DE3426660A1

DE3426660A1 - Filtervorrichtung fuer fluessigkeiten

Info

Publication number: DE3426660A1
Application number: DE19843426660
Authority: DE
Inventors: Sadami Tokio/Tokyo Ohtsubo; Atsushi Shimizu
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1983-10-06
Filing date: 1984-07-19
Publication date: 1985-05-09
Also published as: FR2553005B1; FR2553005A1; JPS6077768A; JPH0148061B2; BE900190A; US4600507A; DE3426660C2

Description

European Patent Attorneys Zugelassene Vertreter vor dem Europäischen Patentamt

Dr phil. G Henkel. München Dipl.-Ing. J Pfenning. Berlin Dr. rer. nat. L Feiler. München Dipl.-Ing. W. Hänzel. München Dipl.-Phys. K H Meinig. Berlin Dr Ing A Butenschön. Berlin Dipl.-Ing. D. KC'.mc-p, Μΰ—hsn

Möhistraße 37 D-8000 München 80

Tel.· 089/982085-87 Telex: 0529802 hnkl α Telegramm- ellipsoid Telefax (Gr 2+3): 089/981426 19. Juli 1984 FOR 84-15-Ger.

Terumo Kabushiki Kaisha
(TERUMO CORPORATION)
Tokio, Japan

Filtervorrichtung für Flüssigkeiten

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Filtervorrichtung für Flüssigkeiten

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung für Flüssigkeiten. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Filtervorrichtung zum Abtrennen von Blutzellen und Proteinen von Körperflüssigkeiten, wie Blut und Blutplasma, speziell durch Zentrifugentrennung.

Bei klinischen Untersuchungen erfolgt die chemische Prüfung oder Untersuchung von Blut in den meisten Fällen in der Weise, daß eine Blutprobe einem Patienten entnommen wird, die Blutprobe zum Koagulieren oder Gerinnen bei Raumtemperatur 30 min bis 1 h stehengelassen wird, das koagulierte Blut 15-20 min lang zentrifugiert bzw. geschleudert wird, um es in Blutserum und Blutplasma zu trennen, dem Blutserum ein Protein-Koagulationsmittel, wie Trichloressigsäure oder Wolframsäure, zugesetzt wird und dadurch die im Blutserum enthaltenen Proteine koaguliert werden, und das Blutserum einer Zentrifugenbehandlung unterworfen wird, um proteinfreies Blutserum zu erhalten oder Proteine weiter vom Blutserum zu trennen. Wenn andere Körperflüssigkeiten, wie Urin oder Rückenmarksflüssigkeit, der chemi-

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sehen Untersuchung unterworfen werden, bedingen verschiedene Prüfpunkte ebenfalls die Abtrennung von Proteinen.

Wenn koaguliertes Gesaintblut oder koagulationsgeschütz tes (coagulationproofed) Blut durch Zentrifugieren in Blutserum und -plasma getrennt und das Blutserum oder -plasma zur Abtrennung der Proteine weiterbehändeIt wird, werden im allgemeinen dem Blut eine Säurelösung zugesetzt und das Blut anschließend zentrifugiert, um den Überstand (supernatant) zu isolieren. Dieses Vorgehen ist ziemlich umständlich, und während der Trennung des Blutserums muß mit peinlicher Sorgfalt gearbeitet werden, damit sich Blutzellen oder abgesetzte Proteine nicht mit dem abgetrennten Blutserum vermischen. Zur Erleichterung der Durchführung obiger Vorgänge ist ein ein Gel enthaltender Blutsammelkolben vorgeschlagen worden. Nachteilig an dieser Vorrichtung ist, daß die nach der Trennung des Blutserums zurückbleibenden Blutzellen für jede Weiterverarbeitung ungeeignet sind. Für die Blutuntersuchung zur Feststellung einer chemischen Substanz hat die Praxis der Trennung der an Proteine gebundenen chemischen Substanzen und freien niedermolekularen chemischen Substanzen und der getrennten Bestimmung ihrer jeweiligen Konzentrationen verbreitete Anwendung gefunden. In diesem Fall stellt die Abtrennung oder Entfernung von Proteinen ebenfalls einen unverzichtbaren Schritt dar. Als Vorrichtung für die Zentrifugentrennung solcher Proteine mittels eines Filters ist eine Filtervorrichtung entwickelt worden, die einen zylindrischen Behälter und ein in diesem senkrecht zu seiner Achse angeordnetes Filter umfaßt. Wenn eine solche Vorrichtung insbesondere in einem tragbaren Zentrifugenscheider des Auswucht- oder Ausgleichtyps (balancing type) ver-

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wendet wird, ist ihre Filtrierleistung äußerst gering, weil sich Proteine auf der Gesamtfläche des Filters absetzen. Wenn diese Vorrichtung für die Trennung oder Isolierung von Blutzellen aus Gesamtblut eingesetzt wird, gewährleistet sie praktisch keine Filtrierung, weil Blutzellen die feinen Poren des Filters verstopfen. Auch wenn diese Vorrichtung in einem Winkel-Zentrifugenscheider eingesetzt wird, vermag sie keine verbesserte Leistung bei der gewünschten Filtrierung zu erbringen.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer verbesserten Filtervorrichtung für Flüssigkeiten, insbesondere zur Trennung von Blutzellen und Proteinen von Körperflüssigkeiten, wie Blut, Blutplasma, Urin und Rückenmarksflüssigkeit, durch Zentrifugieren.

Diese Aufgabe wird bei einer Filtervorrichtung für Flüssigkeiten der angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein hohler, zylindrischer, am einen Ende geschlossener und für den wirksamen Einsatz in einer Zentrifuge geeigneter Hauptkörper, mindestens ein im Hauptkörper praktisch längs dessen (Längs-)Achse angeordnetes Flüssigkeits-Filtermedium, welches den Innenraum des Hauptkörpers in mehrere Kammern unterteilt, und ein am Hauptkörper angebrachter Filtratbehälter vorgesehen sind und daß mindestens eine dieser Kammern eine Flüssigkeits-Einspeisekammer und die andere Kammer eine Filtrat-Aufnahmekammer bilden, wobei die in die Flüssigkeit-Einspeisekammer eintretende bzw. eingegebene Flüssigkeit zentrifugierbar und gleichzeitig durch das Filtermedium filtrierbar ist, während das Filtrat in die Filtrat-Aufnahmekammer überströmt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un-

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teransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden sind bevorzugte Ausfuhrungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: 5

Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der Bauteile einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung zum Abtrennen von Proteinen,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines hohlen Hauptkörpers vor der Anbringung eines Filtermediums an ihm,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Filtervorrichtung in ihrem betriebsbereiten Zustand,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 eine Fig. 4 ähnelnde Schnittansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines bei der Filtervorrichtung gemäß Fig. 5 zu verwendenden Filtermediums,
25

Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 8 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung noch einer weiteren Ausführungsform

der Erfindung.

Gemäß den Fig. 1 bis 4 sind einander diametral gegenüberstehende Schlitze 3 in die Wand eines hohlen, zylindrischen Hauptkörpers 1 mit einem geschlossenen

unteren Ende 1 eingestochen. Ein Filtermedium 4, z.B. ein Filterpapier, ein Filtergewebe oder eine Filtermembran aus Kunstharz, das für Proteine mit Molekulargewichten über einem festen (bestimmten) Wert nicht durchlässig ist, ist durch die Schlitze 3 hindurch eingesetzt, zwischen abstehenden Leisten 5, die an den Rändern der Schlitze 3 ausgebildet sind, verspannt und an diesen Leisten 5 durch Ultraschallschweißen, thermisches Schweißen oder mit Hilfe eines Klebmittels befestigt, wobei das obere Ende des Filtermediums 4 unter Festlegung in eine schmale Nut 7 in der Unterkante einer Trennwand 6 eingesetzt ist, die entweder materialeinheitlich mit dem hohlen Hauptkörper 2 oder getrennt von diesem ausgebildet ist und sich im Bereich des offenen (oberen) Endes des Hauptkörpers 2 befindet. Hierbei braucht das obere Ende des Filtermediums nicht unbedingt in diese Nut 7 eingesetzt zu sein, vielmehr kann es auch an der Unterkante der Trennwand durch Ultraschallschweißen, thermisches Schweißen oder Ankleben befestigt sein. Ggf. kann die Trennwand 6 auch weggelassen werden. Der Hauptkörper 2 der Filtervorrichtung braucht nicht unbedingt zylindrisch zu sein, vielmehr kann er auch den Querschnitt einer mehreckigen Säule oder einen 8-förmigen Querschnitt besitzen.

Der Innenraum des hohlen Hauptkörpers 2 ist daher durch das Filtermedium 4 in zwei Kammern unterteilt, nämlich in eine Flüssigkeit-Einspeisekanmer 8 und eine Filtrat-Aufnahmekammer 9. Die Filtrat-Aufnahmekammer 9 weist an der Seite ihres geschlossenen Endes einen Öffnungsteil 10 auf. Ein in der Nähe des Öffnungsteils 10 angeformter hohler Anschlußteil 11 weist gegebenenfalls an seiner Außenfläche Rippen 12 auf. Auf den Anschlußteil 11 ist ein Filtratbehälter 13 in fester Anlage

gegen die Außenfläche des Anschlußteils 11 oder gegen die Scheitel der Rippen 12 aufgesetzt. Der Innenraum des Filtratbehälters 13 steht über den genannten Öffnungsteil 10 mit der Filtrat-Aufnahmekammer 9 in Verbindung. Der untere Abschnitt des Innenraums des Filtratbehälters 13 ist trichterförmig ausgebildet. Hierbei kann ein Ansatz (Steg) 16 an dem Teil 15 des Hauptkörpers 2 angeformt sein, der mit der Oberseite des Filtratbehälters 13 in Berührung gelangt, oder es kann wahlweise ein nicht dargestellter Ansatz am oberen Ende des Filtratbehälters 13 ausgebildet sein. Ein solcher Ansatz, als Abstandhalter, ermöglicht einen Luftdurchsatz, wenn das Filtrat im Laufe der noch zu beschreibenden Zentrifugenfiltrierung in den Filtratbehälter einströmt und dabei die Luft verdrängt. Falls jedoch der Öffnungsteil 10 eine ausreichend große Fläche besitzt, ist kein spezieller Spalt für den Austritt der verdrängten Luft erforderlich. In diesem Fall kann vielmehr diese öffnung mittels einer Dichtung oder eines 0-Rings abgedichtet sein. Um das offene obere Ende des Hauptkörpers 2 herum ist ein Deckel 17 aufgesetzt. Wenn der Hauptkörper 2 nicht mit der Trennwand 6 versehen ist, oder wenn letztere gegenüber der Oberkante des Hauptteils nach unten versetzt ist, kann auch ein Gummistopfen in die öffnung eingesteckt werden.

Fig. 5 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Erfindung. Dabei sind zwei Paare von parallel verlaufenden, abstehenden Leisten 25 in diametral gegenüberstehender Lage an der Innenwandfläche eines hohlen Hauptkörpers 22 angeformt, dessen unterseitiges Ende 21 geschlossen ist. In die durch die paarweisen Leisten 25 gebildeten Nuten oder Rillen ist ein Filterelement eingesetzt, das ein durch einen umschließenden Rahmen 24b festgelegtes Filtermedium 24a umfaßt. Erfordern-

-T^ AA.

chenfalls kann das Filterelement durch Ultraschallschweißen, thermisches Schweißen oder Verkleben an den Leisten befestigt sein. Der Innenraum des hohlen Hauptkörpers 22 ist durch das Filtermedium 24a in zwei Kammern unterteilt, nämlich eine Flüssigkeit-Einspeisekammer 28 und eine Filtrat-Aufnahmekammer 29. An der Seite des geschlossenen Bodens ist in der Filtrat-Aufnahmekammer 29 ein Öffnungsteil 30 vorgesehen. Ein im Bereich des Öffnungsteils 30 angeformter hohler Anschlußteil 31 kann erforderlichenfalls, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, mit angeformten Rippen versehen sein. Auf den Anschlußteil 31 ist ein Filtratbehälter 33 so aufgesetzt, daß er mit der Außenwand des Hauptkörpers 3 oder mit den Scheiteln der Rippen in Berührung steht. Der Innenraum 34 des Filtratbehälters 33 steht über die öffnung 30 mit der Filtrat-Aufnahmekammer 29 in Verbindung. Hierbei kann an dem Teil 35 des Hauptkörpers 22, der gegen die Oberseite des Filtratbehälters 33 zur Anlage kommt, ein Ansatz 36 ausgebildet sein, oder es kann ein nicht dargestellter Ansatz (als Abstandhalter) am Filtratbehälter 33 angeformt sein. Wie in Verbindung mit der ersten Ausführungsform erwähnt, ermöglicht ein solcher Ansatz das Entweichen der verdrängten Luft. Ein Deckel oder Verschluß 37, z.B. in Form eines Gummistopfens, ist in die oberseitige öffnung des Hauptkörpers 22 eingesetzt. Dieser Verschluß 37 kann auch die Form einer über das offene obere Ende aufsteckbaren Kappe besitzen.

Fig. 7 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die einen ähnlichen Aufbau wie die Filtervorrichtung nach Fig. 1 bis 4 und ein vergleichsweise großes Innenvolumen besitzt. In diesem Fall sind zwei Schlitzpaare 43a, 43b in die Innenwandfläche des hohlen Hauptkörpers 42 längs dessen Achse eingestochen. Filter-

medien 44a, 44b sind durch die Schlitze 43a, 43b hindurch eingesetzt und zwischen den nicht dargestellten, an den Rändern der Schlitze 43a, 43b angeformten, abstehenden Leisten verspannt und gegebenenfalls auf die bereits beschriebene Weise an diesen Leisten befestigt. Die oberen Enden der Filtermedien sind dabei unter Halterung in Nuten 47a, 47b in den Unterkanten von Trennwänden 46a bzw. 46b eingesteckt, die materialeinheitlich mit dem hohlen Hauptkörper 42 oder getrennt von ihm ausgebildet und in der Nähe seines offenen oberen Endes angeordnet sein können. Wahlweise können die oberen Enden der Filtermedien auch durch Ultraschallschweißen, thermisches Schweißen oder Verkleben an den Unterkanten der Trennwände 46a, 46b befestigt sein. Je nach Erfordernis können die Trennwände 46a, 46b auch weggelassen werden.

Der Innenraum des hohlen Hauptkörpers 24 ist somit durch die Filtermedien 44a, 44b in drei Kammern unterteilt, nämlich eine Flüssigkeit-Einspeisekammer 48 und zwei Filtrat-Aufnahmekammern 49a, 49b. Die äußeren Kammern, d.h. die Filtrat-Aufnahmekammern 49a, 49b, weisen jeweils an der Seite des geschlossenen Bodens (des Hauptkörpers) öffnungen 50a bzw. 50b auf. Die anderen Bauteile dieser Filtervorrichtung entsprechen denjenigen bei der Ausfuhrungsform nach Fig. 1 bis 4; entsprechende Bauteile sind daher mit denselben, um 40 erhöhten Bezugsziffer bezeichnet. Die Erfindung umfaßt auch eine abgewandelte Ausführungsform eines ähnliehen Aufbaus, mit dem Unterschied, daß Flüssigkeits-Einspeisekammer und Filtrat-Aufnahmekammer gegeneinander vertauscht sind (Fig. 2).

Die beschriebenen Ausführungsformen können wahlweise derart modifiziert werden, daß die jeweils abgeteilten

Kammern (Filtrat-Aufnahmekammer 9, 29, 49a und 49b) durch herausnehmbare Behälter ersetzt werden, die eine den betreffenden Kammern ähnliche Form besitzen, wobei jedoch die Öffnungsteile oder Öffnungen 10, 30, 50a und 50b verschlossen sind^ und die in denselben Positionen wie die Kammern 9, 29, 49a und 49b oder in Positionen unterhalb der Böden oder Unterseiten der Kammern 9, 29, 49a und 49b angeordnet sein können.

Fig. 8 veranschaulicht noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher zwei Bauteile 62a, 62b, die einen hohlen Hauptkörper bilden, an der einen Seite geschlossene Enden 61a, 61b aufweisen, wobei an den rechteckigen Umrißkanten dieser Bauteile längs der Achse des hohlen Hauptkörpers angeformte Flansche 65a, 65b unter Zwischenfügung eines Filtermediums 64 gegeneinander angesetzt und in dieser Lage durch Hochfrequenz schweißen, thermisches Schweißen oder Ultraschallschweißen oder mit Hilfe eines Klebmittels wasserdicht miteinander verbunden sind, so daß sie den hohlen Hauptkörper 62 bilden. Der erste Hauptteil 62a weist in seinem anderen (oberen) Ende 66a einen Einlaß 66c auf, der mittels einer Verschluß-Kappe 77 verschließbar ist. Der erste Bauteil 62a und das Filtermedium 64 legen gemeinsam eine Flüssigkeit-Einspeisekammer 68 fest.

Der zweite Bauteil 62b ist an seinem anderen (oberen) Ende 66a geschlossen. In seinem geschlossenen unteren Ende 61b ist ein öffnungsteil 70 ausgebildet. Der zweite Bauteil 62b und das Filtermedium 64 legen miteinander eine Filtrat-Aufnahmekammer 69 fest. An den Öffnungsteil 70 des zweiten Bauteils schließt sich außerdem ein hohler Anschlußteil 71 an, der an seiner Außenwandfläche gegebenenfalls mit Rippen 72 versehen sein kann. Auf den hohlen Anschlußteil 71 ist ein sich an dessen Außenwand oder an die Scheitel der Rippen 72 anlegender

Filtratbehälter 73 aufsetzbar. Der Innenraum 74 des Filtratbehälters 73 steht über die öffnung 70 mit der Filtrat-Aufnahmekammer 69 in Verbindung. Weiterhin kann der Innenraum 74 des Filtratbehälters 73 in seinem unteren Bereich trichterförmig ausgebildet sein. Erfindungsgemäß ist es wesentlich, daß das Filtermedium im hohlen Hauptkörper praktisch längs dessen Achse festgelegt ist. Wenn das Filtermedium in der Filtervorrichtung in einer solchen Lage angeordnet ist, daß die das Filtermedium einschließende Ebene im wesentlichen senkrecht zur Zentrifugierrichtung während der Zentrifugentrennung liegt, bewirken die festen, teilchenförmigen Substanzen (die nicht durch das Filter hindurchtretenden Anteile) ein Verstopfen der Poren des Filtermediums. Zur Vermeidung einer solchen Störung soll daher das Filtermedium so angeordnet sein, daß die genannte Ebene im wesentlichen in Richtung der Zentrifugierwxrkung liegt.

Bei der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung wird bevorzugt am Öffnungsteil der Flüssigkeit-Einspeisekammer ein Deckel- oder Verschlußelement vorgesehen.

In weiterer Ausgestaltung kann der hohle Hauptkörper als luftdicht geschlossener Körper mit einem Verschlußelement aus einem elastischen Material ausgebildet sein, das mittels einer Hohlnadel, etwa einer Spritze, oder einer Kanüle durchstechbar ist, wobei der Innenraum des Hauptkörpers auf einem verringerten Druck gehalten werden kann. In diesem Fall kann die Körperflüssigkeit abgenommen oder gesammelt und in einem vollständig geschlossenen System durch Verringerung des Drucks (im Hauptkörper) getrennt werden, so daß eine Verunreinigung der Körperflüssigkeit vermieden werden kann. Weiterhin kann auch der Boden der Flüssigkeit- oder

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Filtrat-Aufnahmekammer aus einem elastischen Material bestehen. In diesem Fall kann eine Abnahme des Filtrats durch Durchstechen des elastischen Bodens mittels einer Hohlnadel erfolgen. Bei dieser Ausgestaltung liegt bevorzugt der Boden der Flüssigkeit-Einspeisekammer höher als der Boden der Filtrat-Aufnahmekammer.

Die Werkstoffwahl für den beschriebenen hohlen Hauptkörper ist nicht kritisch. Da jedoch die Filtervorrichtung gemäß der Erfindung der Wirkung der noch zu beschriebenden Zentrifugentrennung unterworfen wird, sollten der Hauptkörper, der Deckel oder Verschluß, der Filtratbehälter usw. bevorzugt aus einem Werkstoff bestehen, der einer Fliehkraft in der Größenordnung von 1200 G zu widerstehen vermag. Beispiele für geeignete Werkstoffe sind Glas, Polypropylen, steifes Vinylchloridharz, Polyethylenterephthalat, ABS-Harz, Polymethacrylat und Polystyrol. Idealerweise wird ein Kunstharz eines hohen Durchsichtigkeitsgrads gewählt.

Der Gummistopfen kann aus natürlichem Gummi bzw. Kautschuk oder synthetischem Gummi bestehen, beispielsweise aus Styrol-Butadien-, Chloropren-, Nitril-, Butyl- oder Urethan-Gummi.

Als Werkstoff für das Filtermedium eignen sich Membranen, Filterpapier oder Filtergewebe mit ausreichend großer Festigkeit und mit gleichmäßigen Poren, die niedermolekulare Stoffe hindurchtreten lassen und Proteine eines Molekulargewichts über einer bestimmten Größe (von z.B. 20 000 bis 50 000) zurückhalten. Beispiele für Werkstoffe, welche diesen Erfordernissen genügen, sind Polyamid, Polyethylenterephthalat, Polysulfone, Cellulose, wie Celluloseacetat, Cellulosenitrat und regenerierte Cellulose, Acryl-Harze, wie Polyacrylnitril Polypropylen, Polyvinylalkohol, Vinyl-

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chlorid-Harz usw.. Wenn die Filtervorrichtung eine Membran mit Poren einer Größe von 1 um bis zu mehreren μπι verwendet, gewährleistet sie eine leichte Trennung von Blutplasma und Blutzellen aus koagulationsgeschütztem Gesamtblut. Wahlweise kann als Filtermedium eine für Ultrafiltrationszwecke geeignete Membran verwendet werden, in welcher keine Mikroporen zusätzlich oder gewollt ausgebildet sind.

Das Filtermedium kann beispielsweise längs der Wand der Filtrat-Aufnahmekammer zu dieser hin gewölbt sein, so daß hierdurch die Flüssigkeit-Einspeisekammer vergrößert ist.

Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung wird wie folgt benutzt: Bei Verwendung der Filtervorrichtung gemäß Fig. 1 bis 4 für das Filtrieren von Körperflüssigkeit wird beispielsweise eine Blutprobe gegen Koagulation bzw. Gerinnung geschütztes Gesamtblut oder nicht derart geschütztes Gesamtblut) 18 über die oberseitige öffnung des hohlen Hauptkörpers 2 in die Flüssigkeit-Einspeisekammer 8 eingespritzt. Sodann wird der Deckel oder Verschluß 17 über die öffnung des Hauptkörpers 2 aufgesetzt. Die Filtervorrichtung wird in einen nicht dargestellten Zentrifugenscheider so eingesetzt, daß der Filtratbehälter 13 in Richtung der Zentrifugierwirkung an der Außenseite liegt. Anschließend wird der Zentrifugenscheider 10-15 min lang mit einer Fliehkraft in der Größenordnung von 1200 G betrieben. Unter dem Einfluß der Fliehkraft setzen sich zunächst Blutzellen 19 am Boden der Flüssigkeit-Einspeisekammer ab. Von den hochmolekularen Proteinen setzen sich die koagulierten Proteine am Boden ab, während sich die noch nicht koagulierten Proteine allmählich abwärts vom Boden einwärts verlagern und dabei die hochmole-

kularen Proteine in einem Dichtegradientenmuster verteilt werden. In der behandelten Probe wirkt die Fliehkraft in Abwärtsrichtung, während die Abstoßkräfte in allen anderen Richtungen wirken. Demzufolge passieren Wasser, niedrigmolekulare Anteile von Blutplasma den Unterteil des Filtermediums 4, in welchem die Gegenoder Abstoßungskraft zur Fliehkraft am größten und die Widerstandskraft minimal sind. Dieser Filtrationsbereich verschiebt sich allmählich aufwärts, sobald teilchenförmige Anteile, wie Proteine, die Poren des Filtermediums verstopfen. Das durch das Filtermedium 4 hindurchgetretene Filtrat verlagert sich in die Filtrat-Aufnahmekammer 9 und fließt augenblicklich über den öffnungsteil 10 in den Innenraum 14 des Filtratbehälters 13 hinein. Hierbei strömt die aus dem Inneren des Filtratbehälters 13 verdrängte Luft durch den Spalt oder Zwischenraum aus, der durch die Rippen 12 zwischen der Außenfläche des hohlen Anschlußteils 11 und der Innenfläche des Filtratbehälters 13 festgelegt ist.

Auf die beschriebene Weise können alle Komponenten oder Anteile des der Filtrierbehandlung unterworfenen Bluts das Filtermedium passieren, ohne daß letzteres verstopft wird.

Neben dem Filtrieren von Blut (Gesamtblut) ist die erfindungsgemäße Filtervorrichtung auch auf andere Arten von Körperflüssigkeiten anwendbar, wie Blutplasma, Blut serum, Urin und Rückenmarksflüssigkeit.

Die Filtervorrichtungen gemäß den Fig. 5 bis 8 werden im Betrieb auf dieselbe Weise, wie vorstehend beschrieben, benutzt.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.

^ 49- Beispiel 1

Flüssigkeits-Filtervorrichtungen werden aus Polypropylen mit dem Aufbau gemäß Fig. 1 bis 4 hergestellt. Polyamid-Filtermembranen (Differentialmolekulargewicht 20 000; Oberfläche 0,9 cm ) werden in diesen Filtervorrichtungen durch thermisches Schweißen festgelegt. Die Filtervorrichtungen, jeweils in der Flüssigkeit-Einspeisekammer 8 mit 1 ml koagulationsgeschützten

Bluts (Gesamtbluts) gefüllt, werden jeweils in handels-10

übliche Zentrifugenscheider des Ausgleichtyps (balance type) (Modell CPN-005) und des Winkeltyps (angle type) (Modell K-8, Tischmodell) eingebracht und einer Zentrifugierbehandlung mit einer Fliehkraft von etwa 1200 G (3000/min) während 10 min unterworfen. Die Ergebnisse finden sich in der nachstehenden Tabelle I.

Beispiel

Das Verfahren nach Beispiel 1 wird wiederholt, nur mit dem Unterschied, daß anstelle des Gesamtbluts Blutserum verwendet wird. Die Ergebnisse finden sich in Tabelle

Vergleichsbeispiel 1

Das Verfahren nach Beispiel 1 wird mit dem Unterschied wiederholt, daß anstelle der Filtervorrichtungen gemäß Fig. 1 bis 4 herkömmliche Filtervorrichtungen verwendet werden (mit denselben Filtermedien wie in Beispiel 1, jedoch in Ebenen senkrecht zur Zentrifugierrichtung angeordnet), und zwar für die Abtrennung von Proteinen. Die Ergebnisse finden sich ebenfalls in Tabelle I.

Vergleichsbeispiel 2

Das Verfahren nach Vergleichsbeispiel 1 wird wiederholt, jedoch mit dem Unterschied, daß Blutserum anstelle von Gesamtblut verwendet wird. Die Ergebnisse finden sich in Tabelle

	TABELLE I	Vergleichs beispiel	Winkeltyp	Vergleichs beispiel 1
Durchlauf Nr.	Ausgleichtyp	0	Bei spiel 1	0,1
	Bei spiel 1	0,01	0,30	0,3
1	0,33	0,005	0,35	0,3
2	0,35	0,005	0,20	0,3
3	0,32		0,28
Mittelwert	0,33

Maßeinheit: ml

TABELLE II

Durchlauf Nr.	Ausgleichtyp	Vergleichs beispiel 2	Winkeltyp	Vergleichs beispiel 2
	Bei spiel 2	0,05	Bei spiel 2	0,15
1	0,35	0,06	0,35	0,20
2	0,40	0,05	0,23	0,17
3	0,37	0,05	0,33	0,17
Mittelwert	0,37	0,30

Maßeinheit: ml

ANMERKUNG: Die Proteinkonzentrationen nach der Filtrierung liegen unveränderlich unter 60 μg/ml.

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Wie vorstehend beschrieben, umfaßt die erfindungsgemäße Flüssigkeits-Filtervorrichtung einen am einen Ende geschlossenen, für den wirksamen Einsatz in einem Zentrifugenscheider ausgelegten hohlen Hauptkörper, mindestens ein im Inneren des zylindrischen Hauptkörpers praktisch längs dessen Längsachse angeordnetes Filtermedium, welches den Innenraum des Hauptkörpers unterteilt, einen an der Seite des geschlossenen Endes der einen durch das Filtermedium festgelegten Kammern anil O geformten Öffnungsteil, einen mit dem Öffnungsteil verbundenen Filtratbehälter und einen am offenen Ende des Hauptkörpers aufgesetzten Deckel oder Verschluß. Wenn mittels dieser Filtervorrichtung eine Körperflüssigkeit zentrifugiert wird, werden daher feste teilchenförmige Komponenten, wie Proteine und Blutzellen, veranlaßt, sich unter Fliehkrafteinwirkung im Bodenbereich des zylindrischen Hauptkörpers abzusetzen, während Filterkomponenten, wie Blutplasma und Blutserum, durch die Gegen- oder Abstoßungskraft (repulsive force) zur Fliehkraft veranlaßt werden, das praktisch parallel zur Richtung der Fliehkrafteinwirkung angeordnete Filtermedium zu passieren, ohne ein Absetzen von festen teilchenförmigen Komponenten einzuführen, um darauf in die andere Kammer einzutreten und über den öffnungsteil am Boden dieser Kammer in den Filtratbehälter zu fließen. Das Filtrieren kann somit einwandfrei unter Vermeidung eines Verstopfens des Filtermediums erfolgen. Auch Proteine eines vergleichsweise kleinen Molekulargewichts werden durch die Fliehkraft nicht in Richtung des Filtermediums verlagert, sondern können sich in Fliehkraftrichtung zum Boden der Vorrichtung bewegen. Diese Proteine koagulieren im Bodenbereich und werden vom Filtermedium nicht durchgelassen, sondern vom Filtrat getrennt. Da das Filtermedium keiner Verstopfung unterworfen ist, kann mit einer kleinen Oberfläche

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des Filtermediums ein großes Flüssigkeitsvolumen behandelt werden. Für das Sammeln oder Abnehmen von Blutserum, das von Proteinen befreit ist, erfordert die bisherige Filtervorrichtung ein Vorgehen, bei dem eine gegebene Gesamtblutprobe 30 - 60 min lang zum Koagulieren oder Gerinnen stehengelassen, sodann 15-20 min lang zentrifugiert, der abgetrennte überstand (Blutserum) mit Trichloressigsäure oder Wolframsäure versetzt, zur Einleitung der Ausfällung 10-15 min stehengelassen und das resultierende Gemisch etwa 10 min lang weiterzentrifugiert wird. Im Vergleich zur bisherigen Filtervorrichtung, bei der zweimal zentrifugiert werden muß, reicht bei der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung in vorteilhafter Weise ein einmaliges Zentrifugieren aus. Da weiterhin die mittels der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung abgetrennten festen Teilchenkomponenten im Laufe der Zentrifugenabtrennung koagulieren, entfällt die entsprechende Zeit für das Stehenlassen zum Koagulieren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erfordert daher nicht die peinliche Sorgfalt, mit der ein Ansteigen des Blutserums in den abgetrennten überstand und sein Vermischen damit vermieden werden muß.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.!Filtervorrichtung für Flüssigkeiten, dadurch ge- ^-—^kennzeichnet, daß ein hohler, zylindrischer, am einen Ende geschlossener und für den wirksamen Einsatz in einer Zentrifuge geeigneter Hauptkörper (2), mindestens ein im Hauptkörper (2) praktisch längs dessen (Längs-}Achse angeordnetes Flüssigkeits-Filtermedium (4), welches den Innenraum des Hauptkörpers (2) in mehrere Kammern unterteilt, und ein am Hauptkörper angebrachter Filtratbehälter (13) vorgesehen sind und daß mindestens eine dieser Kammern eine Flüssigkeit-Einspeisekammer (8) und die andere Kammer eine Filtrat-Aufnahmekammer (9) bilden, wobei die in die Flüssigkeit-Einspeisekammer eintretende bzw. eingegebene Flüssigkeit zentrifugierbar und gleichzeitig durch das Filtermedium (4) filtrierbar ist, während das Filtrat in die Filtrat-Aufnahmekammer (9) überströmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermedium (4) durch in die Wand des Hauptkörpers (2) praktisch längs dessen Achse eingestochene Schlitze (3) hindurch eingesetzt und zwischen den Rändern der Schlitze wasserdicht verspannt ist.

— Ο Ι 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermedium wasserdicht in das Innere des Hauptkörpers (2) praktisch längs dessen (Längs-)Achse eingesetzt ist.
5

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkörper mindestens zwei praktisch längs seiner (Längs-)Achse geteilte Bauteile aufweist und daß das Filtermedium wasserdicht zwischen diesen Bauteilen verspannt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile an ihren rechteckigen Umrißkanten angeformte Flansche aufweisen und daß das Filtermedium zwischen den Bauteilen wasserdicht abgedichtet ist, indem sein Randabschnitt zwischen den Flanschen verspannt und mit diesen (z.B.) verschweißt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkörper und der Filtratbehälter aus durchsichtigem Kunstharz hergestellt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkörper in einem an der Seite seines geschlossenen Endes angeformten Öffnungsteil (Stutzen) (10) mit einem hohlen Anschlußteil (11) versehen ist und daß der Filtratbehälter um den Anschlußteil herum aufgesetzt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußteil an seiner Außen(wand)fläche Rippen aufweist und daß der Filtratbehälter praktisch in Anlage gegen die Scheitelfläche der Rippen auf den Anschlußteil aufgesetzt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie für die Entfernung bzw. Abtrennung von Proteinen einsetzbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Seite des geschlossenen Endes der durch das Filtermedium begrenzten Filtrat-Aufnahmekammer ein Öffnungsteil angeformt ist und daß ein Filtratbehälter in diesen Öffnungsteil eingesetzt bzw. auf ihn aufgesetzt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Öffnungsbereich der Flüssigkeit-Einspeisekammer ein Deckel- oder Verschlußelement angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckel- oder Verschlußelement aus einem elastischen, mittels einer Hohlnadel durchstechbaren Werkstoff geformt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der Flüssigkeit-Einspeisekammer höher liegt als der Boden der Filtrat-Aufnahmekammer.