DE1900280A1

DE1900280A1 - Kapsel-Filtrier-Vorrichtung

Info

Publication number: DE1900280A1
Application number: DE19691900280
Authority: DE
Inventors: Rochte Jerry E; Hoffa Jack L
Original assignee: Beckman Instruments Inc
Current assignee: Beckman Coulter Inc
Priority date: 1968-01-22
Filing date: 1969-01-03
Publication date: 1969-10-02
Also published as: GB1224866A; GB1224868A; GB1224867A; US3540856A; GB1224865A; JPS5031473B1; SE344824B; JPS4947475B1; DE6900187U

Description

Patentanwalt

8000 MÜNCHEN 71 (Solin) Franz-Hals-Straße 21

. Telefon 796213 München,' den 3. Januar

BM 24O₅ . ^/

Beckman Instruments, Inc. 2500 Harbor Boulevard Fullerton, California U. S. A.

Kaps el-Filtri er-Vorri chtung

Erioritä: U.S.A.; 22.Januar 1968 U.S.Ser.No. 699 619

Bei der Verarbeitung von flüssigen Chemikalien oder klinischen Flüssigkeiten ist es häufig erforderlich, ein Reagenz der Flüssigkeit für die Zwecke einer Reaktion hinzuzugeben; beispielsweise wird Wolfram-Säure einem verdünnten Blut-Serum zugegeben, um Blut-Protein niederzuschlagen. Vor der Analyse muß jedoch der Niederschlag abgefiltert werden, da seine Anwesenheit bei der weiteren Analyse start. Es wurde bereits vorgeschlagen, nach der Reaktion die Flüssigkeit einem Druck auszusetzen, beispielsweise durch sich ausdehnende Blasen oder durch zwei gegeneinander wirkende Stempel oder auch durch das Zusammenwirken mechanischer Mittel und Überdruck, so daß die Flüssigkeit durch ein Filter gepresst wird, welches die festen Bestandteile abfängt und man für die weitere Analyse dadurch ein klares Filtrat erhält.

Die Erfindung bezweckt verbesserte Mittel zur Filterung der in einer Kapsel enthaltenden Flüssigkeit.

90984Q/0934

- 2 Bayeriedie Vereinebank München 820993

BM 2405 - 2 -

Weiter bildet eine Kapselform und ein damit verbundener Pilterbecher einen weiteren Gegenstand der Erfindung, durch die das Abfiltern der Flüssigkeit nach der Reaktion in einfacher Weise ermöglicht wird, während die flüssigkeit in der Kapsel sich noch befindet.

Die Erfindung besteht ferner in Mitteln, die automatisch einen Filterbecher auf eine die Probensubstanz enthaltende Kapsel absenkt und ein Vakuum auf den Becher zur Einwirkung bringt, so daß ein klares Filtrat in den Becher hineingezogen wird.

Die im Rahmen der Erfindung zur Anwendung gelangende Kapsel weist eine becherförmige Vertiefung von Kegelstumpfform auf, in der die Probensubstanz einer mit Bildung eines Niederschlages verbundenen Reaktion ausgesetzt wird; ferner ist ein FiI-terbecher mit einem aus !Filterpapier bestehenden Boden vorgesehen, der oberhalb des Niederschlages in der Probensubstanz aufgesetzt wird, und zwar durch eine automatische Filterbecher-Abgabevorrichtung, die den Filterbecher auf die Kapsel abfallen läßt und ein Vakuum zur Einwirkung bringt, durch das das klare Filtrat in den Filterbecher durch den Papierboden desselben hineingesaugt wird.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.

Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine zur Aufnahme der Probensubstanz dienende Kapsel, die erfindungsgemäß ausgebildet ist;

Fig. 2 Eine geschnittene Seitenansicht; Fig. 3 eine teilweise geschnittene Vorderansicht des

erfindungsgemäßen Filterbechers, der in eine Vertiefung der Kapsel einsetzbar ist;

909840/093/,

— 3 —

Pig. 4 eine Draufsicht auf den Filterbecher nach Fig.

3;

Pig. 5 eine Seitenansicht einer Filterbecher-Abgabevorrichtung und der Vakuumanordnung gemäß der Erfindung, wobei gewisse Teile gebrochen dargestellt sind;

Pig. 6 eine Draufsicht auf die in Pig. 5 dargestellte Anordnung, wobei ebenfalls gewisse Teile gebrochen dargestellt sind;

Pig. 7 die Darstellung des zur Abgabe der Pilterbecher dienenden Teiles;

Pig. 8 eine Rückansicht der in Pig. 7 dargestellten Vorrichtung;

Pig. 9 eine geschnittene Vorderansicht, welche die Filterbeclier-Abgabevorrichtung und die wesentlichen Filtermittel wiedergibt, wobei es sich um eine Kapsel gemäß Fig. 1 und Pilterbecher gemäß Pig. 3 handelt.

In Pig. 1 ist die zur Aufnahme der Probensubstanz dienende Kapsel mit 10 bezeichnet; sie besteht aus einem,für eine einfache Herstellung geeigneten Material und soll nach Benutzung zerstört oder fortgeworfen werden. Beispielsweise kann die Kapsel aus einem billigen Kunststoff wie Polyäthylen, Polypropylen oder deogLeichen bestehen, so daß die

hat Kapsel sowohl eine gewisse Biegsamkeit/als auch hinreichend stabil ist. Gemäß Pig. 1 und Pig. 2 ist die Kapsel 10'ein an der Unterseite offener Hohlkörper 12 mit Seiten-Wandungen 14 und Endwandungen 16 von Trapezform, die in der oberen Kante an der Deckelfläche 18 angesetzt sind; die Deckelfläche 18 weist becherförmige Vertiefungen 20 und 22a - 22d auf, die sich in den Raum zwischen den Seiten- bzw. Endwänden erstrecken, wobei die becherförmige Vertiefung 20 diagonal angeordnet ist und ausgebogene Seitenkammern 20a und 20b aufweist, die im wesentlichen eine umgekehrte halbkegelförmige Porm haben und in die kegelstumpfförmigen Seitenwandungen der Vertiefung 20 übergehen, was durch die nachfolgend zur Erörterung gelangenden Gründe bedingt ist.

909840/0934

BM 2405 - 4 -

Eine schmale Versteifungsrippe 24 erstreckt sich entlang der unteraa Kante einer jeden Seitenwandung und läuft in an den Enden vorgesehene Füße 26 aus. Innerhalb des Hohlkörpers 12, und zwar an der Verbindungsstelle der Endwände 16 mit der Deckelfläche 18 ist das Material verstärkt und bildet Schultern 28, die nach unten gerichtet sind, so daß die Kapseln aifeinander gestapelt werden können, ohne daß sie dabei das Bestreben haben, zusammenzuhaften.

Der in den Figuren 3 und 4 dargestellte Filterbecher 30 ist zur Verwendung mit einer Kapsel 10 geeignet und dient dem Zweck, die in der Vertiefung 20 befindliche Probensubstanz abzufiltern. Der 3?ilterbecher 30 kann ähnlich wie die Kapsel 10 hergestellt werden, es besteht jedoch der Boden 32 des Filterbechers aus Filterpapier oder einem anderen porösen Material . Der Filterbecher hat einen konusstupfförmigen Seil 34 mit dem der Filterpapierboden 32 verklebt oder verschweißt ist, wobei der zylindrische Teil 36 eine nach unten gerichtete Schulter 38 bildet und einen ebenen Ringflansch 40 aufweist. Der Ringflansch hat einen Durchmesser, der etwas größer ist als der Abstand zwischen den beiden Enden der Ausbuchtungen 20a und 20b, damit die Luft entweichen kann, wenn der Filterbecher in die Vertiefung 20 eingesetzt wird.

Die Schulter 38 dient dem Zweck, daß die Filterbecher übereinander gestapelt werden können, ohne daß Bie sich miteinander verbinden und der Ringflansch 40 liegt auf der Oberfläche während des Filtervorganges auf, wie noch näher beschrieben werden wird.

In den Figuren 5 bis 9 ist eine erfindungsgemäße Filtrieranordnung beschrieben, die aus einer FiIterbeeher-Abgabevorrichtung 42 und einer Vakuumvorrichtung 44 besteht, welche beide auf einer Montageplatte 46 angeordnet sind, die an

- 5 -909840/0934

BM 2405 - 5 -

ihrem einen Ende an einem Träger 48 befestigt sind, so daß zwischen der Trägerplatte 48 und der Platte 46 eine Vertiefung 50 gebildet ist, die für die Montage der leiteranordnung verwendet werden kyiann.

Die PiIter-Abgabevorrichtung 42 besteht aus dem Filterbe chermagazin 52 von zylindrischer Form, das mit einer kreisförmigen Austrittsöffnung 54 ausgerichtet ist; ein Filterbecher-Abgabeverschluß 56 ist horizontal mittels eines pneumatischen Zylinders 58 bewegbar und in entsprechender Weise an einem Block 60 befestigt. Wie Figur 7 zeigt, hat der Abgabe-Verschluß 56 eine längliche Öffnung 62 und zwei vertikal übereinander angeordnete U-förmige Tragplatten, und zwar je eine an jedem Ende der Öffnung. Die untere Tragplatte 64 greift unter den Randflansch 40 des untersten Filterbechers 30 des Magazins 52 und die obere Tragplatte wird durch zwei Vorsprünge 66 beiderseits der Öffnung 62 und einen schwenkbaren U-förmigen Auswerfer 68 gebildet. Der Auswerfer weist einen Block 70 auf, der schwenbar in dem Block 60 angeordnet ist und wird normalerweise in einer horizontalen Ebene mit den Vorsprüngen 66 gehalten, und zwar durch eine im wesentlichen M-förmige Torsionsfeder 72, die hinten an dem Block 60 angeordnet ist, wobei der mittlere Federteil gegen die Rückseite des Blockes 70 drückt, wie Fig. 8 erkennen läßt.

Bei der Bewegung des Verschlußteiles 56 aus seiner normalen Stellung heraus, gleitet die untere Tragfläche 64 unterhalb des Flansches des untersten Filterbechers 30 heraus, wobei die Vorsprünge 66 unter den Flansch des n^ächst höheren Filterbechers greifen. Qegen den Block 70 wirkt eine Einstellschraube 74, die den Block und den Auswerfer 68 am Ende der Bewegung schwenkt, so daß der unterste Filterbecher

909840/0934

BM 2405 - 6 -

durch die Öffnung 54 abgeworfen wird in die Vertiefung 20 der Kapsel 10 hinein, so daß der Filterbeeher auf der Oberfläche der in der Vertiefung befindlichen Flüssigkeit 76 schwimmt. Bei der Rückwärtsbewegung des Verschlußteiles 56 kehrt der Auswerfer 68 in seine ursprüngliche horizontale Stellung zurück und die Vorsprünge 66 greifen unter dem Planschrand des darauf liegenden Filterbechers 30 weg, so daß der Filterbecher auf die untere U-förmige Tragfläche 64 abgesenkt wird und die Abgabevorrichtung 42 nun wieder vorbereitet ist, einen weiteren Filterbecher abzugeben»

Bin Steuerventil 78, das durch die Kapsel 10 tätig wird, leitet den Abgabevorgang eines Filterbechers ein. Es könnte im übrigen auch zwecks Erzielung derselben Relativbewegung die Abgabevorrichtung entsprechend abgesenkt werden.

Die Vakuumvorrichtung 44, mit der ein Vakuum in dem Filterbecher erzeugt wird, besteht aus einem Vakuumkopf 80, der von einem nichtkreisförmigen Horizontalquerschnitt ist und um die Breite einer Kapsel von der Becher-Abgabevorrichtung 42 vertikal bewegbar in einer Hülse 82 angeordnet ist. Das untere Ende der Hülse ist bei 84 geschlitzt zwecks Aufnahme des Vakuumkopfes.

Der Vakuumkopf 80 ist an einem vertikalen pneumatischen Zylinder 85 angeordnet und hat einen sich nach unten erstreckenden Teil 86 und eine Schulter 88 herum, an der eine im wesentlichen kreisförmige Dichtungsscheibe 90 aus Schaumgummi oder dergleichen befestigt ist. Mittels einer Leitung 92 wird eine Uhterdruckquelle mit dem Vakuumkopf verbunden, wobei der Schlauchanschluß mit 94 und der zugehörige Kanal mit 96 bezeichnet ist. Die Steuerung des vertikalen

- 7 -909840/0934

pneumatischen Zylinders 85 ist synchronisiert mit dem Anheften der Kapsel 24» so daß wenn eine Kapsel unter den Vakuumkopf gehoben wird, der Kopf den Dichtungsring 90 gegen den Randflansoh des Filterbechers 30 drückt und dadurch der FiIterbeeher nach unten gedrückt wird und eine Abdichtung mit dem Saugende des Vakuumkopfes bewirkt wird, so daß durch den Unterdruck klares Filtrat in den Filterbecher durch den porösen Boden eingesaugt wird. Die seitlichen Ansätze 20a und 20b bilden einen Luftauslaß und bilden ferner zusätzlichen Raum zur Aufnahme der Flüssigkeit, welche beim Herunterdrücken des Filterbechers nach oben steigen kann. Bei Zurückziehen des Vakuumkopfes 80 wirkt daB untere Ende der Hülse 82 bis zu den Schlitzen 84 gegen den Flanschrand des Filterbechers und hält den Becher zurück und unterbricht dadurch die Abdichtung.

Falls gewünscht, kann ein Vakuummanometer 98 an den Schlauch 92 und das Unterdrucksystem angeschlossen sein.

Zur Erklärung des Filtriervorganges soll zunächst angenommen werden, daß die erste Kapsel 10 unter der Filterbecherabgabe-Vorrichtung angelangt ißt und eine Vertikalbewegung erfolgt, indem entweder die Kapsel auf die Abgabevorrichtung zu angehoben wird oder die Abgabevorrichtung auf die Kapsel zu gesenkt wird. Dadurch wird die Steuervorrichtung 78 betätigt, welche die Abgabe des untersten Filterbechers in die Kapsel steuert. Es erfolgt eine Relativbewegung von Kapsel und Abgabevorrichtung und die Kapsel wird dann in eine Lage unterhalb der Vakuumvorrichtung 44 gebracht, Die Annäherung der Kapsel und der Vakuumvorrichtung, bedingt durch die Vertikalbewegung, bringt den Dichtungsring 90 in Abschluß mit dem R_andflansch des Filterbechers 30, wobei der

- 8 909840/0934

BM 2405 - 8 -

Boden des Bechers in die Flüssigkeit 76 hineingedrückt wird, Ms der Randflansch auf dem Gehäuseteil 12 der Kapsel aufliegt und ein Verschluß zwischen dem Dichtungsring und dem Plansch erzielt ist. Die Saugwirkung des Unterdruckes verringert den Druck innerhalb des Filterbechers und dadurch wird klares Filtrat in den Filterbecher durch die poröse Filterpapierbodenflache eingesaugt. Die Vertikalbewegung "bewirkt dann wiederum eine Trennung der Kapsel und der Vakuumflache und hat zur Folge, daß das untere Ende der Hülse 82 "bis zu den seitlichen Schlitzen 84 gegen den Randflansch des Filterbechers wirkt und die Dichtung zwischen Ring und Flansch aufhebt.

-Patentansprüche -

909840/0934

Claims

BM 2405 - 9 - Patentansprüche

1. Kapsel-Filtriervorrichtung zum Filtrieren einer . Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel (10) eine Höhlung (20) für eine zu filtrierende Flüssigkeit aufweist und ein Filterbecher (30) so geformt ist, daß er mit seinem Hauptteil (34) in die Höhlung (20) einsetzbar ist und einen aus Filtermaterial bestehenden Boden (32) hat und daß Mittel (44) zur Erzeugung eines Unterdruckes in dem Becher (30) zwecks Hindurchsaugens des Filtrats durch die Bodenfläche des Bechers (30) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterbecher (30) einen Randflansch (40) hat, der die Eintauchtiefe in der Aushöhlung (20) begrenzt und daß der Kopfteil (80) der Vakuumvorrichtung gegen den Flansch (40) wirkt und einen dichten Abschluß mit demselben bewirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhlung (20) eine Seitenwand hat, die im wesentlichen kegelstumpfförmig ist und an gegenüber liegenden Seiten nach abwärts gerichtete halbkegelförmige Ausbeulungen aufweist und daß der Randflansch (40) des Filterbechers (30) einen geringeren Durchmesser hat als der Abstand zwischen den entfernten Enden der halbkegelförmigen Ausbeulungen (20a, 20b), aber größer ist als der Durchmesser des oberen Randes der kegelstumpfförmigen Becherfläche (34).

- 10 909840/0934

BM 24O₅ -10- ¹⁹⁰⁰²⁸°

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuummittel einen Vakuumkopf (80) aufweisen, der eine ringförmige Schulter (88) mit einem Dichtungsring (90) besitzt, der sich in gleicher Weise radial wie der Flanschrand (40) des Filterbechers erstreckt, und daß der Vakuumkopf (80) zur Erzielung einer Abdichtung vertikal bewegbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, da ß in einer

Filterbecher-Abgabevorrichtung (42) einen Rand flansch (40) P und einen Boden (32) aus Filtermaterial besitzende Filterbecher (30) angeordnet sind und bei Betätigung der Vorrichtung einzeln abgegeben werden und daß in der Nähe Vakuummmitfcel (44) vorgesehen sind, die einen vertikal beweglichen Vakuumkopf (80) aufweisen, der mit einer Unterdruckquelle verbunden ist und zu dem Zwecke des Abschlusses mit dem Randflansch der Filterbecher einen Dichtungsring (90) aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabevorrichtung (42) für die Zwecke der Abgabe der Filterbecher (30) einen Verschlußteil (56) aufweist, der eine längliche Öffnung und zwei übereinander angeordnete tragende Flächen (64, 66,68) aufweist und daß die untere tragende Fläche (68) an dem Randflansch des untersten Filterbechers (30) angreift und denselben trägt und die obere tragende Fläche (66,68) unter dem Randflansch (40) des nächst höheren Filterbechers (30) greift und daß die Bewegung des Verschlußteiles (56) in einer Richtung die untere tragende Fläche (64) des Verschlußteiles (56) außer Eingriff mit dem Randflansch (40) des untersten Filterbechers (30) bringt und eine Bewegung in entgegengesetzter Richtung

- 11 -

909840/0934

BM 2405 - 11 -

die oliere tragende Fläche (66,68) unter dem Randflansch. (40) des nächst höheren Eilterbeehers (30) herausschiebt, so daß letzterer auf die untere tragende Fläche (64) herabfällt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auswerfer (68) einen Teil der oberen tragenden Fläche bildet und bewirkt, daß der unterste Filterbecher (30) am Ende der Bewegung in einer Richtung ab-geworfen wird.

8. Kapsel für Vorrichtungen nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichn et, daß die Kapsel aus einem nach unten offenen Hohlkörper aus Kunststoff mit einer Mehrzahl darin gebildeter becherförmiger Vertiefungen (22,20) besteht, und daß mindestens die eine der Vertiefungen (20) eine Seitenwandung hat, die im wesentlichen kegelstumpfförmig ist und mit halbkegelförmigen Raumteilen zwecks Vergrößerung des umschlossenen Volumens in Verbindung steht.

9. Filterbecher für Vorrichtungen nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch, gekennzeichnet, daß der Filterbecher aus KuiBbstoff besteht und einen unteren kegelstumpfförmigen Teil (34) und einen oberen zylindrischen Teil (36) von größerem Durchmesser aufweist und die beiden Teile an ihrer Zusammenschlußstelle eine ringförmige Schulter (38) bilden und daß am oberen Ende des zylindrischen Teiles (36) ein Randflansch (40) vorgesehen ist und am unteren Ende des kegelstumpfförmigen Teiles (34) eine aus porösem Filtermaterial bestehende Bodenfläche (32) vorgesehen ist.

909840/0934

Leerseite