CN102588270A - 蠕动泵和用于与其一起使用的过滤组件系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于与蠕动泵一起使用的过滤组件系统、用于与过滤组件系统一起使用的蠕动泵以及用来处理潜在地包含微生物污染物的流体的方法。

Description

蠕动泵和用于与其一起使用的过滤组件系统
技术领域
本发明涉及蠕动泵以及用于与蠕动泵一起使用的过滤组件系统。
背景技术
膜过滤技术是用于微生物分析的国际公认的参考技术。根据该技术，潜在地包含微生物污染的流体样品通过收集膜(典型地布置在过滤器装置中)，并且留在膜上的微生物暴露到液体营养介质以允许微生物生长和复制。随后，分析膜或营养流体以确定微生物的存在。
用于与常规微生物过滤器一起使用的系统典型地使用膜下游的真空泵来使流体样品通过膜，并且该系统在膜和真空泵之间包括收集储存器，该收集储存器用于收集流体以防止流体进入真空泵。这种系统应当被定期清洁和消毒以避免污染，这是由于那些污染可导致要被分析的流体样品的污染。用于与微生物过滤器一起使用的其它系统使用内部液体泵来使流体样品通过膜。流体样品和液体营养介质接触泵的内部部件，并且因此，泵必须也被消毒。
需要用于执行用于微生物分析的膜过滤技术的改进的装置、系统和方法。根据如下面阐述的描述，本发明的这些和其它优点将是显然的。
发明内容
本发明的实施例提供一种用于与蠕动泵一起使用的过滤组件系统，该过滤组件系统包括：过滤组件，该组件包括用于保持要被过滤的流体样品的样品储存器；与样品储存器流体连通的流体端口；过滤器元件，该过滤器元件布置在样品储存器和流体端口之间的流动路径中；用于支承过滤器元件的过滤器支承表面；其中该系统还包括具有第一端部和第二端部的柔性管道，其中所述第一端部可连接到流体端口以提供第一端部和端口之间的流体连通，或者第一端部连接到流体端口并且第一端部与端口流体连通。在过滤组件系统的一些实施例中，过滤组件还包括采用流体紧密配合件而可拆卸地且可更换地覆盖样品储存器的盖构件和/或支承样品储存器的基座。在过滤组件系统的优选实施例中，过滤组件还包括基座，其中基座包括流体端口且/或基座包括用于支承过滤器元件的过滤器支承表面。
在另一实施例中，提供用于与过滤组件系统一起使用的蠕动泵，该蠕动泵包括：蠕动泵头部，该头部包括头部外壳、包括至少两个靴形件或辊子的可旋转的转子以及适于接纳柔性管道的管道保持器，该柔性管道具有外径，其中该靴形件或辊子布置成压缩放置在保持器中的柔性管道，并且其中柔性管道与一次性过滤组件的流体端口流体连通；具有外径的流体端口还与一次性过滤组件的样品储存器流体连通，该流体端口布置成接纳通过过滤组件中的过滤器元件的过滤后的液体；与泵头部连通的马达，该马达布置成使该转子旋转；接纳马达的泵外壳，该泵外壳包括泵外壳盖，该盖包括(i)大致平面的过滤组件接纳部分和(ii)接纳部分中的狭口，其中该狭口包括至少与一次性过滤组件的流体端口的外径一样大的间隙，其中该间隙还与柔性管道的外径一样大，不会明显压缩该管道；其中该泵布置成沿流动方向吸引(pull)流体通过样品储存器、过滤器元件、流体端口和柔性管道，而不允许流体沿相反方向流通。
根据本发明的实施例的一种用于处理潜在地包含微生物污染物的流体的方法包括操作蠕动泵，该蠕动泵在过滤组件下游并且通过柔性管道与过滤组件流体连通，该过滤组件包括样品储存器、过滤器元件和流体端口，该样品储存器包含潜在地包含微生物污染物的流体；其中操作该泵包括压缩和打开柔性管道并且沿流动方向吸引流体通过样品储存器、过滤器元件、流体端口和柔性管道，而不允许流体沿相反方向流动。
附图说明
图1示出根据本发明的蠕动泵的实施例。图1A是蠕动泵的分解视图，示出与马达接合的泵头部和包括狭口的泵外壳，该狭口用于接纳过滤组件的流体端口且/或用于接纳用于连接到流体端口的转接器。
图1B是组装后的泵的透视图。
图2示出示例性泵头部，图2A示出当关闭时的泵头部并且图2B示出当打开时的泵头部。
图3示出与根据本发明的蠕动泵的实施例接合的根据本发明的过滤组件系统(包括过滤组件和连接的管道转接器)的实施例。图3A示出透视图，并且图3B示出剖视图。
图4示出根据本发明的过滤组件系统的两个示例性实施例的透视图，每一个包括过滤组件和可连接的管道。
图5示出用于本发明的示例性过滤组件的等距视图。
图6是图5中示出的过滤组件的竖向剖视图。
图7是图5中示出的示例性基座的顶视等距视图。
图8示出用于连接到过滤组件的流体端口的转接器的实施例，其中柔性管道连接到转接器，其中转接器和管道被密封在包装中。
具体实施方式
有利地，与包括真空泵或内部液体泵的常规系统相比，本发明提供部件之间的减小数量的连接，每一个连接是其中微生物污染(例如，导致要被采样的流体的污染)可发生的潜在突破点。因此，流体通路被简化。
另一优点是，根据本发明的被流体润湿的所有部件，即过滤组件，并且更重要地，管道转接器(如果存在的话)和管道，可以被容易地移除，而没有蠕动泵的污染的危险，这是由于蠕动泵不被流体润湿。相比之下，常规系统中的被流体润湿(或潜在地被流体润湿)的部件包括真空泵或内部液体泵，这增加污染传送的危险，需要分离的卫生程序，诸如高压锅卫生处理(真空系统)或将卫生处理流体泵送过该系统(内部液体泵系统)。
替代地或另外地，其它优点包括以下的一个或更多个：(a)管道/管道转接器可以以在包装中被预先消毒的方式被供应，在测试之间不需要卫生处理程序；(b)在过滤组件的下游需要较少的流体接触部件，例如，可以使用短长度的管道(具有或没有转接器)执行本发明，而常规系统包括例如歧管组件、烧瓶、真空泵、烧瓶和真空泵之间的过滤器以及分离的管道，该分离的管道将歧管组件连接到烧瓶，将烧瓶连接到过滤器，并且将过滤器连接到真空泵；(c)蠕动泵防止到过滤组件中的收集过滤器上的任何回流；和(d)可以在与常规系统相比最小化占地面积的同时执行本发明，这在一些环境中是特别需要的，例如，在空间特别珍贵的正压力罩壳中。
本发明的实施例提供一种用于与蠕动泵一起使用的过滤组件系统，该过滤组件系统包括：过滤组件，该组件包括用于保持要被过滤的流体样品的样品储存器；可任选的盖构件，该可任选的盖构件采用流体紧密配合件而可拆卸地且可更换地覆盖样品储存器；与样品储存器流体连通的流体端口；过滤器元件，该过滤器元件布置在样品储存器和流体端口之间的流动路径中；和用于支承过滤器元件的过滤器支承表面；其中该系统还包括具有第一端部和第二端部的柔性管道，其中所述第一端部可连接到流体端口以提供第一端部和端口之间的流体连通，或者第一端部连接到流体端口并且第一端部与端口流体连通。在过滤组件系统的一些实施例中，过滤组件还包括支承样品储存器的基座。在过滤组件系统的优选实施例中，过滤组件包括基座，其中基座包括流体端口且/或基座包括用于支承过滤器元件的过滤器支承表面。
在另一实施例中，提供用于与过滤组件系统一起使用的蠕动泵，该蠕动泵包括：蠕动泵头部，该头部包括头部外壳、包括至少两个靴形件或辊子的可旋转的转子以及适于接纳柔性管道的管道保持器，该柔性管道具有外径，其中该靴形件或辊子布置成压缩放置在保持器中的柔性管道，并且其中柔性管道与一次性过滤组件的流体端口流体连通；具有外径的流体端口还与一次性过滤组件的样品储存器流体连通，该流体端口布置成接纳通过过滤组件中的过滤器元件的过滤后的液体；与泵头部连通的马达，该马达布置成使该转子旋转；接纳马达的泵外壳，该泵外壳包括泵外壳盖，盖包括(i)大体上平面的过滤组件接纳部分和(ii)接纳部分中的狭口，其中狭口包括至少与一次性过滤组件的流体端口的外径一样大的间隙，其中该间隙还与柔性管道的外径一样大，不会明显压缩该管道；其中该泵布置成沿流动方向吸引流体通过样品储存器、过滤器元件、流体端口和柔性管道，而不允许流体沿相反方向流通。
根据本发明的实施例的一种用于处理潜在地包含微生物污染物的流体的方法包括操作蠕动泵，该蠕动泵在过滤组件下游并且通过柔性管道与过滤组件流体连通，该过滤组件包括样品储存器、微生物收集过滤器元件和流体端口，该样品储存器包含潜在地包含微生物污染物的流体；其中操作该泵包括压缩和打开柔性管道并且沿流动方向吸引流体通过样品储存器、过滤器元件、流体端口和柔性管道，而不允许流体沿相反方向流动。
现在将在下面更详细地描述本发明的每一个部件，其中相同的部件具有相同的附图标记。
根据本发明，并且将图1A和1B用作总参考，有时称为辊子泵的蠕动泵500是正排量泵，该正排量泵使柔性管道内包含的流体移动。该泵包括泵头部400，该泵头部包括(如图2A和2B中更详细地示出的)外壳401和包括两个或更多个(例如，2到12个)靴形件或辊子411的可旋转的转子410，该靴形件或辊子典型地连接到转子的外部周边或靠近转子的外部周边(靴形件或辊子可以与转子成一体)。示出的泵头部包括夹紧块402和管道保持器403。如果希望，泵头部外壳可包括例如在操作泵时用于覆盖转子的盖420。典型地，夹紧块和管道保持器可以接纳不同直径管道(在示出的实施例中，夹紧块和外壳中的切口提供管道保持器，并且用于接纳管道的其它合适布置在该技术领域中是已知的)。多种泵头部适用于本发明，并且在该技术领域中是已知的。
如图1A中所示，该泵也包括马达450(优选地，不可逆马达或可以被编程成为不可逆的马达)，该马达使该转子旋转，并且在转子转动时，管道的一部分被靴形件或辊子压缩，堵塞管道并且迫使流体移动通过管道。在靴形件或辊子经过之后，管道打开，有时候称为管道恢复或回弹。由于马达具有在转子旋转时堵塞管道(使得管道的一部分在操作泵时总是被堵塞)的多个靴形件或辊子，流体流动沿一个方向进行，并且向后流体流动被阻止。多种马达适用于本发明，并且在该技术领域中是已知的。
根据本发明，并且使用图3A和3B作为参考，蠕动泵500位于包括样品储存器、过滤器元件和流体端口的过滤组件的下游，其中柔性管道连接到流体端口，并且管道放置在泵头部400中，并且泵被布置成吸引潜在地包含微生物污染的流体样品沿流动方向通过样品储存器、过滤器元件、流体端口和柔性管道，而不允许流体沿相反方向流动。
说明性地，如图1A和1B中所示，泵500也包括优选地用于接纳马达的泵外壳200。典型地，泵外壳包括泵外壳盖210，盖包括(i)大致平面的过滤组件接纳部分220和(ii)接纳部分中的狭口230，其中该狭口包括至少与过滤组件的流体端口的外径一样大的间隙，其中该间隙还与柔性管道的外径一样大，不会明显压缩该管道。
该泵也可包括用于马达的电源(例如，电池或电池组，该电池或电池组可以是可更换的)且/或该泵可包括用于将马达连接到电源(例如，插座)的电线。图1A示出电源550包括电池组的实施例。
典型地，泵(该泵可以是可编程的)包括另外的部件，该另外的部件诸如以下部件的一个或更多个：开关、小键盘、功率指示器、电池充电指示器、电路板、转子速度指示器、马达控制装置、rpm传感器。对于一些应用，使用位置马达控制装置和/或rpm传感器的泵对于精确的固定体积的流体要被测量且/或控制以便关键应用的那些应用可能是特别需要的。合适的泵也包括可编程的“智能泵”。
合适的电源、电线和另外的泵部件在该技术领域中是已知的。
适用于本发明的过滤组件包括样品储存器、流体流动端口和过滤器元件，该过滤器元件布置在样品储存器和流体端口之间的流体流动路径中，使得要被过滤的流体从储存器经过并且通过过滤器元件和流体端口。典型地，该组件还包括例如支承样品储存器的基座，其中该基座包括流体端口。替代地，或另外地，该基座可包括用于支承过滤器元件的过滤器支承表面且/或该组件还可包括比过滤器元件更加多孔的并且为过滤器元件提供机械支承的中间支承构件，诸如一层丝网、滤网、纸、或织物。优选地，储存器和基座以可拆卸的方式接合，例如，如果在过滤之后希望从该组件移除过滤器元件。
合适的过滤组件(包括用于保持要被过滤的流体的样品储存器、流体流动端口以及布置在样品储存器和流体端口之间的流体流动路径中使得要被过滤的流体从储存器经过并且通过过滤器元件和流体端口的过滤器元件)包括但不限于美国专利4468321、6358730和6913152、美国专利公开2004/0063169中公开的那些，以及作为磁漏斗过滤器可从Pall Corporation(Port Washington，NY)获得的那些装置，和以商品名称MicroFunnelTM Filter Funnel、MicroFunnelTM Plus FilterFunnel和MicroFunnelTM ST Disposable Filter Funnel可获得的装置。根据本发明，柔性管道连接到过滤组件的流体端口以提供过滤组件系统。
在图3A，3B和4中示出了根据本发明的过滤组件系统的说明性实施例1000(分别包括与柔性管道100连通的过滤组件10)。
在一些实施例中，管道被分离地设置，并且在使用前连接到该组件。在管道不是成一体地连接到过滤组件的端口，并且管道随后在使用前连接到过滤组件的一个实施例中，管道的一个端部还包括转接器并且连接到转接器，该转接器诸如可以与该端口流体紧密地接合的配件。说明性地，如图3B、4和8中所示，空心配件150连接到管道100(该管道100具有端部100a和100b)的一个端部100a，并且该配件可以在使用前与过滤组件的端口38流体紧密地接合。优选地，该配件包括至少一个向外面向的突起，例如，使得当配件的一部分通过使突起在大致平面的过滤组件接纳部分220上方(或下方)而被放置在泵外壳200的间隙230中时，防止该配件明显向下(或向上)运动。连接到管道100的一个端部100a的图3B和8中示出的示例性配件150包括两个沿轴向间隔开的向外面向的突起151和152，该突起151和152布置成使得当配件放置在间隙230中时，突起防止明显向下和明显向上运动。
图5-7中更详细地示出适用于本发明的一个示例性过滤组件10。图5和6中示出的过滤组件10包括样品储存器20和基座30，该基座可以与样品储存器20的下端部可拆卸地接合。样品储存器20限定包括外壁21和内壁27的室22，并且该室22可用于收集和保持要被过滤的流体样品(潜在地包括微生物污染物)。在示出的组件中，基座30用于支承样品储存器20并且包括流体端口38。过滤器元件45布置在样品储存器20和流体端口38之间的流体流动路径中使得要被过滤的流体样品从储存器通过过滤器、流体端口和柔性管道100。可任选的盖构件50当使用时优选地可以与样品储存器20的上端部可拆卸地接合并且在盖构件50和样品储存器20之间形成流体紧密的密封。在图5和6中示出的这个示出的组件中，盖构件50包括可任选的通风口70，该通风口包括疏液体元件72，该疏液体元件允许气体(例如，空气)的通过但阻止液体或微生物通过那里。然而，通风口70(如果存在的话)不需要与盖构件50相关联，它可以例如与样品储存器20的壁(例如，外壁21或内壁27)相关联。
样品储存器20可以具有使它能够保持希望体积的要被过滤的样品流体的任何结构。在示出的组件中，样品储存器20大体上为圆柱形并且在其上端部和下端部敞开。样品储存器20具有限定用于样品流体的样品储存器20的外周边的外壁21和限定储存器20的内周边的内壁27。外壁21可具有圆形横截面形状和从其上端部到其下端部线性递减的内径(由内壁27提供)。外壁21和内壁27的形状不是关键的并且直径不需要在其高度上变化。例如，横截面形状可以是多边形形状或非圆形弯曲形状并且样品储存器20的内径或其它尺寸可以是恒定的或者在样品储存器20的高度上以任何希望的方式变化。样品储存器20可在其内表面或外表面上包括标度以辅助用户测量被收集的样品流体的量。
图5和6中示出的过滤组件10包括盖构件50，虽然盖构件是可任选的。图6中最佳地示出的盖50的一个例子成形为以可拆卸的方式装配在样品储存器20的上端部的顶上。盖50可以以各种方式与样品储存器20的上端部接合。例如，它们可以以滑入配合、卡扣配合、螺纹接合、压入配合或松配合彼此接合。然而，优选地，该接合提供盖和储存器之间的流体紧密密封，并且该接合用于提供盖50从样品储存器20的脱离的一些阻力以便使得过滤组件10能够被搬运和运输，而盖50不离开样品储存器20，同时仍然允许盖50从样品储存器20容易地拆卸。另外，盖构件50可以成形为以便可以可拆卸地连接到基座30，例如，当盖构件50和基座30一起要用作皮氏培养皿的一部分时。
在包括通风口是可任选的时，图5和6中示出的过滤组件10包括至少一个通风口70，该通风口包括至少一个(并且优选地包括多个)端口74和疏液体元件72。包括通风口允许要被过滤的流体在不移除盖50的情况下从过滤组件10被抽出。
在图5和6中示出的组件中，盖50包括可任选的通风口70，并且通风口包括五个端口74。疏液体元件72布置在通过通风口70的流动路径中，在样品被收集并且盖50与储存器20流体紧密地接合之后，该疏液体元件防止可能的外部环境污染物(例如，微生物、液体、灰尘等等)进入样品储存器20，但允许空气通过端口74进入样品储存器20。如该技术领域中已知的，元件72可以连接到过滤组件，例如，到盖50和/或样品储存器20的壁。
典型地，疏液体元件72具有孔隙结构，例如，孔隙尺寸(例如，如由泡点或由KL证明的，例如，如美国专利No.4340479中描述的)、孔隙直径、孔隙率或微粒俘获效率(例如，如Monodisperse DioctylPhthalate(DOP)Smoke Test(ASTM D2986-71或ASTM D2986-95a)中描述的)，该孔隙结构减小微生物通过那里，优选地减小细菌通过那里。例如，在一些实施例中，疏液体元件72具有大约2.0微米或更小的孔隙尺寸，或者大约1.0微米或更小的孔隙尺寸。替代地，在一些实施例中，疏液体元件72移除具有至少大约0.2微米(μm)或更大的直径的粒子的至少大约99.9％，或者该元件移除具有至少大约0.3μm或更大的直径的粒子的至少大约99.97％。说明性地，在一个实施例中，疏液体元件具有至少大约0.03％的10.5英尺/分钟气体流动的0.3μm的Monodisperse Dioctyl Phthalate(DOP)Smoke Penetration(例如，如由ASTM D2986-71测量的)。
疏液体元件可以为任何希望类型，诸如多微孔膜(例如，在商业上可从Pall Life Sciences(Ann Arbor，MI)和Pall Corporation(EastHills，NY)获得)，或多孔塑料构件，例如在商业上可从PorexCorporation(Fairburn，GA)获得的
Figure BDA0000130579140000101
多孔塑料部件。优选地，疏液体元件包括疏水多微孔膜。包括具有细菌阻塞孔隙结构的元件的合适的疏液体元件在商业上可获得。
虽然在示出的组件中，通风口70位于面向样品储存器20的内部的盖50的表面上，但可任选的通风口可以布置在其它部位中。例如，通风口可以布置在样品储存器20的外壁21或内壁27中或上，或者通风口可以在盖的其它部分中或上。另外，通风口可以包括任何合适数量的端口，并且端口可以具有任何合适的内径。
在使用前，通风口70可以覆盖有可移除的元件，例如，用于防止在使用前将元件72暴露到不希望的材料(例如，消毒剂)。可以使用任何合适材料覆盖通风口70，该任何合适材料包括例如粘贴物、标签或密封件和/或另外的盖构件。覆盖通风口70的粘贴物优选地使用提供一些移除阻力但仍然允许容易的移除的粘合剂。粘贴物可以被设计尺寸以仅仅覆盖通风口70或者替代地可以延伸超出通风口的区域。粘贴物可以包含预先印刷的标记且/或可以包括用户可在其上做记号或书写的材料。另外地或替代地，另外的盖构件可以以各种方式与盖50接合并且相对于样品储存器20和基座30和盖50具有如上所述的变化的紧密程度。另外的盖构件也可以成形为装配在基座30的上端部顶上，因此使另外的盖和基座30一起能够形成皮氏培养皿。
在图5和6中示出的组件中，包括通风口70的盖50包括盘形板61，该盘形板包括从板61的外周边突出的突片67。盖50包括形成在盘形板61的整个外周边周围的连续的环形的倒置通道62。如图6中更详细地示出的，倒置通道62优选地包括从盘形板61的上表面向上延伸的内壁、在内壁的顶边缘周围并且从盘形板61的中心向外延伸的大体上直角的台肩以及从直角台肩向下延伸的外壁。将图6中示出的组件用作参考，滑入配合形成在倒置通道62和形成在样品储存器20的上端部的整个外周边周围的径向向外的边缘23之间。外壁具有径向向内的突出部66。在放松的(无应力的)状态中在突出部66处测量的倒置通道62的外径小于在放松的状态中在边缘23处的样品储存器20的外径，使得一旦边缘23被向上推过突出部66，突出部66将阻止样品储存器20和盖50的脱离。盖50和样品储存器20之间的接合可以具有变化的紧密程度。例如，该接合可以足以提供一些对脱离的阻力而不形成密封，或优选地，该接合提供两个构件之间的流体紧密密封。
如上所述，盖是可任选的。然而，当样品储存器20要用于在过滤之前收集和/或暂时存储流体样品时，盖50和样品储存器20之间的流体紧密密封是方便的。例如，在工厂和流体处理设施中，通常的做法是，在工厂或设施的一部分中收集流体样品并且随后将该样品运送到在工厂或设施的不同部分中的用于分析的实验室。在这种情况下，盖50和样品储存器20之间的流体紧密密封的设置(和通风口的构造)使得样品储存器20内的流体样品能够从一个部位被运输到另一个部位而不担忧溢出或污染。突片67的设置方便了盖50从储存器20的脱离，例如，以便将样品引入样品储存器。流体紧密密封可以由任何合适装置形成，但优选地由不需要使用分离的密封构件的一个装置(诸如O型环或垫圈)形成。在示出的实施例中，通过倒置通道62在盖50和样品储存器20之间实现流体紧密密封。在放松的状态中的倒置通道62的内径大于在放松的状态中的样品储存器20的上端部的内径，使得当样品储存器20的边缘23放置到倒置通道62中时，样品储存器20的上端部将被倒置通道62的内壁向着倒置通道62的外壁沿径向向外推动。样品储存器20的上端部因此被压入到与倒置通道62的紧密接触中，导致在样品储存器20的整个周边周围的盖50和样品储存器20之间的流体紧密密封的形成。
在示出的过滤组件中，该组件包括基座30。基座30优选地为样品储存器20提供支承。基座30也可以包括流体端口和/或过滤器支承表面31。如图7(该图是说明性基座30的顶视等距视图)中示出的，示出的基座30包括过滤器支承表面31和流体端口38。示出的过滤器支承表面31由从基座30的底部内表面33向上延伸的多个突起32的上表面限定。突起32彼此间隔开以使已经通过过滤器元件45的滤液能够在突起32之间流动并且通过流体端口38流出。用于滤液的一个或更多个排泄开口39在基座30的中心形成在突起32中以将流体端口38的内部与包含突起32的基座的区域连接。
在示出的组件中，基座30是通过注射成型形成的单一构件，例如，过滤器支承表面31与基座30的其它部分成一体地形成。然而，基座30也可以包括多个分离地形成的部件。例如，过滤器支承表面31可包括以可移除的方式安装在基座30的内部中并且具有可支承过滤器元件45的上表面的穿孔板、多孔板、滤网或丝网。
如示出的过滤器支承表面31是平面的，但它可以具有使它能够支承用于过滤的过滤器元件45的任何形状。例如，过滤器支承表面31可以是中凹的、弓形的或波状的形状。
在示出的组件中，过滤器支承表面31被从过滤器支承表面31的外周边向上延伸的圆形的壁34包围，并且多个径向突起35从形成在壁34的顶上的台肩向上延伸，每一个突起35的竖直径向内表面与壁34齐平。壁34和突起35用于包围和定位布置在过滤器支承表面31上的过滤器元件45。
虽然过滤器支承表面31被示出为基座30的部件，但支承表面不被如此限制。过滤器支承表面31可以形成或布置在样品储存器20内。例如，替代样品储存器20在其下端部完全敞开，它可以具有穿孔的底表面以便支承过滤器元件45。替代地，过滤器支承表面31可以被完全省略，例如，如果过滤器是自支承的。
当管道不被连接时，过滤组件10可以能够竖立在水平面上而不被支承。在一个例示中，基座30包括在其整个周边周围延伸的外壁41以便将基座30支承在工作台或其它水平面上。然而，除了连续壁外的构件(诸如，多个腿)也可以用于支承该基座。替代地，基座30可以不是自支承的，并且它可以具有自身不竖立的形状。例如，基座30的底部可以成形为像漏斗。
样品储存器20和基座30可以具有多种构造。在一个实施例中，样品储存器20和基座30可以分离地形成并且彼此永久连接，或者它们可以形成为单一构件。在另一例子中，过滤组件10可以不包括基座30。然而，在该例示中，样品储存器20以可拆卸的方式与基座30接合，使得基座30可以与样品储存器20分离例如以便移除过滤器元件45，或者使得基座30可以与作为皮氏培养皿的一部分的样品储存器20分离地使用。
样品储存器20和基座30之间的接合方式优选地使得该接合产生流体紧密密封而不需要诸如O型环或垫圈的密封构件，仍然使得样品储存器20和基座30可以通过手容易地彼此分离。样品储存器20的下端部也优选地成形为使得在样品储存器20和布置在过滤器支承表面31上的过滤器元件45的上表面之间形成流体紧密密封，以防止来自样品储存器20的流体通过在样品储存器20和过滤器元件45之间流动而绕过过滤器元件45。
有利地，在基座30的整个内周边周围提供样品储存器20和基座30之间的紧密密封接触的任何类型的可拆卸接合可以用于以可拆卸的方式接合该两个构件。例如，在样品储存器20和基座30之间可以存在过盈配合，使得径向力将样品储存器20的周边表面压到与基座30的相对的周边表面的密封接触中，或者样品储存器20和基座30的相对表面可以被沿过滤组件10的轴向起作用的压缩力压到彼此密封接触中，且/或储存器和基座可分别包括磁体，其中当储存器和基座被组装时该磁体彼此相邻，其中磁吸引将过滤器元件密封地夹紧在储存器和基座之间。在示出的组件中，样品储存器20和基座30通过过盈配合彼此接合，该过盈配合产生样品储存器20的外周边表面和基座30的内周边表面之间的流体紧密密封。样品储存器20和基座30可以构造成用于提供倾向于将它们拉开的轴向力的阻力以便在使用期间不会意外地彼此脱离。
在本例示中，脱离的阻力由滑入配合提供，在该滑入配合中，样品储存器20的下端部被接纳在基座30的上端部内。如图6的剖视正视图中示出的，样品储存器20的下端部具有绕其整个外周边连续地延伸的凹槽和径向向外突起。类似地，示出的基座30在其上端部具有绕其整个内周边连续地延伸的凹槽和径向向内突起。样品储存器20的下端部的外径和基座30的内径优选地被选择使得该突起将滑入并且通过过盈配合紧贴地配合在相应的凹槽内，使得在样品储存器20的整个周边周围在每一个突起和对应的凹槽之间存在紧密接触，诸如线接触或面接触。仅仅通过使该两个构件相对彼此弯曲，例如使突起从凹槽脱离，样品储存器20可以脱离基座30。
如果凹槽和突起形成为尽可能靠近基座30的上端部，则通常较容易使该两个构件脱离。例如，在示出的实施例中，突起紧邻基座30的上端部。样品储存器20和基座30之间的密封接触的部位不是关键的，只要该接触可在正常使用期间防止流体泄漏到过滤组件10的外部。例如，密封接触可以在凹槽和突起的配对表面之间，或者它可以形成在不同的部位中，凹槽和突起之间的接合主要用于抵抗样品储存器20和基座30的意外脱离或维持样品储存器20和过滤器元件45之间的轴向压缩力以形成相对于过滤器元件45的流体紧密密封。在后一种情况中，凹槽和突起不需要是连续的构件。
在示出的组件中，每一个凹槽与对应的突起在形状上互补，即它具有与对应的突起大体上相同的曲率半径，使得每一个凹槽和对应的突起形成表面接触，但凹槽和突起的弯曲可以交替地使得它们处于例如线接触。通过形成在该两个构件的一个的表面上的单个突起和形成在该两个构件的另一个的表面上的用于与该突起接合的单个凹槽，可以在样品储存器20和基座30之间形成密封，但多个凹槽和突起可产生较大完整性的密封。
除了滑入配合外的许多其它布置(诸如，卡扣配合或螺纹接合，或通过如上所述的磁体)可用于抵抗样品储存器20和基座30之间的脱离。也可能希望的是，将带或套筒(诸如收缩缠绕套筒)布置在样品储存器20和基座30之间的连接周围，或者围绕它们的周边将该两个构件彼此轻度焊接或粘结(诸如通过超声焊接)，以将该构件固定在一起，同时使它们能够当希望时容易地彼此脱离。替代样品储存器20和基座30上的凹槽和突起提供的过盈配合或除该过盈配合之外，可以使用这种连接方式。
样品储存器20的下端部可以形成有环形密封边26，该环形密封边在样品储存器20的整个周边周围延伸。当样品储存器20和基座30的凹槽和突起彼此接合时，密封边26被向下压到与布置在基座30的过滤器支承表面31顶上的过滤器元件45的上表面的密封接触中。密封边26和过滤器元件45之间的压缩力被样品储存器20和基座30的凹槽和突起之间的接合维持。在示出的组件中，密封边26布置在样品储存器20上使得环形空气空间存在于密封边26的外周边和密封边26的整个周边周围的基座30的内周边之间。人们认为，空气空间可以通过形成空气锁而提高样品储存器20和基座30之间的密封的完整性，该空气锁防止流体通过两个构件之间的毛细作用而缓慢移动。然而，空气空间不是必要的，并且密封边26可以紧密接触基座30的内周边。
过滤器元件45优选地包括至少一种过滤介质，该至少一种过滤介质与被过滤的流体相适合并且能够从该流体移除所关心的微生物。过滤介质可以为任何希望类型，例如各种材料的多微孔膜或纤维元件，或滤纸。对于一些应用，过滤介质是耐热材料。用于微生物学研究的很多种过滤介质是在商业上可获得的，并且任何这种过滤介质可以在本发明的情况下用作过滤器元件45。该过滤介质可以以任何希望方式(例如，根据尺寸、通过吸附且/或亲和结合)收集(俘获)微生物。用于微生物学研究的过滤介质通常是平膜盘，但过滤器元件45不需要具有任何特别形状。例如，替代平的，该膜可以包括褶皱以增加其表面面积。
过滤器元件45布置在样品储存器20和流体端口38之间的流体流动路径中使得要被过滤的流体通过过滤器元件45。过滤器元件可以是自支承的，或者替代地，如示出的实施例中，平坦过滤器元件45由过滤器支承表面31支承。过滤器元件45可以以可移除的方式由过滤器支承表面31支承，或者替代地可以永久固定到过滤器支承表面31，例如通过使用粘合剂、溶剂、射频密封、超声密封和/或热密封。虽然在示出的组件中，基座包括过滤器支承表面31，替代地，样品储存器20可以包括过滤器支承表面。过滤器元件45可以直接接触过滤器支承表面31，或者它可以优选地搁置在中间支承构件(诸如一层丝网、纸或织物)上，该中间支承构件比过滤器元件45更加多孔并且该中间支承构件向过滤器元件45提供机械支承。替代地，过滤器元件可包括层叠到支承件的过滤介质。如果在培育期间过滤器元件45要留在基座30上，则可能方便的是，在培育期间用于保持营养溶液的吸收垫46在过滤之前而不是此后放置在过滤器元件45下面，以在过滤后减小过滤器元件45的处理量。此外，在过滤期间，吸收垫46可以为过滤器元件提供支承。也可能希望的是，将预过滤器、保护性片材或其它构件放置在过滤器元件45顶上。
可能有利的是，在密封边26接触过滤器元件45的下方的区域中，将弹性的可压缩的构件放置在过滤器构件45的下表面和过滤器支承表面31之间。这种构件可以补偿密封边26和过滤器支承表面31的轴向长度的变化以维持密封边26与过滤器元件45紧密密封接触，因此使得样品储存器20和基座30的制造公差能够精度低一些。弹性构件可以是对被过滤的流体来说可渗透的或不可渗透的。例如，它可以包括布置在过滤器元件45下面的不可渗透的垫圈。也可以将诸如垫圈的弹性密封构件放置在过滤器元件45的顶表面和密封边26之间使得密封边26不直接接触过滤器元件45，而是被压到与密封构件的密封接触中，而该密封构件被压到与过滤器元件45的密封接触中。这种密封构件可以与过滤器元件45分离或连接到过滤器元件45。
在示出的组件中，包围过滤器支承表面31的壁34的高度使得当吸收垫46和过滤器元件45安装在过滤器支承表面31上时，吸收垫46将被壁34包围并且至少部分地布置在壁34的上端部下方，而布置在吸收垫46的顶上的过滤器元件45将布置在壁34的上端部处或该上端部上方，并且将被径向突起35包围。例如，壁34可以具有大体上与吸收垫46的厚度相同的高度。在吸收垫46部分地或完全地位于壁34的上端部下方的情况下，当包括过滤组件10的过滤组件系统1000的用户想要将过滤器元件45从吸收垫46顶上传递到不同部位时，该用户容易使用镊子拾取过滤器元件45而不拾取吸收垫46。径向突起35之间的空间为过滤器元件45提供便捷通道并且方便其从基座30的移除。
从容易制造的观点，优选的是，样品储存器20的密封边26的轴向长度和基座30上的径向突起35的轴向高度使得当如图6中所示样品储存器20密封地接合基座30并且样品储存器20的密封边26被压到与过滤器元件45的密封接触中时，在径向突起35的顶表面和样品储存器20的底表面之间存在轴向间隙。如果这种间隙存在，则径向突起35和密封边26不需要制造成与当径向突起35的上表面接触样品储存器20的底表面时一样精密的公差。
取决于诸如希望的强度、柔性、热阻和耐腐蚀性的因素并且取决于过滤组件10意图是可再用的还是在使用完成时被丢弃，过滤组件系统1000和过滤组件10可以由包括通常用于漏斗、储存器、皮氏培养皿、管道和其它实验室设备的那些材料的很多种材料(诸如，金属、塑料和玻璃)制成。过滤组件系统1000和组件10的不同的部分可以由不同的材料形成。为了制造的经济性，可以通过模制被成形的塑料特别适合于过滤组件10。合适的塑料的一些例子是聚丙烯、尼龙和聚丙烯酸酯。在一些情况中，方便的是，诸如样品储存器20的组件10的若干部分是半透明的或透明的以允许组件10内的物质被容易地观察。
典型地，过滤组件在诸如袋子的密封的容器中被运输，同时维持无菌性。密封的容器也可以包括连接到流体端口(提供过滤组件系统)或不连接到流体端口的管道，优选地同时维持过滤组件和管道的无菌性。替代地，管道(优选地，连接到包括配件的转接器)可以在分离的密封容器(例如，图8中示出的密封袋子160)中被运输，典型地同时维持无菌性。过滤组件、转接器、管道和过滤组件系统可以根据该技术领域中已知的多种消毒协议被消毒。
在一些实施例中，管道的第一和/或第二端部在使用之前被密封，例如，其中任一或两个端部被可移除的密封件覆盖，或者任一或两个端部被封闭并且管道被切割以打开任一或两个端部，或者一个端部被可移除的密封件覆盖，并且该管道被切割以打开另一端部。
虽然被蠕动泵的靴形件或辊子接触的管道100是柔性的，但本发明的实施例可包括另外的管道，其中该另外的管道是柔性的或非柔性的。根据本发明可以使用多种柔性的和非柔性的管道，以及转接器、配件和连接器，并且合适的管道、转接器、配件和连接器在该技术领域中是已知的。
根据本发明的实施例的一种用于处理潜在地包含微生物污染物的流体的方法包括操作在过滤组件下游并且通过柔性管道与过滤组件流体连通的蠕动泵，该过滤组件包括样品储存器、微生物收集过滤器元件和流体端口，该储存器包含潜在地包含微生物污染物的流体，其中操作该泵包括压缩和打开柔性管道并且沿流动方向吸引流体通过样品储存器、过滤器元件、流体端口和柔性管道，而不允许流体沿相反方向流动。
该方法的实施例还可包括针对微生物的存在而分析过滤器元件和/或针对微生物的存在而分析通过过滤器元件的流体。
典型地，该方法的实施例还包括将通过该管道的流体引到希望的部位。
根据本发明的实施例可以过滤多种流体，例如，生物制药学、微电子学和饮料工业中的流体。在希望监视流体的污染(例如，用于保证流体是无菌的)的情况下，本发明的实施例是特别有用的。本发明的实施例适用于包括“热回路”系统的多种系统，例如，其中要被过滤的流体是例如被加热到大约80℃的温度的加热流体。
在执行该方法的实施例中，并且使用图3A和3B作为总参考，包括过滤组件10和与流体端口38连通的管道100的过滤组件系统1000与蠕动泵500相关联，其中管道的一部分放置在泵头部中(例如，放置在管道保持器403中并且布置在转子410和夹紧块402之间；见图2B)，靠近端口38的管道的部分放置在狭口230中，并且该组件的基座放置在泵外壳200的平面组件接纳部分220上。如上所述，过滤组件可包括成一体地连接的管道，或者该管道可以被随后连接，例如，通过具有端口38的接合配件150。
优选地，要被过滤的流体样品最初被收集在样品储存器20中，替代地，在收集之后并且在组件10被放置在泵外壳上之前或之后，该流体可以被放置在样品储存器中。该方法的实施例可以在过滤器组件具有盖或没有盖的情况下被执行。而且，如上所述，过滤器组件可以包括一个或更多个通风口(例如，作为盖的一部分且/或作为该组件的另一部件的一部分)，或者该组件可以没有通风口。
在过滤组件10在泵外壳200上的情况下(并且如果使用盖，盖50可以与储存器20流体紧密地接合)，操作蠕动泵500以吸引流体样品通过过滤器元件45和端口38进入管道100。过滤后的流体可以被传到希望的部位。
当流体样品已经被吸引出样品储存器20并且被吸引通过过滤器元件45时，典型地关闭该泵。此时，过滤组件10可以从泵外壳移除或留在泵外壳上。典型地，该组件和管道从泵移除并且在适当时丢弃。
如该技术领域中已知的，可以针对微生物的存在而测试过滤后的流体和/或过滤器元件。
至于测试过滤器元件，过滤器元件可以从过滤器组件被移除并且被传递到例如皮氏培养皿，在该皮氏培养皿中，可以培养俘获的微生物(如果存在的话)。包括培养微生物和确定微生物的存在和/或身份的测试过滤器元件可以如该技术领域中已知的那样被执行。
在基座30和盖50或基座30和另外的盖要用作皮氏培养皿的那些实施例中，在完成过滤之后，通过释放基座30和样品储存器20之间的滑入配合，用手从基座30卸下样品储存器20，并且过滤器元件45(该过滤器元件可以是可移除的，或者永久固定到过滤器支承表面31)留在基座30的顶上，在那里，合适的营养溶液被施加到位于过滤器元件45下面的吸收垫46，该吸收垫46典型地已经在过滤之前被放置在过滤器元件45下面。
营养溶液可以从上方通过过滤器元件45或从下方通过流体端口38被施加到吸收垫46。一旦营养溶液已经被施加到吸收垫46，包括基座30和盖50或基座30和另外的盖构件的皮氏培养皿就准备培育。如果希望，诸如帽或塞子的关闭装置可以安装在流体端口38的下端部上，或者插入远离端口的管道的打开端部，以防止流体在培育期间从其泄漏。
根据本发明的实施例，提供一种测试套件，该测试套件包括过滤组件系统，和营养溶液、生长介质和试剂(例如，用于检测微生物的存在)的一个或更多个。优选地，测试套件包括被密封在一个容器中的无菌过滤组件，而营养溶液、生长介质和/或试剂被密封在另一容器中。
这里引用的包括出版物、专利申请和专利的所有参考文献由此通过引用并入，如同每一个参考文献被单独地且特别地指示通过引用被并入并且在这里被完全阐述。
在描述本发明的上下文中(特别地在以下权利要求的上下文中)的术语“一”和“一个”和“该”和类似指示物的使用要被解释为涵盖单数和复数，除非在这里另外指示或明显与上下文矛盾。术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”要被解释为开放式术语(即，意思是“包括但不限于”)，除非另外注释。这里的值的范围的列举仅仅旨在用作单独引用落在该范围内的每一个分离的值的速记方法，除非在这里另外指示，并且每一个分离的值被并入说明书如同它在这里被单独列举。这里描述的所有方法可以以任何合适的顺序被执行，除非在这里另外指示或另外明显与上下文矛盾。这里提供的任何和所有例子或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅仅意图更好地阐明本发明并且不对本发明的范围施加限制，除非另外要求。说明书中的语言不应当被解释为指示任何没有要求保护的要素为实施本发明的必要条件。
这里描述包括用于执行本发明的本发明人已知的最佳模式的本发明的优选实施例。在阅读前述描述时，那些优选实施例的变型可以变得对本领域技术人员来说是显然的。本发明人预期熟练技工在适当时利用这种变型，并且本发明人打算本发明以不同于这里具体描述的方式被实施。因此，本发明包括如适用的法律所允许的所附权利要求中列举的主题的所有改进型和等同物。此外，本发明包括其所有可能变型中的上述元件的任何组合，除非在这里另外指出，或者另外明显与上下文矛盾。

Claims (18)

1.一种用于与蠕动泵一起使用的过滤组件系统，所述过滤组件系统包括：
过滤组件，所述过滤组件包括：
(a)用于保持要被过滤的流体样品的样品储存器；
(b)与所述样品储存器流体连通的流体端口；
(c)过滤器元件，所述过滤器元件布置在所述样品储存器和所述流体端口之间的流动路径中；
(d)用于支承所述过滤器元件的过滤器支承表面；
其中所述系统还包括
(e)具有第一端部和第二端部的柔性管道，其中所述第一端部能够连接到所述流体端口以提供所述第一端部和所述流体端口之间的流体连通，或者所述第一端部连接到所述流体端口并且所述第一端部与所述流体端口流体连通。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述管道的第一端部被连接到所述流体端口。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述管道的第一端部成一体地连接到所述流体端口。
4.根据权利要求2或3所述的系统，其中，所述管道的第一端部还包括能够与所述流体端口流体紧密地接合的配件。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的系统，其中，所述配件还包括至少一个向外面向的突起。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述配件包括至少两个沿轴向间隔开的向外面向的突起。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的系统，其中，所述过滤组件还包括基座，所述基座支承所述样品储存器。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述基座包括所述流体端口。
9.根据权利要求7或8所述的系统，其中，所述基座包括用于支承所述过滤器元件的过滤器支承表面。
10.根据权利要求1-9中的任一项所述的系统，还包括盖构件，所述盖构件通过流体紧密配合件而可拆卸地且可更换地覆盖所述样品储存器。
11.根据权利要求1-10中的任一项所述的系统，还包括与所述样品储存器连通的至少一个通风口，其中所述通风口包括疏液体元件，所述疏液体元件允许空气进入所述样品储存器但阻止微生物通过进入所述样品储存器。
12.一种用于与过滤组件系统一起使用的蠕动泵，所述蠕动泵包括
(a)蠕动泵头部，所述头部包括头部外壳、可旋转的转子和管道保持器，所述转子包括至少两个靴形件或辊子，所述管道保持器适于接纳柔性管道，所述柔性管道具有外径，其中所述靴形件或辊子布置成压缩放置在所述保持器中的柔性管道，并且其中所述柔性管道与一次性过滤组件的流体端口流体连通；具有外径的所述流体端口还与所述一次性过滤组件的样品储存器流体连通，所述流体端口布置成接纳通过所述过滤组件中的过滤器元件的过滤后的液体；
(b)与所述泵头部连通的马达，所述马达布置成使所述转子旋转；
(c)接纳所述马达的泵外壳，所述泵外壳包括泵外壳盖，所述盖包括(i)大致平面的过滤组件接纳部分和(ii)位于所述过滤组件接纳部分中的狭口，其中所述狭口包括至少与所述一次性过滤组件的流体端口的外径一样大的间隙，其中所述间隙还与所述柔性管道的外径一样大，不会明显压缩所述管道；
其中所述泵布置成沿流动方向吸引流体通过所述样品储存器、所述过滤器元件、所述流体端口和所述柔性管道，而不允许流体沿相反方向流通。
13.根据权利要求12所述的泵，其中，所述狭口布置成接纳能够与所述流体端口接合的配件的一部分，所述柔性管道的一个端部连接到所述配件。
14.根据权利要求12或13所述的泵，包括不可逆马达。
15.根据权利要求12或13所述的泵，其中所述泵被编程以不可逆地操作所述马达。
16.一种用于处理潜在地包含微生物污染物的流体的方法，所述方法包括：
操作蠕动泵，所述蠕动泵在过滤组件下游并且通过柔性管道与过滤组件流体连通，所述过滤组件包括样品储存器、微生物收集过滤器元件和流体端口，所述样品储存器包含潜在地包含微生物污染物的所述流体；其中操作所述泵包括压缩和打开所述柔性管道并且沿流动方向吸引所述流体通过所述样品储存器、所述过滤器元件、所述流体端口和所述柔性管道，而不允许流体沿相反方向流动。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括针对微生物的存在而分析所述过滤器元件。
18.根据权利要求16或17所述的方法，还包括针对微生物的存在而分析所述流体。
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