DE3205229C2 - Disposable filters - Google Patents
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Abstract
Ein als Wegwerfeinheit gestalteter Filter aus Kunststoff, insbesondere für Infusions- und Transfusionslösungen hat eine im wesentlichen rechteckige Grundrißform. Die darin eingeschlossenen Membranelemente (15) weisen ein harfenähnliches, im inneren, im wesentlichen reckteckigen Umriß des Gehäuses (1.2) angepaßtes Traggerippe (6) auf, welches auf jeder seiner Flachseiten mit einem hydrophilen Membranzuschnitt (5,5Δ) verbunden ist. Die Längsrippen (8) des Stützgerippes (6) weisen in Richtung des Gehäuseauslasses (4), wobei jeder Freiraum (7) zwischen zwei Längsrippen (8) mit einem Auslaßkanal (11) in der Auslaßkammer (17) mündet, wobei beide Membranelemente die Einlaßkammer (16) von der Auslaßkammer (17) fluiddicht trennen. Das Traggerippe (6) weist quer zu den Rippenlängsachsen eine bikonvexe Querschnittskontur auf, bzw. die Randbereiche sind keilförmig abgeschrägt. Zwei hydrophobe Entlüftungsmembranen (13) sind im Oberteil (1) des Gehäuses angeordnet und liegen stromaufwärts am äußeren Ende der Einlaßkammer (16). Die Entlüftung (12, 13) der Einlaßkammer (16) kann auch durch einen hydrophoben, porösen (gesinterten) Gehäusebereich selbst erfolgen. Bei zwei Membranelementen (15) mit vier Membranzuschnitten (5, 5Δ) wird trotz kleiner Gehäuseabmessungen eine sehr große Filterfläche und große Filterleistung erreicht.A plastic filter designed as a disposable unit, in particular for infusion and transfusion solutions, has an essentially rectangular plan shape. The membrane elements (15) enclosed therein have a harp-like support frame (6) which is adapted to the inner, essentially rectangular outline of the housing (1.2) and which is connected on each of its flat sides to a hydrophilic membrane blank (5,5Δ). The longitudinal ribs (8) of the support frame (6) point in the direction of the housing outlet (4), each free space (7) between two longitudinal ribs (8) with an outlet channel (11) opening into the outlet chamber (17), both membrane elements forming the inlet chamber Separate (16) from the outlet chamber (17) in a fluid-tight manner. The supporting structure (6) has a biconvex cross-sectional contour transversely to the longitudinal axes of the ribs, or the edge areas are beveled in a wedge shape. Two hydrophobic ventilation membranes (13) are arranged in the upper part (1) of the housing and are located upstream at the outer end of the inlet chamber (16). The inlet chamber (16) can also be vented (12, 13) through a hydrophobic, porous (sintered) housing area itself. In the case of two membrane elements (15) with four membrane blanks (5, 5Δ), a very large filter surface and high filter performance is achieved despite the small housing dimensions.
Description
bObO
Die Erfindung betrifft einen Wegwerffilter nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Ein solcher Filter ist von der Bauform her bekannt durch die FR-PS 5 62 748. Die einzelnen Gehäuseteile bei diesem bekannten Filter sind noch mit Hilfe von Verschraubungen und eingelegten Dichtungen miteinander verbunden. Die Filterunterstützung besteht aus einem perforiertem Hohlzylinder, der außenseisig mit einer Membran belegt ist In einer anderen, komplizierteren Ausführungsform besteht die Filterunterstützung aus einem steifen, perforierten Faltenbalg, der außenseitig ebenfalls mit einer Membran belegt ist.The invention relates to a disposable filter according to the preamble of the main claim. One such filter is known in terms of design from FR-PS 5 62 748. The individual housing parts in this known filter are still connected to one another with the help of screw connections and inserted seals. the The filter support consists of a perforated hollow cylinder that is covered on the outside with a membrane In another, more complicated embodiment, the filter support consists of a rigid, perforated bellows, which is also covered with a membrane on the outside.
Zur Sterilfiltration von in Medizinbereich verwendeten Flüssigkeiten und Gasen, zur Filtration von Infusions- und Transfusionslösungen bzw. parentheralen Lösungen, von Flüssigkeiten im Dental- und Laborbereich, zur Sterilbe- und Sierilentlüftung von geschlossenen Behältnissen. Rohrleitungen und Schlauchsystemen, sind auch Filter aus Kunststoff bekannt, welche realtiv klein und je nach Einsatz und Verwendungszweck kreisel- oder topfförmig. bandförmig oder plattenförmig ausgebildet sind.For the sterile filtration of liquids and gases used in the medical sector, for the filtration of Infusion and transfusion solutions or parenterals Solutions, of liquids in the dental and laboratory area, for sterile and sieril ventilation of closed containers. Pipelines and hose systems are also filters made of plastic known which are relatively small and depending on the use and Purpose of use top-shaped or pot-shaped. are band-shaped or plate-shaped.
Die erstgenannte Gattung ist bekannt durch die US-PS 36 31654, US-PS 4113 627 und DE-GM 76 24 215. Durch die US-PS 42 65 762 ist ein gürteiförmiger MedizinFilter bekannt, während die US-PS 41 77 149, GB-OS 20 61 125, DE-PS 19 59 679, DE-PS 23 17 750 und DE-OS 27 45 535 im wesentlichen rechteckige, flache, in sich steife oder in sich flexible Filtereinheiten beschreiben. Zum Entfernen von Gaseinschlüssen in der Flüssigkeit bzw. auch in der Filtermembran selbst weisen die Gehäuse Entlüftungsöffnungen auf, die durch hydrophobe Membranabschnitte abgedeckt sind. Die bekannte Vorrichtung nach der DE-OS 27 45 5_55 besitzt keine Abstützung innerhalb des Membranelementes und kann daher nur in umgekehrter Richtung (Trübseite innerhalb des Membranelements) zur Filtration eingesetzt werden.The former is known from US Pat. No. 3,631,654, US Pat. No. 4,113,627 and DE-GM 76 24 215. A belt-shaped medical filter is known from US Pat. No. 4,265,762, while US Pat 41 77 149, GB-OS 20 61 125, DE-PS 19 59 679, DE-PS 23 17 750 and DE-OS 27 45 535 essentially rectangular, flat, inherently rigid or inherently flexible Describe filter units. For removing gas inclusions in the liquid or in the The filter membrane itself has ventilation openings in the housing through the hydrophobic membrane sections are covered. The known device according to DE-OS 27 45 5_55 has no support within of the membrane element and can therefore only be used in the opposite direction (turbid side within the membrane element) can be used for filtration.
Allen bekannten Ausführungen ist als Nachteil gemeinsam, daß die effektive Filterfläche im Verhältnis zu den Gehäuseabmessungen zu klein ist, um relativ große Fluidvolumina in relativ kurzer Zeit und mit relativ geringen Drücken bewältigen zu können. Versucht man. diese Bedingungen einzuhalten, werden zwangsläufig die äußeren Gehäuseabmessungen derart vergrößert, daß die Filter wieder nicht für bestimmte Einsatzzwecke optimiert sindAll known designs have in common as a disadvantage that the effective filter area in relation to the housing dimensions is too small to handle relatively large volumes of fluid in a relatively short time and with to be able to cope with relatively low pressures. One tries. to comply with these conditions inevitably the outer housing dimensions increased so that the filter again not for certain Purposes are optimized
Für bestimmte Anwendungszwecke werden die Filter einfach unmittelbar hinter dem Auslaß des Vorratsbehälters in das Leitungssystem eingeschaltet, für andere Anwendungsfälle werden die Filter unmittelbar vor dem Nadelauslaß eines Schlauchsystemes angeordnet und am Körper des Patienten festgelegt.For certain applications, the filters are simply placed immediately after the outlet of the reservoir switched into the pipe system, for other applications the filters are immediately before the Arranged needle outlet of a hose system and fixed on the patient's body.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln ein für die eingangs erwähnten Anwendungsfälle optimiertes Filter zu schaffen, welches einerseits eine relativ kleine Baugröße hat und trotz seiner kleinen äußeren Abmessung eine relativ große Filterfläche aufweist und dessen äußere Form so gestaltet ist. daß der Filter sowohl in allgemeinen Leitungssystemen als auch in Leitungssystemen Verwendung finden kann, die stellenweise am Körper eines Patienten festgelegt werden .nüssen. Die Filtereinheit soll außerdem unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten einen einfachen und billigen Aufbau haben, so daß unter dem Gesichtspunkt einer gefahrlosen Einmalverwendung der Filter eine Wegwerfeinheit bilden kann.The invention is based on the object of using simple means for those mentioned at the outset Use cases to create optimized filter, which on the one hand has a relatively small size and despite its small outer dimension has a relatively large filter surface and so its outer shape is designed. that the filter is used both in general pipe systems and in pipe systems that can be found in places on a patient's body. The filter unit should also have a simple and cheap structure from a manufacturing point of view, see above that from the point of view of a safe single use of the filter a disposable unit can form.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch I angegebene Bauform gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. This object is achieved according to the invention by the design specified in claim I. Beneficial Further developments are given in the subclaims.
Der Erfindungsgedanke ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigtThe concept of the invention is detailed in a preferred embodiment with reference to the drawing explained. It shows
F i g. 1 eine Draufsicht auf die Einzelteile, die zum TeilF i g. 1 is a plan view of the items, some of which
noch nicht miteinander verbunden sind, etwa in natürlicher Größe.are not yet connected to each other, roughly natural size.
Fig. 2 eine Seitenansicht des fertigen Filters etwa in natürlicher Größe.Fig. 2 is a side view of the finished filter approximately in natural size.
F i g. 3 einen Querschnitt durch den Filter nach der Schnittlinie 3-3 in F i g. 2 undF i g. 3 shows a cross section through the filter along section line 3-3 in FIG. 2 and
Fig.4 einen Längsschnitt durch den Filter nach der Schnittlinie 4-4 in F i g. 1.4 shows a longitudinal section through the filter according to the Section line 4-4 in FIG. 1.
Die in Fig. 1 und 2 etwa in natürlicher Größe dargestellte Filtereinheit hat die äußeren Abmessungen einer zum Stand der Technik gehörenden Filtereinheit, welche mit nur einem im Gehäuse untergebrachten Membranfilterzuschnitt eine effektive Filterfläche von 13 cm2 aufweist.The filter unit shown in approximately natural size in FIGS. 1 and 2 has the outer dimensions of a filter unit belonging to the prior art, which has an effective filter area of 13 cm 2 with only one membrane filter blank accommodated in the housing.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführung hat das Gehäuse bei einer Abmessung ohne die Anschlüsse von 42 - 65 - 13 mm und mit zwei übereinander angeordneten Filterelementen nach Fig.3 und 4 eine effektive Filterfläche von 50 cm2. Entsprechend günstig fallen die daraus resultierenden Filterleistungen aus.In the embodiment according to the invention, with dimensions without the connections of 42-65-13 mm and with two filter elements arranged one above the other according to FIGS. 3 and 4, the housing has an effective filter area of 50 cm 2 . The resulting filter performance is correspondingly favorable.
Das Gehäuse besteht z. B. aus Kunststoff und ist gebildet durch ein Oberteil 1 und uiiierteil 2 mil einem Einlaß 3 und Auslaß 4. Die Membranelemente 15 sind gebildet durch zwei Membranen 5 und 5' und durch ein Traggerippe 6, welches von den beiden Membranen 5,5' abgedeckt und mit diesen in den Randbereichen leckdicht verbunden istThe housing consists z. B. made of plastic and is formed by an upper part 1 and uiiierteil 2 mil one Inlet 3 and outlet 4. The membrane elements 15 are formed by two membranes 5 and 5 'and by one Support frame 6, which is 5.5 'from the two membranes covered and is connected leak-tight with these in the edge areas
In der dargestellten Ausführungsform sind zwei solche Membranelemente 15 in dem Gehäuse angeordnet und mit diesem derart leckdicht verbunden, d^ß die von den Membranen 5,5' abgedeckten Freiräume 7 der Membranelemente 15 die Einlsßkammer 16 von der Auslaßkammer 17 trennen und der Fluidfluß nur durch die Membranen 5,5' hindurch erfolgen kann.In the embodiment shown, two such membrane elements 15 are arranged in the housing and connected to this in such a leak-tight manner that the of the membranes 5,5 'covered free spaces 7 of the membrane elements 15, the inlet chamber 16 from the Separate outlet chamber 17 and the fluid flow can only take place through the membranes 5, 5 '.
Das Traggerippe 6 ist harfenähnlich aufgebaut bzw. hat die Form einer Roste oder eines Grills und besteht aus einer Vielzahl paralleler Längsrippen 8 und den davon gebildeten Freiräumen 7. wobei letztere in Auslaßkanälc 11 in der Querrippe 9 übergehen, die der Auslaßkammer 17 zugewandt ist. Die andere Querrippe 10 ist der Anst.ömseite bzw. dem Einlaß 3 zugewandt. Sämtliche Gehäuseteile sind im wesentlichen rechteckig aufgebaut, jedoch sind sämtliche Kanten strömjngsgünstig abgerundet, so daß Luftblasen möglichst wenig Gelegenheit geboten wird, sich an Rauhstellen oder kapillaren Verengungen festzusetzen. Dies gilt auch für die Gestaltung des Traggerippes 6. Aus dem gleichen Grund ist die Kontur des Stützgerippes im Querschnitt bikonvex ausgebildet bzw. die Seitenränder laufen im Querschnitt keilfrömigzu.The support frame 6 is constructed like a harp or has the shape of a grate or a grill and consists from a plurality of parallel longitudinal ribs 8 and the free spaces 7 formed thereby, the latter in Auslaßkanälc 11 pass over in the transverse rib 9, which the Outlet chamber 17 faces. The other transverse rib 10 faces the flow side or inlet 3. All housing parts are essentially rectangular, but all edges are streamlined rounded, so that air bubbles are given as little opportunity as possible to get on rough spots or fix capillary constrictions. This also applies to the design of the supporting framework 6. From the same The reason is that the contour of the supporting structure is biconvex in cross-section or the side edges run in Wedge-shaped cross-section.
Die Auslaßkanäle 11 smd ebenfalls relativ groß gehalten. Dies gilt auch für die Freiräume 7 im Verhältnis zu den relativ schmalen Längsrippen 8. Hierbei ist jedoch ein Kompromiß zu schließen zwischen relativ breiten Freiräumen 7 zur guten Entlüftung einerseits und einer relativ schmalen Abstützung der Membran durch die Längsrippen 8 im Hinblick auf mögliche, die Membran belastende Drücke. Sind relativ kleine Drücke zu erwarten, wird man auf eine engmaschige Unterstützung verzichten können ι und mehr Wert auf eine schnelle und vollständige Entlüftung der Filtcreinhcit legen.The outlet channels 11 are also kept relatively large. This also applies to the free spaces 7 in Relation to the relatively narrow longitudinal ribs 8. Here, however, a compromise has to be made between relatively wide spaces 7 for good ventilation on the one hand and a relatively narrow one The membrane is supported by the longitudinal ribs 8 with regard to possible pressures that load the membrane. If relatively small pressures are to be expected, close-knit support can be dispensed with ι and attach more importance to a quick and complete venting of the filter unit.
Für die Verwendung als Filter mit Entlüftung der Einlaßkammer 16, z. B. als Infusions- und Transfusionsfilter, weist das Oberteil 1 zwei Durchbrechungen 12 auf, die stromabwärts möglichst weit vom Einlaß 3 entfernt, also etwa in der Nähe der Auslaßkammer 17 in der Einlaßkammer 16 angeordnet sind und durch zwei hydrophobe Entlüftungsmembranen 13 abgedeckt sind, wobei diese mit einem Dichtungskranz 14 leckdicht mit dem Oberteil 1 verbunden sind.For use as a filter with venting the Inlet chamber 16, e.g. B. as an infusion and transfusion filter, the upper part 1 has two openings 12 which are as far as possible downstream from the inlet 3, are thus arranged approximately in the vicinity of the outlet chamber 17 in the inlet chamber 16 and through two hydrophobic ventilation membranes 13 are covered, these with a sealing ring 14 leak-proof with the upper part 1 are connected.
Die in den Poren der mikroporösen Membranen 5,5' ίο in den Freiräumen des Gehäuses befindlichen Lufteinschlüsse können bei der Inbetriebnahme des Filters sehr schnell durch den Auslaß 4 bzw. durch die Durchbrechungen 12 entweichen. Die hydrophilen Membranen 5, 5' lassen nach ihrer Benetzung keine Lufteinschlüsse im !5 Gehäuse mehr durch, so daß diese nur durch die Durchbrechungen 12 entweichen können. Ein solcher Zustand kann dann auftreten, wenn die einlaßseitige Zuführung kurzzeitig unterbrochen werden muß und durch Anhängen einer neuen Charge Luft auf der 2<> Einlaßseite eintrittThe air pockets in the pores of the microporous membranes 5,5 'ίο in the free spaces of the housing can very quickly through the outlet 4 or through the openings when the filter is put into operation 12 escape. The hydrophilic membranes 5, 5 'do not leave any air inclusions in the wetting ! 5 housing more through, so that this only through the Breakthroughs 12 can escape. Such a condition can occur when the inlet side Supply must be briefly interrupted and by attaching a new batch of air to the 2 <> inlet side enters
Die Membranen 5,5' können aus dec_ verschiedensten Materialien gebildet sein, z. B. handelsübliche mikroporöse Membranfilter aus Kunststoff, Cellulose, engmaschige Gewebe, Filtervliese oder Filtertücher. Die Wahl r> der Membran richtet sich nach dem jeweiligen EinsatzzM'Ock.The membranes 5.5 'can be made from a wide variety of dec_ Materials be formed, e.g. B. commercially available microporous membrane filters made of plastic, cellulose, close-meshed Fabrics, filter fleeces or filter cloths. The choice of membrane depends on the particular UsezM'Ock.
Bei Verwendung einer Filtermembran von 0,22 ,um erfolgte sowohl auf der Eingangsseite als auch auf der Filtratseite die sofortige restlose Entlüftung. Bei der 3<> Filtration handelsüblicher Infusionslösungen, z. B. bei Onkovertin, wurde eine Filterleistung von 1170 ml/h, bei Glukose eine Filterleistung von 1800 ml/h und bei Normofundin eine Filterleistung von 3900 ml/h bei eine Filterfiäche von 50 cm2 erreicht. Die angegebenen ;■' Werte zeigen, daß trotz kleiner Gesamtabmessungen des Gehäuses ausgezeichnete Filterleistungen nach dem erfindungsgemäßen Aufbau erreichbar sind.If a filter membrane of 0.22 μm was used, complete ventilation was carried out immediately on both the inlet side and the filtrate side. In the 3 <> filtration of commercially available infusion solutions, e.g. B. With Onkovertin, a filter output of 1170 ml / h was achieved, with glucose a filter output of 1800 ml / h and with Normofundin a filter output of 3900 ml / h with a filter area of 50 cm 2 . The stated values show that, despite the small overall dimensions of the housing, excellent filter performance can be achieved with the structure according to the invention.
Anstelle der gezeigten und vorstehend beschriebenenInstead of those shown and described above
Entlüftung der Einlaßkammer 16 nur in der Nähe derVent the inlet chamber 16 only near the
"' Auslaßkammer 17 kann selbstverständlich noch eine weitere Entlüftung 12,13 stromaufwärts in der Nähe des Einlasses 3 vorgesehen werden."'Outlet chamber 17 can of course also have one further ventilation 12, 13 can be provided upstream in the vicinity of the inlet 3.
in einer nicht dargestellten Ausführungsform ist die Entlüftung durch einen hydrophoben, porösen (gesinter-• ten) Bereich des Gehäuses gebildet. Der gesamte, die Einlaßkammer bildende Gehäusebereich kann aus einem solchen hydrophoben, porösen (gesinterten) Material, z. B. Kunststoff bestehen und damit insgesamt eine völlig lagenunabhängige Entlüftung für die ■' Einlaßkammer 16 bilden. Dagegen ist der die Auslaßkammer 17 bildende Gehäusebereich einschließlich die damit dichtend verbundenen Traggerippe 6 gas- und flüssigkeitsdicht ausgebildet, so daß auch bei Eindringen unsterile ■ Luft in die Einlaßkammer eine Kontamination '■' wegen der trennenden Membranen in Richtung d^r Auslaßkammer 17(Ste.ilseite)nicht erfolgen kar^n.in an embodiment not shown is the Ventilation through a hydrophobic, porous (sintered) area of the housing. The entire that The housing area forming the inlet chamber can be made of such a hydrophobic, porous (sintered) Material, e.g. B. consist of plastic and thus overall Form a completely position-independent vent for the ■ 'inlet chamber 16. In contrast, it is the outlet chamber 17 forming the housing area including the supporting structure 6 sealingly connected therewith gas and Designed to be liquid-tight, so that even if unsterile air penetrates into the inlet chamber, contamination '■' because of the separating membranes in the direction d ^ r Outlet chamber 17 (part side) does not take place.
Das Gehäuse kann entweder aus einem gasdichten Gehäusebauteil in Vorbindung mit einem gasdurchlässigen Gehäusebauteil oder aus einem gasdurchlässigen (z. B. gesinterten Kunststoff) gebildet sein, dessen die Ausiaßkammer 17 bildender Abschnitt durch einen Überzug gasdicht präpariert ist.The housing can either consist of a gas-tight housing component in connection with a gas-permeable one Housing component or be formed from a gas-permeable (z. B. sintered plastic), the Ausiaßkammer 17 forming section is prepared gas-tight by a coating.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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1982
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Also Published As
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