JP2023512299A - ポンプ及び複合ポンプ／ミキサ装置 - Google Patents

Abstract

ポンプ又は複合ポンプ／ミキサ装置は、可動ダイアフラムを逆止弁と組み合わせて使用して流体をポンプ送りする及び／又は混合する。主入口は、ポンプの頂部に配置され、かつ、流体を収容する容器又はコンテナによって供給される。可動ダイアフラムに応答して、流体は、外側チャンバを通過して複数の下側チャンバに入り、及びその後、中央チャンバに入り、中央チャンバで流体はその後に１以上の出口を介して流出する。一連の逆止弁が使用されて、チャンバを通る流体の一方向流を確実にする。モータ又は駆動ユニットの駆動シャフトは、ダイアフラムを作動させて装置を通じて流体を駆動する転頭ディスク又はウォブルプレートを駆動する。ポンプ／ミキサ構成では、ポンプ／ミキサの内部内で混合するために追加の流体を装置内に入力するために１以上の追加入口が設けられる。【選択図】図１

Description

関連出願
[0001] 本願は、２０２０年２月４日に出願された米国仮特許出願第６２／９７０，１０３号に対して優先権を主張し、当該出願は参照によって本明細書に組み込まれる。優先権は、米国特許法第１１９条及びその他の該当する法令に従って主張される。

[0002] 本発明の分野は、概して、製品の製造、生産又は捕捉に使用される流体ベースのシステム及びプロセスに関する。より具体的には、本発明は、バイオプロセス、薬剤、生物学、遺伝子治療の用途又は他の衛生プロセス産業で使用されるポンプ及びミキサに関する。

[0003] 多くの市販品は、化学的プロセス及び生物学的プロセスを使用して生産される。例えば、薬剤は、スケールアップ反応器及び他の機器を使用して商業量で生産される。いわゆる生物製剤は、細胞又は組織などの生きている実体から生成又は単離される薬物又は他の化合物である。生物製剤は、タンパク質、核酸、生体分子又はこれらの物質の複雑な組み合わせから構成され得る。それらは、細胞などのような生きている実体も含んでもよい。例えば、商業的規模で生物製剤を生産するためには複雑で高価な機器が必要とされる。薬剤及び生物製剤の両方において、例えば、最終生成物が得られる前に様々なプロセスが行われる必要がある。生物製剤の場合、哺乳動物細胞は、成長チャンバ、反応器、袋などのようなコンテナ内で増殖されてもよく、かつ、栄養素は、細胞を保持する単位に慎重に調節される必要があり得る。

[0004] 重要なことに、生きている細胞又は他の有機体によって生産される生物製剤生成物を成長させ、濾過し、抽出し、濃縮し、かつ、最終的に成長コンテナから回収する必要があり得る。多くの場合、試薬は、成長コンテナに投入されて他の流体の流れ又は入力と混合され、かつ、混合を必要とする。例えば、緩衝溶液が、しばしば添加され、かつ、製造工程中に他の供給流と混合される。細胞によって生成された廃棄物は通常、成長コンテナから制御された基準で除去されなければならない。通常、細胞及び／又は廃棄物によって生成された所望の生物製剤生成物は、細胞を収容するコンテナに対して下流に配置された別個のポンプ装置を使用して成長が起きるコンテナからポンプで排出される。成長チャンバから除去されるこのポンプで排出された流体は通常、分離又は濾過などの下流処理を受ける。

[0005] 上述したように、ポンプは、流体及びその内容物を１つのユニット工程から別のユニット工程に移動させるために必要とされる。ポンプを介して流体を実際に移動させることに加えて、これらの工程のうちの１以上の間に混合がしばしば必要とされる。例えば、濃縮された緩衝溶液は、１以上の下流処理で使用される所望の緩衝液濃度を作成するために、より大きな容量の水と組み合わせられ得る。通常、これは、その内部にミキサを収容する容器又はコンテナ内で行われる。

[0006] 生物製剤工程に使用される既存のポンプが知られている。例えば、任意の湿潤回転部分を使用しないが、その代わりに流体をポンプで送るために使用される４つの別個に作動されるダイアフラムを使用する、Ｑｕａｔｔｒｏｆｌｏｗ（商標）４ピストンダイアフラムポンプが知られている。ポンプに関する典型的な問題は、ポンプが一般に様々な導管を通じて容器に接続されていることである。ポンプを流路に組み込む場合、キャビテーション、真空又は脈動流の状態によって引き起こされる問題を回避するためにこうしたシステムを設計する必要がある。キャビテーション及び非定常流状態は、これらの製造プロセスにおいて使用される壊れやすい哺乳動物細胞を溶解しがちである。残念なことに、ポンプがコンテナ又は容器から下流に配置される場合、このことは必然的に、キャビテーション、真空、及び、細胞を殺す又は破壊する傾向がある問題の流動状態を生じさせがちである、若しくは、低流量状態を生じさせる。これにより、低流量で脈動が発生し、かつ、ポンプへの流体の流入の主な問題を効率的に解決しない。したがって、改良されたポンプ及びミキサ装置が必要とされる。

[0007] 一実施形態では、ポンプを通じて流体をポンプ送りするように順次作動される複数のダイアフラムを使用して動作するポンプが開示される。ポンプの頂部又は上部領域にポンプ入口が配置され、ポンプ入口は重力の補助によって流体を受け入れる。例えば、ポンプ入口は、その内部に流体を保持するように構成された容器又はコンテナに結合されてもよい（又は、その中に一体化されてもよい）。その後、この流体は、ポンプの頂部又は上部領域からポンプ入口に入り、ダイアフラムは、ポンプの１つ又は複数の出口から流体をポンプで排出するように作動される。ある実施形態では、ポンプは、フランジなどを使用して、容器又はコンテナの下側又は底部に取り付けられてもよい。他の実施形態では、ポンプは、容器又はコンテナと共に直接的に製造されてもよい若しくは容器又はコンテナに一体化されてもよい。容器又はコンテナは、剛性容器／コンテナ及び可撓性容器／コンテナ（例えば、袋）の両方を含んでもよい。容器又はコンテナ内の流体は重力補助によってポンプの入口内に供給される。

[0008] ポンプは、ポンプへの入口内に又は入口に隣接して取り付けられ、かつ、ポンプの作動中に液体流体で渦の形成を防止又は阻止する任意選択的な渦防止装置を含んでもよい。一実施形態では、ポンプは奇数個のダイアフラムを含む。これは、１のダイアフラム又は複数のダイアフラムがあってもよい。例は、（２以上のダイアフラムが好ましいが）１、３、５、７又は９個のダイアフラムを含む。他の実施形態では、偶数（例えば、２、４、６、８、１０）個のダイアフラムが使用されてもよい。ポンプは、単一の出口を含んでもよく、又は、好ましい実施形態では、複数の出口を含んでもよい。ポンプの各出口は、同じ容積の流体を運搬してもよく、又は、異なる出口が、様々な量又は異なる量の流体を運搬してもよい。出口は、任意選択的に、様々な出口を選択的にオン／オフするために使用され得る（例えば、作動される）弁を含んでもよい又は組み込んでもよい。これらは、手動で作動される弁又は自動的に作動される弁であってもよい。ポンプは、金属（例えば、ステンレス鋼）又はポリマー（例えば、ポリプロピレン又はポリカーボネートなど）又はそれらの組み合わせから形成されてもよい。ある例では、ポンプ又はその構成要素は、（適切な滅菌又は他の衛生洗浄の後に）再使用可能であってもよい。他の実施形態では、ポンプ又はその構成要素は、１回使用で捨てられる又は使い捨てであってもよい。

[0009] 別の実施形態では、ポンプ／ミキサ装置は、ポンプ／ミキサが、流体をポンプ送りすることに加えて混合機能を提供するように（本明細書ではポンプ／ミキサとして参照される）、１以上の追加の流体入口を含む。本発明はそのように限定されるものではないが、好ましい実施形態では、１以上の追加の流体入口が側面からポンプ／ミキサに入る。したがって、ポンプ／ミキサ装置からその後にポンプで排出されるポンプ／ミキサ自身内の様々な入力流体を混合するために内部に組み合わされた１以上の追加の流体入口と共に、上述したように（ポンプ／ミキサ装置の頂部又は上部領域上に）重力供給入口が設けられる。この構成では、ポンプ／ミキサは単一の出口又は複数の出口を有してもよい。例えば、特定の一実施形態では、ポンプ／ミキサは、本明細書に開示されるように、容器又はコンテナに固定されてもよい。第１流体又は供給原料は、ポンプ／ミキサの頂部又は上部領域に配置された入口を介してポンプ／ミキサ内に重力供給されてもよい。第１流体又は供給原料は、例えば、水又は別の希釈剤を含んでもよい。ポンプ／ミキサ（例えば、ポンプ／ミキサの側面又は他の表面を介して接続される）への１以上の追加入口は、濃縮緩衝液（例えば、濃縮流体）を収容してもよい。これらの別個の入口は、ポンプ／ミキサの内部で混合されて１以上のポンプ出口を介してポンプで排出される緩衝液の所望の最終濃度又は性質を作成するために、その後にポンプ／ミキサに入力され得る濃縮緩衝液の別個のポンプ供給源に接続されてもよい。もちろん、ポンプ／ミキサの様々な入口内に他の流体がポンプ送りされてもよい。

[0010] 一実施形態では、ポンプ又はポンプ／ミキサに固定又は流体的に接続される流体コンテナ又は容器は実質的に剛性コンテナである。例えば、容器は、槽、大おけ、たる、ボトル、タンク（例えば、緩衝液タンク）、反応器、フラスコ又は液体を保持するのに適した他のコンテナの形態をとってもよい。流体容器は、金属、ポリマー、ガラスなどを含む任意の数の材料から形成されてもよい。好ましい一実施形態では、コンテナ又は容器は、ポリマー又は樹脂材料から形成され、かつ、使い捨てデバイスとして形成される。同様に、流体コンテナ又は容器に直接的又は間接的に固定されるポンプの１以上の部分は、ポンプの容器への一体化又は結合を容易にするポリマー又は樹脂材料から形成されてもよい。ある実施形態では、ポンプ及び容器の両方が同じ材料から形成される。他の実施形態では、ポンプ及び容器は異なる材料から形成される。

[0011] 別の実施形態では、流体コンテナ又は容器は、袋などの可撓性コンテナである。袋は通常、ポリマー又は樹脂材料から形成され、かつ、任意の数の形状及びサイズを有してもよい。可撓性袋は複数の層から形成されてもよい。袋は、袋の底面に直接的又は間接的に固定されたポンプを含む。袋及び取り付けられた又は一体化されたポンプは、袋及びポンプを適切な向きに保持するため、トロリー、台車、架台、カート、ホルダ又は他の支持コンテナ内で運搬されてもよい。ある実施形態では、ポンプ及び袋の両方が同じ材料から形成される。他の実施形態では、ポンプ及び袋は異なる材料から形成される。

[0012] ポンプ又はポンプ／ミキサ装置はダイアフラム又は膜ポンプとして動作する。ダイアフラムポンプ又は膜ポンプは、流体をポンプ送りするために逆止弁と組み合わせて可動ダイアフラムを使用する容積型ポンプとして動作する。一実施形態では、モータ又は駆動ユニットの駆動シャフトが使用されて、転頭ディスク又はウォブルプレートを駆動してダイアフラム膜を作動させ、ポンプを通じて流体を駆動してもよい。例えば、転頭ディスク又はウォブルプレートは、転頭ディスク又はウォブルプレートのウォブリング動作時にダイアフラムの各々を順次作動させる下部アクチュエータディスク又はリングと相互作用する。代替的に、同様のポンプ作用を達成するために、サーボモータ又は電子／磁気アクチュエータが使用されてダイアフラム膜を順次作動させてもよい。ポンプ又はポンプ／ミキサ装置は、コンテナ又は容器内の開口部を通過する流入してくる流体を受け入れる入口ポートを頂部又は上部領域に含む。ポンプ又はポンプ／ミキサは、１つ又は複数の出口を含んでもよい。加えて、ポンプ／ミキサ構成では、混合のために追加の流体をポンプ／ミキサ内に入力するために１以上の追加入口が設けられてもよい。

[0013] 特定の一実施形態では、ポンプ／ミキサ装置は、ポンプ／ミキサの頂部又は上部領域に配置された主入口を含み、主入口は、容器又はコンテナの底部に固定される又は一体化されるように構成される。外側チャンバは、ポンプ／ミキサ内に配置され、かつ、主入口に流体的に接続される。複数の下側チャンバが、外側チャンバの下でポンプ／ミキサ内に配置され、かつ、外側チャンバと複数の下側チャンバとの間に配置されたそれぞれの逆止弁によって外側チャンバに流体的に接続される。ポンプ／ミキサ内に中央チャンバが配置され、中央チャンバは、中央チャンバと複数の下側チャンバとの間に配置されたそれぞれの逆止弁によって複数の下側チャンバに流体的に接続される。ポンプ／ミキサは、それぞれの出口逆止弁を介して中央チャンバに流体的に接続された少なくとも１つの出口を有する。ポンプ／ミキサは、それぞれの入口逆止弁を介して中央チャンバに流体的に結合された１以上の追加入口を有する。可動ダイアフラムは、複数の下側チャンバの各々内に配置され、可動ダイアフラムは、モータ又は駆動ユニットに作動的に結合されたウォブル又は転頭プレートによって駆動されるそれぞれの作動要素と相互作用し、作動が、可動ダイアフラムの各々を反対方向（例えば、上下方向）に移動させる。この移動はポンプ／ミキサを通じて流体をポンプ送りする。

[0014] 別の実施形態では、ポンプ／ミキサを動作させる方法は、モータ又は駆動ユニットを駆動してウォブル又は転頭プレートを作動させるステップと、容器又はコンテナから主入口ポンプ／ミキサ内に第１流体を入力するステップと、１以上の追加入口を介してポンプ／ミキサ内に第２又は追加流体を入力するステップと、ポンプ／ミキサの中央チャンバ内で第１流体及び第２又は追加流体を混合するステップと、少なくとも１つの出口を介して混合された流体を出力するステップと、を含む。

[0015] 別の実施形態では、ポンプ装置は、ポンプの頂部又は上部領域に配置された入口を含み、入口は、容器又はコンテナの底部に固定される又は一体化されるように構成される。外側チャンバは、ポンプ内に配置され、かつ、入口に流体的に接続される。複数の下側チャンバが、外側チャンバの下でポンプ内に配置され、かつ、外側チャンバと複数の下側チャンバとの間に配置されたそれぞれの逆止弁によって外側チャンバに流体的に接続される。ポンプ内に中央チャンバが配置され、中央チャンバは、中央チャンバと複数の下側チャンバとの間に配置されたそれぞれの逆止弁によって複数の下側チャンバに流体的に接続される。ポンプ装置は、それぞれの出口逆止弁を介して中央チャンバに流体的に接続された複数の出口を含む。可動ダイアフラムが複数の下側チャンバの各々内に配置され、可動ダイアフラムは、モータ又は駆動ユニットに作動的に結合されたウォブル又は転頭プレートによって駆動されるそれぞれの作動要素と相互作用し、作動は、可動ダイアフラムの各々を反対方向（例えば、上下方向)に移動させる。

[0016] 別の実施形態では、ポンプ装置を動作させる方法は、モータ又は駆動ユニットを駆動してウォブル又は転頭プレートを作動させるステップと、容器又はコンテナからポンプ内に流体を入力するステップと、複数の出口を介してポンプから流体を出力するステップと、を含む。

[0017] 一実施形態に係るポンプを示している。ポンプは複数の出口を含む。出口の１以上が入口（及び入口逆止弁)で置換されて、本明細書で説明するようなポンプ／ミキサを形成してもよい。 [0018] 図１に示すタイプのポンプの分解図を示している。 [0019] 図１のポンプ実施形態の断面図を示している。入口から出口への流体の流れの方向が矢印Ａで示されている。 [0020] 図１のポンプの中央ハウジングを示す断面図である。 [0021] 図１のポンプの中央ハウジングに沿った別の断面図である。 [0022] 一実施形態に係るポンプ／ミキサ装置の平面図である。 [0023] 作動リング及び作動要素に相互作用するウォブル又は転頭プレートがポンプ／ミキサを駆動する方法を示す、図６Ａのポンプ／ミキサ装置の縦断面を示している。ポンプ／ミキサが図６Ａ及び図６Ｂに示されているが、ポンプ動作は図１のポンプと同じである。 [0024] 一実施形態に係るポンプ／ミキサを示している。ポンプ／ミキサは複数の入口（５）及び単一の出口を含む。 [0025] 図７のポンプ／ミキサの分解図を示している。 [0026] 図７のポンプ／ミキサの断面図を示している。入口(頂部及び側面)から出口への流体の流れの方向が矢印で示されている。 [0027] 図７のポンプ／ミキサの中央ハウジングを示す断面図である。 [0028] 図７のポンプ／ミキサの中央ハウジングの別の断面図である。 [0029] 複数の出口及び複数の入口を含むポンプ／ミキサの追加の実施形態を示している。この実施形態では、１１個の入口が上部ハウジング及び中央ハウジングに配置されている。 [0030] コンテナ又は容器に固定されたポンプ（例えば、図１の実施形態のポンプ)の一実施形態を示している。 [0031] コンテナ又は容器に固定されたポンプ／ミキサ（例えば、図７の実施形態のポンプ／ミキサ)の一実施形態を示している。 [0032] それぞれの容器又はコンテナに結合された２つの異なるポンプ及び／又はポンプ／ミキサに、中央に配置されたポンプ／ミキサ上の入口を接続する導管又はチューブと共に容器又はコンテナに固定された中央ポンプ／ミキサを示している。 [0033] 複数のポンプ／ミキサを使用する例示的な希釈工程を示している。 [0034] バイオリアクタ用途で使用されるポンプ／ミキサの一実施形態の斜視図である。２つのバイオリアクタ容器又はコンテナが、それらの自身の専用ポンプ／ミキサ装置を各々有するように示されている。 [0035] 図１６Ａのバイオリアクタシステムの側面図である。 [0036] 別のバイオリアクタ用途で使用されるポンプ／ミキサの一実施形態の斜視図を示している。単一のバイオリアクタ容器又はコンテナ（例えば、可撓性袋)が、結合されたポンプ／ミキサ装置と共に示されている。可撓性袋は、フレーム内に保持される(明瞭化のために１つの壁が省略されている)。 [0037] 図１７Ａのバイオリアクタシステムの正面図である。 [0038] 図１７Ａのバイオリアクタシステムの側面図である。

[0039] 図１は、ポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０の一実施形態を示している。装置がポンプ１０であるか又はポンプ／ミキサ７０であるかどうかは、本明細書で説明するように、主入口１２を越えて装置内に一体化される追加入口７２があるかどうかに依存する。ポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０は、図１から分かるように、ポンプ１０の頂部又は上部に配置された主入口１２を含む。このようにして、主入口１２は、本明細書で説明するように、少なくとも部分的に頂部から重力供給される。主入口１２は、衛生クランプ１０４を使用してポート又はカプラ１０１を介して、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１４、図１６Ｂ、図１７Ｂ、図１７Ｃに見られるように、容器又はコンテナ１００の底部に結合されたフランジ端１４（図３に最もよく示されている）を含んでもよい。ポート又はカプラ１０１は、ある実施形態では、容器又はコンテナ１００に一体化されてもよい。他の実施形態では、ポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０は、容器又はコンテナ１００に直接的に一体化又は結合されてもよい。例えば、ポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０は、容器又はコンテナ１００に溶接又は熱的／化学的に結合されてよい又は一体化されてもよい。ポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０が容器又はコンテナ１００に接続される方法に関わらず、主入口１２は容器又はコンテナ１００の内部と流体連通している。

[0040] 容器又はコンテナ１００は、剛性容器／コンテナ及び可撓性容器／コンテナ（例えば、袋）の両方を含んでもよい。例えば、容器又はコンテナ１００は、槽、大おけ、たる、ボトル、タンク（例えば、緩衝液タンク）、反応器（例えば、バイオリアクタ）、フラスコ、若しくは、流体、液体又は流体状の特性を有する材料を保持するのに適した他のコンテナの形態をとってもよい。容器又はコンテナ１００は、金属、ポリマー、ガラスなどを含む任意の数の材料から形成されてもよい。好ましい一実施形態では、容器又はコンテナ１００は、ポリマー又は樹脂材料から形成され、かつ、使い捨て装置として形成される。同様に、流体容器又はコンテナ１００に直接的又は間接的に固定されたポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０の１以上の部分が、ポンプ１０の容器又はコンテナ１００への一体化又は結合を容易にするポリマー又は樹脂材料から形成されてもよい。ある実施形態では、ポンプ１０（又はポンプ／ミキサ７０）及び容器又はコンテナ１００の両方が同じ材料から形成される。他の実施形態では、ポンプ１０（又はポンプ／ミキサ７０）及び容器又はコンテナ１００は異なる材料から形成される。

[0041] 容器又はコンテナ１００は袋などの可撓性を有してもよい。可撓性容器又はコンテナ１００（例えば、袋）は通常、ポリマー又は樹脂材料から形成され、かつ、任意の数の形状及びサイズを有してもよい。可撓性袋は複数の層から形成されてもよい。袋は、袋の底面に直接的又は間接的に固定されたポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０を含む。容器又はコンテナ１００及び取り付けられた又は一体化されたポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０は、袋及びポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０を適切な向きに保持するため、トロリー、台車、架台、カート、ホルダ又は他の支持コンテナ内で運搬されてもよい。ある実施形態では、ポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０及び袋の両方が同じ材料から形成される。他の実施形態では、ポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０及び袋は異なる材料から形成される。

[0042] 上述したように、ポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０は、ポート又はカプラ１０１において容器又はコンテナ１００の底部に固定されてもよい。例えば、図８に示すような衛生クランプ１０４（例えば、トリクランプ（Tri-clamp））及びＯリング１０６が使用されて、ポンプ１０のフランジ端１４を、容器又はコンテナ１００の底部上に配置されたポート又はカプラ１０１の別のフランジ端にクランプしてもよい。他の実施形態では、主入口１２（又は上部ハウジング２２）は容器又はコンテナ１００に直接的に一体化又は製造される。例えば、主入口１２は、容器又はコンテナ１００の底部に配置された開口部又は開口として形成されてもよい。主入口１２は、一実施形態では、（様々な寸法が使用されてもよいが）約１インチ以上の直径を有する円形状の入口である。例えば、主入口１２は、３インチ、４インチ、５インチ又はそれ以上の直径を有してもよい。図１に見られるように、任意選択的な渦防止装置１６が入口１２から延在又は突出し、かつ、渦防止装置１６は、周縁周りに形成された複数のフィン１７を含む。渦防止装置１６は、容器又はコンテナ１００の底部内に延在している。渦防止装置１６は、その名称が示すように、ポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０が動作しているとき、容器又はコンテナ１００内で流体渦の形成又は生成を阻止する。本明細書で説明されるポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０のある実施形態では、渦防止装置１６は省略されてもよい。これは、例えば、図６Ａ及び図６Ｂ、図７、図９、図１２、図１６Ａ、図１６Ｂ、図１７Ａ～図１７Ｃに見られる。

[0043] 図１に見られるように、ポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０は１以上の出口１８を含む。各出口１８は、同じ容積の流体を運搬してもよく、又は、様々な出口１８が、様々な又は異なる量の流体を運搬してもよい。出口１８は、任意選択的に、様々な出口１８を選択的にオン／オフ（又は出口１８を通る流れを調節）するために使用可能な（例えば、作動可能な）弁を含む、組み込む又は弁に接続されてもよい。

[0044] 図１の実施形態では、複数の出口１８（すなわち、３つの出口１８）が示されている。この特定の実施形態では、出口１８は異なる寸法を有している（例えば、３／４インチの出口、１インチ外径の出口、１インチ内径の出口）。もちろん、異なるサイズ及びタイプの出口（例えば、出口コネクタタイプ）がポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０と共に使用されてもよいことが理解されるべきである。さらに別の実施形態では、出口１８のすべては同じサイズ及び／又はタイプである。出口１８は、図示するように、締結具１９（例えば、ボルト）を介してポンプ１０の本体に取り外し可能に固定されてもよい。図８を参照すると、Ｏリング７５は、ポンプ１０の中央ハウジング３０への出口１８を密閉するために使用されてもよい。ポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０の底部は、衛生クランプ１０４を使用して、（図１、図６Ｂ、図７、図８、図１２、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１４、図１６Ａ、図１６Ｂ、図１７Ｂ及び図１７Ｃに見られるように）ポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０をモータ又は駆動ユニット１０２に接続するために使用されるフランジ２０（図１２）を含んでもよい。モータ又は駆動ユニット１０２は、例えば、ブラシレス直接駆動モータ（例えば、Ｋｏｌｌｍｏｒｇｅｎ社から入手可能なＡＫＭ１（商標）シリーズモータ）を含んでもよい。

[0045] 図２は、ポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０の分解図を示している。この実施形態のポンプ１０を形成する追加入口がないので、参照しやすいようにポンプ１０を参照する。図２に見られるように、ポンプ１０は、ポンプ１０を一緒に形成する多数のアセンブリ又は構成要素から形成される。ポンプ１０は、金属（例えば、ステンレス鋼）又はポリマー（例えば、ポリプロピレン又はポリカーボネートなど）又はそれらの組み合わせから形成されてもよい。ある例では、ポンプ１０又はその構成要素は、（適切な滅菌又は他の衛生洗浄後に）再使用可能であってもよい。他の実施形態では、ポンプ１０又はその構成要素は１回使用又は使い捨てであってもよい。ポンプ１０又はその構成要素は、以下で説明するように、上部ハウジング２２、中央ハウジング３０、若しくは、底部ハウジング又はプレート５２を含んでもよい。

[0046] ポンプ１０（又は、本明細書で説明するような１以上の追加入口７２を含む場合のポンプ／ミキサ７０）は、主入口１２と、任意選択的な渦防止装置１６のための任意選択的なマウント１３（例えば、ねじポストを受け入れるねじ開口）と、を含む上部ハウジング２２を含む。もちろん、渦防止装置１６が省略された場合、マウント１３を必要としない。主入口１２は、上部ハウジング２２を貫通して延びる複数の通路２４に通じる中央開口を含む。上部ハウジング２２は、上部ハウジング２２を中央ハウジング３０に固定する一連の締結具２６（例えば、ボルト）をさらに含む。中央ハウジング３０は、１以上の出口１８を介してポンプ１０を出る直前に、ポンプ１０（又はポンプ／ミキサ７０）のポンプ作用によって生成された加圧流体を保持する中央チャンバ３２を含む。中央ハウジング３０は、中央チャンバ３２を環状体として取り囲む別個の外側チャンバ３４を含む。したがって、壁が中央チャンバ３２から外側チャンバ３４を分離する。２つの別個のＯリング３６、３８が上部ハウジング２２と中央ハウジング３０との間に配置され、Ｏリング３６、３８は外側チャンバ３４の壁及び外周縁に配置される。内側Ｏリング３６は、（中央チャンバ３２からの高圧への暴露により）外側Ｏリング３８よりも頑丈である又はより厚い。

[0047] 中央チャンバ３２は、出口１８の各々に対する出口通路４０（図２～図５、図９、図１０、図１１）を含む。出口通路４０は、中央チャンバ３２からの加圧流体が出口１８を介してポンプ１０（又はポンプ／ミキサ７０）から出ることを可能にする。図３に最もよく示されているように、流体は、矢印Ａを参照して以下のようにして中央チャンバ３２に入る。流体は、その後に流体が複数の通路２４内に流入する主入口１２を介してポンプ１０に最初に入る。流体はその後に外側チャンバ３４に入る。ポンプ１０の動作中、本明細書で説明するようなダイアフラム４８の作動に応答して、この外側チャンバ３４内の流体は、その後、対応の逆止弁４２を通過し、逆止弁４２は、中央ハウジング３０内に配置された対応の下側チャンバ４４内への流体の一方向流を許容する。下側チャンバ４４は、互いに分離され、かつ、特定の逆止弁４２に関連付けられる。流体は、中央チャンバ３２内への流体の一方向流を許容する第２一方向逆止弁４６を通過する。逆止弁４２、４６は、一方向の流体圧力差に応答して一方向に開放するが、流体圧力差が存在しない又は逆転している場合には閉鎖されたままである高分子（polymeric）の逆止弁である。例えば、３セットの逆止弁４２、４６（３つの流路に対して合計６個）があってもよいが、より多い又はより少ない数の逆止弁が使用されてもよい。外側チャンバ３４内に配置された逆止弁４２は、外側チャンバ３４周りに対称的に位置決めされる（例えば、互いに約１２０°離間している）。一連の孔又は開口部３５（図４）は、外部チャンバ３４から、逆止弁４２の各々に関連付けられた下側チャンバ４４への流体の通過を許容する（流体は流れ落ちる；一方向）。逆止弁４２は、孔又は開口部３５を通る流体の流れを流れ方向で許容するが、孔又は開口部３５を覆うことによって逆（上）方向の流れを阻止する。中央チャンバ３２内に配置された逆止弁４６も、中央チャンバ３２周りに対称的に位置決めされる（例えば、この実施形態では互いに約１２０°離間している）（図４）。一連の孔又は開口部３５も、下側チャンバ４４から、逆止弁４２、４６の対の各々に関連付けられた中央チャンバ３２への流体の通過を許容する（流体は矢印Ａで見られるように一方向に中央チャンバ３２に内向きに流れる）。逆止弁４２は、流れ方向に孔又は開口部３５を通る流体の流れを許容するが、孔又は開口部３５を覆うことによって逆方向の流れを阻止する。逆止弁４２、４６の３つの対及び３つのダイアフラム４８が図示されているが、他の実施形態では、異なる数が存在してもよい。例えば、単一の１対の逆止弁４２、４６及び単一のダイアフラム４８が使用され得る。好ましくは、複数対の逆止弁４２、４６及び複数のダイアフラム４８がある。偶数個及び奇数個の逆止弁の対及びダイアフラム４８の両方が意図されるが、ある実施形態では、望ましくない脈動流効果を低減するために奇数個が好ましい。これは、３、５、７、９個などのダイアフラム４８及び逆止弁４２、４６の対を含む。他の実施形態では、偶数個のダイアフラム（例えば、２、４、６、８、１０）が使用されてもよい。

[0048] 可撓性ダイアフラム４８（図２、図３、図６Ｂ、図９）は、各下側チャンバ４４の底部に配置され、かつ、ポンプ１０（又はポンプ／ミキサ７０）を通じて流体を「引き込む」及び「押し込む」ために使用される。可撓性ダイアフラム４８は、１以上の締結具５０（例えば、ボルト）を介して中央ハウジング３０に固定された底部ハウジング又はプレート５２のそれらの周縁周りに保持される。各可撓性ダイアフラム４８も、その中央領域で作動要素５４に固定されている（例えば、図２、図３、図６Ｂ、図９）。作動要素５４の上方向又は下方向への移動は、可撓性ダイアフラム４８を上方向又は下方向（例えば、反対方向）に同様に移動させる。可撓性ダイアフラム４８は、第１方向又は下方向に移動すると、下側チャンバ４４内に流体を引き込む。逆に、可撓性ダイアフラム４８は、第２方向又は上方向（例えば、反対方向）に移動すると、中央チャンバ３２内に流体を押し込む。これは、ポンプ１０又はポンプ／ミキサ１０を通じた流体の「引き込み」及び「押し込み」を引き起こすものである。

[0049] 特に、ダイアフラム４８の順次の作動は、作動要素５４又はそれぞれの可撓性ダイアフラム４８にも取り付けられてダイアフラム５８を上方向／下方向に移動させる図９に見られる締結具５０（例えば、ボルト）を介して作動リング５６（図２、図３、図６Ｂ、図９）に固定された作動要素５４によって引き起こされる。これにより、各下側チャンバ４４の容積を増大又は減少させる。ダイアフラム４８の順次の作動は、作動リング５６（図２、図６Ｂ及び図８）に固定されたウォブルプレート又は転頭ディスク５８を使用して達成される。ウォブルプレート又は転頭ディスク５８は、その中心に装着された第１軸受６０及び第２軸受６２を含む。軸受６０、６２の内側軸受面は偏心駆動シャフト６４のシャフト６５に固定される。偏心駆動シャフト６４は、僅かに（例えば、垂直から数度（－４°））傾斜したシャフト６５を含み、偏心駆動シャフト６４は、回転させられると、ウォブルプレート又は転頭ディスク５８を揺動させる。偏心駆動シャフト６４は、モータ又は他の駆動ユニット１０２のモータシャフト６９を受け入れるシャフト孔６８を含む。モータシャフト６９は、図２及び図８に示すように、止めねじ６７を介して偏心駆動シャフト６４に固定される。（偏心駆動シャフト６４に固定された）モータシャフト６９の回転は、ウォブルプレート又は転頭ディスク５８を回転させて、（ウォブルプレート又は転頭ディスク５８の揺動運動を介して）作動要素５４を上運動／下運動で順次作動させる。作動要素５４及び固定されたダイアフラム４８のこの上運動／下運動はポンプ作用を生み出す。例えば、３つのダイアフラム４８構成（第１、第２及び第３ダイアフラム４８）では、第１ダイアフラム４８が下向きに移動して下側チャンバ４４内に流体を引き込んでもよい一方で、第２及び／又は第３ダイアフラム４８が上向きに移動して中央チャンバ３２内に流体を押し込んでもよい。その後、ウォブルプレート又は転頭ディスク５８は、次の位置／向きに「揺動」して第１ダイアフラム４８を上向きに押し込む一方で、第２及び／又は第３ダイアフラム４８は、下向きに移動してアクチュエータ／作動要素５４を介して下側チャンバ４４内に流体を引き込んでもよい。これは、ポンプ１０のポンプ作用（又はポンプ／ミキサ７０）を生み出すために連続的に継続する。

[0050] 図３は、矢印Ａで示すように、ポンプ１０又はポンプ／ミキサ内への流体の流れの方向を示している。流体は、流体がその後に複数の通路２４内に流入する主入口１２から下向きに流れる。流体は、その後、外側チャンバ３４に入る。ポンプ１０の動作中、ダイアフラム４８の作動（下方向）に応答して、この外側チャンバ３４内の流体は、その後、中央ハウジング３０内に配置された下側チャンバ４４内への流体の一方向流を許容する第１逆止弁４２を通過する。作動要素５４に応答してダイアフラム４８が反対方向（上方向）に作動すると、中央チャンバ３２内に流体が押し込まれる。特に、流体は第２逆止弁４６を通って中央チャンバ３２内に流れる。中央チャンバ３２から、圧力下の流体は１以上の出口１８を介してポンプから出ることができる。第１逆止弁４２及び第２逆止弁４６の他の対は同様に動作する。

[0051] 本明細書で説明するように、他の実施形態では、複合ポンプ／ミキサ装置７０（ポンプ及び混合機能の両方を提供する）が提供される（本明細書ではポンプ／ミキサ７０として説明される）。これは、図６Ａ、図６Ｂ及び図７～図１２、図１３Ｂ、図１４、図１６Ａ、図１６Ｂ、図１７Ａ～図１７Ｃに示されている。ポンプ／ミキサ装置７０は、設計におけるいくつかの変更を除いて、本明細書に記載のポンプ１０と同様である。ポンプ／ミキサ装置７０は、上述したようにポンプ１０の同じ構成要素を含むが、いくつかの追加の要素を追加する。これらの共通要素は、本明細書のポンプ１０の実施形態と同じ参照符号を使用し、かつ、反復的な開示を回避するために再度説明しない。ポンプ／ミキサ装置７０は、頂部又は上部「主」入口１２だけでなく、中央ハウジング３０（又は、図１２に見られるように上部ハウジング２２などのポンプ／ミキサ装置７０上の他の場所）に配置され、かつ、（図６Ｂ、図８～図１１に最もよく示されている）各入口７２に関連付けられた入口逆止弁７４を介して中央チャンバ３２に流体連通する１以上の追加入口７２を含む。入口７２から中央チャンバ３２に通じる流路は、中央チャンバ３２内の流体の混合をさらに助けるために、ジェット構造（例えば、図９に見られるような狭くなった又はテーパ状通路）を含んでもよい。これらのジェット構造は、中央チャンバ３２内で生じる乱流混合を増加させ得る。ポンプ／ミキサ７０の実施形態における中央チャンバ３２は、有効に混合チャンバとなり、それによって、主入口１２及び追加入口７２からの流体は、ポンプで排出される前に互いに混ざることができる。

[0052] 図６Ａ、図６Ｂ、図７、図８、図１０及び図１１は、中央チャンバ３２と連通する５つの追加入口７２及び単一の出口１８を示す中央ハウジング３０を示しており、各追加入口７２は対応の逆止弁７４を有している。逆止弁７４は、入口７２から中央チャンバ３２に流体を流入させるが反対方向には流入させない（すなわち、流体が中央チャンバ３２からの入口７２から流出することができない）一方向弁である。追加入口７２は、図１２に示すように、上部ハウジング２２に配置されてもよい。例えば、追加入口７２は、上部ハウジング２２及び中央ハウジング３０の両方に配置されてもよい。このことは、ポンプ／ミキサ７０の周縁周りに多数の入口７２を配置する能力を提供する。このことはまた、中央チャンバ３２の壁に逆止弁７４を収容するために中央チャンバ３２のサイズを増大させることを必要とし得る。

[0053] 入口７２は同じサイズ及びタイプであってもよい。もちろん、異なるサイズ及びタイプの入口７２（例えば、入口コネクタのタイプ）がポンプ／ミキサ７０と共に使用されてもよいことが理解されるべきである。これらは、とげ付き入口７２、衛生接続部を有する入口７２などであってもよい。入口７２は、任意選択的に、図示するように締結具１９（例えば、ボルト）を介してポンプ／ミキサ７０の本体に取り外し可能に固定されてもよい。入口７２は、ポンプ／ミキサ７０の本体に一体化されてもよい。さらに、この実施形態では、単一の出口１８が示されている。他の実施形態は複数の出口１８を含んでもよい。例えば、ポンプ／ミキサ７０は、複数の入口７２及び複数の出口１８を含んでもよい。入口７２及び出口１８は、ポンプ／ミキサ７０への流体密接続のためのＯリング７５（図８）を含む。

[0054] ポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０の出口１８及び入口７２は、生物製剤プロセスで使用される様々な端部又はコネクタで終端してもよい。これらには、衛生コネクタ、バーブロック、ホースバーブ、フランジ、ＴＣコネクタ、使い捨て無菌コネクタ（ＤＡＣ）などが含まれる。出口１８及び入口７２は、任意選択的に、その中に弁を直接的又は間接的に含んでもよい又は組み込んでもよい。チューブ又は他の導管１１２（図１４）が、ポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０の出口１８及び入口７２と相互作用してもよい。導管１１２は、ポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０の出口１８及び入口７２に取り外し可能に取り付けられてもよい。さらに別の実施形態では、ポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０の出口１８及び入口７２は、単に、流体が通過する開口部又は開口であってもよい。この開口部又は開口には、出口１８及び／又は入口７２が、ポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０のねじ出口１８及び入口７２と相互作用するねじ接続構成要素又はインサートを収容することができるように、雌ねじが切られてもよい。

[0055] 図１２は、多数の追加入口７２を有するポンプ／ミキサ７０の一実施形態を示している（本実施形態では１１の追加入口７２が示されている）。出口１８の数及び追加入口７２の数は異なり、かつ、用途に特有である。ある用途では、ポンプ／ミキサ７０は単一の出口１８を有してもよいが、他の用途では、２、３、４又は５個の出口１８を含んでもよい。同様に、入口７２の数は用途に依存する。これは、１～２０個の追加入口７２を含んでもよい。より大きいサイズのポンプ／ミキサ７０は、例えば、１５～２０個の追加入口７２を含んでもよい。より典型的には、より小さいサイズのポンプ／ミキサ７０では、典型的には１０個未満の追加入口がある。この特定の実施形態における各入口７２は、導管又はチューブ１１２（例えば、図１４を参照）と相互作用するとげ付き端部を含む。図１２は、図１３Ａ、図１３Ｂ及び図１４に示すものなどの、ポンプ－ミキサ７０をコンテナ又は容器１００の底部に固定するために使用可能な衛生クランプ１０４をさらに示している。追加の衛生クランプ１０４が、装置、装置、チューブ（例えば、チューブ１１２）を出口１８に固定するために使用されてもよい。

[0056] 図１３Ａは、一実施形態に係るポンプ１０の動作を示している。この実施形態では、コンテナ又は容器１００には、ポート又はカプラ１０１（又は他の取り付けスキーム）を介して底部又は下側に固定されたポンプ１０が設けられている。複数の出口１８がポンプ１０に配置されている。コンテナ又は容器１００には流体が充填されている。ポンプ１０は、ポンプ１０に固定されたモータ又は他の駆動ユニット１０２に電力を供給することによってオンにされる。コンテナ又は容器１００に収容された流体は、その後、本明細書に記載されるように、主入口１２に入り、かつ、複数の出口１８からポンプで排出される。矢印は流れの方向を示している。モータ又は他の駆動ユニット１０２の速度は、ポンプ１０を通る流量を調整するように制御されてもよい。これは、モータ又は駆動ユニット１０２に動作可能に接続された自動コントローラ又は他の制御回路を通じて行われてもよい。

[0057] 図１３Ｂは、一実施形態に係るポンプ／ミキサ７０の動作を示している。この実施形態では、コンテナ又は容器１００には、ポート又はカプラ１０１を介して底部又は下側に固定されたポンプ／ミキサ７０が設けられている。この実施形態では、単一の出口１８と、ポンプ／ミキサ７０に配置された複数の入口７２と、がある。コンテナ又は容器１００には流体が充填されている。複数の入口７２は、導管、チューブなど（図１４のチューブ１１２）を介して、それら自身の別個のポンプ１１０を有する流体の１以上の供給源に流体的に接続され、ポンプ１１０は、図１４に示すような中央チャンバ３２内に流体をポンプ送りする。ある実施形態では、従来のポンプを含んでもよいことに留意されたい。他の実施形態では、別個のポンプ１１０が、本明細書に記載のポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０（図１４）を含んでもよい。複数の入口７２を通る流体の流量は、ポンプ／ミキサ７０内の流体の混合を調整するために個別に制御されてもよい。例えば、異なる追加入口７２への流体の流量は、ポンプ／ミキサ７０内に適用可能な流体をポンプ送りするために使用されるそれぞれのポンプ１１０の動作を通じて制御されてもよい。さらに、ある実施形態では、弁が複数の入口７２に組み込まれて（又は、そこに流体的に結合されて）、様々な入口７２を選択的にオン／オフしてもよい（若しくは、入口７２内への流れ又は出口１８からの流れを調整する）。ポンプ／ミキサ７０は、ポンプ／ミキサ７０に固定されたモータ又は他の駆動ユニット１０２に電力を供給することによってオンにされる。その後、コンテナ又は容器１００に収容された流体は、本明細書に記載されているように（下矢印で示される）主入口１２に入り、かつ、中央チャンバ３２の内部の１以上の入口７２からの流体と混合され、かつ、１以上の出口１８からポンプで排出される。

[0058] 複数の追加入口７２を含むポンプ／ミキサ７０の一実施形態では、ポンプ／ミキサ７０内への追加入口７２内にポンプ送りされるそれぞれの流体は同時に又は連続して行われてもよいことが理解されるべきである。例えば、流体Ａを受け入れる主入口１２と、単一の出口１８と、各々がそれぞれの流体Ｂ、Ｃ及びＤに結合された３つの追加入口７２と、を含むポンプ／ミキサ７０を検討する。一実施形態では、ポンプ／ミキサ７０は、流体Ａと流体Ｂとを順次混合し、その後、流体Ａと流体Ｃとを混合し、その後、流体Ａと流体Ｄとを混合するように動作する。これは、流体Ａを主入口１２から引き出しながら、ポンプ／ミキサ７０内に流体Ｂ、Ｃ及びＤを順次ポンプ送りすることによって行われてもよい。代替的に、流体Ｂ、Ｃ及びＤは、それぞれの流体を３つの異なる追加出口７０にポンプ送りすることによって、流体Ａと同時に混合されてもよい。もちろん、それらの異なる組み合わせも使用されてもよい。

[0059] 複数のポンプ１０及び／又はポンプ／ミキサ７０が、用途に応じて様々なシステムで一緒に組み合わせられてもよいことを理解すべきである。例えば、複数のポンプ１０及び／又はポンプ／ミキサ７０が組み合わせられて希釈システムを動作させ、それによって、濃縮された原料流体媒体が水などの希釈剤で希釈される。濃縮された媒体は、ポンプ１０及び／又はポンプ／ミキサ７０を使用してコンテナ又は容器１００からポンプで排出されてもよい。この出力は、図１５に示すような１以上の追加の下流への入力として機能してもよい。同様に、ポンプ１０及び／又はポンプ／ミキサ７０は、図１６Ａ、図１６Ｂ、図１７Ａ～図１７Ｃに示すように、バイオリアクタコンテナ又は容器１００として使用されるコンテナ又は容器１００（又は、複数のそうしたコンテナ又は容器１００）に関連して使用されてもよい。バイオリアクタに収容される流体は、例えば、ポンプ及び／又はポンプミキサ７０を使用してポンプ送りされ、かつ、処理（例えば、濾過、曝気、ガス交換など）を受け、かつ、コンテナ又は容器１００に戻されてもよい。追加入口７２は、バイオリアクタの内容物と試薬、緩衝剤、化学薬品などとを混合するために使用されてもよい。

[0060] 図１５は、必要に応じて異なる緩衝溶液を生成するために使用される１つの例示的なシステム２００を示している。システム２００は、異なる組成及び／又は濃度の緩衝溶液の生成を可能にする。システム２００は、それぞれのコンテナ又は容器１００ａ、１００ｂ、１００ｃに流体的に接続された複数のポンプ／ミキサ７０ａ、７０ｂ、７０ｃを含む。各コンテナ又は容器１００ａ、１００ｂ、１００ｃは、異なる緩衝濃縮液を収容している。３つのそうした異なる緩衝濃縮液が示されているが、より多くの又はより少ない緩衝濃縮液が使用されてもよい。各ポンプ／ミキサ７０ａ、７０ｂ、７０ｃは、（例えば、出口１８ａ、１８ｂに結合された導管又はチューブを使用して）それぞれの流路に通じる２つの出口１８ａ、１８ｂを有している。弁２０２は、それぞれの流体の出口１８ａ、１８ｂからの流出を開放／閉鎖するために使用可能な流路に配置されている。流路２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃは、それぞれのコンテナ又は容器１００ａ、１００ｂ、１００ｃ内に流体を再循環させる。流路２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃは、別のポンプ／ミキサ７０ｄの追加入口７２に通じる（例えば、この例では、３つのそうした入口７２がある）。このポンプ／ミキサ７０ｄは、水などの希釈剤を収容するコンテナ又は容器１００ｄに流体的に結合される。水は、流路２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃから到着する濃縮された緩衝液を希釈するために使用される。コンテナ又は容器１００ｄと組み合わせられたポンプ／ミキサ７０ｄは、図示するように希釈機能ユニット２０８として動作する。

[0061] ポンプ／ミキサ７０ｄは、それぞれの流路２１０、２１２、２１４に通じる３つの出口１８ｃ、１８ｄ、１８ｅを含む。流路２１０、２１２、２１４内に配置された弁２０２は、出口１８ｃ、１８ｄ、１８ｅからのそれぞれの流体の流れを開放／閉鎖するために使用可能である。流路２１０に通じる第１出口１８ｃは、入口７２を介して別のポンプミキサ７０ｅに入る。このポンプ／ミキサ７０ｅは、コンテナ又は容器１００ｅに流体的に結合される。ポンプ／ミキサ７０ｅは、それぞれの流路２１６、２１８に通じる２つの出口１８ｆ、１８ｇを含む。流路２１６は、流体をコンテナ又は容器１００ｅ内に再循環させる。流路２１８は、図１５に示すように、プロセス２２０に通じる。プロセス２２０は、概して、適切な緩衝液を必要とする任意の下流プロセスを指す。第２出口１８ｄは、廃棄物２２２に通じる流路２１２内に配置されている。第３出口１８ｅは、流路２１４内に配置され、かつ、入口７２を介して別のポンプ／ミキサ７０ｆに通じる。このポンプ／ミキサ７０ｆはコンテナ又は容器１００ｆに流体的に結合される。ポンプ／ミキサ７０ｆは、それぞれの流路２２４、２２６、２２８に通じる３つの出口１８ｈ、１８ｉ、１８ｊを含む。流路２２４は、図１５に示すように、プロセス２２０に通じる。流路２２８は、コンテナ又は容器１００ｆ内に流体を再循環させる。流路２２６は、別の希釈機能ユニット２０８に向けられる。この追加の希釈機能ユニット２０８は、ポンプ／ミキサ７０ｄ及び関連のコンテナ又は容器１００ｄと同様に動作し、関連のコンテナ又は容器１００ｄは、コンテナ又は容器１００ｆからの緩衝液の濃度を希釈するために使用される。これは、図１５に示されており、これにより、希釈された緩衝液２３０（例えば、緩衝液Ｙ、濃度２）が生成される。その後、この希釈された緩衝液はプロセス２２０に向けられる。

[0062] 図１５のシステム２００は、異なる組成及び／又は濃度の緩衝流体を生成するために使用される。この例では、緩衝液Ｘは、ポンプ／ミキサ７０ｄと関連のコンテナ又は容器１００ｄとを含む第１希釈機能ユニット２０８を使用して生成される。生成された緩衝液Ｘは、必要とされるまでコンテナ又は容器１００ｅに一時的に貯蔵されてもよい。ポンプ／ミキサ７０ｅは、緩衝液Ｘを再循環させて緩衝液を維持し、かつ、例えば、緩衝液の種又は成分の沈殿を防止するために使用可能である。緩衝液Ｙは、コンテナ又は容器１００ｆ内に貯蔵された第１希釈機能ユニット２０８を使用して生成される。水が使用されて、緩衝液Ｘ及び緩衝液Ｙの生成の間でポンプ／ミキサ７０ｄを洗い流してもよいことに留意されたい。この洗浄液は廃棄物２２２に送られてもよい。緩衝液Ｙは、必要とされるまで、一時的にコンテナ又は容器１００ｆに貯蔵されてもよい。ポンプ／ミキサ７０ｆは、緩衝液Ｙを再循環させて、本明細書で説明するように緩衝液を維持するために使用されてもよい。緩衝液Ｙは、流路２２４を使用してプロセス２２０で使用されてもよい。代替的に、希釈緩衝液Ｙ（例えば、濃度２の緩衝液Ｙ）を生成するために、別の希釈機能ユニット２０８に緩衝液Ｙを向けるために流路２２６が使用される場合に、緩衝液Ｙがさらなる希釈を必要とし得る。その後、この希釈緩衝液はプロセス２００に送られ得る。

[0063] 図１５は、ポンプ／ミキサ７０の集団を使用するシステム２００の１つの例示的な実施形態を示していることが理解されるべきである。異なる構成及び修正が必要に応じてなされてもよい。異なる数のポンプ／ミキサ７０（又は、ポンプ１０）が使用されてもよい。使用されるポンプ／ミキサ７０は、異なる数の追加入口７２を含んでもよく、かつ、出口１８が使用されてもよい。ポンプ／ミキサ７０の追加のレベル又はカスケードが同様に使用されてもよい。

[0064] 図１６Ａ、図１６Ｂ、図１７Ａ～図１７Ｃは、ポンプ／ミキサ７０がバイオリアクタとして使用されるコンテナ又は容器１００に関連して使用される実施形態を示している（これらは、図示されるような可撓性袋又は本明細書で説明するような他の剛性コンテナを含んでもよい）。ポンプ／ミキサ７０は、図１６Ｂに見られるように、ポート又はカプラ１０１を介して各コンテナ又は容器１００に結合される。もちろん、ポンプ／ミキサ７０は、異なる結合具を介してコンテナ又は容器１００に固定されてもよく、又は、コンテナ又は容器１００に直接的に一体化されてもよいことが理解されるべきである。例えば、ポンプ／ミキサ７０は、コンテナ又は容器１００に溶接又は熱的／化学的に結合されてもよい。接続の形態に関わらず、ポンプ／ミキサ７０の主入口１２は、コンテナ又は容器１００の内部と流体連通する。

[0065] バイオリアクタは、生細胞又は他の有機物を成長、培養又は維持するために使用されてもよい。図１６Ａ及び図１６Ｂは、各々がそれら自身のそれぞれのポンプ／ミキサ７０に結合された２つのコンテナ又は容器１００（すなわち、２つのバイオリアクタ）を示している。コンテナ又は容器１００からの流体は、本明細書で前述したように、ポンプ／ミキサ７０の主入口１２に入る。各ポンプ／ミキサ７０は複数の出口１８を含み、そのうちのいくつかは、最終的にコンテナ又は容器１００に戻る流体搬送導管又はライン２４０、２４２に通じる。図１６Ａ及び図１６Ｂに見られるように、流体導管又はライン２４０は、流路に配置されてガス移送及び／又は交換に使用されるガス移送ユニット２４４を含む。流体導管又はライン２４２は、流路に配置されて濾過のために使用されるフィルタユニット２４６を含む。ガス移送ユニット２４４及びフィルタユニット２４６を通過した後、それぞれの流体導管又はライン２４０、２４２は、ポート２４８を介してコンテナ又は容器１００に再度流れる。好ましい一実施形態では、ポート２４８は、コンテナ又は容器１００の頂部に配置される。この点、ポート２４８は、コンテナ又は容器１００に収容された流体レベルよりも上方に配置され、そのことが、あり得る漏出を回避するので有利である。各ポート２４８は、コンテナ又は容器１００内の様々な深さ又は位置で終端するそれぞれの出口ライン２５０に接続される。追加ポート２４９には、コンテナ又は容器１００の内部に流体、気体又は固体も入力するために使用されるコンテナ又は容器１００が設けられてもよい。

[0066] 各ポンプ／ミキサ７０は、導管又はライン２５２を介してポンプ／ミキサ７０内に、混合のための流体を導入するために使用される１以上の追加入口７２を含む。入口７２は、バイオリアクタ内で行われる特定のプロセスによって必要とされるように、緩衝液、洗浄液、他の流体、化学薬品、試薬、特殊な細胞栄養素、薬物又は治療薬などを添加するために使用されてもよい。ポンプ／ミキサ７０は、コンテナ又は容器１００の内容物を排出するために使用される、又は、別の下流の処理工程に移送するために使用される追加出口１８を含んでもよい。図１６Ａ及び図１６Ｂは、ガス移送ユニット２４４及びフィルタユニット２４６を示しているが、任意選択的に流体導管／ライン２４０、２４２内に他の工程が統合されてもよいことが理解されるべきである（ある実施形態では、これらは省略されてもよく、かつ、ライン２４０、２４２は単に戻りラインとして機能する）。図１６Ａ及び図１６Ｂに見られるように、ポンプ／ミキサ７０は、ハウジング又はベース２５４によって支持されている。ハウジング又はベース２５４は、ポンプ／ミキサ７０に動力を供給してポンプ／ミキサ７０を駆動するために使用されるモータ又は駆動ユニット１０２及び電子機器を収容する。

[0067] 図１７Ａ～図１７Ｃは、バイオリアクタとして使用されるコンテナ又は容器１００の別の実施形態を示している。この実施形態は、１以上の入口７２と、衛生クランプ１０４（他の取り付けスキーム）を使用してポート又はカプラ１０１を介してコンテナ又は容器１００の底部に固定された複数の出口１８と、を有するポンプ／ミキサ７０を示している。ポンプ／ミキサ７０への主入口１２はコンテナ又は容器１００の底部に配置される。この実施形態では、５つの出口があり、出口のうちの４つが、最終的にコンテナ又は容器１００に流体を戻す流体搬送導管又はライン２６０、２６２、２６４、２６６のそれぞれに通じる。追加入口７２は、主入口１２に入る流体との混合のためにポンプ／ミキサ７０の入口７２に入る流体を運ぶ流体搬送チューブ又は導管７３に結合される。図１６Ａ、図１６Ｂの実施形態と同様に、１以上の処理ユニットは、導管又はライン２６０、２６２、２６４、２６６に配置されてもよい。これらは、例えば、ガス移送ユニット２４４、フィルタユニット２４６などを含んでもよい。ポート２４８は、コンテナ又は容器１００との様々な位置で終端するそれぞれの出口ライン２５０に接続されたコンテナ又は容器１００の頂部に設けられる。この特定の実施形態では、可撓性袋であるコンテナ又は容器１００は、可撓性袋を保持するための底面及び側壁を含むフレーム２７０内に保持される（明瞭化のために、一方の壁は省略されている）。もちろん、コンテナ又は容器１００を保持する他の方法も考えられる。例えば、可撓性袋は、台車又はキャリア内に固定されてもよく、若しくは、フック、固定具などで所定の位置に保持されてもよい。従来の実施形態と同様に、ハウジング又はベース２５４は、ポンプ／ミキサ７０を支持し、かつ、ポンプ／ミキサ７０に動力を供給してポンプ／ミキサ７０を駆動するために使用されるモータ又は駆動ユニット１０２及び電子機器を収容する。

[0068] 図１６Ａ、図１６Ｂ、図１７Ａ～図１７Ｃのバイオリアクタの実施形態の１つの利点は、混合が、ポンプ／ミキサ７０内で行われ、かつその後、コンテナの頂部に配置されたポート２４８を介してコンテナ又は容器１００内に移送されることである。これらのポート２４８は、流体ラインの上方に配置され、それによって漏出及び／又は汚染の危険性を減少させる。加えて、これは、戻りライン２４０、２４２、２６０、２６２、２６４、２６６が、バイオリアクタ内の流体を再循環させるために追加で使用可能な混合流体を運搬するために使用されるので、ポートの総数を減少させる。混合フィードはポンプ／ミキサ７０に直接入力可能であり、かつ、コンテナ又は容器１００に別個の入口ポートを必要とせず、かつ、コンテナ又は容器１００内に攪拌機及び／又はミキサを必要としない。コンテナ又は容器１００内の状態は、追加入口７２への入力フィードを制御することによって、かつ、１以上の外部処理ユニットを通じてバイオリアクタの内容物を流すことによって、必要に応じて調節可能である。例えば、これらの処理ユニット（例えば、ガス移送ユニット２４４）は、人の肺が呼吸中に酸素及び二酸化炭素を交換するように動作する方法と同様のガス交換を実行することができる。同様に、フィルタユニット２４６は、廃棄物を除去し、かつ、人の肝臓又は腎臓と同様に動作してもよい。同時に、コンテナ又は容器１００への入力条件は、（例えば、そこに存在する成長媒体を調整又は調節するために）コンテナ又は容器１００の内部への入力流体の組成及び／又は流量を調整することによって調整又は調節可能である。図１６Ａ、図１６Ｂ及び１７Ａ～図１７Ｃに示す特定のバイオリアクタ設定は例示的なものであることが理解されるべきである。ポンプ／ミキサ７０を組み込む特定の用途に適した異なるバイオリアクタ設定が使用可能である。

[0069] ポンプ１０及び／又はポンプ／ミキサ７０は工業用途でも使用可能である。例えば、１０及び／又はポンプ／ミキサ７０は中間バルクコンテナ（ＩＢＣ）と共に使用されてもよい。ＩＢＣは、流体又は液体を含む大量の材料を貯蔵及び輸送するために使用される。コンテナ又は容器１００として機能するＩＢＣの内容物は、ポンプ１０及び／又はポンプ／ミキサ７０を使用してポンプ送りされてもよい及び／又は混合されてもよい。ポンプ１０及び／又はポンプ／ミキサ７０は、食品製造用途で、食品成分、添加物などを混合及び／又はポンプ送りするために使用されてもよい。ポンプ１０及び／又はポンプ／ミキサ７０は、コンテナ又は容器１００に収容された流体又は液体で動作するように主として設計されるが、いくつかの用途（食品など）が、粘性を有し得る又は流体状の特性を有し得るいくつかの固体材料又は内容物を包含し得ることが理解されるべきである。ポンプ１０及び／又はポンプ／ミキサ７０は半導体又は他の工業用途に使用されてもよい。

[0070] 本発明の実施形態を示して説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更がなされてもよい。例えば、ダイアフラム４８を作動させるために転頭ディスク／リング又はウォブルプレートを使用することに代えて、代替の駆動機構は、同様のポンプ作用を達成するためにダイアフラム４８を順次作動させるために使用されるサーボモータ又は電子／磁気アクチュエータを含んでもよい。さらに、一実施形態の態様は、本明細書に記載される他の実施形態で利用されてもよいことが理解されるべきである。したがって、一実施形態の特徴が他の実施形態で置換又は使用されてもよい。入口７２が閉鎖されている場合（例えば、弁などを使用することによって）又は塞がれている場合、ポンプ／ミキサ７０はポンプ１０として使用されてもよい。さらに、本明細書に例示されるポンプ１０及びポンプ／ミキサ７０は垂直に向けられているが、ある構成は、水平構成に向けられたポンプ１０及びポンプ／ミキサを含んでもよいことが理解されるべきである。この実施形態では、曲がり管又は９０度導管／ポート又はカプラ１０１が、コンテナ又は容器１００をポンプ１０又はポンプ／ミキサ７０に固定してもよい。さらに、本明細書に記載された実施形態は、バイオプロセス又は製薬工程に関連して使用されるように大部分が説明されたが、当該実施形態はこれらの用途に限定されない。例えば、本明細書に記載される概念及び実施形態は、高純度化学システム又は他の産業に適用されてもよい。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲及びそれらの均等物以外に限定されるべきではない。

Claims (25)

1. ポンプ／ミキサ装置であって、
   ポンプ／ミキサの頂部又は上部領域に配置された主入口であって、容器又はコンテナの底部に固定又は一体化されるように構成された主入口と、
   前記ポンプ／ミキサ内に配置されて、前記主入口に流体的に接続された外側チャンバと、
   前記外側チャンバの下で前記ポンプ／ミキサ内に配置された複数の下側チャンバであって、前記外側チャンバ及び前記複数の下側チャンバの間に配置されたそれぞれの逆止弁によって前記外側チャンバに流体的に接続された複数の下側チャンバと、
   前記ポンプ／ミキサ内に配置された中央チャンバであって、前記中央チャンバ及び前記複数の下側チャンバの間に配置されたそれぞれの逆止弁によって前記複数の下側チャンバに流体的に接続された中央チャンバと、
   それぞれの外側逆止弁を介して前記中央チャンバに流体的に接続された少なくとも１つの出口と、
   それぞれの内側逆止弁を介して前記中央チャンバに流体的に結合された１以上の追加入口と、
   前記複数の下側チャンバの各々内に配置された可動ダイアフラムであって、前記可動ダイアフラムは、モータ又は駆動ユニットに動作可能に結合されたウォブルプレート又は転頭プレートによって駆動されるそれぞれの作動要素と相互作用し、作動は、前記可動ダイアフラムの各々を反対方向に移動させる、可動ダイアフラムと、を備えるポンプ／ミキサ装置。
2. 前記ポンプ／ミキサは複数の出口を備える、請求項１に記載のポンプ／ミキサ装置。
3. 前記ポンプ／ミキサは複数の入口を備える、請求項１に記載のポンプ／ミキサ装置。
4. 前記ウォブルプレート／転頭プレートは、偏心駆動シャフトによって前記モータ又は駆動ユニットに結合される、請求項１～３のいずれか１項に記載のポンプ／ミキサ装置。
5. 前記可動ダイアフラムの数は奇数個のダイアフラムを含む、請求項１に記載のポンプ／ミキサ装置。
6. 前記可動ダイアフラムの数は偶数個のダイアフラムを含む、請求項１に記載のポンプ／ミキサ装置。
7. 前記１以上の追加入口は前記ポンプ／ミキサ装置から取り外し可能である、請求項１に記載のポンプ／ミキサ装置。
8. 前記１以上の出口は前記ポンプ／ミキサ装置から取り外し可能である、請求項１に記載のポンプ／ミキサ装置。
9. 前記１以上の追加入口は、それぞれの入口逆止弁に隣接するそこの中に形成されたジェット構造を備える流路に流体的に接続される、請求項１に記載のポンプ／ミキサ装置。
10. 前記入口から延在又は突出する渦防止装置をさらに備え、前記渦防止装置は、その周縁周りに形成された複数のフィンを含む、請求項１に記載のポンプ／ミキサ装置。
11. 前記ポンプ／ミキサ装置は前記容器又はコンテナから取り外し可能である、請求項１に記載のポンプ／ミキサ装置。
12. 前記主入口を含む上部ハウジングと、前記複数の下側チャンバ及び前記中央チャンバを含む中央ハウジングと、前記可動ダイアフラムを含むとともに前記中央ハウジングに固定された底部ハウジング又はプレートと、を備える、請求項１に記載のポンプ／ミキサ装置。
13. 請求項１～１２のいずれか１項に記載の前記ポンプ／ミキサ装置を動作させる方法であって、
    前記モータ又は駆動ユニットを駆動して前記ウォブルプレート又は転頭プレートを作動させるステップと、
    前記容器又はコンテナから前記主入口ポンプ／ミキサ内に第１流体を入力するステップと、
    前記１以上の追加入口を介して前記ポンプ／ミキサ内に第２又は追加流体を入力するステップと、
    前記ポンプ／ミキサの前記中央チャンバ内で前記第１流体及び前記第２又は追加流体を混合するステップと、
    前記少なくとも１つの出口を介して、混合された前記流体を出力するステップと、を含む方法。
14. 前記第２又は追加流体は、１以上の追加ポンプによって前記ポンプ／ミキサ内に入力される、請求項１３に記載の方法。
15. 前記１以上の追加入口は、それぞれの弁を含む又はそれぞれの弁に結合され、前記それぞれの弁の１以上は、前記ポンプ／ミキサ内への前記第２又は追加流体の流れを開始する及び／又は停止するように作動される、請求項１３に記載の方法。
16. 前記第２又は追加流体は緩衝液又は濃縮液を含む、請求項１３に記載の方法。
17. ポンプ装置であって、
    ポンプの頂部又は上部領域に配置された入口であって、容器又はコンテナの底部に固定又は一体化されるように構成された入口と、
    前記ポンプ内に配置されて、前記入口に流体的に接続された外側チャンバと、
    前記外側チャンバの下で前記ポンプ内に配置された複数の下側チャンバであって、前記外側チャンバ及び前記複数の下側チャンバの間に配置されたそれぞれの逆止弁によって前記外側チャンバに流体的に接続された複数の下側チャンバと、
    前記ポンプ内に配置された中央チャンバであって、前記中央チャンバ及び前記複数の下側チャンバの間に配置されたそれぞれの逆止弁によって前記複数の下側チャンバに流体的に接続された中央チャンバと、
    それぞれの外側逆止弁を介して前記中央チャンバに流体的に接続された複数の出口と、
    前記複数の下側チャンバの各々内に配置された可動ダイアフラムであって、前記可動ダイアフラムは、モータ又は駆動ユニットに動作可能に結合されたウォブルプレート又は転頭プレートによって駆動されるそれぞれの作動要素と相互作用し、作動は、前記可動ダイアフラムの各々を反対方向に移動させる、可動ダイアフラムと、を備えるポンプ装置。
18. 前記ウォブルプレート／転頭プレートは、偏心駆動シャフトによって前記モータ又は駆動ユニットに結合される、請求項１７に記載のポンプ装置。
19. 前記可動ダイアフラムの数は奇数個のダイアフラムを含む、請求項１７に記載のポンプ装置。
20. 前記可動ダイアフラムの数は偶数個のダイアフラムを含む、請求項１７に記載のポンプ装置。
21. 前記複数の出口は前記ポンプ装置から取り外し可能である、請求項１７に記載のポンプ装置。
22. 前記入口から延在又は突出する渦防止装置をさらに備え、前記渦防止装置は、その周縁周りに形成された複数のフィンを含む、請求項１７に記載のポンプ装置。
23. 前記ポンプ装置は、前記容器又はコンテナから取り外し可能である、請求項１７に記載のポンプ装置。
24. 前記入口を含む上部ハウジングと、前記複数の下側チャンバ及び前記中央チャンバを含む中央ハウジングと、前記可動ダイアフラムを含むとともに前記中央ハウジングに固定された底部ハウジング又はプレートと、を備える、請求項１７に記載のポンプ装置。
25. モータ又は駆動ユニットを駆動してウォブルプレート又は転頭プレートを作動させるステップと、
    容器又はコンテナからポンプ内に流体を入力するステップと、
    前記ポンプから複数の出口を介して前記流体を出力するステップと、を含む、請求項１７～２４のいずれか１項に記載の装置を動作させる方法。
    
    

Images