特許 7617166 接線流ろ過（ＴＦＦ）システム及び一体化ポンプ装置を含む使い捨て可能なＴＦＦユニット

(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】2025-01-08

(45)【発行日】2025-01-17

(54)【発明の名称】接線流ろ過（ＴＦＦ）システム及び一体化ポンプ装置を含む使い捨て可能なＴＦＦユニット

(51)【国際特許分類】

   B01D 61/14 20060101AFI20250109BHJP

   B01D 61/18 20060101ALI20250109BHJP

   B01D 63/08 20060101ALI20250109BHJP

   C07K 1/34 20060101ALI20250109BHJP

   C12M 1/12 20060101ALI20250109BHJP

   C12M 3/06 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

B01D61/14 500

B01D61/18

B01D63/08

C07K1/34

C12M1/12

C12M3/06

【請求項の数】 18

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023070076

(22)【出願日】2023-04-21

(62)【分割の表示】P 2020537484の分割

【原出願日】2019-01-07

(65)【公開番号】P2023107767

(43)【公開日】2023-08-03

【審査請求日】2023-05-19

(31)【優先権主張番号】62/616,486

(32)【優先日】2018-01-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】523108902

【氏名又は名称】フォーミュラトリクス・インターナショナル・ホールディング・リミテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｆｏｒｍｕｌａｔｒｉｘ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｈｏｌｄｉｎｇ Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100131808

【弁理士】

【氏名又は名称】柳橋 泰雄

(72)【発明者】

【氏名】ベイカー・ローガン

(72)【発明者】

【氏名】スティーブン・ヒーリー

(72)【発明者】

【氏名】ドミトリー・ロディオノフ

【審査官】中村 泰三

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１５－５３０１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－１９０８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５４０５７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｍ １／００－３８

Ｂ０１Ｄ ６１／００－７１／８２

Ｃ０７Ｋ １／３４

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｃ０７Ｋ １／００－１９／００

Ｃ１２Ｍ １／００－ ３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タンパク質溶液を濃縮する接線流ろ過（ＴＦＦ）システムであって、
ダイヤフラムポンプアセンブリと濃縮膜を有するＴＦＦユニットであって、タンパク質含有溶液からタンパク質を濃縮するように構成された、複数の層を有するＴＦＦユニットと、
前記ＴＦＦユニットの一方の端部に動作可能に接続された空気供給アセンブリであって、前記ＴＦＦユニットは、空気流の制御に適合される、空気供給アセンブリと、
前記空気供給アセンブリと反対の端部において前記ＴＦＦユニットの他方の端部に動作可能に接続された流体リザーバアセンブリであって、前記ＴＦＦユニットは、液体流の制御に適合され、前記流体リザーバアセンブリは、タンパク質含有溶液を含むための第１の流体リザーバと、緩衝液を含むための第２の流体リザーバと、の２つの流体リザーバを含む、接線流ろ過システム。

【請求項2】

前記ＴＦＦユニットは、使い捨て可能であり、同じタイプのタンパク質含有溶液の３回までの５０ｍＬ濃縮サイクルの使用に適合される請求項１に記載のＴＦＦシステム。

【請求項3】

前記ＴＦＦユニットの前記複数の層は、液体流の制御及び空気流の制御のための空気チャネル、流体チャネル、及び流れポートを有し、
前記ダイヤフラムポンプアセンブリ及び前記濃縮膜は、前記複数の層の外側層の間にあり、
前記ダイヤフラムポンプアセンブリと隣接する前記複数の層の間にチャンバが形成され、
前記ダイヤフラムポンプアセンブリは、前記チャンバに流体を吸引する又は前記チャンバから前記流体を分配する、請求項１に記載のＴＦＦシステム。

【請求項4】

前記複数の層は、レーザ接合された４つの層を含み、
前記ダイヤフラムポンプアセンブリ及び前記濃縮膜は、前記複数の層の２つの中間層の間にある、請求項３に記載のＴＦＦシステム。

【請求項5】

前記ダイヤフラムポンプアセンブリは、前記流れポートを通ってタンパク質含有溶液を吸引または分配するように構成されたバルブ部品及びダイヤフラム部品を含む、請求項３に記載のＴＦＦシステム。

【請求項6】

前記バルブ部品は、前記ダイヤフラムポンプアセンブリの１つの端部において、３つの空気作動バルブの一群と、前記ダイヤフラムポンプの反対の端部において、２つの空気作動バルブの一群とを含む、空気作動バルブの群を有する、請求項５に記載のＴＦＦシステム。

【請求項7】

前記ダイヤフラム部品は、複数のダイヤフラムを含む、請求項５に記載のＴＦＦシステム。

【請求項8】

前記ダイヤフラム部品は、前記バルブ部品より大きいドーム型の部分である、請求項５に記載のＴＦＦシステム。

【請求項9】

前記空気供給アセンブリは、空気供給ユニット及び前記ダイヤフラムポンプアセンブリに前記空気供給ユニットを通って正または負圧を加えるように構成されたソレノイドの塊を含む、請求項５に記載のＴＦＦシステム。

【請求項10】

前記２つの流体リザーバのそれぞれは、液体流コネクタ及び空気流コネクタが取り付けられたキャップを含む、請求項１に記載のＴＦＦシステム。

【請求項11】

前記液体流コネクタは、前記タンパク質含有溶液と前記緩衝液の中へと下方に延在する２つのチューブを含み、
前記２つのチューブのうちの一方は、前記流体リザーバから前記タンパク質含有溶液又は前記緩衝液を吸引するために用いられ、
前記２つのチューブのうちの他方は、前記流体リザーバに前記タンパク質含有溶液又は前記緩衝液を戻すために用いられ、
前記空気流コネクタは、前記２つの流体リザーバの間で共通である、請求項１０に記載のＴＦＦシステム。

【請求項12】

さらに前記ＴＦＦユニット、前記空気供給アセンブリ、及び前記流体リザーバアセンブリを保持するためのクランプアセンブリを備える、請求項１に記載のＴＦＦシステム。

【請求項13】

さらに、前記流体リザーバアセンブリの液体水位を測定するための体積センサ、ろ過生成物を導くように構成された廃棄物スライドと、前記廃棄物スライドに接続され、導かれた前記ろ過生成物を集めるように構成された廃棄物容器と、を備える、請求項１２に記載のＴＦＦシステム。

【請求項14】

さらに、ユニットホルダとクランプハンドルを備え、
前記ユニットホルダは、前記ＴＦＦユニットを揃えるスロットを有し、
前記クランプハンドルは、前記クランプアセンブリに前記ユニットホルダ及び前記ＴＦＦユニットを押し進めるように構成され、そのため前記ＴＦＦユニットが、前記流体リザーバアセンブリ及び前記空気供給アセンブリと接続され、それらと密閉される、請求項１３に記載のＴＦＦシステム。

【請求項15】

（ａ） ＴＦＦシステムを作るための部品を提供するステップであって、前記部品は、使い捨て可能なＴＦＦユニット、流体リザーバアセンブリ、空気供給アセンブリ、及びクランプアセンブリを備え、
前記ＴＦＦユニットは、ダイヤフラムポンプアセンブリと濃縮膜を有し、タンパク質含有溶液からタンパク質を濃縮するように構成され、
前記空気供給アセンブリは、前記ＴＦＦユニット一方の端部に動作可能に接続され、
前記流体リザーバアセンブリは、前記ＴＦＦユニットの他方の端部に動作可能に接続された、部品を提供するステップと、
（ｂ） 前記部品で前記ＴＦＦシステムを組み立てるステップと、
（ｃ） 前記ＴＦＦシステムに接続されたユーザインターフェースを提供するステップと、
（ｄ） 前記ユーザインターフェースを用いてろ過プロセスのパラメータを設定するステップと、
（ｅ) 前記ろ過プロセスを始めるステップと、を備えるタンパク質溶液を濃縮するための接線流ろ過（ＴＦＦ）システムを作る方法。

【請求項16】

前記組み立てステップは、前記クランプアセンブリに前記流体リザーバアセンブリを挿入するステップと、前記クランプアセンブリに前記使い捨て可能なＴＦＦユニットを固定するステップと、前記空気供給アセンブリ及び前記流体リザーバアセンブリに前記ＴＦＦ使い捨て可能なユニットを接続するステップと、を備える、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

さらに、前記流体リザーバアセンブリに、ある量の緩衝液とある量のタンパク質含有溶液を導入するステップを備え、
前記ろ過プロセスは、前記緩衝液で前記ＴＦＦシステムを準備するステップと、前記タンパク質含有溶液から前記タンパク質を濃縮するステップと、を備える、請求項１５に記載の方法。

【請求項18】

（ａ） ダイヤフラムポンプアセンブリと濃縮膜を有するＴＦＦユニットであって、前記ＴＦＦユニットは、タンパク質含有溶液からタンパク質を濃縮するように構成されたＴＦＦユニットと、
前記ＴＦＦユニットの一方の端部に動作可能に接続された空気供給アセンブリと、

前記空気供給アセンブリと反対の端部において前記ＴＦＦユニットの他方の端部に動作可能に接続された流体リザーバであって、前記流体リザーバは、緩衝液及びタンパク質含有溶液を含む、流体リザーバと、を備えるＴＦＦシステムを提供するステップと、
（ｂ） 前記タンパク質含有溶液を処理するためのポンプシーケンスパラメータを設定するステップと、
（ｃ） 準備ポンプシーケンスを開始することによって、前記タンパク質含有溶液を処理開始するステップと、
（ｄ） 濃縮ポンプシーケンスを開始することによって前記タンパク質含有溶液を処理し続けるステップと、
（ｅ） 透析ろ過ポンプシーケンスを開始することによって、タンパク質溶液を処理し続けるステップと、
（ｆ） 前記タンパク質溶液からタンパク質残余物を集めるステップと、を備える接線流ろ過（ＴＦＦ）によるタンパク質溶液を濃縮する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、その全ての開示を本明細書に援用する２０１８年１月１２日に出願された米国仮特許出願６２／６１６，４８６に関連し、優先権を主張する。

【0002】

現在開示される主題は、一般にタンパク質生産の方法、及びさらに特には接線流ろ過（ＴＦＦ）システム及び一体化ポンプ装置を含む使い捨て可能なＴＦＦユニットに関する。

【背景技術】

【0003】

タンパク質生産は、生体細胞、細胞内成分、化学反応、分離方法及びろ過の使用のいくつかの組み合わせを含む、複雑なプロセスである。このプロセスの最終結果は（及び多くの断続的なステップ）、通常、目標タンパク質及び前のステップで取り除くことができない、例えば塩などの小さい分子を含む非常に希薄な溶液である。精製プロセスを続けるまたは科学または工業目的のためのタンパク質を利用するために、溶液は通常、濃縮及び緩衝液交換を必要とする。このために最も一般的な方法の１つは限外ろ過である。

【0004】

標準ろ過と同じように、限外ろ過は、混合物のいくつかの小さい成分にのみ透過できる媒体（膜）を含む。同時に、膜の孔の大きさは、興味のあるタンパク質が透過できないように選択される。膜のサンプル側の開始混合物に力（通常、圧力）を加えることにより、小さい成分に膜を横断させつつ、膜のサンプル側にタンパク質が残り、その結果それを濃縮する。同じ原理は、所望の緩衝液に濃縮されたタンパク質を再懸濁し、濃縮プロセスを繰り返すことによる緩衝液交換のために用いられる。

【0005】

サンプル流が一方向であり、膜を横切る場合、そのようなろ過配置は、行き止まりろ過と呼ばれる。作ること及び用いることを簡易にしながら、著しい欠点を有する。混合するサンプルが排他的に拡散と対流に頼るので、膜において濃度勾配を作り出す。濃度勾配は、ろ過流れを減らし、タンパク質安定性を落とす条件を作り出す。ほとんど共通に、行き止まり限外ろ過装置は、膜において圧力を作り出すための遠心力を用いる。例えば、溶液は、チューブの低い空の部分から溶液を分離する膜と共にチューブに置かれる。チューブは、溶液及び小さい分子が膜を通って押され、上部分に少ない溶液及び大きなタンパク質分子が残るように、遠心分離器で回転される。この方法は、２つの主な理由のために長々しい。（１）ろ過装置の別々の大きさにより、拡張可能でない（すなわち、最も大きい、一般に用いられる実験室装置は、１５ｍＬの容量を有する）。（２）ろ過の進展をチェックすることは遠心分離器を止める必要があるので、モニタすることが難しい。溶液をチェックして過大な負担をかけないことを確実にしないと、溶液からタンパク質が出て、膜に沈殿する。さらに、これらの遠心分離器のチューブ及び膜は、効率的に洗浄できない。したがって、これらの遠心分離器のチューブ及び膜は、一般に１度のみの使用後捨てられる。

【0006】

行き止まりろ過と対照的に、接線流ろ過（ＴＦＦ）装置は、サンプル側に膜に平行な一定の再循環流を有する。ＴＦＦ（別名クロスフローろ過）は、タンパク質の精製に用いられるタイプのろ過である。ＴＦＦにおいて、圧力及び流れの両方は、通常、ぜん動ポンプ及びフロースプリッタの組み合わせを用いて作り出される。用いられる膜のタイプは、行き止まりろ過と同じである。しかしながら、ＴＦＦの主な利点は、全体に一貫した濃度があるように、膜の表面が常にタンパク質が取り除かれ、溶液が混合することである。濃度勾配がないため、ＴＦＦはタンパク質に優しく、よりよい流動特性を提供する。ＴＦＦの他の利点は、オンラインモニタの容易さと拡張性を含む。膜は、洗浄されて再使用されるまたは捨てられる一方で、チューブと溶液の容器は、用いられた後洗浄される。従来のＴＦＦ組み立ての主な不利益は、（ポンプ及び測定によって引き起こされる）数十ｍＬのデッドボリュームであり、それは、実験室規模の使用に適していない。

【0007】

したがって、効率的で、消費でき、デッドボリュームが少なく、タンパク質生産の限外ろ過工程に関する努力を減らすための自動方法で用いられ、モニタされることができる小規模ＴＦＦ装置の要求がある。

【発明の概要】

【0008】

本明細書で接線流ろ過（ＴＦＦ）用途の装置、システム及び方法が開示される。１つの実施形態において、タンパク質溶液を濃縮するＴＦＦシステムは、ダイヤフラムポンプアセンブリと濃縮膜を有するＴＦＦユニットであって、ＴＦＦユニットは、タンパク質含有溶液からタンパク質を濃縮するように構成されたＴＦＦユニットと、ＴＦＦユニットに動作可能に接続された空気供給アセンブリであって、ＴＦＦユニットは、空気流の制御に適合される、空気供給アセンブリと、ＴＦＦユニットに動作可能に接続された流体リザーバアセンブリであって、ＴＦＦユニットは、液体流の制御に適合される、流体リザーバアセンブリと、を含んで記載される。空気供給アセンブリは、１つの端部においてＴＦＦユニットに接続され、流体リザーバアセンブリは、反対の端部においてＴＦＦユニットと接続される。

【0009】

ＴＦＦユニットは、使い捨て可能であり、制限された使用及び少ない体積の濃縮に適合されることができる。ＴＦＦユニットは、複数の層を有する。１つの実施形態において、ＴＦＦユニットの複数の層は、液体流の制御及び空気流の制御のための空気チャネル、流体チャネル及び流れポートを有し、それによりダイヤフラムポンプアセンブリ及び濃縮膜は、複数の層の外側層の間にあり、チャンバは、ダイヤフラムポンプアセンブリに隣接する複数の層の間に形成される。

【0010】

１つの実施例において、複数の層は、レーザ接合された４つのアクリル層を含み、ダイヤフラムポンプアセンブリ及び濃縮膜は、複数の層の２つの中間層の間にある。

【0011】

ダイヤフラムポンプアセンブリは、流れポートを通って、タンパク質含有溶液を吸引または分配するように構成されたバルブ部品及びダイヤフラム部品を含む。バルブ部品は、ダイヤフラムポンプアセンブリの１つの端部において、３つの空気作動バルブの一群と、ダイヤフラムポンプの反対の端部において、２つの空気作動バルブの一群とを含む、空気作動バルブの群を有する。

【0012】

ダイヤフラム部品は、複数のダイヤフラムを含む。さらに、ダイヤフラム部品は、バルブ部品より大きいドーム型の部分である。

【0013】

ＴＦＦシステムの空気供給アセンブリは、空気供給ユニット及びダイヤフラムポンプアセンブリに空気供給ユニットを通って正または負圧を加えるように構成されたソレノイドの塊を含む。

【0014】

流体リザーバアセンブリは、タンパク質含有溶液を含むための１つと、緩衝液を含むための他と、の２つの流体リザーバを含む。２つの流体リザーバのそれぞれは、液体流コネクタ及び空気流コネクタが取り付けられたキャップを含む。

【0015】

液体流コネクタは、含有液体へ下に延在する２つのチューブを含み、２つのチューブの１つは、流体リザーバから液体を吸引するために用いられ、２つのチューブの他は、流体リザーバに液体を戻すために用いられ、空気流コネクタは、２つの流体リザーバの間で共通である。

【0016】

ＴＦＦシステムは、さらにＴＦＦユニット、空気供給アセンブリ、及び流体リザーバアセンブリを保持するためのクランプアセンブリを含む。さらに、ＴＦＦシステムは、流体リザーバアセンブリの液体水位を測定するための体積センサ、ろ過生成物を導くように構成された廃棄物スライドと、廃棄物スライドに接続され、導かれたろ過生成物を集めるように構成された廃棄物容器と、を含む。

【0017】

ＴＦＦシステムは、また、ユニットホルダとクランプハンドルを含み、ユニットホルダは、ＴＦＦユニットを揃えるスロットを有し、クランプハンドルは、クランプアセンブリにユニットホルダ及びＴＦＦユニットを押し進めるように構成され、そのためＴＦＦユニットが、流体リザーバアセンブリ及び空気供給アセンブリと接続され、それらと密閉される。

【0018】

タンパク質溶液を濃縮するためのＴＦＦステムを作る方法は、ＴＦＦシステムを作るための部品を提供するステップであって、部品は、使い捨て可能なＴＦＦユニット、流体リザーバアセンブリ、空気供給アセンブリ、及びクランプアセンブリを含む、部品を提供するステップと、部品でＴＦＦシステムを組み立てるステップと、ＴＦＦシステムに接続されたユーザインターフェースを提供するステップと、ユーザインターフェースを用いてろ過プロセスのパラメータを設定するステップと、ろ過プロセスを始めるステップと、を含む。

【0019】

組み立てステップは、クランプアセンブリに流体リザーバアセンブリを挿入するステップと、クランプアセンブリに使い捨て可能なＴＦＦユニットを固定するステップと、空気供給アセンブリ及び流体リザーバアセンブリにＴＦＦ使い捨て可能ユニットを接続するステップと、を含む。

【0020】

本発明の方法は、また、流体リザーバアセンブリに、ある量の緩衝液とある量のタンパク質含有溶液を導入するステップを含み、それにより、ろ過プロセスは、緩衝液でＴＦＦシステムを準備するステップと、タンパク質含有溶液からタンパク質を濃縮するステップと、を含む。

【0021】

ＴＦＦによるタンパク質溶液を濃縮する方法は、ダイヤフラムポンプアセンブリと濃縮膜を有するＴＦＦユニットであって、ＴＦＦユニットは、タンパク質含有溶液からタンパク質を濃縮するように構成されたＴＦＦユニットと、ＴＦＦユニットに動作可能に接続された空気供給アセンブリと、ＴＦＦユニットに動作可能に接続された流体リザーバであって、流体リザーバは、緩衝液及びタンパク質含有溶液を含む、流体リザーバと、を含むＴＦＦシステムを提供するステップと、タンパク質含有溶液を処理するためのポンプシーケンスパラメータを設定するステップと、準備ポンプシーケンスを開始することによって、タンパク質含有溶液を処理開始するステップと、濃縮ポンプシーケンスを開始することによってタンパク質含有溶液を処理し続けるステップと、透析ろ過ポンプシーケンスを開始することによって、タンパク質溶液を処理し続けるステップと、タンパク質溶液からタンパク質残余物を集めるステップと、を含む。

【0022】

一般的な用語で現在開示される主題を記載してきたが、ここから必ずしも一定の縮尺で描かれていない添付された図面を参照する。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本主題の１つの実施形態による現在開示される使い捨て可能なＴＦＦユニットの実施例の、概略斜視図を描く。

【図2】本主題の１つの実施形態による現在開示される使い捨て可能なＴＦＦユニットの実施例の、分解図を描く。

【図3】本主題の１つの実施形態による一対の流体リザーバと空気供給アセンブリを組み合わせた使い捨て可能なＴＦＦユニットの分解図を描く。

【図4A-4B】本主題の１つの実施形態による現在開示される使い捨て可能なＴＦＦユニットのそれぞれ平面図と断面図を描く。

【図5】本主題の１つの実施形態による現在開示される使い捨て可能なＴＦＦユニットのダイヤフラムポンプアセンブリの実施例の様々な図を描く。

【図6】本主題の１つの実施形態による使い捨て可能なＴＦＦユニット及びＴＦＦシステムの基本ろ過動作の実施例の概略図を示す。

【図7】本主題の１つの実施形態によるろ過サイクルを実行するための動作（またはポンプシーケンス）の３つのモードを含む現在開示されたＴＦＦシステムのブロック図を描く。

【図8A】図７で示されたＴＦＦシステムの、準備ポンプシーケンスを示すブロック図を描く。

【図8B】図７で示されたＴＦＦシステムの、濃縮ポンプシーケンスを示すブロック図を描く。

【図8C】図７で示されたＴＦＦシステムの、透析ろ過ポンプシーケンスを示すブロック図を描く。

【図9】本主題の１つの実施形態による、空気供給アセンブリ及びクランプアセンブリを含む現在開示されるＴＦＦシステムの一部の概略斜視図を描く。

【図10】本主題の１つの実施形態による空気供給アセンブリ、クランプアセンブリ、体積センサ、廃棄物スライド、及び廃棄物容器を含む、現在開示されるＴＦＦシステムの一部の概略斜視図を描く。

【図11】本主題の１つの実施形態による現在開示される使い捨て可能なＴＦＦユニットを含む、現在開示されたＴＦＦシステムの全ての部品の分解図を描く。

【図12】本主題の１つの実施形態による現在開示されるＴＦＦシステムを含む、完全に組み立てられたときの現在開示されるＴＦＦシステムの側面図を描く。

【図13】使い捨て可能なＴＦＦユニットを含むＴＦＦシステムを用いた方法の実施例のフローチャートを描く。

【図14】使い捨て可能なＴＦＦユニットを含むＴＦＦシステムを用いた方法の実施例のフローチャートを描く。

【発明を実施するための形態】

【0024】

現在開示される主題は、ここから現在開示される主題のいくつかであるが全てではない実施形態が示される、添付された図面を参照して以後さらに完全に記載されるであろう。類似の符号は、全体を通して類似の要素を示す。現在開示される主題は、多くの異なる形態で具体化され、本明細書に記載される実施形態に制限して解釈されるべきでない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が適用される法的要件を満足するように提供される。実際に、本明細書で記載される現在開示される主題の多くの改良及び他の実施形態は、前の記載及び関連する図に表された示唆の利益を有して現在開示する、主題が関係する当業者に思い浮かばれる。その結果、現在開示される主題は、開示された特定の実施形態に限定されず、改良及び他の実施形態は、添付された請求項の範囲内に含まれることが意図されることが理解されるべきである。

【0025】

いくつかの実施形態において、現在開示される主題は、接線流ろ過（ＴＦＦ）システム及び一体化ポンプ装置を含む使い捨て可能なＴＦＦユニットを提供する。すなわち、ＴＦＦシステムは、使い捨て可能なＴＦＦユニットを一体化するクランプアセンブリ、２つの流体リザーバ、及び空気供給アセンブリを含んで提供される。さらに、使い捨て可能なＴＦＦユニットは、ダイヤフラムポンプアセンブリ及び濃縮膜を含む。

【0026】

現在開示されるＴＦＦユニットの態様は、使い捨て可能であり、毎回の使用後に大規模に洗浄する必要のないＴＦＦ法を利用するために少ない体積が用いられる。したがって、現在開示される使い捨て可能なＴＦＦユニットは、比較的大きな体積（＞１Ｌ）を意味する、かさばる、及び毎回の使用後に洗浄しなければならない従来のＴＦＦシステムを超える利益を提供する。

【0027】

ここで、図１及び図２を参照すると、現在開示されるＴＦＦシステムの使い捨て可能なＴＦＦユニット１００の実施例の、それぞれ概略斜視図と分解図である。描かれるように、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００は、接線流ろ過（ＴＦＦ）として知られるプロセスによって一体化された濃縮膜１２０を用いてタンパク質溶液を濃縮するための、一体化ダイヤフラムポンプアセンブリ１１０を含む。ＴＦＦは、小さい非タンパク質分子がろ過生成物としてろ過され、タンパク質及び少ない溶液が残余物としてシステムに保持されるように、タンパク質溶液が圧力下で膜を通り過ぎて流れるプロセスである。

【0028】

１つの実施形態において、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００は、複数の層で作られる。例えば、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００は、４つの層１０６（すなわち層１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ）を含む。１つの実施例において、４つの層１０６は、アクリル層である。しかしながら他の実施形態において、４つの層１０６は、本開示の目的と矛盾しない任意の材料であることができる。さらに、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００は、一緒に層１０６をレーザ接合によって形成される。例えば、レーザ接合プロセスは、レーザによって出力された特定の波長の光を吸収する色素を用い、２つの層の接合部分を加熱し、一緒に溶融させることができる。

【0029】

ここから図２を参照すると、ダイヤフラムポンプアセンブリ１１０及び濃縮膜１２０は、外側層１０６ａと１０６ｄの間、さらに具体的に、外側層１０６ａと１０６ｄの間の使い捨て可能なＴＦＦユニットの中間の２つの層である、層１０６ｂと１０６ｃの間に提供される。層１０６は、空気がバルブ及びダイヤフラムを作動することができる封止を作り出す干渉機能を含み、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００の周り及び濃縮膜１２０を超える液体をくみ上げる。特に、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００は、様々な空気チャネル１０１、様々な流体チャネル１０２、濃縮膜１２０、及びダイヤフラムポンプアセンブリ１１０を有する複数の層１０６を有して形成される。ダイヤフラムポンプアセンブリ１１０（図５参照）は、空気作動バルブ１１１の群を含む作動バルブ部品、及び液体をくみ上げるための、ダイヤフラム１１２を含むダイヤフラム部品を含む。入力／出力流れポート（スルーホール）１０３は、空気流の制御のための接続において含まれる。さらに、層１０６は、液体流の制御のための流体ポートにおいて用いられることができる入力／出力流れポート（スルーホール）１０４を含む。

【0030】

ここで図３を参照すると、一対の流体リザーバ２００を含む流体リザーバアセンブリと、空気供給アセンブリ３００を組み合わせた使い捨て可能なＴＦＦユニット１００の１つの実施形態の分解図である。この実施例において、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００は、１つの端部において空気供給アセンブリ３００と、反対の端部において２つの流体リザーバ２００と接続される。流体リザーバ２００は、例えば、２つの５０ｍＬファルコンチューブである。１つの実施例において、１つの流体リザーバ２００は、タンパク質溶液を含む一方で、他の流体リザーバ２００は、緩衝液を含む。流体リザーバ２００のそれぞれは、カスタムキャップ２１０、標準ファルコンチューブ２２０、及び図示されないがキャップ２１０に取り付けられ、液体へ下に延在する小さい液体チューブを含む。２つのタイプのガスケット（例えばチューブガスケット２３０及び空気供給ガスケット３２０）は、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００と流体リザーバ２００と空気供給アセンブリ３００の接続を密閉するために用いられる。空気供給アセンブリ３００は、空気供給ユニット３１０及び使い捨て可能なＴＦＦユニット１００の様々な部分を作動するために用いられる複数のソレノイド３３０を含む。

【0031】

これから図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００の、それぞれ平面図と断面図である。すなわち、図４Ｂは、図４Ａの線Ａ－Ａに沿って切り取られた使い捨て可能なＴＦＦユニット１００の断面図である。これからまた図５を参照すると、ダイヤフラムポンプアセンブリ１１０の実施例の様々な図である。ダイヤフラムポンプアセンブリ１１０は、図５に示されるように、作動バルブ１１１の群とダイヤフラム１１２を含む。例えば、ダイヤフラムポンプアセンブリ１１０は、空気作動バルブ１１１の群（例えば５個の空気作動バルブ１１１）と１つのダイヤフラム１１２を含む。しかしながら、空気作動バルブ１１１とダイヤフラム１１２の多様な組み合わせを使用して、液体が使い捨て可能なＴＦＦユニット１００内に循環される方法を多少なりとも制御できる。例えば、ポンプ動作を発生するために複数のダイヤフラム１１２が存在すると、単一のダイヤフラム１１２のみを用いる場合と比較して、さらに一貫した流れを提供できる。

【0032】

稼働中、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００の１つの実施形態は、空気作動正変位を用いて液体をくみ上げる。ソレノイド３３０の塊（図３参照）は、空気供給ユニット３１０を通って、空気作動バルブ１１１の一側面及びダイヤフラム１１２にそれらを開けるまたは閉じるために正または負の圧力を加えるために用いられる。空気作動バルブ１１１は、２つの流れポート（スルーホール）の間の流れを許容するまたは禁じる、小さい領域の群である。１つの実施形態において、３つの作動バルブ１１１は、ダイヤフラムポンプアセンブリ１１０の１つの端部において群がり、２つの作動バルブ１１１は、反対の端部において群がる。ダイヤフラム１１２は、ダイヤフラム１１２に隣接してチャンバ１０７を出入りし（図４参照）、流れポート（スルーホール）を通る、液体を吸引または分配する、ダイヤフラムポンプアセンブリ１１０の作動バルブ１１１より大きいドーム型の部分である。空気チャネル１０１を通って、空気作動バルブ１１１及びダイヤフラム１１２に適用される駆動空気圧は、真空、内部圧力及び駆動圧力の間の等しい圧力差を作り出すように、内部圧力より高い。空気作動バルブ１１１及びダイヤフラム１１２を開ける及び閉じる異なるシーケンスは、流体チャネル１０２を通って、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００の至る所で、様々な方法でどちらかの液体リザーバ２００から液体をくみ上げるために用いられる。

【0033】

さらに、図６は、図７乃至図１２を参照して以後記載される使い捨て可能なＴＦＦユニット１００及び／またはＴＦＦシステム１０５によって支持される基本ろ過動作の実施例の概略図を示す。図６において、循環と大気圧より高い内部圧力の組み合わせにより、膜を通ってある量の溶液を押し進め、タンパク質と後方に残る溶液が残る。膜を通る溶液を「ろ過生成物」と呼ぶ。膜を通らない残った溶液を「残余物」と呼ぶ。

【0034】

図７は、ダイヤフラムポンプアセンブリ１１０、濃縮膜１２０、タンパク質流体リザーバ２００、及び緩衝液流体リザーバ２００の全てのレイアウトを含む、ＴＦＦシステム１０５の１つの実施形態のブロック図を示す。さらに、ＴＦＦシステム１０５は、ろ過サイクルを実行するための動作（またはポンプシーケンス）の３つのモードを提供する。例えば、図８Ａ、図８Ｂ、及び図８Ｃは、図７で示されるＴＦＦシステム１０５の、それぞれの準備ポンプシーケンス、濃縮ポンプシーケンス、及び透析ろ過ポンプシーケンスを示す、ブロック図を示す。図８Ａ、図８Ｂ、及び図８Ｃにおいて、矢印は、ポンプシーケンスのそれぞれの流れの方向を示す。

【0035】

２つの流体リザーバ２００の溶液は、複数の方法でくみ上げられる。空気供給ユニット３１０から空気チャネル１０１は、全液体システム（すなわちファルコンチューブ２２０及び使い捨て可能なＴＦＦユニット１００）を所望の圧力に加圧する。循環と大気圧より高い内部圧力の組み合わせにより、図６で前に示され記載されたように、膜を通って溶液を押し進め（すなわちろ過生成物）、タンパク質及び残りの溶液（すなわち残余物）が残る。

【0036】

ここから、図３を再び参照すると、キャップ２１０のそれぞれに２つの液体接続と１つの空気接続がある。流体リザーバ２００のキャップ２１０は、それぞれ通常、液体へ下に延在するそれに取り付けられた２つの直径の小さいチューブ（図示せず）を有する。一般に、１つの接続／チューブは、流体リザーバ２００から液体を吸引するために用いられ、他は、流体リザーバ２００に液体を戻すために用いられる。特定のポンプシーケンスに依存して、これらのステップは変わる。それぞれのチューブへの空気接続は、それらの間で共通であり、両方のチューブにおいて空気と液体を加圧し、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００のチャネルを加圧する。

【0037】

一般に、１つの流体リザーバ２００は、タンパク質溶液を含み、他の流体リザーバ２００は、緩衝液を含むが、両方の流体リザーバ２００は、タンパク質溶液を含むことができる。緩衝液は、流体チャネル１０２から空気泡を取り除くために最初にＴＦＦシステム１０５を準備する（図８Ａ参照）ために用いられる。タンパク質溶液は、それが所望の量に濃縮されるまで（図８Ｂ参照）、圧力下で循環する。緩衝液は、もし望まれるならば、別の濃縮サイクルの前にタンパク質を透析ろ過または希釈する（図８Ｃ参照）ために用いられる。そうでなければ、ＴＦＦシステム１０５は、残ったタンパク質溶液をタンパク質流体リザーバ２００に戻すためにくみ上げ、サイクルが終わったことをユーザに知らせる。いくつかの実施形態において、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００は、タンパク質溶液の同じタイプの３回の５０ｍＬ濃縮サイクルまで用いられることが意図されるが、他の実施形態において、使い捨て可能案ＴＦＦユニット１００は、タンパク質溶液の同じタイプの４回、５回、または６回５０ｍＬ濃縮サイクルまで用いられることができる。そのように用いられた後、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００は、捨てられ、キャップ２１０は、捨てられるか洗浄されるかのどちらかである。

【0038】

ここから図９、図１０、図１１、及び図１２を参照すると、現在開示される使い捨て可能なＴＦＦユニット１００を含むＴＦＦシステム１０５の実施例が示される。図９は、空気供給アセンブリ３００及びクランプアセンブリ４００を含むＴＦＦシステム１０５の一部の概略斜視図である。図１０は、空気供給アセンブリ３００及びクランプアセンブリ４００を含み、さらに１またはそれ以上の体積センサ４１０、廃棄物スライド４２０及び廃棄物容器４３０を含む、ＴＦＦシステム１０５の一部の概略斜視図である。図１１は、ＴＦＦシステム１０５の１つの実施形態の全ての部品の分解図である。図１２は、完全に組み立てられたときのＴＦＦシステム１０５の１つの実施形態の側面図である。

【0039】

ＴＦＦシステム１０５は、クランプアセンブリ４００、圧力及び真空ポンプ、電子機器、動作のためのパラメータを設定するためのタッチスクリーン、及び図示されない他の部品を含む。１つの実施形態において、クランプアセンブリ４００は、消耗品のクランプアセンブリである。クランプアセンブリ４００は、さらに２つの流体リザーバ２００、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００、空気供給アセンブリ３００、及び流体リザーバ２００の液体水位を測定する体積センサ４１０、及びろ過生成物を集める廃棄物スライド４２０を保持するために用いられるアルミニウム構造であり、廃棄物スライド４２０は、廃棄物容器４３０にろ過生成物を導く。

【0040】

図９、図１０、図１１、及び図１２は、ＴＦＦシステム１０５全体の１つの実施形態の部品の数を明確にするために、クランプアセンブリ４００の部品の進展を示す。図９は、クランプアセンブリ４００及び空気供給アセンブリ３００を示す。図１０は、アセンブリに加えられる体積センサ４１０、ユニットホルダ４４０、クランプハンドル４５０、廃棄物スライド４２０、及び廃棄物容器４３０を示す。図１１は、その順番でクランプアセンブリ４００に設置されることが好ましい、流体リザーバ２００及び使い捨て可能なＴＦＦユニット１００を示す。図１２に示されるように、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００は、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００を揃えておくマッチングスロットを用いて、ユニットホルダ４４０に保持される。クランプハンドル４５０は、その後クランプアセンブリ４００の後に向かって９０°回転する。クランプハンドル４５０を回転すると、カムタイプの作動を用いて、下にユニットホルダ４４０、及びその結果使い捨て可能なＴＦＦユニット１００を押し進め、そのため使い捨て可能なＴＦＦユニット１００が空気供給アセンブリ３００及び流体リザーバ２００に接触し、それらに対して密閉する。ユニットホルダ４４０は、クランプハンドル４５０が引き上げられたとき、ユニットホルダ４４０が跳ね戻り上がるように、ばねで負荷される。

【0041】

ここから図１３を参照すると、ＴＦＦシステム１０５を用いた方法の実施例のフローチャート、すなわち、方法５００である。方法５００は、これに限定されるものではないが、次のステップの１またはそれ以上を含む。

【0042】

ステップ５１０において、ＴＦＦシステム１０５の部品は、提供される。例えば、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００、流体リザーバ２００、空気供給アセンブリ３００、さらに体積センサ４１０、廃棄物スライド４２０、及び廃棄物容器４３０を含むクランプアセンブリ４００が提供される。１つの実施例において、１つの流体リザーバ２００は、タンパク質溶液を含む一方で、他の流体リザーバ２００は、緩衝液を含む。別の実施例において、両方の流体リザーバ２００は、タンパク質溶液を含む。

【0043】

ステップ５１５において、ＴＦＦシステム１０５の部品は、組み立てられる。例えば、ユーザは、２つの流体リザーバ２００をクランプアセンブリ４００に挿入する。次に、ユーザは、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００をクランプアセンブリ４００に挿入する。次に、ユーザは、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００をクランプアセンブリ４００に固定するために、クランプハンドル４５０を係合する。次にユーザは、動作可能にＴＦＦ使い捨て可能ユニット１００を空気供給アセンブリ３００及び流体リザーバ２００に接続する。

【0044】

ステップ５２０において、ユーザは、ろ過のためのパラメータを設定するためにＴＦＦシステム１０５の、例えばタッチスクリーンなど、ユーザインターフェースとやりとりする。

【0045】

ステップ５２５において、ユーザは、ろ過プロセスを始めるために、ＴＦＦシステム１０５のユーザインターフェースとやりとりする。

【0046】

方法５００の完了時に、ユーザは、ステップ５１５の動作の順番を逆さまにしてＴＦＦシステム１０５の部品を取り外し、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００を捨てるかまたは、それを後で使用するために取っておく。

【0047】

ここから図１４を参照すると、ＴＦＦシステム１０５を使用する方法の別の実施例のフローチャート、すなわち方法６００である。方法６００は、これに限定されるものではないが、次のステップの１またはそれ以上を含む。

【0048】

ステップ６１０において、ＴＦＦシステム１０５の部品は、提供される。例えば、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００、流体リザーバ２００、空気供給アセンブリ３００、及びさらに体積センサ４１０、廃棄物スライド４２０、及び廃棄物容器４３０を含む、クランプアセンブリ４００が提供される。１つの実施例において、１つの流体リザーバ２００は、タンパク質溶液を含む一方で、他の流体リザーバ２００は、緩衝液を含む。別の実施例において、両方の流体リザーバ２００は、タンパク質溶液を含む。

【0049】

ステップ６１５において、ＴＦＦシステム１０５の部品は、組み立てられる。例えば、ユーザは、２つの流体リザーバ２００をクランプアセンブリ４００に挿入する。次に、ユーザは、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００をクランプアセンブリ４００に挿入する。次に、ユーザは、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００をクランプアセンブリ４００に固定するために、クランプハンドル４５０を係合する。次に、ユーザは、動作可能に、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００を空気供給アセンブリ３００及び流体リザーバ２００に接続する。

【0050】

ステップ６２０において、タンパク質溶液の処理は、例えば図８Ａで示されるように、準備ポンプシーケンスを開始することによって始まる。

【0051】

ステップ６２５において、タンパク質溶液の処理は、例えば図８Ｂで示されるように、濃縮ポンプシーケンスを開始することによって続く。

【0052】

ステップ６３０において、タンパク質溶液の処理は、例えば図８Ｃで示されるように、透析ろ過ポンプシーケンスを開始することによって続く。

【0053】

ステップ６３５において、タンパク質残余物は、タンパク質溶液から集められる。

【0054】

方法６００の完了時に、ユーザは、ステプ６１５の動作の順番を逆さまにして、ＴＦＦシステム１０５の部品を取り外し、使い捨て可能なＴＦＦユニット１００を捨てるかまたは、それを後で使用するために取っておく。

【0055】

長年にわたる特許法の慣習に従って、用語「１つの」（ａ）、「１つの」（ａｎ）、及び「その」（ｔｈｅ）は、請求項も含んで、本出願で用いられたとき、「１またはそれ以上」を指す。そのため、例えば、「対象」への言及は、文脈が明確に反対である場合（例えば複数の対象）などを除いて、複数の対象を含む。

【0056】

本出願及び請求項のはじめから終わりまで、用語「備える」（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）、及び「備える」（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）は、文脈がそうでないことを必要とすることを除いて、非排他的な意味で用いられる。同様に、用語「含む」（ｉｎｃｌｕｄｅ）及びその文法上の変形は、リスト内のアイテムの記載は、リストされたアイテムに置換または追加できる他の同様のアイテムを除外しないように、制限しない意図がある。

【0057】

本明細書及び添付された請求項の目的のために、特に断りのない限り、量、大きさ、寸法、割合、形状、形態、パラメータ、パーセンテージ、数量、特性を示す全ての数及び明細書及び請求項で用いられる他の数値は、用語「約」（ａｂｏｕｔ）が値、量または範囲で明示的に表現されない場合があるが、用語「約」（ａｂｏｕｔ）によって全ての場合において修飾されると理解されるべきである。したがって、反対の示されない限り、次の明細書及び添付された請求項に記載される数値パラメータは、正確ではなく正確である必要はないが、交差、変換係数、四捨五入、誤差など、及び現在開示されている主題によって得られることが求められる所望の特性に応じて、当業者に知られている他の要因を反映して、望んだとおりに近似及び／または大きいまたは小さいことができる。そのようなバリエーションは、開示された方法を実行するまたは開示された組成を用いるために適切であるので、例えば、用語「約」（ａｂｏｕｔ）は、値を指すとき、特定された量から、いくつかの実施形態において±１００％、いくつかの実施形態において±５０％、いくつかの実施形態において±２０％、いくつかの実施形態において±１０％、いくつかの実施形態において±５％、いくつかの実施形態において、±１％、いくつかの実施形態において±０．５％及びいくつかの実施形態において±０．１％の変形を含むことを意味する。

【0058】

さらに、用語「約」（ａｂｏｕｔ）は、１またはそれ以上の数または数値範囲に関連して用いられるとき、範囲の全ての数を含む、全てのそのような数を指すと理解されるべきであり、記載された数値の上または下の境界に延在することによってその範囲を変更する。終点による数値範囲の記載は、例えば、その範囲内に含まれる、その小数を含む整数、（例えば、１から５の記載は、１、２、３、４、５及び例えば１．５、２．２５、３．７５、４．１などの小数を含む）及びその範囲内の任意の範囲を含む。

【0059】

前述の主題は、理解の明確の目的のために図及び実施例によっていくらか詳細に記載されたが、当業者によってある変更及び改良は、添付された請求項の範囲内で実行されることが理解されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A-4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】