阅读说明：本技术 用于借助能预消毒的、至少部分自动化的一次性过滤设备过滤大体积的介质的方法 (Method for filtering large volumes of media by means of an at least partially automated disposable filter device that can be pre-sterilized ) 是由 托马斯·勒韦尔 伯恩哈德·迭尔 迈克·佐默 于 2018-10-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于借助能预消毒的、至少部分自动化的一次性过滤设备(10)来过滤大体积的介质的方法,所述一次性过滤设备包括：非滤液输入端(56)；滤液输出端(58)；在非滤液输入端(56)和滤液输出端(58)之间伸展的主管路；在主管路中设置的过滤元件；排气管路(52)以及用于检测特定的过程参数的传感器和用于调节特定的过程参数的调控装置,其中传感器和调控装置与外部的监控和控制系统(78)连接,所述监控和控制系统设计用于评估和处理传感器数据以及用于基于一个或多个控制算法来操控调控装置,所述方法包括如下步骤：a)用介质以小的流量来填充一次性过滤设备(10)；b)将一次性过滤设备(10)通过排气管路(52)排气；c)关闭排气管路(52)；d)冲洗一次性过滤设备(10),尤其过滤元件；e)借助于过滤元件来过滤介质；f)用高的流量进行再冲洗；和g)关闭主管路,其中过程步骤f)和g)是可选的。(The invention relates to a method for filtering large volumes of media by means of a pre-sterilizable, at least partially automated, disposable filter device (10) comprising: a non-filtrate input (56); a filtrate output (58); a main conduit extending between a non-filtrate input (56) and a filtrate output (58); a filter element disposed in the main conduit; an exhaust line (52) and a sensor for detecting a specific process parameter and a control device for regulating the specific process parameter, wherein the sensor and the control device are connected to an external monitoring and control system (78) which is designed for evaluating and processing sensor data and for actuating the control device on the basis of one or more control algorithms, the method comprising the following steps: a) filling the disposable filtering device (10) with a medium at a small flow rate; b) venting the disposable filter device (10) through a vent line (52); c) closing the exhaust line (52); d) rinsing the disposable filter device (10), in particular the filter element; e) filtering the media with the aid of a filter element; f) re-flushing with high flow; and g) closing the main line, wherein process steps f) and g) are optional.)

用于借助能预消毒的、至少部分自动化的一次性过滤设备过 滤大体积的介质的方法

技术领域

本发明涉及一种用于借助能预消毒的、至少部分自动化的一次性过滤设备来过滤大体积的介质的方法。

背景技术

在用于生物治疗应用的一次性(Single Use)技术研发领域中，过滤元件越来越受欢迎并且此刻在更宽泛的层面中使用。在近些年中，例如一次性过滤技术持续发展并且当前不再仅在实验室范围中和在过程发展的范围中使用。更确切地说，此刻一次性过滤元件也在用于临床阶段1至3的制药学产品的商业制造过程中(在药物开发的开发阶段中)或也在这种有效成分的商业生产中是常用的。当前市售的一次性过滤设备限制于较小的过滤元件，所述过滤元件又仅限制于单纯的功能“过滤”。

WO 2017/032560A1示出完全可预消毒的、接线完毕的和可完整测试的一次性过滤设备，所述一次性过滤设备设计用于大体积的过滤过程。所述一次性过滤设备包括多个标准大小的一次性过滤器胶囊，所述一次性过滤器胶囊在预设的网格中设置并且通过管路彼此连接。过滤器胶囊由刚性的固持件承载。

在迄今的一次性过滤元件中，然而不考虑在结合到自动化的过程中之后的问题。借助在上文中描述的将一次性过滤技术引入到商业产品中，除了单纯缩放、即所要求的过滤器大小从而过滤面积之外，对自动化的过滤方法的需求也提高。这要求将过滤元件嵌入到软管管路、塑料管、一次性传感器和连接系统中，所述连接系统通过连接到适合的监控和控制系统上才可以变成整体过程解决方案。

在一次性过滤技术的领域上，因此存在对接线完毕的一次性过滤设备的需求，所述一次性过滤设备能够实现部分或完全自动化的过滤方法，尤其以大的尺度。本发明的目的是，此外开发其他的成本适宜的基于(部分)自动化的一次性过滤设备的应用可能性，所述一次性过滤设备设计用于大的体积。

发明内容

所述目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。根据本发明的方法的有利的和适当的设计方案在从属权利要求中给出。

根据本发明的用于过滤大体积的介质的方法借助能预消毒的、至少部分自动化的一次性过滤设备进行。设备包括非滤液输入端、滤液输出端、在非滤液输入端和滤液输出端之间伸展的主管路、在主管路中设置的过滤元件、排气管路以及用于检测特定的过程参数的传感器和用于调节特定的过程参数的调控装置。传感器和调控装置与外部的监控和控制系统连接，所述外部的监控和控制系统设计用于评估和处理传感器数据以及基于一个或多个控制算法来操控调控装置。根据本发明的方法包括如下过程步骤：a)用介质以小的流量填充一次性过滤设备；b)将一次性过滤设备通过排气管路排气；c)关闭排气管路；d)冲洗一次性过滤设备，尤其过滤元件；e)借助于过滤元件过滤介质；f)以高的流量再冲洗；和g)关闭主管路；其中过程步骤f)和g)是可选的。

本发明基于如下知识，当将其他可用的数据机智地结合到控制或调控中时，根据自动化程度可以放弃一次性过滤设备的特定部件。此外，在用户方面安装耗费可以保持最小，因为具有根据自动化程度需要的部件的一次性过滤设备可以作为紧凑的单元预制并且预消毒。因此——除了由于节约的部件造成的成本节约之外——对于用户而言不仅简化了一次性过滤设备本身的操作，而且也简化了期望的过滤过程的执行。

在具有较小的设备耗费的全自动化的范围中，可以从输入流量信号和已知的系统体积中确定在一次性过滤设备的滤液输出端处存在液体。那么不需要在滤液输出端处的液体探测器。

此外，至少在过程步骤e)中作为调控变量使用由输入端压力传感器检测的输入压力。那么不需要在滤液输出端处的压力传感器。

此外，至少在过程步骤e)中，流量的控制经由运送泵的特征曲线、输入端压力传感器和排气液体探测器进行。那么不需要流量传感器。

此外，至少在过程步骤e)中作为调控变量使用由输入端压力传感器检测的输入压力，并且必要时通过手动阀进行主管路的截止。那么不需要在滤液输出端处的调控阀。

此外，过程步骤g)可以通过在非滤液输入端处或在滤液输出端处借助截止阀简单地截止主管路进行。在此，截止阀的控制可以经由运送泵的特征曲线、输入端压力传感器和排气液体探测器进行。因此，如果不强制性地需要调控，替代输入端调控阀或输出端调控阀可以使用简单的截止阀。

此外，在消毒空气过滤器的壳体处或在分配或收集管处的排气液体探测器可以用于监视排空和/或用于监视空气收集。所述排气液体探测器附加地或替代排气管路处的排气液体探测器设置，以便在需要时实现排气管路的及早截止。

在具有较小的设备耗费的部分自动化的范围中，一次性过滤设备还可以包括输入端压力传感器、排气液体探测器、受控制的或受调控的运送泵和手动操作的简单的排气阀，其中过程步骤a)、b)和c)手动地执行，并且自动化地基于由输入端压力传感器检测的输入压力调控和/或基于运送泵的特征曲线控制过程步骤d)、e)和f)中的至少一个。

此外，一次性过滤设备还可以包括输入端压力传感器、流量传感器、排气液体探测器、受控制的或受调控的运送泵和手动操作的简单的排气阀，其中过程步骤a)、b)和c)手动地执行，并且自动化地基于由流量传感器检测的流量和由输入端压力传感器检测的输入压力调控过程步骤d)、e)和f)中的至少一个。

此外，一次性过滤设备可以包括输入端压力传感器、流量传感器、排气液体探测器、受控制的或受调控的运送泵、自动化的输入端调控阀和手动操作的简单的排气阀，其中过程步骤a)、b)和c)手动地执行，并且自动化地基于由流量传感器检测的流量和由输入端压力传感器检测的输入压力，包括开机斜坡和停机斜坡在内，调控过程步骤d)、e)和f)中的至少一个。

一次性过滤设备也可以以最小配置部分自动化地运行。在该情况下，一次性过滤设备还包括输入端压力传感器、受控制的或受调控的运送泵和手动操作的简单的排气阀，其中过程步骤a)、b)和c)手动地执行，并且自动化地基于由输入端压力传感器检测的输入压力调控和/或基于运送泵的特征曲线控制步骤d)、e)和f)中的至少一个。

可选的过程步骤f)优选地以压力监视的方式执行。

为了扩展功能，可以将其他的部件设置在一次性过滤设备上并且结合到方法中：

在自动化的酸或碱配量的范围中，可以将集成到一次性过滤设备中的pH传感器用于自动化地调节pH值。

在一个或多个优选消毒的取样的范围中，优选在预设的时间间隔和/或分数间隔中，可以使用自动化的执行器。

在预冲洗或润湿过滤元件的范围中，可以使用自动化的冲洗介质入口端。

在引出冲洗或润湿介质或过程准备阶段的范围中，可以使用自动化的排放出口端或自动化的气体入口端。

在过程监视和/或文件汇编或数据存档的范围中可以使用至少一个如下传感器，所述传感器集成到一次性过滤设备中：电容传感器，电感传感器，超声传感器，振动传感器或电导传感器，用于液位测量或液体探测；温度传感器；pH传感器；电导率传感器；TOC传感器；用于浑浊度测量的传感器。

附图说明

本发明的其他特征和优点从下面的描述和从所参照的附图中得出。在附图中示出：

-图1示出具有端子管路和另外的端子元件的一次性过滤设备的立体图；和

-图2示出(部分)自动化的一次性过滤设备的示意侧视图。

具体实施方式

在图1中示例性地示出(部分)自动化的、设计用于大的体积的一次性过滤设备10，所述一次性过滤设备类似于从WO 2017/032560A1中已知的设备。多个过滤器胶囊12由刚性的固持件14以预设的布置(网格)保持位置。术语“过滤器胶囊”在此应一般性地理解并且应表示具有一个或多个过滤元件(薄膜)的任意可独立安装的组件，所述过滤元件装入一个或多个过滤单元中。固持件14包括支撑柱16，所述支撑柱通过横向支柱18彼此连接。撑脚20用于稳固地保持设备10。在横向支柱18上设有用于各个过滤器胶囊12的保持机构22。过滤器胶囊12完全地或至少大部分地通过刚性的、压力稳定的管道24彼此连接。在此示例性地示出的管道24的具体走向通过过滤器设备的预设的运行(过滤器胶囊12的并联或串联连接)来确定，其中管道24具有至各个过滤器胶囊12的必要的分支26。只要需要，管道24固定在固持件14上。刚性的固持件14的主要组成部分、过滤器胶囊12的刚性的壳体和刚性的管道24总体优选由相同的材料形成。所述材料和可能其他在设备10中使用的材料(例如用于可能的柔性的软管管路)是可消毒的，尤其是借助于伽马射线可消毒的，并且是可高压灭菌的。一次性过滤设备10因此可以在预安装的、即接线完毕的状态中消毒并且随后包装，或者包装和随后消毒。一次性过滤设备10设计用于大体积的过滤过程。尤其地，过滤器胶囊12总体上为这种过程提供足够大的过滤面积。

在图1中示例性地示出管路、分支和端子，这可以设为用于结合用于自动化的一次性过滤设备10的特定的传感器和调控装置。在刚性的一次性过滤设备10的非滤液输入端处，经由软管件可以连接流入阀28。在流入阀28的上游设有分叉部30，在其一个管路分支处设有卡箍连接件32并且在其另一管路分支处设有增厚的中间软管件34和在其上连接的输入软管管路36，所述输入软管管路具有第一消毒连接器38。刚性的一次性过滤设备10的滤液输出端经由软管件连接到流出阀40上。在流出阀40的下游设有分叉部42，在其一个管路分支上设有卡箍连接件44并且在其另一管路分支上设有增厚的中间软管件46和在其上连接的输出软管管路48，所述输出软管管路具有第二消毒连接器50。从一次性过滤设备10的排气输出端开始，增厚的排气管路52引向空气过滤器支架，所述空气过滤器支架承载消毒空气过滤器54。

根据一次性过滤设备10的在图2中示例性地示出的配置，进一步地阐述用于一次性过滤设备10的自动化的传感器和调控装置的组合。出于概览性，有意地不示出全部部件和管路分支。如已经阐述的那样，在一次性过滤设备10的非滤液输入端56处，在滤液输出输出端58处和在排气输出端(或空气输入端)60处分别设有用于随后描述的传感器和调控装置的(可能附加的)软管端子，它们全部设计为一次性部件。

在非滤液输入端56处设有用于确定每单位时间穿流的体积的流量传感器62、输入端压力传感器64和输入端调控阀66。在滤液输出端58处设有输出端液体探测器68、输出端调控阀70和输出端压力传感器72。在排气输出端60处设有排气调控阀74和排气液体探测器76。

对于一次性过滤设备10的完全的或部分的(各个过程步骤)的自动化的前提条件原则上为：结合的传感器和调控装置经由电线路与监控和控制系统78连接从而能够实现对总过程或相应的过程步骤的控制。电线路一方面用于操作传感器和调控装置并且另一方面如提出的那样用于传输和/或接收数据或信号，所述数据或信号需要用于监控和/或控制。数据或信号传递可以替选地也经由无线电进行。监控和控制系统78不是一次性部件，而是远离过滤器胶囊12设置的电子装置，所述电子装置包含适合于评估和处理传感器数据以及基于一个或多个控制算法来操控调控装置的软件和硬件。

在下文中示例性地描述不同的自动化可能性并且阐述为此强制性需要的部件和其布置或提及为此刚好不需要的部件。除了具有过滤元件和监控和控制系统78的真正的可预消毒的一次性过滤设备10之外，这可以是单个的或多个部件，其类型和布置在图2中示例性地示出并且在上文中已经示例性地描述，或者涉及如下部件，所述部件的类型和设置在下面描述的应用的范围中进一步地阐述。

A)具有较小的设备耗费的完全自动化：

借助一次性过滤设备10执行的过滤过程的具有较小的设备耗费的完全自动化作为相应地手动执行的过程提供如下可能性，借助较小的构造耗费、系统规模和较小的成本实现相同的基本功能。这尤其在如下情况下有益：用户方面的搭建空间、控制系统容量和/或经济预算有限。

作为基本功能在此示例性地提到过滤过程，所述过滤过程包含如下过程步骤：以小的流量在同时排气的情况下填充一次性过滤设备10；关闭排气管路52；以压力监视的方式以高的流量进行冲洗、过滤和再过滤；关闭主管路(简单的，即在输入端处或在输出端处)。

所述基本功能能够借助在图2中示出的一次性过滤设备10的配置的仅一部分执行，尤其：

-不具有在滤液输出端58处的液体探测器68，因为从流量传感器62的输入流量信号和已知的系统体积中可以确定在滤液输出端58处存在液体；

-不具有在滤液输出端58处的压力传感器72，因为作为调控变量使用输入压力；

-在如下情况下不需要流量传感器62：流量的控制经由运送泵80的特征曲线、输入端压力传感器64和排气液体探测器76进行；

-不具有在滤液输出端58处的调控阀70，因为作为调控变量使用输入压力并且可能通过手动阀进行截止；

-替代输入端调控阀66或输出端调控阀70使用简单的截止阀(仅关/开)，因为不强制性地需要调控并且截止阀的控制经由运送泵80的特征曲线、输入端压力传感器64和排气液体探测器76进行；

-附加地或替代在排气管路52处的排气液体探测器76，在消毒空气过滤器54的壳体处或在用作为整个排气管道(在此未示出的)的分配或收集管处使用排气液体探测器，其中排气液体探测器同时用于空转监视和/或空气收集监视，以便实现及早地截止排气管路52。

B)具有较小的设备耗费的部分自动化：

借助一次性过滤设备10执行的减少的基本功能的部分自动化与纯手动的执行相比能够以明显较少的构造耗费、系统规模和较小的成本实现。一次性过滤设备10的运行在该情况下可以由仅一个操作人员实现。原则上，单独的部分自动化功能或由如下配置选项构成的任意组合是可能的：

-输入端压力传感器64、在排气管路52处或在消毒空气过滤器54处的排气液体探测器76、受控制的/受调控的运送泵80、手动操作的简单的排气阀74(仅关/开)。一次性过滤设备10的定向或准备手动地进行，而时间密集的过程步骤、如冲洗和过滤经由输入压力调控或者经由运送泵80的特征曲线控制。

-输入端压力传感器64、流量传感器62、在排气管路52处或在消毒空气过滤器54处的排气液体探测器76、受控制的/受调控的运送泵80、手动操作的简单的排气阀74(仅关/开)。一次性过滤设备10的设立或准备手动地进行，而时间密集的过程步骤、如冲洗和过滤经由流量和输入压力来调控。

-输入压力创拿起64、流量传感器62、在排气管路52处或在消毒空气过滤器54处的排气液体探测器76、受控制的/受调控的运送泵80、自动化的输入端调控阀66、手动操作的简单的排气阀74(仅关/开)。一次性过滤设备10的定向或准备手动地进行，而时间密集的过程步骤、如冲洗和过滤经由流量和输入压力来调控，其中开机和停机斜坡的调控是可能的。

C)最小配置：

基本功能也可借助最小配置在构造耗费、系统规模最大程度减小和成本减小的情况下执行。在该情况下，应至少暂时有两个人员可用于操作。

作为最小配置提出：

-输入端压力传感器64、受控制的/受调控的运送泵80，手动操作的简单的排气阀74(仅关/开)。一次性过滤设备10的设立或准备和排气手动地进行，理想地通过两个人进行，而时间密集的过程步骤、如冲洗和过滤经由输入压力来调控或经由运送泵80的特征曲线来控制。

D)扩展的功能：

为了扩展功能，可以将其他的传感器、执行器和装置集成到一次性过滤设备10中。在此有利的是，节约单独的单元或过程步骤以及与此关联的设备、空间和成本节约。对此的实例为：

-借助于用于调节pH值的pH传感器的自动化的酸/碱配量；

-在预设的时间间隔和/或分数间隔(Take One)中的取样，以及通过自动化的执行器的消毒的取样(用于质量控制)；

-自动化的冲洗介质入口端(用于预冲洗，润湿)；

-自动化的排放出口端(引出冲洗或润湿介质，过程准备阶段)；

-自动化的气体入口端(用于清空冲洗和过程液体)。

E)扩展的测量技术：

对于在灵敏的或高度调节的过程中或也在非常高价值的过程中的永久的过程监视和文件汇编/数据存档而言，集成另外的内联的和/或在线的传感装置是有利的。对此的实例是：

-借助于电容传感器、电感传感器、超声波传感器、振动传感器或电导传感器的液位测量或液体探测。应用实例是过滤过程中的全部过滤器胶囊12的整个过滤的监视和文件汇编，在所述过滤过程中，需要将过滤器面积完全用于过滤功能，或出于调节原因是需要的，如例如在细菌过滤或深度过滤的情况下面积负荷(滤液量/过滤器面积)由于断裂性能是受限的。

-借助于温度传感器的温度测量。应用实例是为整个过程持续时间对规定的温度预设进行监视和文件汇编，如例如在无菌过程中，所述无菌过程为了微生物的活性最小化必须永久地在2℃至4℃的温度范围中运行，或者通过泵插件来监视温度输入。

-借助于pH传感器的pH测量。应用实例是在制造和引出缓释溶液的情况下进行监视和文件汇编。

-借助于适合的传感器的电导率测量。应用实例是在制造和引出缓释溶液时，在盐析和色谱分析过程中以及在预冲洗和清洁过程中进行监视和文件汇编。

-借助于适合的传感器的TOC测量(total organic carbon)。应用实例是在制造和引出预冲洗和清洁过程时进行监视和文件汇编。

-借助于适合的传感器的浑浊度测量。应用实例是在有断裂危险的过程、如深度或纤维预过滤过程中进行监视和文件汇编。

附图标记列表：

10 一次性过滤设备

12 过滤器胶囊

14 固持件

16 支撑柱

18 横向支柱

20 撑脚

22 保持机构

24 管道

26 分支

28 流入阀

30 分叉部

32 卡箍连接件

34 中间软管件

36 输入软管管路

38 第一消毒连接器

40 流出阀

42 分叉部

44 卡箍连接件

46 中间软管件

48 输出软管管路

50 第二消毒连接器

52 排气管路

54 消毒空气过滤器

56 非滤液输入端

58 滤液输出端

60 排气输出端

62 流量传感器

64 输入端压力传感器

66 输入端(调控)阀

68 输出端液体探测器

70 输出端(调控)阀

72 输出端压力传感器

74 排气(调控)阀

76 排气液体探测器

78 监控和控制系统

80 运送泵