用于选择性地互连生物过程装置的组件的阀切换盒的制作方法

本发明涉及根据权利要求1的总体部分的用于选择性地互连生物过程装置的组件的阀切换盒的设计，根据权利要求16的具有这样的阀切换盒的阀切换系统，根据权利要求17的具有这样的阀切换系统的生物过程装置，以及根据权利要求19的用于操作这样的阀切换盒的方法。

背景技术：

1、表述“生物过程”目前表示任何种类的生物技术过程，特别地生物制药工艺。具有多个色谱柱的色谱布置的操作可以是这样的生物过程的一部分，所述多个色谱柱连接到用于执行模拟移动床(smb)色谱的阀切换盒。

2、所讨论的阀切换盒可以应用在生物技术的各种领域中。这个领域中的高的节省成本和增加的灵活性已经被对生物制药药物的增加的需求驱动。节省成本不仅与材料成本有关，而且还与制造成本有关。灵活性要以广义来理解，指的是生物处理装置的操作规模以及其自身的操作模式。对于作为与生物制药生产相关联的smb过程的一部分的阀切换盒，将互连的流体线和阀的复杂网络的清洁工作保持在最小是特别重要的。因此，各个阀和连接器的一次性且紧凑设计是必要的。在ep 1775001a1中公开了一种设计为一次性使用物品的阀切换盒。

3、在作为本发明的起点的以上提及的已知阀切换盒中，端口和流体线被组织在紧凑的歧管中。阀切换盒包括可切换阀单元的阵列，用于经由输送流体线选择性地将主流体线与次流体线互连。为了实现那些以行和列布置的主流体线和次流体线，许多导管被加工到歧管中。利用已知的阀切换盒，主流体线和次流体线可以以非常灵活的方式选择性地互连。然而，由于以上提及的要被加工到歧管中的导管具有相当大的纵向延伸并且通常通过深孔钻孔来实现的事实，阀切换盒的制造是昂贵的。鉴于歧管经常作为一次性使用物品来应用的事实，这个成本问题特别相关。

技术实现思路

1、因此，本发明的一个目的是提供在保持关于流体线的选择性互连的灵活性的情况下降低阀切换盒的制造成本的手段。

2、上面提及的问题通过根据权利要求1的总体部分的具有权利要求1的特征部分的特征的阀切换盒来解决。

3、本发明的前提是阀切换盒包括端口和流体线的至少一个流体流动系统，该流体流动系统包括与主流体线连通的主端口、以及与次流体线连通的次端口。此外，阀切换盒包括可切换阀单元的阵列，用于经由输送流体线来选择性地将主流体线与次流体线互连。这是阀切换盒的整体功能的基础，即用来选择性地互连主流体线和次流体线。

4、根据本发明，现在已经发现，流体线可以很好地建立在具有孔的输送板(transferplate)和弹性可变形的膜结构之间，这为流体线的布局和选择性互连产生了新的自由度。

5、详细地，提出了阀切换盒包括具有孔的输送板和在输送板的每一个平坦侧面上的膜结构。至少部分主流体线和次流体线在输送板和膜结构中的一个之间延伸。

6、现在在不需要昂贵的机械加工(诸如深孔钻孔)的情况下创建具有相当大的纵向延伸的流体线是可能的。主流体线和次流体线的流体方面的耦合通过输送流体线来实现，所述主流体线和次流体线优选地提供在输送板的相对平坦侧面上。那些输送流体线至少部分地由输送板中的简单孔来提供，这使得输送板成为易于制造的组件。

7、灵活地改变流体线的设计现在也是可能的，如稍后将解释的。另一新的构造自由是使用膜结构作为可切换阀的一部分的可能性，也如稍后将解释的。

8、最后，利用所提出的解决方案，防止了在流体线内的所谓“死角(deadlegs)”的不希望的生成。那些死角在生物过程内没有功能，但它们易受保留残余流体的影响。主要因为膜结构的弹性，残余流体被压出，并且由此从流体线中排出。总而言之，这导致滞留体积减少。表述“滞留体积”指的是保留在阀切换盒内的残余流体的体积。

9、利用所提出的解决方案，可以选择地互连的流体线的复杂结构是容易地可能的。特别地，可以以组合的方式利用多于一个的以上提及的端口和流体线的流体流动系统(权利要求2)。

10、根据权利要求3，主流体线和次流体线位于输送板的相对平坦侧面上。这些使得经由输送流体线和阀单元的选择性互连在构造视图中特别简单。而且，变得清楚的是，制造过程被简化了，因为相对短的输送流体线可以通过简单的钻孔来实现。

11、流体流动系统的主流体线和次流体线可以以各种方式来定义。根据权利要求4，在一个优选的替代中，在正常操作中，将流体流从主流体线指引到次流体线。因此，对于所有输送流体线，通过相应的输送流体线和相应的阀单元的流动方向是相同的，这使得阀构造特别简单。

12、根据权利要求5，阀单元被设计为具有阀膜的膜阀单元，该阀膜由膜结构中的至少一个来提供。根据这个，相应的膜结构不仅用来提供主流体线和次流体线，而且还用来提供阀单元的阀膜。这导致了紧凑且同时节省成本的方法。

13、权利要求6、7和8针对阀的阵列的特别有效的设计。特别地，以上提及的用于提供阀膜的膜结构的使用在产生成本益处的情况下使得阀单元在构造上简单。

14、根据权利要求9，膜结构每一个包括至少一个沿着输送板的一个平坦侧面延伸的膜。膜优选地由基于碳氟化合物的含氟弹性体(fkm)组成。fkm可以与各种各样的酸和碱一起使用，这增强了工艺灵活性。

15、权利要求10的主题是阀切换盒与致动器块的相互作用，该致动器块包括用来选择性地切换阀阵列的柱塞系统。这里，作用在阀膜上的致动器块被提供至少一个可致动的柱塞。因为柱塞优选地脱离与任何流体接触，所以致动器块可以具有简单的构造。

16、根据权利要求11，流体线通过膜结构的弹性变形来建立。由于膜结构的弹性，流体线可以被膨胀以传导流体，并且在流体的传导已终止之后可以塌陷(collapse)。由于以上提及的膜结构的弹性，这是实现流体线并且同时在使用之后从阀切换盒中排出残余流体的简单方式。

17、根据权利要求12，阀切换盒包括至少一个覆盖膜结构中的一个的保持器框架。这是将膜结构密封地固定到输送板的容易的方式。

18、权利要求13中提出了一种限定流体线的形状的灵活方式。根据这个方法，阀切换盒包括至少一个覆盖膜结构的通道板，该通道板限定膜结构的变形。因此，仅通过更换通道板，对主流体线和/或次流体线的结构进行各种各样的修改是可能的。这样，如果希望对主流体线和/或次流体线进行修改，则不必更换阀切换盒的所有零件。这里的目标是通过简单的手段来增加阀切换盒的灵活性。

19、权利要求14针对对于流体线和生物过程装置的其他组件之间的接口的优选解决方案。接口导管可以例如被布置在输送板内，这使得整个布置更加紧凑。

20、根据权利要求15，阀切换盒通过盒外壳来密封。通过这样密封的设计，可以增强以上提及的阀切换盒内流体线的排放。通过将气体或液体压力引入到盒外壳中，支持了流体线的塌陷。在流体线塌陷的支持的情况下，阀切换盒的流体线内的流体以无残留物的方式而从阀切换盒被有效地排出。此外，这样密封的设计进一步减少了生物负担。

21、根据权利要求16的第二独立教导针对一种具有以上提及的阀切换盒的阀切换系统，其中阀切换系统包括分配给阀切换盒的致动器块。致动器块作用于阀切换盒的膜结构上，使其选择性地接合相应的阀座。参考关于所提出的阀切换盒及其与这样的致动器块的相互作用给出的所有解释。

22、根据权利要求17的第三独立教导同样针对该生物过程装置。参考关于所提出的阀切换系统和阀切换盒给出的所有解释。

23、根据权利要求18，该生物过程装置优选地包括具有多个色谱柱的色谱布置，所述色谱柱连接到阀切换盒。由于选择性地互连各种流体线的灵活性，所提出的阀切换盒与这样的色谱布置的组合是有利的。

24、在根据权利要求19的另一独立教导中，同样要求保护一种用于操作所提出的具有其阀切换盒的阀切换系统的方法。因为这表示所提出的具有其阀切换盒的阀切换系统的正常操作，所以可以再次参考关于所提出的阀切换系统和阀切换盒给出的所有解释。