KR20220010537A - 제로 데드 레그 밸브 - Google Patents

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KR20220010537A
KR20220010537A KR1020217041267A KR20217041267A KR20220010537A KR 20220010537 A KR20220010537 A KR 20220010537A KR 1020217041267 A KR1020217041267 A KR 1020217041267A KR 20217041267 A KR20217041267 A KR 20217041267A KR 20220010537 A KR20220010537 A KR 20220010537A
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plunger
bore
seal
valve
proximal end
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Application number
KR1020217041267A
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English (en)
Inventor
브라이언 페레이라
Original Assignee
이엠디 밀리포어 코포레이션
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Publication date
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Abstract

밸브로서, 제1 섹션 및 제2 섹션을 가지는 본체; 본체의 제2 섹션에 부착되거나 본체의 제2 섹션의 일체형 부분으로서 배치되는 연장형 플랜지; 본체를 통해서 연장되고 근위 단부 및 원위 단부를 가지는 세장형 보어; 보어 내에서 배치되고 보어를 따라 연장되는 길이방향으로 변위 가능한 플런저로서, 근위 단부 및 원위 단부를 가지고 보어의 원위 단부를 향해서 변위된 제1 위치와 보어의 근위 단부를 향해서 변위된 제2 위치를 가지는, 플런저; 플런저의 근위 단부에 부착되고 그 근위 단부에서 보어를 밀봉하는 격막 밀봉부; 격막 밀봉부와 보어의 원위 단부 중간의 위치에서 보어를 밀봉하는 글랜드 밀봉부로서; 플런저가 글랜드 밀봉부를 통해서 연장되고 그에 밀봉 가능하게 고정되는, 글랜드 밀봉부; 격막 밀봉부와 글랜드 밀봉부 사이의 보어 내의 유체 전달 개구부를 포함하고; 플런저의 길이방향 변위가 격막 밀봉부를 이동시켜 보어를 개방하며, 글랜드 밀봉부가 연신되어 변위를 수용하고 플런저 주위의 밀봉을 유지하며, 유체 유동 경로가 보어의 개방 근위 단부와 유체 전달 개구부 사이에 형성되고, 플런저의 제1 위치를 향한 길이방향 변위는 격막을 이동시켜 보어를 개방한다. 밸브는 연장형 플랜지를 더 포함하고, 연장형 플랜지는, 플런저가 보어의 근위 단부를 향해서 변위될 때, 제2 위치의 표면과 대략적으로 공통-평면적이 되어, 제로 데드 레그 위치를 생성하는, 표면을 갖는다.

Description

제로 데드 레그 밸브
관련 출원
본원은, 전체가 참조로 포함되는, 2019년 6월 21일자의 미국 가출원 62/864,648의 우선권의 이익을 주장한다.
본 개시 내용의 실시형태는 혼합기 또는 생물반응기로서 유용한 컨테이너에 관한 것이다. 보다 특히, 본원에서 개시된 실시형태는 컨테이너의 내부 부피와 유체 연통되는 밸브를 포함한다.
통상적으로, 생물학적 유체가, 스테인리스 강 컨테이너를 이용하는 시스템 내에서 프로세스되어 왔다. 이러한 컨테이너는, 재사용될 수 있도록, 사용 후에 멸균 처리된다. 멸균 처리 과정은 비용이 많이 들고 번거로우며 종종 효과적이지 않은 경우가 빈번하다. 보다 최근에, 컨테이너는, 가요성 중합체 필름으로 제조된 가요성 컨테이너와 같은, 가요성 컨테이너를 포함한다. 제조에 있어서 보다 큰 유연성을 제공하기 위해서 그리고 장비의 멸균 처리 및 재생에 필요한 시간을 줄이기 위해서, 제조자는, 백, 예를 들어 2-차원적인(베개(pillow)-형상) 또는 3-차원적인 백과 같은, 일회용 멸균 처리 컨테이너를 채택한다. 그러한 백은, 배치식(batch), 반-연속적, 또는 연속적 모드이든 간에, 생물학적 제품을 프로세스하기 위해서 1차례 이용되고, 그 후에는 폐기된다. 이러한 일회용 백은 둘 이상의 구성성분을 혼합하기 위한 시스템으로 구성되고, 그러한 구성성분 중 적어도 하나는 액체이고 다른 것(들)은 액체 또는 고체이며, 그러한 백은, 내용물들이 가능한 한 균일하게 혼합되게 하기 위해서 혼합 요소 또는 기타를 갖는다.
생물반응기 내의 세포 성장을 위해서 또는 백 또는 혼합기 내의 다른 목적을 위해서, 프로세싱 중에, 재료 및/또는 프로세싱 보조제, 예를 들어 소포제(antifoam 작용제), 영양물질, 및 기타를 시스템에 공급하는 것이 종종 바람직할 수 있다. 전형적으로, 이러한 재료는 컨테이너 또는 백의 상단부 및 하단부 내의 복수의 포트를 통해서 첨가되고, 혼합 요소는 이들을 분산시킨다. 그러나, 이는, 포트가 전형적으로 컨테이너의 내부 표면을 따라서 위치되며 재료를 필요한 곳으로 분산하는 것이 종종 완전하지 않다는 점에서, 비효율적인 방법이다. 예를 들어, 포트는 컨테이너의 하단부 또는 측벽에 위치되고, 그에 부착된 관을 갖는다. 관은, 컨테이너 내에 남아 있는 유체의 농도와 상이한, 즉 더 묽거나 진한 성분의 농도를 가지는 유체로 충진되기 시작할 수 있고, 그에 따라 취해지는 제품 샘플이 덜 정확해지게 할 수 있고 잠재적으로 잘못된 방향으로 진행되게 할 수 있다. 유사하게, 보조제 및 작용제(agent)가 침전(settle)되는 경우에, 용해 전에, 포트 부근에서 또는 관(즉, "데드-레그") 내에서, 상단, 하단, 또는 측벽으로부터 컨테이너 내로 도입되는지의 여부와 관계없이, 이러한 보조제 및 시약은 유체 내의 혼합 후에 이용될 수 없고, 그에 따라 귀중한 반응물을 낭비하게 된다. 과거에, 그러한 폐기물은 반응물을 컨테이너 내로 매우 서서히 도입하는 것, 또는 전단 응력(shear stress)을 부여하는, 매우 빠른, 그러나 바람직하지 않은, 혼합 속도를 이용하는 것에 의해서만 방지되었다. 또한, 샘플은 종종 데드-레그를 가지는 포트 또는 배관으로부터 취해지고, 이는 종종 농도가 다르게 하고 및/또는 상당한 양의 생물학적 유체의 회수를 필요로 하며, 이는 낭비가 된다. 제조자는 컨테이너로부터 샘플을 취하기 위해서 담기는 관을 이용할 수 있으나, 또한 멸균 처리되어야 하고 컨테이너 내의 유체를 오염시킬 수 있다. 따라서, 담기는 관은 바람직하지 않다.
작용제, 보조제, 및 성분의 양호한 혼합은 생물반응기 프로세스를 최적화하는데 도움을 준다. 백신, 액체 및 생물학적 성분의 생산은 종종 용해 가능한 고체 프로세싱 작용제의 첨가를 필요로 한다. 예를 들어, 알루미늄 염이, 신체의 면역 반응을 향상시켜 백신의 효율을 개선하는 보강제(adjuvant)로서 이용된다. 불행하게도, 보강제는 종종 0.2 미크론보다 큰 입자 크기로 구성되고, 컨테이너의 하단부에 침전되기 쉽고, 이는 그 후에 용해되지 않거나 용액에 혼합되지 않는다.
잘-설계된 혼합 시스템은 이하의 3가지 기본적인 기능을 제공한다: 균질한 분산체 내의 일정 조건(영양물질, pH, 온도 등)의 생성; 예를 들어 생물반응기 또는 컨테이너 내의 필요한 곳에서 그리고 필요할 때 산소를 공급하기 위한 그리고 이산화탄소를 추출하기 위한 가스의 소산(dispersion); 및/또는 열 전달의 최적화. 생물반응기 컨테이너의 크기 및/또는 종횡비가 증가될 때, 손상을 가하는 전단 효과를 부여하지 않으면서 허용 가능한 혼합을 제공하는 것이 더 어려워질 수 있다. 특정 상업적 혼합기 및 생물반응기 플랫폼은 단일 하단 장착 임펠러를 포함한다. 단일 하단 임펠러는 정체 구역을 가지는 와류를 생성하여, 혼합을 감소시킨다. 다수의 임펠러 및/또는 더 빠른 임펠러 속력이 전체적인 혼합 및 혼합 속력을 개선한다. 그러나, 일부 배플뿐만 아니라, 다수의 임펠러 및/또는 빠른 임펠러 속력과 관련된 큰 전단율은 컨테이너 내의 세포를 손상시킬 수 있다.
일부 백, 생물반응기, 또는 컨테이너는, 강성이든 또는 가요성이든, 혼합 개선을 위해서 백의 내부 측벽의 적어도 일부를 따라서 수직으로 형성된 배플을 포함한다. 이러한 배플은 전형적으로 슬리브이고, 슬리브의 내측부 내로 피팅(fit)되도록 성형된 목재, 플라스틱, 또는 금속과 같은 강성 부재를 종종 가지며, 이는 컨테이너를 손상시킬 수 있다. 큰 부피의 백, 예를 들어 1000 L 내지 3000 L 부피의 백, 컨테이너, 또는 생물반응기는 특히 성분들을 균일하게 혼합하는데 있어서 어려움을 나타내는데, 이는, 이러한 시스템의 증가된 높이가, 감소된 높이 대 폭의 종횡비에도 불구하고, 혼합 효율을 저하시키기 때문이다.
당업계에서의 진보로서, 균질한 혼합 및 샘플링을 촉진하는 생물학적 유체의 혼합을 위한 컨테이너와 함께 이용하기 위한 밸브가 제공되었다. 또한, 당업계에서의 진보로서, 균질한 혼합 및 샘플링을 촉진하는 생물학적 유체의 혼합을 위한 컨테이너와 함께 이용하기 위한 일회용 밸브가 제공되었다. 또한 진보로서, 용액 또는 유체 내의 성분, 작용제, 보조제 등의 농도가 일정하도록, 프로세스에서 제로 데드-레그가 있는 밸브가 제공되었다.
밸브와 같은 유체 전달 장치로서, 제1 섹션 및 제2 섹션을 가지는 본체; 본체의 제2 섹션에 부착되거나 본체의 제2 섹션의 일체형 부분으로서 배치되는 연장형 플랜지; 본체를 통해서 연장되고 근위 단부 및 원위 단부를 가지는 세장형 통로 또는 보어; 보어 내에서 배치되고 보어를 따라 연장되는 길이방향으로 변위 가능한 플런저로서, 근위 단부 및 원위 단부를 가지고 보어의 원위 단부를 향해서 변위된 제1 위치와 보어의 근위 단부를 향해서 변위된 제2 위치를 가지는, 플런저; 플런저의 근위 단부에 부착되고 그 근위 단부에서 보어를 밀봉하는 격막 밀봉부; 격막 밀봉부와 보어의 원위 단부 중간의 위치에서 보어를 밀봉하는 글랜드 밀봉부(gland seal)로서; 플런저가 글랜드 밀봉부를 통해서 연장되고 그에 밀봉 가능하게 고정되는, 글랜드 밀봉부; 격막 밀봉부와 글랜드 밀봉부 사이의 보어 내의 유체 전달 개구부를 포함하고; 플런저의 길이방향 변위가 격막 밀봉부를 이동시켜 보어를 개방하며, 글랜드 밀봉부가 연신되어 변위를 수용하고 플런저 주위의 밀봉을 유지하며, 유체 유동 경로가 보어의 개방 근위 단부와 유체 전달 개구부 사이에 형성되고, 플런저의 제1 위치를 향한 길이방향 변위는 격막을 이동시켜 보어를 개방한다. 유체 전달 장치 또는 밸브는, 선택적으로, 청구항에서 더 완전히 설명된 바와 같이, 도면의 적어도 하나와 관련하여 실질적으로 도시되고/되거나 설명되는 바와 같이, 플런저가 통로 또는 보어의 근위 단부를 향해서 변위될 때 제2 위치의 표면과 대략적으로 공통-평면적이 되어, 제로 데드 레그 조건을 생성하는 표면을 가지는 연장형 플랜지를 더 포함한다. 본 개시 내용의 다양한 이점, 양태, 신규하고 혁신적인 특징뿐만 아니라, 그 예시적인 실시형태의 상세 내용이 이하의 설명 및 도면으로부터 보다 완전하게 이해될 것이다.
개시 내용의 실시형태는 유체를 위한, 백, 생물반응기 및/또는 기타와 같은 컨테이너와 유체 연통되는 밸브를 포함하고, 그러한 컨테이너는 가요성 재료로 형성된 내부 부피, 선택적으로, 상기 컨테이너 내의 하나 이상의 유입구, 선택적으로 상기 컨테이너 내의 하나 이상의 배출구, 적어도 부분적으로 상기 컨테이너의 부피 내에 장착되는 임펠러 조립체, 및 상기 컨테이너의 내부 부피 내의 배플을 포함한다. 일부 실시형태에서, 연장형 플랜지가 밸브 및 백 또는 생물반응기에 부착될 수 있다. 일부 실시형태에서, 연장형 플랜지는 클램프를 통해서 밸브에 부착될 수 있다. 일부 실시형태에서, 밸브는 백 또는 생물반응기에의 부착을 위해서 함께 일체로 형성된 연장형 플랜지를 가질 수 있다. 플랜지는, 예를 들어 접착제를 이용하여 또는 열-밀봉에 의해서, 백 또는 생물반응기 또는 컨테이너에 부착된다. 백 또는 생물반응기는 당업자에게 알려진 바와 같은 2-차원적인 백 또는 3-차원적인 백일 수 있다.
개시 내용에 따른 실시형태는 또한 생물학적 유체를 프로세싱 및/또는 샘플링하기 위한 방법을 포함한다. 생물학적 유체(들)가 내부 부피를 가지는 백 또는 생물반응기 내에 전달될 수 있거나 달리 제공될 수 있다. 밸브와 같은 유체 전달 장치는 백 또는 생물반응기의 하류에 위치되고 그와 유체 연통된다. 플랜지는 백 또는 생물반응기에 대한 부착을 위한 비교적 큰 표면을 포함할 수 있다. 밸브는, 밸브에 부착되거나 그 일체형 부분인 플랜지의 연장된 지역을 따라서 백 또는 생물반응기에 부착된다. 생물학적 유체가, 예를 들어 임펠러 및/또는 혼합 블레이드를 이용하여 혼합된다. 임펠러는 구동 메커니즘으로서의 물리적 샤프트에 부착될 수 있거나, 임펠러의 회전을 생성하기 위해서 균형을 이루는 자기장을 이용하는 자기 구동 펌프에 의해서 동력을 공급받을(powered) 수 있다. 고체 프로세싱 작용제(들)가 생물학적 유체와의 혼합을 위해서 백 또는 생물반응기의 내부 부피에 전달될 수 있다. 또한, 밸브는, 폐쇄 위치에 있을 때 유밀 밀봉부를 제공하기 위한 그리고 개방 위치에 있을 때 유체의 전달을 허용하기 위한, 플런저를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 플랜지는, 폐쇄 위치 중에 플런저의 표면과 실질적으로 공통-평면적인 상단 표면을 포함한다. 일부 실시형태에서, 플런저의 표면은 플랜지의 상단 표면보다 높다. 플랜지가 백 또는 생물반응기에 부착되기 때문에, 데드-레그 영역이 없이 혼합이 수행되어, 혼합 효율을 크게 증가시킨다. 또한, 유체의 프로세싱 중의 샘플링은 또한 세포 배양, 바이러스, 다양한 작용제 및/또는 보조제의 농도를 더 잘 나타낼 것이다.
본원에 설명된 개시 내용에 따른 연장형 플랜지를 가지는 밸브(들)의 실시형태는 다양한 프로세싱 작용제 또는 보조제, 예를 들어 보강제, 세포 배양 배지, 영양 첨가제, 소포제, 및/또는 기타의 혼합을 촉진한다.
도 1a 및 도 1b는 개시 내용에 따른 밸브의 실시형태의, 폐쇄 위치에서의, 횡단면도이다.
도 1c는 플런저를 가지는 도 1a 및 도 1b의 밸브의 실시형태의, 개방 위치에서의, 횡단면도이다.
도 2a 및 도 2b는, 상류 및 하류 부착 구성요소의 대안적인 실시형태를 더 포함하는, 개시 내용에 따른 실시형태의 분해 사시도이다.
도 3은 개시 내용의 실시형태에 따른, 연장형 플랜지를 가지는 밸브의 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는, 개시 내용의 실시형태에 따른, 탈착 가능한 연장형 플랜지 및 클램프를 더 포함하는, 실시형태의 사시도이다.
도 4c는, 연장형 플랜지, 밸브, 및 클램프를 조립 상태에서 도시하는, 도 4a 및 도 4b의 실시형태의 정면도이다.
도 5는, 개시 내용의 실시형태에 따른, 백 또는 생물 컨테이너에 부착된 연장형 플랜지를 가지는 밸브의 도 4c의 횡단면적인 정면도이다.
도 6은, 개시 내용의 실시형태에 따른, 고체 프로세싱 보조제를 더 도시하는, 백 또는 생물 컨테이너에 부착된 연장형 플랜지를 가지는 밸브의 도 5의 횡단면적인 정면도이다.
도 7은, 개시 내용의 실시형태에 따른, 2-차원적인 백과 함께 이용하기 위한 밸브의 제2 실시형태의 사시도이다.
도 8은, 개시 내용의 실시형태에 따른, 2-차원적인 백과 함께 이용하기 위한 밸브의 제3 실시형태의 사시도이다.
도 9는, 개시 내용의 실시형태에 따른, 분해도에서의 배액 판(drain plate)을 더 포함하는, 도 4c에 도시된 바와 같은, 조립 상태에서의 연장형 플랜지, 밸브, 및 클램프를 도시한다.
도 10은 포트, 관 클램프, 및 데드 레그 관 영역을 가지는 백을 포함하는 종래 기술의 시스템이다.
도 11은, 개시 내용의 실시형태에 따른, 밸브 및 백과 함께 이용하기 위한 록킹 도구의 부가적인 실시형태의 사시도이다.
도 12는, 개시 내용의 일부 실시형태에 따른, 백과 함께 이용하기 위한 밸브의 정면도이다.
도 13은, 개시 내용의 실시형태에 따른, 유체 전달 시스템을 위한, 도 11의 록킹 도구 내에 배치되는 도 12의 밸브의 사시도를 도시한다.
본원에서 개시된 특징이 구체적으로 이해될 수 있게 하는 방식으로, 첨부 도면을 참조하여, 앞서서 요약된 개시 내용의 실시형태를 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 본 개시 내용의 전형적인 실시형태들만을 도시한 것이고 그에 따라 그 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않으며, 설명되고 도시된 실시형태는 다른 마찬가지로 유효한 실시형태들을 포함할 수 있을 것이다. 일 실시형태의 요소 및 특징이 추가적인 인용이 없이도 다른 실시형태에서 확인될 수 있다는 것 그리고 도면들에서 공통되는 유사한 요소들을 나타내기 위해서 동일한 참조 번호가 종종 사용된다는 것을 또한 이해할 수 있을 것이다.
본 개시 내용에서 "데드-레그"라는 용어는, 유체 연통되는 컨테이너의 더 큰 부피 내에서보다 적은 유체 유동 또는 혼탁도(turbidity)를 나타내는, 전형적으로 배출구까지 이어지는 도관, 관, 또는 채널 내의 지역으로 정의되나, 데드 레그 지역은 유동으로부터 반드시 절연될 필요는 없다.
본 개시 내용에서 "밸브"라는 용어는 일반적으로, 장치를 통한 채널 또는 보어를 통한 유체의 통과, 즉 유체 유동을 제어할 수 있는 기계적 또는 전기적, 또는 전기-기계적 장치로서 정의된다.
"생물반응기", "백", 및 "컨테이너"라는 용어는 일반적으로 본 개시 내용에서 상호 교환 가능하게 사용된다. 가요성 생물반응기, 백, 또는 컨테이너는, 예를 들어 생물학적 유체를 수용할 수 있는, 접힐 수 있는, 압궤될(collapsed) 수 있는, 그리고 팽창될 수 있는, 및/또는 기타가 가능한 가요성 용기를 의미한다. 또한 전형적으로 가요성인, 일회용 생물반응기, 백, 또는 컨테이너는 1차례 사용되고 폐기되는 용기이다.
"멸균 처리"라는 용어는 오염물질이 없는 그리고, 특히 생물 프로세싱 산업에서, 바이러스, 박테리아, 세균, 및 다른 미생물이 없는 조건으로 정의된다.
본 개시 내용에서 "보강제"라는 용어는, 예를 들어 항원에 대한 신체 면역 반응을 향상시키는 물질로서 정의된다.
"상류"라는 용어는, 유체의 유동 방향과 관련하여 다른 구성요소 이전의 위치에 있는 조건으로서 정의된다.
일반적으로, 개시 내용에 따른 실시형태는, 유체, 예를 들어, 유체, 용액, 액체 및/또는 가스를 운반하기 위한, 관통-유동 연결부 또는 밸브와 같은, 멸균 유체 전달 장치를 설명한다. 일부 실시형태에서, 유체 전달 장치는 본체, 본체의 내측부 영역 내에 위치된 보어, 및 보어 내에 수용된 (선형적으로, 예를 들어 밀기/당기기 조작, 및/또는 회전 가능하게, 예를 들어 보어의 개방 및 폐쇄를 위해서 본체에 인가되는 토크로) 이동 가능한 플런저를 갖는다. 본체는 제1 및 제2 섹션으로 형성된다. 제1 섹션은 제1 개구부를 포함하는 제1 단부, 및 본체를 상류 구성요소(들)에 부착하기 위한 제1 개구부를 둘러싸는 플랜지 또는 기타와 같은 말단 부착 구성요소를 갖는다. 제2 섹션은 제2 개구부를 포함하는 제2 단부를 가지고, 보어는 제1 및 제2 개구부를 연결한다. 제1 섹션은, 선택적으로, 제2 섹션의 일부에 대해서 회전될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 섹션, 그리고 제2 섹션의 일부는 밀기-당기기 방식으로 망원경식으로 동작한다(telescope).
이동 가능 플런저는 제1 개구부를 포함하는 제1 단부, 제2 개구부를 포함하는 제2 단부, 플런저의 제1 및 제2 개구부를 연결하는 플런저의 내측부 내에 위치된 유체 채널을 포함한다. 일부 실시형태에서, 이동 가능 플런저는 선형적 또는 축방향 방식으로 회전 및 이동된다. 일부 실시형태에서, 플런저는, 장치가 동작될 때(즉, 개방/폐쇄될 때) 본체의 제1 섹션의 회전 중에 보어 내의 그 선형적인 또는 축방향의 이동을 촉진하면서, 그 회전을 방지하기 위한 구성요소를 포함한다. 일부 실시형태에서, 플런저는, 장치가 동작되거나 조작될 때(즉, 개방/폐쇄될 때) 본체의 제1 섹션의 망원경식 동작 중에 보어 내의 그 선형적인 또는 축방향의 이동을 촉진하면서, 그 선형적인 이동을 방지하기 위한 구성요소를 포함한다.
유체 전달 장치 즉, 밸브는, 플런저의 제1 단부가 예를 들어 본체의 제1 개구부를 둘러싸는 부착 구성요소와 정렬될 때, 폐쇄 위치에 있고, 여기에서 유체 저항 밀봉부가 형성된다. 일부 실시형태에서, 플런저의 표면은 플랜지의 상단 표면보다 높다. 멸균 처리 목적을 위한 스팀처리-가능 면(steam-able face)이 또한 형성되고, 플랜지는 스팀처리-가능 플라스틱, 예를 들어 폴리프로필렌, 아세탈, 나일론, 및 기타로 구성된다. 장치는, 플런저의 제1 단부가 본체의 제1 개구부를 둘러싸는 부착 구성요소와 정렬되지 않을 때, 개방 위치에 있고, 여기에서 유체는 상류 구성요소, 예를 들어 백, 생물반응기 또는 생물 컨테이너로부터 장치에 진입할 수 있다.
도면을 참조하면, 도 1a 및 도 1b는 개시 내용에 따른 실시형태의, 폐쇄 위치에서의, 횡단면도이다. 개시 내용의 일부 실시형태가 도 1a, 도 1b 및 도 1c에 도시되어 있고, 이는, 본체(14)의 내측부의 적어도 일부를 통해서 형성된 세장형 보어(20)를 가지는 본체(14), 및 보어(20) 내에 수용된 일반적으로 중공형인 이동 가능 플런저(62) 즉, 길이방향으로 변위되는 플런저를 가지는 유체 전달 장치, 예를 들어 밸브(12)를 포함한다. 보어(20)는, 도 1c에 도시된 바와 같이, 본체(14)의 내측부 길이를 통해서 형성된 측방향 중앙 보어이다. 본체(14)는, 도시된 바와 같이, 2개의 섹션, 즉 회전되는 제1 섹션(26) 및 정지적인 제2 섹션(28)으로 형성된다. 제1 섹션(26)은, 부분적으로, 정지적인 제2 섹션(28)의 일부 및 플런저(62)의 주위에서 회전된다. 보어 섹션(34)이 일반적으로, 회전되는 제1 섹션(26)의 내부 벽, 및 일반적으로 정지적인 제2 섹션(28)의 내부 벽에 상응하는 보어 섹션(36)과 협력한다. 도 1c에 도시된 실시형태에서, 보어 섹션(34, 36)의 각각이 상이한 직경을 갖는다. 이하에서 더 구체적으로 설명되는 바와 같이, 밸브(12)는 본체(14)의 제1 섹션(26)이 회전될 때 동작되어(즉, 개방/폐쇄되어), 본체(14)의 정지적인 제2 섹션(28) 및 플런저(62)를 결합시키고, 플런저(62)를 보어(20) 내에서 선형적으로(예를 들어, 축방향으로) 구동시키며, 그에 의해서 밸브(12)를 동작시킨다(즉, 개방 및 폐쇄한다).
도 1c는 플런저를 가지는 도 1a 및 도 1b의 밸브(12)의 실시형태의, 개방 위치에서의, 횡단면도이다. 도 1c에 도시된 바와 같이, 본체(14)의 제1 섹션(26)은 일반적으로 중공형이고, 플런저(62)를 수용하기 위해서 일 단부에서 개구부(18)를 갖는다. 제1 섹션(26)은, 외부 정지적인 벽 섹션(28) 상의 정지적인 벽 수용 홈(44)에 의해서 회전 가능하게 결합되는, 돌출 립 또는 연부 구성요소(38)를 포함한다. 본체(14)의 정지적인 제2 섹션(28)은 일반적으로 중공형이고 일 단부에서 개구부(16)를 가지며, 그러한 개구부는, 개방 위치에 있는 동안, 상류 공급원(미도시)으로부터 제공된 유체가 통과할 수 있게 한다. 밸브(12)가 폐쇄될 때, 개구부(16)는 또한 플런저의 하단부(63)를 수용한다. 정지 섹션(28)은, 회전 섹션(26)의 내부 벽 섹션(40)과 회전 가능하게 결합되는 외부 벽 구성요소(42)를 포함한다. 도 1c에 도시된 바와 같이, 제2 섹션(28)의 내부 벽은, 4개의 섹션을 가지는 정지 보어 섹션(36)을 형성한다. 도 1c에서, 제1 정지 보어 직경(36a), 제1 전이 정지 보어 섹션(36b), 제2 정지 보어 직경(36c), 및 제2 전이 정지 보어 섹션(36d)이 도시되어 있다. 제1 보어 직경(36a)은 제2 보어 직경(36c)보다 작다. 제2 보어 직경(36c)은 설정 직경이다. 제1 전이 보어 섹션(36b)은 제1 및 제2 보어 직경(36a, 36c) 사이에 배열되고, 그 길이를 따라서 외측으로 테이퍼링되는 직경(tapering diameter)을 갖는다. 제1 전이 섹션(36b)의 직경은, 일부 실시형태에서, 제1 및 제2 보어 직경(36a, 36c) 사이의 선형 외향 진행(progression)이다. 제1 직경(36a)에 인접한 제1 전이 섹션(36b)의 직경은 직경(36a)과 동일하고, 제2 직경(36b)에 인접한 제1 전이 섹션(36b)의 직경은 직경(36b)과 동일하다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 플런저(62)는 제1, 제2 및 제3 영역을 포함하는 3개의 일반 영역을 갖는다. 제1 영역(24)은 제1 보어 설정 직경(34a) 이하의 직경을 갖는다. 제2 영역(25)은 제2 정지 보어 직경(36c) 이하의 직경을 갖는다. 제3 영역(29)은 제1 정지 보어 직경 섹션(36a)의 직경 이하의 직경을 갖는다. 플런저(62)는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 장치가 폐쇄 위치에 있을 때, 정지 섹션(28)의 개구부(16)를 차단하기 위해서 제3 영역(29)의 단부에서 하단 구성요소(63)를 갖는다. 개시 내용의 일부 실시형태는, 도 1c에 도시된 바와 같이, 플런저의 하단 단부(63)의 외부 벽(61)과 개구부(16)를 형성하는 본체의 정지 섹션(28)의 내부 벽(82) 사이에서 타이트한 유체 저항 밀봉부를 형성하는, 플런저(62)의 하단부(63)에 위치되는 정적 격막 밀봉부(60)를 포함한다.
플런저(62)는 또한 2개의 개구부, 즉 제1 개구부(64) 및 제2 개구부(66)를 포함한다. 채널(68)이 플런저의 내측부 내에 위치되고 제1 및 제2 개구부(64, 66)를 연결하고, 그에 의해서 하류 구성요소로의 유체 경로를 형성한다. 도 1c에 도시된 바와 같이, 제1 개구부(64)는 플런저의 제1 부분(24) 내에 위치되고, 제2 개구부(66)는 플런저의 제2 부분(25) 내에 위치된다. 다른 실시형태에서, 플런저(62)는 부가적인 개구부 및 내측부 유체 경로를 포함할 수 있다. 일부 예시적인 실시형태에서, 플런저(62)는, 적어도, 제2 부분(25)(미도시) 내의 개구부를 포함한다.
개시 내용의 일부 실시형태는, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 밸브(12)가 동작될 때(즉, 개방/폐쇄될 때) 플런저(62)의 선형 이동을 촉진하면서, 플런저(62)가 보어(20) 내의 플런저(62)의 회전을 방지하기 위한 구성요소를 포함하는 것을 포함한다. 플런저(62)의 선형 이동을 달성하기 위한 일부 실시형태는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 플런저(62)의 외부 벽으로부터 본체(14)의 제2 섹션(28)의 내부 벽을 향해서 연장되는, 날개부(74, 76)의 쌍, 지느러미부(fin)의 쌍 또는 기타를 가지는 플런저를 나타낸다. 제2 섹션(28)은, 플런저(62)의 회전을 제한하고 보어(20) 내의 플런저(62)의 선형 이동을 촉진하기 위해서 날개부(74, 76)의 쌍을 수용하기 위한 섹션(28)의 내부 벽에 위치된 2개의 상응하는 평행한 슬롯(70, 72)의 쌍, 홈의 쌍, 또는 기타를 포함하는, 날개부(74, 76)의 쌍과 상호 작용하는 구성요소를 갖는다. 날개부(74, 76)의 쌍은 각각의 상응하는 슬롯(70, 72)의 쌍 사이에 올라가고, 그에 의해서 밸브(12)의 동작(즉, 개방/폐쇄) 중에 보어(20) 내의 플런저(62)의 선형 이동을 돕는다.
도 1c에서, 밸브(12)가 폐쇄 위치에 있을 때, 플런저(62)의 하단 단부(63)는 제1 플랜지(80)와 정렬되어, 면(90)을 형성한다. 면(90)을 가지는 밸브(12)는 스팀처리-가능 표면이고, 장치(12)의 내측부, 플런저(62), 및 그 하류의 임의의 구성요소를 위한, 환경에 대한 멸균 장벽을 제공한다. 폐쇄 위치에서, 도 1a에서와 같이, 플런저(62)의 하단 단부(미도시)는 유체가 상류 구성요소(미도시)로부터 밸브 내의 개구부(16)(도 1c에 도시됨)에 진입하는 것을 허용하지 않고, 그에 의해서 임의의 유체가 하류로 이동하는 것을 방지한다.
도 1c에서, 제1 섹션(26)은 또한 정지적인 벽 결합 섹션(40)을 가지는 내부 벽을 포함하고, 4개의 섹션을 가지는 보어 섹션(34)을 형성한다. 제1 보어 설정 직경(34a), 전이 보어 섹션(34b), 제2 보어 직경(34c) 및 제3 보어 직경(34d)이 있다. 제1 설정 직경(34a)은, 플런저가 보어(20) 내에서 선형적으로 이동될 때, 플런저와 결합된다. 전이 섹션(34b)은 제1 및 제2 직경(34a, 34c) 사이에 배열되고, 그 길이를 따라서 외측으로 테이퍼링되는 직경을 갖는다. 전이 섹션(34b)의 직경은 바람직하게 제1 직경 섹션(34a)으로부터의 선형 외측 진행이고, 제1 직경(34a)에 인접한 전이 섹션(34b)의 직경은 제1 직경(34a)과 동일하고, 제2 직경(34c)에 인접한 전이 섹션(34b)의 직경은 직경(34c)과 동일하다. 일부 실시형태에서, 제3 직경(34d)은 바람직하게 직경(34c)보다 작고, 일부 실시형태에서, 직경(34a)보다 크다.
도 2a 및 도 2b는, 상류 및 하류 부착 구성요소의 대안적인 실시형태를 더 포함하는, 개시 내용에 따른 실시형태의 분해 사시도이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 제1 플런저 영역(24)의 단부는, 이러한 실시형태에서, 장치를 하류 구성요소, 이러한 경우에, 배관(72)에 연결하기 위한 미늘형 말단부(barb termination)(92)를 포함한다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 제1 플런저 부분(24)의 단부는, 장치(12)를 하류 구성요소, 예를 들어 말단 플랜지(78)에 연결하기 위한 말단 플랜지(94)를 포함한다. 예로서, 그리고 비제한적으로, 플런저(62) 상의 말단 연결 특징부에 의해서 장치에 부착된 하류 구성요소는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 플라스틱 백, 컨테이너 또는 생물반응기 또는 다른 유형의 알려진 수용부(미도시), 및 기타에 부착된, 플라스틱 배관(72) 및 기타를 포함할 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 밸브(12)는, 본체의 정지 섹션(28)의 일 단부에서, 장치를 상류 구성요소에 부착하기 위한 구성요소를 갖는다. 이러한 실시형태에서, 제1 플랜지(80)는 상류 구성요소(88)의 제2 플랜지(89)에 부착된다.
예로서, 장치에 부착된 상류 구성요소는, 당업계에 일반적으로 알려진 바와 같이 구성요소를 전달 장치에 연결하기 위한 (도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은) 부착 플랜지 또는 임의의 다른 부착 모드를 가지는, 파이프, 배출구를 가지는 스테인리스 강 또는 일회용 플라스틱 탱크, 및 기타일 수 있다. 예를 들어, 밸브(12) 상의 플랜지(80)는, Tri-CloverTM 피팅/클램프(이하에 설명됨), LadishTM 피팅, ClickClampTM 클램프 및 기타와 같은 클램프에 의해서, 상류 구성요소(88)의 제2 플랜지(89) 또는 파이프에 연결될 수 있다.
배관(72)에 부착된 백 또는 임의의 수집 용기와 같은 하류 구성요소를 충진하기 위해서 밸브(12)를 이용할 때, 장치는, 본체의 회전 섹션(26)을 회전시키는 것에 의해서 개방되고, 그러한 회전은 플런저(62)를 면(90)으로부터 멀리 선형적으로(도 1b 참조) 이동시켜, 유체가 개구부(16)(도 1c 참조)에 진입할 수 있게 하고 최종적으로 관(72)을 통해서 개구부 출구(64)의 외부로, 그리고 백 또는 임의의 수집 용기 또는 다른 유체 운반 장치(미도시) 내로 유동할 수 있게 한다. 백 또는 생물반응기가 만충되면, 회전 섹션(26)이 반대 방향으로 회전되어 플런저를 다시 반대 방향으로 선형적으로 이동시키고, 그에 따라 상류 구성요소로부터의 유체에 대해서 폐쇄되는 개구부(16)를 밀봉한다.
장치가 폐쇄 또는 개방 위치에 있을 때, 하나 이상의 밀봉부가 플런저(62)의 길이를 따라서 그리고 그 단부에 배열되어, 플런저(62)의 여러 부분과 보어(20) 사이에서 유밀(流蜜) 밀봉부를 형성한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 밀봉부(60 및 54)는 홈(46 및 48) 내에 부분적으로 수용된다. 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 밀봉부는 플런저(62) 상에 장착될 수 있다. 그러나, 희망하는 경우에, 다른 밀봉부의 구성 및 그 배치가 또한 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 1a는 플런저(62)의 홈 내에 형성된 밀봉부(46 및 60)를 도시한다. 선형 또는 글랜드 밀봉부(51)가 정지 보어 섹션의 내부 벽 상의 홈(50) 내에서 그리고 플런저(62) 상의 홈(46) 내에서 유지된다. 밸브(12)를 바이오테크 제품 및 기타의 제조 및 운반을 위한 일회용 플라스틱 컨테이너, 예를 들어 일회용 프로세스 백 내로 몰딩하는 것과 같은, 본 개시 내용의 다른 실시형태가 또한 고려된다. 그러한 백은 예를 들어 미국 메사추세츠 벌링턴에 소재하는 EMD Millipore Corporation으로부터 입수할 수 있다.
도 3은 개시 내용의 실시형태에 따른, 연장형 플랜지(110)를 가지는 밸브(12)의 사시도이다. 연장형 플랜지(110)는 프로세스 측면(110a) 및 프로세스 측면(110a)에 대향되는 비-프로세스 측면(110b)을 갖는다. 연장형 플랜지(110)는 예를 들어 열-밀봉, 초음파 가열, 화학적 접착제 등에 의해서 백 또는 생물 컨테이너(미도시)에 부착된다. 일부 실시형태에서, 연장형 플랜지(110)의 비-프로세스 측면(110b)은 백 또는 생물 컨테이너에 부착된다. 밸브(12)는 제1 섹션(26) 및 제2 섹션(28)을 포함한다. 제1 섹션(26)은, 부분적으로, 제2 섹션(28)의 일부 및 플런저(62) 주위에서 회전된다. 선택적으로, 제2 섹션(28)은 하나 이상의 편평부(114)를 더 포함한다. 밸브의 개방 및 폐쇄 중에 제2 섹션(28)이 이동하지 않도록, 렌치가 편평부(들)(114)에 결합될 수 있다. 제2 섹션(28)의 이동을 제한하는 것에 의해서, 제1 섹션(26)이 밸브(12)의 최대 개방 및 폐쇄까지 회전될 때, 그에 부착된 백은 응력을 받거나, 파열되거나, 및/또는 기타가 발생되지 않을 것이다. 플런저(62)는, 본체(14)의 회전 섹션(26) 내에 위치되는 하나 이상의 캠 슬롯(58)(하나가 도시됨) 내에 올라타는 하나 이상의 캠(56)(하나가 도시됨)을 포함할 수 있다. 캠(56) 및 슬롯(58)의 배열은, 장치가 작동될 때(개방 또는 폐쇄될 때) 플런저(62)가 보어(미도시) 내에서 선형으로 이동하는 길이를 제한하는 작용을 한다. 밸브(12)가 폐쇄 위치에 있을 때, 도 3에 도시된 바와 같이, 캠(56)은 캠 슬롯(58)의 폐쇄 위치에 안착된다. 밸브(12)가 개방 위치(미도시)에 있을 때, 캠(56)은 캠 슬롯(58)의 개방 위치에 안착된다. 연장형 플랜지(110)는 제2 섹션(28)과 일체로 형성될 수 있고, 즉 영구적으로 함께 접착되거나 예를 들어 사출 몰딩 동작에서 함께 형성되며, 그에 의해서 이들은 파괴 없이 분리될 수 없다.
도 4a 및 도 4b는, 개시 내용의 실시형태에 따른, 밸브(612)를 포함하고 탈착 가능한 연장형 플랜지(210) 및 클램프(150)를 더 포함하는, 개시 내용의 실시형태의 사시도이다. 밸브(612)는 제2 섹션(28a) 및 함몰형 플랜지(80a)를 포함하고, 그러한 함몰형 플랜지 위에는 o-링(91)이 안착될 수 있다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 연장형 플랜지(210)는 중앙 홀(132)을 형성하고 실린더(130) 및 실린더(130)보다 큰 직경을 가지는 쇼울더(140)에 인접하여 배치된다. 쇼울더(140)의 외경은 함몰형 플랜지(80a)의 외경과 실질적으로 유사하다. 많은 클램프가 적합하지만, 걸쇠(170)를 가지는 트라이-클램프(tri-clamp)(150)가 도시되어 있다. 조립될 때, 연장형 플랜지(210)는 밸브(612)와 짝을 이루고, 실린더(130)에 대해서 원위적인 쇼울더(140)의 표면이 함몰형 플랜지(80a)와 접촉된다. 전형적으로, o-링(91) 또는 다른 유연한 밀봉 수단이 쇼울더(140)와 함몰형 플랜지(80a) 사이에 배치된다. 실린더(130)가 또한 (도 3에 대해서 전술한 바와 같이) 하나 이상의 편평부를 포함할 수 있을 정도로 충분히 길 수 있다는 것을 더 이해하여야 한다.
도 4c는, 연장형 플랜지(210), 밸브, 및 클램프(150)를 조립 상태에서 도시하는, 도 4a 및 도 4b의 실시형태의 정면도이다. 전술한 바와 같이, 쇼울더(140) 및 함몰형 플랜지(80a)가 짝을 이루면, 트라이-클램프(150)가 그 둘 모두의 주위에 배치된다. 이어서, 걸쇠(170)가 조여져, 액밀 밀봉부를 형성할 수 있다. 실제로, 연장형 플랜지(210)가 먼저 백 또는 컨테이너(이하에 설명됨)에 부착되고 이어서 클램프(150)로 함몰형 플랜지(80a)에 조립된다. 이어서, 밸브(612)는 백 또는 컨테이너와 연통된다. 밸브(612)가 일단 연결되면, 밸브가 동작될 수 있다. 도시된 바와 같이, 밸브(612)는 폐쇄 위치에 있다. 밸브(612)를 개방하기 위해서, 사용자는 한 손으로 클램프(150) 및 본체(14)의 제1 섹션(26)을 파지할 수 있다. 클램프(150)가 회전되지 않는 동안의 본체(14)의 회전은, 백과 연장형 플랜지(210) 사이의 밀봉을 손상시키지 않으면서, 사용자가 밸브(612)를 개방할 수 있게 한다.
도 5는, 개시 내용의 실시형태에 따른, 백 또는 생물 컨테이너(100)에 부착된 연장형 플랜지(210)를 가지는 밸브(612)의 도 4c의 횡단면적인 정면도이다. 밸브(612)는 전술한 밸브(12)(그리고 후술되는 밸브(112, 212))와 유사하게 동작한다. 밸브(612)는 백(100)에 부착된다. 백(100)은 내부 표면(104) 및 외부 표면(102)을 갖는다. 연장형 플랜지(210)는 내부 표면(104) 상에서 백(100)에 부착된다. 플런저(62)는 또한 적어도 2개의 개구부, 즉 제1 개구부(64) 및 제2 개구부(66)를 갖는다. 채널(68)이 플런저의 내측부 내에 위치되고 제1 개구부(64) 및 제2 개구부(66)를 연결하고, 그에 의해서 하류 구성요소로의 유체 경로를 형성한다. 제1 개구부(64)는 플런저의 제1 부분(24) 내에 위치되고, 제2 개구부(66)는 플런저의 제2 부분(25) 내에 위치된다. 일부 실시형태에서, 플런저(62)는 부가적인 개구부 및 내측부 유체 경로를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 밸브(612)가 폐쇄 위치에 있을 때, 플런저의 하단 단부(63)가 플랜지(210)와 정렬되어, 면(90)을 형성하고, 밸브에, 스팀처리-가능 표면, 그리고 밸브의 내측부, 플런저, 및 임의의 하류의 구성요소를 위한, 환경에 대한 멸균 장벽을 제공한다. 면(90), 연장형 플랜지(210), 및 백(100)의 내부 표면(104)이 실질적으로 공통 평면적이고, 그에 따라, 데드-레그 조건이 생성되지 않는다는 것에 주목하여야 한다. 일부 실시형태에서, 폐쇄 위치에 있는 동안 플런저의 표면은 플랜지의 상단 표면보다 높고, 밀봉된 조건이 o-링에 의해서 유지된다. 도시된 바와 같이, 플런저(62)는, 백(100)의 하류에서, 배관(202)에 부착된다.
도 6은, 개시 내용의 실시형태에 따른, 고체 프로세싱 보조제(99)를 더 도시하는, 백 또는 생물 컨테이너(100)에 부착된 연장형 플랜지(210)를 가지는 밸브(612)의 도 5의 횡단면도이다. 도시된 바와 같이, 프로세싱 보조제(99)는 백(100)의 내측에 위치된다. 밸브(612)가 폐쇄되고, 프로세싱 보조제(99)의 전부가 용해를 위해서 확실하게 이용될 수 있다. 따라서, 데드-레그 영역은 존재하지 않는다. 다시 말해서, 프로세싱 보조제(99)의 전부가 백(100) 내에서 유사하게 위치된다. 그리고, 임의의 상이한 물리적 특성(예를 들어, 백(100) 내의 액체 용액 내의 농도차)을 가질 수 있는 것으로 예상되는 백(100) 내의 지역은 존재하지 않는다. 본원에서 설명된 시스템(백(100)) 및 밸브(12, 112, 212, 612)가 "네거티브(negative)" 데드 레그를 갖는다고 추가적으로 언급할 수 있다. 플런저(62)의 면(90)이, 폐쇄 위치에 있을 때, 백(100)의 내부 표면(104) 및/또는 연장형 플랜지(80a, 80b, 80c, 110, 210) 및 기타의 위쪽으로 실제로 돌출하거나 튀어나오기 때문에, 프로세싱 보조제에 대한 데드 레그 또는 정체 지역이 백(100) 내에 형성되지 않을 수 있다.
도 7은, 개시 내용에 따른, 2-차원적인 백(미도시)과 함께 이용하기 위한 밸브(112)의 제2 실시형태의 사시도이다. 밸브(112)는 플런저(62)에 인접한 제1 개구부(64)를 포함한다. 플런저(62)는 밸브를 하류 구성요소에 연결하기 위한 미늘형 말단부(92)를 제1 단부에서 포함한다. 밸브(112)는 부착 영역(122)을 갖는 제1 플랜지(80b)를 더 포함한다. 부착 영역(122)은 2D 백, 생물반응기, 또는 컨테이너(미도시)에 부착될 수 있다. 부착 영역(122)은, 예를 들어 접착제 및/또는 열-밀봉을 통해서, 백에 부착될 수 있다. (폐쇄 위치에 있는 동안) 플런저(62)의 면(90)이 또한 2D 백(미도시)의 폐쇄된 부피 내로 연장된다. 수집 용기와 같은 하류 구성요소를 충진하기 위해서 밸브(112)를 이용할 때, 밸브(112)는, 플런저(62)를 면(90)으로부터 멀리 선형적으로 이동시키는, 제1 섹션(26)을 회전시키는 것에 의해서 개방되며, 그에 따라 유체가 개구부에 진입할 수 있게 하고 최종적으로 개구부(64)의 외부로 유동할 수 있게 한다. 백 또는 생물반응기가 만충되면, 제1 섹션(26)이 반대 방향으로 회전되어 플런저를 다시 반대 방향으로 선형적으로 이동시키고, 그에 따라 상류 구성요소로부터의 유체에 대해서 폐쇄되는 개구부를 밀봉한다. 실제로, 부착 영역(122)이 백에 부착되는 경우에, 제2 섹션(28)은 정지적으로 유지되고 제1 섹션(26)은 회전되며, 그에 따라 부착 영역(122)과 백 또는 생물반응기(100) 사이의 접착부에 응력을 가하지 않는다. 편평부는, 전술한 바와 같이, 용이한 파지를 위해서 제2 섹션(28) 내에 배치되거나 그 내부로 몰딩될 수 있다.
도 8은, 개시 내용의 실시형태에 따른, 2-차원적인 백과 함께 이용하기 위한 밸브(212)의 제3 실시형태의 사시도이다. 밸브(212)는 플런저(62)에 인접한 제1 개구부(64)를 포함한다. 플런저(62)는 밸브(212)를 하류 구성요소에 연결하기 위한 미늘형 말단부(92)를 제1 단부에서 포함한다. 밸브(212)는, 백, 생물반응기, 또는 컨테이너(미도시)에 부착될 수 있는 제1 플랜지(80c)를 더 포함한다. 편평부는, 전술한 바와 같이, 제2 섹션(28) 내에 배치되거나 그 내부로 몰딩될 수 있다.
도 9는, 개시 내용의 실시형태에 따른, 분해도에서의 배액 판(190)을 더 포함하는, 도 4c에 도시된 바와 같은, 조립 상태에서의 연장형 플랜지(210), 밸브(612), 및 클램프(150)를 도시한다. 배액 판(190)은 제1 평면(199)을 포함하고, 제1 평면(199)은, 이하에서 설명되는 바와 같이, 조립될 때 연장형 플랜지(210)와 접촉될 것이다. 제1 표면(198) 및 제2 표면(196)이 제1 평면(199)에 대향되어 위치되고, 제2 표면은 제1 평면(199)에 대해서 원위적이고, 제1 표면(198)은 제1 평면(199)과 제2 표면(196) 사이에 배치된다. 제2 표면(196)은 제1 표면(198)의 직경보다 작은 직경을 포함한다. 폭(w)을 가지는 관통 슬롯(192)이 배액 판(190)의 직경의 적어도 절반을 통해서 횡단한다. 관통 슬롯(192)의 원위 단부에서, 제2 슬롯(194)이 배액 판(190)의 두께(t)의 약 절반을 통해서 횡단한다. 관통 슬롯(192)의 폭(w)은 클램프(150)의 폭보다 좁다.
배액 판(190)은 연장형 플랜지(210) 아래에 배치될 수 있다. 클램프(150)는 걸쇠(170)에 대향되는 경첩부(180)를 포함한다. 전술한 트라이-클램프(150)와 같은, 클램프가, 밸브(612)로서 도시된 바와 같은 밸브와 조립되면, 걸쇠(170)가 이어서 조여질 수 있고, 그에 따라 액밀 밀봉부를 형성할 수 있다. 실제로, 연장형 플랜지(210)가 먼저 백 또는 컨테이너(이하에 설명됨)에 부착되고 이어서 전술한 바와 같이 함몰형 플랜지에 조립된다. 밸브(612)가 일단 조립되면, 밸브가 동작될 수 있다. 도시된 바와 같이, 밸브(612)는 폐쇄 위치에 있다. 경첩부(180)는 제2 슬롯(194) 내로 활주된다. 제2 표면(196)의 적어도 일부가 연장형 플랜지(210)와 클램프(150) 사이에 배치된다. 배액 판(190)은 임의의 적합한 재료, 예를 들어 금속, 세라믹, 플라스틱, 및 기타로 제조될 수 있다. 적어도 하나의 예시적인 재료는 강이고, 특히 스테인리스 강이다. 스테인리스 강으로 제조된 배액 판(190)은 용이하게 세척 및 재사용될 수 있다.
밸브(612)를 개방하기 위해서, 사용자는 클램프(150)를 파지할 필요가 없다. 대조적으로, 사용자는, 한 손으로, 본체(14)의 제1 섹션(26)을 회전시킬 수 있다. 클램프(150)가 회전되지 않는 동안의 밸브(612)의 본체(14)의 회전은, 백과 연장형 플랜지(210) 사이의 밀봉을 손상시키지 않으면서 그리고 클램프(150)를 파지하지 않고, 사용자가 밸브(612)를 개방할 수 있게 한다. 또한, 클램프(150), 배액 판(190), 연장형 플랜지(210) 사이의 간섭으로 인해서, 회전력이 연장형 플랜지(210)로 전달되지 않고, 그에 따라 백(미도시)과 연장형 플랜지(210) 사이의 밀봉부의 파괴 위험이 없다.
유체 전달 장치 또는 밸브(12, 112, 212, 612, 1112)가 바람직하게 멸균 상태로 제공되기 때문에(즉, 시스템의 내측부 및 밸브의 하류에 연결된 임의의 구성요소가 예를 들어 감마 복사선, 에틸렌 가스 또는 기타로 미리-멸균 처리되고 멸균 상태로 운반되기 때문에), 일부 유형의 사용자 표시(미도시)가 도움이 될 수 있고, 시스템이 사용되었을 때 사용자에게 알릴 수 있다. 전술한 표시 메커니즘에 대한 대안으로서 또는 부가적으로, 수축 랩 표시(미도시)가 밸브 위에 또는 적어도 장치의 회전되는 제1 섹션의 위에 위치되어 밸브가 사용되었는지의 여부를 표시할 수 있다.
밸브(12, 112, 212, 612, 1112)는 플라스틱 재료를 포함할 수 있고, 본체 및 플런저 조립체를 가공하고 이어서 필요 밀봉부 및 기타를 적용하는 것에 의해서, 또는 일부 실시형태에서, 본체 및 플런저를 별도로 몰딩하고 이들을 밀봉부 및 다른 구성요소와 함께 조립하는 것에 의해서 형성될 수 있다. 대안적으로, 본체가 2개의 분리된 절반부, 예를 들어 길이방향 절반부로 몰딩될 수 있고, 플런저 구성요소를 밀봉부 및 다른 구성요소와 함께 본체의 절반부에 부착하는 것, 이어서 본체의 나머지 절반부를 플런저, 밀봉부, 다른 구성요소, 및 본체의 제1 절반부에 부착하는 것에 의해서 조립된다.
밸브(12, 112, 212, 612, 1112)는 스팀 멸균 처리를 견딜 수 있는 금속 및/또는 임의의 플라스틱 재료로 제조될 수 있다. 그러한 멸균 처리의 온도 및 압력은 전형적으로 약 121℃이고 대기압보다 1 bar 더 높다. 일부 경우에, 예를 들어 142℃의 그리고 대기압보다 3 bar까지 더 높은 가혹한 조건이 이용될 수 있다. 본체 그리고 적어도 플런저의 면이 이러한 조건을 견딜 수 있다. 일부 실시형태에서, 밸브(12, 112, 212, 612, 1112)는 동일 재료로 제조되고, 이러한 조건을 견딜 수 있다. 이러한 밸브에 적합한 재료에는, 비제한적으로, PEI(폴리에테르이미드), 폴리에테르-에테르 케톤(PEEK), 폴리에테르 케톤(PEK), 폴리설폰, 폴리아릴설폰, 폴리알콕시설폰, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 및/또는 이들의 블렌드가 포함된다. 대안적으로, 면 부분을 세라믹 또는 금속 삽입체 만으로 제조할 수 있거나, 이들이 플라스틱 커버와 함께 오버몰딩될 수 있다. 또한, 플라즈마 코팅 프로세스를 이용하여 금속 외부 층을 가지는 중합체 면을 형성할 수 있다.
개시 내용의 전술한 실시형태는 종래 기술의 데드-레그 문제를 해결하고, 이에 대해서는 예를 들어 도 10을 참조한다. 도 10은, 포트(908)를 가지는 백(100), 관 클램프(906), 및 관(902)(횡단면)을 포함하는 종래 기술의 시스템(900)이고, 그에 의해서 데드 레그 영역이 생성된다. 종래 기술의 시스템(900)은 백(100)으로부터, 보강제와 같은 프로세싱 보조제(99)를 포함하는 생물학적 유체(120)를 혼합, 샘플링 및/또는 전달하기 위해서 이용되어 왔다/이용된다. (폐쇄된 부피(미도시)를 가지는) 백(100)으로부터의 유체(120)가 폐쇄된 부피로부터 관(902) 내로 방향(A)으로 유동한다. 관(902)은 미늘형 연결부(904)를 가지는 포트(908)를 통해서 백(100)에 연결된다. 관(902)은 관 클램프(906)에 의해서 조여진다. 일부 시스템에서, 일회용 밸브(미도시)가 포트(908)와 관(902) 사이에 배치될 수 있다. 유체(120)는, 관 클램프(906)를 개방하는 것에 의해서, 시스템(900)의 외부로 분배될 수 있다. 이러한 시스템의 단점은, 유체(120)가 포트(908)를 통해서 그리고 관(902) 내로 자유롭게 유동할 수 있고, 영역(910)이 데드-레그 지역을 나타낸다는 것이다. 도시된 바와 같이, 데드-레그 지역(910)은, 백(100) 또는 생물반응기로부터 데드 레그 영역(910) 내로 침전된, 프로세싱 보조제(99)를 갖는다. 관(902)의 임의의 부분은, 상부 지점(B)으로부터 하부 지점(C)까지, 데드 레그 영역(910)을 나타낸다. 데드 레그 영역(910) 내의 임의의 프로세싱 보조제(99)가 백(100) 내에서 더 이상 용해될 수 없고, 즉 폐기된다. 또한, 데드 레그 영역(910)을 통해서 백(100)으로부터 취해진 임의의 샘플은, 백(100) 내의 유체를 나타내는 농도를 가지지 않을 수 있다. 또한, 데드 레그 영역을 가지지 않는 시스템을 생성하기 위한 과거의 시도는 실패하였다. 예를 들어, 클램프(906)를 백(100) 가까이로 이동시키는 것은 효과가 없다. 충분히 타이트한 밀봉을 얻을 수 없는데, 이는 포트(908) 및 관(902)이 중첩되기 때문이다. 또한, 포트(908) 및/또는 백(100)에 대한 손상이 초래된다. 포트(908) 및 관(902)이 중첩되지 않도록 클램프를 임의로 낮추는 것은 데드 레그 영역을 반드시 생성한다. 또한 추가적으로, 클램프(906)가 포트(908)에 밀접하게 근접할 때, 미늘형 연결부(904)가 관(902)으로부터 이동되어 누출 지역을 생성할 수 있다.
도 11은, 개시 내용의 실시형태에 따른, 백과 함께 이용하기 위한 밸브의 부가적인 실시형태의 사시도이다. 일부 작은 밸브, 예를 들어 배관 직경이 약 15 내지 30 mm인 배관이 부착되는 밸브는 수작업으로 조작하기 어려울 수 있다. 일부 실시형태는 밸브의 부분의 회전을 통해서 조작, 즉 개방 및 폐쇄하기 어려울 수 있다. 그에 따라, 개시 내용의 일부 실시형태는, 밀기-당기기 조작을 이용하여 개방 및 폐쇄되는 밸브를 포함한다.
도 11은, 개시 내용의 실시형태에 따른, 밸브 및 백과 함께 이용하기 위한 록킹 도구(1000)의 실시형태의 사시도이다. 록킹 도구(1000)는, 수직 벽(1014)이 사이에 배치된, 상부 평면(1002) 및 하부 평면(1004)을 포함한다. 수직 벽(1014)은 하부 슬롯(1008) 및 상부 슬롯(1006)에 대향된다. 수직 벽(1014)은, 상부 평면(1002) 및 하부 평면(1004)을 연결하는 작은 원호부(arc)를 형성한다. 상부 슬롯(1006)은, 하부 슬롯(1008)의 폭보다 작거나 그와 동일한 슬롯 폭(W)을 포함한다. 록킹 도구(1000)는 선택적으로 원위 원형 지역(1012)을 포함한다. 2개의 리브(1010)가 원위 원형 지역(1012)에 인접하여 형성된다. 리브(1010)는 상부 슬롯(1006) 내에 밸브(이하에 설명됨)를 배치하고 해제 가능하게 록킹할 수 있다. 원위 원형 지역(1012)의 반경은 그 내부에 배치된 밸브의 곡률 반경과 실질적으로 유사할 수 있다. 록킹 도구(1000)는, 내부에 배치된, 전술한 바와 같은, 백에 연결된 밸브를 가질 때, 이하에서 보다 완전히 설명하는 바와 같이, 조작자가 밸브를 작동시킬 수 있게 한다. 록킹 도구(1000)는 임의의 적합한 재료, 예를 들어 금속, 세라믹, 플라스틱, 및 기타로 제조될 수 있다. 적어도 하나의 예시적인 재료는 강이고, 특히 스테인리스 강이다. 스테인리스 강으로 제조된 록킹 도구(1000)는 용이하게 세척 및 재사용될 수 있다. 부가적으로, 플라스틱으로 제조된 록킹 도구(1000)는 멸균 처리가 용이할 수 있고 저렴할 수 있으며, 이는 일회용 적용예에서 선택될 수 있다.
도 12는, 개시 내용의 일부 실시형태에 따른, 백과 함께 이용하기 위한 밸브(1112)의 정면도이다. 밸브(1112)는 밀기-당기기 조작으로 작동될 수 있다. 예를 들어, 조작자는 밸브(1112)의 원뿔형 본체 섹션(1028)을 유지하고, 하부 섹션(1060)을 파지하는 것에 의해서, 당겨서 밸브(1112)를 개방할 수 있거나 밀어서 밸브(1112)를 폐쇄할 수 있다. 그러나, 밸브(1112)를 당기는 동안 및/또는 미는 동안, 조작자가 본체 섹션(1028)을 유지할 필요가 없다. 조작자는 하부 섹션(1060)을 단순히 당기거나 밀 수 있다. 록킹 도구(1000)는 당기거나 밀 때 밸브(1112)를 지지한다. 하부 섹션(1060)은 그와 연결된 보어를 가지며, 이는 본체 섹션(1028) 내에서 망원경식으로 동작한다. 본체 섹션(1028)은 그 내부에 배치된 동작 슬롯(1058)을 가질 수 있다. 본체 섹션(1028)의 상부 부분(1030)은, 이하에서 더 완전히 설명되는 바와 같이, 록킹 도구(1000)와 짝을 이룰 수 있다. 연장형 플랜지(210)는 밸브(1112)와 짝을 이루기 위한 쇼울더(140)를 더 포함한다. 동작 슬롯(1058)은 폐쇄 단부(1058b) 및 개방 단부(1058a)를 갖는다. 핀(1054)이 밸브(1112)의 플런저(미도시)에 연결된다. 동작 슬롯(1058)은 플런저가 핀(1054)을 통해서 개방 단부(1058a)로부터 폐쇄 단부(1058b)로 선형적으로 그리고 축방향으로 이동하는 것을 제한한다. 플런저는 플런저의 원위 단부 상에서 면(90)에 연결되고, 플런저는, 전술한 바와 같이, 보어 내에 배치된다. 플런저는, 2개 이상의 원주방향 밀봉부(미도시)를 가질 수 있고, 개구부(미도시)가 유체 전달을 위해서 중앙 플런저 보어까지 이어진다. 밀봉부, 예를 들어 o-링(91)이 면(90)을 둘러싸서, 도시된 바와 같이, 폐쇄된 위치에 있을 때, 연장형 플랜지(210) 내의 홀과 함께 액밀 밀봉부를 제공한다. 밸브(1112)가 개방될 때, 면(90) 및 o-링(91)이 연장형 플랜지(210)를 통해서 함몰되어, 백(미도시, 그러나 전술한 바와 같음)과, 플런저 및 하부 섹션(1060) 및 개구부(64)를 통한 채널 또는 보어 사이의 유체 연통을 제공한다. 예를 들어 배관을 수용하기 위한 미늘형 피팅(92)이 또한 도시되어 있다. 핀(1054)이 밸브 폐쇄 위치(1058b)로부터 밸브 개방 위치(1058a)로 그리고 그 반대로 의도하지 않게 이동하는 것을 방지하기 위해서, 록(1056)이 동작 슬롯(1058) 내에 배치될 수 있다.
도 13은, 개시 내용의 실시형태에 따른, 유체 전달 시스템을 위한, 도 11의 록킹 도구 내에 배치되는 도 12의 밸브의 사시도를 도시한다. 제로 데드-레그 유체 전달 시스템이 밸브 및 록킹 도구를 포함하고, 밸브는 하부 본체 섹션 및 상부 본체 섹션을 가지는 원뿔형 본체 섹션으로서, 연장형 플랜지가 상부 본체 섹션에 결합되는, 원뿔형 본체 섹션; 및 원뿔형 상부 본체 섹션 내에 배치되는 중앙 보어를 가지는 플런저로서, 플런저는 면에 인접하는 적어도 하나의 밀봉부를 포함하고, 밸브는, 플런저가 원뿔형 본체 섹션 내에서 길이방향으로 변위되게 하는 당기기/밀기 조작을 통해서 개방되고 폐쇄되는, 플런저를 포함하고; 그리고 록킹 도구는, 수직 벽이 사이에 배치된, 상부 평면 및 하부 평면을 포함하고, 하부 슬롯과 상부 슬롯에 대향되는 수직 벽을 더 포함하며, 밸브의 원뿔형 본체 섹션은 하부 슬롯 또는 상부 슬롯 중 적어도 하나 내에 위치되고, 플런저 상의 적어도 하나의 밀봉부는 플런저와 연장형 플랜지 사이에서 유밀 밀봉부를 형성한다.
전술한 바와 같이, 유체 전달 장치, 예를 들어 밸브(1112)는, 하부 섹션(1060)의 적어도 일부를 통해서 형성된 세장형 보어(미도시)를 가지는 본체 섹션(1028), 예를 들어 세장형 보어 내에 수용되는, 일반적으로 중공형의 이동 가능 플런저, 즉 길이방향으로 변위되는 플런저를 갖는다. 플런저는 본체 섹션(1028)에 대해서 축방향으로 그리고 선형적으로 이동된다. 밸브(1112) 내측의 플런저는 선형적으로(예를 들어, 축방향으로) 구동되고, 그에 의해서 밸브(1112)를 동작시킨다(즉, 개방 및 폐쇄한다). 면(90)은, 개방 위치에 있을 때(도시된 바와 같이, 밸브는 폐쇄 위치에 있다) 밸브(1112) 내로 당겨진다. 연장형 플랜지(210)는 백(도 13에 미도시, 실질적으로 전술한 바와 같음)의 표면, 예를 들어 백의 외부 표면 또는 백의 내부 표면에 부착된다. 조작자는 록킹 도구(1000)를 본체 섹션(1028)의 상부 부분(1030) 주위에 위치시키고 밸브(1112)의 하부 섹션(1060)을 확실하게 당겨, 백의 파열이 없이, 밸브(1112)를 개방할 수 있다. 조작자는, 다른 손으로 하부 부분(1060)을 당길 때, 한 손을 록킹 도구(1000) 아래에 위치시킬 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 하부 부분(1060)을 당기거나 밀거나 간에, 한 손만이 필요하다. 유사하게, 조작자는 록킹 도구(1000)를 파지하고 하부 부분(1060)을 밀어서, 백의 무결성을 손상시킬 위험이 없이, 밸브(1112)를 폐쇄할 수 있다. 연장형 플랜지(210)는 상부 부분(1030)에 인접하여 본체 섹션(1028)에 부착된다. 연장형 플랜지(210)는 백에 부착되고, 플런저의 면(90) 및 면(90) 상의 o-링(91)이 함몰될 수 있도록 하는 그리고 중공형 플런저와 유체 연통될 수 있도록 하는 관통 홀(1034)을 가지며, 그와 함께 액밀 밀봉부를 형성한다. 일부 실시형태에서, 내경이 10 내지 25 mm 또는 그 미만인 관과 같은 관이 미늘형 피팅(92)에 부착된다.
개시 내용에 따른 실시형태는 또한 생물학적 유체를 프로세싱하기 위한 방법을 포함한다. 예를 들어, 생물학적 유체(들)가 내부 부피를 가지는 백 또는 생물반응기 내에 전달될 수 있거나 달리 제공될 수 있다. 밸브와 같은 유체 전달 장치가 백 또는 생물반응기와 유체 연통되게 하류에 위치된다. 일반적으로, 밸브와 같은 하류 구성요소는 백 또는 생물반응기의 부근에 또는 그 하단부에 위치된다. 유체 전달 장치는, 유체 전달 장치에 부착되거나 그 일체형 부분인 플랜지의 연장된 지역을 따라서 백 또는 생물반응기에 부착된다. 생물학적 유체들이 혼합된다. 생물학적 유체들을 혼합하기 위한 전형적인 수단이 임펠러 및/또는 혼합 블레이드를 포함한다. 임펠러는 구동 메커니즘으로서의 물리적 샤프트에 부착될 수 있다. 대안적으로, 임펠러는, 임펠러의 회전을 생성하기 위해서 균형 잡힌 자기장을 이용하는, 자기 구동 펌프에 의해서 동력을 제공받을 수 있다. 회전 중에, 회전 자기장은 내부 임펠러 자석에 영향을 미친다. 2개의 자석들이 함께 회전됨에 따라, 임펠러가 회전되기 시작하고, 그에 따라 유체를 변위시킨다. 또한, 고체 프로세싱 작용제가 내부 부피에 전달될 수 있다. 고체 프로세싱 작용제가 생물학적 유체와 혼합된다. 일부 실시형태에서, 유체 전달 장치는 플랜지를 포함한다. 플랜지는 백 또는 생물반응기에 대한 부착을 위한 비교적 큰 표면을 포함할 수 있다. 또한, 유체 전달 장치는, 폐쇄 위치에 있을 때 유밀 밀봉부를 제공하기 위한 그리고 개방 위치에 있을 때 유체의 전달을 허용하기 위한, 플런저를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 플랜지는, 폐쇄 위치 중에 플런저의 표면과 실질적으로 공통-평면적인 상단 표면을 포함한다. 일부 실시형태에서, 플런저의 표면은 플랜지의 상단 표면보다 높다. 플랜지가 백 또는 생물반응기에 부착되기 때문에, 데드-레그 영역이 없이 혼합이 수행되어, 혼합 효율을 크게 증가시킨다. 또한, 예를 들어, 유체의 프로세싱 중에 샘플이 필요한 경우에, 샘플은 또한 다양한 작용제 및 보조제의 농도를 보다 잘 나타낼 것이다. 예를 들어, 혼합하기 어려운 하나의 작용제는, 일반적으로 보강제로서 사용되는 알루미늄 염이다. 일부 실시형태에서, 방법은 예를 들어 단일 클론 항체를 배양하기 위한 생물학적 유체를 포함한다.
특정 실시형태에 따라, 백, 생물반응기, 또는 일회용 컨테이너는 유체를 수용하고 유지하도록 설계된다. 일부 실시형태에서, 백, 생물반응기, 또는 일회용 컨테이너는, 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE), 초저밀도 폴리에틸렌(ULDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE); 폴리프로필렌(PP); 에틸렌 비닐 알코올(EVOH); 폴리염화비닐(PVC); 폴리비닐 아세테이트(PVA); 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(EVA 공중합체); 열가소성 엘라스토머(TPE), 및/또는 임의의 전술한 재료의 블렌드 또는 혼합물, 뿐만 아니라 당업자에게 알려진 다른 다양한 열가소성 재료 및 첨가제를 포함하는, 폴리에틸렌과 같은 중합체 조성물로 형성된 단층 벽 또는 다층 가요성 벽을 포함한다. 일회용 컨테이너는, 비제한적으로, 유사하거나 상이한 열가소성체의 공동-압출; 상이한 열가소성체의 다층형 라미네이트; 용접 및/또는 열처리, 열 적층, 캘린더링(calendaring), 또는 기타를 포함하는, 다양한 프로세스에 의해서 형성될 수 있다. 임의의 전술한 프로세스는, 인접 층들 사이의 접착을 촉진하기 위해서, 접착제의 층, 타이 층, 프라이머, 표면 처리, 및/또는 기타를 더 포함할 수 있다. "상이한"은, 동일한 중합체 유형이지만 분자량, 선형 또는 분지형 중합체, 충진제, 및 기타와 같은 상이한 특성을 갖는 하나 이상의 EVOH 층을 갖는 폴리에틸렌 층과 같은 상이한 중합체 유형이 본원에서 고려된다는 것을 의미한다. 전형적으로, 의료 등급 플라스틱 및, 일부 실시형태에서, 동물이 사용되지 않은 플라스틱(animal-free plastic)을 이용하여 컨테이너를 제조한다. 의료 등급 플라스틱은 예를 들어 스팀, 에틸렌 산화물, 또는 베타 및/또는 감마 복사선을 포함하는 복사선에 의해서 멸균 처리될 수 있다. 또한, 대부분의 의료 등급 플라스틱은 우수한 인장 강도와 적은 가스 전달을 위해 특정된다. 일부 실시형태에서, 의료 등급 플라스틱은, 투명하거나 반투명하여 내용물의 시각적 모니터링을 가능하게 하는 중합체 재료를 포함하며, 전형적으로 용접 가능하고 지지되지 않는다. 일부 실시형태에서, 컨테이너는 생물학적 활성 환경을 지원할 수 있는, 예를 들어 세포 배양과 관련하여 세포를 성장시킬 수 있는 생물반응기일 수 있다. 일부 실시형태에서, 백, 생물반응기 또는 컨테이너는 2-차원적인(2D) 또는 "베개" 백일 수 있거나, 대안적으로, 컨테이너는 3-차원적인(3D) 백일 수 있다. 컨테이너 또는 생물반응기의 특정 기하형태는 본원에서 개시된 임의의 실시형태에서 제한되지 않는다. 일부 실시형태에서, 컨테이너는, 포트 또는 통기부와 같은 접근 지점을 제공하는 강성 기부를 포함할 수 있다. 본원에서 설명된 임의의 컨테이너는, 당업자에게 알려진 바와 같이, 하나 이상의 유입구, 하나 이상의 배출구 및 선택적으로 다른 특징부, 예를 들어 멸균 가스 통기구, 살포기, 및 전도도, pH, 온도, 용존 가스, 예를 들어 산소 및 이산화탄소, 및 기타와 같은 매개변수에 대해서 컨테이너 내의 액체를 감지하기 위한 포트를 포함할 수 있다. 컨테이너는, 벤치-탑 규모(bench-top scale)로부터 예를 들어 3000 L 이상의 생물반응기까지 혼합할 수 있도록, 세포 및 배양 배지와 같은 유체를 포함하기에 충분한 크기를 갖는다.
플라스틱 필름의 내부 벽은 유체 전달 장치, 예를 들어 밸브의 플랜지와 열 본딩되도록 구성될 수 있다. 유사하게, 특정 플라스틱 필름이 표시된 경우, 일반적으로 중합체 재료를 포함하는 플랜지가 특정 플라스틱 필름과 열 본딩되도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 초음파 용접, RF 용접, 접촉 가열, 유도 가열, 및 당업자에게 알려진 다른 가열 방법을 이용하여, 본딩을 플랜지와 플라스틱 필름 사이에 생성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 플라스틱 필름과 플랜지 사이에서 프라이머가 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 접착 타이 층이 플라스틱 필름과 플랜지를 본딩하기 위해서 사용된다. 플랜지는 임의의 적합한 두께를 가질 수 있다. 플랜지의 두께는, 일부 실시형태에서, 희망하는 견고성에 따라 달라진다. 예를 들어, 폴리프로필렌 중합체 재료를 포함하는 플랜지는 두께가 대략적으로 예를 들어 1.0 내지 3.0 밀리미터일 수 있다. 개시 내용의 일부 실시형태에서, 플랜지는, 플라스틱 필름과의 본딩이 향상되도록, 표면 처리, 예를 들어 오존 처리를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 플랜지는 멸균 처리 목적을 위해 안정적인 스팀 및/또는 감마 복사선으로 처리된다. 일부 실시형태에서, 플랜지의 직경은 특정 적용예를 위해서 구성될 수 있다. 예를 들어, 용해가 어려운 프로세싱 보조제를 다량으로 필요로 하는 적용예에서, 임의의 초기에 용해되지 않은 재료가, 가장 효율적으로 혼합이 이루어지는 생물반응기 내의 지역 내에서 유지되도록, 사용자는 더 큰 플랜지를 사용할 필요가 있다. 일부 실시형태에서, 플랜지는 장치를 배치/배향하기 위한 수단으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 기술의 전체가 본원에서 참조로 포함되는, EMD Millipore Corporation에 의해서 출원된 미국 특허 제9,187,240호; 제9,272,840호; 및 제9,090,398호를 참조한다.
개시 내용에 따른 밸브의 일부 실시형태가, 예를 들어, 전체가 본원에서 각각 참조로 포함되는, EMD Millipore Corporation에 의해 출원된 미국 특허 제8,690,120호 및 제10,247,312호에서 확인된다.
일부 실시형태에서, 백, 생물반응기 또는 컨테이너는, 폐쇄된 부피를 형성하고, 유체 상태의 생물약제 유체와 같은 내용물을 수용할 수 있는, 1번의 사용을 위해서 멸균 처리될 수 있으며, 혼합 장치를 컨테이너의 폐쇄된 부피, 예를 들어 작업 부피 내에 부분적으로 또는 완전히 수용할 수 있는, 일회용의, 변형 가능하고, 접힐 수 있는 백일 수 있다. 일부 실시형태에서, 폐쇄된 부피는, 유체를 부피 내로 도입하기 위해서, 그리고 혼합이 완료된 후에 유체를 그로부터 배출하기 위해서, 예를 들어 적합한 밸브 작용에 의해서, 개방될 수 있다.
일부 실시형태에서, 각각의 컨테이너는, 컨테이너에 포함된 하나 이상의 액체, 가스 및/또는 고체를 혼합, 분산, 균질화 및/또는 순환시키기 위한 임펠러 조립체를, 그 내측부에서 부분적으로 또는 완전히 포함한다. 임펠러 조립체는, 예를 들어 축을 중심으로 하는 회전 또는 진동에 의해서 이동 가능한, 하나 이상의 블레이드를 포함할 수 있다. 임펠러 조립체는 회전 운동을, 접촉 유체들을 혼합하는 힘으로 변환한다. 임펠러 조립체는 컨테이너의 상단부 내에 형성될 수 있고, 샤프트를 통해서 컨테이너 부피 내로 하향 연장될 수 있다. 샤프트는 컨테이너 외측의 모터에 연결되고, 샤프트는 하나 이상의 임펠러 블레이드를 갖는다. 그러한 조립체는 종종 "라이트닝-스타일(lightning-style)"의 조립체로 지칭된다. 또한, 일부 실시형태에서, 임펠러 조립체는 컨테이너의 하단 부분에 형성될 수 있고, 컨테이너 외측의 모터에 대한 직접적인 샤프트에 의해서, 모터에 연결되거나, 대안적으로 모터에 자기적으로 커플링되며, 그에 따라 샤프트는 컨테이너 벽을 통해서 침투할 필요가 없다.
본원에서 인용된 제형에 대한 모든 범위는 그 사이의 범위를 포함하고 종점을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 선택적으로 포함되는 범위는, 인용된 자릿수(order of magnitude) 또는 다음의 더 작은 자릿수에서, 그 사이의 정수 값(또는 하나의 원래의 종점을 포함)으로부터 시작한다. 예를 들어, 더 작은 범위의 값이 0.2인 경우에, 선택적으로 포함되는 종점은 0.3, 0.4, . . . 1.1, 1.2 등, 뿐만 아니라 1, 2, 3 등일 수 있고; 더 큰 범위가 8인 경우에, 선택적으로 포함되는 종점은 7, 6 등 뿐만 아니라 7.9, 7.8 등일 수 있다. 유사하게, 3 이상과 같은, 일-측 경계는, 인용된 자릿수 또는 그보다 하나 작은 자릿수에서의 정수 값에서 시작하는 일정한 경계(또는 범위)를 포함한다. 예를 들어, 3 이상은 4 또는 3.1 이상을 포함한다.
본 명세서 전반을 통한 "일 실시형태" 또는 "특정 실시형태", "하나 이상의 실시형태, "일부 실시형태" 또는 "실시형태"라는 언급은, 실시형태와 관련하여 설명된 특징, 구조, 재료, 또는 특성이 개시 내용의 적어도 하나의 실시형태에 포함된다는 것을 나타낸다. 따라서, 본 명세서 전체를 통해서, "하나 이상의 실시형태", "특정 실시형태", "일 실시형태", "일부 실시형태", 또는 "실시형태"와 같은 문구의 출현이 반드시 동일한 실시형태를 언급하는 것은 아니다.
일부 실시형태를 앞서서 설명하였지만, 다른 구현예 및 적용예가 또한 이하의 청구항의 범위 내에 포함된다. 특정 실시형태를 참조하여 본 명세서를 설명하였지만, 이러한 실시형태가 단지 본 개시 내용의 원리 및 적용예를 예시한 것임을 이해할 수 있을 것이다. 그에 따라, 개시 내용의 실시형태의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고도, 수 많은 수정이 예시적인 실시형태에 대해서 이루어질 수 있다는 것 그리고 다른 배열 및 패턴이 도출될 수 있다는 것을 더 이해할 수 있을 것이다. 또한, 특정 특징, 구조, 재료, 또는 특성이 하나 이상의 실시형태에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.
본 명세서에 인용된 특허 출원 및 특허의 공보 그리고 다른 비-특허 참조물은, 각각의 개별 공보 또는 참조물이 전체적으로 기재된 것으로 본원에서 참조로 포함되는 것으로 구체적으로 그리고 개별적으로 표시된 것과 같이 언급된 전체 부분 내에서 그 전체가 참조로 포함된다. 본 출원이 우선권을 주장하는 임의의 특허 출원은 또한 공보 및 참조물에 대해서 전술한 방식으로 본원에서 참고로 포함된다.

Claims (43)

  1. 밸브이며:
    제1 섹션 및 제2 섹션을 가지는 본체;
    본체를 통해서 연장되고 근위 단부 및 원위 단부를 가지는 세장형 보어;
    보어 내에서 배치되고 보어를 따라 연장되는 길이방향으로 변위 가능한 플런저로서, 근위 단부 및 원위 단부를 가지고 보어의 원위 단부를 향해서 변위된 제1 위치와 보어의 근위 단부를 향해서 변위된 제2 위치를 가지고, 상단 표면을 더 포함하는, 플런저;
    플런저의 근위 단부에 부착되고 그 근위 단부에서 보어를 밀봉하는 격막 밀봉부;
    격막 밀봉부와 보어의 원위 단부 중간의 위치에서 보어를 밀봉하는 글랜드 밀봉부로서; 플런저가 글랜드 밀봉부를 통해서 연장되고 그에 밀봉 가능하게 고정되는, 글랜드 밀봉부;
    본체의 제2 섹션에 부착되거나 본체의 제2 섹션의 일체형 부분으로서 배치되는 플랜지로서, 플랜지의 상단 표면이 플런저의 상단 표면과 실질적으로 공통-평면적이거나 플런저의 상단 표면이 플랜지의 상단 표면보다 높은, 플랜지;
    격막 밀봉부와 글랜드 밀봉부 사이의 보어 내의 유체 전달 개구부를 포함하고;
    플런저의 길이방향 변위가 격막 밀봉부를 이동시켜 보어를 개방하며, 글랜드 밀봉부가 연신되어 변위를 수용하고 플런저 주위의 밀봉을 유지하며, 유체 유동 경로가 보어의 개방 근위 단부와 유체 전달 개구부 사이에 형성되고, 플런저의 제1 위치를 향한 길이방향 변위는 격막을 이동시켜 보어를 개방하는, 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    플런저가 보어의 근위 단부를 향해서 변위될 때, 플랜지의 표면이 제2 위치의 표면과 대략적으로 공통-평면적이 되어, 제로 데드 레그 위치를 생성하는, 밸브.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    격막 밀봉부와 글랜드 밀봉부 사이의 보어의 부분이 실질적으로 무균 상태인, 밸브.
  4. 제3항에 있어서,
    밸브를 상류 구성요소에 부착하기 위한 실질적으로 무균인 연결 구성요소를 더 포함하는, 밸브.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    격막 밀봉부는, 플런저의 변위에 앞서서, 보어의 근위 단부 내측에 적어도 부분적으로 배치되는, 밸브.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    글랜드 밀봉부 및/또는 격막 밀봉부가 실리콘 엘라스토머 또는 용매 내성 플루오로엘라스토머로 구성되는, 밸브.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    본체는 실질적으로 원통형인 외부 부분, 플런저를 위한 적어도 하나의 정렬 슬롯, 및 글랜드 밀봉부를 위한 홈을 포함하는, 밸브.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    플랜지는, 세장형 보어 내에서 연장되는 보스를 더 포함하는, 밸브.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    플랜지는 가요성 생물반응기 백과 본딩을 형성할 수 있는, 밸브.
  10. 제9항에 있어서,
    플랜지는 가요성 생물반응기 백과 열-밀봉 본딩 또는 접착 본딩을 형성하는, 밸브.
  11. 밸브를 포함하는 유체 전달용 키트이며,
    밸브는:
    제1 섹션 및 제2 섹션을 가지는 본체;
    본체를 통해서 연장되고 근위 단부 및 원위 단부를 가지는 세장형 보어;
    보어 내에서 배치되고 보어를 따라 연장되는 길이방향으로 변위 가능한 플런저로서, 근위 단부 및 원위 단부를 가지고 보어의 원위 단부를 향해서 변위된 제1 위치와 보어의 근위 단부를 향해서 변위된 제2 위치를 가지는, 플런저;
    플런저의 근위 단부에 부착되고 그 근위 단부에서 보어를 밀봉하는 격막 밀봉부;
    격막 밀봉부와 보어의 원위 단부 중간의 위치에서 보어를 밀봉하는 글랜드 밀봉부;
    본체의 제2 섹션에 부착되거나 본체의 제2 섹션의 일체형 부분으로서 배치되는 플랜지;
    플랜지에 부착된 가요성 백으로서, 실질적으로 편평하고 가요성 백에 부착될 수 있는 연장된 지역을 포함하는, 플랜지를 포함하고;
    플런저의 길이방향 변위가 격막 밀봉부를 이동시켜 보어를 개방하며, 글랜드 밀봉부가 연신되어 변위를 수용하고 플런저 주위의 밀봉을 유지하며, 유체 유동 경로가 보어의 개방 근위 단부와 유체 전달 개구부 사이에 형성되고, 플런저가 보어의 근위 단부를 향해서 변위될 때 플랜지의 표면은 플런저의 표면과 공통-평면적이 되고, 그에 따라 제로 데드 레그 위치를 생성하는, 키트.
  12. 제11항에 있어서,
    밸브, 밸브를 상류 구성요소에 부착하기 위한 연결 구성요소, 가요성 배관의 적어도 하나의 길이, 및 적어도 하나의 샘플 컨테이너가 연결되고 실질적으로 무균 상태인, 키트.
  13. 밸브이며:
    본체;
    본체를 통해서 연장되고 근위 단부 및 원위 단부를 가지는 세장형 보어;
    보어 내에서 배치되고 보어를 따라 연장되는 길이방향으로 변위 가능한 플런저로서, 근위 단부 및 원위 단부를 가지고 보어의 원위 단부를 향해서 변위된 제1 위치와 보어의 근위 단부를 향해서 변위된 제2 위치를 가지는, 플런저;
    플런저와 보어 사이에서 유밀 밀봉부를 형성하기 위해서 플런저에 장착되는 적어도 하나의 밀봉부;
    플런저의 근위 단부와 플런저의 원위 단부 사이의 플런저 내의 유체 전달 개구부를 포함하고;
    플런저의 길이방향 변위가 보어를 개방하여, 플런저 내의 유체 전달 개구부 및 채널을 통해서 상류 구성요소로부터 하류 구성요소까지 유체 경로를 형성하는, 밸브.
  14. 제13항에 있어서,
    적어도 하나의 밀봉부는 격막 밀봉부인, 밸브.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    격막 밀봉부는 플런저의 근위 단부에 부착되고 그 근위 단부에서 보어를 밀봉하는, 밸브.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 밀봉부는 글랜드 밀봉부인, 밸브.
  17. 제15항에 있어서,
    밸브는 적어도 하나의 글랜드 밀봉부를 더 포함하는, 밸브.
  18. 제17항에 있어서,
    글랜드 밀봉부는 격막 밀봉부와 보어의 원위 단부 중간의 위치에서 보어를 밀봉하는, 밸브.
  19. 제17항에 있어서,
    플런저는 적어도 하나의 글랜드 밀봉부를 통해서 연장되고 그에 밀봉 가능하게 고정되는, 밸브.
  20. 제17항에 있어서,
    적어도 하나의 글랜드 밀봉부는 연신되어 플런저의 변위를 수용하고 밀봉부를 플런저의 주위에서 유지하는, 밸브.
  21. 제15항에 있어서,
    플런저의 제1 위치를 향하는 길이방향 변위가 격막을 이동시켜 보어를 개방하는, 밸브.
  22. 제19항에 있어서,
    격막 밀봉부와 적어도 하나의 글랜드 밀봉부 사이의 보어의 부분은 실질적으로 무균 상태인, 밸브.
  23. 제22항에 있어서,
    실질적으로 무균적인 탱크 장착부를 더 포함하는, 밸브.
  24. 제15항에 있어서,
    격막 밀봉부는, 플런저의 변위에 앞서서, 보어의 근위 단부 내측에 적어도 부분적으로 배치되는, 밸브.
  25. 제13항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 밀봉부는 실리콘 엘라스토머로 구성되는, 밸브.
  26. 제13항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 밀봉부는 용매 내성 플루오로엘라스토머로 구성되는, 밸브.
  27. 제17항에 있어서,
    본체는 실질적으로 원통형인 외부 부분, 플런저를 위한 적어도 하나의 정렬 슬롯, 및 글랜드 밀봉부를 위한 홈을 포함하는, 밸브.
  28. 생물학적 유체를 프로세싱하기 위한 방법이며:
    생물학적 유체를, 내부 부피를 가지는 백 또는 생물반응기 내에 제공하는 단계;
    밸브를 백 또는 생물반응기의 하류에 그와 유체 연통되게 제공하는 단계로서, 밸브는 플랜지의 연장된 지역을 따라서 백 또는 생물반응기에 부착되는, 단계;
    생물학적 유체를 혼합하기 위한 수단을 제공하는 단계;
    고체 프로세싱 작용제를 내부 부피에 전달하는 단계; 및
    고체 프로세싱 작용제를 생물학적 유체와 혼합하는 단계로서, 혼합은 데드-레그 영역이 없이 수행되는, 단계를 포함하는, 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    밸브의 플런저의 상단 표면이 플랜지의 표면과 공통-평면적인, 방법.
  30. 제28항에 있어서,
    밸브는 제1항의 밸브인, 방법.
  31. 제28항에 있어서,
    혼합하기 위한 수단은 임펠러를 포함하는, 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    임펠러는 기계적으로-구동되는 임펠러인, 방법.
  33. 제28항에 있어서,
    고체 프로세싱 작용제는 알루미늄 염인, 방법.
  34. 제28항에 있어서,
    밸브를 통해서 생물학적 유체의 샘플을 백 또는 생물반응기의 내부 부피 내로부터 획득하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  35. 제28항에 있어서,
    생물학적 유체는 단일 클론 항체를 포함하는, 방법.
  36. 제28항에 있어서,
    밸브가 무균 상태가 되게 하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  37. 밸브 및 록킹 도구를 포함하는 제로 데드-레그 유체 전달 시스템이며,
    밸브는:
    하부 본체 섹션 및 상부 본체 섹션을 가지는 원뿔형 본체 섹션으로서, 연장형 플랜지가 상부 본체 섹션에 결합되는, 원뿔형 본체 섹션; 및
    원뿔형 상부 본체 섹션 내에 배치되는 중앙 보어를 가지는 플런저로서, 플런저는 면에 인접하는 적어도 하나의 밀봉부를 포함하고, 밸브는, 플런저가 원뿔형 본체 섹션 내에서 길이방향으로 변위되게 하는 당기기/밀기 조작을 통해서 개방되고 폐쇄되는, 플런저를 포함하고;
    록킹 도구는, 수직 벽이 사이에 배치된, 상부 평면 및 하부 평면을 포함하고, 하부 슬롯과 상부 슬롯에 대향되는 수직 벽을 더 포함하며, 밸브의 원뿔형 본체 섹션은 하부 슬롯 또는 상부 슬롯 중 적어도 하나 내에 위치되고,
    플런저 상의 적어도 하나의 밀봉부는 플런저와 연장형 플랜지 사이에서 유밀 밀봉부를 형성하는, 유체 전달 시스템.
  38. 제37항에 있어서,
    적어도 하나의 밀봉부는 격막 밀봉부인, 유체 전달 시스템.
  39. 제37항 또는 제38항에 있어서,
    격막 밀봉부는 플런저의 근위 단부에 부착되고 그 근위 단부에서 보어를 밀봉하는, 유체 전달 시스템.
  40. 제37항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 밀봉부는 실리콘 엘라스토머 또는 용매 내성 플루오로엘라스토머로 구성되는, 유체 전달 시스템.
  41. 제37항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
    연장형 플랜지는 백에 부착되는, 유체 전달 시스템.
  42. 제37항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
    플런저는 핀을 포함하는, 유체 전달 시스템.
  43. 제42항에 있어서,
    본체 섹션은 핀을 수용하기 위한 동작 슬롯을 포함하고, 핀은 플런저의 이동을 제한하는, 유체 전달 시스템.
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