WO2017022484A1 - 濾過フィルタデバイス - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a filtration filter device that filters a filtration target contained in a fluid.
- Patent Document 1 for example, see JP2013-255780A
- the filtration filter device of Patent Document 1 includes a filtration filter that filters an object to be filtered contained in a fluid, and a housing that encloses the filtration filter.
- the housing is provided with a fluid inflow path and a fluid discharge path, and a filtration filter is disposed between them.
- An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a filtration filter device capable of improving the filtration recovery rate.
- a filtration filter device comprises: A metal porous membrane, The metal porous membrane is included, and the fluid inflow passage provided to face the first main surface of the metal porous membrane and the second main surface of the metal porous membrane are provided.
- a housing having a fluid discharge path; An elastic body provided in a gap between the outer peripheral portion of the metal porous membrane and the housing; It is characterized by providing.
- the filtration filter device according to the present invention can improve the filtration recovery rate.
- FIG. 1 It is a perspective view showing a schematic structure of a filtration filter device concerning an embodiment of the invention. It is a perspective view which shows a part of filtration filter device of FIG. 1 in a cross section. It is a disassembled perspective view of the filtration filter device of FIG. It is an expansion perspective view of a part of metallic porous membrane. It is a schematic sectional drawing which shows the modification which made thickness of the 1st elastic member thicker than the thickness of the 2nd elastic member. It is a schematic sectional drawing which shows the modification which comprised the elastic body only with the 1st elastic member.
- a filter made of a synthetic polymer material such as polybutylene terephthalate (PBT) or polyethylene terephthalate (PET) is used as the filtration filter.
- PBT polybutylene terephthalate
- PET polyethylene terephthalate
- These synthetic polymer materials are known to have relatively high water absorption. For this reason, when a very small amount of liquid containing a biological substance is filtered by the filter, the liquid may be absorbed by the filter. For example, when a liquid containing 1 ml of a biological substance is filtered with a filter made of a polymer material, the liquid absorbed by the filter may be 0.1 ml. In this case, the filtration recovery rate is lowered.
- the present inventors have conceived of using a metal porous film made of a metal material such as gold, silver or copper as a filter.
- the metal material has an extremely low water absorption as compared with the synthetic polymer material, so that it is considered that the filtration recovery rate is improved.
- the present inventors have a new problem that the liquid containing the filtration target does not pass through the metal porous membrane and flows through the gap between the metal porous membrane and the housing. It was found that occurs. That is, in the structure in which the filtration filter is included in the housing, there is a considerable gap between the filtration filter and the housing. When a filter made of a synthetic polymer material is used as the filtration filter, the filter absorbs water and expands, thereby filling a gap between the filter made of the synthetic polymer material and the housing. For this reason, the liquid containing the filtration object passes through the inside of the synthetic polymer material filter without flowing through the gap between the synthetic polymer material filter and the housing. On the other hand, when a metal porous membrane is used as a filtration filter, the metal porous membrane does not expand or hardly expands, so that the gap between the metal porous membrane and the housing cannot be filled.
- the present inventors have arranged an elastic body so as to seal the gap between the outer peripheral portion of the metal porous membrane and the housing, so that the filtration recovery rate is higher than in the past. It was found that can be improved. Based on these points, the present inventors have reached the following invention.
- a filtration filter device includes a metal porous membrane, The metal porous membrane is included, and the fluid inflow passage provided to face the first main surface of the metal porous membrane and the second main surface of the metal porous membrane are provided.
- a housing having a fluid discharge path; An elastic body provided in a gap between the outer peripheral portion of the metal porous membrane and the housing; It is characterized by providing.
- the elastic body is provided in the gap between the outer peripheral portion of the metal porous membrane and the housing, the gap is sealed with the elastic body, and the filtration object contained in the fluid is sealed in the gap. Passing through can be suppressed. Thereby, a filtration recovery rate can be improved rather than the conventional structure.
- the metal porous membrane can be fixed in the housing.
- the elastic body includes a first elastic member provided in a gap between the outer peripheral portion of the first main surface of the metal porous membrane and the housing, and an outer peripheral portion of the second main surface of the metal porous membrane. You may comprise with the 2nd elastic member provided in the clearance gap between the said housings. According to this configuration, the metal porous membrane is included in the housing in a state where the outer peripheral portion is sandwiched between the first elastic member and the second elastic member. For this reason, the load concerning the outer peripheral part of a metal porous film can be reduced rather than the structure which makes one or both of a 1st elastic member and a 2nd elastic member a rigid body. As a result, it is possible to use a thin metal porous film (for example, 0.05 ⁇ m).
- the surface roughness can be absorbed by the elastic force of the first elastic member and the second elastic member. As a result, deformation of the metal porous film due to the surface roughness of the inner surface of the housing can be suppressed.
- the first elastic member and the second elastic member are thicker than the metal porous membrane. According to this configuration, the metal porous film can be fixed in the housing by sandwiching the metal porous film having a small thickness between the first elastic member and the second elastic member having a large thickness.
- first elastic member and the second elastic member may be the same member. According to this configuration, it is not necessary to distinguish between the first elastic member and the second elastic member, and therefore manufacturing can be facilitated.
- the first elastic member may be thicker than the second elastic member. According to this configuration, the volume of the space formed by the inner peripheral surface of the first elastic member and the first main surface of the metal porous film can be increased. Thereby, the accumulation amount of the filtration target object in the space formed by the inner peripheral surface of the first elastic member and the first main surface of the metal porous membrane can be increased.
- the first elastic member may be an annular member, and may be formed in a tapered shape so that the opening area increases as the inner peripheral surface moves away from the first main surface of the metal porous membrane.
- the volume of the space formed by the inner peripheral surface of the first elastic member and the first main surface of the metal porous film can be increased.
- the accumulation amount of the filtration target object in the space formed by the inner peripheral surface of the first elastic member and the first main surface of the metal porous membrane can be increased.
- the fluid flowing through the fluid inflow path can be guided to flow toward the metal porous membrane.
- the second elastic member may be an annular member, and may be formed in a tapered shape so that the opening area increases as the inner peripheral surface moves away from the second main surface of the metal porous membrane.
- first elastic member and the second elastic member may be formed such that the outer shape of each of the first elastic member and the second elastic member is larger than the outer shape of the metal porous membrane, and the first elastic member and the second elastic member may contact each other outside the metal porous membrane. According to this configuration, for example, even when a rotational force is applied to the outer peripheral portion of the metallic porous membrane when the housing is attached, the load on the outer peripheral portion of the metallic porous membrane can be reduced. As a result, the metal porous film can be prevented from being broken.
- the first elastic member may have a flat surface, and the flat surface may be in surface contact with the outer peripheral portion of the first main surface of the metal porous membrane.
- the first elastic member and the outer peripheral portion of the first main surface of the metal porous film can be brought into close contact with each other. It is possible to further suppress the fluid from passing between the first elastic member and the outer peripheral portion of the first main surface of the metal porous membrane.
- the second elastic member may have a flat surface, and the flat surface may be in surface contact with the outer peripheral portion of the second main surface of the metal porous membrane.
- the second elastic member and the outer peripheral portion of the second main surface of the metal porous film can be brought into close contact with each other. It is possible to further suppress the fluid from passing between the second elastic member and the outer peripheral portion of the second main surface of the metal porous membrane.
- the elastic body may be configured only by a first elastic member provided in a gap between the outer peripheral portion of the first main surface of the metal porous membrane and the housing. According to this configuration, since the first elastic member is provided on the fluid inflow path side, the filtration object filtered by the first main surface of the metal porous membrane is made to pass through the inner peripheral surface of the first elastic member and the metal. It can accumulate in the space formed by the first main surface of the porous membrane. Thereby, the filtration processing amount can be increased.
- the elastic body may be made of a resin material or a rubber material. According to this configuration, the dimensional accuracy between the metal porous film and the housing can be lowered by the elastic force of the resin material or the rubber material. Further, the metal porous membrane can be fixed in the housing.
- the housing includes at least two members, a first housing portion provided with the fluid inflow passage and a second housing portion provided with the fluid discharge passage, and the first housing portion and the second housing.
- the unit may be configured to be detachable from each other. According to this configuration, the metal porous membrane can be exchanged by removing the first housing part and the second housing part. Moreover, the filtration object filtered with the metal porous film can be observed with a microscope or the like.
- the distance between the surface of the first housing part and the surface of the second housing part facing each other across the metal porous film may be adjustable. According to this configuration, it is possible to further suppress the necessity of increasing the dimensional accuracy of the housing. Moreover, various elastic modulus can be used as the elastic body. Furthermore, metal porous films having different thicknesses can be held in the same housing.
- FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a filtration filter device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a perspective view showing a part of the filtration filter device of FIG. 1 in cross section.
- FIG. 3 is an exploded perspective view of the filtration filter device of FIG.
- the filtration filter device includes a metal porous membrane 1 that filters a filtration object contained in a fluid, and a housing 2 that encloses the metal porous membrane 1. It has.
- An elastic body 3 is provided in a gap between the outer peripheral portion 1A of the metal porous film 1 and the housing 2 so as to seal the gap.
- the filtration object is a biological substance contained in the liquid.
- the “biological substance” means a substance derived from a living organism such as a cell (eukaryotic organism), a bacterium (eubacteria), or a virus.
- cells eukaryotes
- examples of cells include eggs, sperm, induced pluripotent stem cells (iPS cells), ES cells, stem cells, mesenchymal stem cells, mononuclear cells, single cells, cell masses, suspension cells, and adhesions.
- sex cells nerve cells, leukocytes, lymphocytes, cells for regenerative medicine, autologous cells, cancer cells, circulating cancer cells (CTC), HL-60, HELA, and fungi.
- bacteria examples include gram positive bacteria, gram negative bacteria, Escherichia coli, and tuberculosis bacteria.
- virus examples include DNA virus, RNA virus, rotavirus, (bird) influenza virus, yellow fever virus, dengue fever virus, encephalitis virus, hemorrhagic fever virus, and immunodeficiency virus.
- the metal porous membrane 1 is a porous membrane that separates biological substances.
- FIG. 4 is an enlarged perspective view of a part of the metal porous membrane 1.
- the metal porous membrane 1 has a first main surface 11 and a second main surface 12 that face each other.
- the metal porous film 1 is provided with a plurality of through holes 13 that penetrate the first main surface 11 and the second main surface 12.
- the through-hole 13 separates a biological substance from the liquid.
- the shape and size of the through-hole 13 are appropriately set according to the shape and size of the biological material.
- the through holes 13 are, for example, arranged at regular intervals or periodically.
- the shape of the through-hole 13 is, for example, a square when viewed from the first main surface 11 or the second main surface 12 side of the metal porous membrane 1.
- the size of the through-hole 13 is, for example, from 0.1 ⁇ m to 50 ⁇ m in length and from 0.1 ⁇ m to 50 ⁇ m in width.
- the interval between the through holes 13 is, for example, larger than 1 time and not larger than 10 times, more preferably not larger than 3 times that of the through holes 13.
- the aperture ratio of the through-hole 13 in the metal porous membrane 1 is, for example, 10% or more.
- Examples of the material of the metal porous film 1 include gold, silver, copper, nickel, stainless steel, palladium, titanium, alloys thereof, and oxides thereof.
- the dimensions of the metal porous membrane 1 are, for example, a diameter of 8 mm and a thickness of 0.05 ⁇ m to 100 ⁇ m.
- the outer shape of the metal porous membrane 1 is, for example, circular.
- the housing 2 includes a first housing part 21 and a second housing part 22.
- the metal porous membrane 1 is interposed between the first housing part 21 and the second housing part 22 as shown in FIG. A space S1 is formed.
- the first housing portion 21 is provided with a fluid inflow passage 21 a at a position facing the first main surface 11 of the metal porous membrane 1.
- the first housing portion 21 has a structure in which one end portion of the cylindrical body 21c is connected so as to penetrate the center portion of the disc body 21b. The inside of the cylindrical body 21c becomes the fluid inflow path 21a.
- each engagement piece 21d and 21d are provided at positions facing each other across the center portion of the disc body 21b.
- Each engagement piece 21d is provided so as to protrude radially outward from the disc body 21b.
- the outer shape of each engagement piece 21d is formed in an arc shape centered on the center of the disc body 21b.
- Each engagement piece 21d has an inclined surface 21e that inclines so as to approach the metal porous membrane 1 side toward the upstream side in the rotation direction when the first housing portion 21 is rotated about the axis of the cylindrical body 21c. have.
- the second housing portion 22 is provided with a fluid discharge path 22a at a position facing the second main surface 12 of the metal porous membrane 1.
- the second housing portion 22 has a structure in which one end portion of the cylindrical body 22c is connected so as to penetrate the center portion of the disc body 22b.
- the inside of the cylindrical body 22c is a fluid discharge path 22a.
- a large-diameter cylindrical body 22d is provided on the outer periphery of the disk body 22b so as to protrude in the opposite direction to the cylindrical body 22c.
- the metal porous membrane 1, the disk body 21b and the engaging piece 21d of the first housing portion 21, and the elastic body 3 are accommodated in a space surrounded by the disk body 22b and the large-diameter cylindrical body 22d. .
- a pair of engaged pieces 22e and 22e that can be engaged with the engaging pieces 21d and 21d of the first housing portion 21 are provided at the upper end of the large-diameter cylindrical body 22d.
- the pair of engaged pieces 22e and 22e are provided so as to protrude radially inward at positions facing each other across the central portion of the disc body 22b in plan view.
- the engaged piece 22e and the engaging piece 21d are configured such that the first housing portion 21 rotates around the axis of the cylindrical body 21c (or the first piece) in a state where the engaging piece 21d is accommodated in the space inside the large-diameter cylindrical body 22d.
- the two housing portions 22 are engaged with each other by being rotated (around the axis of the cylindrical body 22c). Thereby, the relative position of the 1st housing part 21 and the 2nd housing part 22 is fixed.
- each engaging piece 21d is provided with the inclined surface 21e as described above.
- the engaged piece 22e makes the inclined surface 21e a porous metal. Press toward the membrane 1 side.
- the disc body 21 b of the first housing portion 21 approaches the disc body 22 b of the second housing portion 22. Therefore, the thickness (height) of the space S1 containing the metal porous membrane 1 can be adjusted by adjusting the rotation amount of the first housing portion 21 (or the second housing portion 22). That is, the distance between the surface of the first housing portion 21 and the surface of the second housing portion 22 that are opposed to each other with the metal porous membrane 1 interposed therebetween is adjustable.
- the first housing portion 21 is reversed around the axis of the cylindrical body 21c (or the second housing portion 22 is rotated around the axis of the cylindrical body 22c).
- the engaged piece 22e and the engaging piece 21d are disengaged. Thereby, the 1st housing part 21 and the 2nd housing part 22 can be removed.
- a protrusion 22f that restricts the movement of the metal porous membrane 1 and the elastic body 3 in the surface direction is provided.
- the protrusion 22f is formed in an annular shape, for example.
- the metal porous membrane 1 and the elastic body 3 are positioned and positioned inside the protrusion 22f.
- the first housing portion 21 and the second housing portion 22 are attached so that the engaged piece 22e and the engaging piece 21d are engaged, so that the metal porous membrane 1 and the elastic body 3 are placed in the space S1.
- the length of the protrusion 22 f is set shorter than the total thickness of the elastic body 3 and the metal porous film 1 in order to make the elastic force of the elastic body 3 function.
- Examples of the material of the first housing portion 21 and the second housing portion 22 include polyethylene, polypropylene, polycarbonate, ABS resin, polyacetal, polyetherimide, and transparent resin.
- the elastic body 3 includes a first elastic member 31 and a second elastic member 32 as shown in FIG. 2 or FIG.
- the first elastic member 31 is provided in the gap between the outer peripheral portion of the first main surface 11 of the metal porous membrane 1 and the first housing portion 21.
- the second elastic member 32 is provided in the gap between the outer peripheral portion of the second main surface 12 of the metal porous membrane 1 and the second housing portion 22.
- the first elastic member 31 and the second elastic member 32 are formed in an annular shape.
- the first elastic member 31 includes a flat surface 31a and is provided so as to be in surface contact with the outer peripheral portion of the first main surface 11 of the metal porous film 1 at the flat surface 31a.
- the second elastic member 32 includes a flat surface 32a and is provided so as to be in surface contact with the outer peripheral portion of the second main surface 12 of the metal porous film 1 at the flat surface 32a.
- the first elastic member 31 and the second elastic member 32 have a rectangular cross section in the inelastically deformed state.
- the first elastic member 31 and the second elastic member 32 are formed thicker than the metal porous film.
- the thicknesses of the first elastic member 31 and the second elastic member 32 are, for example, 10 ⁇ m or more and 10 mm or less in a range that does not fall below the thickness of the metal porous membrane.
- Examples of the material of the first elastic member 31 and the second elastic member 32 include a resin material such as silicon resin, and a rubber material such as nitrile rubber and butadiene rubber. In the present embodiment, the same member (size, material, etc.) is used for the first elastic member 31 and the second elastic member 32.
- the elastic body 3 provided in the gap between the outer peripheral portion 1A of the metal porous membrane 1 and the housing 2 since the elastic body 3 provided in the gap between the outer peripheral portion 1A of the metal porous membrane 1 and the housing 2 is provided, the gap is sealed by the elastic body 3 and included in the fluid. It can suppress that the filtration target object passes. Thereby, a filtration recovery rate can be improved rather than the conventional structure.
- the elastic body 3 in the gap between the outer peripheral portion 1A of the metal porous membrane 1 and the housing 2 it is possible to suppress the necessity of increasing the dimensional accuracy of the metal porous membrane 1. That is, when a rigid body is provided in the gap between the metallic porous membrane 1 and the housing 2, the rigid body is not deformed, and therefore the thickness of the metallic porous membrane 1 must be set to the size of the gap.
- the elastic body 3 when the elastic body 3 is provided in the gap between the metal porous membrane 1 and the housing 2, the elastic body 3 may be used even if the thickness of the metal porous membrane 1 is slightly different from the dimension of the gap. By deforming itself, the metal porous membrane 1 can be accommodated in the gap. As a result, the metal porous membrane 1 can be fixed in the space S ⁇ b> 1 in the housing 2.
- the metal porous membrane 1 is enclosed in the housing 2 in a state where the outer peripheral portion 1A is sandwiched between the first elastic member 31 and the second elastic member 32.
- the load concerning 1 A of outer peripheral parts of the metal porous film 1 can be reduced rather than the structure which makes one or both of the 1st elastic member 31 and the 2nd elastic member 32 a rigid body.
- a thin metal porous film 1 for example, 0.05 ⁇ m.
- the inner surface of the housing 2 that encloses the metal porous membrane 1 (surface that contacts the flat surface 31a of the first elastic member 31 and the flat surface 32a of the second elastic member 32) has surface roughness.
- the surface roughness can be absorbed by the elastic force of the first elastic member 31 and the second elastic member 32.
- the metal porous membrane 1 can be prevented from being deformed by the surface roughness of the inner surface of the housing 2.
- the 1st elastic member 31 since the 1st elastic member 31 is provided in the fluid inflow channel side, the 1st elastic member 31 filters the filtration target object filtered by the 1st main surface 11 of the metal porous membrane 1.
- FIG. Can be accumulated in a space formed by the inner peripheral surface of the metal and the first main surface 11 of the metal porous membrane 1. Thereby, the filtration processing amount can be increased.
- the first elastic member 31 and the second elastic member 32 are configured to be thicker than the metal porous film 1. According to this configuration, the metallic porous membrane 1 is sandwiched between the thick first elastic member 31 and the second elastic member 32 so that the metallic porous membrane 1 is placed in the space in the housing 2. Can be fixed to S1.
- the first elastic member 31 is configured to be in surface contact with the outer peripheral portion of the first main surface 11 of the metal porous film 1 at the flat surface 31a.
- the first elastic member 31 and the outer peripheral portion of the first main surface 11 of the metal porous film 1 can be brought into close contact with each other.
- the fluid can be further prevented from passing between the first elastic member 31 and the outer peripheral portion of the first main surface 11 of the metal porous membrane 1.
- the second elastic member 32 is provided on the fluid discharge path side, the fluid is supplied from the fluid discharge path side and filtered by the first main surface 11 of the metal porous membrane 1. It is possible to easily remove the object to be filtered from the metal porous membrane 1 (so-called backwashing).
- the second elastic member 32 is configured to be in surface contact with the outer peripheral portion of the second main surface 12 of the metal porous membrane 1 at the flat surface 32a.
- the second elastic member 32 and the outer peripheral portion of the second main surface 12 of the metal porous film 1 can be brought into close contact with each other.
- the fluid can be further prevented from passing between the second elastic member 32 and the outer peripheral portion of the second main surface 12 of the metal porous membrane 1.
- the housing 2 is comprised by the 1st housing part 21 and the 2nd housing part 22 which can mutually be attached or detached, the 1st housing part 21 and the 2nd housing part 22 are removed.
- the metal porous membrane 1 can be exchanged.
- the filtration object filtered with the metal porous membrane 1 can be observed with a microscope or the like.
- the distance between the surface of the first housing part 21 and the surface of the second housing part 22 facing each other with the metal porous film 1 interposed therebetween can be adjusted. Thereby, the necessity for making the dimensional accuracy of the housing 2 high can be suppressed further.
- various elastic moduli can be used as the elastic body 3.
- the metal porous membrane 1 is used for filtering a biological substance from a liquid, but the present invention is not limited to this.
- the metal porous membrane 1 may be used to concentrate a liquid.
- the first elastic member 31 and the second elastic member 32 are the same member, but the present invention is not limited to this.
- the first elastic member 31 may be thicker than the second elastic member 32. According to this configuration, the volume of the space formed by the inner peripheral surface of the first elastic member 31 and the first main surface 11 of the metal porous membrane 1 can be increased. Thereby, the accumulation amount of the filtration target object in the space formed by the inner peripheral surface of the first elastic member 31 and the first main surface 11 of the metal porous membrane 1 can be increased.
- the elastic body 3 is configured by the first elastic member 31 and the second elastic member 32, but the present invention is not limited to this.
- the elastic body 3 may be composed of only the first elastic member 31 as shown in FIG. Good.
- the first elastic member 31 has a rectangular cross section, but the present invention is not limited to this.
- the first elastic member 31 may be formed in a tapered shape so that the opening area increases as the distance from the first main surface 11 of the metal porous membrane 1 increases.
- the volume of the space formed by the inner peripheral surface of the first elastic member 31 and the first main surface 11 of the metal porous membrane 1 can be increased.
- the accumulation amount of the filtration target object in the space formed by the inner peripheral surface of the first elastic member 31 and the first main surface 11 of the metal porous membrane 1 can be increased.
- the fluid flowing through the fluid inflow path 21 a can be guided to flow toward the metal porous membrane 1.
- the second elastic member 32 has a rectangular cross section, but the present invention is not limited to this.
- the second elastic member 32 may be formed in a tapered shape so that the opening area increases as the distance from the second main surface 12 of the metal porous membrane 1 increases. According to this configuration, when backwashing, the fluid that flows back through the fluid discharge path 22a can be guided to flow toward the metal porous membrane 1.
- the outer shape of the first elastic member 31 and the second elastic member 32 is configured to match the outer shape of the metal porous film 1, but the present invention is not limited to this.
- the first elastic member 31 and the second elastic member 32 are formed so that their outer shapes are larger than the outer shape of the metal porous film 1 and contact each other outside the metal porous film 1. It may be configured to. According to this configuration, for example, even when a rotational force is applied to the outer peripheral portion 1A of the metallic porous membrane 1 when attaching the first housing portion 21 and the second housing portion 22, the outer periphery of the metallic porous membrane 1 The load concerning the part 1A can be reduced. As a result, the metal porous membrane 1 can be prevented from being broken.
- the relative position between the first housing portion 21 and the second housing portion 22 is fixed by engaging the engaging piece 21d and the engaged piece 22e. It is not limited to. For example, you may provide the clamp member which fixes the relative position of the 1st housing part 21 and the 2nd housing part 22 separately.
- the housing 2 is composed of the two members of the first housing portion 21 and the second housing portion 22, but the present invention is not limited to this.
- the housing 2 may be composed of three or more members.
- the cylindrical body 21c of the housing portion 21 and the cylindrical body 22c of the second housing portion 22 are provided at positions facing each other, so that the fluid inflow passage 21a and the fluid discharge passage 22a are on the same straight line.
- the present invention is not limited to this.
- the cylindrical body 21c and the cylindrical body 22c are arranged so as not to face each other in the plane direction of the metal porous membrane 1, and the fluid inflow path 21a and the fluid discharge path 22a are the same straight line. You may comprise so that it may not be located on a line. According to this configuration, the object to be filtered can be spread over a wide range of the metal porous membrane 1, and the metal porous membrane 1 can be prevented from being locally clogged.
- the metal porous film 1 is disposed so as to be orthogonal to the fluid inflow path 21a and the fluid discharge path 22a, but the present invention is not limited to this.
- the metal porous membrane 1 may be disposed so as to be inclined with respect to the fluid inflow passage 21a and the fluid discharge passage 22a.
- the cylindrical body 21c and the cylindrical body 22c shown in FIGS. 2 and 9 may be configured to be inclined with respect to the metal porous film 1. Even with such a configuration, it is possible to spread the object to be filtered over a wide range of the metal porous membrane 1 and to prevent the metal porous membrane 1 from being locally clogged.
- Example 1 Next, the filtration filter device according to the first embodiment will be described.
- the material of the first housing part 21 and the second housing part 22 was acrylic.
- the diameter of the disc body 21b of the first housing part 21 was 24 mm.
- the cylindrical body 21c had an outer diameter of 6 mm, an inner diameter of 4 mm, and a length of 10 mm.
- the diameter of the disc body 22b of the second housing part 22 was 34 mm, the outer diameter of the cylindrical body 22c was 6 mm, the inner diameter was 4 mm, and the length was 10 mm.
- the outer diameter of the large-diameter cylindrical body 22d was 34 mm, the inner diameter was 30 mm, and the height was 7.15 mm.
- the length from the outer end portion of the cylindrical body 21c of the first housing portion 21 to the outer end portion of the cylindrical body 22c of the second housing portion 22 was set to 25 mm.
- the thickness of the space S1 between the first housing part 21 and the second housing part 22 was 1.8 mm.
- the diameter of the metal porous membrane 1 was 15 mm and the thickness was 20 ⁇ m.
- the through hole 13 of the metal porous membrane 1 was a square hole having a side of 1.9 ⁇ m.
- the inner diameter of the protrusion 22f surrounding the metal porous membrane 1 was 16 mm.
- the material of the first elastic member 31 and the second elastic member 32 was made of silicon resin.
- the outer diameters of the first elastic member 31 and the second elastic member 32 were 15.5 mm, the inner diameter was 13 mm, and the thickness was 1 mm. That is, the total thickness of the first elastic member 31 and the second elastic member 32 is equal to or greater than the thickness of the space S ⁇ b> 1 between the first housing portion 21 and the second housing portion 22.
- Comparative Example 1 A filtration filter device according to Comparative Example 1 was produced in the same manner as the filtration filter device according to Example 1 except that the elastic body 3 was not provided.
- the liquid was passed through the fluid inflow path 21a of the filtration filter device according to Comparative Example 1 manufactured in this way, and the state was visually observed. As a result, it was confirmed that a part of the liquid passes through the gap between the outer peripheral portion 1A of the metal porous membrane 1 and the housing 2 (there is liquid leakage).
- Comparative Example 2 A filtration filter device according to Comparative Example 2 was produced in the same manner as the filtration filter device according to Example 1 except that the elastic body 3 was not provided and a PTFE filter was used instead of the metal porous membrane.
- a PTFE filter a model manufactured by Wintec, model TFG-110, having a pore size of 1 to 2 ⁇ m and a thickness of 250 ⁇ m was used.
- the liquid was passed through the fluid inflow path 21a of the filtration filter device according to Comparative Example 2 manufactured in this way, and the state was visually observed. As a result, it was confirmed that a part of the liquid passes through the gap between the outer peripheral portion 1A of the metal porous membrane 1 and the housing 2 (there is liquid leakage). This phenomenon occurred remarkably in the initial stage when the liquid started to flow into the fluid inflow path 21a.
- Comparative Example 3 A filtration filter device according to Comparative Example 3 was produced in the same manner as the filtration filter device according to Example 1, except that the elastic body 3 was not provided and filter paper was used instead of the metal porous membrane.
- filter paper cellulose filter paper manufactured by Whatman, grade 3MM Chr, and thickness of 340 ⁇ m was used.
- the liquid was allowed to pass through the fluid inflow path 21a of the filtration filter device according to Comparative Example 3 thus manufactured, and the state was visually observed. As a result, it was confirmed that the filter paper expands in the thickness direction due to the water absorption of the filter paper. Moreover, it was 4.8 mg when the quantity of the liquid which passed the filter paper was measured with the electronic balance. That is, it was confirmed that 0.2 mg of liquid was absorbed by the filter paper.
- the filtration filter device according to the second embodiment is the same as the filtration filter device according to the first embodiment except that the thickness of the metal porous membrane 1 is changed to 2 ⁇ m and the rotation amount of the first housing portion 21 is increased. Was made.
- the present invention is useful for a filter device for filtering a filtration object contained in a fluid such as a biological substance.
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Abstract
濾過回収率を向上させることができる濾過フィルタデバイスを提供する。金属製多孔膜（１）と、金属製多孔膜（１）を内包し、金属製多孔膜（１）の第１主面（１１）に対向するように設けられた流体流入路（２１ａ）と、金属製多孔膜（１）の第２主面（１２）に対向するように設けられた流体排出路（２２ａ）とを有するハウジング（２）と、金属製多孔膜（１）の外周部とハウジング（２）との隙間に設けられた弾性体（３）と、を備える。
Description
本発明は、流体に含まれる濾過対象物を濾過する濾過フィルタデバイスに関する。
従来、この種の濾過フィルタデバイスとして、例えば、特許文献１（例えば、特開２０１３－２５５７８０号参照）に記載されたものが知られている。
特許文献１の濾過フィルタデバイスは、流体に含まれる濾過対象物を濾過する濾過フィルタと、当該濾過フィルタを内包するハウジングとを備えている。ハウジングには、流体流入路と流体排出路とが設けられ、それらの間に濾過フィルタが配置されている。
濾過フィルタデバイスによって濾過する濾過対象物として、液体に含まれる生物由来物質がある。生物由来物質を含む液体は、少量である一方、濾過後の濾液を再利用する場合がある。しかしながら、特許文献１の濾過フィルタデバイスによれば、フィルタに通すべき生物由来物質を含む液体の量に対するフィルタを通過した液体の割合である濾過回収率が十分ではないという課題がある。
本発明の目的は、前記課題を解決することにあって、濾過回収率を向上させることができる濾過フィルタデバイスを提供することにある。
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デバイスは、
金属製多孔膜と、
前記金属製多孔膜を内包し、前記金属製多孔膜の第１主面に対向するように設けられた流体流入路と、前記金属製多孔膜の第２主面に対向するように設けられた流体排出路とを有するハウジングと、
前記金属製多孔膜の外周部と前記ハウジングとの隙間に設けられた弾性体と、
を備えることを特徴とする。
金属製多孔膜と、
前記金属製多孔膜を内包し、前記金属製多孔膜の第１主面に対向するように設けられた流体流入路と、前記金属製多孔膜の第２主面に対向するように設けられた流体排出路とを有するハウジングと、
前記金属製多孔膜の外周部と前記ハウジングとの隙間に設けられた弾性体と、
を備えることを特徴とする。
本発明に係る濾過フィルタデバイスによれば、濾過回収率を向上させることができる。
（本発明の基礎となった知見）
本発明者らは、濾過対象物の濾過回収率を向上させ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、濾過対象物の濾過回収率を向上させるために鋭意検討した結果、以下の知見を得た。
特許文献１の濾過フィルタデバイスでは、濾過フィルタとして、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの合成高分子材料で構成されるフィルタを用いている。これらの合成高分子材料は、比較的吸水性が高いことが知られている。このため、当該濾過フィルタで生物由来物質を含む極少量の液体を濾過したとき、当該液体が濾過フィルタに吸水されることが起こり得る。例えば、１ｍｌの生物由来物質を含む液体を高分子材料で構成される濾過フィルタで濾過した場合、濾過フィルタに吸収される液体が０．１ｍｌであることが有り得る。この場合、濾過回収率が低下することになる。
これに対して、本発明者らは、濾過フィルタとして、金、銀、銅などの金属材料で構成される金属製多孔膜を用いることを想到した。この場合、金属材料は、合成高分子材料に比べて吸水性が極めて低いので、濾過回収率が向上すると考えられる。
しかしながら、本発明者らは、濾過フィルタとして金属製多孔膜を用いた場合、濾過対象物を含む液体が金属製多孔膜を通らず、金属製多孔膜とハウジングとの隙間を通じて流れるという新たな課題が生じることを知見した。すなわち、濾過フィルタをハウジングに内包する構造では、濾過フィルタとハウジングとの間には、少なからず隙間が生じる。濾過フィルタとして合成高分子材料で構成されるフィルタを用いた場合には、当該フィルタが吸水して膨張することにより、合成高分子材料製フィルタとハウジングとの隙間が埋められる。このため、濾過対象物を含む液体は、合成高分子材料製フィルタとハウジングとの隙間を通じて流れることなく、合成高分子材料製フィルタの内部を通る。これに対して、濾過フィルタとして金属製多孔膜を用いた場合には、金属製多孔膜が膨張しない又はほとんど膨張しないため、金属製多孔膜とハウジングとの隙間が埋められない。
本発明者らは、これらの新規な知見に基づき鋭意検討した結果、金属製多孔膜の外周部とハウジングとの隙間を封止するように弾性体を配置することで、従来よりも濾過回収率を向上させることができることを見出した。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フィルタデバイスは、金属製多孔膜と、
前記金属製多孔膜を内包し、前記金属製多孔膜の第１主面に対向するように設けられた流体流入路と、前記金属製多孔膜の第２主面に対向するように設けられた流体排出路とを有するハウジングと、
前記金属製多孔膜の外周部と前記ハウジングとの隙間に設けられた弾性体と、
を備えることを特徴とする。
前記金属製多孔膜を内包し、前記金属製多孔膜の第１主面に対向するように設けられた流体流入路と、前記金属製多孔膜の第２主面に対向するように設けられた流体排出路とを有するハウジングと、
前記金属製多孔膜の外周部と前記ハウジングとの隙間に設けられた弾性体と、
を備えることを特徴とする。
この構成によれば、金属製多孔膜の外周部とハウジングとの隙間に設けられた弾性体を備えるので、当該隙間を弾性体により封止して、当該隙間を流体に含まれる濾過対象物が通過することを抑えることができる。これにより、従来の構成よりも濾過回収率を向上させることができる。また、金属製多孔膜の外周部とハウジングとの隙間に弾性体を設けることで、金属製多孔膜の寸法精度を高くする必要性を抑えることができる。また、金属製多孔膜をハウジング内に固定できる。
なお、前記弾性体は、前記金属製多孔膜の第１主面の外周部と前記ハウジングとの隙間に設けられた第１弾性部材と、前記金属製多孔膜の第２主面の外周部と前記ハウジングとの隙間に設けられた第２弾性部材とで構成されてもよい。この構成によれば、金属製多孔膜は、外周部を第１弾性部材と第２弾性部材とで挟持された状態でハウジングに内包されることになる。このため、第１弾性部材及び第２弾性部材の一方又は両方を剛体とする構成よりも、金属製多孔膜の外周部に係る負荷を軽減することができる。その結果、金属製多孔膜として厚さの薄いもの（例えば、０．０５μｍ）を使用することが可能になる。また、金属製多孔膜を内包するハウジングの内表面に表面粗さがある場合であっても、第１弾性部材及び第２弾性部材の弾性力によって、当該表面粗さを吸収することができる。その結果、ハウジングの内表面の表面粗さによって金属製多孔膜が変形することを抑えることができる。
また、前記第１弾性部材と前記第２弾性部材とは、前記金属製多孔膜よりも厚さが厚いことが好ましい。この構成によれば、厚さが薄い金属製多孔膜を、厚さが厚い第１弾性部材と第２弾性部材とで挟持することにより、金属製多孔膜をハウジング内に固定できる。
また、前記第１弾性部材と前記第２弾性部材とは、同じ部材であってもよい。この構成によれば、第１弾性部材と第２弾性部材とを区別する必要がないので、製造を容易にすることができる。
また、前記第１弾性部材は、前記第２弾性部材よりも厚さが厚くてもよい。この構成によれば、第１弾性部材の内周面と金属製多孔膜の第１主面とで形成される空間の容積を大きくすることができる。これにより、第１弾性部材の内周面と金属製多孔膜の第１主面とで形成される空間における濾過対象物の蓄積量を増加させることができる。
また、前記第１弾性部材は、環状の部材であり、内周面が前記金属製多孔膜の第１主面から離れるに従って開口面積が大きくなるようにテーパ状に形成されてもよい。この構成によれば、第１弾性部材の内周面と金属製多孔膜の第１主面とで形成される空間の容積を大きくすることができる。これにより、第１弾性部材の内周面と金属製多孔膜の第１主面とで形成される空間における濾過対象物の蓄積量を増加させることができる。また、流体流入路を流れる流体が金属製多孔膜に向けて流れるように誘導することができる。
また、前記第２弾性部材は、環状の部材であり、内周面が前記金属製多孔膜の第２主面から離れるに従って開口面積が大きくなるようにテーパ状に形成されてもよい。この構成によれば、流体排出路側から流体を供給して金属製多孔膜の第１主面で濾過された濾過対象物を金属製多孔膜から除去（いわゆる逆洗）する際に、流体排出路を逆流する流体が金属製多孔膜に向けて流れるように誘導することができる。
また、前記第１弾性部材と前記第２弾性部材とは、それぞれの外形が前記金属製多孔膜の外形よりも大きく形成され、前記金属製多孔膜の外側で互いに接触してもよい。この構成によれば、例えば、ハウジングを取り付ける際に金属製多孔膜の外周部に回転力が加えられた場合でも、金属製多孔膜の外周部に係る負荷を軽減することができる。その結果、金属製多孔膜が破れることを抑えることができる。
また、前記第１弾性部材は、平坦面を備え、当該平坦面で前記金属製多孔膜の第１主面の外周部と面接触してもよい。この構成によれば、第１弾性部材として断面が円形のＯリングを使用する場合に比べて、第１弾性部材と金属製多孔膜の第１主面の外周部とを密着させることができ、第１弾性部材と金属製多孔膜の第１主面の外周部との間を流体が通ることを一層抑えることができる。
また、前記第２弾性部材は、平坦面を備え、当該平坦面で前記金属製多孔膜の第２主面の外周部と面接触してもよい。この構成によれば、第２弾性部材として断面が円形のＯリングを使用する場合に比べて、第２弾性部材と金属製多孔膜の第２主面の外周部とを密着させることができ、第２弾性部材と金属製多孔膜の第２主面の外周部との間を流体が通ることを一層抑えることができる。
また、前記弾性体は、前記金属製多孔膜の第１主面の外周部と前記ハウジングとの隙間に設けられた第１弾性部材のみで構成されてもよい。この構成によれば、流体流入路側に第１弾性部材が設けられることになるので、金属製多孔膜の第１主面で濾過された濾過対象物を第１弾性部材の内周面と金属製多孔膜の第１主面とで形成される空間に蓄積することができる。これにより、濾過処理量を増加させることができる。
また、前記弾性体は、樹脂材料又はゴム材料で構成されてもよい。この構成によれば、樹脂材料又はゴム材料の弾性力により、金属製多孔膜とハウジングとの寸法精度を低くすることができる。また、金属製多孔膜をハウジング内に固定できる。
また、前記ハウジングは、前記流体流入路が設けられた第１ハウジング部と、前記流体排出路が設けられた第２ハウジング部の少なくとも２つの部材で構成され、前記第１ハウジング部と第２ハウジング部とは互いに着脱自在に構成されてもよい。この構成によれば、第１ハウジング部と第２ハウジング部とを取り外すことにより、金属製多孔膜を交換することができる。また、金属製多孔膜で濾過した濾過対象物を顕微鏡等で観察することができる。
また、前記金属製多孔膜を挟んで互いに対向する前記第１ハウジング部の表面と第２ハウジング部の表面との距離が調整可能に構成されてもよい。この構成によれば、ハウジングの寸法精度を高くする必要性を一層抑えることができる。また、弾性体として様々な弾性率のものを使用することができる。さらには、同一のハウジングで、厚みの異なる金属製多孔膜を保持することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る濾過フィルタデバイスの概略構成を示す斜視図である。図２は、図１の濾過フィルタデバイスの一部を断面で示す斜視図である。図３は、図１の濾過フィルタデバイスの分解斜視図である。
図１は、本発明の実施の形態に係る濾過フィルタデバイスの概略構成を示す斜視図である。図２は、図１の濾過フィルタデバイスの一部を断面で示す斜視図である。図３は、図１の濾過フィルタデバイスの分解斜視図である。
図１～図３に示すように、本実施の形態１に係る濾過フィルタデバイスは、流体に含まれる濾過対象物を濾過する金属製多孔膜１と、金属製多孔膜１を内包するハウジング２とを備えている。金属製多孔膜１の外周部１Ａとハウジング２との隙間には、当該隙間を封止するように弾性体３が設けられている。
本実施の形態において、濾過対象物は、液体に含まれる生物由来物質である。本明細書において、「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、卵、精子、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、リンパ球、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、グラム陽性菌、グラム陰性菌、大腸菌、結核菌を含む。ウィルスとしては、例えば、ＤＮＡウィルス、ＲＮＡウィルス、ロタウィルス、（鳥）インフルエンザウィルス、黄熱病ウィルス、デング熱病ウィルス、脳炎ウィルス、出血熱ウィルス、免疫不全ウィルスを含む。
本実施の形態において、金属製多孔膜１は、生物由来物質を分離する多孔膜である。図４は、金属製多孔膜１の一部の拡大斜視図である。
図４に示すように、金属製多孔膜１は、互いに対向する第１主面１１と第２主面１２とを有している。また、金属製多孔膜１には、第１主面１１と第２主面１２とを貫通する複数の貫通孔１３が設けられている。貫通孔１３は、液体から生物由来物質を分離するものである。貫通孔１３の形状及び寸法は、生物由来物質の形状、大きさに応じて適宜設定されるものである。貫通孔１３は、例えば、等間隔又は周期的に配置される。貫通孔１３の形状は、例えば、金属製多孔膜１の第１主面１１又は第２主面１２側から見て正方形である。貫通孔１３のサイズは、例えば、縦０．１μｍ以上５０μｍ以下、横０．１μｍ以上５０μｍ以下である。貫通孔１３間の間隔は、例えば、貫通孔１３の１倍よりも大きく１０倍以下であり、より好ましくは３倍以下である。また、金属製多孔膜１における貫通孔１３の開口率は、例えば、１０％以上である。
金属製多孔膜１の材料としては、例えば、金、銀、銅、ニッケル、ステンレス鋼、パラジウム、チタン、これらの合金、及びこれらの酸化物が挙げられる。金属製多孔膜１の寸法は、例えば、直径８ｍｍ、厚さ０．０５μｍ以上１００μｍ以下である。金属製多孔膜１の外形は、例えば、円形とする。
ハウジング２は、第１ハウジング部２１と、第２ハウジング部２２とを備えている。第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２とが着脱可能に係合することにより、図２に示すように、第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２との間に、金属製多孔膜１を内包する空間Ｓ１が形成される。
第１ハウジング部２１には、金属製多孔膜１の第１主面１１に対向する位置に流体流入路２１ａが設けられている。具体的には、第１ハウジング部２１は、円板体２１ｂの中心部を貫通するように円筒体２１ｃの一端部が接続された構造を有する。円筒体２１ｃの内側が流体流入路２１ａとなる。
また、円板体２１ｂの中心部を挟んで対向する位置には、一対の係合片２１ｄ，２１ｄが設けられている。各係合片２１ｄは、円板体２１ｂの外方へ半径方向に突出するように設けられている。各係合片２１ｄの外形は、円板体２１ｂの中心部を中心とする円弧状に形成されている。また、各係合片２１ｄは、第１ハウジング部２１が円筒体２１ｃの軸回りに回転されるとき、回転方向の上流側に向かうに従い金属製多孔膜１側に近づくように傾斜する傾斜面２１ｅを有している。
第２ハウジング部２２には、金属製多孔膜１の第２主面１２に対向する位置に流体排出路２２ａが設けられている。具体的には、第２ハウジング部２２は、円板体２２ｂの中心部を貫通するように円筒体２２ｃの一端部が接続された構造を有する。円筒体２２ｃの内側が流体排出路２２ａとなる。
円板体２２ｂの外周部には、円筒体２２ｃとは逆方向に突出するように大径円筒体２２ｄが設けられている。円板体２２ｂと大径円筒体２２ｄとで囲まれた空間に、金属製多孔膜１と、第１ハウジング部２１の円板体２１ｂ及び係合片２１ｄと、弾性体３とが収容される。
大径円筒体２２ｄの上端部には、第１ハウジング部２１の係合片２１ｄ，２１ｄと係合可能な一対の被係合片２２ｅ，２２ｅが設けられている。一対の被係合片２２ｅ，２２ｅは、平面視において、円板体２２ｂの中心部を挟んで互いに対向する位置に、内方へ半径方向に突出するように設けられている。被係合片２２ｅと係合片２１ｄとは、係合片２１ｄが大径円筒体２２ｄの内側の空間に収容された状態で、第１ハウジング部２１が円筒体２１ｃの軸回りに（又は第２ハウジング部２２が円筒体２２ｃの軸回りに）回転されることにより互いに係合する。これにより、第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２との相対位置が固定される。
ここで、各係合片２１ｄには、前述したように傾斜面２１ｅが設けられている。このため、第１ハウジング部２１が円筒体２１ｃの軸回りに（又は第２ハウジング部２２が円筒体２２ｃの軸回りに）回転されるとき、被係合片２２ｅが傾斜面２１ｅを金属製多孔膜１側に押圧する。これにより、第１ハウジング部２１の円板体２１ｂが、第２ハウジング部２２の円板体２２ｂに近づく。従って、第１ハウジング部２１（又は第２ハウジング部２２）の回転量を調整することにより、金属製多孔膜１を内包する空間Ｓ１の厚さ（高さ）を調整可能になっている。すなわち、金属製多孔膜１を挟んで互いに対向する第１ハウジング部２１の表面と第２ハウジング部２２の表面との距離が調整可能に構成されている。
一方、被係合片２２ｅと係合片２１ｄとが係合した状態で、第１ハウジング部２１が円筒体２１ｃの軸回りに（又は第２ハウジング部２２が円筒体２２ｃの軸回りに）逆方向に回転されることにより、被係合片２２ｅと係合片２１ｄとの係合が外れる。これにより、第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２との取り外しが可能になる。
また、円板体２２ｂの外周部より内側には、金属製多孔膜１及び弾性体３の面方向の移動を規制する突起部２２ｆが設けられている。突起部２２ｆは、例えば、環状に形成されている。金属製多孔膜１及び弾性体３は、突起部２２ｆの内側に配置されて位置決めされる。その後、被係合片２２ｅと係合片２１ｄとが係合するように第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２とが取り付けられることで、金属製多孔膜１及び弾性体３は空間Ｓ１に内包される。突起部２２ｆの長さは、弾性体３の弾性力を機能させるため、弾性体３及び金属製多孔膜１の合計厚さよりも短く設定されている。
第１ハウジング部２１及び第２ハウジング部２２の材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、ポリアセタール、ポリエーテルイミド、透明樹脂が挙げられる。
弾性体３は、図２又は図３に示すように、第１弾性部材３１と第２弾性部材３２とで構成されている。第１弾性部材３１は、金属製多孔膜１の第１主面１１の外周部と第１ハウジング部２１との隙間に設けられている。第２弾性部材３２は、金属製多孔膜１の第２主面１２の外周部と第２ハウジング部２２との隙間に設けられている。
第１弾性部材３１及び第２弾性部材３２は、環状に形成されている。また、第１弾性部材３１は、平坦面３１ａを備え、当該平坦面３１ａで金属製多孔膜１の第１主面１１の外周部と面接触するように設けられている。第２弾性部材３２は、平坦面３２ａを備え、当該平坦面３２ａで金属製多孔膜１の第２主面１２の外周部と面接触するように設けられている。本実施の形態において、第１弾性部材３１及び第２弾性部材３２は、非弾性変形状態において、断面が矩形に形成されている。
第１弾性部材３１及び第２弾性部材３２は、金属製多孔膜よりも厚さが厚く形成されている。第１弾性部材３１及び第２弾性部材３２の厚さは、金属製多孔膜の厚みを下回らない範囲で、例えば、１０μｍ以上１０ｍｍ以下である。第１弾性部材３１及び第２弾性部材３２の材料としては、例えば、シリコン製樹脂などの樹脂材料や、ニトリルゴム、ブタジエンゴムなどのゴム材料が挙げられる。本実施の形態において、第１弾性部材３１と第２弾性部材３２には、同じ部材（寸法、材質等）が用いられている。
本実施の形態によれば、金属製多孔膜１の外周部１Ａとハウジング２との隙間に設けられた弾性体３を備えるので、当該隙間を弾性体３により封止して、流体に含まれる濾過対象物が通過することを抑えることができる。これにより、従来の構成よりも濾過回収率を向上させることができる。また、金属製多孔膜１の外周部１Ａとハウジング２との隙間に弾性体３を設けることで、金属製多孔膜１の寸法精度を高くする必要性を抑えることができる。すなわち、金属製多孔膜１とハウジング２との隙間に剛体を設けた場合には、剛体は変形しないため、金属製多孔膜１の厚さを前記隙間の寸法通りにする必要がある。これに対して、金属製多孔膜１とハウジング２との隙間に弾性体３を設けた場合には、金属製多孔膜１の厚さが前記隙間の寸法と多少異なっていても、弾性体３自身が変形することで、金属製多孔膜１を前記隙間に収容することができる。その結果、金属製多孔膜１をハウジング２内の空間Ｓ１に固定できる。
また、本実施の形態によれば、金属製多孔膜１は、外周部１Ａを第１弾性部材３１と第２弾性部材３２とで挟持された状態でハウジング２に内包されている。これにより、第１弾性部材３１及び第２弾性部材３２の一方又は両方を剛体とする構成よりも、金属製多孔膜１の外周部１Ａに係る負荷を軽減することができる。その結果、金属製多孔膜１として厚みの薄いもの（例えば、０．０５μｍ）を使用することが可能になる。また、金属製多孔膜１を内包するハウジング２の内表面（第１弾性部材３１の平坦面３１ａ及び第２弾性部材３２の平坦面３２ａと接触する面）に表面粗さがある場合であっても、第１弾性部材３１及び第２弾性部材３２の弾性力によって、当該表面粗さを吸収することができる。その結果、ハウジング２の内表面の表面粗さによって金属製多孔膜１が変形することを抑えることができる。
また、本実施の形態によれば、流体流入路側に第１弾性部材３１が設けられているので、金属製多孔膜１の第１主面１１で濾過された濾過対象物を第１弾性部材３１の内周面と金属製多孔膜１の第１主面１１とで形成される空間に蓄積することができる。これにより、濾過処理量を増加させることができる。
また、本実施の形態によれば、第１弾性部材３１と第２弾性部材３２とは、金属製多孔膜１よりも厚さが厚く構成されている。この構成によれば、厚さが薄い金属製多孔膜１を、厚さが厚い第１弾性部材３１と第２弾性部材３２とで挟持することにより、金属製多孔膜１をハウジング２内の空間Ｓ１に固定できる。
また、本実施の形態によれば、第１弾性部材３１は、平坦面３１ａで金属製多孔膜１の第１主面１１の外周部と面接触するように構成されている。これにより、第１弾性部材３１として断面が円形のＯリングを使用する場合に比べて、第１弾性部材３１と金属製多孔膜１の第１主面１１の外周部とを密着させることができ、第１弾性部材３１と金属製多孔膜１の第１主面１１の外周部との間を流体が通ることを一層抑えることができる。
また、本実施の形態によれば、流体排出路側に第２弾性部材３２が設けられているので、流体排出路側から流体を供給して金属製多孔膜１の第１主面１１で濾過された濾過対象物を金属製多孔膜１から除去（いわゆる逆洗）することを容易に行うことができる。
また、本実施の形態によれば、第２弾性部材３２は、平坦面３２ａで金属製多孔膜１の第２主面１２の外周部と面接触するように構成されている。これにより、第２弾性部材３２として断面が円形のＯリングを使用する場合に比べて、第２弾性部材３２と金属製多孔膜１の第２主面１２の外周部とを密着させることができ、第２弾性部材３２と金属製多孔膜１の第２主面１２の外周部との間を流体が通ることを一層抑えることができる。
また、本実施の形態によれば、第１弾性部材３１と第２弾性部材３２には同じ部材が用いられているので、第１弾性部材３１と第２弾性部材３２とを区別する必要がない。これにより、濾過フィルタデバイスの製造を容易にすることができる。
また、本実施の形態によれば、ハウジング２が互いに着脱自在な第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２とで構成されているので、第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２とを取り外すことにより、金属製多孔膜１を交換することができる。また、金属製多孔膜１で濾過した濾過対象物を顕微鏡等で観察することができる。
また、本実施の形態によれば、金属製多孔膜１を挟んで互いに対向する第１ハウジング部２１の表面と第２ハウジング部２２の表面との距離が調整可能に構成されている。これにより、ハウジング２の寸法精度を高くする必要性を一層抑えることができる。また、弾性体３として様々な弾性率のものを使用することができる。
なお、本実施の形態では、金属製多孔膜１は、液体から生物由来物質を濾過するために使用されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、金属製多孔膜１は、液体を濃縮するために使用されてもよい。
また、本実施の形態では、第１弾性部材３１と第２弾性部材３２とが同じ部材であるとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図５に示すように、第１弾性部材３１の厚さを第２弾性部材３２の厚さよりも厚くしてもよい。この構成によれば、第１弾性部材３１の内周面と金属製多孔膜１の第１主面１１とで形成される空間の容積を大きくすることができる。これにより、第１弾性部材３１の内周面と金属製多孔膜１の第１主面１１とで形成される空間における濾過対象物の蓄積量を増加させることができる。
また、本実施の形態では、第１弾性部材３１と第２弾性部材３２とで弾性体３を構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、金属製多孔膜１で濾過対象物の濾過のみを行い、逆洗を行わないような場合には、図６に示すように、弾性体３は第１弾性部材３１のみで構成されてもよい。
また、本実施の形態では、第１弾性部材３１の断面が矩形であるとしたが、本発明はこれに限定されない。第１弾性部材３１は、例えば、図７に示すように、金属製多孔膜１の第１主面１１から遠ざかるに従って開口面積が大きくなるようにテーパ状に形成されてもよい。この構成によれば、第１弾性部材３１の内周面と金属製多孔膜１の第１主面１１とで形成される空間の容積を大きくすることができる。これにより、第１弾性部材３１の内周面と金属製多孔膜１の第１主面１１とで形成される空間における濾過対象物の蓄積量を増加させることができる。また、流体流入路２１ａを流れる流体が金属製多孔膜１に向けて流れるように誘導することができる。
また、本実施の形態では、第２弾性部材３２の断面が矩形であるとしたが、本発明はこれに限定されない。第２弾性部材３２は、例えば、図７に示すように、金属製多孔膜１の第２主面１２から離れるに従って開口面積が大きくなるようにテーパ状に形成されてもよい。この構成によれば、逆洗する際に、流体排出路２２ａを逆流する流体が金属製多孔膜１に向けて流れるように誘導することができる。
また、本実施の形態では、第１弾性部材３１及び第２弾性部材３２の外形が金属製多孔膜１の外形と一致するように構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図８に示すように、第１弾性部材３１と第２弾性部材３２とは、それぞれの外形が金属製多孔膜１の外形よりも大きく形成され、金属製多孔膜１の外側で互いに接触するように構成されてもよい。この構成によれば、例えば、第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２とを取り付ける際に金属製多孔膜１の外周部１Ａに回転力が加えられた場合でも、金属製多孔膜１の外周部１Ａに係る負荷を軽減することができる。その結果、金属製多孔膜１が破れることを抑えることができる。
また、本実施の形態では、係合片２１ｄと被係合片２２ｅとを係合させることにより、第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２との相対位置を固定したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２との相対位置を固定するクランプ部材を別途設けてもよい。
また、本実施の形態では、ハウジング２を第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２の２つの部材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。ハウジング２は、３つ以上の部材で構成されてもよい。
また、本実施の形態では、ハウジング部２１の円筒体２１ｃと第２ハウジング部２２の円筒体２２ｃとを互いに対向する位置に設けて、流体流入路２１ａと流体排出路２２ａとが同一直線上に位置するように構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図９に示すように、円筒体２１ｃと円筒体２２ｃとを互いに対向しないように金属製多孔膜１の面方向にずらして配置し、流体流入路２１ａと流体排出路２２ａとが同一直線上に位置しないように構成してもよい。この構成によれば、濾過対象物を金属製多孔膜１の広い範囲に行き渡らすことができ、金属製多孔膜１が局所的に目詰まりすることを抑えることができる。
また、本実施の形態では、流体流入路２１ａ及び流体排出路２２ａに対して直交するように金属製多孔膜１を配置したが、本発明はこれに限定されない。流体流入路２１ａ及び流体排出路２２ａに対して傾斜するように金属製多孔膜１を配置してもよい。例えば、図２及び図９に示す円筒体２１ｃ及び円筒体２２ｃを金属製多孔膜１に対して傾斜するように構成してもよい。このような構成によっても、濾過対象物を金属製多孔膜１の広い範囲に行き渡らすことができ、金属製多孔膜１が局所的に目詰まりすることを抑えることができる。
（実施例１）
次に、実施例１に係る濾過フィルタデバイスについて説明する。
次に、実施例１に係る濾過フィルタデバイスについて説明する。
まず、第２ハウジング部２２の円板体２２ｂ上に第２弾性部材３２、金属製多孔膜１、第１弾性部材３１を順に積層した後、係合片２１ｄと被係合片２２ｅとを係合させ、図１又は図２に示す濾過フィルタデバイスを作製した。
ここで、第１ハウジング部２１及び第２ハウジング部２２の材料は、アクリルとした。第１ハウジング部２１の円板体２１ｂの直径は２４ｍｍとした。円筒体２１ｃの外径は６ｍｍ、内径は４ｍｍ、長さは１０ｍｍとした。第２ハウジング部２２の円板体２２ｂの直径は３４ｍｍとし、円筒体２２ｃの外径は６ｍｍ、内径は４ｍｍ、長さは１０ｍｍとした。大径円筒体２２ｄの外径は３４ｍｍ、内径は３０ｍｍ、高さは７．１５ｍｍとした。また、第１ハウジング部２１の円筒体２１ｃの外端部から第２ハウジング部２２の円筒体２２ｃの外端部までの長さは２５ｍｍとした。第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２との間の空間Ｓ１の厚さは１．８ｍｍとした。
金属製多孔膜１の直径は１５ｍｍ、厚さは２０μｍとした。金属製多孔膜１の貫通孔１３は一辺が１．９μｍの正方形の孔とした。金属製多孔膜１を囲む突起部２２ｆの内径は１６ｍｍとした。
第１弾性部材３１及び第２弾性部材３２の材料は、シリコン製樹脂とした。第１弾性部材３１及び第２弾性部材３２の外径は１５．５ｍｍ、内径は１３ｍｍ、厚さは１ｍｍとした。即ち、第１弾性部材３１と第２弾性部材３２との厚みの合計値は、第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２との間の空間Ｓ１の厚さ以上である。
このようにして作製した実施例１に係る濾過フィルタデバイスの流体流入路２１ａに、直径５μｍの標準粒子を１×１０６個含む５ｍｌの液体を通過させ、その様子を目視で観察した。その結果、液体は、全て金属製多孔膜１を通過し、濾過されていない液体を確認することはできなかった。また、金属製多孔膜１を通過した液体の量を電子天秤で測定したところ、５ｍｇであった。また、金属製多孔膜１を通過した液体を粒度分布計で測定したところ、標準粒子を観測できなかった。
（比較例１）
弾性体３を備えないこと以外は実施例１に係る濾過フィルタデバイスと同様にして、比較例１に係る濾過フィルタデバイスを作製した。
弾性体３を備えないこと以外は実施例１に係る濾過フィルタデバイスと同様にして、比較例１に係る濾過フィルタデバイスを作製した。
このようにして作製した比較例１に係る濾過フィルタデバイスの流体流入路２１ａに、前記液体を通過させ、その様子を目視で観察した。その結果、前記液体の一部が金属製多孔膜１の外周部１Ａとハウジング２との隙間を通過する（液漏れがある）ことを確認した。
（比較例２）
弾性体３を備えないこと及び金属製多孔膜に代えてＰＴＦＥフィルタを用いたこと以外は実施例１に係る濾過フィルタデバイスと同様にして、比較例２に係る濾過フィルタデバイスを作製した。ＰＴＦＥフィルタとしては、Ｗｉｎｔｅｃ社製、型式ＴＦＧ－１１０、ポアサイズ１～２μｍ、厚さ２５０μｍのフィルタを用いた。
弾性体３を備えないこと及び金属製多孔膜に代えてＰＴＦＥフィルタを用いたこと以外は実施例１に係る濾過フィルタデバイスと同様にして、比較例２に係る濾過フィルタデバイスを作製した。ＰＴＦＥフィルタとしては、Ｗｉｎｔｅｃ社製、型式ＴＦＧ－１１０、ポアサイズ１～２μｍ、厚さ２５０μｍのフィルタを用いた。
このようにして作製した比較例２に係る濾過フィルタデバイスの流体流入路２１ａに、前記液体を通過させ、その様子を目視で観察した。その結果、前記液体の一部が金属製多孔膜１の外周部１Ａとハウジング２との隙間を通過する（液漏れがある）ことを確認した。この現象は、特に、流体流入路２１ａに液体が流入し始めた初期において顕著に発生した。
（比較例３）
弾性体３を備えないこと及び金属製多孔膜に代えて濾紙を用いたこと以外は実施例１に係る濾過フィルタデバイスと同様にして、比較例３に係る濾過フィルタデバイスを作製した。濾紙としては、Ｗｈａｔｍａｎ社製、グレード３ＭＭ Ｃｈｒ、厚さ３４０μｍのセルロース製濾紙を用いた。
弾性体３を備えないこと及び金属製多孔膜に代えて濾紙を用いたこと以外は実施例１に係る濾過フィルタデバイスと同様にして、比較例３に係る濾過フィルタデバイスを作製した。濾紙としては、Ｗｈａｔｍａｎ社製、グレード３ＭＭ Ｃｈｒ、厚さ３４０μｍのセルロース製濾紙を用いた。
このようにして作製した比較例３に係る濾過フィルタデバイスの流体流入路２１ａに、前記液体を通過させ、その様子を目視で観察した。その結果、濾紙の吸水性によって濾紙が厚さ方向に膨張することを確認した。また、濾紙を通過した液体の量を電子天秤で測定したところ、４．８ｍｇであった。すなわち、０．２ｍｇの液体が濾紙に吸水されたことを確認した。
（実施例２）
金属製多孔膜１の厚さを２μｍに変更するとともに、第１ハウジング部２１の回転量を増加させた以外は実施例１に係る濾過フィルタデバイスと同様にして、実施例２に係る濾過フィルタデバイスを作製した。
金属製多孔膜１の厚さを２μｍに変更するとともに、第１ハウジング部２１の回転量を増加させた以外は実施例１に係る濾過フィルタデバイスと同様にして、実施例２に係る濾過フィルタデバイスを作製した。
このようにして作製した実施例２に係る濾過フィルタデバイスの流体流入路２１ａに、細胞ＨＬ６０を１×１０６個含む５ｍｌの細胞培養液を通過させた。その後、第１ハウジング部２１を第２ハウジング部２２から取り外し、前記細胞培養液を濾過した金属製多孔膜１を取り出して、顕微鏡で観察した。その結果、金属製多孔膜１上に濾過された細胞を簡単に観察することができた。
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、生物由来物質などの流体に含まれる濾過対象物を濾過する濾過フィルタデバイスに有用である。
１ 金属製多孔膜
１Ａ 外周部
２ ハウジング
３ 弾性体
１１ 第１主面
１２ 第２主面
１３ 貫通孔
２１ 第１ハウジング部
２１ａ 流体流入路
２１ｂ 円板体
２１ｃ 円筒体
２１ｄ 係合片
２１ｅ 傾斜面
２２ 第２ハウジング部
２２ａ 流体排出路
２２ｂ 円板体
２２ｃ 円筒体
２２ｄ 大径円筒体
２２ｅ 被係合片
２２ｆ 突起部
３１ 第１弾性部材
３１ａ 平坦面
３２ 第２弾性部材
３２ａ 平坦面
１Ａ 外周部
２ ハウジング
３ 弾性体
１１ 第１主面
１２ 第２主面
１３ 貫通孔
２１ 第１ハウジング部
２１ａ 流体流入路
２１ｂ 円板体
２１ｃ 円筒体
２１ｄ 係合片
２１ｅ 傾斜面
２２ 第２ハウジング部
２２ａ 流体排出路
２２ｂ 円板体
２２ｃ 円筒体
２２ｄ 大径円筒体
２２ｅ 被係合片
２２ｆ 突起部
３１ 第１弾性部材
３１ａ 平坦面
３２ 第２弾性部材
３２ａ 平坦面
Claims (14)
- 金属製多孔膜と、
前記金属製多孔膜を内包し、前記金属製多孔膜の第１主面に対向するように設けられた流体流入路と、前記金属製多孔膜の第２主面に対向するように設けられた流体排出路とを有するハウジングと、
前記金属製多孔膜の外周部と前記ハウジングとの隙間に設けられた弾性体と、
を備える、濾過フィルタデバイス。 - 前記弾性体は、前記金属製多孔膜の第１主面の外周部と前記ハウジングとの隙間に設けられた第１弾性部材と、前記金属製多孔膜の第２主面の外周部と前記ハウジングとの隙間に設けられた第２弾性部材とで構成されている、請求項１に記載の濾過フィルタデバイス。
- 前記第１弾性部材と前記第２弾性部材とは、前記金属製多孔膜よりも厚さが厚い、請求項２に記載の濾過フィルタデバイス。
- 前記第１弾性部材と前記第２弾性部材とは、同じ部材である、請求項２又は３に記載の濾過フィルタデバイス。
- 前記第１弾性部材は、前記第２弾性部材よりも厚さが厚い、請求項２～４のいずれか１つに記載の濾過フィルタデバイス。
- 前記第１弾性部材は、環状の部材であり、内周面が前記金属製多孔膜の第１主面から離れるに従って開口面積が大きくなるようにテーパ状に形成されている、請求項２～５のいずれか１つに記載の濾過フィルタデバイス。
- 前記第２弾性部材は、環状の部材であり、内周面が前記金属製多孔膜の第２主面から離れるに従って開口面積が大きくなるようにテーパ状に形成されている、請求項２～６のいずれか１つに記載の濾過フィルタデバイス。
- 前記第１弾性部材と前記第２弾性部材とは、それぞれの外形が前記金属製多孔膜の外形よりも大きく形成され、前記金属製多孔膜の外側で互いに接触している、請求項２～７のいずれか１つに記載の濾過フィルタデバイス。
- 前記第１弾性部材は、平坦面を備え、当該平坦面で前記金属製多孔膜の第１主面の外周部と面接触する、請求項２～８のいずれか１つに記載の濾過フィルタデバイス。
- 前記第２弾性部材は、平坦面を備え、当該平坦面で前記金属製多孔膜の第２主面の外周部と面接触する、請求項２～９のいずれか１つに記載の濾過フィルタデバイス。
- 前記弾性体は、前記金属製多孔膜の第１主面の外周部と前記ハウジングとの隙間に設けられた第１弾性部材で構成されている、請求項１に記載の濾過フィルタデバイス。
- 前記弾性体は、樹脂材料又はゴム材料で構成されている、請求項１～１１のいずれか１つに記載の濾過フィルタデバイス。
- 前記ハウジングは、前記流体流入路が設けられた第１ハウジング部と、前記流体排出路が設けられた第２ハウジング部の少なくとも２つの部材で構成され、前記第１ハウジング部と第２ハウジング部とは互いに着脱自在に構成されている、請求項１～１２のいずれか１つに記載の濾過フィルタデバイス。
- 前記金属製多孔膜を挟んで互いに対向する前記第１ハウジング部の表面と第２ハウジング部の表面との距離が調整可能に構成されている、請求項１３に記載の濾過フィルタデバイス。
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