KR102213610B1

KR102213610B1 - 방사상-경로 필터 엘리먼트, 시스템, 및 이를 사용하는 방법

Info

Publication number: KR102213610B1
Application number: KR1020187035260A
Authority: KR
Inventors: 조나단 스틴
Original assignee: 이엠디 밀리포어 코포레이션
Priority date: 2016-06-09
Filing date: 2017-05-26
Publication date: 2021-02-08
Also published as: EP4066927A1; EP3468698B1; CN109195691A; CN114699922A; CN109195691B; EP3468698A1; CA3023486C; JP6722772B2; US20190134569A1; CA3077712C; ES2925059T3; KR20190004785A; JP2019517383A; CA3077712A1; SG11201809311SA; CA3023486A1; WO2017213892A1

Abstract

본 발명은 방사상 투과액 배출 경로(550)를 갖는 필터 엘리먼트(500)를 제공한다. 필터 엘리먼트는 일반적으로, 왕복하는 시계 방향 및 반시계 방향으로 코어(530) 둘레에 랩핑되어 코어 둘레에 막의 반원형 폴드를 형성하는 폐쇄형 막 구조물(510)을 포함한다. 막의 반원형 폴드는 갭에 의해 분리된 마주하게 위치된 정점 단부(560)를 갖는다. 폐쇄형 막 구조물(510)의 내부는 공급 채널을 한정하며, 폐쇄형 막 구조물의 외부는 적어도 하나의 투과 채널(522)을 한정한다. 방사상 투과액 배출 경로(550)는 막의 반원형 폴드의 정점 단부들 사이의 갭을 통해 연장된다. 방사상 투과액 배출 경로를 포함하는 필터 엘리먼트를 포함한 시스템, 및 이러한 필터 엘리먼트를 사용하는 방법이 또한 제공된다.

Description

방사상-경로 필터 엘리먼트, 시스템, 및 이를 사용하는 방법

관련 출원

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생물약제 제조 시스템은 통상적으로, 치료 단백질의 신속하고 온화한 농축 및 정용여과를 제공하기 위해 접선 유동 여과(tangential flow filtration: TFF) 장치를 포함한다. 일반적인 TFF 장치 포맷은 문헌[Zeman and Zydney, Microfiltration and Ultrafiltration Principles and Practices, Chapter 6, 1996]에 기술된 바와 같이, 중공 섬유, 튜브형, 편평한 플레이트 및 나권형 포맷을 포함한다. 통상적인 나선형 TFF 장치는 천공된 투과액 배출 튜브에서 비롯된 개방 단부, 및 거의 원형의 나권형 엘리먼트를 형성하기 위해 그 둘레에 연속적으로 권취된 자유 단부를 갖는, 하나 이상의 직사각형 투과액 막 엔벨로프(envelope)를 포함한다.

본 발명의 필터 엘리먼트는 통상적인 나권형 필터 엘리먼트와 비교하여 단축된 투과 채널 길이를 제공하는, 방사상 배출 경로를 포함한다. 단축된 투과액 배출 경로는 필터로부터 더욱 용이하게 투과액을 제거할 수 있어, 작동 압력을 낮추게 할 수 있다.

이에 따라, 일 구현예에서, 본 발명은 왕복하는 시계 방향 및 반시계 방향으로 코어 둘레에 랩핑되어, 코어 둘레에 막의 반원형 폴드를 형성시키는 폐쇄형 막 구조물을 포함하는 필터 엘리먼트에 관한 것이다. 막의 반원형 폴드는 방사상 투과액 배출 경로를 한정하는 갭에 의해 분리된 마주하게 위치된 정점 단부를 갖는다. 폐쇄형 막 구조물은 적어도 하나의 공급 채널을 한정하는 내부 부분, 및 적어도 하나의 투과 채널을 한정하는 외부 부분을 갖는다.

다른 구현예에서, 본 발명은 방사상 투과액 배출 경로를 갖는 필터 엘리먼트를 포함하는 접선 유동 여과(TFF) 시스템에 관한 것이다.

또 다른 구현예에서, 본 발명은 폴딩된 막의 스택이 코어 둘레에 막의 반원형 폴드를 형성하도록, 폐쇄형 막 구조물을 주름지게 하고 코어 둘레에 폴딩된 막의 스택을 랩핑함으로써 폴딩된 막의 스택을 형성하는 것을 포함하는, 필터 엘리먼트를 생성시키는 방법에 관한 것이다. 막의 반원형 폴드는, 방사상 투과액 배출 경로를 형성하는 갭이 제공되도록, 마주하게 위치된 정점 단부를 갖는다. 본 방법은 폐쇄형 막 구조물의 내부 부분으로부터 형성된 적어도 하나의 공급 채널을 제공하는 것을 추가로 포함한다.

추가 구현예에서, 본 발명은 방사상 투과액 배출 경로를 갖는 필터 엘리먼트를 제공하고 액체 공급액을 필터 엘리먼트의 적어도 하나의 공급 채널에 도입하는 것을 포함하는, 액체 공급액을 여과하는 방법을 제공한다. 액체 공급액은 폐쇄형 막 구조물에 의해 한정된 유로를 통해 이동하고, 필터 엘리먼트를 통과할 때 투과액 및 잔류액으로 분리된다. 투과액은 방사상 투과액 배출 경로에 도달하고, 이로써 액체 공급액이 여과된다.

상기 기술은 유사한 참조 부호가 다양한 도면 전반에 걸쳐 동일 부분을 나타내는 하기 첨부된 도면에 예시된 바와 같은 본 발명의 예시적 구현예의 하기 더욱 구체적인 설명으로부터 명백해질 것이다. 도면은 반드시 일정한 비율은 아니며, 대신에, 본 발명의 구현예를 예시하는 경우에 강조된다.
도 1은 통상적인 나권형 필터 엘리먼트(종래 기술)의 단면도이다.
도 2a는 통상적인 단일-리프(single-leaf) 나권형 필터 엘리먼트(종래 기술)의 어셈블리를 예시한 개략도이다.
도 2b는 어셈블링된 단일-리프 나권형 필터 엘리먼트(종래 기술)의 개략도이다.
도 2c는 다중-리프(multi-leaf) 나권형 필터 엘리먼트(종래 기술)의 어셈블리를 예시한 개략도이다.
도 2d는 어셈블링된 다중-리프 나권형 필터 엘리먼트(종래 기술)의 개략도이다.
도 3은 나권형 필터 엘리먼트(종래 기술)의 단부의 입면도이다.
도 4는 34" 투과 채널 길이를 갖는 통상적인 나권형 필터 엘리먼트 및 더 긴, 68" 투과 채널 길이를 갖는 나권형 필터 엘리먼트에 대한 관찰된 막간 차압(trans-membrane pressure: TMP)에 대한 막 1 제곱미터 당 1시간 당 리터(LMH)의 생산성의 그래프이다.
도 5a는 본 발명의 예시적인 필터 엘리먼트의 어셈블리를 예시한 개략도이다.
도 5b는 본 발명의 어셈블링된 방사상-경로 필터 엘리먼트의 예의 개략도이다.
도 5c는 도 5a 및 도 5b의 필터 엘리먼트와 함께 사용하기 위한 폐쇄형 막 구조물의 예의 개략도이다.
도 5d는 도 5a 및 도 5b의 필터 엘리먼트와 함께 사용하기 위한 대안적인 예시적 폐쇄형 막 구조물의 개략도이다.
도 5e는 도 5a 및 도 5b의 필터 엘리먼트와 함께 사용하기 위한 폴딩된 폐쇄형 막 구조물 및 투과액 스크린의 예의 개략도이다.
도 5f는 방사상-경로 지지체를 포함하는 방사상-경로 필터 엘리먼트의 예의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 방사상-경로 필터 엘리먼트의 예의 단부의 입면도이다.
도 7은 본 발명의 부분-어셈블링된 방사상-경로 필터 엘리먼트의 예의 입면도이다.
도 8은 접착(gluing) 및 절단 후 도 6의 예시적인 방사상-경로 필터 엘리먼트의 입면도이다.
도 9는 도 7 및 도 8의 어셈블링된 방사상-경로 필터 엘리먼트의 단부의 입면도이다.
도 10은 예시적인 접선 유동 여과(TFF) 시스템의 다이어그램이다.

정의

달리 정의되지 않는 경우, 본원에서 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.

본원에서 사용되는 단수 형태 용어("a," "an," 및 "the")는 문맥이 달리 명백히 기재하지 않는 한 복수 형태 용어를 포함한다.

표현 "나권형 필터 엘리먼트"는 코어 둘레에서 나선형으로 권취된 여과 막을 나타낸다. 나권형 필터 엘리먼트는 하우징 내에 포함될 수 있다.

"단일 리프" 나선은 하나의 연속 공급 채널과 함께 형성될 수 있는 나권형 필터 엘리먼트이다. 단일-리프 나선은 일반적으로 하나의 시트의 막으로 제조되지만, 하나 초과의 시트의 막, 예를 들어, 예컨대, 단일 리프를 형성하기 위해 직렬로 연결된 둘 이상의 시트의 막으로 제조될 수 있다.

"다중-리프(multi-leaf)" 나선은 다수의 공급 채널을 갖는 나권형 필터 엘리먼트이다. 다중-리프 나선은 일반적으로 하나 초과의 시트의 막으로 제조되지만, 또한 하나의 막 시트로 제조될 수 있다.

표현 "폐쇄형 막 구조물"은 내부 공간을 한정하는 연속 구조를 형성하도록, 그 자체로 위아래로 폴딩되고 그 자체에 결합된(예를 들어, 함께 밀봉된 단부를 가짐) 막 시트를 지칭한다. 폐쇄형 막 구조물은 예를 들어, 막 시트의 후면이 외측을 향하고 막이 내측을 향하는, 막의 시트로부터 형성된 긴 루프(enlogated loop)일 수 있다. 폐쇄형 막 구조물은 또한, 연속적인 및 폐쇄형 구조물을 형성하기 위해 서로 직렬로 연결되고 결합된 둘 이상의 막 시트로부터 형성될 수 있다.

표현 "방사상 배출 경로(radial discharge path)"는 이를 통해 투과액이 방사상 방향으로 유동하는 필터 엘리먼트의 부분을 지칭한다. 방사상 유동 방향은 통상적으로, 필터 엘리먼트의 원주로부터 내측으로 필터 엘리먼트의 코어를 향한다. 그러나, 방사상 유동 방향은 또한, 외측으로 향할 수 있으며, 이러한 유동은 필터 엘리먼트의 코어로부터 멀어지면서 그리고 필터 엘리먼트의 원주에 또는 근처에 위치된 유출구를 향하여 이동한다.

"채널간 차압 하락"은 필터 엘리먼트의 길이에 걸쳐 공급 채널 내의 압력 하락(예를 들어, psid)를 지칭한다. 채널간 차압 하락은 공급 채널의 유입구 단부에서 판독되는 압력과 공급 채널의 유출구 단부에서 판독되는 압력 간의 차이를 얻음으로써 측정될 수 있다.

"막간 차압 하락"은 막의 표면에 수직 방향으로의 압력 하락(예를 들어, psid)이다. 막간 차압(TMP) 하락은 공급 압력에서 투과 압력을 차감함으로써 측정될 수 있다. 필터 모듈에 대한 관찰된 TMP는 공급 압력 및 투과 압력의 합을 2로 나누고, 유출구 투과 압력을 차감함으로써 측정된다.

"플럭스(flux)"는 면적-정규화된 유량이다. 플럭스는 소정 시간 동안 제공된 면적에서의 액체의 유량을 측정함으로써 얻어질 수 있다.

"투과액 플럭스(permeate flux)"는 투과 채널에서의 투과액의 면적 정규화된 유량(예를 들어, 리터/hr/m2, LMH)이다. 투과액 플럭스는 투과액 유량을 TFF 장치 막 면적으로 나눔으로써 측정된다. 투과액 유량은 유량계로, 또는 투과액 부피를 수거하고 부피를 수거 시간으로 나눔으로써 측정될 수 있다.

"물질 전달 제한 플럭스(mass transfer limited flux)"는 막간 차압과 관계 없이 달성 가능한 최대 투과액 플럭스이다. 이는 흔히 공급 채널 내의 유체역학 조건에 의해 결정된 용질 확산율 대 경계층 두께의 비로 기술되는, 물질 전달 계수에 비례한다.

"횡류(cross flow)"는 필터 또는 연속된 필터 내의 공급 채널의 유입구와 유출구 사이의 유량이다. 달리 언급하지 않는 한, "횡류"는 평균 횡류를 나타낸다.

용어 "공급액", "공급액 샘플" 및 "공급액 스트림"은 분리를 위해 여과 모듈로 도입되는 용액을 나타낸다.

용어 "분리"는 일반적으로 공급액 샘플을 2개의 스트림, 즉, 투과액 스트림 및 잔류액 스트림으로 분리시키는 작용을 나타낸다.

용어 "투과액" 및 "투과액 스트림"은 막을 통해 투과되는 공급액의 일부를 나타낸다.

용어 "정용여과액", "정용여과 완충액" 및 "정용여과액 스트림"은 정용여과 공정 동안 공급액 스트림의 투과액 용질을 세척하기 위해 사용되는 용액을 나타낸다.

용어 "잔류액"은 막에 의해 잔류된 공급액의 일부를 지칭한다. 시스템, 필터 엘리먼트, 또는 필터 모듈을 지칭할 때, "잔류액" 또는 "잔류액 스트림"은 시스템, 필터 엘리먼트, 또는 필터 모듈에서 배출되는 잔류액을 지칭한다.

"공급 채널"은 공급액을 위한 여과 어셈블리, 모듈 또는 엘리먼트 내의 도관을 나타낸다.

"투과 채널"은 투과액을 위한 여과 어셈블리, 모듈, 또는 엘리먼트 내의 도관을 나타낸다.

표현 "유로(flow path)"는 여과되는 용액이 통과하는(예를 들어, 접선 유동 방식) 여과 막(예를 들어, 한외여과 막, 미세여과 막)을 포함하는 채널을 나타낸다. 유로는 접선 유동을 지지하는 임의의 토폴로지(topology)(예를 들어, 직선, 나선, 지그재그 방식으로 배열됨)를 가질 수 있다. 유로는 중공 섬유 막에 의해 형성된 채널의 한 예에서와 같이 개방되어 있을 수 있거나, 예를 들어, 직물 또는 부직포 스페이서에 의해 떨어져 위치된 편평-시트 막에 의해 형성된 직사각형 채널의 경우에서와 같이 하나 이상의 유동 방해물을 가질 수 있다.

"TFF 어셈블리", "TFF 시스템" 및 "TFF 장치"는 단일-통과 모드 및/또는 재순환 모드(예를 들어, 전체 또는 부분 재순환)에서 동작하도록 구성된 접선 유동 여과 시스템을 나타내기 위해 본원에서 상호교환적으로 사용된다.

"SPTFF 어셈블리," "SPTFF 시스템" 및 "SPTFF 장치"는 단일-통과 TFF 모드에서 동작하도록 구성된 TFF 시스템을 나타내기 위해 본원에서 상호교환적으로 사용된다.

"단일-통과 모드" 및 "단일 통과 TFF 모드"는 잔류액의 전부 또는 일부가 시스템을 통해 재순환되지 않는 TFF 시스템/어셈블리에 대한 작동 조건을 나타낸다.

"여과 막"은 여과 시스템, 예를 들어, TFF 시스템에서 사용할 수 있는 선택적으로 투과 가능한 막을 나타낸다.

용어 "한외여과 막" 및 "UF 막"은 일반적으로 약 1 나노미터 내지 약 100 나노미터의 범위 내의 공극 크기를 갖는 막으로 정의되거나, 대안적으로 MWCO로 약칭되는 달톤의 단위로 표현되며 막의 "분자량 컷오프"에 의해 정의된다. 다양한 구현예에서, 본 발명은 약 1,000 달톤 내지 1,000,000 달톤 범위 내의 MWCO 등급을 갖는 한외여과 막을 이용한다.

용어 "미세여과 막" 및 "MF 막"은 약 0.1 마이크로미터 내지 약 10 마이크로미터의 범위 내의 공극 크기를 갖는 막을 나타내기 위해 본원에서 사용된다.

용어 "복수"는 예를 들어, 2개 이상의 유닛, 엘리먼트, 또는 모듈을 나타낸다.

"유체 연결된"은 액체를 위한 하나 이상의 도관, 예를 들어, 공급 채널, 잔류 채널 및/또는 투과 채널에 의해 서로 연결되는 복수의 필터 엘리먼트를 나타낸다.

"생성물"은 가공에 의해 회수되어야 하는 타겟 종 또는 화합물을 지칭한다. 생성물의 예는 융합 단백질, 항체 및 항체 분절, 항체-약물 컨쥬게이트, 알부민, 헤모글로빈, 정맥내 면역글로불린(IVIG), 응고 인자, 성장 인자, 호르몬, 효소, 항원, 효모, 박테리아, 포유 동물 세포, 곤충 세포, 바이러스, 바이러스 유사 입자, 콜로이드, 쥬스, 폴리비닐 알코올, 폴리에틸렌 글리콜, 과일 쥬스, 유장, 와인 및 맥주를 포함한다.

용어 "여과되지 않은 공급액"은 여과 막과 접촉하기 전에, 고려되는 임의의 생성물을 포함하는 공급액을 지칭한다. 통상적으로, 생성물은 공급액 스트림 내에 존재하는 모노클로날 항체(mAb)와 같은, 고려되는 생체분자(예를 들어, 단백질)일 것이다.

"처리"는 고려되는 생성물을 함유하는 공급액을 여과(예를 들어, TFF에 의함)시키고, 후속하여 농축된 형태 및/또는 정제된 형태의 생성물을 회수하는 행동을 나타낸다. 농축된 생성물은 생성물의 크기 및 여과 막의 공극 크기에 따라 잔류액 스트림 또는 투과액 스트림 내에서 여과 시스템(예를 들어, TFF) 어셈블리)로부터 회수될 수 있다.

본 발명의 예시적인 구현예의 설명은 하기와 같다.

통상적인 필터 엘리먼트(종래 기술)

나권형 필터 엘리먼트는 일반적으로, 당해 분야에 공지되어 있고, 단일-리프 및 다중-리프 포맷 둘 모두로 생성될 수 있다. 도 1은 통상적인 단일-리프 나권형 필터 엘리먼트(100)의 예의 단면도를 도시한 것이다. 나권형 필터 엘리먼트(100)는 천공된 중공 코어 투과액 수거 튜브(140) 둘레에 권취된 막 층(160), 공급 채널 구성요소(120)(예를 들어, 공급 스페이서), 및 투과 채널 구성요소(130)(예를 들어, 투과 스페이서)를 포함한다. 화살표(150)는 투과액의 유동 방향을 나타낸다. 필터 막 층(160)은 공급 스페이서(120)의 외부 표면과 평면 접촉된다. 공급 스페이서(120)는 채널 기하학적 구조에 대한 기계적 안정제 및 막 표면 근처의 분극 현상을 감소시키기 위한 와류 촉진제 둘 모두로서 작용한다. 투과 스페이서(130)는 필터 막 층(160)에 대한 지지체를 제공하고, 투과액의 배출을 위한 유동 채널을 유지시킨다.

나권형 필터 엘리먼트는 일반적으로, 생산하기 단순한 것으로 여겨진다. 단일-리프 나권형 필터 엘리먼트(200)의 어셈블리는 도 2a 및 도 2b에 예시되어 있다. 도 2a에서, 길이(L)를 갖는 막 리프(210)는 편평한 상태로 도시되고, 투과 스페이서(220) 위에 놓여있다. 막 리프(210) 및 투과 스페이서(220)는 후속하여, 도 2a의 구부러진 화살표에 의해 표시되는 바와 같이, 예를 들어, 시계 방향으로, 코어(230) 둘레에 권취된다. 필터 엘리먼트(200)는 도 2b에서 권취된 상태로 도시되고, 통상적으로, 예를 들어, 아교에 의해 외부 원주를 따라 결합되고 라이너 또는 하우징(240) 내에 배치될 것이다. 막 리프(210)는 통상적으로, 막의 폴드들 사이에 삽입된 공급 스페이서를 갖는 폴딩된 막 시트를 포함한다. 이에 따라, 폴딩된 막 시트는 공급액이 도입될 수 있는 공급 채널을 한정한다. 단순화를 위해, 막 리프(210)는 도 2a 및 도 2b에서 실선으로서 표시되며, 내부 구조는 도시되어 있지 않다. 막 시트를 통해 여과된 투과액은 투과 채널(222)에 위치되며, 이는 선택적 투과 스페이서(220)를 포함한다(도 2b에서 점선으로 표현됨). 투과액 배출 경로는 권취된 막 리프(210)에 의해 형성된 나선형 경로를 따라 어디에서든지 시작될 수 있다. 예를 들어, 출발점(224)에서 시작되는, 긴 투과액 배출 경로는 도 2b의 화살표로 표현된다. 출발점(224)에 도달하는 투과액은 코어(230)에 도달하기 전에 막 리프의 길이(L)에 상응하는 거리에 걸쳐 이동하며, 이후에, 이를 통해 이는 필터 엘리먼트(200)에서 배출될 수 있다. 더 짧은 투과액 배출 경로(표시되지 않음)가 또한 가능하다.

도 3은 도 2a 및 도 2b와 관련하여 상술된 바와 같이 어셈블링된 나권형 필터 엘리먼트의 단부의 입면도이다. 필터 엘리먼트(300)는 코어(330) 둘레에 권취된 막 리프(310)를 포함한다. 막 리프(310)를 형성하는 막 시트(314), 및 막 시트(314)의 나선형 층에 의해 한정된 공급 채널(312)이 보인다. 투과 스페이서에 의해 개방된 채로 유지되는 투과 채널이 또한 보인다. 추가적인 투과 스페이서(326)는 코어(330) 둘레에 포함된다. 필터 엘리먼트(300)는 라이너 또는 하우징(340) 내에 위치될 수 있다. 투과액 코어(330)는 예를 들어, 필터 엘리먼트로부터 투과액을 배출시키기 위해 투과액 엔벨로프 개방 단부의 예상된 폭을 따라 위치된 다수의 작은 홀을 갖는 폴리설폰 튜브일 수 있다.

통상적인 다중-리프 나권형 필터 엘리먼트는 일반적으로, 단일-리프 포맷 필터 엘리먼트보다 생산하기가 더 복잡하다. 도 2c 및 도 2d는 다중-리프 나권형 필터 엘리먼트의 어셈블리를 예시한 것이다. 도 2c에서, 막 리프(1210)는 투과 스페이서(1220) 위 또는 아래에 도시되어 있다. 막 리프(1210)는 길이 L'를 가지며, 이는 통상적으로 동일한 크기의 필터 엘리먼트에 대한 막 리프(210)(도 2a)의 길이 L보다 더 짧을 것이다. 막 리프(1210) 및 투과 스페이서(1220)는 투과액 코어(1230) 둘레에 배열된 것으로 도시되어 있다. 막 리프(1210), 및 선택적으로, 투과 스페이서(1220)는 도 2c의 구부러진 화살표에 의해 표시된 바와 같이, 예를 들어, 시계 방향으로 코어(1230) 둘레에 권취될 수 있다. 도 2d에 권취된 상태의 필터 엘리먼트(1200)가 도시되어 있으며, 이는, 필터 엘리먼트(200)과 유사하게(도 2b), 외부 원주를 따라 결합되고 라이너 또는 하우징(1240)에 배치될 수 있다. 외부 원주에서 투과액 코어(1230)을 향하여 연장되는, 수 개의 투과 채널(1222)은 필터 엘리먼트(1200) 내에 포함된다. 나권형 필터 엘리먼트(1200)가 도 2c 및 도 2d에서 8개의 막 리프(1210) 및 8개의 투과 스페이서(1220)를 갖는 것으로 예시되어 있지만, 더 많거나 더 적은 리프(1210) 및 스페이서(1220)가 다중-리프 포맷 필터 엘리먼트에 포함될 수 있다.

투과액 배출 경로는 투과 채널(1222)을 따라 어디에서든지 시작될 수 있다. 긴 투과액 배출 경로의 예가 도 2d에 도시되어 있는데, 이는 출발점(1224)에서 시작되고 도 2d의 화살표에 의해 표현된다. 출발점(1224)에 도달한 투과액은 투과액 코어(1230)에 도달하기 전에 막 리프(1210)의 길이 L'에 대략적으로 상응하는 거리에 걸쳐 이동한다. 도 2b 및 도 2d는 다중-리프 포맷 나권형 필터 엘리먼트의 투과액 배출 경로가 동일한 직경의 단일-리프 포맷 필터 엘리먼트보다 대체로 더 짧다는 것을 예시한다.

나권형 필터 엘리먼트는 종종 TFF 시스템에서 사용되며, 단일-리프 나권형 필터는 일반적으로, 작은 직경 나선형을 필요로 하는 적용, 예를 들어, 약 2"(약 50.8 mm) 직경을 갖는 나선형 필터에 대해 바람직하다. 통상적으로, 약 1"(약 25.4 mm) 내지 약 4"(약 101.6 mm)의 직경을 갖는 나권형 필터 엘리먼트는 작은 직경의 필터 엘리먼트로서 특징지어진다. 다중-리프 포맷 필터 엘리먼트는 일반적으로, 더 큰 직경의 나선형을 필요로 하는 적용에 대해 바람직하다. 약 4" 초과의 직경을 갖는 나권형 필터 엘리먼트는 큰-직경의 필터 엘리먼트로서 특징지어진다. 나권형 필터 엘리먼트의 여과 면적의 양은 나선형 엘리먼트에 포함된 여과 막(들)의 길이에 의해 제공된다.

특정 적용의 경우, 추가적인 막 면적을 제공하기 위해서는 더 큰 필터 엘리먼트가 요구되거나 요망된다. 그러나, 나권형 필터 엘리먼트에서 막 리프의 길이의 증가는 또한, 투과액 배출 경로의 길이를 증가시키며, 이는 필터의 생산성을 낮추는 것으로 나타났고, 작동 조건을 비실용적으로 만들 수 있다. 34" 투과 채널 길이를 갖는 표준 단일-리프 나권형 필터 엘리먼트와 68" 투과 채널 길이를 갖는 프로토타입 단일-리프 나권형 필터 엘리먼트를 비교하는 워터 테스트(water test)는 도 4에 도시되어 있다. 투과액 플럭스로 표현되고 막 1 제곱 미터 당 시간 당 여액 리터(LMH)에 의해 측정되는 생산성은 표준 나선형과 프로토타입 나선형 간에 크게 하락하는 것으로 나타나 있다. 프로토타입 필터 엘리먼트의 더 긴 투과액 배출 경로는, 투과액이 더 긴 채널을 이동하려면 더 큰 일(즉, 거리에 따른 가해진 힘)이 요구되기 때문에, 투과액 유동에 대한 저항을 증가시키며, 이는 압력 하락을 증가시킨다. 도 4는 압력-의존 플럭스, 또는 압력-의존 생산성을 보여준다. 투과액 플럭스는 막간 차압의 변화 및 보유된 고형물의 결여로 인해 막 리프의 길이를 따라 변한다.

예를 들어, 거대분자(예를 들어, 모노클로날 항체)의 여과를 포함하는 접선 유동 여과(TFF) 시스템의 경우, 물질 전달 제한 플럭스로도 언급되는 압력-독립 플럭스가 적용된다. 이러한 시스템에서, 잔류액 압력은 최대 투과액 압력보다 더 커야 하고, 실제 범위 안에 있어야 한다. 잔류액 압력에 대한 실제 범위는 약 25 psi 이하이다. 나권형 필터 엘리먼트에서, 투과액 압력은 통상적으로, 막 리프의 길이가 2배일 때, 4배 이상이다. 예를 들어, 2" 직경의 나권형 막(약 0.2 ㎡)에서 8" 직경의 나권형 막(약 4.5 ㎡)으로의 막 리프 길이의 증가는 리프 길이에 있어서 22.5배 증가를 필요로 하고, 투과액 압력에 있어서 506배 증가를 초래한다. 이러한 압력은 공급액이 투과 채널의 압력 증가로 인해 막을 통해 여과될 수 없기 때문에 비실용적이고 여과 공정에서 병목 현상을 생성시킨다.

더 큰 직경의 나선형 필터 엘리먼트의 경우, 증가된 투과액 압력에 의해 생성된 병목 현상은 통상적으로, 각각이 짧은 길이를 갖는 다수의 막 리프, 예를 들어, 도 2d에 도시된 다중-리프 나권형 필터 엘리먼트(1200)를 도입함으로써 방지된다. 예를 들어, 8" 직경의 나선형 필터 엘리먼트는 750"의 길이를 갖는 단일 막 리프를 포함할 수 있고, 대략 동일한 양, 또는 750"의 투과액 배출 거리를 가질 것이다. 대안적으로, 8" 직경의 나선형 필터 엘리먼트는 각각이 25" 길이를 갖는 30개의 막 리프를 포함할 수 있으며, 이는 약 25"의 더 짧은 투과액 배출 거리를 생성시킬 수 있다. 상술된 병목 현상을 감소시키는 다른 방법은 필터 엘리먼트의 코어 둘레에 막 리프 또는 리프들을 주름지게 하는 것을 포함한다. 그러나, 이러한 방법은 또한, 결함이 있는 필터 엘리먼트를 초래할 가능성이 더 많은 더 복잡한 어셈블리 공정을 포함한다.

이에 따라, 통상적인 단일-리프 나권형 필터 엘리먼트가 생산하기 단순한 것으로 간주되고 종종 작은 직경의 필터 엘리먼트(예를 들어, 2" 직경의 필터)가 충분한 적용에서 사용하기에 바람직하지만, 이러한 필터 엘리먼트는 더 긴 투과 채널 길이의 결과로서 일어나는 여액 유동 병목 현상으로 인하여 더 큰 필터가 필요하거나 바람직한 적용에 대해 바람직하지 않을 수 있다. 다중-리프 및 주름진 막 필터 엘리먼트는 통상적인 단일 리프 필터 엘리먼트와 비교하여 감소된 투과 채널 길이를 제공할 수 있지만, 생산하는 데 더 많은 비용이 들고 복잡하다. 이에 따라, 더 큰 필터 엘리먼트가 필요하거나 요망되는 적용에서 사용될 수 있고 나권형 필터 엘리먼트를 사용하는 기존 여과 시스템과 함께 추가로 사용될 수 있는, 더 짧은 투과 채널을 초래하는 개선된 단일-리프 필터 엘리먼트 기하학적 구조에 대한 필요성이 존재한다.

본 발명의 방사상-경로 필터 엘리먼트

본원에 기술된 바와 같이, 본 발명은 방사상 투과액 배출 경로를 포함하는 필터 엘리먼트를 제공한다. 본 발명의 필터 엘리먼트는 짧은 투과액 배출 경로를 생성하면서 단일 막 리프로부터 형성될 수 있으며, 이에 의해, 통상적인 단일-리프 나선형 막 필터에서 발생하는 병목 현상을 피하고 또한 다중-리프 포맷 필터 엘리먼트의 복잡한 어셈블리 절차를 피할 수 있다.

예시적인 방사상-경로 필터 엘리먼트(500)의 어셈블리가 도 5a 및 도 5b에 예시되어 있다. 길이 L_R을 갖는 막 리프(510)는 편평한 상태로 도시되어 있고, 투과 스페이서(520) 위에 놓여 있다. 필터 엘리먼트(500)에 투과 스페이서(520)를 포함시키는 것은 선택적이다. 막 리프(510) 및 선택적 투과 스페이서(520)는 후속하여 도 5a에 구부러진 화살표로 나타낸 바와 같이, 예를 들어, 교번하는 시계 방향 및 반시계 방향으로 코어(530) 둘레에 권취된다. 대안적으로, 주름진 막 리프(510) 및 선택적 투과 스페이서(520)의 스택은 도 5e에 도시되고 하기에 추가로 기술되는 바와 같이, 막 리프(510) 및 투과 스페이서(520)를 일련의 층으로 폴딩시킴으로써 생성될 수 있다. 주름진 막 리프(510) 및 투과 스페이서(520)의 스택은 이후에, 코어(530) 둘레에 랩핑될 수 있다. 필터 엘리먼트(500)는 도 5b에서 권취된 상태로 도시되어 있다. 도 5b에 예시된 바와 같이, 필터 엘리먼트(500)는 막 리프(510)의 대략 3개의 반원형 폴드(570)를 포함하며, 막 리프(510)의 길이, 필터 엘리먼트(500)의 요망되는 직경, 및/또는 막 리프(510) 및 선택적 투과 스페이서(520)의 두께에 따라 더 많거나 더 적은 폴드가 포함될 수 있다. 권취된 막 리프(510)는 일련의 정점 단부(560)를 가지며, 이는 필터 엘리먼트의 외부 외주로부터 코어(530)로 연장되어 방사상 배출 경로(550)(도 5b에서 큰 화살표로 표현됨)를 형성하는 갭에 의해 분리된다. 필터 엘리먼트(500)는 나권형 필터 엘리먼트를 위한 라이너 및 하우징과 유사한, 라이너 또는 하우징(540) 내에 배치될 수 있다. 투과액 코어(530)는 예를 들어, 필터 엘리먼트로부터의 투과액의 배출을 가능하게 하기 위해 다수의 작은 홀을 갖는 폴리설폰 튜브일 수 있다.

일 구현예에서, 막 리프(510)는 도 5c에 예시된 바와 같이, 폐쇄형 막 구조이다. 폐쇄형 막 구조물(510)은 폐쇄형 구조(510)의 외부를 향하는 후면(518)을 갖는 막 시트(514)를 포함한다. 막 시트(514)는 단부(516a 및 516b)에서 그 자체에 밀봉되어, 이에 따라, 내부 부분(515)을 한정한다. 대안적으로, 폐쇄형 막 구조물(510')은 도 5d에 도시된 바와 같이, 막의 일체형 루프로부터 형성될 수 있다. 폐쇄형 막 구조물(510, 510')는 단일 막 시트, 또는 폐쇄 루프로 배열된 다수의 막 시트로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 다수의 막 시트는 단일 폐쇄형 막 구조물을 형성하기 위해 직렬로 함께 밀봉되거나 접착될 수 있다. 폐쇄형 막 구조물(510, 510')의 내부 부분(515)은 공급 채널을 한정하며, 공급액은 내부 부분(515) 내에 도입될 수 있다. 폐쇄형 막 구조물(510, 510')은 내부 부분(515)에 선택적 공급 스크린(512)을 포함할 수 있다.

폐쇄형 막 구조물(510, 510')은 도 5c 및 도 5d에 일정한 비율로 도시되어 있지 않다. 폐쇄형 막 구조물(510, 510')은 도 5e에 도시된 바와 같이, 일련의 층으로 폴딩되거나 주름 잡혀질 수 있도록 신장될 수 있다. 도 5e에 도시된 바와 같이, 투과 스페이서(520)는 단부(528)에서 폐쇄형 막 구조물(510) 위로 폴딩되고, 막 구조물(510)와 함께 폴딩된다. 대안적인 구성이 가능하다. 예를 들어, 여러 투과 스페이서 시트가 필터 엘리먼트에 포함될 수 있으며, 투과 스페이서 시트는 폴딩된 막 구조물의 일부 또는 모든 층 사이에 끼워진다. 대안적으로, 하나 이상의 투과 스페이서 시트는 폴딩/권취 이전에 폐쇄형 막 구조물의 한면 또는 양면에 놓여질 수 있다. 필터 엘리먼트(500)에 투과 스페이서를 포함시키는 것은 선택적이다. 투과 스페이서가 포함되어 있는지의 여부와는 무관하게, 투과 채널은 폐쇄형 막 구조물(510)의 후면(518)에 대한 외부의 공간에 의해 형성될 수 있다. 투과 스페이서는 권취된 폐쇄형 막 구조물(510)의 층들을 위한 지지체를 제공하기 위해 포함될 수 있고, 투과액의 배출을 위한 유동 채널을 유지시키는 것을 보조할 수 있다.

도 5a 및 도 5b로 돌아가서, 단순화를 위해, 폐쇄형 막 구조물(510)은 실선으로 표현되며, 막 리프(510)의 내부 구조가 도시되어 있지 않다. 막 시트를 통해 여과된 투과액은 투과 채널(522)에 위치되며, 이는 선택적 투과 스페이서(520)(도 5b에서 일점 쇄선으로 표시됨)를 포함한다. 투과액 배출 경로는 권취된 막 리프(510)에 의해 형성된 반-원형 경로를 따라 어느 곳에서나 시작될 수 있으며, 투과액은 최종적으로 권취된 막 리프(510)의 정점 단부(560)에 또는 그 부근에 도달한다. 정점 단부(560)들 사이의 갭은 방사상 배출 경로(550)(도 5b에서 큰 화살표로 표현됨)를 생성시킨다. 정점 단부(560)들 사이의 갭에 도달 시에, 투과액은 이후에 방사상 배출 경로(550)를 통해 직접적으로 코어(530)으로 이동할 수 있다. 대안적인 구성에서, 방사상 경로에서의 투과액은 코어(530)로부터 멀어지고 필터 엘리먼트(500)의 외부 원주로 향하는 방향으로 유동할 수 있으며, 여기서, 포팅(porting)은 필터 엘리먼트의 원주에 제공될 수 있다.

도 5b에 예시된 바와 같이, 선택적 투과 스페이서(520)는 방사상 배출 경로(550)를 가로질러 연장되는 것으로 나타나지만, 다른 구성이 가능하다. 도 5f에 도시된 바와 같이, 투과 스페이서(520)는 필터(500)에 포함되어 단지 권취된 막 리프(510)의 정점 단부(560)로 연장될 수 있다. 필터(500)는 선택적으로, 방사상-경로 지지체(580)를 포함할 수 있다. 방사상 경로 지지체(580)는 대략 삼각형 형상, 또는 방사상 배출 경로(550)를 형성하는 갭 내에 맞도록 구성된 다른 형상을 갖는 다공성 또는 중공 구조일 수 있다. 방사상 경로 지지체(580)는 투과액을 방사상 배출 경로 내로 유동하게 하면서, 공급측 압력(feed-side pressure)에 대해 권취된 막 리프(510)의 자유 및 정점 단부(560)를 지지할 수 있다. 방사상 경로 지지체(580)는 필터 엘리먼트의 길이에 걸쳐 연장될 수 있다.

통상적인 나권형 필터 엘리먼트와는 달리, 방사상-경로 필터 엘리먼트(500)는 수 개의 단축된 투과액 배출 경로를 포함하며, 이들 중 어떤 것도 필터 엘리먼트 둘레의 완전한 회전을 필요로 하지 않는다. 가장 긴 투과액 배출 경로는 권취된 폐쇄형 막 구조물의 원주에 필터 엘리먼트의 반경을 더한 만큼일 수 있다. 예를 들어, 방사상-경로 필터 엘리먼트(500)의 가장 긴 투과액 배출 경로는 출발점(524)에서 시작되는, 도 5b에서 화살표로 표현된 것이다. 출발점(524)에 도달하는 투과액은 방사상 배출 경로(550)에 도달하기 전에 단일의 반원형 경로 둘레로 이동한다. 더 짧은 투과액 배출 경로는 통상적으로, 엘리먼트 전반에 걸쳐 발생한다.

도 6은 도 5a 내지 도 5c와 관련하여 상술된 바와 같이, 어셈블리의 초기 스테이지 후에 방사상-경로 필터 엘리먼트의 단부의 입면도이다. 필터 엘리먼트(600)는 왕복하는 시계 방향 및 반시계 방향으로 코어(630) 둘레에 권취된 막 리프(610)를 포함한다. 공급 채널(612)을 한정하는 폐쇄형 막 구조물(610)을 볼 수 있다. 폐쇄형 막 구조물(610)의 외부에 의해 한정되고 투과 스페이서(620)에 의해 개방된 채로 유지된, 투과 채널을 또한 볼 수 있다. 추가적인 투과 스페이서(626)는 코어(630) 둘레에 포함된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 필터 엘리먼트(600)는 또한, 밀봉제(670)를 포함하며, 이는 폐쇄형 막 구조물(610) 및 투과 스페이서(620)를 권취되거나 폴딩된 상태로 유지하고, 투과 채널을 밀봉한다.

도 7은 방사상-경로 필터 엘리먼트(700)의 초기 어셈블리를 예시한 것이다. 폐쇄형 막 구조물(710)의 폴드는 코어(730) 둘레에 배치된다. 공급 채널 스페이서(712)는 폐쇄형 막 구조물(710)의 내부 부분에 포함된다. 투과 스페이서(720)는 폐쇄형 막 구조물의 폴드들 사이에 포함되며, 추가적인 투과 스페이서(726)는 코어(730) 둘레에 포함된다.

도 8은 방사상-경로 필터 엘리먼트(700)의 추가 어셈블리를 예시한 것이다. 폐쇄형 막 구조물(710)의 단부 및 투과 스페이서(720, 726)는 필터 엘리먼트의 단부가 실질적으로 동일 평면에 있도록 절단된다. 투과 채널(들)에 액체 공급액이 진입하는 것을 방지하기 위해, 필터 엘리먼트(700)에 밀봉제가 적용된다.

일 구현예에서, 방사상-경로 필터 엘리먼트는 필터 엘리먼트의 제1 단부 및 제2 단부에 적용된 밀봉제를 포함하며, 이러한 밀봉제는 필터 엘리먼트로 진입하는 공급액 또는 필터 엘리먼트로부터 배출되는 잔류액이 예를 들어, 막을 우회함으로써 방사상 투과액 배출 경로 및 적어도 하나의 투과 채널로 진입하는 것을 방지한다. 밀봉제는 당해 분야에 공지되어 있으며, 특정 나권형 필터 엘리먼트를 위한 적절한 밀봉제는 당업자에 의해 선택될 수 있다. 밀봉제는 예를 들어, 우레탄, 에폭시, 아교, 테이프, 또는 열가소성 결합 물질일 수 있다. 밀봉제는 막 및 스페이서 물질과 같은 다른 필터 엘리먼트에 손상을 야기시키지 않으면서 적용될 수 있고, 또한, 예를 들어, 감마선 조사 또는 오토클레이빙에 의한, 살균을 견딜 수 있게 한다. 일 구현예에서, 밀봉제는 폐쇄형 막 시트의 폴딩 또는 권취 동안 적용되고, 또한, 투과 스페이서(720)가 위치되어 있는 위치에 적용된다. 예를 들어, 밀봉제는 연속 랩(wrap) 상에서, 필터 엘리먼트의 단부로부터 측정하여, 약 1/4" 내지 약 2"의 길이에 걸쳐 막 시트에 적용될 수 있다. 연속 랩 상의 밀봉제의 적용은 막 후면의 대면 층(facing layer)을 연결시킬 수 있으며, 밀봉제는 투과 스크린을 브릿징할 수 있다. 방사상 배출 경로는 아교가 공급 채널로 진입하는 것을 방지하기 위해 필터 엘리먼트의 단부의 면을 블로킹하고 이후에 필터 엘리먼트의 단부를 에폭시에 침지시킴으로서 밀봉될 수 있다. 침지 공정 동안, 필터 엘리먼트는 막 시트 및 선택적 투과 스페이서를 폴딩된 상태 또는 권취된 상태로 유지시키기 위해 실린더 형태 또는 몰드에 포함될 수 있다. 에폭시는 예를 들어, 실린더 형태의 측면 개구를 통해 방사상 경로 갭에서 실린더 형태로 직접적으로 적용될 수 있다. 밀봉제가 경화된 후에, 필터 엘리먼트의 단부는 투과액 시임 및 방사상 배출 경로를 밀봉된 채로 두면서, 아교로 채워진 공급 채널(들)을 노출시키도록 트리밍될 수 있다. 필터 엘리먼트에서 적어도 하나의 공급 채널 및 적어도 하나의 투과 채널은 서로 격리될 수 있다.

도 9는 어셈블링된 방사상-경로 필터 엘리먼트(700)를 예시한 것이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 투과액 배출 채널(720) 및 방사상 배출 경로(750)를 포함하는 모든 투과 채널에 밀봉제가 적용된다. 폐쇄형 막 구조물(710)의 내부 부분(715)은 밀봉되지 않은 채로 존재하고, 액체 공급액을 수용할 수 있는 공급 채널을 한정한다. 방사상 배출 경로(750)는 선택적으로, 방사상 배출 경로(750)를 통해 투과액의 유동을 과도하게 방해하지 않으면서 막 폴드를 지지하기 위해 다공성 삼각형 튜브(예를 들어, 도 5f의 방사상 경로 지지체(580))와 같은 구조를 포함할 수 있다. 필터 엘리먼트(700)는 필터 엘리먼트의 원주 둘레에 필터 엘리먼트가 배치될 수 있는 하우징(미도시됨)에 대해 시일(seal)을 제공하는 스트립(strip)(760)을 추가로 포함한다. 스트립(760)은 예를 들어, 필터 엘리먼트(700) 둘레에 랩핑된 물질(예를 들어, 직조 또는 부직포 스크린 또는 스페이서 물질, 또는 다른 직물)의 우레탄 함침 스트립일 수 있다.

본원에 기술된 방사상-경로 필터 엘리먼트에서 사용될 수 있는 여과 막은 당 분야에 공지되어 있고, 예를 들어, 한외여과 막, 미세여과 막, 역삼투 막, 또는 나노여과 막을 포함한다. 이러한 막은 일반적으로 부직포 후면 물질 또는 미세다공성 막 지지체를 갖는다. 여과 막은, 예를 들어, 재생된 셀룰로오스, 폴리아릴설폰, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리에테르설폰(PES), 폴리에틸렌, 폴리에테르설폰, 폴리설폰, 폴리아크릴로니트릴, 나일론, 에틸렌 클로로트리플루오로에틸렌, 폴리이미드, 폴리아미드, 플루오로에틸렌프로필렌, 퍼플루오로알콕시, 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리에테르에테르케톤, 폴리시니딜렌설파이드, 및 폴리카르보네이트로부터 형성될 수 있다.

일 구현예에서, 본 발명의 방사상-경로 필터 엘리먼트는 한외여과 막을 포함한다. 한외여과 막은 약 1 나노미터 내지 약 100 나노미터 범위의 공극 크기를 가질 수 있다. 한외여과 막의 특정 예는 Biomax®-30 막 및 Ultracel®-30 막을 포함한다. Biomax®-30 막은 30 킬로달톤의 공칭 분자량 컷오프를 갖는 부직포 폴리올레핀 후면 상의 개질된 폴리에테르설폰 막이다. Ultracel®-30 막은 30 킬로달톤의 공칭 분자량 컷오프를 갖는 고밀도 폴리에틸렌 0.6 ㎛ 미세다공성 기판 상의 재생된 셀룰로오스 막이다.

다른 구현예에서, 방사상-경로 필터 엘리먼트는 미세여과 막을 포함한다. 미세여과 막은 약 0.1 마이크로미터 내지 약 10 마이크로미터 범위의 공극 크기를 가질 수 있다. 미세여과 막의 특정 예는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)로 제조된 미세여과 막, 예를 들어, 예컨대, EMD Millipore 0.22 micron Durapore® Pellicon® TFF 카세트 P2GVPPV01 또는 0.65 마이크론 Durapore® Prostak TFF 장치 PSDVAG021, 및 폴리에테르설폰(PES)로부터 제조된 미세여과 막, 예컨대, EMD Millipore Express® 막 인 데드 엔드(in dead end) PHF 카트리지 필터 CPGE75TP3을 포함한다.

일 구현예에서, 본 발명의 방사상-경로 필터 엘리먼트는 공급 채널 내에 공급 스페이서(또는 공급 스크린)를 포함한다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 공급 스페이서 또는 스크린은 당해 분야에 공지된 것을 포함한다. 이러한 공급 스페이서 및 스크린은 다양한 물질(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 폴리에스테르)을 포함할 수 있고, 다양한 기하학적 구조(예를 들어, 압출된 이중-평면 및 직조된 모노필라멘트 메쉬 폴리프로필렌, 직사각형 직조 또는 능직)를 가질 수 있다.

일 구현예에서, 필터 엘리먼트는 투과 스페이서를 포함한다. 투과 스페이서는 예를 들어, 적어도 하나의 투과 채널 내에, 또는 방사상 투과액 배출 경로 내에, 또는 둘 모두 내에 위치될 수 있다. 투과 스페이서 또는 스크린은 당해 분야에 공지된 것을 포함하고, 통상적으로, 에폭시로 함침될 수 있는 트리코 이중-니트 폴리에스테르 스크린을 제외하고, 물질 및 기하학적 구조에 있어서 공급 스크린과 유사하다.

공급 스페이서 및/또는 투과 스페이서로 사용될 수 있는 스크린의 특정 예는, 예를 들어, a-스크린, b-스크린, 및 c-스크린(Propyltex® 스크린, Sefar, QC, Canada)을 포함한다. a-스크린은 420 ㎛의 전체 공칭 직물 두께 및 약 36%의 개방 면적을 갖는, 인치 당 51개 가닥의 정사각형 능직 2-오버-1 우수 직물(2-over-1 right hand weave)을 이용하여 짜여진 200 ㎛(대략) 단일선 폴리프로필렌 직경 섬유 스크린이다. b-스크린은 인치 당 70개 가닥의 정사각형 능직 2-오버-1 우수 직물을 이용하여 짜여진 150 ㎛(대략) 단일선 폴리프로필렌 섬유 스크린이며, 이는 320 ㎛의 전체 공칭 직물 두께 및 약 34%의 개방 면적을 갖는다. c-스크린은 인치 당 42개 가닥의 정사각형 능직 2-오버-1 우수 직물을 이용하여 짜여진 250 ㎛(대략) 단일선 폴리프로필렌 직경 섬유 스크린이며, 이는 525 ㎛의 전체 공칭 직물 두께 및 약 34%의 개방 면적을 갖는다. 투과 스크린으로서 사용될 수 있는 적합한 Tricot 스크린의 특정 예는 Hornwood(미국 노스캐롤라이나주의 라일스빌) 파트 번호(part number) 8324-13이며, 이는 .009"-.011" 두께이고, 수지 코팅된 폴리에스테르 섬유 1 인치 당 58+/-2 코스, 1 인치 당 48+/-2이다. 이러한 Tricot 스크린 직물은 투과액을 직물을 통해 횡방향으로 배수 코어로 배출하는 것에 대한 낮은 유동 저항을 나타내는 얇고, 강성이고, 내장된 채널이기 때문에 유리하다.

본 발명의 구현예는 하우징(예를 들어, 재사용가능한 하우징, 일회용 하우징), 슬리브, 또는 라이너 내에 방사상-경로 필터 엘리먼트를 포함한다. 방사상-경로 필터 엘리먼트는 여과 시스템(예를 들어, TFF 시스템)으로의 연결을 가능케 하고, 압력을 포함하고, 공급액, 잔류액 및 투과액 스트림을 분리된 채로 유지시키는 방식으로 하우징에 배치될 수 있다. 하우징은 의도된 적용을 위한 강도, 화학적 상용성, 및 추출 가능한 물질의 안전성과 같은 고려사항을 기초로 하여 스테인리스강, 플라스틱, 또는 다른 적합한 물질일 수 있다. 여러 개별적 모듈이 매니폴드 네트워크 내에서 함께 연결될 수 있다. 이들 매니폴드는 모듈 네트워크를 통한 공급액, 잔류액, 및 투과액의 병렬, 직렬, 또는 혼합 유동을 제공한다.

본 발명의 방사상-경로 필터 엘리먼트는 최초 사용 후에 폐기되는, 일회용 필터 엘리먼트일 수 있다. 일회용 필터가 세정, 세정 검증, 및 재사용 필터의 성능의 검증에 대한 필요성을 없애기 때문에, 일회용 필터는 생명공학 산업에서 적용하기에 특히 적합하다. 또한, 일회용 방사상-경로 필터 엘리먼트 및 모듈은 제약 가공의 중요한 양태인, 교차 오염의 가능성을 완전히 제거한다.

본 발명의 방사상-경로 필터 엘리먼트의 짧은 투과액 배출 경로는 특히, 큰 필터 엘리먼트를 필요로 하는 적용에서 단일-리프 및 다중-리프 나권형 필터에 비해 여러 장점을 제공한다. 단일-리프 나권형 필터 엘리먼트와 비교하여, 방사상-경로 필터 엘리먼트의 짧은 투과액 배출 경로는 일정 플럭스 적용에서 요구되는 압력 수준(들)을 감소시켜, 이를 이러한 적용에서 사용하기에 더욱 실용적이게 만든다. 본 발명의 방사상-경로 필터 엘리먼트는 또한, 소분자 가공에 대해 더욱 높은 생산성을 제공하며, 여기서, 압력은 플럭스에 영향을 미치며, 더 작고, 더 비용-효율적인 필터가 이러한 적용에서 사용될 수 있다. 본 발명의 필터 엘리먼트는 더 긴 길이의 단일 막 리프를 도입하는 나권형 필터 엘리먼트에서 종종 일어나는 병목 현상을 완화시킬 수 있다. 본 발명의 필터 엘리먼트는 또한, 다중-리프 필터 엘리먼트보다 어셈블링하기가 더욱 쉬울 수 있다.

통상적인 다중-리프 나권형 필터와 비교하여, 본 발명의 방사상-경로 필터 엘리먼트는 다수의 막 리프의 제조를 필요로 하지 않고, 이에 의해 제조 공정 동안 복잡성이 적기 때문에 낮은 노동력 및 높은 수율을 야기시킨다. 추가적으로, 방사상-경로 필터 엘리먼트가 단일 공급 스크린을 포함할 수 있기 때문에, 공급 스크린의 단부를 절단하기 위해 막 시트가 덜 노출되며, 이에 의해 막에 대한 잠재적인 손상을 최소화한다. 방사상-경로 필터 엘리먼트는 또한, 밀봉 동안 더 적은 막 면적을 잃기 때문에, 증가된 막 이용을 제공할 수 있다.

인접한 층들 사이의 슬립의 양이 코어 둘레에 막 리프의 왕복 시계 방향-반시계 방향 권취에 의해 최소화될 수 있기 때문에, 방사상-경로 필터 엘리먼트는 또한, 심지어 긴 막 리프를 포함할 때에도, 나권형 필터 엘리먼트보다 더욱 내구성이 높을 수 있다. 방사상-경로 필터 엘리먼트는 또한, 다양한 직경으로 권취할 수 있는 유연성을 제공하며, 롤스톡 재료(rollstock material)가 직접 사용될 수 있기 때문에, 제조가 더욱 충분히 자동화될 수 있다.

본 발명의 방사상-경로 필터 엘리먼트는 주름 형성 위험을 유사하게 감소시키기 위한 유사한 투과액 배출 경로 길이 및 인접한 층들 사이의 유사한 슬립 거리를 갖는, 주름진 나권형 필터 엘리먼트와 유사한 성능을 제공할 수 있다. 그러나, 방사상-경로 필터 엘리먼트는, 주름진 나권형 필터가 다중 공급액 스크린 삽입 포인트를 포함하고 이는 더 많은 막 손상을 초래할 수 있기 때문에, 더욱 견고할 수 있다.

본 발명의 방사상-경로 필터 엘리먼트를 포함하는 여과 시스템

본 발명의 방사상-경로 필터 엘리먼트는 다양한 여과 시스템 및 방법에서 사용하기에 적합하다. 특정 구현예에서, 방사상-경로 필터 엘리먼트는 접선 유동 여과(TFF) 시스템에서 사용된다. TFF 시스템은 당해 분야에 공지되어 있다. 특정 구현예에서, TFF 시스템은 단일 통과 모드(SPTFF)로 작동될 수 있다. 또 다른 구현예에서, TFF 시스템은 재순환 모드로 작동된다. TFF 시스템은 본원에 기술된 하나 이상의 방사상-경로 필터 엘리먼트를 가질 수 있다. 하나 초과의 방사상-경로 필터 엘리먼트를 갖는 시스템에서, 엘리먼트는 직렬 또는 병렬, 또는 둘 모두로 유체 연결될 수 있다.

TFF 시스템은 일반적으로 유로를 제공하며, 공급액을 요망되는 중간 산물 또는 최종 생성물로 전환시키고, 허용되는 농도 및 순도로 생성물을 회수하는데 종종 필요한 농축 및 정용여과 공정을 제공하는 것을 조절한다. 본 발명의 나권형 필터 모듈을 포함하는 TFF 장치는 일반적으로 필요한 시간 내에 접선 유동 여과를 달성하기 위해 필요한 연접부, 분리 능력, 및 막 면적을 포함할 것이다.

예시적 TFF 시스템이 도 10에 제시된다. 재순환 탱크로부터의 가압된 공급액이 방사상-경로 필터 모듈 또는 매니폴드(TFF 장치)의 공급액 포트에 연결된다. 공급액은 펌프를 이용하여 공급액을 가압함으로써 통상적으로 달성된 적용된 채널간 차압 하락하에서 TFF 장치(들)의 막 라이닝된 공급 채널을 통해 유동한다. 공급액 스트림으로부터의 용매의 일부는 막의 표면을 통해 투과 채널로 유동하고, 이와 함께 투과 가능한 종의 일부를 운반한다. 남아있는 농축된 공급액 스트림은 잔류액 포트를 통해 모듈 또는 매니폴드 외부로 유동한다. 모듈의 투과액 포트로부터 유동하는 투과액은 공정에 좌우되는 위치로 향해지고, 여기서 이는 잔류되거나 폐기된다.

재순환 TFF 방법에서 사용되는 방사상-경로 필터 엘리먼트를 포함하는 TFF 시스템은 시스템의 전부 또는 일부를 통해 잔류액을 재순환시키기 위한 적어도 하나의 펌프 또는 조절 밸브 및 잔류액을 재순환(예를 들어, 운반)시키기 위한 적어도 하나의 도관을 포함할 수 있다. 재순환되는 잔류액의 양은, 예를 들어, 펌프 또는 밸브를 이용하여 조절될 수 있다. 재순환되는 잔류액의 양을 조절하기 위한 펌프 또는 밸브에 대한 공정 값을 제공하기 위해 유량계가 이용될 수 있다. 따라서, 일부 구현예에서, 본 발명의 부분적 재순환 TFF 방법에서 사용하기 위한 본원에 기재된 TFF 시스템은 잔류액의 재순환을 조절하기 위한 밸브 또는 펌프 및/또는 유량계를 추가로 포함할 수 있다. 바람직하게는, 밸브 또는 펌프 및/또는 유량계는 잔류액 배출구 또는 잔류액을 시스템으로부터 잔류액 저장소로 운반하는 유동 라인 상에 위치된다. 대안적인 구현예에서, 본 발명의 필터 엘리먼트는 데드-엔드 여과(dead-end filtration)를 위해 사용될 수 있으며, 여기서, 예를 들어 잔류액 배출 유출구를 폐쇄시킴으로써, 필터 엘리먼트로부터 잔류액이 배출되는 것을 방지한다.

TFF 시스템 운전 동안 최대 달성 가능한 플럭스는 투과액 배출을 위한 적절한 막간 차압(TMP)의 선택에 의해 얻어진다. 이는 운전의 압력-의존 및 물질-전달-제한 영역에 적용한다. 방사상-경로 필터에 대하여, 요망되는 TMP의 달성은 모듈의 단부에서 측정에 의해 결정된다. 막간 차압은 막을 통한 압력 하락 및 투과 채널로부터 배출 투과액에 대한 최대 압력 둘 모두를 지지하는 데 충분해야 한다.

본 발명의 방사상-경로 필터 엘리먼트를 이용한 여과 공정

일 구현예에서, 본 발명은 본 발명의 방사상-경로 필터 엘리먼트를 통해 액체 공급액을 통과시키고, 액체 공급액을 필터 엘리먼트에서 투과액 및 잔류액으로 분리시키는 것을 포함하는, 액체(예를 들어, 액체 공급액)를 여과시키는 방법에 관한 것이다. 일 구현예에서, 본 방법은 필터 엘리먼트로부터 투과액 및 잔류액의 적어도 일부를 회수하는 것을 추가로 포함한다.

일 구현예에서, 액체 공급액은 타겟 단백질과 같은, 고려되는 생성물을 함유하는 임의의 액체일 수 있다. 타겟 단백질은 예를 들어, 모노클로날 항체(mAb), 융합 단백질, 항체 및 항체 분절, 항체-약물 컨쥬게이트, 알부민, 정맥내 면역글로불린(IVIG), 혈장 단백질, 호르몬, 효소, 및 항원을 포함할 수 있다. 또한, 공급액은 일반적으로, 하나 이상의 불순물(예를 들어, 비-타겟 단백질)을 함유할 것이다. 통상적으로, 액체 공급액은 타겟 단백질의 소스(예를 들어, mAb를 발현하는 하이브리도마 또는 다른 숙주 세포)로부터 얻어진다. 특정 구현예에서, 액체 샘플에서의 타겟 단백질은 모노클로날 항체(mAb)이며, 비-타겟 단백질은 숙주 세포 단백질(HCP)(예를 들어, 숙주 하이브리도마 세포로부터의 단백질)이다. 비-타겟 단백질은 일반적으로 다양한 크기, 소수성 및 전하 밀도의 단백질들의 불균일 혼합물이다. 액체 공급액에서 고려되는 생성물은 또한, 물과 같은 비-단백질 용액일 수 있으며, 이로부터, 염, 미네랄, 금속, 등과 같은 불순물이 제거되어야 한다. 고려되는 생성물은 대안적으로, 식품 또는 음료 품목, 예를 들어, 유제품일 수 있으며, 이로부터, 혈액, 먼지, 침강물, 및 다른 외래 물질과 같은 불순물이 제거되어야 한다.

생성물은 공급액 또는 투과액 스트림에서 회수될 수 있다. 공급액-측 생성물은 통상적으로, 생성물을 필터 엘리먼트에 보유하면서, 용매를 막으로 통과시킴으로써 농축된다. 공급액-측 용액에서 잘 보유되지 않은 소분자는 적합한 정용여과 용액에 의해 막을 통해 추적될 수 있다. 정용여과는 pH, 전도도, 완충액 조성 및/또는 소분자 집단을 변화시키기 위해 수행될 수 있다. 투과액-측 생성물의 수율은 공급액의 농축 또는 정용여과에 의해, 투과액의 부피가 증가함에 따라, 증가될 수 있다.

일 구현예에서, 본 방법은 예를 들어, 단일-통과 TFF(SPTFF) 공정, 재순환 TFF 공정 또는 부분 재순환 TFF 공정일 수 있는 접선 유동 여과(TFF) 공정을 포함한다. 특정 구현예에서, TFF 공정은 SPTFF 공정이다. 다른 구현예에서, TFF 공정은 재순환 TFF 공정이다. 대안적인 구현예에서, TFF 공정은 부분 재순환 공정이다. 예를 들어, TFF 공정은 TFF 시스템을 통해 재순환 없이 별개의 용기에서 시스템으로부터 잔류액의 일부 및 투과액을 회수하고, 잔류액의 잔부를 TFF 시스템을 통해 적어도 1회 재순환시키는 것을 포함할 수 있다.

개시 동안 모든 잔류액 또는 일부를 재순환시키는 것은 시스템이 평형 상태에 도달하고 잔류액이 이를 생성물 용기 내로 수거하기 전에 요망되는 농도를 달성했는 지를 확인하는 방법을 제공한다. 이는 또한, 더욱 강력한 공정을 제공하기 위해 가공 동안 시스템 업셋에 응답하는 편리한 방식을 제공한다. 재순환되는 잔류액의 분획은, 공급원료 단백질 농도, 새로운 막 투과성, 막 오염, 막 투과성, 또는 막 물질 전달 또는 압력 하락이 배치에 따라 달라지는 경우에도, 매회 마다 일정한 잔류액 농도 및/또는 제품 수거 용기로의 일정한 잔류액 유량을 보정하기 위해 시스템을 조정하는 방식으로서 펌프 또는 제어 밸브의 조절을 통해 조정될 수 있다. 이러한 전략은 연속 가공의 문맥에서 특별한 이점을 가지며, 여기서, 후속 작업의 성공 여부는 이전 작업의 결과에 의존적이다. 잔류액의 재순환은 횡류 속도 증가를 통해 세정 효과를 개선시키고 재순환을 통해 세정 용액을 감소시킬 수 있다.

통상적으로, 잔류액의 적어도 약 50%는 단일 통과 후에 수거되며, 나머지 잔류액은 재순환된다. 바람직하게, 잔류액의 약 10% 이하(예를 들어, 약 0.5%, 약 1%, 약 2%, 약 5%, 약 10%)가 TFF 시스템을 통해 1차 통과 후에 재순환된다.

재순환되는 잔류액은 TFF 시스템에서 또는 TFF 시스템 전에 임의의 업스트림 위치로 되돌아 갈 수 있다. 일 구현예에서, 잔류액은 공급 탱크로 재순환된다. 다른 구현예에서, 잔류액은 TFF 시스템 상의 공급 유입구 전에 공급 펌프 부근에 공급 라인으로 재순환된다.

일부 구현예에서, 본원에 기술된 방법은 정용여과(예를 들어, 액체 공급액 중 염 또는 용매의 농도를 제거하거나 낮추기 위하거나 완충액 교환을 달성함)를 수행하는 것을 추가로 포함한다. 바람직한 구현예에서, 정용여과는 정용여과 부피를 감소시키기 위해 액체 공급액을 (예를 들어, TFF에 의해) 농축시키고 정용여과 용액(예를 들어, 정용여과 완충액)을 첨가함으로써 공급액을 이의 출발 부피로 복원시킴으로써 수행되며, 이러한 공정은 당해 분야에서 불연속, 또는 배치, 정용여과로서 공지된다. 다른 구현예에서, 정용여과는 정용여과 부피를 증가시키기 위해 잔류액에 정용여과액 용액을 첨가한 후에, 이를 이의 본래 부피로 복원시키기 위해 샘플을 농축시킴으로써 수행된다. 또 다른 구현예에서, 정용여과는 정용여과 용액을 공급액 또는 공급액 재순환 탱크로, 투과액이 TFF 시스템으로부터 제거되는 것과 동일한 속도로 첨가함으로써 수행되며, 이러한 공정은 당해 분야에서 연속, 또는 일정-부피, 정용여과로서 공지되어 있다. 적합한 정용여과 용액은 널리 공지되어 있고, 예를 들어, 물 및 다양한 완충액 수용액을 포함한다. 정용여과를 수행하기 위해, TFF 시스템은 정용여과 용액을 위한 저장소 또는 용기, 및 정용여과 용액을 정용여과 용액 용기에서 액체 공급액 탱크로 운반하기 위한 하나 이상의 도관을 포함할 수 있다.

정용여과 공정의 일부로서 극단적인 농축 및 인-라인 희석(예를 들어, 90% 초과)을 피하기 위하여, 잔류액 섹션의 유동을 초기 공급액과 동일한 유동으로 회복시키기 위해 여과 어셈블리의 다수의 섹션 내에 정용여과액을 주입하는 것이 바람직하다. 이는 투과액 제거 속도와 정용여과액 완충액 첨가 속도를 일치시키는 것을 필요로 한다. 바람직한 방법은 정용여과액 첨가 및 투과액 제거 유동 라인을 포함한 다수의 펌프 헤드를 갖는 단일 펌프(예를 들어, Ismatec(Glattbrugg Switzerland)로부터의 연동 펌프)를 이용하는 것이다. 각 펌프 헤드는 밀접하게 매칭된 펌핑 속도를 가질 것이며, 이에 따라, 이러한 공정은 균형을 이루고, 효율적인 완충액 교환을 유지할 것이다. 최대 24개의 채널을 함유한 펌프를 이용함으로써 다수의 섹션 각각에 대한 유동을 일치시키는 것이 제안된다. 정용여과액은 매니폴드 또는 분리판에서 잔류액 포트 내에 주입될 수 있다.

실시예

3가지 타입의 필터 엘리먼트의 리프 길이 및 추정된 생산성이 표 1에 나타나 있다. 단일-리프 나권형 필터 엘리먼트, 다중-리프 나권형 필터 엘리먼트, 및 방사상-경로 필터 엘리먼트는 모델링 데이터를 기초로 하여 비교된다. 모든 필터 엘리먼트 설계는 8" 직경의 필터 엘리먼트 및 동일한 막 및 투과 스페이서 스크린의 포함을 기초로 한 것이다. 물질 전달 제한 플럭스 적용에서 나권형 필터 엘리먼트의 생산성은 2개의 인접한 막 시트에 의해 제한되는 채널에서의 층류 투과액 유동에 대한 투과액 압력 하락 식을 이용하여 추정되었다:

[식 1]

dP_perm이 제곱 인치 당 파운드 힘의 투과 채널 압력 하락인 경우에, m은 기존 투과액 점도에서 1 cm 폭 당 1 ml/분의 유동 당 1 cm 길이 당 투과 채널 스페이서 압력 하락이며, J는 막 1 ㎠ 당 물질 전달 제한 투과액 플럭스(ml/분)이며, L은 의 투과액 배출 채널의 길이(cm)이다.

본 실시예에서 필터 엘리먼트의 타겟 성능은 0의 투과액 배출구 압력을 갖는, 동일한 투과 채널 압력 하락에서 120 LMH의 물질 전달 제한 투과액 플럭스이다.

[표 1] 단일-리프, 다중-리프, 및 방사상-경로 필터 엘리먼트의 생산성 비교

표 1에 나타낸 바와 같이, 단일-리프 나선형 엘리먼트 플럭스는 매우 긴 리프로 인해, 1 LMH 미만에서 무시할 수 있다. 다중-리프 및 방사상-경로 필터 엘리먼트는 이의 더 짧은 리프 길이로 인해, 각각 192 및 143 LMH로 플럭스 타겟을 충족할 수 있다. 그러나, 방사상 경로 나선형 엘리먼트는 다중-리프 필터 엘리먼트의 30개의 리프와 비교하여 단지 하나의 리프를 필요로 한다.

삭제

본 발명이 특히 이의 예시적인 구현예를 참조하여 도시되고 기술되었지만, 당업자는, 첨부된 청구범위에 의해 포함되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 형태 및 세부사항의 다양한 변화가 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.

Claims

왕복하는 시계 방향 및 반시계 방향으로 코어 둘레에 랩핑되어 코어 둘레에 막의 반원형 폴드를 형성하는 폐쇄형 막 구조물을 포함하며, 막의 반원형 폴드는 갭에 의해 분리된 마주하게 위치된 정점 단부를 가지며, 폐쇄형 막 구조물은 적어도 하나의 공급 채널을 한정하는 내부 부분 및 적어도 하나의 투과 채널을 한정하는 외부 부분을 가지며, 갭은 방사상 투과액 배출 경로를 한정하는, 필터 엘리먼트.
제1항에 있어서, 필터 엘리먼트의 제1 단부 및 제2 단부에 적용된 밀봉제를 추가로 포함하며, 밀봉제는 필터 엘리먼트로 진입하는 공급액, 필터 엘리먼트에서 배출되는 잔류액, 또는 이들의 조합이 방사상 투과액 배출 경로 및 적어도 하나의 투과 채널로 진입하는 것을 방지하는, 필터 엘리먼트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 밀봉제가 우레탄, 에폭시, 아교, 테이프, 또는 열가소성 결합 물질인, 필터 엘리먼트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 공급 채널 내에 공급 스페이서를 추가로 포함하는, 필터 엘리먼트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 폐쇄형 막 구조물이 폐쇄 루프에 배열된 하나 이상의 막 시트를 포함하는, 필터 엘리먼트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 방사상 투과액 배출 경로 내에 위치된 투과 스페이서를 추가로 포함하는, 필터 엘리먼트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 방사상 투과액 배출 경로 내에 위치된 방사상 경로 지지체를 추가로 포함하는, 필터 엘리먼트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 투과 채널 내에 위치된 투과 스페이서를 추가로 포함하는, 필터 엘리먼트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 코어 내에 배치되어 있는 투과액 수거 튜브를 추가로 포함하는, 필터 엘리먼트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 권취된 폐쇄형 막 구조물이 하우징, 슬리브, 또는 라이너 내에 배치되어 있는, 필터 엘리먼트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 폐쇄형 막 구조물이 적어도 하나의 한외여과 막을 포함하는, 필터 엘리먼트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 폐쇄형 막 구조물이 적어도 하나의 미세여과 막을 포함하는, 필터 엘리먼트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 폐쇄형 막 구조물이 적어도 하나의 나노여과 막을 포함하는, 필터 엘리먼트.
제1항 또는 제2항의 필터 엘리먼트를 포함하는, 접선 유동 여과(TFF) 시스템.
제14항에 있어서, TFF 시스템이 단일 통과 시스템인, TFF 시스템.
필터 엘리먼트를 생성하는 방법으로서,
폐쇄형 막 구조물을 주름지게 함으로써 폴딩된 막의 스택을 형성하는 단계;
코어 둘레에 폴딩된 막의 스택을 랩핑하는 단계로서, 폴딩된 막의 스택은 코어 둘레에 반원형 폴드를 형성하고, 막의 반원형 폴드는 정점 단부를 갖는 것인 단계;
정점 단부들을 마주하게 위치시킴으로써 갭을 제공하는 단계로서, 갭은 방사상 투과액 배출 경로를 형성하는 것인 단계; 및
폐쇄형 막 구조물의 내부 부분으로부터 형성된 적어도 하나의 공급 채널을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
제16항에 있어서, 필터 엘리먼트의 제1 단부 및 제2 단부에 밀봉제를 적용하는 것을 추가로 포함하며, 밀봉제는 필터 엘리먼트로 진입하는 공급액, 필터 엘리먼트에서 배출되는 잔류액, 또는 이들의 조합이 방사상 투과액 배출 경로 및 적어도 하나의 투과 채널로 진입하는 것을 방지하는, 방법.
제16항 또는 제17항에 있어서, 적어도 하나의 공급 채널 내에 공급 스페이서를 배치하는 것을 추가로 포함하는, 방법.
제16항 또는 제17항에 있어서, 적어도 하나의 투과 채널 내에 투과 스페이서를 배치하는 것을 추가로 포함하는, 방법.
제16항 또는 제17항에 있어서, 코어 내에 투과액 수거 튜브를 배치하는 것을 추가로 포함하는, 방법.
제16항 또는 제17항에 있어서, 하우징, 슬리브, 또는 라이너 내에 막의 반원형 폴드를 배치하는 것을 추가로 포함하는, 방법.
액체 공급액을 여과하는 방법으로서,
제1항의 필터 엘리먼트를 제공하는 단계; 및
액체 공급액을 필터 엘리먼트의 적어도 하나의 공급 채널에 도입하는 단계로서, 액체 공급액은 폐쇄형 막 구조물에 의해 한정된 유로를 통해 이동하며, 액체 공급액은 필터 엘리먼트를 통해 통과할 때 투과액 및 잔류액으로 분리되며, 투과액은 방사상 투과액 배출 경로에 도달하고, 이로써 액체 공급액 여과되는 것인 단계를 포함하는, 방법.
제22항에 있어서, 필터 엘리먼트로부터 투과액 및 잔류액의 적어도 일부를 회수하는 것을 추가로 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 적어도 하나의 공급 채널 및 적어도 하나의 투과 채널이 서로 격리되어 있는, 필터 엘리먼트.