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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-09-05
(54)【発明の名称】連続バイオプロセス遠心分離機ロータ
(51)【国際特許分類】
B04B 1/02 20060101AFI20230829BHJP
B04B 7/08 20060101ALI20230829BHJP
B04B 11/00 20060101ALI20230829BHJP
B04B 9/10 20060101ALI20230829BHJP
C12M 1/00 20060101ALI20230829BHJP
C12N 1/02 20060101ALI20230829BHJP
【ＦＩ】
B04B1/02
B04B7/08
B04B11/00 Z
B04B9/10
C12M1/00 C
C12N1/02
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023510326
(86)(22)【出願日】2021-08-11
(85)【翻訳文提出日】2023-02-13
(86)【国際出願番号】 US2021045525
(87)【国際公開番号】W WO2022035952
(87)【国際公開日】2022-02-17
(31)【優先権主張番号】63/065,678
(32)【優先日】2020-08-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】510016645
【氏名又は名称】ファイバーライト・セントリフュージ・エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100135079
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 修
(72)【発明者】
【氏名】ピラムーン，シナ
【テーマコード（参考）】
4B029
4B065
4D057
【Ｆターム（参考）】
4B029AA11
4B029DG10
4B029GA08
4B029GB10
4B065BD15
4D057AA01
4D057AB01
4D057AC01
4D057AD01
4D057AE02
4D057AF01
4D057BA06
4D057BA16
4D057BA31
4D057BA43
4D057BC01
4D057BC05
4D057BC11
4D057CB04
(57)【要約】
ロータアセンブリ（１０、１５０、２７０、３１０）およびロータアセンブリ（１０、１５０、２７０、３１０）の使用方法。ロータアセンブリ（１０、１５０、２７０、３１０）は、バイオプロセスバッグ（４８）、バッグ（４８）の下部を受けるドラム（４６）、および圧力リング（５０）を含む。ホルダ（５４、１８２）は、バッグ（４８）の上部を圧力リング（５０）に結合する。圧力リング（５０）は、ドラム（４６）に結合されて、バッグ（４８）を収容する内部空間を画定する。液体輸送アセンブリ（３５、１７８、２７２）は、ホルダ（５４、１８２）の開口部を通過し、ロータ（１６、１５４）を遠心分離機から取り外すことなく、液体をバッグ（４８）に追加し、バッグから取り出すことができる。ホルダ（５４、１８２）内のベアリングアセンブリ（１９０）は、液体輸送アセンブリ（３５、１７８、２７２）をロータ（１６、１５４）に結合し、ロータ（１６、１５４）が周りを回転している間、液体輸送アセンブリ（３５、１７８、２７２）を静止したままにできる。１つ以上のシールアセンブリ（２７６、３１２）は、液体輸送アセンブリ（３５、１７８、２７２）の外側部分に対して液密シールを提供し、遠心分離中にバッグ（４８）から流体が漏れるのを防止する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体培地を遠心分離するためのロータアセンブリであって、下部および上部を含むバイオプロセスバッグであって、前記バイオプロセスバッグの前記上部が、前記バイオプロセスバッグの前記下部に接続された軸方向に整列したネックと、前記軸方向に整列したネックから外向きに延びる半径方向に整列したスカートとを含む、バイオプロセスバッグと、
外側リムと、前記外側リムから上向きに延びる第１の円周壁とを有する第１の基部を含むドラムであって、前記第１の円周壁が第１の外面と第１の内面とを含み、前記第１の内面が前記バイオプロセスバッグの前記下部を受け入れる第１の開口部を画定する、ドラムと、
第１の半径方向に整列したフランジおよび第２の円周壁を含む圧力リングであって、前記第１の半径方向に整列したフランジが、第１の上面、外縁、および第２の開口部を画定する内縁を含み、前記第２の円周壁が、前記外縁から下方に延び、前記ドラムの前記第１の円周壁の前記第１の外面と係合する第２の内面を有する、圧力リングと、
外向き面を有する第３の円周壁と、第１の下面を有する第２の半径方向に整列したフランジとを含むホルダであって、前記第２の半径方向に整列したフランジが、前記第３の円周壁の上部から外向きに延び、前記外向き面および前記第１の下面のうちの少なくとも１つが、前記バイオプロセスバッグの前記上部を前記圧力リングに動作可能に結合する、ホルダと、を備える、ロータアセンブリ。
【請求項2】
凹んだ環を有する第２の上面を含む圧縮リングであって、前記凹んだ環が、前記圧縮リングの軸方向側で開いており、前記ホルダの前記第２の半径方向に整列したフランジの前記第１の下面とともに半径方向に整列した円周チャネルを画定し、前記半径方向に整列した円周チャネルが、前記バイオプロセスバッグの前記半径方向に整列したスカートの少なくとも一部を受け入れるように構成されている、圧縮リングをさらに備える、請求項１に記載のロータアセンブリ。
【請求項3】
前記ホルダの前記第２の半径方向に整列したフランジおよび前記圧縮リングのそれぞれが、複数の通過孔を含み、複数の保持ボルトと、
それぞれが前記保持ボルトのそれぞれを受け入れるように構成された複数のねじ穴を含む保持リングであって、各保持ボルトが、前記第２の半径方向に整列したフランジおよび前記圧縮リングのそれぞれの通過孔を通過する、保持リングと、をさらに備え、
前記圧縮リングが、前記保持ボルトの締め付けに応答して、前記半径方向に整列した第２のフランジおよび前記保持リングによって圧縮力を受ける、請求項２に記載のロータアセンブリ。
【請求項4】
前記圧力リングが、前記第１の半径方向に整列したフランジの前記第１の上面から上向きに突出する円周リッジを含み、前記保持リングを、前記圧力リングの前記内縁によって画定された前記第２の開口部の周りに中心合わせするように構成された軸方向に整列した内向き面を含む、請求項３に記載のロータアセンブリ。
【請求項5】
前記ドラムが、複数の軸方向に整列したバッフルを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のロータアセンブリ。
【請求項6】
前記バイオプロセスバッグの前記下部が、複数の内部ポケットと、２つの隣接する内部ポケットの間にそれぞれ配置された複数の外部ポケットとを含み、前記外部ポケットのそれぞれが、前記ドラムの前記軸方向に整列したバッフルのそれぞれと係合するように構成されている、請求項５に記載のロータアセンブリ。
【請求項7】
前記軸方向に整列したバッフルのそれぞれには中空が含まれ、前記第１の基部が、各軸方向に整列したバッフルの前記中空への第３の開口部を有する第２の下面を含み、それぞれが前記第１の基部の前記第２の下面のそれぞれの第３の開口部と係合するように構成された複数の突起を有する第３の上面を含むトルク移送モジュールをさらに備える、請求項５または６に記載のロータアセンブリ。
【請求項8】
カバーと、前記カバーを受け入れるように構成された第２の基部とを含むハウジングをさらに備え、前記バイオプロセスバッグ、前記ドラム、前記圧力リング、および前記ホルダが、前記ハウジング内で回転するロータを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のロータアセンブリ。
【請求項9】
前記ホルダの前記第３の円周壁が、第４の開口部を画定する内向き面を含み、前記カバーおよび前記第４の開口部を通過し、第１の液体培地が前記バイオプロセスバッグから除去される入力ポートを有するデカントアセンブリをさらに備え、
前記第１の基部が、前記ロータの回転軸に近接する集水域を画定する、上向きボウル形状を有する第４の上面を含み、
前記デカントアセンブリの前記入力ポートが前記集水域に近接して配置される、請求項８に記載のロータアセンブリ。
【請求項10】
前記カバーおよび前記第４の開口部を通過し、第２の液体培地が前記バイオプロセスバッグに提供される供給アセンブリ出力ポートを含む供給アセンブリをさらに備える、請求項９に記載のロータアセンブリ。
【請求項11】
前記第１の液体培地が上澄みであり、前記第２の液体培地が懸濁液である、請求項１０に記載のロータアセンブリ。
【請求項12】
前記供給アセンブリが、供給アセンブリ入力ポートと、第１の直径を有する第３の内面を有する供給管とをさらに含み、前記デカントアセンブリが、前記第１の直径よりも小さい第２の直径を有する第２の外面を有するデカント管を含み、前記デカント管が前記供給管を長手方向に通過し、
前記デカント管および前記供給管が、前記デカント管の前記第２の外面と前記供給管の前記第３の内面との間に環状チャネルを画定するように、前記第１の直径が、前記デカント管の少なくとも一部に沿って前記第２の直径よりも大きく、
前記環状チャネルが、前記供給アセンブリ入力ポートを前記供給アセンブリ出力ポートに流体結合する、請求項１０または１１に記載のロータアセンブリ。
【請求項13】
ベアリングアセンブリと、前記カバーおよび前記ベアリングアセンブリを通過し、第１の液体培地が前記バイオプロセスバッグから除去される第１のポートと、第２の液体培地が前記バイオプロセスバッグに提供される第２のポートとを含む液体輸送アセンブリと、をさらに備える、請求項８から１２のいずれか一項に記載のロータアセンブリ。
【請求項14】
前記ホルダが、第１の円筒形環を含む下部セクションと、
第２の円筒形環を含む上部セクションと、を含み、
前記第１の円筒形環および前記第２の円筒形環は、前記下部セクションが前記上部セクションに結合されたときに前記ベアリングアセンブリを保持する中央空洞を画定する、請求項１３に記載のロータアセンブリ。
【請求項15】
前記ベアリングアセンブリが、第１のボアを有する第１の内側リングを含む上部ベアリングと、
第２のボアを有する第２の内側リングを含む下部ベアリングと、
前記上部ベアリングを前記下部ベアリングに対して垂直に配置する円筒形スペーサと、を含み、
前記第１のボアおよび前記第２のボアが、前記ベアリングアセンブリを前記液体輸送アセンブリに結合する、請求項１３または１４に記載のロータアセンブリ。
【請求項16】
第５の上面および第３の下面を有するシールベアリングであって、前記シールベアリングが、前記第５の上面を介して前記ハウジングの前記カバーに結合され、前記第３の下面を介して前記ホルダと回転接触状態にある、シールベアリングをさらに備える、請求項１３から１５のいずれか一項に記載のロータアセンブリ。
【請求項17】
第３の外面および第４の下面を含むシール駆動ハブであって、前記シール駆動ハブが、前記第３の外面を介して前記ハウジングの前記カバーに結合され、前記第４の下面によって前記第５の上面に結合される、シール駆動ハブ、をさらに備える、請求項１６に記載のロータアセンブリ。
【請求項18】
前記第４の下面には、１つ以上の突起が含まれ、前記第５の上面には、１つ以上のノッチが含まれ、
前記突起の各々がそれぞれのノッチと係合し、その結果、前記シールベアリングが前記シール駆動ハブに対して回転するのを防止する、請求項１７に記載のロータアセンブリ。
【請求項19】
前記シール駆動ハブが、前記シールベアリングから熱を逃がすように伝導するように構成された１つ以上のヒートパイプをさらに含む、請求項１７または１８に記載のロータアセンブリ。
【請求項20】
前記ハウジングの前記カバーが第１の中心穴を含み、前記シール駆動ハブを前記第１の中心穴に結合するトルク保持ハブをさらに含む、請求項１７から１９のいずれか一項に記載のロータアセンブリ。
【請求項21】
前記トルク保持ハブが、非円形の形状を有する第２の中心穴を含み、前記シール駆動ハブの前記第３の外面が、前記非円形の形状を有し、前記トルク保持ハブの前記第２の中心穴と係合するように構成され、その結果、前記シール駆動ハブが前記非円形の形状によって前記トルク保持ハブに対して回転するのを防止する、請求項２０に記載のロータアセンブリ。
【請求項22】
前記シール駆動ハブがねじ付きボアを含み、前記液体輸送アセンブリが、前記シール駆動ハブの前記ねじ付きボアとねじ係合するように構成されたねじ部分を備えた第４の外面を有する一体型カラーを含み、
前記液体輸送アセンブリが、前記シール駆動ハブによって前記ハウジングの前記カバーに結合される、請求項１７から２１のいずれか一項に記載のロータアセンブリ。
【請求項23】
前記液体輸送アセンブリが、滑らかな部分を有する第４の外面を有する一体型カラーを含み、前記シールベアリングが内側溝を含み、前記シールベアリングと前記液体輸送アセンブリの前記一体型カラーの前記第４の外面の前記滑らかな部分との間に液密シールを提供する前記シールベアリングの前記内側溝に配置された弾性部材をさらに含む、請求項１６から２２のいずれか一項に記載のロータアセンブリ。
【請求項24】
前記ホルダが、第１の中央開口部を含み、前記第１の中央開口部を通過し、第１の液体培地が前記バイオプロセスバッグから除去される第１のポートと、第２の液体培地が前記バイオプロセスバッグに提供される第２のポートとを含む液体輸送アセンブリと、
第１の内側溝と、前記ホルダと回転接触状態にある第２の上面とを含むシールベアリングと、
前記シールベアリングを前記液体輸送アセンブリに結合する前記シールベアリングの前記第１の内側溝に配置された第１の弾性部材と、をさらに含む、請求項１から２３のいずれか一項に記載のロータアセンブリ。
【請求項25】
前記ホルダが、前記第３の円周壁の下部に結合された下部プレートを含み、前記第１の中央開口部が前記下部プレートにある、請求項２４に記載のロータアセンブリ。
【請求項26】
第１の端部および第２の端部を有し、前記シールベアリングを付勢して前記ホルダの前記下部プレートと前記回転接触状態にさせるように構成されている第２の弾性部材をさらに備える、請求項２５に記載のロータアセンブリ。
【請求項27】
内面を有する第１の円筒形スリーブと、前記第１の円筒形スリーブの底部から半径方向内側に延びる第１の環状フランジとを含むリテーナと、前記液体輸送アセンブリとの摩擦または滑り嵌めを提供する第２の中央開口部を画定する前記第１の環状フランジと、
前記第１の円筒形スリーブの前記内面と前記液体輸送アセンブリとの間に環状空間を画定するのに十分な内径を有する前記第１の円筒形スリーブと、をさらに備え、
前記第２の弾性部材の前記第１の端部が、前記環状空間内に保持される、請求項２６に記載のロータアセンブリ。
【請求項28】
第２の円筒形スリーブと、前記第２の円筒形スリーブの上部から半径方向内側に延びる第２の環状フランジとを含むベアリング支持体と、上面、下面を有し、前記液体輸送アセンブリとの滑り嵌めを提供する第３の中央開口部を画定する前記第２の環状フランジと、をさらに備え、
前記第２の弾性部材の前記第２の端部が前記第２の環状フランジの前記下面と係合し、前記第２の環状フランジの前記上面が前記シールベアリングの底面と係合する、請求項２７に記載のロータアセンブリ。
【請求項29】
前記第２の円筒形スリーブが、前記第１の円筒形スリーブの外径よりも大きい内径を有し、前記第１の円筒形スリーブと前記第２の円筒形スリーブとの間に滑り嵌めを提供する、請求項２８に記載のロータアセンブリ。
【請求項30】
第３の弾性部材をさらに備え、前記第２の環状フランジが第２の内側溝を含み、
前記第３の弾性部材は、前記第２の内側溝に配置され、前記ベアリング支持体を前記液体輸送アセンブリに結合する、請求項２８または２９に記載のロータアセンブリ。
【請求項31】
前記第１および第３の弾性部材がＯリングであり、前記第２の弾性部材がコイルばねである、請求項３０に記載のロータアセンブリ。
【請求項32】
第１の成分および第２の成分を含む液体培地を遠心分離する方法であって、第１の量の前記液体培地をロータに提供することと、
ポート前記液体培地の少なくとも一部を前記第１の成分と前記第２の成分に分離させる第１の角速度に前記ロータが到達するまで、１つ以上の段階で前記ロータを加速することと、
前記ロータが前記第１の角速度よりも小さい第２の角速度に達するまで、前記ロータを１つ以上の段階で減速することと、
前記ロータが前記第２の角速度で回転している間、
前記ロータから前記第１の成分の少なくとも一部を除去することと、
前記第１の成分の前記一部を前記ロータから除去した後、第２の量の前記液体培地を前記ロータに加えることと、
前記ロータが、前記第２の成分が前記ロータ内に蓄積するように、前記液体培地の前記第２の量の少なくとも一部を前記第１の成分と前記第２の成分に分離させる前記第１の角速度に達するまで、１つ以上の段階で前記ロータを加速することと、を含む、方法。
【請求項33】
前記ロータが前記第１の角速度に到達するまで１つ以上の段階で前記ロータを加速することが、前記ロータが第３の角速度に達するまで、第１の角加速度で前記ロータを加速することと、
第１の期間、前記第３の角速度で前記ロータを回転させることと、
前記第１の期間が満了した後、前記ロータが前記第１の角速度に達するまで、前記第１の角加速度よりも大きい第２の角加速度で前記ロータを加速することと、を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項34】
前記ロータが前記第３の角速度で回転している間、前記第３の角速度によって前記液体培地の表面が放物線形状になり、前記ロータが前記第１の角速度で回転している間、前記第１の角速度によって前記液体培地の前記表面が円筒形状になる、請求項３３に記載の方法。
【請求項35】
前記第３の角速度が毎分約１００回転であり、前記第１の角速度が毎分５，０００～５，５００回転である、請求項３３または３４に記載の方法。
【請求項36】
前記ロータが前記第２の角速度に達するまで１つ以上の段階で前記ロータを減速することは、前記ロータが第４の角速度に達するまで、第３の角加速度で前記ロータを減速することと、
第２の期間、前記第４の角速度で前記ロータを回転させることと、
前記第２の期間が満了した後、前記ロータが前記第２の角速度に達するまで、前記第３の角加速度よりも小さい第４の角加速度で前記ロータを減速することと、を含む、請求項３２から３５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項37】
第１の成分および第２の成分を含む液体培地を遠心分離する方法であって、複数の内部ポケットを有するバイオプロセスバッグを含むロータに、前記液体培地の第１のバッチを加えることと、
前記液体培地の少なくとも一部を前記第１の成分と前記第２の成分に分離させる第１の角速度に前記ロータが到達するまで、１つ以上の段階で前記ロータを加速することと、
前記第２の成分を前記複数の内部ポケットに蓄積することと、を含む、方法。
【請求項38】
前記ロータが前記第１の角速度よりも小さい第２の角速度に達するまで、前記ロータを１つ以上の段階で減速することと、前記ロータが前記第２の角速度で回転している間に、前記ロータから前記第１の成分の前記一部を除去し、前記ロータから前記第１の成分の前記一部を除去した後、前記液体培地の第２のバッチを前記ロータに追加することと、
前記液体培地の前記第２のバッチが前記ロータに追加された後、前記ロータが前記第１の角速度に達するまで、１つ以上の段階で前記ロータを加速することと、
前記液体培地の前記第２のバッチの前記第２の成分を前記複数の内部ポケットに蓄積することと、をさらに含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項39】
前記ロータを前記第２の角速度に減速するステップと、前記ロータから前記第１の成分の前記一部を除去するステップと、前記液体培地の別のバッチを前記ロータに追加するステップと、前記ロータを前記第１の角速度に加速するステップと、前記第２の成分を前記複数の内部ポケットに蓄積するステップとを繰り返すことと、前記ロータから前記第２の成分を除去することと、をさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項40】
前記ロータから前記第２の成分を除去することには、前記ロータの回転を停止することと、前記ロータから前記バイオプロセスバッグを除去することとが含まれる、請求項３９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般に遠心分離機ロータに関し、より詳細には、遠心分離機内で生物学的懸濁液を連続的に処理するように構成されたロータに関する。
【背景技術】
【0002】
バイオリアクタおよび発酵槽は、液体培地に懸濁した細胞または微生物を含む生物学的懸濁液を増殖させるために使用される。生物学的懸濁液が十分に成長すると、通常、液体と固体の成分に分離される。分離された成分は、その後の分析または使用のために回収される。遠心分離は、生物学的懸濁液に分散したタンパク質、核酸、脂質、炭水化物などを含む、細胞、オルガネラ、生体高分子などの生物学的成分を分離するための一般的な手法である。
【0003】
遠心分離は、通常、バイオリアクタまたは発酵槽からボトルやバッグなどの処理容器に一定量の懸濁液を分配することを伴う。次に、容器を閉じて遠心分離機で回転させる。遠心分離機でロータを回転させることによって生じる遠心力により、懸濁液中の固形物が沈殿し、容器の底に向かってほぼ固形のペレットが形成される。ペレットより密度の低い液体を含む上澄みが、ペレットの上の容器に集まる。他の場合では、懸濁液に密度勾配が形成されることがあり、同様の密度の固体を含む液体の等密度層が重なり合って形成される。いずれの場合も、上澄みとペレットまたは等密度層が形成されると、分離された成分は、容器から各成分を注ぐ、ポンピングする、または別の方法で除去することによってデカントすることができる。
【0004】
従来の遠心分離プロセスには多くの欠点がある。例えば、処理量を増加させるために、容器ができるだけ多くの懸濁液を保持することが典型的に望ましい。しかしながら、容器のサイズが大きくなるにつれて、操作者が容器を遠心分離機に入れたり、遠心分離機から容器を取り出したりすることがより困難になる。遠心分離機にロードされる容器の数を増やすと、処理量も向上する。ただし、容器の数が多いと、操作者が容器の各バッチを遠心分離機にロードおよびアンロードするのにかかる時間が長くなる。
【0005】
遠心分離のもう１つの問題は、分離された様々な成分を、他の成分に影響を与えずに除去する方法である。この問題は、容器が大きい場合、または容器の押し合いが大きくなったために遠心分離機から取り出すのが困難な場合に悪化する可能性があり、分離された成分の再混合を引き起こす可能性がある。
【0006】
したがって、生物学的懸濁液の遠心分離のための改善された方法およびシステムが必要とされている。
【発明の概要】
【0007】
本発明は、生物学的懸濁液の遠心分離において使用するためのこれまでに知られている遠心分離機ロータの前述および他の短所および欠点を克服する。本発明は、特定の実施形態に関連付けて考察されるが、本発明は、これらの実施形態に限定されないことが理解されるであろう。
【0008】
本発明の一実施形態では、液体培地を遠心分離するためのロータアセンブリが提供される。ロータアセンブリは、バイオプロセスバッグ、ドラム、およびホルダを含む。バイオプロセスバッグは下部および上部を有する。バイオプロセスバッグの上部は、バイオプロセスバッグの下部に接続された軸方向に整列したネックと、軸方向に整列したネックから外向きに延びる半径方向に整列したスカートとを含む。ドラムは、外側リムと、外側リムから上向きに延びる第１の円周壁とを有する第１の基部を含む。第１の円周壁は、第１の外面および第１の内面であって、第１の内面は、バイオプロセスバッグの下部を受け入れる第１の開口部を画定する、第１の外面および第１の内面と、第１の半径方向に整列したフランジおよび第２の円周壁を含む圧力リングとを含む。半径方向に整列した第１のフランジは、第１の上面、外縁、および第２の開口部を画定する内縁を含む。第２の円周壁は、外縁から下方に延び、ドラムの第１の円周壁の第１の外面と係合する第２の内面を有する。ホルダは、外向き面を有する第３の円周壁と、第１の下面を有する半径方向に整列した第２のフランジとを含む。第２の半径方向に整列したフランジは、第３の円周壁の上部から外向きに延び、外向き面および第１の下面のうちの少なくとも１つは、バイオプロセスバッグの上部を圧力リングに動作可能に結合する。
【0009】
本発明の一態様では、ロータアセンブリは、凹んだ環を備えた第２の上面を有する圧縮リングをさらに含むことができる。凹んだ環は、圧縮リングの軸方向側で開いていてもよく、ホルダの第２の半径方向に整列したフランジの第１の下面と半径方向に整列した円周チャネルを画定する。半径方向に整列した円周チャネルは、バイオプロセスバッグの半径方向に整列したスカートの少なくとも一部を受け入れるように構成され得る。
【0010】
本発明の別の態様では、ホルダの第２の半径方向に整列したフランジおよび圧縮リングはそれぞれ、複数の通過孔を含むことができ、ロータアセンブリは、複数の保持ボルトと、それぞれが保持ボルトのそれぞれの１つを受けるように構成された複数のねじ穴を有する保持リングとをさらに含むことができる。各保持ボルトは、第２の半径方向に整列されたフランジおよび圧縮リングのそれぞれの通過孔を通過してもよく、圧縮リングは、保持ボルトの締め付けに応答して、半径方向に整列した第２のフランジおよび保持リングによって圧縮力を受けてもよい。
【0011】
本発明の別の態様では、圧力リングは、第１の半径方向に整列したフランジの第１の上面から上向きに突出する円周リッジを含み得、保持リングを、圧力リングの内縁によって画定された第２の開口部の周りに中心合わせするように構成された軸方向に整列した内向き面を含み得る。
【0012】
本発明の別の態様では、ドラムは、軸方向に整列した複数のバッフルを含むことができる。
【0013】
本発明の別の態様では、バイオプロセスバッグの下部が、複数の内部ポケットと、２つの隣接する内部ポケットの間にそれぞれ配置された複数の外部ポケットとを含み得、外部ポケットのそれぞれが、ドラムの軸方向に整列したバッフルのそれぞれと係合するように構成され得る。
【0014】
本発明の別の態様では、軸方向に整列したバッフルのそれぞれが中空を含み得、第１の基部が、各軸方向に整列したバッフルの中空への第３の開口部を有する第２の下面を含み得、ロータアセンブリは、それぞれが第１の基部の第２の下面のそれぞれの第３の開口部と係合するように構成された複数の突起を有する第３の上面を含むトルク移送モジュールをさらに備え得る。
【0015】
本発明の別の態様では、ロータアセンブリは、カバーと、カバーを受け入れるように構成された第２の基部とを含むハウジングをさらに備えてもよく、バイオプロセスバッグ、ドラム、圧力リング、およびホルダが、ハウジング内で回転するロータを含み得る。
【0016】
本発明の別の態様では、ホルダの第３の円周壁が、第４の開口部を画定する内向き面を含み得、ロータアセンブリは、カバーおよび第４の開口部を通過するデカントアセンブリをさらに含むことができる。デカントアセンブリは、第１の液体培地がバイオプロセスバッグから除去される入力ポートを有し得る。第１の基部は、ロータの回転軸に近接する集水域を画定する上向きボウル形状を有する第４の上面を含み得、デカントアセンブリの入力ポートは集水域に近接して配置され得る。
【0017】
本発明の別の態様では、ロータアセンブリは、カバーおよび第４の開口部を通過する供給アセンブリをさらに含むことができる。供給アセンブリは、第２の液体培地がバイオプロセスバッグに提供される供給アセンブリ出力ポートを含み得る。
【0018】
本発明の別の態様では、第１の液体培地は上澄みであり、第２の液体培地は懸濁液である。
【0019】
本発明の別の態様では、供給アセンブリは、供給アセンブリ入力ポートと、第１の直径を有する第３の内面を有する供給管とをさらに含むことができ、デカントアセンブリは、第１の直径よりも小さい第２の直径を有する第２の外面を有し、供給管を長手方向に通過するデカント管を含み得る。デカント管および供給管が、デカント管の第２の外面と供給管の第３の内面との間に環状チャネルを画定するように、第１の直径が、デカント管の少なくとも一部に沿って第２の直径よりも大きくてもよい。環状チャネルは、供給アセンブリ入力ポートを供給アセンブリ出力ポートに流体結合することができる。
【0020】
本発明の別の態様では、ロータアセンブリは、ベアリングアセンブリと、カバーおよびベアリングアセンブリを通過し、第１の液体培地がバイオプロセスバッグから除去される第１のポートと、第２の液体培地がバイオプロセスバッグに提供される第２のポートとを含む液体輸送アセンブリと、をさらに備え得る。
【0021】
本発明の別の態様では、ホルダは、第１の円筒形環を有する下部セクションと、第２の円筒形環を含む上部セクションとを含むことができる。第１の円筒形環および第２の円筒形環は、下部セクションが上部セクションに結合されたときにベアリングアセンブリを保持する中央空洞を画定することができる。
【0022】
本発明の別の態様では、ベアリングアセンブリは、第１のボアを有する第１の内側リングを有する上部ベアリングと、第２のボアを有する第２の内側リングを有する下部ベアリングと、第１のボアおよび第２のボアが、ベアリングアセンブリを液体輸送アセンブリに結合するように、上部ベアリングを下部ベアリングに対して垂直に配置する円筒形スペーサと、を含み得る。
【0023】
本発明の別の態様では、ロータアセンブリは、第５の上面および第３の下面を有するシールベアリングをさらに含むことができる。シールベアリングは、第５の上面を介してハウジングのカバーに結合され、第３の下面を介してホルダと回転接触状態にすることができる。
【0024】
本発明の別の態様では、ロータアセンブリは、第３の外面および第４の下面を有するシール駆動ハブをさらに含むことができ、シール駆動ハブは、第３の外面を介してハウジングのカバーに結合することができ、第４の下面によって第５の上面に結合されてもよい。
【0025】
本発明の別の態様では、第４の下面は１つ以上の突起を含むことができ、第５の上面は１つ以上のノッチを含むことができ、突起のそれぞれは、突起の各々がそれぞれのノッチと係合し、その結果、シールベアリングがシール駆動ハブに対して回転するのを防止することができる。
【0026】
本発明の別の態様では、シール駆動ハブは、シールベアリングから熱を逃がすように伝導するように構成された１つ以上のヒートパイプをさらに含むことができる。
【0027】
本発明の別の態様では、ハウジングのカバーは第１の中心穴を含み、ロータアセンブリは、シール駆動ハブを第１の中心穴に結合するトルク保持ハブをさらに含み得る。
【0028】
本発明の別の態様では、トルク保持ハブは、非円形の形状を有する第２の中心穴を含むことができ、シール駆動ハブの第３の外面は、非円形の形状を有し、トルク保持ハブの第２の中心穴と係合するように構成され、その結果、シール駆動ハブが非円形の形状によってトルク保持ハブに対して回転するのを防止することができる。
【0029】
本発明の別の態様では、シール駆動ハブはねじ付きボアを含むことができ、液体輸送アセンブリは、シール駆動ハブのねじ付きボアとねじ係合するように構成されたねじ部分を備えた第４の外面を有する一体型カラーを含むことができ、液体輸送アセンブリは、シール駆動ハブによってハウジングのカバーに結合され得る。
【0030】
本発明の別の態様では、液体輸送アセンブリは、滑らかな部分を有する第４の外面を有する一体型カラーを含むことができ、シールベアリングは内側溝を含むことができ、ロータアセンブリは、シールベアリングと液体輸送アセンブリの一体型カラーの第４の外面の滑らかな部分との間に液密シールを提供するシールベアリングの内側溝に配置された弾性部材をさらに含むことができる。
【0031】
本発明の別の態様では、ホルダは、液体輸送アセンブリが通過する第１の中央開口部を含むことができ、ロータアセンブリは、第１の内側溝と、ホルダと回転接触状態にある第２の上面とを含むシールベアリングと、シールベアリングを液体輸送アセンブリに結合するシールベアリングの第１の内側溝に配置された第１の弾性部材と、をさらに含むことができる。
【0032】
本発明の別の態様では、ホルダは、第３の円周壁の下部に結合された下部プレートを含み、中央開口部が下部プレートにあり得る。
【0033】
本発明の別の態様では、ロータアセンブリは、シールベアリングを付勢してホルダの下部プレートと回転接触状態にさせるように構成されている第２の弾性部材をさらに含むことができる。
【0034】
本発明の別の態様では、ロータアセンブリは、内面を備えた第１の円筒形スリーブを有するリテーナと、液体輸送アセンブリとの摩擦または滑り嵌めを提供する、第１の円筒形スリーブの底部から半径方向内側に延在して第２の中央開口部を画定する第１の環状フランジとをさらに含むことができる。第１の円筒形スリーブは、第１の円筒形スリーブの内面と液体輸送アセンブリとの間に環状空間を画定するのに十分な内径を有することができ、第２の弾性部材の第１の端部が、環状空間内に保持される。
【0035】
本発明の別の態様では、ロータアセンブリは、第２の円筒形スリーブと、第２の円筒形スリーブの上部から半径方向内側に延びる第２の環状フランジとを含むベアリング支持体とをさらに含むことができる。第２の環状フランジは、上面、下面を含み、液体輸送アセンブリとの滑り嵌めを提供する第３の中央開口部を画定することができる。ベアリング支持体は、第２の弾性部材の第２の端部が第２の環状フランジの下面と係合し、第２の環状フランジの上面がシールベアリングの底面と係合するように構成され得る。
【0036】
本発明の別の態様では、第２の円筒形スリーブは、第１の円筒形スリーブの外径よりも大きい内径を有し得、第１の円筒形スリーブと第２の円筒形スリーブとの間に滑り嵌めを提供し得る。
【0037】
本発明の別の態様では、ロータアセンブリは第３の弾性部材をさらに含むことができ、第２の環状フランジは第２の内側溝を含むことができ、第３の弾性部材は、第２の内側溝内に配置され得、ベアリング支持体を液体輸送アセンブリに結合することができる。
【0038】
本発明の別の態様では、第１および第３の弾性部材がＯリングであり、第２の弾性部材がコイルばねであってもよい。
【0039】
本発明の別の実施形態では、第１の成分および第２の成分を含む液体培地を遠心分離する方法が提供される。この方法は、第１の量の液体培地をロータに提供することと、液体培地の少なくとも一部を第１の成分と第２の成分に分離させる第１の角速度にロータが到達するまで、１つ以上の段階でロータを加速することと、ロータが第１の角速度よりも小さい第２の角速度に達するまで、ロータを１つ以上の段階で減速することと、を含む。ロータが第２の角速度で回転している間、この方法は、ロータから第１の成分の少なくとも一部を除去し、第１の成分の一部をロータから除去した後、第２の量の液体培地をロータに加える。次いで、この方法は、ロータが、第２の成分がロータ内に蓄積するように、液体培地の第２の量の少なくとも一部を第１の成分と第２の成分に分離させる第１の角速度に達するまで、１つ以上の段階でロータを加速する。
【0040】
本発明の別の態様では、ロータが第１の角速度に達するまでロータを１つ以上の段階で加速することは、ロータが第３の角速度に達するまで、第１の角加速度でロータを加速することと、第１の期間、第３の角速度でロータを回転させることと、第１の期間が満了した後、ロータが第１の角速度に達するまで、第１の角加速度よりも大きい第２の角加速度でロータを加速することと、を含み得る。
【0041】
本発明の別の態様では、ロータが第３の角速度で回転している間、第３の角速度が液体培地の表面を放物線形状にしてもよく、ロータが第１の角速度で回転している間、第１の角速度が液体の表面を円筒形状にしてもよい。
【0042】
本発明の別の態様では、第３の角速度は毎分約１００回転とすることができ、第１の角速度は毎分５，０００～５，５００回転とすることができる。
【0043】
本発明の別の態様では、ロータが第２の角速度に達するまで１つ以上の段階でロータを減速することは、ロータが第４の角速度に達するまで、第３の角加速度でロータを減速することと、第２の期間、第４の角速度でロータを回転させることと、第２の期間が満了した後、ロータが第２の角速度に達するまで、第３の角加速度よりも小さい第４の角加速度でロータを減速することと、を含み得る。
【0044】
本発明の別の実施形態では、第１の成分および第２の成分を含む液体培地を遠心分離するさらに別の方法が提供される。この方法は、複数の内部ポケットを有するバイオプロセスバッグを含むロータに、液体培地の第１のバッチを加えることと、液体培地の少なくとも一部を第１の成分と第２の成分に分離させる第１の角速度にロータが到達するまで、１つ以上の段階でロータを加速することと、第２の成分を複数の内部ポケットに蓄積することと、を含む。
【0045】
本発明の一態様では、方法は、ロータが第１の角速度よりも小さい第２の角速度に達するまで、ロータを１つ以上の段階で減速することと、ロータが第２の角速度で回転している間に、ロータから第１の成分の一部を除去することと、をさらに含むことができる。ロータから第１の成分の一部を除去した後、方法は液体培地の第２のバッチをロータに追加し、ロータが第１の角速度に達するまで、１つ以上の段階でロータを加速し、液体培地の第２のバッチの第２の成分を複数の内部ポケットに蓄積してもよい。
【0046】
本発明の別の態様では、方法は、ロータを第２の角速度に減速するステップと、ロータから第１の成分の一部を除去するステップと、液体培地の別のバッチをロータに追加するステップと、ロータを第１の角速度に加速するステップと、第２の成分を複数の内部ポケットに蓄積するステップとを繰り返すことと、ロータから第２の成分を除去することと、をさらに含むことができる。
【0047】
本発明の別の態様では、ロータから第２の成分を除去することは、ロータの回転を停止することと、バイオプロセスバッグをロータから除去することとを含み得る。
【図面の簡単な説明】
【0048】
本明細書に組み込まれ、かつ、本明細書の一部を成している、添付の図面は、本発明の特定の実施形態を例示しており、上に提示された本発明の概略的な説明および以下に提示される詳細な説明とともに、本発明を解説する働きをする。
【図1】本発明の一実施形態による連続流密封ロータアセンブリの斜視図である。
【図8】本発明の別の実施形態による連続流密封ロータアセンブリの斜視図である。
【図18】本発明のさらに別の実施形態による連続流密封ロータアセンブリの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0049】
本発明の実施形態は、密封されたロータアセンブリの形態の処理容器を使用して生物学的懸濁液を連続的に処理するためのロータを対象とする。密閉されたロータアセンブリは、ロータアセンブリのユーザに必要な労力を最小限に抑える「プラグアンドプレイ」遠心分離システムを可能にする。
【0050】
図１～図７は、本発明の一実施形態による連続流密封ロータアセンブリ１０を示す。ロータアセンブリ１０は、カバー１２および基部１４を含むハウジング１１、ロータ１６、および格納シェル１８を含む。基部１４は、ラベット１７を備えた外面を有する円周リム１５を含んでもよい。カバー１２は、円周リム１５よりも直径がわずかに大きい開口部１９を有してもよい。開口部１９の直径により、カバー１２の内面と基部１４のラベット１７との間に摩擦嵌合を提供する弾性部材２０（例えば、ガスケット）によって、カバー１２を基部１４に結合することが可能になり得る。カバー１２および基部１４は、それによって互いに動作可能に結合され得、その結果、ハウジング１１がロータ１６を収容するための密閉チャンバ２２を提供することができる。
【0051】
図６に最もよく示されているように、ラベット１７によって画定されるフランジ２１は、カバー１２が基部１４に対して軸方向に確実に配置されるように、カバー１２の下縁２３のストップを提供することができる。カバー１２は、１つ以上のハンドル２４と、複数（例えば、２つ）のねじ付きボア２８、３０を有する補強プレート２６とを含み得る。ねじ付きボア２８、３０は、供給アセンブリ３２およびデカントアセンブリ３４をそれぞれ受容するように構成され得る。補強プレート２６、供給アセンブリ３２、およびデカントアセンブリ３４は、液体培地をロータアセンブリ１０に供給し、ロータアセンブリ１０からデカントするための液体輸送アセンブリ３５を備えることができる。
【0052】
基部１４は、例えばナットおよびボルトなどの１つ以上の締結具３６によって格納シェル１８に結合することができる。基部１４および格納シェル１８はそれぞれ、ロータ１６を遠心分離機に結合することができるそれぞれの中心穴３８、４０を含むことができる。中心穴３８、４０は、ロータ１６が密閉チャンバ２２内で回転することを可能にする一方で、ハウジング１１および格納シェル１８は静止したままである。格納シェル１８は、密閉チャンバ２２から漏出するあらゆる物質を収集するように構成され得る。
【0053】
図３～図５によって最もよく示されるように、ロータ１６は、トルク移送モジュール４２、駆動ハブ４４、ドラム４６、バイオプロセスバッグ４８、圧力リング５０、保持リング５２、ホルダ５４、圧縮リング５５、および補強材５６を含み得る。トルク移送モジュール４２は、圧力プレートおよびトルク移送部材の両方として機能することができる。トルク移送モジュール４２は、中心穴５８、中心穴５８を中心とするキー付き凹部６０、および図５に示すようにドラム４６の対応する凹部６４と係合するように構成された複数の突起６２を有する上面を含むことができる。
【0054】
駆動ハブ４４は、遠心分離機のスピンドルを受け入れるように構成されたボア６６と、トルク移送モジュール４２のキー付き凹部６０と係合するように構成されたキー付きフランジ６８とを含み得る。駆動ハブ４４のねじ部分は、保持ナット７０を受け入れるように構成され得る。保持ナット７０は、駆動ハブ４４のねじ部分とねじ係合するように構成され得る。保持ナット７０を締め付けることに応答して、キー付き凹部６０の下面を提供するトルク移送モジュール４２の一部は、駆動ハブ４４のキー付きフランジ６８と保持ナット７０の上面との間で圧縮され得る。これにより、ロータ１６は、保持ナット７０によって駆動ハブ４４にしっかりと結合され得る。
【0055】
ドラム４６は、上面８０、下面７１、外側リム７３、および内面７５および外面７７を有する円周壁７４を有するほぼ円形の基部７２を含んでもよい（図３～図５参照）。円周壁７４は、外側リム７３から概ね上向きに突出して開口部７６（図３）を画定することができ、ドラム４６の開口部７６がドラム４６の基部７２よりも小さい直径を有するように内側に角度を付けることができる。複数の軸方向に整列したバッフル７８は、円周壁７４の内面７５から半径方向内側に突出することができる。ドラム４６の各バッフル７８は中空であり、その基部に開口部を含み、上記で説明し、図５に示すように、トルク移送モジュール４２のそれぞれの突起６２と係合する凹部６４を提供する。
【0056】
基部７２の上面（または内面）８０は、図４および図５に示すように、ロータアセンブリ１０の回転軸８２に近接する集水域８１を画定する浅い上向きボウル形状を有してもよい。この目的のために、上面８０は、ドラム４６の基部７２の中心に近接して、ほぼゼロである（すなわち、水平面内でほぼ平坦である）半径方向傾斜を有することができる。ロータアセンブリ１０が静止しているときに、ドラム４６に収容された液体培地が重力によって基部７２の中心に向かって押し出されるように、基部７２の中心からの半径方向距離が大きくなるにつれて、半径方向の傾斜が大きくなる。
【0057】
供給アセンブリ３２は、外部供給管８８によって供給取付具８６の入口に結合された供給弁８４（例えば、ボール弁）の形態の入力ポートを含み得る。供給アセンブリ３２は、内部供給管９２によって供給取付具８６の出口に結合されたノズル９０の形態の出口ポートを含んでもよい。内部供給管９２は、回転軸８２から概ね外向きの方向に液体培地を分配するように、ノズル９０を配向するように構成されてもよい。
【0058】
デカントアセンブリ３４は、外部デカント管９８によってデカント取付具９６の出口に結合されたデカントバルブ９４（例えば、ボール弁）の形態の出力ポートと、内部デカント管１０２によってデカント取付具９６の入口へ流体的に結合された入力ポート１００とを含み得る。内部デカント管１０２は、デカントアセンブリ３４の入力ポート１００が遠心分離プロセス中に液体培地（例えば、上澄み）を除去するために最適に配置されるように構成され得る。例えば、内部デカント管１０２は、デカントアセンブリ３４の入力ポート１００をドラム４６の集水域８１に近接して配置するように構成され得る。有利なことに、集水域８１によって、デカントアセンブリ３４は、ロータ１６内で入力ポート１００をより低く配置できるようにすることによって、また、入力ポート１００の周りに液体培地を集中させることによって、この特徴を欠くロータで可能であるよりも多くの割合の液体培地をロータ１６からデカントすることができる。
【0059】
図３から図５に示すように、バイオプロセスバッグ４８は下部１０４および上部１０８を含み得る。バイオプロセスバッグ４８の下部１０４は、複数の内部ポケット１０６を含み得る。バイオプロセスバッグ４８の上部１０８は、軸方向に整列したネック１１０と、ネック１１０の上部から外向きに延びる半径方向に整列したスカート１１２とを含み得る。バイオプロセスバッグ４８のネック１１０は、液体培地をバイオプロセスバッグ４８に追加し、液体培地の処理された成分をバイオプロセスバッグ４８から除去することができる開口部を画定し得る。バイオプロセスバッグ４８の隣接する内部ポケット１０６間の外部ポケット１１４は、ドラム４６のバッフル７８と係合するように構成され得る。この係合は、ロータ１６が遠心分離機によって角加速度を受けるときに、バイオプロセスバッグ４８がドラム４６に対して移動または回転するのを防止することができる。
【0060】
図７に最もよく示されているように、圧力リング５０は、開口部１１８を画定する半径方向に整列したフランジ１１６と、フランジ１１６の外縁からほぼ下方に延びる円周壁１２０とを含み得る。開口部１１８は、バイオプロセスバッグ４８の軸方向に整列したネック１１０を受け入れるように構成され得る。ロータアセンブリ１０の回転軸８２を中心とする円周リッジ１２２は、フランジ１１６の上面から上向きに突出することができる。円周リッジ１２２は、圧力リング５０の開口部１１８の周りに保持リング５２を中心に置くように構成された、軸方向に整列した内向き面１２４を含むことができる。
【0061】
保持リング５２は、その下面に円周チャネル１３０と、それぞれが保持ボルト１３３とねじ係合するように構成された複数のねじ穴１３２とを含み得る。ホルダ５４は、軸方向に整列した円周壁１３４と半径方向に整列したフランジ１３６とを含み得る。円周壁１３４は、ロータ１６の開口部１３９を画定する内向き面１３８と、バイオプロセスバッグ４８のネック１１０と係合する外向き面１４０とを含み得る。フランジ１３６は、円周壁１３４の上部に接合され、そこから半径方向外側に延在し、保持ボルト１２７を通過するように構成された複数の通過孔１３５を含むことができる。
【0062】
圧縮リング５５は、上面１４１、下面１４３、および保持ボルト１３３を通過するように構成された複数の通過孔１２６を含むことができる。圧縮リング５５の上面１４１は、圧縮リング５５の軸方向側に開いている垂直に凹んだ環１４２を含むことができる。垂直に凹んだ環１４２は、ホルダ５４のフランジ１３６の下面１４４と協働して、バイオプロセスバッグ４８のスカート１１２の少なくとも外側部分を受け入れる半径方向に整列した円周チャネルを提供することができる。
【0063】
保持リング５２およびホルダ５４は、圧力リング５０および圧縮リング５５と協働して、バイオプロセスバッグ４８をロータ１６内に固定するように構成され得る。圧縮リング５５は、保持リング５２のねじ穴１３２とねじ係合している間に保持ボルト１３３が締め付けられると、保持リング５２の上面１４５とフランジ１３６の下面１４４との間で圧縮力を受けることがある。この圧縮力は、圧縮リング５５の垂直に凹んだ環１４２とフランジ１３６の下面１４４との間にバイオプロセスバッグ４８のスカート１１２を固定し得る。円周壁１３４の外向き面１４０は、バイオプロセスバッグ４８のネック１１０を圧力リング５０に押し付け、バイオプロセスバッグ４８のスカート１１２を、圧縮リング５５とホルダ５４のフランジ１３６との間に画定された円周チャネル内に完全かつ平らに挿入することを確実にする。
【0064】
補強材５６は、ドラム４６および圧力リング５０の円周壁７４、１２０の周りに延在する１つ以上の螺旋巻きを含むことができる。補強材５６は、フィラメントワインディングプロセス、およびそれに続くエポキシコーティングされた炭素繊維などの好適な材料を使用する圧縮成形プロセスによって、形成され得る。例えば、補強材５６は、樹脂コーティングされた炭素繊維積層材料の層を配置するか、または炭素繊維の１つ以上のストランドを円周壁７４の外向き面に巻き付けた後、ロータ１６上に圧縮成形され得る。補強材５６は、ロータ１６にかけられる遠心力の大部分に耐えるように構成され得る。フィラメントワインディングプロセスを使用して遠心分離ロータの補強材を形成する方法は、２０１２年１２月４日に発行された米国特許第８，３２３，１６９号によって詳細に説明されており、その開示は、その全体が参照により本明細書に援用される。
【0065】
図８～図１７は、本発明の別の実施形態による連続流密封ロータアセンブリ１５０を示しており、同様の参照番号はロータアセンブリ１０の同様の構成要素を指す。ロータアセンブリ１５０は、基部１４およびカバー１５２を含むハウジング１５１、ロータ１５４、および格納シェル１５６を含む。
【0066】
図８から図１０によって最もよく示されるように、カバー１５２は、キャップ１５８およびバレル１６０を含み得る。バレル１６０は、上縁１６１、下縁１６２、および１つ以上のフランジ１６３、例えば３つのフランジを含むことができる。各フランジ１６３は、ねじ付きボア１６５を含むことができ、バレル１６０の上縁１６１から半径方向内側に延在することができる。図１１に最もよく示されているように、円周ラベット１６４は、バレル１６０の下縁１６２に近接するバレル１６０の内向き面上に配置され得る。円周ラベット１６４は、円周ラベット１６４の半径方向に整列した表面に円周溝１６６を含んでもよい。円周溝１６６は、基部１４の円周リム１５を受け入れるように構成され得る。基部１４のフランジ２１は、バレル１６０の下縁１６２のためのストップを提供し得る。
【0067】
バレル１６０が基部１４に動作可能に結合されるとき、円周ラベット１６４および円周溝１６６は、バレル１６０を基部１４に対して軸方向および半径方向の両方に配置するように協働して動作し得る。有利なことに、円周ラベット１６４および円周溝１６６の構成を有する本発明の実施形態は、カバー１５２を基部１４に結合するために弾性部材（例えば、弾性部材２０）を使用することを回避することができる。
【0068】
図１２および図１３に最もよく示されるように、キャップ１５８は、直径ｄ１を有する中心穴１６８と、弾性部材１７４、例えばＯリングを受け入れるように構成された溝１７２を有する周縁１７０とを含み得る。中心穴１６８は、例えば液体輸送アセンブリ１７８を中心穴１６８の中心に置くことによって、液体輸送アセンブリ１７８をキャップ１５８に対して位置決めするブッシング（ブッシュ）１７６を受け入れるように構成されてもよい。この目的のために、ブッシング１７６は、中心穴１６８の直径ｄ１とほぼ同じサイズの外径ｄ２と、液体輸送アセンブリ１７８との摩擦嵌合を提供するように構成された内径ｄ３と、外径ｄ２を超えて半径方向に延在し、ブッシング１７６をキャップ１５８に対して軸方向に配置する上部および下部フランジ１７９ａ、１７９ｂとを有してもよい。キャップ１５８は、バレル１６０のフランジ１６３内のねじ付きボア１６５にねじ係合する締結具１８０（例えば、ボルト）によって、バレル１６０に動作可能に結合され得る。弾性部材１７４は液密シールを提供することができるので、基部１４、キャップ１５８、およびバレル１６０は、組み立てられると、ロータ１５４が回転する密閉チャンバ２２を提供するハウジング１５１を形成する。
【0069】
図１０、図１６、および図１７に最もよく示されるように、ロータ１５４は、下部セクション１８４および上部セクション１８６を有するホルダ１８２を含むことができる。一緒に動作可能に結合されると、ホルダ１８２の下部セクション１８４および上部セクション１８６は、ベアリングアセンブリ１９０を含むように構成された中央空洞１８８と、中央空洞１８８を取り囲む環状キャビティ１９２とを画定し得る。
【0070】
ホルダ１８２の下部セクション１８４は、軸方向に整列した円周壁１９６と、円周壁１９６の上部から半径方向外向きに延びる半径方向に整列したフランジ１９４と、円周壁１９６の下部に結合された下部プレート１９８とを含むことができる。下部プレート１９８は、液体輸送アセンブリ１７８を挿入できる中央開口部２００を含むことができる。中央空洞１８８の下部は、下部プレート１９８から上向きに突出する円筒形環２０２によって画定され得る。フランジ１９４は、保持ボルト１３３のシャフトを通過するように構成された１つ以上（例えば、４つ）の穴２０３を含み得る。保持ボルト１３３は、そのねじ穴１３２と係合することによって、下部セクション１８４を保持リング５２に動作可能に結合することができる。
【0071】
ホルダ１８２の上部セクション１８６は、円周壁２０４および上部プレート２０６を含み得る。上部プレート２０６は、円周壁２０４の上部に結合され得る。円周壁２０４の直径は、上部セクション１８６の円周壁２０４が下部セクション１８４の円周壁１９６内に適合するようにすることができる。上部プレート２０６は、液体輸送アセンブリ１７８を挿入できる中央開口部２０８を含むことができる。円筒形環２１０は、上部プレート２０６から下向きに突出して、中央空洞１８８の上部を画定することができる。
【0072】
ホルダ１８２は、組み立てられたときに、上部プレート２０６の中央開口部２０８が下部プレートの中央開口部２００と軸方向に整列するように構成することができる。この整列により、液体輸送アセンブリ１７８がホルダ１８２を通して挿入され、それにより、ホルダ１８２がロータアセンブリ１５０内に配置されたときに、液体輸送アセンブリ１７８の下部がバイオプロセスバッグ４８内に突出することが可能になり得る。下部プレート１９８の円筒形環２０２および上部プレート２０６の円筒形環２１０はまた、軸方向に整列して中央空洞１８８を画定することができる。ホルダ１８２の上部セクション１８６は、ブッシング１７６の下面によって上部セクション１８６に加えられる圧力によって、液体輸送アセンブリ１７８との摩擦嵌めによって、または任意の他の適切な手段によって、ホルダ１８２の下部セクション１８４に対して所定の位置に保持されてもよい。
【0073】
ベアリングアセンブリ１９０は、遠心分離機の運転中に、液体輸送アセンブリ１７８の周りのロータ１５４の回転を容易にするように構成することができる。この目的のために、図１３に最もよく示されているように、ベアリングアセンブリ１９０は、円筒形スペーサ２１６によって軸方向に分離された上部ベアリング２１２および下部ベアリング２１４を含み得る。各ベアリング２１２、２１４は、ボア２２０を提供する内側リング２１８と、ベアリング２１２、２１４を中央空洞１８８内に配置する外側リング２２２とを含むことができる。各ベアリング２１２、２１４のボア２２０は、液体輸送アセンブリ１７８がベアリングアセンブリ１９０を通過できるように構成されてもよい。
【0074】
内側リング２１８および外側リング２２２はそれぞれ、上面および下面を有することができる。ベアリング２１２、２１４の外側リング２２２は、中央空洞１８８の垂直面と接触することによって、ベアリングアセンブリ１９０を半径方向の適所に保持するようなサイズおよび形状にすることができる。円筒形スペーサ２１６は、上部ベアリング２１２の上面および下部ベアリング２１４の下面が中央空洞１８８のそれぞれの水平面と係合するような長さを有してもよい。これにより、ベアリングアセンブリ１９０は、中央空洞１８８の上下の水平面によって軸方向に所定の位置に保持され得る。
【0075】
各ベアリング２１２、２１４は、内側リング２１８と外側リング２２２が互いに対して回転できるように構成することができる。この目的のために、内側リング２１８は内側レース２２８を有することができ、外側リング２２２は、例えばボール、ローラなどの各ベアリング部材２３２を収容するように協働する外側レース２３０を有することができる。内側レース２２８および外側レース２３０によって収容されるベアリング部材２３２は、ケージおよびガイドリング（図示せず）のうちの１つ以上によって、互いに対してほぼ固定された位置に維持され得る。
【0076】
図１０および図１４によって最もよく示されるように、液体輸送アセンブリ１７８は、デカントアセンブリ２３４および供給アセンブリ２３６を含むことができる。デカントアセンブリ２３４は、その下端に入力ポート２４０（例えば、開口部）を有し、その上端に出力ポート２４２（例えば、とげのあるノズル）を有するデカント管２３８を含み得る。デカント管２３８は、入力ポート２４０が遠心分離中に液体培地（例えば、上澄み）を除去するのに最適な位置に配置するのに十分な距離だけ、バイオプロセスバッグ４８内に延在することができ、例えば、入力ポート２４０がドラム４６の集水域８１に近接するようにすることができる。
【0077】
供給アセンブリ２３６は、入力ポート２４６に動作可能に結合された供給管２４４を含み得る。供給アセンブリ２３６の入力ポート２４６は、横方向開口部２５０を介して供給管２４４の内部に結合された取付具２４８（例えば、とげのあるノズル）を含み得る。横方向開口部２５０は、供給管２４４の上端２５２に近接していてもよい。取付具２４８は、それを通して液体培地（例えば、生物学的懸濁液）がロータアセンブリ１５０に提供される可撓性管を受け入れるように構成され得る。供給管２４４の下端２５６に近接する１つ以上（例えば、３つ）の横方向開口部２５４は、液体培地をバイオプロセスバッグ４８に提供することができる出力ポート２５８を提供し得る。供給アセンブリ２３６の出力ポート２５８は、液体培地が外向きの半径方向でバイオプロセスバッグ４８内に分配されるように構成され得る。
【0078】
供給管２４４の上端２５２と下端２５６との間に（例えば、ほぼ中間に）配置された供給管２４４のセクションは、供給管２４４の上部および下部よりも大きい外径を有する一体型カラー２５９を含み得る。供給管２４４の一体型カラー２５９は、供給管２４４とブッシング１７６の内面との間に摩擦嵌合を提供し得る。一体型カラー２５９は、供給管２４４のこのセクションがブッシング１７６の内径よりも小さい外径を有することを可能にすることによって、ブッシング１７６を通る液体輸送アセンブリ１７８の下部の通過を容易にすることができる。
【0079】
デカント管２３８は、供給管２４４を長手方向に通過し、少なくともその一部に沿って供給管２４４の内径ｄ６より小さい外径ｄ５を有することができる。デカント管２３８および供給管２４４は、それによって、デカント管２３８の外面と供給管２４４の内面との間に環状チャネル２６０を画定し得る。環状チャネル２６０は、供給アセンブリ２３６の入力ポート２４６を供給アセンブリ２３６の出力ポート２５８に流体結合することができる。
【0080】
供給管２４４の内径は、その上端２５２および下端２５６に近接して減少し得る。この減少した内径により、供給管２４４の内面が、供給管２４４の上端および下端に近接するデカント管２３８の外面と接触することになり得る。デカント管２３８の内面と供給管２４４の外面との間の接触は、供給アセンブリ２３６の入力ポート２４６に流入する懸濁液が環状チャネル２６０を通って導かれ、そして、供給アセンブリ２３６の出力ポート２５８を通してバイオプロセスバッグ４８に分配されるように、環状チャネル２６０の上端および下端をシールすることができる。別の実施形態では、環状チャネル２６０の上端および下端は、スリーブ、Ｏリング、デカント管２３８の外径の増大、または任意の他の適切な方法の１つ以上によってシールされ得る。したがって、本発明の実施形態は、環状チャネル２６０の上端および下端が、減少した内径を有するデカント管２３８のセクションによって密閉される液体輸送アセンブリ１７８に限定されない。
【0081】
図１８～図２１は、本発明の別の代替実施形態による連続流密封ロータアセンブリ２７０を示し、同様の参照番号は、上述のロータアセンブリ１０、１５０の同様の構成要素を指す。ロータアセンブリ２７０は、一体型カラー２７４を有する液体輸送アセンブリ２７２と、上部シールアセンブリ２７６とを含む。一体型カラー２７４は、ねじ部分２７５および滑らかな部分２７７を有する外面を含み得る。シールアセンブリ２７６は、トルク保持ハブ２７８、シール駆動ハブ２８０、および上部シールベアリング２８２を含み得る。
【0082】
トルク保持ハブ２７８は、半剛性材料（例えば、硬質ゴム）から作られたキャップ１５８の中心穴１６８によって受け取られるように構成され得、シール駆動ハブ２８０を受け入れるように構成された中心穴２７９を含み得る。トルク保持ハブ２７８の中心穴２７９は、非円形、例えば楕円形、多角形（例えば六角形）、または回転に抵抗する別の適切な形状を有することができる。
【0083】
シール駆動ハブ２８０は、ねじ付きボア２８４、外面２８６、および１つ以上の突起２９０を含む下面２８８を含み得る。シール駆動ハブ２８０のねじ付きボア２８４は、一体型カラー２７４のねじ部分２７５にねじ係合するように構成され得る。シール駆動ハブ２８０の外面２８６は、トルク保持ハブ２７８の中心穴と係合するように構成された非円形の断面形状（例えば、六角形）を有してもよい。シール駆動ハブ２８０の外面２８６の非円形形状は、シール駆動ハブ２８０がトルク保持ハブ２７８に対して回転するのを防止することができる。
【0084】
シールベアリング２８２は、突起２９０を受け入れるように構成された１つ以上のノッチ２９４を有する上面２９２を含む円周リング２９６を備えることができる。シール駆動ハブ２８０の各突起２９０は、シールベアリング２８２のそれぞれのノッチ２９４と係合することができ、それにより、シールベアリング２８２がシール駆動ハブ２８０に対して回転するのを防止する。シールベアリング２８２の円周リング２９６は、弾性部材３００（例えば、シリコンＯリング）を配置する内側溝２９８と、滑らかな下面３０２とをさらに含んでもよい。シールベアリング２８２は回転軸８２の周りの固定された角度位置のままであってもよく、ロータ１５４が回転するにつれて、ホルダ１８２の上部セクション１８６を押し下げてもよい。シールアセンブリ２７６によって提供される圧力は、遠心分離中にロータアセンブリの駆動ハブ４４を遠心分離機スピンドルに着座させたままにすることができる。
【0085】
シール駆動ハブ２８０は、シールベアリング２８２の下面３０２とホルダ１８２の上部セクション１８６との間の摩擦によって生成された熱をシールベアリング２８２から逃がすように伝導するように構成され得る。シール駆動ハブ２８０の熱伝導率を高めるために、シール駆動ハブ２８０は、埋め込まれたヒートパイプを含むことができる。シールベアリング２８２内の熱を制御するために本発明の実施形態に含めることができる追加の特徴は、シール駆動ハブ２８０のトルク量を調整すること、またはシールベアリング２８２内に高温材料を使用することを含むことができる。
【0086】
有利には、ロータ１５４の内側と外側の両方でシールアセンブリ２７６によって提供されるシールは、ロータ１５４の回転による供給材料排出を防止することができる。シールアセンブリ２７６は、使い捨てロータアセンブリの一部であってもよく、その場合、シールベアリング２８２は、バイオプロセスバッグ４８をペレットの容量まで満たすのに十分な懸濁液を処理するのに十分な動作寿命、例えば、約６時間の動作を有するだけでよい。コストを削減するために、シールアセンブリ２７６は、成形プラスチック、例えば「スナップ式」設計を提供する射出成形プラスチック部品を含むことができる。
【0087】
有利には、特に図２０を参照すると、ロータ１５４が回転している間、液体輸送アセンブリ２７２は静止したままである。液体輸送アセンブリ２７２は、上澄みがロータ１５４から出ることができる内部経路、および入ってくる液体（上澄み中の細胞の懸濁液など）がそれを通ってロータ１５４に入ることができる内部経路の周りの環状経路を提供する。
【0088】
図２２および図２３は、本発明の別の代替実施形態による連続流密封ロータアセンブリ３１０を示しており、同様の参照番号は、上述のロータアセンブリ１０、１５０、２７０の同様の構成要素を指し、ロータアセンブリ３１０は、下部シールアセンブリ３１２を含む。下部シールアセンブリ３１２は、単独で、または上部シールアセンブリ２７６と連動して動作して、ロータ１５４の回転による供給材料排出を防止することができる。下部シールアセンブリ３１２は、下部シールベアリング３１４および支持アセンブリ３１６を含み得る。支持アセンブリ３１６は、シールベアリング３１４を液体輸送アセンブリ２７２に沿って軸方向に上向きに付勢して、シールベアリング３１４とホルダ１８２の下部セクション１８４との間に確実な係合を提供することができる。
【0089】
シールベアリング３１４は、滑らかな上面３２０、弾性部材３２４（例えば、シリコンＯリング）を配置する内側溝３２２、および滑らかな下面３２６を含む円周リング３１８を備え得る。シールベアリング３１４は、回転軸８２の周りの固定された角度位置に留まることができ、ロータ１５４が回転するにつれて、ホルダ１８２の下部プレート１９８を上向きに押すことができる。
【0090】
上部シールベアリング２８２および下部シールベアリング３１４は、下流プロセスにおいて遠心分離された液体培地成分からの摩耗生成物の除去を容易にするために、非細胞障害性、クラスＶＩなどの摩耗生成物を生成する材料から作製され得る。シールベアリング２８２、３１４は、高性能プラスチック（例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）など）、またはオハイオ州クリーブランドのＡｅｔｎａ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｃｏｒｐから入手できるＴｕｒｃｉｔｅ（登録商標）などの内部潤滑アセタールベースの材料で作ることができ得る。
【0091】
支持アセンブリ３１６は、リテーナ３２８およびベアリング支持体３３０を含み得る。リテーナ３２８は、円筒形スリーブ３３２と、円筒形スリーブ３３２の底部から半径方向内側に延びる環状フランジ３３４とを含み得る。環状フランジ３３４は、液体輸送アセンブリ１７８を挿入できる中央開口部３３６を画定することができる。中央開口部３３６は、供給管２４４の外径よりわずかに大きい直径を有してもよい。それにより、リテーナ３２８の中央開口部３３６は、液体輸送アセンブリ２７２の供給管２４４との摩擦または滑り嵌めを提供し得る。中央開口部３３６の直径は、リテーナ３２８の横方向の動きを防ぐために、供給管２４４の外径に十分に近くてもよい。リテーナ３２８は、供給管２４４の外面の溝３４０と係合する保持リング３３８によって、供給管２４４に沿って配置することができる。
【0092】
リテーナ３２８の円筒形スリーブ３３２は、円筒形スリーブ３３２の内面と供給管２４４の外面との間に環状空間３４２を画定するために、供給管２４４の外径よりも十分に大きい内径を有することができる。中央開口部３３６は、環状空間３４２が供給管２４４の外面の周りに均等に分配されるように、円筒形スリーブ３３２を供給管２４４と同心に整列させるように構成されてもよい。環状空間３４２は、弾性部材３４４、例えばコイルばねを受け入れるように構成することができる。リテーナ３２８は、弾性部材３４４が圧縮されたときにシールベアリング３１４を上向きに付勢するように、弾性部材３４４を供給管２４４に対して配置することができる。
【0093】
ベアリング支持体３３０は、円筒形スリーブ３４６と、円筒形スリーブ３４６の上部から半径方向内側に延びる環状フランジ３４８とを含み得る。環状フランジ３４８は、弾性部材３５２（例えば、シリコンＯリング）を配置する内側溝３５０を含むことができ、液体輸送アセンブリ２７２を挿入できる中央開口部３５４を画定する。中央開口部３５４は、供給管２４４の外径よりわずかに大きい直径を有してもよい。ベアリング支持体３３０の中央開口部３５４は、それによって、ベアリング支持体３３０の軸方向の動きを可能にする液体輸送アセンブリ１７８の供給管２４４との滑り嵌めを提供することができる。中央開口部３５４の直径は、ベアリング支持体３３０の大幅な横方向の動きを防ぐために、供給管２４４の外径に十分に近くてもよい。中央開口部３５４は、それにより、ベアリング支持体３３０とリテーナ３２８との間の軸方向の位置合わせを維持することに貢献し得る。
【0094】
ベアリング支持体３３０の円筒形スリーブ３４６は、リテーナ３２８の円筒形スリーブ３３２の外径よりも十分に大きい内径を有し、ベアリング支持体３３０の軸方向の移動を可能にする円筒形スリーブ３３２、３４６間の滑り嵌めを提供することができる。円筒形スリーブ３３２、３４６は、それによって、ベアリング支持体３３０の軸方向の動きを可能にしながら、リテーナ３２８とベアリング支持体３３０との間の軸方向の位置合わせを維持することに寄与し得る。ベアリング支持体３３０の自由な動きを確保するために、供給管２４４に沿った保持リング３３８の位置は、リテーナ３２８のスリーブ３３２の上部とフランジ３４８の底面との間にヘッドスペース３５６を提供するように選択され得る。
【0095】
ロータ１５４が回転する遠心分離機は、環状経路を介して、バイオリアクタなどから懸濁液をロータ１５４に圧送するか、さもなければ運搬するように装備することができる。遠心分離機はまた、ロータ１５４から内部経路を通して上澄みを搬送するように装備されてもよい。入ってくる液体と出ていく液体は、適切な流速で、適切な時間にわたって、ロータ１５４に出入りすることができ、その例は、図２４および図２５に関連して以下に説明される。
【0096】
本発明の実施形態で使用するための遠心分離機は、スピンドルと、ロータアセンブリを受容するように構成されたチャンバを画定するハウジングと、駆動ユニット、ロータアセンブリをチャンバに装填およびロータアセンブリをチャンバから取り外すことを可能にするように構成された蓋と、コントローラとを含み得る。ハウジングおよびチャンバはそれぞれ、任意の適切な材料から作製され得る。例えば、ハウジングは、亜鉛メッキされ粉体塗装された高強度鋼から作られ、チャンバは、ステンレス鋼から作られ得る。
【0097】
駆動ユニットは、モータ（例えば、誘導モータ）と、コントローラからの信号に応答してモータに電力を供給する駆動回路とを含み得る。モータは、スピンドルに動作可能に結合された出力シャフトと、駆動回路に動作可能に結合された１つ以上の入力端子とを含み得る。コントローラは、モータがスピンドルに選択的にトルクを加えるようにする信号を駆動回路に提供することができる。コントローラは、それによって、コントローラにプログラムされた遠心分離プロセスに従って、ロータの角加速度および速度を制御することができる。
【0098】
蓋は、ロータアセンブリを遠心分離機に固定するように構成され得る。この目的のために、蓋は、ロータが回転しているときに蓋が開かれないようにするロック機構と、液体輸送アセンブリを収容するように構成された開口部とを含むことができる。蓋およびハウジングの一方または両方は、蓋が閉じられてラッチされているかどうかを検出するセンサを含むことができる。コントローラは、センサおよびロック機構に動作可能に結合され、遠心分離機のスイッチがオンになり、ロータが完全に停止しない限り、遠心分離機の蓋を開くことができないように構成され得る。コントローラは、蓋が適切に閉じられるまで、遠心分離機の始動を妨げる場合もある。ロック機構は、緊急時に蓋を開けることができるように、このロック機能を無効にできるようにする機械的リリースを含むことができる。例えば、機械的解放により、停電時にロータアセンブリを取り外すことができるように蓋を開くことができる。
【0099】
コントローラは、プロセッサ、メモリ、および入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースを含むことができる。プロセッサは、メモリに格納された内部ロジックまたは操作命令に基づいて、データに対して操作を実行する１つ以上のデバイスを含むことができる。メモリは、データを格納できる単一のメモリデバイスまたは複数のメモリデバイスを含むことができる。メモリに常駐する１つ以上のコンピュータソフトウェアアプリケーションとして具現化されたコンピュータプログラムコードは、プロセッサによって実行される命令を有することができる。１つ以上のデータ構造はまた、メモリ内に常駐し得、データを記憶または操作するために、プロセッサ、またはアプリケーションによって使用され得る。
【0100】
Ｉ／Ｏインターフェースは、プロセッサを、センサ、駆動ユニット、およびユーザインターフェースなどの他のデバイスおよびシステムに動作可能に結合する機械インターフェースを提供することができる。したがって、アプリケーションは、Ｉ／Ｏインターフェースを介して通信することにより、外部デバイスおよびシステムと協働して、本発明の実施形態の様々な機能、機能、アプリケーション、プロセス、またはモジュールを提供することができる。
【0101】
ユーザインターフェースは、実行速度、相対遠心力（ＲＣＦ）、実行時間、実行温度、実行プロファイル（加速および制動曲線）などの操作パラメータをユーザが選択するか、そうでなければ遠心分離機にプログラムできるように構成することができる。この目的のために、ユーザインターフェースは、キーパッド、キーパッドロック、オプションインジケータ、ディスプレイ、メニューキー、ファンクションキー、またはユーザから入力を受信し、ユーザに情報を提供するための他の適切なデバイスのうちの１つ以上を含むことができる。例えば、ディスプレイは、遠心分離機の動作状態に関する情報を表示するために、英数字またはドットマトリックスディスプレイ、タッチスクリーン、発光ダイオードなどのうちの１つ以上を含むことができる。ユーザインターフェースは、ユーザが選択可能ないくつかのプリセット加速曲線および制動曲線（例えば、９つの加速曲線および１０の減速曲線）を提供することができる。ユーザインターフェースはまた、ユーザが将来の使用のために遠心分離プログラムを保存し、コントローラによる実行のために以前に保存された遠心分離プログラムを選択できるように構成されてもよい。
【0102】
加速および制動曲線は、スロースタート、スローストップ、およびブレーキオフ曲線を含み得る。スロースタート曲線は、低速範囲（例えば、０～２５０ＲＰＭ）では緩やかな加速を提供し、低速範囲より上の速度（例えば、６，０００～１０，０００ＲＰＭの範囲であり得る２５０ＲＰＭ～最大ＲＰＭ）で通常または最大角加速度への遷移（移行）を提供してもよい。遠心分離プロセス中に遠心分離機によって提供されるスロースタート加速率は、選択された加速曲線によって定義され得る。例えば、加速プロファイルは、最小の番号が最低のスロースタート加速率を提供し、連続する各番号が最高の番号まで段階的に高くなるスロースタート加速率を提供するように、番号を付けることができる（例えば、１から９まで）。
【0103】
同様に、スローストップ曲線は、別の低速範囲（例えば、０～５００ＲＰＭ）にわたって穏やかな減速を提供し、運転速度から低範囲の上限まで公称減速ブレーキを提供することができる。すなわち、０～５００ＲＰＭの低減速範囲、および６，０００ＲＰＭの運転速度について、スローストップ曲線は、ロータアセンブリのロータが５００ＲＰＭまで低下するとき、公称減速率からより低いスローストップ減速率に遷移し得る。スローストップ減速率は、複数の番号付き減速プロファイル（例えば、１から１０まで）のうちの１つを選択することによって定義することができ、最小数が最低スローストップ減速率を提供する。
【0104】
ブレーキオフ曲線を選択すると、任意の指定された速度からの惰性ストップの公称減速ブレーキが無効になる場合がある。この場合、ロータアセンブリのロータが停止するのにかかる時間は、指定された遷移速度、風損、摩擦、およびロータの慣性によって異なる。ブレーキオフ遷移速度は、走行速度とは無関係に設定でき、走行速度の変化に影響されない場合がある。遷移速度が運転速度よりも速く設定されている場合、運転終了時に、遠心分離ステップまたはプロセスの最後に遠心分離機が運転速度から惰性で停止することがある。
【0105】
遠心分離機のコントローラは、１つ以上のポンプ、バルブ、マニホールド、および管を含む液体ハンドリングシステムに動作可能に結合され得る。液体ハンドリングシステムは、供給アセンブリの入力ポートを処理される液体培地（例えば、懸濁液）の供給源に結合し、デカントアセンブリの出力ポートを、処理された液体培地、例えば上澄みまたはペレットを受け取る容器に結合する流路を選択的に画定するように構成することができる。液体培地がバイオプロセスバッグ４８にいつ追加され、そこから除去されるかを遠心分離機のコントローラが制御できるようにすることは、液体培地の連続フローおよびバッチ処理の自動化を促進し得る。特に、遠心分離機のコントローラは、遠心分離プロセスの特定の時点で、例えば、特定のロータ速度で、または特定の処理ステップ中に、ロータアセンブリに液体培地を追加し、処理された液体培地をロータアセンブリから除去することができる。
【0106】
図２４～図２７は、本発明の実施形態に従って液体培地の成分を分離するための例示的な遠心分離プロセス４１０、４３０を描写する。参照は、明確にするために、以下の説明では図２０および図２２を参照するが、本発明の実施形態は、これらの図によって示される特定の流路に限定されないことを理解されたい。したがって、本明細書に記載の他の例示的な液体輸送アセンブリ３５、１７８によって提供される流路、および他の同様の流路など、他の適切な流路も使用できることをさらに理解されたい。
【0107】
ここで、図２４および図２５を参照すると、プロセス４１０のステップ１で、ロータ１５４は空で静止していてもよい。ロータアセンブリ２７０、３１０がこの初期状態にある間、プロセス４１０は、ステップ２に進み、初期量（例えば、２５リットル）の懸濁液４１２をバイオプロセスバッグ４８に、例えば、液体輸送アセンブリ２７２の内側または環状経路のうちの１つを通して装填することができる。懸濁液４１２は、例えば、重力供給によって、または懸濁液４１２をバイオリアクタまたは他の懸濁液源から供給アセンブリ２３６の入力ポート２４６に圧送することによって装填され得る。静止している間、懸濁液４１２と密閉チャンバ内の空気との間の気液界面４１４は、本質的に平坦であり得る。
【0108】
懸濁液４１２の初期量がバイオプロセスバッグ４８に装填された後、プロセス４１０はステップ３に進み、ロータ１５４を移送回転速度、例えば毎分１００～１５０回転（ＲＰＭ）まで加速し始めることができる。懸濁液４１２に対するバイオプロセスバッグ４８の移動による懸濁液４１２の過剰な撹拌を避けるために、この初期スピンアップ段階における角加速度の速度は比較的低く（例えば、０．１５ｒａｄ／秒２）あり得る。
【0109】
懸濁液４１２の角速度が移送回転速度まで増加するのに応答して、懸濁液４１２の気液界面４１４は、放物線形状を取得し始めることができる。この放物線形状は、固定基準フレームに対する懸濁液４１２の回転によって生成される遠心力に応答する懸濁液４１２から生じ得る。遠心力はまた、回転速度が増加するにつれて、回転軸に近接する気液界面４１４を液体輸送アセンブリ２７２の下部に沿って下方に移動させ得る。放物線形状の深さのこの増加は、回転速度が増加するにつれて、デカントアセンブリ２３４の入力ポート２４０が懸濁液４１２によって部分的または完全に覆われなくなる可能性がある。
【0110】
移送回転速度で一定期間（例えば、３～５分）経過した後、プロセス４１０は、ステップ４に進み、ロータ１５４を運転回転速度（例えば、５，０００～５，５００ＲＰＭ）まで加速することができる。遠心力の増加によるバイオプロセスバッグ４８の内部ポケット１０６内への懸濁液４１２の移動は、この動作スピンアップ段階において比較的高い角加速度（例えば、６．０ｒａｄ／秒２）を許容し得る。運転回転速度は、懸濁液４１２の気液界面４１４を円筒形状にするのに十分な遠心力を生成し、同様に、懸濁固体を懸濁液体から分離させ、バイオプロセスバッグ４８の内部ポケット１０６に沈降させることができる。
【0111】
ロータ１５４が運転回転速度に達すると、プロセス４１０はステップ５に進み、遠心分離期間、例えば３０分間運転回転速度を維持することができる。この段階の間、懸濁液４１２中の懸濁液体より高い密度を有する固体は沈下する傾向があり（例えば、半径方向外側に移動する）、懸濁液体よりも軽い固体は浮遊する傾向がある（例えば、半径方向内側に移動する）。重力をはるかに強力な遠心力で置き換えるか、または補足することにより、運転回転速度は、固体が懸濁液体から分離される速度を劇的に増加させる可能性がある。したがって、遠心分離は、密度がわずかに異なるだけの液体培地の成分の分離を可能にし、固体と液体との間の密度の差が大きい懸濁液は、より速い速度で分離する。懸濁固体がバイオプロセスバッグ４８の内部ポケット１０６に集まると、ペレット４１６は、上澄み４１８の層の下の各内部ポケット１０６に形成され得る。ペレット４１６は、回転速度に依存するネオ角度を有するペレット－上澄み界面４２０によって、上澄み４１８から分離され得る。
【0112】
液体培地の気液界面が円筒形または円錐台形となるような、遠心分離を引き起こすのに十分な遠心力を遠心分離される液体培地が受けている間に、液体培地は、バイオプロセスバッグ４８の内部ポケット１０６内に大部分が収容され得る。収容により、気液界面４１４が、放物線形状を呈するか、さもなければバイオプロセスバッグ４８の内部ポケット１０６から出てくる回転速度と比較して、分離した液体培地の様々な成分（例えば、ペレット４１６および上澄み４１８）に過度の乱流を生じさせずに、したがってそれらを混合することなく、より高い速度の角加速度および減速を可能にすることができる。
【0113】
ロータ１５４が遠心分離期間の間に運転回転速度で回転した後、プロセス４１０はステップ６に進み、ロータ１５４の多段階減速を開始することができる。プロセス４１０は、最初に、ロータ１５４を運転回転速度から遷移回転速度（例えば、８００ＲＰＭ）まで中程度の角度減速速度、例えば１．５ｒａｄ／秒２で減速することができる。遷移回転速度は、上澄み４１８がバイオプロセスバッグ４８の内部ポケット１０６から出現し始める回転速度であり得る。
【0114】
ロータ１５４が遷移回転速度まで減速されると、プロセス４１０は、減速速度が初期減速段階より遅い、例えば０．１５ｒａｄ／秒２の別の減速段階に入ることができる。この減速段階の間、プロセス４１０は、回転速度を遷移速度から移送回転速度、例えば１００ＲＰＭまで遅くすることができる。ロータ１５４が移送回転速度で回転している間、遠心力は、気液界面４１４が放物線形状を取り戻すのに十分に低くてもよい。結果として得られる流体の分布は、ペレット４１６をバイオプロセスバッグ４８の内部ポケット１０６の下隅に維持しながら、デカントアセンブリ２３４の入力ポート２４０を上澄み４１８に沈め得る。
【0115】
ロータ１５４が移送速度で回転している間、プロセス４１０は、排出ポンプを作動させるか、さもなければ上澄み４１８をデカントアセンブリを通してバイオプロセスバッグ４８からデカントすることができる。上澄み４１８がバイオプロセスバッグ４８からデカントされると、プロセス４１０はステップ７に進むことができる。
【0116】
ステップ７では、上澄み４１８は、バイオプロセスバッグ４８から大部分が除去され、ペレット４１６は、内部ポケット１０６の下隅に残り得る。この時点で、プロセス４１０は、バイオプロセスバッグ４８を新鮮な懸濁液で再充填し、ステップ３に戻ることができる。プロセス４１０は、それによって、分離段階を繰り返し、バイオプロセスバッグ４８の内部ポケットにペレット材料を蓄積し続けることができる。十分な量のペレット材料が収集された後（例えば、バイオプロセスバッグ４８の内部ポケット１０６が容量に達したか、またはそれに近い）、プロセス４１０は、ペレット４１６を取り出すことができるように、ロータ１５４をゼロＲＰＭまで減速することができる。例えば、入ってくる懸濁液が５～１０パーセントの細胞または他のペレット形成成分を含む場合、バイオプロセスバッグ４８の内部ポケット１０６が最後の遠心ラウンドの終わりに、ペレット４１６の容量まで、または容量近くまで充填される前に、懸濁液の導入、遠心分離、および上澄みのデカンテーションを５回以上行うことが期待できる。いずれにせよ、ペレット４１６が除去されると、ロータアセンブリ２７０、３１０を再利用できるように、バイオプロセスバッグ４８を新しいバイオプロセスバッグ４８と交換することができる。
【0117】
特定の種類のペレット材料については、遠心分離の最終ラウンドの最後にペレット４１６を緩衝液で洗浄することも実行可能であり得る。緩衝液は、供給アセンブリ２３６を介して（例えば、環状経路を介して）導入され、デカントアセンブリ２３４を介して（例えば、内部経路を介して）除去され得る。ペレット４１６が洗い流されると、１回以上の新鮮な懸濁液が導入され、遠心分離され、場合によっては、１回以上の上澄みデカンテーションが続く。
【0118】
好都合なことに、ロータアセンブリ２７０、３１０からロータ１５４を、または遠心分離機からロータアセンブリ２７０、３１０を取り外すことなく、バイオプロセスバッグ４８から上澄みを空にして新鮮な懸濁液と交換できるようにすることによって、プロセス４１０は、大量の懸濁液が自動的に処理されることを可能にすることがある。これは、バイオプロセスバッグ４８が交換を必要とするのに十分な量のペレット４１６を収容する前に大量の懸濁液を処理できるように、比較的低いパーセンテージの固体を有する懸濁液を処理する場合に特に有利であり得る。
【0119】
ここで、図２６および図２７を参照すると、プロセス４３０のステップ１で、ロータ１５４は空で静止していてもよい。ロータアセンブリ２７０、３１０がこの初期状態にある間、プロセス４３０は、ステップ２に進み、密度勾配溶液４３２の初期量（例えば、２０リットル）をバイオプロセスバッグ４８に、例えば、液体輸送アセンブリ２７２の内側または環状経路のうちの１つを通して装填することができる。この初期量は、後の段階で別の溶液を追加できるように、ロータ１５４の総容量よりも少なくてもよい。密度勾配溶液４３２は、例えば、重力供給によって、または密度勾配溶液４３２を供給アセンブリ２３６の入力ポート２４６に送り込むことによって装填され得る。静止している間、密度勾配溶液４３２と密閉チャンバ内の空気との間の気液界面４３４は、本質的に平坦であり得る。
【0120】
密度勾配溶液４３２の初期量がバイオプロセスバッグ４８に装填された後、プロセス４３０はステップ３に進み、ロータ１５４を移送回転速度、例えば毎分１００～１５０回転（ＲＰＭ）まで加速し始めることができる。密度勾配溶液４３２に対するバイオプロセスバッグ４８の移動による密度勾配溶液４３２の過剰な撹拌を避けるために、この初期スピンアップ段階における角加速度の速度は比較的低く（例えば、０．１５ｒａｄ／秒２）することができる。
【0121】
密度勾配溶液４３２の角速度が移送回転速度まで増加するのに応答して、密度勾配溶液４３２の気液界面４３４は、放物線形状を取得し始めることができる。この放物線形状は、固定基準フレームに対する密度勾配溶液４３２の回転によって生成される遠心力に応答する密度勾配溶液４３２から生じ得る。遠心力はまた、回転速度が増加するにつれて、回転軸に近接する気液界面４３４を液体輸送アセンブリ２７２の下部に沿って下方に移動させ得る。放物線形状の深さのこの増加は、回転速度が増加するにつれて、デカントアセンブリ２３４の入力ポート２４０が密度勾配溶液４３２によって部分的または完全に覆われなくなる可能性がある。
【0122】
移送回転速度で一定期間（例えば、３～５分）経過した後、プロセス４３０は、ステップ４に進み、ロータ１５４を運転回転速度（例えば、５，０００～５，５００ＲＰＭ）まで加速することができる。遠心力の増加によるバイオプロセスバッグ４８の内部ポケット１０６への密度勾配溶液４３２の移動は、この動作スピンアップ段階において比較的高い角加速度（例えば、６．０ｒａｄ／秒２）を許容し得る。運転回転速度は、密度勾配溶液４３２の気液界面４３４を円筒形状にするのに十分な遠心力を生成することができる。ロータ１５４が運転回転速度に達すると、プロセス４３０は、半径方向に沿って密度勾配を形成するために、密度勾配溶液４３２を２～３分間安定させることができる。
【0123】
密度勾配溶液が密度勾配を形成した後、プロセス４３０はステップ５に進み、ある量の懸濁液４３６（例えば、５リットル）をロータ１５４に加えて、流体の総量をロータ１５４の容量（例えば２５リットル）まで上げることができる。懸濁液４３６がロータ１５４に加えられることに応答して、懸濁液４３６と密度勾配溶液４３２との間の界面で帯状勾配が形成され始めることがある。
【0124】
プロセス４３０は、ステップ６に進み、遠心分離期間、例えば６０分間、運転回転速度を維持することができる。この段階の間、帯状流体粒子は、ロータ１５４の最大半径に向かって沈降し始めることができる。時間の経過とともに、これらの粒子は、相対密度に従って並べられた円筒形の等密度層４３８～４４１を生成する可能性がある。これは、密度勾配溶液４３２内の固体がそのレベルを求めるときに発生する可能性があり、高密度の固体は密度勾配溶液４３２の下層に沈む傾向があり（例えば、半径方向外側に移動することによって）、密度の低い固体は密度の低い層に留まる傾向がある。重力をはるかに強い遠心力で置き換えるかまたは補足することによって、運転回転速度は、固体が等密度層４３８～４４１に分離される速度を劇的に増加させることができる。
【0125】
ロータ１５４が遠心分離期間の間、運転回転速度で回転した後、プロセス４３０はステップ７に進み、ロータ１５４をゼロｒｐｍまでゆっくりと減速し始めることができる。遠心力の減少に応答して、等密度層４３８～４４１は、それらの相対密度に基づいて、互いに積み重ねられた水平層を形成することができる。ロータ１５３が停止すると、プロセス４３０は、等密度層４３８～４４１を別々の段階で排出することができる。
【0126】
ステップ８では、等密度層４３８～４４１をバイオプロセスバッグ４８から大部分除去することができる。この時点で、プロセス４３０は、バイオプロセスバッグ４８を新しい密度勾配溶液４３２で再充填し、ステップ３に戻ることができる。プロセス４３０は、それによって、分離段階を繰り返し、懸濁液４３６の処理を継続することができる。代替実施形態では、バイオプロセスバッグ４８を新しいバイオプロセスバッグ４８と交換して、ロータアセンブリ２７０、３１０を再利用して、例えば異なる懸濁液を処理することができる。
【0127】
本発明は、その特定の実施形態の説明によって例示され、実施形態はかなり詳細に記載されてきたが、添付の特許請求の範囲をそのような詳細に限定、または決して制限することを意図したものではない。本明細書で考察される様々な特徴は、単独でまたはいずれかの組み合わせで使用することができる。追加の利点および改変が、当業者には容易に明らかとなろう。したがって、その最も広い態様における本発明は、示されかつ説明された具体的な詳細、代表的な装置および方法、ならびに、例示的な例に限定されない。したがって、一般的な発明の概念の範囲または精神から逸脱することなく、そのような詳細から逸脱することができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【国際調査報告】