(57)【要約】  少なくとも３つのチャンバのそれぞれを備えた密閉リアクタ・システムであり、チャンバ間の流体流は、選択的透過性バリアによって制御され、流れは、交互流ダイアフラム・ポンプによって制御される。また、密閉リアクタ・システムおよび他のシステムとともに使用可能な複式ダイアフラム・ポンプ、ダイアフラム・ポンプ駆動サンプリング・マニホルド、および調節剤モジュールである。
2013540577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉濾過システムであって、
１）入口端の入口および出口端の出口と、少なくとも一部が半透過性である保持液チャンバ壁とを備えた保持液チャンバと；
２）前記保持液チャンバを少なくとも部分的に密閉し、フィルタチャンバ内壁とフィルタチャンバ外壁とを備えた濾液チャンバであって、前記フィルタチャンバ内壁の少なくとも一部が前記保持液チャンバ壁の半透過性部分に対応し、前記濾液チャンバ外壁が濾液チャンバの外側を備える濾液チャンバと；
３）ポンプからの流体が前記保持液チャンバに入り、前記保持液チャンバからの流体がポンプに流入するように、保持液チャンバ出口の周囲に接続された交互流ポンプであって、外壁と、ダイアフラムと、前記ダイアフラムによって分離された２つのチャンバとを備えた交互流ポンプと；
４）前記濾液チャンバと前記保持液チャンバとの両方を少なくとも部分的に封着して密閉するが、保持液チャンバ入口に出入りする流体流を阻止しないように配置されたリアクタ・チャンバであって、リアクタ・チャンバ内壁とリアクタ・チャンバ外壁とを備え、前記リアクタ・チャンバ内壁が前記濾液チャンバの外側バリアを備え、前記リアクタ・チャンバ外壁が前記保持液チャンバの外側または前記濾液チャンバの外側に封着され、前記リアクタ・チャンバ外壁が任意選択として前記交互流ポンプの外壁に封着されたリアクタ・チャンバと；
５）流体が前記リアクタ・チャンバに出入りできるように前記リアクタ・チャンバ外壁に取り付けられた採取口と
を備える、密閉濾過システム。
【請求項２】
前記密閉濾過システムはさらに、濾液リザーバと前記濾液チャンバとの間の直接の流体流が可能であるように前記濾液チャンバに接続された前記濾液リザーバを備え、
前記リアクタ・チャンバ外壁は、前記濾液チャンバの外側に封着されるが、前記リザーバ内に開口する前記濾液チャンバの一部を密閉せず、
前記リザーバは、前記リザーバ内に開口する前記濾液チャンバの一部を密閉し、
前記リザーバは、前記リザーバと前記リアクタ・チャンバとの間に直接の流体交換がないように、前記リアクタ・チャンバから分離され、
前記リアクタ・チャンバに接続された１つまたは複数の採取／追加口に加えて、前記システムは、前記濾液リザーバに接続され前記濾液リザーバ外側に延びる第２の組の１つまたは複数の口を備える、
請求項１に記載の密閉濾過システム。
【請求項３】
前記密閉濾過システムはさらに、
１）第１の接続管路に接続されることに加えて、第２の接続管路を備える、保持液チャンバ入口端アダプタとしてのリザーバ・アダプタと；
２）前記密閉濾過システム外側の点まで延びて、前記ポンプの入口チャンバ内の保持液を前記システム外側で集めることができるようにした、２つの端部の一方で前記交互流ポンプの前記入口チャンバに接続された排水管と
を備える、
請求項１に記載の密閉濾過システム。
【請求項４】
密閉濾過システム方法であって、前記密閉濾過システム方法は、
１）流体を保持液チャンバから流体コネクタを介して槽（貯蔵槽等）に排出するステップであって、前記排出中に、前記流体の一部を半透過性バリアを介して濾液チャンバ内に向け、次に選択的バリアを介してリアクタ・チャンバ内に向け、前記排出は、前記流体コネクタに遠位の位置で前記保持液チャンバに接続されたダイアフラム・ポンプによって加
えられた力によるものであるステップと；
２）前記ダイアフラム・ポンプによって加えられた前記力の方向を逆にして、前記槽からの少なくとも一部の流体を前記保持液チャンバに戻し、前記保持液チャンバからの少なくとも一部の流体を前記濾液チャンバに流入させる（かつ、好ましくは前記濾液チャンバからの一部の流体を前記リアクタ・チャンバに流入させる）ようにするステップと；
３）ステップ１）および２）を少なくとも１度繰り返すステップであって、前記保持液チャンバから排出された流体は、懸濁液および溶液からなる群から選択され、前記保持液チャンバ、前記濾液チャンバ、前記リアクタ・チャンバ、および前記ダイアフラム・ポンプは、同一の密閉濾過システムの一部であるステップと
を含む、密閉濾過システム方法。
【請求項５】
密閉バイオリアクタ・システムであって、前記密閉バイオリアクタ・システムは、
１）入口端の入口と出口端の出口とを備えたフィルタ要素であって、前記フィルタ要素はさらに、複数の濾過保持液チャンバ（複数の中空糸等）を備え、前記濾過保持液チャンバはそれぞれ、前記フィルタ要素の前記入口端の入口と前記フィルタ要素の前記出口端の出口とを備え、前記濾過保持液チャンバのそれぞれはさらに外壁を備え、前記外壁のそれぞれは半透過部を備え、前記フィルタ要素はさらに、前記濾過保持液チャンバ外壁の前記半透過部を密閉するが、前記濾過保持液チャンバの前記出口または前記入口を閉鎖しない濾液チャンバを備え、前記濾過保持液チャンバの前記外壁の前記半透過部も濾液チャンバ壁の一部になるようにするフィルタ要素と；
２）前記フィルタ要素および前記濾液チャンバを貫通して、流体が前記濾液チャンバから出るようにする濾液採取管と；
３）前記フィルタ要素の前記出口端に接続されて、ポンプからの流体が前記濾過保持液チャンバに入るようにする交互流ポンプであって、ポンプ・ハウジングと、２つのチャンバと、前記チャンバを分離するダイアフラムとを備える交互流ポンプと；
４）前記フィルタ要素を密閉する処理チャンバであって、前記ポンプ・ハウジングに封着して取り付けられた外壁を備え、前記外壁を前記採取管が貫通して、流体が前記濾液チャンバからリザーバ・チャンバ外側に流れることができるようにする処理チャンバと；
５）前記リザーバ・チャンバの壁を貫通して、流体を前記処理チャンバから採取もしくは除去、または前記処理チャンバに追加可能にする、１または複数の処理チャンバ採取管路および追加管路と；
６）微生物による前記リザーバ・チャンバの汚染を防止するための殺菌フィルタを備えた、酸素を前記リザーバ・チャンバに供給可能な前記リザーバ・チャンバのいずれかの壁の口と；
７）検出装置を前記処理チャンバに挿入可能な、前記処理チャンバの上板、外壁、または基部のいずれかの１または複数の口と
を備える、密閉バイオリアクタ・システム。
【請求項６】
密閉バイオリアクタ・システムであって、前記密閉バイオリアクタ・システムは、
１）入口端と出口端とを有する中空糸フィルタ要素であって、前記フィルタ要素はさらに、それぞれが開口端中空糸である複数の濾過保持液チャンバを備え、前記糸は、前記フィルタ要素の中心軸に平行に配置され、前記糸はそれぞれ、前記フィルタ要素の前記入口端に入口を有し、前記フィルタ要素の前記出口端に出口を有し、各糸は半透過性外壁を備え、前記フィルタ要素はさらに濾液チャンバを備え、前記濾液チャンバは、前記糸を密閉するが開口端を閉鎖せず、前記糸の前記半透過性外壁も濾液チャンバ壁の一部となるようにする中空糸フィルタ要素と；
２）好ましくは、前記フィルタ要素の前記中心軸に沿って配置された、前記フィルタ要素およびその濾液チャンバを前記フィルタ要素の前記入口端を介して貫通する濾液採取管と；
３）前記フィルタ要素の前記出口端に接続され、ポンプからの流体が前記濾過保持液チ
ャンバに入るようにする交互流ダイアフラム・ポンプであって、ポンプ・ハウジングと、２つのチャンバと、前記チャンバを分離するダイアフラムとを備える交互流ダイアフラム・ポンプと；
４）カートリッジを密閉する処理チャンバであって、基部と、外壁と、上板とを備え、前記基部は、前記外壁と前記ポンプ・ハウジングとに封着して取り付けられ、前記上板は、前記外壁に封着して取り付けられ、前記上板を前記採取管が貫通して、流体が前記濾液チャンバからリザーバ・チャンバ外側に流れることができるようにする処理チャンバと；
５）前記処理チャンバの前記上板、前記外壁、または前記基部のいずれかを貫通して、流体を前記処理チャンバから採取もしくは除去、または前記処理チャンバに追加可能にする、１または複数の処理チャンバ採取管路および追加管路と；
６）微生物による前記処理チャンバの汚染を防止するための殺菌フィルタを備えた、酸素を前記処理チャンバに供給可能な前記処理チャンバの前記上板、前記外壁、または前記基部のいずれかの口と；
７）検出装置を前記処理チャンバに挿入可能な、前記処理チャンバの（好ましくは）前記上板、前記外壁、または前記基部のいずれかの１または複数の口と
を備える、密閉バイオリアクタ・システム。
【請求項７】
前記システムはさらに、前記フィルタ要素に直接接触しないように前記フィルタ要素の周りに配置された、前記処理チャンバ内の管状流体コネクタを備え、
前記コネクタは、封着された端部と入口端とを備え、
前記封着された端部は、前記処理チャンバの前記壁と入口フィルタ要素との間に配置され、
前記流体コネクタを採取管が貫通し、
前記封着された端部は、前記入口フィルタ要素から流れる流体を偏向させて、
このような流体は、前記流体コネクタと前記フィルタ要素とを分離する空間を通って流れるようにするためのものであり、
前記流体コネクタは、前記偏向された流体が前記リザーバ・チャンバに逃げることができる開口端を有する、
請求項５または６に記載の密閉バイオリアクタ・システム。
【請求項８】
前記システムはさらに、前記フィルタ要素の中心軸に沿って位置決めされ、前記濾液チャンバの内側から前記バイオリアクタの上部を通って前記バイオリアクタの外側へ延びる剛性採取管を備える、
請求項５または６に記載の密閉バイオリアクタ・システム。
【請求項９】
密閉バイオリアクタ・システム処理方法であって、
処理チャンバと、前記処理チャンバ内に密閉された複数の濾過保持液チャンバとの間で流体を行き来させて循環させるステップを含み、
流体は、前記濾過保持液チャンバに接続されたポンプによって交互方向に駆動され、
前記濾過保持液チャンバを通る前記流体の動きによって、前記濾過保持液チャンバと、半透過性膜によって前記濾過保持液チャンバから分離された濾液チャンバとの間で流体が移送され、
前記濾液チャンバは、前記処理チャンバによって密閉される、密閉バイオリアクタ・システム方法。
【請求項１０】
マニホルドであって、
（１）第１の端部および第２の端部を備えるチャネルと；
（２）前記チャネルの第１の端部と管とに接続された交互流ダイアフラム・ポンプと；
（３）前記チャネルの前記２つの端部間の位置で前記チャネルに配置された複数のプローブ口であって、前記チャネルの前記第２の端部が流体源に接続可能であるプローブ口と
を備える、マニホルド。
【請求項１１】
マニホルド・サンプリング処理方法であって、
（１）容器（またはチャンバまたは区画）からの流体をマニホルド・チャネルに流入させるステップと；
（２）次に、前記流体をほとんどまたは完全に前記チャネルから流出させて前記容器に戻すステップであって、前記流体の動きが交互流ダイアフラム・ポンプによって制御されるステップと；
（３）前記流体が前記チャネルにある間に前記流体の特性を測定するステップであって、前記測定は、前記チャネルに接続されたプローブ装置によって達成され、前記プローブ装置は、前記流体の物理的または化学的特性を測定可能であるステップと
を含む、マニホルド・サンプリング処理方法。
【請求項１２】
複式ポンプ・システムであって、前記複式ポンプ・システムは、
１）２室ダイアフラム・ポンプである第１のポンプであって、前記第１のポンプは、流体源に接続可能なポンプ・リザーバ・チャンバである第１のチャンバを備え、前記第１のポンプはさらに、導管に接続可能な界面チャンバである第２のチャンバを備え、前記第１および第２のチャンバは、弾性変形可能なダイアフラムによって分離される、第１のポンプと；
２）前記第１のポンプの前記界面チャンバに接続された導管と；
３）前記導管に接続された界面チャンバを備えた、圧力制御機構に接続可能な第２のポンプであって、前記第２のポンプの界面チャンバは、弾性変形可能なダイアフラムまたは非弾性のピストン状可動壁からなる群から選択された可動要素を備える、第２のポンプとを備える、複式ポンプ・システム。
【請求項１３】
調節剤モジュールであって、
１）骨格と；
２）前記骨格に結合された調節剤の集団と
を備える、調節剤モジュール。
【請求項１４】
調節剤モジュールであって、
１）骨格と；
２）半透過性膜であって、前記膜と前記骨格との間に区画ができるように前記骨格を部分的または完全に囲む半透過性膜と；
３）前記区画内の調節剤の集団であって、前記半透過性膜が前記調節剤を透過しないが、前記膜を通過するのに十分に小さい分子を透過し、前記調節剤の集団が前記区画内に保持される集団と
を備える、調節剤モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濾過システムに関する。詳細には、本発明は、生物学的流体および生産物のための濾過システム、サンプリング・マニホルド、ポンプ・システム、このようなシステムで有用な調節モジュール（ｍｏｄｉｆｉｅｒ  ｍｏｄｕｌｅ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、濾過は流体溶液、混合物、または懸濁液を分離、浄化、調節、および／または濃縮するために行われる。バイオテクノロジー医薬産業では、濾過は、薬剤、診断法、化学物質、および他の多くの生産物を順調に生成、処理、および分析するために不可欠である。例として、濾過を使用して、流体またはガスを殺菌することができ、複合懸濁液を浄化して濾過された「清浄な」留分（ｆｒａｃｔｉｏｎ）と濾過されていない留分とに分けることができる。同様に、懸濁している媒体を除去または「濾過によって取り除く」ことによって、懸濁液の成分を濃縮することができる。さらに、フィルタ材料、フィルタ細孔径、または他のフィルタ変数を適切に選択することによって、他の多くの特殊なフィルタの使用が開発されている。これらは、微生物、血液、および溶液混合物または懸濁液であり得る他の流体の培養物を含む、種々の源からの成分を選択的に単離することを含み得る。細胞および組み換えＤＮＡ技術のさらなる進展により、多くの新しい生産物が開発されているが、その多くは非常に複雑で、細胞培養技術を使用した生細胞の複雑な合成装置によってしか生成することができない。濾過を使用して、培養物を長期間、高い細胞濃度および高い生産性で維持することによって、かつ、さらなる処理および浄化により適した生産物流を提供することによって、このような細胞培養物の生産性を向上させることができる。
【０００３】
フィルタの化学的性質、構成、および使用法は、化学的特性および物理的特性によって材料の分離を促進するように開発されている。フィルタ技術の広範囲に及ぶ開発にもかかわらず、フィルタは一般に詰まりを生じる傾向があるため制限される。例えば、培養された哺乳類の細胞の懸濁液を濾過するために使用されるときには、フィルタは、培養物の複雑な「混合液」中に見つけられる死細胞、細胞残屑、凝集体、線維状生体分子または他の成分で詰まる傾向がある。これに関し、濾過方法は、濾過効率および膜の寿命に大きな影響を与え得る。「全量」濾過として一般に知られるある種の濾過方法では、流体全体が膜表面に垂直な膜を通過する。残屑が表面に急速に蓄積するため、膜が急速に詰まる。通常、全量濾過を使用する適用は、小さい試料を伴う。方法は簡単で比較的安価である。接線流濾過（ＴＦＦ）として一般に知られる他の濾過方法は、全量濾過よりも改良されている。ＴＦＦでは、濾過すべき流体を、通常、リザーバからフィルタを通して、かつリザーバへ戻すようにポンプで再循環させる。フィルタを通る流れは、フィルタ表面に並行である。蓄積した残屑は、循環する流体の「洗い流し」効果によって効果的に除去される。それにもかかわらず、その制限の１つは、フィルタ表面にゼラチン状の堆積物が形成される傾向がある点であり、これにより、フィルタの効果が制限され、結局は詰まるおそれがある。交互接線流濾過として知られる別の方法は、さらに別の濾過モードを提供する。これは、濾過膜表面に平行な流れのパターンを生じるという点でＴＦＦと同様であるが、流れ方向がフィルタ表面全体にわたって繰り返し交互になり、または反転する点でＴＦＦと異なる。流れ方向の変化をチューブ、弁、およびポンプの複雑な経路を使用して説明する場合、このような部品を培養流路内に配置することによって、システムに剪断が加えられて、細胞が凝集する部位および詰まるおそれのある部位が生じるため、このようなシステムは均一な培養物を維持するのにあまり適していない。特許文献１に記載された交互接線流濾過システムは、フィルタ要素、通常は中空糸カートリッジ（ｈｏｌｌｏｗ  ｆｉｂｅｒ  ｃａｒｔｒｉｄｇｅ）から構成され、この中空糸カートリッジは、濾過すべき内容物を含
むリザーバに一端部で接続され、リザーバとポンプとの間をフィルタ要素を通して可逆的に流れる濾過されていない液体を受けて、可逆的に排出することのできるダイアフラム・ポンプに他端部で接続される。このシステムは、細胞培地に高細胞濃度の他の細胞生産物を担持させる場合でも、細胞培地を含む複雑な混合物の濾過を維持できることを示す。しかし、このシステムはその適用範囲が限定される。
【０００４】
動物細胞培養物が、タンパク質、ヌクレオチド、代謝産物、および多くの他のものを含む、天然または人工であり得る種々の細胞由来生物製剤の生産にますます使用されるようになっている。したがって、生産方法も変化し得る。製造方法は、単一の「回分」の使用から連続方法にまで及ぶ。通常の回分培養製造方法では、細胞がまず新鮮培地に接種された後、細胞が急速に対数増殖期に入る。細胞が培地の栄養素を消費すると、老廃物が蓄積し、同時に、細胞が急速な増殖から静置増殖期へ移行し、細胞崩壊期に続く。回分培養生産を最適化する複数の方法が開発されているが、それぞれの場合、これらの方法は、急速な増殖と崩壊のサイクルを経る。別の培養方法は、灌流として一般に知られる方法を使用して培養物を連続的に維持することを伴う。灌流培養では、細胞を保持しながら、細胞によって発生する老廃物が、連続的に培養物から除去される。除去された廃棄培地の代わりに新鮮培地を補充する。したがって、この方法により、細胞濃度と生産性が維持される平衡状態を達成することができる。通常、１日に約１〜２の培養容量が交換され、灌流において達成される細胞濃度は、通常、回分培養のピークに達成される細胞濃度の２〜１０倍以上である。しかし、灌流方法は、大きな利点があるにもかかわらず、なかなか受け入れられない。その理由の１つは、大半の生産物が、Ｔフラスコのように、回分培養システムにおいて小規模で生じることにある。より多くの材料が必要な場合、一般に、Ｔフラスコの数およびサイズを大きくすることによって、または培養物をもともと通常は回分培養物でもあるローラ・ボトルまたはスピナ・フラスコに移すことによって材料が生産される。培養物がバイオリアクタのサイズになるまでに、培養物の前処理によって方法が大きく偏っている。したがって、小規模で使用可能な使い捨て灌流システムを、研究および開発レベルで生み出すことが望ましい。細胞が固定表面に付着され、または閉じ込められて増殖する、中空糸バイオリアクタまたは他の固体床バイオリアクタによる、この問題に対処する試みは、部分的にしか効果がない。固有の不均一性があり、細胞への接近が不可能であるため、これらのバイオリアクタの研究ツールとしての有用性が制限される。規模の縮小が容易で、連続した灌流において均一に培養物を維持して、培養物の一部のサンプリング、調節、または監視によって培養物全体の状態を反映するシステムを生み出すことが望ましい。研究者は、細胞、分析、所望の生産物について、連続した安定状態の培養物における細胞の挙動を調査する必要が生じたときに、このような連続培養を利用することができる。研究者は、このような培養物に必須の調節を行い、培養物の反応を観察する。生産物を生じさせるための手段を提供することに加えて、このような連続培養は、強力な研究および開発ツールを提供することができる。提案された発明は、操作、サンプリング、および分析のために接近可能な均一な培養物を維持する灌流バイオリアクタ・システムを提供することによって、この問題に対処する。提案されたシステムは、使用できる状態にあり容易に使い捨て可能な、便利な殺菌された形で提供され得る。
【０００５】
近年における新しい材料、製造方法および必要の進歩によって、使い捨て可能な機器の構成および使用がますます受け入れられるようになっている。使い捨てバッグを細胞培養バイオリアクタおよび貯蔵槽として使用することがより一般的になっている。このような使い捨て容器は、最小限の取扱いで「設定」することができ、ユーザが洗浄または殺菌する必要がない。これらは、清潔な殺菌された、使用できる形で提供されるため、費用を大きく節約することができ、ユーザによる取扱いが少なくなる。さらに、使用終了時に、バッグを分解または洗浄することなく容易に廃棄することができる。バッグの欠点は、サイズが制限されるその固有の脆弱性にあるが、大きな使い捨てバッグの構成が大きく進歩している。バッグの別の欠点は、培養物を撹拌または混合する能力が限られている点である
。バッグのサイズを大きくしながら、混合の線形拡大を維持するのは困難である。バッグの容量は三乗で増加するが、培養物のヘッド・スペースの表面積は二乗で増加し、酸素移動が増殖および細胞生産性と同様に制限される。ｐＨ、酸素または他のプローブ、培養物の再現性に大きく影響し、その達成可能な細胞濃度および生産性を制限し得る要因によって、培養物の状態を監視することにも制限がある。インペラをバッグに組み込むことによって撹拌の問題を解決するために、一部のバッグ製造者はかなりの進歩を遂げている。加えて、バッグ内の培養物をサンプリング、監視、および変更する手段が開発されている。しかし、このような開発にもかかわらず、細胞を回分培養または流加培養で増殖させるためにこれらのバッグが使用される。
【０００６】
したがって、使い捨てバッグまたは同様のシステムの生産性を高め、これらの欠点の一部を軽減させる装置を組み込むことが望ましい。このような装置の望ましい特徴には、以下の特徴を組み込むことができる。（ｉ）使い捨てバッグ内での培養物の混合を促進することができる、（ｉｉ）連続灌流モードで細胞を保持し培養物を維持することができる、（ｉｉｉ）工程を殺菌状態に維持することを含む、最小限の工程の乱れで、工程中に交換可能となるように外付けで使用することができる、（ｉｖ）実際に完全または部分的に使い捨てのままとする。特許文献１に記載された交互接線流濾過システムを、前記の必要および使い捨てシステムを含むものと想定することもできる。記載では、装置が構成材料にもその組立方法にも限定されないためである。しかし、特許文献１のシステムは、完全な培養システム、例えば、培養槽と灌流装置とを単一の装置に組み込んだ、または組み合わせたシステムとして使用可能なシステムを記載していない。後述する本発明は、連続培養のための手段を提供することに加えて、完全に使い捨て可能とすることができ、さらに他の利点および用途を提供する装置として使用可能である。
【０００７】
圧力勾配と、膜表面に平行（軸流）かつ垂直（膜貫通流）である流れを変化させることは、交互接線流方法に固有のものである。「圧力サイクル」中、ポンプ内の圧力は保持液リザーバ内の圧力よりも大きい。保持液は、ダイアフラム・ポンプから「前方に」、すなわち、フィルタ要素を通って保持液リザーバ側へ流れる。また、一部の液体が、フィルタ膜全体にわたって押し出され、濾液区画に入る。したがって、密閉された濾液区画があるため、濾液の流入によって濾液区画を加圧することができる。逆に、交互接線流濾過方法の「排気サイクル」中には、ポンプ内の圧力が保持液リザーバ内の圧力よりも小さく、液体が逆にリザーバからポンプへ流れるようになっている。加えて、排気サイクル中には、前の圧力サイクル中に加圧された濾液区画流体も、逆に濾液区画から保持液区画へ流れる。逆流によって、膜を維持して詰まりを阻止するバック・フラッシュ成分が生じる。この効果はさらに、中空糸内側または内腔側の軸流に対する抵抗が、中空糸外側の外殻側よりも大きいときに生じる別の種類の膜貫通流によって高められる。したがって、圧力サイクル中、中空糸の入口に押し込まれた加圧流体は、最小の抵抗の経路または抵抗に比例した経路をとり、流体は内腔を通って流れるだけでなく、一部が膜全体にわたって流れ、前述したように濾液または外殻側に入る。軸方向圧力勾配がフィルタの両側に形成され、フィルタの出口端へ向かう流体流を発生する。中空糸の出口端へ向かうにつれて、内腔圧力が最小値に向かって減少する。外殻側に対する内腔内側の圧力降下によって、濾液が、保持液リザーバへ向かう途中で内腔または保持液流に再び入る。濾液側から保持液側へ戻る流れによって、さらなるバック・フラッシングが生じる。このような流れは排気サイクル中にも見られるが、逆方向であることが明らかである。したがって、方法によって、フィルタ要素の両端部でバック・フラッシング能力が提供される。この結果、前記の流れによって、保持液側と濾液側との間の流体交換のための大きな能力が提供されることが明らかである。このような交換は、流体の処理に非常に有利となり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６，５４４，４２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、特有のシステムを生み出し、厳密な濾過装置としての以前の使用を上回る、既存の装置に対する大きな改良を提供するように、システムの構成を修正することによって、膜全体にわたって流体を交換するための交互接線流濾過システムの能力を使用することである。
【００１０】
後述するように、交互接線流濾過方法の特定の区画化によって、血液の処理を大きく改善させ、システムを使い捨て灌流バイオリアクタに変換し、ある生物学的反応および化学的反応を促進し、生物学的流体または他の流体からある成分を精製または単離するために使用され得るシステムを生み出すことができる。以下で明らかになるように、他の方法および用途も可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
密閉濾過システムの発明は、２室フィルタ要素がリアクタ・チャンバと呼ばれるチャンバ内に密閉され、リアクタ・チャンバおよび１または両フィルタ要素チャンバが、口を介してシステム外側から接近可能なシステムである。フィルタ要素は、好ましくは、内側中空糸膜が半透過性でカートリッジ外壁が半透過性または全透過性である中空糸フィルタ・カートリッジである。１実施形態では、これによって、中間サイズの分子または錯体を濾液チャンバで集めることができ、さらに小さい分子または錯体をリアクタ・チャンバで集めることができる。流体流は交互流ポンプによって制御される。
【００１２】
密閉バイオリアクタ・システムは、３種類のチャンバ、すなわち、濾過保持液チャンバ、濾過保持液チャンバを基本的に囲むが保持液チャンバの入口端または出口端を塞ぐことのない濾液チャンバ、および濾液チャンバを基本的に囲むが保持液チャンバの入口端または出口端を塞ぐことのない処理チャンバを備える。処理チャンバは、濾過保持液チャンバの入口から逃げる液体を捕捉する密閉空間を提供する。処理チャンバからの液体に、チャンバ外側から接近可能な唯一の経路は、チャンバが処理チャンバ壁の１または複数の口を通るものである。濾液チャンバおよび濾過保持液チャンバが、濾過保持液チャンバの半透過性膜によって分離され、より小さい分子（膜の細孔を通過するのに十分な小ささのもの）を濾過保持液チャンバおよび処理チャンバから濾液チャンバへ移動させることができ、この濾液チャンバより、分子をシステムから採取することができる。交互流ポンプは、濾過保持液チャンバを通してリザーバ・チャンバから前後に、交互方向に流体を駆動する。
【００１３】
マニホルドの発明は、バイオリアクタ、発酵槽、または他の処理槽等の、流体源に接続可能であって、流体源から流体を引き出し、流体の大部分またはすべてを流体源に戻す装置であり、流体源とマニホルドとの間の流体流の方向が交互流ポンプによって制御され、マニホルドはさらに、流体分取物をサンプリングまたは他の目的のために除去することができ、あるいは流体源への移送のために追加することのできる口を有する。任意選択として、試験のために流体の低分子量物質を選択可能なフィルタ要素が、マニホルドの一部である。さらに、マニホルドは、センサを追加して装置内を流れる流体を監視するさらなる口を有する。任意選択として、センサを有する同様の口をマニホルドに追加して、フィルタ要素内の濾液を調べることができる。
【００１４】
複式ポンプ・システムの発明は、２つのポンプを直列に備え、その少なくとも１つ（第１のポンプ）が交互流ダイアフラム・ポンプである。第１のポンプは、ポンプ・チャンバの１つを介して、バイオリアクタのチャンバに接続可能である。このポンプは、他方のチャンバを介して、システムの第２のポンプの第１のチャンバに接続される。第２のポンプ
も、交互流ダイアフラム・ポンプとすることができ、または交互流機械ポンプとすることができる。第２のポンプは、一般に電子動力下で圧力制御機構に接続可能であり、圧力制御機構は、第１のポンプに送られて、第１のポンプを介して密閉濾過システムまたは密閉バイオリアクタ・システムのチャンバ等のバイオリアクタ・チャンバに送られる陽圧および陰圧を交互に発生する。近接センサ、機械センサ、電子センサ、光学センサ、位置センサまたは他の装置等のセンサを、好ましくは、第２のポンプ内のダイアフラムの位置を示すように第２のポンプに組み入れることができる。２つのポンプ間の非弾性結合を使用することによって、第１のポンプのダイアフラムの動作は、第２のポンプのダイアフラムの動作に対応する。
【００１５】
調節剤モジュールの発明は、システムの成分の一部（またはあまり一般的ではないがすべて）を調節するように、濾過システムおよびバイオリアクタ・システム内で使用されるよう設計されたモジュールである。モジュールは、好ましくは柱状であり、骨格および調節剤の集団を含み、調節剤集団は同種（すべての調節剤が同一）または異種（すべての調節剤が同一というわけではない）である。調節剤の例として、抗体または酵素がある。調節剤集団を骨格に結合することができる。調節剤集団を骨格に結合しない場合には、モジュールは半透過性または全透過性膜をさらに備えて、膜が部分的または完全に骨格を囲み、骨格と膜との間に区画を形成するようにし、調節剤集団を区画内に保持した状態で、好ましくは骨格に対して積み重ねた状態で、リアクタまたは処理チャンバからの成分が膜全体にわたって１方向または両方向に通過して、１または複数の調節剤と相互作用できるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１ａ】システムが貯蔵槽に接続管路で接続され、圧縮空気コントローラに接続管路で接続された、本発明の密閉濾過システムの実施形態の断面図。
【図１ｂ】図１ａの密閉濾過システムの拡大断面図。
【図１ｃ】図１ｂの線１ｃ〜１ｃに沿った、図１ｂの密閉濾過システムのフィルタ要素およびフィルタ要素アダプタの断面図。
【図１ｄ】図１ｂの線１ｄ〜１ｄに沿った、図１ｂの密閉濾過システムのフィルタ要素の断面図。
【図１ｅ】図１ｂの線１ｅ〜１ｅに沿った、図１ｂの密閉濾過システムの断面図。
【図１ｆ】図１ｂに示すシステムの一部の拡大断面図。
【図１ｇ】図１ｂの密閉濾過システムの上面図。
【図１ｈ】図１ａと比べてシステムの一部を拡大して示す、図１ａの密閉バイオリアクタ・システムの一部の部分断面図。
【図１ｉ】アダプタが第２の接続管路に接続され、流体をポンプ・チャンバから回収するための導管がある、本発明の密閉濾過システムの実施形態の断面図。
【図２】本発明の密閉濾過システムの実施形態の断面図。
【図３】本発明の密閉濾過システムの実施形態の断面図。
【図３ａ】両ポンプがダイアフラム・ポンプである複式ポンプ・システムとともに密閉濾過システムを使用する例を示す断面図。
【図３ｂ】２つのポンプが、蠕動ポンプによって制御された接続管路によって接続されたダイアフラム・ポンプである複式ポンプ・システムにより密閉濾過システムを使用する例を示す断面図。
【図３ｃ】複式ポンプ・システムで使用可能なポンプの例を示し、ポンプが、モータ駆動軸に接続されたカム機構により駆動されるピストン・ポンプである部分横断面図および部分斜視図。
【図３ｄ】カムおよび連結されたピストンの位置が異なる図３ｃのポンプを示す図。
【図３ｅ】複式ポンプ・システムで使用可能なポンプの例を示し、ポンプが、可逆ねじ機構により駆動されるピストン・ポンプである部分横断面図および部分斜視図。
【図３ｆ】ねじおよび連結されたピストン機構の位置が異なる図３ｅのポンプを示す図。
【図４ａ】システムのリアクタ・チャンバが採取管路に接続された、本発明の密閉バイオリアクタ・システムの断面図。
【図４ｂ】図４ａのシステムの拡大横断面図。
【図４ｃ】図４ａに示すシステムの一部の拡大横断面図。
【図４ｄ】ポペット弁に対応する特徴が追加された、図４のシステムの一部の断面図。
【図４ｅ】図４ｄのシステムの上面図。
【図４ｆ】リザーバ・チャンバが水平に配置された、本発明の密閉バイオリアクタ・システムの部分断面図。
【図４ｇ】ポンプが上方位置にあり、フィルタ要素がポンプ下方にある、本発明の密閉バイオリアクタ・システムの部分断面図。
【図５ａ】マニホルド・サンプリング・システムの発明の実施形態を示す部分横断面図。
【図５ｂ】マニホルド・サンプリング・システムの発明の実施形態を示す部分横断面図。
【図６ａ】リアクタ・チャンバが、リアクタ・チャンバ内の流体組成を変更可能な調節剤モジュールを備える、本発明の流体濾過システムの断面図。
【図６ｂ】貯蔵ケース内の調節剤モジュールの断面図。
【図６ｃ】貯蔵ケース内の調節剤モジュールの断面図。
【図６ｄ】調節剤モジュールの断面図。
【図７】ダイアフラム・ポンプが別に密閉される、密閉濾過システムの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
詳細な説明の内容一覧
密閉濾過システムおよび方法の詳細な説明  １６ページ〜
密閉バイオリアクタ・システムおよび方法の詳細な説明  ４０ページ〜
マニホルド・システムおよび方法の詳細な説明  ５６ページ〜
複式ポンプ・システムの詳細な説明  ６２ページ〜
調節剤モジュール・システムの詳細な説明  ７６ページ〜
用語
本発明のリアクタ・システムによって処理される「流体」は、通常、懸濁粒子状物質（細胞、細胞片、不溶性分子錯体、粒子または可溶性分子）を含んでも含まなくてもよい水溶液である。流体は、流体に溶ける分子を含んでも含まなくてもよい。
【００１８】
「選択的透過性バリア」（または選択的透過性壁）は、すべての粒子状物質を透過させることができるわけではなく、かつ／またはすべての溶解物質を通過させることができるわけではないバリアである。
【００１９】
通常、本明細書で「選択的透過性バリア」は、中空糸フィルタ・カートリッジの一部である中空糸の壁を表すものとして使用される。
「選択的バリア」は、選択的透過性バリアを表すために本明細書で使用される別の用語である。通常、本明細書で「選択的バリア」は、中空糸フィルタ・カートリッジの外壁を表すものとして使用される。
【００２０】
「全透過性バリア（または壁）」は、粒子状または溶解した流体成分の透過を妨げることなく、バリアの１または複数の開口で、流体を透過させることのできるバリアである。
全制限性バリアは、流体を透過させることができない。開位置の採取口等の開口をバリアに形成して、流体がバリアの一側から他側へ移動できるようにしなければならない。
【００２１】
密閉バイオリアクタ・システムでは、中空糸フィルタ・カートリッジの外壁（すなわち、濾液チャンバの外壁）を選択的透過性、全透過性、または全制限性とすることができる。最も一般的には全制限性である。
密閉濾過システムおよび方法
密閉濾過システム（および以下で説明する密閉バイオリアクタ・システム）は、保持液チャンバおよび濾液チャンバを使用する。これを達成するための最も便利な方法は、中空糸フィルタを使用することである。このようなフィルタは、複数の中空糸（ＨＦ）を備えたカートリッジとして製造され、この中空糸は、カートリッジの長さに平行に延び、（好ましくは注封剤によって）カートリッジの各端部に埋め込まれる。ＨＦの端部の内腔は開いたまま保持されるため、カートリッジの一端部から他端部へ、すなわち、カートリッジの入口端からカートリッジの出口端へ各内腔を通る連続通路が形成される。中空糸はカートリッジの外壁（すなわち、カートリッジ壁）と、端部の注封層とによって密閉される。その結果、カートリッジ壁とＨＦの外壁とによって結合されたチャンバが生じる。このチャンバを濾液チャンバとして使用することができる。ＨＦの腔内（内部）空間は、まとめて本システムのそれぞれの保持液チャンバの一部を構成すると考えられる。
【００２２】
保持液チャンバは、カートリッジの各端部に適合するアダプタによって、ＨＦの内側空間を超えて延びる。各アダプタはカートリッジ端部とともに、保持液チャンバの一部である空間を画定する。糸を通る流体流の方向に応じて、この空間は、（１）流体が糸から出るときに流体を集める機能、または（２）外部源からの流体をＨＦの開放端に結びつけて、カートリッジ他端部へ向かう経路を連続させるためにＨＦ間で流体を分配する機能を果たす。各アダプタは、カートリッジに装着される一端部と、槽またはポンプに接続可能な開口に装着される他端部との２つの端部を有する。通常、槽は、流体流を可能にする管路によってアダプタに接続されるが、希望に応じて、槽をアダプタに直接接続するか、またはアダプタが槽の一部を形成して、槽の内容物の一部または全部がアダプタ内に含まれ得るようにしてもよい。通常、アダプタは、ポンプに直接接続されるが、希望に応じて、アダプタを、流体流を可能にする管路を介してポンプに接続してもよい。
【００２３】
接続管路をアダプタに追加するときには、保持液チャンバは、接続管路内の空間を含むように延長される。
接続管路が一端部でアダプタに接続され、他端部で槽（例えば、増殖培地に懸濁された細胞を含むもの）に接続されるときには、槽の内側を保持液チャンバのさらなる延長部分とみなすことができるが、本明細書における説明の目的で、槽および保持液チャンバを別個の要素とする。
【００２４】
中空糸フィルタの内腔の壁は透過性であり、便利に全透過性または選択的透過性のバリアを提供する。選択的透過性の中空糸壁の選択性は膜孔のサイズの全範囲に及び、一般に等浸透圧膜、限外濾過、精密濾過からマクロ濾過に分類される。例えば、限外濾過範囲は、約１０〜約５００ｋＤａの分画分子量を含み得る。細胞を保持するが、代謝産物および他の分子または分子錯体が細孔を通過できるようにするために、０．２ミクロンの細孔径が一般に有用である。細胞だけでなく、細孔径よりも大きい分子および分子錯体を保持するためには、１０ｋＤａ〜５００ｋＤａの細孔径が好ましい。
【００２５】
フィルタ・カートリッジの外壁は、多くは非透過性であり、一般に濾液を排出および／または交換可能な口を有する。しかし、密閉濾過システムの目的で、フィルタ・カートリッジは、おそらくは非選択的（全透過性）であるが好ましくは半透過性である（バリアの細孔径よりも大きい溶解物質（例えば、分子および分子錯体）がバリアを透過することができず、細孔径よりも大きい粒子状物質がバリアを透過することができない）バリアを構成する外壁を備える。１０ｋＤａ〜５００ｋＤａの細孔径は、細孔径よりも大きい分子お
よび分子錯体のみを保持するのに好ましい。しかし、細孔径を十分に小さくまたは大きくして、それぞれバリアの制限性を高めて、小さな塩類およびその成分、または５００ｋＤａよりも大きい分子または粒子のみが膜を透過できるようにしてもよい。このような膜の選択性は、細孔径だけでなく、供給量、疎水性膜構成、膜表面および細孔の極性等の他の膜特性に制限されている。
【００２６】
密閉濾過システムは、一般的な態様では、
１）入口端の入口および出口端の出口と、少なくとも一部が半透過性である保持液チャンバ壁とを備えた保持液チャンバと、
２）前記保持液チャンバを少なくとも部分的に密閉し、フィルタチャンバ内壁とフィルタチャンバ外壁とを備えた濾液チャンバ（例えば、中空糸の外側にある中空糸フィルタ・カートリッジの内側部分）であって、フィルタチャンバ内壁の少なくとも一部が保持液チャンバ壁の半透過性部分に対応し、前記濾液チャンバ外壁が濾液チャンバの外側バリア（おそらくは全透過性だが、好ましくは半透過性）を備える濾液チャンバと、
３）ポンプからの流体が保持液チャンバに入り、保持液チャンバからの流体がポンプに流入するように、保持液チャンバ出口の周囲に接続された交互流ポンプであって、外壁と、ダイアフラムと、ダイアフラムによって分離された２つのチャンバとを備えた交互流ポンプと、
４）濾液チャンバと保持液チャンバとの両方を少なくとも部分的に封着して密閉するが、保持液チャンバ入口に出入りする流体流を阻止しないように配置されたリアクタ・チャンバであって、リアクタ・チャンバ内壁とリアクタ・チャンバ外壁とを備え、前記リアクタ・チャンバ内壁が濾液チャンバの外側バリアを備え、前記リアクタ・チャンバ外壁が保持液チャンバの外側または濾液チャンバの外側に封着され、前記リアクタ・チャンバ外壁が任意選択として交互ポンプ外壁に封着されたリアクタ・チャンバと、
５）流体がリアクタ・チャンバに出入りできるようにリアクタ・チャンバ外壁に取り付けられた採取口とを備えたシステムである。
【００２７】
前述したように、濾液を除去するため、または濾液チャンバの濾液に追加するために、１または複数の口を通して濾液リザーバに接近することができる。
「封着された」、「封着して」等の用語は、２つのチャンバまたは他のシステム部品の接合部が、その接合部を通る流体の漏れを許容しないものであることを示す。
【００２８】
前記密閉濾過システムおよび濾液リザーバのある以下の変形形態を、図面および以下の図面の詳細な説明に例示する。
「濾液リザーバ・システム」と呼ばれる態様において、密閉濾過システムはさらに、リザーバと濾液チャンバとの間の直接の流体流が可能であるように濾液チャンバに接続された濾液リザーバを備えることができる。ここでは、リアクタ・チャンバ外壁が濾液チャンバの外側に封着されるが、リザーバ内に開口する濾液チャンバの一部を密閉しない。リザーバは、リザーバ内に開口する濾液チャンバの一部を密閉する。リザーバは、リザーバとリアクタ・チャンバとの間に直接の流体交換がないように、リアクタ・チャンバから分離される。リアクタ・チャンバに接続された採取／追加口（第１の組の口）に加えて、システムは、濾液リザーバに接続され濾液リザーバ外側に延びる第２の組の口を備える。
【００２９】
濾液チャンバの外側バリアの細孔のサイズは、システムの使用目的に応じて変化させることができる。
密閉濾過システムおよび濾液リザーバ・システムにおいて、濾液またはリザーバ・チャンバに流体が出入り可能であるように濾液またはリザーバ・チャンバに取り付けられた第２の採取口があってもよい。
【００３０】
ダイアフラム・ポンプは、２つのポンプ・チャンバと、その間のダイアフラムとを備え
る。１つのポンプ・チャンバが保持液チャンバに接続されて、保持液チャンバを通る流体流の方向がポンプによって限定され制御され得るようにする。他のポンプ・チャンバ、駆動チャンバは、交互に陽圧および陰圧になる源に接続される。
【００３１】
密閉濾過システムおよび濾液リザーバ・システムの場合、（導管）接続管路は、通常、チャンバと圧力コントローラとの接続の一部として、ダイアフラム・ポンプの外部接続チャンバ、または駆動チャンバに接続される。
【００３２】
密閉濾過システムおよび濾液リザーバ・システムの場合、接続管路は、通常、保持液チャンバの口に接続される。密閉濾過システムおよび濾液リザーバ・システムの場合、管路は、外部バイオリアクタ、槽または保持液の他の容器に対する接続の一部として機能する。
【００３３】
密閉濾過システムおよび濾液リザーバ・システムの場合、必要に応じて、追加の接続管路および／または採取管路が使用される。このような可能性の多く（すべてではない）が、本明細書に例示される。
【００３４】
加えて、密閉濾過システムおよび濾液リザーバ・システムはさらに、プローブ、器具、または装置を挿入するため、かつ／または物質の追加および除去のための、保持液、濾液および／またはリアクタ区画への追加の口を備える。
【００３５】
交互接線流濾過システムと同様に、密閉濾過システムおよび濾液リザーバ・システムは、フィルタ全体を通る均一な流れを提供する。交互接線流濾過システムと同様に、本発明の密閉リアクタ・システムを、種々のフィルタ・タイプで使用することができる。
【００３６】
濾液チャンバと保持液チャンバとを組み合わせた装置を、本明細書では「フィルタ要素」と呼ぶ。使用可能なフィルタ要素の１つは、中空糸（ＨＦ）フィルタであり、この使用について本明細書で広範囲にわたって説明する。これらは、多くのサイズ、構成、材料、細孔径、多孔率、およびハウジングで使用可能である。しかし、本発明のシステムは、中空糸フィルタを使用する必要はない。他の分離装置を使用することができる。１つのこのような装置は、「板枠式」フィルタである。別の装置は、分離膜としてのスクリーン・メッシュから構成されたスクリーン・モジュールである。
【００３７】
リアクタ・チャンバが種々の機能について使用可能であることがわかる。例えば、リアクタ・チャンバを永久または一時貯蔵リザーバとして使用することができる。これにより、主工程に戻る前または採取前に、内容物を種々の調節または処理について使用可能にすることができる。
【００３８】
本発明の密閉濾過リアクタ・システム（および後述する密閉バイオリアクタ・システム）を、限定されないが、腎臓透析、血液処理、浄水濃縮、流体交換、または種々の他の濾過の適用を含むさらなる適用で使用することができる。このような状況を腎臓透析の場合で例示すると、患者の循環システムを保持液チャンバに接続することができる。リアクタ・チャンバおよび／または濾液チャンバは、特定の流体成分（電解液、生物活性成分、吸収剤等）を、透析工程を促進するのに望ましい濃度または量で供給する源である。交互接線流工程中の固有の「横方向」流のため、チャンバ間の流動によって区画間の急速な平衡が促進される。保持液と濾液チャンバとの間の選択的透過性バリアによって、１つの制限性バリアが提供される。任意選択として、濾液チャンバとリアクタ・チャンバとの間の選択的バリアが第２の制限性バリアを提供し、したがって選択性と区画間の急速な平衡とを組み合わせた方法によって、循環から生じた不要な、または有毒な副産物、すなわち、保持液チャンバから濾液チャンバおよび／またはリアクタ・チャンバへ通るのに十分に小さ
いものを除去するためのより効率的な方法が提供される。
【００３９】
本発明の密閉リアクタ・システムを殺菌可能にし、殺菌に続いて十分に封着して貯蔵することによって、殺菌後にシステムの内側に入り得る外部微生物または他の汚染物によって内側が殺菌後に汚染されるのを防ぐことが望ましい。また、これらのシステムが、システムを使い捨てにする構成材料によって製造された構成であることが望ましい。
密閉濾過システムを使用する本発明の方法
密閉濾過システム方法は、一般的な態様では、
１）流体を保持液チャンバから流体コネクタを介して槽（貯蔵槽等）に排出するステップであって、前記排出中に、前記流体の一部を半透過性バリアを介して濾液チャンバ内に向け、次に選択的バリアを介してリアクタ・チャンバ内に向け、前記排出が流体コネクタに遠位の位置で保持液チャンバに接続されたダイアフラム・ポンプによって加えられた力によるものであるステップと、
２）ダイアフラム・ポンプによって加えられた力の方向を逆にして、槽からの少なくとも一部の流体を保持液チャンバに戻し、保持液チャンバからの少なくとも一部の流体を濾液チャンバに戻す（かつ、好ましくは濾液チャンバからの一部の流体をリアクタ・チャンバに流入させる）ようにするステップと、
３）ステップ（１）および（２）を少なくとも１度繰り返すステップであって、保持液チャンバから排出された流体が、懸濁液および溶液からなる群から選択され、保持液チャンバ、濾液チャンバ、リアクタ・チャンバ、およびダイアフラム・ポンプが、同一の密閉濾過システム（好ましくは、本明細書で前述した一般的な態様または第２の態様に記載されるもの）の一部であるステップとを含む。
【００４０】
前記および以下の方法で、流体がバリアの一部を１方向に横切ることは、バリアの別の部分での反対方向の流体流を妨げないが、実際には多くの場合、これと関連する。
通常、保持液、リアクタ・チャンバおよび／または濾液チャンバからの材料は、少なくとも１度採取される。
【００４１】
濾液リザーバを含むシステムに適用可能な密閉濾過システム方法の変形形態では、方法が、
１）流体を保持液チャンバから流体コネクタを介して槽に排出するステップであって、前記排出中に、前記流体の一部を選択的透過性バリアを介して保持液チャンバから濾液チャンバ内に向け、濾液チャンバに向けられた前記流体の一部を、濾液チャンバ壁の開口を介して濾液リザーバに向け、濾液チャンバに向けられた前記流体の一部を、選択的バリアを介してリアクタ・チャンバに向け、前記排出が、流体コネクタに遠位の位置で保持液チャンバに接続されたダイアフラム・ポンプによって加えられた力によるものであるステップと、
２）ダイアフラム・ポンプによって加えられた力の方向を逆にして、槽からの少なくとも一部の流体を保持液チャンバに戻し、保持液チャンバからの少なくとも一部の流体を濾液チャンバに流入させ、濾液チャンバからの少なくとも一部の流体を濾液リザーバに流入させ、濾液チャンバからの少なくとも一部の流体をリアクタ・チャンバに流入させるステップと、
３）ステップ（１）および（２）を少なくとも１度繰り返すステップであって、保持液チャンバから排出された流体が、懸濁液および溶液からなる群から選択され、保持液チャンバ、濾液チャンバ、リアクタ・チャンバ、およびダイアフラム・ポンプが、同一の濾液リザーバ・システム（好ましくは、濾液リザーバ・システムは本明細書で前述したもの）の一部であるステップとを含む。
【００４２】
通常、保持液、濾液リザーバ、およびリアクタ・チャンバからの材料は、少なくとも１度採取される。
図１ａ〜図１ｈは、密閉濾過システムおよびこれに接続される装置の種々の図である。（これらの図の１つで使用される参照符号（例えば、保持液チャンバの４５）は、他のすべての図において同一の部品に適用される。）
図１ａにおいて、密閉流体濾過システム１は、流体コネクタ３を介して、処理すべき流体材料または保持液９を含む処理槽２に接続される。（図１ａ、図１ｂおよび図１ｈで、符号９は、システムが使用中で保持液を含む場合に、保持液自体ではなく保持液の位置を示す（槽２内に示される保持液流体を除く）。流体濾過システム１は、少なくとも３つのチャンバ、すなわち、濾過されていない材料を閉じ込める保持液チャンバ４５（図１ｂ〜図１ｈにさらに詳細に示す）、フィルタ要素５（例えば、中空糸フィルタ）内の濾液チャンバ１０（図１ｂ〜図１ｈにさらに詳細に示す）、および選択的透過性バリア１９（例えば、中空糸カートリッジ外壁または別の膜）によってフィルタ要素から分離されるリアクタ・チャンバ１１を備える。
【００４３】
流体濾過システム１は、ハウジング１５によって密閉され、ハウジング１５の形状、サイズ、向きは、システムを密閉する必要に応じて変更することができる。ハウジング１５は、ポリカーボネートまたはポリスルホン等の固体ポリマー、可撓性もしくは弾性材料、または他の材料もしくは材料の複合物を含む種々の材料から構成することができる。処理槽２は、処理すべき流体のための適切な容器とすることができる。例えば、処理槽２は、バイオリアクタ、循環システム、または液体を含むことのできるタンク、バッグ、フラスコ等を非限定的に含む他の槽とすることができる。処理槽２を、合成ポリマー、ステンレス鋼等の不活性金属、ガラス等を含む適切な材料または材料の組合せから構成することができる。結果として処理槽を構成するものであれば、剛性、可撓性もしくは弾性材料またはこれらの組合せを除外するものではなく、このような材料の形状、サイズ、構成を限定すべきではない。処理槽２は、接近性について限定されない。処理槽２を、内容物の槽への追加および槽からの除去を可能にするように修正してもよい。例えば、管路または管３６、３９を使用し、例えば、このような追加および除去を制御するためにポンプ１４を使用して、内容物の処理槽２への追加および処理槽２からの除去を行うことができる。このような処理槽は、あらゆるサイズおよび構成で市販されており、当業者に周知である。流体コネクタ３は、流体を処理槽２から流体交換口３５を介して、保持液チャンバ４５の入口端に対応するフィルタ要素５の入口端４２へ向けるように機能する。入口４２は、チャンバ４５への入口として機能しながら、保持液のためのリザーバとしても機能することができる。入口の形状および位置は、必要に応じて変更することができ、容量をダイアフラム・ポンプの変位量とほぼ等しくすることができ、リザーバ４２およびポンプ間を促進させ、より高い保持液濃度および最終濃縮液の回収を容易にする（図１ｂ、中空糸フィルタの構成は、図１ｂ〜図１ｈを考慮することによって最もよく理解できる）。口３５は、入口端リザーバ４２のための端部カバーとしても機能し得る入口端アダプタ４０によって定位置で保持され、入口端リザーバ４２は、フィルタ要素５のカバーおよび入口端として機能する。３５、４０、４２は組み合わさって、フィルタ要素の入口端４２に流体を向けるために、ハウジング１５の上板１６を通る導管アダプタとして機能する。リザーバとして、リザーバ４２を上板１６の上方、上板１６を通して、または上板１６の下方に配置することができ、その位置および構成は、濾液チャンバまたはリアクタ・チャンバの口を妨げることはない。流体流はさらに、フィルタ・チャネル１７を通して方向付けされ、フィルタ要素５が中空糸フィルタに対応する場合にフィルタ・チャネル１７は、中空糸フィルタの内腔の内側に対応する。フィルタ・チャネルは、まとめて流体濾過システム１の保持液チャンバ４５に対応する。一方向で、流体流は、フィルタ要素５の出口端４３に進み、出口端４３から出る。フィルタ要素５および保持液チャンバ４５の出口端４３のアダプタ４１は、流体をフィルタ要素出口端４３からダイアフラム・ポンプ４の流体受けチャンバ７に向ける。アダプタ４１は、図示した構成または形状に限定されず、ポンプ４に直接、またはポンプ・アダプタ２９を通して接続されていてもよく、またはアダプタ４１が、導管（ここでは図示せず）を通してフィルタ要素出口端４３をポンプ４に接続してもよい。
【００４４】
処理槽２とダイアフラム・ポンプ４（交互流ポンプ）との間のフィルタ要素５を通る流れが、特許文献１に記載されたように、ポンプ４によって発生する。ポンプ４は、好ましくは、内側ダイアフラム６によって、「第１のチャンバ」または「駆動チャンバ」とも呼ばれる第１の内側チャンバ８と、「第２のチャンバ」または「液体受けチャンバ」とも呼ばれる第２の内側チャンバ７とに分離されるポンプ・ハウジング４を備える。図１ａおよび図１ｂのポンプ・ハウジング４は、第１のポンプ・ハウジング部品２５および第２のポンプ・ハウジング部品２４の２つのハウジング部品から構成される。部品は、フランジ２６、２７をそれぞれ備える。第１の内側チャンバ８内の圧力によって、第２の内側チャンバ７内の流体内容物を汚染することなく、ダイアフラム・ポンプ４内のダイアフラムを駆動する。図１ａに空気駆動ポンプを示す。圧縮空気が、コントローラ５４によって、管路（管）２１、好ましくは殺菌フィルタ２２および空気吸入口２３を通してチャンバ８へ向けられる。処理槽２に対するチャンバ８内の空気圧の上昇によって、可撓性ダイアフラム６がチャンバ７内へ駆動され、チャンバ内の液体がフィルタ要素５を通して槽２へ駆動される。処理槽２からポンプ４への逆方向の流れが、チャンバ８内の圧力を槽２に対して低下させることによって発生する。サイクルが繰り返される。このようなポンプによって発生する交互流は、特許文献１に記載されている。
【００４５】
密閉濾過システムの構成を容易にして、通常はクランプ機構を使用してチャンバ７、８を含む２つのポンプ半部のフランジ２６、２７間のダイアフラムを押し込むことによる漏れ防止接続によって、可撓性ダイアフラムの外側フランジ４７（図１ｆ）をポンプ・ハウジング２６、２７（図１ｂ、図１ｆ）の周囲に固定することが好ましい。このような接続は、図１ｂ、図１ｆに示す例のようにいくつかの方法で圧制することができる。図示したように、各ダイアフラム・ポンプ半部の周囲フランジ２６、２７が、ダイアフラム６のフランジ部にある相手側Ｏリング・セグメント４４を受けるように設計されたＯリング溝２８を含む。周囲フランジ２６、２７およびＯリング溝２８の好ましい実施形態は、周囲フランジ２６、２７の結合を可能にし、同時にダイアフラムのＯリング・フランジ４７とフランジ２６、２７間のＯリング・セグメント４４とを固定するものである。これは、以下のようにフランジ２６、２７の隣接面間の間隔を制御することによって達成することができる。すなわち、ダイアフラム６の外周から内側へ、ダイアフラム・ポンプ４の中心軸へ向かって、ダイアフラム・ポンプ・フランジ２６、２７が、Ｏリング・セグメント４４（図１ｂ、図１ｆ）を含むダイアフラム６のフランジ・セグメント４７（すなわち、ダイアフラムのフランジ・セグメント）の対応する厚さよりもやや小さい距離だけ、互いに離間する。フランジ間の間隔からダイアフラムの厚さを引いたものを、「圧縮距離」と呼ぶ。ダイアフラム６の外周から外側へフランジ２６、２７の外周まで、フランジ２６、２７の対向面間の間隔が圧縮距離に等しい。したがって、２つの対向するフランジ２６、２７同士を押圧させると、フランジ２６、２７は、２つのフランジ・セグメント２６、２７間の接触面４８を形成するのと同時に、ダイアフラムのフランジ・セグメント４７およびＯリング・セグメント４４を圧縮距離だけ圧縮する。接触すると、周囲フランジ２６、２７は、互いに接触面４８に沿って結合可能となり、この方法では、ダイアフラム６は、ポンプ・セグメント間にしっかりと封着される。この方法によって、対応する隣接したポンプ・フランジ・セグメント間の圧縮距離を制御することによって、ダイアフラム６のフランジ４７およびＯリング・セグメント４４に対する圧縮のサイズを設定することができる。さらに、２つのダイアフラム・ポンプ半部のフランジが結合面４８に沿って確実にしっかりと結合されたままにするため、結合をフランジ２６、２７の表面４９に沿ってさらに強化することができる。これは、フランジ２６、２７の端部をハウジング１５の内壁にしっかりと結合することによって、好ましくは漏れを防止するように表面４９に沿った結合を形成することによって図１ｆに例示される。この手順によって、ポンプ内のダイアフラムの固定およびポンプの閉込め骨格への固定だけでなく、他の特有の利点が得られる。このような１つの利点は、流体濾過システム１の長さを延長させて、すべての不可欠な部品を含
むシステム全体のための筐体を形成する円筒形ハウジング１５を使用することを含む。円筒形のハウジング１５は、システム全体のための台として機能し、システムを直立位置（図示したように）または上下逆位置に維持することができる。周囲フランジ２６、２７のハウジング１５への結合または固定によって、システム全体に、内容物を保護するための構造的支持が加えられる。別の利点は、図１ｂの「基部」２５をリアクタ・チャンバ１１に形成することである。加えて、筐体１５に上部１６を設けることによって、フィルタ要素５およびリアクタ・チャンバ１１を完全に密閉することができる。筐体１５および上部１６は、所望の形状に構成することができ、種々の要素、付属品、または挿入物を受けるように設計して、チャンバ１１に対して追加および／または除去を行い、内部の状態を監視し、または内部の状態に影響を与えるように設計することができる。これらは、図示するように、すべてシステムの汎用性を高めるものである。図１ａは、壁１５、基部２５、上部１６によって形成された筐体１１の例を示し、一端部でポンプ４に接続され、他端部で、導管３への筐体上部１６を通る通路を構成するアダプタ４０に接続されたフィルタ要素５を含むシステムをさらに示す。上部１６およびポンプ・フランジ２６、２７が筐体１５に対して結合または封着された状態で、フィルタ要素５がリアクタ・チャンバ１１内に位置決めされ、濾液チャンバ１０（およびフィルタ要素５）が、共通の選択的バリア１９を、それぞれの壁の一部としてリアクタ・チャンバ１１と共有する（濾液チャンバ１０は、内腔１７の表面、カートリッジ外壁１９、および注封材料４４で満たされた領域によって画定される）。選択的バリア１９の特性を制御することによって、非常に有用な選択的バリアをリアクタ・チャンバ１１と濾液区画１０（およびこれによってフィルタ要素５を有する）との間に形成することができる。図示するように、フィルタ要素５の周知の機能と、濾液チャンバ１０と保持液チャンバ４５との間で成分の選択的分離を行う能力とを使用し、フィルタ要素５とリアクタ・チャンバ１１との間に選択的バリア１９をさらに設けることによって、複数の有用な機能を有する特有の装置が得られる。
【００４６】
リアクタ・チャンバ１１からの採取物が、採取口１２に接続された管路１３を介して集められ、流体がリアクタ・チャンバに出入りできるように、チャンバと管路との間の流体交換を可能にする（上部１６（またはその等価物）を通る採取口１２（またはその等価物）の関係について図１ｂも参照。）
ハウジング１５、ダイアフラム・ポンプ４、ダイアフラム６、弁、フィルタ、およびシステムの他の構成要素を、種々の材料から構成することができ、好ましくは流体濾過システム１の動作中に発生する圧力に耐える材料、好ましくは、化学的に蒸気または放射によって殺菌可能な材料から構成することができる。例えば、このような材料は、ステンレス鋼を含むことができる。しかし、ステンレス鋼の主な欠点の１つは、ハウジング１５内またはダイアフラム・ポンプ４内の内容物を見ることができない点である。ステンレス鋼の他の欠点は、重量、コスト、特定の形状に形成することが困難な点である。したがって、特に使い捨てシステムが必要なときには、構造的強度および透明性に関して選択されたポリカーボネートまたはポリスルホン等の材料を使用することが好ましい。このような材料は、所望の形状に容易に成形することができ、軽量で比較的安価であり、化学的に蒸気または放射によって殺菌可能である。構成材料のさらなる望ましい特徴は、製造技術の適合性、包装、貯蔵、輸送への適用性、損傷または汚染に対する保護の提供である。
【００４７】
図１ａ〜図１ｈは、本発明に有用な中空糸フィルタ５を示す（図１ｈに見られる構造的特徴は、図１ｂに示す同一の特徴よりも見やすくなっている）。フィルタ５は、カートリッジとして製造され、カートリッジ入口端からカートリッジ出口端へカートリッジの長さに平行に延びる複数の中空糸（ＨＦ）を含む。中空糸のセグメントは、カートリッジの両端部で、中空糸カートリッジの製造に一般的な方法によって外部から注封される。中空糸は、カートリッジの壁およびカートリッジ端部の注封材料４４によって密閉される。注封化合物の例は、エポキシおよびポリウレタンである。この結果、カートリッジ壁１９の注封端４４とＨＦの壁１７とによって結合されたチャンバが生じる。このチャンバを本発明
の濾液チャンバとして使用することができる。単一のＨＦ腔内空間にそれぞれ対応する複数の保持液チャンバがあってもよい。しかし、説明の目的で、腔内空間は、本システムのそれぞれにおける保持液チャンバをまとめて構成するものと考えられる。
【００４８】
図示した中空糸フィルタの内腔（中空糸）の壁１７は、選択的透過性であり、システムの説明で言及される選択的透過性壁を便利に提供する。フィルタ・カートリッジ（カートリッジ壁）の外壁１９は、システムの説明で言及される選択的バリアを備え、このバリアも選択的透過性である。
【００４９】
図２はさらに、図１ａ〜図１ｈの密閉濾過システム１を示すが、カバー５０、５１によって拡大されている。図２では、密閉濾過システム１が、接続管路３（すなわち、流体接続管路）と、１または複数の採取口１２を介して１または複数の採取管路１３とに接続される。さらに、システムは、各端部でカバー５０、５１によって密閉されて、露出されるだろう端部が完全に密閉される。流体接続管路および１または複数の採取管路は、折り曲げられて示される。これは、この特別な例で、カバーによって密閉可能なように管路を折り曲げる必要があるからである。流体接続管路３および１または複数の採取管路１３はそれぞれ、端部でシールド５２によって保護される。
【００５０】
図２の参照符号４、５、１５は、図１ａ〜図１ｈで示す同一の部品に該当する。
図３は、図１ａ〜図１ｈに示す密閉濾過システム１の変形形態を示す。図３に示すシステム５０１は、図１ａ〜図１ｈのシステムにはない濾液リザーバ５６４を備える。図３で、濾液リザーバ５６４およびリアクタ・チャンバ５１１は、リザーバ５６４とチャンバ５１１との間の直接の流体交換を許可しない分離バリア５６０によって互いに分離される。濾液リザーバ５６４とリアクタ・チャンバ５１１とは、フィルタ要素５０５の濾液チャンバ５１０とは別に流体交換を受けることができる。濾液チャンバ５１０とリアクタ・チャンバ５１１との間の流体交換は、フィルタ要素５０５の一部を通して行われ、フィルタ要素５０５は、図１ａ〜図１ｈのフィルタ要素５１５の外壁と同様の構造の外壁を有し、すなわちこれは選択的バリアである。
【００５１】
逆に、濾液チャンバ５１０と濾液リザーバ５６４との間の流体交換は、濾液チャンバ５１０からリザーバ５６４への直接の導管を提供する開口５６１を通して行われ、濾液を採取口５６２（「第２の採取口」）および管路５６３を介して採取することができる。リアクタ・チャンバ５１１からの採取物が管路５１３を介して集められ、管路５１３は、口（「第１の採取口」）として機能する、リアクタ・チャンバ内に延びる管５１２を通してリアクタ・チャンバに接近可能である。
【００５２】
図３のシステム５０１では、ハウジング５１５が図１ａ、図１ｂのハウジング１５と同様である。
図３は、流体コネクタ・セグメント５０３、採取管５１２、５６２、ポンプ５０４、フィルタ要素５０５、および他のシステム付属品を種々の形態で含む重要な接続が、カバー５５０、５５１によって密閉され完全に保護されている様子を示す。このようなカバーは、システムもしくはその種々の区画に接続された他の管路または装置も密閉することができる。これらは、チューブ、センサ、電線、フィルタ等を含むことができる。このような装置はさらに、二次シールドによって密閉され保護され得る。例えば、流体コネクタ・セグメント５０３および採取管５６３を、端部でシールド５５２によってさらに保護することができるため、カバー５５０が取り外され、流体コネクタ・セグメント５０３および採取管路５６３が露出されるときに、対応品に対する殺菌状態の接続を可能にしながら、内部容積が汚染から保護される。
【００５３】
図１ａ〜図１ｈで説明した密閉濾過システム１の多くの他の部品および特徴が、図３の
システム５０１にあることがわかる。例えば、フィルタ要素５のすべての部品は、図３のフィルタ要素５０５によって基本的に平行になっている。また、ダイアフラム・ポンプ４、５０４、およびフィルタ要素とポンプとの相互接続は、図１ａ、図１ｂだけでなく図３にも示される。このような共通の部品は、限定されないが、保持液チャンバ４５、５４５および選択的透過性バリア１９、５１９をさらに備える。さらに、図１ａ〜図１ｈの流体交換口３５が、図３に示される。
【００５４】
図２、図３に示す密閉流体濾過システムおよび濾液リザーバ・システムを、それぞれ汚染または取扱いの誤りに対するさらなる保護のために保護バッグにカプセル化することができる。システム全体を一度に殺菌することができる。このような安全性の特徴は、透析ならびに他の医療および細胞培養に関連した適用等の予想される適用で必須である。図１ａ〜図１ｈおよび必要に応じて図２、図３で、流体コネクタ３の主な機能は、確実な、殺菌された、低剪断流体導管を提供することである。好ましくは、処理槽と流体濾過システム１との間で流れを双方向にすべきである。さらに、システムを使い捨てユニットとして使用するときには、このような使い捨てユニットと処理槽との間に確実で簡単な接続が形成されることが必須になる。流体コネクタ５０３の好ましい特徴は、流体濾過システム１と処理槽２との間に、殺菌された確実な方法で接続を形成、切断、または再形成可能な点である。流体コネクタを殺菌状態で結合しまたは切断するための周知の技術がいくつかあり、これには管溶接機の使用、ＳＩＰ可能な（ＳＩＰａｂｌｅ）弁アセンブリ、生物学的に安全なフード内での殺菌カップリングの結合または解放、クリーンパック（ポール社（Ｐａｌｌ  ｃｏｒｐ．）製）またはＤＡＣ（登録商標）（ＧＥ社（ＧＥ）製）等の殺菌コネクタ、さらに管セグメント間の殺菌接続または切断を許可する他の装置が含まれる。しかし、このような接続は、１または複数のコネクタが流体を密閉濾過システムに送出する機能を果たし、かつ１または複数のコネクタが流体を密閉濾過システムから送出する機能を果たす複数の流体コネクタを含み得る流体コネクタの使用を排除するものではない。このようなコネクタは、逆止弁、センサ、絞り弁等を含む種々の弁、カップリング、または導管を通る流れに影響を与える装置を含み得る。流体コネクタを仕切って、必要に応じて処理槽または複数の槽または複数の密閉リアクタ・システムの複数の口に接近するようにしてもよい。流体コネクタは流量計等のプローブを組み込んで、コネクタ、プローブを通る流量、ｐＨ等、溶解酸素等を監視し、流体コネクタを通って流れる培養物の活力を監視することもできる。槽と密閉リアクタ・システムとの間の急速な流れは、密閉リアクタ・システムおよび処理槽内の状態を反映する。前記の組合せまたは流体コネクタに対する同様の修正を、当業者は使用することができる。
【００５５】
密閉濾過システムおよび濾液リザーバ・システムについて、接続管路は通常、保持液チャンバ入口端アダプタを介して保持液チャンバの入口端に接続される。修正されたアダプタ実施形態と呼ばれる密閉濾過システムの実施形態では、システムはさらに、
１）第１の接続管路に接続されるのに加えて、第２の接続管路を備える、保持液チャンバ入口端アダプタとしてのリザーバ・アダプタと、
２）密閉濾過システム外側の点まで延びて、ポンプの入口チャンバ内の保持液をシステム外側で集めることができるようにした、２つの端部の一方で交互流ポンプの入口チャンバに接続された排水管とを備える。
【００５６】
密閉濾過システムの修正されたアダプタ実施形態の一例が図１ｉに示される。図１ｉは、図１ａ〜図１ｈに示す密閉濾過システムの修正版と考えられることがわかる。
ここで、システムは、リザーバ・アダプタ４２を備える。リザーバ・アダプタに接続された接続管路７１に加えて、リザーバ・アダプタに接続された第２の接続管路７３がある。接続管路７１を、槽等の流体の外部源に接続することができるが、カテーテルを介して人の血流に接続するのに特に適している。この場合、接続管路を血流に接続する。血液は、管路７１を介して濾過システムに入り、管路７３を介して濾過システムから出る。この
モードでは、システムが血液および腎臓透析に適している。
【００５７】
透析モードでは、システムの利点は、交互接線流濾過システムの利点を使用するが、患者の血流は常に同一の方向である点である。
管路７１がシステム外側の槽（図１ａの槽２等）に接続されるときには、修正されたアダプタ実施形態は、連続濾過によって少量が生じる場合に、槽からこのような少量を回収するのに適している。
【００５８】
修正されたアダプタ実施形態では、圧力センサをリザーバ・アダプタに加えることができる。
実施形態が、２つの部分６０、６２をそれぞれ有すると考えられる排水管６０、６２を備えることが図１ｉからわかる。排水管は、保持液、特に最終的な保持液量を回収し、一般に保持液をサンプリングするのに使用可能である。また、排水管は、保持液を希釈するのにも使用可能である。
【００５９】
リザーバ・アダプタの容量は、ダイアフラム・ポンプ４の変位量と等しいか、変位量よりもわずかに大きいことが好ましいが、どのようなサイズでもよい。
ポンプ７２、７４によって、リザーバ・アダプタへの流体の追加、およびリザーバ・アダプタからの調節された（濃縮された）流体の除去速度を制御することができる。リザーバ・アダプタ４２の加圧を可能にする方法で、２つのポンプを弁として使用することができる。したがって、システムを加圧することができ（動作に真空を必要とせずに）、これは多くの濾過の適用に有用である。
【００６０】
ダイアフラム・ポンプ（「リザーバ・ポンプ」）を、リザーバ・アダプタの定位置で使用可能であり、この場合、システムは、２つのこのようなポンプを備える。リザーバ・ポンプは、そのチャンバの一方に接続された２つの接続管路を有する。他方のチャンバは、フィルタ要素に接続される。２つのポンプのダイアフラムは、同期して動く必要がある。
【００６１】
密閉濾過システムの特徴によって、適用、貯蔵、および輸送可能性の範囲が広がる。図２、図３に示すように、例えば、システム全体を、自給式容器にひとまとめにすることができる。ポンプ、フィルタ、流体コネクタ、採取管路、調節剤モジュール、調節剤懸濁液を、すべて予め組立て、密閉し殺菌して便利に提供することができる。
【００６２】
本発明の重要な特性は、密閉濾過システムの閉鎖性である（後述する密閉バイオリアクタ・システムの場合と同様）。システムの密閉性によって、有害な材料（すなわち、腐食性、可燃性、生物危害性等）を使用する濾過の適用が可能になり、適切なフィルタおよび方法に適合した材料から形成された他のすべての部品を提供する。これは、金属、セラミック、または他の材料から形成されたフィルタの使用を含む。同様に、ダイアフラムおよびシステムの他の部品を、方法の必要性に適合した任意の数の材料から形成することができる。前述したように、すべての部品を、方法を完全に制限するような形で接続することができる。
密閉バイオリアクタ・システムおよび方法
密閉バイオリアクタ・システムは、好ましい態様において、
１）入口端と出口端とを有する中空糸フィルタ要素（好ましくは、円筒形の中空糸フィルタ・カートリッジ）であって、それぞれはさらに開口端中空糸である複数の（２以上の）濾過保持液チャンバを備え、前記糸はフィルタ要素の中心軸（中心軸は、フィルタ要素の一端部から他端部へシリンダの中心を通って延びる）に平行に配置され、各糸はフィルタ要素の入口端に入口を有し、フィルタ要素の出口端に出口を有し、各糸は半透過性外壁を備え、前記フィルタ要素はさらに濾液チャンバを備え、濾液チャンバは前記糸を密閉するが開口端を閉鎖せず、糸の半透過性外壁も濾液チャンバ壁の一部となるようにする中空糸
フィルタ要素と、
２）好ましくは、フィルタ要素の中心軸に沿って配置された、フィルタ要素およびその濾液チャンバをフィルタ要素の入口端を介して貫通する濾液採取管（好ましくは剛性）と、３）フィルタ要素の出口端に接続されて、ポンプからの流体が濾過保持液チャンバに入るようにする交互流ダイアフラム・ポンプであって、ポンプ・ハウジングと、２つのチャンバと、チャンバを分離するダイアフラムとを備える交互流ダイアフラム・ポンプと、
４）カートリッジを密閉する処理チャンバであって、基部と、外壁（好ましくは円筒形）と、基部と、上板とを備え、基部が外壁とポンプ・ハウジングとに封着して取り付けられ、前記上板が外壁に封着して取り付けられ、上板を採取管が貫通して、流体が濾液チャンバからリザーバ・チャンバ外側に流れることができるようにする処理チャンバと、
５）処理チャンバの上板（好ましい）、外壁、または基部のいずれかを貫通して、流体を処理チャンバから採取もしくは除去、または処理チャンバに追加可能にする、１または複数の処理チャンバ採取管路および１または複数の処理チャンバ追加管路と、
６）微生物による処理チャンバの汚染を防止するための殺菌フィルタを備えた、酸素を処理チャンバに供給可能な処理チャンバの上板（好ましい）、外壁、または基部のいずれかの口と、
７）検出装置を処理チャンバに挿入可能な、処理チャンバの上板（好ましい）、外壁、または基部のいずれかの１または複数の口とを備える。
【００６３】
好ましくは、密閉バイオリアクタ・システムの前記好ましい態様は、処理チャンバ内の管状流体コネクタを備え、限定的ではないが好ましくは、前記フィルタ要素に直接接触しないようにコネクタがフィルタ要素の周りに配置され、前記コネクタが、封着された出口端または封着された端部と入口端とを備え、前記封着された端部が処理チャンバの上板とフィルタ要素の入口端との間に配置され、前記封着された端部を採取管が貫通し、前記封着された端部が、フィルタ要素入口から流れる流体を偏向させて、このような流体が、流体コネクタとフィルタ要素とを分離する分離空間を通って流れるようにするためのものであり、前記流体コネクタが、偏向された流体が処理チャンバに逃げることができる開口端を有する。
【００６４】
密閉バイオリアクタ・システムが、酸素を処理チャンバへ供給する口の一部として機能する複数のスパージャ孔を基部に有することが好ましい。
また、流体（または懸濁された細胞を含む流体）を処理チャンバに追加可能なように、密閉バイオリアクタ・システムが、リザーバ・チャンバの外壁、上板、または基部のいずれかに追加の口を備えることが好ましい。
【００６５】
また、密閉バイオリアクタ・システムが、リザーバ・チャンバ内側の、流体コネクタ管の全部または一部を囲む開口した吸出管（両端部が開口、好ましくは円筒形）によって例示される撹拌装置を備え、前記吸出管が流体コネクタ管に直接接触せず、前記吸出管が、リザーバ・チャンバの外壁に接続された支持フレームによって定位置に保持されることが好ましい。
【００６６】
ポンプの出口が、好ましくは、微生物がポンプに入るのを防止するフィルタによって保護される。
特定の実施形態では、流体コネクタ管の密閉された端部を修正して、処理チャンバから弁とフィルタ要素の入口端との間の空間に、流体の一部を直接１方向に移動させることのできるポペット弁を備えるようにする。しかし、ポペット弁は、流体を反対方向に流すことはできず、フィルタ要素入口から流れる流体を偏向させて、流体が、管とフィルタ要素とを分離させる空間を通って流れるようにし、フィルタ要素の入口端から出る流体を処理チャンバに向ける。
【００６７】
密閉バイオリアクタ・システムはさらに、一般的な態様では、
１）入口端の入口と出口端の出口とを備えたフィルタ要素であって、複数の濾過保持液チャンバ（複数の中空糸等）をさらに備え、濾過保持液チャンバはそれぞれ、フィルタ要素の入口端の入口とフィルタ要素の出口端の出口とを備え、前記濾過保持液チャンバのそれぞれはさらに外壁を備え、前記外壁のそれぞれは半透過部を備え、前記フィルタ要素は、濾過保持液チャンバ外壁の半透過部を密閉するが、濾過保持液チャンバの出口または入口を閉鎖しない濾液チャンバを備え、濾過保持液チャンバの外壁の半透過部も濾液チャンバ壁の一部になるようにするフィルタ要素と、
２）フィルタ要素および濾液チャンバを貫通して、流体が濾液チャンバから出るようにする濾液採取管と、
３）フィルタ要素の出口端に接続されて、ポンプからの流体が濾過保持液チャンバに入るようにする交互流ポンプであって、ポンプ・ハウジングと、２つのチャンバと、チャンバを分離するダイアフラムとを備える交互流ポンプと、
４）フィルタ要素を密閉する処理チャンバであって、ポンプ・ハウジングに封着して取り付けられた外壁を備え、前記外壁を採取管が貫通して、流体が濾液チャンバからリザーバ・チャンバ外側に流れることができるようにする処理チャンバと、
５）リザーバ・チャンバの壁を貫通して、流体を処理チャンバから採取もしくは除去、または処理チャンバに追加可能にする、１または複数の処理チャンバ採取管路および追加管路と、
６）微生物によるリザーバ・チャンバの汚染を防止するための殺菌フィルタを備えた、酸素をリザーバ・チャンバに供給可能なリザーバ・チャンバのいずれかの壁の口と、
７）検出装置を処理チャンバに挿入可能な、処理チャンバの上板（好ましい）、外壁、または基部のいずれかの１または複数の口とを備える。
【００６８】
好ましくは、システムの一般的な態様を修正して、システムはさらに、好ましくは、前記フィルタ要素に直接接触しないようにフィルタ要素の周りに配置された、処理チャンバ内の管状流体コネクタを備え、前記コネクタが、封着された端部と入口端とを備え、前記封着された端部が処理チャンバの壁と入口フィルタ要素との間に配置され、前記流体コネクタを採取管が貫通し、前記封着された端部が、フィルタ要素入口から流れる流体を偏向させて、このような流体が、好ましくは流体コネクタとフィルタ要素とを分離する空間を通って流れるようにするためのものであり、前記流体コネクタが、偏向された流体がリザーバ・チャンバに逃げることができる開口端を有する。
【００６９】
システムの一般的な態様を修正して、酸素を処理チャンバに供給する１または複数の孔を壁に有することが好ましい。
また、システムの一般的な態様を修正して、流体（または懸濁された細胞を含む流体）をリザーバ・チャンバに追加可能なように、処理チャンバの壁に追加の口を有することが好ましい。
【００７０】
また、システムの一般的な態様を修正して、処理チャンバ内側の、流体コネクタ管の全部または一部を囲む開口した吸出管（両端部が開口）によって例示される撹拌装置を備え、前記吸出管が流体コネクタ管に直接接触しないようにすることが好ましい。
【００７１】
密閉バイオリアクタ発明の好ましい態様および一般的な態様では、ポンプから外部コントローラへ延びる管路はさらに、好ましくは、微生物がポンプに入るのを防止する殺菌フィルタを備える。さらに、両態様で、流体コネクタ管の封着された端部を修正して、処理チャンバから弁とフィルタ要素の入口端との間の空間に、流体を直接１方向に移動させることのできるポペット弁を備えるようにする。しかし、ポペット弁は、流体を反対方向に流すことはできず、フィルタ要素入口から流れる流体を偏向させて、このような流体が、管とフィルタ要素とを分離させる空間を通って流れるようにする。
【００７２】
密閉バイオリアクタ発明の好ましい態様および一般的な態様では、好ましい１実施形態で、システムはさらに、フィルタ要素の中心軸に沿って位置決めされ、濾液チャンバの内側からバイオリアクタの上部を通ってバイオリアクタの外側へ延びる剛性採取管を備える。
【００７３】
密閉バイオリアクタ・システムでは、処理チャンバをバイオリアクタとして使用することができる。バイオリアクタとして、処理チャンバを種々のタイプの細胞を培養するために使用することができる。フィルタ要素（濾液チャンバおよび保持液チャンバ）は、使用済み培地を除去し、除去した培地を新鮮培地と交換する細胞分離装置として機能する。密閉バイオリアクタ・システムを使い捨て灌流バイオリアクタとして使用することができる。このようなシステムは、連続培養方法を大きく単純化することができる。このシステムによって、バイオリアクタを有する細胞分離システムの設定に伴うしばしば複雑な設定をなくすことができる。このシステムによって、研究、開発、および製造の必要に応じて、連続培養における細胞管路の維持に伴う労力を減らすことができる。
【００７４】
本発明の密閉リアクタ・システムを殺菌し、殺菌に続いて十分に封着して貯蔵することによって、殺菌後にシステムの内側に入り得る外部微生物によって内側が殺菌後に汚染されるのを防ぐことが望ましい。また、これらのシステムが、システムを使い捨てにする構成材料によって製造された構成であることが望ましい。
【００７５】
密閉バイオリアクタ・システム方法は、一般的な態様では、処理チャンバと、処理チャンバ内に密閉された複数の濾過保持液チャンバとの間で流体を行き来させて循環させるステップを含み、流体は濾過保持液チャンバに接続されたポンプによって交互方向に駆動され、濾過保持液チャンバを通る流体の動きによって、濾過保持液チャンバと、半透過性膜によって濾過保持液チャンバから分離された濾液チャンバとの間で流体が移送される。
【００７６】
通常、濾液チャンバからの材料は、培養処理中に少なくとも１度採取される。
方法は、好ましくは、本明細書に記載した密閉バイオリアクタ・システムを使用して実施される。
【００７７】
図４ａ〜図４ｅは、図１ａ〜図１ｈに示す密閉濾過システムの多くの基本的特徴が保持される様子を示す。しかし、図４ａ〜図４ｅの場合、処理チャンバ２１１を、動物細胞または他の微生物の培養物を含む細胞培養バイオリアクタとして使用することができ、このような内容物は、保持液２０９として機能する。図１ａ〜図１ｈに示すように、フィルタ要素２０５があり、処理チャンバのサイズ、構造、および構成は、必要に応じて変更可能である。処理チャンバ２１１は、図１ａに示す処理槽２と同一の機能を果たす。図１ａ〜図１ｈのシステムとの別の類似点は、流体コネクタ２０３がリアクタ・チャンバ１１と処理槽２との間に導管を設けるのと全く同様に、流体コネクタ２０３がフィルタ要素２０５と処理チャンバ２１１との間に導管を設ける点である。流体コネクタ２０３は、フィルタ要素２０５の入口端２４２からリザーバ・チャンバ２１１内へ流れを向ける。流体コネクタは、流体コネクタ入口と流体コネクタ出口とを備える。流体コネクタ２０３はさらに、チャンバ２１１に排出される流体を方向付けするように構成され、チャンバ内の混合を最大化し、剪断を最小化しつつチャンバ内の培養物への酸素の移送を増加させる。流体コネクタ２０３は、図４ａ、図４ｂの１形態に示すように、フィルタ要素２０５の壁２１９と流体コネクタ２０３との間の流体流を可能にする分離空間２８４を画定する。さらに、図１ａでフィルタ要素５がポンプ４に接続されるのと同様に、処理チャンバ２１１の基部２４３（および２２５）のポンプ２０４がフィルタ要素２０５の出口端２４１に接続される（図１のポンプの部品６、７、８、２３、２７、２９、ポンプ・アダプタ、およびポンプ・ハウジング、ポンプ空気吸入口が、図４ａ〜図４ｅの部品２０６、２０７、２０８、２
２３、２２７、２２９とそれぞれ同様である）。図示した他の特徴は、殺菌フィルタ２２２および管路（管）２２１に限定されない。別の類似点は、流体コネクタ管２０３の流体受け端部がフィルタ要素入口端２４２上方に位置決めされる点である。図１ａ〜図１ｈに示すシステムと、図４ａ〜図４ｅに示すシステムとの主な相違点は、流体コネクタ管２０３が入口端２４２から延びる点である。図１ａでは、流体コネクタが外部槽２に延び、図４ａ〜図４ｅでは、流体コネクタ２０３が内側槽のリザーバ・チャンバ２１１内に延びる。流体コネクタ管２０３は、限定的ではないが好ましくは、フィルタ要素２０５の基部２４３に向かってフィルタ要素２０５と対称であり、基部２２５上方の処理チャンバで終端する。
【００７８】
したがって、ポンプ２０４の圧力サイクル中に、流体がポンプ・チャンバ２０７から、フィルタリング保持液チャンバとして機能する中空糸内腔を通って流れる（図４ａ、図４ｂ、図４ｃ、図１ａ〜図１ｈの４５、１７も参照）。流体は、その後、保持液チャンバの入口端２７１の入口２７０を介してフィルタ要素入口端２４２から排出される（図４ｄ）。次に流体は、流体コネクタ２０３に向けられ、開口２３０を通る流体コネクタの他端部で処理チャンバに排出される（図４ａ参照）。図４ａで、フィルタ要素入口端２４２と上板２１６との間に配置された流体コネクタ端部は、封着されている。したがって、フィルタ要素入口から生じる流体は、流体コネクタの端部を通って逃げることができず、開口２３０側へ偏向される。
【００７９】
ダイアフラム・ポンプの排気サイクル中、流体流の方向が逆になり、処理チャンバ２１１から開口２３０を通って流体コネクタ２０３内に流れ、入口端２４２を通って中空糸に流れ、出口端２７３の出口２７２を介して糸から出て、ポンプ・チャンバ２０７に戻る（糸の出口および出口端の位置については図１ｈ参照）。濾過方法のための接線流の提供に加えて、交互流は、リアクタ・チャンバ２１１へ排出される流体の速度によって処理チャンバ２１１内で混合を生じる。図４ａで、ポンプ２０４と処理チャンバとの間の流体の可逆流によって発生する混合に加えて、さらに撹拌が必要となり得る。その例を図４ａ、図４ｂに示す。リアクタ・チャンバ内の混合を促進するために、処理チャンバ内に管状の開口した吸出管があること示される。吸出管は、流体コネクタ２０３の周りに配置されるが、流体コネクタから離れている。吸出管２２４は、開口した吸出管入口と開口した吸出管出口とを備える。吸出管の外周に対称に位置決めされた開口２３１を通って処理チャンバ内へ泡立って流れる空気または酸素は、流体に持ち上げるエネルギーを生じさせ、吸出管の両端部の周りに循環流を発生させる。この方法は、当分野でよく理解されるものであり、本明細書でさらに後述する。
【００８０】
図１ａで、バリア１９は、好ましくは、濾液チャンバ１０とリアクタ・チャンバ１１との交換を調整する選択的バリアである。しかし、図４ａのシステムでは、選択的バリア２１９を使用してもよいが、通常、バリア２１９は、隣接するチャンバ２１０、２１１間の混合を防止するための非透過性バリアである。
【００８１】
濾液チャンバ２１０に種々の方法で接近することができ、またはフィルタリングされた材料を種々の手段によってシステムから除去できることが理解されるが、図４ａ、図４ｄ、図４ｅは、好ましくは剛性濾液採取管２１４に接続された濾液採取管路２１３の例を示し、管路および管は、濾液チャンバ２１０から濾液（例えば、細胞を含まない濾液）を除去するための経路を提供する。濾液として培養物から除去された培地を、例えば、処理チャンバに接続された使用可能な口（「導管」とも呼ばれる）の１つに接続された追加管路２８１を介して、新鮮培地と交換する。採取ポンプ２４９は、濾液の除去速度を制御する。処理採取管路２４４は、システム外側から処理チャンバ２１１内へ延びる。任意選択として、管路２４４を後述する種類のマニホルドまたは別の管路に接続することができる。
【００８２】
採取管路２４４に接続されたポンプを使用して、培養物を「抽気（ｂｌｅｅｄ）」することができる。これは、細胞濃度を制御するために一般に使用される手順である。システムに対する流体の追加または除去の制御は、手動で行っても、一般的なポンプ・システム、手順、および制御を使用して自動化してもよい。複数の口および導管を処理チャンバの壁または上板に挿入することができ、または２４４等の管路に接続されたマニホルド（図５ａの口２４５、２４６、２４７）の一部とすることができる。他のものを使用して、培地、補充物、基剤、気体または他の添加物を追加してもよい。他の口を１または複数の通気孔２３８として、またはサンプリング２３４のために使用してもよい（図４ａ、図５ａのマニホルドも）。採取管２１４を濾液チャンバ２１０の中心に、すなわち、フィルタ要素２０５の中心軸に沿って配置することが有利となり得る（図４ａ、図４ｄ、図４ｅ）。このような配置によって、採取管が密閉バイオリアクタ・システムを貫通する必要のある壁の数を最小にすることによって、システム全体の構成および組立てが容易になる。これによって、流体コネクタ２０３および処理チャンバ２１１の流路に垂直な採取管の配置によって生じ得るような、細胞が付着および蓄積し得る障害物がなくなるか、最小になる。濾液採取管２１４は、特に剛性であるときに、管が流体コネクタを貫通する点で、流体コネクタ２０３の取付点として使用することができる。後述するように、濾液採取管２１４は流体コネクタまたはシステムの他の部分を通る流れを制御するための流れ制御装置を配置するための機能を果たすこともできる。
【００８３】
細胞を高い濃度および生存度で維持する必要のある図４ａ〜図４ｅに示すようなシステムは、いくつか例を示す必須条件によって培養物を収容しなければならない。細胞培養または同様の適用の当業者は、必須条件が何かを知っているためである。
【００８４】
酸素  適切な酸素レベルは、高い細胞濃度で培養物を維持するために必要となる不可欠な要素である。酸化システムの例が図４ａ、図４ｂ、図４ｃに示される。細孔２３１を通って処理チャンバ２１１にガスを排出するスパージャ・リング２３０が示される。スパージャ・リングを、リザーバ・チャンバ２１１の基部２２５またはポンプ・フランジ２２６内に対称に配置することができる。細孔から処理チャンバの外壁２１５へ効果的に延び得るチャネル２３２には、チャネル２３２を通ってガスが供給される。このチャネル２３２は、処理チャンバ壁２１５を横切り、入口にフィルタ２３３を備えて流入ガスを殺菌する。このような円形管状スパージャ・リング２３０および散布細孔２３１は、製造中にポンプ・フランジ２２６内に予め形成しておくことができる。
【００８５】
細孔２３１がダイアフラム・ポンプに近位の処理チャンバ端部に配置されることがわかる。
散布細孔２３１を基部２２５に沿って位置決めして、酸素の移送を最大化し、剪断を減らし、撹拌を増加させる。空気入口アセンブリの散布細孔２３１または他の部分は、１方向逆止弁を備えて、流れが確実に１方向のみになるようにし、スパージャ・リング２３０への逆流を停止させる。酸素を培養物へ送出するための別の方法（図示せず）は、吸出管２２４内へガスを送出するためのチャネルを吸出管支持フレーム２５２に形成することを含む。このような吸出管自体は、当業者に知られた方法で、吸出管に入る酸素が散布機構または拡散機構によって培養物に送出されるように構成され得る。
【００８６】
撹拌  懸濁液培養の不可欠な態様である培養物の混合は、いくつかの公知の機構によって行うことができ、図４ａ〜図４ｂに示す一例では、吸出管２２４がフィルタ要素２０５を囲んで中心に配置される。散布細孔２３１と組み合わせて、上昇する気泡によって生じる上昇流によって、吸出管内の流体流が持ち上げられる。流体の上昇流は、吸出管２２４外側の気泡によって生じさせることができ、流体は、吸出管の基部とリアクタ基部２２５との間で開口２２９から出る吸出管の中心を通る下方流で戻り、循環流を再開させる。細胞蓄積のデッド・ゾーンの形成を最小限にし、培養物の循環流を促進するように、ダイア
フラム・ポンプ・フランジ２２６およびリアクタ基部２２５が形成されることに注目されたい。液体がリザーバ内にあるときに、吸出管の上端部が液位２３７より下方で維持される。この撹拌の「空気揚水」方法はよく知られる方法であり、当業者によって変更可能である。吸出管の取付けおよび位置決めを、種々の方法によって達成することができる。図４ａに示すように、吸出管を、吸出管支持フレーム２５２を通してリアクタ壁２１５に固定することができ、または他の取付具によって上板２１６または基部２２５に固定することができる。リアクタ上部の通気管２３８によって、追加されたガスまたは一般的なガス流のための通気孔が提供される。
【００８７】
撹拌の別の考えられる形態は、ダイアフラム・ポンプによって生じる交互流を利用することを伴う。図４ｄ、図４ｅに示すように、１方向逆止弁アセンブリ２２５を流体コネクタ２０３に組み込むことができ、これにより、流体コネクタを通る流れと処理チャンバ２１１内の流れ方向とを方向付けすることができる。図４ａ、図４ｄに示すように、ポンプ２０４の排気サイクル中、すべての流れが処理チャンバ２１１からポンプ・チャンバ２０７に向かう。流れの少なくとも一部が、ポペット弁開口２４６を通って向けられ、流れの一部が、前述したように開口２３０を通って進む。流体コネクタ内で発生したリアクタ・チャンバに対する陰圧と、その結果、処理チャンバ２１１から口２４６を通ってポンプ・チャンバ２０７へ向かう途中でフィルタ要素２０５に流れる流体の流れによって発生する力とによって、可撓性材料であり得るポペット弁２２８（図４ｄ、図４ｅ参照）が開口２４６から離される（図４ａ参照）。一方、ポンプ圧力サイクル中には、流れ方向が逆になると、ポンプ・チャンバ２０７から生じる流れがフィルタ要素２０５に流入し、フィルタ要素２０５は入口端２４２から出てポペット弁２２８を開口２４６に押し付け、開口を通るさらなる流体流を効果的に遮断し、これにより、流れが開口２３０から出る流体コネクタ２０３を通ってのみ進むことができる（図４ａ参照）。方法によって、処理チャンバ２１１内の循環流が発生し、混合が容易になる。弁２２５の向きまたはその構成を、必要に応じて変更することができる。他の形態の撹拌を使用して、処理チャンバ内の混合を促進してもよい。
【００８８】
システムの温度制御は、熱ブランケット、水または空気ジャケット、加熱要素等の使用を含む種々の方法で達成することができる。
前述した密閉バイオリアクタ・システムシステムを、種々の用途に合わせて最適な結果を得るためにカスタマイズすることができる。
【００８９】
密閉バイオリアクタ・システムの別の例が図４ｆに示される。図４ｆの例は、処理チャンバ２１１がバッグ２１５内にあり、システム全体の筐体として機能する、図４ａのシステムと類似した密閉バイオリアクタ・システムを示す。しかし、フィルタ要素２０５の配置が、この例では水平である。また、図４にある吸出管２２４および空気散布細孔２３１がここにはなく、他の形態の撹拌および培養物への酸素送出が提供される。ポンプ２０４はフィルタ要素に、一端部の出口端２４３および他端部の入口端２４２で接続され、フィルタ要素は流体コネクタ２０３に接続され、または入口端がバッグに直接排出される。前述したように、ダイアフラム・ポンプによって発生した流体流が、フィルタ要素２０５を通ってポンプ・チャンバ２０７と処理チャンバ２１１との間を可逆的に流れる。フィルタリングされた採取物を、口２１２、採取管路２１３、およびポンプ２０４を使用して濾液チャンバ２１０から集めることができ、さらにシステムへの追加およびシステムからの除去は、必要であれば、他の管路２４６、２４７等を通して行うことができる。加えて、図４ｆで、部品５４、２０６、２０８、２１９は、図４ａ、図４ｂ、図４ｄ、図４ｅの部品５４、２０６、２０８、２１９と基本的に同一であるか、または機能的に同一である。符号を付していないが、図４ｆの他の部品が図４ａ、図４ｂ、図４ｃおよび／または図４ｄと同一の意味を有することが明らかである。
【００９０】
したがって、図４ｆの流体濾過システムは、図４ａの流体濾過システムの簡易版であると考えることができる。図４ｆにないのは、フィルタ要素２０５を囲むコネクタ管２０３、円筒形の吸出管２２４、スパージャ・リング２３０、および酸素気泡が入るための細孔２３１である。
【００９１】
システムの考えられる構成の一部（全部ではない）を示すための例を提示する。ポンプが上方位置にありフィルタ要素がポンプ下方にあるシステムを想定する。ダイアフラム・ポンプから排出された流体は、フィルタ要素の上部に流入し、フィルタの下端部でリアクタ・チャンバから排出される。このような実施形態が図４ｇに示される。図４ｇで、柱２５０および管路２４４の口が上板２１６の下方のみで見られることに注目されたい。これらの口は、上板２１６上方に延びるが、上板より上方の口の一部は、図４ｇでは見られない。図示の目的で、ポンプ・フランジの一部を含む円筒形の部品２２６がこれらの口を見えなくしているためである。
【００９２】
ダイアフラム・ポンプがフィルタ要素に直接接続されるのではなく、導管を通して接続されるシステムをさらに想定する。他の例も可能である。
サンプリング・マニホルドおよび方法
マニホルドの発明は、一般的な態様では、
（１）第１の端部および第２の端部を備えるチャネル（管の内側チャネル等）と、
（２）前記チャネルの第１の端部と管とに接続された交互流ダイアフラム・ポンプと、
（３）チャネルの２つの端部間の位置でチャネルに配置された複数（２以上）のプローブ口であって、チャネルの第２の端部が流体源（槽またはリアクタ・チャンバ等）に接続可能であるプローブ口とを備える。
【００９３】
口によって、チャネル内の流体をサンプリングまたは監視するためにプローブまたはセンサを挿入可能な場所が提供される。また口によって、チャネル内の内容物に対して追加または除去可能な場所が提供される。サンプリングのために使用するときには、各プローブ口がプローブ装置に接続される。各プローブ装置は、チャネル内の流体の物理的または化学的特性を測定する装置である。測定は、限定されないが、流体内にある特定の材料の圧力、ｐＨ、または濃度を含み得る。
【００９４】
マニホルドの発明はさらに、チャネル内のフィルタ要素と、フィルタ要素と１または複数の口との間に配置された濾液チャンバとを備える。フィルタ要素は、例えば、中空糸フィルタ・カートリッジである。フィルタ・カートリッジの外壁は好ましくは全透過性であり、より小さい物質についてのサイズ選択工程が、中空糸の半透過性膜壁によって制御される。
【００９５】
本発明のマニホルド・サンプリング方法は、
（１）容器（またはチャンバまたは区画）からの流体をマニホルド・チャネルに流入させるステップと、
（２）次に、流体をほとんどまたは完全に前記チャネルから流出させて容器に戻すステップであって、流体の動きが交互流ダイアフラム・ポンプによって制御されるステップと、（３）前記流体が前記チャネルにある間に前記流体の特性を測定するステップであって、前記測定が前記チャネルに接続されたプローブ装置によって達成され、前記プローブ装置が前記流体の物理的または化学的特性を測定可能であるステップとを含む。
【００９６】
方法は、好ましくは、前述したマニホルド・システムを使用して実行される。
本明細書で説明した交互接線流方法における濾液と保持液区画（またはチャンバ）との間の急速な流体平衡によって、このような測定が容易になり、同一の試料流中の保持液および濾液をサンプリングすることができるようになる。
【００９７】
図５ａ、図５ｂは、サンプリング・マニホルド２５９、２６０の２つの実施形態を示す。マニホルドから処理槽への接続２４４によって、マニホルドのバイオリアクタからの切断またはバイオリアクタへの接続が容易になり、このような手順を殺菌して行うことが容易になる。バイオリアクタ・システム（例えば、図４ａ、図４ｆ）の使い捨て性が取外し可能なサンプリング・マニホルドの使用によって向上する。サンプリング・マニホルドは、図４ａの管路２４４を介して、例えば、バイオリアクタに可逆的に接続される。プローブを処理チャンバ２１１に直接挿入可能であるが（図４ａ）、これは便利ではない。個々のプローブは高価であり、バイオリアクタとともに提供する場合、システムのコストが非常に高くなる。プローブを予め殺菌したバイオリアクタに直接挿入することは汚染の危険があり、このようなプローブは、流れの途中で機能しなくなるか、較正が次第にずれて役に立たなくなるおそれがあるため、培養物を危険に晒す。必要であれば、プローブを大きくして、小さな培養システムに容易に収容されないようにすることができる。したがって、培養物を頻繁にサンプリングして、試料を分析することによって培養物の状態を監視する、単一の殺菌接続が可能な本マニホルドの発明等の装置を組み込むことが有利である。このようなサンプリングは、培養物の急速な変化を監視するのに十分に急速に行われなければならない。図５ａ、図５ｂに示すマニホルド２５９、２６０は、２６１、２６３、２６４、２６５等の複数の異なるプローブを保持することができる。プローブからの出力を、例えば管路２６２を介して、コントローラ装置またはこのような出力を監視可能な装置（図示せず）に接続して、データ出力を提供し、ｐＨ、ＤＯ、ＣＯ２等の培養パラメータの能力を制御することができる。
【００９８】
マニホルド２５９、２６０は、チャネル（例えば、管）２６６、２７９をそれぞれ備え、チャネルは一端部（第１の端部）でポンプ２７４に接続され、他端部（第２の端部）で管路２４４を通して、例えばバイオリアクタ、バイオリアクタ・システム、または濾過システムに接続可能であり、マニホルドとバイオリアクタとの間を流体が流れることができるようにする。チャネル２６６、２７９は、ダイアフラム・ポンプ２７４に接続される。このようなポンプは、ダイアフラム・ポンプ４、２０４と同様であり、ダイアフラム２７６によって分離された２つのチャンバ２７７、２７８を有する。ポンプ２７４は、ポンプ７、２０７について前述したように、ポンプ・チャンバ２７７および処理チャンバ２１１を通して流体を受け、排出することができる（図４ａ参照）。管路２４４およびプローブ・マニホルドを通る、槽およびポンプ間の流体循環の頻度は、ダイアフラム・ポンプ２７４の循環頻度を制御することより制御可能である。これにより、培養サンプリング速度を制御するための便利な方法が提供される。検出端部をマニホルド・チャネル２６６または２７９に露出させた状態で、プローブ２６１、２６３、２６４、２６５をマニホルド２６０内に固定することができる。マニホルド・チャネル２６６または２７９内の流体を、これにより調査し監視することができる。マニホルド内のプローブの配置は、外部源からのマニホルド内の流体の汚染を防止し、マニホルド内の流体の逃げを制限するようになされなければならない。あまり好ましくはないが、蠕動ポンプ等の連続ポンプを使用して、分析のためにマニホルド２６０を通して試料を方向付けする１つの導管を通して培地を除去した後、別の導管を通して試料を培養槽に戻すことを記述しても概念の範囲を逸脱していない。
【００９９】
説明したサンプリング・マニホルド２６０の他の実質的な利点がある。以下は、いくつかの例である。
１  サンプリング・マニホルドは、例えば管路２３４、２４５または２４７、および例えばポンプ２４８を介してバイオリアクタ内の培養物に対して追加および除去を行うための２６７等の複数の口を組み込むこともできる。これにより、密閉リアクタ・システムに追加するのに必要な口の数を大幅に減らすことができ、システムの構成を容易にし、その使用を単純化する。
２  サンプリング・マニホルド２６０と図４ａに示す２０１等の密閉リアクタ・システムとの間の単一の接続管路２４４によって、一般的な管溶接機または同様の殺菌コネクタを使用して、サンプリング・マニホルドを槽に対して迅速に取り付けまたは取り外すことができるようになる。プローブが故障した場合や較正が必要な場合には、サンプリング・マニホルドを別のものに迅速に交換することができ、培養物に対する危険を大幅に減少させることができる。
３  このようなサンプリング・マニホルドを、図４ａに示す２０１等のバイオリアクタとは別に準備し殺菌することができ、使用および殺菌の便利さが大きく向上する。
４  サンプリング・マニホルドを使い捨てバッグとともに容易に使用することができる。使い捨てバッグの１つの制限は、複数のプローブをバッグに配置することが難しく、バッグ内の培養状態を監視し制御することが難しい点である。説明したプローブ・マニホルドは、この不利な条件を軽減させることができる。
５  説明したマニホルドを、図５ａに示すように、チャネル２６６内にフィルタ要素２８５（中空糸フィルタ・カートリッジ等）を備えるように修正することができる。フィルタ要素２８５を使用するときに、フィルタ要素を囲み、口２６３、２６４、２６７と流体接触するマニホルド濾液チャンバ（または区画）２８６を使用することが好ましい。図５ａのフィルタ要素２８５の位置は、１つの位置である。しかし、フィルタ要素および濾液チャンバ２８６を、チャネル２６６内の他の位置に同様に位置決めしてもよい。培地は、培養物を含むチャンバ２１１とポンプ・チャンバ２７７との間を可逆的に流れる。
６  バイオリアクタから培養試料を除去可能であることによって、バイオリアクタ内の固定プローブでは容易でない追加の診断能力がユーザに提供される。例えば、バイオリアクタからポンプへ流れる試料流をある期間停止させて、その間に、培養状態を反映する酸素濃度の減衰率を監視することができ、同様に、他の培養パラメータ、グルコース、ＣＯ２、ｐＨ等の変化率を、培養を妨げることなく繰り返し監視することができる。バイオリアクタから試料を繰り返し除去する必要がないため、試料の汚染および変化の危険が減少する。
７  フィルタ要素２８５によりフィルタリングされた流れを形成できることによって、濾液管路２４７による流れをＨＰＬＣまたは他の分析器等の二次分析装置に向けることができる。
【０１００】
フィルタ要素２８５を、２つのＯリング２５８によってチャネル２６６内で定位置に保持することができる。しかし、フィルタを、接着剤を使用して、または機械的にチャネル２６６内に位置決めまたは封着することもできる。
【０１０１】
フィルタとチャネル２６６の壁との間に形成されたマニホルド濾液チャンバ２８６を、チャネル２６６に露出したプローブによって調査することができる。好ましくは、フィルタ要素２８５が全透過性外壁を有する。チャンバ２１１、２７７間の交互流によって、保持液とマニホルド２６０の濾液区画との間の流体の流れが促進される（マニホルドの保持液区画は、例えば、フィルタ要素２８５の中空糸内の空間およびフィルタ要素によって占められていないチャネル２６６の部分）。
【０１０２】
バイオリアクタとポンプ２７４との間のマニホルドを通る交互流によって、プローブ・マニホルドが、培養状態を正確に反映することができる。この概念を広げて、保持液、濾液、またはシステムの処理チャンバ、および希望に応じて平行流内の培養状態の監視を含むことができる。細胞残屑のないフィルタリングされた流れの培養状態を監視することによって、プローブへの残屑の蓄積を最小にすることによってプローブの寿命が延び得る。フィルタリングされた流れを、フィルタリングされた試料を必要とする他の分析装置に向けることもできる。これにより、ユーザは、細胞増殖および培養活動を継続的に監視することができる。このような装置は図５ａ、図５ｂに示される。
複式ポンプ・システム
複式ポンプの発明
別の発明は、複式ポンプ・システムであり、前記システムは、
１）  ２室ダイアフラム・ポンプである第１のポンプであって、流体源に接続可能なポンプ・リザーバ・チャンバである第１のチャンバを備え、導管に接続可能な界面チャンバである第２のチャンバをさらに備え、前記第１および第２のチャンバが、弾性変形可能なダイアフラムによって分離される第１のポンプと、
２）前記第１のポンプの界面チャンバに接続された導管と、
３）前記導管に接続された界面チャンバを備えた、圧力制御機構に接続可能な第２のポンプであって、前記第２のポンプの界面チャンバが、弾性変形可能なダイアフラムまたは非弾性のピストン状可動壁からなる群から選択された可動要素を備える第２のポンプとを備える。
【０１０３】
１実施形態では、前記圧力制御機構が、第２のポンプのみに接続される（第１のポンプには接続されない）。別の実施形態では、前記圧力制御機構が、例えば蠕動ポンプを使用して第１のポンプおよび第２のポンプの両方に接続される。
【０１０４】
流体源の例は、バイオリアクタ・チャンバに限定されず、例えば、前述した密閉流体濾過システムまたは密閉バイオリアクタ・システムの保持液チャンバを含む。
１実施形態では、第２のポンプが交互流ダイアフラム・ポンプであって、ポンプが弾性変形可能なダイアフラムを備えるようになっている。別の実施形態では、第２のポンプが機械ポンプであって、ポンプが可動壁を備え、可逆移動およびポンプ動作が十分に確立された方法によって行われる。多くの考えられる機械ポンプの一例として、可動壁がピストン（ピストン壁）であり、このピストンが、モータまたはステップ・モータに結合されたカム機構によって駆動されるピストン・ポンプの一部であるポンプがある。可逆ピストン移動は、カム・ストロークによって決定されることが十分に理解される。考えられる機械ポンプの別の実施形態では、可動壁が直接または間接的にねじまたはねじ切り駆動軸に結合され、ねじまたはねじ切り駆動軸はモータまたはステッパ・モータに結合される。駆動軸の回転によって、ねじのように、壁が移動する。軸回転の方向（およびしたがって、壁移動の方向）、ならびに壁の移動距離を、電気機械回転装置の回転方向および期間によって、かつ／またはねじ軸の構成によって制御することができる。前記２つの実施形態のいずれかのピストン移動速度を、モータ回転速度によって、ねじのピッチおよびピッチ方向だけ制御することができる。すべてのエネルギーを第１のポンプに伝えるために、第２のポンプ・チャンバおよび壁を封着して漏れを防止しなければならないことを理解されたい。
【０１０５】
第１のポンプの界面チャンバが２つのポンプ・システムのポンプの他のチャンバよりも大きく、これにより、第１のダイアフラム・ポンプ内でのダイアフラムの移動が制限されることが好ましい。
【０１０６】
好ましくは、第１のポンプの界面チャンバ、第２のポンプの界面チャンバ、およびこれらを接続する導管が、好ましくは非圧縮性媒体、好ましくは液体で満たされる。
任意選択として、複式ポンプ・システムはさらに、１または複数のチャンバ、特に第２のダイアフラム・ポンプの界面チャンバに、ポンプ動作を追加制御するためのセンサを備える。また任意選択として、複数のポンプ・システム内の１または複数のポンプ動作を制御可能な空気、液体、または機械結合によって、１または複数の追加のポンプを複式ポンプ・システムの２つのポンプに接続する。
【０１０７】
複式ポンプの汲上げ方法は、第１および第２のポンプを１または複数のポンプ・サイクルを通して循環させるステップを含み、ポンプが各界面チャンバによって互いに接続され、第１のポンプが、界面チャンバに加えて、外部流体源に接続されたポンプ・リザーバ・
チャンバを備えた２室ダイアフラム・ポンプであり、第２のポンプの界面チャンバが、外部流体源の圧力よりも交互に小さくなり、または大きくなる外部圧力源（圧力制御機構）から生じる圧力に晒される。
【０１０８】
空気圧（例えば図１ａ、図４ａ）によって駆動される単一のポンプ・システム（例えば、二重ポンプ・システムではない）を使用することは、特に大規模で非常に効果的であることがわかっている。しかし、確実性およびポンプの正確さに悪影響を与えるいくつかの特徴がある。このような欠点は、固有の空気圧縮性から生じる。例えば、図１ａ、図１ｂを参照して、圧力サイクル中、ガス（通常は空気）がポンプの第１のチャンバ８に流入し、ここでガスを加圧および圧縮する。ポンプの空気の第１のチャンバ８と第２のチャンバ７との間に可撓性ダイアフラム６を有することで、チャンバの内容物を分離し、加圧中に第１のチャンバ８を膨張可能にし、同時に液体を第２のチャンバ７から処理槽２側へ駆動する。これによる流量は、第１のチャンバ８と処理槽２との間の圧力差ΔΡの関数である。説明の目的で、槽２内の圧力が一定のままであると仮定すると、ダイアフラム６を特定の速度で駆動するのに必要なチャンバ８内の圧力は、用語「駆動圧力」である。したがって、ΔΡが増加し、これにより駆動圧力、したがって流量が増加すると、ダイアフラム位置の制御がより困難になる。稼働空気圧のわずかな変化、センサ、調節器、弁またはコントローラ電子素子の反応の固有の遅れは、圧力サイクル端部のダイアフラムの最終位置に影響し得る。
【０１０９】
排気サイクル中に、同様の困難が生じる。ポンプの第１の内側チャンバ８内のガス圧力が処理槽２に対して低下すると、流れ方向が槽２からダイアフラム・ポンプ４へ向かって逆になる。流量は、槽２とダイアフラム・ポンプ４との間のΔΡに応じて決まり、「負の駆動圧力」と呼ばれる。
【０１１０】
しかし、ガスの圧縮性のため、同様の＋ΔΡまたは−ΔΡを圧力および排気サイクル中にそれぞれ発生することによって、両方向に同様の流れが生じることはない。チャンバ８に出入りする流量を決定するために、以下の式を使用することができる。
流量＝チャンバ８の変位量／変位時間
チャンバ８に出入りする流量を同一に維持することによって、各圧力および排気サイクルの期間が同様にはならず、チャンバ８を槽２に対して加圧することによって、チャンバ内のガスが圧縮され、これによりチャンバ内のガス質量が増加し、逆に、排気サイクルへの移行によってチャンバ８内の圧力が低下して、チャンバ８からのガス質量を除去するのによって長い時間が効果的に必要となることが明らかである。加圧および排気中に一定のサイクル期間を確立することはできるが、異なるガス流量で、望ましくない結果が得られる。
【０１１１】
ガスを使用して単一のポンプ交互接線流システムを駆動する別の効果が、サイクル移行中に観察される。圧力サイクルへ移行すると、第１の内側チャンバ８内の圧力が全排気から圧力駆動圧力へ切り替わる必要があり、同様に、排気サイクルへ移行すると、チャンバ８内の圧力が全圧力から負の駆動圧力へ切り替わる必要がある。このような交互流サイクル中の大幅な圧力変化によって、サイクル移行中に短時間の遅れが生じ、これは「ソフト移行（ｓｏｆｔｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）」と呼ばれる。このような遅れは高流量で大きくなり、流体流の運動量が移行の中断時にますます大きくなる。サイクル流れ制御の精度を非常に複雑にし得るいくつかの要因がある。ソフト移行は多くの適用で有利となり得るが、多くの他の適用では有利ではない。例えば、ソフト移行中の接線流の減少（技術的に効率の低い「全量濾過」に戻る）によって、フィルタの寿命が短くなり、その濾過能力が低下することが周知である。中断されない、または遅れのないサイクル移行がより望ましく、特により均一な交互接線流が必須であり、このような遅れのないサイクル移行は「ハード移行」と呼ばれる。
【０１１２】
１つのダイアフラム・ポンプを使用するさらに別の考えられる問題が、単一のダイアフラムを使用してポンプを空気駆動チャンバと液体チャンバとに分離することにある。ダイアフラムが破裂すると、加圧された空気が処理槽に制限なしに流入し、危険となり得る状態が生じる。また、液体がコントローラ側へ流れ、工程を汚染しコントローラに損傷を与えることがある。
【０１１３】
空気駆動単一ポンプ・システムの説明した欠点のいくつかを、種々の制御式センサ、空気装置、工程の修正、または他の可能な方法によって補うことができる。それにもかかわらず、ダイアフラム・サイクルまたは流量を、交互流サイクル中により高い精度および確実性で制御することができれば、より望ましい。また、ダイアフラムが破裂しても、密閉リアクタ・システムの完全性がそのままで汚染されないことが好ましい。場合によっては、特に、圧縮空気または真空の供給が限定され使用できない場合に、圧縮空気または真空以外の汲上げエネルギー源を使用してポンプを駆動すれば非常に望ましい。図３ａ、図３ｂ、図３ｃ、図３ｅは、説明した直接空気駆動単一ポンプ・システム以外の方法の例を示す。
【０１１４】
図３ａは、ダイアフラム・ポンプ１０４のみの使用に対する改良である、複式ポンプ・システムを備えた密閉濾過システム１０１を示す。
しかし、図１ａ〜図１ｈに示す密閉濾過システム１の多くの特徴が、図３ａに示すシステム１０１にあることがわかる。例えば、図１ａの部品３、４、５、６、７、８、９、１１、１２、１３、１４が、それぞれ部品１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、１１１、１１２、１１３、１１４として存在する。さらなる例として、図１ａの部品１５、１６、１９、２４、２５、２９、４０、４１、４２、４３が、それぞれ部品１１５（第２のポンプ１４４を含むように十分に長くなっているが）、１１６（断面図であるためクロスハッチングが必要であるが）、１１９、１２４、１２５、１２９、１４０、１４１、１４２、１４３として存在する。図１ａおよび図３ａに共通の前記部品のすべてが、図３ｂにも存在する。
【０１１５】
しかし、図３ａでは、第２のポンプ１４４が組み込まれて複式ポンプ・システムを形成し、２つのポンプは、導管１３５を通って直列に接続される。図３ａに示すように、導管１３５を短くして、２つのポンプ間の接続長さを最小にすることができる。これにより、密閉リアクタ・システム全体を両ポンプと組み合わせて１つのモジュールにすることができる。図３ｂに示すように、導管１３５を長くして、２つのポンプを分離させることができる。導管のいずれの選択肢によっても、限定されないが、空気、モータ駆動装置、または他の機械装置の使用を含む、ポンプ駆動方法の選択肢に関してより大きな柔軟性が得られる。
【０１１６】
図３ａ、図３ｂで、複式ポンプ・システムの例は、第１のポンプ１０４と同様の、すなわち、２室ダイアフラム・ポンプでもある第２のポンプ１４４の使用を示す。第１のポンプ１０４と同様に、第２のポンプ１４４は、ダイアフラム１３６によって分離された２つのチャンバ１３７、１３８を含む。第１のポンプ１０４のチャンバ１０７（本明細書で「ポンプ・リザーバ・チャンバ」とも呼ばれる）は、前述したように同一のままである。チャンバ１０７は、槽（例えば図１ａの槽１０２参照）に対して流入または流出する保持液を受け、または排出するためのリザーバとして存続する。しかし、前述した空気駆動システムと異なり、第１のポンプ１０４のチャンバ１０８（本明細書で「第１のポンプの界面チャンバ」とも呼ばれる）は、導管１３５を通って第２のポンプ１４４のチャンバ１３７（「第２のポンプの界面チャンバ」とも呼ばれる）に接続する。加えて、第１のポンプ１０４のチャンバ１０８、第２のポンプのチャンバ１３７、および導管１３５は、好ましくは非圧縮性媒体、好ましくは液体（１３９は、このような実施形態を使用するときの液体
の位置を示す）で満たされる。チャンバ１３８に出入りする空気の流れを使用し、または説明した他の機構によってチャンバ１３７の容量を変えることによって、第２のポンプ１４４の第２のチャンバ１３８は交互ポンプ１０４のサイクルを駆動する。ポンプ１４４の第２のチャンバ１３８を、任意選択として、殺菌フィルタ１２２および管路１２１を介して、第２のチャンバの内容物に陽圧または陰圧を加えることのできる空気圧制御機構または装置１５４に接続することができる。ガスを使用する場合、ガスをチャンバ１３８に加えることによってダイアフラム１３６を駆動し、チャンバを膨張させる。これにより、チャンバ１３７内の液体を導管１３５を通して外側へチャンバ１０８内へと駆動し、チャンバ１０８を膨張させる。前述したように、チャンバ１０８内の圧力が槽１０２内よりも高い場合に、チャンバ１０８の膨張によってチャンバ１０７内の保持液を槽１０２側へ駆動する。逆に、チャンバ１３８を排気させてその圧力を槽１０２に対して低下させることによって、位置１３９の非圧縮性流体が第１のポンプの界面チャンバ１０８から第２のポンプの界面チャンバ１３７へ流れ、次に、保持液が槽１０２から第１のポンプ・チャンバ１０７へ流入する。以下は、説明した複式ポンプ・システムのいくつかの利点である。
【０１１７】
１つの利点は、位置１３９の非圧縮性液体を適用に応じて変更可能である点である。例えば、細胞培養システムで使用するときに、位置１３９の非圧縮性液体をＰＢＳ（リン酸緩衝生理食塩水）または培地自体とすることができる。さらなる保護として、位置１３９の非圧縮性液体を、密閉リアクタ・システム全体と同時に殺菌することができ、またはポンプ・チャンバに追加してから専用の口（図示せず）を通して殺菌することができる。したがって、ダイアフラム１０６が破裂した場合でも、位置１３９の非圧縮性液体は、培養物を害することなく保持液通路１０９に流出する。ダイアフラム１０６または１３６が別々に破裂した場合でも、培養物は全損から保護され、実際に流れが「安全」モードで完了するまで培養を継続することができ、または損傷した密閉リアクタ・システムを新しい密閉リアクタ・システムと交換することができる。
【０１１８】
図３ａに示す複式ポンプ・システムの別の利点は、異なるサイズのチャンバ１０７、１３７の使用を伴うことである。例えば、チャンバ１０７の容量を、チャンバ１０８、１３７よりも大きくすることができる。これは、例えばダイアフラム１０６がチャンバの壁まで延びるのを防ぐために、ダイアフラム１０６のチャンバ１０７内への膨張を制限しなければならない場合に有用となる。互いの非弾性流体結合を使用したチャンバ１０８、１３７の小さい最大容量は、チャンバ１０７の最大容量よりも小さい容量を変位させる。チャンバ１０７は、容量差の分だけ満たされないままとなる。高流量で一般的なように、予めチャンバ１０８が過度に加圧されると、ダイアフラム１０６の位置を制御するのがやや困難になる。ダイアフラムは、一般にチャンバ１０７の壁まで延びるように押されて、培養細胞に悪影響を与える可能性がある。修正されたシステムでは、より小さいチャンバ１３７を有する第２のポンプ１４４が、ダイアフラム１０６のこのような過度の延長をなくす。
【０１１９】
複式ポンプ・システムの他の利点は、交互接線流の制御におけるさらなる柔軟性を含む点である。図３ａでは、例えば、２つのポンプ間の導管１３５が非弾性であり、第１のポンプ１０４を「遠隔の」第２のポンプ１４４で制御する手段を提供する。センサ１４６、１４７を第２のポンプ１４４に組み込んで、内部のダイアフラムを位置決めすることが可能になる。この情報を使用して、第１のポンプ１０４内のダイアフラムの正確な位置決めおよび制御を行うことができる。殺菌されたままでなければならない単一ポンプを使用することによって、センサの使用または挿入が大きく制限される。第２のポンプの使用によって、この制限が取り除かれる。位置決め装置、または多くのセンサのうち近接センサ、圧力センサ、接触センサ、光学センサを、好ましくは、第１のポンプまたは内部の培養物に悪影響を与えることなく、方法に対する最小の影響で第２のポンプに組み入れることができる。これは、２つのポンプが非透過性ダイアフラムによって分離されるため、システ
ムの殺菌前または後に達成可能である。加えて、第２のポンプの使用によって、殺菌方法によって損傷を受け得る高感度センサまたは位置決め装置の使用可能性が開かれる。この場合、第１のポンプは通常の手段で殺菌されるが、第２のポンプは不安定な非殺菌センサを受けることができる。前述したように、ポンプが非透過性バリアによって分離されているため、センサを第２のポンプ内に配置することはあまり重要ではない。２つのポンプ間の位置１３９の液体により提供される液体カップリングを保持することによって、生じ得る汚染物を中和可能な薬剤を液体内に含むことができる。提案されたシステムは、高度のポンプ制御を保持しつつ培養物を汚染から保護する。
【０１２０】
前述したように、複式ポンプ・システムの別の利点は、密閉リアクタ・システムを圧縮空気または真空以外のエネルギー源に結合可能である点を含む。第１のポンプ１０４を、第２のポンプ１４４に関する液体カップリングを通して第２のダイアフラム・ポンプ１４４に結合することができ、第２のポンプ駆動システムが図３ｂ、図３ｃに示すように電動モータによって提供される。
【０１２１】
図３ｂは、電気（ここでは蠕動（ｐｅｒｉｓｔａｌｔｉｃ））ポンプ１５２を介して第１のポンプ１０４に接続された第２のポンプ１７８を示す。第２のポンプ・チャンバ１７６と第１のポンプ・チャンバ１０８との間の液体流が、電気ポンプ１５２（例えば、可逆蠕動ポンプ）によって、導管１７１、例えば両ポンプの界面チャンバに接続するチューブを通して発生する。蠕動ポンプ１５２は、液体をチャンバ１７６からチャンバ１０８へ１方向の「圧力」サイクルで汲み上げる。チャンバ１７６内の液体が汲み出されると、チャンバ１７６のセンサ１７９が汲上げ方向の変化を知らせる。同様に、センサ１８０は、「排気」サイクルの終了を知らせる。蠕動ポンプの代わりに任意の数の汲上げ機構を使用することができる。図３ａにも見られる図３ｂにおける符号は、すべてではないが、２つの図のシステムに共通の多くの部品を表す。
【０１２２】
図３ｂのシステムの他の部品は、第１のポンプ・コネクタ管１７０、第２のポンプ・コネクタ管１７２、第２のポンプ・ハウジング部品１７３、１７４、第２のポンプ・ダイアフラム１７５、第２のポンプの第１のチャンバ（界面チャンバ）１７６、第２のポンプの第２のチャンバ１７７である。
【０１２３】
図３ｃ、図３ｄは、図３ａに示す複式ポンプ・システムの変形形態を示す。図３ｅ、図３ｆは、図３ａに示す複式ポンプ・システムの別の変形形態を示す。図３ｃ、図３ｄの第２のポンプおよびその構造は、当技術で周知である。
【０１２４】
図３ｃ、図３ｄでは、第２のポンプ６４４がピストン・ポンプである。複式ポンプ・システムの２つのポンプ間に液体カップリング６２１（例えばチューブ）がある。図３ｃ、図３ｄに２つの異なる構成（挿入物の左および右）で示すカム機構（２つの構成の部品に符号６３８、６３０、６３４が付されている）がモータ駆動軸６３０に接続され、このカム機構を使用してローブ６３４を介して偏心ストロークを発生させることができる。第２のポンプ６４４のピストン６３６（第２のポンプのピストン壁とも呼ばれる）に結合されると、このカム機構を使用して排気および圧力ストロークを発生させることができる。カム６３８がピストン６３６をポンプ・チャンバ６３７内に移動させると圧力サイクルが生じ、チャンバの内容物を第１のポンプ１０４のチャンバ１０８側へ排出する。排気サイクルは、カム機構の連続回転およびチャンバ６３７からのピストン６３６の引出しによって発生する。方法では、チャンバ６３７がチャンバ１０８から流れる流体を受けて膨張する。チャンバ６３７の容量はチャンバ１０８の容量に等しく設定されるため、第１のポンプ１０４のダイアフラム変位ストロークが設定される。さらに、電気ポンプの回転速度を制御することによって、流体流量を正確に制御することができる。
【０１２５】
図３ｅ、図３ｆは、第２のポンプ６５６が、可逆ねじ駆動装置６５８によって駆動されるピストン・ポンプである別の例を示す。可逆ねじ駆動装置は、モータ駆動軸６５２に結合される。ポンプ・ハウジング６５７内でのピストン６５３（第２のポンプのピストン壁とも呼ばれる）の直線移動は、モータの回転速度、ポンプ・チャンバ６５４のサイズ、可逆ねじ６５８のピッチおよび長さによって確立される。ねじ６５８をピストン６５３に直接または間接的に結合することができる。第１の場合には、ピストン６５３のねじ切り開口６５９を貫通して、ねじがピストンに結合され、ねじの回転によってピストンが移動する。第２の場合には、ピストンがねじ軸６５８（図示せず）のねじのない部分に加えられる。別個のねじカップリングが、第１の場合と同様に軸のねじ部分に配置され、軸の回転によって、ねじカップリングが移動する。ねじカップリングとピストンとの結合によって、ねじカップリングがピストン上へ移動する。表面間の封着を単純化することによる間接的な結合が好ましい。ねじカップリングの封着が複雑になり得る場合、Ｏリング、ガスケット、機械カップリング等を使用して、円形管状物であるピストン開口６５９を、可逆ねじ６５８の円形軸部に対して封着することが、より簡単で確実となる。同様に、円形ピストンの周囲径を、円形の内部ポンプ・チャンバ壁６５７に対して封着することができる。エネルギーを導管６５１を通して第１のポンプ・チャンバ１０８へ伝えるために、図３ｅ、図３ｆのポンプ・チャンバ６５４および図３ｃ、図３ｄのチャンバ６３７を封着しなければならないことが理解される。漏れをなくすことによって、液体変位の正確な制御またはチャンバ６３７およびチャンバ１０８に対する流れ制御が可能になる。複式ポンプ・システムの２つのポンプのための液体導管６５１（例えばチューブ）がある。
【０１２６】
第２のポンプ、例えば、ポンプ１４４は、液体を第１のポンプ１０４のチャンバ１０８内に可逆的に汲み上げるための手段として機能する限り、特定の形状を呈する必要はなく、特定の材料から構成する必要はない。
【０１２７】
図３ｃ〜図３ｄおよび図３ｅ〜図３ｆで、６３６および６５３はそれぞれ可動ピストンであり、中心の斜線はＯリングまたは他のガスケットを表す。チャンバ６３７、６５４は、図１ａのチャンバ７と同様である。これらのチャンバ内の液体は、チャンバから第１のポンプ・チャンバ８へ流れて、第１のポンプ内のダイアフラムを駆動する。図３ｅ〜図３ｆで、６５８が、ピストン６５３を可逆的に駆動する可逆ねじである。
【０１２８】
この特性によって、カムまたは可逆ねじがピストンのストロークを設定するため、モータが回転すると、ピストンは、設定距離だけ前後に移動する。図３ａ、図３ｂのように、空気がダイアフラム・ポンプまたは可逆蠕動ポンプによって駆動されるため、コントローラは、ストロークがいつ終了するかを知る必要があり、したがって、センサ等の装置を使用して、コントローラにいつサイクルが終了するか、および方向が逆になる時間を知らせる。
【０１２９】
図３ａにも示される図３ｃ、図３ｄ、図３ｅおよび／または図３ｆの符号は、図示されるシステムに共通の部品を表す。符号のない共通の部品もすべて、共通の部品と認めることができる。
【０１３０】
本明細書のポンプの説明は、第１のポンプ１０４と直列または並列に使用可能なポンプの数を限定していない。例えば、第３のポンプを使用して、非圧縮性結合によって第２のダイアフラム・ポンプを駆動することができる。第２のダイアフラム・ポンプを、同様に非圧縮性結合によって第１のポンプに結合することができる。第３のポンプは、ピストンまたはダイアフラム・ポンプとすることができ、電気モータまたは他の手段によって駆動可能である。例えば、前述したように、図３ａの第２のダイアフラム・ポンプ１４４のチャンバ１３８を、液体導管を通して第３のポンプのピストンまたはダイアフラム・チャンバに結合することができる。チャンバ１３８は、第３のポンプのピストンまたはダイアフ
ラムの循環によって循環する。第２のポンプ１４４は、前述したように液体カップリングを通して第１のポンプ１０４を駆動する機能を果たす。このようなシステムの利点は、第１および第２のダイアフラム・ポンプおよびこれらの間の液体接続を完全に殺菌し、さらに第２および第３のポンプ間の殺菌されない液体接続を維持することができる点である。このように、第１のポンプまたは第２のポンプのダイアフラムが破裂した場合でも、殺菌環境を保持することができ、同時に汲上げ精度および電気ポンプによる制御を保持することができる。このようなシステムは、透析の適用、または他の医療もしくは重要な非医療の適用において必要な高度の確実性を提供することができる。
調節剤モジュールの発明
この発明は、システム内の部品の一部（またはあまり一般的ではないがすべて）を修正するように、濾過およびバイオリアクタ・システム内で使用されるよう設計された調節剤モジュールである。
【０１３１】
調節剤モジュール（好ましくは柱状）は、一般的な態様で、
１）骨格と、
２）前記骨格に結合された調節剤の集団とを備える。
【０１３２】
任意選択として、モジュールはさらに、調節剤の集団を囲み、骨格とともに集団を密閉する半透過性膜を備える。
調節剤モジュール（好ましくは円筒形）は、別の一般的な態様で、
１）骨格と、
２）半透過性膜であって、前記膜と前記骨格との間に区画ができるように前記骨格を部分的または完全に囲む半透過性膜と、
３）前記区画内の調節剤の集団であって、半透過性膜が調節剤を透過しないが、膜を通過するのに十分に小さい分子を透過し、調節剤集団が区画内に（好ましくは骨格に積み重ねられて）保持される集団とを備える。
【０１３３】
調節剤の例は、抗体または酵素である。
骨格に結合された調節剤集団は、骨格の表面を覆うことができる（例えば、調節剤が樹脂である場合）。
【０１３４】
調節剤集団は、ビードの一部であるかまたはビードに取り付けられ、特に、骨格に結合されずに、膜と骨格との区画内で定位置に保持される。
調節剤は、好ましくは、抗体、酵素、非酵素触媒、受容体、リガンド、生体分子を調節する化学物質、親和性樹脂、イオン交換樹脂、生物学的受容体、生物学的受容体に結合可能なリガンド、および生体分子を調節する化学物質からなる群から選択される。
【０１３５】
腎臓および血液内に望ましくないレベルまで蓄積して、本明細書に記載した密閉濾過システム等の濾過システムを使用して除去可能なもの等の、成分を結合または調節可能な調節剤が、特に対象となる。望ましくないと考えられる成分は、限定されないが、一般的な毒素、炎症性タンパク質（血漿Ｃ反応性タンパク質（ＣＲＰ）およびアミロイドＡ（ＳＡＡ））、コロニー刺激または成長因子、ケモカイン（ＣＸＣ、ＣＣ、Ｃ、およびＣＸ３Ｃケモカインとしても知られる白血球誘導性サイトカイン等の要素等）、炎症性インターロイキン（例えば、ＩＬ−１、ＩＬ−６）、腫瘍壊死因子−α（ＴＮＦ−α）、膵分泌性トリプシン・インヒビター（ＰＳＴＩ）、ＨＤＬコレステロール（ＨＤＬ）、低比重リポタンパクコレステロール（ＬＤＬ）、ホルモン、尿素、塩類、薬剤、およびビタミンを含む。
【０１３６】
本発明の調節方法は、
（１）流体を本発明の調節剤モジュールに接触させるステップと、
（２）半透過性膜を使用して流体を濾過するステップであって、調節剤モジュールが、濾過システムまたはバイオリアクタ・システム、好ましくは本発明の密閉濾過システムまたは密閉バイオリアクタ・システムのチャンバ内にあるステップとを含む。
【０１３７】
本明細書に記載した本発明の密閉濾過システムによれば、調節剤の好ましい位置はリアクタ・チャンバであり、好ましい順序はステップ（１）に続いてステップ（２）である。１実施形態では、方法はさらに、濾過され調節された流体を、特に透析を介して注射または経口で人に投与するステップ（３）を含む。
リアクタ・チャンバ流体および他の流体の調節
調節剤モジュール３５１の考えられる適用が図６ａに示される。この図では、リアクタ・チャンバ３１１が調節剤モジュール３５０を受けるように設計され、調節剤モジュール３５０の主な機能は、チャンバ内の流体の組成に影響を与えることである。したがって、図６ａは、本発明の密閉濾過システムの実施形態を示す。
【０１３８】
図６ａの密閉リアクタ・システム３０１の多くの特徴が、図１ａ、図１ｂ、図１ｃ、図１ｄ、図１ｅ、図１ｆのシステム１にある。部品３０３、３０６、３０７、３０８、３０９、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６、３２１、３２２、３２３、３２４、３２５、３２６、３２７、３２９、３３５、３４０、３４１、３４２、３４３は、図１ａ、図１ｂ、図１ｃ、図１ｄ、図１ｅ、図１ｆの部品３、６、７、８、９、１２、１３、１４、１５、１６、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２９、３５、４０、４１、４２、４３とそれぞれ同一である。図６ａに追加で示された部品について以下で説明する。
【０１３９】
調節剤モジュールは、例えば、以下のように構成される。調節剤モジュールの主な部分は、骨格本体３５４および調節剤集団３５２から構成することができる。
任意選択として、モジュールはさらに、調節剤の集団を囲み、骨格とともに集団を密閉する半透過性膜を備える。
【０１４０】
半透過性膜３５３は、チャンバ３１１からの成分が横切って調節剤３５２と反応する膜である。蛇腹状のカバー３６２が骨格本体を囲んで、骨格本体を外部環境の汚染から隔離する（図６ａ、図６ｃ参照）。
【０１４１】
調節剤モジュール全体を密閉して、汚染から保護する必要がある。カバー３６２は、可撓性で蛇腹状の、最も内側の保護層である。蛇腹３６２（図６ｃ）は、図６ａに折りたたまれた形で示される。調節剤が開口３５８を通ってリアクタ・チャンバに挿入されると、挿入中にカバー３６２（または３７０）が、内部の調節剤に晒されることなく折りたたまれる。カバー３６５、３６６は、剛性筐体を提供する。ポジショナ３６７は、剛性ハウジング３６５内で調節剤を位置決めし保持する機能を果たす。本体３５５は、レッジ３６７に固定される。
【０１４２】
アダプタ３５６のチャネル３５８は、リアクタ上部の口３３１を通して、調節剤骨格端部３５４をリアクタ・チャンバ内に向ける。
調節剤集団３５２は骨格本体３５４の一部とすることができ、骨格本体３５４に直接取り付けても、取り付けなくてもよいが、保持多孔性（全透過性）膜または半多孔性（半透過性）膜３５３によって骨格本体３５４に対して密閉する（好ましくは積み重ねる）ことができる。
【０１４３】
図６ａ〜図６ｄでは調節剤集団３５２は、非常に概略的に表される。調節剤は、フィルタ・システム、骨格、および図に示す他の要素よりもはるかに小さいからである。図６ｃで、各調節剤は、小さな六角形で表される。調節剤が抗体である場合、例えば、調節剤集団を表すのに必要な六角形の数が非常に多く、六角形を認識できない。しかし、図６ｃに
よって、図６ａ〜図６ｄのうち、調節剤と骨格および調節剤を囲む半透過性膜との幾何学的関係を説明するのに最も明確な根拠が提示される。
【０１４４】
図６ｃでは、調節剤集団３５２が、２つの亜集団、すなわち骨格３５４に接触する調節剤の亜集団、および半透過性膜３５３に接触する調節剤の亜集団からなる。このように、図６ｃは、区画内で膜によって保持され、骨格３５４に対して積み重ねられた、積重ね調節剤集団の概略を示すものと考えられる。
【０１４５】
図６ｃでは、半透過性膜３５３に接触する調節剤の亜集団をなくすことによって、調節剤集団が骨格に結合される実施形態の概略が示される。この場合、半透過性膜３５３を任意選択として除去することができ、このような膜による濾過が望ましいか否かに部分的に基づいて決定される。
【０１４６】
図６ａ、図６ｂ、図６ｄは、骨格に結合される調節剤集団の概略図である。
骨格３５４の一部は、骨格構造「ヘッド」３５５として機能し得る。図６ｂ、図６ｃに示すように、骨格ヘッドは、膜３６２を取り付けるための場所として機能することができる。骨格ヘッドは、図６ｃに示すように、骨格ヘッドの下部よりも骨格の上部で大きい直径を有する。これにより、モジュールが必要になるまで殺菌された調節剤モジュールを貯蔵するように構成されたケースである、貯蔵ケース３７１のハウジング３６５に取り付けられたモジュール支持リング３６７に着座し得るリップが提供される。
【０１４７】
図６ｃで、貯蔵ケース３７１は、調節剤モジュールを定位置に保持するように設計された追加の特徴を有する。ハウジング３６５内にある下部アダプタ３５６は、ホルダ３５６および貯蔵ケース３７１のハウジング３６５に取り付けられた円形ホルダ・リング３６８によって固定される。
【０１４８】
膜３５３の目的は、調節剤集団３５２を骨格に対して保持し、壁全体にわたる流体交換を可能にすることである。したがって、図６ｃに示すモジュール３５１が、図６ａのモジュール３５１として図６ａのシステム３０１のチャンバ３１１に挿入される場合、リアクタ・チャンバ３１１の流体が、多孔膜３５３全体にわたって自由に流れて調節剤集団３５２に接触することによって、リアクタ・チャンバ流体内の成分が調節剤集団と反応することができる。調節剤集団は、リアクタ・チャンバ流体の選択された成分と反応または相互作用可能な調節剤を含むことができる。例えば、調節剤は抗体とすることができ、この場合、リアクタ・チャンバ流体内のいくつかの成分に対して反応するものとして選択される。しかし、代わりに抗体等の調節剤をある固体樹脂に結合することがより効果的となり得る。この場合の樹脂は、骨格３５４に直接結合するか、骨格３５４に被覆することができる。スクリーン細孔径は、樹脂よりも小さく、樹脂を保持して表面全体にわたる自由な交換を可能にする。スクリーンまたは膜３５３の両端部が、骨格本体に対して封着されて、樹脂を完全に密閉し保持する。
【０１４９】
工程中に発生する濾液を、自由に、またはバリア３１９の細孔３１８を通る選択的な方法で、リアクタ・チャンバ３１１に流入させ、調節剤モジュール３５０を浸漬させることができる。樹脂に付着した抗体が、培養細胞によって生じる分泌調節剤に対するものであると仮定した場合、調節剤は、抗体によって捕捉され、リアクタ・チャンバ流体から選択的に除去される。図６ａに示すシステム３０１は、多くの用途を有し、その１つは透析である。カテーテルは、人の静脈に挿入されると、システムと人との間に直接または間接的な流体コネクタ３３３を提供する。この例では、リアクタ・チャンバが画定された透析液を備える。このような透析液を、ユーザを保護し、透析工程を支援し、調節剤の有効性を高め、他のいくつかの方法で工程に影響を与えるようにカスタマイズすることができる。この場合、フィルタ要素の保持液チャンバ３４５（例えば、ＨＦフィルタ・カートリッジ
の糸）は、マイクロフィルタ膜またはウルトラフィルタ膜とすることができる。バリア（壁）３１９の特性も選択的とし、血液成分のさらなる分別を促進して、所望の分子のみがリアクタ・チャンバ内に逃げて調節剤と反応するようにする。血液が、交互ポンプ３０４と静脈系との間を、フィルタ要素３０５を通って可逆的に循環する。前述したように、交互接線流濾過サイクル中に、流体は、中空糸の内腔を通って流れるだけでなく、保持液と濾液チャンバとの間の濾過膜３１７全体にわたって、濾液とリアクタ・チャンバ３１０、３１１との間のバリア３１９全体にわたって、およびバリア３５３または調節剤モジュールの一部である他のバリアにわたって双方向の流体流を促進する。したがって、交互流によって、システム区画間の混合が増進される。適切なＭＷＣＯ（分画分子量）による中空糸は、血液の基本成分、細胞片、タンパク質等の選択的保持のために使用可能である。膜のＭＷＣＯに応じて、他の選択的な分子成分を、膜／選択的透過性バリア３１７の表面全体にわたって交換することができる。尿素、あるタンパク質、ホルモン、毒素、副生産物等をフィルタ膜３１７全体にわたって交換することができるようになる。選択的な膜３１９および選択的となり得る膜３５３を使用して、濾液チャンバ３１０からリアクタ・チャンバ３１１への特定の成分の流れをさらに調整する。膜／バリア３１９の選択性を、その電荷特性、透過性、多孔性、化学的性質等を制御することによって確立することができる。バリア３１９の構成を修正して、その表面積を大きくしてもよい。
【０１５０】
リアクタ・チャンバ３１１に入ると、対象の生産物は、バリア３５３全体にわたって自由に交換され、調節剤集団３５２と反応または結合する。結合すると、選択された生産物は、保持液または血流に戻ることが防止される。別の可能性は、１または複数の酵素を抗体の代わりに調節剤として使用することである。酵素は、循環における特定の有害成分について選択的であり、患者に有利な重要な代謝反応に影響する。成分は、１または複数の選択的膜全体にわたる循環からリアクタ・チャンバへ流入すると、付着された１または複数の酵素の調節剤と反応するために使用可能となる。不活性化された、またはより強力な変更成分は、バリア３５３、３１９、３１７全体にわたって自由に交換し、さらなる流体の調節または除去のために、保持液または血流に再び入るか、またはリアクタ・チャンバの第２の調節剤モジュール（図示せず）と反応する。同様の方法で、本発明の説明した構成についての多くの他の使用を、医療または他の分野で予測することができる。
【０１５１】
また、殺菌システムが、予め殺菌された１または複数の調節剤モジュール３５０、３５１を別個に備えていてもよいことが予測される。種々の調節剤モジュールから、システムの柔軟性をさらに高める選択肢がある。必要が生じたときに、または即座の必要に基づき、選択的調節剤モジュール３５１をリアクタ・チャンバ３１１に挿入することができるようになる。このモジュールの概念は、種々の考えられるモジュール３５１から選択する機能を提供することに加えて、タンパク質等の不安定な調節剤集団３５２を含む調節剤モジュール３５１の使用を可能にする。調節剤モジュール３５１を、通常は殺菌してシステムと予め組み立てることができないが、他の厳密でない手段によって殺菌または消毒することができる。例えば、調節剤モジュール３５１を別に組み立てることは、モジュール３５１の安定部分についての蒸気、放射等の使用を伴い、かつ不安定な成分を殺菌する濾過および殺菌環境における両者の組立ての使用を伴い得る。抗生物質または他の防腐剤の使用によって、他の衛生化の選択肢が提供される。または、不安定な調節剤を、凍結または凍結乾燥等の安定した形で貯蔵して、使用前に調節剤集団を水和または活性化することができる。
【０１５２】
本発明の密閉バイオリアクタ・システムへの調節剤モジュールの挿入は、戸外で、保護されず殺菌されない環境において、システムを汚染する可能性のある手順で行わなければならないことがある。説明した密閉バイオリアクタ・システムは、手順を無菌で行う機能を提供する。このようなコネクタは、市販されているクリーンパック（ポール社（Ｐａｌｌ，Ｉｎｃ）製）およびＤＡＣ（ＧＥ社（ＧＥ）製）であり、このようなコネクタの使用
に慣れた人は、調節剤モジュールを密閉リアクタ・システムに殺菌状態で効果的に挿入することができる。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図１ｅ】
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【図１ｆ】
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【図１ｇ】
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【図１ｈ】
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【図１ｉ】
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【図２】
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【図３】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
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【図３ｆ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
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【図４ｆ】
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【図４ｇ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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