本發(fā)明涉及滲濾系統(tǒng)和滲濾方法。

背景技術(shù)：

滲濾是使用超濾(uf)膜來(lái)從包含期望材料(其例如為諸如蛋白質(zhì)、肽和核酸這樣的期望生物分子)的流體中去除、替換諸如鹽和/或溶劑這樣的不期望材料或降低諸如鹽和/或溶劑這樣的不期望材料的濃度的技術(shù)。uf膜截留比膜的孔大的分子(包含被截留分子的溶液被稱(chēng)為滯留液或濃縮液)，并且諸如鹽、溶劑和水(其100％可滲透)這樣的較小分子則自由地通過(guò)膜(提供稱(chēng)為滲透液或?yàn)V液的溶液)。

連續(xù)滲濾(有時(shí)稱(chēng)為恒定體積滲濾)涉及通過(guò)以與濾液產(chǎn)生速率相同的速率向滯留物添加水或新的緩沖液(buffer)來(lái)將滯留液中的原始緩沖鹽(和/或其它的低分子量物質(zhì))洗出。因此，滯留液體積和產(chǎn)物濃度在滲濾處理期間不會(huì)變化。在將水用于滲濾的情況下，鹽將被洗出，并且電導(dǎo)率下降。在將緩沖液用于滲濾的情況下，新的緩沖鹽的濃度將以與物質(zhì)被去除的速率成反比的速率增加，并且電導(dǎo)率將上升。相對(duì)于滯留液體積，被去除的鹽的量與所產(chǎn)生的濾液體積相關(guān)。所產(chǎn)生的濾液體積通常被稱(chēng)為術(shù)語(yǔ)“滲濾體積”。單個(gè)滲濾體積(dv)是當(dāng)滲濾開(kāi)始時(shí)滯留液的體積。對(duì)于連續(xù)滲濾而言，以與濾液產(chǎn)生速率相同的速率添加液體。當(dāng)所收集的濾液體積等于起始的滯留液體積時(shí)，則已經(jīng)處理了一個(gè)滲濾體積(1dv)。利用連續(xù)滲濾，通過(guò)采用所選擇的緩沖液進(jìn)行6個(gè)滯留物體積(6dv)的清洗，可以去除超過(guò)99.5％的100％可滲透溶質(zhì)。

然而，需要提供改進(jìn)的滲濾系統(tǒng)和滲濾方法。

本發(fā)明是為了對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的劣勢(shì)中的至少一些進(jìn)行改善。本發(fā)明的這些和其它優(yōu)勢(shì)將從如下所述的說(shuō)明顯而易見(jiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種滲濾系統(tǒng)，所述滲濾系統(tǒng)包括：(a)包括兩個(gè)或更多個(gè)流體處理模塊的流體處理組件，所述流體處理組件包括進(jìn)料入口、滲透液出口和滯留物出口；(i)每個(gè)流體處理模塊均包括橫流處理組件和滲濾流體分配板，所述橫流處理組件包括至少一個(gè)超濾膜，并且所述流體處理組件具有至少一個(gè)進(jìn)料側(cè)和至少一個(gè)相對(duì)的滲透液側(cè)，所述滲濾流體分配板包括滲濾流體進(jìn)給入口和公共的進(jìn)料滲透液/滲濾流體滲透液出口端口；(b)兩個(gè)或更多個(gè)獨(dú)立的滲濾流體導(dǎo)管，每個(gè)獨(dú)立的滲濾流體導(dǎo)管與相應(yīng)的單個(gè)滲濾流體進(jìn)給入口流體連通；和，(c)滲濾流體泵，所述滲濾流體泵包括至少第一多通道泵壓頭，所述第一多通道泵壓頭具有至少兩個(gè)通道，所述至少兩個(gè)通道包括用于與相應(yīng)的單個(gè)滲濾流體進(jìn)給入口流體連通的獨(dú)立的滲濾流體導(dǎo)管的獨(dú)立通道，其中，所述滲濾流體泵提供通過(guò)每個(gè)獨(dú)立的滲濾流體導(dǎo)管至相應(yīng)的單個(gè)滲濾流體進(jìn)給入口的同時(shí)受控的滲濾流體流量。

在另一實(shí)施例中，提供了一種滲濾方法，所述方法包括使包含不期望的材料和期望的生物分子的進(jìn)料流體、和適用于從所述進(jìn)料流體洗出不期望的材料的滲濾流體通過(guò)所述滲濾系統(tǒng)的實(shí)施例中的所述流體處理組件，其中，所述方法包括：(a)使進(jìn)料流體以受控的進(jìn)料流體流量通過(guò)所述流體處理組件的進(jìn)料入口；(b)使?jié)B濾流體以受控的滲濾流體流量通過(guò)與相應(yīng)的單個(gè)滲濾流體進(jìn)給入口流體連通的每個(gè)獨(dú)立的滲濾流體導(dǎo)管，使得所述滲濾流體從所述進(jìn)料流體洗出不期望的材料，其中，通過(guò)每個(gè)獨(dú)立滲濾流體導(dǎo)管的所述受控的滲濾流體流量是同時(shí)受控的；(c)使進(jìn)料滲透液/滲濾流體滲透液流體通過(guò)每個(gè)公共的進(jìn)料滲透液/滲濾流體滲透液出口端口；(d)使滯留物流體從所述流體處理組件的滯留物出口經(jīng)過(guò)，所述滯留物流體包括期望的生物分子和濃度比所述進(jìn)料流體中不期望材料的濃度更低的不期望材料；和(e)使進(jìn)料滲透液/滲濾流體滲透液流體從所述流體處理組件的滲透液出口經(jīng)過(guò)。

附圖說(shuō)明

圖1a是在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中使用的包括多個(gè)多通道泵壓頭的滲濾泵的概略圖。圖1b是打開(kāi)的多通道泵壓頭的概略圖，其示出了獨(dú)立的通道。

圖1c是根據(jù)本發(fā)明的滲濾系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中，所示出的滲濾系統(tǒng)包括：包括多個(gè)流體處理模塊的流體處理組件；多個(gè)滲濾流體導(dǎo)管；和包括多個(gè)多通道泵壓頭的滲濾泵。

圖2a是包括多個(gè)流體處理模塊的示例性流體處理組件的分解視圖，所述流體處理模塊包括橫流處理組件。

圖2b和2c示出了圖2a中所示的流體處理模塊中橫流處理組件的分解視圖。圖2b示出了各個(gè)部件，并且圖2c示出了一些組件被組合以示出子組件。

圖2d示出了通過(guò)圖2a中所示的流體處理組件的流體流動(dòng)通路。

圖3a和圖3b示出了用在流體處理模塊中的示例性的滲濾流體分配板的頂部透視圖，每個(gè)滲濾流體分配板包括滲濾流體進(jìn)給入口、滲濾流體入口端口、滲濾流體進(jìn)給通道、滲濾流體滲透液端口和滲濾流體滲透液出口。

圖4a是2個(gè)包括6個(gè)流體處理模塊的經(jīng)組裝的流體處理組件的正視圖，一組模塊包括2個(gè)串聯(lián)的橫流處理組件；另一組模塊包括3個(gè)串聯(lián)的橫流處理組件；圖4b是圖4a中所示的經(jīng)組裝的流體處理組件的后視圖，并且圖4c示出了通過(guò)圖4a中所示的包括2個(gè)串聯(lián)的橫流處理組件的流體處理組件的流體流動(dòng)通路。

具體實(shí)施方式

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種滲濾系統(tǒng)，所述滲濾系統(tǒng)包括：(a)包括兩個(gè)或更多個(gè)流體處理模塊的流體處理組件，所述流體處理組件包括進(jìn)料入口、滲透液出口和滯留物出口；(i)每個(gè)流體處理模塊均包括橫流(crossflow)處理組件和滲濾流體分配板，所述橫流處理組件包括至少一個(gè)超濾膜，并且具有至少一個(gè)進(jìn)料側(cè)和至少一個(gè)相對(duì)的滲透?jìng)?cè)，所述滲濾流體分配板包括滲濾流體進(jìn)給入口和公共的進(jìn)料滲透液/滲濾流體滲透液出口端口；(b)兩個(gè)或更多個(gè)獨(dú)立的滲濾流體導(dǎo)管，每個(gè)獨(dú)立的滲濾流體導(dǎo)管均與相應(yīng)的單個(gè)滲濾流體進(jìn)給入口流體連通；和，(c)滲濾流體泵，所述滲濾流體泵包括至少第一多通道泵壓頭，所述第一多通道泵壓頭具有至少兩個(gè)通道，所述至少兩個(gè)通道包括用于與相應(yīng)的單個(gè)滲濾流體進(jìn)給入口流體連通的獨(dú)立的滲濾流體導(dǎo)管的獨(dú)立通道，其中，所述滲濾流體泵提供通過(guò)每個(gè)獨(dú)立滲濾流體導(dǎo)管至相應(yīng)的單個(gè)滲濾流體進(jìn)給入口的同時(shí)受控的滲濾流體流量。

在另一實(shí)施例中，提供了滲濾流體分配板，所述滲濾流體分配板包括滲濾流體進(jìn)給入口、與所述滲濾流體進(jìn)給入口連通的滲濾流體進(jìn)給通道、和公共的進(jìn)料滯留物端口，其中，所述公共的進(jìn)料滯留物端口具有2種不同的內(nèi)徑。

通常，所述滲濾系統(tǒng)進(jìn)一步包括進(jìn)料流體泵和進(jìn)料流體導(dǎo)管，其中，所述進(jìn)料流體導(dǎo)管與所述流體處理組件的進(jìn)料入口流體連通，其中，所述進(jìn)料流體泵提供通過(guò)所述進(jìn)料流體導(dǎo)管至所述流體處理組件的進(jìn)料入口的受控的進(jìn)料流體流量。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述滲濾系統(tǒng)包括至少一個(gè)另外的通道泵壓頭，所述另外的通道泵壓頭具有用于與單個(gè)滲濾流體進(jìn)給入口流體連通的獨(dú)立的滲濾流體導(dǎo)管的獨(dú)立通道，其中，所述泵經(jīng)由所述第一多通道泵壓頭和所述另外的通道泵壓頭提供通過(guò)每個(gè)獨(dú)立的滲濾流體導(dǎo)管至相應(yīng)的單個(gè)滲濾流體進(jìn)給入口的同時(shí)受控的滲濾流體流量。

替代地或另外地，所述滲濾系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例包括至少一個(gè)另外的多通道泵壓頭，所述另外的多通道泵壓頭具有至少兩個(gè)通道，所述至少兩個(gè)通道包括用于與單個(gè)滲濾流體進(jìn)給入口流體連通的獨(dú)立的滲濾流體導(dǎo)管的獨(dú)立通道，其中，所述泵經(jīng)由所述第一多通道泵壓頭和所述另外的多通道泵壓頭提供通過(guò)每個(gè)獨(dú)立的滲濾流體導(dǎo)管至相應(yīng)的單個(gè)滲濾流體進(jìn)給入口的同時(shí)受控的滲濾流體流量。

在一些實(shí)施例中，所述滲濾系統(tǒng)進(jìn)一步包括滯留物節(jié)流閥，所述滯留物節(jié)流閥設(shè)置成使所述滲濾系統(tǒng)能夠維持進(jìn)料流量與滯留物流量的所需比例。

在另一實(shí)施例中，提供了一種滲濾方法，所述方法包括使包含不期望的材料和期望的生物分子的進(jìn)料流體、和適用于從所述進(jìn)料流體洗出不期望的材料的滲濾流體通過(guò)所述滲濾系統(tǒng)的實(shí)施例中的所述流體處理組件，其中，所述方法包括：(a)使進(jìn)料流體以受控的進(jìn)料流體流量通過(guò)所述流體處理組件的進(jìn)料入口；(b)使?jié)B濾流體以受控的滲濾流體流量通過(guò)與相應(yīng)的單個(gè)滲濾流體進(jìn)給入口流體連通的每個(gè)獨(dú)立的滲濾流體導(dǎo)管，使得所述滲濾流體從所述進(jìn)料流體洗出不期望的材料，其中，通過(guò)每個(gè)獨(dú)立的滲濾流體導(dǎo)管的所述受控的滲濾流體流量是同時(shí)受控的；(c)使進(jìn)料滲透液/滲濾流體滲透液流體通過(guò)每個(gè)公共的進(jìn)料滲透液/滲濾流體滲透液出口端口；(d)使滯留物流體從所述流體處理組件的滯留物出口經(jīng)過(guò)，所述滯留物流體包括期望的生物分子和濃度比所述進(jìn)料流體中不期望材料的濃度更低的不期望材料；和(e)使進(jìn)料滲透液/滲濾流體滲透液流體從所述流體處理組件的滲透液出口經(jīng)過(guò)。

通常，例如對(duì)于一些應(yīng)用(其中至少2log(99％)的去除效率是所期望的)，進(jìn)料流體泵提供的通過(guò)進(jìn)料流體導(dǎo)管至流體處理組件的進(jìn)料入口的受控的進(jìn)料流體流量比由滲濾泵所提供的通過(guò)每個(gè)獨(dú)立的滲濾流體導(dǎo)管的同時(shí)受控的滲濾流體流量低(例如，低至少約10％)。

本發(fā)明適用于間斷滲濾(包括連續(xù)(sequential)稀釋和體積減少)，并且更優(yōu)選地適用于連續(xù)滲濾，其中，通過(guò)單點(diǎn)的控制來(lái)管控滲濾流體流量。另外地，雖然通常所進(jìn)行的“連續(xù)滲濾”涉及將緩沖液連續(xù)添加到產(chǎn)物箱中且所關(guān)注的產(chǎn)物(例如，期望的蛋白質(zhì))在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，但是本發(fā)明的實(shí)施例可涵蓋“完整的連續(xù)滲濾”，使得所關(guān)注的產(chǎn)物不在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)；相反地，所關(guān)注的產(chǎn)物以單次通過(guò)操作模式進(jìn)行連續(xù)處理。

流體可以以單次通過(guò)模式或連續(xù)通過(guò)模式以同向流和反向流的方向通過(guò)流體處理組件。

流體處理組件可以包括任何數(shù)量的流體處理模塊(例如，“級(jí)”，諸如2、3、4、5、6、7或更多的級(jí))，其中，獨(dú)立的模塊(級(jí))包括一個(gè)或多個(gè)橫流處理組件。流體處理組件(包括進(jìn)料和/或滲透液通道)可以以任何流動(dòng)形式(串行流動(dòng)和/或并行流動(dòng))來(lái)設(shè)置，以提供所需長(zhǎng)度的流體路徑(例如，1個(gè)串聯(lián)、2個(gè)串聯(lián)等)。串聯(lián)式滲濾是優(yōu)選的。

優(yōu)勢(shì)包括以下任意優(yōu)勢(shì)中的一個(gè)或多個(gè)：減少的占地面積、減少的運(yùn)動(dòng)部件數(shù)、包括簡(jiǎn)化的操作要求的改進(jìn)的處理集成、減少的工作體積和減少的滯留體積。

可以獲得各種所需的去除效率，例如，約99％(2log)、約99.9％(3log)和約99.99％(4log)，或甚至更高的去除效率。然而，對(duì)于一些應(yīng)用而言，較低的緩沖效率是合適的。

如上面所指出的那樣，通常，進(jìn)料流體泵提供的通過(guò)進(jìn)料流體導(dǎo)管至流體處理組件的進(jìn)料入口的受控進(jìn)料流體流量低于由滲濾泵所提供的通過(guò)每個(gè)獨(dú)立的滲濾流體導(dǎo)管的同時(shí)受控的滲濾流體流量低(即，通過(guò)每個(gè)通道的滲濾流體流量高于進(jìn)料流體流量)。說(shuō)明性地，在包括流體處理組件(其包括以同向流操作的6個(gè)級(jí))的滲濾系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)每個(gè)獨(dú)立的滲濾流體導(dǎo)管的受控的滲濾流體流量高至少約13％，從而提供2log的去除效率；通過(guò)每個(gè)獨(dú)立的滲濾流體導(dǎo)管的受控的滲濾流體流量高至少約50％，從而提供3log的去除效率；以及，通過(guò)每個(gè)獨(dú)立的滲濾流體導(dǎo)管的受控的滲濾流體流量高至少約70％，從而提供4log的去除效率。

下面將更加詳細(xì)地描述本發(fā)明的每個(gè)部件，其中，相同的部件具有相同的附圖標(biāo)記。

圖1a示出了滲濾系統(tǒng)1000的一個(gè)說(shuō)明性的實(shí)施例，該滲濾系統(tǒng)1000包括滲濾泵200，該滲濾泵200包括驅(qū)動(dòng)器210(其優(yōu)選地被微處理器控制)、多通道泵壓頭215′(其包括獨(dú)立的通道215和215a)、215″(其包括獨(dú)立的通道215b和215c)和215″′(其包括獨(dú)立的通道215d和215e)(具有獨(dú)立通道215和215a的泵壓頭215′在圖1b中更加詳細(xì)地示出)，其中，這些通道適用于接收諸如滲濾流體導(dǎo)管這樣的導(dǎo)管，其中，該滲濾系統(tǒng)還包括流體處理組件500。通常，滲濾泵還包括顯示屏220。

在圖2a-2d和4a-4c中示出的說(shuō)明性的流體處理組件500包括底部支撐板501、頂部支撐板502、底部歧管板510(例如，進(jìn)料底部歧管板)和頂部歧管板520(例如，滯留物/滲透液頂部歧管板)，其中，底部歧管板和頂部歧管板包括一個(gè)或多個(gè)端口(例如，進(jìn)料入口511、滯留物出口521和滲透液出口522)。在圖4a和4b中示出的流體處理組件500中，底部歧管板510包括進(jìn)料入口511(用于將進(jìn)料溶液引入到過(guò)濾組件中)，并且頂部歧管板包括滯留物出口521(其使經(jīng)過(guò)緩沖液交換的進(jìn)料(例如，蛋白質(zhì))溶液通向收集容器)和滲透液出口522(其排出交換緩沖液)。

如例如圖2a中所示，流體處理組件500包括兩個(gè)或更多個(gè)流體處理模塊530、(530a、530b、530c、530d、530e)。雖然一個(gè)流體處理模塊可以包括單個(gè)橫流處理組件，但是通常，例如如圖2a中所示，一個(gè)獨(dú)立的流體處理模塊包括多個(gè)橫流處理組件(550、550′、550a、550a′、550b、550b′、550c、550c′、550d、550d′、550e、550e′)和(如圖3a和3b中具體所示的)滲濾分配板570(570a、570b、570c、570d、570e)，每個(gè)橫流處理組件均包括至少一個(gè)超濾膜(膜在圖2中示出，示出了位于單個(gè)橫流處理組件中的膜560、560′、560″、560″′)，并且橫流處理組件具有至少一個(gè)進(jìn)料側(cè)(有時(shí)稱(chēng)為進(jìn)料通道或進(jìn)料層)(其說(shuō)明性地在圖2b中示出，示出了進(jìn)料通道561、561′)和至少一個(gè)相對(duì)的滲透液側(cè)(有時(shí)稱(chēng)為滲透液通道或滲透液層)(其說(shuō)明性地在圖2b中示出，示出了滲透液通道562、562′、562″)，所述滲濾分配板包括滲濾流體進(jìn)給入口571(571a、571b、571c、571d、571e)、與滲濾流體進(jìn)給入口571以及與公共的進(jìn)料/滯留物端口600(600a、600b、600c、600d、600e)流體連通的滲濾流體進(jìn)給通道572(572a、572b、572c、572d、572e)、和至少一個(gè)(每個(gè)板中示出了2個(gè))公共的進(jìn)料滲透液/滲濾流體滲透液出口端口700(700a、700b、700c、700d、700e)。

如果需要，滲濾板可包括公共的進(jìn)料滲透液/滲濾流體滲透液出口通道744(744a、744b、744c、744d、744e)和與公共的進(jìn)料滲透液/滲濾流體滲透液出口端口流體連通的公共的進(jìn)料滲透液/滲濾流體滲透液孔745(745a、745b、745c、745d、745e)。在一些應(yīng)用中，這些孔中的一些孔或所有孔被封蓋住，從而防止流體流動(dòng)通過(guò)孔(使得流體流動(dòng)通過(guò)公共的進(jìn)料滲透液/滲濾流體滲透液出口端口700，但是不通過(guò)公共的進(jìn)料滲透液/滲濾流體滲透液出口通道744或公共的進(jìn)料滲透液/滲濾流體滲透液孔745)。

圖3a和3b還示出了滲濾板中公共的進(jìn)料/滯留物端口和滲濾流體進(jìn)給通道的不同構(gòu)造，其用于將滲濾流體以不同的角度引入到進(jìn)料/滯留物端口中。在一個(gè)實(shí)施例中，“淚滴形狀”的端口600具有2種不同的內(nèi)徑(在板的一個(gè)表面處，601具有通向點(diǎn)603的更大的開(kāi)口，該開(kāi)口大于下方圓形端口中的開(kāi)口602，使得在淚滴形狀與圓孔之間存在唇部或肩部604)，并且可以例如通過(guò)為進(jìn)料流體流和滲濾(緩沖液)流體流的混合提供更大的表面積來(lái)提供改進(jìn)的結(jié)果。

通常，流體處理組件包括至少一個(gè)(更優(yōu)選地，至少兩個(gè))墊片，其中，至少一個(gè)墊片具有3個(gè)孔，并且至少一個(gè)墊片具有2個(gè)孔。例如，圖2a示出了處于第一級(jí)530和下部歧管板510之間的墊片510a、處于第六級(jí)530e和上部歧管板520之間的墊片520b以及處于滲濾板570和橫流處理組件550之間的墊片510b，其中，每個(gè)墊片具有2個(gè)孔，并且圖2a還示出了墊片515(515′、515a、515a′、515a″、515b、515b′、515b″、515c、515c′、515c″、515d、515d′、515d″、515e、515e′)，這些墊片每個(gè)具有3個(gè)孔，并且這3個(gè)孔位于除了第一個(gè)和最后一個(gè)橫流處理組件(其中墊片510b和520a位于第一個(gè)和最后一個(gè)橫流處理組件的一側(cè))以外的橫流處理組件的任一側(cè)。在圖2a中所示的實(shí)施例的變體(未示出)中，橫流處理組件530由第二歧管板510替代。

示出的滲濾系統(tǒng)1000包括多個(gè)獨(dú)立的滲濾流體進(jìn)給導(dǎo)管590′(590、590a、590b、590c、590d、590e)和滲濾流體進(jìn)給入口，所述多個(gè)獨(dú)立的滲濾流體進(jìn)給導(dǎo)管與滲濾流體(例如，緩沖流體)源1570流體連通，其中，滲濾流體進(jìn)給導(dǎo)管分別設(shè)置在多通道泵壓頭的獨(dú)立通道中。因此，雖然各個(gè)滲濾流體進(jìn)給導(dǎo)管可以與公共的滲濾流體源流體連通，但是每個(gè)滲濾流體進(jìn)給導(dǎo)管僅與獨(dú)立的橫流處理組件的單個(gè)相應(yīng)的滲濾流體進(jìn)給入口連通，并且通過(guò)各個(gè)導(dǎo)管的流體流量受到控制。

流體處理組件可如現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣進(jìn)行組裝。在圖4a和4b中所示的例示性組件中，模塊被堆疊。如果需要，流體處理組件可包括例如桿(例如，壓縮桿和/或安裝桿)、螺栓、螺母和墊圈，包括例如如美國(guó)專(zhuān)利us7,918,999中以及美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)us2008/0135499和us2013/0118971中所公開(kāi)的那些。在示出的實(shí)施例中，流體處理組件包括帶螺紋的壓縮桿1800(1800a、1800b、1800c)、帶螺紋的安裝桿1800′、1800a′(其中，安裝桿僅僅穿過(guò)支撐板，并且壓縮桿穿過(guò)支撐板、歧管板和滲濾板)、墊圈1801(1801a、1801b、1801c；1801′、1801a′)和帶螺紋的螺母1802(1802a、1802b、1802c；1802′、1802a′)，其中，頂部支撐板和底部支撐板、頂部歧管板和底部歧管板以及滲濾分配板包括使桿能夠穿過(guò)這些板的孔，使得模塊可以被堆疊。通常，安裝桿在堆疊和組裝模塊期間提供了對(duì)準(zhǔn)支撐，并且壓縮桿確保了施加所需的載荷和扭矩，以使流體處理組件能夠工作。

其它的組件構(gòu)造在現(xiàn)有技術(shù)中已知，例如，其包括例如如美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)us2013/0118971中所公開(kāi)的帶式構(gòu)造或不含保持器的構(gòu)造。

通常，滲濾系統(tǒng)1000進(jìn)一步包括進(jìn)料流體泵1500、進(jìn)料流體源1510、與進(jìn)料入口511流體連通的至少一個(gè)進(jìn)料流體導(dǎo)管1511、與滯留物出口521以及與收集容器1621流體連通的至少一個(gè)滯留物導(dǎo)管1521、與滲透液出口522以及與滲透液/廢液容器1622流體連通的至少一個(gè)滲透液導(dǎo)管1522，通常，其中滲透液導(dǎo)管1522還與一個(gè)或多個(gè)公共的進(jìn)料滲透液/滲濾流體滲透液出口端口流體連通(例如，圖2d示出了滲透液通過(guò)每個(gè)公共的滲透液端口(700、700a、700b、700c、700d、700e)并通過(guò)滲透液出口522而至滲透液導(dǎo)管1522))。

另外地或替代地，如果需要(例如，對(duì)于涉及反向流操作的一些應(yīng)用)，滲濾系統(tǒng)可包括一個(gè)或多個(gè)滲濾流體滲透液導(dǎo)管，所述一個(gè)或多個(gè)滲濾流體滲透液導(dǎo)管與公共的進(jìn)料滲透液/滲濾流體滲透液出口通道744(744、744a、744b)、公共的進(jìn)料滲透液/滲濾流體滲透液孔(745、745a、745b(在圖2d中孔示出為被封蓋住))、以及滲透液/廢液容器1622和/或滲濾滲透液容器流體連通(未示出導(dǎo)管和滲濾滲透液容器)。

滲濾系統(tǒng)還可包括，例如：一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置，所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置用于監(jiān)測(cè)以下任意參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)：壓力(例如，入口壓力、出口壓力和/或背壓)、流量和電導(dǎo)率；和/或一個(gè)或多個(gè)閥，例如滯留物和/或滲透液節(jié)流閥(有時(shí)稱(chēng)為控制閥)，所述一個(gè)或多個(gè)閥例如用于調(diào)節(jié)以下任意參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)：進(jìn)料與滯留物之間的流動(dòng)比例，和/或調(diào)節(jié)背壓。合適的流量計(jì)、壓力傳感器、電導(dǎo)率傳感器和節(jié)流閥在現(xiàn)有技術(shù)中已知。

在一些實(shí)施例中，滲濾系統(tǒng)包括：流量計(jì)和壓力傳感器，所述流量計(jì)和壓力傳感器與每個(gè)與流體處理組件連通的入口流體流動(dòng)路徑相關(guān)聯(lián)，并與離開(kāi)流體處理組件的滯留流體流動(dòng)路徑相關(guān)聯(lián)；以及電導(dǎo)率傳感器和節(jié)流閥，所述電導(dǎo)率傳感器和節(jié)流閥與離開(kāi)流體處理組件的滯留物和滲透液流體流動(dòng)路徑相關(guān)聯(lián)。通常，流量計(jì)和壓力傳感器與進(jìn)料流體入口流體流動(dòng)路徑相關(guān)聯(lián)，并且流量計(jì)和壓力傳感器與滯留流體流動(dòng)路徑相關(guān)聯(lián)。

例如，圖1c中所示的滲濾系統(tǒng)的實(shí)施例包括與進(jìn)料導(dǎo)管1511相關(guān)聯(lián)的流量計(jì)800′和壓力傳感器900′，以及與相應(yīng)的滲濾流體進(jìn)給導(dǎo)管590(590、590a、590b、590c、590d、590e)相關(guān)聯(lián)的流量計(jì)800(800a、800b、800c、800d、800e)和壓力傳感器900(900a、900b、900c、900d、900e)，該滲濾系統(tǒng)還包括與滯留物導(dǎo)管1521相關(guān)聯(lián)的流量計(jì)821和壓力傳感器921、與滯留物導(dǎo)管1521相關(guān)聯(lián)的電導(dǎo)率傳感器1021和節(jié)流閥1121、以及與滲透液導(dǎo)管1522相關(guān)聯(lián)的電導(dǎo)率傳感器1022和節(jié)流閥1122。在圖1c中所示的滲濾系統(tǒng)的變體中，節(jié)流閥1122被流量計(jì)替代，并且滲濾系統(tǒng)不包括與相應(yīng)的滲濾流體進(jìn)給導(dǎo)管相關(guān)聯(lián)的流量計(jì)和壓力傳感器。

各種滲濾流體和進(jìn)料流體泵(優(yōu)選為微處理器控制的驅(qū)動(dòng)泵)以及多通道(例如，2、4、8、12和24個(gè)通道，或更多通道)泵壓頭(其包括但不限于可堆疊泵壓頭和卡式泵壓頭(cartridgepumphead))適合于在本發(fā)明中使用，并且合適的泵和泵壓頭在商業(yè)上可獲得(例如，來(lái)自cole-palmerinstrumentcompany(弗農(nóng)希爾斯，伊利諾伊州)以masterflex和ismatec為名的產(chǎn)品等)。通常，泵具有多個(gè)輥(例如，2、3、4或更多個(gè)輥)。優(yōu)選地，滲濾泵(以及針對(duì)一些應(yīng)用的進(jìn)料泵)提供調(diào)節(jié)的流量，并且如果需要提供調(diào)節(jié)的分配體積。在一些實(shí)施例中，多通道泵壓頭與泵成一體。在具有多個(gè)泵壓頭的一些實(shí)施例中，多通道泵壓頭可以與另外的泵壓頭一起使用，所述另外的泵壓頭可為多通道的和/或單通道的。

本發(fā)明的實(shí)施例可采用各種管尺寸和/或管材料，并且合適的尺寸和材料為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知。

滲濾分配板可由現(xiàn)有技術(shù)中已知的各種材料形成，這些材料包括例如諸如聚丙烯這樣的聚合物材料。

用于橫流處理組件(其包括處于進(jìn)料側(cè)(進(jìn)料通道)與滲透液側(cè)(滲透液通道)之間的uf膜)的各種設(shè)置適合于在本發(fā)明中使用。通常，進(jìn)料通道和滲透液通道包括間隔材料和/或穿孔材料(例如，濾網(wǎng)或網(wǎng)狀織物)。濾網(wǎng)(screen)或網(wǎng)狀織物(mesh)可具有任何合適尺寸的開(kāi)口，例如，細(xì)小尺寸、中等尺寸或大尺寸的開(kāi)口。

橫流處理組件可具有任何數(shù)量的膜、進(jìn)料通道和滲透液通道，包括例如美國(guó)專(zhuān)利us8,980,088中所公開(kāi)的那些。圖2b示出了包括4個(gè)uf膜(560、560′、560″、560″′)的一個(gè)示例性的橫流處理組件550，其中，每個(gè)膜設(shè)置在滲透液通道(562、562′、562″)和進(jìn)料通道(561、561′)之間。如果需要，橫流處理組件的部件可以被組合以提供橫流處理子組件，例如，其中滲透液通道和膜被組合而形成滲透通道/膜子組件。例如，圖2c分別示出了頂部滲透液通道/膜子組件550-1、中間滲透液通道/膜子組件550-2和底部滲透液通道/膜子組件550-3，并且一進(jìn)料通道設(shè)置在頂部子組件和中間子組件之間，并且另一進(jìn)料通道設(shè)置在中間子組件和底部子組件之間。圖2c示出了與不同的橫流處理部件相關(guān)聯(lián)的不同的密封件，其被示出為進(jìn)料通道密封件561a′、561a″、561′a′、561′a″以及滲透液通道密封件562a′、562a″。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，uf膜可由任意的各種材料形成，包括在現(xiàn)有技術(shù)中已知的那些材料，其包括例如天然或合成的聚合物(包括，例如再生纖維素、聚醚砜等)。膜可以被支撐或不被支撐。

膜可具有任何合適的孔結(jié)構(gòu)，例如，寬范圍的分子截止量(例如，10kda、30kda等)或去除率。合適的膜包括現(xiàn)有技術(shù)中已知的那些膜。

此外，膜可具有(或可被改變以具有)任意的各種流體處理特性。例如，膜可具有正電荷、負(fù)電荷或中性電荷；膜可為疏液的或親液的(包括疏水的或親水的，或者疏脂的或親脂的)；和/或膜可具有諸如配合基或任何其它活性成分這樣的附接官能團(tuán)，所述附接官能團(tuán)可化學(xué)地結(jié)合至流體中的物質(zhì)。膜可由起到以任意的各種方式對(duì)流體進(jìn)行進(jìn)一步處理作用的各種材料形成、浸漬有這些材料或者包含這些材料。這些功能材料可包括，例如，可以化學(xué)地和/或物理地結(jié)合、反應(yīng)、催化、遞送或以其它方式影響流體中物質(zhì)或流體本身的所有類(lèi)型的吸附劑、離子交換樹(shù)脂、層析介質(zhì)、酶、反應(yīng)物或催化劑。

膜可具有任何所需要的臨界濕表面張力(cwst，如例如美國(guó)專(zhuān)利us4,925,572中所定義的那樣)。cwst可以如現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣進(jìn)行選擇，例如，如例如美國(guó)專(zhuān)利us5,152,905、us5,443,743、us5,472,621和us6,074,869中另外公開(kāi)的那樣。

均以同向流的方式操作(圖2d和4c示出了在以同向流的方式操作時(shí)通過(guò)組件的流體流動(dòng)通路)的這些示例進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但是當(dāng)然這些示例絕不應(yīng)被認(rèn)為是限制本發(fā)明的范圍。

這些示例表明，通過(guò)單點(diǎn)的控制，通過(guò)流體處理組件的流量分布大體上是均勻的和可管控的，與此同時(shí)提供了所需水平的去除效率。

示例1

這個(gè)示例展示了：根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在(每個(gè)通道中的)滲濾流體流量受控的情況下，從具有兩種不同的進(jìn)料流體流量(10ml/min和20ml/min)的進(jìn)料流實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)的99％(2-log；ndv＝7)去除。

滲濾系統(tǒng)設(shè)置成包括大體上如圖4(a和b)中所示的流體處理組件的，其中，滲濾泵和滲濾系統(tǒng)設(shè)置成大體上如圖1a和1c中所示，包括masterflexl/s精密可變速度泵驅(qū)動(dòng)器(型號(hào)：ew-07528-30)，以及三個(gè)masterflexl/s多通道泵壓頭(型號(hào)：07536-002)和masterflexl/s高性能精密2止動(dòng)件型管組(l/s15，06421-15)(cole-palmerinstrumentcompany，弗農(nóng)希爾斯，伊利諾伊州)。

流體處理組件具有6個(gè)級(jí)，每個(gè)級(jí)具有2個(gè)串聯(lián)的橫流處理組件，每個(gè)橫流處理組件均包括delta再生纖維素uf膜，每個(gè)膜具有30kda的截止量(cutoff)和186cm²的表面積(用于流體處理組件的總的膜面積為2232cm²)。

進(jìn)料溶液是在0.025m的醋酸鈉加0.5m的氯化鈉(nacl)中的10g/l的多克隆牛igg(電導(dǎo)率47ms/cm)。滲濾(df)溶液(緩沖溶液)為0.025m的醋酸鈉加0.05m的nacl(電導(dǎo)率6.7ms/cm)。

在進(jìn)料流體流量為10ml/min時(shí)，每個(gè)通道中的滲濾流體流量為約11.7ml/min，并且在進(jìn)料流體流量為20ml/min時(shí)，每個(gè)通道中的滲濾流體流量為約23.3ml/min。

通過(guò)采用滯留物節(jié)流，維持進(jìn)料流量和滯留物流量之間約1:1的比例。

結(jié)果如下：

對(duì)于10ml/min的流體流量，每個(gè)df級(jí)的流量分布保持大體上均勻，在10ml/min左右。對(duì)于df級(jí)1-3，壓力分布保持大體上均勻，在12psig左右，對(duì)于df級(jí)4-6，朝向滯留物出口，壓力從約9psig下降至4psig。

對(duì)于20ml/min的流體流量，每個(gè)df級(jí)的流量分布保持大體上均勻，在18-20ml/min左右。對(duì)于df級(jí)1-3，壓力分布保持大體上均勻，在28psig左右，對(duì)于df級(jí)4-6，朝向滯留物出口，壓力從約25psig下降至約9psig。

示例2

該示例展示了：根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在(每個(gè)通道中的)滲濾流體流量受控的情況下，從具有兩種不同的進(jìn)料流體流量(5ml/min和10ml/min)的進(jìn)料流實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)的99.9％(3-log；ndv＝13)去除。

滲濾系統(tǒng)、流體處理組件以及進(jìn)料溶液和df溶液如示例1中所描述的那樣。

在進(jìn)料流體流量為5ml/min時(shí)，每個(gè)通道中的滲濾流體流量為約10.8ml/min，并且在進(jìn)料流體流量為10ml/min時(shí)，每個(gè)通道中的滲濾流體流量為約22.7ml/min。

通過(guò)采用滯留物節(jié)流，維持進(jìn)料流量和滯留物流量之間約1:1的比例。

結(jié)果如下：

對(duì)于5ml/min的進(jìn)料流體流量，對(duì)于df級(jí)1-6，每個(gè)df級(jí)的流量分布保持大體上均勻，在10ml/min左右。df級(jí)1和2的壓力分別為15psig和17psig，對(duì)于df級(jí)3-5，壓力分布保持大體上均勻，在20psig左右，并且對(duì)于df級(jí)6，壓力下降至約15psig。

對(duì)于10ml/min的進(jìn)料流體流量，df級(jí)2-4中的每個(gè)df級(jí)的流量分布的范圍是約11-9ml/min，并且df級(jí)5和6中的每個(gè)df級(jí)的流量分布的范圍是約7psig。壓力分布從df級(jí)1的約34psig變化至df級(jí)6的約25psig(朝向滯留物出口，每級(jí)下降約1至2psig)。

特別地，對(duì)于5ml/min的進(jìn)料流量而言，為了實(shí)現(xiàn)99.9％的目標(biāo)去除效率，壓力和流量二者的管控相對(duì)容易和均勻。

示例3

該示例展示了：根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在(每個(gè)通道中的)滲濾流體流量被控制為約18.3ml/min的情況下，從具有5ml/min流體流量的進(jìn)料流實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)的99.99％(4-log；ndv＝22)去除。

滲濾系統(tǒng)、流體處理組件以及進(jìn)料溶液和df溶液如示例1中所描述的那樣。

通過(guò)采用滯留物節(jié)流，維持進(jìn)料流量和滯留物流量之間約1:1的比例。

結(jié)果如下：

對(duì)于df級(jí)1-6，每個(gè)df級(jí)的流量分布保持在約8-12ml/min的范圍中。壓力分布從df級(jí)1的約34psig變化至df級(jí)6的約26psig(朝向滯留物出口，每級(jí)下降約1至2psig)。

示例4

該示例展示了：根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在(每個(gè)通道中的)滲濾流體流量受控的情況下，從具有10ml/min進(jìn)料流體流量的進(jìn)料流實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)的99.0％(2-log；ndv＝7)去除，以及從具有6ml/min進(jìn)料流體流量的進(jìn)料流實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)的99.9％(3-log；ndv＝13)去除。

滲濾系統(tǒng)設(shè)置成包括大體上如示例1中所描述的流體處理組件。

流體處理組件具有6個(gè)級(jí)，每個(gè)級(jí)具有3個(gè)串聯(lián)的橫流處理組件，每個(gè)橫流處理組件包括delta再生纖維素uf膜，每個(gè)膜具有30kda的截止量和186cm²的表面積。

進(jìn)料溶液是處于0.025m的醋酸鈉加0.5m的氯化鈉(nacl)中的60g/l的多克隆牛igg(電導(dǎo)率47ms/cm)。滲濾(df)溶液(緩沖溶液)為0.025m的醋酸鈉加0.05m的nacl(電導(dǎo)率6.7ms/cm)。

在進(jìn)料流體流量為10ml/min時(shí)，每個(gè)通道中的滲濾流體流量為約11.7ml/min，并且在進(jìn)料流體流量為6ml/min時(shí)，每個(gè)通道中的滲濾流體流量為約13ml/min。

通過(guò)采用滯留物節(jié)流，維持進(jìn)料流量和滯留物流量之間約1:1的比例。

結(jié)果如下：

對(duì)于10ml/min的進(jìn)料流體流量，df級(jí)1的流量為約6ml/min，df級(jí)2的流量為約7ml/min，對(duì)于df級(jí)3-6，流量保持均勻，在10ml/min左右。df級(jí)1-6的壓力分別為33psig、31psig、28psig、16psig、11psig和8psig。

對(duì)于6ml/min的進(jìn)料流體流量，df級(jí)1的流量為4ml/min，df級(jí)2的流量為約8ml/min，對(duì)于df級(jí)3-5，流量保持均勻，在10ml/min左右，并且df級(jí)6的流量為約12ml/min。df級(jí)1-6的壓力分別為29psig、28psig、24psig、15psig、10psig和8psig。

對(duì)于不同的目標(biāo)去除效率和進(jìn)料流量，壓力和流量二者的管控均是成功的和穩(wěn)健的。

示例5

該示例示出了利用滲濾標(biāo)記物來(lái)進(jìn)行測(cè)試，以更好地量化目標(biāo)百分比去除效率。

流體處理組件如示例4中所描述的那樣。

進(jìn)料溶液是具有作為代表性小分子的葡萄糖的60g/l的多克隆牛(polyclonalbovine)igg。進(jìn)料溶液是處于0.025m的醋酸鈉加0.05m的nacl加50g/l的葡萄糖中的60g/l的igg(電導(dǎo)率6.7ms/cm)。df溶液(緩沖溶液)為0.025m的醋酸鈉加0.05m的nacl(電導(dǎo)率6.7ms/cm)。

結(jié)果如下：在(每個(gè)通道中的)滲濾流體流量受控的情況下，以5ml/min的進(jìn)料流體流量實(shí)現(xiàn)了作為小分子雜質(zhì)的葡萄糖分子的99.9％(3-log；ndv＝13)去除。葡萄糖的檢測(cè)極限為0.03g/l。

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在描述本發(fā)明的內(nèi)容中(尤其是在以下權(quán)利要求的內(nèi)容中)術(shù)語(yǔ)“一”和“一個(gè)”和“該/所述”和“至少一個(gè)”以及類(lèi)似表達(dá)的使用被認(rèn)為是覆蓋單數(shù)和復(fù)數(shù)形式，除非文中另外指出或者明顯與內(nèi)容相矛盾。被一系列的一個(gè)或多個(gè)條目跟隨的術(shù)語(yǔ)“至少一個(gè)”的使用(例如，“a和b中至少一個(gè)”)被認(rèn)為是意味從所列出條目選擇的一個(gè)條目(a或b)或者兩個(gè)或更多個(gè)所列出條目的任意組合(a和b)，除非文中另外指出或者明顯與內(nèi)容相矛盾。術(shù)語(yǔ)“包括”、“具有”、“包含”和“含有”被認(rèn)為是開(kāi)放性的術(shù)語(yǔ)(即，意思是“包括但不限于”)，除非另外指出。本文中數(shù)值范圍的描述僅僅是用作單獨(dú)參考落在范圍內(nèi)的每個(gè)單獨(dú)的值的簡(jiǎn)化方法，除非文中另外指出，并且每個(gè)單獨(dú)的值被包含到說(shuō)明書(shū)中，就像其在本文中被單獨(dú)引用一樣。本文中所描述的所有方法可以以任何合適的順序進(jìn)行，除非文中另外指出或者明顯與內(nèi)容相矛盾。本文中所提供的任何和所有示例或示例性語(yǔ)言(如“例如”)的使用僅僅是為了更好地闡明本發(fā)明，并且沒(méi)有對(duì)本發(fā)明的范圍作出限制，除非另外要求。說(shuō)明書(shū)中的語(yǔ)言不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是表明任何未要求的元件對(duì)本發(fā)明的實(shí)踐是必要的。

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在本文中進(jìn)行了描述，包括發(fā)明人所知的實(shí)施本發(fā)明的最佳模式。在閱讀了以上描述的情況下，這些優(yōu)選實(shí)施例的變體對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見(jiàn)。發(fā)明人預(yù)計(jì)本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠適當(dāng)?shù)貙?shí)施這些變體，并且發(fā)明人希望本發(fā)明被實(shí)踐成與本文中所具體描述的不同。因此，如適用的法律允許，本發(fā)明包括在此所附的權(quán)利要求中所述及的主題的所有變型和等同形式。此外，本發(fā)明的所有可能變體中對(duì)上述元件的任意組合均被本發(fā)明涵蓋，除非文中另外指出或另外明顯與內(nèi)容相矛盾。