DK150633B - Filterenhed til engangsbrug - Google Patents

Description

i 150832 o

Den foreliggende opfindelse angår en filterenhed til engangsbrug og af den i indledningen til krav 1 anførte art.

Det er ret vigtigt ved medicinske anvendelser, at et filter kan gøres absolut sterilt før brugen. For at und-5 gå nødvendigheden af komplicerede rengørings- og steriliseringsoperationer efter brug, er det ligeledes ønskeligt, at filteret er et engangsfilter. Konstruktionen af et filterelement, som både er tilstrækkelig billigt til at kunne kasseres og i stand til at kunne autoklaveres tilstrække-10 ligt længe til at gøre det absolut sterilt overalt uden påvirkning af tætheden af fluidumforseglingerne eller kastning af fluidumledningsforbindelserne eller ændring af filterelementets porestørrelse, er en udfordring, som ikke let imødekommes. Konstruktionen må for eksempel være 15 egnet til masseproduktion ved lave omkostninger og være forholdsvis idiotsikker med hensyn til opnåelse af pålidelige fluidumtætte og mikroorganismetætte forseglinger.

Det er specielt vigtigt, at disse fordringer imødekommes fuldt ud, når det drejer sig om filtre til brug ved 20 filtrering af blod og til styring af administrationen af fluida eller gasser til en patient.

Det er ligeledes af betragtelig vigtighed, selv om det ikke er en nødvendighed, at filteret i en lille, kompakt størrelse har en stor strømningskapacitet ved et 25 lille trykfald. Dette muliggør administrering eller cirkulation af fluida uden usædvanlig store ledningstryk, og man undgår tab af medicinske fluida eller legemsfluida ved tilbageholdelse i filteret, efter at administreringen er fuldført. Det muliggør ligeledes brug af filteret i et 30 system, hvor der kun skal administreres eller behandles små rumfang af fluida eller gasser.

Disse fordringer gør det vanskeligt at fremstille filteret, og især huset, af metaldele, selv om brugen af metalliske filterelementer ikke er udelukket, til dels for-35 di prisen på metaller er temmelig høj, og til dels fordi de er vanskeligere og dyrere at fremstille, især når filterenheden skal være af ringe størrelse. Når der 150533 2 0 anvendes plastdele,er det imidlertid vanskeligt at fremstille filteret på en sådan måde, at filterele-mentet vil være sikkert og pålideligt forseglet i huset uden nogen mulighed for lækage af fluida eller 5 mikroorganismer forbi filteret og således, at det kan autoklaveres under en sterilisationsproces uden at udvikle lækager. Ydermere frembyder forseglingen af filterelementet i huset specielle problemer på grund af vanskeligheden ved adgang til filterelementet i huset, 10 mens klæbnings- og forseglingsoperationerne udføres.

Følgelig er éngangsfiltre blevet fremstillet af plast, men filterelementerne er blevet fremstillet i en rørformet udformning med rørenderne lukket af endedæksler, fordi en sådan kompakt filterstruktur med adgangen forbi 15 filterelementet blokeret af endedækslerne let kan forseg les i et plasthus på en lægkagetæt måde. En sådan konstruktion er imidlertid forholdsvis bekostelig, fordi mindst to operationer er nødvendige, nemlig dannelsen af filterelementet og forsegling af elementet i et hus, 20 og en tredie operation, nemlig fremstilling af huset og forsegling af dette, kan ligeledes være nødvendig. At indeslutte filteret direkte og billigt i et hus på en lækagetæt måde har unddraget sig konstruktion, og sådanne filtre ville, hvis de blev fremstillet, ikke være 25 tilstrækkeligt billige eller pålidelige til enten at kunne kasseres eller være egnede til medicinsk anvendelse.

USA-patentskrift nr. 3.815.754 omhandler en filterenhed til engangsbrug i kassefacon, i hvilken fil-30 terelementet findes i korrugeret arkform og fastholdes ved dets sider i huset og kan indbygges i huset på denne måde, fordi det er tilgængeligt under klæbé-operationerne. Denne konstruktion omfatter organer til aflukning af tilgangsåbningerne i huset på en sådan 35 måde, at der sikres en fluidumtæt forsegling mellem huset og alle sider af filterelementet med henblik på at udelukke enhver mulighed for lækage forbi filterele- 3 15063: o mentet inden i huset. Konstruktionen egner sig til anvendelse af plast til alle dele af filterenheden, valgfrit inklusive også selve filterelementet, og gør det ligeledes muligt at sammenføje delkomponenterne af fil-5 terenheden til engangsbrug til så lidt som ét stykke. Filterenheden kan fremstilles ved masseproduktion i store mængder til lave omkostninger, således at enheden kan betragtes som kassabel efter én anvendelse.

Kassekonstruktionen er imidlertid ikke egnet 10 til brug under forholdsvis store trykforskelle. Kor-rugeringerne, der er uunderstøttede undtagen ved deres spidser ved den ene side af kassen, er tilbøjelige til forflytning, kastning og endog sammenfald på hinanden, hvilket i høj grad forøger trykfaldet, formind-15 sker fluidumstrømningen, fremmer tilstopning og afkorter filterets levetid. Dette problem er især alvorligt, når der anvendes finporede filterark, og når filterarkene er af forholdsvis svagt materiale såsom filtermembraner.

20 Et yderligere problem er vanskeligheden ved at forsegle sidedækslerne tværs over de åbne sider af kassehuset til siderne af filterarket. Eftersom korru-geringerne ikke er understøttet, er de tilbøjelige til at blive forsat, når der pålægges tryk på siderne af 25 arket, og de kan bevæge sig bort fra sidedækslerne under påsætning af disse. Ligeledes må korrugeringerne være absolut nøjagtige i størrelse og lige, da der ellers vil forekomme spalter mellem dækslet og arket, hvor der forekommer nogen som helst ujævnhed, hvilket for-30 øger tilbøjeligheden til udvikling af lækage under brugen.

Fra USA-patentskrift nr. 2.058.669 kendes et luftfilter med en rektangulær ramme, i hvilken der er anbragt et filterelement af tyndt filterklæde forsynet med en række langsgående folder. På rammen er der anbragt afstands-35 stykker med indadbøjede fingre, der rager ind mellem folderne i filterklædet og forøger dettes stivhed og mekaniske 0 4 150833 modstand mod trykket, hvormed luften eller gassen tvinges derigennem. Dette filter er ikke af den i indledningen til krav 1 anførte art og er ikke egnet-til filtrering af et fluidum såsom en væske i et lukket system.

5 Formålet for opfindelsen er at tilvejebringe en filterenhed af den i indledningen til krav 1 anførte art, der kan udformes i kassefacon, og som kan anvendes ved forholdsvis store trykforskelle over filteret, uden at korrugeringerne flytter sig, kaster sig eller falder sammen 10 på hinanden eller er tilbøjelige til at blive forsatte og bevæge sig bort fra sidedækslerne under påsætning af disse.

Dette opnås ifølge- opfindelsen ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne.

Ved fikseringen af korrugeringerne ved hjælp af 15 kamorganerne holdes korrugeringerne på plads i filterenheden også under store trykforskelle over denne samt naturligvis under påsætning af sidedækslerne på huset.

Yderligere træk hos filterenheden ifølge opfindelsen er angivet i de uselvstændige krav.

20 Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærme re ud fra en foretrukken udførelsesform, idet der henvises til tegningen, på hvilken fig. 1 viser med delene adskilt et kassefilter ifølge opfindelsen med delene forud for samling omfat-25 tende de to husdele, filterelementet i arkform, de to sidedæksler og de tre kamelementer, fig. 2 set fra siden og delvis i snit den i fig.

1 viste filterenhed set langs linien 2-2 i fig. 3, fig. 3 set fra den anden side og delvis i snit den 30 i fig. 1 viste filterenhed set langs linien 3-3 i fig. 2, og fig. 4 set fra enden en anden udførelsesform for et kassefilter ifølge opfindelsen og visende en husdel set i retning af pilene 4-4 i fig. 1.

35 0 5 150633

Den i fig. 1-4 viste filterenhed består af et støbt plasthus 1 med en første og en anden husdel 2 og 3, der afgrænser et fluidumkammer 4. En fluidumåbning 5 findes ved bunden af husdelen 2 og en fluidumåbning 5 6 ved bunden af husdelen 3. Det vil ses, at disse åbninger er koaksiale. Den ene åbning tjener som fluidumtilgang og den anden som fluidumafgang. Fluidumstrømmen kan forløbe i begge retninger, eftersom filterelementet 10 er et korrugeret ark, hvis modstående sider er 10 ens. Husdelen 2 har som en sammenhængende, støbt del deraf tre kamme 7a, 7b og 7c med tænder 7d, 7e og 7f, og husdelen 3 har som en sammenhængende, støbt del deraf tre kamme 11a, 11b og 11c med tænder lid, Ile og llf. Disse tjener som understøtninger, der strækker sig mellem 15 og adskiller korrugeringsfolderne i filterarket 10, der tjener som filterelement, idet de er placeret ved enderne og på midten af folderne og strækker sig over dybden af hver fold fra spidsen til bunden.

Husdelen 2 har modstående sider 8 og 8', der 20 strækker sig udad fra bunddelen 9, og husdelen 3 har modstående sider 12 og 13, der strækker sig udad fra bunddelen 14. Hver af siderne 8,8' i delen 2 afsluttes i en udad forløbende flange 15, og hver af siderne 12,13 i delen 3 afsluttes i en udad forløbende 25 flange 16. Hver af flangerne 15 har to sæt ribber 17, 18, og hver af flangerne 16 har en enkelt ribbe 19 og en dobbelt ribbe 20 med en not 24 derimellem, hvori ribberne 17 passer. Siderne af filterelementet 10 er i indgreb med ribberne 17, 20 og fastholdes således på plads.

30 Ribberne 18,19 er klæbet sammen for at holde husdelene sammen i ét stykke ved flangerne 15, 16. En sådan sammenklæbning kan for eksempel opnås ved ultralydsvejsning, ved blødgøring med opløsningsmidler eller ved varmesmeltning. På denne måde er to af filterelementet 35 10's fire sider forseglet til sidedækslerne, og to fast holdes i klemme mellem ribberne 17, 20 på husdelene. Dette aflukker alle fire sidekanter af filterarket overfor 150533 6 0 fluidumstrømning, og begrænser strømningen mellem de to dele af fluidumkammeret 4 i huset til den, der foregår via porerne i filterelementet 10. Al strømning mellem fluidumåbningerne 5 og 6 i huset 1 må 5 således passere gennem filteret.

Filterelementet 10 kan bestå af et hvilket som helst filterarkmateriale. Det viste element er fremstillet af et mikroporøst plastmembranark såsom en nylon-, celluloseacetat- eller polypropylenmembran. Plast- el-10 ler trådvæv såsom polyestertekstil eller trådvæv af rustfrit stål eller epoxyimprægneret papir eller en understøttet nylonmembran såvel som andre arter arkfil-terelementer kan også anvendes. Filterelementet er et firkantet ark i korrugeret form med henblik på at op-15 nå et forøget overfladeareal i den begrænsede plads i fluidumkammeret 4.

Samlingen af det i fig. 1-4 viste kassefilter sker på følgende måde: Det vil ses af fig. 1, at side-sektionerne 8,8' og 12,13 af hver husdel 2,3 har en 20 speciel udformning, som sikrer en fluidumtæt forsegling mellem husdelene, når de klæbes sammen. Flangerne 15 på de modstående sider 8,8' af husdelen 2 møder flangerne 16 på den anden husdel 3. Flangerne 15 på delen 2 har et par ribber 17,18, og flangerne 16 25 på delen 3 har et sæt enkelte ribber 19 og et par af ribber 20, der mellem sig optager ribberne 17 for at sikre, at delene 2,3 passer tæt sammen i den rigtige stilling til at holde filterarket 10 på plads.

Efter at delene 2 og 3 er passet sammen med 30 ribberne 17,20 og 18, 19 i anlæg imod hinanden, smeltes ribberne 18,19 let sammen for at frembringe en sammenhængende struktur i ét stykke ved forseglingen 26 (fig. 2 og 3). Indvendigt for ribberne 18,19 findes ribberne 17,20, som i mellemrummet mellem sig tilbage-35 holder filterelementsiderne.

Ved samlingen anbringes det korrugerede filterelement i husdelen 3 med kanterne lappende over flangerne 16 ved ribberne 20 og med tænderne lid, Ile og llf i de mellemliggende korrugeringsfolder som vist i fig. 2.

150533 7 0

Husdelen 2 anbringes derpå over delen 3 med tænderne 7d, 7e og 7f passende i den anden side af korrugerings-folderne og trykkes fast ned imod filterarket og klemmer arkkanterne mellem ribberne 17,20, idet arket fast-5 holdes på plads ved det tætte anlæg mellem flangerne 15,16 på husdelene 2,3 og ribberne 17,20. Ribberne 18,19 forenes derpå ved ultralydsvejsning, idet der dannes en fluidumtæt forsegling derimellem, og aflukker disse to sider af filterelementet overfor fluidumstrømning.

10 Dernæst formes sidedækslerne 30,31 in situ, eller de formes forud og klæbes tværs over åbningerne 28,29 i husdelene 2 og 3 og til kanterne 32,33 af filterelementet, idet klæbningen af filterelementsiderne til sidedækslerne fuldstændiggør fikseringen af de 15 fire sidekanter af filterelementet på plads i fluidumkammeret. Dette kan for eksempel ske ved anvendelse af et klæbemiddel eller et smeltet klæbemiddel eller harpiks eller med en cementeringssammensætning. Filterenheden er nu færdig og klar til brug.

20 Filterenheden anvendes i en ledning på følgende måde: Fluidumstrømningen kan foregå i enten den ene eller den anden retning. Fluidum kommer for eksempel ind ved åbningen 5 og trænger ind i kammerdelen 34, strømmer derpå gennem filteret 10 og trænger ind i kammerde-25 len 35, hvorfra det forlader huset 1 via åbningen 6.

Ledningsforbindelser kan etableres ved åbningerne 5 og 6 på en hvilken som helst ønsket måde. Til medicinsk brug kan Luer-forbindelser anvendes.

Mens kammene 7a, 7b, 7c, 11a, 11b og 11c er 30 vist som en sammenhængende del af husdelene, og dette foretrækkes, kan de også være formet separat og indsat i noter eller på anden måde monteret i og befæstet til husdelene. Hvis fluidumstrømningen altid kun skal foregå i én retning gennem filteret, kan kammene begrænses 35 til filterets afgangsside.

Virkningen af kammene på trykfald og strømningshastighed er bemærkelsesværdig og helt uventet. Ved brug 150533 ο δ til filtrering af gasser er strømningshastighederne for eksempel tilnærmelsesvis fordoblede, og trykfaldet er halveret. Denne virkning kan ikke alene tilskrives forhindringen af sammenfald af korrugeringsfol-5 der på hinanden, men er åbenbart næsten udelukkende en funktion af ensartetheden af mellemrummene. Kammene fikserer klart ensartede mellemrum i det korrugerede filterark i huset. I mangel af kamme antager filter-korrugeringerne tydeligvis uensartede mellemrum, hvil-10 ket har en ugunstig virkning på strømningshastigheden, idet strømningshastigheden bliver mindre i de smalle mellemrum og større i de mere åbne mellemrum. Dette kan føre til turbulens og andre usædvanlige strømningsbetingelser, som kan hindre strømningen yderligere.

15 Filterhusdelene, kammene, hvis de er adskilte fra huset, og sidedækslerne kan fremstilles af et hvilket som helst syntetisk plastmateriale. Termoplastiske materialer eller i et opløsningsmiddel opløselige materialer foretrækkes på grund af letheden ved klæbning, men 20 det er ligeledes muligt at anvende termohærdende harpikser i en termoplastisk, smeltelig eller varme-blødgørlig polymerisationstilstand, indtil klæbningerne er udført, hvorefter hærdningen af harpiksen kan fuldføres til frembringelse af en struktur, som ikke læn-25 gere kan adskilles. En sådan struktur kan autoklaveres uden risiko for at ødelægge den fluidumtætte forsegling mellem husdelene og filterelementet og mellem sidedækslerne og filterelementet. Termoplastiske harpikser, hvis blødgøringspunkt er tilstrækkeligt højt, så de 30 ikke blødgøres under autoklave steriliseringsbetingelser foretrækkes til medicinsk brug. Eksempler på plastmaterialer, som kan anvendes, er polyethylen, polypropylen, polybutylen, polyisobutylen, polyamider, polyvinyl-chlorid, polyvinylidenchlorid, polyacrylonitril, poly-35 estere, polycarbonater, polymethylmethacrylat, polyallyl og polyoxymethylenharpikser. Polytetrafluorethylen og polytrifluorchlormethylen kan også anvendes.

150S33 9

O

Ethvert filterelement kan anvendes, men det foretrækkes sædvanligvis til medicinske formål, at filterelementets porestørrelse er mindre end 50 mikron og fortrinsvis mindre end 0,3 mikron, når passage af bak-5 terier gennem filterenheden skal forhindres. Filterark, som er ude af stand til at lade bakterier passere, omfatter de membranfiltre og filterark, der er omhandlet i USA-patentskrifterne nr. 3.238.056, nr. 3.246.767, nr. 3.353.682 og nr. 3.573.158.

10 Metalliske filterarkmaterialer er ligeledes an vendelige såsom vævede eller uvævede trådarkmaterialer, eksempelvis rustfrit ståltrådvæv eller rustfrit ståltrådfilt. Metalfilterark klæbes let til plasthusmaterialer i en fluidumtæt forsegling ved smeltning eller cemente-15 ring eller ved brug af klæbemidler.

Kassefilterenhederne ifølge opfindelsen kan have et hvilket som helst antal sider svarende til omkredsudformningen af filterarket. Filterarket er fortrinsvis kvadratisk eller rektangulært, men det kan ha-20 ve en hvilken som helst ligesidet polygonal facon inklusive triangulær, hexagonal, pentagonal og oktogonal. De på tegningen viste udførelsesformer for huset er fire-sidede kasser til kvadratiske eller rektangulære filterelementer, og dette er den simpleste og den foretrukne 25 udformning. Imidlertid er pentagonale, hexagonale, hep-tagonale, oktogonale og højere polygonale kasseudformninger mulige.

Engangskassefilterenhederne ifølge opfindelsen har vidtstrakte medicinske anvendelser, og kan for ek-30 sempel anvendes til filtrering af blod, ved blodtransfusioner og ved extracorporeale transfusioner, hvor blodet må cirkuleres gennem et filter, før det føres tilbage til legemet. Filtrene kan anvendes i ledninger, der administrerer fluida og gasarter af enhver art til en pa-35 tient, såsom for eksempel til et indåndingsfilter til isolation af en patient fra et inhalationsterapiapparat, og til filtrering af fluida til intravenøs administration, 150S33 ίο o såvel som til en hvilken som helst anvendelse, hvor der er behov for et lille engangsfilter med udvidet areal med en væsentlig filteroverflade på en ringe plads.

Claims (3)

150833 o Patentkrav .

1. Filterenhed til engangsbrug omfattende et hus (1) af to sammenpassede husdele (2,3), som mellem sig afgrænser et fluidumkammer (4), hvor hver husdel (2,3) har en fluidum- 5 åbning (5,6) og et par modstående sider (8,8' hhv. 12,13), et filterelement (10) i form af et korrugeret ark, som strækker sig tværs over fluidumstrømmen mellem fluidumåbningerne (5,6) og fastholdes således, at det strækker sig fluidumtæt over længden af to modstående sider (26,27), og sidedæksler 10 (30,31), som er fluidumtæt forbundet med de andre sider af filterelementet (10), kendetegnet ved, at parret af modstående sider (8,8', 12,13) af husdelene ender i sammenpassende, ribbelignende flanger (15,16), og at husdelene (2,3) er sat sammen ved hjælp af disse flanger (15,16) med 15 filterelementets (10) ark fastspændt mellem flangerne (15,16), idet tre kamorganer (7a,7b,7c,11a,11b,11c), som er anbragt i afstand fra hinanden og fremstillet i ét stykke med husdelene (2,3) strækker sig indad i disse, hvilke kamorganer (7a,7b,7c,11a,11b,11c) er jævnt fordelt med et kamorgan (7a, 20 7c,11a,11c) ved hver ende af og et kamorgan (7b,11b) omtrent lige langt fra hver ende af husdelene (2,3), og at filterelementet (10) er indført mellem kamorganerne, idet dets kor-rugeringer er indført mellem tænderne (7d,7e,7f,lld,lle,llf) på kamorganerne, hvilke tænder har en bredde, som i det væ-25 sentlige svarer til afstanden mellem filterkorrugeringerne, idet kamorganerne (7a,7b,7c,11a,11b,11c), sidedækslerne (30,31), parret af modstående sider (8,8',12,13) og husdelene sammen fastholder siderne af og korrugeringerne i filterelementet (10) og dermed holder dette på plads på tværs 30 af fluidumkammeret (4).

2. Filterenhed ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de ribbelignende flanger (15,16). på husdelene (2,3) og de derimellem fastspændte sider af filterelementet (10) er forenede i en fluidumtæt forsegling.

3. Filterenhed ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at fluidumåbningerne (5,6) er koaksiale.