JP2010502932A - 凍結乾燥用極低温冷凍システム - Google Patents
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Abstract
極低温冷凍システム(2)は、液体寒剤を気化させ、気体寒剤を使用して伝熱流体を冷却するように構成された極低温熱交換システム(105)と、凍結乾燥室(110)ならびに凝縮器(115)を冷却する伝熱冷却回路(102)とを含む。本明細書に開示の伝熱冷却回路(102)は、伝熱流体を用いて凍結乾燥室(110)を冷却するように構成された1次再循環ループ(104)と、伝熱流体を用いて凝縮器(115)を冷却するように構成された2次再循環ループ(106)と、極低温熱交換システム(105)、1次再循環ループ(104)、及び2次再循環ループ(106)と動作可能に結合された1つ又は複数の弁(70、80)とを含む。
Description
本発明は、凍結乾燥用極低温冷凍システムに関し、より具体的には、共通の熱交換器及び伝熱流体を使用して凍結乾燥室と凝縮器の両方を冷却するように構成された極低温冷凍システムに関する。
凍結乾燥又はフリーズ・ドライは、氷の形の自由水又は他の溶媒を除去する昇華プロセスである。フリーズ・ドライは、慎重に取り扱うべき合成生成物及び生物学的生成物の保全性及び活性を維持するため、それらから水又は溶媒を除去するにあたり、特に製薬、化学、及び食品業界で有益な手法である。近年の凍結乾燥の利用の高まりは、無菌包装や医薬品保存の世界的な需要の増大、ならびにタンパク質ベースの治療薬及びワクチンを含めた生物製剤の製造量の増加によってもたらされている。
凍結乾燥中は、生成物(product)が凍結され真空下に置かれた後、当該生成物から溶媒(例えば、水及び/又はアルコール)の大部分が除去される。このプロセスは実際には、相互に依存する異なる3つのステップ、即ち、凍結ステップ、1次乾燥(氷の昇華)ステップ、及び2次乾燥(脱湿)ステップから成る。1次乾燥中に、溶媒の90%以上は昇華によって液相を経ずに固相から気相へと直接変化する。残りの溶媒は湿気として生成物上に吸着される。その後、2次乾燥プロセス中に所望の生成物安定性が得られるまで上記溶媒の一部が脱着される。凍結乾燥プロセスの結果、生成物中の溶媒含有量が生体成長あるいは化学反応がそれ以上持続し得ないほど低いレベルまで減少される一方、フリーズ・ドライ生成物の活性及び保全性は依然として維持される。
フリーズ・ドライは従来、機械凍結又は冷凍システムを使用して商用利用されてきた。機械冷凍システムを使用することもできるが、凍結乾燥機(freeze‐dryer)の凝縮器内で水蒸気を凍結させるために極低温が必要となるため、その利用には不都合が生じる。−50℃を下回る動作温度は、機械冷凍システムの性能、効率、及び信頼性に悪影響を及ぼす。
近年のフリーズ・ドライ分野の進歩では、機械冷凍システムではなく極低温流体及び極低温熱交換器を利用してフリーズ・ドライ・プロセスが実施されている。凍結乾燥プロセスで必要とされる低い動作温度は、約−196℃を標準沸点とする液体窒素で駆動される極低温冷凍システムに悪影響を及ぼすことはない。凍結乾燥の応用例向けの極低温冷凍システムは、該当する温度範囲全体にわたって急速且つ一定の冷却速度を実現することができる。従来技術の極低温冷却システムは、特別に設計された極低温熱交換器内の液体窒素から蓄えられた冷気を回収するものであり、極低温熱交換器では液体窒素及び/又は気体窒素が伝熱流体を冷却し、当該伝熱流体が凍結乾燥室を冷却する。また、極低温では、凝縮器コイル又はプレートの直接膨張によって凝縮器が冷却される。残念なことに、典型的な炭化水素冷媒であれ極低温流体であれ、凝縮器で冷媒を直接使用すると、凝縮器コイル又はプレートの内部では2相流及び不均等な熱交換がもたらされ、外部では不均一な着氷がもたらされる。また、凍結乾燥室と凝縮器とで別々の冷却技法又はシステムを使用すると、システム全体の複雑さがさらに高まり、システム設置面積が増加し、システムの追加的な所有コスト及び稼動コストが発生する可能性が高くなる。
したがって、凍結乾燥中に製剤(formulation)を保護し、高い柔軟性をもたらし、より均一な冷却を実現し、同等の機械冷凍システムとの費用競争力を有し、従来の極低温冷凍システムの欠点を克服する、改良型極低温冷凍システムが必要とされている。
本発明は、凍結乾燥用極低温冷凍システムであって、液体寒剤を気化させ、前記気体寒剤を使用して伝熱流体を冷却するように構成された極低温熱交換器と、前記極低温熱交換器と流体的に結合し、前記伝熱流体を用いて凍結乾燥室を冷却するように構成された1次再循環ループと、前記極低温熱交換器と流体的に結合し、前記伝熱流体を用いて凝縮器を冷却するように構成された2次再循環ループと、前記極低温熱交換器、前記1次再循環ループ、及び前記2次再循環ループと動作可能に結合された1つ又は複数の弁とを備えるシステムとして特徴付けることができる。
本発明は、生成物を凍結乾燥する方法であって、(i)前記生成物を凍結乾燥室内に配置するステップと、(ii)極低温熱交換器内の伝熱流体を指定された第1の温度に冷却するステップと、(iii)1次再循環ループ内の前記指定された第1の温度における前記冷伝熱流体を前記凍結乾燥室に循環させて前記凍結乾燥室内に収容されている前記生成物を凍結させ、前記伝熱流体を前記極低温熱交換器に戻すステップと、(iv)前記極低温熱交換器内の前記伝熱流体を指定された第2の温度に冷却するステップと、(v)前記1次再循環ループ内の前記指定された第2の温度における前記冷伝熱流体の一部分を前記凍結乾燥室に循環させ、前記指定された第2の温度における前記冷伝熱流体の一部分を2次再循環ループ内で循環させて、前記生成物の凍結乾燥における乾燥フェーズ中に凝縮器を冷却するステップとを含む方法として特徴付けることもできる。
本発明の上記及び他の態様、特徴、及び利点は、本発明の以下のより詳細な説明を添付の図面と併せて読めばより明らかとなるであろう。
図1を参照すると、図示の凍結乾燥機ユニット(200)は、凍結乾燥サイクルを実行する様々な主要構成部品と、追加的な補助システムとを有する。特に、凍結乾燥機ユニット(200)は、棚段(204)及び凍結乾燥対象製剤又は生成物(図示せず)が収容される凍結乾燥室(202)を含む。凍結乾燥対象生成物は、特殊調合(specially formulated)され、典型的には活性成分、溶媒系、及びいくつかの安定剤を含有する。このような製剤の凍結乾燥は、中空の棚段上に配置された特殊容器から行われる。これらの容器には、ストッパ付きガラス瓶(バイアル)、アンプル、あるいはシリンジが含まれ得、バルク凍結乾燥の場合は平鍋状のもの(pans)も含まれ得る。
図示の凍結乾燥機ユニット(200)は、凍結乾燥機内の十分な真空を維持するために、昇華及び脱着された溶媒を氷として凝縮又は凍結させることにより当該溶媒を気相から除去するように構成された凝縮器(206)も含む。凝縮器(206)は、凍結乾燥室(202)の内部に配置することも、いわゆる隔離弁を介して凍結乾燥室(202)と流体的に結合する別個の外部ユニットとして配置することもできる。凍結乾燥機ユニット(200)は、凝縮器(206)と動作可能に結合され、凍結乾燥室(202)及び凝縮器(206)を真空にするように構成された真空ポンプ(208)も含むことが好ましい。
極低温冷凍システム(210)は、凍結乾燥室(202)内の棚段(204)及び凝縮器(206)に循環される指定の伝熱流体を冷却することにより、凍結乾燥機ユニット(200)の冷凍を実現する。図示のとおり、極低温冷凍システム(210)は、液体窒素等の寒剤源(source of cryogen)(208)と、極低温熱交換器(220)と、伝熱流体回路(222)と、排出口(vent)(224)と、加熱器(226)と、ポンプ(227、228)とを備える。
極低温熱交換器(220)は、Praxair,Inc.から入手可能なNCOOL(商標)Non‐Freezing Cryogenic Heat Exchange System(非凍結型極低温熱交換システム)であることが好ましい。極低温熱交換器(220)の重要な側面の1つは、伝熱流体に暴露された冷却面に液体窒素が直接接触しないような形で、液体窒素を熱交換器内又は熱交換器内部で気化させることである。
所定の伝熱流体回路(222)は、伝熱流体を循環させるように構成され、凍結乾燥室(202)ならびに凝縮器(206)と動作可能に結合される。より具体的には、伝熱流体は、凍結乾燥室(202)内の中空の棚段(204)の内部を循環して、必要に応じてその冷却作用又は加熱作用を棚段(204)を介して生成物に正確に伝達する。また、指定の伝熱流体は凝縮器(206)内も通過し、それにより、昇華する氷及び除去する溶媒から発生する溶媒蒸気を凝縮するのに必要な冷却手段が提供される。
ポンプ(227)及び加熱器(226)は、凍結乾燥室(202)の上流及び極低温熱交換器(220)の下流の伝熱流体回路(222)に沿って配設される。ポンプ(227)は、伝熱流体が必要とされる流速で伝熱回路(222)内を移動するような大きさとなっている。加熱器(226)は、乾燥プロセス中に必要とされ得る補助熱を伝熱流体及び凍結乾燥室(202)に供給するように構成された電気加熱器であることが好ましい。
図1に示される実施形態から分かるように、凝縮器(206)は、再循環する低温の伝熱流体によっても冷却される。凝縮器(206)内を通過する伝熱流体の冷凍は、極低温熱交換器(220)によっても実現される。極低温熱交換器(220)は、伝熱流体を凍結させることなく連続的に冷却することができる。乾燥フェーズ中に、極低温熱交換器(220)は、凝縮器(206)に必要とされる最も低い温度を達成するように設定又は構成される。上述のとおり、極低温熱交換器(220)は、液体窒素を伝熱流体に熱を伝達するための極低温冷ガスに予蒸発させる。液体窒素を予蒸発させることにより、伝熱流体が反対側に配設される伝熱面上で液体窒素が直接沸騰しないことが保証される。液体窒素は大気圧では約−196℃で沸騰するため、かかる構成を用いることによって極低温熱交換器(220)の凍結が回避される。
図示されていないが、凍結乾燥機ユニット(200)は、フリーズ・ドライ機器の様々な部分に指令を送って各部分の調整を行い、事前にプログラムされた凍結乾燥サイクルを実行するように構成された様々な制御ハードウェア及びソフトウェア・システムも含む。様々な制御ハードウェア及びソフトウェア・システムは、文書化、データ・ログ、アラーム、及びシステム・セキュリティ機能も提供することができる。
また、凍結乾燥機ユニット(200)の補助システムは、凍結乾燥室(202)を洗浄及び滅菌するサブシステムや、凍結乾燥室(202)内への生成物の自動装填及び取出しを行うサブシステムのような様々なサブシステム、ならびに冷凍スキッド(skid)、液体窒素タンク、相分離システム、パイプ、弁、センサのような関連する極低温システム・アクセサリを含むことができる。
図示の実施形態の重要な特徴の1つは、凍結室及び凝縮器を必要に応じて様々な温度で冷凍する、単一の非凍結型極低温熱交換システム(210)の利用である。典型的なフリーズ・ドライの応用例では、凍結乾燥室(202)は、比較的短い期間に大きい冷凍能力を必要とする(即ち、凍結乾燥室内の生成物を凍結させるために温度が大きく下げられ、それによって大きい熱容量及び大きい融解潜熱を伴う負荷が生じる)。一方、凝縮器(206)が必要とする冷凍能力は、典型的にはより低くなるが、その期間又は冷却時間はずっと長くなる。
また、凍結乾燥の応用例では、凍結乾燥室(202)内で凍結された生成物の温度を正確に制御し、例えば約1℃又は2℃を超える凍結乾燥室(202)内の温度変動を含めた有害な温度スパイク(temperature spike)又は温度変動を凍結乾燥室内で発生させることなく、当該生成物の温度をほぼ一定に保つことも重要である。
次に図2を参照すると、凍結乾燥機ユニットに追加又は統合される好ましい極低温冷凍システム(2)の別の概略図が示されている。広義には、極低温冷凍システム(2)は、極低温冷却回路(100)と、適応性のある冷却回路(flexible cooling circuit)(102)とを含む。図示の実施形態では、適応性のある冷却回路(102)内を流れる伝熱流体は、凝縮器(115)と凍結乾燥室(110)の両方に関連する冷凍負荷及び温度要件を効果的且つ効率的に満足するように、1次再循環ループ(104)及び2次再循環ループ(106)の内外へと制御可能に切り替えられる。
極低温冷却回路は、液体窒素源(図示せず)と、極低温熱交換器(105)と、排気又は排出ライン(vent line)(108)とを含む。極低温熱交換器(105)には極低温の液体窒素(5)が供給される。極低温熱交換器(105)内では、液体窒素(5)が極低温冷窒素ガス(7)に気化される。極低温冷窒素ガス(7)は、流入する伝熱流体を冷却するために熱交換器(105)に転送される。冷凍容量の大部分が極低温熱交換器(105)内の伝熱流体に伝達された後は、残りの窒素ガス(8)が排出ライン(108)を介して熱交換器(105)から排気される。いくつかの応用例では、排出された窒素ガスを施設内の他の何らかの冷却用途又は工業用ガス用途で利用することが可能である。好ましい極低温熱交換器(105)の構造及び動作は、米国特許第5,937,656号(Cheng他)に詳細に記載されている。
適応性のある冷却回路(102)内を流れる伝熱流体は、管路(10)を介して極低温熱交換器(105)内に入り、気化された冷窒素ガス(7)によって冷却され、冷伝熱流体として管路(12)を介して極低温熱交換器(105)から出る。冷伝熱流体は、複数の管路(15、23、24、26、及び38)を含む1次再循環ループ(104)を介して凍結乾燥室(110)に循環され、複数の管路(16、18、及び19)を含む2次再循環ループ(106)を介して凝縮器(115)に循環される。
図示の実施形態の重要な側面の1つは、極低温熱交換器(105)から供給され、1つ又は複数の交差弁(70、80)及び分流制御弁(85)によって互いに流体的に結合される2つの再循環ループ(104、106)を含む適応性のある冷却回路(102)である。このようにして、極低温熱交換器(105)から出た冷伝熱流体のほぼすべての部分又は大部分を、1次再循環ループ(104)を介して凍結乾燥室(110)に直接送ることにより、極低温熱交換器(105)から提供される最大の冷凍容量(即ち、最大冷却速度)で凍結乾燥室(110)を冷却することが可能となる。凍結乾燥室(110)内の生成物の凍結が完了すると、凍結乾燥室(110)が必要とする冷凍容量が減少し、凍結乾燥プロセスの1次及び2次乾燥フェーズにおける凝縮器(115)が必要とする冷凍容量を満足させるために、極低温熱交換器(105)からの冷伝熱流体が2次再循環ループ(106)に転送される。
また、初期凍結フェーズ後の1次及び2次乾燥フェーズ中に、1次再循環ループ(104)は、伝熱流体が極低温熱交換器(105)に戻るのを制限しながら、当該伝熱流体を凍結乾燥室(110)を経て再循環させるように構成される。したがって、1次再循環ループ(104)は、凍結乾燥室を所望の温度に保つように構成された部分的な閉冷凍ループとなる。
再び図2を参照すると、1次及び2次乾燥フェーズ中に、3方弁(70)は、冷伝熱流体を管路(12)から2次再循環ループに転送し、1次再循環ループ(104)のポンプ(120)への冷伝熱流体の供給を完全に停止していることが好ましい。この乾燥フェーズ中に、1次再循環ループ(104)内に配設された第2の3方弁(80)も活動化され、それにより、1次再循環ループ(104)内の伝熱流体がそれ以上極低温熱交換器(105)に供給されないような形で伝熱流体が転送されることになる。このようにして、凍結乾燥室(110)から出た伝熱流体が管路(25、26)を介してポンプ(120)に戻され、管路(23、24)及び加熱器(125)を介して再び凍結乾燥室(110)へと循環される、管路(23、24、25、及び26)を含む分離回路(isolation circuit)(136)が形成される。凍結乾燥室(110)を非常に低速且つ正確な速度で温めるために、2次回路(106)から分流制御弁(85)を経て少量の冷伝熱流体が流出される。これにより、製剤を低速乾燥する凍結乾燥室(110)の棚段における過熱が回避される。
上記で指摘したように、凝縮器(115)は、2次再循環ループ(106)内の伝熱流体の温度及び流れを制御することによって所望の温度に冷却される。1次及び2次乾燥フェーズ中は、2次再循環ループ(106)内の伝熱流体の流れは一般に、好ましくは所望の温度設定点にある極低温熱交換器から管路(12)を介して直接送られる伝熱流体ストリームによってもたらされる。しかしながら、追加的な冷却が必要とされる場合には、1次再循環ループ(104)を所望の温度に保つために、冷伝熱流体の一部分を、2次再循環ループ(106)から管路(17)を経て1次再循環ループ(104)に分流することもできる。また、追加的な加熱が必要とされる場合には、分離回路(136)及び凍結乾燥室(110)内の伝熱流体の温度を上げるために、1次再循環ループ(104)及び分離回路(136)において加熱器(125)も使用される。かかる加熱及び冷却調整は、棚段、バイアル、及びその内容物の温度を所望の値に維持するために、非常に低速且つ正確な制御速度で行われることが好ましい。
2次再循環ループ(106)から1次再循環ループ(104)への冷伝熱流体の分流は、1次再循環ループ(104)と動作可能に関連付けられた分流制御弁(85)及びポンプ(120)を使用して行なわれることが好ましい。図2に示される実施形態では、1次再循環ループ(104)と2次再循環ループ(106)との間に配設された分流ループ(17)が示されている。2次再循環ループ(106)から分流された冷伝熱流体は、凍結乾燥室(110)を経て分離され再循環する、1次再循環ループ(104)内のより温かい伝熱流体と混ざり合う。
2次再循環ループ(106)から1次再循環ループ(104)への少量の伝熱流体の流出又は分流は、1次再循環ループ(104)が完全に閉じており、2次再循環ループ及び管路(16)のライン圧が1次再循環ループ(104)及び管路(25)のライン圧以下である場合は発生し得ない。そのような伝達を可能にするには、2次再循環ループ(106)内のポンプ(130)が1次再循環ループ(104)内のポンプ(120)よりも高い流量容量及び圧力水頭を有する必要がある。分流された冷伝熱流体が1次再循環ループ(104)に流入する際に過圧が生じる可能性がある。そのような場合は、過流が逃し弁(90)によって複数の管路(36、43、28、45、及び48)、弁(90、95)、及びバッファ・タンク(50)を含むオーバーフロー回路(140)に放出される。
1次再循環ループ(104)内の伝熱流体は、典型的には乾燥フェーズ中に内部の伝熱流体が連続的に加熱及び冷却されることに起因する温度変動によって膨張及び収縮する。ポンプのキャビテーションを回避するには、伝熱流体の膨張及び収縮に由来する気泡が再循環ループ内に存在しないことが重要である。この動作上の懸念を解消するために、膨張する伝熱流体は、必要に応じて1次再循環ループから逃し弁(90)を介して放出される。同様に、冷却時の温度変動が生じている間は、1次再循環ループ(104)内の伝熱流体が収縮し、逆止弁(95)が開くことにより、余分な伝熱流体を1次再循環ループ(104)に逆流(backfill)させることが可能となる。バッファ・タンク(50)は、オーバーフロー回路(140)と動作可能に内部に配設され、これによって伝熱流体の熱膨張及び熱収縮による体積変動が可能となる。
図2に示される実施形態の動作は、以下の説明により最も良く理解される。典型的な凍結乾燥プロセスでは、1番目の動作は、凍結乾燥室(110)の棚段が指定の温度に冷却される凍結ステップである。凍結乾燥室(110)の急速冷却を促進するために、極低温熱交換器(105)は、所望の凍結乾燥室温度(例えば、−50℃)に設定される。この動作の間、3方弁(70)は、冷伝熱流体が凝縮器(115)に向かうのを妨げ、ほぼすべての流体が管路(15)を介して凍結乾燥室(110)に向かうように分流する。再循環ポンプ(120)は、この伝熱流体を1次再循環ループ(104)を経て移動させる。典型的な応用例では、1次再循環ループ(104)内を通過する冷伝熱流体により、棚段上の温度は、1時間乃至2時間又はそれより短い時間で所望の温度に下げられる。
この最大冷却速度フェーズ又は凍結フェーズ中に、管路(26)を介して凍結乾燥室(110)から出る伝熱流体は、凍結乾燥室(110)の注入口(inlet)に所在する管路(24)内の伝熱流体よりも数度温かい可能性がある。温かい方の伝熱流体は、熱交換器を1次再循環ループ(104)と結合するように制御可能に構成された3方伝達弁(80)を介して極低温熱交換器(105)に戻される。温かい方の伝熱流体は、管路(38)を介して3方弁(70)から出て、極低温熱交換器の注入ライン(inlet line)(10)に接続され、それによって凍結乾燥室(110)の完全な伝熱回路が形成される。
この凍結フェーズ中に、極低温冷凍システム(2)は、凍結乾燥室(110)の温度を指定の設定点に数時間保つことにより、棚段上に置かれたバイアル又は平鍋状のものの内部の生成物が完全に凍結することを保証する。この凍結フェーズ中の正確な温度プロファイルは、凍結すべき生成物に応じて異なる可能性がある。例えば、凍結乾燥プロセスの中には、指定の温度への急峻な温度下降(steep ramp down)を必要とするものもあれば、生成物の氷晶構造をアニール(anneal)するために、初期の冷却後、凍結乾燥室(110)内の平坦な又は緩やかな温度上昇を必要とするものもある。
凍結乾燥室(110)内のバイアルが適切に冷やされ、生成物が凍結された後は、2番目のステップで、凝縮器(115)が冷やされ、1次及び2次乾燥プロセスが開始される。凝縮器(115)は、昇華ステップ中に流路(60)を介して凍結乾燥室(110)から放出される水蒸気(又は溶媒蒸気)を凍結させ捕捉するのに十分な温度まで冷やさなければならない。このような冷却は、極低温熱交換器(105)の設定点を凍結乾燥室の温度よりも10℃〜20℃低い温度、即ち約−60℃又は約−70℃に変更することによって達成される。
2次再循環ループ(106)を介して極低温熱交換器(105)から凝縮器(115)に流体(15)を転送するために、3方弁(70)が再び活動化される。冷たい方の伝熱流体(例えば、−60℃)が凝縮器(115)内に入り、凝縮器(115)の温度が指定の速度で下げられる。管路(18)を介して凝縮器(115)から出る温かい方の伝熱流体は、管路(16)を介して凝縮器(115)内に入る伝熱流体の温度よりも数度温かい可能性がある。次に、温かい方の伝熱流体は、再循環ポンプ(130)を使用して極低温熱交換器(105)に戻される。管路(19)を介してポンプ(130)から出た温かい方の伝熱流体は、注入ライン(10)を経て極低温熱交換器(105)に戻される。
しかしながら、凍結乾燥室(110)では棚段の均一な最高温度(例えば、−50℃)を維持する必要があるので、分離された1次再循環ループ(104)で伝熱流体の途切れない流れを維持しなければならない。好ましくは、凍結乾燥室(110)の温度は、約0.5〜2.0℃以下の厳密な温度制御下で上昇する。このフェーズ中の凍結乾燥室(110)の温度制御は、伝熱流体の追加的な冷却が必要とされる場合には、少量のより冷たい伝熱流体を分流制御弁(85)及び分流ループ(17)を介して2次再循環ループ(106)から流出させ、且つ/又は伝熱流体の追加的な加熱が望まれる場合には、1次再循環ループ内の流体を電気加熱器(125)で加熱することによって達成されることが好ましい。
凝縮器(115)がそれ自体の最終的な温度まで完全に冷却されたときは、真空ポンプ(33)によって凝縮器(115)と凍結乾燥室(110)の両方に関して真空が生み出される。凍結したバイアル内の氷は、真空条件下で水蒸気又は溶媒蒸気に昇華され、流路(60)を介してより冷たい凝縮器内に入る。抽出された水蒸気又は溶媒蒸気は再凍結され、凝縮器表面上で氷として凝縮され、凝縮できない物質があれば、その物質は排出口に送り出される。凝縮器の温度設定は、凍結乾燥室内の所望の真空レベルが維持されるように必要に応じて調整される。
Claims (10)
- 凍結乾燥用極低温冷凍システムであって、
液体寒剤を気化させ、前記気体寒剤を使用して伝熱流体を冷却するように構成された極低温熱交換システムと、
前記極低温熱交換システムと流体的に結合し、前記伝熱流体を用いて凍結乾燥室を冷却するように構成された1次再循環ループと、
前記極低温熱交換システムと流体的に結合し、前記伝熱流体を用いて凝縮器を冷却するように構成された2次再循環ループと、
前記極低温熱交換システム、前記1次再循環ループ、及び前記2次再循環ループと動作可能に結合された1つ又は複数の弁と
を備えるシステム。 - 前記1つ又は複数の弁は、前記熱交換器の下流に配設され、前記冷伝熱流体を、前記2次再循環ループを介して前記凝縮器に転送し、又は前記1次再循環ループを介して前記凍結乾燥室に転送し、又は前記2次再循環ループと前記1次再循環ループの両方を介して前記凝縮器と前記凍結乾燥室の両方に転送するように構成された3方制御弁をさらに含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記1つ又は複数の弁は、前記2次再循環ループ内の前記伝熱流体の一部分を前記1次再循環ループに分流して、前記1次再循環ループ内の前記伝熱流体の温度を下げるように構成された分流弁をさらに含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記1次再循環ループ内の前記伝熱流体の温度を上げるように動作可能に前記1次再循環ループと結合された加熱器をさらに備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記1次再循環ループと結合され、前記1次再循環ループ内の伝熱流体を前記極低温熱交換器に送ることなく前記凍結乾燥室に再循環させるように構成された分離回路をさらに備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記1次再循環ループと結合され、前記1次再循環ループ内の前記伝熱流体の体積膨張及び収縮に対処するように構成された膨張回路をさらに備える、請求項1に記載のシステム。
- 生成物を凍結乾燥する方法であって、
前記生成物を凍結乾燥室内に配置するステップと、
極低温熱交換器内の伝熱流体を指定された第1の温度に冷却するステップと、
1次再循環ループ内の前記指定された第1の温度における前記冷伝熱流体を前記凍結乾燥室に循環させて前記凍結乾燥室内に収容されている前記生成物を凍結させ、前記伝熱流体を前記極低温熱交換器に戻すステップと、
前記極低温熱交換器内の前記伝熱流体を指定された第2の温度に冷却するステップと、
前記1次再循環ループ内の前記指定された第2の温度における前記冷伝熱流体の一部分を前記凍結乾燥室に循環させ、前記指定された第2の温度における前記冷伝熱流体の一部分を2次再循環ループ内で循環させて、前記生成物の凍結乾燥における乾燥フェーズ中に凝縮器を冷却するステップと
を含む方法。 - 前記指定された第2の温度における前記冷伝熱流体の一部分を前記2次再循環ループから前記1次再循環ループに分流するステップをさらに含む、請求項7に記載の方法。
- 前記生成物の凍結乾燥における乾燥フェーズ中に前記1次再循環ループ内の前記伝熱流体を加熱するステップをさらに含む、請求項7に記載の方法。
- 前記凍結乾燥室の下流における前記1次再循環ループ内の前記伝熱流体の一部分を前記極低温熱交換器に戻すことなく前記凍結乾燥室に再循環させるステップをさらに含む、請求項7に記載の方法。
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