(57)【要約】  バイオプロセス流れシステムにおける管に設けられる少なくとも1つの弁を制御するための方法であって、少なくとも1つの弁を、管を通る流れが許容されるときに開状態である第1の状態にさせるように制御するステップと、少なくとも1つの弁を、システムにおけるプロセス進行のいくつかの部分の間に第2の状態にさせるように制御するステップであって、第2の状態は、第1の閉じる力が提供される閉状態である、ステップと、少なくとも1つの弁を、システムにおけるプロセス進行のいくつかの部分の間に第3の状態にさせるように制御するステップであって、第3の状態は、第1の閉じる力より大きい力である第2の閉じる力が提供される閉状態である、ステップとを含む方法。
2021519402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオプロセス流れシステム(1)における管(3a〜3c)に設けられる少なくとも1つの弁(11; 11'; 11''; 11''')を制御するための方法であって、
前記少なくとも1つの弁を、前記管を通る流れが許容されるときに開状態である第1の状態にさせるように制御するステップ(S1)と、
前記少なくとも1つの弁を、前記システムにおけるプロセス進行のいくつかの部分の間に第2の状態にさせるように制御するステップ(S3)であって、前記第2の状態は、第1の閉じる力が提供される閉状態である、ステップ(S3)と、
前記少なくとも1つの弁を、前記システムにおけるプロセス進行のいくつかの部分の間に第3の状態にさせるように制御するステップ(S5)であって、前記第3の状態は、前記第1の閉じる力より大きい力である第2の閉じる力が提供される閉状態である、ステップ(S5)と
を含む方法。
【請求項２】
前記少なくとも1つの弁(11; 11'; 11''; 11''')を前記第2の状態にさせるように制御する前記ステップと、前記少なくとも1つの弁(11; 11'; 11''; 11''')を前記第3の状態にさせるように制御する前記ステップとは、可撓性材料(3; 43; 43')を表面(3; 41; 41')との封止した接触へと押しやることを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも1つの弁を確実に開くことを確保するための方法である、請求項1または2に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも1つの弁(11; 11')を第2の状態にさせるように制御する前記ステップ(S3)は、前記管(3)を前記第1の閉じる力で挟み付けることを含み、前記第1の閉じる力は、前記管内の第1の流体圧力で前記管内の前記流れを停止するように適合され、前記少なくとも1つの弁(11; 11')を前記第3の状態にさせるように制御する前記ステップ(S5)は、前記管(3)を前記第2の閉じる力で挟み付けることを含み、前記第2の閉じる力は、前記管内の前記第1の流体圧力より高い前記管内の第2の流体圧力で前記管内の前記流れを停止するように適合される、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも1つの弁(11''; 11''')を第2の状態にさせるように制御する前記ステップ(S3)は、前記弁の膜(43; 43')を前記第1の閉じる力で前記弁の弁座(41; 41')に向けて移動させることを含み、前記第1の閉じる力は、前記管内の第1の流体圧力で前記管内の前記流れを停止するように適合され、前記少なくとも1つの弁(11''; 11''')を第3の状態にさせるように制御する前記ステップ(S5)は、前記弁の膜(43; 43')を前記第2の閉じる力で前記弁の弁座(41; 41')に向けて移動させることを含み、前記第2の閉じる力は、前記管内の前記第1の流体圧力より高い前記管内の第2の流体圧力で前記管内の前記流れを停止するように適合される、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも1つの弁(11; 11'; 11''; 11''')は、流体が前記管を通じてポンピングされないとき、前記第2の状態になるように制御され、前記弁は、流体が前記管を通じてポンピングされるとき、前記第3の状態になるように制御される、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも1つの弁(11; 11'; 11''; 11''')は、前記システムにおいて使用される管の種類に応じて、および/または、前記システムが使用される用途に応じて、前記弁を閉じるために前記第2の状態または前記第3の状態のいずれかとなるように制御される、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
第1の閉じる力は、前記第2の状態において前記少なくとも1つの弁から提供され、第2の閉じる力は、前記第3の状態において前記少なくとも1つの弁から提供され、前記第1の閉じる力は、前記第2の閉じる力が流体の流れを妨げるように設定される流体圧力の50%未満である流体圧力において流体の流れを妨げるように設定されるか、
または、前記第1の閉じる力は、前記第2の閉じる力が流体の流れを妨げるように設定される流体圧力の30%未満である流体圧力において流体の流れを妨げるように設定されるか、
または、前記第1の閉じる力は、前記第2の閉じる力が流体の流れを妨げるように設定される流体圧力の20%未満である流体圧力において流体の流れを妨げるように設定されるか、
または、前記第1の閉じる力は、前記第2の閉じる力が流体の流れを妨げるように設定される流体圧力の10%未満である流体圧力において流体の流れを妨げるように設定される、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第1の閉じる力は、前記第2の状態において前記少なくとも1つの弁から提供され、前記第2の閉じる力は、前記第3の状態において前記少なくとも1つの弁から提供され、前記第2の閉じる力は、20barまで、10barまで、または5barまでの圧力において流体の流れを妨げるように設定される、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも1つの弁(11; 11'; 11''; 11''')は圧縮空気または液圧流体によって制御される、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記バイオプロセス流れシステムはクロマトグラフィシステム、ろ過システム、またはバイオリアクターシステムである、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも1つの管(3)と、
前記管を通る流れを制御するための前記管に設けられる少なくとも1つの弁(11; 11'; 11''; 11''')と、
前記少なくとも1つの弁(11; 11'; 11''; 11''')を、3つの異なる状態にさせるように制御するように構成される制御システム(15)であって、前記3つの異なる状態のうち、第1の状態は、前記管を通る流れを許容するために前記管(3)が開かれて維持される開状態であり、第2の状態および第3の状態は、提供される異なる閉じる力による、前記管を通る流れを妨げる閉状態であり、それにより、より大きい閉じる力が前記第2の状態においてより前記第3の状態において提供される、制御システム(15)と
を備えるバイオプロセス流れシステム。
【請求項１３】
前記制御システム(15)は、可撓性材料(3; 43; 43')を表面(3; 41; 41')との封止した接触へと押しやることで、前記少なくとも1つの弁(11; 11'; 11''; 11''')を前記第2の状態および前記第3の状態にさせるように制御するように構成される、請求項12に記載のバイオプロセス流れシステム。
【請求項１４】
前記少なくとも1つの弁(11; 11')はピンチ弁であり、前記制御システム(15)は、前記管(3)を第1の閉じる力で挟み付けることによって前記少なくとも1つのピンチ弁を前記第2の状態にさせるように制御するように構成され、前記第1の閉じる力は、前記管内の第1の流体圧力で前記管内の前記流れを停止するように適合され、前記制御システム(15)は、前記管を第2の閉じる力で挟み付けることによって前記少なくとも1つのピンチ弁を第3の状態にさせるように制御するように構成され、前記第2の閉じる力は、前記管内の前記第1の流体圧力より高い前記管内の第2の流体圧力で前記管内の前記流れを停止するように適合される、請求項12または13に記載のバイオプロセス流れシステム。
【請求項１５】
前記少なくとも1つの弁(11''; 11''')は膜弁であり、前記制御システム(15)は、第1の閉じる力で前記膜弁の膜(43; 43')を前記膜弁の弁座(41; 41')に向けて移動させることで前記少なくとも1つの膜弁を前記第2の状態にさせるように制御するように構成され、前記第1の閉じる力は、前記管内の第1の流体圧力で前記管内の前記流れを停止するように適合され、前記制御システムは、第2の閉じる力で前記膜弁の膜を前記膜弁の弁座に向けて移動させることで前記少なくとも1つの膜弁を第3の状態にさせるように制御するように構成され、前記第2の閉じる力は、前記管内の前記第1の流体圧力より高い前記管内の第2の流体圧力で前記管内の前記流れを停止するように適合される、請求項12または13に記載のバイオプロセス流れシステム。
【請求項１６】
前記制御システム(15)は、前記管を通る流体のポンピングの間に前記管を通る流れを許容しないために前記管が閉じられるとき、最大の閉じる力で前記少なくとも1つの弁(11; 11'; 11''; 11''')の前記状態を前記第3の状態にさせるように制御するように構成され、前記制御システムは、流体が前記管を通じてポンピングされない場合に前記管を通る流れを許容しないために前記管が閉じられるとき、より小さい閉じる力で前記少なくとも1つの弁の前記状態を前記第2の状態にさせるように制御するように構成される、請求項12から15のいずれか一項に記載のバイオプロセス流れシステム。
【請求項１７】
前記制御システム(15)は、前記システムにおいて使用される管の種類に応じて、および/または、前記システムが使用される用途に応じて、前記弁を閉じるために、前記少なくとも1つの弁(11; 11'; 11''; 11''')の前記状態を前記第2の状態または前記第3の状態のいずれかにさせるように制御するように構成される、請求項12から16のいずれか一項に記載のバイオプロセス流れシステム。
【請求項１８】
前記少なくとも1つの弁(11; 11'; 11''; 11''')は、圧縮空気または液圧流体によって前記弁の前記状態を制御するための手段を備え、前記制御システム(15)は、前記圧縮空気または液圧流体を制御するように構成される、請求項12から17のいずれか一項に記載のバイオプロセス流れシステム。
【請求項１９】
前記バイオプロセス流れシステム(1)はクロマトグラフィシステム、ろ過システム、またはバイオリアクターシステムである、請求項12から18のいずれか一項に記載のバイオプロセス流れシステム。
【請求項２０】
第1の閉じる力は、前記第2の状態において前記少なくとも1つの弁から提供され、第2の閉じる力は、前記第3の状態において前記少なくとも1つの弁から提供され、前記第1の閉じる力は、前記第2の閉じる力が流体の流れを妨げるように設定される流体圧力の50%未満である流体圧力において流体の流れを妨げるように設定されるか、
または、前記第1の閉じる力は、前記第2の閉じる力が流体の流れを妨げるように設定される流体圧力の30%未満である流体圧力において流体の流れを妨げるように設定されるか、
または、前記第1の閉じる力は、前記第2の閉じる力が流体の流れを妨げるように設定される流体圧力の20%未満である流体圧力において流体の流れを妨げるように設定されるか、
または、前記第1の閉じる力は、前記第2の閉じる力が流体の流れを妨げるように設定される流体圧力の10%未満である流体圧力において流体の流れを妨げるように設定される、請求項12から19のいずれか一項に記載のバイオプロセス流れシステム。
【請求項２１】
第1の閉じる力は、前記第2の状態において前記少なくとも1つの弁から提供され、第2の閉じる力は、前記第3の状態において前記少なくとも1つの弁から提供され、前記第2の閉じる力は、20barまで、10barまで、または5barまでの圧力において流体の流れを妨げるように設定される、請求項12から20のいずれか一項に記載のバイオプロセス流れシステム。
【請求項２２】
3つの異なる状態において提供されるように構成される弁(11; 11'; 11''; 11''')であって、前記3つの異なる状態のうち、
第1の状態は、前記弁が設けられる管(3)が、前記管を通る流れを許容するために開かれて維持される開状態であり、
第2の状態と第3の状態とは異なる閉じる力による閉状態であり、それによって、前記弁が設けられる管が、前記第2の状態においてより前記第3の状態において大きい閉じる力で、これらの閉状態の両方で流れのために閉じられる、弁。
【請求項２３】
前記弁(11; 11'; 11''; 11''')は、可撓性材料(3; 43; 43')を表面(3; 41; 41')との封止した接触へと押しやることによって、前記第2の状態および前記第3の状態において提供される、請求項22に記載の弁。
【請求項２４】
前記弁(11; 11')はピンチ弁であり、
前記第2の状態は、前記弁が設けられる前記管(3)を通る流れを妨げる閉状態であり、流れは、前記管内の第1の流体圧力で前記管内の前記流れを停止するように適合される第1の閉じる力で前記管を挟み付けることで妨げられ、
前記第3の状態は、前記弁が設けられる前記管を通る流れを妨げる閉状態であり、流れは、前記管内の前記第1の流体圧力より大きい前記管内の第2の流体圧力で前記管内の前記流れを停止するように適合される第2の閉じる力で前記管を挟み付けることで妨げられる、請求項22または23に記載の弁。
【請求項２５】
前記弁(11''; 11''')は膜弁(11''; 11''')であり、
前記第2の状態は、前記膜弁が設けられる前記管を通る流れを妨げる閉状態であり、流れは、前記管内の第1の流体圧力で前記管内の前記流れを停止するように適合される第1の閉じる力で、前記膜弁の膜(43; 43')を前記膜弁の弁座(41; 41')に向けて移動させることで妨げられ、
前記第3の状態は、前記膜弁が設けられる前記管を通る流れを妨げる閉状態であり、流れは、前記管内の前記第1の流体圧力より大きい前記管内の第2の流体圧力で前記管内の前記流れを停止するように適合される第2の閉じる力で、前記膜弁の膜(43; 43'')を前記膜弁の弁座(41; 41')に向けて移動させることで妨げられる、請求項22または23に記載の弁。
【請求項２６】
前記膜弁は、前記膜弁の液圧/空気圧のチャンバ(47)を液圧/空気圧の制御システムへと連結するための管(49)を備え、前記管(49)は殺菌フィルタ(53)を備える、請求項25に記載の弁。
【請求項２７】
前記弁は、前記弁を前記3つの異なる状態において提供させるように制御するように構成される制御システム(15)を備える、請求項22から26のいずれか一項に記載の弁。
【請求項２８】
前記制御システム(15)は、前記弁が設けられる管(3)が、前記管を通る流体のポンピングの間に前記管を通る流れを許容しないために閉じられるとき、最大の閉じる力で前記弁(11; 11'; 11''; 11''')を前記第3の状態にさせるように制御するように構成され、前記制御システムは、前記弁が設けられる管が、流体が前記管を通じてポンピングされない場合に、前記管を通る流れを許容しないために閉じられるとき、より小さい閉じる力で前記弁を前記第2の状態にさせるように制御するように構成される、請求項27に記載の弁。
【請求項２９】
前記弁は、圧縮空気または液圧流体によって前記弁を制御するための手段を備える、請求項22から28のいずれか一項に記載の弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオプロセス流れシステム、弁、およびバイオプロセス流れシステムにおいて少なくとも1つの弁を制御するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばバイオプロセス産業における流体移送または流体処理のためのシステムなどの流れシステムでは、可撓性管がシステムにおける流体の輸送のためにしばしば使用される。バイオプロセス産業には、細胞培養、ろ過、および/またはクロマトグラフィなどの単位操作を含む、生物製剤、ワクチン、遺伝子療法ベクター、細胞、および他の生体高分子/生物学的粒子の処理がある。可撓性管のシステムは、バッグおよび流体処理装置などの他のプラスチック部品と一緒に、すなわち流れシステムがあらかじめ殺菌されて配置され、流れシステムが使用後に廃棄される一回だけの使用の用途のために使用される場合に、コスト効率の高い解決策を提供する。
【０００３】
前記可撓性管において流体の流れを制御するために、弁が使用される。一般的な弁の種類はピンチ弁であり、可撓性管は、管を通る流れを止めるために、弁および締め付け具のそれぞれによって挟まれる。弁を開き、それによって挟み付けて締め付ける力を解放することで、管は可逆的に開き、管およびその内腔を通る流れを許容する。管を開くことは、管の弾性的な特性と、開いた管および内腔の元の形を取ろうとすることとによって達成される。ピンチ弁は、流れシステムに適用されるダイヤフラム弁または他の弁と比較して、管自体の内側に位置し流体と接触することになる追加の弁部品を必要としないため、非常にコスト効率が高い。しかしながら、ピンチ弁を開かれるとき、特に弁が長時間にわたって大きな閉じる力(締め付ける力)で閉じられていた場合、問題がある可能性がある。これは、管の内腔における管内面の両側が挟み付けの位置において互いに貼り付こうとする可能性があり、そのため、弁が開かれて管がもはや外部の締め付けを受けていない後でも、管が閉じられたままとなる可能性があるためである。これは、管の材料、および/または、挟み付け事象の前もしくは最中に管の内面と接触する流体の種類に依存し得る。明らかなことに、管を挟み付けるときに互いに締め付けられる内側の管壁の材料は、管の性質によって同様および同一である。したがって、特定の条件下で、特定の材料の均質化の影響が、内壁の一体的に貼り付く原因であると推測できる。
【０００４】
弁およびそのアクチュエータ、または、管に挟み付け力を受けさせる締め付け具が開かれるときに管が開いていない場合、結果として配管内の流れを妨害し、根底にある流体プロセスを阻害または停止させる。この状況が起こるとき、手作業による管の押し潰しおよび揉み解しによって問題を解決できる場合もあるが、これは、特に自動化されたシステムでは、当然ながら問題である。
【０００５】
米国特許第9695950号では、この問題を解決しようとするピンチ弁の一種が記載されている。この文献では、ピンチ弁は、管を閉じた後に開くのを助けるために、管を縦横両方で挟み付けることができる締め付け顎部を備える。
【０００６】
同様の問題は、ピンチ弁の代わりにプラスチックのダイヤフラム弁を用いる一回だけの使用および使い捨ての流れシステムにおいて起こる可能性がある。ダイヤフラム弁は、剛体の弁座を伴う弁体、および、流体の流れを止めるために弁座に対して移動させられる可撓性ダイヤフラムとして設計される。ダイヤフラム弁は、互いに貼り付く封止面の同じ問題に悩まされる可能性があり、それにより、弁を滑らかに制御して開くのを妨げ、プロセスを阻害または停止させてしまう。互いに対して封止する2つの表面および部品の材料が同一であるピンチ弁とは対照的に、ダイヤフラム弁におけるダイヤフラムおよび弁座は、材料の種類が異なるか、または、例えば弾性などの、少なくとも材料の特性が異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第9695950号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、改良された流れシステムと、流れシステムにおける少なくとも1つの弁を制御するための改良された方法とを提供することである。
【０００９】
本発明のさらなる目的は、システムにおける流れを確実に制御できる流れシステムおよび流れシステムにおける方法を提供することである。
【００１０】
本発明のなおもさらなる目的は、弁の場所で流路における表面が互いに貼り付き、弁が開かれた後であっても流れを妨げる危険性を低減する流れシステムおよび流れシステムにおける少なくとも1つの弁を制御するための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
これは、独立クレームによる方法によって、バイオプロセス流れシステムによって、および弁によって達成される。
【００１２】
本発明の一態様によれば、バイオプロセス流れシステムにおける管に設けられる少なくとも1つの弁を制御するための方法が提供される。前記方法は、
-  少なくとも1つの弁を、管を通る流れが許容されるときに開状態である第1の状態にさせるように制御するステップと、
-  少なくとも1つの弁を、システムにおけるプロセス進行のいくつかの部分の間に第2の状態にさせるように制御するステップであって、前記第2の状態は、第1の閉じる力が提供される閉状態である、ステップと、
-  少なくとも1つの弁を、システムにおけるプロセス進行のいくつかの部分の間に第3の状態にさせるように制御するステップであって、前記第3の状態は、第1の閉じる力より大きい力である第2の閉じる力が提供される閉状態である、ステップと
を含む。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、
-  少なくとも1つの管と、
-  前記管を通る流れを制御するための前記管に設けられる少なくとも1つの弁と、
-  前記少なくとも1つの弁を、3つの異なる状態にさせるように制御するように構成される制御システムであって、3つの異なる状態のうち、第1の状態は、管を通る流れを許容するために管が開かれて維持される開状態であり、第2の状態および第3の状態は、提供される異なる閉じる力による、管を通る流れを妨げる閉状態であり、それにより、より大きい閉じる力が第2の状態においてより第3の状態において提供される、制御システムと
を備えるバイオプロセス流れシステムが提供される。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、弁が提供される。前記弁は、3つの異なる状態において提供されるように構成され、3つの異なる状態のうち、
-  第1の状態は、前記弁が設けられる管が、管を通る流れを許容するために開かれて維持される開状態であり、
-  第2の状態と第3の状態とは異なる閉じる力による閉状態であり、それによって、前記弁が設けられる管が、第2の状態においてより第3の状態において大きい閉じる力で、これらの閉状態の両方で流れのために閉じられる。
【００１５】
これによって、例えば弁が設けられている管を通じて流体がポンピングされないときなどの、必要以上に大きい閉じる力を回避することで、弁の場所で流路における表面が互いに貼り付き、それによって、弁が開かれた後であっても流れを妨げる危険性を低減する流れシステムと、流れシステムにおける少なくとも1つの弁を制御するための方法とが提供される。ピンチ弁の場合、一体的に貼り付く表面は、ピンチ弁によって挟み付けられる可撓性管の相対する内側であり、膜弁の場合、表面は膜弁の弁座および膜である。システムが動作中であるとき、つまり、弁が設けられている管を流体が通じてポンピングされるとき、または、特定の用途に対しては、より大きな閉じる力が使用され得、例えば、夜間などのシステムが待機状態であるときは、より小さい閉じる力が使用され得る。これは、弁の位置において一体的に貼り付く表面の問題への容易な解決策であり、この解決策は、少しの改良で、通常の弁を使用して、または新たな方法で通常の弁を制御することによって実施され得る。流体は、適切には、水性液体などの液体である。流体は特に、水性緩衝液、または、タンパク質などの生体分子の水溶液であり得る。
【００１６】
本発明の一実施形態では、少なくとも1つの弁を第2の状態にさせるように制御するステップと、少なくとも1つの弁を第3の状態にさせるように制御するステップとは、可撓性材料を表面との封止した接触へと押しやることを含む。
【００１７】
本発明の一実施形態では、前記方法は、少なくとも1つの弁を確実に開くことを確保するための方法である。
【００１８】
本発明の一実施形態では、前記少なくとも1つの弁はピンチ弁であり得、少なくとも1つの弁を第2の状態にさせるように制御するステップは、管を第1の閉じる力で挟み付けることを含み、第1の閉じる力は、管内の第1の流体圧力で管内の流れを停止するように適合され、少なくとも1つの弁を第3の状態にさせるように制御するステップは、管を第2の閉じる力で挟み付けることを含み、第2の閉じる力は、管内の第1の流体圧力より高い管内の第2の流体圧力で管内の流れを停止するように適合される。
【００１９】
本発明の一実施形態では、前記少なくとも1つの弁は膜弁であり、少なくとも1つの弁を第2の状態にさせるように制御するステップは、弁の膜を第1の閉じる力で弁の弁座に向けて移動させることを含み、第1の閉じる力は、管内の第1の流体圧力で管内の流れを停止するように適合され、少なくとも1つの弁を第3の状態にさせるように制御するステップは、弁の膜を第2の閉じる力で弁の弁座に向けて移動させることを含み、第2の閉じる力は、管内の第1の流体圧力より高い管内の第2の流体圧力で管内の流れを停止するように適合される。
【００２０】
本発明の一実施形態では、前記少なくとも1つの弁は、流体が管を通じてポンピングされないとき、第2の状態になるように制御され、前記弁は、流体が管を通じてポンピングされるとき、第3の状態になるように制御される。
【００２１】
本発明の一実施形態では、前記少なくとも1つの弁は、システムにおいて使用される管の種類に応じて、および/または、システムが使用される用途に応じて、弁を閉じるために第2の状態または第3の状態のいずれかとなるように制御される。
【００２２】
本発明の一部の実施形態では、第1の閉じる力は、第2の状態において少なくとも1つの弁から提供され、第2の閉じる力は、第3の状態において少なくとも1つの弁から提供され、前記第1の閉じる力は、第2の閉じる力が流体の流れを妨げるように設定される流体圧力の50%未満である流体圧力において流体の流れを妨げるように設定されるか、
または、前記第1の閉じる力は、第2の閉じる力が流体の流れを妨げるように設定される流体圧力の30%未満である流体圧力において流体の流れを妨げるように設定されるか、
または、前記第1の閉じる力は、第2の閉じる力が流体の流れを妨げるように設定される流体圧力の20%未満である流体圧力において流体の流れを妨げるように設定されるか、
または、前記第1の閉じる力は、第2の閉じる力が流体の流れを妨げるように設定される流体圧力の10%未満である流体圧力において流体の流れを妨げるように設定される。
【００２３】
本発明の一部の実施形態では、第1の閉じる力は、第2の状態において少なくとも1つの弁から提供され、第2の閉じる力は、第3の状態において少なくとも1つの弁から提供され、前記第2の閉じる力は、20barまで、10barまで、または5barまでの圧力において流体の流れを妨げるように設定される。
【００２４】
本発明の一実施形態では、前記少なくとも1つの弁は圧縮空気または液圧流体によって制御される。
【００２５】
本発明の一実施形態では、前記バイオプロセス流れシステムはクロマトグラフィシステム、ろ過システム、またはバイオリアクターシステムである。
【００２６】
さらなる実施形態が、詳細な説明および従属クレームにおいて記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態による流れシステムの概略図である。
【図２ａ】本発明の一実施形態による、3つの異なる状態において提供され得る通常は閉じられているピンチ弁の概略図である。
【図２ｂ】本発明の一実施形態による、3つの異なる状態において提供され得る通常は閉じられているピンチ弁の概略図である。
【図３ａ】本発明の一実施形態による、3つの異なる状態において提供され得る通常は開いているピンチ弁の概略図である。
【図３ｂ】本発明の一実施形態による、3つの異なる状態において提供され得る通常は開いているピンチ弁の概略図である。
【図４ａ】本発明の一実施形態による、3つの異なる状態において提供され得る2つの膜弁の概略図である。
【図４ｂ】本発明の一実施形態による、3つの異なる状態において提供され得る2つの膜弁の概略図である。
【図５】本発明の一実施形態による方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明によれば、少なくとも1つの管と、前記管を通る流れを制御するための前記管に設けられる少なくとも1つの弁とを備える流れシステムが提供される。少なくとも1つの弁は、前記流れシステムにおいて、または、連結された流れシステムにおいて提供される流れ提供装置から下流に設けられる。流れ提供装置は、例えば、少なくとも1つのポンプまたは圧力容器であり得る。流れシステムは、前記少なくとも1つの弁を3つの異なる状態にさせるように制御するように構成される制御システムをさらに備える。弁の第1の状態は、管を通る流れを許容するために管が開かれて維持される開状態であり、弁の第2の状態および第3の状態は、弁から提供される異なる閉じる力による、管を通る流れを妨げる閉状態である。より大きい閉じる力が第2の状態においてより第3の状態において提供される。
【００２９】
前記方法は、少なくとも1つの弁を確実に開くことを確保するための方法である。さらに、少なくとも1つの弁を第2の状態にさせるように制御するステップと、少なくとも1つの弁を第3の状態にさせるように制御するステップとは、可撓性材料を表面との封止した接触へと押しやることを含む。
【００３０】
弁は例えばピンチ弁であり得、そのため前記制御システムは、管を第1の閉じる力で挟み付けることによって前記少なくとも1つのピンチ弁を第2の状態にさせるように制御するように構成され、第1の閉じる力は、管内の第1の流体圧力で管内の流れを停止するように適合される。さらに、前記制御システムは、管を第2の閉じる力で挟み付けることによって前記少なくとも1つのピンチ弁を第3の状態にさせるように制御するように構成され、第2の閉じる力は、管内の第1の流体圧力より高い管内の第2の流体圧力で管内の流れを停止するように適合される。本発明の2つの異なる実施形態によるピンチ弁は、図2および図3に関連して記載されている。
【００３１】
弁は、別の例では膜弁であり得、前記制御システムは、第1の閉じる力で膜弁の膜を膜弁の弁座に向けて移動させることで前記少なくとも1つの膜弁を第2の状態にさせるように制御するように構成され、第1の閉じる力は、管内の第1の流体圧力で管内の流れを停止するように適合される。さらに、前記制御システムは、第2の閉じる力で膜弁の膜を膜弁の弁座に向けて移動させることで前記少なくとも1つの膜弁を第3の状態にさせるように制御するように構成され、第2の閉じる力は、管内の第1の流体圧力より高い管内の第2の流体圧力で管内の流れを停止するように適合される。本発明の一実施形態による膜弁は図4に関連して記載されている。
【００３２】
本発明による流れシステムは、バイオプロセス産業における流体移送または流体プロセスのためのシステムであり得る。流れシステムは、例えばクロマトグラフィシステム、ろ過システム、またはバイオリアクターシステムなどの、例えばバイオプロセスシステムであり得る。
【００３３】
図1は、本発明の一実施形態による流れシステム1の概略図である。流れシステム1は、システムにおいて流体を移送するための第1の管3a、第2の管3b、および第3の管3cを備える。管3a、3b、3cは可撓性管であり得る。この例による流れシステムは、第1の管3aによって流体処理装置7に連結されている第1のタンク5を備える。さらに、前記流体処理装置7は第2の管3bによって第2のタンク9に連結されている。第3の管3cは、流体処理装置7を迂回するためのバイパス管である。流体処理装置7は、例えば、クロマトグラフィカラム、ろ過装置、またはバイオリアクターであり得る。流れシステム1は、管を通る流れを制御するためのいくつかの弁をさらに備える。第1の管3aは、第1の弁11aと、第2の弁11bと、前記2つの弁11a、11bの間のポンプ13とを備える。第2の管3bは第3の弁11cを備え、第3の管3cは第4の弁11dと第5の弁11eとを備える。流れシステム1は、流れシステムの異なる状況に応じて、前記弁11a、11b、11c、11d、11eのうちの少なくとも1つを3つの異なる状態にさせるように制御するように構成される制御システム15をさらに備える。第1の状態は、前記弁が設けられる管が、管を通る流れを許容するために開かれて維持される開状態である。第2の状態および第3の状態は、前記弁が設けられる管を通る流れを妨げる閉状態である。異なる閉じる力が第2の状態および第3の状態について弁から提供され、それによって、より大きい閉じる力が第2の状態においてより第3の状態において提供される。第1の閉じる力が第2の状態において弁から提供され、前記第1の閉じる力は、管内の第1の流体圧力において、前記弁が設けられている管内の流れを停止するように適合される。第2の閉じる力が第3の状態において弁から提供され、前記第2の閉じる力は、管内の第1の流体圧力より高い管内の第2の流体圧力において、弁が設けられている管内の流れを停止するように適合される。前述したように、弁は例えばピンチ弁または膜弁であり得る。これはまた、図2〜図4に関連して以下においてさらに説明されることになる。
【００３４】
異なる閉じる力が提供される弁の2つの異なる閉状態を提供することで、システムは、例えば、異なる種類の管、異なる適用、および、プロセス進行の異なる順序または動作条件などの、異なる状況に適応させることができる。例えば、より小さい閉じる力を伴う第2の状態は、弁が設けられている管を通じて流体がポンピングされないときに使用でき、より大きい閉じる力を伴う第3の状態は、弁が設けられている管を通じて流体がポンピングされるときに使用できる。第2の状態によって、例えば、ポンプが停止させられ、流れシステム内の流体の吸い上げが静水圧差により妨げられるときなどの、弁がより低い流体圧力の条件下で流体の流れを停止するとき、より小さい閉じる力が使用できる。第2の状態によって、より小さい閉じる力が、流れシステムにおけるより高い流体圧力と比較して低い流体圧力において、弁を通る流れの停止を提供するために使用されてもよい。より大きい流体圧力の条件下で流れを停止するために、弁は、より大きい閉じる力が提供される第3の状態において提供される。第2の状態は、例えば、弁が設けられているシステムまたはシステムの一部が動作中ではないが流体で満たされているとき、システム、分離プロセス、もしくはワークフローにおける他の部分または動作が完了されるのを待機しているとき、または、システムが夜間に一時停止させられているとき、使用できる。第3の状態は、弁が設けられているシステムまたはシステムの一部が動作中であるときに使用できる。システムが動作中でない時間の間に第2の状態を使用することで、弁を通過する流体の流れがなおも停止させられ、例えば吸い上げによる、流体の望ましくない移送が禁止させられる。これによって、システムの異なる部分に設けられた弁は、システムのこれらの部分が高圧(つまり、流体がポンピングされている場合)であるか否かに応じて、異なる閉状態に設定され得る。
【００３５】
本発明の一実施形態では、本発明による流れシステムにおけるすべての弁、または少なくともいくつかの弁について、閉状態は、システム(および、例えばポンプ)が動作中であるか待機状態であるかに応じて変更させられる。本発明のこの実施形態は、液圧弁制御の上流の供給圧力の制御および変更を許容し、本発明の単純でコスト効率の高い実施を可能にし、従来のシステムにも適用可能とされる。
【００３６】
これによって、互いに貼り付き、したがって弁を開くのを妨げる表面による問題は、弁において表面が貼り付く危険性が、閉じる力と、閉じる力を加える期間とに関連させされるため、低減させられ得る。ピンチ弁の例では、ピンチ弁が閉じられるときに互いに向けて挟み付けられる管の内面同士は、ピンチ弁が後で開かれるときであっても、互いに貼り付き、流体の流れを妨げる可能性がある。互いに貼り付く管の表面によるこの問題は、より大きな力が挟み付けのために使用される場合、および、弁が長い時間にわたって閉じられる場合、より大きくなる。同じことは、弁座が膜に貼り付く膜弁についても当てはまる。弁のより大きな力とより長い閉じた時間とは、表面が互いに貼り付く危険性を増加させる。これより、閉じる力が異なる状況に適応することができる本発明の使用によって、弁が開かれた後であっても表面が互いに貼り付くことにより流体の流れが妨げられる危険性は、より小さくなる。特に、弁が設けられる管を通じて流体がポンピングされていないときの長い閉じた時間の間、より小さい閉じる力が本発明により用いられ得る。
【００３７】
第1の閉じる力の大きさと第2の閉じる力の大きさとは、例えば流れシステムについての最高動作流体圧力に応じて、あらかじめ設定され得る。第1の閉じる力は、最高動作流体圧力の特定の割合である流体圧力において流れを妨げるために設定できる、または、第1の閉じる力は、あらかじめ定められた流体圧力、例えば、最高動作流体圧力より低いが、流体の入口および出口の高さの差と、連結された流体容器の高さとの結果である静水圧より大きい流体圧力において流体の流れを妨げるように設定できる。流れシステムおよび弁が、動作の間に流れシステムの典型的な動作圧力より低い所定の流体圧力または流体圧力範囲を有する、例えば加圧容器または流体供給システムなどの流体供給源に連結される場合、第1の閉じる力は、流体供給源の前記圧力において流れシステムにおける流体の流れを妨げるように設定され得る。第1の閉じる力の特定の大きさおよび第2の閉じる力の特定の大きさは、水性液体を伴う弁および配管を異なる圧力において試し、いつ漏れが起こるかを決定することによって、決定できる。
【００３８】
本発明の一実施形態では、前記第1の閉じる力は、第2の閉じる力が流体の流れを妨げるように設定される流体圧力の半分未満である流体圧力において流体の流れを妨げるように設定される。
【００３９】
一例では、第1の閉じる力は最大0.5barの流体圧力において流体の流れを妨げるように設定でき、第2の閉じる力は最大5barの流体圧力において流体の流れを妨げるように設定できる。別の例では、第2の閉じる力は、最大10barまでの流体圧力において流体の流れを妨げるように設定できる。
【００４０】
本発明の別の実施形態では、前記第1の閉じる力は第2の閉じる力の半分の力未満である。
【００４１】
システムが動作していないとき、つまり、ポンプがポンピングしていないとき、および、システムが動作中であるとき、システムにおける流体圧力を測定することによって、弁は適切な第1のおよび第2の閉じる力を有するように設定できる。
【００４２】
流れシステムは、本発明の一実施形態では、システムにおける特定の位置において現在の流体圧力を測定し、これらの測定に応じて、弁を第2または第3のいずれかの閉状態にさせるように制御することができる。特定の時間遅延が、例えば、安全上の理由のために弁状態を変更する前に流体圧力の緩和を可能にするために、または、短期間の待機状態だけを含む後の動作との間における頻繁に変化する弁状態を回避するためなどの、弁状態の変更のために使用できる。
【００４３】
図2aおよび図2bでは、本発明の一実施形態による、3つの異なる状態において提供され得る通常は閉じられているピンチ弁11が概略的に示されている。図2aでは、開状態である第1の状態が示されている。図2bでは、両方とも閉状態である第2または第3の状態が示されている。このピンチ弁11は、管3を固定部23に対して挟み付けることができるように、管3と連結して設けられるように配置されている管挟み付け部21を備える。この固定部は、ピンチ弁11自体の一部、または、システムに設けられた別個の部品であり得る。管挟み付け部21は、棒材25を通じて、チャンバ29の中に設けられているピストン27へと連結されている。チャンバ29は円筒であり得る。チャンバ29は、ピストン27によって、2つの部分、すなわち、第1のチャンバ部29aと第2のチャンバ部29bへと分割されている。第1の流体入口35aが第1のチャンバ部29aに設けられており、第2の流体入口35bが第2のチャンバ部29bに設けられ得る。ピストン27は、ピストン27と第2のチャンバ部29bの後壁33との両方に作用するバネ31からの力を受ける。これによって、管挟み付け部21は管に向けて移動させられ、管を閉じて弁の通常の閉状態を達成する。選択されたバネの種類および加えられるバネ力に応じて、第1の流体入口35aおよび第2の流体入口35bを通じて第1のチャンバ部29aおよび第2のチャンバ部29bに加えられる流体圧力と組み合わされて、その閉状態のうちの一方(第2の状態または第3の状態)において弁に提供する結果として生じた閉じる力が選択され得る。
【００４４】
気体または液体などの流体が第1のチャンバ部29aに供給され、第1のチャンバ部29aの内部の流体圧力は、第1の入口35aを通じてより多くの流体を導入することによって変化させられ得る。これによって、ピストン27は第2のチャンバ部29bの後壁33に向けて移動し、これによって管挟み付け部21も固定部23から離れるように移動する。図2aでは、より多くの流体が第1のチャンバ部29a内に供給されており、それによってバネ31を圧縮し、管挟み付け部21を固定部23から離すように移動させ、つまり、流体の流れが管3を通じて許容されるようにピンチ弁を開く。これは、本発明によれば第1の状態と呼ばれ、その第1の状態は開状態である。
【００４５】
図2bでは、第1のチャンバ部29aにおける流体圧力は図2aの場合より低い。これによって、バネ31は解放させられ、管挟み付け部21は固定部23に向けて移動させられ、これによって管3は管挟み付け部21と固定部23との間で挟み付けられる。本発明によれば、これは第2または第3の状態と呼ばれ、流れが管3を通じて許容されない閉状態である。本発明によれば、弁によって提供される異なる閉じる力を伴う2つの異なる閉状態、すなわち、第2の状態および第3の状態がある。本発明のこの実施形態では、これらの異なる閉じる力はいずれも、少なくとも2つの異なるレベルにおいて第1のチャンバ部29a内への流体の供給を制御することによって達成される。別の実施形態では、第2の入口35bが第2のチャンバ部29bに設けられ、流体圧力が第2のチャンバ部29bにおいても変更できる。これによって、本発明による3つの異なる状態が提供できる。ある状態は、余分な流体圧力がチャンバ29に提供されることなく適切に提供され得る。図2aおよび図2bに示されている実施形態では、これは閉状態である。これによって、ピンチ弁は通常は閉じられているピンチ弁である。別の閉状態は、追加の流体を押し込み、これによって第1のチャンバ部29aまたは第2のチャンバ部29bのいずれかにおける流体圧力を増加させることで提供される。別の閉状態を提供するために第1のチャンバ部29aにおいて流体圧力が増加させられる場合、この別の閉状態は、上記で称されているように第2の状態であり、別の閉状態を提供するために第2のチャンバ部29bにおいて流体圧力が増加させられる場合、この別の閉状態は、上記で称されているように第3の状態である。
【００４６】
第1の実施形態では、図2aおよび図2bによる通常は閉じられているピンチ弁が第3の状態において設けられており、第2の閉じる力は、第2のチャンバ部29bにおけるバネ31などのバネによって加えられる。これによって、弁は、液圧流体の圧力が第1のチャンバ部29aまたは第2のチャンバ部29bのうちの1つまたは2つに加えられる場合であっても、高い動作圧力で、通常は閉じられている規定の状態において、管内の流体の流れを停止する。この設計は、液圧流体の供給における潜在的な失陥または遮断に対する安全性を提供する。弁および流れシステムの動作の間、弁は開かれ、弁を通じた流体の流れは、弁がその第1の開いた状態へとさせられるように液圧流体の圧力を第1のチャンバ部29aに加えることで可能とされる。その第1の閉じる力によって第2の状態を提供し、流れシステムにおける配管への締め付け力を低下させるために、第1の開いた状態のために第1のチャンバ部29aに加えられる液圧流体の圧力より低い液圧流体の圧力が、第1のチャンバ部29aに加えられる。これによって、配管への締め付け力が、第3の状態と比較して低減させられる。
【００４７】
第2の実施形態では、第1の実施形態による弁は、第2のチャンバ部29bを大気に通気させる一方で異なる液圧流体の圧力を第1のチャンバ部29aに加えることで、その第1および第2の状態に制御される。第1のチャンバ部29aに加えられる少なくとも2つの液圧流体の圧力の高さは、システムによって自動的に制御され得る1つの圧力調整器によっていずれも制御される。別の実施形態では、第1のチャンバ部29aは、2つの異なるあらかじめ定められた液圧流体の圧力に設定される2つの異なる調整器に連結される。2つの調整器を使用するとき、一方の調整器には、第2の状態を定めるあらかじめ定められた液圧流体の圧力が提供され、他方の調整器には、開いた弁に対応する第1の状態を定めるあらかじめ定められた液圧流体の圧力が提供される。弁を第1または第2の状態で提供するために、2つの液圧流体の圧力のどちらが適用されるかを選択して決定するための切替弁が使用される。切替弁は手作業で動作させられてもよいが、制御システムによる自動動作が好ましい。
【００４８】
第3の実施形態では、第2の実施形態の少なくとも2つの弁は、個別または同時に、それにより並列の連結で、第1および第2の状態を定めるそれぞれの調整器との液圧流体の連結とさせることで、それらの第1およびそれらの第2の状態に制御させられる。
【００４９】
流れシステムに、例えば異なる大きさ、内腔の直径、材料、壁厚を有する異なる配管が設けられている場合、または、流れシステムに、流れシステムにおける異なる流体圧力で動作させられる状態が提供される場合、本発明による弁は、流れシステムにおける流体の流れを停止する3つ以上の閉状態に制御されてもよい。さらに、少なくとも2つの閉状態に制御される異なる弁が設けられ、例えば、弁の形状、および、液圧チャンバの寸法、バネ荷重、大きさなどが異なる弁が、締め付け形状に適用され得る。
【００５０】
図3aおよび図3bは、本発明の一実施形態による、3つの異なる状態において提供され得る通常は開いているピンチ弁11'の概略図である。図2aおよび図2bに関連して記載された実施形態からの唯一の違いは、バネ31が第2のチャンバ部29bの代わりに第1のチャンバ部29aに設けられており、それによって、流体圧力がチャンバ29bに供給されないときにバネ力によって弁を開くことである。この実施形態では、余分な流体圧力がチャンバ29に提供されていないとき、弁は開いており、流れが管3を通じて許容される。2つの異なる閉状態を提供するために、追加の流体が、2つの異なる高さの流体圧力を提供するために、2つの異なる量で第2の入口35bを通じて第2のチャンバ部29b内に供給される。
【００５１】
他の実施形態では、上記の例において示されたバネおよびバネ力は省略されてもよく、ピンチ弁は、2つの弁チャンバ29aおよび29bにおける空気圧の流体圧力によって前記3つの状態へと動作および制御される。
【００５２】
別の実施形態では、弁は、異なる流体圧力をチャンバのうちの1つだけに加えることで、その3つの状態へと制御される。例えば、異なる流体圧力がチャンバ29bへと加えられてもよく、その場合、大気圧未満の圧力を加え、それによって棒材25および締め付け具21を引き込むこと、または、管自体の弾性と、開いた管および内腔の元の形を取ろうとする管の固有の性質とが、締め付け具21および棒材25をチャンバ29bに向けて押すように、チャンバ29bを大気圧に通気させることのいずれかによって、弁の開状態が提供される。
【００５３】
他の実施形態では、バネの機能性およびバネ力が、他の設計要素および機械的特性、電気的特性、または磁気的特性などの特性によって加えられてもよい。
【００５４】
図4aは、本発明の一実施形態による、3つの異なる状態において提供され得る膜弁11''の概略図である。膜弁11''は、例えば剛体または柔軟であり得る管などの隣接する流体導管に連結している連結器45a、45bと共に示されている。別の実施形態では、弁は、連結器および連結する境界面が省略されるように、弁の上流および下流の隣接する流体導管と一体化される。別の実施形態では、弁の入口および出口は、例えば溶接によって、上流および下流で流体導管と一体的に結合され得る。
【００５５】
膜弁は弁座41と膜43とを備える。プロセス流体は弁座41を横切るように導かれる。膜43は、流体の流れが膜弁11''によって妨げられるように弁を閉じるために、弁座41と接触するように、例えば液圧または空気圧によって制御され得る。本発明によれば、開状態が提供される第1の状態と、異なる閉じる力による2つの閉状態とが提供される。異なる閉じる力は、膜43に作用し、それによって膜43を弁座41に向けて少なくとも2つの異なるレベルで移動させる2つの異なる高さの流体圧力を提供することで、提供される。液圧/空気圧のチャンバ47が、膜43の液圧/空気圧の制御のために膜43と連結して設けられている。膜弁11''の遠隔制御が、液圧/空気圧のチャンバ47に連結された管49を通じて提供され得る。例えば無菌連結器などの連結器51が、空気圧/液圧の制御システム(図1を参照するとき、符号15)への連結のために、管49の他方の端に連結され得る。連結器51は、一実施形態では、いくつかの空気圧/液圧の管を同時に連結している多連結器であり得る。膜弁11''の一実施形態では、殺菌フィルタ53が、液圧/空気圧のチャンバ47と連結器51との間で管49内にさらに設けられる。この殺菌フィルタ53は、空気圧/液圧のチャンバ47における空気圧/液圧の流体が汚染されないことを確保する。一実施形態では、殺菌フィルタは空気フィルタであり、空気圧/液圧の流体は空気である。これによって、連結された空気圧/液圧の制御システム15からの無菌でない空気圧/液圧の流体の使用による可能性のある欠点は、殺菌フィルタ53の使用によって対処され得る。
【００５６】
膜弁は、単独で、または、あらかじめ殺菌された流れキットとして、他の弁、使い捨ての流れシステム、および無菌連結器45a、45b、51と一緒に、設けられ得る。これは、バッグ内に設けられ、例えばガンマ線放射によって殺菌され得る。
【００５７】
本発明によるピンチ弁と膜弁との両方に適用可能である本発明の一実施形態では、空気、他の気体、または気体混合物が弁の制御のために使用され、それらは、湿度、組成、およびエアロゾル内容物の制御など、さらに条件付け、処理、または前処理され得る。
【００５８】
空気、他の気体、または気体混合物は、例えば使い捨ての流路の殺菌と一緒に殺菌され得る。さらに、システムに供給される、ならびに/あるいは弁を制御するための空気圧/液圧の制御システム、および/または弁に供給される、空気、他の気体、または気体混合物は、システム、制御システム、または弁に殺菌ろ過されて供給され得る。
【００５９】
図4bは、本発明による、3つの異なる状態において提供され得る別の種類の膜弁11'''を示している。この種類の膜弁では、膜43'は棒材45によって弁座41'に対して移動させられる。2つの異なる閉じる力が、本発明による弁を閉じるための棒材によって提供され得る。棒材45とそれによる膜43'の位置は、空気圧/液圧の流体によって制御され得る。空気圧/液圧のチャンバ47'が棒材45と連結して設けられている。
【００６０】
一実施形態では、膜弁11''、11'''の第1の(開いた)状態は、大気圧より低い圧力を空気圧/液圧のチャンバ47、47'に適用することで制御される。
【００６１】
別の実施形態では、膜弁の第1の(開いた)状態は、空気圧/液圧のチャンバ47、47'を大気圧に通気させ、それによって、膜43、43'にその固有の弾性的な特性に従ってその自然な緩んだ状態を取らせることによって容易にされる。
【００６２】
他の実施形態では、弁ならびに第1の状態と関連付けられる膜の対応する力および位置の第1の状態は、他の設計の要素および機械的特性、電気的特性、または磁気的特性などの特性によって、またはこれらを利用して容易にされる。
【００６３】
本発明によれば、少なくとも1つの弁を3つの異なる状態で提供させるように制御するように構成される制御システムが提供される。前記制御システムは、コンピュータプログラムを処理および実行するための手段と、本発明による制御を実施するための有線または無線の通信のための手段とを備える。
【００６４】
前記制御システムは、弁の状態を制御する液圧/空気圧の流体圧力を制御するための液圧または空気圧の制御システムを制御する。
【００６５】
さらに、本発明によれば、流れシステムにおける管に設けられる少なくとも1つの弁を制御するための方法が提供される。方法の流れ図が図5に示されている。方法ステップは以下の順番で記載されている。
【００６６】
S1:少なくとも1つの弁を、管を通る流れが許容されるときに開状態である第1の状態にさせるように制御するステップ。
【００６７】
S3:少なくとも1つの弁を、システムにおけるプロセス進行のいくつかの部分の間に第2の状態にさせるように制御するステップであって、前記第2の状態は、第1の閉じる力が提供される閉状態である、ステップ。
【００６８】
S5:少なくとも1つの弁を、システムにおけるプロセス進行のいくつかの部分の間に第3の状態にさせるように制御するステップであって、前記第3の状態は、第1の閉じる力より大きい力である第2の閉じる力が提供される閉状態である、ステップ。
【００６９】
流れシステムに設けられる管は可撓性管であり得る。ピンチ弁が使用される場合、管は柔軟である必要がある。管は、高圧の用途に対して編組にされてもよく、低圧の用途に対して編組にされなくてもよい。このような可撓性管は、例えば、シリコーン、典型的には白金で硬化させられたシリコーン、または熱可塑性物質から作られ得る。一般的な可撓性管のこれらの材料は、特に、特定の条件の間、管を通じて流れる特定の流体によって、それ自体に貼り付く傾向があり、本発明は、シリコーン、ポリオレフィン、および熱可塑性エラストマから作られた配管など、これらの種類の管を有するシステムにとって特に有用となる。
【００７０】
シリコーン配管、好ましくは白金で硬化させられたシリコーン配管の例は、Saniflex APSH(非編組)、Saniflex APST(編組)がある。ポリオレフィン配管の例は、非編組の種類におけるTygon2275 IBなどのTygon配管である。熱可塑性エラストマ配管の例は、Advanta Flex、C-Flex、C-Flex 374、およびSaniPureである。
【００７１】
シリコーンの配管の場合、ピンチ弁において管の貼り付く危険性が、例えば、挟み付けられた管において、流れシステムの洗浄のために頻繁に使用される物質(典型的には0.5〜2Mの濃度)である水酸化ナトリウム(NaOH)を含む溶液と接触した後に観察され、弁閉鎖を長くする。熱可塑性の配管の場合、ピンチ弁において管の貼り付く危険性が、挟み付けられた管において水または空気と接触した後に観察され、弁閉鎖を長くする。
【００７２】
本発明による流れシステムの管および弁は、システムへの装着のための、閉止されてあらかじめ殺菌されたパッケージに提供され得る。これにより、本発明による弁は管と共に、可能な限りガンマ線殺菌によって、あらかじめ殺菌され、一回だけの使用に適し得る。
【符号の説明】
【００７３】
1  流れシステム
3  管
3a  第1の管
3b  第2の管
3c  第3の管
5  第1のタンク
7  流体処理装置
9  第2のタンク
11、11'  ピンチ弁
11''、11'''  膜弁
11a  第1の弁
11b  第2の弁
11c  第3の弁
11d  第4の弁
11e  第5の弁
13  ポンプ
15  制御システム
21  管挟み付け部、締め付け具
23  固定部
25  棒材
27  ピストン
29  チャンバ
29a  第1のチャンバ部、弁チャンバ
29b  第2のチャンバ部、チャンバ、弁チャンバ
31  バネ
33  後壁
35a  第1の流体入口、第1の入口
35b  第2の流体入口、第2の入口
41、41'  弁座
43、43'  膜
45a、45b  連結器
47、47'  液圧/空気圧のチャンバ、空気圧/液圧のチャンバ
49  管
51  連結器
53  殺菌フィルタ
【図１】
2021519402.tif 000003
【図２ａ】
2021519402.tif 000004
【図２ｂ】
2021519402.tif 000005
【図３ａ】
2021519402.tif 000006
【図３ｂ】
2021519402.tif 000007
【図４ａ】
2021519402.tif 000008
【図４ｂ】
2021519402.tif 000009
【図５】
2021519402.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和2年11月26日(2020.11.26)
【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】
バイオプロセス流れシステム(1)における管(3a〜3c)に設けられる少なくとも1つの弁(11; 11'; 11''; 11''')を制御するための方法であって、
前記少なくとも1つの弁を、前記管を通る流れが許容されるときに開状態である第1の状態にさせるように制御するステップ(S1)と、
前記少なくとも1つの弁を、前記システムにおけるプロセス進行のいくつかの部分の間に第2の状態にさせるように制御するステップ(S3)であって、前記第2の状態は、第1の閉じる力が提供される閉状態である、ステップ(S3)と、
前記少なくとも1つの弁を、前記システムにおけるプロセス進行のいくつかの部分の間に第3の状態にさせるように制御するステップ(S5)であって、前記第3の状態は、前記第1の閉じる力より大きい力である第2の閉じる力が提供される閉状態である、ステップ(S5)と
を含む方法。
【請求項２】
前記少なくとも1つの弁(11; 11'; 11''; 11''')を前記第2の状態にさせるように制御する前記ステップと、前記少なくとも1つの弁(11; 11'; 11''; 11''')を前記第3の状態にさせるように制御する前記ステップとは、可撓性材料(3; 43; 43')を表面(3; 41; 41')との封止した接触へと押しやることを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも1つの弁を確実に開くことを確保するための方法である、請求項1または2に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも1つの弁(11; 11')を第2の状態にさせるように制御する前記ステップ(S3)は、前記管(3)を前記第1の閉じる力で挟み付けることを含み、前記第1の閉じる力は、前記管内の第1の流体圧力で前記管内の前記流れを停止するように適合され、前記少なくとも1つの弁(11; 11')を第3の状態にさせるように制御する前記ステップ(S5)は、前記管(3)を前記第2の閉じる力で挟み付けることを含み、前記第2の閉じる力は、前記管内の前記第1の流体圧力より高い前記管内の第2の流体圧力で前記管内の前記流れを停止するように適合される、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも1つの弁(11; 11'; 11''; 11''')は、流体が前記管を通じてポンピングされないとき、前記第2の状態になるように制御され、前記弁は、流体が前記管を通じてポンピングされるとき、前記第3の状態になるように制御される、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記バイオプロセス流れシステムはクロマトグラフィシステム、ろ過システム、またはバイオリアクターシステムである、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも1つの管(3)と、
前記管を通る流れを制御するための前記管に設けられる少なくとも1つの弁(11; 11'; 11''; 11''')と、
前記少なくとも1つの弁(11; 11'; 11''; 11''')を、3つの異なる状態にさせるように制御するように構成される制御システム(15)であって、前記3つの異なる状態のうち、第1の状態は、前記管を通る流れを許容するために前記管(3)が開かれて維持される開状態であり、第2の状態および第3の状態は、提供される異なる閉じる力による、前記管を通る流れを妨げる閉状態であり、それにより、より大きい閉じる力が前記第2の状態においてより前記第3の状態において提供される、制御システム(15)と
を備えるバイオプロセス流れシステム。
【請求項８】
前記少なくとも1つの弁(11; 11')はピンチ弁であり、前記制御システム(15)は、前記管(3)を第1の閉じる力で挟み付けることによって前記少なくとも1つのピンチ弁を前記第2の状態にさせるように制御するように構成され、前記第1の閉じる力は、前記管内の第1の流体圧力で前記管内の前記流れを停止するように適合され、前記制御システム(15)は、前記管を第2の閉じる力で挟み付けることによって前記少なくとも1つのピンチ弁を前記第3の状態にさせるように制御するように構成され、前記第2の閉じる力は、前記管内の前記第1の流体圧力より高い前記管内の第2の流体圧力で前記管内の前記流れを停止するように適合される、請求項7に記載のバイオプロセス流れシステム。
【請求項９】
前記バイオプロセス流れシステム(1)はクロマトグラフィシステム、ろ過システム、またはバイオリアクターシステムである、請求項7または8に記載のバイオプロセス流れシステム。
【請求項１０】
3つの異なる状態において提供されるように構成される弁(11; 11'; 11''; 11''')であって、前記3つの異なる状態のうち、
第1の状態は、前記弁が設けられる管(3)が、前記管を通る流れを許容するために開かれて維持される開状態であり、
第2の状態と第3の状態とは異なる閉じる力による閉状態であり、それによって、前記弁が設けられる管が、前記第2の状態においてより前記第3の状態において大きい閉じる力で、これらの閉状態の両方で流れのために閉じられる、弁。
【国際調査報告】
2021519402.tif 000011
2021519402.tif 000012