JP2022512178A - 遠心分離システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
- ロータを回転させるステップと、
- 液体供給混合物導管および入口通路を介して液体供給混合物の流れを分離空間内に導くステップと、
- 分離空間内で液体供給混合物を重相と軽相とに分離するステップと、
- 液体供給混合物の流量を測定するステップと、
- 軽相の流量および/または重相の流量を測定するステップと、
- 重相出口通路内の重相反対圧力を制御するために、液体供給混合物の流量を測定するステップにおいて獲得された測定値ならびに軽相の流量および/または重相の流量を測定するステップにおいて獲得された測定値に基づいて重相圧力制御装置を制御するステップとを含む。
- 液体供給混合物の流量を測定するステップと、
- 軽相の流量および/または重相の流量を測定するステップと、
- 重相出口通路内の重相反対圧力を制御するために液体供給混合物の流量を測定するステップにおいて獲得された測定値ならびに軽相の流量および/または重相の流量を測定するステップにおいて獲得された測定値に基づいて重相圧力制御装置を制御するステップとを含むので、遠心分離システムを制御する方法が提供され、重相が穏やかな取り扱いを受けるための条件が規定される。その結果、上記の目的が達成される。
- 軽相と重相との間の接触面が分離空間内に生じる間に一バッチの液体供給混合物を分離する初期の分離段階の間に、遮断弁を閉に維持するステップと、
- 接触面が生じたときに一バッチの液体供給混合物を分離する主たる分離段階の間に、遮断弁を全開に維持するステップとを含み得る。このようにして、一定量の重相が、遮断弁が開かれる前に分離空間内で分離され得る。したがって、液体供給混合物および/または部分的に分離されただけの重相が、重相導管を通って流れることが回避され得る。
- 一バッチの液体供給混合物を分離する主たる分離段階が終了した後、遮断弁を閉に維持するステップを含み得る。このようにして、分離された重相が重相導管を通って元の遠心分離機に流れることが回避され得る。
- 圧縮ガスのソースから重相受け容器に備えるガス圧力を制御するステップを含み得る。このようにして、重相出口通路内の反対圧力が制御され得、したがって、遠心分離機内の分離が制御され得る。
- 重相受け容器を重相出口通路の上の特定の高さに設置するように昇降装置を制御するステップを含み得る。このようにして、重相出口通路内の反対圧力が制御され得、したがって、遠心分離機内の分離が制御され得る。
- 液体供給混合物の流量と軽相の流量および/または重相の流量との間の所望の関係に向けて、反対圧力生成装置によって生成された重相反対圧力を制御するステップを含み得る。このようにして、重相の所望の濃度および/または軽相の所望の程度の浄化が、達成され得る。
- 細胞培養混合物を含む液体供給混合物の流れを分離空間内に導くステップを含み得る。このようにして、方法は、細胞培養混合物を、細胞培養混合物の細胞を含有する重相と細胞培養混合物の細胞が実質的にない軽相とに分離することを制御するために利用され得る。
代替的に、入口通路は、第1の固定部84を介して分離空間88内に延びてもよく、および/または軽相出口通路は、第1の固定部84を介して分離空間88から延びてもよく、および/または重相出口通路は、第2の固定部86を介して分離空間88から延びてもよい。
80mmの半径を有する分離空間88を含む遠心分離機によって達成され得、各々が70mmの半径を有する50個の分離円板92を含む積層体が配置される。R1=20mmでR2=15mmであり、ロータは、1l/minの液体供給混合物の基準流量および1005kg/m3の供給密度において3000rpmの回転速度において回転される。
制御ユニット226は、液体供給混合物の流量と軽相の流量または重相の流量との間の所望の関係に基づいて、重相導管208に接続された重相圧力制御装置262を制御する。すなわち、重相圧力制御装置262は、所望の関係に到達するかまたはそれを維持するために、重相出口通路218内の重相反対圧力を制御するために制御ユニット226によって制御される。所望の関係は、遠心分離システム200の操作者によって選択される。たとえば、所望の関係は、軽相の流量が液体供給混合物の流量の90%であることであり得る。これは、軽相と重相との間で液体供給混合物の流量を90/10に分割することをもたらす。液体供給混合物の流量と軽相の流量または重相の流量との間の所望の関係は、体積流量にも質量流量にも適用され得る。
7%/0.70=10%
の計算につながる。
m’=ρ(t)*V’
である。
10%/0.70=14.3%
につながる。
これらの実施形態では、遠心分離機202は、モジュール式遠心分離機202である。モジュール式遠心分離機202は、ベースユニット4と交換可能な分離用挿入物6との2つの主要部分を含む。ベースユニット4は、交換可能な分離用挿入物6を支持して回転させるための基本的構成要素を含む。交換可能な分離用挿入物6は、液体供給混合物の実際の分離がその中で発生するように構成される。
- ロータ212を回転させるステップ302と、
- 液体供給混合物導管204および入口通路214を介して液体供給混合物の流れを分離空間88内に導くステップ304と、
- 分離空間88内で液体供給混合物を重相と軽相とに分離するステップ306と、
- 液体供給混合物の流量を測定するステップ308と、
- 軽相の流量および/または重相の流量を測定するステップ310と、
- 重相出口通路218内の重相反対圧力を制御するために、液体供給混合物の流量を測定するステップ308において獲得された測定値ならびに軽相の流量および/または重相の流量を測定するステップ310において獲得された測定値に基づいて重相圧力制御装置262を制御するステップ312とを含む。
- 圧縮ガスのソース264から重相受け容器232に備えるガス圧力を制御するステップ314を含み得る。図1を参照しながら上記で説明したように、したがって、重相出口通路218内の反対圧力ならびに分離空間88の外への重相および軽相の流量が、制御され得る。
- 重相受け容器232を重相出口通路の上の特定の高さに設置するために昇降装置266を制御するステップ316を含み得る。図1bを参照しながら上記で説明したように、したがって、重相出口通路218内の反対圧力ならびに分離空間88の外への重相および軽相の流量が、制御され得る。
- 液体供給混合物の入口通路214への基準流量において、少なくとも+100mbarの入口通路214と重相出口通路218との間の圧力差を生成するステップ318を含み得る。このようにして、少なくとも重相が、分離空間88の外にポンプでくみ出されることが確保され得る。
- 液体供給混合物の圧力を制御するステップ320を含み得る。このようにして、液体供給混合物を遠心分離機202に供給するステップが制御され得る。上記で説明した、軽相の流量および/または重相の流量を測定するステップ310とともに液体供給混合物の流量を測定するステップ308は、依然として、重相圧力制御装置262を制御するステップ312に対する基準を提供する。
- 液体供給混合物導管204内に配置された供給ポンプ230を制御するステップ322を含み得る。このようにして、液体供給混合物を遠心分離機202に供給するステップは、供給ポンプ230によって与えられる圧力によって制御され得る。上記で説明した、軽相の流量および/または重相の流量を測定するステップ310とともに液体供給混合物の流量を測定するステップ308は、依然として、重相圧力制御装置262を制御するステップ312に対する基準を提供する。
- 液体供給混合物容器236内の圧力を制御するステップ324を含み得る。このようにして、液体供給混合物を遠心分離機202に供給するステップは、液体供給混合物容器236の内部の圧力によって制御され得る。上記で説明した、軽相の流量および/または重相の流量を測定するステップ310とともに液体供給混合物の流量を測定するステップ308は、依然として、重相圧力制御装置262を制御するステップ312に対する基準を提供する。
- 軽相と重相との間の接触面が分離空間88内に生じる間に一バッチの液体供給混合物を分離する初期の分離段階の間に、遮断弁234を閉に維持するステップ326と、
- 接触面が生じたときに一バッチの液体供給混合物を分離する主たる分離段階の間に、遮断弁234を全開に維持するステップ328とを含み得る。
- 液体供給混合物の流量と軽相の流量および/または重相の流量との間の所望の関係に向けて、反対圧力生成装置260によって生成された重相反対圧力を制御するステップ334を含み得る。
- 一バッチの液体供給混合物を分離する主たる分離段階が終了した後、遮断弁234を閉に維持するステップ330を含み得る。したがって、重相受け容器232内の分離された重相が、重相導管208を通って元の遠心分離機202に流れることが防止され得る。
6 交換可能な分離用挿入物
16 回転可能部材
20 回転軸
22 第1の軸端
23 分配器
24 第2の軸端
26 内部空間
28 第1の開口
30 第2の開口
33a 上部軸受
33b 下部軸受
34 電気モータ
35 キャップ
40 スピンドル
41 中心ダクト
42 環状ダクト
48 変速機
54 蓋
82 ロータケーシング
84 第1の固定部
86 第2の固定部
88 分離空間
90 積層体、コンピュータプログラム製品、コンピュータ可読記憶媒体
92 分離円板
102 チャネル
106 不明
109 流体入口
120 第1の軸端部
122 第2の軸端部
200 遠心分離システム
202 遠心分離機
204 液体供給混合物導管
206 軽相導管
208 重相導管
210 流量制御システム
212 ロータ
213 筐体
214 入口通路
216 軽相出口通路
218 重相出口通路
220 液体供給混合物測定デバイス
222 軽相測定デバイス
223 重相測定デバイス
224 流量制御弁
226 制御ユニット
228 液体供給混合物のソース
230 供給ポンプ
232 重相受け容器
234 遮断弁
236 液体供給混合物容器
237 かくはん部材
238 液体供給混合物圧力制御装置
240 コンプレッサ
242 圧力センサ
244 質量流量計
246 機械的気密シール
248 軸受
250 フレーム
260 反対圧力生成装置
262 重相圧力制御装置
264 圧縮ガスのソース
265 圧力センサ
266 昇降装置
268 圧力リリーフ弁
Claims (19)
- 遠心分離機(202)と、液体供給混合物導管(204)と、軽相導管(206)と、重相導管(208)と、流量制御システム(210)とを含む遠心分離システム(200)であって、
前記遠心分離機(202)が、回転軸(20)周りに回転するように構成されかつ分離空間(88)を備えるロータ(212)と、前記分離空間(88)の内部に配置された分離円板(92)の積層体(90)と、前記ロータ(212)の第1の軸端(22)に配置された第1の固定部(84)と、任意選択で、前記ロータ(212)の第2の軸端(24)に配置された第2の固定部(86)と、を含み、
入口通路(214)が、前記第1または第2の固定部(84、86)を介して前記分離空間(88)内に延び、軽相出口通路(216)が、前記第1または第2の固定部(84、86)を介して前記分離空間(88)から延び、重相出口通路(218)が、前記第1または第2の固定部(84、86)を介して前記分離空間(88)から延び、
前記重相出口通路(218)が、前記分離空間(88)の半径方向外部から前記ロータ(212)の中心部に向けて前記ロータ(212)内部で延びる少なくとも1つのチャネル(102)を含み、
前記入口通路(214)、前記軽相出口通路(216)、および前記重相出口通路(218)の各々が、前記ロータ(212)と前記第1の固定部(84)または前記第2の固定部(86)との間で機械的に気密シールされ、
前記入口通路(214)が、R0において前記回転軸(20)上で前記ロータ(212)の中心に入り、前記重相出口通路(218)が、第1の半径R1において前記ロータ(212)を退出し、前記軽相出口通路(216)が、第2の半径R2において前記ロータ(212)を退出し、半径の関係がR1≧R2≧R0およびR1>R0であり、
前記流量制御システム(210)が、制御ユニット(226)と、前記重相導管(208)に接続された反対圧力生成装置(260)と、液体供給混合物測定デバイス(220)と、軽相測定デバイス(222)および/または重相測定デバイス(223)とを含み、
前記反対圧力生成装置(260)が、重相受け容器(232)と前記重相受け容器(232)に接続された重相圧力制御装置(262)とを含み、
前記制御ユニット(226)が、前記重相出口通路(218)内の重相反対圧力を制御するために、前記液体供給混合物測定デバイス(220)からの測定値ならびに前記軽相測定デバイス(222)および/または前記重相測定デバイス(223)からの測定値に基づいて前記重相圧力制御装置(262)を制御するように構成される、遠心分離システム(200)。 - 前記重相受け容器(232)がガスタイト容器であり、前記重相圧力制御装置(262)が、前記重相受け容器(232)内にガス圧力を与えるように構成された圧縮ガスのソース(264)を含む、請求項1に記載の遠心分離システム(200)。
- 前記重相導管(208)が、前記重相受け容器(232)の下端に接続され、前記重相圧力制御装置(262)が、前記重相受け容器(232)を揚げ下げするように構成された昇降装置(266)を含む、請求項1に記載の遠心分離システム(200)。
- 前記遠心分離機(202)が、前記遠心分離機(202)の動作中に液体供給混合物の前記入口通路(214)への基準流量において、少なくとも+100mbarの前記入口通路(214)と前記重相出口通路(218)との間の圧力差を生成する、請求項1から3のいずれか一項に記載の遠心分離システム(200)。
- 前記液体供給混合物導管(204)が、圧縮された液体供給混合物のソース(228)に接続されるように構成される、請求項1から4のいずれか一項に記載の遠心分離システム(200)。
- 前記液体供給混合物導管(204)内に配置された供給ポンプ(230)を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の遠心分離システム(200)。
- 液体供給混合物容器(236)と、前記液体供給混合物容器(236)に接続された液体供給混合物圧力制御装置(238)とを含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の遠心分離システム(200)。
- 前記重相導管(208)が、前記重相出口通路(218)から前記重相受け容器(232)までの重相の流れの間に、前記遠心分離機(202)から前記重相受け容器(232)までの制限されない通路を形成する、請求項1から7のいずれか一項に記載の遠心分離システム(200)。
- 前記遠心分離機(202)が、交換可能な分離用挿入物(6)を含み、
前記交換可能な分離用挿入物(6)が、ロータケーシング(82)と、前記ロータケーシング(82)の第1の軸端(120)に配置された前記第1の固定部(84)と、任意選択で、前記ロータケーシング(82)の第2の軸端(122)に配置された前記第2の固定部(86)と、を含み、
前記ロータケーシング(82)が、前記遠心分離機(202)の前記ロータ(212)の一部を形成し、前記分離空間(88)と、前記分離円板(92)と、前記少なくとも1つのチャネル(102)とを含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の遠心分離システム(200)。 - 前記ロータ(212)が、回転可能部材(16)と前記ロータケーシング(82)とを含み、前記ロータケーシング(82)が、前記回転可能部材(16)の内部空間(26)内に係合される、請求項9に記載の遠心分離システム(200)。
- 液体供給混合物容器(236)を含み、かくはん部材(237)が、前記液体供給混合物容器(236)内に配置される、請求項1から10のいずれか一項に記載の遠心分離システム(200)。
- 遠心分離システム(200)を制御する方法(300)であって、前記遠心分離システム(200)が、遠心分離機(202)と、液体供給混合物導管(204)と、軽相導管(206)と、重相導管(208)と、流量制御システム(210)とを含み、
前記遠心分離機(202)が、回転軸(20)周りに回転するように構成されかつ分離空間(88)を備えるロータ(212)と、前記分離空間(88)の内部に配置された分離円板(92)の積層体(90)と、前記ロータ(212)の第1の軸端(22)に配置された第1の固定部(84)と、任意選択で、前記ロータ(212)の第2の軸端(24)に配置された第2の固定部(86)とを含み、
入口通路(214)が、前記第1または第2の固定部(84、86)を介して前記分離空間(88)内に延び、軽相出口通路(216)が、前記第1または第2の固定部(84、86)を介して前記分離空間(88)から延び、重相出口通路(218)が、前記第1または第2の固定部(84、86)を介して前記分離空間(88)から延び、
前記重相出口通路(218)が、前記分離空間(88)の半径方向外部から前記ロータ(212)の中心部に向けて前記ロータ(212)内部で延びる少なくとも1つのチャネル(102)を含み、
前記入口通路(214)、前記軽相出口通路(216)、および前記重相出口通路(218)の各々が、前記ロータ(212)と前記第1の固定部(84)または前記第2の固定部(86)との間で機械的に気密シールされ、
前記入口通路(214)が、R0において前記回転軸(20)上で前記ロータ(212)の中心に入り、前記重相出口通路(218)が、第1の半径R1において前記ロータ(212)を退出し、前記軽相出口通路(216)が、第2の半径R2において前記ロータ(212)を退出し、R1≧R2≧R0およびR1>R0であり、
前記流量制御システム(210)が、前記重相導管(208)に接続された反対圧力生成装置(260)と、液体供給混合物測定デバイス(220)と、軽相測定デバイス(222)および/または重相測定デバイス(223)とを含み、
前記反対圧力生成装置(260)が、重相受け容器(232)と前記重相受け容器(232)に接続された重相圧力制御装置(262)とを含み、
前記方法(300)が、
前記ロータ(212)を回転させるステップ(302)と、
前記液体供給混合物導管(204)および前記入口通路(214)を介して液体供給混合物の流れを前記分離空間(88)内に導くステップ(304)と、
前記分離空間(88)内で前記液体供給混合物を重相と軽相とに分離するステップ(306)と、
液体供給混合物の前記流量を測定するステップ(308)と、
軽相の流量および/または重相の流量を測定するステップ(310)と、
前記重相出口通路(218)内の重相反対圧力を制御するために、液体供給混合物の前記流量を測定する前記ステップ(308)において獲得された測定値ならびに軽相の前記流量および/または重相の前記流量を測定する前記ステップ(310)において獲得された測定値に基づいて前記重相圧力制御装置(262)を制御するステップ(312)とを含む、方法(300)。 - 前記重相受け容器(232)がガスタイト容器であり、前記重相圧力制御装置(262)が、圧縮ガスのソース(264)を含み、
前記重相圧力制御装置(262)を制御する前記ステップ(312)が、
圧縮ガスの前記ソース(264)から前記重相受け容器(232)に備えるガス圧力を制御するステップ(314)を含む、請求項12に記載の方法(300)。 - 前記重相導管(208)が、前記重相受け容器(232)の下端に接続され、前記重相圧力制御装置(262)が、前記重相受け容器(232)を揚げ下げするように構成された昇降装置(266)を含み、
前記重相圧力制御装置(262)を制御する前記ステップ(312)が、
前記重相受け容器(232)を前記重相出口通路(218)の上の特定の高さに設置するために前記昇降装置(266)を制御するステップ(316)を含む、請求項12に記載の方法(300)。 - 前記液体供給混合物の圧力を制御するステップ(320)を含む、請求項12から14のいずれか一項に記載の方法(300)。
- 前記遠心分離システム(200)が、前記重相導管(208)内に配置された遮断弁(234)を含み、前記方法(300)が、
前記軽相と重相との間の接触面が前記分離空間(88)内に生じる間に一バッチの液体供給混合物を分離する初期の分離段階の間に、前記遮断弁(234)を閉に維持するステップ(326)と、
前記接触面が生じたときに前記一バッチの液体供給混合物を分離する主たる分離段階の間に、前記遮断弁(234)を全開に維持するステップ(328)とを含む、請求項12から15のいずれか一項に記載の方法(300)。 - 前記一バッチの液体供給混合物を分離する前記主たる分離段階が終了した後、前記遮断弁(234)を閉に維持するステップ(330)を含む、請求項16に記載の方法(300)。
- 液体供給混合物の前記流れを前記分離空間(88)内に導く前記ステップ(304)が、
細胞培養混合物を含む液体供給混合物の流れを前記分離空間(88)内に導くステップ(332)を含む、請求項12から17のいずれか一項に記載の方法(300)。 - 前記重相圧力制御装置(262)を制御する前記ステップ(312)が、
液体供給混合物の前記流量と軽相の前記流量および/または重相の前記流量との間の所望の関係に向けて、前記反対圧力生成装置(260)によって生成された前記重相反対圧力を制御するステップ(334)を含む、請求項12から18のいずれか一項に記載の方法(300)。
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