KR930012031B1 - 직교류 마이크로 필터 - Google Patents

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케른포르슝스첸트룸 칼스루헤 게엠베하
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Abstract

내용 없음.

Description

직교류 마이크로 필터
제1도는 본 발명에 따른 직교류 마이크로 필터의 개략 사시도.
제2도는 내지 제4도는 막(5) 웨브의 단면도.
제5도는 본 발명의 직교 마이크로 필터의 다른 실시예를 도시하는 사시도.
제6도는 본 발명에 따라 제5도의 마이크로 필터에 연결될 수 있는 유입구 분배기의 개략 평면도.
제7도는 본 발명의 다른 실시예의 일체 설비를 도시하는 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 밑판 2 : 한계 결정벽
3, 3a, 3b : 웨브 4, 4a, 4b : 틈
5 : 막 6, 23, 43 : 유체실
7, 32, 50 : 유동체 8 : 유입측
9, 24, 44 : 수집실 10, 20, 21, 48, 49 : 덮개판
13 : 웨브 하단면 15, 33, 51 : 농축물
16, 34, 52 : 여과액 36, 53 : 격벽
40 : 유입구 분배기 41 : 농축물 수집기
본 발명은 직교류 마이크로 필터에 관한 것이다.
직교류 마이크로 필터는 화학적 공정에서 미세한 분산 침전물, 미생물 또는 세포질 성분같은 용액으로 부터 또는 그 용액에서 부유 또는 유화 분자를 분리하거나 풍부하게 하도록 제공된다. 부유 또는 유화 분자를 가지는 풍부해진 여과액 또는 용액은 다른 적용에서는 바람직한 생성물일 수 있다.
필터는 본래 플라스틱, 소결 유리 또는 소결 금속으로 만들어진 구멍있는 막을 이용한다. 이들 막은 여과요소로써 사용된다. 막은 막의 독특한 공극경 분포를 가지는 다양한 재료로 만들어진다. 예를들어 폴리프로필렌 재료용 전형적인 막의 공극경 분포는 약 0.5㎛ 내지 1㎛이며 소결 유리용은 3㎛ 내지 10㎛ 사이이다.
전 공극율은 또한 재료의 특성이며 전형적으로 소결 금속에 대해서는 약 20% 내지 50% 사이, 소결 유리에 대해서는 약 60%에서, 저압 폴리프로필렌, 폴리프로필렌,폴리테트라플루오르에틸렌 같은 플라스틱에 대해서는 약 60% 내지 85% 사이에 놓였다(예를들어 에이. 이. 오스테만, 산업용 직교류 미세 여과법-폐수재순환 및 화학적 공정 기술과 관련하여 사용하기 위한 실시예와 현재료의 개관, 세미나 제116125호용 강의 재료, 기술원, 부페르탈, 5월 1985년을 참조).
그런 막은 막의 높은 전 공극율에도 불구하고 비교적 높은 유체 저항을 가진다. 막 두께의 감소에 의하여 유체 저항의 감소는 여러가지 이유 때문에 어느 한도내에서만 가능하다. 특히 너무 큰 개구의 개개 채널에 의해 막이 그의 전두께를 초과하지 않을 것이라는 충분한 확실성을 보장하기 위하여 최소 두께가 제공되어야 한다. 이것에 대한 다른 이유는 큰 개구 채널이 필연적으로 제조 공정에서 통계적 공극경 분포비를 기초로 하여 막에 국부적으로 발생한다는 것이다.
막은 또한 최소한의 강도를 얻도록 충분한 두께를 가져야 한다. 막이 단단한 누크리포(Nuclepore)에 의해 제조되는것 같은 소위 핵궤도 막은 균일한 크기의 구멍 개구를 가진다. 이들 막은 또한 약한 투명도 또는 구멍 단면의 합과 막의 전체 표면과의 비율때문에 비교적 높은 유체 저항을 가진다.
본 발명의 목적은 직교류 마이크로 필터에서 균일하고 미리 결정할 수 있는 구멍 폭을 가지는 막을 형성하기 위한 것이다. 이 막은 높은 투명도와 낮은 유체저항을 가진다.
본 발명의 다른 목적은 유동체가 적어도 하나의 입구를 통해 유입되고 농축물은 입구의 반대쪽에 있는 적어도 하나의 출구를 통해 배출되는 유체실을 가지는 필터 하우징과, 여과액이 배출되는 수집실과 유체실과 수집실 사이에 설치되어 있는 적어도 하나의 미세 구멍막을 포함하는 직교류 마이크로 필터에 의해 얻어지며 상기 막은 여과될 유동체가 따라 흐르는 입구면과 수집실을 향해 설치된 출구면적과 약 0.1㎛ 내지 30㎛폭의 구멍을 가지며, 개선에 있어서, 상기 막은 틈모양의 횡단면과 일정한 단면을 가지고 상기 구멍을 형성하는 개구를 형성하도록 적어도 한줄에 배치되고 서로 예정거리 이격된 다수의 웨브를 포함하며, 상기 마이크로 필터는 또 상기 웨브를 덮고 상기 개구를 옆으로 배치되게 하는 2개의 덮개판을 포함하며, 상기 웨브는 X-선 석판 인쇄, X-선 깊이 석판 인쇄-전기판술, 주조, 또 주조와 전기판술에 의해 상기 판중의 하나에 형성된다.
본 발명은 이전의 직교류 마이크로 필터에 사용된 막 대신에 덮개판에 의해 고정되는 웨브를 가지는 새로운 막을 제공한다. 막 웨브의 단면과 특히 웨브의 상호 간격은 매우 작은 치수 조차도 매우 정밀하게 미리 결정할 수 있다. 이들 간격은 구멍 폭을 형성하며 약 0.1㎛로 작게 세트될 수 있다. 본 막에 대해 여러가지 재료가 사용될 수 있다. 한 예는 플라스틱 재료의 막이다. 거기에 부가로 전기 화학적으로 침적가능한 금속, 금속합금, 세라믹 재료 및 유리가 또한 막용재료로써 사용될 수 있다.
X-선 석판 인쇄 및 전기판술 수단(리가 기술) 및 본 명세서에서 한정되는 것으로부터 유도된 성형 기술에 의해 이런 미세구조물의 제조는 그중에서도 케른포르슝스첸트룸 칼스루헤에 의해 RFK 보고서 제3995호에 기재되고 도시되어 있다(1985년 11월).
막은 X선 석판 인쇄, X선 석판 인쇄-전기판술(-전착), 주조 또는 주조와 전기판술에 의해 형성된다. 이들 공정은 케른포르슝스첸트룸 칼스루헤에 의해 RFK 보고서 제3995호에 상세하게 기재되어 있다(1985년 11월).
본 발명에 따라 X선 감지 포지티브 내식막 재료가 예를들어 X선을 가지는 마스크를 통해 부분적으로 조사되는 금속 밑판에 적용되고 그 다음에 현상되는 조사 기술이 제공된다. 이 방법에서 형성된 웨브의 대응금형이 얻어진다. 금형의 높이는 포지티브 내식막 재료의 두께층과 동일하다. 높이는 X-선의 침투 깊이에 의하는 약 2mm까지일 수 있다. 적합하게는 높이는 약 0.1mm 내지 2mm 사이이다. 그이후 대응금형은 전극으로써 밑판을 사용하여 전기 화학적으로 금속으로 채워진다. 그 이후 잔류 내식막 재료는 솔벤트에 의해 제거된다.
분리 주조 기술에서 리가 기술에 따라 생성된 요구된 웨브 구조물의 포지티브는 재사용 가능한 공구로써 이용된다. 재사용 가능한 압입 금형 다음에 플라스틱용 금형으로써 사용된다. 합성 대응 금형은 전기도금에 의해 금속으로 채워지며 그 다음에 잔류 플라스틱은 제거된다.
조가 기술을 사용하거나 또는 금형 기술을 사용하는 2가지 경우에서 ㎛ 범위내에서 옆치수(폭)와 약 2mm까지 자유롭게 선택가능한 높이를 가지는 극히 정밀하고 미세한 구조물이 제작될 수 있다. 미크론 이하의 범위내에서 최소 폭 치수는 다소 더 낮은 높이로 얻어질 수 있다.
본 발명에 사용하기 위해 특히 적당한 방사원은 전자 싱크로트론(싱크로트론 방사)으로부터 나오는 X-선 방사이다. 가장 간단한 경우에서는 부분적 조사 및 현상된 내식막층 또는 주조된 플라스틱층 막을 제작하거나 또는 막 그 자체로써 직접적으로 사용될 수 있다.
본 발명의 더 완전한 이해와 많은 부수적인 잇점은 첨부 도면과 관련하여 다음의 상세한 기술을 참고로 하면 훨씬 더 잘 이해될 것이다.
본 발명의 다른 목적, 잇점 및 특징은 다음의 설명에 의하면 이 분야에서 숙련된 사람에게는 명백해질 것이다.
제1도에는 니켈로 만들어진 밑판(1)이 도시되어 있다. 역시 니켈로 만들어진 한계 결정벽(2)과 미세 웨브(3)는 X-선 석판 인쇄나 전기판술 공정에 의하여 밑판에 형성된다.
미세 웨브(3)는 약 0.5mm의 높이, 약 3㎛의 웨브 폭과 약 3㎛의 균일한 상호 간격을 가진다. 웨브는 덮개판으로써 제공되는 밑판(1)에 웨브의 하단면(13)과 함께 견고하게 부착된다. 웨브(3) 사이의 틈(4)은 막(5)의 구멍을 형성한다. 각 웨브의 길이, 즉 막을 통하는 유동 방향에서 크기는 약 20㎛이다.
여과될 유동체(7)는 유입측(8)으로부터 농축물(15)이 제거되는 반대측(11)까지 유체실(6)에서 막(5)을 거쳐 흐른다. 막(5)은 유체실(6)과 여과액(16)이 배출되는 수집실(9)로 분리한다. 한계 결정벽(9)은 유체실(6)과 수집실(9)의 외측을 형성한다.
직교류 마이크로 필터는 웨브(3)의 상단면(14)을 덮는 역시 니켈로 만든 상부 덮개판(10)에 의해 완성된다.
제2도에는 본 발명의 직교류 마이크로 필터의 간단한 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예에서 웨브(3)는 사각 횡단면에서 유체실(6)에서 유동체(7) 유동방향에 대하여 약 90°의 각도에서 설치되어 있다.
그러나 제3도의 웨브(3a)는 흐름과 맞닿고 둥글게 된 웨브의 좁은쪽(17)을 가진다. 웨브는 유동체(7)의 유동방향에 대하여 약 135°의 각도로 세트되어 있다. 이것은 결국 구멍으로써 제공되는 틈(4a)이 막히는 위험을 감소하게 한다. 추가로 이것은 또한 유동체 유동에서 구멍의 영향이 감소되게 한다.
제4도에서 본 발명에 따른 다른 새로운 웨브의 측면도가 도시되어 있다. 이 실시예에서 웨브(3b)는 만곡된 측면을 가지며 틈(4b)의 횡단면은 수집실(9)로 향하여 더 커지게 된다.
제5도에는 다수의 줄같은 웨브 배치가 2개의 공동 덮개판(20,21) 사이에서 도시되어 있다. 이 실시예에서 2개의 인접 웨브 배치는 서로 거울상으로 설치되어 있다. 웨브는 웨브 사이에서 유체실(23)과 수집실(24)을 둘러싼다.
각각의 개별 유체실(23)은 한쪽에서 여과될 유동체(32)를 받고 반대쪽에는 농축물(33)을 배출한다. 여과액(34)은 또한 반대쪽에 있는 수집실(23)로부터 배출된다.
개개의 유체실(23)을 공동 유입도관(25) 또는 공동 농축물 라인에 연결하기 위해 유입구 분배기와 농축물 수집기의 사용이 또한 제공된다.
제6도에는 본 발명에 따른 유입구 분배기의 적합한 실시예의 횡단면도가 도시되어 있다. 주류(29)는 계속 분기(30)되는 것을 도시한다. 최종 분기(31)는 제5도의 유체실(23)에 각각 분리되어 연결된다. 분기(30)는 더 큰 전단응력과 정지점이 발생하지 않도록 흐름의 효율이 좋은 표면으로 굽어진다. 개개의 흐름(35)은 격벽(36)을 통해 안내된다.
본 발명의 실시예는 특히 유동체의 세포질 성분은 손상되지 않게 정제되어야 하는 유동체 같은 생물학적 및 의학적 사용에 적당하다.
본 발명의 특수한 관계 적용은 인체의 피에서 혈장을 분리하는데서 발견될 수 있다. 이 개개 단부에 적용되면 농축물 수집기는 부가로 거상 표면을 가진다.
막의 제조를 위해 상기에서 기술된 공정은 본 발명에 따라 귀금속 또는 하이드로겔 같은 생물학적 양립재료로 만들어진 직교류 마이크로 필터 및 유체 분배기가 대해 특히 잘 적용된다.
제7도에는 유입구 분배기(40)의 일체 설비가 도시되어 있다. 본 설비는 격벽(53), 동일한 농축물 수집기(41), 각각의 막 사이에서 유체실(43)과 수집실(44)을 에워싸는 막으로써 다수의 줄같은 웨브 배치(42)로 구성되어 있다.
모든 설비는 2개의 공동 덮개판(48,49)에 의해 덮여져 있다. 여과될 유동체(50)의 농축물(51)용 접속부가 양쪽(45,46)에서 형성되어 있다.
여과액(52)은 덮개판(48)에 있는 구멍(47)을 통해 수집실(44)로부터 배출된다. 이 조밀하고 일체로 된 직교류 마이크로 필터는 특히 혈액여과 장치의 개발에 관하여 상당한 관심이 있다.
본 발명은 상기 기술한 실시예를 제한하는 것이 아니다. 동일한 원리의 다른 장치도 또한 본 발명의 한계내에 포함된다.
그러한 적용의 예는 다단계 직교류 미세여과의 실시에 적당한 마이크로 필터이다. 여과될 유동체는커다란 틈의 폭이 생기는 막을 가지는 제1단계에서 미리 여과된다. 그 다음에 유동체는 좀더 미세한 틈의 폭을 가지는 막을 사용하는 하나 또는 다수의 연속 연결 단계에서 더 여과된다. 본 발명의 실시예에서 막내의 웨브의 단면도나 상호 간격은 또한 유동체의 유동 통로를 따라 변하는 특수한 특질 예를들어 점성에 들어맞게 변화될 수 있다.
본 발명은 1985년 12월 24일 출원된 독일연방공화국 특허출원 제35 46 091.1호에 기재된 주제에 관한 것이며 그 주제의 모든 명세는 참고로 하여 이 안에 첨가되었다.
이에 본 발명이 충분히 기술되었으므로 그 분야에서 보통의 기술을 가진 사람에게 이 안에서 설명한 본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않고 많은 변화와 수정이 가능하다는 것이 분명할 것이다.

Claims (7)

  1. 유동체는 적어도 하나의 입구를 통해 유입되고 농축물은 그 입구의 반대쪽에 있는 적어도 하나의 출구를 통해 배출되는 유체실을 가지는 필터 하우징과 여과액이 배출되는 수집실과 유체실과 수집실 사이에 배치되어 있는 적어도 하나의 미세 구멍막을 포함하며 상기 막은 여과될 유동체가 따라 흐르는 입구면 및 수집실을 향해 배치되는 출구면과 약 0.1㎛ 내지 30㎛폭의 구멍을 가지는 직교류 마이크로 필터에 있어서, 상기 막은 틈모양의 횡단면과 일정한 단면을 가지며 상기 구멍을 형성하도록 적어도 한줄에서 배치되고 서로 예정거리에서 이격된 다수의 웨브를 포합하며, 그 개선에 있어서, 상기 마이크로 필터는 또 상기 웨브를 덮고 상기 개구를 옆으로 배치하는 2개의 덮개판을 포함하여, 상기 웨브는 X-선 석판 인쇄, X-선 깊이 석판 인쇄-전기판술, 주조 또는 주조와 전기판술에 의해 상기 판중의 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는 직교류 마이크로 필터.
  2. 제1항에 있어서, 웨브는 구멍을 통하는 유체 방향은 입구면을 따라 유동체 유동 방향에 대하여 약 90°내지 135°사이의 각도이도록 유체실에서 설치되는 것을 특징으로 하는 직교류 마이크로 필터.
  3. 제1항에 있어서, 유체실에 인접하는 각각 웨브의 면은 둥근 것을 특징으로 하는 직교류 마이크로 필터.
  4. 제1항에 있어서, 웨브는 판 사이에서 약 0.1mm 내지 2mm의 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 직교류 마이크로 필터.
  5. 제1항에 있어서, 상기 웨브는 2개의 판 사이에서 다수의 줄을 이루는 짝속에 배치되며, 웨브줄의 각 짝내에서 웨브줄은 상기 실의 각각 하나를 그들 사이에서 둘러싸는 방법으로 서로 거울상으로써 배치되는 것을 특징으로 하는 직교류 마이크로 필터.
  6. 제5항에 있어서, 상기 유체실은 다수의 입구와 다수의 출구를 가지며, 또 유입구 분배기 및 농축물 수집기를 포함하며 각각은 단부 분기를 포함하는 다수의 분기점을 가지며 상기 유입구 분배기의 각각의 단부 분기는 유체실의 각각의 입구에 연결되며 상기 농축물 수집기의 가각의 단부 분기는 유체실의 각각의 출구에 연결되며, 상기 유입구 분배기 및 상기 농축물 수집기 각각은 또 2개의 판과 다수의 격벽을 가지며 상기 격벽은 일정한 단면을 가지고 상기 벽 사이에서 일정한 위치에서 설치되는 것을 특징으로 하는 직교류 마이크로 필터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 분배기와 상기 수집기의 상기 각 판은 상기 마이크로 필터의 각각의 덮개판과, 일체이며, 상기 격벽은 상기 하나의 덮개판과 일체인 상기 분배기의 상기 판과 상기 수집기의 상기 판에 형성되며, 상기 격벽은 상기 분배기와 상기 수집기의 상기 다른 판에 의해 덮혀지는 것을 특징으로 하는 직교류 마이크로 필터.
KR1019860011120A 1985-12-24 1986-12-23 직교류 마이크로 필터 KR930012031B1 (ko)

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DE19853546091 DE3546091A1 (de) 1985-12-24 1985-12-24 Querstrom-mikrofilter
DE3546091.1 1985-12-24

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KR870005672A KR870005672A (ko) 1987-07-06
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US (1) US4797211A (ko)
EP (1) EP0231432B1 (ko)
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