使用高精度夹管阀进行交叉流动过滤中的压力控制的方法技术

本发明专利技术公开了具有在微米范围上的精确度的不同的高精度夹管阀的实施例，以及对交叉流动过滤设备中的跨膜压(TMP)进行控制的方法，该方法包含以下的步骤：a)提供交叉流动过滤设备，该交叉流动过滤设备包含泵(21)，泵(21)经由交叉流动过滤器(32)的渗余物隔室(33)和一定长度的柔性管材，以流体式连接到对该柔性管材起作用的调节器阀(1；101)，其中，该调节器阀是高精度夹管阀。设备还包含：第一压力换能器(22)，适合于对渗余物隔室与调节器阀之间的压力进行测量；第二压力换能器(39)，适合于对泵与渗余物隔室之间的压力进行测量；以及第三压力换能器(40)，适合于对交叉流动过滤器的渗透物出口(36)处的压力进行测量；和控制单元(23)，电或电磁地连接到所述调节器阀、第一、第二和第三压力换能器，且任选地连接到泵；b)利用泵经由第二压力换能器，通过渗余物隔室经由该一定长度的柔性管材、第一压力换能器以及调节器阀，泵送液体；c)利用控制单元，来对调节器阀进行控制，以致于根据公式I而计算的TMP TMP=(P入口+P出口)/2‑P渗透物(I)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用高精度夹管阀进行交叉流动过滤中的压力控制的方法专利技术
本专利技术涉及交叉流动过滤，且具体地，涉及用于带有可处置流路的交叉流动过滤系统中的压力控制的方法。本专利技术还涉及带有可处置流路的交叉流动过滤系统。专利技术背景在交叉流动过滤中，供给经过交叉流动过滤器的渗余物侧，且一般再循环于渗余物环路中。在交叉流动过滤器的下游，在该环路中，使用节流阀或夹具，以生成合适的背压，以致于液体经过过滤器而到达渗透物隔室，并且，能够作为渗透物而收集。需要准确的背压控制，以允许高过滤速率以及可重现且可扩展的过程控制，而不造成过滤器堵塞或过度的浓差极化。这通常通过将针阀或隔膜阀与反馈环路(典型地使用比例积分微分(PID)控制器)联合使用而达到。由于要求卫生和无菌，因而在生物制药生产和过程开发中，越来越多地使用带有可处置流路的过滤系统。在此，可处置流路通常由多个一定长度的柔性管材组装。在这样的流路的情况下，夹管阀(pinchvalve)提供许多优点，因为，夹管阀允许在不使阀机构的任何部分与液体接触的情况下，控制液体流动，并且，夹管阀能够直接地安装于管材的外侧。然而，夹管阀主要地用作开关阀，其仅具有完全打开位置和完全关闭位置，并且，尚未明确夹管阀的作为用于背压的精度控制的调节阀的使用。因此，需要如下的可靠方法：使用夹管阀，来调节交叉流动过滤系统中的背压。专利技术概要本专利技术的一个方面是，提供用于调节背压的高精度夹管阀。这利用如权利要求中所定义的阀来达到。一个优点是，能够达到迅速的系统设置和准确的压力控制。又一优点是，控制阀系统的唯一的润湿部分为柔性管材，以致于不需要昂贵的供一次使用的构件。本专利技术的第二方面是，为节流组件提供用于调节背压的夹管阀。这利用如权利要求中所定义的组件来达到。第三方面是，为良好调节的交叉流动过滤系统提供可处置流路。这利用如权利要求中所定义的系统来达到。第四方面是，提供迅速且准确的对带有可处置流路的交叉流动过滤系统中的背压和跨膜压进行调节的方法，由此，允许可重现且可扩展的过程控制。这利用如权利要求中所定义的方法来达到。在从属权利要求中，描述本专利技术的另外的合适的实施例。附图说明图1示出本专利技术的夹管阀，其中，致动器位于四个不同位置处(侧视图、管材的横截面图)：a)完全打开，管材并未与致动器接触；b)完全打开，管材与致动器和阀座接触；c)部分打开，管材通过致动器而部分压缩；d)完全关闭，管材完全压缩。图2示出本专利技术的夹管阀，夹管阀位于三个不同位置处(侧视图、管材的横截面图)：a)完全打开；b)部分打开，管材通过致动器而部分压缩；c)完全关闭，管材完全压缩。图3示出本专利技术的夹管阀：a)侧视图、管材的纵视图；b)前视图。图4示出本专利技术的夹管阀，其带有三个不同类型的管材闩锁部。图5示出本专利技术的备选的夹管阀，其中，致动器位于四个不同位置处：a)完全打开，管材并未与致动器接触；b)完全打开，管材与致动器和阀座接触；c)部分打开，管材部分压缩；d)完全关闭，管材完全压缩。图6示出本专利技术的节流组件。图7示出本专利技术的交叉流动过滤系统。图8示出本专利技术的备选的薄膜阀，其中，致动器位于四个不同位置处：a)完全打开，薄膜并未与致动器接触；b)完全打开，薄膜与致动器接触；c)部分打开，薄膜部分压缩；d)完全关闭，薄膜完全压缩。具体实施方式在由图1-5所图示的一个方面，本专利技术公开了用于节流一点(throttlingaless)的夹管阀1；101。致动器驱动器可以例如包含步进马达和丝杠(或螺杆，即screw)，其适合于将步进马达的旋转运动转换成致动器的直线运动。为了达到高精度，步进马达能够具有小的步进角(例如，小于4度、小于2度或小于1度)，并且，丝杠能够是低摩擦且高精度的丝杠，例如：滚珠丝杠螺母，与马达一起旋转；和螺纹滚珠丝杠轴，提供直线运动。这样的设置的示例是来自东方马达有限公司(日本)的DRS42直线致动器。由图1-4所图示的某些实施例中，阀体的部分8为管状，并且，于是，致动器可以包含柱塞9，柱塞9可在管状部分的内侧沿轴向方向a移动。管材保持器可以例如包含阀体的管状部分中的横向凹陷部10，并且，于是，阀座能够合适地放置成与横向凹陷部相邻。当放置于横向凹陷部中时，管材可以最初由凹陷部压缩，或管材可以为非压缩的，这取决于管材的外径和凹陷部的大小。如图4中所图示的，管材保持器还可以包含管材闩锁部11；12；13，管材闩锁部11；12；13布置成将管材锁定于保持器中的适当的位置处。这将管材在管材保持器或横向凹陷部中维持固定，并且，防止移动(移动可能损害背压控制的准确度)。闩锁部能够进一步起到安全装置的作用，防止操作人员将手指插入保持器中，存在相关联的夹紧的风险。闩锁部可以例如包含可枢转的闩锁部部件或板11；12和/或可轴向地移动的闩锁部部件或板13，这些闩锁部部件或板布置成，当位于关闭位置处时，覆盖凹陷部的开口，并且，当位于打开位置处时，允许管材的安装和拆卸。闩锁部部件/板11；12可以例如可围绕与轴向方向a正交的轴线枢转。在由图5所图示的一些实施例中，致动器106包含：轭108，配置成使管材保持器104中的柔性管材抵靠阀座105而压缩；和致动器杆109，其可通过致动器驱动器107而沿轴向方向a'移动。管材保持器能够是轭与阀座之间的空间，而阀还可以包含另外的管材保持器。在由图6所图示的第二方面，本专利技术公开了节流组件20，节流组件20包含：泵21(例如，蠕动泵)，以流体式连接到一定长度的柔性管材2，该一定长度的柔性管材2安装于如上文所讨论的夹管阀1；101中，或联接到如下文所讨论的薄膜阀201(图8)；和第一压力换能器(或称为传感器，即transducer)22，适合于对在泵与夹管阀或薄膜阀之间的该一定长度的管材中的压力进行测量。于是，能够将液体通过管材泵送，并且，能够由夹管阀/薄膜阀1；101；201使该流节流，而由第一压力换能器对夹管阀/薄膜阀的上游的背压进行监测。第一压力换能器能够合适地为安装于柔性管材的外侧的外部换能器。柔性管材2能够例如具有高达60、30或20mm的外径(诸如，1-60mm、5-60mm、5-30mm、10-30mm或10-20mm的外径)。柔性管材的材料能够是例如橡胶(诸如，硅橡胶)、热塑性弹性体或柔性PVC(带有或不带有编织增强材料(或编织层，即braidreinforcement))。组件还可以包含控制单元23，控制单元23电或电磁地连接到致动器驱动器、第一压力换能器，且任选地，连接到泵。这允许经由夹管阀/薄膜阀(且任选地，泵)例如通过反馈环路来控制背压。夹管阀/薄膜阀1；101；201能够是如上文/下文所公开的夹管阀/薄膜阀，其中，致动器驱动器7；107；207能够以10微米或更小(诸如，5微米或更小，或甚至2微米或更小)的准确度，对所述致动器进行定位。备选地，夹管阀或薄膜阀致动器驱动器7；107；207能够是气动或液压驱动器，其能够以5N或更小(诸如，1N或更小)的准确度，沿轴向方向a；a'在致动器6；106上施力，以使管材/薄膜压缩。这样的致动器驱动器的示例是气动夹管阀或薄膜阀，其具有使用诺冠VP50(IMI诺冠有限公司)比例空气压力控制器来调节的空气压力。合适地，致动器驱动器能够是安装于夹管阀(或薄膜阀)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于使一定长度的柔性管材(2)节流的夹管阀(1；101)，所述夹管阀包含具有管材保持器(4；104)的阀体(3；103)、阀座(5；105)、适合于使所述管材保持器中的柔性管材抵靠所述阀座压缩的致动器(6；106)、以及致动器驱动器(7；107)，其中，所述致动器驱动器能够以5微米或更小的准确度对所述致动器进行定位。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.26 IN 2016110067671.一种用于使一定长度的柔性管材(2)节流的夹管阀(1；101)，所述夹管阀包含具有管材保持器(4；104)的阀体(3；103)、阀座(5；105)、适合于使所述管材保持器中的柔性管材抵靠所述阀座压缩的致动器(6；106)、以及致动器驱动器(7；107)，其中，所述致动器驱动器能够以5微米或更小的准确度对所述致动器进行定位。2.根据权利要求1所述的夹管阀，其中，所述致动器驱动器包含步进马达和丝杠，该丝杠适合于将所述步进马达的旋转运动转换成所述致动器的直线运动。3.根据权利要求1或2所述的夹管阀，其中，所述阀体的部分(8)为管状，并且，所述致动器包含柱塞(9)，该柱塞(9)可在所述管状部分的内侧沿轴向方向移动。4.根据权利要求3所述的夹管阀，其中，所述管材保持器包含所述阀体的所述管状部分中的横向凹陷部(10)，且其中，所述阀座与所述横向凹陷部相邻。5.根据前述权利要求中的任一项所述的夹管阀，还包含管材闩锁部(11；12；13)，其布置成将柔性管材锁定于所述管材保持器中的适当的位置处。6.根据权利要求1或2所述的夹管阀(101)，其中，所述致动器(106)包含：轭(108)，配置成使所述管材保持器中的柔性管材(104)抵靠所述阀座(105)压缩；和致动器杆(109)，其可通过所述致动器驱动器(107)而移动。7.一种节流组件(20)，所述节流组件包含泵(21)和第一压力换能器(22)，所述泵以流体式连接到一定长度的柔性管材(2)，该一定长度的柔性管材(2)安装于根据任一前述权利要求所述的夹管阀(1)中，或安装于具有气动或液压致动器驱动器的夹管阀中，该气动或液压致动器驱动器能够以5N或更小的准确度、诸如1N或更小、或0.2N或更小的准确度在所述致动器(6；106)上施力，所述第一压力换能器(22)适合于对所述泵与所述夹管阀之间的所述一定长度的管材中的压力进行测量。8.根据权利要求7所述的节流组件，其中，所述一定长度的柔性管材安装于具有气动致动器驱动器的夹管阀中，该气动致动器驱动器包含双作用式气动汽缸，诸如，具有0.01MPa或更小的最小操作压力的汽缸。9.一种节流组件(20)，所述节流组件包含泵(21)和第一压力换能器(22)，所述泵以流体式连接到薄膜阀(201)，该薄膜阀(201)包含阀体(203)、阀座(205)、适合于使薄膜(202)抵靠所述阀座压缩的致动器(206)以及致动器驱动器(207)，其中，所述致动器驱动器能够以5微米或更小的准确度对所述致动器进行定位，所述第一压力换能器(22)适合于对所述泵与所述薄膜阀之间的导管或一定长度的柔性管材中的压力进行测量。10.根据权利要求7-9中的任一项所述的节流组件，还包含控制单元(23)，该控制单元(23)电或电磁地连接到所述致动器驱动器、所述第一压力换能器，且任选地连接到所述泵。11.一种交叉流动过滤设备(30)，其包含根据权利要求7-10中的任一项所述的节流组件(20)、以流体式连接到所述泵的供给储库(31)、以及交叉流动过滤器(32)，所述交叉流动过滤器具有：渗余物隔室(33)，其具有渗余物入口(34)和渗余物出口(35)；渗透物隔室(36)，其通过过滤介质(37)与所述渗余物隔室划界；和渗透物出口(38)，其中，所述渗余物入口以流体式连接到所述泵，并且，所述渗余物出口流体式连接到所述一定长度的柔性管材或导管，经由所述第一压力换能器到所述夹管或薄膜阀。12.根据权利要求11所述的交叉流动过滤设备，还包含：第二压力换能器(39)，适合于对所述渗余物入口处的压力进行测量；和第三压力换能器(40)，适合于对所述渗透物出口处的压力进行测量。13.根据权利要求12所述的交叉流动过滤设备，还包含控制单元(23)，该控制单元(23)电或电磁地连接到所述致动器驱动器、所述第一、第二和第三压力换能器，且任选地连接到所述泵。14.一种对一定长度的柔性管材中的压力进行控制的方法，包含以下的步骤：a)提供根据权利要求7-10中的任一项所述的节流组件或根据权利要求11-13中的任一项所述的交叉流动过滤设备；b)利用所述泵，通过所述一定长度的柔性管材或导管经由所述第一压力换能器和所述夹管或薄膜阀泵送液体；c)确定第一致动器位置，其中，所述致动器接触所述柔性管材或薄膜，而不使其压缩，并且，所述柔性管材或薄膜接触所述阀座；d)将所述致动器移动到所述第一致动器位置；e)将所述致动器移动到第二致动器位置，其中，所述管材或薄膜通过所述致动器而被部分压缩，以致于来自所述第一压力换能器的压力读数对应于预定的压力值或两个预定的压力值之间的区间。15.一种对交叉流动过滤设备中的跨膜压(TMP)进行控制的方法，包含以下的步骤：a)提供根据权利要求12-13中的任一项所述的所述交叉流动过滤设备；b)利用所述泵经由所述第二压力换能器通过所述渗余物隔室经由所述一定长度的柔性管材或导管、所述第一压力换能器和所述夹管或薄膜阀泵送液体；c)确定第一致动器位置，其中，所述致动器接触所述柔性管材或薄膜，而不使其压缩，并且，所述柔性管材或薄膜接触所述阀座；d)将所述致动器移动到所述第一致动器位置；e)将所述致动器从所述第一致动器位置移动到第二致动器位置，其中，所述柔性管材或薄膜通过所述致动器而部分压缩，以致于根据公式I而计算的TMPTMP=(P入口+P出口)/2-P渗透物(I)对应于预定的TMP值或两个预定的TMP值之间的区间，其中，P入口是来自所述第二压力换能器的压力读数，P出口是来自所述第一压力换能器的压力读数，并且，P渗透物是来自所述第三压力换能器的压力读数。16.根据权利要求14-15中的任一项所述的方法，其中，所述第一致动器位置确定为所述来自所述第一压力换能器的压力读数开始自基线水平起增大的位置，其中，在该基线水平下，所述致动器未与所述柔性管材或薄膜接触。17.根据权利要求14-15中的任一项所述的方法，其中，所述致动器或所述阀座包含力换能器，该力换能器能够测量对所述管材或薄膜作用的压缩力；或ii)所述步进马达包含扭矩或马达负载换能器；且其中，所述第一致动器位置确定来自所述力换能器的压缩力读数或来自所述扭矩或马达负载换能器的读数开始自基线水平起增大的位置，其中，在该基线水平下，所述致动器未与所述管材或薄膜接触。18.根据权利要求14-15中的任一项所述的方法，其中，所述夹管或薄膜阀具有气动或液压致动器驱动器，并且，所述第一位置确定为由所述驱动器对所述致动器施加的力足以产生开始自...

【专利技术属性】
技术研发人员：K格鲍尔，S麦加普拉，N卡马卡，S阿鲁姆甘姆，B贺夫，AS维纳卡，N迈亚，PH莫汉，SK努特拉帕提，SS辛杜普尔，S赫德，
申请(专利权)人：通用电气健康护理生物科学股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE