ITMO20070162A1

ITMO20070162A1 - Procedimento per la realizzazione di unita' di filtraggio e relativa apparecchiatura

Info

Publication number: ITMO20070162A1
Application number: IT000162A
Authority: IT
Inventors: Filippo Branzi; Enrico Colombo; Filippo Trascinelli
Original assignee: Pyxis S R L
Priority date: 2007-05-15
Filing date: 2007-05-15
Publication date: 2008-11-16
Also published as: US20100116428A1; ATE538914T1; CN101687351A; ES2379965T3; US8906186B2; WO2008138924A1; JP2010527253A; CN101687351B; EP2150387A1; EP2150387B1; JP5376603B2

Description

Descrizione di Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo:

“PROCEDIMENTO PER LA REALIZZAZIONE DI UNITA' DI FILTRAGGIO E RELATIVA APPARECCHIATURA”.

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha per oggetto un procedimento per la realizzazione di unità di filtraggio particolarmente per linee biomedicali, ad esempio, nei settori riguardanti anestesia, rianimazione e cardiochirurgia.

Sono note unità di filtraggio, ad esempio monouso, che si presentano come un corpo costituito da due parti o gusci, fra i quali è interposto un elemento filtrante e che sono tra loro assemblati e sigillati.

L'elemento filtrante può avere diverse forme, ad esempio plissettata piana o circolare o altro, a secondo delle specifiche esigenze costruttive.

Il corpo, come detto, è realizzato in due gusci ottenuti per stampaggio di materiale termoplastico: un primo guscio, che è costituito, ad esempio, da un primo connettore tubolare, ad esempio di tipo femmina Luer - Lock, nel quale è definita un’apertura di passaggio di un fluido e che si allarga radialmente in una prima flangia anulare, e un secondo guscio, che è costituito da un secondo connettore tubolare, ad esempio di tipo maschio Luer - Lock, nel quale è definita un’apertura di passaggio di un fluido e che si allarga radialmente in una seconda flangia anulare o presentanti altre forme.

I due connettori tubolari sono destinati ad essere collegati, ad esempio, alle tubazioni di una linea biomedicale di emodialisi o altro.

Il fluido da filtrare attraversando l'unità di filtraggio deve necessariamente transitare tra le fitte maglie dell'elemento filtrante a membrana ed essere così purificato dalle impurità grossolane.

Il primo e il secondo guscio vengono, infatti, assemblati con le rispettive flange tra loro affacciate e fra le quali è interposto l'elemento filtrante a membrana presentando un passaggio obbligato per il fluido.

Le principali tecniche, attualmente in uso, per ancorare l'elemento filtrante ai due gusci prevedono l'incollaggio dello stesso a ciascuno di detti gusci mediante l'impiego di colle polimeriche a caldo o resine poliuretaniche, le quali possono essere previamente centrifugate. Un'altra delle tecniche attualmente usate è quella che prevede la saldatura dell’elemento filtrante a ciascun guscio mediante ultrasuoni o mediante riscaldamento, con lampade riscaldanti o altri corpi radianti, di una porzione del guscio stesso con successivo inglobamento dell'elemento filtrante a membrana nella porzione del guscio così riscaldata e reso parzialmente fluido.

Una volta fissato l'elemento filtrante ai due gusci essi vengono tra loro assemblati e., sigillati con diversi metodi noti fra i quali rientrano, ad esempio, la saldatura mediante colla a caldo, la saldatura ad ultrasuoni, l incollaggio e il sovrastampaggio di materiale termoplastico in corrispondenza della loro linea di giunzione.

Questi procedimenti per la realizzazione di unità di filtraggio di tipo noto ed in particolare queste tecniche di fissaggio dell'elemento filtrante ai gusci del corpo filtrante non sono, comunque, scevri di inconvenienti tra i quali va annoverato il fatto che l'utilizzo di colle a caldo o resine poliuretaniche per fissare l'elemento filtrante a membrana ai gusci non garantisce una sufficiente resistenza meccanica e termica della giunzione, che dunque è soggetta ad un rapido ed imprevedibile deterioramento.

Non sono scevre di inconvenienti neppure le tecniche di fissaggio dell'elemento filtrante ai gusci del corpo dell'unità filtrante che utilizzino la saldatura ad ultrasuoni o mediante riscaldamento del supporto tramite lampade o altri corpi radianti; per la realizzazione di tali tecniche, seppure garantiscano, comunque, un'elevata resistenza meccanica e termica della giunzione elemento filtrante-guscio e, dunque, dell'unità filtrante, tuttavia sono necessari lunghi tempi di riscaldamento.

Inoltre, altro inconveniente riscontrato in queste ultime tecniche di fissaggio dell'elemento filtrante al guscio è da far risalire agli eccessivi costi richiesti per le apparecchiature di riscaldamento mirato di una porzione del guscio stesso scelta per il fissaggio dell'elemento filtrante. Ulteriore inconveniente in queste tecniche note è quello di presentare variazioni dimensionali del guscio e, dunque, portare alla possibilità di formazione di stess termici nello stesso, dovuti al riscaldamento successivo alla fase di formatura del guscio stesso.

Compito precipuo del presente trovato è quello di eliminare gli inconvenienti sopra lamentati della tecnica nota escogitando un procedimento per la realizzazione di unità di filtraggio, ad esempio, per uso biomedicale che consenta di ottenere giunzioni elemento filtranteinvolucro e, dunque, unità di filtraggio, ad elevata resistenza meccanica e termica anche quando le geometrie dell'elemento filtrante siano particolarmente complesse.

Altro scopo del procedimento secondo il trovato è quello di realizzare una giunzione elemento filtrante-involucro che presenti tempi rapidi di realizzazione e sia di facile attuazione pratica, in modo da incrementare il rendimento del processo di realizzazione delle unità di filtraggio stesse. Inoltre, altro scopo del procedimento secondo il trovato è quello di realizzare una giunzione elemento filtrante-involucro che mantenga le stesse caratteristiche strutturali, meccaniche, termiche e di biocompatibilità del guscio stesso.

Altro scopo è quello di ridurre i costi dovuti al riscaldamento del materiale termoplastico utilizzato per la giunzione elemento filtrante-involucro, ottimizzando il processo per la realizzazione della stessa giunzione.

Nell’ambito di tale compito tecnico, altro scopo del presente procedimento secondo il trovato è quello di assolvere il compito precedente con una struttura semplice, di relativamente facile attuazione pratica, di sicuro impiego ed efficace funzionamento, nonché di costo relativamente contenuto.

Questo compito e questi scopi vengono tutti raggiunti dal presente procedimento di realizzazione di unità di filtraggio, ad esempio, per uso biomedicale e simili, costituite da almeno un involucro scatolare ed almeno un elemento filtrante tra loro assemblabili, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di iniezione di almeno un elemento di trattenimento allo stato fluido in almeno una sede, associata a detto involucro scatolare, per ralloggiamento di detto elemento filtrante; almeno una fase di inglobamento di almeno un'estremità di detto elemento filtrante in almeno una porzione di detto elemento di trattenimento mantenuto allo stato fluido e di comprendere la fase di consolidamento di detto elemento di trattenimento per il bloccaggio di detto elemento filtrante in detta sede, detto elemento di trattenimento essendo un materiale polimerico termoplastico applicabile per iniezione a caldo in almeno un predeterminato volume chiuso di detta sede di alloggiamento.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di dettaglio di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di un'apparecchiatura per l'applicazione del procedimento di realizzazione di unità di filtraggio per uso biomedicale e simili, illustrata a titolo indicativo, ma non limitativo, nelle unite tavole di disegni in cui:

la figura 1 è una vista in sezione laterale dell'apparecchiatura secondo il trovato prima della fase di iniezione dell'elemento di trattenimento;

la figura 2 è una vista in sezione laterale di figura 1 a fase di iniezione ultimata;

la figura 3 è una vista assonometrica in sezione laterale di figura 2;

la figura 4 è una vista in sezione dell'involucro prima della fase di inglobamento dell'elemento filtrante;

la figura 5 è una vista in sezione dell'involucro durante la fase di inglobamento e consolidamento;

la figura 6 è ima vista assonometrica dell'unità filtrante realizzata con il procedimento e l'apparecchiatura, secondo il trovato;

la figura 7 è una vista in sezione di figura 6.

Con particolare riferimento a tali figure, si è indicato globalmente con 1 un'apparecchiatura per la realizzazione di unità di filtraggio, ad esempio, ad uso biomedicale e simili, indicate genericamente con il numero di riferimento 2. In particolare, un'unità di filtraggio 2 è costituita, generalmente, da un involucro 3 scatolare e un elemento filtrante 4 e tra loro assemblabili.

L'elemento filtrante 4 è, ad esempio, un filtro a membrana plissettato in configurazione piana o circolare realizzato in polipropilene e/o poliestere e/o Nylon.

In una preferita, ma non esclusiva forma di realizzazione l'involucro 3 è suddiviso in un primo ed un secondo guscio, rispettivamente 3' e 3" in collegamento rispettivamente con il condotto di ingresso e di uscita del liquido o gas da filtrare, tra i quali è interposto l'elemento filtrante 4 per la filtrazione del fluido stesso. Generalmente l'involucro 3 è realizzato mediante stampaggio a caldo di un materiale polimerico termoplastico. Ciascuno dei gusci 3' e 3" dell'involucro 3 comprende almeno una sede 5 di alloggiamento di un elemento di trattenimento 6 dell'elemento filtrante 4, la quale è definita in almeno una porzione dell'involucro stesso, presentando geometrie di diverse forme a seconda delle necessità costruttive dell'unità di filtraggio 2.

In particolare, l'elemento di trattenimento 6 è realizzato in un materiale polimerico termoplastico, ad esempio policarbonato, polipropilene o altro tecnicamente equivalente, che, previamente fluidificato, è atto a trattenere l'elemento filtrante 4 successivamente al suo consolidamento.

L'apparecchiatura 1 comprende mezzi di supporto 7 dell'involucro 3 ed, in particolare, di ciascun guscio 3' e 3", disposti da parte opposta rispetto alla porzione dell'involucro stesso in cui è realizzata la sede 5, presentanti geometria complementare all'involucro stesso.

I mezzi di supporto 7, possono, ad esempio, essere previamente raffreddati per consentire stabilità dimensionale aH'involucro 3.

L'apparecchiatura 1 comprende mezzi di iniezione 8 dell'elemento di trattenimento 6 allo stato fluido nella sede 5, i quali in particolare comprendono almeno una bocca di erogazione 9 dell'elemento di trattenimento stesso, affacciata alla sede 5 e mezzi di chiusura 10 ermetica della sede stessa.

I mezzi di iniezione, ad esempio, comprendono un iniettore di comune utilizzo per materiali polimerici termoplastici e/o una vite punzonante. II fondo e le pareti laterali della sede 5 in collaborazione con i mezzi di chiusura 10 realizzano un volume chiuso per il riempimento dell'intera sede con l'elemento di trattenimento stesso.

I mezzi di chiusura 10, vantaggiosamente, comprendono almeno una faccia II mantenuta a contatto con una superficie 12 dell'elemento di trattenimento 6, la faccia 11 è realizzata in almeno un materiale termicamente isolante e preriscaldata per il mantenimento della superficie stessa allo stato fluido.

I mezzi di chiusura 10 e, in particolare, la faccia 11 sono, ad esempio, realizzati in almeno uno tra materiale metallico e/o ceramico e/o tecnopolimerico florurato o altri tecnopolimeri o resine.

Vantaggiosamente tali materiali presentano conformazioni lavorate e sagomate in modo da ottimizzare la fase di iniezione dell'elemento di trattenimento 6 allo stato fluido.

Nel caso in cui i mezzi di chiusura 10 e, in particolare, la faccia 11 siano realizzati in materiale metallico e/o ceramico questi possono presentare trattamenti superficiali di “coating” come teflonatura, “Diamond Like Carbon” o altro noti al tecnico del ramo.

La faccia 11 comprende, inoltre, una regione antiaderente a contatto con la superficie 12 per il mantenimento della superficie stessa allo stato fluido ed evitare il problema della formazione di pellicole di materiale termoplastico consolidato in corrispondenza della superficie stessa.

In particolare, la faccia 11 è totalmente realizzata in un materiale per sua natura antiaderente, come ad esempio politetrafluoroetilene (PTFE) o lavorata in modo da risultare antiaderente al materiale termoplastico allo stato fluido, ad esempio mediante trattamenti superficiali di “coating”, come precedentemente descritto.

I mezzi di iniezione 8 sono, inoltre, dotati di mezzi di riscaldamento controllato, ad esempio del tipo di resistenze elettriche o quant'altro, per la fluidificazione e il mantenimento allo stato fluido dell'elemento di trattenimento 6 da iniettare ed iniettato.

Infine, i mezzi di iniezione sono dotati di mezzi di rilevazione della temperatura dell'elemento di trattenimento stesso, ad esempio, termocoppie o altro, i quali sono associati alla bocca di erogazione 9 e alla faccia 11 per il controllo della temperatura dell'elemento di trattenimento stesso da iniettare ed iniettato nella sede 5.

II procedimento di realizzazione dell'unità di filtraggio 2 secondo il trovato è il seguente.

In primis, il procedimento comprende almeno una fase di iniezione dell'elemento di trattenimento 6 allo stato fluido nell'almeno ima sede 5 di alloggiamento dell'elemento filtrante 4, che è associata all'involucro 3. La fase di iniezione è eseguita tramite l'affacciare alla sede 5 i mezzi di iniezione 8 per l'iniezione dell'elemento di trattenimento stesso, in particolare la bocca di erogazione 9 e i mezzi di chiusura 10 ermetica sono affacciati alla sede 5, durante la fase di iniezione.

In particolare, come detto, l'elemento di trattenimento 6 è realizzato in un materiale polimerico termoplastico applicabile per iniezione a caldo in almeno un predeterminato volume chiuso della sede 5.

La sede 5 e i mezzi di chiusura 10, sono tali da realizzare il volume chiuso per l'iniezione e il riempimento dell'intera sede stessa con l'elemento di trattenimento 6.

Il procedimento comprende, inoltre, la fase di realizzazione di una regione sottovuoto all'interno della sede 5 per l'iniezione spinta dell'elemento di trattenimento 6 nella sede stessa e, dunque, ottimizzare la fase di iniezione. Vantaggiosamente il procedimento secondo il trovato comprende il mantenimento almeno della superficie 12, affacciata ai mezzi di iniezione 8, allo stato fluido, la faccia 11 è, come detto, realizzata in materiale termicamente isolante e antiaderente.

La fase di iniezione comprende il riscaldamento dell'elemento di trattenimento 6 per la fluidificazione e il mantenimento allo stato fluido dello stesso durante tutta la fase di iniezione e successivamente ad essa, mediante i mezzi di riscaldamento controllato.

Il procedimento comprende, inoltre, il controllo della temperatura dell'elemento di trattenimento 6 che deve rimanere allo stato fluido successivamente alla fase di iniezione per rendere possibile Γ inglobamento dell'elemento filtrante 4, tale controllo avviene mediante i mezzi di rilevazione.

Successivamente; infatti, il procedimento secondo il trovato comprende almeno una fase di inglobamento di almeno un'estremità 4' dell'elemento filtrante 4 in almeno una porzione dell'elemento di trattenimento 6 che è mantenuto allo stato fluido e, infine, di comprendere la fase di consolidamento, per raffreddamento, dell'elemento di trattenimento stesso per il trattenimento dell'elemento filtrante 4 al primo guscio 3'.

Il procedimento, in particolare, comprendere una pluralità di fasi di iniezione di inglobamento per ciascun guscio 3' e 3" a seconda del numero deH'estremità 4' dell'elemento filtrante 4 da fissare all'involucro 3 e della geometria dello stesso.

Successivamente alla fase di iniezione, dell'elemento di trattenimento 4 nel primo guscio 3', Γ inglobamento dell'estremità 4' nell'elemento di trattenimento 4 e il consolidamento dello stesso, il procedimento comprende la fase di ruotare l'elemento filtrante 4, così fissato al primo guscio 3', per fissarlo, nello stesso modo precedentemente descritto, al secondo guscio 3".

In particolare, si procede con una nuova fase di iniezione dell'elemento di trattenimento 4 in una sede 5 associata al secondo guscio 3", una nuova fase di inglobamento di una nuova estremità 4" dell'elemento filtrante 4, ad esempio situata da parte opposta rispetto all'estremità 4'. Infine, si procede con una successiva fase di consolidamento dell'elemento di trattenimento stesso con conseguente realizzazione dell'unità filtrante 2 finita.

Si è in pratica constatato come il trovato descritto raggiunga gli scopi proposti e in particolare si sottolinea il fatto che il procedimento per la realizzazione di unità di filtraggio per uso biomedicale, così come studiato, consente di ottenere giunzioni elemento filtrante-involucro e, dunque, unità di filtraggio, ad elevata resistenza meccanica e termica anche quando le geometrie dell'elemento filtrante siano particolarmente complesse.

Inoltre il procedimento secondo il trovato. Permette di realizzare una giunzione elemento filtrante-involucro che presenti tempi rapidi di realizzazione e sia di facile attuazione pratica, in modo da incrementare il rendimento del processo di realizzazione delle unità di filtraggio stesse. Il procedimento secondo il trovato, si è riscontrato come consenta di realizzare una giunzione elemento filtrante-involucro che mantenga le stesse caratteristiche strutturali, meccaniche, termiche e di biocompatibilità del guscio stesso e, al contempo, permetta di ridurre i costi e i tempi dovuti al riscaldamento del materiale termoplastico utilizzato per la giunzione elemento filtrante-involucro, ottimizzando, così, il processo per la realizzazione della stessa giunzione.

Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo.

Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica i materiali impiegati, nonché le forme e le dimensioni contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze senza per questo uscire dall’ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1)Procedimento di realizzazione di unità di filtraggio, costituite da almeno un involucro scatolare ed almeno un elemento filtrante tra loro assemblabili, caratterizzato dal fatto di comprendere ima fase di iniezione di almeno un elemento di trattenimento allo stato fluido in almeno una sede, associata a detto involucro scatolare, per ralloggiamento di detto elemento filtrante; almeno una fase di inglobamento di almeno un'estremità di detto elemento filtrante in almeno una porzione di detto elemento di trattenimento mantenuto allo stato fluido e di comprendere una fase di consolidamento di detto elemento di trattenimento per il bloccaggio di detto elemento filtrante in detta sede, detto elemento di trattenimento essendo un materiale polimerico termoplastico applicabile per iniezione a caldo in almeno un predeterminato volume chiuso di detta sede di alloggiamento. 2)Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto elemento di trattenimento è realizzato in un materiale compreso nel gruppo tra policarbonato, polipropilene o altro materiale termoplastico. 3)Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta fase di iniezione comprende l'affacciare a detta sede di alloggiamento mezzi di iniezione di detto elemento filtrante, comprendenti almeno una bocca di erogazione dell'elemento di trattenimento allo stato fluido e mezzi di chiusura ermetica di detta sede durante detta fase di iniezione, detta sede e detti mezzi di chiusura realizzando detto volume per il riempimento dell'intera sede con detto elemento di trattenimento. 4)Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di realizzazione di una regione sottovuoto al'intemo di detta sede per l'iniezione spinta di detto elemento di trattenimento nella sede stessa. 5)Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di comprendere il mantenimento di almeno una superficie di detto elemento di trattenimento, iniettato in detta sede, allo stato fluido, detti mezzi di chiusura comprendendo almeno una faccia realizzata in materiale termicamente isolante e preriscaldata a contatto con detta superficie. 6)Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detta faccia comprende almeno una regione antiaderente a contatto con detto elemento di trattenimento allo stato fluido per mantenere detta superficie, affacciata a detta faccia, allo stato fluido. 7)Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detta fase di iniezione comprende il riscaldamento di detto elemento di trattenimento per la fluidificazione e il mantenimento allo stato fluido dello stesso durante la fase di iniezione, detti mezzi di iniezione essendo dotati di mezzi di riscaldamento controllato. 8)Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere il controllo della temperatura dell'elemento di trattenimento allo stato fluido durante la fase di iniezione, e di inglobamento, detti mezzi di iniezione essendo dotati di mezzi di rilevazione della temperatura di detto elemento di trattenimento associati a detta bocca di erogazione e a detta faccia. 9)Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di dette fasi di iniezione e inglobamento e consolidamento a seconda deirestremità di detto elemento filtrante da fissare a detto involucro. 10)Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una fase di ruotare detto elemento filtrante con un'estremità inglobata in detto elemento di trattenimento consolidato e associato a un primo guscio di detto involucro, per l'approssimazione di una nuova estremità ad una nuova porzione di elemento di trattenimento allo stato fluido previamente iniettato in una nuova sede associata ad un secondo guscio di detto involucro. 11) Apparecchiatura per l'attuazione del procedimento di realizzazione di unità di filtraggio, costituite da almeno un involucro scatolare ed almeno un elemento filtrante tra loro assemblabili che comprende mezzi di iniezione di almeno un elemento di trattenimento allo stato fluido in almeno una sede di alloggiamento dello stesso definita in almeno una porzione di detto involucro scatolare, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di iniezione comprendono almeno una bocca di erogazione dell'elemento di trattenimento allo stato fluido e mezzi di chiusura ermetica, di detta sede di alloggiamento, detta sede e detti mezzi di chiusura realizzando un volume per il riempimento dell'intera sede con detto elemento di trattenimento, detto elemento di trattenimento essendo un materiale polimerico termoplastico. 12) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detto elemento di trattenimento è realizzato in un materiale compreso nel gruppo tra policarbonato, polipropilene o altro materiale termoplastico. 13) Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni da 10 a 12 caratterizzata dal fatto che detti mezzi di chiusura comprendendo almeno una faccia a contatto con almeno una superficie di detto elemento di trattenimento, detta faccia essendo realizzata in almeno un materiale termicamente isolante ed essendo preriscaldata. 14) Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni da 11 a 13 caratterizzata dal fatto che detta faccia comprende almeno una regione antiaderente a contatto con detta superficie per il mantenimento della stessa allo stato fluido. 15)Apparecchiatura secondo una o più delle rivendicazioni da 11 a 14, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di iniezione sono dotati di mezzi di riscaldamento controllato per la fluidificazione e il mantenimento allo stato fluido dell' elemento di trattenimento da iniettare e iniettato e di mezzi di rilevazione della temperatura di detto elemento di trattenimento associati a detta bocca di erogazione e a detta faccia per il controllo della temperatura dell'elemento di trattenimento stesso. 16) Apparecchiatura secondo una o più delle rivendicazioni da 11 a 15, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di iniezione comprendono un iniettore e/o una vite punzonante e simili.