專利名稱：獨立式一次性切向流過濾襯墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種獨立式一次性切向流過濾襯墊。
背景技術(shù)：
切向流過濾(TFF)是根據(jù)尺寸或者分子量不同使用膜來分離液體溶液或者懸浮 液中的成分的分離工藝。應(yīng)用包括蛋白質(zhì)和諸如核甘酸、抗原和單克隆抗體之類的其他生 物分子的濃縮、澄清，以及脫鹽；緩沖劑交換；工藝發(fā)展；膜選擇研究；預(yù)先色譜分析澄清來 除去膠體微粒；諸如右旋糖和抗生素之類的小分子的去除熱源法；細(xì)胞培養(yǎng)物、溶胞產(chǎn)物、 膠體懸浮液和病毒培養(yǎng)物的收獲、洗滌或者澄清；以及試樣的制備。在TFF中，要過濾的溶液或者懸浮液以交叉流的模式通過膜的表面。用于過濾的 驅(qū)動力是跨膜壓力，其通常由位于一次性TFF應(yīng)用中的蠕動泵產(chǎn)生。濾出液通過膜表面的 速度也控制過濾速度，且有助于防止膜的阻塞。因為TFF穿過膜表面再循環(huán)滲余物，所以最 小化膜積垢，維持了高過濾速度和增強了產(chǎn)品回收。傳統(tǒng)的TFF裝置由多個元件形成，其可包括泵、供給溶液容器、過濾模塊和用于連 接這些元件的導(dǎo)管。在使用中，供給溶液從供給溶液容器引導(dǎo)到過濾模塊，同時來自過濾模 塊的滲余物從過濾模塊再循環(huán)到供給溶液容器，直到獲得希望體積的滲余物。膜夾在頂和 底歧管或支撐板之間，該歧管或者支撐板用于提供精確的機械約束防止裝置的內(nèi)部液壓壓 力，以及也用于分配穿過裝置內(nèi)的多個流道的過濾流。這些歧管或者支撐板通常由不銹鋼 制成，且必須在每次使用前清潔和驗證，特別是在生物制藥學(xué)和其他衛(wèi)生應(yīng)用中。這是昂貴 和費時的過程。在更換過濾介質(zhì)時希望取消清潔和驗證步驟的情況下，可以使用一次性襯墊取代 可重復(fù)使用的不銹鋼襯墊。該襯墊包括原先存在于歧管中的流通道以及入口和出口端口， 并隔離工藝流體與TFF支撐板接觸，該襯墊可由便宜的材料制成，因此在單次使用后即可 丟棄，使得處理他們比清潔傳統(tǒng)的歧管更加節(jié)約成本。另外，該襯墊可以是預(yù)先消毒。為了 在操作條件下提供足夠的強度和剛度，襯墊可具有與支撐板鄰接的肋的柵格型式，以有助 于防止襯墊在夾緊力作用下扭轉(zhuǎn)(例如參見美國專利7306727，其公開內(nèi)容通過被引入本 申請)°做成過濾模塊的歧管和/或襯墊的壓緊是確保有效過濾和避免流體滲漏的關(guān)鍵。 傳統(tǒng)的，通過使用多個帶螺紋的桿壓緊這些元件，如圖1所示。該裝置的元件(例如歧管或 襯墊，過濾盒，頂板和底板)設(shè)有每一個的尺寸都設(shè)計成接納各自桿的孔(兩個孔如圖1所 示)，并以適合的順序疊加在桿上形成密封關(guān)系。然后，螺母或類似物螺旋到該桿上以維持 這些元件在過濾期間處于壓緊狀態(tài)。當(dāng)TFF支撐板上的螺母松動時，例如過濾過程完成后，TFF盒密封墊片上的壓力就會消失。這導(dǎo)致在盒通道中任意流體滯留量從該模塊漏出，這能產(chǎn)生問題，特別是當(dāng)流體有 毒性時。例如，一種在生物生產(chǎn)過程中的緊急技術(shù)，用于將有毒物質(zhì)結(jié)合到某些單克隆抗體 (Mabs)上。這導(dǎo)致高毒性的工藝流體，其以上文所述的方式滲漏對使用者健康產(chǎn)生危害。因此，需要提供獨立于由支撐板產(chǎn)生的整個裝置的壓緊的TFF元件中的一些的壓 緊，以避免流體從該裝置滲漏。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開的實施方式克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，其包括一種切向過濾組件，該 切向過濾組件包括一個或多個歧管或優(yōu)選一次性襯墊，其密封獨立于整個模塊。根據(jù)某些實施方式，提供一種切向流過濾裝置，其中，一個或多個襯墊位于過濾元 件和頂、底板之間。該襯墊包括流通道以及入口和出口端口。該襯墊優(yōu)選由便宜的材料制 成，因此，在單次使用過后可以丟棄，使得處理他們比清潔傳統(tǒng)的由不銹鋼制成的歧管更加 節(jié)約成本。此外，襯墊可以預(yù)先消毒。為了在操作條件下提供足夠的強度和剛度，襯墊可具 有與支撐板鄰接的肋的柵格型式，以有助于防止襯墊在夾緊力作用下扭轉(zhuǎn)。該一個或多個 襯墊可以包括一個或多個傳感器端口或座，用于可移去地將傳感器固定至襯墊。如果含有 傳感器，隔膜布置在襯墊中的傳感器和流體通道之間，以隔離傳感器元件直接接觸通道中 的流體。傳感器保留檢測通道中流體壓力的能力，但隔膜的存在防止傳感器被流體污染。襯 墊前板包括螺釘或類似物，該螺釘或類似物連接到過濾盒和第二 TFF襯墊板以獨立于支撐 板將它們密封在一起。在某些具體實施方式
中，公開了一種獨立的一次性組件，該組件基本包括第一襯 墊，具有流體入口，流體出口，位于所述襯墊中的至少一個流體通道；過濾部件，和第二襯 墊，其中第一和第二襯墊圍繞過濾部件并被充分的壓緊，以最小化或防止流體從該壓緊裝 置滲漏。該組件即使沒有保持在外部板之間仍然保持壓緊。該組件的不是典型的可用完即 棄的任何元件被認(rèn)為實質(zhì)上影響了該組件的新的和基本的特征。


圖1顯示了一個傳統(tǒng)的TFF裝置的分解圖，鋼支撐板上具有穿孔，用于進(jìn)料至TFF 過濾盒；和圖2顯示了根據(jù)某些具體實施方式
的切向流過濾組件的分解透視圖。
具體實施例方式參考圖2，圖中顯示了根據(jù)某些具體實施方式
的過濾裝置10。裝置10包括前支撐 板12和隔開的后板13。支撐板12、13優(yōu)選是板狀且由不銹鋼制成，并且足夠堅硬和耐用， 以提供抵抗內(nèi)部水力操作壓力例如50-60psi的組件的精確和有效的機械約束力。在支撐 板12，13和組件的每層中設(shè)置孔28，用以容納拉桿或螺紋銷或螺栓14或其他夾緊裝置以將 組件固定在一起。可以設(shè)置墊片(未顯示)，并且它可以是彈性加載的。如實施例所示，在 支撐板12，13中不存在過濾流通道。在裝配狀態(tài)下，定位在后支撐板13隔壁的是第一襯墊16。襯墊16優(yōu)選由一次性 使用的便宜材料制成，適合于應(yīng)用，該材料對于特定的檢驗是可接受的，例如藥物檢驗(優(yōu)選是經(jīng)過官方批準(zhǔn)的)。合適的構(gòu)造材料包括塑料，例如聚苯乙烯，優(yōu)選聚烯烴，例如聚丙 烯，聚乙烯、它們的共聚物和混合物。聚砜由于其強度和剛度而尤其優(yōu)選。襯墊16優(yōu)選模 制，也可以通過銑削、鉆孔和其他類似方法形成。襯墊包括一個或多個孔28以接納各自拉 桿14。在一些實施例中，襯墊16還包括多個孔69，每個孔配置用于接納對應(yīng)的夾緊裝置 70，例如螺絲，螺栓，銷，拉桿或類似物。優(yōu)選孔69隔開并定位于襯墊16周邊(parameter) 附近，如圖所示。在所示實施例中，有6個這樣的孔69和6個對應(yīng)的夾緊裝置70，然而本領(lǐng) 域技術(shù)人員將理解可以使用更少或更多的孔，只要使用的數(shù)量足以使得元件之間具有良好 的密封性。在裝配狀態(tài)下過濾元件20夾在第一襯墊16和第二襯墊22之間，過濾元件20可以 是單個膜，并且優(yōu)選是多個堆疊膜，例如堆疊的超濾或微濾膜，最優(yōu)選以盒的形式設(shè)置。盡 管顯示了膜的單個盒子，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以使用多個盒子。合適的盒子是以 PELLICON 名字出售的，并且可商業(yè)購自Millipore Corporation。這些盒子與襯墊22 對齊。作為本領(lǐng)域常規(guī)方法，襯墊22包括第一端口 17A、一個或多個子端口 17C、第二端 口 17B和一個或多個子端口 17D。根據(jù)其在組件中的定位，端口 17A可用于引導(dǎo)進(jìn)料或除去 滲余物，并且端口 17B用于除去滲透物，與常規(guī)一樣同時防止濾出液與滲余物或進(jìn)料的混 合。端口 17A可與一個或多個子端口 17C流體連通。端口 17A還與盒子(例如PELLICON 盒子)的進(jìn)料端口流體連通。端口 17B與一個或多個子端口 17D流體連通。端口 17B僅與 17D和盒子中的滲透物排出端口連通。為了提供足夠的間隔并且避免與其他部件干擾，端口 17A和17B可以位于襯墊的相對側(cè)。然而，當(dāng)間隔充足或沒有發(fā)生干擾時，它們可以設(shè)置在 同一側(cè)。每個端口 17A，17B與襯墊體中的流動路徑或通道流體連通，該流動路徑或通道與 常規(guī)一樣和各個孔連通，以容納進(jìn)料、滲余物或滲透物的流動，由此在裝置中限定出過濾流 的多個流動路徑。通道可以是錐形的，隨著遠(yuǎn)離他們各自的端口變窄，以使壓力在每個子端 口 17C禾口 17D處標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)某些實施方式，第一襯墊16，一個或多個過濾元件20，和第二襯墊22的組合 的壓緊獨立于整個裝置的壓緊(例如，包括支撐板12和13的裝置)。為此，在襯墊22中 可以提供適合的接收部件75以接納夾緊裝置70。舉例而言，優(yōu)選的接收部件是螺紋孔，配 置成利用螺紋接納從第一板16延伸的螺紋桿，螺釘，螺栓和/或銷或類似物。因此，在此實 施方式中，過濾元件20夾在第一和第二襯墊之間，從第一板16延伸的螺紋桿，螺絲，螺栓和 /或銷70或類似物旋進(jìn)第二襯墊22中的各自螺紋孔75以壓緊各部件使其處于密封狀態(tài)。 可使用扭力扳手來實現(xiàn)不至于過緊的希望壓緊。在所示的實施方式中，過濾部件20中相應(yīng) 的接受部件并不是必需的，因為它的尺寸定得比襯墊22窄，從而置于接受部件75內(nèi)部。襯墊的獨立壓緊可通過其他方式實現(xiàn)，如使用偏心肘節(jié)(over-center toggle)要 求，扎帶，帶夾等，這些并不需要使用孔75。在某些實施例中，襯墊16，22之一或兩者的一 側(cè)或兩側(cè)能夠包括多個相互接合(inter-engaging)的肋。肋給襯墊提供了加強的剛度，并 且可以在模制工藝中形成。該肋在存在時，安置在襯墊的與支撐板12或13接觸的一側(cè)上。 肋從襯墊的一側(cè)向另一側(cè)延伸，除了被端口中斷之處。當(dāng)裝配時，具有施加在過濾元件20 和襯墊上的明顯的夾緊力，因此在襯墊16，22的光滑側(cè)和過濾元件20之間產(chǎn)生了密封。肋 幫助有效組裝襯墊，在施加壓力下處于密封結(jié)合狀態(tài)，而不需要在支撐板上具有相應(yīng)凹槽來與肋相配。因此，支撐板的與襯墊的柵格鄰接的相應(yīng)表面可以是平坦的，不需要特別設(shè)計 來配合襯墊。在某些實施方式中，一個或多個傳感器50可移除地被連接到一個或多個一次性 襯墊上的安裝端口上。用于說明的目的，一個端口 30顯示在襯墊22中。該一個或多個端 口 30的每一個都被放置成與流體路徑相通，這樣，流體路徑中流體的特性(例如，壓力)可 以被測量。膜或隔膜40，如PVDF或聚烯烴制成的隔膜，例如優(yōu)選聚乙烯，被置于端口 30上， 以在操作過程中將流體路徑中的流體與傳感器部件隔離。一個0形圈41或類似物可用于 密封隔膜40于端口上。如果需要的話該膜或隔膜可以永久連接到該端口。在某些實施例中，傳感器通過隔膜壓縮螺母52連接到襯墊22上。螺母52內(nèi)部有 螺紋，該內(nèi)螺紋與位于傳感器50上的傳感器壓縮螺母51上的外螺紋相對應(yīng)，從而傳感器50 可旋進(jìn)螺母52。該傳感器壓縮螺母51將傳感器凸緣壓進(jìn)更大的隔膜壓縮螺母52。螺母52 也具有外螺紋，該外螺紋與端口 30B中的螺紋相對應(yīng)，使得螺母52可被旋進(jìn)該端口?；瑒?墊圈(slip washer)可被置于壓縮螺母52與隔膜之間。螺母52壓緊0形圈41，隔膜40與 墊圈就位。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以使用其他將傳感器連接到安裝端口上的方法，如進(jìn) 入端口的壓配合或固定于端口上的合適的插座，或保持傳感器就位的夾鉗或緊固件等。在裝配狀態(tài)下，傳感器的工作部定位直接抵靠膜或隔膜。該膜或隔膜由足夠柔性 的材料制成，使它在響應(yīng)壓力時歪曲，保持連續(xù)，并不破裂或失去隔離傳感器和流體路徑的 能力。該膜或隔膜可以是半透性或非滲透性。它優(yōu)選是消毒級。存在兩個傳感器，一個測量進(jìn)料壓力且另一個測量滲余物壓力，從而可以計算跨 膜壓力，跨膜壓力是進(jìn)料壓力與滲余物壓力減去過濾壓力的平均值。過濾壓力可以通過本 領(lǐng)域技術(shù)人員已知的傳統(tǒng)方法確定。在使用時，可被移除的傳感器優(yōu)選與控制單元電通訊， 它可以記錄相關(guān)工藝參數(shù)，如進(jìn)料壓力，滲余物壓力，跨膜壓力等，并因此可以控制這些參數(shù)。根據(jù)本文公開的實施例，通過將傳感器可移除地連接到一次性襯墊上的安裝端口 上，傳感器保持與流體路徑隔離，并可以輕易從襯墊移除和再利用，而襯墊則在使用后丟 棄。這使得系統(tǒng)裝配快捷且簡易。端口 30的長度如此使得優(yōu)選在傳感器端口隔膜與被檢測的流體通過的導(dǎo)管之間 具有很小分支或沒有分支(deadleg)。這將確保沒有流體丟失或變得停滯。適合的傳感器，由于成本，準(zhǔn)確性，可靠性和利用率的因素，包括機電傳感器。機電 傳感器包括一個結(jié)合在薄金屬隔膜上的應(yīng)變計。隔膜的變形導(dǎo)致應(yīng)變計的變形，從而發(fā)送 比例電信號至控制單元。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解通過不同技術(shù)操作的傳感器也可以使用。
權(quán)利要求
過濾裝置，包括第一板；與所述第一板隔開的第二板；定位在所述第一板和所述第二板之間的過濾部件；定位在所述第一板和所述過濾部件之間的至少一個襯墊，所述襯墊具有流體入口、流體出口、至少一個在所述襯墊內(nèi)的流體通道；定位在所述第二板和所述過濾部件之間的至少一個襯墊；其中，在組裝狀態(tài)，定位在所述第一板和所述過濾部件之間的所述至少一個襯墊、定位在所述第二板和所述過濾部件之間的所述至少一個襯墊、和所述過濾部件的結(jié)合的壓緊，是獨立于所述第一板、所述第二板、定位在所述第一板和所述過濾部件之間的所述至少一個襯墊、定位在所述第二板和所述過濾部件之間的所述至少一個襯墊、和所述過濾部件的結(jié)合的壓緊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾裝置，其中，解除所述第一板、所述第二板、定位在所述 第一板和所述過濾部件之間的所述至少一個襯墊、定位在所述第二板和所述過濾部件之間 的所述至少一個襯墊、和所述過濾部件的所述結(jié)合的壓緊，不會解除定位在所述第一板和 所述過濾部件之間的所述至少一個襯墊、定位在所述第二板和所述過濾部件之間的所述至 少一個襯墊、和所述過濾部件的所述結(jié)合的壓緊。
3.一種一次性組件，其基本包括過濾部件；第一襯墊，所述第一襯墊具有流體入口、 流體出口、至少一個在所述第一襯墊內(nèi)的流體通道；以及第二襯墊；所述過濾部件和所述 第一和第二襯墊被壓緊在一起，壓緊程度達(dá)到足以防止流體從其滲漏。
全文摘要
本發(fā)明提供了獨立式一次性切向流過濾襯墊。提供了切向流過濾裝置，其中在過濾元件與頂和底支撐板或者歧管之間提供襯墊，該襯墊包括流通道以及入口和出口端口，以及可選的傳感器座。該襯墊和過濾元件是獨立壓緊的，使得整個組件的解壓不會對襯墊和過濾元件產(chǎn)生解壓，從而可防止過濾元件和襯墊的流體路徑中滯留量的滲漏。
文檔編號B01D61/18GK101992026SQ201010281130
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月4日
發(fā)明者D·王, M·莫里西 申請人:米利波爾有限公司