滲濾系統和滲濾方法與流程

本發明涉及滲濾系統和滲濾方法。

背景技術：

滲濾是使用超濾(uf)膜來從包含期望材料(其例如為諸如蛋白質、肽和核酸這樣的期望生物分子)的流體中去除、替換諸如鹽和/或溶劑這樣的不期望材料或降低諸如鹽和/或溶劑這樣的不期望材料的濃度的技術。uf膜截留比膜的孔大的分子(包含被截留分子的溶液被稱為滯留液或濃縮液)，并且諸如鹽、溶劑和水(其100％可滲透)這樣的較小分子則自由地通過膜(提供稱為滲透液或濾液的溶液)。

連續滲濾(有時稱為恒定體積滲濾)涉及通過以與濾液產生速率相同的速率向滯留物添加水或新的緩沖液(buffer)來將滯留液中的原始緩沖鹽(和/或其它的低分子量物質)洗出。因此，滯留液體積和產物濃度在滲濾處理期間不會變化。在將水用于滲濾的情況下，鹽將被洗出，并且電導率下降。在將緩沖液用于滲濾的情況下，新的緩沖鹽的濃度將以與物質被去除的速率成反比的速率增加，并且電導率將上升。相對于滯留液體積，被去除的鹽的量與所產生的濾液體積相關。所產生的濾液體積通常被稱為術語“滲濾體積”。單個滲濾體積(dv)是當滲濾開始時滯留液的體積。對于連續滲濾而言，以與濾液產生速率相同的速率添加液體。當所收集的濾液體積等于起始的滯留液體積時，則已經處理了一個滲濾體積(1dv)。利用連續滲濾，通過采用所選擇的緩沖液進行6個滯留物體積(6dv)的清洗，可以去除超過99.5％的100％可滲透溶質。

然而，需要提供改進的滲濾系統和滲濾方法。

本發明是為了對現有技術的劣勢中的至少一些進行改善。本發明的這些和其它優勢將從如下所述的說明顯而易見。

技術實現要素：

本發明的一個實施例提供了一種滲濾系統，所述滲濾系統包括：(a)包括兩個或更多個流體處理模塊的流體處理組件，所述流體處理組件包括進料入口、滲透液出口和滯留物出口；(i)每個流體處理模塊均包括橫流處理組件和滲濾流體分配板，所述橫流處理組件包括至少一個超濾膜，并且所述流體處理組件具有至少一個進料側和至少一個相對的滲透液側，所述滲濾流體分配板包括滲濾流體進給入口和公共的進料滲透液/滲濾流體滲透液出口端口；(b)兩個或更多個獨立的滲濾流體導管，每個獨立的滲濾流體導管與相應的單個滲濾流體進給入口流體連通；和，(c)滲濾流體泵，所述滲濾流體泵包括至少第一多通道泵壓頭，所述第一多通道泵壓頭具有至少兩個通道，所述至少兩個通道包括用于與相應的單個滲濾流體進給入口流體連通的獨立的滲濾流體導管的獨立通道，其中，所述滲濾流體泵提供通過每個獨立的滲濾流體導管至相應的單個滲濾流體進給入口的同時受控的滲濾流體流量。

在另一實施例中，提供了一種滲濾方法，所述方法包括使包含不期望的材料和期望的生物分子的進料流體、和適用于從所述進料流體洗出不期望的材料的滲濾流體通過所述滲濾系統的實施例中的所述流體處理組件，其中，所述方法包括：(a)使進料流體以受控的進料流體流量通過所述流體處理組件的進料入口；(b)使滲濾流體以受控的滲濾流體流量通過與相應的單個滲濾流體進給入口流體連通的每個獨立的滲濾流體導管，使得所述滲濾流體從所述進料流體洗出不期望的材料，其中，通過每個獨立滲濾流體導管的所述受控的滲濾流體流量是同時受控的；(c)使進料滲透液/滲濾流體滲透液流體通過每個公共的進料滲透液/滲濾流體滲透液出口端口；(d)使滯留物流體從所述流體處理組件的滯留物出口經過，所述滯留物流體包括期望的生物分子和濃度比所述進料流體中不期望材料的濃度更低的不期望材料；和(e)使進料滲透液/滲濾流體滲透液流體從所述流體處理組件的滲透液出口經過。

附圖說明

圖1a是在本發明的一個實施例中使用的包括多個多通道泵壓頭的滲濾泵的概略圖。圖1b是打開的多通道泵壓頭的概略圖，其示出了獨立的通道。

圖1c是根據本發明的滲濾系統的一個實施例的示意圖，其中，所示出的滲濾系統包括：包括多個流體處理模塊的流體處理組件；多個滲濾流體導管；和包括多個多通道泵壓頭的滲濾泵。

圖2a是包括多個流體處理模塊的示例性流體處理組件的分解視圖，所述流體處理模塊包括橫流處理組件。

圖2b和2c示出了圖2a中所示的流體處理模塊中橫流處理組件的分解視圖。圖2b示出了各個部件，并且圖2c示出了一些組件被組合以示出子組件。

圖2d示出了通過圖2a中所示的流體處理組件的流體流動通路。

圖3a和圖3b示出了用在流體處理模塊中的示例性的滲濾流體分配板的頂部透視圖，每個滲濾流體分配板包括滲濾流體進給入口、滲濾流體入口端口、滲濾流體進給通道、滲濾流體滲透液端口和滲濾流體滲透液出口。

圖4a是2個包括6個流體處理模塊的經組裝的流體處理組件的正視圖，一組模塊包括2個串聯的橫流處理組件；另一組模塊包括3個串聯的橫流處理組件；圖4b是圖4a中所示的經組裝的流體處理組件的后視圖，并且圖4c示出了通過圖4a中所示的包括2個串聯的橫流處理組件的流體處理組件的流體流動通路。

具體實施方式

根據本發明的一個實施例，提供了一種滲濾系統，所述滲濾系統包括：(a)包括兩個或更多個流體處理模塊的流體處理組件，所述流體處理組件包括進料入口、滲透液出口和滯留物出口；(i)每個流體處理模塊均包括橫流(crossflow)處理組件和滲濾流體分配板，所述橫流處理組件包括至少一個超濾膜，并且具有至少一個進料側和至少一個相對的滲透側，所述滲濾流體分配板包括滲濾流體進給入口和公共的進料滲透液/滲濾流體滲透液出口端口；(b)兩個或更多個獨立的滲濾流體導管，每個獨立的滲濾流體導管均與相應的單個滲濾流體進給入口流體連通；和，(c)滲濾流體泵，所述滲濾流體泵包括至少第一多通道泵壓頭，所述第一多通道泵壓頭具有至少兩個通道，所述至少兩個通道包括用于與相應的單個滲濾流體進給入口流體連通的獨立的滲濾流體導管的獨立通道，其中，所述滲濾流體泵提供通過每個獨立滲濾流體導管至相應的單個滲濾流體進給入口的同時受控的滲濾流體流量。

在另一實施例中，提供了滲濾流體分配板，所述滲濾流體分配板包括滲濾流體進給入口、與所述滲濾流體進給入口連通的滲濾流體進給通道、和公共的進料滯留物端口，其中，所述公共的進料滯留物端口具有2種不同的內徑。

通常，所述滲濾系統進一步包括進料流體泵和進料流體導管，其中，所述進料流體導管與所述流體處理組件的進料入口流體連通，其中，所述進料流體泵提供通過所述進料流體導管至所述流體處理組件的進料入口的受控的進料流體流量。

在一個實施例中，所述滲濾系統包括至少一個另外的通道泵壓頭，所述另外的通道泵壓頭具有用于與單個滲濾流體進給入口流體連通的獨立的滲濾流體導管的獨立通道，其中，所述泵經由所述第一多通道泵壓頭和所述另外的通道泵壓頭提供通過每個獨立的滲濾流體導管至相應的單個滲濾流體進給入口的同時受控的滲濾流體流量。

替代地或另外地，所述滲濾系統的一個實施例包括至少一個另外的多通道泵壓頭，所述另外的多通道泵壓頭具有至少兩個通道，所述至少兩個通道包括用于與單個滲濾流體進給入口流體連通的獨立的滲濾流體導管的獨立通道，其中，所述泵經由所述第一多通道泵壓頭和所述另外的多通道泵壓頭提供通過每個獨立的滲濾流體導管至相應的單個滲濾流體進給入口的同時受控的滲濾流體流量。

在一些實施例中，所述滲濾系統進一步包括滯留物節流閥，所述滯留物節流閥設置成使所述滲濾系統能夠維持進料流量與滯留物流量的所需比例。

在另一實施例中，提供了一種滲濾方法，所述方法包括使包含不期望的材料和期望的生物分子的進料流體、和適用于從所述進料流體洗出不期望的材料的滲濾流體通過所述滲濾系統的實施例中的所述流體處理組件，其中，所述方法包括：(a)使進料流體以受控的進料流體流量通過所述流體處理組件的進料入口；(b)使滲濾流體以受控的滲濾流體流量通過與相應的單個滲濾流體進給入口流體連通的每個獨立的滲濾流體導管，使得所述滲濾流體從所述進料流體洗出不期望的材料，其中，通過每個獨立的滲濾流體導管的所述受控的滲濾流體流量是同時受控的；(c)使進料滲透液/滲濾流體滲透液流體通過每個公共的進料滲透液/滲濾流體滲透液出口端口；(d)使滯留物流體從所述流體處理組件的滯留物出口經過，所述滯留物流體包括期望的生物分子和濃度比所述進料流體中不期望材料的濃度更低的不期望材料；和(e)使進料滲透液/滲濾流體滲透液流體從所述流體處理組件的滲透液出口經過。

通常，例如對于一些應用(其中至少2log(99％)的去除效率是所期望的)，進料流體泵提供的通過進料流體導管至流體處理組件的進料入口的受控的進料流體流量比由滲濾泵所提供的通過每個獨立的滲濾流體導管的同時受控的滲濾流體流量低(例如，低至少約10％)。

本發明適用于間斷滲濾(包括連續(sequential)稀釋和體積減少)，并且更優選地適用于連續滲濾，其中，通過單點的控制來管控滲濾流體流量。另外地，雖然通常所進行的“連續滲濾”涉及將緩沖液連續添加到產物箱中且所關注的產物(例如，期望的蛋白質)在系統內循環，但是本發明的實施例可涵蓋“完整的連續滲濾”，使得所關注的產物不在系統內循環；相反地，所關注的產物以單次通過操作模式進行連續處理。

流體可以以單次通過模式或連續通過模式以同向流和反向流的方向通過流體處理組件。

流體處理組件可以包括任何數量的流體處理模塊(例如，“級”，諸如2、3、4、5、6、7或更多的級)，其中，獨立的模塊(級)包括一個或多個橫流處理組件。流體處理組件(包括進料和/或滲透液通道)可以以任何流動形式(串行流動和/或并行流動)來設置，以提供所需長度的流體路徑(例如，1個串聯、2個串聯等)。串聯式滲濾是優選的。

優勢包括以下任意優勢中的一個或多個：減少的占地面積、減少的運動部件數、包括簡化的操作要求的改進的處理集成、減少的工作體積和減少的滯留體積。

可以獲得各種所需的去除效率，例如，約99％(2log)、約99.9％(3log)和約99.99％(4log)，或甚至更高的去除效率。然而，對于一些應用而言，較低的緩沖效率是合適的。

如上面所指出的那樣，通常，進料流體泵提供的通過進料流體導管至流體處理組件的進料入口的受控進料流體流量低于由滲濾泵所提供的通過每個獨立的滲濾流體導管的同時受控的滲濾流體流量低(即，通過每個通道的滲濾流體流量高于進料流體流量)。說明性地，在包括流體處理組件(其包括以同向流操作的6個級)的滲濾系統的一個實施例中，通過每個獨立的滲濾流體導管的受控的滲濾流體流量高至少約13％，從而提供2log的去除效率；通過每個獨立的滲濾流體導管的受控的滲濾流體流量高至少約50％，從而提供3log的去除效率；以及，通過每個獨立的滲濾流體導管的受控的滲濾流體流量高至少約70％，從而提供4log的去除效率。

下面將更加詳細地描述本發明的每個部件，其中，相同的部件具有相同的附圖標記。

圖1a示出了滲濾系統1000的一個說明性的實施例，該滲濾系統1000包括滲濾泵200，該滲濾泵200包括驅動器210(其優選地被微處理器控制)、多通道泵壓頭215′(其包括獨立的通道215和215a)、215″(其包括獨立的通道215b和215c)和215″′(其包括獨立的通道215d和215e)(具有獨立通道215和215a的泵壓頭215′在圖1b中更加詳細地示出)，其中，這些通道適用于接收諸如滲濾流體導管這樣的導管，其中，該滲濾系統還包括流體處理組件500。通常，滲濾泵還包括顯示屏220。

在圖2a-2d和4a-4c中示出的說明性的流體處理組件500包括底部支撐板501、頂部支撐板502、底部歧管板510(例如，進料底部歧管板)和頂部歧管板520(例如，滯留物/滲透液頂部歧管板)，其中，底部歧管板和頂部歧管板包括一個或多個端口(例如，進料入口511、滯留物出口521和滲透液出口522)。在圖4a和4b中示出的流體處理組件500中，底部歧管板510包括進料入口511(用于將進料溶液引入到過濾組件中)，并且頂部歧管板包括滯留物出口521(其使經過緩沖液交換的進料(例如，蛋白質)溶液通向收集容器)和滲透液出口522(其排出交換緩沖液)。

如例如圖2a中所示，流體處理組件500包括兩個或更多個流體處理模塊530、(530a、530b、530c、530d、530e)。雖然一個流體處理模塊可以包括單個橫流處理組件，但是通常，例如如圖2a中所示，一個獨立的流體處理模塊包括多個橫流處理組件(550、550′、550a、550a′、550b、550b′、550c、550c′、550d、550d′、550e、550e′)和(如圖3a和3b中具體所示的)滲濾分配板570(570a、570b、570c、570d、570e)，每個橫流處理組件均包括至少一個超濾膜(膜在圖2中示出，示出了位于單個橫流處理組件中的膜560、560′、560″、560″′)，并且橫流處理組件具有至少一個進料側(有時稱為進料通道或進料層)(其說明性地在圖2b中示出，示出了進料通道561、561′)和至少一個相對的滲透液側(有時稱為滲透液通道或滲透液層)(其說明性地在圖2b中示出，示出了滲透液通道562、562′、562″)，所述滲濾分配板包括滲濾流體進給入口571(571a、571b、571c、571d、571e)、與滲濾流體進給入口571以及與公共的進料/滯留物端口600(600a、600b、600c、600d、600e)流體連通的滲濾流體進給通道572(572a、572b、572c、572d、572e)、和至少一個(每個板中示出了2個)公共的進料滲透液/滲濾流體滲透液出口端口700(700a、700b、700c、700d、700e)。

如果需要，滲濾板可包括公共的進料滲透液/滲濾流體滲透液出口通道744(744a、744b、744c、744d、744e)和與公共的進料滲透液/滲濾流體滲透液出口端口流體連通的公共的進料滲透液/滲濾流體滲透液孔745(745a、745b、745c、745d、745e)。在一些應用中，這些孔中的一些孔或所有孔被封蓋住，從而防止流體流動通過孔(使得流體流動通過公共的進料滲透液/滲濾流體滲透液出口端口700，但是不通過公共的進料滲透液/滲濾流體滲透液出口通道744或公共的進料滲透液/滲濾流體滲透液孔745)。

圖3a和3b還示出了滲濾板中公共的進料/滯留物端口和滲濾流體進給通道的不同構造，其用于將滲濾流體以不同的角度引入到進料/滯留物端口中。在一個實施例中，“淚滴形狀”的端口600具有2種不同的內徑(在板的一個表面處，601具有通向點603的更大的開口，該開口大于下方圓形端口中的開口602，使得在淚滴形狀與圓孔之間存在唇部或肩部604)，并且可以例如通過為進料流體流和滲濾(緩沖液)流體流的混合提供更大的表面積來提供改進的結果。

通常，流體處理組件包括至少一個(更優選地，至少兩個)墊片，其中，至少一個墊片具有3個孔，并且至少一個墊片具有2個孔。例如，圖2a示出了處于第一級530和下部歧管板510之間的墊片510a、處于第六級530e和上部歧管板520之間的墊片520b以及處于滲濾板570和橫流處理組件550之間的墊片510b，其中，每個墊片具有2個孔，并且圖2a還示出了墊片515(515′、515a、515a′、515a″、515b、515b′、515b″、515c、515c′、515c″、515d、515d′、515d″、515e、515e′)，這些墊片每個具有3個孔，并且這3個孔位于除了第一個和最后一個橫流處理組件(其中墊片510b和520a位于第一個和最后一個橫流處理組件的一側)以外的橫流處理組件的任一側。在圖2a中所示的實施例的變體(未示出)中，橫流處理組件530由第二歧管板510替代。

示出的滲濾系統1000包括多個獨立的滲濾流體進給導管590′(590、590a、590b、590c、590d、590e)和滲濾流體進給入口，所述多個獨立的滲濾流體進給導管與滲濾流體(例如，緩沖流體)源1570流體連通，其中，滲濾流體進給導管分別設置在多通道泵壓頭的獨立通道中。因此，雖然各個滲濾流體進給導管可以與公共的滲濾流體源流體連通，但是每個滲濾流體進給導管僅與獨立的橫流處理組件的單個相應的滲濾流體進給入口連通，并且通過各個導管的流體流量受到控制。

流體處理組件可如現有技術中已知的那樣進行組裝。在圖4a和4b中所示的例示性組件中，模塊被堆疊。如果需要，流體處理組件可包括例如桿(例如，壓縮桿和/或安裝桿)、螺栓、螺母和墊圈，包括例如如美國專利us7,918,999中以及美國專利申請公開us2008/0135499和us2013/0118971中所公開的那些。在示出的實施例中，流體處理組件包括帶螺紋的壓縮桿1800(1800a、1800b、1800c)、帶螺紋的安裝桿1800′、1800a′(其中，安裝桿僅僅穿過支撐板，并且壓縮桿穿過支撐板、歧管板和滲濾板)、墊圈1801(1801a、1801b、1801c；1801′、1801a′)和帶螺紋的螺母1802(1802a、1802b、1802c；1802′、1802a′)，其中，頂部支撐板和底部支撐板、頂部歧管板和底部歧管板以及滲濾分配板包括使桿能夠穿過這些板的孔，使得模塊可以被堆疊。通常，安裝桿在堆疊和組裝模塊期間提供了對準支撐，并且壓縮桿確保了施加所需的載荷和扭矩，以使流體處理組件能夠工作。

其它的組件構造在現有技術中已知，例如，其包括例如如美國專利申請公開us2013/0118971中所公開的帶式構造或不含保持器的構造。

通常，滲濾系統1000進一步包括進料流體泵1500、進料流體源1510、與進料入口511流體連通的至少一個進料流體導管1511、與滯留物出口521以及與收集容器1621流體連通的至少一個滯留物導管1521、與滲透液出口522以及與滲透液/廢液容器1622流體連通的至少一個滲透液導管1522，通常，其中滲透液導管1522還與一個或多個公共的進料滲透液/滲濾流體滲透液出口端口流體連通(例如，圖2d示出了滲透液通過每個公共的滲透液端口(700、700a、700b、700c、700d、700e)并通過滲透液出口522而至滲透液導管1522))。

另外地或替代地，如果需要(例如，對于涉及反向流操作的一些應用)，滲濾系統可包括一個或多個滲濾流體滲透液導管，所述一個或多個滲濾流體滲透液導管與公共的進料滲透液/滲濾流體滲透液出口通道744(744、744a、744b)、公共的進料滲透液/滲濾流體滲透液孔(745、745a、745b(在圖2d中孔示出為被封蓋住))、以及滲透液/廢液容器1622和/或滲濾滲透液容器流體連通(未示出導管和滲濾滲透液容器)。

滲濾系統還可包括，例如：一個或多個監測裝置，所述一個或多個監測裝置用于監測以下任意參數中的一個或多個：壓力(例如，入口壓力、出口壓力和/或背壓)、流量和電導率；和/或一個或多個閥，例如滯留物和/或滲透液節流閥(有時稱為控制閥)，所述一個或多個閥例如用于調節以下任意參數中的一個或多個：進料與滯留物之間的流動比例，和/或調節背壓。合適的流量計、壓力傳感器、電導率傳感器和節流閥在現有技術中已知。

在一些實施例中，滲濾系統包括：流量計和壓力傳感器，所述流量計和壓力傳感器與每個與流體處理組件連通的入口流體流動路徑相關聯，并與離開流體處理組件的滯留流體流動路徑相關聯；以及電導率傳感器和節流閥，所述電導率傳感器和節流閥與離開流體處理組件的滯留物和滲透液流體流動路徑相關聯。通常，流量計和壓力傳感器與進料流體入口流體流動路徑相關聯，并且流量計和壓力傳感器與滯留流體流動路徑相關聯。

例如，圖1c中所示的滲濾系統的實施例包括與進料導管1511相關聯的流量計800′和壓力傳感器900′，以及與相應的滲濾流體進給導管590(590、590a、590b、590c、590d、590e)相關聯的流量計800(800a、800b、800c、800d、800e)和壓力傳感器900(900a、900b、900c、900d、900e)，該滲濾系統還包括與滯留物導管1521相關聯的流量計821和壓力傳感器921、與滯留物導管1521相關聯的電導率傳感器1021和節流閥1121、以及與滲透液導管1522相關聯的電導率傳感器1022和節流閥1122。在圖1c中所示的滲濾系統的變體中，節流閥1122被流量計替代，并且滲濾系統不包括與相應的滲濾流體進給導管相關聯的流量計和壓力傳感器。

各種滲濾流體和進料流體泵(優選為微處理器控制的驅動泵)以及多通道(例如，2、4、8、12和24個通道，或更多通道)泵壓頭(其包括但不限于可堆疊泵壓頭和卡式泵壓頭(cartridgepumphead))適合于在本發明中使用，并且合適的泵和泵壓頭在商業上可獲得(例如，來自cole-palmerinstrumentcompany(弗農希爾斯，伊利諾伊州)以masterflex和ismatec為名的產品等)。通常，泵具有多個輥(例如，2、3、4或更多個輥)。優選地，滲濾泵(以及針對一些應用的進料泵)提供調節的流量，并且如果需要提供調節的分配體積。在一些實施例中，多通道泵壓頭與泵成一體。在具有多個泵壓頭的一些實施例中，多通道泵壓頭可以與另外的泵壓頭一起使用，所述另外的泵壓頭可為多通道的和/或單通道的。

本發明的實施例可采用各種管尺寸和/或管材料，并且合適的尺寸和材料為本領域技術人員所知。

滲濾分配板可由現有技術中已知的各種材料形成，這些材料包括例如諸如聚丙烯這樣的聚合物材料。

用于橫流處理組件(其包括處于進料側(進料通道)與滲透液側(滲透液通道)之間的uf膜)的各種設置適合于在本發明中使用。通常，進料通道和滲透液通道包括間隔材料和/或穿孔材料(例如，濾網或網狀織物)。濾網(screen)或網狀織物(mesh)可具有任何合適尺寸的開口，例如，細小尺寸、中等尺寸或大尺寸的開口。

橫流處理組件可具有任何數量的膜、進料通道和滲透液通道，包括例如美國專利us8,980,088中所公開的那些。圖2b示出了包括4個uf膜(560、560′、560″、560″′)的一個示例性的橫流處理組件550，其中，每個膜設置在滲透液通道(562、562′、562″)和進料通道(561、561′)之間。如果需要，橫流處理組件的部件可以被組合以提供橫流處理子組件，例如，其中滲透液通道和膜被組合而形成滲透通道/膜子組件。例如，圖2c分別示出了頂部滲透液通道/膜子組件550-1、中間滲透液通道/膜子組件550-2和底部滲透液通道/膜子組件550-3，并且一進料通道設置在頂部子組件和中間子組件之間，并且另一進料通道設置在中間子組件和底部子組件之間。圖2c示出了與不同的橫流處理部件相關聯的不同的密封件，其被示出為進料通道密封件561a′、561a″、561′a′、561′a″以及滲透液通道密封件562a′、562a″。

根據本發明的一個實施例，uf膜可由任意的各種材料形成，包括在現有技術中已知的那些材料，其包括例如天然或合成的聚合物(包括，例如再生纖維素、聚醚砜等)。膜可以被支撐或不被支撐。

膜可具有任何合適的孔結構，例如，寬范圍的分子截止量(例如，10kda、30kda等)或去除率。合適的膜包括現有技術中已知的那些膜。

此外，膜可具有(或可被改變以具有)任意的各種流體處理特性。例如，膜可具有正電荷、負電荷或中性電荷；膜可為疏液的或親液的(包括疏水的或親水的，或者疏脂的或親脂的)；和/或膜可具有諸如配合基或任何其它活性成分這樣的附接官能團，所述附接官能團可化學地結合至流體中的物質。膜可由起到以任意的各種方式對流體進行進一步處理作用的各種材料形成、浸漬有這些材料或者包含這些材料。這些功能材料可包括，例如，可以化學地和/或物理地結合、反應、催化、遞送或以其它方式影響流體中物質或流體本身的所有類型的吸附劑、離子交換樹脂、層析介質、酶、反應物或催化劑。

膜可具有任何所需要的臨界濕表面張力(cwst，如例如美國專利us4,925,572中所定義的那樣)。cwst可以如現有技術中已知的那樣進行選擇，例如，如例如美國專利us5,152,905、us5,443,743、us5,472,621和us6,074,869中另外公開的那樣。

均以同向流的方式操作(圖2d和4c示出了在以同向流的方式操作時通過組件的流體流動通路)的這些示例進一步對本發明進行了說明，但是當然這些示例絕不應被認為是限制本發明的范圍。

這些示例表明，通過單點的控制，通過流體處理組件的流量分布大體上是均勻的和可管控的，與此同時提供了所需水平的去除效率。

示例1

這個示例展示了：根據本發明的實施例，在(每個通道中的)滲濾流體流量受控的情況下，從具有兩種不同的進料流體流量(10ml/min和20ml/min)的進料流實現雜質的99％(2-log；ndv＝7)去除。

滲濾系統設置成包括大體上如圖4(a和b)中所示的流體處理組件的，其中，滲濾泵和滲濾系統設置成大體上如圖1a和1c中所示，包括masterflexl/s精密可變速度泵驅動器(型號：ew-07528-30)，以及三個masterflexl/s多通道泵壓頭(型號：07536-002)和masterflexl/s高性能精密2止動件型管組(l/s15，06421-15)(cole-palmerinstrumentcompany，弗農希爾斯，伊利諾伊州)。

流體處理組件具有6個級，每個級具有2個串聯的橫流處理組件，每個橫流處理組件均包括delta再生纖維素uf膜，每個膜具有30kda的截止量(cutoff)和186cm²的表面積(用于流體處理組件的總的膜面積為2232cm²)。

進料溶液是在0.025m的醋酸鈉加0.5m的氯化鈉(nacl)中的10g/l的多克隆牛igg(電導率47ms/cm)。滲濾(df)溶液(緩沖溶液)為0.025m的醋酸鈉加0.05m的nacl(電導率6.7ms/cm)。

在進料流體流量為10ml/min時，每個通道中的滲濾流體流量為約11.7ml/min，并且在進料流體流量為20ml/min時，每個通道中的滲濾流體流量為約23.3ml/min。

通過采用滯留物節流，維持進料流量和滯留物流量之間約1:1的比例。

結果如下：

對于10ml/min的流體流量，每個df級的流量分布保持大體上均勻，在10ml/min左右。對于df級1-3，壓力分布保持大體上均勻，在12psig左右，對于df級4-6，朝向滯留物出口，壓力從約9psig下降至4psig。

對于20ml/min的流體流量，每個df級的流量分布保持大體上均勻，在18-20ml/min左右。對于df級1-3，壓力分布保持大體上均勻，在28psig左右，對于df級4-6，朝向滯留物出口，壓力從約25psig下降至約9psig。

示例2

該示例展示了：根據本發明的實施例，在(每個通道中的)滲濾流體流量受控的情況下，從具有兩種不同的進料流體流量(5ml/min和10ml/min)的進料流實現雜質的99.9％(3-log；ndv＝13)去除。

滲濾系統、流體處理組件以及進料溶液和df溶液如示例1中所描述的那樣。

在進料流體流量為5ml/min時，每個通道中的滲濾流體流量為約10.8ml/min，并且在進料流體流量為10ml/min時，每個通道中的滲濾流體流量為約22.7ml/min。

通過采用滯留物節流，維持進料流量和滯留物流量之間約1:1的比例。

結果如下：

對于5ml/min的進料流體流量，對于df級1-6，每個df級的流量分布保持大體上均勻，在10ml/min左右。df級1和2的壓力分別為15psig和17psig，對于df級3-5，壓力分布保持大體上均勻，在20psig左右，并且對于df級6，壓力下降至約15psig。

對于10ml/min的進料流體流量，df級2-4中的每個df級的流量分布的范圍是約11-9ml/min，并且df級5和6中的每個df級的流量分布的范圍是約7psig。壓力分布從df級1的約34psig變化至df級6的約25psig(朝向滯留物出口，每級下降約1至2psig)。

特別地，對于5ml/min的進料流量而言，為了實現99.9％的目標去除效率，壓力和流量二者的管控相對容易和均勻。

示例3

該示例展示了：根據本發明的一個實施例，在(每個通道中的)滲濾流體流量被控制為約18.3ml/min的情況下，從具有5ml/min流體流量的進料流實現雜質的99.99％(4-log；ndv＝22)去除。

滲濾系統、流體處理組件以及進料溶液和df溶液如示例1中所描述的那樣。

通過采用滯留物節流，維持進料流量和滯留物流量之間約1:1的比例。

結果如下：

對于df級1-6，每個df級的流量分布保持在約8-12ml/min的范圍中。壓力分布從df級1的約34psig變化至df級6的約26psig(朝向滯留物出口，每級下降約1至2psig)。

示例4

該示例展示了：根據本發明的實施例，在(每個通道中的)滲濾流體流量受控的情況下，從具有10ml/min進料流體流量的進料流實現雜質的99.0％(2-log；ndv＝7)去除，以及從具有6ml/min進料流體流量的進料流實現雜質的99.9％(3-log；ndv＝13)去除。

滲濾系統設置成包括大體上如示例1中所描述的流體處理組件。

流體處理組件具有6個級，每個級具有3個串聯的橫流處理組件，每個橫流處理組件包括delta再生纖維素uf膜，每個膜具有30kda的截止量和186cm²的表面積。

進料溶液是處于0.025m的醋酸鈉加0.5m的氯化鈉(nacl)中的60g/l的多克隆牛igg(電導率47ms/cm)。滲濾(df)溶液(緩沖溶液)為0.025m的醋酸鈉加0.05m的nacl(電導率6.7ms/cm)。

在進料流體流量為10ml/min時，每個通道中的滲濾流體流量為約11.7ml/min，并且在進料流體流量為6ml/min時，每個通道中的滲濾流體流量為約13ml/min。

通過采用滯留物節流，維持進料流量和滯留物流量之間約1:1的比例。

結果如下：

對于10ml/min的進料流體流量，df級1的流量為約6ml/min，df級2的流量為約7ml/min，對于df級3-6，流量保持均勻，在10ml/min左右。df級1-6的壓力分別為33psig、31psig、28psig、16psig、11psig和8psig。

對于6ml/min的進料流體流量，df級1的流量為4ml/min，df級2的流量為約8ml/min，對于df級3-5，流量保持均勻，在10ml/min左右，并且df級6的流量為約12ml/min。df級1-6的壓力分別為29psig、28psig、24psig、15psig、10psig和8psig。

對于不同的目標去除效率和進料流量，壓力和流量二者的管控均是成功的和穩健的。

示例5

該示例示出了利用滲濾標記物來進行測試，以更好地量化目標百分比去除效率。

流體處理組件如示例4中所描述的那樣。

進料溶液是具有作為代表性小分子的葡萄糖的60g/l的多克隆牛(polyclonalbovine)igg。進料溶液是處于0.025m的醋酸鈉加0.05m的nacl加50g/l的葡萄糖中的60g/l的igg(電導率6.7ms/cm)。df溶液(緩沖溶液)為0.025m的醋酸鈉加0.05m的nacl(電導率6.7ms/cm)。

結果如下：在(每個通道中的)滲濾流體流量受控的情況下，以5ml/min的進料流體流量實現了作為小分子雜質的葡萄糖分子的99.9％(3-log；ndv＝13)去除。葡萄糖的檢測極限為0.03g/l。

本文所引用的所有參考文獻(包括公開、專利申請和專利)通過參考而被包含在本文中，就像每篇參考文獻單獨地且具體地通過參考而被包含且其全文列于本文中一樣。

在描述本發明的內容中(尤其是在以下權利要求的內容中)術語“一”和“一個”和“該/所述”和“至少一個”以及類似表達的使用被認為是覆蓋單數和復數形式，除非文中另外指出或者明顯與內容相矛盾。被一系列的一個或多個條目跟隨的術語“至少一個”的使用(例如，“a和b中至少一個”)被認為是意味從所列出條目選擇的一個條目(a或b)或者兩個或更多個所列出條目的任意組合(a和b)，除非文中另外指出或者明顯與內容相矛盾。術語“包括”、“具有”、“包含”和“含有”被認為是開放性的術語(即，意思是“包括但不限于”)，除非另外指出。本文中數值范圍的描述僅僅是用作單獨參考落在范圍內的每個單獨的值的簡化方法，除非文中另外指出，并且每個單獨的值被包含到說明書中，就像其在本文中被單獨引用一樣。本文中所描述的所有方法可以以任何合適的順序進行，除非文中另外指出或者明顯與內容相矛盾。本文中所提供的任何和所有示例或示例性語言(如“例如”)的使用僅僅是為了更好地闡明本發明，并且沒有對本發明的范圍作出限制，除非另外要求。說明書中的語言不應當被認為是表明任何未要求的元件對本發明的實踐是必要的。

本發明的優選實施例在本文中進行了描述，包括發明人所知的實施本發明的最佳模式。在閱讀了以上描述的情況下，這些優選實施例的變體對于本領域技術人員將變得顯而易見。發明人預計本領域技術人員能夠適當地實施這些變體，并且發明人希望本發明被實踐成與本文中所具體描述的不同。因此，如適用的法律允許，本發明包括在此所附的權利要求中所述及的主題的所有變型和等同形式。此外，本發明的所有可能變體中對上述元件的任意組合均被本發明涵蓋，除非文中另外指出或另外明顯與內容相矛盾。