JP2015500741A5 - - Google Patents

Description

クロスフロー濾過カセット用分配プレート

本発明は、濾過装置、特に、クロスフロー濾過カセット用の分配プレート及びハウジングに関する。本発明はまた、クロスフロー濾過カセット用分配プレートの製造方法に関する。

精密濾過及び限外濾過装置は、様々な用途、例えばタンパク質溶液の濃縮、分画及びバッファー交換、水及び静脈注射用溶液のパイロジェン除去、生体物の脱塩及び高分子及びコロイドの除去に必要とされる。このような装置の周知のタイプでは、スタック配列の濾過膜が、流れ調節スクリーンにより分離され、かつ着脱自在プレートの間に保持されている濾過カセットが用いられる。これらの着脱自在プレートの少なくとも１つは、分配プレートであり、カセットにフィードを供給するとともにカセットから保持液及び濾液を回収するための通路システムを含む。通路システムは、カセット上の対応する孔と位置合わせされたプレート表面の孔を介してカセットと流体連通している。このような装置をバイオ医薬品の製造に使用する場合、装置は、消毒しやすく、液留り配管（ｄｅａｄｌｅｇ）がなく、ポアが存在しないように研磨した流路表面を有することが重要である。さらに、全流路システムが、装置内に残留液のたまりをつくらずに運転毎に排水できることが必須である。完全な排水により、製品回収率が向上し、完全性試験での全領域の活用も可能になる。

英国特許出願公開第２３４８３８１号に記載の濾過カセット用分配プレートは、プレートの２つの端面から拡張した通路システムを備える。このプレートは水平の通路を有し、それは排水を不完全にするおそれがある。

英国特許出願公開第２３４８３８１号

したがって、優れた排水性能をもつ分配プレートが必要とされている。

本発明の第１の観点は、良好な排水及び脱気特性を濾過カセットに与える衛生的な分配プレートを提供することである。これは請求項１に記載の分配プレートにより実現される。このプレートの１つの利点は、このプレートが浄化、排水及び脱気しやすいことである。さらなる利点は、製造しやすいこと及び高い固定圧力に耐えることである。

本発明の第２の観点は、衛生的で、良好な排水及び脱気特性を与える、濾過カセット用ハウジングを提供することである。これは請求項１３に記載のハウジングにより実現される。

本発明の第３の観点は、衛生的で、良好な排水及び脱気特性を与える、濾過カセット用ハウジングの２つ以上のスタックを提供することである。これは請求項１７に記載のスタックにより実現される。この１つの利点は、スタック全体が浄化、排水及び脱気しやすいことである。

第４の観点は、濾過カセットへの供給を行う衛生的な分配プレートの簡便な製造方法を提供する。これは請求項１８に記載の方法により実現される。本方法の１つの利点は、単一のプレート本体部品から分配プレートを製造できることである。

従属請求項に、本発明のさらなる適当な実施形態を記載する。

本発明の分配プレートを示す図である。 本発明の１実施形態の濾液孔の拡大図である。 本発明のハウジングを示す図である。 本発明の別のハウジングを示す図である。 本発明のハウジングのスタックを示す図である。

図１及び図２に示す第１の観点では、本発明は、クロスフロー濾過カセットに流体を供給する分配プレート１を開示する。分配プレートは、表面１７と、２つの対向する端壁２１と、２つの対向する側壁２２と、フィード入口３と流体連通しているとともに前記表面に開口した複数のフィード孔４とも流体連通しているフィード通路２と、保持液出口６と流体連通しているとともに前記表面に開口した複数の保持液孔７とも流体連通している保持液通路５と、２つの濾液出口９及び１０と流体連通しているとともに前記表面に開口した複数の濾液孔１１とも流体連通している濾液通路８とを備える。フィード通路、保持液通路及び濾液通路は、側壁の片方又は両方と本質的に平行の方向に延在する。フィード孔は表面の第１の領域に振り分けられ、保持液孔は表面の第２の領域に振り分けられており、濾液孔は第１及び／又は第２の領域に位置する。複数の濾液コネクター通路１４は、濾液出口９及び１０に隣接する濾液通路８の１つ以上の区域１５及び１６からプレート内部に延在し、これらの濾液コネクター通路は濾液孔と濾液通路との間を流体連通する。区域１５及び１６は、例えば、端壁から濾液通路の直径２つ分以内、具体的には１つ分以内に位置していてもよい。フィード通路、保持液通路及び濾液通路は、直線状であり、表面１７に対して平行であるのが適当である。濾液通路はさらに、例えばプレートを１つの壁２１又は２２からそれに対向する壁２１又は２２へ貫通していてもよい。フィード通路及び保持液通路は例えば、各通路の終端に位置する孔をプレート内部での末端としていてもよい。フィード通路、保持液通路及び濾液通路並びに濾液コネクター通路はすべて、プレート内部に位置していてもよい。その場合、通路に沿う付加的な密閉用表面を必要としない。使用時、プレートは、フィード通路、保持液通路及び濾液通路が垂直方向に延在する状態で、直立していてもよい。プレートは、金属、具体的には１つ又は２つ以上の高モジュラスの耐食性金属、例えばステンレス鋼又はチタンから製造することができる。プレートはプラスチック、具体的には高モジュラスの低浸出可能物のプラスチック、例えばＰＥＥＫからも製造することができる。金属プレートは、高い固定力が必要である大型分配プレートにも用いることができ、一方プラスチックプレートは低い固定力の用途に限定される。しかし、プラスチックプレートが金属プレート又は金属フレーム構造により支持される場合、プラスチックプレートを高い固定圧で用いてもよい。

ある実施形態では、フィード入口、保持液出口及び濾液出口は端壁に配置される。濾液出口９及び１０は対向する端壁に配置されるのが適当である。出口９及び１０が対向する端壁に位置する利点は、排水及び脱気を容易にすること及びいくつかのプレートを組み立ててハウジングのスタックにもしやすくすることである。

実施形態によっては、濾液コネクター通路１４は濾液通路８に対して鋭角をなす。各濾液コネクターと濾液通路間の角度は２０〜８０°、例えば３０〜７０°とするのが適当である。直立プレートを使用時、鋭角であることにより、排水及び脱気が容易になる。濾液コネクター通路はさらに、表面１７に対して鋭角、具体的には１〜３０°、例えば５〜１５°の角度にすることができる。

ある実施形態では、１つ以上、例えば２つ以上の濾液コネクター通路は区域１５及び１６のそれぞれを起点とする。この利点は、直立プレートを使用時、１つ又は２つ以上の濾液コネクター通路を排水又は脱気に利用でき、即ち排水は下部付近のコネクター通路を介して起こり、脱気は上部付近のコネクター通路を介して起こる。

実施形態によっては、フィード孔は第１の直線１２に沿って整列し、保持液孔は第２の直線１３に沿って整列していてもよい。濾液孔１１は、第１又は第２の直線の一方又は両方に沿ってフィード孔及び／又は保持液孔と整列している。孔は、中心線を外れて、例えば第１又は第２の直線から５ｍｍ未満の距離に整列していてもよい。

ある実施形態では、各濾液コネクター通路１４は、表面１７に対して本質的に垂直であって濾液孔を終端とする孔脚部１９と、孔脚部を濾液通路８と流体連通するコネクター脚部２０との２つの脚部を有する。この利点は２つの脚部を異なる方向、即ち濾液通路からコネクター脚部を穿孔し、表面から孔脚部を穿孔できることである。これには、孔を、従来のプレートでの細長いものとは対照的に円形にすることができるという効果がある。円形孔を有する利点は、高流量が可能となることである。さらなる利点は、カセットが典型的に、円形孔を有し、２つの円形孔を一列整列にすることにより液留り配管がない衛生的な流路を与えることである。

実施形態によっては、フィード通路、保持液通路、濾液通路及び濾液コネクター通路は、本質的に円形断面を有するか、本質的に円形断面を有する複数のセグメントからなる。円形断面をもつ通路は、所与の直径に対して高流量を実現し、衛生観点からも有利である。通路セグメントは、例えば円柱状又は円錐台形のどちらかである。

ある実施形態では、フィード通路、保持液通路、濾液通路並びに第１及び第２の直線は本質的に平行である。それらは、完全に平行であっても、互いに対して２０°未満、例えば１０°未満の角度をなしていてもよい。

実施形態によっては、フィード孔、保持液孔及び濾液孔はすべて表面１７に配置される。表面１７が前面である場合、すべての孔がプレートの同じ側に配置される。このような片面分配プレートは、製造や取り扱いが容易であり、多くの異なる規模のプロセスで有用である。片面分配プレートは、例えば図３に示すハウジングで使用することができる。

ある実施形態では、表面は前面１７及び背面１８を含み、それらは平面状かつ平行であり、フィード孔、保持液孔及び濾液孔は前面１７及び背面１８の両方に配置される。分配プレートは、両面となり、大規模のプロセスで有効となることができ、１つのプレートが多数のカセットへの供給を行うことができる。両面分配プレートは、例えば図４に示すハウジングで使用することができる。

実施形態によっては、プレートは、圧力センサーを備えていてもよい。これらを通路内に装着して、例えば濾過中の膜間差圧をモニターしていてもよい。センサーは、ワイヤレスにすることができ、高周波信号により受信機又はコントロールユニットと通信してもよい。

図３及び図４に示す第２の観点で、本発明は、上記の実施形態いずれかに記載の分配プレート３１及び４１と、１つ以上の端プレート３２及び４２と、分配プレートの表面に対して垂直な軸に沿って分配プレートと端プレートとの相対移動を可能にするように構成されているベースフレーム３３及び４３とを備える、クロスフロー濾過カセット用ハウジング３０及び４０を開示する。ベースフレームは、分配プレート及び１つ以上の支持プレート３４及び４４に取り付けられた、例えば複数のロッドを有していてもよい。端プレートはロッドに対応する穴を有することができ、端プレートをロッドに沿ってスライドすることができる。図３は、１つの端プレート及び片面分配プレートを備えるハウジングを示す。図４は、２つの端プレート及び両面分配プレートを備えるハウジングを示す。

実施形態によっては、ハウジングはさらに、ベースフレームに取り付けて１つ以上の端プレートを分配プレートに近づけたり、分配プレートから遠ざけたりする１つ以上の空気又は油圧ピストンを有する。ピストンは、例えば支持プレート３４及び４４に取り付けることができる。

ある実施形態では、分配プレートは、表面と側壁が垂直に配置された状態で直立している。フィード通路、保持液通路及び濾液通路は垂直方向に延在し、排水及び脱気はそれら及び角度がついた濾液コネクター通路を介して起こることができる。

実施形態によっては、ハウジングは、分配プレートと端プレート間に固定された１つ以上の濾過カセットを備える。カセットは、分配プレート表面の孔のパターンに対応するパターンでフィード孔、保持液孔及び濾液孔を有する必要がある。分配プレートと端プレートの間に固定されるカセットの数は、１〜２０、例えば１〜１０カセットにすることができる。

図５に示す第３の観点では、本発明は、各分配プレート５２のフィード入口５１が並列に流体連通しており、各分配プレートの保持液出口５３が並列に流体連通しており、各分配プレートの濾液出口５４が直列に流体連通している、上記ハウジングの２つ以上の垂直スタック５０を開示する。直列に連結された濾液出口の利点は、スタックの排水及び脱気を容易にすることである。濾液出口は、垂直方向に延在する配管で連結するのが適当である。

第４の観点では、本発明は上記の分配プレートを製造する方法を開示する。本方法は以下の工程を含む。
工程ａ）中実プレート本体を用意する。
工程ｂ）中実プレート本体にフィード通路、保持液通路及び濾液通路を穿孔する。
工程ｃ）プレート本体に濾液コネクター通路及びフィード通路及び保持液コネクター通路を穿孔する。中実プレート本体は、金属、具体的には高モジュラスの耐食性金属、例えばステンレス鋼又はチタンから製造することができる。プレート本体は、特に必要な固定圧が低い小規模プレートの場合、プラスチックからも製造することができる。

ある実施形態では、本方法はさらに、フィード入口、保持液出口及び濾液出口を装着する工程ｄ）を含む。入口及び出口は、例えば溶接により装着することができる。溶接は流路にポアが形成しないように行うことができる。プレートは、例えば各通路開口部のまわりに管状突起物を与えるように機械加工し、入口及び出口を突起物上に突合せ溶接することができる。或いは、入口及び出口にねじを切り、通路開口部に位置する対応するねじ山及び所望により密封用ガスケットを用いて装着することができる。入口及び出口を装着する代わりに、入口及び出口を通路開口部でプレート本体と一体化するように形づくることができる。これは、プレート本体からのフランジを直接機械加工することにより実施できる。

実施形態によっては、本方法の工程ｃ）で、濾液コネクター通路のコネクターの脚部２０を、濾液出口に隣接する区域１５及び１６で濾液通路から鋭角に穿孔する。

本明細書では、具体例を挙げて、最良の形態を含む本発明を開示するとともに、当業者が本発明を実施できるようにしており、本発明の実施には装置又はシステムを製造及び使用したり、援用方法を実施することも含む。本発明の要旨は、特許請求の範囲に規定された通りで、当業者が想起できる他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有するか、特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない均等な構造要素を含むならば、特許請求の範囲に含まれる。１実施形態に関して記載した特徴は、記載した別の観点及び実施形態の１つ又は２つ以上の特徴と組み合わせて用いることもできる。

Claims (12)

1. クロスフロー濾過カセットへの供給を行う分配プレート（１）であって、
   表面（１７）、２つの対向端壁（２１）、２つの対向側壁（２２）、フィード入口（３）及び表面に開口している複数のフィード孔（４）と流体連通であるフィード通路（２）、保持液出口（６）及び表面に開口している複数の保持液孔（７）と流体連通である保持液通路（５）、並びに２つの濾液出口（９，１０）及び表面に開口している複数の濾液孔（１１）と流体連通である濾液通路（８）を備え、
   フィード通路、保持液通路及び濾液通路が片又は両側壁と本質的に平行の方向に延在し、
   フィード孔が表面の第１領域に集められ、保持液孔が表面の第２領域に集められており、
   濾液孔が第１及び／又は第２領域に位置し、
   複数の濾液コネクター通路（１４）が、濾液出口（９，１０）に隣接する、濾液通路（８）の１つ以上の区域（１５，１６）からプレート内部に延在し、濾液コネクター通路が濾液孔と濾液通路間を流体連通にする、
   クロスフロー濾過カセットへの供給を行う分配プレート（１）。
2. フィード入口、保持液出口及び濾液出口が端壁に位置する、請求項１記載の分配プレート。
3. 濾液コネクター通路（１４）が濾液通路（８）に対して鋭角をなす、請求項１又は請求項２記載の分配プレート。
4. １つ以上、例えば２つ以上の濾液コネクター通路が区域（１５，１６）のそれぞれを起点とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の分配プレート。
5. フィード孔が第１直線（１２）に沿って整列し、保持液孔が第２直線（１３）に沿って整列している、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の分配プレート。
6. 濾液孔（１１）がフィード及び／又は保持液孔と第１又は第２直線の少なくとも１つに沿って整列している、請求項５記載の分配プレート。
7. 各濾液コネクター通路（１４）が２つの足を有し、孔の足（１９）が、表面（１７）に対して本質的に垂直であり、かつ濾液孔に端があり、コネクターの足（２０）が孔の足を濾液通路（８）と連結している、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の分配プレート。
8. 濾液孔が円形である、請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の分配プレート。
9. フィード通路、保持液通路、濾液通路及び濾液コネクター通路が、本質的に円形断面を有するか、本質的に円形断面を有するセグメントからなる、請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の分配プレート。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の分配プレート（３１，４１）と、１つ以上の端プレート（３２，４２）と、分配プレートの表面に対して垂直な軸に沿って分配プレートと端プレートの相対移動を可能にするように構成されているベースフレーム（３３，４３）とを備える、クロスフロー濾過カセット用ハウジング（３０，４０）。
11. 各分配プレート（５２）のフィード入口（５１）が並列に流体連通にされており、各分配プレートの保持液出口（５３）が並列に流体連通にされており、各分配プレートの濾液出口（５４）が直列に流体連通にされている、請求項１０記載のハウジングの２つ以上の垂直スタック（５０）。
12. ａ）固体プレート本体を用意し、
    ｂ）固体プレート本体にフィード、保持液及び濾液通路をドリル削孔し、
    ｃ）プレート本体に濾液コネクター通路及びフィード及び保持液コネクター通路をドリル削孔する
    工程を含む、請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の分配プレートの製造方法。