交替切向流过滤装置和灌流培养系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种交替切向流过滤装置和灌流培养系统，其中，交替切向流过滤装置包括：中空纤维组件、弹性球囊、固定法兰、固定壳、反应器对接口、第一排液接口和润湿管；弹性球囊设置于固定壳内，且开口端固定套设于固定法兰上，固定法兰与中空纤维组件的外壳连接。在本发明专利技术提供的交替切向流过滤装置和灌流培养系统中，采用弹性球囊与中空纤维组件对接，并通过充气和抽气来驱动弹性球囊进行收缩和膨胀，从而带动培养液在反应器、中空纤维管以及弹性球囊之间来回运动，配合加液及收液单元实现培养液的置换。而且，弹性球囊和中空纤维管的外部管路构成一次性密闭系统，作为一次性耗材使用，不但能够减少染菌风险，而且更换后也无需在线灭菌和验证。在线灭菌和验证。在线灭菌和验证。

【技术实现步骤摘要】
交替切向流过滤装置和灌流培养系统


[0001]本专利技术涉及生物制药和细胞治疗
，尤其涉及一种交替切向流过滤装置和灌流培养系统。

技术介绍

[0002]随着生物制药工艺的不断发展，蛋白类药物、抗体药物的市场需求也逐年增多，生物反应器放大工艺要求也越来越高。细胞规模化放大工艺已从简单的批量或补料分批培养发展到灌流培养技术。
[0003]灌流培养技术是指在放大培养工艺过程中，将细胞截留在生物反应器内，通过持续置换新鲜的培养液供给细胞生长，同时除出废弃培养基及培养产物。采用灌流培养技术，不但能够为细胞提供一个恒定的环境，有益于细胞的代谢和生长，而且能够实现持续的产物产出和产物纯化，提升生产产量及工作效率。与传统的批量或补料分批工艺相比，灌流培养的主要优势在于细胞生长环境更容易控制，细胞更健康，目的产物在生物反应器内的滞留时间更短，细胞密度及每日单位体积产率更高。
[0004]在灌流培养过程中，通常需要滤膜实现料液的过滤分离，目前主要的过滤方式包括：切向流过滤(TFF)和交替切向流过滤(ATF)。其中，在切向流过滤(TFF)过程中，培养液的流动方向平行于膜表面，泵推动培养液通过滤膜，在跨膜压力的作用下部分液体和小分子穿过滤膜成为滤液培养液，由于液体流动方向与过滤方向呈垂直方向，因此能够对滤膜的表面不停进行“冲刷”，这种操作有效缓解了大颗粒和分子在膜表面富集，能够提高过滤通量，避免或缓解滤孔堵塞。而交替切向流过滤(ATF)采用交替方式推动培养液通过滤膜，与TFF相比，剪切力更低，积累的细胞浓度和细胞活率更高，无菌保障和长时间操作能力也更好。而且，TFF的培养液是单向流动的，长时间运行会导致过滤膜堵塞而无法继续使用。ATF的培养液是双向流动的，长时间运行也不会出现滤膜堵塞的情况。
[0005]现有的灌流培养系统通常采用隔膜泵作为培养液运动驱动动力，所述隔膜泵的滤膜(即中空纤维膜片)作为耗材在使用一段时间后需要进行更换。由于中空纤维膜片直接与隔膜泵的外壳固定连接，因此不可避免地要与培养液接触，每次更换中空纤维膜片都会沾染细菌，因此需要采用在线灭菌方式进行长时间的灭菌，不但影响工作效率，而且存在灭菌不充分的染菌风险。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有的交替切向流过滤装置存在的滤膜安装不便，更换后需要在线灭菌且仍有染菌风险的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种交替切向流过滤装置，所述交替切向流过滤装置包括：中空纤维组件、弹性球囊、固定法兰、固定壳、反应器对接口、润湿管和第一排液接口；
[0008]所述中空纤维组件包括外壳和中空纤维管，所述外壳为两端开口且内部中空的柱
状体，所述中空纤维管设置于所述外壳内；
[0009]所述第一排液接口设置于所述外壳的上端侧壁上并与所述外壳密封连接，所述反应器对接口设置于所述外壳的上端并与所述外壳密封连接，所述固定法兰包括上法兰结构、下法兰结构和球囊连接端，所述固定法兰通过所述上法兰结构与所述外壳的下端密封连接，所述固定法兰通过所述下法兰结构与所述固定壳密封连接；
[0010]所述固定壳的内部具有一空腔，所述弹性球囊设置于所述固定壳内，且所述弹性球囊的开口端固定套设于所述固定法兰的球囊连接端上，所述固定法兰开设有第一流体通道，所述第一流体通道贯穿于所述固定法兰的上下两端，所述弹性球囊的内部腔体通过所述固定法兰的第一流体通道与所述中空纤维管连通，所述润湿管的其中一端插设于所述固定法兰的侧壁上并与所述第一流体通道相互连通；
[0011]其中，所述固定壳上或者与所述固定壳密封对接并相互连通的支撑管上开设有通气孔，所述通气孔通过气体管道与气泵连接；所述气泵通过所述气体管道向所述固定壳内充气时，所述弹性球囊在压差作用下收缩；所述气泵通过所述气体管道从所述固定壳内抽气时，所述弹性球囊在压差作用下膨胀。
[0012]可选的，在所述的交替切向流过滤装置中，所述固定壳为一空心球壳，所述空心球壳由两个内部中空的半球形壳体密封对接而成。
[0013]可选的，在所述的交替切向流过滤装置中，所述半球形壳体的其中一端为开口端，所述开口端设置有第一法兰结构，两个所述半球形壳体的第一法兰结构相对设置并固定连接；
[0014]所述半球形壳体的另一端设置有第二法兰结构，所述支撑管的上端设置有第三法兰结构，所述第三法兰结构与其中一个半球形壳体的第二法兰结构相对设置并固定连接，所述固定法兰的下法兰结构与另一个半球形壳体的第二法兰结构相对设置并固定连接；
[0015]与所述支撑管连接的半球形壳体上开设有一定位孔和至少一个通气孔，所述至少一个通气孔围绕于所述定位孔，所述定位孔与所述固定法兰的中心螺纹孔位置相对。
[0016]可选的，在所述的交替切向流过滤装置中，还包括：囊封头和支柱；
[0017]所述弹性球囊的顶部和底部均设置有开口端，所述囊封头设置于所述弹性球囊的底部；
[0018]所述囊封头的其中一端设置有盲孔螺纹孔，所述囊封头的另一端设置有卡爪，所述支柱的其中一端固定于所述固定法兰的中心螺纹孔中，所述支柱的另一端插入于所述弹性球囊中并与所述弹性球囊底部的囊封头固定连接。
[0019]可选的，在所述的交替切向流过滤装置中，还包括：底板以及设置于所述底板上的底部支撑组件和辅助支撑组件；
[0020]所述底部支撑组件包括支撑管、胀块安装座和胀块，所述支撑管固定于所述底板上，所述胀块安装座和所述胀块均设置于所述支撑管内，且所述胀块的其中一端插入于所述胀块安装座中，所述胀块的另一端与所述囊封头的卡爪固定连接；
[0021]所述辅助支撑组件包括支撑杆固定座、支撑杆、固定夹和限位块，所述支撑杆的其中一端插入于所述支撑杆固定座中，所述支撑杆的另一端与所述固定夹连接，所述固定夹套设于所述中空纤维组件的外壳上，所述限位块套设于所述支撑杆上并通过可拆卸连接方式固定在所述支撑杆上。
[0022]可选的，在所述的交替切向流过滤装置中，还包括：电控箱、气泵、气体管道、空气过滤器和移动小车；
[0023]所述电控箱包括箱体、操作面板和电控单元，所述箱体和所述操作面板均固定于所述移动小车上，所述电控单元和所述气泵均设置于所述箱体内，所述气泵的输出端与所述气体管道连接，所述空气过滤器设置于所述气体管道中，所述气泵、所述空气过滤器和所述操作面板均与所述电控组件电连接。
[0024]可选的，在所述的交替切向流过滤装置中，所述中空纤维管包括中空管和多根中空纤维，所述多根中空纤维均沿所述中空管的长度方向设置并封装于所述中空管内；
[0025]所述外壳的相对两端均开设有台阶孔，所述台阶孔的开设方向与所述外壳的轴线一致，所述中空纤维管的相对两端均设置有环形密封套和固定螺母，所述固定螺母的其中一端为螺纹结构，所述固定螺母的螺纹结构拧入于所述外壳的台阶孔中，将所述环形密封套分别压紧固定在所述中空纤维管的相对两端，所述固定螺母的另一端为法兰结构，其中一个固定螺母的法兰结构与所述反应器对接口本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交替切向流过滤装置，其特征在于，包括：中空纤维组件、弹性球囊(3)、固定法兰(4)、固定壳(5)、反应器对接口(6)、润湿管(7)和第一排液接口(11)；所述中空纤维组件包括外壳(1)和中空纤维管(2)，所述外壳(1)为两端开口且内部中空的柱状体，所述中空纤维管(2)设置于所述外壳(1)内，所述反应器对接口(6)设置于所述外壳(1)的上端并与所述外壳(1)密封连接，所述第一排液接口(11)设置于所述外壳(1)的上端侧壁上并与所述外壳(1)密封连接；所述固定法兰(4)包括上法兰结构(4a)、下法兰结构(4b)和球囊连接端(4c)，所述固定法兰(4)通过所述上法兰结构(4a)与所述外壳(1)的下端密封连接，所述固定法兰(4)通过所述下法兰结构(4b)与所述固定壳(5)密封连接；所述固定壳(5)的内部具有一空腔，所述弹性球囊(3)设置于所述固定壳(5)内，且所述弹性球囊(3)的开口端固定套设于所述固定法兰(4)的球囊连接端(4c)上，所述固定法兰(4)开设有第一流体通道(4e)，所述第一流体通道(4e)贯穿于所述固定法兰(4)的上下两端，所述弹性球囊(3)的内部腔体通过所述固定法兰(4)的第一流体通道(4e)与所述中空纤维管(2)连通，所述润湿管(7)的其中一端插设于所述固定法兰(4)的侧壁上并与所述第一流体通道(4e)相互连通；其中，所述固定壳(5)上或者与所述固定壳(5)密封对接并相互连通的支撑管(8)上开设有通气孔，所述通气孔通过气体管道与气泵连接；所述气泵通过所述气体管道向所述固定壳(5)内充气时，所述弹性球囊(3)在压差作用下收缩；所述气泵通过所述气体管道从所述固定壳(5)内抽气时，所述弹性球囊(3)在压差作用下膨胀。2.如权利要求1所述的交替切向流过滤装置，其特征在于，所述固定壳(5)为一空心球壳，所述空心球壳由两个内部中空的半球形壳体(51)密封对接而成。3.如权利要求2所述的交替切向流过滤装置，其特征在于，所述半球形壳体(51)的其中一端为开口端，所述开口端设置有第一法兰结构(51a)，两个所述半球形壳体(51)的第一法兰结构(51a)相对设置并固定连接；所述半球形壳体(51)的另一端设置有第二法兰结构(51b)，所述支撑管(8)的上端设置有第三法兰结构，所述第三法兰结构与其中一个半球形壳体(51)的第二法兰结构(51b)相对设置并固定连接，所述固定法兰(4)的下法兰结构(4b)与另一个半球形壳体(51)的第二法兰结构(51b)相对设置并固定连接；与所述支撑管(8)连接的半球形壳体(51)上开设有一定位孔(51c)和至少一个通气孔(51d)，所述至少一个通气孔(51d)围绕于所述定位孔(51c)，所述定位孔(51c)与所述固定法兰(4)的中心螺纹孔位置相对。4.如权利要求1所述的交替切向流过滤装置，其特征在于，还包括：囊封头(9)和支柱(10)；所述弹性球囊(3)的顶部和底部均设置有开口端，所述囊封头(9)设置于所述弹性球囊(3)的底部；所述囊封头(9)的其中一端设置有盲孔螺纹孔，所述囊封头(9)的另一端设置有卡爪，所述支柱(10)的其中一端固定于所述固定法兰(4)的中心螺纹孔中，所述支柱(10)的另一端插入于所述弹性球囊(3)中并与所述弹性球囊(3)底部的囊封头(9)固定连接。5.如权利要求4所述的交替切向流过滤装置，其特征在于，还包括：底板(15)以及设置
于所述底板(15)上的底部支撑组件和辅助支撑组件；所述底部支撑组件包括支撑管(8)、胀块安装座(16)和胀块(17)，所述支撑管(8)固定于所述底板(15)上，所述胀块安装座(16)和所述胀块(17)均设置于所述支撑管(8)内，且所述胀块(17)的其中一端插入于所述胀块安装座(16)中，所述胀块(17)的另一端与所述囊封头(9)的卡爪固定连接；所述辅助支撑组件包括支撑杆固定座(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雅爽，苏学习，尤博，胥坤，程锦生，尤晓虎，
申请(专利权)人：上海东富龙医疗装备有限公司，
类型：发明
国别省市：