WO2017199993A1 - 分離デバイス - Google Patents

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WO2017199993A1
WO2017199993A1 PCT/JP2017/018486 JP2017018486W WO2017199993A1 WO 2017199993 A1 WO2017199993 A1 WO 2017199993A1 JP 2017018486 W JP2017018486 W JP 2017018486W WO 2017199993 A1 WO2017199993 A1 WO 2017199993A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hole
separation
separation layer
separation device
diameter
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/018486
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
悠司 豊田
山本　元
片山　博之
Original Assignee
日東電工株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 日東電工株式会社 filed Critical 日東電工株式会社
Publication of WO2017199993A1 publication Critical patent/WO2017199993A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/06—Flat membranes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology

Definitions

  • the present invention relates to a separation device.
  • Patent Document 1 discloses a platelet production apparatus, and a megakaryocyte is held on a holding member by a holding member in which an opening such as a hole having a diameter that allows passage of platelets is formed. It is disclosed that platelets already produced from megakaryocytes and platelets produced from megakaryocytes are separated by passing through an opening.
  • an object of the present invention is to provide a separation device that can reliably separate a holding object and a separation object with excellent separation efficiency.
  • the present invention has a first surface and a second surface facing the first surface, and a structure including a through-hole penetrating between the first surface and the second surface;
  • a separation device comprising a third surface and a porous separation layer having a fourth surface facing the third surface,
  • the structure and the separation layer are laminated so that the second surface side of the structure and the third surface side of the separation layer face each other.
  • the hole diameter of the micropore in the said 3rd surface of the said separation layer is related with the separation device smaller than the hole diameter of the said through-hole in the said 2nd surface of the said structure.
  • the entire separation layer may be porous.
  • the plurality of micro holes in the third surface of the separation layer may be connected to the through hole in the second surface of the structure.
  • the structure and the separation layer may be directly laminated.
  • At least one of the structure and the separation layer may be formed of a polymer material.
  • the separation layer may include a plurality of micropores penetrating between the third surface and the fourth surface.
  • the diameter of the through hole on the first surface side may be larger than the diameter of the through hole on the second surface side.
  • the diameter of the through hole on the first surface side may be smaller than the diameter of the through hole on the second surface side.
  • a separation device is a separation device that separates a holding object and a separation object, and the micropores do not pass the holding object and the separation object passes. It may have a possible pore size.
  • the holding object may be held by the through hole.
  • a separation device capable of reliably separating a holding object and a separation object with excellent separation efficiency is provided.
  • FIG. 1 (a) to 1 (c) are schematic cross-sectional views showing several embodiments of the separation device of the present invention.
  • FIG. 2 shows the amount of particles remaining after dripping and washing (unit: mg) when the aqueous dispersion containing polystyrene particles 1 was dripped and washed using the separation devices (filters) of each Example and Comparative Example. It is a graph showing the ratio (weight%) with respect to the particle amount (5 mg) before a process.
  • FIG. 3 shows the amount of particles remaining after dripping and washing (unit: mg) when the aqueous dispersion containing polystyrene particles 2 was dripped and washed using the separation devices (filters) of each Example and Comparative Example.
  • FIG. 4 shows the amount of particles remaining after dropping and washing (unit: mg) when the aqueous dispersion containing polystyrene particles 3 was dropped and washed using the separation devices (filters) of each Example and Comparative Example. It is a graph showing the ratio (weight%) with respect to the particle amount (5 mg) before a process.
  • the retention target is not particularly limited, but a cell is exemplified, and the separation target is not particularly limited, but from a cell differentiated from a cell as a retention target or a cell as a retention target. Examples include metabolized metabolites and the like.
  • the separation device of the present embodiment from a culture solution containing megakaryocytes and platelets already produced from megakaryocytes, produced from platelets and megakaryocytes already produced from megakaryocytes Use as a separation device for regenerative medicine, such as separating platelets to be used.
  • the separation device 1 of the embodiment shown in FIGS. 1A to 1C has a first surface 101 and a second surface 102 facing the first surface 101, and the first surface 101 and the second surface And a porous separation layer 21 having a structure 11 having a through-hole 111 penetrating between them and a third surface 203 and a fourth surface 204 facing the third surface 203.
  • the structure 11 and the separation layer 21 are laminated so that the second surface 102 side of the structure 11 and the third surface 203 side of the separation layer 21 face each other.
  • the hole diameter of the minute hole 211 on the third surface 203 of the separation layer 21 is smaller than the hole diameter of the through hole 111 on the second surface 102 of the structure 11.
  • the separation device 1 of the present embodiment reduces the pressure on the fourth surface 204 side than the first surface 101 side, so that the holding object and the holding object are mixed and / or separated from the holding object.
  • the object to be held is mixed with the object to be held while being held by the through hole 111 without passing through the micro holes 211 and / or
  • the separation object separated from the holding object is used so as to be separated by passing through the micro holes 211.
  • the medium is appropriately selected according to the type and properties of the holding object and the separation object, but is typically liquid or gas. For example, when separating platelets already produced from megakaryocytes and platelets produced from megakaryocytes from a culture solution containing megakaryocytes and platelets already produced from megakaryocytes, the culture solution is the medium.
  • the structure 11 has a first surface 101 and a second surface 102 that faces the first surface 101, and penetrates between the first surface 101 and the second surface 102.
  • a through-hole 111 is provided.
  • the through hole 111 of the structure 11 plays a role of holding the object to be held in the vicinity of the minute hole 211 of the separation layer 21.
  • the structure 11 preferably has a plurality of through holes 111.
  • the cross-sectional shape of the through-hole 111 in the thickness direction of the structure 11 is a through-hole penetrating between the first surface 101 and the second surface 102 of the structure 11.
  • a shape hereinafter referred to as a straight hole
  • the diameter of the through hole 111 is the same from the first surface 101 side to the second surface 102 side.
  • a shape in which the hole diameter of the through hole 111 decreases from the first surface 101 side to the second surface 102 side (hereinafter also referred to as a taper shape).
  • part of the cross-sectional shape includes a reverse taper shape, such as a combination of a straight shape and a taper shape. It may have a shape such as a partially reverse tapered shape.
  • the cross-sectional shape of the through-hole 111 of the structure 11 is that the object to be held that has once entered the through-hole 111 is easily held in the through-hole 111.
  • a shape in which the hole diameter of the through hole 111 in the first surface 101 is smaller than the hole diameter of the through hole 111 in the second surface 102 is preferable, such as a tapered shape or a partially reverse tapered shape.
  • the hole diameter of the through hole 111 on the first surface is larger than the hole diameter of the through hole 111 on the second surface 102 such as a tapered shape or a partially tapered shape. Shape is also preferred.
  • the hole diameter of the through hole 111 is not particularly limited as long as it is a hole diameter capable of holding the holding object in the through hole 111, and is appropriately determined in consideration of the shape of the through hole 111, the size of the holding object, and the like. Just choose.
  • the hole diameter of the through-hole 111 is, for example, FIG. ) Is preferably 20 to 500 ⁇ m, more preferably 50 to 200 ⁇ m. In the case of the tapered shape shown in FIG.
  • the hole diameter of the through hole 111 on the first surface 101 side is preferably 50 to 1000 ⁇ m, and more preferably 100 to 500 ⁇ m.
  • the diameter of the through hole 111 on the second surface 102 side is preferably 10 to 500 ⁇ m, more preferably 20 to 250 ⁇ m.
  • the hole diameter of the through hole 111 on the first surface 101 side is preferably 20 to 1000 ⁇ m, and more preferably 50 to 500 ⁇ m.
  • the hole diameter of the through hole 111 on the second surface 102 side is preferably 50 to 5000 ⁇ m, and more preferably 100 to 1000 ⁇ m.
  • the hole diameter of the through-hole 111 can be measured with SEM, an optical microscope, etc.
  • planar shape of the through hole 111 on the first surface 101 side and the second surface 102 side is not particularly limited, and various shapes such as an ellipse, a triangle, a polygon such as a quadrangle, and the like can be used. Possible. Note that the planar shapes of the plurality of through holes 111 may be the same or different. Moreover, the planar shape of the first surface 101 side and the second surface 102 side of a certain through-hole 111 may be the same or different. In addition, when the planar shape of the through hole 111 is a shape other than a circle, the hole area is obtained, and the hole diameter (equivalent circle diameter) in a circle having the same hole area is regarded as the hole diameter of the through hole 111. To do.
  • the “tapered shape” in the present specification is not limited to the case where the planar shape of the through hole 111 is circular, and the thickness direction of the structure 11 even when the planar shape of the through hole 111 is other than circular. In this cross section, any shape in which the hole diameter decreases from the first surface 101 side to the second surface 102 side is included in this.
  • the “reverse taper shape” is also interpreted in the same manner.
  • the hole density on the surface (the first surface 101 and the second surface 102) of the structure 11 is not particularly limited, but the hole density of the through holes 111 in the structure 11 is not limited. If it is 100 pieces / cm 2 or more, separation efficiency is improved by parallel processing, which is preferable. More preferably, it is 1000 pieces / cm ⁇ 2 > or more, More preferably, it is 10,000 pieces / cm ⁇ 2 > or more. On the other hand, it is preferable that the pore density is 100000 pieces / cm 2 or less because the porosity is not excessively increased and a decrease in strength can be prevented. More preferably, it is 50000 piece / cm ⁇ 2 > or less, More preferably, it is 10,000 piece / cm ⁇ 2 > or less.
  • the thickness of the structure 11 is not particularly limited as long as the object to be held is held in the through-hole 111, and may be appropriately selected in consideration of the size of the object to be held.
  • the thickness is preferably 10 to 1000 ⁇ m, more preferably 50 to 300 ⁇ m.
  • an organic material such as a polymer material or an inorganic material such as silicon or metal can be used.
  • non-reactive polymer materials and biocompatible metal materials are used because they do not exhibit cytotoxicity. Etc. are preferred.
  • the second surface 102 side of the structure 11 is laminated so that the third surface 203 side of the porous separation layer 21 having a plurality of micropores 211 faces each other.
  • the hole diameter of the micro hole 211 in the third surface 203 of the separation layer 21 is smaller than the hole diameter of the through hole 111 in the second surface 102 of the structure 11.
  • the object to be held is held in the vicinity of the minute hole 211 of the separation layer 21 by the through hole 111 of the structure 11 without passing through the minute hole 211 of the separation layer 21.
  • the separation object mixed with and / or separated from the retention object passes through the micro holes 211 from the third surface 203 side of the separation layer 21 to the fourth surface 204 side of the separation layer 21. Separated.
  • the through hole 111 of the structure 11 is surely provided in the vicinity of the micro hole 211 of the separation layer 21 without passing the object to be held through the micro hole 211 of the separation layer 21.
  • the separation target mixed with the separation target and / or separated from the retention target can be efficiently separated through the micro holes 211 of the separation layer 21. Therefore, for example, when separating a cell as a retention target from a separation target such as a cell differentiated from a cell as a retention target or a metabolite metabolized from a cell as a retention target, it is excellent. Separation can be reliably performed with separation efficiency. Further, since the structure 11 and the separation layer 21 have a laminated structure, the separation device can be used even when many through holes 111 are provided in the structure 11 in order to efficiently hold the object to be held. The necessary strength can be secured.
  • the hole diameter of the minute hole 211 of the separation layer 21 is not particularly limited as long as it is smaller than the hole diameter of the through hole 111 in the second surface 102 of the structure 11, and the size of the holding object, the size of the separation object, and the like. It may be selected as appropriate in consideration, but in order to perform reliable separation, it is preferable that the hole diameter is such that the object to be held is not allowed to pass through and the object to be separated can pass. According to this viewpoint, it is preferable that the hole diameter of the micropore is smaller than the size of the holding object and larger than the size of the separation object.
  • the size of the megakaryocytes that are the retention target is usually about 20 to 150 ⁇ m, and the size of the platelets that are the separation target is about 2 to 5 ⁇ m.
  • the pore diameter is preferably 2 to 15 ⁇ m, more preferably 3 to 6 ⁇ m.
  • the hole diameter of a micropore can be measured with SEM, an optical microscope, etc.
  • micro holes 211 in the third surface 203 of the separation layer 21 may be connected to one through hole 111 in the second surface 102 of the structure 11, but the separation efficiency is further improved.
  • a plurality of micro holes 211 in the third surface 203 of the separation layer 21 are connected to one through hole 111 in the second surface 102 of the structure 11.
  • the separation device 1 having such a configuration even if a part of the plurality of micro holes 211 connected to the through hole 111 is clogged, the micro hole that is not clogged is formed. This is also preferable because the separation function can be ensured by 211.
  • the number of micropores 211 to be formed is preferably as many as possible, but is not particularly limited, and is, for example, 2 to 1 million, and preferably 3 to 1 million.
  • the average pore diameter of the plurality of micropores 211 may be appropriately selected in consideration of the size of the object to be held, the size of the object to be separated, and the like.
  • the average pore diameter is 2 to 15 ⁇ m.
  • the thickness is preferably 0.1 to 2.0 ⁇ m, more preferably 0.2 to 1.0 ⁇ m.
  • the cross-sectional shape of the micropores 211 in the porous separation layer 21 in the thickness direction of the separation layer 21 allows the separation target to pass from the third surface 203 side to the fourth surface 204 side.
  • the shape is not particularly limited, but may be a plurality of micro holes penetrating the separation layer 21, for example, a straight hole shape as shown in FIGS. 1 (a) to 1 (c). It may have a shape, or a shape such as a partially tapered shape or a partially inverted tapered shape. Or the random hole which a nonwoven fabric, Nitto Denko Co., Ltd. TEMISH (trademark), etc. have may be sufficient.
  • the cross-sectional shape and hole diameter of the plurality of micro holes 211 may be the same or different.
  • the shape of the micropore 211 in the separation layer 21 is a cross-section in the thickness direction of the separation layer 21.
  • the hole diameter of the minute hole 211 decreases from the third surface 203 side to the fourth surface 204 side (taper shape).
  • the pore diameter of the micropores 211 on the third surface 203 side is preferably 10 ⁇ m or more, more preferably 20 ⁇ m or more, and the micropores on the fourth surface 204 side.
  • the hole diameter of the hole 211 is preferably 10 ⁇ m or less, and more preferably 5 ⁇ m or less.
  • Pore density in the surface of the porous separation layer 21 having a plurality of micropores 211 is not particularly limited, 10 4 pore density of micropores 211 in the separation layer 21 is / Cm 2 or more is preferable because separation efficiency is improved by parallel processing. More preferably, it is 10 5 pieces / cm 2 or more, and further preferably 10 6 pieces / cm 2 or more. On the other hand, it is preferable that the pore density is 10 8 pieces / cm 2 or less because the porosity is not excessively increased and strength reduction can be prevented. More preferably, it is 10 7 pieces / cm 2 or less, and still more preferably 10 6 pieces / cm 2 .
  • the thickness of the separation layer 21 is not particularly limited, and may be appropriately selected in consideration of the size of the separation object.
  • the thickness is preferably 5 to 100 ⁇ m and more preferably 10 to 50 ⁇ m from the viewpoint of prevention of clogging and sheet strength.
  • an organic material such as a polymer material or an inorganic material such as silicon or metal can be used.
  • a nonwoven material and porous materials such as Nitto Denko Corporation TEMISH (trademark).
  • non-reactive polymer materials and biocompatible metal materials are used because they do not exhibit cytotoxicity. Etc. are preferred.
  • the structure 11 and the separation layer 21 may be directly laminated, or may be indirectly laminated using an adhesive or the like. Note that the state in which the structure 11 and the separation layer 21 are directly stacked means that no other layer is interposed between the structure 11 and the separation layer 21, and the second surface 102 of the structure 11 and the separation layer 21 are not present. This shows that the third surface 203 is in direct contact.
  • At least one of the structure 11 and the separation layer 21 is preferably formed of a flexible material such as a polymer material. If at least one of the structure 11 and the separation layer 21 is formed of a flexible material such as a polymer material, the adsorbing effect using the suction force from the micropores 211 can be used without using an adhesive or the like.
  • the structure 11 and the separation layer 21 can be directly adhered with high adhesion.
  • a gel material such as silicone resin or gelatin is particularly preferable because it has excellent wettability and can further enhance the adsorption effect.
  • the micro holes 211 in the separation layer 21 are formed at positions where the micro holes 211 in the third surface 203 of the separation layer 21 are connected to at least the through holes 111 in the second surface 102 of the structure 11.
  • the micropores 211 are preferably formed on the entire surface of the separation layer 21. That is, the entire separation layer 21 is preferably porous.
  • the separation device 1 having such a configuration even when a deviation occurs between the structure 11 and the separation layer 21 during use, the state in which the micro holes 211 are connected to each through-hole 111 is obtained. Since it can ensure, the separation function of the separation device 1 can be continuously secured. Such a configuration is particularly useful when the structure 11 and the separation layer 21 are directly laminated. Further, the separation layer 21 which is entirely porous is advantageous in terms of productivity.
  • both the structure 11 and the separation layer 21 are formed of a polymer material.
  • the separation device 1 of the present embodiment only needs to include at least the structure 11 and the separation layer 21, but may further include other layers such as a surface coating agent layer according to desired characteristics. Good. Further, the separation device 1 of the present embodiment may include a plurality of at least one of the structure 11 and the separation layer 21.
  • the manufacturing process of the structure 11 which comprises the separation device 1 of this invention is demonstrated.
  • a polymer material for example, known molding methods such as compression molding, injection molding, and hot roll transfer can be appropriately applied.
  • a semi-cured polymer material is molded by pressure using a mold corresponding to the shape of the through-hole of the target structure, and heated to allow the curing to proceed completely.
  • the structure 11 having the through hole 111 having a shape can also be manufactured by laser drilling to a polymeric material.
  • molding method and manufacturing method can be applied suitably.
  • a well-known manufacturing method is suitably applied as a manufacturing method of a porous material according to the kind of material which comprises the separation layer 21, and the hole diameter of the micropore 211. it can.
  • a resin film having a plurality of through-holes described in JP-A-2015-164728 is produced. A method or the like can be appropriately employed.
  • TEMISH registered trademark
  • the separation device 1 of this embodiment can be manufactured by laminating the structure 11 and the separation layer 21 thus obtained directly or indirectly via an adhesive or the like.
  • Comparative Example 1 Filter paper for Kiriyama funnel with a reserved particle diameter of 4 ⁇ m No. 5A (manufactured by Kiriyama Seisakusho Co., Ltd.) was used as the separation device (filter) of Comparative Example 1.
  • Comparative Example 2 A separation layer A (Osydisk manufactured by Oxyphen) having a thickness of 3.0 ⁇ m formed with a pore having a diameter of 3.0 ⁇ m formed on a non-porous base sheet made of PET by ion beam irradiation and etching was separated into a separation layer. Only as a separation device (filter) of Comparative Example 2.
  • a microphotograph of one surface of the separation membrane A was taken, and the number of holes per fixed area was counted to measure the micropore density of the separation membrane A at 10 locations.
  • the density of the through holes was 3.0 ⁇ 10 3 to It was 5.0 ⁇ 10 3 pieces / mm 2 .
  • Example 1 The separation membrane A used in Comparative Example 2 was used as the separation layer 21.
  • a taper-shaped through-hole sheet B having a 25 mm square and a thickness of 400 ⁇ m was produced by heat press molding using a semi-cured silicone resin sheet as the structure 11 and a mold having a plurality of convex shapes.
  • the semi-cured silicone resin sheet was prepared by mixing 99.0 wt% of methylated silicone (manufactured by Nitto Denko, KL-100) with 1.0 wt% of dimethylsilylated silica (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., AEROSIL R976S). It was obtained by coating to a thickness of 300 ⁇ m using a coating apparatus (PI-1210, manufactured by Tester Sangyo) and heating at 130 ° C. for 10 minutes with a dryer.
  • a coating apparatus PI-1210, manufactured by Tester Sangyo
  • the tapered through-hole sheet B is installed so that the surface side of the through-hole having a 250 ⁇ m square is laminated on the separation membrane A, and a laminated body is produced.
  • about 200,000 fine holes of the separation membrane A are connected to one 250 ⁇ m square through hole of the tapered through hole sheet B.
  • Example 2 As shown in FIG. 1C, a laminated body was produced in the same manner as in Example 1 except that the tapered through-hole sheet B was placed so that the surface side with the through-hole of 500 ⁇ m square was laminated on the separation membrane A. This was used as the separation device (filter) of Example 2. Here, about 750,000 micropores of the separation membrane A are connected to one 500 ⁇ m square through hole of the tapered through hole sheet B.
  • Example 3 As a separation membrane A, a separation device was produced by performing the same operation as in Example 1 except that a separation membrane having a diameter of through-holes of 1.0 ⁇ m was used.
  • Example 4 As a separation membrane A, a separation device was manufactured by performing the same operation as in Example 1 except that a separation membrane having a diameter of through-holes of 0.5 ⁇ m was used.
  • Test 1 Polystyrene particles 1 having an average particle size of 2.0 ⁇ m (CV value 5%, 2.5 wt%) (Polybeads manufactured by Polysciences), polystyrene having an average particle size of 6.0 ⁇ m (CV value 10%, 2.5 wt%) Particles 2 (manufactured by Polysciences, polybead), and polystyrene particles 3 in which polystyrene particles 1 and polystyrene particles 2 are mixed at a weight ratio of 1: 1, each diluted 10 times with ion-exchanged water, are used. The particle passage ability and retention ability of the filter were evaluated.
  • Each filter is set on a Kiriyama funnel, and 2 ml of polystyrene particle aqueous dispersion (0.25 wt%, particle amount 5 mg) is dropped while sucking from below, and particles remaining on and in the filter due to weight increase after dropping. The particle passing ability was confirmed by measuring the amount.
  • the filters of Examples 1 and 2 were set on the Kiriyama funnel so that the tapered through-hole sheet B was on the upper side and the separation membrane A was on the lower side (Kiriyama funnel side).
  • each filter carrying the remaining particles was set on a Kiriyama funnel, washed with 100 ml of ion-exchanged water while being sucked from below, and the particle retention ability was measured from the change in weight after washing.
  • Tables 1 and 2 show the results of evaluating the particle passage ability and retention ability for each of the polystyrene particles 1 to 3 for the filters of Examples and Comparative Examples in terms of the amount of remaining particles (unit: mg). These are the results of evaluating these by the ratio (% by weight) to the amount of particles (5 mg) before treatment.
  • Table 2 are summarized in the graphs of FIGS. In Tables 1 and 2 and FIGS. 2 to 4, the column “2 ⁇ m” is the evaluation result when polystyrene particles 1 are used, and the column “6 ⁇ m” is the evaluation result when polystyrene particles 2 are used. The column of “2 + 6 ⁇ m” is an evaluation result when polystyrene particles 3 are used.
  • the separation devices (filters) of Example 1 and Example 2 having both the separation membrane A and the tapered through-hole sheet B are based on the separation membrane A having micropores.
  • the tapered through-hole sheet B having a high separation performance and having a through-hole laminated on the upper part of the separation membrane A can keep many particles after washing.
  • Each filter is set on a Kiriyama funnel, and 2 ml of polystyrene particle aqueous dispersion (0.25 wt%, particle amount 5 mg) is dropped while sucking from below, and particles remaining on and in the filter due to weight increase after dropping. The particle passing ability was confirmed by measuring the amount.
  • the filters of Examples 3 and 4 were set on the Kiriyama funnel so that the tapered through-hole sheet B was on the upper side and the separation membrane A was on the lower side (Kiriyama funnel side). The results are shown in Table 3. As shown in Table 3, the separation devices (filters) of Example 3 and Example 4 having both the separation membrane A and the tapered through-hole sheet B have high separation performance due to the separation membrane A having micropores. all right.

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Abstract

本発明は、第一面と、前記第一面に対向する第二面とを有し、前記第一面と前記第二面との間を貫通する貫通孔を備える構造体と、第三面と、前記第三面に対向する第四面とを有する、多孔質の分離層と、を備える分離デバイスであって、前記構造体と前記分離層は、前記構造体の前記第二面側と前記分離層の前記第三面側とが向かい合うように積層されており、前記分離層の前記第三面における微小孔の孔径は、前記構造体の前記第二面における前記貫通孔の孔径よりも小さい分離デバイスに関する。当該分離デバイスによれば、保持対象物と分離対象物とを優れた分離効率で確実に分離できる。

Description

分離デバイス
　本発明は、分離デバイスに関する。
　近年、ｉＰＳ細胞（induced Pluripotent Stem cell）から誘導された巨核球から血小板を産生させる場合において、血小板の産生後に血小板を産生せずに残留した有核細胞である巨核球と、血小板とを分離するために、多孔質材料が使用されている。
　たとえば、特許文献１には、血小板産生装置が開示されており、血小板の通過できる大きさの直径を有する孔などの開口部が形成された保持部材により、巨核球を保持部材に保持させつつ、巨核球から既に産生された血小板や巨核球から産生される血小板を開口部から通過させて分離することが開示されている。
日本国特開２０１５－１８１４０５号公報
　ところで、このような血小板産生装置においては、分離効率の観点から、血小板を産生する巨核球を保持部材の開口部近傍に保持することが重要である。しかしながら、特許文献１に記載のような血小板産生装置では、保持部材の開口部近傍は平面部からなっているため、圧力変動等により、巨核球の乖離や移動が容易に発生してしまい、血小板の分離効率が十分とはいえなかった。また、このような課題は、血小板産生装置に限らず、保持対象物としての細胞と、保持対象物としての細胞から分化した細胞や保持対象物としての細胞から代謝された代謝物等の分離対象物を分離する場合に共通する課題である。
　また、特許文献１に記載のような保持部材では、吸引力に起因する保持部材の変形や、開口部を形成する際の加工誤差によって、保持対象物が開口部を通過するリスクや分離対象物が詰まってしまうという課題があった。
　そこで、本発明は、保持対象物と分離対象物とを優れた分離効率で確実に分離できる分離デバイスを提供することを一つの課題とする。
　本発明者は、前記課題を鑑みて鋭意研究を行った結果、下記構成を有する分離デバイスにより前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
　すなわち、本発明は、第一面と、前記第一面に対向する第二面とを有し、前記第一面と前記第二面との間を貫通する貫通孔を備える構造体と、
　第三面と、前記第三面に対向する第四面とを有する、多孔質の分離層と、を備える分離デバイスであって、
　前記構造体と前記分離層は、前記構造体の前記第二面側と前記分離層の前記第三面側とが向かい合うように積層されており、
　前記分離層の前記第三面における微小孔の孔径は、前記構造体の前記第二面における前記貫通孔の孔径よりも小さい分離デバイスに関する。
　本発明の一実施形態の分離デバイスにおいては、前記分離層の全体が多孔質であってもよい。
　本発明の一実施形態の分離デバイスにおいては、前記構造体の前記第二面における前記貫通孔に対して、前記分離層の前記第三面における複数の前記微小孔が接続されていてもよい。
　本発明の一実施形態の分離デバイスにおいては、前記構造体と前記分離層が直接的に積層されていてもよい。
　本発明の一実施形態の分離デバイスにおいては、前記構造体と前記分離層の少なくとも一方が高分子材料で形成されていてもよい。
　本発明の一実施形態の分離デバイスにおいて、前記分離層は、前記第三面と前記第四面との間を貫通する複数の微小孔を備えていてもよい。
　また、本発明の一実施形態の分離デバイスにおいて、前記第一面側の前記貫通孔の孔径は、前記第二面側の前記貫通孔の孔径よりも大きくてもよい。
　本発明の一実施形態の分離デバイスにおいて、前記第一面側の前記貫通孔の孔径は、前記第二面側の前記貫通孔の孔径よりも小さくてもよい。
　本発明の一実施形態の分離デバイスは、保持対象物と分離対象物とを分離する分離デバイスであって、前記微小孔は、前記保持対象物を通過させず、かつ、前記分離対象物が通過可能な孔径を有していてもよい。
　本発明の一実施形態の分離デバイスにおいては、前記保持対象物が前記貫通孔により保持されてもよい。
　本発明によれば、保持対象物と分離対象物とを優れた分離効率で確実に分離できる分離デバイスが提供される。
図１（ａ）～（ｃ）は、本発明の分離デバイスの幾つかの実施形態を示す概要断面図である。 図２は、各実施例及び比較例の分離デバイス（フィルター）を用いて、ポリスチレン粒子１を含む水分散液を滴下及び洗浄した場合の、滴下後及び洗浄後に残存した粒子の量（単位：ｍｇ）の処理前の粒子量（５ｍｇ）に対する割合（重量％）を表すグラフである。 図３は、各実施例及び比較例の分離デバイス（フィルター）を用いて、ポリスチレン粒子２を含む水分散液を滴下及び洗浄した場合の、滴下後及び洗浄後に残存した粒子の量（単位：ｍｇ）の処理前の粒子量（５ｍｇ）に対する割合（重量％）を表すグラフである。 図４は、各実施例及び比較例の分離デバイス（フィルター）を用いて、ポリスチレン粒子３を含む水分散液を滴下及び洗浄した場合の、滴下後及び洗浄後に残存した粒子の量（単位：ｍｇ）の処理前の粒子量（５ｍｇ）に対する割合（重量％）を表すグラフである。
　以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しつつ、詳細に説明する。なお、以下においては、保持対象物と、保持対象物と混在し及び／又は保持対象物から分離された分離対象物と、を分離する分離デバイスを中心に説明する。ここで、保持対象物としては、特には限定されないが、細胞が例示され、分離対象物としても、特には限定されないが、保持対象物としての細胞から分化した細胞や保持対象物としての細胞から代謝された代謝物等が例示される。また、本実施形態の分離デバイスのより具体的な用途の一例としては、巨核球と、巨核球から既に産生された血小板を含む培養液から、巨核球から既に産生された血小板と巨核球から産生される血小板を分離すること等の、再生医療向け分離デバイスとしての用途が挙げられる。
　図１（ａ）～（ｃ）に、本発明の分離デバイスの幾つかの実施形態の概要断面図を示す。図１（ａ）～（ｃ）に示される実施形態の分離デバイス１は、第一面１０１と、第一面１０１に対向する第二面１０２とを有し、第一面１０１と第二面１０２との間を貫通する貫通孔１１１を備える構造体１１と、第三面２０３と、第三面２０３に対向する第四面２０４とを有する、多孔質の分離層２１と、を備える。ここで、構造体１１と分離層２１は、構造体１１の第二面１０２側と分離層２１の第三面２０３側とが向かい合うように積層されている。また、分離層２１の第三面２０３における微小孔２１１の孔径は、構造体１１の第二面１０２における貫通孔１１１の孔径よりも小さい。
　本実施形態の分離デバイス１は、例えば、第一面１０１側よりも第四面２０４側の圧力を低くすることで、保持対象物と、保持対象物と混在し及び／又は保持対象物から分離された分離対象物とを含む媒体を第四面２０４側から吸引することにより、保持対象物は微小孔２１１を通過せずに貫通孔１１１により保持させつつ、保持対象物と混合され及び／又は保持対象物から分離された分離対象物を、微小孔２１１を通過させて分離するようにして用いられる。なお、媒体は、保持対象物と分離対象物の種類や性状等に応じて適宜選択されるが、典型的には液体又は気体である。たとえば、巨核球と、巨核球から既に産生された血小板を含む培養液から、巨核球から既に産生された血小板と巨核球から産生される血小板を分離する場合には、培養液が媒体である。
　本実施形態の分離デバイス１において、構造体１１は、第一面１０１と、第一面１０１に対向する第二面１０２とを有し、第一面１０１と第二面１０２との間を貫通する貫通孔１１１を備えるものである。ここで、構造体１１の貫通孔１１１は、保持対象物を、分離層２１の微小孔２１１の近傍に保持する役割を担う。なお、分離効率の観点からは、構造体１１は複数の貫通孔１１１を有していることが好ましい。
　貫通孔１１１の、構造体１１の厚み方向の断面形状（以下、単に断面形状ともいう）は、構造体１１の第一面１０１と第二面１０２との間を貫通する貫通孔であれば、特に限定されない。例えば、図１（ａ）に示されるように、構造体１１の厚み方向の断面において、第一面１０１側から第二面１０２側にかけて貫通孔１１１の孔径が同じである形状（以下、直孔形状ともいう）であってもよい。また、図１（ｂ）に示されるように、構造体１１の厚み方向の断面において、第一面１０１側から第二面１０２側にかけて貫通孔１１１の孔径が減少する形状（以下、テーパー形状ともいう）であってもよく、あるいは、図１（ｃ）に示されるように、構造体１１の厚み方向の断面において、第一面１０１側から第二面１０２側にかけて貫通孔１１１の孔径が増加する形状（以下、逆テーパー形状ともいう）であってもよい。さらには、直行形状とテーパー形状の組み合わせ等、断面形状の一部にテーパー形状が含まれる一部テーパー形状や、直行形状と逆テーパー形状の組み合わせ等、断面形状の一部に逆テーパー形状が含まれる一部逆テーパー形状などの形状を有していてもよい。なお、構造体１１が貫通孔１１１を複数有する場合、複数の貫通孔１１１の断面形状や孔径は、それぞれ同じあってもよく、あるいは異なっていてもよい。
　ここで、分離効率を向上させる観点からは、構造体１１の貫通孔１１１の断面形状としては、貫通孔１１１内に一旦侵入した保持対象物を当該貫通孔１１１内に保持しやすいことから、逆テーパー形状や一部逆テーパー形状等、第一面１０１における貫通孔１１１の孔径が、第二面１０２における貫通孔１１１の孔径よりも小さい形状が好ましい。
　また、貫通孔１１１よりも大きな保持対象物を用いる場合には、テーパー形状や一部テーパー形状等、第一面における貫通孔１１１の孔径が、第二面１０２における貫通孔１１１の孔径よりも大きい形状も好ましい。
　貫通孔１１１の孔径は、保持対象物を貫通孔１１１に保持可能な孔径であれば、特に限定されるものではなく、貫通孔１１１の形状や、保持対象物のサイズ等を考慮して、適宜選択すればよい。
　ここで、たとえば、巨核球と血小板とを分離する場合、保持対象物である巨核球のサイズは通常２０～１５０μｍ程度であることを考慮すると、貫通孔１１１の孔径は、例えば、図１（ａ）に示される直孔形状の場合には、２０～５００μｍであることが好ましく、５０～２００μｍであることが好ましい。
　また、図１（ｂ）に示されるテーパー形状の場合、第一面１０１側における貫通孔１１１の孔径は、５０～１０００μｍであることが好ましく、１００～５００μｍであることがより好ましい。また、第二面１０２側における貫通孔１１１の孔径は、１０～５００μｍであることが好ましく、２０～２５０μｍであることがより好ましい。
　また、図１（ｃ）に示される逆テーパー形状の場合、第一面１０１側における貫通孔１１１の孔径は、２０～１０００μｍであることが好ましく、５０～５００μｍであることがより好ましい。また、第二面１０２側における貫通孔１１１の孔径は、５０～５０００μｍであることが好ましく、１００～１０００μｍであることがより好ましい。
　なお、貫通孔１１１の孔径は、ＳＥＭや光学顕微鏡等により測定することができる。
　また、第一面１０１側及び第二面１０２側における貫通孔１１１の平面形状も、特に限定されるものではなく、円形の他、楕円形や三角形、四角形等の多角形等の種々の形状をとりうる。なお、複数の貫通孔１１１の平面形状は、それぞれ同じであってもよく、あるいは異なっていてもよい。また、ある貫通孔１１１の第一面１０１側と第二面１０２側の平面形状は、同じであってもよく、あるいは異なっていてもよい。
　なお、貫通孔１１１の平面形状が円形以外の形状である場合には、その孔面積を求め、同じ孔面積を有する円形における孔径（円相当径）を、当該貫通孔１１１の孔径とみなすものとする。
　また、本明細書における「テーパー形状」とは、貫通孔１１１の平面形状が円形の場合のみに限られず、貫通孔１１１の平面形状が円形以外の場合であっても、構造体１１の厚み方向の断面において、第一面１０１側から第二面１０２側にかけて孔径が減少する形状であれば、これに包含されるものとする。また、「逆テーパー形状」についても、同様に解釈されるものとする。
　構造体１１が複数の貫通孔１１１を備える場合、構造体１１の表面（第一面１０１及び第二面１０２）における孔密度は、特に限定されないが、構造体１１における貫通孔１１１の孔密度が１００個／ｃｍ２以上であれば、並列処理によって分離効率が向上するため好ましい。より好ましくは１０００個／ｃｍ２以上であり、さらに好ましくは１００００個／ｃｍ２以上である。一方、当該孔密度が１０００００個／ｃｍ２以下であると、空隙率が過度に大きくならず、強度の低下を防止できるため好ましい。より好ましくは５００００個／ｃｍ２以下であり、さらに好ましくは１００００個／ｃｍ２以下である。
　構造体１１の厚みも、保持対象物が貫通孔１１１に保持される厚みであれば、特に限定されるものではなく、保持対象物のサイズ等を考慮して、適宜選択すればよい。たとえば、巨核球と血小板とを分離する場合には、１０～１０００μｍであることが好ましく、５０～３００μｍであることがより好ましい。
　構造体１１を構成する材料としては、高分子材料等の有機材料や、シリコンや金属等の無機材料を用いることができる。ここで、巨核球と血小板とを分離する場合等、再生医療向けの分離デバイスとして使用するためには、細胞毒性を示さないことから、非反応性の高分子材料や、生体親和性の金属材料等が好ましい。
　また、本実施形態の分離デバイス１においては、構造体１１の第二面１０２側に、複数の微小孔２１１を有する多孔質の分離層２１の第三面２０３側が向かい合うように積層されている。ここで、本実施形態の分離デバイス１においては、分離層２１の第三面２０３における微小孔２１１の孔径は、構造体１１の第二面１０２における貫通孔１１１の孔径よりも小さい。
　本実施形態の分離デバイス１によれば、保持対象物は、分離層２１の微小孔２１１を通過することなく、構造体１１の貫通孔１１１によって、分離層２１の微小孔２１１の近傍に保持される。また、保持対象物と混在し及び／又は保持対象物から分離された分離対象物は、分離層２１の第三面２０３側から微小孔２１１を通過して、分離層２１の第四面２０４側に分離される。
　このように、本実施形態の分離デバイス１では、構造体１１の貫通孔１１１が、保持対象物を分離層２１の微小孔２１１を通過させることなく、分離層２１の微小孔２１１の近傍に確実に保持しながら、保持対象物と混在し及び／又は保持対象物から分離された分離対象物を、分離層２１の微小孔２１１を介して効率的に分離することができる。したがって、たとえば、保持対象物としての細胞と、保持対象物としての細胞から分化した細胞や保持対象物としての細胞から代謝された代謝物等の分離対象物と、を分離する場合に、優れた分離効率で確実に分離を行うことができる。
　また、構造体１１と分離層２１との積層構造を有していることにより、保持対象物を効率的に保持するために多くの貫通孔１１１を構造体１１に設けた場合にも、分離デバイスとして必要な強度を担保することができる。
　分離層２１の微小孔２１１の孔径は、構造体１１の第二面１０２における貫通孔１１１の孔径よりも小さければ特に限定されるものではなく、保持対象物のサイズや分離対象物のサイズ等を考慮して適宜選択すればよいが、確実な分離を行うためには、保持対象物を通過させず、かつ、分離対象物が通過可能な孔径であることが好ましい。この観点によれば、微小孔の孔径は、保持対象物のサイズよりも小さく、かつ、前記分離対象物のサイズより大きいことが好ましい。
　たとえば、巨核球と血小板とを分離する場合、保持対象物である巨核球のサイズは通常２０～１５０μｍ程度であり、分離対象物である血小板のサイズは２～５μｍ程度であることから、微小孔の孔径は、２～１５μｍであることが好ましく、３～６μｍであることがより好ましい。なお、微小孔の孔径は、ＳＥＭや光学顕微鏡等により測定することができる。
　また、構造体１１の第二面１０２における一つの貫通孔１１１に対しては、分離層２１の第三面２０３における微小孔２１１の一つのみが接続されていてもよいが、分離効率をより高めるためには、構造体１１の第二面１０２における一つの貫通孔１１１に対して、分離層２１の第三面２０３における微小孔２１１が複数接続されていることが好ましい。また、このような構成を有する分離デバイス１であれば、たとえ貫通孔１１１に接続された複数の微小孔２１１のうちの一部に目詰まりが生じたとしても、目詰まりを生じていない微小孔２１１により分離機能を確保できることからも好ましい。
　なお、構造体１１の第二面１０２における一つの貫通孔１１１に対して、分離層２１の第三面２０３における複数の微小孔２１１が接続されている場合、一つの貫通孔１１１に対して接続される微小孔２１１の数は、多ければ多いほど好ましいが、特に限定されず、例えば２～１００万個であり、好ましくは３～１００万個である。
　複数の微小孔２１１の平均孔径も、保持対象物のサイズや分離対象物のサイズ等を考慮して適宜選択すればよいが、たとえば、巨核球と血小板とを分離する場合には、２～１５μｍであることが好ましく、３～６μｍであることがより好ましい。また、血小板と成長因子等のタンパク質とを分離する場合には、０．１～２．０μｍであることが好ましく、０．２～１．０μｍであることがより好ましい。
　多孔質の分離層２１における微小孔２１１の、分離層２１の厚み方向の断面形状（以下、単に断面形状ともいう）は、第三面２０３側から第四面２０４側に分離対象物が通過できる形状であれば特に限定されないが、分離層２１を貫通する複数の微小孔、例えば、図１（ａ）～（ｃ）に示されるような直孔形状であってもよく、テーパー形状や逆テーパー形状、あるいは、一部テーパー形状や一部逆テーパー形状等の形状を有していてもよい。あるいは、不織布や日東電工株式会社製のＴＥＭＩＳＨ（登録商標）等が有するランダム孔であってもよい。なお、複数の微小孔２１１の断面形状や孔径は、それぞれ同じあってもよく、あるいは異なっていてもよい。
　ここで、分離対象物が細胞である場合において、分離対象物である細胞へのストレス（ダメージ）を軽減できることからは、分離層２１における微小孔２１１の形状は、分離層２１の厚み方向の断面において、第三面２０３側から第四面２０４側にかけて微小孔２１１の孔径が減少する形状（テーパー形状）であることが好ましい。たとえば、巨核球から血小板を分離する場合、第三面２０３側における微小孔２１１の孔径は、１０μｍ以上であることが好ましく、２０μｍ以上であることがより好ましく、また、第四面２０４側における微小孔２１１の孔径は、１０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがより好ましい。
　複数の微小孔２１１を有する多孔質の分離層２１の表面（第三面２０３及び第四面２０４）における孔密度は、特に限定されないが、分離層２１における微小孔２１１の孔密度が１０４個／ｃｍ２以上であれば、並列処理によって分離効率が向上するため好ましい。より好ましくは１０５個／ｃｍ２以上であり、さらに好ましくは１０６個／ｃｍ２以上である。一方、当該孔密度が１０８個／ｃｍ２以下であると、空隙率が過度に大きくならず、強度の低下を防止できるため好ましい。より好ましくは１０７個／ｃｍ２以下であり、さらに好ましくは１０６個／ｃｍ２以下である。
　分離層２１の厚みは、特に限定されるものではなく、分離対象物のサイズ等を考慮して、適宜選択すればよい。たとえば、巨核球と血小板とを分離する場合には、詰まり防止とシート強度の観点から、５～１００μｍであることが好ましく、１０～５０μｍであることがより好ましい。
　分離層２１を構成する材料としては、高分子材料等の有機材料や、シリコンや金属等の無機材料を用いることができる。また、不織布や、日東電工株式会社製のＴＥＭＩＳＨ（登録商標）等の多孔質材料を用いてもよい。ここで、巨核球と血小板とを分離する場合等、再生医療向けの分離デバイスとして使用するためには、細胞毒性を示さないことから、非反応性の高分子材料や、生体親和性の金属材料等が好ましい。
　本実施形態の分離デバイス１において、構造体１１と分離層２１は直接的に積層されていてもよく、あるいは接着剤等を用いて間接的に積層されていてもよい。なお、構造体１１と分離層２１が直接的に積層された状態とは、構造体１１と分離層２１の間に他の層が介在せず、構造体１１の第二面１０２と分離層２１の第三面２０３が直接接触していることを表す。
　構造体１１と分離層２１を直接的に積層する場合には、構造体１１と分離層２１の少なくとも一方が、高分子材料等の柔軟性を有する材料で形成されていることが好ましい。構造体１１と分離層２１の少なくとも一方が高分子材料等の柔軟性を有する材料で形成されていれば、微小孔２１１からの吸引力を利用した吸着効果によって、接着剤等を用いなくとも、構造体１１と分離層２１を高い密着性で直接的に密着させることができる。また、シリコーン樹脂やゼラチンなどのゲル材等は、濡れ性に優れるため、吸着効果をさらに高めうる点で特に好ましい。
　また、分離層２１の微小孔２１１は、少なくとも、構造体１１の第二面１０２における各貫通孔１１１に対して、分離層２１の第三面２０３における微小孔２１１が接続される位置に形成されていればよいが、分離層２１の全面に微小孔２１１が形成されていることが好ましい。すなわち、分離層２１の全体が多孔質であることが好ましい。このような構成を有する分離デバイス１であれば、たとえ使用時に構造体１１と分離層２１との間にズレが発生したとしても、各貫通孔１１１に対して微小孔２１１が接続された状態を確保できるため、分離デバイス１の分離機能を引き続いて担保することができる。なお、このような構成は、特に構造体１１と分離層２１を直接的に積層する場合により有用である。また、全体が多孔質である分離層２１は、生産性の面でも有利である。
　また、円筒形状や曲面形状等の所望の形状に加工しやすいとの観点からは、構造体１１と分離層２１の両方が高分子材料で形成されていることが好ましい。
　また、本実施形態の分離デバイス１は、構造体１１と分離層２１を少なくとも備えていればよいが、所望される特性に応じて、表面コート剤層等のその他の層をさらに備えていてもよい。また、本実施形態の分離デバイス１は、構造体１１と分離層２１の少なくともいずれかを複数備えていてもよい。
　つづいて、本実施形態の分離デバイス１の各製造工程について説明する。
　まず、本発明の分離デバイス１を構成する構造体１１の製造工程について説明する。
　高分子材料を用いて構造体１１を製造する場合には、たとえば、圧縮成形、射出成型、熱ロール転写等の公知の成形方法を適宜適用することができる。また、半硬化状態の高分子材料に対して、目的とする構造体の貫通孔の形状に対応する金型を用いて加圧成形し、加熱して硬化を完全に進行させることにより、目的とする形状の貫通孔１１１を有する構造体１１を製造することもできる。あるいは、高分子材料にレーザー穿孔を施すことにより、目的とする形状の貫通孔１１１を有する構造体１１を製造することもできる。
　また、セラミックや金属等の無機材料等を用いて構造体１１を製造する場合も、公知の成形方法や製造方法を適宜適用することができる。
　また、多孔質の分離層２１の製造方法としては、分離層２１を構成する材料の種類や微小孔２１１の孔径に応じて、多孔質材料の製造方法として公知の製造方法を適宜適用することができる。
　例えば、高分子材料を用いて直孔形状である複数の微小孔２１１を有する分離層２１を形成するには、特開２０１５－１６４７２８号公報に記載された複数の貫通孔を有する樹脂フィルムの製造方法などを適宜採用することができる。
　また、多孔質の分離層２１としては、市販の不織布や、日東電工株式会社製のＴＥＭＩＳＨ（登録商標）を用いることもできる。
　このようにして得られた構造体１１と分離層２１を、直接的に、あるいは接着剤等を介して間接的に積層することにより、本実施形態の分離デバイス１を製造することができる。
　以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら制限されるものではない。
　（比較例１）
　保留粒子径４μｍの桐山ロート用濾紙Ｎｏ．５Ａ（有限会社桐山製作所製）を比較例１の分離デバイス（フィルター）として用いた。
　（比較例２）
　ＰＥＴからなる無孔のベースシートに、イオンビーム照射およびエッチングにより、ベースシートを貫通する直径３．０μｍの微小孔を形成した厚さ２０μｍの分離膜Ａ（オキシフェン社製Ｏｓｙｄｉｓｋ）を、分離層のみの比較例２の分離デバイス（フィルター）として用いた。
　分離膜Ａの一方面の顕微鏡写真を撮り、一定面積当たりの孔数をカウントすることにより分離膜Ａの微小孔密度を１０箇所で測定した結果、貫通孔の密度は３．０×１０３～５．０×１０３個／ｍｍ２であった。
　（実施例１）
　比較例２に使用した分離膜Ａを分離層２１として用いた。
　構造体１１として、半硬化状態のシリコーン樹脂シートに複数の凸形状を有する金型を用い、ヒートプレス成型にて２５ｍｍ角、厚さ４００μｍのテーパー付き貫通孔シートＢを作製した。
　なお、半硬化状態の前記シリコーン樹脂シートは、メチル化シリコーン（日東電工製、ＫＬ－１００）９９．０ｗｔ％にジメチルシリル化シリカ（日本アエロジル製、ＡＥＲＯＳＩＬ　Ｒ９７６Ｓ）１．０ｗｔ％を混合し、自動塗工装置（テスター産業製、ＰＩ－１２１０）を用いて厚さ３００μｍに塗工し、乾燥機にて１３０℃で１０分間加熱して得られたものである。
　テーパー付貫通孔シートＢは、貫通孔の片面側が５００μｍ角（円相当径：約５６４μｍ）で反対面側が２５０μｍ角（円相当径：約２８２μｍ）のテーパー形状となっており、２５ｍｍ角の中に５０×５０＝２５００孔の貫通孔が形成されている。
　図１（ｂ）のように、テーパー付貫通孔シートＢを貫通孔が２５０μｍ角である面側が分離膜Ａに積層されるように設置して、積層体を作製し、これを実施例１の分離デバイス（フィルター）として用いた。ここで、テーパー付貫通孔シートＢの２５０μｍ角の貫通孔一つあたりに対して、分離膜Ａの微小孔は約２０万個接続されている。
　（実施例２）
　図１（ｃ）のように、テーパー付貫通孔シートＢを貫通孔が５００μｍ角である面側が分離膜Ａに積層されるように設置した以外は実施例１と同様にして、積層体を作製し、これを実施例２の分離デバイス（フィルター）として用いた。ここで、テーパー付貫通孔シートＢの５００μｍ角の貫通孔一つあたりに対して、分離膜Ａの微小孔は約７５万個接続されている。
　（実施例３）
　分離膜Ａとして、貫通する微小孔の直径が１．０μｍである分離膜を用いたこと以外は実施例１と同様の操作を行い、分離デバイスを作製した。
　（実施例４）
　分離膜Ａとして、貫通する微小孔の直径が０．５μｍである分離膜を用いたこと以外は実施例１と同様の操作を行い、分離デバイスを作製した。
　（試験１）
　平均粒子径が２．０μｍ（ＣＶ値５％、２．５ｗｔ％）のポリスチレン粒子１（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ社製、ｐｏｌｙｂｅａｄ）、平均粒子径が６．０μｍ（ＣＶ値１０％、２．５ｗｔ％）のポリスチレン粒子２（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ社製、ｐｏｌｙｂｅａｄ）、および、ポリスチレン粒子１とポリスチレン粒子２を重量比１：１にて混合したポリスチレン粒子３を、それぞれイオン交換水にて１０倍に希釈したものを用い、各フィルターの粒子通過能と保持能を評価した。
　各フィルターを桐山ロート上にセットし、下方より吸引しながら２ｍｌのポリスチレン粒子水分散液（０．２５ｗｔ％、粒子量５ｍｇ）を滴下し、滴下後の重量増加からフィルター上および中に残存した粒子量を測定することで粒子通過能を確認した。なお、実施例１及び２のフィルターは、テーパー付き貫通孔シートＢが上側となり、分離膜Ａが下側（桐山ロート側）となるように桐山ロート上にセットした。
　また、残存した粒子を乗せた各フィルターを桐山ロート上にセットし、下方より吸引しながらイオン交換水１００ｍｌにて洗浄を行い、洗浄後の重量変化から粒子保持能を測定した。
　これらの結果を表１及び表２に示す。表１は、各実施例及び比較例のフィルターについての、ポリスチレン粒子１～３のそれぞれに対する粒子通過能と保持能を、残存した粒子の量（単位：ｍｇ）で評価した結果であり、表２は、これらを処理前の粒子量（５ｍｇ）に対する割合（重量％）で評価した結果である。また、表２の結果を図２～図４のグラフにまとめた。
　なお、表１～２及び図２～４における、「２μｍ」の欄はポリスチレン粒子１を用いた場合の評価結果であり、「６μｍ」の欄はポリスチレン粒子２を用いた場合の評価結果であり、「２＋６μｍ」の欄はポリスチレン粒子３を用いた場合の評価結果である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
  
　表１～２及び図２～４に示されるように、分離膜Ａとテーパー付き貫通孔シートＢを併せ持つ実施例１及び実施例２の分離デバイス（フィルター）は、微小孔を有する分離膜Ａによる高い分離性能を有するとともに、分離膜Ａの上部に積層された貫通孔を有するテーパー付き貫通孔シートＢにより、洗浄後も多くの粒子を保持し続けることが可能である。
　（試験２）
　平均粒子径が１．０μｍ（ＣＶ値５％、２．５ｗｔ％）のポリスチレン粒子４（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ社製、ｐｏｌｙｂｅａｄ）、平均粒子径が０．５μｍ（ＣＶ値５％、２．５ｗｔ％）のポリスチレン粒子５（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ社製、ｐｏｌｙｂｅａｄ）、および、平均粒子径が０．２μｍ（ＣＶ値５％、２．５ｗｔ％）のポリスチレン粒子６（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ社製、ｐｏｌｙｂｅａｄ）を、それぞれイオン交換水にて１０倍に希釈したものを用い、各フィルターの粒子通過能を評価した。
　各フィルターを桐山ロート上にセットし、下方より吸引しながら２ｍｌのポリスチレン粒子水分散液（０．２５ｗｔ％、粒子量５ｍｇ）を滴下し、滴下後の重量増加からフィルター上および中に残存した粒子量を測定することで粒子通過能を確認した。なお、実施例３及び４のフィルターは、テーパー付き貫通孔シートＢが上側となり、分離膜Ａが下側（桐山ロート側）となるように桐山ロート上にセットした。
　結果を表３に示す。表３に示されるように、分離膜Ａとテーパー付き貫通孔シートＢを併せ持つ実施例３及び実施例４の分離デバイス（フィルター）は、微小孔を有する分離膜Ａによる高い分離性能を有することがわかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
  
　以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は、上述した実施の形態に制限されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲において、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
　本発明を特定の態様を参照して詳細に説明したが、本発明の精神と範囲を離れることなく様々な変更および修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。
　なお、本出願は、２０１６年５月１７日付けで出願された日本特許出願（特願２０１６－０９８８５４）に基づいており、その全体が引用により援用される。
　１　分離デバイス
　１１　構造体
　２１　分離層
　１０１　第一面
　１０２　第二面
　１１１　貫通孔
　２０３　第三面
　２０４　第四面
　２１１　微小孔
 

Claims (10)

  1. 　第一面と、前記第一面に対向する第二面とを有し、前記第一面と前記第二面との間を貫通する貫通孔を備える構造体と、
    　第三面と、前記第三面に対向する第四面とを有する、多孔質の分離層と、を備える分離デバイスであって、
    　前記構造体と前記分離層は、前記構造体の前記第二面側と前記分離層の前記第三面側とが向かい合うように積層されており、
    　前記分離層の前記第三面における微小孔の孔径は、前記構造体の前記第二面における前記貫通孔の孔径よりも小さい分離デバイス。
  2. 　前記分離層の全体が多孔質である請求項１に記載の分離デバイス。
  3. 　前記構造体の前記第二面における前記貫通孔に対して、前記分離層の前記第三面における複数の前記微小孔が接続されている請求項１または２に記載の分離デバイス。
  4. 　前記構造体と前記分離層が直接的に積層されている請求項１～３のいずれか１項に記載の分離デバイス。
  5. 　前記構造体と前記分離層の少なくとも一方が高分子材料で形成されている請求項１～４のいずれか１項に記載の分離デバイス。
  6. 　前記分離層は、前記第三面と前記第四面との間を貫通する複数の微小孔を備える請求項１～５のいずれか１項に記載の分離デバイス。
  7. 　前記第一面側の前記貫通孔の孔径は、前記第二面側の前記貫通孔の孔径よりも大きい請求項１～６のいずれか１項に記載の分離デバイス。
  8. 　前記第一面側の前記貫通孔の孔径は、前記第二面側の前記貫通孔の孔径よりも小さい請求項１～６のいずれか１項に記載の分離デバイス。
  9. 　保持対象物と分離対象物とを分離する分離デバイスであって、
    　前記微小孔は、前記保持対象物を通過させず、かつ、前記分離対象物が通過可能な孔径を有する請求項１～８のいずれか１項に記載の分離デバイス。
  10. 　前記保持対象物が前記貫通孔により保持される請求項９に記載の分離デバイス。
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