JP2023514648A - 空気が遠心分離機の中に閉じ込められたかどうかを決定するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、空気が遠心分離機（１００）の中に閉じ込められたかどうかを決定するための方法を提供する。分離機は、静止フレーム（３０）と、回転可能組立体（１０１）と、回転可能組立体（１０１）をフレーム（３０）に対して回転軸（Ｘ）の周りで回転させるための駆動ユニット（３４）と、さらに、分離される液体混合物の供給のための送り込み入口（２０）と、分離液体相の排出のための第１の液体出口（２１）と、前記液体相より大きい密度を有する重量相の排出のための第２の液体出口（２２）とを備え、回転可能組立体（１０１）は、分離円板の積層体（１９）が鉛直回転軸（Ｘ）の周りで回転するように配置される分離空間（１７）を包囲する回転子ケーシング（２）を備える。方法は、ａ）第１の液体出口（２１）および第２の液体出口（２２）の一方を閉じ、他方の出口からの流れを制限するステップと、ｂ）送り込み入口（２０）へ送り込みを供給し、送り込み入口（２０）への流れ、および、制限された出口（２１、２２）からの流れを測定するステップと、ｃ）送り込み入口（２０）と制限された出口（２１、２２）との間で、流れを時間の関数として比較するステップと、ｄ）時間の流れの関数としての測定された流れが、送り込み入口（２０）と制限された出口（２１、２２）との間でずれる場合、空気が遠心分離機（１００）の中に閉じ込められていることを決定するステップとを含む。

Description

本発明の概念は遠心分離機の分野に関する。より詳細には、本発明の概念は、空気が遠心分離機の中に閉じ込められたかどうかを決定するための方法に関する。

遠心分離機は、概して、液体混合物または気体混合物からの液体および／または固体の分離のために使用される。動作の間、分離されることになる流体混合物は、回転ボウルへと導入され、遠心力によって、重い粒子または水などの密度の大きい液体は回転ボウルの周辺に集まる一方で、より密度の小さい液体は回転の中心軸のより近くに集まる。これは、例えば、周辺と回転軸の近くとに配置された別々の出口を用いて、分離された分級物の回収をそれぞれ可能にする。

ＷＯ２０１５／１８１１７７は、発酵ブロスなどの医薬製品の遠心処理のための分離機を開示している。分離機は、回転可能な外側ドラムと、外側ドラムに配置される交換可能な内側ドラムとを備える。内側ドラムは、流動製品を浄化するための手段を備える。外側ドラムは、外側ドラムの下方に配置されるモータによって、駆動スピンドルを介して駆動される。内側ドラムは、分離機の上方の端に配置される流体連結部を有する外側ドラムを通じて、鉛直方向上向きに延びる。

医薬製品を分離するための遠心分離機は、完全に密封とでき、回転ボウルの内部の空気に対して敏感であり得る。ボウル入口からボウルの外部へと空気を導く通常は小さい脱気通路が使用される。しかしながら、このような通路に伴う問題は、医薬製品などの分離される混合物が、脱気するために空気がボウル内にないとき、このような通路を通じて漏れ出す可能性があることである。そのため、これは製品の損失をもたらす可能性がある。

したがって、分離される製品を損失する危険性が低減された密封の遠心分離機を脱気するための向上した方法に対する技術的な要求がある。

ＷＯ２０１５／１８１１７７

先行技術の１つまたは複数の制限を少なくとも一部で克服することが、本発明の目的である。詳細には、空気が遠心分離機の中に閉じ込められたかどうかを決定するための方法を提供することが目的である。

本発明の第１の態様として、静止フレームと、回転可能組立体と、回転可能組立体をフレームに対して回転軸（Ｘ）の周りで回転させるための駆動ユニットと、さらに、分離される液体混合物の供給のための送り込み入口と、分離液体相の排出のための第１の液体出口と、前記液体相より大きい密度を有する重量相の排出のための第２の液体出口とを備える遠心分離機の中に空気が閉じ込められたかどうかを決定するための方法であって、回転可能組立体は、分離円板の積層体が鉛直回転軸（Ｘ）の周りで回転するように配置される分離空間を包囲する回転子ケーシングを備え、
前記方法は、
ａ） 第１の液体出口および第２の液体出口の一方を閉じ、他方の出口からの流れを制限するステップと、
ｂ） 送り込み入口へ送り込みを供給し、送り込み入口への流れ、および、制限された出口からの流れを測定するステップと、
ｃ） 送り込み入口と制限された出口との間で、流れを時間の関数として比較するステップと、
ｄ） 時間の流れの関数としての測定された流れが、送り込み入口と制限された出口との間でずれる場合、空気が遠心分離機の中に閉じ込められていることを決定するステップと
を含む方法が提供される。

本発明の第１の態様は、入口の流れを、制限された出口からの流れと比較することで、空気が遠心分離機の中に閉じ込められていることを決定することが可能であるという洞察に基づかれている。第１のステップａ）として、液体出口のうちの一方だけが開けられるが制限されることを確保する。この出口において、または、この出口の下流において、例えば、制限された出口からの流れを測定するために搭載される流れセンサがある。出口のうちの一方を制限することで（他方の出口は閉じられたままとする）、送り込まれると、つまり、分離される処理水または液体混合物が、ステップｂ）において遠心分離機に供給されると、逆圧がシステムにおいて得られる。例えば、送り込みポンプをｒｐｍにおいて正確な速度で始動することで、送り込みが供給されるとき、送り込み入口への流れと、制限された出口からの流れとが測定される。測定された値は、例えば、時間の関数としてプロットされ、ステップｃ）において比較されることが可能であり、曲線同士がずれる場合に空気が閉じ込められていると結論付けることができる。送り込み入口および制限された出口からの時間の流れの関数としての測定された流れが互いに追従する場合、代わりに、遠心分離機の中に閉じ込められた空気がほとんどない、またはないと結論付けることができる。その結果、第１の態様の実施形態では、ステップｄ）は、制限された出口からの時間の関数として測定された流れが、送り込み入口における時間の関数としての測定された流れに追従する場合、空気が遠心分離機の中に閉じ込められていないことを決定することをさらに含む。

いかなる理論にも縛られることなく、時間の流れの関数としての測定された流れは、送り込みが供給されるときに遠心分離機の中の空気体積が圧縮されるため、空気が閉じ込められているとき、送り込み入口と制限された出口との間でずれると考えられる。

本発明の第１の態様の方法は、回転組立体の中と配管との両方においてなど、遠心分離機の中に閉じ込められた空気の量を検出することができ、例えば、空気がシステムからもはや抽出できないときに脱気サイクルを停止することができる自動システムを提供する。

第１の態様の方法は、遠心分離機が脱気されているかどうかを決定することを可能にする点において、さらに有利である。これは、例えば細胞培養混合物の分離などにおいて、遠心分離機が脱気させられる場合、入口における圧力を低下させることができ、これはさらに、分離される細胞培養混合物の細胞にとってより緩やかであるという点において、重要であり得る。したがって、本発明の第１の態様の方法は、遠心分離機において分離される細胞を破壊する危険性を低減する。

第１の態様の実施形態では、方法は、ステップｄ）のずれに基づいて、遠心分離機の中に閉じ込められた空気の量を推定するステップをさらに含む。この推定は、ステップｄ）の後、または、ステップｄ）と同時に、ステップｅ）として実施され得る。

例として、このような推定は、このような推定は、送り込み入口における第１の時点ｔ１での事前圧力Ｐ１、送り込み入口における第２の時点ｔ２での終了圧力Ｐ２、および、ｔ１とｔ２との間に遠心分離機に蓄積した液体体積Ｖを測定することと、閉じ込められた空気の量をＰ１、Ｐ２、およびＶから計算することとを含み得る。

事前圧力Ｐ１は、例えば、送り込みが分離機へと供給される前に測定され得る。事前圧力は、例えば、遠心分離機への送り込み入口またはその上流において、圧力センサを用いて測定され得る。

送り込み入口における圧力は、送り込みの供給の間、連続的に、または、離散した時点において、測定され得る。したがって、この圧力は送り込みの供給の間に増加する可能性があり、終了圧力Ｐ２は、例えば、入口における測定された圧力が時間の関数として横這いになるときの平坦域においてなど、入口における最大圧力として測定され得る。したがって、時間ｔ２は、入口における圧力がその平坦域の値に達した時間であり得る。

液体体積Ｖは、分離機に存在する空気の圧縮のため、遠心分離機において蓄積した液体体積である。したがって、分離機の中に閉じ込められた空気は、Ｐ１、Ｐ２、およびＶを用いて計算され得る。

例として、遠心分離機において蓄積した液体体積Ｖは、送り込み入口における時間の関数としての測定された流れの曲線ｆ１と、制限された出口からの時間の関数としての測定された流れの曲線ｆ２との間の面積を推定することで計算され得る。

第１の態様の実施形態では、方法は、閉じ込められた空気の推定された量を少なくとも１つの参照値と比較するステップをさらに含む。参照値とのこのような比較は、遠心分離機が完全に脱気されたかどうかを決定するために使用できる。したがって、方法は、少なくとも１つの参照値との比較に基づいて、遠心分離機の脱気レベルを決定するステップをさらに含み得る。

空気体積の決定は、分離機の中に閉じ込められた空気の絶対的な体積の決定であり得る。しかしながら、この決定は、測定誤差を含んでも含まなくてもよい体積の決定を含んでもよく、閉じ込められた空気体積のこの決定された値は、脱気レベルについての指示、および／または、遠心分離機が完全に脱気されたかどうかの指示を与えるために、以前の測定からの参照値と比較されてもよい。

第１の態様の実施形態において、ステップａ）は、第２の液体出口を閉じることと、第１の液体出口において流れを制限することとを含む。しかしながら、その逆も可能であり、つまり、ステップａ）は、第１の液体出口を閉じることと、第２の液体出口において流れを制限することとを含み得る。

第１の態様の実施形態において、方法は、遠心分離機の静止の間に実施される。したがって、方法は、回転可能組立体を回転軸（Ｘ）の周りに回転させる必要なく、閉じ込められた空気の量を決定することを可能にする。

本発明の第２の態様として、遠心分離機を脱気するための方法であって、
ｉ） 遠心分離機の脱気サイクルを開始するステップと、
ｉｉ） 上記の第１の態様の方法を実施することで、遠心分離機の中に閉じ込められた空気の量を推定するステップと、
ｉｉｉ） ステップｉｉ）において得られた情報に基づいて脱気サイクルを停止するステップと
を含む方法が提供される。

第２の態様の脱気は、遠心分離機の静止において、つまり、回転可能組立体が遠心分離機の軸（Ｘ）の周りで回転していないとき、実施され得る。しかしながら、脱気は回転可能組立体の回転の間に実施されてもよい。

第２の態様の実施形態では、脱気サイクルは、遠心分離機の回転可能組立体を回転させることと、送り込みが分離機に供給されないときに回転可能組立体の回転速度を増加および低下させることとを含む。

本発明の第３の態様として、液体混合物を分離するための遠心分離機であって、前記分離機は、静止フレームと、回転可能組立体と、回転可能組立体をフレームに対して回転軸（Ｘ）の周りで回転させるための駆動ユニットと、さらに、分離される液体混合物の供給のための送り込み入口と、分離液体相の排出のための第１の液体出口と、前記液体相より大きい密度を有する重量相の排出のための第２の液体出口とを備え、回転可能組立体は、分離円板の積層体が鉛直回転軸（Ｘ）の周りで回転するように配置される分離空間を包囲する回転子ケーシングを備える、遠心分離機が提供される。送り込み入口はさらに、分離される流体混合物を分離空間へと案内するために配置される。

分離機は、分離される液体混合物を前記送り込み入口へと供給するための送り込みポンプと、第１の液体出口の下流に配置される第１の調節弁と、第２の液体出口の下流に配置される第２の調節弁と、前記送り込み入口の上流に配置される流れセンサと、第１および／または第２の液体出口の下流に配置される流れセンサとをさらに備え得る。遠心分離機は、分離される液体混合物の圧力を測定するために送り込み入口の上流に配置される圧力センサをさらに備え得る。

分離機は、第１および／または第２の態様による方法を実施するように構成される制御ユニットをさらに備える。したがって、制御ユニットは、
－ 第１の液体出口および第２の液体出口の一方を閉じることで、第１の液体出口および第２の液体出口の一方を閉じ、第１の調節弁および第２の調節弁の一方を閉じ、他方の弁を通じての流れを制限することで、他方の出口からの流れを制限するように、
－ 送り込みポンプを始動させることで送り込みを入口に供給し、送り込み入口の上流に配置される流れセンサによって送り込み入口への流れを測定するように、
－ 時間の関数としての流れを、送り込み入口と制限された出口との間で比較し、時間の流れの関数としての測定された流れが送り込み入口と制限された出口との間でずれる場合、空気が遠心分離機の中に閉じ込められていることを決定するように
構成され得る。

制御ユニットはさらに、本発明の第２の態様の方法を実施するように構成されてもよく、つまり、
－ 遠心分離機の脱気サイクルを開始するように、
－ 上記のステップを実施することで、遠心分離機の中に閉じ込められた空気の量を推定するように、
－ 遠心分離機の中に閉じ込められた空気の推定された量によって得られた情報に基づいて、脱気サイクルを停止するように
構成されてもよい。

制御ユニットは、第１の態様および第２の態様の方法を実施するように構成されるコンピュータプログラム製品を備えてもよい。制御ユニットは、処理装置と、送り込みポンプ、第１および第２の調節弁、および流れセンサと通信するための通信インターフェースとを備えてもよい。

この目的のために、制御ユニットは、例えば、記憶装置に保存され得るといったコンピュータコード命令を実行するように構成される、中央処理ユニットなどの処理ユニットの形態で、処理能力を有する装置を備えてもよい。処理ユニットは、代替でハードウェア要素の形態であってもよい。

本発明の異なる態様で使用される遠心分離機は、同じ遠心分離機であり得る。したがって、遠心分離機に関連して検討されている特徴は、本発明の第１の態様と第２の態様との両方に関連して検討されているような遠心分離機の特徴であり得る。

遠心分離機の静止フレームは非回転部品であり、回転可能組立体は、例えば少なくとも１つの玉軸受を用いて、フレームによって支持される。

遠心分離機は、回転可能組立体を回転させるために配置される駆動部材をさらに備え、電気モータを備え得る、または、ベルトもしくは歯車伝動装置などの適切な伝動装置によって回転可能組立体を回転させるように配置され得る。

回転可能組立体は、分離が起こる回転子ケーシングを備える。回転子ケーシングは、細胞培養混合物など流体混合物の分離が起こる分離空間を包囲する。回転子ケーシングは、一続きのものである回転子ケーシングとすることができ、分離相のための任意のさらなる出口がなくてもよい。したがって、一続きのものである回転子ケーシングは、例えば、分離空間の周辺に堆積させられるスラッジ相などを排出するための周辺ポートがない一続きのものであり得る。しかしながら、実施形態では、回転子ケーシングは、分離空間の周辺からの分離相の間欠的または連続的な排出のための周辺ポートを備える。

分離空間は、回転軸（Ｘ）を中心として配置される分離円板の積層体を備える。積層体は円錐台状の分離円板を備え得る。

したがって、分離円板は円錐台形を有することができ、円錐台形は円錐の錐台の形を有する形を言っており、円錐の錐台の形は、細長い端または先端が除去されている円錐の形である。したがって、円錐台形は、対応する円錐の形の先端または頂点が位置させられる仮想的な頂点を有する。円錐台形の軸は、一続きのものである回転子ケーシングの回転軸Ｘと軸方向で並べられる。円錐台部分の軸は、対応する円錐形の高さの方向、または、対応する円錐形の頂点を通る軸の方向である。

分離円板は、代替で、回転軸の周りに配置される軸方向の円板であってもよい。

分離円板は、例えば、ステンレス鋼など、金属を備え得る、または金属材料のものであり得る。分離円板はさらに、プラスチック材料を備え得る、または、プラスチック材料のものであり得る。

本発明の第１および第２の態様の実施形態では、遠心分離機は、空気を送り込み入口から回転可能組立体の外部に導き出すために配置される脱気通路がない。

遠心分離機はさらに、空気を送り込み入口から第１の液体出口、つまり軽量相出口へと案内するために配置される脱気通路がなくてもよい。

脱気通路のない遠心分離機は、遠心分離機における細胞培養混合物を処理するときに有利であり得る。

本発明の第１および第２の態様の実施形態では、送り込み入口と２つの液体出口とは機械的に密閉で封止される。

機械的に密封のシールは、分離される液体混合物または分離液体相を移送するための導管などの静止部分と、回転子ケーシングとの間に気密の封止を生じさせ、回転子ケーシングの外部からの空気が送り込みを汚染するのを防止するようになっているシールを言っている。そのため、回転子ケーシングは、動作の間に細胞培養混合物などの液体で完全に満たされるように配置され得る。これは、空気または自由液面が、動作中に回転子ケーシングの中に存在するものではないことを意味する。

機械的に密封封止された入口は、分離される留置を受け入れ、流体を分離空間へと案内するためのものである。また、第１および第２の液体出口は機械的に密閉で封止され得る。

第１および第２の態様の実施形態では、入口は、前記回転子ケーシングの第１の軸方向端に配置され、分離される液体混合物が回転軸（Ｘ）において前記回転子ケーシングに入るように配置される。さらに、第２の液体出口は、前記第１の端の反対において前記回転子ケーシングの第２の軸方向端に配置されてもよく、前記分離重量相が回転軸（Ｘ）において排出されるように配置されてもよい。したがって、入口は、回転子ケーシングの下方の軸方向端などの第１の軸方向端に配置されてもよく、第２の機械的に密封封止された液体出口は、回転子ケーシングの上方の軸方向端などの反対の軸方向端に配置される。分離液体相の排出のための第１の機械的に密封封止された液体出口は、回転子ケーシングの下方の軸方向端または上方の軸方向端に配置され得る。

例えば、細胞培養が回転軸（Ｘ）において分離機の回転部に出入りすることができる場合、有利であり得る。これは、分離機を出て行く分離細胞により小さい回転エネルギーを与え、したがって細胞の破壊の危険性を低下させる。細胞相などの分離重量相は、回転子ケーシングから、および、回転可能組立体から、回転軸（Ｘ）において排出され得る。

第１の態様の実施形態では遠心分離機は、前記入口を静止した入口導管に封止して連結するための第１の回転可能シールをさらに備え、前記静止した入口導管の少なくとも一部は回転軸（Ｘ）の周りに配置される。

したがって、第１の回転可能シールは機械的に密封のシールとすることができ、機械的に密封のシールは、入口を静止した入口導管に連結して封止するための回転可能シールである。第１の回転可能シールは、回転子ケーシングとフレームの静止部分との境界に配置でき、したがって静止部と回転可能部とを備え得る。

したがって、静止した入口導管は、静止フレームの一部ともでき、回転軸（Ｘ）に配置される。

第１の回転可能シールは、分離液体相を排出するための第１の機械的に密封封止された液体出口も封止する二重のシールであり得る。

本発明の第１の態様および第２の態様の実施形態では、遠心分離機は、前記第２の液体出口を、回転軸の周りに配置される静止した出口導管に封止して連結するための第２の回転可能シールをさらに備える。

同様に、第２の回転可能シールも機械的に密封のシールとすることができ、機械的に密封のシールは、出口を静止した出口導管に連結して封止するための回転可能シールである。第２の回転可能シールは、回転子ケーシングとフレームの静止部分との境界に配置でき、したがって静止部と回転可能部とを備え得る。

したがって、静止した出口導管は、静止フレームの一部ともでき、回転軸（Ｘ）に配置される。

本発明の第１の態様および第２の態様の実施形態では、回転可能組立体は交換可能な分離挿入体と回転可能部材とを備え、前記挿入体は前記回転子ケーシングを備え、前記回転可能部材によって支持される。

したがって、交換可能な分離挿入体は、回転可能部材へと搭載されるあらかじめ組み立てられた挿入体とすることができ、回転可能部材は、挿入体のための回転可能な支持体として機能することができる。したがって、交換可能な挿入体は容易に挿入でき、単一のユニットとしての回転可能部材から係合解除できる。

実施形態によれば、交換可能な分離挿入体は使い捨ての分離挿入体である。したがって、挿入体は、使い捨てのために適合され、廃棄可能な挿入体であり得る。したがって、交換可能な挿入体は、医薬産業における１回の製品バッチなど、１つの製品バッチの処理のためのものであり、その後に廃棄され得る。

交換可能な分離挿入体は、ポリマ材料を備え得る、または、ポリマ材料から成り得る。例として、回転子ケーシングおよび分離円板の積層体は、ポリプロピレン、プラチナ硬化シリコーン、またはＢＰＡ無しのポリカーボネートなどのポリマ材料を備え得る、または、このようなポリマ材料のものであり得る。挿入体のポリマ部品は射出成形され得る。しかしながら、交換可能な分離挿入体は、ステンレス鋼などの金属部品も備え得る。例えば、分離円板の積層体はステンレス鋼の円板を備え得る。

交換可能な挿入体は、封止された無菌ユニットであり得る。

さらに、回転子ケーシングが交換可能な分離挿入体である場合、回転子ケーシングは、外部の軸受によって外部だけで支持されるように配置され得る。

さらに、交換可能な分離挿入体および回転可能部材は、外部の軸受によって支持されるように配置される任意の回転可能なシャフトがなくてもよい。

例として、交換可能な挿入体の外面は回転可能部材の支持面の中で係合させられ、それによって前記交換可能な挿入体を前記回転可能部材の中で支持する。

結果として、遠心分離機は、モジュール式の遠心分離機であり得る、または、基礎ユニットと、交換可能な分離挿入体を備える回転可能組立体とを備え得る。基礎ユニットは、静止フレームと、回転可能組立体を回転軸の周りで回転させるための駆動ユニットとを備え得る。回転可能組立体は、第１の軸方向端と第２の軸方向端とを有してもよく、少なくとも径方向において内側空間を画定でき、内側空間は、交換可能な分離挿入体の少なくとも一部を受け入れるように構成される。回転可能組立体は、第１の軸方向端において内側空間への第１の貫通開口が設けられ、第１の貫通開口を通じて延びるように交換可能な分離挿入体の第１の流体連結部のために構成され得る。回転可能組立体は、第２の軸方向端において内側空間への第２の貫通開口も備え、第２の貫通開口を通じて延びるように交換可能な分離挿入体の第２の流体連結部のために構成され得る。

本発明の第１および第２の態様の実施形態では、回転可能組立体は、分離重量相を分離空間から第２の機械的に密封封止された液体出口へと移送するための少なくとも１つの出口導管をさらに備え、前記導管は、前記分離空間の径方向で外側の位置から、前記第２の機械的に密封封止された液体出口、つまり、重量層出口へと延びる。出口導管は、径方向で外側の位置に配置される導管入口と、径方向で内側の位置の導管出口とを有し得る。結果として、重量相出口は径方向で内側の位置径方向で内側の位置にある。この出口導管は分離空間の上方部分に配置され得る。

例として、導管入口は径方向で外側の位置に配置され、導管出口は径方向で内側の位置に配置され得る。さらに、少なくとも１つの出口導管は、導管入口から管出口へと上向きの傾斜で配置され得る。

したがって、径方向平面に対して、導管は、分離空間における導管入口から重量相出口における導管出口へと軸方向で上向きに傾斜させられ得る。これは、導管における分離細胞相の移送を容易にすることができる。

導管入口は、分離空間において軸方向で上方の位置に配置され得る。導管入口は、分離空間がその最大の内径を有する軸方向の位置に配置され得る。

出口導管は管であり得る。例として、回転子ケーシングは単一の出口導管を備え得る。

例として、少なくとも１つの出口導管は、径方向平面に対して少なくとも２度の上向きの傾斜で傾斜させられる。例として、少なくとも１つの出口導管は、径方向平面に対して、少なくとも１０度など、少なくとも５度の上向きの傾斜で傾斜させられ得る。

少なくとも１つの出口導管は、分離空間における分離重量相の重量相出口への移送を容易にすることができる。

本発明の概念の上記および追加の目的、特徴、および利点は、添付の図面を参照しつつ、以下の例示の非限定的な詳細な記載を通じてより良く理解される。図面では、他に述べられていない場合、同様の符号が同様の要素のために使用されている。

空気が閉じ込められているかどうかを決定する方法が実施され得る本開示の遠心分離機の概略図である。 図１の分離機における時間の関数としての測定された圧力の図である。 細胞培養混合物を分離するための遠心分離機のための交換可能な分離挿入体を形成する回転子ケーシングの概略的な外部の側面図である。 図３に示されるような交換可能な分離挿入体を備える遠心分離機の概略的な断面図である。 図３に示されるような交換可能な分離挿入体の概略的な断面図である。 遠心分離機の実施形態の概略的な断面図である。

図１は、本開示の方法が実施され得る遠心分離機１００の概略図を示している。明確性の理由のために、回転可能組立体１０１の外側だけが示されている。

図１の遠心分離機１００では、分離される液体混合物が、送り込みポンプ６１を用いて、静止した入口管７を介して回転可能組立体へと供給される。回転可能組立体の分離空間の中での分離の後、分離液体軽量相は第１の液体出口を通じて静止した出口管９へと排出され、分離重量相は第２の液体出口を介して静止した出口管８へと排出される。

第２の液体出口の下流では、第２の液体出口を開ける、または閉鎖する（閉じる）ために配置された調節弁６６がある。したがって、弁６６は、静止した出口導管８における流れを調節するために配置され得る。排出された液体軽量相の流れを調節するために、第１の液体出口の下流に配置された調節弁６５もある。また、液体軽量出口の下流において、この実施形態では出口と調節弁６５との間に配置された流れセンサ６４がある。流れセンサ６４が、静止した出口導管９において、体積流れおよび／または質量流れなどの流れを測定するために配置される。

さらに、入口の上流には、体積流れおよび／または質量流れなどの送り込みの流れ、つまり、静止した入口導管７における流れを測定するために配置された流れセンサ６２がある。この流れセンサ６２は、この実施形態では、送り込みポンプ６１の下流に配置されている。分離される液体混合物（送り込み）の圧力を測定するために送り込み入口の上流に配置された圧力センサ６３もある。この実施形態では、圧力センサ６３も送り込みポンプ６１の下流に配置される。

空気が遠心分離機１００の中に閉じ込められたかどうかを決定するとき、出口導管における流れを測定するために搭載された流れセンサ６４を有する液体軽量相出口だけが開けられているが、制限されている。したがって、第２の液体出口、つまり重量相出口における調節弁６６が閉じられている一方で、第１の液体出口、つまり軽量相出口における調節弁６５は、送り込みポンプ６１が始動されたときに分離機１００における逆圧が得られるように位置決めされる。

しかしながら、逆の方法も可能であり、つまり、第１の液体出口が閉じられ、第２の液体出口が制限されてもよく、流れセンサが、第２の液体出口の下流で静止した導管８に配置されてもよい。

したがって、ステップａ）として、第１の液体出口および第２の液体出口の一方が閉じられ、他方の出口からの流れが制限される。

次に、この実施形態によれば、この場合には圧力センサ６３からの値である送り込み圧力の事前圧力Ｐ１の値が取られる。これは図２のプロットに示されており、事前圧力Ｐ１は、時点ｔ１において約０．０９ｂａｒとなるように測定される。

その後、ステップｂ）として、送り込みが、送り込みポンプ６１を正確なｒｐｍにおいて始動することで入口に供給される。さらに、入口の流れセンサと出口の流れセンサとが比較され、つまり、送り込み入口への流れと、制限された第１の液体出口からの流れとが、流れセンサ６２からの読み取りと流れセンサ６４からの読み取りとを比較することで比較される。したがって、流れセンサからの読み取りは、ステップｃ）において時間の関数として比較され得る。読み取りが図２に示されており、送り込みの流れが曲線ｆ１としてプロットされており、制限された第１の液体出口における流れは曲線ｆ２としてプロットされている。２つの曲線が互いに追従するシステムに空気はないが、空気が存在する場合、曲線同士は互いからずれる。図２において見られるように、送り込みの流れと軽量相の流れとは互いからずれる、これは、空気が遠心分離機１００に存在することを意味する。２つの曲線ｆ１とｆ２との間の面積７０は、存在する空気の圧縮のため、ｔ１とｔ２との間で遠心分離機１００によって堆積させられた液体体積Ｖ_{ｔｏｔａｌ}を表している。したがって、ステップｄ）として、時間の流れの関数としての測定された流れが、送り込み入口と制限された出口との間でずれる場合、空気が遠心分離機１００の中に閉じ込められていることが決定される。その結果、ステップｄ）は、制限された出口からの時間の関数として測定された流れが、送り込み入口における時間の関数としての測定された流れに追従する場合、空気が遠心分離機１００の中に閉じ込められていないことを決定することも含み得る。

測定の終わりにおいて、時間ｔ２において、送り込み圧力の終了圧力Ｐ２が圧力センサ６３で測定され、この場合には約０．３０ｂａｒの値を提供する。したがって、図２の曲線ｆ３は時間の関数として送り込み圧力を示しており、送り込み圧力における増加が横這いとなったときに終了圧力Ｐ２が測定され、つまり、Ｐ２が送り込み圧力の平坦域の値において得られる。

方法は、ステップｄ）のずれに基づいて、遠心分離機１００の中に閉じ込められた空気の量を推定することをさらに含み得る。これは、測定から得られた３つの値、つまり、事前圧力Ｐ１と、終了圧力Ｐ２と、遠心分離機１００によって堆積させられた液体体積Ｖとを使用することで、実施され得る。

例として、ｔ１とｔ２との間に存在する空気の圧縮のため遠心分離機１００によって堆積させられた体積Ｖｔｏｔａｌは、式を用いて一体に加算され得る。
Ｖ_{ｔｏｔａｌ}＝Ｖ＋（（（送り込み流れ－計量相流れ）／６００００）＊サンプリング期間［ミリ秒］

次に、Ｖ_{ｔｏｔａｌ}は、遠心分離機に存在する空気Ｖ_ａｉｒの総量を計算するために使用され得る。
Ｖ_ａｉｒ＝Ｖ_{ｔｏｔａｌ}＊（１．０１３＋（１．０１３／（Ｐ２－Ｐ１）））

１．０１３は、通常の室温における水の密度である。

流れセンサ６２および６４は、良好な測定を得るために、測定の前に較正される必要があり得る。さらに、配管などの分離機１００の他の部分は、増加した圧力のため、測定の間に若干膨張する可能性があり、これが測定誤差を与える可能性がある。測定誤差が存在するため絶対的な値が得られない場合、参照値がいくつかの測定の間で比較され得る。参照値同士を比較することは、遠心分離機１００が完全に脱気されたかどうかの指示を与えることができる。

遠心分離機は、本発明の第１および／または第２の態様のステップを実施するように構成される制御ユニット８０を備え得る。したがって、この制御ユニット８０は、調節弁６５、６６、送り込みポンプ６１、流れセンサ６２、６４、および圧力センサ６３と連通するように構成され得、さらに、これらのユニットに動作要求を送るように構成され得る。制御ユニット８０はさらに、流れセンサ６２および６４によって生成されるデータを分析するように、延いては、遠心分離機の中に閉じ込められた空気の量を、および、決定された空気の量に基づいて脱気サイクルをいつ開始および／または停止するかを決定するように、構成され得る。

図３～図６は、本開示の方法が実施され得る遠心分離機１００の実施形態をより詳細な例で示している。

図３は、本開示の遠心分離機１００において使用され得る交換可能な分離挿入体１の形態で回転可能部材の外部の側面図を示している。

挿入体１は、回転軸（Ｘ）によって定められる軸方向において見られるように、第１の下方の静止部分３と第２の上方の静止部分４との間に配置された回転子ケーシング２を備える。第１の静止部分３は挿入体１の下方の軸方向端５にあり、第２の静止部分４は挿入体１の上方の軸方向端６に配置されている。

送り込み入口は、この例では軸方向の下方の端５に配置されており、送り込みが、第１の静止部分３に配置された静止した入口導管７を介して供給される。静止した入口導管７は回転軸（Ｘ）に配置されている。第１の静止部分３は、分離液体軽量相とも呼ばれるより小さい密度の分離液体相のための静止した出口導管９をさらに備える。

液体重量相とも呼ばれるより大きい密度の分離相の排出のために、上方の静止部分４に配置されている静止した出口導管８がある。したがって、この実施形態では、送り込みは、下方の軸方向端５を介して供給され、分離軽量相は下方の軸方向端５を介して排出され、分離重量相は上方の軸方向端６を介して排出される。

回転子ケーシング２の外面は第１の円錐台部分１０と第２の円錐台部分１１とを備える。第１の円錐台部分１０は軸方向において第２の円錐台部分１１の下方に配置されている。外面は、第１の円錐台部分１０および第２の円錐台部分１１の仮想的な頂点が両方とも、回転軸（Ｘ）に沿う同じ方向を指すように配置されており、この方向は、ここでは挿入体１の下方の軸方向端５に向かう軸方向下向きである。

さらに、第１の円錐台部分１０は、第２の円錐台部分１１の開く角度より大きい開く角度を有する。第１の円錐台部分の開く角度は、回転子ケーシング２の分離空間１７の中に含まれる分離円板の積層体の開く角度と実質的に同じであり得る。第２の円錐台部分１１の開く角度は、回転子ケーシング２の分離空間の中に含まれる分離円板の積層体の開く角度より小さくなり得る。例として、第２の円錐台部分１１の開く角度は、外面が回転軸と５度未満などの１０°未満である角度αを形成するようにされ得る。下向きを指す仮想的な頂点を伴う２つの円錐台部分１０および１１を有する回転子ケーシング２は、挿入体１を回転可能部材３０へと上方から挿入させることができる。したがって、外面の形は、外側の回転可能部材３０との適合性を増加させ、回転可能部材３１は、第１の円錐台部分１０と第２の円錐台部分１１との係合など、回転子ケーシング２の外面の全部または一部と係合することができる。

回転子ケーシング２を第１の静止部分３から分離する下方封止筐体１２の中に配置される下方回転可能シールと、回転子ケーシング２を第２の静止部分４から分離する上方封止筐体１３の中に配置される上方回転可能シールとがある。下方封止筐体１２の中の封止境界面の軸方向位置は符号１５ｃで印されており、上方封止筐体１３の中の封止境界面の軸方向位置は符号１６ｃで印されている。したがって、第１の回転可能シール１５および第２の回転可能シール１６のこのような静止部１５ａ、１６ａと回転可能部１５ｂ、１６ｂとの間に形成される封止境界面は、回転子ケーシング２と挿入体１の第１の静止部分３および第２の静止部分４との間の境界面または境界も形成している。

冷却液体などの封止流体を第１の回転可能シール１５へと供給および引き込むための封止流体入口１５ｄおよび封止流体出口１５ｅと、同様に、冷却液体などの封止流体を第２の回転可能シール１６へと供給および引き込むための封止流体入口１６ｄおよび封止流体出口１６ｅとがさらにある。

図３には、回転子ケーシング２の中に包囲された分離空間１７の軸方向位置も示されている。この実施形態では、分離空間は、回転子ケーシング２の第２の円錐台部分１１の中に実質的に位置決めされている。分離空間１７の重量相回収空間１７ｃが第１の下方の軸方向位置１７ａから第２の上方の軸方向位置１７ｂまで延びている。分離空間１７の内周面は、角度αと実質的に同じである回転軸（Ｘ）との角度、つまり、第２の円錐台部分１１の外面と回転軸（Ｘ）との間の角度を形成することができる。したがって、分離空間１７の内径は第１の軸方向位置１７ａから第２の軸方向位置１７ｂへと連続的に増加し得る。角度αは５度未満などの１０度未満であり得る。

交換可能な分離挿入体１は、操作者による挿入体１の操縦性および取り扱い性を高めるコンパクトな形態を有する。例として、挿入体の下方の軸方向端５における分離空間１７と第１の静止部分３との間の軸方向の距離は、１５ｃｍ未満などの２０ｃｍ未満であり得る。この距離は図３においてｄ１で印されており、この実施形態では、分離空間１７の重量相回収空間１７ｃの最も下の軸方向位置１７ａから第１の回転可能シール１５の封止境界面１５ｃまでの距離である。さらなる例として、分離空間１７が円錐台状の分離円板の積層体を備える場合、積層体において軸方向で最も下にあり、第１の静止部分３に最も近い円錐台状の分離円板は、５ｃｍ未満などの１０ｃｍ未満である第１の静止部分３からの軸方向の距離ｄ２に仮想的な頂点１８が位置決めされた状態で配置され得る。距離ｄ２は、この実施形態では、軸方向で最も下の分離円板の仮想的な頂点１８から第１の回転可能シール１５の封止境界面までの距離である。

図４は、遠心分離機１００の中に挿入されている交換可能な分離挿入体１の概略的な図面を示しており、遠心分離機１００は、静止フレーム３０と、上玉軸受３３ａおよび下玉軸受３３ｂの形態での支持手段を用いてフレームによって支持されている回転可能部材３１とを備えている。ここでは、駆動ベルト３２を介して回転軸３１の周りに回転可能部材３１を回転させるように配置されている駆動ユニット３４もある。しかしながら、電気的な直接の駆動など、他の駆動手段が可能である。

交換可能な分離挿入体１は、回転可能部材３１の中に挿入および固定されている。したがって、回転可能部材３１は、回転子ケーシング２の外面と係合するための内面を備える。上玉軸受３３ａおよび下玉軸受３３ｂは両方とも、回転子ケーシング２の外面の円筒部分１４が軸受平面において軸方向に位置決めされるように、回転子ケーシング２の中で分離空間１７の軸方向で下方に位置決めされている。したがって、円筒部分１４は、少なくとも１つの大きな玉軸受の中への挿入体の搭載を容易にする。上玉軸受３３ａおよび下玉軸受３３ｂは、少なくとも１２０ｍｍなど、少なくとも８０ｍｍの内径を有し得る。

さらに、図４において見られるように、挿入体１は、最も下の分離円板の仮想的な頂点１８が、軸方向において、上玉軸受３３ａおよび下玉軸受３３ｂの少なくとも１つの軸受平面に、またはその下方に位置決めされるように、回転可能部材３１の中で位置決めされている。

さらに、分離挿入体は、挿入体１の軸方向の下方部５が、軸方向において、支持手段、つまり、上玉軸受３３ａおよび下玉軸受３３ｂの下方に位置決めされるように、分離機１００の中に搭載されている。回転子ケーシング２は、この例では、回転可能部材３１によって外部でだけ支持されるように配置されている。

分離挿入体１は、挿入体１の上部および下部において入口および出口への容易なアクセスを可能とするように分離機１００の中にさらに搭載される。

図５は、本開示の交換可能な分離挿入体１の実施形態の断面の概略図を示している。挿入体１は、回転軸（Ｘ）の周りに回転するように配置され、第１の下方の静止部分３と第２の上方の静止部分４との間に配置される回転子ケーシング２を備える。したがって、第１の静止部分３は挿入体の軸方向の下方の端５に配置されており、第２の静止部分４は挿入体１の軸方向の上方の端６に配置されている。

送り込み入口２０が、この例では軸方向の下方の端５に配置されており、送り込みが、第１の静止部分３に配置された静止した入口導管７を介して供給される。静止した入口導管７は、プラスチック管などの管を備え得る。

静止した入口導管７は、分離される材料が回転中心において供給されるように回転軸（Ｘ）に配置されている。送り込み入口２０は、分離される流体混合物を受け入れるためのものである。

送り込み入口２０は、この実施形態では、入口錐状部１０ａの頂部に配置されており、入口錐状部１０ａは、挿入体１の外側において、第１の円錐台状の外面１０も形成している。入口２４からの流体混合物を分離空間１７へと分配するために送り込み入口に配置されたさらなる分配器２４がある。

分離空間１７は、第１の下方の軸方向位置１７ａから第２の上方の軸方向位置１７ｂまで軸方向で延びている外側の重量相回収空間１７ｃを備える。分離空間は、積み重ね１９の分離円板同士の間の隙間によって形成される径方向で内側の空間をさらに備える。

分配器２４は、この実施形態では、回転軸（Ｘ）において、挿入体１の下方の端５を向いて指す頂点を伴う円錐状の外面を有する。分配器２４の外面は、入口錐状部１０ａと同じ円錐角を有する。分離される流体混合物を、入口における軸方向で下方の位置から、軸方向上方位置分離空間１７まで軸方向で上向きに連続的に案内するための、外面に沿って延びる複数の分配通路２４ａがさらにある。この軸方向で上方の位置は、分離空間１７の重量相回収空間１７ｃの第１の下方の軸方向位置１７ａと実質的に同じである。分配通路２４ａは、例えば、真っ直ぐな形または湾曲した形を有し、そのため、分配器２４の外面と入口錐状部２４ａとの間で延び得る。分配通路２４は、軸方向下方の位置から軸方向上方の位置まで分岐し得る。さらに、分配通路２４は、軸方向下方の位置から軸方向上方の位置まで延びる管の形態であり得る。

分離空間１７において同軸に配置される円錐台状の分離円板の積層体１９がさらにある。積層体１９における分離円板は、仮想的な頂点が分離挿入体の軸方向で下方の端５を指す状態、つまり、入口２０に向けて指す状態で配置されている。積層体１９における最も下の分離円板の仮想的な頂点１８は、挿入体１の軸方向の下方の端５における第１の静止部分３から１０ｃｍ未満である距離に配置され得る。積層体１９は、少なくとも４０枚の分離円板など、少なくとも５０枚の分離円板など、少なくとも１００枚の分離円板など、少なくとも１５０枚の分離円板など、少なくとも２０枚の分離円板を備え得る。明確性の理由のため、数枚だけの円板が図５では示されている。この例では、分離円板の積層体１９は分配器２４の上に配置されており、したがって、分配器２４の円錐状の外面は、円錐台状の分離円板の円錐部分と同じ角度を回転軸（Ｘ）に対して有し得る。分配器２４の円錐形は、積層体１９における分離円板の外径とおおよそ同じかまたはそれ以上の直径を有する。したがって、分配通路２４ａは、積層体１９における円錐台状の分離円板の外周の径方向位置の外側である径方向位置Ｐ_１にある分離空間１７における軸方向で位置１７ａへと分離させるように流体混合物を案内するように配置され得る。

分離空間１７の重量相回収空間１７ｃは、この実施形態では、第１の下方の軸方向位置１７ａから第２の上方の軸方向位置１７ｂへと連続的に増加する内径を有する。分離空間１７から分離重量相を移送するための出口導管２３がさらにある。この導管２３は、分離空間１７の径方向で外側の位置から重量相出口２２へと延びている。この例では、導管は、中心位置から径方向に外に分離空間１７へと延びる単一の管の形態である。しかしながら、少なくとも３つ、少なくとも５つの出口導管２３など、少なくとも２つのこのような出口導管２３があり得る。したがって、出口導管２３は、径方向で外側の位置に配置される導管入口２３ａと、径方向で内側の位置における導管出口２３ｂとを有し、出口導管２３は、導管入口２３ａから導管出口２３ｂへの上向きの傾斜で配置されている。例として、出口導管は、径方向平面に対して、少なくとも５度など、少なくとも１０度など、少なくとも２度の上向きの傾斜で傾斜させられ得る。

出口導管２３は、導管入口２３ａが分離空間１７の軸方向で最も上の部分１７ｂから分離重量相を移送するために配置されるように、分離空間１７における軸方向で上方の位置に配置されている。出口導管２３は、導管入口２３ａが、分離空間１７の周辺から、つまり、分離空間１７の内面において分離空間における径方向で最も外側の位置から、分離重量相を移送するために配置されるように、分離空間１７へと径方向で外へさらに延びている。

静止した出口導管２３の導管出口２３ｂは重量相出口２２において途切れており、重量相出口２２は、第２の上方の静止部分４に配置された静止した出口導管８に連結されている。したがって、分離重量相は、上部を介して、つまり、分離挿入体１の上方の軸方向端６において排出される。

さらに、分離円板の積層体１９を通じて分離空間１７において径方向で内向きに通過した分離液体軽量相は、回転子ケーシング２の軸方向で下方の端に配置された液体軽量相出口２１において回収される。液体軽量相出口２１は、挿入体１の第１の下方の静止部分３に配置された静止した出口導管９に連結されている。したがって、分離液体軽量相は、交換可能な分離挿入体１の第１の下方の軸方向端５を介して排出される。

第１の静止部分３に配置された静止した出口導管９と、第２の静止部分４に配置された静止した重量相導管８とは、プラスチック管などの管を備え得る。

回転子ケーシング２を第１の静止部分３から分離する、下方封止筐体１２の中に配置されている下方の回転可能シール１５と、回転子ケーシングを第２の静止部分４から分離する、上方封止筐体１３の中に配置されている上方の回転可能シールとがある。第１の回転可能シール１５および第２の回転可能シール１６は密閉シールであり、したがって、機械的に密封して封止された入口および出口を形成する。

下方回転可能シール１５は、いかなる追加の入口管なしで入口錐状部１０ａに直接的に取り付けることができ、つまり、入口は、下方の回転可能シール１５の軸方向ですぐ上方の入口錐状部の頂点において形成され得る。このような配置は、大きい直径において下方の機械的シールのしっかりとした取り付けを可能にして軸方向の振れを最小限にする。

下方の回転可能シール１５は、入口２０を静止した入口導管７に封止して連結し、液体軽量相出口２１を静止した液体軽量相導管９に封止して連結する。したがって、下方の回転可能シール１５は、同心で二重の機械的シールを形成しており、少ない部品での容易な組み立てを可能にする。下方の回転可能シール１５は、挿入体１の第１の静止部分３に配置された静止部１５ａと、回転子ケーシング２の軸方向で下方の部分に配置された回転可能部１５ｂとを備える。回転可能部１５ｂは、この実施形態では、回転子ケーシング２に配置された回転可能な封止環体であり、静止部１５ａは、挿入体１の第１の静止部分３に配置された静止した封止環体である。回転可能な封止環体と静止した封止環体とを互いと係合させ、それによって少なくとも１つの封止境界面１５ｃを環体同士の間に形成するために、少なくとも１つのバネなどのさらなる手段（図示されていない）がある。形成された封止境界面は、回転軸（Ｘ）に対する径方向平面と実質的に平行に延びる。したがって、この封止境界面１５ｃは、回転子ケーシング２と挿入体１の第１の静止部分３との間に境界または境界面を形成する。冷却液体、緩衝液体、またはバリア液体などの液体を、下方回転可能シール１５に供給するために、第１の静止部分３に配置されるさらなる連結部１５ｄおよび１５ｅがある。この液体は、封止環体同士の間の境界面１５ｃに供給され得る。

同様に、上方回転可能シール１６は、重量相出口２２を静止した出口導管８に封止して連結する。上方の機械的なシールも同心で二重の機械的シールであり得る。上方回転可能シール１６は、挿入体１の第２の静止部分４に配置された静止部１６ａと、回転子ケーシング２の軸方向で上方の部分に配置された回転可能部１６ｂとを備える。回転可能部１６ｂは、この実施形態では、回転子ケーシング２に配置された回転可能な封止環体であり、静止部１６ａは、挿入体１の第２の静止部分４に配置された２つの静止した封止環体である。回転可能な封止環体と静止した封止環体とを互いと係合させ、それによって少なくとも１つの封止境界面１６ｃを環体同士の間に形成するために、少なくとも１つのバネなどのさらなる手段（図示されていない）がある。形成された封止境界面１６ｃは、回転軸（Ｘ）に対する径方向平面と実質的に平行に延びる。したがって、この封止境界面１６ｃは、回転子ケーシング２と挿入体１の第２の静止部分４との間に境界または境界面を形成する。冷却液体、緩衝液体、またはバリア液体などの液体を、上方回転可能シール１６に供給するために、第２の静止部分４に配置されるさらなる連結部１６ｄおよび１６ｅがある。この液体は、封止環体同士の間の境界面１６ｃに供給され得る。

さらに、図５は、移送状態での交換可能な分離挿入体を示している。移送の間に第１の静止部分３を回転子ケーシング２に固定するために、下方の回転可能シール１５を回転子ケーシング２の円筒部分１４に軸方向で固定するスナップ留めの形態での下方固定手段２５がある。交換可能挿入体１を回転組立体に搭載すると、スナップ留め２５は、回転子ケーシング２が下方の回転可能シールにおいて軸（Ｘ）の周りに回転可能となるように解放され得る。

さらに、移送の間、回転子ケーシング２に対する第２の静止部分４の位置を固定する上方固定手段２７ａ、２７ｂがある。上方固定手段は、第２の静止部分４における係合部材２７ｂと係合し、それによって第２の静止部分４の軸方向の位置を固定する回転子ケーシング２に配置された係合部材２７ａの形態である。さらに、回転子ケーシング２および第２の静止部分４との封止する当接で移送または設定の位置に配置されるスリーブ部材２６がある。スリーブ部材２６は、さらには弾性であり、ゴムスリーブの形態であり得る。スリーブ部材は、回転子ケーシング２を第２の静止部分４に対して回転させることができるように、移送または設定の位置から取り外し可能である。したがって、スリーブ部材２６は、回転子ケーシング２に接して径方向に封止し、設定または移送の位置において第２の静止部分４に接して径方向に封止する。交換可能な挿入体１を回転組立体において搭載すると、スリーブ部材は取り外しでき、係合部材２７ａと２７ｂとの間の軸方向の空間が、第２の静止部分４に対する回転子ケーシング２の回転を許容するために作り出され得る。

下方および上方の回転可能シール１５、１６は機械的シールであり、入口と２つの出口とを密封封止する。

動作の間、回転可能部材３１へと挿入される交換可能な分離挿入体１は回転軸（Ｘ）の周りで回転させられる。分離される液体混合物が、静止した入口導管７を介して挿入体の入口２０へと供給され、次に、分配器２４の案内通路２４によって分離空間１７へと案内させられる。したがって、分離される液体混合物は、入口導管７から分離空間１７への上向きの経路のみに沿って案内される。密度の差によって、液体混合物は液体軽量相と液体重量相とに分離される。この分離は、分離空間１７に嵌め込まれた積層体１９の分離円板同士の間の隙間によって容易にされる。分離液体重量相は、出口導管２２によって分離空間１７の周辺から回収され、回転軸（Ｘ）に配置された重量相出口２２を介して静止した重量相出口導管８へと押し出される。分離液体軽量相は、分離円板の積層体１９を通じて径方向で内向きに押され、液体軽量相出口２１を介して静止した軽量相導管９へと導かれる。

結果として、この実施形態では、送り込みは、下方の軸方向端５を介して供給され、分離軽量相は下方の軸方向端５を介して排出され、分離重量相は上方の軸方向端６を介して排出される。

さらに、先に開示されているような入口２０、分配器２４、分離円板の積層体１９、および出口導管２３の構成のため、交換可能な分離挿入体１は自動的に脱気させられ、つまり、回転子ケーシングの中に存在するいかなる空気も重量相出口を介して上向きおよび外に妨げられずに進まされるように、空気溜りの存在が排除または低減させられる。したがって、静止しているとき、空気溜りはなく、挿入体１が送り込み入口を通じて上まで満たされる場合、すべての空気は重量相出口２２を通じて放出され得る。これは、分離される液体混合物、または、液体混合物のための緩衝流体が挿入体１の中に存在するとき、回転子ケーシングの静止および回転子ケーシングの回転の開始のときに分離挿入体１を満たすことを容易にもする。

同じく図５において見られるように、交換可能な分離挿入体１はコンパクトな設計を有する。例として、積層体１９における最も下の分離円板の仮想的な頂点１８との間の軸方向の距離は、第１の静止部分３から、５ｃｍ未満などの１０ｃｍ未満とすることができ、つまり、下方の回転可能シール１５の封止境界面１５ｃから、５ｃｍ未満などの１０ｃｍ未満とすることができる。

さらに、第１の回転可能シールの回転可能部は、回転子ケーシングの軸方向で下方の部分に直接的に配置され得る。

本開示の方法は、回転可能組立体が使い捨ての挿入体でない遠心分離機で使用されてもよい。実施形態では、回転可能組立体は、回転子ケーシングと同軸で回転するように配置されるスピンドルを備え、スピンドルは、少なくとも１つの軸受を介して静止フレームによって回転可能に支持され得る。

したがって、回転子ケーシングは回転可能なスピンドルの端に配置でき、このスピンドルは、少なくとも１つの玉軸受によってなど、少なくとも１つの軸受装置によってフレームにおいて支持され得る。

例として、前記スピンドルは、回転軸（Ｘ）の周りで、前記入口と流体連結して配置される中心ダクトを備え、前記第１の回転可能シールは、前記中心ダクトを前記静止した入口導管に封止して連結する。

したがって、スピンドルは、中空のスピンドルとすることができ、送り込みを入口に供給するために使用され得る。スピンドルは、分離液体軽量相などの分離液体相を排出するための外側の環状のダクトをさらに備えてもよい。

図６は、回転可能組立体が回転可能な中空スピンドルを備える遠心分離機１００をより詳細に示している。分離機１００は、フレーム３０と、下軸受３３ｂおよび上軸受３３ａにおいてフレーム３０によって回転可能に支持される中空スピンドル４０と、回転子ケーシング２を有する回転可能部材１とを備える。回転子ケーシング２は、回転軸（Ｘ）の周りでスピンドル４０と一体に回転するために、スピンドル４０の軸方向で上方の端に隣接させられている。回転子ケーシング２は分離空間１７を包囲しており、分離空間１７では、分離円板の積層体１９が、処理される細胞培養混合物の効果的な分離を達成するために配置されている。積層体１９の分離円板は、仮想的な頂点が軸方向下向きを指す状態での円錐台形を有し、表面を大きくした挿入体の例である。積層体１９は、中心において回転子ケーシング２と同軸に嵌め込まれている。図６では、数枚だけの分離円板が示されている。積層体１９は、例えば、２００枚超の分離円板など、１００枚超の分離円板を含み得る。

回転子ケーシング２は、分離液体軽量相の排出のための機械的に密封封止された液体出口２１と、分離液体軽量相より大きい密度の相の排出のための重量相出口２２とを有する。したがって、液体軽量相は、発酵の間に細胞によって発現させられた細胞外の生体分子を含むことができ、分離重量相は分離細胞相であり得る。

分離空間１７から分離重量相を移送するための管の形態での単一の出口導管２３がある。この導管２３は、分離空間１７の径方向で外側の位置から重量相出口２２へと延びている。導管２３は、径方向で外側の位置に配置された導管入口２３ａと、径方向で内側の位置に配置された導管出口２３ｂとを有する。さらに、出口導管２３は、径方向平面に対して導管入口２３ａから導管出口２３ｂへと上向きの傾斜で配置されている。

処理される液体混合物の分配器２４を介した前記分離空間１７への供給のための機械的に密封して封止された入口２０もある。入口２０は、この実施形態では、スピンドル４０を通って延びる中心ダクト４１に連結されており、したがって、スピンドル４０は中空の管状の部材の形態を取っている。液体混合物を底から導入することは、送り込みの緩やかな加速を与える。スピンドル４０は、密閉シール１５を介して分離機１００の底の軸方向端において静止した入口管７にさらに連結されており、そのため、分離される液体混合物は、例えば送り込みポンプを用いて、中心ダクト４１へと移送され得る。分離液体軽量相は、この実施形態では、前記スピンドル４０における環状の外側ダクト４２を介して排出される。結果として、より小さい密度の分離液体相は、分離機１００の底を介して排出される。

第１の機械的に密封のシール１５が、静止した入口管７に中空スピンドル４０を封止するために底端に配置されている。密封のシール５０は、スピンドル４０の底端と静止した管７とを取り囲む環状のシールである。第１の密封のシール１５は、入口２０を静止した入口管７に対して封止し、液体軽量相出口２１を静止した出口管９に対して封止する同心の二重のシールである。分離機１００の上部において重量相出口２２を静止した出口管８に対して封止する第２の機械的に密封のシール１６もある。

図６において見られるように、入口２０、および細胞相出口２２、ならびに、分離細胞相を排出するための静止した出口管８は、分離される液体混合物が、矢印「Ａ」によって指示されているように回転軸（Ｘ）において回転子ケーシング２に入り、分離重量相が、矢印「Ｂ」によって指示されているように回転軸（Ｘ）において排出されるように、回転軸（Ｘ）の周りにすべて配置されている。排出された液体軽量相は、矢印「Ｃ」によって指示されているように、遠心分離機１００の底端において排出される。

遠心分離機１００には駆動モータ３４がさらに設けられている。このモータ３４は、例えば、静止要素と回転可能な要素とを備えることができ、回転可能な要素は、スピンドル４０を包囲しており、動作中に駆動トルクをスピンドル４０に伝え、延いては回転子ケーシング２に伝えるように、スピンドル４０に連結されている。駆動モータ３４は電気モータであり得る。さらに、駆動モータ３４は変速手段によってスピンドル４０に連結され得る。変速手段は、ピニオンと、駆動トルクを受けるためにスピンドル４０に連結された要素とを備えるウォームギヤの形態であり得る。変速手段は、代替で、プロペラシャフト、駆動ベルトなどの形態を取ってもよく、駆動モータ３４は、代替でスピンドル４０に直接的に連結されてもよい。

図６における分離機の動作の間、回転可能組立体１０１と、したがって回転子ケーシング２とは、駆動モータ３４からスピンドル４０へと伝えられるトルクによって回転させられる。スピンドル４０の中心ダクト４１を介して、分離される液体混合物は入口２０を介して分離空間１７へと持っていかれる。入口２０と分離円板の積層体１９とは、液体混合物が分離円板の積層体１９の外径にある径方向の位置、その外径に向かう径方向の位置、またはその外径の径方向で外側にある径方向の位置において、分離空間１７に入る。

しかしながら、分配器２４は、例えば、分配器および／または分離円板の積層体における軸方向の分配開口によって、分離円板の積層体の中にある径方向位置において、分離される液体または流体を分離空間へと供給するように配置されてもよい。このような開口は、積層体の中に軸方向の分配通路を形成することができる。

入口２０の密封の種類において、液体材料の加速は、小さい半径において開始させられ、液体が入口を離れ、分離空間１７へ入る間に徐々に増加させられる。分離空間１７は、動作の間に液体で完全に満たされるように意図されている。原理的に、これは、好ましくは空気がない面または液体のない面が、回転子ケーシング２の中に存在するように意味されていることを意味する。しかしながら、液体混合物は、回転子がその動作速度ですでに運転しているとき、または、静止しているとき、導入され得る。したがって、細胞培養などの液体混合物は回転子ケーシング２へと連続的に導入され得る。

密度の差によって、液体混合物は液体軽量相とより大きい密度の相（重量相）とに分離される。この分離は、分離空間１７に嵌め込まれた積層体１９の分離円板同士の間の隙間によって容易にされる。分離重量相は、導管２３によって分離空間１７の周辺から回収され、回転軸（Ｘ）に配置された出口２２を通じて押し出される一方で、分離液体軽量相は、積層体１９を通じて径方向で内向きに押し出されてから、スピンドル４０における環状の外側ダクト４２を通じて導かれる。

上記では、本発明の概念が、限られた数の例を参照して主に記載されている。しかしながら、当業者によって容易に理解されるように、上記に開示されているもの以外の例が、添付の特許請求の範囲によって定められているように、本発明の概念の範囲内で等しく可能である。

１ 交換可能な分離挿入体
２ 回転子ケーシング
３ 第１の静止部分
４ 第２の静止部分
５ 下方の軸方向端、軸方向の下方の端
６ 上方の軸方向端、軸方向の上方の端
７ 静止した入口導管、静止した管、静止した入口管
８ 静止した出口導管、静止した重量相出口導管、静止した出口管
９ 静止した出口導管、静止した軽量相導管、静止した出口管
１０ 第１の円錐台部分、第１の円錐台状の外面
１０ａ 入口錐状部
１１ 第２の円錐台部分
１２ 下方封止筐体
１３ 上方封止筐体
１４ 円筒部分
１５ 第１の回転可能シール、下方回転可能シール、第１の機械的に密封のシール
１５ａ、１６ａ 静止部
１５ｂ、１６ｂ 回転可能部
１５ｃ、１６ｃ 封止境界面の軸方向位置、封止境界面
１５ｄ、１６ｄ 封止流体入口、連結部
１５ｅ、１６ｅ 封止流体出口、連結部
１６ 第２の回転可能シール、第２の機械的に密封のシール、上方回転可能シール
１７ 分離空間
１７ａ 第１の下方の軸方向位置、最も下の軸方向位置
１７ｂ 第２の上方の軸方向位置、軸方向で最も上の部分
１７ｃ 重量相回収空間
１８ 仮想的な頂点
１９ 積層体
２０ 送り込み入口、機械的に密封封止された入口
２１ 液体軽量相出口、液体出口、第１の機械的に密封封止された液体出口
２２ 重量相出口、第２の機械的に密封封止された液体出口
２３ 静止した出口導管
２３ａ 導管入口
２３ｂ 導管出口
２４ 分配器
２４ａ 分配通路
２５ 下方固定手段、スナップ留め
２６ スリーブ部材
２７ａ、２７ｂ 上方固定手段、係合部材
３０ 静止フレーム
３１ 回転可能部材
３２ 駆動ベルト
３３ａ 上玉軸受、上軸受
３３ｂ 下玉軸受、下軸受
３４ 駆動ユニット、駆動モータ
４０ 中空スピンドル
４１ 中心ダクト
４２ 外側ダクト、環状の外側ダクト
６１ 送り込みポンプ
６２ 流れセンサ
６３ 圧力センサ
６４ 流れセンサ
６５ 調節弁
６６ 調節弁
７０ 面積
８０ 制御ユニット
１００ 遠心分離機
１０１ 回転可能組立体
ｄ１、ｄ２ 距離
Ｐ_１ 径方向位置
Ｘ 回転軸、鉛直回転軸
α 角度

Claims (15)

1. 静止フレーム（３０）と、回転可能組立体（１０１）と、前記回転可能組立体（１０１）を前記フレーム（３０）に対して回転軸（Ｘ）の周りで回転させるための駆動ユニット（３４）と、さらに、分離される液体混合物の供給のための送り込み入口（２０）と、分離液体相の排出のための第１の液体出口（２１）と、前記液体相より大きい密度を有する重量相の排出のための第２の液体出口（２２）とを備える遠心分離機（１００）の中に空気が閉じ込められたかどうかを決定するための方法であって、前記回転可能組立体（１０１）は、分離円板の積層体（１９）が鉛直回転軸（Ｘ）の周りで回転するように配置される分離空間（１７）を包囲する回転子ケーシング（２）を備え、
   ａ） 前記第１の液体出口（２１）および前記第２の液体出口（２２）の一方を閉じ、他方の出口からの流れを制限するステップと、
   ｂ） 前記送り込み入口（２０）へ送り込みを供給し、前記送り込み入口（２０）への流れ、および、前記制限された出口（２１、２２）からの流れを測定するステップと、
   ｃ） 前記送り込み入口（２０）と前記制限された出口（２１、２２）との間で、流れを時間の関数として比較するステップと、
   ｄ） 時間の流れの関数としての測定された流れが、前記送り込み入口（２０）と前記制限された出口（２１、２２）との間でずれる場合、空気が前記遠心分離機（１００）の中に閉じ込められていることを決定するステップと
   を含む方法。
2. ステップｄ）が、時間の関数として測定された前記制限された出口（２１、２２）からの流れが、時間の関数として測定された前記送り込み入口（２０）における流れに追従する場合、空気が前記遠心分離機（１００）の中に閉じ込められていないことを決定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. ステップｄ）のずれに基づいて、前記遠心分離機（１００）の中に閉じ込められた空気の量を推定するステップをさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 閉じ込められた空気の量を推定するステップは、前記送り込み入口における第１の時点ｔ１での事前圧力Ｐ１、前記送り込み入口における第２の時点ｔ２での終了圧力Ｐ２、および、ｔ１とｔ２との間に前記遠心分離機に蓄積した液体体積Ｖを測定することと、閉じ込められた空気の量をＰ１、Ｐ２、およびＶから計算することとを含む、請求項３に記載の方法。
5. 蓄積した前記液体体積Ｖは、時間の関数として測定された前記送り込み入口（２０）における流れの曲線ｆ１と、時間の関数として測定された前記制限された出口（２１、２２）からの流れの曲線ｆ２との間の面積７０を推定することで計算される、請求項４に記載の方法。
6. 閉じ込められた空気の前記推定された量を少なくとも１つの参照値と比較するステップをさらに含む、請求項３から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 少なくとも１つの参照値との前記比較に基づいて、前記遠心分離機（１００）の脱気レベルを決定するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記遠心分離機（１００）は、空気を前記送り込み入口（２０）から前記回転可能組立体（１０１）の外部に導き出すために配置される脱気通路がない、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. ステップａ）は、前記第２の液体出口（２２）を閉じることと、前記第１の液体出口（２１）において流れを制限することとを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記送り込み入口（２０）と前記２つの液体出口（２１、２２）とは機械的に密封封止される、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記回転可能組立体（１０１）は交換可能な分離挿入体（１）と回転可能部材（３１）とを備え、前記挿入体（１）は、前記回転子ケーシング（２）を備え、前記回転可能部材（３１）によって支持される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記方法は、前記遠心分離機（１００）の静止の間に実施される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 遠心分離機（１００）を脱気するための方法であって、
    ｉ） 前記遠心分離機（１００）の脱気サイクルを開始するステップと、
    ｉｉ） 請求項３から７のいずれか一項に記載の方法を実施することで、前記遠心分離機（１００）の中に閉じ込められた空気の量を推定するステップと、
    ｉｉｉ） ステップｉｉ）において得られた情報に基づいて前記脱気サイクルを停止するステップと
    を含む方法。
14. 液体混合物を分離するための遠心分離機（１００）であって、
    静止フレーム（３０）と、
    回転可能組立体（１０１）、および、前記回転可能組立体（１０１）を回転軸（Ｘ）の周りで前記フレーム（３０）に対して回転させるための駆動ユニット（３４）と、
    分離される流体混合物の供給のための送り込み入口（２０）と、
    分離液体相の排出のための第１の液体出口（２１）、および、前記液体相より大きい密度を有する重量相の排出のための第２の液体出口（２２）と、
    を備え、
    前記回転可能組立体（１０１）は、分離円板の積層体（１９）が鉛直回転軸（Ｘ）の周りに回転するように配置される分離空間（１７）を包囲する回転子ケーシング（２）を備え、
    前記遠心分離機は、さらに、
    分離される液体混合物を前記送り込み入口（２０）へと供給するための送り込みポンプ（６１）と、前記第１の液体出口（２１）の下流に配置される第１の調節弁（６５）と、前記第２の液体出口（２２）の下流に配置される第２の調節弁（６６）と、前記送り込み入口（２０）の上流に配置される流れセンサ（６２）と、前記第１および／または第２の液体出口（２１、２２）の下流に配置される流れセンサ（６４）と、
    請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法、または、請求項１３に記載の方法を実施するように構成される制御ユニット（８０）と、
    を備える、遠心分離機（１００）。
15. 前記遠心分離機（１００）は、分離される前記液体混合物の圧力を測定するために前記送り込み入口（２０）の上流に配置される圧力センサ（６３）をさらに備える、請求項１４に記載の遠心分離機。

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