[发明专利]流体过滤系统

说明书

相关文献的交叉引用

本申请要求申请号为61/376,810于2010年8月25提交的美国临时专利申请的优先权权益。

技术领域

本发明涉及过滤系统。更具体地，本发明涉及用于生物流体和产品的过滤系统，以及取样歧管、泵系统和在上述系统中有用的改性模块。

背景技术

过滤通常被用来分离、澄清、改性或浓缩流体溶液、混合物或悬浮物。在生物制药和医疗工业中，过滤对药物、诊断、化学品以及许多其他产品的成功生产、加工和分析至关重要。作为例子，过滤可以用来对液体或气体进行灭菌，使复杂的悬浮液澄清为过滤的“清澈”部分和未过滤的部分；类似地，可以通过去除或“过滤出”悬浮介质浓缩悬浮液中的成分。进一步地，通过对过滤器材料、过滤器孔尺寸或其它过滤器变量的适当选择，已经发展出许多其它专门的过滤器用途；这些用途可以包含对来自不同来源（包括微生物培养、血液以及其它可以是溶液混合物或悬浮液的流体）的成分的选择性分离。随着细胞和重组DNA技术的不断进步，许多新产品被开发出来，其中许多是如此复杂以致它们只能使用细胞培养技术、通过活细胞的复杂合成机制生产。通过在较长时期内在高产率下保持高细胞浓度的培养并且通过提供更适于进一步加工和提纯的产品流，使得过滤可以被用于提高这种细胞培养的产率。

过滤器化学、配置和用途形态已经得到了发展，以使根据材料的化学和物理性质来分离材料更加便利；尽管过滤器技术广泛发展，但它们普遍受限于它们易阻塞的趋势；例如，当过滤器用于过滤培养的哺乳动物细胞的悬浮液时，所述过滤器趋于被死细胞、细胞碎片、聚集体、纤维状生物分子或其它出现在复杂的培养“汤”中的成分阻塞。就这一点而言，过滤方法能够对过滤效率和膜寿命产生深刻影响。在一种过滤方法中，通常称为“死端”过滤，整个流体垂直于膜表面穿过膜。碎片在表面迅速积聚，导致膜被迅速堵塞。通常，利用死端过滤的应用涉及小样品。该方法简单并且廉价。另一种过滤方法，通常被称为切向流过滤（也称为TFF），对死端过滤进行了改善。在TFF中，待过滤的流体通过泵再循环，通常，从贮液器穿过过滤器并返回贮液器。穿过过滤器的流动与过滤器的表面平行。通过循环流体的冲刷作用有效移除任何碎片积聚；然而，其局限之一在于在过滤器表面有易于形成凝胶状沉积物的趋势，这可能限制过滤器的有效性并且最终使其阻塞。另一种方法，称为交替切向流过滤，还提供了另一种过滤模型；它与TFF的相似之处在于它产生平行于过滤膜表面的流动形态；然而，它与TFF的不同之处在于通过过滤器表面的流动方向是不断交替或反向的。如果使用复杂管路、阀和泵来描述流动方向的变化，则这些组件在培养物流动路径中的布置使系统转向并提供用于细胞聚集的位置和潜在的阻塞位置，这些系统也不适于保持均匀的培养物。交替切向流过滤系统在专利No.6,544,424中被描述，该系统由过滤器元件构成，通常为中空纤维筒，在一端，所述过滤器元件连接至含有待过滤的内含物的贮存器，并且在另一端，所述过滤器元件连接至隔膜泵，所述隔膜泵能够接收并可逆地排出在贮存器与泵之间穿过所述过滤器元件可逆流动的未过滤液体。该系统已经显示出持续地过滤复杂混合物（包括细胞培养的培养基）的能力，即使当该培养基担载着高细胞浓度和其它细胞产品。然而，该系统受其应用范围的局限。