DE68907958T2

DE68907958T2 - Filterdurchschlag und Filterauffanganlage.

Info

Publication number: DE68907958T2
Application number: DE89103676T
Authority: DE
Inventors: Emile O Montiminy; Donald B Rising
Original assignee: Millipore Corp
Current assignee: EMD Millipore Corp
Priority date: 1988-03-17
Filing date: 1989-03-02
Publication date: 1994-01-27
Anticipated expiration: 2009-03-03
Also published as: EP0332944A2; EP0332944A3; DE68907958D1; EP0332944B1; JP2777901B2; US4974462A; JPH01296971A

Description

Hintergrund der Erfindung:

Diese Erfindung betrifft eine Filterdurchschlagkonstruktion und eine den Filterdurchschlag für das Sammeln oder Auffangen einer auf einem Filter abgelagerten Probe benutzende Anlage.
Für die in vitro-Analyse benutzte Testplatten mit einer Vielzahl von darin vorgesehenen einzelnen Vertiefungen (Zellen) oder Reaktionskammern sind übliche bekannte Laboratoriumswerkzeuge. Derartige Vorrichtungen werden bereits für eine große Vielfalt von Zwecken und Untersuchungen bzw. Analysen eingesetzt, wie dies beispielsweise aus den US-A-3 694 464, -4 304 865, -4 276 048, -4 154 795, -4 427 415, -4 526 690 und -Re 30 562 hervorgeht. Mikroporöse Membranfilter und solche mikroporösen Membranen enthaltende Filtervorrichtungen sind für viele der in neuerer Zeit entwickelten Zellen- und Gewebekulturtechniken und -bestimmungen bzw. -analysen besonders nützlich, speziell für diejenigen auf dem Gebiet der Virologie und Immunologie, wo das interessierende Material vom Filter zurückgehalten wird. Typischerweise wird eine 96 Zellen aufweisende Filterplatte für die Simultandurchführung von Mehrfachanalysen, von denen einige Schritte vor dem Filtern mehrere Stunden dauern, eingesetzt. Nach dem Filtern ist es üblich, einen Stempeldurchschlag mit einer flachen (Stirn-)Fläche zu benutzen, der in die Zelle und durch das den Filter-Rückstand (retentate) tragende Filterpapier eingeführt bzw. hindurchgetrieben wird, um das Filterpapier und den Rückstand (das Filtrat) für anschließende Untersuchung aus der Zelle in z.B. ein Fläschchen (ein Teströhrchen) zu überführen. Dieses System ist mit zwei Hauptproblemen behaftet. Zum einen wird in vielen Fällen nur ein Abschnitt des Filterpapierumfangs abgeschert, während die Filterscheibe an der Zelle haften bleibt. Zum zweiten kann die Flachseite des Durchschlags einen Teil des Rückstands vom Filterpapier abtragen, so daß die anschließende Untersuchung ungenau ist. Ein alternatives System verwendet ein hohles Rohr als Durchschlag, um die Berührungsfläche des Durchschlags zu minimieren und die Menge der ungewollt auf den Durchschlag übertragenen Probe zu verringern. Bei einem anderen System ist das Filter zur Erleichterung des anschließenden Durchstoßens um seinen Umfang herum eingekerbt. Dieses System ist unzweckmäßig, weil ein ungewolltes Aufreißen des Filterpapiers längs der Kerblinie auftreten kann.
Es wäre daher wünschenswert, eine Einrichtung zum Entfernen von Filter-Rückstand und Filterpapier von einer zahlreiche Zellen aufweisenden Filterplatte bereitzustellen, die gewährleistet, daß das Filterpapier ohne Verlust eines Teils des Rückstands für nachfolgende Untersuchung vollständig von der Zelle getrennt wird. Ferner wäre es wünschenswert, eine solche Einrichtung bereitzustellen, die das gleichzeitige Entfernen von Filter und Rückstand aus einer Vielzahl von Zellen ermöglicht.

Abriß der Erfindung:

Mit der vorliegenden Erfindung werden ein Filterdurchschlag und ein(e) Filterdurchschlagsystem oder -anlage bereitgestellt, die in Verbindung mit einer zahlreiche Zellen aufweisenden Filterplatte zum Entfernen von Rückstand und Filter aus jeder Zelle nach einem Filterschritt, bei dem die zahlreiche Zellen aufweisende Filterplatte benutzt wird, eingesetzt werden können. Der Filterdurchschlag umfaßt ein langgestrecktes Durchstoßelement mit einer scharfen Spitze an einer vorlaufenden Fläche desselben und einen von einer folgenden Fläche des Durchschlags abstehenden Führungsvorsprung. Die Durchstoßspitze ist angeordnet zum Durchstoßen des Mittelbereichs des in der Zelle befindlichen Filters, während der Führungsvorsprung angeordnet ist, um eine Führung beim Durchschieben des Durchschlags durch das Filterpapier zu bieten. Die Durchstoßspitze durchstößt den Mittelbereich des Filters, worauf die auf die Durchstoßspitze folgende flache Durchschlagfläche im wesentlichen mit der Gesamtoberfläche des Filters in der Zelle in Berührung gelangt, um damit das gesamte Filter aus der Zelle heraus- und in einen Auffang-Behälter, in welchem der Rückstand untersucht werden kann, hineinzudrücken. Dabei tritt kein Rückstandsverlust auf, weil der Filterdurchschlag das Filterpapier mit dem gesamten, zwischen dem Filterpapier und der Durchschlagstirnfläche befindlichen Rückstand mitnimmt. Gemäß einem anderen Merkmal bezieht sich diese Erfindung auf einen Filterdurchschlaghalter zum Festhalten von Reihen von Durchschlägen in der Weise, daß mehrere Filterdurchschläge zum gleichzeitigen Entfernen von Rückstand und Filter(n) aus einer Vielzahl von Zellen eingesetzt werden können.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen:

In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen Filterdurchschlag gemäß dieser Erfindung,
Fig. 2 eine Darstellung eines unzweckmäßigen Vorgangs bei einer Ausführungsform nach dem Stand der Technik,
Fig. 3 eine Darstellung des ersten Anwendungsschritts des Filterdurchschlags gemäß dieser Erfindung,
Fig. 4 eine Darstellung des zweiten Anwendungsschritts des Filterdurchschlags gemäß dieser Erfindüng,
Fig. 5 eine Darstellung des Filterdurchschlaghalters gemäß dieser Erfindung,
Fig. 6 eine Darstellung der Anwendung des Filterdurchschlags und des Filterdurchschlaghalters gemäß dieser Erfindung,
Fig. 7 eine abgewandelte Ausführungsform dieser Erfindung,
Fig. 8 eine andere abgewandelte Ausführungsform dieser Erfindung,
Fig. 9 eine weitere abgewandelte Ausführungsform dieser Erfindung,
Fig. 10 noch eine weitere abgewandelte Ausführungsform dieser Erfindung,
Fig. 11 noch eine weitere abgewandelte Ausführungsform dieser Erfindung und
Fig. 12 eine Querschnittansicht eines Filterdurchschlags gemäß dieser Erfindung mit einem eingedrückten Führungsmittel.

Beschreibung spezieller Ausführungsformen:

Gemäß Fig. 1 umfaßt der Filterdurchschlag 10 einen Durchschlagabschnitt 12 mit zwei gegenüberliegenden Flachseiten 14 und 16. An der Flachseite 14 ist ein konisch geformtes Filterdurchstoßelement 18 angebracht, das eine scharfe Spitze 20 zum Durchstoßen einer Filtermembran aufweist. An der Fläche oder Flachseite 16 ist eine Stempel-Durchschlagführung 22 angebracht, die zum Positionieren eines hohlen Stempels um den Umfang des Durchschlagabschnitts 12 in der Weise, daß der Durchschlagabschnitt 12 mit einer gleichmäßig verteilten Kraft beaufschlagbar ist, dient. Das Führungselement 22 kann eine beliebige Form, wie in Fig. 1 gezeigt, oder eine zylindrische, hohlzylindrische oder kreuzförmige Form aufweisen. Die Seiten des Filterdurchstoßelements 18 bilden zur lotrechten Achse des Durchstoßelements einen Winkel von zwischen etwa 2º und etwa 45º, vorzugsweise zwischen etwa 5º und etwa 30º, und weisen eine Länge von im allgemeinen zwischen etwa 0,2 mm und etwa 10 mm, vorzugsweise zwischen etwa 1 mm und etwa 3 mm auf.
Gemäß Fig. 2 weist der Filterdurchschlag 24 nach dem Stand der Technik eine Flachseite 26 auf, die so ausgelegt ist, daß sie einen Filterabschnitt 28 vom restlichen Abschnitt des Filters 30 so abtrennt, daß er in einen (nicht dargestellten) Auffangbehälter gerichtet wird. Die Flachseite 26 bewirkt jedoch häufig ein unvollständiges Abtrennen, so daß der Filterabschnitt 28 am Filterabschnitt 30 (angelenkt) hängenbleibt, anstatt in den vorgesehenen Auffangbehälter herabzufallen.
Gemäß Fig. 3 wird der Filterdurchschlag gemäß dieser Erfindung so eingesetzt, daß eine Kraft (F) auf die Führung 22 ausgeübt und dadurch die Spitze 20 des konischen Durchstoßelements 18 durch das Filter 28 hindurchgetrieben wird, worauf die Flachseite 14 des Abschnitts 12 den Filterabschnitt 28 entfernt bzw. abtrennt. Gemäß Fig. 4 verlagern sich sodann der Filterdurchschlag 10 und der Filterabschnitt 28 aus der Zelle 31 in einen (nicht dargestellten) Auffangbehälter.
In Fig. 5 ist ein Filterdurchschlaghalter gemäß dieser Erfindung dargestellt, der ein Grundelement 32 und eine Anzahl von Armen 34 aufweist, die am Grundelement 32 angebracht sind und im wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Über die Länge jedes Arms 34 hinweg sind mehrere Filterdurchschläge 10 nach Fig. 1 in im wesentlichen gleichen gegenseitigen Abständen befestigt (vgl. Fig. 5). Der Abstand zwischen den Durchschlägen 10 ist so bemessen, daß er an den Abstand zwischen den Zellen 36 in der Mehrzellen-Filtervorrichtung (Fig. 6) angepaßt ist. Die Durchschläge 10 können mit Hilfe beliebiger Mittel an den Armen 34 befestigt sein. Bevorzugt sind jedoch das Grundelement 32, die Arme 34 und die Filterdurchschläge 10 einstückig geformt, um die Anordnung von bis zu 96 Durchschlägen 10 über den betreffenden Zellen 36 zu ermöglichen. Der Filterdurchschlaghalter gemäß Fig. 5 wird in Verbindung mit zahlreichen Stößeln oder Stempeln eingesetzt, die zum Parallel richten der Reihen von Filterdurchschlägen 10 auf die in Fig. 5 gezeigte Weise angeordnet sind. Die Filterdurchschläge 10 werden über den Filter-Zellen 36 angeordnet und auf die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Weise durch das Filter geführt, um das Filter an den Zellen 36 abzutrennen, worauf die einzelnen Filterdurchschläge 10 und Filterabschnitte 29 über Rutschen 40 in Fläschchen 38 (oder ähnliches) überführt werden. Jeder Durchschlag 10 fügt jedem Filterabschnitt 28 genügend Masse hinzu, um die Kombination längs einer Rutsche 40 herabgleiten zu lassen, während der Filterabschnitt 28 allein an der Rutsche 40 haftenbleiben würde.
Die in den Fig. 1, 7, 8, 9, 10 und 11 beispielhaft dargestellten erfindungsgemäßen Filterdurchschlagkonstruktionen sind so ausgebildet, daß das zentral angeordnete Durchstoßelement im Gebrauch die Membran beim Ausstanzen so stabilisiert, daß sie um ihren gesamten Umfang herum abgetrennt wird. Das Durchstoßelement bietet einen Ankerpunkt zum Festhalten des ausgestanzten Abschnitts und weist eine Spitze auf, die ausreichend scharf ist, um die Membran zu durchstoßen, bevor sich die Membran durch Abscheren oder Verlust des Zusammenhalts von der Zelle zu trennen beginnt. Die Seiten des Durchstoßelements sollten einen kleinen Winkel mit seiner lotrechten Seite bilden, so daß das Durchstoßelement die Membran leicht durchdringen kann. Durch Ausbildung der Seiten des Durchstoßelements in der Weise, daß sie einen kleinen Winkel zur lotrechten Achse bilden, kommt die durchstoßene Membran leichter in Eingriff mit dem Durchstoßelement. Gemäß Fig. 7 kann das Durchstoßelement 42 als Doppelkegel oder -konus geformt sein. Das Durchstoßelement 44 gemäß Fig. 8 liegt in einer Pyramidenform vor. Das Durchstoßelement 46 gemäß Fig. 9 weist einen kreuzförmigen Querschnitt auf. Das Durchstoßelement 48 nach Fig. 10 besitzt eine Stilettform. Das Durchstoßelement 50 gemäß Fig. 11 ist mit einer Hinterdrehung 52 versehen, so daß es als Widerhaken wirkt. Gemäß Fig. 11 weist die Hinterdrehung 52 einen kleinen Querschnitt als die Basis des Durchstoßelements 50 auf. Das Durchstoßelement kann auch so geformt sein, daß ein kurzer konischer Durchstoßkopf in einem zylindrischen Element befestigt ist, das seinerseits an einer Fläche des Durchschlagabschnitts befestigt ist.
Gemäß Fig. 12 liegt das Führungselement 54 in Form einer konischen Eindrückung vor, die an einen (nicht dargestellten) Durchschlag angepaßt ist, um den Durchschlag 56 mit dem Durchstoßelement 58 gemäß dieser Erfindung zu stabilisieren und die gewünschte Kraft auf ihn ausüben zu können. Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete Führungselement kann somit entweder eine Verlängerung oder eine Eindrückung bzw. Vertiefung relativ zum Durchschlagabschnitt sein.
Obgleich vorstehend mehrere Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen beschrieben sind, sind dem Fachmann bestimmte Abwandlungen offensichtlich. Die Erfindung soll daher nur durch die beigefügten Ansprüche begrenzt sein.

Claims

1. Filterdurchschlag (10) mit einem Durchschlagabschnitt (12) einer (gegebenen) Dicke und zwei gegenüberliegenden Flächen (14, 16),

sowie mit einem an einer der gegenüberliegenden Flächen (14) befestigten und von ihr abstehenden Filterdurchstoßelement (18), dadurch gekennzeichnet, daß die eine der gegenüberliegenden Flächen (14) eine Flachseite (14) umfaßt, das Filterdurchstoßelement eine zentral zu seiner Basis- oder Grund(flächen)seite angeordnete scharfe Spitze (20) aufweist, mit seiner Basis - oder Grundseite an der einen der gegenüberliegenden Flächen (14) befestigt ist und Seiten (18) sowie eine lotrechte Achse aufweist, die Seiten und die lotrechte Achse einen kleinen Winkel festlegen und an der zweiten der gegenüberliegenden Flächen (16) eine Durchschlagführung (22) angeformt ist.

2. Filterdurchschlag nach Anspruch 1, wobei die Durchschlagführung (22) aus einer Verlängerung von der zweiten Fläche (16) besteht.

3. Filterdurchschlag nach Anspruch 1, wobei die Durchschlagführung (22) aus einer Eindrückung bzw. Vertiefung (54) in der zweiten Fläche (16) besteht.

4. Filterdurchschlag nach Anspruch 1 , wobei das Filterdurchstoßelement (18) konisch geformt ist.

5. Filterdurchschlag nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, wobei das Durchstoßelement (18) einen Kegelwinkel zwischen etwa 5º und 30º aufweist.

6. Filterdurchschlag nach Anspruch 1, wobei das Filterdurchstoßelement (18) an der einen der gegenüberliegenden Flächen (14) mittels eines zylindrischen Elements (52) befestigt ist, das einen kleineren Querschnitt als die Basis- oder Grund(flächen)seite des Filterdurchstoßelements (18) aufweist.

7. Halter für den Filterdurchschlag nach Anspruch 1, umfassend: ein Grundelement (32) und

eine Anzahl von am Grundelement angebrachten Armen (34), die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind,

wobei an jedem der Arme eine Anzahl von Filterdurchschlägen (10) über die Länge der Arme hinweg befestigt sind und die Filterdurchschläge im wesentlichen in gleichen gegenseitigen Abständen angeordnet sind.

8. Filterdurchschlaghalter nach Anspruch 7, geformt in einer einstückigen Konstruktion.

9. Filterdurchschlaghalter nach Anspruch 7, wobei die Durchschlagführung aus einer von der zweiten Fläche abgehenden Verlängerung besteht.