、所望のテーパ状に形成することが困難であった。これは、露光フォーカス位置がレジスト膜４３のより近くに位置することにより、露光ビームの侵入深さが深くなり、レジスト膜４３の深さ方向に露光勾配が付き難くなるためと思われる。
次いで、図８Ｅに示すように、レジスト像４３Ａの上方から金属４４としてチタンを蒸着した。また、このとき、レジスト像４３Ａのテーパ状の傾斜面に効率良く且つ均一にチタンを蒸着させるため、基板４１を水平面に対して３０度傾斜させるとともに、基板４１の中心を回転中心として回転させながら、チタンの蒸着を行った。ここでは、蒸着機として日本電子製真空蒸着装置を使用し、基板無加熱下でチタンを０．５μｍの厚さで蒸着した。成膜速度は５Å／秒とした。基板４１の回転速度は５ｒｐｍ以上４０ｒｐｍ以下（具体的には３０ｒｐｍ）とした。成膜時間は１６．７分とした。
なお、基板４１を水平面に対して平行に配置するとともに、基板４１を回転させなかった場合、レジスト像４３Ａのテーパ状の傾斜面に沿ってチタンが滑り、当該傾斜面にチタンを効率良く且つ均一に蒸着させることが困難であった。また、レジスト像４３Ａのテーパ状の２つの隣接する傾斜面が接続されるコーナー部２２ａｅ，２２ｂｅでは、チタンが他の部分よりも傾斜面に沿って滑りやすく、スパッタ膜４２からの高さが低くなった。
次いで、図８Ｆに示すように、高圧スプレー処理が可能なリフトオフ装置を用い、レジスト剥離液ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）で、レジスト像４３Ａ及びレジスト像４３Ａ上に蒸着した金属４４を剥離した。その後、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）で洗浄した後、水洗処理して乾燥させた。
次いで、図８Ｇに示すように、エッチング液を使用し、スターラーを撹拌させながら浸漬処理して、スパッタ膜４２の銅をエッチングして除去し、フィルタ基体部２２となる金属４４を基板４１から分離した。ここでは、エッチング液として酢酸過水（酢酸：過酸化水素：水＝５：５：９０）を使用した。浸漬処理時間は１２時間とした。
このようにして、実施例に係る濾過フィルタ１のフィルタ部２を製造した。なお、貫通孔２１の第２主面２ｂ側の外形は、１０μｍ角の正方形であるものとした。また、フィルタ基体部２２の第２主面２ｂ側の幅方向の長さＬ２は、４μｍであるものとした。フィルタ部２の厚さ（第１主面２ａから第２主面２ｂまでの長さ）は、０．５μｍであるものとした。
次に、前述した実施例に係る濾過フィルタ１のフィルタ部２を電子顕微鏡で観察した結果について説明する。
前述した実施例に係る濾過フィルタ１のフィルタ部２を電子顕微鏡で観察したところ、図１０に示すように、突起部２２ａと突起部２２ｂとが非対称形状である箇所があった。また、フィルタ部２の任意の６箇所において、図１１に示す各種角度及び寸法を側長したところ、以下の表１の結果が得られた。表１において、「Ａ１」は、第１主面２ａに対する突起部２２ａの外面２２ａｂの傾斜角度を示している。「Ａ２」は、第１主面２ａに対する貫通孔２１の傾斜角度を示している。「Ｃ１」は、突起部２２ａにおける内面２２ａａの頂部と外面２２ａｂの頂部との間の長さを示している。「Ｃ２」は、突起部２２ａにおける内面２２ａａの基端部と外面２２ａｂの基端部との間の長さを示している。「Ｄ」は、第１主面２ａから突起部２２ａの頂部までの高さを示している。「Ｔ」は、フィルタ部２の厚み（フィルタ基体部２２の厚み）を示している。
表１より、「Ｄ」と「Ｔ」との長さ関係に関わらず、「Ａ１」は９０度未満であり、「Ａ２」は「Ａ１」よりも小さく、「Ｃ１」は「Ｃ２」より小さいことが分かった。
次に、フィルタ部２の厚みＴ及び突起部２２ａの高さＤを異ならせた実施例１−８及び比較例１に係る濾過フィルタを作製し、各濾過フィルタで濾過対象物として生物由来物質である細胞を濾過した実験結果について説明する。下記表２は、１×１０６個の細胞を含む２ｍｌの細胞懸濁液を各濾過フィルタで濾過した実験結果を示している。
表２において、「細胞捕捉率」とは、各濾過フィルタに投入した細胞数に対して、フィルタ部に残存した細胞数の割合（残存細胞数／投入細胞数）をいう。また、「約３分後の全細胞の回収率」とは、前記投入から約３分後において、フィルタ部に残存した細胞数に対して、ＰＢＳ（リン酸緩衝生理食塩水）洗浄によりフィルタ部から回収できた細胞数の割合をいう。また、「約３分後の回収細胞の生存率」とは、前記フィルタ部から回収できた細胞数に対して、生存状態である細胞数の割合をいう。また、「生存細胞回収率」とは、フィルタ部に残存した細胞数に対して、前記フィルタ部から生存状態で回収できた細胞数の割合をいう。
表２から分かるように、突起部の高さＤが１０ｎｍ以上である実施例１−８に係る濾過フィルタでは、生存細胞回収率が１％以上であった。一方、突起部の高さＤが０ｎｍである比較例に係る濾過フィルタでは、生存細胞回収率が０％であった。これにより、突起部の高さＤを１０ｎｍ以上にすることで、細胞の乾燥を抑えて、当該細胞を生存状態で回収する生存細胞回収率を向上させることができることが確認された。
また、表２から分かるように、突起部の高さＤがフィルタ部の厚みＴの１０倍以下である実施例１−６に係る濾過フィルタでは、生存細胞回収率が２７％以上であった。一方、突起部の高さＤがフィルタ部の厚みＴの１０倍よりも大きい実施例７，８に係る濾過フィルタでは、生存細胞回収率が１〜１５％以下の範囲でばらついた。これは、実施例７，８に係る濾過フィルタでは、フィルタ部の厚みＴに対する突起部の高さＤの割合が高いため、突起部の高さＤを安定して均一に形成することが難しく、突起部に不具合箇所が生じたためと考えられる。これにより、突起部の高さＤをフィルタ部の厚みＴの１０倍以下にすることで、細胞の乾燥を抑えて、当該細胞を生存状態で回収する生存細胞回収率を向上させることができることが確認された。
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、フィルタ部２が金属製多孔膜で構成されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。フィルタ部２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、フィルタ部２は、メンブレンなどの他のフィルタであってもよい。また、例えば、フィルタ部２として熱伝導性が低いシリコン製多孔膜や樹脂製多孔膜を用いた場合、液溜まり部２４に溜められた液体２３が蒸発することを抑えることができる。その結果、濾過対象物の乾燥をより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。
本発明の濾過フィルタは、濾過対象物の乾燥を抑えることができるので、特に、細胞等の生体由来物質を濾過する濾過フィルタとして有用である。
１ 濾過フィルタ
２ フィルタ部
２ａ 第１主面
２ｂ 第２主面
３ 枠部
２１ 貫通孔
２２ フィルタ基体部
２２ａ，２２ｂ 突起部
２２ａａ，２２ｂａ 内面
２２ａｂ，２２ｂｂ 外面
２２ａｃ，２２ｂｃ 第１直線部
２２ａｄ，２２ｂｄ 第２直線部
２２ａｅ，２２ｂｅ コーナー部
２３ 液体
２４ 液溜まり部
４１ 基板
４２ スパッタ膜
４３ レジスト膜
４３Ａ レジスト像
４４ 金属
２ フィルタ部
２ａ 第１主面
２ｂ 第２主面
３ 枠部
２１ 貫通孔
２２ フィルタ基体部
２２ａ，２２ｂ 突起部
２２ａａ，２２ｂａ 内面
２２ａｂ，２２ｂｂ 外面
２２ａｃ，２２ｂｃ 第１直線部
２２ａｄ，２２ｂｄ 第２直線部
２２ａｅ，２２ｂｅ コーナー部
２３ 液体
２４ 液溜まり部
４１ 基板
４２ スパッタ膜
４３ レジスト膜
４３Ａ レジスト像
４４ 金属
Claims (10)
- 第１主面と、前記第１主面に対して対向する第２主面と、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画定するフィルタ基体部と有し、前記フィルタ基体部で液体に含まれる濾過対象物を捕捉する濾過フィルタであって、
互いに隣接する貫通孔を通るように前記第１主面から前記第２主面まで切った断面において、当該互いに隣接する貫通孔の間に位置するフィルタ基体部の幅方向の両端部には、前記第１主面から突出する一対の突起部が設けられ、前記フィルタ基体部の第１主面と前記一対の突起部とで前記液体の一部を溜める液溜まり部が構成されている、濾過フィルタ。 - 前記突起部は、前記液溜まり部を形成する内面が、前記第１主面から離れるに従い前記液溜まり部の外形を大きくするように傾斜又は湾曲するよう構成されている、請求項１に記載の濾過フィルタ。
- 前記突起部は、前記液溜まり部を形成する内面とは反対側の外面が、前記第１主面から離れるに従い当該突起部が隣接する貫通孔の内側に向けて傾斜又は湾曲するように構成されている、請求項１又は２に記載の濾過フィルタ。
- 互いに隣接する貫通孔を通るように前記第１主面から前記第２主面まで切った断面において、前記一対の突起部の内面の頂部同士を結ぶ直線の長さが、前記第２主面の長さよりも長い、請求項１〜３のいずれか１つに記載の濾過フィルタ。
- 前記突起部は、当該突起部が隣接する貫通孔の外周部に沿って環状に設けられている、請求項１〜４のいずれか１つに記載の濾過フィルタ。
- 前記突起部は、平面視において、第１直線部と、第２直線部と、前記第１直線部の一端部と前記第２直線部の一端部とが接続されるコーナー部とを有し、
前記コーナー部は、前記第１主面からの高さが、前記第１直線部及び前記第２直線部よりも低くなるように構成されている、請求項５に記載の濾過フィルタ。 - 前記第２主面は、平坦面である、請求項１〜６のいずれか１つに記載の濾過フィルタ。
- 前記濾過フィルタは、前記濾過対象物として生物由来物質を濾過する金属製多孔膜で構成されている、請求項１〜７のいずれか１つに記載の濾過フィルタ。
- 前記第１主面から前記突起部の頂部までの高さが、１０ｎｍ以上であり且つ前記フィルタ基体部の厚みの１０倍以下である、請求項８に記載の濾過フィルタ。
- 請求項１〜９のいずれか１つに記載の濾過フィルタを用意する工程と、
前記第１主面に向けて前記濾過対象物を含む液体を供給し、前記液溜まり部で前記濾過対象物とともに前記液体の一部を捕捉する工程と、
を含む、濾過方法。
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