JP7323556B2 - プレートセトラーを含むアセンブリに接続されるボトム部、およびプレートセトラーを含むアセンブリ - Google Patents

プレートセトラーを含むアセンブリに接続されるボトム部、およびプレートセトラーを含むアセンブリ Download PDF

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Description

本開示は、傾斜プレートセトラーを含む、流体から固形成分を分離するためのアセンブリに接続されるボトム部に関する。本開示はまた、そのようなボトム部と傾斜プレートセトラーとを備えるアセンブリに関する。本開示はさらに、傾斜プレートセトラーを備えるアセンブリに接続されるボトム部の使用に関する。本開示はまた、流体から固形成分を分離するための方法に関する。
流体から成分を分離するためのアセンブリは、傾斜プレートセトラーを備えることがある。分離すべき成分が沈殿することができる、傾斜プレートセトラーの沈殿板は、垂直方向ではなく斜めに、すなわち、重力方向に対して傾斜した方向に延びる。傾斜プレートセトラーの例は、米国特許出願第2012/0302741、米国特許出願第2,793,186号、米国特許第753,646号、および米国特許出願第2002/0074265号において開示されている。
そのようなプレートセトラーの底端部の所に流体が十分な高圧で供給され、それによって流体はセトラーの沈殿板に沿って上向きに流れる。分離すべき固形成分は、たとえば、供給される流体中にすでに固形物質の形態で存在していてもよい。代替として、分離すべき成分は、たとえば、重力の影響下で析出してもよい。残った流体は、流れ続け、最終的にプレートセトラーの頂端部の所の排出口から排出される。分離された成分(たとえば、固形成分)は、プレートセトラーの底端部から収集される。
プレートセトラーの底端部は、「ボトム部」と呼ばれることが多く、分離すべき成分を含む流体を供給する供給路と、分離された成分を収集するための収集路とを備える構成要素に接続されてもよい。
傾斜プレートセトラーは、いくつかの沈殿板を備える。したがって、各沈殿板の所で分離プロセスを同時に行うことができる。分離すべき成分を含む両方の流体が供給され、分離された成分がプレートセトラーの底端部の所で収集されるので、分離された成分は、新たに供給された流体と混合し、したがって、プレートセトラーに沿って上向きに送り返される場合がある。このため、分離プロセスの効率が低下することがある。したがって、プレートセトラーにおける分離プロセスの効率をさらに高めることが望ましい。
米国特許出願第2012/0302741 米国特許出願第2,793,186号 米国特許第753,646号 米国特許出願第2002/0074265号
Peyvandi, F., Oldenburg, J. & Friedman, K.D.: A critical appraisal of one-stage and chromogenic assays of factor VIII activity、Journal of thrombosis and haemostasis: JTH 14、248-261 (2016)
したがって、上述の欠点のうちの少なくとも1つに対処するように適合された、傾斜プレートセトラーを含むアセンブリ、および/またはそのようなアセンブリ用のボトム部が必要である。
上述の目的の態様は、それぞれボトム部の実施形態、本開示によるアセンブリの実施形態、本開示によるボトム部の使用によって実現される。
本開示の態様は、流体から固形成分を分離するためのアセンブリに接続されるボトム部であって、前記アセンブリが、分離すべき固形成分を沈殿させるための少なくとも1つの沈殿路を有する傾斜プレートセトラーを含み、プレートセトラーが、下部と上部とを備え、少なくとも1つの沈殿路が、下部から上部まで延び、ボトム部が、傾斜プレートセトラーの下部に接続されるように構成されるボトム部に関する。
「ボトム部」という用語は、この文脈では、使用時に必然的にアセンブリの「底部」に位置すること、および/またはアセンブリが(ボトム部が「足部」の役割を果たすように)ボトム部上に載せられることを意味するものと理解すべきではない。ボトム部は、底部に位置してもよくまたは底部に位置しなくてもよい。言い換えれば、ボトム部自体がたとえば、部分的または完全にボトム部の下方に配置された別の構成要素の上に載せられてもよい。ボトム部は、当該の実施形態に応じて、アセンブリが部分的または完全に載せられる足部材を構成してもよくまたは構成しなくてもよい。
本開示は、傾斜プレートセトラーに(直接または間接的に)接続可能な別々に形成されたボトム部を包含する。しかし、本開示はまた、より大きい一体的に形成された部分の一部であるボトム部(たとえば、ボトム部は、アセンブリの別の構成要素とともに1つの部材として作られてもよい)を有するアセンブリを包含する。
ボトム部は、分離すべき固形成分を含む流体をプレートセトラーに送るための少なくとも1つの取入路と、少なくとも1つの沈殿路から下降する沈殿した固形成分を収集するための少なくとも1つの収集路とを備えてもよい。固形成分は、そのように収集されてもよく、または流体の一部を形成する浮遊形態で収集されてもよい。固形成分は、供給される流体中にすでに固形物質形態で存在してもよく、または流体からプレートセトラー内に析出してもよい。収集路はまた、プレートセトラーを備えるアセンブリに供給される流体の流体成分(たとえば、より重い成分)を収集するために使用されてもよい。
前記少なくとも1つの取入路と前記少なくとも1つの収集路は互いに流体分離される。「流体分離される」は、ボトム部における取入路と収集路との間に直接的な流体接続がないことを意味する。たとえば、ボトム部における壁は、取入路と収集路を分離してもよい。しかし、もちろん(たとえば、ボトム部に接続されたアセンブリ内の沈殿路を介した)間接的な流体接続が存在してもよい。このことが、この文脈で使用される用語による「流体分離され」ないことによって除外されることはない。
取入路および収集路は、それぞれ前記少なくとも1つの取入路と前記少なくとも1つの沈殿路との間および前記少なくとも1つの収集路と前記少なくとも1つの沈殿路との間に流体接続を形成するように、ボトム部を接続できるアセンブリの少なくとも1つの沈殿路に接続可能であってもよい。
取入路と収集路との間の流体分離(すなわち、直接的な流体連通がないこと)は、ボトム部内の流体流の挙動に対する制御を向上させることがある。具体的には、供給される流体と下降する分離された固形成分(たとえば、析出物)および/または(たとえば、分離すべき固形成分を含む)下降する分離された流体がボトム部においてまたはボトム部に起因して混合されることによって生じる乱流が弱められるかまたは場合によっては回避されることがある。さらに、新たに供給される流体に混合される分離された成分が少なくなるかまたはなくなることがある。したがって、ボトム部に接続されたアセンブリによって実施される分離プロセスの効率は、これらの実施形態によるボトム部によって高められることがある。
いくつかの実施形態によれば、ボトム部は、複数の沈殿路と、互いに近接する沈殿路を分離する分離板とを備えるプレートセトラーを有するアセンブリに接続されるように構成される。ボトム部は、複数の取入路と複数の収集路とを備えてもよく、前記少なくとも1つの取入路および前記少なくとも1つの収集路はそれぞれ、すべての残りの取入路および収集路から流体分離される。
取入路の数は、収集路の数と等しくてもよくまたは異なってもよい。同様に、取入路および収集路のそれぞれの数は、ボトム部が接続されるように構成されるアセンブリの沈殿路の数と等しくてもよくまたは異なってもよい。いくつかの実施形態では、取入路の数は、収集路の数と同一であり、かつ沈殿路の数と同一であり、それによって、ボトム部は、沈殿路当たり1つの取入路および1つの収集路を備える。これによって特に、ボトム部に接続されたアセンブリの分離プロセスの効率が向上することがある。
前記少なくとも1つの取入路と対応する沈殿路との間および前記少なくとも1つの収集路と対応する沈殿路との間の流体接続は、すべての他の沈殿路とすべての他の取入路および収集路のそれぞれとの間の流体接続から分離されてもよい。このように、前記少なくとも1つの取入路および前記少なくとも1つの収集路と対応する沈殿路を含む流路の対ならびに他の流路対に伴うボトム部における乱流および/またはその他の流れ乱流が弱められるかまたは場合によっては完全に回避されることがある。これによって、ボトム部に接続されたアセンブリの効率がさらに高くなることがある。
いくつかの実施形態によるボトム部は、ボトム部が接続できるように構成される対応するアセンブリの沈殿路の少なくとも50%について1つの個別の取入路および1つの個別の収集路を備えてもよい。この場合、対応して対とされる流路に結合されない流路の数が50%以下になるという点で流路対が形成される度合いが高いので効率が高くなることがある。この場合、伴う乱流または異なる流路対に属するという点で分離されない互いに近接する流路に伴う他の流れ乱流を弱めるかまたは抑制することが可能になることがある。
場合によっては、対応するアセンブリの沈殿路のうちの少なくとも75%、または沈殿路のうちの少なくとも95%について1つの個別の取入路と1つの個別の収集路が設けられることがある。これによって、それぞれの場合に効率がさらに高くなることがある。
いくつかの実施形態によれば、ボトム部は、複数の沈殿路の各々について1つの個別の収集路および1つの個別の取入路を備えてもよく、取入路と沈殿路の各々の対応する対および収集路と沈殿路の各々の対応する対について別個の流体接続を形成することができる。これによって、ボトム部と組み合わされたプレートセトラーを備えるアセンブリの効率が特に高くなる場合がある。具体的には、互いに近接する流路対に伴う乱流が最小限に抑えられることがあり、分離された固形成分の損失が低減するか、または場合によっては回避されることがある。
いくつかの実施形態によれば、ボトム部は、使用位置に配置されたアセンブリに接続され、それによって、プレートセトラーに近接する取入路の端部および収集路の端部が重力方向に延びるように構成されてもよい。言い換えれば、アセンブリに接続すべきボトム部の接続部はそれぞれ、取入路および収集路の各端部に対して配置されてもよく、それによって、接続部が、使用する準備の整ったアセンブリとボトム部の間の接続状態において重力方向に対して配置されると、各端部は重力方向に延びる。いくつかの実施形態によれば、ボトム部が前述のように配置されたときの延長方向と重力方向との間に角度が存在してもよい。この角度は、0°～15°の範囲であってもよく、場合によっては0°から10°の間、または場合によっては0°から5°の間であってもよい。これによって効率がさらに高くなることがある。
延長方向が各端部の重力方向(すなわち、鉛直方向)と同一または同様であることによってそれぞれ、異なる供給路および/または異なる収集路における静水圧が同様になるかまたは場合によっては等しくなることがある。このことは、装置とボトム部に接続されたプレートセトラーとの均質な使用が推進される場合があることを意味する。
いくつかの実施形態によるボトム部は、沈殿路または収集路に洗浄液(または異なる流体)を供給するための少なくとも1つの洗浄液供給路を備えてもよく、前記少なくとも1つの洗浄液供給路は、他の洗浄液供給路およびすべての取入路から流体分離される。この場合も、流体分離は、ボトム部内に直接的な連通がないことを指すが、(たとえば、沈殿路を介した)間接的な接続が存在する可能性を除外しない。他の洗浄液供給路および取入路から流体分離されることによって、たとえば、互いに近接する流路に伴う乱流などの、効率を低下させる流れ乱流の発生が低減するかまたは場合によっては回避されることがある。
1つまたはいくつかの洗浄液供給路は、別の流体、たとえば、分離された流体または固形成分(たとえば、析出物)の収集を推進するために使用されることがある洗浄液を供給することを可能にする。これによって、分離プロセスの効率が向上することがある。たとえば、固形成分が、1つには沈殿板の一部もしくはアセンブリの別の部分、またはたとえば収集路に付着する傾向があることに起因して効率的に排水されない傾向があるとき、洗浄液を供給することが、固形成分の収集およびボトム部の1つまたはいくつかの収集路を通じた固形成分の「押し流し」に効率的に寄与する場合がある。洗浄液は、固形成分と供給される流体(の残り)の分離を推進することもある。このことは、たとえば、流体相が、高価値である場合があり、ならびに/または除去することが望まれる不純物を含む場合があることに起因して重要である場合がある。洗浄液の使用は、結合されるかまたは付着する固形物質の除去が洗浄液を付与しなくても実現される場合があるという点で任意選択である。
同じ沈殿路に対応する少なくとも1つの洗浄液供給路と少なくとも1つの収集路が、たとえば、前記洗浄液供給路と前記収集路によって共有される壁部の開口部によって流体接続されてもよい。流体接続は、ボトム部内に存在してもよいという点で直接的な接続であってもよい。これによって、供給された洗浄液が誤って沈殿路に沿って案内され、頂端部から排水されることが抑制されるかまたは場合によっては防止されることがある。さらに、プレートセトラーに沿って上向きに送られ頂端部の所で排水される洗浄液の量が低減することもある。
ボトム部における流体供給路と収集路との間の流体接続は、分離された流体または固形成分を押し流し、収集路を介して収集するプロセスの効率を高めることがある。流体接続はさらに、洗浄液を直接収集路に向けて案内することがあるので、流れ乱流を抑制または防止することによって流れ効率を高めることがある。
いくつかの実施形態によるボトム部は、流体流を、対応する沈殿路に近接する第1の流路の一部を通じて、前記特定の流路の断面を横切る少なくとも1つの延長方向にわたって均等に分散させるための少なくとも1つの流路内分散部を備えてもよい。第1の流路は、それに接続される沈殿路のすぐ隣に位置してもよく、または第1の流路と沈殿路との間にさらなる構成要素が存在してもよい。流路内分散部は、たとえば、当該の関連する沈殿路に加えられる負荷の均質性を高める場合があるので、装置をプレートセトラーとともに使用する効率を高めることがある。
前記第1の流路は取入路または収集路または洗浄液供給路である。流路内分散部は、より一般的には、1つもしくはいくつかの取入路および/または1つもしくはいくつかの収集路および/または1つもしくはいくつかの洗浄液供給路に設けられてもよい。いくつかの実施形態では、取入路ごとに1つの流路内分散部があり、収集路ごとに1つの流路内分散部があり、洗浄液供給路ごとに1つの流路内分散部がある。これによって、特に、接続されるアセンブリに供給される流体とアセンブリから排水される(アセンブリに収集される)流体/成分の両方について、ボトム部の前述の流路のすべてにわたる均等な流れ分散が推進されることがあるので、特にボトム部の効率が高くなることがある。
いくつかの実施形態によるボトム部は、流体流を、複数の取入路および/または洗浄液供給路および/または収集路にわたってプレートセトラーへの方向またはプレートセトラーからの方向に均等に分散させるための少なくとも1つの流路間分散部を備えてもよい。1つまたはいくつかの流路間分散部があってもよい。取入路の一部またはすべてについて1つまたはいくつかの流路間分散部が設けられてもよく、収集路の一部またはすべてについて1つまたはいくつかの流路間分散部が設けられてもよく、洗浄液供給路の一部またはすべてについて1つまたはいくつかの流路間分散部が設けられてもよい。しかし、いくつかの流路間分散部はこの文脈では、単に「流路間分散部」と呼ばれることもある。
いくつかの実施形態によれば、すべての取入路、すべての収集路、およびすべての洗浄液供給路が流路間分散部に流体接続されてもよい。これによって、特に、接続されるアセンブリに供給される流体とアセンブリから排水される流体の両方について、存在する流路のすべてにわたる均等な流れ分散が推進されることがあるので、特にボトム部の効率が高くなることがある。いくつかの実施形態によれば、すべての取入路に第1の流路間分散部が接続されてもよく、すべての収集路に第2の流路間分散部が接続されてもよく、すべての洗浄液供給路に第3の流路間分散部が接続されてもよい。「第1の」、「第2の」、および「第3の」という用語は、3つの流路間分散部を区別するためのラベルとして使用されるに過ぎない。
流路内分散部は、第1の流路の上部を前記第1の流路の下部に接続してもよく、前記上部は、対応する沈殿路に近接して位置する。このことは、上部は、下部よりも、ボトム部がプレートセトラーを含む装置に接続される部分に近いことを意味する。
第1の流路の下部は、等しい第1の断面の2つ(またはそれよりも多く)の接続流路に分割されてもよく、前記接続流路は場合によっては、それぞれの等しい第2の断面を有する(2つ以上の)それぞれの接続副流路に、少なくとも1度だけさらに分割される。「等しい第1の断面」および「等しい第2の断面」は、第1の分割後の流路の断面のすべてが等しく、第2の分割後の流路についても同様であることを意味する。分割後の流路は、分割前の流路と同じ断面を有してもよくまたは有さなくてもよい。したがって、第1の断面は、それぞれの第2の断面と同一であってもよくまたは異なってもよい。
それぞれの直前の分割後のすべての接続副流路の端部が、分散方向にわたって均等に分散されるように上部に接続される。このことは特に、流路内分散部によって実施される流体の分散の均等化を向上させる場合がある。流速は、分岐(流路が2つ以上の流路に分割される点)の前後において実質的に一定であってもよくまたは一定でなくてもよい。いくつかの実施形態によれば、すべての分割が流路の数を2倍にしてもよい。他の実施形態では、3つ以上の流路への分割が分割点において実施されてもよい。さらに、それぞれに異なる分割点にそれぞれに異なる分割回数が関連付けられてもよい。
その後の分割は、各流路が鉛直方向に延びるように配置されるときに同じ高さで実施されてもよい。たとえば、第1の分割は2つの流路になるように行われ、N回目の分割後(各回の分割は特定の高さで行われる)に2N個の流路が存在してもよい。以後の回の分割間の高さの差は、同一であってもよくまたは異なってもよい。すべての流路の断面が同一であってもよい。各断面は、先行する分割回数に対して、分岐流路システムにおけるそれぞれに異なる段階に対応する各流路対間で同じであってもよくまたは異なってもよい。
1つまたはいくつかの流路間分散部の各々は、1つもしくはいくつかの取入路または1つもしくはいくつかの洗浄液流路または1つもしくはいくつかの収集路に接続される上部と、下部とを備えてもよい。下部は、等しい第1の断面の2つの接続流路に分割されてもよい。前記接続流路は、それぞれの他の等しい断面を有するそれぞれの接続副流路に、少なくとも1度だけさらに分割されてもよく、第1の断面はそれぞれの他の断面と同一であるかまたは異なり、それぞれの直前の分割後のすべての接続副流路の端部は、分散方向にわたって均等に分散されるように上部に接続される。分散方向は、取入路および/または収集路および/または洗浄液供給路の少なくとも一部の延長方向に実質的または完全に垂直であってもよい。
これによって特に、流路間分散部によって実施される流体の分散の均等性が向上することがある。流速は、分岐(流路が2つ以上の接続流路に分割される点)の前後において実質的に一定であってもよくまたは一定でなくてもよい。いくつかの実施形態によれば、すべての分割は流路の数を2倍にしてもよい。他の実施形態では、3つ以上の流路への分割が分割点で実施されてもよい。分割点における分割回数は、分割点間で異なってもよく、またはすべての分割点について同じであってもよい。
その後の分割は、各流路が鉛直方向に延びるように配置されるときに同じ高さで実施されてもよい。たとえば、第1の分割は2つの接続流路になるように行われ、N回目の分割後(各回の分割は特定の高さで行われる)に2N個の流路が存在してもよい。以後の回の分割間の高さの差は、同一であってもよくまたは異なってもよい。すべての接続流路の断面が同一であってもよい。各断面は、先行する分割回数に対して、分岐流路システムにおけるそれぞれに異なる段階に対応する各接続流路対間で同じであってもよくまたは異なってもよい。
いくつかの実施形態によれば、流路内分散部と流路間分散部が接続されてもよい。2種類の分散部を直列に組み合わせることは、特に流れ分散の均等性を向上させ、したがって、特にボトム部(したがって、ボトム部に接続された装置)の効率に有益である。流路内分散部は、流路間分散部よりもプレートセトラーに近接して配置されるように構成されてもよい。
いくつかの流路内分散部に接続された1つの流路間分散部があってもよく、流路内分散部のうちの1つは、各取入路に接続されてもよく、ならびに/またはいくつかの流路内分散部に接続された1つの流路間分散部があってもよく、流路内分散部のうちの1つは、各収集路に接続されてもよい。いくつかの流路内分散部に接続された1つの流路間分散部があってもよく、流路内分散部のうちの1つは、各洗浄液供給路に接続されてもよい。それぞれ取入路ごと、収集路ごと、および洗浄液供給路ごとに1つの流路内分散部があるとき、取入路に関連付けられた流路内分散部、収集路に関連付けられた流路内分散部、および洗浄液供給路に関連付けられた流路内分散部のそれぞれの組に1つまたはいくつかの流路間分散部が(接続された装置に向かう流れ方向に関して)先行するとき、このことは特に、ボトム部の効果および効率を向上させることがある。詳細には、これによって、特に装置に向かう流れ分散の均等性、したがって、傾斜プレートセトラーの様々な沈殿路における流れの均等性も向上することがある。
すべての取入路および収集路は、常に取入路ごとに収集路があり(逆もまた同様であり)、それによって、1つの対がそれぞれ、プレートセトラーの1つまたはいくつかの対応する沈殿路に関連付けられるという点で対として設けられてもよい。取入路と収集路と洗浄液供給路のすべてが、3つ組として設けられてもよい。
すべての取入路の各々が、1つの対応する流路間分散部から供給を受けてもよく、すべての収集路が、１つの対応する流路間分散部によって接合されてもよい。すべての洗浄液供給路は、それぞれの対応する流路間分散部から供給を受けてもよい。
すべての取入路が1つの流路内分散部に関連付けられてもよく、すべての収集路が1つの流路内分散部に関連付けられてもよい。すべての洗浄液供給路が1つの流路内分散部に関連付けられてもよい。関連付けは、1つのそれぞれの流路内分散部が対応する取入路に向かう流体流路内に設けられることを表すことと理解されたい。
1つまたはいくつかの流路内分散部と1つまたはいくつかの流路間分散部とを備えるボトム部のいくつかの実施形態では、流路内分散部の分散方向は、プレートセトラーに近接して位置すべき第1の流路の接続端部の断面の長手方向延長方向であってもよい。第1の流路はまた、全体的にこの前述の方向に延びてもよい。流路間分散部の分散方向は、流路内分散部の分散方向に垂直であってもよい。これによって、特に効率的な流れ分散パターンが得られることがある。特に、ボトム部の小型化が可能になることがある。
1つまたはいくつかの流路内分散部はフラクタル流れ分散器であってもよい。同様に、1つまたはいくつかの流路間分散部はフラクタル流れ分散器であってもよい。フラクタル流れ分散器はその後、いくつかの分割レベルで分割され、分割レベル数を増減させることによって規模を拡大または縮小することができる。
ボトム部のいくつかの実施形態は、互いに平行に延びる互いに近接する沈殿路の底面を有するアセンブリに接続されるように構成され、前記底面は、沈殿路の傾斜方向以外の方向には傾斜していない部分を少なくとも含む。さらに、底面全体が沈殿路の傾斜方向にのみ傾斜してもよい。
重力方向に対する沈殿路の傾斜角度は5°～85°(または15°～75°)の範囲であってもよい。これによって、分離プロセスの効率が向上する(または場合によってはさらに向上する)ことがある。いくつかの実施形態によれば、角度は50°～70°の範囲であり、場合によっては55°～65°の範囲であり、場合によっては58°～62°の範囲である。これらの徐々に狭くなる範囲内の角度は、分離プロセスの効率をさらに向上させることがある。
本開示の別の態様は、流体から固形成分を分離するためのアセンブリに関する。アセンブリは、下部と上部と、分離すべき固形成分を沈殿させるための少なくとも1つの沈殿路とを含む傾斜プレートセトラーを備えてもよい。沈殿路は、下部から上部へ延びてもよい。
プレートセトラーは、傾斜プレートセトラーであってもよい。プレートセトラーは、少なくとも1つの沈殿路が下部から上部へ、重力方向に対して傾斜した方向に延びるように使用時に配置されるように構成されてもよい。プレートセトラーの少なくとも1つの沈殿路は、上部の所で残留流体を排水するための排水口に接続され、下部の所で前述の実施形態のうちのいずれかによるボトム部に接続されてもよい。残留流体からは、分離すべき流体(または固形成分のみ)が部分的または完全に分離されており、残留流体は、上部から排水口を通じて排水されてもよい。
アセンブリは、分離すべき固形成分を沈殿させるための複数の沈殿路を備えてもよく、前記沈殿路は、下部から上部へ延び、プレートセトラーは、互いに近接する流路を分離する分離板をさらに備えてもよい。プレートセトラーは、分離板同士が重力方向において重なり合わないように使用時に配置されるように構成されてもよい。分離板は、アセンブリが使用できるように配置されるように設置されるときに、互いに近接する沈殿路間の鉛直方向に延びる分離壁になるという点で重力方向に配置されてもよい。
複数の沈殿路は、上部の所で残留流体を排水するための少なくとも1つの排水口に接続されてもよい。複数の沈殿路は、下部の所で前記請求項のうちのいずれかによるボトム部に接続される。前記複数の沈殿路の各々は、1つまたはいくつかの取入路および1つまたはいくつかの収集路に接続されてもよく、沈殿路は、さらに1つまたはいくつかの洗浄液供給路に接続されてもよい。いくつかの実施形態によれば、取入路と収集路の対と1つの沈殿路との1対1の対応が実現されてもよく、いくつかの実施形態によれば、1つの沈殿路について、1つの取入路と、1つの収集路と、1つの洗浄液供給路とからなる1つの3つ組があってもよい。
沈殿路の幅は一般に、本開示によるアセンブリの実施形態では、5cm～200cmの範囲であり、場合によっては40cm～150cmの範囲であってもよい。沈殿板(沈殿路の底部)の高さは一般に、10cm～200cmの範囲であってもよい。2つの沈殿板間の距離は、一般に0.3cm～10cmの範囲であってもよい。
(プレートセトラーの最も近くに位置する流れ分散器の直前の分割の後の)1cmプレート幅当たりの排水口の数は、0.2個/cm～2個/cmの範囲であり、場合によっては0.5個/cm～1個/cmの範囲であってもよい。
本開示によるボトム部の流れ分散器の流路の長手方向における断面は、(少なくとも部分的に)方形または矩形または円形であってもよい。
本開示は、(適合性のある限り)本明細書で説明する実施形態のうちのいずれか1つによるアセンブリを含む本明細書で説明する実施形態のうちのいずれか1つによるボトム部の使用にも関し、それぞれに異なる沈殿路における静水圧間の相対差はしきい値の10%を超えない。場合によっては、差はしきい値の5%を超えず、場合によっては、しきい値の3%を超えない。これらのしきい値によって、(しきい値がより小さくなるに連れて程度が高くなり)それぞれに異なる沈殿路において非常に類似した(または場合によっては実質的にもしくは完全に同一の)静水圧が確保される場合がある。これによって、アセンブリの容量が最適に使用されるので、アセンブリの均質で平衡化された使用が推進され、したがって、より高い効率が実現される。
アセンブリの使用のいくつかの実施形態によれば、前記使用は、分離すべき固形成分を含む流体を少なくとも1つの取入路を通じてプレートセトラーに供給し、洗浄緩衝液を少なくとも1つの洗浄液供給路を通じて供給することを含み、洗浄緩衝液の密度は、分離すべき固形成分を含む流体の密度以上である。これによって、所望の分離プロセスの効率が高くなることがある。さらに、洗浄液が誤って沈殿路に沿って上向きに送られる(かつ場合によっては頂端部を通じて排水される)傾向が弱められることがあるので洗浄液の損失が低減するかまたは場合によっては回避される場合がある。
本開示はまた、流体から固形成分を分離するための方法に関する。前記方法は、固形成分を含む流体を、本開示によるボトム部の少なくとも1つの取入路に送るステップと、固形成分を沈殿させるステップと、残留流体(すなわち、固形物質が枯渇した流体)を排水する(すなわち、収集する)ステップと、沈殿した成分を前記ボトム部の少なくとも1つの収集路を通じて収集するステップとを含む。これらのステップは、連続的に(すなわち、次々に)実施されてもよいが、好ましくは各ステップは連続プロセスの一部として実施され、いくつかのステップは同時に(すなわち、同じ時間に)実施される。たとえば、固形成分を含む流体は、ボトム部に連続的に供給されてもよく、残留流体は連続的に排水されてもよく、それによって、供給された流体中に含まれる固形成分は、残留流体が排水される前に沈殿してもよい。沈殿した成分を収集するステップは、間欠的に、たとえば定期的な間隔で実施されてもよい。
いくつかの実施形態によれば、分離すべき固形成分は析出物である。いくつかの実施形態によれば、分離すべき固形成分は細胞である。これらの細胞は自由に浮遊させてもよく、またはたとえば、マイクロキャリアに付着させてもよい。
固形成分が細胞であるとき、これらの細胞は、凝固因子などの生物学的に活性な物質を産生することが可能であってもよい。そのような場合、細胞は、(細胞を含む)流体が本開示によるボトム部に供給される前に前記流体中(たとえば、細胞培養液中)で培養されてもよい。そのような事前培養の間、細胞は生物学的に活性な物質を産生していてもよい。したがって、本開示によるこの実施形態では、本開示によるボトム部に供給される流体は、前記生物学的に活性な物質を含んでもよい。
本開示による流体から固形成分を分離するための方法の別の実施形態では、ボトム部は、本開示によるアセンブリに含まれる(すなわち、アセンブリの一部である)。この実施形態では、分離すべき固形成分(たとえば、細胞)を沈殿させるステップは、本開示によるアセンブリの一部である傾斜プレートセトラーの少なくとも1つの沈殿路内に固形成分を沈殿させるステップである。
本発明者は、本開示による上記の方法を実施すると、流体に(たとえば、細胞培養液に)含まれる固形成分(たとえば、細胞)を、生物学的に活性な物質など流体に溶解しているあらゆる成分の損失を最小限に抑えて前記流体から効率的に分離できることを見出した。したがって、本開示の方法によれば、流体に溶解しているあらゆる成分を固形物質の枯渇した流体相とともに効率的に採取することができる。したがって、本開示は、流体から固形成分を分離するための改良された方法を提供する。
本開示のさらなる利点および特徴は、独立に実現するかまたは上述の1つもしくはいくつかの特徴と組み合わせて実現することができ、特徴に関する限り、互いに矛盾することはなく、これらの利点および特徴は、特定の実施形態についての以下の説明から明らかになろう。
本開示をよりよく理解し、本開示をどのように実施するかを示すために、次に、添付の図面を一例としてのみ参照する。説明は、添付の図面を参照しながら行う。
本開示によるボトム部の一実施形態の概略断面図である。 本開示によるボトム部の一実施形態の概略断面図である。 ボトム部、より一般的には本開示によるプレートセトラーを含むアセンブリの一実施形態の概略3次元斜視図である。 本開示によるボトム部の一実施形態の取入路、収集路、および洗浄液供給路の断面図である。 本開示によるボトム部の一実施形態の概略3次元斜視図である。 本開示によるボトム部の一実施形態の概略3次元斜視図である。 本開示によるボトム部の一実施形態の一部を形成する流れ分散器の概略図である。 本開示によるボトム部の一実施形態の一部である流れ分散器の概略図である。 本開示によるボトム部の一実施形態の一部である流れ分散器の概略図である。 本開示によるボトム部の一実施形態の一部である流れ分散器の概略図である。 本開示によるボトム部の一実施形態の一部である流れ分散器における分割の概略図である。 本開示によるボトム部の一実施形態の一部である流れ分散器における分割の概略図である。 本開示によるボトム部の一実施形態の一部である流れ分散器における分割の概略図である。 本開示によるボトム部の一実施形態の一部である流れ分散器における分割の概略図である。 本開示によるボトム部の一実施形態の一部である流れ分散器における分割の概略図である。 本開示によるボトム部の一実施形態の一部である流れ分散器における分割の概略図である。 ボトム部、より一般的には本開示によるプレートセトラーを含むアセンブリの一実施形態の概略図である。 本開示によるボトム部の一実施形態の概略図である。 本開示によるボトム部の一実施形態の概略図である。 ボトム部、より一般的には本開示によるプレートセトラーを含むアセンブリの一実施形態の概略図である。 バイオリアクタ[1]と、実施例1において使用されるボトム部[3]を含むアセンブリにおける傾斜プレートセトラーとのアセンブリの概略図である。アセンブリは、細胞培養液をアセンブリに送るために使用された複数のポンプ[2]を含み、洗浄液[5]がボトム部に供給され、固形成分[6]がボトム部から収集された。清澄液をアセンブリ[4]の頂部排水口の所で収集した。点線は、ダブルジャケットとクライオスタットを示し、ダブルジャケットとクライオスタットは、細胞培養液、固形物質の枯渇した流体、または収集された固形物質(細胞)に流体接続されていない追加の流体回路[7]を構成する。 ボトム部が実施例1によって説明するようにダブルジャケットを介して温度制御を受けるアセンブリにおける傾斜プレートセトラーの頂部および底部排水口から収集された流体流における生成物(FVIII)収率および回収率を示す図である。回収率=傾斜プレートセトラーとボトム部のアセンブリから出た両方の流れにおける収率の和。頂部および底部パネルは2つの別個のランの結果を示す。 ボトム部が実施例1によって説明するようにダブルジャケットを介して温度制御を受けるアセンブリにおける傾斜プレートセトラーの頂部および底部排水口から収集された流体流におけるグルコース収率および回収率を示す図である。回収率=傾斜プレートセトラーとボトム部のアセンブリから出た両方の流れにおける収率の和。頂部および底部パネルは2つの別個のランの結果を示す。 バイオリアクタ[1]と、実施例2において使用されるボトム部[3]を含むアセンブリにおける傾斜プレートセトラーとのアセンブリの概略図である。アセンブリは、細胞培養液をアセンブリに送るために使用された複数のポンプ[2]を含み、洗浄液[5]がボトム部に供給され、固形物質[6]がボトム部から収集された。清澄液をアセンブリ[4]の頂部排水口の所で収集した。バイオリアクタを除く構成全体を2～8℃の冷蔵室に配置した。 (図17に対応する)実施例2によって説明する傾斜プレートセトラーおよびボトム部の頂部および底部の排水口から収集された流体流における生成物の収率および回収率(上部)およびグルコースの収率および回収率(下部)を示す。回収率=傾斜プレートセトラーとボトム部のアセンブリから出た両方の流れにおける収率の和。 (図17に対応する)実施例3において説明する傾斜プレートセトラーおよびボトム部の頂部および底部の排水口から収集された流体流における生成物の収率および回収率(上部)およびグルコースの収率および回収率(下部)を示す。回収率=傾斜プレートセトラーとボトム部のアセンブリから出た両方の流れにおける収率の和。 傾斜プレートセトラー[5]が供給容器[1]に接続されたアセンブリにおけるボトム部の概略図であり、供給容器[1]は、バイオリアクタ、または1Mの水酸化ナトリウムまたは緩衝液などのプロセス流体を含む容器とすることができる。アセンブリは、それぞれに異なる流路を切り替えるための3方向弁(*で示されている)およびサンプリングのための3方向弁(+で示されている)を備える。さらに、アセンブリは、洗浄液を供給するための容器[2]と、たとえば排出流体用の収容容器[3]と、収集された固形物質用の収容容器[4]と、固形物質の枯渇した流体用の収容容器[6]とを備える。すべての収容容器は、細菌濾過器を包含する追加の接続部を備え、したがって、アセンブリ内の無菌条件を損なわずに圧力交換を行うことができる。 可変収集流量で得られた洗浄液中に浮遊する収集された固形物質(すなわち、析出物)を含む画分中のトリプトファンの収率を示す図である。トリプトファンは最初、析出物懸濁液中に含まれていた。 可変収集流量で得られた洗浄液中に浮遊する収集された固形物質を含む画分中のパテントブルーVの収率を示す図である。パテントブルーVは最初、洗浄液中に含まれていた。
図1は、本開示によるボトム部1の一実施形態を示す。ボトム部1は、本開示による流体から固形成分を分離するためのアセンブリ2の一実施形態に接続される。
アセンブリ2は傾斜プレートセトラー20を含む。傾斜プレートセトラー20は、重力方向(図1における鉛直方向)に対して角度αをもって延びるので傾斜プレートセトラーと呼ぶ。
プレートセトラー20のこの実施形態は、分離すべき流体(たとえば、分離すべき固形成分)を沈殿させるための1つの沈殿路21を含む。傾斜プレートセトラー20は、プレートセトラー20に送られる流体の密度および分離すべき成分(この場合、沈殿路21の底部上の固形成分)の密度(比重など)に適合された傾斜角αを有する。
本開示によるアセンブリおよびボトム部の様々な実施形態の重力方向に対するプレートセトラー20の傾斜角αは、5°から85°の間であってもよい。
プレートセトラー20は下部22と上部23を備える。沈殿路21は、下部22から上部23へ延びる。ボトム部1は下部22に接続される。上部23は排水口24に接続される。残留流体からは、流体(この場合は、析出した固形成分)が(少なくとも部分的に)分離されており、残留流体は、上部23から排水口24を通じて排水される。排水口24から出る流体(およびその方向)は、図1では矢印Dによって示されている(「D」は「drain」を表す)。
流体(分離すべき成分を含む)は、底端部からボトム部1を通じてアセンブリ2に送られる。分離された成分はまた、底端部を通じて収集される。このことは、図1では二重矢印Pによって表されている。
図1のボトム部1はアセンブリ2から分離することができる。しかし、本開示はまた、アセンブリ2と一体に形成されるボトム部1を包含する(アセンブリ2とボトム部1が1つの部材にされる)。いくつかの実施形態によるアセンブリ2とボトム部1との接続は可逆的であってもよく、他の実施形態では非可逆的であってもよい。
図2は、本開示によるボトム部1の別の実施形態を示す。ボトム部1は、本開示による流体から固形成分を分離するためのアセンブリ2の一実施形態に接続される。
アセンブリ2は傾斜プレートセトラー20を含む。プレートセトラー20のこの実施形態は、分離すべき成分を沈殿させるためのいくつかの沈殿路21を含む。
プレートセトラー20は下部22と上部23とを含む。沈殿路21は、下部22から上部23へ延びる。ボトム部1は下部22に接続される。上部23は排水口24に接続される。残留流体からは、流体(この場合は、析出した固形成分)が(少なくとも部分的に)分離されており、残留流体は、上部23から排水口24を通じて排水される。排水口24から出る流体(およびその方向)は、図2では矢印Dによって示されている(「D」は「drain」を表す)。
互いに近接する沈殿路21は、分離壁25によって分離される。
流体(分離すべき成分を含む)は、底端部からボトム部1を通じてアセンブリ2に送られる。矢印Fは、送られる流体を示す(「F」は「fed」を表す)。分離された成分はまた、底端部を通じて収集される。このことは、図2では矢印Cによって示されている(「C」は「collect」を表す)。
図2のボトム部1はアセンブリ2から分離することができる。しかし、本開示はまた、アセンブリ2と一体に形成されるボトム部1を包含する(アセンブリ2とボトム部1が1つの部材にされる)。いくつかの実施形態によるアセンブリ2とボトム部1との接続は可逆的であってもよく、他の実施形態では非可逆的であってもよい。
図3は、本開示によるボトム部1の一実施形態の概略3次元斜視図である。ボトム部1は、本開示による流体から固形成分を分離するためのアセンブリ2の一実施形態に接続される。
アセンブリ2はプレートセトラー20を備える。図3は、概略図を煩雑にしないように2つの沈殿路21のみを示すが、沈殿路21の数はこれよりも多くてもよい(たとえば、ずっと多くてもよい)。
沈殿路21の幅wは一般に、本開示によるアセンブリ2の実施形態では、5cm～200cmの範囲であり、場合によっては40cm～150cmの範囲であってもよい。沈殿板(沈殿路21の底面)の高さhは、一般に10cmから200cmの範囲であってもよい。2つの沈殿板間の距離は0.3cmから10cmの間であってもよい。
この実施形態の沈殿路21の沈殿板(底壁)は、場合によっては(分解能が0.8μm以下になるように)電界研磨されたステンレススチールを含む。いくつかの実施形態によれば、セトラー板はステンレススチールからなる。代替として、セトラー板は、アクリルガラス(たとえば、ポリメチルメタクリレート(PMMA)および/またはグリコール変性ポリエチレンテレフタレート(PETG))などのプラスチックを含むかまたはプラスチックからなってもよい。
この実施形態によるボトム部1は、ステンレススチールおよび/またはプラスチックから作られ、各層から組み立てられる。代替として、ボトム部1は付加製造(たとえば、3D印刷)によって作ることができる。しかし、これらの特徴のすべてが、いくつかの実施形態では存在してもよく、他の実施形態では存在しなくてもよい。
図3のボトム部1は、分離すべき固形成分を含む流体をプレートセトラー20に送るためのいくつかの取入路10を備える。ボトム部1はまた、沈殿路21から下降する沈殿した固形成分を収集するためのいくつかの収集路を備える。他の実施形態は、1つのみの収集路11および/または1つのみの取入路10とを備える。
取入路10と収集路11は、この2つの流路の各々の1つがプレートセトラー20の対応する沈殿路21に接続されるという点で対として設けられる。
取入路10と収集路11の各々は、1つの対応する沈殿路21に接続されて流体接続部を形成する。取入路10と収集路11は、ボトム部1内には取入路10と収集路11の間に直接的な流体接続がないという点で流体分離される。取入路10と収集路11は壁によって分離される。しかし、沈殿路21を介した間接的な流体接続が存在する(このように、分離された固形成分がプレートセトラー20から図3における下向きに戻ってもよい)。
取入路10と沈殿路21との間の送り角度φは、この場合90°である。言い換えれば、プレートセトラー20に近接する取入路10の端部は重力方向に延びる。さらに、またプレートセトラー20に近接する収集路11の端部は重力方向に延びる。
他の実施形態によれば、角度φは、5°～90°の範囲であり、場合によっては、15°～75°の範囲であり、または30°～60°の範囲であってもよい。角度φは、プレートセトラー20の傾斜角αと同一または同様であってもよい。角度φが90°よりも小さいとき、供給路の主要部分はたとえば、重力方向に延びてもよく、沈殿路に接続すべき端(または端部)に近接する部分は、供給路の傾斜が変化する部分を有してもよい。たとえば、供給路には(たとえば、縁部を有する)屈曲部が設けられてもよく、または供給路は、湾曲部を備えてもよく、それによって、水平面に対する延長角度は90°から90°よりも小さい角度φまで遷移する。
取入路10と収集路11との間の流体分離(すなわち、直接的な流体連通がないこと)は、ボトム部1における流体流の挙動に対するより優れた制御を実現する。具体的には、ボトム部1においてまたはボトム部1によって、供給される流体と下降する分離された固形成分(たとえば、析出物)および/または(たとえば、分離すべき固形成分を含む)下降する分離された流体とが混合することによって生じる乱流が、弱まるかまたは場合によっては回避されることがある。したがって、これらの実施形態によれば、ボトム部1によって分離プロセスの効率が高められることがある。
それぞれ取入路10と対応する沈殿路21との間および収集路11と対応する沈殿路21との間の流体接続は、すべての他の沈殿路21とすべての他の取入路10および収集路11のそれぞれとの間の流体接続から分離される。このように、それぞれの取入路10および収集路11と対応する沈殿路21を含む流路の対ならびに他の流路対に伴うボトム部1における乱流および/またはその他の流れ乱流が弱められるかまたは場合によっては完全に回避されることがある。これによって、ボトム部1に接続されたアセンブリ2の効率がさらに高められることがある。
図3のボトム部1は、複数の沈殿路21の各々について1つの個別の収集路12および1つの個別の取入路11を備え、取入路10と沈殿路21の各々の対応する対および収集路11と沈殿路21の各々の対応する対についてそれぞれ別個の流体接続が形成される。これによって、ボトム部1と組み合わされたプレートセトラー20を備えるアセンブリ2の効率が特に高くなることがある。具体的には、流路10、11、21の互いに近接する対に伴う流れ乱流が最小限に抑えられる場合がある。
図3の概略図を簡素に維持するために、この図では収集路11とそれぞれの対応する洗浄液供給路12を区別しない。洗浄液供給路12は、取入路10と収集路11との間に位置する。洗浄液供給路12を通じて洗浄液を送り、洗浄液を使用して収集路11を通じた分離された成分の排水の効率を高める。図4は、取入路10、収集路11、および洗浄液供給路12の3つ組がどのように構成されるかをより詳細に示す。
洗浄液供給路12はより一般的には、洗浄液を1つもしくはいくつかの沈殿路21または1つもしくはいくつかの収集路11に直接供給するために使用されてもよい。洗浄液供給路12は他の洗浄液供給路12およびすべての取入路10から流体分離される。このことはたとえば、図4に示されている。
他の洗浄液供給路12および取入路10から流体分離されることによって、たとえば、互いに近接する流路12に伴う乱流などの、効率を低下させる流れ乱流の発生が低減するかまたは場合によっては回避されることがある。流体分離は、ボトム部1自体に関係するが、たとえば、接続されたプレートセトラー20を介した間接的な流体接続がないことを意味するわけではない。
洗浄液は分離プロセスの効率を向上させることがある。たとえば、固形成分が、1つには沈殿板の一部、またはたとえば収集路11に永久的または一時的に付着する傾向があることに起因して効率的に排水されない傾向があるとき、洗浄液を供給することが、固形成分の収集およびボトム部の1つまたはいくつかの収集路11を通じた固形成分の押し流しに十分に寄与する場合がある。
図4を見るとわかるように、(一緒に同じ沈殿路21に対応する)対応する洗浄液供給路12および収集路11は、前記洗浄液供給路12および前記収集路11によって共有される壁部15の開口部14によって流体接続される。流体接続は、ボトム部1内に存在することがあるという点で直接的な接続であってもよい。これによって、供給された洗浄液が誤って沈殿路21に沿って案内され、頂端部から排水されることが抑制されるかまたは場合によっては防止されることがある。ボトム部1における流体接続は、分離された流体または固形成分を押し流し収集路11を介して収集するプロセスの効率を高めることがある。さらに、洗浄液が直接収集路11に向かって案内されることがあるので、流れ乱流を抑制または防止することによって流れ効率が高められる場合がある。
開口部14は、図3にも示されている。洗浄液排水口(開口部14)の角度ωはこの場合、重力方向(図3における鉛直方向)に対して90°である。角度ωは代替的には、水平方向に対して15°～90°の範囲であってもよく、たとえば、プレートセトラー20の沈殿路21の延長部の主方向と同じ方向(または同様の方向)に延びてもよい。
図5および図6は、本開示によるボトム部1の実施形態の概略3次元図を示す。
図5のボトム部1は、流体流をそれぞれ取入路10、収集路11、および洗浄液供給路12を通じて均等に分散させるための流路内分散部30を備える。流路内分散部30はフラクタル流れ分散器である。流路内分散部30は、たとえば、対応する沈殿路21に加えられる負荷の均質性を高めることがあるので、ボトム部1に接続されたアセンブリ2の使用効率を向上させる場合がある。
流路内分散部30は、取入路10、収集路11、および洗浄液供給路12のすべてについて均等に分散させる。収集路11の場合、均等な分散は、収集路11全体の直径全体に対して均等に収集する形態と理解すべきである。
あらゆる取入路10について、たとえば、流路内分散部30は、2つの流路301に分割される流路300を備え、2つの流路301は次いで、プレートセトラー20を含むアセンブリ2に接続すべき部分に接近する方向において再び2つの流路302に分割される。これは、所望の用途に応じて規模を拡大することができ、フラクタル設計の流れ分散器と呼ばれることがある。
図5の実施形態は、流路302から出る流体を均等に分散させて、プレートセトラー20に接続すべき接続部の所でそれぞれの取入路10の幅方向において断面全体に到達するコーン状分散部を備える。
あらゆる収集路11について、たとえば、流路内分散部30は、2つの流路301に分割される流路300を備え、2つの流路301は次いで、プレートセトラー20を含むアセンブリ2に接続すべき部分に接近する方向において再び2つの流路302に分割される。これは、所望の用途に応じて規模を拡大することができ、フラクタル設計の流れ分散器と関連付けられるものとして説明されることがある。
各収集路11および各洗浄液供給路12についても同様のフラクタル流路構成が設けられる。繰返しを避けるために、取入路10用の流路300、301、および302に関する説明を参照する。
図5のボトム部1はまた、それぞれ複数の取入路10および洗浄液供給路12および収集路11にわたってプレートセトラー20への方向またはプレートセトラー20からの方向に流体流を均等に分散させるための流路間分散部40を備える。これによって、特に、接続されるアセンブリに供給される流体とアセンブリから排水される流体の両方について、存在する流路のすべてにわたる均等な流れ分散が推進されることがあるので、ボトム部1の効率がさらに高くなることがある。
具体的には、流路間分散部40は、フラクタル流れ分散器であり、すべての取入路10、すべての収集路11、およびすべての洗浄液供給路12用の分散部を備える。
たとえば、流路400は(すべての)収集路11から流体を収集する。ボトム部1に接続されたプレートセトラー20に向かう方向において、流路400は2つの流路401に分割され、2つの流路401の各々が再び、2つのそれぞれの流路402に分割される。これは流れ分散器のフラクタル構成を示す。すべての取入路10に作用する流路間分散部用に同様の構造が存在し、同様にすべての洗浄液供給路12に作用する流路間分散部用に同様の構造が存在する。
流路間分散部40と流路内分散部30は直列に接続され、流路内分散部30は、流路間分散部40よりも、接続されたプレートセトラー20の近くに位置することになる。
2つの直列接続された流れ分散器がどのように動作するかに関して一例について説明する。あらゆる収集路11について、たとえば、流路内分散部はまず、流体を均質に(収集路11の断面にわたって均等に)収集する。これは、アセンブリ2とボトム部1との間の接続部から2つの流れ分散器30、40間の接続部に向かって流路同士を連続的に合体させることによって行われる。次いで、様々な収集路11に関連付けられたそれぞれに異なる流路内分散部にわたる均等な収集が、流路間分散部によってすべての収集路11にわたって実施される。同様の内容が取入路10および洗浄液供給路12に関しても当てはまる。
図6は、流路内分散部30と流路間分散部40とを備えるボトム部1の別の実施形態を示す。この実施形態は図5の実施形態と同様である。したがって、図5に関する説明を参照し、違いについてのみ説明する。すなわち、図6の流路間分散部40は、流路間分散部40における近傍の流路内分散部30に接続された部分にコーン状分散部410を備える。いくつかの実施形態はこれらを備え、一方、他の実施形態はこれらを備えない。コーンは、流れ分散器の均等化効果に寄与することがあるいくつかの態様のうちの1つである。
より一般的には、本開示によるボトム部1の流路間分散部および/または流路内分散部の例であるフラクタル流れ分散器は、等しい第1の断面を有する2つ(またそれ以上)の接続流路に分割される流路を備えてもよく、前記接続流路は、それぞれの他の等しい断面を有する(2つ以上の)それぞれの接続副流路に少なくとも一度だけさらに分割されることが好ましい。分割は、1回であってもよく、2回であってもよく、または数回であってもよい。
図7は、3つの分割レベルを有する流れ分散器5の例を示し、この場合、分割は常に、流路の数を2倍にする。具体的には、流路50は2つの流路51に分割され、2つの流路51の各々が再び、2つのそれぞれの流路52に分割され、流路52の各々が再び、2つのそれぞれの流路53に分割される。これは、必要に応じて規模を拡大することができ、それによって、流体から対象の成分を分離するためのアセンブリの規模を拡大することができる。
図7に示すようなフラクタル流体分散器5は、本開示によれば、ボトム部1のあらゆる単一の取入路10、および/またはあらゆる単一の収集路11、および/またはあらゆる単一の洗浄液供給路12に使用されてもよい。このように、流体分散器5は、流路内分散部30(またはその一部)として働いてもよい。
図7のフラクタル流体分散器5は、追加または代替として、いくつか(もしくはすべて)の取入路10、および/またはいくつか(もしくはすべて)の収集路11、および/またはいくつか(もしくはすべて)の洗浄液供給路12に使用されてもよい。このように、流体分散器5は、流路間分散部40(またはその一部)として働いてもよい。
図7の流れ分散器5は、分割後の各流路の断面が分割前の流路の断面と同一になるように構成される。言い換えれば、流路50の断面は、流路51、52、および53の各々の断面と等しい。等しい断面を有するそのような分割方式は図8Aでも示されている。
しかし、本開示は他の実施形態を包含する。たとえば、図8Bは流れ分散器分割方式を開示しており、この場合、流路の断面は各分割後に小さくなる。言い換えれば、図8Bの場合、流路52の断面は、流路51の断面よりも小さく、流路51の断面は流路50の断面よりも小さい。これに対して、図8Cの場合、断面は、分割の前後に同じである場合もあり、分割の前後に異なる場合もある。具体的には、流路51および52の断面はサイズが等しく、一方、流路50の断面はより大きい。
図9A～9Fは、本開示によるボトム部1の流路間分散部および/または流路内分散部(の一部)である流れ分散器において使用できる様々な可能な分割形状を示す。
分割は、たとえば2つの角度βおよびγを特徴としてもよい。図9Aは、β=γ=90°である分割の構成を示す。図9Bの場合、βとγはどちらも90°よりも小さい。図9Cの場合、βとγはどちらも90°よりも大きい。図9Dは、角度βおよびγが単一の角度δに関連付けられた形状に置き換えられる場合を示す。分割は、図9Eによって示されるように、いくつかの鋭角を伴うのではなく曲線によって形成されてもよい。図9Fの場合、2つの角度βおよびγは90°であるが、角部の形状が湾曲するように縁部が平坦にされている。これらの分割はすべて、本開示によれば、ボトム部1の流れ分散器における2進分割(2つの流路への分割)として使用されてもよい。しかし、非2進分割(たとえば、3つ、4つ、またはそれよりも多くの流路への分割)が使用されてもよい。
図10は、2つの直列接続されたフラクタル流れ分散器を、傾斜プレートセトラー20を含むアセンブリ2に接続されたボトム部1の流路内分散部30および流路間分散部40として概略的に示す。流路内分散部30と流路間分散部40は互いに対して90°回転させられ、それによって、幅方向が互いに垂直になる。したがって、図10では流路間分散部40の段階的な分割が見られ、一方、図10では流路内分散部30の構成要素が線として示されている。
2つの流れ分散器間の接続は、図10と同様に、1つの一体的な接続ゾーンが設けられるようなコーン状の延長部の形であってもよい。代替として、図11に示すように、接続ゾーンは存在するが、コーン状部分は存在しなくてもよい。別の例が図12に示されており、この場合、流路間分散部40において流路内分散部30に接続されたそれぞれに異なる部分間は流体接続されない。
図13は、流路内分散部30および流路間分散部40としての2つのフラクタル流れ分散器の直列接続の別の例を示し、この場合、(図10のアセンブリに関して説明したように)合間に90°の回転が行われる。図13の場合、最後の分割レベルの前に、流路内分散部30内で別の90°の回転が行われる。言い換えれば、接続されたアセンブリ2のプレートセトラー20の最も近くに位置する流路内分散部30の部分において、前の分割に対して垂直方向に2つの流路への分割部が設けられる。垂直方向における2つの流路60への最後の分割は、たとえば、流体から非常に大きい個体が分離されるとき、収集ゾーンの幅がかなり大きくなることがあるので特に有用である。幅が2分の1に分割されることによって、収集ゾーンからの固形物質の吸引がより効率的になる。
本開示によるボトム部1および/またはアセンブリ2のいくつかの実施形態は、それぞれに異なる沈殿路内の静水圧間の相対差がしきい値の10%を超えないように使用されてもよい。場合によっては、この差はしきい値の5%を超えず、場合によっては、しきい値の3%を超えない。これらのしきい値によって、(しきい値がより小さくなるに連れて程度が高くなり)それぞれに異なる沈殿路において非常に類似した(または場合によっては実質的にもしくは完全に同一の)静水圧が確保される場合がある。これによって、アセンブリの容量が最適に使用されることがあるので、アセンブリの均質で平衡化された使用が推進され、したがって、より高い効率が実現される。
(流路内分散部および/または流路間分散部の)流れ分散器の流路内の最大線形速度は、固形物質除去(および洗浄流)の間1ml/分/cmプレート幅の体積流量であり、最大で50ml/分/cmプレート幅であってもよい。(プレートセトラーに最も近い)上部流れ分散器の頂部排水口における流体のレイノルズ数は2000よりも低くてもよい。流れ分散器の流路の長さは、0.5cm～5cmの範囲であってもよい。
本開示はまた、流体から固形成分を分離するための方法に関する。前記方法は、固形成分を含む流体を、本開示のボトム部の少なくとも1つの取入路に送るステップと、固形成分を沈殿させるステップと、残留流体(すなわち、固形物質が枯渇した流体)を排水する(すなわち、収集する)ステップと、沈殿した成分を前記ボトム部の少なくとも1つの収集路を通じて収集するステップとを含む。残留流体を排水するステップでは、残留流体はボトム部から直接排水されるのではなく、ボトム部が一部であってもよいアセンブリの他の部分から排水されることが好ましい。たとえば、残留流体は、ボトム部が一部であってもよいアセンブリの少なくとも1つの沈殿路に接続された少なくとも1つの排水口を通じて排水されてもよい。
いくつかの実施形態によれば、分離すべき固形成分は析出物である。このような析出物は、流体における化学反応によって形成されてもよく、ボトム部に送られるときにすでに流体中に固形物質形態で存在してもよく、またはたとえば、本開示によるプレートセトラーにおいて、流体から析出してもよい。
本開示による流体から固形成分を分離するための方法のいくつかの実施形態によれば、分離すべき固形成分は細胞である。このような細胞は、任意の種類の細胞であってもよいが、細胞は、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、ベビーハムスター腎臓(BHK)細胞、またはヒト胎児由来腎臓(HER)細胞などの哺乳類細胞であることが好ましい。哺乳類細胞は、生物学的に活性な物質、特に、細胞培養液として分泌されてもよく、最終的に薬学的に活性な薬剤として組成されるように回収することができる組み換えタンパク質を産生するために日常的に使用されている。したがって、本開示による方法のいくつかの実施形態によれば、本開示による細胞は、生物学的に活性な物質を符号化する遺伝情報を含み、それによって、細胞は前記生物学的に活性な物質を産生することができる。
いくつかの実施形態によれば、本開示による生物学的に活性な物質は、抗体、ホルモン、または凝固因子などのタンパク質である。タンパク質は組み換えタンパク質であることが好ましい。特に好ましい実施形態では、生物学的に活性な物質は、凝固第VII(FVII)因子または凝固第VIII(FVIII)因子などの凝固因子である。本開示による好ましい凝固因子は、凝固第VIII(FVIII)因子であり、好ましくはヒトFVIIIであり、組み換えによってたとえばCHO細胞において産生されてもよい。FVIIIは、哺乳類に見られるトレース血漿糖タンパク質であり、第X因子の活性化において第IXa因子の補因子として関与する。第VIII因子の遺伝的欠損によって、出血性疾患血友病Aが生じ、これを精製第VIII因子によって首尾よく治療することができる。そのような精製第VIII因子を血漿から抽出することができ、または組み換えDNAベースの技法によって産生することができる。
本開示による流体から固形成分を分離するための方法の別の実施形態では、洗浄液をボトム部の少なくとも1つの収集路に送り、沈殿した成分および洗浄液をボトム部の少なくとも1つの収集路から送ることによって沈殿した成分が収集される。そのような収集は定期的な間隔で実施されてもよい。収集の頻度(すなわち、間隔)は、たとえば、固形成分を含む流体中の固形成分の濃度に応じて調整すべきである。固形成分が細胞であるとき、収集の頻度を調整する際にこれらの細胞が表面に付着する傾向も考慮に入れるべきである。特に好ましい実施形態では、洗浄緩衝液は、分離すべき固形成分を含む流体と等しい密度、好ましくはそれよりも高い密度で、かつ固形成分よりも低い密度を有するべきである。この目的は、固形成分を洗浄液中に沈殿させることができるようにすることと、洗浄液と本開示による流体の混合を低減させることである。固形成分を含む流体が細胞培養液であり、固形成分が細胞であるとき、洗浄液は、14g/Lの塩化ナトリウム、0.2g/Lのリン酸二水素カリウム、1.15g/Lのリン酸二水素ナトリウムを含み、pHが7であってもよい。
本開示による流体から固形成分を分離するための方法のいくつかの実施形態によれば、ボトム部は、本開示によるアセンブリに含まれる(すなわち、アセンブリの一部である)。この実施形態では、分離すべき固形成分(たとえば、細胞)を沈殿させるステップは、本開示によるアセンブリの一部である傾斜プレートセトラーの少なくとも1つの沈殿路に固形成分を沈殿させるステップである。この実施形態では、残留流体(すなわち、固形物質の枯渇した流体)は、本開示によるプレートセトラーの一部である少なくとも1つの沈殿路の上部の所で、たとえば、少なくとも1つの沈殿路に接続された少なくとも1つの排水口を通じて排水されてもよい。
本発明者は、本開示による流体から固形成分を分離するための方法を実施すると、流体に(たとえば、細胞培養液に)含まれる固形成分(たとえば、細胞)を、生物学的に活性な物質など流体に溶解しているあらゆる成分の損失を最小限に抑えて前記流体から効率的に分離できることを見出した。したがって、いくつかの実施形態によれば、排水される残留流体中の固形成分の量は、ボトム部の少なくとも1つの取入路に送られる流体中の固形成分の量の20%未満、好ましくは10%未満、最も好ましくは5%未満である。別の実施形態では、排水される残留流体中の生物学的に活性な物質の量は、ボトム部の少なくとも1つの取入路に送られる流体中の生物学的に活性な物質の量の80%よりも多く、好ましくは90%よりも多く、最も好ましくは95%よりも多い。流体中の固形成分の量は、前記流体中の固形成分の濃度(たとえば、体積当たりの体積)を指すことが好ましい。当業者には、そのような濃度を判定するための様々な方法が認識されよう。たとえば、流体中の固形成分の(相対)濃度を濁度測定によって判定することができる。流体中の生物学的に活性な物質の量は、前記流体中の生物学的に活性な物質の濃度(体積当たり重量または体積当たり活性単位)を指すことが好ましい。当業者には、そのような濃度を判定するための様々な方法が認識されよう。たとえば、体積当たり重量のFVIII濃度は、抗原ELISAによって判定することができる。体積当たり活性単位のFVIII濃度(すなわち、FVIII活性)は、発色アッセイによって判定することができる。そのような発色アッセイは、活性FVIIIの判定を可能にし、たとえば1mL当たりの国際単位の濃度を導く。
本開示による流体から固形成分を分離するための方法の別の実施形態では、固形成分を含む流体がボトム部の少なくとも1つの取入路に連続的に送られる。この実施形態では、残留流体(すなわち、固形物質が枯渇した流体)も連続的に排水されることが好ましい。当業者には、固形成分が、たとえば、本開示による少なくとも1つの沈殿路に沈殿するのに十分な時間をもてるようにするにはボトム部への体積流量をどのように調整すればよいかが認識されよう。本開示の方法を使用して生物学的に活性な物質を含む流体から細胞を分離する際、ボトム部への連続的な供給は、連続的な細胞培養を含むバイオリアクタから行われてもよい。そのような連続的な細胞培養は、ケモスタット培養、タービドスタット培養、または灌流培養であってもよい。
本開示の方法が実施される温度は、特に限定されない。当業者には、たとえば、任意の使用される材料および固形成分を含む流体に含まれる任意の物質の安定性に基づいて適切な温度をどのように選択するかが認識されよう。しかし、本開示による固形成分を分離するための方法を実施するのに使用されるアセンブリ内の温度差によって、温度による密度差が生じることがあり、そのため、対流が生じ、それによって洗浄液と残留流体との分離効率が低下する可能性がある。したがって、本開示による流体から固形成分を分離するための方法が一様な温度で実施され、すなわち、この方法を実施するのに使用される(たとえば、ボトム部とプレートセトラーとを備える)アセンブリが設定温度+/-5℃、好ましくは設定温度+/-3℃に維持されることが好ましい。
したがって、本発明者は、細胞培養液からの細胞の除去が、本開示によるアセンブリを温度が2℃から8℃の間の冷蔵室に配置したときに特に効率的あることを見出した。したがって、いくつかの実施形態によれば、本開示による方法は、0℃から10℃の間の温度(すなわち、5℃+/-5℃の設定温度)、好ましくは2℃から8℃の間の温度(すなわち、5℃+/-3℃の設定温度)で実施される。そのような温度は、たとえば、アセンブリを冷蔵室内に配置することによって到達することができる。本開示による方法では、アセンブリがバイオリアクタに接続される場合、バイオリアクタを、流体から固形成分を分離するための方法を実施する温度とは異なる温度で動作させてもよい。具体的には、アセンブリを冷蔵室内に配置することによって本開示による方法が0℃から10℃の間または2℃から8℃の温度で実施される場合、バイオリアクタをより高い温度(たとえば、37℃)で動作させ、したがって、冷蔵室には配置しないことが好ましい。
本開示によるボトム部およびアセンブリの実施形態の使用法を、以下の例によって、それらの例に限定されることなく示す。
(実施例)
提示される例では、本開示によるボトム部の実施形態(およびより一般的には本開示によるアセンブリの実施形態)を動物細胞培養懸濁液から動物細胞を分離しかつ析出した固形物質をその流体相から分離するために適用した。
実施例1～3では、組み換え血液凝固第VIII(FVIII)因子を発現するチャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞を連続的に培養した。CHO細胞培養温度は37℃であった。平均で、細胞培養液は開始濁度が46.6FNUであった。図2に概略的に表されている傾斜プレートセトラーを含むアセンブリ内のボトム部の取水口にバイオリアクタ排水口を直接接続した。これらの実施例では、水平方向に対して垂直な鉛直方向(重力方向)に対して傾斜プレートセトラーを角度α'=30°だけ傾斜させた。したがって、水平方向に対する角度は60°であった。傾斜プレートセトラーはステンレススチールで作られ、プロセス流体に接触する表面をRa <0.6μmになるように電界研磨した。アセンブリの内部ホールドアップ体積は803mLであった。沈殿部を4つの沈殿路、すなわち、実施例1および2ではステンレススチールから作られ実施例3ではPMMAから作られた分離壁(図2の(25))によって分離された(図2の(21)と同様な)沈殿板として分離した。洗浄液をボトム部に供給しボトム部に使用した。洗浄液は、14g/Lの塩化ナトリウム、0.2g/Lのリン酸二水素カリウム、1.15g/Lのリン酸二水素ナトリウムからなり、pHが7であった。
細胞培養液をバイオリアクタからアセンブリに連続的に送った。清澄液、すなわち、細胞が枯渇した流体をアセンブリの頂部排水口から連続的に収集した。分離された固形物質を60分の定期的な間隔でボトム部の収集路から収集した。ボトム部の固形物質収集路からの分離された固形物質の収集を、洗浄液ポンプと収集固形物質ポンプの同時動作によってそれぞれ体積流量62mL/分および60mL/分で実施した。細胞収集、または一般的に固形物質収集の間隔を細胞培養液の細胞数、すなわち、固形物質負荷に応じて最適化した。細胞収集、または一般的に固形物質収集のための流量を、固形物質の特徴に応じて最適化した。固形物質の特徴は、たとえば、沈殿した固形物質がボトム部の収集路内に詰まるのを防止するために、細胞が表面に付着する傾向とすることができる。
分析用のサンプルをバイオリアクタおよびアセンブリから出る流体流から定期的な間隔で得た。流体相におけるグルコース濃度を市販のグルコース分析装置を使用して判定した(スタットプロファイルプライムデバイス、ノババイオメディカル)。生成物(FVIII)濃度をChromogenix Coatest(登録商標)SP4 Factor VIIIキットを使用して発色アッセイによって判定した。発色アッセイはFVIII補因子活性の測定を可能にし、リン脂質およびカルシウムの存在下で因子Xを活性化して因子Xaを因子IXaとともに生成する。活性化されたFXaは、発色基板(S-2765)を加水分解し、したがって、発色グループpNAを放出し、発色グループpNAの吸光度は405nmで測定することができる。アッセイ因子Xが活性化され、したがって発色物質が生成される条件の下で、pNAはFVIII量にのみ依存する(Peyvandi, F., Oldenburg, J. & Friedman, K.D.: A critical appraisal of one-stage and chromogenic assays of factor VIII activity、Journal of thrombosis and haemostasis: JTH 14、248-261 (2016)参照)。頂部の所でおよびアセンブリのボトム部から収集される流れにおける被分析物、グルコース、およびFVIIIの濃度を使用して物質収支を設定し、所与の期間に回収された被分析物の量を同じ期間中に生成された量/バイオリアクタ内の存在する量に関係付けた。携帯濁度計であるHach 2100Qを使用する濁度測定によって細胞除去を評価した。濁度計は、入射光の方向に対して90度の角度に丸キュベット(直径25mm、高さ60mm)内のサンプルによって散乱させられる光を測定する。この場合、光源は発光ダイオードである。
「プレートセトラーを含むアセンブリに接続されるボトム部、およびプレートセトラーを含むアセンブリ」についての実施例1(追加の流体回路を含むCHO細胞分離)
4℃に設定されたクライオスタットに接続されたダブルジャケットによって傾斜プレートセトラーを冷却した。ダブルジャケットおよびクライオスタットは、図14ではポンプとともに点線によって概略的に示されている。ボトム部は冷却しなかった。洗浄液を含む使い捨てバッグを温度調整のために氷に浸し、したがって、温度を約0℃とした。それぞれ49時間および90時間の2回のランをこの温度制御モードによって実施した。
本開示による傾斜プレートセトラーのボトム部が、液体画分を含む生成物から生成物の損失を最小限に抑えて細胞を分離するのを可能にすることを示すために、グルコースおよびFVIIIの濃度を測定した。ボトム部において、供給された洗浄液中に細胞を沈殿させ、一方、培養液の液体画分全体を頂部排水口の所で収集した。洗浄緩衝液は、培養液の液体画分よりも高い密度でかつ固形物質よりも低い密度を有さなければならない。それによって、細胞を洗浄緩衝液中に沈殿させることができ、洗浄液と培養液の最小限の混合を実現する。提示される例において、これは指定された洗浄緩衝液についての事例であった。細胞を首尾よく除去することができ、一方、頂部排水口の所で液体画分を含む生成物を高収率で収集することができた。FVIIIおよびグルコースの収率についてのデータが、Table 1(表1)およびTable 2(表2)における値とともに図15および図16にプロットされている。細胞除去についての測度としての濁度をTable 1(表1)に見ることができる。実施例1の条件の下では、グルコースを生成物(FVIII)のインジケータとして使用することが可能である。その理由は、グルコースは細胞によって代謝されることがないからである。
Figure 0007323556000001
Figure 0007323556000002
「プレートセトラーを含むアセンブリに接続されるボトム部、およびプレートセトラーを含むアセンブリ」についての実施例2(追加の流体回路を含まないCHO細胞分離)
実施例2では、すべての供給容器および収容容器(バイオリアクタを除く)を含む、傾斜プレートセトラーとボトム部のアセンブリを、温度が2℃～8℃の冷蔵室に設置した。この設置は図17に概略的に示されている。傾斜プレートセトラーとボトム部は実施例1では同一であった。これらの条件の下で1回のランを実施し、このランを70時間持続させた。本開示による傾斜プレートセトラーのボトム部が、液体画分を含む生成物から生成物の損失を最小限に抑えて細胞を分離するのを可能にすることを示すために、グルコースおよびFVIIIの濃度を測定した。ボトム部において、供給された洗浄液中に細胞を沈殿させ、一方、培養液の液体画分全体を頂部排水口の所で収集した。洗浄緩衝液は、培養液の液体画分よりも高い密度でかつ固形物質よりも低い密度を有さなければならない。それによって、細胞を洗浄緩衝液中に沈殿させることができ、洗浄液と培養液の最小限の混合を実現する。提示される例において、これは指定された洗浄緩衝液についての事例であった。細胞を首尾よく除去することができ、一方、頂部排水口の所で液体画分を含む生成物を高収率で収集することができた。FVIIIおよびグルコースの収率について実施例2において得られたデータが、図18にプロットされており、生成物(FVIII)収率の値がTable 3(表3)に示され、頂部排水口の所で収集されたサンプルにおいて測定されたグルコース収率および濁度の値が、Table 4(表4)に細胞除去についての測度として示されている。濁度データは、傾斜プレートセトラーおよびボトム部を冷蔵室に設置すると、(実施例1で説明した)ダブルジャケットを介して冷却する場合と比較して、細胞除去が時間の経過とともにより効率が高くなりかつより安定することを示した。
Figure 0007323556000003
Figure 0007323556000004
「プレートセトラーを含むアセンブリに接続されるボトム部、およびプレートセトラーを含むアセンブリ」についての実施例3(PMMA物理障壁を含むCHO細胞分離)
実施例3では、すべての供給容器および収容容器(バイオリアクタを除く)を含む、傾斜プレートセトラーとボトム部のアセンブリを、温度が2℃～8℃の冷蔵室に設置した。この設置は図17に概略的に示されている。傾斜プレートセトラーはステンレススチールで作られており、細胞培養液に接触する表面をRa<0.6μmになるように電界研磨した。沈殿部を4つの沈殿路、すなわち、ポリメチルメタクリレート(PMMA)で作られた分離壁(図2の(25))によって分離された(図2の(21)と同様な)沈殿板として分離した。1回のランをこの設置によって実施し、ランを94時間持続させた。本開示による傾斜プレートセトラーのボトム部が、液体画分を含む生成物から生成物の損失を最小限に抑えて細胞を分離するのを可能にすることを示すために、グルコースおよびFVIIIの濃度を測定した。ボトム部において、供給された洗浄液中に細胞を沈殿させ、一方、培養液の液体画分全体を頂部排水口の所で収集した。洗浄緩衝液は、培養液の液体画分よりも高い密度でかつ固形物質よりも低い密度を有さなければならない。それによって、細胞を洗浄緩衝液中に沈殿させることができ、洗浄液と培養液の最小限の混合を実現する。提示される例において、これは指定された洗浄緩衝液についての事例であった。細胞を首尾よく除去することができ、一方、頂部排水口の所で液体画分を含む生成物を高収率で収集することができた。FVIIIおよびグルコースの収率についてのデータが、図19にプロットされており、生成物(FVIII)収率の値がTable 5(表5)に示され、頂部排水口の所で収集されたサンプルにおいて測定されたグルコース収率および濁度の値が、Table 6(表6)に細胞除去についての測度として示されている。濁度データは、傾斜プレートセトラーおよびボトム部を冷蔵室に設置すると、(実施例1で説明した)ダブルジャケットを介して冷却する場合と比較して、細胞除去が時間の経過とともにより効率が高くなりかつより安定することを示した。分離壁の材料に関して、実施例2(ステンレススチール)と実施例3(PMMA)との間に(利用可能なデータに基づく)分離性能の差は見られなかった。
Figure 0007323556000005
Figure 0007323556000006
「プレートセトラーを含むアセンブリに接続されるボトム部、およびプレートセトラーを含むアセンブリ」についての実施例4(定置洗浄のための、プロセス流のボトム部への供給および収集)
実施例4は、供給容器および収容容器への切り替え可能な接続部を含む傾斜プレートセトラーを含むボトム部のアセンブリの一実施形態に関する。接続された容器を含む傾斜プレートセトラーおよびボトム部を「閉システム」として組み立てた。使用した容器は、使用する前に加圧滅菌された多目的ガラス製品であった。接続要素は、シリコーンチューブおよびc-フレックスチューブ、ルアーコネクタおよび金属コネクタから作られた。シリーンチューブおよびルアーコネクタは使い捨てと見なした。しかし、すべての容器および接続要素を(1)使い捨てとし、(2)事前に組み立てることができた。デフォルト状態において、容器[1]、[2]、および[4]とアセンブリとの間に直接流体接続が確立されるようにボトム部に位置する3方向弁を構成した。定置洗浄(CIP)のために、1Mの水酸化ナトリウム溶液を供給容器(図20における[1])からプレートセトラーとボトム部のアセンブリ内に送った。アセンブリに1Mの水酸化ナトリウムを完全に充填し、サンプリング弁(+で示されている)を1Mの水酸化ナトリウムで洗浄した。アセンブリを1Mの水酸化ナトリウムで少なくとも15分間培養させた。培養時間の後、アセンブリと収容容器(図20における[3])との間の直接流体接続が確立されるようにボトム部に位置する3方向弁を切り替えた。1Mの水酸化ナトリウム溶液を重力流によって収容容器に排水した。アセンブリから流体を排水する間、収容容器[6]を介して空気を流入させた。アセンブリが空になったときに、3方向弁を元の位置に切り替えて容器[1]、[2]、および[4]とアセンブリとの間に直接流体接続を形成し、アセンブリを新たに充填することができた。サンプリング弁の洗浄を含む充填および排水手順を緩衝液(たとえば、塩化ナトリウム8g/L、リン酸二水素カリウム0.2g/L、リン酸二水素ナトリウム1.15g/L、pH 7)を用いて少なくとも2回繰り返した。CIP手順が完全であることを、サンプリング弁から得られたサンプルのpH測定によって確認した。この場合、pHが<7.2であれば合格であった。
「プレートセトラーを含むアセンブリに接続されるボトム部、およびプレートセトラーを含むアセンブリ」についての実施例5(アミノ酸の存在下における様々な収集流量での析出した固形物質の分離)
実施例5において、析出物懸濁液をその固形物質画分、すなわち析出物、および懸濁液の流体画分、すなわち析出上澄み液に分離した。析出物懸濁液は、10mMトリス(ヒドロキシメチル)-アミノメタン、100mM塩化ナトリウム、および100mg/mLトリプトファンpH 8.5で構成された水溶液に2.7mMリン酸イオンおよび15mMカルシウムイオンを補充することによって生成された。形成された固相は非化学量論的リン酸カルシウムであった。析出物懸濁液は、直接かつ連続的に、傾斜プレートセトラーを含むアセンブリにおけるボトム部の取入口に送られた。このような例では、傾斜プレートセトラーを鉛直方向(重力方向)から角度α'=30°だけ傾斜させ、すなわち水平方向に対する角度α=60°だけ傾斜させた。傾斜プレートセトラーは、ステンレススチールで作られており、プロセス流体に接触する表面をRa<0.6μmになるように電界研磨した。ボトム部と単一の沈殿路を含む傾斜プレートセトラーとからなる内部ホールドアップ体積は630mLであった。洗浄液をボトム部に供給しボトム部に使用した。洗浄液は、2mMトリス(ヒドロキシメチル)-アミノメタン、252mM塩化ナトリウム、および6mM塩化カルシウムを含む水溶液であった。洗浄液密度は、固形物質が最初に浮遊していた流体からボトム部に供給された洗浄緩衝液中に沈殿するには、析出物懸濁液中の流体の密度よりも高くかつ浮遊する固形物質の密度よりも低くなければならない。この実施例における析出物懸濁液および洗浄液では、密度がこの基準に一致していた。
アセンブリが動作する間、固形物質が枯渇した流体をアセンブリの頂部排水口から連続的に収集した。分離された固形物質をボトム部の収集路から15分の定期的な時間間隔で収集した。洗浄液ポンプと固形物質収集ポンプの同時動作によって20mL/分、40mL/分、および60mL/分の体積流量で固形物質の収集を実現した。
浮遊する固形物質(すなわち、析出物)が首尾よく分離され洗浄されたことを実証するために、析出物懸濁液にトレーサー、すなわち、トリプトファンを補充した。最初は析出物懸濁液に含まれていた流体部分の、洗浄液、したがって収集された固形物質へのキャリーオーバーを、トリプトファンの280nmでの吸光度最大値に基づく吸光度測定を介して監視することができた。アセンブリから出る流体流からの固形物質収集サイクルの終了ごとに測定すべきサンプルを得た。図21にプロットされたデータ(Table 7(表7)も参照されたい)は、洗浄液に浮遊する収集された固形物質中のトリプトファンの収率が、試験された収集流量の範囲全体にわたって低いことを示す。洗浄液中のトリプトファン収率が低いことは、分離すべき固形物質保持流体からのキャリーオーバーが少ないことに相当する。したがって、収集された固形物質画分に存在する流体の最大画分は洗浄緩衝液であり、このことは析出物洗浄が効率的であることを実証する。
Figure 0007323556000007
「プレートセトラーを含むアセンブリに接続されるボトム部、およびプレートセトラーを含むアセンブリ」についての実施例6(着色剤の存在下における様々な収集流量での析出物の分離)
実施例6では、析出物懸濁液をその固形物質画分、すなわち析出物、および懸濁液の流体画分、すなわち析出上澄み液に分離した。析出物懸濁液は、10mMトリス(ヒドロキシメチル)-アミノメタンおよび100mM塩化ナトリウムpH 8.5を含む水溶液に2.7mMリン酸イオンおよび15mMカルシウムイオンを補充することによって生成された。析出物懸濁液は、直接かつ連続的に、傾斜プレートセトラーを含むアセンブリにおけるボトム部の取入口に送られた。このような実施例では、傾斜プレートセトラーを鉛直方向から角度α'=30°だけ傾斜させた。傾斜プレートセトラーは、ステンレススチールで作られており、プロセス流体に接触する表面をRa<0.6μmになるように電界研磨した。ボトム部と単一の沈殿路を含む傾斜プレートセトラーとからなる内部ホールドアップ体積は630mLであった。洗浄液をボトム部に供給しボトム部に使用した。洗浄液は、2mMトリス(ヒドロキシメチル)-アミノメタン、252mM塩化ナトリウム、6mM塩化カルシウム、および25mg/LパテントブルーVを含む水溶液であり、パテントブルーVは620nmで吸光度最大値を有する。洗浄液密度は、固形物質が最初に浮遊していた流体からボトム部に供給された洗浄緩衝液中に沈殿するには、析出物懸濁液中の流体の密度よりも高くかつ浮遊する固形物質の密度よりも低くなければならない。この実施例における析出物懸濁液および洗浄液では、密度がこの基準に一致していた。
アセンブリが動作する間、固形物質が枯渇した流体をアセンブリの頂部排水口から連続的に収集した。分離された固形物質をボトム部の収集路から15分の定期的な時間間隔で収集した。洗浄液ポンプと固形物質収集ポンプの同時動作によって20mL/分、40mL/分、および60mL/分の体積流量で固形物質の収集を実現した。
浮遊する固形物質(すなわち、析出物)が首尾よく分離され洗浄されたことを実証するために、洗浄液にトレーサー、すなわち、パテントブルーVを補充した。最初は析出物懸濁液に含まれていた流体部分の、洗浄液、したがって収集された固形物質へのキャリーオーバーを、パテントブルーVの620nmでの吸光度最大値に基づく吸光度測定を介して監視することができた。アセンブリから出る流体流からの固形物質収集サイクルの終了ごとに分析用のサンプルを得た。図22にプロットされたデータ(Table 8(表8)も参照されたい)は、洗浄液に浮遊する収集された固形物質中のパテントブルーVの収率が高いことを示す。ここで、収率が低いことは、分離すべき固形物質保持流体からのキャリーオーバーが多いことに相当する。したがって、収率値が高いことは、析出物懸濁液から析出物が首尾よく分離され、収集された析出物が効率的に洗浄されたことを裏付ける。
Figure 0007323556000008
当業者には、開示されたデバイスおよびシステムに本開示の範囲から逸脱せずに様々な修正および変形を施せることが明らかになろう。当業者には、本明細書で開示された特徴の明細および実施を検討することによって本開示の他の態様が明らかになろう。明細書および実施例は例示に過ぎないと見なすことが想定される。多くのさらなる変形および修正が考えられ、かつ本開示の枠組み内であることが理解される。
1 ボトム部
2 アセンブリ
10 取入路
11 収集路
12 洗浄液供給路
14 開口部
15 壁部
20 傾斜プレートセトラー
21 沈殿路
22 下部
23 上部
24 排水口
25 分離壁
30 流路内分散部
40 流路間分散部
50、51、52、53 流路
60 流路
300、301、302 流路
400、401、402 流路
410 コーン状分散部

Claims (28)

  1. 流体から固形成分を分離するためのアセンブリに接続されるボトム部であって、
    前記アセンブリは、分離すべき固形成分を沈殿させるための少なくとも1つの沈殿路を有する傾斜プレートセトラーを含み、前記傾斜プレートセトラーは、下部と上部とを備え、前記少なくとも1つの沈殿路は、前記下部から前記上部まで延び、前記ボトム部は、前記傾斜プレートセトラーの前記下部に接続されるように構成され、
    前記ボトム部は、分離すべき前記固形成分を含む流体を前記傾斜プレートセトラーに送るための少なくとも1つの取入路と、前記少なくとも1つの沈殿路から下降する沈殿した固形成分を収集するための少なくとも1つの収集路とを備え、
    前記少なくとも1つの取入路と前記少なくとも1つの収集路とは互いに流体分離され、前記少なくとも1つの取入路および前記少なくとも1つの収集路は、それぞれ前記少なくとも1つの取入路と前記少なくとも1つの沈殿路との間および前記少なくとも1つの収集路と前記少なくとも1つの沈殿路との間に流体接続を形成するように、前記少なくとも1つの沈殿路に接続可能であり、
    前記ボトム部は、1つの沈殿路または1つの収集路に洗浄液を供給するための少なくとも1つの洗浄液供給路をさらに備え、
    前記少なくとも1つの洗浄液供給路は、他の洗浄液供給路およびすべての取入路から流体分離される、ボトム部。
  2. 複数の沈殿路と、互いに近接する沈殿路を分離する分離板とを備えるプレートセトラーを有するアセンブリに接続されるために、前記ボトム部は複数の取入路と複数の収集路とを備え、前記少なくとも1つの取入路および前記少なくとも1つの収集路はそれぞれ、すべての残りの取入路および収集路から流体分離され、
    前記少なくとも1つの取入路と前記取入路及び少なくとも１つの接続流路が接続可能である沈殿路との間および前記少なくとも1つの収集路と前記収集路及び前記少なくとも１つの接続流路が接続可能である沈殿路との間の前記流体接続は、すべての他の沈殿路とすべての他の取入路および収集路のそれぞれとの間の流体接続から分離される、請求項1に記載のボトム部。
  3. 前記ボトム部が接続できるように構成される対応するアセンブリの前記沈殿路の少なくとも50%について1つの個別の取入路および1つの個別の収集路を備える、請求項2に記載のボトム部。
  4. 前記ボトム部は、使用位置に配置されたアセンブリに接続され、それによって、前記プレートセトラーに近接する前記取入路の端部および前記収集路の端部が重力方向に延びるように構成される、請求項1から3のいずれか一項に記載のボトム部。
  5. 同じ沈殿路に対応する前記少なくとも1つの洗浄液供給路と前記少なくとも1つの収集路とが、前記洗浄液供給路及び前記収集路によって共有される壁部の開口部によって流体接続される、請求項1に記載のボトム部。
  6. 流体流を、対応する沈殿路に近接する第1の流路の一部を通じて、前記第1の流路の断面を横切る少なくとも1つの延長方向にわたって均等に分散させるための少なくとも1つの流路内分散部であって、
    前記第1の流路が取入路もしくは収集路もしくは洗浄液供給路である、流路内分散部、及び/または
    流体流を、複数の取入路および/もしくは洗浄液供給路および/もしくは収集路にわたってプレートセトラーへの方向もしくはプレートセトラーからの方向に均等に分散させるための少なくとも1つの流路間分散部を備える、請求項1から5のいずれか一項に記載のボトム部。
  7. 前記ボトム部は、流路内分散部を備え、
    前記流路内分散部は、前記対応する沈殿路に近接して位置すべき前記第1の流路の上部を、前記第1の流路の下部に接続し、
    前記第1の流路の前記下部は、互いに等しい第1の断面の2つの接続流路に分割され、前記接続流路は、それぞれの他の互いに等しい断面を有するそれぞれの接続副流路にさらに分割され、前記互いに等しい第1の断面は、前記他の互いに等しい断面と同一であるかまたは異なり、それぞれの直前の分割後のすべての前記接続副流路の端部が、分散方向にわたって均等に分散されるように前記上部に接続される、請求項6に記載のボトム部。
  8. 前記ボトム部は、流路間分散部を備え、
    前記流路間分散部は、前記取入路または前記洗浄液供給路または前記収集路に接続される上部と、下部とを備え、
    前記下部は、互いに等しい第1の断面の2つの接続流路に分割され、前記接続流路は、それぞれの他の互いに等しい断面を有するそれぞれの接続副流路にさらに分割され、前記互いに等しい第1の断面は前記他の互いに等しい断面と同一であるかまたは異なり、それぞれの直前の分割後のすべての前記接続副流路の端部は、分散方向にわたって均等に分散されるように前記上部に接続される、請求項6または7に記載のボトム部。
  9. 前記ボトム部は、流路内分散部と流路間分散部とを備え、
    前記流路内分散部と前記流路間分散部とが接続され、前記流路内分散部は、前記流路間分散部よりも前記プレートセトラーに近接して配置されるように構成される、請求項6から8のいずれか一項に記載のボトム部。
  10. 前記ボトム部は、流路内分散部と流路間分散部とを備え、
    前記取入路及び前記収集路のすべてが対として設けられ、すべての前記取入路の各々が、1つの対応する流路間分散部から供給を受け、すべての前記収集路が、１つの対応する流路間分散部によって接合され、ならびに/または
    すべての前記取入路が1つの流路内分散部から供給を受け、すべての前記収集路が1つの流路内分散部によって接合される、請求項6から9のいずれか一項に記載のボトム部。
  11. 流路内分散部と流路間分散部とを備え、前記流路内分散部の分散方向は、前記プレートセトラーに近接して位置すべき前記第1の流路の接続端部の断面の長手方向延長方向であり、前記流路間分散部の分散方向は、前記流路内分散部の前記分散方向に対して垂直である、請求項6から10のいずれか一項に記載のボトム部。
  12. 前記流路内分散部はフラクタル流れ分散器であり、且つ/または前記流路間分散部はフラクタル流れ分散器である、請求項6から11のいずれか一項に記載のボトム部。
  13. 互いに近接する沈殿路の底面が、互いに平行に延び、前記沈殿路の傾斜方向以外の方向には傾斜していない部分を少なくとも含み、および/または
    重力方向に対する前記沈殿路の傾斜角度は15°～85°の範囲である、請求項1から12のいずれか一項に記載のボトム部。
  14. 流体から固形成分を分離するためのアセンブリであって、下部と、上部と、分離すべき固形成分を沈殿させるための少なくとも1つの沈殿路とを含む傾斜プレートセトラーを備え、前記沈殿路は、前記下部から前記上部へ延び、
    前記プレートセトラーは、前記少なくとも1つの沈殿路が前記下部から前記上部へ、重力方向に対して傾斜した方向に延びるように使用時に配置されるように構成され、
    前記少なくとも1つの沈殿路は、前記上部の所で残留流体を排水するための排水口に接続され、前記下部の所で請求項1から13のいずれか一項に記載のボトム部に接続される、アセンブリ。
  15. 分離すべき固形成分を沈殿させるための複数の沈殿路を備え、前記沈殿路は、前記下部から前記上部へ延び、前記プレートセトラーは、互いに近接する流路を分離する分離板をさらに備え、
    前記プレートセトラーは、前記分離板同士が重力方向において重なり合わないように使用時に配置されるように構成され、
    前記複数の沈殿路は、前記上部の所で残留流体を排水するための少なくとも1つの排水口に接続され、前記下部の所で請求項1から13のいずれか一項に記載のボトム部に接続される、請求項14に記載のアセンブリ。
  16. 請求項14または15に記載のアセンブリによる請求項1から13のいずれか一項に記載のボトム部の使用であって、それぞれに異なる沈殿路における静水圧間の相対差がしきい値の10%を超えない、ボトム部の使用。
  17. 請求項14または15に記載のアセンブリにおける請求項1または5に記載のボトム部の使用であって、分離すべき固形成分を含む流体を前記少なくとも1つの取入路を通じて前記プレートセトラーに供給し、洗浄緩衝液を少なくとも1つの洗浄液供給路を通じて供給することを含み、
    前記洗浄緩衝液の密度は、分離すべき前記固形成分を含む前記流体の密度以上である、ボトム部の使用。
  18. 流体から固形成分を分離するための方法であって、
    (i)前記固形成分を含む流体を、請求項1から13のいずれか一項に記載のボトム部の少なくとも1つの取入路に送るステップと、
    (ii)前記固形成分を沈殿させるステップと、
    (iii)残留流体を排水するステップと、
    (iv)前記沈殿した成分を前記ボトム部の少なくとも1つの収集路を通じて収集するステップと、
    を含む方法。
  19. 分離すべき前記固形成分は析出物である、請求項18に記載の流体から固形成分を分離するための方法。
  20. 分離すべき前記固形成分は細胞である、請求項18に記載の流体から固形成分を分離するための方法。
  21. 前記細胞は、生物学的に活性な物質を産生することが可能であり、前記流体は、前記生物学的に活性な物質を含む、請求項20に記載の流体から固形成分を分離するための方法。
  22. 前記生物学的に活性な物質は凝固因子である、請求項21に記載の流体から固形成分を分離するための方法。
  23. 前記ボトム部は、請求項14または15のアセンブリに含まれ、前記固形成分を沈殿させる前記ステップは、前記固形成分を前記傾斜プレートセトラーの前記少なくとも1つの沈殿路に沈殿させるステップである、請求項18から22のいずれか一項に記載の流体から固形成分を分離するための方法。
  24. ステップ(iii)において、前記残留流体は、前記少なくとも1つの沈殿路の前記上部の所で排水される、請求項23に記載の流体から固形成分を分離するための方法。
  25. 前記排水される残留流体中の固形成分の量は、前記ボトム部の前記少なくとも1つの取入路に送られる前記流体中の固形成分の量の20%未満である、請求項24に記載の流体から固形成分を分離するための方法。
  26. 分離すべき前記固形成分は細胞であり、前記細胞は、生物学的に活性な物質を産生することができ、前記流体は、前記生物学的に活性な物質を含み、前記排水される残留流体中の生物学的に活性な物質の量は、前記ボトム部の前記少なくとも1つの取入路に送られる前記流体中の生物学的に活性な物質の量の80%よりも多い、請求項24または25に記載の流体から固形成分を分離するための方法。
  27. 前記固形成分を含む前記流体は、前記ボトム部の前記少なくとも1つの取入路に連続的に送られる、請求項18から26のいずれか一項に記載の流体から固形成分を分離するための方法。
  28. 0℃から10℃の間の温度で実施される、請求項18から27のいずれか一項に記載の流体から固形成分を分離するための方法。
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