使用振荡过滤装置富集溶质的方法制造方法及图纸

一种提供可以用作单向或整流膜的双表面膜（８８）的方法，这种膜降低溶质分子在透析时的反向扩散，并且改善营养物的供应和提高膜反应器中产品的回收率，这种膜是优选呈空心纤维形式的双表面聚合膜。这种膜在相对两侧具有对于溶质显示不同透过率和不同筛选系数特性的聚合物表面（１２，１４），每侧表面上具有在１００００放大倍数下不可见的孔。处于两表面之间的微孔结构（１６）含有能够使分子量范围处于５０００－２０００００范围内的溶质，以增加的浓度保持在内表面（１４）和外表面（１２）之间，使用多束空心纤维膜作为具有整流性质的透析膜构成一些透析装置。通过使溶液反复循环穿过所说的膜（８８），可以把溶质分离和富集在膜（８８）的一侧。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的技术背景本申请是1993年3月9日提交的、系列号为08/028400的、普通受让的共同未决美国专利申请的部分继续申请，后者又是1992年1月10日提出的、流水号为07/818851的、普通受让的美国专利申请的部分继续申请。本专利技术一般涉及流体过滤装置，例如血液透析装置以及适于这种装置的生物反应器和膜。具体讲，本专利技术涉及一种改进的透析装置，这种装置具有整流过滤性质以及适于完成这种透析作用和其他过滤操作的双表面膜。透析膜和透析装置用在人工肾脏和其他过滤装置上时，具有重要的生命维持功能。高通量透析器的一个公认的问题是不需要的一些分子从透析液反向过滤到血液中。由于使用灭菌的无热源透析液成本高，所以人们迫切需要一种能够除去例如β-2微球蛋白之类相当大的溶质，同时又能阻止类似大小的分子从透析液进入血液中的透析膜。然而，溶质自血液向透析液高速扩散的这种透析膜，也经历着溶质自透析液向血液中高速率反向扩散的过程。具有高转化率的现有膜也同样具有高速反向过滤作用。因此，现在需要这样一些透析膜，它们能够从血液中有效地除去尿毒性毒素，同时也能够阻止不需要的物质反向进入血液之中。其它一些流体过程也会同样受益于具有这种整流性质膜的问世。目前，也需要例如生物反应器之类的装置，这种装置中的整流膜既为用于制造传统的化学合成法所不能经济地产出产品的活细胞提供营养物，同时又从该活细胞带走产物和废的副产物。专利技术的概述本专利技术提供了一种在透析装置这类过滤装置中使用膜的方法。具有所说膜的过滤装置显示出一些整流性质，即不对称筛选系数。某种不对称筛选系数存在于这样一种场合中，其中对于给定的溶质而言，沿一个方向通过所说膜的溶质分数基本不同于沿相反方向通过该膜的溶质分数。为此在一种实施方案中，提供了一种从溶液中除去不需要物质的方法。该方法包括下列步骤提供一种装置，该装置是在壳体中以大体上平行取向固定有数根双表面空心膜，每根膜都具有一种微孔结构，这种微孔结构对于含有不需要物质的溶液通过来说具有不对称筛选系数；使所说的溶液通过所说的装置流动数次；并且当溶液穿过所说的装置时从溶液中除去不需要的物质。在一种实施方案中，所说的筛选系数处于包括两端点在内的0.1-0.9之间。在一种实施方案中，所说的溶液包括一种透析流体。在一种实施方案中，所说的方法还包括这样一个步骤，即在膜的一侧提供第一储罐，并且在所说的膜的另一侧提供第二储罐，使溶液在第一储罐和第二储罐之间流动穿过所说的装置。在一种实施方案中，所说的方法还包括提供一种与所说的膜内部流体相通的流入装置的步骤。在一种实施方案中，所说的方法还包括提供一种用于所说的溶液流出且与所说的膜端部流体相通的流出装置的步骤。在一种实施方案中，所说的方法还包括提供一种与所说的壳体内部流体相通的第二流体流动通路的步骤，其中使所说的流体与所说膜的外表面流动接触。在一种实施方案中，不需要的物质具有所规定的分子量范围。在本专利技术的另一种实施方案中，提供了一种从体液中除去不需要物质的方法。该方法包括下列步骤提供一种具有数根双表面聚合膜的透析装置，每根膜都具有一个壳侧和一个腔侧，它们都以大体平行取向，两端被固定在壳体之中；提供一种透析液的流入装置，该流入装置与所说膜的腔侧流体相通；提供一种用于体液过滤后流出，且与膜的两端流体相通的流出装置；并且使体液流过所说的装置数次，其中不需要的物质收集在所说膜的壳侧内或壳侧上。在一种实施方案中，数根膜都具有微孔结构。在一种实施方案中，所说的微孔结构显示出不对称筛选系数。在本专利技术的另一种实施方案中，提供了一种通过把活细胞限制在一种生物反应容器中生产生物产品的方法。所说的容器具有带不对称筛选系数的微孔结构的数根双表面空心膜，所说的膜以大体上平行的取向被固定在一个具有内部的壳体中，其中所说的膜外部和所说的壳体内部限定着所说的生物反应容器。该方法包括下列步骤使含有细胞营养物的流体反复循环流过所说的空心膜，使所说的营养物经膜输送到细胞中；而且以废物料形式除去的由细胞排出的废料，经膜输送到所说的流体中；并且从所说的容器移出生物产品。因此，本专利技术的一个优点在于提供了一种分离和富集所需溶质的装置。本专利技术的又一个优点在于提供了一种利用使某种溶液穿过膜前后反复循环的方式分离和富集所需溶质的方法。本专利技术的另一个优点在于提供了一种于所说的膜的一侧分离和富集溶质的方法。本专利技术的进一步优点在于提供了一种于所说膜的腔侧分离溶质的方法。此外，本专利技术的又一个优点在于使用整流膜，随着循环次数的增加，连续增加溶质的浓度。本专利技术的又一个优点在于使用与操作条件无关的整流膜连续增加溶质的浓度。本专利技术的其他特点和优点载于以下优选实施方案的详细说明和附图之中，而且通过这些说明而更加明显。附图的简要说明附附图说明图1是图示说明以空心纤维形式形成本专利技术膜时所使用的方法的示意图。附图2是实施本专利技术时所使用的环状挤压模子的剖面图。附图3是本专利技术过滤装置带有部分剖视的侧视图。附图4是说明使用本专利技术过滤装置时所假设发生的过滤机理放大草图。附图5和6是使用电子显微镜拍摄到的本专利技术空心纤维在不同放大倍数下的断面图。附图7是本专利技术的生物反应器装置侧视图。附图8-14是表示本文所述的具体实例试验中得到的结果曲线。附图15是表示使用振荡过滤装置得到的结果和所得到溶质浓度之间关系的曲线。附图16-20是表示使用具有一定筛选系数的振荡过滤装置得到的结果和所获得溶质浓度之间的关系曲线。所提供优选实施方案的详细说明更具体地参照这些附图，附图1图示说明一种空心纤维纺丝系统60。一种聚合物的有机溶剂溶液62盛在容器64中，利用计量泵66由该容器将该溶液输送到环形挤压模68中。一种促凝剂溶液72(它是所说聚合物的一种非溶剂)盛在第二容器70之中，并由另一台泵74将其输送到模68中。非溶剂72和聚合物溶液62在它们出模时，于互相接触下在形成的界面63上互相反应，这种反应决定着所说内膜的最终结构和性质。所形成的挤压物然后落下穿过空气间隙76，进入含有第二非溶剂促凝剂溶液80的浴78中。挤出物与第二溶液80的反应决定着外膜的结构和性质。借助于驱动辊82将纤维拉过浴78，而且在必要时还可以穿过另外的一或多个附加浴84，以便将空心纤维与溶剂完全分离。与溶剂分离了的纤维最后缠绕在多段饶丝器86上使之干燥。干燥的纤维88被切成一定长度后放在外壳90中。纤维88用热塑性树脂92密封在外壳90中，组件装上端盖94和96。在外壳90上还备有滤液的入口97和出口98。附图5和6说明本专利技术一种典型纤维88的放大断面，示出一种内部微孔结构83，内表面85和具有孔隙率不同于内表面85的外表面87。本专利技术膜的优选内径约200微米，一般处于100-1000微米范围内。所说的总筛选系数是与被过滤的流体一起穿过膜时带入溶质的分数。它利用膜下游侧的溶质浓度除以其在该膜上游侧浓度的方法而算出。对于单面膜来说，总筛选系数等于该膜的筛选系数，后者等于穿过该表面溶质的分数。该表面的筛选系数本身只取决于孔和溶质分子的相对尺寸。表面越密(孔越小)，给定分子穿过它的分数就越小。然而，对于双表面膜来说，抵达第二表面的溶质浓度取决于第一表面的特性以及流动条件，所以总筛选系数是流动性质和膜性质的函数。对于整流膜来说，其中一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从溶液中除去不需要物质的方法，该方法包括下列步骤：提供一种装置，该装置具有在壳体中以大体上平行取向固定的数根双表面空心膜，每根膜都具有一种微孔结构，这种微孔结构对于使含有待除去溶质的溶液通过所说的膜来说具有不对称筛选系数；使所说 的溶液以振荡方式通过所说的装置流动数次；并且当所说的溶液穿过所说的装置时，通过在该膜的至少第一侧上使溶质积累移出所说的溶质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P索尔蒂斯，N奥夫斯亨，
申请(专利权)人：巴克斯特国际有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]