JP2006505406A - 接線濾過ハウジング - Google Patents

Abstract

濾過カセット用の濾過ハウジングには、ベース枠手段が備えられ、その手段は、それと直角をなす方向に互いに関してその手段上で移動自在である第１と第２の平行板を支承する。濾過カセットは、平行板の移動方向が膜シートの軸と整合されて、平行板の対向する第１の主要表面間に保持される。第１の板は、カセットの第１の縁部とほぼ平行で、かつそれと軸方向に整合される第１の流路と、カセットの第２の縁部とほぼ平行で、かつそれと軸方向に整合される第２の流路と、ならびにカセットの第１と第２の縁部のいずれかに関して鋭角に配向される第１の部分、及びカセットの第１と第２の縁部に関してほぼ横方向に配向されるか、又はそれらに関して鋭角に配向され、かつそれらの縁部間に、ある距離だけ延在する第２の部分を有する第３の流路手段とを形成する。

Description

本発明は、広義には濾過装置、さらに具体的には、交換自在な濾過カセットを収納するハウジング装置に関する。

ミクロ濾過及び限外濾過装置は、濃縮、タンパク溶液の分画及び超精製、水と静脈内溶液の発熱性物質除去、生物製剤の脱塩、及び高分子とコロイドの除去を始めとする、数多くの用途に必要とされる。かかる装置の周知の型式は、流れ対応スクリーンにより分離され、かつ着脱自在な板間に保持される積載配列の限外濾過膜を備える濾過カセットを採用する。かかる装置に付随する幾つかの問題点は、濾過カセットの頻繁な清浄化と取替が必要なことに由来する。例えば、１つの限外濾過ユニットは、着脱自在の板それぞれにおける流体の流れ部分を利用するので、清浄化作業又は濾過カセットの交換作業ごとに全体システムの取外しが必要となる。他の限外濾過ユニットは、特別に設計された濾過カセットを必要とし、かつ通常入手できる濾過カセットには使用の場合に適応しない。１つのかかるユニットは、米国特許番号４４３０２１８に開示されている。他のユニットは、米国特許番号４７１５９５５に開示されており、内部流路を有するハウジングを備える。しかしながら、その流路は、ハウジングの横方向縁部と直交するように、又はそれと平行するように配向されるので、そのハウジングが水平に配向される表面を形成し、その表面上で、残りの濾液、又は供給液／保持液流体が、そのハウジングの使用を通して集められることがある。したがって、これらの水平表面は、ハウジングが引続く濾過作業に使用される場合に汚染される可能性がある。

したがって、ハウジングの引続く使用の汚染の危険を減少する接線濾過ハウジングのニーズがある。

当該技術のニーズに鑑みて、本発明は、ベース枠手段を備える濾過カセット用の濾過ハウジングを提供し、そのベース枠手段が、その手段と直角をなす方向に互いに関してその手段上で移動自在である第１と第２の平行直立板を支承する。濾過カセットには、供給液流路が備えられ、その流路は、保持液流路と流体連通し、かつ濾過膜を通して幾つかの濾液通路と妨害されて流体流通する。そのカセットは、供給液、保持液用の開口部、及びカセットの対向する第１と第２の縁部に沿う濾液開口部を形成する。濾過カセットは、平行板の移動方向が膜シートの軸と整合されて、平行板の対向する第１の主要表面間に保持される。

第１の板は、カセットの第１の縁部とほぼ平行でかつ軸方向に整合される第１の流路と、カセットの第２の縁部とほぼ平行で、かつそれと軸方向に整合される第２の流路と、ならびにカセットの第１と第２の縁部のいずれかに関して鋭角に配向される第１の部分、及びカセットの第１と第２の縁部に関してほぼ横方向に任意選択的に配向され、又はそれらの縁部に関して鋭角に配向され、かつそれらの縁部間に、ある距離だけ延在する第２の部分を有する第３の流路手段とを形成する。

濾過カセットは、軸方向に積載される複数の濾過膜シートを備え、及び多縁周辺部を有し、それぞれの膜シートの両側に配設され、かつそれぞれの膜シートとほぼ同一の広がりを有する流体フローチャンバの積載層を形成する。膜シートと流体フローチャンバとの周辺部は、隣接するチャンバ間の流体の流れが、そのチャンバにより挟まれる膜シートを通過しなければならないように封止される。また濾過カセットにより形成されるものは、第１の軸方向に整合するカセットの縁部に隣接するチャンバのいずれかと交互に連通する複数の供給液通路と、第１の縁部と反対側にある、カセットの第２の軸方向に整合する縁部に隣接する交互のチャンバと連通する複数の保持液通路と、及び、交互のチャンバ間でチャンバの他のものと連通する複数の濾液通路手段とを形成し、濾液通路手段は、第１又は第２の整合縁部のいずれかに隣接する他のチャンバへ入る。

この装置には、ベース枠、及びベース枠により支承され、かつベース枠と直角をなす方向に互いに関してベース枠上で移動自在である一対の平行板が備えられる。濾過カセットは、平行板の移動方向が膜シートの軸と整合されて、平行板間に保持され、及びその板の１つは、第１の縁部とほぼ平行で、かつそれと軸方向に整合される第１の流路と、第２の縁部とほぼ平行で、かつそれと軸方向に整合される第２の流路と、ならびに第１と第２の縁部のいずれかに関して鋭角に配向される第１の部分、及び第１と第２の縁部に関して任意選択的にほぼ平行又は鋭角に配向され、かつそれらの縁部間に、ある距離だけ延在する他の部分を有する第３の流路手段とを形成する。

一対の端板の１つに３つの流路を設ける装置が形成され、その装置は、清浄化及び濾過カセットを交換する場合に容易に取外しでき、かつハウジングの使用と使用の間に上に流体が収集かつ残存することがある水平表面を形成する可能性を減少できる。

本発明の一定の特徴によれば、第１の流路は、供給液通路と連通する供給液流路であり、第２の流路は、濾過カセットの保持液通路と連通する保持液流路であり、及び第３の流路手段は、濾過カセットの濾液通路手段と連通する濾過流路手段であり、また横方向の他の流路部分は、濾過カセットに面する１つの板の表面と、及び濾過カセットの第１と第２の縁部とのいずれかに関して、鋭角に配向される。鋭角に角度を付けられた供給液流路部分は、特に好ましい構造的手段を形成するので、流路のそれぞれに付随する取付け具への取扱者のアクセスが容易になり、かつハウジング内の全ての流体が取付け具を通して排液されるという確実性が保証される。

本発明の他の特徴によれば、濾液流路手段は、第１の縁部に関して鋭角に配向される１つの部分及び第１の縁部に関して鋭角に配向される他の部分を備える第１の濾液流路と、ならびに第２の縁部に関して鋭角に配向される１つの部分及び第２の縁部に関して鋭角に配向される他の部分を備える第２の濾液流路とを有し、また濾液通路手段は、第１の縁部に隣接するチャンバに入る第１の濾液通路手段、及び第２の縁部に隣接するチャンバに入る第２の濾液通路手段を有する。第１と第２の濾液通路と濾液流路の使用は、装置の処理量を増加する。さらに濾過カセットの第１と第２の縁部に関して鋭角に配向される濾液流路の両方の部分の形成は、流体が使用後に集まることがあるハウジング内部の水平表面が存在しないことをさらに確実にする。本発明は、第１と第２の濾液流路が単一の濾液出口開口部又はそれぞれの第１と第２の濾液出口開口部と任意選択的に連通できることを意図する。

本発明の１つの実施形態において、供給液流路の両端部それぞれは、１つの板の１つの側面と、それに面する濾過カセット表面とで終端し、保持液流路の両端部それぞれは、その１つの側面と、それに面する表面とで終端し、及び濾液流路の両端部それぞれは、その１つの側面と、それに面する表面とで終端する。この実施形態は、単一の端板の単一の側壁だけへの流体接続が望ましい場合に有用である。

本発明の別の特徴によれば、濾過ハウジングは、供給液通路と、保持液通路と、及び濾過カセットを通して軸方向に延在し、かつ第１と第２の縁部に沿って直線状に整合する濾液通路手段とを有する濾過カセットを収納する。この配置は、ハウジングにとり構造的に望ましい幾何学的配列を提供する。

本発明の上記その他の目的及び特徴は、添付図面と共に以下の説明を参照すれば一段と明らかとなろう。

図１を参照すると、本発明は、対向する主要平面状表面（１６）と（１７）を形成する第１と第２の直立平行取付端板（１２）と（１３）を備える濾過ハウジング（１０）を提供する。板（１２）と（１３）が、限外濾過カセット（１４）を挟みかつ保持し、そのカセット（１４）は、縦方向積載軸（１５）方向に配置される複数の周辺方向に整合される正方形構成部材から構成される。板（１２）と（１３）を支承するベース枠（１６）が設けられ、その枠は、濾過カセット（１４）の縦方向軸（１５）に沿ってそれらの板間での相対的移動を許容する。空気式ピストンが、ベース枠（１６）へ装着され、板（１３）を板（１２）へ向けて、又はそれから離すように押圧して、濾過カセットをそれらの板間に着脱自在に液密に保持する。

図２乃至５に示すように、濾過カセット（１４）は、縦方向軸（１５）に沿って周辺方向に整合される、交互に置かれる正方形スクリーン部材（２１ａ、２１ｂ）と濾過膜シート（２２）を備える。濾過膜シート（２２）は、好ましくは限外濾過又はミクロ濾過の用途に適している。スクリーン部材（２１ａ、２１ｂ）と膜シート（２２）の縁部は、スクリーン（２１）が膜シート（２２）のそれぞれを挟む閉じたチャンバ（２４）を形成するように適切なシーラント又はエポキシ樹脂（２３）で封止される。スクリーン部材（２１ａ、２１ｂ）と膜シート（２２）により、軸方向に向けられる供給液通路（２５，２６）が形成され、それらの通路は、カセットの第１の縁部（２６）（図４参照）に隣接して位置決めされる。同様に、その反対側の第２の縁部（２８）（図４参照）に隣接してスクリーン部材（２１ａ、２１ｂ）と膜シート（２２）により、軸方向に向けられる保持液通路（２９，３０）が形成される。第１の軸方向に向けられる濾液通路（３１）（図４参照）が、積載されたスクリーン部材（２１ａ、２１ｂ）と膜シート（２２）、カセットの第１の縁部２６に隣接し、及び供給液通路（２５，２６）間に、かつ供給液通路（２５，２６）と平行に延在する。同様に、スクリーン（２１）と膜シート（２２）の反対側の縁部（２６）に隣接して、第２の軸方向に向けられる濾液通路（３２）（図４）が、保持液通路（２９、３０）と平行に、かつ保持液通路（２９、３０）間に形成される。

端壁（１３）内に、縁部（２６）へ平行に延在し、かつ側壁（３７）内の入口開口部（３６）と連通する縦方向供給液通路部分（３５）を有する細長い供給液流路（３３）が形成される。供給液通路部分（３５）は、濾過カセット（１４）に面する板（１３）の端壁（３７）内の開口部で終端する供給液部分（３８，３９）と流体連通する。供給液通路（２５，２６）が供給液流路（３３）の部分（３８，３９）それぞれと連通する。また端板（１３）には、図３において最も明確に示す保持液流路（４１）が形成される。保持液流路（４１）は、供給液流路（３３）の縦方向部分（３５）へ平行に延在する縦方向部分（４２）、及び保持液通路（２９，３０）とそれぞれ連通する上方へ向けられる部分（４３，４４）を備える。保持液流路部分（４２）の外端部は、端板（１３）の側壁（３７）内の出口開口部（４６）で終端する。端板（１３）内には、図４に示す第１の濾液流路（４７）と第２の濾液流路（４８）がさらに形成される。第１の濾液流路（４７）は、供給液流路（３３）へ平行で、かつそれへ隣接する縦方向部分（５１）、及び縁部（２６）と縁部（２８）との間に延在し、かつ濾液通路（３１）と連通する横方向部分（５２）を備える。同様に、保持液流路（４１）へ平行で、かつそれへ隣接する縦方向部分（５３）、及び縁部（２６）と縁部（２８）との間に延在し、かつ濾液通路（３２）と連通する横方向部分（５４）を有する第２の濾液流路（４８）が形成される。図４に示すように、横方向濾液流路部分（５２，５４）は、端板（１３）の上面（５５）と鋭角を形成する。縦方向濾液流路部分（５１，５３）の外端部それぞれは、端板（１３）の側壁（３７）内の出口開口部（５６，５７）で終端する。

図２と５に示すように、供給液通路（２５）を部分的に形成する交互のスクリーン部材（２１ａ）の部分は、接着剤（２３）で封止される。したがって、交互のスクリーン部材（２１ａ）により形成される、供給液通路（２５）とチャンバ（２４）との間に流体流通が存在しない。しかしながら、供給液通路（２５）を部分的に形成する交互のスクリーン部材（２１ｂ）内の開口部は、供給液通路（２５）とチャンバ（２４）との間に流体連通が実現するようには、そこにおいてチャンバ（２４）から封止されない。同様に、交互のスクリーン部材（２１ａ）内の保持液通路（２６）を部分的に形成する開口部は、そこにおいてチャンバ（２４）から封止され、一方、交互のスクリーン部材（２１ｂ）内の保持液通路（２６）を部分的に形成する開口部は、保持液通路（２６）とチャンバ（２４）との間に流体連通が実現するようには、それにより形成されるチャンバ（２４）から封止されない。かくして、濾過カセット（１４）の１つの縁部（２６）に隣接する供給液通路（２５，２６）と、チャンバ（２４）を経て交互のスクリーン部材（２１ｂ）により形成される濾過カセット（１４）の反対側の縁部（２８）に隣接する保持液通路（２９，３０）との間に流体の流れ経路が存在する。

図４と５に最も明確に示すように、交互のスクリーン部材（２１ａ）により形成されるチャンバ（２４）は、濾液通路（３１，３２）を部分的に形成するそこにおける開口部と、連通する。しかしながら、交互のスクリーン部材（２１ｂ）により形成されるチャンバ（２４）は、濾液通路（３１，３２）を部分的に形成する、そこにおける開口部から、接着剤（２３）により封止される。加えて、接着剤（２３）は、供給液通路（２５，２６）、保持液通路（２８，２９）及び濾液通路（３１，３２）の間の流体の流れを防止するように、それらの通路を部分的に形成するそこにおける開口部を直接取囲む膜シート（２２）の部位も封止する。

ハウジング（１０）の使用中、端板（１２，１３）の分離ができ、かつ限外濾過の濾過カセット（１４）をそれらの端板間に挿入できるようにナット（１８）が緩められる。ついでナット（１８）は、濾過カセット（１４）を端板（１２）と（１３）との間に確実に封止するように締付けられる。適切な流体取扱チューブ類と継ぎ手（図示されない）が、入口開口部（３６）の濾過される加圧された流体源への接続、出口開口部（４６）の濾過プロセスから生じた保持液用の収集容器への接続、及び出口開口部（５６，５７）の濾過プロセスにより生成された濾液用の収集容器への接続のために採用される。入口開口部（３６）を通して導入される加圧された流体は、供給液流路（３３）の横方向と縦方向の部分（３７，３８，３９）、供給液通路（２５，２６）を通して、交互のスクリーン部材（２１ｂ）により形成されるチャンバ（２４）に流入する。交互のスクリーン部材（２１ｂ）により形成されるチャンバ（２４）に流入する流体の濾液部分は、スクリーン部材の両側にある濾過膜シート（２２）を通して、交互のスクリーン部材（２１ａ）により形成される隣接するチャンバ（２４）に強制的に流入される。その濾液部分は、交互のスクリーン部材（２１ａ）のチャンバ（２４）から、限外濾過の濾過カセット（１４）の両縁部（２６，２８）へそれぞれ隣接する濾液通路（３１，３２）に流入する。濾液通路（３１）に流入する濾液は、濾液流路（４７）の横方向と並列との部分（５２，５１）を通して流れ、出口開口部（５６）を通して流出する。同様に、濾液通路（３２）に流入する濾液は、濾液流路（４８）の横方向と縦方向の部分（５４，５３）を通して流れ、出口開口部（５７）を通して流出する。交互のスクリーン部材（２１ｂ）のチャンバ（２４）内の流体の保持液は、供給液通路（２５，２６）間で保持液通路（２８，２９）へ流れ、保持液流路（４１）の横方向部分（４３，４４）と縦方向部分（４２）に流入してから、出口開口部（４６）を通して流出する。濾過プロセス中、スクリーン部材（２１ａ、２１ｂ）は、チャンバ（２４）内に乱流を生じることがあり、その乱流が、膜シート（２２）の表面を清浄化するように作用するので、濾過プロセスの効率が向上される。

図１乃至５に具体的に示す装置は、単なる代表的なものであること、及び種々の寸法は、説明を明確にするために誇張されていることに留意すべきである。同一の理由のために、供給液、保持液及び濾液の通路（２５，２６，３１，３２，２９，３０）の数が、図１乃至５に示すように限定されているが、多くの場合にその数は、かなり増加するであろう。例えば、図６の変更実施形態に示すように、端板（６１）には、５つの横方向部分（６３）を有する供給液流路（６２）、５つの横方向部分（６５）を有する保持液流路（６４）、及びそれぞれが４つの横方向部分（６８）を有する一対の濾液流路（６６，６７）が設けられる。端板（６１）は、端板（１３）について上述したものと同一の仕方で使用されるであろうが、１つの供給液通路、１つの保持液通路、及び２つの濾液通路を有する限外濾過又はミクロ濾過のカセット（図示されない）を収納するであろう。端板（６１）における別の変更態様は、供給液と保持液の流路（６２）と（６４）の端部が、端板（６１）の１つの側壁（７３）における開口部（７１）と（７２）においてそれぞれ終端し、一方、濾液流路（６６）と（６７）が、端板（６１）の反対側端壁（７７）における出口開口部（７５）と（７６）においてそれぞれ終端することである。端板（６１）の使用は、流体取扱装置が限外濾過装置の両側に最も容易に位置決めされる場合に望ましいであろう。

図７は、流体接続部が装置の両側にあるのが望ましい場合に使用される他の端板実施形態（７１）を示す。図６に実施形態におけるように、端板（８１）には、５つの横方向部分（８３）を有する供給液流路（８２）、５つの横方向部分（８５）を有する保持液流路（８４）、及びそれぞれが４つの横方向部分（８８）を有する一対の濾液流路（８６，８７）が設けられる。しかしながら、この実施形態において、濾液横方向部分（８８）に加えて、供給液と保持液の流路（８２）と（８４）それぞれの横方向部分（８３）と（８５）は、端板（８１）の上面（８９）から、端板により保持される濾過カセットの両側縁部間の方向に鋭角に入る。この実施形態は、単一の端板（８１）における供給液と保持液の流路（８２）と（８４）から濾液流路（８６）と（８７）を分離する能力をさらに向上する。端板（６１）は、上述のものと同様な仕方で使用されるであろう。

明らかに、本発明の多くの変更態様と変形態様は、上述の教示に鑑みて実施可能である。したがって、本発明は、具体的に述べたもの以外に実施できることが分かる。上述の実施形態は、本発明を単に説明しようとするものであり、下記のクレームにより主張される保護の範囲を限定しようとするものではない。

本発明に係る濾過装置の概略立面図。 図１の線２−２に沿った概略断面図。 図１の線３−３に沿った概略断面図。 図２の線４−４に沿った概略断面図。 図１〜図４に示す装置の分解部分図。 本発明の変更された取付板実施形態の概略透視図。 本発明の他の変更された取付板実施形態の概略透視図。 図５の装置の反対面の概略透視図。 本発明の濾過装置の好ましい実施形態の概略透視図。 図９の反対面の概略透視図。

符号の説明

１０ 濾過ハウジング
１２、１３ 平行板
１４ 濾過カセット
１６ ベース枠

Claims (10)

1. 濾過カセットを収納する濾過ハウジングであって、
   濾過カセットは、軸方向に積載される複数の濾過膜シートを備え、積載されたシートが流体フローチャンバの積載層を形成し、フローチャンバは、多縁周辺部を有し、それぞれの膜シートの両側に配設され、かつそれぞれの膜シートとほぼ同一の広がりを持ち、膜シートと流体フローチャンバとの周辺部は、隣接するチャンバ間の流体の流れが、チャンバにより挟まれる膜シートを通過しなければならないように封止され、及びカセットは、その第１の軸方向に整合するカセットの縁部に隣接するチャンバのいずれかと交互に連通する複数の供給液通路と、第１の縁部と反対側にある、カセットの第２の軸方向に整合する縁部に隣接する交互のチャンバと連通する複数の保持液通路と、及び、カセットの交互のチャンバ間でチャンバの他のものと連通する複数の濾液通路手段とを形成し、濾液通路手段は、第１又は第２の整合縁部のいずれかに隣接する他のチャンバへ入る濾過ハウジングであって、
   ベース枠手段と、及び
   枠手段により支承され、かつ手段と直角をなす方向に互いに関して手段上で移動自在である第１と第２の平行板とを有する濾過ハウジングにおいて、濾過カセットは、平行板の移動方向が膜シートの軸と整合されて、平行板の対向する第１の主要表面間に保持され、及び第１の板は、第１の縁部とほぼ平行で、かつそれと軸方向に整合される第１の流路と、第２の縁部とほぼ平行で、かつそれと軸方向に整合される第２の流路と、ならびに第１と第２の縁部のいずれかに関して鋭角に配向される第１の部分、及び第１と第２の縁部に関してほぼ横方向に配向され、かつそれらの縁部間に、ある距離だけ延在する第２の部分を有する第３の流路手段とを形成する濾過ハウジング。
2. 第３の流路手段の第２の部分は、カセットの第１と第２の縁部のいずれかに関して鋭角に配向される請求項１記載の濾過装置。
3. 第１の流路は、供給液通路と連通する供給液流路であり、第２の流路は、保持液通路と連通する保持液流路であり、及び第３の流路手段は、濾液通路手段と連通する濾液流路手段である請求項２記載の濾過装置。
4. 第２の部分は、モジュールに面する第１の板の第１の主要表面と、及び第１と第２の縁部とのいずれかに関して、鋭角に配向される請求項３記載の濾過装置。
5. 濾液流路手段は、第１の縁部に関して鋭角に配向される第１の部分及び縁部に関して鋭角に配向される第２の部分を有する第１の濾液流路と、ならびに第１の縁部に関して鋭角に配向される第１の部分及び縁部に関して鋭角に配向される第２の部分を有する第２の濾液流路とをさらに備え、第１と第２の濾液流路は、濾過カセットを通して流体連通する請求項１記載の濾過装置。
6. 第２の濾液流路部分は、濾過カセットに面する第１の板の第１の主要表面と第１と第２の縁部の両方に関して鋭角に配向される請求項５記載の濾過装置。
7. 供給液流路は、第１の板の１つの側壁により形成される開口部と連通し、保持液流路は、第１の板の１つの側壁により形成される開口部と連通し、及び第１と第２の濾液流路は、第１の板の第２の主要表面により形成される濾液開口部と連通する請求項１記載の濾過装置。
8. 第３の流路手段は、第１の縁部に関して鋭角に配向される第１の部分及び縁部に関してほぼ横方向に配向される第２の部分を有する第１の濾液流路と、ならびに第１の縁部に関して鋭角に配向される第１の部分及び縁部に関してほぼ横方向に配向される第２の部分を有する第２の濾液流路とをさらに備え、第１と第２の濾過流路は、濾過カセットを通して流体連通する請求項１記載の濾過装置。
9. 第１と第２の流路は、第１の縁部にほぼ平行である第１の部分、及び第１の縁部に関して横方向である他の部分をさらに備える請求項８記載の濾過装置。
10. 第１の流路は、供給液通路と連通する供給液流路であり、第２の流路は、保持液通路と連通する保持液流路であり、及び第３の流路手段は、濾液通路手段と連通する濾液流路手段である請求項９記載の濾過装置。

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