WO2018159554A1 - 濾過フィルタ - Google Patents

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WO2018159554A1
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filtration
hole
metal porous
peripheral surface
porous film
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萬壽　優
順子 渡邉
近藤　孝志
Original Assignee
株式会社村田製作所
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/10—Filter screens essentially made of metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D1/00—Electroforming
    • C25D1/08—Perforated or foraminous objects, e.g. sieves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/1291—Other parameters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/12—Electroplating: Baths therefor from solutions of nickel or cobalt

Definitions

  • the present invention relates to a filtration filter that filters a filtration object contained in a fluid.
  • Patent Document 1 describes a filtration filter for separating an object to be filtered from a fluid sample.
  • the present inventors have found that the load applied to the filtration object passing through the through-hole increases as the fluid passage speed (flow velocity) in the through-hole of the filtration filter increases. For this reason, in the conventional filtration filter, there is still room for improvement in terms of reducing the load applied to the filtration object when the filtration object passes through the through hole.
  • An object of the present invention is to solve the above-described problems and provide a filtration filter that can reduce a load applied to an object to be filtered.
  • a filtration filter comprises: A filtration filter comprising a metal porous membrane provided with a plurality of through-holes and filtering a filtration object contained in a fluid, A wavy unevenness is provided in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the through hole of the metal porous membrane.
  • a filtration filter that can reduce a load applied to an object to be filtered.
  • Schematic of a filtration filter according to an embodiment of the present invention 1 is an enlarged perspective view of the Z1 portion of the filtration filter of FIG. Schematic view of Fig. 2 viewed from the thickness direction
  • Schematic diagram of the enlarged portion of the Z2 portion of FIG. Sectional drawing which shows typically 1 process of the manufacturing method of the filtration filter of FIG. Sectional drawing which shows the process following FIG. 5A Sectional drawing which shows the process of following FIG. 5B Sectional drawing which shows the process of following FIG. 5C Sectional drawing which shows the process of following FIG. 5D
  • a filtration filter having a high aperture ratio in order to increase the filtration rate (the filtration amount per unit time).
  • the through-holes are densely formed over the entire surface to be filtered by reducing the size of the through-holes of the filtration filter.
  • the finer the size of the through hole the faster the fluid passes through the through hole.
  • the inventors of the present invention have found that the load applied to the object to be filtered that passes through the through-hole increases as the passage speed (flow velocity) of the fluid in the through-hole increases.
  • the present inventors have provided a corrugated unevenness in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the through-hole provided in the filtration filter, thereby providing a surface area of the inner peripheral surface of the through-hole.
  • a configuration to increase the size As a result, the present inventors have found that the surface resistance of the inner peripheral surface can be increased as compared with a configuration in which the inner peripheral surface is not provided with irregularities, and the passage speed of the filtration object in the through hole can be reduced.
  • the load applied to the filtration object passing through the through hole can be reduced while increasing the aperture ratio to increase the filtration speed.
  • a filtration filter according to an aspect of the present invention is a filtration filter that includes a metal porous membrane provided with a plurality of through holes, and that filters a filtration object contained in a fluid, A wavy unevenness is provided in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the through hole of the metal porous membrane.
  • the surface area of the inner circumferential surface of the through hole can be increased.
  • the surface resistance of the inner peripheral surface can be increased as compared with a configuration in which the inner peripheral surface is not provided with irregularities, and the passing speed of the filtration object through the through hole can be reduced.
  • the load concerning the filtration target object which passes a through-hole can be reduced.
  • it can suppress that the filtration target object adheres to the internal peripheral surface of a through-hole by providing a wavy unevenness
  • 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 configuration, since the ridges and valleys that form the wavy irregularities are formed along the fluid flow direction, the opening area of the through hole is kept constant from the inlet to the outlet of the through hole. Can keep.
  • an interval between the flanges is smaller than an average particle diameter of the filtration object passing through the through hole. 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 internal peripheral surface of a through-hole. As a result, it is possible to further suppress the filtration object from adhering to the inner peripheral surface of the through hole.
  • the surface resistance of the inner peripheral surface can be further increased, and the passing speed of the filtration object in the through hole can be further reduced.
  • the contact area of the surface of a collar part and a trough part, and the filtration target object can be made small, and it can suppress further that a filtration target object adheres to the internal peripheral surface of a through-hole. Further, even when the filtration object is clogged in the through hole and the filtration object is adsorbed on the wavy unevenness, the fluid can be passed through the flow path between the filtration object and the unevenness.
  • FIG. 1 is a schematic view of a filtration filter 10 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged perspective view of the Z1 portion of the filtration filter 10 of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic view of FIG. 2 viewed from the thickness direction.
  • the X, Y, and Z directions in FIGS. 1 to 3 indicate the vertical direction, the horizontal direction, and the thickness direction of the filter 10, respectively, and are orthogonal to each other.
  • the filtration filter 10 includes a metal porous membrane 11 and a frame portion 13 provided on the outer periphery of the metal porous membrane 11.
  • the metal porous membrane 11 of the filtration filter 10 has a first main surface PS1 and a second main surface PS2 facing each other.
  • the frame portion 13 provided on the outer periphery of the metal porous film 11 holds the metal porous film 11.
  • the shape of the frame portion 13 is, for example, a ring shape when viewed from the main surface PS1 side of the metal porous film 11.
  • the metal porous film 11 may be held by another member without providing the frame portion 13.
  • the metal porous film 11 is formed with a plurality of through holes 12 penetrating both main surfaces PS1 and PS2.
  • the through hole 12 separates the object to be filtered from the fluid.
  • the shape and dimension of the through-hole 12 are appropriately set according to the shape and size of the filtration object.
  • the through holes 12 are arranged at regular intervals or periodically, for example.
  • the shape of the through hole 12 is, for example, a square when viewed from the main surface PS1 side of the metal porous film 11. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the through holes 12 are arranged in a square lattice pattern.
  • One side d of the through-hole 12 is, for example, 0.1 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less in the vertical direction and 0.1 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less in the horizontal direction.
  • the interval b between the through holes 12 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 12.
  • the aperture ratio of the through-hole 12 in the metal porous film 11 is, for example, 10% or more.
  • Examples of the material of the metal porous film 11 include gold, silver, copper, platinum, nickel, stainless steel, steel, palladium, titanium, cobalt, alloys thereof, and oxides thereof.
  • the dimensions of the metal porous film 11 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 film 11 is, for example, a circle, an ellipse, or a polygon. In the present embodiment, the outer shape of the metal porous film 11 is circular.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of an enlarged portion of the Z2 portion in FIG.
  • wave-like (curtain-like) irregularities 15 are provided in the circumferential direction on the inner peripheral surface 14 of the through-hole 12 of the metal porous film 11.
  • the wavy irregularities 15 are formed so as to have a smooth shape (for example, a sine curve).
  • the wavy irregularities 15 are formed by alternately repeating the flanges 15a and the valleys 15b.
  • the flange portion 15a and the valley portion 15b are formed such that the ridge line is along the fluid flow direction.
  • the flow direction of the fluid is perpendicular to the main surfaces PS1 and PS2 of the metal porous membrane 11 (Z direction), and the flange 15a and the valley 15b extend in the Z direction. Is formed. Furthermore, as shown in the enlarged portion of the Z3 portion in FIG. 4, irregularities 16 are provided on the surfaces of the flange portion 15a and the valley portion 15b. The irregularities 16 have a finer shape than the wavy irregularities 15 and are formed by a plurality of convex portions 16a and concave portions 16b. Moreover, in this Embodiment, it is preferable to set arrangement
  • 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
  • iPS cells artificial pluripotent stem cells
  • ES cells ES cells
  • stem cells mesenchymal stem cells
  • mononuclear cells single cells, cell masses, suspension cells, adhesive cells, nerves.
  • bacteria truee bacteria
  • the average particle diameter of the filtration object is 100 nm to 500 ⁇ m.
  • the wavy unevenness 15 is provided in the circumferential direction on the inner peripheral surface 14 of the through hole 12 of the metal porous film 11.
  • the surface area of the inner peripheral surface 14 of the through-hole 12 can be increased as compared with the configuration in which the unevenness 15 is not provided on the inner peripheral surface 14.
  • the surface resistance of the inner peripheral surface 14 can be increased as compared with the configuration in which the concave and convex portions 15 are not provided on the inner peripheral surface 14.
  • the passing speed of the filtration target object in the through-hole 12 can be slowed. As a result, it is possible to reduce the load on the object to be filtered that passes through the through hole 12 while keeping the aperture ratio high.
  • the inner circumferential surface 14 of the through hole 12 with the wavy irregularities 15 in the circumferential direction, it is possible to suppress the filtration object from adhering to the inner circumferential surface 14, and the filtration object is clogged in the through hole 12. This can be suppressed. Further, even when the filtration object is clogged in the through hole 12, the fluid can be passed through the flow path between the filtration object and the wavy unevenness 15. Therefore, the filtration efficiency can be improved.
  • the wavy irregularities 15 are formed by alternately repeating the flanges 15a and the valleys 15b, and the flanges 15a and the valleys 15b are formed along the fluid flow direction. According to this configuration, the opening area of the through hole 12 can be kept constant from the entrance to the exit of the through hole 12.
  • the arrangement interval P1 of the flanges 15a is smaller than the average particle diameter of the filtration object passing through the through hole 12.
  • the height of the wavy irregularities 15 is preferably 10% or less with respect to the size of the through hole 12.
  • the height is, for example, the average value of the height from the top of the flange 15a to the bottom of the valley 15b.
  • irregularities 16 are provided on the surfaces of the flange portion 15a and the valley portion 15b provided on the inner peripheral surface 14. According to this configuration, the surface resistance of the inner peripheral surface 14 can be further increased, and the passing speed of the filtration object through the through hole 12 can be reduced. In addition, the contact area between the filtration object and the inner peripheral surface 14 can be further reduced, and the filtration object can be further prevented from adhering to the inner peripheral surface 14. Further, even when the filtration object is clogged in the through-hole 12 and the filtration object is adsorbed on the wavy unevenness 15, the fluid can be passed through the flow path between the filtration object and the unevenness 16. .
  • the fluid passing speed through the through hole 12 is increased, so that the load applied to the filtration object passing through the through hole 12 is likely to increase. For this reason, especially when the size of the through-hole 12 is 50 ⁇ m or less, it is further required to reduce the passing speed of the filtration object in the through-hole 12. From such a viewpoint, when the average particle diameter of the filtration object is 50 ⁇ m or less, the effect in the present embodiment is easily obtained.
  • 5A to 5E are cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing the metal porous film 11.
  • a copper thin film 22 is formed on a substrate 21 such as silicon.
  • the copper thin film 22 can be formed, for example, by vapor deposition or sputtering. Compared with the case where it forms by sputtering, the surface film quality can be made favorable.
  • a resist film 23 is formed on the copper thin film 22.
  • a resist film 23 is formed on the copper thin film 22 by, for example, applying a resist by spin coating and performing a drying process.
  • the film thickness of the resist film 23 is appropriately set according to the film thickness of the metal porous film 11.
  • the resist film 23 is exposed and developed to form a resist image 25 having a groove 24 in which a portion corresponding to the metal porous film 11 is removed from the resist film 23.
  • a resist image 25 having a groove 24 in which a portion corresponding to the metal porous film 11 is removed from the resist film 23.
  • wave-shaped irregularities are formed in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the groove 24. This corresponds to the wavy unevenness 15 on the inner peripheral surface 14 of the through hole 12 of the metal porous film 11.
  • the metal porous film 11 is formed in the portion where the resist film 23 has been removed.
  • the metal porous film 11 can be formed by, for example, an electrolytic plating method.
  • the plating rate is usually slowed and the plating is performed for a long time.
  • corrugation 16 is formed in the surface of the collar part 15a and the trough part 15b by making a plating speed fast and plating in a short time.
  • the copper thin film 22 is removed by etching, and the metal porous film 11 is peeled off from the substrate 21.
  • the metal porous film 11 in which the wavy unevenness 15 is formed on the inner peripheral surface 14 of the through hole 12 and the unevenness 16 is formed on the surface of the flange portion 15a and the valley portion 15b is produced.
  • the manufacturing method demonstrated using FIG. 5A to FIG. 5E is an example, and another manufacturing method may be employ
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various other modes.
  • the metal porous film 11 shall be used in order to filter a biological material from a liquid, this invention is not limited to this.
  • the metallic porous membrane 11 may be used to concentrate a liquid.
  • the arrangement interval P1 between the flange portion 15a and the valley portion 15b may not be constant in the circumferential direction. Further, if the ridge line is substantially along the fluid flow direction, the interval between the flange portion 15a and the valley portion 15b may change in the fluid flow direction.
  • Example 1 Next, the metal porous film 11 according to Example 1 manufactured by the manufacturing method described with reference to FIGS. 5A to 5E will be described.
  • the copper thin film 22 was formed on the upper surface of the silicon substrate 21 using a sputtering apparatus. At this time, an intermediate layer of a titanium thin film was formed in order to ensure adhesion between the silicon substrate 21 and the copper thin film 22.
  • sputtering conditions DC 500 W power was applied in an argon gas atmosphere with a vacuum degree of 5.0 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, the copper thin film 22 was sputtered for 27 minutes, and the titanium thin film was sputtered for 3 minutes and 5 seconds. It was.
  • a resist film 23 having a thickness of 2 ⁇ m was formed on the copper thin film 22 formed on the upper surface of the silicon substrate 21 using a spin coater.
  • the rotational speed of the spin coater was set to 1130 rpm
  • a resist agent PFI-37A manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
  • the solvent was evaporated in a nitrogen atmosphere at 130 ° C., and the resist was cooled.
  • a film 23 was formed.
  • the resist film 23 was exposed by irradiating a light beam having an energy density of 1300 J / m 2 including a wavelength of 365 nm with an aperture (NA) of 0.45 and a focus offset of +0.80 ⁇ m for 0.25 seconds. At this time, exposure was performed using a mask having a corresponding through hole of the metal porous film 11. Thereafter, the film was further heated for 3 minutes in an atmosphere at 85 ° C., and then developed by being immersed twice in a developer solution (NMD-3) for 1 minute. Thereby, the portion corresponding to the metal porous film 11 was removed from the resist film 23.
  • NMD-3 developer solution
  • the resist film 23 was peeled off by applying ultrasonic waves in an acetone solution for 15 minutes.
  • the copper thin film 22 was removed by etching, and the metal porous film 11 was peeled from the silicon substrate 21.
  • peeling was performed by immersing in an aqueous solution prepared by mixing 60% hydrogen peroxide water, acetic acid and pure water at a mixing ratio of 1: 1: 20 in an environment of 25 ° C. for 48 hours. In this manner, a metal porous film according to Example 1 was produced.
  • Example 2 Next, a metal porous film according to Example 2 will be described. In the second embodiment, differences from the first embodiment will be described.
  • a light beam having an energy density of 2050 J / m 2 including a wavelength of 365 nm is irradiated for 0.25 seconds at an aperture (NA) of 0.45 and a focus offset of +0.20 ⁇ m, so that the resist film 23 is formed. Exposed.
  • Comparative Example 1 Next, the metal porous film according to Comparative Example 1 will be described. In Comparative Example 1, differences from Example 1 will be described.
  • a light beam having an energy density of 2050 J / m 2 including a wavelength of 365 nm is irradiated for 0.25 seconds at an aperture (NA) of 0.45 and a focus offset of +0.80 ⁇ m, and the resist film 23 is exposed. Exposed.
  • the wavy unevenness 15 is formed on the inner peripheral surface 14 of the through hole 12 of the metal porous film 11, and the unevenness 16 is formed on the surfaces of the flange portion 15a and the valley portion 15b. It was observed that On the other hand, in Comparative Example 1, no wavy unevenness 15 was observed on the inner peripheral surface 14 of the through hole 12 of the metal porous film 11.
  • the wavy unevenness 15 is formed on the inner peripheral surface 14 of the through hole 12 of the metal porous film 11, and the surfaces of the flange portion 15a and the valley portion 15b are further formed. It was confirmed that irregularities 16 were formed on the surface.
  • the present invention can reduce the load applied to the filtration object, and thus is useful for a filtration filter that filters a filtration object contained in a fluid such as a biological substance or PM2.5.

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Abstract

濾過フィルタは、複数の貫通孔が設けられた金属製多孔膜を備え、流体に含まれる濾過対象物を濾過する濾過フィルタであって、金属製多孔膜の貫通孔の内周面に、周方向に波状の凹凸が設けられている。

Description

濾過フィルタ
　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に記載されているものが知られている。特許文献１には、流体サンプルから濾過対象物を分離するための濾過フィルタが記載されている。
特表２０１０－５２０４４６号公報
　後述するように、本発明者らは、濾過フィルタの貫通孔における流体の通過速度（流速）が速くなることで、貫通孔を通過する濾過対象物にかかる負荷が増大することを知見した。このため、従来の濾過フィルタにおいては、濾過対象物が貫通孔を通過する時に濾過対象物にかかる負荷を低減する観点において、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、濾過対象物にかかる負荷を低減することができる濾過フィルタ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、
　複数の貫通孔が設けられた金属製多孔膜を備え、流体に含まれる濾過対象物を濾過する濾過フィルタであって、
　前記金属製多孔膜の前記貫通孔の内周面に、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、濾過対象物にかかる負荷を低減することができる濾過フィルタ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の概略図 図１の濾過フィルタのＺ１部分の拡大斜視図 図２を厚み方向から見た概略図 図２のＺ２部分の拡大部の模式図 図１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 図５Ａに続く工程を示す断面図 図５Ｂに続く工程を示す断面図 図５Ｃに続く工程を示す断面図 図５Ｄに続く工程を示す断面図
　（本発明の基礎となった知見）
　濾過対象物を含む流体を濾過フィルタで濾過するとき、濾過速度（単位時間当たりの濾過量）を速くするためには、開口率を高くした濾過フィルタの使用が有用である。濾過フィルタの開口率を高くするために、貫通孔を一定の大きさで複数個設ける場合、濾過フィルタの貫通孔の大きさを微細にして濾過する面全体に貫通孔が密に形成される。
　一方、貫通孔の大きさを微細にするほど、貫通孔における流体の通過速度が速くなる。本発明者らは、貫通孔における流体の通過速度（流速）が速くなることで、貫通孔を通過する濾過対象物にかかる負荷が増大することを知見した。
　本発明者らは、この新規な知見に基づき鋭意検討した結果、濾過フィルタに設けられた貫通孔の内周面に、周方向に波状の凹凸を設けることで、貫通孔の内周面の表面積を大きくする構成を見出した。これにより、内周面に凹凸を設けない構成よりも内周面の表面抵抗を増大させることができ、貫通孔における濾過対象物の通過速度を遅くすることができることを見出した。この結果、開口率を高めて濾過速度を速くすると共に、貫通孔を通過する濾過対象物にかかる負荷を低減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は、複数の貫通孔が設けられた金属製多孔膜を備え、流体に含まれる濾過対象物を濾過する濾過フィルタであって、
　前記金属製多孔膜の前記貫通孔の内周面に、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、貫通孔の内周面に周方向に波状の凹凸を設けているので、貫通孔の内周面の表面積を大きくすることができる。これによって、内周面に凹凸を設けない構成よりも内周面の表面抵抗を増大させることができ、貫通孔における濾過対象物の通過速度を遅くすることができる。このため、貫通孔を通過する濾過対象物にかかる負荷を低減できる。また、貫通孔の内周面に周方向に波状の凹凸を設けることで、貫通孔の内周面に濾過対象物が付着することを抑制することができる。これによって、貫通孔に濾過対象物が目詰まりすることを抑制することができる。また、貫通孔に濾過対象物が目詰まりした場合でも、濾過対象物と波状の凹凸の間の流路により流体を通過させることができる。従って、濾過効率を向上させることができる。
　また、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、波状の凹凸を形成する畝部及び谷部が流体の流れ方向に沿うように形成されているため、貫通孔の入口から出口に至るまで、貫通孔の開口面積を一定に保つことができる。
　また、前記畝部の配置間隔は、前記貫通孔を通過する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、濾過対象物と貫通孔の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、貫通孔の内周面に濾過対象物が付着することを一層抑制することができる。
　また、前記畝部及び前記谷部の表面に凹凸が設けられていることが好ましい。この構成によれば、内周面の表面抵抗をより一層増大させることができ、貫通孔における濾過対象物の通過速度をさらに遅くすることができる。また、畝部及び谷部の表面と濾過対象物との接触面積を小さくすることができ、貫通孔の内周面に濾過対象物が付着することをより一層抑制することができる。また、貫通孔に濾過対象物が目詰まりして、さらに、波状の凹凸に濾過対象物が吸着した場合でも、濾過対象物と凹凸の間の流路により流体を通過させることができる。
　以下、本発明の実施の形態について、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１０の概略図である。図２は、図１の濾過フィルタ１０のＺ１部分の拡大斜視図である。図３は、図２を厚み方向から見た概略図である。図１から図３中のＸ、Ｙ、Ｚ方向は、それぞれ濾過フィルタ１０の縦方向、横方向、厚み方向を示しており、互いに直交する方向である。
　図１に示すように、濾過フィルタ１０は、金属製多孔膜１１と、金属製多孔膜１１の外周に設けられた枠部１３と、を備える。濾過フィルタ１０の金属製多孔膜１１は、図２に示すように、互いに対向する第１主面ＰＳ１と第２主面ＰＳ２とを有している。
　金属製多孔膜１１の外周に設けられた枠部１３は、金属製多孔膜１１を保持するものである。枠部１３の形状は、例えば、金属製多孔膜１１の主面ＰＳ１側から見て環状である。なお、濾過フィルタ１０において、枠部１３が設けられずに、他の部材によって金属製多孔膜１１が保持されてもよい。
　金属製多孔膜１１には、両主面ＰＳ１、ＰＳ２を貫通する複数の貫通孔１２が形成されている。貫通孔１２は流体から濾過対象物を分離するものである。貫通孔１２の形状及び寸法は、濾過対象物の形状、大きさに応じて適宜設定されるものである。貫通孔１２は、例えば、等間隔又は周期的に配置される。貫通孔１２の形状は、例えば、金属製多孔膜１１の主面ＰＳ１側から見て正方形である。本実施の形態において、図３に示すように、貫通孔１２は、正方格子状に配列されている。貫通孔１２の一辺ｄ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１２間の間隔ｂは、例えば、貫通孔１２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１１における貫通孔１２の開口率は、例えば、１０％以上である。
　金属製多孔膜１１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１１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１１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１１の外形は、円形となっている。
　図４は、図２のＺ２部分の拡大部の模式図である。図４に示すように、金属製多孔膜１１の貫通孔１２の内周面１４には、周方向に波状（カーテン状）の凹凸１５が設けられている。本実施の形態において、波状の凹凸１５は、滑らかな形状（例えば、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１５は、畝部１５ａと谷部１５ｂ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１５ａ及び谷部１５ｂは、稜線が流体の流れ方向に沿うように形成されている。本実施の形態において、流体の流れ方向は金属製多孔膜１１の主面ＰＳ１、ＰＳ２に対して直交方向（Ｚ方向）であり、畝部１５ａ及び谷部１５ｂはＺ方向に延在するように形成されている。さらに、図４のＺ３部分の拡大部に示すように、畝部１５ａ及び谷部１５ｂの表面には凹凸１６が設けられている。凹凸１６は、波状の凹凸１５よりも微細な形状を有しており、複数の凸部１６ａと凹部１６ｂとにより形成されている。また、本実施の形態において、畝部１５ａの配置間隔Ｐ１は、貫通孔１２を通過する濾過対象物の平均粒子径より小さく設定することが好ましい。
　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、人工多能性幹細胞（ｉＰＳ細胞）、ＥＳ細胞、幹細胞、間葉系幹細胞、単核球細胞、単細胞、細胞塊、浮遊性細胞、接着性細胞、神経細胞、白血球、再生医療用細胞、自己細胞、がん細胞、血中循環がん細胞（ＣＴＣ）、ＨＬ－６０、ＨＥＬＡ、菌類を含む。細菌（真性細菌）としては、例えば、大腸菌、結核菌を含む。また、濾過対象物の平均粒子径は１００ｎｍから５００μｍである。
　本実施の形態によれば、金属製多孔膜１１の貫通孔１２の内周面１４に、周方向に波状の凹凸１５が設けられている。この構成によれば、内周面１４に凹凸１５を設けない構成よりも貫通孔１２の内周面１４の表面積を大きくすることができる。これにより、内周面１４に凹凸１５を設けない構成よりも内周面１４の表面抵抗を増大させることができる。このため、貫通孔１２における濾過対象物の通過速度を遅くすることができる。この結果、開口率を高く保ちながら、貫通孔１２を通過する濾過対象物にかかる負荷を低減できる。また、貫通孔１２の内周面１４に周方向に波状の凹凸１５を設けることで、内周面１４に濾過対象物が付着することを抑制し、貫通孔１２に濾過対象物が目詰まりすることを抑制することができる。また、貫通孔１２に濾過対象物が目詰まりした場合でも、濾過対象物と波状の凹凸１５の間の流路により流体を通過させることができる。従って、濾過効率を向上させることができる。
　また、波状の凹凸１５が畝部１５ａと谷部１５ｂとが交互に繰り返されることにより形成され、畝部１５ａ及び谷部１５ｂ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、貫通孔１２の入口から出口に至るまで、貫通孔１２の開口面積を一定に保つことができる。
　また、畝部１５ａの配置間隔Ｐ１は、貫通孔１２を通過する濾過対象物の平均粒子径より小さく設定することが好ましい。また、波状の凹凸１５の高さは、貫通孔１２の大きさに対して１０％以下であることが好ましい。なお、本実施の形態において、高さとは、例えば、畝部１５ａの頂部から谷部１５ｂの底部までの高さの平均値である。この構成によれば、濾過対象物が谷部１５ｂ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１４との接触面積を小さくすることができる。その結果、内周面１４に濾過対象物が付着することを一層抑制することができる。
　また、内周面１４に設けられた畝部１５ａ及び谷部１５ｂの表面には凹凸１６が設けられている。この構成によれば、内周面１４の表面抵抗をより一層増大させることができ、貫通孔１２における濾過対象物の通過速度を遅くすることができる。また、濾過対象物と内周面１４との接触面積をより小さくすることができ、内周面１４に濾過対象物が付着することをより一層抑制することができる。また、貫通孔１２に濾過対象物が目詰まりして、さらに、波状の凹凸１５に濾過対象物が吸着した場合でも、濾過対象物と凹凸１６の間の流路により流体を通過させることができる。
　金属製多孔膜１１において、貫通孔１２の大きさが５０μｍ以下の場合、貫通孔１２における流体の通過速度が速くなることで、貫通孔１２を通過する濾過対象物にかかる負荷が増大しやすい。このため、特に貫通孔１２の大きさが５０μｍ以下の場合、貫通孔１２における濾過対象物の通過速度を遅くすることがより一層求められる。このような観点から、濾過対象物の平均粒子径が５０μｍ以下の場合に、本実施の形態における効果が得られやすい。
　次に金属製多孔膜１１の製造方法の一例について説明する。図５Ａから図５Ｅは、金属製多孔膜１１の製造方法の一例を示す断面図である。
　まず、図５Ａに示すように、シリコンなどの基板２１上に銅薄膜２２を形成する。銅薄膜２２は、例えば蒸着又はスパッタリングにより形成することができる。スパッタリングにて形成した方が、蒸着にて形成される場合と比べて、表面膜質を良好なものとすることができる。
　次いで、図５Ｂに示すように、銅薄膜２２上にレジスト膜２３を形成する。具体的には、銅薄膜２２上に、例えばスピンコートによりレジストの塗布を行い、乾燥処理を行うことにより、レジスト膜２３を形成する。レジスト膜２３の膜厚は、金属製多孔膜１１の膜厚に応じて適宜設定されるものである。
　次いで、図５Ｃに示すように、レジスト膜２３を露光及び現像処理し、レジスト膜２３から金属製多孔膜１１に対応する部分が除去された、溝部２４を有するレジスト像２５を形成する。なお、エネルギー密度又はフォーカスオフセットを小さくして露光を行うことで、溝部２４の内周面には、周方向に波状の凹凸が形成される。これは、金属製多孔膜１１の貫通孔１２の内周面１４における波状の凹凸１５に対応する。
　次いで、図５Ｄに示すように、レジスト膜２３を除去した部分に金属製多孔膜１１を形成する。金属製多孔膜１１は、例えば、電解めっき法により形成することができる。なお、電解めっき法によりめっきを行う際、通常はめっき速度を遅くしてめっきを長時間かけて行う。本実施の形態においては、めっき速度を速くしてめっきを短時間で行うことにより、畝部１５ａ及び谷部１５ｂの表面に凹凸１６を形成している。
　次いで、図５Ｅに示すように、溶剤（例えば、アセトン等）への浸漬を行って、レジスト像２５を溶解剥離処理して、銅薄膜２２上からレジスト像２５を除去する。
　次いで、銅薄膜２２をエッチングして除去し、金属製多孔膜１１を基板２１から剥離する。これにより、貫通孔１２の内周面１４に波状の凹凸１５が形成され、さらに畝部１５ａ及び谷部１５ｂの表面に凹凸１６が形成された、金属製多孔膜１１が作製される。なお、図５Ａから図５Ｅを用いて説明した製造方法は一例であり、その他の製造方法が採用されてもよい。
　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、前記実施の形態では、金属製多孔膜１１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１１は、液体を濃縮するために使用されてもよい。
　また、畝部１５ａ及び谷部１５ｂの配置間隔Ｐ１は、周方向において一定でなくてもよい。また、稜線が流体の流れ方向に概ね沿っていれば、畝部１５ａ及び谷部１５ｂ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１）
　次に、図５Ａから図５Ｅを用いて説明した製造方法により作製した、実施例１に係る金属製多孔膜１１について説明する。
　まず、シリコン基板２１の上面に、スパッタリング装置を用いて銅薄膜２２を形成した。このとき、シリコン基板２１と銅薄膜２２との接着性を確保するためにチタン製薄膜の中間層を形成した。スパッタリングの条件としては、真空度５．０×１０－４Ｐａのアルゴンガス雰囲気下で、ＤＣ５００Ｗの電力を印加し、銅薄膜２２は２７分、チタン製薄膜は３分５秒かけてスパッタリングを行った。
　次いで、スピンコーターを用いて、シリコン基板２１の上面に形成された銅薄膜２２上に、膜厚２μｍのレジスト膜２３を形成した。このとき、スピンコーターの回転数は１１３０ｒｐｍとして、レジスト剤（住友化学製ＰＦＩ－３７Ａ）を銅薄膜２２上に塗布した後、１３０℃の窒素雰囲気下で溶剤を揮発させ、冷却することで、レジスト膜２３を形成した。
　次いで、波長３６５ｎｍを含んだエネルギー密度１３００Ｊ／ｍ２の光線を、開口（ＮＡ）０．４５、フォーカスオフセット＋０．８０μｍにて０．２５秒間照射して、レジスト膜２３を露光した。このとき、金属製多孔膜１１の対応する貫通孔を有するマスクを用いて、露光を行った。その後、さらに８５℃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、レジスト膜２３から金属製多孔膜１１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６０秒間浸漬した。その後、液温５５℃、ｐＨ４．０のスルファミン酸ニッケルめっき液に電流値１．６９９Ａの下、揺動させながら、めっき速度０．５μｍ／ｍｉｎで電解めっきを行った。これにより、レジスト膜２３を除去した部分に金属製多孔膜１１を形成した。
　次いで、アセトン溶液中で１５分間超音波をかけることでレジスト膜２３を剥離した。
　次いで、銅薄膜２２をエッチングして除去し、金属製多孔膜１１をシリコン基板２１から剥離した。このとき、６０％過酸化水素水と酢酸と純水を１：１：２０の混合比で作製した水溶液に、２５℃の環境下で４８時間浸漬することで剥離を行った。このようにして、実施例１に係る金属製多孔膜を作製した。
　（実施例２）
　次に、実施例２に係る金属製多孔膜について説明する。実施例２では、実施例１と異なる点について説明する。
　レジスト膜を露光する条件として、波長３６５ｎｍを含んだエネルギー密度２０５０Ｊ／ｍ２の光線を、開口（ＮＡ）０．４５、フォーカスオフセット＋０．２０μｍにて０．２５秒間照射して、レジスト膜２３を露光した。
　（比較例１）
　次に、比較例１に係る金属製多孔膜について説明する。比較例１では、実施例１と異なる点について説明する。
　レジスト膜を露光する条件として、波長３６５ｎｍを含んだエネルギー密度２０５０Ｊ／ｍ２の光線を、開口（ＮＡ）０．４５、フォーカスオフセット＋０．８０μｍにて０．２５秒間照射して、レジスト膜２３を露光した。
　実施例１及び２において、金属製多孔膜１１の貫通孔１２の内周面１４に、波状の凹凸１５が形成されており、さらに、畝部１５ａ及び谷部１５ｂの表面に凹凸１６が形成されていることが観察された。一方、比較例１においては、金属製多孔膜１１の貫通孔１２の内周面１４に、波状の凹凸１５は観察されなかった。
　以上により、エネルギー密度又はフォーカスオフセットを小さく設定することで、金属製多孔膜１１の貫通孔１２の内周面１４に、波状の凹凸１５が形成され、さらに、畝部１５ａ及び谷部１５ｂの表面に凹凸１６が形成され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の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、濾過対象物にかかる負荷を低減す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に有用である。
　１０　濾過フィルタ
　１１　金属製多孔膜
　１２　貫通孔
　１３　枠部
　１４　内周面
　１５　波状の凹凸
　１５ａ　畝部
　１５ｂ　谷部
　１６　畝部及び谷部の表面の凹凸
　１６ａ　凸部
　１６ｂ　凹部
　２１　基板
　２２　銅薄膜
　２３　レジスト膜
　２４　溝部
　２５　レジスト像
　ＰＳ１　第１主面
　ＰＳ２　第２主面

Claims (4)

  1. 　複数の貫通孔が設けられた金属製多孔膜を備え、流体に含まれる濾過対象物を濾過する濾過フィルタであって、
    　前記金属製多孔膜の前記貫通孔の内周面に、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、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に記載の濾過フィルタ。
  3. 　前記畝部の配置間隔は、前記貫通孔を通過する前記濾過対象物の平均粒子径より小さい、
    　請求項２に記載の濾過フィルタ。
  4. 　前記畝部及び前記谷部の表面に凹凸が設けられている、
    　請求項３に記載の濾過フィルタ。
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