CN111936222A - 用于过滤系统的过滤头和用于与过滤头结合使用的漏斗 - Google Patents

用于过滤系统的过滤头和用于与过滤头结合使用的漏斗 Download PDF

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Abstract

一种用于过滤系统的过滤头（1），包括：基座（2），其包括用于可移除的过滤器元件（4）的过滤器支撑件（3）和流体路径，所述流体路径从待放置在所述过滤器支撑件（3）上的所述过滤器元件（4）的一侧，穿过所述过滤器元件（4），并到达所述基座（2）的排放出口（5），以及保持器装置（6），其用于将漏斗（7）可移除地附接到所述基座（2），以在所述过滤器元件（4）的所述一侧上形成样品流体储存器，其中，所述保持器装置（6）包括环形元件（8），所述环形元件（8）构造成绕围绕所述漏斗（7）的下端的底部周边凸缘（7a）延伸，并且选择性地在所述漏斗（7）的所述底部周边凸缘（7a）的径向向外的突出部分（7b）上施加偏压力，以将所述漏斗（7）压靠所述基座（2）。本发明的过滤头由于其如下构造而允许使用纸板漏斗，而没有漏斗与基座之间的液体泄漏的风险，即：该构造具有包括环形元件的保持器装置，该环形元件与围绕漏斗的下端的底部周边凸缘接合。

Description

用于过滤系统的过滤头和用于与过滤头结合使用的漏斗
技术领域
本发明涉及一种用于过滤系统、特别是歧管膜过滤系统的过滤头，以及一种用于与过滤头结合使用的漏斗。
本发明特别适用于食品和饮料、生物制药、化妆品、医院的领域中，而且还适用于诊断、医疗保健和研究，特别是适用于生物负荷和无菌测试。
背景技术
用于过滤具有从10 ml至一升的典型体积的如水、软饮料、葡萄酒之类的可过滤样品的上述领域中的用于生物负荷和无菌测试的当前解决方案通常涉及将膜和漏斗放置在歧管头上，将待测样品体积倒入到该漏斗中，并通过借助于泵降低该歧管头的出口下游的压力来执行过滤，将过滤器从该歧管头移除，并且随后移除该膜，并将它放置到琼脂板上以用于孵育和进一步测试。利用上述过滤方法的当前的生物负荷测试是基于一次性使用的塑料漏斗或者基于可重复使用的不锈钢、塑料或玻璃的漏斗。在过滤过程之后的可重复使用的漏斗必须被净化和清洁，而一次性使用的漏斗被弃置在垃圾桶中。在一次性使用的塑料漏斗的情况下，会产生大量废物，并且塑料的生态影响很大。对于可重复使用的漏斗，每次测试之后都需要清洁和净化漏斗会消耗大量的水和能量以及清洁残留物，其处理和搬运可能会成问题。
WO 2011/028704 A2公开了一种具有过滤头的过滤组件，该过滤头设计成支撑可移除的过滤器元件。该过滤组件包括用于接收待过滤的流体的样品储存器和用于支撑该样品储存器的基座。该基座包括用作支撑该过滤器元件的过滤器平台的环形表面，并且其包括通过流体流动路径与该样品储存器连通的流体端口。该过滤器元件可捕获流体样品中的感兴趣的微生物，并且可与该基座的环形表面相邻设置。因此，该过滤器元件被布置在该样品储存器与该流体端口之间的流体流动路径中。在过滤期望的样品体积之后，该储存器可与该基座分离，以暴露支撑在环形过滤器支撑表面上的膜过滤器元件。该样品储存器是大致圆柱形的，并且在其上端和下端处敞开。根据WO 2011/028704 A2，样品储存器和基座之间的接合通过卡扣配合形成，其中样品储存器的下端被接收在基座的上端内。该基座的下端具有槽和径向向外的突出部，它们围绕其整个外周边连续地延伸。该样品储存器在其下端处具有围绕其整个内周边连续延伸的槽和径向向内的突出部。相应的突出部将以过盈配合相应地卡入到匹配的槽中并紧密地配合在该匹配的槽内。该文献还描述了卡口配合或螺纹接合作为样品储存器和基座之间的卡扣配合连接的替代方案。所描述的其他选择是围绕样品储存器和基座之间的接合处的收缩包裹套筒，或者将构件轻焊接（light welding）或粘合到彼此。
该过滤头为塑料或不锈钢漏斗开发，并且不适于纸板漏斗，这是由于材料的物理特性以及过滤期间液体泄漏的风险。
EP 1127607 A1公开了另一种一次性的膜过滤系统和过滤头。该系统包括：由树脂材料整体形成的基本上碟形的过滤器保持器，膜过滤器可被安装到该过滤器保持器；以及杯形的纸漏斗，其固定且不可分离地固定到该保持器。该保持器具有用于接收该膜过滤器的过滤器接收部段。排放装置或排放管也是该保持器的组成部分，该部分与形成在该接收部段中的凹部连通，该凹部接收多孔材料，该多孔材料在其上支撑该膜过滤器。在操作中，该排放管被连接到真空泵，该真空泵通过该多孔材料将吸力施加于该膜过滤器。该保持器的周边部分具有双壁构造，该双壁构造具有限定环形槽的内壁和外壁，该环形槽填充有诸如硅酮之类的树脂密封剂材料。该纸漏斗是纸杯，其向下延伸，以提供底部周边凸缘。该底部周边凸缘被插入到该保持器的双壁构造中的槽中，并借助于填充到该槽中的硬化的硅酮密封剂固定在该槽处。因此，该纸漏斗固定地在单件式的一次性过滤器单元中固定到该保持器。
在EP 1127607 A1中公开的另一替代方案中，该保持器装配有形成为硅酮橡胶的整体产品的密封环，该密封环具有：底部，其适于放置在该保持器的漏斗安装座（funnelmount）上；以及内壁和外壁，它们各自从该底部竖立，而在它们之间具有向上的槽。该槽提供的直径基本上等于纸漏斗的底部周边凸缘的直径，并且当接收在该槽中的密封环与纸漏斗的周边凸缘被安装在该保持器的漏斗安装座上时，该外壁与该保持器的周边壁弹性接合。在该实施例中，保持器和漏斗也在过滤之后被处置。因此，两种替代方案都会产生大量的废物。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于过滤系统的过滤头以及一种用于与该过滤头结合使用的漏斗，它们可减少生态影响以及在生物负荷和无菌测试期间产生的废物量。
为了解决该问题，本发明提供了如权利要求1所限定的用于过滤系统的过滤头以及如权利要求11所限定的用于与该过滤头结合使用的漏斗。优选实施例在相应的从属权利要求中限定。
因此，本发明提供了一种用于过滤系统的过滤头，其包括：基座，其包括用于可移除的过滤器元件的过滤器支撑件和流体路径，所述流体路径从待放置在膜支撑件上的过滤器元件的一侧，穿过所述过滤器元件，并到达所述基座的排放出口；以及保持器装置，其用于将漏斗可移除地附接到所述基座，以在所述过滤器元件的所述一侧上形成样品流体储存器；其中，所述保持器装置包括环形元件，所述环形元件构造成绕围绕所述漏斗的下端的底部周边凸缘延伸，并且选择性地在所述漏斗的所述底部周边凸缘的径向向外的突出部分上施加偏压力，以将所述漏斗压靠所述基座。
本发明的过滤头由于其如下构造而允许使用纸板漏斗，而没有漏斗与基座之间的液体泄漏的风险，即：该构造具有包括环形元件的保持器装置，该环形元件与围绕漏斗的下端的底部周边凸缘接合。使用纸板漏斗的可能性大大减少了生物负荷和无菌测试的废物量，这是因为纸板漏斗可用少量的能量生产，可根据纸张材料的类型而被折叠、燃烧或可能分解，并且因此，其减少了环境影响。
本发明还提供了一种用于与根据本发明的用于过滤系统的过滤头结合使用的漏斗，其中，所述漏斗是杯形或圆柱形的，具有敞开的顶部和敞开的底部，其中，所述漏斗具有底部周边凸缘，所述底部周边凸缘围绕所述漏斗的下端，并且具有径向向外的突出部分。
优选地，所述基座具有围绕膜支撑件的外周边的接触面，以用于与所述漏斗的待压靠所述基座的所述接触面的所述底部周边凸缘流体密封地接触。
优选地，所述保持器装置的所述环形元件构造成被选择性地置于与所述漏斗的所述底部周边凸缘的所述径向向外的突出部分接合，并且可选地，与所述漏斗的外周边壁的相邻部分接合。
优选地，所述环形元件是环，优选为闭合环，所述环构造成绕所述漏斗的所述外周边壁放置。
优选地，所述环形元件包括复数个环段，所述复数个环段构造成绕所述漏斗的所述外周边壁放置并且彼此机械地连结。
优选地，至少两个环段通过平行四边形机构机械地连结到所述基座，所述平行四边形机构构造成使所述环段从所述基座上的隔开位置和闭合位置移动，所述隔开位置允许所述漏斗放置在所述环段之间，在所述闭合位置，所述环段绕所述底部周边凸缘延伸，并且在所述周边凸缘上施加所述偏压力，以将所述凸缘压靠所述基座。
优选地，所述至少两个环段被机械地连结到彼此，并且被构造成借助于从所述基座上的所述隔开位置和所述闭合位置的单操作移动来移动，并且在所述周边凸缘上施加所述偏压力，以将所述凸缘压靠所述基座。
优选地，所述保持器装置包括处于所述环形元件和所述基座之间的接合机构，所述接合机构利用楔将所述偏压力选择性地施加在所述漏斗的所述底部周边凸缘的所述径向向外的突出部分上。
优选地，所述接合机构包括处于所述环形元件和所述基座中的任一个上的至少一个凸起以及处于所述环形元件和所述基座中相应的另一个上的用于所述凸起的至少一个匹配接收部，所述至少一个凸起和所述至少一个匹配接收部布置成在这两者相对旋转时渐进式接合。
优选地，所述凸起或所述接收部借助于杆枢转地支撑在所述基座上。
优选地，所述漏斗主要由纸板或纸形成，可选地与其他一次性材料和/或覆层组合形成复合结构。
优选地，围绕所述漏斗的所述下端的所述底部周边凸缘包括凸出部，所述凸出部优选地具有弹性。
附图说明
现在将通过参考附图以各种实施例的形式来描述本发明，附图中：
图1A-C示出了该过滤头的第一实施例以及用于将膜和漏斗附接到基座的步骤序列；
图2A-C示出了该过滤头的第二实施例以及用于将膜和漏斗附接到基座的步骤序列；
图3A-C示出了该过滤头的第三实施例以及用于将膜和漏斗附接到基座的步骤序列；以及
图4A-D示出了该过滤头的第四实施例以及用于将膜和漏斗附接到基座的步骤序列。
具体实施方式
就以下基本功能而言，根据本发明的用于过滤系统的过滤头类似于WO 2011/028704 A2和EP 1127607 A1中所公开的过滤头，即：用于支撑可移除的过滤器元件；提供限定了储存器的漏斗，该储存器用于保持期望体积的待过滤样品流体；以及在对流动路径的下游侧施加减压（真空）时，引导该样品流体通过从该漏斗通过该过滤器元件到下游排放端口的流体路径。
呈图1A-C中所示的示例性的第一实施例的形式的过滤头1包括基座2，该基座2包括用于可移除的过滤器元件4的过滤器支撑件3和流体路径，该流体路径从待放置在过滤器支撑件3上的过滤器元件的一侧，穿过过滤器元件4，并到达基座2的排放出口5。过滤头1还包括保持器装置6，其用于将漏斗7可移除地附接到基座2，以在该过滤器元件的所述一侧上形成样品流体储存器。
保持器装置6包括环形元件8，其构造成绕围绕漏斗7的下端的底部周边凸缘7a延伸，并且还构造成选择性地在漏斗7的底部周边凸缘7a的径向向外的突出部分7b上施加偏压力，以便将漏斗7或者更确切地说将其凸缘7a压靠基座2。
基座2具有围绕过滤器支撑件3的外周边的平坦接触面2a，以用于当底部周边凸缘7a被压靠基座的接触面2a时与漏斗7的底部周边凸缘7a流体密封地接触。接触面2a可以是平坦的（如图所示），或者可具有型面，该型面例如是圆形的并且适于漏斗7的凸缘7a的轮廓。
过滤器支撑件3的过滤器支撑表面可以是平面的，或者可设置有槽3a和/或多孔材料，该槽3a和/或多孔材料布置成支撑过滤器元件并且将已通过过滤器元件的流体引向排放出口5。环形膜支撑表面还可被多个径向突出部围绕，该多个径向突出部从该支撑表面的表面向上延伸并且用于围绕和定位过滤器元件。
该过滤器元件可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容并且能够从该流体中移除感兴趣的微生物。该过滤介质可具有任何期望的类型，例如像微孔膜之类的膜或各种材料的混合过滤器元件或者滤纸。用于微生物研究的多种过滤介质是在商业上可获得的，并且任何这样的过滤介质都可作为过滤器元件与本发明一起使用。该过滤介质可按照任何期望的方式来捕获微生物，例如根据尺寸，通过吸收和/或亲和结合。通常，用于使用上述过滤头的如生物负荷和无菌测试之类的微生物研究中的过滤介质是平膜盘。
用于与本发明的过滤头结合使用的漏斗7是杯形或圆柱形的，具有敞开的顶部和敞开的底部，其中，漏斗7具有底部周边凸缘7a，该底部周边凸缘7a围绕该漏斗的下端，并具有径向向外的突出部分7b。这样的漏斗例如可类似于倒置且省略了底部的公知的简单纸杯。漏斗7主要由纸板或纸形成，该纸板或纸可选地与其他一次性材料组合成复合结构和/或合适的覆层。圆柱形状可以是直的，或者是在底部处或作为优选在顶部处向外成锥形而呈圆锥形的。围绕漏斗7的下端的底部周边凸缘7a优选地包括圆形凸出部，该圆形凸出部可具有一定弹性，该弹性可改善相对于接触面2a的流体密封性，这是因为其可补偿偏压力的略微不均匀的施加（稍后描述），以实现流体密封性。
保持器装置6的在操作中绕漏斗7的底部周边凸缘7a延伸的环形元件8构造成被选择性地置于与漏斗7的底部周边凸缘7a的径向向外的突出部分7b接合，并且优选地与漏斗7的外周边壁7c的相邻部分接合，以便支撑漏斗以防止下部部分中的变形和塌陷，并且绕凸缘7a的周边均匀地分配偏压力。
在图1A-D和图2A-D的实施例中，环形元件8是环，优选为闭合环，其构造成绕该漏斗的外周边壁7c放置。该环的内径尺寸设定成至少在与底部周边凸缘7a相邻的部分中提供与该漏斗的壁的紧密配合。然而，该环可带槽，以提供一定的弹性，或者可由两个或更多个环段形成，这些环段可分开并连接在一起，例如通过卡扣配合连接来连接，以绕漏斗形成完整的刚性环，从而有助于绕漏斗的周边放置。
过滤头1的保持器装置6还具有处于环形元件8和基座2之间的接合机构，该接合机构利用楔效应将偏压力选择性地施加在漏斗7的底部周边凸缘7a的径向向外的突出部分7b上。
在图1A-D的实施例中，该接合机构包括：一对径向凸起12（尽管至少一个可能就足够，并且可设置多于两个），其处于环形元件8上的外周边上的相对位置处；以及基座2上的用于凸起12的一对匹配接收部13，该径向凸起12和该匹配接收部13布置成在这两者相对旋转时渐进式接合，其中，在图1A-D中，环形元件8将相对于基座2旋转。由于接收部13和/或凸起12相应地具有斜切的或倾斜的相互接触表面10、11，从而在渐进式接合时产生楔效应，因此实现了引起朝向基座的压力移动的渐进式接合。
在图2A-D的实施例中，凸起12呈一对径向销的形式，该对径向销在环形元件8的外周边上的相对位置处突出，并且接收部13形成在杆18上，该杆18在一对铰链14处枢转地支撑在基座2上。销12被接收在基座上的一对凹部19中，以防止环形元件8旋转并且引导环形元件8朝向基座移动。借助于接收部13的上侧上的与销12接合的斜切或倾斜表面10来实现用于产生增加的偏压力的楔效应。在倾斜表面10的后端处形成锁定凹部20，该锁定凹部20可与凸起或销12接合，以形成特定的卡扣配合连接，该卡扣配合连接减少了该杆的不期望的和无意中打开的风险。在一种替代方案中，铰链可被放置成产生杆18的枢转运动的一定偏心度，该偏心度在销12上产生增加的偏压，从而将它们向下压向基座2。
在图1A-D和图2A-D的实施例中，凸起和接收部的布置结构可在基座和环形元件之间交换。
在图3A-D和图4A-E的实施例中，环形元件8包括复数个环段8a，它们构造成绕漏斗7的外周边壁7c放置。在两个实施例中，环段8a通过平行四边形机构9机械地连结到基座2，该平行四边形机构9构造成使环段8a从基座2上的隔开位置和闭合位置移动，该隔开位置允许将漏斗7放置在环段8a之间，在该闭合位置，环段8a接近彼此并绕漏斗7的底部周边凸缘7a延伸，并且同时，由于平行四边形机构9产生的轻微向下移动，而在周边凸缘7a上施加偏压力，以将该凸缘压靠基座2上的接触面2a。
在图3A-D的实施例中，环段8a通过杆机构15机械地连结到彼此，并且被构造成因此借助于在基座上的该隔开位置与该闭合位置之间的单操作移动而同时且同步地移动，并且在周边凸缘上施加偏压力，以将该凸缘压靠基座。该实施例可被修改成使得杆机构15直接或间接地与例如可逆马达之类的马达或者如液压缸或气压缸之类的另一外部可远程致动的驱动机构协作，以移动和锁定这些段。
在图4A-E的实施例中，至少对于朝向漏斗的周边壁的移动的第一部分，环段8a未机械地连结到彼此，并且因此独立地移动。一旦环段8a足够接近彼此，枢转地附接到基座2的杆18就被转动，直到杆18上的接收部13与环段8a上的一对凸起12接合。如上面结合图1和图2的实施例所述，接收部13设置有斜切、弯曲或倾斜的表面10，该表面10与凸起12产生楔效应，并且使环段渐进且同步地移动，以用于朝向彼此以及朝向基座上的接触面2a的接近移动的其余部分。就如图3A-D的实施例中的杆机构15一样，杆18也用于在过滤过程期间将环段8a固定并安全地保持就位，以避免环段的无意中打开。
用于生物负荷或无菌测试的本发明的过滤头的使用包括以下典型步骤：
- 将该过滤头安装在过滤系统的歧管上；
- 将过滤器元件放置在该过滤头上；
- 将（纸板）漏斗放置在该过滤头上；
- 使用保持器装置将该（纸板）漏斗固定在该过滤头上；
- 将样品流体倒入到该（纸板）漏斗中并开始过滤过程；
- 在过滤之后，打开保持器装置并移除该漏斗；
- 将膜过滤器元件放置在琼脂板上并孵育；
- 压紧该纸板漏斗并将其放入回收箱中。

Claims (13)

1.一种用于过滤系统的过滤头（1），包括：
基座（2），其包括用于可移除的过滤器元件（4）的过滤器支撑件（3）和流体路径，所述流体路径从待放置在所述过滤器支撑件（3）上的所述过滤器元件（4）的一侧，穿过所述过滤器元件（4），并到达所述基座（2）的排放出口（5），以及
保持器装置（6），其用于将漏斗（7）可移除地附接到所述基座（2），以在所述过滤器元件（4）的所述一侧上形成样品流体储存器，
其中，所述保持器装置（6）包括环形元件（8），所述环形元件（8）构造成绕围绕所述漏斗（7）的下端的底部周边凸缘（7a）延伸，并且选择性地在所述漏斗（7）的所述底部周边凸缘（7a）的径向向外的突出部分（7b）上施加偏压力，以将所述漏斗（7）压靠所述基座（2）。
2.根据权利要求1所述的用于过滤系统的过滤头（1），其中，所述基座（2）具有围绕膜支撑件（3）的外周边的接触面（2a），以用于与所述漏斗（7）的待压靠所述基座（2）的所述接触面（2a）的所述底部周边凸缘（7a）流体密封地接触。
3.根据权利要求1或2所述的用于过滤系统的过滤头（1），其中，所述保持器装置（6）的所述环形元件（8）构造成被选择性地置于与所述漏斗（7）的所述底部周边凸缘（7a）的所述径向向外的突出部分（7b）接合，并且可选地，与所述漏斗（7）的外周边壁（7c）的相邻部分接合。
4.根据权利要求3所述的用于过滤系统的过滤头（1），其中，所述环形元件（8）是环，优选为闭合环，所述环构造成绕所述漏斗（7）的所述外周边壁（7c）放置。
5.根据权利要求3所述的用于过滤系统的过滤头（1），其中，所述环形元件（8）包括复数个环段（8a），所述复数个环段（8a）构造成绕所述漏斗（7）的所述外周边壁（7c）放置并且彼此机械地连结。
6.根据权利要求5所述的用于过滤系统的过滤头（1），其中，至少两个环段（8a）通过平行四边形机构（9）机械地连结到所述基座（2），所述平行四边形机构（9）构造成使所述环段（8a）在所述基座（2）上的隔开位置与闭合位置之间移动，所述隔开位置允许所述漏斗（7）放置在所述环段（8a）之间，在所述闭合位置，所述环段（8a）绕所述底部周边凸缘（7a）延伸，并且在所述周边凸缘（7a）上施加所述偏压力，以将所述凸缘（7a）压靠所述基座（2）。
7.根据权利要求6所述的用于过滤系统的过滤头（1），其中，所述至少两个环段（8a）被机械地连结到彼此，并且被构造成借助于在所述基座（2）上的所述隔开位置与所述闭合位置之间的单操作移动来移动，并且在所述周边凸缘（7a）上施加所述偏压力，以将所述凸缘（7a）压靠所述基座（2）。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于过滤系统的过滤头（1），其中，所述保持器装置（6）包括处于所述环形元件（8）和所述基座（2）之间的接合机构（10），所述接合机构（10）利用楔将所述偏压力选择性地施加在所述漏斗（7）的所述底部周边凸缘（7a）的所述径向向外的突出部分（7b）上。
9.根据权利要求8所述的用于过滤系统的过滤头（1），其中，所述接合机构（10）包括处于所述环形元件（8）和所述基座（2）中的任一个上的至少一个凸起（12）以及处于所述环形元件（8）和所述基座（2）中相应的另一个上的用于所述至少一个凸起（12）的至少一个匹配接收部（13），所述至少一个凸起（12）和所述至少一个匹配接收部（13）布置成在所述至少一个凸起（12）和所述接收部（13）相对旋转时渐进式接合。
10.根据权利要求9所述的用于过滤系统的过滤头（1），其中，所述凸起（12）或所述接收部（13）借助于杆（18）枢转地支撑在所述基座（2）上。
11.用于与如权利要求1至10中任一项所述的用于过滤系统的过滤头（1）结合使用的漏斗（7），其中，所述漏斗（7）是杯形或圆柱形的，具有敞开的顶部和敞开的底部，其中，所述漏斗（7）具有底部周边凸缘（7a），所述底部周边凸缘（7a）围绕所述漏斗（7）的下端，并且具有径向向外的突出部分（7b）。
12.根据权利要求11所述的漏斗（7），其中，所述漏斗（7）主要由纸板或纸形成，可选地与其他一次性材料和/或覆层组合形成复合结构。
13.根据权利要求11或12所述的漏斗（7），其中，围绕所述漏斗（7）的所述下端的所述底部周边凸缘（7a）包括凸出部，所述凸出部优选地具有弹性。
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