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BEREICH DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Filtrationsanordnung zum Sammeln
einer Fluidprobe, welche möglicherweise
Mikroorganismen enthält,
und zum Zurückhalten
der interessierenden Mikroorganismen in der Probe, derart, dass
die zurückgehaltenen
Mikroorganismen nachfolgend detektiert werden können.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Ein übliches
Verfahren zum Bestimmen der Gegenwart von Mikroorganismen in einem
Fluid umfasst das Sammeln einer Fluidprobe in einem ersten Behälter und
nachfolgendes Überführen derselben
in eine Filtervorrichtung, welche ein Filterelement umfasst. Die
Probe wird dann durch das Filterelement hindurchtreten gelassen,
welches diejenigen Mikroorganismen zurückzuhalten vermag, deren Größe einen
bestimmten Wert überschreitet.
Nach Filtration der Probe wird das Filterelement mit den zurückgehaltenen
Mikroorganismen in eine Petrischale überführt, welche eine Nährlösung enthält, die
das Wachstum der Mikroorganismen unterstützt. Die Nährlösung permeiert durch das Filterelement,
um die Mikroorganismen zu erreichen und so eine Kultivierung der
Mikroorganismen oben auf dem Filterelement zu erlauben.
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Dieses
Verfahren ist arbeitsintensiv und kann dazu führen, dass externe Kontaminanten
(z.B. Mikroorganismen) in die Probe eingeführt werden, die ursprünglich nicht
vorhanden waren. Dementsprechend kann eine Fluidprobe fälschlich
als mit Mikroorganismen kontaminiert befunden werden.
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Mit
der vorliegenden Erfindung werden mindestens einige der Nachteile
des Standes der Technik gebessert. Diese und weitere Vorteile der
vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird eine Filtrationsanordnung bereitgestellt, umfassend
ein Probenreservoir zur Aufnahme einer zu filternden Fluidprobe,
einen entfernbaren Deckel und mindestens einen Durchlass mit einem
liquophoben Element, der in Verbindung mit der Kammer steht, wobei
die Anordnung ferner eine Fluidöffnung umfasst,
die in Verbindung mit der Kammer steht, und ein Filterelement, welches
in einem Fließweg zwischen
dem Probenreservoir und der Fluidöffnung angeordnet ist.
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Die
US 3 448 011 offenbart eine
bakteriologische Filtrations- und Inkubationsvorrichtung zum Testen
von Fluiden auf Mikroorganismen. Die Vorrichtung umfasst einen Behälter mit
einem filterstützenden
Bett, auf dem eine Filtermembran während eines Filtrationsprozesses
sitzen kann. Die Filtermembran ist dazu ausgebildet, einen Mikroorganismus
aus einem zu testenden Fluid, welches in den Behälter eingeführt wird, zu sammeln. Der Behälter ist
mit einem Deckel bedeckt, der eine Öffnung umfasst, um eine Gaskommunikation
mit der Atmosphäre
durch ein bakteriologisches Filter zu erlauben.
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Die
WO 98/32875 beschreibt eine Filteranordnung zur Verwendung für die Kultivierung
von Mikroorganismen umfassend ein Probenreservoir zur Aufnahme eines
zu filternden Fluids. Am unteren Ende des Reservoirs ist ein Filterelement
getragen, während
das obere Ende durch eine Deckelanordnung geschlossen ist.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Filtrationsanordnung bereitgestellt,
umfassend ein Probenreservoir zur Aufnahme einer zu filternden Fluidprobe,
eine lösbar an
dem Probenreservoir gehaltene Basis, umfassend eine Fluidöffnung und
eine filterstützende
Oberfläche zum
Stützen
eines Filterelementes, und ein entfernbares Deckelelement mit einem
Durchlass, welcher ein liquophobes Element umfasst, wobei die Fluidöffnung und
der Durchlass mit dem Probenreservoir in Verbindung stehen.
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Bei
einigen Ausführungsformen
der Filtrationsanordnung ist das Filterelement entfernbar in einem
Fluidfließweg
zwischen dem Probenreservoir und der Fluidöffnung angeordnet.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Filtern eines
Fluids bereitgestellt, umfassend das Sammeln eines zu filternden
Fluids in einem Probenreservoir, Verbinden eines abnehmbaren Deckelelements mit
dem Probenreservoir, Durchsaugen des zu filternden Fluids durch
ein Filtermedium, welches benachbart zu dem Probenreservoir angeordnet
ist, während
Luft in das Probenreservoir durch einen Durchlass eingesaugt wird,
und Entfernen des Fluids, welches durch das Filterelement hindurchgeleitet wurde,
durch eine mit dem Probenreservoir in Verbindung stehende Fluidöffnung.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
wird ein Verfahren zum Kultivieren von Mikroorganismen bereitgestellt,
umfassend das Sammeln eines Mikroorganismen enthaltenden, zu filternden
Fluids in einem Probenreservoir, Verbinden eines abnehmbaren Deckelelementes
mit dem Probenreservoir, Durchsaugen des zu filternden Fluids durch
ein Mikroorganismen zurückhaltendes
Filtermedium, welches benachbart zu dem Probenreservoir angeordnet
ist, während
Luft in das Probenreservoir durch einen Durchlass eingesaugt wird,
Entfernen des Fluids, welches durch das Filterelement hindurchgeleitet wurde,
durch eine mit dem Probenreservoir in Verbindung stehende Fluidöffnung und
Inkubieren der durch das Filtermedium zurückgehaltenen Mikroorganismen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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1 ist
eine isometrische Darstellung einer Ausführungsform der Filtrationsanordnung
gemäß vorliegender
Erfindung.
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2 zeigt
im senkrechten Schnitt eine Ausführungsform
des Probenreservoirs gemäß vorliegender
Erfindung.
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3 zeigt
im senkrechten Schnitt eine Ausführungsform
des Deckels gemäß vorliegender
Erfindung.
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4 zeigt
im senkrechten Schnitt eine Ausführungsform
der Filtrationsanordnung gemäß vorliegender
Erfindung basierend auf der vorliegenden Erfindung.
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5 zeigt
im senkrechten Schnitt eine Ausführungsform
der Basis gemäß vorliegender
Erfindung.
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6 ist
eine isometrische Draufsicht auf eine Ausführungsform der Basis gemäß vorliegender Erfindung.
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7 ist
eine isometrische Untersicht einer Ausführungsform der Basis gemäß vorliegender
Erfindung.
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8 illustriert
eine Vakuumfiltrationsanordnung, mit der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
Verwendung finden können.
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9 zeigt
im senkrechten Schnitt eine Ausführungsform
der Basis, wobei die Basis mittels eines Adapters und eines Stopfens
an einer Vakuumvorrichtung installiert ist.
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10 zeigt
im senkrechten Schnitt eine Ausführungsform
der Basis, wobei die Basis direkt mit einer Vakuumvorrichtung für die Vakuumfiltration verbunden
ist.
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11 ist
eine isometrische Untersicht der Basis und illustriert ein Verfahren
zur Einführung
einer Nährlösung durch
die Fluidöffnung
der Basis.
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DETAILBESCHREIBUNG DER
ERFINDUNG
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird eine Filtrationsanordnung bereitgestellt, umfassend
ein Probenreservoir zur Aufnahme eines zu filternden Fluids, einen
entfernbaren Deckel und einen Durchlass mit einem liquophoben Element,
der mit dem Probenreservoir in Verbindung steht, wobei die Anordnung
ferner eine mit dem Probenreservoir in Verbindung stehende Fluidöffnung umfasst,
wobei die Anordnung einen Fluidfließweg zwischen dem Probenreservoir
und der Fluidöffnung
definiert, und ein Filterelement zum Zurückhalten von interessierenden
Mikroorganismen in der Fluidprobe, wobei das Filterelement quer
zu dem Fluidfließweg
zwischen dem Probenreservoir und der Fluidöffnung angeordnet ist. Gemäß dieser
Ausführungsform
wird der Deckel entfernt, um die Probe in dem Probenreservoir sammeln
zu können,
und wieder aufgesetzt, nachdem die Probe gesammelt worden ist. Nachfolgend
wird das Fluid aus dem abgedeckten Reservoir durch das Filterelement
hindurch und aus der Fluidöffnung
heraus gesaugt, während
der Durchlass Luft, nicht aber Kontaminanten (z.B. Mikroorganismen
wie Bakterien) aus der Atmosphäre
außerhalb
des Probenreservoirs in das Reservoir hinein gelangen lässt.
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Eine
Filtrationsanordnung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung umfasst ein Probenreservoir zur Aufnahme einer zu
filternden Fluidprobe, ein Deckelelement, welches lösbar das
Probenreservoir fluiddicht abdeckt, mindestens einen Durchlass, der
in Verbindung mit dem Probenreservoir steht, wobei der Durchlass
ein liquophobes Element umfasst, welches Luft in das Probenreservoir
hineinlässt,
jedoch verhindert, dass Mikroorganismen in das Probenreservoir hinein
gelangen, eine Fluidöffnung
in Fluidverbindung mit dem Probenreservoir und ein Filterelement,
welches in einem Fließweg
zwischen dem Probenreservoir und der Fluidöffnung angeordnet ist. Das
Deckelelement und/oder das Probenreservoir (z.B. eine Wand des Reservoirs)
können/kann den
Durchlass umfassen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Filtrationsanordnung
eine Basis, welche lösbar
an dem Probenreservoir gehalten ist, wobei die Basis die Fluidöffnung und
eine filterstützende
Oberfläche
zum Stützen
eines Filterelementes umfasst.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
wird eine Filtrationsanordnung bereitgestellt umfassend ein Probenreservoir
zur Aufnahme einer zu filternden Fluidprobe, eine lösbar an
dem Probenreservoir gehaltene Basis mit einer Fluidöffnung,
welche mit dem Probenreservoir in Verbindung steht, wobei die Basis eine
filterstützende
Oberfläche
zum Stützen
eines Filterelementes umfasst, ein Deckelelement, welches lösbar das
Probenreservoir fluiddicht ab deckt, wobei das Deckelelement einen
Durchlass umfasst, der in Verbindung mit dem Probenreservoir steht,
wobei der Durchlass ein liquophobes Element umfasst, welches Luft
in das Probenreservoir hineinlässt,
jedoch verhindert, dass Mikroorganismen in das Probenreservoir hinein
gelangen.
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Ein
Verfahren zum Filtern eines Fluids gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung umfasst das Sammeln eines zu filternden Fluids in
einem Probenreservoir, Verbinden eines abnehmbaren Deckelelements
mit dem Probenreservoir, Durchsaugen des zu filternden Fluids durch
ein Filterelement, welches benachbart zu dem Probenreservoir angeordnet
ist, und Einsaugen von Luft in das Reservoir durch einen Durchlass
und Entfernen des Fluids, welches durch das Filterelement hindurchgeleitet
wurde, durch eine Fluidöffnung.
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Ein
Verfahren zum Kultivieren von Mikroorganismen gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung umfasst das Sammeln eines Mikroorganismen enthaltenden,
zu filternden Fluids in einem Probenreservoir, Verbinden eines abnehmbaren
Deckelelementes mit dem Probenreservoir, Durchsaugen des zu filternden
Fluids durch ein Mikroorganismen zurückhaltendes Filtermedium, welches
benachbart zu dem Probenreservoir angeordnet ist, während Luft
in das Probenreservoir durch einen Durchlass eingesaugt wird, Entfernen
des Fluids, welches durch das Filterelement hindurchgeleitet wurde,
durch eine Fluidöffnung,
welche mit dem Probenreservoir in Verbindung steht, und Inkubieren
der durch das Filtermedium zurückgehaltenen
Mikroorganismen.
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Ein
Verfahren zur Verwendung einer Filtrationsanordnung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung umfasst: Platzieren einer Basis einer Filtrationsanordnung
auf einer Vakuumvorrichtung, wobei ein Rand der Basis mit einem
Einlassrohr der Vorrichtung rings um eine Peripherie des Randes
in Kontakt steht, wobei die Filtrationsanordnung ferner einen Durchlass
umfasst, Anwenden von Unterdruck auf das Innere des Einlassrohres,
um zu filterndes Fluid durch ein Filterelement innerhalb der Filtrationsanordnung
hindurch und in die Vorrichtung hinein zu saugen und um Luft durch
den Durchlass in die Filtrationsanordnung hinein zu saugen.
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Verfahren
zur Filtration eines Fluids, zur Kultivierung von Mikroorganismen
und zur Verwendung einer Filtrationsanordnung gemäß der Erfindung können das
Einleiten von Luft in das Reservoir durch einen in dem Deckelelement
angeordneten Durchlass und/oder das Einleiten von Luft in das Reservoir durch
einen Durchlass in oder an dem Reservoir umfassen.
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Ausführungsformen
der Erfindung sind geeignet zur Verwendung mit einer Vielfalt von
Fluiden. Beispielsweise können
Fluide in der Biopharma-, Mikroelektronik- und Getränkeindustrie
nach Ausführungsformen
der Erfindung gefiltert werden.
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Eine
Ausführungsform
einer Filtrationsanordnung 10 gemäß vorliegender Erfindung ist
in den 1 bis 7 illustriert. Gemäß diesen
Figuren umfasst die Anordnung 10 vorzugsweise ein Probenreservoir 20 und
eine Basis 30, welche lösbar
mit dem unteren Ende des Probenreservoirs 20 verbindbar
sein kann. Das Probenreservoir 20 definiert eine Kammer 22 mit
einer Außenwand 21 und
einer Innenwand 27, und die Kammer 22 kann zum
Sammeln und Aufnehmen einer zu filternden Fluidprobe verwendet werden.
Bei der illustrierten Ausführungsform
dient die Basis 30 zum Tragen des Probenreservoirs 20 und
umfasst eine Fluidöffnung 38.
Ein Filter 45 ist vorzugsweise in einem Fluidfließweg zwischen dem
Probenreservoir 20 und der Fluidöffnung 38 angeordnet,
so dass die zu filternde Fluidprobe aus dem Reservoir und durch
das Filter und die Fluidöffnung
strömt.
Ein Deckelelement 50 ist vorzugsweise lösbar mit dem oberen Ende des
Probenreservoirs 20 verbindbar und bildet eine fluiddichte
Abdichtung zwischen dem Deckelelement 50 und dem Probenreservoir 20.
Bei dieser illustrierten Ausführungsform
umfasst das Deckelelement 50 einen Durchlass 70,
der ein liquophobes Element 72 umfasst, welches einem Gas
(z.B. Luft) den Durchtritt durch das Element erlaubt, den Durchtritt
von Flüssigkeit
oder von Mikroorganismen durch das Element jedoch verhindert. Der
Durchlass 70 muss jedoch nicht mit dem Deckelelement 50 assoziiert
sein; er kann z.B. mit einer Wand des Probenreservoirs 20 assoziiert
sein (z.B. mit der Außenwand 21 oder
der Innenwand 27).
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Das
Probenreservoir 20 kann eine beliebige Struktur aufweisen,
mit der es ein gewünschtes
Volumen eines zu filternden Probenfluids aufzunehmen vermag. Bei
der illustrierten Ausführungsform
ist das Probenreservoir 20 im Wesentlichen zylindrisch
und an seinem oberen und unteren Ende offen. Das Probenreservoir 20 weist
eine Außenwand 21 auf,
welche die äußere Peripherie
des Probenreservoirs 20 für das Probenfluid definiert,
und eine Innenwand 27, welche die innere Peripherie des
Reservoirs 20 definiert. Die Außenwand 21 kann eine
im Querschnitt kreisförmige
Gestalt aufweisen und einen Innendurchmesser (bereitgestellt durch
die Innenwand 27), der von ihrem oberen zu ihrem unteren
Ende linear kleiner wird. Die Gestalt der Außenwand 21 und der
Innenwand 27 ist nicht kritisch, und es ist nicht notwendig,
dass der Durchmesser über
der Höhe
variiert. Beispielsweise kann die Gestalt im Querschnitt polygonal
oder eine nicht-kreisförmige
gekrümmte Gestalt
sein und der Innendurchmesser oder andere Dimensionen des Probenreservoirs 20 können konstant
sein oder in beliebiger gewünschter
Weise über der
Höhe des
Probenreservoirs 20 variieren. Das Probenreservoir 20 kann
eine Einteilung an seiner inneren oder äußeren Oberfläche aufweisen,
um einen Benutzer beim Messen des gesammelten Probenfluids zu unterstützen.
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Die
Filtrationsanordnung 10 umfasst ein Deckelelement 50.
Eine bevorzugte Ausführungsform des
Deckels 50, die am besten durch die 3 illustriert
wird, ist so gestaltet, dass sie lösbar oben auf das obere Ende
des Probenreservoirs 20 passt. Der Deckel 50 und
das obere Ende des Probenreservoirs 20 können auf
verschiedene Weise miteinander verbunden sein. Beispielsweise können sie
durch einen Schnappsitz, einen Bajonettsitz, eine Gewindeverbindung,
einen Presssitz oder einen losen Sitz miteinander verbunden sein.
Vorzugsweise stellt die Verbindung jedoch eine fluiddichte Abdichtung
zwischen dem Deckel und dem Reservoir bereit und die Verbindung
ist so, dass der Trennung des Deckels 50 von dem Probenreservoir 20 ein
gewisser Widerstand entgegengesetzt wird, so dass die Filtrationsanordnung 10 gehandhabt
und transportieren werden kann, ohne dass der Deckel 50 von
dem Probenreservoir 20 abfällt, der Deckel 50 aber
dennoch leicht von dem Probenreservoir 20 gelöst werden
kann. Ferner kann das Deckelelement 50 so gestaltet sein, dass
es lösbar
mit der Basis 30 verbindbar ist, zum Beispiel, wenn das
Deckelelement 50 und die Basis 30 zusammen als
Teil einer Petrischale verwendet werden.
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Die
Filtrationsanordnung 10 umfasst mindestens einen Durchlass 70,
welcher mindestens eine, vorzugsweise mehrere Öffnungen 74 und ein liquophobes
Element 72 umfasst. Die Einbeziehung eines Durchlasses
erlaubt es, das zu filternde Fluid aus der Filtrationsanordnung 10 abzuziehen,
ohne den Deckel 50 zu entfernen und die Probe Kontaminanten auszusetzen.
In den Fällen,
in denen das Fluid mittels Unterdruck abgezogen wird, verhindert
die Einbeziehung eines Durchlasses 70, dass das Probenreservoir 20 unter
dem Saugdruck kollabiert.
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Bei
der illustrierten Ausführungsform
umfasst der Deckel 50 den Durchlass 70 und der
Durchlass umfasst fünf Öffnungen 74.
Das liquophobe Element 72 ist in dem Fließweg durch
den Durchlass 70 angeordnet und verhindert, dass externe
Umweltkontaminanten, z.B. Mikroorganismen, Flüssigkeiten, Staub etc., in
das Probenreservoir 20 hinein gelangen, lässt aber
Luft durch die Öffnung(en) 74 in
das Probenreservoir 20 hinein, nachdem die Probe gesammelt
und der Deckel 50 fluiddicht mit dem Reservoir 20 verbunden
ist. Das Element 72 kann mit der Filtrationsanordnung,
z.B. mit dem Deckel 50 und/oder einer Wand des Probenreservoirs 20,
verbunden sein wie auf dem Fachgebiet bekannt.
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Typisch
weist das liquophobe Element 72 eine Porenstruktur auf,
z.B. eine Porengröße (wie z.B,
nachgewiesen durch den Blasenpunkt oder durch KL,
wie z.B. in US-Patent Nr. 4 340 479 beschrieben), einen Porendurchmesser,
Poren-Kenndaten oder eine Feinpartikelrückhalteeffizienz (wie z.B.
im "Monodisperse
Dioctyl Phthalate (DOP) Smoke Test" (ASTM D2986-71 oder ASTM D 2986-95a) beschrieben),
welche den Durchtritt von Mikroorganismen, vorzugsweise den Durchtritt
von Bakterien durch das Element vermindert. Beispielsweise weist in
einigen Ausführungsformen
das liquophobe Element 72 eine Porengröße von ca. 2,0 μm oder weniger
oder von ca. 1,0 μm
oder weniger auf. Alternativ entfernt in einigen Ausführungsformen
das liquophobe Element 72 mindestens ca. 99,9% der Partikel
mit einem Durchmesser von mindestens ca. 0,2 μm oder größer, oder das Element entfernt
mindestens ca. 99,97% der Partikel mit einem Durchmesser von mindestens
ca. 0,3 μm
oder größer. Beispielhaft
weist in einer Ausführungsform
das liquophobe Element eine Penetration eines monodispersen Dioctylphthalat-(DOP-)Nebels
("Monodisperse Dioctyl
Phthalate (DOP) Smoke Penetration") (wie z.B. nach ASTM D2986-71 gemessen)
mit 0,3 μm
bei einer Gasströmung
von 10,5 ft/min von mindestens ca. 0,03% auf.
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Das
liquophobe Element kann von beliebiger gewünschter Art sein, z.B. eine
mikroporöse
Membran (z.B. kommerziell erhältlich
von Pall Life Sciences (Ann Arbor, MI) und Pall Corporation (East
Hills, NY)) oder ein poröses
Kunststoffelement, z.B. poröse Kunststoffkomponenten
POREX®,
kommerziell erhältlich
von Porex Corporation (Fairburn, GA). Vorzugsweise umfasst das liquophobe
Element eine hydrophobe mikroporöse
Membran. Geeignete liquophobe Elemente, einschließlich Elemente
mit einer Bakterien blockierenden Struktur, sind kommerziell erhältlich.
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Bei
der illustrierten Ausführungsform
ist der Durchlass 70 zwar auf der dem Inneren des Probenreservoirs 20 gegenüberliegenden
Oberfläche
des Deckels 50 angeordnet; der Durchlass 70 kann
jedoch auch andernorts angeordnet sein. Beispielsweise kann der
Durchlass 70 in oder an der Außenwand 21 oder der
Innenwand 27 des Probenreservoirs 20 angeordnet
sein, oder der Durchlass kann in oder an anderen Bereichen des Deckels
angeordnet sein. Ferner kann der Durchlass eine beliebige Zahl von Öffnungen
umfassen, und die Öffnungen
können
einen beliebigen geeigneten Innendurchmesser aufweisen.
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Vor
dem Gebrauch kann der Durchlass 70 mit einem entfernbaren
Element abgedeckt sein, z.B. um zu verhindern, dass das Element 72 vor
dem Gebrauch unerwünschtem
Material ausgesetzt wird (z.B. Kontaminanten, Sterilisationsmittel
etc.). Der Durchlass 70 kann mit einem beliebigen geeigneten Material
abgedeckt sein, umfassend z.B. einen Aufkleber, ein Etikett oder
Siegel und/oder ein zusätzliches
Deckelelement. Ein den Durchlass 70 abdeckender Aufkleber
verwendet vorzugsweise einen Klebstoff, der einen gewissen Widerstand
gegen Entfernen bereitstellt, aber dennoch ein leichtes Entfernen
erlaubt. Der Aufkleber kann so bemessen sein, dass nur der Durchlass 70 bedeckt
wird; alternativ kann er sich über
den Bereich des Durchlasses hinaus erstrecken. Der Aufkleber kann
aufgedruckte Vermerke enthalten und/oder ein Material umfassen, das
ein Benutzer markieren oder beschriften kann. Zusätzlich oder
alternativ kann ein zusätzliches
Deckelelement auf verschiedene Weise und mit verschiedenen Dichtheitsgraden
mit dem Deckel 50 verbunden sein wie oben mit Bezug auf
das Probenreservoir 20 und die Basis 30 und den
Deckel 50 beschrieben. Das zusätzliche Deckelelement kann
ferner so gestaltet sein, dass es oben auf das obere Ende der Basis 30 passt,
wodurch der zusätzliche Deckel
und die Basis 30 zusammen eine Petrischale bilden können.
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Bei
der illustrierten Ausführungsform
umfasst der Deckel 50, der den Durchlass 70 umfasst, eine
scheibenförmige
Platte 61 mit einer Lasche 67, die von der äußeren Peripherie
der Platte 61 vorsteht. Der Deckel 50 umfasst
einen kontinuierlichen ringförmigen
invertierten Kanal 62, der um die gesamte äußere Peripherie
der scheibenförmigen
Platte 61 herum gebildet ist. Wie detaillierter in der 3 zu
sehen, umfasst der invertierte Kanal 62 vorzugsweise eine
Innenwand 63, die sich von der oberen Oberfläche der
scheibenförmigen
Platte 61 nach oben erstreckt, einen im Wesentlichen rechtwinkligen Absatz 64,
der sich um den oberen Rand der Innenwand 63 herum und
vom Zentrum der scheibenförmigen
Platte 61 nach außen
erstreckt, und eine Außenwand 65,
die sich von dem rechtwinkligen Absatz 64 nach unten erstreckt.
Unter Verwendung der in 4 gezeigten Ausführungsform
als Referenz wird zwischen dem invertierten Kanal 62 und
einer radial auswärts
gerichteten Lippe 23, die um die gesamte äußere Peripherie
des oberen Endes des Probenreservoirs 20 herum gebildet
ist, ein Schnappsitz gebildet. Die Außenwand 65 weist eine
radial einwärts
gerichtete Ausbuchtung 66 auf. Der Außendurchmesser des invertierten
Kanals 62, gemessen an der Ausbuchtung 66 in relaxiertem
(spannungslosem) Zustand ist kleiner als der Außendurchmesser des Probenreservoirs 20 an
der Lippe 23 in relaxiertem Zustand, so dass, wenn die
Lippe 23 einmal nach oben, an der Ausbuchtung 66 vorbei
gedrückt
worden ist, die Ausbuchtung 66 der Trennung der Verbindung zwischen
Probenreservoir 20 und Deckel 50 einen Widerstand
entgegensetzt. Die Verbindung zwischen dem Deckel 50 und
dem Probenreservoir 20 kann verschiedene Dichtheitsgrade
aufweisen. Beispielsweise kann die Verbindung ausreichend sein,
um einen gewissen Widerstand gegenüber der Trennung der Verbindung
bereitzustellen, ohne eine Abdichtung zu bilden; alternativ – und vorzugsweise – stellt die
Verbindung eine fluiddichte Abdichtung zwischen den zwei Elementen
bereit.
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Eine
fluiddichte Abdichtung zwischen Deckel 50 und Probenreservoir 20 ist
günstig,
wenn das Probenreservoir 20 zum Sammeln und/oder vorübergehenden
Aufbewahren einer Fluidprobe vor der Filtration verwendet werden
soll. Beispielsweise ist es in Fabriken und fluidverarbeitenden
Einrichtungen üblich,
eine Fluidprobe in einem Teil der Fabrik oder Einrichtung zu sammeln
und die Probe dann zwecks Analyse in ein Labor in einem anderen
Teil des Betriebs oder der Einrichtung zu befördern. In solchen Fällen ermöglicht es
das Vorhandensein einer fluiddichten Abdichtung zwischen Deckel 50 und
Probenreservoir 20 (und die Konfiguration des Durchlasses), eine
Fluidprobe innerhalb des Probenreservoirs 20 von einem
Ort zu einem anderen zu transportieren, ohne befürchten zu müssen, dass sie verschüttet oder
kontaminiert wird. Die Bereitstellung der Lasche 67 erleichtert
die Trennung des Deckels 50 von dem Reservoir 20,
z.B. um die Probe in das Probenreservoir einzuführen. Eine fluiddichte Abdichtung
kann auf beliebige geeignete Weise gebildet werden, vorzugsweise
jedoch auf eine Weise, die die Verwendung eines separaten Dichtelementes,
z.B. eines O-Rings oder einer Dichtscheibe, nicht notwendig macht.
Bei der illustrierten Ausführungsform
wird eine fluiddichte Abdichtung zwischen Deckel 50 und Probenreservoir 20 durch
den invertierten Kanal 62 erzielt. Der Innendurchmesser
des invertierten Kanals 62 in relaxiertem Zustand ist größer als
der Innendurchmesser des oberen Endes des Probenreservoirs 20 in
relaxiertem Zustand, so dass bei Platzierung der Lippe 23 des
Probenreservoirs 20 in den invertierten Kanal 62 das
obere Ende des Probenreservoirs 20 durch die Innenwand 63 des
invertierten Kanals 62 radial auswärts zu der Außenwand 65 des invertierten
Kanals 62 hin gedrängt
wird. Das obere Ende des Probenreservoirs 20 wird dadurch
in innigen Kontakt mit dem invertierten Kanal 62 gepresst, was
zur Bildung einer fluiddichten Abdichtung zwischen Deckel 50 und
Probenreservoir 20 um die gesamte Peripherie des Probenreservoirs 20 herum führt.
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Bei
der illustrierten Ausführungsform
umfasst die Filtrationsanordnung eine Basis 30. Die Basis 30 stellt
bevorzugt einen Träger
für das
Probenreservoir 20 bereit. Die Basis 30 kann ferner
eine Fluidöffnung
und/oder eine filterstützende
Oberfläche 31 umfassen.
Wie in den 4 und 5 illustriert,
welche die Basis 30 im senkrechten Schnitt bzw. in einer isometrischen
Draufsicht zeigen, umfasst die Basis 30 eine filterstützende Oberfläche 31 und
eine Fluidöffnung 38.
Die filterstützende
Oberfläche 31 ist
definiert durch die oberen Oberflächen einer Mehrzahl von Vorsprüngen 32,
die sich von einer unteren inneren Oberfläche 33 der Basis 30 nach
oben erstrecken. Die Vorsprünge 32 sind
voneinander beabstandet, um Filtrat, welches durch das Filterelement 45 hindurchgetreten
ist, zwischen den Vorsprüngen 32 und
aus der Fluidöffnung 38 heraus
fließen
zu lassen. Eine oder mehrere Ableitungsöffnungen 39 für Filtrat
sind in den Vorsprüngen 32 in
der Mitte der Basis 30 gebildet, um das Innere der Fluidöffnung 38 mit der
die Vorsprünge 32 enthaltenden
Region der Basis zu verbinden.
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Bei
der in den Figuren gezeigten Ausführungsform ist die Basis 30 ein
unitäres
Element, gebildet durch Spritzgießen, wobei z.B. die filterstützende Oberfläche 31 integral
geformt mit anderen Bereichen der Basis 30 ausgebildet
ist. Es ist jedoch auch möglich,
die Basis 30 so auszubilden, dass sie eine Mehrzahl von
separat ausgebildeten Komponenten umfasst. Beispielsweise kann die
filterstützende Oberfläche 31 eine
perforierte Platte, eine poröse Platte
oder eine Maschenstruktur umfassen, die im Inneren der Basis 30 entfernbar
installiert ist und eine obere Oberfläche aufweist, welche das Filterelement 45 tragen
kann.
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Wie
gezeigt ist die filterstützende
Oberfläche 31 planar,
sie kann jedoch eine beliebige Gestalt aufweisen, die sie zur Stützung des
Filterelementes 45 für
die Filtration befähigt.
Beispielsweise kann die filterstützende
Oberfläche 31 schalenförmig, bogenförmig oder
wellenförmig
ausgestaltet sein.
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Bei
der illustrierten Ausführungsform
ist die filterstützende
Oberfläche 31 von
einer kreisförmigen Wand 34 umgeben,
die sich von der äußeren Peripherie
der filterstützenden
Oberfläche 31 nach
oben erstreckt, und eine Mehrzahl von radialen Vorsprüngen 35 erstrecken
sich von einem oben auf der Wand 34 gebildeten Absatz nach
oben, wobei die vertikale radial innere Oberfläche jedes Vorsprungs 35 niveaugleich
mit der Wand 34 ist. Die Wand 34 und die Vorsprünge 35 dienen
dazu, ein auf der filterstützenden Oberfläche 31 angeordnetes
Filterelement 45 zu umgeben und zu positionieren.
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Obschon
die filterstützende
Oberfläche 31 als
eine Komponente der Basis 30 gezeigt ist, sind die Ausführungsformen
der Stützfläche nicht
hierauf begrenzt. Die filterstützende
Oberfläche 31 kann
innerhalb des Probenreservoirs 20 ausgebildet oder positioniert
sein. Beispielsweise kann das Probenreservoir 20, anstatt
an seinem unteren Ende vollständig
offen zu sein, eine perforierte untere Oberfläche zum Tragen eines Filterelementes 45 aufweisen.
Alternativ kann die filterstützende
Oberfläche 31 ganz weggelassen
werden, z.B. wenn das Filter selbsttragend ist.
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Vorzugsweise
ist die Filtrationsanordnung 10 dazu in der Lage, auf einer
ebenen Oberfläche
aufrecht zu stehen, ohne gestützt
zu werden. Bei der illustrierten Ausführungsform umfasst die Basis 30 eine
sich um ihre gesamte Peripherie erstreckende Außenwand 41 zum Tragen
der Basis 30 auf einem Tisch oder einer anderen ebenen
Oberfläche.
Es können
jedoch auch andere Elemente, die von einer kontinuierlichen Wand
verschieden sind, verwendet werden, um die Basis zu tragen, z.B.
eine Mehrzahl von Füßen. Alternativ
kann die Basis 30 nicht selbsttragend sein und kann eine
Gestalt aufweisen, die von sich aus nicht aufrecht steht. Beispielsweise kann
der untere Bereich der Basis 30 wie ein Trichter geformt
sein.
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Das
Probenreservoir 20 und die Basis 30 können vielfältig konfiguriert
sein. Bei einer Ausführungsform
können
das Probenreservoir 20 und die Basis 30 separat
ausgebildet und dauerhaft miteinander verbunden sein, oder sie können als
ein einziges Element ausgebildet sein. Bei einer anderen Ausführungsform
kann die Filtrationsanordnung 10 keine Basis 30 umfassen.
Bei der illustrierten Ausführungsform
ist das Probenreservoir 20 jedoch lösbar mit der Basis 30 verbunden,
so dass die Basis 30 von dem Probenreservoir 20 getrennt
werden kann, z.B. um das Filterelement 45 zu entfernen,
oder so dass die Basis 30 getrennt von dem Probenreservoir 20 als
Teil einer Petrischale verwendet werden kann.
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Die
Art der Verbindung zwischen dem Probenreservoir 20 und
der Basis 30 ist vorzugsweise so, dass die Verbindung eine
fluiddichte Abdichtung erzeugt, ohne dass ein Dichtungselement,
z.B. ein O-Ring oder eine Dichtscheibe, erforderlich wäre, aber
dennoch so, dass das Probenreservoir 20 und die Basis 30 leicht
von Hand voneinander getrennt werden können. Das untere Ende des Probenreservoirs 20 ist
ferner vorzugsweise so gestaltet, dass eine fluiddichte Abdichtung
zwischen dem Probenreservoir 20 und der oberen Oberfläche eines
auf der filterstützenden
Oberfläche 31 angeordneten
Filterelementes 45 gebildet wird, um zu verhindern, dass Fluid
aus dem Probenreservoir 20 das Filterelement 45 umgeht,
indem es zwischen Probenreservoir 20 und Filterelement 45 fließt.
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Vorteilhaft
kann eine beliebige Art von lösbarer
Verbindung, die einen innigen Dichtkontakt zwischen Probenreservoir 20 und
Basis 30 um die gesamte innere Peripherie der Basis 30 herum
bereitstellt, verwendet werden, um die zwei Elemente lösbar miteinander
zu verbinden. Beispielsweise kann ein Interferenzsitz zwischen dem
Probenreservoir 20 und der Basis 30 vorhanden
sein, so dass eine radiale Kraft eine periphere Oberfläche des
Probenreservoirs 20 in Dichtkontakt mit einer gegenüberliegenden
peripheren Oberfläche
der Basis 30 presst, oder einander gegenüberliegende
Oberflächen
von Probenreservoir 20 und Basis 30 können durch
eine in Axialrichtung der Filtrationsanordnung 10 wirkende Druckkraft
in Dichtkontakt miteinander gepresst werden. Bei der illustrierten
Ausführungsform
sind das Probenreservoir 20 und die Basis 30 durch
einen Interferenzsitz miteinander verbunden, der eine fluiddichte
Abdichtung zwischen der äußeren peripheren Oberfläche des
Probenreservoirs 20 und der inneren peripheren Oberfläche der
Basis 30 bereitstellt. Das Probenreservoir 20 und
die Basis 30 können
so strukturiert sein, dass sie einer Axialkraft, die bestrebt ist,
sie auseinander zu ziehen, einen Widerstand entgegensetzen, so dass
sie während
des Gebrauchs nicht unbeabsichtigt voneinander getrennt werden.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
wird Widerstand gegen Trennung der Verbindung durch einen Schnappsitz
bereitgestellt, wobei das untere Ende des Probenreservoirs 20 im
Inneren des oberen Endes der Basis 30 aufgenommen ist.
Wie in dem Schnitt von 2 gezeigt, weist das untere Ende
des Probenreservoirs 20 eine Rille 24 und einen
radial auswärts
gerichteten Vorsprung 25 auf, die sich kontinuierlich um
die gesamte äußere Peripherie des
Probenreservoirs herum erstrecken. Ähnlich, wie in der 5 gezeigt,
weist die Basis 30 eine Rille 36 und einen radial
einwärts
gerichteten Vor sprung 37 auf, die sich am oberen Ende der
Basis kontinuierlich um ihre gesamte innere Peripherie herum erstrecken.
Der Außendurchmesser
des unteren Endes des Probenreservoirs 20 und der Innendurchmesser der
Basis 30 sind bevorzugt so gewählt, dass die Vorsprünge 25 und 37 in
die Rillen 36 bzw. 24 einschnappen und eng anliegend
in die Rillen passen durch einen Interferenzsitz, so dass ein inniger
Kontakt, z.B. Linienkontakt oder Oberflächenkontakt, zwischen jedem
Vorsprung und der entsprechenden Rille um den gesamten Umfang des
Probenreservoirs 20 herum vorhanden ist. Das Probenreservoir 20 kann
von der Basis 30 getrennt werden durch einfaches Biegen
der zwei Elemente bezüglich
einander, z.B. um die Vorsprünge
von den Rillen zu trennen.
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Es
ist generell einfacher, die zwei Elemente voneinander zu trennen,
wenn die Rille 36 und der Vorsprung 37 möglichst
nahe an dem oberen Ende der Basis 30 ausgebildet sind.
Beispielsweise ist in der illustrierten Ausführungsform der Vorsprung 37 unmittelbar
benachbart zu dem oberen Ende der Basis 30 angeordnet.
Der Ort des Dichtkontakts zwischen dem Probenreservoir 20 und
der Basis 30 ist nicht kritisch, solange der Kontakt verhindern
kann, dass Fluid während
des normalen Gebrauchs zur Außenseite
der Filtrationsanordnung 10 leckt. Beispielsweise kann
der Dichtkontakt zwischen den zusammenpassenden Oberflächen der
Rillen 24, 36 und der Vorsprünge 25, 37 vorliegen
oder er könnte
an einem anderen Ort gebildet sein, wobei die Verbindung zwischen
den Rillen und den Vorsprüngen
primär dazu
dient, eine unbeabsichtigte Trennung von Probenreservoir 20 und
Basis 30 zu verhindern oder eine axiale Druckkraft zwischen
dem Probenreservoir 20 und dem Filterelement 45 aufrechtzuerhalten,
um eine fluiddichte Abdichtung gegen das Filterelement 45 zu
bilden. Im letzteren Falle müssen
die Rillen und die Vorsprünge
keine kontinuierlichen Elemente sein.
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Bei
der illustrierten Ausführungsform
ist jede Rille 24, 36 zu dem korrespondierenden
Vorsprung 25, 37 formkomplementär, d.h.
sie weist im Wesentlichen den gleichen Krümmungsradius wie der korrespondierende
Vorsprung auf, so dass jede Rille und der korrespondierende Vorsprung
in Oberflächenkontakt
treten; die Krümmungen
von Rille und Vorsprung können
alternativ jedoch auch so sein, dass sie z.B. in Linienkontakt treten.
Es ist mög lich,
eine Abdichtung zwischen dem Probenreservoir 20 und der
Basis 30 mit einem einzigen Vorsprung, der an der Oberfläche eines
der beiden Elemente gebildet ist, und einer einzigen Rille zum In-Verbindung-Treten
mit der auf der Oberfläche
des anderen der beiden Elemente gebildeten Rille zu bilden, jedoch
können
eine Mehrzahl von Rillen und Vorsprüngen eine Abdichtung von größerer Integrität erzeugen.
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Neben
einem Schnappsitz können
zahlreiche andere Anordnungen verwendet werden, um der Trennung
der Verbindung zwischen dem Probenreservoir 20 und der
Basis 30 einen Widerstand entgegenzusetzen, so etwa ein
Bajonettsitz oder eine Gewindeverbindung. Es kann auch wünschenswert sein,
ein Band oder eine Manschette, z.B. eine Schrumpfmanschette, um
die Verbindungsstelle zwischen dem Probenreservoir 20 und
der Basis 30 anzuordnen, oder die beiden Elemente um ihre
Peripherie herum leicht miteinander zu verschweißen oder aneinander zu binden
(wie z.B. durch Ultraschallschweißen), um die Elemente zusammenzuhalten,
sie aber dennoch leicht voneinander trennen zu können, wenn dies gewünscht wird.
Eine derartige Verbindungsart kann an Stelle oder zusätzlich zu dem
durch die Rillen 24, 36 und Vorsprünge 25, 37 an
dem Probenreservoir 20 und der Basis 30 bereitgestellten
Interferenzsitz verwendet werden.
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Das
untere Ende des Probenreservoirs 20 ist vorzugsweise mit
einem ringförmigen
Dichtrand 26 ausgebildet, der sich um die gesamte Peripherie
des Probenreservoirs 20 herum erstreckt. Wenn die Rillen 24, 36 und
die Vorsprünge 25, 37 des
Probenreservoirs 20 und der Basis 30 miteinander
verbunden sind, wird der Dichtrand 26 nach unten in Dichtkontakt
mit der oberen Oberfläche
des Filterelementes 45 gepresst, welches oben auf der filterstützenden Oberfläche 31 der
Basis 30 angeordnet ist. Die Druckkraft zwischen dem Dichtrand 26 und
dem Filterelement 45 wird durch die Verbindung zwischen den
Rillen 24, 36 und den Vorsprüngen 25, 37 des Probenreservoirs 20 und
der Basis 30 aufrechterhalten. Bei der illustrierten Ausführungsform
ist der Dichtrand 26 so an dem Probenreservoir 20 positioniert,
dass ein ringförmiger
Luftraum zwischen der äußeren Peripherie
des Dichtrandes 26 und der inneren Peripherie der Basis 30 um
den gesamten Umfang des Dichtrandes 26 herum vorhanden
ist. Man denkt, dass der Luftraum die Integrität der Ab dichtung zwischen dem
Probenreservoir 20 und der Basis 30 verbessern
kann durch Bildung einer Luftschleuse, die Fluidkriechen infolge
Kapillarwirkung zwischen den zwei Elementen verhindert. Der Luftraum ist
jedoch nicht unbedingt erforderlich, und der Dichtrand 26 kann
in engem Kontakt mit der inneren Peripherie der Basis 30 stehen.
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Ein
Filterelement 45 umfasst bevorzugt mindestens ein Filtermedium,
welches mit dem zu filternden Fluid kompatibel ist und die interessierenden
Mikroorganismen aus dem Fluid zu entfernen vermag. Das Filtermedium
kann von beliebiger gewünschter Art
sein, z.B. eine mikroporöse
Membran oder ein Faserelement aus verschiedenen Materialien oder
Filterpapier zum Beispiel. Für
einige Anwendungen ist das Filtermedium ein thermobeständiges Material. Für mikrobiologische
Untersuchungen steht eine breite Palette von Filtermedien kommerziell
zur Verfügung,
und es kann ein beliebiges derartiges Filtermedium in Verbindung
mit der vorliegenden Erfindung als Filterelement 45 verwendet
werden. Das Filtermedium kann Mikroorganismen auf beliebige gewünschte Weise
zurückhalten,
z.B. nach der Größe, durch
Adsorption und/oder Affinitätsbindung.
Filtermedien zur Verwendung in mikrobiologischen Untersuchungen
sind häufig
flache Membranscheiben; das Filterelement 45 ist jedoch
nicht auf eine bestimmte Gestalt begrenzt. Beispielsweise kann die Membran,
anstatt flach zu sein, Falten umfassen, um ihre Oberfläche zu vergrößern.
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Das
Filterelement 45 ist in einem Fluidfließweg zwischen dem Probenreservoir 20 und
der Fluidöffnung 38 angeordnet,
so dass das zu filternde Fluid durch das Filterelement 45 hindurchtritt.
Das Filterelement kann selbsttragend sein; alternativ, wie bei der
illustrierten Ausführungsform,
wird das flache Filterelement 45 durch eine filterstützende Oberfläche 31 getragen.
Das Filterelement 45 kann durch die filterstützende Oberfläche 31 entfernbar
getragen sein; alternativ kann es dauerhaft an der filterstützenden
Oberfläche 31 befestigt
sein, z.B. durch die Verwendung eines Klebstoffs, eines Lösemittels,
Hochfrequenzschweißen,
Ultraschallschweißen
und/oder Heißsiegeln.
Obschon es nach der illustrierten Ausführungsform vorgesehen ist,
dass die Basis die filterstützende
Oberfläche 31 umfasst,
kann alternativ das Probenreservoir 20 eine filterstützende Oberfläche umfassen.
Das Filterelement 45 kann in direktem Kontakt mit der filterstützenden
Oberfläche 31 stehen;
bevorzugt kann es aber auch auf einem Zwischenstützglied aufliegen, welches
poröser
ist als das Filterelement 45 und welches dem Filterelement 45 mechanische
Stützung
bietet, z.B. eine Schicht aus einer Maschenstruktur, Papier oder
einem Textilmaterial. Alternativ kann das Filterelement ein Filtermedium
umfassen, welches auf eine Unterlage laminiert ist. Wenn das Filterelement 45 während der Inkubation
auf der Basis 30 belassen werden soll, kann es günstig sein,
wenn ein Absorberkissen 46 zur Verwendung für die Aufnahme
einer Nährlösung während der
Inkubation eher vor statt nach der Filtration unterhalb des Filterelementes 45 platziert
wird, um das Ausmaß,
in dem das Filterelement 45 nach der Filtration zu handhaben
ist, zu reduzieren. Ferner kann das Absorberkissen 46 dem
Filterelement Stützung
während
der Filtration bieten. Es kann auch wünschenswert sein, ein Vorfilter,
eine Schutzschicht oder ein anderes Element oben auf das Filterelement 45 zu
platzieren.
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Es
kann vorteilhaft sein, ein elastisches, komprimierbares Element
zwischen der unteren Oberfläche
des Filterelementes 45 und der filterstützenden Oberfläche 31 in
der Region unterhalb des Bereichs, wo der Dichtrand 26 mit
dem Filterelement 45 in Kontakt steht, zu platzieren. Ein
derartiges Element kann Variationen in der axialen Länge des Dichtrandes 26 und
der filterstützenden
Oberfläche 31 ausgleichen,
um den Dichtrand 26 in innigem Dichtkontakt mit dem Filterelement 45 zu
halten, wodurch die Fertigungstoleranzen des Probenreservoirs 20 und
der Basis 30 weniger präzise
sein können.
Das elastische Element kann gegenüber dem zu filternden Fluid
permeabel oder impermeabel sein. Beispielsweise kann es eine impermeable
Dichtscheibe umfassen, welche unterhalb des Filterelementes 45 angeordnet
ist. Es ist auch möglich,
ein elastisches Dichtungselement, z.B. eine Dichtscheibe, zwischen
die obere Oberfläche
des Filterelementes 45 und den Dichtrand 26 zu
platzieren, so dass der Dichtrand 26 nicht in direktem
Kontakt mit dem Filterelement 45 steht, sondern in Dichtkontakt
mit dem Dichtelement gepresst wird, das seinerseits in Dichtkontakt
mit dem Filterelement 45 gepresst wird. Ein derartiges
Dichtelement kann von dem Filterelement 45 getrennt oder
mit ihm verbunden sein.
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Bei
der illustrierten Ausführungsform
weist die die filterstützende
Oberfläche 31 umgebende Wand 34 vorzugsweise
eine solche Höhe
auf, dass bei Anordnung eines Absorberkissens 46 und eines Filterelementes 45 auf
der filterstützenden
Oberfläche 31 das
Absorberkissen 46 von der Wand 34 umgeben ist
und mindestens teilweise unterhalb des oberen Endes der Wand 34 liegt,
während
das oben auf dem Absorberkissen 46 angeordnete Filterelement 45 am
oder oberhalb des oberen Endes der Wand 34 positioniert
ist und von den radialen Vorsprüngen 35 umgeben
ist. Beispielsweise kann die Wand 34 eine Höhe aufweisen,
die im Wesentlichen gleich der Dicke des Absorberkissens 46 ist.
Bei teilweise oder vollständig
unterhalb des oberen Endes der Wand 34 liegendem Absorberkissen 46 ist
es für einen
Benutzer der Filtrationsanordnung 10, der das Filterelement 45 von
dessen Position oben auf dem Absorberkissen 46 an einen
anderen Ort zu überführen wünscht, leicht,
das Filterelement 45 mit einer Zange zu greifen, ohne dabei
das Absorberkissen 46 mit zu ergreifen. Die Räume zwischen
den radialen Vorsprüngen 35 sorgen
für leichten
Zugang zu dem Filterelement 45 und erleichtern seine Entfernung von
der Basis 30.
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Unter
dem Gesichtspunkt der leichten Herstellung ist es bevorzugt, wenn
die axiale Länge
des Dichtrandes 26 des Probenreservoirs 20 und
die axiale Höhe
der radialen Vorsprünge 35 an
der Basis 30 so ausgebildet sind, dass, wenn das Probenreservoir 20 dichtend
an der Basis 30 angreift und der Dichtrand 26 des
Probenreservoirs 20 in Dichtkontakt mit dem Filterelement 45 gepresst
wird, wie in der 4 gezeigt, ein axialer Spalt
zwischen der oberen Oberfläche
der radialen Vorsprünge 35 und
der unteren Oberfläche
des Probenreservoirs 20 vorhanden ist. Wenn ein solcher
Spalt vorhanden ist, müssen
die radialen Vorsprünge 35 und
der Dichtrand 26 nicht auf so präzise Toleranzen gearbeitet
werden, als wenn die oberen Oberflächen der radialen Vorsprünge 35 mit
der unteren Oberfläche
des Probenreservoirs 20 in Kontakt kommen.
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Die
Filtrationsanordnung 10 kann aus vielfältigen Materialen hergestellt
sein, einschließlich
solcher, wie sie konventionell für
Trichter, Reservoirs, Petrischalen und andere Laboreinrichtungen
verwendet werden, wie z.B. Metalle, Kunststoffe und Glas, in Abhängigkeit
von Faktoren wie gewünschte
Festigkeit, Flexibilität,
Wärmebeständigkeit
und Korrosionsbeständigkeit
und abhängig
davon, ob die Filtrationsanordnung 10 wiederverwendbar
sein soll oder nach abgeschlossenem Gebrauch weggeworfen werden
soll. Verschiedene Teile der Filtrationsanordnung 10 können aus
verschiedenen Materialien hergestellt sein. Unter dem Gesichtspunkt
der Wirtschaftlichkeit der Herstellung sind durch Formwerkzeuge
formbare Kunststoffe besonders geeignet für die Filtrationsanordnung 10.
Einige Beispiele für
geeignete Kunststoffe sind Polypropylen, Nylon und Polyacrylat.
In einigen Fällen
ist es günstig,
wenn Teile der Anordnung 10, z.B. das Probenreservoir 20, durchscheinend
oder durchsichtig sind, um Substanzen innerhalb der Anordnung 10 leicht
beobachten zu können.
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Typisch
werden die Filtrationsanordnungen in einem gesiegelten Behälter versandt,
z.B. in einem Beutel, unter Aufrechterhaltung der Sterilität. Die Filtrationsanordnung
kann gemäß einer
Vielfalt von Sterilisationsprotokollen, wie sie auf dem Fachgebiet
bekannt sind, sterilisiert werden.
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Eine
Vielfalt von Fluiden kann in Einklang mit Ausführungsformen der Erfindung
gefiltert werden, z.B. Fluide in der Biopharma-, Mikroelektronik-
und Getränkeindustrie.
Ausführungsformen
der Erfindung sind besonders geeignet, wo es wünschenswert ist, die Kontamination
des Fluids zu überwachen,
z.B. um sicherzustellen, dass das Fluid steril ist. Ausführungsformen
der Erfindung sind geeignet zur Verwendung in vielfältigen Systemen,
einschließlich
z.B. "Heißloop"-Systemen, wobei
das zu filternde Fluid ein erhitztes, z.B. ein auf eine Temperatur
von ca. 80°C
erhitztes Fluid ist.
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Die
Filtration einer Fluidprobe in dem Probenreservoir 20 kann
nach vielfältigen
konventionellen Methoden durchgeführt werden, einschließlich Schwerkraftfiltration
und Vakuumfiltration. Bei der Vakuumfiltration wird die Filtrationsanordnung 10 auf eine
Vakuumvorrichtung, einen Filtrationskolben oder eine andere Vorrichtung
platziert, durch die die Fluidöffnung 38 mit
einem Unterdruck beaufschlagt werden kann, um Fluid in dem Probenreservoir 20 durch
das Filterelement 45 hindurch und aus der Fluidöffnung 38 heraus
zu saugen, während
Luft durch den Durchlass 70 und das liquophobe Element 72 in das
Probenreservoir 20 hinein gesaugt wird. 8 ist eine
schematische Darstellung einer Vakuumfiltrationsanordnung, mit der
eine Filtrationsanordnung 10 gemäß vorliegender Erfindung verwendet
werden kann. Die illustrierte Anordnung umfasst eine Vakuumfiltrationsvorrichtung 80 mit
einer Mehrzahl von Einlassrohren 81, von denen jedes eine
Filtrationsanordnung 10 tragen kann. Ein beliebiges der
Einlassrohre 81 kann durch das Innere der Vorrichtung 80 mit
einer Vakuumöffnung 82 der
Vorrichtung 80 über einen
Absperrhahn in Fluidverbindung stehen. Die Vakuumöffnung 82 kann
durch eine über
einen Schlauch 85 mit ihr verbundene Vakuumpumpe 84 mit
einem Unterdruck beaufschlagt werden. In Abhängigkeit von der Struktur der
Pumpe 84 kann ein Vakuumfiltrationskolben 86 und
ein Filter 87 zur Entfernung von Aerosolen aus der Luft
zwischen der Vorrichtung 80 und der Pumpe 84 installiert
sein, um zu verhindern, dass das zu filternde Fluid in die Pumpe 84 gesaugt
wird. Um mit dieser Anordnung eine Filtration durchzuführen, wird
eine Filtrationsanordnung 10, welche ein Filterelement 45 und
möglicherweise
ein Absorberkissen 46 angeordnet auf der filterstützenden
Oberfläche 31 der
Basis 30 enthält,
an einem der Einlassrohre 81 montiert, wobei die Fluidöffnung 38 der
Basis 30 mit dem Einlassrohr 81 in Fluidverbindung
kommt. Die Fluidöffnung 38 kann auf
vielfältige
Art mit einem der Einlassrohre 81 verbunden sein. Eine
Art, schematisch in 9 gezeigt, besteht darin, die
Fluidöffnung 38 in
das obere Ende eines hohlen Adapters 88 einzuführen und
das untere Ende des Adapters 88 in die Bohrung eines hohlen Gummistopfens 89 einzuführen, der
so bemessen ist, dass er in das obere Ende eines der Einlassrohre 81 passt.
Der Adapter 88, bei dem es sich um ein steifes oder ein
flexibles Element handeln kann, ist so bemessen, dass Linien- oder Oberflächenkontakt
mit der äußeren Oberfläche der
Fluidöffnung 38 hergestellt
wird, wenn die Fluidöffnung 38 in
den Adapter 88 mit ausreichend festem Sitz zwischen Fluidöffnung 38 und
Adapter 88 eingeführt
ist, um einen gewünschten
Unterdruck in der Fluidöffnung 38 zu
erhalten, wenn die Vakuumpumpe 84 betrieben wird. Alternativ,
wie schematisch in der 10 gezeigt, kann die Basis 30 der
Filtrationsanordnung 10 auch für eine direkte Verbindung mit
dem Einlassrohr 81 der Vorrichtung 80 ausgebildet
sein, wobei ein Adapter 88 oder ein Stopfen 89 nicht
erforderlich ist.
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Bei
der in 10 gezeigten Ausführungsform
umfasst die Basis 30 einen ringförmigen Rand 42, der
zwischen der Fluidöffnung 38 und
der Außenwand 41 angeordnet
ist und sich von der unteren Oberfläche der Basis 30 nach
unten erstreckt. Die äußere Peripherie
des Randes 42 ist so gestaltet, dass sie Linienkontakt
oder Oberflächenkontakt
mit der inneren Oberfläche
des Einlassrohres 81 um seine gesamte Peripherie herum
aufweist, wenn der Rand 42 in das Einlassrohr 81 eingeführt ist.
Der Rand 42 kann, muss aber nicht eine fluiddichte Abdichtung
gegen das Einlassrohr 81 bilden. Vorzugsweise greift der
Rand 42 ausreichend dicht an dem Einlassrohr 81 an,
so dass die Vakuumpumpe 84 einen ausreichenden Unterdruck
in dem Einlassrohr 81 erzeugen kann, um in dem Probenreservoir 20 enthaltenes
Fluid durch das Filterelement 45 zu saugen. Es kann leichter
sein, einen gewünschten
Sitz zwischen dem Rand 42 und dem Einlassrohr 81 zu
erhalten, wenn der Rand 42 etwas flexibel ist. Der Rand 42 kann
auch so gestaltet sein, dass er in direktem Kontakt mit einer Filtrationseinrichtung
steht, die von einem Einlassrohr einer Vakuumfiltrationsanordnung verschieden
ist, z.B. mit dem Mund eines Filtrationskolbens. Bevorzugt wird
die zu filternde Fluidprobe ursprünglich in dem Probenreservoir 20 gesammelt; alternativ
kann das Fluid nach seiner Sammlung in das Probenreservoir eingebracht
werden, entweder bevor oder nachdem die Anordnung 10 an
dem Einlassrohr 81 montiert wurde. Bei an einem der Einlassrohre 81 montierter
Filtrationsanordnung 10 und bei mit dem Reservoir 20 fluiddicht
verbundenem Deckel 50 wird die Vakuumpumpe 84 betrieben,
um die Fluidprobe durch das Filterelement 45 hindurch und
in den Filtrationskolben hinein zu saugen. Während des Betriebs der Pumpe 84 muss
der Deckel nicht entfernt werden, weil der Durchlass Luft in das
Probenreservoir hinein gelangen lässt und weil der Durchlass
eine Porenstruktur aufweist, die zwar Luft, nicht aber Kontaminanten
(z.B. Mikroorganismen wie Bakterien) aus der Umgebung außerhalb
des Probenreservoirs in das Reservoir hinein gelangen lässt. Wenn
die Fluidprobe aus dem Probenreservoir 20 heraus und durch
das Filterelement 45 hindurch gesaugt worden ist, wird
die Pumpe 84 abgeschaltet. Nun kann die Filtrationsanordnung 10 von
der Vakuumvorrichtung 80 entfernt werden; sie kann aber auch
an ihr montiert bleiben.
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Das
Filterelement kann aus der Filteranordnung entfernt und in eine
Petrischale überführt werden,
worin die zurückgehaltenen
Mikroorganismen, sofern vorhanden, kultiviert werden können. Bei
denjenigen Ausführungsformen,
bei denen nach Abschluss der Filtration die Basis 30 und
der Deckel 50 oder die Basis 30 und der zusätzliche
Deckel als Petrischale verwendet werden sollen, wird das Probenreservoir 20 von
Hand von der Basis 30 gelöst, indem der Schnappsitz zwischen
ihnen aufgehoben wird, und das Filterelement 45 (welches
entfernbar oder dauerhaft mit der filterstützenden Oberfläche 31 verbunden
sein kann) wird oben auf der Basis 30 belassen, wo eine
geeignete Nährlösung auf
das unterhalb des Filterelementes 45 angeordnete Absorberkissen 46 aufgebracht
wird, wobei das Absorberkissen 46 typisch vor der Filtration
unterhalb des Filterelementes 45 platziert worden ist.
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Die
Nährlösung kann
entweder von oben durch das Filterelement 45 oder von unten über die Fluidöffnung 38 auf
das Absorberkissen 46 aufgebracht werden. Ein Verfahren
zur Einführung
der Lösung
durch die Fluidöffnung 38 ist
in 11 gezeigt. Die Nährlösung ist üblicherweise in einer Ampulle 90 enthalten,
die einen sich verjüngenden
Schnabel 91 aufweist, der in die Fluidöffnung 38 eingeführt werden
kann und mit dem die Nährlösung ausgeteilt
werden kann. Weil der Sitz zwischen der äußeren Oberfläche des
Schnabels 91 der Ampulle 90 und der inneren Oberfläche der
Fluidöffnung 38 recht
fest sein kann, kann ein oder mehrere Luftdurchlässe 40 in der Fluidöffnung 38 gebildet
sein, um den Austritt von Luft aus der Fluidöffnung 38 zu erlauben,
wenn die äußere Oberfläche des
Schnabels 91 der Ampulle 90 dicht gegen die innere
Oberfläche
der Fluidöffnung 38 gepresst
wird, um die Bildung einer Luftschleuse zu verhindern, die die Einführung der
Nährlösung in die
Fluidöffnung 38 behindern
könnte.
Bei der illustrierten Ausführungsform
weist die Fluidöffnung 38 drei
Luftdurchlässe 40 auf,
von denen jeder eine längliche
Rille umfasst, die in der inneren Peripherie der Fluidöffnung 38 zwischen
den Öffnungen 39 in der
Fluidöffnung 38 und
ihrem äußeren Ende
gebildet ist. Die Fluidöffnung
kann jedoch alternativ auch mehr als drei oder weniger als drei
Luftdurchlässe umfassen,
und die Luftdurchlässe
müssen
keine längliche
Rille umfassen. Wenn die Nährlösung durch
die Fluidöffnung 38 auf
das Absorberkissen 46 aufgebracht wird, können das
Probenreservoir 20, der Deckel 50 oder der zusätzliche
Deckel an der Basis 30 montiert sein, um ein Abfallen des
Filterelementes 45 und des Absorberkissens 46 zu
verhindern. Sobald die Nährlösung durch
die Fluidöffnung 38 auf
das Absorberkissen 46 aufgebracht worden ist, ist die die
Basis 30 und den Deckel 50 oder die Basis 30 und
den zusätzlichen
Deckel umfassende Petrischale inkubationsbereit. Falls gewünscht, kann ein
Verschluss, z.B. eine Kappe oder eine Stopfen, an dem unteren Ende
der Fluidöffnung 38 angeordnet
werden, um den Austritt von Fluid hieraus während der Inkubation zu verhindern.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird ein Test-Kit bereitgestellt, umfassend die Filtrationsanordnung
und eine oder mehrere Nährlösungen,
ein Wachstumsmedium und ein Reagens (z.B. zum Detektieren der Anwesenheit
eines oder mehrerer Mikroorganismen). Bevorzugt umfasst der Test-Kit
eine sterile Filtrationsanordnung, die in einem Behälter versiegelt
ist, während
die Nährlösung, das
Wachstumsmedium und/oder das oder die Reagenzien in einem anderen
Behälter
versiegelt sind.
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Alle
hierin zitierten Referenzen, einschließlich Veröffentlichungen, Patente und
Patentanmeldungen werden hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit
in den vorliegenden Text aufgenommen.
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Alle
hierin zitierten Referenzen, einschließlich Veröffentlichungen, Patentanmeldungen
und Patente, werden hiermit durch Bezugnahme in demselben Umfang
in den vorliegenden Text aufgenommen, als wäre jede Referenz einzeln und
speziell als durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommen
angeführt
und in ihrer Gesamtheit hierin dargelegt.
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Die
Verwendung des bestimmten und unbestimmten Artikels und ähnlicher
Hinweisungen im Kontext der Beschreibung der Erfindung (insbesondere
im Kontext der nachfolgenden Ansprüche) ist so zu verstehen, dass
sie sowohl den Singular als auch den Plural umfasst, falls hierin
nicht anders angegeben oder durch den Kontext klar widerlegt. Die
Angabe von Wertebereichen im vorliegenden Text soll nur als Kurzschriftmethode
dienen zur Bezugnahme auf jeden einzelnen Wert, der in den Bereich
fällt,
wenn hierin nichts anderes angegeben ist, wobei jeder einzelne Wert
in die Beschreibung aufgenommen ist, als wäre er individuell hierin angeführt worden.
Alle hierin beschriebenen Verfahren können in einer beliebigen geeigneten
Reihenfolge durchgeführt
werden, falls hierin nicht anders angegeben oder durch den Kontext
klar widerlegt. Die Verwendung aller Beispiele oder beispielhafter
Sprache (z.B. "wie
zum Beispiel") dient
allein dazu, die Erfindung näher
zu erläutern und
soll den Bereich der Erfindung nicht begrenzen, wenn nichts anderes
beansprucht ist. Der Wortlaut der Beschreibung ist nicht so auszulegen,
dass irgend ein nicht beanspruchtes Element als wesentlich für die Umsetzung
der Erfindung angegeben ist.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind hierin beschrieben, einschließlich der
besten den Erfindern bekannten Ausführungsform der Erfindung. Es
versteht sich, dass Variationen dieser bevorzugten Ausführungsformen für den Durchschnittsfachmann
nach Lektüre
der vorstehenden Beschreibung erkennbar sein werden. Die Erfinder
erwarten, dass Fachleute derartige Variationen geeignet verwenden
werden, und die Erfinder beabsichtigen, dass die Erfindung auch
anders als speziell hierin beschrieben umgesetzt wird. Die vorliegende
Erfindung umfasst also alle Modifikationen und Äquivalente des in den beigefügten Ansprüchen angegebenen
Gegenstandes in dem durch das anwendbare Recht gestatteten Umfang.
Ferner umfasst die Erfindung eine beliebige Kombination der oben beschriebenen
Elemente in allen möglichen
Varianten derselben, falls hierin nicht anders angegeben oder durch
den Kontext klar widerlegt.