DE2334375B2 - Ultrafiltrationseinrichtung zur entfernung von fluessigem traeger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ultrafiltrationsvorrichtung zur Entfernung von flüssigem Träger aus einem einen Träger aufweisenden Muster, die eine am Boden geschlossene, zum Aufnehmen des Musters geeignete Kammer aufweist, von deren Wänden eine eine gegenüber dem flüssigen Träger durchlässige Membran und die andere fest und undurchlässig ist, und bei der nahe an der Membran außerhalb der Kammer eine eines festen aufnahmefähigen Materials an

geordnet ist, das den Träger aufnehmen kann.

Der wirksame Gebrauch von modernen Bestimmungsarbeitsverfahren für eine schnelle Bestimmung von flüssigen Mustern, insbesondere biolotischen Mustern wie beispielsweise Plasma, ganzes Blut, cerebrospinaie Flüssigkeit oder Urin, währenddem nur kleine Muster gebracht werden, benötigt für beste Resultate den Gebrauch von Mustern, in welchen die Konzentration des wirksamen Stoffes wesentlich größer ist als im gewöhnlich vorkommenden flüssigen Muster. Es wurde früher vorgeschlagen, für die Konzentration von flüssigen Mustern Dialyse oder Ultrafiltration anzuwenden, aber Einrichtungen, wie diejenige der US-PS 34 88 768 von R i g ο ρ u 1 ο s und US-PS 35 65 256 von Löffler benötigen teure Hilfsausrüstungen, um ein Strömen durch die Membran zu bewirken, zusätzlich zur Notwendigkeit des Reinigens der Musterkammer nach jedem Gebrauch. Obwohl vorgeschlagen wurde, im Fall der Dialyse die Hilfsausrüstung mit einer starken Lösung von einem Werkstoff mit einem hohen Molekulargewicht, bezüglich dessen die Membran undurchlässig ist oder mit puderförmigen Polyäthylenglykol, wie bei K ο h η in Nature, 183. 1055 (1959) oder im Falle der Ultrafiltration mit einer Vielzahl von Austrocknungsmitteln gemäß Grossman, Journal of Applied Physiology 32,283-4 (1972) zu ersetzen, sind solche Einrichtungen aufwendig, bewirken keine gleichförmigen Ergebnisse und sind unfähig, eine Konzentration in einem gewünschten, genau vorbestimmten Außmaß ohne eine sorgfältige und enge Überwachung der Bedienungsperson zu schaffen.

Die US-PS 28 79 207 beschreibt eine kombinierte Filtrier- und inkubationseinrichtung. Diese Einrichtung umfaßt einen zylindrischen Oberteil mit Einlaßöffnung und einen zylindrischen Unterteil mit Auslaßöffnung. Zwischen diesen beiden ist eine Membran angeordnet. Unterhalb der Membran weist die Einrichtung ein von einem Dichtungsring umgebenes poröses unterstützendes Polster auf. wobei der Dichtungsring verhindert, daß das Polster gegen die Membran gedruckt wird. An Stelle des unterstützenden Polsters kann auch ein Drahtgitter oder Drahtnetz oder eine geriffelte Scheibe verwendet werden. Wesentlich '.st, daß die Einrichtung gemäß US-PS 28 79 207 nur funktioniert, wenn man Druck oder Vakuum anlegt. Weiterhin benötigt die Einrichtung gemäß US-PS 28 79 207 eine Austrittsöffnung, um die Flüssigkeit zu entfernen und das Kulturmedium einzuführen.

Die Einrichtung gemäß vorliegender Anmeldung unterscheidet sich von der Einrichtung gemäß US-PS 28 79 207 hauptsächlich in den Merkmalen, daß außerhalb der Kammer eine elastische schwammartige Schicht eines Werkstoffs die aufnahmefähige Schicht gegen die Oberflächen der entsprechenden Membran preßt und daß zur Inbetriebnahme der Einrichtung das Anlegen von verringertem Druck oder Vakuum nicht nötig ist.

Die US-PS 36 40 388 beschreibt eine Dialysevorrichtung, bei der eine Membran zwischen zwei Wänden angeordnet ist und dadurch zwei Kammern bildet, wobei wenigstens eine der Wände zusammendrückbar ist, um die zu untersuchende Flüssigkeit durch ein Rohr in die Dialysevorrichtung zu saugen. Wenigstens eine der Wände muß zusammendrückbar sein und in ihre ursprüngliche Fcrm zurückkehren können. Als Material zur Ausgestaltung der Wände wird Polyäthylen genannt.

Der Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ultrafiltrationsgerät zu schaffen, das imstande ist, eine gleichmäßige Konzentration von Mustern in kurzer Zeit ohne die Notwendigkeit von teuren Hilfseinrichtungen zu erzeugen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe liegt darin, daß die feste undurchlässige Wand durchsichtig ist und eine weitere elastische Schicht die aufnahmefähige Schicht gegen dk; Membran anpreßt

Die erfindungsgemäße Vorrichtung überwindet die Schwierigkeiten und Nachteile des Standes der Technik, und ist in der Form einer einfachen und billigen Einrichtung, welche imstande ist, eine gleichmäßige Konzentration von Mustern in kurzer Zeit, ohne die Notwendigkeit von teuren Hilfeinrichtungen, und mit einem Kleinstmaß von Überwachung der Bedienungsperson zu erzeugen. In einem vorgezogenen Ausführungsbeispie! umfaßt sie zwei oder mehrere Musterkammern für eine voneinander unabhängige Konzentration von Mustern, wobei die Einrichtung leicht in einem gebrauchsfertigen Zustand verschickt und gelagert werden kann, und welche imstande ist mit hoher Geschwindigkeit zu konzentrieren, und zuläßt, daß die Bedienungsperson eine Konzentration eines genau vorbestimmten Ausmaßes erhalten kann und ebenfalls. *₅ falls erwünscht, eine automatische Beendung des Konzentrationsvorganges bewirken kann. Auf Grund ihrer niedrigen Kosten, kann sie wegwerfbsr sein, d. h. nach ihrem Gebrauch kann sie weggeworfen werden.

Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:

F i g. 1 eine schaubildliche Darstellung eines vorgezogenen Ausführungsbeispiels,

F i g. 2 einen in senkrechter Richtung erfolgenden Schnitt, entlang den Linien U-Ii der F i g. l,der teilweise weggebrochen ist,

F i g. 3 ein waagrechter Schnitt, der teilweise weggebrochen ist und in einem vergrößerten Maßstab aufgezeichnet ist und

Fig.4 eine Ansicht eines senkrechten Schnittes entlang der Linie IV-IV der F i g. 3.

Wie in den Zeichnungen aufgezeigt ist, umfaßt die Einrichtung ein Paar von identisch geformten Kunststoffrahmengliedern 10, 12, wobei jedes Rahmenglied ein Teil von 4 identischen Musterkammern bildet. Jedes Rahmenglied weist eine Bodenfläche 14 auf, eine durchsichtige Vorderwand 16 und hervorragende Teilwände 18, welche zusammen mit der Vorderwand drei Seiten jeder der Musterkammern bilden. Eine durchlässige Membran 20 erstreckt sich entlang jedes Rahmengliedes, wobei sie mit jeder Teilwand 18 mittels einem beliebigen Verbindungsstoff oder Klebstoff oder mittels Heißversiegeln oder Ultraschallversiegeln verklebt oder verbunden werden kann, wobei sie in einem Abstand bezüglich der gegenüberliegenden Vorderwand 16 mittels Stützgliedern oder Rippen 22 gehalten wird, welche von der Vorderwand 16 wegragen, und welche unmittelbar vor der Decke und des Bodens der Kammer enden, um ein um sie Herumfließcn des flüssigen Musters zuzulassen. Die Membran kann in beliebiger herkömmlicher Art ausgebildet sein und aus zellstoffartigem oder anderem polymerem Werkstoff sein, welche von dem Gesichtspunkt aus gewählt sind. daß sie für den flüssigen Träger oder die Flüssigen Träger der zu konzentrierenden flüssigen Muster durchdringbar sind, währenddem sie zur gleichen Zeit für Hip wirksamen Bestandteile von denen erwünscht wird, daß sie im Muster zurückgehalten, werden, undurchlässig sind. Die Größe der Teilchen oder des aufgelösten Stoffes der zurückbehalten werden soll ist ein Faktor im Auswählen der Membran; d. h. den Ultrafiltrationsgrad für die aufgelösten Stoffe, Membranen mit größeren Poren für Feststoffteilchen wie beispielsweise Blutzellen; anisotropische Membranen von der Art, welche im US-PS 36 15 024 beschrieben sind, sind im allgemeinen vorgezogen. Der Abstand zwischen der vorderen Wand 16 und der Membran 20 ist vorzugsmäßig klein, in der Größenordnung von 3/4 bis 6,3 Millimeter, um das Verhältnis von Membranoberfläche zu Kammervolumen auf ein Größtmaß zu bringen, währenddem die Kapillarkräfte, welche den Durchtritt des Flüssigkeitsträgers durch die Membran zu verhindern suchen, auf ein Mindestmaß gebracht

Unmittelbar neben der Oberfläche jeder Membran außerhalb der Kammer ist eine Schicht eines festen, aufnahmefähigen Werkstoffes 24 angeordnet. Der aufnahmefähige Werkstoff muß derart sein, daß er den flüßigen Träger des zu konzentrierenden Musters leicht aufnimmt, und muß vom flüssigen Träger leicht benetzbar sein. Im Falle von Wasser, welches gewöhnlich größtenteils den flüssigen Träger bildet, muß der aufnahmefähige Werkstoff hydrophil sein. Währenddem jede Schicht 24 in der Form von kleinen, gesonderten Teilchen oder von Puder aufnahmefähigen Werkstoffes wie Silicagel oder kreuzvernetztes Dextran sein kann, oder sogar Teilchen von Polyethylen-Glycol, welche nicht nur Träger wie Wasser aufnimmt, aber sich in ihm auflöst, für beste Ergebnisse vom Gesichtspunkt der Festigkeit während des Versendens und des Lagers und der Gleichheit der Ergebnisse in Gebrauch sein kann sollten die Schichten 24, 24 in der Form von zusammenhängenden und selbstragenden Blättern aus faserartigem Werkstoff sein, welche ihre Form und Abmessungen unabhängig von mechanischen Schlagen, welche die Einrichtung während dem Verschilfen oder dem Gebrauch erleiden kann, beibehalten. Befriedigende Ergebnisse können mittels dem Gebrauch von Blättern von Fließpapier oder ähnlichem erzielt werden. Beste Ergebnisse, im Falle, daß die Muster Wasser als Träger aufweisen, wurden mit Blättern von gereinigten Zellulosefasern welche von Zellstoff erhalten wurden, welche bis zu 10 bis 20 Gewichtsprozent Asbestfasern aufweisen, wobei die Blätter dick genug sind, daß sie das erwünschte Volumen des flüssigen Trägers aufnehmen können. Es wurde befunden, daß der Zusatz von Asbest das Ausmaß des Durchfließens des Wassers durch die Membran merkbar vergrößert. In dem Falle einer Einrichtung, in welcher die Trägerkammern ungefähr 9/10 Millimeter Dicke aufweisen, wurden ausgezeichnete Ergebnisse beim Gebrauch von faserigen, aufnahmefähigen Blättern welche ungefähr 3,2 Millimeter dick waren, erhalten.

Um ein größtmögliches Entfernen des flüssigen Trägers durch die Membran 20 zu erzielen, ist es wichtig, daß der Abstand zwischen jedem Membran und der entsprechenden Schicht 24 des aufnahmefähigen Werkstoffes so klein als möglich ist. Entsprechend sollte die Oberfläche der Schichten sehr flach ausgebildet sein. Wenn nicht, können kleine Unregelmäßigkeiten oder Rauhigkeiten der Oberfläche mittels dem Gebrauch von einer oder mehreren Schichten von glattem, dünnen Seidenpapier ausgeebnet werden, welches zwischen jeder Schicht 24 und der Oberfläche der entsprechenden Membran einen Zusatz zur fasrigen Wasseraufnahme-

schicht 26 bildet.

Mittel zum automatischen Beenden der Entnahme des flüssigen Trägers vom Muster sind angeordnet durch ein Anbringen an den unteren Bereich jeder Membran 20, entlang des Bodenbereiches der Kammer eines Blattes 28 eines undurchlässigen Kunstwerkstoffes, beispielsweise eines Klebbandes, so daß der untere Bereich der Kammern vollständig undurchlässige Wände aufweist, um ein bestimmtes Volumen des Musters nach dem das Entfernen der erwünschten Menge von Trägermitteln vervollständigt wurde, zurückzubehalten.

Die entsprechenden Schichten 24 und 26 des aufnahmefähigen Werkstoffes werden federnd gegen die Oberfläche von entsprechenden Membranen 20 mittels einem zwischen den Blättern 24, 24 Zwischenordnen eines Blattes 30 aus einem elastischen federnden schwammartigen Werkstoffes, beispielsweise einen Polyurethan Schwamm gedrückt, wobei dann die einander gegenüberliegenden Endbereiche der Rahmenglieder 10 und 12 miteinander entlang des Umfangbereiches der Einrichtung fest verbunden werden. Die Schicht des elastischen Schwammes 30 dient nicht nur zum Aufnehmen jeglicher Unregelmäßigkeiten der Oberfläche der entsprechenden Schichten 24, sondern weist auch eine derartige Dicke auf, daß sie bezüglich ihrer Dicke etwas zusammengepreßt wird, vorzugsweise in der Größenordnung von 20 bis 25 %, wenn die Endbereiche der Rahmenglieder 10, 12 miteinander versiegelt werden. Das Versiegeln der Endbereiche kann in jeglicher beliebiger herkömmlicher Art erfolgen, beispielsweise durch Heißsiegeln. Versiegeln mittels einem Lösungsmittel, oder einfach indem eine Schicht von einem Bindemittel oder einem Klebeband über den Verbindungsbereich angebracht

wird.

Eine beschränkte Öffnung 32 ist im oberen Endbereich jeder Kammer angeordnet, um ein Einführen und Entnehmen eines Muster mittels einer Pipette 34 zuzulassen. Diese Öffnung weist vorzugsweise kapillare Ausmaße auf. so daß ein Verschütten des Musters irn Falle, daß die Einrichtung unbeabsichtigt umgestoßen wird, verhindert ist. Um ein Entnehmen *°.s konzentrierten Musters zu erleichtern, sind die Teilwände 18. welche den unteren Bereich jeder Kammer begrenzen, vorzugsweise gegeneinander geneigt angeordnet, so daß der untere Bereich jeder Kammer bezüglich seines Querschnittes dreieckförmig ausgebildet ist. Im aufgezeigten Ausführungsbeispiel, in welchem der Abstand zwischen der Vorderwand 12 und der Membran 20 von der Größenordnung von 9/10 Millimeter ist, ist es vorgezogen, daß ein Kanal 36 an der inneren Stirn der Vorderwand 16 angeordnet ist, welche sich von der Öffnung 32 bis zum Boden der Kammer erstreckt. Der Kanal 36 kann die Pipette aufnehmen, welche zum Entfernen des konzentrierten Musters gebraucht wird, und bringt die Gefahr eines unbeabsichtigten Zerreißens der Membran mit dem daraus erfolgenden Verlust eines Teiles des Musters während dem Entnahmearbeitsvorgang auf einen Mindestwert.

Während des Aufbauens der Einrichtung werden die verschiedenen Membranen, aufnahmefähigen Bläuer etc., in der entsprechenden Reihenfolge zusammengebaut, wobei die Membran mit den Teil wänden 18 verklebt wird, die Schwammschicht 30 eingeführt wird, und die zwei Rahmenglieder 10,12 aneinandergedrückt und entlang ihrer Endbereiche abgedichtet werden. Während dem Gebrauch der Einrichtung, wird ein flüssiges Muster von erwünschter Menge mittels einer Pipette in eine der Kammern eingeführt, wobei die vollständige Menge des Musters einfach mittels eines Beobachtens durch die durchsichtige Vorderwand 16 feststellbar ist (falls erwünscht, können auf der Wand Marken angebracht sein), und die Einrichtung wird stehen gelassen, bis das erwünschte Verhältnis von flüssigem Träger vom Muster durch die Membran 20 in die aufnahmefähigen Schichten 24, 26 entnommen wurde, ein Vorgang, welcher gewöhnlich 1 bis 2 Stunden dauert. Wenn der Spiegel des flüssigen Musters bis zum oberen Randbereich des undurchlässigen Blattes 28 abgesenkt ist, ist die Entnahme des flüssigen Trägers automatisch beendet, wobei ein genau vorbestimmtes Ausmaß von konzentriertem Muster im unteren Bereich der Kammer zum Entfernen nach Bedarf der Bedienungsperson mittels einer Pipette verbleibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Ultrafiltrationsvorrichtung zur Entfernung von flüssigem Träger aus einem einen Träger aufweisen- j den Muster, die eine am Boden geschlossene, zum Aufnehmen des Musters geeignete Kammer aufweist, von deren Wänden eine eine gegenüber dem flüssigen Träger durchlässige Membran und die andere fest und undurchlässig ist, und bei der nahe an der Membran außerhalb der Kammer eine Schicht eines festen aufnahmefähigen Materials angeordnet ist, das den Träger aufnehmen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die feste undurchlässige Wand (16) durchsichtig ist und eine weitere elastische Schicht (30) die aufnahmefähige Schicht (24) gegen die Membran (20) anpreßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (24) aus festem aufnahmefähigem Material in Form einer zusammenhängenden Schicht eines faserartigen Materials vorliegt

3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feste undurchlässige Wand (16) gegenüber der Membran (20) angeordnet ist und daß Stützglieder (22) zum Abstützen der Membran in einem festliegenden bestimmten Abstand zu der festen Wand vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Schicht (30) aus schwammartigem Material besteht und sich entlang und über denselben Bereich wie die Schicht (24) aus aufnahmefähigem Material erstreckt.

5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der Schicht (24) aus Cellulose und/oder Cellulosemischungen mit maximal 20 Gewichtsprozent Asbest ausgewählt sind.

6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Paar Kammern aufweist, deren Membranwände (20) einander gegenüberliegend im Abstand angeordnet sind und jeweils eine Schicht (24) außerhalb der Kammer und nahe benachbart jeder Membran (20) angeordnet ist und weiter eine Schicht (30) aus elastischem schwammartigen Material zwischen den Schichten (24) angeordnet ist und daß die Schicht (30) mit den Kammern unter Druck zusammengeklemmt wird, um die Schichten (24) gegen die Membranen (20) zu drücken.

7. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer einen unteren Bereich aufweist, der vollständig undurchlässige Wände zum Zurückhalten eines bestimmten Volumens des Musters nach Entfernen der gewünschten Menge des Trägers autweist.

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