堆叠板形成的过滤盒体的制作方法
【专利说明】堆叠板形成的过滤盒体
[0001]本申请是申请号为200880117438.0、申请日为2008年9月11日、发明名称为“堆叠板形成的过滤盒体”的发明专利申请的分案申请。
[0002]相关申请
[0003]本申请要求2007年10月3日提交的美国临时专利申请N0.60/997, 420的优先权，其整体内容在此引为参考。
技术领域
[0004]本发明涉及一种过滤盒体，其不具有单独的外部壳体。具体的，本发明涉及这种过滤盒体，具有两个渗透物路径，从过滤盒体通向渗透物出口。
【背景技术】
[0005]各种聚合物材料的膜式过滤器是已知的，且通常是薄的多孔结构，具有体积比大约50-80%之间的孔隙率。它们相对脆弱，并且通常与各种类型的机械支撑件或者加强件一起使用。每单位面积穿过这种薄膜的液体流率是孔的尺寸的函数。为了获得穿过具有细孔的过滤器的高流率，例如低于大约I微米，需要相对大的过滤面积。这种面积因此通过使用大的单个过滤器或者通过平行地使用多个较小的单独过滤器而提供。为了用在关键的药物应用中，例如消毒，这种薄膜和它们的支撑设备必须不具有能够穿过小的颗粒或者生物的泄露或者缺陷。
[0006]多个小的过滤器因此已经与支撑板和相关联的设备被手工装配用于平行流动，然后测试，且如果需要，进行消毒，经常在用户场合，成本较高且很不方便。如果手动组装没有通过必须的测试，那么操作必须重复。更大更复杂的过滤系统的机械部件通常被清洁和重新使用，仅过滤器被更换。迄今设置在一次性塑料件中的一个组件同样已经与相对可活动部件机械固定。
[0007]较大面积的单独薄膜过滤器已经被平面地或者圆柱地支撑，或者已经被折叠用于设置在紧凑的壳体中。对于给定的过滤面积，用于平坦薄膜的保持器较大，通常不是一次性的，并且对于过滤器的每个变化，同样需要拆解、清洁、重新组装和测试。脆弱的薄膜的折叠在折叠部处产生了应力集中，允许使用中脆弱薄膜的弯曲，通常在上游和下游侧中的一个或两个上需要交叉流动过滤器，并且需要封装(potting)和/或粘结剂从而密封端部和重叠的接缝。由于考虑到折叠部、接缝或者端部处可能的失效，单独的平坦最终过滤器有时与折叠的盒体串行使用，用于在关键应用中增加可靠性，例如在消毒药物和静脉流体过程中。另外，多个不同材料在折叠盒体结构中的使用增加了可提取物源进入滤液中。
[0008]目前可获得的过滤器盒体中处理的流体经历压力下降，这限制了可通过盒体处理的流体的量。压力下降的程度与盒体内流体的流路长度紧密相关。流路长度越长，压力下降越大。
[0009]美国专利4，501，663公开了一种过滤盒体，由多个堆叠的过滤模块形成，具有单独的外部壳体。盒体是不适合的，因为它具有大的滞留(hold up)体积，导致试样损失。
[0010]2007年4月23日提交的美国专利申请60/925，774公开了一种过滤盒体，具有供送入口和渗透物出口，位于盒体的中间部分处。这个盒体需要流体偏转板从而将进入的流体送料从盒体的中间部分引导到盒体的周边部分。包括偏转板是不适合的，因为它给盒体增加了非工作元件。
[0011]目前，完整性测试(integrity test)使用了二元气体用于确定过滤盒体中薄膜中缺陷的存在。当二元气体以切向流动过滤模式(TFF)而非正向流动过滤模式(NFF)(死端过滤(dead ended filtrat1n))流动时，测试提供了较高的精度。这个完整性测试在2006年10月10日提交的美国专利申请11/545,738中描述，在此引为参考。因此，当需要在过滤盒体内实现NFF过滤并且实现完整性测试时，过滤盒体必须能够在TFF和NFF模式中工作。
[0012]因此，需要提供一种过滤盒体，为了简化，具有单个供送入口和单个渗透物出口。另外需要提供这样的盒体，其可以在TFF和NFF模式中工作。另外，需要提供一种过滤盒体，具有最少的非工作元件从而降低成本。另外，需要提供这样一种盒体，其中，与目前的盒体相比，被处理的流体在盒体内经历低的压力下降。
【发明内容】
[0013]本发明提供一种过滤盒体，由一个或多个过滤单元形成，它们彼此堆叠和接合从而确保从入口到过滤盒体的流体流动，穿过至少一个薄膜和穿过过滤盒体的出口。盒体能够在TFF和NFF模式中工作。过滤模式是死端的正向流动过滤(NFF)。每个过滤单元包括两个薄膜支撑板，在它们的外周处密封在一起，从而形成堆叠的过滤单元。每个薄膜支撑板具有第一表面和第二表面。过滤薄膜，例如单个薄膜或者多个薄膜，被接合到每个薄膜支撑板的第一和第二表面中的每一个。过滤盒体设置有端罩、流体入口、渗透物出口和第二出口，第二出口用作通气口。端罩密封该盒体，且将流体流从供送入口引导穿过薄膜和离开出
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[0014]渗透物流体流动穿过过滤盒体内的两个流体路径，从而平均的，流路长度是具有一个流路和相同水平横截面的过滤盒体的流路长度的一半。通过为渗透物提供两个流体流动路径，盒体内流体的压力下降显著减轻。
【附图说明】
[0015]图1是本发明过滤盒体的透视图。
[0016]图2是本发明薄膜支撑板的第一表面的分解俯视图。
[0017]图3是图2的薄膜支撑板的分解仰视图。
[0018]图4是本发明过滤盒体的剖视图，具有一个过滤单元。
[0019]图5是本发明过滤盒体的剖视图，具有两个过滤单元。
[0020]图6的分解视图示出了图2的薄膜支撑板的第一表面，且示出了过滤盒体内的渗透物流动路径。
【具体实施方式】
[0021]见图1，示出了整装的(self contained)过滤盒体(cartridge) 20，具有例如0.5平方米的过滤面积。盒体20包括上端罩22、下端罩24、和多个过滤单元26。上端罩22设置有用于送料的入口 28、用于渗透物(permeate)的出口 30和用于通气的通气口 27。优选的，端罩22、24和过滤单元26由相同塑料材料制成，且在它们的外周处选择性地结合(weld)在一起，例如通过热或者溶剂。入口 28、出口 30和通气口 27分别适于连接到管路等的导管。
[0022]任何适当类型的通气口 27延伸穿过端罩22以允许在启动时空气从过滤盒体排出，并且当在TFF模式中操作过滤盒体20时允许气体排出以测试薄膜缺陷。这例如可包括手动开启阀，其被开启以排出气体并且之后闭合。
[0023]使用中，待过滤的液体进入入口配合件28，进入堆叠的过滤单元26，穿过堆叠的过滤单元26内的过滤薄膜，如下文所述，从其处，渗透物离开出口配合件30。
[0024]见图2和3，薄膜支撑板32具有顶面34 (图2)和底面36 (图3)。顶面34具有相对大的内部尺寸(LID)以容纳较大的薄膜38，薄膜38大于薄膜40。底面36具有相对较小的内部尺寸(SID)以容纳较小的薄膜40。图2和3所示的