特許 7536380 使い捨てのフレキシブルなバイオプロセシングバッグおよび使い捨てのフレキシブルなバイオプロセシングバッグを製造する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-09

(45)【発行日】2024-08-20

(54)【発明の名称】使い捨てのフレキシブルなバイオプロセシングバッグおよび使い捨てのフレキシブルなバイオプロセシングバッグを製造する方法

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/00 20060101AFI20240813BHJP

【ＦＩ】

C12M1/00 C

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021557215

(86)(22)【出願日】2020-04-29

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-06-29

(86)【国際出願番号】 EP2020061847

(87)【国際公開番号】W WO2020221789

(87)【国際公開日】2020-11-05

【審査請求日】2023-03-29

(31)【優先権主張番号】62/841,867

(32)【優先日】2019-05-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】598041463

【氏名又は名称】グローバル・ライフ・サイエンシズ・ソリューションズ・ユーエスエー・エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100154922

【弁理士】

【氏名又は名称】崔 允辰

(74)【代理人】

【識別番号】100207158

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 研二

(72)【発明者】

【氏名】ジョナサン・ケニー

(72)【発明者】

【氏名】ハンナ－リーナ・サッコネン

(72)【発明者】

【氏名】マイケル・ミラー

【審査官】西村 亜希子

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－１５０９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０２７８７０７２（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００９５２７９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１０４１２０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ１２Ｍ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バイオプロセシングバッグであって、
側面溶着部によって、複数のシートのそれぞれの縁部の周りで互いに接合された複数のパネルであって、前記側面溶着部が前記シート間のシームを画定する、複数のパネルと、
集中溶着部によって複数の前記パネルの上側縁部に接合された上部パネルと、
を備え、
前記シームの各々の少なくとも一部は、折り返されており、かつ
前記上部パネルは、折り返された前記シームに重なり、前記シームが折り返されている領域における側面溶着部にわたって溶着されていることを特徴とするバイオプロセシングバッグ。

【請求項2】

複数の前記パネルは４つのパネルであることを特徴とする請求項１に記載のバイオプロセシングバッグ。

【請求項3】

前記集中溶着部は略環状の形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバイオプロセシングバッグ。

【請求項4】

前記側面溶着部は、前記バイオプロセシングバッグのシームを画定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のバイオプロセシングバッグ。

【請求項5】

前記上部パネルは、ポリマー製の剛性または半剛性のプレートであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のバイオプロセシングバッグ。

【請求項6】

前記上部パネルは、フィルムパッチであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のバイオプロセシングバッグ。

【請求項7】

複数のポートをさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のバイオプロセシングバッグ。

【請求項8】

インペラをさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のバイオプロセシングバッグ。

【請求項9】

前記インペラは、複数の磁石を備えており、かつインペラベースプレートに回転可能に取り付けられており、
前記インペラは、外部磁気駆動装置によって駆動されるよう構成されることを特徴とする請求項８に記載のバイオプロセシングバッグ。

【請求項10】

剛性の支持容器内に取り付けられる、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のバイオプロセシングバッグを備えることを特徴とするバイオリアクタ。

【請求項11】

前記バイオプロセシングバッグ内でインペラを駆動するための外部磁気駆動装置を備えることを特徴とする請求項１０に記載のバイオリアクタ。

【請求項12】

請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のバイオプロセシングバッグを製造する方法であって、
ｉ）複数のパネルを、面取りされた角を備える略長方形の形状に切断するステップと、
ｉｉ）内部空間を画定するために側面溶着部を介して前記パネルの縁部の周りで前記パネルを接合し、かつ略円形の上部開口部を形成するステップと、
ｉｉｉ）略円形の底部パネルを底部開口部に配置し、かつ集中溶着を使用して前記パネルの下側縁部に前記底部パネルを溶着するステップと、
ｉｖ）略円形の上部パネルを前記上部開口部に配置し、かつ集中溶着を使用して前記パネルの上側縁部に前記上部パネルを溶着するステップと、
を含むことを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、概して、バイオプロセシングシステムおよび方法に関し、より具体的にはバイオリアクタ容器で使用するための使い捨てのフレキシブルなバイオプロセシングバッグ、および使い捨てのフレキシブルなバイオプロセシングバッグを製造する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

生化学的および／または生物学的なプロセスを実行するためかつ／またはそうしたプロセスの液体および他の生成物を取り扱うために、さまざまな容器、デバイス、構成要素および単位操作が公知となっている。バイオ医薬品の製造プロセスで使用される容器の滅菌に伴う時間、費用、および困難さを回避するために、そうした容器として、使い捨てまたは消耗品のバイオリアクタバッグおよび使い捨てミキサーバッグが使用される。例えば哺乳類、植物または昆虫の細胞や微生物培養物を含む生物学的材料（動物細胞および植物細胞など）は、使い捨てまたは消耗品のミキサーおよびバイオリアクタを使用して処理することができる。

【0003】

バイオ医薬品業界では、使い捨てまたは消耗品のコンテナがますます使用されている。そうしたコンテナは、ステンレススチールのシェルまたは容器などの外側剛性構造によって支持されるフレキシブルであるかまたは折りたたみ可能なプラスチックバッグとすることができる。滅菌済みの使い捨てバッグを使用することで、時間のかかる容器の洗浄ステップがなくなり、汚染の機会が減る。当該バッグは剛性容器の中に配置されて、混合のために所望の液体を充填されてもよい。処理される流体に応じて、システムは、モニタリング、分析、サンプリングおよび流体移送のためにバッグと結合される多数の流体ラインおよびさまざまなセンサ、プローブならびにポートを含んでもよい。例えば、複数のポートは、典型的にはバッグの前面に配置されてもよく、かつ容器の側壁における開口部を通じてアクセス可能であってもよく、これらポートは、センサ、プローブおよび／または流体サンプリングラインのための接続ポイントを提供する。加えて、収集ポートまたは排水ラインの接続具が、典型的には使い捨てバッグの底部に位置されかつ容器の底部における開口部を通じて挿入するように構成されており、バイオプロセスが完了した後に、バッグの収集および排水のために収集ラインをバッグに接続することを可能にする。

【0004】

既存の使い捨てのフレキシブルなバイオプロセシングバッグは、さまざまな形状および構成をとることができる。そうしたバッグが略円筒形のバイオリアクタ容器で使用される用途では、フレキシブルなバッグも同様に円筒形となり得る。そうしたバッグは、典型的には、バッグの円筒形側壁を形成するように、隣接する材料シートの縁部を重ねてそうしたシートを互いに溶着することによって製造される。バッグの上部を閉鎖するために、多くの場合にトライシーム(tri-seam)溶着が利用されており、それによって、バッグの構造に使用される各シートの上側縁部は１つに結合される。典型的なトライシーム溶着部１０の描写が図１および図２に例示されている（２つのトライシーム溶着部が例示されている）。なお、バッグの上部におけるトライシーム溶着部は鋭角を形成するため、バッグに圧力がかかる場合に応力集中が引き起こされる。したがって、バッグのこの領域は、トライシーム溶着部が存在するため、漏出に関する潜在的な障害発生点となる可能性がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記観点において、材料シート間の接合位置における応力集中を最小にするように所定の様式で構成された使い捨てのフレキシブルなバイオプロセシングバッグ、およびそうした使い捨てのフレキシブルなバイオプロセシングバッグを製造する方法が必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一実施形態において、バイオプロセシングバッグは、側面溶着部によって複数のシートのそれぞれの縁部の周りで互いに接合された複数のパネルと、集中溶着部(convergence weld)によって複数のパネルの上側縁部に接合された上部パネルと、を含む。

【0007】

本発明は、添付の図面を参照して、非限定的な実施形態の以下の説明を読むことでよりよく理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】フレキシブルなバイオプロセシングバッグのための従来技術のトライシーム溶着部を示す概略図である。

【図2】従来技術のトライシーム溶着部を示す斜視図である。

【図3】本発明の実施形態に基づくフレキシブルなバイオプロセシングバッグの斜視図である。

【図4】図３のフレキシブルなバイオプロセシングバッグの上からの平面図である。

【図5】図３のフレキシブルなバイオプロセシングバッグのパネルの平面図である。

【図6】フレキシブルなバイオプロセシングバッグを形成するためのパネルの組立を示す斜視図である。

【図7】フレキシブルなバイオプロセシングバッグへの上部プレートの組立を示す概略図である。

【図8】フレキシブルなバイオプロセシングバッグへの上部プレートの組立を示す概略図である。

【図9】トライシーム溶着を使用して構成された従来技術のバイオプロセシングバッグの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下では、本発明の例示的な実施形態が詳細に言及され、その例が添付の図面に示される。可能な限り、図面全体を通して使用される同じ参照符号は、同じまたは同様の部分を示す。

【0010】

本明細書で使用されるように、「フレキシブルな」または「折りたたみ可能である」との用語は、曲げやすいかまたは破損することなく湾曲できる構造または材料を示しており、さらに圧縮可能または膨張可能な材料を示すこともある。フレキシブルな構造の一例は、ポリエチレンフィルムから形成されたバッグである。「剛性」および「半剛性」との用語は、本明細書では、「折りたたみ不可能」である構造、つまり構造の延在方向寸法が実質的に減少しないように垂直方向の力の下で折れることも折りたたむこともまたはその他の方法で変形することもない構造を説明するために、互換的に使用される。文脈に応じて、「半剛性」は、「剛性」要素に比べてよりフレキシブルな構造、例えば湾曲可能であるが通常の状態および力の下では依然として縦方向に折りたたまれないチューブまたは導管を表すこともできる。

【0011】

「容器」は、当該用語が本明細書で使用されるように、場合によっては、フレキシブルなバッグ、フレキシブルなコンテナ、半剛性コンテナ、剛性コンテナ、またはフレキシブルであるかまたは半剛性の配管を意味する。本明細書で使用されるように、「容器」との用語は、柔軟性または半剛性を有する使い捨てのフレキシブルなバッグである壁または壁の一部を有するバイオリアクタ容器、ならびに、例えば細胞培養／精製システム、混合システム、培地／バッファー調製システム、および濾過／精製システム、例えばクロマトグラフィーおよびタンジェンシャルフローフィルターシステムおよびそれらに関連する流路などを含む生物学的または生化学的処理で一般的に使用される他のコンテナまたは導管を包含することを意図する。本明細書で使用されるように、「バッグ」との用語は、例えばバイオリアクタまたはその中の内容物のためのミキサーとして使用される、フレキシブルなまたは半剛性のコンテナまたは容器を意味する。

【0012】

本発明の実施形態は、使い捨てのフレキシブルなバイオプロセシングバッグを提供する。一実施形態において、バイオプロセシングバッグは、側面溶着部によって複数のシートのそれぞれの縁部の周りで互いに接合された複数のパネルと、集中溶着部とも称されるフラット溶着部によって複数のパネルの上側縁部に接合された上部パネルと、を含む。

【0013】

図３および図４を参照すると、本発明の一実施形態に基づくフレキシブルな使い捨てバイオプロセシングバッグ１００が示されている。一実施形態において、バッグ１００は、重なり合う４つのパネルまたは材料シート１１０であって、（材料シート間のシームを画定する）側面シール／溶着部１１２によってそれぞれの縁部の周りで接合されるパネルまたは材料シート１１０と、フラット溶着部／集中溶着部１３２によって材料シート１１０の上側縁部に接合されている上部プレートまたはパネル１３０と、から形成される。一実施形態において、底部パネル（図示せず）は、同様の様式で材料シートの下側縁部に接合されてもよい。図３および図４は、フレキシブルなバイオプロセシングバッグ１００の側壁を形成する４つのシートの使用を例示するが、本発明のより広範な態様から逸脱せずに４より少ないかまたは４を超える数のシートが使用されてもよい。

【0014】

一実施形態において、フレキシブルなバイオプロセシングバッグ１００は、初めに、各材料シート１１０を図５に最もよく示される形状（例えば、面取りされた角を備えかつ任意選択的に短い端部において円弧状の切り欠きを備える、略長方形の形状）に切断することによって製造されてもよい。次に、シート１１０は、図６に例示されるように、内部空間１１４を画定するよう側面溶着部１１２を介してシート１１０の縁部の周りで接合される。一実施形態において、側面溶着部１１２は、シート１１０の長さにわたって連続する溶着部または実質的に連続する溶着部である。図６に最もよく例示されるように、内部空間を画定するための材料シート１１０の接合によって、略円形の上部開口部１１６が形成される。いくつかの実施形態において、シート１１０の特定の構成および形状に応じて、円形の上部開口部１１６は、接合後にシート１１０を（例えば切断することによって）形成されてもよい。図７および図８を参照すると、バッグ１００の（つまり側面溶着を経てシート１１０を接合することによって形成される）シームは、続いて折り返され（図８の中央の図）、そして上部プレート１３０が開口部１１６の上に配置される。次に、上部プレート１３０は、（図４に示されるように）ｚ平面においてフラット溶着／集中溶着を使用して、シート１１０の上側縁部（および折り返されたシーム）に溶着される。一実施形態において、フラット溶着部／集中溶着部１３２は、上部開口部１１６を閉鎖するために上部プレート１３０をシート１１０に接合する連続的または実質的に連続的な環状溶着部である。

【0015】

この点において、フラット溶着部／集中溶着部１３２は、残りの溶着部（すなわち側面溶着部１１２）とは異なる平面内に存在する。これは、すべてのパネルが単一の方向（つまりＹ平面）でともに溶着される箇所においてトライシーム溶着を利用する従来のバッグとは対照的である。図９は、従来のトライシーム溶着プロセスを例示する。本明細書に記載される本発明では、４つの単一パネルが１つの平面（図４における軸線に基づくＹ平面）内で溶着され、続いて上部溶着部１３２がＺ平面内で作り出される。

【0016】

フラット溶着部／集中溶着部１３２は、インペラベースまたはマニホルドプレートなどの硬いまたは剛性の構成要素に対して溶着することによって完成され得ることが想定される。

【0017】

一実施形態において、使い捨てのフレキシブルなバッグ１００、およびその材料シート１１０は、ホモポリマーまたはコポリマーなどの適切なフレキシブルな材料から形成されてもよい。フレキシブルな材料は、ＵＳＰクラスＶＩ認定された材料、例えばシリコーン、ポリカーボネート、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどの材料とすることができる。フレキシブルな材料の非限定的な例は、ポリエチレン（例えば直鎖状低密度ポリエチレンおよび超低密度ポリエチレン）、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ二塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、エチレン酢酸ビニル、ポリカーボネート、ポリメタクリレート、ポリビニルアルコール、ナイロン、シリコーンゴム、他の合成ゴムおよび／またはプラスチックなどのポリマーを含む。一実施形態において、フレキシブルな材料は、例えば、GE Healthcare Life Sciencesから入手可能なFortem（商標）、Bioclear（商標）10およびBioclear 11ラミネートなどのいくつかの異なる材料のラミネートであってもよい。フレキシブルなコンテナの一部は、剛性ポリマー、例えば高密度ポリエチレン、金属またはガラスなどの略剛性材料を含んでもよい。フレキシブルなバッグは、ガンマ線照射などを使用した滅菌済みの状態で提供されてもよい。

【0018】

一実施形態において、上部プレート１３０は、フレキシブルなバッグ／材料シートと同じまたは同様の材料から形成されてもよい。一実施形態において、上部プレート１３０は、ポリマー製の剛性または半剛性のプレートまたはフィルムパッチである。一実施形態において、バッグ１００は、フレキシブルなバッグ１００内にさまざまなセンサおよびプローブ（図示せず）を挿入しかつ配置するために、かつフレキシブルなバッグ１００に追加されるかまたはフレキシブルなバッグ１００から引き出される流体および気体などのための１つ以上の流体ラインをフレキシブルなバッグ１００に接続するために、さまざまなポートを備えるよう製造されてもよい。例えば温度、圧力、ｐＨ、溶存酸素（ＤＯ）、溶存二酸化炭素（ｐＣＯ_２）、混合率、およびガス流量の１つ以上またはそれらの組み合わせを含む重要なプロセスパラメータをモニタリングしかつ制御するためのセンサ／プローブおよびコントローラが含まれる。バイオリアクタとして機能するべく、バッグは、複数の磁石を備えるインペラ、適切には磁気駆動インペラをさらに備えてもよい。インペラは、インペラのベースプレートに回転可能に取り付け可能であり、かつ外部磁気駆動装置によって駆動されるように構成可能である。バッグはさらに、例えば円筒形の金属容器などの剛性容器によって支持することができ、当該容器は、磁気インペラを駆動するための磁気駆動装置を備えることができる。

【0019】

本発明のフレキシブルなバイオプロセシングバッグ１００は、当技術分野において従来ありふれていた２つのトライシーム溶着部の代わりに４つの側面溶着部に応力を分散させるという点で有利である。シームが折り返されている領域における側面溶着部にわたって上部パネル１３０を溶着することによって、付加的な耐圧性を得ることができる。

【0020】

本明細書で使用されるように、単数形で記載されかつ「ａ」または「ａｎ」との単語を用いて続けられる要素またはステップは、複数の前記要素またはステップを除外することが明示的に述べられていない限り、複数の前記要素またはステップを除外しないと理解されるべきである。さらに、本発明の「一実施形態」への言及は、記載された特徴も組み込んだ付加的な実施形態が存在することを除外するものとして解釈されることを意図していない。さらにまた、反対に明示的に述べられていない限り、特定の特性を有する１つ以上の要素を「備える」、「含む」、または「有する」実施形態は、当該特性を有しない付加的なそうした要素を含んでもよい。本発明を説明するために本明細書で使用されるように、「上」、「下」、「上向き」、「下向き」、「上方」、「下方」、「上部」、「底部」、「垂直」、「水平」、「上側」、「下側」などの方向に関する用語ならびにおよびその他の方向に関する用語は、添付の図面におけるそれらの方向を参照されたい。

【0021】

本明細書の説明は、最良のモードを含む本発明のいくつかの実施形態を開示しかつさらに任意のデバイスまたはシステムの作成および使用と任意の組み込まれた方法の実施とを含む本発明の実施形態を当業者が実践することができるように例を使用する。本発明の特許性のある範囲は、請求項によって規定され、かつ当業者が想到し得る他の例を包含し得る。そうした他の例は、これらの例が請求項の言語と差異のない構造要素を有する場合、または請求項の文字通りの言語とはごくわずかに差異のある同等の構造要素を含む場合、請求項の範囲内にあることを意図される。

【符号の説明】

【0022】

１００ なバイオプロセシングバッグ
１１０ 材料シート
１１２ 側面溶着部
１１４ 内部空間
１１６ 上部開口部
１３０ 上部パネル
１３２ 集中溶着部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】