WO2017141609A1 - 濾過フィルタ及び濾過フィルタデバイス - Google Patents

濾過フィルタ及び濾過フィルタデバイス Download PDF

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filtration filter
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porous membrane
fluid
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航 山本
近藤　孝志
萬壽　優
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株式会社村田製作所
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    • B01D2201/18—Filters characterised by the openings or pores
    • B01D2201/184—Special form, dimension of the openings, pores of the filtering elements

Definitions

  • the present invention relates to a filtration filter that filters a filtration object contained in a fluid and a filtration filter device including the filtration filter.
  • Patent Document 1 includes a metal porous membrane that filters a filtration target contained in a fluid, and a support base that is provided on at least one main surface of the metal porous membrane and supports the metal porous membrane. A filtration filter is provided.
  • An object of the present invention is to provide a filtration filter and a filtration filter device capable of improving the filtration efficiency of an object to be filtered by solving the above-described problems.
  • a filtration filter comprises: A metal porous membrane for filtering a filtration object contained in a fluid; A support base material provided on at least one main surface of the metal porous membrane and supporting the metal porous membrane; A filtration filter comprising: The support base is provided with an opening for exposing a part of the metal porous membrane, and an inner circumferential surface of the opening is provided with a wavy unevenness in a circumferential direction. .
  • a filtration filter that can improve the filtration efficiency of an object to be filtered and a filtration filter device including the filtration filter.
  • FIG. 3 is a partially enlarged plan view of the filtration filter of FIG. 2. It is a partially expanded sectional view of the filtration filter of FIG. It is the perspective view which looked at a part of filtration filter of FIG. 2 from the direction of the arrow shown in FIG.3 and FIG.4. It is a top view which shows typically the positional relationship of the through-hole of a metal porous film, a collar part, and a trough part. It is sectional drawing which shows typically 1 process of the manufacturing method of the filtration filter of FIG.
  • FIG. 7A It is sectional drawing which shows the process of following FIG. 7A. It is sectional drawing which shows the process of following FIG. 7B.
  • FIG. 7D is a cross-sectional view showing a step following FIG. 7C. It is sectional drawing which shows the process of following FIG. 7D. It is sectional drawing which shows the process of following FIG. 7E. It is sectional drawing which shows the process of following FIG. 7F. It is sectional drawing which shows the process of following FIG. 7G. It is sectional drawing which shows the process of following FIG. 7H.
  • the filtration filter becomes a resistance, and the filtration object tends to be collected in the vicinity of the filtration filter.
  • the present inventors filter the inner peripheral surface of the opening of the support base material. It was found that the object adhered, the flow of fluid was hindered by the filtration object, and the filtration efficiency was lowered. In addition, the filtration object tends to concentrate on the central part of the exposed portion of the metal porous membrane surrounded by the opening of the support substrate, and the flow of fluid is hindered by the filtration object concentrated on the central part, and the filtration efficiency was found to decrease.
  • the present inventors have provided a wavy unevenness in the circumferential direction on the inner circumferential surface of the opening provided in the support base material, thereby filtering the inner circumferential surface. It has been found that the object can be prevented from adhering. In addition, by providing the wavy unevenness, the fluid reflected by the metal porous film collides with the wavy unevenness and increases the variation in the flow direction, thereby causing vortex or turbulent flow in the opening of the support substrate. It has been found that it is possible to prevent the filtration target from concentrating on the central portion.
  • a filtration filter according to an aspect of the present invention is a metal porous membrane that filters a filtration object contained in a fluid;
  • a support base material provided on at least one main surface of the metal porous membrane and supporting the metal porous membrane;
  • a filtration filter comprising: The support base is provided with an opening for exposing a part of the metal porous membrane, and an inner circumferential surface of the opening is provided with a wavy unevenness in a circumferential direction. .
  • the wavy unevenness is provided in the circumferential direction on the inner circumferential surface of the opening, it is possible to prevent the filtration object from adhering to the inner circumferential surface of the opening and to expose the metal porous film. It can suppress that the filtration target object concentrates on the center part of a part. Therefore, the filtration efficiency can be improved.
  • corrugation is provided in the part which touches the said metal porous film at least. According to this configuration, it is possible to more effectively suppress the adhesion of the filtration object and improve the filtration efficiency.
  • the wavy unevenness is formed by alternately repeating a ridge and a trough, and the ridge and the trough are formed along the fluid flow direction. According to this structure, the pressure loss of the fluid by a collar part and a trough part can be suppressed, and filtration efficiency can be improved.
  • the arrangement interval between the ridges and the valleys is smaller than the average particle diameter of the filtration object. According to this structure, it can suppress that a filtration target object penetrates into a trough part, and can reduce the contact area of a filtration target object and the said internal peripheral surface. As a result, it is possible to further suppress the filtration object from adhering to the inner peripheral surface.
  • an arrangement interval between the flange portion and the trough portion is equal to or less than an interval between through holes for filtering the filtration object provided in the metal porous membrane.
  • the interval between the through holes provided in the metal porous membrane is set smaller than the average particle diameter of the filtration object in order to filter the filtration object. Therefore, according to this structure, it can suppress more reliably that a filtration target object penetrates into a trough part, and can suppress further that a filtration target object adheres to the said internal peripheral surface.
  • the said trough part is provided in the position corresponding to the through-hole for filtering the said filtration target object provided in the said metal porous membrane.
  • the opening area in a metal porous film can be expanded rather than the case where a collar part is provided in the position corresponding to a through-hole, and filtration efficiency can be improved.
  • the filtration filter device includes any one of the filtration filters described above, A fluid inflow path that includes the filtration filter and that is provided to face one main surface of the filtration filter, and a fluid discharge path that is provided to face the other main surface of the filtration filter.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a filtration filter device according to an embodiment of the present invention.
  • a filtration filter device 1 As shown in FIG. 1, a filtration filter device 1 according to the present embodiment includes a filtration filter 2 and a housing 3 containing the filtration filter 2.
  • the housing 3 includes a first housing part 31 and a second housing part 32.
  • the 1st housing part 31 and the 2nd housing part 32 are comprised so that the outer peripheral part of the filtration filter 2 may be hold
  • the first housing portion 31 is provided with a fluid inflow passage 31 a so as to face one main surface 2 a of the filtration filter 2.
  • a portion S1 facing one main surface 2a of the filtration filter 2 is enlarged so that the fluid is supplied to the whole except for the outer peripheral portion of the filtration filter 2.
  • the second housing part 32 is provided with a fluid discharge path 32 a so as to face the other main surface 2 b of the filtration filter 2.
  • a portion S2 facing the other main surface 2b of the filtration filter 2 is enlarged so that the fluid that has passed through the whole except the outer periphery of the filtration filter 2 can be discharged.
  • the fluid containing the filtration object is supplied to the filtration filter 2 through the fluid inflow path 31a, the filtration object is filtered by the filtration filter 2, and is discharged to the outside of the filtration filter device 1 through the fluid discharge path 32a.
  • 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.
  • FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the filtration filter 2.
  • FIG. 3 is a partially enlarged plan view of the filtration filter 2.
  • FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view of the filtration filter 2.
  • FIG. 5 is a perspective view of a part of the filtration filter 2 as seen from the direction of the arrows shown in FIGS. 3 and 4.
  • the filtration filter 2 is provided on a metal porous membrane 21 that filters an object to be filtered contained in a fluid, and one main surface 21 a of the metal porous membrane 21. And a supporting base material 22 to be supported.
  • the metal porous film 21 has a pair of main surfaces 21 a and 21 b that face each other.
  • the metal porous film 21 is provided with a plurality of through holes 21c that penetrate both the main surfaces 21a and 21b.
  • the through-hole 21c separates a biological substance from the liquid.
  • the shape and size of the through-hole 21c are appropriately set according to the shape and size of the biological material.
  • the through holes 21c are arranged at regular intervals or periodically, for example.
  • the shape of the through hole 21c is, for example, a square when viewed from the main surface 21a side of the metal porous membrane 21. In the present embodiment, the through holes 21c are arranged in a square lattice pattern.
  • the size of the through hole 21c is, for example, from 0.1 ⁇ m to 500 ⁇ m in length and from 0.1 ⁇ m to 500 ⁇ m in width.
  • the interval between the through holes 21c is, for example, larger than 1 time but not larger than 10 times, more preferably not larger than 3 times that of the through hole 21c.
  • the aperture ratio of the through-hole 21c in the metal porous film 21 is, for example, 10% or more.
  • Examples of the material of the metal porous film 21 include gold, silver, copper, platinum, nickel, stainless steel, palladium, titanium, cobalt, alloys thereof, and oxides thereof.
  • the dimensions of the metal porous membrane 21 are, for example, a diameter of 8 mm and a thickness of 0.1 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the outer shape of the metal porous membrane 21 is, for example, a circle, an ellipse, or a polygon. In the present embodiment, the metal porous membrane 21 has a circular outer shape. Even if the through-hole 21c is provided in the outer peripheral part of the metal porous film 21, the through-hole 21c may not be provided.
  • the support substrate 22 is a member that reinforces the metal porous film 21.
  • the support base material 22 is affixed on one main surface 21a of the metal porous film 21 with an adhesive, for example.
  • the support base material 22 may be formed by forming a film on one main surface 21a of the metal porous film 21 by a deposition method. In this case, the same material as the metal porous membrane 21 is preferable.
  • the support base 22 is provided with an opening 22a for exposing a part of the metal porous film 21.
  • the support base material 22 is provided with a plurality of openings 22a.
  • the shape and size of the opening 22a are appropriately set according to the shape and size of the biological substance.
  • the openings 22a are arranged at regular intervals or periodically.
  • the shape of the opening 22a is, for example, a square when viewed from the main surface 21a side of the metal porous membrane 21.
  • the openings 22a are arranged in a square lattice pattern.
  • the size of the opening 22a is a size that includes the plurality of through holes 21c of the metal porous membrane 21, and is, for example, 260 ⁇ m long and 260 ⁇ m wide.
  • the inner peripheral surface 22b of the opening 22a of the support base 22 is provided with corrugated irregularities 22c in the circumferential direction.
  • the wavy irregularities 22c are formed to have a smooth shape (sine curve).
  • the wavy unevenness 22c is formed by alternately repeating the flanges 22d and the valleys 22e.
  • the flange portion 22d and the trough portion 22e are formed along the fluid flow direction so as not to disturb the fluid flow. That is, the flange portion 22d and the trough portion 22e are formed so as to extend in the intersecting direction (for example, the orthogonal direction) with respect to the main surfaces 21a and 21b of the metal porous film 21.
  • the flange portion 22d and the trough portion 22e are provided at least in a portion in contact with the metallic porous membrane 21 (for example, in the vicinity of the metallic porous membrane 21 to which a filtration object is easily attached).
  • the flange portion 22d is provided at a position corresponding to the net portion of the metal porous film 21 that defines the through hole 21c.
  • the trough 22e is provided at a position corresponding to the through hole 21c. That is, as shown in FIG. 6, the valley portion 22 e is provided at a position overlapping the through hole 21 c in plan view.
  • the flange portion 22d and the trough portion 22e are provided with arrangement intervals P1 and P2 equivalent to the interval between the through holes 21c.
  • the “interval between the through holes 21c” refers to, for example, the distance between the centroids of the adjacent through holes 21c and the adjacent through holes 21c.
  • the flange portion 22d and the valley portion 22e are provided at an arrangement interval equivalent to the interval between the through holes 21c. Moreover, height (length) D1 from the top part of the collar part 22d to the bottom part of the trough part 22e is set smaller than the average particle diameter of the filtration target object.
  • the wavy unevenness 22c is provided in the circumferential direction on the inner peripheral surface 22b of the opening 22a provided in the support base material 22. According to this configuration, it is possible to suppress the filtration object from adhering to the inner peripheral surface 22 b and to suppress the filtration object from concentrating on the central portion of the exposed portion of the metal porous membrane 21. Therefore, the filtration efficiency can be improved.
  • corrugation 22c is provided in the part which contact
  • the wavy irregularities 22c may be provided on the entire inner peripheral surface 22b.
  • the wavy irregularities 22c are formed by alternately repeating the ridges 22d and the valleys 22e, and the ridges 22d and the valleys 22e are formed along the fluid flow direction.
  • the pressure loss of the fluid by the collar part 22d and the trough part 22e can be suppressed, and filtration efficiency can be improved.
  • the flange portion 22d and the valley portion 22e are provided at the arrangement intervals P1 and P2 equivalent to the interval between the through holes 21c. Since the through-hole 21c is a hole for filtering the filtration object, it is formed smaller than the average particle diameter of the filtration object. For this reason, by making arrangement
  • the trough portion 22 e is provided at a position corresponding to the through hole 21 c of the metal porous membrane 21. According to this configuration, the opening area of the metal porous membrane 21 can be increased and the filtration efficiency can be improved as compared with the case where the flange portion 22d is provided at a position corresponding to the through hole 21c.
  • interval P1, P2 of the collar part 22d and the trough part 22e should just be made into the space
  • 7A to 7I are cross-sectional views showing an example of a method for manufacturing the filter 2.
  • a copper thin film 42 is formed on a substrate 41 such as silicon.
  • a first resist film 43 is formed on the copper thin film 42.
  • the first resist film 43 is exposed and developed to remove portions corresponding to the metal porous film 21 from the first resist film 43.
  • a metal porous film 21 is formed in the portion where the first resist film 43 has been removed.
  • the metal porous film 21 can be formed by, for example, an electrolytic plating method.
  • the first resist film 43 is removed from the copper thin film 42 by dissolution and peeling treatment.
  • a second resist film 44 is formed on the copper thin film 42 so as to cover the metal porous film 21.
  • the second resist film 44 is exposed and developed, and the portion corresponding to the support base material 22 is removed from the second resist film 44.
  • the support base material 22 is formed in the portion where the second resist film 44 has been removed.
  • the support base material 22 can be formed by, for example, an electrolytic plating method.
  • the second resist film 44 is dissolved and peeled off and removed from the copper thin film 42.
  • the copper thin film 42 is removed by etching, and the metal porous film 21 and the support base material 22 are peeled off from the substrate 41. Thereby, the filtration filter 2 shown in FIG. 4 is produced.
  • the second resist film 44 is preferably formed so that the edge portion 44a is located at the center of the through hole 21c of the metal porous film 21, as shown in FIG. 7G.
  • wavy unevenness is easily formed on the metal porous film 21 side portion of the edge portion 44 a of the second resist film 44 due to interference of light reflected by the metal porous film 21.
  • the support base 22 along the wavy irregularities, it becomes possible to form the wavy irregularities 22 c on the inner peripheral surface 22 b of the opening 22 a provided in the support base 22.
  • the support base material 22 is formed by electrolytic plating, the support base material 22 can easily follow the wavy irregularities of the second resist film 44 when the plating is grown over a long time at a low current.
  • the filtering object is a biological substance contained in the liquid, but the present invention is not limited to this.
  • the object to be filtered may be a substance contained in a gas. That is, the filtration object may be a substance contained in the fluid, and may be, for example, PM2.5 contained in the air.
  • the metal porous membrane 21 is used for filtering a biological substance from a liquid, but the present invention is not limited to this.
  • the metallic porous membrane 21 may be used to concentrate a liquid.
  • the support base material 22 is provided only on one main surface 21a of the metal porous membrane 21 that is the upstream side in the fluid flow direction, but the present invention is not limited to this.
  • the support base material 22 may be provided on the other main surface 21b of the metallic porous membrane 21 which is the downstream side in the fluid flow direction. In this case, it is possible to prevent substances such as cells contained in the fluid that has passed through the through hole 21c from adhering to the inner peripheral surface 22b of the opening 22a. Further, the support base material 22 may be provided on both main surfaces 21 a and 21 b of the metal porous film 21.
  • the arrangement intervals P1 and P2 of the flange portions 22d and the valley portions 22e are equal to the intervals of the through holes 21c, but the present invention is not limited to this.
  • the arrangement intervals P1 and P2 of the flange portion 22d and the valley portion 22e may not be constant in the circumferential direction.
  • interval of the collar part 22d and the trough part 22e may change in the flow direction of a fluid.
  • a metal porous film 21 shown in FIG. 7E was formed on a silicon substrate by the manufacturing method described with reference to FIGS. 7A to 7E.
  • the metal porous membrane 21 was made of nickel.
  • a plurality of through-holes 21c were provided in a square lattice shape in a 3 mm radius region from the center of the metal porous membrane 21.
  • the length of one side of the through hole 21c was 1.9 ⁇ m, and the arrangement interval of the through holes 21c was 2.6 ⁇ m.
  • the thickness of the metal porous membrane 21 was 1.0 ⁇ m.
  • a second resist film 44 (PMER P-CRS4000) was applied on the metal porous film 21 and heated in an atmosphere of 130 degrees for 5 minutes.
  • the second resist film 44 is formed under the conditions of an opening (NA) of 0.45, a focus offset of 0 ⁇ m, and an exposure intensity of 2400 J / m 2. Exposed. Thereafter, the film was further heated for 3 minutes in the atmosphere at 85 ° C., and then developed by being immersed twice in a developer solution (NMD-3) for 1 minute. As a result, as shown in FIG. 7G, the portion corresponding to the support base material 22 was removed from the second resist film 44.
  • NA opening
  • NMD-3 developer solution
  • the second resist film 44 was peeled off by dipping in acetone for 15 minutes.
  • the height of the opening 22a was 35 ⁇ m. Further, on the inner peripheral surface 22b of the opening 22a, a wave-like unevenness 22c was formed in a region from the main surface of the metal porous film 21 to a height of 15 ⁇ m. The period (arrangement interval) of the wavy irregularities 22c was 6.5 ⁇ m. The trough portions 22e constituting the wavy irregularities 22c were formed at positions corresponding to the through holes 21c of the metal porous film 21.
  • the filter according to the example was produced.
  • filtration filter Using the filtration filter according to this example, 1 ml of PBS solution (phosphate buffered saline) containing 1 ⁇ 10 5 cells HL-60 was filtered.
  • the cell HL-60 had an approximately spherical shape, and the average particle size was about 11 ⁇ m.
  • the filtration was dead-end filtration based on the weight of the PBS solution.
  • the filtration time required to obtain 0.5 ml of filtrate (liquid that passed through the filtration filter) from the PBS solution required about 20 minutes.
  • a filtration filter according to a comparative example having the same configuration as that of the filtration filter according to the example was manufactured except that the inner peripheral surface 22b of the opening 22a of the support base material 22 was uniform (no wavy irregularities 22c). .
  • the filtration filter according to the example has the effect of preventing the adhesion of the filtration object.
  • the present invention is useful for a filtration filter and a filtration filter device for filtering a filtration object contained in a biological material or a fluid such as PM2.5.

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Abstract

濾過対象物の濾過効率を向上させ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（２）は、流体に含まれる濾過対象物を濾過する金属製多孔膜（２１）と、金属製多孔膜（２１）の少なくとも一方の主面（２ａ）に設けられ、金属製多孔膜（２１）を支持する支持基材（２２）とを備える。支持基材（２２）には、金属製多孔膜（２１）の一部を露出させる開口部（２２ａ）が設けられ、当該開口部（２２ａ）の内周面（２２ｂ）には、周方向に波状の凹凸（２２ｃ）が設けられている。

Description

濾過フィルタ及び濾過フィルタデバイス
　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及び当該濾過フィルタを備え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、流体に含まれる濾過対象物を濾過する金属製多孔膜と、当該金属製多孔膜の少なくとも一方の主面に設けられ、当該金属製多孔膜を支持する支持基材とを備える濾過フィルタが記載されている。
国際公開公報第２０１４／０５０３２８号
　しかしながら、従来の濾過フィルタによれば、濾過対象物の濾過効率を向上させる観点において、未だ改善の余地がある。
　本発明の目的は、前記課題を解決することにあって、濾過対象物の濾過効率を向上させることができる濾過フィルタ及び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は、
　流体に含まれる濾過対象物を濾過する金属製多孔膜と、
　前記金属製多孔膜の少なくとも一方の主面に設けられ、前記金属製多孔膜を支持する支持基材と、
　を備える濾過フィルタであって、
　前記支持基材には、前記金属製多孔膜の一部を露出させる開口部が設けられ、当該開口部の内周面には、周方向に波状の凹凸が設けられていることを特徴とする。
　本発明によれば、濾過対象物の濾過効率を向上させることができる濾過フィルタ及び当該濾過フィルタを備える濾過フィルタデバイスを提供することができる。
本発明の実施の形態に係る濾過フィルタデバイスの概略構成を示す断面図である。 図１の濾過フィルタデバイスが備える濾過フィルタの概略構成を示す平面図である。 図２の濾過フィルタの一部拡大平面図である。 図２の濾過フィルタの一部拡大断面図である。 図２の濾過フィルタの一部を図３及び図４に示す矢印の方向から見た斜視図である。 金属製多孔膜の貫通穴と畝部と谷部との位置関係を模式的に示す平面図である。 図２の濾過フィルタの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。 図７Ａに続く工程を示す断面図である。 図７Ｂに続く工程を示す断面図である。 図７Ｃに続く工程を示す断面図である。 図７Ｄに続く工程を示す断面図である。 図７Ｅに続く工程を示す断面図である。 図７Ｆに続く工程を示す断面図である。 図７Ｇに続く工程を示す断面図である。 図７Ｈに続く工程を示す断面図である。
　（本発明の基礎となった知見）
　本発明者らは、濾過対象物の濾過効率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。
　通常、濾過対象物を含む流体が濾過フィルタを通過するとき、濾過フィルタが抵抗になり、濾過フィルタの近傍に濾過対象物が溜まり易くなる。
　本発明者らは、特許文献１の濾過フィルタに対して、支持基材が設けられた主面側から流体を流入させて濾過を行った場合、支持基材の開口部の内周面に濾過対象物が付着し、当該濾過対象物により流体の流れが阻害され、濾過効率が低下することを知見した。また、支持基材の開口部に囲まれた金属製多孔膜の露出部分の中央部に濾過対象物が集中しやすく、当該中央部に集中した濾過対象物により流体の流れが阻害され、濾過効率が低下することを知見した。
　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、支持基材に設けられた開口部の内周面に、周方向に波状の凹凸を設けることで、当該内周面に濾過対象物が付着することを抑えられることを見出した。また、前記波状の凹凸を設けることで、金属製多孔膜によって反射した流体は、波状の凹凸に衝突して流れ方向のバリエーションを増加し、それにより支持基材の開口部内に渦流又は乱流が発生して、前記中央部に濾過対象物が集中することを抑えられることを見出した。
　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は、流体に含まれる濾過対象物を濾過する金属製多孔膜と、
　前記金属製多孔膜の少なくとも一方の主面に設けられ、前記金属製多孔膜を支持する支持基材と、
　を備える濾過フィルタであって、
　前記支持基材には、前記金属製多孔膜の一部を露出させる開口部が設けられ、当該開口部の内周面には、周方向に波状の凹凸が設けられていることを特徴とする。
　この構成によれば、開口部の内周面に周方向に波状の凹凸を設けているので、当該開口部の内周面に濾過対象物が付着することを抑えるとともに、金属製多孔膜の露出部分の中央部に濾過対象物が集中することを抑えることができる。従って、濾過効率を向上させることができる。
　なお、前記波状の凹凸は、少なくとも前記金属製多孔膜に接する部分に設けられることが好ましい。この構成によれば、濾過対象物の付着をより効果的に抑えることができ、濾過効率を向上させることができる。
　また、前記波状の凹凸は、畝部と谷部とが交互に繰り返されることにより形成され、前記畝部及び前記谷部は、前記流体の流れ方向に沿うように形成されることが好ましい。この構成によれば、畝部及び谷部による流体の圧力損失を抑えることができ、濾過効率を向上させることができる。
　また、前記畝部及び前記谷部の配置間隔は、前記濾過対象物の平均粒子径より小さいことが好ましい。この構成によれば、濾過対象物が谷部に入り込むことを抑えることができ、濾過対象物と前記内周面との接触面積を小さくすることができる。その結果、前記内周面に濾過対象物が付着することを一層抑えることができる。
　また、前記畝部及び前記谷部の配置間隔は、前記金属製多孔膜に設けられた前記濾過対象物を濾過するための貫通孔の間隔以下であることが好ましい。当該金属製多孔膜に設けられた貫通孔の間隔は、濾過対象物を濾過するために、濾過対象物の平均粒子径よりも小さく設定されるものである。従って、この構成によれば、濾過対象物が谷部に入り込むことをより確実に抑えることができ、前記内周面に濾過対象物が付着することを一層抑えることができる。
　また、前記谷部は、前記金属製多孔膜に設けられた前記濾過対象物を濾過するための貫通孔に対応する位置に設けられることが好ましい。この構成によれば、畝部を貫通孔に対応する位置に設ける場合よりも、金属製多孔膜における開口面積を拡大することができ、濾過効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フィルタデバイスは、前述した濾過フィルタのうちのいずれか１つの濾過フィルタと、
　前記濾過フィルタを内包し、前記濾過フィルタの一方の主面に対向するように設けられた流体流入路と、前記濾過フィルタの他方の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、
　を備えることを特徴とする。
　この構成によれば、前述した濾過フィルタのうちのいずれか１つの濾過フィルタを備えているので、濾過フィルタデバイスの濾過効率を向上させることができる。
　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）
　本実施の形態に係る濾過フィルタデバイス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デバイスの概略構成を示す断面図である。
　図１に示すように、本実施の形態に係る濾過フィルタデバイス１は、濾過フィルタ２と、当該濾過フィルタ２を内包するハウジング３と、を備えている。
　ハウジング３は、第１ハウジング部３１と第２ハウジング部３２とを備えている。第１ハウジング部３１と第２ハウジング部３２は、例えば互いに嵌合することで、それらの間で濾過フィルタ２の外周部を保持するように構成されている。第１ハウジング部３１には、濾過フィルタ２の一方の主面２ａに対向するように流体流入路３１ａが設けられている。流体流入路３１ａは、濾過フィルタ２の外周部を除く全体に流体が供給されるように、濾過フィルタ２の一方の主面２ａに面する部分Ｓ１が拡大されている。第２ハウジング部３２には、濾過フィルタ２の他方の主面２ｂに対向するように流体排出路３２ａが設けられている。流体排出路３２ａは、濾過フィルタ２の外周部を除く全体を通過した流体を排出できるように、濾過フィルタ２の他方の主面２ｂに面する部分Ｓ２が拡大されている。
　濾過対象物を含む流体は、流体流入路３１ａを通じて濾過フィルタ２に供給され、濾過フィルタ２により濾過対象物を濾過されて、流体排出路３２ａを通じて濾過フィルタデバイス１の外部に排出される。
　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。
　次に、濾過フィルタ２の構成について説明する。図２は、濾過フィルタ２の概略構成を示す平面図である。図３は、濾過フィルタ２の一部拡大平面図である。図４は、濾過フィルタ２の一部拡大断面図である。図５は、濾過フィルタ２の一部を図３及び図４に示す矢印の方向から見た斜視図である。
　図２に示すように、濾過フィルタ２は、流体に含まれる濾過対象物を濾過する金属製多孔膜２１と、金属製多孔膜２１の一方の主面２１ａに設けられ、金属製多孔膜２１を支持する支持基材２２とを備えている。
　金属製多孔膜２１は、図４に示すように、互いに対向する一対の主面２１ａ，２１ｂを有している。金属製多孔膜２１には、両主面２１ａ，２１ｂを貫通する複数の貫通孔２１ｃが設けられている。貫通孔２１ｃは、液体から生物由来物質を分離するものである。貫通孔２１ｃ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２１ｃは、例えば、等間隔又は周期的に配置される。貫通孔２１ｃの形状は、例えば、金属製多孔膜２１の主面２１ａ側から見て正方形である。本実施の形態において、貫通孔２１ｃは、正方格子状に配列されている。貫通孔２１ｃのサイズは、例えば、縦０．１μｍ以上５００μｍ以下、横０．１μｍ以上５００μｍ以下である。貫通孔２１ｃ間の間隔は、例えば、貫通孔２１ｃ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２１における貫通孔２１ｃの開口率は、例えば、１０％以上である。
　金属製多孔膜２１の材料としては、例えば、金、銀、銅、白金、ニッケル、ステンレス鋼、パラジウム、チタン、コバルト、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２１の寸法は、例えば、直径８ｍｍ、厚さ０．１μｍ以上１００μｍ以下である。金属製多孔膜２１の外形は、例えば、円形、楕円形、又は多角形である。本実施の形態においては、金属製多孔膜２１の外形は、円形とする。金属製多孔膜２１の外周部には、貫通孔２１ｃが設けられても、貫通孔２１ｃが設けられなくてもよい。
　支持基材２２は、金属製多孔膜２１を補強する部材である。支持基材２２は、例えば、接着材により、金属製多孔膜２１の一方の主面２１ａに貼り付けられる。なお、支持基材２２は、金属製多孔膜２１の一方の主面２１ａに堆積法により成膜することにより形成されてもよい。この場合、金属製多孔膜２１と同じ材料が好ましい。
　支持基材２２には、金属製多孔膜２１の一部を露出させる開口部２２ａが設けられている。本実施の形態において、支持基材２２には、複数の開口部２２ａが設けられている。開口部２２ａ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。開口部２２ａは、例えば、等間隔又は周期的に配置される。開口部２２ａの形状は、例えば、金属製多孔膜２１の主面２１ａ側から見て正方形である。本実施の形態において、開口部２２ａは、正方格子状に配列されている。開口部２２ａのサイズは、金属製多孔膜２１の複数の貫通孔２１ｃを包含するサイズであり、例えば、縦２６０μｍ、横２６０μｍである。
　支持基材２２の開口部２２ａの内周面２２ｂには、周方向に波状（カーテン状）の凹凸２２ｃが設けられている。本実施の形態において、波状の凹凸２２ｃは、滑らかな形状（サインカーブ）を有するように形成されている。また、波状の凹凸２２ｃは、畝部２２ｄと谷部２２ｅとが交互に繰り返されることにより形成されている。畝部２２ｄ及び谷部２２ｅは、流体の流れを阻害しないように、流体の流れ方向に沿うように形成されている。すなわち、畝部２２ｄ及び谷部２２ｅは、金属製多孔膜２１の主面２１ａ，２１ｂに対して交差方向（例えば、直交方向）に延在するように形成されている。また、畝部２２ｄ及び谷部２２ｅは、少なくとも金属製多孔膜２１に接する部分（例えば、濾過対象物が付着し易い金属製多孔膜２１の近傍）に設けられている。
　また、本実施の形態において、畝部２２ｄは、貫通孔２１ｃを画定する金属製多孔膜２１の網部分に対応する位置に設けられている。谷部２２ｅは、貫通孔２１ｃに対応する位置に設けられている。すなわち、谷部２２ｅは、図６に示すように、平面視において貫通孔２１ｃと重なる位置に設けられている。また、畝部２２ｄ及び谷部２２ｅは、貫通孔２１ｃの間隔と同等の配置間隔Ｐ１，Ｐ２で設けられている。ここで、「貫通孔２１ｃの間隔」とは、例えば、任意の貫通孔２１ｃと隣接する貫通孔２１ｃの重心間の距離を言う。すなわち、畝部２２ｄ及び谷部２２ｅは、貫通孔２１ｃの間隔と同等の配置間隔で設けられている。また、畝部２２ｄの頂部から谷部２２ｅの底部までの高さ（長さ）Ｄ１は、濾過対象物の平均粒子径よりも小さく設定されている。
　本実施の形態によれば、支持基材２２に設けられた開口部２２ａの内周面２２ｂに、周方向に波状の凹凸２２ｃが設けられている。この構成によれば、当該内周面２２ｂに濾過対象物が付着することを抑えるとともに、金属製多孔膜２１の露出部分の中央部に濾過対象物が集中することを抑えることができる。従って、濾過効率を向上させることができる。
　また、本実施の形態によれば、濾過対象物が付着し易い金属製多孔膜２１に接する部分に波状の凹凸２２ｃが設けられているので、濾過対象物の付着をより効果的に抑えることができる。なお、波状の凹凸２２ｃは、内周面２２ｂの全体に設けられてもよい。
　また、本実施の形態によれば、波状の凹凸２２ｃが畝部２２ｄと谷部２２ｅとが交互に繰り返されることにより形成され、畝部２２ｄ及び谷部２２ｅが流体の流れ方向に沿うように形成されている。この構成によれば、畝部２２ｄ及び谷部２２ｅによる流体の圧力損失を抑えることができ、濾過効率を向上させることができる。
　また、本実施の形態によれば、畝部２２ｄ及び谷部２２ｅが、貫通孔２１ｃの間隔と同等の配置間隔Ｐ１，Ｐ２で設けられている。貫通孔２１ｃは、濾過対象物を濾過するための孔であるので、濾過対象物の平均粒子径よりも小さく形成されるものである。このため、畝部２２ｄ及び谷部２２ｅの配置間隔Ｐ１，Ｐ２を貫通孔２１ｃの間隔と同等にすることで、濾過対象物が谷部２２ｅに入り込むことを抑えることができ、濾過対象物と内周面２２ｂとの接触面積を小さくすることができる。その結果、支持基材２２に設けられた開口部２２ａの内周面２２ｂに濾過対象物が付着す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、谷部２２ｅが、金属製多孔膜２１の貫通孔２１ｃに対応する位置に設けられている。この構成によれば、畝部２２ｄを貫通孔２１ｃに対応する位置に設ける場合よりも、金属製多孔膜２１における開口面積を拡大することができ、濾過効率を向上させることができる。
　なお、畝部２２ｄ及び谷部２２ｅの配置間隔Ｐ１，Ｐ２は、濾過対象物の平均粒子径よりも小さくすればよい。これにより、濾過対象物が谷部２２ｅに入り込むことを抑えることができ、内周面２２ｂに濾過対象物が付着することを一層抑えることができる。なお、好ましくは、畝部２２ｄ及び谷部２２ｅの配置間隔Ｐ１，Ｐ２は、貫通孔２１ｃの間隔以下にすればよい。これにより、内周面２２ｂに濾過対象物が付着することをより一層抑えることができる。
　次に、濾過フィルタ２の製造方法の一例について説明する。図７Ａ～図７Ｉは、濾過フィルタ２の製造方法の一例を示す断面図である。
　まず、図７Ａに示すように、シリコンなどの基板４１上に銅製薄膜４２を形成する。
　次いで、図７Ｂに示すように、銅製薄膜４２上に第１レジスト膜４３を形成する。
　次いで、図７Ｃに示すように、第１レジスト膜４３を露光及び現像処理し、第１レジスト膜４３から金属製多孔膜２１に対応する部分を除去する。
　次いで、図７Ｄに示すように、第１レジスト膜４３を除去した部分に金属製多孔膜２１を形成する。金属製多孔膜２１は、例えば、電解メッキ法により形成することができる。
　次いで、図７Ｅに示すように、第１レジスト膜４３を溶解剥離処理して、銅製薄膜４２上から除去する。
　次いで、図７Ｆに示すように、金属製多孔膜２１を覆うように銅製薄膜４２上に第２レジスト膜４４を形成する。
　次いで、図７Ｇに示すように、第２レジスト膜４４を露光及び現像処理し、第２レジスト膜４４から支持基材２２に対応する部分を除去する。
　次いで、図７Ｈに示すように、第２レジスト膜４４を除去した部分に支持基材２２を形成する。支持基材２２は、例えば、電解メッキ法により形成することができる。
　次いで、図７Ｉに示すように、第２レジスト膜４４を溶解剥離処理して、銅製薄膜４２上から除去する。
　次いで、銅製薄膜４２をエッチングして除去し、金属製多孔膜２１及び支持基材２２を基板４１から剥離する。これにより、図４に示す濾過フィルタ２が作製される。
　なお、第２レジスト膜４４は、図７Ｇに示すように、エッジ部４４ａが金属製多孔膜２１の貫通孔２１ｃの中心部分に位置するように形成することが好ましい。この場合、露光時に、第２レジスト膜４４のエッジ部４４ａの金属製多孔膜２１側の部分に、金属製多孔膜２１に反射された光の干渉によって波状の凹凸が形成され易くなる。この波状の凹凸に沿うように支持基材２２を形成することにより、支持基材２２に設けられた開口部２２ａの内周面２２ｂに波状の凹凸２２ｃを形成することが可能になる。なお、支持基材２２を電解メッキ法により形成する場合、低電流で長時間かけてメッキを成長させると、支持基材２２が第２レジスト膜４４の波状の凹凸に沿い易くなる。
　なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、前記では、濾過対象物が液体に含まれる生物由来物質であるとしたが、本発明はこれに限定されない。濾過対象物は、気体に含まれる物質であってもよい。すなわち、濾過対象物は、流体に含まれる物質であればよく、例えば、空気中に含まれるＰＭ２．５であってもよい。
　また、前記実施の形態では、金属製多孔膜２１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２１は、液体を濃縮するために使用されてもよい。
　また、前記実施の形態では、流体の流れ方向の上流側である金属製多孔膜２１の一方の主面２１ａにのみ支持基材２２を設けたが、本発明はこれに限定されない。流体の流れ方向の下流側である金属製多孔膜２１の他方の主面２１ｂに支持基材２２を設けてもよい。この場合、貫通孔２１ｃを通過した流体に含まれる細胞などの物質が開口部２２ａの内周面２２ｂに付着するのを抑えることができる。また、金属製多孔膜２１の両主面２１ａ，２１ｂに支持基材２２を設けてもよい。
　また、前記実施の形態では、畝部２２ｄ及び谷部２２ｅの配置間隔Ｐ１，Ｐ２を貫通孔２１ｃの間隔と同等としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、畝部２２ｄ及び谷部２２ｅの配置間隔Ｐ１，Ｐ２は、周方向において一定でなくてもよい。また、畝部２２ｄ及び谷部２２ｅの間隔は、流体の流れ方向において変化してもよい。
　（実施例）
　次に、実施例に係る濾過フィルタについて説明する。
　まず、図７Ａ～図７Ｅを用いて説明した製造方法により、図７Ｅに示す金属製多孔膜２１をシリコン基板上に作製した。金属製多孔膜２１の材質はニッケルとした。金属製多孔膜２１の中心から半径３ｍｍ領域には、複数の貫通孔２１ｃを正方格子状に設けた。貫通孔２１ｃの一辺の長さは、１．９μｍ、貫通孔２１ｃの配置間隔は２．６μｍとした。金属製多孔膜２１の厚みは１．０μｍとした。
　次いで、図７Ｆに示すように、金属製多孔膜２１上に第２レジスト膜４４（ＰＭＥＲ　Ｐ－ＣＲＳ４０００）を塗布し、１３０度の大気下で５分間加熱した。
　次いで、支持基材２２の対応する開口を有するマスク（図示せず）を用いて、開口（ＮＡ）０．４５、焦点オフセット０μｍ、露光強度２４００Ｊ／ｍ２の条件下で第２レジスト膜４４を露光した。その後、さらに８５度の大気下で３分間加熱した後、デベロッパー溶液（ＮＭＤ－３）に１分間浸漬する作業を２回行って現像した。これにより、図７Ｇに示すように、第２レジスト膜４４から支持基材２２に対応する部分を除去した。
　次いで、ＲＦ２００Ｗの強度で１分間アッシングした後、５％の希硫酸に１分間浸漬した。その後、５５度のニッケルメッキ液に電流値１．６９９Ａの下で１７．４分間浸漬した。これにより、図７Ｈに示すように、第２レジスト膜４４を除去した部分に支持基材２２を形成した。
　次いで、アセトンに１５分間浸漬して第２レジスト膜４４を剥離した。
　このようにして作製した支持基材２２において、開口部２２ａの高さは３５μｍであった。また、開口部２２ａの内周面２２ｂには、金属製多孔膜２１の主面から１５μｍの高さまでの領域に波状の凹凸２２ｃが形成されていた。波状の凹凸２２ｃの周期（配置間隔）は６．５μｍであった。波状の凹凸２２ｃを構成する谷部２２ｅは、金属製多孔膜２１の貫通孔２１ｃに対応する位置に形成されていた。
　次いで、銅製薄膜４２をエッチングして除去し、金属製多孔膜２１及び支持基材２２を基板４１から剥離した。このようにして、実施例に係る濾過フィルタを作製した。
　この実施例に係る濾過フィルタを用いて、細胞ＨＬ－６０を１×１０５個含む１ｍｌのＰＢＳ溶液（リン酸緩衝生理食塩水）を濾過した。細胞ＨＬ－６０は、概球形を有し、平均粒子径は約１１μｍであった。濾過は、ＰＢＳ溶液の自重によるデッドエンド方式の濾過とした。ＰＢＳ溶液から０．５ｍｌの濾液（濾過フィルタを通過した液体）を得るまでの濾過時間は約２０分を要した。
　その後、支持基材２２の開口部２２ａの内周面２２ｂを顕微鏡で観察したところ、単位面積当たり約１３個の細胞の付着が観察された。
　（比較例）
　支持基材２２の開口部２２ａの内周面２２ｂを一様（波状の凹凸２２ｃが無い）としたこと以外は実施例に係る濾過フィルタと同様の構成を有する比較例に係る濾過フィルタを作製した。
　この比較例に係る濾過フィルタを用いて、実施例と同じ条件で、細胞ＨＬ－６０を１×１０５個含む１ｍｌのＰＢＳ溶液（リン酸緩衝生理食塩水）を濾過した。ＰＢＳ溶液から０．５ｍｌの濾液（濾過フィルタを通過した液体）を得るまでの濾過時間は約４５分を要した。
　その後、支持基材２２の開口部２２ａの内周面２２ｂを顕微鏡で観察したところ、単位面積当たり約２１４個の細胞の付着が観察された。
　（結論）
　以上により、実施例に係る濾過フィルタが濾過対象物の付着防止効果を有することが確認された。
　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、濾過対象物の濾過効率を向上させることができるので、生物由来物質やＰＭ２．５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及び濾過フィルタデバイスに有用である。
　　１　　濾過フィルタデバイス
　　２　　濾過フィルタ
　　２ａ，２ｂ　主面
　　３　　ハウジング
　２１　　金属製多孔膜
　２１ａ，２１ｂ　主面
　２１ｃ　貫通孔
　２２　　支持基材
　２２ａ　開口部
　２２ｂ　内周面
　２２ｃ　波状の凹凸
　２２ｄ　畝部
　２２ｅ　谷部
　３１　　第１ハウジング部
　３１ａ　流体流入路
　３２　　第２ハウジング部
　３２ａ　流体排出路
　４１　　基板
　４２　　銅製薄膜
　４３　　第１レジスト膜
　４４　　第２レジスト膜
　４４ａ　エッジ部

Claims (7)

  1. 　流体に含まれる濾過対象物を濾過する金属製多孔膜と、
    　前記金属製多孔膜の少なくとも一方の主面に設けられ、前記金属製多孔膜を支持する支持基材と、
    　を備える濾過フィルタであって、
    　前記支持基材には、前記金属製多孔膜の一部を露出させる開口部が設けられ、当該開口部の内周面には、周方向に波状の凹凸が設けられている、
    　濾過フィルタ。
  2. 　前記波状の凹凸は、少なくとも前記金属製多孔膜に接する部分に設けられている、請求項１に記載の濾過フィルタ。
  3. 　前記波状の凹凸は、畝部と谷部とが交互に繰り返されることにより形成され、
    　前記畝部及び前記谷部は、前記流体の流れ方向に沿うように形成されている、
    　請求項１又は２に記載の濾過フィルタ。
  4. 　前記畝部及び前記谷部の配置間隔は、前記濾過対象物の平均粒子径より小さい、請求項３に記載の濾過フィルタ。
  5. 　前記畝部及び前記谷部の配置間隔は、前記金属製多孔膜に設けられた前記濾過対象物を濾過するための貫通孔の間隔以下である、請求項３に記載の濾過フィルタ。
  6. 　前記谷部は、前記金属製多孔膜に設けられた前記濾過対象物を濾過するための貫通孔に対応する位置に設けられている、請求項３に記載の濾過フィルタ。
  7. 　請求項１～６のいずれか１つに記載の濾過フィルタと、
    　前記濾過フィルタを内包し、前記濾過フィルタの一方の主面に対向するように設けられた流体流入路と、前記濾過フィルタの他方の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、
    　を備える、濾過フィルタデバイス。
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