CN1701225A - 捕获所需量物质的过滤器设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用捕获悬浮在液体或气体中所需量物质的方法的过滤器设备。这些过滤器捕获方法可用于各种样本组份的净化或浓缩，或者所捕获的物质可用于进行观察或分析用。另一种可选择的是，粒子物质可用作依次经过评估或使用的蛋白质或化学的传输机构。过滤器设备使用检测压力并能够响应与流过过滤器的样本悬浮物的流速相关的压力变化的器件，通常在与过滤器上所捕获的所需量物质相关的预定压力时产生响应。此外，在检测到这种预定压力时，过滤器设备使用一种能够中断或调节样本流的器件。

Description

捕获所需量物质的过滤器设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种过滤器设备及其使用方法，特别是，涉及一种捕获所需量物质的过滤器设备及其使用方法。

背景技术

在工业和生物学中，经常在过滤器中捕获悬浮在液体或气体中的粒子物质是比较有益的，用于净化、浓缩、观察或随后的分析。粒子物质的数量和特性在制造时，例如，使用粉末、颜料、燃料或润滑剂的过程中是非常重要的。粒子评估也用于来评价水或空气中的污染物，如花粉、石棉和煤灰等。粒子物质有时间接地用于评价蛋白质或化学物质，例如，涂覆有单克隆抗体的水珠可与血液结合。然后这些水珠可在过滤器中被捕获，并为束缚的蛋白质进行评价。

正如这里所使用的，“采样悬浮液”是指悬浮在液体或气体中的粒子物质。这里所使用的“物质”是指生物细胞、有机物、细菌、病毒或这些物质的成份，以及有机和无机粒子或任何其它的可在过滤器中被捕获或隔离的物质。所捕获的物质随后用于提供诊断和/或分析信息，或者被重新悬浮，否则另有它用。例如，所捕获的物质可进行化学分析，或者放置在接收表面上，如显微镜载物片上，用于分析使用。

虽然有许多种确定的方法用于在观察或分析用的接收表面上喷镀单层材料，但是很难实现对聚集在过滤器上的物质数量进行控制。典型的是，需要电子控制和干预来监测和控制聚集在过滤器装置上的物质，和/或其它实验室方法(使用粒子计数器和稀释技术)用于调节悬浮中物质的浓度。遗憾的是，这些方法需要附加装置和电子设备，就供应品和时间来说，相对复杂或昂贵。因此，一种捕获过滤器上所需数量物质的简单又可靠的方法将会非常有益。

本发明是一种过滤器设备，它提供一种方法来收集所需数量的物质。为了实现此目的，一种压力传感器主要用于监测通过过滤器的流速。此外，该压力传感器可与阀门相结合，该阀门对采样流量提供控制，由此收集物质。在本发明的一个实施例中，压力传感器和阀门一体形成一个压敏止回阀。在其它的实施例中，薄膜过滤器或过滤器组件本身会变形，用作压力传感器和流量控制机构。

Cooper的、发明名称为“差压响应信号设备和具有差压响应信号设备的过滤器组件”美国专利US3591003A描述了从流体，如润滑油、冷却剂和燃料中去除污染物的方法。由于过滤器被污染物阻塞，过滤器上的压差就会增大(通过产生预定压差进行检测)，表明过滤器已被阻塞，应该进行维修。监测和响应流动条件的原理适用于本发明的不同实施例。

Bowman的、发明名称为“提升阀组件”美国专利US3963048A讨论了一种微型提升阀，用于控制受压气体的流动，其小型、可靠、耐用而且抗损坏。

Klein的、发明名称为“手动真空过滤设备”的美国专利US4792398A描述了一种多孔膜过滤器元件，该过滤器元件介于样本接收室和真空室之间以能保留该过滤器元件上的固体粒子。而且，该现有技术描述了最新的尝试是提供一种液体过滤装置，其体积相对较小，使用手动控制而产生压差。所提及的限制包括紧密容差和附带成本。所述的装置提供能够释放真空室中的空气的单向阀。在一个实施例中，单向阀机构包括许多排气道或排气孔，它们相对于该设备的环形阶梯壁沿着圆周等距离地形成，从而提供所需的排气速率(一种真空调节的方式)。还描述了适用于本发明的各种过滤器和装置。一种释放真空或实质上降低样本流速的方法用于本发明的不同实施例中。

Huang的、发明名称为“具有受控和可调节减振器的选择特性的旁路阀”的美国专利US5168965A描述了控制例如在摩托车中使用性能的压力致动止回阀和器件。这些原理可用于本发明的不同实施例中。

Guirguis的、发明名称为“混合和分离流体中粒子物质的装置”的美国专利US6296764A描述了一种可旋转搅拌器和有关以显微镜检查易于利用的形式有效收集和浓缩粒子物质的问题。还特别提及：“没有适当解决不均匀细胞密度、不均匀细胞分布和空气干燥人工制品问题的常用细胞制备技术”。

还是Guirguis的美国专利US5471994A，US6091483A和US6106483A，描述了在过滤器装置上捕获物质的不同方法。而且在Guirguis的美国专利US4961432A，发明名称为“模流体样本准备组件”中描述了什么实质上是移动流体样本的注射器(具有外部安装的流体气密的圆柱形中空活塞)，特别是过滤器上物质的捕获。虽然该现有技术是寻求提供喷镀均匀密度细胞单层的方式，但是它承认存在这些问题和限制，如，与所捕获物质量相关的物质涂覆层。本发明的目的就是提供对在过滤器上所捕获物质量进行进一步的控制。

Vincent的、发明名称为“具有最初平膜和弯曲膜支架的过滤器”的美国专利US4319996A描述了一种具有可插入变形膜过滤器的过滤器设备，该变形膜过滤器在使用过程中呈现出支撑面的形状。本发明在不同的实施例中使用了可变形过滤器或支撑结构，以能获得压力监测和/或流体控制形式的新型功能。

在Ferguson等于2002年8月26日提交的美国共同待审专利申请中，申请号为10/228,353，发明名称是“样本悬浮物质的密度梯度的沉淀方法及其过滤设备”，描述了另一种提供所需量的物质的方法。这些创新发明提供了一种捕获物质浓度梯度的方式，允许使用者选择具有所需量的物质的区域，例如，供显微镜检查使用。

各种离心系统还用于寻求浓缩物质和/或提供单层沉淀的物质，例如，Leif的美国专利US4250830A，发明名称为“摇摆斗”；Kelly的美国专利US5480484A，发明名称为“细胞学离心装置”；Kelly的美国专利US567154A，发明名称为“细胞学离心装置”和Callaghan的美国专利US6162401，发明名称为“细胞漏斗装置”。

Zahniser的、发明名称为“使用过滤技术的单层设备”的美国专利US4,395,493A描述了在液体悬浮中需要具有合适细胞浓度和一种获得具有所需数量细胞的液体量的方式，所需数量细胞，例如，使用阻抗细胞计数器进行测量。该专利还描述了作为接收表面的过滤器带的使用。

Hofmann的、发明名称为“测试膜式过滤器渗透性的方法和设备”的美国专利US4614109A是为测试膜的渗透性而提供的，并且Cooper的美国专利US3591003A和Klein的US4792398A(上述讨论的)结合为Lapidus的美国专利No.6010909A，发明名称为“具有过滤设备的粒子控制仪器的方法和装置”和Lapidus的美国专利US6225125A，发明名称也为“具有过滤设备的粒子控制仪器的方法和装置”提供了基础。Hofmann讨论了评估在细孔清洁时用膜的压差表示的膜细孔的浓度和尺寸。Lapidus测量了细孔被阻塞时的膜的压差。较佳的膜式过滤器设置(aperaturize)有能够阻挡由细孔尺寸的确定大于阈值尺寸的细胞和其它粒子，并能自由通过较小尺寸粒子实质上相同的均匀分布细孔”。后者提供了细胞浓度的显示，而不是膜的特性。同样，本发明的一个目的是通过相对简单和廉价的方式提供这样的功能。

Aboul-Hosn的、发明名称为“压力感应管”美国专利US6295877A讨论了安装在中空体，如限定管主内腔的管壁中的压力传感器，其目的是用于确定流速或体液，如血液。

Sternberger的、发明名称为“压力致动的止回阀”的美国专利US4967791A讨论了响应于进口中的液体压力将提升阀组件移动至与弹簧和元件相反的闭合位置。本发明设计了各种实施例，它们使用压力传感止回阀来确定，并通过闭合流路径或去除产生样本流的压力对样本流提供控制。

Powell的、发明名称为“直接弹簧压力操作阀”的美国专利US5341838A讨论了例如作为安全溢流阀的阀门使用。阀门件上的压力使阀门件触发和降低进口压力至预定值。各种机械器件可用于调节压力传感器，如弹簧、接头和控制杆等。同样，各种器件，如分压器，允许机电压力传感器经过调节以在预定的压力被触发。另一种可选择的是，压力传感器和/或阀门可具有在设计过程中确定的触发特性。本发明讨论了各种实施例，它们依靠触发、变形或其它的对预定压力的反应，更特别的是在过滤器上已经收集到预定量的物质时，膜上的差压用于实质上调节样本流速，例如，为半流速。

Urich的美国专利US6425883A，发明名称为“作为在眼的晶体吸气器中超声功率功能控制真空的方法和装置”，其中讨论了一种允许流体进入吸气管线的控制阀。该系统可包括与吸气管线和止回阀连接的压力传感器。

正如已经讨论的那样，存在各种器件是通过使用压力传感器和阀门监测和控制流速。有关传感器的其它细节，它们的特性和制造方法还可以在Zias的、，发明名称为“高灵敏度微型压力传感器”的美国专利US4996627A中发现。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用简单的、有效成本的方式捕获所需量的物质的过滤器设备。本发明的另一个目的是提供一种能够用于同时准备多种样本的方法。本发明的又一个目的是提供一种被进一步自动化的方法。

在现有技术中讨论了预定和设定不同应用的压力传感器的触发点，指导选择不同应用的过滤器和物质、和其它的主要原理。本申请中所述的现有技术在此作参考引用。

将会有益于提供一种在过滤器上捕获所需量的物质的简单过滤器装置，它不依靠相对复杂的电子和传感器。此外，将会有利于提供一种能够同时自动准备许多样本的过滤器捕获方法。因此，正如将进一步描述的那样，本发明提供一种装设有压力传感器的新型装置和基本上中断或相反来调节样本流动情况的方法，通过提供不需要复杂电子设备来捕获所需量的物质的简单可靠的设备。此外，本发明易于自动地使来自于许多样本的物质被同时捕获在膜式过滤器上。

正如前面所讨论，在本发明中可利用各种压力传感器，并且为进行开发具有合适的特性。对于某些应用，在过滤器上捕获的物质是为了收缩转移到接收表面，如显微镜载物片上。因此，对于某些应用，在需要相对较大的过滤器时，或者，例如，悬浮液体是粘性的，就需要过滤器支撑结构。

本发明提供一种过滤器装置，它使用了测量或感应通过过滤器的气体或液体流速的装置。在一些实施例中，检测压力，但是，液体或气体的流速也可以被检测。在一些实施例中，在预定量物质，例如，通过排放样本流动情况的压差，或者例如使用阀门关闭流体路径已经在过滤器上被捕获时，本发明终止或相反来调节样本流速。在本发明的其它实施例中，过滤器上收集的物质实质上是通过限制进入过滤器，例如，通过改变其位置或变形其形状而减少的。

过滤器类型包括，例如，纤维和网孔隔膜，多孔和毛细孔隔膜，以及织物和凝胶网格。这样的过滤器通常是由纸、尼龙、玻璃纤维、硝化纤维、聚丙烯和化学凝胶等制成。在某些情况下，过滤器通过涂覆它们或与其它的化合物，如PTFE或蛋白质粘合物相混合，经过进一步处理来提高某些性能，如捕获能力、柔软性、选择性或粘性。因此，过滤器可形成各种形状，如平面形、圆锥形、金字塔形、半圆形将圆形，或者，过滤器通过强加的载体或其它的支撑结构而形成它们的形状。

附图说明

本发明的较佳实施例的操作和结构的组织和方式，连同其另有的目的和效果通过参考结合附图的详细描述将会变得更明白，其中相同的参考标号表示相同的元件，图中：

图1a是收集和监测在膜式过滤器上捕获的物质浓度的方法(现有技术)。

图1b是与图1结合使用的膜式过滤器设备(现有技术)。

图2a表示捕获所需量的物质的本发明的一个实施例。

图2b表示从流体悬浮中捕获所需量粒子物质的本发明的另一个实施例。

图2c表示用于捕获悬浮在气体中所需量的物质的图2b的实施例。

图3a表示具有压敏止回阀的膜式过滤器装置。

图3b表示膜式过滤器装置的另一种结构。

图3C表示本发明的实施例，包括以弹簧调整片的形式设置在过滤器周围的压敏止回阀。

图4表示用于处理许多样本的本发明的一个实施例。

图5a表示在可变形过滤器提供流速监测(压力检测)和流速控制的情况下，本发明一个实施例的注射过滤器组件。

图5b在与图5a相关的注射过滤器上收集的所需量的物质。

图6a表示监测和控制或相反调节通过过滤器的流速的过滤器组件的另一个实施例。

图6b进一步描述了与图6a相关的过滤器组件。

图6c表示在停止工作时(在正常的操作状态下)过滤器组件的一个实施例。

图6d表示在已经响应于表示收集所需量的物质的压力变化的致动状态下图6c的过滤器组件的实施例。

具体实施方式

虽然本发明可以有不同形式的实施例，但是已经在附图中显示，这里将详细描述理解用的具体实施例，本发明的技术方案可被认为是本发明原理的举例，而不应被认为是限制这里所图示和描述的本发明。

图1a(现有技术)表示一种在荧光屏型的过滤器12上收集所需量细胞的系统10。如图所示，压力传感器26与膜式过滤器12的两侧相通。因此，在收集器18中膜12的一侧显示的是用压力传感器26检测出的环境压力，压力传感器26设置在膜的相对侧。压力单元30通常响应于受微处理器控制的控制单元的电控制信号，以能将所选择的流体条件作用于收集器的内部。

图1b(现有技术)进一步表示在本装置中使用的具有荧光屏型过滤器12的收集器18，正如在美国专利No.6010909和美国专利No.6225125中所描述那样。这样，就可以捕获所需的物质量。

图2a表示具有过滤器装置205的本发明的一个实施例，过滤器装置205由设置在上端主体件210和底端主体件220之间的过滤器215构成。在此情况下，开口容器235包含样本悬浮物230(如，悬浮在液体中的粒子物质)，它通过传感器管245进入。该传感器管，如需要或希望的那样，可包括部分底端主体件220，或者，传感器管245可是一个与主体件220相连接的分离件。现在将进一步描述的本设备的目的就是提供一种监测或者感应样本悬浮物230的流速的装置，并提供一种改变、调节、中断或影响通过传感器250显示时的流速的装置，该传感器250与该装置相连通(机械或电学上)以能控制流速。样本悬浮物230通过应用真空源200的压力进行牵引，因此，提供一种使样本悬浮物230如流向箭头240进一步显示的经过过滤器215(本实施例中是膜式过滤器)和流速控制件212(本实施例中是阀门)流动至底端主体件220，然后通过出口211流出，如图所示，流向箭头240位于传感器管245的入口221(在本实施例中，以及下面所述和显示的实施例中，真空用于使样本悬浮物产生流动。为实现此目的，其它的装置可用于本实施例和后面的实施例中，如重力或机械装置，如泵)。因此，由于样本悬浮物230以这样的方式流动，因此样本悬浮物230中的粒子物质就可以通过膜式滤波器215开始被捕获。在本实施例中实质上包含在上端主体件210中的压力传感器或压力变换器250与膜式过滤器215的上表面相通。这种连通进一步用连通箭头270表示。压力传感器250还与流体控制件212相通，以能提供一种在检测到特定压力时可调节或控制流速的装置。压力传感器250和流体控制件212之间的连通进一步用连通箭头260表示。因此，在膜式过滤器215上建立了压差，由此提供一种用于压力传感器215的装置来监测样本悬浮物的流速。由于样本连续流动，正如结合图1和2中的现有技术描述的那样，小于膜式过滤器215孔尺寸的粒子物质穿过隔膜(到废物中或到另一个容器中—未图示)，而捕获大于膜式过滤器215孔尺寸的粒子物质。由于过滤器孔提供了通过过滤器的实际通道，膜式过滤器215所捕获的物质通常会阻塞孔，这样反过来限制了流速。在流速下降到一定值时，压力传感器250就产生响应(在根据应用、过滤器特性、所需量的物质等的预定压力下，正如这里和现有技术前述的那样)，该压力传感器250就启动，又启动流体控制件212。该流体控制件212开中断样本悬浮物230的流动，因此可进一步停止在膜式过滤器215上的捕获物质，现在膜式过滤器215已经捕获所需量的物质。虽然这样的阀门(流体控制件212)可设置在过滤器组件215中的不同位置，但是通常与压力传感器250的连通比较简单，在这两种功能相对密切相关时提供了更多的选择。在附图2b和2c的描述中将提供更多的实例。流体控制件212的启动可以是机械的，机电的，或者是通过压力传感器和阀门的进一步组合而实现(将进一步讨论)。同样，这些元件可以物理上分离，或者可以功能上组合。对于许多应用，如单层喷镀，可需要进入接触过滤器或其它物质转移方法，过滤器装置的上端主体件210和底端主体件205最好是通过使用如细线或压配合组件形成相分离的元件。

图2b表示本发明的样本悬浮物230使用真空220通过过滤器215进行牵引的另一个实施例。在本实施例中，过滤器215被密封在上端主体件210的底部，以此提供膜式过滤器215所捕获的物质的入口。如图所示，传感器250与流体控制件213一体形成，在此情况下，使用阀门提供一种流速控制以能通过出口214或流体控制阀213来排放压力源200，而不是如图2a所述的调节样本流通路径。如果需要或希望，该出口可实质上释放源200提供的真空以中断流通，或者可感应通过该排放而提供的真空下降，真空源被关断。

图2c表示结合图2b所述的本发明结构和设备的应用，其中，样本悬浮物221由粒子物质，如悬浮在气体(如空气)中的粉尘组成。

图3a表示本发明300的一个实施例，它由中空主体310和压敏止回阀320组成，该压敏止回阀320延伸至主体310中以能与膜式过滤器330的一侧相通，膜式过滤器330固定于主体310的底侧。如果需要，因为流体中使用，突缘335可设置在主体310的底面上，或者可适当地形成禁止膜式过滤器330与样本容器(未图示)的底面接触，并防止在使用过程中中断流通。真空源360是为样本吸入用而设置的。开始时，压敏止回阀320的出口部340是闭合的，通常，膜式过滤器330是干净的(没有样本物质)。为了开始收集，真空用于通过膜式过滤器330牵引样本悬浮物(未图示)，使物质收集在膜式过滤器330的底侧上。因此，由于物质收集，细孔就被阻塞，样本悬浮物的流速就下降。压敏止回阀320就通过膜式过滤器330监测流速，并在流速下降到所希望的值时，因此显示已经收集到所需的物质量，压敏止回阀320启动(在预定的压力下)，而且样本流(和物质收集)就被中断。使用电子设备完成比较任务的过滤器收集系统的描述可在美国专利US6010909A和US6225125A中查找。一部分现有技术在这里出现在图1和2中。虽然各种过滤器可用在这样的结构中，为了准备细胞学样本，膜式过滤器330通常具有相对均匀分布的尺寸一致的孔，是想捕获大于孔尺寸的物质，同时让尺寸较小的粒子物质穿过。大约六个公司提供一种适于注射器(注射过滤器)的过滤器装置。

对于本发明的一个实施例，压敏止回阀320的传感器部分经过调节能够在所需的预定压力进行启动使用，该预定压力设定成表示在膜式过滤器330的底面上捕获了所需量的物质。如图所示，在压敏止回阀320启动(表示已捕获了所需量的物质)时，排放真空的通路就打开，以此停止样本的吸入。虽然本发明的一个目的是最小化或消除与压敏传感器或控制系统相通信的电子仪器，但是电池供电的压力传感器和/或阀门组件也符合本发明的目的。如果需要，压敏止回阀320可以其它不同的方式实现以能监测和控制样本流，例如，一旦启动它，它就能够闭合流通路径。对于生物学应用，或者在出现其它危险时，最好是排放所述的真空，该真空是用于限制悬浮尘粒的潜在威胁。

为了同时准备许多样本，可使用分档器驱动的注射器提供真空，一个注射器对应于一个样本。对于自动化较高的程度，优选真空泵和真空分隔器。因此，本发明捕获的物质可通过接触合适的接收表面进行转移。对于某些应用，如细胞学样本的机器视觉检查，单层喷镀可形成于玻璃盖或其它相对较薄的均匀物质，如透明带的底侧上，以此提供与上表面大致相同距离的物质以便于聚焦。为了提供附加的刚性，如果需要或希望，薄接收表面可位于或固定于第二表面上。

图3b表示本发明过滤器设备300的另一种结构，这次设有上主体部315和下主体部316。膜式过滤器330显示为用O型环325形成的主体所密封。上、下主体部315和316设计成能与O型环325连接和密封，建立样本流实质上流过膜式过滤器330的条件。对于某些应用，一旦在过滤器上捕获所需量的物质，通过反冲过滤器重新悬浮该物质是非常有益的。一旦该物质被重新悬浮，另一种过滤器设备可用于隔离所收集物质的次分量。另一种可选的是，如果希望进入过滤器表面，上主体315和下主体316应该通过使用压配合、细线或其它组件方便的形式形成相分离的元件。

压敏止回阀320显示为与过滤器315的上主体315相通。而且，通过膜式过滤器330的流速会随着时间而下降，这是由于细孔在收集时被物质所累进阻塞的缘故。压敏止回阀320因此感应流速，提供一种对膜式过滤器330所捕获的物质量的测量。

图3c表示具有固定在设备主体310底表面上的膜式过滤器330(未图示)的本发明的一个实施例。正如结合图3a所述，可提供一种支座335。在本实施例中，压敏止回阀370与用作提升阀的塑料弹簧调整片一体形成，并填充在设备的周缘。这些可在放大视图中进行进一步地图示。塑料弹簧调整片376设有接触区374，张力密封到设备主体310壁中的排气孔内。虽然这种类型的单个提升阀可用作预定使用的压敏止回阀，这种功能通过使用许多沿过滤器设备300周缘分布的塑料提升阀370而实现。正如结合图3a和3b所述，应用真空360启动样本悬浮物(未图示)流过膜式过滤器330。而且，由于物质是在膜式过滤器330的底侧上捕获的，压敏提升阀370就与膜式过滤器330的上侧相通，这样的定位是要能够监测通过膜式过滤器330的物质的流速。提升阀设定为在预定压力进行触发，以表示在膜式过滤器330上已经收集到所需量的物质。

正如所讨论的那样，压敏止回阀370可以使用一个或多个接触调整片实现。这种类型的混合阀门可经过调节能够在预定压力时触发或者致动。同样，阀门部的特性还可以进行调节，例如，在用作出气或流体路径时，阀门直径能被调节。对于某些应用，或制造、尺寸、操作范围、可靠性、灵敏度和触发速率等原因来说，可希望沿着设备周缘分布这些许多塑料弹簧调整片，如图所示。这些调整片可作为分离的单元进行固定，作为插入设备主体而设计的单元环进行制造，或者它最好是作为部分模制工艺形成这些压敏止回阀部件。而且，应用、成本和其它因素可影响执行过程。

图4表示用于处理许多样本的本发明的过滤器设备的结构。真空支管400分配进一步通过真空室410隔离的真空。悬浮物430中的物质开始被吸入过滤器设备420中。因此，通过选择合适的元件，可同时处理许多相同或不同的样本。另一种可选择的是，如果希望或需要，可建立每个站来捕获相同量的物质或不同量的物质。

图5a表示膜式过滤器530插入上主体510和下主体520之间的本发明过滤器设备500。样本悬浮物(未图示)通过入口525进入，穿过膜式过滤器530，通过出口515引出。在此情况下，选择具有足够可变形性的膜式过滤器530以能在捕获到所需量的物质(用通过膜式过滤器530的下降流速表示)时通常与上主体510的内表面535一致。因此，随后流体被限制于膜式过滤器530的较小区域，例如，如图所示，单个中心流体路径。

图5b表示与图5a所述相关的过滤器530，其中在区域540已经捕获了所需量的物质，并通过过滤器545的更受限制的区域提供下降的流速。如果需要，样本流可持续或被允许持续，例如，直到区域545被阻塞以能缓慢或实质减少或停止样本流，因为在过滤器区域540中已经捕获了所需量的物质，所以这样的持续不会产生后果。如果需要，该设备可持续牵引样本而不会实质上影响在区域540中收集的所需量的物质。如果需要，上主体315和下主体316可分离形成而能提供过滤器入口。

图6a表示膜式过滤器组件650插入上主体610和下主体620之间的本发明所述的过滤器设备600。样本悬浮物(未图示)通过入口625进入，穿过膜式过滤器组件650，通过出口615引出。膜式过滤器组件650是由过滤器660和包绕无孔支撑结构655组成。在此情况下，膜式过滤器组件650用作压力传感器，在粒子物质收集在过滤器660的底侧上时，响应于通过过滤器660的流速降低。正如结合图5a和5b所述，过滤器，或者在此情形下膜式过滤器组件650的变形提供了响应于膜式过滤器组件650上的压差而改变流速的方式。

图6b表示具有被包绕无孔支撑结构655支撑的过滤器区域660的膜式过滤器组件650。该支撑结构655设有条纹665，在感应到预定压力时允许条纹在触发运动时产生变形。如上所述，聚集在过滤器660底侧上的物质开始阻塞过滤器660，有助于通过过滤器600流速的下降和膜式过滤器组件650上的压力变化。在所需量物质已经收集时，与结合图5a所述的内表面一致的支撑结构触发器或支撑结构可接触结合图3a，b和c所述的阀门，以能实质上停止样本流，并因此中断物质收集。

图6c表示在包绕无孔支撑结构675上具有过滤器区域680的膜式过滤器组件670。该支撑结构675具有条纹685。该膜式组件在图中处于第一状态，它实质上维持在该状态直到膜式过滤器组件670上的压差达到预定的触发点，在达到此触发点时该结构切换或变形到第二状态。

图6d表示结合图6c讨论的处于触发或变形状态的膜式过滤器组件670。如果希望或需要，该膜式过滤器组件670自身可提供一种在状态切换时改变流速的方式，切换状态表示在过滤器680上收集了所需量的物质。另一种可选择的是，状态改变可接触阀门、开关或与开关连接的阀门以便通过膜的流体可被调节或中断。

虽然本发明的较佳实施例已经显示和作了描述，但是可预见本领域的技术人员在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下可对本发明作出各种变化。

Claims (46)

1.一种从过滤器上的样本悬浮物中捕获所需量物质的装置，包括：

过滤器，

支撑上述过滤器的部件，

用于提供压力以使所述样本悬浮物流过所述过滤器的器件，

用于检测加在所述过滤器上的所述压力，以确定通过所述过滤器的所述样本悬浮物的流速的器件，以此表示在所述过滤器上捕获的物质量，和

用于调节通过上述过滤器的所述样本悬浮物的所述流速的器件。

2.如权利要求1所述的装置，其中检测用的所述器件和调节用的所述器件包括压敏止回阀。

3.如权利要求1所述的装置，其中检测用的所述器件和调节用的所述器件包括提升阀。

4.如权利要求1所述的装置，其中检测用的所述器件和调节用的所述器件包括多个提升阀。

5.如权利要求1所述的装置，其中检测用的所述器件是压力传感器。

6.如权利要求1所述的装置，其中检测用的所述器件是机械式的。

7.如权利要求1所述的装置，其中检测用的所述器件是机电式的。

8.如权利要求1所述的装置，其中检测用的所述器件是可调节的。

9.如权利要求1所述的装置，其中调节用的所述器件是机械式的。

10.如权利要求1所述的装置，其中调节用的所述器件是机电式的。

11.一种从过滤器上的样本悬浮物中捕获所需量物质的装置，包括：

过滤器，

支撑上述过滤器的部件，

提供压力以使所述样本悬浮物流过所述过滤器的器件，

与所述压力相通的压敏止回阀，

由此所述止回阀在所述压力达到预定值时排放所述压力。

12.如权利要求11所述的装置，其中所述止回阀包括提升阀。

13.如权利要求11所述的装置，其中所述压敏止回阀包括多个提升阀。

14.如权利要求11所述的装置，其中所述压敏止回阀是机械式的。

15.如权利要求11所述的装置，其中所述压敏止回阀是机电式的。

16.如权利要求11所述的装置，其中所述止回阀是可调节的。

17.一种从过滤器上的样本悬浮物中捕获所需量物质的装置，包括：

由可变形材料制成的过滤器，

具有顶端和底端的主体件，

所述过滤器位于所述主体件的所述顶端和所述底端之间，

用于所述样本悬浮物的入口，位于所述主体件的所述底端上，

用于所述样本悬浮物的出口，位于所述主体件的所述顶端上，所述出口具有一个大于所述过滤器面积的区域，所述入口和所述出口由此为所述样本悬浮物提供一个流过所述过滤器的路径，

用于提供压力以使所述样本悬浮物流过所述过滤器的器件，

由此所述过滤器在所述主体件内产生变形，以能调节通过所述过滤器的所述样本悬浮物的流体。

18.如权利要求17所述的装置，其中所述过滤器在预定压力时产生变形。

19.如权利要求17所述的装置，还包括用于在所述过滤器在预定压力产生变形时、调节通过所述过滤器的所述样本悬浮物的所述流体的器件。

20.如权利要求17所述的装置，其中所述过滤器是由有孔区域和无孔区域组成。

21.如权利要求17所述的装置，还包括在所述主体件上的流动控制阀，其中在所述过滤器在所述主体件内产生变形时，所述过滤器接合所述的流动控制阀，其中所述流动控制阀一旦接合，就调节所述样本悬浮物的所述流动情况。

22.如权利要求21所述的装置，所述的流动控制阀使用排放，以能调节通过所述过滤器的所述样本悬浮物的所述流动情况。

23.如权利要求21所述的装置，所述的流动控制阀使用路径控制，以调节通过所述过滤器的所述样本悬浮物的所述流动情况。

24.一种从过滤器上的样本悬浮物中捕获所需量物质的方法，包括：

提供压力以使所述样本悬浮物流过所述过滤器，

检测通过所述过滤器上的所述压力，以确定通过所述过滤器的所述样本悬浮物的流速，以此确定在所述过滤器上捕获的物质量，和

在预定压力时调节通过上述过滤器的所述样本悬浮物的所述流速。

25.如权利要求24所述的方法，还包括用压敏止回阀进行检测和调节。

26.如权利要求24所述的方法，还包括用提升阀进行检测和调节。

27.如权利要求24所述的方法，还包括用多个提升阀进行检测和调节。

28.如权利要求24所述的方法，还包括用压力传感器进行检测。

29.如权利要求24所述的方法，还包括用机械器件进行检测。

30.如权利要求24所述的方法，还包括用机电式器件进行检测。

31.如权利要求24所述的方法，还包括用调节器件进行检测。

32.如权利要求24所述的方法，还包括用机械器件进行调节。

33.如权利要求24所述的方法，还包括用机电式器件进行调节。

34.一种从过滤器上的样本悬浮物中捕获所需量物质的方法，包括：

提供压力以使所述样本悬浮物流过所述过滤器，

提供与所述压力相通的压敏止回阀，和

在预定压力，在所述过滤器上已经捕获所需量的物质时，使用所述压敏止回阀调节通过所述过滤器的所述样本悬浮物的所述流体。

35.如权利要求34所述的方法，其中所述止回阀包括提升阀。

36.如权利要求34所述的方法，其中所述压敏止回阀包括许多提升阀。

37.如权利要求34所述的方法，其中所述压敏止回阀是机械式的。

38.如权利要求34所述的装置，其中所述压敏止回阀是机电式的。

39.如权利要求34所述的装置，其中所述止回阀是可调节的。

40.一种从过滤器上的样本悬浮物中捕获所需量物质的方法，包括：

将所述可变形过滤器设置在具有顶端和底端的主体件之间，

提供压力以使所述样本悬浮物流过所述过滤器的器件，

使所述可变形过滤器在所述主体件内产生变形，以调节通过所述可变形过滤器的所述样本悬浮物的流体。

41.如权利要求40所述的方法，还包括使所述可变形过滤器在预定压力时产生变形。

42.如权利要求40所述的方法，其中所述变形步骤还包括调节所述样本悬浮物的所述流动情况。

43.如权利要求40所述的方法，其中所述可变形过滤器设有有孔区域和无孔区域组成。

44.如权利要求40所述的方法，其中所述变形步骤还包括接合流动控制阀，以调节所述样本悬浮物的所述流动情况。

45.如权利要求44所述的方法，其中所述的流动控制阀使用排放以能调节所述样本悬浮物的所述流动情况。

46.如权利要求44所述的方法，其中所述的流动控制阀使用路径控制，以能调节所述样本悬浮物的所述流动情况。

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