(57)【要約】【構成】細胞懸濁液を分離液および濃縮液に分離する装置は、固体壁の回転可能な遠心分離機ボウル内のキャビティ中に解放自在に位置する使い捨て構造（１７８、２４０、２５０）を有する。ボウルおよび使い捨て構造の一部は軸線（１７４）を中心にして回転する。静置入り口供給配管（１８４）、分離液排出配管（２１２）および濃縮液排出配管（２３０）が、回転する使い捨て構造の軸線にそって延在する。分離液求心ポンプ（２０８）が、分離液排出配管に流体接続する。制御器（２７４）がそれぞれ分離液および濃縮液排出ライン（２６２、２６８）のセンサー（２６４、２７０）に応答して動作し、濃縮液ポンプ（２７２）および分離液ポンプ（２６６）の流量を制御し、細胞濃縮液および全体として細胞を含有しない分離液の出力流れを発生する。【選択図】図２１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
剛性を有し、回転可能な多用途遠心分離機ボウルを有する遠心分離機システムに使用する構成の使い捨て構造であって、この剛性ボウル内に位置してこの構造の内部領域内において細胞培養バッチ内の細胞を細胞濃縮液および分離液に分離する使い捨て構造において、
前記構造が操作位置において、
ディスク状上部と、
下部と、
前記上部および前記下部の中間にある、中空の、少なくとも半剛性を示す円筒形コア部と、
前記コア部をラジアル方向に取り囲む関係にある分離室と、
可撓性外壁であって、
前記ディスク状上部に対して液密関係で延在し、かつ前記分離室と境界を成し、
前記コア部を取り囲む関係で延在し、
かつ内部形状が円錐台形で、前記下部に隣接する内半径が小さい可撓性外壁と、
垂直に延在する供給配管と、
垂直に延在する分離液排出配管と、
垂直に延在する濃縮液排出配管と、
を有し、
前記ディスク状上部および前記外壁が垂直な軸線を中心にして前記ボウル内で回転可能であり、
前記のボウルの回転時、前記ディスク状上部および前記外壁が前記供給配管、前記分離液配管および前記濃縮液配管のそれぞれに対して回転し、そしてさらに
前記コア部に軸方向に整合し、前記供給配管に同軸的に位置し、かつ前記分離液排出配管に流体連絡する分離液求心ポンプであって、
分離液ポンプ室内の内部領域内に位置し、この分離液ポンプ室が前記分離室に流体連絡し、
前記ボウルの回転時、前記ディスク状上部および前記外壁が前記分離液ポンプに対して回転する分離液求心ポンプと、
前記コア部に軸方向に整合し、前記供給配管に同軸的に位置し、分離液ポンプの上に垂直に置かれ、かつ前記濃縮液排出配管に流体連絡する濃縮液求心ポンプであって、
濃縮液ポンプ室内の内部領域内に位置し、この濃縮液ポンプ室が前記分離室に流体連絡し、
前記ボウルの回転時、前記ディスク状上部および前記外壁が前記濃縮液ポンプに対して回転する濃縮液求心ポンプと、
を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記外壁が、この外壁と前記ボウルとの間から空気が逃げ出ることを可能にする織り目の出た外面を有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記の織り目の出た外面が、突出部が外向きに延在し、突出部の間に中間凹部をもつパターンを有し、
これら突出部と凹部とのパターンによって、前記外壁と前記ボウルとの間から空気が逃げ出ることを可能にする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記内部領域内の前記ディスク状上部が全体として剛性を示し、
操作時に、前記ディスク状上部が開放可能に前記剛性ボウルに係合する請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記内部領域内の前記下部が、複数の角度をもって離間した、ラジアル方向に延在する加速器羽根を有し、これら羽根の間に流路が延在する請求項４に記載の装置。
【請求項６】
操作時に、前記ディスク状下部が前記コア部に固定接続する請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記可撓性外壁が、前記ディスク状下部と前記剛性ボウルとの中間に延在する請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記のラジアル方向に延在する加速器羽根が、前記ディスク状下部から上向きに延在する請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記のラジアル方向に延在する加速器羽根が、前記ディスク状下部から下向きに延在する請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記使い捨て構造によって、細胞分離液および細胞濃縮液を少なくとも連続的、あるいは半連続的のどちらかで排出している状態で前記遠心分離機システムを操作する請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記コア部の下部に対応する垂直レベルよりもコア部の上部に対応する垂直レベルにおいて、前記外壁が大きな内半径を有する請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記濃縮液ポンプ室がほぼ環状の濃縮液開口を介して前記分離室に流体連絡し、
前記分離液ポンプ室がほぼ環状の分離液開口を介して前記分離室に流体連絡し、そして
前記のほぼ環状の濃縮液開口および分離液開口が同軸であり、かつ前記のほぼ環状の濃縮液開口が前記のほぼ環状の分離液開口からラジアル方向外向きに配向する請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
さらに、
前記使い捨て構造の外側にあり、前記濃縮液配管に流体接続する外部濃縮液ポンプと、
操作時に濃縮液排出ラインの内部に接続し、この濃縮液排出ラインが操作時に濃縮液排出配管および前記外部濃縮液ポンプに接続する濃縮液光学密度センサーと、
前記使い捨て構造の外側にあり、前記分離液排出配管に流体接続する外部分離液ポンプと、
操作時に分離液排出ラインの内部に接続し、操作時に前記分離液排出ラインが前記分離液排出ラインおよび前記外部分離液ポンプに接続する分離液光学密度センサーと、
操作時に前記外部分離液ポンプ、前記外部濃縮液ポンプ、前記分離液光学密度センサーおよび前記濃縮液光学密度センサーに接続し、そして操作時に前記濃縮液光学密度センサーおよび前記分離液光学密度センサーに少なくとも部分的に応答して前記外部濃縮液ポンプおよび前記外部分離液ポンプの少なくとも一つを制御する制御器と、
を有する請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
さらに少なくとも一つの環状気密シールを有し、
この少なくとも一つのシールが操作時に前記ディスク状上部と、前記供給配管、前記分離液排出配管および前記濃縮液排出配管の少なくとも一つの外向きに延在する少なくとも一つの外壁との間にシール関係で延在し、
この少なくとも一つのシールが操作時に前記内部領域内にエアポケットを維持し、細胞培養バッチの前記分離液ポンプおよび前記濃縮液ポンプそれぞれとの流体接続を維持した状態で、このエアポケット内の空気が前記少なくとも一つのシールを被処理細胞培養バッチから分離する請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記分離液求心ポンプ室が、軸方向にセンタリングされた下部の円形の分離液求心ポンプ室面と垂直方向に境界を成すとともに、軸方向にセンタリングされた上部の円形の分離液求心ポンプ室面と境界を成し、
前記の下部分離液求心ポンプ室面が、軸方向にセンタリングされた下部分離液求心ポンプ室開口を有し、前記供給配管が前記の下部分離液求心ポンプ室開口を介して延在し、
前記の上部分離液求心ポンプ室面が、軸方向にセンタリングされた上部分離液求心ポンプ室開口を有し、
前記供給配管および垂直に延在する分離液排出配管が前記の上部分離液求心ポンプ室開口を介して延材し、前記分離液ポンプがほぼ環状の分離液ポンプ開口を有し、前記分離液ポンプ室からの分離液が前記のほぼ環状の分離液ポンプ開口を介して流入し、
このほぼ環状の分離液ポンプ開口が前記軸から分離液ポンプ開口距離だけラジアル方向に位置し、
前記の下部分離液求心ポンプ室面が複数の角度をもって離間した、ラジアル方向外向きに延在する下部分離液室羽根を有し、これら下部分離液室羽根が下部分離液室開口から始まり、ラジアル方向外向きに下部分離液羽根の距離だけ延在し、これら下部分離液羽根の距離が前記分離液ポンプ開口の距離未満であり、
前記の上部分離液求心ポンプ室面が複数の角度をもって離間した、ラジアル方向下向きに延在する上部分離液室羽根を有し、
この上部分離液室羽根が上部分離液室開口から始まり、ラジアル方向外向きに上部分離液羽根の距離だけ延在し、この上部分離液羽根の距離が前記分離液ポンプ開口の距離未満である請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記濃縮液求心ポンプ室が、軸方向にセンタリングされた下部の円形の濃縮液求心ポンプ室面と垂直方向に境界を成すとともに、軸方向にセンタリングされた上部の円形の濃縮液求心ポンプ室面と垂直方向に境界を成し、
前記下部濃縮液求心ポンプ室面が、軸方向にセンタリングされた下部濃縮液求心ポンプ室開口を有し、前記供給配管及び前記の垂直に延在する分離液排出配管が、前記の下部濃縮液求心ポンプ室開口を介して延在し、
前記の上部濃縮液求心ポンプ室面が軸方向にセンタリングされた上部濃縮液求心ポンプ室開口を有し、
前記供給配管、前記の垂直に延在する分離液排出配管および前記の垂直に延在する濃縮液排出配管が、前記の上部濃縮液求心ポンプ室開口を介して延在し、
前記濃縮液ポンプがほぼ環状の濃縮液ポンプ開口を有し、濃縮液ポンプ室からの濃縮液が前記のほぼ環状の濃縮液ポンプ開口を介して前記濃縮液ポンプに流入し、
このほぼ環状の濃縮液ポンプ開口が、軸方向から濃縮液ポンプ開口距離だけラジアル方向に位置し、
前記の下部濃縮液求心ポンプ室面が複数の角度をもって離間した、ラジアル方向上向きに延在する下部濃縮液室羽根を有し、これら下部濃縮液室羽根が下部濃縮液室羽根開口から始まり、ラジアル方向外向きに下部濃縮液羽根の距離だけ延在し、この下部濃縮液羽根の距離が前記濃縮液ポンプ開口の距離未満であり、
前記の上部濃縮液求心ポンプ室面が複数の角度をもって離間した、ラジアル方向下向きに延在する上部濃縮液室羽根を有し、
これら上部濃縮液室羽根が上部濃縮液室羽根開口から始まり、ラジアル方向外向きに上部濃縮液羽根の距離だけ延在し、この上部濃縮液羽根の距離が前記濃縮液ポンプ開口の距離未満である請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
さらに加圧空気源を有し、この加圧空気源が前記使い捨て構造の外側にあり、
前記加圧空気源が操作時に前記エアポケットに接続し、前記のほぼ環状の分離液ポンプ開口および前記のほぼ環状の濃縮液ポンプ開口それぞれのラジアル方向内向きに位置する前記エアポケットを維持する請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
さらに流れの背圧調節器を有し、
この背圧調節器は前記使い捨て構造の外側にあり、前記分離液排出配管に流体接続し、
前記背圧調節器は操作時に前記使い捨て構造からの分離液流れに選択的に背圧を印加し、
前記背圧調節器は操作時に前記制御器に接続し、
この制御器は操作時に前記背圧調節器を制御し、前記のほぼ環状の分離液ポンプ開口および前記のほぼ環状の濃縮液ポンプ開口それぞれから前記エアポケットをラジアル方向内向きに維持する請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
さらに連続的な環状濃縮液ダムを有し、
この環状濃縮液ダムが前記分離室に延入し、前記のほぼ環状の濃縮液開口の下に下向きに延在し、そして前記のほぼ環状の濃縮液開口にラジアル方向内向きに位置する請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
さらに連続的な環状分離液ダムを有し、
この環状分離液ダムが前記分離室に延入し、前記のほぼ環状の分離液開口の下に下向きに延在し、そして前記のほぼ環状の分離液開口にラジアル方向下向きに位置し、
環状に上向きに延在する凹部が前記環状濃縮液ダムと前記環状分離液ダムとの間においてラジアル方向に前記分離室に延入する請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記外壁が外向きに延在する突出部を有し、これらの突出部の間に中間凹部を有するパターンを有し、
この突出部および凹部のパターンによって、空気が前記外壁と前記ボウルとの間から逃げ出ることができる請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
前記内部領域内の前記の上部ディスク状部分が全体として剛性を示し、
操作時にこの上部ディスク状部分がこの剛性ボウルに解放可能に係合する請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
前記内部領域内の前記下部が複数の角度をもって離間した、ラジアル方向に延在する加速器羽根を有し、これら羽根の間に流路が延在する請求項１に記載の装置。
【請求項２４】
前記内部領域内の前記下部が全体として剛性を示す下部ディスク状部分を有し、
この下部ディスク状部分が操作時に前記コア部に固定接続する請求項１に記載の装置。
【請求項２５】
前記内部領域内の前記下部が全体として剛性を示す下部ディスク状部分を有し、
この下部ディスク状部分が操作時に前記コア部に固定接続し、
前記可撓性外壁が前記下部ディスク状部分および前記剛性ボウルの中間に延在する請求項１に記載の装置。
【請求項２６】
前記内部領域内の前記下部が全体として剛性を示す下部ディスク状部分を有し、
この下部ディスク状部分が操作時に前記コア部に固定接続し、
前記下部ディスク状部分が、複数の角度をもって離間した、ラジアル方向に延在する加速器羽根を有し、これら羽根が前記下部ディスク状部分から上向きに延在し、流路がこれら羽根間にラジアル方向に延在する請求項１に記載の装置。
【請求項２７】
前記内部領域内の前記下部が全体として剛性を示す下部ディスク状部分を有し、
この下部ディスク状部分が操作時に前記コア部に固定接続し、
前記下部ディスク状部分が、複数の角度をもって離間した、ラジアル方向に延在する加速器羽根を有し、これら羽根が前記下部ディスク状部分から下向きに延在し、流路がこれら羽根間にラジアル方向に延在する請求項１に記載の装置。
【請求項２８】
前記使い捨て構造によって、細胞分離液および細胞濃縮液の連続排出または半連続排出の少なくとも一つを行った状態で前記遠心分離機システムが操作を行う請求項１に記載の装置。
【請求項２９】
前記外壁の内半径が、前記コア部の下部に対応する垂直レベルにおいてよりも前記コア部の上部に対応する垂直レベルにおいて大きい請求項１に記載の装置。
【請求項３０】
前記濃縮液ポンプ室がほぼ環状の濃縮液開口を介して前記分離室に流体連絡し、
前記分離液ポンプ室がほぼ環状の分離液開口を介して前記分離室に流体連絡し、
これらのほぼ環状の濃縮液開口および分離液開口が同軸構成であり、そして前記のほぼ環状の濃縮液開口が、前記のほぼ環状の分離液開口からラジアル方向外向きに位置する請求項１に記載の装置。
【請求項３１】
さらに外部濃縮液ポンプを有し、この外部濃縮液ポンプが前記使い捨て構造の外側にあるとともに、前記濃縮液排出配管に流体接続し、
さらに濃縮液光学密度センサーを有し、この濃縮液光学密度センサーが操作時に濃縮液排出ラインの内部に接続し、この濃縮液排出ラインが操作時に前記濃縮液排出配管および前記外部濃縮液ポンプに接続し、
さらに制御器を有し、この制御器が操作時に前記外部濃縮液ポンプおよび前記濃縮液光学密度センサーに接続し、この制御器が操作時に前記濃縮液光学密度センサーに少なくとも部分的に応答して、前記外部濃縮液ポンプを制御する請求項１に記載の装置。
【請求項３２】
さらに外部分離液ポンプを有し、この外部分離液ポンプが前記使い捨て構造の外側にあるとともに、前記分離液排出配管に流体接続し、
さらに分離液光学密度センサーを有し、この分離液光学密度センサーが操作時に分離液排出ラインの内部に接続し、この分離液排出ラインが操作時に前記分離液排出配管および前記分離液ポンプに接続し、
さらに制御器を有し、この制御器が操作時に前記外部分離液ポンプおよび前記分離液光学密度センサーに接続し、この制御器が操作時に前記分離液光学密度センサーに少なくとも部分的に応答して、前記外部分離液ポンプを制御する請求項１に記載の装置。
【請求項３３】
さらに外部濃縮液ポンプを有し、この外部濃縮液ポンプが前記使い捨て構造の外側にあるとともに、前記濃縮液排出配管に流体接続し、
さらに濃縮液光学密度センサーを有し、この濃縮液光学密度センサーが操作時に濃縮液排出ラインの内部に接続し、この濃縮液排出ラインが操作時に前記濃縮液排出配管および前記外部濃縮液ポンプに接続し、
さらに外部分離液ポンプを有し、この外部分離液ポンプが前記使い捨て構造の外側にあるとともに、前記分離液排出配管に流体接続し、
さらに分離液光学密度センサーを有し、この分離液光学密度センサーが操作時に分離液排出ラインの内部に接続し、この分離液排出ラインが操作時に前記分離液排出配管および前記分離液ポンプに接続し、
さらに制御器を有し、この制御器が操作時に前記外部分離液ポンプおよび前記分離液光学密度センサーおよび前記濃縮液光学密度センサーに接続し、この制御器が操作時に前記濃縮液光学密度センサーおよび前記分離液光学密度センサーに少なくとも部分的に応答して、前記外部濃縮液ポンプおよび前記外部分離液ポンプの少なくとも一つを制御する請求項１に記載の装置。
【請求項３４】
さらに少なくとも一つの環状の気密シールを有し、
この少なくとも一つの環状気密シールが前記の上部ディスク状部分と、前記供給配管、前記分離液排出配管および前記濃縮液排出配管の少なくとも一つから外向きに延在する少なくとも一つの環状外壁との間に操作時にシーリング関係で延在し、
前記の少なくとも一つの環状気密シールが操作時に前記内部領域内にエアポケット維持し、このエアポケット内の空気が、被処理細胞培養バッチの前記分離液ポンプおよび前記濃縮液ポンプそれぞれへの流体接続を維持した状態で、前記少なくとも一つのシールをこの細胞培養バッチから分離する請求項１に記載の装置。
【請求項３５】
前記分離液求心ポンプ室が、軸方向にセンタリングされた下部の円形の分離液求心ポンプ室面と垂直方向に境界を成すとともに、軸方向にセンタリングされた上部の円形の分離液求心ポンプ室面と垂直方向に境界を成し、
前記下部分離液求心ポンプ室面が軸方向にセンタリングされた下部分離液求心ポンプ室開口を有し、前記供給配管がこの分離液求心ポンプ室開口を介して延在し、
前記の上部分離液求心ポンプ室面が軸方向にセンタリングされた上部分離液求心ポンプ室開口を有し、
前記供給配管および前記の垂直に延在する分離液排出配管が、前記の上部分離液求心ポンプ室開口を介して延在し、
前記分離液ポンプがほぼ環状の分離液ポンプ開口を有し、前記分離液ポンプ室からの分離液が、前記のほぼ環状の分離液ポンプ開口を介して前記分離液ポンプに流入し、
前記のほぼ環状の分離液ポンプ開口が、前記軸線から分離液ポンプ開口距離だけラジアル方向に位置し、
前記の下部分離液求心ポンプ室面が
複数の角度をもって離間した、ラジアル方向上向きに延在する下部分離液室羽根を有し、これら下部分離液室羽根が下部分離液室羽根開口から始まり、ラジアル方向外向きに下部分離液羽根の距離だけ延在し、この下部分離液羽根の距離が前記分離液ポンプ開口の距離未満であり、
前記の上部分離液求心ポンプ室面が
複数の角度をもって離間した、ラジアル方向下向きに延在する上部分離液室羽根を有し、
これら上部分離液室羽根が前記の上部分離液室羽根開口から始まり、ラジアル方向外向きに上部分離液羽根の距離だけ延在し、この上部分離液羽根の距離が前記分離液ポンプ開口の距離未満である、請求項１に記載の装置。
【請求項３６】
前記濃縮液求心ポンプ室が、軸方向にセンタリングされた下部の円形の分離液求心ポンプ室面と垂直方向に境界を成すとともに、軸方向にセンタリングされた上部の円形の分離液求心ポンプ室面と垂直方向に境界を成し、
前記の下部濃縮液求心ポンプ室面が、軸方向にセンタリングされた濃縮液求心ポンプ室開口を有し、この下部濃縮液求心ポンプ室開口を介して前記供給配管および垂直に延在する分離液排出配管が延在し、
前記の上部濃縮液求心ポンプ室面が軸方向にセンタリングされた上部濃縮液求心ポンプ室開口を有し、
前記供給配管、前記の垂直に延在する分離液排出配管および前記の垂直に延在する濃縮液排出配管が、前記の上部濃縮液求心ポンプ室開口を介して延在し、
前記濃縮液ポンプがほぼ環状の濃縮液ポンプ開口を有し、前記濃縮液ポンプ室からの濃縮液が、前記のほぼ環状の濃縮液ポンプ開口を介して前記濃縮液ポンプに流入し、
前記のほぼ環状の濃縮液ポンプ開口が、前記軸線から分離液ポンプ開口距離だけラジアル方向に位置し、
前記の下部濃縮液求心ポンプ室面が
複数の角度をもって離間した、ラジアル方向上向きに延在する下部濃縮液室羽根を有し、これら下部濃縮液室羽根が下部濃縮液室羽根開口から始まり、ラジアル方向外向きに下部濃縮液羽根の距離だけ延在し、この下部濃縮液羽根の距離が前記濃縮液ポンプ開口の距離未満であり、
前記の上部濃縮液求心ポンプ室面が
複数の角度をもって離間した、ラジアル方向下向きに延在する上部濃縮液室羽根を有し、
これら上部濃縮液室羽根が前記の上部濃縮液室羽根開口から始まり、ラジアル方向外向きに下部分離液羽根の距離だけ延在し、この上部濃縮液羽根の距離が前記濃縮液ポンプ開口の距離未満である請求項１に記載の装置。
【請求項３７】
前記濃縮液ポンプ室が、ほぼ環状の濃縮液開口を介して前記分離室に流体連絡し、
前記分離液ポンプ室が、ほぼ環状の分離液開口を介して前記分離室に流体連絡し、
このほぼ環状の環状濃縮液開口および分離液開口が同軸であり、前記のほぼ環状の濃縮液開口が前記のほぼ環状の分離液開口からラジアル方向外向きに位置し、そして
さらに連続的な環状分離液ダムを有し、
この環状分離液ダムが前記分離室内に延在し、かつ前記のほぼ環状の分離液開口の下に下向きに延在するとともに、前記のほぼ環状の分離液開口にラジアル方向外向きに位置する請求項１に記載の装置。
【請求項３８】
前記濃縮液ポンプ室が、ほぼ環状の濃縮液開口を介して前記分離室に流体接続し、
前記分離液ポンプ室が、ほぼ環状の分離液開口を介して前記分離室に流体接続し、
このほぼ環状の環状濃縮液開口および分離液開口が同軸であり、前記のほぼ環状の濃縮液開口が前記のほぼ環状の分離液開口からラジアル方向外向きに位置し、そして
さらに連続的な環状分離液ダムを有し、
この環状分離液ダムが前記分離室内に延在し、かつ前記のほぼ環状の分離液開口の下に下向きに延在するとともに、前記のほぼ環状の分離液開口にラジアル方向外向きに位置し、
さらに連続的な環状濃縮液ダムを有し、
この環状濃縮液ダムが前記分離室内に延在し、かつ前記のほぼ環状の濃縮液開口の下に下向きに延在するとともに、前記のほぼ環状の濃縮液開口にラジアル方向内向きに位置する請求項１に記載の装置。
【請求項３９】
前記濃縮液ポンプ室が、ほぼ環状の濃縮液開口を介して前記分離室に流体連絡し、
前記分離液ポンプ室が、ほぼ環状の分離液開口を介して前記分離室に流体連絡し、
このほぼ環状の環状濃縮液開口および分離液開口が同軸であり、前記のほぼ環状の濃縮液開口が前記のほぼ環状の分離液開口からラジアル方向外向きに位置し、そして
さらに連続的な環状分離液ダムを有し、
この環状分離液ダムが前記分離室内に延在し、かつ前記のほぼ環状の分離液開口の下に下向きに延在するとともに、前記のほぼ環状の分離液開口にラジアル方向外向きに位置し、
さらに連続的な環状濃縮液ダムを有し、
この環状濃縮液ダムが前記分離室内に延在し、かつ前記のほぼ環状の濃縮液開口の下に下向きに延在するとともに、前記のほぼ環状の濃縮液開口にラジアル方向内向きに位置し、
前記環状濃縮液ダムと前記環状の分離液ダムとの間にラジアル方向にある前記分離室内に環状の上向きに延在する凹部が延在する請求項１に記載の装置。
【請求項４０】
さらに少なくとも一つの環状気密シールを有し、
この少なくとも一つのシールが、操作時に前記ディスク状上部と、前記供給配管、前記分離液排出配管および前記濃縮液排出配管の少なくとも一つのラジアル方向外向きに延在する少なくとも一つの外壁との間にシール関係で延在し、
さらに加圧空気源を有し、この加圧空気源が前記使い捨て構造の外側にあり、
前記分離液ポンプがほぼ環状の分離液ポンプ開口を有し、分離液がこの分離液ポンプ室から前記のほぼ環状の分離液ポンプ開口に流れ、
前記濃縮液ポンプがほぼ環状の濃縮液ポンプ開口を有し、濃縮液がこの濃縮液ポンプ室から前記のほぼ環状の濃縮液ポンプ開口に流れ、
前記の少なくとも一つのシールが操作時に前記内部領域内にエアポケットを維持し、前記加圧空気源が前記エアポケットと流体接続し、
このエアポケット内の空気が被処理細胞培養バッチから前記の少なくとも一つのシールを分離し、前記エアポケットが前記のほぼ環状の分離液ポンプ開口および前記のほぼ環状の濃縮液ポンプ開口それぞれのラジアル方向内向きに位置する請求項１に記載の装置。
【請求項４１】
さらに少なくとも一つの環状気密シールを有し、
この少なくとも一つのシールが操作時に前記ディスク状上部と、前記供給配管、前記分離液排出配管および前記濃縮液排出配管の少なくとも一つのラジアル方向外向きに延在する少なくとも一つの環状外壁との間にシーリング関係で延在し、
前記分離液ポンプがほぼ環状の分離液ポンプ開口を有し、
分離液が前記分離液ポンプ室からこのほぼ環状の分離液ポンプ開口に流れ、
前記濃縮液ポンプがほぼ環状の濃縮液ポンプ開口を有し、濃縮液が前記濃縮液ポンプ室から前記のほぼ環状の濃縮液ポンプ開口に流れ、
前記の少なくとも一つのシールが操作時に前記内部領域内にエアポケットを維持し、
このエアポケット内の空気がこの少なくとも一つのシールを被処理細胞培養バッチから分離し、
前記濃縮液排出配管に流れの背圧調節器が流体接続し、
この背圧調節器が操作時に分離液に背圧を選択的に印加し、
前記背圧調節器に操作時に接続する制御器が操作時に、前記のほぼ環状の分離液ポンプ開口および前記のほぼ環状の濃縮液ポンプ開口の両者のラジアル方向内向きに位置するエアポケットを維持する請求項１に記載の装置。
【請求項４２】
剛性を示す回転可能な多用途遠心分離機ボウルを有する遠心分離機システムに使用する使い捨て構造であって、この剛性ボウルに解放可能に位置するとともに、この構造の内部領域内において、細胞培養バッチ液内の細胞を細胞濃縮液および細胞分離液に分離する構成の使い捨て構造であって、
この使い捨て構造が、
第１軸端における第１ディスク状部分と、
この第１軸端に軸方向に配置される第２軸端と、
前記第１ディスク状部分と同軸的に位置し、かつ前記第１ディスク状部分および第２軸端の中間に軸方向に位置する中空の円筒形コア部と、
可撓性の外壁であって、
前記第１ディスク状部分に対して液密関係にあり、
前記コア部の少なくとも一部を取り囲む関係で延在し、
前記コア部および前記外壁の間にラジアル方向に延在する分離室と境を接するとともに、
前記外壁の半径が前記第２軸端に隣接部分においてよりも前記第１ディスク状部分で大きくなるようにテーパーを有する可撓性外壁と、
前記内部領域内に入り口開口を有する軸方向に延在する供給配管と、
この供給配管と同軸で、かつ供給配管のラジアル方向外向きにある軸方向に延在する分離液排出配管と、
この分離液排出配管と同軸で、かつ分離液排出配管のラジアル方向外向きにある軸方向に延在する濃縮液排出配管と、
前記供給配管周囲に同軸的に配置され、かつ前記分離液排出配管と流体連絡する分離液求心ポンプであって、
分離液ポンプ室内の内部領域内に位置し、かつ前記分離室に流体連絡し、
前記遠心分離機ボウルを有する前記使い捨て構造の回転時、前記第１ディスク状部分および前記外壁が分離液ポンプに対して回転する分離液求心ポンプと、
を有し、
前記供給配管周囲に同軸的に配置され、かつ前記濃縮液排出配管と流体連絡する濃縮液求心ポンプが、前記濃縮ポンプと前記第１ディスク状部分の中間に軸方向に位置し、
前記濃縮液ポンプが濃縮液ポンプ室内の前記内部領域内に位置し、
前記濃縮液ポンプ室が前記分離室に流体連絡し、前記遠心分離機ボウルを有する使い捨て構造の回転時、第１ディスク状部分および前記外壁が前記濃縮液ポンプに対して回転する
ことを特徴とする装置。
【請求項４３】
前記可撓性外壁が織り目の出た外面を有し、
この織り目の出た外面が前記外壁と前記ボウルとの間から空気を解放する構成を有する請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
前記外壁が前記第２軸端において前記構造の内部領域と境を接する請求項４２に記載の装置。
【請求項４５】
さらに第２ディスク状部分を有し、
この第２ディスク状部分が、前記第１ディスク状部分から前記内部領域内に軸方向に配置され、操作時にコア部に支持された状態で接続し、かつ複数の角度をもって離間された、ラジアル方向に延在する羽根を有し、これら羽根間に流路が延在する請求項４２に記載の装置。
【請求項４６】
前記外壁が前記第２軸端において前記構造の内部領域と境を接し、
前記構造がさらに前記内部領域内に第２ディスク状部分を有し、
この第２ディスク状部分が前記第１ディスク状部分から前記内部領域内に位置し、
操作時に前記コア部に支持された状態で接続し、かつ複数の角度をもって離間された、ラジアル方向に延在する羽根を有し、これらの羽根の間に流路が延在し、
前記羽根が前記第２ディスク状部分から前記第２軸端に向かって軸方向に延在する請求項４２に記載の装置。
【請求項４７】
さらに少なくとも一つの環状気密シールを有し、
この少なくとも一つのシールが操作時に前記第１ディスク状部分と、前記濃縮液排出配管、前記分離液排出配管および前記供給配管の少なくとも一つの外向きに延在する少なくとも一つの環状外壁との間にシール関係で延在し、
この少なくとも一つのシールが細胞培養バッチ処理時に前記内部領域内にエアポケットを維持し、細胞培養バッチの前記分離液ポンプおよび前記濃縮液ポンプそれぞれとの流体接続を維持した状態で、このエアポケット内の空気が前記少なくとも一つのシールを細胞培養バッチから分離する請求項４２に記載の装置。
【請求項４８】
前記濃縮液ポンプ室がほぼ環状の濃縮液開口を介して前記分離室に流体連絡し、
前記分離液室がほぼ環状の分離液開口を介して前記分離室に流体連絡し、
これらほぼ環状の濃縮液開口および分離液開口が同軸で、そして前記のほぼ環状の濃縮液開口が前記のほぼ環状の分離液開口からラジアル方向外向きに位置する請求項４２に記載の装置。
【請求項４９】
さらに、前記使い捨て構造の外側にあり、かつ前記濃縮液排出配管に流体接続する外部濃縮液ポンプと、
操作時に濃縮液排出ラインの内部に接続する濃縮液光学密度センサーであって、この濃縮液排出ラインが操作時に濃縮液排出配管および前記外部濃縮液ポンプに接続する濃縮液光学密度センサーと、
前記使い捨て構造の外部にあり、かつ分離液排出配管に流体接続する外部分離液ポンプと、
操作時に分離液排出ラインの内部に接続する分離液光学密度センサーであって、この排出ラインが操作時に前記分離液排出配管および前記外部分離液ポンプに接続する分離液光学密度センサーと、
操作時に前記外部分離液ポンプ、前記外部濃縮液ポンプ、前記分離液光学密度センサーおよび前記濃縮液光学密度センサーに接続する制御器であって、操作時に前記濃縮液光学密度センサーおよび前記分離液光学密度センサーに少なくとも部分的に応答して前記外部濃縮液ポンプおよび前記外部分離液ポンプの少なくとも一つを制御する制御器と、
を有する請求項４２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は原料の遠心分離処理に関する。本発明の実施態様は、遠心分離処理によって懸濁している細胞を分離する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
懸濁している細胞を遠心分離する装置および方法は、多くの技術的環境下で有用である。このようなシステムには改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国公開出願第２０１０/０１６７３８８号
【特許文献２】米国特許出願第１５/８８６，３８２号
【特許文献３】米国特許第９，２２２，０６７号
【特許文献４】米国特許第６，６１５，５９０号
【特許文献５】米国特許第９，４２７，７４８号
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｒａｍｅｓｈ  Ｓ．Ｇａｏｎｋｅｒ著“Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ，  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  ８０８５”（Ｐｒｅｎｔｉｃ  Ｈａｌｌ，２００２）
【発明の概要】
【０００５】
本明細書に開示する例示的な実施態様は、予め殺菌された、使い捨て式の流路構成部材を使用して、大規模細胞培養における細胞を遠心分離する装置および方法に関する。本発明で使用する遠心分離機は、予め殺菌された、使い捨て式の構成部材を使用する固体壁遠心分離機であればよく、高細胞濃度で細胞懸濁液を処理できる。
【０００６】
例示的な実施態様では、回転可能に固定した供給/排出部材を使用する。使い捨て部材は拡張直径を備えたコア部を有する剛性フレームに取り付けた可撓性膜を有する。使い捨て部材はさらに少なくとも一つの求心ポンプを有することができる。この使い捨て構造については、内側が円錐台形になっている多用途剛性ボウル内に支持することができる。これら構造部材によって、システムが十分高い角速度を維持できるため、高度に濃縮した細胞培養液流れを効率よく処理できる沈降速度を実現できる。供給時の濁り度などを最小限に抑えることができる特性をもつため、細胞濃縮液を連続的に、あるいは半連続的に排出でき、全体の生成速度（産生速度）を現在使用されている速度以上にすることができる。本明細書に例示する構造および方法を有効に実施でき、汚染の恐れを小さく抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、使い捨て式の多用途部材を有する遠心分離機システムの一実施態様を示す概略図である。
【図２】図２は、図１の遠心分離機システムの上部フランジ領域を示す詳細図であり、可撓性の室材料をフランジの表面にシールする方法を示す図である。
【図３】図３は、図１に示す遠心分離機システムの使い捨て部材のコア部および上部フランジを示す等角投影断面図である。
【図４】図４は、遠心分離機システムのポンプ室が加速器フィンを有する、図１に示す実施態様を示す概略図である。
【図５】図５は、図４に示す遠心分離機システムの実施態様におけるポンプ室の上部を示す等角投影図である。
【図６】図６は、（浅いプール遠心分離を行う）コア直径を拡張した使い捨て遠心分離機システムのコア部および上下のフランジを示す等角投影断面図である。
【図７】図７は、図６の供給加速器を示す等角投影図である。
【図８】図８は、標準的なコア直径、湾曲羽根を有する供給加速器、および楕円形ボウルを備えた使い捨て遠心分離機システムのコア部、および上下フランジを示す等角投影断面図である。
【図９】図９は、図８の供給加速器を示す等角投影図である。
【図１０】図１０は、濃縮液（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ）を連続排出する遠心分離機システムの一部を示す概略図である。
【図１１】図１１は、濃縮液を連続排出する遠心分離機システムを有する第２実施態様を示す概略図である。
【図１２】図１２は、希釈液導入機能を備えた、濃縮液を連続排出する遠心分離機システムを示す概略図である。
【図１３】図１３は、求心ポンプ（ｃｅｎｔｒｉｐｅｔａｌ  ｐｕｍｐ）のスロットル機構を備えた、濃縮液を連続排出する遠心分離機システムの第３実施態様を示す概略図である。
【図１４】図１４は、コア部を備え、かつストレートな羽根をもつ供給加速器を備えた使い捨て遠心分離機システムのコア部および上フランジを示す等角投影断面図である。
【図１５】図１５は、図１４の供給加速器を示す等角投影図である。
【図１６】図１６は、別な濃縮液を連続排出する遠心分離システムを示す等角投影断面図である。
【図１７】図１７は、別な求心ポンプを示す等角投影分解（展開）図である。
【図１８】図１８は、渦巻き式流路を内部に備えた別な求心ポンプのプレートを示す等角投影図である。
【図１９】図１９は、遠心分離コアキャビティ内に正圧を確実に維持する動作を行う遠心分離機システムを示す概略図である。
【図２０】図２０は、図１９に示す少なくとも一つの制御回路が実行する簡略化した例示的なロジックフローを示す概略図である。
【図２１】図２１は、別な連続的に分離液（ｃｅｎｔｒａｔｅ）および濃縮液を排出する遠心分離機システムを示す横断概略図である。
【図２２】図２２は、さらに別な連続的に分離液および濃縮液を排出する遠心分離機システムを示す横断概略図である。
【図２３】図２３は、さらに別な連続的に分離液および濃縮液を排出する遠心分離機システムを示す横断概略図である。
【図２４】図２４は、例示的な連続的に分離液および濃縮液を排出する遠心分離機システムを示す概略図である。
【図２５】図２５は、図２４の例示的な制御システムに対応するロジックフローを示す概略図である。
【図２６】図２６は、分離室内の濃縮液/分離液ダムを有する使い捨て遠心分離機構造の例示的な上部を示す横断面図である。
【図２７】図２７は、空気/液体界面のラジアル位置を制御するために分離液ポンプ室および濃縮液ポンプ室内の羽根を有する使い捨て構造の例示的な上部を示す横断面図である。
【図２８】図２８は、複数の室内羽根を有する例示的な濃縮液または分離液ポンプ室の表面を示す斜視図である。
【図２９】図２９は、空気/液体界面の位置を示す図２７に示すのと同様な使い捨て構造の例示的な上部を示す横断面図である。
【図３０】図３０は、空気ポケット内に加圧空気を維持する空気流路を備える使い捨て構造の例示的な上部を示す横断面図である。
【図３１】図３１は、分離液流れの背圧制御を行う例示的な遠心分離システムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
バイオ医薬品プロセスに適用される細胞培養の分野では、細胞培養を行う流体などの流体培地から細胞を分離する必要がある。細胞培養の目的の生成物としては、細胞が培地内に排泄する分子種、細胞内に残る分子種、あるいは細胞それ自体であればよい。生成（生産、産生）スケールで、細胞培養プロセスの初期段階が、バッチモードまたは連続モードのいずれかで動作することができるバイオリアクター内で生じるのが一般的である。反復バッチプロセスなどの変形も実施可能である。目的の生成物については、最終的な精製および生成物の組織立て（ｐｒｏｄｕｃｔ  ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）に先立って他のプロセス部材から分離する必要があることが多い。細胞採取は、他のプロセス部材からのこれら細胞分離を指す一般的な用語である。また、清澄化は細胞を含有しない上澄み（または分離液）が目的である細胞分離を指す用語であり、細胞回収は細胞濃縮液が目的である分離を指す用語である。本明細書に開示する例示的な実施態様は、大規模な細胞培養システムにおける細胞採取に関する。
【０００９】
細胞採取分離方法は、バッチ式遠心分離、断続的遠心分離、連続遠心分離、半連続遠心分離、接線方向濾過（ＴＦＦ）および深層濾過などである。生産スケールでの大容量細胞培養における細胞採取用の遠心分離は、歴史的には、微生物汚染を防止する無菌環境を設定する定置洗浄（ＣＩＰ）技術や定置滅菌（ＳＩＰ）技術を必要とする複雑な多用途システムである。実験室規模や連続的な細胞採取プロセスでは、より小型のシステムを利用することができる。Ｐｎｅｕｍａｔｉｃ  Ｓｃａｌｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製の、米国公開出願第２０１０/０１６７３８８号（全体をここに援用する）に記載されているＵｎｉＦｕｇｅ遠心分離機システムによれば、断続的な処理を使用して最大約２０００リットルの量で３〜３０リットル/分の範囲で細胞採取をバッチ式培養によって成功裏に実施できる。また、２０１８年２月１日を出願日とする米国特許出願第１５/８８６，３８２号および米国特許第９，２２２，０６７号（いずれも本出願の譲り受け人であるＰｎｅｕｍａｔｉｃ  ＳｃａｌｅＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが所有する）も全文をここに援用する。一般的にいって、断続処理の場合、濃縮液を排出するために、遠心分離ボウルの回転および供給流れの両者を定期的に停止する必要がある。この処理方法は通常濃度が低く、生存率の高い培養では成功裏に実施できる。なお、この方法では大きなバッチを処理でき、また細胞濃縮液は比較的迅速に、かつ完全に排出できる。
【００１０】
時には、“高濁度供給原料”と呼ばれることもある供給原料に高濃度の細胞および細胞デブリを含有する高濃度および/または低生存率細胞培養物から細胞を採取する必要がある。このような高濁度供給原料は、一部の遠心分離機システムでは処理速度が遅くなる恐れがある。以下がその理由である。
供給流量を遅くし、遠心分離機における滞留時間を延長し、小さな細胞デブリ粒子を分離する必要がある。
細胞および細胞デブリの両者の濃度が高くなると、細胞濃縮液のボウルへの充填が速くなり、ボウルを停止して濃縮液を排出する必要がある。
これら要因が重なり、正味の処理速度が低下し、細胞採取処理時間が許容できない程長くなる恐れがある。長い処理時間に対応してコスト高になる上に、遠心分離時間も長くなり、生成物の汚染の恐れが強くなり、低生存率の細胞培養物にも損失が出る恐れがある。
【００１１】
供給原料における細胞および細胞デブリの濃度が高くなると、細胞濃縮液の粘度がきわめて高くなる。これによって、排出サイクルを延長しても、遠心分離機から細胞濃縮液を完全に排出することが難しくなる。場合にもよるが、緩衝液のリンスサイクルを延長すると、濃縮物を十分完全に排出することができるが、排出サイクルに対してこのような調節のいずれかを行うか、あるいは両者を調節する必要が生じ、処理時間が長くなる。大容量の細胞培養処理を行うことがより複雑になり、コストも高くなる。
【００１２】
ボウルサイズを大きくし、断続的な処理サイクルの供給部分を延長することによってシステムサイズをスケールアップことは実用的でないことが多い。細胞濃縮液の排出サイクルがこれに応じてより長くなるからである。単純な形状上のスケールアップができなくなる別な制限も発生し、適正な流体の動的ファクターのスケールアップにバラツキが生じる。いずれの遠心分離の場合、最大処理速度は分離すべき粒子の沈降速度に依存する。この沈降速度は式１によって定義されるストークスの法則の変分によって与えられる。
公式1
2021526957.tif 000003
なお、式中のｖは沈降速度、Δρは固液密度差、ｄは粒子径、ｒは粒子のラジアル位置、ωは角速度、そしてμは液体速度である。スケールアップジオメトリーの場合、ボウルの半径を変えると、粒子が占める最大半径方向位置ｒが変わる。従って、式１の他のパラメーターを一定に維持した場合、ボウル半径が大きくなり、平均沈降速度が増し、所定の分離効率に関して処理量が増える。ところが、半径が長くなると、必要になることもある原料強度が強くなり、また他の工学的な制限もあるため、ボウルの角速度を維持することがより難しくなる。角速度の低下が、比例して大きくなる半径の二乗根を上回ると、平均沈降速度および（半径に比例する）処理量増加が共に減少する。
【００１３】
考慮する必要がある工学的な制限の一つは、より大きなボウルを回転させるために必要な角速度が実際には実現し難い点にある。より巨大で、よりコストのかかる遠心分離機駆動プラットフォームが必要になるからである。
【００１４】
さらに、半径が大きくなる間角速度を一定に保持する場合、遠心分離機の壁部に向けて細胞を推し進める力も強くなる。十分高い角速度でボウルを回転させ、目的の処理効率を得る場合、容器の壁部および容器内の細胞に加わる応力が強くなる。細胞についていえば、細胞が過度に高い濃度に詰め込まれることによって細胞が損傷を受けることになる。細胞損傷は、細胞生存率を維持する必要がある用途では不利に作用し、分離液中の溶液に存在する生成物の汚染につながる。過度に高い細胞濃度から生じる高い粘度も細胞濃縮物の完全排出に不利に作用する場合も生じる。
【００１５】
例示的な実施態様は、産業規模で大容量の細胞懸濁液を処理するために好適な速度で高濃度の細胞および細胞デブリを含有する低生存率細胞懸濁培養物の連続的な、あるいは半連続的な遠心分離を行う装置および方法を包含する。一部の例示的な遠心分離機は予め殺菌を行った使い捨て設計であり、２０リットル/分を超える流量でこのような細胞懸濁液を処理できる。この流れ容量のため、トータルな運転時間を２０００リットルバイオリアクターの場合２〜３時間に設定できる。使い捨て遠心分離機システムの例示的な実施態様では、約２０〜４０リットル/分で運転する状態で、約３００〜２，０００リットルの流体を処理できる。
【００１６】
図１に、使い捨て遠心分離機構造１０００を示す。この遠心分離機構造１０００はコア部１５１０、上フランジ１３００、下フランジ１２００、および上フランジ１３００および下フランジ１２００の両方にシール（封着）した可撓性（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）ライナー１１００を有するコア構造１５００（図３に明示する）を備える。この遠心分離機構造１０００は回転ポンプ室１４２０内に一対の静置ペアリングディスク（ｐａｒｉｎｇ  ｄｉｓｋ）１４１０を有する求心ポンプ１４００、および回転機械式シール１７００を備える。
【００１７】
遠心分離機構造１０００は供給/排出装置２０００も備える。この装置２０００は遠心分離機１０００の回転軸１５２５（図１２に示す）を中心にして複数の同軸配管を備える。供給/排出装置２０００の最も内側の部分は、供給配管２１００を備える。複数の補助的な配管が供給配管２１００を同軸的に取り囲み、分離液の排出２２００、濃縮液の排出２５００（例えば図１２を参照）、または希釈液の供給５０００（例えば図１２を参照）を行う配管または流体路を備えることができる。供給/排出接続部の各部は適正な流体接続によって遠心分離機１０００の内部の一部に流体接続することができ、またさらに同軸配管に流体接続して、システムから分離液、濃縮液、または希釈液を取り出すことができ、あるいはシステムにこれらを加えることができる。
【００１８】
図１に示す上下のフランジ１３００、１２００はコア部１５１０と軸方向に整合し、かつコア部１５１０に対して凹状になっている円錐形ボウルを有する。このコア部１５１０は全体として円筒形本体を有し、その中空の円筒形中心は軸１５２５（図１２に明示する）を備える供給配管２１００を受け取ることでできる大きさをもつ。上フランジ１３００、コア部１５１０および下フランジ１２００は一体的な構造を取ることができ、膜とも呼ぶことがある可撓性ライナー１１００のより強固な支持体になる。他の実施態様では、コア部１５００は複数の部材から構成することができる。他の実施態様では、コア部１５１０および上フランジ１３００を単一の部材から構成し、下フランジ１２００を別な部材から構成すればよい。あるいは、コア部１５１０および下フランジ１２００を単一部材から構成し、上フランジ１３００を別な部材から構成してもよい。
【００１９】
一体的なコア部１５１０/上フランジ１３００の実施態様を図３に示す。この一体的な部材については、下フランジ１２００に接合し、遠心分離機１０００の使い捨て部材の内部支持構造１５００を形成することができる。この構造によって可撓性ライナー１１００を剛性か半剛性の固定内部支持構造１５００の周囲に上部および底部において固定する。遠心分離機システムが使用中の場合には、可撓性ライナー１１００の外部も多用途構造体３０００の壁部およびカバー部によって支持する。
【００２０】
例示的な分離室１５５０は全体として円筒形の開放室であり、この開放室は全体的にみてコア部１５１０の外面１５１５および可撓性ライナー１１００と境界を成すとともに、下フランジ１２００の上面１２１０および上フランジ１３００の下面１３１０と境界を成す。コア部１５１０の中心キャビティ１５２０からコア部１５１０の外面１５１５まで延在する孔１５３０によって分離室１５５０は供給配管２１００に流体接続する。この分離室１５５０は、コア部１５００を介して同様な孔１５４０によってポンプ室１４２０にも流体接続する。本実施例では、孔１５４０はポンプ室１４２０の方に上向き角度をもち、コア部１５１０と上フランジ１３００との接合室部の真下で分離室１５５０に開口する。図１２に示すように、上向き角度以外の、水平かあるいは下向き角度などの角度で孔１４２０または４４２０はポンプ室に入る。さらに、一部の実施態様では、これら孔１４２０、４４２０の代わりに加速器フィン間のスリットまたはギャップを使用してもよい。
【００２１】
図１には、供給配管キャリヤ２３００を有する供給/排出装置２００も示すが、この配管キャリヤを介して供給配管２１００が遠心分離機１０００の底部に近い、図３に示す位置まで延在する。この位置では、供給配管２１００が移動することなく、供給機能および排出機能の両機能を発揮できる。供給プロセス時のせん断力は、供給配管２１００のノズル２１１０と下フランジ１２００の上面１２１０との間のギャップを細心の注意を払って設計することにより、また供給配管２１００のノズルの２１１０の直径および遠心分離機の角速度によって最小に抑制できる。（本出願に援用する）米国特許６，６１５，５９０号には、せん断力を最小に抑制するために適正な関係を選択する方法が開示されている。当業者にとって公知な回転遠心分離機への液体細胞培地の供給に応じて発生するせん断力を最小に抑制する他の好適な供給配管も使用することができる。
【００２２】
さらに、図１には、分離液排出流路２２００を介して分離液を排出する求心ポンプ１４００も示す。図１に示す実施態様では、分離液ポンプ１４００は、ポンプ室１４２０内の上フランジ１３００の上に配置する。ポンプ室１４２０は、コア部１５１０の上面１５０５および遠心分離機カバー１６００の内面１６０５、１６２０が形成する室部である。遠心分離機カバー１６００は円筒形壁部１６４０および全体として円形ディスク（図５に示す）の形を取る係合キャップ部１６１０を備えることができる。この遠心分離機カバー１６００については、一体的に形成してもよく、あるいは個別部材から形成してもよい。
【００２３】
以下により詳しく説明するように、他の実施態様では、分離液ポンプ室１４２０の形状および位置については変更することができる。ポンプ室１４２０はコア構造体１５００の上端付近で軸方向に対称的なポンプ室であり、このコア構造体は、コア１５１５の外部付近から分離液ポンプ室１４２０に延入する孔またはスリット１５３０を介して分離室１５５０と流体接続する。一部の実施態様では、図１１および図１２に明示するように、分離液ポンプ室１４２０は分離室１５５０内の凹部に設けることができる。
【００２４】
例示的な分離液ポンプ１４００は、一対のペアリングディスク１４１０を備える。ペアリングディスク１４１０は２つの薄い円形ディスク（プレート）であり、これらはコア構造体１５００の軸１５２５と軸方向に整合する。図１〜図５に示す実施態様では、ペアリングディスク１４１０は遠心分離機構造１０００に対して静置保持され、一定のギャップ１４１５（図１０の１４１５）によって相互分離する。ペアリングディスク１４１０の間にあるこのギャップ１４１５が流体接続し、遠心分離機１０００から分離液を取り出し、この分離液はペアリングディスク１４１０の間を流れ、分離液出口２４００で終了する、供給配管キャリヤ２３００を取り囲む中空円筒形の分離液排出流路２２００に流入する。
【００２５】
例示的な使い捨て遠心分離機構造１０００については、多用途遠心分離機構造体３０００内に収容する。この構造体３０００はボウル３１００およびカバー３２００を備える。遠心分離機ボウル３１００の壁部が、遠心分離機１０００の回転時に遠心分離機１０００の可撓性ライナー１１００を支持する。このために、使い捨て遠心分離機１０００の外側構造部と多用途構造体３０００の内側構造部とが相互に一致する。同様に、上フランジ１２００の上面、コア部１５１０の上部の外側および遠心分離機カバー１６００の壁部１６４０の下部が、回転時支持を行うようになっている多用途ボウルカバー３２００の内面に一致する。以下に詳しく説明するように、多用途ボウル３１００およびボウルカバー３２００があるため、せん断力によってライナー１１００を切り裂き、使い捨て遠心分離機１０００から接触を断つことがなくなる。一部の実施態様では、一致する使い捨て遠心分離機１０００を選択することによって、既存の多用途構造体３０００を使い捨て処理に組み込むことができる。また、他の実施態様では、多用途構造体３０００を使い捨て遠心分離機１０００と併用できるように特別な設計を行ってもよい。
【００２６】
図２に、可撓性ライナー１１００の上フランジ１３００へのシールを説明するために、多用途遠心分離機構造体３０００の上フランジ１３００、プラスチックライナー１１００およびカバー３２００の例示的な構造の一部を示す。可撓性ライナー１１００としては、ポリウレタン（ＴＰＵ）やその他の伸縮自在で強靭性があり、耐引き裂き性を有し、生体適合性を備えたポリマーなどの熱可塑性エラストマーを使用することができ、また上下のフランジ１３００、１２００としては、ポリエーテルイミド、ポリカーボネートやポリスルフォンなどの剛性のあるポリマーから形成すればよい。可撓性ライナー１１００は薄いスリーブかエンベロープであり、このスリーブなどについては、上下のフランジ１３００、１２００間に延在し、かつこれらフランジにシールされ、分離室１５５０の外壁を形成する。ライナー１１００および上下のフランジ１３００、１２００およびコア部１５１０の材料については、例示に過ぎない。当業者ならば、公知材料と同様な特性を備えた適当な材料を選択できるはずである。
【００２７】
熱接着取り付けプロセスを使用して、図２に示す領域内に異なる材料を接着することができる。フランジ材料を予熱し、エラストマー系ポリマーを加熱されたポリマーの上に配置し、エラストマー系フィルムライナー１１００の軟化点以上の温度でこれを加熱加圧することによって熱接着部１１１０を形成する。同様にして、プラスチックライナー１１００を下フランジ１２００に接着する。熱接着部１１１０について説明したが、これは例示に過ぎない。可撓性フィルムとフランジ材料との間に同様に強く、比較的永久的な接着部を構成する他の手段、例えば温度、化学薬品、接着剤やその他の接着手段などを代用することができる。
【００２８】
例示的な使い捨て部材を予め殺菌する。これら部材を保護包装から取り出し、遠心分離機に据え付けている間、熱接着部１１１０が使い捨て室部内に殺菌状態を維持する。使用時には、延伸性を示す可撓性ライナー１１００が再使用可能なボウル３１００の壁部に整合する。再使用可能なボウル３１００が十分な支持を確保し、また可撓性ライナー１１００が十分な弾性を示すため、使い捨て遠心分離機１０００は、大きな半径の遠心分離機１０００に液体細胞培地や他の懸濁液が充填され、かつ処理速度が約２〜４０リットル/分に達する沈降速度に達するほど高い角速度で遠心分離機が回転するさいに発生する強い回転力に十分耐え得る。
【００２９】
熱接着部１１１０に加えて、シーリングリッジまたは“ナビン（ｎｕｂｂｉｎｓ）”３２１０がボウルカバー３２００上に存在するため、剛性のある上フランジ１３００を熱可塑性エラストマー系フィルムが圧縮し、さらにシール作用が強くなる。同じ圧縮シールをボウル３１００の下部にも使用するため、剛性のある下フランジ１２００を熱可塑性エラストマー系フィルムでシールすることができる。これらシール部が、室部に液体を充填するさいの遠心分離時に発生する静水圧がもたらすせん断力から熱接着領域１１１０を分離することによってこの領域を支持する。熱接着領域１１１０と圧縮ナビン３２１０とのシール部が、ボウル壁部における９７ｐｓｉの静水圧に対応する３０００ｘｇで試験を受けたことになる。ライニングは十分薄く、また圧縮性であるため、ナビン３２１０が可撓性ライナー１１００を圧縮し、かつこれを把持するが、熱的接着部１１１０や圧縮ナビン３２１０付近で裂ける恐れは最小限に抑えることができる。一つの実施態様では、可撓性ＴＰＵライナーのシール厚さは０．０１０インチで、裂けることもなく、あるいは漏出も見られない。
【００３０】
図１および図２の図示に対応する実施態様について、直径が５．５インチのボウル内で試験を行った。２０００ｘｇでの水圧容量は＞７リットル/分であり、哺乳動物細胞を３リットル/分の流速において９９％の効率で成功裏に分離できた。
【００３１】
ほとんどの場合、上下のフランジ１３００、１２００は図１に示す形状と同様な形状をもっていればよいが、一部の場合、使い捨て遠心分離機の上面は図１０および図１１に示すように、異なる形状であってもよい。図１０および図１１に示す実施態様では、全体として円錐形の上フランジ１３００に一致する全体として円錐形ボウルカバー３２００と比較した場合、上フランジおよびボウルカバーの両者はディスク形である。当業者ならば、本発明のシーリング技術を異なる形状のシーリング表面に応用できるはずである。
【００３２】
図４および図５に、求心ポンプ１４００の効率を改善する特徴を備えた一実施態様を示す。図５に詳細に示すように、図１および図２に示す内部構造と同様な、使い捨て部材の内部構造はポンプ室１４２０のキャップ部１６１０の内面１６２０上に複数のラジアルフィン１６３０を備える。図５に、遠心分離機カバー１６００のキャップ部１６１０の内面１６２０を示す。ラジアルフィン１６３０は薄い、全体として矩形のラジアルプレートであればよく、キャップ部１６１０の内面１６２０から垂直に延在する。例示的な実施態様では、６つのフィン１６３０を使用するが、他の実施態様では、フィン１６３０の個数は６つ以下でもよく、６つ以上でもよい。この実施態様では、フィンはキャップ１６２０の内面の一部を構成するが、他の実施態様では、キャップ１６１０以外の形状を取ることができるポンプ室１４２０の上面１６２０を備えることができる。遠心分離機システムの使用時、フィン１６３０はポンプ室１４２０内の求心ポンプ１４００のペアリングディスク１４１０の上に位置する。これらフィン１６３０は遠心分離機１０００の角回転をポンプ室１４２０内の分離液に伝える。
【００３３】
以上の結果、求心ポンプ１４００の効率が向上し、ペアリングディスク１４１０上のポンプ室１４２０内の気液界面が安定化し、気体バリヤのサイズが大きくなる。この気体バリヤは全体として円筒形気体カラムであり、この気体カラムは供給/排出機構２０００の外側から外向きに延在し、ポンプ室１４２０に延入し、回転している分離液の内面に至る。気体バリヤのサイズがこのように大きくなるのは、分離液の角速度が高くなり、分離液が遠心分離機の壁部に強制的に押し付けられるからである。ポンプ室１４２０内で回転している分離液が静置ペアリングディスク１４１０に接触すると、摩擦が発生する結果、ポンプ１４００の効率が低下することがある。分離液と同じ角速度で回転する複数のラジアルフィン１６３０を付設すると、速度低下を抑えることができる。この速度低下は、回転している分離液と静置ペアリングディスク１４１０との衝突から発生する。
【００３４】
図６に、濁度の高い供給原料に使用する改良コア構造１５００を示す例示的な実施態様を示す。コア構造１５００はコア部１５１０、上フランジ１３００、および下フランジ１２００を備える。このコア部１５１０は円筒形の中心キャビティ１５２０を備え、供給配管２１００をこの中心キャビティ１５２０に挿入できる。中心軸１５２５からコア部１５１５の外側までの距離（図６の破線６０００で示すコア部幅）は、図３に示す実施態様における対応距離よりも長い。より直径が大きいコア部１５１０を使用するので、分離室１５５０の深さ（破線６０１０で示す）が浅くなり、遠心分離機１０００が浅いプール遠心分離機として動作することが可能になる。一般的に、分離室１５５０の深さ６０１０は、図１および図１２に示すコア部１５１０の外側と可撓性ライナー１１００との間の距離である。浅いプール遠心分離機の場合、遠心分離機の直径に対して分離室１５５０の深さ６０１０が小さい。図１２に示す例示的な実施態様から読み取れるように、細胞濃縮液の取り出しを容易にするために、浅いプールの深さ６０１０は分離室１５５０の底部において浅くなり、分離室１５５０の上部において幾分深くなる。本発明の一部の実施態様では、コア部幅に対する平均分離プール深さ６０１０の比は１：１か、１：１未満である。浅いプール遠心分離機の実例は、Ｐｎｅｕｍａｔｉｃ  Ｓｃａｌｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のＶｉａＦｕｇｅ遠心分離機システムの適宜選択されるモデルである。より高い供給流量で分離を可能にすることが浅いプール遠心分離機の一つの利点である。所定のボウル内径についてはより高い平均重力によってこの利点は実現でき、所定の角速度でより高い沈降速度を得ることができる。結果として分離特性が改善し、高濃度の細胞デブリを含有する濁度の高い供給原料を分離するさいに有利に作用する。
【００３５】
図６に示すコア部構造１５００の実施態様も下フランジ１２００の一部として加速器羽根１５６０を有する。（図１０および図１１に示す）固形コア部１５１０に開けた孔１５３０ではなく、加速器羽根１５６０（図１２に示す）がコア部１５１０の中心キャビティ１５２０と分離室１５５０とを流体接続する別な実施態様になる。
【００３６】
図６に示すコア部構造１５００の例示的な実施態様では、加速器羽根１５６０は複数のラジアル方向に離間した、全体として矩形の薄いプレート１５８０を備え、これらの羽根は下フランジ１２００の上部円錐面から上向きに延在する。これらプレート１５８０はコア部１５１０の基底部に対して上向きに直交延在する。また、プレート１５８０はコア部１５１０の軸線１５２５付近から全体としてラジアル方向に外向きに延在する。例示的な実施態様では、図７に明示するように、１２枚のプレート１５８０が存在する。他の実施態様では、プレート数は１２以下、あるいは１２以上でもよい。さらに、他の実施態様では、図９の例示的な実施態様に示すように、プレート１５８０は遠心分離機１０００の回転方向に湾曲していてもよい。下フランジ１２００の内面は、楕円形の加速器ボウル１５９０を形成するように構成してもよく、そこから湾曲プレートが上向きに延在する。以上の実施態様は例示であり、当業者ならば、これらプレート、下フランジ１２００の形状および/または埋設加速器ボウルがもたらす濁度減少からさらに作用効果を引き出すようにこれら実施態様を異なる方法で組み合わせ、あるいはこれら実施態様を部分修正できるはずである。
【００３７】
連続的な、あるいは半連続的な動作を行う使い捨て遠心分離機１０００のさらに別な作用効果を図１０〜図１２に示す。図１０に示す例示的な実施態様は、細胞濃縮液を取り出す第２求心ポンプ４４００を備える。細胞濃縮液を取り出す求心ポンプ４４００は、分離液を取り出すために求心ポンプ１４００の上に位置する。この求心ポンプ４４００はポンプ室４４２０、およびペアリングディスク４４１０を備える。複数の孔または連続スリット４５４０が分離室１５５０の上部外周部からポンプ室４４２０に延入するため、分離室１５５０の上部外側部分が第２ポンプ室４４２０に流体接続する。ポンプ室１４００と同様に、ポンプ室４４００も図１０〜図１２に示す形状とは異なる形状であってもよいが、分離室１５５０に流体接続するコア部構造１５００の上端付近において全体として軸方向に対称的な形状を有する。ポンプ室１４００と同様に、このポンプ室はコア部構造１５００内の凹部によって部分的に、あるいは全体的に形成することができる。分離液ポンプ室１４００がコア部構造１５００の上端付近にある場合、細胞濃縮液ポンプ室４４００は全体としてこの上に設けることになる。ポンプ室４４００は、細胞濃縮液を取り出すために、孔またはスリット４５４０によって分離室１５５０と流体接続する。これらスリット等が分離室１５５０の外側上壁付近から延在するため、遠心力によってそこに押し付けられたより重い細胞濃縮液を回収することができる。
【００３８】
図１０に示す実施態様では、濃縮液排出ポンプ４４００に使用するペアリングディスク４４１０が、分離液排出ポンプ１４００に使用するものとほぼ同じ半径を有し、回転可能に固定する。図１１に示す実施態様などの実施態様では、濃縮液排出ポンプ４４００のペアリングディスク４４１０の半径は、分離液排出ポンプ１４００の場合よりも大きく、これに対応してポンプ室４４２０も大きい。各種の中間直径をもつペアリングディスクも使用可能である。最適な直径は、排出すべき細胞濃縮液の特性に依存する。ペアリングディスクの直径が大きくなると、ポンプ能力が高くなるが、発生するせん断力も大きくなる。
【００３９】
図１、図４および図１０に示す実施態様では、濃縮液排出ポンプ４４００のペアリングディスク４４１０は、回転可能に固定する。他の実施態様では、例えば図１１に示す実施態様では、ペアリングディスク４４１０は、ゼロと遠心分離機１０００の角速度との間にある角速度で回転できる構成である。目的の角速度については、当業者によく知られている多数の機構によって制御できる。制御手段の実例は外部スリップクラッチであり、これによってペアリングディスク４４１０が遠心分離機１０００の角速度の分数である角速度で回転できる。ペアリングディスクの角速度のその他の制御手段については、当業者ならば理解できるはずである。
【００４０】
図１、図４、図１０〜１２に示す実施態様では、ペアリングディスク１４１０と４４１０との間のギャップ１４１５、４４１５は固定する。図１３に示す実施態様などの実施態様の場合、ペアリングディスク１４１０と４４１０との間のギャップ１４１５、４４１５は調整可能であり、分離液および濃縮液を遠心分離機１０００から取り出す流量を制御できる。ペアリングディスク１４１０および４４１０の各対のうちの一つは、上下に移動可能なスロットルチューブ（ｔｈｒｏｔｔｌｅ  ｔｕｂｅ）６１００に取り付ける。このスロットルチューブ６１００は上下動でき、各対のペアリングディスク１４１０、４４１０間のギャップ１４１５、４４１５を狭め、あるいは広げることができる。さらに、外部蠕動ポンプ２５１０（図示省略）を濃縮液取り出しライン２５００（図示省略）に取り付けることができ、濃縮液の取り出しが容易になる。このポンプ２５１０については、ポンプ室４４２０内のセンサー４４３０によって制御することができる。このセンサー４４３０（図示省略）を使用すると、希釈ポンプ５１５０を制御でき、これによって濃縮液の取り出しを希釈液添加に同期させることが可能になる。
【００４１】
また、図１３には分離液ポンプ１４００を遠心分離機１０００の基底部に設けた実施態様を示す。図１３に示す実施態様では、ポンプ室１４２０と可撓性ライナー１１００との間に分離液溜め１５５５が形成する。孔１５３０がポンプ室１４２０の下にあるコア部１５１０からこの分離液溜め１５５５に延入する。さらに、図示の例示的な実施態様では、孔１５４０がコア部１５１０の外面１５１５に隣接する分離室１５５０からポンプ室１４２０に延入するため、分離液ポンプ１４００を使用して分離液を取り出すことができる。また、孔４５４０が分離室１５５０とその上部外面との間からポンプ室４４２０に延入するため、細胞濃縮液がポンプ室４４２０に流入し、求心ポンプ４４００を使用してこれを取り出すことができる。
【００４２】
上記したように、図示の例示的な実施態様では、ペアリングディスク１４１０と４４１０との間のギャップ１４１５、４４１５は、各対のペアリングディスク４４１０、１４１０の一つに接続したスロットルチューブ６１００を使用することによって調整可能である。スロットルチューブ６１００、および各ペアリングディスク４４１０、１４１０の一つは上下動でき、ギャップ１４１５、４４１５を狭め、あるいは広げることができる。図示の例示的な実施態様では、スロットルチューブ６１００はそれぞれペアリングディスク対４４１０、１４１０の下ペアリングディスクおよび上ペアリングディスクに取り付ける。その他の実施態様では、この取り付け順を逆にしてもよく、一基の求心ポンプを絞りで調節してもよく、あるいは（図１３に図示するような逆ではなく）２基の求心ポンプを平行に絞りで調節することも可能である。
【００４３】
図１０〜図１２に示す実施態様から見て取れるように、固形の多用途ボウル３１００の壁部は上部より基底部において厚いため、内側が円錐台形になり、半径が上端においてよりも下端において小さい使い捨て遠心分離機構造１０００を支持することができる。このように、分離室１５５０の上端の半径が大きいため、より濃厚な細胞濃縮液が分離室１５５０の外側上部に向かい、求心ポンプ室４４２０に流入する。図示の実施態様では、上部においてよりも基底部において厚い壁部を備えた多用途ボウル３１００によって円錐台形になる。当業者ならば、内部形状が円錐台形の多用途ボウル３１００も厚みが均一の壁部を有し、多用途ボウル３１００を目的に応じた内部形状を取るように変更できることを認識できるはずである。
【００４４】
図１０〜図１２に示す例示的な実施態様では、供給機構２０００も細胞や細胞濃縮液を取り出す付加的な流路を備える。図１に示す実施態様では、供給配管２１００周囲の円筒形流路２２００を使用して分離液を取り出す。図１０〜図１２に示す実施態様でも、細胞や細胞濃縮液を取り出す、ここでは細胞排出管２５００と呼ぶ円筒形の同軸流路を備える。細胞排出配管２５００が濃縮液取り出す流路２２００を取り囲む。粘度がきわめて高いことが予想される濃縮液に使用することを想定して遠心分離機を設計する場合、供給配管２１００周囲に付加的な円筒形同軸流路５０００を設けることができ、細胞濃縮液ポンプ室４４２０内に希釈液を導入し、濃縮液の粘度を低くすることができる。図１２に示す例示的な実施態様では、希釈液流路５０００は細胞排出流路を取り囲む同軸管を備え、下端においてペアリングディスク４４１０上の薄いディスク状流路５１００に開口し、ペアリングディスク４４１０の外縁部付近で排出を行うため、ポンプ室４４２０に流体連絡できる。この位置においてこの手段によって希釈液を注入すると、希釈液が分離液に導入されるではなく、濃縮液と混合され、これとともに排出されることを制限することになり、これは用途にもよるが望ましくない。別な実施態様では、希釈液をペアリングディスクの上面に直接導入し、ラジアル方向上向きに拡散させるか、あるいはペアリングディスクの上に位置する別なディスクに直接導入する。
【００４５】
希釈液の選択は、何が分離プロセスの対象であるかに依存し、また希釈すべき細胞濃縮液の性質に依存する。場合にもよるが、希釈液としては単純な等浸透圧緩衝液か脱イオン水を利用できる。また、細胞濃縮液の特性に対して特異的な希釈液を使用した方が有利な場合がある。例えば、低い細胞生存率で行う生産規模のバッチ式細胞培養では、通常、培地に凝集剤を添加する。これは、遠心分離機に供給すると、細胞および細胞デブリが大きな粒子に凝集するため、沈降速度を高くすることによって、分離が容易になるからである。細胞も、または細胞デブリも表面電荷が負電荷であるため、凝集剤として使用する化合物は一般的には陽イオンポリマーであり、このポリマーはポリエチレンイミンのように複数の正電荷を帯びている。複数の正電荷を帯びているため、このような凝集剤は負電荷の細胞および細胞デブリに結合し、大きな凝集体になる。このような凝集剤を使用した場合、細胞濃縮液の粘度が高くなることもあり、これは望ましくない。従って、本発明に特に有用な希釈剤は細胞濃縮物の粘度を高める結合を妨害する解膠剤（ｄｅｆｌｏｃｃｕｌａｎｔ）である。解膠剤の実例は塩化ナトリウム溶液などの高塩分濃度緩衝液であり、その濃度は０．１Ｍ〜１．０Ｍである。細胞濃縮液の粘度を低くするために有効な他の解膠剤はアクリル酸のポリマーなどの陰イオンポリマーである。
【００４６】
細胞生存性を維持すべき細胞濃縮液の場合、例えばデキストランやＰｌｕｒｏｎｉｃ  Ｆ−６８などのせん断保護剤である希釈液を選択する。このせん断保護剤を等浸透圧緩衝液と併用すると、遠心分離機からの排出時に細胞の生存性が高くなる。
【００４７】
図４に示す例示的な遠心分離機の動作（操作）を以下に説明する。供給サイクル時、供給懸濁液は供給配管２１００を介して回転ボウル装置に流入する。この供給懸濁液が下フランジ１２００付近のコア部１５１０の中心キャビティ１５２０に流入すると、遠心力によって下フランジ１２００の上面にそって外向きに推し進められ、コア部１５１０内の孔１５３０を介して分離室１５５０に流入する。
【００４８】
分離液が、分離室１５５０、即ちコア部１５１０を取り囲む上フランジ１３００の下にある中空の、全体として円筒形スペースに集まる。分離液は、分離室１５５０とコア部１４１０に隣接する分離室１５５０の上部にあるポンプ室１４２０との間にある孔１５４０に出合うまで、入口から上向きに流れ、孔１５３０を介して分離室に流入する。液体よりも密度の高い粒子は、沈降（粒子濃縮液）によって孔１５３０から分離室１５５０の外壁に向かって移動する。遠心分離機１０００の回転が停止すると、粒子濃縮液は重力の影響を受けて下向きに移動し、供給配管２１００のノズル２１１０に流入し、供給/排出機構２０００によって排出される。
【００４９】
回転時、分離液が孔１５４０を介して分離液ポンプ室１４２０に流入する。ポンプ室１４２０内で、回転する分離液が静置ペアリングディスク１４１０に衝突し、液体の運動エネルギーを圧力に変換し、この圧力によって供給/排出機構２０００内の分離液排出路２２００を介して上向きに排出され、分離液排出配管２４００から外に出る。
【００５０】
回転する求心ポンプ１４００のキャップ部分１６１０の内面１６２０にラジアルフィン１６３０を付設することによってこのポンプ１４００の効率が高くなる。これらフィン１６３０が、回転装置の角モメンタムをポンプ室１４２０内の分離液に与える。さもなければ、回転している分離液の静置ペアリングディスク１４１０の衝突時に、摩擦のためにスローダウンが発生する恐れがある。求心ポンプ１４００が、ポンプ室１４２０内に気液界面があるため、機械的シールよりもすぐれた分離液排出手段になる。ポンプ室１４２０内の気体が、回転するシール１７００によって外部環境の汚染を受けることがなくなる。ペアリングディスク１４１０間の排出されている分離液が供給プロセス時にも、あるいは排出プロセス時にも空気に接触することがないため、排出プロセスで空気の細胞培地への導入時に発生することが多い過剰な泡立ちを防止できる。
【００５１】
図４および図５に示す遠心分離機１０００の実施態様では、細胞濃縮液は、ボウルの回転および供給流れを定期的に中断し、次に分離室１５５０の外壁にそって集められる細胞濃縮液をポンプによって排出することによって排出される。このプロセスは断続処理として知られている。分離室１５５０が体積容量に達すると、遠心分離機の回転が中断する。細胞濃縮液が供給配管２１００のノズル２１１０に向かって流下し、これを供給配管２１００からポンプによって吐き出すことによって回収する。遠心分離機１０００を外部から弁操作（図示省略）して、濃縮液を回収容器（図示省略）に回収する。バイオリアクターの全バッチが完全に処理されていない場合には、ボウル回転および供給流れを再開し、バッチがすべて処理されるまで供給/排出サイクルを続行する。
【００５２】
上述したように、細胞培地の濃縮時、あるいは細胞培地が相当量の細胞デブリを含有している場合には、上記プロセスの速度が遅くなる。滞留時間を延長して小さなデブリ粒子を捕獲しなければならないからであり、このためには、供給流量を小さくし、分離室１５５０を迅速充填し、培養バッチ毎に回転を頻繁にかつ繰り返し中断する必要がある。さらに、細胞濃縮液がより粘稠化するため、重力の作用が働かなくなり、細胞濃縮液が遠心分離機１０００の底部に届かなくなり、この結果長時間が必要になり、場合によっては、洗浄を行って残留している細胞を取り出す必要が出てくる。
【００５３】
図６〜図１３に示す例示的な実施態様の一部を変更した使い捨て遠心分離機では、角速度を上げることなく、平均沈降速度をより高くし、遠心分離機１０００を連続的に、あるいは半連続的に操作し、細胞取り出し時に希釈液を細胞濃縮液に添加できるため、細胞の取り出しがより簡単になり、またより完全になる。
【００５４】
図６〜図１２に示す使い捨て遠心分離機構造１０００の実施態様については、上記のように操作を行う。供給懸濁液は、供給管２１００から使い捨て遠心分離機構造１０００に供給する。供給懸濁液が加速器羽根１５６０に衝突すると、これら羽根１５６０が、使い捨て遠心分離機１０００の角速度に近い角速度を供給懸濁液に与える。孔１５３０ではなく、羽根１５６０を使用すると、より大容量の供給懸濁液をより遅いラジアル速度で分離室１５５０に送ることができるため、羽根１５６０間の開口よりも小さな横断面をもつ開口を備えた孔１５３０に供給懸濁液を送り込むさいに発生するジェット流を防止することができる。分離ゾーンまたは分離プールに入るさいにこのように供給流れが低速になるため、プールの液体の撹乱が最小になり、沈降をより効率的に実施できる。
【００５５】
遠心分離機１０００が回転すると、分離液よりも稠密な粒子が分離室１５５０の外側に押し進み、粒子を含有しない分離液がコア部１５１０に接近する。遠心分離機ボウル３１００の形状は逆円錐台形であり、上端の半径が下端の半径よりも小さい。遠心力よって、粒子が分離室の上部の中心から離れた部分（上部外側部分）に集まる。この遠心分離機１０００の場合、濃縮液を半連続的に排出する操作を行う。分離液の排出の場合、その操作は全体として図４を参照して説明したように行う。細胞濃縮液の排出も同様に行うが、分離室１５５０の上部外側部分付近に集まる細胞濃縮液は、分離室１５５０の上部外壁付近の孔４５４０から濃縮液排出ポンプ室４４００に流入する。
【００５６】
懸濁液の供給量、および回転の角速度については、（ここに全体を援用する）ＵＳＰ９，４２７，７４８に開示されている振動センサーなどを使用してモニターすればよい。このようなセンサーシステムによって振動数が、遠心分離機がほぼ充填されたことを示すまで、より小さな流量で充填を行ってから、この情報に応じて供給流量および角速度を適切に調節する。例えば、遠心分離機がほぼ完全に充填された後は、供給量を小さくするか、供給を中断し、角速度を上げて沈降速度を高くし、沈降および排出が本質的に終了したなら、このサイクルを繰り返す。システムを以上説明したように最適化し、プロセスを中断する必要性を小さく抑える場合には、沈降に必要な角速度で連続的に、あるいはほぼ連続的にシステムを操作することが可能になる。
【００５７】
濃縮液を半連続的に排出する場合、断続的に動作し、濃縮液を取り出す濃縮液ポンプ４４００を使用して、懸濁液を連続的に遠心分離機１０００に送り込む。濃縮液ポンプ４４００の動作については、濃縮液が排出されているか否かを示す濃縮液排出ラインの光学的センサーによって制御することができる。濃縮液ポンプ４４００の代わりに、懸濁液を最も効率よく処理するための弁の開閉時を決定する制御器およびセンサーを使用して排出サイクルを電子的に管理してもよい。
【００５８】
さらに、ペアリングディスク４４１０、１４１０間に調節可能なギャップを備えた遠心分離機１０００を使用することによって排出の平均速度を制御できる。なお、一組のペアリングディスク４４１０、１４１０が調節可能であればよい。ペアリングディスク４４１０、１４１０（遠心分離機１０００から出る流路の一部を構成する）間のギャップが開くと、流れが生じ、閉じると流れが止まる。即ち、このギャップは内部弁として作用する。目的の生成物に応じて、あるいは生成物の特性に応じて、ペアリングディスク４４１０、１４１０間のギャップ４４１５、１４１５を広げ、あるいは狭めることが有利である。ギャップが変化すると、ペアリングディスクに対応するポンプ作用およびせん断速度の両者に影響が出る。
【００５９】
遠心分離機１０００からの濃縮液および分離液の取り出し速度（量）、および取り出した濃縮液の生存性については、図４〜図１３に示す例示的な実施態様の諸特徴を利用してさらに制御できる。分離液ポンプ室１４２０内の加速器フィンと同様な加速器フィン４６３０を濃縮液ポンプ室４４２０に付設すると、流動する濃縮液とディスク４４１０との間に働く摩擦によるスローダウンが幾分かなくなるため、濃縮液を取り出す速度が増す。ポンプ室４４２０の上面の加速器フィン４６３０の上面の加速器フィン４６３０に加えて、このようなフィン４６３０はポンプ室４４２０の下面にも付設でき、効果が増す。孔１５４０、４５４０の代わりにスリットを使用することもでき、ポンプ室１４２０、４４２０に流入する原料に加わるせん断力を最小に抑えることができる。
【００６０】
濃縮液の生存性に懸念がある場合に、回転可能なペアリングディスク４４１０をポンプ室４４２０内に設けると、ペアリングディスク４４１０の表面に接触している間、濃縮液に加わるせん断力を低く抑えることができる。ペアリングディスク４４１０の回転速度を静置と分離室１５５０の回転速度との間にある速度に調節すると、濃縮液生存性と排出速度とのバランスを取ることができる。目的とする角速度については、当業者にとって公知な多数の機構によって制御できる。制御手段の実例はスリップクラッチであり、このクラッチを使用すると、ペアリングディスクが遠心分離機の角速度の分数である角速度で回転する。スリップクラッチの使用は、当業者にとって公知である。さらに、当業者にとっては自明なスリップクラッチ以外の手段もあり、いずれも角速度を調節できる。
【００６１】
蠕動ポンプ２５１０も、特に供給懸濁液が高濃度の場合、濃縮液の取り出しの効率および信頼性を高くするために使用することができる。蠕動ポンプ２５１０を使用すると、求心ポンプ４４００を単独使用する場合よりも遠心分離機１０００からの濃縮液の流量をより精密に制御できる。求心ポンプの速度は蠕動ポンプ２５１０の速度ほど簡単には調節できないからである。
【００６２】
さらに、希釈液ポンプ５１５０を使用して希釈液流路５０００を介して殺菌水や緩衝液などの希釈液を濃縮液ポンプ室４４２０にポンプ供給し、濃縮液の粘度を落とすことができる。有用な希釈液のより完全な説明については上記を参照されたい。求心ポンプ２５１０および希釈液ポンプ５１５０のいずれかの、あるいは両者の動作速度については、濃縮液排出接続部２５００内に設けた自動制御器（図示省略）に応答する濃度センサー４４３０によって制御することができる。この制御器については、濃度センサー４４３０に応答してそれぞれ濃縮液の粒子濃度に応じて、および/または標準的な供給/排出サイクルに応じて、希釈液添加および濃縮液の取り出しの両者に関してポンプ速度を開始、停止、または変更するようにプログラムを設定することができる。
【００６３】
図１６に、濃縮液および分離液を連続的に供給し、連続的な分離処理を行う遠心分離機に使用するコア部の別な例示的な実施態様を示す。コア部１０は、遠心分離機の回転可能なボウル内に設置する上述したコア部と同様である。処理時、遠心分離機ボウルおよびコア部は軸線１２を中心にして回転する。遠心分離機は静置装置１４および回転可能な装置１６を有する。
【００６４】
上記実施例と同様に、静置装置１４は供給配管１８を備える。供給配管１８は軸線１２と同軸であり、コア部の分離室またはキャビティ２２の底部に隣接する開口２０内で終端する。静置装置はさらに分離液求心ポンプ２４を有する。以下細部にわたって説明する分離液求心ポンプ２４は入口開口２６、および環状の出口開口２８を有する。環状の出口開口は分離液配管１８を備える。この環状出口開口は分離液配管３０に流体接続する。分離液配管は供給配管１８に、これを同軸的に取り囲んで延在する。
【００６５】
この例示的な実施態様では、分離液求心ポンプ２４は分離液ポンプ室３２内に位置する。分離液ポンプ室は、回転可能な装置の一部であり、また操作時に分離液のプールに暴露される分離液求心ポンプの入口開口２６になる壁部によって構成される。
【００６６】
さらに、この例示的な実施態様は濃縮液求心ポンプ３４を備える。この例示的な実施態様の濃縮液求心ポンプ３４も、以上詳しく説明してきた実施態様と同様な構成を備えていればよい。例示的な実施態様では、濃縮液求心ポンプ３４は求心ポンプの環状外周と境界を成す壁部内に位置する入口開口３６を備える。なお、濃縮液求心ポンプ３４の外周径は分離液ポンプの外周径よりも大きい。さらに、濃縮液ポンプは出口開口３８を備える。この環状の出口開口３８は濃縮液出口配管４０に流体接続し、濃縮液出口配管は分離液配管３０を同軸的に取り囲んで延在する。
【００６７】
例示的な実施態様では、濃縮液求心ポンプの入口開口３６は濃縮液ポンプ室４２内に位置する。濃縮液ポンプ室は回転可能な装置１６によって構成する。操作時、濃縮液求心ポンプの入口開口３６は濃縮液ポンプ室４２内の濃縮液に暴露される。濃縮液ポンプ室４２は上部４４と垂直方向（上下方向）に境界を成す。少なくとも一つの流体シール４６は出口配管４０の外周と上部４４との間に延在する。例示的なシール４６については、分離室の内部から流体が漏出する恐れを小さく抑え、かつコア部の外部領域からの汚染物の導入を防止するように構成する。
【００６８】
遠心分離機の操作時、ボウル、およびキャビティおよび分離室を備えたコア部が軸線１２を中心にして回転方向に回転する。回転方向におけるこの回転によって、供給配管１８を介して導入した細胞懸濁液を、操作時に分離液配管３０を介して排出される分離液、そして濃縮液出口配管４０を介して排出される濃縮液に分離する。
【００６９】
細胞懸濁液は、分離室の底部にある配管開口２０を介して分離室２２に流入する。細胞懸濁液は遠心力および複数の加速器羽根４８によって外向きに流動する。加速器羽根によって懸濁液が外向きに流動すると、細胞懸濁液に遠心力が作用するため、細胞液が分離室の外側の境界となる環状のテーパー壁５０に向かって外向きに流動する。図示のように、テーパー壁５０に対して濃縮した細胞液が外向きかつ上向きに押し進み、複数の濃縮液スロット５２内を流れる。濃縮液は濃縮液スロットを超えて上向きに流動し、濃縮液ポンプ室４２に流入し、ここから濃縮液求心ポンプ３４によって濃縮液が排出される。
【００７０】
例示的な実施態様では、操作時、細胞を含まない分離液が、分離室２２の内側と境界を成す垂直な環状壁５４に近接して位置する。この分離液は、分離液ポンプ室３２と境界を成す環状基底構造内の分離液孔５６に上向きに流動し、分離液室内の分離液のプールを形成する。分離液室から、分離液求心ポンプ２４の操作によって分離液が流動し、そしてコア部から分離液配管３０を介して送られる。
【００７１】
図１６の例示的な実施態様では、濃縮液ポンプおよび分離液ポンプの構成は図１７と全体として同じである。図１７において、分離液求心ポンプ２４は等角投影図として示す。図１７に示すように、例示的な分離液求心ポンプはディスク状本体を有し、この本体は第１プレート５８および第２プレート６０を備える。操作時、第１プレートおよび第２プレートはネジ６２などの締め付け部材によって開放可能に係合状態を保持する。むろん、その他の実施態様では、別な構成および締め付け方法を採用することができる。
【００７２】
例示的な構成では、第２プレート６０は湾曲渦巻き式流路６４の３つの側部と境界を成す壁部を備える。なお、例示的な構成では、求心ポンプは一対の全体として対向する渦巻き式流路６４を備える。他の構成では、別な渦巻き式流路の本数および構成を採用することができる。
【００７３】
例示的な構成では、第１プレートおよび第２プレートが求心ポンプのディスク状本体を備え、この本体が環状の外周６６になる垂直に延在する外壁６７を備える。この環状外周に渦巻き式流路６４に対する入口開口６８が延在する。軸線１２からラジアル方向外向きに環状回収室７０が延在し、渦巻き式流路に流体接続する。環状回収室７０が、入口開口６８から流入する流体を受け取る。この環状回収室７０は、軸線１２と同軸な環状出口開口に流体接続する。分離液求心ポンプのこの例示的な構成では、環状の出口開口は供給配管１８の外壁と第２プレート６０の内壁との間に延在する環状スペースであり、第２プレート６０の内壁の出口は分離液出口配管３０に流体接続する。
【００７４】
例示的な構成では、渦巻き式流路６４のそれぞれは、ボウルと分離室の回転方向に流路が湾曲するように構成する。回転方向は図１７に矢印Ｒによって示す。例示的な構成では、渦巻き式流路と境界を成し、かつ回転方向に向く垂直延在の壁部７４それぞれを回転方向に湾曲させる。渦巻き式流路と水平な境界を成す壁部７４の湾曲構成によって、この例示構成のポンプ特性を強化できる。さらに、例示的な構成における各渦巻き式流路の対向壁部も同様な湾曲構成を取る。渦巻き式流路と水平な境界を成す垂直に延在する壁部の湾曲構成によって、各渦巻き式流路の入り口から回収室までの横断面積が一定になる。この一定の横断面積は、壁部７４、７６間に延在し、かつ渦巻き式流路と一方の側において水平な境界を成す全体として平坦な壁部７８を使用して実現することも可能である。さらに、例示的な実施態様では、第１プレート５８は一方の側において全体として平面状の円形面８０を有し、プレートを求心ポンプのディスク状本体に構成するさいにこの円形面８０は内向きになる。この例示的な構成では、円形面８０が求心ポンプの両渦巻き式流路６４側部と水平な境界になる。
【００７５】
なお、一対のプレートを備えた上記の例示的な構成については、一方のプレートに、湾曲渦巻き式流路の４側部のうちの３側部との境界に成る壁部を有する凹部を形成し、他方のプレートに渦巻き式流路の残りの側部との境界に成る表面を形成してもよく、別な構成では、別な構成および構造を採用することができる。
【００７６】
図１６に示す例示的な求心ポンプ構造では、同サイズのペアリングディスク型求心ポンプよりも液体移動量を大きく取ることができる。さらに、この例示的な構成では、同等のペアリングディスクよりも液体加熱量が少なくて済む。
【００７７】
以上の例示的な構成では、分離液求心ポンプ２４の環状外周の外径が濃縮液求心ポンプ３４の外周外径よりも小さい。この構成を使用すると、分離液ポンプ室３２に形成する分離液のプールから過剰量の液体を分離液求心ポンプが取り出すことがなくなる。分離液ポンプ室に十分な液体が存在するため、分離液求心ポンプの入り口に隣接する分離液に波が発生することがなくなる。分離液が不十分になることを原因とする波の発生は、遠心分離機およびコア部に振動を与えるだけでなく、これらの他の特性を劣化するものである。
【００７８】
例示構成の濃縮液ポンプの環状外周が大きいため、濃縮液求心ポンプによって液体が優先的にコア部から流れ出ることになる。例示的な構成では、濃縮液出力配管４０の下流側流れについて、コア部からの濃縮液流れに対する分離液流れの比を制御することが可能になる。
【００７９】
上記構成を備えた求心ポンプを利用する例示的な実施態様では、さらに、遠心分離機の特性および流れ特性は、実施する分離プロセスの具体的な原料および要件に特化することができる。具体的には、求心ポンプの外周の直径については、具体的な処理活性に合わせて最適な特性を得ることができるように設定することができる。例えば、求心ポンプの外周の直径が大きくなる程、出口における流れが強くなり、圧力が高くなる。さらに、直径が大きくなると、比較的小さい直径の場合よりも混合率が高くなる。ただし、直径がより大きくなると、外周直径の小さい求心ポンプの場合よりも、加熱度がより強くなる。このように、加熱度を低く抑えるためには、より小さい直径の外周を使用することができる。なお、特定の分離プロセスにおいて目的に応じて流れ特性および圧力特性を変更するために、出口開口のサイズ、面積および個数を変更してもよく、異なる渦巻き式流路構成を採用することも可能である。
【００８０】
図１９は、細胞懸濁処理時に、本明細書ではキャビティと呼ぶ分離室内に陽圧を維持するさいに役立つ例示システムの概略図である。前記実施態様に関連して説明したように、分離室内には処理全体を通して大気圧以上の陽圧を維持するのが一般的に望ましい。このように構成すると、静置装置とコア部の回転可能な装置との間に処理時延在している一つかそれ以上の流体シールに浸透することによって汚染物が分離室に導入されるリスクが小さくなる。さらに前述したように、流体シールの内面と接触する分離室内に空気を陽圧で維持することが一般的には望ましい。シールに隣接して空気ポケットが存在すると、シールが被処理物と接触することがなくなり、汚染物の処理済み液への導入のリスクや、分離室からの液の漏出のリスクが小さくなる。
【００８１】
図１９を参照して説明した例示システムの場合、分離室内に一定の陽圧を維持するため、汚染物の導入リスクや他の処理済み液の漏出リスクが小さくなる。
【００８２】
図１９に概略を示す通り、遠心分離機は回転可能なボウル８２を備える。この遠心分離機ボウルはモーター８６やその他の好適な装置によって軸線８４を中心にして回転可能である。
【００８３】
図示の例示的な遠心分離機構造は回転可能な使い捨てコア部８８を備え、このコア部が本明細書では分離室と呼ぶキャビティ９０と境界を成す。
【００８４】
前記他の実施態様と同様に、この例示的なコア部は静置装置を備え、この静置装置は、キャビティの底部領域に隣接して位置する入り口開口９４を有する懸濁液入り口供給配管９２を備える。静置装置はさらに少なくとも一つの求心ポンプ９６を備える。この例示的な実施態様の求心ポンプはディスク状本体を有し、少なくとも一つのポンプ入り口９８がその外周に隣接し、かつポンプ出口１００が求心ポンプの中心に隣接位置する。このポンプ出口が分離液出口配管１０２に流体接続する。分離液出口配管は、既述の方法で懸濁液入り口配管を取り囲むように同軸的に延在する。流体を収容した分離室の回転可能な上部１０４が操作時に、入り口配管および出口配管に関してコア部のキャビティを流体的にシールする少なくとも一つのシール１０６に接続する。この少なくとも一つのシール１０６が、静置状態にある分離液出口配管１０２の環状の外面と、図示のように、キャビティ９０の内部的に境界を成す上部内壁を有するコア部の回転可能な上部１０４との間に操作時にシール関係で延在する。
【００８５】
例示的な構成では、入り口配管９２はポンプ１０８に流体接続する。例示的な構成におけるポンプ１０８は、細胞懸濁液を損傷させずに供給を行うために有用な蠕動ポンプである。むろん、この型式のポンプは例示に過ぎず、他の構成では他の型式のポンプを使用することができる。さらに例示的な構成では、ポンプ１０８は可逆的であり、このため、ポンプ１０８は供給ポンプとして動作し、入り口ライン１１０から細胞懸濁液を制御された供給量で入り口配管に吐き出す。さらに例示的な構成では、このポンプ１０８は細胞濃縮液を遠心分離作用によって分離した後に、濃縮液取り出し/排出ポンプとして動作することができる。この機能を発揮するさい、ポンプ１０８は、細胞懸濁液を分離室に供給するさいの流れから入り口配管９２の流体の流れを反転することによって分離室から細胞濃縮液を吐き出す動作を行う。次に、細胞濃縮液を濃縮液ライン１１２に吐き出す。図１９に示すように、入り口ライン１１０および濃縮液ライン１１２はそれぞれ弁１１４および１１６によって選択的に開閉を行う。例示的な実施態様では、これらの弁１１４および１１６はピンチバルブを備え、可撓性ラインまたは配管内の流れを開閉する。むろん、この方法は例示にすぎず、他の構成では、他の方法を利用できる。
【００８６】
例示的なシステムでは、分離液出口配管１０２は分離液排出ライン１１８に流体接続する。この分離液排出ラインは、分離液排出ポンプ１２０に流体接続する。例示的な構成では、分離液排出ポンプ１２０は、流量を選択的に調節する可変流量ポンプである。例えば一部の例示的な構成では、ポンプ１２０はモーターを有する蠕動ポンプを備えることができ、このモーターの速度を制御し、ポンプの流量を選択的に加減することができる。分離液排出ポンプの出口から処理済み分離液を好適な回収室やその他の処理装置に送り出す。
【００８７】
図１９に概略を示す例示的な構成では、圧力ダンピングリザーバー１２２は、分離液出出口配管１０２およびポンプ１２０の流体的に中間にある分離液排出ライン１１８に流体接続する。例示的な構成では、圧力ダンピングリザーバーは全体として垂直に延在する容器を備え、この内部領域に分離液を液密関係で保持する。圧力ダンピングリザーバーは、分離液排出ライン１１８に流体接続する底部ポート１２４を備える。
【００８８】
このリザーバー１２２の反対側には上部ポート１２６がある。この上部ポートは空気圧に暴露される。例示的な構成では、上部ポートは１２８で概略を示す高空気圧源からの空気圧に暴露される。例示的な実施態様では、高圧源は圧縮機、空気保存タンクやシステムの操作に必要な範囲内で大気圧以上の高空気圧源になるその他の好適な装置を備える。高空気圧源１２８からの空気を殺菌フィルター１３０で処理し、不純物を除去する。調節器１３２が圧力ダンピングリザーバーの上部ポートに大気圧以上の空気圧レベルを全体として一定に維持する。例示的な構成では、空気圧調節器は電子的な高速動作調節器を備えているため、全体として一定の空気圧を目的のレベルに確実に維持できる。例示的な高速調節器１３２は、圧力が目的のレベルよりも落ちると直ちに作動し、上部ポート１２６に作用する圧力を上げ、そして上部ポートに作用する圧力が調節器の設定値よりも高くなると、直ちに調節器の圧力を解放する。
【００８９】
一部の実施態様では、調節器の出口は、想像線で概略を示す空気ライン１４３を介して分離室の上部１０４の内部に操作時流体接続していてもよい。このような例示的な構成では、リザーバーの上部ポート１２６に作用する調節器の出口圧力も空気ライン１４３を介して分離室内部のエアポケットに作用する。このエアポケットは求心ポンプ入り口の上にあるキャビティのレベルまで下向きに延在し、少なくとも一つのシール１０６の内部に至り、軸線８４に近接する領域からラジアル方向に上部１０４の内側にある上部内壁まで延在する。例示的な構成では、ライン１４３が少なくとも一つの分離された流路を介して少なくとも一つのシールの下にある分離室内の領域に陽圧を加える。この分離された流路は、分離液出口配管１０２および入り口供給配管９２を備えた装置の静置構造を介して延在する。空気ライン１４３の少なくとも一つの分離された流路によって、分離室に開口する少なくとも一つの空気開口を介して上部１０４の内部に空気圧が印加する。この少なくとも一つの開口１４５は、求心ポンプに対する入り口９８の上にあり、かつ少なくとも一つのシール１０６の下にある出口配管１０２の外面の外側に位置する。むろん、分離室のエアポケットおよび少なくとも一つのシールの内側に空気陽圧を印加する空気ラインのこの構成は例示に過ぎず、他の実施態様では、他の構成および方法を使用することができる。
【００９０】
圧力ダンピングリザーバー１２２の例示的な構成では、上部液面センサー１３４が、圧力ダンピングリザーバーの内部にある分離液を検出する。上部液面センサーは操作時に上部液面にある分離液を検出する。低い液面センサー１３６は、より低いレベルにあるリザーバー内の液体を検出する。高い液面センサー１３８は、上部液面レベルより高いリザーバー内の高い液面レベルを検出する位置にある。この高い液面センサーは許容できないほど高いレベルにある液面を検出し、システムの操作停止か、あるいは他の安全対策が必要な異常事態を発生したことを示す。例示的な構成では、液面センサー１３４、１３６および１３８は、圧力ダンピングリザーバー内において近接する分離液面を検出するために有用な静電容量式近接センサー（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  ｓｅｎｓｏｒ）を備える。これら型式のセンサーは例示に過ぎず、他の構成では他のセンサーおよび方法を使用することができる。
【００９１】
例示的な実施態様は、さらにシステムの操作にとって適切な他の部材を備える。例えば、懸濁液、分離液や濃縮液などの特定のシステムにとって適切な処理および操作を行う上記以外の弁、ライン、圧力接続やその他の好適な部材を備えることができる。例えば、付加的な弁として、分離液排出ライン１１８の開閉状態を制御するための弁１４０がある。システムに使用できる付加的なライン、弁、接続やその部材はシステムの性質に依存して変更する部材である。
【００９２】
図１９の例示的なシステムは、さらに制御器と呼ぶこともある少なくとも一つの制御回路１４２を備える。この少なくとも一つの制御回路１４２は一つかそれ以上のプロセッサーを備える。このプロセッサーは操作時に、一つかそれ以上のデータ保存装置１４６に接続する。ここでプロセッサーとは、プロセッサー実行命令に従って、一つかそれ以上のデータ保存装置に保存されていた、あるいは外部ソースから受け取ったデータを処理し、情報を解析し、他の装置を制御し、あるいは他のアクションを実行するいずれかの電子デバイスを意味する。一つかそれ以上の制御回路はハードウェア回路、ソフトウェア、ファームウェアまたはアプリケーションとして実装され、制御回路がデータを受信し、保存し、あるいは処理し、そして他のアクションを実行することを可能にする。例えば、制御回路は一つかそれ以上のマイクロプロセッサー、ＣＰＵ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣや、電子計算装置の方法で機能を実行できる他の集積回路や他の形式の回路を実装することができる。なお、データ保存装置はＲＡＭ、フラッシュメモリー、ハードドライブ、ソリッドステート装置、ＣＤ、ＤＶＤ、光学メモリー、磁気メモリーやコンピュータ実行可能な命令および/またはデータを保存する回路可読媒体などの一つかそれ以上の揮発性/非揮発性のメモリーに対応する。
【００９３】
回路実行可能な命令には、複数のプログラミング言語およびフォーマットのうちの任意のもの含まれる。これら言語およびフォーマットは制限するものではないが例示すると、本明細書に記載するアクションなどのアクションを実行するルーチン、サブルーチン、実行スレッド、オブジェクト、メソドロジーおよび機能がある。制御回路の構造は、本明細書に全体を援用するＲａｍｅｓｈ  Ｓ．Ｇａｏｎｋｅｒ著“Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ，  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  ８０８５”（Ｐｒｅｎｔｉｃ  Ｈａｌｌ，２００２）を名称とする教科書に説明されている原理を包摂し、この原理に対応し、かつこの原理を利用するものである。むろん、これら回路構造は例示に過ぎず、他の実施態様では、情報を保存、処理、解析かつ出力する他の回路構造を使用することができる。
【００９４】
例示的な構成では、上記の少なくとも一つの制御回路１４２はセンサー１３４、１３６および１３８などの少なくとも一つのセンサーとの好適な界面に操作時に接続する。少なくとも一つの制御回路も可変流量排出ポンプ１２０に操作時に接続する。さらに、一部の例示的な実施態様では、少なくとも一つの制御回路は他の装置、例えばモーター８６、ポンプ１０８、調節器１３２、空気圧力源１２８、流体制御弁、その他の装置と操作時に接続することができる。
【００９５】
上記に例示した少なくとも一つの制御回路は操作時にデータを受信し、データ保存装置１４６に保存されている回路実行可能な命令に従ってこのような装置を制御する。例示的な構成では、流体ダンピングリザーバー内の液面１４７は、分離液排出配管１０２内の圧力に対応する特性である。空気ライン１４３を使用しない一つの例示的な実施態様では、分離液排出配管内の圧力がコア部の上部１０４内の圧力を指し示し、かつシール１０６に隣接する分離室内の圧力の性質を指し示す事実を利用し、排出ポンプおよび他の部材の操作を制御する。既に説明したように、大気圧以上の陽圧および分離室内の少なくとも一つのシールに隣接するエアポケットを維持し、陰圧から生じる不純物の分離室への導入を防止することが望ましい。なお、分離室内において液面が高くなり過ぎると、圧力および被処理懸濁液がシールから溢流し、潜在的な汚染問題や望ましくない被処理液の暴露、損失問題が発生する。これは、求心ポンプからの出口に接続する分離液ラインにかかる背圧が高くなり過ぎるためである。
【００９６】
例示的な構成では、ボウルの回転速度に応じて、求心ポンプのポンプ吐き出し力およびポンプ出力圧力レベルが発生する。求心ポンプのこの圧力出力レベルはボウルおよびコア部の回転速度に応じて変動する。空気ライン１４３を使用しない例示的な構成の場合、背圧については、分離液出口配管で制御すべきである。ポンプ１２０および圧力ダンピングリザーバーの液面１４７を操作するモーターの速度を制御すると、背圧が発生する。背圧については、ポンプ出力圧力未満に維持し（このため求心ポンプが分離室から分離液を送り出すことができる）、また大気圧以上の陽圧を維持して、汚染物がシールを超えて分離室に進入することを確実に防止し、シールに隣接する分離室内に空気を高圧維持し、被処理懸濁液の各成分からシールを隔てる。
【００９７】
例示的な構成では、圧力ダンピングリザーバーの上部ポート１２６に印加される高圧は調節器１３２によって維持する。さらに、ポンプ１２０の速度を維持し、センサー１３４が検出した上部液面レベルと下部液面レベル１３６との間に液面レベル１４７を維持する少なくとも一つの制御回路１４２によって、分離室から流れ出る分離液を制御し、分離室の上部領域の圧力を目的の一定値に維持し、分離液がシールに接触しないように、あるいはシールから溢流しないようにする。
【００９８】
空気ライン１４３を使用する別な実施態様では、調節器の陽圧レベルがリザーバー１２２内の流体と分離室の求心ポンプ入り口の上にある領域の両者に作用する。これら両位置に加わる陽圧レベルが同じであるため、分離液排出配管の背圧（リザーバー内の流体に加わる圧力）が、分離室の上部にあるエアポケット内の圧力とほぼ常時同じである。このため、求心ポンプがいずれの圧力からも全く影響を受けずに動作できる。
【００９９】
この例示的な実施態様では、ポンプ１２０および他のシステム部材は、少なくとも一つの制御回路１４２に応答して制御を行う。このため、分離液生成時常にリザーバー１２２の内部には確実に十分な容積の空気が存在する。従って、リザーバーが目的のダンピング作用を分離液排出ラインの圧力変化に加え、これを鎮静化する。この変化はさもなければポンプ１２０のポンピング作用を原因として生じるものである。鎮静化は、センサー１３４によって検出される上部液面レベル以下にリザーバー１２２内の液体を維持することによって行う。さらに、リザーバーの液面レベルを制御して、センサー１３６によって検出される下部液面レベル以上に維持する。これによって、求心ポンプが空気を吐き出さず、分離液における通気を確実に抑え込むことができる。
【０１００】
例示的な構成では、分離室から流れ出る分離液を少なくとも一つの制御回路の操作によって制御する。例示的な制御回路が、処理条件時システムを操作し、分離室９０へ流れてくる細胞懸濁液の流れをポンプ１０８によって全体として一定流量に維持する一方で、モーター８６の動作によって分離プロセスを行い、一定のボウル速度を維持し、分離液と細胞濃縮液とを分離する。また、この例示構成では、求心ポンプからの分離液排出ラインへの理想的な一定背圧を維持する操作を行う一方で、分離室内の空気をエアポケットの下側のレベル以上に維持し、少なくとも一つのシール１０６を分離液および被処理濃縮液から分離する。
【０１０１】
例示的な構成では、圧力ダンピングリザーバー内の調節器の操作を通じて維持する圧力は大気圧以上のほぼ２ｋｐａ（０．２９ｐｓｉ）に設定する。例示的なシステムでは、この圧力に設定すると、シールの完全性および分離性を細胞懸濁液処理時の全段階を通して確実に維持できることが判明した。むろん、この設定値は例示に過ぎず、他の構成では、他の圧力設定値、および圧力ダンピングリザーバー構成、センサーなどを採用することができる。
【０１０２】
図２０は、分離液排出配管に目的の圧力レベルを維持し、かつ分離室の上部内に目的の圧力レベルを維持するさいに少なくとも一つの制御回路１４２の操作を通じて実行する例示的なロジックを示す概略図である。なお、一部の例示的な実施態様における制御回路は、上記以外の数多くの付加的な、あるいは異なる機能を実行できる。これら機能には上記の圧力制御機能に加えて遠心分離機の操作の異なる処理プロセスおよび工程の全体制御も含まれる。図２０に示すように、初期サブルーチン工程１４８では、少なくとも一つの制御回路１４２を操作して、遠心分離機操作が現在分離室から分離液が排出されているモードにあるか否かを判定することができる。このモードにある場合、少なくとも一つの制御回路が作動し、分離液排出ポンプ１２０が分離液排出ライン１１８からくる分離液を排出する操作を行う。このためには、ポンプのモーターを作動すればよい。例示的な構成では、ポンプ１２０の流量を最初に設定値に設定するか、あるいはプロセス時の制御回路操作を通して決定できる具体的な操作条件に応じて変更すればよい。分離液排出ポンプの操作は工程１５０で実施する。
【０１０３】
次に、少なくとも一つの制御回路を操作し、工程１５２において液体が高い液面レベルセンサー１３８の高い液面レベルにあるか否かを決定する。この液面レベルにある場合には、状態が望ましくないことを示す。センサー１３８のレベルで液体が検出された場合には、制御回路を操作し、この状態に対処するステップを取る。このためには、ポンプ１２０を操作し、流量を高くし、遠心分離機の動作が続いた状態で、所定時間内で液面レベルが低下したか否かを決定すればよい。あるいは、またこれに加えて、少なくとも一つの制御回路によってポンプ１０８の速度を低下させて、流入してくる液体の流れを抑制すればよい。このような対応を取っても所定時間内に液面レベルが下がらない場合には、付加的な工程を取る。このような工程では、ボウル１８２の回転を遅くするか、停止すればよい。このような対応策には、ポンプ１０８の操作を停止させて分離室へのより多くの懸濁液の導入を避けることが含まれる。一般的にはシステムの通常操作停止と呼ばれるこれら工程は、工程１５４として示すことができる。
【０１０４】
高い液面レベルセンサー１３８の液面レベルで液体が検出されない場合、少なくとも一つの制御回路を操作し、センサー１３４の上部液面レベルで液体が検出されるか否かを決定する。これが工程１５６である。上部液面レベルセンサーで液体が検出された場合には、少なくとも一つの制御回路がその保存されている命令に応答して作動し、放出ポンプ１２０の速度、従って流量を上げる。例示的な実施態様では、これはポンプの一部であるモーターの速度を上げることによって行う。これが工程１５８である。ポンプの流量を上げると、圧力ダンピングリザーバーの液面レベル１４７が、より多くの液体がポンプ１２０によって移動するため下がり始める。
【０１０５】
工程１５６において、センサー１３４の上部液面レベルで液体が検出されない場合には、少なくとも一つの制御回路を操作して、センサー１３６の下部液面レベルで液体を検出されるか否かを決定する。これが工程１６０である。液面レベルがセンサー１３６のレベルでない場合には、少なくとも一つの制御回路がそのプログラムに従って作動し、ポンプ１２０の流量を下げる。例示的な実施態様では、モーターの速度を下げることによってこれを行う。これが工程１６２である。例示的な構成では、ポンプ１２０の流量を下げると、圧力ダンピングリザーバー内において液面レベル１４７が上昇し始める。一部の例示的な構成では、所定の時間内でリザーバー内において液面レベルが上昇しない場合には、制御回路がそのプログラムに従って作動し、前記の停止工程１５４などの付加的な対策を取る。例示的な実施態様の制御回路が作動し、ポンプ１２０の供給量を変更し、圧力ダンピングリザーバー内の液面レベル１４７を、分離液生成時のセンサー１３４および１３６の液面レベル間にある全体として一定な液面レベルに維持する。
【０１０６】
例示的な構成では、圧力ダンピングリザーバー内の液体全体に殺菌空気の全体として一定の高圧を維持するが、これによって、分離液出口配管中、および分離室内のシールに同様な高圧を一貫して確実に維持できる。例示の構成ではさらに、ボウルが異なる速度で回転している遠心分離機の異なる操作条件時に圧力を目的のレベルに維持できる。これら条件には、例えば、細胞懸濁液を分離室に最初に比較的高流量で充填する時の条件、および遠心分離機が比較的低速で回転する条件が含まれる。最終充填を行う次の条件時にも圧力を維持できる。この条件下では、分離室への細胞懸濁液の流量は小さくなり、またボウルの回転速度はより高速になる。さらに、懸濁液のボウルへの供給時および分離液の分離室からの排出時に、前述したように陽圧を維持できる。例示の実施態様ではさらに、少なくとも一つの制御回路を操作し、濃縮液を分離室から吐き出している間、陽圧を維持する。これら条件全部を通して分離室内に陽圧を維持するが、これによって汚染および望ましくない状態が生じる恐れが小さくなる。これら状態は、さもなければ（大気圧以下の）陰圧状態によって生じる。
【０１０７】
むろん、以上の特徴、部材、構造および制御方法は例示に過ぎず、他の構成では他のアプローチも使用できる。さらに、例示的な構成におけるシステムは、分離液および濃縮液の両者を連続処理するモードではなく、バッチモードで処理を行うが、この原理は他の型式のシステムにも適用可能である。
【０１０８】
例示の実施態様に圧力ダンピングリザーバーを使用すると、出口配管および分離室内に目的の圧力レベルを確実に維持できるが、他の例示的な実施態様では他の方法も使用することができる。例えば一部の構成では、出口配管、分離室や、分離室内の圧力に対応する他の位置において圧力を直接検出してもよく、および/または圧力をこれらに印加してもよい。いくつかの構成では、排出ポンプの流量は制御され得るので、好適な圧力レベルを維持できる。さらに別な構成では、例示的な制御回路を操作し、排出ポンプおよび懸濁液をコア部および/または好適な弁やその他の流れ制御装置に供給するポンプの両者を制御し、好適な圧力レベルを維持することも可能である。このような別なアプローチについては、使用する具体的な遠心分離機および処理すべき液体などに応じて選択するのが望ましい。
【０１０９】
図２１は、連続的に、あるいは半連続的に細胞培養バッチの細胞分離液および細胞濃縮液に分離する構成の別な遠心分離機システム１７０を示す概略図である。この例示システムは、軸線１７４を中心にして回転できる剛性のある遠心分離機ボウル１７２を備える。このボウルは使い捨て構造１７８を解放可能に受け取る構成のキャビティ１７６を備える。この剛性ボウルは上部開口１８０を備える。環状の固定リングやその他の固定構造１８２が、この使い捨て構造１７８を解放可能にボウルキャビティ内に固定する。
【０１１０】
この実施態様の例示的な使い捨て構造１７８は、中心軸方向に延在する供給配管１８４を備える。以下に説明するように、この供給配管を使用して、細胞培養バッチ液を使い捨て構造１７８の内部領域１８６に送る。供給配管１８４は、使い捨て装置の第１軸端１８８において上部から第２軸端１９２における下部において内部領域まで延在する。使い捨て構造１７８は、第１軸端に隣接するほぼディスク状部分１９４を備える。例示的なディスク状部分１９４は全体として剛性を示す。即ち、この部分は剛性あるいは半剛性を示し、環状外周１９６を備える。環状外周は、遠心分離機ボウルキャビティ１７６の上記環状境界壁１９８に係合する構成である。ディスク状部分１９４の環状外周は剛性を示すボウル１７２に係合する構成であるため、使い捨て構造がこれと一体回転する。
【０１１１】
さらに、この例示的な使い捨て構造１７８は中空の、剛性または半剛性を示す円筒形コア部２００を備える。コア部２００はディスク状部分１９４に操作時に係合し、これと一体回転する。コア部２００はディスク状部分と軸方向に整合し、使い捨て構造１７８の上部と下部との間の中間まで軸方向に延在する。コア部２００は、供給配管１８４が通る上開口２０２および下開口２０４を備える。
【０１１２】
ディスク状部分１９４は、ほぼ円形の分離液求心ポンプ室２０６を備える。分離液求心ポンプ２０８はポンプ室２０６内に位置する。ほぼ環状の分離液開口２１０は、分離液ポンプ室２０６に流体接続する。ここで“ほぼ環状”とは、開口が環状構成の離散的な開口からなるか、あるいは連続開口を意味する。分離液求心ポンプ２０８は分離液排出配管２１２に流体接続する。分離液排出配管２１２は、供給配管１８４を取り囲む関係で同軸的に延在する。排出される分離液は、求心ポンプ外周上のほぼ環状の開口および供給配管の外部にある分離液排出配管２１２の環状スペースを通過する。
【０１１３】
さらに、ディスク状部分１９４は濃縮液求心ポンプ室２１４を備える。濃縮液求心ポンプ２１４はほぼ円筒形の室であり、分離液求心ポンプ室２０６の上に位置する。濃縮液求心ポンプ室２１４はその内部に濃縮液求心ポンプ２１６が位置する。濃縮液求心ポンプは、濃縮液排出配管２２０に流体接続する。濃縮液排出配管２２０は、分離液排出配管２１２を環状に取り囲む関係で延在する。濃縮液は濃縮液求心ポンプ外周のほぼ環状の開口を通過し、かつ分離液排出配管の外側にある濃縮液排出配管２２０内の環状スペースを通過する。
【０１１４】
ほぼ環状の濃縮液開口２１８は、濃縮液ポンプ室２１４に流体接続する。例示的な例では、ほぼ環状の濃縮液開口およびほぼ環状の分離液開口は同心同軸開口であり、濃縮液開口が分離液開口の外側にラジアル方向に位置する。むろん、この構成は例示に過ぎず、他の実施態様では、他のアプローチおよび構成をとることができる。
【０１１５】
さらに、例示的な使い捨て構造１７８は可撓性の外壁２２２を備える。この可撓性外壁２２２は液密壁部であり、例示の使い捨て式構成１７８の操作位置において、剛性を示すボウルキャビティ１７６と境界を成す壁部に支持係合状態で延在する。例示的な構成では、可撓性の外壁２２２は、ディスク状部分１９４と操作時に係合し、強固に流体接続する。可撓性外壁は内部が円錐台形であり、第２軸端１９２に隣接する使い捨て構造の底部に隣接する内側半径が小さい。
【０１１６】
例示的な可撓性外壁２２２は、コア部２００の少なくとも一部を取り囲む関係で延在する。さらに、外壁２２２は環状分離室２２４と境界をなす。分離室２２４はコア部２００の外壁と可撓性外壁２２２との間にラジアル方向に延在する。ほぼ環状の濃縮液開口２１８およびほぼ環状の分離液開口２１０は、それぞれ分離室２２４に流体連絡する。
【０１１７】
例示的な構成では、可撓性外壁２２２は織り目の出た外面（ｔｅｘｔｕｒｅｄ  ｏｕｔｅｒ  ｓｕｒｆａｃｅ）２２６を備える。この織り目の出た外面によって、剛性ボウル１７２のキャビティと境界を成す表面と可撓性外壁２２２との間のスペースから空気が出ていく。例示的な構成では、織り目の出た外面は、剛性ボウルに接触する可撓性外壁のほぼ全領域にわたる。例示的な構成では、織り目の出た外面は、一つかそれ以上のパターンで外向きに延在する突起または凹み２２８を備え、これらの間にスペースまたは凹部を形成するため通気がよくなる。ボウルキャビティ内に上部開口１８０かあるいは下部開口２３０を介して使い捨て構造１７８を配置したさいに、このボウルキャビティに通気が生じる。例示的な構成では、上記突起は弾性を示す変形可能な材質から構成することができ、ボウルの剛性壁に対するライナーの力に応答して高さが低くなる。可撓性外壁２２２の織り目の出た外面２２６があるため、エアポケットが遠心分離機の剛性ボウルと使い捨て構造との間に取り込まれる恐れが小さくなる。このようなエアポケットがあると、壁部輪郭にバラツキが発生し、さらに分離プロセスに悪影響を与えるようにバランスが悪くなり、および/また分離室の輪郭を変形させる恐れが出てくる。むろん、上記のような空気放出構造は例示に過ぎず、他の実施態様では、他の空気放出構造を採用することができる。
【０１１８】
さらに、図２１に示す例示的な使い捨て構造は剛性または半剛性を示す、下部ディスク状の部分２３２を備える。この剛性や半剛性を示す材質によって操作時にその形を維持できる。例示的な構成では、下部ディスク状部分２３２は円錐形であり、操作時に、垂直に延在する壁部またはその他の構造によってコア部２００の下端に接続し、これに取り付けられる。複数の角度をもって離間した流路２３４が、ディスク状部分２３２の上面とコア部のラジアル方向に外向きの下部との間に延在する。流路２３２は第２軸端１９２の底部に対してラジアル方向外向きかつ上向きに延在するため、供給配管１８４の開口１９０を介して内部領域１８６に流入する細胞培養バッチ液中の細胞が、ラジアル方向外向きかつ上向きに分離室２２４に流入する。
【０１１９】
例示的な構成では、可撓性外壁２２２は、使い捨て構造の第２軸端１９２における下部のディスク状部分２３２の下に延在する。可撓性外壁２２２は、下部のディスク状部分２３２および使い捨て構造が位置するキャビティと境界を成す剛性ボウル１７２の壁面の中間まで延在する。
【０１２０】
例示的な構成では、遠心分離機ボウル１７２、上部ディスク状部分１９４、下部ディスク状部分２３２および可撓性外壁２２２が回転している間、供給配管１８４、分離液排出配管２１２、濃縮液排出配管２２０、分離液求心ポンプ２０８および濃縮液求心ポンプ２１６は静置状態を維持する。少なくとも一つの環状弾性シール２３６は操作時に、濃縮液排出配管２２０の外面と上部ディスク状部分１９４との間にシール係合するように延在する。少なくとも一つのシール２３６が、上記したように気密シールを維持するため、細胞処理時にエアポケットを内部領域１８６の内部に維持でき、被処理細胞培養バッチ液からシールを分離することができる。使い捨て構造の内部領域内に維持されたエアポケットによって、分離液求心ポンプ２０８および濃縮液求心ポンプ２１６が細胞培養バッチ液に流体連絡する状態を維持する。上記と同様に、内部領域内に陽圧を維持することができるため、少なくとも一つのシール２３６を被処理細胞培養バッチ液から確実に分離することができる。あるいは、被処理液からシールの分離状態を維持するために別なアプローチを採用してもよい。
【０１２１】
例示的なシステム１７０は上記と同様に操作を行う。細胞培養バッチ液内の細胞は、供給配管１８４を介して使い捨て構造１７８の内部領域１８６に流入する。これら細胞は、使い捨て構造の下部軸端において供給配管開口１９０を介して内部領域１８６に流入する。遠心分離力を受けて、細胞が開口２３４内を外向きに流動し、分離室２２４に流入する。外向きかつ上向きテーパーをもつ外壁２２２によって、細胞または細胞液を含有する細胞濃縮液が分離室２２４のラジアル方向外向きの上部領域に集まる。全体として細胞を含まない分離液が、コア部２００の外壁にラジアル方向内向きに隣接する分離室に集まる。
【０１２２】
例示的な構成では、細胞分離液はほぼ環状の分離液開口から上向きに流れ、分離液ポンプ室に流入する。この分離液は、分離液求心ポンプのほぼ環状の開口を内向きに通過し、次に分離液排出配管２１２を上向きに流れる。同時に、細胞濃縮液はほぼ環状の排出開口２１８から濃縮液求心ポンプ室２１４に流入する。細胞濃縮液は濃縮液求心ポンプ２１６のほぼ環状の開口を内向きに通過してから、濃縮液排出配管２２０を上向きに流れる。この例示的な構成によって、例示システム１７０の連続的な、あるいは半連続的な操作が可能になる。上記と同様にしてシステム１７０の操作を制御することができるため、システムを長期間にわたって信頼性高く操作でき、目的の細胞濃縮液、そして全体として細胞を含まない分離液を別々な出力流体流れとして送ることができる。
【０１２３】
図２２は、別な遠心分離機システム２３８を示す図である。このシステム２３８は使い捨て構造２４０を備える。この使い捨て構造２４０は、多くの点で前述の使い捨て構造１７８と同じである。全体として上記の使い捨て構造１７８と同じであるこの使い捨て構造２４０の構造および特徴の一部については、使い捨て構造１７８と同じ参照符号で示す。
【０１２４】
使い捨て構造２４０については、剛性または半剛性を示す下部ディスク状部分２４２を有する点で使い捨て構造１７８とは異なる。下部ディスク状部分２４２については、操作時コア部２００の下端に接続する全体として円錐形構造である。複数のラジアル方向外向きかつ上向きに延在する流路２４４が、コア部２００の下端と下部ディスク状部分２４２との間に延在する。さらに、例示的な下部ディスク状部分２４２は角度をもって離間したラジアル方向に延在する羽根２４６を備える。流路については、各対の角度的に隣接する羽根２４６間にラジアル方向に外向きに延在する。この例示的な構成では、羽根２４６はディスク状部分２４２の底部から上向きに延在し、少なくとも一部の羽根は操作時に、ラジアル方向の外側部分においてコア部に係合する。例示的な構成では、これら羽根２４６が細胞培養バッチ処理を加速するため、使い捨て構造の内部領域内の移動および分離が容易になる。
【０１２５】
図２３に、遠心分離機システム２４８の別な例示的な実施態様を示す。この例示的な実施態様は使い捨て構造２５０を備える。この使い捨て構造２５０は多くの点で、前記の使い捨て構造１７８と類似している。前記の使い捨て構造１７８と同じ構造および特徴の一部については、使い捨て構造２５０でも同じ参照符号で示す。
【０１２６】
使い捨て構造２５０については、下部ディスク状部分２５２を備える点で使い捨て構造１７８とは異なる。下部ディスク状部分２５２は、操作時壁部やその他の好適な構造を介してコア部２００に接続する全体として剛性または半剛性を示す円錐形構造である。下部ディスク状部分２５２は、複数の角度をもって離間し、ラジアル方向外向きに延在する加速器羽根２５４を備える。これらの加速器羽根２５４はディスク状部分２５２の下部円錐形側部から下向きに延在する。それぞれ直接的にかつ角度的に隣接する対の羽根２５４は、これらの間に延在する流路を備える。この例示的な構成では、可撓性外壁２２２が羽根２５４の下端と、キャビティ１７６と境界を成す剛性ボウル１７２の壁部との中間に延在する。この例示的な構成では、加速器が液中にあり、細胞培養バッチ液を加速するため、使い捨て構造の内部領域内で生じる分離が容易になる。むろん、本明細書に記載する使い捨て構造の特徴を異なる構成で組み合わせ、異なる種類の原料および異なる特性をもつ原料の分離処理を容易にしてもよく、また所望の出力流体流れを発生してもよい。
【０１２７】
図２６は、別な使い捨て構造３０４を示す図である。この使い捨て構造３０４は以下に説明する点を除いて、前記の使い捨て構造１７８と同様である。使い捨て構造１７８と同じ要素については、図２６に同じ参照符号で使用して示す。
【０１２８】
使い捨て構造３０４は、連続的な環状濃縮液ダム３０６を備える。濃縮液ダム３０６は分離室２２４に下向きに延在し、ほぼ環状の濃縮液開口２１８からラジアル方向内向きに延在する。横断面の形で示す例示的な環状の濃縮液ダムは、濃縮液開口の下に下向きに延在し、かつ軸方向横断面内に、開口２１８に向かって外向きに延在するテーパー状外面３０８を備える。
【０１２９】
さらに、使い捨て構造３０４は連続的な環状の分離液ダム３１０を備える。この分離液ダム３１０は、ほぼ環状の分離液開口２１０の下にある分離室２２４において下向きに延在する。分離液ダム３１０は分離液開口２１０からラジアル方向外向きに位置する。例示的な構成では、濃縮液ダム３０６および分離液ダム３１０が、分離室２２４内に延在する下向き距離はほぼ同じである。なお、他の構成例では、他の構成も採用することができる。また、他の構成例では、遠心分離機構造は濃縮液ダムか分離液ダムのいずれかを備えることができるが、これらダム両者を備えることはない。
【０１３０】
環状凹部３１２は、分離液ダムと濃縮液ダムとの間においてラジアル方向に分離室内に延在する。この例示的な環状凹部は、分離液ダムと濃縮液ダムとの間において上向きに延在し、これらの間に環状ポケットを形成する。
【０１３１】
例示的な実施態様では、濃縮液ダム３０６があるため、分離すべき主に細胞やその他の固形物が分離室２２４と境界を成す上部にそって外向きに通過し、濃縮液開口２１８および濃縮液求心ポンプ室２１４に確実に到達する。さらに、この分離液ダム３１０によって、主に細胞を含有しない分離液が分離室２２４と境界を成す上面にそって流れ、ほぼ環状の分離液開口２１０に流入し、分離液ポンプ室２０６に到達することが可能になる。なお、被処理液の性質およびこのような被処理液の操作条件に応じて、異なる構成において濃縮液ダムおよび分離液ダムに多数の変更を加えることができる。
【０１３２】
図２４は、全体として細胞培養物を連続処理して、全体として細胞を含有しない分離液および細胞濃縮液の流れを生成する例示的な制御システムを示す概略図である。この例示的な構成では、前記の遠心分離機システム１７０を使用する。なお、例示的なシステムの特徴などについては、本明細書で説明する数多くの異なる種類の原料、遠心分離機システムおよび構造と併用することができる。
【０１３３】
図示の例示的な実施態様では、遠心分離機ボウル１７２はモーター２５６によって軸線１７４を中心にして所定の速度で回転する。操作時、供給配管１８４は細胞培養バッチ液を受け取る細胞培養供給ライン２５８に接続する。操作時、この供給ラインは供給ポンプ２６０に接続する。例示的な構成では、供給ポンプ２６０は蠕動ポンプか、あるいは細胞培養液を所定の流量で使い捨て構造に送るために好適な他のポンプであればよい。
【０１３４】
分離液排出配管２１２は、分離液排出ライン２６２に流体接続する。操作時、分離液光学密度センサー２６４は分離液排出ライン２６２の内部領域に接続する。例示的な構成では、分離液光学密度センサーは光学センサーであり、このセンサーは操作時使い捨て構造から現在来ている細胞の密度を求めるものである。例示的な実施態様でこれを行うには、受け取り装置によって受け取られ、かつ分離液流れの少なくとも一部を有するエミッターによって光出力の強度低下を測定すればよい。受け取り装置が受け取るエミッターからの光量は、分離液の細胞密度が高くなると減少する。これは、分離液内に存在する細胞の密度か細胞量を求めるために利用することができるセンサーの一例に過ぎず、他の構成では、他の型式のセンサーも採用することができる。例えば、光としては近赤外光やその他の可視光、あるいは不可視光を利用することができる。他の検出構成では、電磁形態、音波形態や他の信号形態も利用可能である。操作時、分離液排出ラインは分離液ポンプ２６６に接続する。例示的な実施態様では、分離液ポンプは、蠕動ポンプや分離液をポンプ供給するために好適な他の可変流量ポンプであればよい。
【０１３５】
例示の構成では、濃縮液排出配管２２０は操作時に濃縮液排出ライン２６８の内部領域に接続する。濃縮液光学密度センサー２７０は操作時に、濃縮液排出ライン２６８の内部領域の少なくとも一部に接続する。例示の濃縮液光学密度センサーについては、前記の分離液光学密度センサーと同じように操作すればよい。なお、濃縮液光学密度センサーは異なる構造や異なる特性を備えていてもよく、他の例示実施態様では、異なる型式の細胞密度センサーを利用できることはいうまでもない。操作時、濃縮液排出ライン２６８は濃縮液ポンプ２７２に接続する。例示の実施態様では、濃縮液ポンプ２７２は蠕動ポンプや、損傷を与えることなく濃縮液をポンプ配送するのに好適な他の可変流量ポンプを備えていればよい。なお、これら構造や部材は例示に過ぎず、別なシステムでは異なる、あるいは付加的な部材を備えることができる。
【０１３６】
例示的な制御システムは、本明細書で制御器と呼ぶこともある制御回路２７４を備える。例示的に実施態様では、この制御回路は一つかそれ以上のプロセッサー２７６を備えていればよく、また一つかそれ以上のデータ保存装置２７８を備えていてもよい。一つかそれ以上のデータ保存装置は、一つかそれ以上の有形媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ  ｍｅｄｉｕｍｓ）を備え、この媒体は回路実行可能な命令およびデータを保持し、制御器によって実行された場合に、以下に説明するような操作を行うことができる。このような媒体を例示すると、ソリッドステートメモリー、磁気メモリー、光学メモリーや回路が実行可能な命令および/またはデータを保持するためのその他の非一時的な媒体がある。さらに、制御回路は既述の構造などを備えていてもよい。
【０１３７】
以下、図２５に示すロジックフローの概略図を参照して、例示の制御器２７４が実行する操作を説明することにする。例示の構成では、制御器２７４が作動し、システム内の各部材の操作を制御し、全体として細胞を含有しない分離液および細胞濃縮液を同時に発生する出力流れを維持する。このためには、それぞれ分離液出口ラインおよび濃縮液出口ライン内の光学密度センサーを使用して、出力液の細胞密度（または濁度）を検出するとともに、システム部材の操作を調節し、出力を目的の範囲内に維持すればよい。
【０１３８】
例示の制御システムを使用する場合、システムの操作開始に先立って処理すべき細胞培養液中の細胞濃度を測定する。供給ポンプ２６０の動作速度と同様に、遠心分離機の目的の軸方向回転速度を決定する。例示的な構成では、遠心分離機の回転速度および供給ポンプによる供給細胞液の供給速度については、全体として制御器によって一定の設定値として維持する。むろん、他の構成およびシステムでは、細胞処理時に速度および流量を制御器によって調節することができる別な方法も採用可能である。
【０１３９】
例示的な構成では、決定された細胞濃度に基づいて、外部濃縮液ポンプ２７２の排出速度（流量）を（本明細書では「プライムバリュー」（ｐｒｉｍｅ ｖａｌｕｅ）と呼ぶこともある）初期値に設定する。例示的な実施態様では、外部濃縮液ポンプ２７２が初期値で初期動作する時間に対応する「初期所要時間」（ｐｒｉｍｅ ｄｕｒａｔｉｏｎ）も設定する。この所要時間中に使い捨て構造１７８に部分的な充填を行う。この例示的なシステムでは、細胞密度に基づく濃縮液ポンプだけでなく、供給ポンプ２６０からの供給量についても“基礎速度”を設定する。濃縮液ポンプの基礎速度は、濃縮液ポンプが初期所要時間の後に作動することになる速度（流量に対応する）である。例示的な構成では、設定された基礎時間は、細胞密度が目的の設定限度未満にある分離液、および細胞密度が目的の設定範囲以上の細胞濃縮液を生成する濃縮液ポンプ速度に対応すると考えられる。これら設定値および設定範囲は好適な入力装置の入力に応答して受け取られ、少なくとも一つのデータ保存装置に保存される。
【０１４０】
図２５に示す例示的なロジックフローにおいて、初期速度での濃縮液ポンプ２７２の動作は工程２８０によって示す。制御器によって、少なくとも使い捨て構造１７８を少なくとも部分的に充填する初期所要時間に対応する時間濃縮液ポンプが初期速度で動作しているかどうかを決定する。
【０１４１】
一旦濃縮液ポンプが初期所要時間初期速度で作動した後は、制御器が濃縮液ポンプの速度を工程２８４によって示される基礎速度に増速する。制御器２７４が作動し、センサー２６４によって検出された分離液の細胞密度をモニターする。また、制御器によって、工程２８６に示すように、目的の設定点よりも光学密度が高いかどうかを決定する。分離液の光学密度が設定点よりも高くない場合には、分離液から細胞や細胞物質が十分なくなっているため、制御器の測定によって濃縮液ポンプの動作速度に変化はなく、ロジックが工程２８４に戻る。
【０１４２】
工程２８６で、分離液の光学濃度が設定点より高いことが判明した場合には、ロジックが工程２８８に進む。工程２８８では、制御器が作動して、濃縮液ポンプの速度を設定された増分工程量だけ増速する。この速度増分の目的は、全体として分離液の光学濃度が分離液中の細胞数が減少する結果として、設定値をクリアさせることである。
【０１４３】
工程２８８で濃縮液ポンプ２７２を増速した後、センサー２６４に応答して制御器が作動し、工程２９０で分離液の光学密度が、濃縮液ポンプの速度（流量）増分から設定された時間の経過後依然として設定点よりも高いかどうかを判定する。高いに場合には、設定点よりも高くなくなるまで、制御器が分離液の光学濃度をモニターし続ける。例示的な構成では、命令は設定時間を含む。濃縮液ポンプ速度制御器によって、基礎速度への調節が目的の設定点にあるか、あるいはそれ未満のレベルに分離液の光学密度を維持するために十分であることが判明する前は、この設定時間中分離液の光学密度は設定点よりも高くあってはならない。工程２９２では、増速された濃縮液ポンプ速度によって、細胞が十分取り除かれた分離液を一定に生成することに対応するか、あるいはプログラムされた待機時間に達することに対応する保存設定時間分離液の光学密度を設定点以下に維持されていることを制御器が判定する。細胞が十分取り除かれた分離液を一定に生成することに応答して、あるいはプログラムされた待機時間に達することに応答して、工程２９４で制御器が濃縮液ポンプの基礎速度値を増速された基礎速度に対応するように調節を行う。制御器が新しい基礎速度を設定し、ロジックが工程２８４に戻る。なお、工程２８６において分離液光学密度が依然として設定点よりも高いと判定された場合には、濃縮液ポンプ速度を再調節すればよい。
【０１４４】
例示制御器は、同時に出力濃縮液流れ中の細胞の光学密度をモニターする。このためには、センサー２７０によって検出された光学密度をモニターすればよい。工程２９６に示すように、制御器が作動し、濃縮液内の光学密度が目的の設定点よりも低いかどうかを判定する。この光学密度がデータ保存装置に保存されている目的の設定点値以上の場合には、濃縮液出力流内の細胞濃度が目的のレベル以上であり、ロジックは工程２８４に戻る。濃縮液の光学密度が目的の設定点未満の場合、これは濃縮液内の細胞レベルが目的未満であることを意味し、制御器は工程２９８に移る。工程２９８では、濃縮液ポンプの速度を所定の増分工程分だけ減速する。濃縮液ポンプが減速すると、出力流量が減少し、全体として濃縮液出力流中の細胞量が減るため、濃縮液出力流の光学密度が高くなる。
【０１４５】
次に、工程３００に示すように、濃縮液ポンプ２７２が新しい減速速度で濃縮液ポンプ２７２を作動させる。工程３０２に示すように、制御器によって、データ保存装置に保存されている設定値に対応する設定時間にこの減速速度で濃縮液ポンプが作動するため、減速が十分であるかどうかに関して決定を行う前に、出力濃縮液流れ中の細胞濃度が高くなる。工程３０２においてこの時間が経過した後は、制御器が工程２８４に戻り、ここからロジックフローを繰り返し、さらに速度調節が必要かどうかを判定する。
【０１４６】
むろん、この簡略化した概略のロジックフローは例示に過ぎず、他の実施態様では、異なるロジックフローおよび/またはシステム部材の付加的な演算パラメーターを分離液および濃縮液の目的の出力流れを得るためにモニターしかつ調節してもよい。例えば、他の例示的な例では、分離液排出ポンプの速度、従って分離液排出流れについては、分離液中の細胞のレベルに対応する分離液の光学密度センサーによって検出された光学密度に少なくとも部分的に応答して変更してもよい。例えば、検出された分離液中の細胞レベルが設定限界を超えている場合には、制御器の制御によって分離液の流量を減らしてもよい。これは、別な構成として、あるいは濃縮液排出流量の制御と合わせて、制御器によって行えばよい。制御器によって、分離液中の細胞レベルが設定限界未満に、あるいは設定範囲内に確実に維持されるように分離液流れを変更してもよい。
【０１４７】
別の構成では、あるいはこれらに加えて、制御器によって使い捨て構造に流入する細胞懸濁液の流量を制御してもよい。このためには、使い捨て構造からの分離液および濃縮液の流量を変更し、制御器に対応するメモリーに保存されているプログラムされた設定限界内に分離液中および濃縮液中の細胞レベルを維持すればよい。さらに、制御器はそのプログラミングに従って操作を行い、ボウルの回転速度、希釈液導入、希釈液導入量などの他の処理パラメーターを変更し、設定限界および目的の処理速度が実装された分離液特性および濃縮液特性を維持すればよい。他の例示実施態様では、さらに、他の特性またはパラメーターを制御システムによってモニターし、あるいは調節して目的の生成物を得ることができる。
【０１４８】
図２７は、さらに別な使い捨て式遠心分離機構造３１４を示す横断面図である。この使い捨て構造３１４は、以下の点を除いて前記使い捨て式分離機構造１７８と全体として同様である。この使い捨て構造３１４は操作時に内部に延在し、かつシール２３６を被処理液から分離するエアポケットの空気/液体界面を目的のラジアル方向位置に確実により安定的に維持できる要素を備える。
【０１４９】
使い捨て構造３１４では、分離液ポンプ２０８は分離液ポンプ室３１６内に位置する。分離液ポンプ室３１６はその底部において下部分離液求心ポンプ室面３１８と垂直方向に境界を成し、かつ上部側においては円形の上部分離液求心ポンプ室面３２０と垂直方向に境界を成す。
【０１５０】
下部分離液ポンプ室面３１８は、下部分離液求心ポンプ室開口３２２からラジアル方向外向きに延在する。例示的な構成では、下部分離液求心ポンプ室開口３２２はコア部２００の円形上部を介して延在し、前記の上部開口２０２に対応するものである。供給配管１８４は、下部分離液求心ポンプ室開口を介して延在する。
【０１５１】
上部分離液求心ポンプ室面３２０は、円形の上部分離液求心ポンプ室開口３２４からラジアル方向外向きに延在する。供給配管１８４および分離液排出配管２１２は、上部分離液求心ポンプ室開口を介して軸方向に延在する。
【０１５２】
複数の角度をもって離間し、上向きに延在する下部分離液室羽根３２６は、下部分離液求心ポンプ室面３１８上に延在する。下部分離液室羽根３２６は下部分離液求心ポンプ室開口３２２から始まり、ラジアル方向外向きに延在する。図２８により詳しく図示する下部分離液室羽根３２６は、回転軸線１７４からラジアル方向外向きに延在し、その延在距離は下部分離液羽根の距離Ｖである。例示的な構成では、下部分離液室羽根３２６は、下部分離液求心ポンプ室面３１８の円形凹部内を上向きに延在する。なお、この構成は例示に過ぎず、他の実施態様では、他の構成を使用することができる。例えば、羽根のラジアル方向長さ、羽根の高さ、および凹部の深さおよび直径については、目的の流体圧力特性を得ることができるように変更することができる。
【０１５３】
複数の角度をもって離間し、下向きに延在する上部分離液室羽根３２８は、上部分離液求心ポンプ室面３２０から延在する。上部分離液室羽根３２８それぞれは、上部分離液求心ポンプ室開口３２４から始まり、ラジアル方向外向きに延在する。上部分離液室羽根は、回転軸線１７４からラジアル方向外向きに延在し、その延在距離は上部分離液羽根の距離である。例示的な構成では、上部分離液羽根の距離は下部分離液羽根の距離Ｖにほぼ対応する。例示的な構成では、上部分離液室羽根は、図２８に示す下部分離室羽根と同様な構成を備えた上部分離液求心ポンプ室面の円形凹部に下向きに延在するが、向きは逆向きである。
【０１５４】
図示の例示的な構成では、分離液求心ポンプ２０８はほぼ環状の分離液求心ポンプ開口３３０を備える。ほぼ環状の分離液求心ポンプ開口３３０は、回転軸線１７４からラジアル方向外向きに延在し、その延在距離は分離液ポンプ開口の距離である。分離液求心ポンプ開口３３０が位置する分離液ポンプ開口の距離は、下部分離液羽根の距離および上部分離液羽根の距離よりも後ほど示す理由により大きい。
【０１５５】
使い捨て構造３１４の例示的な構成では、濃縮液求心ポンプ２１６は濃縮液ポンプ室３３２内に位置する。濃縮液ポンプ室３３２は、下側において円形の下部濃縮液求心ポンプ室面３３４と上下方向に境界をなす。分離液ポンプ室３３２は、上側においては円形の上部分離液求心ポンプ室面３３６と上下方向に境界を成す。
【０１５６】
下部濃縮液求心ポンプ室面３３４は、下部の濃縮液求心ポンプ室開口３３８からラジアル方向外向きに延在する。例示的な構成では、下部濃縮液求心ポンプ室開口はサイズにおいて上部分離液求心ポンプ室開口３２４に対応するとともに、この開口に対して連続的である。供給配管１８４および分離液排出配管２１２は、下部濃縮液求心ポンプ室開口３３８を介して延在する。
【０１５７】
複数の角度をもって離間し、上向きに延在する下部濃縮液室羽根３４０は、下部濃縮液求心ポンプ室面３３４上に延在する。下部濃縮液室羽根３３４は下部濃縮液求心ポンプ室開口３３８から始まり、ラジアル方向外向きに延在する。下部濃縮液室羽根３３４は、回転軸線からラジアル方向外向きに延在し、その延在距離は下部濃縮液羽根の距離である。例示的な構成では、下部濃縮液求心ポンプ室羽根３３４は、前記上下の分離液室羽根と同様に下部濃縮液求心ポン室面の円形凹部上に延在する。むろん、これ構成は例示に過ぎない。
【０１５８】
上部濃縮液求心ポンプ室面３３６は、上部濃縮液求心ポンプ室開口３４２からラジアル方向外向きに延在する。供給配管１８４、分離液排出配管２１２および濃縮液排出配管２２０は同軸的に上部濃縮液求心ポンプ室開口３４２を介して延在する。複数の角度をもって離間した、上部濃縮液室羽根３４４は表面３３６から下向きに延在する。上部濃縮液室羽根は、上部濃縮液求心ポンプ室開口３４２からラジアル方向外向きに延在し、その延在距離は上部濃縮液羽根の距離である。上部濃縮液室羽根は、上部濃縮液求心ポンプ室面内の上向きに延在する円形の凹部内に延在する。例示的な構成では、上部濃縮液室羽根については、前記の下部濃縮液室羽根および上下の分離液室羽根と同様な構成である。むろん、このアプローチは例示に過ぎず、他の実施態様では他のアプローチも使用可能である。
【０１５９】
濃縮液求心ポンプ２１６は、ほぼ環状の濃縮液ポンプ開口３４６を備える。この濃縮液ポンプ開口は回転軸線１７４からラジアル方向に配置し、その配置距離は濃縮液ポンプ開口の距離である。例示的な構造では、上下の濃縮液羽根の距離は、濃縮液ポンプ開口の距離よりも小さい。むろん、この構成は例示に過ぎず、他の実施態様では他のアプローチも採用可能である。
【０１６０】
例示的な使い捨て構造３１４では、上下の濃縮液室羽根３４４、３４０および上下の分離液室羽根３２６、３２８は分離液ポンプ室３３０内の環状の空気/液体界面３４８および濃縮液ポンプ室３３２内の空気/液体界面３５０を安定化するとともに、ラジアル方向にこれらを配置する操作を行う。図２８に示すように、空気/液体界面３４８は分離液室羽根の長さにそってラジアル方向中間に位置する。即ち、分離液ポンプ開口３３０からラジアル方向内向きに位置する。ラジアル方向に延在する分離液室羽根が遠心分離ポンプ力を与え、環状の空気/液体界面３４８を分離液求心ポンプ上下の両者においてラジアル方向位置に維持する。即ち、分離液ポンプ開口３３０のラジアル方向内向きに位置する。例示的な構成では、羽根がさらに空気/液体界面を維持する作用をもつため、分離液ポンプの上下の両者において同軸円形構成を維持できる。例示的な構成ではさらに、回転軸線に対する界面のラジアル方向位置を後述するように制御できるため、分離液ポンプ開口３３０を常に分離液内に維持でき、これが空気に暴露されることはない。
【０１６１】
上部濃縮液室羽根３４４および下部濃縮液室羽根３４０は、分離液室羽根と同様に動作する。これら濃縮液室羽根は、ほぼ環状の濃縮液ポンプ開口３４６の内側にあるラジアル方向距離において、濃縮液ポンプ室３３２内に円形の空気/液体界面３５０を維持するものである。この構成によって、濃縮液ポンプ開口が常に確実に濃縮液に暴露されるが、空気に暴露されることはない。なお、図示の実施態様では、分離液求心ポンプおよび濃縮液求心ポンプはほぼ同じサイズであるが、他の構成では、これら求心ポンプのサイズは異なっていてよい。このような場合、分離液室羽根および濃縮液室羽根が延在する回転軸線からのラジアル方向距離については異なっていてもよい。分離液ポンプ室および濃縮液ポンプ室内の空気/液体界面の回転軸線に対するラジアル方向位置も異なっていてもよい。使い捨て装置を構成する部材とこの使い捨て構造によって処理される具体的な被処理材との間の具体的な関係に応じて、多数の異なる羽根構造を採用することが可能である。
【０１６２】
図３０に、さらに別な使い捨て構造３５２の上部部分を示す。この使い捨て構造３５２は、以下の点を除くと、前記使い捨て構造３０４と同様である。使い捨て構造３５２は、濃縮液排出配管２２０を取り囲む同軸関係で延在する空気配管３５４を有する。空気配管３５４は、使い捨て構造内部の開口３５６に連絡する。これら開口３５６は空気配管の内部から濃縮液ポンプ室３３２の濃縮液求心ポンプ２１６の上まで延在する。この例示構成では、操作時、シール２３６が空気配管３５４に係合し、空気配管だけでなく、濃縮液排出配管、分離液排出配管および供給配管との気密係合を維持する。なお、空気配管を利用して、使い捨て構造内のエアポケット中の空気圧力レベルを選択的に維持することができる。このような構成は、前記のシステムや、加圧空気の外部供給源を利用して被処理材から遠心分離機構造のシールを分離するとともに、目的位置に空気/液体界面を維持することができる他のシステムにも適用可能である。むろん、この構造は例示に過ぎず、他の実施態様では他のアプローチを採用することができる。
【０１６３】
図３１は、細胞懸濁液をほぼ細胞を含有しない分離液および濃縮液に連続的に分離するために使用することができるシステム３５８を示す概略図である。このシステム３５８は、以下の点を除いて、前記システム１７０と同様である。例示の構成では、システム３５８は使い捨て構造３５２と同様な使い捨て構造を使用して操作を行う。システム３５８の制御器２７４は、使い捨て構造内の空気/液体界面の位置を制御し、分離液ポンプ開口および濃縮液ポンプ開口のそれぞれの回転軸線に対してラジアル方向内向きに界面を確実に維持する操作を行う。
【０１６４】
例示的な構成では、流れの背圧調節器３６０は分離液排出ライン２６２に流体接続する。この例示的な構成では、流れの背圧調節器３６０は流体的には分離液排出配管２１２と分離液ポンプ２６６の中間にある。例示システム３５８は加圧空気源３６２を備える。この加圧空気源３６２は圧力制御パイロット弁３６４に接続する。操作時、この制御弁は制御器２７４に接続する。制御器２７４からの信号に応じて、パイロットライン３６６内の可変圧力を選択する。パイロットライン３６６は背圧調節器３６０に流体接続する。パイロットライン３６６内に圧力制御パイロット弁２６４が印加する圧力によって、分離液流、従って流れの背圧制御器３６０によって印加される分離液流れの背圧を制御できる。
【０１６５】
例示的な構成では、圧力制御弁３６８は加圧空気源３６２に流体連絡する。操作時、制御弁３６８は制御器２７４に接続する。この例示的な構成では、制御弁３６８を制御して、空気配管３５４および使い捨て構造３５２の上部内のエアポケットに選択的に正確な圧力を印加する。
【０１６６】
例示的な構成では、保存されている実行可能な命令に従って制御器２７４が動作し、システム１７０に関連して説明したようにシステム３５８の動作を制御する。例示的な構成ではさらに、制御器２７４が作動し、パイロット圧力弁３６４を制御し、背圧調節器３６０が分離液排出配管２１２に印加する背圧を変更する。制御器２７４はまた弁３６８も制御する。制御器が作動し、使い捨て構造の内部の上部のエアポケットに印加される圧力を維持するとともに、選択的にこれを変更する。制御器はそのプログラミングに従って動作し、分離液流れの背圧および/またはエアポケット圧力を変更し、エアポケットの空気/液体界面を分離液ポンプ開口３３０および濃縮液ポンプ開口３４６から内向きに配向する回転軸線距離に維持する。分離液流れの背圧およびエアポケット両者における圧力変更が、本例示実施態様の分離液室羽根および濃縮液羽根と相俟って、空気/液体界面の安定性およびラジアル方向における外向き範囲を維持するため、分離液出力および濃縮液出力に使い捨て構造から空気が導入されることを確実に抑えることができる。さらに、分離液の背圧および流れを選択できるため、排出される濃縮液の細胞レベル、対応して検出される光学密度に強い影響を与えることができる。このように、制御器がそのプログラミングに従って動作し、濃縮液流量、分離液背圧、分離液流量、エアポケットの内圧、細胞懸濁液の使い捨て構造への流量や考えられるその他の遠心分離プロセスの動作変数を選択的に変更でき、制御器に対応する少なくとも一つの保存装置に保存されている設定限界および/または設定範囲内に分離液特性および濃縮液特性を維持できる。さらに、例示的な構成によれば、分離プロセスの信頼性の高い制御を維持した状態で、異なる種類の原料の分離および操作を異なる流量で実施できる。むろん、空気/液体界面の位置の制御についてシステム１７０の諸特徴に関連して説明してきたが、このような制御は他の、あるいは異なる種類の処理要素を有する他の型式のシステムにも採用することができる。
【０１６７】
このように、例示的に開示してきた実施態様の新規遠心分離機システムおよび方法によれば、上記目的の少なくとも一部を達成でき、従来装置およびシステムを使用するさいに発生する問題を解決でき、課題を解決でき、また以上説明してきた目的の結果を得ることができる。
【０１６８】
簡潔、明確を期すために、そして理解を深めるために、以上の説明でいくつかの用語を使用してきたが、不必要な制限を意味するものではない。これら用語は説明を意図し、広い解釈を意図するものである。さらに、本明細書の記載および図は例示であり、本発明は図示し、かつ記載してきた厳密な細部に限定されるものではない。
【０１６９】
特許請求の範囲において、機能を実行する手段として記載した特徴については、当業者がこの機能を発揮できるものとして当業者に知られている手段を包摂するものと解釈すべきで、本明細書に示す構造、あるいはこれの単なる等価物に制限するものではない。
【０１７０】
新規かつ有用な特徴の発見および原理を記載してきたが、これらを構成し、利用しかつ操作する方法、および得られる作用効果、新規かつ有用な構造、装置、要素、配置、部分、組み合わせ、システム、動作、および関係に関しては特許請求の範囲に記載する通りである。
【符号の説明】
【０１７１】
１０  コア部
１２  軸線
１４  装置
１６  装置
１８  供給配管
２０  開口
２２  キャビティ
２４  分離液求心ポンプ
２６  入口開口
２８  出口開口
３０  分離液配管
３２  分離液ポンプ室
３４  濃縮液求心ポンプ
３６  入口開口
３８  出口開口
４０  濃縮液出口配管
４２  濃縮液ポンプ室
４４  上部
４６  流体シール
４８  加速器羽根
５０  テーパー壁
５２  濃縮液スロット
５４  環状壁
５６  分離液孔
５８  第１プレート
６０  第２プレート
６２  ネジ
６４  渦巻き式流路
６７  外壁
６８  入口開口
７０  環状回収室
７４  壁部
７６  壁部
７８  壁部
８０  円形面
８２  ボウル
８４  軸線
８６  モーター
８８  コア部
９０  キャビティ
９２  懸濁液入り口供給配管
９４  入り口開口
９６  求心ポンプ
１００  ポンプ出口
１０２  分離液出口配管
１０４  上部
１０６  シール
１０８  ポンプ
１１０  入り口ライン
１１２  濃縮液ライン
１１４、１１６  弁
１１８  分離液排出ライン
１２０  分離液排出ポンプ
１２２  圧力ダンピングリザーバー
１２４  底部ポート
１２６  上部ポート
１２８  上部ポート
１３０  殺菌フィルター
１３２  調節器
１３４、１３６および１３８  液面センサー
１４０  弁
１４２  制御回路
１４３  空気ライン
１４５  開口
１４７  液面
１４８  サブルーチン工程
１５０  工程
１５２  工程
１５４  工程
１５６  工程
１５８  工程
１６０  工程
１６２  工程
１７０  遠心分離機システム
１７２  遠心分離機ボウル
１７４  軸線
１７６  キャビティ
１７８  使い捨て構造
１８０  上部開口
１８２  固定構造
１８４  供給配管
１８６  内部領域
１８８  第１軸端
１９２  第２軸端
１９４  ディスク状部分
１９６  環状外周
１９８  環状境界壁
２００  コア部
２０２  上開口
２０４  下開口
２０６  分離液求心ポンプ室
２０８  分離液求心ポンプ
２１０  分離液開口
２１２  分離液排出配管
２１４  濃縮液求心ポンプ室
２１６  濃縮液求心ポンプ
２２０  濃縮液排出配管
２２２  外壁
２２４  分離室
２３２  ディスク状部分
２３４  開口
２３６  シール
２３８  遠心分離機システム
２４０  使い捨て構造
２４２  下部ディスク状部分
２４４  流路
２４６  羽根
２４８  遠心分離機システム
２５０  使い捨て構造
２５２  下部ディスク状部分
２５４  加速器羽根
２５６  モーター
２５８  細胞培養供給ライン
２６０  供給ポンプ
２６２  分離液排出ライン
２６４  分離液光学密度センサー
２６６  分離液ポンプ
２６８  濃縮液排出ライン
２７０  濃縮液光学密度センサー
２７２  濃縮液ポンプ
２７４  制御回路
２７６  プロセッサー
２８０  工程
２８４  工程
２８６  工程
２８８  工程
２９０  工程
２９２  工程
２９４  工程
２９６  工程
２９８  工程
３００  工程
３０２  工程
３０４  使い捨て構造
３０６  環状濃縮液ダム
３０８  テーパー状外面
３１０  分離液ダム
３１２  環状凹部
３１４  使い捨て式遠心分離機構造
３１６  分離液ポンプ室
３１８  下部分離液求心ポンプ室面
３２０  上部分離液求心ポンプ室面
３２２  下部分離液求心ポンプ室開口
３２４  上部分離液求心ポンプ室開口
３２６  下部分離液室羽根
３３０  分離液求心ポンプ開口
３３２  濃縮液ポンプ室
３３４  下部濃縮液求心ポンプ室面
３３６  上部分離液求心ポンプ室面
３３８  下部濃縮液求心ポンプ室開口
３４０  下部濃縮液室羽根
３４２  上部濃縮液求心ポンプ室開口
３４４  上部濃縮液室羽根
３４６  濃縮液ポンプ開口
３４８  空気/液体界面
３５０  空気/液体界面
３５２  使い捨て構造
３５４  空気配管
３５６  開口
３５８  システム
３６０  背圧調節器
３６２  加圧空気源
３６４  圧力制御パイロット弁
３６６  パイロットライン
３６８  圧力制御弁
１０００  遠心分離機構造
１１００  可撓性ライナー
１１１０  熱接着部
１２００  下フランジ
１３００  上フランジ
１４００  求心ポンプ
１４１０  ペアリングディスク
１４１５  ギャップ
１４２０  回転ポンプ室
１５００  コア構造
１５０５  上面
１５１０  コア部
１５１５  コア部
１５２０  中心キャビティ
１５２５  回転軸
１５３０  スリット
１５５０  分離室
１５６０  加速器羽根
１５８０  プレート
１６００  遠心分離機カバー
１６０５、１６２０  内面
１６１０  係合キャップ部
１６３０  ラジアルフィン
１６４０  壁部
１７００  回転機械式シール
２０００  供給/排出装置
２１００  供給配管
２１１０  ノズル
２２００  分離液の排出
２３００  供給配管キャリヤ
２４００  分離液出口
２５００  濃縮液の排出
２５１０  蠕動ポンプ
３０００  多用途構造体
３１００  ボウル
３２００  多用途ボウルカバー
３２１０  ナビン
４４００  求心ポンプ
４４１０  ペアリングディスク
４４１５  ギャップ
４４２０  ポンプ室
４４３０  濃度センサー
４５４０  スリット
５０００  希釈液の供給
５１００  ディスク状流路
５１５０  希釈液ポンプ
６０００  距離
６０１０  深さ
６１００  スロットルチューブ
【図１】
2021526957.tif 000004
【図２】
2021526957.tif 000005
【図３】
2021526957.tif 000006
【図４】
2021526957.tif 000007
【図５】
2021526957.tif 000008
【図６】
2021526957.tif 000009
【図７】
2021526957.tif 000010
【図８】
2021526957.tif 000011
【図９】
2021526957.tif 000012
【図１０】
2021526957.tif 000013
【図１１】
2021526957.tif 000014
【図１２】
2021526957.tif 000015
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【国際調査報告】
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