一种过滤膜包及其在除病毒过滤中的应用的制作方法

本发明属于过滤器材，尤其是涉及一种过滤膜包及其在除病毒过滤中的应用。

背景技术：

1、在生物制药行业中，通常采用切向流过滤膜包进行含蛋白质大分子流体的过滤或者浓缩，在切向流过程中，过滤膜包通常由过滤层和导流筛网堆叠，在使用过程中，流体通过导流筛网的导流作用从膜的表面切向流动，一部分流体在压力作用下穿过膜表面形成渗透液排出，而大分子则被过滤层截留，与未穿过膜表面的流体一同形成渗余液。

2、在重组蛋白和抗体类药物生产过程中，需要对含重组蛋白或抗体药液中的病毒进行过滤去除，其中，病毒具有较小的直径，为了能够去除更为细小的病毒(18-26nm直径)，除病毒膜一般也具有较小的孔径的分离层，在现有技术过滤膜包结构中，过滤膜直接与导流筛网接触，在采用除病毒膜过滤时，在流体压力下，筛网上的突起的纤维容易嵌入膜中从而破坏膜孔结构，由于除病毒膜分离层厚度相对较薄，一旦被破坏，容易导致整张膜的失效，从而影响整个除病毒过滤过程。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供一种隔离过滤层和滤液导流筛网，防止过滤层嵌入滤液导流筛网，保证过滤效果，同时增加过滤通量的过滤膜包及其在除病毒过滤中的应用。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种过滤膜包，包括：

3、进液导流筛网，具有第一进液口和第一滤液口，其用于引导待过滤流体沿切线方向渗透；

4、过滤单元，设于进液导流筛网的下游，其至少包括滤液导流筛网和设于滤液导流筛网侧边的过滤层；

5、所述过滤单元上开设有分别与第一进液口和第一滤液口至少部分正对连通的第二进液口和第二滤液口；

6、所述过滤单元还包括设于过滤层和滤液导流筛网之间的隔离层。

7、过滤膜包在过滤过程中，在待过滤液体的较大压力之下，滤液导流筛网容易嵌入过滤层中，对过滤层的膜孔径造成损坏，容易导致过滤层对病毒去除率的下降，同时也影响了过滤膜包的整体使用寿命。本发明在过滤层和滤液导流筛网之间设置隔离层，该隔离层起到了隔离过滤层和滤液导流筛网的作用，避免滤液导流筛网在过滤过程中嵌入过滤层中导致对其膜孔的损坏，对过滤层形成良好的保护作用；在过滤时，隔离层两侧可以分别与过滤层和滤液导流筛网贴合，也可以是隔离层和过滤层之间存在间隙、隔离层和滤液导流筛网之间也存在间隙，隔离层不仅起到隔离作用，还起到导流的作用，即隔离层配合滤液导流筛网形成两层的排液空间，降低背压，增加了过滤通量，使得过滤更加顺畅，过滤效率提高。

8、进一步的，所述隔离层上开设有分别与第二进液口和第二滤液口至少部分正对连通的隔离层进液口和隔离层滤液口，所述隔离层通过隔离层上的胶粘层与过滤层和滤液导流筛网粘结。

9、本发明中，在隔离层上开设有分别与第二进液口和第二滤液口至少部分正对连通的隔离层进液口和隔离层滤液口，能够使得渗透液更好的排除。同时为了使得隔离层能够良好的固定于膜包中，防止其在过滤过程中发生移位，保证整体结构的稳定性，因此采用胶粘剂在隔离层上形成胶粘层，并与过滤层和滤液导流筛网粘结，将隔离层和过滤层、滤液导流筛网封装成一体，保证膜包整体结构的稳定性。

10、进一步的，所述胶粘层渗透于隔离层内，并围设于隔离层进液口，且胶粘层覆盖隔离层进液口内壁，以避免隔离层进液口和隔离层之间形成从隔离层进液口内壁进入的贯通液体流道。

11、本发明胶粘层可以渗透于隔离层内，从而达到与过滤层和滤液导流筛网粘结的目的，并且，为了防止液体从隔离层进液口内壁进入，本发明胶粘层围设于隔离层进液口，且覆盖隔离层进液口内壁，避免隔离层进液口和隔离层之间形成从隔离层进液口内壁进入的贯通液体流道，从而阻断了液体从隔离层进液口出进入。

12、进一步的，所述胶粘层的围设宽度为l，隔离层进液口的直径为d，所述l:d为1-10:10。

13、本发明中，渗透于隔离层内围设的胶粘层需要具有一定的宽度，一方面，能够防止隔离层进液口和隔离层之间形成贯通液体流道，另一方面，胶粘层与过滤层粘合后，能够防止从过滤层过滤之后形成的渗透液不通过隔离层从隔离层滤液口排出，而之间通过过滤层和隔离层进液口之间的缝隙从隔离层进液口处排出；因此，宽度l过小，渗透于隔离层内的胶粘层越容易形成贯通液体流道，造成液体从隔离层内流向隔离层进液口处并排出的现象，同时，也容易使得隔离层进液口和过滤层之间的粘结在流体冲击下更容易被冲开，使得粘结不牢固，导致液体从过滤层和隔离层进液口之间的缝隙处流向隔离层进液口并排出。

14、进一步的，所述隔离层进液口与过滤层第二进液口处形成阶梯错位区域。

15、采用阶梯错位区域的设置使得粘合剂能够在阶梯错位区域填充，在胶粘剂不渗透入隔离层的情况下也能实现隔离层和过滤层的封装，避免料液从隔离层和过滤层之间的缝隙流出，保证过滤膜良好的过滤效果。

16、进一步的，所述过滤层包括过滤膜，所述过滤膜包括预过滤层和用于截留、孔径小于预过滤层的分离层，至少有一层预过滤层位于过滤膜远离隔离层的一侧。

17、上述过滤膜为对称或不对称结构，其中预过滤层和分离层是由同种材料制成，其两层结合成体一个整体结构，并在过滤膜的制备过程中直接形成两层或多层结构，过滤膜分为预过滤层和分离层只是过滤膜结构方面的变化，而不是说本质上为两层过滤膜；将过滤膜设计为对称或不对称结构，即其在纵截面上的孔径不相同，预过滤层的孔径较大，可以用作纳污层，主要用于截留流体中的大颗粒杂质，且有利于提高过滤膜整体的过滤速度，使得流体过滤的时间较短，时间成本较低；分离层的孔径相对较小，可以用作截留层，有利于提高过滤膜的过滤精度，保证了过滤膜对病毒具有较高的截留作用；使用时分离层贴合隔离层，或者，分离层至少位于一个预过滤层和隔离层之间，也就是说至少有一层预过滤层位于过滤膜远离隔离层的一侧，此时保证了过滤膜的进液面孔径较大，相比于进液面是小孔径，则将预过滤层作为大孔径的进液面纳污量大，能预先除去较大颗粒杂质，不易发生堵塞，达到良好的过滤效果。

18、进一步的，所述分离层位于过滤膜贴近隔离层一侧。

19、使用时，分离层和隔离层接触，液体先经过预过滤层的过滤之后，再流经分离层，最后无需再次经过预过滤层的过滤就到达隔离层，在保证良好的过滤效果的同时，简化过滤膜的结构；此时分离层靠近滤液导流筛网，更容易受到破坏，而分离层的破坏会导致过滤膜的失效，因此更需要隔离层的保护作用。

20、进一步的，所述分离层的孔径为16-23nm。

21、分离层的孔径过大无法达到良好的过滤效率，而分离层的孔径过小则渗透液中的蛋白质无法顺利通过，而且过滤通量减小；分离层孔径的上述数值设置有利于提高过滤膜的过滤精度，保证了过滤膜对细小病毒也有较高的截留作用。

22、进一步的，所述隔离层贴近过滤层一侧表面粗糙度为2-25μm。

23、隔离层贴近过滤层一侧的表面粗糙度过大会形成多个突起，在过滤过程中受压的前提下，突起嵌入过滤膜孔中，损伤过滤膜的孔结构；或者过滤层嵌入相邻突起之间，造成过滤效率降低；上述表面粗糙度的选值可以保证隔离层表面的平整度，降低对过滤层的影响。

24、进一步的，所述隔离层的柔软度为100-250mn。

25、隔离层的柔软度偏大则容易产生变形，容易造成过滤层和隔离层之间的褶皱，影响过滤效率；隔离层的柔软度偏小则会导致坚硬的突起损伤过滤层。

26、进一步的，所述隔离层贴近过滤层一侧表面的孔径为d1，所述过滤层贴近隔离层一侧的孔径为d2，d1:d2为1000-5000。

27、隔离层的孔径远远大于过滤层的孔径，使得其能够起到良好的隔离作用，而不会对过滤层的过滤产生影响，但若隔离层孔径相对过滤层孔径过大，则过滤膜会容易嵌入其孔隙内，对过滤层的过滤效率产生不利影响。

28、进一步的，所述隔离层贴近过滤层一侧表面的孔径为20-120μm。

29、隔离层贴近过滤层一侧表面的孔径过大，则容易造成过滤层嵌入孔隙内，对过滤层的过滤效率产生不利影响，而且隔离层的孔径需要保证小于筛网的孔径；如果孔径过小，则会减小过滤通量。

30、进一步的，所述隔离层的厚度为h1，所述滤液导流筛网的厚度为h2，h1:h2为1:1-5。

31、隔离层的厚度越大则排液空间越大，对过滤通量的贡献越高，但厚度过大容易导致过滤膜包的厚度增加，而厚度过小则无法起到良好的隔离作用，容易发生形变导致过滤导流筛网嵌入过滤膜中；上述厚度比例的选择可以保证过滤效率的同时避免整体膜包厚度过大。

32、进一步的，所述隔离层的厚度为80-150μm，透气量为60-160cc/cm2/sec。

33、隔离层的厚度在上述数值范围内，可以起到良好的隔离作用，避免过滤膜的嵌入，而且具有更多的排液空间，增加了过滤通量；透气量过大则孔隙过多，容易造成滤液导流筛网的嵌入，透气量过小则会减小过滤通量；而且在上述透气量的数值范围内，也便于过滤膜包的封装。

34、进一步的，所述滤液导流筛网的厚度为400-650μm，孔隙率为25-35％。

35、滤液导流筛网的厚度和孔隙率设置可以保证过滤膜包的过滤通量处于合适的范围，同时保证良好的过滤效率。

36、进一步的，所述隔离层的纤维直径为10-25μm，克重为15-40g/m2。

37、采用直径较粗但纤维密度较低的组合，达到隔离层的透气度，继而保证过滤膜包的过滤通量，以及方便过滤膜包的粘合封装；相比于采用直径较细但纤维密度较大的方案，本发明的隔离层支撑性能更好，同时具有更小的比表面积，不但减小隔离层对蛋白质的非特异性吸附，同时能够减小蛋白质与隔离层的纤维反复碰撞导致失活的概率，并且渗透液流动过程中，在隔离层内形成的涡流而已更少，降低了蛋白受到的剪切力，使得蛋白收率和有效蛋白率更高。

38、进一步的，所述隔离层为无纺布、织布或多孔膜中的一种或多种。

39、进一步的，所述过滤层为多层过滤膜，每层过滤膜上开设有封装孔和导通口，该封装孔与所述第二进液口至少部分正对连通，多层过滤膜至少包括具有最大封装孔内径的第一过滤膜和具有最小封装孔内径的第二过滤膜，多层过滤膜堆叠进而在封装孔处形成径向错位区域；

40、所述封装孔内形成环状胶封层，该环状胶封层覆盖第二进液口的内壁，及第一过滤膜封装孔的内壁和相邻封装孔之间的径向错位区域，以使得各层过滤膜之间以及滤液导流筛网和过滤层之间形成密封连接。

41、多层过滤膜之间通过在封装孔内形成环状胶封层，该环状胶封层填充相邻过滤膜之间的径向错位区域，第二进液口的内壁，以及第一过滤膜位于封装孔的内侧壁，具体的，部分粘合剂渗透进入滤液导流筛网，填充滤液导流筛网的网孔，靠近滤液导流筛网的过滤膜直接与其粘接，同时在滤液导流筛网的第二进液口内壁包覆环状胶封层；由于过滤膜不会渗透粘合剂，因此其余的过滤膜通过封装孔之间的径向错位区域内填充的粘合剂形成封装，将相邻过滤膜牢牢粘附，同时在第一过滤膜的封装孔内侧壁也粘附有环状胶封层，其也说明了具有最大封装孔内径的第一过滤膜侧壁必须封装有环状胶封层，才能通过径向错位区域粘附的方式将多层过滤膜粘附起来，因此环状胶封层使得所有的过滤膜和滤液导流筛网之间形成稳固的粘合作用，避免料液从缝隙中透过，保证过滤膜良好的过滤效果；环状胶封层的侧边和过滤膜密封，其上下两边能将相邻的过滤膜牢牢粘附，从而将封装孔内封堵，保证过滤时待过滤液体从第一进液口进入，铺满整个进液导流筛网。

42、在过滤膜包使用过程中，待过滤液体从一侧的第一进液口进入，一部分料液通过多个过滤膜的过滤后渗透进入至滤液导流筛网中，并从滤液导流筛网的滤液口流出，而另一部分未经过滤的料液形成渗余液，从进液导流筛网另一侧的第一进液口排出，环状胶封层可以封堵封装孔内的流道，不会有液体从封装孔内流出，保证流路的有效性，同时，进液导流筛网另一侧的第一进液口也可以完全封住，使得从进液口进入的待过滤液体能够全部通过多个过滤膜的过滤形成渗透液后，从滤液口流出。

43、通过环状胶封层完成各层过滤膜之间，以及滤液导流筛网和过滤层之间的密封连接，整个连接结构简单有效，加工方法简单，加工成本低；环状胶封层的设置，解决了多个过滤膜叠加后无法良好密封的问题，使得无论采用多少数量的过滤膜形成过滤层都能实现稳固的粘合，可以适应不同的过滤场景，使用灵活度高。

44、进一步的，所述封装孔的内径呈阶梯变化，其自靠近滤液导流筛网一侧向外逐渐变小。

45、粘合剂沿着阶梯流动，保证每个区域都能覆盖到，即保证环状胶封层可以覆盖到所有的径向错位区域，上述结构设计使得过滤层的所有过滤膜之间粘结牢固性更高；由于封装孔的内径呈阶梯变化，使得所有相邻过滤膜之间不仅在侧壁上具有环状胶封层，而且在径向错位区域的台阶上也具有环状胶封层，各个过滤膜之间粘合更加稳固，由于在两个方向均实现稳固的粘接，液体不容易冲破环状胶封层导致流道渗透进入封装孔，使得滤液均从滤液导流筛网的第二滤液口排出，或从进液导流筛网另一侧的第一进液口排出。

46、本发明还公开了一种上述过滤膜包在除病毒过滤中的应用。

47、在过滤膜包的使用过程中，含蛋白料液从一侧的第一进液口进入，一部分料液通过过滤膜的过滤后渗透进入至滤液导流筛网中，并从滤液导流筛网的滤液口流出得到除病毒含蛋白料液，而另一部分未经过滤的料液形成渗余液，从进液导流筛网另一侧的第一进液口排出，环状胶封层可以封堵封装孔内的流道，不会有液体从封装孔内流出，保证流路的有效性，同时，进液导流筛网另一侧的第一进液口也可以完全封住，使得从第一进液口进入的含蛋白料液能够全部通过过滤膜的过滤形成除病毒含蛋白料液后，从第一滤液口流出，即死端过滤。

48、本发明的有益效果是：在过滤层和滤液导流筛网之间设置隔离层，该隔离层起到了隔离过滤层和滤液导流筛网的作用，避免过滤层在过滤过程中嵌入滤液导流筛网中导致过滤层的损坏，对过滤层形成良好的保护作用；隔离层不仅起到隔离作用，还起到导流的作用，增加了过滤膜包的排液空间，降低背压，增加了过滤通量，使得过滤更加顺畅，过滤效率提高。