DE3205229A1

DE3205229A1 - Wegwerf-filter

Info

Publication number: DE3205229A1
Application number: DE19823205229
Authority: DE
Inventors: Volker Dr. Bödecker; Ulrich Grummert; Horst Dipl.-Chem. Dr. 3400 Göttingen Perl; Hans-Weddo 3414 Hardegsen Schmidt
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1982-02-13
Filing date: 1982-02-13
Publication date: 1983-08-25
Also published as: DE3205229C2

Description

Beschreibung:
Die Erfindung betrifft einen insbesondere als Wegwerfeinheit gestalteten Filter aus Kunststoff, insbesondere zur Sterilfiltration von im Medizinbereich verwendeten Flüssigkeiten und Gasen, zur Filtration von Infusions-und Transfusionslösungen bzw. parenteralen Lösungen, von Flüssigkeiten im Dental- und Laborbereich, zur Sterilbe- und Sterilentlüftung von geschlossenen Behältnissen, Rohrleitungen und Schlauchsystemen im vorgenannten Bereich.
Filter dieser Art sind relativ klein und je nach Einsatz-und Verwendungszweck kreise- oder topfförmig, bandförmig oder plattenförmig ausgebildet. Die erstgenannte Gattung ist bekannt durch die US-PS 3631654, US-PS 4113627 und DE-GM 7624215. Durch die US-PS 4265762 ist ein gürtelförmiger Medizinfilt~er bekannt, während die US-PS 4177149, GB-OS 2061125, DE-PS 1959679, DE-PS 2317750 und DE-OS 2745535 im wesentlichen rechteckige, flache, in sich steife oder in sich flexible Filtereinheiten beschreiben.
Zum Entfernen von Gaseinschlüssen in der Flüssigkeit bzw.
auch in der Filtermembran selbst weisen die Gehäuseentlüftungsöffnungen auf, die durch hydrophobe Membranabschnitte abgedeckt sind.
I Allen bekannten Ausführungen ist als Nachteil gemeinsam, daß die effektive Filterfläche im Verhältnis zu den Gehäuseabmessungen zu klein ist, um relativ große Fluidvolumina in relativ kurzer Zeit und mit relativ geringen Drücken bewältigen zu können. Versucht man, diese Bedingungen einzuhalten, werden zwangsläufig die äußeren Gehäuseabmessungen derart vergrößert, daß die Filter wieder nicht für bestimmte Einsatzzwecke optimiert sind.
Für bestimmte Anwendungszwecke werden die Filter einfach unmittelbar hinter dem Auslaß des Vorratsbehälters in das Leitungssystem eingeschaltet, für andere Anwendungsfälle werden die Filter unmittelbar vor dem Nadelauslaß eines Schlauchsystemes angeordnet und am Körper des Patienten festgelegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln ein für die eingangs erwähnten Anwendungsfälle optimiertes Filter zu schaffen, welches einerseits eine relativ kleie Baugröße hat und trotz seiner kleinen ufern Abmessung eine relativ große Filterfläche aufweist und dessen äußere Form so gestaltet ist, daß der Filter sowohl in allgemeinen Leitungssystemen als auch in Leitungssystemen Verwendung finden kann, die stellenweise am Körper eines Patienten festgelegt werden müssen.
Die Filtereinheit soll außerdem unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten einen einfachen und billigen Aufbau haben, so daß unter dem Gesichtspunkt einer gefahrlosen Einmalverwendung der Filter eine Wegwerfeinheit bilden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 bzw. in Anspruch 2 und 3.angegebene Bauform gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der Erfindungsgedanke ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt: Fig. 1 eine Draufsicht auf die Einzelteile, die zum Teil noch nicht miteinander verbunden sind, etwa in natürlicher Größe, Fig. 2 eine Seitenansicht des fertigen Filters etwa in natürlicher Größe, Fig. 3 einen Querschnitt durch den Filter nach der Schnittlinie 3-3 in Fig. 2 und Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Filter nach der Schnittlinie 4-4 in Fig. 1.
Die in Fig. 1 und 2 etwa in natürlicher Größe dargestellte Filtereinheit hat die äußeren Abmessungen einer zum Stand der Technik gehörenden Filtereinheit, welche mit nur einem im Gehäuse untergebrachten Membranfilterzuschnitt eine effektive Filterfläche von 13 cm2 aufweist.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführung hat das Gehäuse bei einer Abmessung ohne die Anschlüsse von 42 x 65 x 13 mm und mit zwei übereinander angeordneten Filterelementen nach Fig. 3 und 4 eine effektive-Filterfläche von 50 cm2. Entsprechend günstig fallen die daraus resultierenden Filterleistungen aus.
Das Gehäuse besteht z.B. aus Kunststoff und ist gebildet durch ein Oberteil 1 und Unterteil 2 mit einem Einlaß 3 und Auslaß 4. Die Menibranelemente 15 sind gebildet durch zwei Mernbranzuschnitte 5 und 5' und durch ein Stützgerippe 6, welches von den beiden Membranzuschnitten 5,5' abgedeckt und mit diesen in den Randbereichen leckdicht verbunden ist.
In der dargestellten Ausführungsform sind zwei solche Membranelemente 15 in dem Gehäuse angeordnet und mit diesem derart leckdicht verbunden, daß die von den Membranzuschnitten 5,5' abgedeckten Freiräume 7,11 der Membranelemente 15 die Einlaßkammer 16 von der Auslaßkammer 17 trennen und der Fluidfluß nur durch die Membranzuschnitte 5,5' hindurch erfolgen kann.
Das Stützgerippe 6 ist harfenähnlich aufgebaut bzw. hat die Form einer Roste oder eines Grills und besteht aus einer Vielzahl paralleler Längsrippen 8 und den davon gebildeten Frei räumen 7= wobei letztere in Auslaßkanäle 11 in der Querrippe 9 übergehen, die der Auslaßkammer 17 zugewandt ist.
Die andere Querrippe 10 ist der Anströmseite bzw. dem Einlaß 3 zugewandt. Sämtliche Gehäuseteile sind im wesentlichten rechteckig aufgebaut, jedoch sind sämtliche Kanten strömungsgünstig abgerundet, so daß Luftblasen möglichst wenig Gelegenheit geboten wird, sich an Rauhstellen oder kapillaren Verengungen festzusetzen. Dies gilt auch für die Gestaltung des Stützgerippes 6. Aus dem gleichen Grund ist die Kontur des Stützgerippes im Querschnitt bikonvex ausgebildet bzw. die Seiten ränder laufen im Querschnitt keilförmig zu.
Die Auslaßkanäle 11 sind ebenfalls relativ groß gehalten.
Dies gilt auch für die Freiräume 7 im Verhältnis zu den relativ schmalen Längsrippen 8. Hierbei ist jedoch ein Kompromiß zu schließen zwischen relativ breiten Freiräumen 7 zur guten Entlüftung einerseits und einer relativ schmalen Abstützung der Membran durch die Längsrippen 8 im Hinblick auf mögliche, die Membran belastende Drücke. Sind relativ kleine Drücke zu erwarten, wird man auf eine engmaschige Unterstützung verzichten können und mehr Wert auf eine schnelle und vollständige Entlüftung der Filtereinheit legen.
Für die Verwendung als Filter mit Entlüftung der Einlaßkammer I kammer 16, z.B. als Infusions- und Transfusionsfilter, weist das Oberteil 1 zwei Durchbrechungen 12 auf, die stromabwärts möglichst weit vom Einlaß 3 entfernt, also etwa in der Nähe der Auslaßkammer 17 in der Einlaßkammer 16 angeordnet sind und durch zwei hydrophobe Entlüftungsmembranen 13 abgedeckt sind, wobei diese mit einem Dichtungskranz 14 leck dicht mit dem Oberteil 1 verbunden sind.
Die in den Poren der mikroporösen Nembranzuschnitte 5,5', in den Freiräumen des Gehäuses befindlichen Lufteinschlüsse können bei der Inbetriebnahme des Filters sehr schnell durch den Auslaß 4 bzw. durch die Durchbrechungen 12 entweichen.
Die hydrophilen Membranzuschnitte 5,5' lassen nach ihrer Benetzung keine Lufteinschlüsse im Gehäuse mehr durch, so daß diese nur durch die Durchbrechungen 12 entweichen können.
Ein solcher Zustand kann dann auftreten, wenn die einlaßseitige Zuführung kurzzeitig unterbrochen werden muß und durch Anhängen einer neuen Charge Luft auf der Einlaßseite eintritt.
Die Membranzuschnitte 5,5' können aus den verschiedensten Materialien gebildet sein, z.B. handelsübllche mikroporöse Membranfilter aus Kunststoff, Cellulose, engmaschige Gewebe, Filtervliese oder Filtertücher. Die Wahl der Membran richtet sich nach dem jeweiligen Einsatzzweck.
Bei Verwendung einer Filtermembran von 0,22 pm erfolgte sowohl auf der Eingangsseite als auch auf der Filtratseite die sofortige restlose Entlüftung. Bei der Filtration handelsüblicher Infusionslösungen, z.B. bei Onkovertin, wurde eine Filterleistung von 1170 ml/h, bei Glukose eine Filterleistung von 1800 ml/h und bei Normofundin eine Filterleistung von 3900 ml/h bei eine Filterfläche von 50 cm2 erreicht. Die ano gegebenen Werte zeigen, daß trotz kleiner Gesmtabmessungen des Gehäuses ausgezeichnete Filterleistungen nach dem erfindungsgemäßen Aufbau erreichbar sind.
Anstelle der gezeigten und vorstehend beschriebenen Entlüftung der Einlaßkammer 16 nur in der Nähe der Auslaßkammer 17 kann selbstverständlich noch eine weitere Entlüftung 12,13 stromaufwärts in der Nähe des Einlasses 3 vorgesehen werden.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist die Entlüftung durch einen hydrophoben, porösen (gesinterten) Bereich des Gehäuses gebildet. Der gesmte, die Einlaßkammer bildende Gehäusebereich kann aus einem solchen hydrophoben, porösen (gesinterten) Material, z.B. Kunststoff bestehen und damit insgesamt eine völlig lagenunabhängige Entlüftung für die Einlaßkammer 16 bilden. Dagegen ist der die Auslaßkammer 17 bildende Gehäusebereich einschließlich die damit dichtend verbundenen Stützgerippe 6 gas- und flüssigkeitsdicht ausgebildet, so daß auch bei Eindringen unsteriler Luft in die Einlaßkammer eine Kontamination wegen der trennenden Membranzuschnitte 5,5' in Richtung der Auslaßkammer 17 (Sterilseite) nicht erfolgen kann.
Das Gehäuse kann entweder aus einem gasdichten Gehäusebauteil in Verbindung mit einem gasdurchlässigen Gehäusebauteil oder aus einem gasdurchlässigen (z.B. gesinterten Kunststoff) gebildet sein, dessen die Auslaßkammer 17 bildender Abschnitt durch einen Uberzug gasdicht präpariert ist.

Claims

Filter zur Filtrati-on von Fluiden Ansprüche: 1. Filter zur Filtration von Fluiden (Gas oder Flüssigkeit) mit einem flachen, im wesentlichen rechteckigen Gehäuse, welches eine Einlaßkammer und eine Auslaßkammer für das zu behandelnde Fluid aufweist, wobei beide Kammern durch ein selektiv permeables Membranelement -voneinander ieckdicht getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daR - das Membranelement (15) aus einem harfenähnlichen, dem inneren, im wesentlichen rechteckigen UmriR des Gehäuses (1,2) angepaßten Traggerippe (6) und je einem auf beiden Flachseiten dichtend auf dem Rand des Traggerippes (6) aufgebrachten Membranzuschnitt (5,5') besteht und die von den beiden Membranzuschnitten (5>5') abgedeckten Längsrippen (8) in Richtung des Auslasses (4) weisen und jeder Freiraum (7) zwischen zwei Längsrippen mit einem Auslaßkanal (11) in der Auslaßkammer (17) mündet.
2. Filter zur Filtration von Flüssigkelten mit einem flachen, im wesentlichen rechteckigen Gehäuse, welches eine Einlaßkammer und eine Auslaßkammer für das zu behandelnde Fluid aufweist, wobei beide Kammern durch selektiv permeable Membranelemente voneinander getrennt gehalten sind und die Einlaßkammer eine hydrophobe, poröse Entlüftung zur Abführung von in der Flüssigkeit befindlichen Gaseinschlüssen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß - das Membranelement (15) aus einem harfenähnlichen, dem inneren, im wesentlichen rechteckigen Umriß des Gehäuses (1,2) angepaMten Traggerippe (6) und je einem auf den beiden Flachseiten dichtend auf dem Rand des Traggerippes (6) aufgebrachten hydrophilen Membranzuschnitt (5,5') besteht und die von den beiden Membranzuschnitten (5,5') abgedeckten Längsrippen (8) in Richtung des Gehäuseauslasses (4) weisen und jeder Freiraum (7) zwischen zwei Tragrippen (8) mit einem Auslaßkanal (11) in der Auslaßkammer (17) mündet.
3. Als Wegwerfeinheit gestalteter Filter aus Kunststoff, insbesondere zur Sterilfiltration von Flüssigkeiten im Medizin-, Dental- und Laborbereich, mit einem flachen, im wesentlichen rechteckigen Gehäuse, welches eine Einlaßkammer und eine Auslaßkammer für das zu behandelnde Fluid aufweist, wobei beide Kammern durch selektiv permeable Membranelemente voneinander getrennt gehalten sind und die Einlaßkammer eine hydrophobe, poröse Entlüftung zur Abführung von in der Flüssigkeit befindlichen Gaseinschlüssen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß - das Membranelement (15) aus einem harfenähnlichen, dem inneren, im wesentlichen rechteckigen Umriß des Gehäuses (1,2) angepaßten Traggerippe (6) und je einem auf den beiden Flachseiten dichtend auf dem Rand des Traggerippes (6) aufgebrachten hydrophilen Membranzuschnitt (5,5') besteht und die von den beiden Membranzuschnitten (5,5') abgedeckten Längsrippen (8) in Richtung des Gehäuseauslasses (4) weisen und jeder Freiraum (7) zwischen zwei Tragrippen (8) mit einem Auslaßkanal (11) in der Auslaßkammer (17) mündet.
4. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß - die Auslaßkanäle des Traggerippes (6) Durchbrechungen (11) der der Auslaßkammer (17) zugewandten Querrippe (9) sind.
r 5. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß - das Traggerippe (6) quer zu den Rippenlängsachsen eine bikonvexe Querschnittskontur aufweist, bzw. die Randbereiche keilförmig abgeschrägt sind.
6. Filter nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß - die Längsrippen (8) im Verhältnis zu den Freiräumen (7) zwischen diesen schmal gehalten sind.
7. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß - die Auslaßkanäle (11) fließend aus der Kontur der Rippenkanten in die Auslaßkammer (17) übergehen.
8. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß - zwei Membranelemente (15) mit Freiraum übereinander angeordnet und im Auslaßbereich dichtend miteinander verbunden sind und gemeinsam die Einlaßkammer (16.) gegenüber der Auslaßkammer (17) leckdicht trennen.
9. Filter nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß - die hydrophobe, poröse Entlüftung der Einlaßkammer (16) durch mindestens einen Membranzuschnitt (13) gebildet ist, welcher eine Durchbrechung (12) im Gehäuse (1) abdeckt und stromaufwärts am weitesten entfernt vom Einlaß (3) in der Einlaßkammer (16) angeordnet ist.
10. Filter nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß - die hydrophobe, poröse Entlüftung durch einen gesinterten Bereich des Gehäuses im Bereich der Einlaßkammer (16) gebildet ist.
11. Filter nach Anspruch 2 bis 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß - die hydrophobe, poröse Entlüftung aus einem die Einlaßkammer (16) bildenden, gesinterten Gehäusebauteil besteht, und das die Auslaßkammer (17) bildende und Auslaßseite (9) der Membranelemente (15) dichtend umschließende Gehäuseteil flüssigkeits- und gasdicht ausgebildet ist und mit dem gesinterten Gehäuseteil leckdicht verbunden ist.
12. Filter nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß - das Traggerippe (6) im Längsschnitt von der Einlaßseite zur Auslaßseite keilförmig ansteigt.