特許 7311092 接線流濾過システム及び接線流濾過カセット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-10

(45)【発行日】2023-07-19

(54)【発明の名称】接線流濾過システム及び接線流濾過カセット

(51)【国際特許分類】

   B01D 63/08 20060101AFI20230711BHJP

   B01D 63/00 20060101ALI20230711BHJP

【ＦＩ】

B01D63/08

B01D63/00 500

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2022529905

(86)(22)【出願日】2020-11-24

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-01-31

(86)【国際出願番号】 US2020062002

(87)【国際公開番号】W WO2021137976

(87)【国際公開日】2021-07-08

【審査請求日】2022-05-31

(31)【優先権主張番号】62/955,541

(32)【優先日】2019-12-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】503393010

【氏名又は名称】レプリゲン・コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】Ｒｅｐｌｉｇｅｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ

【住所又は居所原語表記】４１Ｓｅｙｏｎ Ｓｔｒｅｅｔ，Ｂｕｉｌｄｉｎｇ＃１，Ｓｕｉｔｅ１００，Ｗａｌｔｈａｍ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ０２４５３，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ペロー、マーク、エー．

【審査官】石岡 隆

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００７／０１３８０８２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００７／００５６８９４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ２４／００－３７／０４、５３／２２、６１／００－７１／８２

Ｃ０２Ｆ１／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

接線流濾過システムであって、
容器、
複数の透過液流路を備える接線流濾過カセットであって、前記複数の透過液流路の各端部からの透過液流が前記容器に流入するように前記容器内に略格納されている接線流濾過カセット、
前記接線流濾過カセットおよび前記容器の第１および第２の側付近に配設された第１および第２の終端板であって、前記第１および第２の終端板が、前記接線流濾過カセットおよび前記容器のうちの少なくとも一方と液密シールを形成するように位置付けられる第１および第２の終端板と、
前記第１の終端板付近に配設された第１の締結要素と、第２の終端板付近に配設された第２の締結要素と、前記第１の締結要素と前記第２の締結要素とを締結する複数の突起と、を含むクランプ機構であって、前記複数の突起は前記第１および第２の終端板に形成された複数の開口、前記容器および前記接線流濾過カセットを通って延在する、クランプ機構と、
を備える接線流濾過システム。

【請求項2】

前記容器が弾性変形可能である、請求項１に記載の接線流濾過システム。

【請求項3】

（ａ）前記接線流濾過カセットが、前記複数の透過液流路を有する複数の重ね合わせられた保持液流路を備え、前記複数の重ね合わせられた保持液流路および前記複数の透過液流路が、少なくとも１つの濾過膜によって分離されており、（ｂ）前記保持液流路が、前記接線流濾過カセットの給液ポートおよび保持液ポートと流体連通しており、かつ前記容器から流体封止されており、（ｃ）前記複数の透過液流路が、前記容器と流体連通している、請求項１に記載の接線流濾過システム。

【請求項4】

各保持液流路が、封止された端部を前記保持液流路と前記容器との間に備える、請求項３に記載の接線流濾過システム。

【請求項5】

前記接線流濾過カセットが複数の層状膜を備え、各層状膜が、各層状膜の両端部に２つの溝付き開窓を備える、請求項１に記載の接線流濾過システム。

【請求項6】

交互層状膜が、前記２つの溝付き開窓のそれぞれの付近に配設されたシールをさらに備える、請求項５に記載の接線流濾過システム。

【請求項7】

交互層状膜が、前記２つの溝付き開窓の外側にある各交互層の両端部に沿って配設されたシールをさらに備える、請求項５に記載の接線流濾過システム。

【請求項8】

前記第１の終端板が、前記第１の終端板から延びる１または複数の補強リブを含む、請求項１に記載の接線流濾過システム。

【請求項9】

前記第１および第２の終端板はポリマーから製造される、請求項１に記載の接線流濾過システム。

【請求項10】

前記第１および第２の終端板は通過する流体流を防ぐために非多孔質かつ非穿孔である、請求項９に記載の接線流濾過システム。

【請求項11】

前記第１の終端板は給液ポートを有する流体多岐管を含み、前記流体多岐管は前記容器と前記接線流濾過カセットの表面との間の封止面を提供する、請求項１に記載の接線流濾過システム。

【請求項12】

第１の終端板は透過液が前記接線流濾過カセットから前記容器に流入するように前記第１の終端板を通って延在する給液流動経路および保持液流動経路を含む、請求項１に記載の接線流濾過システム。

【請求項13】

前記第１および第２の終端板は前記容器に接合される、請求項１に記載の接線流濾過システム。

【請求項14】

前記第１および第２の終端板の一方は前記接線流濾過システムに支持構造を取り付けるように構成される、請求項１に記載の接線流濾過システム。

【請求項15】

接線流濾過システムであって、
少なくとも給液流路と濾液流路を画定する重ね合わせ層スタックであって、第１および第２の端部に配設された第１および第２の長尺開窓を備える膜と、前記膜の第１の側に配設され、前記第１および第２の長尺開窓を備える被格納膜領域を画定する給液流路シールと、前記第１の側の反対側にある前記膜の第２の側に配設され、第１および第２の長尺開窓のそれぞれの付近に配設されることにより、第１および第２の長尺開窓を対応する濾液流路から封止する第１および第２の濾液流路シールとを備える重ね合わせ層スタックと、を備える接線流濾過カセットと、
前記接線流濾過カセットの少なくとも一部分を格納する可撓性容器であって、透過液出口を備える可撓性容器と、
前記接線流濾過カセットおよび前記可撓性容器の第１および第２の側付近に配設された第１および第２の終端板であって、前記第１および第２の終端板が、前記接線流濾過カセットおよび前記可撓性容器のうちの少なくとも一方と液密シールを形成するように位置付けられ、前記第１および第２の終端板のうちの少なくとも一方が、前記接線流濾過カセットの長尺開口と整列した流体入口および流体出口を画定する第１および第２の終端板と、
前記第１の終端板付近に配設された第１の締結要素と、第２の終端板付近に配設された第２の締結要素と、前記第１の締結要素と前記第２の締結要素とを締結する複数の突起と、を含むクランプ機構であって、前記複数の突起は前記第１および第２の終端板に形成された複数の開口、前記可撓性容器および前記接線流濾過カセットを通って延在する、クランプ機構と、
を備える接線流濾過システム。

【請求項16】

複数の給液流路を含む少なくとも一つの給液流路を含む接線流濾過カセットであって、
前記複数の給液流路のうち少なくとも一つの給液流路が、前記接線流濾過カセットの外部から流体封止されているが、前記第１および第２の長尺開窓のそれぞれに対して開いており、前記少なくとも１つの濾液流路が、前記接線流濾過カセットの前記外部に対して開いているが、前記第１および第２の長尺開窓の両方から封止されている、請求項１５に記載の接線流濾過カセット。

【請求項17】

前記給液流路シールによって画定された前記被格納膜領域の容積を略満たすように構成された給液スクリーンをさらに備える、請求項１５に記載の接線流濾過カセット。

【請求項18】

前記第１および第２の濾液流路シールの外側にある前記濾液流路の容積を略満たすように構成された濾液スクリーンをさらに備える、請求項１５に記載の接線流濾過カセット。

【請求項19】

前記可撓性容器が、透過液用の導管に可逆的に接続可能である流体コネクタを備える、請求項１５に記載の接線流濾過システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

優先権
本出願は、２０１９年１２月３１日に出願された米国仮特許出願第６２／９５５，５４１号に対する米国特許法第１１９条に基づく優先権の便益を主張するものであり、同仮出願は、参照により、その全体がすべての目的で本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示の分野
本開示は、接線流濾過システムおよび方法に関するものである。

【背景技術】

【0003】

接線流濾過（ＴＦＦ）は、クロスフロー濾過（ＣＦＦ）とも称され、物質流体懸濁液や溶液を、そのサイズの違いに基づいて分離または精製する目的で、あらゆる産業で使用されている。ＴＦＦシステムでは、様々な分子種または微粒子種を含む流体給液が、透過膜に垂直な方向で濾過容器に流入する。濾過容器では、この給液が、膜を通過し、給液に由来する特定種を含む透過液流（濾液とも称される）と、膜を通過せず、透過液流内に渡らなかった任意の種を含む保持液流という２つの成分流に分離される。

【0004】

ＴＦＦシステムには、同程度の膜透過流束であれば、フィルタケーキの形成によるファウリング率が概して低いなど、従来の直流式濾過システムを上回るいくつかの利点がある。

【0005】

ＴＦＦシステムは、通常、プレート・アンド・フレーム（ｐｌａｔｅ－ａｎｄ－ｆｒａｍｅ）やカセット設計を使用して実装される。これらの型は、外部の平板と多岐管との間に配置された複数の平坦シート膜を組み込んでいるのが典型的である。使用時には、流体給液が、多岐管の入口を通過してカセット内に入り、膜の第１の（上側）表面に対して接線方向に渡される。透過液流が、膜を通過した後、カセットを通って多岐管の透過液専用流路に入るのに対し、保持液は膜を通過せず、多岐管の別の保持液流路に入る。

【0006】

従来、カセットは、感圧接着剤（ＰＳＡ）およびスクリーンメッシュを用いて複数の膜層を重ね合わせ、任意選択で、シリコーンまたはウレタンポリマーを用いた封入などによって一部または全部の層を固定することによって作製される。ＴＦＦカセットは、多岐管との界面となる開口またはその他の特徴部を概して含む。カセット型は、層同士の位置が整列していなかったり、層と多岐管の界面とが整列していなかったりすると、漏洩が発生しやすくなり得る。そのため、使用時にはカセットを平板またはガスケット間に挟んで、漏洩がないように封止することが多い。

【0007】

近年、バイオ処理用途の単回使用無菌ＴＦＦカセットシステムへの関心が高まってきた。単回使用システムは、個々の構成要素のコストの安さや、カセットの再処理および滅菌を伴わない簡便なワークフローなど、多回使用システムを上回るいくつかの潜在的利点を提供する。ただし、無菌単回使用カセットは、カセットと、カセットを封止するための平板と、を備えるＴＦＦ「スタック」の組立てなど、ユーザによる何らかの組立てを要する形態で提供されることが多い。このような設計は簡単かつ効果的ではあるが、板の欠陥やユーザの組立てミスによる故障の可能性が存在する。これらのリスクの軽減により、コストを削減したり、カセットの故障による損失を回避できたりする可能性がある。

【発明の概要】

【0008】

本開示は、透過液収集用のバッグ内に封止されたカセットを使用することによって故障リスクの軽減およびユーザによる組立ての軽減をもたらす単回使用ＴＦＦカセット、ならびにその作製および使用方法を提供するものである。

【0009】

一態様においては、本開示が、容器内、任意選択で可撓性容器内に配設された接線流濾過カセットを備えており、そのカセットからの透過液流が容器に流入するようになっている接線流濾過システムに関するものである。様々な実施形態において、この接線流濾過カセットは、濾過膜によって互いに分離された複数の重ね合わせられた透過液および保持液流路を備える。これらの実施形態における保持液流路が、給液ポートおよび保持液ポートと流体連通しているが、容器から流体封止されているのに対し、透過液流路は、給液および保持液ポートから流体封止されているが、容器と流体連通している。場合によっては、この保持液流路が、容器と保持液流路との間での流体流を防ぐための封止された縁部を有する。

【0010】

別の態様においては、本開示が、少なくとも１つの給液流路および少なくとも１つの濾液流路を画定する重ね合わせ層スタックを備える接線流濾過カセットに関するものである。この重ね合わせられた層は、膜の第１および第２の端部に配設された第１および第２の長尺開窓を有する膜を備える。この膜の一方の側（「第１の」側と称される）には、給液流路シールが配設されており、第１および第２の長尺開窓を備える被格納膜領域を画定する。反対側（「第２の」側）では、第１および第２の濾液流路シールが第１および第２の長尺開窓付近に配設されることによって、それらを封止する。このスタックは、任意選択で、（ａ）給液流路シールによって画定された被格納膜領域内に収まるサイズの給液スクリーン、および／または（ｂ）第１および／または第２の濾液流路シールの外側に収まるように構成された濾液スクリーンも含む。ある実施形態においては、給液流路（単数または複数）が、カセットの外部から流体封止されているが、第１および第２の長尺開窓に対して開いているのに対し、濾液流路（単数または複数）は、カセットの外部に対して開いているが、第１および第２の長尺開窓の両方から封止されている。

【0011】

さらに別の態様においては、本開示が、略上記のような接線流濾過カセットと、その接線流濾過カセットの少なくとも一部分を格納する可撓性容器と、を備える接線流濾過システムに関するものであり、可撓性容器は透過液出口を含む。このシステムは、接線流濾過カセットおよび可撓性容器のうちの少なくとも一方と液密シールを形成するように位置付けられた第１および第２の終端板も含む。第１および第２の終端板のうちの少なくとも一方は、接線流濾過カセットの長尺開口と整列した流体入口および流体出口を画定する。可撓性容器は、透過液用の導管に可逆的に接続可能である流体コネクタも備え得る。

【0012】

別の態様においては、本開示が、容器を含み得る接線流濾過システムに関するものである。接線流濾過カセットは、複数の透過液流路を含み得る。この接線流濾過カセットは、カセットからの透過液流が複数の透過液流路の各端部から容器に流入するように、容器内に略格納され得る。この容器は、弾性変形可能であり得る。接線流濾過カセットは、複数の重ね合わせられた保持液流路および透過液流路を含み得る。重ね合わせられた保持液および透過液流路は、少なくとも１枚の濾過膜によって分離され得る。保持液流路は、接線流濾過カセットの給液ポートおよび保持液ポートと流体連通し得、容器から流体封止されている。透過液流路は、容器と流体連通し得、給液ポートおよび保持液ポートから流体封止されている。各保持液流路は、保持液流路と容器との間に、封止された端部を含み得る。接線流濾過カセットは、複数の層状膜を含み得る。各層状膜は、各層状膜の両端部に２つの溝付き開窓を含み得る。交互層状膜は、この２つの溝付き開窓のそれぞれの付近に配設されたシールをさらに含み得る。交互層状膜は、この２つの溝付き開窓の外側にある各交互層の両端部に沿って配設されたシールをさらに含み得る。

【0013】

別の態様においては、本開示が、少なくとも１つの給液流路および少なくとも１つの濾液流路を画定する重ね合わせ層スタックを含み得る接線流濾過カセットに関するものである。この重ね合わせ層スタックは、第１および第２の端部に配設された第１および第２の長尺開窓を含む膜を含み得る。給液流路シールは、その膜の第１の側に配設され得る。この給液流路シールは、第１および第２の長尺開窓を備える被格納膜領域を画定し得る。第１の側の反対側にある膜の第２の側には、第１および第２の濾液流路シールが配設され得る。第１および第２の濾液流路シールは、第１および第２の長尺開窓のそれぞれの付近に配設されることにより、第１および第２の長尺開窓を対応する濾液流路から封止し得る。この少なくとも１つの給液流路は、カセットの外部から流体封止され得るが、第１および第２の長尺開窓のそれぞれに対して開き得、この少なくとも１つの濾液流路は、カセットの外部に対して開いているが、第１および第２の長尺開窓の両方から封止され得る。給液スクリーンは、給液流路シールによって画定された被格納膜領域の容積を略満たすように構成され得る。濾液スクリーンは、第１および第２の濾液流路シールの外側にある濾液流路の容積を略満たすように構成され得る。

【0014】

別の態様においては、本開示が、接線流濾過カセットを含み得る接線流濾過システムに関するものである。可撓性容器は、接線流濾過カセットの少なくとも一部分を格納し得る。この可撓性容器は、透過液出口を含み得る。第１および第２の終端板は、接線流濾過カセットおよび可撓性容器の第１および第２の側付近に配設され得る。第１および第２の終端板は、接線流濾過カセットおよび可撓性容器のうちの少なくとも１つと液密シールを形成するように位置付けられ得る。第１および第２の終端板のうちの少なくとも一方は、接線流濾過カセットの長尺開口と整列した流体入口および流体出口を画定し得る。可撓性容器は、透過液用の導管に可逆的に接続可能である流体コネクタを含み得る。

【0015】

別の態様においては、本開示が、第１の側と第２の側とを含む第１の膜を含み得る接線流濾過カセットに関するものであり、第１の膜は、第１の側に沿って第１の濾液流路を画定する。第２の膜は、第１の膜の第２の側に隣接し得、第１の膜と略平行に延在する。第２の膜は、第１の膜と第２の膜との間に保持液流路を画定し得る。第２の膜は、保持液流路の外部にある第２の膜の側に沿って第２の濾液流路を画定し得る。第１の長尺開窓は、第１の膜および第２の膜のそれぞれの第１の端部に沿って存在し得る。第２の長尺開窓は、第１の膜および第２の膜のそれぞれの第２の端部に沿って存在し得る。保持液シールは、保持液流路の外周をカセットの外部空間から流体封止するように構成された保持液流路の外周付近に配設され得る。複数の濾液シールは、第１の濾液流路および第２の濾液流路内にあり得る。この複数の濾液シールは、第１の膜および第２の膜の第１の長尺開窓および第２の長尺開窓のそれぞれの付近に配設され得る。可撓性容器は、濾液流路の端部が可撓性容器に対して開くように第１の膜および第２の膜を格納し得る。保持液流路は、カセットの外部から流体封止され得るが、第１および第２の長尺開窓のそれぞれに対して開いている。第１および第２の濾液流路は、カセットの外部に開き得るが、第１および第２の長尺開窓の両方から封止され得る。保持液スクリーンは、保持液シールによって画定された容積を略満たすように構成され得る。複数の濾液スクリーンは、複数の濾液シールの外側にある第１および第２の濾液流路のそれぞれの容積を略満たすように構成され得る。接線流濾過システムは、接線流濾過カセットを含み得る。可撓性容器は、接線流濾過カセットの少なくとも一部分を格納し得る。この可撓性容器は、透過液出口を含み得る。第１および第２の終端板は、接線流濾過カセットおよび可撓性容器の第１および第２の側付近に配設され得る。第１および第２の終端板は、接線流濾過カセットおよび可撓性容器のうちの少なくとも１つと液密シールを形成するように位置付けられ得る。第１および第２の終端板のうちの少なくとも一方は、第１および第２の膜の第１および第２の長尺開窓と整列した流体入口および流体出口を画定し得る。可撓性容器は、透過液用の導管に可逆的に接続可能である流体コネクタを含み得る。可撓性容器の容積は、複数の濾液シールの外部にある第１および第２の濾液流路を含み得る。

【0016】

別の態様においては、接線流濾過の方法が、流体を給液入口に流して保持液流路に流入させることを含み得る。流体は、保持液流路内で接線方向に流れて、少なくとも１枚の使い捨て膜を横切り得る。流体は、少なくとも１枚の膜を横切って濾過され、濾液流路内に入り得る。濾液は濾液流路に沿って流され、濾液流路の開放端部から流出し得る。この濾液は、使い捨て可撓性容器内に収集され得る。流体は、保持液流路から流され、少なくとも１枚の使い捨て膜の長尺開窓を通過し得る。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本開示の一実施形態にかかるカセットの設計を表す。

【図2】本開示の一実施形態にかかる給液およびフィルタ流路の分解図を表す。

【図3】一般的な製造方法にかかる従来の接線流濾過システムの分解図を表す。

【図4】本開示の一実施形態にかかる接線流濾過システムの第１の透視図を表す。

【図5】本開示の一実施形態にかかる接線流濾過システムの第１の透視図を表す。

【図6】本開示の一実施形態にかかるバッグ内在型カセットシステムの要素の透視図を表す。

【図7】本開示の一実施形態にかかるバッグ内在型カセットシステムの要素の上面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0018】

クロスフロー濾過カセット
本開示は、膜、スクリーン、ポート、およびシールを利用するクロスフロー濾過カセットに関するものである。膜の主な役割は、半透性ポリマーフィルムからなる透過性選択的障壁の働きをすることである。スクリーンは、流体が給液から膜の表面を横切って保持液へと移動し、濾液中で膜から離れられるようにする流動経路を提供する。スクリーンは、ポリプロピレン織布製であり得るが、ポリエステル、ポリアミド、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、およびエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）などのテフロン（登録商標）系材料、またはこれらの材料のいずれかの配合物で作られた他の織成または押出成形メッシュが想定されており、本開示の範囲内である。シールは、事前に形成された流路スペーサ、流動経路内で障壁を作る熱可塑性物質または熱硬化性物質を含浸させた織成または押出成形スクリーンで構成される。さらに、シールは、膜および流路シールの交互層を接合および封入するのに使用される熱硬化性ポリマーおよび／または熱可塑性物質からなる物理的障壁によって塞がれた複数のポートを組み込み得る。このように結合される場合、流路シールにより、その流路の流体流の境界が画定される。

【0019】

本開示は、カセットを包含する可撓性バッグ内に透過液を収集するという点で、既存のクロスフロー濾過カセットの設計とは異なり、これは、流体が透過液流路とカセットの外側の空間との間を流れることができるために可能となる。その結果、透過液流路に組み込まれているのが通例である流体シールを取り除くことによって可能となる。これらのシールを取り除くことにより、透過液（または濾液）は、下記のとおり、各透過液流路から流出し、カセット付近に配設されたバッグなどの容器に流入することができる。

【0020】

本開示の濾過カセットは、クロスフロー濾過を必要とする様々な小規模および大規模用途で使用され得、ワクチン、モノクローナル抗体、および患者固有の治療薬の製造を含むがこれらに限定されない小規模および大規模な製薬およびバイオ医薬関連濾過処理に特に適し得る。

【0021】

透過液をバッグに収集する簡略化されたポート設計を有するクロスフロー濾過カセット流路の一実施形態の断面図が、図１に概ね示されている。濾過カセット１０は、１つ以上の濾液流路シール２０と、１つ以上の給液流路シール３０と、１枚以上の膜４０と、を含む。濾過カセットに含まれる流路シールおよび膜の数は、濾過カセットの容量要件に影響を受け得る。一般に、膜の数は給液流路シールの数の２倍であり得る。濾液流路シールの数は、給液流路シールの数または給液流路シールの数に１を加えた数であり得る。ただし、カセットを、１枚の膜のみ、１つの濾液流路シールおよび１つの給液流路シール、または他の数の膜およびスクリーンで構成することができる。

【0022】

カセット内の膜の総数は、１から１０００以上、好ましくは１から５００、より好ましくは１から２５０であり得る。カセット内の給液流路シールの総数は、１から５００以上、好ましくは１から２５０、より好ましくは１から１２５であり得る。カセット内の濾液流路シールの総数も、１から５００以上、好ましくは１から２５０、より好ましくは１から１２５であり得る。例えば、小型のカセットであれば、２枚の膜と、１つの給液流路シールと、２つの濾液流路シールと、を有し得る。１Ｘカセットであれば、２２枚の膜と、１１個の給液流路シールと、１２個の濾液流路シールと、を有し得る。５Ｘカセットであれば、１１０枚の膜と、５５個の給液流路シールと、５６個の濾液流路シールと、を有し得る。１０Ｘカセットであれば、２２０枚の膜と、１１０個の給液流路シールと、１１１個の濾液流路シールと、を有し得る。２０Ｘカセットであれば、４４０枚の膜、２２０個の給液流路シール、および２２１個の濾液流路シールなどを有し得る。

【0023】

膜４０は、給液流路シール３０と濾液流路シール２０との間に位置付けられる。濾過カセット１０はまた、濾液流路シール２０の開放内部容積内に挿入された１枚以上の濾液スクリーン５０を含むのが好ましい。濾過カセット１０は、給液流路シール３０の開放内部容積内に挿入された１枚以上の給液スクリーン６０をさらに含むことができる。濾液流路シール２０および給液流路シール３０の開放内部容積のそれぞれが、１枚の濾液スクリーン５０または給液スクリーン６０を有するのが好ましい。スクリーン５０、６０は、膜４０およびシール２０、３０によって画定された領域を埋めつつも、それを通過する給液または濾液の流れを促すことができる。また、スクリーンには、付加的な濾過手段という目的や、流路の容積を比較的一定に保つことによってカセットの圧縮を防ぐなど、他の目的も果たし得る。濾液流路シール２０、膜４０、および給液流路シール３０の交互層を結合するために、熱硬化性または熱可塑性接着剤が任意選択で使用される。濾液はバッグ９０内に収集され、収集チューブ７０を介してカセットから流出する。濾過カセット１０は、任意選択または追加で、１枚または２枚の封止終端板８０を備え得る。

【0024】

流路の高さは、主にスクリーンおよび／または給液流路シール３０の厚さによって画定される。流路の高さは、約０．０１０インチ（約０．２５ｍｍ）から約０．１０インチ（約２．５ｍｍ）の範囲が好ましいが、他の実施形態においては、流路の高さが約０．００４インチ（約０．１ｍｍ）しかなかったり、約１２インチ（約３０ｃｍ）もあったりし得る。スクリーンおよび／または流路シール２０および３０の厚さを調整することにより、流路の高さが非常に厳しい公差の囲内に選択的に画定され得る。

【0025】

濾液スクリーン５０および給液スクリーン６０は、ポリプロピレン織布製であり得るが、ポリエステル、ポリアミド、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、およびエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）などのテフロン（登録商標）系材料、またはこれらの材料のいずれかの配合物で作られた他の織成または押出成形メッシュが想定されており、本開示の範囲内である。スクリーン５０および６０は、打ち抜き加工され得るが、機械加工、スタンピング、または成形を含む他の製造方法も想定されており、本開示の範囲内である。加えて、打ち抜き加工されたスクリーンを使用することにより、製造時の材料の取り扱いが低減され得、自動組み立てまたはロボット組み立てがしやすくなり得る。濾液スクリーン５０および給液スクリーン６０は、任意選択で膜層４０の間に挿入される。給液／保持液流路内のスクリーン６０は、乱流を作り出すことができ、それにより、膜面における流体速度を上げつつ、ゲル層の形成を最小化する。給液スクリーン６０が使用されなければ、給液流路は開いたままであり、ゲル層が形成される可能性が高まり、膜透過流束が減少する可能性がある。また、濾液スクリーン５０は、膜４０を支持し、濾過カセット１０からの流体の流出を促すアンダードレン（ｕｎｄｅｒ ｄｒａｉｎ）の働きをすることもできる。

【0026】

一般に、給液／保持液スクリーン６０は、流路を通過する流体の総量を減らしながらファウリングを最小化するための乱流促進器の働きをする。流量を減らせば、必要なポンプ力も下がる。一般に、低粘度の流体は、流路の高さが比較的低く、スクリーンを備えた流路への適性が高いのに対し、高粘度の流体は、流路の高さが比較的高く、スクリーンがないか、開放性の高いスクリーンを備えた流路への適性が高い。

【0027】

給液スクリーン６０の厚さは、対応する給液流路シール３０の厚さより大きくて、小さくてもよく、それに略等しくてもよい。厚さが等しい場合には、スクリーン６０が膜４０を押圧せず、その結果、膜４０はスクリーン６０を略圧縮しない。代替として、スクリーン６０が、流路内で「浮く」サイズになっている。すなわち、スクリーン６０が、流路シール３０の組み合わせによって形成される流路の合計高さを超えない厚さをそれぞれ有する。「浮いている」スクリーンは膜４０に当接しないため、スクリーンの下でのデブリ堆積が減り得る。さらに別の構成では、従来のカセット技術を模倣してスクリーンが膜に押し付けられるように、スクリーン６０が流路シール３０よりも大きな厚さを有する。なお、他の実施形態においては、スクリーンまたは乱流促進器（非図示）が流路シール３０へと成形され得る。

【0028】

図２を参照すると、濾過カセット１０内の各膜４０は略同一であり、給液流および保持液流がカセット１０を通過できるようにする第１および第２のポートまたは開窓４１、４２を含む。当然のことながら、複数の給液および保持液ポートを有するものを含むがこれらに限定されない、異なる数および構成のポートが想定されており、本開示の範囲内である。同様に、ポートまたは開窓は、図２に描かれている長尺形状または矩形形状を含むがこれらに限定されない任意の適切な形状を有し得る。いかなる理論にも束縛されないものの、図２に描かれた平行な矩形または長尺ポート４１、４２を使用することは、この長尺ポート構成が給液流路内の膜４０の表面の全部または一部を横切る均一な流体流を促すことから、特に所望され得る。

【0029】

カセット１０内の給液および濾液流路は、その内部における、ポート４１、４２に対する濾液および給液シール２０、３０の位置付けによって画定される。濾液流路では、濾液シール２０がポート４１、４２の付近に配設されており、濾液流が膜４０の縁部で濾液流路から流出できるようにしつつ、ポート４１、４２を流体封止する。対照的に、給液シール３０は、膜４０の外周付近に流体シールを形成し、給液流路に出入りする流体が、ポート４１、４２を介さずに（または膜４０を横切らずに）流路から出るのを防ぐ。濾液流路シール２０および給液流路シール３０は、熱硬化性ポリマーを含むがこれに限定されない任意の適切な材料で作製され得る。

【0030】

膜４０は、変性ポリエーテルスルホンまたは再生セルロース製であるのが典型的であるが、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、再生セルロース、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル、ビニル共重合体、ポリカーボネート、およびこれらの材料の配合物から形成された限外濾過、微多孔、ナノ濾過、または逆浸透フィルタなどを含むがこれらに限定されない任意の半透性シート材料も想定されており、本開示の範囲内である。膜４０は、打ち抜き加工され得るが、機械加工、スタンピング、または成形を含む他の製造方法も想定されており、本開示の範囲内である。加えて、打ち抜き加工された膜を使用することにより、製造時の材料の取り扱いが低減され得、自動組み立てまたはロボット組み立てがしやすくなり得る。膜の孔径定格は、約１，０００ダルトンから約１ミクロンの範囲内であるのが好ましいが、他の実施形態においては、孔径定格が約１００ダルトン未満から約３ミクロンであり得る。

【0031】

本開示にかかる濾過カセットは、透過液がバッグ内に収集されるものであり、透過液流路がカセットの外部から封止される必要も、別個の透過液ポートまたは開窓を濾過膜に切り込む必要もない限り、既存のカセット設計よりも比較的単純である。この単純構造だと、個々のカセットに必要な材料が少ないことから、以下に詳述するとおり、カセットの製造および濾過システムの組み立ての両方が簡単になる。

【0032】

封止された単回使用ＴＦＦカセット
本開示内の実施形態の一群は、事前に組み立てられた単回使用照射ＴＦＦカセットシステムに関するものであり、これまでエンドユーザが別途用意して組み立てていた終端板および／またはガスケット構造を内蔵している点が、既存のシステムとは違なる。本明細書に記載されている実施形態は、クローズドシステムであり、使用前の少なくとも１つのユーザ組立てステップ、および／または使用後の少なくとも１つの分解ステップがないという利点がある。特に、分解ステップがないことにより、動作時にフィルタによって捕捉された生物有害性物質にエンドユーザが晒されることが減少し得る。加えて、この設計により、ＴＦＦカセットが無菌密閉状態に保たれ、環境から隔離されるため、カセットの汚染を防ぐことができる。

【0033】

図３は、ＴＦＦカセット１１０と、濾板インサート１２０と、最上位板１３１および最下位板１３２を備えるクランプ１３０と、含む標準的なＴＦＦシステム１００を表している。最上位板１３１とＴＦＦカセット１１０との間には、可撓性のある非穿孔性可撓性隔離板１１１と、流体の流れを収容するための１つ以上のポートを備えるエラストマーガスケット１１２と、のうちの１つ以上が配設されている。ＴＦＦカセット１１０と濾板インサート１２０との間には、別のエラストマーガスケット１１３が配設されている。このシステムでは、エラストマーガスケット１１２、１１３および可撓性隔離板１１１のそれぞれが、給液流、保持液流、透過液流を確実に分離し、これらの流れをカセット１１０および濾板インサート１２０に閉じ込める。可撓性隔離板１１１および／またはエラストマーガスケット１１２、１１３が省かれていたり整列していなかったりすると、流体の漏洩および／または汚染が生じ得る。重要なのは、カセットの表面にわずかな凹凸があったり、表面が完全に平坦ではなかったりしても、カセットスタックに圧縮力が印加されなければ、可撓性隔離板は封止された状態を保つということである。

【0034】

バッグ内在型カセット
現時点において、業界標準の接線流濾過カセット配備方式は、Ｒｅｐｌｉｇｅｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（マサチューセッツ州ウォルサム）によって商品化されているＴａｎｇｅｎＸ（商標）水平型カセットクランプなどの水平クランプシステムの使用を伴う。カセットクランプの一例が図３に提示されており、水平クランプシステムの動作およびその構成部品は上述されている。水平クランプシステムにはいくつかの利点があるが、これらのシステムは、エンドユーザによってその場で組み立てられるのが典型的であることから、ユーザの組み立てミスによる故障の可能性が常に存在する。

【0035】

本開示の一態様は、現在の業界標準とはいくつかの点で異なる新規な接線流濾過用カセットシステムに関するものである。第１に、本開示のシステムにおいては、濾過カセットの外部付近に配設された、本明細書において「バッグ」と称する使い捨ておよび／または可撓性容器内に透過液が収集される。透過液流を収容するのに現在使用されている剛性外部シェルを無くすことにより、システムの複雑さ（および潜在的なシステムコスト）を低減できるという利点がある。第２に、本開示のシステムは、現行のシステムで広く行われているとおり、単一のフロー多岐管を通じて透過液および給液／保持液流の両方を回送するのではなく、透過液流を給液／保持液流とは別に回送する。第３に、本開示のシステムは、アセンブリをまとめる締付要素の配列を用いることにより、エンドユーザによる大規模な組み立てまたは締め付けの必要性を無くし、システム故障につながり得るユーザのミスのリスクを軽減する。

【0036】

図４～図７を参照すると、接線流濾過カセットシステム７００が、可撓性および／または使い捨てバッグ７２０によって部分的または完全に格納された濾過カセット７１０を含む。カセット７１０およびバッグ７２０の前側および後側は、協働してバッグ７２０および／またはカセット７１０を封止する後側終端板７４０と前側終端板７４５との間に挟まれている。このアセンブリは、嵌合可能な第１および第２の締付要素７３０、７３５によって所定の位置に保持されている。これらの締付要素は、前側および後側終端板７４０、７４５の付近に配設され、アセンブリに保持力を印加し、アセンブリが、動作中に内部流体流によって印加される力に耐えられるようにする。これらの実施形態にかかるシステム７００は、分解された状態、部分的に組み立てられた状態、または完全に組み立てられた状態でエンドユーザに提供することができる。

【0037】

本開示にかかる例示的なＴＦＦシステム７００は、略上述したような濾過カセット７１０を含む。本開示にかかる濾過カセット７１０は、給液流路と濾液流路とを交互に画定する１～１０００枚（例えば、１～１０枚、１０～１００枚、１００～２５０枚など）の重ね合わせられた膜および流路シール（例えば、スクリーン、熱硬化性および／または熱可塑性接着材料を備える）のスタックを概して含む。上記のとおり、給液および濾液スクリーンは、カセット内の個々の給液／保持液および濾液流路層を少なくとも部分的に画定する。

【0038】

前側終端板７４５は、ＴＦＦカセット７１０およびバッグ７２０の頂上に、カセットを流体封止するように配設された給液ポート７４５ａを有する流体多岐管を備える。剛性前側終端板７４５は、ポリプロピレンや高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）などのポリマー、またはポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトンなどエンジニアリング等級のプラスチックエンジニアリングポリマーを含み得ると共に、未充填または充填済みであり得、材料の硬直性を高め、クリープや撓みを起こしにくくする。前側終端板７４５は、板を強化し、流体漏れをもたらし得る反りの可能性を低減する働きをする１つ以上の補強リブ７４５ｃを任意選択で含む。これらのリブ７４５ｃの厚さは、０．５インチから５インチの範囲であり得る。前側終端板７４５（および後側終端板７４０）の真直度および剛性は、場合によっては、より適合性の高い材料をバッグ７２０およびカセット７１０で使用することによって補完され、終端板７４０、７４５で生じ得る表面凹凸にこれらの構成要素が適合するよう支援し得る。

【0039】

剛性前側板７４５を流体多岐管として使用することにより、バッグ７２０の封止面およびＴＦＦカセット７１０の表面が設けられ、この２つの部品間での強固なシールが確保される。剛性板７４５は中実、すなわち非多孔質かつ非穿孔になっており、通過する流体流を制限する。場合によっては、板７４５とバッグ７２０および／またはカセット７１０との間で接合が行われ、それらの間での均一な封止が確保される。この接合は、熱硬化性接着剤、または多液性接着剤配合物の使用など、任意の適切な方法で実施され得る。接合自体は、剛性板７４５と同様、カセット７１０の上側表面の非平坦領域または凹凸に適合するように構成され得る。

【0040】

透過液収集バッグ７２０は、カセットから収集された濾液を収容する。このバッグは、第１の剛性板の表面およびカセットの表面に所在する。嵌合部品間のシールを確実に形成するために、可撓性ガスケットが任意選択で使用されるが、図面には示されていない。

【0041】

底部では、ＴＦＦカセット７２０が下側剛性板多岐管７４０に嵌合される。上側板７４５と同様、多岐管７４０も、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、またはエンジニアリング等級のプラスチックを含むがこれらに限定されない、任意の適切なポリマーを使用して製造される。多岐管７４０は、ＴＦＦカセット７１０の開口レイアウトや封止面に合うように成形または機械加工される。多岐管７４０は、０．５インチから５インチの厚さであり得る。

【0042】

図７に示す実施形態にかかる給液および保持液流動経路７４５ａ、７４５ｂは、前側板７４５、例えばその上に配設された滅菌コネクタを通って延在する。透過液は、カセット７１０の透過液流路からバッグ７２０に流入し、バッグ７２０に接続された（または接続可能な）専用透過液流動経路７２５を通る。前側および／または後側板７４０、７４５は、ラック、スキッド、または他の支持構造にシステムを取り付けるための特徴部を含み得る。例えば、図７に描かれた実施形態においては、前側および後側終端板７４０、７４５が、ラック７５０のフックまたはロッドを収容するようなサイズの開口を含む。

【0043】

第１および／または第２の締付要素７３０、７３５は、場合によっては、カセット７１０、バッグ７２０、および終端板７４０、７４５を含む、システム７００の他の部分と係合するように構成することができる。例えば、図７に描かれた実施形態においては、第１の締付要素７３０が、カセット７１０、バッグ７２０、ならびに／または第１および第２の終端板７４０、７４５内の開口を通って延在する複数の突起７３０ａを備え、突起７３０ａは、第２の締付要素７３５内の対応ソケットまたは入れ物（非図示）と嵌合する。第１および第２の締付要素７３０、７３５は、例えば、圧入または締まり嵌めによって可逆的に係合され得るか、接着剤接合、熱溶接、超音波溶接等によって永久的に連結され得る。代替として、第１および第２の締付要素７３０、７３５は、例えば、組み立てられた濾過システム７００の両側に配設された金型または治具を使用する液体射出成形など、射出成形によって一体的に形成され得る。この工程は、未硬化ポリマーを金型または治具に流し込み、ポリマーが終端板７４０、７４５、バッグ７２０、およびカセット７１０内の開口または開窓に浸透するようにして、硬化されると締付要素７３０、７３０ａ、７３５が単一の成形ポリマー保持構造を形成するようにすることを伴う。

【0044】

システム７００のエンドユーザは、投入材料（流体給液）用の第１の流体導管を、システム７００の給液流動経路７４５ａの界面に配設されたコネクタに接続し、戻り材料（保持液）用の第２の導管を、保持液流動経路７４５ｂの界面に配設された第２のコネクタに接続し、第３の流体導管を、バッグ７２０上に配設された透過液流動経路７２５に接続することができる。動作時には、流体流が給液流路７４５ａを通ってカセット７１０に流入し、そこで濾液または透過液と保持液とに分離される。保持液は、カセット７１０の給液／保持液流路内に留まり、保持液流路７４５ｂを介して戻される。透過液は、カセット７１０の給液流路から、その内部の濾過膜を横切って透過液流路に入り、そこでバッグ７２０内に流出し、透過液流動経路７２５を通って、例えば回収容器に流入することができる。

【0045】

システム７００の１つ以上の構成要素をポリマー材料で形成して、組立金属部品に比して重量およびコストを低減することができる。特にバッグ７２０は、シリコーンや熱可塑性ポリウレタンなどのエラストマー材料で形成することができる。終端板７４０、７４５および締付部材７３０、７３５も、ポリカーボネートなどのポリマーから形成され得る。これらのポリマーは、エンジニアリング等級を含む任意の適切な等級であり得、充填しなくてもよいが、剛性を保持するため、および／またはクリープを最小化するために充填が必要であるか望ましい場合には充填してもよい。システム７００のポリマー構成要素は、射出成形、押出成形、接合などを含む、当該技術分野において公知である任意の適切な方法によって形成することができる。

【0046】

本開示にかかる濾過システム７００は、他のシステム設計を上回るいくつかの潜在的な利点を有する。事前に部分的または完全に組み立てられたシステム７００を提供できることにより、エンドユーザのワークフローが減ることに加え、構成部品が不正確に組み立てられるリスクが低減し得、それによってユーザの組み立てミスによる故障のリスクが低減し得るという利点がある。加えて、透過液流をバッグ７２０内に収集することにより、カセット内の透過液流動経路を外側から封止する必要がなくなり、本明細書に記載のＴＦＦカセットの設計および製造が簡単になる。

【0047】

ＴＦＦシステム７００が、事前に組み立てられた状態または仕上がった状態で提供される場合には、梱包および出荷の前、および／または締付部材７３０、７３５を係合させる工程の前もしくは最中に、組み立てられたシステムに圧縮力を印加する（例えば、射出成形プロセスの前または最中に圧縮力を印加する）のが望ましくあり得る。圧縮力は、１回の圧縮サイクルまたは複数の圧縮サイクルで印加され得る。

【0048】

結論
本明細書において言及されている出版物、特許、および特許出願はすべて、個々の出版物、特許、または特許出願が参照によって組み込まれるものと具体的かつ個別に示されているかのように、その全体が参照によって組み込まれる。矛盾が生じた場合には、本明細書内での定義を含め、本出願が優先される。当業者であれば、慣例的な実験を用いるだけで、本明細書に記載されている具体的な実施形態の等価物を多数認識するか、確認できるであろう。かかる等価物は、以下の請求項によって包含されるものと意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】