(57)【要約】  【課題】  特定のＴＦＦ構成部品を、ホルダによって創出される装置全体の圧縮とは別個に圧縮し、装置からの流体漏出を回避する使い捨て式の内蔵型タンジェンシャルフローろ過ライナを提供することである。  【解決手段】  第１ライナ１６、１つ以上のろ過要素２０、第２ライナ２２、の組み合わせ構成が、アセンブリ全体の圧縮とは別個に圧縮される。この目的上、第２ライナ２２にはクランプ機構７０を受ける好適な受け部材７５を設け得る。ろ過要素２０は第１及び第２の各ライナ間に挟持され、ネジ溝付きのロッド、ネジ、ボルト及びまたはピン７０または第１ライナ１６から伸延するその他が、第２ライナ２２の各受け部材７５に螺入され、各構成部品をシール関係下に押圧する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過装置であって、
第１プレートと、
該第１プレートから離間した第２プレートと、
前記第１プレートと第２プレートとの間に位置決めしたろ過部材と、
前記第１プレートとろ過部材との間に位置決めした少なくとも１つのライナにして、流体入口と、流体出口と、該ライナ内部の少なくとも１つの流路と、を有するライナと、
前記第２プレートとろ過部材との間に位置決めした少なくとも１つのライナと、
を含み、
組み立て状態において、前記第１プレートとろ過部材との間に位置決めした前記少なくとも１つのライナと、前記第２プレートとろ過部材との間に位置決めした少なくとも１つのライナと、前記ろ過部材と、よりなる組み合わせが、前記第１プレートと、前記第２プレートと、前記第１プレートと第２プレートとの間に位置決めしたろ過部材と、前記第２プレートとろ過部材との間に位置決めした少なくとも１つのライナと、前記ろ過部材と、よりなる組み合わせの圧縮とは別個に圧縮されるろ過装置。
【請求項２】
前記第１プレートと、前記第２プレートと、前記第１プレートと第２プレートとの間に位置決めしたろ過部材と、前記第２プレートとろ過部材との間に位置決めした少なくとも１つのライナと、前記ろ過部材と、よりなる組み合わせの圧縮の除去が、前記第１プレートとろ過部材との間に位置決めした前記少なくとも１つのライナと、前記第２プレートとろ過部材との間に位置決めした少なくとも１つのライナと、前記ろ過部材と、よりなる組み合わせの圧縮を除去しない請求項１のろ過装置。
【請求項３】
ろ過部材と、流体入口及び流体出口及び、前記ライナ内の少なくとも１つの流路、を有する第１ライナと、第２ライナと、から本来構成される使い捨て性アセンブリであって、前記ろ過部材と前記第１ライナ及び第２ライナとが、該ろ過部材、第１ライナ及び第２ライナ、からの流体漏れを防止するべく相互に圧縮される使い捨て性アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件出願は、ここに参照することによりその開示内容を本明細書に含むものとする２００９年８月４日付で提出した米国仮出願特許番号第６１／２７３，３９０号の優先権を主張するものである。
本発明はタンジェンシャルフローろ過ライナに関する。
【背景技術】
【０００２】
タンジェンシャルフローろ過（ＴＦＦ）は、水溶液又は液体懸濁液中の成分の、サイズ又は分子重量差に基づく膜分離法である。その用途には、タンパク質やその他生体分子、例えば、ヌクレオチド、抗原、モノクロナール抗体、の濃縮、浄化、及び脱塩、バッファー交換、プロセス開発、膜選択研究、コロイド粒子除去のためのクロマトグラフィー前浄化、デキストロース及び抗生物質等の小分子の発熱物質除去、細胞培養系、溶解物、コロイド分散系及びウィルス培養系の採集、洗浄または浄化、が含まれる。
【０００３】
ＴＦＦの場合、被ろ過溶液又は懸濁液をクロスフローモード下に膜面を横断通過させる。ろ過の駆動力は膜間圧であり、使い捨て式ＴＦＦ用途では通常は蠕動ポンプにより創出される。ろ過液の、膜面の横断通過速度がろ過量をも制御し、膜の目詰まり防止を助成する。ＴＦＦでは保持液が膜面を横断して再循環するため、膜汚損は最小化され、高いろ過速度が維持され、生成物回収が増長される。
【０００４】
従来のＴＦＦ装置は、ポンプ、供給溶液リザーバ、ろ過モジュール、及びこれら各要素を連結する導管、を含み得る複数の要素から構成される。使用に際し、供給溶液は供給溶液リザーバからろ過モジュールに送られ、その間、ろ過モジュールからの保持液は所望容量となるまでろ過モジュールから供給溶液リザーバに再循環される。膜はホルダの頂部及び底部の各マニホルドまたはホルダ間に挟持され、これらマニホルドまたはホルダが、装置の内部流体圧に抗して正確な機械的拘束を提供し、また、装置内の多数の流路にろ過流れを分与させる。前記マニホルドまたはホルダは代表的にはステンレススチール製であり、各使用に先立ち清浄化及び確認をする必要があるが、このプロセスには費用及び時間が掛かる。
【０００５】
ろ過媒体交換時の浄化及び確認ステップを排除したい場合、再使用性のステンレススチール製ライナに代えて使い捨て性ライナを使用し得る。ライナには、マニホルド内に予め備えられ、プロセス流体をＴＦＦホルダと接触しないよう隔絶する、流れチャネル及び入口及び出口の各ポートが組み込まれる。ライナは安価な材料から作製し得、従ってシングルユース後に廃棄し得るので、従来のマニホルドを清掃する場合よりコスト効率が高くなる。また、ライナは前滅菌され得る。ライナは、作動条件下における十分な強度及び剛性を提供するための、リブから成る格子模様を有し得、各リブは、ホルダプレートと接触し、かくしてクランプ力によるライナの捻れ（例えば、ここに参照することによりその開示内容を本明細書に含むものとする米国特許第７，３０６，７２７号参照）防止を助成する。
【０００６】
効率的ろ過を保証し且つ流体漏れを回避する上で、ろ過モジュールを構成するマニホルド及びまたはライナを圧縮することが重要となる。従来、これら各要素は、図１に示す如き複数のネジ溝付きロッドを用いて圧縮している。装置の各構成部品（例えば、マニホルドまたはライナ、フィルタカセット、頂部及び底部の各プレート）には、夫々がロッドを受ける寸法とした孔（図１では２つを示す）を設け、各構成部品は各ロッド上に、相互シール関係下に適宜順序にて積層される。次いで各ロッド上にナットその他を螺装し、ろ過中に各部品を圧縮保持させる。
【０００７】
ろ過操作完了後等にＴＦＦホルダ上のナットが緩むとＴＦＦフィルタカセットのシールガスケットに対する圧縮が失われる。そうするとフィルタカセットの各チャネル内の流体ヘルプアップ容量または保持容量がモジュールから漏出し、流体が毒性を有する場合は特に問題となり得る。例えば、バイオプロセス製造において、毒素をあるモノクロナール抗体（Ｍａｂｓ）上に結合する技術が台頭しつつある。この技術によればプロセス流体の毒性が高まり、先のごとく漏出するとユーザーの健康障害要因となる。
従って、特定のＴＦＦ構成部品を、ホルダによって創出される装置全体の圧縮とは別個に圧縮し、装置からの流体漏出を回避することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国仮出願特許番号第６１／２７３，３９０号明細書
【特許文献２】米国特許第７，３０６，７２７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特定のＴＦＦ構成部品を、ホルダによって創出される装置全体の圧縮とは別個に圧縮し、装置からの流体漏出を回避する使い捨て式の内蔵型タンジェンシャルフローろ過ライナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従来技術の欠点は、ここに開示する、接線方向ろ過アセンブリを含み、該アセンブリが１つ以上のマニホルドまたは好ましくは、使い捨て性の、完全モジュールとは別個にシールされたライナを含む実施例により解消される。
ある実施例では、接線方向流れろ過装置が提供され、ろ過要素と上部及び底部の各ホルダとの間には１つ以上のライナが位置付けられる。各ライナは流れチャネルと、入口及び出口の各ポートとを含む。各ライナを安価な材料から作製することでシングルユース後に廃棄可能とし、ステンレススチール製の従来のマニホルドを清掃する場合よりもコスト効率を高めることが好ましい。
【００１１】
更には、ライナは前滅菌され得る。運転条件下における充分な強度及び剛性を提供させるべく、ライナはリブから成る格子模様を有し得、各リブはホルダプレートと接触してクランプ力によるライナの捻れ防止を助成する。ライナの１つ以上が、ライナにセンサを着脱自在に固定するための１つ以上のセンサポートまたはマウントを含み得る。センサを使用する場合、センサと、ライナ内の流体通路との間にダイヤフラムを配置し、センサ構成部品が流体通路内の流体と直に接触しないよう隔絶させる。センサは尚、流体通路内の流体圧力を検出し得るが、ダイヤフラムにより、流体による汚染が防止される。ライナ前方プレートが、フィルタカセットと、第２ＴＦＦライナプレートとに連結してこれらフィルタカセット及び第２ＴＦＦライナプレートを、ホルダプレートとは別個に相互シールさせるネジその他を含む。
【００１２】
ある実施例では、使い捨て性の内臓型アセンブリが開示され、本来、流体入口、流体出口、ライナ内の少なくとも１つの流体通路、を有する第１ライナと、ろ過部材と、第２ライナと、から成り、第１及び第２の各ライナはろ過部材を包囲すると共に、当該アセンブリからの流体漏出を最小化または防止するべく充分に圧縮される。アセンブリは、外側の各プレート間に保持されない場合でさえ圧縮状態に維持される。代表的には当該アセンブリと共に使い捨てされない任意の要素は、当該アセンブリの新規且つ基本的特性に材料的影響を持つと考えられる。
【発明の効果】
【００１３】
特定のＴＦＦ構成部品を、ホルダによって創出される装置全体の圧縮とは別個に圧縮し、装置からの流体漏出を回避する使い捨て式の内蔵型タンジェンシャルフローろ過ライナが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】スチール製ホルダが、ＴＦＦフィルタカセットへの供給に使用する貫通孔を持つ従来のＴＦＦ装置の分解斜視図である。
【図２】特定実施例に従う接線方向流れろ過アセンブリの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図２を参照するに、本発明の特定実施例に従うろ過装置１０が示される。ろ過装置１０は、前方ホルダ１２と、この前方ホルダから離間した後方プレート１３とを含む。前方ホルダ１２及び後方プレート１３は、プレート形態を有し且つステンレススチールで作製され、作動時の３４４７５０Ｐａ〜４１３７００Ｐａ（５０〜６０Ｐｓｉ）の如き流体内圧に抗してアセンブリを機械的に正確且つ有効に拘束するに充分な剛性及び耐性を持つことが好ましい。前方ホルダ１２及び後方プレート１３及び、アセンブリの各層には、アセンブリを相互固定するタイロッドまたはネジ溝付きピンまたはボルト１４またはその他クランプ装置を収受する孔２８を設ける。スぺーサ（図示せず）を設け得、このスぺーサをバネ負荷させ得る。図示実施例では前方ホルダ１２及び後方プレート１３にろ過流れ通路は無い。
【００１６】
組み立て状態において、後方プレート１３に隣接して第１ライナ１６が位置決めされる。第１ライナ１６は用途上好適な、即ち、医薬アッセイ等の特定アッセイ用に受け入れ得る使い捨て性の安価な材料から作製するのが好ましい。構成上好ましい材料には、ポリスチレン等のプラスチック、好ましくは、ポリプロピレン、ポリエチレン、コポリマー及びそれらの混合物等のポリオレフィン、が含まれる。ポリスルホンが、その強度及び剛性の観点から特に好ましい。第１ライナ１６は好ましくは成型され、またはフライス削り、穿孔及びその他方法を使用して形成し得る。第１ライナは、各タイロッド１４を受ける１つ以上の孔２８を有する。特定実施例では第１ライナ１６は複数の孔６９をも含み、各孔は、ネジ、ボルト、ピン、タイロッドその他等の応答するクランプ機構７０を受ける形態とされる。孔６９は各々離間され且つ図示の如く第１ライナ１６のパラメータ付近に位置付けるのが好ましい。図示実施例は、６つの孔６９と、相当する６つのクランプ機構７０とを有するが、各構成部品間を良好にシールするに充分な数が使用される条件下に、孔数をもっと少なくまたは多くし得るものとする。
【００１７】
組み立て状態において、第１ライナ１６と第２ライナ２２との間にろ過要素２０が挟持される。ろ過要素２０は１枚の膜であり得、好ましくは、積層下限外ろ過膜または精密ろ過膜等の積層膜の如き複数の積層膜であり、最も好ましくはカセット形態において提供される。図では単一カセットを成す膜が示されるが、多数のカセットを使用しても良い。好適なカセットはＰＥＬＬＩＣＯＮ（商標名）の名でミリポア社から市販入手可能なものである。カセットは第２ライナ２２と整列される。
【００１８】
第２ライナ２２は、従来通り、第１ポート１７Ａと、１つ以上のサブポート１７Ｃと、第２ポート１７Ｂと、１つ以上のサブポート１７Ｄを有する。第１ポート１７Ａはアセンブリ内でのその方向に依存して、ろ過液の供給または浸透液の除去に使用され得、その際、第２ポート１７Ｂはろ過液除去に使用されつつ、従来通り、ろ過液と保持液又は供給物との混合を防止する。第１ポート１７Ａは１つ以上のサブポート１７Ｃと流体連通する。第１ポート１７Ａはカセット、例えば、ＰＥＬＬＩＣＯＮ（商標名）カセットの供給ポートとも流体連通する。第２ポート１７Ｂは１つ以上のサブポート１７Ｄと流体連通する。第２ポート１７Ｂはサブポート１７Ｄ及びカセットの浸透液ドレンポートのみと連通する。第１ポート１７Ａ及び第２ポート１７Ｂは、適切な間隔を提供して各構成部品相互の干渉を回避するべく、ライナの各側に位置付け得る。しかしながら、間隔が十分または干渉が生じない場合は第１及び第２の各ポートを同じ側に位置付け得る。第１ポート１７Ａ及び第２ポート１７Ｂは、ライナ胴部内の各孔と連通する流路または通路と流体連通し、従来通り、供給物、保持液または浸透液を収受し、かくして、装置内にろ過流れ用の多数の流路を画定する。各通路は、各ポートから遠ざかるに従い細くなり、かくしてサブポート１７Ｃ及び１７Ｄの各位置での圧力を標準化するようテーパ付けされ得る。
【００１９】
特定実施例では、第１ライナ１６、１つ以上のろ過要素２０、第２ライナ２２、の組み合わせ構成を、アセンブリ全体（例えば、前方ホルダ１２及び後方プレート１３を含むアセンブリ）を圧縮するのとは別個に圧縮する。この目的上、第２ライナ２２にはクランプ機構７０を受ける好適な受け部材７５を設け得る。例示目的上、好ましい受け部材はネジ溝付き孔であり、ネジ溝付きのロッド、ネジ、ボルト及びまたはピン、第１ライナ１６から伸延するその他をネジ溝で受ける形態を有する。かくして、当該実施例ではろ過要素２０は第１及び第２の各ライナ間に挟持され、ネジ溝付きのロッド、ネジ、ボルト及びまたはクランプ機構またはピン７０または第１ライナ１６から伸延するその他が、第２ライナ２２の各受け部材７５に螺入され、各構成部品をシール関係下に押圧する。トルクレンチを用いることで、過剰締め付けの無い所望の圧縮を達成し得る。図示実施例ではろ過要素２０は第２ライナ２２よりも寸法上狭幅とされており、従って受け部材７５の内側に座着するので相当する受け部材は不要である。
【００２０】
各ライナは、オーバーセンタートグルクレーム、ケーブルタイ、バンドクランプ等の、受け部材７５を必要としないその他方法によって個別に圧縮され得る。特定実施例では、第１ライナ１６及び第２ライナ２２がその片側または両側に複数の相互係合リブを含み得る。各リブは各ライナの剛性を付加し、成型法により形成され得る。リブを用いる場合、各リブはライナの、前方ホルダ１２または後方プレート１３と接触する側に位置決めされる。各リブはライナの一方側から他方側に、ポートによる中断部分を除き、伸延する。組み立て状態において、濾過要素２０及びライナには相当のクランプ力が印加され、第１及び第２の各ライナ１６及び２２の円滑な側部とろ過要素２０との間がシール状態となる。各リブは、各ライナの有効組み立て、圧力印加時のシール係合を、各ホルダプレートにおけるこれらリブと合致する相当する溝を要することなく支援する。従って、各ホルダプレートの、各ライナの格子状リブと接触する表面を平坦化させ得、また、各ライナに嵌合する特別の設計形状とする必要がない。
【００２１】
特定実施例では、使い捨て性の１つ以上の各ライナの取付けポートに１つ以上のセンサ５０を着脱自在に連結する。例示目的上、第２ライナ２２には１つのポート３０が示される。単数または複数のポート３０は、流路内の流体の特性（例えば圧力）を測定し得るよう、流路と連通するべく位置決めされる。ＰＶＤＦまたはポリオレフィン、好ましくは、例えばポリエチレンから製造したダイヤフラムの如き膜またはダイヤフラム４０をポート３０を覆って位置決めし、作動中における流路内の流体をセンサ構成部品から隔絶させる。Ｏ−リング４１またはその他を、ダイヤフラム４０をポートに対してシールさせるために使用し得る。膜またはダイヤフラムは、所望であればポートに恒久的に装着させ得る。
【００２２】
特定実施例では、ダイヤフラム圧縮ナット５２を用いて各センサを第２ライナ２２に装着する。ダイヤフラム圧縮ナット５２は内側にネジ溝付けされ、各内側ネジ溝は、センサ５０をダイヤフラム圧縮ナット５２内に螺入させ得るべくこのセンサ５０上に位置決めしたセンサ圧縮ナット５１上の外側ネジ溝に相当される。センサ圧縮ナット５１はセンサフランジを、このナット５１よりも大きいダイヤフラム圧縮ナット５２に圧入させる。ダイヤフラム圧縮ナット５２はその外側にもネジ溝付けされ、この外側のネジ溝は、ダイヤフラム圧縮ナット５２をポートに螺入付させ得るべく、ポート３０Ｂ内のネジ溝に相当される。ダイヤフラム圧縮ナット５２とダイヤフラムとの間にスリップワッシャを位置決めし得る。ダイヤフラム圧縮ナット５２はＯ−リング４１、ダイヤフラム４０、スリップワッシャ、を然るべく押圧する。その他手段を用いてセンサを取付けポートに装着させ得、それら手段には、ポート内への押し嵌め、またはポートへの好適な受け部固定、センサを然るべく保持するクランプまたはファスナ、がある。
【００２３】
組み立て状態ではセンサの作動部分は膜またはダイヤフラムに直に接触して位置決めされる。膜またはダイヤフラムは、圧力に応じて撓み、連続性を維持しそれにより流路からのセンサ隔絶性を中断または失わせないために十分な可撓性を有する材料から作製される。膜またはダイヤフラムは半透性または不透性を有し得、滅菌グレードを有することが好ましい。
【００２４】
２つのセンサを設け、その一方で供給溶液圧を、他方で保持液圧を夫々測定することにより、供給溶液及び保持液の各圧力の、ろ過液圧力未満の平均値としての膜間圧を算出可能となる。ろ過液圧は当業者に周知の従来方法により決定できる。使用に際し、取り外し自在の各センサは、供給溶液圧、保持液圧、膜間圧、等の関連するプロセスパラメータを記録し得ると共に各パラメータをそれらパラメータに従い制御し得る制御ユニットと電気的に連通されることが好ましい。
【００２５】
ここに開示する実施例に従う、使い捨て性の各ライナ上の取付けポートにセンサを着脱自在に連結することにより、各センサは流路から隔絶した状態に維持され、ライナから容易に取り外し得、他方、使用済みの各ライナを廃棄し得る。これにより、システムのセットアップを迅速且つ容易に行える。
取付けポート３０の長さは、センサポートのダイヤフラムと、被検出流体の通過する導管との間のデッドレグが僅かまたは全くないようなものであることが好ましい。これにより、流体の損失または停滞が生じないことが保証される。
【００２６】
好適なセンサには、コスト、精度、信頼性、入手性の各考慮事項に依存する、電気機械的センサが含まれる。電気機械的センサには、薄い金属製ダイヤフラムに接着した歪みゲージが含まれる。ダイヤフラムが変形すると歪みゲージが変形し、それに応じた電気的信号を制御ユニットに送出する。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
【符号の説明】
【００２７】
１０  ろ過装置
１２  前方ホルダ
１３  後方プレート
１４  ボルト
１６  第１ライナ
１７Ａ  第１ポート
１７Ｃ  サブポート
１７Ｂ  第２ポート
１７Ｄ  サブポート
２０  濾過要素
２２  第２ライナ
２８  孔
３０  取付けポート
４０  ダイヤフラム
４１  Ｏ−リング
５０  センサ
５１  センサ圧縮ナット
５２  ダイヤフラム圧縮ナット
６９  孔
７０  クランプ機構
７５  部材
【図１】
2011031239.tif 000003
【図２】
2011031239.tif 000004
【外国語明細書】
2011031239000001.pdf