BR112014006465B1 - Cápsula de filtração - Google Patents
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Abstract
cápsula de filtração. são fornecidos dispositivos de filtração para purificação de fluidos oriundos de aplicações de bioprocessos e processos para utilização dos mesmos. os elementos ou células filtrantes de fluidos e conjuntos ou cápsulas filtrantes de fluido minimizam os volumes a montante e residuais através do uso de superfícies interiores substancialmente planas. taxas de pressão desejáveis são também satisfeitas sem o uso de equipamento externo. tais cápsulas e conjuntos podem ser descartáveis. as células e cápsulas são adequadas, em particular, para volumes de filtração intermediários (150-2500 cm2 de área de filtração efetiva (efa)) de processos biofarmacêuticos. um ou mais dos recursos apresentados a seguir são apresentados também por estas células e cápsulas: conexões ergonômicas, dispositivos com suporte independente com taxa de pressão desejada, oferta de uma pequena área de projeção quando em utilização em série ou paralelo, capacidade de monitorar o nível de fluido durante a operação, fornecimento de diversos tamanhos de efa para permitir o uso com volumes mínimos de fluido, e oferta de uma vedação integral entre fluxos de fluidos de processos limpos e sujos.
Description
[0001] A presente descrição refere-se, de modo geral, ao campo de elementos ou células filtrantes de fluidos e conjuntos de filtro de fluido ou cápsulas para purificar fluidos em aplicações bioprocessadas e a processos para utilizar os mesmos.
[0002] Sub-produtos de bioprocessos, especificamente bio-farmacêuticos, são valiosos. Durante a pesquisa e desenvolvimento destes produtos, dispensa-se consideração e atenção cuidadosa durante todos os aspectos da preparação para minimizar o desperdício e maximizar o rendimento destes produtos. Deste modo, com referência específica a uma etapa de filtração, os conjuntos de filtração utilizados para tais processos devem se esforçar para minimizar o desperdício.
[0003] É bem reconhecido que a queda de pressão de um filtro aumenta através da coleta de resíduo do filtro. Devido a isto, os filtros tipicamente têm classificações de pressão diferentes que acomodam um filtro endurecido ou entupido e uma despressurização subsequente do filtro para recuperar o filtrato ou material filtrado. Por sua geometria, um projeto em formato esférico, elíptico ou em domo para um filtro fornece altas taxas de pressão. Tais projetos, entretanto, resultam em volumes residuais e a montante maiores do que seriam desejáveis de valiosos sub-produtos de bioprocessos.
[0004] Ao reduzir o volume interno dos dispositivos de filtração para ajudar a reduzir os volumes a montante e volumes residuais, há uma espécie de compensação (trade-off) na taxa de pressão. Para acomodar isso, algumas vezes um equipamento externo é associado a dispositivos de filtração para aprimorar a taxa de pressão. Durante pesquisa e desenvolvimento de bioprocessos, com frequência operações em laboratórios e/ou em escala piloto são empreendidas sob condições de espaço e armazenamento limitado. Como um resultado, equipamento externo adicional não é desejado.
[0005] Existe uma necessidade contínua de fornecer dispositivos de filtração que reduzam e/ou minimizem os volumes a montante e residuais, ao mesmo tempo em que fornecem uma taxa de pressão adequada sem exigir muito espaço.
[0006] São fornecidos elementos ou células filtrantes de fluidos e conjuntos ou cápsulas de filtro de fluido para purificar fluidos oriundos de aplicações bioprocessadas e processos para utilizar os mesmos. Mais particularmente, os elementos ou células de filtro de fluido e conjuntos ou cápsulas de filtro de fluido minimizam os volumes a montante e residuais e também garantem uma taxa de pressão que permita as montagens ou cápsulas sem o uso de equipamento externo.
[0007] Em um primeiro aspecto, uma cápsula de filtração compreende: uma primeira e segunda carcaças que são fixadas de forma vedável uma à outra, onde uma ou ambas carcaças compreendem uma superfície externa curvada e uma parede interior substancialmente plana que é integral à carcaça; uma entrada e uma saída; e um ou mais elementos filtrantes contidos na cápsula de filtração, cada elemento de filtro compreendendo uma superfície externa em comunicação fluida com a superfície interna e uma superfície interna em comunicação fluida com a saída.
[0008] Em uma primeira modalidade, a cápsula de filtração compreende adicionalmente uma estrutura com nervuras em uma ou ambas as superfícies externas curvas das carcaças. A estrutura com nervura pode ser integral a uma ou a ambas as carcaças. Adicionalmente, a estrutura com nervuras pode ser eficaz para conferir uma taxa de pressão de modo que a cápsula de filtração seja suportada independentemente. Modalidades detalhadas demonstram que a estrutura com nervuras compreende uma ou uma pluralidade de anéis de suporte periféricos, um ou uma pluralidade de comprimentos axiais em uma ou ambas as carcaças.
[0009] As paredes internas substancialmente planas da primeira carcaça, da segunda carcaça, ou de ambas, podem compreender, independentemente, uma ou mais protuberâncias.
[0010] Uma modalidade detalhada demonstra que a cápsula de filtração é um dispositivo de uso único.
[0011] Uma outra modalidade demonstra que uma ou ambas as carcaças são formadas de um material translúcido ou transparente. Ambas as carcaças podem ser formadas de um material que compreende um limite de resistência à tração de 69 MPa (10.000 psi) ou mais, e exibe resistência química, soldabilidade e capacidade de esterilização. Em uma modalidade específica, o material compreende polissulfona.
[0012] Em uma modalidade, a entrada e a saída são ambas integrais à segunda carcaça. Uma modalidade detalhada demonstra que a entrada e a saída são substancialmente horizontais.
[0013] A cápsula de filtração pode compreender pelo menos duas pernas. Uma modalidade demonstra que existem três pernas espaçadas uma da outra a aproximadamente 120° na superfície exterior curvada da secunda carcaça.
[0014] Com respeito ao tamanho, a primeira carcaça pode ter substancialmente a mesma capacidade que a segunda carcaça. Por outro lado, a primeira carcaça pode ter uma capacidade que é de 1,1 a 10 ou mais vezes a capacidade da segunda carcaça.
[0015] E quanto ao elemento de filtro, ele pode compreender uma ou mais camadas de meio. Uma outra modalidade demonstra que o elemento de filtro compreende adicionalmente um inibidor de fluxo.
[0016] Em uma modalidade, a cápsula de filtração compreende adicionalmente uma vedação por anel o-ring entre a cápsula e o elemento de filtro, especificamente entre uma protuberância da segunda carcaça da cápsula e um sobremolde interno do elemento de filtro.
[0017] Outro aspecto fornece um conjunto de filtração que compreende uma pluralidade de cápsulas de filtração, de acordo com as modalidades aqui descritas. A pluralidade de cápsulas de filtração pode ser montada em paralelo. Por outro lado, a pluralidade de cápsulas de filtração pode ser montada em série. Em uma ou mais modalidades, uma área de projeção do conjunto é independente do número de cápsulas de filtração.
[0018] Em um outro aspecto, são fornecidos métodos de filtração que compreendem: introduzir um fluido recebido na cápsula de filtração, de acordo com as modalidades aqui descritas e coletar um fluido filtrado da saída.
[0019] Outros aspectos incluem métodos para produção de um conjunto de filtro que compreende: fornecer a cápsula de filtração, de acordo com as modalidades aqui descritas, de modo que um volume a montante seja minimizado, quando comparado a uma cápsula de filtração comparativa de capacidade constante que não possua uma parede interior substancialmente plana que é integral à primeira ou segunda carcaça. Em uma modalidade, o método compreende adicionalmente o fornecimento de uma estrutura com nervuras na, ou integral à, cápsula de filtração, de modo que a cápsula de filtração seja suportada independentemente. Uma outra modalidade inclui o método que compreende adicionalmente o fornecimento da entrada e da saída em uma configuração substancialmente horizontal. Ainda outra modalidade descreve que o método compreende adicionalmente a formação de uma ou ambas as carcaças a partir de um material translúcido ou transparente de modo que um fluido na cápsula de filtração possa ser monitorado. Em uma outra modalidade, o método compreende adicionalmente o empilhamento de cápsulas de filtração para formar um conjunto, sendo que uma área de projeção do conjunto seja independente do número de cápsulas de filtração. Uma modalidade adicional é o método que compreende adicionalmente uma vedação por anel o-ring entre uma protuberância da segunda carcaça e um sobremolde interno do elemento de filtro. O método pode compreender adicionalmente a instalação de um inibidor de fluxo no elemento de filtro. O método pode também incluir onde a segunda carcaça é configurada para receber a primeira carcaça independentemente da capacidade da primeira carcaça.
[0020] Estas e várias outras características e vantagens serão evidentes a partir de uma leitura da descrição detalhada a seguir.
[0021] A descrição pode ser compreendida de um modo mais completo levando em consideração a descrição detalhada a seguir das diversas modalidades da descrição junto aos desenhos em anexo.
[0022] A Figura 1 é uma vista lateral em seção transversal de uma cápsula de filtração, de acordo com uma modalidade;
[0023] A Figura 2 é uma vista lateral em seção transversal de um elemento de filtro em uma cápsula de filtração, de acordo com uma modalidade;
[0024] A Figura 3 é uma vista lateral em seção transversal de uma cápsula de filtração, de acordo com uma modalidade;
[0025] A Figura 4 é um diagrama esquemático de uma cápsula de filtração, de acordo com uma modalidade;
[0026] As Figuras 5A e 5B são diagramas esquemáticos de um conjunto de filtro, de acordo com outras modalidades;
[0027] A Figura 6 é um diagrama esquemático de um conjunto de filtro, de acordo com uma modalidade;
[0028] A Figura 7 é uma vista superior de um diagrama esquemático de uma cápsula de filtração, de acordo com uma modalidade; e
[0029] A Figura 8 é uma vista inferior de um diagrama esquemático de uma cápsula de filtração, de acordo com uma modalidade.
[0030] As figuras não estão necessariamente em escala. Os números semelhantes usados nas figuras se referem a componentes semelhantes. Deve-se compreender, entretanto, que o uso de um número para se referir a um componente em uma dada figura não deverá limitar o componente em uma outra figura identificada com o mesmo número.
[0031] São fornecidos elementos ou células filtrantes de fluidos e conjuntos ou cápsulas de filtro de fluido para purificar fluidos em aplicações bioprocessadas e processos para utilizar os mesmos. Mais particularmente, os elementos ou células de filtro de fluido e conjuntos ou cápsulas de filtro de fluido minimizam os volumes a montante e residuais e também garantem uma taxa de pressão para permitir os conjuntos ou cápsulas sem o uso de equipamento externo. Tais cápsulas e conjuntos podem ser descartáveis. As células e cápsulas são adequadas, em particular, para volumes de filtração intermediários (150-2500 cm2 de área de filtração efetiva (EFA)) de processos biofarmacêuticos. Um ou mais dos recursos apresentados a seguir são apresentados também por estas células e cápsulas: conexões ergonômicas, dispositivos com suporte independente com taxa de pressão desejada, oferta de uma pequena área de projeção quando em utilização em série ou paralelo, capacidade de monitorar o nível de fluido durante a operação, fornecimento de diversos tamanhos de EFA para permitir o uso com volumes mínimos de fluido, e oferta de uma vedação integral entre fluxos de fluidos de processos limpos e sujos.
[0032] Em particular, fluidos/produtos de bioprocessos tendem a ser caros e a ser gerados em quantidades limitadas. Tais fluidos quase sempre exigem filtração. Há uma necessidade particular de minimizar volumes de fluidos de bioprocessos que se tornam inadequados ao uso devido ao acúmulo em dispositivos de filtração. Uma ou mais modalidades minimizam a quantidade de fluido necessária para preencher as cápsulas ou dispositivo (em volume a montante) e reduzem a quantidade de material não filtrado restante após a filtração (volume residual). Uma ou mais modalidades eliminaram um projeto esférico e, ao mesmo tempo, mantiveram uma superfície exterior curvada que introduziu uma superfície interior substancialmente plana. A referência a “curvo ou curvada” significa que as paredes exteriores são formatadas para se estenderem em um arco. A referência a “substancialmente plano” significa que as paredes são conformadas para minimizarem o volume a montante enquanto fornecem um formato e estrutura aceitáveis para acomodar características externas (como nervuras) e características internas (como elementos de filtração).
[0033] Uma ou mais modalidades garantem que uma taxa de pressão desejável seja alcançada em uma estrutura independente que satisfaça a redução dos volumes a montante e residuais e leve em consideração uma necessidade para fixar as carcaças juntas por, por exemplo, soldagem por vibração. A referência a “suporte independente” significa a capacidade da cápsula de filtração de suportar pressões maiores do que a atmosférica, que são necessárias para acomodar um filtro entupido e/ou despressurizar o filtro sem a necessidade de um dispositivo externo para ancorar e/ou circundar e/ou segurar o recipiente. Uma ou mais modalidades forneceram uma estrutura com nervuras externa ao recipiente para fornecer suporte estrutural.
[0034] Uma ou mais modalidades dos conjuntos de filtração mantêm uma pequena área de projeção independente do fato de as cápsulas individuais estarem conectadas em série ou em paralelo, sem restrição ao nível de fluido na cápsula. Cápsulas podem ser empilhadas conforme necessário. A configuração (número e espaçamento) de pernas na cápsula facilita a colocação de qualquer cápsula em virtualmente qualquer orientação, com respeito às outras cápsulas.
[0035] Uma ou mais modalidades das cápsulas fornecem conexões ergonômicas, significando que as entradas e saídas são de fácil montagem com medidores, canos, tubulações e similares que forneçam fluido de entrada e que direcionem o fluido filtrado para outra cápsula ou a um tanque de armazenamento ou a uma localização para um local de empacotamento ou outros destinos. Uma maneira na qual conexões ergonômicas são obtidas é através do fornecimento de uma entrada e uma saída que sejam ambas “substancialmente horizontais”, de modo que a entrada e saída sejam geralmente paralelas às paredes interiores substancialmente planas.
[0036] Materiais adequados para a carcaça incluem materiais que possuem propriedades desejadas dentre uma ou mais das seguintes, resistência mecânica, resistência química, soldabilidade, segurança material e esterilização. Com referência à “resistência mecânica”, significa que o filtro fornece estrutura adequada para resistir pelo menos a uma taxa de pressão desejada e montagem de múltiplas cápsulas empilhadas uma no topo da outra. Com referência à “resistência química”, significa que o material não degrada na presença de químicos no fluido de entrada, incluindo, mas não se limitando a, um ou mais dos seguintes: bases, álcoois, álcali. Por “soldabilidade,” significa que o material irá aderir de maneira vedante a si e minimizar a gaseificação e pirolização durante a soldagem por métodos incluindo, mas não se limitando a, soldagem por placa quente (hot plate) e união por ultrassom. Com respeito a “segurança material”, é entendido que materiais adequados terão perfis de extração adequados para o contato farmacêutico. Em termos de “esterilização,” um material adequado deve ser capaz de ser esterilizado sem impacto negativo sobre o material, por métodos que incluem, mas não se limitam a, esterilização por autoclave.
[0037] Na seguinte descrição, é feita referência aos desenhos em anexo que formam uma parte disto e os quais são mostrados por meio de ilustração de várias modalidades específicas. Deve-se entender que outras modalidades são contempladas e alterações estruturais podem ser feitas sem se afastar do escopo ou espírito da presente invenção. Portanto, não se deve adotar a descrição detalhada a seguir em um caráter limitador.
[0038] Todos os termos técnicos e científicos usados na presente invenção têm significados comumente usados na técnica, salvo em indicação contrária. As definições aqui fornecidas são para facilitar o entendimento de certos termos usados frequentemente na presente invenção e não pretendem limitar o escopo da presente descrição.
[0039] Exceto onde indicado em contrário, os parâmetros numéricos estabelecidos no relatório descritivo supracitado e nas reivindicações em anexo são aproximações que podem variar dependendo das propriedades desejadas a serem obtidas pelos versados na técnica utilizando os ensinamentos aqui apresentados.
[0040] Conforme usado neste relatório descritivo e nas reivindicações em anexo, as formas singulares “um”, “uma”, “o” e “a” abrangem as modalidades que apresentam referentes plurais, exceto onde o conteúdo determina claramente o contrário. Conforme usado neste relatório descritivo e nas reivindicações em anexo, o termo “ou” é empregado, geralmente, em um sentido que inclui “e/ou”, exceto quando o conteúdo claramente indicar o contrário.
[0041] Voltando às figuras, a Figura 1 mostra uma cápsula de filtração 10 que tem uma primeira carcaça ou carcaça superior 12 e uma segunda carcaça ou carcaça inferior 14 que são fixadas de forma vedável uma à outra via uma soldagem por vibração 16. Cada uma das carcaças tem superfícies exteriores 18a e 18b que podem ser curvadas ou abauladas, ou formadas de outro modo em uma configuração desejada. Cada uma das carcaças também tem paredes interiores substancialmente planas 20a e 20b que são integrais às carcaças 12 e 14, respectivamente. A presença de protuberâncias, como 17 e/ou 19, nas paredes interiores substancialmente planas 20a e 20b não impede que estas paredes interiores sejam substancialmente planas. Ou seja, não há vão com ar no espaço entre as paredes interiores planas e a superfície exterior curvada. Quando as duas carcaças 12 e 14 estão fixadas uma à outra, a área definida pelas paredes interiores substancialmente planas 20a, 20b e lados 22, 24 é a capacidade, que se refere ao volume máximo teórico de fluido que pode ser retido por uma carcaça individualmente ou a cápsula como um todo, na ausência de características internas. Devido à presença de um elemento de filtro 36 e estruturas nas paredes interiores, a capacidade é geralmente maior do que se refere quanto ao volume a montante, que é a quantidade de fluido necessária para preencher a cápsula. O volume de acúmulo ou residual é a quantidade de fluido que resta (por exemplo, é mantida) na cápsula depois da ação para despressurizar a cápsula ao alcançar um ponto final do teste como o entupimento ou queda de pressão programada.
[0042] A segunda carcaça, ou carcaça inferior 14 também compreende uma entrada 26 que pode ter um flange 28, e uma saída 30 que pode também ter um flange 32. Para facilidade de construção, prefere-se que a entrada 26 e a saída 30 sejam integrais à segunda carcaça ou carcaça inferior 14. Entretanto, sabe-se que a localização da entrada ou da saída ou ambas pode ser movida para a primeira carcaça ou carcaça superior, se surgir uma necessidade. A entrada 26 e saída 30 são definidas pelas respectivas passagens através da estrutura da carcaça e são substancialmente horizontais. Durante o uso, fixado ao flange 28, está um medidor, cano, tubulação ou similar que fornece um fluido de entrada que contém partículas ou outros contaminantes a serem removidos pela cápsula de filtração 10. O fluido então entra no volume a montante 34 e entra em contato com uma superfície externa 38 de um elemento de filtro 36. Em uma ou mais modalidades, o elemento de filtro 36 é lenticular. A superfície externa 38 fornece entrada para o elemento de filtro, passando através de um pacote de meio 39, onde o meio filtrante remove as partículas e outros contaminantes do fluido de entrada. O meio filtrante pode ser uma camada única ou múltiplas camadas. Exemplos de meios filtrantes adequados podem incluir meio celulósico, meio sintético ou uma combinação dos mesmos. O meio pode ser um material de não tecido, e em algumas modalidades, pode ser modificado por carga, por exemplo, eletrostaticamente tratado. O meio pode ter fibras finas ou nanofibras presentes dispersas pelo meio ou presentes como uma camada neste. Um material exemplar para o meio é um meio com profundidade celulósica, opcionalmente contendo um auxiliar de filtração como terra diatomácea ou perlita. Exemplos de tais meios incluem o meio filtrante Zeta Plus™, produzido pela CUNO 3M.
[0043] Depois de fluir através do pacote de meio, o fluido então é considerado como um fluido filtrado que sai do pacote de meio através de uma superfície interna 40 que está em comunicação fluida com a saída 30. Um separador 37 pode ser utilizado para direcionar o fluxo. Em uma modalidade específica, o separador 37 tem passagens que direcionam o fluxo da superfície interna 40 para a saída 30. O elemento de filtração 36 tem um sobremolde interno 35 que separa o fluido filtrado do fluido de entrada. O sobremolde interno 35 em conjunto com uma tampa de extremidade 33 impede a passagem do fluido de entrada para a saída 30. Como desejado, a área superficial disponível para filtração pode variar mediante o uso de um inibidor de fluxo 42, que cobre e/ou afixa de forma vedável o separador 37 ou para toda ou alguma porção do pacote de meio 39 para evitar que fluido entre no pacote de meio 39. A figura 2 mostra um elemento de filtro 36 na ausência de um inibidor de fluxo onde nenhuma porção da superfície externa 38 do pacote de meio 39 é inibido de contato com o fluido de entrada.
[0044] A configuração substancialmente horizontal da entrada 26 e saída 30 permite que os usuários façam conexões fáceis e ergonômicas da tubulação e equipamentos sem a necessidade de utilizar equipamento periférico. Um usuário pode posicionar a cápsula de filtração em uma superfície de trabalho como uma mesa ou um balcão de laboratório e ter acesso fácil às conexões. A integração da entrada 26 e saída 30 nos componentes da carcaça 12 e/ou 14 resulta em uma aparência limpa e terminada, e não requer etapas de produção adicionais para criação das carcaças. As carcaças podem ser produzidas por maneiras conhecidas por estes versados na técnica, incluindo moldagem por injeção plástica ou usinagem de plástico ou aço. Materiais adequados para a carcaça incluem materiais que possuem propriedades desejadas de uma ou mais das seguintes, resistência mecânica, resistência química, soldabilidade, segurança material e esterilização. Além disso, uma ou ambas carcaças podem ser formadas a partir de um material translúcido ou transparente. Um material adequado é polissulfona (PS). A segunda carcaça ou carcaça inferior 14 possui pelo menos duas pernas 44a e 44b. Em uma modalidade contendo 2 pernas, elas podem ser espaçadas distantes a cerca de 180° uma da outra. Outra modalidade detalhada demonstra a existência de 3 pernas, que são espaçadas uma da outra por cerca de 120°. Ainda outra modalidade demonstra a existência de 4 pernas, que são espaçadas uma da outra por cerca de 90°.
[0045] A figura 3 mostra uma modalidade onde a primeira carcaça ou carcaça superior 62 da cápsula de filtração 60 tem uma capacidade de cerca de 4,5 vezes a da segunda carcaça ou carcaça inferior 14. Nesta modalidade, três elementos de filtração separados 36 são fornecidos, fornecendo três vezes a área de superfície de filtração efetiva (EFA) quando comparada a modalidades que possuem um elemento de filtração, como o mostrado na figura 2. A EFA da figura 2 é duas vezes maior do que a da figura 1, que possui o inibidor de fluxo 42.
[0046] A figura 4 mostra um diagrama esquemático de uma cápsula de filtração 10 que possui a primeira carcaça ou carcaça superior 12 fixada e vedada à segunda carcaça ou carcaça inferior 14 onde estruturas com nervuras 48a e 48b são integrais à cada carcaça, respectivamente, para fornecer integridade mecânica para conferir uma taxa de pressão de modo que a cápsula de filtração tenha suporte independente. Embora as estruturas com nervuras 48a e 48b possam ser afixadas às carcaças 12, 14, respectivamente, por métodos reconhecidos na técnica, é preferível que elas sejam formadas integralmente com as carcaças durante a moldagem por injeção plástica. A primeira carcaça ou carcaça superior 12 pode ter um respiro 46 para aliviar a pressão. Caso seja desejado, a segunda carcaça ou carcaça inferior pode ter o respiro.
[0047] Conforme mostrado nas figuras 5A e 5B, os conjuntos de filtração 100 e 110 podem ser feitos utilizando uma pluralidade de cápsulas de filtração 10 e 60, respectivamente. As cápsulas de filtração podem ser conectadas em paralelo ou em série, conforme desejado. As pernas encaixam entre a estrutura com nervura de modo que múltiplas cápsulas possam ser empilhadas sem mudar a área de projeção do conjunto como um todo. Conforme necessário, um apoio das pernas e/ou a superfície exterior curvada da primeira carcaça ou carcaça superior pode ser configurado para encaixar de modo liberável junto, para fornecer estabilidade adicional.
[0048] A figura 6 fornece um diagrama esquemático do detalhe relacionado à vedação do sobremolde interno 35 do elemento filtrante para a protuberância 17 da segunda carcaça ou carcaça inferior 14 pelo uso de um anel de vedação o-ring 50. A protuberância 17 tem comprimento suficiente para fornecer superfícies de apoio para a ação vedante e/ou estabilidade para suporte do elemento do filtro. Normalmente, o sobremolde interno 35 é formado de um elastômero termoplástico (TPR) de modo a facilitar a construção integral com peças internas (por exemplo, um separador) do elemento do filtro que são normalmente formadas de polipropileno para que não ocorra passagem de fluido dentro do elemento do filtro. O sobremolde interno é moldado sobre os componentes de polipropileno, então o ponto de fusão do sobremolde interno precisa ser mais baixo do que o do polipropileno para evitar a fusão dos componentes de base de polipropileno durante o processo de moldagem com sobreposição.
[0049] Polissulfona é desejável para a construção da carcaça porque tem as propriedades estruturais desejadas e é translúcida. TPR e polissulfona não se ligam, entretanto, devido à diferença nas propriedades do material. Foi descoberto inesperadamente que o uso de um anel de vedação o-ring fornece uma vedação superior, quando comparado ao uso de um adesivo entre os dois componentes ou um método de junção mecânica. Tradicionalmente, o uso de um anel de vedação oring contra TPR, um material elastomérico, foi desencorajado devido à natureza inerente do TPR em agir elasticamente. Um TPR de alto durômetro pode ser usado em uma modalidade específica para superar este desafio. Adicionalmente o TPR é circunferencial e assim obtém suporte via resistência circular. O anel de vedação oring escolhido fornece risco diminuído de passagem, baixo volume a montante, baixo risco de brecha de integridade da vedação durante o transporte e flexibilidade da carcaça durante a pressurização e baixa complexidade de moldagem do projeto. A escolha de um anel de vedação o-ring resulta na simplicidade do projeto do molde, devido a eliminação da necessidade de etapas de produção secundárias ou ferramentas altamente complexas devido a cortes inferiores.
[0050] A figura 7 fornece uma vista superior de uma primeira carcaça ou carcaça superior 12 que tem uma estrutura com nervuras 48a, uma superfície exterior curvada 18a, e um respiro 46. A estrutura com nervura 48a pode compreender um ou ambos de uma pluralidade de anéis de suporte periféricos 482a ou um ou mais de uma pluralidade de comprimentos axiais 481a. Conforme necessário, a espessura dos anéis 482a e comprimentos 481a podem aumentar em direção ao centro da carcaça onde a deflexão tende a ser maior. Conforme desejado, os anéis podem ter espaçamentos que são equidistantes ou que são mais próximos em direção ao diâmetro interno da carcaça e mais espaçados em direção ao diâmetro externo. Os comprimentos podem ter espaçamentos que são equidistantes ou que sejam espaçados de maneira não uniforme. Os comprimentos podem se encontrar no meio da carcaça, ou não.
[0051] A figura 8 fornece uma vista inferior de uma segunda carcaça ou carcaça inferior 14 que tem uma estrutura com nervura 48b, uma superfície exterior curvada 18b, uma entrada 26, e uma saída 30. A estrutura com nervura 48b pode compreender um ou ambos de uma pluralidade de anéis de suporte periféricos 482b ou um ou mais de uma pluralidade de comprimentos axiais 481b. Conforme necessário, a espessura dos anéis 482b e comprimentos 481b podem aumentar em direção ao centro da carcaça onde a deflexão tende a ser maior. Conforme desejado, os anéis podem ter espaçamentos que são equidistantes ou que são mais próximos em direção ao diâmetro interno da carcaça e mais espaçados em direção ao diâmetro externo. Os comprimentos podem ter espaçamentos que são equidistantes ou que sejam espaçados de maneira não uniforme. Os comprimentos podem se encontrar no meio da carcaça, ou não. Exemplos Exemplo 1
[0052] Diversos materiais para a carcaça foram testados, com respeito à resistência mecânica, resistência química, segurança material, soldabilidade e esterilização. Também foi feita observação visual da opacidade. A tabela 1 fornece um resumo de um material adequado e um material comparativo. Exemplo 1-A Exemplo 1-B Tabela 1
A Especificação ASTM D-638 B Teste de citotoxicidade C Encefalopatia espongiforme bovina/Encefalopatia espongiforme transmissível, que é um indicador de que o material não contém produtos provenientes de animais
[0053] Conforme mostrado na Tabela 1, a polissulfona fornece muitas propriedades, em particular resistência química, quando comparada a policarbonato, o que a torna adequada para as cápsulas de filtração aqui fornecidas. Exemplo 2
[0054] A configuração de diversas estruturas com nervura de polissulfona, como formadas, foram testadas e analisadas. A análise preditiva utilizando FEA (análise de elemento finito) foi realizada para mostrar a tensão máxima esperada e deflexão máxima. A Tabela 2 fornece um resumo. Tabela 2
[0055] Pode-se concluir a partir da Tabela 2 que várias configurações de estruturas com nervuras podem ser utilizadas para satisfazer taxas de pressão, conforme desejado.
[0056] Referência ao longo deste relatório descritivo a “uma modalidade,” “certas modalidades,” “uma ou mais modalidades” ou “uma modalidade”, significa que um traço, estrutura, material, ou característica em particular descrita em conexão com a modalidade está incluída em pelo menos uma modalidade da invenção. Dessa forma, a aparência das frases como “em uma ou mais modalidades”, “em certas modalidades,” ou “em uma modalidade” em vários lugares ao longo deste relatório descritivo não se referem necessariamente à mesma modalidade da invenção. Além disso, as características específicas, estruturas, materiais, ou características podem ser combinadas de qualquer maneira adequada em um ou mais modalidades. A ordem de descrição do método acima não deve ser considerada como limitadora, e qualquer método pode utilizar as operações aqui descritas fora da ordem, ou com omissões ou adições.
[0057] Entende-se que a descrição acima pretende ser ilustrativa e não restritiva. Muitas outras modalidades serão aparentes para os versados na técnica ao revisarem as descrições acima. O escopo da invenção deve, portanto, ser determinado com referência às reivindicações em anexo, juntamente do escopo completo de equivalentes aos quais tais reivindicações são intituladas.
Claims (16)
1. Cápsula de filtração (10), CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: uma primeira e segunda carcaças (12, 14) que são fixadas de forma vedável uma à outra, em que uma ou ambas as carcaça(s) compreende(m) uma superfície exterior curvada (18a,18b) e uma parede interior substancialmente plana (20a, 20b) que é integral à carcaça (12, 14); uma entrada (26) e uma saída (30); um ou mais elemento(s) filtrante(s) (36) contido(s) na cápsula de filtração (10), cada elemento de filtro (36) compreendendo uma superfície externa (38) em comunicação fluida com a entrada (26) e uma superfície interna (40) em comunicação fluida com a saída (30); uma estrutura com nervuras (48a, 48b) integral em uma ou ambas das superfícies exteriores curvadas (18a, 18b) das carcaças (12, 14); e a estrutura com nervuras (48a, 48b) integral compreende uma pluralidade de anéis de suporte periféricos (482a) e uma pluralidade de comprimentos axiais (481a).
2. Cápsula de filtração (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a estrutura com nervuras (48a, 48b) é eficaz para conferir uma taxa de pressão de modo que a cápsula de filtração (10) seja suportada independentemente.
3. Cápsula de filtração (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que as paredes interiores substancialmente planas (20a, 20b) da primeira carcaça (12), da segunda carcaça (14), ou ambas, independentemente compreendem uma ou mais protuberâncias (17).
4. Cápsula de filtração (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que é um dispositivo de uso único.
5. Cápsula de filtração (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que uma ou ambas as carcaça(s) (12, 14) é(são) formada(s) de um material translúcido ou transparente.
6. Cápsula de filtração (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que ambas as carcaças (12, 14) são formadas de um material que compreende um limite de resistência à tração de 55 MPa (8.000 psi) ou maior, e exibe resistência química, soldabilidade, e capacidade de esterilização.
7. Cápsula de filtração (10), de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADA pelo fato de que o material compreende polissulfona.
8. Cápsula de filtração (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a entrada (26) e a saída (30) são ambas integrais à segunda carcaça (14).
9. Cápsula de filtração (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a entrada (26) e a saída (30) são substancialmente horizontais.
10. Cápsula de filtração (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende ainda pelo menos duas pernas.
11. Cápsula de filtração (10), de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende três pernas (44a, 44b) espaçadas uma da outra a aproximadamente 120° na superfície exterior curvada (18a, 18b) da segunda carcaça (14).
12. Cápsula de filtração (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a primeira carcaça (12) tem substancialmente a mesma capacidade que a segunda carcaça (14).
13. Cápsula de filtração (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a primeira carcaça (12) tem uma capacidade que é de 1,1 a 10 vezes a capacidade da segunda carcaça (14).
14. Cápsula de filtração (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o elemento de filtro (36) compreende uma ou mais camadas de meio.
15. Cápsula de filtração (10), de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADA pelo fato de que o elemento de filtro (36) compreende, ainda, um inibidor de fluxo (42).
16. Cápsula de filtração (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende, ainda, uma vedação por anel oring entre uma protuberância (17) da segunda carcaça (14) e um sobremolde interno (35) do elemento de filtro (36).
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