JP2006088152A - 使い捨て可能な接線方向流れ濾過装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 接線流れ濾過装置において、濾過媒体を交換する際に上記の清浄化及びその確認工程を必要としない濾過装置を提供することが望まれる。
【解決手段】 濾過要素と頂部保持板及び底部保持板との間にライナーを設けた接線流れ濾過装置において、従来マニフォルドに存在していた流れチャンネルと、入口と、出口の代わりに、ライナーが流れチャンネルと入口と出口を有する。ライナーは安価な素材から形成されており、そのため一回の使用後に処分でき、従来のマニフォルドを清浄化するよりもライナーを廃棄する方がより費用効率が高くなる。
【選択図】 図１
【解決手段】 濾過要素と頂部保持板及び底部保持板との間にライナーを設けた接線流れ濾過装置において、従来マニフォルドに存在していた流れチャンネルと、入口と、出口の代わりに、ライナーが流れチャンネルと入口と出口を有する。ライナーは安価な素材から形成されており、そのため一回の使用後に処分でき、従来のマニフォルドを清浄化するよりもライナーを廃棄する方がより費用効率が高くなる。
【選択図】 図１
Description
本発明は濾過装置に関し、特に接線流れ濾過に使用するための濾過装置に関する。
接線流れ濾過（ＴＦＦ）は膜を使用して分子寸法や分子重量の差に基づいて溶液又は分散液中の成分を分離する分離方法である。その用途にはタンパク質、核酸、抗原、モノクローナル抗体、その他の生分子の濃縮、清澄化、脱塩；バッファ交換；プロセス開発；膜選択の研究；コロイド粒子の除去のための前清澄化；デキストローゼや抗生物質のような小分子の脱熱；細胞培養物、溶解物、コロイド懸濁物、ウイルス培養物等の集菌、洗浄、又は清澄化；或いは試料調製等がある。
接線流れ濾過（ＴＦＦ）では、濾過すべき溶液又は分散液を膜表面に沿って交差流方向に通過させる。濾過に対する駆動力は膜の両側の圧力差であり、通常はポンプにより圧力差を発生する。濾液が膜表面に沿って通過する速度はまた濾過速度を規制し、膜の目詰まりを防止する助けとなる。接線流れ濾過は膜表面に沿って濾過残液を循環させるので、膜汚染は抑制され、高い濾過率が維持され、精製物回収量が向上する。
従来の接線流れ濾過装置は、ポンプ、供給溶液貯槽、濾過モジュール、及びこれらの部材を接続する回路を含む複数の部材から構成されている。使用において、供給溶液は供給溶液貯槽から濾過モジュールに供給され、濾過残液は、所定の他濾過残液体積が得られるまで濾過モジュールから供給液貯槽へ再循環される。膜は頂部マニフォルド又はホルダと底部マニフォルド又はホルダの間にサンドイッチされている。これらのマニフォルドは装置の内部液圧に対する正確な機械的拘束を行うとともに、濾過流を装置内の多数の流路に分配する作用を行う。これらのマニフォルド又はホルダは典型的にはステンレス鋼から製作され、特に特定の生物薬品その他の衛生的な用途においては、各使用に先だって清浄化及びその確認を行わなければならない。この方法には費用と時間がかかる。
濾過媒体を交換する際に上記の清浄化及びその確認工程を必要としない濾過装置を提供することが望まれる。本発明はこの課題を解決することを目的とする。
本発明に従って、濾過要素と頂部保持板及び底部保持板との間にライナーを設けた接線流れ濾過装置が提供される。従来マニフォルドに存在していた流れチャンネルと、入口と、出口の代わりに、ライナーが流れチャンネルと入口と出口を有する。ライナーは安価な素材から形成されており、そのため一回の使用後に処分でき、従来のマニフォルドを清浄化するよりもライナーを廃棄する方がより費用効率が高くなる。加えて、ライナーは予め滅菌することが可能である。
より詳しくは、本発明は、頂部保持板と、該頂部保持板から離間した底部保持板と、前記頂部保持板と底部保持板との間に配置されたフィルタ材とを有する濾過装置において、前記頂部保持板と前記フィルタ材との間には、流体入口、流体出口、複数の流体入口開口、及び前記頂部保持板に面している片側に設けた複数のリブとを有する使い捨て可能な第１の裏打ちライナーが配置され、前記フィルタ材と前記底部保持板との間には流体入口、流体出口、複数の流体出口開口、及び前記底部保持板に面している片側に設けた複数のリブとを有する使い捨て可能な第２の裏打ちライナーが設けられ、そして前記頂部保持板と底部保持板には流体通路がなく、前記頂部保持板と底部保持板の各々は、前記第１及び第２ライナーの前記複数のリブに組み合う複数の溝を有している、濾過装置を提供する。
より詳しくは、本発明は、頂部保持板と、該頂部保持板から離間した底部保持板と、前記頂部保持板と底部保持板との間に配置されたフィルタ材とを有する濾過装置において、前記頂部保持板と前記フィルタ材との間には、流体入口、流体出口、複数の流体入口開口、及び前記頂部保持板に面している片側に設けた複数のリブとを有する使い捨て可能な第１の裏打ちライナーが配置され、前記フィルタ材と前記底部保持板との間には流体入口、流体出口、複数の流体出口開口、及び前記底部保持板に面している片側に設けた複数のリブとを有する使い捨て可能な第２の裏打ちライナーが設けられ、そして前記頂部保持板と底部保持板には流体通路がなく、前記頂部保持板と底部保持板の各々は、前記第１及び第２ライナーの前記複数のリブに組み合う複数の溝を有している、濾過装置を提供する。
図１には本発明の実施例による濾過装置１０の分解斜視図が示されている。濾過装置１０は頂部保持板１２とそれから離間した底部保持板１３を含む。保持板１２、１３は好ましくはステンレス鋼から製作され、例えば５０〜６０ｐｓｉ（０．３５〜０．４１ＭＰａ）の内圧に対して装置を構成する組立体の正確且つ効果的な機械的拘束を行うに充分な剛性と耐久性を提供する。保持板１２、１３にはそれぞれ開口２８が設けられ、また組立体を構成する各層にも開口２８が設けられ、それらには結合ロッドまたはねじ付きピン又はボルト１４が挿通されて各層が互いに一体に締着される。あるいは他の締着手段が使用されてもよい。スペーサ１５が設けられ、またスペーサにはばねを装着してもよい。保持板１２、１３には濾過流通路は存在しない。
組立状態の保持板１２の下側には使い捨てできる第１のライナー１６が配置される。ライナー１６は好ましくは薬物分析に使用可能で（好ましくは政府が承認した）、用途に適した安価な材料から製作される。ライナーに適した構成材料には、ポリスチレン、より好ましくはポリプロピレンやポリエチレンのようなポリオレフィン、それらの共重合体、及びそれらの混合物のようなプラスチック材料が含まれる。ライナー１６は好ましくは通路と開口が成形で形成されている。別法としては、ライナー１６は切削、孔開け、その他の方法により形成しても良いが余り好ましくない。
図２〜図５に示されているように、ライナー１６は第１のポート１７Ａ、５つの副孔１７Ｃ、第２のポート１７Ｂ、及び４つの副孔１７Ｄを有する。ポート１７Ａは組立体内部でのライナーの向きに依存して供給物の導入または残渣液の排出を行い、一方ポート１７Ｂは残渣液または供給物との混合を防止した状態で濾液の排出を行う。ポート１７Ａはマニホルド配置の５つの副孔１７Ｃに接続されている。同様にポート１７Ｂは４つの副孔１７Ｄに接続されている。好ましくはポート１７Ａ、１７Ｂは他の部材との干渉を避けて適当な間隔を与えるため、図示のようにライナーの両側に配置される。しかし、特に間隔が充分取れるか又は干渉が起きない他の用途では同じ側に配置されても良い。各ポート１７Ａ、１７Ｂは、供給物、残渣液、又は濾液の流れを許容するための各種開口部に連通する通路に接続され、それにより装置内に濾過流のための複数の流路を画定する。
図３に示したように、通路は好ましくはそれぞれのポートから遠ざかるにつれて先細となり各副孔１７Ｃ、１７Ｄおける圧力を等化または正規化する。
図３に示したように、通路は好ましくはそれぞれのポートから遠ざかるにつれて先細となり各副孔１７Ｃ、１７Ｄおける圧力を等化または正規化する。
図１を再び参照するに、ライナー１６の下側には濾過要素２０が配置されている。濾過要素２０は単一の膜であってもよいが、好ましくは積層された限界濾過膜又は精密濾過膜のような、積層された複数の膜であるか、最も好ましくはカセット形態のものである。複数膜を収容した単一カセットが例示されているが、複数のカセットを使用しても良い。適当なカセットの例にはMillipore Corporationから販売されているＰＥＬＬＩＣＯＮ（商品名）がある。
濾過要素２０の下側には第２のライナー２２が配置されている。第２のライナー２２は好ましくは第１のライナー１６と同一の構造であるが、装置が組み立てられた状態では、図示のように第１のライナー１６の姿勢に対して上下反転している。このようにすると、ポート１７Ａは正規の姿勢（向き）で装置の供給ポートと連絡し、反転の姿勢（向き）で残渣液ポートと連絡する。ライナーのポート１７Ｂは両方の姿勢で濾液ポートに連通する。
図２〜３に示したように、好ましくはライナー１６、２２の片面に複数のリブを設ける。リブはライナーに剛性を与える。ライナーは成形法により形成される。リブは保持板１２、１３に接触する側に配置されている。図示のリブ構造では横リブ２５Ａがライナーの中心を幅方向に延長している。またリブ２５Ｂがリブ２５Ａに直交する方向に延びている。図示のようにライナーの中心は円形リブ２５Ｃにより囲まれており、また２組の４本の放射状リブ２５Ｄ、２５Ｅ、２５Ｆ、２５Ｇが円形リブ２５Ｃからライナーの周辺に向けて放射状に延びている。この実施例の形態は例示目的であり、他のリブ構成が本発明の範囲内で可能なことは当業者には明らかであろう。
本発明の濾過装置におけるライナーを適正且つ能率的に組立てるために、保持板１２、１３はそれらに隣接するライナーのリブの配置パターンに対応した配置パターンで設けた溝２６を有することが好ましい。構成部材を適正に整列させたとき、各ライナー中のリブは各保持板の溝に嵌合して圧力下に密封できる一体の単一構造の組立体を形成する。
１０ 濾過装置
１２ 頂部保持板
１３ 底部保持板
１４ ピン又はボルト
１５ スペーサ
１６ 第１のライナー
１７Ａ 第１のポート
１７Ｂ 第２のポート
１７Ｃ ５つの副孔
１７Ｄ ４つの副孔
２０ 濾過要素
２２ 第２のライナー
２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄ、２５Ｅ、２５Ｆ、２５Ｇ リブ
２６ 溝
１２ 頂部保持板
１３ 底部保持板
１４ ピン又はボルト
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１７Ｃ ５つの副孔
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Claims (1)
- 頂部保持板と、該頂部保持板から離間した底部保持板と、前記頂部保持板と底部保持板との間に配置されたフィルタ材とを有する濾過装置において、
前記頂部保持板と前記フィルタ材との間には、流体入口と、流体出口と、複数の流体入口開口と、前記頂部保持板に面している片側に設けた複数のリブとを有する使い捨て可能な第１の裏打ちライナーが配置され、
前記底部保持板と前記フィルタ材との間には、流体入口と、流体出口と、複数の流体出口開口と、前記底部保持板に面している片側に設けた複数のリブとを有する使い捨て可能な第２の裏打ちライナーが配置され、
前記頂部保持板と底部保持板には流体通路がなく、前記頂部保持板と底部保持板の各々は、前記第１及び第２ライナーの前記複数のリブに組み合う複数の溝を有している、濾過装置。
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