[發(fā)明專利]改善過濾器比例縮放的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310186381.2
• 申請日: 2010-08-12
• 公開（公告）號: CN103432906A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設計）人: S.吉利亞;M.布蘭查德;K.勞蒂奧
• 申請（專利權）人: EMD密理博公司
• 主分類號: B01D61/00
• 分類號: B01D61/00;B01D65/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王倫偉;梁謀

本申請是申請?zhí)枮?01010254453.9，申請日為2010年8月12日，發(fā)明名稱為“改善過濾器比例縮放的方法”的中國專利申請的分案申請。

本申請要求2009年8月13日提交的美國臨時申請No.61/274142的優(yōu)先權，該臨時申請的公開內容通過引用結合進來。

技術領域

本發(fā)明涉及改善過濾器比例縮放（scaling）的方法。

背景技術

過濾設備的生產(chǎn)商通常提供小規(guī)模尺寸調整工具（small?scale?sizing?tool）用于對過程物流進行初始評價以及用于估計全規(guī)模過程（full?scale?process）對膜面積的需求。理想地，小規(guī)模設備應該包含最小的膜面積或過濾介質以節(jié)省測試流體并同時也和它們的相應大規(guī)模設備成線性比例縮放。但是，小規(guī)模設備性能上的可變性給按比例放大要求增加了不確定性，從而導致發(fā)生潛在的過量的尺寸調整以避免出現(xiàn)所測試的小規(guī)模設備代表性能分布的低端的可能性。

例如，對于微過濾膜過濾器而言，有許多因素影響膜性能，包括孔尺寸分布、膜化學、膜厚度、膜孔隙率和其他因素。盡管膜生產(chǎn)方法經(jīng)設計以對所有這些因素進行控制從而最大化均勻性和一致性，但是不可避免地對于所有這些變量而言在正常生產(chǎn)條件內存在某種分布。這種膜的變化性限制了設備-設備之間的性能一致性，所以限制了能夠從小規(guī)模性能對大規(guī)模性能進行預測的精度。

大規(guī)模樣品或者小規(guī)模過濾設備的性能通常用于估計大規(guī)模設備的尺寸調整要求。小規(guī)模設備用于尺寸調整的使用提供了顯而易見的經(jīng)濟優(yōu)勢。例如，在生物流體的無菌過濾中，47mm或25mm膜盤提供了方便的形式來評價所述盤對于大規(guī)模膜設備（比如，含有數(shù)十倍直至數(shù)千倍面積的盒子）的性能。為了精確的按比例放大（scale-up），小規(guī)模設備中的膜必需能代表大規(guī)模設備中的膜。但是，如同在任何生產(chǎn)方法中的那樣，一批膜和另一批膜在可接受的性能方面存在有限的公差。比例縮放設備中的膜可以源自所述可接受的性能范圍內的任何地方。相應地，當估計全規(guī)模設備的所需尺寸調整時，膜性能方面的變化性必需得以考慮，從而導致在對比例縮放進行估計時必需使用足夠的安全系數(shù)。

這能夠通過考慮圖1中所示的膜性能的假想分布來舉例說明。在此示例中，所有膜批次的平均性能（滲透率或處理能力）被歸一化為1，性能的可接受范圍定義為平均值的±30%。一種常用的方法是使用小規(guī)模設備（small?scale?device），所述小規(guī)模設備包含從該群體中隨機選擇的膜，其可以在0.7-1.3之間的任何地方行使功能。相似地，大規(guī)模設備（large?scale?device）能夠在同樣0.7-1.3范圍的任何地方行使功能。當從小規(guī)模設備按比例放大至大規(guī)模設備時，必須考慮小規(guī)模設備包含高端（1.3）膜而大規(guī)模設備可能包含低端（0.7）膜的可能性。也就是說，必須應用1.3/0.7=1.86的比例縮放安全系數(shù)（scaling?safety?factor），以確保大規(guī)模設備需求不會出現(xiàn)尺寸不足的情況（參加圖2）。在這種情況下，全系統(tǒng)的最壞情況性能將得到精確估計。但是，也可能是小規(guī)模設備可能含有處于所述分布低端（0.7）的膜而所述大規(guī)模設備含有高端（1.3）膜。應用同一安全系數(shù)會導致全系統(tǒng)性能是（1.3/0.7）/(0.7/1.3)或3.45。結果會得到尺寸過大系數(shù)為3.45的過濾系統(tǒng)。這個值定義為根據(jù)下式（1）的比例縮放系數(shù)不確定性比率（scaling?factor?uncertainty?ratio，U_sf）:

U_sf＝(F_h/S_l)/(F_l/S_h)＝(F_h/F_l)*(S_h/S_l)??????(1)

其中，F(xiàn)_h是全規(guī)模高端潛在性能，F(xiàn)_l是全規(guī)模低端潛在性能，S_h是比例縮放設備高端潛在性能，S_l是比例縮放設備低端潛在性能。

所以，會希望減少比例縮放設備性能的范圍以降低大規(guī)模設備要求并節(jié)約成本。

發(fā)明內容