帶有傳感器座的用後可棄的切向流動過濾襯墊的製作方法

2023-08-06 16:57:31 2

專利名稱：帶有傳感器座的用後可棄的切向流動過濾襯墊的製作方法
技術領域：
本申請涉及帶有傳感器座的用後可棄的切向流動過濾襯墊。
背景技術：
切向流動過濾(Tangential Flow Filtration, TFF)是一種基於大小或分子量差 異使用膜來分離液體溶液或懸浮液中組分的分離過程。應用包括蛋白質和其它生物分子 (諸如，核苷酸、抗原和單克隆抗體)的濃縮、澄清和脫鹽；緩衝液更換；過程開發；膜選擇 研究；預層析澄清以移除膠體粒子；諸如右旋糖和抗生素的小分子的熱源去除；細胞培養 基、溶菌產物、膠體懸浮液和病毒培養基的收穫、洗滌或澄清；以及，樣品製備。在TFF中，待過濾的溶液或懸浮液以橫流模式橫穿膜表面。用於過濾的驅動力是 跨膜壓力，在用後可棄的TFF應用中通常利用蠕動泵來生成跨膜壓力。濾液橫穿膜表面的 速度也控制過濾速率且幫助防止膜堵塞。由於TFF穿過膜表面再循環滯留物，膜玷汙被最 小化，維持高過濾速率且提高產品回收。常規TFF裝置由多個元件形成，包括泵、進料溶液儲集器、過濾模塊和用於連接這 些元件的管道。在使用中，進料溶液自進料溶液儲集器導向至過濾模塊，而來自過濾模塊的 滯留物從過濾模塊再循環到進料溶液儲集器直到獲得所希望的滯留物體積。膜夾於頂部和 底部歧管或保持器之間，頂部和底部歧管或保持器用於提供準確的機械約束抵抗裝置的內 部液壓，且也用於在裝置內的多個流動路徑分配過濾流。這些歧管或保持器通常由不鏽鋼 製成且必須在每次使用之前進行清潔和驗證，特別是在生物製藥和其它衛生應用中。這是 一種昂貴和耗時的過程。在替換過濾介質時需要排除清潔和驗證步驟的情況下，可使用用後可棄的襯墊來 代替可再使用的不鏽鋼襯墊。襯墊合併了流動通道和入口埠與出口埠且隔離過程流體 防止與TFF保持器接觸，流動通道和入口埠與出口埠先前存在於歧管中。襯墊可由廉 價材料製成且因此是單次使用後可棄的，使得與清潔常規歧管相比，丟棄它們是更具成本 效益的。此外，襯墊可被預先消毒。為了在操作條件下提供充分的強度和剛度，襯墊可具有 肋片的網格圖案，肋片靠著保持器板以幫助防止襯墊在夾持力下扭轉。還希望將傳感器合併於襯墊中，用於測量各種過程參數，諸如壓力，而在替換過濾 介質和/或襯墊時無須對傳感器進行清潔或消毒。

發明內容
由本文所公開的實施例來克服現有技術的缺點，其包括切向過濾組件，切向過濾 組件包括一或多個優選地用後可棄的襯墊，在用後可棄的襯墊中安置一或多個傳感器。傳 感器與流體隔離且可從襯墊移除。因此，在使用之後，襯墊可被丟棄且傳感器可再使用而無須對傳感器進行清潔。根據某些實施例，提供一種切向流動過濾裝置，其中一或多個襯墊位於過濾元件 與頂部和底部保持器或歧管之間。襯墊合併了流動通道和入口埠與出口埠，流動通道 和入口埠與出口埠常規地存在於不鏽鋼歧管中。襯墊由廉價材料製成且因此在單次 使用之後可丟棄，使得與清潔常規歧管相比，丟棄它們更具成本效益。此外，襯墊可被預先 消毒。為了在操作條件下提供充分的強度和剛度，襯墊可具有肋狀物網格圖案，肋狀物靠 著保持器板以防止襯墊在夾持力下扭轉。++ 一或多個襯墊包括一或多個傳感器埠或座 (mount)用於將傳感器可移除地固結到襯墊上。膜片安置於傳感器與襯墊中的流體通路之 間，隔離傳感器部件避免與通路中的流體直接接觸。傳感器保持能感測通路中的流體壓力， 但膜片的存在防止傳感器受到流體汙染。


圖1是根據某些實施例的切向流動過濾組件的透視圖；圖2是圖1的組件的分解圖；以及圖3是示出根據某些實施例的傳感器和傳感器埠的分解圖。
具體實施例方式首先轉至圖1，其示出根據某些實施例的過濾裝置10。該裝置10包括頂部保持器 板12和間隔開的底部保持器板13。保持器板12、13優選地由不鏽鋼製成且具有充分的剛 性和耐用性以向組件提供抵抗內部操作液壓(諸如50-60psi)的準確且有效的機械約束。 孔口 28設於保持器板12、13中和組件的每個層中，以容納拉杆或螺紋銷或螺栓14或其它 夾持裝置以將組件固定在一起。可設有間隔件(未圖示)，且其被彈簧加載。在保持器板 12、13中並不存在過濾流通路。在組裝狀態，定位於保持器板12下方的是用後可棄的襯墊16。襯墊16優選地由 適合於特定應用的廉價材料製成，這樣的材料是特定測定(諸如製藥測定)可接受的(且 優選地是政府核准的)。合適構造材料包括塑料，諸如聚苯乙烯，優選地聚烯烴，諸如聚丙 烯，聚乙烯和其共聚物與混合物。在強度和剛度方面，特別優選聚碸。襯墊16優選地模製 成具有通路和開口。作為替代且較不優選地，其可通過磨削、鑽進或其它這樣的方法形成。過濾元件20夾於襯墊16與第二用後可棄的襯墊22之間。過濾元件20可為 單個膜，且優選地為多個堆疊的膜，諸如堆疊的超濾或微濾膜，最優選地以盒(cassette) 的形式。儘管示出了單個膜盒，本領域技術人員應了解可使用多個盒。合適的盒以名稱 PELLICON 銷售且可購自 Millipore Corporation。如在本領域中的常規情況的那樣，襯墊22包括第一埠 17A，一或多個子埠 17C，第二埠 17B以及一或多個子埠 17D(圖2)。取決於其在組件內的方位，埠 17A用 於引入進料或移除滯留物，埠 17B用於移除滲透物，同時防止濾液與滯留物或進料摻混， 如常規情況的那樣。埠 17A與一或多個子埠 17C流體連通。埠 17A與17C和最靠近 它的傳感器埠流體連通。埠 17A也與盒(例如，PELLICON 盒)的進料埠流體連 通。埠 17B與一或多個子埠 17D流體連通。埠 17B僅與17D和盒的滲透物排放埠 連通。埠 17A和埠 17B可位於襯墊的相對側上以提供充分的間距且避免幹擾其它組分。但是，在間距充分或者不發生幹擾的情況下，它們可位於相同側上。每個埠 17A、17B與襯 墊主體中的流動路徑或通路流體連通，襯墊主體中的流動路徑或通路與相應孔口連通以提 供進料、滯留物或滲透物的流動，如常規情況的那樣，從而限定裝置內過濾流的多個流動路徑。通路可為漸縮形，隨著它們遠離相應埠行進而變窄，以在子埠 17C和17D中的 每一個處使壓力正常化。在某些實施例中，襯墊16、20之一或二者的一側可包括多個相互接合的肋片。肋 片向襯墊提供增強的剛度，且可在模製過程中形成。肋片(若存在)位於襯墊接觸保持器 板12或13的側部上。肋片從襯墊的一側向另一側延伸，除了被埠中斷的位置。在組裝 時，向過濾元件20與襯墊施加顯著夾持力，且在襯墊16、22的平滑側與過濾元件20之間發 生密封。肋片有助於在本發明的過濾裝置中有效地組裝襯墊，在施加壓力時密封接合，而無 需在保持器板中具有相對應的凹槽來與肋片配合。因此，靠著襯墊網格的保持器板的相應 表面可為平坦的，且無需特殊地設計成適合襯墊。在某些實施例中，一或多個傳感器，優選地兩個傳感器，諸如進料壓力傳感器50A 和滯留物壓力傳感器50B，可移除地連接到用後可棄的襯墊中的一或多個中的座埠。出於 說明目的，在襯墊22中示出兩個埠 30A、30B。該或該等埠 30A、30B各定位成與流體路 徑連通，從而可測量流體路徑中的流體特徵(例如，壓力)。膜或膜片40(諸如由PVDF或聚 烯烴，優選地聚乙烯(例如)製成的膜片)例如定位於埠 30A(或30B)上以在操作期間 隔離流體路徑中的流體與傳感器部件。可使用0形環41或類似物將膜片40密封到埠。 若需要，膜或膜片可永久地附連到埠。在某些實施例中，使用膜片壓縮螺母52將傳感器附連到襯墊22上，如在圖2和圖 3中最佳地看出的那樣。螺母52在內部具有螺紋，內部螺紋對應於定位於傳感器50A上的 傳感器壓縮螺母51上的外部螺紋，使得傳感器50A可擰到螺母52上。傳感器壓縮螺母51 將傳感器凸緣壓縮到較大的膜片壓縮螺母52內。螺母52還具有外部螺紋，外部螺紋對應 於埠 30B中的螺紋使得螺母52可擰入到該埠內。滑移墊圈53可位於壓縮螺母52與 膜片之間，如圖所示。螺母52壓縮0形環41、膜片40和墊圈53就位。本領域技術人員應 了解的是，可使用其它手段來將傳感器附連到座埠上，諸如壓配到該埠內或者到固結 到埠上的合適插口內，保持傳感器就位的夾具或緊固件等。在組裝的條件，傳感器的操作部分直接抵靠膜或膜片定位。膜或膜片由充分柔性 材料製成使得其響應於壓力偏轉，保持連續且並不破裂或失去隔離傳感器與流體路徑的能 力。膜或膜片可為半滲透性的或不可滲透的。其優選地為消毒級。存在兩個傳感器50A、50B(—個測量進料壓力且另一個測量滯留物壓力)允許計 算跨膜壓力，因為跨膜壓力是進料壓力與滯留物壓力的平均值減去濾液壓力。可以本領域 技術人員熟知的常規方式來確定濾液壓力。在使用中，可移除的傳感器優選地與控制單元 電通信，控制單元可記錄相關過程參數，諸如進料壓力、滯留物壓力、跨膜壓力等且可相應 地控制這些參數。通過將傳感器可移除地連接到根據本文所公開的實施例的用後可棄的襯墊上的 座埠，傳感器保持與流體路徑隔離且可易於從襯墊移除且再使用，同時襯墊在使用後可 丟棄。這得到快速且容易的系統設置。
埠 30A和30B的長度使得優選地在傳感器埠的膜片與待傳感的流體所流經的 管道之間存在很小或不存在分支(deadleg)。這確保了無流體損失或變得停滯。合適的傳感器包括機電傳感器，這是由於成本、準確性、可靠性和可用性考慮。機 電傳感器包括結合到薄金屬膜片的應變計。膜片的變形導致應變計的變形，向控制單元發 送比例電信號。本領域技術人員應了解的是，也可利用通過不同技術操作的傳感器。
權利要求
一種過濾設備，包括頂板；底板，其與所述頂板間隔開；過濾構件，其定位於所述頂板與所述底板之間；至少一個用後可棄的襯墊，其定位於所述頂板與所述過濾構件之間，所述襯墊具有流體入口，流體出口，在所述襯墊內的至少一個流體路徑，和與所述流體路徑流體連通的至少一個傳感器埠；膜片，其密封到所述至少一個傳感器埠上；以及傳感器，其可移除地連接到所述傳感器埠上，用於通過所述膜片來感測所述至少一個流體路徑中的壓力，而無需接觸所述流體路徑中的流體。
2.根據權利要求1所述的過濾設備，其特徵在於，所述襯墊還包括至少一個第二流體 路徑，第二傳感器埠以及密封到所述第二傳感器埠上的第二膜片，所述過濾設備還包 括第二傳感器，所述第二傳感器可移除地連接到所述第二傳感器埠上，用於通過所述第 二膜片感測所述第二流體路徑中的壓力，而無需接觸所述第二流體路徑中的流體。
3.—種襯墊，其用於過濾設備且適於在保持器板與過濾元件之間密封，所述襯墊包括 適於靠著所述過濾元件的平坦面和適於靠著所述保持器板的相對面，所述襯墊具有流體入 口、流體出口、在所述襯墊內的至少一個流體路徑以及與所述流體路徑流體連通的至少一 個傳感器埠；膜片，其密封到所述至少一個傳感器埠上；以及傳感器，其可移除地連接到所述傳感器埠上，用於通過所述膜片來感測所述至少一 個流體路徑中的壓力，而無需接觸所述流體路徑中的流體。
4.根據權利要求3所述的襯墊，其特徵在於還包括至少一個第二流體路徑，第二傳感 器埠，密封到所述第二傳感器埠上的第二膜片，以及第二傳感器，所述第二傳感器可移 除地連接到所述第二傳感器埠上，用於通過所述第二膜片來感測所述第二流體路徑中的 壓力，而無需接觸所述第二流體路徑中的流體。
全文摘要
本申請涉及帶有傳感器座的用後可棄的切向流動過濾襯墊。提供了一種切向流動過濾裝置，其中在過濾元件與頂部和底部保持器或歧管之間提供襯墊。襯墊合併了流動通道和入口埠和出口埠以及傳感器座。襯墊由廉價材料形成且因此是單次使用後可棄的，使得與清潔常規歧管相比，丟棄它們更具成本效益。傳感器座容納可移除的傳感器且隔離它與流體路徑。
文檔編號B01D65/10GK101920168SQ20101019776
公開日2010年12月22日 申請日期2010年5月28日 優先權日2009年5月29日
發明者D·王, M·莫裡斯賽 申請人:米利波爾有限公司