JP2020170469A

JP2020170469A - シングルユースバッグ用圧力制御装置

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Publication number: JP2020170469A
Application number: JP2019073034A
Authority: JP
Inventors: 好一加藤; Koichi Kato
Original assignee: Satake Chemical Equipment Mfg Ltd
Current assignee: Satake Chemical Equipment Mfg Ltd
Priority date: 2019-04-05
Filing date: 2019-04-05
Publication date: 2020-10-15
Anticipated expiration: 2039-04-05
Also published as: JP7253959B2

Abstract

【課題】圧力センサーをシングルユースバッグに固定せず、経済的なシングルユースバッグ用圧力制御装置を提供する。【解決手段】ガス吸気管５とガス排気管６とを有する可撓性の容器本体よりなるシングルユースバッグ３の、前記ガス排気管６の排気口に着脱自在に接続される圧力制御装置１０は、前記ガス排気管６の排気口に着脱自在に、一端開口部１１が接続される圧力制御用管１３と、該圧力制御用管１３に設けた、該圧力制御用管１３内を流れるガスの流量を制御する流量制御装置１４と、上流側圧力制御用管部１３ａに設けた、該上流側圧力制御用管部１３ａ内の圧力を検知し、該圧力に応じて前記流量制御装置１４を制御する圧力センサー装置１５とよりなる。また、前記上流側圧力制御用管部１３ａと、前記圧力制御用管１３の、前記流量制御装置１４よりも下流側の下流側圧力制御用管部１３ｂとを連結するバイパス管１６を更に有する。【選択図】図１

Description

本発明は、シングルユースバッグ用圧力制御装置、特に、内容物を撹拌する撹拌装置を有する可撓性のあるシングルユースバッグのガス排気管の端部の排気口に着脱自在に接続される圧力制御装置に関するものである。

例えば、医薬分野等で使用される液体の撹拌や、動植物の細胞・組織の一部または個体や微生物や菌体等の培養物などを培養し撹拌するバイオリアクターにおいては、撹拌後の撹拌容器や培養容器などの容器内の洗浄が困難であることから、容器を再利用せず、一度きりの使用となるシングルユースバッグ（使い捨てバッグ）が用いられる。

このようなシングルユースの容器（バッグ）は、経済性の観点から、可撓性のある合成樹脂製（プラスチック製、エラストマー製）の使い捨て（シングルユース）バッグなどの可撓性容器が用いられる。

また、細胞等の培養撹拌等においては、バッグ内に挿入した回転式撹拌装置や上下往復動撹拌装置により、内容物を撹拌すると共に、エアーやＣＯ_２やＤＯなどのガスを通気しながら撹拌していた。

図３は従来のシングルユースバッグ１を示し、該シングルユースバッグ１は、可撓性を有し、そして、床等に載置された、例えば、上端が開口した有底筒状容器からなるＳＵＳ等の剛体フレーム２内に収納されて固定される。

該シングルユースバッグ１は、可撓性のある容器本体３と、該容器本体３に設けられた、内容物を撹拌する撹拌装置４と、前記容器本体３の上部に設けられたガス吸気管５及びガス排気管６と、前記吸気管５に介在させた吸気管側ガスフィルター７と、前記排気管６に介在させた排気管側ガスフィルター８とよりなる。

なお、１８は、前記容器本体３と前記排気管側フィルター８間の前記排気管６に介在させた、例えば、トラップ瓶（トラップ容器）などの水分除去部を示し、該水分除去部１８により、前記容器本体３からのウェットガスから水分を取り除き、ドライガスとして前記フィルターを通過させるようにする。なお、前記水分除去部の代わりに、他の機構を設けても良く、または、水分除去部を前記シングルユースバッグ１から省略してもよい。

なお、前記撹拌装置４には、例えば、回転式撹拌装置や、上下動などの往復動撹拌装置などがある。

そして、前記吸気管５の端部５ａの開口部は、例えば、ガス供給装置（図示せず）に接続されて、該ガス供給装置から生成されたガスが、前記吸気管５を通じて、前記容器本体３内に供給され、また、前記容器本体３内のガスは、前記排気管６の端部６ａの排気口から外部に排出され、又は、前記排気口に接続された排気処理装置（図示せず）に排出されるようになる。

また、前記容器本体３内は、コンタミネーションを低減するために、可撓性の容器本体３内を陽圧に保つ必要があるが、特に、上下動撹拌など往復動撹拌の場合、図３に示すように、前記容器本体３内の圧力変動が高く、前記容器本体３内の圧力を制御しないと、前記容器本体３内が負圧になる可能性があった。

また、前記可撓性のある容器本体３は、耐圧面で脆弱であり、図４に示すように、簡単に破裂したり、弱い部分からエアー漏れしたりするリスクが高く、容器本体３内の圧力制御が必要であった。

そのため、従来においては、図５に示すように、例えば、吸気管５に、該管５内の圧力を検知するための圧力センサー９ａを固定した圧力センサー装置９を有するシングルユースバッグ１を用い、該圧力センサー９ａからの圧力情報に基づき、前記圧力センサー装置９により、例えば、前記ガス供給装置から前記容器本体内へのガスの供給量を調整して、前記容器本体３内の圧力管理をおこなっていた。なお、前記排気管６に弁（図示せず）を有する場合には、該弁を前記圧力センサー装置等により自動で、又は手動により、排気量を調整することにより、前記容器本体３内の圧力管理をするような場合もある。

例えば、撹拌装置を有するシングルユースバッグとしては、例えば、特許文献１がある。

特開２０１５−１９６１４３号公報

しかしながら、前記圧力センサー装置９は、シングルユースバッグ１に付属することから、シングルユースバッグ１を交換するたびに前記圧力センサー装置９も交換されるためランニングコストが嵩むという問題点があった。

また、負圧になる特性を生かした往復動撹拌装置においては、特に、容器本体３内の圧力変動が高く、前記従来の圧力センサー装置を有するシングルユースバッグでは、該往復動撹拌装置の制御が難しかった。

本発明によれば、ランニングコストを低くすると共に、往復動撹拌装置においても、容器内の圧力や、前記往復動撹拌装置を制御しやすくなるようになる。

本発明のシングルユースバッグ用圧力制御装置は、ガス吸気管とガス排気管とを有する可撓性の容器本体よりなるシングルユースバッグの、前記ガス排気管の排気口に着脱自在に接続される圧力制御装置よりなり、該圧力制御装置は、前記ガス排気管の排気口に着脱自在に、一端開口部が接続される圧力制御用管と、該圧力制御用管に設けた、該圧力制御用管内を流れるガスの流量を制御する流量制御装置と、前記圧力制御用管の、前記流量制御装置よりも上流側の上流側圧力制御用管部に設けた、該上流側圧力制御用管部内の圧力を検知し、該圧力に応じて前記流量制御装置を制御する圧力センサー装置とよりなることを特徴とする。

また、前記上流側圧力制御用管部と、前記圧力制御用管の、前記流量制御装置よりも下流側の下流側圧力制御用管部とを連結するバイパス管を更に有することを特徴とする。

また、前記バイパス管に、該バイパス管内のガスの流量を制御するバイパス流量制御装置を設けたことを特徴とする。

また、前記バイパス流量制御装置は、前記圧力センサー装置により制御されることを特徴とする。

また、前記容器本体内に撹拌装置を有することを特徴とする。

また、前記撹拌装置は、往復動撹拌装置であることを特徴とする。

また、前記圧力センサー装置は、検知した圧力に応じて、前記撹拌装置を制御することを特徴とする。

また、前記圧力センサー装置は、検知した圧力に応じて、前記ガス吸気管から前記容器本体内に供給されるガスの供給量を制御することを特徴とする。

また、前記圧力センサー装置は、前記撹拌装置の駆動に応じて、前記流量制御装置を制御することを特徴とする。

本発明によれば、圧力制御装置がリユース可能であるため、低コストでバッグ内の圧力調整を行うことができるようになる。

また、圧力制御用管に、圧力制御用弁１３を迂回したバイパス管を設けたので、容器本体３内の圧力調整が難しい往復動撹拌装置であっても、制御しやすくなる。

本発明のシングルユースバッグ用圧力制御装置の全体構成の説明図である。本発明のシングルユースバッグ用圧力制御装置の概略説明図である。シングルユースバッグの説明図である。シングルユースバッグの説明図である。綬来の圧力センサーを設けたシングルユースバッグの説明図である。

本発明を実施するための形態の実施例を以下に示す。

なお、従来の説明における符号と同じ部分には同じ符号を付け、説明を省略する。

本発明においては、従来の吸気管５に圧力センサーが固定された圧力センサー装置を有するシングルユースバッグ１を用いる代わりに、図１及び図２に示すように、圧力センサーを有しないシングルユースバッグ１を用い、該シングルユースバッグ１の排気管６の端部６ａの排気口に、着脱自在に接続できる圧力制御装置１０を設け、該圧力制御装置１０により、容器本体３内の圧力を検知し、前記容器本体３内の圧力を制御するようにする。

なお、前記シングルユースバッグ１は、従来同様、例えば、可撓性のある容器本体３と、該容器本体３に設けられた、内容物を撹拌する撹拌装置４と、前記容器本体３の上部等に設けられた吸気管５及び排気管６と、前記吸気管５に介在させた吸気管側ガスフィルター７と、前記排気管６に介在させた排気管側ガスフィルター８とよりなる。

また、前記撹拌装置４は、例えば、回転式撹拌装置や往復動撹拌装置などがあり、該往復動撹拌装置としては、例えば、上下往復動など、駆動軸の軸方向に沿って往復動する往復動撹拌装置がある。

また、前記往復動撹拌装置は、例えば、前記容器本体３内に垂設した駆動軸４ａと、該駆動軸の下端に交叉して設けた円盤板状や、楕円盤板状等の撹拌板４ｂとよりなる。

前記圧力制御装置１０は、図１及び図２に示すように、前記シングルユースバッグ１の排気管６の排気管側フィルター８よりも後方となる端部６ａの排気口に着脱自在に、その一端開口部１１が接続され、他端１２に、前記一端開口部１１から流入されたガスが排気される排気口を有する圧力制御用管１３と、該圧力制御用管１３の中間部分に介在させた、該管１３内を流れるガスの流量を調整（制御）する電磁弁などの流量制御用弁（流量制御装置）１４と、前記圧力制御用管１３の、前記流量制御用弁１４よりも上流側の上流側圧力制御管部１３ａに設けた、該上流側圧力制御用管部１３ａ内の圧力を検知する圧力センサー装置１５とよりなる。

そして、前記圧力センサー装置１５は、該圧力センサー装置１５から得られた圧力情報に基づき、前記流量制御用弁１４を制御し、前記容器本体３内の圧力を所望の圧力になるようにする。

また、前記流量制御用弁１４のみの単純制御では、前記容器本体３内の圧力制御においては、ハンチングが著しいことから、このハンチングを防ぐために、図１及び図２に示すように、前記圧力制御用管１３の、前記流量制御用弁１４よりも下流側の下流側圧力制御用管部１３ｂと前記上流側圧力制御用管部１３ａとを連結するバイパス管１６を設けると共に、該バイパス管１６に、該バイパス管１６内のガスの流量を調整（制御）するバイパス弁（バイパス流量制御装置）１７を介在させる。

そして、前記圧力制御用管１３の一端開口から流入したガスの一部又は全部の少量が前記バイパス管１６に導入されて、前記流量制御用弁１４を迂回して、前記他端１２の排気口から排出されるようにして、前記圧力制御用管１３内を流れるガスの量を微調整できるようにし、マイルドな制御を行うようにする。

なお、前記バイパス弁１７の開閉（流量）の制御は、手動で行っても良く、また、前記圧力センサー装置１５等により、自動で制御されるようにしてもよい。

また、前記圧力センサー装置１５は、前記検知した圧力に応じて、前記ガス供給装置のガス供給量を制御したり、前記撹拌装置４の回転や往復動の駆動を制御したりするようにしてもよい。

また、前記圧力センサー装置１５は、前記撹拌装置４の駆動に応じて、例えば、上下動に応じて、前記流量制御用弁１４を制御するようにしてもよい。

次に、本発明のシングルユースバッグ用圧力制御装置の作用と効果を説明する。

まず、圧力センサーを有しないシングルユースバッグ１の排気管６の端部６ａの排気口に、圧力制御装置１０の圧力制御用管１３の一端開口部１１を接続する。

そして、例えば、予め、前記バイパス弁１７を少量のガスが通過する程度に開いて、前記一端開口部１１から流入したガスの一部又は全部が、前記バイパス管１６に流入し、少量のガスが前記バイパス管１６を通過するようにし、前記圧力制御用管１３の排気口から排気されるようにする。

そして、例えば、上下往復動撹拌装置４により、容器本体３内の内容物を撹拌しながら、前記ガス供給装置により、前記容器本体３内に所望量のガスを供給し、そして、前記圧力センサー装置１５により、前記管１３ａ内の圧力を検知し、該圧力情報に応じて、前記電磁弁１４の開閉（流量）を制御し、前記容器本体３内の所望量のガスが、前記排気管６の排気口、前記上流側圧力制御用管１３ａ、前記流量制御用弁１４、前記下流側圧力制御用管１３ｂを通じて流れ、また、少量のガスが、前記バイパス管１６を通じて、前記下流側圧力制御用管１３ｂを通じてながれ、そして、該管１３ｂの排出口から、外部に排出される、或いは、該排出口に接続された排気処理装置等内に排出されて、前記容器本体３内の圧力が所望の圧力になるように制御するようにする。

なお、前記バイパス弁１７は必要に応じて、手動または自動で、開閉度（流量）を制御するようにする。

また、前記圧力センサー装置１５は、前記検知した圧力に応じて、前記ガス供給装置のガス供給量を制御したり、前記撹拌装置４の回転駆動や往復動駆動を制御したりするようにして、前記容器本体３内の圧力を所望の圧力にするようにしてもよい。

また、前記圧力センサー装置１５は、前記撹拌装置４の駆動に応じて、例えば、上下動に応じて、前記流量制御用弁１４を制御するようにして、前記容器本体３内の圧力を所望の圧力にするようにしてもよい。

本発明によれば、圧力制御装置は、リユース可能であるため、低コストでバッグ内の圧力調整を行うことができるようになる。

また、前記圧力制御用管１３に、前記圧力制御用弁１４を迂回したバイパス管１６を設けたため、前記容器本体３内の圧力調整が難しい往復動撹拌装置であっても、制御しやすくなる。

本発明は、シングルユースバッグが用いられる医療品関係、食品関係等において利用される。

１シングルユースバッグ
２剛体フレーム
３容器本体
４撹拌装置
５吸気管
５ａ端部
６排気管
６ａ端部
７吸気管側ガスフィルター
８排気管側ガスフィルター
９圧力センサー装置
９ａ圧力センサー
１０圧力制御装置
１１一端開口部
１２他端
１３圧力制御用管
１３ａ上流側圧力制御用管部
１３ｂ下流側圧力制御用管部
１４流量制御用弁
１５圧力センサー装置
１６バイパス管
１７バイパス弁
１８水分除去部

Claims

ガス吸気管とガス排気管とを有する可撓性の容器本体よりなるシングルユースバッグの、前記ガス排気管の排気口に着脱自在に接続される圧力制御装置よりなり、
該圧力制御装置は、前記ガス排気管の排気口に着脱自在に、一端開口部が接続される圧力制御用管と、
該圧力制御用管に設けた、該圧力制御用管内を流れるガスの流量を制御する流量制御装置と、
前記圧力制御用管の、前記流量制御装置よりも上流側の上流側圧力制御用管部に設けた、該上流側圧力制御用管部内の圧力を検知し、該圧力に応じて前記流量制御装置を制御する圧力センサー装置とよりなることを特徴とするシングルユースバッグ用圧力制御装置。
前記上流側圧力制御用管部と、前記圧力制御用管の、前記流量制御装置よりも下流側の下流側圧力制御用管部とを連結するバイパス管を更に有することを特徴とする請求項１に記載のシングルユースバッグ用圧力制御装置。
前記バイパス管に、該バイパス管内のガスの流量を制御するバイパス流量制御装置を設けたことを特徴とする請求項２に記載のシングルユースバッグ用圧力制御装置。
前記バイパス流量制御装置は、前記圧力センサー装置により制御されることを特徴とする請求項３に記載のシングルユースバッグ用圧力制御装置。
前記容器本体内に撹拌装置を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載のシングルユースバッグ用圧力制御装置。
前記撹拌装置は、往復動撹拌装置であることを特徴とする請求項５に記載のシングルユースバッグ用圧力制御装置。
前記圧力センサー装置は、検知した圧力に応じて、前記撹拌装置を制御することを特徴とする請求項５、６または７に記載のシングルユースバッグ用圧力制御装置。
前記圧力センサー装置は、検知した圧力に応じて、前記ガス吸気管から前記容器本体内に供給されるガスの供給量を制御することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１に記載のシングルユースバッグ用圧力制御装置。
前記圧力センサー装置は、前記撹拌装置の駆動に応じて、前記流量制御装置を制御することを特徴とする請求項５または６に記載のシングルユースバッグ用圧力制御装置。