JP2017518365A - 緩衝液の交換のためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

緩衝液を交換するためのシステム及び方法を開示する。いくつかの実施形態によれば、緩衝液交換のための当該方法及びシステムは自動化されてもよく、及び／又は、当該方法及びシステムは濾過操作中に混合を含んでもよい。

Description

関連出願の相互参照
本願は２０１４年５月２１日に出願された米国仮特許出願第６２／００１，４５０号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本開示の分野
本開示の分野は、緩衝液を交換するためのシステム及び方法に関し、特定の実施形態によれば、緩衝液交換のための自動化された方法及びシステム、及び／又は、濾過操作中に混合（例えば、ボルテックス）を含む方法及びシステムに関する。

背景
種々の生体成分、例えばタンパク質は、分析及び／又はさらなる処理のために調合され得る。そのような生体成分は、成分が生物学的に活性であり、かつ生存可能である比較的狭いｐＨ範囲を維持するために緩衝液中で調製され得る。生体成分のさらなる下流処理のために緩衝液を交換することが望ましい場合がある。生体成分は、その生体成分の活性及び生存能を変化させることなく天然緩衝液から濾過され、第２の緩衝液と交換されなければならないので、そのような緩衝液交換は比較的困難であり得る。

生体成分の並行処理による緩衝液の自動交換のための方法及びシステムに関する必要性が存在する。

概要
本開示の一態様は、緩衝液及び生体成分を含む混合物からの緩衝液の交換のための自動化された方法に関する。生体成分及び第１の緩衝液を含む混合物を含む複数の個々のリザーバが提供される。該リザーバは半透膜を含む。リザーバは加圧されて、第１の緩衝液を半透膜を通過させ、緩衝液枯渇残留物（ｂｕｆｆｅｒ−ｄｅｐｌｅｔｅｄ ｒｅｓｉｄｕｅ）を生成する。個々のリザーバから除去された第１の緩衝液の量が検出される。第２の緩衝液がリザーバに加えられる。個々のリザーバに加えられる第２の緩衝液の量は、リザーバから除去された第１の緩衝液の検出量によって決定される。

本開示の別の態様は、緩衝液及び生体成分を含む混合物からの緩衝液の自動交換のためのシステムに関する。該システムは、第１の緩衝液を半透膜を通過させ、そしてリザーバ内に第１の緩衝液枯渇残留物を生成するための、半透膜を有する複数のリザーバを受け、及び当該膜を横切って圧力差を生じるための圧力チャンバを含む。該システムは、リザーバ内の流体のレベルを検出するためのセンサー、及び、リザーバに第２の緩衝液を加えるための分注システムを含む。該分注システムは、リザーバ内の緩衝液枯渇残留物の検知されたレベルに基づいてリザーバに第２の緩衝液の量を加えるように構成されている。

本開示のさらに別の態様は、高分子量成分又は微生物及び低分子量キャリアを含む混合物から低分子量キャリアを除去するための方法に関する。高分子量成分及び低分子量キャリアを含む混合物を含む複数のリザーバが提供される。該リザーバは半透膜を含む。該リザーバは加圧され、低分子量キャリアを半透膜を通過させ、キャリア枯渇残留物を生成する。リザーバを加圧しながら混合物は混合されて、半透膜の表面にある残留物の蓄積を除去する。

本開示のさらなる態様は、高分子量成分又は微生物及び低分子量キャリアを含む混合物から低分子量キャリアを除去するためのシステムに関する。該システムは、低分子量キャリアを半透膜を通過させ、そしてリザーバ内にキャリア枯渇残留物を生成するための、半透膜を有する複数のリザーバを受け、及び当該膜を横切って圧力差を生じるための圧力チャンバを含む。該システムはまた、混合物からキャリアを除去しながら混合物を混合するためのミキサーを含む。

図１は、圧力アセンブリの斜視図である。 図２は、チャンバドアを開けた圧力アセンブリの斜視図である。 図３は、圧力アセンブリの側面図である。 図４は、圧力アセンブリの濾過ユニットの斜視図である。 図５は、パネルが示されていない濾過ユニットの斜視図である。 図６は、濾過ユニットの別の斜視図である。 図７は、レシーバプレートが示されていない濾過ユニットの斜視図である。 図８は、下部ハウジングが示されていない濾過ユニットの斜視図である。 図９は、緩衝液交換システムの概略図である。 図１０は、ＡＰＩ製剤システムの概略図である。 図１１は、緩衝液交換システムの別の実施形態の概略図である。 図１２は、図１１の濾過ユニットの斜視図である。 図１３は、図１１の濾過ユニットの断面斜視図である。 図１４は、異なるボルテックスＲＰＭでの経時的な濾過容量のグラフである。

対応する参照符号は図面全体を通して対応する部分を示す。

詳細な説明
緩衝液を交換するためのシステム７８の一実施形態を図９に示す。該システムは例えば、緩衝液及び生体成分を含む混合物からの緩衝液の自動交換に適している。該システムは緩衝液交換リザーバのプレート９２を収容するための圧力アセンブリ５を含む。混合物の生体成分はタンパク質、ペプチド、抗原、抗体、酵素、微生物、ＤＮＡ、ＲＮＡなどから選択されてもよい。本明細書中で用いられる場合、最初の混合物は、濾液として混合物から濾過され、混合物リザーバ中に残余物（ｒｅｔｅｎｔａｔｅ）又は「第１の緩衝液枯渇残留物」を残す、第１の緩衝液を含む。第２の緩衝液は濾液及び／又は残余物の検出量に基づいてリザーバに加えられる。第２の緩衝液は、第１の緩衝液と比較して異なる組成、ｐＨ、濃度及び／又は純度を含んでもよい。最初の混合物はまた、濾過中にも保持される他の成分（例えば、賦形剤など）を含んでもよい。

第２の緩衝液は、生体成分の濃度を維持するために第１の緩衝液と同じ体積量で加えられてもよく、あるいは、該成分を濃縮し又は希釈するために異なる比率で加えられてもよい。本開示のいくつかの実施形態では、各リザーバから除去される第１の緩衝液とリザーバに加えられる第２の緩衝液との体積比は、約１：１である。他の実施形態では、各リザーバから除去される第１の緩衝液とリザーバに加えられる第２の緩衝液との体積比は、生体成分を希釈するために１：１未満である。さらに他の実施形態では、該体積比は生体成分を濃縮するために１：１を超える。

緩衝液交換のためのシステムは一般に図１中の「５」と称される圧力アセンブリを含む。圧力アセンブリは緩衝液の交換に関して説明されてもよいが、圧力アセンブリ５はまた、低分子量成分から高分子量成分を分離するために使用されてもよい（用語「高」及び「低」は互いに参照して使用されている）ということに注意すべきである。例示的なプロセスとしては、紙パルプ工場からの排水の濾過、チーズ製造（例えば、牛乳を濾過する）、牛乳からの病原体（例えば、細菌、酵母、真菌）除去、プロセス水及び排水処理、酵素回収、果汁の濃縮及び清澄化、透析及び他の血液処理、溶解物及び沈殿物などの生体液の清澄化、ならびに、ペレット化又はさらなる処理のためのマイクロスケールでの培養物からの酵母及び細菌細胞の回収が挙げられる。そのような精製方法は、以下に記載された半透膜の表面での汚染を防ぐために濾過操作中に混合（例えば、ボルテックス）を含んでもよい。

圧力アセンブリ５はチャンバ１９を画定する上部ハウジング７を含み（図２）、そしてチャンバを密閉するためのチャンバドア１１を含む（図１）。アセンブリ５は、緩衝液交換中に使用される追加のリザーバ（例えば、マイクロタイタープレート）を固定するために使用され得る機能カバー１３を含み、及び／又は、リザーバを清掃するためのブロッティングマットを含む。機能カバー１３は、チャンバ１９内のシステム構成要素にアクセスさせるために取り外し可能であってもよい。

チャンバドア１１はチャンバを密閉するために持ち上げられてもよく、あるいはアクチュエータ４５（図３、側面パネルは示さず）及びドア１１に接続されているピボットブラケット４５の使用によって下げられてもよい。チャンバドア１１を下げると、アクチュエータ４９はチャンバドア１１をレール４１上に格納するように操作され得る。チャンバドア１１の格納により、濾過ユニット２１は濾過ウェル（例えば、マイクロタイタープレート）を装填し、そして緩衝液を混合物に加えるために利用できる。図示のように、アクチュエータ４５、４９はシリンダである。他の実施形態では、他の好適なアクチュエータシステムが使用される。シリンダは空気ポート６９を通じて供給される空気により空気圧式であってもよい（図８）。

圧力アセンブリ５は、混合物を濾過リザーバ又は「ウェル」（図示せず）内に固定しそして濾過するための濾過ユニット２１を含む。図４を参照すると、濾過ウェル（本明細書中では「基板」とも称される）（図示せず）は濾過ユニット２１のレシーバプレート２７の開口部２３内に手動で下げられる。図４に示されるように、レシーバプレート２７は、マイクロタイタープレートのような９６個の濾過ウェルを受けるための９６個の開口部２３を含む。様々な実施形態において、レシーバプレート２７は少なくとも２個の開口部、又は少なくとも約３、５、１０、１２、１６、４８又は少なくとも約９６個の開口部又はそれ以上を含む。これに関して、本明細書中での用語「マイクロタイタープレート」の使用は限定的であるとみなされるべきではなく、そして個々のリザーバをシステムに送るための任意の好適な基板が使用されてもよい。他の実施形態では、リザーバはシステムと一体である（すなわち、システム自体の一部を形成する）。

濾過ウェルは、手動でチャンバドア開口部を通してウェルを下げることによって、又は自動装填アセンブリ（図示せず）の使用によって、レシーバプレート２７の開口部２３内に配置されてもよい。

一般に、各濾過ウェルは、ウェルの底部を形成して生体混合物の濾過を可能にする半透膜を含む。チャンバ１９を加圧すると、当該膜を横切って圧力差が生じて、緩衝液を当該膜を通過させ、そしてリザーバ内に緩衝液枯渇残留物を生成する。濾過基板は２ウェル、又は少なくとも約３、５、１０、１２、１６、４８又は少なくとも約９６ウェル又はそれ以上を有してもよい。ウェルの容量は約７５ｍｌ以下、あるいは、他の実施形態におけるように、約２５ｍｌ以下、約１６ｍｌ以下、約８ｍｌ以下、約４ｍｌ以下、約１ｍｌ以下、約７５０μｌ以下、約５００μｌ以下又は約２５０μｌ以下であってもよい。

半透膜は一般に、リザーバ内に保持されることが望まれる生体成分のサイズよりも小さい孔サイズを有することになる。例えば、タンパク質は２０ｋＤａ以上のサイズを有し得、そして２０ｋＤａ未満の孔サイズがタンパク質を保持するために使用されることになる。生体成分に応じて、半透膜は限外濾過又はナノ濾過サイズの膜であってもよい。本開示の様々な実施形態において、当該膜は約１０００ｋＤａ以下、約１００ｋＤａ以下又は約１０ｋＤａ以下の孔サイズを有し得る。市販の限外濾過膜には、標準的なレシーバプレートに適合するＥＭＤミリポア（ＥＭＤ Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ）（ビレリカ、ＭＡ）からのＵＬＴＲＡＣＥＬ−１０メンブレンが挙げられる。

濾過ユニット２１内に半透膜を含むリザーバを装填すると、チャンバ１９が加圧される。空気又は不活性ガスは、圧力レギュレータ５５と流体連通しているポート６９に供給される（図８）（供給及び戻りラインは図示されていない）。調節された圧力は圧力ディスプレイ５９によって示される。圧力レギュレータ５５は圧力チャンバ１９（図２）を加圧するためにソレノイド弁５３と流体連通している。該システムはまた、アクチュエータ４５、４９（図３）を制御するためのアクチュエータソレノイド６３を含む。該システムはシステムの加圧を防止するための圧力逃し弁７１を含む。レギュレータ５５、ディスプレイ５９、及びソレノイド５３、６３は下部ハウジング６７（図１）内、圧力チャンバの下に収容されている。

チャンバ１９は濾液を除去するために、少なくとも約５ｐｓｉｇあるいは、他の実施形態におけるように、少なくとも約１０ｐｓｉｇ、少なくとも約３０ｐｓｉｇ、少なくとも約５０ｐｓｉｇ又は少なくとも約７５ｐｓｉｇの圧力まで加圧され得る（例えば、約５ｐｓｉｇから約１００ｐｓｉｇ、約１０ｐｓｉｇから約１００ｐｓｉｇ、又は約５ｐｓｉｇから約７５ｐｓｉｇ）。濾液は濾液チャンバ８９内に回収され（図７）、そしてポート７５を介して濾過ユニット２１から除去され得る。回収された濾液はポート６７を通って圧力システムから出て（図８）、廃棄物容器内に取り込まれ得る（図示せず）。

いくつかの実施形態では、半透膜の表面での汚染（すなわち、残留物（例えばタンパク質）の蓄積）を防ぐために生体混合物を同時に混合しながら、圧力チャンバ１９は加圧されて、緩衝液を半透膜を通過させる。

混合はボルテックスによって適切に行われる。濾過ユニット２１は、混合物内に渦を発生させるために円形又は軌道運動で急速に振動するボルテックスユニット９９（図４）を含む。一般に、ボルテックスは、膜上の残余物の蓄積を低減するために濾液の流向に垂直な方向で行われる。ボルテックスユニット９９は、レシーバプレート２７及びプレートの開口部２３に受け入れられたリザーバ（図示せず）を振動させるためのボルテックスドライブ（図示せず）を含む。

ボルテックスユニット９９は、約５００ｒｐｍ以上、約１０００ｒｐｍ以上、約１５００ｒｐｍ以上又は約２０００ｒｐｍ以上（例えば、約５００ｒｐｍから約２５００ｒｐｍ又は約１０００ｒｐｍから約２０００ｒｐｍ）で振動してもよい。ボルテックスユニット９９の振動はアイソレータ９１（図５）によってシステムの残りの部分から分離される。ねじボルト８１（図６）はボルテックスユニット２１の固定部にベースプレート８３を固定するために使用される。キャプティブスクリュー（Ｃａｐｔｉｖｅ ｓｃｒｅｗｓ）（図４）は、ベースプレート８３を圧力チャンバのハウジングに取り付ける。

自動化された緩衝液交換のためのシステムは、各リザーバから除去された濾液（すなわち、第１の緩衝液）の量（例えば、体積又は質量）、及び／又は、リザーバ内に保持された残余物（すなわち、第１の緩衝液枯渇残留物）の量を検出するためのセンサーを含む。該センサーは、音響センシング、静電容量、光、反射率、移動された空気量又は重量（すなわち、質量）を含む任意の好適な方法によって操作されてもよい。これに関して、検出された濾液及び／又は残余物の「量」は、材料の体積、質量又はレベルを指してもよい。本開示のいくつかの実施形態では、当該量は、濾過中（すなわち、リアルタイムの方法で）又は濾過後に各リザーバ中の流体のレベルを検知することによって検出される。

濾過は、生体成分の生存能を維持するために、混合物が緩衝液の部分的にのみ枯渇されるいくつかのサイクルで行われてもよい。緩衝液交換のいくつかのサイクルは目標とする交換が達成される（例えば、第１の緩衝液の少なくとも約９５％、少なくとも約９９％又はさらに少なくとも約９９．９％が第２の緩衝液によって交換される）まで、行われてもよい。

濾過後、チャンバ１９は減圧され、そしてチャンバドア１１（図１）は開けられる。Ｘ−Ｙステージ７０（図９）はチャンバ開口部に移動し、濾過ウェルを固定し、そしてチャンバから濾過ウェルを除去し、そして、リザーバを検知ステーションに運ぶ。検知ステーションでは、センサー７２、例えば非接触高さセンサーが各リザーバから除去された第１の緩衝液の量を検出する。あるいは、センサーは、リザーバから除去された第１の緩衝液の量をその場で測定するために圧力チャンバ１９内に存在してもよい。

センサー７２は、リザーバ内へ第２の緩衝液を分注するための分注システムを制御するように操作可能な制御システム（図示せず）に、個々のリザーバから除去された第１の緩衝液の検出量に関する信号を発し得る。各リザーバに加えられる第２の緩衝液の量は、リザーバから除去された第１の緩衝液の検出量に基づいて（例えば、リザーバ内の緩衝液枯渇残留物の検知されたレベルに基づいて）いてもよい。分注システムはＸ−Ｙステージ７０及びディスペンサ８２（すなわち、分注チップ）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、リザーバは、各リザーバに第２の緩衝液を加えるために圧力チャンバ１９からシステム内の別の作業ステーションに移される。他の実施形態では、第２の緩衝液は濾過リザーバでその場で加えられる。

第２の緩衝液の所望の交換度が達成された後、生体成分はさらに処理され（例えば、界面活性剤が添加され）及び／又は分析されてもよい。いくつかの実施形態では、リザーバの生体成分はさらなる処理又は分析のためにプールされる。

緩衝液交換システム（図９）は、複数の緩衝液源容器９４、ディスペンサ廃棄物容器８４、タンパク質供給源９８、界面活性剤供給源８６、分注チップ８８、最終製剤ステーション９６、混合物温度制御装置（図示せず）、及び／又は、プライミング及びキャリブレーションステーション９０を含む、緩衝液交換のための追加のステーション及び容器を含んでもよい。

上述の緩衝液交換プロセスを使用する、製剤調製及び医薬品有効成分（ａｃｔｉｖｅ ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ）（ＡＰＩ）の目的の製剤への変換に適したシステム５８を図１０に示す。システム５８は、ｘ−ｙステージ６４、分注チップ（例えば、Ｘ６、Ｘ１２）６６、６８、ｐＨ洗浄ステーション５２、プライミングステーション５４及びキャリブレーションステーション５６を含む。システム５８はまた、様々な賦形剤６２、製剤容器（ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅｓ）３８、ストック緩衝液４０、滴定及び緩衝液貯蔵４６、ならびに、酸（例えば、ＨＣＬ）貯蔵４２及び塩基（例えば、ＮａＯＨ）貯蔵４４も含む。

製剤調製及び緩衝液の交換のためのシステム１５１の別の実施形態を図１１に示す。システム１５１は、実用製剤（ｗｏｒｋｉｎｇ ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）（例えば、特定のｐＨを有する製剤）、ならびにストック緩衝液及び賦形剤からの濃度を調製するために使用され、そして目的の生体成分（例えば、タンパク質）をこれらの実用製剤へと変換する。

システム１５１は、濾過ユニット又は「緩衝液交換モジュール」１０３を含む。図示された実施形態では、濾過ユニット１０３は、半透膜を有する６つの製剤リザーバ（図示せず）で気密シールを受けて、形成するための開口部１１９を含む（図１３）。濾過ユニット１５１は多かれ少なかれ開口部１１９（例えば、少なくとも２、少なくとも３、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも１２、少なくとも１６、少なくとも４８又は少なくとも９６個のリザーバ）を含んでもよい。生体成分及び第１の緩衝液を有する実用製剤は各リザーバ内で調製され、又は各リザーバに移される（図示せず）。成分は、リザーバを密閉するためのカバー１７５に形成されたアクセス開口部１７１（図１２）を介してリザーバを通じて加えられてもよい。

緩衝液交換モジュール１５１は加圧されて、第１の緩衝液を半透膜を通過させ、リザーバから押し出す。より速い濾過速度を可能にするために、加圧はＮ₂などの不活性ガスをリザーバに注入することによって達成されてもよい。第２の緩衝液は、第１の緩衝液の除去中又は除去後にリザーバ内に導入される。

各リザーバ内の液体レベルは加圧された不活性ガスを用いてリアルタイムで測定され、モニターされてもよい。所与の不活性ガス流により所与の圧力で個々のリザーバを加圧するのに必要な時間を測定し、リザーバ内の総空隙容積を計算するために使用した。次いで、リザーバ内の体積のリアルタイムモニタリングが半透膜を通過するリアルタイム流速を計算するためにさらに使用されてもよい。

第２の緩衝液の補給はリアルタイムの体積フィードバックによってプログラムで行われてもよい。例えば、システム１５１は、（１）一度指定された体積に達すると、（２）一度所定の時間に達すると、又は（３）緩衝液交換処理時間を最小化するようにアルゴリズム的に計算された体積及び時間の組み合わせの後に、リザーバを補給するようにプログラムされたコントローラを含んでもよい。第２の緩衝液は、（１）緩衝液交換を行いながら溶液中の生体成分の一定濃度を維持するために、（２）緩衝液交換を行いながら溶液中の生体成分の最大濃度を維持するために、又は（３）生体成分をプログラム可能な値に濃縮して、加えられてもよい。

同様に、ボルテックスはリアルタイム体積フィードバックによってプログラムで作動することができる（すなわち、動的ボルテックス（ｄｙｎａｍｉｃ ｖｏｒｔｅｘｉｎｇ）が使用されてもよい）。システム１５１は、（１）一度指定された最小流速に達すると開始するように、（２）一定の流速を維持するように、（３）設定された時間／スケジュールで開始するように、又は（４）最小のボルテックスで所望の緩衝液交換処理時間を達成するようにアルゴリズム的に計算された流速及び時間の関数として、ボルテックスを制御するためにプログラムされたコントローラを含んでもよい。

交換プロセスは交換される目標のパーセントが達成されるまで続けられる。典型的に交換サイクルは、緩衝液の少なくとも約９５％、少なくとも約９９％又はさらに少なくとも約９９．９％が交換されるまで繰り返される。一度交換が完了すると、システムは目標量の界面活性剤を各製剤に加え得る。完全に変換された製剤を収容するリザーバ（図示せず）はさらなる処理のために濾過ユニット１０３から取り外されてもよい。

濾過中のリザーバ内容物の混合はボルテックスにより行われてもよい。濾過ユニット１０３は、混合物内に渦を発生させるために円形又は軌道運動で急速に振動するボルテックスユニット１０５を含む。ボルテックスユニット１０５は上述のユニット９９（図４）と同様の方法で操作してもよい。ボルテックスユニット１０５はまた、例えば加熱流体又は冷却流体の循環によって、混合物の温度制御に使用されてもよい。

システム１５１はｘ−ｙステージ１２５を含んでもよく、そして緩衝液交換のための追加のステーション及び容器を含んでもよい。追加のステーション及び容器は、タンパク質ストック容器１３１、対の緩衝液源容器１２１、ディスペンサ廃棄物容器１０１、洗浄容器１１３、賦形剤容器１３３、攪拌ユニット１１１を有する作業用緩衝液ステーション１０９及び界面活性剤供給源１３５を含む。

本開示のプロセスは以下の実施例によりさらに説明される。これらの実施例は限定的な意味で見られるべきではない。

実施例１：ＰＢＳ中のＩｇＧ抗体の濾過における振動速度の比較
図１２のグラフは、可変ＲＰＭでのボルテックスについて６０ｐｓｉの圧力及び２ｍｍの軌道を使用して、１Ｘリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）中の１０ｍｇ／ｍＬのＩｇＧ抗体の濾過速度を示す。

実施例２：ＩｇＧ濃度ポリクローナルＩｇＧ抗体の濾過
高濃度のポリクローナルＩｇＧを以下の条件下で回収した。
・ポリクローナルＩｇＧ濃度：７２ｍｇ／ｍＬ（近似の消衰係数：１ｍｇ／ｍＬあたり１．４ＡＵ）
・緩衝液：ＰＢＳ ｐＨ６．９８
・交換緩衝液：ＰＢＳ ｐＨ５．９８
・緩衝液−交換モジュールプロトタイプ及びＣＭ３を使用し、９６ウェルマイクロタイタープレートで上記試料に対して６回の圧力混合及び補給サイクルを行った。
・各サイクルは約９０分であった（５０％の体積を濾過するための７７分の圧力サイクル、３分のレベルチェック、及び液体添加のための１０分）。
・濾過後、９６ウェルマイクロタイタ―プレートのウェルからの材料を手動でプールしたが、このステップは自動化されたシステムで同様に行うことができる。
・ＵＶ及びｐＨを、交換された材料の〜３８ｍＬからの１５ｍＬのアリコートで測定した。

実質的に、タンパク質の損失は緩衝液交換後に観察されなかった。

本明細書中で用いられるときに、用語「約」、「実質的に」、「本質的に」及び「おおよそ」は、寸法、濃度、温度あるいは他の物理的又は化学的特性もしくは特徴の範囲と併せて使用される場合、例えば丸め、測定方法から生じる変動又は他の統計的変動を含む特性もしくは特徴の範囲の上限及び／又は下限に存在し得る変動を含むことを意図する。

本開示又はその実施形態（複数）の要素を導入する場合、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」及び「前記（ｓａｉｄ）」は、１又は複数の要素があることを意味することを意図する。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」及び「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は包括的であり、かつ、列挙された要素以外の追加の要素が存在してもよいことを意味することを意図する。特定の方向（例えば、「上」、「下」、「側」など）を示す用語の使用は説明の便宜のためであり、記載された項目の特定の方向を必要としない。

本開示の範囲から逸脱することなく上記の構成及び方法において様々な変更が成され得るので、上記の説明に含まれ、添付の図面（複数）に示された全ての事項は、限定的な意味ではなく例示として解釈されるべきであることが意図される。

Claims (54)

1. 緩衝液及び生体成分を含む混合物からの緩衝液の交換のための自動化された方法であって、以下、
   生体成分及び第１の緩衝液を含む混合物を含む複数の個々のリザーバを提供し、該リザーバは半透膜を含み；
   該リザーバを加圧して、該第１の緩衝液を該半透膜を通過させ、緩衝液枯渇残留物（ｂｕｆｆｅｒ−ｄｅｐｌｅｔｅｄ ｒｅｓｉｄｕｅ）を生成し；
   該個々のリザーバから除去された第１の緩衝液の量を検出し；そして
   該リザーバに第２の緩衝液を加え、個々のリザーバに加えられる第２の緩衝液の量は該リザーバから除去された第１の緩衝液の検出量によって決定されること、
   を含む、方法。
2. 前記膜の汚染を低減するために前記混合物を混合することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 混合が、前記膜の汚染を低減するために前記リザーバを加圧すると同時に、前記第１の緩衝液を前記半透膜を通過させて、緩衝液枯渇残留物を生成しながら行われる、請求項２に記載の方法。
4. 混合が前記混合物をボルテックスすることを含む、請求項２又は請求項３に記載の方法。
5. 汚染を低減するためにボルテックスが流向に垂直な方向で行われる、請求項４に記載の方法。
6. 目標とする第１の緩衝液の交換が達成されるまで、２回以上のサイクルで前記第２の緩衝液を加えることを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. ボルテックスが前記半透膜を通過する一定の流速を維持するように制御される、請求項３に記載の方法。
8. ボルテックスが前記半透膜を通過する最小流速を維持するように制御される、請求項３に記載の方法。
9. 前記個々のリザーバから除去された前記第１の緩衝液の量が前記リザーバ内の混合物のレベルを検知することによって検出される、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記個々のリザーバから除去された前記第１の緩衝液の量が、音響センシング、静電容量、光反射率、加圧時間又は重量測定によって検出される、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記個々のリザーバから除去された前記第１の緩衝液の検出量が検出された体積である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記生体成分が、タンパク質、ペプチド、抗原、抗体、酵素、微生物、ＤＮＡ及びＲＮＡからなる群から選択される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記生体成分がタンパク質であり、かつ、約２０ｋＤａを超える分子量を有する、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記個々のリザーバから除去された第１の緩衝液の検出量に関する信号を、前記第２の緩衝液を前記リザーバに分注するためのディスペンサシステムを制御するように操作可能な制御システムに送ることをさらに含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記第１の緩衝液が前記リザーバから取り出されながら、前記第２の緩衝液が前記リザーバに加えられる、請求項１４に記載の方法。
16. 前記半透膜が、約１００ｋＤａ以下の分子量カットオフを特徴とする、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記半透膜が、約１０ｋＤａ以下の分子量カットオフを特徴とする、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
18. 各リザーバが、約７５ｍｌ以下、約２５ｍｌ以下、約１６ｍｌ以下、約８ｍｌ以下、約４ｍｌ以下、約１ｍｌ以下、約７５０μｌ以下、約５００μｌ以下又は約２５０μｌ以下の作業容量（ｗｏｒｋｉｎｇ ｖｏｌｕｍｅ）を有する、請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 少なくとも３、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも１２、少なくとも１６、少なくとも４８又は少なくとも９６個のリザーバが同時に緩衝液交換される、請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 緩衝液交換中に前記混合物の温度を制御することを含む、請求項１から１９のいずれか一項に記載の方法。
21. 前記緩衝液がさらに賦形剤を含む、請求項１から２０のいずれか一項に記載の方法。
22. 前記リザーバが単一の基板に取り付けられている、請求項１から２１のいずれか一項に記載の方法。
23. 各リザーバから除去された前記第１の緩衝液と、前記リザーバに加えられた前記第２の緩衝液との体積比が、約１：１である、請求項１から２２のいずれか一項に記載の方法。
24. 各リザーバから除去された前記第１の緩衝液と、前記リザーバに加えられた前記第２の緩衝液との体積比が、前記生体成分を希釈するために１：１未満であり、又は前記生体成分の濃度を濃縮するために１：１を超える、請求項１から２２のいずれか一項に記載の方法。
25. 緩衝液及び生体成分を含む混合物からの緩衝液の自動交換のためのシステムであって、以下、
    第１の緩衝液を半透膜を通過させ、そしてリザーバ内に第１の緩衝液枯渇残留物を生成するための、半透膜を有する複数のリザーバを受け、及び当該膜を横切って圧力差を生じるための圧力チャンバ；
    該リザーバ内の流体のレベルを検出するためのセンサー；及び
    該リザーバに第２の緩衝液を加えるための分注システムであって、該リザーバ内の緩衝液枯渇残留物の検知されたレベルに基づいて該リザーバに第２の緩衝液の量を加えるように構成されている、分注システム、
    を含む、システム。
26. 前記混合物から第１の緩衝液を除去しながら前記混合物を混合するためのミキサーをさらに含む、請求項２５に記載のシステム。
27. 前記ミキサーがボルテックスミキサーである、請求項２６に記載のシステム。
28. 前記半透膜を通過した濾液を回収するための廃棄物容器をさらに含む、請求項２５から２７のいずれか一項に記載のシステム。
29. 前記混合物の温度を制御するための温度制御装置をさらに含む、請求項２５から２８のいずれか一項に記載のシステム。
30. 複数の緩衝液源容器をさらに含む、請求項２５から２９のいずれか一項に記載のシステム。
31. 前記センサーからの信号に基づいて前記第２の緩衝液を前記リザーバに分注するためのディスペンサを制御するように操作可能な制御システムをさらに含む、請求項２５から３０のいずれか一項に記載のシステム。
32. 前記センサーが、音響センシング、静電容量検知、光反射率、加圧のための時間、又は重量測定について操作可能である、請求項２５から３１のいずれか一項に記載のシステム。
33. 約１００ｋＤａ以下の分子量カットオフを特徴とする半透膜を含むリザーバと組み合わされる、請求項２５から３２のいずれか一項に記載のシステム。
34. 約１０ｋＤａ以下の分子量カットオフを特徴とする半透膜を含むリザーバと組み合わされる、請求項２５から３２のいずれか一項に記載のシステム。
35. 各リザーバが、約７５ｍｌ以下、約２５ｍｌ以下、約１６ｍｌ以下、約８ｍｌ以下、約４ｍｌ以下、約１ｍｌ以下、約７５０μｌ以下、約５００μｌ以下又は約２５０μｌ以下の容量を有する、請求項３３又は請求項３４に記載のシステム。
36. 少なくとも２、少なくとも３、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも１２、少なくとも１６、少なくとも４８又は少なくとも約９６個のリザーバを含む、請求項３３から３５のいずれか一項に記載のシステム。
37. リザーバを受けるための、少なくとも２、少なくとも３、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも１２、少なくとも１６、少なくとも４８又は少なくとも約９６個の開口部を有するレシーバプレートをさらに含む、請求項２５から３６のいずれか一項に記載のシステム。
38. 高分子量成分又は微生物及び低分子量キャリアを含む混合物から低分子量キャリアを除去するための方法であって、以下、
    高分子量成分及び低分子量キャリアを含む混合物を含む複数のリザーバを提供し、該リザーバは半透膜を含み；
    該リザーバを加圧して、該低分子量キャリアを該半透膜を通過させ、キャリア枯渇残留物を生成し；そして
    該リザーバを加圧しながら該混合物を混合して、該半透膜の表面にある残留物の蓄積を除去すること、
    を含む、方法。
39. 前記リザーバを加圧しながら前記混合物をボルテックスして、前記半透膜の表面にある残留物の蓄積を除去する、請求項３８に記載の方法。
40. 汚染を低減するためにボルテックスが流向に垂直な方向で行われる、請求項３９に記載の方法。
41. 前記高分子量成分が、タンパク質、ペプチド、抗原、抗体、酵素、微生物、ＤＮＡ及びＲＮＡからなる群から選択される、請求項３８から４０のいずれか一項に記載の方法。
42. 前記半透膜が、約１００ｋＤａ以下の分子量カットオフを特徴とする、請求項３８から４１のいずれか一項に記載の方法。
43. 前記半透膜が、約１０ｋＤａ以下の分子量カットオフを特徴とする、請求項３８から４１のいずれか一項に記載の方法。
44. 各リザーバが約７５ｍｌ以下、約２５ｍｌ以下、約１６ｍｌ以下、約８ｍｌ以下、約４ｍｌ以下、約１ｍｌ以下、約７５０μｌ以下、約５００μｌ以下又は約２５０μｌ以下の作業容量を有する、請求項３８から４３のいずれか一項に記載の方法。
45. 少なくとも３、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも１２、少なくとも１６、少なくとも４８又は少なくとも９６個のリザーバが同時に緩衝液交換される、請求項３８から４４のいずれか一項に記載の方法。
46. 前記リザーバが単一の基板に取り付けられている、請求項３８から４５のいずれか一項に記載の方法。
47. 高分子量成分又は微生物及び低分子量キャリアを含む混合物から低分子量キャリアを除去するためのシステムであって、以下、
    該低分子量キャリアを半透膜を通過させ、そしてリザーバ内にキャリア枯渇残留物を生成するための、半透膜を有する複数のリザーバを受ける、及び当該膜を横切って圧力差を生じるための圧力チャンバ；及び
    該混合物からキャリアを除去しながら該混合物を混合するためのミキサー、
    を含む、システム。
48. 前記ミキサーが、混合物からキャリアを除去しながら混合物をボルテックスするためのボルテックスミキサーである、請求項４７に記載のシステム。
49. 前記半透膜を通過した濾液を回収するための廃棄物容器をさらに含む、請求項４７又は請求項４８に記載のシステム。
50. 約１００ｋＤａ以下の分子量カットオフを特徴とする半透膜を含むリザーバと組み合わされる、請求項４７から４９のいずれか一項に記載のシステム。
51. 約１０ｋＤａ以下の分子量カットオフを特徴とする半透膜を含むリザーバと組み合わされる、請求項４７から４９のいずれか一項に記載のシステム。
52. 各リザーバが、約７５ｍｌ以下、約２５ｍｌ以下、約１６ｍｌ以下、約８ｍｌ以下、約４ｍｌ以下、約１ｍｌ以下、約７５０μｌ以下、約５００μｌ以下又は約２５０μｌ以下の容量を有する、請求項５０又は請求項５１に記載のシステム。
53. 少なくとも２、少なくとも３、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも１２、少なくとも１６、少なくとも４８又は少なくとも約９６個のリザーバを含む、請求項５０から５２のいずれか一項に記載のシステム。
54. リザーバを受けるための、少なくとも２、少なくとも３、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも１２、少なくとも１６、少なくとも４８又は少なくとも約９６個の開口部を有するレシーバプレートをさらに含む、請求項４７から５３のいずれか一項に記載のシステム。

Images