切向流盒-HF仿真制造技术

生物相容性聚合物膜包括限定在两个材料层之间的孔(106)，其中第一膜材料层(101)包括条带，并且第二膜材料(104)与多个第一膜材料层条带(101)中的每一个结合，包括多个暴露每个第一膜材料条带(101)的窗口(105)。生物相容性聚合物过滤膜包括在每个窗口(105)内由第一膜材料层条带(101)和第二膜材料层(104)限定的均匀通道限定的孔(106)。的均匀通道限定的孔(106)。的均匀通道限定的孔(106)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】切向流盒
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HF仿真
[0001]背景
[0002]切向流过滤广泛用于生物过程技术中，以从颗粒和液体的混合物中除去液体，并且可用于例如浓缩细胞或从液体和细胞、细胞碎片或其它颗粒物质的混合物中除去液体。切向流设备是复杂的三维设备，与正常流动(死端)设备相比从根本上不同。中空纤维设备和大多数切向流设备具有非常小的孔，其容易结垢。具有非常小的孔的死端设备几乎会立即被许多比孔大的大固体结垢。切向流设备在回路中再循环“进料”。“渗透液”通常具有低得多的流速，因此较大的悬浮固体继续沿“截留物”的方向前进。如果截留物被回收到进料罐，则该过程是分批过程，并且如果截留物被抽出而未被回收，则它是单程切向流过程，如图1A所示。
[0003]一种类型的切向流过滤设备称为中空纤维膜设备，并在图1B
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C中显示。将中空纤维装入管中(“罐装”)，以便将进料泵送通过中空纤维，并将渗透液收集在管内的纤维外部。图1B显示了当纤维在管的末端出现时纤维的裸露端。图1C显示了容纳中空纤维膜的几个管。中空纤维设备有几个缺点。膜本身的孔径是挤出过程和纤维本身的材料特性的函数，并且只能被控制以产生一定范围的孔径。此外，由于将中空纤维嵌入管中的稍微手动的过程的可变性，因此每个设备的有效性存在可变性，这可能使过程设计更加困难。
[0004]另一种类型的切向流设备是堆叠板设备，其使用在板之间堆叠的平板膜，如图1D
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E所示。类似于中空纤维设备的平板设备的孔隙率通常取决于制造膜的过程，并且由于制造孔的过程的可变性，通常导致一定范围的孔径。此外，制造平板膜的过程可能限制可用孔的大小。
[0005]微加工颗粒过滤器在标题为“微加工颗粒过滤器”的U.S.
[0006]5,651,900中描述。'900专利中公开的过程允许制备由沉积材料层的厚度决定的孔径。然而，这些设备利用标准的微处理器技术来生产由半导体材料例如硅和二氧化硅制成的颗粒过滤器。'900专利公开了一个使用聚酰亚胺基质来保持具有孔的“岛”的实施方案，所述孔使用利用硅和二氧化硅的传统半导体构造方法产生。这些过滤器尚未在生物过程行业中采用，因为它们包括刚性组件并依赖于复杂的制造过程。这些组件很脆，无法承受膜过滤器所需的典型条件。此外，聚酰亚胺基质与包括水平通道的孔一起使用，所述水平通道在对膜施加压力时可能会变形。
[0007]本专利技术人已经认识到，具有均匀孔径分布的生物相容性颗粒过滤器的需要对于切向流过滤应用是特别理想的。
[0008]概述
[0009]在一个方面，本专利技术涉及一种生物相容性聚合物过滤膜，其包括：多个第一膜材料层条带；与多个第一膜材料层条带中的每一个结合的第二膜材料，所述第二膜材料包括多个暴露每个第一膜材料条带的窗口，其中所述生物相容性聚合物过滤膜包括在每个窗口内由第一膜材料层条带和第二膜材料层限定的均匀通道限定的孔。第一和第二膜材料可包含聚酰亚胺。孔可具有20
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1000nm的厚度，并且膜可具有在2
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10微米的范围内的厚度。在一个方面，膜可具有2
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10微米的厚度，第一膜具有在1
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5微米的范围内的厚度，并且第二膜层具
有在2.5
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20微米的范围内的厚度。
[0010]在另一方面，本专利技术涉及一种制造生物相容性聚合物过滤膜的方法，所述方法包括以下步骤：(a)在基底上沉积第一膜材料层；(b)将第一膜材料层图案化成多个条带；(c)在第一膜材料条带上沉积限定孔的牺牲层；(d)将限定孔的牺牲层图案化成正交第一膜材料条带的条带；(e)在基底上沉积第二膜材料层；(f)在第二膜材料层中蚀刻窗口以暴露限定孔的牺牲层；(g)选择性地蚀刻限定孔的牺牲层以产生在每个窗口内由第一膜材料层条带和第二膜材料层限定的均匀通道限定的孔。
[0011]在一个方面，将第一膜材料层图案化的步骤(b)包括在第一膜材料层上沉积硬掩膜层。在第二膜材料层中蚀刻窗口以暴露限定孔的牺牲层的步骤(f)包括在第二膜材料层上沉积硬掩膜层。在一个方面，第一膜材料和第二膜材料包含聚酰亚胺。在一个方面，孔具有20
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1000nm的厚度，并且膜具有在2
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10微米的范围内的厚度。在另一个方面，膜具有2
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10微米的厚度，第一膜具有在1
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5微米的范围内的厚度，并且第二膜层具有在2.5
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20微米的范围内的厚度。
[0012]附图简述
[0013]图1A显示了现有技术的切向流单程和分批过滤过程。
[0014]图1B显示了中空纤维膜切向流设备的端部。
[0015]图1C显示了中空纤维膜切向流设备中使用的管，以及中空纤维的横截面。
[0016]图1D显示了堆叠板切向流设备的示意图。
[0017]图1E显示了传统堆叠板切向流设备的细节。
[0018]图2A显示了在制造开槽生物相容性膜的过程中沉积在基底上的第一层膜材料。
[0019]图2B显示了在制造开槽生物相容性膜的过程中沉积在基底上的第一层膜材料的图案化。
[0020]图2C显示了在制造开槽生物相容性膜的过程中在基底上图案化成条带的第一层膜材料。
[0021]图2D显示了在制造开槽生物相容性膜的过程中在基底上图案化成条带的第一层膜材料的另一个视图。
[0022]图3A显示了在制造开槽生物相容性膜的过程中沉积在第一层膜材料上的限定孔的硬掩模的一个视图。
[0023]图3B显示了在制造开槽生物相容性膜的过程中沉积在第一层膜材料上的限定孔的硬掩模的另一个视图。
[0024]图4A显示了在制造开槽生物相容性膜的过程中沉积在第一层膜材料上的第二层膜材料的一个视图。
[0025]图4B显示了在制造开槽生物相容性膜的过程中沉积在第一层膜材料上的第二层膜材料的另一个视图。
[0026]图5A显示了在制造开槽生物相容性膜的过程中在第二层膜材料中蚀刻窗口以暴露一部分硬掩模层之后的俯视角视图的一个视图。
[0027]图5B显示了在制造开槽生物相容性膜的过程中在第二层膜材料中蚀刻窗口以暴露一部分硬掩模层之后的俯视角视图的另一个视图。
[0028]图5C显示了图5A
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B的底视角视图。
[0029]图5D显示了在制造开槽生物相容性膜的过程中在第二层膜材料中蚀刻窗口以暴露一部分硬掩模层之后的俯视角视图的另一个视图。
[0030]图6A显示了在制造开槽生物相容性膜的过程中对硬掩模材料进行蚀刻以在第一和第二膜材料内产生狭缝后的俯视角视图。
[0031]图6B显示了图6A的底视角视图。
[0032]图6C显示了自上而下的视图，其显示膜中的狭缝。
[0033]详细描述
[0034]参考本文公开的膜以及制造和使用这些膜的方法，描述了各种实施和细节。所述膜采用专门适用于生物相容性材料的光刻和掩模技术的组合制成。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.生物相容性聚合物过滤膜，其包括：多个第一膜材料层条带(101)；与多个第一膜材料层条带(101)中的每一个结合的第二膜材料(104)，所述第二膜材料(104)包括多个暴露每个第一膜材料条带(101)的窗口(105)，其中所述生物相容性聚合物过滤膜包括在每个窗口(105)内由流体连接的第一膜材料层条带(101)和第二膜材料(104)层限定的均匀通道限定的孔(106)。2.根据权利要求1所述的膜，其中所述第一膜材料(101)和第二膜材料(104)包含聚酰亚胺。3.根据权利要求1或2所述的膜，其中所述均匀通道(106)具有20
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1000nm的厚度。4.根据任何前述权利要求所述的膜，其具有在2
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10微米的范围内的厚度。5.根据任何前述权利要求所述的膜，其中所述第一膜层(101)具有在1
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5微米的范围内的厚度。6.根据任何前述权利要求所述的膜，其中所述第二膜层(104)具有在2.5
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20微米的范围内的厚度。7.根据任何前述权利要求所述的膜，其具有2
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10微米的厚度，其中所述第一膜(101)具有在1
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5微米的范围内的厚度，并且所述第二膜层(104)具有在2.5
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20微米的范围内的厚度。8.一种制造生物相容性聚合物过滤膜的方法，包括以下步骤：(a)在基底(100)上沉积第一膜材料层(101)；(b)将第一膜材料层(101)图案化成多个条带；(c)在第一膜材料条带(101)上沉积限定孔的牺牲层(103)；(d)将限定孔的牺牲层(103)图案化成正交第一膜材料条带(101)的条带；(e)在基底(100)上沉积第二膜材料层(104)；(f)在第二膜材料层(104)中蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：W，
申请(专利权)人：环球生命科技咨询美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：