JP7347652B2 - フィルタ及びフィルタデバイス - Google Patents
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Description
本発明は、フィルタ及びフィルタデバイスに関する。
例えば、特許文献１には、細胞凝集塊をサンプリングする濾過フィルタが開示されている。特許文献１の濾過フィルタは、複数の第１貫通孔が周期的に形成されており、複数の第１貫通孔のうち少なくとも１つが第１貫通孔より小さい複数の第２貫通孔によって分割されている。
しかしながら、特許文献１に記載のフィルタでは、耐久性を向上させるという点で未だ改善の余地がある。
本発明は、耐久性を向上させることができるフィルタ及びフィルタデバイスを提供することを目的とする。
本発明の一態様のフィルタは、
第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面と、を有するフィルタであって、
前記第１主面と前記第２主面とを貫通する複数の第１貫通孔と、前記第１主面と前記第２主面とを貫通し、且つ前記複数の第１貫通孔の寸法より大きい１つ又は複数の第２貫通孔と、が設けられたフィルタ基体部を備え、
前記フィルタ基体部は、フィルタの中央側に位置する第１領域と、前記第１領域よりも前記フィルタの外周側に位置し、且つ前記フィルタの外周よりも中央側に位置する第２領域と、前記第２領域と前記フィルタの前記外周との間に位置する第３領域と、を有し、
前記１つ又は複数の第２貫通孔は、前記第２領域に設けられており、
前記第１主面において、前記１つ又は複数の第２貫通孔の開口面積の占める割合は、前記複数の第１貫通孔の開口面積の占める割合よりも小さい。
第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面と、を有するフィルタであって、
前記第１主面と前記第２主面とを貫通する複数の第１貫通孔と、前記第１主面と前記第２主面とを貫通し、且つ前記複数の第１貫通孔の寸法より大きい１つ又は複数の第２貫通孔と、が設けられたフィルタ基体部を備え、
前記フィルタ基体部は、フィルタの中央側に位置する第１領域と、前記第１領域よりも前記フィルタの外周側に位置し、且つ前記フィルタの外周よりも中央側に位置する第２領域と、前記第２領域と前記フィルタの前記外周との間に位置する第３領域と、を有し、
前記１つ又は複数の第２貫通孔は、前記第２領域に設けられており、
前記第１主面において、前記１つ又は複数の第２貫通孔の開口面積の占める割合は、前記複数の第１貫通孔の開口面積の占める割合よりも小さい。
本発明の一態様のフィルタデバイスは、
１つ又は複数のフィルタと、
前記１つ又は複数のフィルタを保持する保持部と、
を備え、
前記１つ又は複数のフィルタは、
第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面と、を有するフィルタであって
前記第１主面と前記第２主面とを貫通する複数の第１貫通孔と、前記第１主面と前記第２主面とを貫通し、且つ前記複数の第１貫通孔の寸法より大きい１つ又は複数の第２貫通孔と、が設けられたフィルタ基体部を備え、
前記フィルタ基体部は、フィルタの中央側に位置する第１領域と、前記第１領域よりも前記フィルタの外周側に位置し、且つ前記フィルタの外周よりも中央側に位置する第２領域と、前記第２領域と前記フィルタの前記外周との間に位置する第３領域と、を有し、
前記１つ又は複数の第２貫通孔は、前記第２領域に設けられており、
前記第１主面において、前記１つ又は複数の第２貫通孔の開口面積の占める割合は、前記複数の第１貫通孔の開口面積の占める割合よりも小さく、
前記保持部の内部には、前記１つ又は複数のフィルタを配置する流路が形成されている。
１つ又は複数のフィルタと、
前記１つ又は複数のフィルタを保持する保持部と、
を備え、
前記１つ又は複数のフィルタは、
第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面と、を有するフィルタであって
前記第１主面と前記第２主面とを貫通する複数の第１貫通孔と、前記第１主面と前記第２主面とを貫通し、且つ前記複数の第１貫通孔の寸法より大きい１つ又は複数の第２貫通孔と、が設けられたフィルタ基体部を備え、
前記フィルタ基体部は、フィルタの中央側に位置する第１領域と、前記第１領域よりも前記フィルタの外周側に位置し、且つ前記フィルタの外周よりも中央側に位置する第２領域と、前記第２領域と前記フィルタの前記外周との間に位置する第３領域と、を有し、
前記１つ又は複数の第２貫通孔は、前記第２領域に設けられており、
前記第１主面において、前記１つ又は複数の第２貫通孔の開口面積の占める割合は、前記複数の第１貫通孔の開口面積の占める割合よりも小さく、
前記保持部の内部には、前記１つ又は複数のフィルタを配置する流路が形成されている。
本発明によれば、耐久性を向上させることができるフィルタ及びフィルタデバイスを提供することができる。
（本発明に至った経緯）
特許文献１に記載のフィルタは、複数の第１貫通孔が周期的に形成されており、複数の第１貫通孔のうち少なくとも１つが第１貫通孔より小さい複数の第２貫通孔によって分割されている。これにより、所望のサイズの細胞凝集塊をサンプリングしている。
特許文献１に記載のフィルタは、複数の第１貫通孔が周期的に形成されており、複数の第１貫通孔のうち少なくとも１つが第１貫通孔より小さい複数の第２貫通孔によって分割されている。これにより、所望のサイズの細胞凝集塊をサンプリングしている。
しかしながら、特許文献１に記載のフィルタにおいては、濾過中に、複数の貫通孔が設けられたフィルタ部上に濾過対象物が堆積することによって目詰まりが生じる。濾過中に目詰まりが生じると、液体は目詰まりを起こしていない貫通孔に向かって流れる。このため、フィルタ部に局所的に圧力が増大する部分が生じ、当該部分からフィルタが破損するという問題がある。
本発明者らは、鋭意検討したところ、フィルタに目詰まりが生じた状態で濾過を続けると、フィルタの中央側に比べてフィルタの外周部側で破損が生じやすいことを発見した。これは、フィルタの中央側の流速が、フィルタの外周部側の流速に比べて速くなるためと考えられる。これにより、フィルタの中央側で濾過対象物が捕捉されやすく、フィルタの外周側の領域で濾過対象物が捕捉されにくいという現象が起こる。フィルタの中央側で目詰まりが生じると、濾過対象物を含む液体はフィルタの外周部側に向かって流れる。これにより、フィルタの外周部側にかかる圧力が増大し、外周部側でフィルタが破損する。
そこで、本発明者らは、フィルタの外周部側にかかる圧力を低減するために、フィルタ部に形成される複数の第１貫通孔よりも大きい１つ又は複数の第２貫通孔をフィルタの外周部側に設ける構成を見出し、以下の発明に至った。
本発明の一態様のフィルタは、
第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面と、を有するフィルタであって、
前記第１主面と前記第２主面とを貫通する複数の第１貫通孔と、前記第１主面と前記第２主面とを貫通し、且つ前記複数の第１貫通孔の寸法より大きい１つ又は複数の第２貫通孔と、が設けられたフィルタ基体部を備え、
前記フィルタ基体部は、フィルタの中央側に位置する第１領域と、前記第１領域よりも前記フィルタの外周側に位置し、且つ前記フィルタの外周よりも中央側に位置する第２領域と、前記第２領域と前記フィルタの前記外周との間に位置する第３領域と、を有し、
前記１つ又は複数の第２貫通孔は、前記第２領域に設けられており、
前記第１主面において、前記１つ又は複数の第２貫通孔の開口面積の占める割合は、前記複数の第１貫通孔の開口面積の占める割合よりも小さい。
第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面と、を有するフィルタであって、
前記第１主面と前記第２主面とを貫通する複数の第１貫通孔と、前記第１主面と前記第２主面とを貫通し、且つ前記複数の第１貫通孔の寸法より大きい１つ又は複数の第２貫通孔と、が設けられたフィルタ基体部を備え、
前記フィルタ基体部は、フィルタの中央側に位置する第１領域と、前記第１領域よりも前記フィルタの外周側に位置し、且つ前記フィルタの外周よりも中央側に位置する第２領域と、前記第２領域と前記フィルタの前記外周との間に位置する第３領域と、を有し、
前記１つ又は複数の第２貫通孔は、前記第２領域に設けられており、
前記第１主面において、前記１つ又は複数の第２貫通孔の開口面積の占める割合は、前記複数の第１貫通孔の開口面積の占める割合よりも小さい。
このような構成により、耐久性を向上させることができる。
前記第１主面において、前記１つ又は複数の第２貫通孔の開口面積の占める割合は、前記複数の第１貫通孔の開口面積の占める割合の６×１０－６倍以上０．２倍以下であってもよい。
このような構成により、耐久性をさらに向上させることができる。
前記フィルタの第１主面において、
前記第１領域の占める面積の割合は、前記第２領域の占める面積の割合より大きく、
前記第１領域の占める面積の割合は、前記第３領域の占める面積の割合より大きくてもよい。
前記第１領域の占める面積の割合は、前記第２領域の占める面積の割合より大きく、
前記第１領域の占める面積の割合は、前記第３領域の占める面積の割合より大きくてもよい。
このような構成により、耐久性をさらに向上させることができる。
前記フィルタは、中心点を有する円形状を有し、
前記第１領域は、前記フィルタの前記中心点を中心とする円形状を有し、
前記第２領域は、前記フィルタの前記中心点を中心とする円環形状を有し、
前記第２領域の外径は、前記フィルタの直径の０．１１倍以上０．８４倍以下であってもよい。
前記第１領域は、前記フィルタの前記中心点を中心とする円形状を有し、
前記第２領域は、前記フィルタの前記中心点を中心とする円環形状を有し、
前記第２領域の外径は、前記フィルタの直径の０．１１倍以上０．８４倍以下であってもよい。
このような構成により、耐久性をさらに向上させることができる。
前記複数の第２貫通孔は、前記複数の第１貫通孔を挟んで位置していてもよい。
このような構成により、回収率の低減を抑制しつつ、耐久性をさらに向上させることができる。
前記複数の第２貫通孔は、前記第１領域を基準として対称に設けられていてもよい。
このような構成により、回収率の低減を抑制しつつ、耐久性をさらに向上させることができる。
前記フィルタは、さらに、
前記第２主面に設けられ、前記フィルタ基体部を支持する支持部を備え、
前記支持部は、
間隔を有して第１方向に延びる複数の第１支持部と、
間隔を有して前記第１方向と交差する第２方向に延び、前記複数の第１支持部と接続される複数の第２支持部と、
を有し、
前記フィルタの前記第２主面側から見て、前記フィルタ基体部において前記支持部から露出する複数の露出部が形成されており、
前記第２領域に形成される前記複数の露出部には、前記１つ又は複数の第２貫通孔が設けられていてもよい。
前記第２主面に設けられ、前記フィルタ基体部を支持する支持部を備え、
前記支持部は、
間隔を有して第１方向に延びる複数の第１支持部と、
間隔を有して前記第１方向と交差する第２方向に延び、前記複数の第１支持部と接続される複数の第２支持部と、
を有し、
前記フィルタの前記第２主面側から見て、前記フィルタ基体部において前記支持部から露出する複数の露出部が形成されており、
前記第２領域に形成される前記複数の露出部には、前記１つ又は複数の第２貫通孔が設けられていてもよい。
このような構成により、耐久性をさらに向上させることができる。
前記第２方向は、前記第１方向と直交していてもよい。
このような構成により、回収率の低減を抑制しつつ、耐久性をさらに向上させることができる。
前記支持部は、前記第２主面の前記第３領域に、前記複数の第１支持部と前記複数の第２支持部とに接続される補強部を備え、
前記補強部の開口率は、前記第１領域及び前記第２領域に配置される前記複数の第１支持部と前記複数の第２支持部とで形成される部分の開口率より小さくてもよい。
前記補強部の開口率は、前記第１領域及び前記第２領域に配置される前記複数の第１支持部と前記複数の第２支持部とで形成される部分の開口率より小さくてもよい。
このような構成により、耐久性をさらに向上させることができる。
前記第３領域の開口率は、前記第１領域及び前記第２領域のそれぞれの開口率よりも小さくてもよい。
このような構成により、耐久性をさらに向上させることができる。
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、耐久性をさらに向上させることができる。
前記フィルタは、さらに、
前記フィルタ基体部が設けられるフィルタ部と、
前記フィルタ部の外周に設けられる枠部と、
を備えていてもよい。
前記フィルタ基体部が設けられるフィルタ部と、
前記フィルタ部の外周に設けられる枠部と、
を備えていてもよい。
このような構成により、耐久性をさらに向上させることができる。
本発明の一態様のフィルタデバイスは、
１つ又は複数のフィルタと、
前記１つ又は複数のフィルタを保持する保持部と、
を備え、
前記１つ又は複数のフィルタは、
第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面と、を有するフィルタであって
前記第１主面と前記第２主面とを貫通する複数の第１貫通孔と、前記第１主面と前記第２主面とを貫通し、且つ前記複数の第１貫通孔の寸法より大きい１つ又は複数の第２貫通孔と、が設けられたフィルタ基体部を備え、
前記フィルタ基体部は、フィルタの中央側に位置する第１領域と、前記第１領域よりも前記フィルタの外周側に位置し、且つ前記フィルタの外周よりも中央側に位置する第２領域と、前記第２領域と前記フィルタの前記外周との間に位置する第３領域と、を有し、
前記１つ又は複数の第２貫通孔は、前記第２領域に設けられており、
前記第１主面において、前記１つ又は複数の第２貫通孔の開口面積の占める割合は、前記複数の第１貫通孔の開口面積の占める割合よりも小さく、
前記保持部の内部には、前記１つ又は複数のフィルタを配置する流路が形成されている。
１つ又は複数のフィルタと、
前記１つ又は複数のフィルタを保持する保持部と、
を備え、
前記１つ又は複数のフィルタは、
第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面と、を有するフィルタであって
前記第１主面と前記第２主面とを貫通する複数の第１貫通孔と、前記第１主面と前記第２主面とを貫通し、且つ前記複数の第１貫通孔の寸法より大きい１つ又は複数の第２貫通孔と、が設けられたフィルタ基体部を備え、
前記フィルタ基体部は、フィルタの中央側に位置する第１領域と、前記第１領域よりも前記フィルタの外周側に位置し、且つ前記フィルタの外周よりも中央側に位置する第２領域と、前記第２領域と前記フィルタの前記外周との間に位置する第３領域と、を有し、
前記１つ又は複数の第２貫通孔は、前記第２領域に設けられており、
前記第１主面において、前記１つ又は複数の第２貫通孔の開口面積の占める割合は、前記複数の第１貫通孔の開口面積の占める割合よりも小さく、
前記保持部の内部には、前記１つ又は複数のフィルタを配置する流路が形成されている。
このような構成により、耐久性を向上させることができる。
前記フィルタデバイスにおいて、前記複数のフィルタは、
第１フィルタと、
前記第１フィルタと間隔を有して直列に配置される第２フィルタと、
を備え、
前記第１フィルタと前記第２フィルタとが直列して配置される方向から見て、前記第１フィルタの１つ又は複数の第２貫通孔は、前記第２フィルタの１つ又は複数の第２貫通孔と重ならなくてもよい。
第１フィルタと、
前記第１フィルタと間隔を有して直列に配置される第２フィルタと、
を備え、
前記第１フィルタと前記第２フィルタとが直列して配置される方向から見て、前記第１フィルタの１つ又は複数の第２貫通孔は、前記第２フィルタの１つ又は複数の第２貫通孔と重ならなくてもよい。
このような構成により、回収率の低減を抑制しつつ、耐久性をさらに向上させることができる。
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）
［フィルタ］
図１は、本発明に係る実施の形態１のフィルタ１Ａの一例の概略図である。図２は、図１のフィルタ１ＡをＡ－Ａ線で切断した概略断面図である。図中のＸ、Ｙ、Ｚ方向は、それぞれフィルタ１Ａの縦方向、横方向、厚み方向を示している。
［フィルタ］
図１は、本発明に係る実施の形態１のフィルタ１Ａの一例の概略図である。図２は、図１のフィルタ１ＡをＡ－Ａ線で切断した概略断面図である。図中のＸ、Ｙ、Ｚ方向は、それぞれフィルタ１Ａの縦方向、横方向、厚み方向を示している。
図１及び図２に示すように、フィルタ１Ａは、フィルタ部１０と、フィルタ部１０の外周を囲むように配置される枠部２０と、を備える。
実施の形態１では、フィルタ１Ａは、金属製多孔膜である。具体的には、フィルタ１Ａ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１Ａの外形は、例えば、Ｚ方向から見て、円形に形成されている。なお、フィルタ１Ａ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。
＜フィルタ部＞
フィルタ部１０は、フィルタ１Ａは、第１主面ＰＳ１と、第１主面ＰＳ１と反対側の第２主面ＰＳ２と、を有する。具体的には、フィルタ部１０は、第１主面ＰＳ１と、第１主面ＰＳ１に対向する第２主面ＰＳ２とを有する板状構造体である。第１主面ＰＳ１には、液体に含まれる濾過対象物が捕捉される。
フィルタ部１０は、フィルタ１Ａは、第１主面ＰＳ１と、第１主面ＰＳ１と反対側の第２主面ＰＳ２と、を有する。具体的には、フィルタ部１０は、第１主面ＰＳ１と、第１主面ＰＳ１に対向する第２主面ＰＳ２とを有する板状構造体である。第１主面ＰＳ１には、液体に含まれる濾過対象物が捕捉される。
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、***、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。
フィルタ部１０は、複数の第１貫通孔１１と複数の第２貫通孔１２とが設けられたフィルタ基体部１３を備える。
図３は、フィルタ部１０において複数の第１貫通孔１１が設けられた部分の概略斜視図である。図４は、図３のフィルタ部１０を厚み方向から見た概略図である。図３及び図４に示すように、複数の第１貫通孔１１は、第１主面ＰＳ１と第２主面ＰＳ２とを貫通する。複数の第１貫通孔１１は、周期的に形成されている。具体的には、複数の第１貫通孔１１は、マトリクス状に等間隔で形成されている。
実施の形態１では、図４に示すように、第１貫通孔１１は、フィルタ部１０の第１主面ＰＳ１側、即ちＺ方向から見て、一辺Ｄ１の正方形の形状を有する。第１貫通孔１１の一辺Ｄ１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、第１貫通孔１１の孔ピッチＰ１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、正方形の第１貫通孔１１の孔ピッチＰ１とは、フィルタ部１０の第１主面ＰＳ１側から見て、任意の第１貫通孔１１の一辺と、隣接する第１貫通孔１１の一辺との間の距離を意味する。
例えば、第１貫通孔１１の一辺Ｄ１は４．５μｍである。第１貫通孔１１の孔ピッチＰ１は、６．５μｍである。フィルタ部１０の厚みＴ１は、１．０μmである。
フィルタ部１０の厚みＴ１は、第１貫通孔１１の大きさ（一辺Ｄ１）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、フィルタ部１０の厚みＴ１は、第１貫通孔１１の大きさ（一辺Ｄ１）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、フィルタ部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３及び図４に示すように、第１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、第１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、フィルタ部１０を第１主面ＰＳ１側から見た場合に、第１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、第１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、フィルタ部１０の第１主面ＰＳ１に対して垂直な面に投影した第１貫通孔１１の形状（断面形状）は、長方形である。なお、第１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、複数の第１貫通孔１１は、フィルタ部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４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、複数の第１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、フィルタ部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、複数の第１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。
図５は、フィルタ部１０において第２貫通孔１２が設けられた部分の概略斜視図である。図５に示すように、複数の第２貫通孔１２は、第１主面ＰＳ１と第２主面ＰＳ２とを貫通する。また、複数の第２貫通孔１２は、複数の第１貫通孔１１の寸法より大きい。実施の形態１では、第２貫通孔１２の形状は、寸法を除いて、第１貫通孔１１の形状と同じである。
第２貫通孔１２は、フィルタ部１０の第１主面ＰＳ１側、即ちＺ方向から見て、一辺Ｄ２の正方形の形状を有する。第２貫通孔１２の一辺Ｄ２は、フィルタ部１０の厚みＴ１よりも大きい。また、第２貫通孔１２の一辺Ｄ２は、第１貫通孔１１の一辺Ｄ１よりも大きい。例えば、第２貫通孔１２の一辺Ｄ２は、第１貫通孔１１の一辺Ｄ１の２倍以上３７倍以下である。好ましくは、第２貫通孔１２の一辺Ｄ２は、第１貫通孔１１の一辺Ｄ１の４倍以上２６倍以下である。
例えば、第２貫通孔１２の一辺Ｄ２は１７．５μｍである。
フィルタ１Ａの厚み方向（Ｚ方向）からフィルタ部１０を見て、１つの第２貫通孔１２の開口面積Ｓａ２は、１つの第１貫通孔１１の開口面積Ｓａ１より大きい。
第１主面ＰＳ１において、複数の第２貫通孔１２の開口面積Ｓａ２の占める割合は、複数の第１貫通孔１１の開口面積Ｓａ１の占める割合よりも小さい。ここで、複数の第２貫通孔１２の開口面積Ｓａ２の占める割合とは、第１主面ＰＳ１側から見て、フィルタ部１０の面積に対する複数の第２貫通孔１２の開口面積Ｓａ２の占める割合を意味する。複数の第１貫通孔１１の開口面積Ｓａ１の占める割合とは、第１主面ＰＳ１側から見て、フィルタ部１０の面積に対する複数の第１貫通孔１１の開口面積Ｓａ１の占める割合を意味する。
例えば、第１主面ＰＳ１において、複数の第２貫通孔１２の開口面積Ｓａ２の占める割合は、複数の第１貫通孔１１の開口面積Ｓａ１の占める割合の６×１０－６倍以上０．２倍以下である。好ましくは、第１主面ＰＳ１において、複数の第２貫通孔１２の開口面積Ｓａ２の占める割合は、複数の第１貫通孔１１の開口面積Ｓａ１の占める割合の２×１０－５倍以上０．１倍以下である。
フィルタ部１０を第１主面ＰＳ１側から見て、複数の第２貫通孔１２は、フィルタ部１０の中央側よりも、フィルタ部１０の外周側に設けられている。
具体的に説明すると、図１及び図２に示すように、フィルタ部１０は、第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３を有する。第１領域Ｒ１は、フィルタ１Ａの中央側に位置する。第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１よりもフィルタ１Ａの外周側に位置し、且つフィルタ１Ａの外周よりも中央側に位置する。第３領域Ｒ３は、第２領域Ｒ２とフィルタ１Ａの外周との間に位置する。
フィルタ部１０の第１主面ＰＳ１において、第１領域Ｒ１の占める面積の割合は、第２領域Ｒ２の占める面積の割合より大きい。また、フィルタ部１０の第１主面ＰＳ１において、第１領域Ｒ１の占める面積の割合は、第３領域Ｒ３の占める面積の割合より大きい。ここで、第１領域Ｒ１の占める面積の割合とは、第１主面ＰＳ１側から見て、フィルタ部１０の面積に対する第１領域Ｒ１の占める面積の割合を意味する。第２領域Ｒ２の占める面積の割合とは、第１主面ＰＳ１側から見て、フィルタ部１０の面積に対する第２領域Ｒ２の占める面積の割合を意味する。第３領域Ｒ３の占める面積の割合とは、第１主面ＰＳ１側から見て、フィルタ部１０の面積に対する第３領域Ｒ３の占める面積の割合を意味する。
例えば、フィルタ部１０の第１主面ＰＳ１において、第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３の割合は、１：３：５以上１：０．２１：０．２３以下である。好ましくは、フィルタ部１０の第１主面ＰＳ１において、第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３の割合は、１：１．２５：１．７５以上１：０．２１：０．２３以下である。
実施の形態１では、フィルタ部１０は円形状を有する。第１領域Ｒ１は、円形状を有する。円形状の第１領域の外周は、第２領域Ｒ２に囲まれている。第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１と第３領域Ｒ３とによって囲まれている。第３領域Ｒ３は、第２領域の第１領域Ｒ１と接しない外周と接している。
フィルタ１Ａは、中心点を有する円形状を有する。フィルタ部１０の第１領域Ｒ１は、フィルタ１Ａの中心点を中心とする円形状を有する。第２領域Ｒ２は、フィルタ１Ａの中心点を中心とする円環形状を有する。第２領域Ｒ２の外径は、フィルタ１Ａの直径の０．１１倍以上０．８４倍以下である。
フィルタ部１０は、フィルタの中心から直径Ｄ１３の円形状の領域となる。フィルタ部１０において、フィルタの中心を基準として、直径Ｄ１３より小さい直径Ｄ１１の仮想円Ｃ１と、直径Ｄ１３より小さく、直径Ｄ１１より大きい直径Ｄ１２の仮想円Ｃ２を描く。例えば、直径Ｄ１１は直径Ｄ１３の０．６７倍であり、直径Ｄ１２は直径Ｄ１３の０．８３倍である。
実施の形態１では、フィルタ部１０において、第１領域Ｒ１は、仮想円Ｃ１で囲まれた円形状の領域である。第２領域Ｒ２は、仮想円Ｃ１と仮想円Ｃ２とで挟まれた円環状の領域である。第３領域Ｒ３は、仮想円Ｃ２とフィルタ部１０の外周とで挟まれた円環状の領域である。
なお、第１領域Ｒ１は円形に限定されない。第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３は円環状に限定されない。フィルタ部１０の外形形状に応じて、第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３は変更されてもよい。例えば、フィルタ部１０の外形形状が長方形である場合、第１領域Ｒ１は長方形又は楕円形状であってもよく、第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３は長方形の枠状又は楕円形の枠状であってもよい。
複数の第２貫通孔１２は、第２領域Ｒ２に設けられている。実施の形態１では、複数の第１貫通孔１１は、第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３に設けられている。
複数の第２貫通孔１２は、複数の第１貫通孔１１を挟んで位置している。複数の第２貫通孔１２は、分散している。例えば、複数の第２貫通孔１２は、所定の間隔を有して設けられている。
複数の第２貫通孔１２は、第２領域Ｒ２内において均等に分布している。複数の第２貫通孔１２は、第１領域Ｒ１を基準として対称に設けられている。具体的には、複数の第２貫通孔１２は、円形の第１領域Ｒ１の中心点を基準として対称に設けられている。
実施の形態１では、フィルタ部１０の第２領域Ｒ２には、４つの第２貫通孔１２が第１領域Ｒ１を基準として対称に設けられている。具体的には、４つの第２貫通孔１２は、同心円上に設けられている。また、４つの第２貫通孔１２は、フィルタ部１０の中心を基準として、９０度ずつずらして設けられている。
第３領域Ｒ３の開口率は、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２のそれぞれの開口率よりも小さい。なお、開口率とは、第１主面ＰＳ１側からフィルタ部１０を見て、（貫通孔が占める面積）／（貫通孔が空いていないと仮定したときの領域の投影面積）で計算される。
フィルタ基体部１３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１３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。
＜枠部＞
枠部２０は、フィルタ部１０の外周を囲むように配置される部材である。枠部２０は、フィルタ部１０の第１主面ＰＳ１側から見て、円環状に形成されている。また、フィルタ１Ａを第１主面ＰＳ１側から見て、枠部２０の中心は、フィルタ部１０の中心と一致する。即ち、枠部２０は、フィルタ部１０と同心円上に形成されている。
枠部２０は、フィルタ部１０の外周を囲むように配置される部材である。枠部２０は、フィルタ部１０の第１主面ＰＳ１側から見て、円環状に形成されている。また、フィルタ１Ａを第１主面ＰＳ１側から見て、枠部２０の中心は、フィルタ部１０の中心と一致する。即ち、枠部２０は、フィルタ部１０と同心円上に形成されている。
実施の形態１では、枠部２０の厚みは、フィルタ部１０の厚みＴ１と等しい。なお、枠部２０の厚みは、フィルタ部１０の厚みＴ１より大きくてもよい。このような構成により、フィルタ１Ａの機械強度を高めることができる。
枠部２０は、後述する保持部３０によって保持される。
枠部２０には、フィルタ１Ａの情報、例えば、第１貫通孔１１及び第２貫通孔１２の寸法などを表示してもよい。これにより、測長などを行うことなくフィルタ孔寸法を把握したり、表裏を判別したりしやすくなる。
［フィルタデバイス］
図６は、本発明に係る実施の形態１のフィルタデバイス２の一例の概略図である。図６に示すように、フィルタデバイス２は、フィルタ１Ａと、フィルタ１Ａを保持する保持部３０、とを有する。
図６は、本発明に係る実施の形態１のフィルタデバイス２の一例の概略図である。図６に示すように、フィルタデバイス２は、フィルタ１Ａと、フィルタ１Ａを保持する保持部３０、とを有する。
＜保持部＞
保持部３０は、フィルタ１Ａを保持する。保持部３０の内部には、フィルタ１Ａを配置する流路が形成されている。例えば、保持部３０は、第１流路部材３１と、第２流路部材３２と、を有する。保持部３０は、第１流路部材３１と第２流路部材３２とによってフィルタ１Ａの枠部２０を挟持している。
保持部３０は、フィルタ１Ａを保持する。保持部３０の内部には、フィルタ１Ａを配置する流路が形成されている。例えば、保持部３０は、第１流路部材３１と、第２流路部材３２と、を有する。保持部３０は、第１流路部材３１と第２流路部材３２とによってフィルタ１Ａの枠部２０を挟持している。
第１流路部材３１は、フィルタ１Ａの第１主面ＰＳ１に接続される第１流路３３を有する。第１流路部材３１は、フィルタ１Ａの第１主面ＰＳ１側に配置される。
第１流路部材３１は、筒状体で形成されている。第１流路部材３１の内部には中空部が形成されている。例えば、中空部は、貫通孔である。第１流路３３は、第１流路部材３１の中空部で形成されている。実施の形態１では、第１流路部材３１は、円筒形状を有する。
第１流路３３は、フィルタ１Ａの第１主面ＰＳ１に接続される。第１流路３３は、フィルタ１Ａの第１主面ＰＳ１と対向している。言い換えると、第１流路３３の延びる方向は、フィルタ１Ａの第１主面ＰＳ１と交差する。図６においては、第１流路３３はＺ方向に延びており、フィルタ１Ａの第１主面ＰＳ１はＸ方向及びＹ方向に延びている。実施の形態１では、第１流路３３の延びる方向は、フィルタ１Ａの第１主面ＰＳ１と直交する。
第１流路部材３１には、例えば、チューブなどの管状部材が接続される。なお、第１流路部材３１に接続される部材は、管状部材に限定されない。例えば、管状部材は、コネクタであってもよい。
第２流路部材３２は、フィルタ１Ａの第２主面ＰＳ２に接続される第２流路３４を有する。第２流路部材３２は、フィルタ１Ａの第２主面ＰＳ２側に配置される。
第２流路部材３２は、筒状体で形成されている。第２流路部材３２の内部には、中空部が形成されている。例えば、中空部は、貫通孔である。第２流路３４は、第２流路部材３２の中空部で形成されている。実施の形態１では、第２流路部材３２は、円筒形状を有する。
第２流路３４は、フィルタ１Ａの第２主面ＰＳ２に接続される。第２流路３４は、フィルタ１Ａの第２主面ＰＳ２と対向している。言い換えると、第２流路３４の延びる方向は、フィルタ１Ａの第２主面ＰＳ２と交差する。図６においては、第２流路３４はＺ方向に延びており、フィルタ１Ａの第２主面ＰＳ２はＸ方向及びＹ方向に延びている。実施の形態１では、第２流路３４の延びる方向は、フィルタ１Ａの第２主面ＰＳ２と直交する。
第２流路部材３２には、例えば、チューブなどの管状部材が接続される。なお、第２流路部材３２に接続される部材は、管状部材に限定されない。例えば、管状部材は、コネクタであってもよい。
第１流路部材３１と第２流路部材３２とは、フィルタ１Ａの枠部２０を挟持する。フィルタ１Ａの枠部２０は屈曲した状態で、第１流路部材３１と第２流路部材３２とに挟持される。例えば、第１流路部材３１には凸部が設けられており、第２流路部材３２には凹部が設けられている。凸部と凹部がフィルタ１Ａの枠部２０を挟んだ状態で勘合することによって、フィルタ１Ａの枠部２０が屈曲した状態で保持される。これにより、フィルタ１Ａのフィルタ部１０が第１流路３３及び第２流路３４に配置される。
図７は、フィルタデバイス２内を流れる液体の流速分布及び流線の計算結果の一例を示す図である。図８は、フィルタ１Ａを通過する液体の流速の一例を示すグラフである。図７において、第１流路部材３１には、第１チューブ４１が接続されている。第１チューブ４１の内部には、第１チューブ流路４２が形成されている。第２流路部材３２には、第２チューブ４３が接続されている。第２チューブ４３の内部には、第２チューブ流路４４が形成されている。第１流路３３、第２流路３４、第１チューブ流路４２及び第２チューブ流路４４の断面形状は、それぞれ同じである。また、第１流路３３、第２流路３４、第１チューブ流路４２及び第２チューブ流路４４の流路断面積は、それぞれ等しい。なお、図７に示す計算は、有限要素法ソフト「ＣＯＳＭＯＬ」（計測エンジニアリングシステム社製）を用いて行った。計算は、実寸法を用いた２次元モデルを作製して行った。計算条件については、液体を純水（３００Ｋにおける密度０．９９７６５×１０３［ｋｇ／ｍ３］、粘性係数８．５４０３×１０－４［Ｐａ・ｓ］）とし、流入口からの液体の流入速度は、０．０１３２６［ｍ／ｓ］、排出口における気圧は大気圧とした。
図７に示すように、フィルタデバイス２では、第１流路３３、第２流路３４、第１チューブ流路４２及び第２チューブ流路４４を流れる液体の流速は、壁面部分に比べて中央部分で大きくなっている。このため、図８に示すように、フィルタ１Ａの中央側の領域を通過する液体の流速が、フィルタ１Ａの外周側の領域を通過する液体の流速よりも大きい。即ち、フィルタ部１０の第１領域Ｒ１を通過する液体の流速が、フィルタ部１０の第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３を流れる液体の流速よりも大きい。このため、フィルタ部１０において、液体は、第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３よりも第１領域Ｒ１を流れやすくなっている。このことから、フィルタ１Ａに目詰まりが生じていないとき、濾過対象物はフィルタ部１０の第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３に比べて、第１領域Ｒ１で捕捉されやすくなる。このため、フィルタ部１０において、目詰まりは、フィルタ部１０の第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、第３領域Ｒ３の順番で生じやすい。
図９は、濾過対象物５０を捕捉したフィルタデバイス２の流速分布及び流線の計算結果の一例を示す図である。なお、図９に示す計算は、図７に示す計算に用いた有限要素法ソフト及び計算条件を用いて行った。図９においては、フィルタ１Ａの第１領域Ｒ１に濾過対象物５０が捕捉され、目詰まりが生じている。図９に示すように、第１流路３３及び第２流路３４を流れる液体の流速は、フィルタ１Ａの中央側領域に比べて外周側領域で大きくなっている。即ち、フィルタ部１０の第１領域Ｒ１で目詰まりが生じている場合、フィルタ部１０の第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３を流れる液体の流速は、第１領域Ｒ１を通過する液体の流速よりも大きくなっている。また、フィルタ部１０の第１領域Ｒ１で目詰まりが生じているときの第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３を流れる液体の流速、目詰まりが生じていないときの第１領域Ｒ１を流れる液体の流速よりも大きくなっている。このため、フィルタ部１０の第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３に局所的に圧力がかりやすくなる。
図１０は、フィルタにおいて液体から受ける応力の計算結果の一例を示す図である。図１０に示す計算に用いたフィルタは、７×７の第１貫通孔１１が周期的に設けられた計算モデルを用いた。計算モデルの外周４側面は固定端とし、保持部３０によってフィルタが固定されている状態を再現した。図１０に示す計算においては、フィルタを液体が通過するときに、フィルタにおけるミーゼス応力を算出した。なお、図１０に示す計算は、図７に示す計算に用いた有限要素法ソフト及び計算条件を用いて行った。また、フィルタの外周の境界条件を固定端にして計算した。図１０に示すように、ミーゼス応力は、フィルタの中央側領域に比べて外周側領域で大きくなっている。
図１１Ａ及び図１１Ｂは、フィルタデバイス２を用いた濾過の一例を説明するための概略図である。図１１Ａに示すように、フィルタ１Ａで目詰まりが生じていない場合、フィルタ部１０の第１領域Ｒ１を通過する液体の流速Ｖｓ１が、フィルタ部１０の第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３を流れる液体の流速Ｖｓ２よりも大きい。このため、第１領域Ｒ１にて濾過対象物５０が捕捉される。
図１１Ｂに示すように、濾過対象物５０がフィルタ部１０の第１領域Ｒ１で捕捉されてくると、第１領域Ｒ１において目詰まりが生じる。第１領域Ｒ１で目詰まりが生じると、液体はフィルタ部１０の第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３へ流れやすくなる。このとき、フィルタ部１０の第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３を流れる液体の流速Ｖｓ４は、第１領域Ｒ１を通過する液体の流速Ｖｓ３よりも大きくなる。
フィルタ１Ａでは、フィルタ部１０の第２領域Ｒ２に第１貫通孔１１よりも大きい第２貫通孔１２が設けられている。このため、第２領域Ｒ２を通過する液体は、第２貫通孔１２を通過することによって、フィルタ部１０の外周側領域にかかる圧力を低減することができる。
［効果］
実施の形態１に係るフィルタ１Ａ及びフィルタデバイス２によれば、以下の効果を奏することができる。
実施の形態１に係るフィルタ１Ａ及びフィルタデバイス２によれば、以下の効果を奏することができる。
フィルタ１Ａは、第１主面ＰＳ１と、第１主面ＰＳ１と反対側の第２主面ＰＳ２と、を有する。フィルタ１Ａは、第１主面ＰＳ１と第２主面ＰＳ２とを貫通する複数の第１貫通孔１１と、第１主面ＰＳ１と第２主面ＰＳ２とを貫通し、且つ複数の第１貫通孔１１の寸法より大きい複数の第２貫通孔１２と、が設けられたフィルタ基体部１３を備える。フィルタ基体部１３は、フィルタ１Ａの中央側に位置する第１領域Ｒ１と、第１領域Ｒ１よりもフィルタ１Ａの外周側に位置し、且つフィルタ１Ａの外周よりも中央側に位置する第２領域Ｒ２と、第２領域Ｒ２とフィルタ１Ａの外周との間に位置する第３領域Ｒ３と、を有する。複数の第２貫通孔１２は、第２領域Ｒ２に設けられている。第１主面ＰＳ１において、複数の第２貫通孔１２の開口面積Ｓａ２の占める割合は、複数の第１貫通孔１１の開口面積Ｓａ１の占める割合よりも小さい。
このような構成により、フィルタ１Ａの耐久性を向上させることができる。例えば、フィルタ１Ａで濾過対象物を含む液体を濾過する場合、液体は、フィルタ１Ａの外周側領域である第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３よりも中央側領域である第１領域Ｒ１に流れやすい。このため、第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３よりも第１領域Ｒ１で目詰まりが生じやすいくなる。第１領域Ｒ１で目詰まりが生じると、第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３においてフィルタ１Ａにかかる圧力が増大していく。フィルタ１Ａによれば、第２領域Ｒ２に設けられた複数の第２貫通孔１２によって、フィルタ１Ａにかかる圧力を低減することができる。これにより、フィルタ１Ａの第１領域Ｒ１で目詰まりが生じた場合に、第２領域Ｒ２に生じる圧力損失の増大によるフィルタ１Ａの破損を抑制することができる。
フィルタ１Ａにおいては、複数の第２貫通孔１２は、第１領域Ｒ１よりもフィルタ１Ａの外周側に位置し、且つフィルタ１Ａの外周よりも中央側に位置する第２領域Ｒ２に設けられている。このような構成により、濾過対象物の回収率の低下を抑制しつつ、フィルタ１Ａの耐久性を向上させることができる。
第１主面ＰＳ１において、複数の第２貫通孔１２の開口面積Ｓａ２の占める割合は、複数の第１貫通孔１１の開口面積Ｓａ１の占める割合の６×１０－６倍以上０．２倍以下である。このような構成により、濾過対象物の回収率の低下を抑制しつつ、フィルタ１Ａの耐久性をさらに向上させることができる。
フィルタ１Ａの第１主面ＰＳ１において、第１領域Ｒ１の占める面積の割合は、第２領域Ｒ２の占める面積の割合より大きい。第１領域Ｒ１の占める面積の割合は、第３領域Ｒ３の占める面積の割合より大きい。このような構成により、濾過対象物の回収率の低下を抑制しつつ、フィルタ１Ａの耐久性をさらに向上させることができる。
複数の第２貫通孔１２は、分散している。このような構成により、フィルタ１Ａの第２領域Ｒ２にかかる圧力を低減しやすくなり、フィルタ１Ａの耐久性をさらに向上させることができる。
複数の第２貫通孔１２は、第１領域Ｒ１を基準として対称に設けられている。このような構成により、フィルタ１Ａの耐久性をさらに向上させることができる。
フィルタ１Ａは、金属製多孔膜である。このような構成により、フィルタ１Ａの耐久性をさらに向上させることができる。
フィルタ１Ａは、フィルタ基体部１３が設けられるフィルタ部１０と、フィルタ部１０の外周に設けられる枠部２０と、を備える。このような構成により、フィルタ１Ａの耐久性をさらに向上させることができる。
フィルタデバイス２は、フィルタ１Ａと、フィルタ１Ａを保持する保持部３０と、を備える。保持部３０の内部には、複数のフィルタを配置する流路３３，３４が形成されている。このような構成により、濾過対象物の回収率の低下を抑制しつつ、フィルタデバイス２の耐久性を向上させることができる。
なお、実施の形態１では、フィルタ１Ａ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１Ａ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１Ａ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、フィルタ１Ａには４つの第２貫通孔１２が設けられる例について説明したが、これに限定されない。フィルタ１Ａには、１つ又は複数の第２貫通孔１２が設けられていればよい。
実施の形態１では、複数の第２貫通孔１２が第１領域Ｒ１を基準として対称に設けられる例について説明したが、これに限定されない。複数の第２貫通孔１２は分散して設けられていればよい。例えば、複数の第２貫通孔１２は、規則的又は不規則的に間隔を有して設けられていてもよい。
実施の形態１において、第１貫通孔１１及び第２貫通孔１２が、Ｚ方向から見て正方形の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貫通孔１１及び第２貫通孔１２は、Ｚ方向から見て、長方形、多角形、円形又は楕円形などであってもよい。
実施の形態１では、フィルタ１Ａが枠部２０を備える例について説明したが、これに限定されない。フィルタ１Ａは枠部２０を備えていなくてもよい。図１２は、本発明に係る実施の形態１の変形例のフィルタ１Ｂの概略図である。図１２に示すように、フィルタ１Ｂは、枠部２０を備えず、フィルタ部１０で形成されている。このような構成においても、濾過対象物の回収率の低下を抑制しつつ、フィルタデバイス２の耐久性を向上させることができる。
実施の形態１では、フィルタデバイス２が１つのフィルタ１Ａを備える例について説明したが、これに限定されない。フィルタデバイス２は１つ又は複数のフィルタ１Ａを備えていてもよい。
（実施の形態２）
本発明に係る実施の形態２のフィルタについて説明する。
本発明に係る実施の形態２のフィルタについて説明する。
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、フィルタ部の第２主面に設けられる支持部を備える点で、実施の形態１と異なる。
図１３は、本発明に係る実施の形態２のフィルタ１Ｃの一例の概略図である。図１３は、フィルタ１Ｃを第２主面ＰＳ２側から見た概略図を示す。図１４は、図１３のフィルタ１ＣをＢ－Ｂ線で切断した概略断面図である。図１３及び図１４に示すように、フィルタ１Ｃは、フィルタ部１０の第２主面ＰＳ２に設けられる支持部１４を備える。
支持部１４は、板状構造体である。支持部１４は、複数の第１支持部１６と、複数の第２支持部１７と、を有する。
複数の第１支持部１６は、間隔を有して第１方向Ａ１に延びる複数の板状部材である。複数の第２支持部１７は、間隔を有して第１方向Ａ１と交差する第２方向Ａ２に延び、複数の第１支持部１６と接続される複数の板状部材である。
実施の形態２では、第２方向Ａ２は第１方向Ａ１と直交する。第２主面ＰＳ２側から見て、複数の第１支持部１６はＸ方向に延び、複数の第２支持部１７はＸ方向に直交するＹ方向に延びている。
第１支持部１６及び第２支持部１７は、フィルタ部１０と同じ材料で形成されている。例えば、第１支持部１６及び第２支持部１７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１３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、第１支持部１６及び第２支持部１７は、フィルタ部１０と異なる材料で形成されていてもよい。
フィルタ１Ｃの第２主面ＰＳ２側から見て、支持部１４は、フィルタ基体部１３の一部を露出している。即ち、フィルタ１Ｃの第２主面ＰＳ２側から見て、フィルタ基体部１３において支持部１４から露出する複数の露出部１５が形成されている。具体的には、フィルタ１Ｃの第２主面ＰＳ２側から見て、複数の第１支持部１６と複数の第２支持部１７とで囲まれた複数の領域のそれぞれに、フィルタ基体部１３を露出させる露出部１５が形成されている。
フィルタ部１０の第２領域Ｒ２に形成される複数の露出部１５には、複数の第２貫通孔１２が設けられている。即ち、フィルタ部１０を第２主面ＰＳ２側から見て、第２貫通孔１２は、露出部１５が形成される領域に重なっている。
露出部１５の形状は、複数の第１支持部１６及び複数の第２支持部１７の配置に基づいて画定される。実施の形態２では、複数の第１支持部１６及び複数の第２支持部１７が互いに直交すると共に、等間隔で配置されている。このため、露出部１５の形状は、フィルタ部１０を第２主面ＰＳ２側から見て、正方形状を有している。露出部１５は、フィルタ部１０の第２主面ＰＳ２側、即ちＺ方向から見て、一辺Ｄ３の正方形の形状を有する。露出部１５の一辺Ｄ３は、第２貫通孔１２の一辺Ｄ２と等しい。
実施の形態２では、複数の露出部１５は、フィルタ部１０の第２主面ＰＳ２側から見て正方形の各辺と平行な２つの配列方向、即ち図１３中のＸ方向とＹ方向に等しい間隔で形成されている。
なお、複数の露出部１５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。
例えば、支持部１４の厚みは、１４μｍである。支持部１４の幅Ｗ１は、２０μmである。露出部１５の一辺Ｄ３は、２４０μｍである。露出部１５のピッチＰ２は２６０μｍである。
［効果］
実施の形態２に係るフィルタ１Ｃによれば、以下の効果を奏することができる。
実施の形態２に係るフィルタ１Ｃによれば、以下の効果を奏することができる。
フィルタ１Ｃは、第２主面ＰＳ２に設けられ、フィルタ基体部１３を支持する支持部１４を備える。支持部１４は、間隔を有して第１方向Ａ１に延びる複数の第１支持部１６と、間隔を有して第１方向Ａ１と交差する第２方向Ａ２に延び、複数の第１支持部１６と接続される複数の第２支持部１７と、を有する。フィルタ１Ｃの第２主面ＰＳ２側から見て、フィルタ基体部１３において支持部１４から露出する複数の露出部１５が形成されている。第２領域Ｒ２に形成される複数の露出部１５には、複数の第２貫通孔１２が設けられている。
このように、フィルタ１Ｃの第２主面ＰＳ２側にフィルタ部１０を支持する支持部１４が設けられることによって、フィルタ１Ｃの耐久性を更に向上させることができる。
また、フィルタ１Ｃの第２主面ＰＳ２側から見て、複数の第２貫通孔１２が、第２領域Ｒ２の複数の露出部１５に設けられることによって、複数の第２貫通孔１２近傍のフィルタ基体部１３を支持部１４によって支持することができる。このため、複数の第２貫通孔１２近傍のフィルタ基体部１３の耐久性をさらに向上させることができる。
第２方向Ａ２は、第１方向Ａ１と直交する。このような構成により、支持部１４の開口率を大きくすることができる。これにより、濾過対象物の回収率の低下を抑制しつつ、フィルタ１Ｃの耐久性を更に向上させることができる。
なお、実施の形態２では、露出部１５が、Ｚ方向から見て正方形の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、露出部１５は、Ｚ方向から見て、長方形、多角形、円形又は楕円形などであってもよい。
実施の形態２では、露出部１５の寸法が第２貫通孔１２の寸法と等しい例について説明したが、これに限定されない。例えば、露出部１５の寸法は、第２貫通孔１２の寸法より小さくてもよい。
（実施の形態３）
本発明に係る実施の形態３のフィルタについて説明する。
本発明に係る実施の形態３のフィルタについて説明する。
実施の形態３では、主に実施の形態２と異なる点について説明する。実施の形態３においては、実施の形態２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３では、実施の形態２と重複する記載は省略する。
実施の形態３では、支持部が補強部を備える点で、実施の形態２と異なる。
図１５は、本発明に係る実施の形態３のフィルタ１Ｄの一例の概略図である。図１６は、図１５のフィルタ１ＤをＣ－Ｃ線で切断した概略断面図である。図１５及び図１６に示すように、フィルタ１Ｄにおいて、支持部１４ａは、フィルタ部１０の第３領域Ｒ３に、補強部１８を備える。
補強部１８は、フィルタ部１０の第２主面ＰＳ２の第３領域Ｒ３に配置される。補強部１８は、複数の第１支持部１６と複数の第２支持部１７とに接続される。実施の形態３では、補強部１８は、複数の第１支持部１６と複数の第２支持部１７とが形成されている部分の周囲を囲っている。例えば、補強部１８は、円環形状を有する。
補強部１８の開口率は、支持部１４ａにおいて第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２に配置される部分の開口率より小さい。なお、開口率とは、第２主面ＰＳ２側から支持部１４ａを見て、（貫通孔が占める面積）／（貫通孔が空いていないと仮定したときの支持部１４ａの投影面積）で計算される。補強部１８の開口率は、支持部１４ａにおいて、第３領域Ｒ３に配置される部分の開口率を意味する。第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２に配置される部分の開口率とは、複数の第１支持部１６と複数の第２支持部１７とで形成される部分の開口率を意味する。
補強部１８の開口率は、３％以上５５％以下である。これに対し、複数の第１支持部１６と第２支持部１７とで形成される部分の開口率は、３％以上１５％以下である。
例えば、補強部１８は、板状部材で形成されている。補強部１８は第１支持部１６及び第２支持部１７と一体で形成されている。例えば、補強部１８の厚みは、第１支持部１６及び第２支持部１７の厚みと等しい。
［効果］
実施の形態３に係るフィルタ１Ｄによれば、以下の効果を奏することができる。
実施の形態３に係るフィルタ１Ｄによれば、以下の効果を奏することができる。
フィルタ１Ｄにおいて、支持部１４ａは、第２主面ＰＳ２の第３領域Ｒ３に、複数の第１支持部１６と複数の第２支持部１７とに接続される補強部１８を備える。補強部１８の開口率は、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２に配置される複数の第１支持部１６と複数の第２支持部１７とで形成される部分の開口率より小さい。
このような構成により、フィルタ１Ｄの耐久性を更に向上させることができる。フィルタ１Ａの外周側領域では、中央側領域に比べて応力がかかりやすい領域である。フィルタ１Ｄによれば、フィルタ１Ａの第３領域Ｒ３に配置した補強部１８によって、フィルタ１Ａの外周側領域を支持することができる。これにより、フィルタ１Ａの外周側領域におけるフィルタ部１０の破損を更に抑制することができる。
なお、実施の形態３では、補強部１８が複数の第１支持部１６と複数の第２支持部１７とが形成されている部分の周囲を囲っている例について説明したが、これに限定されない。補強部１８は、第３領域Ｒ３の少なくとも一部に設けられていればよい。例えば、補強部１８は、第３領域Ｒ３に分散して設けられてもよい。
（実施の形態４）
本発明に係る実施の形態４のフィルタデバイスについて説明する。
本発明に係る実施の形態４のフィルタデバイスについて説明する。
実施の形態４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４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４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４では、複数のフィルタを備える点で、実施の形態１と異なる。
図１７は、本発明に係る実施の形態４のフィルタデバイス２Ａの一例の概略図である。図１７に示すように、フィルタデバイス２Ａは、複数のフィルタ１Ｅ，１Ｆを備える。実施の形態４では、複数のフィルタ１Ｅ，１Ｆは、第１フィルタ１Ｅと、第２フィルタ１Ｆと、を有する。なお、第１フィルタ１Ｅ及び第２フィルタ１Ｆは、実施の形態１のフィルタ１Ａと同様の構成を有するため、詳細な説明を省略する。
第１フィルタ１Ｅと第２フィルタ１Ｆとは、間隔を有して直列に配置される。第１フィルタ１Ｅと第２フィルタ１Ｆとが直列して配置される方向（Ｚ方向）から見て、第１フィルタ１Ｅの複数の第２貫通孔１２は、第２フィルタ１Ｆの複数の第２貫通孔１２と重ならない。
例えば、フィルタデバイス２Ａを高さ方向（Ｚ方向）から見て、第１フィルタ１Ｅの複数の第２貫通孔１２のそれぞれが、第２フィルタ１Ｆの複数の第２貫通孔１２の間に位置する。例えば、Ｚ方向から見て、フィルタデバイス２Ａの中心を基準として、第１フィルタ１Ｅの複数の第２貫通孔１２を、第２フィルタ１Ｆの複数の第２貫通孔１２に対して４５°ずらしている。
フィルタデバイス２Ａは、第１フィルタ１Ｅを保持する第１保持部３０ａと、第２フィルタ１Ｆを保持する第２保持部３０ｂと、を備える。第１保持部３０ａと第２保持部３０ｂとは、着脱可能に取り付けられる。具体的には、第１保持部３０ａと第２保持部３０ｂとは、フィルタデバイス２Ａの高さ方向（Ｚ方向）に重ねて取り付けることができる。なお、第１保持部３０ａ及び第２保持部３０ｂは、着脱可能な取り付け機構を有する点を除いて、実施の形態１の保持部３０と同様の構成を有するため、詳細な説明を省略する。
例えば、第１保持部３０ａと第２保持部３０ｂとの取り付け機構としては、ねじ機構又は、凹部と凸部による勘合機構を採用することができる。
実施の形態４では、第１保持部３０ａは、第２保持部３０ｂの上に配置される。これにより、第１フィルタ１Ｅが第２フィルタ１Ｆの上流側に配置される。
［効果］
実施の形態４に係るフィルタデバイス２Ａによれば、以下の効果を奏することができる。
実施の形態４に係るフィルタデバイス２Ａによれば、以下の効果を奏することができる。
フィルタデバイス２Ａは、第１フィルタ１Ｅと、第１フィルタ１Ｅと間隔を有して直列に配置される第２フィルタ１Ｆと、を備える。第１フィルタ１Ｅと第２フィルタ１Ｆとが直列して配置される方向（Ｚ方向）から見て、第１フィルタ１Ｅの複数の第２貫通孔１２は、第２フィルタ１Ｆの複数の第２貫通孔１２と重ならない。
このような構成により、第１フィルタ１Ｅ及び第２フィルタ１Ｆで濾過を行うことができる。これにより、濾過対象物の回収率の低下を更に抑制しつつ、フィルタデバイス２Ａの耐久性を向上させることができる。
また、第１フィルタ１Ｅの複数の第２貫通孔１２と第２フィルタ１Ｆの複数の第２貫通孔１２とが重ならないことによって、第２フィルタ１Ｆによって濾過対象物を捕捉しやすくなる。これにより、濾過対象物の回収率の低下を更に抑制することができる。
なお、実施の形態４では、フィルタデバイス２Ａが２つのフィルタ１Ｅ，１Ｆを備える例について説明したが、これに限定されない。フィルタデバイス２Ａは、２つ以上のフィルタを備えていてもよい。
実施の形態４では、第１フィルタ１Ｅ及び第２フィルタ１Ｆが実施の形態１のフィルタ１Ａと同じ構成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フィルタ１Ｅ及び第２フィルタ１Ｆは、実施の形態２及び３のフィルタであってもよい。
実施の形態４では、第１フィルタ１Ｅ及び第２フィルタ１Ｆに複数の第２貫通孔１２が設けられている例について説明したが、これに限定されない。第１フィルタ１Ｅ及び第２フィルタ１Ｆには、１つ又は複数の第２貫通孔１２が設けられていればよい。
実施の形態４では、第１フィルタ１Ｅ及び第２フィルタ１Ｆにおいて、第１貫通孔１１及び／又は第２貫通孔１２は、異なっていてもよいし、同じであってもよい。
実施例１～５と比較例１～５について説明する。
＜実施例１＞
実施例１は、実施の形態２のフィルタ１Ｃを備えるフィルタデバイスを用いて濾過を行った。
実施例１は、実施の形態２のフィルタ１Ｃを備えるフィルタデバイスを用いて濾過を行った。
実施例１で用いたフィルタ１Ｃの外形は、直径６ｍｍの円形状である。フィルタ部１０の厚みＴ１は、１．０μｍである。第１貫通孔１１の一辺Ｄ１は４．５μｍ、孔ピッチＰ１は６．５μｍである。第２貫通孔１２の一辺Ｄ２は２４０μｍである。露出部１５の一辺Ｄ３は２４０μｍ、ピッチＰ２は２６０μｍである。第１支持部１６及び第２支持部１７の幅Ｗ１は２０μｍである。支持部１４の厚みは、１５μｍである。フィルタ１ＣはＮｉで構成されている。
保持部３０は、外径１４ｍｍ、厚み３ｍｍのポリアセタールで形成されている。また、保持部３０の第１流路３３及び第２流路３４の流路断面形状は、直径６ｍｍの円形である。第１流路３３の流路長は、１．５ｍｍである。第２流路３４の流路長は１．５ｍｍである。
＜比較例１＞
比較例１は、第２貫通孔を設けていないフィルタを備えるフィルタデバイスを用いて濾過を行った。
比較例１は、第２貫通孔を設けていないフィルタを備えるフィルタデバイスを用いて濾過を行った。
図１８は、比較例１のフィルタ１００Ａの概略図である。図１８に示すように、フィルタ１００Ａは、第２貫通孔が設けられていない点を除いて、実施例１のフィルタ１Ｃと同様の構成を有する。具体的には、フィルタ１００Ａは、フィルタ部１１０と、フィルタ部１１０の外周に配置される枠部１２０と、を有する。フィルタ部１１０は、複数の第１貫通孔１１１が設けられたフィルタ基体部１１３を備える。フィルタ部１１０の第２主面ＰＳ１０２側には、支持部１１４が配置されている。支持部１１４は、間隔を有して第１方向Ａ１に延びる複数の第１支持部１１６と、間隔を有して第１方向Ａ１と交差する第２方向Ａ２に延び、複数の第１支持部１１６と接続される複数の第２支持部１１７と、を有する。フィルタ１００Ａの第２主面側から見て、フィルタ基体部１１３において支持部１１４から露出する複数の露出部１１５が形成されている。
実施例１及び比較例１においては、シリンジポンプを用いて、直径約１３μｍのＨｅｒａ細胞の細胞数濃度１０４個／ｍＬのＰＢＳ溶液を流量２０ｍＬ／ｍｉｎで通液した。実施例１及び比較例１において、フィルタの第１主面で捕捉されるＨｅｒａ細胞による圧力損失の変化を投入細胞数（＝通液量×細胞数濃度）の関数として測定した。
図１９は、実施例１及び比較例１における圧力損失の測定結果の一例を示す図である。なお、圧力損失は、任意単位（ａｒｂ．ｕｎｉｔ）とした。比較例１では、投入細胞数が増加するに従って、圧力損失が増大し、投入細胞数が約２．１×１０５［個］になった時点でフィルタ１００Ａが破断した。これに対して、実施例１では、投入細胞数が増えるに従って圧力損失は増大するものの、投入細胞数が１．５×１０５［個］付近から概ね一定値（比較例１の破断圧力損失の約７０％）に漸近することがわかった。これらの結果から、実施例１では、比較例１に比べて、圧力損失の上昇がフィルタの破断圧力値以下に抑制できていることがわかる。
＜実施例２＞
実施例２は、実施例１のフィルタデバイスと同じフィルタデバイスを用いて濾過を行った。
実施例２は、実施例１のフィルタデバイスと同じフィルタデバイスを用いて濾過を行った。
＜比較例２＞
比較例２は、複数の第２貫通孔を第３領域Ｒ３に設けたフィルタを備えるフィルタデバイスを用いて濾過を行った。
比較例２は、複数の第２貫通孔を第３領域Ｒ３に設けたフィルタを備えるフィルタデバイスを用いて濾過を行った。
図２０は、比較例２のフィルタ１００Ｂの概略図である。図２０に示すように、フィルタ１００Ｂは、複数の第２貫通孔１１２が第３領域Ｒ３に設けられている点を除いて、実施例２のフィルタ１Ｃと同様の構成を有する。比較例２では、第３領域Ｒ３において、フィルタ１００Ｂの中心を基準として、４つの第２貫通孔１１２が対称に設けられている。
実施例２及び比較例２においては、実施例１及び比較例１と同様にして、フィルタの第１主面で捕捉されるＨｅｒａ細胞による圧力損失の変化を投入細胞数（＝通液量×細胞数濃度）の関数として測定した。なお、実施例２及び比較例２では、３０ｓｅｃ毎の圧力損失を測定した。
図２１は、実施例２及び比較例２における圧力損失の測定結果の一例を示す図である。なお、圧力損失は、任意単位（ａｒｂ．ｕｎｉｔ）とした。比較例２では、投入細胞数が増加するに従って、圧力損失が増大し、投入細胞数が約２．１×１０５［個］になった時点でフィルタ１００Ａが破断した。これに対して、実施例２では、投入細胞数が増えるに従って圧力損失は増大するものの、投入細胞数が１．５×１０５［個］付近から概ね一定値（比較例２の破断圧力損失の約９０％）に漸近することがわかった。これらの結果から、実施例２では、比較例２に比べて、圧力損失の上昇がフィルタの破断圧力値以下に抑制できていることがわかる。
＜実施例３＞
実施例３は、実施例１のフィルタデバイスと同じフィルタデバイスを用いて濾過を行った。
実施例３は、実施例１のフィルタデバイスと同じフィルタデバイスを用いて濾過を行った。
＜比較例３＞
比較例３は、複数の第２貫通孔を第１領域Ｒ１に設けたフィルタを備えるフィルタデバイスを用いて濾過を行った。
比較例３は、複数の第２貫通孔を第１領域Ｒ１に設けたフィルタを備えるフィルタデバイスを用いて濾過を行った。
図２２は、比較例３のフィルタ１００Ｃの概略図である。図２２に示すように、フィルタ１００Ｃは、複数の第２貫通孔１１２が第１領域Ｒ１に設けられている点を除いて、実施例２のフィルタ１Ｃと同様の構成を有する。比較例３では、第１領域Ｒ１において、フィルタ１００Ｃの中心を基準として、４つの第２貫通孔１１２が対称に設けられている。
実施例３及び比較例３においては、実施例１及び比較例１と同様にして、フィルタの第１主面で捕捉されるＨｅｒａ細胞による圧力損失の変化を投入細胞数（＝通液量×細胞数濃度）の関数として測定した。
図２３は、実施例３及び比較例３における圧力損失の測定結果の一例を示す図である。なお、圧力損失は、任意単位（ａｒｂ．ｕｎｉｔ）とした。比較例３は、実施例１と比較して圧力損失が低く、比較例１及び比較例２で破断が生じた投入細胞数約２．１×１０５［個］より増えても破断が生じないことがわかった。
実施例３及び比較例３において、投入細胞数約２．１×１０５［個］のフィルタ１Ｃ及びフィルタ１００Ｃを回収し、光学顕微鏡でフィルタ１Ｃ及びフィルタ１００Ｃ上に捕捉されたＨｅｒａ細胞を観察した。比較例３では、フィルタ１００Ｃの外周側領域ではＨｅｒａ細胞を捕捉している部分が少なかった。これに対して、実施例３では、複数の第２貫通孔１２を除いて、フィルタ１Ｃのほぼ全面が細胞を捕捉していた。
また、観察後、ＡＴＰアッセイ試薬（東洋ビーネット社製）１ｍＬとＰＢＳ１ｍＬの混合液に浸漬し、室温で遮光しつつ約１０ｍｉｎの揺動を行った。揺動後、フィルタ１Ｃ及びフィルタ１００Ｃ上に捕捉されたＨｅｒａ細胞からＡＴＰの抽出とホタル・ルシフェラーゼ発光反応を行った。反応後の溶液を観察用ウェルに移し替え、ＡＴＰアッセイ装置（中立電機社製）で発光量の計測を行った。また、濃度既知のＨｅｒａ細胞溶液を５種類用意し、細胞数と発光量に関する検量線を作成した。ＡＴＰアッセイの結果、比較例３では１．４×１０５［個］、実施例３では１．９×１０５［個］のＨｅｒａ細胞が捕捉されていることがわかった。即ち、実施例３では比較例３の約１．４倍のＨｅｒａ細胞が捕捉されていることがわかった。これらの結果から、比較例３では、細胞の回収効率が低下したため、投入細胞数を増やしても圧力損失が増加する状態に至らないことがわかった。
＜実施例４＞
実施例４は、実施例１のフィルタデバイスと同じフィルタデバイスを用いて濾過を行った。
実施例４は、実施例１のフィルタデバイスと同じフィルタデバイスを用いて濾過を行った。
＜比較例４＞
比較例４は、第１貫通孔より小さい第２貫通孔を設けたフィルタを備えるフィルタデバイスを用いて濾過を行った。
比較例４は、第１貫通孔より小さい第２貫通孔を設けたフィルタを備えるフィルタデバイスを用いて濾過を行った。
図２４は、比較例４のフィルタ部１１０において第２貫通孔１１２ａが設けられた部分の概略斜視図である。図２４に示すように、比較例４のフィルタ１００Ｄは、第１貫通孔１１１の寸法より小さい複数の第２貫通孔１１２ａが設けられている。フィルタ１００Ｄは、第２貫通孔１１２ａが第１貫通孔１１１より小さい点を除いて、実施例４と同じ構成を有する。比較例４では、実施例４の１つの第２貫通孔１２が設けられている位置に、４つの第２貫通孔１１２ａが設けられている。具体的には、比較例４では、２×２格子で４つの第２貫通孔１１２ａが設けられている。
比較例４では、第１貫通孔１１１の一辺Ｄ２０が１４μｍであり、孔ピッチＰ２０が２０μｍである。フィルタ部１１０の厚みは１．０μｍである。第２貫通孔１１２ａの一辺Ｄ３０は４．５μｍである。第２貫通孔１１２ａを画定するフィルタ基体部１１３の幅Ｗ１０は５μｍである。
比較例４では、第１貫通孔１１１は、直径約１３μｍのＨｅｒａ細胞より大きいが、第２貫通孔１１２ａはＨｅｒａ細胞より小さい。
実施例４及び比較例４においては、実施例１及び比較例１と同様にして、フィルタの第１主面で捕捉されるＨｅｒａ細胞による圧力損失の変化を投入細胞数（＝通液量×細胞数濃度）の関数として測定した。
図２５は、実施例４及び比較例４における圧力損失の測定結果の一例を示す図である。なお、圧力損失は、任意単位（ａｒｂ．ｕｎｉｔ）とした。図２５に示すように、比較例４では、通液時間にかかわらず、ほぼゼロの値を示した。実施例４及び比較例４において、細胞投入数約２．５×１０５［個］の通液後、フィルタ１Ｃ及びフィルタ１００Ｄを回収した。回収したフィルタ１Ｃ及びフィルタ１００Ｄに対して、ＡＴＰアッセイ試薬（東洋ビーネット社製）１ｍＬとＰＢＳ１ｍＬの混合液に浸漬し、室温で遮光しつつ約１０ｍｉｎの揺動を行った。揺動後、フィルタ１Ｃ及びフィルタ１００Ｄ上に捕捉されたＨｅｒａ細胞からＡＴＰの抽出とホタル・ルシフェラーゼ発光反応を行った。反応後の溶液を観察用ウェルに移し替え、ＡＴＰアッセイ装置（中立電機社製）で発光量の計測を行った。また、濃度既知のＨｅｒａ細胞溶液を５種類用意し、細胞数と発光量に関する検量線を作成した。ＡＴＰアッセイの結果、比較例４では０．９×１０４［個］、実施例４では１．９×１０５［個］のＨｅｒａ細胞が捕捉されていることがわかった。実施例４では、比較例４の約２１０倍となる大量のＨｅｒａ細胞が捕獲されていることがわかった。
＜実施例５＞
実施例５は、実施例１のフィルタデバイスと同じフィルタデバイスを用いて濾過を行った。
実施例５は、実施例１のフィルタデバイスと同じフィルタデバイスを用いて濾過を行った。
＜比較例５＞
比較例５は、第１貫通孔及び第２貫通孔の寸法が異なる点を除いて、比較例４と同様の構成を有するフィルタを備えるフィルタデバイスを用いて濾過を行った。
比較例５は、第１貫通孔及び第２貫通孔の寸法が異なる点を除いて、比較例４と同様の構成を有するフィルタを備えるフィルタデバイスを用いて濾過を行った。
比較例５は、第１貫通孔１１１は、直径約１３μｍのＨｅｒａ細胞より小さい点で、比較例４と異なる。
比較例５では、第１貫通孔１１１の一辺Ｄ２０が７μｍであり、孔ピッチＰ２０が１０μｍである。フィルタ部１１０の厚みは１．０μｍである。第２貫通孔１１２ａの一辺Ｄ３０は２．２５μｍである。第２貫通孔１１２ａを画定するフィルタ基体部１１３の幅Ｗ１０は２．５μｍである。
実施例５及び比較例５においては、実施例１及び比較例１と同様にして、フィルタの第１主面で捕捉されるＨｅｒａ細胞による圧力損失の変化を投入細胞数（＝通液量×細胞数濃度）の関数として測定した。
図２６は、実施例５及び比較例５における圧力損失の測定結果の一例を示す図である。なお、圧力損失は、任意単位（ａｒｂ．ｕｎｉｔ）とした。図２６に示すように、比較例５では、投入細胞数が増加するに従って、圧力損失が増大し、投入細胞数約２．５×１０５［個］でフィルタが破断することがわかった。これらの結果から、比較例５では、濾過対象物のサイズとフィルタの貫通孔のサイズを実施例４のように調整しないと圧力損失の上昇によるフィルタの破断を防ぐことが出来ないことがわかった。
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。
本発明のフィルタ及びフィルタデバイスは、濾過対象物を含む液体を濾過する用途に有用である。
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ フィルタ
２，２Ａ フィルタデバイス
１０ フィルタ部
１１ 第１貫通孔
１２ 第２貫通孔
１３ フィルタ基体部
１４ 支持部
１５ 露出部
１６ 第１支持部
１７ 第２支持部
１８ 補強部
２０ 枠部
３０ 保持部
３０ａ 第１保持部
３０ｂ 第２保持部
３１ 第１流路部材
３２ 第２流路部材
３３ 第１流路
３４ 第２流路
４１ 第１チューブ
４２ 第１チューブ流路
４３ 第２チューブ
４４ 第２チューブ流路
５０ 濾過対象物
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ フィルタ
１１０ フィルタ部
１１１ 第１貫通孔
１１２，１１２ａ 第２貫通孔
１１３ フィルタ基体部
１１４ 支持部
１１５ 露出部
１１６ 第１支持部
１１７ 第２支持部
１２０ 枠部
Ａ１ 第１方向
Ａ２ 第２方向
ＰＳ１，ＰＳ１０１ 第１主面
ＰＳ２，ＰＳ１０２ 第２主面
Ｒ１ 第１領域
Ｒ２ 第２領域
Ｒ３ 第３領域
Ｃ１，Ｃ２ 仮想円
２，２Ａ フィルタデバイス
１０ フィルタ部
１１ 第１貫通孔
１２ 第２貫通孔
１３ フィルタ基体部
１４ 支持部
１５ 露出部
１６ 第１支持部
１７ 第２支持部
１８ 補強部
２０ 枠部
３０ 保持部
３０ａ 第１保持部
３０ｂ 第２保持部
３１ 第１流路部材
３２ 第２流路部材
３３ 第１流路
３４ 第２流路
４１ 第１チューブ
４２ 第１チューブ流路
４３ 第２チューブ
４４ 第２チューブ流路
５０ 濾過対象物
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ フィルタ
１１０ フィルタ部
１１１ 第１貫通孔
１１２，１１２ａ 第２貫通孔
１１３ フィルタ基体部
１１４ 支持部
１１５ 露出部
１１６ 第１支持部
１１７ 第２支持部
１２０ 枠部
Ａ１ 第１方向
Ａ２ 第２方向
ＰＳ１，ＰＳ１０１ 第１主面
ＰＳ２，ＰＳ１０２ 第２主面
Ｒ１ 第１領域
Ｒ２ 第２領域
Ｒ３ 第３領域
Ｃ１，Ｃ２ 仮想円
Claims (13)
- 第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面と、を有するフィルタであって、
前記第１主面と前記第２主面とを貫通する複数の第１貫通孔と、前記第１主面と前記第２主面とを貫通し、且つ前記複数の第１貫通孔の寸法より大きい１つ又は複数の第２貫通孔と、が設けられたフィルタ基体部と、
前記第２主面に設けられ、前記フィルタ基体部を支持する支持部と、
を備え、
前記フィルタ基体部は、フィルタの中央側に位置する第１領域と、前記第１領域よりも前記フィルタの外周側に位置し、且つ前記フィルタの外周よりも中央側に位置する第２領域と、前記第２領域と前記フィルタの前記外周との間に位置する第３領域と、を有し、
前記１つ又は複数の第２貫通孔は、前記第２領域に設けられており、
前記第１主面において、前記１つ又は複数の第２貫通孔の開口面積の占める割合は、前記複数の第１貫通孔の開口面積の占める割合よりも小さく、
前記支持部は、
間隔を有して第１方向に延びる複数の第１支持部と、
間隔を有して前記第１方向と交差する第２方向に延び、前記複数の第１支持部と接続される複数の第２支持部と、
を有し、
前記フィルタの前記第２主面側から見て、前記フィルタ基体部において前記支持部から露出する複数の露出部が形成されており、
前記第２領域に形成される前記複数の露出部には、前記１つ又は複数の第２貫通孔が設けられており、
前記支持部は、前記第２主面の前記第３領域に、前記複数の第１支持部と前記複数の第２支持部とに接続される補強部を備え、
前記補強部の開口率は、前記第１領域及び前記第２領域に配置される前記複数の第１支持部と前記複数の第２支持部とで形成される部分の開口率より小さい、
フィルタ。 - 第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面と、を有するフィルタであって、
前記第１主面と前記第２主面とを貫通する複数の第１貫通孔と、前記第１主面と前記第２主面とを貫通し、且つ前記複数の第１貫通孔の寸法より大きい１つ又は複数の第２貫通孔と、が設けられたフィルタ基体部を備え、
前記フィルタ基体部は、フィルタの中央側に位置する第１領域と、前記第１領域よりも前記フィルタの外周側に位置し、且つ前記フィルタの外周よりも中央側に位置する第２領域と、前記第２領域と前記フィルタの前記外周との間に位置する第３領域と、を有し、
前記１つ又は複数の第２貫通孔は、前記第２領域に設けられており、
前記第１主面において、前記１つ又は複数の第２貫通孔の開口面積の占める割合は、前記複数の第１貫通孔の開口面積の占める割合よりも小さく、
前記第３領域の開口率は、前記第１領域及び前記第２領域のそれぞれの開口率よりも小さい、
フィルタ。 - 前記第１主面において、前記１つ又は複数の第２貫通孔の開口面積の占める割合は、前記複数の第１貫通孔の開口面積の占める割合の６×１０－６倍以上０．２倍以下である、
請求項１又は２に記載のフィルタ。 - 前記フィルタの第１主面において、
前記第１領域の占める面積の割合は、前記第２領域の占める面積の割合より大きく、
前記第１領域の占める面積の割合は、前記第３領域の占める面積の割合より大きい、
請求項１～３のいずれか一項に記載のフィルタ。 - 前記フィルタは、中心点を有する円形状を有し、
前記第１領域は、前記フィルタの前記中心点を中心とする円形状を有し、
前記第２領域は、前記フィルタの前記中心点を中心とする円環形状を有し、
前記第２領域の外径は、前記フィルタの直径の０．１１倍以上０．８４倍以下である、
請求項４に記載のフィルタ。 - 前記複数の第２貫通孔は、前記複数の第１貫通孔を挟んで位置している、
請求項１～５のいずれか一項に記載のフィルタ。 - 前記複数の第２貫通孔は、前記第１領域を基準として対称に設けられている、
請求項１～６のいずれか一項に記載のフィルタ。 - 前記第２方向は、前記第１方向と直交する、
請求項１に記載のフィルタ。 - 前記フィルタは、金属製多孔膜である、
請求項１～８のいずれか一項に記載のフィルタ。 - さらに、
前記フィルタ基体部が設けられるフィルタ部と、
前記フィルタ部の外周に設けられる枠部と、
を備える、
請求項１～９のいずれか一項に記載のフィルタ。 - １つ又は複数のフィルタと、
前記１つ又は複数のフィルタを保持する保持部と、
を備え、
前記１つ又は複数のフィルタは、
第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面と、を有するフィルタであって、
前記第１主面と前記第２主面とを貫通する複数の第１貫通孔と、前記第１主面と前記第２主面とを貫通し、且つ前記複数の第１貫通孔の寸法より大きい１つ又は複数の第２貫通孔と、が設けられたフィルタ基体部と、
前記第２主面に設けられ、前記フィルタ基体部を支持する支持部と、
を備え、
前記フィルタ基体部は、フィルタの中央側に位置する第１領域と、前記第１領域よりも前記フィルタの外周側に位置し、且つ前記フィルタの外周よりも中央側に位置する第２領域と、前記第２領域と前記フィルタの前記外周との間に位置する第３領域と、を有し、
前記１つ又は複数の第２貫通孔は、前記第２領域に設けられており、
前記第１主面において、前記１つ又は複数の第２貫通孔の開口面積の占める割合は、前記複数の第１貫通孔の開口面積の占める割合よりも小さく、
前記支持部は、
間隔を有して第１方向に延びる複数の第１支持部と、
間隔を有して前記第１方向と交差する第２方向に延び、前記複数の第１支持部と接続される複数の第２支持部と、
を有し、
前記フィルタの前記第２主面側から見て、前記フィルタ基体部において前記支持部から露出する複数の露出部が形成されており、
前記第２領域に形成される前記複数の露出部には、前記１つ又は複数の第２貫通孔が設けられており、
前記支持部は、前記第２主面の前記第３領域に、前記複数の第１支持部と前記複数の第２支持部とに接続される補強部を備え、
前記補強部の開口率は、前記第１領域及び前記第２領域に配置される前記複数の第１支持部と前記複数の第２支持部とで形成される部分の開口率より小さく、
前記保持部の内部には、前記１つ又は複数のフィルタを配置する流路が形成されている、
フィルタデバイス。 - １つ又は複数のフィルタと、
前記１つ又は複数のフィルタを保持する保持部と、
を備え、
前記１つ又は複数のフィルタは、
第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面と、を有するフィルタであって、
前記第１主面と前記第２主面とを貫通する複数の第１貫通孔と、前記第１主面と前記第２主面とを貫通し、且つ前記複数の第１貫通孔の寸法より大きい１つ又は複数の第２貫通孔と、が設けられたフィルタ基体部を備え、
前記フィルタ基体部は、フィルタの中央側に位置する第１領域と、前記第１領域よりも前記フィルタの外周側に位置し、且つ前記フィルタの外周よりも中央側に位置する第２領域と、前記第２領域と前記フィルタの前記外周との間に位置する第３領域と、を有し、
前記１つ又は複数の第２貫通孔は、前記第２領域に設けられており、
前記第１主面において、前記１つ又は複数の第２貫通孔の開口面積の占める割合は、前記複数の第１貫通孔の開口面積の占める割合よりも小さく、
前記第３領域の開口率は、前記第１領域及び前記第２領域のそれぞれの開口率よりも小さく、
前記保持部の内部には、前記１つ又は複数のフィルタを配置する流路が形成されている、
フィルタデバイス。 - 前記複数のフィルタは、
第１フィルタと、
前記第１フィルタと間隔を有して直列に配置される第２フィルタと、
を備え、
前記第１フィルタと前記第２フィルタとが直列して配置される方向から見て、前記第１フィルタの１つ又は複数の第２貫通孔は、前記第２フィルタの１つ又は複数の第２貫通孔と重ならない、
請求項１１又は１２に記載のフィルタデバイス。
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| JP2020046135 | 2020-03-17 | ||
| JP2020046135 | 2020-03-17 | ||
| PCT/JP2020/047500 WO2021186825A1 (ja) | 2020-03-17 | 2020-12-18 | フィルタ及びフィルタデバイス |
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