DE69919485T2 - Universeller Auslauf für Filtereinheiten - Google Patents
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Description
- Hintergrund der Erfindung
- Bei einer Filterung von Lösungen ist es im allgemeinen erwünscht, Teilchen beispielsweise bei vorbereiteten Probeanwendungen, bei analytischen Techniken und vor einer Instrumentenanalyse zu entfernen oder eine Lösung in Gewebekulturanwendungen zu sterilisieren. Je nach den Volumen, die gefiltert werden müssen, sind verschiedene Größen spritzenbetätigter Filter erhältlich, die durch ihren Filterdurchmesser gekennzeichnet sind. Diese umfassen Größen von 4 mm, 13 mm und 25 mm. Die mit Spritzen betätigten Filter von 4 mm sind typischerweise für die Filterung von Volumen von weniger als oder gleich 1 ml empfohlen.
- Herkömmliche, mit Spritzen betätigte Filter haben männliche und weibliche Luer-Konusfittings, die so gestaltet sind, dass sie mechanisch zwei medizinische Geräte, z.B. eine Spritze und eine Nadel verbinden. Wie in
1 gezeigt ist, weisen die meisten herkömmlichen mit Spritzen betätigten Filter einen weiblichen Luer-Verriegelungseinlass und einen männlichen Luer-Gleitauslass auf. Der weibliche Luer-Verriegelungseinlass gewährleistet, dass das Filter sicher (aber entfernbar) am Auslass der Spritze angebracht ist, um so ein Lecken und einen Verlust einer Probe bei einem Filtervorgang zu verhindern. Dies ist besonders kritisch, wenn kleine Probevolumen gefiltert werden. Die Verriegelung ist herkömmlich und umfasst äußere Ringflügel, die so gestaltet sind, dass sie (durch Verdrehen) entfernbar mit entsprechenden gewindeartigen Rippen im Auslassabschnitt der Spritze in Eingriff stehen. Der Innendurchmesser des weiblichen Luer ist gemäß ANSI-Spezifikationen genormt, um einen entsprechenden genormten männlichen Luer, wie z.B. an einer Spritze aufzunehmen. Diese Standardisierung gewährleistet, dass die männlichen und weiblichen Abschnitte richtig zusammenpassen. Als Alternative zu der Luer-Verriegelungsgestaltung kann ein Reibungssitz ("Luer-Gleitsitz") verwendet werden, insbesondere bei Niederdruckanwendungen. - Auf ähnliche Weise ermöglicht der männliche Luer-Gleitauslass an der spritzenbetätigten Filtervorrichtung beispielsweise, dass eine Nadel am Auslass des Filter angebracht wird und eine direkte Injektion einer gefilterten Probe in ein HPLC-Instrument (HPLC = High Pressure Liquid Chromatography), beispielsweise auch für sog. "autosampler vials" oder andere Behältnisse für eine weitere Analyse ermöglicht.
- Eine herkömmliche spritzenbetätigte Filtervorrichtung ist in
2 dargestellt. Diese Vorrichtung umfasst einen verengten Auslass oder "Registrier-Konus" ("recorder taper") anstelle des männlichen Luer-Gleitsitzes der Vorrichtung von1 . Der Registrier-Konus ist schmäler als der männliche Luer-Gleitsitz und funktioniert somit nicht als Luer (d.h. er gestattet keinen Reibungssitzeingriff mit einem genormten weiblichen Luer). Der Registrier-Konus ermöglicht jedoch eine Filterung in kleinen Aufnahmegefäßen, wie z.B. sogenannten „autosampler vials" für HPLC, Flächeneinsätzen und die Filterbrunnen von Mikrotitrierplatten. Der kleinere Auslass minimiert ferner die Wahrscheinlichkeit, dass die gefilterte Probe durch Kapillarwirkung an der Spitze des schmalen Aufnahmegefäßes, wie z.B. eines Autosampler-Einsatzes steckenbleibt ("durch Luft geblockt wird"), da die unterhalb der Probe eingeschlossene Luft nicht entweichen kann, um zu gestatten, dass die Probe zum Boden des Gefäßes strömt. Ein zusätzliches Merkmal dieser Gestaltung ist ein sehr geringes stromabwärtiges Volumen (internes Volumen nach der Membran), das einem kleineren Innendurchmesser im Auslass zuzuschreiben ist. Dies kann besonders wichtig bei kleinen Probevolumen sein. - Eine weitere herkömmliche Gestaltung ist in
3 gezeigt. Diese Gestaltung ist ein spritzenbetätigtes Filter von 4 mm mit einer "Rohrspitze" oder einem "Rohrauslass". Ein kurzes Rohr wird in die Auslassöffnung der genormten männlichen Luer-Gleitsitzgestaltung eingeführt, um die Filterung in ein kleines Aufnahmegefäß zu ermöglichen. Diese Gestaltung leidet jedoch unter dem Nachteil, infolge der Länge der Rohrspitze ein großes stromabwärtiges Volumen aufzuweisen, das bei kleinen Probevolumen unerwünscht ist. - Es wäre daher erwünscht, eine Filtervorrichtung wie z.B. ein spritzenbetätigtes Filter bereitzustellen, das alle Merkmale herkömmlicher Vorrichtungen aufweist, aber keinen ihrer Nachteile hat.
- Es wäre daher wünschenswert, eine Filtervorrichtung bereitzustellen, die Mehrfach-Auslasseinrichtungen aufweist, so dass eine einzelne Vorrichtung mehreren Laborfilteranwendungen dienen kann, wodurch die Anzahl spezialisierter Filter, die der Anwender handhaben muss, reduziert wird.
- EP-A-0 494 779 offenbart einen Rückschlagstopfen für eine intravenöse Katheternadel-Nabe über der Nadel, die einen aus Polymermaterial geformten Körper mit einem sich durch den Körper entlang einer Longitudinalachse von einem proximalen Ende zu einem distalen Ende erstreckenden Durchgang aufweist, um eine Strömung durch diesen zu ermöglichen. Eine Belüftungsmembran eines hydrophoben Filtermediums ist über dem Durchgang angebracht. Das proximale Ende des Durchgangs hat die Form eines weiblichen Luer-Konus, der distal mit der Belüftungsmembran endet, und das distale Ende des Körpers hat einen äußeren männlichen Luer zum Eingriff mit der Nadel-Naben-Flutkammer.
- Abriss der Erfindung
- Um die Probleme zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Filtereinheit, wie sie in Anspruch 1 definiert ist, zum Filtern einer Probe bereit, sowie ein Verfahren zum Filtern einer Probe mittels einer solchen Filtereinheit.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Filtereinheit spritzenbetätigt, der Einlass ist ein weiblicher Luer-Abschnitt und der erste Abschnitt des Auslasses umfasst einen verkürzten männlichen Luer-Abschnitt.
- Kurzbeschreibung der Zeichnungen
- Es zeigen:
-
1 : eine Vorderansicht einer herkömmlichen spritzenbetätigten Filtervorrichtung mit einer weiblichen Luer-Verriegelung und einem männlichen Luer-Gleitsitz, -
2 eine Vorderansicht einer herkömmlichen spritzenbetätigten Filtervorrichtung mit einer weiblichen Luer-Verriegelung und einem Registrierkonus-Auslass, -
3 eine Vorderansicht einer herkömmlichen spritzenbetätigten Filtervorrichtung mit einer weiblichen Luer-Verriegelung und einem Rohrauslass, -
4 eine perspektivische Ansicht einer spritzenbetätigten Filtervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, -
5 eine Seitenansicht der Filtervorrichtung der4 , -
6 eine Schnittansicht der Filtervorrichtung von4 , -
7 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Darstellung einer am Einlass der Filtervorrichtung angebrachten Spritze, -
8 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Darstellung einer am Einlass der Filtervorrichtung angebrachten Pipettenspitze, -
9 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Darstellung einer am Auslass der Filtervorrichtung angebrachten Pipettenspitze. - Detaillierte Beschreibung der Erfindung
- Es wird nun auf die
4 und5 eingegangen, in denen eine spritzenbetätigte Filtereinheit10 von 4 mm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Fachleute werden erkennen, dass die Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung eine beliebige Vorrichtung mit einschließt, die ein Druckdifferential über dem Filter verwendet, um die Flüssigkeit durch diese zu treiben, wie z.B. Spritzen, Pipettiergeräte und zentrifugengestützte Anwendungen, und dass die dargestellten und erläuterten spritzenbetriebenen Vorrichtungen nur exemplarisch sind. Die Vorrichtung10 umfasst ein Einlassende12 und ein Auslassende14 , das longitudinal vom Einlassende12 in der Richtung einer Fluidströmung durch die Vorrichtung beabstandet ist. Das Einlassende12 umfasst eine Öffnung30 (6 ), die eine Fluidverbindung zu dem Filter vorrichtungsgehäuse bereitstellt. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Einlassende12 einen weiblichen Luer-Abschnitt, der gemäß herkömmlichen ANSI-Spezifikationen gestaltet ist. Eine zentral gelegene Bohrung35 ist vorgesehen, um eine Fluidverbindung zwischen der Vorrichtung10 und einer anderen Vorrichtung, welche die zu filternde Probe enthält, und die am weiblichen Luer in lecksicherer Art anzubringen ist, wie z.B. einer Spritze60 (7 ), ermöglicht. Bevorzugterweise umfasst der weibliche Luer Mittel zur Bildung einer Luer-Verriegelung, wie z.B. äußere ringförmige Vorsprünge15 , die zum Einschrauben in entsprechende gewindeartige Rippen in einer männlichen Luer-Verriegelung der Spritze60 oder dergleichen konfiguriert sind. Die Luer-Verriegelung verhindert sowohl eine axiale als auch eine Drehbewegung der Filtervorrichtung10 in Bezug auf die angebrachte Vorrichtung, sobald diese in Eingriff steht. Alternativ ist oft ein Reibungs- oder Gleitsitz geeignet, wie z.B. in Verbindung mit dem Anschlussende einer Pipettenspitze65 , wie sie in8 gezeigt ist. - Ein Filter
40 ist in dem Gehäuse20 der Filtereinheit10 richtig positioniert. Die Wahl von Filtern hängt von der Anwendung ab und ist nicht besonders eingeschränkt; Tiefenfilter, mikroporöse Filter, Ultrafiltrations-Filter, Adsorptionsfilter und irgendwelche anderen Filter oder Trennmittel können eingesetzt werden. Vorzugsweise ist das Filter40 in Nähe der Basis21 des Gehäuses20 auf herkömmliche Weise befestigt, wie z.B. thermisch, durch Klebemittel, chemisch oder mechanisch, beispielsweise unter Druck. Eine Abzugsstruktur45 mit einem oder mehreren Anschlüssen befindet sich unter dem Filter40 in der Richtung der Fluidströmung, um das Filter zu haltern und um Filtrat so auszurichten, dass es in die innere Axialbohrung28 und zum Auslass14 der Vorrichtung10 strömt. Fachleute werden erkennen, dass die 4 mm-Version der spritzenbetätigten Filtervorrichtung10 lediglich als Beispiel dargestellt ist, und dass kleinere und größere Vorrichtungen, wie z.B. Filter von 13 mm, 25 mm und 50 mm, im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegen. Obwohl sich bei solchen größeren Vorrichtungen die Gehäusekonfigura tion20 ändert (z.B. kann sie scheibenförmig statt zylindrisch wie bei der Ausführungsform mit 4 mm sein), sind der Einlassabschnitt12 und der Auslassabschnitt14 , um das große Filter aufzunehmen, die gleichen. - Optional sind in der Außenfläche des Gehäuses
20 , beispielsweise nahe der Basis21 , mehrere Noppen, Nuten, Stege23 oder dergleichen ausgestaltet, um den Anwender bei der Handhabung der Filtereinheit10 zu unterstützen. Alternativ könnten zur Erfüllung der gleichen Funktion beabstandete Vorsprünge, Flügel oder Oberflächenstrukturen verwendet werden. - Der Auslass-Endabschnitt
14 der Vorrichtung10 umfasst eine Erweiterung bzw. Verlängerung50 , die sich longitudinal von dem Gehäuse in der Richtung der Fluidströmung erstreckt. Die Verlängerung50 umfasst einen ersten Abschnitt25 in Fluidverbindung mit dem Gehäuse20 durch das Filter und den Abzug, wobei der erste Abschnitt25 einen bestimmten minimalen Außendurchmesser aufweist. Der Außendurchmesser des ersten Abschnitts25 kann zwar entlang seiner Länge variieren, der hier erwähnte minimale Außendurchmesser ist aber derjenige Teil des Abschnitts25 mit dem kleinsten Außendurchmesser. Die Verlängerung50 umfasst auch einen zweiten Abschnitt26 in Fluidverbindung mit dem ersten Abschnitt25 , der sich longitudinal in der Richtung der Fluidströmung erstreckt. In der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich der zweite Abschnitt26 axial direkt vom ersten Abschnitt25 aus und schließt an diesen an. Der zweite Abschnitt26 hat ein Anschlussende47 mit einem maximalen Außendurchmesser, der kleiner ist als der minimale Außendurchmesser des ersten Abschnitts25 . - In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Abschnitt
25 ein männlicher Luer-Gleitsitzabschnitt, der konisch zuläuft und im größten Durchmesser gemäß ANSI-Standards für einen männlichen Luer dimensioniert ist, und der eine interne Axialbohrung aufweist, die vorzugsweise zentral gelegen ist. Er ist kürzer (in der Fluidströmungsrichtung) in der Länge als herkömmliche ANSI-Luer, um den zweiten Abschnitt26 aufnehmen zu können, ohne unnötigerweise das stromab wärtige Volumen der Vorrichtung zu vergrößern. Er darf jedoch nicht zu kurz sein, da sonst die vorgesehene Luer-Verbindung mit einem anderen Gerät nicht sicher ist. Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat festgelegt, dass eine Luer-Länge "a" (5 ) von mindestens etwa 2,7 mm, vorzugsweise etwa 3,7 mm, am bevorzugtesten etwa 4,2 mm, ausreicht, um zu gewährleisten, dass die Verbindung bei typischen Anwendungen nicht felschlägt. - In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist eine Schulter
27 zwischen dem ersten Abschnitt25 und dem zweiten Abschnitt26 ausgebildet, um eine abgestufte Konfiguration festzulegen. Wie der erste Abschnitt25 ist der zweite Abschnitt26 vorzugsweise konisch verjüngt, so dass er sich im Durchmesser zu seinem freien Anschlussende47 hin verengt. Vorzugsweise hat der zweite Abschnitt26 eine Länge von etwa 3,3 mm und das freie Anschlussende47 desselben einen Durchmesser von etwa 3,16 mm. Falls sich der zweite Abschnitt zu weit in der Longitudinalachsrichtung erstreckt, kann es sein, dass ein ungenügender Umfang des ersten Abschnitts25 zum Eingriff mit einem weiblichen Luer-Fitting eines Behältnisses, wie zum Beispiel einer Nadel zur Verfügung steht, was einen sicheren Sitz verhindert. Die ersten und zweiten Abschnitte haben kommunizierende innere Axialbohrungen (bei 28 gezeigt), die vorzugsweise zentral gelegen sind und deren Durchmesser. gemäß der Anwendung variieren kann. Der kleine Außendurchmesser des Anschlussendes47 des zweiten Abschnitts26 relativ zum Außendurchmesser des ersten Abschnitts25 gestattet es, die Spitze des Geräts bzw. der Vorrichtung einfach in ein kleines Behältnis einzuführen, wie z.B. ein standardmäßiges HPLC-Fläschchen oder einen noch kleineren HPLC-Fläschcheneinsatz, wodurch sichergestellt wird, dass die Probe, die in dem Behälter transportiert wird, nicht beim Transport verlorengeht. - Auf ähnliche Weise könnte der zweite Abschnitt
26 gezackt sein oder könnte so konfiguriert sein, dass er einen Gleitsitz mit dem Einlass einer Pipettenspitze65 bildet, wie in10 gezeigt ist. - Da die Filtereinheiten der vorliegenden Erfindung im allgemeinen wegwerfbar sind, sind sie vorzugsweise aus einem billigen thermoplastischen Material, wie z.B. einem Polyolefin, vorzugsweise Polyethylen oder Polypropylen, hergestellt. Fachleute werden erkennen, dass andere Konstruktionsmaterialien ebenfalls geeignet sind, wie z.B. rostfreier Stahl, sofern die Wirtschaftlichkeit dies erlaubt. Ein herkömmliches Formgießverfahren kann eingesetzt werden, um die Einheiten zu erzeugen, die vorzugsweise einstückig sind.
- Fachleute werden erkennen, dass die vorangehenden Ausführungsformen allgemein zylindrische Konfigurationen anwenden, dass aber auch andere Formen im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegen. So könnte der Einlass und/oder die ersten und/oder zweiten Abschnitte polygonale Querschnitte aufweisen, wobei die oben in Bezug auf Dimensionen der Außendurchmesser erläuterten Einschränkungen stattdessen auf die Außenumfänge zutreffen würden.
Claims (10)
- Filtereinheit (
10 ) zum Filtern einer Probe, mit: einem Gehäuse (20 ) für ein Filter mit einem Einlassende (12 ), einem von dem Einlassende (12 ) beabstandeten Auslassende (14 ) und einem sich durch dieses erstreckenden Fluiddurchgangsweg (30 ,35 ,28 ), wobei das Auslassende (14 ) eine sich longitudinal von dem Gehäuse (20 ) in der Richtung der Fluidströmung erstreckende Verlängerung (50 ) umfasst, die Verlängerung (50 ) einen ersten Abschnitt (25 ) mit einem minimalen Außendurchmesser und einen zweiten Abschnitt (26 ) stromab von dem ersten Abschnitt (25 ) in der Richtung der Fluidströmung, der ein Anschlussende (47 ) mit einem maximalen Außendurchmesser aufweist, umfasst, wobei der maximale Außendurchmesser des Anschlussende (47 ) kleiner ist als der minimale Außendurchmesser des ersten Abschnitts (25 ), dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (25 ) der Verlängerung (50 ) gemäßANSI-Standards für einen männlichen Luer abgeschrägt bzw. konisch verjüngt und dimensioniert ist. - Filtereinheit nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (
20 ) ein darin gehaltertes Filtermittel (40 ) aufweist. - Filtereinheit nach Anspruch 2, wobei das Filtermittel einen Filter (
40 ) mit einem aus der aus 4mm, 13mmm, 25mm und 50mm bestehenden Gruppe ausgewählten Durchmesser aufweist. - Filtereinheit nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Einlassende (
12 ) einen weiblichen Luer-Abschnitt aufweist. - Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste Abschnitt (
25 ) der Verlängerung (50 ) eine Länge hat, die kürzer ist als herkömmliche ANSI-Luer. - Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste Abschnitt (
25 ) der Verlängerung (50 ) gezackt bzw. geriffelt ist. - Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Einlassende (
12 ) so konfiguriert ist, dass es mit einer Anschluss-Pipettenspitze (65 ), in der die zu filternde Probe untergebracht ist, einen Gleitsitz bildet. - Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste Abschnitt (
25 ) und/oder der zweite Abschnitt (26 ) der Verlängerung (50 ) so konfiguriert ist/sind, dass er/sie mit einem Pipetteneinlass einer Pipette (65 ), durch welche aus der Filterung der Probe resultierendes Filtrat über das Auslassende (14 ) ausgestoßen werden kann, einen Gleitsitz bildet/bilden. - Verfahren zum Filtern einer Probe, umfassend: Bereitstellen eines Behälters für die Probe, wobei der Behälter einen ersten männlichen Luer-Abschnitt aufweist, Bereitstellen einer Filtereinheit (
10 ), wie sie in Anspruch 4 definiert ist, wobei der weibliche Luer-Abschnitt am Einlassende (12 ) der Filtereinheit (10 ) abnehmbar an dem ersten männlichen Luer-Abschnitt des Behälters in lecksicherer Weise befestigt wird, Bereitstellen einer Aufnahme für das Filtrat, Anordnen des Anschlussendes (47 ) des Auslassendes (14 ) der Filtereinheit (10 ) in der Aufnahme, und Strömenlassen der Probe aus dem Behälter in das Gehäuse der Filtereinheit (10 ), so dass sie durch ein/das Filter (40 ) gefiltert wird und ein Filtrat bildet, wobei das Filtrat durch den männlichen Luer-Abschnitt am Auslassende (14 ) der Filtereinheit (10 ) in die Aufnahme strömt. - Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Behälter eine Spritze ist.
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