DE102004050679A1

DE102004050679A1 - Dosiervorrichtung

Info

Publication number: DE102004050679A1
Application number: DE102004050679A
Authority: DE
Inventors: Stefan Ritsche
Original assignee: Erich Pfeiffer GmbH; Ing Erich Pfeiffer GmbH
Current assignee: Aptar Radolfzell GmbH
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2006-04-20
Also published as: ATE475484T1; EP1799357B1; EP1799357A1; WO2006040146A1; US20070262090A1; JP2008515630A; DE502005010015D1; JP5069563B2

Abstract

Eine Dosiervorrichtung für wenigstens ein Medium, mit einer Pumpeinrichtung, die für einen Mediumaustrag mit einem Mediumspeicher in Wirkverbindung steht, sowie mit einer dem Mediumspeicher und/oder der Pumpeinrichtung zugeordneten Belüftungsvorrichtung, die einen Belüftungskanal aufweist, dem eine Filtermembran zugeordnet ist, ist bekannt. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist die Filtermembran für eine reduzierte Diffusionsrate ausgebildet. DOLLAR A Einsatz für Dosierung pharmazeutischer Erzeugnisse.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung für wenigstens ein Medium, mit einer Pumpeinrichtung, die für einen Mediumaustrag mit einem Mediumspeicher in Wirkverbindung steht, sowie mit einer dem Mediumspeicher und/oder der Pumpeinrichtung zugeordneten Belüftungsvorrichtung, die einen Belüftungskanal aufweist, dem eine Filtermembran zugeordnet ist.

Aus der EP 1 295 644 A1 ist eine Dosiervorrichtung mit einer Belüftungsvorrichtung bekannt. Die Dosiervorrichtung dient zum Austragen eines Mediums aus einem Mediumspeicher mittels einer Pumpeinrichtung in mehreren, zeitlich voneinander getrennten oder direkt aufeinanderfolgenden Austraghüben. Dazu steht die Pumpeinrichtung mit dem Mediumspeicher in einer kommunizierenden Wirkverbindung, die es erlaubt, Medium aus dem Mediumspeicher in eine Umgebung der Dosiervorrichtung auszutragen. Die Belüftungsvorrichtung gemäß der EP 1 295 644 A1 weist einen Belüftungskanal auf, dem eine Filtereinrichtung als Sperre für kontaminierende Bestandteile der Außenluft gegenüber dem im Mediumspeicher eingeschlossenen Medium zugeordnet ist. Eine derartige Filtereinrichtung soll einen Verzicht auf eine Konservierung des Mediums ermöglichen, da die bei einem Druckausgleich zwischen Umgebung und Mediumspeicher in den Mediumspeicher eintretende Luft durch die Filtereinrichtung frei von kontaminierenden Bestandteilen gehalten werden soll. Dies ist insbesondere bei medizinischen Substanzen von besonderer Bedeutung. Durch die Filtereinrichtung ist ein ständiger Austausch von Gasmolekülen zwischen dem im Mediumbehälter eingeschlossenen Medium und der Umgebung möglich, so dass der gewünschte Druckausgleich stattfinden kann, während ein Austreten des Mediums in die Belüftungsvorrichtung und ein Eindringen von kontaminierenden Substanzen in den Mediumspeicher durch die Filtereinrichtung verhindert wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Dosiervorrichtung zu schaffen, die eine verbesserte Langzeitstabilität des eingeschlossenen Mediums und eine hohe Dosiergenauigkeit hinsichtlich der Wirkstoffkonzentration des auszutragenden Mediums gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch eine Dosiervorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der die Filtermembran für eine reduzierte Diffusionsrate ausgebildet ist. Damit liegt ein gegenüber bekannten Dosiervorrichtungen reduzierter Austausch von Gasmolekülen zwischen dem im Mediumspeicher eingeschlossenen Volumen und der Umgebung vor. Die Diffusionsrate bestimmt sich anhand des Volumenstroms von Gasmolekülen, der innerhalb eines Zeitabschnitts bei einem gegebenen Druckverhältnis zwischen dem Innendruck im Mediumspeicher und dem Aussendruck in der Umgebung durch die Filtermembran hindurchtritt. Eine geringe Diffusionsrate drückt aus, dass bei einer hohen Druckdifferenz zwischen dem Innendruck im Mediumspeicher und dem in der Umgebung herrschenden Aussendruck nur ein geringer Volumenstrom an Gasmolekülen durch die Filtermembran hindurchtritt. Bei einer Filtermembran, die eine reduzierte Diffusionsrate aufweist, können verdunstete Mediumbestandteile weniger leicht aus dem Mediumbehälter austreten und bei einem Unterdruck im Mediumspeicher können Luftmoleküle aus der Umgebung weniger leicht in den Mediumspeicher eintreten. Eine Verbesserung der Langzeitstabilität des im Mediumbehälter eingeschlossenen Mediums wird einerseits durch einen geringeren Verlust an leicht lösbaren Mediumbestandteilen erreicht, die ansonsten als leicht flüchtige Bestandteile aus dem Mediumspeicher entweichen könnten. Die verdunsteten, leicht lösbaren Mediumbestandteile werden wegen der reduzierten Diffusionsrate der Filtermembran über einen längeren Zeitraum und auch bei einer höheren Druckdifferenz zwischen Innendruck und Aussendruck im Mediumspeicher zurückgehalten. Dadurch kann eine Konzentrationsänderung des Mediums im wesentlichen verhindert oder zumindest reduziert werden. Andererseits wird durch die reduzierte Diffusionsrate ein zeitverzögertes Einströmen von Luft aus der Umgebung bei einem Unterdruck im Mediumspeicher bewirkt. Damit wird erreicht, dass beispielsweise nach einem Austragvorgang, durch den ein Unterdruck im Mediumspeicher auftritt, zunächst im Medium gelöste Gasbestandteile in die Gasphase übergehen und somit einen Abbau des Unterdrucks bewirken, bevor Luft aus der Umgebung nachströmt. Daher kann eine Filtermembran mit reduzierter Diffusionsrate über einen langen Zeitraum eine Veränderung der Konzentration des Mediums verhindern oder zumindest im wesentlichen unterbinden. Dieser Einfluss der Filtermembran auf das eingeschlossene Medium ist ein wesentliches Kriterium bei einer Beurteilung der Tauglichkeit einer Dosiervorrichtung für die Bevorratung und den Austrag medizinischer Substanzen. Durch eine Konzentrationsänderung besteht die Gefahr, dass das von der Dosiervorrichtung auszutragende Medium bei gleichbleibendem Austragvolumen eine zunehmende Wirkstoffmenge enthält, wodurch ggf. Anforderungen an eine Dosiergenauigkeit für den Wirkstoff nicht mehr erfüllt werden können, selbst wenn das ausgetragene Mediumvolumen exakt gleich bleibt. Um ein derartiges Verhalten der Dosiervorrichtung und des darin aufgenommenen Mediums zu ermitteln, werden insbesondere bei Medien, die als medizinische Wirkstoffe eingesetzt werden und bei denen eine präzise Dosierung notwendig ist, Stabilitätstests in Verbindung mit der jeweils vorgesehenen Dosiervorrichtung durchgeführt. Dabei wird die Veränderung der Konzentration des Mediums (Dose Content Uniformity) über einen längeren Zeitraum und unter wechselnden klimatischen Außenbedingungen betrachtet und anhand vorgegebener Grenzwerte beurteilt. Bei einem einfachen Stabilitätstest wird untersucht, inwieweit über einen längeren Zeitraum eine Gewichtsabnahme der Dosiervorrichtung stattfindet. Damit kann ausgehend von der ursprünglichen Wirk stoffkonzentration auf eine veränderte Wirkstoffkonzentration im Medium geschlossen werden. Durch die reduzierte Diffusionsrate wird sichergestellt, dass einerseits der für einen korrekten Mediumaustrag erforderliche Druckausgleich stattfinden kann und andererseits die Langzeitstabilität des eingeschlossenen Mediums gewährleistet ist. Die ordnungsgemäße Lösung eignet sich insbesondere für die Dosierung pharmatischer Erzeugnisse. Als Medien kommen flüssige und feste Stoffe sowie Gemische davon in Frage, die insbesondere als Medikamente verabreicht werden können. In Abhängigkeit von dem auszutragenden Medium werden geringe bis hohe Anforderungen an die Dosierung der von der Pumpeinrichtung auszutragenden Mediummenge und der darin enthaltenen Konzentration an ggf. medizinisch wirksamen Inhaltsstoffen gestellt. Die Pumpeinrichtung kann beispielsweise für einen vernebelten Mediumaustrag oder für einzelne Strahlen des Mediums ausgebildet sein. Die an der Dosiervorrichtung vorgesehene Belüftungsvorrichtung dient zum Druckausgleich zwischen einem Innendruck eines in dem Mediumspeicher eingeschlossenen Volumens und einem Aussendruck, der in der Umgebung des Mediumspeichers herrscht. Eine Druckdifferenz kann sich durch den Austrag von Medium aus dem Mediumspeicher oder auch durch thermisch bedingte Ausdehnungs- bzw. Schrumpfungsvorgänge des bzw. der im Mediumspeicher eingeschlossenen Mediums/Medien ergeben. Druckdifferenzen sind jedoch bei derartigen Dosiervorrichtungen in der Regel unerwünscht, da sie einen negativen Einfluss auf die Dosiergenauigkeit des auszutragenden Mediums haben können. Daher wird mittels der Belüftungsvorrichtung ein Druckausgleich zwischen dem Innendruck und dem Aussendruck ermöglicht, wobei Gas aus der Umgebung in den Mediumspeicher einströmen kann bzw. gasförmige oder ggf. auch flüssige oder feststoffartige Bestandteile des Mediums aus dem Mediumspeicher austreten können. Dadurch wird der Druckausgleich und somit die gewünschte hohe Dosiergenauigkeit der Dosiervorrichtung hinsichtlich des auszutragenden Mediumvolumens gewährleistet.

In Ausgestaltung der Erfindung weist die Filtermembran einen gegenüber bekannten Filtermembranen reduzierten Wirkquerschnitt auf. Der Wirkquerschnitt ist das Produkt der Anzahl der in der Filtermembran vorgesehenen Poren und des mittleren freien Querschnitts dieser Poren. Filtermembranen werden insbesondere als verstreckte oder perforierte Kunststofffolien oder als Sintermaterialien, aber auch als Metallfolien ausgeführt und können abhängig vom gewählten Herstellungsverfahren hinsichtlich der Anzahl der Poren und der freien Querschnitte der Poren in einem breiten Spektrum gefertigt werden. Die in der Kunststofffolie bzw. im Sintermaterial ausgebildeten Poren oder Kanälen weisen jeweils einen freien Querschnitt auf, der anhand der maximalen Molekülgröße, die durch den Kanal hindurchtreten kann, bestimmt werden kann. Der Wirkquerschnitt steht in unmittelbarem Zusammenhang mit der Diffusionsrate der Filtermembran. Eine große Anzahl von Kanälen oder Poren und ein großer freier Querschnitt der einzelnen Kanäle oder Poren resultiert in einem großen Wirkquerschnitt und ermöglicht eine hohe Diffusionsrate, d.h. bereits bei einer geringen Druckdifferenz kann eine große Anzahl von Molekülen durch die Filtermembran hindurchtreten. Erfindungsgemäß ist der Wirkquerschnitt gegenüber bekannten Filtermembranen reduziert, d.h. das Produkt aus der Anzahl der Poren und dem mittleren freien Querschnitt der Poren ist geringer als bei herkömmlichen Membranen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der reduzierte Wirkquerschnitt der Filtermembran durch eine gegenüber bekannten Filtermembranen reduzierte Wirkfläche verwirklicht. Damit wird in besonders vorteilhafter Weise eine Reduzierung des Wirkquerschnitts erreicht. Die Wirkfläche der Filtermembran ist derjenige mit Poren durchsetzte Oberflächenbereich der Membran, der für ein Hindurchtreten von Gasmolekülen zur Verfügung steht. Auf der Wirkfläche sind die Poren angeordnet, die den Wirkquerschnitt der Filtermembran bestimmen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Wirkfläche der Filtermembran von einer Strömungsleitgeometrie begrenzt, die zumindest abschnittsweise konisch ausgebildet ist. Dadurch kann in besonders einfacher Weise bei einer gegebenen Filtermembran, die beispielsweise über ihre gesamte Oberfläche eine im wesentlichen konstante Anzahl von Poren pro Oberflächenabschnitt auf weist, Einfluss auf die Wirkfläche und damit auf den Wirkquerschnitt genommen werden. Die Strömungsleitgeometrie verschließt einerseits die überzähligen Poren, die nicht für ein Hindurchtreten von Gasmolekülen zur Verfügung stehen sollen und dient andererseits zur Bündelung des durch die Filtermembran hindurchtretenden Gasstroms auf den vorgebbaren Bereich der Filtermembran. Zudem kann die Strömungsleitgeometrie dazu eingesetzt werden, die Filtermembran mechanisch, insbesondere formschlüssig zu fassen und zu stabilisieren. Die Strömungsleitgeometrie kann durch eine zumindest abschnittsweise konische Gestaltung ein besonders vorteilhaftes Zu- und/oder Abströmen der Gasmoleküle an die Filtermembran bewirken, da eine im wesentlichen verwirbelungsfreie Führung des Gasstroms durch die konische Kontur erreicht werden kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Wirkfläche der Filtermembran kleiner als 1,4 mm², bevorzugt kleiner als 0,6 mm², besonders bevorzugt kleiner als 0,2 mm². Damit wird eine Reduktion der Wirkfläche und der damit einhergehenden Diffusionsrate gegenüber einer bekannten Filtermembran um wenigstens ca. 15 %, vorzugsweise um ca. 60 % besonders bevorzugt um ca. 85 % erreicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist für den reduzierten Wirkquerschnitt ein mittlerer freier Querschnitt von Poren in der Filtermembran kleiner als bei bekannten Filtermembranen ausgeführt. Dadurch wird erreicht, dass die Größe der Gasmoleküle, die durch die Filtermembran hindurchtreten können, reduziert wird. Ein Entweichen von verdampften Mediumbestandteilen aus dem Mediumspeicher wird dadurch erschwert, ebenso wird die Diffusionsrate reduziert, weil nicht alle in der Umgebungsluft enthaltenen Gasmoleküle durch die Filtermembran hindurchtreten können.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist für einen reduzierten Wirkquerschnitt eine gegenüber bekannten Filtermembranen reduzierte Porenanzahl vorgesehen. Dadurch wird in einfacher Weise das Produkt aus freiem Poren querschnitt und der Anzahl von Poren reduziert und somit die gewünschte Reduktion der Diffusionsrate erreicht. Eine Reduktion der Porenzahl wird in Abhängigkeit vom Herstellungsverfahren der Filtermembran insbesondere durch das Einbringen einer geringen Anzahl von Poren mittels eines materialabtragenden Verfahrens für eine Kunststofffolie oder durch die Auswahl einer größeren Partikelgröße in Verbindung mit einem Sinterprozess bei höherem Druck und/oder höherer Temperatur für ein Sintermaterial erreicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Filtermembran eine mittlere Porenzahl kleiner 1 Million Poren pro mm², bevorzugt kleiner 600.000 Poren pro mm², besonders bevorzugt kleiner 300.000 Poren pro mm² auf. Ein einfacher Einfluss auf die Anzahl der Poren kann beispielsweise bei einem materialabtragenden Verfahren genommen werden, bei dem die Poren mittels einer hochenergetischen elektromagnetischen Strahlung in eine Kunststofffolie eingebracht werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Filtermembran an einer im Belüftungskanal angeordneten, insbesondere zwischen Mediumbehälter und Pumpeinrichtung vorgesehenen Dichteinrichtung vorgesehen. Damit kann die Filtermembran in einfacher Weise in die Belüftungsvorrichtung integriert werden und benötigt keinen separaten Träger für eine Stabilisierung und/oder Positionierung. Für eine dichte Verbindung zwischen dem Mediumspeicher und der Pumpeinrichtung ist bei bekannten Dosiervorrichtungen eine Dichteinrichtung vorgesehen, die beispielsweise als ringförmige Flachdichtung ausgeführt sein kann. Die Filtermembran kann auf dieser Flachdichtung insbesondere abschnittweise oder vollständig auf zumindest eine der dem Mediumspeicher oder der Pumpeinrichtung zugewandte Stirnseite aufgebracht, insbesondere auflaminiert sein. Damit ist eine vorteilhafte separate Herstellung der Dichteinrichtung mit aufgebrachter Filtermembran möglich. Die Montage der Dichteinrichtung kann in der gleichen Weise wie bei bekannten Dosiervorrichtungen erfolgen und beinhaltet ohne weiteres gleichzeitig die Positionierung der Filtermembran.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Filtermembran für einen Verschluss einer in der Dichteinrichtung vorgesehenen, dem Belüftungskanal zugeordneten Durchtrittsöffnung ausgebildet. Durch eine Durchtrittsöffnung in der Dichteinrichtung, die dem Belüftungskanal zugeordnet ist, wird ein Durchtrittsquerschnitt exakt definiert, durch den Gasmoleküle aus dem Mediumspeicher in die Umgebung bzw. in umgekehrter Richtung in den Mediumspeicher strömen können. Dieser Durchtrittsquerschnitt wird durch die Filtermembran verschlossen, so dass eine Diffusionsrate exakt vorgegeben werden kann, die sich anhand des Durchtrittsquerschnitts und der damit zusammenhängenden Wirkfläche der Filtermembran sowie durch den daraus resultierenden Wirkquerschnitt der Filtermembran ergibt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Filtermembran im Bereich einer Belüftungsöffnung des Mediumspeichers und/oder der Pumpeinrichtung angebracht, insbesondere auflaminiert. Dadurch kann die Filtermembran bereits bei der Herstellung des Mediumspeichers aufgebracht werden und wird durch einen Wandabschnitt des Mediumspeichers gestützt, wodurch sich eine besonders kompakte Gestaltung der Filtereinrichtung verwirklichen lässt. Die Filtermembran ist vorzugsweise endseitig eines Belüftungsweges an einer Stirn- oder Außenfläche eines Teilabschnittes des Mediumspeichers oder eines Teiles der Pumpeinrichtung aufgebracht, insbesondere aufgeschweißt oder auflaminiert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Filtereinrichtung als diskrete Filterkartusche ausgebildet. Dadurch kann die Filterrichtung unabhängig von der Pumpeinrichtung bzw. dem Mediumspender hergestellt und ggf. geprüft werden. Zudem kann die Filtereinrichtung als Massenprodukt für eine Vielzahl unterschiedlicher Dosiervorrichtungen vorgesehen werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind. Dabei zeigt:
1 in ebener Schnittdarstellung eine Dosiervorrichtung mit einer in der Belüftungsvorrichtung vorgesehenen Filterkartusche,
2 in ebener Schnittdarstellung eine Ausschnittvergrößerung der Filterkartusche gemäß der 1,
3 in ebener Schnittdarstellung eine Ausschnittvergrößerung einer zweiten Ausführungsform einer Filterkartusche,
4 in ebener Schnittdarstellung eine Ausschnittvergrößerung einer dritten Ausführungsform einer Filterkartusche, und
5 in ebener Schnittdarstellung eine Dosiervorrichtung mit einer Flachdichtung mit integrierter Filtereinrichtung.
Die Dosiervorrichtung 1 gemäß der 1 zeigt im wesentlichen eine Pumpeinrichtung 2, die für eine Montage auf einen nicht dargestellten Mediumspeicher vorgesehen ist. Die Pumpeinrichtung 2 weist eine schematisch dargestellte Kolbenanordnung 3 auf, die in einer ebenfalls schematisch dargestellten Zylinderanordnung 4 aufgenommen ist und für eine Förderung eines im Mediumspeicher aufgenommenen Mediums in eine Umgebung der Dosiervorrichtung 1 vorgesehen ist. Die Zylinderanordnung 4 ist in einem im wesentlichen konisch geformten Applikator 5 aufgenommen, an dessen verjüngtem Ende eine Austragöffnung 6 vorgesehen ist, durch die das von der Pumpeinrichtung 2 unter Druck gesetzte Medium in fein vernebelter Form in die Umgebung ausgetragen werden kann. Zur Einleitung einer für den Austragvorgang notwendigen Relativbewegung zwischen der Kolbenanordnung 3 und der Zylinderanordnung 4 ist eine Handhabe 7 vorgesehen, die mit Fingerauflagen 8 versehen ist. Damit kann ein Benutzer die Dosiervorrichtung 1 durch Zusammenpressen zwischen Daumen und Zeige- bzw. Mittelfinger betätigen, wobei der Daumen auf einen Boden des nicht dargestellten Mediumspeichers aufgelegt wird. Zur Rückstellung der Kolbenanordnung 3 in die gemäß 1 dargestellte Ausgangsposition ist eine Rückstellfeder 9 vorgesehen, die bei einer Betätigung der Dosiervorrichtung 1 eine Rückstellkraft aufbringt. Der Applikator 5 ist mit einer Schutzabdeckung 10 versehen, die für den Austragvorgang abgenommen wird.
An einem der Austragöffnung 6 abgewandten Ende der Pumpeinrichtung 2 ist eine Schnittstelle 11 für die Anbringung des Mediumspeichers vorgesehen. Die Schnittstelle 11 weist eine im wesentlichen zylindrisch geformte Außenhülle 12 auf, die die Kolbenanordnung 3 aufnimmt und in relativbeweglicher, formschlüssiger Wirkverbindung mit dem Applikator 5 steht. Die Außenhülle 12 ist mit einem Innengewinde 13 versehen, das zur formschlüssigen Aufnahme eines am Mediumspeicher vorgesehenen Außengewindes vorgesehen ist. An einer umlaufenden Stirnfläche 14 der Kolbenanordnung 3 liegt eine im wesentlichen kreisringförmig gestaltete Flachdichtung 15 auf, die aus einem elastischen Material hergestellt ist und für eine Abdichtung eines am Mediumspeicher vorgesehenen Flaschenhalses gegenüber der Pumpeinrichtung 2 vorgesehen ist. Die Flachdichtung 15 weist einen Belüftungsdurchbruch 16 auf, der für eine kommunizierende Verbindung des vom Mediumspeicher umschlossenen Volumens mit der Umgebung vorgesehen ist. Auf einer der Schnittstelle 11 zugewandten Seite weist die Flachdichtung 15 eine Dichtfläche 17 auf, die für eine Dichtwirkung gegenüber dem Mediumspeicher vorgesehen ist. Oberhalb des Belüftungsdurchbruchs 16 ist in der Kolbenanordnung 3 eine Aussparung für eine formschlüssige Aufnahme einer Filterkartusche 18 vorgesehen, die mit einer in der 2 näher dargestellten Filtermembran 20 ausgestattet ist. Die Filterkartusche 18 steht mit einem Hohlraum 19 in kommunizierender Verbindung, der seinerseits über nicht näher dargestellte Spalte in der Dosiervorrichtung 1 mit der Umgebung in Verbindung steht. Dadurch wird ein Zu- oder Abströmen von Gasmolekülen aus bzw. in den Mediumspeicher ermöglicht. Somit bilden der Belüftungsdurchbruch 16, die Filterkartusche 18 und der Hohlraum 19 die Belüftungsvorrichtung der Dosiervorrichtung 1. Ein aus dem Mediumspeicher austretender Gasstrom, beispielsweise aus verdunsteten Mediumbestandteilen, muss zwangsläufig die Belüftungsvorrichtung durchströmen, um in die Umgebung auszutreten. Gleiches gilt für den umgekehrten Fall, dass Gas aus der Umgebung in den Mediumspeicher eingesaugt wird, auch hier ist vollständig die Belüftungsvorrichtung zu durchströmen.
Bei den in den 2 bis 4 dargestellten Ausschnittvergrößerungen werden die gleichen Bezugszeichen wie in der 1 für funktionsgleiche Komponenten verwendet.
Die in 2 näher dargestellte Filterkartusche 18 weist eine Filtermembran 20 auf, die als Keimsperre ausgebildet ist und die in einer Durchtrittsbohrung 21 der Filterkartusche 18 aufgenommen ist. Dabei ist eine Längsachse 22 der Durchtrittsbohrung 21 parallel zu einer Längsachse der Dosiervorrichtung 1 ausgerichtet. Die Filtermembran 20 soll ein Eintreten von kontaminierenden Bestandteilen aus der Umgebung in den nicht dargestellten Mediumspeicher verhindern. Die Durchtrittsbohrung 21 weist einen Innendurchmesser 23 auf, der über die gesamte Länge der Filterkartusche 18 zumindest annähernd konstant ist. Die Filtermembran 20 ist in die als Kunststoffspritzgussteil ausgeführte Filterkartusche 18 formschlüssig eingespritzt und wird von der Durchtrittsbohrung 21 begrenzt. Die Wirkfläche der Filtermembran 20 wird durch den Wirkdurchmesser 24 bestimmt, der kleiner als der Innendurchmesser 23 ausgeführt ist. Lediglich in der Wirkfläche der Filtermembran 20 sind Poren oder Kanäle 26 vorgesehen, die ein Durchtreten von Gasmolekülen erlauben, während außerhalb der Wirkfläche keine Poren oder Kanäle vorgesehen sind. Die in der Filtermembran 20 vorgesehenen Kanäle 26 sind nur schematisch dargestellt, sie können in Abhängigkeit vom Fertigungsverfahren für die Filtermembran 20 auch einen gekrümmten Verlauf nehmen und über ihren Verlauf unterschiedliche Querschnitte aufweisen. Die Erzeugung der Kanäle 26 kann vor oder nach dem Einspritzen in die Filterkartusche 18 erfolgen und insbesondere durch einen Beschuss der Filtermembran 20 mit einer hochenergetischen elektromagneti schen Strahlung verwirklicht werden. Entscheidend für das Hindurchtreten von Gasmolekülen ist der minimale freie Querschnitt der Kanäle 26, da dieser die Größe der Gasmoleküle begrenzt, die durch die Kanäle hindurchtreten können. Die Diffusionskonstante der Filtermembran 20 wird zusätzlich durch die Dicke 25 der Filtermembran 20 bestimmt, wobei eine größere Dicke 25 zu einer Verringerung der Diffusionskonstante führt, da das Hindurchtreten von Gasmolekülen durch die vergrößerte Länge der Kanäle 26 als auch durch die größere Dicke des Grundmaterials erschwert wird. Bei der dargestellten Filterkartusche 18 beträgt der Innendurchmesser 23 der Durchtrittsbohrung 21 ca. 1,4 mm, der Wirkdurchmesser 24 beträgt demgegenüber ca. 0,9 mm, so dass sich die Wirkfläche zu ca. 0,65 mm² ergibt.
Gegenüber der in 2 dargestellten Filterkartusche ist die in 3 dargestellte Filterkartusche 18 mit einer Filtermembran 20 ausgestattet, die über ihre gesamte Oberfläche eine im wesentlichen konstante Anzahl von Kanälen 26 pro Flächeneinheit aufweist. Eine Reduktion der Diffusionsrate wird dadurch erreicht, dass einseitig eine bis an die Filtermembran heranreichende, konische Strömungsleitgeometrie 27 vorgesehen ist, die zu einer Reduktion der Wirkfläche führt. Die Wirkfläche wird demnach durch den Minimaldurchmesser 28 der Strömungsleitgeometrie 27 bestimmt und beträgt exemplarisch ca. 0,65 mm², während der Innendurchmesser 23 der Durchtrittsbohrung 21 ca. 1,4 mm beträgt. Die Filtermembran 20 kann aus einem homogenen, gleichförmig mit Kanälen 26 durchsetzten Rohmaterial ausgeschnitten werden und in die Filterkartusche 18 im Kunststoffspritzgussverfahren eingebracht werden.
Bei der in 4 dargestellten Filterkartusche 18 ist in Abwandlung der aus 3 bekannten Filterkartusche beidseitig der Filtermembran 20 jeweils eine Strömungsleitgeometrie 27 vorgesehen. Die Wirkoberfläche wird durch den Minimaldurchmesser 28 der Strömungsleitgeometrie 27 bestimmt, die Filtermembran 20 ist wie bei der Ausführungsform gemäß der 3 als homogene, gleichmäßig mit Kanälen 26 durchsetzte Membran ausgeführt. Durch die beidseitig angeordneten Strömungsleitgeometrien 27 wird eine besonders vorteil hafte Stabilisierung der Filtermembran 20 erreicht, zudem kann durch die konische Ausgestaltung der Strömungsleitgeometrien 27 ein vorteilhaftes Strömungsverhalten des Gasstroms, der durch die Filtermembran hindurchtritt, bewirkt werden. Hinsichtlich des Innendurchmessers 23 der Durchtrittsbohrung 21 und dem Minimaldurchmesser 28 gelten die gleichen Maße wie für die Filterkartusche der 3.
Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau der Dosiervorrichtung der 1 entspricht, ist die Filtermembran 20 in einer Vertiefung der Flachdichtung 15 vorgesehen und verschließt einen Belüftungsdurchbruch 16, der Teil der Belüftungsvorrichtung ist. Mit der Filtermembran 20 steht ein Belüftungskanal 29 in kommunizierender Wirkverbindung, der ein Zu- und Abströmen von Gasmolekülen in den Hohlraum 19 ermöglicht. Die Wirkfläche der Filtermembran 20 wird wie bei den Ausführungsformen der 3 und 4 durch den Minimaldurchmesser des Belüftungsdurchbruchs 16 bestimmt, während die Filtermembran mit einer homogenen Anzahl von Kanälen pro Flächeneinheit durchsetzt ist.
Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Filtermembran 20 auf einer Oberfläche der Flachdichtung 15 aufgebracht, insbesondere auflaminiert.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Filtermembran im Bereich der Belüftungsöffnung 29 der Kolben- bzw. Zylinderanordnung 3 ähnlich 5 oben oder unten auf eine entsprechende Fläche der Kolben- bzw. Zylinderanordnung 3 dicht aufgebracht, insbesondere aufgeschweißt oder auflaminiert.

Claims

Dosiervorrichtung (1) für wenigstens ein Medium, mit einer Pumpeinrichtung (2), die für einen Mediumaustrag mit einem Mediumspeicher in Wirkverbindung steht, sowie mit einer dem Mediumspeicher und/oder der Pumpeinrichtung zugeordneten Belüftungsvorrichtung, die einen Belüftungskanal (16, 18, 26, 27) aufweist, dem eine Filtermembran (20) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtermembran (20) für eine reduzierte Diffusionsrate ausgebildet ist.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtermembran einen gegenüber bekannten Filtermembranen reduzierten Wirkquerschnitt aufweist.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der reduzierte Wirkquerschnitt der Filtermembran durch eine gegenüber bekannten Filtermembranen reduzierte Wirkfläche (24) verwirklicht ist.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkfläche der Filtermembran von einer Strömungsleitgeometrie (27) begrenzt ist, die zumindest abschnittsweise konisch ausgebildet ist.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkfläche der Filtermembran kleiner als 1,4 mm², bevorzugt kleiner als 0,6 mm², besonders bevorzugt kleiner als 0,2 mm² ist.
Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für den reduzierten Wirkquerschnitt ein mittlerer freier Querschnitt von Poren (26) in der Filtermembran kleiner als bei bekannten Filtermembranen ausgeführt ist.
Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für einen reduzierten Wirkquerschnitt eine gegenüber bekannten Filtermembranen reduzierte Porenanzahl vorgesehen ist.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtermembran eine mittlere Porenanzahl kleiner 1 Million Poren pro mm², bevorzugt kleiner 600.000 Poren pro mm², besonders bevorzugt kleiner 300.000 Poren pro mm² aufweist.
Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtermembran an einer im Belüftungskanal angeordneten, insbesondere zwischen Mediumbehälter und Pumpeinrichtung vorgesehenen Dichteinrichtung (15) vorgesehen ist.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtermembran für einen Verschluss einer in der Dichteinrichtung vorgesehenen, dem Belüftungskanal zugeordneten Durchtrittsöffnung (16) ausgebildet ist.
Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtermembran im Bereich einer Belüftungsöffnung des Mediumspeichers und/oder der Pumpeinrichtung angebracht, insbesondere auflaminiert, ist.
Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung als diskrete Filterkartusche ausgebildet ist.