CN113164987A - 模块化离心分离器及其基本单元和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基本单元(4)和一种模块化离心分离器(2)。基本单元(4)包括固定框架(8)、可旋转构件(16)和驱动单元(18)。可旋转构件(16)界定内部空间(26)，该内部空间(26)被构造成用于在其中接纳可更换分离插入件(6)的至少一个零件。可旋转构件(16)在第一轴向端(22)处设置有第一开口(28)，该第一开口(28)被构造成用于可更换分离插入件(6)的第一流体连接件(94)延伸穿过第一开口(28)。可旋转构件(16)包括在第二轴向端(24)处的第二开口(30)，该第二开口(30)被构造成用于可更换分离插入件(6)的第二流体连接件(96)延伸穿过第二开口(30)。

Description

模块化离心分离器及其基本单元和系统

技术领域

本发明涉及模块化离心分离器的基本单元。本发明还涉及模块化离心分离器。本发明还涉及用于分离细胞培养混合物的系统。

背景技术

在制药、生物制药、生物技术的领域及其相关领域中，从液体混合物中分离物质(诸如从细胞培养混合物中分离细胞)在无菌环境中进行。传统上，使用例如由不锈钢制成的设备，该设备在批次之间被消毒。

最近，已经提出了为单次使用制造(即用于一个批次或有限数量的批次)的一次性分离设备。例如，US2011/0319248公开了一种单次使用的离心机，并且WO 2015/181177公开了一种包括可更换的内滚筒的分离器。

这种一次性分离设备以无菌方式供应给用户。因此，可为分离器中的产品提供无菌环境，而无需在用户的生产设施处对分离设备进行消毒。

WO 2015/181177公开了一种用于可流动产品的离心处理的分离器，其包括可旋转的外滚筒和布置在外滚筒中的可更换的内滚筒。内滚筒包括用于澄清可流动产品的装置。外滚筒由布置在外滚筒下方的马达经由驱动心轴驱动。内滚筒竖直地向上延伸穿过外滚筒，流体连接件布置在分离器的上端处。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种模块化离心分离器中可更换分离插入件的简单更换。

根据本发明的一个方面，提供了一种模块化离心分离器的基本单元，该离心分离器被构造成用于将液体进料混合物分离成重相和轻相，该模块化离心分离器包括基本单元和可更换分离插入件，可更换分离插入件被构造成形成模块化离心分离器与液体进料混合物以及分离的重相和轻相接触的唯一零件。基本单元包括固定框架、构造成围绕旋转轴线旋转的布置在固定框架中的可旋转构件、以及用于使可旋转构件围绕旋转轴线旋转的驱动单元。可旋转构件具有第一轴向端和第二轴向端，并且至少在径向方向上界定内部空间，该内部空间被构造成用于在其中接纳可更换分离插入件的至少一部分，使得界定内部空间的可旋转构件的部分在模块化离心分离器的使用期间与液体进料混合物以及分离的重相和轻相完全分离。可旋转构件在第一轴向端处设置有第一开口，该第一开口被构造成用于可更换分离插入件的第一流体连接件，以延伸穿过第一开口。可旋转构件还在第二轴向端处设置有第二开口，该第二开口被构造成用于可更换分离插入件的第二流体连接件，以延伸穿过第二开口。

由于可旋转构件设置有在第一轴向端处的第一开口和在第二轴向端处的第二开口，可更换分离插入件的第一和第二流体连接件中的每一个都可布置成延伸穿过第一和第二开口中的相应一个。因此，可更换分离插入件能够容易地安装在基本单元的可旋转构件中。结果，实现了上述目的。

此外，由于可更换分离插入件的第一和第二流体连接件将布置在基本单元的可旋转构件的相对端处，可避免与第一和第二流体连接件连接到模块化离心分离器外部的设备相关的错误。

根据本发明的另一方面，提供了一种模块化离心分离器，该离心分离器被构造成用于将液体进料混合物分离成重相和轻相，该模块化离心分离器包括基本单元和可更换分离插入件，可更换分离插入件被构造成形成模块化离心分离器与液体进料混合物以及分离的重相和轻相接触的唯一零件。可更换分离插入件包括形成分离空间的转子壳体、布置在分离空间中的截头圆锥形分离盘以及用于液体进料混合物、重相和轻相的流体连接件。模块化离心分离器包括根据本文讨论的方面和/或实施例中的任一个的基本单元。

如上文所讨论，由于在基本单元的可旋转构件的相对轴向端处提供第一和第二开口，可更换分离插入件能够容易地安装在基本单元的可旋转构件中，流体连接件在其两个轴向端处延伸出可旋转构件。

模块化离心分离器可包括两个主要零件，基本单元和可更换分离插入件。基本单元可包括用于支撑和旋转可更换分离插入件的基本部件。可更换分离插入件可被构造成用于液体进料混合物的实际分离发生在其分离空间中。液体进料混合物可通过一个流体连接件流入分离空间，并且分离的重相和轻相可分别经由一个流体连接件离开分离空间。

可更换分离插入件可被构造成用于单次使用，即用于分离仅一个批次或有限批次的液体进料混合物。另一方面，基本单元可被构造成用于与不同的可更换分离插入件一起重复使用，即基本单元可用于使用不同的可更换分离插入件分离多个批次的液体进料混合物。

可更换分离插入件可被构造成形成模块化离心分离器与液体进料混合物以及分离的重相和轻相接触的唯一零件。因此，可更换分离插入件可作为无菌实体提供给用户。无菌实体可包括构造用于分离液体进料混合物的零件以及用于液体进料混合物及分离的重相和轻相的导管。可更换分离插入件由用户安装在基本单元中。因此，用户将容易获得具有无菌环境的离心分离器，用于分离液体进料混合物。

从上面的讨论可理解，可更换分离插入件被构造成形成模块化离心分离器与液体进料混合物以及分离的重相和轻相接触的唯一零件，这需要界定内部空间的可旋转构件的部分在模块化离心分离器的使用期间与液体进料混合物以及分离的重相和轻相完全分离。

基本单元的可旋转构件可能够旋转地支撑在固定框架中。可旋转构件可被支撑在固定框架中，而不需要心轴或其它类型的转子轴的帮助，例如，轴承可围绕可旋转构件延伸，并将其支撑在固定框架中。

固定框架在模块化离心分离器的使用期间是固定的，在这个意义上它是固定的。

可更换分离插入件可包括转子壳体、设置有第一导管部分的第一固定部分和设置有第二导管部分的第二固定部分。当可更换分离插入件安装在基本单元中时，接纳在可旋转构件的内部空间中的可更换分离插入件的至少一个零件可为转子壳体。第一固定部分的至少一部分可延伸穿过可旋转构件的第一开口，并且第二固定部分的至少一部分可延伸穿过可旋转构件的第二开口。

从上面的讨论可理解，在模块化离心分离器的使用期间，可旋转构件不与液体进料混合物以及重相和轻相中的任一者接触。相反，液体进料混合物以及重相和轻相与可更换分离插入件的内部接触。因此，在模块化离心分离器的使用期间，界定可旋转构件的内部空间的可旋转构件的部分是干燥的。

根据实施例，基本单元可包括至少一个轴承。可旋转构件可经由至少一个轴承轴颈支撑在固定框架中。以这种方式，将内部空间界定在其中的可旋转构件被轴颈支撑在固定框架中，该内部空间被构造成用于接纳可更换分离插入件的至少一个零件。因此，不需要心轴或轴来轴颈支撑可旋转构件，并且在模块化离心分离器中提供了呈可旋转构件形式的紧凑转子和可更换分离插入件的至少一个零件。

根据实施例，该至少一个轴承可沿着旋转轴线布置在轴向位置处，使得该至少一个轴承围绕由可旋转构件界定的内部空间的一部分延伸。以这种方式，可旋转构件可被支撑在轴向位置处，在该轴向位置处，可更换分离插入件的至少一个零件布置在可旋转构件内部。因此，可旋转构件可被支撑，从而在可旋转构件的旋转期间提供良好的平衡。

根据实施例，可旋转构件可包括截头圆锥形壁构件，该壁构件在第二端的区域中具有假想顶点。以这种方式，具有圆锥形或截头圆锥形形状的可更换分离插入件的一部分可容易地支撑在可旋转构件的内部空间中。

根据实施例，可旋转构件可包括转子主体和盖。第一开口可布置在盖中。盖可能够释放地与转子主体接合，用于提供进入内部空间的通路并用于安装可更换分离插入件。以这种方式，盖可从转子主体释放，以便将可更换分离插入件安装在可旋转构件的内部空间中。由于第一开口设置在盖中，可更换分离插入件的第一流体连接件可布置成在可更换分离插入件已经布置在内部空间中之后并且当盖与转子主体接合时延伸穿过第一开口。合适地，当盖与转子主体接合时，可更换分离插入件的转子壳体被固连在可旋转构件内部。

根据实施例，固定框架可包括外壳。可旋转构件可布置在外壳内部。外壳可包括设置有第三开口的盖子。在盖子的打开位置，可提供到可旋转构件的通路，以用于更换可更换分离插入件，并且在盖子的关闭位置，第三开口可被构造成用于可更换分离插入件的第一流体连接件延伸穿过其中。以这种方式，在模块化离心分离器的使用期间，可旋转构件由外壳保护，同时，当盖子关闭时，模块化离心分离器的用户不能触及可旋转构件。因此，在模块化离心分离器的使用期间，当可旋转构件旋转时，防止用户接触到可旋转构件。因此，可确保人身安全。由于盖子设置有第三开口，可更换分离插入件的第一流体连接件可布置成延伸穿过第三开口，从而允许流体离开或进入可更换分离插入件的转子壳体内的分离空间。

根据实施例，盖子可被构造成与可更换分离插入件的一部分接合。以这种方式，可确保在模块化离心分离器的使用期间可更换分离插入件的部分保持在预定位置。此外，可更换分离插入件的部分可相对于固定框架和基本单元保持固定。预定位置可为沿着旋转轴线的预定轴向位置和/或预定角向位置，即围绕旋转轴线的预定位置。

根据实施例，固定框架可包括与盖子相对的第四开口。第四开口可被构造成用于可更换分离插入件的第二流体连接件延伸穿过其中。以这种方式，第二流体连接件可从可旋转构件延伸出固定框架。第四开口可设置在外壳中，该外壳形成固定框架的一部分。

根据实施例，基本单元可包括布置在第四开口处的接合构件，其中接合构件被构造成与可更换分离插入件的一部分接合。以这种方式，可确保在模块化离心分离器的使用期间在第四开口处的可更换分离插入件的部分保持在预定位置。此外，可更换分离插入件的部分可相对于固定框架和基本单元保持固定。预定位置可为沿着旋转轴线的预定轴向位置和/或预定角向位置，即围绕旋转轴线的预定位置。

根据实施例，固定框架可包括突出构件，并且外壳可连接到突出构件，使得沿着旋转轴线至少提供到外壳的一个端部的通路。以这种方式，用户可容易地将可更换分离插入件安装在可旋转构件中。

根据实施例，驱动单元可包括电动马达和布置在电动马达与可旋转构件之间的传动装置。以这种方式，电动马达可布置在可旋转构件旁边。因此，可沿着旋转轴线提供例如到外壳和/或可旋转构件的通路。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于分离细胞培养混合物的系统，该系统包括发酵器罐、根据本文讨论的方面和/或实施例中的任一个的模块化离心分离器、以及在发酵器罐和模块化离心分离器之间延伸的导管连接件，其中该导管连接件包括可更换分离插入件的第二流体连接件。

由于该系统包括如本文所讨论的模块化离心分离器，并且由于在模块化离心分离器的基本单元的可旋转构件的相对轴向端处提供了第一和第二开口，可更换分离插入件能够容易地安装在系统的模块化离心分离器中。

当研究所附权利要求书和以下详细描述时，本发明的另外的特征和优点将变得显而易见。

附图说明

从以下详细描述和附图中讨论的示例实施例中将容易理解本发明的各个方面和/或实施例，包括其特定特征和优点，在附图中：

图1示意性地示出了根据实施例的模块化离心分离器，

图2示意性地示出了穿过图1的模块化离心分离器的基本单元的横截面，

图3示意性地示出了穿过根据实施例的可更换分离插入件的横截面，

图4示意性地示出了穿过模块化离心分离器的一部分的横截面，并且

图5示意性示出了用于分离细胞培养混合物的系统。

具体实施方式

现在将更全面地描述本发明的方面和/或实施例。相同的数字始终表示相同的元件。为了简洁和/或清楚起见，不一定详细描述众所周知的功能或构造。

图1示意性地示出了根据实施例的模块化离心分离器2。模块化离心分离器2包括基本单元4和可更换分离插入件6。模块化离心分离器2可被构造成用于制药、生物制药和/或生物技术的领域。模块化离心分离器2可形成用于生产细胞(诸如CHO细胞(中国仓鼠卵巢细胞)或从生物技术工业中的过程产生的其它物质)的工厂中的设备的一部分。模块化离心分离器2可形成用于分离细胞培养混合物的系统的一部分，如下文参照图5所讨论的。

模块化离心分离器2被构造成用于将液体进料混合物分离成重相和轻相。例如，液体进料混合物可由包括细胞培养物的发酵液形成，重相可包括从发酵液的主要部分分离的细胞。轻相可由发酵液的主要部分形成，而没有细胞或仅具有最小剩余量的细胞。

模块化离心分离器2是模块化的，因为它包括基本单元4和可更换分离插入件6。可更换分离插入件6针对待分离的液体进料混合物的每个新批次被更换。备选地，可更换分离插入件6可针对待分离的每种新类型的液体进料混合物被更换，即包含相同类型的液体进料混合物的后续批次可用相同的可更换分离插入件6分离。

在模块化离心分离器2的使用期间，液体进料混合物、重相和轻相仅与模块化离心分离器2的可更换分离插入件6接触。自然地，呈管10形式的导管也与液体进料混合物以及重相和轻相接触，该导管被构造成用于将液体进料混合物引导至可更换分离插入件6，并且用于引导来自可更换分离插入件6的重相和轻相。管10可形成可更换分离插入件6的一部分。基本单元4不与液体进料混合物或重相和轻相中的任一者接触。

下面参照图3进一步讨论可更换分离插入件6。

基本单元4包括用于支撑和旋转可更换分离插入件的部件。因此，基本单元4尤其包括固定框架8、可旋转构件和用于旋转可旋转构件的驱动单元。固定框架8包括竖直构件12。驱动单元的一部分可布置在竖直构件12中。

固定框架8在模块化离心分离器的使用期间是固定的。然而，基本单元4本身可为可移动的，例如为了定位在用户的生产设施的不同位置处。为此，固定框架8可设置有轮子14。

下面参照图2进一步讨论基本单元4。

图2示意性地示出了穿过图1的模块化离心分离器2的基本单元4的横截面。也就是说，在图2中，省略了可更换分离插入件。

如上文所提及，基本单元4包括固定框架8、可旋转构件16和驱动单元18。可旋转构件16布置在固定框架8中并且被构造成围绕旋转轴线20旋转。驱动单元18被构造成用于使可旋转构件16围绕旋转轴线20旋转。

沿着旋转轴线20看，可旋转构件16具有第一轴向端22和第二轴向端24。可旋转构件16至少在径向方向上界定内部空间26。径向方向垂直于旋转轴线20延伸。内部空间26被构造成用于在其中接纳可更换分离插入件6的至少一个零件，参见下面参照图3和图4的进一步描述。

因此，界定内部空间26的可旋转构件16的部分在模块化离心分离器的使用期间与液体进料混合物以及分离的重相和轻相完全分离。

因此，界定内部空间26的可旋转构件的部分(即，尤其是可旋转构件16的内表面)在模块化离心分离器的使用期间是干燥的。

可旋转构件16在第一轴向端22处设置有第一开口28。可旋转构件16还在第二轴向端24处设置有第二开口30。第一开口28和第二开口30中的每一个在可旋转构件16中形成通孔。因此，内部空间26能够经由第一开口28和第二开口30中的每一个进入。因此，第一开口28和第二开口30被构造成用于可更换分离插入件的流体连接件延伸穿过其中。参见下面参照图3和图4的进一步描述。

因此，可旋转构件16本身以及基本单元4的任何其它零件都不包括用于液体进料混合物以及重相和轻相的任何流体连接件。换句话说，基本单元4对于液体进料混合物以及重相和轻相是无连接的。这种连接件包括在组装的模块化离心分离器中，该分离器包括基本单元4和可更换分离插入件。

在这些实施例中，可旋转构件16包括转子主体32和盖34。盖34与转子主体32可释放地接合。盖34可例如借助于螺纹、卡口式联接、螺钉、蝶形螺母或任何其它合适的接合布置与转子主体32可释放地接合。当盖34从转子主体32释放时，提供了到内部空间26的通路。当提供到内部空间26的通路时，可更换分离插入件可安装在内部空间26中。类似地，当提供到内部空间26的通路时，可更换分离插入件可从内部空间26移除。因此，当盖34已经从转子主体32释放时，可用新的可更换分离插入件替换用过的可更换分离插入件。

盖34可布置在转子主体32的第一轴向端22的区域中。因此，可旋转构件16的第一开口28布置在盖34中。如上文所提及，可更换分离插入件的流体连接件可延伸穿过第一开口28。

基本单元4包括至少一个轴承36。可旋转构件16经由至少一个轴承36轴颈支撑在固定框架8中。因此，可旋转构件16本身轴颈支撑在固定框架8中。另外，可旋转构件16可经由至少一个轴承36支撑在固定框架8中。因此，可旋转构件16不像包括可更换分离插入件的现有技术离心分离器那样经由心轴或轴间接地轴颈支撑。

至少一个轴承36可为例如支撑径向力和轴向力两者的单个滚珠轴承。备选地，至少一个轴承36可包括例如两个轴承，例如主要支撑径向力的一个轴承和主要支撑轴向力的一个轴承。

至少一个轴承36沿着旋转轴线20布置在轴向位置处，使得该至少一个轴承36围绕由可旋转构件16界定的内部空间26的一部分延伸。由于在模块化离心分离器的使用期间可更换分离插入件布置在内部空间26中，可旋转构件16被支撑在轴向位置，可更换分离插入件也被定位在该轴向位置处。因此，至少一个轴承36提供对可旋转构件16的可靠支撑。

根据一些实施例，至少一个轴承36可具有至少80mm的内径。以这种方式，至少一个轴承36尺寸设计成使得可旋转构件16在其界定内部空间26处的部分可装配在至少一个轴承36内。另外，以这种方式，至少一个轴承36尺寸设计成使得沿着旋转轴线20来看可旋转构件16的第二开口30可装配在至少一个轴承36内。根据一些实施例，至少一个轴承36可具有80-150mm范围内的内径。根据一个非限制性示例，至少一个轴承36可具有大约120mm的内径。这样的大轴承在离心分离器中不常见，特别是在具有下面讨论的尺寸的分离盘的离心分离器中不常见。由于轴承36如上所述布置在基本单元4中，大轴承36尤其允许可更换分离插入件的一部分装配在至少一个轴承36内。

驱动单元18包括电动马达38和布置在电动马达38和可旋转构件16之间的传动装置40。传动装置40有助于将电动马达38布置在可旋转构件16的旁边。也就是说，电动马达38的旋转轴线42基本上平行于可旋转构件16的旋转轴线20延伸。由于电动马达38布置在可旋转构件16的旁边，可提供尤其到可旋转构件16的第一轴向端22和第二轴向端24两者的通路。也就是说，到第一轴向端22和第二轴向端24的通路都不会被电动马达38阻挡。

在这些实施例中，传动装置40是皮带传动器，其包括布置在电动马达38上的第一滑轮44、布置在可旋转构件16上的第二滑轮46以及在第一滑轮44和第二滑轮46之间延伸的皮带48。备选地，传动装置可为包括嵌齿轮的齿轮传动装置，或者用于将扭矩从电动马达38传递到可旋转构件16的任何其它合适的传动装置。

在这些实施例中，固定框架8包括竖直构件12。电动马达38至少部分地布置在竖直构件12内部。以这种方式，电动马达38被保护性地布置在固定框架8内。模块化离心分离器的用户不会遭受接触电动马达38的旋转零件或在电动马达38处的旋转零件的风险。类似地，皮带48可至少部分地布置在固定框架8内部，以防止模块化离心分离器的用户与其接触。

固定框架8包括外壳52。可旋转构件16布置在外壳52内部。外壳52包括盖子54，盖子54可枢转地或可移除地连接到外壳52的第一外壳部分56。盖子54设置有第三开口58。第三开口58形成在盖子54中的通孔。

在盖子54的打开位置，提供了到外壳52内部的可旋转构件16的通路，例如以用于更换可更换分离插入件。因此，为了移除和/或定位可旋转构件16内部的可更换分离插入件，盖子54被移动到其打开位置，并且可旋转构件16的盖34被从转子主体32释放。一旦可更换分离插入件已经定位在可旋转构件16的内部空间26内，盖34再次与转子主体32接合。此后，盖子54被移动到关闭位置。

在盖子54的关闭位置，第三开口58被构造成用于可更换分离插入件的流体连接件延伸穿过其中。在模块化离心分离器的使用期间，盖子54布置在其关闭位置。因此，可旋转构件16不能被模块化离心分离器的用户触及。第三开口58有助于可更换分离插入件的流体连接件之一延伸穿过其中，并允许流体在可旋转构件16的第一轴向端22处流到或流出可更换分离插入件。

第四开口60设置成与盖子54相对。第四开口60被构造成用于可更换分离插入件的另外的流体连接件延伸穿过其中。因此，另外的流体连接件可在可旋转构件16的第二轴向端24处从外壳52延伸。

第四开口60可设置在外壳52中和/或固定框架8中，和/或在布置在第二轴向端24处的接合构件62中。在任何情况下，第四开口60形成通孔，从而允许可更换分离插入件的另外的流体连接件延伸穿过其中。

在这些实施例中，基本单元4包括接合构件62。接合构件62布置在第四开口60处。接合构件62被构造成与可更换分离插入件的一部分接合，参见下面参照图4的进一步描述。

固定框架8包括突出构件64。外壳52连接到突出构件64。因此，提供了到外壳52并且也到布置在外壳52中的可旋转构件16的通路。外壳52连接到突出构件64，使得沿着旋转轴线20提供至少到外壳52的一个端部66的通路。合适地，外壳52以这样的方式连接到突出构件64，使得提供到外壳52的布置有盖子54的端部的通路。因此，用户可进入外壳52的内部，例如用于更换可旋转构件中的可更换分离插入件。此外，如果沿着旋转轴线20在外壳52的相对端处提供通路，用户将能够通过第一开口28、第二开口30、第三开口58和第四开口60安装可更换分离插入件的第一和第二流体连接件。

可旋转构件16被轴颈支撑在固定框架8的外壳52内部。也就是说，可旋转构件16被轴颈支撑在其中的轴承36布置在外壳52内。

根据一些实施例，外壳52可经由至少一个回弹性连接器65悬挂在突出构件64中。以这种方式，外壳52可与可旋转构件16和可更换分离插入件的转子壳体一起形成动力系统。因此，当可旋转构件16与转子壳体一起在模块化离心分离器的操作期间超过临界速度时，与外壳固定地附接到突出构件64相比，外壳52中的可旋转构件16的轴颈支撑以及外壳52和框架8的其余部分之间的连接受到较小程度的影响。

回弹性连接器65可例如由天然或合成橡胶制成。

可旋转构件16包括截头圆锥形壁构件68，该壁构件68在第二轴向端24的区域中具有假想顶点。截头圆锥形壁构件68界定内部空间26的一部分。当定位在内部空间26中时，具有圆锥形或截头圆锥形形状的可更换分离插入件由截头圆锥形壁构件68支撑。截头圆锥形壁构件68形成转子主体32的一部分。

图3示意性地示出了穿过根据实施例的可更换分离插入件6的横截面。可更换分离插入件6可形成模块化离心分离器(诸如上面结合图1讨论的模块化离心分离器2)的一部分。因此，可更换分离插入件6可被构造成其一部分布置在结合图2讨论的可旋转构件16的内部空间26内。

可更换分离插入件6包括转子壳体82、第一固定部分84和第二固定部分86。可更换分离插入件6被构造成围绕旋转轴线20旋转。转子壳体82布置在第一固定部分84和第二固定部分86之间。在模块化离心分离器的操作期间，第一固定部分84布置在可更换分离插入件6的上部轴向端处，而第二固定部分86布置在可更换分离插入件6的下部轴向端处。

转子壳体82在其中界定了分离空间88。可更换分离插入件6包括布置在分离空间88中的截头圆锥形分离盘92的叠堆90。叠堆90中的分离盘92布置成具有在第二固定部分86处和/或指向第二固定部分86的假想顶点。叠堆90可包括至少50个分离盘92，诸如至少100个分离盘92，诸如至少150个分离盘92。作为示例而提及的，分离盘92可具有在160-400 mm范围内的外径、在60-100mm范围内的内径以及在旋转轴线20和盘92的内表面之间在35-45度范围内的角度α。为了清楚起见，图3中仅示出了几个盘92。

可更换分离插入件6包括布置在第一固定部分84处的第一流体连接件94。第一导管部分95形成第一流体连接件94的一部分。第一流体连接件94的第一导管部分95延伸穿过第一固定部分84。可更换分离插入件6包括布置在第二固定部分86处的第二流体连接件96。第二导管部分97形成第二流体连接件96的一部分。第二流体连接件96的第二导管部分97延伸穿过第二固定部分86。在这些实施例中，可更换分离插入件6包括布置在第二固定部分86处的第三流体连接件98。第三导管部分99形成第三流体连接件98的一部分。第三流体连接件98的第三导管部分99延伸穿过第二固定部分86。

在这些实施例中，第一流体连接件94被构造成用于引导来自转子壳体82的重相，第二流体连接件96被构造成用于将液体进料混合物引导至转子壳体82，并且第三流体连接件98被构造成用于引导来自转子壳体82的轻相。液体进料混合物从第二流体连接件96流入旋转轴线20上的分离空间88。液体进料混合物从旋转轴线20分配到分离空间88的外周。分离的轻相朝向旋转轴线20流动，并且在旋转轴线20和分离盘92的径向内边缘100之间的径向位置处离开分离空间88。

在转子壳体82内部，布置有一个或多个出口导管102，用于来自分离空间88的分离的重相。一个或多个出口导管102从分离空间88的径向外部部分朝向旋转轴线20延伸。一个或多个出口导管102可各自包括管。根据出口导管102的数量和例如重相的密度和/或粘度，每个管可具有在2-10mm的范围内的内径。在该示例中，提供了单个出口导管102。然而，可存在至少两个这样的出口导管，诸如至少三个或诸如至少五个出口导管，其均匀地分布在转子壳体82的圆周上。出口导管102具有布置在径向外部部分处的导管入口和布置在径向内部部分处的导管出口。出口导管102布置在分离空间88的轴向上部部分处。

第一固定部分84抵靠转子壳体82。第二固定部分86抵靠转子壳体82。密封件104设置在相应的第一固定部分84和第二固定部分86与转子壳体82之间。密封件104可形成固定部分84、86和/或转子壳体82的一部分。在这些实施例中，密封件104中的每一个包括形成转子壳体82的一部分的旋转密封表面和形成固定部分84、86的一部分的固定密封表面。

密封件104在固定部分84、86和转子壳体82之间形成机械密封件。因此，可更换分离插入件6设置有机械气密密封的入口和出口。更具体地，布置在转子壳体82内部的出口导管102和布置在第一固定部分84中的第一导管部分95之间的流体连接件被机械气密地密封。类似地，布置在第二固定部分86中的第二导管部分97和转子壳体82内部的分离空间88之间的流体连接件被机械气密地密封。另外，转子壳体82内部的分离空间88和布置在第二固定部分86中的第三导管部分99之间的流体连接件被机械气密地密封。

值得注意的是，机械气密密封件在离心分离器的旋转零件和固定零件之间形成了与液压密封件完全不同的接口，该液压密封件包括例如布置在配水室内部的配水盘。机械气密密封件包括可旋转转子壳体的一部分和固定部分之间的抵接。液压密封件不包括离心分离器的旋转零件和固定零件之间的抵接。

第一流体连接件94、第二流体连接件96和第三流体连接件98可包括配管，诸如塑料配管。

在操作期间，布置在可旋转构件16中的可更换分离插入件6围绕旋转轴线20旋转。待分离的液体进料混合物经由布置在第二固定部分86中的第二流体连接件96和引导通道106供应到分离空间88中。待分离的液体进料混合物沿着轴向向上的路径被引导至分离空间88中。由于密度差，液体进料混合物被分成液态轻相和液态重相。装配在分离空间88中的叠堆90的分离盘92之间的空隙有利于这种分离。重相可包括颗粒，诸如例如细胞。重相可包括轻相和颗粒的浓缩混合物。

分离的液态重相经由出口导管102从分离空间88的外围收集，并且被迫离开转子壳体82到达布置在第一固定部分84中的第一流体连接件94。分离的液态轻相被迫径向地向内通过分离盘92的叠堆90，并从转子壳体82引出到布置在第二固定部分86中的第三流体连接件98。因此，在该实施例中，液体进料混合物在可更换分离插入件6的下部轴向端处供应，分离的轻相在下部轴向端处排出，并且分离的重相在可更换分离插入件6的上部轴向端处排出。

从可更换分离插入件6的以上讨论中显而易见的是，它被设计成在模块化离心分离器的使用期间与液体进料混合物以及分离的重相和轻相接触。

图4示意性地示出了穿过模块化离心分离器2的一部分的横截面。更具体地，图4示出了穿过模块化离心分离器2的外壳52、可旋转构件16和可更换分离插入件6的横截面。模块化离心分离器2可为如上文结合图1和图2所讨论的模块化离心分离器2。可更换分离插入件6可为如上文结合图3所讨论的可更换分离插入件6。因此，在下文中，也参考图1至图3。

在图4中，可更换分离插入件6显示安装在基本单元4中。可更换分离插入件6的一部分接纳在可旋转构件16的内部空间26中。更具体地，可更换分离插入件6的转子壳体82固连在可旋转构件16的内部空间26中，可更换分离插入件6的第一流体连接件94延伸穿过可旋转构件16的第一开口28，并且可更换分离插入件6的第二流体连接件96延伸穿过可旋转构件16的第二开口30。

在这些实施例中，第三流体连接件98也延伸穿过第二开口30。

第一固定部分84的至少一部分也可延伸穿过第一开口28。第二固定部分86的至少一部分也可延伸穿过第二开口30。

在可旋转构件16的相对轴向端处的第一开口28和第二开口30有助于可更换分离插入件6容易地安装在可旋转构件16中，第一流体连接件94和第二流体连接件96延伸穿过第一开口28和第二开口30中的相应开口。

可更换分离插入件6的流体连接件94、96、98延伸出外壳52。第一流体连接件94延伸穿过外壳52的第三开口58。另外，第一固定部分的至少一部分也可延伸穿过第三开口58。第二流体连接件96延伸穿过第四开口60。如上文所提及，第四开口60可设置在外壳52中，或者备选地设置在模块化离心分离器2的固定框架8的不同部分中。在这些实施例中，第三流体连接件98也延伸穿过第四开口60。

如上文结合图2所提及，第三开口58可设置在外壳52的盖子54中。盖子54被构造成与可更换分离插入件6的一部分接合。更具体地，盖子54被构造成与第一固定部分84接合。因此，在模块化离心分离器2的使用期间，第一固定部分84可相对于固定框架8固定。在模块化离心分离器的使用期间，第一固定部分84保持在预定位置。因此，在模块化离心分离器2的使用期间，第一流体连接件94也可旋转地固定。

盖子54和第一固定部分84之间接合的目的是防止第一固定部分84在模块化离心分离器2的使用期间旋转。此外，盖子54和第一固定部分84之间的接合可有助于将可更换分离插入件6定位在正确的轴向位置。例如，当盖子54与第一固定部分84接合时，第一固定部分84被压靠在转子壳体82上，使得可更换分离插入件6内的密封件提供它们预期的密封功能。

盖子54可以多种不同的方式与第一固定部分84接合。例如，第一固定部分84可设置有径向凹部83，并且盖子54可设置有延伸到径向凹部83中的突起85。备选地或附加地，例如，第一固定部分84可设置有轴向凸缘，并且盖子54可抵靠轴向凸缘。

如上文结合图2所提及，接合构件62布置在第四开口60处。接合构件62被构造成与可更换分离插入件6的一部分接合。更具体地，接合构件62被构造成与可更换分离插入件6的第二固定部分86接合。

当与第二固定部分86接合时，接合构件62和第二固定部分86相对于固定框架8固定。

接合构件62可例如包括内螺纹，并且第二固定部分86可包括外螺纹。因此，接合构件62可与第二固定部分86螺纹接合。根据备选实施例，卡口式联接可设置在接合构件62和第二固定部分86之间。

可旋转构件16包括截头圆锥形壁构件68，该壁构件68在可旋转构件16的第二端24的区域中具有假想顶点。可更换分离插入件6的一部分具有圆锥形或截头圆锥形形状。可更换分离插入件6的圆锥形或截头圆锥形部分由截头圆锥形壁构件68支撑。可更换分离插入件6的圆锥形或截头圆锥形部分可从布置在转子壳体82的分离空间88中的分离盘92的截头圆锥形形状得到。

从模块化离心分离器2的以上讨论中显而易见的是，它被设计成使得在模块化离心分离器2的使用期间仅可更换分离插入件6与液体进料混合物以及分离的重相和轻相接触。模块化离心分离器2的基本单元4在模块化离心分离器2的使用期间不与液体进料混合物以及分离的重相和轻相中的任一者接触。

图5示意性示出了用于分离细胞培养混合物的系统300。系统300包括发酵器罐302，在其中产生细胞培养混合物。发酵器罐302具有轴向上部部分和轴向下部部分304。发酵可例如用于从哺乳动物细胞培养混合物中表达细胞外生物分子，诸如抗体。在其它过程中，细胞培养混合物中的细胞可为或可包含从发酵器罐302中的发酵想得到的物质。

在发酵后，细胞培养混合物在根据例如参见图1至图4的本文讨论的方面和/或实施例中的任何一个的模块化离心分离器2中分离。如图5中所见，发酵器罐302的底部部分经由导管连接件306连接到模块化离心分离器2。

因此，根据一些实施例，系统300可包括在发酵器罐302和模块化离心分离器2之间延伸的导管连接件306。导管连接件306可包括第二流体连接件96。也就是说，导管连接件306的一部分可由模块化离心分离器2的可更换分离插入件6的第二流体连接件96形成。以这种方式，当可更换分离插入件6作为无菌实体提供时，导管连接件306的至少一部分是无菌的。

导管连接件306可为发酵器罐302和模块化离心分离器2之间的直接连接，如图5所示，或者是经由其它处理设备(诸如罐)的连接。

根据一些实施例，系统300可包括布置在导管连接件306中的泵308。以这种方式，泵308可用于将细胞培养混合物输送到模块化离心分离器2。

导管连接件306允许将细胞培养混合物从发酵器罐302的轴向下部部分304供应到模块化离心分离器2的入口，如在“A”处所示。在分离后，较高密度的分离的细胞相经由在模块化离心分离器2的顶部处的重相出口排出，如在“B”处所示，而较低密度的分离的液体轻相(其可包括表达的生物分子)经由模块化离心分离器2的轻相出口排出，如在“C”处所示。

根据一些实施例，系统300可包括第一接收容器310，其连接到模块化离心分离器2的可更换分离插入件6的第一流体连接件94。以这种方式，当可更换分离插入件6作为无菌实体提供时，与第一接收容器310的连接件的至少一部分是无菌的。

因此，分离的细胞相可被排放到第一接收容器310。分离的细胞相可在随后的发酵过程中在某个过程中再次使用，例如在发酵器罐302中。

分离的细胞相可再循环到模块化离心分离器2的进料入口，如由连接件312示意性地所示。

分离的液态轻相可被排放到第二接收容器314或直接排放到另外的处理设备，例如以用于表达的生物分子的后续纯化。分离的液态轻相经由模块化离心分离器2的可更换分离插入件6的第三流体连接件98离开模块化离心分离器2。

细胞培养混合物的生产和细胞培养混合物的分离在无菌条件下进行。如已经讨论过的，模块化离心分离器2的可更换分离插入件6可提供为无菌实体。用于引导液体进料混合物和分离的重相和轻相的导管10(参见图1)，即流体连接件94、96、98(也参见图3和图4)，可形成可更换分离插入件6的一部分，并且因此它们的内部也是无菌的。

发酵器罐302、第一接收容器310和第二接收容器314是内部无菌的。一种选项可为将发酵器罐302、第一接收容器310和第二接收容器314作为单次使用容器提供。也就是说，它们被用于一个批次或有限数量的批次，然后被丢弃并更换以生产新批次的细胞培养混合物。单次使用的容器可为具有其自己的支撑结构的单元。备选地，单次使用的容器可安装在专用支撑结构上或内部。连接到发酵器罐302、第一接收容器310和第二接收容器314的导管可形成单次使用的容器的一部分。

因此，系统300与细胞培养混合物、分离的细胞相和分离的液态轻相接触的零件可全部形成单次使用零件，这些零件作为灭菌零件提供。因此，在生产和分离一批次的细胞培养混合物后，可从系统300中取出所有单次使用零件，并用新的无菌单次使用零件替换。因此，不需要对系统的任何多次使用零件进行灭菌，并且简化了细胞培养混合物生产者的生产设施。

应当理解，前述内容是各种示例性实施例的说明，并且本发明仅由所附权利要求书限定。本领域技术人员将认识到，在不脱离由所附权利要求书限定的本发明的范围的情况下，可修改示例性实施例，并且可组合示例性实施例的不同特征来形成除了本文所述的实施例之外的实施例。

Claims (19)

1.一种模块化离心分离器(2)的基本单元(4)，所述模块化离心分离器(2)被构造成用于将液体进料混合物分离成重相和轻相，

所述模块化离心分离器(2)包括基本单元(4)和可更换分离插入件(6)，所述可更换分离插入件(6)被构造成形成所述模块化离心分离器(2)与所述液体进料混合物以及分离的所述重相和轻相接触的唯一零件，其中

所述基本单元(4)包括固定框架(8)、构造成围绕旋转轴线(20)旋转的布置在所述固定框架(8)中的可旋转构件(16)以及用于使所述可旋转构件(16)围绕所述旋转轴线(20)旋转的驱动单元(18)，其中

所述可旋转构件(16)具有第一轴向端(22)和第二轴向端(24)，并且至少在径向方向上界定内部空间(26)，所述内部空间(26)被构造成用于在其中接纳所述可更换分离插入件(6)的至少一个零件，使得界定所述内部空间(26)的所述可旋转构件(16)的部分在所述模块化离心分离器的使用期间与所述液体进料混合物以及所述分离的重相和轻相完全分离，并且其中

所述可旋转构件(16)在所述第一轴向端(22)处设置有第一开口(28)，所述第一开口(28)被构造成用于所述可更换分离插入件(6)的第一流体连接件(94)延伸穿过所述第一开口(28)，

其特征在于，

所述可旋转构件(16)包括在所述第二轴向端(24)处的第二开口(30)，所述第二开口(30)被构造成用于所述可更换分离插入件(6)的第二流体连接件(96)延伸穿过所述第二开口(30)。

2.根据权利要求1所述的基本单元(4)，其特征在于，包括至少一个轴承(36)，其中，所述可旋转构件(16)经由所述至少一个轴承(36)轴颈支撑在所述固定框架(8)中。

3.根据权利要求2所述的基本单元(4)，其特征在于，所述至少一个轴承(36)沿着所述旋转轴线(20)布置在轴向位置处，使得所述至少一个轴承(36)围绕由所述可旋转构件(16)界定的所述内部空间(26)的一部分延伸。

4.根据前述权利要求中任一项所述的基本单元(4)，其特征在于，所述可旋转构件(16)包括截头圆锥形壁构件(68)，所述截头圆锥形壁构件在所述第二端(24)的区域中具有假想顶点。

5.根据前述权利要求中任一项所述的基本单元(4)，其特征在于，所述可旋转构件(16)包括转子主体(32)和盖(34)，其中，所述第一开口(28)布置在所述盖(34)中，并且其中，所述盖(34)与所述转子主体(32)可释放地接合，用于提供到所述内部空间(26)的通路并用于安装所述可更换分离插入件(6)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的基本单元(4)，其特征在于，所述固定框架(8)包括外壳(52)，其中，所述可旋转构件(16)布置在所述外壳(52)内部，其中，所述外壳(52)包括设置有第三开口(58)的盖子(54)，其中，在所述盖子(54)的打开位置，提供到所述可旋转构件(16)的通路，以用于更换所述可更换分离插入件(6)，并且其中，在所述盖子(54)的关闭位置，所述第三开口(58)被构造成用于所述可更换分离插入件(6)的所述第一流体连接件(94)延伸穿过其中。

7.根据权利要求6所述的基本单元(4)，其特征在于，所述盖子(54)被构造成与所述可更换分离插入件(6)的一部分接合。

8.根据权利要求7所述的基本单元(4)，其特征在于，所述固定框架(8)设置有与所述盖子相对的第四开口(60)，并且其中，所述第四开口(60)被构造成用于所述可更换分离插入件(6)的所述第二流体连接件(96)延伸穿过其中。

9.根据权利要求8所述的基本单元(4)，其特征在于，包括布置在所述第四开口(60)处的接合构件(62)，其中，所述接合构件(62)被构造成与所述可更换分离插入件(6)的一部分接合。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的基本单元(4)，其特征在于，所述固定框架(8)包括突出构件(64)，并且其中，所述外壳(52)连接到所述突出构件(64)，使得沿着所述旋转轴线(20)至少提供到所述外壳(52)的一个端部的通路。

11.根据权利要求10所述的基本单元(4)，其特征在于，所述外壳(52)经由至少一个回弹性连接器(65)悬挂在所述突出构件(64)中。

12.根据前述权利要求中任一项所述的基本单元(4)，其特征在于，所述驱动单元(18)包括电动马达(38)和布置在所述电动马达(38)和所述可旋转构件(16)之间的传动装置(40)。

13.根据权利要求12所述的基本单元(4)，其特征在于，所述固定框架(8)包括竖直构件(12)，并且其中，所述电动马达(38)至少部分地布置在所述竖直构件(12)内部。

14.根据前述权利要求中任一项所述的基本单元(4)，其特征在于，所述轴承(36)具有至少80mm的内径。

15.一种模块化离心分离器(2)，其被构造成用于将液体进料混合物分离成重相和轻相，所述模块化离心分离器(2)包括基本单元(4)和可更换分离插入件(6)，其中

所述可更换分离插入件(6)包括形成分离空间(88)的转子壳体(82)、布置在所述分离空间(88)中的截头圆锥形分离盘(92)以及用于所述液体进料混合物、所述重相和所述轻相的流体连接件(10, 94, 96, 98)，所述可更换分离插入件(6)被构造成形成所述模块化离心分离器(2)与所述液体进料混合物以及所述分离的重相和轻相接触的唯一零件，

其特征在于，

所述模块化离心分离器(2)包括根据前述权利要求中任一项所述的基本单元(4)。

16.根据权利要求15所述的模块化离心分离器(2)，其特征在于，所述可更换分离插入件(6)的所述转子壳体(82)固连在所述可旋转构件(16)的所述内部空间(26)中，所述可更换分离插入件(6)的第一流体连接件(94)延伸穿过所述可旋转构件(16)的所述第一开口(28)，并且所述可更换分离插入件(6)的第二流体连接件(96)延伸穿过所述可旋转构件(16)的所述第二开口(30)。

17.一种用于分离细胞培养混合物的系统(300)，包括发酵器罐(302)、根据权利要求16所述的模块化离心分离器(2)和在所述发酵器罐(302)和所述模块化离心分离器(2)之间延伸的导管连接件(306)，其中，所述导管连接件(306)包括所述第二流体连接件(96)。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，包括布置在所述导管连接件(306)中的泵(308)。

19.根据权利要求17或18所述的系统，其特征在于，包括连接到所述模块化离心分离器(2)的所述第一流体连接件(94)的第一接收容器(310)。

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