JP7465331B2 - インペラアタッチメントを備えた、らせん状混合アセンブリを含む流体混合システムおよび使用方法 - Google Patents

インペラアタッチメントを備えた、らせん状混合アセンブリを含む流体混合システムおよび使用方法 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
この出願は、２０１８年７月３１日に出願された米国仮出願第第６２／７１２，３４３号、２０１８年５月１４日に出願された米国仮出願第６２／６７０，９３４号、および２０１８年１月１７日に出願された米国仮出願第６２／６１８，２１５号の優先権を主張し、特定の参照により本明細書に組み込まれる。
バイオ医薬品業界では、培地や緩衝液の調製、細胞や微生物の増殖、混合、および懸濁などの様々なプロセスに、幅広い混合システムを使用している。バイオリアクターや発酵槽を含むいくつかの従来の混合システムは、剛性支持ハウジング内に配置された可撓性バッグを備える。インペラは、可撓性バッグ内に配置され、駆動シャフトに結合されている。駆動シャフトとインペラの回転により、可撓性バッグ内に含有された流体の混合および／または懸濁が容易になる。
現在の混合システムは有用であるが、いくつかの制限がある。例えば、駆動シャフトが製造プロセス中に可撓性バッグ内に固設される場合、剛性駆動シャフトは、輸送、保管、および／またはさらなる処理のためにそのサイズを縮小するために可撓性バックをつぶすか、または折り畳む能力を制限する。同様に、駆動シャフトが金属製の場合など、駆動シャフトを再利用することが意図されている場合、このシステムには、様々な用途で駆動シャフトを洗浄および滅菌する必要があるという欠点がある。
現在利用可能な使い捨て混合システムは、混合効率に関して高さ制限があることが多い。例えば、現在使用されている磁気混合は、無菌システムの外部の要素と磁気的に相互作用して電磁力を提供して電磁攪拌要素を回転させることができなければならないため、容器の底部の近くに必然的に磁気攪拌要素を有する。他のシステムは、より縦長の混合容器を収容するために駆動シャフトが長くなるにつれて、駆動シャフトに作用する非常に大きい力が増大するため、指数関数的に太くする必要がある剛性駆動シャフトシステムを採用している。
さらに、現在利用可能な多くの使い捨て流体混合システムは本質的に円筒形であり、バルク流体フローを増やすためにバッフルを必要とするか、または混合効率の低下を受け入れるしかない。現在利用可能な使い捨て混合システムの別の欠点は、上記の制限に基づいてカスタムの容器サイズを作成できることである。
必要なのは、複雑なバッフルシステムを必要とせずに、多種多様な容器サイズに対応し、混合効率を上げることができる駆動機構を使用するシステムである。このようなシステムは、容器内の任意の高さから混合力を提供することができるだけでなく、不規則な形状の混合容器を利用してバルク流体フローを増加させることができる。
一態様では、バイオプロダクション混合システムが開示される。システムは、第１のラインおよび第２のラインを含む、らせん状アセンブリと、第１の部分と、第１の端部および第２の端部を有するクロス部材と、を含む、スタビライザであって、第１の端部が、第１のラインと係合し、第２の端部が、第２のラインと係合する、スタビライザと、第２の部分、第１のアタッチメント、および第２のアタッチメントを含む、インペラであって、第１のアタッチメントが、第１のラインと係合し、第２のアタッチメントが、第２のラインと係合し、第１の部分が、第２の部分と相互作用して、インペラを第１および第２のラインに対して配向させる、インペラと、を含み得る。いくつかの実施形態では、第１の部分が、ステムであり、第２の部分が、ステムを受け入れるように構成された管状レシーバである。いくつかの実施形態では、第１および第２のラインが各々、複数の開口を含み、第１の端部が、第１のラインの第１の開口の中へ突出し、第２の端部が、第２のラインの第１の開口の中へ突出する。いくつかの実施形態では、第１のアタッチメントが、第１のラインの開口の中へ突出し、第２のアタッチメントが、第２のラインの開口の中へ突出する。いくつかの実施形態では、スタビライザキャップが、端部に固着して、スタビライザを第１および第２のラインに固設する。いくつかの実施形態では、インペラキャップが、第１および第２のアタッチメントに固着して、インペラを第１および第２のラインに固設する。システムは、複数の横木をさらに備えてもよく、各横木が、第１のラインの開口の中へ突出する第１の突起と、第２のラインの開口の中へ突出する第２の突起と、を有し、突起が、横木キャップに固着して、横木をラインに固設する。システムは、第１の端部、第２の端部、および側壁を有する可撓性容器を備えてもよく、第１および第２のラインが各々、可撓性容器の第１および第２の端部の間に懸吊され、第１および第２のラインが、離間されており、かつ駆動ライン軸の対向側にある。いくつかの実施形態では、第１の軸受アセンブリが、可撓性容器の第１の端部に装着され、第２の軸受アセンブリが、可撓性容器の第２の端部に装着されて、らせん状アセンブリに回転運動を提供する。いくつかの実施形態では、可撓性容器が、流体を可撓性区画に導入するための入口と、可撓性区画から流体を除去するための出口と、センサを受容するための少なくとも１つのセンサポートと、可撓性区画内の流体にガスを導入するためのスパージャと、をさらに備える。システムは、可撓性容器を受容するように適合された剛性ハウジングを備えてもよく、剛性ハウジングが、剛性ハウジング支持体と、第１の軸受アセンブリと係合し、かつらせん状アセンブリに回転エネルギーを提供するように構成されたモータと、を含む。
一態様では、バイオプロダクション混合アセンブリを製造および動作させるための方法が開示される。この方法は、第１のラインおよび第２のラインを含むらせん状アセンブリを提供することであって、第１のラインおよび第２のラインが各々、第１の端部および第２の端部を有し、第１および第２のラインが、互いから離間されている、提供することと、スタビライザの第１の端部を第１のラインに接続し、スタビライザの第２の端部を第２の端部に接続することと、インペラの第１のアタッチメントを第１のラインに接続し、インペラの第２のアタッチメントを第２のラインに接続することと、を含み得る。この方法は、らせん状アセンブリを回転させて、可撓性区画内で流体を混合するステップを含んでもよく、可撓性区画が、第１の端部、第２の端部、および側壁を有する。いくつかの実施形態では、らせん状アセンブリを回転させることで、駆動ライン軸の周りに第１および第２のラインが巻き付く。この方法は、スタビライザおよびインペラを互いに対して第１の位置から第２の位置に移動させるステップを含んでもよく、スタビライザステムが、インペラレシーバ内で摺動して、位置変更を容易にする。この方法は、第１および第２の位置の間でインペラを同じ配向に維持するステップを含み得る。この方法は、第１および第２のラインの第１の端部を可撓性容器の第１の端部に隣接するヨークに取り付け、第１および第２のラインの第２の端部を、可撓性容器の第２の端部に隣接するインペラ／ヨークに取り付けることによって、らせん状幅で第１のラインと第２のラインとを互いから離間させるステップを含み得る。この方法は、横木の第１の突起を第１のラインに固着し、横木の第２の突起を第２のラインに固着することによって、追加の間隔支持体を提供するステップを含み得る。この方法は、第１および第２のラインの第１のセットの開口を通して、スタビライザの第１および第２の端部を突出させ、第１および第２のラインの第２のセットの開口を通して、第１および第２のアタッチメントを突出させ、第１および第２のラインの第３のセットの開口を通して、第１および第２の突起を突出させることによって、インペラ、スタビライザ、および横木を第１および第２のラインに取り付けるステップを含み得る。この方法は、キャップを使用して、第１および第２のラインに端部、アタッチメント、および突起を固設するステップを含み得る。この方法は、インペラ／ヨークを回転させることにより、可撓性区画内に少量の混合を提供するステップを含み得る。
一態様では、バイオプロダクション混合システムが開示される。このシステムは、区画であって、可撓性区画が、第１の端部、第２の端部、および側壁を含む、区画と、区画の第１および第２の端部の間に懸吊されたらせん状アセンブリであって、アセンブリが、区画の第１および第２の端部にまたがる中心軸からオフセットされている、らせん状アセンブリと、を備え得る。いくつかの実施形態では、区画が可撓性であり、渦が形成しにくく、バッフル特性を備える長方形の形状である。いくつかの実施形態では、オフセット位置がコーナーライン上にある。いくつかの実施形態では、オフセット位置が側壁ライン上にある。いくつかの実施形態では、バルクフローを最適化するために、オフセットが、全区画幅の約１４％である。いくつかの実施形態では、バルクフローを最適化するために、オフセットが、全区画幅の１２％～１６％である。いくつかの実施形態では、バルクフローを最適化するために、オフセットが、全区画幅の１０％～１８％である。いくつかの実施形態では、バルクフローを最適化するために、オフセットが、全区画幅の８％～２０％である。いくつかの実施形態では、バルクフローを最適化するために、オフセットが、全区画幅の６％～２２％である。いくつかの実施形態では、バルクフローを最適化するために、オフセットが、全区画幅の４％～２４％である。いくつかの実施形態では、バルクフローを最適化するために、オフセットが、全区画幅の２％～２６％である。このシステムは、区画の第１の端部に装着された第１の軸受アセンブリであって、区画の中へ突出する駆動軸と、駆動軸上に組み立てられたヨークとを含む、第１の軸受アセンブリと、区画の第２の端部に装着された第２の軸受アセンブリであって、ヨーク／インペラアセンブリが装着された第２の軸受アセンブリと、を含み得る。いくつかの実施形態では、ヨークおよびヨーク／インペラアセンブリの形状は、らせん状アセンブリの第１のラインと第２のラインとの間に間隔を提供するように選択される。いくつかの実施形態では、第２の軸受アセンブリが、可撓性区画の中へ突出するスラストピンと、可撓性区画から外に延在するプルハンドルと、をさらに含み、スラストピンとプルハンドルが、シールポートを通して物理的に連通する。
一態様では、バイオプロダクション流体の混合効率を高めるための方法が開示される。この方法は、バッフル特性を最適化し、バルク流体フローを最適化するために、中心ラインに対してオフセットした区画内にらせん状駆動アセンブリを位置付けることであって、区画が、第１の端部、第２の端部、および側壁を有し、らせん状駆動アセンブリが、第１および第２の端部の間に懸吊されている、位置付けることと、らせん状駆動アセンブリを回転させて、可撓性区画内で流体を混合することと、を含み得る。いくつかの実施形態では、区画が、可撓性であり、かつ長方形の形状である。この方法は、駆動シャフトをモータに接続することにより区画を剛性ハウジングに設置するステップを含んでもよく、駆動シャフトは第１の端部および第２の端部を有し、駆動シャフトの第１の端部が、区画の第１の端部から突出して、モータと係合し、駆動シャフトの第２の端部が、区画内に無菌で位置付けられて、第１の軸受アセンブリを通じてらせん状駆動アセンブリに回転運動を提供する。いくつかの実施形態では、区画を設置するステップが、プルハンドルを使用して区画の第２の端部を剛性ハウジング内に位置付けることをさらに含む。いくつかの実施形態では、ヨークが、駆動シャフトの第２の端部に取り付けられ、らせん状アセンブリの第１のラインおよび第２のラインにらせん状幅を提供するように形作られている。いくつかの実施形態では、ヨーク／インペラアセンブリが、区画の第２の端部の近くに位置付けられ、らせん状アセンブリの第１および第２のラインにらせん状幅を提供するように形作られている。この方法は、ヨーク／インペラアセンブリを使用して少量を混合するステップを含み得る。この方法は、ヨークから突出する複数のペグとラインの複数の開口との相互作用により、第１および第２のラインをヨークに固着させるステップを含み得る。いくつかの実施形態では、ヨーク／インペラアセンブリに回転運動を提供するために、第２の軸受アセンブリが、可撓性区画の第２の端部に位置付けられる。いくつかの実施形態では、オフセット位置がコーナーライン上にある。いくつかの実施形態では、オフセット位置が側壁ライン上にある。いくつかの実施形態において、バルクフローを最適化するために、オフセットが、全区画幅の約１４％である。いくつかの実施形態では、バルクフローを最適化するために、オフセットが、全区画幅の１２％～１６％である。いくつかの実施形態では、バルクフローを最適化するために、オフセットが、全区画幅の１０％～１８％である。いくつかの実施形態では、バルクフローを最適化するために、オフセットが、全区画幅の８％～２０％である。いくつかの実施形態では、バルクフローを最適化するために、オフセットが、全区画幅の６％～２２％である。いくつかの実施形態では、バルクフローを最適化するために、オフセットが、全区画幅の４％～２４％である。いくつかの実施形態では、バルクフローを最適化するために、前記オフセットが、全区画幅の２％～２６％である。
一態様では、バイオプロダクション混合アセンブリが開示される。このシステムは、第１のラインおよび第２のラインを含むらせん状アセンブリと、第１および第２の取り付け位置を備える第１の端部を有し、かつ第１および第２の取り付け位置を備える第２の端部を有するインペラと、を備えてもよく、第１の端部の第１の取り付け位置が、第１のラインに固着され、第２の端部の第１の取り付け位置が、第２のラインに固着され、第１の端部の第２の取り付け位置が、第１のラインに固設され、第２の端部の第２の取り付け位置が、第２のラインに固設され、第２の取り付け位置が、混合アセンブリが動作中にラインに沿って摺動するように固設されている。いくつかの実施形態では、取り付け位置が、第１および第２のラインの開口のセットと係合する突起であり、第２の取り付け位置を受容するための開口が、ラインの長さに沿った突起の移動を可能にするように楕円形に形作られている。
特定の要素または行為の説明を簡単に識別するために、参照番号の最上桁（複数可）の数字は、その要素が最初に導入された図の番号を指す。
一実施形態による、混合システム１００を示す。 一実施形態による、混合システム２００を示す。 一実施形態による、可撓性区画３００を示す。 一実施形態による、中心ライン３１２に沿って位置するらせん状アセンブリ４２６を有する混合システム４００を示す。 一実施形態による、コーナーライン３１４に沿って位置するらせん状アセンブリ４２６を有する混合システム５００を示す。 一実施形態による、側壁ライン３１０に沿って位置するらせん状アセンブリ４２６を有する混合システム６００を示す。 一実施形態による、らせん状アセンブリ７００を示す。 一実施形態による、第１の軸受アセンブリ８０２およびらせん状アセンブリ８００の一部の拡大図を示す。 一実施形態による、第１の軸受アセンブリ９００の断面図を示す。 一実施形態による、混合システム１０００を示す。 一実施形態による、混合システム１１００を示す。 一実施形態による、第２の軸受アセンブリ１２００を示す。 一実施形態による、第２の軸受アセンブリおよびヨーク／インペラ１３００を示す。 一実施形態による、第２の軸受アセンブリおよびヨーク／インペラ１４００の断面図を示す。 一実施形態による、混合システム１５００を示す。 一実施形態による、混合システム１６００を示す。 一実施形態による、らせん状アセンブリ１７００の一部の拡大図を示す。 一実施形態による、らせん状アセンブリ１８００の一部の拡大図を示す。 一実施形態による、らせん状アセンブリ１９００の分解図を示す。 一実施形態による、らせん状アセンブリ２０００を示す。 一実施形態による、らせん状アセンブリ２１００を示す。 一実施形態による、第１の位置２２００を示す。 一実施形態による、第２の位置２３００を示す。 一実施形態による、スタビライザ／インペラ２４００を示す。 一実施形態による、スタビライザ／インペラ２５００を示す。 一実施形態による、横木インペラ２６００を示す。 一実施形態による、インペラ２７００を上から見た図を示す。 一実施形態による、インペラ２８００およびフィン２８０２の取り付けを示す。 一実施形態による、フィン２８０２配向を有するインペラ２９００を示す。 従来技術による、混合システム３０００を示す。 従来技術による、混合システム３１００を示す。 従来技術に対する１つの可能な解決策である混合システム３２００を示す。 従来技術の混合システムで発生することがある混合システム３３００の混合問題を示す。 一実施形態による、混合システム３４００を示す。 不適切にオフセットされた駆動アセンブリを含む混合システム３５００を示す。 適切にオフセットされた駆動アセンブリを含む混合システム３６００を示す。
説明
細胞培養のためのシステム、方法、および装置の実施形態は、添付の説明および図に記載されている。図では、特定の実施形態の完全な理解を提供するために、多くの具体的な詳細が示されている。当業者は、本明細書に記載される流体または細胞培養培地混合システムが、緩衝液作製、培地再水和、細胞培養、ウイルス不活化、および発酵を含むがこれらに限定されない様々な用途に使用され得ることを理解することができる。さらに、当業者は、特定の実施形態がこれらの具体的な詳細なしで実施され得ることを理解するであろう。さらに、当業者であれば、方法が提示及び実行される具体的な順序が例示的であることを容易に理解し、この順序が変更されてもよく、それでもなお特定の実施形態の趣旨及び範囲内に収まり得ることが企図される。
本教示を多様な実施形態と併せて記載するが、本教示をかかる実施形態に限定することを意図していない。対照的に、本教示は、当業者には理解されるように、多様な代替物、変形物、及び等価物を包含する。
さらに、様々な実施形態の記載において、本明細書は、方法及び／またはプロセスを特定の順序のステップとして提示していることがある。しかしながら、本方法またはプロセスが本明細書に記載された特定の順序のステップに依拠しない限り、本方法またはプロセスは、記載された特定の順序のステップに限定されるべきではない。当業者であれば理解するように、他の順序のステップが可能であり得る。したがって、本明細書に記載された特定の順序のステップを、特許請求の範囲に対する限定として解釈するべきではない。加えて、本方法及び／またはプロセスを対象とする特許請求の範囲は、記された順序でのそれらのステップの性能に限定されるべきではなく、当業者であれば、順序が変更されてもよく、それでもなお様々な実施形態の趣旨及び範囲内に収まり得ることを容易に理解するであろう。
本発明の好ましい実施形態が本明細書において示され、記載されてきたが、かかる実施形態が単に例として提供されることは、当業者には明らかであろう。多くの変化形、変更、および置換が本発明から逸脱することなく当業者に思いつくであろう。本明細書に記載される本発明の実施形態の種々の代替物が本発明の実施に用いられ得ることを理解されたい。以下の特許請求の範囲は、本発明の範囲を定義し、これらの特許請求の範囲の範囲内の方法および構造ならびにそれらの等価物がそれにより網羅されることが意図される。
図１は、様々な実施形態による流体混合システム１００を示す。混合システム１００は、一般に、剛性ハウジング１０２、剛性ハウジング１０２に装着されたモータ１０４、駆動シャフト１２０を通してモータ１０４と回転連通し、可撓性区画１１８の内部に回転運動を提供する第１の軸受アセンブリ１０６、ドア１１０を剛性ハウジング１０２に固設し、可撓性区画１１８のためのエンクロージャを提供するヒンジ１０８、剛性ハウジング１０２が装着するための剛性ハウジング支持体１１２、および剛性ハウジング支持体１１２に固着され、可動性を混合物に提供する支持体ホイール１１４を備える。剛性ハウジング１０２は、可撓性区画２１８からの様々なポート２３２および第２の軸受アセンブリ２２２を保持するために、剛性ハウジング床１２４に切り込まれた剛性ハウジング開口１２２を有し得る。いくつかの実施形態では、剛性ハウジングが所定の位置に固定され、支持体ホイール１１４を必要としなくてもよい。そのような実施形態では、剛性ハウジング支持体１１２は、ボルトにボルト留めされてもよく、または剛性ハウジング１０２の重量によって所定の位置に単に保持されてもよい。
図２は、様々な実施形態による流体混合システム２００の断面図を示す。混合システム２００は、第１の軸受アセンブリ２０４を通して可撓性区画２１８の内部と無菌で回転連通している駆動シャフト１２０を有する剛性ハウジング２０８に装着されたモータ２０２を備える。混合システム２００はまた、可撓性区画２１８の第１の端部２３４と第２の端部２３６との間に駆動ライン２０６を懸吊するように作用するヨーク２３０およびヨーク／インペラ２３２から構成されるらせん状アセンブリ２１４を備える。ヨーク／インペラ２３２が、第２の軸受アセンブリ２２２に装着されて、可撓性区画２１８の反対側の端部にあるらせん状アセンブリ２１４に回転運動を提供し得る。１つ以上のインペラ２１６が、らせん状アセンブリ２１４に装着されて、可撓性区画２１８内の流体に混合を提供し得る。可撓性区画２１８の剛性ハウジング２０８への設置を容易にするために、プルハンドル２２０が、可撓性区画２１８の第２の端部２３６に装着され、いくつかの実施形態では第２の軸受アセンブリ２２２に装着され得る。剛性ハウジング２０８が、剛性ハウジング支持体２２４に装着されてもよく、支持体ホイール２２６が、剛性ハウジング支持体２２４に取り付けられて、混合システム２００に可動性を提供してもよい。様々な実施形態では、可撓性区画２１８は、剛性ハウジング床１２４、２３８を通って突出し得る少なくとも１つのポート２２８をさらに備える。
様々な実施形態では、ユーザは、剛性ハウジング１０２、２０８のドア１１０を開いて、可撓性区画１１８、２１８を容易に設置することができる。図１に見られるように、ドア１１０が開位置に移動すると、剛性ハウジング１０２、２０８の上面１２６が、前面で完全に開放され得る。上面１２６は、後部と、ドアに向かって延在する２つの側部とを含む「Ｕ」周囲形状を作り得る。ドア１１０が開構成にある間、可撓性区画１１８、２１８が、剛性ハウジング１０２、２０８のチャンバの中に移動され得る。次いで、可撓性区画１１８、２１８の第１の端部１１６、２３４に位置する第１の軸受アセンブリ１０６、２０４が、駆動シャフト１２０、２４０上に挿入され得る。可撓性区画１１８、２１８を駆動シャフト１２０に装着することに関する追加の開示は、２０１６年１２月２８日に提出されたＵＳ ２０１７－０１８３６１７に見出すことができ、その全体が特定の参照により本明細書に組み込まれる。剛性ハウジング１０２、２０８に取り付けられたハンガー（図示せず）が、可撓性区画１１８、２１８上のループ（図示せず）に引っ掛けられて、可撓性区画１１８、２１８を剛性ハウジング１０２、２０８の上面１２６にさらに固設され得る。可撓性区画１１８、２１８の第１の端部１１６が剛性ハウジング１０２、２０８の上面１２６に固設されると、第２の端部２３６が、剛性ハウジング床１２４、２３８内に摺動し得る。様々な実施形態では、可撓性区画１１８、２１８は、可撓性区画１１８、２１８の第２の端部２３６の外部から突出する１つ以上のポート２２８および第２の軸受アセンブリ２２２を備える。剛性ハウジング床１２４、２３８内の剛性ハウジング開口１２２が、ポート２２８および第２の軸受アセンブリ２２２を受け入れるように構成され、それにより、可撓性区画１１８、２１８の第２の端部２３６を、剛性ハウジング１０２、２０８の剛性ハウジング床１２４、２３８に固設することができる。いくつかの実施形態では、クロージャー（図示せず）は、剛性ハウジング開口１２２を覆って、ポート２２８および第２の軸受アセンブリ２２２を剛性ハウジング１０２、２０８の剛性ハウジング床１２４、２３８にさらに固設することができる。様々な実施形態では、ユーザは、可撓性区画１１８、２１８の第２の端部２３６に位置するプルハンドル２２０を握って、可撓性区画１１８、２１８を剛性ハウジング１０２、２０８内の所定の位置に引っ張ることができる。
様々な実施形態では、設置が完了すると、混合を必要とし得る流体が、無菌の可撓性区画１１８、２１８に供給され得る。モータ１０４、２０２は、コントローラ（図示せず）を使用して作動させることができ、次いで、第１の軸受アセンブリ１０６内に以前に挿入された駆動シャフト１２０、２４０を回転させることができる。いくつかの実施形態では、モータ１０４、２０２から無菌の可撓性区画１１８、２１８の中に突出する単一の駆動シャフト１２０、２４０があってもよく、他の実施形態では、第１の軸受アセンブリ１０６が閉鎖され、第１の軸受アセンブリ１０６から延在する第２の駆動シャフト部分２４２を有する。様々な実施形態では、駆動シャフト１２０または第２の駆動シャフト部分２４２は、駆動ライン２０６の第１のライン２１０および第２のライン２１２を離間させるように働くヨーク２３０に装着する。可撓性区画１１８、２１８の第２の端部２３６には、第１のライン２１０および第２のライン２１２の他方の端部を懸吊するとともに、回転すると混合を提供するように動作するヨーク／インペラ２３２を備える第２の軸受アセンブリ２２２があり得る。第２の軸受アセンブリ２２２は、回転運動を提供するように設計されてもよく、それにより、モータ１０４、２０２が反対側の端部かららせん状アセンブリ２１４を駆動すると、回転が、らせん状アセンブリ２１４が自由に回転することを可能にする。１つ以上のインペラ２１６が、ヨーク／インペラ２３２に加えて混合を提供してもよい。
様々な実施形態では、ヨーク／インペラ２３２の追加の利点は、非常に少量の混合を提供することである。例えば、生体反応は反応の開始時に少量を必要とすることがあり、流体量は生体反応が成熟するにつれて増加することがある。現在利用可能なバイオリアクターには、本実施形態が低減するスケールアップに関する制限がある。インペラ２１６が、同様に所与のバイオリアクターにも最適なスケールアップを考慮する場合、らせん状アセンブリ２１４の様々な場所に固着され得る。いくつかの実施形態では、ヨーク／インペラ２３２が、排出プロセスの間、非常に少量の流体中で均質な混合を維持することができる。
図３は、様々な実施形態による可撓性区画３００を示す。可撓性区画３００は、第１の端部３０２、対向する第２の端部３０４、第１の端部３０２と第２の端部３０４を接続する側壁３０６、第１の端部３０２と第２の端部３０４を接合する少なくとも３つのパネル３０８、側壁ライン３１０、中心ライン３１２、およびコーナーライン３１４を備える。
様々な実施形態では、中心ライン３１２は、可撓性区画３００の第１の端部３０２の中心から第２の端部３０４の中心まで延びる垂直軸のインジケータである。例えば、中心ライン３１２は、中心ライン３１２から対向するパネル３０８までの長さが等しくなるように配置されてもよい。様々な実施形態では、側壁ライン３１０は、可撓性区画３００の第１の端部２３４から第２の端部３０４まで延びる平面のインジケータであり、中心ライン３１２からパネル３０８の中点まで延びてもよい。様々な実施形態では、コーナーライン３１４は、可撓性区画３００の第１の端部３０２から第２の端部２３６まで延びる平面のインジケータであり、中心ライン３１２から２つのパネル３０８が接合されてコーナーを形成する場所まで延びてもよい。様々な実施形態では、上記のインジケータを使用して、デッドゾーンを減らし、バルク流体を増やし、それによって混合システム１００、２００内の全体的な混合効率を高める場合に、らせん状アセンブリ２１４が可撓性区画３００内のどこにあるかを決定し得る。
図４、図５、および図６は、様々な実施形態による混合システム４００、５００を示す。混合システム４００、５００は、少なくとも３つのパネル４１０を有する側壁４０８と、パネルが交わる側壁コーナー４１２とによって互いに接合される第１の端部４０４および対向する第２の端部４０６を有する可撓性区画４０２を備える。可撓性区画４０２はさらに、１つ以上の入口４１４、１つ以上の出口４１６、１つ以上のスパージャ４１８、任意選択でセンサ４２２を含む１つ以上のセンサポート４２０、およびドレイン４２４を含み得る。様々な実施形態では、らせん状アセンブリ４２６が、可撓性区画４０２の第１の端部４３４と第２の端部４３６との間に懸吊され、そこに位置付けられた１つ以上のインペラ４２８を有し得る。様々な実施形態において、駆動シャフト４３０が、第１の軸受アセンブリ４３２の中に突出してもよく、第１の軸受アセンブリ１０６が、可撓性区画４０２の外側の駆動シャフト４３０と可撓性区画４０２の内側のヨークとの間に無菌接続を提供してもよい。様々な実施形態では、第２の軸受アセンブリ４４０が、可撓性区画４０２の第２の端部４０６に位置付けられてもよく、可撓性区画４０２の外側部分に突出するプルハンドル４４４を含んでもよく、反対側／内側部分上で第２の軸受アセンブリ４４０がヨーク／インペラ４４２に接続し得る。様々な実施形態では、らせん状アセンブリ４２６は、第１のライン４４６および第２のライン４４８から構成され、各々がヨーク４３８に接続された第１の端部４３４、およびヨーク／インペラ４４２に接続された第２の端部４３６を有し、動作中に回転運動が、可撓性区画４０２内の流体４５０を混合するために適用され得る。様々な実施形態では、可撓性区画４０２は、使用される第２の軸受アセンブリ２２２の一部に取り付けられるか、または一部として成形され、設置中に剛性ハウジング１０２、２０８上の保持装置内に摺動することができるアタッチメントリング４５２を含み得る。いくつかの実施形態では、設計は、ピンにフィットし、可撓性区画４０２の底部ポート内に摺動し得るスナップリングを含み得る。
様々な実施形態では、可撓性区画４０２は、１つ以上の入口４１４および出口４１６を含み得る。入口４１４は、設置プロセス中に使用されて、可撓性区画４０２をその作業容積まで膨張させるために、ガスを可撓性区画４０２に追加し得る。さらに、入口４１４は、乾燥培地、緩衝液、液体栄養素、または混合を必要とする他のものを導入するために使用され得る。出口４１６は、混合プロセスが完了した後、または生体反応が所望の状態を達成した後に、可撓性区画４０２の内容物を収集するために使用され得る。さらに、ドレイン４２４が、可撓性区画４０２内の廃棄物を空にするために使用され得る。入口４１４、出口４１６、およびドレイン４２４を取り付けるために当技術分野で知られている様々な方法がある。一般的な手法は、構成要素を可撓性区画４０２に溶接することである。例えば、構成要素が、可撓性区画４０２を構成するポリマーに溶接することができるポリマーを含み得る。ＵＳ ２０１７－０１８３６１７は、可撓性区画４０２を作成するために使用される一般的な溶接可能材料のリストを含む。
様々な実施形態では、センサ４２２を使用して、可撓性区画４０２内の環境条件を監視してもよい。２００７年３月２６日に出願されたＵＳ ２００８－００３２３８９に記載されているものを含め、市場で入手可能な様々なセンサおよびセンサポート４２０があり、その全体が特定の参照により本明細書に組み込まれる。溶接および接着方法を使用してセンサポート４２０を可撓性区画４０２に結合する方法を開示している上記の引用文献には、様々な手法が記載されている。
様々な実施形態において、本明細書に記載される混合システム４００、５００、６００が、細胞を培養し、次いで細胞全体を収集するか、またはタンパク質もしくは酵素などの細胞副産物を収集するために使用され得る。このような生体反応は、典型的には、バイオプロダクションの分野でスパージャ４１８を使用して行われるガスの導入を必要とすることが多い。様々なスパージャ４１８の設計およびそれらの取り付け方法は、２０１２年９月２８日に出願されたＵＳ ２０１３－００８２４１０に記載されており、その全体が特定の参照により本明細書に組み込まれる。
様々な実施形態では、第１の軸受アセンブリ４３２および第２の軸受アセンブリ４４０が、周囲の溶接または接着によって可撓性区画４０２の開口に封止され得る第１の環状封止フランジ４５４および第２の環状封止フランジ４５６を含み得る。ＵＳ ２０１７－０１８３６１７に開示されているように、これにより、外側ケーシングが可撓性区画４０２に固定されたままの状態でハブの回転運動が可能になり、らせん状アセンブリ４２６が外部に対して無菌のまま、可撓性区画４０２内で自由に回転することを可能にする。
様々な実施形態では、アタッチメントリング４５２は、剛性ハウジング１０２、２０８上の保持装置に係合可能であり得る。保持装置は、アタッチメントリング４５２の移動を保持および／または制限することができるブラケットまたは他の何らかの物理的構造の形態をとり得る。一般に、設置プロセス中に、ユーザは、可撓性区画４０２の設置を完了するために、アタッチメントリング４５２と保持装置との相互作用を促進するべく、プルハンドル４４４を剛性ハウジング開口１２２の中に引き込む。
様々な実施形態では、可撓性区画４０２に対するらせん状アセンブリ４２６の最適な位置は、図４に示されているように中心ライン３１２に沿っている。
様々な実施形態では、可撓性区画４０２に対するらせん状アセンブリ４２６の最適な位置は、図５に示されているように、コーナーライン３１４に沿っている。
様々な実施形態では、可撓性区画４０２に対するらせん状アセンブリ４２６の最適な位置は、図６に示されているように側壁ライン３１０に沿っている。
図７は、様々な実施形態によるらせん状アセンブリ７００を示す。らせん状アセンブリ７００は、外側ケーシング７０４を含み得る第１の軸受アセンブリ７０２、第１の環状封止フランジ７０６、駆動シャフト７０８、第２の環状封止フランジ７１６を含み得る第２の軸受アセンブリ７１０、アタッチメントリング７１８、保持ポスト７２０を備え、らせん状アセンブリ７００はさらに、ヨーク７２４、ヨーク／インペラ７２６、駆動ライン７２８、第１のライン７３０、第２のライン７３２、第１の端部７３４、第２の端部７３６、駆動ライン軸７３８、横木７４０、インペラ７４２、レシーバ７４４、スタビライザ７４６、およびステム７４８を含む。
様々な実施形態では、第１の軸受アセンブリ７０２は、固定構成のままであるように構成されている外側ケーシング７０４を含み得る。外側ケーシング７０４は、対向する可撓性区画４０２の開口周囲部に溶接または接着されるように設計された周囲部を有する第１の環状封止フランジ７０６を含み得る。外側ケーシング７０４は、外側ケーシング７０４に対して自由に回転し得る駆動シャフト７０８を収容するように設計され得る。
様々な実施形態では、第２の軸受アセンブリ７１０は、固定構成のままであるように構成された外側ケーシング７１２を含み得る。外側ケーシング７１２は、対向する可撓性区画４０２の開口周囲部に溶接または接着されるように設計された周囲部を有する第１の第２の環状封止フランジ７１６を含み得る。外側ケーシング７１２は、外側ケーシング７１２に対して自由に回転し得る駆動シャフト７１４を収容するように設計され得る。さらに、第２の軸受アセンブリ７１０は、第２の環状封止フランジ７１６から離れて延びる保持ポスト７２０を含み得る。保持ポスト７２０は、第２の環状封止フランジ７１６に固着された第１の端部と、アタッチメントリング７１８に固着された第２の端部とを有してもよく、保持ポスト７２０は、剛性ハウジング開口１２２内に嵌合するために剛性ハウジング床２３８の厚さよりわずかに長くてもよい。様々な実施形態では、第２の環状封止フランジ７１６およびアタッチメントリング７１８は、可撓性区画４０２の垂直移動を制限するために、剛性ハウジング開口１２２よりわずかに大きい直径を含み得る。様々な実施形態では、ユーザは、保持ポスト７２０を剛性ハウジング開口１２２内に位置付け、プルハンドル７２２を使用して、可撓性区画４０２を剛性ハウジング１０２、２０８内に固設することができる。
様々な実施形態では、ヨーク７２４は、第１の端部４０４に隣接する可撓性区画４０２の内部に位置付けられ、第１の軸受アセンブリ７０２と物理的に連通してもよく、ヨーク／インペラ７２６は、第２の端部７３６に隣接する可撓性区画４０２の内部に位置付けられ、第２の軸受アセンブリ７１０と物理的に連通してもよい。様々な実施形態では、駆動ライン７２８は、ヨーク７２４とヨーク／インペラ７２６との間に懸吊されて、インペラ７４２をそこに固設するための回転構造を提供し得る。様々な実施形態では、駆動ライン７２８は、複数の横木７４０によって接合され得る第１のライン７３０および第２のライン７３２を含み得る。ヨーク７２４、ヨーク／インペラ７２６、および複数の横木７４０は、駆動ライン軸７３８を中心にして横方向に間隔を提供し得る。
様々な実施形態では、横木７４０を、特定の用途による必要に応じて取り付けまたは取り外してもよい。動作中、横木７４０は流体４５０の混合を提供し、したがって、所与の混合システム１００、２００、３００、４００、５００、６００における混合特性は、使用される横木７４０の数に応じて変わり得る。
様々な実施形態では、スタビライザ７４６およびインペラ７４２は、横木７４０に取って代わることができ、駆動ライン軸７３８を中心とする安定性および間隔を提供するだけでなく、可撓性区画４０２内に追加の混合も提供する。いくつかの実施形態では、インペラ７４２は、第１のライン７３０および第２のライン７３２に取り付けることができ、スタビライザ７４６が、１つの横木位置だけ離れて位置付けられ、また、第１のライン７３０および第２のライン７３２に取り付けられ得る。インペラ７４２およびスタビライザ７４６が互いに隣接して位置付けられる場合に、それらは、インペラ７４２上の管状のレシーバおよびスタビライザ７４６の中点からレシーバ７４４の中に突出するステム７４８を通して相互作用することができる。様々な実施形態では、スタビライザ７４６とインペラ７４２との間の相互作用は、混合システム１００が動作中に、インペラ７４２のブレードを最適に整列した状態に保つように作用する。いくつかの実施形態では、らせん状アセンブリ７００が回転すると、インペラ７４２がそれに作用する力に従って（スタビライザ７４６なしで）それ自体を整列させることを可能にすることが有用であり得るが、多くの用途において、結果として生じるインペラ７４２の配向は、バルク流体フローが減少するために望ましくないだろう。
図８は、様々な実施形態によるらせん状アセンブリ８００を示す。らせん状アセンブリ８００が、外側ケーシング８０４を有する第１の軸受アセンブリ８０２、第１の環状封止フランジ８０６、多角形挿入部分８０８、第１の駆動シャフト端部８１０、第２の駆動シャフト端部８１２、ラインの第１の端部８２２が取り付けられた状態で、らせん状幅８２０で第１のライン８１６および第２のライン８１８を保持するヨーク８１４、第１のペグ８２４、および第２のペグ８２６を備え得る。
様々な実施形態では、ヨーク８１４は、第１および第２のライン８１６、８１８を通すための２つの開口を有し得る。第１のライン８１６および第２のライン８１８は各々、横木７４０、スタビライザ７４６、およびインペラ７４２を挿入するための複数の開口、ならびにライン８１６、８１８の第１の端部８２２で、またはその近くに開口を有する。これらの開口の目的は、ライン８１６、８１８を第１および第２のペグ８２４、８２６に固着することであり得る。いくつかの実施形態では、ペグ８２４、８２６を開口に挿入するだけで、ライン８１６、８１８をヨーク８１４に固設するのに十分であるが、状況によっては、接着剤、溶接、またはキャップを取り入れて確実な接続を保証することができる。そのようなキャップは横木キャップに似ていてもよい。
様々な実施形態では、多角形挿入部分８０８は、モータ１０４、２０２と物理的に連通し得る対向する雌接続（図示せず）と相互作用するように機能する。様々な接続および軸受アセンブリが、２０１０年２月１日に出願されたＵＳ ２０１１－０１８８９２２に開示されていて、その全体が特定の参照により、本明細書に組み込まれる。いくつかの実施形態では、軸受ハブに雄端部があり、ヨークに雌端部があり得る。
図９は、様々な実施形態による第１の軸受アセンブリ９００を示す。第１の軸受アセンブリ９００は、第１の駆動シャフト端部９０２、第２の駆動シャフト端部９０４、外側ケーシング９０６、ハブ９０８、環状装着フランジ９１０、装着凹部９１２、可撓性容器９１６と物理的に連通する第１の環状封止フランジ９１４、開口９１８、軸受ユニット９２０、ボール軸受９２２、および封止部９２４を備え得る。
様々な実施形態では、外側ケーシング９０６は、第１の駆動シャフト端部９０２および第２の駆動シャフト端部９０４に接続するハブ９０８を収容し得る。いくつかの実施形態では、第１の駆動シャフト端部９０２、ハブ９０８、および第２の駆動シャフト端部９０４は、単一片の材料（ポリマー、金属など）から成形され得る。いくつかの実施形態では、それらは、互いに接着または溶接され得る別個の部品であり得る。様々な実施形態では、第１の駆動シャフト端部９０２は、可撓性容器９１６の外側に突出し、第２の駆動シャフト端部９０４は、無菌の回転可動アセンブリを通して可撓性容器９１６の中に突出する。
様々な実施形態では、第１の軸受アセンブリ９００は、環状装着フランジ９１０および装着凹部９１２を含む外側ケーシング９０６を含み得る。モータ１０４、２０２アセンブリ（図示せず）に位置する部材は、装着凹部９１２に挿入するように機能して、それにより、第１の軸受アセンブリ９００の動きを制限することで、モータ１０４、２０２が回転運動を第１の駆動シャフト端部９０２に伝達することを可能にし、これにより、取り付けられたハブ９０８は、回転運動を可撓性容器９１６内の第２の第１の駆動シャフト端部９０２に伝達して、らせん状アセンブリ２１４、４２６、７００、８００に可撓性容器９１６内の流体４５０を混合させ得る。
様々な実施形態では、回転運動は、外側ケーシング９０６とハブ９０８との間に位置する１つ以上の軸受ユニット９２０によって促進される。ほとんどの実施形態では、軸受ユニット９２０は、１つ以上のボール軸受９２２を含み得る。様々な実施形態では、無菌封止は、外側ケーシング９０６とハブ９０８との間に位置する１つ以上の封止部９２４を使用して作成される。
様々な実施形態では、第１の軸受アセンブリ９００は、可撓性容器９１６の開口９１８に挿入され得る。可撓性容器９１６のらせん状アセンブリ８００の製造プロセス中に、第１の環状封止フランジ９１４が、第１の軸受アセンブリ９００を取り囲む可撓性容器９１６の周囲部に当接し得る。次いで、第１の環状封止フランジ９１４および開口９１８の周囲部を互いに溶接または接着して、無菌封止を作成し得る。
様々な実施形態では、第２の第１の駆動シャフト端部９０２が、ヨーク８１４の装着点として機能するヨーク凹部９２６を含み得る。ヨーク８１４は、対応する突出部を含み、摩擦相互作用を通じてヨーク凹部に固着し得る。いくつかの実施形態では、ヨーク８１４は、ヨーク凹部９２６に接着または溶接され得る。いくつかの実施形態では、ヨーク８１４は、スナップリングを使用して軸受アセンブリに取り付けられ得る。そのような実施形態は、ピンアセンブリを含み得る。
図１０および図１１は、様々な実施形態による混合システム１０００、１１００を示す。混合システム１０００は、ギアボックスアセンブリ１００６、１１０６に接続されたモータ１００２、１１０２を含み得る。駆動シャフトモータ端部１００４が、ギアボックスアセンブリ１００６、１１０６から突出し、ナット１１０４で蓋をされ得る。ギアボックスアセンブリ１００６、１１０６が、挿入された第１の駆動シャフトの第１の駆動シャフト端部１１１０を受け入れるように設計された第１の軸受アセンブリマウント１００８、１１０８に回転エネルギーを送達し得る。様々な実施形態において、回転力は、ギアボックスアセンブリ１００６、１１０６から第１の軸受アセンブリマウント１００８、１１０８に、そして、第１の環状装着フランジ１１１６で可撓性区画１０１２、１１１４に溶接された第１の軸受アセンブリ１０１０、１１１２を通して可撓性区画１０１２、１１１４内に伝達される。第２の駆動シャフト端部１１１８は、第１の軸受アセンブリ１０１０、１１１２と回転連通しており、ヨーク１１２０を回転させる。
様々な実施形態では、可撓性区画１０１２、１１１４は、流体が存在する場合に可撓性区画１０１２、１１１４に支持を提供し得る剛性ハウジング１０１４に設置され得る。可撓性区画１０１２、１１１４は、可撓性区画１０１２、１１１４を剛性ハウジング１０１４の空洞に挿入し、挿入後にドア１０１６をヒンジ上でスイングすることによりドア１０１６を閉じ、その後、ラッチ１０２０を開構成から閉構成に変更することによりドア１０１６を閉位置に固設することにより、剛性ハウジング１０１４の内側に固設され得る。様々な実施形態では、剛性ハウジング１０１４の端部は実質的に開放されていて、天井として機能する剛性ハウジングレール１０２２を単に有するだけであってもよい。
図１２は、様々な実施形態による第２の軸受アセンブリ１２００を示す。第２の軸受アセンブリ１２００は、保持ポスト１２０４を含む第２の環状封止フランジ１２０２、アタッチメントリング１２０６、プルハンドル１２０８、およびスラストピンレシーバ１２１０を備え得る。第２の軸受アセンブリ１２００は、軸受カップ１２１２、スラスト軸受１２１４、スラストピン１２１６、スナップ凹部１２１８、およびピンヘッド１２２０をさらに含む。
様々な実施形態では、第２の軸受アセンブリは、可撓性容器９１６の外部から可撓性容器９１６の内部への回転運動の伝達を必要としない。しかしながら、いくつかの実施形態では、第２の軸受アセンブリ１２００が、可撓性容器９１６の外部のモータ１０４、２０２によって駆動され得るように、第１の軸受アセンブリ９００に類似していてもよい。
回転運動の外部伝達を必要としない様々な実施形態では、第２の軸受アセンブリ１２００は、スナップ凹部１２１８によってスラストピンレシーバ１２１０によって保持されるスラストピン１２１６を含み得る。いくつかの実施形態では、スラストピン１２１６は、スラスト軸受１２１４を通して挿入してもよく、スラスト軸受１２１４は、軸受カップ１２１２の内部に位置付けられて、それにより、軸受カップ１２１２の自由な回転運動を可能にし得る。いくつかの実施形態では、軸受カップ１２１２がヨーク／インペラ７２６に固着し、モータ１０４、モータ２０２がハブ９０８を駆動し、らせん状アセンブリ８００を通して回転力を伝達すると、軸受カップ１２１２も回転して、流体４５０の効率的な混合を可能にする。様々な実施形態では、スラストピン１２１６は、スラスト軸受１２１４および軸受カップ１２１２がスラストピン１２１６から外れるのを防ぐように機能し得るピンヘッド１２２０を含む。
様々な実施形態において、軸受カップ１２１２は、ヨーク／インペラ７２６に固着し、それにより、ヨーク／インペラ７２６の自由な回転を可能にする。いくつかの実施形態では、軸受カップ１２１２は、ヨーク／インペラ７２６に接着または溶接され得る。他の実施形態では、軸受カップ１２１２は、歯１２２２、突起、または軸受カップ１２１２をヨーク／インペラ７２６に物理的に結合するフック１０２６を含み得る。
図１３は、様々な実施形態による可撓性区画１４０２に装着された第２の軸受アセンブリおよびヨーク／インペラ１３００を示す。第２の軸受アセンブリおよびヨーク／インペラ１３００は、可撓性区画１３０２上に組み立てられてもよく、可撓性区画１４０２は、開口１３０６を有する第２の端部１３０４を含み得る。第２の端部１３３６は、外部１３０８を内部１３１０から分離して、内部１３１０の無菌性を維持する。第２の軸受アセンブリは、第２の端部１３３６に装着されてもよく、プルハンドル１３１２、アタッチメントリング１３１４、保持ポスト１３１６、第２の環状封止フランジ１３１８、スラストピン１３２０、および軸受カップ１３２２を含んでもよい。軸受カップ１３２２は、ヨーク／インペラ１３２４に装着する機能を果たしてもよく、ヨーク／インペラ１３２４は、１つ以上のヨーク／インペラ開口１１２６、１１２８を含んでもよく、ヨーク／インペラ１３２４は、第１の端部１３３４および第２の端部１３３６と相互作用することにより第１のライン１３３０および第２のライン１３３２を固設する機能を果たしてもよい。ヨーク／インペラ１３２４は、ヨーク８１４がらせん状幅１３３８を設定するのを支援し得る。
様々な実施形態では、第１のライン１３３０および第２のライン１３３２は、第１の端部１３３４および第２の端部１３３６を、ヨーク／インペラ１３２４に位置する対向するヨーク／インペラ開口１１２６、１１２８に通してらせん状幅１３３８を作成することによって離間され得る。様々な実施形態では、第１および第２のライン１１３０、１１３２は、端部１１３４、１１３６を固設穴１１４２に通すことにより、ヨーク／インペラ１３２４に固設され得る。代替的には、ライン１１３０、１１３２は、接着、溶接、または図８に示されるヨーク８１４に見られる同じ穴および開口配置によって、ヨーク／インペラ１３２４に固設され得る。
図１４は、様々な実施形態による、図１３に示されるものの断面図を示す。第２の軸受アセンブリおよびヨーク／インペラ１４００は、開口１４０４を通して可撓性区画１４０２に装着し得る。可撓性区画１４０２は、内部１４０８の無菌性を維持するために、外部１４０６と内部１４０８とを分離する第２の端部１４４４を含み得る。第２の軸受アセンブリ１４１０は、プルハンドル１４１２、アタッチメントリング１４１４、保持ポスト１４１６、および開口１４０４の周囲部に任意の適切な方法で接着、溶接、または接合することができる第２の環状封止フランジ１４１８を含み得る。第２の軸受アセンブリ１４１０は、スラストピン１４２０、ピンヘッド１４２２、軸受カップ１４２４、ノッチ１４２６、および軸受カップフランジ１４２８をさらに含み得る。ヨーク／インペラ１４３０は、軸受カップ１４２４を接続することができ、ヨーク／インペラフランジ１４３２、固設穴１４３４、およびヨーク／インペラ開口１４３６を含み得る。第１のライン１４３８および第２のライン１４４０が、それぞれ第１の端部１４４２および第２の端部１４４４を含んでもよく、これらは、ヨーク／インペラ開口１４３６を通して、固設穴１４３４上に固設され得る。
様々な実施形態において、軸受カップ１４２４は、軸受カップ１４２４がヨーク／インペラフランジ１４３２内に保持されることを可能にするようなサイズにされたノッチ１４２６を含み得る。軸受カップ１４２４をヨーク／インペラ１４３０に固設することの代替は、回転運動に対して弾性的な方法での接着、溶接または接合を含み得る。
図１５および図１６は、様々な実施形態による混合システム１５００、１６００を示す。混合システム１５００、１６００は、らせん状アセンブリ１５０８、１６０８を挿入するための１つ以上の開口１５０６、１６０６を有する剛性ハウジング床１５０４および床外部１６０４を有する剛性ハウジング１５０２、１６０２を備え得る。らせん状アセンブリ１５０８、１６０８は、ユーザがプルハンドル１５１０、１６１２を調整して、らせん状アセンブリ１５０８を開口１５０６、１６０６のうちの１つ内の静止位置に移動させることにより、所定の位置に引き入れられ得る。らせん状アセンブリ１５０８、１６０８は、第２の環状封止フランジ１５１４を一方側で剛性ハウジング床１５０４に当接させ、開位置から閉位置に移動可能なアセンブリラッチ１６１４が床外部１６０４上にらせん状アセンブリ１５０８、１６０８を当接させて固設することによって固設され得る。
図１７は、様々な実施形態によるらせん状アセンブリ１７００の一部を示す。らせん状アセンブリ１７００は、横木１７０６によって互いに接合された第１のライン１７０２および第２のライン１７０４を含んでもよく、横木１７０６は、２つの端部１３１０、端部１３１０に隣接する横木フランジ１３０８を含み、横木キャップ１７１２が、横木１７０６の各端部１７１０をライン１３０２、１３０４に固設するように使用され得る。
様々な実施形態において、第１のライン１７０２および第２のライン１７０４は、複数の開口（後の図に示される）を含み、横木１７０６の第１の端部１７１０は、横木フランジ１７０８が第１のライン１３０２に当接するまで第１のライン１７０２上の開口を通ることができ、横木１７０６の第２の端部１７１０は、横木フランジ１７０８が第２のライン１７０４に当接するまで第２のライン１７０４上の開口を通ることができる。いくつかの実施形態では、横木キャップ１３１２を使用して、横木端部１３１０を第１および第２のライン１３０２、１３０４に固設し得る。いくつかの実施形態では、接着剤、溶接、ピン、ノット、タイ、または任意の他のデバイスもしくは接合技術を使用して、横木１０３６をライン１３０２、１３０４に固設し得る。
様々な実施形態では、横木端部１３１０は、横木キャップ１３１２の内側の突起が所定の位置にスナップすることを可能にする横木凹部１７１４を含み得る。
様々な実施形態では、ライン１３０２、１３０４は、任意の種類の既知の糸またはコード、ならびに引張応力に抵抗するのに適したポリマーから作成され得る。
様々な実施形態では、ラインおよび横木は、ロープ、コード、プラスチックポリマー、ストリング、ワイヤ、または他の既知のもしくは有用なものから作製され得る。いくつかの実施形態では、ラインは、平坦なプラスチックポリマーから作製されてもよく、いくつかの状況では、可撓性容器で使用されるのと同じまたは類似の材料を使用して多層化されてもよい。様々な実施形態では、端部およびキャップは、プラスチックポリマー、金属ポリマー、または他の既知もしくはなものから作製することができる。
図１８は、様々な実施形態によるらせん状アセンブリ１８００の一部を示す。らせん状アセンブリ１８００は、横木１４０６、スタビライザ１４１０、およびインペラ１４１８が取り付けられる第１のライン１８０２および第２のライン１８０４を含み得る。
様々な実施形態では、横木１８０６は、２つのライン１４０２、１４０４の間に延在して接続し、アイドル中および使用中の両方でらせん状構造を安定化させる。横木キャップ１４０８が、横木１４０６をライン１４０２、１４０４に固設するために使用され得る。使用中、アセンブリ全体が非常に速く回転することがあり、横木１４０６は構造的支持要素として機能するとともに、混合を増加させる。所与の用途に使用される横木１４０６の数は、層流の流体フローを減らし、バルク流体フローを最大にするために最適化を必要とすることがある。
様々な実施形態では、スタビライザ１８１０は、クロス部材１８１２を含んでもよく、クロス部材１８１２は、２つ以上のスタビライザキャップ１４１４を使用して第１および第２のライン１４０２、１４０４に固設する端部を含み得る。いくつかの実施形態では、スタビライザ１８１０は、スタビライザ１８１０に隣接するインペラ１８１８に向かって突出するステム１８１６を含み得る。
様々な実施形態では、インペラ１８１８は、インペラキャップを備えた第１および第２のライン１４０２、１４０４に延在して接続する２つの端部を有する。一般に、キャップまたは他の固設手段が、第１および第２のライン１４０２、１４０４に対して様々な要素を固定して保持し得る。いくつかの実施形態では、インペラ１８１８は、スタビライザ７４６のステム１８１６に向かって突出するレシーバ１８２０を含み得る。ステム１８１６は、インペラ１８１８がその端から端までの軸に沿って反転するのを防ぐために、レシーバ１８２０内に受け入れられ得る。スタビライザ１８１０とインペラ１８１８との間の相互作用がないと、インペラ１８１８は、最小の抵抗を提供する配向に反転する。そのような配向は、ほとんどの場合、バルク流体フローには最適ではない。
様々な実施形態では、ステム１８１６は、レシーバ７４４の内外に移動して、らせん状アセンブリ１８００の変動する回転速度に対応することができる。いくつかの実施形態では、スタビライザ１８１０のステム１８１６は、溶接、接着剤によって固定することができ、またはインペラ１８１８と一体にすることができる。そのような実施形態では、第１および第２のライン１４０２、１４０４は、クロス部材１８１２の端部に対して摺動することができてもよい。
様々な実施形態では、スタビライザ１８１０とインペラ１８１８部品との間の相互作用は、スタビライザ１８１０がインペラ１８１８を支援して、安定した平面配向を維持することを可能にするあらゆるものに類似することができる。いくつかの実施形態では、インペラ１８１８がステム１８１６を含んでもよく、スタビライザ１８１０がレシーバ１８２０を含んでもよい。いくつかの実施形態では、インペラ１８１８は、各ライン１４０２、１４０４に２つ以上の取り付け場所を有してもよい。いくつかのそのような実施形態では、らせん状アセンブリ１８００が使用されているときに、１つのアタッチメントが固定されてもよく、１つのアタッチメントが摺動して、ライン１４０２、１４０４のねじれに対応してもよい。
図１９は、様々な実施形態によるらせん状アセンブリ１９００の一部の分解図の例示である。らせん状アセンブリ１９００は、第１のライン１９０２、第２の第１のライン１９０２、１つ以上の横木１５１６、１つ以上のスタビライザ１５２４、および１つ以上のインペラ１５３６を含み得る。
様々な実施形態では、らせん状アセンブリは、第１のライン１９０２上の開口１５１４を通って突出する第１の突起１９１８と、第２のライン上の開口１５１４を通って突出する第２の突起１９２０とを有する１つ以上の横木１５１６を含み得る。いくつかの実施形態では、ランキャップ１５２２は突起にスナップして、横木１５１６をラインに固設し得る。
様々な実施形態では、らせん状アセンブリ１９００が、第１のライン１９０２上の開口１５１４を通って突出する第１の端部１９３０および第２のライン１９０４上の開口１５１４を通って突出する第２の端部１９３２を有するクロス部材１９２６を含むスタビライザを含み得る。スタビライザキャップ１５３４が、端部１５３０、１５３２にスナップして、スタビライザをらせん状アセンブリ１９００に固設し得る。いくつかの実施形態では、ステム１９２８が、クロス部材１９２６の中心から垂直に突出し得る。
様々な実施形態では、インペラ１９３６は、第１のライン１９０２上の開口１５１４を通って突出する第１のアタッチメント１９４２と、第２のライン１９０４上の開口１５１４を通って突出する第２のアタッチメント１９４４とを有するクロス部材１９３８を含み得る。様々な実施形態では、レシーバ１９４０が、クロス部材１９３８の中心からに垂直に延在し得る。
様々な実施形態では、レシーバ１９４０は、本質的に管状であり、スタビライザ１９２４からのステム１９２８を受け入れ得る。レシーバ１９４０およびステム１９２８は、らせん状アセンブリ１９００の回転速度が変化するときに、互いに対して摺動し得る。
図２０は、様々な実施形態による、ねじれていない平面位置にあるらせん状アセンブリ２０００の一部を示す。らせん状アセンブリ２０００は、互いに対して平行な構成の第１のライン２００２および第２のライン２００４を含み得る。スタビライザ２００６およびインペラ２００８は、互いに対して第２の位置２３００にある。このような構成は、混合システム６００が使用されていない場合に起こりやすい。
図２１は、様々な実施形態による、ねじれた構成のらせん状アセンブリ２１００の一部を示す。らせん状アセンブリ２１００は、第１のライン２１０２および第２のライン２１０４を含んでもよく、これらが、駆動ライン軸７３８の周りに巻き付けられ、互いの周りにねじられる。スタビライザ２１０６およびインペラ２１０８は、互いに対して第１の位置２２００にある。
図２２は、様々な実施形態による、互いに対して第１の位置２２００にあるスタビライザ２２０２およびインペラ２２０６を示す。スタビライザ２２０２は、ステム２２０４を含んでもよく、インペラ２２０６は、レシーバ２２０８を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第１の位置２２００は、第２の位置２３００よりもレシーバ２２０８内にさらに延在するステム２２０４を含み得る。いくつかの実施形態では、第１の位置１８００は、第２の位置２３００にあるときよりもレシーバ２２０８内にさらに延在しないステム２２０４を含み得る。いくつかの実施形態では、第１の位置２２００および第２の位置２３００は、同じ位置にあるステム２２０４、１９０４およびレシーバ２２０８、１９０８を含み得る。
図２３は、様々な実施形態による、互いに対して第２の位置２３００にあるスタビライザ２３０２およびインペラ２３０６を示す。スタビライザ２３０２は、ステム２３０４を含んでもよく、インペラ２３０６は、レシーバ２３０８を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第２の位置２３００は、第２の第１の位置２２００よりもレシーバ２３０８内にさらに延在するステム２３０４を含み得る。いくつかの実施形態では、第２の位置２３００は、第１の位置２２００にあるときよりもレシーバ２３０８内にさらに延在しないステム２３０４を含み得る。いくつかの実施形態では、第１の位置２２００および第２の位置２３００は、同じ位置にあるステム２２０４、１９０４およびレシーバ２２０８、１９０８を含み得る。
図２０および図２１は、様々な実施形態による、スタビライザ／インペラ２４００、２１００の例の異なる向きの図である。スタビライザ／インペラ２４００は、スタビライザ２４０２およびインペラ２４０４を備える。
図２６は、様々な実施形態による、横木インペラ２６００の図である。いくつかの実施形態では、横木インペラ２６００の対称性はそれを自己配向させるので、横木インペラ２６００は、適切な配向のためにスタビライザ７４６を必要としない。いくつかの実施形態では、横木インペラ２６００
図２７は、様々な実施形態による、インペラ２７００、２４００、２５００を上から見た図である。
図２８は、インペラのフィン２４０２を中央ハブ２８０４に取り付けることができる１つの可能な方法の図である。いくつかの実施形態では、フィン２８０２は、中央ハブ２８０４上の溝２８０８に摺動し、摩擦力によって保持されるように設計された溝２８０８を含み得る。いくつかの実施形態では、インペラ２７００、２４００、２５００は、単一片に成形され得る。
図２９は、フィン２５０２の１つの可能な配向を示すためのインペラ２９００の図である。
図３０は、従来技術による、混合システム３０００を示す。この特定の混合システム３０００は、タンクの中心に位置する駆動シャフトおよびインペラを備えた円筒形である。矢印は、インペラを備えたこのようなシステムで、動作中にどのように流体が流れるかを示す。
図３１は、従来技術による、混合システム２７００を示す。この特定の混合システム３１００は、直径よりも大きい高さを有するが、他の点では、図２６に示される混合システム３０００と非常に類似している。このような混合システム３１００は、流体が適切に混合されていないところによどみゾーンが現れ始めるため、拡張可能性の問題がある。
図３２は、タンクの中央にインペラがあり、タンクの底部から上部に延在する駆動シャフトを含む混合システム３２００を示す。このような設計により、図２７に見られるよどみゾーンに関連する問題の一部が解決されるが、駆動シャフトとインペラがタンク内の中央にあるため、隔離ゾーンが出現している。これは、最上層と最下層が形成され、それらが効率的に入り混ざらないことを意味する。
図３３は、図２６～２８に示される混合システム２６００、２７００、２８００、２９００で発生し得る問題を示す。具体的には、なんらかの物理的なバッフル装置がない中心に配置されたインペラは、流体内に渦を生成する可能性がある。渦の問題は、流体内の材料が互いに相対的に移動し、混合効率が低下することである。
図３４は、様々な実施形態による混合システム３４００を示す。図３４に示される混合システム３４００は、長方形の形状を含む。
図３５は、混合が無効なよどみゾーンを引き起こしているドライブアセンブリの不適切なオフセットと、混合されている細胞または材料を損傷する可能性のある高せん断ゾーンを示す。
図３６は、よどみゾーン、隔離ゾーン、および高せん断ゾーンを最少化または排除しながら、バルク流体フローを最大化する駆動アセンブリの最適化されたオフセット位置を示す。
本教示を多様な実施形態と併せて記載するが、本教示をかかる実施形態に限定することを意図していない。対照的に、本教示は、当業者に理解されるように、多様な代替物、変形物、及び等価物を包含する。
さらに、様々な実施形態を記載する際、本明細書では、方法および／またはプロセスを特定の順序のステップとして提示している場合がある。しかしながら、本方法またはプロセスが本明細書に記載された特定の順序のステップに依拠しない限り、本方法またはプロセスは、記載された特定の順序のステップに限定されるべきではない。当業者であれば理解するであろうように、他の順序のステップが可能であり得る。したがって、本明細書に記載された特定の順序のステップを、特許請求の範囲に対する限定として解釈するべきではない。さらに、本方法及び／またはプロセスを対象とする特許請求の範囲は、記された順序でのそれらのステップの性能に限定されるべきではなく、当業者であれば、順序が変更されてもよく、それでもなお様々な実施形態の趣旨及び範囲内に収まり得ることを容易に理解するであろう。

Claims (2)

  1. バイオプロダクション混合アセンブリであって
    第１のラインおよび第２のラインを含むらせん状アセンブリと、
    第１および第２の取り付け位置を含む第１の端部を有し、かつ第１および第２の取り付け位置を含む第２の端部を有するインペラと、を備え、
    前記第１の端部の前記第１の取り付け位置が、前記第１のラインに固着され、前記第２の端部の前記第１の取り付け位置が、前記第２のラインに固着され、
    前記第１の端部の前記第２の取り付け位置が、前記第１のラインに固設され、前記第２の端部の前記第２の取り付け位置が、前記第２のラインに固設され、前記第２の取り付け位置が、前記混合アセンブリが回転運動中に前記ラインに沿って摺動するように構成されている、バイオプロダクション混合アセンブリ。
  2. 前記第１および第２の取り付け位置が、前記第１および第２のラインの開口のセットと係合する突起であり、前記第２の取り付け位置を受容するための前記開口が、前記ラインの長さ方向に沿った前記突起の移動を可能にするように楕円形に形作られている、請求項１に記載のバイオプロダクション混合アセンブリ。
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