DE102018001675A1

DE102018001675A1 - Einweg-Zentrifugenbehälter zum Auftrennen biologischer Suspensionen sowie Verfahren zu deren Anwendung

Info

Publication number: DE102018001675A1
Application number: DE102018001675.8A
Authority: DE
Inventors: Romana Hinz; Norman Ballhause; Jason D. Brown; Ileana Place; Hugh H. Tansey
Original assignee: Thermo Electron LED GmbH
Current assignee: Thermo Electron LED GmbH
Priority date: 2018-03-02
Filing date: 2018-03-02
Publication date: 2019-09-05

Abstract

Ein Verfahren zum Auftrennen einer biologischen Suspension beinhaltet ein Abgeben einer sich aus Zellen oder Mikroorganismen zusammensetzenden flüssigen Suspension aus einem Bioreaktor oder Gärtank in einen sterilen Raum einer ersten Beutelanordnung, wobei die erste Beutelanordnung einen zusammendrückbaren Beutel beinhaltet, der einen oder mehrere Bögen einer biegsamen Folie aufweist. Der Raum der ersten Beutelanordnung wird abdichtend verschlossen. Die erste Beutelanordnung wird dann beispielsweise unter Verwendung einer Zentrifuge rotiert, so dass sich die flüssige Suspension in dem Raum in ein sich aus den Zellen oder Mikroorganismen zusammensetzendes Pellet und einen flüssigen Überstand auftrennt.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Nicht zutreffend.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Auftrennen biologischer Suspensionen mittels Zentrifugieren unter Verwendung biegsamer Einwegbehälter und betrifft ferner entsprechende Systeme und Behälteranordnungen.
Relevante Technologie
Bioreaktoren und Gärtanks werden verwendet, um verschiedene Arten biologischer Suspensionen zu züchten. Solche Suspensionen sind allgemein so definiert, dass sie Zellen oder Mikroorganismen sowie ein flüssiges Medium umfassen, in welchem diese suspendiert sind. Sobald eine Suspension hinreichend gezüchtet wurde, ist es üblich, die biologische Suspension in Bestandteile aufzutrennen und dann die getrennten Bestandteile für eine anschließende Analyse oder Verwendung zu ernten. Bei der Zentrifugation handelt es sich um eine Technik, die während der Isolierung oder Analyse verschiedener Zellen, Organellen und Biopolymere, darunter in einer biologischen Suspension gelöste oder dispergierte Proteine, Nukleinsäuren, Lipide und Kohlenhydrate, häufig zum Einsatz kommt.
Gemäß einer möglichen Vorgehensweise zur Zentrifugation werden Mengen einer Suspension aus einem Bioreaktor oder Gärtank in eine oben offene Flasche abgegeben. Die Flasche wird dann durch manuelles Aufbringen eines Verschlusses verschlossen und dann unter Verwendung eines Zentrifugenrotors in eine Umlaufbewegung versetzt. Die durch den umlaufenden Rotor erzeugte Zentrifugalkraft bewirkt, dass die in der Suspension befindlichen Feststoffe aus der Lösung sedimentieren, um zum Boden der Flasche hin ein allgemein festes Pellet zu bilden. In der Flasche sammelt sich über dem Pellet ein Überstand an, bei welchem es sich um eine Flüssigkeit handelt, die eine geringere Dichte als das Pellet aufweist. Der Überstand wird dann durch Entfernen des Verschlusses und anschließendes Abgießen und/oder Abpumpen des Überstands aus der Flasche dekantiert. Das Pellet kann dann separat aus der Flasche entnommen werden.
Auch wenn der vorstehend genannte Prozess effektiv ist, weist er doch etliche Mängel auf. Beispielsweise werden im vorstehend genannten Prozess die Flaschen wiederverwendet. Entsprechend ist es nach jeder Verwendung notwendig, jede Flasche zu reinigen und zu sterilisieren. Dieser Vorgang ist zeitaufwändig, arbeitsintensiv und erfordert eine spezielle Sterilisationsausrüstung wie etwa einen Autoklav. Des Weiteren werden, auch wenn die Flaschen zwischen jeder Verwendung gereinigt und sterilisiert werden, die Flaschen als oben offene Behälter verwendet. Sowohl die Suspension als auch das Innere der Flaschen sind somit der Umgebung offen ausgesetzt, während die Suspension anfangs in die Flaschen abgegeben wird. Die getrennten Bestandteile wiederum sind während ihrer Entnahme aus den Flaschen der Umgebung erneut offen ausgesetzt. Dieser offene Kontakt mit der Umgebung erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass die Suspension und/oder die getrennten Bestandteile verunreinigt werden. Es können somit anschließende Reinigungsschritte erforderlich sein, um jegliche Verunreinigungen aus einem oder beiden der getrennten Bestandteile zu entfernen. Herkömmliche Verfahren und Systeme weisen somit eine hohe Wahrscheinlichkeit einer Verunreinigung auf und können zusätzliche Arbeit, Zeit und Kosten erfordern, um Reinigungsschritte durchzuführen.
Hinzu kommt, dass es in herkömmlichen Systemen schwierig sein kann, den Überstand wirksam vom Pellet zu trennen. Das heißt, es ist typischerweise wünschenswert, die Menge an Zellen oder Mikroorganismen im Pellet zu maximieren und die Menge an Zellen oder Mikroorganismen im Überstand zu minimieren. In einigen Anwendungen kann jedoch leicht das Pellet aufgewirbelt werden, wodurch dessen Feststoffe in den Überstand resuspendieren. Das vorsichtige Dekantieren des Überstands aus den Flaschen ohne Aufwirbeln des Pellets kann somit ein langsamer und arbeitsintensiver Vorgang sein. Häufig ist es notwendig, einen gewissen Verlust an Überstand hinzunehmen, um ein Aufwirbeln des Pellets zu vermeiden.
Es wurde versucht, einige der vorstehenden Probleme dadurch zu lösen, dass in einem Zentrifugenbehälter eine entnehmbare, oben offene Auskleidung platziert wurde. Die Auskleidung begrenzt den Raum des Behälters und nimmt die biologische Suspension auf. Nach Verwendung wird die Auskleidung entsorgt und es kann eine neue Auskleidung in den Zentrifugenbehälter eingesetzt werden, ohne dass der Behälter gereinigt oder sterilisiert werden muss. Zwar minimiert die Verwendung der Auskleidung den Reinigungsaufwand, jedoch ist die Auskleidung wie auch die vorstehend behandelte Flasche offen und während des Abgebens der biologischen Suspension dort hinein der Umgebung ausgesetzt. Ein erhöhtes Risiko, dass die Suspension und die Bestandteile verunreinigt werden, sowie die Notwendigkeit von Reinigungsschritten bleiben somit bestehen. Des Weiteren löst die Auskleidung nicht die Problematik des Trennens des Überstands vom Pellet. Ferner existieren weitere Mängel.
Entsprechend besteht auf diesem Gebiet ein Bedarf an verbesserten Verfahren, Systemen und Behältern, die alle oder einige der vorstehend genannten und weitere existierende Mängel beheben.
Figurenliste
Es werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung behandelt. Es versteht sich, dass diese Zeichnungen lediglich typische Ausführungsformen der Erfindung abbilden und somit nicht als deren Umfang einschränkend aufzufassen sind.

1 ist eine Frontansicht eines mit einem Verteilersystem in Fluidverbindung stehenden Reaktors;
2 ist eine Frontansicht eines Beutels des in 1 gezeigten Verteilersystems, der an diesem befestigte Anschlüsse aufweist;
3 ist eine Explosionsansicht des in 2 gezeigten Beutels;
4 ist eine Frontansicht einer alternativen Ausführungsform des in 2 gezeigten Beutels;
5 ist eine Frontansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform des in 2 gezeigten Beutels;
6 ist eine Frontansicht einer Beutelanordnung des in 1 gezeigten Verteilersystems, die eine Einlassleitung und eine Auslassleitung beinhaltet;
7 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Zentrifuge (Standzentrifuge), die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
7A ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform einer Zentrifuge (Tischzentrifuge), die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
8 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors (eines Schwenkbecherrotors) zur Verwendung in der Zentrifuge der 7, der eine Vielzahl rotierbarer Becher beinhaltet;
9 ist eine perspektivische Ansicht eines der in 8 gezeigten Becher;
10 ist eine seitliche Querschnittsansicht des in 9 gezeigten Bechers entlang der Längsachse;
11 ist eine seitliche Querschnittsansicht des in 9 gezeigten Bechers entlang der Querachse;
12 ist eine seitliche Teilquerschnittsansicht der in 2 gezeigten Behälteranordnung im in 9 gezeigten Becher;
13 ist eine perspektivische Ansicht des in 9 gezeigten Bechers und eines Einsatzes zur Verwendung im Becher;
14 ist eine Querschnittsansicht des in 13 gezeigten Einsatzes entlang dessen Längsachse;
15 ist eine seitliche Teilquerschnittsansicht der in den Einsatz der 13 eingesetzten und im Becher enthaltenen Behälteranordnung;
16 ist eine perspektivische Ansicht eines alternativen Rotors (Festwinkelrotor) zur Verwendung mit der Zentrifuge in 7, in welchem die Behälteranordnungen angeordnet werden können;
17 ist eine perspektivische Ansicht des in 16 gezeigten Rotors in Verwendung mit dem in 13 gezeigten Einsatz;
18 ist eine Frontansicht der in 12 gezeigten Beutelanordnung nach der Entnahme aus der Zentrifuge;
19 ist eine Frontansicht der in 18 gezeigten Beutelanordnung, die an einen Behälter gekoppelt ist, in welchen der Überstand abgepumpt wird;
20 ist eine Frontansicht der in 18 gezeigten Beutelanordnung, die eine an dieser befestigte Klammer aufweist und an einen Behälter gekoppelt ist, in welchen der Überstand abgepumpt wird;
21 ist eine Frontansicht der in 18 gezeigten Beutelanordnung, wobei der Überstand in einen getrennten Behälter abgelassen wird;
22 ist eine Frontansicht der in 20 gezeigten Beutelanordnung nach Entfernen des Überstands und der Klammer;
23 ist eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform eines Verteilersystems, das an den Reaktor in 1 gekoppelt werden kann;
24 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform des in 8 gezeigten Rotors, der an diesem befestigte alternative Bechern aufweist;
25 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform des in 16 gezeigten Rotors; und
26 ist ein Blockdiagramm, das Verfahrensschritte der vorliegenden Erfindung zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevor die vorliegende Offenbarung ausführlich beschrieben wird, ist anzumerken, dass diese Offenbarung nicht auf bestimmte veranschaulichte Vorrichtungen, Systeme, Verfahren oder Prozessparameter eingeschränkt ist, welche natürlich variieren können. Ferner ist anzumerken, dass die hierin verwendete Terminologie lediglich dem Zweck dient, bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu beschreiben, und den Umfang der Erfindung in keiner Weise einschränken soll.
Alle hierin zitierten Veröffentlichungen, Patente und Patentanmeldungen, ob vorstehend oder im Folgenden noch erwähnt, sind hiermit ebenso vollumfänglich in Bezug genommen, als wenn jede Veröffentlichung, jedes Patent oder jede Patentanmeldung einzeln und ausdrücklich als in Bezug genommen angegeben würde.
Der Ausdruck „umfassend“, welcher gleichbedeutend ist mit „beinhaltend“, „enthaltend“ oder „gekennzeichnet durch“, ist einschließend bzw. offen und schließt zusätzliche, nicht genannte Elemente oder Verfahrensschritte nicht aus.
Es versteht sich, dass die in dieser Spezifikation und den beiliegenden Ansprüchen verwendeten Singularformen „ein/e/“ und „der/die/das“ die Möglichkeit mehrerer Bezugsobjekte mit einschließen, sofern nicht der Inhalt klar etwas anderes vorgibt. Eine Bezugnahme auf einen „Anschluss“ schließt beispielsweise somit einen, zwei oder mehr Anschlüsse mit ein.
In der Spezifikation und den beiliegenden Ansprüchen verwendete Richtungsangaben wie „oben“, „unten“, „links“, „rechts“, „aufwärts“, „abwärts“, „obere/r/s“, „untere/r/s“, „proximal“, „distal“ und dergleichen werden hierin ausschließlich verwendet, um relative Richtungen anzugeben und sind im Übrigen nicht als den Umfang der Erfindung oder der Ansprüche einschränkend zu verstehen.
Nach Möglichkeit wurde in den verschiedenen Figuren eine gleichbleibende Nummerierung von Elementen verwendet. Des Weiteren enthalten mehrere Exemplare eines Elements und/oder Teilelemente eines übergeordneten Elements gegebenenfalls jeweils verschiedene Buchstaben, die an die Elementnummer angehängt sind. Beispielsweise können zwei Exemplare eines bestimmten Elements „10“ als „10A“ und „10B“ gekennzeichnet sein. In diesem Fall kann die Elementkennzeichnung ohne einen angehängten Buchstaben verwendet werden (z.B. „10“), um allgemein auf alle Exemplare des Elements oder ein beliebiges der Elemente Bezug zu nehmen. Elementkennzeichnungen, die einen angehängten Buchstaben enthalten (z.B. „10A“) können verwendet werden, um auf ein bestimmtes Exemplar des Elements Bezug zu nehmen oder um mehrere Verwendungen des Elements voneinander zu unterscheiden oder abzuheben. Des Weiteren kann eine Elementkennzeichnung mit angehängtem Buchstaben verwendet werden, um eine alternative Ausgestaltung, Struktur, Funktion, Umsetzung und/oder Ausführungsform eines Elements oder Merkmals ohne angehängten Buchstaben zu bezeichnen. Ebenso kann eine Elementkennzeichnung mit angehängtem Buchstaben verwendet werden, um ein Teilelement eines übergeordneten Elements anzuzeigen. Beispielsweise kann ein Element „12“ Teilelemente „12A“ und „12B“ umfassen.
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Einrichtungen und Systeme können durch Beschreibung von Komponenten veranschaulicht sein, die gekoppelt, angebracht und/oder zusammengefügt sind. Die Ausdrücke „gekoppelt“, „angebracht“ und/oder „zusammengefügt“ werden hierin verwendet, um entweder eine unmittelbare Verbindung zwischen zwei Komponenten oder gegebenenfalls auch eine mittelbare Verbindung miteinander durch dazwischen wirkende oder dazwischenliegende Komponenten anzuzeigen. Wird hingegen eine Komponente beschrieben als mit bzw. an einer anderen Komponente „unmittelbar gekoppelt“, „unmittelbar angebracht“ und/oder „unmittelbar zusammengefügt“, sind keine dazwischen wirkenden Elemente vorhanden. Des Weiteren implizieren die hierin verwendeten Ausdrücke „Verbindung“, „verbunden“ und dergleichen nicht notwendigerweise einen unmittelbaren Kontakt zwischen den zwei oder mehr Elementen.
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Einrichtungen, Systeme und Verfahren können unter Bezugnahme auf eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen veranschaulicht sein. Der hierin verwendete Ausdruck „Ausführungsform“ bedeutet „als Beispiel, Anwendungsfall oder Veranschaulichung dienend“ und ist nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen hierin offenbarten Ausführungsformen auszulegen.
Soweit nicht anderweitig definiert, werden sämtliche hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Ausdrücke in der einem Fachmann auf dem Gebiet der vorliegenden Offenbarung gemeinhin bekannten Bedeutung verwendet. Zwar können bei der Ausführung der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Verfahren und Materialien verwendet werden, die den hierin beschriebenen ähneln oder gleichwertig sind, jedoch werden die bevorzugten Materialien und Verfahren hierin beschrieben.
Allgemein betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren, Systeme und Beutelanordnungen zum Trennen und Ernten von Bestandteilen biologischer Suspensionen. Genauer gesagt, betrifft die vorliegende Erfindung Einwegverteiler und -beutelanordnungen zur Verwendung beim Auftrennen biologischer Suspensionen mittels Zentrifugieren, um die Bestandteile solcher Suspensionen zu ernten, sowie entsprechende Verfahren. In 1 ist eine Ausführungsform abgebildet, in der ein Reaktor 10 mit einem Merkmale der vorliegenden Erfindung aufweisenden Verteilersystem 12 in Fluidverbindung steht. Der Reaktor 10 ist zum Züchten einer biologischen Suspension ausgelegt und kann einen Bioreaktor, Gärtank oder jedwede andere zum Züchten oder Herstellen biologischer Suspensionen ausgebildete Einrichtung umfassen. Ein mögliches Beispiel für andere solche Einrichtungen ist die von Thermo Fisher Scientific unter dem Namen Cell Factory hergestellte Mehrplatten-Klimakammer. Ferner versteht es sich, dass der Reaktor 10 jedwede herkömmliche Art von Bioreaktor oder Gärtank wie beispielsweise einen Rührkesselreaktor, Wippreaktor, einen Reaktor mit Paddelrührer oder dergleichen umfassen kann.
In der abgebildeten Ausführungsform umfasst der Reaktor 10 einen Behälter 14, der eine Kammer 16 begrenzt. Der Behälter 14 wird durch ein starres Traggehäuse 15 getragen. In der Kammer 16 ist eine flüssige Suspension 18 angeordnet. Die Suspension 18 umfasst typischerweise eine biologische Suspension, die Zellen oder Mikroorganismen und ein Nährmedium beinhaltet, in welchem die Zellen oder Mikroorganismen suspendiert und gezüchtet werden. Um nicht einschränkende Beispiele zu nennen, kann der Reaktor 10 verwendet werden, um Bakterien, Pilze, Algen, Pflanzenzellen, Tierzellen, Protozoen, Nematoden und dergleichen zu kultivieren. Zu Beispielen einiger biologischer Stoffe, die üblicherweise gezüchtet werden, zählen E. coli-, Hefe-, Bazillus- und CHO-Zellen. Der Reaktor 10 kann aerobe oder anaerobe sowie anhaftende oder nicht anhaftende Zellen und Mikroorganismen aufnehmen. Die Zusammensetzung für das Medium ist im Fachgebiet bekannt und wechselt je nach den gezüchteten Zellen oder Mikroorganismen sowie dem gewünschten Endprodukt. In einigen Verwendungen wird der Reaktor 10 vorwiegend nur zum Züchten und Gewinnen von Zellen für eine anschließende Verwendung (z.B. Herstellen von Materialien für Impfstoffe aus den Zellen selbst) verwendet. In vielen Verwendungen jedoch besteht der letztendliche Zweck des Züchtens von Zellen im Reaktor 10 im Herstellen und späteren Gewinnen biologischer Produkte (wie beispielsweise rekombinanter Proteine), die aus den Zellen in das Nährmedium exportiert werden. Ebenfalls ist es üblich, den Reaktor 10 zu verwenden, um Zellen in einer Vormischung zu züchten, um Aliquots von Zellen herzustellen, um diese anschließend als Impfmittel für mehrere nachfolgende Chargen von zum Gewinnen biologischer Produkte gezüchteten Zellen zu verwenden.
Auch wenn die hierin offenbarte Erfindung vorwiegend für eine Verwendung mit biologischen Suspensionen ausgelegt ist, können die Vorrichtungen und Verfahren der vorliegenden Erfindung auch mit nicht-biologischen Suspensionen verwendet werden, bei denen eine Trennung von Feststoffen und Flüssigkeiten unter Verwendung einer Zentrifuge gewünscht ist. Solche Anwendungen finden sich in der Herstellung von Chemikalien, Arzneimitteln und anderen Produkten. Entsprechend sind die hierin ausgeführten Erörterungen und Beispiele zum Auftrennen einer biologischen Suspension und Ernten der getrennten Bestandteile auch als Offenbarung zum Auftrennen nicht-biologischer Suspensionen und Ernten von deren Bestandteilen anwendbar und in Betracht zu ziehen.
In einer Ausführungsform umfasst der Behälter 14 einen biegsamen, zusammendrückbaren Beutel. Beispielsweise kann sich der Behälter 14 aus einem oder mehreren Bögen einer biegsamen, wasserundurchlässigen Polymerfolie wie beispielsweise eines Polyethylens mit geringer Dichte zusammensetzen. Die Polymerfolie kann eine Dicke von mindestens 0,02 mm, 0,05 mm, 0,1 mm, 0,2 mm, 0,5 mm, 1 mm, 2 mm, 3 mm oder auch weniger aufweisen oder in einem Bereich zwischen zwei beliebigen der vorstehend Genannten liegen. Andere Dicken können ebenfalls verwendet werden. Die Folie ist hinreichend biegsam, um ohne plastische Verformung in eine Röhrenform gerollt und ohne plastische Verformung um einen Winkel von mindestens 90°, 180°, 270° oder 360° geknickt werden zu können.
Die Folie kann sich aus einem einlagigen Material zusammensetzen oder kann zwei oder mehr Schichten umfassen, die entweder zusammengeschweißt oder getrennt sind, um einen doppelwandigen Behälter zu bilden. Wenn die Schichten zusammengeschweißt sind, kann das Material ein laminiertes oder extrudiertes Material umfassen. Das laminierte Material umfasst zwei oder mehr separat gebildete Schichten, die anschließend durch ein Haftmittel zusammengeklebt werden. Ein Beispiel eines extrudierten Materials, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist die über Thermo Fisher Scientific erhältliche Thermo Scientific CX3-9-Folie. Bei der Thermo Scientific CX3-9-Folie handelt es sich um eine in einer nach cGMP-Standards arbeitenden Einrichtung hergestellte dreischichtige, 9 Millizoll dicke Gießfolie. Bei der Außenschicht handelt es sich um ein Polyesterelastomer, das mit einer Kontaktschicht aus einem Polyethylenprodukt von extrem geringer Dichte coextrudiert ist. Ein weiteres Beispiel eines extrudierten Materials, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist die ebenfalls über Thermo Fisher Scientific erhältliche Thermo Scientific CX5-14-Gießfolie. Die Thermo Scientific CX5-14-Gießfolie umfasst eine Außenschicht aus Polyesterelastomer, eine Kontaktschicht aus einem Polyethylen von extrem geringer Dichte und eine dazwischen angeordnete EVOH-Sperrschicht.
Das Material kann für unmittelbaren Kontakt mit lebenden Zellen zugelassen sein und in der Lage sein, eine Lösung steril zu halten. In einer solchen Ausführungsform kann das Material auch beispielsweise durch ionisierende Strahlung sterilisierbar sein. Beispiele für Materialien, die in verschiedenen Situationen verwendet werden können, sind im am 4. Juli 2000 erteilten US-Patent Nr. 6,083,587 und der am 24. April 2003 offengelegten US-Patentanmeldung Nr. US 2003-0077466 A1 offenbart, die hiermit ausdrücklich in Bezug genommen werden.
In einer Ausführungsform umfasst der Behälter 14 einen zweidimensionalen kissenartigen Beutel, wobei zwei Materialbögen in überlappender Beziehung platziert sind und die beiden Bögen an ihren Umfängen zusammengeheftet sind, um eine Kammer 16 zu bilden. Alternativ kann ein einzelner Materialbogen umgeknickt und entlang des Umfangs mit einer Naht versehen werden, um den Innenraum zu bilden. In einer anderen Ausführungsform kann der Behälter 14 aus einem fortlaufenden röhrenförmigen Extrudat aus polymerem Material gebildet werden, das abgelängt und an den Enden durch eine Naht verschlossen wird. In weiteren Ausführungsformen kann der Behälter 14 einen dreidimensionalen Beutel umfassen, der nicht nur eine ringförmige Seitenwand, sondern auch eine zweidimensionale obere Endwand und eine zweidimensionale untere Endwand aufweist.
Es versteht sich, dass der Behälter 14 in praktisch jeder gewünschten Größe, Form und Ausbildung hergestellt sein kann. Beispielsweise kann der Behälter 14 mit einer Raumgröße gebildet sein, die für 5 Liter, 10 Liter, 30 Liter, 50 Liter, 100 Liter, 250 Liter, 500 Liter, 750 Liter, 1.000 Liter, 1.500 Liter, 3.000 Liter, 5.000 Liter, 10.000 Liter oder andere gewünschte Volumina bemessen ist. Die Größe der Kammer 16 kann auch im Bereich zwischen zwei beliebigen der vorstehend genannten Volumina liegen. Zwar weist in der vorstehend behandelten Ausführungsform der Behälter 14 eine biegsame, beutelartige Ausbildung auf, jedoch versteht es sich, dass in alternativen Ausführungsformen der Behälter 14 jedwede Form von zusammendrückbarem oder halbstarrem Behälter umfassen kann. In einigen Ausführungsformen kann der Behälter 14 einen starren Behälter umfassen, der sich beispielsweise aus Metall, geformtem Kunststoff oder einem Verbundstoff zusammensetzt. In dieser Ausführungsform kann das Traggehäuse 15 wegfallen, da sich der Behälter 14 selbst trägt.
Nach Bedarf können Sensoren 20 und Sonden 22 zum Erfassen von Eigenschaften der Suspension 18 an den Behälter 14 gekoppelt sein. Um ein nicht einschränkendes Beispiel zu nennen, können die Sensoren 20 und Sonden 22 Temperatursonden, pH-Sonden, CO₂-Sensoren, Sauerstoffsensoren, Drucksensoren und dergleichen umfassen. Falls nötig, kann an den Behälter 14 ein Begasungsrohr 24 zum Zuführen von Gas in die Suspension 18 in der Kammer 16 gekoppelt werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind Mittel zum Mischen der Suspension 18 im Behälter 14 bereitgestellt. In der abgebildeten Ausführungsform ist in der Kammer 16 ein Rührwerk 26 angeordnet und an eine Antriebswelle 28 gekoppelt. Die Antriebswelle 28 ist durch eine dynamische Dichtung 30 an den Behälter 14 gekoppelt. An die Antriebswelle 28 kann ein Motor zum Drehen des Rührwerks 26 gekoppelt sein, um das Mischen der Suspension 18 zu erleichtern.
In einer anderen Ausführungsform kann die Antriebswelle 28 durch eine biegsame Röhre, deren eines Ende drehbar mit dem Behälter 14 verbunden ist und deren entgegengesetztes Ende mit dem Rührwerk 26 verbunden ist, in den Behälter 14 hineinragen. Die Antriebswelle 28 durchläuft die biegsame Röhre und ist lösbar so an das Rührwerk 26 gekoppelt, dass die Antriebswelle 28 das Rührwerk 26 drehen kann, ohne ummittelbar mit der Suspension 18 in Kontakt zu geraten. Beispiele für dieses Mischersystem sind im am 10. Juni 2008 erteilten US-Patent Nr. 7,384,783 sowie im am 23. März 2010 erteilten US-Patent Nr. 7,682,067 offenbart, die hiermit ausdrücklich in Bezug genommen werden. In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die Antriebswelle 28 dafür ausgelegt sein, ein im Behälter 14 befindliches Mischelement zum Mischen des Fluids wiederholt zu heben und zu senken. Alternativ kann in der Kammer 16 des Behälters 14 ein magnetischer Rührstab oder ein magnetisches Rührwerk angeordnet sein und durch eine außerhalb des Behälters 14 angeordnete magnetische Mischvorrichtung gedreht werden. In weiteren Ausführungsformen kann ein in die Kammer 16 des Behälters 14 hineinragender Rührstab, ein Paddel oder dergleichen gedreht, geschwenkt, geschüttelt oder anderweitig bewegt werden, um die Suspension 18 zu mischen. Das Mischen kann zusätzlich durch Zirkulieren von Fluid durch die Kammer 16 erreicht werden, beispielsweise durch Verwendung einer peristaltischen Pumpe, um das Fluid durch ein Rohr, dessen entgegengesetzte Enden abdichtend am Behälter 14 angebracht sind, in die Kammer 16 und aus dieser heraus zu bewegen. Es können auch Gasblasen durch die Suspension 18 geleitet werden, um das gewünschte Mischen zu erreichen. Schließlich können das Traggehäuse 12 und der Behälter 14 gedreht, gekippt, rotiert oder anderweitig bewegt werden, um die Suspension 18 im Behälter 14 zu mischen. Es können auch andere herkömmliche Mischtechniken verwendet werden. Konkrete Beispiele für das Integrieren einer Mischvorrichtung in einen biegsamen Beutel wie beispielsweise den Behälter 14 sind im am 10. Juni 2008 erteilten US-Patent Nr. 7,384,783 , im am 23. März 2010 erteilten US-Patent Nr. 7,682,067 und in der am 7. September 2006 offengelegten US-Patentanmeldung Nr. 2006/0196501 offenbart, die hiermit ausdrücklich in Bezug genommen werden.
An den Behälter 14 ist eine Vielzahl von Anschlüssen 34 zum Abgeben von Material in oder Entfernen von Material aus der Kammer 16 gekoppelt. Ein Anschluss 36 ist an einem unteren Ende des Behälters 14 angeordnet und steht mit dem Verteilersystem 12 in Fluidverbindung. Allgemein umfasst das Verteilersystem 12 einen Verteiler 46, der mit einer Vielzahl von Beutelanordnungen 48A, 48B, 48C und 48D in Fluidverbindung steht. In einer Ausführungsform umfasst der Verteiler 46 eine Vielzahl separater Teilstücke der Fluidleitung 50, beispielsweise biegsame Schläuche, die durch Formstücke 52 wie beispielsweise Y-Verbindungsstücke zusammengekoppelt sind, so dass aus dem Anschluss 36 austretendes Fluid entlang steriler Leitungswege jeder der Beutelanordnungen 48 zugeführt werden kann. Es wird angemerkt, dass der Reaktor 10 bezüglich der Beutelanordnungen 48 nicht maßstabsgetreu dargestellt ist. Die Kammer 14 des Reaktors 10 weist üblicherweise eine Fluidkapazität auf, die mindestens das 3-, 5-, 10-, 20-, 50-, 100-, 200-Fache oder mehr der Fluidkapazität einer einzelnen Beutelanordnung 48 beträgt.
Wie in 2 abgebildet, umfasst die Beutelanordnung 48A einen biegsamen, zusammendrückbaren Beutel 54, der einen Raum 56 begrenzt. Die Beutelanordnung 48A umfasst ferner einen ersten Anschluss 58A und einen zweiten Anschluss 58B, die an den Beutel 54 gekoppelt und mit dem Raum 56 verbunden sind. Wie in 3 abgebildet, setzt sich der Beutel 54 aus einem ersten Bogen 60, der einen zweiten Bogen 62 überlagert, zusammen. Die Bögen 60 und 62 sind zusammengefügt (wie in 2 gezeigt), um eine den Raum 56 umgebende Nahtlinie 64 zu bilden. Die Nahtlinie 64 kann durch Verwendung herkömmlicher Schweißtechniken wie beispielsweise Heißverschweißen, Hochfrequenzenergie, Ultraschall und dergleichen hergestellt werden. Es können auch andere herkömmliche Techniken wie beispielsweise unter Verwendung eines Haftmittels verwendet werden, um die Nahtlinie 64 zu bilden. Die Anschlüsse 58A und 58B werden zwischen die Bögen 60 und 62 gefügt, um zwischen diesen einen versiegelten Eingriff zu bilden. Die Anschlüsse 58A und 58B können auch durch Schweißen, Haftmittel oder andere herkömmliche Techniken an die Bögen 60 und 62 gefügt werden. Zwar sind zwei Anschlüsse 58A und 58B gezeigt, jedoch kann auch eine andere Anzahl an Anschlüssen wie beispielsweise ein, drei, vier oder mehr Anschlüsse zwischen den Bögen 60 und 62 so befestigt werden, dass sie mit dem Raum 56 verbunden sind. Wie nachfolgend noch ausführlicher behandelt wird, können in anderen Ausführungsformen die Anschlüsse 58A und 58B wegfallen und es könnten ein, zwei, drei oder mehr Schlauchabschnitte so zwischen den Bögen 60 und 62 gesichert werden, dass sie mit dem Raum 56 verbunden sind.
Der erste Bogen 60 und der zweite Bogen 62 können aus den gleichen Materialien bestehen und die gleichen Eigenschaften aufweisen wie die zuvor bezüglich des Behälters 14 behandelten Materialien. Beispielsweise kann jeder der Bögen 60 und 62 eine biegsame, wasserundurchlässige Polymerfolie wie beispielsweise ein Polyethylen mit geringer Dichte umfassen. Die Polymerfolie kann eine Dicke von mindestens 0,02 mm, 0,05 mm, 0,1 mm, 0,2 mm, 0,5 mm, 1 mm, 2 mm, 3 mm oder auch weniger aufweisen oder in einem Bereich zwischen zwei beliebigen der vorstehend Genannten liegen. Andere Dicken können ebenfalls verwendet werden. Die Folie ist hinreichend biegsam, um ohne plastische Verformung zu einer Röhrenform aufgerollt und ohne plastische Verformung um einen Winkel von mindestens 90°, 180°, 270° oder 360° geknickt werden zu können.
Die Folie kann sich aus einem einlagigen Material zusammensetzen oder kann zwei, drei oder mehr Schichten umfassen, die entweder zusammengeschweißt oder getrennt sind, um einen mehrwandigen Behälter zu bilden. Wenn die Schichten zusammengeschweißt sind, kann das Material ein laminiertes oder extrudiertes Material umfassen. Das laminierte Material umfasst zwei oder mehr separat gebildete Schichten, die anschließend durch ein Haftmittel zusammengeklebt werden. Ein Beispiel eines extrudierten Materials, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist die über Thermo Fisher Scientific erhältliche Thermo Scientific CX3-9-Folie. Bei der Thermo Scientific CX3-9-Folie handelt es sich um eine in einer nach cGMP-Standards arbeitenden Einrichtung hergestellte dreischichtige, 9 Millizoll dicke Gießfolie. Zwar können die Bögen 60 und 62 auch aus der zuvor behandelten fünfschichtigen Gießfolie CX5-14 gebildet werden, jedoch wurden günstigere Ergebnisse erhalten, wenn der Beutel 54 aus einer dreischichtigen Folie gebildet wurde. Dies liegt daran, dass aus einer dreischichtigen Folie gebildete Beutel 54 biegsamer sind als aus einer fünfschichtigen Folie gebildete Beutel 54 und infolgedessen während der Zentrifugation weniger Falten oder Knicke bilden. Wie nachfolgend noch ausführlicher behandelt wird, können solche Falten oder Knicke während der Zentrifugation einen negativen Einfluss haben. Entsprechend werden die Bögen 60 und 62 üblicherweise aus extrudierten oder laminierten Folien gebildet, die 2 bis 4 Schichten und üblicherweise insbesondere drei Schichten und eine Dicke zwischen 7 Millizoll und 11 Millizoll und üblicherweise insbesondere zwischen 8 Millizoll und 10 Millizoll aufweisen.
Die Beutel 54 sind üblicherweise so bemessen, dass der Raum 56 im aufgeblähten Zustand ein Volumen von mindestens 0,5 Litern, 1 Liter, 1,5 Litern, 2 Litern, 3 Litern, 5 Litern oder auch weniger oder in einem Bereich zwischen zwei beliebigen der vorstehend Genannten aufweist. Andere Volumina können ebenfalls verwendet werden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 weist der Beutel 54 ein oberes Ende 66, an dem die Anschlüsse 58 angeordnet sind, sowie ein gegenüberliegendes unteres Ende 68 auf. Die Nahtlinie 64 umfasst ein am oberen Ende 66 angeordnetes oberes Nahtlinienteilstück 70, mit welchem die Anschlüsse 58A und 58B verbunden sind und das einen linearen Innenrand 70A aufweist. Die Nahtlinie 64 beinhaltet zudem gegenüberliegende seitliche Nahtlinienteilstücke 72 und 74, die lineare Innenränder 72A bzw. 74A beinhalten, welche senkrecht zum Innenrand 70A verlaufen. In einem Winkel zwischen dem oberen Nahtlinienteilstück 70 und dem seitlichen Nahtlinienteilstück 72 erstreckt sich ein Ecknahtlinienteilstück 76 mit einem linearen Innenrand 76A, und zwischen dem oberen Nahtlinienteilstück 70 und dem seitlichen Nahtlinienteilstück 74 erstreckt sich ein Ecknahtlinienteilstück 77 mit einem linearen Innenrand 77A. Die Innenränder 76A und 77A treffen mit dem Innenrand 70A zusammen und bilden dabei zwischen sich jeweils einen Innenwinkel, der in einem Bereich zwischen 110° und 170° und üblicherweise insbesondere zwischen 130° und 150° liegt. Andere Winkel können ebenfalls verwendet werden. In anderen Ausführungsformen können die Ecknahtlinienteilstücke 76 und 77 so ausgebildet sein, dass die Innenränder 76A und 77A gekrümmt verlaufen. In weiteren Ausführungsformen können die Ecknahtlinienteilstücke 76 und 77 wegfallen und das obere Nahtlinienteilstück 70 kann direkt mit den seitlichen Nahtlinienteilstücken 72 und 74 zusammentreffen.
Schließlich beinhaltet die Nahtlinie 64 auch ein am unteren Ende 68 angeordnetes unteres Nahtlinienteilstück 78, das einen Innenrand 78A aufweist, der sich vom oberen Nahtlinienteilstück 70 wegwölbt und der sich als gleichmäßige kontinuierliche Krümmung zwischen den gegenüberliegenden seitlichen Nahtlinienteilstücken 72 und 74 erstreckt. Die Krümmung des unteren Nahtlinienteilstücks 78 kann ein Bogen, eine U-Form, ein Ovalsegment oder ein Ellipsensegment sein oder auch andere Ausbildungen aufweisen. In einer Ausführungsform umfasst das untere Nahtlinienteilstück 78 mindestens 20 %, 25 %, 30 %, 35 % oder 40 % der gesamten Länge der den Raum 56 umgebenden Nahtlinie 64. Aus der Abbildung sowie den vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, dass das obere Ende 66 und das untere Ende 68 des Beutels 54 und insbesondere die an diesen befindlichen Nahtlinien unterschiedlich ausgebildet sind, d.h. diese nicht um eine sich zwischen den seitlichen Nahtlinienteilstücken 72 und 74 erstreckende Querachse symmetrisch sind.
Genauer gesagt, weist bezüglich einer sich zwischen dem oberen Nahtlinienteilstück 70 und dem unteren Nahtlinienteilstück 78 erstreckenden Längsmittelachse 79 der Raum 56 am unteren Ende 68 um die Längsmittelachse 79 eine stärkere Verengung auf, d.h. ist dort schmaler, als am oberen Ende 66. Die Verengung des Raums 56 am unteren Ende 68 fungiert als Hilfe beim Verdichten des wie nachstehend noch behandelt während der Zentrifugation erzeugten Pellets in einer mittigen Position im Raum 56. Ein Verdichten des Pellets in einem verengten Bereich ergibt ein dickeres Pellet mit mehr Masse, so dass das Pellet stabiler ist und weniger wahrscheinlich auseinanderbricht. Ein Verdichten des Pellets in einem verengten Bereich erleichtert auch das Entfernen des Überstands und kann die anschließende Entnahme des Pellets erleichtern, welches sich dann in einem kleineren Bereich befindet. Zwar werden durch das sich einwärts verjüngende untere Ende 68 des Beutels 54 die vorstehend behandelten zusätzlichen Vorteile erreicht, jedoch könnte in anderen Ausführungsformen der Beutel 54 so gebildet sein, dass sich das untere Ende 68 nicht oder nicht stärker als das obere Ende 66 verjüngt. Das heißt, das obere Ende 66 und das untere Ende 68 des Beutels 54 und insbesondere die an diesen befindlichen Nahtlinien könnten um eine sich zwischen den seitlichen Nahtlinienteilstücken 72 und 74 erstreckende Querachse symmetrisch sein.
Der Beutel 54 umfasst ferner eine Hängezunge 80, die mittig am unteren Ende 68 gebildet ist und eine diese durchlaufende Öffnung 82 aufweist. Öffnungen 84A und 84B durchlaufen zudem die Bögen 60 und 62, beispielsweise durch die Nahtlinie 64, auf gegenüberliegenden Seiten des Beutels 54 am oberen Ende 66. Die Öffnungen 82 und 84 können verwendet werden, um jede Beutelanordnung 48 vertikal nach oben oder vertikal nach unten gerichtet aufzuhängen bzw. zu tragen.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 können die Beutelanordnungen 48B bis 48D hinsichtlich Ausbildung, Komponenten und Alternativen der vorstehend behandelten Beutelanordnung 48A gleichen. Somit sind zwischen der Beutelanordnung 48A und den Beutelanordnungen 48C bis 48D gleiche Elemente durch gleiche Bezugszeichen benannt. Es versteht sich, dass die Beutelanordnungen 48A bis 48D auch verschiedene weitere Ausbildungen aufweisen können. Beispielsweise ist in 4 eine Beutelanordnung 48A1 abgebildet. Die Beutelanordnung 48A1 umfasst einen Beutel 54A, der an diesem befestigte Anschlüsse 58A und 58B aufweist. Der Beutel 54A weist im Wesentlichen die gleiche Ausbildung auf und kann aus den gleichen Materialien bestehen wie der Beutel 54. Anstatt eines unteren Nahtlinienteilstücks 78 mit einer kontinuierlichen Krümmung weist jedoch der Beutel 54A ein unteres Nahtlinienteilstück 86 auf, der als abgestumpfte V-Form ausgebildet ist, die ein mittiges Nahtlinienteilstück 87 mit einem parallel zum Innenrand 70A angeordneten inneren Rand 87 sowie sich von gegenüberliegenden Enden des mittigen Nahtlinienteilstücks 87 aus zu den seitlichen Nahtlinienteilstücken 72 bzw. 74 auswärts erstreckenden Arm-Nahtlinienteilstücken 88 und 89 beinhaltet. Die Arm-Nahtlinienteilstücke 88 und 89 weisen jeweils einen Innenrand 88A bzw. 89A auf, die linear verlaufen und mit dem Innenrand 87A zusammentreffen, um einen Innenwinkel zwischen 110° und 170° und üblicherweise insbesondere zwischen 130° und 150° zu bilden. Andere Winkel können ebenfalls verwendet werden. Erneut weist bezüglich einer sich zwischen den Nahtlinienteilstücken 70 und 87 erstreckenden Längsmittelachse 79 der Raum 56 am unteren Ende 68 um die Längsmittelachse 79 eine stärkere Verengung auf als am oberen Ende 66, d.h. der Raum 56 ist am unteren Ende 68 schmaler als am oberen Ende 66.
In 5 ist eine weitere alternative Ausführungsform einer Beutelanordnung 48A2 abgebildet, die einen Beutel 54B umfasst, der an diesem befestigte Anschlüsse 58A und 58B aufweist. Der Beutel 54B weist die gleichen Strukturelemente auf und kann aus dem gleichen Material bestehen wie der Beutel 54, außer dass die Längen und Krümmungen der Elemente des Beutels 54B gegenüber dem Beutel 54 modifiziert wurden. Zwischen den Beuteln 54 und 54B gleiche Elemente sind durch gleiche Bezugszeichen benannt. In dieser Ausführungsform ist die Kammer 56 am unteren Ende 68 nicht stärker verengt als am oberen Ende 66, ist aber immer noch durch die Krümmung des unteren Nahtlinienteilstücks 78 verengt, um das sich dort bildende Pellet mittig zu verdichten.
In den vorstehend behandelten Ausführungsformen sind die Beutel 54 als zweidimensionale, kissenartige Beutel offenbart, die durch eine Nahtverbindung zweier überlappender Bögen einer biegsamen Folie gebildet werden. In anderen Ausführungsformen können jedoch die Beutel 54 dreidimensionale Beutel umfassen, die typischerweise durch Nahtverbindung von drei, vier oder mehr Bögen einer biegsamen Folie gebildet werden. In einer weiteren Ausführungsform kann es sich bei den Beuteln 54 um geblasene Beutel handeln, die aus einem polymeren Material geblasen werden und außer an der Öffnung, durch die sie geblasen werden, keine Nahtlinien aufweisen. Aufgrund des Materials, das zum Bilden der Beutel 54 einschließlich der Beutel 54A, 54B und der anderen hierin behandelten Alternativen verwendet wird, sind die Beutel 54 insofern zusammendrückbar, als sie ohne plastische Verformung vollständig aufgebläht und vollständig entleert werden können. Die Beutel 54 können ohne plastische Verformung auch umgeknickt oder zu einer Röhrenform aufgerollt werden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 beinhaltet die Fluidleitung 50 Einlassleitungen 90A bis 90D, die mit den an den Beuteln 54 angeordneten Anschlüssen 58A in Fluidverbindung stehen. An den Einlassleitungen 90A bis 90D sind jeweils Klammern 55A bis 55D befestigt. Die Klammern 55A bis 55D können manuell eingestellt werden, um den Durchfluss der Suspension 18 durch die Einlassleitungen 90A bis 90D zu regulieren, und können die Einlassleitungen 90A bis 90D dicht verschließen, um einen Fluidstrom durch diese zu unterbinden. Zusätzlich sind Auslassleitungen 92A bis 92D an die an den Beuteln 54 angeordneten Anschlüsse 58B gekoppelt. Wie in 6 abgebildet, weist jede Auslassleitung 92 ein Anschlussende mit einem an diesem angeordneten Formstück 94 auf. Das Formstück 94 kann eine Kappe umfassen, welche die Auslassleitung 92 abdichtend verschließt, oder es kann ein aseptisches Verbindungsstück umfassen, das zwar die Auslassleitung 92 dicht verschlossen hält, jedoch ein gezieltes Herstellen einer Fluidverbindung zwischen der Auslassleitung 92 und einer weiteren Leitung unter aseptischen Bedingungen ermöglicht. Andere Formstücke können ebenfalls verwendet werden. In weiteren Ausführungsformen kann das Formstück 94 wegfallen und das Anschlussende jeder Auslassleitung 92 kann einfach abdichtend verschlossen werden, beispielsweise durch Zuschweißen.
Wie nachstehend noch ausführlicher beschrieben, wird, nachdem ein Beutel 54 mit einer gewünschten Menge an Suspension 18 befüllt wurde, ein stromaufwärts der Klammer 55 liegender Abschnitt der Einlassleitung 90 abdichtend verschlossen und dann durchgeschnitten, wodurch jeder Beutel 54 vom Verteiler 46 getrennt wird. Entsprechend kann, wie in 6 abgebildet, jede Beutelanordnung 48 ferner als den vom Verteiler 46 getrennten Abschnitt der Einlassleitung 90, die Klammer 55, die Auslassleitung 92 und, falls verwendet, das Formstück 94 umfassend definiert werden. Auch hier kann, wie vorstehend bereits in Teilen und nachstehend noch ausführlicher behandelt, jedes der verschiedenen Elemente jeder Beutelanordnung 48 modifiziert, weggelassen oder ersetzt werden. Beispielsweise kann eine andere Anzahl an Anschlüssen 58, beispielsweise 1, 3, 4 oder mehr, an jeden Beutel 54 gekoppelt werden, wobei an jeden Anschluss eine separate Fluidleitung gekoppelt ist. In anderen Ausführungsformen können einer oder mehrere der Anschlüsse 58 wegfallen und die entsprechenden Fluidleitungen können unmittelbar an den Beutel 54 gekoppelt werden. Es können auch andere Formen und Volumina für die Beutel 54 verwendet werden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 sind sämtliche Beutelanordnungen 48A bis 48D nicht in Reihe, sondern parallel an den Verteiler 46 gekoppelt. Entsprechend kann die Umfüllung der Suspension 18 aus dem Behälter 14 in die Beutelanordnungen 48 durch gezieltes Öffnen und Schließen der Klammern 55 gesteuert werden. Beispielsweise können sämtliche Klammern 55 gleichzeitig geöffnet sein, um ein gleichzeitiges Befüllen sämtlicher Beutelanordnungen 48 zu gestatten. Alternativ können durch Schließen sämtlicher Klammern 55 und anschließendes nacheinander erfolgendes Öffnen der Klammern 55 die Beutelanordnungen 48 nacheinander befüllt werden. Es versteht sich, dass Klammern 55, Ventile oder andere den Durchfluss regulierende Einrichtungen auch an anderer Stelle am Verteiler 46 positioniert sein können, um den durch diesen erfolgenden Durchfluss der Suspension 18 zu steuern.
Die Beutelanordnungen 48 werden typischerweise nach Gewicht befüllt. Beispielsweise sind Waagen 96A bis D gezeigt, auf welchen die Beutelanordnungen 48A bis 48D jeweils angeordnet werden können. Wenn eine entsprechende Beutelanordnung 48 ihr Gewichtslimit erreicht hat, wird die entsprechende Klammer 55 geschlossen. Zwar zeigt 1 eine Waage 96 für jede Beutelanordnung 48, jedoch kann, wenn die Beutelanordnungen nacheinander befüllt werden, auch eine einzige Waage 96 verwendet werden und jede Beutelanordnung 48 nacheinander auf der Waage platziert werden. Die Beutelanordnungen 48 könnten anstatt nach Gewicht auch nach Volumen befüllt werden. Beispielsweise könnten die Beutelanordnungen 48 eine Fülllinie aufweisen, bis zu der sie befüllt werden, oder es könnte eine Durchflussmesseinrichtung an den Verteiler 46 gekoppelt werden, um das Volumen des in jede Beutelanordnung 48 einfließenden Fluids zu messen. Sobald das gewünschte Volumen an Suspension 18 in eine Beutelanordnung 48 zugeführt ist, wird auch hier die Klammer 55 geschlossen.
In der in 1 abgebildeten Ausführungsform steht der Verteiler 46 mit vier Beutelanordnungen 48A bis 48D in Fluidverbindung. In alternativen Ausführungsformen kann der Verteiler 46 mit 2, 3, 5, 6, 8, 12, 16 oder einer beliebigen anderen Anzahl an Beutelanordnungen 48 in Fluidverbindung stehen. In einer weiteren alternativen Ausführungsform könnten die Beutelanordnungen 48 nicht parallel, sondern in Reihe geschaltet mit dem Verteiler 46 in Fluidverbindung stehen. In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann der Verteiler 46 wegfallen und es könnte zum Befüllen eine Fluidverbindung zwischen einer einzigen Fluidleitung und einer einzigen Beutelanordnung 48 hergestellt werden.
In einem Anordnungsverfahren können der Behälter 14 und das Verteilersystem 12 zusammen angeordnet werden, mit oder ohne Außenbeutel oder -behälter abdichtend verschlossen werden und zusammen beispielsweise durch Bestrahlung sterilisiert werden. In einem alternativen Verfahren können der Behälter 14 und das Verteilersystem 12 separat hergestellt, mit oder ohne Außenbeutel oder -behälter abdichtend verschlossen und sterilisiert werden. Während der Verwendung kann dann durch eine aseptische Verbindung eine Fluidverbindung zwischen dem Verteilersystem 12 und dem Behälter 14 hergestellt werden. Dies kann beispielsweise in einer Laminarbox durch Verwendung herkömmlicher Fluidverbindungsstücke oder durch Verwendung eines Rohrschweißgeräts oder aseptischer Verbindungsstücke erreicht werden. In den meisten typischen Anwendungen sind jedoch der Behälter 14 und das Verteilersystem 12 vor der Verwendung zusammen oder einzeln abdichtend verschlossen und sterilisiert und werden so miteinander in Fluidverbindung gebracht, dass die darin befindlichen Räume und Fluidleitungswege während der Verwendung nicht der offenen Umgebung ausgesetzt werden, um eine Verunreinigung der Suspension 18 oder ihrer getrennten Bestandteile zu vermeiden. Das heißt, der Raum 56 jeder Beutelanordnung 48 ist steril, wenn erstmals Suspension 18 in diesen zugeführt wird, und der Verteiler 46 stellt einen sterilen Fluidleitungsweg bereit, durch welchen die Suspension 18 in den Raum 56 zugeführt werden kann. Der Reaktor 10, der Verteiler 46 und die Beutelanordnungen 48 bilden zusammen ein geschlossenes System insofern, als der von ihnen begrenzte Innenbereich nicht der offenen Umgebung ausgesetzt wird. Die in der Spezifikation und den beiliegenden Ansprüchen verwendeten Ausdrücke „steril“ und „sterilisiert“ bedeuten frei von Bakterien oder anderen lebenden Mikroorganismen.
Wie vorstehend erwähnt, wird, nachdem die Beutelanordnungen 48 mit ihrer gewünschten Menge an Suspension 18 befüllt und die Klammern geschlossen sind, ein stromaufwärts der Klammern 55 liegendes Teilstück der Einlassleitung 90 zugeschweißt. Die Einlassleitung 90 wird dann an einer mittigen Position entlang des verschweißten Teilstücks durchgeschnitten, um jede Beutelanordnung 48 vom Verteiler 46 abzutrennen, wie in 6 abgebildet. Durch das Durchschneiden der Einlassleitung 90 an einer mittigen Position entlang des verschweißten Teilstücks tritt keine Leckage der Suspension 18 aus dem Verteiler 46 oder aus dem Teilstück der Einlassleitung 90 der Beutelanordnung 48 auf. Anstatt eines Verschweißens und Durchschneidens der Einlassleitung 90 stromaufwärts der Klammern 55 könnte die Einlassleitung 90 alternativ an einer Position zwischen den Klammern 55 und den Anschlüssen 58A verschweißt und dann durch das verschweißte Teilstück durchgeschnitten werden. Bei diesem Ansatz würden die Klammern 55 als an den Beutelanordnungen verbleibende Teile wegfallen.
Anschließend werden die abgetrennten Beutelanordnungen 48 zur Auftrennung der darin befindlichen Suspension 18 zu einer Zentrifuge befördert. Beispielsweise ist in 7 eine Zentrifuge 112 abgebildet. Die Zentrifuge 112 ist als Standzentrifuge dargestellt. Jedoch kann die Zentrifuge 112 jedwede Zentrifugenart, -form oder -ausbildung umfassen. Beispielsweise ist in 7A eine Tischzentrifuge 112A abgebildet, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Wie in 7 abgebildet, weist die Zentrifuge 112 allgemein einen Körper 114 auf, der einen Hohlraum 116 begrenzt und eine in diesem angeordnete Spindel 117 aufweist. Die Spindel 117 wird durch einen im Körper 114 angeordneten Motor gedreht. Am Körper 114 kann ein Deckel 118 mit Scharnieren befestigt oder lösbar gesichert sein, um den Hohlraum 116 während des Betriebs gezielt abzudecken. Üblicherweise werden Standzentrifugen verwendet, weil diese einen vergrößerten Hohlraum 116 aufweisen, der es ermöglicht, während jedes Durchgangs oder Betriebszyklus der Zentrifuge größere und/oder mehr Beutelanordnungen 48 zu verarbeiten.
Der Hohlraum 116 ist dafür ausgelegt, einen Rotor aufzunehmen, der an die Spindel 117 gekoppelt ist und durch die Drehung der Spindel 117 im Hohlraum 116 gedreht wird. Beispielsweise ist in 8 eine Ausführungsform eines Schwenkbecherrotors 121 abgebildet, der einen Rotorkörper 122 mit Bechern 124A bis H umfasst, die lösbar sind und drehbar an diesen gekoppelt sind. Allgemein umfasst der Rotorkörper 122 eine mittig angeordnete Nabe 126, die mit der Spindel 117 (7) in Eingriff steht. Eine Vielzahl von Armen 128A bis H steht von der Nabe 26 radial nach außen ab. Jeder Arm 128 weist einen an seinem freien Ende auf jeder gegenüberliegenden Seite gebildeten, gemeinhin als Lagerzapfen bezeichneten Hänger 130 auf. In der abgebildeten Ausführungsform umfasst jeder Hänger 130 oder Lagerzapfen einen zylindrischen Vorsprung, der sich von jedem Arm 128 nach außen erstreckt.
Wie in den 8 und 9 abgebildet, umfasst jeder Becher 124 ein Gehäuse 132, das eine einen Hohlraum 142 teilweise begrenzende Innenfläche 144 sowie eine gegenüberliegende Außenfläche 149 aufweist. Das Gehäuse 132 weist ein oberes Ende 134 und ein gegenüberliegendes unteres Ende 136 auf. Das obere Ende 134 schließt an einer oberen Stirnfläche 138 ab, die eine Öffnung 140 in den Hohlraum 142 umgibt. Das untere Ende 136 schließt an einem Boden 147 (10) ab. Das Gehäuse 132 umfasst ferner gegenüberliegende Seitenwände 146A und 146B, die sich zwischen gegenüberliegenden Stirnwänden 145A und 145B erstrecken. Auf der Außenfläche 149 jeder Seitenwand 146A und 146B ist eine Aufnahme 148 gebildet, die dafür ausgelegt ist, einen entsprechenden Hänger 130 lösbar aufzunehmen. Konkret sind die Aufnahmen 148 dafür ausgelegt, die Hänger 130 so aufzunehmen, dass der Rotorkörper 122 die Becher 124 trägt und den Bechern 124 ein Drehen bzw. Schwenken zwischen einer vertikalen Ausrichtung, wie für den Becher 124B gezeigt, und einer horizontalen Ausrichtung, wie für den Becher 124F gezeigt, ermöglicht.
In der abgebildeten Ausführungsform umfassen die Aufnahmen 148 in der Seitenwand 146A und 146B ausgesparte, eine umgedrehte U-Form aufweisende Schächte, die zum unteren Ende 136 hin offen sind. Die Aufnahmen 148 sind so ausgelegt, dass, wenn die Becher 124 zwischen benachbarten Armen 124 des Rotorkörpers 122 positioniert werden, die Hänger 130 in den entsprechenden Aufnahmen 148 aufgenommen und festgehalten werden. In dieser Konfiguration können sich die Becher 124 frei um die Hänger 130 drehen. Konkret hängen die Becher 124, wenn der Rotorkörper 122 stillsteht, in der vertikalen Ausrichtung, wobei der Hohlraum 142 nach oben weist, wie durch den Becher 124B gezeigt. Wenn der Rotorkörper 122 jedoch beginnt, sich zu drehen, schwenken oder drehen sich die Becher 124 um 90° nach außen in die horizontale Ausrichtung, wobei der Hohlraum 142 zur Nabe 126 weist, wie durch den Becher 124F gezeigt. Wenn der Rotorkörper 122 abgeschaltet wird und wieder zum Stillstand kommt, kehren die Becher 124 in die vertikale Ausrichtung zurück. Die Becher 124 können dann durch Abheben von den Hängern 130 wieder gezielt vom Rotor 120 abgenommen werden.
Es versteht sich, dass alternativ zum vorstehend Gesagten die Hänger 130 an gegenüberliegenden Seitenwänden 146A und 146B des Bechers 124 gebildet sein könnten, während die entsprechenden Aufnahmen 148 jeweils auf den gegenüberliegenden Seiten der Arme 128 gebildet sind. In dieser Anordnung würde es sich bei den Aufnahmen 148 um in den Armen 128 ausgesparte Schächte mit einer aufrechten U-Form handeln. Es versteht sich, dass in alternativen Ausführungsformen die Hänger 130 und die Aufnahmen 148 andere Ausbildungen aufweisen können, welche die vorstehend beschriebene Funktion erfüllen.
Wie in 9 abgebildet, ist der Hohlraum 142 der Becher 124 länglich mit einer Längsachse 152, die sich zwischen den gegenüberliegenden Stirnwänden 145A und 145B erstreckt. In Querrichtung weist der Hohlraum 142 insbesondere am oberen Ende 134 einen ovalen oder elliptischen Querschnitt auf. Wie in 10 abgebildet, verjüngen sich die Stirnwände 145A und 145B über ihren Verlauf vom oberen Ende 134 zum unteren Ende 136 nach innen. Genauer gesagt, beinhalten die Stirnwände 145A und 145B jeweils ein oberes Teilstück 156 am oberen Ende 134 und ein unteres Teilstück 158 am unteren Ende 136. In der abgebildeten Ausführungsform ist das obere Teilstück 156 gegenüberliegender Stirnwände 145A und 145B, insbesondere deren Innenflächen 144, in paralleler Ausrichtung angeordnet. Anders ausgedrückt, können die Innenflächen 144 der oberen Teilstücke 156 senkrecht zur Innenfläche 144 des Bodens 147 verlaufen. Im Unterschied hierzu können sich die unteren Teilstücke 136 der Stirnwände 145A und 145B und insbesondere deren Innenflächen 144 von den entsprechenden oberen Teilstücken 156 bis zum Boden 147 nach innen verjüngen.
In einer Ausführungsform kann die Innenfläche 144 des Bodens 147 mit der Innenfläche 144 der unteren Teilstücke 136 zusammentreffen, um einen Innenwinkel zwischen 110° und 170° und üblicherweise insbesondere zwischen 130° und 150° zu bilden. Andere Winkel können ebenfalls verwendet werden. In Alternativen zum vorstehend Beschriebenen könnte sich die Innenfläche 144 der unteren Teilstücke 158 zwischen dem Boden 147 und den oberen Teilstücken 156 nach außen krümmen. Des Weiteren müssen die oberen Teilstücke 156 nicht parallel sein, sondern könnten sich in einem Winkel, der kleiner ist als derjenige, in dem sich die unteren Teilstücke 158 erstrecken, nach außen aufweiten. In weiteren Ausführungsformen kann die Innenfläche 144 der oberen Teilstücke 156 gekrümmt verlaufen und sowohl die oberen Teilstücke 156 als auch die unteren Teilstücke 158 können gekrümmt verlaufen. Es können auch andere Ausbildungen verwendet werden, bei denen sich im Ergebnis der Hohlraum 142 in seinem Verlauf vom oberen Ende 134 zum unteren Ende 136 nach innen verjüngt.
Unter Bezugnahme auf die 11 sind die Innenflächen 144 der gegenüberliegenden Seitenwände 146A und 146B parallel zueinander und senkrecht zur Innenfläche 144 des Bodens 147 angeordnet. Jedoch sind am Schnittpunkt zwischen dem Boden 147 und den Seitenwänden 146A bzw. 146B nach innen gekrümmte Ecken 160A bzw. 160B gebildet. Die Ecken 160A und 160B verleihen dem Hohlraum 142 am unteren Ende 136 eine nach innen verlaufende Verjüngung. In alternativen Ausführungsformen könnten sich die Innenflächen 144 gegenüberliegender Seitenwände 146A und 146B auch ausgehend vom Boden 147 entweder linear oder gekrümmt nach außen aufweiten. Auch hier ergibt sich aus einer solchen Ausbildung ein Hohlraum 142, der sich in seinem Verlauf vom oberen Ende 134 zum unteren Ende 136 nach innen verjüngt.
Die Innenfläche 144 jedes Bechers 124 weist ein solches Profil auf, dass der Hohlraum 142 allgemein komplementär zu den Beutelanordnungen 48 ausgebildet ist, wenn die Beutelanordnungen 48 mit Suspension gefüllt sind. Diese Profilierung besitzt mehrere Vorteile. Beispielsweise wird durch eine allgemein komplementäre Passung zwischen den Beutelanordnungen 48 und den Bechern 124 weniger Bewegung und somit eine geringere Beanspruchung der Beutelanordnungen 48 erzeugt, während diese in der Zentrifuge 112 rotiert werden. Diese komplementäre Passung ist in 12 veranschaulicht, in der die Beutelanordnung 48A unmittelbar im Hohlraum 142 des Bechers 124 angeordnet ist. Des Weiteren unterstützen aufgrund der nach innen gerichteten Verjüngung des Hohlraums 142 zum unteren Ende 136 hin die Becher 124 die Beutelanordnungen 48 beim Erzeugen mittig liegender und verdichteter Pellets, deren Vorteile bereits behandelt wurden.
Zudem werden infolge der allgemein komplementären Passung zwischen den Beutelanordnungen 48 und den Bechern 124 weniger Falten und Knicke in den Beutelanordnungen 48 gebildet, während diese von der Zentrifuge 112 rotiert werden. Falten und Knicke sind unerwünscht, da sich während des Trennens durch Zentrifugation die Feststoffe der Suspension 18 in den Falten oder Knicken ablagern können, anstatt sich als ein einziges verdichtetes Pellet am Boden der Beutelanordungen 48 anzusammeln. Beim Entfernen der Beutelanordnungen 48 aus den Bechern 124 oder anderen Zentrifugenrotoren wiederum werden die Knicke und Falten entfernt, wodurch die in diesen befindlichen Feststoffe aufgewirbelt und im Überstand resuspendiert werden, so dass der Zweck der Verwendung der Zentrifuge zumindest teilweise verfehlt wird.
In der vorstehend behandelten Ausführungsform wird jede Beutelanordnung 48 zur Rotation in der Zentrifuge 112 unmittelbar im Hohlraum 142 eines entsprechenden Bechers 124 aufgenommen. Jedoch sind die Becher 124 allgemein starr und biegen oder beugen sich während der Rotation in der Zentrifuge 112 nur minimal. In einer alternativen Ausführungsform kann, wie in 13 abgebildet, im Hohlraum 142 jedes Bechers 124 ein Einsatz 166 aufgenommen werden. Jede Beutelanordnung 48 kann wiederum in einem Hohlraum 171 jedes Einsatzes 166 aufgenommen werden. Genauer gesagt, ist der Einsatz 166 typischerweise aus einem weichen, elastisch biegsamen Polymer gebildet und ist biegsamer als das Gehäuse 132 des Bechers 124. Der Einsatz 166 kann hinreichend biegsam sein, dass der Hohlraum 171 ohne plastische Verformung des Einsatzes 166 vollständig zusammengedrückt werden kann. In einer Ausführungsform können die Einsätze 166 aus Polyamid geformt sein. Andere Materialien können ebenfalls verwendet werden. Zwar können die Einsätze 166 verschiedene Ausbildungen aufweisen, in der vorliegenden Ausführungsform jedoch weist der Einsatz 166 einen becherförmigen Körper 168 mit einer Innenfläche 170 und einer gegenüberliegenden Außenfläche 172 auf, die sich zwischen einem oberen Ende 174 und einem gegenüberliegenden unteren Ende 176 erstrecken. Der Körper 168 weist gegenüberliegende Seitenwände 178A und 178B auf, die sich zwischen gegenüberliegenden Stirnwänden 180A und 180B erstrecken. Eine Vielzahl von Rippen 182 steht von der Außenfläche 172 nach außen ab und erstreckt sich in Längsrichtung zwischen dem oberen Ende 174 und 176 um die Außenfläche 172 herum.
Das obere Ende 174 schließt an einer oberen Stirnfläche 184 ab, die eine Öffnung 186 in den Hohlraum 171 umgibt. Die Innenfläche 170 des Hohlraums 171 kann die gleiche oder eine ähnliche Ausbildung aufweisen wie der Hohlraum 142 der Becher 124. Konkret ist der Hohlraum 171 der Einsätze 166 länglich mit einer Längsachse 152A, die sich zwischen den gegenüberliegenden Stirnwänden 180A und 180B erstreckt. Der Hohlraum 171 weist in Querrichtung einen ovalen oder elliptischen Querschnitt auf, der sich über seinen Verlauf vom oberen Ende 174 zum unteren Ende 176 nach innen verjüngt. Genauer gesagt, weist der Körper 168, wie in 14 gezeigt, einen Boden 188 mit einer Innenfläche 170 auf, die gekrümmt ist und sich an den gegenüberliegenden Stirnwänden 180A und 180B nach oben erstreckt. Die Stirnwände 180A und 180B weisen Innenflächen 170 auf, die parallel zueinander verlaufen, jedoch auch nach außen aufgeweitet oder gekrümmt sein könnten. Auch hier kann die Innenfläche 170 des Körpers 168 die gleiche Ausbildung und die gleichen Alternativen aufweisen wie die Innenfläche 144 der Becher 124 und umgekehrt, und die Ausbildung des Einsatzes 166 ist so angelegt, dass die gleichen Vorteile wie vorstehend bezüglich der Becher 124 behandelt erreicht werden.
Wie in 15 abgebildet, ist der Einsatz 166 so ausgebildet, dass er komplementär in den Hohlraum 142 des Bechers 124 passt, während die Beutelanordnung 48 so ausgebildet ist, dass sie komplementär in den Hohlraum 171 des Einsatzes 166 passt. Da jedoch die Einsätze 166 weich und elastisch biegsamer sind als die Becher 124, können die Einsätze 166, sofern sie richtig ausgelegt sind, dabei helfen, die Beutelanordnungen 48 zu stützen und deren Beanspruchung während der Rotation in der Zentrifuge 112 zu verringern.
Da die Becher 124 und die Einsätze 166 vom Rotorkörper 122 abnehmbar sind ( 8), könnten in einem Anwendungsverfahren die Beutelanordnungen 48 in den Hohlraum 142 der Becher 124 oder in den Hohlraum 171 der Einsätze 166 eingesetzt werden, bevor sie mit der Suspension 18 befüllt werden. Die Suspension 18 kann dann in die Beutelanordnungen 48 zugeführt werden, während die Beutelanordnungen 48 in den Bechern 124 oder Einsätzen 166 angeordnet sind. Die Becher 124 können dann wiederum am Rotorkörper 122 befestigt werden und die Einsätze 166 können in den Bechern 124 positioniert werden.
Anstatt des Schwenkbecherrotors 121 kann auch ein Festwinkelrotor 121A wie in 16 abgebildet verwendet werden. Der Rotor 121A ist ebenfalls dafür ausgelegt, im Hohlraum 116 der Zentrifuge 112 (7) aufgenommen zu werden, und weist eine Nabe 194 auf. Die Nabe 194 wird zur Drehung des Rotors 121A an die Spindel 117 (7) gekoppelt. Der Rotor 121A weist einen Körper 196 auf, der die Nabe 194 umgibt und radial von dieser nach außen absteht. Der Körper 196 weist eine obere Fläche 198 auf, die von der Nabe 194 aus radial nach außen hin ansteigt. Eine Vielzahl radial beabstandeter Hohlräume 200 ist von der oberen Fläche 198 aus in den Körper 196 eingelassen. Jeder Hohlraum 200 kann die gleiche Ausbildung oder Alternativen aufweisen wie der Hohlraum 142 der Becher 124 oder der Hohlraum 171 der Einsätze 166. Beispielsweise ist jeder Hohlraum 200 länglich mit einer Längsachse 152B, die sich zwischen gegenüberliegenden Stirnwänden 202A und 202B erstreckt und mit der Nabe 194 ausgerichtet ist. Der Hohlraum 200 weist in Querrichtung einen ovalen oder elliptischen Querschnitt auf, der sich über seinen Verlauf von einem oberen Ende zu einem gegenüberliegenden unteren Ende nach innen verjüngt. Jeder Hohlraum 200 ist dafür ausgelegt, in komplementärer Passung eine mit der Suspension 18 gefüllte einzelne Beutelanordnung 48 aufzunehmen, um die Beanspruchung der Beutelanordnungen 48 während der Rotation zu minimieren. Die Hohlräume 200 erfüllen somit die gleichen Funktionen wie vorstehend bezüglich der Hohlräume 142 der Becher 124 behandelt.
Im Unterschied zu den Bechern 124 jedoch, bei denen sich die Ausrichtung der Hohlräume 142 basierend auf der Rotation des Rotorkörpers 122 ändert, sind die Hohlräume 200 während der Rotation des Rotors 121A stets in der gleichen Ausrichtung angeordnet. Jeder Hohlraum 200 kann in verschiedenen festen Winkeln relativ zur Horizontalen ausgerichtet sein, wobei Winkel von 30° bis 60° und insbesondere Winkel von 30° bis 45° üblich sind. Andere Winkel können ebenfalls verwendet werden. Dies hat zur Folge, dass das durch die Zentrifuge 112 gebildete Pellet typischerweise außermittig am Boden der Beutelanordnung 48 gebildet wird. Falls gewünscht, kann ein Deckel 204 an die Nabe 194 gekoppelt und zum Abdecken der Hohlräume 200 und somit der darin befindlichen Beutelanordnungen 48 während der Rotation des Rotors 121A verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf 17 können auch die Einsätze 166 in den Hohlräumen 200 aufgenommen werden, um Änderungen in der Größe oder Form der Beutelanordnungen 48 auszugleichen und/oder eine Beanspruchung und Bewegung der Beutelanordnungen 48 zu minimieren. Unter Bezugnahme auf 18 bewirkt beim Rotieren der Beutelanordnungen 48 in der Zentrifuge 112 (7) die durch den umlaufenden Rotor erzeugte Zentrifugalkraft, dass zumindest ein Teil der Feststoffe in der Suspension 18, z.B. die Zellen, Mikroorganismen und/oder andere Feststoffe, aus der Lösung sedimentieren und sich am unteren Ende 68 der Beutelanordnung 48 ansammeln, um ein Pellet 214 zu bilden. Das verbleibende Fluid sammelt sich als Überstand 216 über dem Pellet 214 und kann einige Feststoffe enthalten. Das Pellet 214 hat eine Dichte, die höher ist als die Dichte des Überstands 216. Das Pellet 214 kann auch eine Viskosität aufweisen, die höher ist als die Viskosität des Überstands 216. Beispielsweise können die Dichte und die Viskosität des Pellets 214 mindestens das 2-, 5-, 7-, 10-, 15-, 30- oder 50-Fache derjenigen des Überstands 216 betragen. In einer Anwendung kann das Pellet 214 eine Paste oder Aufschlämmung umfassen, während der Überstand 216 typischerweise eine frei fließende Flüssigkeit wie Wasser umfasst.
Wie vorstehend behandelt, ist es vorteilhaft, wenn die Beutelanordnung und der Rotor so ausgebildet sind, dass sich die Pellets 214 an einer Position am (oder nahe am) unteren Ende 66 der Beutelanordnungen 48 bilden und verdichten. Bei einigen Zellen, Mikroorganismen und/oder anderen Feststoffen der Suspension 18 zeigt sich, dass diese ein allgemein festes und kompaktes Pellet 214 ergeben, das nicht so leicht aufgewirbelt und in den Überstand 216 resuspendiert wird. Dagegen können andere Zellen wie beispielsweise Säugerzellen, etwa Ovarialzellen des Chinesischen Hamsters (CHO-Zellen), eine Aufschlämmung oder ein sehr loses Pellet 214 bilden und werden somit leicht wieder in den Überstand 216 resuspendiert. Die Zeit und die Drehzahl, mit der die die Suspension 18 enthaltenden Beutelanordnungen 48 durch die Zentrifuge 112 rotiert werden, hängt teilweise von der Zusammensetzung und dem Volumen der Suspension 18 ab. Typischerweise jedoch werden die Beutelanordnungen 48 mit einer Drehzahl zwischen 300 UpM und 5.000 UpM und üblicherweise insbesondere zwischen 2.000 UpM und 5.000 UpM zentrifugiert. Die Rotationszeit beträgt typischerweise zwischen 5 Minuten und 90 Minuten und üblicherweise insbesondere zwischen 5 Minuten und 30 Minuten. Es können auch andere Drehzahlen und Zeiten verwendet werden.
Es wird angemerkt, dass, da die Becher 124 des Schwenkbecherrotors 121 (8) während der Rotation frei um 90° ausschwenken, die Zentrifugalkraft das Pellet 214 zum Boden 147 des Hohlraums 142 (10) hin treibt. Da im Unterschied hierzu die Hohlräume 200 des Festwinkelrotors 121A (16) während der Rotation in einem festen Winkel gehalten werden, treibt die Zentrifugalkraft das Pellet 214 zur Seitenwand des Hohlraums 200 hin. Infolgedessen kann der Schwenkbecherrotor 121 das Pellet 214 effizienter mittig am unteren Ende 68 der Beutelanordnung 48 sammeln und verdichten als der Festwinkelrotor 121A.
Sobald die Suspension 18 in den Beutelanordnungen 48 in Pellets 214 und Überstand 216 aufgetrennt ist, besteht der nächste Schritt darin, den Überstand 216 aus den Beutelanordnungen 48 zu entfernen. Wenn das Pellet 214, wie vorstehend behandelt, fest ist und nicht so leicht resuspendiert wird, kann dieser Schritt durch Herstellen einer Fluidverbindung zwischen der Abflussleitung 92 und einem Behälter 220 wie in 19 abgebildet erreicht werden. Wenn es sich beispielsweise bei dem Formstück 94 (6) um eine Kappe handelt, kann die Auslassleitung 92 durchgeschnitten werden, beispielsweise in einer Laminarbox, und anschließend unter Verwendung einer sterilen Verbindung mit dem Behälter 220 in Fluidverbindung gebracht werden. Gemäß einem Verfahren kann die Auslassleitung 92 an eine sich vom Behälter 220 aus erstreckende Einlassleitung 222 geschweißt werden oder kann unmittelbar an den Behälter 220 gekoppelt werden. Alternativ kann, wenn es sich beim Formstück 94 (6) um ein aseptisches Verbindungsstück handelt, das Formstück 94 einfach an ein entsprechendes aseptisches Verbindungsstück an der Einlassleitung 222 des Behälters 220 gekoppelt werden, um eine sterile FluidVerbindung herzustellen. Anschließend kann eine Pumpe 224 wie beispielsweise eine peristaltische Pumpe an die gekoppelten Fluidleitungen angeschlossen werden und zum Abpumpen des Überstands 216 aus der Beutelanordnung 48 in den Behälter 220 verwendet werden. Während der Kopplung der Auslassleitung 92 und/oder des Abpumpens des Überstands 216 kann jede Beutelanordnung 48 im Becher 124 und/oder im Einsatz 166 behalten werden, wobei jedoch der Becher 124 vom Rotor 122 abgenommen werden kann. Alternativ kann jede Beutelanordnung 48 aus dem Becher 124, dem Einsatz 166 oder einem anderen Rotor entnommen und an einem Gestell beispielsweise unter Verwendung der Öffnungen 84 aufgehängt oder durch einen separaten Behälter oder eine Tragstruktur getragen werden. In jedem Fall jedoch wird typischerweise die Beutelanordnung 48 während des Entfernens des Überstands 216 in einer allgemein aufrechten Ausrichtung gehalten, d.h. mit nach oben weisenden Anschlüssen 58, um ein Aufwirbeln des Pellets 214 zu vermeiden.
In anderen Situationen, in denen das Pellet 214 weniger stabil ist, können Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um ein Aufwirbeln und Resuspendieren von Teilen des Pellets 214 während des Entfernens des Überstands 216 zu verhindern. Beispielsweise wird erneut die Auslassleitung 92 der Beutelanordnung 48 durch eine sterile Verbindung an den Behälter 220 gekoppelt, wie in 19 gezeigt. Dies kann durch eine unmittelbare Kopplung an den Behälter 220 oder durch die an den Behälter 220 gekoppelte Einlassleitung 222 erfolgen. Dies wird typischerweise durchgeführt, während die Beutelanordnung 48 im Becher 124 und/oder im Einsatz 166 angeordnet bleibt. Alternativ kann entweder vor oder nach dem Herstellen der Fluidverbindung zwischen der Beutelanordnung 48 und dem Behälter 220 die Beutelanordnung 48 aus dem Becher 124, dem Einsatz 166 oder dem anderen Zentrifugenrotor entnommen werden. Auch hier ist jedoch die Beutelanordnung 48 typischerweise in einer aufrechten Position gesichert, beispielsweise an einem Gestell aufgehängt oder auf einem Ständer oder in einem Behälter getragen.
Sobald die Fluidverbindung zwischen der Beutelanordnung 48 und dem Behälter 220 hergestellt ist, wird dann, wie zuvor bereits behandelt, unter Verwendung der Pumpe 224 ein Teil des Überstands 216 aus der Beutelanordnung 48 und in den Behälter 220 abgepumpt. Sobald der Teil des Überstands 216 entfernt wurde, wird dann, wie in 20 abgebildet, unmittelbar über dem Pellet 214 eine Klammer 226 über die Beutelanordnung 48 geklemmt. Falls nicht schon zuvor geschehen, erfordert das Anbringen der Klammer 226 die Entnahme der Beutelanordnung 48 aus dem Becher 124, Einsatz 166 oder jedweder anderen Struktur, die das Anbringen der Klammer 226 behindern würde. An der aufgehängten Beutelanordnung 48 kann die Klammer 226 jedoch angebracht werden.
Die Klammer 226 unterteilt den Raum 56 in einen oberen Raum 228, der den Überstand 216 enthält, und einen unteren Raum 230, der das Pellet 214 enthält. Erneut weist das Pellet 214 eine höhere Dichte als der Überstand 216 auf und kann eine höhere Viskosität haben. Das heißt, die Klammer 226 wird so angelegt, dass der obere Raum einen ersten Bestandteil und der untere Raum einen zweiten Bestandteil enthält, wobei der zweite Bestandteil eine höhere Dichte und/oder Viskosität aufweist als der erste Bestandteil. Es versteht sich, dass zugelassen werden kann, dass eine geringe Menge an Überstand 216 im unteren Raum 230 verbleibt, um während des Anbringens der Klammer 226 ein Aufwirbeln des Pellets 214 zu minimieren. Die Klammer 226 dichtet den oberen Raum 228 gegenüber dem unteren Raum 230 so ab, dass kein Teil des Pellets 214 in den oberen Raum 228 gelangen kann. Entsprechend kann, sobald die Klammer 226 einmal angelegt ist, mit der Beutelanordnung 48 hantiert werden, ohne dass befürchtet werden muss, dass das Pellet 214 aufgewirbelt oder in den Überstand 216 resuspendiert wird.
Vorstehend wurde behandelt, dass vor dem Anbringen der Klammer 226 ein Teil des Überstands 216 aus der Beutelanordnung 48 entfernt wird. Dies deshalb, weil die Beutelanordnung 48 typischerweise so voll ist, dass die Klammer 226 zum Unterteilen des Raums 56 in den oberen Raum 228 und den unteren Raum 230 erst dann angebracht werden kann, wenn ein Teil des Überstands 216 zuvor entfernt wurde. Entsprechend handelt es sich bei der Menge an Überstand 216, die vor dem Anbringen der Klammer 226 zunächst entfernt werden muss, lediglich um die Menge, die nötig ist, um das Anbringen der Klammer 226 zu ermöglichen. Alternativ kann in Situationen, in denen die Beutelanordnung 48 nicht voll ist und die Klammer 226 ohne ein vorheriges Entfernen von Überstand 226 angebracht werden kann, der anfängliche Schritt des vorherigen Entfernens des Teils an Überstand vor dem Anbringen der Klammer 226 auch wegfallen.
Sobald die Klammer 226 angebracht ist, kann die Beutelanordnung 48 weiterhin wie zuvor getragen werden oder kann dann an einem Gestell, einem Tragbehälter, einem Ständer oder dergleichen gesichert oder einfach flach auf einen Tisch oder eine andere Tragstruktur gelegt werden. Anschließend kann die Pumpe 224 verwendet werden, um den restlichen Überstand 216 aus dem oberen Raum 228 in den Behälter 220 abzupumpen. Alternativ kann, um eine erneute Verwendung der Pumpe 224 zu vermeiden, die Beutelanordnung 48 an einer erhöhten Position oberhalb des Behälters 220 umgedreht werden, wie in 21 abgebildet, so dass der Überstand 216 frei in den Behälter 220 ablaufen kann.
Im vorstehend beschriebenen Verfahren wurde die Klammer 226 zum Abdichten des oberen Raums 228 gegenüber dem unteren Raum 230 verwendet, um den Überstand 216 vom Pellet 214 zu isolieren. In alternativen Ausführungsformen können jedoch auch andere Verfahren verwendet werden, um den oberen Raum 228 und den unteren Raum 230 zu bilden und gegeneinander abzudichten. Beispielsweise könnte die Beutelanordnung 48 entlang der gleichen Linie, an der die Klammer 226 angebracht wird, vorübergehend abgeklemmt werden. Dies kann durch Zusammendrücken von Strukturelementen auf gegenüberliegenden Seiten der Beutelanordnung 48 entlang der Klammerlinie so erfolgen, dass der obere Raum 228 gegenüber dem unteren Raum 230 abgedichtet wird. Gemäß einer weiteren Alternative könnte die Beutelanordnung 48 entlang der Klammerlinie dauerhaft zugeschweißt werden, um den oberen Raum 228 gegenüber dem unteren Raum 230 abzudichten. Es können auch andere den oberen Raum 228 gegenüber dem unteren Raum 230 abdichtende Verfahren verwendet werden.
Bei jedem der vorstehenden Ansätze versteht es sich, dass zwei oder mehr oder auch alle Beutelanordnungen 48 nacheinander mit dem gleichen Behälter 220 in Fluidverbindung gebracht werden können, damit der Überstand 216 im Behälter 220 gesammelt wird. Alternativ kann jede Beutelanordnung 48 mit einem separaten Behälter 220 in Fluidverbindung gebracht werden. Zudem kann bei jedem der vorstehend genannten Ansätze nach dem Entfernen des Überstands 216 aus der Beutelanordnung 48 ein Abschnitt der Abflussleitung 92 oder der Einlassleitung 222 zugeschweißt und dann durch die Schweißnaht verlaufend durchgeschnitten werden, um die Beutelanordnung 48 vom Behälter 220 zu trennen. Der Überstand 216 und das Pellet 214 können nun nach Wunsch separat transportiert und/oder verwendet werden. In nachfolgenden Anwendungen kann der Überstand 216 gefiltert werden und dann ein oder mehrere Bestandteile für eine anschließende Verwendung isoliert werden. In anderen möglichen Anwendungen weist der Überstand 216 keinen Nutzwert auf und wird einfach entsorgt.
Die isolierten Pellets 214 sind typischerweise in zweifacher Hinsicht von Nutzen. Erstens können die Zellen lysiert und Bestandteile für eine Analyse oder zur Verwendung bei der Herstellung eines Produkts wie beispielsweise eines Impfstoffs aus dem Lysat isoliert werden. Zweitens können die Zellen in einem lebensfähigen Zustand bewahrt werden und später als Impfmaterial zum Herstellen weiterer biologischer Suspensionen verwendet werden. Die Pellets 214 können entweder kurz nach der Ernte ihrer vorgesehenen Verwendung zugeführt werden oder sie können eingefroren und für ihre zukünftige vorgesehene Verwendung gelagert werden. In anderen möglichen Anwendungen haben die Pellets 214 keinen Nutzwert und können einfach entsorgt werden.
Bezüglich des nun im Raum 56 der Beutelanordnung 48 isolierten und abgedichteten Pellets 214 können, sofern gewünscht, die Klammer 226 oder andere Abdichtungsmechanismen entsprechend entfernt werden, wie in 22 abgebildet. Die Beutelanordnung 48, welche das Pellet 414, im Wesentlichen jedoch keine Luft oder sonstige Bestandteile enthält, kann in einem Gefrierapparat platziert werden, um das Pellet 214 für eine zukünftige Verwendung einzufrieren. Wenn die Zellen künftig zum Lysieren vorgesehen sind und es nicht auf eine Lebensfähigkeit der Zellen ankommt, können die die Pellets 214 enthaltenden Beutelanordnungen 48 beispielsweise ohne weitere Verarbeitung einfach in einem Gefrierapparat platziert werden. Üblicherweise würde die Beutelanordnung 48 in einem Gefrierapparat bei einer Temperatur von -80 °C oder tiefer gehalten.
Wenn die Zellen künftig möglicherweise als Impfmaterial verwendet werden, müssen die Pellets 214 alternativ in einer Weise eingefroren werden, die möglichst die Lebensfähigkeit der Zellen erhält. Dies wird typischerweise durch Zuführen eines Gefriermediums in die Beutelanordnung 48 erreicht, beispielsweise durch eine sterile Fluidverbindung mit der Einlassleitung 90 oder der Auslassleitung 92. Das Pellet 214 und das Gefriermedium werden dann vermischt, um eine Sekundärsuspension zu bilden. Anschließend können die die Sekundärsuspension enthaltenden Beutelanordnungen 48, wie vorstehend behandelt, zur späteren Verwendung in einem Gefrierapparat platziert werden.
Das Gefriermedium ist im Fachgebiet allgemein bekannt und verhindert das Wachstum von Eiskristallen in den Zellen, welche ein Reißen der Zellwände verursachen. Ein typisches Gefriermedium umfasst mit einem Nährmedium gemischtes Glycerin, Glycerol oder Ethylenglykol. Einer der besonderen Vorteile der Verwendung der Beutelanordnungen 48 besteht darin, dass das Pellet 214 leicht resuspendiert werden kann. Das heißt, sobald das Gefriermedium in die Beutelanordnungen 48 zugegeben ist, kann ein Benutzer durch die biegsamen Wände der Beutelanordnungen 48 manuell auf die Pellets 214 einwirken, um die Pellets 214 effizient aufzubrechen und die Zellen im Gefriermedium zu resuspendieren, wodurch eine Sekundärsuspension gebildet wird. Es kann auch eine andere manuelle oder mechanische Einwirkung auf die Beutelanordnungen 48 wie beispielsweise Knicken oder Schütteln verwendet werden, um die Sekundärsuspension zu bilden.
Alternativ zum Einfrieren, oder auch nach dem Einfrieren, können die Pellets 214 für eine anschließende Verwendung aus den Beutelanordnungen 48 entnommen werden. Beispielsweise kann, falls ein Pellet 214 nicht, wie vorstehend behandelt, zuvor in einem Gefriermedium resuspendiert wurde, über eine sterile Fluidverbindung zwischen entweder der Einlassleitung 90 oder der Auslassleitung 92 der Beutelanordnung 48 und einer Fluidquelle eine Fluidverbindung hergestellt werden. Die Fluidquelle wird verwendet, um ein Fluid wie beispielsweise ein Nährmedium, eine Puffer- und/oder Salzlösung mit ähnlichem osmotischem Druck wie die Innenwände der Zellen oder eine andere Flüssigkeit, welche die Zellen nicht beschädigt, in den Raum 56 zuzuführen. Das Fluid und das Pellet 214 werden vermischt, beispielsweise durch manuelles Einwirken auf die Beutelanordnung 48 und das darin befindliche Pellet 214 wie vorstehend behandelt, um eine Sekundärsuspension zu bilden. Die Sekundärsuspension kann dann unter Verwendung einer der Leitungen 90 und 92 zur Verwendung oder zur Zuführung in einen anderen Behälter aus den Beutelanordnungen 48 abgepumpt oder abgelassen werden. Beispielsweise kann die Sekundärsuspension als Impfmaterial zum Herstellen einer biologischen Suspension verwendet werden, indem sie in ein Nährmedium zugeführt wird, das sich in einem Reaktor wie beispielsweise dem Reaktor 10 oder in einem als Reaktor fungierenden kleineren Behälter befindet. Alternativ können die Zellen in der Sekundärsuspension lysiert werden, entweder in der Beutelanordnung 48 oder in einem Behälter, in den die Sekundärsuspension umgefüllt wurde. Ein oder mehrere Bestandteile der lysierten Zellen können dann zur Analyse oder zur Verwendung in einem Produkt isoliert werden. Alternativ zum Resuspendieren des Pellets 214 in der Beutelanordnung 48 kann die Beutelanordnung 48 auch einfach aufgeschnitten werden und das Pellet 214 manuell aus dem Raum 56 entnommen werden.
Wie vorstehend behandelt, können die Einsätze 166 (13) sowohl mit dem Schwenkbecherrotor 121 (8) als auch dem Festwinkelrotor 121A (17) verwendet werden und so bemessen sein, dass sie die komplementäre Passung mit den Beutelanordnungen 48 optimieren und/oder eine Beanspruchung und Bewegung der Beutelanordnungen 48 minimieren. Die Einsätze 166 erleichtern jedoch auch das Einladen und die Entnahme der Beutelanordnungen aus den Rotoren 121 und 121A. Das heißt, die Beutelanordnungen 48 können entweder vor oder nach dem Befüllen der Beutelanordnungen 48 mit der Suspension 18 in einfacher Weise passgenau im Hohlraum 171 der Einsätze 166 eingesetzt werden. Dies kommt auch daher, dass die Einsätze 166 (13) ein geringes Gewicht aufweisen und leicht verformbar und biegsam sind. Sobald die Beutelanordnungen 48 in die Einsätze 166 eingepasst sind, ist es dann ein Leichtes, die profilierten Einsätze 166 in die Hohlräume der Rotoren 121 und 121A (13 und 17) einzupassen.
Nach dem Rotieren der Beutelanordnungen 48 durch die Zentrifuge 112 erleichtern die Einsätze 166 die Entnahme der Beutelanordnungen 48 aus den Rotoren 121 und 121A mit minimaler Störeinwirkung auf die Beutelanordnungen 48 und stützen die Beutelanordnungen 48 außerhalb der Rotoren 121 und 121A. Die Einsätze 166 ermöglichen somit ein einfaches Befördern und Platzieren der Beutelanordnungen 28 bei minimalem Risiko, die Pellets 214 aufzuwirbeln. Angesichts der Vorteile der Einsätze 166 versteht es sich auch, dass in anderen Anwendungen die Einsätze 166 nicht dick sein müssen, um Polstereigenschaften bereitzustellen, sondern dünne Auskleidungen umfassen können, die schlicht ein einfaches Einsetzen und Entnehmen der Beutelanordnungen 48 in die und aus den Rotoren 121 und 121A ermöglichen. In diesem Zusammenhang müssen die Einsätze 166 nicht biegsam sein, sondern können starr oder halbstarr sein.
Es versteht sich, dass die vorstehend beschriebenen Verfahren zum Trennen und Ernten der Bestandteile der Suspension 18 auch in verschiedenen anderen Verfahrensschritten erfolgen können. Beispielsweise kann anstatt eines Trennens der Beutelanordnungen 48 vom Verteiler 46 (1) vor der Zentrifugation der Beutelanordnungen 48 die Fluidverbindung zwischen dem Verteiler 46 und den Beutelanordnungen 48 während der Zentrifugation auch bestehen bleiben. Das heißt, nachdem die Beutelanordnungen 48 wie zuvor behandelt mit der Suspension 18 befüllt wurden, kann das gesamte Verteilersystem 12 (1) vom Behälter 14 getrennt werden, beispielsweise durch Verschweißen und Durchschneiden der an den Behälter 14 gekoppelten Fluidleitung 50A. Die mit dem Verteiler 46 in Fluidverbindung stehenden Beutelanordnungen 48 werden, entweder unmittelbar oder zusammen mit den Einsätzen 166 (13 und 17), in den Hohlräumen 142 des Schwenkbecherrotors 121 (8) oder den Hohlräumen 200 des Festwinkelrotors 121A (16) aufgenommen. Wie zuvor behandelt, können die Beutelanordnungen 48 entweder vor oder nach dem Befüllen der Beutelanordnungen 48 mit der Suspension 18 in den Hohlräumen 142 bzw. 200 aufgenommen werden. Jedoch bleibt in dieser Ausführungsform der Verteiler 46 an die Beutelanordnungen 48 gekoppelt, während die Rotoren 121 bzw. 121A im Hohlraum 116 der Zentrifuge 112 (7) aufgenommen und rotiert werden. Gemäß diesem Verfahren kann der Verteiler 46 vor dem Rotieren beispielsweise durch Klammern, Bänder, Verschlüsse oder dergleichen am Rotorkörper 122 (8) des Schwenkbecherrotors 121 bzw. am Körper 196 (16) des Festwinkelrotors 121A gesichert werden. Nach dem Rotieren durch die Zentrifuge 112 zum Auftrennen der Suspension 18 in Pellets 214 und Überstand 216 kann zwischen der Fluidleitung 50A (1) und dem Behälter 220 (20) beispielsweise durch Rohrschweißen eine Fluidverbindung hergestellt werden.
Die gleichen Prozesse wie zuvor behandelt, d.h. mit oder ohne Anwenden der Klammer 226, können dann verwendet werden, um den Überstand 216 aus jeder Beutelanordnung 48 durch den Verteiler 46 und in den Behälter 220 umzufüllen. Falls gewünscht, können die Klammern 55 (1) gezielt geöffnet oder geschlossen werden, um die Behälteranordnungen 48 zu isolieren, während der Überstand 216 nacheinander aus jeder Behälteranordnung 48 in den Behälter 220 umgefüllt wird. Sobald der Überstand 216 aus jeder Beutelanordnung 48 entfernt ist, können die Pellets 214 ebenfalls unter Verwendung des gleichen Verfahrens wie vorstehend behandelt entnommen werden. Beispielsweise könnte die Fluidleitung 50A vom Behälter 220 abgeschnitten werden und dann mit einer Fluidquelle in Fluidverbindung gebracht werden, um wieder Fluid zum Resuspendieren der Pellets 214 in jede Behälteranordnung 48 zuzuführen. Die Fluidleitung 50A kann dann wiederum an einen neuen Behälter gekoppelt werden, in den das resuspendierte Pellet 214 umgefüllt wird. Alternativ kann jede Beutelanordnung 48 aufgeschnitten und das Pellet 214 entnommen werden. In einem weiteren Verfahren können die (die Pellets 214 enthaltenden) Beutelanordnungen 48 mit dem mit diesen in Fluidverbindung stehenden Verteiler 64 in einem Gefrierschrank gelagert werden, entweder mit oder ohne Zuführen eines Gefriermediums in jede Beutelanordnung 48 durch den Verteiler 64.
Einer der Vorteile der Aufrechterhaltung der Fluidverbindung zwischen dem Verteiler 64 und den Beutelanordnungen 48 besteht darin, dass erheblich weniger Fluidverbindungen hergestellt werden müssen, um den Überstand 216 und/oder das Pellet 214 aus den Beutelanordnungen 48 zu entfernen. Beispielsweise kann der Überstand 216 aus sämtlichen Beutelanordnungen 48 durch eine einzige Fluidverbindung zwischen der Fluidleitung 50A (1) und dem Behälter 220 (20) entfernt werden, anstatt zwischen jeder Beutelanordnung 48 und dem Behälter 220 eine separate Fluidverbindung herzustellen. Die Verarbeitung ist somit erheblich schneller und es besteht ein geringeres Risiko einer Verunreinigung. In einem weiteren alternativen Verfahren können die Beutelanordnungen 48, wie vorstehend behandelt, vor der Zentrifugation vom Verteiler 64 getrennt werden. Jedoch kann nach der Zentrifugation jede Behälteranordnung 48 wieder mit dem gleichen Verteiler 64 oder einem neuen Verteiler 64 in Fluidverbindung gebracht werden. Der Überstand 216 und/oder das Pellet 214 kann dann unter Verwendung des Verteilers 64 nach dem gleichen Verfahren wie vorstehend behandelt entfernt und/oder eingefroren werden.
Es versteht sich, dass in einem weiteren alternativen Verfahren die Auslassleitungen 92 (1) an den Behälteranordnungen 48 wegfallen können. In diesem Verfahren kann zum Entfernen des Überstands 216 und/oder des Pellets 214 die Einlassleitung 90 beispielsweise durch Rohrschweißen nacheinander mit sämtlichen erforderlichen Behältern und Fluidquellen, wie sie vorstehend bezüglich der Auslassleitung 92 behandelt wurden, in Fluidverbindung gebracht werden.
In einem weiteren alternativen Verfahren können auf einer oder beiden gegenüberliegenden Seiten jeder Beutelanordnung 48 ein oder mehrere Zwischenstücke in den Hohlraum 171 der Einsätze 166 oder den Hohlraum der Rotoren 121 und 121A eingesetzt werden. Das heißt, abhängig von der Größe der Beutelanordnungen 48 in Relation zur Größe der Hohlräume können die Zwischenstücke verwendet werden, um zusätzlichen Raum in den Hohlräumen auszufüllen, damit die Beutelanordnungen sich mit besserem Sitz und profilgetreuer in die Hohlräume einpassen. Die Zwischenstücke helfen somit dabei, eine Bewegung der Beutelanordnungen während der Zentrifugation zu verhindern und die Bildung von Falten und Knicken an den Beutelanordnungen während der Zentrifugation zu verhindern. Die Zwischenstücke können sich aus einem elastisch biegsamen Material wie Schaumstoff, Kautschuk oder synthetischem Kautschuk zusammensetzen. Es können jedoch auch andere Materialien verwendet werden.
Das erfindungsgemäße System weist mehrere besondere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auf. Beispielsweise sind die erfindungsgemäßen Beutelanordnungen mit den entsprechenden Verteilern gegenüber herkömmlichen Flaschen und Kolben billig und kostengünstig herzustellen. Entsprechend können, nachdem die Suspension aufgetrennt und der Überstand und/oder das Pellet geerntet sind, die Beutelanordnung und der Verteiler einfach entsorgt werden, wodurch die Notwendigkeit einer Reinigung oder Sterilisation vermieden wird. Das heißt, das Verteilersystem 12, der Verteiler 46 und die Beutelanordnungen 48 sind ausgelegt und verwendbar als Einwegartikel, die nach einmaliger Verwendung entsorgt werden. Des Weiteren sind die Beutelanordnungen und der Verteiler leicht zusammendrück- und knickbar, so dass sie leicht und auf minimalem Raum transportiert und gelagert werden können.
Zudem können der Verteiler 46, die Beutelanordnungen 48, der Behälter 220 und jegliche andere Behälter, die mit den Beutelanordnungen 48 in Fluidverbindung gebracht werden können, vor der Verwendung sämtlich sterilisiert werden, und es kann sich bei sämtlichen mit diesen oder zwischen diesen gebildeten Fluidverbindungen um sterile Verbindungen handeln. Das Umfüllen der Suspension 18 aus dem Reaktor 10 in die Beutelanordnungen 48 und das Umfüllen des Überstands 216 und des Pellets 214 aus den Beutelanordnungen 48 kann somit erreicht werden, ohne die Suspension 18 oder deren Bestandteile der offenen Umgebung oder anderen Kontaminationsquellen auszusetzen. Es besteht somit, wie vorstehend gesagt, kein oder höchstens ein minimales Risiko, dass die Suspension 18 oder deren Bestandteile während ihrer Verarbeitung verunreinigt werden, und somit sind in der Regel keine reinigende Nachverarbeitung der Suspensionsbestandteile erforderlich (abgesehen von beispielsweise Abfiltern geringer Restmengen an Zellen aus dem Überstand 216). Das Umfüllen der Suspension 18 und der getrennten Bestandteile durch geschlossene Leitungen verringert auch das Risiko, dass etwas vom Produkt verschüttet wird. Somit besteht ein geringeres Risiko, etwas vom Produkt durch Verschütten zu verlieren. Mit dem Reinigen von verschüttetem Produkt verbundene Verzögerungen und Anstrengungen werden ebenfalls vermieden. Diese geschlossene Verarbeitung in einer sterilen Umgebung steht in starkem Kontrast zum Stand der Technik, nach dem sowohl die ursprüngliche Suspension als auch der gebildete Überstand der Umgebung offen ausgesetzt sind, während diese in die und aus den während der Zentrifugation verwendeten Flaschen oder Kolben umgefüllt werden.
Des Weiteren stellt die Verwendung der Klammer 226 oder der anderen hierin behandelten Abdichtungsmechanismen einen einfachen Mechanismus zum Isolieren des Überstands gegenüber dem Pellet bereit, damit das Pellet nicht in den Überstand resuspendiert, während der Überstand aus der Beutelanordnung entfernt wird. Entsprechend steigert die Verwendung der Klammer 226 oder der anderen Abdichtungsmechanismen die Qualität des Überstands, der entfernt werden kann, und verkürzt überdies auch die Herstellungszeit, da die Beutelanordnungen einfacher gehandhabt werden können und der Überstand schneller entfernt werden kann.
Schließlich stellen die Beutelanordnungen, sobald der Überstand entfernt ist, eine einfache, effiziente und kompakte Möglichkeit zum Lagern und Einfrieren der Pellets ohne erforderliches Umfüllen in einen anderen Behälter bereit. Die biegsamen Beutelanordnungen stellen zudem eine einfache und effiziente Möglichkeit zum Resuspendieren des Pellets in den Beutelanordnungen zum Einfrieren oder für eine anschließende Verwendung bereit. Ferner existieren weitere Vorteile.
Es versteht sich, dass die verschiedenen Komponenten des hierin offenbarten erfindungsgemäßen Systems andere Ausbildungen aufweisen können. Beispielsweise weist die in 18 gezeigte Beutelanordnung 48 die Einlassleitung 90 und die Auslassleitung 92 am oberen Ende 66 auf. In einer alternativen Ausführungsform kann die Beutelanordnung 48 eine zweite Auslassleitung umfassen, die am unteren Ende 68 an den Beutel 54 gekoppelt ist und mit dem Raum 56 verbunden ist. Diese zweite Auslassleitung könnte zum Entfernen des Pellets 214 verwendet werden, wenn das Pellet 214 in Form einer Aufschlämmung vorliegt. Beispielsweise könnte entweder nach dem Entfernen des Überstands 216 oder vor dem Entfernen des Überstands 216 die zweite Auslassleitung unter Verwendung einer sterilen Verbindung an einen neuen Behälter 220 (19) gekoppelt werden und die Pumpe 224 verwendet werden, um das Pellet 214 in den Behälter 220 zu befördern. Wenn das Pellet 214 in den Behälter 220 befördert wird, könnte der Überstand in der Beutelanordnung 48 behalten werden.
Der unter Bezugnahme auf 1 abgebildete und behandelte Verteiler 46 setzt sich aus den Fluidleitungen 50 und den Formstücken 52 zusammen, die zur gewünschten Anordnung zusammengekoppelt und dann separat mit den Beutelanordnungen 48 in Fluidverbindung gebracht werden. In einer weiteren alternativen Ausführungsform können jedoch der Verteiler und die Beutelanordnungen integral aus den gleichen überlappenden Folienbögen gebildet werden, zwischen denen eine Nahtverbindung hergestellt wird. Dieses System vermeidet oder minimiert die Notwendigkeit, Fluidverbindungen zwischen Teilen herzustellen, was sowohl zeitaufwändig ist als auch die Anzahl möglicher Einfallstore für Verunreinigungen erhöht.
Beispielsweise stellt 23 ein Fluidverteilersystem 300 dar, das einen Verteiler 302 und eine Vielzahl von Beuteln 304 umfasst, die integral aus den gleichen überlappenden Folienbögen durch gezielte Nahtverbindung der überlappenden Bögen gebildet werden. Genauer gesagt, weist der Verteiler 302 einen biegsamen Körper 303 auf, der sich, wie vorstehend behandelt, aus den biegsamen Bögen 60 und 62 mit einander zugewandten Innenflächen 308a und 308b und gegenüberliegenden Außenflächen 309a und 309b zusammensetzt. Durch wie vorstehend behandelt erfolgendes Bilden von Nahtlinien 64, welche die Bögen 60 und 62 abdichtend verbinden, wird innerhalb des Verteilers 302 ein Fluidströmungsweg 310 gebildet. Der Fluidströmungsweg 310 umfasst einen sich von einem Fluideinlass 313 aus erstreckenden Hauptströmungsweg 312 und eine Vielzahl sich von diesem aus erstreckender Sekundärströmungswege 314. Der Körper 303 kann ein am Fluideinlass 313 gesichertes Formstück 315 zum Herstellen einer Fluidverbindung mit dem Reaktor 10 oder einer sich vom Reaktor 10 aus erstreckenden Fluidleitung aufweisen. Das Formstück 315 kann ein aseptisches Verbindungsstück umfassen. Alternativ kann das Formstück 315 wegfallen und der Fluideinlass 313 kann in anderer Weise an den Reaktor 10 oder eine sich vom Reaktor 10 aus erstreckende Fluidleitung gekoppelt werden. Die Sekundärströmungswege 314 erstrecken sich bis zu den Beuteln 304, die aus den gleichen Bögen 60 und 62 gebildet sind.
Dadurch, dass sie aus den gleichen Bögen gebildet sind wie der Verteiler 302, sind die Beutel 304 wie die Beutel 54 biegsam und zusammendrückbar. Jeder Beutel 304 kann in der gleichen Weise gebildet werden, in der auch der Verteiler 302 gebildet wird. Das heißt, jeder Beutel 304 wird gebildet, indem die Bögen 60 und 62 gezielt durch Nahtabdichtung verbunden werden, um den Umfang der Beutel 304 umreißende Nahtlinien 318 zu bilden.
Jeder Beutel 304 umfasst einen Hauptkörper 320, der sich von einem unteren Ende 322 bis zu einem beabstandeten oberen Ende 324 erstreckt und eine Außenwand 326 mit einer einen Raum 330 begrenzenden Innenfläche 328 aufweist. Ein Fluideinlass 332 bzw. ein Fluidauslass 334 erstrecken sich so durch das untere bzw. das obere Ende 322 und 324 der Außenwand 326, dass sie mit dem Raum 330 in Fluidverbindung stehen. Zudem wird ein Fluidleitungsweg 335 gebildet, der mit dem Raum 330 verbunden ist und sich vom Fluideinlass 332 aus zum Verteiler 302 hin erstreckt. Ähnlich wie bei den Beuteln 54 können zudem eine oder mehrere Hängeröffnungen 336 den Hauptkörper 320 durchlaufen.
Da die Beutel 304 aus den gleichen Bögen 60 und 62 wie der Verteiler 302 gebildet sind, kann jeder Sekundärströmungsweg 314 so gebildet werden, dass er ohne die Verwendung eines Form- oder Koppelstücks nahtlos in den Fluidleitungsweg 335 überfließt. Das heißt, jeder Sekundärströmungsweg 314 kann integral mit dem Fluidleitungsweg 335 und dessen entsprechendem Fluideinlass 332 gebildet werden. Somit kann der biegsame Körper 303 des Verteilers 302 aus einem ersten Abschnitt der Bögen 60 und 62 gebildet werden, während die Beutel 304 aus einem sich durchgängig fortsetzenden zweiten Abschnitt der Bögen 60 und 62 gebildet werden können.
Ein oder mehrere Verbindungsstücke können an den Auslass 334 des Beutels 304 geschweißt oder anderweitig mit diesem in Fluidverbindung gebracht werden. Jedes Verbindungsstück kann einen Anschluss, ein Röhrchen oder dergleichen umfassen. Beispielsweise umfassen in der abgebildeten Ausführungsform die Verbindungsstücke ein Paar im Fluidauslass 334 des Aufnahmebeutels 304 gesicherter Röhrchen 338. Die Röhrchen 338 können angeschweißt, angeklebt, angeschraubt oder anderweitig am Fluidauslass 334 an den Beuteln 304 gesichert werden. Wie die Leitungen 90 und 92 an den Beutelanordnungen 48 können die Röhrchen 338 zum Entfernen des Überstands 228 und des Pellets 230 aus dem Raum 330 verwendet werden. Die Kombination aus jedem Beutel 304 und den entsprechenden Röhrchen 338 wird hierin als Beutelanordnung 339 bezeichnet.
Falls gewünscht, kann das Verteilersystem 300 Mittel zum einfachen Lösen der Beutel 304 vom Verteiler 302 nach dem Befüllen der Beutel 304 mit der Suspension 18 beinhalten. Beispielsweise kann sich für jeden Beutel 304 eine Vielzahl von Perforationen 340 durch beide Bögen 60 und 62 in einer Linie erstrecken, die sich vom Umfangsrand 316 der biegsamen Bögen 306 um den entsprechenden Beutel 304 und zurück zum Umfangsrand 316 erstrecken. Einzig über den Fluidströmungsweg 310 sind keine Perforationen 340 gebildet. Hierdurch kann jeder Beutel 304 vom Verteiler 302 durch einfaches Abreißen entlang der dem Beutel 304 entsprechenden Perforationen 340 gelöst werden, wie es mit dem Aufnahmebehälter 304a gemacht wurde. Wie in der abgebildeten Ausführungsform gezeigt, können Abschnitte der Perforationen 340 durch mehr als einen Beutel 304 gemeinsam verwendet werden.
Ungeachtet dessen, ob Perforationen 340 verwendet werden oder nicht, sollten vor dem Lösen des Beutels 304 vom Verteiler 302 der Fluideinlass 332 des Aufnahmebehälters 304 und der Sekundärströmungsweg 314 des Verteilers 302 irgendwo entlang des Fluidleitungswegs 335 isoliert und gegeneinander abgedichtet werden. Wenn weder der Fluideinlass 332 noch der Sekundärströmungsweg 314 abgedichtet wird, kann Fluid aus dem Aufnahmebehälter 304 und/oder dem Verteiler 302 austreten, wenn diese getrennt werden, und es können Verunreinigungen in diese eindringen. In einer Ausführungsform werden der Fluideinlass 332 und der Sekundärströmungsweg 314 durch gezieltes Verschweißen abgedichtet. Dies kann erreicht werden, indem nach dem Leiten der Suspension 18 aus dem Reaktor 10 durch den Verteiler 302 in die Beutel 304 die einer Position entlang des Fluidleitungswegs 335 entsprechenden Abschnitte der Bögen 306a und 306b verschweißt werden. Beispielsweise wurde in 23 der dem Aufnahmebehälter 304b entsprechende Fluidleitungsweg 335b an der Schweißnaht 342 zugeschweißt. Wie abgebildet, sollte das Schweißen mit den dem Beutel 304 entsprechenden Perforationen 340 ausgerichtet werden. Durch diese Vorgehensweise kann, wenn der Beutel 304 durch Abreißen entlang der Perforationen 340 vom Verteiler 302 gelöst wird, wie es beim Aufnahmebehälter 304a der Fall ist, ein Schnitt durch die Schweißnaht 342 so vorgenommen werden, dass ein Abschnitt 342A der Naht 342 am Verteiler 302 verbleiben kann, während sich ein separater Abschnitt 342b der Naht 342 mit dem Aufnahmebehälter 303 zusammen lösen kann. Hierdurch wird ermöglicht, dass nach der Trennung sowohl der Aufnahmebehälter 304 als auch der Verteiler 302 abgedichtet ist. Der Schnitt kann als Teil des Schweißprozesses oder danach vorgenommen werden.
Die Beutelanordnungen 339 können im Wesentlichen in der gleichen Weise verwendet werden wie die Beutelanordnungen 49. Das heißt, nach dem Befüllen der Beutelanordnungen 339 mit der Suspension 18 wird jede Beutelanordnung vom Verteiler 302 abgenommen und mit dem oberen Ende 324 nach oben in einer Zentrifuge platziert. Die Zentrifuge rotiert die Beutelanordnungen 339 und bewirkt dadurch, dass sich die Suspension 18 in den Überstand 216 und das Pellet 214 auftrennt. Der Überstand 216 wird dann in der gleichen Weise, in welcher der Überstand durch die Auslassleitung 92 der Beutelanordnungen 48 entfernt wird, durch eines der Röhrchen 338 aus der Behälteranordnung 339 entfernt. Auch hier können nach Bedarf die Klammer 226 oder andere Abdichtungsmechanismen quer über die Beutelanordnungen 339 verwendet werden, um den Überstand 216 vom Pellet 214 zu isolieren. Schließlich kann das Pellet 214 in den Beutelanordnungen 339 gelagert oder aus diesen entnommen werden, wie vorstehend bezüglich der Beutelanordnungen 48 behandelt. Eine weiterführende Offenbarung bezüglich des Verteilersystems 300 und anderer Verteilersysteme, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, findet sich im am 7. Juli 2015 erteilten US-Patent Nr. 9,073,650 , das hiermit ausdrücklich und vollumfänglich in Bezug genommen wird.
In 24 ist eine weitere Ausführungsform eines Rotors 360 abgebildet, der mit der Zentrifuge 212 verwendet werden kann. Der Rotor 360 ähnelt dem Rotor 122, wobei gleiche Elemente durch gleiche Bezugszeichen benannt sind. Der Rotor 360 beinhaltet eine mittig angeordnete Nabe 126, die von dieser nach außen abstehende Arme 128 aufweist. An den gegenüberliegenden Seiten jedes Arms 128 sind Hänger 130 befestigt. Es sind Becher 362A bis D vorhanden, die längliche Hohlräume 142 begrenzen, welche jeweils zum Aufnehmen einer Beutelanordnung ausgelegt sind. Jeder Becher 362A bis D weist daran angeordnete Aufnahmen 148 auf, um lösbar an den Hängern 130 befestigt derart befestigt zu werden, dass die Becher 362 ausschwenken können. Im Unterschied zu den Bechern 124 weisen jedoch die Becher 362 Aufnahmen 148 auf, die anstatt an gegenüberliegenden Seitenwänden 146A und 146B an gegenüberliegenden Stirnwänden 145A und 145B angeordnet sind. Somit verläuft eine Längsachse 152 des Hohlraums 142 der Becher 362 senkrecht zu einer sich radial aus der Nabe 126 heraus erstreckenden radialen Achse 364. Nach Bedarf können becherförmige Einsätze 366 in den Bechern 364 verwendet werden, um die Beutelanordnungen unmittelbar zu tragen.
In 25 ist ein alternativer Rotor 370 abgebildet, bei dem es sich um den gleichen handelt wie bei dem Rotor 121A in 16, außer dass die Hohlräume 200 auch hier so ausgebildet sind, dass sich die Längsachse 152B zwischen gegenüberliegenden Stirnwänden erstreckt und nun senkrecht zur sich von der Nabe 194 aus erstreckenden radialen Achse 364 verläuft. Nach Bedarf können in den Hohlräumen 200 des Rotors 370 Einsätze 166 positioniert werden.
In 26 ist ein Beispiel eines Blockflussdiagramms abgebildet, das Verfahrensschritte der vorliegenden Erfindung umreißt. In Schritt 380 wird die Suspension in die Beutelanordnungen der vorliegenden Erfindung abgegeben. Wie vorstehend behandelt, handelt es sich bei der Suspension typischerweise um eine biologische Suspension, die in einem Bioreaktor oder einem Gärtank gezüchtet wird, jedoch können unter Verwendung der Merkmale und Verfahren der vorliegenden Erfindung auch andere nicht-biologische Suspensionen verarbeitet werden. Wenn mehrere Beutelanordnungen befüllt werden sollen, kann die Suspension unter Verwendung eines Verteilers umgefüllt werden. Andernfalls kann zum Befüllen einer einzelnen Beutelanordnung eine einzelne Fluidleitung verwendet werden. Die Verteiler und Beutelanordnungen werden vor der Verwendung zusammengekoppelt, abgedichtet und beispielsweise durch Bestrahlung sterilisiert. Zu anderen verwendbaren Sterilisationsprozessen zählen Autoklavieren oder Behandeln der offenen Verteiler und Beutelanordnungen mit Ozon oder anderen sterilisierenden Kontaktreagenzien und anschließendes abdichtendes Verschließen der offenen Verteiler und Beutelanordnungen. Während der Verwendung stehen die Verteiler unter Verwendung einer sterilen Verbindung mit dem Behälter des Bioreaktors oder Gärtanks in Fluidverbindung. Die Verteiler bilden somit einen sterilen Leitungsweg, durch den die Suspension vom Bioreaktor oder Gärtank ohne Risiko einer Verunreinigung zu den Beutelanordnungen gelangen kann.
Die Beutelanordnungen werden nach Gewicht, beispielsweise unter Verwendung einer Waage, oder nach Volumen mit der Suspension befüllt. Zum Steuern des Fluidstroms in jede Beutelanordnung können Klammern oder Ventile verwendet werden. Sobald die Beutelanordnungen befüllt sind, werden in Schritt 382 die Beutelanordnungen abdichtend verschlossen und vom Verteiler getrennt. Abdichtendes Schließen der Beutelanordnungen wird typischerweise durch Zuschweißen eines Teilstücks der Einlassleitung zu den Beutelanordnungen erreicht. Die Einlassleitung kann dann durch die Schweißnaht verlaufend durchgeschnitten werden, um die Beutelanordnungen vom Verteiler zu trennen.
Die Beutelanordnungen umfassen biegsame zusammendrückbare Beutel, die eine Kammer begrenzen, in der die Suspension gehalten wird. Die Beutel können zweidimensionale Beutel umfassen, was typischerweise zwei übereinanderliegende Bögen einer biegsamen Folie umfasst, die durch eine Naht verbunden werden, oder sie können dreidimensionale Beutel umfassen, die sich typischerweise aus drei oder mehr durch Nahten verbundene Bögen aus biegsamer Folie zusammensetzen. Die Beutelanordnungen können ferner einen, zwei, drei oder mehr Anschlüsse und/oder Schlauchteilstücke oder Röhrchen umfassen, die an die zusammendrückbaren Beutel gekoppelt sind und mit dem Raum verbunden sind.
In Schritt 384 werden die gefüllten Beutelanordnungen rotiert, um die Suspension in ein sich aus Zellen; Mikroorganismen und/oder anderen Feststoffen zusammensetzendes Pellet mit einer höheren Dichte und einen sich als Flüssigkeit über dem Pellet ansammelnden Überstand mit einer geringeren Dichte aufzutrennen. Die Rotation der Beutelanordnungen wird unter Verwendung einer Zentrifuge erreicht. In einer Ausführungsform verjüngt sich ein unteres Ende der Beutelanordnungen nach innen, damit sich das Pellet während der Zentrifugation effizienter in einem begrenzten Raum ansammeln und verdichten kann. Zusätzlich können die Zentrifugenrotoren mit länglichen Hohlräumen gebildet sein, deren untere Enden sich ebenfalls nach innen verjüngen. Die Rotorhohlräume sind so ausgelegt, dass sie eine Form aufweisen, die allgemein komplementär zur Form der Beutelanordnungen ist. Dies ermöglicht es den Rotoren, die Beutelanordnungen vollständig zu stützen, um ungewollte Beanspruchung während der Zentrifugation zu verhindern, unterstützt ein Ansammeln und Verdichten des Pellets in einem begrenzten Bereich in den Beutelanordnungen und hilft dabei, ungewollte Falten oder Knicke in den Beutelanordnungen zu verhindern, welche das Ansammeln des Pellets stören können. In den Hohlraum der Rotoren können auch elastisch biegsame Einsätze eingesetzt werden. Die Einsätze weisen einen eigenen Hohlraum auf, der wie die Hohlräume der Rotoren verwendet wird, um die Beutelanordnungen aufzunehmen und zu stützen, jedoch weisen sie den zusätzlichen Vorteil auf, dass sie eine Beanspruchung weiter verringern und sich aufgrund der elastisch biegsamen Beschaffenheit der Einsätze im Profil besser an die Beutelanordnungen anpassen. Die Einsätze können auch dafür ausgelegt sein, lediglich ein Einsetzen von Beutelanordnungen in die Rotorhohlräume und ein Entnehmen der Beutelanordnungen aus den Rotorhohlräumen zu unterstützen, und müssen dann nicht die Funktion erfüllen, eine Beanspruchung oder Bewegung der Beutelanordnung zu verringern.
In Schritt 386 wird bestimmt, ob der Überstand gegenüber dem Pellet abgedichtet werden muss. Diese Bestimmung erfolgt typischerweise auf Grundlage der Art der verarbeiteten Zellen oder Mikroorganismen. Wenn das Pellet fest verdichtet ist und nicht so leicht aufgewirbelt werden kann, d.h. nicht so leicht in den Überstand resuspendiert wird, ist keine Abdichtung erforderlich. In diesem Fall wird in Schritt 388 der Überstand aus den Beutelanordnungen entfernt. Dies wird durch Entnehmen der Beutelanordnungen aus der Zentrifuge mit oder ohne die Einsätze, Koppeln einer Auslassleitung der Beutelanordnungen an einen Behälter unter Verwendung einer sterilen Verbindung und anschließende Verwendung einer peristaltischen Pumpe zum Abpumpen des Überstands in den Behälter erreicht. Während des Abpumpens können die Beutelanordnungen in einem Rotorbecher und/oder dem Einsatz behalten werden oder sie können auf oder in einem Gestell, Ständer, Behälter oder einer sonstigen Tragstruktur getragen werden. Typischerweise wird während des Abpumpvorgangs jede Beutelanordnung in einer aufrecht stehenden Position gehalten.
Sobald der Überstand entfernt wurde, wird in Schritt 390 das zurückbleibende Pellet verarbeitet. Dies kann einfach ein Lagern der Beutelanordnung mit dem Pellet in einem Gefrierapparat zur späteren Verwendung beinhalten. Alternativ kann ein Gefriermedium in die Beutelanordnung abgegeben und das Pellet resuspendiert werden, um eine Sekundärsuspension zu bilden. Die die Sekundärsuspension enthaltende Beutelanordnung kann dann ebenfalls in einem Gefrierapparat zur späteren Verwendung gelagert werden. In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann eine Flüssigkeit wie beispielsweise ein Nährmedium in die Beutelanordnung abgegeben und das Pellet resuspendiert werden, um eine weitere Sekundärsuspension zu bilden. Anschließend kann eine Pumpe verwendet werden, um die Sekundärsuspension in einen neuen Behälter zu befördern. In einer weiteren Alternative kann die Beutelanordnung aufgeschnitten und das Pellet manuell entnommen werden.
Falls bestimmt wird, dass der Überstand gegenüber dem Pellet abgedichtet werden muss, um ein Resuspendieren des Pellets in den Überstand zu verhindern, wird in Schritt 392 die Dichtung angelegt. In einer Ausführungsform kann die Dichtung eine Klammer umfassen, die unmittelbar über dem Pellet quer über die Beutelanordnung lösbar angebracht wird. Die Klammer unterteilt den Raum in einen den Überstand enthaltenden oberen Raum und einen das Pellet enthaltenden unteren Raum. Der obere Raum ist durch die Klammer gegenüber dem unteren Raum abdichtend verschlossen. Anstatt eine Klammer zu verwenden, kann die Dichtung auch durch Zusammenklemmen zweier Strukturelemente auf gegenüberliegenden Seiten der Beutelanordnung oder durch Bilden einer Schweißnaht quer über den Raum des Beutels gebildet werden. Falls die Beutelanordnung zu voll ist, um die Dichtung gleich anzulegen, kann, wie vorstehend in Schritt 388 behandelt, zunächst ein Teil des Überstands entfernt werden, bis genug Überstand entfernt ist, um dann die Dichtung anlegen zu können.
Sobald die Dichtung gebildet ist, wird der Überstand bzw. der verbleibende Überstand in Schritt 394 unter Verwendung des gleichen Verfahrens wie vorstehend bezüglich des Schritts 388 behandelt aus der Beutelanordnung entfernt. Bei angelegter Dichtung kann der Überstand jedoch typischerweise schneller entfernt werden und die Beutelanordnung kann in anderen Positionen platziert werden, da kein Risiko besteht, dass das Pellet aufgewirbelt wird. Schließlich kann in Schritt 396 das Pellet unter Verwendung der gleichen Verfahren wie vorstehend zu Schritt 390 behandelt verarbeitet werden. Sobald der Überstand entfernt ist, kann die Dichtung nach Wunsch abgenommen werden.
Die vorliegende Erfindung kann auch in anderen konkreten Formen ausgeführt sein, ohne dabei von ihrem Grundgedanken oder ihren wesentlichen Merkmalen abzuweichen. Die beschriebenen Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht als lediglich veranschaulichend und nicht einschränkend zu betrachten. Der Umfang der Erfindung wird daher eher durch die beiliegenden Ansprüche als durch die vorstehende Beschreibung angegeben. Sämtliche Änderungen, die im Bedeutungsumfang der Ansprüche liegen oder als mit diesen gleichwertig anzusehen sind, gelten als von deren Umfang umfasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6083587 [0024]
US 20030077466 A1 [0024]
US 7384783 [0029]
US 7682067 [0029]
US 2006/0196501 [0029]
US 9073650 [0101]

Claims

Verfahren zum Auftrennen einer biologischen Suspension, wobei das Verfahren umfasst: Abgeben einer sich aus Zellen oder Mikroorganismen zusammensetzenden flüssigen Suspension in einen sterilen Raum einer ersten Beutelanordnung, wobei die erste Beutelanordnung einen zusammendrückbaren Beutel umfasst, der sich aus einem oder mehreren Bögen einer biegsamen Folie zusammensetzt, und Rotieren der ersten Beutelanordnung unter Verwendung einer Zentrifuge so, dass sich die flüssige Suspension in dem Raum in ein sich aus den Zellen oder Mikroorganismen zusammensetzendes Pellet und einen flüssigen Überstand auftrennt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die flüssige Suspension durch einen sterilen Leitungsweg in den Raum der ersten Beutelanordnung abgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die flüssige Suspension aus einem Bioreaktor oder Gärtank durch einen geschlossenen, sterilen Leitungsweg in den Raum der ersten Beutelanordnung abgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: abdichtendes Verschließen des Raums der ersten Beutelanordnung und Platzieren der abgedichteten ersten Beutelanordnung in einem Hohlraum eines Rotors der Zentrifuge.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die erste Beutelanordnung so platziert wird, dass die erste Beutelanordnung unmittelbar an einer Innenfläche des Hohlraums des Rotors sitzt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Platzierens umfasst: Positionieren der ersten Beutelanordnung in einem Hohlraum eines Einsatzes und Platzieren des Einsatzes im Hohlraum des Rotors.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Einsatz hinreichend biegsam ist, dass der Hohlraum des Einsatzes ohne plastische Verformung des Einsatzes vollständig zusammengedrückt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Rotor einen Schwenkbecherrotor umfasst und der Hohlraum an einem Becher des Schwenkbecherrotors gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Rotor einen Festwinkelrotor umfasst und der Hohlraum im Rotor in einem Winkel zur Vertikalen gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Hohlraum des Rotors länglich ist und ein unteres Ende aufweist, das sich nach innen verjüngt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Hohlraum des Rotors eine ovale oder elliptische Öffnung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Beutelanordnung ein oberes Ende mit einem oder mehreren daran gekoppelten Röhrchen oder Anschlüssen und ein gegenüberliegendes unteres Ende aufweist, wobei das untere Ende stärker nach innen verjüngt ist als das obere Ende.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Umfüllen zumindest eines Teils des flüssigen Überstands aus dem Raum der ersten Beutelanordnung in einen separaten Behälter durch einen sterilen Leitungsweg.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend ein Lagern der das Pellet enthaltenden ersten Beutelanordnung in einem Gefrierapparat nach dem Umfüllen zumindest des Teils des flüssigen Überstands aus dem Raum.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend: Abgeben einer Flüssigkeit in den Raum der ersten Beutelanordnung nach dem Umfüllen zumindest des Teils des flüssigen Überstands aus dem Raum und Mischen der Flüssigkeit mit dem Pellet, um eine Sekundärsuspension zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Mischens ein manuelles Einwirken auf das Pellet durch die erste Beutelanordnung umfasst, um das Pellet aufzubrechen.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend ein Lagern der die Sekundärsuspension enthaltenden ersten Beutelanordnung in einem Gefrierapparat.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bilden einer Dichtung quer über die erste Beutelanordnung, um den Raum der ersten Beutelanordnung in einen zumindest einen Teil des Überstands enthaltenden oberen Raum und einen das Pellet enthaltenden unteren Raum zu trennen, wobei der obere Raum gegenüber dem unteren Raum abdichtend verschlossen wird, und Umfüllen zumindest eines Teils des Überstands im oberen Raum in einen separaten Behälter.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Schritt des Bildens einer Dichtung ein Anlegen einer Klammer quer über die erste Beutelanordnung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19, ferner umfassend: Abnehmen der quer über der ersten Beutelanordnung liegenden Dichtung, Zuführen einer Flüssigkeit in den Raum der ersten Beutelanordnung, Mischen des Pellets mit der Flüssigkeit, um eine Sekundärsuspension zu bilden, und Entfernen zumindest eines Teils der Sekundärsuspension aus dem Raum der ersten Beutelanordnung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Abgebens der flüssigen Suspension ein Leiten der flüssigen Suspension durch einen Verteiler und in den sterilen Raum der ersten Beutelanordnung umfasst, wobei der Verteiler mit der ersten Beutelanordnung und einer zweiten Beutelanordnung in Fluidverbindung steht.
Verfahren nach Anspruch 21, ferner umfassend: abdichtendes Verschließen des Raums der ersten Beutelanordnung, Trennen der ersten Beutelanordnung vom Verteiler und Platzieren der abgetrennten ersten Beutelanordnung in einem Hohlraum eines Rotors der Zentrifuge.
Verfahren nach Anspruch 21, ferner umfassend: Platzieren der ersten Beutelanordnung in einem ersten Hohlraum eines Rotors der Zentrifuge, Platzieren der zweiten Beutelanordnung in einem zweiten Hohlraum des Rotors der Zentrifuge, wobei der Verteiler mit der ersten Beutelanordnung und der zweiten Beutelanordnung in Fluidverbindung steht, und wobei der Schritt des Rotierens ein Rotieren der ersten Beutelanordnung, der zweiten Beutelanordnung und des Verteilers unter Verwendung der Zentrifuge umfasst.
Verfahren nach Anspruch 23, ferner umfassend: Entnehmen der ersten Beutelanordnung, der zweiten Beutelanordnung und des Verteilers aus dem Rotor, Herstellen einer Fluidverbindung zwischen dem Verteiler und einem Behälter und Abgeben zumindest eines Teils des Überstands aus der ersten Beutelanordnung in den Behälter durch den Verteiler.
Verfahren zum Auftrennen einer biologischen Suspension, wobei das Verfahren umfasst: Abgeben einer sich aus Zellen oder Mikroorganismen zusammensetzenden flüssigen Suspension durch einen Verteiler und in einen Raum jeder einer Vielzahl von Beutelanordnungen, die jeweils mit dem Verteiler in Fluidverbindung stehen, wobei jede der Vielzahl von Beutelanordnungen einen sich aus einem oder mehreren Bögen einer biegsamen Folie zusammensetzenden, zusammendrückbaren Beutel umfasst, Trennen jeder der Vielzahl von Beutelanordnungen vom Verteiler so, dass der Raum jeder der Vielzahl von zusammendrückbaren Beuteln abdichtend verschlossen wird, Platzieren jeder der Vielzahl von Beutelanordnungen in einem Hohlraum eines Rotors einer Zentrifuge und Aktivieren der Zentrifuge, damit sich die flüssige Suspension im Raum jeder der Vielzahl von Beutelanordnungen in ein sich aus den Zellen oder Mikroorganismen zusammensetzendes Pellet und einen flüssigen Überstand auftrennt.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei der Raum jeder der Vielzahl von zusammendrückbaren Beutelanordnungen steril ist, wenn die Suspension erstmals in die Räume abgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei der Schritt des Platzierens jeder der Vielzahl von Beutelanordnungen in einem Rotor ein Platzieren jeder der Vielzahl von Beutelanordnungen in einem separaten Becher eines Schwenkbecherrotors umfasst.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei der Schritt des Abgebens der flüssigen Suspension ein Leiten der flüssigen Suspension vom Verteiler zu jeder der Vielzahl von Beutelanordnungen so umfasst, dass die flüssige Suspension in jeder der Vielzahl von Beutelanordnungen frei von Verunreinigungen ist.
Verfahren nach Anspruch 25, ferner umfassend: Herstellen einer Fluidverbindung zwischen einer der Vielzahl von Beutelanordnungen und einem Behälter unter Verwendung einer sterilen Verbindung und Umfüllen zumindest eines Teils des flüssigen Überstands aus der einen der Vielzahl von Beutelanordnungen in den Behälter durch die Fluidverbindung.
Verfahren nach Anspruch 25, ferner umfassend: Anlegen einer Klammer quer über eine der Vielzahl von Beutelanordnungen so, dass der Raum der einen der Beutelanordnungen in einen oberen Raum, in welchem zumindest ein Teil des Überstands angeordnet ist, und einen unteren Raum unterteilt wird, in welchem das Pellet angeordnet ist, wobei der obere Raum durch die Klammer gegenüber dem unteren Raum abdichtend verschlossen wird, und Entfernen zumindest eines Teils des Überstands aus dem oberen Raum, während die Klammer an die eine der Vielzahl von Beutelanordnungen angelegt ist.
Verfahren zum Auftrennen einer biologischen Suspension, wobei das Verfahren umfasst: Rotieren einer Beutelanordnung so, dass sich eine flüssige Suspension in einem Raum der Beutelanordnung in ein sich aus Zellen oder Mikroorganismen zusammensetzendes Pellet und einen flüssigen Überstand auftrennt, wobei die Beutelanordnung einen sich aus einem oder mehreren Bögen einer biegsamen Folie zusammensetzenden, zusammendrückbaren Beutel umfasst, Bilden einer Dichtung quer über die Beutelanordnung so, dass der Raum der Beutelanordnung in einen oberen Raum, in welchem zumindest ein Teil des flüssigen Überstands angeordnet ist, und einen unteren Raum unterteilt wird, in welchem das Pellet angeordnet ist, wobei der obere Raum gegenüber dem unteren abdichtend verschlossen wird, und Entfernen zumindest eines Teils des flüssigen Überstands aus dem oberen Raum, während die Dichtung gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei die Beutelanordnung unter Verwendung einer Zentrifuge rotiert wird.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei der Schritt des Bildens der Dichtung ein Anlegen einer Klammer quer über die Beutelanordnung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei der Schritt des Bildens der Dichtung ein Bilden einer Schweißnaht quer über die Beutelanordnung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei der Schritt des Entfernens zumindest eines Teils des flüssigen Überstands umfasst: Bilden einer sterilen Fluidverbindung zwischen der Beutelanordnung und einem Behälter und Abpumpen zumindest des Teils des flüssigen Überstands aus dem oberen Raum in den Behälter durch die sterile Fluidverbindung.
Verfahren nach Anspruch 31, ferner umfassend: Abnehmen der quer über der Beutelanordnung liegenden Dichtung, Zuführen einer Flüssigkeit in den Raum der Beutelanordnung und Mischen des Pellets mit der Flüssigkeit, um eine Sekundärsuspension zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 36, ferner umfassend ein Lagern der die Sekundärsuspension enthaltenden Beutelanordnung in einem Gefrierapparat.
Verfahren nach Anspruch 31, ferner umfassend ein Lagern der das Pellet enthaltenden Beutelanordnung in einem Gefrierapparat nach dem Entfernen zumindest eines Teils des flüssigen Überstands aus dem oberen Raum.
Einweg-Zentrifugenbeutelanordnung, umfassend: einen ersten Bogen einer biegsamen Polymerfolie, einen den ersten Bogen überlagernden zweiten Bogen einer biegsamen Polymerfolie, eine Nahtlinie, die den ersten Bogen am zweiten Bogen sichert und einen zwischen dem ersten Bogen und dem zweiten Bogen begrenzten Raum umgibt, wobei die Nahtlinie eine Länge aufweist und Folgendes umfasst: ein oberes Nahtlinienteilstück, das einen dem Raum zugewandten Innenrand aufweist, der linear ist, wobei zwischen dem ersten Bogen und dem zweiten Bogen an einer Position entlang des oberen Nahtlinienteilstücks ein erster Anschluss oder ein erstes Röhrchen angeschweißt ist, und ein unteres Nahtlinienteilstück, das gegenüber dem oberen Nahtlinienteilstück angeordnet ist, wobei das untere Nahtlinienteilstück einen dem Raum zugewandten Innenrand aufweist, der die Form einer gleichmäßigen kontinuierlichen Krümmung besitzt, die mindestens 25 % der Länge der den Raum umgebenden Nahtlinie umfasst.
Einweg-Zentrifugenbeutel nach Anspruch 39, wobei der Innenrand des unteren Nahtlinienteilstücks die Form eines Halbkreises oder eines Teilstücks eines Ovals besitzt.
Einweg-Zentrifugenbeutel nach Anspruch 39, wobei die Nahtlinie ferner ein Paar gegenüberliegender seitlicher Nahtlinien umfasst, die zwischen der oberen Nahtlinie und der unteren Nahtlinie angeordnet sind, wobei jede seitliche Nahtlinie einen dem Raum zugewandten inneren Rand aufweist, der linear ist, wobei sich die untere Nahtlinie zwischen dem Paar gegenüberliegender seitlicher Nahtlinien erstreckt.
Anordnung, umfassend: einen zusammendrückbaren Beutel, der einen Raum begrenzt und sich aus einem oder mehreren Bögen einer biegsamen Folie zusammensetzt, wobei der zusammendrückbare Beutel ein oberes Ende mit einem oder mehreren daran gekoppelten Röhrchen oder Anschlüssen und ein gegenüberliegendes unteres Ende aufweist, wobei das untere Ende stärker nach innen verjüngt ist als das obere Ende, und einen Rotor einer Zentrifuge, der einen länglichen Hohlraum mit einem oberen Ende und einem gegenüberliegenden unteren Ende aufweist, wobei das untere Ende nach innen verjüngt ist, wobei der zusammendrückbare Beutel im Hohlraum des Rotors angeordnet ist.
Einweg-Zentrifugenbeutelanordnung, umfassend: einen zusammendrückbaren Beutel, der einen Raum begrenzt und sich aus einem oder mehreren Bögen einer biegsamen Folie zusammensetzt, und eine Dichtung, die quer über den zusammendrückbaren Beutel so gebildet ist, dass der Raum des Beutels in einen oberen Raum, in welchem ein flüssiger Überstand angeordnet ist, und einen unteren Raum unterteilt ist, in welchem ein Pellet angeordnet ist, wobei sich das Pellet aus Zellen oder Mikroorganismen zusammensetzt, wobei der obere Raum gegenüber dem unteren abdichtend verschlossen ist.
Einweg-Zentrifugenbeutelanordnung nach Anspruch 43, wobei die Dichtung eine lösbar am zusammendrückbaren Beutel befestigte Klammer umfasst.