DE1901951B2

DE1901951B2 - Filter fur Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE1901951B2
Application number: DE1901951A
Authority: DE
Inventors: Donald Brewster Stow Rising; Ben Watertown Trasen; John Edwards Needham Weyand
Original assignee: Millipore Corp
Current assignee: EMD Millipore Corp
Priority date: 1968-03-05
Filing date: 1969-01-16
Publication date: 1973-12-20
Also published as: US3471019A; DE1901951A1; FR1600598A; GB1247368A; DE1901951C3; JPS5231589B1

Description

40 Bei den bekannten Filtereinheiten dieser Art wird

das Filter dadurch abgedichtet, daß Teile des Filtergehäuses mit sich gegenüberliegenden Dichtungen versehen werden, die an gegenüberliegenden Seiten des Filters anliegen. Um diese Dichtungselemente

Die Erfindung betrifft einen Filter für Füssigkei- 45 fest und dicht an dem Filter zu halten, ist ein entten, bestehend aus einer porösen Filterscheibe, die sprechender Druck notwendig. Die beiden Teile des zwischen Ober- und Unterteil des FUtergehäuses, das Gehäuses werden daher gewöhnlich durch Reibung aus durchsichtigem thermoplastischen Kunststoff be- oder, wie in der französichen Patentschrift dargesteht, gehalten ist, wobei Gehäuseober- und -unter- stellt, durch ein Gewinde zusammengepreßt, um den teil, die einen vertieften Mittelteil und umlaufende, 50 gewünschten Druck auf das Filter zu erreichen. FiI-gegeneinander anliegende, den Randbereich der FiI- tereinheiten dieser Bauart können üblicherweise von terscheibe zwischen sich aufnehmende Flansche auf- dem Benutzer zusammengebaut werden, was jedoch weisen, eine Einlaß- bzw. Auslaßöffnung enthalten wenn dies nicht sorgfältig genug geschieht, dazu und wobei die beiden Gehäuseteile an den Flanschen führt, daß die Flüssigkeit um. die Ränder des Filters miteinander flüssigkeitsdicht verbunden sind 55 herumfließen kann. Bei keinem der bekannten Filter

Ein FUter der eingangs beschriebenen Art ist bei- besteht jedoch vor in Gebräuchnahme die Möglichspielsweise aus der USA.-Patentschrift 3 295 297 keit, lediglich durch Augenschein zu überprüfen, ob oder auch aus der USA.-Patentschrift 2 776 055 be- das Filter tatsächlich dicht eingebaut ist und so seine kannt. Das Filter nach der USA.-Patentschrift Aufgabe erfüllen kann.

295 297 besteht aus einem Ober- und Unterteil, die 60 Schließlich ist es noch aus der USA.-Patentschrift

aufeinandergepreßt werden und zwischen Flanschen 2682268 bekannt, zwei Filtergehäuseteile mit der

das eigentliche Filter aufnehmen. Nachteilig bei einer dazwischenliegenden Filterscheibe durch Anwendung

solchen Anordnung ist, daß nach dem Zusammenbau von Wärme miteinander dicht zu verbinden,

nicht mehr festgestellt werden kann, ob das Filter Ausgehend von den bekannten Anordnungen und

tatsächlich dicht ist, was beispielsweise bei Filtern, 65 zur Vermeidung deren Nachteile liegt der Erfindung

die sich auf die Filterung von Blut oder Blutserum die Aufgabe zugrunde, eine solche Abdichtung zwi-

beziehen, von großer Wichtigkeit ist. sehen Filterscheibe und Filtergehäuse zu schaffen,

Weiterhin ist aus der deutschen Patentschrift die durch einfaches Ansehen auf Dichtigkeit geprüft

<f

werden kann, so daß jederzeit eine einfache optische ist zu diesem Zweck mit Einrichtungen versehen, um

Kontrolle möglich ist. die Einheit zweckmäßig am Körper der betreffenden

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus Person anbringen zu können. Die Schläuche für die

von einem Filter der eingangs beschriebenen bekann- Zufuhr der intravenösen Lösung zu der Einlaßseite

ten Art und besteht erfindungsgemäß darin, daß das 5 des Filters und diejenigen für die Abfuhr der Lösung

Material des Dichtungsflansches wenigstens eines ^er von der Auslaßseite des Filters können in einfacher

Gehäuseteile vollständig die ausgerichteten Poren des Weise angeschlossen werden. Das Filter kann in ein-

Randbereiches der aus durch die vorgesehenen Poren fächer Weise in der richtigen Lage am Körper der

undurchsichtigem Kunststoffmaterial bestehenden betreffenden Person gehalten werden, um Unterbre-

Filterscheibe ausfüllt. to chungen oder Verstopfungen durch Luft zu verhin-

Der beträchtliche Vorteil, den die Erfindung ge- dem.

genüber dem bekannten Stand der Technik bietet, ist Die Auslaßseite des Filters ist daher zweckmä-

also darin zu sehen, daß sofort optisch festgestellt ßigerweise mit einem nach unten gerichteten Rand

werden kann, ob das Filter vollständig abgedichtet versehen, der auf dem Körper des Patienten aufliegt,

ist. Dies ist dadurch möglich, weil das Material der 15 während der Anschluß für die Auslaßöffnung des

Filterscheibe selbst aus einem normalerweise durch- Filters über dem unteren Ende des Randes angeord-

sichtigem Kunststoff besteht, der lediglich durch die net ist.

in dem Kunststoff vorgesehenen Poren undurchsich- Eine Ausführungsfort^ der Erfindung wird nachtig wird. Dringt nun in diese Poren Kunststoffmasse folgend an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt
aus den abdichtenden Flanschen des Gehäuseteiles 20 Fig. 1 eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße ein, dann wird der Filter wieder durchsichtig. Da Filter,

auch der Gehäuseteil, durchsichtig ist, kann sofort Fig.2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 von

festgestellt werden, ob das Filter dicht ist. Ist näm- Fig. 1,

lieh eine absolut undurchlässige Dichtwirkung zwi- Fig.3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. I

sehen Filter- und Gehäuseteil erreicht, und zwar da- 25 und

durch, daß sich das Gehäuseteil mit den Filterporen F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in F i g. 2. verbunden hat, dann ist die Anordnung an diesen Wie die F i g. 1 und 2 zeigen, umfaßt das erfin-Stellen durchsichtig, so daß mit einem einzigen Blick dungsgemäße Filter 1 eine Filterscheibe 2, die im Infestgestellt werden kann, ob das Filter brauchbar ist. neren eines Gehäuses angeordnet ist, das aus zwei Weiterhin kann das erfindungsgemäße Filter relativ 30 Teilen 3 und 4 besteht, die auf entgegengesetzten Seibillig hergestellt werden und eignet sich, insbeson- ten der Filterscheibe 2 angeordnet sind,
dere auf Grund der Tatsache, weil die Dichtwirkung Die nachfolgend beschriebene und in der Zeichunter allen Umständen sichergestellt ist, zum Filtrie- nung dargestellte Filtereinheit eignet sich besonders ren von intravenösen Lösungen, die in die Blutbahn als wegwerfbare Einheit, und .".war in Verbindung mit eines Menschen injiziert werden. 35 der Injektion intravenöser Lösungen bei einem Men-

V.'ie schon erwähnt, besteht deshalb das Gehäuse sehen. Obwohl intravenöse Lösungen leicht zu sten-

aus einem durchsichtigen thermoplastischen Mate- lisieren sind, enthalten sie gewöhnlich partikelförmige

rial. Die Filterscheibe selbst ist normalerweise un- Stoffe, die, falls sie in die Blutbahn eines Menschen

durchsichtig, da ihr Volumen in der Hauptsache aus gelangen, ernste Gefahren hervorrufen können. Die

Poren besteht. Wird jedoch die Filterscheibe flachge- 40 intravenösen Lösungen werden gewöhnlich in FIa-

drückt, wird also ein Druck auf sie ausgeübt und/ sehen aufbewahrt und sie werden dem Patienten un-

oder werden die Poren mit einem transparentem Ma- ter Ausnutzung ihres Gewichts in eine Vene einge-

terial gefüllt, so erscheint sie durchsichtig. Die bei- flößt. Die erfindungsgemäße Filtereinheit eignet sich

den Teile des Filtergehäuses, nämlich Gehäuseober- besonders zum Entfernen sämtlicher partikelförmiger

und Gehäuseunterteil sind mit Dichtungsflanschen 45 Stoffe, die größer als 1,2 Mikron sind, und zwar un-

versehen, die miteinander und mit einem Umfangsteil mittelbar ehe die intravenöse Lösung in die Vene

der Filterscheibe, der deren mittleren Teil vollständig eintritt. Hierzu kann die Filtereinheit beispielsweise

umgibt, ausgerichtet werden können. Beim Zusam- am Handgelenk des Patienten befestigt werden, und

menbau des Filters werden die Dichtungsflansche der zwar unmittelbar neben der Stelle, an der die intrave-

Gehäuseteile auf die gegenüberliegenden Seiten der so nöse Lösung in die Vene des Patienten eingeführt

Filterscheibe gedrückt und der Dichtungsflansch von werden soll.

wenigstens einem der Gehäuseteile wird zweckmä- Die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsßigerweise erwärmt, bis er schmilzt und das Material form des erfindungsgemäßen Filters erfolgt mit Bedurch die entsprechenden Poren des Umfangsteiles zug auf eine wegwerfbare Einheit für intravenöse Inder Filterscheibe fließt und mit dem Dichtungs- 55 jcktionen. Selbstverständlich kann das erfindungsgeflansch des anderen Gehäuseteiles verschmilzt. Auf mäße Filter auch für andere Zwecke verwendet werdiese Weise wird eine einwandfreie Abdichtung des den.

Filters erreicht. Wie schon erwähnt, wird die Filter- Das Filter 1 ist erfindungsgemäß so aufgebaut, daß

scheibe an den Stellen an ihrem Umfang durchsich- die Abdichtung der Filterscheibe 2 innerhalb des Ge-

tig, an denen die beiden Gehäuseteile dicht miteinan- 60 häuses 3,4 sichtbar gemacht wird. Das in der Zeich-

der verbunden sind, so daß die Abdichtung des FiI- nung dargestellte Filter 1 weist eine poröse Filter-

ters innerhalb des Gehäuses sichtbar gemacht wird. scheibe 2 in Form einer Kunststoffmenibran auf, die

Wird eine vollständige Dichtung nicht erreicht, so aus gleichmäßig verteilten Kunststoff-Folien gebildet

zeigt sich dies durch eine Unterbrechung des durch- ist, z. B. Folien aus Zelluloseestern oder einem äqui-

sichtigen Rand- t>zw. Umiangsbereiches. 65 valenten stabilen Folienmaterial. Die Folie hat einen

Das erfindungsgemäße Filter eignet sich besonders Brechungsindex von etwa 1,5 und erscheint daher

zum Filtrieren intravenöser Lösungen, die in die durchsichtig. Bei der Herstellung der Filterscheibe

Blutbahn eines Menschen eingespritzt werden und sie werden zahlreiche Poren erzeugt, deren Größen im

Bereich von 0,2 bis 15 Mikron liegen. Durch den Einschluß der Poren in der Grundfolie wird das Licht zerstreut, so daß die Filterscheibe normalerweise undurchsichtig ist. Bei der Verwendung zum Filtrieren intravenöser Lösungen liegt die Porengröße vorzugsweise im Bereich von 0,4 bis 5 Mikron, abhängig von der Größe der zu entfernenden partikelförmigen Stoffe. Sollen sämtliche Partikel, die größer sind als 1,2 Mikron, entfernt werden, so beträgt die Porengröße der Filterscheibe 1,2 Mikron. Die Poren der Filterscheibe umfassen vorteilhafterweise etwa 40 bis etwa 85 ⁰Zo des gesamten Volumens der Folie.

Eine solche Filterscheibe besteht aus einem Gemisch aus Zellulosenitrat und Zelluloseazetat und hat eine Dicke von etwa 115 Mikron. Obwohl derartige Filterscheiben normalerweise undurchsichtig sind, erscheinen sie durchsichtig, wenn die Poren mit einem durchsichtigen thermoplastischen Stoff gefüllt werden. In gleicher Weise wird die Filterscheibe in einigem Umfang durchsichtig, wenn sie zusammengedrückt wird.

Das Gehäuse des Filters 1 besteht aus zwei Teilen 3 und 4 aus thermoplastischem Polymer-Harz. Das für das Gehäuse gewählte Material kann geschmolzen werden, ohne die Filterscheibe 2 bzw. ihre Form und ihren Aufbau in irgendeiner Weise zu beeinträchtigen. Vorzugsweise bestehen die Teile 2 und 4 des Gehäuses aus stoßfestem transparentem Polystyrol, das einen Brechungsindex von etwa 1,5 besitzt. Es können jedoch auch andere thermoplastische Materialien wie z. B. Polymethylmethacrylat verwendet werden.

Wie die F i g. 2 und 3 zeigt, ist der Teil 3 des Gehäuses, der die Einlaßseite des Filters bildet, mit einer Einlaßöffnung 5 versehen, an die ein geeignetes Rohr oder ein Schlauch 6 angeschlossen werden kann, der zu einem Behälter mit intravenöser Lösung führt. Der Teil 3 hat in der Mitte einen vertieften Teil 7 und am Umfang einen Flansch 8. Wie F i g. 3 zeigt, ist der Flansche des Gehäuseteils3 mit einer am Umfang verlaufenden Rippe versehen, die aus einem Teil mit dem Flansch gebildet ist und eine Dichtung9 bildet. Wie Fig.4 zeigt, verläuft diese Rippe vollständig um den mittleren vertieften Teil 7 des Gehäuseteiles 3. Wie F i g. 3 ferner zeigt, besitzt der Gehäuseteil 3 einen Rand 10, der von dem Flansch 8 ausgeht und von dem Teil 7 weggerichtet ist. Der Rand 10 weist seitwärts verlaufende Schenkel 11 auf, die Schlitze 12 enthalten, durch die ein geeignetes Band 13 (Fig. 1) gezogen werden kann, um das Filter am Handgelenk des Patienten zu befestigen.

Der andere Teil 4 des Gehäuses bildet die Auslaßseite des Filters. Wie die F i g. 2 und 3 zeigen, besitzt dieser Gehäuseteil 4 einen vertieften Teil 14 und einen Flansch 15, der den vertieften Teil 14 umgibt Die obere Fläche 15' dieses Flansches bildet, wie F i g. 3 zeigt, die Dichtungsfläche dieses Gehäuseteiles und sie ist mit der Dichtung 9 des Gehäuseteiles 3 ausgerichtet. Obwohl die Filterscheibe 2 aus festem und zähem Material besteht, muß sie gestützt, bzw. gehalten werden, um den Druck der durch das Filter strömenden Flüssigkeit ohne zu zerreißen aushalten zu können. Hierzu ist der vertiefte Teil 14 des Gehäuseteiles 4 mit mehreren nach oben gerichteten

ίο Rippen 16 versehen. Diese Rippen sind vorzugsweise konzentrisch angeordnet und sie endigen in einer oberen Stützfläche für die Filterscheibe 2, die in der Ebene der Fläche 15' liegt.

Beim Zusammenbau der einzelnen Teile des FiI-ters wird zunächst die Filterscheibe zwischen den beiden Gehäuseteilen angeordnet, wobei ihr Umfang zwischen den Dichtungsflanschen der beiden Gehäuseteile zu liegen kommt. Erfindungsgemäß wird das Filter dauerhaft in der Weise abgedichtet, daß der

ao mittlere Teil der Filterscheibe von ihrem Umfang isoliert wird, um auf diese Weise sicherzustellen, daß die gesamte Flüssigkeit durch die Filterscheibe störmt. Außerdem wird die Abdichtung, d. h. die dichte Verbindung sichtbar gemacht. Mit anderen Worten, es werden die Stellen, an denen eine dichte Verbindung erreicht ist, sichtbar gemacht. Um dies zu bewerkstelligen, werden die Dichtungsflanschen der beiden Gehäuseteile auf die gegenüberliegenden Seiten der Filterscheibe gepreßt und der Dichtungsflansch von wenigstens einem der Gehäuseteile geschmolzen, so daß das Material durch die ausgerichteten Poren der Filterscheibe fließt, bis es den Dichtungsflansch des anderen Gehäuseteiles berührt und mit ihm verschmilzt. Hierdurch wird, wie oben bereits beschrieben, die Filterscheibe in diesem Bereich durchsichtig. Die Verschmelzung der Dichtungsflanschcn der Gehäuseteile erfolgt durch Ultraschallschweißen. Bei diesem Schweißverfahren wird ein hochfrequenter piezoelektrischer Umformer venvendet. Der Umformer formt hochfrequente elektrische Energie von etwa 20 000Hz in hochfrequente mechanische Schwingungen von etwa 20 000 Hz um, bei einer kleinen Amplitude von etwa 0,0025 bis etwa 0,125 mm. Hierdurch wird Wärme und gerichtete

Energie erzeugt, wodurch der Kunststoff scirailzt und durch die ausgerichteten Poren der Filterscheibe fließt und mit dem gegenüberliegenden Teil des Gehäuses verschmilzt. Bei der dargestellten Ausführungsform wird der Flansch 8 des Gehäuseteiles 3 im Bereich der Dichtungsrippe 9 durch Ultraschall geschmolzen, so daß das Material, aus dem er besteht, durch die Poren der Filterscheibe fließt. Andererseits kann die Ultraschallschweißung auch bei dtr unteren Fläche des Flansches 15 des Gehäuseteils 4 im Bereich der gegenüberliegenden Rippe angewendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1150 949 ein Filter- bzw. Siebeinsatz für Rohrleitiin- Patentansprüche: Se" bekannt, der, ohne daß Abdichtungen vorgese- hen sind, in dem Rohr durch Einklemmen ange-

1. Filter für Flüssigkeiten, bestehend aus einer bracht wird. Dies kann insbesondere dadurch gescheporösen Filterscheibe, die zwischen Ober- und 5 hen, daß ein kegelförmiger Siebeinsatz an seinem Unterteil des Filtergehäuses, das aus durchsichü- Rande eine wellenförmige Außenwand aufweist, so gem thermoplastischem Kunststoff besteht, gehal- daß eine elastische Anlage des Siebeinsatzes ohne ten ist, wobei Gehäuseober- und unterteil, die Verformungskräfte erreicht wird. Ein wesentlicher einen vertieften Mittelteil und umlaufende, ge- Nachteil dieser Anordnung ist darin zu sehen, daß geneinander anliegende, den Randbereich der io auf Grund der Tatsache, daß der Siebeinsatz im Filterscheibe zwischen sich aufnehmende Fan- Rohr nur eingeklemmt ist, dieser verrutschen bzw. sehe aufweisen, eine Einlaß- bzw. Auslaßöffnung bei stärkerem Druck des filternden Mediums weggeenthalten und wobei die beiden Gehäuseteile an schwemmt werden kann. Nachteilig ist weiterhin, daß den Flanschen miteinander flüssigkeitsdicht ver- TeUe des zu filternden Mediums auch zwischen FiI-bunden sind, dadurch gekennzeichnet, 15 tereinsatz und Rohrinnenwand durchfließen können, daß das Material des Dichtungsflansches (8, 15) ohne mit dem FUter selbst in Berührung zu kommen, wenigstens eines der Gehäuseteile (3,4) vollstän- Aus der deutschen Patentschrift 800 611 ist ein dig die ausgerichteten Poren des Randbereichs Filtriergerät aus Glas bekannt, bei welchem der FiI-der aus durch die vorgesehenen Poren undurch- terbehälter mit seinem Filtereinsatz einstückig gestalsichtigem Kunststoffmaterial bestehenden Filter- ao tct ist. In diesem Falle ist es nicht möglich, das Filter scheibe (2) ausfüllt. auszutauschen, wenn dieses auf Grund seiner FiI-

2. FUter nach Anspruch 1, dadurch gekenn- trierwirkung schließlich verstopft und unbrauchbar zeichnet, daß der Dichtungsflansch des Gehäu- wird, so daß die gesamte Anordnung weggeworfen seoberteiles (3) aus einer einstückig angeformten werden muß. Auch kann man bei dbser Anordnung umlaufenden Rippe (9) besteht. 35 nicht feststellen, ob der Filtereinsatz tatsächlich voll-

3. FUter nach Anspruch 1 oder 2. dadurch ge- ständig abdichtend mit dem Filterbehälter verbunden kennzeichnet, daß die Filterscheibe aus einer po- ist, was für manche Anwendungszwecke von außerrösen KunststofTmembran besteht, deren Poren ordentlich großer Bedeutung ist.

etwa gleiche Größe haben und im Bereich von Es ist auch bekannt, beispielsweise aus der franzö-

etwa 0,4 bis 5 Mikron liegen und daß das Poren- 30 sischen Patentschrift 1107 659 ein zweiteiliges Ge-

volumen etwa 40 bis 85 ⁰Zo c ..-.s Filtervolumens häuse und einem zwischen diesen Teilen angeordne-

beträgt. ten Filter vorzusehen. Auch in diesem Falle ist es

4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekenn- notwendig, daß das Filter an seinem Umfang vollzeichnet, daß die Poren der Filterscheibe eine ständig abgedichtet ist. Dadurch soll sichergestellt Größe von etwa 1,2 Mikron haben. 35 werden, daß die gesamte, auf der einen Seite des FiI-

5. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da- ters in das Gehäuse eintretende F'üssigkeit durch den durch gekennzeichnet, daß das Filtergehäuse aus Filter hindurchtritt und das Gehäuse auf der anderen transparentem stoßfestem Polystyrol besteht. Seite verläßt, ohne etwa die Möglichkeit zu haben,

um das Filter herumzuströmen.