DE69633029T2

DE69633029T2 - Vakuumfiltervorrichtung

Info

Publication number: DE69633029T2
Application number: DE69633029T
Authority: DE
Inventors: Phillip Clark; Brian D. Foley; Aldo M. Pitt
Original assignee: Millipore Corp
Current assignee: EMD Millipore Corp
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1996-05-16
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2016-05-17
Also published as: EP0873174A1; DE69633029D1; EP1074292A8; WO1996036428A1; EP1074292B1; ES2220314T3; US5792425A; EP1074292A1; US5873967A; US5603900A; EP0873174B1; DE69614001D1; ES2159359T3; DE69614001T2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Unterdruck-Filtervorrichtungen und insbesondere auf solche Vorrichtungen zum Filtern von Flüssigkeiten aus einem Behälter über eine Membran und zum Ablagern des Filtrats direkt in einen anderen Behälter. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein flüssigkeitsdichtes Filterungssystem, bei dem Lösungen wie z. B. Gewebekulturmedien mit Unterdruck gefiltert werden.
Vorrichtungen zum Filtern biologischer Lösungen umfassen allgemein drei Hauptkomponenten, d. h. ein zwischen zwei Gefäßen eingefügtes Membranfilter, einen Zustrombehälter, der sich stromauf der Membran zum Halten der zu filternden Probelösung befindet, sowie einen Filtratbehälter, der stromab des Membranfilters zum Sammeln der gefilterten Probelösung gelegen ist. Oft wird stromab der Membran ein Unterdruck erzeugt, um die Filterungsrate durch Erzeugen eines Druckgefälles über dem Filter zu erhöhen. In solchen Fällen müssen jedoch Vorkehrungen getroffen werden, um das Druckgefälle über der Membran aufrechtzuerhalten und damit zu gewährleisten, dass der Filtervorgang nicht anhält.
US-A-4 251 366 offenbart einen Adapter, der zur Herstellung einer Fluidverbindung zwischen einem herkömmlichen Laborgefäß mit mit Gewinde versehenem Hals und einem Probebehälter zu verwenden ist. Der Adapter ist am Gefäß angeschraubt. Der Probebehälter, in den eine Probe aufgenommen ist, ist am Adapter so angebracht, dass eine Filtermembran zwischen dem Probebehälter und das Laborgefäß eingefügt ist, welche ein durch Filtern der Probe mittels der Membran erzeugtes Filtrat akzeptiert und aufnimmt. Ein Mittel zum Schaffen eines Unterdrucks zwischen dem Probebehälter und dem Laborgefäß stellt ein Mittel zum Durchführen einer Unterdruckfilterung der Probe bereit. Es werden keine Mittel zum Aufrechterhalten eines Druckgefälles über der Membran vorgesehen, so dass eine hohe Strömungsrate durch das Filter beibehalten werden kann.
Die Anordnung der Komponenten zur Unterdruckfilterung kann verschiedene Formen annehmen; speziell in Laborumgebungen sind jedoch die einfache Anwendung, verringerte Lageranforderungen und minimal verfügbare Hardware wichtige Belange, ebenso wie es die Vermeidung eines Verschüttens der biologischen Lösung ist. Bei gewissen anderen Anwendungen ist die Bewahrung der Sterilität der gefilterten Lösung ebenfalls wichtig.
Ein Beispiel einer Unterdruck-Filtervorrichtung ist in US-A-4 673 501 beschrieben, bei der ein offener Trichter zur Aufnahme einer Probe der zu filternden Lösung so angeordnet ist, dass er an der Oberseite einer Flasche zum Sammeln von Filtrat abdichtet. Die Basis des Trichters umfaßt ein Membranfilter, das derart positioniert ist, dass beim Schütten der zu filternden Probe in den Trichter von oben die gesamte Probelösung zum Fließen durch das Membranfilter gebracht wird. Eine Unterdruckleitung, die mit einer Unterdruckwelle verbunden werden kann, ist in der Basis des Trichters ausgebildet und gestattet es, einen Unterdruck in die Filtratflasche zu saugen, wodurch die Probelösung durch das Membranfilter gesaugt wird. Da das Druckgefälle über dem Filter infolge der Aufbringung eines Vakuums bzw. Unterdrucks an der stromabwärtigen Seite des Filters und dem an der Flüssigkeitsoberfläche des offenen Trichters vorhandenen atmosphärischen Druck konstant ist, ist ein rascher Filtervorgang möglich, und jegliche Verringerung der Strömungsrate ist einer Verschmutzung des Filters zuzuschreiben. Nichtsdestotrotz leiden Unterdruck-Filtervorrichtungen des in diesem Patent beschriebenen Typs an einer Anzahl von Nachteilen, die sie für den Laborgebrauch ungeeignet machen. Zunächst erfordern diese Vorrichtungen, dass die flüssige Probe von ihrem normalen Laborbehälter in einen offenen Trichter übertragen wird. Wegen dem an der Oberseite dieser Anordnungen konzentrierten Flüssigkeits gewicht kippen diese leicht um, und folglich wird die biologische Lösung während des Eingießens der Probe oder beim Verbinden von Schläuchen verschüttet. Außer der für den Anwender unbequemen Handhabung des zu filternden Fluids besteht ein vergrößertes Risiko der Beeinträchtigung der Sterilität der betreffenden biologischen Lösung infolge der offenen Natur dieser Vorrichtung. Außerdem hat die Größe dieser Filteranordnungen zur Folge, dass sie den begrenzten Laborlagerplatz aufbrauchen. Da die beim Filtervorgang verwendeten Behälter außerdem wegwerfbar und nur zum einmaligen Gebrauch vorgesehen sind, wird eine erhebliche Menge an Feststoffabfall durch diese Filteranordnungen und die damit verbundenen Vor- und Nachfilterbehälter erzeugt. Um die Menge an Feststoffabfall und an Fluidübertragungen zu minimieren, beschreibt US-A-5 141 639 eine Unterdruck-Filteranordnung, bei der das Membranfilter in einer am Filtratbehälter abdichtbaren Abdeckung angeordnet ist. Die Abdeckung ist mit einer Zustromöffnung in der Form eines rohrförmigen Zustrommitteis an der stromaufwärtigen Seite des Membranfilters ausgebildet. Eine Rohrlänge ist an einem Ende mit dem Zustrommittel verbunden, und das andere Ende wird direkt in einen Probebehälter eingeführt, welcher die zu filternde Lösung aufnimmt. Die Abdeckung umfaßt auch eine Filtrat-Auslaßöffnung und eine Unterdrucköffnung, von denen beide fluidmäßig mit der stromabwärtigen Seite des Membranfilters verbunden sind. Wenn an der Unterdrucköffnung eine Rohrleitung angebracht wird und Unterdruck erzeugt wird, wird die zu filternde Probelösung zum Strömen durch die Rohrleitung gebracht und passiert das Membranfilter zum Filtratbehälter. Wie im Fall der vorgenannten US-A-4 673 501 bleibt das Druckgefälle in dieser vorbekannten Anordnung wegen des Vakuums im Filtratbehälter und dem auf die Flüssigkeitsoberfläche in dem offenen Zustrom- oder Probebehälter einwirkenden atmosphärischen Druck konstant. Diese Vorrichtung minimiert zwar die Menge an während der Filterung erzeugtem Feststoffabfall, sie ist jedoch umständlich in der Anwendung, da die Bedienungsperson die Rohrleitung an der Abdeckung anbringen und die Abdeckung am Filtratbehälter halten muß, bis der nötige Unterdruck im Filtratbehälter erreicht worden ist. Außerdem muß die Zustromleitung im Probebehälter eingetaucht gehalten werden, um ein Einsaugen von Luft in die Probelösung zu vermeiden, was den Filtervorgang unterbrechen könnte. Darüber hinaus ist die Probe in einem offenen Behälter untergebracht; daher erhöht sich das Risiko der Beeinträchtigung der Sterilität.
Somit liegt auf der Hand, dass nach wie vor ein Bedarf an einer verbesserten Ünterdruck-Filtervorrichtung besteht, die einfach zu handhaben ist, die den erzeugten Feststoffabfall reduziert, die die Anzahl von Übertragungen des Fluids minimiert und die das Risiko eines Verschüttens der Flüssigkeit reduziert.
ABRISS DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung überwindet die Nachteile und Einschränkungen des Standes der Technik durch Bereitstellen einer Unterdruck-Filtervorrichtung zum Filtern von Lösungen, welche die Merkmale von Anspruch 1 umfaßt. Im einzelnen umfaßt die Filtervorrichtung einen Filterkörper mit zwei auf gegenüberliegenden Seiten eines Filters angeordneten Verbindungsstellen. Jede Verbindungsstelle ist so ausgestaltet, dass sie einen geschlossenen Behälter in einer fluiddichten, abgedichteten Beziehung aufnehmen kann. Andere Aspekte der Erfindung umfassen Vorkehrungen zum Bilden eines im wesentlichen flüssigkeitsdichten Filtersystems und zum Reduzieren des Risikos der Verschmutzung der zu filternden Probelösung. Die Erfindung minimiert auch das Risiko des Verschüttens und der Kontaminierung der Lösung durch Eliminieren einer Übertragung von Fluid zwischen offenen Behältern. Die Vorrichtung umfaßt auch einen Unterdruckanschluß, der mit der stromabwärtigen Seite des Filters und damit mit dem Filtratbehälter kommuniziert. Wenn sie mit einer Unterdruckquelle verbunden ist, ermöglicht das Druckgefälle, dass ein Unterdruck die Probelösung von dem Probebehälter durch das Filter und in den Filtratbehälter saugt. Um das notwendige Druckgefälle zur Fortsetzung des Strömens der Probe aufrechtzuerhalten, steht ein Durchgangsweg mit der stromaufwärtigen Seite der Membran und damit mit dem Probebehälter in Verbindung, um eine Be-/Entlüftung zu atmosphärischem Druck bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwei identische Laborbehälter, beispielsweise Zentrifugierröhren, an gegenüberliegenden Seiten eines Filterkörpers angeschraubt. Der Filterkörper hat zwei zusammenpassende, mit Gewinde versehene Ausnehmungen, die entlang der Zentralachse des Körpers angeordnet sind, wobei jede Ausnehmung einen erhabenen Ring zur Erzeugung einer fluiddichten Abdichtung mit der Oberseite des Behälters aufweist, wenn dieser in den Körper eingeschraubt wird. Der Abschnitt des Filterkörpers zwischen den beiden Ausnehmungen umfaßt ein an einen geeigneten Träger gebondetes Membranfilter. Zwei in dem Filterkörper ausgebildete Durchgangswege kommunizieren fluidmäßig mit den gegenüberliegenden Seiten der Membran und schließlich mit jedem der Behälter. Einer der Durchgangswege ist ein Unterdruckanschluß, der mit der stromabwärtigen Seite der Membran in Verbindung steht und mit einer Unterdruckquelle verbunden werden kann, um ein Saugen der Probe durch das Membranfilter und ein Sammeln als Filtrat zu ermöglichen. Der andere Durchgangsweg kommuniziert mit der stromaufwärtigen Seite der Membran (und dem Probebehälter) und dient als Be-/Entlüftung zu atmosphärischem Druck. Dieser Be-/Entlüftungsdurchgang ist durch eine hydrophobe Membran abgedichtet.
Wenn eine Probelösung in den Probebehälter eingebracht wird und sowohl der Probebehälter als auch ein leerer Filtratbehälter am Filterkörper gesichert sind, wird ein Unterdruck an den Unterdruckanschluß angelegt, um ein Druckgefälle zwischen den beiden Behältern zu schaffen. Dieses Druckgefälle bewirkt, dass Probefluid durch das Membranfilter von dem Probebehälter zum Filtratbehälter strömt. Da das Volumen von Fluid in dem Probebehälter reduziert ist, tritt Luft durch den Be-/Entlüftungsdurchgang ein, um das Druckgefälle über der Membran aufrechtzuerhalten, so dass der Filtervorgang ununterbrochen fortgesetzt wird, bis die gesamte Probe gefiltert ist.
Für die hier beabsichtigten Zwecke umfaßt der normale Gebrauch den Transport von Behältern in dem Labor und das Kippen von Behältern entweder während des Gebrauchs oder während des Transports.
Diese und weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung gehen aus der vorliegenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen hervor.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine Vorderansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Unterdruck-Filtervorrichtung mit daran gekoppelten Laborbehältern gemäß der Erfindung,
2 eine detaillierte Schnittansicht eines Filterkörpers ähnlich dem der Vorrichtung von 1 zur Erläuterung bestimmter der Erfindung eigener Merkmale,
3 eine auseinandergezogene Ansicht des Filterkörpers zur Darstellung der Anordnung des Membranfilters,
4A, B und C eine Reihe von Diagrammansichten zur Darstellung des Formungsprozesses des Be-/Entlüftungsdurchgangswegs in der Vorrichtung von 2,
5 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer Unterdruck-Filtervorrichtung gemäß der Erfindung, und
6 eine Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform einer Unterdruck-Filtervorrichtung gemäß der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt eine Unterdruck-Filtervorrichtung 10, die einen allgemein durch eine Bezugsziffer 11 angegebenen Filterkörper mit einem Paar axial angeordneter rohrförmiger Halter 12, 13 umfaßt, die jeweils ein mit Gewinde versehenes offenes Ende aufweisen. Die Halter sind Rücken an Rücken (sh. auch 3) an einer Grenzfläche 14 durch eine geeignete Schweißtechnik wie z. B. Ultraschweißen gebondet, um einen integralen Körper zu bilden. Die offenen Enden der Halter dienen als Verbindungsstelle zur Aufnahme eines geschlossenen Probebehälters 15 für ein biologisches Fluid, wie z. B. zu filternde Gewebekulturmedien, sowie einen geschlossenen Filtratbehälter 16 zum Sammeln der gefilterten Probe (des Filtrats).
Der Halter 13 umfaßt eine Frontplatte 17 mit einer Reihe sich radial erstreckender Rippen 19, die an der oberen Oberfläche der Platte ausgebildet sind und als Träger für eine poröse Membran 18 dienen, die an ihrem Umfang vor dem Zusammenbonden der Halter an die Platte 17 geschweißt wird. Für Anwendungen wie z. B. das sterile Filtern von Gewebekulturmedien ist eine besonders geeignete mikroporöse Membran eine Polyethersulfonmembran von 0,22 μm (0,22 Mikron) erhältlich von Millipore Corporation unter dem Markennamen Express^TM. Je nach der Filteranwendung kann die Membran aber auch aus beliebigen anderen geeigneten Polymermaterialien hergestellt sein, beispielsweise aus gemischten Estern von Zellulose, Zelluloseacetat, Polycarbonat, Polyvinylidenfluorid, Polytetrafluorethylen, Nylon, Polypropylen, Polyethylen o. dgl. Die Verwendung anorganischer Materialien ist ebenso möglich, und auch die Anwendung von Filterstrukturen, die nicht mikroporös sind (z. B. Tiefenfilter). Bei einigen Anwendungen kann eine Kombination von Filtern eine verbesserte Leistung erbringen. Für besonders schmutzige Proben kann beispielsweise ein Tiefenfilter in Kombination mit einem mikroporösen Membranfilter eingesetzt werden.
Wiederum gemäß 2 umfaßt der Boden des Halters 12, der an der Formplatte 17 anliegt, einen als Teil des Halters ausgebildeten Membranschutz 20. Der Schutz ist wagenradförmig, so dass, wenn die beiden Halter 12, 13 zusammengebondet werden, die Probelösung durch eine Reihe von Öffnungen 21 strömen kann und dann von der Membran 18 gefiltert wird. Ein Durchgangsweg 30 stellt die Fluidverbindung zwischen der stromabwärtigen Seite der Membran 18 und dem Filterbehälter 16 her.
Der Filterkörper 11 hat jeweilige erhabene Ringe 22A, 22B, die in jedem der Halter 12, 13 nahe an deren Umfang ausgeformt sind. Ein Unterdruckanschluß 23 in Verbindung mit der stromabwärtigen Seite der Membran 18 umfaßt eine Filtermatrix 24 innerhalb der zentralen Bohrung des Anschlusses 23. Die Matrix 24 wird dazu verwendet, die Migration von Verunreinigungen wie Bakterien oder Ölrückständen am Eintritt in das Filtrat während der Unterdruckfunktion zu verhindern sowie das Unterdrucksystem vor einer Verunreinigung durch die gefilterte Probe zu schützen. Ein Röhrenadapter 26 ist am Unterdruckanschluß befestigt. Ein Be-/Entlüftungsdurchgang 25 ist an der Grenzfläche 14 der beiden Halter ausgebildet und steht in Fluidverbindung mit der stromaufwärtigen Seite der Membran und liefert eine Be-/Entlüftung für den Probebehälter 15.
Die Einbeziehung des Be-/Entlüftungsdurchgangs 25 ist für das richtige Funktionieren der Vakuumfiltervorrichtung 10 von Bedeutung, da der Probebehälter 15 ein geschlossenes Gefäß ist und die gesamte Filtervorrichtung einen flüssigkeitsdichten Aufbau aufweist. Der Be-/Entlüftungsdurchgang gestattet eine Aufrechterhaltung des notwendigen Druckdifferentials über dem Filter, ein Merkmal, das dem vorher beschriebenen Stand der Technik zugeschrieben wird, und zwar wegen der offenen Art der Zustrombehälter, unter Aufopferung der Vorteile des flüssigkeitsdichten Systems der vorliegenden Ausführungsform, beispielsweise der Minimierung des Risikos von Verschütten und von Verunreinigung. Während ein geschlossener Probebehälter in der Lage wäre, den Filterprozeß zu starten, würde er keine kommerziell akzeptable Leistung im Verlauf des Filtervorgangs liefern. Zur Erklärung startet der geschlossene Probebehälter den Filtervorgang mit einem internen Startdruck bei atmosphärischem Druck. Wenn ein Unterdruck an den Unterdruckanschluß 23 angelegt wird, ist das Druckgefälle (ΔP) über der Membran durch ΔP = (P_Probe – P_Filtrat) definiert, wobei P_Probe der Luftdruck in dem Probebehälter ist und P_Filtrat der Luftdruck im Filtratbehälter. Da anfänglich P_Probe = P_Filtrat P_Atmosphäre ist, wird jedoch beim Ansaugen von Fluid durch die Membran 18 in den Filtratbehälter 16 das Probevolumen reduziert. In einem geschlossenen System ergibt diese Reduktion der Probemenge in dem Probebehälter im Verlauf der Zeit t1 bis t2 eine Druckminderung, wie sie durch die Druck/Volumen-Beziehung (P_Probe(t1) V_Probe(t1) = P_Probe(t2) V_Probe(t2)) bestimmt ist, wobei P_Probe und V_Probe sich auf das Gas in dem Probebehälter beziehen. Wenn der Druck im Probebehälter verringert wird, sinkt das ΔP, wodurch die Strömungsrate abnimmt. Falls eine Fortsetzung zugelassen wird, ist P_Probe = P_Filtrat, was in einer Strömungsunterbrechung resultiert. Um das maximale ΔP und damit die höchste Strömungsrate zu gewährleisten, muß der Probebehälter so nahe wie möglich an P_Atmosphäre gehalten werden. Bei der vorliegenden Erfindung wird diese Zielsetzung durch den von einer hydrophoben Membran abgedichteten Be-/Entlüftungsdurchgang erreicht, welcher den Probebehälter mit dem äußeren atmosphärischen Druck verbindet.
Details der eingesetzten Techniken zur Erzeugung dieses kleindimensionierten Durchgangs im Filterkörper 11 sind am besten aus den 4A, B und C ersichtlich. Wie erläutert wurde, wird der Filterkörper durch Ultraschallschweißen der beiden Halter 12, 13 an der Grenzfläche 14 aufgebaut. Wie in 4A gezeigt ist, wird ein Formwerkzeug 50 zwischen die beiden Halter vor dem Beginn des Schweißvorgangs plaziert. Dieses Werkzeug kann verschiedene Formen je nach den gewünschten Dimensionen der Öffnung annehmen. In dieser Ausführungsform wird ein kreisförmiger Draht eines Durchmessers von 0,381 mm (0,015 Inch) verwendet, obwohl selbstverständlich auch Formen von rechteckigem Querschnitt oder sogar andere Geometrien eingesetzt werden können. 4B zeigt die zusammen mit dem Formwerkzeug in Position gebrachten Halter, wenn Ultraschallenergie angelegt wird. Nachdem die Halter zusammengeschweißt wurden, wird das Formwerkzeug entfernt und hinterlässt ein Durchgangsloch, dessen Abmessungen demjenigen des Werkzeugs entsprechen. Um bei der Entfernung zu helfen, kann das entfernte Ende des Formwerkzeugs geringfügig abgeschrägt sein, so dass, wenn die minimale Kraft aufgebracht wird, die zum Beginn des Entkoppelns des Formwerkzeugs erforderlich ist, der Rest des Werkzeugs einfacher von der Grenzfläche 14 zwischen den beiden Haltern entfernt werden kann.
Spritzgießverfahren liefern im allgemeinen die größte dimensionale Kontrolle der Form bei Kunststoffteilen. Um herkömmliche Formungstechniken im vorliegenden Fall anzuwenden, wäre es erwünscht, einen Durchgangweg in dem Wandabschnitt des Filterkörpers 11 entfernt von den Verbindungsflächen der beiden Halter 12, 13 zu formen, um eine Verformung des Durchgangswegs während des Zusammenbaus zu eliminieren, wodurch die dimensionale Kontrolle erhalten wird. Herkömmliche Formgebungstechniken würden es jedoch nicht ermöglichen, dass ein Durchgangsweg, der in die Wand des Halters 12 geformt ist, 0,381 mm (0,015 Inch) oder weniger beträgt. Dies liegt darin, dass beim Eintreten des geschmolzenen Kunststoffs in die Formausnehmung der zur Erzeugung des Durchgangswegs verwendete Stift auslenken würde, was zur Materialermüdung und zum Zerbrechen führen würde. Damit der Stift auch gegen die andere Wand des Hohlraums abdichtet, würde das Dichtungsende des Stifts im Zeitverlauf stoßverformt, was zu einem sogenannten "Flashing" führen würde. Flashing ist eine unkontrollierbare, unerwünschte Migration von Kunststoff, die in diesem Beispiel dazu führen würde, den Be-/Entlüftungsdurchgang 25 zu füllen und dimensional zu verzerren.
Falls statt des Formens eines Durchgangswegs in die Wand des Filterkörpers 11 nach obiger Beschreibung ein Versuch unternommen würde, eine Unterbrechung oder eine Einkerbung an den Verbindungsflächen der Halter 12, 13 mit Dimensionen von 0,318 mm (0,015 Inch) oder weniger zu formen, würde der Verbindungsvorgang, ob durch Vibration, thermisch oder chemisch, den Durchgangsweg verzerren oder sogar verschließen, da die beiden Oberflächen durch Erweichen und Bewegen des Kunststoffs, gefolgt von einer Stabilisierungsperiode, zusammengefügt würden. Der Kunststoff, der sich während des Zusammenfügens bewegt, würde in verfügbare Bereiche gequetscht, beispielsweise in den von der eingeformten Unterbrechung geschaffenen Leerraum. Auch ist die Bewegungsrichtung des Kunststoffs während des Verbindungsprozesses nicht steuerbar. Wenn sich somit der Kunststoff in die Unterbrechung hineinbewegt, ändert er dimensional die Form und verschließt möglicherweise die gesamte Unterbrechungsstelle.
Die Verwendung eines Formgebungswerkzeugs während des Verbindungsprozesses liefert eine dimensional kontrollierte Geometrie, die unabhängig von dem Formgebungsprozeß ist und die bei verschiedenartigen Verbindungsprozessen zusätzlich zu dem Ultraschallschweißprozeß der verschiedenen Ausführungsformen steuerbar ist, wie z. B. Vibrationsbonden, Strahlungswärme- und andere Schmelzverbindungsprozesse sowie Lösemittelbonden.
Im Einsatz wird eine zu filternde Probelösung in dem Probebehälter 15 abgelagert und wird dicht auf den Halter 12 aufgeschraubt, wobei das offene Ende des Probebehälters nach oben gehalten wird, bis die obere Lippe des Behälters gegen die abgewinkelte Oberfläche des Rings 22A gequetscht wird. Ein dichtes Anschrauben des Behälters am Filterkörper 11 schafft eine fluiddichte Dichtung. Auf ähnliche Weise wird der Filtratbehälter 16 in dem Halter 13 gegen die abgewinkelte Oberfläche des Rings 22B geschraubt. Für eine sterile Filterung von Gewebekultur werden der Filtratbehälter und der Filterkörper vorsterilisiert, bevor sie miteinander gekoppelt werden.
Die Vorrichtung 10 wird dann umgedreht, so dass der Probebehälter 15 in bezug auf den Filterkörper 11 nach oben ausgerichtet ist, wie 1 zeigt. Eine Rohrlänge 28 wird mit einer Unterdruckpumpe (nicht dargestellt) verbunden und ein Unterdruck an den Anschluß 23 angelegt, wobei Luft aus dem Filterbehälter evakuiert und der Druck darin entsprechend reduziert wird. Die ungefilterte Probelösung wird dann aus dem Probebehälter 15 höheren Drucks durch den Membranschutz 20 und die Membran 18 geschickt. Die gefilterte Lösung strömt durch die Öffnung 30 und sammelt sich als Filtrat im Filtratbehälter 16. Um das Druckgefälle, das als Antriebskraft dient, aufrechtzuerhalten, tritt Luft bei atmosphärischem Druck durch den Be-/Entlüftungsdurchgang 25 ein und ersetzt das Probelösungvolumen, das die Membran passiert.
5 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung 10 gemäß der Erfindung, wobei gleiche Bezugsziffern sich auf die gleichen Elemente wie die in 1 gezeigten beziehen. Der Aufbau und die Arbeitsweise ist ähnlich der Ausführungsform der 1, außer dass die Be-/Entlüftung für den Probebehälter 15 ein Durchgang 60 ist, dessen Dimensionen mit den aus herkömmlichen Formgebungstechniken abgeleiteten kompatibel ist (d. h. 0,381 mm (0,015 Inch)). In diesem Fall bedeckt eine hydrophobe Membran 62 die Öffnung des Durchgangswegs 60, um ein Verschütten der Probelösung sowie ein Eindringen von Mikroben in den Behälter 15 zu verhindern. Somit stellt bei Einsatz mit einem Sterilisierungfilter wie der vorher erwähnten Express^TM-Membran das Filtersystem dieser Ausführungsform ein steriles, geschlossenes System dar, welches die Sterilität der zu behandelnden Lösungen aufrechterhält.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform ähnlich der Ausführungsform der 5, außer dass keine Be-/Entlüftungsmembran verwendet wird, um den Durchgang 70 abzudecken. Stattdessen umfaßt die Membran 18 sowohl einen hydrophilen Bereich 71, der die beiden geschlossenen Behälter 15, 16 trennt, als auch einen hydrophoben Bereich 72, der in direkter Fluidverbindung mit dem Durchgangsweg 70 steht. In diesem Fall ist die Membran ebenfalls an der Frontplatte 17 am Verbindungspunkt 73 in der Umgebung der Grenzfläche zwischen den hydrophilen und hydrophoben Bereichen abgedichtet. Um zu gewährleisten, dass der hydrophobe Bereich eine integrale Dichtung mit dem Durchgangsweg bildet, muß die Membrandichtung am Punkt 73 sowohl den hydrophilen als auch den hydrophoben Bereich überspannen. Da ein Unterdruck durch den Anschluß 23 erzeugt wird, strömt die Probelösung durch den hydrophilen Bereich der Membran. Gleichzeitig tritt Luft in den Durchgangsweg 70 ein und geht schließlich durch den hydrophoben Bereich der Membran in den Probebehälter 15 über. Diese Ausführungsform weist somit die gleichen Attribute einer flüssigkeitsdichten und steril abgedichteten Filterung auf wie die der in 5 gezeigten Ausführungsform.

Claims

Unterdruckfiltervorrichtung mit: einem Filterkörper (11) mit zwei Verbindungsstellen (12, 13), die entfernt voneinander angeordnet sind, wobei jede der Verbindungsstellen (12, 13) betreffende Zustrom- und Filtratbehälter (15, 16) aufzunehmen vermag, wobei jede der Verbindungsstellen (12, 13) Dichtungsmittel (22A, 22B) zum Erzeugen einer flüssigkeitsdichten Dichtung, wenn die Behälter (15, 16) mit dem Filterkörper (11) gekoppelt sind, aufweist, wobei der Zustrombehälter (15) dazu dient, eine zu filternde Flüssigkeit aufzunehmen und der Filtratbehälter (16) dazu dient, die gefilterte Flüssigkeit aufzunehmen, wobei jeder der Behälter (15, 16) flüssigkeitsdichte Aufnahmen bildet, wenn er mit dem Filterkörper (11) gekoppelt ist, einem Filter (18), der in dem Filterkörper (11) zwischen den Verbindungsstellen (12, 13) derart dicht aufgenommen ist, daß Flüssigkeit in dem Zustrombehälter (15) auf einer stromaufwärtigen Seite des Filters (18) durch das Filter (18) zu einer stromabwärtigen Seite des Filters (18) vor dem Eintritt in den Filtratbehälter (16) durchlaufen muss, einem Unterdruckanschluß (23), der sich durch den Filterkörper (11) erstreckt und in Fluidverbindung mit der stromabwärtigen Seite des Filters (18) steht, wobei der Unterdruckanschluß (23) mit einer Unterdruckquelle verbunden zu werden vermag, um die Flüssigkeit von der stromaufwärtigen Seite des Filters (18) durch das Filter (18) zu der stromabwärtigen Seite des Filters (18) zu saugen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Be- bzw. Entlüftungsdurchgang (60; 70) in dem Filterkörper (11) ausgebildet ist, der mit der stromaufwärtigen Seite des Filters (18) und mit der die Unterdruckfiltervorrichtung (10) umgebenden Atmosphäre in Verbindung steht, wobei der Be- bzw. Entlüftungsdurchgang (60; 70) durch eine hydrophobe Membran (62; 72) derart abgedichtet ist, daß das Passieren von Flüssigkeit von der stromaufwärtigen Seite des Filters in die Atmosphäre während einer normalen Verwendung verhindert wird, während Gas von der Atmosphäre zur stromaufwärtigen Seite des Filters (18) passieren kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Filter (18) eine mikroporöse Membran ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Filter (18) ein Tiefenfilter ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Filter (18) eine Kombination einer mikroporösen Membran und eines Tiefenfilters ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die hydrophobe Membran (62; 72) den Be- bzw. Entlüftungsdurchgang (60; 70) integral abdichtet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Filter (18) in hydrophile (71) und hydrophobe Bereiche (72) segmentiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der hydrophile Bereich (71) die Zustrom- und Filtratbehälter (15, 16) trennt und der hydrophobe Bereich (72) den Be- bzw. Entlüftungsdurchgang (70) integral abdichtet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Filterkörper (11) von kreisförmigem Querschnitt ist, die Verbindungsstellen mit Gewinde versehene Halteelemente (12, 13) sind, die axial voneinander angeordnet und so ausgelegt sind, daß sie in an den Zustrom- und Filtratbehältern (15, 16) vorgesehene Gewinde passen und in diese eingreifen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Dichtungsmittel einen erhabenen Ring (22A, 22B) umfaßt, der mit den Zustrom- und Filtratbehältern (15, 16) in Eingriff zu kommen vermag, um einen Kompressionssitz zwischen dem Ring (22A, 22B) und einer Wand der Halteelemente (12, 13) zu bilden, wenn die Zustrom- und Filtratbehälter (15, 16) in die Gewinde der Halteelemente (12, 13) eingeschraubt werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Dichtungsmittel einen elastomeren Dichtungsring umfaßt, der innerhalb einer Basis der Halteelemente (12, 13) positioniert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit einer stromaufwärts des Filters (18) angeordneten Vorfiltermatrix.