WO2022123953A1 - 濾過装置、濾過システム及び濾過方法 - Google Patents

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WO2022123953A1
WO2022123953A1 PCT/JP2021/040120 JP2021040120W WO2022123953A1 WO 2022123953 A1 WO2022123953 A1 WO 2022123953A1 JP 2021040120 W JP2021040120 W JP 2021040120W WO 2022123953 A1 WO2022123953 A1 WO 2022123953A1
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filter
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filtration
liquid
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PCT/JP2021/040120
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秀輔 横田
孝志 近藤
洋平 河崎
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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
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    • B01D29/01—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with flat filtering elements
    • B01D29/03—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with flat filtering elements self-supporting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D29/01—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with flat filtering elements
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    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2027—Metallic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material

Definitions

  • the present invention relates to a filtration device, a filtration system and a filtration method.
  • Patent Document 1 discloses a filtration device for filtering an object to be filtered contained in a fluid.
  • Patent Document 1 still has room for improvement in terms of reducing clogging.
  • An object of the present invention is to provide a filtration device, a filtration system and a filtration method capable of reducing clogging.
  • the filtration device of one aspect of the present invention is With a filter A flow path member having a flow path having an inlet and an outlet and holding the filter arranged in the flow path, and a flow path member. Equipped with The inlet has a first flow path cross section and The flow path is On the upstream side of the filter, a first flow path in which the cross-sectional area of the flow path increases from the inlet toward the filter, and A second flow path provided with a constant second flow path cross section from the first flow path toward the filter, and Have, The second flow path cross section is larger than the first flow path cross section. The second flow path length of the second flow path is longer than the first flow path length of the first flow path.
  • the filtration system of one aspect of the present invention is The filtration device of the above aspect and A container for storing liquids containing objects to be filtered, and A liquid feeding device that feeds the liquid to the filtering device, and a liquid feeding device. A plurality of flow path lines connecting the filtration device, the container, and the liquid feeding device to move the liquid, and To prepare for.
  • the filtration method of one aspect of the present invention is A filtration method that filters a liquid containing an object to be filtered.
  • a flow path having a filter and an inlet and an outlet is provided, and a flow path member for holding the filter arranged in the flow path is provided, and the inlet has a first flow path cross-sectional area.
  • the flow path is a first flow path in which the cross-sectional area of the flow path increases from the inlet toward the filter on the upstream side of the filter, and a constant second flow path from the first flow path toward the filter. It has a second flow path provided with a cross-sectional area, the second flow path cross-sectional area is larger than the first flow path cross-sectional area, and the second flow path length of the second flow path is.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram of an example of the filtration system of Embodiment 1 which concerns on this invention. It is a schematic diagram of an example of the filtration apparatus of Embodiment 1 which concerns on this invention. It is the schematic sectional drawing of the filtration apparatus of FIG. It is a schematic exploded view of the filtration apparatus of FIG. It is a schematic perspective view of a part of an example of a filter. It is the schematic which saw a part of the filter of FIG. 5 from the thickness direction. It is a flowchart of an example of the filtration method of Embodiment 1 which concerns on this invention. It is a schematic diagram which shows an example of the operation of a filtration apparatus. It is a schematic diagram of an example of the filtration apparatus of Embodiment 2 which concerns on this invention. It is an enlarged photograph of the first main surface of the filter of Example 1 after the completion of filtration. It is a table which shows the experimental result of Example 2.
  • the present inventors have found a configuration that reduces clogging of the filter by causing convection on the upstream side of the filter, and have reached the following invention.
  • the filtration device of one aspect of the present invention is With a filter A flow path member having a flow path having an inlet and an outlet and holding the filter arranged in the flow path, and a flow path member. Equipped with The inlet has a first flow path cross section and The flow path is On the upstream side of the filter, a first flow path in which the cross-sectional area of the flow path increases from the inlet toward the filter, and A second flow path provided with a constant second flow path cross section from the first flow path toward the filter, and Have, The second flow path cross section is larger than the first flow path cross section. The second flow path length of the second flow path is longer than the first flow path length of the first flow path.
  • the first flow path may have a tapered shape in which the cross-sectional area of the flow path continuously increases from upstream to downstream.
  • the flow velocity of the liquid passing through the first flow path can be gradually reduced, and convection can be easily generated in the flow path on the upstream side of the filter. This makes it possible to further reduce the clogging of the filter.
  • the first flow path is A tapered inner wall that extends inclined from the entrance, A curved inner wall that is continuously curved and connects the inner wall of the second flow path and the tapered inner wall. May be formed by.
  • the flow velocity of the liquid passing through the first flow path can be further reduced more slowly. Further, since the liquid flows along the tapered inner wall and the curved inner wall, the liquid toward the inlet of the flow path can be more easily directed to the filter by convection. As a result, convection can be generated more easily, and clogging of the filter can be further reduced. ..
  • the taper ratio of the first flow path may be 0.05 or more and 5 or less.
  • the cross-sectional area of the second flow path may be 1 times or more and 49 times or less of the cross-sectional area of the first flow path.
  • the length of the second flow path may be 0.3 times or more and 50 times or less the length of the first flow path.
  • the flow path has a third flow path in which the cross-sectional area of the flow path decreases from the second flow path toward the filter.
  • the third flow path length of the third flow path may be shorter than the second flow path length of the second flow path.
  • the flow path member A first flow path member having the first flow path and the second flow path, On the downstream side of the filter, a second flow path member having an outlet flow path and being attached to the first flow path member is provided. Have, The filter may be sandwiched between the first flow path member and the second flow path member.
  • the filter can be easily fixed to the flow path member.
  • the entrance may be located below the exit in the direction of gravity.
  • the filter may be a metal porous membrane.
  • the filtration system of one aspect of the present invention is The filtration device of the above aspect and A container for storing liquids containing objects to be filtered, and A liquid feeding device that feeds the liquid to the filtering device, and a liquid feeding device. A plurality of flow path lines connecting the filtration device, the container, and the liquid feeding device to move the liquid, and To prepare for.
  • the filtration method of one aspect of the present invention is A filtration method that filters a liquid containing an object to be filtered.
  • a flow path having a filter and an inlet and an outlet is provided, and a flow path member for holding the filter arranged in the flow path is provided, and the inlet has a first flow path cross-sectional area.
  • the flow path is a first flow path in which the cross-sectional area of the flow path increases from the inlet toward the filter on the upstream side of the filter, and a constant second flow path from the first flow path toward the filter. It has a second flow path provided with a cross-sectional area, the second flow path cross-sectional area is larger than the first flow path cross-sectional area, and the second flow path length of the second flow path is.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an example of the filtration system 50 according to the first embodiment of the present invention.
  • the filtration system 50 includes a filtration device 1, a first container 2, a liquid feeding device 3, a second container 4, and a plurality of flow path lines 5, 6 and 7.
  • the plurality of flow path lines 5, 6 and 7 have a first flow path line 5, a second flow path line 6, and a third flow path line 7.
  • the filtration system 50 includes a control unit 8 that controls the liquid feeding device 3.
  • the first container 2, the first flow path line 5, the filtration device 1, the second flow path line 6, the liquid feeding device 3, the third flow path line 7, and the second container 4 are connected in series in this order. Has been done.
  • the filtration device 1 is a device that filters the liquid 60 including the object to be filtered 61.
  • the filtration device 1 includes a filter and filters using the filter. A detailed description of the filtration device 1 will be described later.
  • the filtration device 1 may aggregate the liquid 60 including the filtration target 61 by passing the liquid 60 without passing through the filtration target 61 in the filter.
  • the filtration device 1 may collect the filtration object 61 and / or the liquid 60 remaining in the flow path without passing through the filter by filtering the liquid 60 containing the filtration object 61.
  • the filtration device 1 may collect the filtration object 61 and / or the liquid 60 that has passed through the filter.
  • the filtration device 1 may replace the liquid 60 including the object to be filtered 61 with another liquid.
  • the filtration device 1 can be used for applications such as filtration, aggregation, concentration, classification and medium exchange.
  • the "object to be filtered” means an object to be filtered among the objects contained in the liquid.
  • the object to be filtered includes an object derived from an organism such as a cell, a bacterium, or a virus.
  • cells include eggs, sperm, artificial pluripotent stem cells (iPS cells), ES cells, stem cells, mesenchymal stem cells, mononuclear bulb cells, single cells, cell clusters, floating cells, adhesive cells, and nerve cells. , Leukocytes, lymphocytes, regenerative medicine cells, autologous cells, cancer cells, circulating cancer cells (CTC), HL-60, HELA, yeast and the like.
  • Bacteria include, for example, Gram-positive bacteria, Gram-negative bacteria, Escherichia coli, Staphylococcus, and Mycobacterium tuberculosis.
  • Viruses include, for example, DNA virus, RNA virus, rotavirus, (bird) influenza virus, yellow fever virus, dengue fever virus, encephalitis virus, hemorrhagic fever virus, immunodeficiency virus and the like.
  • the object to be filtered may be an inorganic substance such as ceramic particles, a binder particle, an aerosol, an organic substance, or a metal.
  • the "liquid” is, for example, an electrolyte solution, a cell suspension, a cell culture medium, or the like.
  • the size, shape and type of the filtration object 61 contained in the liquid 60 may be the same or different.
  • the first container 2 is a container for storing the liquid 60 containing the object to be filtered 61.
  • the first container 2 has, for example, a bottomed tubular shape.
  • the first container 2 is a beaker.
  • the filtration object 61 and the liquid 60 stored in the first container 2 are sent to the filtration device 1 through the first flow path line 5.
  • the liquid feeding device 3 is a device that feeds the liquid 60 including the object to be filtered 61 to the filtering device 1.
  • the liquid feeding device 3 is, for example, a pump.
  • the liquid feeding device 3 is connected to the filtering device 1 via the second flow path line 6. Specifically, the liquid feeding device 3 is arranged between the filtering device 1 and the second container 4.
  • the liquid feeding device 3 sucks the liquid 60 containing the filtration target object 61 stored in the first container 2 to send the liquid 60 containing the filtration target object 61 into the filtration device 1.
  • the liquid feeding device 3 sends the liquid 60 sucked from the filtering device 1 to the second container 4 through the third flow path line 7.
  • the liquid feeding device 3 is controlled by the control unit 8.
  • the control unit 8 controls the drive voltage for driving the liquid feeding device 3.
  • the control unit 8 can control the liquid feeding amount or the liquid feeding speed of the liquid feeding device 3 by controlling the driving voltage.
  • the control unit 8 includes, for example, a memory for storing a program and a processing circuit corresponding to a processor such as a CPU (Central Processing Unit). For example, in the control unit 8, the processor executes a program stored in the memory.
  • a processor such as a CPU (Central Processing Unit).
  • the processor executes a program stored in the memory.
  • the second container 4 is a container for storing the filtrate 62.
  • the second container 4 has, for example, a bottomed tubular shape.
  • the second container 4 is a beaker.
  • the filtrate 62 is a liquid 60 that has passed through the filter in the filtration device 1.
  • the second container 4 stores the filtrate 62 that has been fed from the liquid feeding device 3 through the third flow path line 7.
  • the plurality of flow path lines 5, 6 and 7 connect the filtration device 1, the first container 2, the liquid feeding device 3 and the second container 4, and have a flow path through which the liquid 60 moves.
  • the plurality of flow path lines 5, 6, and 7 are, for example, tubes, pipes, and the like.
  • the plurality of flow path lines 5, 6 and 7 have a first flow path line 5, a second flow path line 6, and a third flow path line 7.
  • the first flow path line 5 is a flow path line in which the liquid 60 including the object to be filtered 61 moves from the first container 2 toward the filtration device 1.
  • the second flow path line 6 is a flow path line in which the liquid 60 moves from the filtration device 1 to the liquid feeding device 3.
  • the third flow path line 7 is a flow path line in which the liquid 60 moves from the liquid feeding device 3 toward the second container 4.
  • the liquid 60 containing the filtration object 61 stored in the first container 2 is sent to the filtration device 1 by the liquid feeding device 3, and the liquid 60 containing the filtration object 61 is filtered by the filtration device 1. do. Further, the liquid 60 filtered by the filtration device 1 is stored in the second container 4 as the filtrate 62.
  • FIG. 2 is a schematic view of an example of the filtration device 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the filtration device 1 of FIG.
  • FIG. 4 is a schematic exploded view of the filtration device 1 of FIG.
  • the X, Y, and Z directions in the figure indicate the vertical direction, the horizontal direction, and the height direction of the filtration device 1, respectively.
  • the filtration device 1 includes a filter 10 and a flow path member 20.
  • the flow path member 20 has a first flow path member 21 and a second flow path member 22.
  • the filter 10 is sandwiched between the first flow path member 21 and the second flow path member 22.
  • the first flow path member 21 and the second flow path member 22 are fixed by a plurality of screws 42.
  • the filter 10 is a plate-like structure having a first main surface PS1 and a second main surface PS2 facing the first main surface PS1.
  • the filter 10 is arranged inside the flow path member 20. Specifically, the filter 10 is arranged in a flow path provided inside the flow path member 20. In the flow path of the flow path member 20, the first main surface PS1 of the filter 10 is located on the inlet 20a side of the flow path member 20, and the second main surface PS2 is located on the outlet 20b side of the flow path member 20. That is, the first main surface PS1 is located on the upstream side of the second main surface PS2 in the flow path member 20.
  • the filter 10 is a metal porous membrane. Specifically, the filter 10 contains at least one of a metal and a metal oxide as a main component.
  • the outer shape of the filter 10 is formed in a circular shape, for example, when viewed from the thickness direction (Z direction) of the filter 10.
  • the outer shape of the filter 10 is not limited to a circle, but may be a square, a rectangle, a polygon, an ellipse, or the like.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view of a part of an example of the filter 10.
  • FIG. 6 is a schematic view of a part of the filter 10 of FIG. 5 as viewed from the thickness direction.
  • the filter 10 includes a filter base portion 12 having a plurality of through holes 11.
  • the plurality of through holes 11 are formed through the first main surface PS1 and the second main surface PS2, and are formed periodically. Specifically, the plurality of through holes 11 are formed in a matrix at equal intervals.
  • the through hole 11 has a square shape having a side D when viewed from the first main surface PS1 side of the filter 10, that is, the Z direction.
  • One side D of the through hole 11 is appropriately designed according to the size, shape, property, elasticity or amount of the object to be filtered.
  • the hole pitch P of the through hole 11 is also appropriately designed according to the size, shape, property, elasticity or amount of the object to be filtered.
  • the hole pitch P of the square through hole 11 is the distance between one side of an arbitrary through hole 11 and one side of an adjacent through hole 11 when viewed from the first main surface PS1 side of the filter 10. means.
  • the aperture ratio of the filter 10 is 5% or more, and preferably the aperture ratio is 45% or more. With such a configuration, the passage resistance of the fluid with respect to the filter 10 can be reduced.
  • the aperture ratio is calculated by (area occupied by the through hole 11) / (projected area of the first main surface PS1 in the filter 10 assuming that the through hole 11 is not open).
  • the thickness T of the filter 10 is preferably larger than 0.01 times the size of the through hole 11 (one side D) and 10 times or less. More preferably, the thickness T of the filter 10 is larger than 0.05 times the size of the through hole 11 (one side D) and 7 times or less. With such a configuration, the passage resistance of the liquid to the filter 10 can be reduced, and the processing time can be shortened.
  • the through hole 11 communicates with the opening on the first main surface PS1 side and the opening on the second main surface PS2 side through a continuous wall surface.
  • the through hole 11 is formed so that the opening on the first main surface PS1 side can be projected onto the opening on the second main surface PS2 side. That is, when the filter 10 is viewed from the first main surface PS1 side, the through hole 11 is provided so that the opening on the first main surface PS1 side overlaps with the opening on the second main surface PS2 side.
  • the through hole 11 is provided so that the inner wall thereof is substantially perpendicular to the first main surface PS1 and the second main surface PS2.
  • the shape (cross-sectional shape) of the through hole 11 projected onto the plane perpendicular to the first main plane PS1 of the filter 10 is rectangular.
  • the cross-sectional shape of the through hole 11 is a rectangle in which the length of one side in the radial direction of the filter 10 is longer than the length of one side in the thickness direction of the filter 10.
  • the cross-sectional shape of the through hole 11 is not limited to a rectangle, and may be, for example, a parallelogram or a trapezoid.
  • the plurality of through holes 11 are arranged in two arrangement directions parallel to each side of the square when viewed from the first main surface PS1 side (Z direction) of the filter 10, that is, the X direction and Y in FIG. It is formed at equal intervals in the direction.
  • the aperture ratio can be increased and the passage resistance (pressure loss) of the liquid to the filter 10 can be reduced.
  • the arrangement of the plurality of through holes 11 is not limited to the square lattice arrangement, and may be, for example, a quasi-periodic arrangement or a periodic arrangement.
  • the periodic array if it is a rectangular array, it may be a rectangular array in which the intervals in the two array directions are not equal, or it may be a triangular lattice array, a regular triangular lattice array, or the like.
  • the filter 10 may have a plurality of through holes 11 formed therein, and the arrangement of the plurality of through holes 11 is not limited.
  • the filter substrate portion 12 contains a metal and / or a metal oxide as a main component.
  • the material constituting the filter substrate portion 12 may be, for example, gold, silver, copper, platinum, nickel, palladium, alloys thereof and oxides thereof.
  • a frame portion for holding the filter 10 may be provided on the outer periphery of the filter 10.
  • the frame portion has an annular shape arranged on the outer circumference of the filter 10.
  • the thickness of the frame portion may be larger than the thickness of the filter base portion 12. With such a configuration, the mechanical strength of the filter 10 can be increased.
  • the flow path member 20 is provided with a flow path having an inlet 20a and an outlet 20b, and holds a filter 10 arranged in the flow path.
  • the inlet 20a is an inlet of the flow path in the flow path member 20, and is an opening into which the liquid 60 including the object to be filtered 61 flows.
  • the outlet 20b is an outlet of the flow path of the flow path member 20, and is an opening through which the liquid 60 that has passed through the filter 10 flows out.
  • the flow path extends in the height direction (Z direction) of the filtration device 1, and the inlet 20a is located below the outlet 20b in the gravity direction.
  • the direction of gravity is the direction in which gravity works, and means the direction vertically downward.
  • the shapes of the inlet 20a and the outlet 20b are circular when viewed from the height direction (Z direction) of the filtration device 1.
  • the shapes of the inlet 20a and the outlet 20b are not limited to a circle when viewed from the height direction (Z direction) of the filtration device 1, and may be a square, a rectangle, a polygon, an ellipse, or the like.
  • the first connector connecting portion 23 is provided on the inlet 20a side of the flow path of the flow path member 20, and the first connector connecting portion 23 is connected to the first flow path line 5.
  • First connector 40 is connected.
  • a second connector connecting portion 27 is provided on the outlet 20b side of the flow path of the flow path member 20, and the second connector connecting portion 27 has a second connector 41 for connecting to the second flow path line 6. It is connected.
  • the flow path member 20 is made of a transparent member.
  • the material forming the flow path member 20 include acrylic resin (PMMA), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polyvinyl chloride (PVC), polyallylate (PAR), and low density polyethylene (LDPE). Linear low density polyethylene (LLDPE) and polystyrene (PS) can be used.
  • the flow path member 20 is provided with a first flow path 24, a second flow path 25, and an outlet flow path 26.
  • the flow path of the flow path member 20 is formed by a first flow path 24, a second flow path 25, and an outlet flow path 26. Further, the first flow path 24, the second flow path 25, and the outlet flow path 26 are provided in this order from the inlet 20a to the outlet 20b.
  • the inlet 20a is an opening on the upstream side of the first flow path 24, and the outlet 20b is an opening on the downstream side of the outlet flow path 26.
  • the filter 10 is arranged between the second flow path 25 and the outlet flow path 26.
  • the filter 10 is sandwiched between the first flow path member 21 and the second flow path member 22 constituting the flow path member 20.
  • the first flow path member 21 has a first flow path 24 provided with an inlet 20a and a second flow path 25.
  • the second flow path member 22 has an outlet flow path 26 provided with an outlet 20b.
  • the filter 10 is fixed between the second flow path 25 and the outlet flow path 26.
  • the first main surface PS1 of the filter 10 is arranged so as to intersect in the extending direction (Z direction) of the flow path of the flow path member 20.
  • the first main surface PS1 of the filter 10 is arranged so as to be orthogonal to the extending direction (Z direction) of the flow path of the flow path member 20.
  • the first flow path member 21 will be described in detail.
  • the first flow path member 21 is a cylindrical member having one end E1 and the other end E2.
  • the first flow path member 21 has a cylindrical shape.
  • a first connector connecting portion 23, a first flow path 24, a second flow path 25, and a mounting hole 30 are provided in the first flow path member 21.
  • a first connector connecting portion 23, a first flow path 24, a second flow path 25, and a mounting hole 30 are provided from one end E1 to the other end E2 of the first flow path member 21.
  • the first connector connection portion 23 is a portion to which the first connector 40 is connected.
  • the first connector connection portion 23 is provided with a hole from one end E1 to the other end E2 of the first flow path member 21.
  • the holes are, for example, circular.
  • the first connector 40 is connected by being inserted into the hole of the first connector connecting portion 23.
  • the first connector 40 is provided with a flow path inside which the liquid 60 moves.
  • the flow path cross section on the downstream side is larger than the flow path cross section on the upstream side inlet. That is, the cross-sectional area of the flow path of the flow path of the first connector 40 increases from the upstream to the downstream.
  • the cross-sectional area of the flow path means the cross-sectional area when the flow path is cut on the XY plane.
  • first connector connection portion 23 and the first connector 40 are fixed by being bonded by an adhesive material.
  • a female screw is provided on the inner wall of the first connector connection portion 23
  • a male screw is provided on the outer wall of the first connector 40, and the female screw and the male screw are screwed to fix the first connector connection portion 23 and the first connector 40. You may.
  • the first flow path 24 is a flow path provided on the upstream side of the first flow path member 21, and is a flow path connected to the first connector connection portion 23.
  • the flow path of the first connector 40 connected to the first connector connection portion 23 is connected to the first flow path 24. Therefore, the opening on the upstream side of the first flow path 24 becomes the inlet 20a.
  • the cross-sectional area of the flow path increases from the inlet 20a toward the filter 10 on the upstream side of the filter 10.
  • the opening on the upstream side of the first flow path 24 when the filtration device 1 is viewed from the height direction (Z direction), that is, the opening area of the inlet 20a is defined as the first flow path cross-sectional area S1.
  • the opening area of the second flow path 25 connected on the downstream side of the first flow path 24 is defined as the second flow path cross-sectional area S2.
  • the diameter of the inlet 20a is D1
  • the inner diameter of the second flow path 25 is D2.
  • the flow path length of the first flow path 24 is the first flow path length L1
  • the flow path length of the second flow path 25 is the second flow path length L2.
  • the first flow path 24 has a tapered shape in which the cross-sectional area of the flow path continuously increases from upstream to downstream. "The cross-sectional area of the flow path continuously increases" means that the cross-sectional area of the flow path does not increase rapidly but gradually increases.
  • the taper ratio of the first flow path 24 is 0.05 or more and 10 or less. Preferably, the taper ratio of the first flow path 24 is 0.1 or more and 5 or less. More preferably, the taper ratio of the first flow path 24 is 0.15 or more and 4 or less.
  • the taper ratio of the first flow path 24 is "((opening size on the downstream side of the first flow path 24)-(opening size on the upstream side of the first flow path 24)) / (of the first flow path 24). It is calculated by the formula of "1st flow path length)".
  • the "opening dimension on the downstream side of the first flow path 24" equals the inner diameter of the second flow path 25 to D2
  • the "opening dimension on the upstream side of the first flow path 24" is the diameter of the inlet 20a. Equal to D1. Therefore, the taper ratio of the first flow path 24 is calculated by the mathematical formula of "(D2-D1) / L1".
  • the first flow path 24 is formed by a tapered inner wall 24a and a curved inner wall 24b.
  • the tapered inner wall 24a is provided on the upstream side of the curved inner wall 24b.
  • the tapered inner wall 24a is an inner wall that extends inclined from the entrance 20a. Specifically, the tapered inner wall 24a is inclined in a direction that spreads toward the outer peripheral side of the first flow path member 21 as it goes from the inlet 20a toward the second flow path 25. Further, the tapered inner wall 24a is formed by a continuous inclined surface.
  • the "continuous inclined surface” means an inclined surface in which the inclined direction maintains a constant angle with respect to the direction from the upstream to the downstream of the first flow path 24.
  • the curved inner wall 24b is an inner wall that connects the inner wall 25a of the second flow path and the tapered inner wall 24a, and is a continuously curved inner wall.
  • Continuous curving means changing with a constant curvature or gently changing the curvature to bend.
  • the curved inner wall 24b is formed so that the curvature decreases from the upstream side to the downstream side.
  • the curved inner wall 24b can moderate the change in the cross-sectional area of the flow path of the first flow path 24 at the connection portion between the first flow path 24 and the second flow path 25. As a result, it is possible to suppress a sudden change in the flow of the liquid 60.
  • the flow path length of the portion where the tapered inner wall 24a is formed is L3, and the flow path length of the portion where the curved inner wall 24b is formed is L4.
  • the flow path length of the portion where the tapered inner wall 24a is formed is L3 longer than the flow path length L4 of the portion where the curved inner wall 24b is formed.
  • the second flow path 25 is a flow path provided downstream of the first flow path 24.
  • the second flow path 25 is connected to the first flow path 24 on the upstream side and is connected to the outlet flow path 26 of the second flow path member 22 on the downstream side. Further, the filter 10 is arranged on the downstream side of the second flow path 25.
  • the second flow path 25 has a constant second flow path cross section S2 from the first flow path 24 toward the filter 10.
  • the second flow path cross-sectional area S2 is constant and does not change from the upstream to the downstream.
  • the inner diameter D2 of the second flow path 25 is constant from the upstream to the downstream and does not change.
  • constant includes an error of ⁇ 5%.
  • the second flow path 25 is formed by a continuous inner wall 25a.
  • the "continuous inner wall” means an inner wall that extends smoothly along the direction from the upstream to the downstream of the second flow path 25.
  • the second flow path cross section S2 is larger than the first flow path cross section S1.
  • the second flow path cross-sectional area S2 is 1.1 times or more and 49 times or less the first flow path cross-section area S1.
  • the second flow path cross-sectional area S2 is 1.5 times or more and 36 times or less the first flow path cross-section area S1.
  • the second flow path cross-sectional area S2 is twice or more and 16 times or less the first flow path cross-section area S1.
  • the second flow path length L2 of the second flow path 25 is longer than the first flow path length L1 of the first flow path 24.
  • the second flow path length L2 is 0.3 times or more and 40 times or less the first flow path length L1.
  • the second flow path length L2 is 0.5 times or more and 30 times or less the first flow path length L1.
  • the second flow path length L2 is 1 times or more and 15 times or less the first flow path length L1.
  • the mounting hole 30 is a hole provided in the other end E2 of the first flow path member 21.
  • the filter 10 and the second flow path member 22 are inserted into the mounting hole 30.
  • the mounting hole 30 is provided in a shape corresponding to the outer shape of the second flow path member 22.
  • the shape of the mounting hole 30 is circular when viewed from the height direction (Z direction) of the filtration device 1.
  • the diameter of the mounting hole 30 is larger than the inner diameter D2 of the second flow path 25. Therefore, a step 30a is formed at the connection portion between the mounting hole 30 and the second flow path 25.
  • the step 30a is formed in an annular shape when viewed from the height direction (Z direction) of the filtration device 1.
  • the filter 10 is arranged in contact with the step 30a. Specifically, the outer peripheral portion of the filter 10 is arranged at the step 30a.
  • the other end E2 of the first flow path member 21 is provided with a first flange portion 28 extending toward the outside of the second flow path member 22, and the first flange portion 28 is provided with a plurality of screw holes 28a.
  • the plurality of screw holes 28a are provided on concentric circles at equal intervals.
  • the plurality of screws 42 are inserted into and screwed into the plurality of screw holes 28a through the plurality of through holes 29a of the second flow path member 22, which will be described later.
  • the first flow path member 21 and the second flow path member 22 are fixed.
  • the other end E2 of the first flow path member 21 is provided with four screw holes 28a.
  • the first flow path member 21 is provided with the first flow path 24 and the second flow path 25 as the flow paths on the upstream side of the filter 10.
  • the flow path cross-sectional area increases from the inlet 20a toward the filter 10, and in the second flow path 25, the flow path cross-sectional area is constant.
  • the second flow path length L2 of the second flow path 25 is longer than the first flow path length L1 of the first flow path 24.
  • the second flow path member 22 is a cylindrical member having one end E3 and the other end E4.
  • the second flow path member 22 has a cylindrical shape.
  • An outlet flow path 26 and a second connector connecting portion 27 are provided in the second flow path member 22.
  • the outlet flow path 26 and the second connector connecting portion 27 are provided from one end E3 of the second flow path member 22 toward the other end E4.
  • the outlet flow path 26 is a flow path provided on the downstream side of the filter 10.
  • the upstream side of the outlet flow path 26 is connected to the second flow path 25 via the filter 10.
  • An outlet 20b is provided downstream of the outlet flow path 26.
  • the cross-sectional area of the flow path decreases from upstream to downstream.
  • the outlet flow path 26 has a tapered shape in which the cross-sectional area of the flow path is continuously reduced from upstream to downstream. "The cross-sectional area of the flow path is continuously reduced" means that the cross-sectional area of the flow path is not suddenly reduced but gradually reduced.
  • the taper ratio of the outlet flow path 26 is 0.5 or more and 4 or less.
  • the taper ratio of the outlet flow path 26 is 0.7 or more and 3 or less. More preferably, the taper ratio of the outlet flow path 26 is 0.9 or more and 2.5 or less.
  • the rate of increase in the flow velocity can be suppressed, and the burden on the filtration target, that is, the damage due to deformation and the damage due to the collision between the filtration targets can be reduced. can.
  • the diameter of the outlet 20b provided downstream of the outlet flow path 26 is D3.
  • the taper ratio of the outlet flow path 26 is "((opening dimension on the upstream side of the outlet flow path 26)-(opening dimension on the downstream side of the outlet flow path 26)) / (flow path length of the outlet flow path 26)". Calculated by a mathematical formula.
  • the "opening dimension on the upstream side of the outlet flow path 26" is equal to the inner diameter D2 of the second flow path 25, and the "opening dimension on the downstream side of the outlet flow path 26" is equal to the diameter D3 of the outlet 20b. ..
  • the outlet flow path 26 is formed by the first outlet inner wall 26a and the second exit inner wall 26b.
  • the first outlet inner wall 26a forms a flow path of a portion connected to the second flow path 25 with the filter 10 interposed therebetween.
  • the first exit inner wall 26a is formed of a continuous wall surface.
  • the "continuous wall surface” means a wall surface that extends continuously and smoothly along the direction from the upstream to the downstream of the outlet flow path 26.
  • the first outlet inner wall 26a is formed along the extending direction of the inner wall 25a of the second flow path 25.
  • the flow path formed by the inner wall 26a of the first outlet has a constant flow path cross-sectional area equal to the second flow path cross-section S2 of the second flow path 25.
  • the second exit inner wall 26b is inclined from the upstream to the downstream of the exit flow path 26. Specifically, the second outlet inner wall 26b is inclined toward the inside of the second flow path member 22 from the upstream side to the downstream side of the exit flow path 26. With such a configuration, the flow path cross-sectional area of the outlet flow path 26 becomes smaller from the upstream to the downstream.
  • the opening area of the outlet 20b provided downstream of the outlet flow path 26 is defined as the third flow path cross-sectional area S3.
  • the third channel cross section S3 is smaller than the second channel cross section S2.
  • the third flow path cross-sectional area S3 is 0.005 times or more and 0.95 times or less the second flow path cross-section area S2.
  • the third flow path cross-sectional area S3 is 0.04 times or more and 0.8 or less of the second flow path cross-section S2. More preferably, the third flow path cross-sectional area S3 is 0.2 times or more and 0.75 times or less the second flow path cross-sectional area S2.
  • the flow velocity of the liquid 60 at the outlet 20b is reduced by reducing the flow path cross-sectional area and making the third flow path cross-section S3 of the outlet 20b smaller than the second flow path cross-section S2. Can be increased. As a result, the speed at which the liquid 60 that has passed through the filter 10 is discharged from the filtration device 1 can be increased, and the filtration time can be shortened.
  • the second connector connection portion 27 is a portion to which the second connector 41 is connected.
  • the second connector connection portion 27 is provided with a hole from the other end E4 of the second flow path member 22 toward one end E3.
  • the holes are, for example, circular.
  • the second connector 41 is connected by being inserted into the hole of the second connector connecting portion 27.
  • the second connector 41 has the same configuration as the first connector 40, but the mounting direction is reversed. Specifically, in the second connector 41, the flow path cross section on the upstream side is larger than the flow path cross section on the downstream side inlet. That is, the cross-sectional area of the flow path of the flow path of the second connector 41 decreases from the upstream to the downstream.
  • the fixing of the second connector connecting portion 27 and the second connector 41 is the same as the fixing of the first connector connecting portion 23 and the first connector 40.
  • a pressing surface 26c is provided at one end E3 of the second flow path member 22.
  • the pressing surface 26c is formed in an annular shape when viewed from the height direction (Z direction) of the filtration device 1.
  • the pressing surface 26c is a flat surface.
  • the filter 10 arranged on the upper surface of the step 30a is formed by the pressing surface 26c of the second flow path member 22. Pressed. Specifically, the outer peripheral portion of the filter 10 arranged on the upper surface of the step 30a is sandwiched between the upper surface of the step 30a and the pressing surface 26c. Thereby, the filter 10 is fixed by the first flow path member 21 and the second flow path member 22.
  • the annular seal member 43 is arranged on the outer peripheral portion of the filter 10.
  • the seal member 43 is an O-ring.
  • the first flow path member 21 and the second flow path member 22 sandwich the filter 10 and the seal member 43.
  • the seal member 43 is not an essential configuration.
  • FIG. 7 is a flowchart of an example of the filtration method according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic view showing an example of the operation of the filtration device 1. Note that FIG. 8 shows an example of the operation of the filtration device 1 in step ST30 of FIG.
  • the liquid 60 containing the object to be filtered 61 is sent to the filtration device 1.
  • the liquid feeding device 3 sends the liquid 60 containing the object to be filtered 61 to the filtering device 1.
  • the liquid feeding device 3 feeds the liquid 60 including the object to be filtered 61 in the filtering device 1 in the direction opposite to the direction of gravity.
  • the inlet 20a of the flow path of the filtration device 1 is located below the outlet 20b of the flow path in the direction of gravity.
  • the liquid feeding device 3 sends the liquid 60 containing the object to be filtered 61 from the inlet 20a of the flow path of the filtering device 1 toward the outlet 20b.
  • the first flow path line 5 is connected to the inlet 20a side of the flow path of the filtration device 1, and the first flow path line 5 stores the liquid 60 including the object to be filtered 61. It is connected to the first container 2.
  • a second flow path line 6 is connected to the outlet 20b side of the flow path of the filtration device 1, and the second flow path line 6 is connected to the liquid feeding device 3.
  • the liquid feeding device 3 sucks the liquid 60 containing the filtration target 61 stored in the first container 2 so that the filtration target 1 is filtered from the inlet 20a of the flow path of the filtration device 1 toward the outlet 20b.
  • the liquid 60 including the object 61 is sent.
  • the start and stop of the liquid feeding of the liquid feeding device 3 is controlled by the control unit 8.
  • step ST20 the liquid 60 including the object to be filtered 61 is passed through the filter 10. Specifically, the liquid 60 sent into the flow path of the filtration device 1 by the liquid feeding device 3 passes through the plurality of through holes 11 of the filter 10. At this time, the plurality of filtration objects 61 having a size larger than the through holes 11 are captured by the first main surface PS1 of the filter 10. On the other hand, the filtration object 61 and the liquid 60 having a size smaller than the plurality of through holes 11 pass through the plurality of through holes 11 of the filter 10.
  • step ST30 convection is generated in the flow path on the upstream side of the filter 10 of the filtration device 1.
  • the liquid 60 sent by the liquid feeding device 3 flows from the upstream to the downstream in the flow path of the first flow path member 21.
  • the flow path of the first flow path member 21 is formed by a first flow path 24 in which the flow path cross section increases from the inlet 20a toward the filter 10 and a second flow path 25 having a constant flow path cross section.
  • the flow velocity of the liquid 60 flowing in the flow path of the first flow path member 21 decreases from the upstream to the downstream.
  • the flow of the liquid 60 passing through the filter 10 becomes gentle, and the passing resistance when the liquid 60 passes through the plurality of through holes 11 of the filter 10 can be reduced. can.
  • the vicinity of the outside of the flow path is in contact with the inner wall of the flow path, the flow velocity is unlikely to increase due to the resistance of the inner wall.
  • the vicinity of the outside of the flow path means a region between the vicinity of the center of the flow path and the inner wall.
  • the flow velocity of the liquid 60 flowing in the flow path tends to be relatively large near the center of the flow path as compared with the vicinity of the outside of the flow path.
  • the object to be filtered 61 is easily dropped in the direction of gravity, that is, toward the inlet 20a of the flow path under the influence of gravity.
  • the liquid 60 including the object to be filtered 61 does not flow in one direction with respect to the filter 10, but flows in the flow path in the vertical direction. ..
  • the filtration object 61 flowing in the flow path of the first flow path member 21 is less likely to be deposited on the first main surface PS1 of the filter 10.
  • the filter target 61 captured on the PS1 side of the first main surface of the filter 10 can be peeled off by convection. As a result, clogging of the filter 10 can be reduced.
  • Step ST30 has step ST31 for controlling the flow velocity of the liquid 60 in the flow path from the inlet 20a of the flow path to the filter 10.
  • the flow velocity of the liquid 60 can be controlled by the liquid feeding speed (liquid feeding amount) by the liquid feeding device 3.
  • the liquid feeding device 3 is controlled by a drive voltage applied by the control unit 8.
  • step ST31 the liquid feeding speed (liquid feeding amount) by the liquid feeding device 3 is controlled by controlling the driving voltage by the control unit 8. Thereby, the flow velocity of the liquid 60 is controlled in the flow path from the inlet 20a of the flow path to the filter 10.
  • step ST40 the filtration object 61 remaining in the flow path of the first flow path member 21 is collected.
  • the liquid feeding device 3 may collect the filtration object 61 from the inlet 20a of the flow path of the filtration device 1 by feeding the liquid 60 from the outlet 20b of the flow path toward the inlet 20a.
  • filtration is performed by carrying out steps ST10 to ST40.
  • the filtration device 1 includes a filter 10 and a flow path member 20.
  • the flow path member 20 is provided with a flow path having an inlet 20a and an outlet 20b, and holds a filter 10 arranged in the flow path.
  • the inlet 20a has a first flow path cross section S1.
  • the flow paths are a first flow path 24 in which the cross-sectional area of the flow path increases from the inlet 20a toward the filter 10, and a constant second flow path from the first flow path 24 toward the filter 10.
  • It has a second flow path 25 provided with a cross-sectional area S2.
  • the second flow path cross section S2 is larger than the first flow path cross section S1, and the second flow path length L2 of the second flow path 25 is longer than the first flow path length L1 of the first flow path 24.
  • the flow path of the flow path member 20 is a first flow path 24 in which the flow path cross section increases from the inlet 20a toward the filter 10, and a second flow path 25 having a constant flow path cross section. And are formed by. Further, the second flow path length L2 of the second flow path 25 is made longer than the first flow path length L1 of the first flow path 24. Therefore, the flow velocity of the liquid 60 including the filtration target 61 flowing in the flow path decreases from the upstream to the downstream, and the flow of the liquid 60 passing through the filter 10 is gentle on the first main surface PS1 of the filter 10. become.
  • the passage resistance of the liquid 60 including the object to be filtered 61 when passing through the filter 10 can be reduced. As a result, it is possible to prevent the object to be filtered 61 from entering the plurality of through holes 11 of the filter 10 and clogging.
  • the flow velocity of the liquid 60 flowing in the flow path tends to be relatively large near the center of the flow path as compared with the vicinity of the outside of the flow path. Therefore, in the vicinity of the first main surface PS1 of the filter 10, the flow of the liquid 60 passing through the filter 10 and the liquid 60 flowing from the vicinity of the center of the filter 10 toward the outside and then toward the inlet 20a from the filter 10 With the flow, occurs. As described above, in the flow path, the flow direction of the liquid 60 near the center of the flow path and the flow direction of the liquid 60 near the outside of the flow path are opposite directions.
  • the liquid 60 flowing near the outside of the flow path flows along the tapered inner wall 24a in the first flow path 24, it joins the liquid 60 flowing near the center of the flow path near the inlet 20a of the flow path.
  • the liquid 60 flowing near the outside of the flow path joins the liquid 60 near the center of the flow path and flows from the inlet 20a toward the filter 10.
  • convection is generated on the upstream side of the filter 10.
  • the liquid 60 containing the object to be filtered 61 does not flow in one direction from upstream to downstream with respect to the filter 10, but flows in the flow path in the vertical direction.
  • the filtration object 61 flowing in the flow path is less likely to be deposited on the first main surface PS1 of the filter 10. Further, the filtration target object 61 captured by the first main surface PS1 of the filter 10 can be peeled off by convection. As a result, clogging of the filter 10 can be reduced.
  • the first flow path 24 has a tapered shape in which the cross-sectional area of the flow path continuously increases from upstream to downstream. With such a configuration, the flow velocity of the liquid 60 can be gradually reduced from the upstream to the downstream in the first flow path 24. Further, when convection is generated, the liquid 60 flowing near the outside of the flow path from the filter 10 toward the inlet 20a can be easily collected near the inlet 20a. This makes it easier for the liquid 60 flowing near the outside of the flow path to join the liquid 60 flowing near the center of the flow path near the inlet 20a. As a result, the liquid 60 including the object to be filtered 61 can be easily circulated in the flow path in the vertical direction, and the clogging of the filter 10 can be further reduced.
  • the first flow path 24 is formed by a tapered inner wall 24a that extends inclined from the inlet 20a and a curved inner wall 24b that is continuously curved and connects the inner wall 25a and the tapered inner wall 24a of the second flow path 25. ing. With such a configuration, the liquid 60 flowing along the inner wall of the flow path member 20 smoothly flows toward the inlet 20a of the flow path, so that the liquid 60 can be easily convected in the flow path. As a result, clogging of the filter 10 can be further reduced.
  • the taper ratio of the first flow path 24 is 0.05 or more and 10 or less. Such a configuration facilitates convection of the liquid 60 in the flow path. If the taper ratio of the first flow path 24 is smaller than 0.05 times, the ratio of the inflowing liquid becomes large and convection does not occur or is less likely to occur. When the taper ratio of the first flow path 24 is larger than 10, the amount of liquid flowing in is small, and bubbles and the like are likely to be generated. If the taper ratio of the first flow path 24 is larger than 10, the filtration object 61 lowered by convection is adsorbed on the inner wall of the first flow path 24 before reaching the inlet 20a, and the filtration efficiency is lowered. By setting the taper ratio to 0.05 or more and 10 or less, convection can be easily generated without generating bubbles in the flow path. In addition, it is possible to suppress a decrease in filtration efficiency.
  • the second flow path cross-sectional area S2 is 1.1 times or more and 49 times or less of the first flow path cross-section area S1. Such a configuration facilitates convection of the liquid 60 in the flow path.
  • the second flow path cross section S2 is smaller than 1.1 times the first flow path cross section S1
  • the liquid 60 from the inlet 10a toward the filter 10 is not separated from the main flow, and convection does not occur or occurs. It becomes difficult. That is, in the vicinity of the first main surface PS1 of the filter 10, the flow direction of the liquid 60 near the outside of the flow path is unlikely to be opposite to the flow direction of the liquid 60 near the center of the flow path, so that convection does not occur. Or it is less likely to occur.
  • the second flow path cross-section S2 When the second flow path cross-section S2 is larger than 49 times the first flow path cross-section S1, the frequency of collisions between the filtration objects before reaching the filter 10 increases, and the filtration objects 61 aggregate. , Filtration efficiency decreases.
  • the second flow path cross section S2 By setting the second flow path cross section S2 to 1.1 times or more and 49 times or less the first flow path cross section S1, convection can be easily generated while suppressing a decrease in filtration efficiency.
  • the second flow path length L2 is 0.3 times or more and 40 times or less the first flow path length L1.
  • Such a configuration facilitates convection of the liquid 60 in the flow path. If the second flow path length L2 is smaller than 0.3 times the first flow path length L1, the liquid 60 cannot be sufficiently decelerated by the time it reaches the filter 10, and convection does not occur in the flow path. Or it is hard to occur. Further, when the liquid 60 passes through the filter 10, it may damage the object to be filtered 61.
  • the second flow path length L2 is larger than 40 times the first flow path length L1, the filtration target object 61 descended by convection is adsorbed on the inner wall of the first flow path 24 before reaching the inlet 20a, and the filtration efficiency is improved. descend. Convection can be easily generated by setting the second flow path length L2 to 0.3 times or more and 40 times or less the first flow path length L1. Further, it is possible to reduce the damage given to the filtration target object 61 and suppress the decrease in the filtration efficiency
  • the flow path member 20 has a first flow path member 21 and a second flow path member 22.
  • the first flow path member 21 has a first flow path 24 and a second flow path 25.
  • the second flow path member 22 is provided with an outlet flow path 26 having an outlet 20b on the downstream side of the filter 10, and is attached to the first flow path member 21.
  • the filter 10 is sandwiched between the first flow path member 21 and the second flow path member 22. With such a configuration, the filter 10 can be easily attached to and fixed to the flow path member 20.
  • the inlet 20a of the flow path is located below the outlet 20b in the direction of gravity.
  • the liquid 60 including the object to be filtered 61 flows in the flow path of the flow path member 20 in the direction of gravity, that is, in the vertically upward direction opposite to the vertically downward direction, so that the filtered object 61 and the liquid 60 flow. Is easy to fall due to gravity. Therefore, it becomes easy to reduce the flow velocity of the liquid 60 in the flow path.
  • the filter 10 is a metal porous membrane. With such a configuration, the passage resistance of the liquid 60 can be reduced as compared with a resin filter or the like, so that clogging of the filter 10 can be further reduced.
  • the filtration system 50 includes the above-mentioned filtration device 1, a container 2 for storing the liquid 60 including the object to be filtered 61, a liquid delivery device 3 for sending the liquid 60 to the filtration device 1, a filtration device 1, a container 2, and a container 2.
  • a liquid feeding device 3 is connected, and a plurality of flow path lines 5, 6 and 7 through which the liquid 60 moves are provided.
  • the filtration method includes a step ST10 for sending the liquid 60 containing the filtration target 61 to the above-mentioned filtration device 1, a step ST20 for passing the liquid 60 containing the filtration target 61 through the filter 10 of the filtration device 1, and the filtration device 1.
  • the step ST30 which generates convection in the flow path on the upstream side of the filter 10 of the above, is included. With such a configuration, clogging of the filter 10 can be reduced as in the effect of the filtration device 1 described above.
  • the filter 10 is a porous metal film
  • the filter 10 may be made of a material other than metal.
  • the filter 10 may be a membrane filter.
  • the flow path member 20 is composed of the first flow path member 21 and the second flow path member 22 , but the present invention is not limited to this.
  • the flow path member 20 may be configured by integrally forming the first flow path member 21 and the second flow path member 22.
  • first flow path member 21 and the second flow path member 22 have a cylindrical shape
  • present invention is not limited thereto.
  • first flow path member 21 and the second flow path member 22 may have a square tubular shape.
  • the first flow path 24 has a tapered shape in which the cross-sectional area of the flow path is continuously reduced has been described, but the present invention is not limited to this.
  • the first flow path 24 may have a staircase shape in which the cross-sectional area of the flow path is gradually reduced.
  • the first flow path 24 is formed by the tapered inner wall 24a and the curved inner wall 24b has been described, but the present invention is not limited to this.
  • the first flow path 24 may not have a curved inner wall 24b.
  • the flow path length of the portion where the tapered inner wall 24a is formed is longer than the flow path length L4 of the portion where the curved inner wall 24b is formed has been described, but the present invention is limited to this. Not done.
  • the flow path length L3 may be shorter than the flow path length L4.
  • the flow path member 20 includes the first connector connecting portion 23 and the second connector connecting portion 27
  • the present invention is not limited to this.
  • the first connector connecting portion 23 and the second connector connecting portion 27 are not indispensable configurations.
  • the filtration device 1 includes the first connector 40 and the second connector 41
  • the present invention is not limited thereto.
  • the first connector 40 and the second connector 41 are not essential configurations.
  • the cross-sectional area of the flow path becomes smaller from the upstream side to the downstream side in the outlet flow path 26
  • the present invention is not limited to this.
  • the cross-sectional area of the outlet channel 26 does not change from upstream to downstream and may be constant.
  • the cross-sectional area of the outlet channel 26 may increase from upstream to downstream.
  • the third flow path cross-sectional area S3 of the outlet 20b of the flow path is smaller than the second flow path cross-section S2 of the second flow path 25
  • the present invention is not limited thereto.
  • the third flow path cross-section area S3 may be the same as the second flow path cross-section area S2, or may be larger than the second flow path cross-section area S2.
  • the liquid feeding device 3 is arranged between the filtration device 1 and the second container 4 in the filtration system 50 , but the present invention is not limited to this.
  • the liquid feeding device 3 may be arranged between the filtering device 1 and the first container 2.
  • the filtration system 50 includes the second container 4
  • the present invention is not limited to this.
  • the second container 4 is not an essential configuration.
  • the liquid feeding device 3 may be any device capable of feeding the liquid 60.
  • the liquid feeding device 3 may be a syringe.
  • the syringe may be connected to the inlet 20a side of the flow path of the filtering device 1 instead of the first container 2.
  • the filtration method includes steps ST10 to ST40
  • the present invention is not limited to this.
  • Filtration methods may add, remove, integrate and / or divide steps.
  • the filtration method may not include step ST40.
  • the filtration method may include a step of filtering without causing convection.
  • the step ST30 for causing convection in the flow path from the inlet 20a of the flow path to the filter 10 for filtering and the step for filtering without causing convection are switched. May be good.
  • the liquid 60 flows in one direction from the inlet 20a of the flow path toward the outlet 20b. Therefore, the filtration time can be shortened.
  • the generation of convection may be controlled by controlling the drive voltage applied to the liquid feeding device 3 by the control unit 8.
  • a sensor for detecting clogging of the filter 10 may be attached to the filtration device 1, and the control unit 8 may control the generation of convection based on the output of the sensor.
  • the control unit 8 may control the generation of convection based on the input information from the user.
  • the input information from the user may include, for example, information such as an ON / OFF trigger for convection generation, a timer setting, and a number of times setting.
  • step ST40 collects the filtration object 61 in the flow path
  • the present invention is not limited to this.
  • step ST40 may collect the filtration target 61 and the liquid 60 in the flow path.
  • the filtration method may include a step of collecting the filtrate 62 stored in the second container 4.
  • the filtration method may include a step of collecting the filtration object 61 that has passed through the plurality of through holes 11 of the filter 10, that is, the filtration object 61 that is smaller than the size of the through holes 11.
  • the filtration method may include a step of sending a liquid 60 containing the object to be filtered 61 and then sending a liquid different from the liquid 60.
  • the filtration method may include a step of sending a liquid 60 containing the object to be filtered 61 to the filtration device 1 and then sending another liquid for medium exchange.
  • the second embodiment mainly describes the differences from the first embodiment.
  • the same or equivalent configurations as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals. Further, in the second embodiment, the description overlapping with the first embodiment is omitted.
  • the shape of the inner wall forming the first flow path is different, the cross-sectional area of the flow path of the second flow path is increased and the length of the second flow path is shortened, and the first flow path is formed. It differs from the first embodiment in that the member is provided with a third flow path.
  • FIG. 9 is a schematic view of an example of the filtration device 1A according to the second embodiment of the present invention.
  • the cross-sectional area of the flow path on the downstream side of the first flow path 24A of the flow path member 20A is larger than that of the first embodiment.
  • the taper ratio of the first flow path 24A is 0.4 or more and 3 or less.
  • the first flow path length L1 of the first flow path 24A is shorter than that of the first flow path 24 of the first embodiment.
  • the flow path length L4 of the flow path formed by the curved inner wall 24b is longer than the flow path length L3 of the flow path formed by the tapered inner wall 24a.
  • the flow velocity of the liquid 60 can be further reduced by increasing the cross-sectional area of the flow path on the downstream side as compared with the first flow path 24 of the first embodiment. Therefore, the first flow path length L1 can be shortened as compared with the first embodiment. As a result, the dimension of the filtration device 1A in the height direction (Z direction) can be reduced, and the size can be reduced. Further, by making the flow path length L4 of the flow path formed by the curved inner wall 24b longer than the flow path length L3 of the flow path formed by the tapered inner wall 24a, the first flow path is compared with the first embodiment. Even if the inclination of the tapered inner wall 24a of 24A becomes large, the liquid 60 flows smoothly along the curved inner wall 24b.
  • the second flow path cross-sectional area S2 of the second flow path 25A is larger than that of the first embodiment. This makes it easier to further reduce the flow velocity of the liquid 60, so that the second flow path length L2 of the second flow path 25A can be shortened as compared with the first embodiment. As a result, the dimension of the filtration device 1A in the height direction (Z direction) can be reduced.
  • the first flow path member 21A has a third flow path 31. Inside the first flow path member 21A, the first connector connection portion 23, the first flow path 24A, the second flow path 25A, and the third flow path 31 are provided in this order from upstream to downstream.
  • the first flow path member 21A is formed by combining two parts. Specifically, the first flow path member 21A includes a first part 21AA provided with an upstream portion of a first connector connection portion 23, a first flow path 24A, and a second flow path 25A, and a second flow path 25A. It is composed of a second part 21AB provided with a downstream side portion, a third flow path 31, a mounting hole 30, and an upstream side portion of the outlet flow path 26.
  • the filter 10 is arranged in the portion of the outlet flow path 26 where the first outlet inner wall 26a is formed.
  • the third flow path 31 has a smaller flow path cross section from the second flow path 25A toward the filter 10.
  • the upstream side of the third flow path 31 is connected to the second flow path 25A, and the downstream side of the third flow path 31 is connected to the outlet flow path 26 of the second flow path member 22A via the filter 10. ..
  • the third flow path 31 has a tapered shape in which the cross-sectional area of the flow path continuously decreases from the upstream to the downstream.
  • the taper ratio of the third flow path 31 is 0.3 or more and 7 or less.
  • the taper ratio of the third flow path 31 is 0.4 or more and 5 or less. More preferably, the taper ratio of the third flow path 31 is 0.5 or more and 3 or less.
  • the diameter on the downstream side of the third flow path 31 is D4, and the flow path length of the third flow path 31 is the third flow path length L5.
  • the taper ratio of the third flow path 31 is "((opening size on the upstream side of the third flow path 31)-(opening size on the downstream side of the third flow path 31)) / (third of the third flow path 31). It is calculated by the formula of "flow path length L5)".
  • the "opening dimension on the upstream side of the third flow path 31" is equal to the inner diameter D2 of the second flow path 25, and the "opening dimension on the downstream side of the third flow path 31" is the diameter D4.
  • the cross-sectional area of the fourth flow path on the downstream side of the third flow path 31 is S4.
  • the fourth flow path cross-section S4 is smaller than the second flow path cross-section S2 of the second flow path 25A and larger than the third flow path cross-section S3 at the outlet 20b of the flow path.
  • the third flow path 31 is formed by the curved inner wall 31a and the tapered inner wall 31b.
  • the curved inner wall 31a and the tapered inner wall 31b are formed in this order from the upstream to the downstream.
  • the curved inner wall 31a is an inner wall that connects the inner wall 25a of the second flow path 25A and the tapered inner wall 31b.
  • the curved inner wall 31a is formed by being continuously curved. Specifically, the curved inner wall 31a is formed so that the curvature increases from the upstream side to the downstream side.
  • the curved inner wall 31a can moderate the change in the flow path cross-sectional area of the third flow path 31 at the connection portion between the inner wall 25a of the second flow path 25A and the tapered inner wall 31b. As a result, it is possible to prevent the flow of the liquid 60 from suddenly changing in the third flow path 31.
  • the tapered inner wall 31b is an inner wall that extends inclined from the downstream side of the curved inner wall 31a toward the exit flow path 26.
  • the tapered inner wall 31b is inclined toward the inside of the first flow path member 21A toward the exit flow path 26.
  • the cross-sectional area of the flow path formed by the tapered inner wall 31b decreases from the upstream to the downstream.
  • the tapered inner wall 31b is formed by a continuous inclined surface.
  • the “continuous inclined surface” means an inclined surface in which the inclined direction is maintained at a constant angle with respect to the direction from the upstream to the downstream of the third flow path 31.
  • the flow path length of the portion where the curved inner wall 31a is formed is L6, and the flow path length of the portion where the tapered inner wall 31b is formed is L7.
  • the third flow path length L5 of the third flow path 31 is shorter than the second flow path length L2 of the second flow path 25A.
  • the third flow path length L5 of the third flow path 31 is 0.05 times or more and 0.95 times or less the second flow path length L2 of the second flow path 25A.
  • the third flow path length L5 of the third flow path 31 is 0.2 times or more and 0.9 times or less the second flow path length L2 of the second flow path 25A. More preferably, the third flow path length L5 of the third flow path 31 is 0.4 times or more and 0.8 times or less the second flow path length L2 of the second flow path 25A.
  • the flow path length L6 of the portion where the curved inner wall 31a is formed is longer than the flow path length L7 of the portion where the tapered inner wall 31b is formed.
  • the flow path of the flow path member 20A has a third flow path 31 in which the cross-sectional area of the flow path decreases from the second flow path 25A toward the filter 10.
  • the third flow path length L5 of the third flow path 31 is shorter than the second flow path length L2 of the second flow path 25.
  • the liquid 60 flowing near the outside of the flow path tends to flow along the inner walls 31a and 31b of the third flow path 31.
  • the third flow path 31 since the cross-sectional area of the flow path becomes smaller from the upstream to the downstream, the liquid 60 flowing toward the filter 10 near the center of the flow path is located near the first main surface PS1 of the filter 10.
  • the inner walls 31a and 31b of the third flow path 31 function as guides.
  • the liquid 60 flowing near the outside of the flow path easily flows from the filter 10 toward the inlet 20a of the flow path, so that convection is easily generated in the flow path. Can be made to.
  • the flow path cross-sectional area of the flow path member 20A can be made larger than that of the first embodiment, and the flow path length of the flow path can be shortened.
  • the dimension of the filtration device 1A in the height direction (Z direction) can be reduced, and the device can be downsized.
  • first flow path member 21A is composed of the first part 21AA and the second part 21AB has been described, but the present invention is not limited thereto.
  • first part 21AA and the second part 21AB may be integrally formed.
  • the third flow path 31 is formed by the curved inner wall 31a and the tapered inner wall 31b has been described, but the present invention is not limited to this.
  • the third flow path 31 does not have to have the curved inner wall 31a.
  • Example 1 In Example 1, an experiment was conducted using the filtration system 50 shown in FIG.
  • Example 1 200 ml of a mixed solution of PS beads and pure water was used as the liquid 60 containing the object to be filtered 61. That is, the object to be filtered 61 is PS beads having a diameter of 70 ⁇ m, a line width of 11 ⁇ m, and a P100 ⁇ m, and the total number of PS beads is 1.5 ⁇ 106 .
  • the liquid 60 is 200 ml of pure water.
  • Table 1 shows the conditions of the filtration device 1.
  • liquid feeding device 3 As the liquid feeding device 3, a Tubing pump 114DV type manufactured by Watson-Marlow was used. The liquid feeding speed of the liquid feeding device 3 was set to 95.5 m / l.
  • FIG. 10 is an enlarged photograph of the first main surface PS1 of the filter 10 of the first embodiment after the completion of filtration. As shown in FIG. 10, it was confirmed that the filter 10 was not significantly clogged.
  • the amount of the filtrate 62 stored in the second container 4 was measured with a measuring cylinder.
  • the liquid volume of the filtrate 62 was 122 ml.
  • 0.5 ml of the filtrate 62 was taken out with a pipette, dropped onto a glass substrate, and observed under a microscope 5 times. As a result, PS beads could not be observed.
  • Comparative Example 1 a filtration device was used in which the cross-sectional area of the flow path of the flow path of the flow path member was constant from the inlet to the outlet of the flow path.
  • the flow path cross-sectional area of the flow path member of Comparative Example 1 is the same as the second flow path cross-sectional area S2.
  • the other configurations of Comparative Example 1 are the same as those of the first embodiment.
  • Comparative Example 1 The experiment was carried out in Comparative Example 1 in the same manner as in Example 1.
  • PS beads were deposited on the first main surface PS1 of the filter 10 one minute after the start of filtration, and the liquid could not pass through the filter 10. That is, filtration became impossible.
  • Example 2 An experiment was conducted in which PS beads were removed from a mixed solution containing PS beads and cells to obtain a cell suspension.
  • the configuration of the filtration system 50 of the second embodiment is the same as the configuration of the filtration system 50 of the first embodiment.
  • Example 2 a mixed solution containing PS beads and cells was added as an input solution to be added to the filtration device 1, and the mixture was filtered to obtain a cell suspension as a filtrate.
  • the filter was visually confirmed during filtration, no clogging occurred in Example 2.
  • the number of PS beads before filtration and the number of PS beads recovered after filtration were compared, they were substantially the same.
  • FIG. 11 shows a table of experimental results of Example 2.
  • Example 1 by filtering 143.5 ml of the input liquid, 55 ml of the filtrate could be recovered.
  • the PS beads contained in the filtrate by the same method as in Example 1, no PS beads could be confirmed.
  • the number of cells contained in the filtrate the number of cells was 2.8 ⁇ 107 , and the recovery rate was 62%. In addition, no dead cells could be confirmed.
  • the filtration device, filtration system and filtration method of the present invention are useful for filtering liquids containing an object to be filtered.

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Abstract

本発明の濾過装置は、フィルタ（１０）と、入口（２０ａ）と出口（２０ｂ）とを有する流路（２４～２６）が設けられ、且つ前記流路に配置された前記フィルタを保持する流路部材（２０）と、を備え、前記入口（２０ａ）は、第１流路断面積（Ｓ１）を有し、前記流路（２４～２６）は、前記フィルタ（１０）の上流側において、前記入口（２０ａ）から前記フィルタ（１０）に向かって流路断面積が大きくなる第１流路（２４）と、前記第１流路（２４）から前記フィルタ（１０）に向かって一定の第２流路断面積（Ｓ２）を有して設けられる第２流路（２５）と、を有し、前記第２流路断面積（Ｓ２）は、前記第１流路断面積（Ｓ１）より大きく、前記第２流路（２５）の第２流路長（Ｌ２）は、前記第１流路（２４）の第１流路長（Ｌ１）より長い。

Description

濾過装置、濾過システム及び濾過方法
　本発明は、濾過装置、濾過システム及び濾過方法に関する。
　例えば、特許文献１には、流体に含まれる濾過対象物を濾過する濾過装置が開示されている。
国際公開第２０１７／０２２４１９号
　しかしながら、特許文献１に記載の濾過装置では、目詰まりを低減するという点で未だ改善の余地がある。
　本発明は、目詰まりを低減することができる濾過装置、濾過システム及び濾過方法を提供することを目的とする。
　本発明の一態様の濾過装置は、
　フィルタと、
　入口と出口とを有する流路が設けられ、且つ前記流路に配置された前記フィルタを保持する流路部材と、
を備え、
　前記入口は、第１流路断面積を有し、
　前記流路は、
　　前記フィルタの上流側において、前記入口から前記フィルタに向かって流路断面積が大きくなる第１流路と、
　　前記第１流路から前記フィルタに向かって一定の第２流路断面積を有して設けられる第２流路と、
を有し、
　前記第２流路断面積は、前記第１流路断面積より大きく、
　前記第２流路の第２流路長は、前記第１流路の第１流路長より長い。
　本発明の一態様の濾過システムは、
　前記一態様の濾過装置と、
　濾過対象物を含む液体を貯留する容器と、
　前記液体を前記濾過装置に送液する送液装置と、
　前記濾過装置、前記容器及び前記送液装置を接続し、前記液体が移動する複数の流路ラインと、
を備える。
　本発明の一態様の濾過方法は、
　濾過対象物を含む液体を濾過する濾過方法であって、
　フィルタと、入口と出口とを有する流路が設けられ、且つ前記流路に配置された前記フィルタを保持する流路部材と、を備え、前記入口は、第１流路断面積を有し、前記流路は、前記フィルタの上流側において、前記入口から前記フィルタに向かって流路断面積が大きくなる第１流路と、前記第１流路から前記フィルタに向かって一定の第２流路断面積を有して設けられる第２流路と、を有し、前記第２流路断面積は、前記第１流路断面積より大きく、前記第２流路の第２流路長は、前記第１流路の第１流路長より長い濾過装置に、濾過対象物を含む液体を送液するステップ、
　前記濾過装置の前記フィルタに前記濾過対象物を含む前記液体を通過させるステップ、
　前記濾過装置の前記フィルタの上流側の流路において対流を発生させるステップ、
を含む。
　本発明によれば、目詰まりを低減することができる濾過装置、濾過システム及び濾過方法を提供することができる。
本発明に係る実施の形態１の濾過システムの一例の概略ブロック図である。 本発明に係る実施の形態１の濾過装置の一例の概略図である。 図２の濾過装置の概略断面図である。 図２の濾過装置の概略分解図である。 フィルタの一例の一部の概略斜視図である。 図５のフィルタの一部を厚み方向から見た概略図である。 本発明に係る実施の形態１の濾過方法の一例のフローチャートである。 濾過装置の動作の一例を示す概略図である。 本発明に係る実施の形態２の濾過装置の一例の概略図である。 濾過終了後の実施例１のフィルタの第１主面の拡大写真である。 実施例２の実験結果を示す表である。
（本発明に至った経緯）
　特許文献１に記載の濾過装置においては、濾過対象物を含む液体が濾過装置の流路内でフィルタに向かって一方向に流れることによって、フィルタ上に濾過対象物を捕捉している。
　しかしながら、フィルタで濾過対象物を捕捉し続けると、フィルタ上に濾過対象物が堆積していき、目詰まりが生じる。目詰まりが生じると、液体がフィルタを通過できなくなり、濾過ができなくなるという課題が生じる。
　そこで、本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討したところ、フィルタの上流側において対流を生じさせることによってフィルタの目詰まりを低減させる構成を見出し、以下の発明に至った。
　本発明の一態様の濾過装置は、
　フィルタと、
　入口と出口とを有する流路が設けられ、且つ前記流路に配置された前記フィルタを保持する流路部材と、
を備え、
　前記入口は、第１流路断面積を有し、
　前記流路は、
　　前記フィルタの上流側において、前記入口から前記フィルタに向かって流路断面積が大きくなる第１流路と、
　　前記第１流路から前記フィルタに向かって一定の第２流路断面積を有して設けられる第２流路と、
を有し、
　前記第２流路断面積は、前記第１流路断面積より大きく、
　前記第２流路の第２流路長は、前記第１流路の第１流路長より長い。
　このような構成により、フィルタの上流側の流路において対流を発生させることによって、フィルタの目詰まりを低減することができる。
　前記第１流路は、上流から下流に向かって流路断面積が連続して大きくなるテーパ形状を有していてもよい。
　このような構成により、第１流路を通過する液体の流速を緩やかに低減させることができ、フィルタの上流側の流路において対流を容易に発生させることができる。これにより、フィルタの目詰まりを更に低減することができる。
　前記第１流路は、
　　前記入口から傾斜して延びるテーパ内壁と、
　　連続して湾曲し、且つ前記第２流路の内壁と前記テーパ内壁とを接続する湾曲内壁と、
によって形成されていてもよい。
　このような構成により、第１流路を通過する液体の流速を更に緩やかに低減させることができる。また、テーパ内壁と湾曲内壁に沿って液体が流れるため、対流により流路の入口に向かう液体をより容易にフィルタに向かわせることができる。これにより、より容易に対流を発生させることができ、フィルタの目詰まりを更に低減することができる。
。
　前記第１流路のテーパ比は、０．０５以上５以下であってもよい。
　このような構成により、より容易に対流を発生させることができ、フィルタの目詰まりを更に低減することができる。
　前記第２流路断面積は、前記第１流路断面積の１倍以上４９倍以下であってもよい。
　このような構成により、より容易に対流を発生させることができ、フィルタの目詰まりを更に低減することができる。
　前記第２流路長は、前記第１流路長の０．３倍以上５０倍以下であってもよい。
　このような構成により、より容易に対流を発生させることができ、フィルタの目詰まりを更に低減することができる。
　前記流路は、前記第２流路から前記フィルタに向かって流路断面積が小さくなる第３流路を有し、
　前記第３流路の第３流路長は、前記第２流路の第２流路長より短くてもよい。
　このような構成により、より容易に対流を発生させることができ、フィルタの目詰まりを更に低減することができる。
　前記流路部材は、
　　前記第１流路と前記第２流路とを有する第１流路部材と、
　　前記フィルタの下流側において、前記出口を有する出口流路が設けられ、且つ前記第１流路部材に取り付けられる第２流路部材と、
を有し、
　前記フィルタは、前記第１流路部材と前記第２流路部材とによって挟持されていてもよい。
　このような構成により、フィルタを流路部材に容易に固定することができる。
　前記入口は、重力方向において、前記出口よりも下方に位置していてもよい。
　このような構成により、重力を利用し、より容易に対流を発生させることができ、フィルタの目詰まりを更に低減することができる。
　前記フィルタは、金属製多孔膜であってもよい。
　このような構成により、フィルタの目詰まりを更に低減することができる。
　本発明の一態様の濾過システムは、
　前記一態様の濾過装置と、
　濾過対象物を含む液体を貯留する容器と、
　前記液体を前記濾過装置に送液する送液装置と、
　前記濾過装置、前記容器及び前記送液装置を接続し、前記液体が移動する複数の流路ラインと、
を備える。
　このような構成により、目詰まりを低減することができる。
　本発明の一態様の濾過方法は、
　濾過対象物を含む液体を濾過する濾過方法であって、
　フィルタと、入口と出口とを有する流路が設けられ、且つ前記流路に配置された前記フィルタを保持する流路部材と、を備え、前記入口は、第１流路断面積を有し、前記流路は、前記フィルタの上流側において、前記入口から前記フィルタに向かって流路断面積が大きくなる第１流路と、前記第１流路から前記フィルタに向かって一定の第２流路断面積を有して設けられる第２流路と、を有し、前記第２流路断面積は、前記第１流路断面積より大きく、前記第２流路の第２流路長は、前記第１流路の第１流路長より長い濾過装置に、濾過対象物を含む液体を送液するステップ、
　前記濾過装置の前記フィルタに前記濾過対象物を含む前記液体を通過させるステップ、
　前記濾過装置の前記フィルタの上流側の流路において対流を発生させるステップ、
を含む。
　このような構成により、目詰まりを低減することができる。
　以下、本発明に係る実施の形態１について、添付の図面を参照しながら説明する。また、各図においては、説明を容易なものとするため、各要素を誇張して示している。
（実施の形態１）
［濾過システム］
　図１は、本発明に係る実施の形態１の濾過システム５０の一例の概略ブロック図である。図１に示すように、濾過システム５０は、濾過装置１、第１容器２、送液装置３、第２容器４及び複数の流路ライン５，６，７を備える。複数の流路ライン５，６，７は、第１流路ライン５、第２流路ライン６、第３流路ライン７を有する。また、濾過システム５０は、送液装置３を制御する制御部８を備える。濾過システム５０においては、第１容器２、第１流路ライン５、濾過装置１、第２流路ライン６、送液装置３、第３流路ライン７及び第２容器４の順に直列に接続されている。
＜濾過装置＞
　濾過装置１は、濾過対象物６１を含む液体６０を濾過する装置である。濾過装置１は、フィルタ備え、フィルタを用いて濾過を行う。濾過装置１の詳細な説明については後述する。
　例えば、濾過装置１は、フィルタにおいて濾過対象物６１を通過させず、液体６０を通過させることで、濾過対象物６１を含む液体６０を凝集してもよい。濾過装置１は、濾過対象物６１を含む液体６０を濾過することによってフィルタを通過せずに流路内に残った濾過対象物６１及び／又は液体６０を回収してもよい。あるいは、濾過装置１は、フィルタを通過した濾過対象物６１及び／又は液体６０を回収してもよい。濾過装置１は、濾過対象物６１を含む液体６０を液体６０を他の液体に交換してもよい。
　このように、濾過装置１は、濾過、凝集、濃縮、分級及び培地交換などの用途に使用することができる。
　なお、本明細書において、「濾過対象物」とは、液体に含まれる対象物のうち濾過されるべき対象物を意味している。例えば、濾過対象物は、例えば、細胞、細菌、ウィルス等の生物に由来する対象物を含む。細胞としては、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、酵母などを含む。細菌としては、例えば、グラム陽性菌、グラム陰性菌、大腸菌、ブドウ球菌、結核菌などを含む。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、免疫不全ウィルスなどを含む。濾過対象物は、セラミック粒子、バインダー粒子、エアロゾル等の無機物、有機物、又は金属であってもよい。「液体」とは、例えば、電解質溶液、細胞懸濁液、細胞培養培地などである。
　液体６０に含まれる濾過対象物６１の大きさ、形状及び種類は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
＜第１容器＞
　第１容器２は、濾過対象物６１を含む液体６０を貯留する容器である。第１容器２は、例えば、有底の筒形状を有する。例えば、第１容器２はビーカーである。第１容器２に貯留された濾過対象物６１及び液体６０は、第１流路ライン５を通って濾過装置１に送液される。
＜送液装置＞
　送液装置３は、濾過装置１に濾過対象物６１を含む液体６０を送液する装置である。送液装置３は、例えば、ポンプである。送液装置３は、第２流路ライン６を介して濾過装置１と接続されている。具体的には、送液装置３は、濾過装置１と第２容器４との間に配置されている。
　送液装置３は、第１容器２に貯留された濾過対象物６１を含む液体６０を吸引することによって、濾過装置１内へ濾過対象物６１を含む液体６０を送液する。送液装置３は、濾過装置１から吸引した液体６０を第３流路ライン７を通じて第２容器４に送液する。
　送液装置３は、制御部８によって制御される。制御部８は、送液装置３を駆動する駆動電圧を制御する。制御部８は、駆動電圧を制御することによって送液装置３の送液量又は送液速度を制御することができる。
　制御部８は、例えば、プログラムを記憶したメモリと、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）などのプロセッサに対応する処理回路を備える。例えば、制御部８においては、プロセッサがメモリに記憶されたプログラムを実行する。
＜第２容器＞
　第２容器４は、濾液６２を貯留する容器である。第２容器４は、例えば、有底の筒形状を有する。例えば、第２容器４はビーカーである。濾液６２とは、濾過装置１においてフィルタを通過した液体６０である。第２容器４は、送液装置３から第３流路ライン７を通って送液されてきた濾液６２を貯留する。
＜複数の流路ライン＞
　複数の流路ライン５，６，７は、濾過装置１、第１容器２、送液装置３及び第２容器４を接続し、液体６０が移動する流路を有する。複数の流路ライン５，６，７は、例えば、チューブ、配管などである。複数の流路ライン５，６，７は、第１流路ライン５、第２流路ライン６、第３流路ライン７を有する。
　第１流路ライン５は、第１容器２から濾過装置１に向かって濾過対象物６１を含む液体６０が移動する流路ラインである。第２流路ライン６は、濾過装置１から送液装置３に向かって液体６０が移動する流路ラインである。第３流路ライン７は、送液装置３から第２容器４に向かって液体６０が移動する流路ラインである。
　濾過システム５０では、第１容器２に貯留された濾過対象物６１を含む液体６０を送液装置３によって、濾過装置１に送液し、濾過装置１において濾過対象物６１を含む液体６０を濾過する。また、濾過装置１において濾過された液体６０は、濾液６２として第２容器４に貯留される。
［濾過装置の構成］
　図２は、本発明に係る実施の形態１の濾過装置１の一例の概略図である。図３は、図２の濾過装置１の概略断面図である。図４は、図２の濾過装置１の概略分解図である。図中のＸ、Ｙ、Ｚ方向は、それぞれ濾過装置１の縦方向、横方向、高さ方向を示している。
　図２及び図３に示すように、濾過装置１は、フィルタ１０及び流路部材２０を備える。実施の形態１では、流路部材２０は、第１流路部材２１と、第２流路部材２２と、を有する。フィルタ１０は、第１流路部材２１と第２流路部材２２とによって挟持されている。第１流路部材２１と第２流路部材２２とは、複数のねじ４２によって固定されている。
　以下、濾過装置１の詳細な構成について説明する。
＜フィルタ＞
　フィルタ１０は、第１主面ＰＳ１と、第１主面ＰＳ１と対向する第２主面ＰＳ２とを有する板状構造体である。フィルタ１０は流路部材２０の内部に配置される。具体的には、フィルタ１０は流路部材２０の内部に設けられた流路に配置される。流路部材２０の流路において、フィルタ１０の第１主面ＰＳ１は流路部材２０の入口２０ａ側に位置し、第２主面ＰＳ２は流路部材２０の出口２０ｂ側に位置する。即ち、第１主面ＰＳ１は、流路部材２０内において第２主面ＰＳ２よりも上流側に位置する。
　実施の形態１では、フィルタ１０は、金属製多孔膜である。具体的には、フィルタ１０は、金属及び金属酸化物のうち少なくともいずれかを主成分とする。
　実施の形態１において、フィルタ１０の外形は、例えば、フィルタ１０の厚み方向（Ｚ方向）から見て、円形に形成されている。なお、フィルタ１０の外形は、円形に限定されることなく、正方形、長方形、多角形、又は楕円形などであってもよい。
　図５は、フィルタ１０の一例の一部の概略斜視図である。図６は、図５のフィルタ１０の一部を厚み方向から見た概略図である。図５及び図６に示すように、フィルタ１０は、複数の貫通孔１１を有するフィルタ基体部１２を備える。
　複数の貫通孔１１は、第１主面ＰＳ１と第２主面ＰＳ２とを貫通して形成されると共に、周期的に形成されている。具体的には、複数の貫通孔１１は、マトリクス状に等間隔で形成されている。
　図６に示すように、貫通孔１１は、フィルタ１０の第１主面ＰＳ１側、即ちＺ方向から見て、一辺Ｄの正方形の形状を有する。貫通孔１１の一辺Ｄは、濾過対象物の大きさ、形態、性質、弾性又は量に応じて適宜設計される。また、貫通孔１１の孔ピッチＰについても、濾過対象物の大きさ、形態、性質、弾性又は量に応じて適宜設計される。ここで、正方形の貫通孔１１の孔ピッチＰとは、フィルタ１０の第１主面ＰＳ１側から見て、任意の貫通孔１１の一辺と、隣接する貫通孔１１の一辺との間の距離を意味する。
　例えば、フィルタ１０の開口率は、５％以上であり、好ましくは開口率は、４５％以上である。このような構成により、フィルタ１０に対する流体の通過抵抗を低減することができる。なお、開口率とは、（貫通孔１１が占める面積）／（貫通孔１１が空いていないと仮定したときのフィルタ１０における第１主面ＰＳ１の投影面積）で計算される。
　フィルタ１０の厚みＴは、貫通孔１１の大きさ（一辺Ｄ）の０．０１倍より大きく１０倍以下が好ましい。より好ましくは、フィルタ１０の厚みＴは、貫通孔１１の大きさ（一辺Ｄ）の０．０５倍より大きく７倍以下である。このような構成により、フィルタ１０に対する液体の通過抵抗を低減することができ、処理時間を短くすることができる。
　図５及び図６に示すように、貫通孔１１は、第１主面ＰＳ１側の開口と第２主面ＰＳ２側の開口とが連続した壁面を通じて連通している。具体的には、貫通孔１１は、第１主面ＰＳ１側の開口が第２主面ＰＳ２側の開口に投影可能に形成されている。即ち、フィルタ１０を第１主面ＰＳ１側から見た場合に、貫通孔１１は、第１主面ＰＳ１側の開口が第２主面ＰＳ２側の開口と重なるように設けられている。実施の形態１において、貫通孔１１は、その内壁が第１主面ＰＳ１及び第２主面ＰＳ２に対して概ね垂直となるように設けられている。
　実施の形態１では、フィルタ１０の第１主面ＰＳ１に対して垂直な面に投影した貫通孔１１の形状（断面形状）は、長方形である。具体的には、貫通孔１１の断面形状は、フィルタ１０の径方向の一辺の長さがフィルタ１０の厚み方向の一辺の長さより長い長方形である。なお、貫通孔１１の断面形状は、長方形に限定されず、例えば、平行四辺形又は台形等であってもよい。
　実施の形態１では、複数の貫通孔１１は、フィルタ１０の第１主面ＰＳ１側（Ｚ方向）から見て正方形の各辺と平行な２つの配列方向、即ち図６中のＸ方向とＹ方向に等しい間隔で形成されている。このように、複数の貫通孔１１を正方格子配列で設けることによって、開口率を高めることが可能であり、フィルタ１０に対する液体の通過抵抗（圧力損失）を低減することができる。
　なお、複数の貫通孔１１の配列は、正方格子配列に限定されず、例えば、準周期配列、又は周期配列であってもよい。周期配列の例としては、方形配列であれば、２つの配列方向の間隔が等しくない長方形配列でもよく、三角格子配列又は正三角格子配列などであってもよい。なお、フィルタ１０には、複数の貫通孔１１が形成されていればよく、複数の貫通孔１１の配列は限定されない。
　フィルタ基体部１２は、金属及び／又は金属酸化物を主成分としている。フィルタ基体部１２を構成する材料としては、例えば、金、銀、銅、白金、ニッケル、パラジウム、これらの合金及びこれらの酸化物であってもよい。
　なお、フィルタ１０の外周には、フィルタ１０を保持するための枠部が設けられていてもよい。枠部は、フィルタ１０の外周に配置される環状を有する。枠部の厚みは、フィルタ基体部１２の厚みよりも大きくてもよい。このような構成により、フィルタ１０の機械強度を高めることができる。
＜流路部材＞
　図３及び図４に戻って、流路部材２０は、入口２０ａと出口２０ｂとを有する流路が設けられ、且つ流路に配置されたフィルタ１０を保持する。入口２０ａとは、流路部材２０内の流路の入口であって、濾過対象物６１を含む液体６０が流入する開口である。出口２０ｂとは、流路部材２０の流路の出口であって、フィルタ１０を通過した液体６０が流出する開口である。実施の形態１では、流路は濾過装置１の高さ方向（Ｚ方向）に延びており、入口２０ａは、重力方向において出口２０ｂよりも下方に位置する。重力方向とは、重力が働く方向であり、鉛直下方向を意味する。
　例えば、入口２０ａ及び出口２０ｂの形状は、濾過装置１の高さ方向（Ｚ方向）から見て円形である。なお、入口２０ａ及び出口２０ｂの形状は、濾過装置１の高さ方向（Ｚ方向）から見て円形に限定されることなく、正方形、長方形、多角形、又は楕円形などであってもよい。
　実施の形態１では、流路部材２０の流路の入口２０ａ側には、第１コネクタ接続部２３が設けられており、第１コネクタ接続部２３には第１流路ライン５に接続するための第１コネクタ４０が接続されている。流路部材２０の流路の出口２０ｂ側には、第２コネクタ接続部２７が設けられており、第２コネクタ接続部２７には第２流路ライン６に接続するための第２コネクタ４１が接続されている。
　例えば、流路部材２０は、透明な部材で形成されている。流路部材２０を形成する材料として、例えば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）を用いることができる。流路部材２０を透明な部材で形成することによって、流路部材２０の内部の流路を流れる濾過対象物６１を含む液体６０の流れを容易に目視することができる。
　流路部材２０には、第１流路２４、第２流路２５及び出口流路２６が設けられている。流路部材２０の流路は、第１流路２４、第２流路２５及び出口流路２６によって形成されている。また、入口２０ａから出口２０ｂに向かって第１流路２４、第２流路２５及び出口流路２６の順に連通して設けられている。実施の形態１では、入口２０ａは第１流路２４の上流側の開口であり、出口２０ｂは出口流路２６の下流側の開口である。
　流路部材２０内において、フィルタ１０は第２流路２５と出口流路２６との間に配置されている。実施の形態１では、フィルタ１０は、流路部材２０を構成する第１流路部材２１と第２流路部材２２とによって挟持されている。第１流路部材２１は、入口２０ａが設けられた第１流路２４と、第２流路２５と、を有する。第２流路部材２２は、出口２０ｂが設けられた出口流路２６を有する。第１流路部材２１に第２流路部材２２が取り付けられることによって、フィルタ１０が第２流路２５と出口流路２６との間に固定される。また、フィルタ１０の第１主面ＰＳ１は、流路部材２０の流路の延びる方向（Ｚ方向）に交差するように配置されている。具体的には、フィルタ１０の第１主面ＰＳ１は、流路部材２０の流路の延びる方向（Z方向）に直交するように配置されている。
　第１流路部材２１について詳細に説明する。第１流路部材２１は一端Ｅ１と他端Ｅ２とを有する筒状の部材である。例えば、第１流路部材２１は、円筒形状を有する。第１流路部材２１内には、第１コネクタ接続部２３、第１流路２４、第２流路２５及び取付穴３０が設けられている。具体的には、第１流路部材２１の一端Ｅ１から他端Ｅ２に向かって、第１コネクタ接続部２３、第１流路２４、第２流路２５及び取付穴３０が設けられている。
　第１コネクタ接続部２３は、第１コネクタ４０が接続される部分である。第１コネクタ接続部２３には、第１流路部材２１の一端Ｅ１から他端Ｅ２に向かって孔が設けられている。濾過装置１を高さ方向（Ｚ方向）から見て、当該孔は、例えば、円形である。第１コネクタ４０は、第１コネクタ接続部２３の孔に挿入されることによって接続される。
　第１コネクタ４０は、内部に液体６０が移動する流路が設けられている。第１コネクタ４０において、上流側の入口の流路断面積より下流側の流路断面積が大きくなっている。即ち、第１コネクタ４０の流路の流路断面積は、上流から下流に向かって大きくなっている。なお、流路断面積とは、流路をＸＹ平面で切断したときの断面積を意味する。
　例えば、第１コネクタ接続部２３と第１コネクタ４０とは、接着材により接着されることによって固定される。あるいは、第１コネクタ接続部２３の内壁に雌ねじを設け、第１コネクタ４０の外壁に雄ねじを設け、雌ねじと雄ねじを螺合することによって第１コネクタ接続部２３と第１コネクタ４０とを固定してもよい。
　第１流路２４は、第１流路部材２１の上流側に設けられる流路であって、第１コネクタ接続部２３に接続される流路である。第１流路２４には、第１コネクタ接続部２３に接続された第１コネクタ４０の流路が接続される。このため、第１流路２４の上流側の開口が入口２０ａとなる。第１流路２４においては、フィルタ１０の上流側で入口２０ａからフィルタ１０に向かって流路断面積が大きくなっている。
　本明細書では、濾過装置１を高さ方向（Ｚ方向）から見たときの第１流路２４の上流側の開口、即ち、入口２０ａの開口面積を第１流路断面積Ｓ１とし、第１流路２４の下流側で接続される第２流路２５の開口面積を第２流路断面積Ｓ２とする。入口２０ａの直径はＤ１とし、第２流路２５の内径をＤ２とする。第１流路２４の流路長を第１流路長Ｌ１とし、第２流路２５の流路長を第２流路長Ｌ２とする。
　第１流路２４は、上流から下流に向かって流路断面積が連続して大きくなるテーパ形状を有する。「流路断面積が連続して大きくなる」とは、流路断面積が急激に大きくなるのではなく、緩やかに大きくなることを意味する。第１流路２４のテーパ比は０．０５以上１０以下である。好ましくは、第１流路２４のテーパ比は０．１以上５以下である。より好ましくは、第１流路２４のテーパ比は０．１５以上４以下である。
　なお、第１流路２４のテーパ比は、「（（第１流路２４の下流側の開口寸法）－（第１流路２４の上流側の開口寸法））／（第１流路２４の第１流路長）」の数式によって算出される。実施の形態１では、「第１流路２４の下流側の開口寸法」は第２流路２５の内径をＤ２と等しく、「第１流路２４の上流側の開口寸法」は入口２０ａの直径Ｄ１と等しい。このため、第１流路２４のテーパ比は、「（Ｄ２－Ｄ１）／Ｌ１」の数式によって算出される。
　実施の形態１では、第１流路２４は、テーパ内壁２４ａと、湾曲内壁２４ｂと、によって形成されている。テーパ内壁２４ａは、湾曲内壁２４ｂの上流側に設けられている。
　テーパ内壁２４ａは、入口２０ａから傾斜して延びる内壁である。具体的には、テーパ内壁２４ａは、入口２０ａから第２流路２５へ向かうにつれて、第１流路部材２１の外周側に向かって広がる方向に傾斜している。また、テーパ内壁２４ａは連続した傾斜面で形成されている。「連続した傾斜面」とは、第１流路２４の上流から下流に向かう方向に対して、傾斜する方向が一定の角度を維持している傾斜面を意味する。
　湾曲内壁２４ｂは、第２流路の内壁２５ａとテーパ内壁２４ａとを接続する内壁であって、連続して湾曲する内壁である。「連続して湾曲する」とは、一定の曲率で変化すること、又は緩やかに曲率を変化させて湾曲することを意味する。湾曲内壁２４ｂは、上流側から下流側に向かって曲率が小さくなるように形成されている。湾曲内壁２４ｂは、第１流路２４と第２流路２５との接続部分において、第１流路２４の流路断面積の変化を緩やかにすることができる。これにより、液体６０の流れが急激に変化することを抑制することができる。
　本明細書では、第１流路２４において、テーパ内壁２４ａが形成されている部分の流路長をＬ３とし、湾曲内壁２４ｂが形成されている部分の流路長をＬ４とする。実施の形態１では、テーパ内壁２４ａが形成されている部分の流路長をＬ３は、湾曲内壁２４ｂが形成されている部分の流路長Ｌ４より長くなっている。これにより、第１流路２４を流れる液体６０の流速を緩やかに変化させることができる。具体的には、第１流路２４を流れる液体６０の流速を緩やかに低下させることができる。
　第２流路２５は、第１流路２４の下流に設けられる流路である。第２流路２５は、上流側で第１流路２４と接続され、下流側で第２流路部材２２の出口流路２６と接続されている。また、第２流路２５の下流側にはフィルタ１０が配置されている。
　第２流路２５は、第１流路２４からフィルタ１０に向かって一定の第２流路断面積Ｓ２を有している。第２流路２５においては、上流から下流に向かって、第２流路断面積Ｓ２が一定であり、変化していない。言い換えると、第２流路２５の内径Ｄ２は、上流から下流に向かって一定であり、変化していない。なお、本明細書において、「一定」とは誤差±５％を含む。
　第２流路２５は、連続した内壁２５ａで形成されている。「連続した内壁」とは、第２流路２５の上流から下流に向かう方向に沿って滑らかに延びる内壁を意味する。
　第２流路断面積Ｓ２は、第１流路断面積Ｓ１より大きい。第２流路断面積Ｓ２は、第１流路断面積Ｓ１の１．１倍以上４９倍以下である。好ましくは、第２流路断面積Ｓ２は、第１流路断面積Ｓ１の１．５倍以上３６倍以下である。より好ましくは、第２流路断面積Ｓ２は、第１流路断面積Ｓ１の２倍以上１６倍以下である。
　第２流路２５の第２流路長Ｌ２は、第１流路２４の第１流路長Ｌ１よりも長い。第２流路長Ｌ２は、第１流路長Ｌ１の０．３倍以上４０倍以下である。好ましくは、第２流路長Ｌ２は、第１流路長Ｌ１の０．５倍以上３０倍以下である。より好ましくは、第２流路長Ｌ２は、第１流路長Ｌ１の１倍以上１５倍以下である。
　取付穴３０は、第１流路部材２１の他端Ｅ２に設けられる穴である。取付穴３０には、フィルタ１０と第２流路部材２２とが挿入される。取付穴３０は、第２流路部材２２の外形に対応した形状で設けられている。例えば、取付穴３０の形状は、濾過装置１の高さ方向（Ｚ方向）から見て円形である。
　取付穴３０の直径は、第２流路２５の内径Ｄ２よりも大きい。このため、取付穴３０と第２流路２５との接続部分には、段差３０ａが形成される。段差３０ａは、濾過装置１の高さ方向（Ｚ方向）から見て円環状に形成されている。フィルタ１０は、段差３０ａに接触して配置される。具体的には、フィルタ１０の外周部分が段差３０ａに配置される。
　第１流路部材２１の他端Ｅ２には、第２流路部材２２の外側に向かって延びる第１フランジ部２８が設けられており、第１フランジ部２８には複数のねじ孔２８ａが設けられている。濾過装置１を高さ方向（Ｚ方向）から見て、複数のねじ孔２８ａは、同心円上に等間隔で設けられている。複数のねじ４２は、後述する第２流路部材２２の複数の貫通孔２９ａを通って、複数のねじ孔２８ａに挿入され、螺合される。これにより、第１流路部材２１と第２流路部材２２とを固定する。実施の形態１では、第１流路部材２１の他端Ｅ２には、４つのねじ孔２８ａが設けられている。
　以上のように、第１流路部材２１では、フィルタ１０の上流側の流路として、第１流路２４と第２流路２５とを設けている。第１流路２４においては入口２０ａからフィルタ１０に向かって流路断面積が大きくなっており、第２流路２５においては流路断面積が一定になっている。また、第２流路２５の第２流路長Ｌ２は、第１流路２４の第１流路長Ｌ１より長くなっている。これにより、流路部材２０の流路を濾過対象物６１を含む液体６０が流れるとき、フィルタ１０の上流側の流路で液体６０を対流させることができる。
　次に、第２流路部材２２について詳細に説明する。第２流路部材２２は一端Ｅ３と他端Ｅ４とを有する筒状の部材である。例えば、第２流路部材２２は、円筒形状を有する。第２流路部材２２内には、出口流路２６及び第２コネクタ接続部２７が設けられている。具体的には、第２流路部材２２の一端Ｅ３から他端Ｅ４に向かって、出口流路２６及び第２コネクタ接続部２７が設けられている。
　出口流路２６は、フィルタ１０の下流側に設けられる流路である。出口流路２６の上流側は、第２流路２５にフィルタ１０を介して接続されている。出口流路２６の下流には、出口２０ｂが設けられている。出口流路２６において、上流から下流に向かって流路断面積が小さくなっている。
　出口流路２６は、上流から下流に向かって流路断面積が連続して小さくなるテーパ形状を有する。「流路断面積が連続して小さくなる」とは、流路断面積が急激に小さくなるのではなく、緩やかに小さくなることを意味する。出口流路２６のテーパ比は０．５以上４以下である。好ましくは、出口流路２６のテーパ比は０．７以上３以下である。より好ましくは、出口流路２６のテーパ比は０．９以上２．５以下である。このように、出口流路２６にテーパを設けることで、流速の増加率をおさえることができ、濾過対象物への負担、即ち変形によるダメージや濾過対象物同士の衝突によるダメージを低減することができる。
　本明細書では、出口流路２６の下流に設けられる出口２０ｂの直径をＤ３とする。出口流路２６のテーパ比は、「（（出口流路２６の上流側の開口寸法）－（出口流路２６の下流側の開口寸法））／（出口流路２６の流路長）」の数式によって算出される。実施の形態１では、「出口流路２６の上流側の開口寸法」は第２流路２５の内径Ｄ２と等しく、「出口流路２６の下流側の開口寸法」は出口２０ｂの直径Ｄ３と等しい。
　出口流路２６は、第１出口内壁２６ａと第２出口内壁２６ｂとによって形成されている。第１出口内壁２６ａは、フィルタ１０を間に挟んで第２流路２５と接続される部分の流路を形成している。第１出口内壁２６ａは連続した壁面で形成されている。「連続した壁面」とは、出口流路２６の上流から下流に向かう方向に沿って連続して滑らかに延びる壁面を意味する。実施の形態１では、第１出口内壁２６ａは、第２流路２５の内壁２５ａの延びる方向に沿って形成されている。言い換えると、第１出口内壁２６ａで形成される流路は、第２流路２５の第２流路断面積Ｓ２と等しい一定の流路断面積を有している。
　第２出口内壁２６ｂは、出口流路２６の上流から下流に向かって傾斜している。具体的には、第２出口内壁２６ｂは、出口流路２６の上流から下流に向かうにつれて、第２流路部材２２の内側に向かって傾斜している。このような構成により、出口流路２６の流路断面積は、上流から下流に向かって小さくなっている。
　本明細書では、出口流路２６の下流に設けられる出口２０ｂの開口面積を第３流路断面積Ｓ３とする。
　第３流路断面積Ｓ３は、第２流路断面積Ｓ２より小さい。例えば、第３流路断面積Ｓ３は、第２流路断面積Ｓ２の０．００５倍以上０．９５倍以下である。好ましくは、第３流路断面積Ｓ３は、第２流路断面積Ｓ２の０．０４倍以上０．８以下である。より好ましくは第３流路断面積Ｓ３は、第２流路断面積Ｓ２の０．２倍以上０．７５倍以下である。
　このように、出口流路２６において、流路断面積を小さくし、出口２０ｂの第３流路断面積Ｓ３を第２流路断面積Ｓ２より小さくすることによって、出口２０ｂにおける液体６０の流速を増大させることができる。これにより、フィルタ１０を通過した液体６０を濾過装置１から排出する速度を増大させ、濾過時間を短くすることができる。
　第２コネクタ接続部２７は、第２コネクタ４１が接続される部分である。第２コネクタ接続部２７には、第２流路部材２２の他端Ｅ４から一端Ｅ３に向かって孔が設けられている。濾過装置１を高さ方向（Ｚ方向）から見て、当該孔は、例えば、円形である。第２コネクタ４１は、第２コネクタ接続部２７の孔に挿入されることによって接続される。
　第２コネクタ４１は、第１コネクタ４０と同様の構成を有しているが、取り付ける方向が逆になっている。具体的には、第２コネクタ４１において、下流側の入口の流路断面積より上流側の流路断面積が大きくなっている。即ち、第２コネクタ４１の流路の流路断面積は、上流から下流に向かって小さくなっている。第２コネクタ接続部２７と第２コネクタ４１との固定は、第１コネクタ接続部２３と第１コネクタ４０との固定と同様である。
　第２流路部材２２の一端Ｅ３には、押圧面２６ｃが設けられている。濾過装置１の高さ方向（Ｚ方向）から見て、押圧面２６ｃは、環状に形成されている。押圧面２６ｃは、平坦面である。
　第１流路部材２１の取付穴３０にフィルタ１０と第２流路部材２２を取り付けると、段差３０ａの上面に配置されたフィルタ１０は、第２流路部材２２の押圧面２６ｃによってフィルタ１０が押圧される。具体的には、段差３０ａの上面に配置されたフィルタ１０の外周部分が、段差３０ａの上面と押圧面２６ｃとによって挟持される。これにより、これにより、フィルタ１０が第１流路部材２１と第２流路部材２２とによって固定される。
　実施の形態１では、フィルタ１０の外周部分の上に環状のシール部材４３が配置される。例えば、シール部材４３は、Ｏリングである。第１流路部材２１と第２流路部材２２とは、フィルタ１０とシール部材４３とを挟持している。シール部材４３を配置することによって、液体６０が漏れるのを抑制することができる。なお、シール部材４３は必須の構成ではない。
［動作］
　濾過装置１の動作及び濾過方法の一例について、図７及び図８を用いて説明する。図７は、本発明に係る実施の形態１の濾過方法の一例のフローチャートである。図８は、濾過装置１の動作の一例を示す概略図である。なお、図８は、図７のステップＳＴ３０における濾過装置１の動作の一例を示す。
　図７に示すように、ステップＳＴ１０では、濾過装置１に濾過対象物６１を含む液体６０を送液する。例えば、送液装置３によって、濾過装置１に濾過対象物６１を含む液体６０を送液する。送液装置３は、濾過装置１において、濾過対象物６１を含む液体６０を重力方向と反対方向へ送液する。具体的には、濾過装置１の流路の入口２０ａは、流路の出口２０ｂよりも重力方向において下方に位置する。送液装置３は、濾過装置１の流路の入口２０ａから出口２０ｂに向かって濾過対象物６１を含む液体６０を送液する。
　実施の形態１では、濾過装置１の流路の入口２０ａ側には、第１流路ライン５が接続されており、第１流路ライン５は、濾過対象物６１を含む液体６０を貯留する第１容器２に接続されている。濾過装置１の流路の出口２０ｂ側には、第２流路ライン６が接続されていおり、第２流路ライン６は、送液装置３に接続されている。送液装置３は、第１容器２に貯留された濾過対象物６１を含む液体６０を吸引することによって、濾過装置１の流路の入口２０ａから出口２０ｂに向かって、濾過装置１に濾過対象物６１を含む液体６０を送液する。なお、送液装置３の送液の開始及び停止は、制御部８によって制御される。
　ステップＳＴ２０では、フィルタ１０に濾過対象物６１を含む液体６０を通過させる。具体的には、送液装置３によって濾過装置１の流路内に送液された液体６０が、フィルタ１０の複数の貫通孔１１を通過する。このとき、複数の貫通孔１１より大きいサイズの濾過対象物６１は、フィルタ１０の第１主面ＰＳ１で捕捉される。一方、複数の貫通孔１１より小さいサイズの濾過対象物６１及び液体６０は、フィルタ１０の複数の貫通孔１１を通過する。
　ステップＳＴ３０では、濾過装置１のフィルタ１０の上流側の流路において対流を発生させる。図８に示すように、送液装置３によって送液された液体６０は、第１流路部材２１の流路内を上流から下流に向かって流れる。第１流路部材２１の流路は、入口２０ａからフィルタ１０に向かって流路断面積が大きくなる第１流路２４と、一定の流路断面積を有する第２流路２５と、で形成されている。このため、第１流路部材２１の流路内を流れる液体６０の流速は、上流から下流に向かって低下する。これにより、フィルタ１０の第１主面ＰＳ１では、フィルタ１０を通過する液体６０の流れが緩やかになり、液体６０がフィルタ１０の複数の貫通孔１１を通過する際の通過抵抗を小さくすることができる。
　流路の外側付近は、流路の内壁と接しているため、内壁の抵抗により流速が増大しにくい。ここで、流路の外側付近とは、流路の中央付近と内壁との間の領域を意味する。流路内を流れる液体６０の流速は、流路の外側付近に比べて流路の中央付近で比較的大きくなりやすい。また、濾過対象物６１は重力の影響を受けて重力方向、即ち流路の入口２０ａに向かって落下しやすくなっている。このため、フィルタ１０の第１主面ＰＳ１付近では、フィルタ１０を通過する液体６０の流れと、フィルタ１０の中央付近から外側付近に向かって流れた後、フィルタ１０から入口２０ａに向かう液体６０の流れと、が生じる。即ち、第１流路部材２１の流路内においては、流路の中央付近における液体６０の流れる方向と、流路の外側付近における液体６０の流れる方向と、が反対方向になり、対流が生じる。
　第１流路部材２１の流路内で対流が生じると、濾過対象物６１を含む液体６０はフィルタ１０に対して一方向に流れるのではなく、流路内を上下方向に周回するように流れる。これにより、第１流路部材２１の流路内を流れる濾過対象物６１がフィルタ１０の第１主面ＰＳ１に堆積しにくくなる。また、対流により、フィルタ１０の第１主面ＰＳ１側に捕捉された濾過対象物６１を剥離させることもできる。その結果、フィルタ１０の目詰まりを低減することができる。
　ステップＳＴ３０は、流路の入口２０ａからフィルタ１０までの流路において液体６０の流速を制御するステップＳＴ３１を有する。液体６０の流速は、送液装置３による送液速度（送液量）によって制御することができる。送液装置３は、制御部８によって印加される駆動電圧によって制御される。
　ステップＳＴ３１では、制御部８によって駆動電圧を制御することによって、送液装置３による送液速度（送液量）を制御する。これにより、流路の入口２０ａからフィルタ１０までの流路において液体６０の流速を制御する。
　ステップＳＴ４０では、第１流路部材２１の流路内に残った濾過対象物６１を回収する。例えば、送液装置３が流路の出口２０ｂから入口２０ａに向かって液体６０を送液することによって、濾過装置１の流路の入口２０ａから濾過対象物６１を回収してもよい。
　このように、濾過方法においては、ステップＳＴ１０～ＳＴ４０を実施することによって濾過を行っている。
［効果］
　実施の形態１に係る濾過装置１、濾過システム５０及び濾過方法によれば、以下の効果を奏することができる。
　濾過装置１は、フィルタ１０と、流路部材２０と、を備える。流路部材２０は、入口２０ａと出口２０ｂとを有する流路が設けられ、且つ流路に配置されたフィルタ１０を保持する。入口２０ａは、第１流路断面積Ｓ１を有する。流路は、フィルタ１０の上流側において、入口２０ａからフィルタ１０に向かって流路断面積が大きくなる第１流路２４と、第１流路２４からフィルタ１０に向かって一定の第２流路断面積Ｓ２を有して設けられる第２流路２５と、を有する。第２流路断面積Ｓ２は、第１流路断面積Ｓ１より大きく、第２流路２５の第２流路長Ｌ２は、第１流路２４の第１流路長Ｌ１より長い。
　このような構成により、フィルタ１０の目詰まりを低減することができる。濾過装置１においては、流路部材２０の流路は、入口２０ａからフィルタ１０に向かって流路断面積が大きくなる第１流路２４と、一定の流路断面積を有する第２流路２５と、で形成されている。また、第２流路２５の第２流路長Ｌ２を第１流路２４の第１流路長Ｌ１よりも長くしている。このため、流路内を流れる濾過対象物６１を含む液体６０の流速は、上流から下流に向かって低下し、フィルタ１０の第１主面ＰＳ１において、フィルタ１０を通過する液体６０の流れが緩やかになる。これにより、濾過対象物６１を含む液体６０がフィルタ１０を通過する際の通過抵抗を小さくすることができる。その結果、フィルタ１０の複数の貫通孔１１に濾過対象物６１が入り込んで、目詰まりすることを抑制することができる。
　また、流路内を流れる液体６０の流速は、流路の外側付近に比べて流路の中央付近で比較的大きくなりやすい。このため、フィルタ１０の第１主面ＰＳ１付近では、フィルタ１０を通過する液体６０の流れと、フィルタ１０の中央付近から外側付近に向かって流れた後、フィルタ１０から入口２０ａに向かう液体６０の流れと、が生じる。このように、流路内においては、流路の中央付近における液体６０の流れる方向と、流路の外側付近における液体６０の流れる方向と、が反対方向となる。また、流路の外側付近を流れる液体６０は、第１流路２４においてテーパ内壁２４ａに沿って流れるため、流路の入口２０ａ付近において流路の中央付近を流れる液体６０に合流する。流路の外側付近を流れていた液体６０は、流路の中央付近の液体６０に合流し、入口２０ａからフィルタ１０に向かって流れる。これにより、フィルタ１０の上流側で対流が発生する。流路内で対流が生じると、濾過対象物６１を含む液体６０はフィルタ１０に対して上流から下流に向かって一方向に流れるのではなく、流路内を上下方向に周回するように流れる。これにより、流路内を流れる濾過対象物６１がフィルタ１０の第１主面ＰＳ１に堆積しにくくなる。また、対流により、フィルタ１０の第１主面ＰＳ１に捕捉された濾過対象物６１を剥離させることもできる。その結果、フィルタ１０の目詰まりを低減することができる。
　第１流路２４は、上流から下流に向かって流路断面積が連続して大きくなるテーパ形状を有する。このような構成により、第１流路２４において、上流から下流に向かって、液体６０の流速を緩やかに低下させることができる。また、対流を生じさせた際に、フィルタ１０から入口２０ａに向かって流路の外側付近を流れる液体６０を入口２０ａ付近に集めやすくなる。これにより、流路の外側付近を流れる液体６０を入口２０ａ付近で、流路の中央付近を流れる液体６０に合流させやすくなる。その結果、濾過対象物６１を含む液体６０を流路内を上下方向に周回させやすくなり、フィルタ１０の目詰まりを更に低減することができる。
　第１流路２４は、入口２０ａから傾斜して延びるテーパ内壁２４ａと、連続して湾曲し、且つ第２流路２５の内壁２５ａとテーパ内壁２４ａとを接続する湾曲内壁２４ｂと、によって形成されている。このような構成により、流路部材２０の内壁に沿って流れる液体６０が流路の入口２０ａに向かってスムーズに流れるため、流路内で液体６０を対流させやすくなる。これにより、フィルタ１０の目詰まりを更に低減することができる。
　第１流路２４のテーパ比は、０．０５以上１０以下である。このような構成により、流路内で液体６０を対流させやすくなる。第１流路２４のテーパ比が０．０５倍より小さいと流入する液体の比率が大きくなって対流が生じない、又は生じにくくなる。第１流路２４のテーパ比が１０より大きいと流入する液体の量が少なくなり、泡などが発生しやすくなる。第１流路２４のテーパ比が１０より大きいと対流により下降した濾過対象物６１が入口２０ａに到達する前に第１流路２４の内壁に吸着し、濾過効率が低下する。テーパ比を０．０５以上１０以下とすることによって、流路内で泡を発生させずに対流を容易に発生させることができる。また、濾過効率の低下を抑制することができる。
　第２流路断面積Ｓ２は、第１流路断面積Ｓ１の１．１倍以上４９倍以下である。このような構成により、流路内で液体６０を対流させやすくなる。第２流路断面積Ｓ２が第１流路断面積Ｓ１の１．１倍より小さいと、入口１０ａからフィルタ１０へ向かう液体６０の主流からの剥離が生じ無くなり、対流が発生しない、又は発生しにくくなる。即ち、フィルタ１０の第１主面ＰＳ１付近において、流路の外側付近の液体６０の流れる方向が、流路の中央付近の液体６０の流れる方向と反対方向になりにくいため、対流が発生しない、又は発生しにくくなる。第２流路断面積Ｓ２が第１流路断面積Ｓ１の４９倍より大きいと、フィルタ１０に到達する前に濾過対象物同士が衝突する頻度が増加し、濾過対象物６１が凝集することで、濾過効率が低下する。第２流路断面積Ｓ２を第１流路断面積Ｓ１の１．１倍以上４９倍以下とすることによって、濾過効率の低下を抑制しつつ、対流を容易に発生させることができる。
　第２流路長Ｌ２は、第１流路長Ｌ１の０．３倍以上４０倍以下である。このような構成により、流路内で液体６０を対流させやすくなる。第２流路長Ｌ２が第１流路長Ｌ１の０．３倍より小さいと、フィルタ１０に到達するまでに液体６０を十分に減速させることができず、流路内で対流が発生しない、又は発生しにくい。また、液体６０がフィルタ１０を通過するときに濾過対象物６１にダメージを与えてしまうことがある。第２流路長Ｌ２が第１流路長Ｌ１の４０倍より大きいと、対流により下降した濾過対象物６１が入口２０ａに到達する前に第１流路２４の内壁に吸着し、濾過効率が低下する。第２流路長Ｌ２を第１流路長Ｌ１の０．３倍以上４０倍以下とすることによって、対流を容易に発生させることができる。また、濾過対象物６１に与えるダメージを低減すること、濾過効率の低下を抑制することができる。
　流路部材２０は、第１流路部材２１と、第２流路部材２２と、を有する。第１流路部材２１は、第１流路２４と第２流路２５とを有する。第２流路部材２２は、フィルタ１０の下流側において、出口２０ｂを有する出口流路２６が設けられ、且つ第１流路部材２１に取り付けられる。フィルタ１０は、第１流路部材２１と第２流路部材２２とによって挟持される。このような構成により、フィルタ１０を容易に流路部材２０に取り付けて固定することができる。
　流路の入口２０ａは、重力方向において、出口２０ｂよりも下方に位置する。このような構成により、流路部材２０の流路内において、重力方向、即ち鉛直下方向とは反対の鉛直上方向に濾過対象物６１を含む液体６０が流れるため、濾過対象物６１及び液体６０が重力により落下しやすくなる。このため、流路内の液体６０の流速を低下させやすくなる。
　フィルタ１０は、金属製多孔膜である。このような構成により、樹脂製のフィルタなどに比べて、液体６０の通過抵抗を低減することができるため、フィルタ１０の目詰まりを更に低減することができる。
　濾過システム５０は、上述した濾過装置１と、濾過対象物６１を含む液体６０を貯留する容器２と、液体６０を濾過装置１に送液する送液装置３と、濾過装置１、容器２及び送液装置３を接続し、液体６０が移動する複数の流路ライン５，６，７と、を備える。このような構成により、上述した濾過装置１の効果と同様に、フィルタ１０の目詰まりを低減することができる。
　濾過方法は、上述した濾過装置１に、濾過対象物６１を含む液体６０を送液するステップＳＴ１０、濾過装置１のフィルタ１０に濾過対象物６１を含む液体６０を通過させるステップＳＴ２０、濾過装置１のフィルタ１０の上流側の流路において対流を発生させるステップＳＴ３０、を含む。このような構成により、上述した濾過装置１の効果と同様に、フィルタ１０の目詰まりを低減することができる。
　なお、実施の形態１では、フィルタ１０が金属製多孔膜である例について説明したが、これに限定されない。フィルタ１０は、金属以外の材料で作られていてもよい。例えば、フィルタ１０は、メンブレンフィルタであってもよい。
　実施の形態１では、流路部材２０が第１流路部材２１と第２流路部材２２とによって構成される例について説明したが、これに限定されない。例えば、第１流路部材２１と第２流路部材２２とを一体で形成することによって流路部材２０を構成してもよい。
　実施の形態１では、第１流路部材２１及び第２流路部材２２が円筒形状を有する例について説明したが、これに限定されない。例えば、第１流路部材２１及び第２流路部材２２は、角筒形状を有していてもよい。
　実施の形態１では、第１流路２４が流路断面積が連続して小さくなるテーパ形状を有する例について説明したが、これに限定されない。例えば、第１流路２４は、流路断面積が段階的に小さくなる階段形状を有していてもよい。
　実施の形態１では、第１流路２４がテーパ内壁２４ａと湾曲内壁２４ｂとによって形成される例について説明したが、これに限定されない。例えば、第１流路２４は、湾曲内壁２４ｂを有していなくてもよい。
　実施の形態１では、テーパ内壁２４ａが形成されている部分の流路長をＬ３が湾曲内壁２４ｂが形成されている部分の流路長Ｌ４より長くなっている例について説明したが、これに限定されない。例えば、流路長Ｌ３は流路長Ｌ４より短くてもよい。
　実施の形態１では、流路部材２０が第１コネクタ接続部２３及び第２コネクタ接続部２７を備える例について説明したが、これに限定されない。第１コネクタ接続部２３及び第２コネクタ接続部２７は必須の構成ではない。
　実施の形態１では、濾過装置１が第１コネクタ４０及び第２コネクタ４１を備える例について説明したが、これに限定されない。第１コネクタ４０及び第２コネクタ４１は必須の構成ではない。
　実施の形態１では、出口流路２６において上流側から下流側に向かって流路断面積が小さくなる例について説明したが、これに限定されない。例えば、出口流路２６の流路断面積は、上流から下流に向かって変化せず、一定であってもよい。あるいは、出口流路２６の流路断面積は、上流から下流に向かって大きくなっていてもよい。
　実施の形態１では、流路の出口２０ｂの第３流路断面積Ｓ３が第２流路２５の第２流路断面積Ｓ２より小さい例について説明したが、これに限定されない。例えば、第３流路断面積Ｓ３は、第２流路断面積Ｓ２と同じであってもよいし、第２流路断面積Ｓ２より大きくてもよい。
　実施の形態１では、濾過システム５０において、送液装置３が濾過装置１と第２容器４との間に配置される例について説明したが、これに限定されない。例えば、送液装置３は、濾過装置１と第１容器２との間に配置されてもよい。
　実施の形態１では、濾過システム５０が第２容器４を備える例について説明したが、これに限定されない。第２容器４は必須の構成ではない。
　実施の形態１では、送液装置３がポンプである例について説明したが、これに限定されない。送液装置３は、液体６０を送液可能な装置であればよい。例えば、送液装置３は、シリンジであってもよい。送液装置３がシリンジである場合、第１容器２に換えて、濾過装置１の流路の入口２０ａ側にシリンジを接続してもよい。
　実施の形態１では、濾過方法がステップＳＴ１０～ＳＴ４０を含む例について説明したが、これに限定されない。濾過方法は、ステップを追加、削除、統合及び／又は分割してもよい。例えば、濾過方法はステップＳＴ４０を含んでいなくてもよい。
　濾過方法は、対流を生じさせずに濾過するステップを含んでいてもよい。例えば、液体６０の流速を制御することによって、流路の入口２０ａからフィルタ１０までの流路において対流を生じさせて濾過するステップＳＴ３０と、対流を生じさせずに濾過するステップと、を切り替えてもよい。対流を生じさせずに濾過するステップでは、流路の入口２０ａから出口２０ｂに向かって液体６０が一方向に流れる。このため、濾過の時間を短くすることができる。例えば、送液装置３に印加される駆動電圧を制御部８によって、制御することによって対流の発生を制御してもよい。例えば、フィルタ１０の目詰まりを検知するセンサを濾過装置１に取り付け、制御部８はセンサの出力に基づいて対流の発生を制御してもよい。あるいは、制御部８は、ユーザからの入力情報に基づいて対流の発生を制御してもよい。ユーザからの入力情報としては、例えば、対流発生のＯＮ／ＯＦＦのトリガー、タイマー設定、回数設定などの情報を含んでもよい。
　実施の形態１では、ステップＳＴ４０が流路内の濾過対象物６１を回収する例について説明したが、これに限定されない。例えば、ステップＳＴ４０は、流路内の濾過対象物６１と液体６０とを回収してもよい。
　例えば、濾過方法は、第２容器４に貯留した濾液６２を回収するステップを含んでいてもよい。あるいは、濾過方法は、フィルタ１０の複数の貫通孔１１を通過した濾過対象物６１、即ち、貫通孔１１の寸法より小さい濾過対象物６１を回収するステップを含んでいてもよい。
　例えば、濾過方法は、濾過対象物６１を含む液体６０を送液した後、液体６０とは別の液体を送液するステップを含んでいてもよい。
　例えば、濾過方法は、濾過対象物６１を含む液体６０を濾過装置１に送液した後、培地交換のために別の液体を送液するステップを含んでいてもよい。
（実施の形態２）
　本発明に係る実施の形態２の濾過装置について説明する。
　実施の形態２では、主に実施の形態１と異なる点について説明する。実施の形態２においては、実施の形態１と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、実施の形態２では、実施の形態１と重複する記載は省略する。
　実施の形態２では、第１流路を形成する内壁の形状が異なる点、第２流路の流路断面積を大きくすると共に第２流路長を短くしている点、及び第１流路部材に第３流路が設けられている点で、実施の形態１と異なる。
　図９は、本発明に係る実施の形態２の濾過装置１Ａの一例の概略図である。図９に示すように、濾過装置１Ａにおいて、流路部材２０Ａの第１流路２４Ａの下流側の流路断面積は、実施の形態１と比べて大きくなっている。第１流路２４Ａのテーパ比は、０．４以上３以下となっている。一方、第１流路２４Ａの第１流路長Ｌ１は、実施の形態１の第１流路２４に比べて短くなっている。また、湾曲内壁２４ｂで形成される流路の流路長Ｌ４が、テーパ内壁２４ａで形成される流路の流路長Ｌ３より長くなっている。
　第１流路２４Ａにおいては、実施の形態１の第１流路２４に比べて下流側の流路断面積を大きくすることによって、液体６０の流速を更に低減させやすくしている。このため、第１流路長Ｌ１を実施の形態１に比べて短くすることができる。これにより、濾過装置１Ａの高さ方向（Ｚ方向）の寸法を小さくすることができ、小型化を実現することができる。また、湾曲内壁２４ｂで形成される流路の流路長Ｌ４を、テーパ内壁２４ａで形成される流路の流路長Ｌ３よりも長くすることによって、実施の形態１と比べて第１流路２４Ａのテーパ内壁２４ａの傾斜が大きくなっても、液体６０が湾曲内壁２４ｂに沿ってスムーズに流れるようになっている。
　第２流路２５Ａの第２流路断面積Ｓ２は、実施の形態１と比べて大きくなっている。これにより、液体６０の流速を更に低減させやすくしているため、第２流路２５Ａの第２流路長Ｌ２を、実施の形態１と比べて短くすることができる。その結果、濾過装置１Ａの高さ方向（Ｚ方向）の寸法を小さくすることができる。
　第１流路部材２１Ａは、第３流路３１を有している。第１流路部材２１Ａの内部において、上流から下流に向かって、第１コネクタ接続部２３、第１流路２４Ａ、第２流路２５Ａ及び第３流路３１の順に設けられている。実施の形態２では、第１流路部材２１Ａは、２つのパーツを組み合わせて形成されている。具体的には、第１流路部材２１Ａは、第１コネクタ接続部２３、第１流路２４Ａ及び第２流路２５Ａの上流側部分が設けられた第１パーツ２１ＡＡと、第２流路２５Ａの下流側部分、第３流路３１、取付穴３０及び出口流路２６の上流側部分が設けられた第２パーツ２１ＡＢと、によって構成されている。なお、実施の形態２では、フィルタ１０は、出口流路２６において第１出口内壁２６ａが形成されている部分に配置されている。
　第３流路３１は、第２流路２５Ａからフィルタ１０に向かって流路断面積が小さくなっている。第３流路３１の上流側は第２流路２５Ａに接続されており、第３流路３１の下流側はフィルタ１０を介して第２流路部材２２Ａの出口流路２６に接続されている。
　第３流路３１は、上流から下流に向かって流路断面積が連続して小さくなるテーパ形状を有する。第３流路３１のテーパ比は０．３以上７以下である。好ましくは、第３流路３１のテーパ比は０．４以上５以下である。より好ましくは、第３流路３１のテーパ比は０．５以上３以下である。
　本明細書では、第３流路３１の下流側の直径をＤ４とし、第３流路３１の流路長を第３流路長Ｌ５とする。第３流路３１のテーパ比は、「（（第３流路３１の上流側の開口寸法）－（第３流路３１の下流側の開口寸法））／（第３流路３１の第３流路長Ｌ５）」の数式によって算出される。実施の形態２では、「第３流路３１の上流側の開口寸法」は第２流路２５の内径Ｄ２と等しく、「第３流路３１の下流側の開口寸法」は直径Ｄ４である。
　また、本明細書では、第３流路３１の下流側の第４流路断面積をＳ４とする。第４流路断面積Ｓ４は、第２流路２５Ａの第２流路断面積Ｓ２より小さく、流路の出口２０ｂの第３流路断面積Ｓ３よりも大きい。
　実施の形態２では、第３流路３１は、湾曲内壁３１ａ及びテーパ内壁３１ｂによって形成されている。第３流路３１においては、上流から下流に向かって、湾曲内壁３１ａ及びテーパ内壁３１ｂの順に形成されている。
　湾曲内壁３１ａは、第２流路２５Ａの内壁２５ａとテーパ内壁３１ｂとを接続する内壁である。湾曲内壁３１ａは、連続して湾曲して形成されている。具体的には、湾曲内壁３１ａは、上流側から下流側に向かって曲率が大きくなるように形成されている。湾曲内壁３１ａは、第２流路２５Ａの内壁２５ａとテーパ内壁３１ｂとの接続部分において、第３流路３１の流路断面積の変化を緩やかにすることができる。これにより、第３流路３１内において液体６０の流れが急激に変化することを抑制することができる。
　テーパ内壁３１ｂは、湾曲内壁３１ａの下流から出口流路２６に向かって傾斜して延びる内壁である。テーパ内壁３１ｂは、出口流路２６に向かうにつれて、第１流路部材２１Ａの内側に向かって狭まる方向に傾斜している。このような構成により、テーパ内壁３１ｂで形成される流路の流路断面積は、上流から下流に向かって小さくなっている。また、テーパ内壁３１ｂは連続した傾斜面で形成されている。ここで、「連続した傾斜面」とは、第３流路３１の上流から下流に向かう方向に対して、傾斜する方向が一定の角度で維持されている傾斜面を意味する。
　本明細書では、第３流路３１内において、湾曲内壁３１ａが形成されている部分の流路長をＬ６とし、テーパ内壁３１ｂが形成されている部分の流路長をＬ７とする。
　第３流路３１の第３流路長Ｌ５は、第２流路２５Ａの第２流路長Ｌ２よりも短くなっている。第３流路３１の第３流路長Ｌ５は、第２流路２５Ａの第２流路長Ｌ２の０．０５倍以上０．９５倍以下である。好ましくは、第３流路３１の第３流路長Ｌ５は、第２流路２５Ａの第２流路長Ｌ２の０．２倍以上０．９倍以下である。より好ましくは、第３流路３１の第３流路長Ｌ５は、第２流路２５Ａの第２流路長Ｌ２の０．４倍以上０．８倍以下である。このような構成により、フィルタ１０の上流側の流路部材２０Ａの流路内において、対流を生じさせ易くすることができる。
　実施の形態２では、湾曲内壁３１ａが形成されている部分の流路長Ｌ６は、テーパ内壁３１ｂが形成されている部分の流路長Ｌ７より長くなっている。これにより、フィルタ１０の第１主面ＰＳ１付近で、流路部材２０Ａの流路の外側付近を流れる液体６０が、第３流路３１の湾曲内壁３１ａに沿って流れやすくなる。その結果、フィルタ１０の上流側で対流を発生させやすくなっている。
[効果]
　実施の形態２に係る濾過装置１Ａによれば、以下の効果を奏することができる。
　濾過装置１Ａにおいては、流路部材２０Ａの流路は、第２流路２５Ａからフィルタ１０に向かって流路断面積が小さくなる第３流路３１を有する。第３流路３１の第３流路長Ｌ５は、第２流路２５の第２流路長Ｌ２より短い。このような構成により、フィルタ１０の上流側の流路において、対流を生じさせやすい流れを形成することができる。
　具体的には、フィルタ１０の第１主面ＰＳ１付近において、流路の外側付近を流れる液体６０が第３流路３１の内壁３１ａ，３１ｂに沿って流れやすくなる。第３流路３１においては、上流から下流に向かって流路断面積が小さくなっているため、流路の中央付近をフィルタ１０に向かって流れる液体６０がフィルタ１０の第１主面ＰＳ１付近において、流路の外側付近に流れるとき、第３流路３１の内壁３１ａ、３１ｂがガイドとして機能する。これにより、フィルタ１０の第１主面ＰＳ１付近において、流路の外側付近を流れる液体６０が、フィルタ１０から流路の入口２０ａに向かって流れやすくなるため、流路内において対流を容易に発生させることができる。
　濾過装置１Ａにおいては、流路部材２０Ａの流路断面積を、実施の形態１と比べて大きくし、流路の流路長を短くすることができる。これにより、濾過装置１Ａの高さ方向（Ｚ方向）の寸法を小さくし、装置の小型化を実現することができる。
　なお、実施の形態２では、第１流路部材２１Ａが第１パーツ２１ＡＡ及び第２パーツ２１ＡＢによって構成されている例について説明したが、これに限定されない。例えば、第１パーツ２１ＡＡ及び第２パーツ２１ＡＢが一体で形成されていてもよい。
　実施の形態２では、第３流路３１が湾曲内壁３１ａとテーパ内壁３１ｂとによって形成される例について説明したが、これに限定されない。例えば、第３流路３１は、湾曲内壁３１ａを有していなくてもよい。
（実施例）
　以下、実施例について説明する。
＜実施例１＞
　実施例１においては、図１に示す濾過システム５０を用いて実験を行った。
　実施例１では、濾過対象物６１を含む液体６０として、ＰＳビーズと純水の混合液を２００ｍｌを用いた。即ち、濾過対象物６１は、直径７０μｍ、線幅１１μｍ、Ｐ１００μｍのＰＳビーズであり、ＰＳビーズの総数は１．５×１０６個である。液体６０は純水２００ｍｌである。
　濾過装置１の条件を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　送液装置３として、Ｗａｔｓｏｎ－Ｍａｒｌｏｗ社製チュービングポンプ１１４ＤＶ型を用いた。送液装置３の送液速度は、９５．５ｍ／ｌに設定した。
　実施例１の実験では、第１容器２に貯留された２００ｍｌのＰＳビーズ混合液を送液装置３によって、濾過装置１に送液し、濾過を行った。濾過を開始してから５分後に、第１容器２内の液体が目視でなくなったことを確認し、送液を停止した。
　濾過中に、目視にてフィルタ１０を確認したところ、フィルタ１０の第１主面ＰＳ１付近において、ＰＳビーズがフィルタ１０の上流側において流路部材２０の流路内を上下方向に周回するように移動していることが確認できた。即ち、フィルタ１０の上流側の流路内において対流が生じていることが確認できた。
　図１０は、濾過終了後の実施例１のフィルタ１０の第１主面ＰＳ１の拡大写真である。図１０に示すように、フィルタ１０に顕著な目詰まりが生じていないことを確認できた。
　濾過終了後に、第２容器４に貯留された濾液６２の液量をメスシリンダで測定した。濾液６２の液量は、１２２ｍｌであった。濾液６２をピペットで０．５ｍｌ分取し、ガラス基板に滴下して顕微鏡観察を５回行った。その結果、ＰＳビーズは観察できなかった。
＜比較例１＞
　比較例１は、流路部材の流路の流路断面積が、流路の入口から出口まで一定である濾過装置を用いた。比較例１の流路部材の流路断面積は、第２流路断面積Ｓ２と同じである。なお、比較例１の他の構成については、実施例１と同様である。
　比較例１においても実施例１と同様に実験を行った。比較例１では、濾過を開始してから１分後にフィルタ１０の第１主面ＰＳ１にＰＳビーズが堆積し、液体がフィルタ１０を通過できなくなった。即ち、濾過ができなくなった。
＜実施例２＞
　実施例２においては、ＰＳビーズと細胞とを含む混合液から、ＰＳビーズを取り除いて細胞懸濁液を得る実験を行った。実施例２の濾過システム５０の構成は、実施例１の濾過システム５０の構成と同様である。
　実施例２では、濾過装置１へ投入する投入液としてＰＳビーズと細胞とを含む混合液を投入し、濾過することによって濾液として細胞懸濁液を得た。濾過中に、目視にてフィルタを確認したところ、実施例２においても目詰まりが生じなかった。また、濾過前のＰＳビーズの個数と、濾過後に回収したＰＳビーズの個数と、を比較したところ、略同じであった。
　図１１は、実施例２の実験結果の表を示す。図１１に示すように、１４３．５ｍｌの投入液を濾過すると、５５ｍｌの濾液を回収することができた。実施例１と同様の方法により、濾液に含まれるＰＳビーズを調べた結果、ＰＳビーズは確認できなかった。また、濾液に含まれる細胞の数を計測した結果、細胞の数は２．８×１０７個であり、回収率は６２％であった。また、死細胞は確認できなかった。
　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、添付した特許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。
　本発明の濾過装置、濾過システム及び濾過方法は、濾過対象物を含む液体を濾過する用途に有用である。
　１，１Ａ　濾過装置
　２　第１容器
　３　送液装置
　４　第２容器
　５　第１流路ライン
　６　第２流路ライン
　７　第３流路ライン
　８　制御部
　１０　フィルタ
　１１　貫通孔
　１２　フィルタ基体部
　２０，２０Ａ　流路部材
　２０ａ　入口
　２０ｂ　出口
　２１，２１Ａ　第１流路部材
　２２，２２Ａ　第２流路部材
　２３　第１コネクタ接続部
　２４，２４Ａ　第１流路
　２４ａ　テーパ内壁
　２４ｂ　湾曲内壁
　２５，２５Ａ　第２流路
　２６　出口流路
　２６ａ　第１出口内壁
　２６ｂ　第２出口内壁
　２６ｃ　押圧面
　２７　第２コネクタ接続部
　２８　第１フランジ部
　２８ａ　ねじ孔
　２９　第２フランジ部
　２９ａ　貫通孔
　３０　取付穴
　３０ａ　段差
　３１　第３流路
　３１ａ　湾曲内壁
　３１ｂ　テーパ内壁
　４０　第１コネクタ
　４１　第２コネクタ
　４２　ねじ
　４３　シール部材
　５０　濾過システム
　６０　液体
　６１　濾過対象物
　６２　濾液
　Ｄ１　直径
　Ｄ２　内径
　Ｄ３　直径
　Ｄ４　直径
　Ｅ１　一端
　Ｅ２　他端
　Ｅ３　一端
　Ｅ４　他端
　Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７　流路長
　Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４　流路断面積
　ＰＳ１　第１主面
　ＰＳ２　第２主面

Claims (12)

  1. 　フィルタと、
    　入口と出口とを有する流路が設けられ、且つ前記流路に配置された前記フィルタを保持する流路部材と、
    を備え、
    　前記入口は、第１流路断面積を有し、
    　前記流路は、
    　　前記フィルタの上流側において、前記入口から前記フィルタに向かって流路断面積が大きくなる第１流路と、
    　　前記第１流路から前記フィルタに向かって一定の第２流路断面積を有して設けられる第２流路と、
    を有し、
    　前記第２流路断面積は、前記第１流路断面積より大きく、
    　前記第２流路の第２流路長は、前記第１流路の第１流路長より長い、
    濾過装置。
  2. 　前記第１流路は、上流から下流に向かって流路断面積が連続して大きくなるテーパ形状を有する、
    請求項１に記載の濾過装置。
  3. 　前記第１流路は、
    　　前記入口から傾斜して延びるテーパ内壁と、
    　　連続して湾曲し、且つ前記第２流路の内壁と前記テーパ内壁とを接続する湾曲内壁と、
    によって形成された、
    請求項２に記載の濾過装置。
  4. 　前記第１流路のテーパ比は、０．０５以上１０以下である、
    請求項２又は３に記載の濾過装置。
  5. 　前記第２流路断面積は、前記第１流路断面積の１．１倍以上４９倍以下である、
    請求項１～４のいずれか一項に記載の濾過装置。
  6. 　前記第２流路長は、前記第１流路長の０．３倍以上４０倍以下である、
    請求項１～５のいずれか一項に記載の濾過装置。
  7. 　前記流路は、前記第２流路から前記フィルタに向かって流路断面積が小さくなる第３流路を有し、
    　前記第３流路の第３流路長は、前記第２流路の第２流路長より短い、
    請求項１～６のいずれか一項に記載の濾過装置。
  8. 　前記流路部材は、
    　　前記第１流路と前記第２流路とを有する第１流路部材と、
    　　前記フィルタの下流側において、前記出口を有する出口流路が設けられ、且つ前記第１流路部材に取り付けられる第２流路部材と、
    を有し、
    　前記フィルタは、前記第１流路部材と前記第２流路部材とによって挟持された、
    請求項１～７のいずれか一項に記載の濾過装置。
  9. 　前記入口は、重力方向において、前記出口よりも下方に位置する、
    請求項１～８のいずれか一項に記載の濾過装置。
  10. 　前記フィルタは、金属製多孔膜である、
    請求項１～９のいずれか一項に記載の濾過装置。
  11. 　請求項１～１０のいずれか一項に記載の濾過装置と、
    　濾過対象物を含む液体を貯留する容器と、
    　前記液体を前記濾過装置に送液する送液装置と、
    　前記濾過装置、前記容器及び前記送液装置を接続し、前記液体が移動する複数の流路ラインと、
    を備える、
    濾過システム。
  12. 　濾過対象物を含む液体を濾過する濾過方法であって、
    　フィルタと、入口と出口とを有する流路が設けられ、且つ前記流路に配置された前記フィルタを保持する流路部材と、を備え、前記入口は、第１流路断面積を有し、前記流路は、前記フィルタの上流側において、前記入口から前記フィルタに向かって流路断面積が大きくなる第１流路と、前記第１流路から前記フィルタに向かって一定の第２流路断面積を有して設けられる第２流路と、を有し、前記第２流路断面積は、前記第１流路断面積より大きく、前記第２流路の第２流路長は、前記第１流路の第１流路長より長い濾過装置に、濾過対象物を含む液体を送液するステップ、
    　前記濾過装置の前記フィルタに前記濾過対象物を含む前記液体を通過させるステップ、
    　前記濾過装置の前記フィルタの上流側の流路において対流を発生させるステップ、
    を含む、濾過方法。
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