JP4369121B2 - 容器内に密封された材料を滅菌状態下で混合するための装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、製薬産業やバイオテクノロジー処理工業において用いられる気密密封袋内に収容された製品に関し、特に、そのような製品を密封袋内に入れられたままで混合することに関する。

バイオ処理工業では、滅菌状態を維持したままで流体を配合、調製し、保存し、移送し、輸送するために流体を高度の滅菌状態下で収容する袋が用いられる。収容された製品の品質を保持するのに必要とされる袋の特性としては、製品との生体適合性（バイオコンパティビリティー）、滅菌性及び発熱性等がある。生物薬剤処理工業では、クロス汚染の危険性を排除するのに必要な適正な滅菌を保証するためにいろいろなバイオ処理工程を袋内で実施する必要がある。バイオ処理工程を可能にするそのような袋の使用は、さもなければ必要とされる幾つかの手作業を不要にし、従って、クロス汚染の危険性を少なくする。更に、製品を装入した後密封された袋は、風媒汚染、及び有害な酸素被曝の危険性を排除する。通常は使用後廃棄されるこの種の袋は、無菌流体を調製し保管するための能率的な手段として定評を得ている。一般に、これらの使い捨て可能なバイオ処理用袋は、可撓性であり、γ放射線で滅菌される生体適合性のプラスチックで形成される。この種の袋は、最終製品を処方配合し、ファイル（整理）し、保管し、輸送することや、薬剤を最終的にサンプル検査し分析するために低温保存又は深冷凍結の形に保管することなどを含むあらゆるバイオ処理用例に用いることができる。又、これらの袋は、血清、緩衝剤及び超純粋水等の生物学的流体を収容するために使用することができ、細胞によって生成される貴重な生物薬剤を得るために細胞培養基を培養するためにも使用することができる。

袋に導入された製品は、多くの場合、使用前に混合することを必要とする。例えば、製品は、乾燥粉末を流体内へ混入することによって配合されることがある。あるいは又、製品は、輸送中や保管中に分離することがあり、使用前に混合しなければならないことがある。更には、細胞培養基を更に培養するために製品を混合又は撹拌しなければならない場合もある。

製品をバイオ処理用袋内で混合するためのシステムとして、従来、２つのシステムが提案されている。１つは、非侵入性の波動撹拌を利用する方式である。この方式では、バイオ処理用袋を皿に入れて、制御された揺動運動にかける。この波動撹拌により密封袋内に波動運動が生じ、製品の均質性を創生する。もう１つの方式は、蠕動ポンプを用いて使い捨て可能なバイオ処理用袋を圧搾し、袋内の製品を撹拌し混合する方法である。

揺動式混合装置は、通常、少量の製品には良好に機能するが、粉末を溶液内に溶解させるというような困難な混合操作には多くの場合不適である。装置を許容し得ないほどの長い時間作動させない限り、粉末は均質な溶液内に完全に溶解させることができないことが多い。一方、蠕動ポンプの圧搾作用は、循環させるためにチューブに加える圧力によって生細胞を圧潰してしまうことがある。袋の一端はシールによって密封されているが、揺動運動や蠕動作用によってシールを破壊することがあり、汚染物を袋内に侵入させてしまうことがある。

従って、本発明の主要な目的は、滅菌された使い捨て袋内で材料を最終の非汚染製品内に混入するための簡単で、しかも、効果的な装置及び方法を提供することである。本発明は、従来技術の上述した欠点を克服し、波動混合方式によっても、蠕動ポンプ方式によっても得られない利点を提供することを企図する。

本発明の上記及びその他の目的、及び利点は、以下の説明及び請求項の記載から明らかになろう。

本発明は、汚染物を袋内に侵入させることなく回転又は撹拌させることができる混合素子を内部に有するバイオ処理用袋に関する。袋内のこの混合素子は、袋の実質的に全長に亘って延在する可撓性チューブを含む。本発明の１実施形態によれば、このチューブは、袋内に閉鎖された遠位端を有し、シールを貫通して外部に突出しており、所定の形状の、より剛性の混合ロッドを受容するようになされた開放近位端を有する。可撓性チューブは、剛性の混合ロッドをチューブ内へ通す際にロッドがチューブに接触するのを防止し、ロッドと可撓性チューブとの間の摩擦を少なくする働きをする、互いに離隔した複数の環形状のリブ又はインサートを内部に備えている。かくして、可撓性チューブは、その中の所定位置にロッドが挿入されているときは、ロッドと同じ形となる。袋は、通常、剛性の容器内に収容され、シールが設けられている袋の頸部の周りをクランプされる。ロッドは、モータの駆動軸に連結されており、作動中、袋内の製品を軸方向又は半径方向に混合するために可撓性チューブを該ロッドと共に移動させる。ロッドの形状は、作動中袋内へ大きな、望ましくない振動を持ちこまないようにバランスさせることが好ましい。

図１を参照すると、本発明の第１実施形態による混合装置１０が示されている。装置１０の主要な構成部品は、通常は流体である製品を収容する気密に密封された可撓性袋１２と、袋（「容器」とも称する）１２の頸部１２Ａ内に設けられたシール１８を貫通して袋１２内に突入し、袋内に閉鎖された自由遠位端を有する可撓性チューブ１４と、チューブ１４内へその全長に亘って通され、チューブの形状を決定する、チューブより剛性のロッド１６である。ロッド１６の他端（近位端）は、袋１２内で混合チューブ１４と混合ロッド１６から成る混合素子を運動させるために駆動モータ２０に連結されている。

装置の製造中及び袋１２に製品が導入される前に、袋１２は、γ放射線に被曝させることなどにより、通常、放射線照射によって滅菌される。チューブ１４及びシール１８も、同様にして滅菌される。袋に滅菌条件下で製品が充填されたならば、チューブ１４とシール１８が図１に示されるように所定位置に装着されて袋を気密に密封する。次いで、袋１２は、好ましくは、袋を保持し安定化させる働きをする剛性の容器３２内に収容される。袋１２は、その中に密封された製品の圧力により容器３２の壁に圧接され、混合操作にとって望ましい保全性が与えられる。袋１２は、生物医学的な用途に適し、上述したその他の特性を有する、例えばポリウレタン等の任意の材料で製造することができる。可撓性チューブ１４は、タイゴン（Tygone）のような材料で製造することが好ましいが、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、他の可撓性プラスチックで製造してもよい。

図１に示された実施形態では、チューブ１４は、袋即ち容器１２の外部に開放した近位端を有し、容器１２の内部に閉鎖された遠位端を有し、全長に亘って直径が一定の実質的に円形の断面形状を有している。頸部１２Ａ内に装着された静止シールは、例えばポリエチレンのような剛性プラスチック、又は、セラミック又はステンレス鋼のような他の素材から製造することができる。チューブのための素材の重要な特性は、袋１２内に収容される製品に対して不活性であり、製品に対して適合性を有することである。ロッド１６を挿入する前に袋１２内に静止状態に装入されるチューブ１４の実際の長さは、チューブ内に挿入されるチューブの実際の長さによって決められる。ロッド１６は、好ましくは、金属のような剛性の材料で形成することが好ましいが、ロッド１６に付与すべき形状は、必要とされる混合のタイプ、即ち、袋１２内で製品を混合するために必要とされる仕様及びバイオ処理上の要件に応じて変更される。更に、混合工程中、ロッドのアンバランスな質量に起因する、製品及び装置への振動の伝達を最少限にするために、ロッド１６は、その質量がその回転軸線の周りに均一に分配されるようにすることが好ましい。半径方向の混合を行う場合には、ロッド１６の形状は、図１の実施形態に示されるようにジグザグ形、又はＳ字形とすることが好ましいが、必要ならば、例えば逆クエスチョンマーク（図示せず）のような他の非対称の形状を用いることも本発明に範囲内において可能である。

図１に示されるように、チューブ１４には、その内壁の長手に沿って間隔を置いて複数のエラストマー材製のような弾性の環形状又は円筒形状リブ又はスペーサ２２を設けることが好ましい。これらのスペーサは、ロッド１６をチューブ１４内へ通すのを容易にするとともに、作動中ロッドの運動をチューブ１４に伝達するのを助成し、かつ、チューブ１４に、その可撓性を保持させたままでより安定した形状を与える働きをする。構造的には、スペーサ２２をチューブ１４内に装着したときスペーサがチューブ１４の内壁に強く圧接されて作動中脱落したり移動したりすることがないように、スペーサの直径は、チューブの内径より僅かに大きくしておくことができる。かくして、回転するロッド１６は、スペーサ２２をチューブ１４の長手に沿って相対移動させることなく、該円筒状のスペーサを介して回転トルクエネルギーをチューブ１４に伝達する。図１Ａに明示されているように、スペーサ２２は、環形状であり、一実施例では、底部を袋１２の密封端側に向けた円錐形の内孔２２Ａを有する。（別法として、スペーサ２２は、環形状の円錐形インサートをぴったり受容するように構成してもよい。）内孔２２Ａの円錐形状は、ロッド１６を損傷させることなくチューブ１４に通すのを容易にし、ロッド１６をチューブ１４から離隔させ、かつ、チューブ１４と実質的に同軸関係に保持する働きをする。このことは、又、作動中の振動を最少限にするのにも役立つ。スペーサ２２は、テフロン（登録商標）のような低摩擦材で形成することが好ましいが、場合によっては、非腐蝕性金属のような材料で形成することもできる。

大抵の場合、可撓性袋１２は、図１に示される容器３２のような剛性の容器内に装入することが重要である。その場合、袋１２は、その内容物の重みによって容器３２の壁に当接して安定する。袋１２の頸部１２Ａは、シール１８の周りにクランプ機構２６によってクランプすることが好ましい。クランプ機構は、さらに、作動中の好ましくない振動を減少する。クランプ機構２６は、図１に壁３０によって代表的に表されているように任意の堅固なインフラストラクチャに固定してもよく、あるいは、容器３２自体に、又は、モータ２０の支持体に固定してもよい。次いで、チューブ１４にロッド１６を通すことができる。チューブ１４内へのロッド１６の挿入が完了すると、可撓性チューブ１４は、その中に挿入された剛性の混合ロッド１６の形状と同様の形となる。ロッド１６の自由近位端をモータ２０の駆動軸に連結又はその他の態様で取り付ける。混合操作が完了した後、ロッド１６を袋１２内のチューブ１４から抜き取ることができ、袋１２を、チューブ１４及びスペーサ２２を含む他の部品と共に、必要に応じて爾後の処理のために移動させることができる。処理が完了したならば、袋１２は、チューブ１４と共に、廃棄することができ、ロッド１６は再度使用することができる。

図２を参照すると、本発明の第２実施形態が示されている。理解を容易にするために、図１に示されたものと同様の部品は、同じ番号に１００を加えた番号で示されている。この第２実施形態は、半径方向の混合ではなく、軸方向の混合操作を実施するための構造上の相異を除いては、第１実施形態と実質的に同じである。

この実施形態では、チューブ１４０は、袋１１２の頂端と底端にそれぞれ装着された２つのシール１１８と１１９を貫通して袋１１２を完全に貫通して挿通される。シール１１８は袋１１２の頸部１１２Ａに設けられ、シール１１９は袋１１２の下端頸部１１２Ｂに設けられる。第１実施形態の場合と同様に、静止シール１１８，１１９は、ポリウレタンのような剛性プラスチック、セラミック、又は、ステンレス鋼のような金属で形成することができる。頸部１１２Ａと１１２Ｂは、いずれも、上述したのと同じ目的のためにそれぞれのクランプ１２６及び１２７によってクランプされる。らせん形状の剛性ロッド１１６がチューブ１１４に通して通され、ロッド１１６の遠位端は、袋１１２の脚部の開口を通して突出させる。混合操作は、第１実施形態に関連して上述したのと同様の態様で行われる。

以上、本発明の原理及びその実用への応用を説明するために幾つかの実施形態を選択して説明したが、本発明は、ここに例示した実施形態の構造及び形状に限定されるものではなく、いろいろな実施形態が可能であり、いろいろな変更及び改変を加えることができることを理解されたい。

図１は、本発明による第１実施形態の概略側面図である。 図１Ａは、チューブ内に配置されたインサートの拡大側面図であり、インサートが円錐形内孔を有することを示す。 図２は、本発明による第２実施形態の側面図である。

符号の説明

１０ 混合装置
１２ 可撓性袋、容器
１２Ａ 頸部
１４ チューブ、可撓性チューブ、混合チューブ
１６ ロッド、混合ロッド
１８ シール
２０ モータ
２２ スペーサ、インサート
２２Ａ 内孔
２６ クランプ機構
３０ 壁
３２ 剛性の容器
１１２ 袋
１１４ チューブ
１１６ ロッド
１１６ 剛性ロッド
１１８ シール
１１９ シール
１２６ クランプ
１４０ チューブ

Claims (16)

1. 材料を最終の非汚染製品内に混入するための混合装置であって、
   前記材料を滅菌状態下に収容するための可撓性袋と、
   前記可撓性袋への開口内に装着されたシールと、
   前記シールを貫通して前記可撓性袋内へ突入しており、該シールと気密密封関係を有し、該可撓性袋内に閉鎖された閉鎖端と、開放した開放端を有する可撓性チューブと、
   前記チューブの前記開放端を通して該チューブ内に該チューブから離隔された状態で挿入されて、前記可撓性袋内で該チューブの全長に亘って延在しており、混合操作終了後該可撓性袋と該チューブとを爾後処理のために持ち運ぶことができるように、該可撓性袋から抜き取り可能である剛性の混合ロッドと、
   前記混合ロッドを回転させて前記材料を前記可撓性袋内で混合させるために該混合ロッドの一端に脱着自在に連結されたモータと、
   から成ることを特徴とする混合装置。
2. 前記可撓性袋は、別個の剛性の容器内に装入されており、該袋の前記開口を前記シールの周りに保持するためのクランプ機構が設けられている請求項１に記載の混合装置。
3. 多数の環形状のインサートが前記チューブに沿って間隔を置いて配置されており、該インサートが、前記ロッドを該チューブから離隔された状態に維持する請求項１に記載の混合装置。
4. 前記インサートは、前記チューブ内への前記ロッドの挿入を容易にするように円錐形とされている請求項３に記載の混合装置。
5. 前記ロッドは、前記チューブと同軸関係をなす請求項４に記載の混合装置。
6. 前記ロッドは、アンバランスな質量の回転に起因する振動を最少限にするために、該ロッドの質量がその回転軸線の周りに均一に分配されるような形状を有する請求項４に記載の混合装置。
7. 前記ロッドは、Ｓ字形を有する請求項４に記載の混合装置。
8. 前記可撓性袋は、第２開口と、該第２開口内に装着された第２シールを有しており、前記可撓性チューブは、該第２シールを貫通して延長し、該第２シールと気密密封関係にある請求項４に記載の混合装置。
9. 前記剛性のロッドは、前記可撓性袋内でらせん形状を有し、前記チューブの全長に亘って延在し、前記第２開口内の前記第２シールを貫通して外部に突出している請求項８に記載の混合装置。
10. 材料を滅菌状態下に収容し、かつ、該材料を混合させることができる気密密封された物品であって、
    前記材料を滅菌状態下に収容するための使い捨て可能な可撓性袋から成る容器と、
    前記可撓性袋への開口内に装着された環形状のシールと、
    前記シールを貫通して前記可撓性袋内へ突入しており、該シールと気密密封関係を有し、該可撓性袋内に閉鎖された閉鎖端と、該可撓性袋の外部に開放した開放端を有する可撓性チューブと、
    前記チューブ内に該チューブから離隔された状態で挿入されて、前記可撓性袋内で該チューブの全長に亘って延在しており、混合操作終了後該可撓性袋と該チューブとを爾後処理のために持ち運ぶことができるように、該可撓性袋から抜き取り可能である剛性の混合ロッドと、
    から成ることを特徴とする物品。
11. 材料を滅菌状態下に収容し、かつ、該材料を混合させることができる気密密封された物品であって、
    少なくとも１つの開口を有し、前記材料を収容する容器と、
    前記容器の開口内に装着された環形状のシールと、
    前記開口を通して前記容器内へ挿入された可撓性チューブと、
    から成り、該チューブは、前記容器内で閉鎖されており、該容器の外部に開放した開放端を有し、該チューブは、該チューブに通される剛性のロッドを受容するように該チューブの長手に沿って間隔を置いて配置された多数の環形状のインサートを有することを特徴とする物品。
12. 前記容器は、第２開口と、該第２開口内に装着された第２環形状シールを有しており、前記可撓性チューブは、該第２シールを貫通して延長し、該第２シールと気密密封関係にある請求項１１に記載の物品。
13. 前記容器は、爾後の処理のために剛性の容器内に装入されるようになされた可撓性袋である請求項１１に記載の物品。
14. 材料を容器内で滅菌状態下で混合する混合方法であって、
    開口を有し、該開口内に装着された環形状のシールを有する容器を準備する工程と、
    内部に長手方向に間隔を置いて配置された複数の環形状のインサートを備えた可撓性チューブの閉鎖部分を前記シールと気密密封関係をなして該シールを貫通して前記容器内へ挿入し、該チューブの開放端を該容器の外部に位置させる工程と、
    剛性のロッドを前記チューブの前記開放端を通し、前記環形状のインサートを通して該チューブに対して離隔関係をなして該チューブ内に長手に沿って挿入し、該ロッドの自由端を該チューブの外部に残す工程と、
    前記容器の前記開口をクランプして該容器を静止状態に保持する工程と、
    前記ロッドを回転させて前記チューブを前記容器内で移動させ、それによって該容器内に収容された前記材料を混合する工程と、
    から成ることを特徴とする混合方法。
15. 前記容器は、可撓性袋であり、該可撓性袋を別個の剛性の容器内へ装入する工程を含む請求項１４に記載の混合方法。
16. 前記ロッドは、アンバランスな質量の回転に起因する振動を最少限にするために、該ロッドの質量がその回転軸線の周りに均一に分配されるような形状である請求項１４に記載の混合方法。

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