Системы, способы и устройства для регидрации сред - RU2681288C2

Чертежи

Показать все 17 чертежа(ей)

Описание

[0001] Настоящее изобретение в целом относится к системам для регидрации сред и, в частности, к системам, устройствам и/или способам для гидратирования и смешивания жидкой среды из сухой среды.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Среды для культивирования клеток представляют собой сложные смеси синтетических и природных биологических компонентов, обеспечивающих питательные вещества для размножения клеток. Обычно их получают, тщательно смешивая сухие или обезвоженные сыпучие формы (например, порошки, гранулы и т.д.) сред для культивирования клеток с подходящим растворителем (например, стерильной водой, буферами и т.д.) в контейнере для смешивания с целью получения жидких сред для культивирования клеток. Системы для смешивания в общем случае можно разделить на два основных типа - многоразовые и одноразовые системы для смешивания.

[0003] Многоразовые системы для смешивания обычно состоят из фиксированного жесткого резервуара (полезно для больших объемов), или съемного жесткого резервуара (для небольших объемов) с крыльчаткой смесителя, смонтированной на карданном вале, и мотора. Оператор взвешивает заданную навеску сухих сред для получения соответствующего объема сред. Оператор заполняет резервуар с водой до соответствующего уровня, добавляет сухие среды и включает смеситель на определенное время (обычно 30-60 мин) до завершения перемешивания (гидратирования) сред. После перемешивания сред их закачивают через фильтр (для удаления загрязнителей) в стерильный биореактор или стерильную камеру выдержки. После освобождения резервуара его вместе с устройством для смешивания следует очистить с помощью проверенного протокола чистки, который иногда требует использования едких растворов. Таким образом, системы этого типа не предназначены для применения в качестве систем «включил и ушел», поскольку они требуют значительной начальной подготовки и последующей чистки, выполняемой оператором.

[0004] Одноразовые системы для смешивания обычно состоят из фиксированного оборудования, содержащего приводной двигатель, компьютер, и жесткой оболочки, в которой располагается одноразовый пакет или вкладыш для смешивания. Сухие среды и воду готовят так же, как указано выше. Однако перед заполнением пакета/вкладыша для смешивания водой пакет/вкладыш следует правильно расположить в жесткой оболочке и прикрепить к приводному двигателю. После размещения пакета и заполнения его водой и сухими средами запускают приводной двигатель, который начинает цикл смешивания. Цикл смешивания запускают на определенное время (обычно 30-60 мин) до завершения смешивания. После завершения перемешивания сред их закачивают через фильтр в стерильный биореактор или стерильную камеру выдержки. После освобождения пакета/вкладыша его извлекают из жесткой оболочки и выбрасывают. Однако до настоящего времени настройка более чем одной системы (пакета или капсулы) была трудоемкой и/или требовала значительного времени, и в некоторых случаях не поддавалась простому масштабированию для получения партий большего объема. Кроме того, измерение и работа оператора с сыпучим порошком подвергали среды возможному загрязнению, что иногда приводило к необходимости выбрасывания готовых регидратированных сред ввиду строгих асептических требований для большинства сфер применения, связанных с получением клеток, биофармацевтических препаратов и исследованиями.

[0005] Таким образом, существует потребность в удобной одноразовой экономически эффективной системе для смешивания, которая не требует выполнения нескольких трудоемких этапов настройки системы на предварительных этапах от пользователя, и которая может быть разработана как система «включил и пошел». Это обеспечивает повышенную гибкость и модульность при биотехнологических процессах, что может сократить затраты на капитальное оборудование для клиентов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0006] Для более полного понимания описанных в настоящем документе принципов и их преимуществ приводятся ссылки на последующее описание, связанные с прилагаемыми чертежами, на которых:

[0007] На фигуре 1 представлена схема сосуда 100 для смешивания сред с целью получения жидких сред из сухих сыпучих форм (например, порошков, гранул и т.д.) сред («сухих сред») в соответствии с различными вариантами реализации.

[0008] Фигура 2 представляет собой схему контейнерной системы для смешивания сред в соответствии с различными вариантами реализации.

[0009] Фигура 3 A-D представляет собой иллюстрации первой контейнерной системы для смешивания сред в соответствии с различными вариантами реализации.

[0010] Фигура 4 A-D представляет собой иллюстрации второй контейнерной системы для смешивания сред в соответствии с различными вариантами реализации.

[0011] Фигура 5 A-F представляет собой иллюстрации третьей контейнерной системы для смешивания сред в соответствии с различными вариантами реализации.

[0012] Фигура 6 A-B представляет собой схемы исполнения масштабируемой многоконтейнерной системы для регидрации сред в соответствии с различными вариантами реализации.

[0013] Фигура 7А представляет собой схему масштабируемой системы для смешивания сред в соответствии с различными вариантами реализации.

[0014] Фигура 7В представляет собой схему масштабируемой системы для смешивания сред с внешними регуляторами давления линии слива жидкости в соответствии с различными вариантами реализации.

[0015] Фигура 7С представляет собой схему масштабируемой системы для смешивания сред с внешним главным регулятором давления, расположенным после выпускного коллектора в соответствии с различными вариантами реализации.

[0016] Фигура 7D представляет собой схему масштабируемой системы для смешивания сред с внутренними регуляторами давления линии слива жидкости в соответствии с различными вариантами реализации.

[0017] Фигура 8 представляет собой схему контейнерной системы для смешивания сред в соответствии с различными вариантами реализации.

[0018] Фигура 9 представляет собой типичную структурную схему, на которой показан способ 900 для регидрации сред в соответствии с различными вариантами реализации.

[0019] Следует понимать, что эти фигуры не обязательно нарисованы с соблюдением масштаба, и что объекты на фигурах не обязательно нарисованы с соблюдением масштаба по отношению друг к другу. Данные фигуры являются изображениями, которые предназначены для внесения ясности и понимания различных вариантов реализации устройств, систем и способов, описанных в настоящем документе. По возможности для одних и тех же или аналогичных деталей на всех чертежах используются одни и те же цифровые обозначения. Кроме того, следует принимать во внимание, что эти чертежи предназначены лишь для иллюстративных целей и не предназначены для ограничения рамок настоящего изобретения каким-либо образом.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0020] Варианты реализации систем, способов и устройств для гидратирования, смешивания и/или подготовки жидкой среды из сухой среды описаны в сопроводительном описании и на фигурах, которые включают экспонаты 1 и 2.

[0021] На фигурах приведены многочисленные конкретные детали с целью обеспечить глубокое понимание некоторых вариантов реализации. В то же время специалист в данной области техники должен принимать во внимание, что некоторые варианты реализации можно осуществить без этих конкретных деталей. В других случаях структуры и устройства показаны в форме блок-схемы. Кроме того, специалист в данной области техники должен принимать во внимание, что конкретные последовательности, в виде которых представлены и выполняются способы, носят иллюстративный характер, и предполагается, что эти последовательности можно изменять без выхода за рамки некоторых вариантов реализации.

[0022] Хотя настоящие принципы описаны в сочетании с различными вариантами реализации, предполагается, что настоящие принципы не ограничиваются такими вариантами реализации. Напротив, специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, что настоящие принципы охватывают различные альтернативы, модификации и эквиваленты.

[0023] Кроме того, при описании различных вариантов реализации в описании может быть представлен способ и/или процесс в виде определенной последовательности этапов. Однако в той же мере, в какой способ или технологический процесс не опирается на конкретную очередность операций, указанных в нем, не следует ограничивать способ или технологический процесс конкретной описанной последовательностью этапов. Как должен принимать во внимание специалист в данной области техники, возможны и другие последовательности этапов. Таким образом, конкретный порядок этапов, изложенный в описании, не должен расцениваться как ограничение формулы изобретения. Кроме того, пункты формулы изобретения, относящиеся к способу и/или процессу, не должны ограничиваться выполнением их этапов в описанном порядке, и специалист в данной области техники должен принимать во внимание, что эти последовательности можно изменять без выхода за рамки различных вариантов реализации.

[0024] С целью облегчения понимания настоящего описания вначале приведено определение некоторых терминов. Дополнительные определения приведены в дальнейшем описании.

[0025] Термин «сухая порошкообразная среда» или DPM, используемый в настоящем документе, относится к сухой среде, полученной с использованием различных технологий измельчения, включая, но не ограничиваясь: FITZMILL™, JET MILL™, штифтовую мельницу, шаровую мельницу, конусную мельницу и т.д., причем размер частиц находится в диапазоне от 10 до 150 микрон

[0026] Термин «передовая технология гранулирования» или AGT, используемый в настоящей заявке, относится к процессу получения среды для культивирования клеток, включающему распыление одного или более водных растворов на суспендированные в воздухе порошкообразные компоненты среды с аккуратным быстрым испарением воды в условиях, где чувствительные компоненты не теряют своей эффективности, что приводит к получению агломерированных гранул и равномерному распределению распыленных ингредиентов по агломерированным гранулам. Гранулированный порошок (AGT) обсуждается в статье Fike et al., Cytotechnology, 2006, 36:33-39 и в патентах авторов заявки и/или патентных заявках: патенте США № 6383810, выданном 7 мая 2002 г.; патенте США № 7572632, выданном 11 августа 2009 г.; и патентной заявкой США № 11/669827, поданной 31 января 2007 г., описания которых полностью включены в настоящий документ посредством ссылок. Вкратце, среда AGT является сухой порошкообразной средой, весьма востребованной в промышленности из-за таких свойств, как большой размер частиц, уменьшение количества мелкой пыли во время работы, высокая смачиваемость, низкое время растворения в растворителе, автоматическое поддержание рН и осмолярности и т.д.

[0027] Термин «восприимчивое соединение» или «чувствительное соединение» или «неустойчивое соединение», используемый в настоящей заявке, относится к веществу, реактиву или соединению, которое следует защищать от разложения или реакции с «реакционно-способными частицами», присутствующими в сухих средах. Примеры таких соединений в средах для культивирования клеток включают этаноламин, витамины, цитокины, факторы роста, гормоны и т.д., но не ограничиваются ими.

[0028] Термин «инкапсулирующий агент» в настоящей заявке иногда может называться «улавливающим агентом» и относится к инкапсуляции, защите, разделению или поглощению восприимчивых реактивов или компонентов среды для культивирования клеток или корма, вне условий, усиливающих разложение или способность реагировать с другими реакционно-способными химическими соединениями, например, аминокислотами, микроэлементами, например, марганцем, медью и т.д., неорганическими буферами, например, бикарбонатом натрия и другими фосфатами натрия; и органическими буферами, например, MOPS, HEPES, PIPES и т.д., которые могут медленно реагировать с чувствительным соединением, что со временем приводит к потере лабильным компонентом его желательных свойств. В качестве альтернативы, инкапсуляцию, защиту, разделение или связывание можно выполнять для защиты восприимчивого реактива или компонента от физического повреждения, например, радиационного повреждения, или теплового повреждения или физического стресса, от воздействия влаги/конденсата, или от дегидратации и т.д. Термины «защищать» или «отделять» или «связывать» или «инкапсулировать» в данном описании можно использовать как взаимозаменяемые; они подразумевают концепцию защиты восприимчивого реактива или соединения от разлагающих условий или реактивов. «Растворимый секвестрант» сам может быть растворимым после восстановления водной средой, после чего он высвобождает «чувствительный» инкапсулированный материал. Или «нерастворимый секвестрант» может быть нерастворим после восстановления водной средой, и после высвобождения «чувствительного» материала его можно удалить из восстановленного конечного продукта за счет таких средств, как фильтрация, декантация и т.д.

[0029] Примеры матриц, которые можно использовать для микрокапсулирования, включают альгинат, поли L-молочную кислоту (PLL), хитозан, агарозу, желатин, гиалуроновую кислоту, хондроитинсульфат, декстран, декстрансульфат, гепарин, гепаринсульфат, гепарансульфат, геллановую камедь, ксантановую камедь, гуаровую камедь, водорастворимые производные целлюлозы, каррагинан и т.д., но не ограничиваются ими.

[0030] На микрокапсулы можно необязательно наносить покрытие по одной из нескольких причин: для продолжительного и медленного высвобождения компонентов микрокапсул; для защиты неустойчивых компонентов от любых повреждений, например, радиации, тепла, обезвоживания и т.д. Покрытия могут включать полигликолевую кислоту, PLGA (сополимер молочной и гликолевой кислот), коллаген, полигидроксиалканоаты (PHA), поли-ε-капролактон, поли-орто-эфиры, полиангидриды, полифосфазены, полиаминокислоты, полидиметилсилоксан, полиуретаны, политетрафторэтилен, полиэтилен, полисульфон, полиметилметакрилат, поли-2-гидроксиэтилметакрилат, полиамиды, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, поливинилпирролидон и т.д., но не ограничиваются ими.

[0031] Неустойчивые компоненты сред или кормов включают такие соединения, как витамины, например, тиамин, витамин В12; аминокислоты, например, глутамин; полиамины, например, этаноламин; цитокины; факторы роста и т.д., но не ограничиваются ими.

[0032] Агенты, используемые для хелатирования, инактивации или блокирования реакционно-способных молекул в средах включают такие соединения, как ЭДТА, цитрат, сукцинат, циклодекстрин, клатраты, дендримеры, аминокислоты и т.д., но не ограничиваются ими.

[0033] Среда для культивирования клеток предпочтительно является порошкообразной средой для культивирования клеток. В одном варианте реализации порошкообразная среда для культивирования клеток является средой для культивирования клеток, полученной с использованием передовой технологии гранулирования (AGT). Среды для культивирования клеток также относятся к кормам, концентрированным добавкам, концентрированным средам, а в некоторых случаях, при соответствующих условиях - к жидким средам.

[0034] Термины «культура клеток» или «культура», используемый в настоящей заявке, относится к поддержанию клеток в искусственной (например, in vitro) окружающей среде. Следует понимать, однако, что термин «культура клеток» является общим термином и может использоваться не только по отношению к культивированию отдельных клеток прокариот (например, бактерий) или эукариот (например, животных, растений и грибов), но и тканей, органов, систем органов или целых организмов, для которых термины «культура ткани», «культура органа», «культура системы органов» или «органотипическая культура» иногда могут использоваться взаимозаменяемо с термином «культура клеток».

[0035] Термин «культивирование», используемый в настоящей заявке, относится к поддержанию клеток в искусственной окружающей среде в условиях, благоприятствующих росту, дифференцировке или непрерывной жизнеспособности клеток, в активном или покоящемся состоянии. Таким образом, термин «культивирование» может использоваться взаимозаменяемо с термином «культура клеток» или любым из его синонимов, описанных выше.

[0036] Термины «среда для культивирования клеток», «культуральная среда» или «среда» (множественное число в каждом случае - «среды»), используемые в настоящей заявке, относятся к питательной композиции, поддерживающей культивирование и/или рост клеток. Среда для культивирования клеток может являться полным составом, т.е. средой для культивирования клеток, не требующей добавок для культивирования клеток, может являться неполным составом, т.е. средой для культивирования клеток, требующей внесения добавок, или может являться средой, которая может дополнять неполный состав или, в случае полного состава, может улучшить культуру или результаты культивирования. Термины «среда для культивирования клеток», «культуральная среда» или «среда» (множественное число в каждом случае - «среды») относятся к некондиционированным средам для культивирования клеток, не инкубированным с клетками, если из контекста не следует иное. Таким образом, термины «среда для культивирования клеток», «культуральная среда» или «среда» (множественное число в каждом случае - «среды») отличаются от «истощенной» или «кондиционированной» среды, которая может содержать многие из исходных компонентов среды, а также различные метаболиты клеток и секретируемые белки.

[0037] Термин «порошок» или «порошкообразный», используемый в настоящей заявке, относится к композиции, присутствующей в гранулированном виде, которая может находиться или не находиться в составе комплекса или агрегата с растворителем, например, водой или сывороткой. Термин «сухой порошок» можно использовать взаимозаменяемо с термином «порошок;» однако термин «сухой порошок», используемый в настоящем документе, относится просто к общему внешнему виду гранулированного материала и не означает, что материал абсолютно не содержит растворителя в составе комплексов или агрегатов, если не указано иное.

[0038] Термины «гибкий пакет», «гибкая часть» или «гибкий вкладыш», используемые в настоящей заявке, относятся к контейнеру, содержащему среды (в сухой или жидкой форме). Пакет может включать один или несколько слоев гибкого или полужесткого водо- и/или химически стойкого материала в зависимости от требований к размеру, прочности и объему. Внутренняя поверхность пакета может быть гладкой и обеспечивать практически стерильную окружающую среду (например, для получения сред, культивирования клеток или других организмов, для получения продуктов питания и т.д.). Пакет может включать одно или более отверстий, карманов (например, для вставки одного или более зондов, устройств и т.д.) и т.п. Кроме того, пакет может представлять собой одноразовую альтернативу твердому сосуду в обычных многоразовых резервуарах для смешивания. Гибкий пакет также может включать опорную деталь и уплотнители или о-образные кольца и может быть полностью одноразовым.

[0039] «1X состав» относится к любому водному раствору, содержащему некоторые из или все компоненты, присутствующие в среде для культивирования клеток, в рабочих концентрациях. «1X состав» может относиться, например, к среде для культивирования клеток или любой подгруппе ингредиентов для этой среды. Концентрация ингредиента в 1X растворе приблизительно совпадает с концентрацией указанного ингредиента в составе для культивирования клеток, используемом для поддержания или культивирования клеток in vitro. Среда для культивирования клеток, используемая для культивирования клеток in vitro, представляет собой 1X состав по определению. При наличии ряда ингредиентов концентрация каждого ингредиента в 1X составе приблизительно равна концентрации указанного ингредиента в среде для культивирования клеток. «1X состав» из указанных аминокислот содержит приблизительно аналогичные концентрации указанных ингредиентов в растворе. Таким образом, когда речь идет о «1X составе», предполагается, что концентрация каждого ингредиента в растворе совпадает или приблизительно совпадает с концентрацией, присутствующей в описываемой среде для культивирования клеток. Концентрации ингредиентов в 1X составе среды для культивирования клеток хорошо известны специалистам в данной области техники. См. публикацию Cell Culture Technology for Pharmaceutical and Cell-Based Therapies, 42-50 (Sadettin Ozturk and Wei-Shou Hu eds., Taylor and Francis Group 2006), полностью включенную в настоящий документ посредством ссылки. В то же время осмолярность и/или рН 1X состава могут отличаться по сравнению с культуральной средой, в частности, при содержании в 1Х составе меньшего количества ингредиентов.

[0040] В различных вариантах реализации описаны микросуспензии и высушенные гранулы микрокапсул, где концентрация аналогичного ингредиента повышена в микро/наносуспензии и еще более велика в форме сухих инкапсулированных гранул. Соответственно, подразумевается, что термин «7X состав» относится к концентрации, где каждый ингредиент в указанной микро/наносуспензии или инкапсулированной грануле является приблизительно в 7 раз более концентрированным, чем тот же ингредиент в соответствующей жидкой среде для культивирования клеток/корме или добавке. Подразумевается, что термин «10X состав» относится к концентрации, где каждый ингредиент в указанной микро/наносуспензии или инкапсулированной грануле является приблизительно в 10 раз более концентрированным, чем тот же ингредиент в жидкой среде для культивирования клеток/корме или добавке. Очевидно, что термины «5X состав», «25X состав», «50Х состав», «100X состав», «500X состав» и «1000X состав» обозначают композиции, содержащие ингредиенты приблизительно в 5-25-, 25-50-, 50-70-, 70-100-, 100-500-, 500-1000-кратной концентрации по сравнению с 1X жидкой средой для культивирования клеток, кормом или добавкой, соответственно. Кроме того, осмолярность и рН состава сред и концентрированного раствора могут различаться. Состав может содержать компоненты или ингредиенты в 1Х концентрации по отношению к конкретному протоколу для культивирования клеток, но, например, в 2-, 2,5-, 5-, 6,7-, 9-, 12- и т.д. кратной концентрации по отношению к другим протоколам культивирования или другой базовой среде.Микросуспензии

[0041] Корма, функциональные добавки или дополнительные компоненты, как правило, предоставляются в виде прозрачных жидких концентратов или порошков, которые восстанавливают в разбавленные прозрачные жидкие концентраты для доставки непосредственно в биореактор. Это означает, что компоненты в них никогда не выходят за пределы их растворимости. Хорошо известно, что если они выходят за пределы их растворимости, то образуется осадок в виде хлопьев или мелкодисперсного осадка, обычно наблюдаемый как белая муть во флаконе. Оседание этих компонентов происходит в течение нескольких часов, что означает, что концентрированный раствор нельзя использовать для доставки точного количества корма.

[0042] Среды, корма и композиции добавок, описанные в настоящем описании, обладают несколькими желательными свойствами, включая (i) способность к доставке определенных компонентов при «сверхконцентрированных» уровнях, далеко выходящих за нормальные пределы их растворимости в системе для культивирования, (ii) повышенную способность поддерживать функциональность сред/кормов даже после радиационной стерилизации, (iii) повышенную способность к замедленному высвобождению внутренних компонентов, (iv) высокую и быструю растворимость, (v) более длительный срок хранения в сухом виде, (vi) повышенную термостабильность, (vii) снижение риска вирусного заражения на 8 порядков, (viii) возможность комбинирования с другими технологиями стерилизации, например, УФ, фильтрацией и/или краткосрочной пастеризацией при высокой температуре, (ix) возможность применения к различным сухим формам сред, например, AGT, APM и DPM, а также к составам с компонентами, нестойкими при повышенных концентрациях, (х) возможность применения к различным типам продуктов, например, средам, кормам, дополнительным компонентам, функциональным добавкам и т.д., но не ограничиваясь ими. Благодаря этим характеристикам указанные композиции можно вносить непосредственно в биореактор или в уже растущую культуру, что может улучшить рабочие процессы и производительность биореактора заказчика.

[0043] Таким образом, композиции, описанные в настоящем описании, относятся, в частности, к средам для культивирования клеток, концентрированным кормам, функциональным добавкам, дополнительным компонентам, содержащим микросуспензии; они также могут относиться к новым композициям сред для культивирования клеток, кормов и/или дополнительных компонентов, содержащим одну или более инкапсулированных микро- и/или наносуспензий; и, кроме того, могут относиться к стерилизованным композициям, полученным с использованием радиации, так что функциональные возможности сред/кормов сохраняются даже после воздействия радиации. В настоящем описании могут упоминаться только среды для культивирования клеток, однако эти упоминания в соответствующих случаях также могут включать корма и/или дополнительные компоненты.

[0044] Микро/наносуспензия представляет собой микронные/наноразмерные твердые компоненты в водном растворителе, которые в одном из вариантов реализации не разделяются со временем. Микро/наносуспензии, например, обеспечивают средство для концентрирования одного или более компонентов сред/корма за пределами растворимости указанного компонента. Некоторые желательные свойства микро/наносуспензий включают возможность увеличения концентрации дополнительных питательных веществ (например, аминокислот) в минимальном объеме; чрезвычайно быстрое растворение компонентов микро/наносуспензий в водных растворах (более быстрое, чем растворение собственно сред при отсутствии такого препарата); возможность инкапсулирования (т.е. с целью стерилизации и защиты компонентов в инкапсулированной форме); возможность непосредственного добавления стерильных гранул микро/наносуспензий в уже существующие культуры в биореакторе; возможность увеличения эффективности производственных процессов в биореакторе, но не ограничиваются ими.

[0045] Композиции микро/наносуспензий, описанные выше, можно применять во многих областях, например, в качестве питательных добавок с целью значительного повышения концентрации компонента выше уровня растворимости указанного компонента, что минимизирует объем, добавляемый в реактору; или с целью инкапсулирования микросуспензий, как описано ниже, и получения высушенных инкапсулированных гранул, что приводит к получению «сверхконцентрированной» добавки, которую можно непосредственно добавлять в биореактор, если это не было сделано раньше.

[0046] В различных вариантах реализации микросуспензии можно получить из любой сухой порошкообразной формы любого компонента, который должен присутствовать в культуре в концентрированной форме, и обеспечивают по меньшей мере 2-5-кратную, 5-10-кратную, 10-15-кратную, 15-20-кратную, 20-25-кратную, 25-30-кратную, 30-50-кратную, 50-70-кратную, 70-100-кратную концентрацию компонента в микросуспензии по сравнению с эквивалентным жидким концентратом или кормом, содержащим этот же компонент в растворе.

Микрокапсулирование

[0047] В настоящем изобретении также предложены микрокапсулированные формы микро/наносуспензии, описанной выше, полученные из сухой порошкообразной среды для культивирования клеток, корма, добавки или концентрата. Полученные инкапсулированные продукты в данном описании могут называться «микрокапсулами», «инкапсулированными гранулами», «гранулами», «капсулами» или «микрогранулами». При высушивании инкапсулированной микро/наносуспензии до гранул этап сушки обеспечивает повышенную степень концентрирования инкапсулированных микро/наносуспензий. Микрокапсулирование можно выполнить, например, с целью «раздельного содержания» или секвестрации чувствительных или нестабильных компонентов в сложной смеси, например, средах для культивирования клеток/кормах. Таким образом, инкапсуляция может позволять получить более высокие концентрации некоторых компонентов корма, например, аминокислот, так что эти корма можно непосредственно вносить в виде концентрированных добавок с высоким содержанием питательных веществ в любую систему для культивирования, например, при периодическом культивировании с добавлением субстрата. Дальнейшее нанесение покрытия на капсулу может влиять на замедленное высвобождение питательных веществ в культуры клеток (обсуждаемое ниже). Инкапсулирование можно выполнить путем: (а) стандартного процесса микрокапсулирования микросуспензий и наносуспензий с целью «замедленного высвобождения» некоторых или всех компонентов в течение нескольких часов; (b) альтернативного способа превращения гранул в гель с целью значительного замедления высвобождения внутреннего компонента.

[0048] В различных вариантах реализации настоящего изобретения агент, используемый для инкапсуляции или включения нестабильного компонента, являлся альгинатом. Альгинатные микрокапсулы используются для многих целей, включая доставку лекарств и иммобилизацию клеток, растущих в культуре, с целью усиления клеточного роста и жизнеспособности. См., например, Serp et al., Biotechnology and Bioengineering, 2000, 70(1):41-53; Breguet et. al., Cytotechnology, 2007, 53:81-93; Chayosumrit et al., Biomaterials, 2010, 31:505-14; патент США № 7482152; и патент США № 7740861, все из которых полностью включены в настоящий документ посредством ссылок.

[0049] Методика инкапсулирования также была описана в совместно рассматриваемой заявке авторов настоящей заявки, PCT/US2012/024194, где описан захват определенных нестабильных, чувствительных или восприимчивых соединений, например, этаноламина, витаминов, факторов роста, например, инсулина и т.д. в материалы капсул, включая альгинат, но не ограничиваясь им.

[0050] Безотносительно к какой-либо конкретной теории, представляется, что инкапсулирование или включение чувствительных компонентов в другое вещество снижает непосредственный контакт нестабильного соединения с другими компонентами или условиями, которые способствуют его разложению или снижают его стабильность. Способы, в которых описано получение микрокапсул с целью ослабления разложения этаноламина путем микрокапсулирования, описаны в совместно рассматриваемой заявке автора настоящей заявки, PCT/US2012/024194, поданной 7 февраля 2012 г., которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки. Хотя эти способы в основном были представлены в контексте стабилизации этаноламина, их можно применять/приспособить для стабилизации любого восприимчивого или нестабильного реактива или соединения в составе сред, корма или добавки. Следует понимать, что способы микрокапсулирования, описанные в указанной заявке, можно применять для стабилизации любого восприимчивого соединения, необходимого для культивирования клеток, включая витамины, например, тиамин, витамин В12 и т.д., нестабильные аминокислоты, например, глутамин, цитокины, факторы роста, чувствительные и ценные белки или пептиды и т.д., но не ограничиваясь ими, и для улучшенной доставки стабилизированного соединения, а также можно применять в областях, не относящихся к разработке сред для культивирования клеток. В данном описании методику инкапсулирования адаптировали к гранулам микро/наносуспензии, что потребовало адаптации нескольких этапов и методик. Например, в описании захвата восприимчивых соединений в заявке PCT/US2012/024194 не хватало нескольких этапов. Для инкапсулирования микросуспензий материал капсул, например, альгинат, смешивали с микросуспензией. Эту смесь затем аспирировали в дозирующее устройство, например, пипетку или капельницу, и постепенно формировали капельки инкапсулированной микросуспензии, аккуратно капая смесь на поверхность, не допускающую прилипания, например, на парафильм. Затем к каплям добавляли сшивающий агент для формирования гранул. Эти гранулы обезвоживали и высушивали в вакууме для удаления влаги и, как правило, называли «инкапсулированными гранулами микросуспензии» или просто «гранулами».

[0051] Основываясь на настоящем описании, специалист в данной области техники должен понимать, что можно применять разнообразные материалы капсулы и различные устройства для получения капель, включая пипетки, капельницы, шприцы или любые приспособления на их основе, или любой сшивающий агент, или что с целью инкапсулирования микросуспензий гранулы можно высушивать или обезвоживать с помощью различных средств и до различной степени сухости и/или твердости. Специалист в данной области техники может определить подходящие доступные агенты для инкапсулирования, например, альгинат, поли-L-молочную кислоту (PLL), хитозан, агарозу, желатин, гиалуроновую кислоту, хондроитинсульфат, декстран, декстрансульфат, гепарин, гепаринсульфат, гепарансульфат, геллановую камедь, ксантановую камедь, гуаровую камедь, водорастворимые производные целлюлозы, каррагинан и т.д., но не ограничиваться ими.

[0052] Микрокапсулы обычно представляют собой сферические частицы диаметром 2 мм или менее, обычно в диапазоне 0,05-1,5 мм. Как правило, альгинатные микрокапсулы образуют путем перекрестного связывания между полианионным альгинатом и двухвалентным, трехвалентным или поливалентным катионом, например, хлоридом кальция. Другие соли для перекрестного связывания могут представлять собой двухвалентные или трехвалентные катионы, например, хлорид магния, хлорид бария и сульфат алюминия.

[0053] Инкапсулирование обладает рядом преимуществ, некоторые из которых включают защиту нестабильных компонентов от разложения или от нежелательных реакций; или задержку и/или продление времени высвобождения компонентов, инкапсулированных в культуре клеток, но не ограничиваются этим В одном варианте реализации защита реализована посредством микрокапсулирования сред; или увеличение стабильности и срока хранения сред для культивирования клеток, кормов и добавок, содержащих нестабильные соединения, при комнатных температурах. Инкапсулированное соединение можно высушить до состояния гранул, которые затем можно смешивать с другими компонентами сред. Соответственно, микро/наносуспензии могут привести к 1-5%, 5-10%, 10-15%, 15-20%, 20-25%, 25-30%, 30-35%, 35-40%, 40-50%, 50-60%, 60-70%, 70-80%, 80-90% или 90-100% снижению потерь функциональности сред/нестабильного компонента, которую можно измерить посредством подходящего функционального анализа инкапсулированной нестабильной среды или компонента сред с использованием способов, известных в данной области техники, включая способы, описанные в настоящей заявке. Примеры функционального анализа могут представлять собой оценку способности композиции сред/ корма, содержащей микрокапсулы, повышать жизнеспособность клеток с течением времени, или количество клеток в культуре, или продукцию рекомбинантного белка, или увеличивать количество и/или функцию экспрессируемого рекомбинантного белка (например, функциональный анализ на основе фермента или рецептора, или можно оценивать стабильность инкапсулированного нестабильного компонента, например, глутамина, в ходе культивирования и т.д., как известно специалисту в данной области техники).

[0054] В различных вариантах реализации секвестрант, например, альгинат, можно применять для инкапсулирования или включения комплекса этаноламин-дендример. Дендримеры представляют собой гиперразветвленные синтетические макромолекулы, которые можно получить с помощью контролируемых последовательных процессов, придающих им определенные структурные характеристики и молекулярную массу; их обзор приведен в публикации Astruc et al., Chem. Rev. 2010, 110:1857-1959, которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки. Дендримеры также можно применять для получения инкапсулированных микросуспензий согласно настоящему изобретению. В еще одном варианте реализации дендример, используемый в способах, описанных в PCT/US2012/024194, представлял собой полиамидоамин, и его можно приспособить для применения в инкапсулированных микро/наносуспензиях. Другие дендримеры, которые можно применять в способах, описанных в настоящей заявке, включают полипропилениминовые (PPI) дендримеры, фосфорсодержащие дендримеры, полилизиновые дендримеры, полипропиламиновые (POPAM) дендримеры, полиэтилениминовые дендримеры, иптиценовые дендримеры, алифатические полиэфирные дендримеры или ароматические полиэфирные дендримеры, но не ограничиваются ими.

[0055] В различных вариантах реализации микрокапсулированные микро/наносуспензии можно получить для любого компонента, который должен присутствовать в культуре в концентрированной форме, и обеспечивают по меньшей мере 2-5-кратную, 5-10-кратную, 10-15-кратную, 15-20-кратную, 20-25-кратную, 25-30-кратную, 30-50-кратную, 50-70-кратную, 70-100-кратную концентрацию компонента в инкапсулированной микро/наносуспензии по сравнению с эквивалентным жидким концентратом или кормом, содержащим этот же компонент в растворе. В одном типичном варианте реализации микросуспенизионный препарат концентрированного кормового препарата, показанные на фигурах, был приблизительно в 7 раз более концентрированным, чем соответствующий жидкий корм, в то время как высушенная инкапсулированная форма этой же микросуспензии была приблизительно в 10 раз более концентрированной, чем соответствующий жидкий корм.

Передовая технология гранулирования (AGT)

[0056] Передовая технология гранулирования (AGT™) - новая форма сухих сред, обладающая значительными преимуществами. В состав одной гранулированной среды входят все компоненты сложного состава, включая буферы, факторы роста и микроэлементы. Полученный состав с низким количеством пыли и автоматической регулировкой рН требует простого добавления воды для получения полной восстановленной 1X среды. Циклодекстриновую технологию, а также соли натрия и водно-спиртовые растворы липидов можно использовать в комбинации с AGT-процессом для включения полезного липида в сухую среду.

[0057] Технология агломерирования (например, AGT) может включать использование сушилки с псевдоожиженным слоем, например, сушилки с псевдоожиженным слоем и верхним распылением Glatt GPCG Pro 120, которую можно приобрести в Glatt Pharmaceutical Services, Inc. В этом устройстве компоненты сухой порошкообразной среды, которые ранее были измельчены, отсортированы по размеру и перемешаны, переносят в коническую чашу для продукта башенной сушилки с псевдоожиженным слоем. При запуске процесса гранулирования в псевдоожиженном слое эту порошкообразную среду переносят из чаши для продукта в верхнюю часть расширительной камеры с псевдоожиженным слоем на столб кондиционированного воздуха.

[0058] Распыление водных растворов концентрированных компонентов среды на псевдоожиженный порошок формирует процесс гранулирования. Ранее подготовленные водные растворы вводят в верхнюю часть расширительной камеры с помощью гидравлического насоса на раме и форсунки для пневматического распыления. В это время площадь поверхности слоя в камере максимальна, что приводит к узкому гранулометрическому распределению конечного продукта. После введения всех жидких растворов в псевдоожиженный порошок сформированные гранулы или агрегаты сушат нагретым воздухом до достижения конечного заданного значения влажности для данного материала. После сортировки готовых гранул по размеру и их перемешивания с оставшимися термочувствительными компонентами образуется полная и однородная по составу среда, характеризующаяся преимуществами быстрого растворения, низкого пылеобразования и автоматической регулировки pH.

[0059] В настоящей заявке единицы «меш» и «микрон» используют для описания размера частиц сухих сред. Размер частиц в меш можно преобразовать в микроны с использованием Таблицы 1, приведенной ниже:

Таблица 1: Таблица преобразования меш в микроны

[0060] После помещения порошкообразного образца, например, питательных сред, добавок к средам, транспортных форм сред или буфера (или их смеси или комбинации) в аппарат с псевдоожиженным слоем его подвергают суспендированию в столбе восходящего газа, предпочтительно атмосферного воздуха или инертного газа, например, азота, и пропускают через один или несколько фильтров частиц. В качестве альтернативы, используемый газ или комбинация газов могут быть токсичными или ингибировать паразитные агенты или токсины, присутствующие в образце. Поскольку большинство сухих порошкообразных неагломерированных питательных сред, добавок к средам, транспортных форм сред и буферов характеризуются относительно небольшим размером частиц, используемые фильтры должны являться сетчатыми экранами, которые пропускают воздух, но задерживают порошки, например, фильтры с частотой ячеек приблизительно 1-100 меш, предпочтительно приблизительно 2-50 меш, более предпочтительно приблизительно 2,5-35 меш, еще более предпочтительно приблизительно 3-20 меш или приблизительно 3,5-15 меш и наиболее предпочтительно - приблизительно 4-6 меш. Можно использовать другие фильтры в зависимости от необходимости и используемого образца, что может определить специалист в данной области техники.

[0061] Различные варианты реализации, описанные в настоящем документе, отчасти относятся к порошку питательной среды, характеризующемуся одним или несколькими свойствами, выбранными из группы, состоящей из угла естественного откоса, составляющего от 10 до 40 градусов; насыпной плотностью, составляющей от приблизительно 0,001 г/см3 до приблизительно 1 г/см3; при этом размер от 51% до 99% частиц находятся в диапазоне от 30 до 100 меш; менее 10% частиц проходят через сетку 200 меш; и порошок характеризуется расходометрией приблизительно от 3 до 5 кг.

[0062] Различные варианты реализации, описанные в настоящем документе, позволяют получить сухие порошкообразные питательные среды, добавки к средам, транспортные формы сред, буферы и образцы с конкретными характеристиками или диапазонами характеристик гранулометрического анализа. Например, в различных вариантах реализации сухие порошкообразные питательные среды, добавки к средам, транспортные формы сред, буферы или их образцы должны обладать характеристиками гранулометрического анализа, где от приблизительно 20% до приблизительно 80%, от приблизительно 40% до приблизительно 80%, от приблизительно 60% до приблизительно 80%, от приблизительно 20% до приблизительно 40%, от приблизительно 20% до приблизительно 60%, от приблизительно 40% до приблизительно 60%, от приблизительно 45% до приблизительно 55%, от приблизительно 47% до приблизительно 53%, от приблизительно 49% до приблизительно 51%, от приблизительно 50% до приблизительно 51%, или от 51% до 99% частиц по массе находятся в пределах диапазона от 30 до 200 меш, диапазона от 40 до 200 меш, диапазона от 60 до 200 меш, диапазона от 100 до 200 меш, диапазона от 140 до 200 меш, диапазона от 40 до 60 меш, диапазона от 30 до 60 меш, диапазона от 30 до 100 меш, диапазона от 40 до 100 меш, диапазона от 40 до 140 меш, диапазона от 60 до 140 меш, диапазона от 60 до 100 меш, диапазона от 60 до 70 меш, диапазона от 70 до 80 меш, диапазона от 80 до 100 меш, диапазона от 60 до 80 меш, диапазона от 70 до 100 меш, диапазона от 80 до 120 меш, диапазона от 100 до 120 меш, диапазона от 60 до 120 меш, диапазона от 50 до 60 меш, диапазона от 40 до 50 меш, диапазона от 50 до 70 меш, диапазона от 50 до 80 меш, диапазона от 50 до 100 меш, диапазона от 50 до 120 меш, диапазона от 100 до 140 меш или 100 меш. В некоторых вариантах реализации сухие порошкообразные питательные среды, добавки к средам, транспортные формы сред, буферы или образцы должны обладать характеристиками гранулометрического анализа, где от приблизительно 95% до приблизительно 99%, от приблизительно 90% до приблизительно 100%, от приблизительно 91% до приблизительно 100%, от приблизительно 92% до приблизительно 100%, от приблизительно 93% до приблизительно 100%, от приблизительно 94% до приблизительно 100%, от приблизительно 95% до приблизительно 100%, от приблизительно 96% до приблизительно 100%, от приблизительно 97% до приблизительно 100%, от приблизительно 98% до приблизительно 100%, или от приблизительно 99% до приблизительно 100% частиц обладают большим размером или задерживаются на сетке с частотой ячеек 200 меш (например, суммарный задержанный %).

[0063] В различных вариантах реализации сухие порошкообразные питательные среды, добавки к средам, транспортные формы сред, буферы или их образцы должны обладать характеристиками гранулометрического анализа, где от приблизительно 70% до приблизительно 100%, от приблизительно 70% до приблизительно 97%, от приблизительно 72% до приблизительно 97%, от приблизительно 70% до приблизительно 94%, от приблизительно 72% до приблизительно 94%, от приблизительно 94% до приблизительно 97%, от приблизительно 70% до приблизительно 80%, от приблизительно 75% до приблизительно 85%, от приблизительно 80% до приблизительно 90%, от приблизительно 85% до приблизительно 95%, или от приблизительно 90% до приблизительно 100% частиц обладают большим размером или задерживаются на сетке с частотой ячеек 100 меш.

[0064] В различных вариантах реализации сухие порошкообразные питательные среды, добавки к средам, транспортные формы сред, буферы или их образцы должны обладать характеристиками гранулометрического анализа, где от приблизительно 60% до приблизительно 100%, от приблизительно 60% до приблизительно 97%, от приблизительно 62% до приблизительно 96%, от приблизительно 62% до приблизительно 89%, от приблизительно 89% до приблизительно 96%, от приблизительно 60% до приблизительно 70%, от приблизительно 65% до приблизительно 75%, от приблизительно 70% до приблизительно 80%, от приблизительно 75% до приблизительно 85%, от приблизительно 80% до приблизительно 90%, от приблизительно 85% до приблизительно 95%, или от приблизительно 90% до приблизительно 100% частиц обладают большим размером или задерживаются на сетке с частотой ячеек 80 меш.

[0065] В различных вариантах реализации сухие порошкообразные питательные среды, добавки к средам, транспортные формы сред, буферы или их образцы должны обладать характеристиками гранулометрического анализа, где от приблизительно 40% до приблизительно 95%, от приблизительно 40% до приблизительно 90%, от приблизительно 44% до приблизительно 90%, от приблизительно 40% до приблизительно 89%, от приблизительно 70% до приблизительно 90%, от приблизительно 72% до приблизительно 90%, от приблизительно 72% до приблизительно 89%, от приблизительно 40% до приблизительно 75%, от приблизительно 40% до приблизительно 72%, от приблизительно 44% до приблизительно 72%, от приблизительно 44% до приблизительно 75%, от приблизительно 40% до приблизительно 45%, от приблизительно 45% до приблизительно 50%, от приблизительно 50% до приблизительно 55%, от приблизительно 55% до приблизительно 60%, от приблизительно 60% до приблизительно 65%, от приблизительно 65% до приблизительно 70%, от приблизительно 70% до приблизительно 75%, от приблизительно 75% до приблизительно 80%, от приблизительно 80% до приблизительно 85%, от приблизительно 85% до приблизительно 90%, или от приблизительно 90% до приблизительно 95% частиц обладают большим размером или задерживаются на сетке с частотой ячеек 60 меш.

[0066] В различных вариантах реализации сухие порошкообразные питательные среды, добавки к средам, транспортные формы сред, буферы или их образцы должны обладать характеристиками гранулометрического анализа, где от приблизительно 10% до приблизительно 38%, от приблизительно 12% до приблизительно 38%, от приблизительно 10% до приблизительно 35%, от приблизительно 12% до приблизительно 35%, от приблизительно 10% до приблизительно 15%, от приблизительно 15% до приблизительно 20%, от приблизительно 20% до приблизительно 25%, от приблизительно 25% до приблизительно 30%, от приблизительно 30% до приблизительно 35%, или от приблизительно 35% до приблизительно 40% частиц обладают большим размером или задерживаются на сетке с частотой ячеек 45 меш.

[0067] В различных вариантах реализации сухие порошкообразные питательные среды, добавки к средам, транспортные формы сред, буферы или их образцы должны обладать характеристиками гранулометрического анализа, где от приблизительно 7% до приблизительно 31% частиц задерживаются на сетке с частотой ячеек 30 меш и более; от приблизительно 18% до приблизительно 73% частиц задерживаются на сетке с частотой ячеек 45 меш и более; от приблизительно 33% до приблизительно 92% частиц задерживаются на сетке с частотой ячеек 60 меш и более; от приблизительно 56% до приблизительно 97% частиц задерживаются на сетке с частотой ячеек 80 меш и более; от приблизительно 68% до приблизительно 98% частиц задерживаются на сетке с частотой ячеек 100 меш и более; от приблизительно 96% до приблизительно 100% частиц задерживаются на сетке с частотой ячеек 200 меш и более; от приблизительно 0,15% до приблизительно 3,7% задерживаются на сетке с частотой ячеек менее 200 меш.

[0068] В различных вариантах реализации от приблизительно 40% до приблизительно 60% частиц по массе находятся в диапазоне 60-100 меш. В различных вариантах реализации от приблизительно 40% до приблизительно 60% частиц по массе находятся в диапазоне 40-100 меш.

[0069] В различных вариантах реализации от приблизительно 40% до приблизительно 60% частиц по массе находятся в диапазоне 60-140 меш. В различных вариантах реализации от приблизительно 40% до приблизительно 60% частиц по массе находятся в диапазоне 50-120 меш. В различных вариантах реализации от приблизительно 40% до приблизительно 60% частиц по массе находятся в диапазоне 50-100 меш. В различных вариантах реализации от приблизительно 40% до приблизительно 60% частиц по массе находятся в диапазоне 60-120 меш.

[0070] В различных вариантах реализации сухие порошкообразные питательные среды, добавки к средам, транспортные формы сред, буферы или их образцы должны обладать характеристиками гранулометрического анализа, где доля частиц, меньшая или равная 0,001%, 0,01%, 0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4%, 0,5%, 0,6%, 0,7%, 0,8%, 0,9%, 1%, 2%, 3%, 4%, 4,1%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9% или 10%, или находящаяся в диапазоне от приблизительно 0,001% до приблизительно 0,005%, от приблизительно 0,001% до приблизительно 0,0025%, от приблизительно 0,0025% до приблизительно 0,005%, от приблизительно 0,005% до приблизительно 0,01%, от приблизительно 0,005% до приблизительно 0,0075%, от приблизительно 0,0075% до приблизительно 0,01%, от приблизительно 0,01% до приблизительно 0,05%, от приблизительно 0,01% до приблизительно 0,025%, от приблизительно 0,025% до приблизительно 0,05%, от приблизительно 0,05% до приблизительно 0,1%, от приблизительно 0,05% до приблизительно 0,075%, от приблизительно 0,075% до приблизительно 0,1%, от приблизительно 0,1% до приблизительно 0,5%, от приблизительно 0,1% до приблизительно 0,25%, от приблизительно 0,25% до приблизительно 0,5%, от приблизительно 0,5% до приблизительно 1%, от приблизительно 0,5% до приблизительно 0,75%, от приблизительно 0,75% до приблизительно 1%, от приблизительно 1% до приблизительно 10%, от приблизительно 2% до приблизительно 10%, от приблизительно 3% до приблизительно 10%, от приблизительно 4% до приблизительно 10%, от приблизительно 5% до приблизительно 10%, от приблизительно 6% до приблизительно 10%, от приблизительно 7% до приблизительно 10%, от приблизительно 8% до приблизительно 10%, от приблизительно 9% до приблизительно 10%, от приблизительно 1% до приблизительно 9%, от приблизительно 1% до приблизительно 8%, от приблизительно 1% до приблизительно 7%, от приблизительно 1% до приблизительно 6%, от приблизительно 1% до приблизительно 5%, от приблизительно 1% до приблизительно 4%, от приблизительно 1% до приблизительно 3%, от приблизительно 1% до приблизительно 2%, от приблизительно 2% до приблизительно 8%, от приблизительно 3% до приблизительно 7%, от приблизительно 4% до приблизительно 6%, от приблизительно 5% до приблизительно 6%, от приблизительно 4% до приблизительно 5%, от приблизительно 3% до приблизительно 4%, от приблизительно 2% до приблизительно 3%, от приблизительно 6% до приблизительно 7%, от приблизительно 7% до приблизительно 8%, от приблизительно 8% до приблизительно 9%, от приблизительно 3% до приблизительно 5%, от приблизительно 5% до приблизительно 7%, от приблизительно 6% до приблизительно 8%, или от приблизительно 7% до приблизительно 9% частиц по массе проходит через сетку с частотой ячеек 140, 170, 200, 230, 270, 325, 400, 450, 500 или 635 меш.

Система регидрации сухих сред в составе производственной линии

[0071] В одном из аспектов описана экономичная система типа «подключил и пошел» для смешивания и преобразования порошкообразных сред в жидкие среды в составе производственной линии, устраняющая этапы работы, которые могут являться источником ошибок оператора и заражения при получении жидких сред из сыпучих сухих исходных сред (например, порошков, гранул, AGT и т.д.).

[0072] В настоящем документе система типа «подключил и пошел» для смешивания сред является системой, где оператор может просто вставить упаковку среды в систему, которая автоматически выполняет некоторые этапы работы, что приводит к получению конечного продукта - регидратированных сред. Как обсуждалось выше, системы для смешивания типа «подключил и пошел» обеспечивают преимущества простоты масштабируемости при производстве сред и предотвращения загрязнения без необходимости работы систем для смешивания в окружении типа «безразборная парообработка» (SIP) или «безразборная чистка» (CIP). В различных вариантах реализации системы для смешивания легко масштабировать для получения жидких сред с объема 1 л до по меньшей мере 5000 л или более, и при необходимости использования более чем одной системы для смешивания типа «подключил и пошел» указанную систему можно масштабировать за счет последовательной или параллельной конфигурации систем.

[0073] Системы типа «подключил и пошел» для смешивания жидких сред в составе производственной линии, описанные в настоящем документе, перемещают смешивание AGT, DPM или других порошкообразных питательных сред и растворителя за пределы контейнера (например, капсулы, резервуара, пакета и т.д.) и переносит его в поток растворителя (например, воды и т.д.), эффективно устраняя некоторые этапы работы пользователя при получении сред. Кроме того, к системе можно подключить стандартный перистальтический насос, уже имеющийся в распоряжении большинства пользователей. В качестве альтернативы, насосы можно приобрести за небольшую долю вложений, требующихся для реализации вышеуказанных способов. В различных вариантах реализации точное количество порошкообразной среды можно поместить в заданное место для гарантии полной солюбилизации порошкообразной среды в растворителе. В различных вариантах реализации система для смешивания включает статический смеситель в составе производственной линии для гарантии гидратации. В различных вариантах реализации в составе системы можно объединить компонент сухих сред, выполненный с возможностью дозирования доставки сухих порошкообразных сред, со статическим смесителем в составе производственной линии. В различных вариантах реализации объем жидких сред, обрабатываемых системой для смешивания, можно масштабировать от по меньшей мере 1 л до 5000 л или более. Варианты реализации, предлагаемые в настоящем документе, могут необязательно включать стерильный фильтр в составе производственной линии, обеспечивающий гидратацию сред, и одноэтапную систему стерилизации, что позволяет устранить потребность в использовании смесителей с крыльчаткой. В различных вариантах реализации, описанных в настоящем документе, может быть предложена система для смешивания и/или фильтрации сухих порошкообразных сред от гранул (сред) до биореактора в составе производственной линии с трубками длиной несколько футов.

[0074] Системы в составе производственной линии и способы, описанные в настоящем документе, можно специально сконструировать для смешивания агломерированных сред (AGT) или любой сухой порошкообразной среды (DPM). В различных вариантах реализации может использоваться простота солюбилизации AGT. При контакте AGT с водой она начинает солюбилизироваться. В различных вариантах реализации изобретения система содержит одноразовый статический смеситель, который можно разместить непосредственно после дозирующего устройства в составе производственной линии. Кроме того, пользователь может разместить стерильное фильтрующее устройство в составе производственной линии после статического смесителя, обеспечивая получение стерильных готовых к использованию сред за один этап в полном объеме воды. Статический смеситель обеспечивает полную гидратацию AGT. В различных вариантах реализации указанные среды можно хранить в пакете или направлять непосредственно в стерильный биореактор. Любые операции в составе вариантов реализации, описанных в настоящем документе, являются полезными операциями. Различные варианты реализации, описанные в настоящем документе, можно осуществить в виде самостоятельного продукта или объединять с другими системами для смешивания.

Сосуд для смешивания сред

[0075] На фигуре 1 представлена схема сосуда 100 для смешивания сред с целью получения жидких сред из сухих сыпучих форм (например, порошков, гранул и т.д.) сред («сухих сред») в соответствии с различными вариантами реализации. Сосуды 100 для смешивания сред особенно часто используют в биотехнологической промышленности, поскольку их можно применять для получения заранее упакованных сухих сред в форме, которую можно быстро регидратировать, избегая сложностей, связанных с ошибками оператора, встречающихся в общепринятых системах для регидрации сред с использованием резервуаров и реакторов для смешивания. Примеры ошибок оператора могут включать неточное взвешивание сухих порошкообразных сред, разлив сред, внесение загрязнителя оператором и т.д. После регидрации содержимого сосуда 100 для сред сосуд 100 можно утилизировать и заменить свежим сосудом 100 для смешивания сред.

[0076] В соответствии с различными вариантами реализации сосуд 100 для смешивания сред может состоять из гибкой части 102 (например, гибкого пакета, вкладыша и т.д.), устройства для впуска жидкости 104 и устройства для выпуска жидкости 108. В различных вариантах реализации устройство для впуска жидкости 104 может включать форсунку 106. Форсунка 106 может быть обращена к внутреннему объему гибкой части 102. Устройство для выпуска жидкости 108 может включать фильтр 110, выполненный с возможностью предотвращения выхода сухих сред из гибкой части 102 сверх заранее заданного количества. В различных вариантах реализации фильтр 110 выполняют с возможностью отсеивания частиц сухих сред размером более приблизительно 50 микрон, более приблизительно 40 микрон, более приблизительно 30 микрон, более приблизительно 20 микрон или более приблизительно 10 микрон. В различных вариантах реализации диапазон размеров частиц сухих сред, отсеиваемых фильтром 110, может составлять от приблизительно 10 микрон до приблизительно 200 микрон. В различных вариантах реализации диапазон размеров частиц сухих сред, отсеиваемых фильтром 110, может составлять от приблизительно 50 микрон до приблизительно 100 микрон. В различных вариантах реализации фильтр 110 может состоять из полиэтилена, металлической сетки и т.д. Однако следует принимать во внимание, что фильтр 110 может состоять из любого известного материала при условии, что фильтр 110 можно использовать по назначению для фильтрации гранул или агрегатов сред, размер которых превышает некоторый заранее определенный размер.

[0077] В различных вариантах реализации с гибкой частью можно функционально связать газоотвод 112, например, воздуховыпускной клапан или микропористую гидрофобную мембрану, и выполнить его с возможностью удаления газа (например, пузырьков воздуха и т. д.) из гибкой части 102 при ее заполнении жидкостью (например, жидкостью для смешивания). Примеры жидкостей, которые можно использовать для регидрации сред, включают: воду, буферные растворы и т.д., но не ограничиваются ими. В различных вариантах реализации газоотвод 112 может состоять из полиэтилена, резины, металла и т.д., и может удерживаться на месте с помощью любого обычного средства, например, муфты, которая продолжается вдоль боковой стенки или закрепляется любыми другими средствами, способными обеспечить крепление газоотвода 112 к гибкой части 102. В различных вариантах реализации газоотвод 112 может представлять собой одноходовой клапан, предназначенный для выпуска газа из гибкой части 102 при ее заполнении жидкостью для смешивания, и в то же время функционировать как барьер, предотвращающий загрязнение (например, предотвращать проникновение внешнего воздуха, влаги, бактерий и других загрязнителей). В различных вариантах реализации с гибкой частью 102 можно функционально связать разъем для заполнения 114 и выполнить его с возможностью герметизации после заполнения гибкой части 102 сухими порошкообразными средами. Разъем для заполнения 114 может состоять из пластика, резины, металла или любого другого материала, известного или применяемого в данной области техники. Кроме того, разъем для заполнения 114 может содержать отверстие в гибкую часть 102 и средство для герметизации этого отверстия. Это означает, что разъем для заполнения 114 можно герметизировать с использованием различных средств, включая клей, герметики, заваривание, пробки из твердого материала и т. д., но не ограничиваясь ими. В различных вариантах реализации средство для герметизации после заполнения представляет собой герметик.

[0078] В различных вариантах реализации газоотвод 112 можно расположить на стороне, противоположной устройству для выпуска жидкости 108. В данной конфигурации жидкость для смешивания может поступать в гибкую часть 102 через устройство для впуска жидкости 104 одновременно с удалением воздуха через газоотвод 112. В различных вариантах реализации газоотвод 112 можно расположить в верхней области гибкой части 102 относительно устройства для впуска жидкости 104 и/или устройства для выпуска жидкости 108 с целью максимизации удаления воздуха при заполнении. В различных вариантах реализации газоотвод 112 можно выполнить с возможностью удаления воздуха только при удерживании всей жидкости в пределах гибкой части 102.

[0079] Гибкая часть 102 может состоять из полимерных материалов (например, ПЭНП и т.д.), резины, композитного материала, материалов VI класса по USP и т. д. или любой их комбинации. В различных вариантах реализации гибкая часть 102 состоит из листов толщиной в диапазоне от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 0,5 мм или от приблизительно 0,2 мм до приблизительно 2 мм. Можно использовать и другие значения толщины. Указанный материал может содержать один слоистый материал или два или более слоя, склеенные друг с другом или разделенные и образующие контейнер с двойной стенкой. Если указанные слои склеены друг с другом, материал может содержать ламинированный или экструдированный материал. Ламинированный материал может включать два или более раздельно сформированных слоя, которые затем прикрепляют друг к другу с помощью клея. Экструдированный материал может включать один цельный лист, содержащий два или более слоев из различных материалов, каждый из которых отделен от другого контактным слоем. Все слои можно одновременно совместно экструдировать. Одним из примеров экструдированного материала, который можно использовать, является пленка HyQ CX3-9, доступная в Hyclone Laboratories Inc., Логан, штат Юта, США. Пленка HyQ CX3-9 представляет собой трехслойную литую пленку толщиной 0,009 дюйма. Внешний слой представляет собой полиэфирный эластомер, совместно экструдированный с контактным слоем из полиэтилена сверхнизкой плотности. Другим примером экструдированного материала, который можно использовать, является литая пленка HyQ CX5-14, также доступная в HyClone Laboratories, Inc. Литая пленка HyQ CX5-14 содержит внешний слой из полиэфирного эластомера, контактный слой из полиэтилена сверхнизкой плотности и расположенный между ними барьерный слой из сополимера этилена и винилового спирта. В еще одном примере можно использовать многослойную пленку, полученную из трех независимых слоев пленки, полученной посредством экструзии с раздувом. Каждый из двух внутренних слоев представляет собой полиэтиленовую пленку толщиной 0,004 дюйма (называемую HyClone пленкой HyQ BM1), в то время как наружный барьерный слой представляет собой 6-слойную совместно экструдированную пленку толщиной 0,0055 дюйма (называемую HyClone пленкой HyQ BX6).

[0080] В идеале гибкая часть 102 состоит из материалов, не вступающих в химические реакции с сухими средами, жидкостями для смешивания сред или полученными в результате операций по регидрации сред жидкими средами. Т.е. материалы гибкой части 102 не вымываются и не высвобождают остаточный материал в регидратируемые среды после завершения процесса регидрации сред. В различных вариантах реализации гибкую часть 102 можно заполнять предварительно стерилизованными сухими средами. В различных вариантах реализации гибкую часть 102 можно заполнять нестерилизованными сухими средами, которые можно стерилизовать позже с использованием излучения или другими средствами. В различных вариантах реализации гибкая часть 102 состоит из материалов, не разлагающихся и не портящихся при стерилизации облучением или термической стерилизации. В различных вариантах реализации гибкая часть 102 также может содержать дополнительные разъемы и трубки для газа в свободном пространстве над продуктом, термолюк, порты для титрующего агента, пробоотбора и различных импульсных добавок.

[0081] В различных вариантах реализации гибкую часть 102 можно предварительно заполнять сухими средами, тем самым устраняя необходимость для оператора взвешивать среды и заполнять ими гибкую часть 102 перед использованием. Сухие среды могут представлять собой AGT, DPM или любые другие формы сухих питательных сред бестарного хранения.

[0082] В различных вариантах реализации среды могут состоять из частиц размером от приблизительно 150 до приблизительно 15000 микрон. В различных вариантах реализации среды могут состоять из частиц размером от приблизительно 300 до приблизительно 15000 микрон. В различных вариантах реализации среды могут состоять из частиц размером от приблизительно 150 до приблизительно 300 микрон. Размер гранул отдельных частиц сред можно определить по типу сухих сред (например, AGT, DPM и т.д.), конкретному применению, или спроектировать с учетом работы с фильтром 110. Следует принимать во внимание, что размер частиц в общем случае зависит от ингредиентов, из которых состоят сухие среды. В различных вариантах реализации фильтр 110 можно выполнить с возможностью пропускания частиц заранее определенного размера и удерживания частиц сред, размер которых превышает заранее определенный размер (например, считающихся слишком крупными). Частицы сред могут считаться слишком крупными по различным причинам, в том числе если они вызывают неполную регидрацию/смешивание, засоры в дальнейших компонентах системы (например, стерильных фильтрах, клапанах и т. д.) и т. д.

[0083] В различных вариантах реализации форсунку 106 можно выполнить с возможностью подачи жидкости для смешивания с целью растворения сухих сред за один этап. Это может являться предпочтительным, поскольку может уменьшить время, необходимое для солюбилизации сухих сред, а также устранить дополнительные компоненты системы и/или этапы обработки, которые в противном случае придется включать (например, дополнительные смесители или этапы). Конкретно, применение форсунки 106, выполненной с возможностью обеспечения различных рабочих характеристик, описанных ниже, может устранить потребность в крыльчатке или другом внутреннем смесителе после заполнения гибкой части 102 жидкостью для смешивания. В различных вариантах реализации форсунку 106 выполняют с возможностью подачи жидкости для смешивания в гибкую часть 102 при минимизировании уровня пенообразования по мере солюбилизации сухих сред в жидкости для смешивания.

[0084] В различных вариантах реализации форсунка 106 может состоять из эжектора или эквивалентного устройства, выполненного с возможностью переноса (т.е. рециркуляции) жидкости в гибкую часть 102 по мере перемещения движущей (подаваемой) жидкости через форсунку 106. В различных вариантах реализации форсунку 106 можно выполнить с возможностью получения коэффициента переноса (т.е. объема рециркулирующей жидкости к объему движущей или подаваемой жидкости), составляющего по меньшей мере приблизительно 5 частей рециркулирующей жидкости на приблизительно 1 часть движущей жидкости. Это соотношение можно менять в зависимости от типа сухих сред, подвергаемых регидрации, и/или конкретного применения. Например, соотношение циркуляции (или переноса жидкости) может составлять 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1 или любое другое соотношение, которое можно получить и использовать в зависимости от конкретного применения. Соотношение переноса, с учетом которого выполнена форсунка 106, имеет важное значение, поскольку оно имеет отношение к количеству смешиваемых сред и перемешиванию, которое происходит внутри гибкой части 102. Т.е. перенос вызывает дополнительное смешивание частично солюбилизированных сред по мере солюбилизации сухих сред жидкостью, поступающей в гибкую часть 102. В различных вариантах реализации форсунка 106 характеризуется диаметром отверстия, который может непосредственно воздействовать на скорость жидкости для смешивания, протекающей через форсунку 106 в гибкую часть 102 при любом заданном расходе подаваемой жидкости. Т.е. скорость протекания жидкости для смешивания через форсунку 106 равна расходу, разделенному на площадь отверстия (определенную по диаметру отверстия). Это является прямой оценкой скорости жидкости для смешивания, подаваемой в гибкую часть 102 посредством форсунки 106, как показано в уравнении 1:

Уравнение 1:

[0085] Диаметр отверстия форсунки 106 может зависеть от множества факторов, включая конкретное применение сосуда для сред, размер гибкой части 102, давление подачи жидкости, расход подаваемой жидкости и т.п., но не ограничиваясь ими. Тем не менее, критическим определяющим эксплуатационным требованием к форсунке 106 является то, что она должна подавать жидкость для смешивания в гибкую часть 102 с достаточной мощностью потока для существенной солюбилизации (эффективного перемешивания) сухих сред, содержащихся в гибкой части 102. В настоящем документе мощность потока можно определить как половину расхода жидкости для смешивания, умноженную на квадрат скорости жидкости для смешивания. Это является оценкой мощности, передаваемой массой жидкости, подаваемой через форсунку 106 в гибкую часть 102, как показано в уравнении 2:

Уравнение 2:

[0086] В различных вариантах реализации диаметр отверстия форсунки 106 составляет от приблизительно 1,0 миллиметра (мм) до приблизительно 10 мм. В различных вариантах реализации диаметр отверстия форсунки 106 составляет от приблизительно 3,0 мм до приблизительно 6,0 мм. В различных вариантах реализации диаметр отверстия форсунки 106 составляет от приблизительно 6,0 мм до приблизительно 10,0 мм.

[0087] В различных вариантах реализации форсунку 106 с диаметром отверстия от приблизительно 1,0 мм до приблизительно 10 мм выполняют с возможностью подачи жидкости в гибкую часть 102 с мощностью потока, составляющей по меньшей мере приблизительно 10 ватт (Вт). В различных вариантах реализации форсунку 106 с диаметром отверстия от 3 мм до приблизительно 6 мм выполняют с возможностью подачи жидкости в гибкую часть 102 с мощностью потока, составляющей по меньшей мере приблизительно 15 Вт. В различных вариантах реализации форсунку 106 с диаметром отверстия от приблизительно 6 мм до приблизительно 10 мм выполняют с возможностью подачи жидкости в гибкую часть 102 с мощностью потока, составляющей по меньшей мере приблизительно 10 Вт. В различных вариантах реализации форсунку 106 можно выполнить с возможностью подачи жидкости в гибкую часть 102 с мощностью потока от приблизительно 5 Вт до приблизительно 25 Вт. В различных вариантах реализации форсунку 106 можно выполнить с возможностью подачи жидкости в гибкую часть 102 с мощностью потока, составляющей от приблизительно 10 Вт до приблизительно 15 Вт.

[0088] В различных вариантах реализации форсунку 106 с диаметром отверстия от приблизительно 1,0 мм до приблизительно 7 мм выполняют с возможностью подачи жидкости в гибкую часть 102 со средней скоростью перемешивания от приблизительно 7 метров в секунду (м/с) до приблизительно 19 м/с. В различных вариантах реализации форсунку 106 с диаметром отверстия от приблизительно 3 мм до приблизительно 6 мм выполняют с возможностью подачи жидкости в гибкую часть 102 со средней скоростью перемешивания от приблизительно 14 м/с до приблизительно 19 м/с. В различных вариантах реализации форсунку 106 с диаметром отверстия от приблизительно 6 мм до приблизительно 10 мм выполняют с возможностью подачи жидкости в гибкую часть 102 со средней скоростью перемешивания от приблизительно 7 м/с до приблизительно 14 м/с.

[0089] В различных вариантах реализации форсунка 106 с диаметром отверстия от приблизительно 1,0 мм до приблизительно 10 мм подает жидкость для смешивания со скоростью от приблизительно 1 литр в минуту (л/мин) до приблизительно 75 л/мин. В различных вариантах реализации форсунка 106 с диаметром отверстия от 3 мм до приблизительно 6 мм подает жидкость для смешивания со скоростью от приблизительно 5 л/мин до приблизительно 35 л/мин. В различных вариантах реализации форсунка 106 с диаметром отверстия от приблизительно 6 мм до приблизительно 10 мм подает жидкость для смешивания со скоростью от приблизительно 5 л/мин до приблизительно 35 л/мин.

[0090] В различных вариантах реализации форсунка 106 с диаметром отверстия от приблизительно 1,0 мм до приблизительно 10 мм подает жидкость для смешивания под давлением от приблизительно 1 фунта на квадратный дюйм (psi) до приблизительно 60 psi. В различных вариантах реализации форсунка 106 с диаметром отверстия от 3 мм до приблизительно 6 мм подает жидкость для смешивания под давлением от приблизительно 10 psi до приблизительно 40 psi. В различных вариантах реализации форсунка 106 с диаметром отверстия от приблизительно 6 мм до приблизительно 10 мм подает жидкость для смешивания под давлением от приблизительно 5 psi до приблизительно 15 psi.

[0091] В различных вариантах реализации устройство для выпуска жидкости 108 можно использовать в качестве трубопровода для слива солюбилизированных сред. В различных вариантах реализации может присутствовать дополнительный клапан, предотвращающий преждевременный слив частично солюбилизированных сред, который может открываться после полного смешивания сухих сред.

Система с контейнером для смешивания сред, содержащим один сосуд

[0092] Как обсуждалось ранее, сосуд 100 для смешивания сред может являться компонентом сложной системы для смешивания сред.

[0093] Фигура 2 представляет собой схему контейнерной системы для смешивания сред в соответствии с различными вариантами реализации. Как показано в настоящем документе, в одном аспекте система 200 для смешивания сред может содержать жесткий контейнер 202, включающий гибкую часть 102 (т.е. гибкий сосуд для смешивания сред). Жесткий контейнер 202 может состоять из различных типов материалов, включая: жесткий пластик, металл, стекло, композиты, углеродное волокно, материалы VI класса USP и т.д., но не ограничиваясь ими. В то же время следует понимать, что жесткий контейнер 202 может состоять из любого материала, при условии, что полученный контейнер 202 может обеспечить необходимую поддержку гибкой части 102 во время регидрации сред.

[0094] В различных вариантах реализации жесткий контейнер 202 обладает первым рабочим объемом, а гибкая часть 102 обладает вторым рабочим объемом, превышающим первый рабочий объем. В различных вариантах реализации жесткий контейнер 202 обладает первым рабочим объемом, а гибкая часть 102 обладает вторым рабочим объемом, приблизительно аналогичным первому рабочему объему. В различных вариантах реализации внутреннюю стенку жесткого контейнера 202 можно выполнить с возможностью обеспечивать боковую или структурную поддержку гибкого сосуда 100 для сред.

[0095] В различных вариантах реализации гибкую часть 102 можно предварительно заполнять сухими средами, тем самым устраняя необходимость для оператора взвешивать среды и заполнять ими гибкую часть 102 перед использованием. Кроме того, система 200 для смешивания сред может обеспечить подачу жидкости для смешивания, необходимой для регидрации и слива солюбилизированных сред при заданной концентрации. Сухие среды могут представлять собой AGT, DPM или любые другие формы сухих питательных сред бестарного хранения.

[0096] В различных вариантах реализации гибкий сосуд 100 для сред можно вставить или подогнать под жесткий контейнер 202, а затем удалить после использования (т.е. операции регидрации сред). Например, после слива сред через устройство для выпуска жидкости 108 гибкий сосуд 100 для сред можно выбросить, а затем заменить свежей гибкой частью 102.

[0097] В различных вариантах реализации гибкую часть 102 можно заполнять предварительно стерилизованными сухими средами. В различных вариантах реализации гибкую часть 102 можно заполнять нестерилизованными сухими средами, которые можно стерилизовать позже с использованием излучения или другими средствами. Т.е. сухие среды можно стерилизовать с использованием одной или нескольких методик стерилизации сред (например, облучением, нагреванием и т.д.) во время их хранения в гибкой части 102. В различных вариантах реализации гибкая часть 102 состоит из материалов, не разлагающихся и не портящихся при стерилизации облучением или термической стерилизации.

[0098] В различных вариантах реализации среды могут состоять из частиц размером от приблизительно 150 до приблизительно 15000 микрон. В различных вариантах реализации среды могут состоять из частиц размером от приблизительно 300 до приблизительно 15000 микрон. В различных вариантах реализации среды могут состоять из частиц размером от приблизительно 150 до приблизительно 300 микрон. Следует понимать, что размер гранул отдельных частиц сред можно определить по типу сухих сред (например, AGT, DPM и т.д.), конкретному применению, или спроектировать с учетом работы с фильтром 110.

[0099] В различных вариантах реализации система 200 для смешивания сред может дополнительно включать линию подачи жидкости 204, которую можно гидродинамически соединить с гибким сосудом для сред 102 и выполнить с возможностью подачи жидкости для смешивания в гибкий сосуд для сред 102. В различных вариантах реализации линию слива жидкости 206 можно гидродинамически соединить с гибким сосудом для сред 102 и выполнить с возможностью слива солюбилизированных сред из гибкого сосуда для сред 102. В различных вариантах реализации линию разбавления жидкости 208 можно соединить с линией слива жидкости 206 и выполнить с возможностью подачи дополнительной жидкости для смешивания с целью дополнительного разбавления солюбилизированных сред в линии слива жидкости 206 до заранее определенной концентрации.

[00100] В различных вариантах реализации фильтр 210 можно гидродинамически соединить с линией слива жидкости 206 и выполнить с возможностью стерилизации солюбилизированных сред, сливаемых из гибкой части 102. В различных вариантах реализации фильтр 210 можно выполнить с возможностью вторичной фильтрации или предотвращения проникновения частиц большего размера, чем заранее определенный размер. В различных вариантах реализации система 200 может включать регулирующий клапан для подаваемой жидкости 213, гидравлически соединенный с линией подачи жидкости 204, и регулирующий клапан для разбавления жидкости 214, гидравлически соединенный с линией разбавления жидкости 208. В различных вариантах реализации оператор вручную осуществляет управление регулирующим клапаном для подаваемой жидкости 213 и/или регулирующим клапаном для разбавления жидкости 214. В различных вариантах реализации регулирующий клапан для подаваемой жидкости 213 и/или регулирующий клапан для разбавления жидкости 214 выполняют с возможностью функционирования в качестве регулирующих автоматизированных клапанов с задержкой по времени (например, автоматизированного электромагнитного клапана и т.д.), способных регулировать расход жидкости для смешивания, подаваемой в линию подачи жидкости 204 и/или в линию разбавления жидкости 208, в соответствии с одним или более заранее заданными временными интервалами. Т.е. оператор может по отдельности запрограммировать регулирующий клапан для подаваемой жидкости 213 и регулирующий клапан для разбавления жидкости 214 с целью увеличения или уменьшения расхода жидкости для смешивания, подаваемой в линию подачи жидкости 204 и/или в линию разбавления жидкости 208 на основе ряда различных моментов времени в ходе процесса регидрации сухих сред. В различных вариантах реализации функциональность регулирующего клапана для подаваемой жидкости 213 и регулирующего клапана для разбавления жидкости 214 может обеспечиваться одним интегрированным модулем управления регулирующего клапана.

[00101] В различных вариантах реализации система 200 может дополнительно включать датчик 212, который можно разместить вблизи от фильтра 212 или перед ним. В различных вариантах реализации датчик 212 напрямую связан с регулирующим клапаном для подаваемой жидкости 213 и регулирующим клапаном для разбавления жидкости 214 и выполнен с возможностью предоставления клапанам измерений различного типа, осуществляемых датчиком, с целью их активации и инактивации.

[00102] В различных вариантах реализации датчик 212 представляет собой датчик давления, выполненный с возможностью измерения давления жидкости в линии слива жидкости 206 и генерирования сигналов связи (электрических или механических), которые могут активировать открытие или закрытие регулирующих клапанов для подаваемой жидкости 213 и/или разбавления жидкости 214, тем самым увеличивая или уменьшая расход жидкости для смешивания, подаваемой в линию подачи жидкости 204 и/или в линию разбавления жидкости 208. В различных вариантах реализации датчик 212 представляет собой датчик электропроводности, выполненный с возможностью измерения электропроводности солюбилизированных сред в линии слива жидкости 206 и передачи результатов указанных измерений обратно на регулирующие клапаны для подаваемой жидкости 213 и/или разбавления жидкости 214 с целью увеличения или уменьшения расхода жидкости для смешивания, подаваемой в линию подачи жидкости 204 и/или в линию разбавления жидкости 208. В различных вариантах реализации датчик 212 представляет собой оптический датчик, выполненный с возможностью измерения концентрации солюбилизированных сред в линии слива жидкости 206 и передачи результатов указанных измерений обратно на клапаны для подаваемой жидкости 213 и/или разбавления жидкости 214 с целью увеличения или уменьшения расхода жидкости для смешивания, подаваемой в линию подачи жидкости 204 и/или в линию разбавления жидкости 208.

[00103] В различных вариантах реализации система 200 дополнительно включает управляющий системный компонент 216, коммуникационно соединенный с регулирующим клапаном для подаваемой жидкости 213 и/или с регулирующим клапаном для разбавления жидкости 214. В различных вариантах реализации управляющий системный компонент 216 можно выполнить с возможностью выдачи инструкций по увеличению или уменьшению расхода жидкости для смешивания, подаваемой в линию подачи жидкости 204 и/или в линию разбавления жидкости 208, на основе одного или более заранее заданных временных интервалов или моментов времени.

[00104] В различных вариантах реализации система 200 также может включать управляющий системный компонент 216, который можно выполнить с возможностью получения информации от датчика 212 и последующего отправления сигнала на активацию регулирующих клапанов для подаваемой жидкости 213 и/или разбавления жидкости 214 с целью увеличения или уменьшения расхода жидкости для смешивания, подаваемой в линию подачи жидкости 204 и/или в линию разбавления жидкости 208. В различных вариантах реализации автоматизированные клапаны 213 и 214 могут быть полностью закрыты, а иногда они могут быть полностью открыты. Возможность регулировки расхода может использоваться для ряда целей, как объясняется ниже.

[00105] Следует принимать во внимание, что в системе 200 можно использовать различные другие типы датчиков 212 при условии, что датчик может измерять физико-химические свойства солюбилизированных сред в линии слива жидкости 206, которые имеют отношение к регидрации сухих сред.

[00106] Целью увеличения или уменьшения расхода жидкости для смешивания, подаваемой в линию подачи жидкости 204 или разбавления 208, может быть обеспечение достижения предпочтительной концентрации солюбилизированных сред. Как правило, предпочтительность может быть основана на том, что среды в конечном итоге используются для получения 1X раствора и могут приводить к его получению; в то же время в различных вариантах реализации возможно получение более высоких концентраций.

[00107] Еще одной причиной для увеличения или уменьшения подачи жидкости для смешивания в линию подачи жидкости 204 или разбавления 208 может быть прочистка полной или частичной закупорки, произошедшей в системе для смешивания сред 200. Закупорка может произойти в фильтре 210, и снижение концентрации солюбилизированных сред может прочистить полную или частичную закупорку.

[00108] В различных вариантах реализации линию подачи жидкости 204 можно напрямую подключить к устройству для впуска жидкости 104. Например, линия подачи жидкости 204 и устройство для впуска жидкости 104 могут содержать шланги, которые можно присоединить непосредственно друг к другу.

[00109] В различных вариантах реализации линию подачи жидкости 204 можно подключить к устройству для впуска жидкости 104 через сопрягающее устройство, использующее адаптерный фитинг. Адаптерный фитинг может представлять собой дополнительный компонент или может быть встроен в жесткий контейнер 202.

[00110] В различных вариантах реализации устройство для впуска жидкости 104 можно подключить к первому адаптеру, а линию подачи жидкости 204 можно подключить к второму адаптеру, который гидродинамически связан с первым адаптером. Например, указанные два адаптера могут быть быстро подключаемыми адаптерами, которые физически можно присоединить друг к другу, или может иметь место промежуточный компонент, который обеспечивает гидродинамическую связь. Для квалифицированного специалиста очевидно, что существует множество вариантов трубопроводного оборудования для создания гидродинамической связи во всей системе.

[00111] В различных вариантах реализации линию слива жидкости 206 можно напрямую подключить к устройству для выпуска жидкости 108. В различных вариантах реализации линия слива жидкости 206 и устройство для выпуска жидкости 108 могут содержать шланги, которые можно присоединить непосредственно друг к другу. В различных вариантах реализации линия слива жидкости 206 и устройство для выпуска жидкости 108 могут представлять собой одну деталь.

[00112] В различных вариантах реализации линию слива жидкости 206 можно подключить к устройству для выпуска жидкости 108 через сопрягающее устройство, например, фитинг. Например, фитинг может представлять собой дополнительный компонент или может быть встроен в жесткий контейнер 202.

[00113] В различных вариантах реализации устройство для выпуска жидкости 108 можно подключить к первому адаптеру, а линию слива жидкости 206 можно подключить к второму адаптеру, который гидродинамически связан с первым адаптером. Например, указанные два адаптера можно физически присоединить друг к другу, или может иметь место промежуточный компонент, который обеспечивает гидродинамическую связь. Для квалифицированного специалиста очевидно, что существует множество вариантов трубопроводного оборудования для создания гидродинамической связи во всей системе.

[00114] Как упоминалось выше, в различных вариантах реализации сосуд 102 для смешивания сред можно ориентировать таким образом, что клапан 112 располагается выше устройства для выпуска жидкости 108.

[00115] В различных вариантах реализации систему для смешивания сред 200 можно использовать для регидрации агломерированных сухих сред. Однако в различных вариантах реализации также можно использовать различные другие известные и применяемые типы сред.

[00116] В различных вариантах реализации система для смешивания сред 200 может включать форсунку 106, которую можно выполнить с возможностью подачи жидкости для смешивания с целью растворения сухих сред за один этап. Это может являться предпочтительным, поскольку снижает время, необходимое для солюбилизации сред, а также устраняет дополнительные детали, которые в противном случае придется включать. Кроме того, это устраняет потребность в дополнительной крыльчатке или внутреннем смесителе, которые в некоторых из известных источников являются необходимыми после заполнения контейнера для смешивания. Как упоминалось выше, AGT можно использовать в таких вариантах реализации.

[00117] В еще одном аспекте система 200 для смешивания сред может содержать жесткий контейнер 202, который можно напрямую заполнять сухими средами. Т.е. жесткий контейнер 202 можно заполнять сухими средами без использования гибкой части 102 для сред (т.е. гибкого сосуда для смешивания сред). В идеале жесткий контейнер 202 состоит из материалов, не вступающих в химические реакции с сухими средами, жидкостями для смешивания сред или полученными в результате операций по регидрации сред жидкими средами. Т.е. материалы жесткого контейнера 202 не вымываются и не высвобождают остаточный материал в регидратируемые среды после завершения процесса регидрации сред. В различных вариантах реализации жесткий контейнер 202 можно предварительно заполнять сухими средами, тем самым устраняя необходимость для оператора взвешивать среды и заполнять ими контейнер 202 перед использованием.

[00118] В различных вариантах реализации жесткий контейнер 202 можно заполнять предварительно стерилизованными сухими средами. В различных вариантах реализации жесткий контейнер 202 можно заполнять нестерилизованными сухими средами, которые можно стерилизовать позже с использованием излучения или другими средствами. Т.е. сухие среды можно стерилизовать с использованием одной или нескольких методик стерилизации сред (например, облучением, нагреванием и т.д.) во время ее хранения в жестком контейнере 202. В различных вариантах реализации жесткий контейнер 202 состоит из материалов, не разлагающихся и не портящихся при стерилизации облучением или термической стерилизации.

[00119] В различных вариантах реализации жесткий контейнер 202 может дополнительно содержать устройство для впуска жидкости и устройство для выпуска жидкости. Устройство для впуска жидкости может включать форсунку, обращенную к внутреннему объему жесткого контейнера 202. Устройство для выпуска жидкости может включать фильтр, выполненный с возможностью предотвращения выхода сухих сред сверх заранее заданного количества из жесткого контейнера 202. В различных вариантах реализации фильтр выполняют с возможностью отсеивания частиц сухих сред размером более приблизительно 50 микрон, более приблизительно 40 микрон, более приблизительно 30 микрон, более приблизительно 20 микрон или более приблизительно 10 микрон. В различных вариантах реализации диапазон размеров частиц сухих сред, отсеиваемых фильтром, может составлять от приблизительно 10 микрон до приблизительно 200 микрон. В различных вариантах реализации диапазон размеров частиц сухих сред, отсеиваемых фильтром, может составлять от приблизительно 50 микрон до приблизительно 100 микрон. В различных вариантах реализации фильтр может состоять из полиэтилена, металлической сетки и т.д. Однако следует принимать во внимание, что фильтр может состоять из любого известного материала при условии, что фильтр можно использовать по назначению для фильтрации гранул или агрегатов сред, размер которых превышает некоторый заранее определенный размер.

[00120] В различных вариантах реализации с жестким контейнером 202 можно функционально связать газоотвод, например, воздуховыпускной клапан или микропористую гидрофобную мембрану, и выполнить его с возможностью удаления газа (например, пузырьков воздуха и т. д.) из жесткого контейнера при его заполнении жидкостью (например, жидкостью для смешивания). Примеры жидкостей, которые можно использовать для регидрации сред, включают: воду, буферные растворы и т.д., но не ограничиваются ими. В различных вариантах реализации газоотвод может состоять из полиэтилена, резины, металла и т.д., и может удерживаться на месте с помощью любого обычного средства, например, муфты, которая продолжается вдоль боковой стенки или закрепляется любыми другими средствами, способными обеспечить крепление газоотвода к жесткому контейнеру 202. В различных вариантах реализации газоотвод может представлять собой одноходовой клапан, предназначенный для выпуска газа из жесткого контейнера при его заполнении жидкостью для смешивания, и в то же время функционировать как барьер, предотвращающий загрязнение (например, предотвращать проникновение внешнего воздуха, влаги, бактерий и других загрязнителей). В различных вариантах реализации с жестким контейнером можно функционально связать разъем для заполнения и выполнить его с возможностью герметизации после заполнения жесткого контейнера сухими порошкообразными средами. Разъем для заполнения может состоять из пластика, резины, металла или любого другого материала, известного или применяемого в данной области техники. Кроме того, разъем для заполнения может содержать отверстие в жесткий контейнер 202 и средство для герметизации этого отверстия. Это означает, что разъем для заполнения можно герметизировать с использованием различных средств, включая клей, герметики, заваривание, пробки из твердого материала и т. д., но не ограничиваясь ими. В различных вариантах реализации средство для герметизации после заполнения представляет собой герметик.

[00121] В различных вариантах реализации газоотвод можно расположить на стороне, противоположной устройству для выпуска жидкости. В данной конфигурации жидкость для смешивания может поступать в жесткий контейнер через устройство для впуска жидкости одновременно с удалением воздуха через газоотвод. В различных вариантах реализации газоотвод можно расположить в верхней области жесткого контейнера относительно устройства для впуска жидкости и/или устройства для выпуска жидкости с целью максимизации удаления воздуха при заполнении. В различных вариантах реализации газоотвод можно выполнить с возможностью удаления воздуха только при удерживании всей жидкости в пределах жесткого контейнера 202.

[00122] В различных вариантах реализации система 200 для смешивания сред может дополнительно включать линию подачи жидкости 204, которую можно гидродинамически соединить с устройством для впуска жидкости жесткого контейнера 202 и выполнить с возможностью подачи жидкости для смешивания в контейнер 202. В различных вариантах реализации линию слива жидкости 206 можно гидродинамически соединить с устройством для впуска жидкости жесткого контейнера 202 и выполнить с возможностью слива солюбилизированных сред из жесткого контейнера 202. В различных вариантах реализации фильтр 210 можно гидродинамически соединить с линией слива жидкости 206 и выполнить с возможностью стерилизации солюбилизированных сред, сливаемых из жесткого контейнера 202.

[00123] В различных вариантах реализации системы 200 для смешивания сред рабочий объем жесткого контейнера 202 (с гибкой частью 102 или без нее) может составлять от приблизительно 1 до приблизительно 50 литров. В различных вариантах реализации рабочий объем жесткого контейнера 202 может составлять от приблизительно 15 литров до приблизительно 30 литров. Тем не менее, специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, что размеры жесткого контейнера 202 могут быть любыми при условии, что он может функционировать, обеспечивая боковую или структурную опору для гибкой части 102, что он содержит или может поддерживать структурную целостность в процессе операции по регидрации сред (в случае, если жесткий контейнер 202 функционирует без гибкой части 102).

[00124] Следует понимать, что система 200 для смешивания сред может также включать один или несколько компонентов и/или подсистем, которые позволяют оператору контролировать рН, концентрацию dO₂ и/или температуру сред, подвергаемых регидрации в жестком контейнере 202 (с гибкой частью 102 или без нее). Т.е. жесткий контейнер 202 и/или гибкая часть 102 также могут включать датчики и другие устройства. В различных вариантах реализации гибкая часть 102 включает датчик рН и датчик растворенного кислорода. Таким образом, указанные датчики частично или полностью расположены в гибкой части 102. В различных вариантах реализации датчики можно присоединять к гибкой части 102, и они являются отдельными блоками. Такие датчики необязательно можно повторно использовать после стерилизации. В различных вариантах реализации жесткий контейнер 202 включает петлю для продукта с обтеканием датчика рН и датчика растворенного кислорода, причем указанные датчики встроены непосредственно в жесткий контейнер 202.

[00125] Система 200 является гибкой и обеспечивает альтернативные пути оснащения дополнительным оборудованием различных типов (например, датчиками, зондами, устройствами, карманами, портами и т.д.). Система 200 может также включать один или несколько внутренних карманов, герметично прикрепленных к гибкой части 102. В различных вариантах реализации карман содержит по меньшей мере один конец, который может быть открыт с внешней стороны гибкой части 102 с целью вставки зонда в гибкую часть 102, остающегося с внешней стороны гибкой части 102. Зонд может представлять собой, например, датчик температуры, датчик рН, датчик растворенного газа, датчик кислорода, осмометр или любой другой зонд, который позволяет выполнять анализ или проверку жидких сред во время или по завершении процесса регидрации.

[00126] На фигурах 3A-3D изображены иллюстрации вышеописанной системы 200 для смешивания сред в соответствии с различными вариантами реализации. Как показано в настоящем описании, жесткий контейнер 202 системы 200 для смешивания сред дополнительно включает прозрачную часть 302, которая может позволить оператору просматривать гибкую часть до и/или во время процесса регидрации сухих сред. Это обеспечивает определенные преимущества, поскольку это может позволить оператору обнаруживать дефекты (например, дефекты упаковки, ошибки загрузки сухих сред и т.д.) в жестком контейнере 202 или гибком сосуде для сред (например, пакете, вкладыше и т.д.), упакованном в жесткий контейнер 202, до начала процесса регидрации, и обнаруживать ошибки (например, протечки, образование комков сред и др.)/следить за ходом регидрации после начала процесса регидрации. Линии подачи жидкости 204 и слива жидкости 206 непосредственно соединены с гибкой частью через отверстие 304 в основании жесткого контейнера 202. Автоматический клапан 306 гидродинамически соединен с линией подачи жидкости 204 до гибкой части, размещенной в жестком контейнере. Датчик 308 гидродинамически соединен с линией слива жидкости 206 до фильтра 310. Автоматический клапан 306 коммуникационно соединен с датчиком 308 и выполнен с возможностью регулировки расхода жидкости для смешивания, подаваемой в жесткий контейнер 202 или гибкую часть, размещенную внутри жесткого контейнера 202, на основании измерений физико-химических свойств солюбилизированных сред в линии слива жидкости 206, которые имеют отношение к регидрации сухих сред, содержащихся в жестком контейнере 202 или гибкой части. В различных вариантах реализации система 200, изображенная на фигурах 3А-D, включает управляющий системный модуль, связанный как с автоматическим клапаном 306, так и с датчиком 310. Управляющий системный модуль можно выполнить с возможностью генерирования инструкции для регулировки параметров расхода на автоматическом клапане 306 в ответ на данные измерений, полученные от датчика 310.

[00127] В различных вариантах реализации система 200, изображенная на фигурах 3А-D, может дополнительно включать регулятор давления, гидродинамически связанный с линией слива 206, расположенный выше фильтра 310. Регулятор давления можно выполнить с возможностью переменного снижения расхода солюбилизированных сред, сливаемых из линии слива жидкости 206, когда давление жидкости в линии слива жидкости превышает заранее определенный параметр.

[00128] На фигурах 4A-D изображены иллюстрации вышеописанной системы 200 для смешивания сред в соответствии с различными вариантами реализации. Как показано в настоящем документе, жесткий контейнер 202 системы 200 для смешивания сред включает коллектор 402, интегрированный в жесткий контейнер 202. Коллектор 402 можно гидродинамически подключить к линиям подачи жидкости 204 и слива жидкости 206 с одной стороны, сохраняя гидродинамическое подключение к разъемам устройства для впуска жидкости и устройства для выпуска жидкости гибкой части (т.е. предварительно загруженном сосуде для смешивания сред), размещенной в жестком контейнере 202 на противоположной стороне. Автоматический клапан 306 гидродинамически соединен с линией подачи жидкости 204 до коллектора 402. Датчик 308 гидродинамически соединен с линией слива жидкости 206 до фильтра 310. Автоматический клапан 306 коммуникационно соединен с датчиком 308 и выполнен с возможностью регулировки расхода жидкости для смешивания, подаваемой в гибкую часть, размещенную внутри жесткого контейнера 202, на основании измерений физико-химических свойств солюбилизированных сред в линии слива жидкости 206, которые имеют отношение к регидрации сухих сред, содержащихся в гибкой части. В различных вариантах реализации система 200, изображенная на фигурах 4А-D, включает управляющий системный модуль, связанный как с автоматическим клапаном 306, так и с датчиком 308. Управляющий системный модуль можно выполнить с возможностью генерирования инструкции для регулировки параметров расхода на автоматическом клапане 306 в ответ на данные измерений, полученные от датчика 310.

[00129] В различных вариантах реализации система 200, изображенная на фигурах 4А-D, может дополнительно включать регулятор давления, гидродинамически связанный с линией слива 206, расположенный выше фильтра 310. Регулятор давления можно выполнить с возможностью переменного снижения расхода солюбилизированных сред, сливаемых из линии слива жидкости 206, когда давление жидкости в линии слива жидкости превышает заранее определенный параметр.

[00130] На фигурах 5A-F изображены иллюстрации вышеописанной системы 200 для смешивания сред в соответствии с различными вариантами реализации. Как показано в настоящем документе, тележка 502 комплексной системы для смешивания сред включает интегрированный жесткий контейнер 504 и верхний 402(а) и нижний 402(b) интегрированные коллекторы. Верхний интегрированный коллектор 402(а) можно гидродинамически подключить к одной или более линиям слива жидкости 206, последовательно подключенной к одной или более тележкам 502 систем для смешивания сред. Аналогично, нижний интегрированный коллектор 402(b) можно гидродинамически подключить к одной или более линиям подачи жидкости 204 в тех же целях.

[00131] Автоматический клапан (размещенный на тележке комплексной системы 502 для смешивания сред) гидродинамически соединен с линией подачи жидкости 204 до нижнего интегрированного коллектора 402(b). Датчик 308 гидродинамически соединен с линией слива жидкости 206 до фильтра 310. Автоматический клапан 306 коммуникационно соединен с датчиком 308 и выполнен с возможностью регулировки расхода жидкости для смешивания, подаваемой в гибкую часть, размещенную внутри жесткого контейнера 202, на основании измерений физико-химических свойств солюбилизированных сред в линии слива жидкости 206, которые имеют отношение к регидрации сухих сред, содержащихся в гибкой части. В различных вариантах реализации система 200, изображенная на фигурах 5А-F, включает управляющий системный модуль (интегрированный в тележку 502 комплексной системы для смешивания сред), связанный как с автоматическим клапаном 306, так и с датчиком 308. Управляющий системный модуль можно выполнить с возможностью генерирования инструкции для регулировки параметров расхода на автоматическом клапане 306 в ответ на данные измерений, полученные от датчика 310. Оператор может запрограммировать управляющий системный модуль через пользовательский интерфейс 506, например, сенсорный экран, находящийся на тележке 502 комплексной системы для смешивания сред. В различных вариантах реализации датчик 308 и фильтр 310 размещены на тележке 502 комплексной системы для смешивания сред.

[00132] В различных вариантах реализации система 200, изображенная на фигурах 5А-F, может дополнительно включать регулятор давления, гидродинамически связанный с линией слива 206, расположенный выше фильтра 310. Регулятор давления можно выполнить с возможностью переменного снижения расхода солюбилизированных сред, сливаемых из линии слива жидкости 206, когда давление жидкости в линии слива жидкости превышает заранее определенный параметр. В различных вариантах реализации регулятор давления можно разместить на тележке 502 комплексной системы для смешивания сред.

Масштабируемая система для смешивания сред с несколькими контейнерами для смешивания сред

[00133] Необходимый объем сред значительно варьируется в зависимости от конкретного применения. Небольшим исследовательским лабораториям может требоваться небольшой объем сред, для которого нужен только один контейнер для смешивания сред (например, система 200 для смешивания сред). Однако крупным коммерческим производственным предприятиям может требоваться огромное количество сред, которое не может обеспечить один контейнер для смешивания сред. Поэтому в различных вариантах реализации, описанных в настоящем документе, можно использовать более чем один вышеописанный контейнер для сред. Как показано на фигурах 6A и 6B, эти более крупные системы могут использовать коллекторную систему для гидродинамического параллельного 602 или последовательного 604 подключения большого количества контейнеров для смешивания сред с целью одновременной регидрации сухих сред, содержащихся в более чем одном контейнере для смешивания сред. Посредством такой коллекторной системы теоретически можно бесконечно масштабировать объем производства сред.

[00134] Фигура 7А представляет собой схему масштабируемой системы для смешивания сред в соответствии с различными вариантами реализации. Как показано в настоящем документе, масштабируемая система 700 для смешивания сред может включать впускной коллектор 702, выпускной коллектор 706, клапан линии подачи жидкости 714, датчик 710, основную линию подачи жидкости 701, линию разбавления жидкости 716, объединенную линию слива жидкости 712 и два или более контейнера 711 для смешивания сред. Впускной коллектор 702 гидродинамически соединен с основным источником подачи жидкости 704 (через основную линию подачи жидкости 701) и каждым из контейнеров 711 для смешивания сред, которые составляют масштабируемую систему 700 для смешивания сред. Клапан линии подачи жидкости 714 гидродинамически соединен с основной линией подачи жидкости 701 (до впускного коллектора 702) и линией слива жидкости 716. В различных вариантах реализации клапан линии подачи жидкости 714 выполняют с возможностью функционирования в качестве регулирующего автоматизированного клапана с задержкой по времени (например, автоматизированного электромагнитного клапана и т.д.), способного регулировать расход жидкости для смешивания, подаваемой в основную линию подачи жидкости 701 и/или в линию разбавления жидкости 716, в соответствии с одним или более заранее заданными временными интервалами. Т.е. оператор может запрограммировать клапан линии подачи жидкости 714 с целью увеличения или уменьшения расхода жидкости для смешивания, подаваемой в основную линию подачи жидкости 701 и/или в линию разбавления жидкости 716 на основе ряда различных моментов времени в ходе процесса регидрации сухих сред.

[00135] Выпускной коллектор 706 гидродинамически соединен с объединенной линией слива жидкости 712, линией разбавления жидкости 716 и каждым из контейнеров 711 для смешивания сред, которые составляют масштабируемую систему 700 для смешивания сред. Объединенная линия для слива жидкости 712 осуществляет слив солюбилизированных сред из каждого контейнера 711 для смешивания сред, подключенного к системе 700. В различных вариантах реализации клапан линии подачи жидкости 714 выполняют с возможностью ручного управления с участием оператора с целью увеличения или уменьшения расхода жидкости для смешивания, подаваемой в основную линию подачи 701 и/или в линию разбавления жидкости 716 в соответствии с требованиями конкретного процесса регидрации сухих сред.

[00136] В различных вариантах реализации каждый контейнер 711 для смешивания сред в системе 700 содержит полость с первым рабочим объемом и внутреннюю стенку, скомпонованные в целях осуществления боковой поддержки для гибкого сосуда для смешивания сред (т.е. гибкой части), размещенного в контейнере 711. В указанной конфигурации каждый из гибких сосудов для смешивания сред гидродинамически подключен к впускному коллектору 702 и выпускному коллектору 706. В различных вариантах реализации каждый гибкий сосуд для смешивания сред может обладать вторым рабочим объемом, который может быть больше, чем первый рабочий объем контейнера 711 для смешивания сред. В различных вариантах реализации гибкие сосуды для смешивания сред в составе системы можно выполнить с возможностью содержания сухих сред. В различных вариантах реализации каждый контейнер 711 для смешивания сред можно непосредственно заполнить сухими средами без использования гибкого сосуда для смешивания сред. В идеале жесткий контейнер состоит из материалов, не вступающих в химические реакции с сухими средами, жидкостями для смешивания сред или полученными в результате операций по регидрации сред жидкими средами. Т.е. материалы жесткого контейнера не вымываются и не высвобождают остаточный материал в регидратируемые среды после завершения процесса регидрации сред. В различных вариантах реализации жесткий контейнер можно предварительно заполнять сухими средами, тем самым устраняя необходимость для оператора взвешивать среды и заполнять ими контейнер перед использованием.

[00137] В различных вариантах реализации система 700 может включать фильтр 708, гидродинамически соединенный с объединенной линией слива жидкости 712 и выполненный с возможностью стерилизации солюбилизированных сред, сливаемых из выпускного коллектора 706. В различных вариантах реализации фильтр 708 можно использовать для предотвращения подачи частиц, превышающих определенный размер, в биореактор 720.

[00138] В различных вариантах реализации датчик 710 гидродинамически соединен с объединенной линией слива жидкости 712 до или непосредственно поблизости от фильтра 708. В различных вариантах реализации датчик 710 напрямую связан с клапаном линии подачи жидкости 714 и и выполнен с возможностью предоставления клапану линии подачи жидкости 714 измерений различного типа, осуществляемых датчиком, с целью активации и инактивации клапана.

[00139] В различных вариантах реализации датчик 710 представляет собой датчик давления, выполненный с возможностью измерения давления жидкости в объединенной линии слива жидкости 712 и генерирования сигналов связи (электрических или механических), которые могут активировать открытие или закрытие клапана линии подачи жидкости 714, тем самым увеличивая или уменьшая расход жидкости для смешивания, подаваемой в основную линию подачи жидкости 701 и/или в линию разбавления жидкости 716.

[00140] В различных вариантах реализации датчик 710 представляет собой датчик электропроводности, выполненный с возможностью измерения электропроводности солюбилизированных сред в объединенной линии слива жидкости 712 и передачи результатов указанных измерений обратно на клапан линии подачи жидкости 714 с целью увеличения или уменьшения расхода жидкости для смешивания, подаваемой в основную линию подачи жидкости 701 и/или в линию разбавления жидкости 716. В различных вариантах реализации датчик 710 представляет собой оптический датчик, выполненный с возможностью измерения концентрации солюбилизированных сред в объединенной линии слива жидкости 712 и передачи результатов указанных измерений обратно на клапан линии подачи жидкости 714 с целью увеличения или уменьшения расхода жидкости для смешивания, подаваемой в основную линию подачи жидкости 701 и/или в линию разбавления жидкости 716.

[00141] В различных вариантах реализации система 700 включает управляющий системный компонент 718, коммуникационно соединенный с клапаном линии подачи жидкости 714. В различных вариантах реализации управляющий системный компонент 718 можно выполнить с возможностью выдачи инструкций по увеличению или уменьшению расхода жидкости для смешивания, подаваемой в основную линию подачи жидкости 701 и/или в линию разбавления жидкости 716, на основе одного или более заранее заданных временных интервалов или моментов времени.

[00142] В различных вариантах реализации система 700 также может включать управляющий системный компонент 718, который можно выполнить с возможностью получения информации от датчика 710 и последующего отправления сигнала на активацию клапана линии подачи жидкости 714 с целью увеличения или уменьшения расхода жидкости для смешивания, подаваемой в основную линию подачи жидкости 701 и/или в линию разбавления жидкости 716. В различных вариантах реализации сила сигнала может определять степень, до которой клапан линии подачи жидкости 714 увеличивает или уменьшает расход жидкостей для смешивания, подаваемых в основную линию подачи 701 и/или в линию разбавления жидкости 716.

В различных вариантах реализации одну или более гибкие части можно одновременно разместить в каждом контейнеров 711 для смешивания сред, обеспечивая одновременное гидратирование сухих сред, содержащихся в нескольких гибких сосудах для смешивания сред, в одном и том же контейнере 711.

В различных вариантах реализации впускной коллектор 402 можно напрямую подключить к гибкому сосуду для смешивания сред. В различных вариантах реализации гибкий сосуд для смешивания сред можно подключить к первому адаптеру, а впускной коллектор 702 можно подключить к второму адаптеру, который гидродинамически связан с первым адаптером.

[00143] В различных вариантах реализации выпускной коллектор 706 можно напрямую подключить к гибкому сосуду для смешивания сред. В различных вариантах реализации гибкий сосуд для смешивания сред можно подключить к первому адаптеру, а выпускной коллектор 706 можно подключить к второму адаптеру, который гидродинамически связан с первым адаптером.

[00144] В различных вариантах реализации контейнеры 711 для смешивания сред ориентированы таким образом, чтобы газоотвод, например, клапан отбора газа или микропористая гидрофобная мембрана в гибком сосуде для смешивания сред, был установлен выше устройства для выпуска жидкости в сосуде для смешивания. Газоотвод можно выполнить с возможностью удаления воздуха при удерживании всей жидкости.

[00145] В различных вариантах реализации сухие среды заранее упакованы в гибкие сосуды для смешивания сред до отгрузки клиенту. Сухие среды могут представлять собой AGT, DPM или любую другую форму сухих сред, которую можно подвергать эффективной регидрации в указанной системе 700. В различных вариантах реализации система 700 может включать регуляторы давления, расположенные до фильтра 708. Регуляторы давления можно выполнить с возможностью переменного снижения расхода солюбилизированных сред, сливаемых из линий слива жидкости, когда давление жидкости в линии слива жидкости превышает заранее определенный параметр. Целью этих регуляторов является предотвращение засорения фильтра 708 несолюбилизированными частицами сред, поскольку засорение фильтра 708 приведет к увеличению давления жидкости в линии слива жидкости. В различных вариантах реализации, как показано на фигуре 7B, регулятор давления 722 можно гидродинамически соединить с линией слива жидкости за пределами каждого контейнера 711 для смешивания сред. В различных вариантах реализации, как показано на фигуре 7С, регулятор давления 722 можно гидродинамически соединить с объединенной линией слива сред 712 до фильтра 708. В различных вариантах реализации, как показано на фигуре 7D, регулятор давления 722 можно гидродинамически соединить с линией слива сред каждого контейнера 711 для смешивания сред и разместить в контейнере 711 для смешивания сред.

[00146] Фигура 8 представляет собой схему масштабируемой системы для смешивания сред в соответствии с различными вариантами реализации. Как показано в настоящем документе, масштабируемая система 800 для смешивания сред может включать контейнер 808 для смешивания сред, линию выпуска жидкости 818, линию разбавления жидкости 810, линию слива жидкости 820, монитор противодавления 802, регулирующий клапан 804, предфильтр 806 и фильтр 816. Контейнер 808 для смешивания сред гидродинамически соединяют с устройством для выпуска жидкости 818. Линию разбавления жидкости 810 и линию выпуска жидкости 818 гидродинамически соединяют с линией слива жидкости 820, и линию слива жидкости 820 располагают после контейнера 808 для смешивания сред. В различных вариантах реализации монитор противодавления 802 выполняют с возможностью считывания противодавления в линии для выпуска жидкости 818. В различных вариантах реализации регулирующий клапан 804 выполняют с возможностью регулирования расхода жидкости в линии разбавления жидкости 810. В различных вариантах реализации монитор противодавления 802 связан с регулирующим клапаном 804, и регулирующий клапан 804 может открываться или закрываться на в зависимости от противодавления.

[00147] В различных вариантах реализации существует более чем одна линия выпуска жидкости 818, и они сходятся в коллекторе для выпуска жидкости. Монитор противодавления 802 можно подключить к линии выпуска жидкости 818 и/или коллектору для выпуска жидкости и выполнить с возможностью контроля противодавления в линии выпуска жидкости 818 и/или коллекторе для выпуска жидкости. В различных вариантах реализации монитор противодавления 802 можно расположить в любом месте до линии слива жидкости 820.

[00148] В различных вариантах реализации предфильтр 806 гидродинамически соединен с линией слива жидкости 820 и может содержать статический смеситель, катушку, трубку, вторичный резервуар, смеситель в составе линии, шнековый смеситель, насос или фильтр и может быть выполнен с возможностью обеспечения надлежащего смешивания и растворения разбавленных сред. В различных вариантах реализации, где предфильтр содержит смеситель, указанный смеситель может дополнительно содержать лопасти, пропеллеры, магнитные мешалки, генераторы пузырьков или любую их комбинацию. В различных вариантах реализации предфильтр 806 можно расположить до фильтра 816. В различных вариантах реализации, где предфильтр содержит фильтр, указанный фильтр может дополнительно содержать поры размером приблизительно 0,45 микрона. В различных вариантах реализации указанный фильтр может содержать поры размером от приблизительно 0,40 микрона до приблизительно 0,50 микрона. В различных вариантах реализации указанный фильтр может содержать поры размером от приблизительно 0,35 микрона до приблизительно 0,55 микрона.

Способы регидрации сред

[00149] Фигура 9 представляет собой типичную структурную схему, на которой показан способ 900 для регидрации сред в соответствии с различными вариантами реализации.

[00150] На этапе 902 представлен сосуд для сред, содержащий сухие среды, которые поддерживают культивирование клеток in vitro. В различных вариантах реализации сухие среды могут состоять из частиц размером от приблизительно 150 до приблизительно 15000 микрон. В различных вариантах реализации среды могут состоять из частиц размером от приблизительно 300 до приблизительно 15000 микрон. В различных вариантах реализации среды могут состоять из частиц размером от приблизительно 150 до приблизительно 300 микрон. Размер гранул отдельных частиц сред можно определить по типу сухих сред (например, AGT, DPM и т.д.), конкретному применению, или ингредиентам, из которых состоят сухие среды. В различных вариантах реализации сосуд для сред может представлять собой гибкое контейнерное устройство, например, пакет или вкладыш. В различных вариантах реализации сосуд для сред может представлять собой жесткий контейнер, например, контейнер, описанный выше.

[00151] На этапе 904 форсунку, обращенную во внутренний объем сосуда для сред, используют для подачи жидкости для смешивания с силой, достаточной для существенного растворения (эффективного смешивания) сухих сред до солюбилизированных жидких сред.

[00152] В различных вариантах реализации форсунка может состоять из эжектора или эквивалентного устройства, сконструированного с возможностью переноса (т.е. рециркуляции) жидкости в сосуд для сред по мере перемещения движущей (подаваемой) жидкости через форсунку. В различных вариантах реализации форсунку можно выполнить с возможностью получения коэффициента переноса (т.е. объема рециркулирующей жидкости к объему движущей или подаваемой жидкости), составляющего по меньшей мере приблизительно 5 частей рециркулирующей жидкости на приблизительно 1 часть движущей жидкости. Это соотношение можно менять в зависимости от типа сухих сред, подвергаемых регидрации, и/или конкретного применения. Например, соотношение циркуляции может составлять 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1 или любое другое соотношение, которое можно получить и использовать в зависимости от конкретного применения.

[00153] В различных вариантах реализации форсунка характеризуется диаметром отверстия, который может непосредственно воздействовать на скорость жидкости для смешивания, протекающей через форсунку в сосуд для сред при любом заданном расходе подаваемой жидкости. Т.е. скорость протекания жидкости для смешивания через форсунку равна расходу, разделенному на площадь отверстия (определенную по диаметру отверстия). Диаметр отверстия форсунки может зависеть от ряда факторов, включая конкретное применение сосуда для сред, размер сосуда для сред, давление подачи жидкости, расход подаваемой жидкости и т.д., но не ограничиваясь ими.

[00154] В различных вариантах реализации диаметр отверстия форсунки составляет от приблизительно 1,0 миллиметра (мм) до приблизительно 10 мм. В различных вариантах реализации диаметр отверстия форсунки составляет от приблизительно 3,0 мм до приблизительно 6,0 мм. В различных вариантах реализации диаметр отверстия форсунки составляет от приблизительно 6,0 мм до приблизительно 10,0 мм.

[00155] В различных вариантах реализации форсунку с диаметром отверстия от приблизительно 1,0 мм до приблизительно 10 мм выполняют с возможностью подачи жидкости в сосуд для сред с мощностью потока, составляющей по меньшей мере приблизительно 10 ватт (Вт). В различных вариантах реализации форсунку с диаметром отверстия от 3 мм до приблизительно 6 мм выполняют с возможностью подачи жидкости в сосуд для сред с мощностью потока, составляющей по меньшей мере приблизительно 15 Вт. В различных вариантах реализации форсунку с диаметром отверстия от приблизительно 6 мм до приблизительно 10 мм выполняют с возможностью подачи жидкости в сосуд для сред с мощностью потока, составляющей по меньшей мере приблизительно 10 Вт. В различных вариантах реализации форсунку с диаметром отверстия от приблизительно 1,0 мм до приблизительно 10 мм выполняют с возможностью подачи жидкости в сосуд для сред со средней скоростью перемешивания от приблизительно 7 метров в секунду (м/с) до приблизительно 19 м/с. В различных вариантах реализации форсунку с диаметром отверстия от приблизительно 3 мм до приблизительно 6 мм выполняют с возможностью подачи жидкости в сосуд для сред со средней скоростью перемешивания от приблизительно 14 м/с до приблизительно 19 м/с. В различных вариантах реализации форсунку с диаметром отверстия от приблизительно 6 мм до приблизительно 10 мм выполняют с возможностью подачи жидкости в сосуд для сред со средней скоростью перемешивания от приблизительно 7 м/с до приблизительно 14 м/с.

[00156] В различных вариантах реализации форсунка с диаметром отверстия от приблизительно 1,0 мм до приблизительно 10 мм подает жидкость для смешивания со скоростью от приблизительно 1 литр в минуту (л/мин) до приблизительно 75 л/мин. В различных вариантах реализации форсунка с диаметром отверстия от 3 мм до приблизительно 6 мм подает жидкость для смешивания со скоростью от приблизительно 5 л/мин до приблизительно 35 л/мин. В различных вариантах реализации форсунка с диаметром отверстия от приблизительно 6 мм до приблизительно 10 мм подает жидкость для смешивания со скоростью от приблизительно 5 л/мин до приблизительно 35 л/мин.

[00157] В различных вариантах реализации форсунка с диаметром отверстия от приблизительно 1,0 мм до приблизительно 10 мм подает жидкость для смешивания под давлением от приблизительно 1 фунта на квадратный дюйм (psi) до приблизительно 60 psi. В различных вариантах реализации форсунка с диаметром отверстия от 3 мм до приблизительно 6 мм подает жидкость для смешивания под давлением от приблизительно 10 psi до приблизительно 40 psi. В различных вариантах реализации форсунка с диаметром отверстия от приблизительно 6 мм до приблизительно 10 мм подает жидкость для смешивания под давлением от приблизительно 5 psi до приблизительно 15 psi.

[00158] На этапе 906 солюбилизированные жидкие среды сливают из сосуда для сред посредством линии слива жидкости. В различных вариантах реализации регулятор давления гидродинамически соединяют с линией слива жидкости и выполняют с возможностью переменного снижения расхода солюбилизированных сред, сливаемых из линии слива жидкости, когда давление жидкости в линии слива жидкости превышает заранее определенный параметр.

[00159] На этапе 908 определяют, подавать ли дополнительную жидкость для смешивания в линию слива жидкости, на основе того, выполнено ли заранее определенное условие. В различных вариантах реализации указанное заранее определенное условие основано на измерении датчиком физико-химических свойств солюбилизированных сред в линии слива жидкости, имеющих отношение к регидрации сухих сред, содержащихся в сосуде для сред. Примеры соответствующих физико-химических свойств включают давление жидкости в линии слива жидкости, электропроводность солюбилизированных сред, концентрацию солюбилизированных сред и т.д., но не ограничиваются ими. В различных вариантах реализации определение производится автоматическим клапаном, гидродинамически соединенным с линией подачи жидкости и коммуникационно соединенным с датчиком. В различных вариантах реализации определение производится управляющим системным модулем, коммуникационно соединенным с датчиком.

[00160] На этапе 910 дополнительную жидкость для смешивания подают в линию для слива жидкости при соблюдении заранее определенного условия. В различных вариантах реализации линию разбавления жидкости гидродинамически соединяют с линией слива жидкости и выполняют с возможностью подачи жидкостей для смешивания для дополнительного разбавления солюбилизированных сред в линии слива жидкости. В различных вариантах реализации автоматический клапан, гидродинамически соединенный с линией слива жидкости, выполняют с возможностью увеличения или уменьшения расхода жидкостей для смешивания, подаваемых по линии разбавления жидкости на основании того, выполнено ли заранее определенное условие.

[00161] В различных вариантах реализации управляющий системный модуль, связанный как с автоматическим клапаном, так и с датчиком, выполняют с возможностью генерирования инструкций для регулировки настроек расхода автоматическим клапаном в ответ на данные измерений, полученные с датчика.

Экспериментальные результаты

[00162] Эжектор (или смешивающая форсунка, как указано выше) подает поступающую воду через сужающее устройство для создания высокоскоростной струи, которая тянет дополнительную воду по контуру рециркуляции вследствие эффекта Бернулли, вызывая усиленное смешивание. Скорость воды, протекающей через отверстие эжектора, пропорциональна расходу, разделенному на площадь отверстия, а общая мощность потока пропорциональна перепаду давления через эжектор и расходу. Минимальная скорость и мощность, требуемые от эжектора для обеспечения эффективного смешивания в системах, устройствах и способах регидрации сред, представлены выше. Таким образом, при определении размера эжектора следует принимать во внимание возможности расхода/давления потока подаваемых материалов, и эжектор следует выбирать таким образом, чтобы площадь отверстия была достаточно мала для достижения минимальной эффективной скорости при приемлемом расходе, но достаточно велика для достижения минимальной эффективной мощности потока при приемлемом перепаде давления. Чтобы помочь определить правильный размер эжектора для использования с системами, устройствами и способами регидрации сред, описанными в настоящем документе, выполнили экспериментальную оценку эксплуатационных характеристик смешивания (например, скорости протекания через отверстие, мощности потока и т.д.) нескольких эжекторов-кандидатов и перепадов давления при различном расходе. Эксперименты выполняли на водяной бане, имитирующей конструкцию капсулы, с песком в качестве визуального ориентира эксплуатационных характеристик смешивания.

[00163] Следующие примеры приведены для иллюстрирования, а не для ограничения вариантов реализации, изложенных в настоящем документе.

Пример 1

График давления эжектора для различных размеров отверстия

[00164] В таблице 2 и на графике 1 ниже приведена сводная информация о давлении, расходе и эксплуатационных характеристиках смешивания протестированных эжекторов. Если в настоящем документе «эффективность смешивания» называют «эффективной», это означает, что особое сочетание параметров работы - диаметра отверстия эжектора, входного давления и расхода - привело к получению эффективных эксплуатационных характеристик смешивания в системах, устройствах и способах регидрации сред, описанных выше.

Таблица 2: Таблица определения размера отверстия эжектора (перепад давления)

График 1: Давление в эжекторе для различных размеров отверстия

Пример 2

График средней скорости протекания жидкости через отверстие эжектора для различных размеров отверстия

[00165] Как описано выше, средняя скорость протекания жидкости через отверстие равна расходу, разделенному на площадь отверстия. Скорости протекания жидкости через отверстие для этих экспериментов рассчитаны и представлены в сводном виде в следующих таблице 3 и на графике 2, причем точки данных на графике, обведенные черным, указывают на эффективные системы, устройства и способы смешивания, описанные выше.

Таблица 3: Таблица определения размера отверстия эжектора (средняя скорость протекания жидкости через отверстие)

График 2: Средняя скорость протекания жидкости через отверстие эжектора для различных размеров отверстия

Пример 3

График теоретической мощности потока через эжектор для различных размеров отверстия

[00166] Как описано выше, мощность потока равна половине расхода массы, умноженной на квадрат скорости потока. Теоретические значения мощности потока для этих экспериментов рассчитаны и представлены в сводном виде в следующих таблице 4 и на графике 3, причем точки данных на графике, обведенные черным, указывают на эффективное смешивание в системах, устройствах и способах регидрации сред, описанных выше.

Таблица 4: Таблица определения размера отверстия эжектора (мощность потока)

График 3: Мощность потока через эжектор для различных размеров отверстия

[00167] Хотя настоящие принципы описаны в сочетании с различными вариантами реализации, предполагается, что настоящие принципы не ограничиваются такими вариантами реализации. Напротив, специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, что настоящие принципы охватывают различные альтернативы, модификации и эквиваленты.

Реферат

Группа изобретений относится к области биотехнологии. Предложен сосуд для смешивания сред, система для смешивания сред (варианты) и способ регидрации сухих сред. Сосуд включает гибкую часть с сухими средами, устройство для впуска жидкости через форсунку, устройство для выпуска жидкости с фильтром, воздуховод для удаления воздуха из гибкой части и разъем для заполнения. Способ включает предоставление сосуда, использование форсунки, слив солюбилизированных жидких сред из сосуда посредством линии слива, определение необходимости подачи и подачу дополнительной жидкости для смешивания в линию слива. В одном варианте система включает жесткий контейнер с сосудом, линию подачи жидкости, линию слива жидкости и линию разбавления жидкости. Во втором варианте система включает впускной коллектор, выпускной коллектор, жесткие контейнеры с сосудами и линию разбавления жидкости. В третьем варианте система включает жесткий контейнер с сосудом, линию подачи жидкости, линию слива жидкости и линию разбавления жидкости. Изобретения обеспечивают возможность смешивания в сосуде сухих сред простым впуском жидкости за один прием. 5 н. и 160 з.п. ф-лы, 24 ил., 4 табл., 3 пр.

Формула