(57)【要約】  本発明は、カバーおよび／または内部内に固定された光電子的に読み取り可能なセンサパッチを有する使い捨て可能な要素として設計された反応器タンクであって、反応器が反応器タンクおよび反応器タンク受取り周辺部を備え、反応器タンクは、反応器タンクホルダ、およびセンサパッチを読み取るための光電子測定システムを選択的に備え、反応タンクホルダが、その中央の垂直な軸線を中心とする反応器タンクの回転振動運動を生成するための駆動ユニットに結合されている反応器タンクに関し、ならびに細胞および／または微生物を培養するためのこの装置の使用にも関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
底、壁、内部および少なくとも１つの軸線を含み、内部が細胞を培養するためのバイオ反応器タンクである、寸法上安定し、角張ったプラスチック製ボトルの使用。
【請求項２】
底、壁、内部および少なくとも１つの前記内部への閉鎖可能な入口を含む、寸法上安定し、角張ったプラスチック製ボトルを備える反応器タンクであって、前記閉鎖可能な入口が、少なくとも１つのボトルネックおよび／または少なくとも１つの通路から構成され、１つまたは複数のセンサパッチが、前記内部内に、前記プラスチック製ボトルの下方領域内の１つまたは複数の壁上に、座標によって画定された位置に取り付けられる、反応器タンク。
【請求項３】
底、壁、内部および少なくとも１つの閉鎖可能な入口を含む、寸法上安定し、角張ったプラスチック製ボトルを備える反応器タンクであって、前記閉鎖可能な入口が、少なくとも１つのボトルネックから構成され、前記ボトルネックが蓋によって閉鎖され、前記ボトルネックが、反応器タンクの中にガスおよび液体供給し、かつ反応器タンクから除去するための通路および／または結合部を備え、駆動アクスルのための通路は備えない、反応器タンク。
【請求項４】
前記ガスの除去のために、加熱マットを含む滅菌フィルタを備えるガス排出導管が、前記蓋を通って導かれる、請求項３に記載の反応器タンク。
【請求項５】
１つまたは複数の電子、光電子または電気機械センサが前記蓋を通って導かれる、請求項３または４に記載の反応器タンク。
【請求項６】
内部の垂直な細胞分離器を更に備え、前記反応器タンクが、
ａ．管の直径ｄを含む円形断面を含む中央の垂直な分離器管であって、管の直径ｄ対ボトル断面辺長Ｄの比が０．２５〜０．９０である分離器管と、
ｂ．細胞から遊離した培養溶液を吸引によって除去するための収集器を含む分離器頭部であって、前記細胞分離器が前記反応器タンクの前記蓋に静的に固定され、または回転できるように取り付けられ、前記収集器が前記蓋を通って導かれる、分離器頭部と
を備える、請求項３から５のいずれか一項に記載の反応器タンク。
【請求項７】
使い捨て可能なサンプリング要素を更に備え、前記使い捨て可能なサンプリング要素が、前記反応器タンクの前記壁上または前記蓋上に取り付けられ、Ｙ部品（１１７０）を経て試料運搬導管（１１２０）に結合されている試料吸込み導管（１１１０）を備え、前記試料運搬導管が、液体の完全自動化滅菌回収機（１１９０）のための自動化されたプラットフォームに結合され、試料運搬が、前記Ｙ部品に結合された空気供給（１２１０）によって維持されている、請求項３から６のいずれか一項に記載の反応器タンク。
【請求項８】
底、壁、内部および少なくとも１つの前記内部への閉鎖可能な入口を含む、寸法上安定し、角張ったプラスチック製ボトルによって形成される反応器タンクであって、
前記閉鎖可能な入口が、少なくとも１つのボトルネックおよび／または少なくとも１つの通路から構成される反応器タンクと、前記反応器タンクを受け取るための反応器タンク受取り周辺部とを備え、
前記反応器タンク受取り周辺部が、各場合に前記反応器タンクに適合された設置面積および１つまたは複数の側面固定要素を含む１つの反応器タンクを受けるための少なくとも１つの反応器タンクホルダと、
周期的に方向を変える回転運動を実施するために、前記反応器タンクホルダに結合されている駆動ユニットとから構成される、反応器。
【請求項９】
１つまたは複数のセンサパッチが前記プラスチック製ボトルの下方領域内の１つまたは複数の壁上に、座標によって画定された位置に取り付けられ、前記センサパッチの励起および読み取りのための１つまたは複数の光電子センサシステムが、直接に、または光導波路によって、前記反応器タンクホルダ上に固定されている、請求項８に記載の反応器。
【請求項１０】
前記光電子センサシステムが、差動シリアルインターフェースを経てハードワイヤーの態様で、および／またはラジオを経て無線で、収集されたデータを伝送する、請求項９に記載の反応器。
【請求項１１】
前記駆動ユニットが、モータおよび駆動装置を直接に結合する歯車装置のないステッピングモータである、請求項１０に記載の反応器。
【請求項１２】
前記反応器タンクの前記閉鎖可能な入口が、ボトルネックであり、蓋、前記通路、および／または前記反応器タンクのガスおよび液体供給のための結合部によって閉鎖され、駆動アクスルのための通路は含まない、請求項８から１１のいずれか一項に記載の反応器。
【請求項１３】
反応器タンクを受けるための反応器タンク受取り周辺部であって、前記反応器タンク受取り周辺部が、
前記反応器タンクに適合された設置面積および１つまたは複数の側面固定要素を含む１つの反応器タンクを各場合に受け取るための少なくとも１つの反応器タンクホルダと、
座標によって画定された前記反応器タンクの位置上に、側面に取り付けられたセンサパッチを読み取るために、前記反応器タンクホルダに固定された１つまたは複数の光電子センサシステムと、
周期的に方向を変える回転運動を実施するために、前記反応器タンクホルダに結合されている駆動ユニットであって、前記駆動ユニットが、歯車装置なしにモータおよび駆動装置を直接に結合するステッピングモータである駆動ユニットと
を備える反応器タンク受取り周辺部。
【請求項１４】
静止した垂直な軸線を中心として、＞１０Ｗ／ｍ３の動力導入を含み、２°≦｜α｜≦３６００°の範囲の角度振幅αを含む、周期的に方向を変える回転運動が前記反応器タンク内で実施される、請求項８から１２のいずれか一項に記載の反応器の中で細胞を培養する方法。
【請求項１５】
中央の垂直な分離器管および分離器頭部によって形成される内部の垂直な細胞分離器として、前記反応器タンクが、吸引によって細胞遊離媒体を除去するための収集器を備え、前記細胞分離器が、反応器タンク用の蓋上に静的に、または回転可能に固定され、前記収集器が前記蓋を通って導かれ、前記細胞分離器を使用して細胞から分離された培養液が、吸引によって前記反応器タンクから除去される方法であって、０．０１ｃｍ／ｈ〜１００ｃｍ／ｈの沈降速度を特徴とする、請求項１４に記載の細胞を培養する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カバーおよび／または内部内に固定された光電子的に読み取り可能なセンサパッチを有する使い捨て可能な要素として設計された反応器タンクであって、反応器が反応器タンクを備え、反応器タンク受取り周辺部が、反応器タンクホルダおよびセンサパッチを読み取るための光電子測定システムを選択的に備え、反応タンクホルダが、その中央の垂直軸線を中心とする反応器タンクの回転振動運動を生成するための駆動ユニットに結合されている、反応器タンクに関し、ならびに細胞および／または微生物を培養するためのこの装置の使用にも関する。
【背景技術】
【０００２】
高度に規制された医薬品製造において、時間、技術的費用、職員の費用に関する大きい出費は、洗浄され、滅菌されたバイオ反応器を用意することによって占められる。多目的のプラント内で、または２つの製品バッチ間での製品の変化中の相互汚染を確実に回避するために、洗浄に加えて、高度に複雑な洗浄検証が必要であり、適応工程の場合に、繰り返されることが必要となる可能性がある。
【０００３】
このことは、上流処理（ＵＳＰ）、すなわち発酵槽の中の生物製品の製造ばかりでなく、下流処理（ＤＳＰ）、すなわち発酵製品の浄化にも適用される。
【０００４】
ＵＳＰおよびＤＳＰでは、圧力容器を撹拌および反応システムとして使用することが頻繁にある。特に発酵の場合、培養の成功には無菌環境が必須である。バッチまたは流加型発酵槽の滅菌のために、一般に蒸気による殺菌（ＳＩＰ）技術が使用される。十分長い期間の無菌状態を保証する目的で、連続的工程の場合、高圧蒸気滅菌技術も更に使用されるが、しかしそれには困難にも反応器を高圧ガマまで運搬することが必要であるので、比較的小さい反応器の規模でのみ使用可能である。発酵中の汚染の危険性は、特にサンプリング中および撹拌シャフトを動かす際に重大である。後者は、複雑な封止システム（例えば、摺動リングシール）を一般的に備える。発酵筐体にそのような貫通がないように処理する技術は、それらにより高い工程頑健性があるので、好適である。
【０００５】
準備手順によって発生する標準的反応器の休止時間は、特に短い利用期間および頻繁な製品交換の場合、概ね、反応器有効性の大きさであることができる。影響を受ける工程ステップは、生物工学的製品のＵＳＰの中では、例えば媒体製造および発酵のステップなどであり、ＤＳＰ可溶化の中では、冷凍、解凍、ｐＨ調節、沈澱、結晶化、バッファ変動、およびウィルス不活化である。
【０００６】
製造プラントに素早く、柔軟に再供給し、一方で最大の浄化および滅菌を保証するという要求を満たすために、使い捨て可能な反応器の設計は、市場での興味が絶えず増加している。
【０００７】
特許文献１および特許文献２は、細胞および微生物を培養するためのそのような使い捨て可能な反応器を記載する。一好適な実施形態では、その反応器は、安定的な、好適には多層のポリマー材料ポーチからなる。変形できる使い捨て可能な反応器は、それを支持する容器によって受けられる。この工程では、その反応器は、好適には前部から容器の中に導入される。容器は、駆動ユニットに結合されている。使い捨て可能な反応器を含む容器が、駆動ユニットによって、静的な、好適には垂直な容器の軸線を中心とする回転振動運動をする。使い捨て可能な反応器および／または使い捨て可能な反応器内の内部の正方形の設計形状によって、振動回転運動の場合、反応器内容物の中に高率の仕事を導入することが達成可能となり、その結果、使い捨て可能な反応器は、細胞および微生物を培養するための表面ガス処理によって、発酵槽として使用され得る。反応器に供給し、および反応器を監視するための内部が、結合プレートによって反応器の底の側面に取り付けられる。これらの反応器は、主として１０Ｌを超える体積の反応器で使用される。
【０００８】
より小さい反応器の体積用に、適切な容器を含む反応器ポーチを製造することは非常に複雑である。
【０００９】
小さい使い捨て可能な反応器の課題は、センサ技術、混合技術、温度制御、およびできるだけ小型で安価な形態で反応器の供給を達成することである。
【００１０】
小さい撹拌型使い捨て可能な反応器は、従来技術から公知である。
【００１１】
Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ  Ｓｔｅｄｉｍ  Ｂｉｏｔｅｃｈは、Ｕｎｉｖｅｒｓｅｌ（登録商標）ＳＵ（http://www.sartorius-stedim.com/Biotechnology/Fermentation_Technologies/Reusable_Bioreactors/Data_Sheets/Data_UniVessel_SU_SBI2033-e.pdf）の中で、反応器タンクが円柱形である撹拌型使い捨て可能な反応器を提供する。使い捨て可能な反応器は、混合のために攪拌機を有し、下方からのガス供給のために攪拌機の下にＬ字形スパージャを有する。蓋を介して、攪拌機駆動装置は、頂部駆動型駆動アクスル、センサ技術（温度、ｐＨ（化学的）、酸素（化学的））、ガス供給、および気層に対するガス処理、ならびに導管を経て追加の供給およびサンプリングによって保証される。蓋は、クランプ結合によって反応器タンクに固定され、Ｏリングによって反応器タンクに対して無菌の態様で封止される。攪拌機駆動装置は、２つのリップシールによって封止される。ｐＨおよび酸素含有量を監視するセンサ技術もまた、反応器タンクの底で光電子センサパッチによって達成可能である。作動のために、反応器タンクは、特別の容器内に固定されて配置され、この容器は、ホルダリングおよびセンサパッチを読み取る光電子センサシステムを有する足部を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第２００７／１２１９５８号公報
【特許文献２】国際公開第２０１０／１２７６８９号公報
【特許文献３】米国特許第２０１２００６７７２４号
【特許文献４】欧州特許第１４５１２９０号
【特許文献５】欧州特許第１２００１１２１．８号
【特許文献６】欧州特許第１４３９４７２号
【特許文献７】欧州特許第２０１３３２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
市販のこの反応器システム、および／または類似の反応器システムの欠点は、これらの撹拌システムが、内部の稼働および更に蓋の中の複雑な滅菌封止システムを必要とし、加えて、高い剪断力の点から考慮して、例えば幹細胞などの非常に敏感な細胞を培養するには適切であるとは言えないことである。
【００１４】
従来技術から進んで、問題の対象は、洗浄され、滅菌された構成要素の用意に必要な時間、装置および職員に関する出費を低減する、洗浄および滅菌の高度な要求を含む工程を実施するための低剪断のシステムを提供することである。システムは、１０ｍＬ〜２０Ｌの工程体積、特に５０ｍＬ〜１０Ｌの工程体積、および特に好適には２５０ｍＬ〜３Ｌの作業体積のために使用可能であるべきである。システムは、医薬品産業の高度な要求を満たし、取扱うために簡単で直感的であり、安価であるべきである。システムは、処理チャンバから物質の漏れが最小であることによって、安全性に関するリスクを低減するべきである。システムは、反応器内容物の十分な混合を可能にし、微生物の培養および細胞培養に適切であり、工程中に、液体栄養素培養器、特にガス状物質を含む培養媒体の十分な供給および処分を保証するべきである。細胞製品の生成、特に、人間または動物の体細胞、幹細胞、血液細胞、例えばナチュラルキラー細胞（ＮＫ細胞）などの白血球、組織細胞または例えばモノクローナル抗体、タンパク質、バイオリアクタ内の酵素などの医薬有効成分の生成に関する工程開発にまさに適切であるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、この目的は、反応器内部の範囲を定める、寸法上安定し、角張ったプラスチック製ボトルの使用によって達成され、そのプラスチック製ボトルは、底、壁、内部および内部への少なくとも１つの入口、好適にはピラミッド形の内側に窪んだ底、幅広いネックおよび／または座標によって画定された位置に、底の下方領域内に取り付けられた１つまたは複数のセンサパッチを備える。
【００１６】
したがって、本発明は、第１に、細胞、特に、敏感な細胞、例えば幹細胞、血液細胞または組織細胞など、（微小な）支持体上に成長する細胞を培養するための生物反応器タンクとして寸法上安定した、角張ったプラスチック製ボトルの使用に関し、プラスチック製ボトルが、底、壁、内部および内部への少なくとも１つの閉鎖可能な入口、特にボトルネックを備える。通常、プラスチック製ボトルの内には、１つまたは複数のセンサパッチが、座標によって画定された位置に、下方領域内の１つまたは複数の壁上に取り付けられる。
【００１７】
本発明は、更に、底、壁、内部および少なくとも１つの内部への閉鎖可能な入口を含む、寸法上安定し、角張ったプラスチック製ボトルを備える反応器タンクであって、特に蓋によって閉鎖可能な少なくとも１つのボトルネック、および／または少なくとも１つの通路を備え、１つまたは複数のセンサパッチが、内部内、プラスチック製ボトルの下方領域内の１つまたは複数の壁上、座標によって画定された位置に取り付けられる、反応器タンクに関する。好適には、通路が蓋に収容される。
【００１８】
支持固定され、蛍光色に色付けされた層から成るセンサパッチは、市販されており（例えば、Ｐｒｅｓｅｎｓ、ＹＳＩから）、そのセンサパッチを例えば底壁に付着することができる。通常、少なくとも１つのｐＨセンサパッチ、および少なくとも１つの酸素センサパッチが使用される。
【００１９】
別法として、反応器タンクまたはバイオ反応器は、電気化学センサ、例えば特許文献３による、好適には使い捨て可能なセンサのための通路をボトル壁上または蓋の中、好適には蓋の中に備える。
【００２０】
反応器が医薬品産業の滅菌要求を満たすために、プラスチック製ボトルが、通常ガンマ滅菌可能なプラスチック製材料から製造される。本発明による反応器タンクは、好適には、作動中に反応器タンクの中を見ることができる単一または多層の透明ポリマー材料から作製される。
【００２１】
プラスチックまたはガラスは、相対的に安価な材料であり、相対的に安価に加工可能でもある。したがって、使用された反応器タンクの処分および新しい使い捨て可能な反応器タンクの使用は、使用済み反応器タンクを洗浄するよりも経済的であり、特に新しい反応器タンクが使用される場合、複雑な洗浄および洗浄検証が省かれる。本発明による反応器タンクは、クリーンルームで製造され、または洗浄され、好適には無菌パックされる。
【００２２】
本発明による反応器タンクは、寸法上安定的である。本発明による反応器タンクのために適切な材料または材料の組合せは、すべて当業者に公知の細胞生物学的互換性のある材料であり、具体的には、ガラス、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ＰＶＣ、ポリエチレンテレフタレートおよびポリカーボネートである。０．１ｍｍ〜５ｍｍの壁厚が好適であり、０．５ｍｍ〜２ｍｍの壁厚が特に好適である。
【００２３】
ボトル材料は、通常、従来技術から公知の延伸ブロー成形法によって所望の形状に生成される。
【００２４】
プラスチック製ボトルの反応器タンクの断面は、ｎ角形の形状を有することが好適であり、ｎが３〜１２の範囲であり、好適には３〜６の範囲であり、非常に好適には３〜４の範囲であり、最も好適にはｎが４に等しい。
【００２５】
好適には、本発明による反応器タンクまたはプラスチック製ボトルの側壁が、４５°〜１２０°の角度で交わる平面として少なくとも部分的に形成される。好適には、反応器の側壁が多面体を形成し、ボトルネックはその面の１つの上に取り付けられている。
【００２６】
好適には、反応器タンクまたはプラスチック製ボトルが、辺長Ｈ、ｂおよびｃを含む立方体様であり、Ｈが高さであり、ｂが幅であり、ｃがプラスチック製ボトルの深さであり、ｂ≦ｃ≦Ｈである。幅広いネックは、通常小さい面の１つの上に取り付けられ、その反対側の面が反応器タンクの底の役目をする。本発明による反応器タンクまたはプラスチック製ボトルは、底の高さＨ対最大幅ｂおよび深さｃの比率が、０．５〜４、好適には１〜３、特に好適には１．５〜２．５の範囲にある。好適な実施形態では、反応器タンクは、正方形のボトル断面辺長ａ＝ｃ＝Ｄを有する。
【００２７】
反応器のより良好な混合および低減された開始体積のために、反応器タンクおよび／またはプラスチック製ボトルが、通常内側に窪んだ底を有する。底の構成用に、特許文献２の教示が参照によって組み込まれる。底は、詳細には、内側に向いた四面体形状、内側に向いたピラミッド、放物面の形状、釣鐘形状を有する。特に好適には、底はピラミッド形に形成される。窪みの高さｈｗは、底断面の円相当径Ｄｋの０．０１〜１倍の範囲内である。好適には、窪みの高さｈｗ対円相当径Ｄｋは、３％〜１００％、特に好適には、５％〜３０％、および極めて特に好適には１０％〜２０％の範囲である。
【００２８】
本発明による反応器タンクは、その外壁を経て加熱および／または冷却され得る。好適な実施形態では、プラスチック製ボトルまたは反応器タンクの底の外側上に使い捨て可能な加熱マットを加え、それを用いて、加熱面および外殻表面の確実な結合によって、非常に効率的な熱輸送が達成可能である。このように、加熱面を底面まで低下させることができる。この目的のために、この加熱マットは通常、底の外側に粘着して結合される。一般的に、小さい体積、したがって特定の高い熱交換面領域を有する反応器内の加熱マットのスイッチを切ることは、十分急速な冷却につながるので、反応器タンクは追加の冷却を必要としない。例えば、比較的低い発酵温度および比較的高い呼吸温度の微生物用途の場合、ペルチェ素子をタンクの側面またはタンクホルダの側面に取り付けることによって、必要であれば、追加の冷却を加えることができるであろう。
【００２９】
本発明による反応器タンクは、好適には、化学的、生物的および／または物理的工程を実施するために外部から封止され得る室である。特に、反応器タンクは、細胞および／または微生物を培養するための無菌室を提供する働きをする。本発明による反応器タンクの好適な実施形態では、この目的のために、反応器タンクのボトルネックは蓋によって密封され、蓋は、ガスおよび液体を供給し、および反応器タンクから除去するための少なくとも通路および／または結合部を有する。本発明によれば、蓋は駆動アクスルのための通路は備えない（図２から図５参照）。蓋は、本発明による反応器タンクの追加の要素である。好適には、結合されたガス導管は滅菌フィルタに嵌合し、オフガスラインの滅菌フィルタは、好適には凝縮液をフィルタ面から離しておくために加熱マットに嵌合する。別法として、フィルタ上の凝縮液を回避するために、オフガスは、例えばフィルム材料から製造される熱交換面に加えられる電子冷却素子（例えば、ペルチェ素子）を経て、オフガス冷却器を用いて、より低い露点（凝縮温度＜環境温度）まで冷却可能である。
【００３０】
加えて、必要であれば、蓋は、以下のグループから要素のための通路および／または結合部を更に備えることができ、そのグループは、特に特許文献３からの使い捨て可能な電子化学センサ、または温度制御のためのＰＴ１００抵抗センサ、および／またはレベル制御または細胞密度測定のための静電容量センサである、１つまたは複数の電子、光電子または電子化学センサと、内部細胞分離器と、および／またはサンプリングシステムとを含む。
【００３１】
用途に依存して、反応器タンクは、１つまたは複数の該要素に適切に嵌合する。
【００３２】
本発明の好適な実施形態では、蓋はストッパおよび保持スリーブから構成される。ストッパは、通常、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性物質またはシリコンのグループから選択されたプラスチックから製造される。通常、ストッパは、特定の実施形態では、使い捨て可能な、別法として再使用可能なストッパとして作製される。
【００３３】
好適には、ストッパは、閉鎖のために反応器のネックの中に導入され、周辺部に取り付けられたＯリングによってボトルネックの内側に封止され、例えばねじ取付け可能な保持ナットなど、別個の係止手段を用いて、ボトルネックのねじにねじ結合され、またはクランプリングを用いてクランプ結合される。別法として、ボトルネック内に導入されたストッパは、ボトル開口上に付着されたシーリングリップによって封止可能であり、別個のねじ取り付け可能な保持スリーブを用いてクランプ結合され、プラスチック製ボトル上にねじ結合されることができる。更に別法として、蓋がストッパと同一の通路を含み、ストッパがプラスチック製ボトル上にねじ結合され、ボトルネックおよび／またはボトル開口をＯリングによって封止する。好適には、ボトルネック内に押し込まれるストッパが使用され、ストッパは、ボトルネック上のＯリングによってボトルネック上に封止され、プラスチック製ボトル上に別個のねじ取り付け可能な保持ナットを用いて確実にねじ結合される（図２）。この実施形態は、Ｏリングが機械的応力をほとんど含まず、蓋を回転させる場合のような、可撓性管状導管の捻じれが発生しないという利点がある。
【００３４】
蓋と共に反応器タンクは、使い捨て可能な要素として構成されることが好適であり、すなわち好適には、使用後に完全な反応器タンクを洗浄するのではなく、それを処分するように意図される。したがって、好適には、反応器タンクは滅菌反応器室を提供するために必要な必須の要素のみを備える。
【００３５】
プラスチック製ボトルは、通常使い捨て可能な物品として製造され、使用される。
【００３６】
敏感な細胞を培養し、または臨床的細胞製品を製造するために、好適にはガスが表面を経て独占的に供給される。この場合、蓋には気泡ガス導入のための通路がなく、本発明による反応器タンクには気泡ガス導入用の内部構造物がない。大きい発酵槽までに至る規模に焦点を当てる工程開発の環境のために、高い細胞密度を有する灌流法のために、および微生物工程のために、施設は追加のマイクロスケールまたはマクロスケール用のガス導入を備えることが可能である（例えば、蓋および容器の壁に付着して加えられた焼結体を経て上部から可撓性管状導管によって供給される）。好適には、本発明による反応器タンクは安価な要素から完全に作製され得るので、それによって、反応器の使用を使い捨て可能なシステムとすることができる。別法として、高価な要素すべてを再利用可能な蓋の中に統合し、反応器タンクのみが使い捨て可能な要素として使用される。
【００３７】
反応器の特定の実施形態では、細胞保持のために反応器タンク内に細胞分離器を使用する。本発明により、内部の細胞分離器は、中央の垂直な分離器管および細胞から遊離した培養液を吸引によって除去するための収集器を備える分離器頭部によって形成され、蓋が収集器のための通路を備え、細胞分離器は、蓋に回転可能に取り付けられ、または静止して蓋に固定される。管および分離器頭部は、異なる長さ、形状（円錐形および直線）および直径を含み、様々な管内部構造（円錐形および円形内部構造、流れアライナ）を含むことができる。特定の実施形態が、図６から図８に示されている。細胞分離器は、鋼鉄、ガラスまたはプラスチックから作製可能である。好適には、細胞分離器は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルケトンおよび／またはポリカーボネートなどのプラスチックから作製され、使い捨て可能な要素として使用される。
【００３８】
したがって、本発明は、中央の垂直な分離器管および細胞から遊離した媒体を吸引によって除去するための収集器を備える分離器頭部によって形成された内部の垂直な細胞分離器に更に関し、細胞分離器は、反応器タンクのための蓋に固定され、または回転可能に取り付けられ、蓋が収集器のための通路を備える。
【００３９】
細胞分離器が使用される場合、蓋に結合された作成済み細胞分離器がボトルネックを通って導入され得るように、反応器タンクは通常幅広いネックを含む。細胞分離器が蓋に移動可能に固定される（＝回転可能に取り付けられる）場合、細胞分離器は、その慣性のために、反応器タンクの回転運動によってわずかに影響を受けるに過ぎない。その結果、分離器によって沈降室の中に移送される循環流、および沈降工程による干渉が回避されるので、図１０に示すように保持がかなり改善される。
【００４０】
細胞分離器は、好適には、細胞分離器の内側領域および外側領域が相当する圧縮によって互いから実質的に分離されるような態様に設計される。このように、十分に混合された外側室から沈降領域内への沈降に干渉する流れの伝達は低減される。言い換えれば、細胞分離器の内部体積は、外部体積（＝培養体積）内の流れによってできるだけ少ない影響を受けることになるが、しかし混合された供給反応器領域内に保持された細胞の逆移送は依然として保証されなければならない。
【００４１】
好適には、断面辺長Ｄ＝１２０ｍｍ、Ｈ＝２３５ｍｍの寸法を含む反応器タンク用の内部細胞分離器は、４０ｍｍ〜２００ｍｍ、特に９０ｍｍ〜１９０ｍｍ、好適には１９０ｍｍの分離器長ｌ（３７０）を含む分離器管（３１０）を備える（図６および図７）。一般的に、比Ｉ／Ｈは０．２〜０．９が使用され、好適には０．５〜０．９であり、詳細には０．８である。
【００４２】
分離器管は、管直径ｄ（３５０）を含む円形断面を含み、管直径ｄ対ボトル断面辺長Ｄの比は、通常０．２５〜０．９０であり、特に０．５〜０．８５であり、好適には０．８３である。細胞保持のために分離器表面積を達成するには、管直径ｄが重要である。
【００４３】
細胞分離器が容易にボトルの中に導入され得るような態様で、ボトルネックおよび細胞分離器の断面を選択することが好ましい。特に、クリーンベンチ下でガンマ滅菌された反応器タンクに結合される、再利用可能なオートクレーブで処理できる蓋が使用される予定である場合、このことが必要である。
【００４４】
バイオ反応器の第１の実施形態では、ガス導入は、表面だけを経て進行する（図６および図７参照）。この目的のために、分離器の管直径ｄ（３５０）は、数式（Ｉ）によって定義される表面を経てガスを供給される培養体積ＶＫと、数式（ＩＩ）によって定義される分離器体積ＶＡとの比が、０．０１〜１０、好適には０．２〜２であるような態様に選択される。
ＶＫ＝Ｄ２＊Ｌ−（π／４）ｄ２（Ｌ−Ｓ）（Ｉ）
ＶＡ＝（π／４）ｄ２ｌ（ＩＩ）
【００４５】
細胞分離器の追加のパラメータは、
Ａ＝（π／４）ｄ２（ＩＩＩ）として定義される分離面積（＝浄化面積）Ａおよび浄化面積負荷ｖ＝ｑ／Ａでもあり、ｑは回収流である。
【００４６】
分離器頭部に、細胞遊離した培養液を吸込みによって除去するための収集器（３２０）が配置されている。通常、収集器直径ｄｖ（３６０）対管直径ｄの比ｄｖ／ｄは、０．１〜０．８であり、好適には０．３〜０．５である。
【００４７】
好適には、収集器（３２０）は円錐形状を有する。この形状には、追加の要素（センサ、試料導管など）を蓋から導入するために、より大きい空間を利用できるという利点がある。同様に、ガス導入面積はほんの少し減少する。
【００４８】
好適には、反応器タンク内の分離器は、分離器長ｌ対分離管から底の間隔ｓの比ｌ／ｓが０．７５〜０．９によって使用される。
【００４９】
分離管および収集器（３２０）の中の内部は、好適には細胞分離器の中に共に分配される。
【００５０】
モデル粒子ＰＡＮ−Ｘを用いた流体力学の研究では、異なる管長さ形状（円錐形／まっすぐな頭部）、および直径、更に様々な管内部（円錐体および環状内部、流れアライナなど）を含む蓋に静的に組み込まれた管が研究された。今までに利用することができる実験によれば、静的に取り付けられた（＝連れ回り）、３Ｗ／ｍ３の動力入力Ｐ／ＶＫで０．０２５＜ｖ［ｍ／ｈ］＜０．２の浄化面積負荷ｖの範囲の固形物用の内部細胞分離器は、静的外部システム（例えば、プレート分離器、垂直流沈降タンクなど）（図１３）に対して比較可能な保持率の程度を有する。
【００５１】
特に、本発明による細胞分離器は、かなりより高い動力の導入範囲、Ｐ／ＶＫ＞＞３Ｗ／ｍ３で、支持材の沈降速度に依存して、例えば、利用できる支持固定された細胞など、容易に沈降可能な粒子の培養のために適用可能である。
【００５２】
本発明の特定の実施形態では、本発明による反応器が、更に、自動的サンプリング要素を有する。
【００５３】
第１の実施形態では、サンプリング要素は、蓋（＝蓋サンプリング要素、図１０参照）を通って導かれる受取り導管から構成される。反応器の外側で、導管はクランプ弁またはピンチ弁によって閉鎖され得る。隣接するＹ部品を経て、第１に、減圧によって発酵槽から試料を吸い込むことによって垂直除去が進行し、次いで超過圧力によってサンプリング供給ステーションまで移送される。このＹ字形サンプリング要素は、可撓性管状導管、ピンチ弁、滅菌フィルタおよび超過圧力供給ならびに減圧供給からなる自動的サンプリングモジュールを達成するために特に有利である。通常、市販のプラスチック製導管、弁およびＹ部品が使用され、その結果、蓋の中に統合され得るサンプリング要素は、使い捨て可能な要素として用意され、使用され得る。Ｙ字形サンプリング要素は、国際公開第２００７／１２１８８７号公報に記載され、参照によって組み込まれるが、その中で試料の運搬および分取を保証するために、２つのビュレットが駆動される。試料除去の後、サンプリング要素は、エタノール（ＥｔＯＨ）を用いて滅菌され、乾燥される。好適には、空気およびエタノール用のフィルタ要素が、試料回収要素の汚染を防止するために組み込まれる。好適には、サンプリング要素は、Ｂａｙｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  ＧｍｂＨからの自動化された分析用のＢａｙＣｈｒｏｍａｔ−Ｐｌａｔｆｏｒｍに結合される。
【００５４】
追加の実施形態では、反応器タンクは、ボトル壁上、特にセンサ（センサパッチまたは光電子センサ）の反対側の壁上に、サンプリングシステムを取り付けるための通路および／または底の近傍領域内の結合部を有する。通路および／または挿入物の例は、特に、規格化されたＩｎｇｏｌｄスタブまたはＰＧ１３，５のねじスタブである。例えば独国特許第１０２００８０３３２８６号Ａ１の中に、適切なサンプリングシステムが記載されている。
【００５５】
本発明による反応器タンク内部の混合は、周期的に方向が変化する反応器タンクの回転によって進行し、それによって、プラスチック製ボトルの角張った形状と組み合わされて、反応器の内容物の表面に内側に向けて波形状の流れが発生する。反応器運動の構成のために、特許文献２の教示が参照によって組み込まれる。
【００５６】
反応器を作動するために、特に細胞および／または微生物を培養するために必要であるすべての残りの要素、特に周期的に方向が変化する反応器タンクの回転を生成するための駆動ユニット、およびセンサパッチを読み取るための光電子センサシステムは、周辺部によって提供され、再利用可能である。したがって、従来技術では通常１つの一貫したユニットである反応器が、本発明では、好適には、機能に従って構成される別個の部品に分割される。
【００５７】
したがって、本発明による反応器の追加の要素は周辺部である。特に、周辺部として、１つまたは複数の反応器ホルダを含む反応器タンク受取り周辺部が使用され、反応器タンクおよび反応器タンクホルダは、システム全体の別個の部品として、反応器タンクを反応器ホルダ内に導入することができ、および／または特に反応器ホルダに固定することができ、更にそれによって液体充填状態に支持されるような態様で互いに適合する。
【００５８】
本発明による反応器タンクを受けるための反応器タンク受取り周辺部は、本発明による反応器の追加の要素であり、少なくとも、以下の要素を備える。
各場合に反応器タンクに適合された設置面積および１つまたは複数の側面固定要素を含む１つの反応器タンクを受けるための少なくとも１つまたは複数の反応器タンクホルダ。例えば、反応器タンクホルダは、固定プレートおよび側面クランプアーム、またはクランプ面を備える。
【００５９】
周期的に方向を変える回転運動を実施するための駆動ユニットであって、例えば、ステッパモータなどであり、反応器タンクホルダに結合され、特に反応器タンクホルダの固定プレートに結合されている駆動ユニット。好適には、モータおよび駆動装置を直接に結合する歯車装置のないステッパモータが使用される。駆動ユニットによって、反応器タンクは、駆動ユニットを反応器タンク自体に直接に結合することを要求されない態様で、その固定垂直軸線を中心として周期的に方向を変える回転運動を実施することができる。好適には、反応器運動を実施するために、歯車装置のないステッパモータが使用される。そのような配置は、騒音が非常に低いという利点を有する。好適には、駆動ユニットは、制御ユニットによって制御可能である。通常、制御は駆動ユニットの一部である。
【００６０】
反応器タンクホルダ上に、特に側面固定要素の１つ上に取り付けられ、固定された座標によって定義された反応器タンクの位置に、側面に取り付けられたセンサパッチを読み取るための、特にｐＨトランスミッタおよび／または酸素含有量トランスミッタである１つまたは複数の光電子センサシステム。光励起ユニットと検出ユニットとをセンサに直接結合することによって、評価可能な測定信号を生成するための光強度、およびしたがって、遊離基を生成するための光強度がかなり減少する可能性があり、それによってセンサパッチの使用寿命の延長にとって有利であると分かる。
【００６１】
本発明によって、データ伝送が、差動シリアルインターフェースを経て導線結合の態様で、および／または例えばワイヤレスＬＡＮのブルートゥースなどのラジオによって無線で進行する。好適には、光電子センサシステムは、堅牢なデータ伝送および高い電磁干渉耐性のために、ＥＩＡ４８５／ＲＳ４８５タイプの対称的信号伝送のための差動シリアルインターフェースを含む。データ伝送を改善するために、特に干渉のないデータ伝送を可能にするので、モータと駆動部とを直接結合する、歯車装置のないステッパモータが特に有利であると確認された。
【００６２】
図１１は、反応器タンク受取り周辺部を含む反応器タンクの特定の実施形態を示す図である。
【００６３】
好適には、反応器に適合される設置面積は、反応器フレームが様々なサイズの反応器に適合可能であるような態様で、交換可能または適合可能である。
【００６４】
本発明は、更に、本発明による反応器および反応器タンクの使用にも関し、細胞および／または微生物を培養するための方法にも関する。
【００６５】
反応器タンク内では、作動中、液位対反応器タンク幅の比は好適には０．０５〜２であり、特に好適には、０．１〜１であり、液位は、細胞の成長に伴う補充供給の結果として変化することができる。加えて、反応器タンクは、好適な流体力学的およびその工程特性を維持する一方で、泡形成の場合、滅菌フィルタに備えられるガス排出導管に十分な空間を保証するために、反応器タンク頭部と液位（＝充填レベル１８０、ＨＬ）との間の十分な頭部空間が、液体高さの少なくとも５％〜５０％で作動し、好適には液体高さの少なくとも２５％で作動する。充填レベルを制御するために、通常、蓋を通って、または容器壁の１つの上に、充填レベル制御用の静電容量センサが使用される。
【００６６】
驚くべきことに、良好な混合および／または運搬工程の十分な強化を達成するために、比較的小さい角度振幅が、反応器の回転振動運動のために十分であることが発見された。特に、反応器タンクが３６００°の回転（１０回転に相当する）を達成する必要はほとんどなく、そのため、振動し、回転する反応器を静的周辺物（例えば、媒体およびガスの供給ならびに除去のための、電気エネルギーおよび電気信号）に連結するために構造上複雑な解決策への要求が全くない。
【００６７】
本発明による使用では、反応器タンクは、回転振動する態様で、２°≦｜α｜≦３６００°の範囲の角度振幅αで、好適には２０°≦｜α｜≦１８０°、特に好適には４５°≦｜α｜≦９０°の範囲の角度振幅αで作動し、±５°の偏差が存在する可能性がある。特に、表面を介してガスが供給される、特に低剪断のバイオ反応器の使用の際に、｜α｜＝６０°が極めて特に好適であると考えられる。したがって、全体で振動運動は２｜α｜の角度を通過する。
【００６８】
動力入力が上昇する場合、運動状態が、ガス泡が反応器媒体内に導入される反応器内部で確立され得ることが実験から発見された。ガス泡は、Ｐ／ＶＫ＞１０Ｗ／ｍ３の動力入力から吸引される。発泡ガス導入によって損傷されない細胞および／または微生物のために、ガス供給の非常に簡単な増加をこのように達成することができる。好適には底領域に取り付けられた焼結管を経て追加の発泡ガス導入によって、物質運搬をかなり改善することができる。回転振動によって生成された流れは、微小気泡をスパージャから穏やかに分離させることを保証し、したがって、大きい相界面または大きい物質移送係数ｋＬａを保証する。
【００６９】
本発明は、図面を参照して以下により詳細に説明されるが、図示の実施形態に限定されるのではない。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】側面視の本発明による反応器タンクおよび反応器タンクホルダの好適な実施形態の側面長手方向断面図である。
【図２】熱可塑性設計ストッパの概略上面図である。
【図３】保持スリーブ（１２０）およびＯリングシール（１４０）を用いて固定されたホースノズル（１３５）を備えるシリコン設計ストッパの概略断面図である。
【図４】保持スリーブ（１２０）およびシーリングリップ（１４０ｂ）を用いて固定されたシリコン設計ストッパを通る断面の概略正面図である。
【図５】ホースノズル（１３５）を備える、ねじ取り付け可能なプラスチック製蓋を通る断面の概略正面図である。
【図６】まっすぐな上面（急な断面狭窄部）を含むまっすぐな管状分離器の長手方向断面の概略正面図である。
【図７】まっすぐな上面を含むまっすぐな管状分離器の概略平面図である。
【図８】まっすぐな上面（急な断面狭窄部）および逆変流器を含むまっすぐな管状分離器の長手方向断面の概略正面図である。
【図９】導管を含む実験構造体の概略図であり、円錐形頭部を有し、蓋に静的に取り付けられているまっすぐな管状分離器を備える反応器を実施例として示す図である。
【図１０】蓋を通って導入される試料吸込み導管（１１１０）を備える自動化された蓋サンプリング要素の概略構造を示す図であり、その試料吸込み導管が、Ｙ部品（１１７０）を経て、試料導管（１１２０）を用いて、完全に自動化された回収、および液体のプラグタイプ運搬のため、自動化されたプラットフォーム（１１９０）に結合され、更に空気供給およびエタノール洗浄および滅菌のための導管（１２１０）に結合されることを示す図である。
【図１１】反応器タンク受取り周辺部と共に反応器タンクの特定の実施形態を示す図である。
【図１２】図６および図７による静止連れ回り分離器の比較による実験結果Ｒ＝ｆ（Ｐ／Ｖ）を示し、連れ回りの変形形態と比較して、相対的に非常に大きい動力入力Ｐ／ＶＫ＞３／Ｗｍ３でも、良好な粒子保持を保証する回転可能に取り付けられた沈降管の非常に驚くべき必要性を立証する図である。
【図１３】他の沈降分離器に関する比較実験を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７１】
実施例
バイオ反応器ボトル：
正方形の断面および断面辺長Ｄ＝１２０ｍｍ、高さＨ＝２３５ｍｍならびにネック断面直径１０５ｍｍを有する円形のボトルネック１１０を含む使い捨て可能なプラスチック製ボトルが容器１００として機能した。容器は丸みを帯びた縁（図６および図７）を含んでいたが、しかし、これはシステムの特徴にほとんど影響を与えなかった。ステッパモータを使用して駆動が実施され、ステッパモータはボトルホルダ（図１１）上に直接作動した。
【００７２】
細胞分離器３００が、灌流システムとしてバイオ反応器を作動するために容器１００の中に組み込まれた（図９）。細胞分離器３００は、７０ｍｍの管直径ｄ３５０を含む円柱形分離器管３１０に垂直に結合された蓋１２０ｂを通って導入される吸込み導管３４０を備え、吸込み導管３４０と分離器管３１０の上方領域との間の移行領域が、回収蒸気収集器３２０を形成し、分離器体積ＶＡが、分離器管３１０（図７）の底で開放している下方部分を形成した。
【００７３】
シールの移動が不要となるように、吸込み導管３４０は蓋１２０ｂの中に固定されて統合され、したがって、バイオ反応器（連れ回りの実施形態）の固定軸線（１０１）を中心として周期的に変化する方向の回転運動（振動運動とも呼ばれる）が次に行なわれた。別法として、比較実験のために、吸込み導管３４０はスタンドに固定され、これらの実験では、次いで細胞分離器３００が静的に使用された。
【００７４】
灌流作動では、分離器管３１０が容器内に配置された懸濁液の中に突出した（充填レベル３９０＞底からの距離３８０）。
【００７５】
回収蒸気収集器３２０に取り付けられた灌流ポンプ（Ｗａｔｓｏｎ＆Ｍａｒｌｏｗからの蠕動ポンプ）によって、懸濁液が、底からの吸込みによって分離器管３１０の分離器体積ＶＡの中に引き込まれた。分離器管３１０内部で懸濁液が上昇し、細胞／粒子の沈降によって浄化された（垂直方向分離）。粒子は、流れの方向に逆らって下方へと、分離器体積の外側へ落下し、培養体積ＶＫの中に戻った（図７）。浄化された溶液は、分離器管３１０の回収蒸気収集器３２０から収集され、吸込み導管３４０を経て除去された。
【００７６】
分離器管の浄化面積Ａは、その円形断面に相当し、数式ＩＩＩによって計算される。
【００７７】
ＰＡＮ−Ｘ研究：
粒子システムＰＡＮ−Ｘ（Ｄｒａｌｏｎ  ＧｍｂＨからのポリアクリルニトリル、球形粒子）が、細胞培養における統合された細胞分離器を含む、本発明による反応器ボトルの分離性能を研究するためにモデル粒子として使用された。
【００７８】
粒度分布および粒子沈降速度が沈降の決定要因であるので、物理的特性の同一性を検査するために、粒度分布および粒子沈降速度が比較された。
【００７９】
粒度分布は、レーザ回折法（マスターサイザ（Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ）２０００、作動指示に従って測定された）によって決定された。結果が、μｍの粒度に対する関数として、全体積に基づく％で、粒子体積としてプロットされた。最頻値ＸＭｏｄは、体積の点でどの粒度が最も頻繁に表れたかを示し、約２１μｍであった。
【００８０】
沈降速度が、沈降てんびんを使用して分析された。この目的のために、実験で使用されたものと同じ濃度を有する懸濁液が生成された。ＰＡＮ−Ｘは、脱塩素水（＝完全にイオンを含まない（ＣＩＦ）水）の中で懸濁され、約３ｇ／ｌの質量体積または容量で０．８８の容量濃度を有した。２０℃の温度が、分析のために選択された。実験状態下で測定された０．１２９ｍ／ｈ〜０．１３７ｍ／ｈの沈降速度ｖｓが、様々なＰＡＮ−Ｘのバッチ内で決定されたが、妨害のない沈降の状態に相当する。
【００８１】
例えば、ＣＨＯ細胞は、沈降速度０．０１４５ｍ／ｈ［Ｓｅａｒｌｅｓ  Ｊ  Ａ，  Ｔｏｄｄ  Ｐ、Ｋｏｍｐａｌａ  Ｄ  Ｓ、Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ  Ｐｒｏｇ（１９９４）１０：  １９８−２０６］を有し、したがって、相対的にゆっくりと沈降する細胞である。ハイブリドーマ細胞株ＡＢ２−１４３．２は、沈降速度０．０２９ｍ／ｈ［Ｗａｎｇ  Ｚ，  Ｂｅｌｏｖｉｃｈ  Ｊ  Ｍ（２０１０）Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ  Ｐｒｏｇ  ２６（５）：  １３６１−１３６６］を有する。
【００８２】
モデル懸濁液の製造のために、３ｇのＰＡＮ−Ｘが量り分けられ、マグネチックスターラを使用して１０００ｍｌのＣＩＦ水の中に懸濁された。サンプリングのために、回収蒸気が測定シリンダの中に収集され、一方で取り除かれた体積は、充填レベルＨ／Ｄ＝１まで第２の蠕動ポンプによってＣＩＦ水に取り替えられた。
【００８３】
そうではないと述べない場合、すべての実験は以下の標準的パラメータを用いて実施された。
【００８４】
加速度ａ＝１０００°／ｓ２（Ｐ／Ｖ＝１１．１２Ｗ／ｍ３）
連れ回り分離器
浄化面積負荷ｖ＝０．１ｍ／ｈ
底からの距離ｓ＝７０ｍｍ
粒子濃度の重量測定の決定：回収蒸気内の粒子濃度は、規定の体積の回収蒸気をフィルタで取り除く（吸込みによるフィルタ処理）ことによって重量測定により決定され、続いて乾燥させ、乾燥バランスによってフィルタの重さを量った。
【００８５】
様々な分離器長ｌ（＝３７０）で、保持率の程度に対する加速度または動力入力の効果が決定された。この目的のために、静的分離器および連れ回り分離器を用いる実験が比較された（結果は図１２参照）。図６および図７による急な断面狭窄部を有する回収蒸気収集器が、直径ｄ＝７０ｍｍを有する分離器管上に取り付けられた。加速度６００〜２０００°／ｓ２で、９０ｍｍおよび１７０ｍｍの分離器長Ｌが研究された。
Ｐ／Ｖ＝５０Ｗ／ｍ３までの様々な動力入力Ｐ／Ｖ、および浄化面積負荷ｖ＝０．１ｍ／ｈでＰＡＮモデル粒子の保持率の中での性能の比較によると、分離器管の連れ回り取り付けを含むバイオ反応器内に動力入力が増加すると共に、保持率Ｒの程度が減少し、保持率の程度が分離器の長さＬが増加することによって、かなり有利に影響を受けたことを示した。
【００８６】
追加の実験では、様々な回収蒸気収集器の効果が、分離器長ｌ＝１０８ｍｍ、ならびに動力入力Ｐ／Ｖ＝１１．１２Ｗ／ｍ３（ａ＝１０００°／ｓ２）およびｖ＝０．１ｍ／ｈについて研究された。５４°の穴の角度および分離器長ｌ＝５８ｍｍを含む、図８による円錐形断面狭窄部を有する回収蒸気収集器（より簡単に収集器とも呼ばれる）の直径比率ｄｖ／ｄ＝５／７０を含む、図６および図７による急な断面狭窄部を有する回収蒸気収集器は、連れ回りするようにバイオ反応器の蓋１２０ｂの中に組み込まれた。その結果、円錐形回収蒸気収集器が明確に有利であることを示した。この分離器の保持性能は、実験範囲全体で９０〜１４３ｍｍの分離器長ｌで驚くべきことに事実上一定であった。急な拡張部を有する回収蒸気収集器では、分離性能は、分離器長ｌが９０ｍｍから１７０ｍｍまで増加するにしたがって向上したが、しかし円錐形断面狭窄部の性能を完全に実現することはなかった。
【００８７】
底からの距離の効果：
底からの距離を調査するために、図６および図７による簡単な回収蒸気収集器および分離器長ｌ＝９０ｍｍを備える分離器管が使用された。分離器管は、底からの距離ｓが１０〜９０ｍｍを有するように調節された。Ｐ／Ｖ＝１１Ｗ／ｍ３およびｖ＝０．１ｍ／ｈの標準的実験状態下で、１０＜ｓ［ｍｍ］＜７０の底からの距離の領域内で、ｄ＝７０ｍｍおよびｌ＝９０ｍｍの分離器管を用いると、底からの距離の影響を全く観察することができなかった。ｓ＞７０ｍｍを超えて初めて、底からの距離の影響が明らかである。
【００８８】
浄化面積負荷の効果
分離器管の浄化面積負荷ｖは、数式ＩＶによる、垂直に上昇する媒体の速度に相当し、粒子保持に直接的影響を及ぼす。浄化面積負荷の効果は、図６および図７による分離器管について研究された（ｄ＝７０ｍｍ、ｌ＝１７０ｍｍ）。底からの距離ｓ＝７０ｍｍによって連れ回りをするために、分離器管はボトルの蓋の中に固定された。反応器は、動力入力３．４３Ｗ／ｍ３（ａ＝６００°／ｓ２）および浄化面積負荷ｖ＝０．０２５ｍ／ｈ〜ｖ＝０．２ｍ／ｈで作動された。０．０２５＜ｖ［ｍ／ｈ］］＜０．２から研究された負荷範囲では、保持率の程度Ｒが、面積負荷の増加、または分離器の速度ｖの上昇と共に、事実上直線的に減少する。この結果は分離器の特性によるものばかりでなく、使用されたモデル懸濁液の沈降特性によるものである。ＰＡＮ−Ｘ粒子は、広範囲の分布した粒度および下降速度を有する多分散系の懸濁液として市販されている。したがって、事実上単分散の細胞懸濁液内の保持特性が、より急勾配の、より小さい上昇速度に転じる推移を有すると推測されよう。
【００８９】
様々な分離システムの性能の比較が、浄化面積負荷に対する保持率Ｒの程度の形態で、図１３に示されている。分離器面積８ｃｍ２および３９ｃｍ２を含み、動力入力Ｐ／ＶＫ≒３Ｗ／ｍ３で連れ回るように反応器タンク内に取り付けられた２つの垂直な分離器（内側管１および２）が、静止外部重力分離器の変形形態、例えば、従来の垂直分離タンク、特許文献４による傾斜した導管の分離器および特許文献５による立方体の分離器などと比較された。実験結果は、０．０２５〜０．２ｍ／ｈの浄化面積負荷の範囲全体に亘り、すべての分離器の保持性能が事実上均等であるが、立方体の分離器がわずかに有利であることを証明する。
【００９０】
本発明につながる研究は、地域開発のためのヨーロッパ基金（ＥＦＲＤ）の環境において「Ｂｉｏ．ＮＲＷ：  ＰｒｏＣｅｌｌ−Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ  ｐｌａｔｆｏｒｍ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ｆｏｒ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｗｉｔｈ  ｃｅｌｌ  ｃｕｌｔｕｒｅｓ」という財政支援協定に従って促進された。
【符号の説明】
【００９１】
８  ポート
９  ポート
１０  ポート
１１  ポート
１２  ポート
１３  ポート
１４  ポート
１５  ポート
１６  ポート
１７  ポート
１８  ポート
１００  容器
１０１  固定軸線
１２０  ボトルネック
１２０ｂ  ねじ取り付け可能な蓋
１３０  ストッパ
１３５  ホースノズル
１３６  シリコン管
１４０  Ｏリング
１４０ｂ  シーリングリップ
１４０ｃ  シール
１５０  スタブ
１６０  底
１７０  ガス分配器
１８０  充填レベルＨＬ
１８５  ボトル高さＨ
１８６  ボトル断面Ｄ
１９０  ボトル壁
１９８  培養体積ＶＢ
２００  ガス供給
２１０  滅菌フィルタ
２２０  ガス除去
２３０  滅菌フィルタ
２４０  媒体
２５０  添加物
２６１  ＰＧ１３．５のスタブ（蓋導入部）
２７０  フィルタヒータ（１９  Ｊａｎ  １２）
２８０  側部サンプリング（１９  Ｊａｎ  １２）
２９０  センサポート（化学）（１９  Ｊａｎ  １２）
３００  沈降タンク細胞分離器
３１０  分離器管
３２０  収集器／円錐体
３３０  収集器取付け具／逆変流器
３３１  開口
３３２  ギャップ
３３３  沈降物取り出し口
３４０  吸込み導管
３５０  管直径ｄ
３６０  収集器直径ｄＶ
３７０  分離器長ｌ
３８０  底からの距離ｓ
３９０  充填レベル
３９５  分離器体積ＶＡ
４００  ホルダ
４１０  熱伝達要素
４２０  振動
４３０  加熱マット
６１０  ｐＨ測定
６１１  ｐＨ地点
６２０  ｐＯ２測定
６２１  ｐＯ２地点
６３０  温度測定
６４０  充填レベル測定
７００  モータを備える駆動ユニット
７１０  光電子測定システム
７２０  制御ユニット
７３０  温度測定
７４０  回転ノブ
７５０  ディスプレイ
７６０  反応器フレーム
９００  試料弁
９１０  保持ナット
９１１  シール
９１２  管
９２１  逆止弁
９２２  逆止弁
９２３  薄膜
９３０  試料導管
９３１  試料
９５０  パージライン
９５１  滅菌フィルタ
９５２  ガス
９５３  蒸気
９６０  試料分配
９７０  加圧導管
９７１  減圧圧力
９７２  超過圧力
９８０  ｐＨ測定
９８１  ｐＨセンサ
９８２  バッファ
９８３  廃棄物
９９０  連結器（ルアーロック）
１１００  蓋サンプリング要素
１１１０  試料吸込み導管
１１２０  試料導管
１１３０  クランプ
１１４０  液体フィルタ
１１５０  空気フィルタ
１１６０  減圧弁
１１７０  Ｙ部品
１１８０  ピンチ弁
１１９０  完全に自動化された液体の回収、運搬、試料生成、および例えば、特許文献６および特許文献７（ＢａｙｃｈｒｏＭＡＴ（登録商標））から公知のその後の分析のための自動化されたプラットフォーム
１２００  洗浄液供給
１２１０  空気供給
【図１】
2015531602.tif 000002
【図２】
2015531602.tif 000003
【図３】
2015531602.tif 000004
【図４】
2015531602.tif 000005
【図５】
2015531602.tif 000006
【図６】
2015531602.tif 000007
【図７】
2015531602.tif 000008
【図８】
2015531602.tif 000009
【図９】
2015531602.tif 000010
【図１０】
2015531602.tif 000011
【図１１】
2015531602.tif 000012
【図１２】
2015531602.tif 000013
【図１３】
2015531602.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成27年5月19日(2015.5.19)
【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】
底、壁、内部および少なくとも１つの軸線を含み、内部が細胞を培養するためのバイオ反応器タンクである、寸法上安定し、角張ったプラスチック製ボトルの使用。
【請求項２】
底、壁、内部および少なくとも１つの前記内部への閉鎖可能な入口を含む、寸法上安定し、角張ったプラスチック製ボトルによって形成される反応器タンクであって、
前記閉鎖可能な入口が、少なくとも１つのボトルネックおよび／または少なくとも１つの通路から構成される反応器タンクと、前記反応器タンクを受け取るための反応器タンク受取り周辺部とを備え、
前記反応器タンク受取り周辺部が、各場合に前記反応器タンクに適合された設置面積および１つまたは複数の側面固定要素を含む１つの反応器タンクを受けるための少なくとも１つの反応器タンクホルダと、
周期的に方向を変える回転運動を実施するために、前記反応器タンクホルダに結合されている駆動ユニットとから構成される、反応器。
【請求項３】
反応器タンクを受けるための反応器タンク受取り周辺部であって、前記反応器タンク受取り周辺部が、
前記反応器タンクに適合された設置面積および１つまたは複数の側面固定要素を含む１つの反応器タンクを各場合に受け取るための少なくとも１つの反応器タンクホルダと、
座標によって画定された前記反応器タンクの位置上に、側面に取り付けられたセンサパッチを読み取るために、前記反応器タンクホルダに固定された１つまたは複数の光電子センサシステムと、
周期的に方向を変える回転運動を実施するために、前記反応器タンクホルダに結合されている駆動ユニットであって、前記駆動ユニットが、歯車装置なしにモータおよび駆動装置を直接に結合するステッピングモータである駆動ユニットと
を備える反応器タンク受取り周辺部。
【請求項４】
静止した垂直な軸線を中心として、＞１０Ｗ／ｍ３の動力導入を含み、２°≦｜α｜≦３６００°の範囲の角度振幅αを含む、周期的に方向を変える回転運動が前記反応器タンク内で実施される、請求項２に記載の反応器の中で細胞を培養する方法。
【国際調査報告】
2015531602.tif 000015
2015531602.tif 000016
2015531602.tif 000017
2015531602.tif 000018
2015531602.tif 000019
2015531602.tif 000020
2015531602.tif 000021
2015531602.tif 000022