CN103492053B

CN103492053B - 交叉流过滤盒支架

Info

Publication number: CN103492053B
Application number: CN201280020290.5A
Authority: CN
Inventors: P.阿科斯特雷姆; N.K.塔尼卡查拉姆
Original assignee: GE Healthcare Bio Sciences AB
Current assignee: Cytiva Sweden AB
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2012-04-25
Publication date: 2015-12-23
Anticipated expiration: 2032-04-25
Also published as: JP6027605B2; EP2701828A4; WO2012148348A1; US9707519B2; JP2014514961A; CN103492053A; EP2701828B1; EP2701828A1; US20140042069A1

Abstract

一种允许容易地安装和移除过滤盒的稳定可靠的交叉流过滤盒支架。盒支架包括分配板、端板、使分配板与端板连接的多个基本平行的连杆，以及在分配板和端板之间可滑动地安装在连杆上的挤压板，其中，连杆中的至少一个能够在打开位置或定向和关闭位置或定向之间整体地移动，打开位置或定向允许安装或移除过滤盒，而在关闭位置或定向上，可动连杆与盒处于接合的连接，并且通过锁定装置将盒锁定在支架中。

Description

交叉流过滤盒支架

技术领域

本发明涉及交叉流过滤，并且更特别地，涉及用于在生物过程分离中使用的交叉流过滤盒支架。

背景技术

为了通过过滤从流体中分离出悬浮固体或溶解的高分子，使用两个基本构造，直接流过滤(也称为法向流过滤)和交叉流过滤(也称为切向流过滤)。

在直接流过滤中，垂直地将流体引入到过滤器表面，然后使流体直接传送通过过滤器。

另一方面，在交叉流过滤中，流体流沿切向沿着过滤器表面传送。小于过滤器的孔径的颗粒/分子作为渗透物(滤液)传送通过隔膜，而其它则作为滞余物留在隔膜的进料侧。通常，流体流在过滤器表面上再循环。由于留下的产物沿着表面被切向流扫走，而且不会如直接流过滤中那样积聚在过滤器表面处，所以交叉流过滤器可在较高的固体负载下持续地运行，而不被固体材料阻塞。

交叉流过滤系统典型地包括过滤模块、进料箱、用于通过进料管线来将液体从进料箱馈送到过滤模块的泵、用于使滞余物循环回到进料箱的回行管线、在滞余物回行管线中的用于施加压力的阀，以及用于从过滤模块中移除渗透物的渗透物管线。

取决于过滤器(典型地隔膜)的孔径，交叉流过滤被分类成微滤(MF)或超滤(UF)过程。过滤隔膜通常构造成平板式过滤器盒，其典型地包括多孔隔膜片构件和渗透物和滞余物流筛网构件的组件的堆叠，如例如美国专利申请No.2008/0264852和美国专利No.4,735,718中描述的那样。在过滤模块中，若干个这样的过滤器盒通常在交叉流过滤盒支架中被夹紧在一起，如例如美国专利No.7,635,426中描述的那样。

交叉流过滤盒支架典型地包括分配板，分配板具有与被夹到分配板上的盒上的对应的孔口接触的滞余物入口和出口孔口和渗透物入口和出口孔口。分配板上的滞余物入口孔口通常与板内部的滞余物入口通道连接，滞余物入口通道在滞余物入口连接器中结束。类似地，滞余物出口孔口、渗透物入口孔口和渗透物出口孔口与板内部的对应的通道连接，各个通道都在连接器中结束。分配板通过连杆连结到端板上，连杆形成为笼状结构，在该结构内，多个盒布置成使得它们的孔口对齐，而且连杆接合在盒侧部上的凹口中，以使它们锁定就位。然后通过例如端板和盒叠堆之间的挤压板来将盒叠堆夹紧到分配板上，以获得高效密封。

组装和拆开支架可为耗时的，这涉及从所有连杆上拆卸端板。一种备选方案在该结构中包括铰接式连杆，它可打开，以允许在不拆开支架的情况下安装和移除盒。在WO2010/151212的图2中描述了这种解决方法。但铰接式结构在机械上是易受损且制造起来昂贵，因而需要一种改进的解决方法。

发明内容

本发明的一方面提供一种允许容易地安装和移除过滤盒的稳定可靠的交叉流过滤盒支架。用根据本发明实施例的盒支架来实现这一点。一个优点在于，可不拆开的情况下安装和拆卸盒，同时结构坚固而足以经受住确保完全密封所需的高夹紧力。

本发明的另一方面提供一种稳定可靠的交叉流过滤模块。用根据本发明实施例的模块来实现这一点。模块的一个优点在于，可不拆开的情况下安装和拆卸盒，同时结构坚固而足以经受住确保完全密封所需的高夹紧力。

本发明的另一方面提供一种在交叉流过滤盒支架中安装过滤盒的便利方法。用根据本发明实施例的方法来实现这一点。

在从属权利要求中描述了本发明的另外的适当的实施例。

附图说明

图1显示根据本发明的空的交叉流过滤盒支架的透视图。

图2显示根据本发明的盒支架的横截面，连杆在a)打开位置和b)关闭位置上。

图3显示根据本发明的盒支架的端视图，销和连杆在a)关闭位置和b)打开位置上。

图4显示根据本发明的盒支架的俯视图和侧视图，可旋转连杆在a)关闭定向和b)打开定向上。

图5在透视图和投影图中显示具有截圆式(truncatedcircle)横截面的可旋转连杆。

图6显示根据本发明的盒支架的横截面，可旋转连杆在a)打开定向和b)关闭定向上。

具体实施方式

在图1-5示出的一方面，本发明公开了交叉流过滤盒支架1；31，其包括分配板2；32、端板3；33、使分配板与端板连接的多个基本平行连杆4、6；34、36，以及在分配板和端板之间可滑动地安装在连杆上的挤压板5；35。连杆4、6；34、36中的至少一个6；36可在a)打开位置7或定向37和b)关闭位置8或定向38之间移动，在打开位置7或定向37上，能够安装或移除一个或多个过滤盒9；39，而在关闭位置8或定向38上，可动连杆与盒处于接合的连接，并且通过锁定装置10；40将盒锁定在支架中。锁定装置例如可为盒9；39上的、适于接合可动连杆6；36的一个或多个凹口10；40。当可动连杆处于打开位置/定向时，盒或盒叠堆可在连杆之间置于笼式结构中，笼式结构由连杆形成，并且定向成使得锁定装置面向可动连杆。当可动连杆移动到关闭位置/定向时，盒或盒叠堆锁定就位，并且被阻止在垂直于连杆的平面上移动，在使用期间这样移动会引起泄漏。

本发明的优点在于，在不拆开连杆的情况下，容易打开盒支架，而且连杆稳定可靠而足以经受住确保密封所需的夹紧力。用于交叉流过滤盒的典型夹紧力可在4-15kN的范围中，这取决于液体压力(例如0-4巴)和盒的横截面积(例如100-350cm²)。当使用较大的盒时，夹紧力可高达30kN。在不拆开支架的情况下，容易对挤压板施加夹紧力，这强调了对容易安装和移除盒的方法的需要。

在某些实施例中，可动连杆6；36可形成为一体式结构。避免连杆中有接头、铰链或类似的薄弱元件的优点在于，它们的强度提高，而且还减小了例如腐蚀或结垢引起的卡住风险。

在一些实施例中，板2、3，5；32、33、35和/或连杆4、6；34、36(包括可动连杆6；36)可包括诸如不锈钢的含铁金属。例如316L和类似品质的不锈钢常用于生物过程装备中，而且能够将它们用于可动连杆也是合乎需要的。如果使用根据现有技术的铰接式连杆，则必须通过使用高强度抗腐蚀性材料(诸如钛)来补偿铰链的弱点，这是非常昂贵的，而且还会造成加工困难。

在某些实施例中，可动连杆6；36具有小于大约20mm的直径，诸如大约10-15mm。在市场上最容易获得的过滤盒上的凹口10；40适合与10-15mm的连杆接合，这对杆直径设定了实际限制。由于重量和成本原因，使用直径小于大约20mm连杆也是合乎需要的。本发明的连杆的优点在于，即使对于有限的杆直径，它们也仍然可提供足以经受住夹紧力的强度。

在一些实施例中，连杆4、6；34、36中的至少两个6；36能够在打开位置或定向和关闭位置或定向之间整体地移动。对于在各侧上有两个或更多个凹口10；40的较大的盒，至少两个连杆应能够移动，以允许安装和移除盒。对于每侧上仅有一个凹口的较小的盒，则一个可动连杆就足够了，但具有两个可动连杆也是可行的；盒的各侧上一个。在后一种情况下，具有两个可动连杆的优点在于，对于各个连杆，关闭和打开位置/定向之间的差异可减小。这可允许有更便利的结构。

在某些实施例中，分配板2；32包括滞余物入口和出口连接器14；44和渗透物入口和出口连接器15；45，它们与对应于过滤盒9；39上的孔口10；40的滞余物孔口16和渗透物孔口17流体地连接。当盒或盒叠堆安装在支架中时，它可布置成使得盒(一个或多个)上的孔口匹配分配板上的孔口，而且任何另外的盒堆叠成使得它们的孔口对齐。然后形成流体地连接的滞余物和渗透物回路，以允许进行交叉流过滤。使用在板的两侧上有滞余物和渗透物孔口的分配板也是可行的。在这种情况下，将使用两个端板，在各个端板和分配板之间有一个盒或盒叠堆。滞余物入口可备选地称为进料入口。

在一些实施例中，盒支架1；31还包括布置成在挤压板5；35上起作用的挤压装置49。挤压装置例如可包括液压缸或一个或多个螺钉、螺栓、螺纹杆、悬臂、外心夹等。挤压装置可通过端板3；33中的开口18；48在挤压板5；35上起作用。挤压装置可提供允许盒之间以及盒和分配板之间有无泄漏连接所需的夹紧力。

在图1-3示出的某些实施例中，可动连杆6能够沿侧向移动，即，在基本平行于分配板2和端板3和/或基本垂直于连杆4、6的长度轴线的平面上移动。它们能够沿基本朝向和远离置于支架1中的盒9的方向移动。例如可通过使各个可动连杆6的端部可滑动地连接到端板2和分配板3上(例如借助于通过板中的伸长开口13来安装它们)来实现这种移动。开口13可沿基本朝向和远离置支架中的盒9的方向伸长，这允许连杆沿这个方向滑动。可动连杆可加载弹簧，使得它们可被外力移动而然后通过弹簧的作用而回到例如锁定位置。开口的形状例如可为大体长方形的，两个相对的端部被诸如半圆的圆弧盖住。当不被施加夹紧力时，可动连杆能够自由地滑动，而当挤压装置对挤压板起作用时，可动连杆锁定就位。

在图1和3示出的一些实施例中，盒支架1包括安装在分配板2和端板3中的销11。这些销布置成使能够沿侧向移动的连杆6在打开位置7和关闭位置8之间移动。销可包括与能够沿侧向移动的连杆6接合的凹口12。当销被推向板2、3时，可动连杆向内移动到关闭位置8，但将具有凹口的销以及例如加载弹簧的连杆布置成使得连杆在推动销之后向外移动也是可行的。将销11和凹口12布置成使得连杆6在销11旋转之后沿侧向移动也是可行的。

在图4-6示出的某些实施例中，可动连杆36安装成能够围绕它们的长度轴线旋转。它们可适当地在接触分配板和端板的区域42中具有圆形横截面，以及在分配板32和端板33之间的区域41的至少一部分中具有截圆式横截面。然后它们由分配器和端板支承，而且当它们围绕长度轴线旋转时，它们从打开定向37移动到关闭定向38，在打开定向37上，圆的被截部分面向盒，在关闭定向38上，圆弧面向盒，并且接合在盒凹口40中。从圆形横截面到截圆式横截面的过渡可为诸如以一曲率半径而逐渐进行的，以避免在施加夹紧力时有局部应力集中。

在图1-6示出的一方面，本发明公开一种交叉流过滤模块，其包括交叉流过滤盒支架1；31和安装在支架中的至少一个过滤盒9；39。可根据上面描述的任何实施例来构造支架，并且模块可包括一个盒或叠堆的多个盒。当通过使可动连杆6；36整体地移动到关闭位置8或定向38来使盒锁定就位时，模块可用来在例如生物制药学或其它生物高分子的生物处理中对流体进行例如超滤或微滤。这种模块的应用的示例包括在渗滤模式中通过超滤来实现缓冲液交换，浓缩蛋白质溶液，从蛋白质、疫苗等中移除小分子污染物，以及从蛋白质溶液中移除微粒。

一方面，本发明公开一种在交叉流过滤盒支架1；31中安装过滤盒9；39的方法。该方法包括将盒置于支架中，以及将至少一个连杆6；36从打开位置7或定向37整体地移动到关闭位置8或定向38，在关闭位置8或定向38上，连杆与盒处于锁定接合。可根据上面描述的任何实施例来构造支架。方法还可包括在将盒置于支架中之前执行这样的步骤：将至少一个连杆从关闭位置或定向整体地移动到打开位置或定向。

本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及实行任何结合的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例具有不异于权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构要素，则它们意于处在权利要求的范围之内。

Claims

1.一种交叉流过滤盒支架(1；31)，包括分配板(2；32)、端板(3；33)、使所述分配板与所述端板连接的多个基本平行连杆(4，6；34，36)，以及在所述分配板和所述端板之间可滑动地安装在所述连杆上的挤压板(5；35)，其中，所述连杆中的至少一个(6；36)能够在打开位置或定向(7；37)和关闭位置或定向(8；38)之间整体地沿侧向移动，所述打开位置或定向允许安装或移除过滤盒(9；39)，在所述关闭位置或定向上，可动连杆与所述盒处于接合的连接，并且通过锁定装置(10；40)来将所述盒锁定在所述支架中；其中，所述锁定装置(10；40)包括在所述盒(9；39)上的、适于接合可动连杆(6；36)的至少一个凹口(10；40)。

2.根据权利要求1所述的交叉流过滤盒支架(1；31)，其特征在于，所述可动连杆(6；36)形成为单个零件。

3.根据权利要求1或2所述的交叉流过滤盒支架(1；31)，其特征在于，所述可动连杆(6；36)包含含铁金属。

4.根据权利要求3所述的交叉流过滤盒支架(1；31)，其特征在于，所述可动连杆(6；36)包含不锈钢。

5.根据权利要求1或2所述的交叉流过滤盒支架(1；31)，其特征在于，所述可动连杆(6；36)具有小于20mm的直径。

6.根据权利要求5所述的交叉流过滤盒支架(1；31)，其特征在于，所述可动连杆(6；36)的直径为10-15mm。

7.根据权利要求1或2所述的交叉流过滤盒支架(1；31)，其特征在于，所述连杆(4，6；34，36)中的至少两个(6；36)能够在打开位置或定向和关闭位置或定向之间整体地移动。

8.根据权利要求1或2所述的交叉流过滤盒支架(1；31)，其特征在于，所述分配板(2；32)包括滞余物入口和出口连接器(14；44)和渗透物入口和出口连接器(15；45)，它们流体地连接至与过滤盒(9；39)上的孔口相对应的滞余物孔口(16)和渗透物孔口(17)。

9.根据权利要求1或2所述的交叉流过滤盒支架(1；31)，其特征在于，进一步包括布置成在所述挤压板(5；35)上起作用的挤压装置。

10.根据权利要求9所述的交叉流过滤盒支架(1；31)，其特征在于，所述挤压装置为液压缸或螺钉。

11.根据权利要求1或2所述的交叉流过滤盒支架(1)，其特征在于，所述可动连杆(6)的端部可滑动地连接到所述端板和所述分配板上。

12.根据权利要求1或2所述的交叉流过滤盒支架(1)，其特征在于，所述可动连杆(6)的端部通过所述板中的伸长开口(13)而可滑动地连接到所述端板和所述分配板上。

13.根据权利要求1或2所述的交叉流过滤盒支架，其特征在于，进一步包括安装在所述分配板和所述端板中的销(11)，其中，所述销布置成使能够沿侧向移动的所述连杆在打开位置和关闭位置之间移动。

14.根据权利要求13所述的交叉流过滤盒支架，其特征在于，所述销(11)包括与能够沿侧向移动的所述连杆(6)接合的凹口(12)。

15.根据权利要求1或2所述的交叉流过滤盒支架(31)，其特征在于，所述可动连杆(36)能够围绕其长度轴线旋转，在接触所述分配板(32)和所述端板(33)的区域(42)中具有圆形横截面，并且在所述分配板和所述端板之间的区域(41)的至少一部分中具有截圆式横截面。

16.一种交叉流过滤模块，包括根据权利要求1-15中的任一项所述的交叉流过滤盒支架(1；31)，以及安装在所述支架中的至少一个过滤盒(9；39)。

17.一种在根据权利要求1-15中的任一项所述的交叉流过滤盒支架(1；31)中安装过滤盒(9；39)的方法，包括将所述盒置于所述支架中，以及将至少一个连杆(6；36)从打开位置或定向整体地移动到与所述盒进行锁定接合的关闭位置或定向。