DE3138044A1 - Raumsparend gebautes filter und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein raumsparend aufgebautes Hochleistungsfilter zum Filtrieren von Blut und anderen Körperflüssigkeiten. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Filter, das dank seiner Bauweise ein mindestens doppelt so großes Flüssigkeitsvolumen filtrieren kann wie ey f>liches Filter gleicher Länge.

Bei Infusionen und Blutübertragungen sind Filter erforderlich, die nicht nur die übliche Filterwirkung aufweisen, sondern darüber hinaus eine möglichst hohe Leistung erbringen. Die Leistung eines Filterelements in Apparaten zur Infusion oder Blutübertragung ist von Bedeutung, weil es sich dabei um Einwegelemente handelt. Je geringer die Materialmenge ist, die für ihre Herstellung benötigt wird, umso niedriger bleiben die Kosten. Ein Filter nach dem auch der Erfindung zugrundeliegenden Prinzip ist in der US-Patentschrift 3 217 889 beschrieben. Filter mit weitreichendem Kontakt zwischen einem Filterelement und dem zu filtrierenden Material sind auch in den US-Patentschriften 2 016 und 2 079 366 beschrieben.

Im Stande der Technik ist an keiner Stelle eine Filtriereinrichtung angegeben, die in erster Linie zum Filtrieren von Blut und anderen Körperflüssigkeiten bestimmt ist und bei der zwei Filtereinheiten nebeneinanderliegend derart angeordnet sind, daß eine Filtereinheit hoher Leistung entsteht. Ebensowenig ist eine Filtereinheit bekannt, die sich leicht sterilisieren läßt und aus Kunststoff hergestellt werden kann und somit einen Einwegärtikel darstellt. Die erfindungsgemäße Filtereinheit läßt sich leicht herstellen und läpt sich gut als Bestandteil einer Kombination von Tropfkammer und Filter ausbilden.

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Gemäß der Erfindung ist eine neuartige und vorteilhafte Filtereinheit zur Verwendung in Infusions- und Blutübertragungsapparaten entwickelt worden. Weitere Vorteile der Filtereinheit sind ihr raumsparender Aufbau sowie ihre hohe■ Durchsatzrate, ferner, daß sie aus verhältnismäßig preisgünstigem Werkstoff hergestellt und daß sie sterilisiert werden kann. Die erfindungsgemäße Filtereinheit läßt sich als Einheit ausführen, die normalerweise in Verbindung mit einem Blutübertragungs- oder einem Infusionsgerät gebraucht wird und beispielsweise mit einer Tropfkammer verbunden ist.

Die genannten Vorteile werden erzielt und die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Filter werden vermieden durch das vorliegende raumsparend aufgebaute Hochleistungsfilter, bei dem zwei Filtereinheiten praktisch nebeneinanderliegend angeordnet und durch ein gemeinsames Wandteil miteinander verbunden sind. Eine Fluidzutrittsverbindung ist fluidleitend an jeder Filtereinheit angebracht, und es ist eine Abdichtung vorgesehen, die die Verbindungsteile in den Filtereinheiten abdichten kann. Eine Fluidaustrlttsverbindung steht ebenfalls fluidleitend in Verbindung mit der Abdichtung. Die Filtereinheiten bestehen aus einem umgeschlagenen rohrförmigen Siebmaterial, wobei die Verbindungsteile für den Fluideintritt als flexible rohrförmige Teile ausgeführt sind..-

Bei einer bevorzugten Ausführungsform bildet die Abdichtung einen den Verbindungsteilen abgewandten Raum, der in Verbindung mit dem Verbindungsteil für den Fluidaustritt steht. Bei einer Ausführungsform umgibt eine Tropfkammer fluiddicht die erste und die zweite Fluidzutrittsverbindung, wobei eine einzige Abdichtung die Befestigung der Filtereinheiten an den Fluidverbindungsteilen bildet und den Boden der Tropfkammer darstellt.

Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung des raumsparend gebauten HochleJstungsfilters angegeben, wonach ein rohrförmiges Filtermaterial (Siebmaterial) gefaltet wird, so daß zwei praktisch nebeneinanderliegende Filtertaschen entstehen. In jede Filtertasche wird ein Fluidzutrittsrohrchen eingeführt. Das gefaltete, rohrförmige Filtermaterial mit den eingelegten Fluidzutrittsrohrchen wird in ein Stück flexibles Kunststoffrohr eingelegt, und in das den beiden Fluidverbindungsteilen gegenüberliegende Ende des Stücks aus flexiblem Kunststoffmaterial wird ein weiteres Fluiddurchtrittsröhrchen gelegt. Dann erfolgt eine Druckschweissung, mit der die entgegengesetzten Enden des Kunststoffrohres an dem Punkte verschweißt werden, an dem die Verbindungsröhrchen das flexible Kunststoffrohr berühren. Dadurch werden die Fluidröhrchen und das Filtermaterial an dem einen Ende des Kunststoffrohres und das weitere Fluidröhrchen an dessen entgegengesetztem Ende verschweißt, so daß eine Abdichtung der Filtereinheit entsteht. Nach der einen Herstellungsweise wird das rohrförmige Filtermaterial zu zwei praktisch gleichlangen Stücken mit einem Knick etwa in der Mitte zwischen dessen Enden gefaltet. Nach einer anderen Methode wird das rohrförmige Filter sozusagen eingestülpt* wobei das eine Ende des Filtermaterials in das Innere des rohrförmigen Filters gezogen wird und sämtliche offenen Enden nebeneinander zu liegen kommen, so daß zwei Filtertaschen praktisch gleicher Abmessung entstehen. Zum Druckverschweissen des Filtermaterials mit den Fluidröhrchen und dem Stück flexiblem Kunststoffrohr wird vorzugsweise vom Hochfrequenzschweißen Gebrauch gemacht.

Das raumsparend gebaute Filterelement nach der Erfindung läßt sich am besten anhand der Zeichnungen erläutern, die folgendes darstellen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der raumsparend gebauten Filtereinrichtung in Verbindung mit einem Filter und einer

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Tropfkammer als Bestandteil einer Infusionsapparatur;

Fig. 2 ein Zerlegbild zur Erläuterung der Herstellung der erfindungsgemäßen Filtereinheit;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Kombination von Filter und Tropfkammer;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Stücks Filterschlauch, das für die Herstellung der Filtereinheit nach Fig. verwendet wird;

Fig. 5 eine Ansicht einer Zusammenbauphase bei der Herstellung der Filtereinheit;

Fig. 6 eine Ansicht einer weiteren Zusammenbauphase bei der Zusammenfügung der Filtereinheit;

Fig. 7 einen Horizontalschnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 6;

Fig. 8 einen Vertikalschnitt zur Erläuterung des Fließverlaufs der Flüssigkeit beim Durchtritt durch die Filtereinheit;

Fig. 9 bis 13 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei die Fig. 9 bis 13 den Darstellungen in den Fig. 4 bis 8 entsprechen.

Fig. 1 zeigt eine Kombination 10 aus Filter und Tropfkammer,, wobei die mit 12 bezeichnete, erfindungsgemäße, raumsparend gebaute Hochleistungsfiltereinheit verwendet wird. Eine Tropfkammer ist mit 13 bezeichnet; sie zeigt den üblichen Verschluß 16 mit der sie durchbohrenden Einstichsoitze 15.

Ein tropfenbildendes Element 17 ragt in üblicher Weise in die Tropfkammer 13 hinein. Ein Schlauch 20 geht von dem abgewandten Ende der Filtereinheit 12 aus; das andere Ende des Schlauchs ist an einem Rückschlagorgan 23 mit Nadeladapter 24 befestigt. An dieser Infusionsanordnung ist die übliche Strömungsregulierklemme 22 vorgesehen.

Fig. 2 zeigt ein gefaltetes Stück Filtermaterial 35, aus dem zwei Filtertaschen 45 und 46 entstehen, die durch einen gemeinsamen Umschlag oder eine gemeinsame Wand 60 voneinander getrennt sind. Zwei Fluidzutrittsröhrchen 37 und 3 8 verlaufen in Richtung der zugeordneten Filtertaschen 45 und 46. Verschließdorne 40 und 41 lassen sich in die Fluidröhrchen 37 und 38 einführen, damit zuletzt die Röhrchen in den Filtertaschen in das Innere des flexiblen Kunststoffrohrs 30 geschweißt werden können; das Einschweißen erfolgt durch Hochfrequenzschweissen unter Zuhilfenahme von Schweißgesenken 32 und 33.

Fig. 3 zeigt den Zusammenbau 10 aus Filter und Tropfkammer, wobei die Fluidröhrchen 37 und 38 eingeschweißt und durch die Mitteldichtung 56 abgedichtet sind. Am anderen Ende der Filtereinheit 12 befindet sich ein weiteres Fluidröhrchen 59, das mittels einer Endabdichtung 58 eingeschweißt ist. Der Abschnitt des Kunststoffrohres zwischen den Dichtungen 56 und 58 bildet einen Verschluß zum Abdichten der darin befindlichen Fluidröhrchen 37, 38 und 59. Die Abdichtung 58 liegt ein Stück weit entfernt von der Faltungslinie 60 in dem gefalteten Filtermaterial 35, so daß ein vor dem Austritt durch das Fluidröhrchen 59 gelegener Raum 61 für das Fluidmaterial entsteht. DieFig. 4 und 5 lassen erkennen, daß die Filtereinheit zunächst aus einem Stück Filterschlauch 43 gebildet wird, der vorzugsweise aus Nylon besteht. Bei dieser Ausführung des Filters werden aus dem Filterschlauch zwei ungefähr gleich lange Stücke gefaltet, die einen gemeinsamen Knick

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oder eine gemeinsame Wand 60 aufweisen, so daß das gefaltete Filtermaterial 35, bestehend aus den beiden Filtertaschen 45 und 46, entsteht. In die offenenEnden dieser Taschen werden die Fluidröhrchen 37 und 38 gelegt, die, wie in Fig. 2 dargestellt, in das Filtermaterial eingeschweißt werden sollen. Durch das Verschweißen des Filtermaterials mit den eingelegten Fluidröhrchen 37 und 38 entsteht, wie oben beschriebeein in Fig. 6 gezeichnetes Halbfertigteil. Der nächste Schritt des Herstellungsverfahrens besteht in dem Anbringen des Fluidaustrittsröhrchens 59, das in das flexible Kunststoffrohr 30 an dessen den beiden Fluidzutrittsröhrchen 37 und 38 abgewandter Seite eingeschweißt wird. Die dabei entstehende Abdichtung 58 hat Abstand von dem Knick 60, so daß der schon erwähnte Raum 61 gebildet wird ο Die Abdichtungen 56 und 58 können natürlich gleichzeitig hergestellt werden. Anschließend wird durch Lösemittelschweißen der Verschluß 16 mit der rohrförmigen Einstichspitze 15 und dem tropfenbildenden Ende 17 eingesetzt, so daß die in Fig. 3 wiedergegebene Filterkombination entsteht.

Fig. 7 zeigt die Anordnung des gefalteten Filtermaterials in dem Kunststoffrohr 30 mit eingeschweißten Fluidzutrittsröhrchen 37 und 38. Man sieht, daß das Filtermaterial, weil die beiden Röhrchen 37 und 38 sich in verschiedenen Taschen befinden, bei seiner Einschweissung in das Schlauchmaterial unsymmetrisch angeordnet sind. Beispielsweise befindet sich bezüglich der Fluidröhrchen 37 und 38 eine einfache Filterwand an gegenüberliegenden Seiten der Röhrchen, angedeutet durch die Hinweiszahl 50, während Doppelwände sich auf der anderen Seite dieser Röhrchen befinden, angedeutet durch die Hinweiszahl 52. In dem Filtermaterial 43 bilden siqh Doppelfalten 54 sowohl an der Außenseite der Fluidröhrchen 37 und 38 als auch zwischen ihnen aus, wenn das Material in der Abdichtung übereinahdergeschichtet wird.

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Fig. 8 verdeutlicht die Strömungswege der filtrierten Körperflüssigkeit oder des Blutes durch die Filtereinheit 12. Man sieht, daß die beiden Fluidröhrchen 37 und 38 für den Fluideintritt eine Fluidverbindung zu den beiden Filtertaschen 45 und 4 6 herstellen, die an der gemeinsamen Wand oder Knickstelle 60 miteinander verbunden sind. Dadurch entstehfeine Doppelfiltereinheit nach Art der ·:?.>·.-— ten Durchfluß-Teebeutel.

Die Fig. 9 und 13 stellen eine weitere Ausfuhrungsform der Filtereinheit 112 dar. Mit der zuvor beschriebenen Ausführungsform vergleichbare Teile des Filters werden durch um 100 erhöhte Hinweiszahlen bezeichnet. Der Hauptunterschied zwischen den Filtereinheiten 112 und 12 besteht darin, daß bei der Einheit 112 das Filtermaterial 143 in der Weise gefaltet ist, daß es eingestülpt wird, so daß die freien Enden 148 und 149 des Filters nach oben an dessen Oberseite zurückgeführt werden. Das ist in Fig. 10 dargestellt. Dann werden die rohrförmigen Verbindungsteile 137 und 138 in die zugeordneten entstehenden Filtertaschen 145 und 146 eingesetzt und in der oben im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen Weise eingeschweißt. Bei dieser speziellen Art des FaI-tens des Filtermaterials 143 befindet sich die gemeinsame Wand 160 neben den Fluidröhrchen 137 und 138 und nicht mehr an dem entgegengesetzten Ende des Filtermaterial., wie es bei der Einheit 12 der Fall ist.

Die Arbeitsweise der Filtereinheiten 12 und 112 ergibt sich ohne weiteres aus der vorangehenden Beschreibung. Man sieht, daß auch bei der Filtereinheit 112 das den Fluidzutrittsröhrchen 137 und 138 abgewandte Ende unterhalb dieser Röhrchen liegend (Fig. 11) an diesem Ende mit einem Fluidaustrittsröhrchen verschweißt wird, entsprechend der Abdichtung 58 und dem Fluidaustrittsröhrchen 59 an der Einheit 12.

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Eine der Kammer 13 vergleichbare Tropfkammer wird ebenfalls am oberen Abschnitt 147 des Kunststoffrohres 130 ausgebildet. Dann wird das ganze in einen Infusionsapparat gemäß Fig ■. 1 eingebaut.

Zur Benutzung der Tropfkammer-Filter-Kombination 10 wird sie an einen starren oder flexiblen Behälter mit Körperflüssigkeit oder Blut angeschlossen. Im Falle eines starren Behalte*ο j-^c die Spitze 15 zu belüften, oder es ist eine andere Belüftungsmöglichkeit vorzusehen. Wenn das Blut oder die sonstige Körperflüssigkeit von dem tropfenbildenden Ende 17 abtropft, wird sie bis zu einer vorbestimmten Menge in der Tropfkammer 13 gesammelt. Die in dieser Kammer befindliche Flüssigkeit kann dann über zwei Fließwege 37 und 38 austreten und in ebenfalls zwei innenliegende Filtertaschen 45 und 46 eintreten und hindurchtreten; das Ganze befindet sich in einer einzigen Filtereinheit 12. Der gleiche Fließweg wird im Zusammenhang mit der Filtereinheit 112 benutzt.

Im Endeffekt wird eine doppelte Filtereinheit geboten, wo bisher nur eine einzige Einheit benutzt wurde. Dementsprechend ergibt sich bei gleicher Länge der Filtereinheit eine doppelte Filterleistung. Außerdem ist das Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäße Filtereinheit sehr einfach.· und es läßt sich ohne Heranziehung besonderer zusätzlicher Werkzeuge und spezieller Werkstoffe ausüben.

Die Filtereinheiten 12 und 112 sind zwar nach der Beschreibung für die Verwendung in Verbindung mit einer Tropfkammer bestimmt, natürlich kann die Tropfkammer aber auch wegfallen, so daß die Filtereinheit allein benutzt wird. Dazu ist nichts als ein Y-Verbindungsstück zwischen den beiden Fluidzutrittsröhrchen 37, 38 oder 137 und 138 erforderlich, und dieses y-Verbindungsstück wäre an eine einzelne Flüssigkeitsquelle

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anzuschließen.

Nylon ist der bevorzugte Werkstoff für den Filterschlauch 43 und 143. Man kann stattdessen aber auch Polyester oder andere Filterwerkstoffe einsetzen. Die rohrförmigen Kunststoffteile 37, 38, 137 und 138 sowie 30 und 130 bestehen aus Polyvinylchlorid; stattdessen lassen sich aber auch Polypropylen und sonstige thermoplastische Werkstoffe verwenden. Die Druckwärmeschweissung an dem Filtermaterial wird vorzugsweise mit Hochfrequenz ausgeführt; man kann aber auch andere Druckwärmeschweißverfahren ausüben, beispielsweise das Schweissen mit Schweißlineal.

Die vorliegende Erfindung sieht also einen einfachen Filteraufbau vor, bei dem ein Höchstmaß an Filtermaterialexposition mit kleinster Filterlänge und maximalem Filterdurchsatz verbunden ist. Das wird erreicht durch zwei nebeneinanderliegende Taschen oder Filterelemente innerhalb einer einzigen Umschließung, wobei getrennte Eingänge zu den Filtertaschen führen. Die Filtereinheit läßt sich mit einer sehr kleinen Zahl von Verfahrensschritten leicht aus üblichen Werkstoffen herstellen, die billig sind aber trotzdem zur Verwendung bei Infusionen und Blutübertragungen ohne weiteres sterilisiert werden können. Da die erfindungsgemäße Filtereinheit leicht aus thermoplastischen Werkstoffen gefertigt werden kann, läßt sie sich ohne Rücksicht auf geometrische Form oder Abmessungen leicht in Verbindung mit verschiedenen Arten von Infusions- und Blutübertragungsapparaten verwenden.

Ende der Beschreibung.

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Claims (18)

Abbott laboratories North Chicago, Illinois, V.St. Raumsparend gebautes Filter und Verfahren zu seiner Herstellung P a te ntansprüche ;

1./Raumsparend gebautes Hochleistungsfilter zum Filtrieren von Körperflüssigkeiten, gekennzeichnet durch eine erste Filtertasche (45),
eine zweite Filtertasche (46),

welche Filtertaschen praktisch nebeneinanderliegend angeordnet sind und an einer gemeinsamen Wand (60) zusammenhängen ,

ein erstes Fluidzutrittsröhrchen (37), fluidleitend verbunden mit der ersten Filtertasche (45),

ein zweites Fluidzutrittsröhrchen (38), fluidleitend verbunden mit der zweiten Filtertasche (46),

eine Abdichtung (56), die die Fluidröhrchen (37, 33} dichtend mit den Filtertaschen. (45, 46) verbindet, und ein Fluidaustrittsrohrchen (59), fluidleitend mit der Abdichtung verbunden.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtertaschen (45, 46) aus einem gefalteten Stück Filterschlauch (43) bestehen.

Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Wandteil (60) gegenüber dem ersten und dem zweiten Fluidzutrittsröhrchen (37, 38) angeordnet ist.

4. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Wandteil (160) sich neben dem ersten und dem zweiten Fluidzutrittsröhrchen (137, 138) befindet.

5. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Fluidzutrittsröhrchen (37, 38) und das Fluidaustrittsrohrchen (59) durch flexible rohrförmige Teile gebildet werden.

Filter nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine Tropfkammer (13), die das erste und das zweite Fluidzutrittsröhrchen (37/ 38) fluiddicht umgibt und die ein dem ersten und dem zweiten Fluidzutrittsröhrchen (37, 38) gegenüberliegendes rohrförmiges Durchlaßteil (15) aufweist.

7. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung einen den Fluidröhrchen gegenüberliegenden Raum (61) bildet«

8. Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzelne Abdichtung (56) die Befestigung der Filtertaschen (45, 46) an den Fluidröhrchen (37, 38) und den Boden der Tropfkammer (13) bildet.

9. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtertaschen (45, 46; 145, 146) aus einem .einzigen Stück Filtermaterial bestehen.

10. Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Filtermaterial Nylon gewählt ist.

11. Verfahren zur Herstellung eines raumsparend aafgebauten Hochleistungsfilters für das Filtrieren von Körperflüssigkeiten, gekennzeichnet durch folgende Schritte: ein Stück Filterschlauch so falten, daß zwei B fiteres. ■ sehen entstehen, die praktisch nebeneinander liegen, in jede Filtertasche ein Fluidröhrchen einführen, das gefaltete Filtermaterial zusammen mit den eingeführten Fluidröhrchen in ein Stück flexibles Kunststoffrohr einsetzen,

ein weiteres Fluidröhrchen in das Stück flexibles Kunststoffrohr an einem Ende einführen, das den Fluidröhrchen gegenüberliegt, und

gegenüberliegende Enden des Kurfitstoffrohres an eine Stelle druckschweißen, an der die Fluidröhrchen das flexible

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Rohrmaterial berühren,

so daß die Fluidröhrchen und das Filtermaterial ah dem einen Ende des Kunststoffrohres und das weitere Fluidröhrchen an dessen gegenüberliegendem Ende dichtend angebracht sind.

12. Verfahren zur Herstellung eines Filters, nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterschlauch zu zwei praktisch gleichlangen Stücken gefaltet wird, so daß eine gemeinsame Faltstelle etwa in der Mitte zwischen den Enden des Filterschlauchs entsteht.

13. Verfahren zur Herstellung eines Filters, nach Anspruch 11, dadurch .gekennzeichnet, daß der Filterschlauch einstülpend gefaltet wird, so daß das eine Ende des Filterschlauches in das Innere des rohrförmigen Filters hineingezogen wird und alle offenen Enden nebeneinander liegen, so daß sich zwei praktisch gleichgroße Filtertaschen ergeben.

14. Verfahren zur Herstellung eines Filters, nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffrohr mit dem weiteren Fluidröhrchen an einer Stelle dichtend verbunden wird, die Abstand von dem Filterschlauch hat, so daß ein Filterraum entsteht.

15. Verfahren zur Herstellung eines Filters, nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidröhrchen und das Filtermaterial zwischen den Enden des Kunststoffrohrs eingeschweißt werden, und daß ein weiterer Verschluß mit

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einem tropfenbildenden Element an dem Stück flexiblem Kunststoffrohr zur Bildung einer Tropfkammer an einem dem Ende mit dem weiteren Fluidröhrchen entgegengesetzten Ende angebracht wird.

16. Verfahren zur Herstellung eines Filters, nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial aus Nylon besteht.

17. Verfahren zur Herstellung eines Filters, nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidröhrchen und das Kunststoffrohr aus thermoplastischem Kunstharzmaterial besteht.

18. Verfahren zur Herstellung eines Filters, nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckschweissung durch Hochfrequenzschweissen erfolgt.