DE2755920A1

DE2755920A1 - Filtrationsgeraet

Info

Publication number: DE2755920A1
Application number: DE19772755920
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: SECON
Current assignee: SECON
Priority date: 1977-12-15
Filing date: 1977-12-15
Publication date: 1979-06-21
Also published as: DE2755920B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Filtrationsgerät zum
Abtrennen von Partikeln oder Bakterien aus Flüssigkeiten oder Gasen, insbesondere in steriler Form, mit einem zweiteiligen, im Randbereich verbundenen Gehäuse mit Anschlußstutzen für das zu filtrierende Medium und das Filtrat und mindestens einer in dem Gehäuse angeordneten Filtermembran.
Mit der zunehmenden Verschärfung der Bestimmungen nach Partikel freiheit und damit auch Keimfreiheit in pharmazeutischen Lösungen, in der medizinischen Infusionstherapie aber auch in der Getränkeindustrie und den zunehmenden Integrationsgraden in der Halbleitertechnik gewinnen Filtrationsprozesse mit Filtern definierter Porengröße technisch und medizinisch immer mehr an Bedeutung.
Bisher wurde das Problem so gelöst, daß in das geteilte Gehäuse von Filtrationsgeräten aus Edelstahl Membranfilter definierter Porenweite eingelegt und das gesamte Gerät in einem Autoklaven sterilisiert wurde. Neben dem hohen Zeit-und Arbeitsaufwand für die Sterilisation ist die Handhabung der Geräte aus Stahl ihres Gewichtes wegen und wegen der leichten Beschädigung der einzulegenden Membranfilter sehr schwierig und für den Einsatz am Patenten bei Infusionen z.B. nicht geeignet. Wegen der bei den Filtrationen auftretenden zum Teil erheblichen Differenzdrücken blieb dieses Gebiet bisher Kunststoff-Filtrationsgeräten weitgehend verschlossen.
Weiterhin sind einmal zu verwendende Flltrationsgeräte aus Kunststoff bekannt, die eingeklebte oder eingeschweißte Membranfilter besitzen. Diese Einmal-Filtrationsgeräte werden bei relativ kleinen Druckdifferenzen eingesetzt. FUr mittlere Druckdifferenzen ist es erforderlich, das aus Kunststoff bestehende Gehäuse durch eine Erhöhung der Wandstärken und durch eine Verrippung gezielt zu verstärken, um die einwirkenden Kräfte aufnehmen zu können. Es versteht sich, daß diese Gehause einen relativ hohen Materialverbrauch erfordern, insbesondere bei größeren Filterflächen. Bei höheren Differenzdrücken reicht jedoch eine Erhöhung der Wandstärke und die znor1nung von Rippen nicht mehr aus, um die auftretenden Kräfte aufzunehmen. Hier setzt die Erfindung ein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filtrationsgerät der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welches auch bei großen Differenzdrücken und großen Filterflächen einsetzbar ist und bei dem die auftretenden Kräfte sicher aufgenommen werden. Weiterhin soll ein derartiges Filtrationsgerät kostengünstig herstellbar sein, so daß es als Einmalgerät Anwendung finden kann.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die beiden Teile des Gehäuses außer im Randbereich auch durch mehrere, die Filtermembran durchsetzende Abstützungen verbunden sind.
Es wird also nicht nur der Randbereich für die Verbindung der beiden Gehäuseteile herangezogen. Es werden vielmehr Verbindungsbrücken innerhalb der Filterfläche geschaffen, die zusätzlich zur Kraftübertragung herangezogen werden. Gleichzeitig können diese Verbindungsbriicken auch zur Abstützung bzw. Halterung der Filtermembran dienen.
Die Abstützungen sind vorzugsweise regelmäßig über die Fläche der Filtermembran verteilt angeordnet, um eine gleichmäßige Kraftaufnahme zu gewährleisten. Die Abstützungen sind zweckmäßig Bestandteil beider Teile des Gehäuses, so daß die jeweilige Verbindung mit dem Gehäuseteil von selbst gegeben ist und nicht gesondert vorgesehen sein muß. Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, durchgehende Abstützungen als gesonderte Teile einzusetzen und diese jeweils mit den beiden Teilen des Gehäuses zu verbinden.
Die Abstützungen können aus zapfenartigen Vasprüngen an den beiden Teilen des Gehäuses bestehen. Die Vorsprünge sind jeweils paarweise einander zugeordnet, d.h. sie sind so angeordnet, daß sie sich beim Zusammenfügen der Gehäuseteile decken und ebenfalls miteinander verbinden. Die Verbindung kann für Filtrationsgeräte, die bei kleinen Druckunterschieden eingesetzt werden, aus einer Schnapp- oder Rastverbindung bestehen. Für große Differenzdrücke empfiehlt sich eine Materialverbindung, also beispielsweise eine Verschweißung. So bestehen in bevorzugter Ausftihrungsrorm die beiden Teile des Gehäuses, die Filtermembran und die zapfenartigen Vorsprünge aus Kunststoff, wobei die beiden Teile des Gehäuses im Randbereich und im Bereich der zapfenartigen Vorsprünge ultraschallverschweißt sind. Die einander zugekehrte Oberfläche der zapfenartigen Vorsprünge ist aneinander angepaßt ausgebildet, also beispielsweise gerillt, gewellt oder sonstwie, um die Oberfläche zu vergrößern. Es ist auch möglich, an der Oberfläche einen Kernzapfen und einen umlaufenden Dichtungsrand auszuformen, wobei die Schweißverbindung im wesentlichen nur den Bereich des Kernzapfens erfaßt und der umlaufende Dichüngsrand die Membran dichtend einspannt. Im Bereich des Kernzapfens wird ja die Membran durch die Schweißung verletzt bzw. durchbrochen.
Die Filtermembran kann auf einer in einem der beiden Gehäuseteile eingesetzten Membranhalterung abgestützt sein. Für den Fachmann ergeben sich aber auch andere Ausführungsformen. Die beiden Teile des Gehäuses können identisch ausgebildet sein, wobei die Filtermembran symmetrisch zwischen den beiden Teilen des Gehäuses eingespannt ist.
Die Erfindung wird anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch das Filtrationsgerät mit beispielsweise kreisförmigem Gehäuse, Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Gehäuseteil, rechteckig begrenzt, Fig. 5 eine Einzeldarstellung einer Abstützung vor der Verbindung der beiden Gehäuseteile und Fig. 4 eine Einzeldarstellung einer Abstützung nach der Verbindung der beiden Gehäuseteile.
Das in Fig. 1 dargestellte Filtrationsgerät besitzt ein Gehäuse 1, 2 aus den beiden Teilen 1 und 2, die miteinander im Randbereich 5 verbunden sind. Der Teil 1 des Gehäuses besitzt einen Anschlußstutzen 4 für das zu filtrierende Medium, welches gemäß Pfeil 5 herangeföhrt wird. Analog besitzt der Teil 2 des Gehäuses 1, 2 einen Anschlußstutzen 6, über den gemäß Pfeil 7 das Filtrat abgeleitet wird. Im Teil 2 des Gehäuses ist eine Membralffialterung 8 aufgelagert, die Abflußkanäle 9 besitzt. Auf der Membranhalterung 8 und zwischen den beiden Teilen 1, 2 des Gehäuses ist die Filtermembran 10 angeordnet und eingespannt.
Die Filtermembran 10 wird von zahlreichen Abstützungen 11 durchsetzt, die aus zapfenartigen Vorsprünge 12, 15 bestehen. Die zapfenartigen Vorsprünge 12 sind dabei einstückig an dem Teil 1 des Gehäuses angeformt, während die zapfenartigen Vorsprünge 13 an dem Teil 2 des Gehäuses 1, 2 vorgesehen sind. Die einander zugekehrten Oberflächen 14 der beiden zapfenartigen Vorsprünge 12 und 15 sind aneinander angepaßt. Es versteht sich, daß die zapfenartigen Vorsprünge 12 so am Teil 1 angeordnet sind, daß sie sich mit den zapfenartigen Vorsprüngen 13 am Teil 2 des Gehäuses decken bzw. zur Deckung kommen, wenn die beiden Teile 1 und 2 des Gehäuses miteinander verbunden werden.
Die beiden Teile 1, 2 werden in der Regel unlösbar miteinander verbunden, insbesondere dann, wenn es sich um ein einmal zu benutzendes Filtrationsgerät handelt, welches beispielsweise in steriler Form zum Gebrauch angeliefert wird.
Die Abstützungen 11 aus den zapfenartigen Vorsprüngen 12, 13 dienen dazu, Kräfte aufzunehmen, die sich infolge der bei der Filtration erforderlichen Druckdifferenz auf die Fläche der Filtermembran 10 an den Gehäuseteilen 1 und 2 auswirken. Diese Kräfte sind bekanntlich so gerichtet, daß sie die Verbindung zwischen den beiden Teilen 1 und 2 des Gehäuses aufheben wollen.
Das Gehäuse 1, 2 kann nicht nur kreisrunden Querschnitt besitzen, wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 dargestellt, sondern beispielsweise auch quadratischen Querschnitt, wie es anhand des Teils 2, der aus übersichtlichkeitsgründen in Fig. 2 allein dargestellt ist, ersichtlich ist. Dabei sind die Abstützungen 11 rastermäßig verteilt über die Filterfläche angeordnet, um eine gleichmäßige Kraftaufnahme zu gewährleisten. Der Abstand x zwischen den einzelnen Abstützungen 11 richtet sich nach der vorgesehenen Druckdifferenz an dem Filtrationsgerät.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der Ausbildung des Filtrationsgerätes aus Kunststoff und der Ultraschallverschweißung der beiden zapfenartigen Vorsprünge der Abstützungen.
Die zapfenartigen Vorsprünge 15 am Teil 2 des Gehäuses besitzen eine plane Oberfläche 14, auf der die Filtermembran 10 aufliegt.
Fußseitig ist ein umlaufender Bund 15 vorgesehen, der zur Auflagerung der Membranhalterung 8 dient, so daß die Filtermembran 10 auf der gesamten Fläche, mit Ausnahme der Abflußkanäle 9 abgestützt ist. Die zapfenartigen Vorsprünge 12 am Teil 1 des Gehäuses besitzen einen Kernzapfen 16 und einen umlaufenden Dichtungsrand 17, wobei der Kernzapfen 16 über den umlaufenden Dichtungsrand 17 vorsteht. Bei der Ultraschallverschweißung kommt also zunächst der Kernzapfen 16 mit der Filtermembran 10 und mit dem Gegenmaterial des zapfenartigen Vorsorunge 15 in Verbindung, wobei sich die Verschweißung so ausbildet, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Der umlaufende Dichtungsrand 17 erreicht bei der Verschweißung dagegen nicht das Gegenmaterial an dem zanfenaftigen Vorsprung 13, sondern klemmt die Filtermembran 10 umlaufend ein und dichtet diese ab. Die Filtermembran 10 bekommt hierdurch zusätzlich noch einen festen Halt an den verschiedenen Stellen der Abstützungen 11.

Claims

Filtrationsgerät Patentansprüche: e ltrationsgerät zum Abtrennen von Partikeln oder Bakterien Flüssigkeiten oder Gasen, insbesondere in steriler Form, mit einem zweiteiligen im Randbereich verbundenen Gehäuse mit Anschlußstutzen für das zu filtrierende Medium und das Filtrat und mindestens einer in dem Gehäuse angeordneten Filtermembran, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (1, 2) des Gehäuses außer im Randbereich (3) auch durch mehrere, die Filtermembran (10) durchsetzende Abstützungen (11) verbunden sind.
2. Filtrationsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützungen (11) regelmäßig über die Fläche der Filtermembran (10) verteilt angeordnet sind.
3. Filtrationsgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützungen (11) Bestandteile der beiden Teile (1, 2) des Gehäuses sind.
4. Filtrationsgerät nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützungen (11) aus zapfenartigen Vorsprüngen (12, 1)) an den beiden Teilen (1, 2) des Gehäuses bestehen.
5. Fiitrationsgerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (1, 2) des Gehäuses, die Filtermembran (10) und die zapfenartigen Vorsprünge (12, 13) aus Kunststoff bestehen und die beiden Teile (1, 2) des Gehäuses im Randbereich (5) und im Bereich der zapfenartigen Vorsprünge (12, 1)) ultraschallverschweißt sind.
6. Filtrationsgerit nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugekehrte Oberfläche (14) der zanfenaftigen Vorsprünge (12, 1)) aneinander angepaßt ausgebildet ist.
7. Filtrationsgerat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberfl che (14) ein Kernzapfen (16) und ein umlaufender Dichtungsrand (17) ausgeformt sind.
8. Filtrationsgert nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtermembran (10) auf einer in einem der beiden Gehäuseteile (1, 2) eingesetzten Membranhalterung (8) abgestützt ist.
9. Filtrationsgerat nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (1, 2) des Gehäuses identisch ausgebildet sind und die Filtermembran (10) symmetrisch zwischen den beiden Teilen (1, 2) des Gehäuses eingespannt ist.