WO2005037413A1 - 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

明 細 書

多孔質膜カートリッジ

技術分野

[0001] 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

背景技術

[0002] 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。

[0003] 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。 発明の開示

[0004] 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つ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。

[0005] 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 、ように固定されたことを特徴とする。

[0006] 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 力 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、その部分力 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。

[0007] 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ヤッ プの挟持面とが超音波溶着されて!、るのが望ま 、。

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、 多孔質膜に力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。 [0008] 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。

[0009] 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。

[0010] 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ヤッ 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。

[0011] 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畤する嵌合面において、接着剤又はレーザ溶着により固着 することちでさる。

[0012] また、インサート成形により成形する場合には、射出成形型のキヤビティ内に、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、キヤビティ内に 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ヤッ 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。

[0013] 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。 図面の簡単な説明

[0014] [図 1]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。

[図 2]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。

[図 3]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 4]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。

[図 5]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。

[図 6]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。

[図 7]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。

[図 8]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。

[図 9] (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。

発明を実施するための最良の形態

[0015] [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実施形態に係るキヤ 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力、用途はこれに限定されるものではない。

[0016] 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と力 構成されている。

[0017] 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 l la、本体部 12の後端部に開口 l ibを有する。そのため、 開口 l ib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及びキヤ 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。

[0018] 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〖こは、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の後端力も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をキヤ ップ 20とバレル 10の間で挟持可能である。

[0019] 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（図にぉ 、ては 3本のみ図示）の放射状のリブ 25が形成されて 、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 高くなつた挟持面 24力 全周にわたつて形成されて！、る。

[0020] 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。

[0021] 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、液体を後端カゝら先端へ流した際に、液体がノズル 23ヘスムー ズに流れ込むようになって!/ヽる。

[0022] 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力 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榭脂であればよい。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ょ ヽ。 [0023] 多孔質膜 Fは、有機高分子力も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、例えばァセチルセルロースの表面酸ィ匕物が 好適である。ァセチルセルロースとしては、モノァセチルセルロース、ジァセチルセル ロース、トリァセチルセルロースの何れでもよいが、特にトリァ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 (ポリテトラフルォロエチレン）、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。

[0024] 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. lmm幅程度） 1S 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度一 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 1 4c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 1 5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— lmm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. 0 2—0. 5mm、さらに望ましくは 0. 02—0. 2mmがよい。 [0025] 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より一段高くなつているので、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 2 0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。

[0026] 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 1 0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がー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とキヤ 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。

[0027] 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 、はそれらの溶解物およびホモジネートなどの生物材料力も調製された溶 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ィ匕する試薬を含む水 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、塩酸グァ-ジン、 Triton-X100、プロテアーゼ K (SIGMA製）を添カ卩した状態で、 60°C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。

[0028] 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カロ 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 l ib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。

[0029] 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 l ib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カゝらなる。主 剤としては、エタノール、 Tris及び Triton— XI 00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。 [0030] 次に、精製蒸留水または TEバッファ等を開口 l ib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力 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ぐ十分に脱着 される。

[0031] 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ぐ核酸の回収 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による挟持力力 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に力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に力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。

[0032] 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を固定できればょ 、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。

[0033] [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となつ ている。

[0034] このような多孔質膜カートリッジ 1 A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。

[0035] 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ベぐ開口縁部 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。

[0036] 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 F a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 良ぐ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 1 A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。

[0037] 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 近に全周にわたつ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 1 Cとすることちでさる。

[0038] [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 ID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 する周面力もなる壁面部 17bと、壁面部 27aの図中上端力も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 の外周へ向力つて延びる平面部 17dとが形成されている。

[0039] 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。

[0040] 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。

[0041] 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。

[0042] 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 らかな円形の断面力もなるビード 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硬化榭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。

実施例

[0043] 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、トリァセチルセルロース（富士写真フィルム株式会社製、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。

[0044] [表 1] 押し付け力 (N)

50 75 100 150 200

加振時間 0.03 X X X X X

(sec) 0.05 X X 〇 〇 0

0.1 X X 0 〇 0

0.15 X 0 〇 〇 0

0.2 Δ 〇 〇 〇 〇

0.25 Δ 〇 〇 〇 0

0.3 Δ 〇 0 0 □

0.35 Δ 〇 0 〇 □

0.4 Δ 〇 0 □ □

0.45 Δ 0 〇 □ □

0.5 Δ □ □ □ □

0.6 Δ □ □ □ □

△〇□ X

溶液多良

着漏孔好

でれ質

½膜

い

さ

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. 03s ec— 0. 6secの間で変更した。表 1において、 X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 形 で、溶着部力 液漏れがあったことを示し、口は、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。〇は、不具合なく良好に溶着できた ことを示す。

表 1を見て分力るとおり、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. Isec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. 0 5sec-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. 0 5sec— 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. 0 5sec— 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

請求の範囲

[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 態で前記バレル力 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ツ 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 ノル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ヤビティ内にインサートした後 、前記キヤ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。