Die Erfindung betrifft eine Einweg-Vorrichtung zur Filtration eines großen Mediumvolumens.

Allgemein finden in der pharmazeutischen Fertigung von hochwertigen Wirk- stoffen Einweg-Vorrichtungen aufgrund der damit erreichbaren hohen Flexibilität sowie Einsparung von Zeit, Investitionen und Betriebsaufwand wie Reinigung und deren Validierung und Überprüfung zunehmend Verbreitung. Einweg- Vorrichtungen werden verstärkt für einen größeren Maßstab (Prozesse mit großen Volumina) gewünscht, wobei die Kosten für solche Systeme nicht unrealistisch hoch anwachsen sollen.

Die WO 2017/032560 A1 zeigt eine vollständig vorsterilisierbare, anschluss fertige und integritätstestbare Einweg-Filtrationsvorrichtung, die für großvolumige Filtrationsprozesse ausgelegt ist. Diese Einweg-Filtrationsvorrichtung umfasst eine Mehrzahl von Einweg-Filtercapsulen einer Standardgröße, die in einem vorgegebenen Raster angeordnet und durch Leitungen miteinander verbunden sind. Die Filtercapsulen werden von einer starren Halterung getragen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige und effektive Einweg- Filtrationsvorrichtung zu schaffen, die für eine Virusfiltration in großem Maßstab geeignet ist. Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungs gemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Einweg-Vorrichtung zur Filtration eines großen Mediumvolumens umfasst eine Mehrzahl von Einweg-Filtereinheiten, von denen wenigstens einige, vorzugsweise alle, durch starre Leitungen miteinander verbunden sind. Gemäß der Erfindung umfassen die Filtereinheiten wenigstens einen Vorfilter und wenigstens einen als Hohlfasercapsule ausgebildeten Hauptfilter zur Virusfiltration. Allgemein hat ein Vorfilter immer eine Membran mit größeren Poren als ein nachgeschalteter Hauptfilter. Eine typische Klassifizierung von porösen Membranen kann anhand ihrer Porengrößen getroffen werden. So wird auf Grundlage der Porengröße generell zwischen Mikrofiltrationsmembranen (mittlere Porengröße: 0,1 bis 10 gm), Ultrafiltrationsmembranen (mittlere Porengröße: 0,01 bis weniger als 0,1 gm), Nanofiltrationsmembranen (mittlere Porengröße: 0,001 bis weniger als 0,01 pm) und Revers-Osmosemembranen (mittlere Porengröße: 0,0001 bis weniger als 0,001 pm) unterschieden (siehe Shang-Tian Yang, Bioprocessing for Value-Added Products from Renewable Resources, 2007). Die Bestimmung der mittleren Porengröße erfolgt im Bereich der Mikrofiltration beispielsweise mittels der Kapillarfluss-Porometrie (siehe Shrestha, Aabhash, "Characterization of porous membranes via porometry" (2012), Mechanical Engineering Graduate Theses & Dissertations, Paper 38). Für die Charakterisierung der Porengrößenverteilung bei Ultra- und Nanofiltrationsmembranen wird ein ähnliches Messverfahren eingesetzt mit dem Unterschied, dass nicht Gasflussraten sondern Flussraten der verdrängenden Flüssigkeit in Abhängigkeit der differentiell Druckerhöhung aufgenommen werden (siehe R. Dävila, Characterization of Ultra and Nanofiltration commercial Filters by Liquid-Liquid Displacement Porosimetry, 2013.)

Während der bzw. die Hauptfilter der erfindungsgemäße Einweg- Filtrationsvorrichtung als Hohlfasercapsule(n) für die Virusfiltration mit einer typischen mittleren Porengröße von 0,01 bis 0,1 pm, vorzugsweise 0,02 pm, ausgebildet sind, kommen als Vorfilter plissierte Filterelemente, Flachfilter, Hohlfasercapsulen, Tiefenfilter etc. in Betracht. Der bzw. die Vorfilter kann/können auch Sterilfilter mit einer Porengröße im Bereich von 0,1 bis 8 pm, vorzugsweise 0,2 pm, sein.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine Kombination von mehreren Einweg-Filtereinheiten, die starr miteinander verrohrt sind, eine Filtration in großem Maßstab bewältigen kann.

Die starren Leitungen, insbesondere eine gemeinsame Eingangsleitung und/oder eine gemeinsame Ausgangsleitung für mehrere Vorfilter und/oder eine gemeinsame Eingangsleitung und/oder eine gemeinsame Ausgangsleitung für mehrere Hauptfilter der Einweg-Filtrationsvorrichtung, sind vorzugsweise durch druckstabile Rohre mit definiertem Durchmesser gebildet. Das bedeutet, dass der Durchmesser nicht willkürlich gewählt ist und nicht während des Betriebs infolge von Materialdehnung o. ä. variiert. Dadurch ergibt sich beim Anströmen der Filtereinheiten eine gleichmäßige Druckverteilung und eine gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit des Filtrationsmediums. Dies wäre bei einer Verschaltung der Filtereinheiten mit (dünnen) Schläuchen nicht gegeben, da typischerweise unterschiedliche Schlauchlängen und unterschiedliche Schlauchdurchmesser vorhanden wären, deren Konstanz während des Betriebs, gerade bei hohem und schwankendem Druck, nicht gewährleistet wäre. Zudem ist bei der Verwendung von starren Verteilerrohren vorteilhaft, dass durch ein gemeinsames Anströmvolumen eine Strömungsberuhigung bewirkt und Druckstöße vermindert werden. Die Minderung der Druckstöße schützt allgemein Membranen, welche eine Wandstärke von weniger als 150 pm aufweisen, was im Besonderen auf die zur Virusfiltration verwendeten Hohlfaser-Filterelemente zutrifft. Durch die insgesamt erreichte Vermeidung von Druckschwankungen wird im Vergleich zu druckpulsationsreichen Phagenfiltrationen ein höherer Phagenrückhalt erreicht.

Besonders bevorzugt ist die Verbindung von Vorfiltern und Hauptfiltern mit einer starren Verrohrung, insbesondere bevorzugt mit identischen Rohrinnendurchmessern, innerhalb der Einweg-Filtrationsvorrichtung ausgebildet. Dadurch ergeben sich neben den erwähnten gleichmäßigen Strömungsbedingungen und geringeren Druckschwankungen noch weitere Vorteile. Es lässt sich insgesamt ein kompakter, stabiler Aufbau mit weniger Anschlüssen und weniger Totvolumen erreichen. Die Vorrichtung ist somit insgesamt besser handhabbar.

Insbesondere ist bei der erfindungsgemäßen Einweg-Filtrationsvorrichtung vorgesehen, dass zwischen dem wenigstens einen Vorfilter und dem wenigstens einen Hauptfilter eine starre Leitung vorhanden ist.

Besonders bevorzugt ist auch die Ausbildung einer Eingangsleitung zu dem wenigstens einen Hauptfilter als eine starre Leitung.

Für die bevorzugte Anwendung der Virusfiltration ist ein Aufbau vorgesehen, bei dem der wenigstens eine Vorfilter und der wenigstens eine Hauptfilter in Reihe geschaltet sind. Im Falle einer Mehrzahl von Vorfiltern bzw. Hauptfiltern sind mehrere Vorfilter als Gruppe mit einer Gruppe von Hauptfiltern in Reihe geschaltet.

Im Hinblick auf eine problemlose Einbindung der erfindungsgemäßen Einweg- Filtrationsvorrichtung in eine Prozesskette weist die Vorrichtung sowohl einen gemeinsamen Eingangsanschluss als auch einen gemeinsamen Ausgangsanschluss für das Filtrationsmedium auf und ist mittels Steril- Konnektoren in einen vorhandenen Filtrationsstrang einer Prozessanordnung integrierbar.

Für die meisten Anwendungen ist es sinnvoll, die Vorfilter und die Hauptfilter jeweils zusammenzufassen und als Gruppe gleichzeitig anzuströmen, d. h. die Filtereinheiten und die starren Leitungen sind so angeordnet, dass alle Vorfilter und alle Hauptfilter jeweils parallel angeströmt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Vorfilter für eine Dead- End-Filtration und die Hauptfilter für eine Querstromfiltration ausgelegt. Grundsätzlich besteht jedoch sowohl für die Vorfilter als auch für die Hauptfilter die Wahlmöglichkeit, diese für eine Dead-End-Filtration oder für eine Querstromfiltration auszulegen.

Die erfindungsgemäß vorgesehenen starren Leitungen zwischen den Filtereinheiten können gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auch durch gemeinsame Gehäuse der Filtereinheiten gebildet sein. Das bedeutet, dass zwischen bestimmten Filtereinheiten keine separaten Leitungen vorgesehen sind, sondern die Filtereinheiten sind zu einer Baueinheit zusammengefasst.

Wenigstens eine Filtereinheit kann als Mehrfach-Capsule mit wenigstens zwei Filterelementen ausgebildet sein, die in einem gemeinsamen Gehäuse verbaut sind. Die Filterelemente in der Mehrfach-Capsule können gleichartig oder verschieden sein. Die Verwendung solcher Mehrfach-Capsulen reduziert die benötigten Verbindungen innerhalb der erfindungsgemäßen Einweg- Filtrationsvorrichtung und die Fläche, die innerhalb eines Produktionsraums für das Aufstellen der Vorrichtung in Anspruch genommen wird.

Innerhalb einer Mehrfach-Capsule können die darin befindlichen Filterelemente entweder so angeordnet sein, dass sie parallel angeströmt werden, oder so, dass sie sequentiell angeströmt werden. Die erste Anordnung empfiehlt sich bei gleichartigen Filterelementen, die alle zur Vorfiltration bzw. alle zur Hauptfiltration dienen. Die zweite Anordnung empfiehlt sich bei verschiedenartigen Filterelementen, wenn die eine Art zur Vorfiltration und die andere Art zur Hauptfiltration innerhalb derselben Capsule vorgesehen ist.

Insbesondere lassen sich in einer Mehrfach-Capsule ein Vorfilter und ein Hauptfilter kombinieren, indem die Mehrfach-Capsule wenigstens ein plissiertes Filterelement (Vorfilter) und ein Hohlfaserfilterlement (Hauptfilter) aufweist. Wie oben angedeutet können aber auch zwei oder mehr plissierte Filterelemente als Mehrfach-Vorfilter innerhalb einer Capsule vorgesehen sein, die dann über eine starre Verbindungsleitung mit einer Hohlfasercapsule verbunden ist. Ebenso ist es möglich, dass mehrere Hohlfaserelemente in einer Capsule angeordnet sind, die jeweils alle als Vorfilter oder jeweils alle als Hauptfilter dienen oder von denen wenigstens eine als Vorfilter und wenigstens eine als Hauptfilter dient. Wie eingangs erläutert kann auch ein Sterilfilter als Vorfilter in die Mehrfach-Capsule eingebaut sein, sodass z. B. für eine stufenweise Filtration die Kombination (plissierter oder Hohlfaser-)Vorfilter, Sterilfilter und Hauptfilter innerhalb einer Capsule verbaut sein kann.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind bestimmte Filtereinheiten, insbesondere eine Gruppe von Hauptfiltern und/oder eine Gruppe von Vorfiltern, jeweils als Modul ausgebildet. Die modulare Aufteilung ermöglicht das einfache Einsetzen oder Austauschen einer ganzen Filtergruppe. Ebenso ist es möglich, eine Gruppe von Filtern auf einmal auf Integrität zu testen, und zwar innerhalb der Vorrichtung oder außerhalb (offline).

Gemäß einer bevorzugten Bauform ist für alle oder zumindest für eine Gruppe von Filtereinheiten eine gemeinsame Entlüftungsleitung vorgesehen, die vorzugsweise zu einem Steril-Luftfilter führt. Über den Steril-Luftfilter kann in umgekehrter Richtung ein Prüfgas zu den Filtereinheiten gepumpt werden, um diese gemeinsam einem Integritätstest zu unterziehen.

Zum Schutz des Steril-Luftfilters vor einem Verblocken infolge eines unerwünschten Kontakts mit Flüssigkeit kann vorgesehen sein, dass in die gemeinsame Entlüftungsleitung ein druckstabiles Schauglas integriert ist. Das Schauglas ermöglicht eine visuelle Überprüfung der korrekten Entlüftung und kann zudem zur Anzeige des Füllstands in der bzw. den Filtereinheiten genutzt werden. Der etablierte Begriff „Schauglas“ bezeichnet allgemein einen durchsichtigen Röhrenabschnitt und ist bezüglich der Materialauswahl nicht einschränkend zu verstehen. Neben echtem Glas kann auch ein transparenter Kunststoff für die druckstabile Ausbildung des Röhrenabschnitts verwendet werden. Eine andere oder ergänzende Lösung zur Sichtbarmachung von Flüssigkeit in der Entlüftungsleitung besteht darin, in der Entlüftungsleitung einen Indikator anzuordnen, der auf Wasser reagiert, z. B. durch eine deutlich sichtbare Farbänderung. Vor dem Eingang des Steril-Luftfilters kann auch ein zusätzlicher Schutzfilter zum Schutz des Steril-Luftfilters zwischengeschaltet sein, der den Durchtritt von Wasser verhindert.

Ein in der Entlüftungsleitung oder am Steril-Luftfilter vorgesehenes Entlüftungsventil kann nach der Filtration freigegeben werden, sodass ein Teil des verbliebenen Unfiltrates aufgrund des durch dessen Eigengewicht bewirkten statischen Drucks die Filtereinheiten noch passieren und somit die Filtratmenge erhöhen kann, wobei das geöffnete Entlüftungsventil das Nachströmen von steriler Luft gestattet.

Um in diesem Zusammenhang gezielte Integritätsprüfungen für einzelne Filtereinheiten oder bestimmte Gruppen von Filtereinheiten innerhalb der Vorrichtung zu ermöglichen, kann zwischen den Filtereinheiten wenigstens ein Sperrventil vorgesehen sein, insbesondere zwischen den Vorfiltern und den Hauptfiltern.

Vorzugsweise ist wenigstens eine Filtereinheit der der erfindungsgemäßen Einweg-Filtrationsvorrichtung, vorzugsweise alle Hauptfilter, so ausgerichtet, dass sie von unten nach oben angeströmt wird. Eine solche Anströmung der Filtereinheit sorgt für gleichmäßige hydrostatische Bedingungen, die wiederum eine Vergleichmäßigung der Filtration und damit eine Verbesserung der Phagenrückhaltung bewirkt.

Bei einer bevorzugten Ausbildung der Filtereinheiten, insbesondere der Hauptfilter, ist jeweils ein unterer Unfiltrat-Eingang sowie ein unterer Filtrat- Ausgang und einen oberer Filtrat-Ausgang sowie ein oberer Entlüftungsanschluss vorgesehen. Von den beiden Filtrat-Ausgängen kann einer zum Abführen eines Spül- oder Benetzungsmediums oder im Rahmen eines Integritätstests zur Zuführung eines Prüfgases genutzt werden. Das Vorsehen von Ventilen zum Sperren der unteren Unfiltrat-Eingänge und zum Sperren der Entlüftungsanschlüsse ist für eine gezielte Prüfung einzelner Filtereinheiten oder Gruppen von Filtereinheiten auf Integrität vorteilhaft. Die nicht zu prüfenden Filtereinheiten werden durch entsprechende Ventilstellungen ausgegrenzt. Die Prüfung erfolgt beispielsweise über einen Filtrat-Ausgang.

Im Hinblick auf eine übersichtliche Anordnung der Ventile und eine einfache Bedienbarkeit ist es vorteilhaft, die Mehrzahl der Ventile auf derselben Seite der Einweg-Filtrationsvorrichtung anzuordnen.

An einem Ausgang einer Filtereinheit oder einer Gruppe von Filtereinheiten kann ein Durchfluss-reduzierendes Element vorgesehen sein, um für einen Spülvorgang einen Differenzdruck entstehen zu lassen. Ein solcher Spülvorgang ist im Rahmen eines Integritätstests sinnvoll, um eine ausreichende Benetzung der Filtermembranen sicherzustellen.

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einweg-Filtrationsvorrichtung sieht einen zusätzlichen Anschluss auf der Filtratseite der Vorrichtung vor, an den ein Steril-Luftfilter anschließbar ist. Durch diesen Steril-Luftfilter kann nach Beendigung einer Filtration Gas zum Abführen von in der Vorrichtung verbliebenem Filtrat gepumpt werden. Ein vollständiges Entleeren der Vorrichtung ist deshalb von besonderem Interesse, weil die ansonsten in der Vorrichtung verbleibende, nicht genutzte Produktlösung einen erheblichen Wert haben kann (in der Größenordnung von 500 bis 5.000€/l). Während des regulären Filtrationsbetriebs wird der zusätzliche Anschluss mit dem Steril-Luftfilter durch ein Ventil oder dergleichen vor einem Kontakt mit dem Filtrationsmedium geschützt.

Unabhängig von dem zuletzt genannten Steril-Luftfilter ist in der Regel der bereits vorher erwähnte Steril-Luftfilter an einer gemeinsamen Entlüftungsleitung (ggf. unter Zwischenschaltung einer weiteren (Schlauch-)Leitung) vorgesehen, um für die Durchführung eines Integritätstests ein steriles Prüfgas hineinzupumpen. Der Steril-Luftfilter kann ebenfalls durch ein Ventil an der Entlüftungsleitung oder am Steril-Luftfilter selbst geschützt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Leitungen zu den Filtereinheiten hin, von den Filtereinheiten weg oder zwischen den Filtereinheiten so ausgebildet, dass sie steril trennbar sind. So lassen sich für eine fachgerechte Entsorgung handliche Segmente aus der Einweg- Filtrationsvorrichtung abtrennen, die dann einzeln getragen und einzeln in einen Autoklav gelegt werden können.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

- Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Einweg- Filtrationsvorrichtung;

- Figur 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung aus Figur 1 ; und

- Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Einweg-Filtrationsvorrichtung mit einem zusätzlichen Luftfilter.

In den Figuren 1 und 2 ist eine Einweg-Filtrationsvorrichtung 10 dargestellt, die eine Mehrzahl von Filtereinheiten 12, hier in Form von Filtercapsulen, umfasst. Die Filtereinheiten 12 werden von einer starren Halterung 14 (Rack) in einer vorge gebenen Anordnung (Raster) in Position gehalten.

Von den Filtereinheiten 12 ist wenigstens eine Einheit eine Hohlfasercapsule zur Virusfiltration (nachfolgend der Einfachheit halber nur als Hauptfilter 12b bezeichnet). Wenigstens eine Filtereinheit 12 dient zur Vorfiltration (nachfolgend der Einfachheit halber nur als Vorfilter 12a bezeichnet). Bevorzugt enthalten die Vorfilter 12a plissierte Filterelemente, obwohl auch andere Ausbildungen möglich sind. Optional können noch Steril-Filter für eine stufenweise Filtration vorgesehen sein.

Vorzugsweise ist das Verhältnis der Anzahl von Vorfiltern 12a zu Hauptfiltern 12b 1 :1 . Andere Verhältnisse, insbesondere von 1 :2, 2:1 ; 1 :3, 3:1 , können je nach den jeweiligen Umständen (Größe, Anordnung der Filter etc.) auch sinnvoll sein. Für optimale Filtrationsbedingungen können auch die effektiven Filterflächen der Vorfilter 12a und der Hauptfilter 12b herangezogen werden, wobei die gleichen bevorzugten Verhältnisse gelten.

Die Einweg-Filtrationsvorrichtung 10 hat einen gemeinsamen Eingangsanschluss 16 (Unfiltratseite) und einen gemeinsamen Ausgangsanschluss 18 (Filtratseite) für alle Filtereinheiten 12, sodass sie in einen Filtrationsstrang integriert werden kann.

Die Filtereinheiten 12 sind innerhalb der Vorrichtung 10 vollständig oder zumindest großteils durch starre, druckstabile Rohrleitungen mit definiertem Durchmesser miteinander verbunden. Die starren Rohrleitungen gewährleisten ein gleichmäßiges Strömungsverhalten ohne Druckschwankungen während des Betriebs. Der Verlauf der Rohrleitungen ist bestimmt durch den vorgesehenen Betrieb der Einweg-Filtrationsvorrichtung 10 (Parallel- und/oder Reihenschaltung aller oder bestimmter Filtereinheiten 12), wobei die Rohrleitungen die notwendigen Abzweigungen zu den einzelnen Filtereinheiten 12 aufweisen. Soweit erforderlich sind die Rohrleitungen an der Halterung 14 befestigt.

Bei dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind verschieden große Vorfilter 12a und Hauptfilter 12b in der stabilen Halterung 14 (Rack) angeordnet. Insbesondere die Hauptfilter 12b sind jeweils als stehende Filtercapsule mit einem Unfiltrat-Eingang 24 auf der unteren Stirnseite der Filtercapsule und zwei Filtrat-Ausgängen 26, 28 ausgebildet, die intern miteinander verbunden sind und von denen einer am unteren Ende und einer am oberen Ende der Filtercapsule angeordnet ist. Für die Filtration an sich ist nur ein Filtrat-Ausgang erforderlich. Der Zweck des zusätzlichen, optionalen Filtrat-Ausgangs wird später noch erläutert.

Das zu filtrierende Medium strömt vom Eingangsanschluss 16 durch eine gemeinsame Vorfilter-Eingangsleitung 34, die als starres Verteilerrohr mit definiertem Durchmesser und Abzweigungen zu den Vorfiltern 12a ausgebildet ist. Die Vorfilter-Eingangsleitung 34 verteilt das Medium parallel auf alle Vorfilter 12a. Nach Durchtritt durch die Vorfilter 12a wird das vorfiltrierte Medium in einer gemeinsamen Vorfilter-Ausgangsleitung 36 gesammelt, die wiederum als starres Sammelrohr mit definiertem Durchmesser und Abzweigungen zu den Vorfiltern 12a ausgebildet ist.

Von der Vorfilter-Ausgangsleitung 36 gelangt das vorfiltrierte Medium über eine weitere starre Verbindungsleitung 38 zu einer gemeinsamen Hauptfilter- Eingangsleitung 40, die als starres Verteilerrohr mit definiertem Durchmesser und Abzweigungen zu den Hauptfiltern 12b ausgebildet ist. Die Hauptfilter- Eingangsleitung 40 verteilt das Medium parallel auf alle Hauptfilter 12b. Nach Durchtritt durch die Hauptfilter 12b strömt das filtrierte Medium aus den unteren Filtrat-Ausgängen 26 und wird in einer gemeinsamen Hauptfilter-Ausgangsleitung 42 gesammelt, die wiederum als starres Sammelrohr mit definiertem Durchmesser und Abzweigungen zu den Hauptfiltern 12b ausgebildet ist. Das Filtrat strömt schließlich durch den Ausgangsanschluss 18 aus der Vorrichtung 10 heraus.

Auch für die oberen Filtrat-Ausgänge 28 kann eine (hier nicht dargestellte) gemeinsame Hauptfilter-Ausgangsleitung vorgesehen sein, die als starres Sammelrohr mit definiertem Durchmesser ausgebildet ist.

Die Hauptfilter 12b mit ihren Unfiltrat-Eingängen 24 und die Rohrleitungen sind so ausgerichtet, dass die Hauptfilter 12b von unten nach oben durchströmt werden, was für gleichmäßige hydrostatische Bedingungen sorgt.

Sowohl die Vorfilter 12a als auch die Hauptfilter 12b sind für eine Dead-End- Filtration ausgelegt. Es ist aber auch möglich, dass die Vorfilter 12a für eine Dead- End-Filtration und die Hauptfilter 12b für eine Querstrom-Filtration ausgelegt sind. Gerade bei der Virusfiltration ist die längere Standzeit von Querstromfiltern im Vergleich zu Dead-End-Filtern von Bedeutung.

Die Filtereinheiten 12 können als Mehrfach-Capsulen ausgebildet sein. Das bedeutet, dass in einem gemeinsamen oder mehreren starr miteinander verbundenen Gehäusen mehrere gleichartige oder unterschiedliche Filterelemente untergebracht sind. Die Filterelemente innerhalb der Mehrfach- Capsule können je nach Aufbau parallel oder sequentiell angeströmt werden. Insbesondere können zwei oder mehr Hohlfasercapsulen in einem Gehäuse untergebracht sein. In einer anderen Ausführung ist eine Mehrfach-Capsule mit wenigstens einem plissierten Filterelement und einem Hohlfaserfilterlement vorgesehen. Die Mehrfach-Capsulen können allgemein als Hauptfilter 12b oder als Vorfilter 12a konfiguriert sein. Auch eine Kombination von Vorfilter 12a und Hauptfilter 12b innerhalb eines Mehrfach-Capsulen-Gehäuses ist möglich.

Die Hauptfilter 12b weisen auf ihrer oberen Stirnseite Entlüftungsanschlüsse 30 auf, die in eine gemeinsame Entlüftungsleitung 20 münden. Die Entlüftungsleitung 20 ist als starres Sammelrohr mit definiertem Durchmesser und Abzweigungen zu den Hauptfiltern 12b ausgebildet. Die Entlüftungsleitung 20 führt, ggf. über eine weitere (Schlauch-)Leitung, zu einem (in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellten) Steril-Luftfilter 22.

Die gemeinsame Entlüftungsleitung 20 kann in Strömungsrichtung vor dem Steril-Luftfilter 22 ein druckstabiles Schauglas enthalten. Das Schauglas macht zum Steril-Luftfilter 22 hochsteigendes Medium für den Anwender sichtbar. Dadurch wird eine optische Kontrolle der korrekten Entlüftung ermöglicht, sodass der Anwender ggf. rechtzeitig entsprechende Maßnahmen ergreifen kann, bevor der Steril-Luftfilter 22 eventuell mit Flüssigkeit in Berührung kommt und deshalb verblockt. Dies kann vor allem dann passieren, wenn Flüssigkeit auf einem die Membran des Steril-Luftfilters 22 stützenden Vlies eine Art Film bildet. Das Schauglas kann auch dazu genutzt werden, um den Füllstand in der bzw. den Filtereinheiten 12 zu überwachen.

Für die gleichen Zwecke kann alternativ oder zusätzlich zu dem Schauglas ein Indikator in die Entlüftungsleitung 20 angeordnet sein, der auf Wasser reagiert. Solche Wasser-Kontakt- Indikatoren sind als Klebebänder, die sich bei Berührung mit Wasser rot verfärben, oder auf Basis von Blaugel (Kieselgel) erhältlich, das sich blassrosa verfärbt. Eine weitere Schutzmaßnahme ist ein vor dem Steril- Luftfilter 22 angeordneter Schutzfilter, der als Flachfilter ohne Stützvliese oder dergleichen ausgebildet ist. Die Luftfiltermembran des Schutzfilters kann aus Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyethylen (PE), hydrophobem Polyethersulfon (PESU) oder Polytetrafluorethylen (PTFE) gebildet sein. Da der Schutzfilter keine Stützvliese aufweist, ist die Gefahr einer Verblockung minimiert.

Der Steril-Luftfilter 22 kann im Rahmen eines Integritätstests auch als Prüfgas- Eingang benutzt werden, wie noch beschrieben wird.

Alle oder bestimmte Filtereinheiten 12, insbesondere die Hauptfilter 12b und die Vorfilter 12a, bilden jeweils ein Modul, sodass ein Integritätstest für ein ganzes Modul innerhalb der Einweg-Filtrationsvorrichtung 10, aber auch außerhalb der Einweg-Filtrationsvorrichtung 10 (offline) durchgeführt werden kann.

Zwischen den Filtereinheiten 12 können Sperrventile vorgesehen sein, sodass Verbindungen zwischen bestimmten Filtereinheiten 12 gezielt gesperrt werden können. Dies ermöglicht eine gezielte sterile Entlüftung bzw. einen gezielten sterilen Integritätstest einer einzelnen Filtereinheit 12 oder einer Gruppe von zusammengeschalteten Filtereinheiten 12, z. B. aller Vorfilter 12a und aller Hauptfilter 12b.

Bei der Durchführung eines Integritätstests können einzelne Filtereinheiten 12, eine oder mehrere Gruppen von Filtereinheiten 12 oder alle in der Vorrichtung 10 verbauten Filtereinheiten 12 zusammen geprüft werden.

Bevorzugt ist die Prüfung aller Hauptfilter 12b in einem Prüfschritt, um Kosten und Zeit zu sparen. Hierzu wird über einen Steril-Luftfilter 22 (siehe Figur 3) von der Unfiltratseite durch die Entlüftungsleitung 20 Prüfgas zugeführt. Bei dieser Prüfung muss einzig ein Ventil an der Vorfilter-Ausgangsleitung 36 der Vorrichtung 10 geschlossen werden.

Bei einer separaten Prüfung einzelner Hauptfilter 12b über den unfiltratseitigen Steril-Luftfilter 22 sind für jeden Entlüftungsanschluss 30 und für jeden Unfiltrat- Eingang 24 Ventile (nicht gezeigt) zum selektiven Sperren und Freigeben der Anschlüsse bzw. Eingänge vorgesehen. Die Ventile werden je nach zu prüfendem Hauptfilter 12b geschaltet.

Wenn alle Filtereinheiten, einschließlich der Vorfilter 12a, geprüft werden sollen, ist statt der Einführung des Prüfgases durch die Entlüftungsleitung 20 auch ein Pumpen des Prüfgases in den Unfiltrat-Eingangsanschluss 16 der Vorrichtung 10 möglich. Hierzu wird ein Steril-Luftfilter an den Eingangsanschluss 16 angeschlossen, den das Prüfgas passiert, bevor es durch die Unfiltrat-Eingänge 24 in die Filtereinheiten 12 gelangt.

Es ist auch möglich, die Filtereinheiten 12 gemeinsam oder einzeln zu prüfen, indem man über einen Steril-Luftfilter das Prüfgas durch die oberen Filtrat- Ausgänge 28 in die Einweg-Filtrationsvorrichtung 10 pumpt. Hierzu werden bei einer gemeinsamen Prüfung alle oberen Filtrat-Ausgänge 28 an das Prüfgas angeschlossen, ggf. über ein an diese Ausgänge angeschlossenes Sammelrohr, oder nur an einen der oberen Filtrat-Ausgänge 28, während die verbleibenden Filtrat-Ausgänge 28 mit einem Ventil (nicht gezeigt) verschlossen werden. Die unteren Filtrat-Ausgänge 26 müssen je nach Art der Prüfung (gemeinsame oder einzelne Prüfung) mit Ventilen (nicht gezeigt) geschlossen werden.

Die wichtigsten, vorzugsweise alle zur Bedienung der Einweg- Filtrationsvorrichtung 10 benötigten Ventile befinden sich auf derselben Seite der Einweg-Filtrationsvorrichtung 10, was eine verbesserte Übersicht und vereinfachte Bedienbarkeit schafft.

Vor der Durchführung eines Integritätstests kann es vorteilhaft sein, die Filtereinheiten 12, insbesondere die Hauptfilter 12b, mit einem Differenzdruck mit einem Benetzungsmedium zu spülen. Dadurch wird eine ausreichende Benetzung für den Integritätstest gewährleistet. Um nur den Eingangsdruck zu regeln, ist am Ausgang der jeweiligen Filtereinheit 12 bzw. Filtereinheit-Gruppe ein Durchfluss reduzierendes Element vorgesehen, welches nur einen geringen Durchfluss zulässt und somit einen Differenzdruck entstehen lässt. Das jeweilige Durchfluss reduzierende Element muss dabei auf die Größe und Anzahl der zu spülenden Filtereinheiten 12 abgestimmt sein. Beispielsweise sind für eine Vorrichtung mit drei, sechs oder neun (Haupt-)Filtereinheiten 12 unterschiedliche Widerstände notwendig. Ein solches Durchfluss-reduzierendes Element ist typischerweise für einen gewissen Anwendungsbereich ausgelegt, etwa für eine Kombination von vier bis sechs Filtereinheiten 12 einer bestimmten Bauart. Für eine andere Anzahl solcher Filtereinheiten 12 (z. B. zwei oder sieben) ist dann ein entsprechend anders ausgelegtes Durchfluss-reduzierendes Element vorzusehen.

Eine Möglichkeit zur variablen Anpassung ist die Verwendung unterschiedlich langer Schläuche am Ausgang der zu spülenden Filtereinheiten 12. Der Widerstand, der durch den Schlauch erzeugt wird (Reibung der Flüssigkeit an der Innenfläche des Schlauches) kann durch Veränderung der Schlauchlänge eingestellt werden. Eine weitere Möglichkeit, den Durchfluss für einen Spülvorgang variabel zu gestalten, ist eine Ausführung des Durchfluss-reduzierenden Elements als (Proportional-)Ventil, z. B. in Form eines Quetsch- oder Membranventils.

In Figur 3 ist ein Teil einer Ausführungsform der Einweg-Filtrationsvorrichtung 10 gezeigt, bei der der besseren Übersichtlichkeit halber nur Hauptfilter 12b zu sehen sind. Jedoch ist hier der über eine Schlauchleitung an die gemeinsame Entlüftungsleitung 20 angeschlossene unfiltratseitige Steril-Luftfilter 22 dargestellt. Nach der Filtration kann ein in der Entlüftungsleitung 20 oder am Steril-Luftfilter 22 vorgesehenes Entlüftungsventil freigegeben werden, sodass durch den Steril- Luftfilter 22 sterilisierte Luft zu den Filtereinheiten 12 nachströmen kann. Dadurch wird es ermöglicht, dass ein Teil des verbliebenen Unfiltrates durch sein Eigengewicht aufgrund des statischen Drucks die Filter(elemente) der Filtereinheiten 12 passieren und somit die Filtratmenge erhöhen kann. Dies wird durch die bevorzugte senkrechte Einbauweise der Filter(elemente) in den Filtereinheiten 12 begünstigt.

Außerdem ist bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform an einem zusätzlichen Anschluss auf der Filtratseite der Vorrichtung 10, genauer gesagt an der Hauptfilter-Ausgangsleitung 42, ein weiterer, filtratseitiger Steril-Luftfilter 32 vorgesehen. Durch diesen filtratseitigen Steril-Luftfilter 32 kann nach Beendigung der Filtration steriles Gas gepumpt werden, um das in der Vorrichtung 10 verbliebene Filtrat durch den Ausgangsanschluss 18 abzuführen. Während der vorangegangenen Filtration ist der unfiltratseitige Steril-Luftfilter 32 durch ein Ventil gesperrt, sodass ein Fluidkontakt des Mediums (Produktlösung) mit dem filtratseitigen Steril-Luftfilter 32 ausgeschlossen ist.

Grundsätzlich kann jede der starren, druckstabilen Rohrleitungen der Vorrichtung 10 mit einem Schauglas ausgestattet werden. So können beispielsweise in der gemeinsamen Vorfilter-Eingangsleitung 34 der gemeinsame Hauptfilter-Ausgangsleitung 42 Füllstände und eine ausreichende Entlüftung visuell überwacht werden.

Für alle Ausführungsformen gilt, dass die Materialien, die bei der Einweg- Filtrationsvorrichtung 10 Verwendung finden (auch für etwaige flexible Schlauchleitungen etc.), sterilisierbar sind, insbesondere mittels Gammastrahlung, Wärme oder Begasung, bzw. autoklavierbar. Die Einweg-Filtrationsvorrichtung 10 kann somit im vormontierten, d. h. anschlussfertigen Zustand sterilisiert und verpackt oder zuerst verpackt und mit zusammen mit der Verpackung sterilisiert werden. Die gesamte Einweg-Filtrationsvorrichtung 10 kann nach der Auslieferung an einen Kunden dort mittels Steril-Konnektoren in einen bestehenden Filtrationsstrang eingebaut werden, d. h. sie ist sofort einsatzbereit.

Um eine fachgerechte Entsorgung der Einweg-Filtrationsvorrichtung 10 zu ermöglichen, welche einen Sterilisationsschritt in einem Autoklav beinhaltet, sind die Filtereinheiten 12 so in der Vorrichtung 10 miteinander verbunden, dass sie ohne großen Aufwand voneinander getrennt werden können. Die Trennung erfolgt bevorzugt steril mittels dem Produkt Quickseal® (Aseptic Tube Sealing System), um eine Kontamination zu vermeiden. Für die Entsorgung werden die abgetrennten Segmente in ihrer Größe und ihrem Gewicht so gewählt, dass sie von einer Person getragen und in einen Autoklav transferiert werden können. Jedes abgetrennte Filtrationssegment weist mindestens ein Ventil auf, das während des Autoklavierens geöffnet werden kann, um einen Überdruck im Filtrationssegment während der Sterilisation zu vermeiden.

Bezuaszeichenliste

Einweg-Filtrationsvorrichtung

Filtereinheiten

Vorfilter

Hauptfilter

Halterung

Eingangsanschluss der Einweg-Filtrationsvorrichtung

Ausgangsanschluss der Einweg-Filtrationsvorrichtung

Entlüftungsleitung

unfiltratseitiger Steril-Luftfilter

Unfiltrat-Eingang einer Filtereinheit unterer Filtrat-Ausgang einer Filtereinheit

oberer Filtrat-Ausgang einer Filtereinheit

Entlüftungsanschluss einer Filtereinheit

filtratseitiger Steril-Luftfilter

Vorfilter-Eingangsleitung

Vorfilter-Ausgangsleitung

Verbindungsleitung

Hauptfilter-Eingangsleitung

Hauptfilter-Ausgangsleitung