TW202332492A - 深度過濾器及相關方法 - Google Patents

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Abstract

描述通常被稱為「深度過濾器」之一類型之多層過濾器以及相關裝置及方法，其中該等過濾器含有包含聚芳醯胺纖維、合成助濾劑及聚合物黏合劑之一層。

Description

深度過濾器及相關方法
本描述係關於通常被稱為「深度過濾器」之一類型之多層過濾器以及相關裝置及方法，其中該等過濾器含有包含聚芳醯胺纖維、合成助濾劑及聚合物黏合劑之一層。
當一液體含有具有一定範圍之尺寸之固體時，被稱為「深度過濾器」之類型之過濾器在用於自液體移除固體之過濾方法中有用。在一個應用中，已知深度過濾器用於淨化含有懸浮於一液體中之不同尺寸之固體材料之細胞培養物以隔離亦在細胞培養物中含有之一高價值「靶」分子之方法。
常見的各種深度過濾器包含多個單獨製備之過濾層之一堆疊，其中各層具有一厚度或「深度」。一液體，例如一液體細胞培養物串聯經過過濾層之堆疊。過濾器保留懸浮於液體中之固體材料且將彼等材料自液體分離出來。過濾液體被認為涉及基於尺寸排阻之一篩分機制及基於疏水性、離子或另一化學或靜電相互作用之一非篩分(吸附)機制，該非篩分機制將液體內之一粒子或溶解分子吸引至深度過濾器之一組件。
有關尺寸排阻機制，過濾器堆疊含有多個層，且該等層配置於該堆疊中以在該堆疊之深度方向上具有漸進的過濾效應。含有較大孔隙尺寸之層作為「上游」層定位於一過濾器堆疊之上部分處，其意謂首先接觸經過該堆疊之一液體之層。含有較小孔隙尺寸之層位於下游位置處，使得流過該堆疊之液體在接觸上游層之後接觸「下游」層。深度過濾器藉由在過濾器堆疊之上游層處保留較大粒子且在下游層處保留較小粒子來保留具有一定範圍之較大及較小粒子尺寸之固體材料。
一深度過濾器之一個有效用途係用於淨化一細胞培養物。淨化一細胞培養物之一步驟具有自細胞培養物移除固體或溶解材料之效應，該細胞培養物亦含有一經溶解高價值材料。細胞培養物係含有懸浮或溶於液體中之細胞材料(包含溶於液體中之有商業價值的非固體材料)之液體。所期望的經溶解材料有時被稱為「靶分子」、「高價值靶分子」或類似者。深度過濾器有效地將細胞培養物之固體材料自含有靶分子之細胞培養物之液體溶液分離出來，使得可進一步處理液體溶液以隔離及純化靶分子。一深度過濾器亦可藉由吸附移除非期望的經溶解材料，諸如非靶分子、DNA及宿主細胞蛋白。
細胞培養物之固體材料包含具有一定範圍之粒子尺寸之細胞、細胞碎片及細胞組分。深度過濾器自液體移除高百分比之固體材料，同時允許液體及經溶解非固體材料，尤其是高價值靶分子經過深度過濾器。
商業深度過濾器之層包含纖維(諸如天然衍生的纖維素纖維)、助濾劑(諸如例如矽藻土(DE)之一天然存在的材料之粒子)及用來將纖維及粒子固持在一起作為一深度過濾器之一層之一聚合物樹脂。
許多深度過濾器之一已知缺點係存在雜質，該等雜質存在於一深度過濾器之材料內，且可能成為經過過濾器進行過濾之一液體中之污染物。用作一深度過濾器之材料之天然(非合成)材料包含諸如纖維素纖維及矽藻土助濾劑之材料。深度過濾器中使用之此等及其他天然材料將含有微量雜質。深度過濾器中極為常用之天然纖維素纖維含有β-葡聚糖。矽藻土含有可提取金屬。
在一深度過濾器之使用期間，存在於該過濾器之一材料中(例如，在一天然纖維或一天然助濾劑中)之任何雜質可被經過該過濾器之一液體自該材料提取出來。雜質可提取至液體中且由液體(「濾液」或「濾液溶液」)攜帶，該液體已作為液體中之一經提取、經溶解污染物經過深度過濾器。在生物技術應用中，一濾液溶液中之此等污染物當然係不需要的。一濾液溶液中之任何污染物皆可能干擾濾液溶液之後續處理(例如，純化)以隔離及純化濾液溶液中之一高價值靶分子。
作為一不同缺點，諸如矽藻土及其他天然助濾劑(例如，珍珠岩)之天然材料係天然存在的材料，且具有可變組成。該可變性可能很大。
描述深度過濾器以及相關裝置及方法。該等深度過濾器包含含有聚芳醯胺纖維、合成助濾劑及聚合物黏合劑之一或多個層。一般而言，且在使用一深度過濾器來過濾液體細胞培養物之特定應用中，需要含有減少量之可提取雜質之過濾材料，該等可提取雜質可被提取且成為一過濾程序中產生之一液體濾液中之一污染物。單獨地或組合地，需要具有改良的組成均勻性及較低程度的組成可變性之過濾介質材料，例如深度過濾器。
一種用來避免可提取雜質及深度過濾器之成分之可變性之方式係避免天然衍生的成分，改為使用合成地製備之成分。美國專利公開案2020/0129901描述包含聚丙烯酸纖維及矽石助濾劑之一深度過濾器。雖然該纖維係合成的且不含β-葡聚糖，但已知矽石(儘管係合成的)瀝濾至流過該過濾器之程序流體中，此係非期望的。
另外，過濾工業正朝著使用封閉式過濾系統之方向發展，該封閉式過濾系統包含一封閉式濾筒中預含有之過濾介質(一深度過濾器堆疊)。期望地，該筒被預滅菌。對深度過濾器之組件進行滅菌之傳統方法包含濕熱(蒸汽)、乾熱、環氧乙烷氣體及輻射。呈筒形式(呈含有一深度過濾器之多個堆疊式層之外殼之形式)之許多深度過濾器產品無法使用高溫來滅菌，因為過濾介質或一塑膠過濾器外殼不夠溫度穩定。歸因於通過一含深度過濾器筒之一流動路徑之複雜性，環氧乙烷氣體並不總是有效地對一濾筒進行滅菌，此可阻止環氧乙烷氣體容易地滲透及到達一過濾器之所有部分用於滅菌。輻射，特別是伽馬輻射係最容易實施的，但纖維素及聚丙烯酸材料對伽馬輻射係不穩定的。
以下描述中呈現含有呈深度過濾層之一堆疊之形式之過濾介質之深度過濾器產品，其中過濾介質及其層含有合成聚芳醯胺纖維及合成助濾劑。合成纖維及合成助濾劑各含有低含量之可提取物，且各具有一相對一致的組成。
聚芳醯胺纖維以及深度過濾器之其他組件係伽馬穩定的。藉由一種技術，深度過濾器或深度過濾器成分係藉由用伽馬輻射照射來滅菌，通常以自25至40 kGy之一劑量。若所描述之一深度過濾器之一材料可暴露於此劑量範圍內之一伽馬輻射量且仍然有效地作為一深度過濾器之部分，則該材料被視為「伽馬穩定」。伽馬穩定材料將保留物理性質，且將不會因暴露於伽馬輻射而具有負面效能屬性。作為製造一封閉式筒之一步驟，該筒中所含之包含所描述之過濾層之一深度過濾器可呈該筒之形式來滅菌；即，該筒可藉由將該筒(具有過濾介質)暴露於滅菌量之伽馬輻射，例如自25至40 kGy來滅菌或「預滅菌」。
在一個態樣中，本發明係關於一種深度過濾器，其包含串聯之兩個或更多個過濾層。至少一個層包含：聚芳醯胺纖維、合成助濾劑及聚合物黏合劑。
在另一態樣中，本發明係關於一種形成一濕法成網(wet-laid)過濾材料之方法。該方法包含：形成包括水性液體、懸浮於整個該水性液體中之聚芳醯胺纖維、合成助濾劑及黏合劑之一漿料；由該漿料形成一濕漿料層；及自該濕漿料層移除該水性液體以形成一經脫水濕法成網過濾材料，隨後對該經脫水濕法成網過濾材料進行乾燥。
下文描述被稱為「深度過濾器」之類型之多層過濾器，及相關裝置及方法。所描述過濾器包含多個層，包含含有聚芳醯胺纖維、合成助濾劑及聚合物黏合劑之一或多個層。
一深度過濾器係以基於纖維之過濾材料之一多層配置為特徵之一過濾產品。多層配置包含具有不同過濾性質，尤其是不同孔隙尺寸之多個過濾層之一堆疊，其中該堆疊經配置以將具有較大孔隙尺寸之過濾層定位為首先與經過深度過濾器之一液體接觸之「上游」層。含有較小孔隙尺寸之層位於下游位置處，使得在液體流過該堆疊時，液體首先接觸上游層且在接觸上游層之後接觸下游層。在液體經過深度過濾器時，由該堆疊之不同層在該堆疊內之不同深度位置處移除液體中之具有不同粒子尺寸之固體材料。該堆疊通常在上游層處保留較大粒子且在下游層處保留較小粒子。
換言之，自上游過濾層至下游過濾層，深度過濾器之層漸進地變得更緻密且具有更小孔隙。取決於固體粒子之粒子尺寸，懸浮於流過該堆疊之一液體中之固體粒子材料滲透至該堆疊內之不同深度。此致使自液體移除且由該過濾器保留之粒子分佈於過濾層堆疊之整個深度上，此允許在使用期間跨該濾器之壓降累積減少，其延長深度過濾器之使用壽命。
在一外殼中通常含有多個層，該外殼將該層固持於適當位置中且引導一液體流體流串聯，即，一個接一個地通過堆疊式過濾層，其中液體首先經過上游層且隨後經過下游層。各層具有兩個相對表面。各層(除第一層之外)之一上游表面面向前一層之一下游表面。「堆疊式」層可彼此接觸，或該等層可經堆疊及經定位以在鄰近層之上游與下游表面之間留下一小空間(或「氣隙」)。該外殼亦在第一層之上游含有足夠的頂部空間以允許該流體均勻地經過多個層。實例外殼有時被稱為筒、囊、盒、匣、柱及類似者。
該外殼可重複使用或可為可棄式的。對於一可棄式外殼，藉由將封閉式外殼安裝至一待過濾液體流之一位置中，在該外殼中容納過濾層之堆疊以方便使用。該外殼及經容納過濾層可使用一次以在使用一段時間之後自液體流移除材料，此後一起丟棄該外殼及經容納過濾層。該等過濾層及該外殼皆不再使用。
一外殼可由任何可用材料製成，諸如一金屬(例如，不鏽鋼或鋁)、一聚合物(諸如高密度聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯)或另一材料(諸如玻璃或陶瓷)。該外殼將包含或可連接至過濾層上游之一流體入口及過濾層下游之一流體出口。
期望深度過濾器在用來過濾一液體之前進行滅菌。過濾層可藉由各種滅菌技術來滅菌，該等技術包含：暴露於輻射(伽馬輻射)、暴露於環氧乙烷及暴露於蒸汽。然而，許多外殼材料在蒸汽滅菌所需之高溫下不穩定。再者，深度過濾器中使用之某些類型之纖維材料對伽馬輻射係不穩定的。環氧乙烷並不總是能夠接觸一深度濾筒之一內部之所有部分，該深度濾筒含有組裝於一外殼之內部之一過濾層堆疊。
針對本描述之包含對伽馬輻射穩定之聚芳醯胺纖維之深度過濾器，一較佳的滅菌技術係將過濾層組裝為一過濾器外殼內之一堆疊且藉由將經組裝堆疊及外殼暴露於一滅菌量之伽馬輻射來對該堆疊及外殼一起進行滅菌。因為該外殼及過濾層堆疊兩者對伽馬輻射係穩定的，所以該外殼及過濾層堆疊可組裝成一成品、封裝式深度過濾器產品且經組裝產品可藉由一單個伽馬輻射步驟來滅菌。若其他層或材料存在於經組裝深度過濾器，諸如一非織造層、墊圈或類似者中，則其他層或材料較佳地對伽馬輻射亦係穩定的。
已知深度過濾器用於過濾包含經懸浮粒子及經溶解化學材料之組合之液體材料，其中該等粒子具有一定範圍之不同尺寸。在一特定用途中，深度過濾器有效地淨化諸如細胞培養物之生物(例如，生物製藥)流體，該等細胞培養物含有具有一定範圍之尺寸之經懸浮粒子。如本文中所使用，片語「細胞培養物」係含有細胞、細胞碎片、至少一種所關注生物分子(「靶分子」)及其他非期望生物分子(諸如宿主細胞蛋白(HCP)及DNA)之一液體。
術語「淨化的」或「淨化」指代最初用於將一靶分子與一細胞培養物隔離之一或多個步驟。一淨化步驟通常涉及使用一或多個步驟自細胞培養物移除細胞、細胞碎片或兩者，該一或多個步驟可包含離心及深度過濾、切向流過濾、微濾、沉澱、絮凝及沉降。一淨化程序可包含兩個單獨淨化步驟：使用一「初級」深度過濾器之一初級淨化步驟、其在使用一「次級」深度過濾器之一次級淨化步驟之上游。
淨化步驟產生含有靶分子之一液體「濾液」或「濾液溶液」，其中已藉由淨化步驟移除原先存在於細胞培養物中之許多細胞及細胞碎片。可藉由任何有用技術進一步處理濾液以隔離及濃縮靶分子。一有用技術之一項實例可被稱為「捕獲步驟」，其指代用於將一靶分子與一層析樹脂黏合之一方法，該方法導致含有該靶分子及該樹脂之一沉澱物之一固相。典型地，隨後使用一洗脫步驟回收靶分子，該洗脫步驟自固相移除靶分子，由此導致靶分子自原始細胞培養物分離出來。
一細胞培養物係自宿主細胞，例如一哺乳動物細胞類型、大腸桿菌、酵母細胞、昆蟲或植物衍生之液體及固體材料之一組合。一細胞培養物之一靶分子可為一多肽或其他所關注材料，其被期望自存在於細胞培養物中之一或多種非期望材料純化或分離出來。細胞培養物亦含有固體，有時被稱為「污染物」或「碎片」，一些該等固體亦係自細胞衍生，實例包含生物大分子，諸如一DNA、RNA、一或多種宿主細胞蛋白、內毒素、病毒、脂質及可能存在於含有一所關注蛋白或多肽(例如，一抗體)之一樣本中之一或多種添加劑。一「宿主細胞蛋白」係在一宿主細胞之一裂解物中及在一細胞培養物中發現之除一靶蛋白之外的一蛋白。一宿主細胞蛋白通常作為可溶性或不溶性材料存在於一細胞培養基或裂解物中(例如，含有一所關注蛋白或多肽(例如，一宿主細胞中表達之一抗體或免疫黏附物)之一經收穫細胞培養物流體)。一種類型之細胞培養之一特定實例係自中國倉鼠卵巢細胞衍生之一溶液。
深度過濾器通常包含使用纖維、助濾劑及水溶性熱固性黏合劑製成之過濾層。該纖維提供支援助濾劑之一網路。助濾劑提供用於吸附雜質之一多孔結構及高表面積。黏合劑起到以所期望機械強度將材料黏合在一起之作用。一黏合劑亦可在該過濾器之結構上賦予一負電荷，此可增加該過濾器吸附帶離子電荷雜質之能力。
如所描述之有用深度過濾器之實例包含一或多個層，該一或多個層被製成為包含聚芳醯胺纖維、合成助濾劑及聚合物黏合劑。
聚芳醯胺纖維係合成的，且不同於天然纖維及先前用於深度過濾器之其他合成纖維。聚芳醯胺不同於諸如纖維素之天然纖維，該聚芳醯胺常用於深層過濾器，但含有諸如β-葡聚糖之可提取材料。聚芳醯胺纖維亦不同於其他合成纖維，諸如聚丙烯酸纖維，因為聚芳醯胺纖維對伽馬輻射係穩定的。由於對伽馬輻射係穩定的，聚芳醯胺纖維可藉由將該等纖維暴露於一滅菌量之伽馬輻射之一滅菌程序來處理。
兩種實例類型之聚芳醯胺纖維係由對位芳綸(聚對苯二甲醯對苯二胺)製成之纖維及由間位芳綸(聚間苯二甲醯間苯二胺)製成之纖維。對位芳綸包含以商品名Kevlar® (杜邦公司之商標)及Twaron® (日本大阪帝人株式會社(Teijin Limited)之商標)出售之對位芳綸。間位芳綸通常以商品名Nomex® (杜邦公司)及Teijinconex® (帝人株式會社-通常被稱為Conex®)提及。
聚芳醯胺纖維可包括聚芳醯胺、由聚芳醯胺組成或基本上由聚芳醯胺組成。一些纖維可在一表面處以不同於聚芳醯胺之一材料進行塗佈或處理。其他纖維由聚芳醯胺組成或基本上由聚芳醯胺組成。根據本描述，基本上由一或多種特定材料組成之一材料、成分或結構(例如，一纖維)含有該一或多種材料及不超過一非實質量之任何其他材料，例如不超過5、1或0.1重量%之任何其他材料。基本上由聚芳醯胺組成之聚芳醯胺纖維含有聚芳醯胺及不超過5、1或0.1重量%之任何其他材料。
當個別聚芳醯胺纖維(本文中有時被稱為「纖維束」)用作一層中之許多纖維束之一集合時，該等纖維具有有效地用於一深度過濾器之一層之尺寸特徵及物理性質。理解在一深度過濾器之一層中有用之個別纖維束之有用物理尺寸及形狀性質。通常，一深度過濾器中有用之纖維係具有一長度、沿著長度之一直徑之細長束，且可視情況被原纖化。該長度可為任何可用長度，諸如在自約0.01 mm至約1.7 mm，例如自約0.05 mm至約1.2 mm之一範圍內之一長度。
聚芳醯胺纖維可視情況被原纖化。如所描述之一過濾層可包含原纖化纖維、非原纖化纖維或原纖化及非原纖化纖維之一組合。
原纖化纖維及原纖化纖維作為一過濾層之一材料之用途係已知的。一「原纖化纖維」係沿著其長度磨損或分裂之一纖維，或其中末端分裂並張開，從而導致一自較大芯纖維延伸之多個原纖之一纖維。藉由磨損或分裂在芯纖維上形成之更小且更細的纖維或原纖被稱為「小纖維」。原纖化纖維包含一主(「芯」)纖維體，該主纖維體具有在一原纖分支根處附接至該芯纖維體之單獨的但較小的原纖分支(或「臂」或「肢」)。
原纖分支可能影響一纖維基質在一過濾層中保留助濾劑粒子之能力；一纖維基質之原纖越細，該基質在一濕法成網程序期間便越能保留更小的助濾劑粒子。原纖分支亦可藉由減小一過濾層之孔隙尺寸來影響過濾層之過濾性質，此可能影響基於通過過濾層之流之一篩分過濾(尺寸排阻)速率之過濾性質。原纖分支亦可藉由增強纖維之非篩分過濾效應(例如，離子或疏水性吸附機制)來影響過濾層之過濾性質。
纖維之原纖化程度可根據加拿大標準游離度(CSF)或纖維稀懸浮液之排放速率來量測。更高度原纖化之纖維傾向於具有一更低的CSF。較佳的CSF係在自10 mL至800 mL之範圍內；在一些實施例中，使用600 mL至750 mL之一範圍。在其他實施例中，200 mL至600 mL之一範圍係較佳的。在又其他實施例中，50 mL至300 mL之一範圍係較佳的。在又其他實施方案中，可組合具有不同CSF之原纖化纖維以產生在10 mL至800 mL之範圍內之一平均CSF。
一過濾層中之一纖維量可為被期望基於該層沿著一深度過濾器之一層堆疊之一深度之一位置提供一所期望過濾效應之一量。纖維可以在基於纖維及助濾劑總重量自20至100重量%之纖維(例如基於纖維及助濾劑總重量自30至80或99.5重量%之纖維)之一範圍內之一量存在於一過濾層中。
此等量取決於過濾層是一初級過濾器之部分還是一次級過濾器之部分，及過濾層是在一深度過濾器中上游還是下游而變動。按照纖維及助濾劑總量，初級過濾器之層將具有一較高纖維量。例如，一初級過濾器之層可具有基於該層中之纖維及助濾劑總重量自40至100重量%之纖維。位於一初級深度過濾器堆疊中上游之層將具有較高纖維量，而位於該堆疊中下游之層將具有較低纖維量。
按照纖維及助濾劑總量，次級過濾器之層將具有較低纖維量。例如，一次級過濾器之層可具有基於該層中之纖維及助濾劑總重量自20至60重量%之纖維。位於一次級過濾器堆疊中上游之層將具有較高纖維量，而位於該堆疊中下游之層將具有較低纖維量。
合成助濾劑係包含於一過濾層中以保留經過過濾層之一液體之一材料之合成粒子。助濾劑可例如藉由一篩分或一非篩分機制機械地或非機械地(吸附性地)吸引及保留液體材料，且此後維持與該材料接觸以防止該材料經過過濾層。
一合成的助濾劑由與天然衍生的助濾劑相反之合成生產的材料製成。合成助濾劑在本描述之一深度過濾器中係較佳的，因為合成助濾劑含有較低量之「可瀝濾」或「可提取」雜質，其意謂該助濾劑中之可自該助濾劑轉移至經過深度過濾器之一液體中之雜質。諸如矽藻土及珍珠岩之助濾劑含有諸如可瀝濾(可提取)金屬之雜質，該等雜質可轉移至接觸過濾材料之一液體。矽石雖然係合成的，但作為一助濾劑亦可能係不太佳的，因為矽石可能自矽石助濾劑粒子瀝濾至經過該過濾器之一流體中。
合成助濾劑之實例包含矽石、氧化鋁、玻璃、其他金屬氧化物或混合金屬氧化物、離子交換樹脂、矽酸鹽及碳。用於本描述之深度過濾器之目前較佳的合成助濾劑包含諸如矽酸鎂及矽酸鈣之金屬矽酸鹽，及活性碳。
合成助濾劑可呈展現多種有用形狀及尺寸之任一者之粒子之形式。實例助濾劑粒子可為球形、纖維狀、板狀或不規則的。該等粒子可藉由包含碾磨、研磨、攪拌、篩分之步驟，或藉由有效地產生一所期望尺寸或一規則或不規則形狀之粒子之其他技術來製備。
合成助濾劑粒子可具有所期望尺寸性質，諸如平均尺寸、尺寸分佈或兩者。一深度過濾器之一層中使用之助濾劑粒子之典型尺寸可在自約5 μm至約300 μm之一範圍內。較大尺寸之粒子被包含於位於上游位置處之過濾層中，而較小尺寸之粒子被包含於位於下游位置處之過濾層中。例如，一初級深度過濾器之一第一上游層可具有平均尺寸在自10、50或100至300 μm之一範圍內之助濾劑粒子。一初級深度過濾器或一次級深度過濾器之一最終下游層可具有平均尺寸在自5至50 μm之一範圍內之助濾劑粒子。第一上游層與最終下游層之間的層將具有漸漸變小的平均粒子尺寸之粒子。
助濾劑粒子可為多孔的，具有互連孔隙度或閉孔孔隙度，或係無孔的。
一過濾層中之助濾劑之一量可為零，或被期望基於一深度過濾器之一層堆疊之一深度之一位置提供一所期望過濾效應之量。一助濾劑可以在基於纖維及助濾劑總重量自0或0.5至80重量%之助濾劑，例如基於纖維及助濾劑總重量自15或25至80重量%之助濾劑之一範圍內之一量存在於一過濾層中。基於纖維及助濾劑總重量之助濾劑之一量在位於過濾層堆疊中下游位置處之過濾層中可較大，而在位於過濾層堆疊中上游位置處之過濾層中可較低。
此等量亦可取決於過濾層是一初級過濾器之部分還是一次級過濾器之部分，及過濾層是在一深度過濾器中上游還是下游而變動。按照纖維及助濾劑總量，初級過濾器之層將具有一較低助濾劑量。例如，一初級過濾器之層可具有基於該層中之纖維及助濾劑總重量自0至60重量%之助濾劑。位於一初級深度過濾器堆疊中上游之層將具有較低助濾劑量，而位於該堆疊中下游之層將具有較高助濾劑量。
根據過濾器配置之某些特定實例，與初級過濾器之層相比較，按照纖維及助濾劑總量，次級過濾器之層可具有較高助濾劑量。例如，一次級過濾器之一層可具有基於該層中之纖維及助濾劑總重量自40至80重量%之助濾劑。根據此等及其他實例，位於一次級過濾器堆疊中上游之過濾器之層可具有較低助濾劑量，而位於該堆疊中下游之層可具有較高助濾劑量。在替代實例中，與一上游層相比較，一過濾器之一下游層可具有一較高助濾劑量。
聚合物黏合劑(或簡稱為「黏合劑」)用於一深度過濾器之一層中以將纖維及助濾劑黏合成一機械穩定的多孔過濾層。較佳的黏合劑係水溶性熱固性聚合物，其等可溶於水中並與一深度過濾器之一層之其他成分(纖維、助濾劑)組合且隨後可化學固化(例如，聚合)以形成將纖維及助濾劑以一有用過濾層之形式黏合在一起之一聚合物。聚合物黏合劑可包含多種不同的分子聚合物成分，包含被稱為一「交聯劑」之一可選反應成分。一交聯劑包含可與黏合劑之較大聚合物分子反應以增加較大聚合物分子之一分子間或分子內接合之一位準之兩個或更多個反應基團。
可製備聚合物黏合劑以藉由與水組合以形成含有溶於水中或分散於水中之聚合物之一水性液體來添加至一過濾層之其他成分。水性液體可以任何方式與纖維及助濾劑組合，且形成為如所描述之一深度過濾器之一層。
可用作如所描述之黏合劑之聚合物樹脂之實例包含可反應以形成將向一過濾層賦予強度之一聚合物網路之具有陰離子或陽離子基團之水溶性合成聚合物。合適樹脂包含基於尿素或三聚氰胺-甲醛之聚合物、聚氨基聚醯胺-表氯醇(PAE)聚合物及乙二醛化聚丙烯醯胺(GPAM)樹脂。商業樹脂可容易自阿什蘭公司(Ashland, Inc.) (前身係赫拉克勒斯公司(Hercules Inc.))、陶氏化學公司(The Dow Chemical Company)、巴斯夫公司(BASF Corporation)、索理思公司(Solenis)、日東紡醫藥公司(Nittobo Medical)及喬治亞太平洋化學有限公司(Georgia-Pacific Chemicals LLC)獲得。可與如所描述之各種聚合物樹脂一起使用之交聯劑之實例包含環氧化物交聯劑。
一過濾層中之黏合劑之一量可為對將深度過濾器之其他材料(包含纖維、助濾劑或兩者)固持在一起有用之一量。黏合劑可以在基於纖維及助濾劑總重量自0.1、0.2或0.5至10重量%之黏合劑，例如基於纖維及助濾劑總重量自1至5重量%之黏合劑之一範圍內之一量存在於一過濾層中。
一深度過濾器可包含有多個層，例如2、3、4、5或更多個層，各層具有不同(但可能重疊)的過濾性質，尤其是一過濾層之孔隙尺寸。該等層以在深度過濾器之一深度方向上導致一孔隙尺寸梯度之一順序配置成一堆疊。
本描述之一深度過濾器將含有內含聚芳醯胺、合成助濾劑及黏合劑之至少一個層。實例深度過濾器可含有內含聚芳醯胺、合成助濾劑及黏合劑之兩個或三個層，其中兩個或三個不同層之各者具有一不同孔隙尺寸特徵，諸如不同平均孔隙尺寸、不同孔隙尺寸分佈或兩者。實例深度過濾器可另外含有內含聚芳醯胺、黏合劑但不含合成助濾劑之一層。
實例深度過濾器亦可包含含有不具有助濾劑之一非織造纖維材料之一層，該層係一「非織造」層。非織造材料被廣義地定義為由纏結纖維或長絲(或藉由對一膜進行穿孔)以機械、熱或化學方式製成之片或網結構。一非織造材料係由單獨聚合物纖維或熔融塑膠或塑膠膜製成之一平坦、柔性、多孔片。非織造材料並非藉由編織或針織製成且不需要將纖維轉化成紗線之一步驟。
市售多種非織造產品，其等由不同材料、不同範圍之纖維尺寸(直徑)、不同範圍之基重、不同厚度及不同孔隙尺寸等級製成。非織造材料可藉由各種技術，諸如熔噴、氣流成網、紡黏、水刺、熱黏合、靜電紡絲及濕法成網來生產。非織造物可由聚合物、無機材料、金屬材料或天然纖維製成。合適材料包含聚酯、經塗佈聚酯、聚乙烯、聚芳醯胺、經塗佈聚芳醯胺、聚丙烯腈、碳及玻璃。取決於所期望性質，纖維直徑可在自約1奈米(nm)至約1毫米(mm)之範圍內。典型的纖維直徑可在自約10 nm與30微米(μm)之間的一範圍內。
一非織造材料之一基重被定義為按照給定面積之一材料之重量。有用基重之實例可在自5至800 g/m 2之一範圍內，諸如在自200至600 g/m 2之一範圍內。一非織造薄膜可具有任何可用厚度，諸如在自50 μm至約1公分(cm)，諸如自0.1至0.5 cm之一範圍內。
根據有用實例，一深度過濾器之層經配置使得各層之孔隙尺寸在下游方向上沿著深度過濾器之深度逐漸減小，即，各層之平均孔隙尺寸在一第一上游層處最大，下游方向上之各層具有一較小孔隙尺寸，且下游方向上之一最終層具有深度過濾器之層之最小孔隙尺寸。
圖1展示如所描述之一多層深度過濾器之一實例。深度過濾器100包含具有入口120及出口122之外殼110。一液體124進入入口120，該入口位於一系列過濾層102、104、106及108之上游。液體藉由首先經過第一(最上游)層102，接著經過層104，接著經過層106，且接著經過最終(最下游)層108而經過一系列過濾層。在經過過濾層108之後，液體藉由作為濾液126經過出口122而離開外殼110。
在此實例中，層102 (「層0」)係較佳地由諸如聚酯之伽馬輻射穩定材料製成之一非織造過濾層。第二層104 (「層1」)含有聚芳醯胺纖維及黏合劑且不需要任何助濾劑。此層1 (104)具有平均孔隙尺寸小於層0 (102)之平均孔隙尺寸之孔隙。第三層106 (「層2」)含有聚芳醯胺纖維、助濾劑及黏合劑。此層2 (106)具有平均孔隙尺寸小於層1 (104)之平均孔隙尺寸之孔隙。第四過濾層108 (「層3」)含有聚芳醯胺纖維、助濾劑及黏合劑。此層3 (108)含有比層2 (106)中之助濾劑量更高之一助濾劑量，且具有平均孔隙尺寸小於層2 (106)之平均孔隙尺寸之孔隙。
視情況，為了提供額外吸附能力，可使用例如浸塗或噴塗之一已知塗佈方法，用一聚合物樹脂，諸如如本文中先前所描述之一「黏合劑」聚合物塗佈過濾層0 (102)之非織造材料。
一些實例深度過濾器包含定位於一上游位置中之一初級過濾器及定位於初級過濾器下游之一次級過濾器。初級過濾器可包含2、3或4個過濾層，包含一非織造層。次級過濾器係定位於一初級過濾器下游之一過濾器且可包含1、2、3或更多個過濾層，該等過濾層包含纖維、助濾劑及黏合劑，其中孔隙尺寸小於初級過濾器之層之孔隙尺寸。
參考圖1，含有層0、1、2及3之圖1之深度過濾器100可被視為一初級深度過濾器。圖1亦展示次級深度過濾器130，其在外殼136中包含兩個額外過濾層132、134。外殼136包含入口140及出口142。過濾層132及134各可為包含聚芳醯胺纖維、合成助濾劑及黏合劑之一過濾層。次級過濾器130之層132含有比初級深度過濾器100之層3 (108)中之助濾劑量更高之一助濾劑量，且具有平均孔隙尺寸小於層3 (108)之平均孔隙尺寸之孔隙。次級過濾器130之層134含有比次級深度過濾器130之層132中之助濾劑量更高之一助濾劑量，且具有平均孔隙尺寸小於層132之平均孔隙尺寸之孔隙。
次級過濾器130可用作一過濾步驟以自液體濾液126移除不需要的材料，該液體濾液係過濾液體124通過過濾器100之一步驟之產物。濾液126液體進入次級過濾器130之入口140。入口140位於過濾層132及134上游。濾液126經過過濾層132，接著經過過濾層134，接著藉由作為第二濾液128經過出口142而離開外殼136。
可藉由一「濕法成網」方法製備含有聚芳醯胺纖維、黏合劑及助濾劑之一層。藉由此技術，藉由將纖維、助濾劑及黏合劑分散至水中以形成一實質上均質漿料來製備一水性漿料，該漿料可「濕法成網」至一平坦表面上且接著以產生一均勻過濾層之一方式進行乾燥。為了形成該漿料，將纖維、助濾劑及黏合劑組合且接著藉由任何有用方法，諸如藉由使用一攪拌機，將固體均勻地分散或懸浮至水性液體中，以形成一均質漿料。接著可將該漿料成網至一過濾網支撐件上，該網支撐件允許重力排放以自該漿料移除大量水以在該網支撐件之一頂表面上形成固體之一均質層。接著可藉由真空過濾且在一有用的(例如，升高的)溫度下乾燥一必要的時間量來移除殘留量之水。
為了藉由一濕法成網技術製備一過濾層，該等成分必須能夠形成一實質上均質的懸浮液，該懸浮液保持均質及穩定達足以允許製備該漿料且接著施加至一網支撐件之一時間量，其中在移除該漿料之水之後經施加漿料產生一均質的濕法成網過濾層。
申請人已判定，聚芳醯胺纖維能夠連同助濾劑粒子一起形成一水性漿料，該水性漿料足夠均質及穩定以允許該漿料藉由一濕法成網步驟來處理且產生一實質上均勻的濕法成網過濾層。申請人已判定，與某些其他聚合物纖維不同，聚芳醯胺纖維具有允許纖維與助濾劑粒子一起形成為一均質漿料之物理性質，尤其是密度，該漿料能夠藉由一濕法成網技術形成為如所描述之一過濾層。
一有用漿料含有大量纖維及助濾劑粒子在一實質上均勻的懸浮液中之一集合，其中助濾劑粒子及纖維相對均勻地分佈於整個漿料中。相反，被視為不均勻或不均質或不能有效地形成一濕法成網層之一漿料將在懸浮液內包含某種形式之不均質性。一不均質性可為纖維及助濾劑粒子基於纖維與助濾劑粒子之間的一密度差之一可見分離。例如，在一不均質懸浮液中，較低密度之聚合物纖維可能聚集或漂浮於一懸浮液之一頂部部分處，而較高密度之助濾劑粒子聚集或沉降於懸浮液之一較低部分處。漿料內之此分離阻止漿料在一濕法成網步驟中用來由漿料形成一均勻過濾層。
一有用漿料可含有任何有用量之纖維、助濾劑粒子、黏合劑及水。實例漿料可含有：自95至99.9重量%之水及自0.1至5重量%之固體。固體可含有基於一固體總量，或基於一聚芳醯胺纖維及合成助濾劑總量自20至100重量%之聚芳醯胺纖維、自0至80重量%之合成助濾劑粒子及自0.5至5重量%之黏合劑。
在實例方法中，將纖維及助濾劑(若使用的話)與水一起添加至一攪拌機。攪拌混合物直至均勻，接著倒至一網篩上，其中液體在重力作用下排放且形成一濕法成網墊。單獨地，將黏合劑分散於足以使該墊完全浸沒之量之水中，且將氫氧化鈉添加至黏合劑溶液以活化固化。可將具有黏合劑之溶液倒於(仍然濕潤的)墊上且被允許重力排放。施加真空以移除殘留液體，接著將該墊轉移至烘箱進行乾燥(且固化黏合劑)。替代地，可在攪拌期間將黏合劑添加至漿料，或可噴灑至仍然濕潤的濕法成網墊上，而不是倒至該濕法成網墊上。
若期望，則可對經乾燥過濾器進行預沖洗以移除殘留材料。例如，在使用之前，用去離子水以600升/平方米/小時之速度沖洗該過濾器10分鐘，且以指定時間間隔收集濾液之樣本以分析總有機碳。替代地，為了最小化所需水沖洗體積，可用去離子水以稍低流量沖洗過濾器5分鐘，接著將濾液再循環至入口15分鐘，且最後用新鮮的去離子水沖洗5分鐘，按級分收集最後5分鐘之濾液用於總有機碳分析。
申請人已判定，可藉由使用纖維及助濾劑粒子來形成用於如所描述之一濕法成網步驟之一有用或較佳漿料，該等纖維及助濾劑粒子具有足夠類似的粒子密度以防止該等纖維及助濾劑粒子在一漿料內分離，例如分層，即，足夠類似以允許該等纖維及助濾劑粒子保持均質地分散及懸浮於該漿料內達允許該漿料濕法成網以形成一過濾層之一時間量。一漿料可在其內保持實質上均質用於濕法成網，例如沒有展示纖維或助濾劑粒子在該漿料內之可見分離或分層之有用或較佳時間週期可為至少5、10、30、60或120分鐘之一週期。
有用或較佳纖維可具有至少1.2、1.3或1.4克/立方公分之一粒子密度(即，用來形成粒子之材料，例如聚芳醯胺之密度)。聚芳醯胺及聚芳醯胺粒子具有近似1.44克/立方公分之一密度(聚芳醯胺粒子之「粒子密度」)。已發現，具有在如所描述之一範圍內之一密度之纖維與粒子密度大於2.0克/立方公分之各種助濾劑粒子組合以形成穩定漿料(例如，矽酸鈣具有近似2.3克/立方公分之一粒子密度，且矽石具有近似2.4克/立方公分之一粒子密度)。
相反，較低密度(低於1.2克/立方公分)之纖維更難或不能形成為如所描述般穩定之一漿料。聚乙烯粒子具有近似0.96克/立方公分之一粒子密度。當與水及助濾劑(例如，矽石)組合時，聚乙烯纖維粒子不會形成穩定、均質漿料，而是產生包含過濾器粒子及助濾劑粒子之濃度梯度之分層懸浮液。 實例1
如所描述，藉由堆疊含有聚芳醯胺纖維及矽酸鈣助濾劑與黏合劑之一系列過濾層，製備實例深度過濾器。該等層經堆疊以展現逐漸更高量之助濾劑且在通過該等層之流之一上游至下游方向上提供自較大孔隙至較小孔隙之梯度孔隙尺寸分佈。
為了製備各層，攪拌聚芳醯胺纖維與水、矽酸鈣及一PAE黏合劑(「PAE1」，聚氨基聚醯胺-表氯醇聚合物)和環氧化物交聯劑(「EC」)之一組合。添加幾滴濃氫氧化鈉以活化黏合劑。將漿料排放至具有一4”直徑網篩之一管中且將所形成墊抽空以移除過量之液體，接著在90℃下乾燥兩小時。使用四個過濾層來製成初級深度過濾器，而次級過濾器包含兩個過濾層(參見下文)。為了進行挑戰性測試，將自該等墊沖出47 mm圓盤且密封至可重複使用的裝置支架中。
將一預先冷凍的CHO-S細胞培養物(311 NTU)以100 L/m 2/h之速度裝載至初級過濾器中且以15分鐘間隔收集濾液用於濁度量測。用於量測一濾液之濁度及用於量測跨一過濾器之壓降之方法係已知的。用一Oakton T-100濁度計量測濁度。
在500 L/m 2輸送量之後，濾液池之濁度(「池濁度」)係15 NTU且壓降係3.5 psi。此在圖2處進行展示。為了比較，在相同的測試流程之後，一市售深度過濾器(密理博(Millipore)之Millistak+® HC Pro D0SP)具有55 NTU之一池濁度及3.5 psi之一壓降。本發明過濾器產生一更淨化的濾液。
彙聚來自上述初級過濾實驗之濾液(64 NTU)且將其等用作對次級過濾器之挑戰。在250 L/m 2下，本發明過濾器具有0.7 NTU之一池濁度及2 psi之一壓降，而競爭過濾器(密理博之Millistak+® HC X0HC)具有10.6 NTU之一池濁度及22 psi之一壓降。此在圖3處進行展示。本發明過濾器產生一更淨化的濾液。 初級過濾器由4個層組成： 1.  PET非織造物(400 gsm，2 mm厚)。 2.  2.73 g HP100 (來自科隆(Kolon)之聚芳醯胺纖維)、0.12 g PAE1 (第一黏合劑)、0.21 g EC (第二黏合劑)。 3.  1.96 g HP100、0.17 g PAE1、0.30 g EC、1.96 g矽酸鈣D。 4.  2.45 g HP300 (來自科隆之聚芳醯胺纖維)、0.14 g PAE1、0.24 g EC、0.82 g 矽酸鈣T。 次級過濾器由2個層組成： 1.  2.65 g HP300、0.18 g PAE1、0.31 g EC、1.42 g矽酸鈣T。 2.  0.97 g K544 (Kevlar®聚芳醯胺纖維)、1.94 g HP300、0.15 g PAE1、0.26 g EC、0.51 g矽酸鈣T。 實例2 初級及次級深度過濾器之各項實例如下製備。 樣本2A係一5層深度過濾器之一實例，其具有：一第一(上游)層，其由聚芳醯胺(Kevlar®)製成，塗佈有兩種類型之熱固性聚氨基聚醯胺-表氯醇聚合物(「PAE2」及「PAE3」) (此等類型之聚合物係用「PAE」名稱指定)；一第二層，其由一聚酯非織造材料製成；一第三層，其由濕法成網聚芳醯胺(Twaron® 1092)、PAE聚合物(「PAE1」)及環氧化物交聯劑(「EC」)製成；及第四及第五層，其等各由濕法成網聚芳醯胺(兩種類型)、聚氨基聚醯胺-表氯醇聚合物(「PAE1」)及環氧化物交聯劑(「EC」)，及矽酸鈣(Micro-Cel TMT-38)製成。 樣本2B係一4層深度過濾器之一實例，其具有：一第一(上游)層，其由聚酯非織造材料製成；一第二層，其由濕法成網聚芳醯胺(Twaron 1092)及PAE聚合物與環氧化物交聯劑(EC)之一組合製成；及第三及第四層，其等各由濕法成網聚芳醯胺、PAE聚合物、環氧化物交聯劑(EC)及矽酸鈣合成助濾劑(例如，Florite R®或Micro-Cel T-38)製成。 樣本2C係一3層深度過濾器之一實例，各層由濕法成網聚芳醯胺、PAE聚合物及環氧化物交聯劑(EC)，及合成助濾劑(活性碳或Micro-Cel T38或Zeopharm® 250)製成。 樣本2D係一2層深度過濾器之一實例，各層由濕法成網聚芳醯胺(兩種類型)、PAE聚合物、環氧化物交聯劑(EC)及合成助濾劑製成。
樣本 類型 層
2A 初級 1.   塗佈有2.5% PAE2及2.5% PAE3之科隆(Kevlar)非織造物(542 gsm，6 mm厚)。 2.   聚酯非織造物(544 gsm，2 mm厚) 3.   17.36 g Twaron 1092、0.26 g PAE1、0.46 g EC 4.   7.16 g Twaron 1092、0.57 g Twaron 1094、0.17 g PAE1、0.30 g EC、1.28 g Micro-Cel T-38。 5.   5.97 g Twaron 1092、1.49 g Twaron 1094、0.23 g PAE1、0.40 g EC、2.69 g Micro-Cel T-38。
2B 初級 1.   聚酯非織造物(400 gsm，2 mm厚) 2.   17.36 g Twaron 1092、0.26 g PAE1、0.46 g PAE2 3.   8.72 g Twaron 1092、0.71 g Twaron 3094、0.21 g PAE1、0.38 g EC、1.6 g Florite R。 4.   5.4 g Twaron 1092、1.8 g Twaron 1094、0.19 g PAE1、0.32 g EC、1.73 g Micro-Cel T-38。
2C 次級 1.   2.1 g Twaron 1092、4.4 g Twaron 1094、0.34 g PAE1、0.59 g EC、5.48 g Fisher C272活性碳。 2.   3.22 g Twaron 1092、6.44 g Twaron 1094、0.33 g PAE1、0.58 g EC、4.25 g Micro-Cel T-38。 3.   4.46 g Twaron 1092、4.46 g Twaron 1094、0.37 g PAE1、0.64 g EC、5.4 g Zeopharm 250。
2D 次級 1.   6.4 g Twaron 1092、3.2 g Twaron 1094、0.33 g PAE1、0.58 g EC、4.25 g Micro-Cel T-38。 2.   5.32 g Twaron 1092、2.66 g Twaron 1094、0.33 g PAE1、0.57 g EC、4.79 g Micro-Cel T-38。
將一CHO-S細胞培養物(36×10 6個細胞/毫升，64.4%存活力，2158 NTU)以125 L/m 2/h之速度裝載至初級過濾器中且以10分鐘間隔收集濾液用於濁度量測。圖4及圖5展示兩個實例初級過濾器2A及2B之壓力及濁度曲線，連同一市售初級深度過濾器(密理博之Millistak+® HC Pro D0SP)之壓力及濁度曲線，以進行比較。過濾器2A具有最高輸送量、最低濁度及最低壓降，展現比商業過濾器更好之總體效能。過濾器2B具有比商業過濾器稍高之壓降、稍低之輸送量、但明顯更低之濁度。 接著組合來自初級過濾器2A及2B之濾液且將其等用作對實例次級過濾器2C及2D之挑戰。起始濁度係128 NTU。圖6及圖7展示次級過濾器連同一市售次級深度過濾器(密理博之Millistak+® HC Pro X0SP)之壓力及濁度曲線，以進行比較。在類似輸送量下，實例次級過濾器2C及2D展現類似或更低的壓降，及明顯更好的濁度。 實例3 樣本3A係一4層初級深度過濾器之一實例，其具有：一第一(上游)層，其由聚酯非織造材料製成；一第二層，其由濕法成網聚芳醯胺(Twaron 1092)及PAE聚合物(「PAE1」)及環氧化物交聯劑(「EC」)製成；及第三及第四層，其等各由濕法成網聚芳醯胺聚氨基聚醯胺-表氯醇聚合物(「PAE1」)及環氧化物交聯劑(「EC」)，及矽酸鈣(Micro-Cel T-38)製成。 樣本3B係一5層初級深度過濾器之一實例，其具有：一第一(上游)層，其由聚酯非織造材料製成；一第二層，其由濕法成網聚芳醯胺(Twaron 1092)及PAE及EC製成；及第三、第四及第五層，其等由濕法成網聚芳醯胺(Twaron 1092及Twaron 1094)、PAE及EC，及矽酸鈣製成。 樣本3C係一2層次級深度過濾器之一實例，各層由濕法成網聚芳醯胺(兩種類型)、PAE及EC，及作為合成助濾劑之矽酸鈣製成。 樣本3D係一2層次級深度過濾器之一實例，各層由濕法成網聚芳醯胺(兩種類型)、PAE及EC聚合物，及作為合成助濾劑之矽酸鈣製成。
樣本 類型 層
3A 初級 1.   聚酯非織造物(400 gsm，2 mm厚) 2.   17.36 g Twaron 1092、0.26 g PAE1、0.46 g EC 3.   7.26 g Twaron 1092、0.73 g Twaron 1094、0.16 g PAE1、0.29 g EC、0.96 g Micro-Cel T38 4.   5.97 g Twaron 1092、1.49 g Twaron 1094、0.23 g PAE1、0.40 g EC、2.69 g Micro-Cel T38
3B 初級 1.   聚酯非織造物(350 gsm，1.7 mm厚) 2.   17.36 g Twaron 1092、0.26 g PAE1、0.46 g EC 3.   8.27 g Twaron 1092、0.83 g Twaron 1094、0.14 g PAE1、0.25 g EC 4.   7.16 g Twaron 1092、0.57 g Twaron 1094、0.17 g PAE1、0.30 g EC、1.28 g Micro-Cel T38 5.   5.97 g Twaron 1092、1.49 g Twaron 1094、0.23 g PAE1、0.40 g EC、2.69 g Micro-Cel T38
3C 次級 1.   4.83 g Twaron 1092、4.83 g Twaron 3094、0.33 g PAE1、0.57 g EC、4.25 g Micro-Cel T38 2.   3.99 g Twaron 1092、3.99 g Twaron 3094、0.33 g PAE1、0.57 g EC、4.79 g Micro-Cel T38
3D 次級 1.   7.73 g Twaron 1092、1.93 g Twaron 1094、0.33 g PAE1、0.57 g EC、4.25 g Micro-Cel T38 2.   2.10 g Twaron 1092、4.20 g Twaron 1094、0.33 g PAE1、0.58 g EC、5.29 g Micro-Cel T38
透過一密理博之Pellicon 30 kDa薄膜處理一CHO-S細胞培養物(8×10 6個細胞/毫升)以按存活率88%將溶液濃縮至22.4×10 6個細胞/毫升，接著以140 L/m 2/h之速度將該細胞培養物裝載至初級過濾器中。收集濾液並測試濁度。圖8及圖9展示初級過濾器連同一市售初級深度過濾器之壓力及濁度曲線，以進行比較。在約100 L/m 2下，所有3個過濾器具有類似壓降，但過濾器3A及過濾器3B具有比商業過濾器(密理博之Millistak+® HC Pro D0SP)低得多之濁度。 接著彙聚來自初級過濾器之濾液且將其等用作對次級過濾器之挑戰。起始濁度係307 NTU。圖10及圖11展示次級過濾器連同一市售次級深度過濾器之壓力及濁度曲線，以進行比較。本發明之過濾器3C及過濾器3D具有比商業過濾器(密理博之Millistak+® HC Pro X0SP)更高之輸送量、更低之壓降及更低之濁度，從而展現更好之總體效能。 實例
在一第一態樣中，一種深度過濾器，其包括：串聯之兩個或更多個層，其中至少一個層包括聚芳醯胺纖維、合成助濾劑及聚合物黏合劑。
根據第一態樣之一第二態樣，其中該至少一個層包括：纖維基質，其包括纏結聚芳醯胺纖維；合成助濾劑粒子，其等分佈於整個該纖維基質中；及黏合劑，其將該等聚芳醯胺纖維及該等合成助濾劑粒子黏合在一起。
根據前述態樣中任一態樣之一第三態樣，其進一步包括：基於纖維及助濾劑總重量，自20至99.5重量%之聚芳醯胺纖維、自15至80重量%之合成助濾劑及自0.5至5重量%之黏合劑。
根據前述態樣中任一態樣之一第四態樣，其中該等聚芳醯胺纖維之至少一部分係原纖化的。
根據前述態樣中任一態樣之一第五態樣，其中該合成助濾劑包括一金屬矽酸鹽、活性碳或其等組合。
根據前述態樣中任一態樣之一第六態樣，該合成助濾劑包括矽酸鎂、矽酸鈣或其等組合。
根據前述態樣中任一態樣之一第七態樣，其中該聚合物黏合劑包括選自以下項之聚合物：脲聚合物、三聚氰胺-甲醛聚合物、聚氨基聚醯胺-表氯醇聚合物、乙醛酸化聚丙烯醯胺聚合物或其等組合，與可選的環氧化物交聯劑。
根據前述態樣中任一態樣之一第八態樣，其進一步包括三個堆疊式層：一第一層，其包括聚芳醯胺纖維及熱固性聚合物黏合劑；一第二層，其包括聚芳醯胺纖維、熱固性聚合物黏合劑及合成助濾劑；一第三層，其包括聚芳醯胺纖維、熱固性聚合物黏合劑及合成助濾劑，其中：該第二層位於該第一層與該第三層之間，該第二層含有一定量(重量%)之合成助濾劑(重量%)，該第三層含有一定量(重量%)之合成助濾劑，且該第三層中之合成助濾劑之該量(重量%)大於該第二層中合成助濾劑之該量(重量%)。
根據第八態樣之一第九態樣，其進一步包括一第四層，其中該第四層包括一合成非織造材料。
根據第九態樣之一第十態樣，其中該合成非織造材料包括聚芳醯胺、經塗佈聚芳醯胺、聚酯或經塗佈聚酯。
根據前述態樣中任一態樣之一第十一態樣，其進一步包括串聯組裝於一過濾器外殼之一內部處之該兩個或更多個層，該等層及該過濾器外殼藉由暴露於伽馬輻射來滅菌。
一第十二態樣針對一種自一流體移除不同尺寸之粒子之方法，該方法包括使該流體經過根據前述態樣中任一態樣之一深度過濾器。
根據第十二態樣之一第十三態樣，其中該流體含有具有在自0.2微米至25微米之一範圍內之尺寸之粒子。
根據第十二或第十三態樣之一第十四態樣，其進一步包括使該流體經過該深度過濾器以自該流體移除細胞碎片。
一第十五態樣針對一種形成一濕法成網過濾材料之方法，該方法包括：形成包括水性液體、懸浮於整個該水性液體中之聚芳醯胺纖維、合成助濾劑及黏合劑之一漿料；由該漿料形成一濕漿料層；及自該濕漿料層移除該水性液體以形成一經脫水濕法成網過濾材料。
根據第十五態樣之一第十六態樣，其中該黏合劑係一水溶性熱固性黏合劑，該方法包括將鹼添加至該漿料且加熱該濕法成網過濾層以聚合該黏合劑。
根據第十五或第十六態樣之一第十七態樣，其中該漿料包括：基於漿料總重量，自95至99.9重量%之水、自0.1至5重量%之固體，該等固體包括：基於纖維及助濾劑總重量，自20至100重量%之聚芳醯胺纖維、自0至80重量%之助濾劑粒子及自0.5至5重量%之黏合劑。
100:深度過濾器 102:過濾層/第一(最上游)層 104:過濾層/第二層 106:過濾層/第三層 108:過濾層/最終(最下游)層/第四過濾層 110:外殼 120:入口 122:出口 124:液體 126:濾液 128:第二濾液 130:次級深度過濾器 132:額外過濾層 134:額外過濾層 136:外殼 140:入口 142:出口
圖1示意性地展示如所描述之一深度過濾器之一實例。
圖2展示與一先前技術過濾器相比較之本描述之一過濾器之過濾效能資料。
圖3展示與一先前技術過濾器相比較之本描述之一過濾器之過濾效能資料。
圖4至圖11展示本描述之實例過濾器及可比較商業過濾器之過濾效能資料。
100:深度過濾器
102:過濾層/第一(最上游)層
104:過濾層/第二層
106:過濾層/第三層
108:過濾層/最終(最下游)層/第四過濾層
110:外殼
120:入口
122:出口
124:液體
126:濾液
128:第二濾液
130:次級深度過濾器
132:額外過濾層
134:額外過濾層
136:外殼
140:入口
142:出口

Claims (10)

  1. 一種深度過濾器，其包括： 串聯之兩個或更多個層， 其中至少一個層包括聚芳醯胺纖維、合成助濾劑及聚合物黏合劑。
  2. 如請求項1之深度過濾器，該至少一個層包括： 纖維基質，其包括纏結之聚芳醯胺纖維， 合成助濾劑粒子，其等分佈於整個該纖維基質中，及 聚合物黏合劑，其將該等聚芳醯胺纖維及該等合成助濾劑粒子黏合在一起。
  3. 如請求項1之深度過濾器，其進一步包括： 基於纖維及助濾劑總重量， 自20至99.5重量%之聚芳醯胺纖維， 自0.5至80重量%之合成助濾劑，及 自0.5至5重量%之黏合劑。
  4. 如請求項1之深度過濾器，其中該合成助濾劑包括一金屬矽酸鹽、活性碳或其等組合。
  5. 如請求項1之深度過濾器，其中該合成助濾劑包括矽酸鎂、矽酸鈣或其等組合。
  6. 如請求項1之深度過濾器，其進一步包括三個堆疊式層： 一第一層，其包括聚芳醯胺纖維及熱固性聚合物黏合劑， 一第二層，其包括聚芳醯胺纖維、熱固性聚合物黏合劑及合成助濾劑， 一第三層，其包括聚芳醯胺纖維、熱固性聚合物黏合劑及合成助濾劑， 其中： 該第二層位於該第一層與該第三層之間， 該第二層含有一定量(重量%)之合成助濾劑(重量%)， 該第三層含有一定量(重量%)之合成助濾劑，且 該第三層中之合成助濾劑之該量(重量%)大於該第二層中之合成助濾劑之該量(重量%)。
  7. 如請求項6之深度過濾器，其進一步包括一第四層，其中該第四層包括合成非織造材料。
  8. 如請求項7之深度過濾器，其中該合成非織造材料包括聚芳醯胺、經塗佈聚芳醯胺、聚酯或經塗佈聚酯。
  9. 一種自一流體移除不同尺寸之粒子之方法，該方法包括使該流體經過如任一前述請求項之深度過濾器。
  10. 一種形成一濕法成網過濾材料之方法，該方法包括： 形成包括水性液體、懸浮於整個該水性液體中之聚芳醯胺纖維、合成助濾劑及黏合劑之一漿料， 由該漿料形成一濕漿料層，及 自該濕漿料層移除該水性液體以形成一經脫水濕法成網過濾材料。
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