過濾系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于過濾對含有固體顆粒的流體進行過濾的過濾系統(tǒng)。該過濾系統(tǒng)包括：可變形壁（3），該可變形壁（3）限定出其內(nèi)部的腔室（2）；以及布置在腔室中的管狀隔膜（4）。此外，該系統(tǒng)設(shè)置成使腔室壁分別向內(nèi)和向外周期性地變形，以便對存在于腔室中、隔膜外部的流體進行過濾。
【專利說明】過濾系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于對含有固體顆粒的流體進行過濾的過濾系統(tǒng)，該過濾系統(tǒng)包括:可變形壁，該可變形壁限定出其內(nèi)部的腔室；以及布置在該腔室中的管狀隔膜。
【背景技術(shù)】
[0002]為了分析人體胃腸中的處理，需要提供一種有效的過濾系統(tǒng)。
[0003]與前言相應(yīng)的過濾系統(tǒng)是已知的，其中，待過濾的流體流經(jīng)置于腔室中的管道。隔膜被布置在管道的內(nèi)側(cè)。
[0004]然而，實際中出現(xiàn)的情況是，固體顆粒聚積在隔膜上而形成了結(jié)塊，從而惡化了過濾過程。為了提高隔膜的過濾效率，結(jié)塊形成能夠通過應(yīng)用機械過程(例如，沿著隔膜進行擦拭或施加剪流)而被抑制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種與前言相應(yīng)的系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)設(shè)置成使腔室壁分別向內(nèi)和向外周期性地變形，以便對存在于腔室中、隔膜外部的流體進行過濾，其中，隔膜包括管狀支撐元件和布置在該管狀支撐元件的外表面上的隔膜層，該隔膜層包括通道，該通道的直徑隨著相對于管狀隔膜的縱向軸線的徑向偏移的增大而減小。
[0006]通過在腔室中、在隔膜的外側(cè)提供待過濾的流體，并且通過借助于機械地改變腔室的體積而引起流體流動，有效的過濾過程能夠被執(zhí)行，其中結(jié)塊的生長被極大地減少。運動腔室的擠壓、揉捏和/或推擠作用迫使切向流沿著隔膜表面并且產(chǎn)生了抵制結(jié)塊形成的剪切力。
[0007]有利地，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)實現(xiàn)了隔膜位于過濾管道的外側(cè)的過濾構(gòu)型，使得在原則上，不需要用以清潔隔膜的機械零件。此外，如果需要機械清洗作用，由于隔膜的外部位置，這樣的過程于是能夠相對較容易地執(zhí)行。
[0008]本發(fā)明還涉及一種對含有固體顆粒的流體進行過濾的方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]現(xiàn)在將參考附圖，僅以示例性的方式對本發(fā)明的實施例進行描述，在附圖中:
[0010]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的過濾系統(tǒng)的示意性剖視圖，以及
[0011]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的過濾系統(tǒng)的管狀隔膜的示意性剖視側(cè)視圖。
[0012]附圖僅僅是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的示意性視圖。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記指代相同或相應(yīng)的零件。
【具體實施方式】
[0013]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的過濾系統(tǒng)I的示意性剖視圖。過濾系統(tǒng)I設(shè)置成對含有固體顆粒的流體進行過濾并且包括多個數(shù)量的限定在在可變形壁3a_d內(nèi)部的腔室2a_d。此外，系統(tǒng)I包括布置在相應(yīng)的腔室2a-d中的對應(yīng)的管狀隔膜4a_d。
[0014]系統(tǒng)包括殼體5a_d，腔室2a_d容置在殼體5a_d中。此外，過濾系統(tǒng)I包括多個數(shù)量的中間腔室構(gòu)件6a_d和相應(yīng)的中間管狀隔膜7a_d，以便使腔室2和隔膜4連續(xù)地布置。在示出的實施例中，腔室2和隔膜4各自分別形成閉合回路。
[0015]應(yīng)注意，隔膜4和中間隔膜7能夠集成為單體元件。作為示例，第一管狀隔膜4a和相鄰的第二管狀隔膜4b能夠?qū)嵤閱蝹€隔膜，該單個隔膜包括第一隔膜4a和第二隔膜4b之間的中間管狀隔膜7a。
[0016]在示出的實施例中，管狀隔膜4a的縱向軸線A大體上平行于相應(yīng)的腔室2a的對稱軸線。在圖1中，相應(yīng)腔室的對稱軸線Y與隔膜4a的縱向軸線A重合。
[0017]在過濾系統(tǒng)I的操作過程中，待過濾的流體大體上沿平行于腔室2的對稱軸線Y的方向流經(jīng)腔室2a-d。流動通過使腔室壁3相對于腔室2的對稱軸線Y沿徑向方向向內(nèi)和向外周期性地變形而引起。通過使腔室壁3以蠕動運動的方式周期性地變形，產(chǎn)生了沿平行于對稱軸線Y的方向的流體流動。
[0018]關(guān)于這一點，蠕動運動被理解為腔室壁徑向?qū)ΨQ的收縮和張弛(像沿著腔室的對稱軸線Y傳播的波一樣地進行)，從而沿著腔室的對稱軸線Y沿傳播方向P向前推動材料。這種蠕動運動模擬了消化道周圍的平滑肌收縮時的蠕動，以推進內(nèi)含物經(jīng)過所述腸道。蠕動迫使食物球(稱為食團或團塊)沿著胃腸道移動。
[0019]通過擠壓、揉捏和/或推擠腔室壁3，流體被混合并且以橫向流或切向流的方式平行于隔膜的外表面被推進。按照有利的方式，產(chǎn)生有剪切力，該剪切力抵制了有待于從流體過濾出的固體顆粒的不希望的聚積的形成(也稱為結(jié)塊)。
[0020]優(yōu)選地，腔室壁3包括柔性套，該柔性套能夠容易地變形(例如通過在相應(yīng)的殼體5的其余部分中施加欠壓和/或過壓)。然而，腔室壁可包括剛性部分，所述剛性部分能夠徑向向內(nèi)和向外運動(例如，通過致動器驅(qū)動)。
[0021]由于使用了具有相應(yīng)隔膜4的多個數(shù)量的腔室2，因此能夠執(zhí)行高效的過濾過程。此外，該過程還能夠非常有效地執(zhí)行。在示出的實施例中，多個數(shù)量的柔性壁3b-3d被設(shè)置在徑向向內(nèi)的位置，而單個柔性壁3a在徑向向內(nèi)的位置和徑向向外的位置之間周期性地運動。然后，可用隔膜表面與腔室中的流體體積相比相對較大，從而能夠在過濾過程中獲得高的效率。此外，通過形成腔室和相應(yīng)的隔膜管道的回路，過濾過程能夠連續(xù)地執(zhí)行。原則上，作為替代方案，也能夠?qū)嵤╅_鏈?zhǔn)降那皇液拖鄳?yīng)隔膜管道。此外，也能夠應(yīng)用包括單個管狀隔膜的單個腔室來執(zhí)行過濾過程。
[0022]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的過濾系統(tǒng)I的管狀隔膜4的示意性剖視側(cè)視圖。隔膜4包括管狀支撐元件10和布置在管狀支撐元件的外表面12上的隔膜層11，從而有效隔膜部分11位于管道4的外側(cè)。隔膜4中的通道15的直徑隨著相對于管道4的縱向軸線A的徑向偏移的增大而減小。由于隔膜層位置的作用，進一步抵制了結(jié)塊的形成。
[0023]在示出的實施例中，管狀支撐元件10和隔膜層11形成整體模塊。作為替代方案，管狀支撐元件10和隔膜層11單獨地形成并且安裝到彼此。隔膜可以由陶瓷材料制成，或者由例如聚合物的其它材料制成。
[0024]按照非常有利的方式，過濾系統(tǒng)I進一步包括流體可滲透的剛性管狀結(jié)構(gòu)13，該管狀結(jié)構(gòu)13布置在隔膜4的外表面14上并且限定了可變形壁3的最小徑向位置Rmin,該最小徑向位置Rmin大于隔膜4的外表面徑向位置RMbrane;。
[0025]通過應(yīng)用流體可滲透的剛性管狀結(jié)構(gòu)13，腔室2的容積相對較小，而流經(jīng)剛性結(jié)構(gòu)的流體能夠被迫使經(jīng)過環(huán)狀空間流動，該環(huán)狀空間具有環(huán)狀徑向偏移Rtjffsrt并且沿著隔膜沿切向方向圍封管道4，從而更進一步地提高過濾過程的效率。
[0026]流體可滲透的剛性管狀結(jié)構(gòu)例如被實施為護套。原則上，足夠堅硬以迫使可變形壁停止徑向向內(nèi)運動越過大于隔膜的外表面徑向位置的最小徑向位置、但對于待過濾的流體而言是可滲透的各種編織的或非編織的材料都適于用作上述流體可滲透的剛性管狀結(jié)構(gòu)。
[0027]可選地，過濾系統(tǒng)設(shè)置有用于對腔室中的流體加熱的加熱元件(例如，在待過濾的流體的粘度增大到超過所需水平的情況下)。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的過濾系統(tǒng)能夠被用于在對胃腸道中的處理進行分析時過濾腸道中的的測試內(nèi)含物。
[0029]然而，其它類型的流體也能夠通過使用本發(fā)明的系統(tǒng)進行過濾(例如，在制藥模型或其它實驗室模型中進行分析的漿體或流體)。
[0030]實驗表明，具有50厘米的長度、10厘米的外徑和100納米的孔徑的管狀隔膜能夠執(zhí)行漿體的過濾，使得在3小時的時間段3毫升/分鐘的過濾速度是可能的。
[0031]本發(fā)明不限于本文描述的實施例。應(yīng)當(dāng)理解的是許多變形都是可能的。
[0032]代替在腔室中應(yīng)用單個管狀隔膜，能夠?qū)⒍鄠€數(shù)量的管狀隔膜布置在根據(jù)本發(fā)明的過濾系統(tǒng)的腔室中。
[0033]其它這樣的變形將對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的并且被認為落入如所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于對含有固體顆粒的流體進行過濾的過濾系統(tǒng)，包括:可變形壁，所述可變形壁限定出其內(nèi)部的腔室；以及布置在所述腔室中的管狀隔膜，其中，所述系統(tǒng)設(shè)置成使所述腔室壁分別向內(nèi)和向外周期性地變形，以便對存在于所述腔室中、所述隔膜外部的流體進行過濾，其中，所述隔膜包括管狀支撐元件和布置在所述管狀支撐元件的外表面上的隔膜層，所述隔膜層包括通道，所述通道的直徑隨著相對于所述管狀隔膜的縱向軸線的徑向偏移的增大而減小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾系統(tǒng)，其中，所述管狀隔膜的縱向軸線大體上平行于所述腔室的對稱軸線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾系統(tǒng)，其中，所述管狀支撐元件和所述隔膜層形成整體模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的過濾系統(tǒng)，其中，所述隔膜由陶瓷材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的過濾系統(tǒng)，其中，所述可變形壁包括柔性套。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的過濾系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)設(shè)置成使所述腔室壁以蠕動運動方式周期性地變形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的過濾系統(tǒng)，進一步包括流體可滲透的剛性管狀結(jié)構(gòu)，所述管狀結(jié)構(gòu)布置在所述隔膜的外表面上并且限定了所述可變形壁的最小徑向位置，所述最小徑向位置大于所述隔膜的外表面的徑向位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的過濾系統(tǒng)，進一步包括用于對所述腔室中的流體加熱的加熱元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的過濾系統(tǒng)，包括連續(xù)布置的多個數(shù)量的腔室，每個所述腔室包括布置在相應(yīng)的腔室中的管狀隔膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的過濾系統(tǒng)，其中，各個管狀隔膜也連續(xù)地連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的過濾系統(tǒng)，其中，所述腔室和/或所述隔膜形成了閉合回路。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項所述的過濾系統(tǒng)，包括布置在所述腔室中的多個數(shù)量的管狀隔膜。
13.一種對含有固體顆粒的流體進行過濾的方法，包括以下步驟: 設(shè)置可變形壁和管狀隔膜，所述可變形壁在其內(nèi)部限定有腔室，所述管狀隔膜布置在所述腔室中，所述隔膜具有徑向外表面，以及 使所述腔室壁在徑向向外位置和接近于所述隔膜的徑向外表面的徑向向內(nèi)位置之間分別向內(nèi)和向外周期性地變形，以便對存在于所述腔室中、所述隔膜外部的流體進行過濾。
【文檔編號】B01D63/06GK103702746SQ201280036854
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月31日
【發(fā)明者】M·米尼庫斯 申請人:荷蘭應(yīng)用自然科學(xué)研究組織Tno