CN220556060U - 一次性小管径阀门 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种一次性小管径阀门，用于下游纯化工艺中小体积处理量的系统中，其包括：一次性阀门流道板；具有在一次性阀门流道板中形成的流体凹槽；该流体凹槽内具有至少一个阀座密封面，以及至少一个进口流道和一个出口流道；包括一次性使用的柔性隔膜；包括可重复使用的阀门控制部件，所述该阀门控制部件包含至少一个阀杆，阀门控制部件通过柔性隔膜与阀门流道板连接，通过阀杆的移动使得隔膜关闭在阀座密封面上，密封流道；这降低了一次性耗材的制造复杂度，降低了使用成本，同时降低水锤作用从而提高了小管径系统的使用性能。

Description

一次性小管径阀门

技术领域

本说明书涉及生物制药下游纯化分离技术领域，具体涉及一种用于下游纯化工艺中小体积处理量的系统中的一次性小管径阀门。

背景技术

生物制药已成为现代医学中越来越重要的一部分。这些生物制药药物的生产带来了独特的挑战，这些产品通常是通过在生物反应器中培养宿主细胞以产生感兴趣的药物物质，然后进行一些液体纯化处理步骤，例如澄清细胞培养物，过滤和色谱步骤来获得纯化后的药物。因此，有效的液体纯化处理是处理这些药物产品的任何系统的主要要求。许多操作流程还需要在受控和密闭条件下运行，这可能涉及封闭流体处理系统中的无菌处理和使用预灭菌组件，这是此类系统的另一个主要要求。

最近，基于一次性流路的自动化生物液体纯化处理系统已上市。一次性流路组件的优势在于，无需在湿液流路的使用前和使用后进行耗时和耗力的清洁，从而提高整体工艺效率，降低成本。消除设备清洁和相关清洁验证也大大降低了不同操作和原料药之间交叉污染的风险，从而提高了整体工艺和药物安全性。这特别适用于基因治疗产品，mRNA,ADC等产品，这些产品批次处理量小，品种多，利用一次性流路可以满足多品种的同平台生产。然而，通过传统阀门小型化转换而来的阀门设计通常涉及到复杂的特殊设计的一次性部件，这增加了批次使用的耗材成本；此外这样的小系统通常使用小管径，管路内的体积非常小，由于液体具有不可压缩性，这使得当阀门关闭时，阀杆挤压液体造成瞬间的高压，宏观体现为水锤，这会产生诸多的不利影响，例如对基因治疗类产品的生物结构可能会产生不利影响，也会加剧膜的堵塞，或胶体的装填性能。

因此，需要开发一种新的用于小管径的阀门组件，即能够满足一次性操作的经济性要求，而且可以消除小管径的水锤作用，这样使得一次性阀门制作容易、低成本，以及满足工艺性能要求。

发明内容

为了解决背景技术中提出的问题，本说明书实施例提供一种一次性小管径阀门，用于生物制药下游纯化工艺中小体积处理量的药物纯化分离，其包括：一次性阀门流道板，如印刷电路一般在流道板上形成工艺所需的流路，所述一次性阀门流道板具有在其中形成的流体凹槽，当流路打开时，流体通过流体凹槽联通相关的进出口流道，在关闭时，被阀杆挤压的流体部分被挤压在此凹槽中，同时柔性隔膜的形变作用下，可以形成对流体的容纳作用从而降低水锤作用；该流体凹槽内具有至少一个阀座密封面，以及至少一个进口流道和一个出口流道；阀座密封面通常设计在联通主流道的进口或出口流道上，这样可以保证主流道的死角最小化；包括一次性使用的柔性隔膜，柔性隔膜用于隔离非一次性使用的部件接触液体；包括可重复使用的阀门控制部件，所述该阀门控制部件包含至少一个阀杆，阀门控制部件通过柔性隔膜与阀门流道板连接，通过阀杆的移动使得隔膜关闭在阀座密封面上，紧紧密封流道。

优选的，所述阀座密封面是具有圆锥形形状的凹面，采用锥形面可以达到自密封的效果。

优选的，所述阀杆通过固定静态的导向单元进行径向的移动约束；导向单元可以采用陶瓷材料制作，如氧化铬，以此来达到光滑的内表面，阀杆在腔内的引导得到显着改善。同时，也有助于阀杆在移动到关闭位置的正确对准和定位，可以进一步提高阀杆在腔内做关闭运动的精度。

优选的，所述阀杆一端正对阀座密封面的端头呈椭圆形，可以和阀座密封面形成紧密的密封；椭圆形的端面可以对不同角度的锥形阀座密封面之间形成密封，从而允许匹配不同的一次性流道板，提高了适用范围。

优选的，所述阀杆的另一端与驱动单元连接，所用的驱动单元可以是气动驱动，液压驱动，电磁驱动，步进电机驱动，等多种形式。

优选的，所述驱动单元采用步进电机，步进电机可以使得阀杆可以调整关闭速度，尤其是在接触锥形密封面时，达到更缓和的移动，从而可以有效的减轻甚至消除水锤作用。

优选的，所述阀杆正对阀座密封面的端头具有缩颈，整个端头上包覆柔性膜片；缩颈的作用是固定住端头上包覆的膜片，使得膜片随阀杆一起运动；柔性膜片能够进一步保护阀门的隔膜，避免对隔膜造成破坏。

优选的，所述阀门控制部件与一次性阀门流道板连接的面具有一圈凸面，所述凸面包围流体凹槽；凸面压紧隔膜起到了密封的效果。

与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

通过阀杆和隔膜分离的设计，简化了一次性部件的设计，可以进一步减低一次性使用成本；通过采用步进电机可编程的关闭速度，可以有效的降低和消除水锤作用，有利于保持大分子生物药品活性和结构，提高药物生产的收率和药效。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1示出了根据本发明的阀体打开状态时的剖面图；

图2示出了根据本发明的阀体关闭状态时的剖面图；

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

目前，在制药和生物技术行业，用于基因治疗等小批量生产的生物制药下游纯化的设备配置上主要存在着以下的问题：

1、通过传统阀门小型化转换而来的阀门设计通常涉及到复杂的特殊设计的一次性部件，这增加了批次使用的耗材成本。

2、这样的小系统通常使用小管径，管路内的体积非常小，由于液体具有不可压缩性，这使得当阀门关闭时，阀杆挤压液体造成瞬间的高压，体现为水锤，这会产生诸多的不利影响，例如对基因治疗类产品的生物结构可能会产生不利影响，也会加剧膜的堵塞，或胶体的装填性能。

发明人经过了广泛和深入的试验，提供了一种用于小批量生物制药下游纯化设备的一次性阀门，降低了一次性部件的制造成本；阀体结构设计及步进电机驱动方式消除了小管径系统阀门关闭时固有的水锤现象。

本发明解决的技术问题，为基因治疗等高价值批量小的生物药下游纯化生产提供了可选设备部件，简化了一次性阀体的设计和制造，降低和消除了水锤作用对具有复杂结构的生物药品产生不利影响。

更具体的，本发明采用的解决方案包括：通过采用阀杆和隔膜分离的方式，简化了阀门一次性部分的设计和制造；通过流道板凹槽设计和柔性隔膜，以及步进电机的驱动来降低及消除水锤作用，提高了系统运行的性能。

以下结合附图，说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1给出了阀体的结构，一次性阀门流道板9，在流道板上可以按需制作出需要的流路；流路至少包括了进口流路10，出口流路11；流道板上包围流路进出口的位置具有流体凹槽2，流体凹槽在阀门打开位置形成连接进口和出口的流道；在阀杆正对的关闭位置处的流道口形成圆锥形的口6；柔性膜片1隔离一次性阀门流道板9和可重复使用的阀门控制部件7；控制部件7正对一次性流道板的端面具有凸边8，该凸边可以有效的把柔性膜片压紧在一次性阀门流道板上，形成密封；阀杆4在驱动器的驱动下进行轴向移动，轴承3起到对阀杆进行远端固定的作用，避免阀杆出现径向移动从而偏离阀座，轴承3可以采用氧化铬等陶瓷材质，该材质表面光滑，使得阀杆的运动不受阻；阀杆4的密封端端头采用缩颈设计，可以有效固定住包覆的胶垫5，胶垫5直接挤压柔性膜片1，可以防止阀杆对膜片的破坏作用；阀杆端头密封面采用椭圆形设计，可以和不同角度的锥形密封面6形成密封。

图2显示了阀门关闭状态时的剖面图，随着阀杆4往关闭位置移动，阀杆端头的保护胶垫5直接挤压柔性膜片1，直至柔性膜片挤压在圆锥形密封面6上，阀杆施加的挤压力会被两层膜片5和1的形变进行部分吸收，可以避免阀杆对膜片1的直接表面破坏作用。同时在关闭的过程中，被膜片挤压出来的部分液体可以容纳于流体凹槽于膜片1的剩余空间内，由于膜片的柔性可变性，可以直接降低由于液体不可压缩性造成的压力过高，从而能够部分的减轻水锤的作用，复合上阀杆通过步进电机进行控速移动，可以基本上消除水锤的影响。

一次性流路可以有可以由任何合适的材料制成，这些材料可以承受与分离/纯化方法相关的操作压力。对于制药和生物技术应用，最好由适合GMP的材料组成，例如符合联邦法规177(CFR 177)和美国药典VI(USP VI)的聚合物。合适的聚合物，也是可燃的，通常由合适的弹性体或橡胶材料(例如丙烯单体橡胶，EPDM)制成。使用可燃材料的优点是可以通过焚烧轻松处理。

一次性流路优选由可以通过伽马辐照和/或其他手段(例如化学灭菌或高压灭菌)灭菌的材料组成，因为在处理生物流体和/或制药/生物技术产品时，最大限度地减少微生物污染很重要。

使用上述设计，当生产不同的产品时，可以快速更换一组阀和流路，从而可以满足交叉污染的清洁验证要求。

本发明的阀体及其组合在制药和生物技术产品的开发和制造中特别有用，它可以用于高附加值的超小规模的生物发酵液的分离、纯化。这种生物液体的典型例子包括生物工艺溶液和/或悬浮液、血液、血浆、发酵和细胞培养产品。可能存在于此类液体中的感兴趣的化学和生物化合物的实例包括蛋白质、肽、抗体、疫苗、糖蛋白、凝集素、药物、碳水化合物、脂质和化学中间体。

说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说明的方法实施例而言，由于其与系统是对应的，描述比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种一次性小管径阀门，其特征在于，包括：一次性阀门流道板，所述一次性阀门流道板具有在其中形成的流体凹槽，该流体凹槽内具有至少一个阀座密封面，以及至少一个进口流道和一个出口流道；包括一次性使用的柔性隔膜；包括可重复使用的阀门控制部件，所述该阀门控制部件包含至少一个阀杆，阀门控制部件通过柔性隔膜与一次性阀门流道板连接，通过阀杆的移动使得柔性隔膜关闭在阀座密封面上，紧紧密封进口流道或出口流道。

2.根据权利要求1所述的一次性小管径阀门，其特征在于，所述阀座密封面是具有圆锥形形状的凹面。

3.根据权利要求1所述的一次性小管径阀门，其特征在于，所述阀杆通过固定静态的导向单元进行径向的移动约束。

4.根据权利要求1所述的一次性小管径阀门，其特征在于，所述阀杆一端正对阀座密封面的端头呈椭圆形，可以和阀座密封面形成紧密的密封。

5.根据权利要求1所述的一次性小管径阀门，其特征在于，所述阀杆的另一端与驱动单元连接。

6.根据权利要求1所述的一次性小管径阀门，其特征在于，所述阀杆正对阀座密封面的端头具有缩颈，整个端头上包覆柔性膜片。

7.根据权利要求1所述的一次性小管径阀门，其特征在于，所述阀门控制部件与一次性阀门流道板连接的面具有一圈凸面，所述凸面包围流体凹槽。