(57)【要約】  回転するコンポーネントに無菌状態で液体流を供給し、かつ、回転するコンポーネントから無菌状態で液体流を回収する単一手段を有する、改善された遠心分離システムを提供する。また、大量の細胞培養バッチの細胞培地から細胞を遠心分離する装置及び方法では、数時間で大量の処理を行い、また、予め滅菌される単回使用の液体通路コンポーネントを用いる。この装置は、空気汚染とメカニカルシールからの脱落とを回避して信頼性を向上させるシール手法を用いる。処理液の漏れのリスクが最小限に抑えられる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞培養バッチ内の細胞を遠心分離する単回使用の遠心分離システムであって、
細胞懸濁液が、毎分約３リットル〜毎分約３０リットルの流量にて処理される、
単回使用の遠心分離システム。
【請求項２】
前記細胞培養バッチは、少なくとも１００リットルより大量である、請求項１に記載の単回使用の遠心分離システム。
【請求項３】
前記流量は、毎分約７リットル〜毎分約２０リットルである、請求項１に記載の単回使用の遠心分離システム。
【請求項４】
吐出用の求心ポンプと組み合わせた液浸し供給領域を有するシールディスクを含んで構成される、請求項１に記載の単回使用の遠心分離システム。
【請求項５】
毎分約３リットル〜毎分約３０リットルの流量にて作動して、約３００リットル〜約２，０００リットルの液体を処理する、請求項１に記載の単回使用の遠心分離システム。
【請求項６】
細胞懸濁液の供給源に無菌状態にて連結される内側供給チューブと、分離液吐出チューブと、を含んで構成され、
前記内側供給チューブは、外側供給チューブを貫通し、かつ、該外側供給チューブに対してシールされ、
前記分離液吐出チューブは、前記外側供給チューブと同軸に配置されて環状の吐出通路を形成する、
請求項１に記載の単回使用の遠心分離システム。
【請求項７】
求心ポンプと、回転メカニカルシール（３０）と、を更に含んで構成される、請求項６に記載の単回使用の遠心分離システム。
【請求項８】
単一構造として、上部フランジ、コア、及び、下部フランジを更に含んで構成され、前記単一構造は、複数回使用の硬質なボウルの内側に沿って配置される単回使用の可撓性ライナーを保持する、請求項６に記載の単回使用の遠心分離システム。
【請求項９】
前記上部フランジ、前記コア、及び、前記下部フランジは、硬質ポリマーにより形成される、請求項８に記載の単回使用の遠心分離システム。
【請求項１０】
前記コアは、前記供給チューブから前記可撓性ライナー（２２）によって規定されるチャンバーまでの液体移動を補助するように貫通形成された複数の孔を有する、請求項８に記載の単回使用の遠心分離システム。
【請求項１１】
円筒状の可撓性ライナーと、上部フランジと、下部フランジと、を含んで構成され、前記円筒状の可撓性ライナーは、前記上部フランジ及び前記下部フランジの両方により密閉される、請求項１に記載の単回使用の遠心分離システム。
【請求項１２】
前記円筒状の可撓性ライナーは、（ｉ）熱接合と（ｉｉ）押し付け突起部と組み合わせによって、前記上部フランジ及び前記下部フランジの両方により密閉される、請求項１１記載の単回使用の遠心分離システム。
【請求項１３】
前記単回使用のコンポーネントは、予め滅菌される、請求項１に記載の単回使用の遠心分離システム。
【請求項１４】
細胞培養バッチ内の細胞を遠心分離する単回使用の遠心分離システムであって、
円筒状の可撓性ライナーが、（ｉ）熱接合と（ｉｉ）押し付け突起部と組み合わせによって、上部要素と下部要素とにより密閉される、単回使用の遠心分離システム。
【請求項１５】
細胞懸濁液が、毎分約３リットル〜毎分約３０リットルの流量にて処理される、請求項１４に記載の単回使用の遠心分離システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単回使用の遠心分離システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生物薬剤学的処理に適用されるような細胞培養の分野では、培地内で成育した細胞を培地から分離する必要がある。現在用いられている処理には数種のバリエーションがあり、これらには、バッチ（batch）、繰り返しバッチ（repeat batch）、灌流（perfusion）などがある。生成物は、細胞が培地内に排出する分子種であり得、細胞内に留まる分子種であり得、又は、細胞自体であり得る。全ての場合において、結局、生成物は、最終的な精製及び生成物形成より前に、他の処理成分から分離されなければならず、本発明は、大規模システムでのこの種の分離を対象とする。
【０００３】
この目的のために現在一般に用いられている方法には、連続遠心分離、半連続遠心分離（semi-continuous centrifugation）、クロスフローろ過（ＴＦＦ；tangential flow filtration）、深層ろ過（depth filtration）などがある。生産可能規模でのバッチ処理用及び連続バッチ処理用の遠心分離装置は、微生物による汚染を防止すべく無菌環境を提供するために定置洗浄（ＣＩＰ；clean-in-place）技術と定置蒸気滅菌（ＳＩＰ；steam-in-place）技術とを必要とする複雑なシステムである。実験室規模で、かつ、灌流処理用であれば、一般には、比較的小型のシステムが用いられている。この小型システムは、予め滅菌される単回使用（single-use）の液体通路コンポーネントに基づいている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在、当該業界には、予め滅菌される単回使用の遠心分離装置を、大規模な生産規模での操業に用いたいという要望がある。しかしながら、処理流量が１リットル／分〜２リットル／分を超える場合には、既存の小型の設計を単に幾何学的に拡大（スケールアップ）させるのみでは好結果が得られていない。既存の小型の設計特有の技術的な制限によって、直接的な幾何学的拡大手法の適用が妨げられている。例えば、小規模な設計を単純に幾何学的に拡大させると、単回使用で通常用いられる構造材では支持できない応力レベルに達する。
【０００５】
単純な幾何学的拡大を妨げる別の制限は、関連する流体力学的ファクターの増減のばらつきである。例えば、あらゆる遠心分離装置の最大処理流量は、分離される粒子の沈降速度に依存する。沈降速度は、式（１）によって定義されるストークスの法則の変形により得られる。
【０００６】
【数１】
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【０００７】
ここで、υは沈降速度であり、Δρは固液密度差であり、ｄは粒子直径であり、ｒは粒子の径方向位置であり、ωは角速度であり、μは液粘度である。幾何学的拡大に関して、ボウルの半径は、粒子で満たされ得る最大径方向位置ｒに影響を及ぼす。それゆえ、式（１）における他のパラメータが一定である場合には、ボウル直径の増大により沈降速度が増大して、分離効率が向上する。しかしながら、ボウル角速度ωは２乗で沈降速度に影響する。従って、拡大されたボウルが十分に高い角速度で回転されなければ、ボウル半径の増大による効果は打ち消され、そして、拡大での分離効率と同等の分離効率を維持できなくなるであろう。
【０００８】
予め滅菌される単回使用のコンポーネントを使用することにより、（i）汚染のリスクが軽減され、（ii）製造手順が簡略化され、（iii）運転効率が改善され、（iv）総コストが引き下げられることが知られており、このため、より大規模な、予め滅菌される遠心分離システムの出現が必要とされている。
【０００９】
予め滅菌される単回使用のコンポーネントは、一般に、例えば、容量が２，０００リットル以下の培地容器、混合タンク、保持タンク、及びバイオリアクターに用いられているが、その一方で、予め滅菌され、かつ、大量の細胞培養バッチ処理に使用可能なコンポーネントを用いる、利用可能な生産規模の遠心分離装置は、存在しない。現在のところ、市販で最大の半連続遠心分離装置は、最大流量約２リットル／分（ｌｐｍ）にて処理可能であるに過ぎず、このため、その利用が、最大約２５０リットルまでのみのバッチサイズと灌流処理とに制限されている。従来型の半連続遠心分離装置の設計では、作動時のｇ力（g-force）が約３００×ｇ（重力の３００倍）までに制限されており、これにより、分離可能な細胞の種類が制限され、また、その流量性能も規制されている。予め滅菌される単回使用設計の半連続遠心分離装置には、例えば、血液成分採取や様々な治療のために血液成分を分離するなど、他の分野を対象としたものがある。しかしながら、この種の装置は、その流量性能が更に低い。
【００１０】
これらのシステムの全てにおいて必要とされる重要な構成要素のうちの１つは、回転するコンポーネントに無菌状態で液体流を供給し、かつ、回転するコンポーネントから無菌状態で液体流を回収する手段である。米国特許第４，７７８，４４４号及び第４，４５９，１６９号は、一端が取付固定されて、他端が回転する可撓性チューブ（すなわち、チューブのねじれを連続的に戻す（解撚する）二重回転チューブキャリア）を用いることを開示している。他の市販のシステムでは、機械式の回転シールが用いられている。
【００１１】
上述の手法において、３００〜２，０００リットル規模の処理特有の作動条件に対処するようにうまく拡大させたものは、存在していない。この規模での作動の一態様では、回転するコンポーネントに、約３リットル／分〜約３０リットル／分の範囲内の流量で液体を出し入れできることが要求される。解撚チューブ（untwisting tube）設計の信頼性は、わずか約２リットル／分以下の流量で実行される長期処理（例えば、灌流）に限定されることが判明している。２リットル／分を超える流量に対応するように解撚チューブ設計を拡大させることは、未だ試みられていない。この種の装置の信頼性は未知であるが、規模の拡大に応じて低下することが予想される。
【００１２】
本発明の改善に関連する、別のクループにおける従来型の遠心分離装置は、米国特許第４，０８６，９２４号及び第４，３００，７１７号の設計であり、これらは、供給チューブ（feed tube）と、加速手段（accelerator）と、吐出用の取出しディスク（paring discs）又は求心ポンプと、を含む供給システムを備える。供給工程では、空気が液体流中に度々取り込まれるので、求心ポンプを用いることにより、吐出液の泡立ちが抑制される。これらの遠心分離装置は、血液処理専用であり、単回使用設計であり、非常に低流量であり、数百ミリリットル／分を超えることはない。
【００１３】
あるディスクスタック型の複数回使用（multi-use）の遠心分離装置は、供給工程時の空気連行を回避するように設計されている。これは一般に「気密設計」と称される。しかしながら、この設計に基づいた遠心分離装置は、単回使用の遠心分離システムでの使用については、機械的に非常に複雑である。更に、これらの設計の多くは、処理液通路に接触するメカニカルシールを必要とする。この接触は、バイオプロセス産業では回避されなければならない。なぜなら、メカニカルシールは液体流中に粒子を落とすことがあり、この粒子は製剤を汚染することが知られているからである。これに対して、本発明では、メカニカルシールは、システムから空気を排除することのみに用いられており、いかなる処理液にも接触しない。
【００１４】
複数回使用のディスクスタック型遠心分離装置は、通常、回転中に細胞を吐出しており、吐出に用いられる機構は非常に複雑であるので、それを単回使用の遠心分離装置に組み込むことができない。また、吐出中に細胞が度々破壊される。従って、複数回使用のスタック設計は、生存細胞や無傷細胞を必要としないバイオプロセス用途のみでしか利用できない。これに対し、本発明は、生存細胞、無傷細胞、及び、空気や泡立ちの問題がない分離液（centrate）の採取に用いることができる。
【００１５】
米国特許第６，６１６，５９０号は、哺乳類細胞培養の分離に用いられる一連の複数回使用の硬質ボウル型遠心分離装置（solid bowl centrifuge）を開示している。この設計では、液体通路内のシールを必要としない低せん断の供給加速手段を用いることによって、生存細胞や無傷細胞を採取することができるが、これは、堰型（weir-type）の分離液吐出と同時に空気連行し得る供給チューブと加速手段とを用いている。従って、分離液が泡立つリスクが大きい。
【００１６】
本発明に最も関連性のある従来技術は、着脱可能であり、予め滅菌され、かつ、単回使用の運用を可能にする液体通路挿入物（fluid path insert）を含む連続型及び半連続型の遠心分離装置の分野で見られる。
【００１７】
従って、本発明は、上述の予め滅菌される単回使用の遠心分離システムにおける流量制限を克服する。また、本発明は、空気汚染や泡立ちなどのあらゆる問題を回避しつつ、回転するコンポーネントに無菌状態で液体流を供給し、かつ、回転するコンポーネントから無菌状態で液体流を回収する手段を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、予め滅菌される単回使用の液体通路コンポーネントを用いて、大規模な細胞培養（換言すれば、容量が少なくとも１００リットルよりも大量のバッチであり、より一般には、容量が約３００リットル〜約２，０００リットルの範囲内のバッチ）にて細胞を遠心分離する装置及び方法を含む。本発明の遠心分離装置は、予め滅菌されるものであり、単回使用に対応した設計であり、毎分約３リットル〜毎分約３０リットルの範囲内の流量で細胞懸濁液（cell suspensions）を処理することができ、好ましくは、毎分約７リットル〜毎分約２０リットルの範囲内の流量で細胞懸濁液を処理することができる。２，０００リットルのバイオリアクターバッチの採取においては、この流量により、総作動時間が、２時間〜４時間の範囲内に収められる。
【００１９】
本発明の装置は、回転するコンポーネントに液体を運搬するか、又は、回転するコンポーネントより液体を運搬する「解撚」チューブを使用していない。更に、この装置は、処理液に直接接触する接触型のシールを備えていない。
【００２０】
本発明では、吐出用の求心ポンプと組み合わせた液浸し供給領域を有するシールディスクを組み込むことによって、空気連行源及び泡発生源の両方を取り除く。更に、本発明は、シールディスク及び液浸し供給領域が簡素で低せん断な採取細胞吐出手法にて機能できるような可動の供給チューブを用いる。このシール手法は、改善された信頼性を提供すると共に、外部物質及びメカニカルシールからの脱落の両方による汚染のリスクを最小化するのみならず、処理液漏れのリスクをも最小化する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】供給サイクル時における、本発明に係る予め滅菌される単回使用の遠心分離システムの概略図であり、システムの構成要素のうち、予め滅菌される単回使用のコンポーネントのみを示している（すなわち、回転する構成要素と固定支持された構成要素との両方については、省略されている）。使用時に、細い黒線で表されている構成要素は静止する一方、太い実線又は破線で表されている構成要素は回転する。
【図２】図１の各構成要素（内側供給チューブ、外側供給チューブ、分離液吐出チューブ、及び、回転するボウルの硬質な上部フランジ）における相互間の接続を示す拡大図である。
【図３】吐出サイクル時における、図１に示す遠心分離システムの概略図である。内側供給チューブ１は、細胞濃縮液（cell concentrate）を収容するチャンバーの底部近傍に向けて下方に延びている。内側供給チューブ１が下方に移動される場合に、外側供給チューブ３は静止したままである一方、保護ベローズ２は圧縮され、これにより、システムの無菌状態が保持される。
【図４】本発明に従う、別の遠心分離システムの概略図であり、単回使用のコンポーネントが黒色で表されている一方、複数回使用のコンポーネントが灰色で表されている。
【図５】図４に示す遠心分離装置の上部フランジの部分拡大図であり、これは、可撓性チャンバー材をフランジの表面で密閉する好適な方法を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、大量の細胞培養（換言すれば、容量が約２，０００リットル以上のバッチ）にて細胞を遠心分離する装置及び方法を含む。本発明の遠心分離装置は、予め滅菌されるものであり、単回使用に対応した設計であり、毎分２０リットルを超える流量で上記のような細胞懸濁液を処理することができる。２，０００リットルのバイオリアクターバッチの採取においては、この流量により、総作動時間が、２時間〜３時間の範囲内に収められ得る。より詳しくは、単回使用の遠心分離システムは、毎分約３リットル〜約３０リットルの流量で作動して、約３００リットル〜約２，０００リットルの液体を処理することができる。
【００２３】
図１は、本発明の好ましい実施形態を示す。図１は、遠心分離システムの概略図であり、これは、予め滅菌される交換可能な単回使用のコンポーネントのみを示す。回転する構成要素と固定支持される構成要素との両方については、簡単にするために省略されている。細線で示される構成要素は固定である一方、太線で示される構成要素は回転する。太い実線で示される構成要素は、好ましくは、プラスチック成形により形成される一方、太い破線で示される構成要素は、好ましくは、可撓性プラスチックフィルムである。
【００２４】
図１は、細胞懸濁液の供給源（例えば、バイオリアクター及び適切なポンプ（図示せず））に滅菌状態で連結される内側供給チューブ１を示す。内側供給チューブ１は、外側供給チューブ３を貫通しており、これに対しては、可撓性ベローズ２を用いて密閉（シール）されている。分離液吐出チューブ（centrate discharge tube）４は、外側供給チューブ３と同軸に配置されて、環状の吐出管路を形成する。分離液吐出チューブ４は、その出口が、分離液受入容器（図示せず）に滅菌状態で連結される。ここまでに記載された全ての構成要素は、細線で示されており、従って、これらの構成要素は、静止していること、及び、この図に示されていない構成によって支持されていることが示されている。
【００２５】
予め滅菌される単回使用の内側ボウル５は、硬質な上部フランジ５ａ（太い実線）、及び、可撓性プラスチックライナー６（太い破線）を含んで構成される。可撓性プラスチックライナー６は、硬質な外側ボウル（図示せず）によって完全に支持されている。ここで、硬質な外側ボウルは、遠心分離装置の構成要素であり、繰り返し使用が可能である。硬質な上部フランジ５ａは、硬質な外側ボウルの上部リムに取り付けられ、これは、全ての回転するアセンブリにトルクを伝達する機能を果たす。内側ボウル５の内部には、円筒状の中央コア７があり、これは、図示しないリムを介して上部フランジ５ａに取り付けられている。円筒状のコア７の下部には、１つ以上の加速フィン８が設けられている。
【００２６】
図２は、内側供給チューブ１、外側供給チューブ３、分離液吐出チューブ４、及び、内側ボウル５の硬質な上部フランジ５ａにおける相互間の接続の詳細を示す。図に示すように、１組の取出しディスク（paring discs）９が、外側供給チューブ３と分離液吐出チューブ４とに取り付けられている。中央コア７の上部内側には、小型の加速フィン１０が設けられている。外側供給チューブ３の端部には、密閉型液体シールフランジ１１が設けられ、また、接触型回転シール１２が用いられ、これにより、外気の滅菌領域への流入が抑制されている。この回転シール１２は、厳重なガスシールであり、いかなる処理液にも接触することはない。回転シール１２は、ダブルリップシールとして示されているが、この機能を実現するために、メカニカルシールか、又は、別のシール形式を用いてもよい。
【００２７】
加速フィン１０は、以下の方法で液体シールフランジ１１に関連して機能する。液体シールフランジ１１の上方を通過する最初の小容積の液体は、ボウル速度まで加速される。これにより、液体シールフランジの上方の液体は、液体シールフランジの下方に流入する未加速の液体に対して相対的に角運動量が増大される。この角運動量の差は、液体シールフランジの上方と下方との間に圧力差を形成することを可能にする。液体接点に接触型回転シールを配置させることなく、そして、これに関連する問題を回避しながら、加速フィン１０及び液体シールフランジ１１によって、液浸し供給領域（flooded feed zone）を有するシステムを作動させることができ、これにより、予め滅菌される単回使用の遠心分離システムでの使用に好適な非接触密閉型シールを用いることが可能となる。
【００２８】
供給サイクルの間に、供給懸濁液は、内側供給チューブ１を通って、回転するボウルアセンブリに流入する。供給懸濁液は、中央コア７に流入する時点では、回転するボウルの角速度まではまだ加速されていない（粗いクロスハッチング１３で示されており、図１に最もよく示されている）。供給懸濁液は、中央コア７内をボウルの底部に向けて下降すると、その液体のボウル速度までの加速を促進するフィン８に接触する（密なクロスハッチング１４で示されており、図１に最もよく示されている）。
【００２９】
本発明は、供給液加速手段を、この構成に限定するものではない。代わりとして、例えば、供給液の加速が、中央コア７の底部から半径方向外向きに突出するフィンによっても達成され得る。
【００３０】
分離液は、内側ボウル５の上部フランジと中央コア７との間の環状空間内に集まり、そして、取出しディスク９に接触するまで上昇する。取出しディスク９は、固定された構成要素であり、これは、分離液を空気接触させることなく回収すると共に、分離液を加圧して吐出し、これにより、泡立ちが抑制される。取出しディスク９は、回転する液体の運動エネルギーを圧力に変換する。これは、分離液を、吐出チューブ４を介して吐出させることに役立つ。取出しディスクは、メカニカルシールで液体接点にて起こり得る粒子の液体内への脱落や、分離液を吐出させるための堰手法（weir approach）で頻繁に起こる過度の泡立ちを回避させる、分離液吐出改善手法を提供する（これにより、分離液は空隙を高速で横切り、そして、固体表面に衝突する）。
【００３１】
本発明では、ボウルの回転を一時的に停止させた後に、生成された細胞濃縮液を汲み出す（ポンプアウトする）ことによって、細胞濃縮液の吐出が行われる。回転するボウル５は、その細胞濃縮液の容量によって、幾つかのバッチが単一サイクルで処理され得るように、その大きさが設定される。最大量かつ最高濃度のバッチでは、少数回の作動サイクルが必要となり得る。例えば、１，０００リットルのバイオリアクターが、体積で５％の細胞である細胞培養バッチを含む場合には、吐出される細胞濃縮液の総量は、体積で５０リットルである。従って、容量が２５リットルであるボウルでは、細胞濃縮液を吐出する工程の間に１度停止させなければならず、また、この工程の終了時に、再度吐出させなければならないであろう。本発明に適合するボウル容量の範囲は、約１リットル〜約５０リットルである。
【００３２】
図３は、吐出サイクル開始時の遠心分離システムを示す。クロスハッチングされた領域１５は、吐出途中の細胞濃縮液を示す。灰色の網掛けされた領域１６は、無細胞分離液（cell-free centrate）を示す。図３に示すように、内側ボウル５が一杯になっても、細胞濃縮液は、取出しディスク９及び回転シール１２が設けられたボウルの最上部には到達しない。
【００３３】
内側ボウル５は、その容量の濃縮液で満たされると、回転が停止される。内側供給チューブ１は、ベローズ２を圧縮し、外側供給チューブ３を通過して、下方に移動され、内側ボウル５の底部のちょうど出前でその移動が停止される。そして、細胞濃縮液を、内側供給チューブ１を介して汲み出すことによって、細胞濃縮液が回収される。遠心分離装置の外部では、濃縮液を捕集容器（図示せず）に向かわせるために、適切な弁（図示せず）が用いられる。バイオリアクターの全てのバッチがまだ完全に処理されていない場合には、ボウルの回転が再開され、そして、バッチ処理が所望の限度に達するまで、更なる供給及び吐出が続けられる。
【００３４】
図４は、改善された別の単回使用の遠心分離装置２０を開示しており、図１にてボウルの底部まで延びる可撓性プラスチックライナーが円筒状の可撓性ライナー２２に置き換えられ、下部フランジ２４が追加され、そして、可撓性ライナー２２が上部フランジ２６と下部フランジ２４との両方に対してシールされている。求心ポンプ（centripetal pump）２８及び回転メカニカルシール３０（図１〜図３にも示される）が組み込まれている。
【００３５】
複数回使用の硬質なボウル３６の内側に沿って配置される可撓性ライナー２２のメンテナンスを補助するために、上部フランジ２６、コア３４、及び、下部フランジ２４は、好ましくは、単一構造として作成され、これによって、単回使用のコンポーネントにより規定される外側チャンバーへの供給液の流れが改善される。ここで、この液体の密度より高い密度の粒子は、沈殿作用によって捕捉される。供給チューブ３２から可撓性ライナー２２によって規定されるチャンバーまでの液体移動を補助するために、多数の孔３８がコア３４のあらゆる箇所に設けられ得る。
【００３６】
図４は、供給液・凝縮液連結手段３２を示し、これは、図３に示した位置（装置の底部近傍）まで延びる供給チューブ３３を含む。この位置にて、供給チューブは、そのチューブの移動を必要とせずに、供給機能と吐出機能との両方を発揮することができる。
【００３７】
図４では、分離液用連結部４４を介して分離液を吐出するための求心ポンプ２８を更に含む。起泡性溶液を用いてテストを行った際に、これは、泡を発生させなかった。
【００３８】
図５は、上部フランジ及び下部フランジに対する可撓性ライナーの密封性が改善された装置を示す。可撓性ライナー２２は、ポリウレタン（ＴＰＵ）等の熱可塑性エラストマーか、又は、他の、伸縮自在であり、靱性があり、引裂き強度が高い生体適合性ポリマーであり得る。その一方で、上部フランジ及び下部フランジは、硬質ポリマー製であり得る（例えば、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート、又は、ポリスルホンから作成され得る）。図５に示す領域にて異種材を接合させるために、熱接合取付処理（thermal bonding attachment process）が用いられる。この熱接合は、フランジ材を予熱すること、予熱されたフランジの上にエラストマー系ポリマーを配置すること、及び、エラストマー系フィルムをその軟化点より高温で加熱及び加圧すること、を含む。
【００３９】
単回使用のコンポーネントは、予め滅菌される。このコンポーネントを保護包装より取り出して遠心分離装置に組み込むまでの間は、単回使用のチャンバー内の無菌状態が、熱接合により保持される。
【００４０】
熱接合に加えて、熱可塑性エラストマーフィルムを硬質な上部フランジ２６に押し付ける（押圧する）ために、金属製のボウルカバー４４の表面には、密閉用凸部（sealing ridges）か又は「突起部（nubbins）」４２が設けられており、これにより、追加的なシールが形成される。熱可塑性エラストマーフィルムを硬質な下部フランジ２４に密着させるために、上記と同様の押し付けシールが、ボウル３６の底部でも用いられる。これらの押し付けシールは、チャンバーが液体で満たされた状態で遠心分離が行われている間に発生する静水圧から熱接合領域を隔離する。この熱接合と押し付け突起シールとの組み合わせについては、３，０００×ｇでテストを実施した。ここで、３，０００×ｇは、ボウル壁にて９７ｐｓｉ（６６８ｋＰａ）の静水圧に相当する。このテストでは、厚さ０．０１０インチ（０．２５ｍｍ）の可撓性ＴＰＵライナーを用いたが、上記のシール手段は十分に効果的であり、また、液漏れは見られなかった。
【００４１】
図４及び図５の装置では、図１〜図３の気液密シールディスクを必要とせず、従って、気液密シールに関連して機能する構成要素（すなわち、上部及び下部の羽根及びベローズ）が含まれていない。
【００４２】
図４及び図５の装置は、直径が５．５インチ（１４０ｍｍ）のボウル内での使用に対応している。２，０００×ｇでは７リットル／分より高流量であり、また、３リットル／分の流量にて、９９％の効率で、哺乳類細胞を良好に分離した。
【図１】
2011517958.tif 000004
【図２】
2011517958.tif 000005
【図３】
2011517958.tif 000006
【図４】
2011517958.tif 000007
【図５】
2011517958.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月27日(2010.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大量の細胞培養バッチ内の細胞を遠心分離し、かつ、単回使用のコンポーネントを含んで構成される単回使用の遠心分離システムであって、
前記単回使用のコンポーネントは、
中央部から延びる中央首部を含み、かつ、回転可能である、硬質な上部フランジ（５ａ，２６）と、
該上部フランジ（５ａ，２６）を間にして前記中央首部と向かい合って延び、かつ、前記上部フランジ（５ａ，２６）により密閉される、回転可能な可撓性ライナー（６，２２）と、
前記上部フランジ（５ａ，２６）を貫通して前記可撓性ライナー（６，２２）の内部まで延び、かつ、回転不能に固定される供給チューブ（１，３２）と、
該供給チューブ（１，３２）と同軸に配置され、内部空間と外部空間とを備え、かつ、前記内部空間が前記外部空間に流体連通する、回転可能なコア（７，３４）と、
少なくとも一部が前記供給チューブ（１，３２）と同軸に配置され、環状の吐出管路を形成し、かつ、回転不能に固定される、分離液吐出チューブ（４，４４）と、
前記上部フランジ（５ａ，２６）の前記中央首部内にて前記分離液吐出チューブ（４，４４）に流体連通し、かつ、回転不能に固定される、求心ポンプ（９，２８）と、
前記上部フランジ（５ａ，２６）の前記中央首部と前記供給チューブ（１，３２）との間に配置される、回転可能なメカニカルシール（１２，３０）と、
を含んで構成され、
前記単回使用のコンポーネントは、その容量が、少なくとも１００リットルである、
単回使用の遠心分離システム。
【請求項２】
複数回使用のコンポーネントを更に含んで構成され、
該複数回使用のコンポーネントは、硬質な遠心分離ボウル（３６）を含んで構成され、
前記上部フランジ（５ａ，２６）は、前記単回使用のコンポーネントのうち回転可能な構成要素にトルクを供給するように、前記遠心分離ボウル（３６）に作動可能に取り付けられ、
前記可撓性ライナー（６，２２）は、前記遠心分離ボウル（３６）の内部にて延び、かつ、作動時に、前記遠心分離ボウル（３６）によって支持される、
請求項１に記載の単回使用の遠心分離システム。
【請求項３】
下部フランジ（２４）を更に含んで構成され、
前記コア（３４）、前記上部フランジ（２６）、及び前記下部フランジ（２４）は、前記可撓性ライナー（２２）を密閉する単一構造を有する、
請求項２に記載の単回使用の遠心分離システム。
【請求項４】
前記コア（３４）は上端部及び下端部を有し、前記コア（３４）の前記下端部は、前記コア（３４）を貫通する複数の孔（３８）を有し、前記コア（３４）の前記外部空間は、前記求心ポンプ（２８）に流体連通する、請求項３に記載の単回使用の遠心分離システム。
【請求項５】
前記システムの作動時に、前記供給チューブ（３２）は、前記コア（３４）の前記下端部近傍まで延び、かつ、前記コア（３４）に対する位置を保持する、請求項３に記載の単回使用の遠心分離システム。
【請求項６】
前記可撓性ライナー（２２）は、前記上部フランジ（２６）及び前記下部フランジ（２４）に熱接合され、
前記遠心分離ボウル（３６）は、底部内面及びボウルカバー（４４）を有し、前記底部内面及び前記ボウルカバー（４４）は、各々の内側表面から突出する複数の突起部（４２）をそれぞれ備え、
該突起部（４２）は、前記可撓性ライナー（２２）と前記上部フランジ（２６）との間の熱接合と、前記可撓性ライナー（２２）と前記下部フランジ（２４）との間の熱接合と、を押圧する、
請求項３に記載の単回使用の遠心分離システム。
【請求項７】
前記上部フランジ（２６）、前記コア（３４）、及び前記下部フランジ（２４）は、硬質ポリマー製である、請求項３に記載の単回使用の遠心分離システム。
【請求項８】
前記コア（７）は、上端部及び下端部と、前記コア（７）の前記下端部の前記内部空間に突出する加速フィン（８）と、を有する、請求項１又は請求項２に記載の単回使用の遠心分離システム。
【請求項９】
前記コア（７）は、上端部及び下端部と、前記コア（７）の前記上端部の前記内部空間に突出する加速フィン（１０）と、を有する、請求項１又は請求項２に記載の単回使用の遠心分離システム。
【請求項１０】
前記供給チューブ（１）は、該供給チューブ（１）と同軸に配置され、かつ、前記コア（７）の前記上端部の前記内部空間まで延びる外側供給チューブ（３）を含んで構成され、
前記供給チューブ（１）は、前記外側供給チューブ（３）を通って引き込まれることにより、前記コア（７）の前記上端部に位置される一方、前記外側供給チューブ（３）を通って押し出されることにより、前記コア（７）の前記下端部に位置される、
請求項９に記載の単回使用の遠心分離システム。
【請求項１１】
前記外側供給チューブ（３）は、前記上部フランジ（５ａ）の上方に配置される可撓性ベローズ（２）を有し、該可撓性ベロース（２）は、前記供給チューブ（１）の位置変化に対応して伸縮可能である、請求項１０に記載の単回使用の遠心分離システム。
【請求項１２】
前記外側供給チューブ（３）は、液体シールフランジ（１１）を更に含み、前記加速フィン（１０）は、前記液体シールフランジ（１１）の上方に配置される、請求項１１に記載の単回使用の遠心分離システム。
【請求項１３】
前記単回使用のコンポーネントは、予め滅菌される、請求項１に記載の単回使用の遠心分離システム。
【請求項１４】
遠心分離システムを用いて、大量培養バッチ内の分離液と細胞とを分離する方法であって、
硬質なフレーム、中央コア、可撓性ライナー、及びメカニカルシールを含む回転可能な構成要素と、供給チューブ、分離液吐出チューブ、及び求心ポンプを含む回転不能に固定される構成要素と、を含んで構成され、かつ、容量が１００リットルより大きい単回使用の挿入物を、複数回使用の遠心分離ボウル内に配置するステップ、
前記遠心分離ボウルの内壁と協働して前記可撓性ライナーを支持する支持部を形成するステップ、
トルクを前記フレームに伝達して前記回転可能な構成要素を回転させるステップ、
前記回転可能な構成要素の回転時に、前記大量培養バッチの一部を含む細胞懸濁液を、前記供給チューブを介して前記単回使用の挿入物内に導入して、前記細胞懸濁液を、細胞濃縮液と無細胞分離液とに分離するステップ、
前記求心ポンプを用いて、前記分離液吐出チューブを介して、前記無細胞分離液を除去するステップ、
前記単回使用の挿入物が前記細胞濃縮液により満たされた場合に、前記回転可能な構成要素の回転を停止させるステップ、及び、
前記細胞濃縮液を、前記単回使用の挿入物から前記供給チューブを介して取り出すステップ、
を含む、細胞分離方法。
【請求項１５】
前記細胞凝縮液を取り出すステップの後に、
トルクを前記フレームに伝達して前記回転可能な構成要素を回転させるステップ、
前記回転可能な構成要素の回転時に、前記大量培養バッチの別の一部を含む別の細胞懸濁液を、前記供給チューブを介して前記単回使用の挿入物内に導入して、前記別の細胞懸濁液を、別の細胞濃縮液と別の無細胞分離液とに分離するステップ、
前記求心ポンプを用いて、前記分離液吐出チューブを介して、前記別の無細胞分離液を除去するステップ、
前記単回使用の挿入物が前記別の細胞濃縮液により満たされた場合に、前記回転可能な構成要素の回転を停止させるステップ、及び、
前記別の細胞濃縮液を、前記単回使用の挿入物から前記供給チューブを介して取り出すステップ、
を更に含む、請求項１４に記載の細胞分離方法。
【請求項１６】
前記各ステップは、それぞれ、次回の大量培養バッチにて繰り返される、請求項１４に記載の細胞分離方法。
【請求項１７】
前記単回使用の挿入物は、その容量が約３００リットルより大きい、請求項１４に記載の細胞分離方法。
【請求項１８】
前記フレームは、上部フランジと、下部フランジと、自身を貫通する複数の孔を有し、かつ、前記上部フランジと前記下部フランジとの間に介装されるコアと、を含む単一フレームである、請求項１４に記載の細胞分離方法。
【請求項１９】
前記細胞濃縮液が取り出される前に前記供給チューブを下降させる、請求項１４に記載の細胞分離方法。
【請求項２０】
前記細胞濃縮液が取り出される前に前記供給チューブを下降させ、前記別の細胞懸濁液を導入するステップの前に前記供給チューブを上昇させる、請求項１５に記載の細胞分離方法。
【請求項２１】
前記中央コアは前記可撓性ライナーの底面に達していない、請求項１４に記載の細胞分離方法。
【請求項２２】
前記中央コアは、その下部内側に加速フィンを有し、前記導入するステップは、前記加速フィンを用いて前記細胞懸濁液を加速することを含む、請求項１４に記載の細胞分離方法。
【請求項２３】
前記中央コアは、その上部内側に液浸し供給領域を有し、該液浸し供給領域は、前記中央コアの内部空間内に突出する加速フィンと、該加速フィンの下方に位置し、かつ、前記供給チューブの外側に位置するシールフランジと、を含み、前記導入するステップは、前記加速フィンを用いて、前記細胞懸濁液のうち前記液浸し供給領域内に存在する部分に角運動量を与えることを含み、前記細胞懸濁液のうち前記液浸し供給領域内に存在する部分の角運動量は、前記細胞懸濁液のうち前記シールフランジの下方に存在する部分の角運動量より大きい、請求項１４に記載の細胞分離方法。
【請求項２４】
前記導入するステップでは、処理中の個々の細胞培養バッチに対して細胞懸濁液が少なくとも毎分３リットルの流量にて処理されるために十分な回転角速度である、請求項１４に記載の細胞分離方法。
【請求項２５】
前記導入するステップでは、作動時に約３００×ｇより大きなｇ力を発生させるために十分な回転角速度である、請求項１４に記載の細胞分離方法。
【国際調査報告】
2011517958.tif 000009