流体过滤系统技术方案

封闭反应器系统，每个系统包括至少三个腔室，通过选择性可渗透屏障控制腔室之间的流体流动，通过交变流隔膜泵控制流动。另外还有双隔膜泵系统、隔膜泵驱动的取样歧管以及改性剂模块，这些都可用于所述封闭反应器系统以及其它系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】流体过滤系统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。
本专利技术涉及过滤系统。更具体地，本专利技术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。
技术介绍
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。动物细胞培养的用途越来越多地用于不同细胞衍生生物制剂的生产，该细胞衍生生物制剂可以是天然的或被制造的，包括蛋白质、核苷酸、代谢物和许多其它物质。因此，生产的方法可能也不同。所述生产方法的范围可以从“简单”分批式到连续过程。在普通分批式培养物生产过程中，首先将细胞接种到新鲜培养基中，之后细胞进入指数增长期。由于它们消耗培养基中的营养物，废物积聚；伴随地，细胞从快速生长转为静止生长期，接着进入细胞衰减期。虽然已经研发出若干优化分批式培养产物的方法，但在每种情形中，这些过程仍经历快速生长和衰减周期。另一种培养过程涉及连续使用一种通常称为灌注的方法维持培养物。在灌注培养物法中，在截留细胞的同时，将由细胞产生的废物从培养物中连续移除。用新鲜的培养基补充移除的废培养基。采用这种方法，从而可能实现使细胞浓度和生产率被保持在平衡状态中。通常，每天交换一到两个培养体积，并且在灌注法中达到的细胞浓度通常为在分批式培养物的峰值处所达到的细胞浓度的2倍到超过10倍。然而，尽管灌注方法大有益处，但其验收慢，该验收慢的一个原因可能是其固有的，即绝大多数产品都小规模地源自分批式培养系统中，像“T”瓶。如果需要更多材料，通常靠增加“T”瓶的数量和尺寸或者将培养物转移到滚动瓶或旋转瓶来生产，这两种方式从本质上说通常也是分批式培养。当将培养物放大到生物反应器的时候，该过程已经很大程度上受到先前培养物处理的影响。因此，期望创建一种在小规模以及研究和开发水平上更易使用的一次性灌注系统。尝试采用中空纤维生物反应器或其它固定床生物反应器解决该问题仅部分有效，在所述纤维生物反应器或其它固定床生物反应器中细胞逐渐被附着或截留到固定表面；所述反应器固有的不均匀性和对细胞的不方便性限制了所述反应器作为研究工具的有用性。期望创建一种容易缩小的系统，通过该系统可以在连续灌注中保持培养物同质，从而使得对培养物的任何部分的取样、改性或监测都将反映整个培养物的情况。当存在对细胞、对分析或对期望产物的需要时，研究者可能借助这种连续培养物，以研究在连续稳定状态培养物中细胞的行为。研究者可以对这些培养物做出必要的调整进而观察培养物的反应。除了验证用于生产产品的方法外，这种连续培养物还可以提供强大的研究和开发工具。被提议的专利技术通过提供灌注生物反应器系统解决上述问题，通过该系统维持易用于处理、取样和分析的同质培养物。被提议的系统可以以易于使用和便于丢弃的方便无菌形式提供。近些年随着新材料、制造方法和需求的进步，一次性设备的结构和用途越发得到认可。使用一次性袋作为细胞培养生物反应器和贮存容器，已经变得越发普遍了。这种一次性容器可以用最少的处理进行“安装”，并且不需要使用者进行清洗或消毒。所述一次性容器以清洁、无菌并且易于使用的形式供应，极大地节省了成本并且减少使用者的处理；此外，在使用完后，这些袋子可以无需拆卸或清洗，便于废弃。尽管大的一次性袋的结构已取得了显著进步，但是这些袋子的缺点在于它们固有的易碎性，这限制了它们的尺寸。这些袋子的另一个缺点在于搅动或混合培养物的能力有限。随着袋子尺寸增大，难以维持按线性比例放大的混合。当袋子体积按立方增大时，培养物的顶部空间的表面积按平方增大；氧气传输成为细胞生长和生产率的限制。还存在对利用pH值、氧气或其它探测器、能够深刻地影响培养物的繁殖性并且限制培养物可达到的细胞浓度和生产率的因素来监测培养物的情况的限制。一些袋子制造商们已经取得了相当大的进展，通过在袋子中加装叶轮以解决搅动的问题，另外，正在开发用于取样、监测和使袋内的培养物发生变化的方法；然而，尽管有这些进展，但这些袋子仍被用于以分批或补料分批的方式使细胞生长。因此，将希望增加一种可以提高一次性袋或相似系统的产率并且减少它们的缺点的装置。这种装置的一些有利特征可以包含以下特征，包括：（i）便于在一次性袋内混合培养物的能力、（ii）在连续灌注模式中截留细胞和维持培养物的能力、（iii）包括在外部使用的能力以便在中间过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.25 US 61/376,8101.一种封闭过滤系统，所述系统包括：1)渗余液腔室，其包括位于入口端的入口和位于出口端的出口，所述渗余液腔室包括渗余液腔室壁，所述壁的至少一部分是半渗透的；2)滤液腔室，所述滤液腔室至少部分地封闭所述渗余液腔室，所述滤液腔室包括滤液腔室内壁和滤液腔室外壁，其中所述滤液腔室内壁的至少一部分相当于所述渗余液腔室壁的半渗透部分；所述滤液腔室外壁包括滤液腔室外选择性屏障；3)交变流泵，所述泵连接至所述渗余液腔室出口的外周，以允许来自所述泵的流体进入所述渗余液腔室并且允许来自所述渗余液腔室的流体进入所述泵；所述泵包括外壁、隔膜和两个由所述隔膜分隔的腔室；4)反应器腔室，所述反应器被配置成以密封的方式至少部分地封闭滤液腔室和渗余液腔室，但不会阻挡流体流流入和流出所述渗余液腔室入口，所述反应器腔室包括反应器腔室内壁和反应器腔室外壁，所述反应器腔室内壁包括滤液腔室外选择性屏障，所述反应器腔室外壁被密封至所述渗余液腔室的外部或所述滤液腔室的外部；和5)收获端口，其附着到所述反应器腔室外壁，以允许流体离开或进入所述反应器腔室。2.如权利要求1所述的封闭过滤系统，所述系统进一步包括连接至所述滤液腔室的滤液贮存器，以允许流体直接在所述滤液贮存器与滤液腔室之间流动；其中所述反应器腔室外壁被密封至所述滤液腔室的外部，但没有封闭所述滤液腔室通向所述滤液贮存器中的部分；其中所述贮存器封闭所述滤液腔室通向所述滤液贮存器中的部分；其中所述滤液贮存器与所述反应器腔室分隔开，以使所述滤液贮存器与所述反应器腔室之间不存在直接的流体交换；并且其中除了连接至所述反应器腔室的收获端口之外，所述系统进一步包括连接至所述滤液贮存器并且设置成延伸到所述滤液贮存器外部的第二端口。3.如权利要求1所述的封闭过滤系统，其特征在于，所述系统进一步包括：1)贮存器适配器，位于所述渗余液腔室入口端，并连接至第一连接器管线和第二连接器管线；和2)引导管，在其两个末端中的一个末端处连接至所述交变流泵的入口腔室，所述引导管延伸至所述封闭过滤系统外部的位置，以使所述泵的入口腔室中的渗余液可以被收集到所述系统外部。4.如权利要求1或...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·谢瓦利茨，
申请(专利权)人：J·谢瓦利茨，
类型：
国别省市：