堆疊板形成的過濾盒體的製作方法

2023-10-20 00:56:57 1

專利名稱：堆疊板形成的過濾盒體的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種過濾盒體，其不具有單獨的外部殼體。具體的，本發明涉及這種過 濾盒體，具有兩個滲透物路徑，從過濾盒體通向滲透物出口。
背景技術：
各種聚合物材料的膜式過濾器是已知的，且通常是薄的多孔結構，具有體積比大 約50-80%之間的孔隙率。它們相對脆弱，並且通常與各種類型的機械支撐件或者加強件一 起使用。每單位面積穿過這種薄膜的液體流率是孔的尺寸的函數。為了獲得穿過具有細孔 的過濾器的高流率，例如低於大約1微米，需要相對大的過濾面積。這種面積因此通過使用 大的單個過濾器或者通過平行地使用多個較小的單獨過濾器而提供。為了用在關鍵的藥物 應用中，例如消毒，這種薄膜和它們的支撐設備必須不具有能夠穿過小的顆粒或者生物的 洩露或者缺陷。多個小的過濾器因此已經與支撐板和相關聯的設備被手工裝配用於平行流動，然 後測試，且如果需要，進行消毒，經常在用戶場合，成本較高且很不方便。如果手動組裝沒有 通過必須的測試，那麼操作必須重複。更大更複雜的過濾系統的機械部件通常被清潔和重 新使用，僅過濾器被更換。迄今設置在一次性塑料件中的一個組件同樣已經與相對可活動 部件機械固定。較大面積的單獨薄膜過濾器已經被平面地或者圓柱地支撐，或者已經被摺疊用於 設置在緊湊的殼體中。對於給定的過濾面積，用於平坦薄膜的保持器較大，通常不是一次性 的，並且對於過濾器的每個變化，同樣需要拆解、清潔、重新組裝和測試。脆弱的薄膜的摺疊 在摺疊部處產生了應力集中，允許使用中脆弱薄膜的彎曲，通常在上遊和下遊側中的一個 或兩個上需要交叉流動過濾器，並且需要封裝(potting)和/或粘結劑從而密封端部和重 疊的接縫。由於考慮到摺疊部、接縫或者端部處可能的失效，單獨的平坦最終過濾器有時與 摺疊的盒體串行使用，用於在關鍵應用中增加可靠性，例如在消毒藥物和靜脈流體過程中。 另外，多個不同材料在摺疊盒體結構中的使用增加了可提取物源進入濾液中。目前可獲得的過濾器盒體中處理的流體經歷壓力下降，這限制了可通過盒體處理 的流體的量。壓力下降的程度與盒體內流體的流路長度緊密相關。流路長度越長，壓力下 降越大。美國專利4，501，663公開了一種過濾盒體，由多個堆疊的過濾模塊形成，具有單 獨的外部殼體。盒體是不適合的，因為它具有大的滯留(hold up)體積，導致試樣損失。2007年4月23日提交的美國專利申請60/925，774公開了一種過濾盒體，具有供 送入口和滲透物出口，位於盒體的中間部分處。這個盒體需要流體偏轉板從而將進入的流體送料從盒體的中間部分引導到盒體的周邊部分。包括偏轉板是不適合的，因為它給盒體 增加了非工作元件。目前，完整性測試(integrity test)使用了二元氣體用於確定過濾盒體中薄膜中 缺陷的存在。當二元氣體以切向流動過濾模式(TFF)而非正向流動過濾模式(NFF)(死端 過濾(dead ended filtration))流動時，測試提供了較高的精度。這個完整性測試在2006 年10月10日提交的美國專利申請11/545，738中描述，在此引為參考。因此，當需要在過 濾盒體內實現NFF過濾並且實現完整性測試時，過濾盒體必須能夠在TFF和NFF模式中工 作。因此，需要提供一種過濾盒體，為了簡化，具有單個供送入口和單個滲透物出口。 另外需要提供這樣的盒體，其可以在TFF和NFF模式中工作。另外，需要提供一種過濾盒體， 具有最少的非工作元件從而降低成本。另外，需要提供這樣一種盒體，其中，與目前的盒體 相比，被處理的流體在盒體內經歷低的壓力下降。

發明內容
本發明提供一種過濾盒體，由一個或多個過濾單元形成，它們彼此堆疊和接合從 而確保從入口到過濾盒體的流體流動，穿過至少一個薄膜和穿過過濾盒體的出口。盒體能 夠在TFF和NFF模式中工作。過濾模式是死端的正向流動過濾(NFF)。每個過濾單元包括 兩個薄膜支撐板，在它們的外周處密封在一起，從而形成堆疊的過濾單元。每個薄膜支撐板 具有第一表面和第二表面。過濾薄膜，例如單個薄膜或者多個薄膜，被接合到每個薄膜支撐 板的第一和第二表面中的每一個。過濾盒體設置有端罩、流體入口、滲透物出口和第二出 口，第二出口用作通氣口。端罩密封該盒體，且將流體流從供送入口引導穿過薄膜和離開出滲透物流體流動穿過過濾盒體內的兩個流體路徑，從而平均的，流路長度是具有 一個流路和相同水平橫截面的過濾盒體的流路長度的一半。通過為滲透物提供兩個流體流 動路徑，盒體內流體的壓力下降顯著減輕。


圖1是本發明過濾盒體的透視圖。圖2是本發明薄膜支撐板的第一表面的分解俯視圖。圖3是圖2的薄膜支撐板的分解仰視圖。圖4是本發明過濾盒體的剖視圖，具有一個過濾單元。圖5是本發明過濾盒體的剖視圖，具有兩個過濾單元。圖6的分解視圖示出了圖2的薄膜支撐板的第一表面，且示出了過濾盒體內的滲 透物流動路徑。
具體實施例方式見圖1，示出了整裝的(self contained)過濾盒體(cartridge) 20，具有例如0. 5 平方米的過濾面積。盒體20包括上端罩22、下端罩對、和多個過濾單元沈。上端罩22設 置有用於送料的入口 28、用於滲透物(permeate)的出口 30和用於通氣的通氣口 27。優選的，端罩22J4和過濾單元沈由相同塑料材料製成，且在它們的外周處選擇性地結合(wel d)在一起，例如通過熱或者溶劑。入口 28、出口 30和通氣口 27分別適於連接到管路等的導管。任何適當類型的通氣口 27延伸穿過端罩22以允許在啟動時空氣從過濾盒體排 出，並且當在TFF模式中操作過濾盒體20時允許氣體排出以測試薄膜缺陷。這例如可包括 手動開啟閥，其被開啟以排出氣體並且之後閉合。使用中，待過濾的液體進入入口配合件觀，進入堆疊的過濾單元沈，穿過堆疊的 過濾單元沈內的過濾薄膜，如下文所述，從其處，滲透物離開出口配合件30。見圖2和3，薄膜支撐板32具有頂面34 (圖幻和底面36 (圖幻。頂面34具有相 對大的內部尺寸(LID)以容納較大的薄膜38，薄膜38大於薄膜40。底面36具有相對較小 的內部尺寸(SID)以容納較小的薄膜40。圖2和3所示的過濾板42包括薄膜支撐板32和 兩個薄膜38、40，它們在薄膜密封位置44和46處密封到薄膜支撐板32的整個周邊。過濾 單元沈能夠實現流體過濾，通過下列方式形成將兩個過濾板42在SID到SID表面處接 合(密封)到彼此。堆疊的過濾單元沈通過在LID到LID表面處將過濾單元沈接合(密 封)到彼此而形成。通過這樣密封SID-SID表面和LID-LID表面，堆疊的過濾單元沈(圖 1)形成，其能夠實現穿過其中的流體流動，這確保了所有流入的流體送料在離開由堆疊的 過濾單元沈形成的過濾盒體20 (圖1)的出口 30之前，穿過薄膜38或40。圖2和3的過濾板32包括送料入口孔48、滲透物出口孔50、兩組滲透物路徑孔52、 54和通氣孔56。兩個滲透物路徑52和M都與滲透物出口孔50和出口 30流體連通(圖 1)。使用中，通向過濾盒體20的送料穿過入口觀(圖1)進入，且穿過送料入口孔48，如箭 頭四所示。在SID側上(圖幻，流體送料穿過薄膜40以產生滲透物，滲透物沿著箭頭58 所述的兩個方向中的一個穿過槽60。滲透物在板32上行進最遠是從點劃線62到薄膜40 的邊緣61或63，該點劃線是槽60的長度的中點。平均的，滲透物從槽60長度的25%的 點劃線64或點劃線66行進到薄膜40的邊緣61或63。滲透物穿過位於柱68之間的空間 68a,然後穿過滲透物路徑孔52或M，如箭頭31或37所示，並且離開滲透物孔50，如箭頭 35所示，到達出口 30 (圖1)。在LID側上(圖2)，流體送料穿過薄膜38以產生滲透物，其 沿著箭頭69所示的兩個方向中的一個穿過槽71。滲透物在板32上行進最遠是從點劃線 73到薄膜38的邊緣75或77，該點劃線是槽73的長度的中點。平均的，滲透物從槽71長 度的25%的點劃線79或點劃線81行進到薄膜38的邊緣75或77。滲透物穿過滲透物路 徑孔52或M，如箭頭31或37所示，並且離開滲透物孔50，如箭頭35所示。如圖6，流體送 料69a和69b穿過薄膜38和40。最終的過濾物沿著箭頭5 和5 所示的路逕行進到孔 50，如箭頭50a所示，然後到達出口 30 (圖1)。見圖4，示出了密封到端罩65和67的過濾單元26。過濾單元沈包括圖2和3所 示的兩個過濾板42，且在圖2的剖面4-4處示出。薄膜支撐板32在板密封部64、68和70 處密封在一起。薄膜38在薄膜密封區域72處密封到薄膜板32。薄膜40在薄膜密封區域 74處密封到薄膜支撐板32。薄膜支撐板32設置有內部成排孔76和外部成排孔78。如圖 4的黑色箭頭所示，在作為滲透物82被收集之前，所有流入的送料流體80必須穿過薄膜38 或40以及滲透物路徑孔52或M。在SID側上板密封部70處(圖幻外部板密封部64處 和內周處，並且在LID側上(圖幻在外部板密封部66a和內部板密封部處，過濾單元沈在它們的外周處被密封。密封部70、64、59和66a從圍繞孔52和M的表面突起(圖2和3)， 從而提供從孔52和M到孔50的流動路徑。過濾單元沈在周邊板密封部66處密封到端 罩65。過濾單元沈在周邊板密封部69處密封到端罩65。入口(未示出)設置用於將送 料導入到過濾單元沈。通氣口 27和出口 30同樣以圖1所示的方式設置。密封部64、66a 和69消除了對於另外的外部殼體的需要，以實現所需的流體流動。見圖5，示出了兩個過濾單元沈，密封在一起。圖5中，與圖4相同的附圖標記表示 與圖4相同的元件。圖5示出了多個過濾單元沈堆疊和密封在一起以形成過濾盒體20 (圖 1)，具有兩個滲透物路徑52、54，且不具有另外的外部殼體。使用中，當在TFF模式中工作時，其中通氣口 27開啟，薄膜38和40的整體性利用 氣體被測試，例如二元氣體。氣體從入口 28穿過薄膜38到達通氣口 27。隨後的操作中，通氣口 27初始開啟，並且流體送料通過入口觀被引入，以產生滲 透物，其代替過濾盒體20內的氣體。通氣口 27然後閉合，從而通氣孔56 (圖2和幻被滲 透物填充。隨著實現過濾的時間，過多滲透物通過出口 30被去除。在實現了過濾之後，通 過開啟通氣口 27，滲透物可以更加容易地從過濾盒體20通過出口 30被排出。
權利要求
1.一種過濾盒體，具有流體入口和流體出口，包括至少一個過濾單元，每一個包括兩個薄膜支撐板，每個薄膜支撐板具有至少一個過濾 薄膜，所述過濾薄膜結合到薄膜支撐板的底面和薄膜支撐板的頂面，薄膜支撐板在外周表面處結合到彼此，從而形成密封，以防止流體送料進入流體出口， 除了已經穿過至少其中一個薄膜之外， 頂端罩， 底端罩；位於其中一個端罩上的通氣口，和流體流動路徑，從流體入口穿過薄膜並穿過流體出口，其防止來自入口的流體送料 繞過薄膜，並且提供兩個滲透物路徑，用於滲透物流動到流體出口。
2.如權利要求1所述的過濾盒體，其特徵在於，具有多個過濾單元。
3.如權利要求1所述的過濾盒體，其特徵在於，薄膜支撐板包括流體路徑，該流體路徑 允許滲透物從每個薄膜支撐板的頂面和底面流動到流體出口。
4.如權利要求1所述的過濾盒體，其特徵在於，具有多個結合到薄膜支撐板的底面的 過濾薄膜以及多個結合到薄膜支撐板的頂面的過濾薄膜。
5.如權利要求1所述的過濾盒體，其特徵在於，具有一個結合到薄膜支撐板的底面的 過濾薄膜以及一個結合到薄膜支撐板的頂面的過濾薄膜。
6.如權利要求1所述的過濾盒體，其特徵在於，每個端罩包括開口的通氣孔。
7.一種過濾盒體，具有流體入口和流體出口，包括過濾單元，包括薄膜支撐板，薄膜支撐板具有過濾薄膜，該過濾薄膜結合到薄膜支撐板 的底面和薄膜支撐板的頂面，薄膜支撐板在薄膜支撐板的內周表面和外周表面處結合到第一隔離板和偏轉板，從而 形成密封，以防止流體送料進入流體出口，除了已經穿過至少其中一個薄膜之外， 頂端罩，具有流體入口， 底端罩，具有流體出口， 第二隔離板，結合到頂端罩， 所述第一隔離板結合到底端罩和過濾單元， 所述偏轉板結合到過濾單元和第二隔離板，和流體流動路徑，從流體入口穿過薄膜且穿過流體出口，其防止來自入口的流體送料 繞過薄膜。
8.如權利要求7所述的過濾盒體，其特徵在於，還包括位於流體流動路徑內的分叉部， 在它們之間具有空間。
9.如權利要求7所述的過濾盒體，其特徵在於，偏轉板包括在其間具有空間的分叉部。
10.如權利要求7所述的過濾盒體，其特徵在於，薄膜支撐板包括流體路徑，該流體路 徑允許濾液從每個薄膜支撐板的頂面和底面流動到流體出口。
11.如權利要求7所述的過濾盒體，其特徵在於，每個端罩包括開口的通氣口。
全文摘要
提供一種過濾盒體，包括一個或者堆疊的過濾單元，在它們的內周處彼此密封，並且密封到端罩，消除了對於圍繞堆疊的殼體的需要。流體路徑被提供，從而在從盒體作為過濾物穿過之前，所有流入送料的過濾被確保。可設置兩個滲透物路徑從而將滲透物從過濾盒體引導到出口。
文檔編號B01D63/08GK102065985SQ200880117438
公開日2011年5月18日 申請日期2008年9月11日 優先權日2007年10月3日
發明者S·亨特 申請人:米利波爾公司