專利名稱：帶有傳感器座的用后可棄的切向流動過濾襯墊的制作方法
技術領域：
本申請涉及帶有傳感器座的用后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)是一種基于大小或分子量差 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(zhì)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；緩沖液更換；過程開發(fā)；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(yǎng) 基、溶菌產(chǎn)物、膠體懸浮液和病毒培養(yǎng)基的收獲、洗滌或澄清；以及，樣品制備。在TFF中，待過濾的溶液或懸浮液以橫流模式橫穿膜表面。用于過濾的驅(qū)動力是 跨膜壓力，在用后可棄的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?guī)椭乐鼓ざ氯?。由于TFF穿過膜表面再循環(huán)滯留物，膜玷污被最 小化，維持高過濾速率且提高產(chǎn)品回收。常規(guī)TFF裝置由多個元件形成，包括泵、進料溶液儲集器、過濾模塊和用于連接這 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(huán)到進料溶液儲集器直到獲得所希望的滯留物體積。膜夾于頂部和 底部歧管或保持器之間，頂部和底部歧管或保持器用于提供準確的機械約束抵抗裝置的內(nèi) 部液壓，且也用于在裝置內(nèi)的多個流動路徑分配過濾流。這些歧管或保持器通常由不銹鋼 制成且必須在每次使用之前進行清潔和驗證，特別是在生物制藥和其它衛(wèi)生應用中。這是 一種昂貴和耗時的過程。在替換過濾介質(zhì)時需要排除清潔和驗證步驟的情況下，可使用用后可棄的襯墊來 代替可再使用的不銹鋼襯墊。襯墊合并了流動通道和入口端口與出口端口且隔離過程流體 防止與TFF保持器接觸，流動通道和入口端口與出口端口先前存在于歧管中。襯墊可由廉 價材料制成且因此是單次使用后可棄的，使得與清潔常規(guī)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(wǎng)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(zhuǎn)。還希望將傳感器合并于襯墊中，用于測量各種過程參數(shù)，諸如壓力，而在替換過濾 介質(zhì)和/或襯墊時無須對傳感器進行清潔或消毒。

發(fā)明內(nèi)容
由本文所公開的實施例來克服現(xiàn)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(yōu)選地用后可棄的襯墊，在用后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，在使用之后，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(jù)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于過濾元件 與頂部和底部保持器或歧管之間。襯墊合并了流動通道和入口端口與出口端口，流動通道 和入口端口與出口端口常規(guī)地存在于不銹鋼歧管中。襯墊由廉價材料制成且因此在單次 使用之后可丟棄，使得與清潔常規(guī)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(wǎng)格圖案，肋狀物靠 著保持器板以防止襯墊在夾持力下扭轉(zhuǎn)。++ 一或多個襯墊包括一或多個傳感器端口或座 (mount)用于將傳感器可移除地固結(jié)到襯墊上。膜片安置于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污染。


圖1是根據(jù)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(jù)某些實施例的傳感器和傳感器端口的分解圖。
具體實施例方式首先轉(zhuǎn)至圖1，其示出根據(jù)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(yōu)選地由不銹鋼制成且具有充分的剛 性和耐用性以向組件提供抵抗內(nèi)部操作液壓(諸如50-60psi)的準確且有效的機械約束。 孔口 28設于保持器板12、13中和組件的每個層中，以容納拉桿或螺紋銷或螺栓14或其它 夾持裝置以將組件固定在一起?？稍O有間隔件(未圖示)，且其被彈簧加載。在保持器板 12、13中并不存在過濾流通路。在組裝狀態(tài)，定位于保持器板12下方的是用后可棄的襯墊16。襯墊16優(yōu)選地由 適合于特定應用的廉價材料制成，這樣的材料是特定測定(諸如制藥測定)可接受的(且 優(yōu)選地是政府核準的)。合適構(gòu)造材料包括塑料，諸如聚苯乙烯，優(yōu)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(yōu)選聚砜。襯墊16優(yōu)選地模制 成具有通路和開口。作為替代且較不優(yōu)選地，其可通過磨削、鉆進或其它這樣的方法形成。過濾元件20夾于襯墊16與第二用后可棄的襯墊22之間。過濾元件20可為 單個膜，且優(yōu)選地為多個堆疊的膜，諸如堆疊的超濾或微濾膜，最優(yōu)選地以盒(cassette) 的形式。盡管示出了單個膜盒，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(guī)情況的那樣，襯墊22包括第一端口 17A，一或多個子端口 17C，第二端口 17B以及一或多個子端口 17D(圖2)。取決于其在組件內(nèi)的方位，端口 17A用 于引入進料或移除滯留物，端口 17B用于移除滲透物，同時防止濾液與滯留物或進料摻混， 如常規(guī)情況的那樣。端口 17A與一或多個子端口 17C流體連通。端口 17A與17C和最靠近 它的傳感器端口流體連通。端口 17A也與盒(例如，PELLICON 盒)的進料端口流體連 通。端口 17B與一或多個子端口 17D流體連通。端口 17B僅與17D和盒的滲透物排放端口 連通。端口 17A和端口 17B可位于襯墊的相對側(cè)上以提供充分的間距且避免干擾其它組分。但是，在間距充分或者不發(fā)生干擾的情況下，它們可位于相同側(cè)上。每個端口 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(guī)情況的那樣，從而限定裝置內(nèi)過濾流的多個流動路徑。通路可為漸縮形，隨著它們遠離相應端口行進而變窄，以在子端口 17C和17D中的 每一個處使壓力正?；Ｔ谀承嵤├?，襯墊16、20之一或二者的一側(cè)可包括多個相互接合的肋片。肋 片向襯墊提供增強的剛度，且可在模制過程中形成。肋片(若存在)位于襯墊接觸保持器 板12或13的側(cè)部上。肋片從襯墊的一側(cè)向另一側(cè)延伸，除了被端口中斷的位置。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(cè)與過濾元件20之間發(fā) 生密封。肋片有助于在本發(fā)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(wǎng)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(yōu)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，可移除地連接到用后可棄的襯墊中的一或多個中的座端口。出于 說明目的，在襯墊22中示出兩個端口 30A、30B。該或該等端口 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征(例如，壓力)。膜或膜片40(諸如由PVDF或聚 烯烴，優(yōu)選地聚乙烯(例如)制成的膜片)例如定位于端口 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?？墒褂?形環(huán)41或類似物將膜片40密封到端口。 若需要，膜或膜片可永久地附連到端口。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(nèi)部具有螺紋，內(nèi)部螺紋對應于定位于傳感器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(nèi)。螺母52還具有外部螺紋，外部螺紋對應 于端口 30B中的螺紋使得螺母52可擰入到該端口內(nèi)?；茐|圈53可位于壓縮螺母52與 膜片之間，如圖所示。螺母52壓縮0形環(huán)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端口上，諸如壓配到該端口內(nèi)或者到固結(jié) 到端口上的合適插口內(nèi)，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 材料制成使得其響應于壓力偏轉(zhuǎn)，保持連續(xù)且并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(yōu)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?？梢员绢I域 技術人員熟知的常規(guī)方式來確定濾液壓力。在使用中，可移除的傳感器優(yōu)選地與控制單元 電通信，控制單元可記錄相關過程參數(shù)，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(shù)。通過將傳感器可移除地連接到根據(jù)本文所公開的實施例的用后可棄的襯墊上的 座端口，傳感器保持與流體路徑隔離且可易于從襯墊移除且再使用，同時襯墊在使用后可 丟棄。這得到快速且容易的系統(tǒng)設置。
端口 30A和30B的長度使得優(yōu)選地在傳感器端口的膜片與待傳感的流體所流經(jīng)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，這是由于成本、準確性、可靠性和可用性考慮。機 電傳感器包括結(jié)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(fā) 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(quán)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(gòu)件，其定位于所述頂板與所述底板之間；至少一個用后可棄的襯墊，其定位于所述頂板與所述過濾構(gòu)件之間，所述襯墊具有流體入口，流體出口，在所述襯墊內(nèi)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端口；膜片，其密封到所述至少一個傳感器端口上；以及傳感器，其可移除地連接到所述傳感器端口上，用于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(jù)權(quán)利要求1所述的過濾設備，其特征在于，所述襯墊還包括至少一個第二流體 路徑，第二傳感器端口以及密封到所述第二傳感器端口上的第二膜片，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端口上，用于通過所述第 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，其用于過濾設備且適于在保持器板與過濾元件之間密封，所述襯墊包括 適于靠著所述過濾元件的平坦面和適于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(nèi)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 個傳感器端口；膜片，其密封到所述至少一個傳感器端口上；以及傳感器，其可移除地連接到所述傳感器端口上，用于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(jù)權(quán)利要求3所述的襯墊，其特征在于還包括至少一個第二流體路徑，第二傳感 器端口，密封到所述第二傳感器端口上的第二膜片，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端口上，用于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后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。襯墊合并了流動通道和入口端口和出口端口以及傳感器座。襯墊由廉價材料形成且因此是單次使用后可棄的，使得與清潔常規(guī)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(yōu)先權(quán)日2009年5月29日
發(fā)明者D·王, M·莫里斯賽 申請人:米利波爾有限公司