JP2014051323A

JP2014051323A - 渦流ブレーカ及び流体ダイバータを有する容器並びにシステム

Info

Publication number: JP2014051323A
Application number: JP2013222535A
Authority: JP
Inventors: Martin Morrissey; マーティン・モリッシー; James E Kelly; ジェームス・イー・ケリー; Dennis Wong; デニス・ウォン; Steve Mello; スティーブ・メロ; Jean-Louis Weissenbach; ジャン−ルイ・ワイセンバッハ
Original assignee: EMD Millipore Corp
Current assignee: EMD Millipore Corp
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2014-03-20
Also published as: CN103691173A; US20100012665A1; JP2011523922A; ES2376843T3; WO2009148499A2; WO2009148499A3; ATE532745T1; EP2294001A2; CN103691173B; CN102066238A; EP2294001B1

Abstract

【課題】使い捨ての流体容器を提供する。
【解決手段】前記容器は、容器出口に隣接する渦流ブレーカ、及び前記容器への各入口に隣接する流体ダイバータを有する。
【選択図】図６

Description

関連出願へのクロスリファレンス
本出願は、２００８年５月３０日に出願された米国仮特許出願番号：６１／１３０，３５８の利益、即ち本明細書の言及によって取り込まれる全ての内容を享受することを宣言する。

本発明は、出口に渦流ブレーカを、及び入口に流体ダイバータを有する使い捨て容器並びにその容器を使用するシステムに関する。

本発明以前では、流体はステンレス鋼の容器を用いたシステムで処理されてきた。これらの容器は、再使用できるように、使用後滅菌される。前記滅菌工程は、時として効果が無いだけでなく、費用がかかり煩雑である。

製造の際により柔軟性をもたせるため、及び有効な再生をもたらすのに必要な時間を減少させるために、製造機械は、各製品バッチとともに使用される使い捨ての滅菌されたバッグを用い始めてきた。これら使い捨てバッグの使用例として、溶液中のタンパク質がクロスフロー濾過（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌｆｌｏｗｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ、ＴＦＦ）によって濃縮されたタンパク質溶液を処理するためのシステムが挙げられる。別の使用例として、緩衝液の交換によるタンパク質溶液のｐＨを変更するためのシステムが挙げられる。ＴＦＦを使用し、新しい緩衝液でタンパク質溶液の緩衝液を置き換える。これらの各処理中、濃縮液はＴＦＦ工程から使い捨てのバッグまで再循環する。ＴＦＦ再循環用のバッグ中の低い流動レベルでは、流体が濃縮液を戻すラインからバッグへ入ることが懸念されている。バッグへ戻る際に、流体は飛散（ｓｐｌａｓｈ）しないことが理想的である。飛散すると、本願では望ましくない泡を生じることになる。他に懸念される事として、流入してくる流体が、既にタンク中にある流体と、あまりよく混合しない事が挙げら得れる。もし、前記戻ってくる流体が、戻ってくる際に、方向転換（ｄｉｖｅｒｔ）しなければ、流体は袋の出口へ直接流れ、既にバッグにある流体との混合を通過してしまう危険がある。この状況は、「短絡」（ｓｈｏｒｔ−ｃｉｒｃｕｉｔｉｎｇ）として知られており、処理される流体の適切な混合の妨げとなる。戻入している流体に関連する別の問題として、飛散して泡を形成する噴水を生じうるという点が挙げれる。

流体がバッグから除去されるバッグ出口では、他の問題が生じる。流体が除去される際、１つ又は複数の円錐形の渦が、バッグ中に存在する気体の円錐形の管から形成される。これは渦が流体と気体とを混合して望ましくない泡を生じさせるという理由から、望ましくない。

従って、容器の入口及び出口での泡を最小にする又は防止するための手段を備える使い捨ての流体容器を設けることが望ましい。さらには、入口に入る流体が出口とは異なる方向に向けられて、それによって容器中にある流体と入ってくる流体との混合をもたらす容器などの物を設けることが望ましい。

出口及び１つ又は複数の入口を有する使い捨ての流体容器を提供し、前記容器は出口及び１つ又は複数の入口での流体の泡を最小にする又は防止するための装置を有する。さらには、前記容器は、容器に入ってくる流体を出口とは異なる方向に向け、それによって容器中の流体と入ってくる流体との混合をもたらす、流体ダイバータ（ｆｌｏｗｄｉｖｅｒｔｅｒ，ｆｌｕｉｄｄｉｖｅｒｔｅｒ）を１つまたは複数の入口に備える。

また、前記容器をＴＦＦユニットなどの流体処理工程とともに使用して、処理された流体が前記容器へリサイクルされるシステムも提供する。

１つ又は複数の入口に、１つ又は複数の、通常は２つの開口端を有するコンジットを備える流体ダイバータを設ける。前記コンジットは、各入口に隣接し、開口端は出口とは異なる方向に流体を向かわせるために配置される。出口には、最初に流体を出口とは異なる方向に向かわせる固体表面（ｓｏｌｉｄｓｕｒｆａｃｅ）を備える渦流ブレーカを設ける。開口部は、出口へ流体を入れることができる固体表面に隣接して設けられる。最初に出口とは異なる方向へ流体が向かうことにより、出口での１つ又は複数の渦の形成を最小にする、或いは防止する。

図１は、本発明のシステムの概念図である。図２は、本発明の別のシステムの概念図である。図３は、先行技術の容器の入口での流体の流れを示す。図４は、先行技術の容器の入口での先行技術の飛散の問題を示す。図５は、本発明の容器の入口に隣接している流体ダイバータの透視図である。図６は、本発明の容器の出口に隣接している渦流ブレーカの透視図である。図７は、本発明の別の流体ダイバータを示す。図８は、本発明の別の流体ダイバータを示す。図９は、本発明の別の流体ダイバータを示す。図１０は、本発明の別の流体ダイバータを示す。図１１は、本発明の別の流体ダイバータを示す。図１２は、本発明の別の流体ダイバータを示す。図１３は、本発明の別の流体ダイバータを示す。

超高分子量ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、若しくは低密度若しくは中密度ポリエチレンを含むポリエチレン；ポリプロピレン；エチレンビニルアセテート（ＥＶＯＨ）；塩化ポリビニル（ＰＶＣ）；ポリビニルアセテート（ＰＶＡ）；エチレンビニルアセテートコポリマー（ＥＶＡコポリマー）；様々な熱可塑性物質のブレンド；異なる熱可塑性物質の共押出成形；異なる熱可塑性物質の多層ラミネート；又はそれらに類するものなどのポリマー組成物から形成される、単層又は多層である可撓性の壁から、本発明の使い捨て容器は、形成される。「異なる」とは、同一のポリマータイプだが、充填材（ｆｉｌｌｅｒｓ）若しくはそれに類するものの分子量、直鎖状・分岐状ポリマーなどの特性が異なることのみならず、ポリエチレン層に１つ又は複数のＥＶＯＨ層などの異なるポリマータイプも包含することを意味する。一般的には医療用、及び好ましくは動物フリーなプラスチックが用いられる。これらは通常、蒸気、エチレンオキサイド、又はβ線やγ線のような放射線などのもので滅菌することができる。たいていのものは、優れた引張強度、低いガス透過性（ｇａｓｔｒａｎｓｆｅｒ）を有し、透明性又は少なくとも半透明性のいずれかを有する。容器は１つ又は複数の入口、１つの出口、及び任意で通気孔経路を備える。上記で明らかなように、各入口には、各入口に隣接する流体ダイバータを設け、該流体ダイバータは熱シーリング又は接着剤などのもので容器の内壁に固着される。任意で、流体ダイバータは入口構造に成形される。

出口は、該出口に隣接した渦流ブレーカを備え、該渦流ブレーカは熱シーリング又は接着剤などのもので容器の内表面に固着される。任意で、渦流ブレーカは出口構造に成形される。

好ましい実施形態では、使い捨て容器は、簡単に前記液体容器を充填したり空にしたりできるように、固体支持体容器内に配置される。

図１に関して、流体（１２）を含有する本発明の容器（１０）は、出口（１１）部で容器（１０）の内表面（１６）に固着した渦流ブレーカ（１４）を含み、そして、入口（２０）部で容器（１０）の内表面（１６）に固着した流体ダイバータ（１８）を含み、任意で通気孔（９）を含む。ポンプ（２２）は、流体（１２）を、出口（１１）を経由して、図に示すようにＴＦＦユニット（２４）などの下流のユニットへ向かわせるために設けられる。前記ＴＦＦユニット（２４）には、限外濾過フィルタ膜やマイクロポア膜（２６）などの膜を設ける。前記膜（２６）は流体（１２）を濾液（２８）と濃縮液（３０）に分離する。濃縮液（３０）は、バルブ（３４）が開いてコンジット（３２）を経由し、さらに容器（１０）の底表面を貫通するように配置された入口（２０）を経由して、容器（１０）へリサイクルされる。濾液（２８）は、コンジット（３６）を経由して、使用又は廃棄されるポイントへ向かう。こうした操作によって、タンパク質などの濃縮液中の流体（１２）の一部は、容器（１０）中で濃縮される。

図２に関して、図１と同じ要素については同じ番号で参照する。流体（１２）を含有する本発明の容器（１０）は、出口（１１）部で容器（１０）の内表面（１６）に固着した渦流ブレーカ（１４）を含み、及び入口（２０）部で容器（１０）の内表面（１６）に固着した流体ダイバータ（１８）を含み、任意で通気孔（９）を含む。ポンプ（２２）は、流体（１２）を、出口（１１）を経由して、図に示すようにＴＦＦユニット（２４）などのオペレーションユニットへ向かわせるために設けられる。前記ＴＦＦユニット（２４）には、限外濾過フィルタ膜やマイクロポア膜（２６）などの膜を設ける。前記膜（２６）は流体（１２）を濾液（２８）と濃縮液（３０）に分離する。濃縮液（３０）は、バルブ（３４）が開いてコンジット（３２）を経由し、さらに入口（２０）を経由して、容器（１０）へリサイクルされる。濾液（２８）は、コンジット（３６）を経由して、使用又は廃棄されるポイントへ向かう。こうした操作によって、タンパク質などの濃縮液中の流体（１２）の一部は、容器（１０）中で濃縮される。第二の容器（２９）が設けられ、例えば第二の緩衝液を含有する。前記第二の緩衝液は、ポンプ（３１）によって、流体ダイバータ（３５）を備える入口（３３）を経由して容器（１０）へ向かう。第二の緩衝液は容器（１０）内の流体中の第一の緩衝液と混合される。ＴＦＦユニット（２４）中の多重リサイクルによって、第二の緩衝液は実質的に、第一の緩衝液を繰り返し置換して、それによって、容器（１０）内の流体のｐＨ、イオン強度、若しくは塩、又はそれらに類するものを変化させる。

図３にて、先行技術の容器の問題点を示す。先行技術では、流体ダイバータが存在しない。稼動中は、流体は、容器（１５）中の流体（２１）と混合するよりは、むしろ容器（１５）の入口（１３）に入って、経路（１７）をたどって直接出口（１９）に向かう。こうした稼動様式は、非均一な流体組成物が生じることから望ましくない。

図４にて、先行技術の第二の問題点を示す。容器（１５）中の流体のレベルが低いとき、入口（１３）に入ってくる流体は、容器（１５）内の流体表面（２３）を破壊して、蒸気（２５）を形成する。そして、蒸気（２５）は、表面（２３）に接触して、流体を飛散させ、それによって望ましくない泡を促進することになる。

図５にて、本発明の流体ダイバータ（４０）を示す。流体ダイバータ（４０）は、容器（１０）の内壁（１６）にシールされる。流体ダイバータ（４０）は、入口（２０）の上に位置するコンジットを備える。前記ダイバータ（４０）は、矢印４６及び４８で表されるように、入口（２０）に入ってきた流体が出口（１１）とは異なる方向に向けられるように、２つの開口端（４２及び４４）を有する。この構造によって、容器（１０）の流体と入口（２０）に入ってくる流体の所望の混合を促進する。

任意で、前記ダイバータ（４０）は、ダイバータのデザインによっては、１つの開口端、又は２を超える開口端を有していてもよい。例えば、正方形又は長方形のデザインを使用する場合、図に示すように２つの開口端（４２及び４４）を用いてもよい。或いは、単に一方の開口端（４２）を選択して、もう一方の開口端（４４）は普通にシールすることができる。

さらには、三角形のダイバータ（４０）（図７）を用いるときには、２つの開口端（７０及び７１）をシールして、矢印６１で表されるような流れが起こる１つの開口部（７２）を開くこともできる。

図８の６角形のダイバータ（４０）などの、４辺を超える多角形を用いて、矢印６３で表されるような流体の流れが起こる３つ若しくはそれを超える開口端（７６、７７、７８）、又は閉口端（７３、７４、７５）とすることができる。

さらには、円形状のダイバータ（４０）（図９）、又は楕円形のダイバータ（４０）（図１０）を用いることができる。そして、矢印６５及び６７に表されるような流体の流れをもたらすために不要に圧力を上げることなく、所望の効果的な流れ及び方向転換をもたらすように、開口部（８１）及び閉口部（８０）の数を変化させることができる。

対称的に配置した開口部を示したが、必ずしもそのようにする必要はなく、所望の流体の流れをもたらすように調整できる。

同様に、図１１に示すように、ポート（２０）に結合した固体ダイバータ（１００）か、ポート（２０）の一部を形成する固体ダイバータ（１００）かのいずれかを用いることができる。ダイバータ（１００）は、１つ又は複数の開口部（１０４）、１つ又は複数の固体閉口部（１０２）、及び閉口蓋（１０６）を有している。前記ダイバータ（１００）に入る流体は、前記流体が直接出口に向かうことを防ぐように、閉口部（１０２）からではなく、開口部（１０４）から流出する。

図１２に示すように、ダイバータ（１０８）は３つの開口部（１１０、１１２、１１４）を有する階段状のダイバータを含む。

図１３に示すように、ダイバータ（１１６）は３つの開口部及びカーブした表面（１２４）を有する階段状のダイバータを含む。カーブした表面によって、本発明の容器からの流体の徐流性を向上させる。

図６に、本発明の渦流ブレーカ（５０）を示す。渦流ブレーカは、図に示すように円形を包含する、又は多角形を包含する如何なる形にもなり得る固体表面（５２）を備えている。底部（５４）は、容器（１０）の内壁（１６）にシールされている。渦流ブレーカ（５０）は、出口（１１）に隣接している。固体表面（５２）は、固体表面（５２）及び底部（５４）に取り付けられた支持体（５６）によって支えられている。渦流ブレーカ（５０）は最初に、矢印５８及び６０で示されるように、出口（１１）とは異なる方向に流体を向かわせ、その後支持体（５６）の間の空間を経由して出口（１１）へ向かう。この渦流ブレーカを用いた操作により、渦の形成を最小にするか又は防止する。

また、ダイバータと同様に、渦流ブレーカは出口（１１）の一部を形成してもよい。

Claims

以下を備える使い捨ての流体容器：
可撓性の壁から形成される閉じた容積；
前記壁を貫通する１つ又は複数の入口；
前記壁を貫通する出口；
流体ダイバータ（ｆｌｕｉｄｄｉｖｅｒｔｅｒ）であって、前記各入口に隣接し、前記壁の内表面に固着し、前記流体ダイバータは、前記１つ又は複数の入口に入ってくる流体を、前記出口とは異なる方向に向かわせるために使用される、流体ダイバータ；及び
渦流ブレーカ（ｖｏｒｔｅｘｂｒｅａｋｅｒ）であって、前記出口に隣接し、前記壁の内表面に固着し、前記渦流ブレーカは最初に流体を前記出口と異なる方向へ向かわせ、次に前記出口を経由させるために使用される、渦流ブレーカ。
請求項１に記載の容器であって、通気孔を有する該容器。
以下を備える流体処理システム：
請求項１に記載の容器；
クロスフロー濾過（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌｆｌｏｗｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）ユニット；及び
コンジットであって、前記容器から前記クロスフロー濾過ユニットへ向かい、さらに前記容器へ戻す流れを引き起こす、該コンジット。
以下を備える流体処理システム：
請求項２に記載の容器；
クロスフロー濾過ユニット；及び
コンジットであって、前記容器から前記クロスフロー濾過ユニットへ向かい、さらに前記容器へ戻す流れを引き起こす、該コンジット。
請求項３に記載のシステムであって、さらに第二の流体用の第二容器を備え、第二の入口を経由して前記容器に第二の流体を向かわせる手段を備え、
前記第二の入口は、前記第二の入口に隣接した流動ダイバータを有し、前記容器の内表面に固着している、該システム。
請求項１に記載の容器であって、前記流動ダイバータが２つの開口端を有するコンジットを備える、該容器。
請求項２に記載の容器であって、前記流動ダイバータが２つの開口端を有するコンジットを備える、該容器。
請求項３に記載のシステムであって、前記流動ダイバータが２つの開口端を有するコンジットを備える、該システム。
請求項４に記載のシステムであって、前記流動ダイバータが２つの開口端を有するコンジットを備える、該システム。
請求項５に記載のシステムであって、前記流動ダイバータが２つの開口端を有するコンジットを備える、該システム。
請求項１に記載の容器であって、前記渦流ブレーカが空離した固体支持体によって、底部に固着している固体表面（ｓｏｌｉｄｓｕｒｆａｃｅ）を備える、該容器。
請求項２に記載の容器であって、前記渦流ブレーカが空離した固体支持体によって、底部に固着している固体表面を備える、該容器。
請求項３に記載のシステムであって、前記渦流ブレーカが空離した固体支持体によって、底部に固着している固体表面を備える、該システム。
請求項４に記載のシステムであって、前記渦流ブレーカが空離した固体支持体によって、底部に固着している固体表面を備える、該システム。
請求項５に記載のシステムであって、前記渦流ブレーカが空離した固体支持体によって、底部に固着している固体表面を備える、該システム。
請求項１に記載のシステムであって、前記流体ダイバータが少なくとも１つの開口端を有するコンジットを備える、該システム。
請求項１に記載のシステムであって、前記流体ダイバータが少なくとも１つの開口端を有するコンジットを備え、前記開口端の数は２を超える、該システム。
請求項１に記載のシステムであって、前記流体ダイバータが少なくとも１つの開口端を有するコンジットを備え、前記開口端の数は３を超える、該システム。