连续生物处理离心机转子的制作方法

本发明大体上涉及离心机转子，并且更具体地说，涉及被配置成用于离心机中的生物悬浮液的连续处理的转子。

背景技术：

1、生物反应器和发酵器用于生长包含悬浮于液体介质中的细胞或微生物的生物悬浮液。一旦生物悬浮液已充分生长，它通常分离成液体和固体组分。接着收集分离的组分以用于后续分析或使用。离心是用于分离例如细胞、细胞器和生物聚合物——包含分散在生物悬浮液中的蛋白质、核酸、脂质和碳水化合物——等生物组分的常见技术。

2、离心通常涉及将一定量的悬浮液从生物反应器或发酵器施配到例如瓶或袋等处理容器中。然后将容器封闭并使其在离心机中自旋。通过使离心机中的转子自旋而产生的离心力使悬浮液中的固体朝向容器的底部沉降出来并形成大体上固体的沉淀物。包括密度比沉淀物小的液体的上清液汇集在容器中在沉淀物上方。在其它情况下，悬浮液中可形成密度梯度，其中含有类似密度的固体的液体的等密度层在彼此顶部上形成。在任一情况下，一旦上清液和沉淀物或等密度层已经形成，分离的组分就可通过从容器倾倒、泵送或以其它方式移除每种组分来倾析。

3、常规离心过程具有许多缺点。例如，为了增加处理量，通常希望容器容纳尽可能多的悬浮液。然而，随着容器大小的增加，操作者将容器放入离心机和从离心机移除容器变得更加困难。增加装载到离心机中的容器数目也可增加处理量。然而，具有大量容器还会增加操作者装载和从离心机卸载每一批容器所花费的时间量。

4、离心的另一问题是如何在不干扰其它组分的情况下移除各种分离的组分中的每一者。此问题在容器较大或者归因于容器的积垢增加而难以从离心机移除的情况下可能加剧，这可能会引起分离的组分的再混合。

5、因此，需要用于生物悬浮液的离心的改进方法和系统。

技术实现思路

1、本发明克服了迄今为止已知用于生物悬浮液的离心的离心机转子的上述和其它不足和缺点。虽然将结合某些实施例来讨论本发明，但是应当理解，本发明不限于本文所述的具体实施例。

2、在本发明的实施例中，提供一种用于离心液体介质的转子组件。所述转子组件包含生物处理袋、滚筒和固持器。所述生物处理袋具有下部部分和上部部分。所述生物处理袋的上部部分包含连接到所述生物处理袋下部部分的轴向对齐的颈部，以及从轴向对齐的颈部向外延伸的径向对齐的裙缘。所述滚筒包含具有外轮缘的第一底座和从所述外轮缘向上延伸的第一周向壁。所述第一周向壁包含第一外表面和第一内表面，其中所述第一内表面限定接收生物处理袋的下部部分的第一开口，压力环包含第一径向对齐的凸缘和第二周向壁。所述第一径向对齐的凸缘包含第一上表面、外边缘和限定第二开口的内边缘。第二周向壁从外边缘向下延伸，并具有与滚筒的第一周向壁的第一外表面接合的第二内表面。所述固持器包含具有面向外的表面的第三周向壁和具有第一下表面的第二径向对齐的凸缘。所述第二径向对齐的凸缘从所述第三周向壁的上部部分向外延伸，并且所述面向外的表面和所述第一下表面中的至少一者将所述生物处理袋的上部部分以操作方式耦合到压力环。

3、在本发明的一个方面，所述转子组件还可包含具有第二上表面的压缩环，所述第二上表面具有凹入环形区。所述凹入环形区可在压缩环的轴向侧开放，并且结合所述固持器的第二径向对齐的凸缘的第一下表面限定径向对齐的周向通道。所述径向对齐的周向通道可被配置成接收所述生物处理袋的径向对齐的裙缘的至少一部分。

4、在本发明的另一方面，固持器的第二径向对齐的凸缘和压缩环可各自包含多个直通孔，并且所述转子组件还可包含多个保持螺栓和具有多个带螺纹孔的保持环，每个带螺纹孔被配置成接收相应一个保持螺栓。每个保持螺栓可穿过第二径向对齐的凸缘和压缩环的相应直通孔，并且压缩环可经受第二径向对齐的凸缘和保持环响应于保持螺栓的紧固而施加的压缩力。

5、在本发明的另一方面，所述压力环可包含从第一径向对齐的凸缘的第一上表面向上突出的周向脊，并且可包含轴向对齐的面向内的表面，所述轴向对齐的面向内的表面被配置成使保持环围绕由所述压力环的内边缘限定的第二开口居中。

6、在本发明的另一方面，所述滚筒可包含多个轴向对齐的挡板。

7、在本发明的另一方面，所述生物处理袋的下部部分可包含多个内袋和多个外袋，每个外袋位于两个相邻的内袋之间，并且每个外袋可被配置成接合滚筒的相应一个轴向对齐的挡板。

8、在本发明的另一方面，每个轴向对齐的挡板可包含中空部，第一底座可包含具有进入每个轴向对齐的挡板的中空部中的第三开口的第二下表面，并且所述转子组件还可包含具有第三上表面的转矩传递模块，所述第三上表面具有多个突出部，每个突出部被配置成接合第一底座的第二下表面中的相应第三开口。

9、在本发明的另一方面，所述转子组件还可包含具有罩盖和被配置成接收所述罩盖的第二底座的壳体，并且生物处理袋、滚筒、压力环和固持器可包括在所述壳体内旋转的转子。

10、在本发明的另一方面，固持器的第三周向壁可包含限定第四开口的面向内的表面，并且所述转子组件还可包含穿过罩盖和第四开口的倾析组件。所述倾析组件可具有输入通口，通过所述输入通口从生物处理袋移除第一液体介质。第一底座可包含具有面向上的碗形状的第四上表面，所述面向上的碗形状限定接近转子的旋转轴线的集水区，并且倾析组件的输入通口可位于所述集水区近处。

11、在本发明的另一方面，所述转子组件还可包含穿过罩盖和第四开口的馈料组件。所述馈料组件可包含馈料组件输出通口，通过所述馈料组件输出通口向生物处理袋提供第二液体介质。

12、在本发明的另一方面，所述第一液体介质可以是上清液，并且所述第二液体介质可以是悬浮液。

13、在本发明的另一方面，所述馈料组件还可包含馈料组件输入通口和具有带第一直径的第三内表面的馈料管，并且所述倾析组件可包含倾析管，所述倾析管具有带小于第一直径的第二直径的第二外表面并且纵向穿过所述馈料管。沿着倾析管的至少一部分，第一直径可大于第二直径，使得倾析管和馈料管在倾析管的第二外表面与馈料管的第三内表面之间限定环形通道。所述环形通道可将馈料组件输入通口流体耦合到馈料组件输出通口。

14、在本发明的另一方面，所述转子组件还可包含轴承组件、液体输送组件，所述液体输送组件穿过罩盖和轴承组件并且包含借以从生物处理袋移除第一液体介质的第一通口和借以向生物处理袋提供第二液体介质的第二通口。

15、在本发明的另一方面，所述固持器可包含具有第一圆柱形环形区的下部区段和包含第二圆柱形环形区的上部区段。第一圆柱形环形区和第二圆柱形环形区可限定中心腔，所述中心腔在下部区段耦合到上部区段时容纳轴承组件。

16、在本发明的另一方面，所述轴承组件可包含具有带第一孔洞的第一内环的上轴承、具有带第二孔洞的第二内环的下轴承，以及相对于下轴承将上轴承竖直定位以使得第一孔洞和第二孔洞将轴承组件耦合到液体输送组件的圆柱形间隔件。

17、在本发明的另一方面，所述转子组件还可包含具有第五上表面和第三下表面的密封轴承。所述密封轴承可通过第五上表面耦合到壳体的罩盖，并且通过第三下表面与固持器旋转接触。

18、在本发明的另一方面，所述转子组件还可包含具有第三外表面和第四下表面的密封驱动毂，并且所述密封驱动毂可通过第三外表面耦合到壳体的罩盖并且可通过第四下表面耦合到第五上表面。

19、在本发明的另一方面，第四下表面可包含一个或多个突出部，第五上表面可包含一个或多个凹口，并且每个突出部可接合相应凹口以使得防止密封轴承相对于密封驱动毂旋转。

20、在本发明的另一方面，密封驱动毂还可包含被配置成将热传导离开密封轴承的一个或多个热管。

21、在本发明的另一方面，所述壳体的罩盖可包含第一中心孔，并且所述转子组件还可包含将密封驱动毂耦合到第一中心孔的扭矩保持毂。

22、在本发明的另一方面，扭矩保持毂可包含具有非圆形形状的第二中心孔，并且密封驱动毂的第三外表面可具有非圆形形状且被配置成接合扭矩保持毂的第二中心孔，使得通过所述非圆形形状防止密封驱动毂相对于扭矩保持毂旋转。

23、在本发明的另一方面，密封驱动毂可包含带螺纹孔洞，液体输送组件可包含具有第四外表面的一体式套环，所述第四外表面具有被配置成以螺纹方式接合密封驱动毂的带螺纹孔洞的带螺纹部分，并且液体输送组件可通过密封驱动毂耦合到壳体的罩盖。

24、在本发明的另一方面，所述液体输送组件可包含具有带光滑部分的第四外表面的一体式套环，所述密封轴承可包含内凹槽，并且所述转子组件还可包含位于所述密封轴承的内凹槽中的弹性部件，所述弹性部件在密封轴承与液体输送组件的一体式套环的第四外表面的光滑部分之间提供不漏流体的密封。

25、在本发明的另一方面，所述固持器可包含液体输送组件从中穿过的第一中心开口，并且所述转子组件还可包含：具有第一内凹槽和与固持器旋转接触的第二上表面的密封轴承；以及位于密封轴承的第一内凹槽中将所述密封轴承耦合到液体输送组件的第一弹性部件。

26、在本发明的另一方面，所述固持器可包含耦合到第三周向壁的下部部分的下部板，其中所述中心开口处于所述下部板中。

27、在本发明的另一方面，所述转子组件还可包含第二弹性部件，所述第二弹性部件被配置成推动密封轴承以与固持器的下部板旋转接触。

28、在本发明的另一方面，转子组件还可包含保持器，所述保持器具有带内表面的第一圆柱形套筒和第一环形凸缘，所述第一环形凸缘从第一圆柱形套筒的底部部分径向向内延伸以限定第二中心开口，所述第二中心开口提供与液体输送组件的摩擦配合或滑动配合。第一圆柱形套筒可具有足以在第一圆柱形套筒的内表面与液体输送组件之间限定环形空间的内径，并且第二弹性部件的第一末端可保持在环形空间中。

29、在本发明的另一方面，所述转子组件还可包含轴承支撑件，所述轴承支撑件具有第二圆柱形套筒和从所述第二圆柱形套筒的顶部部分径向向内延伸的第二环形凸缘。第二环形凸缘可包含上表面、下表面，并且限定提供与液体输送组件的滑动配合的第三中心开口。所述轴承支撑件可被配置成使得第二弹性部件的第二末端接合第二环形凸缘的下表面，并且所述第二环形凸缘的上表面接合密封轴承的底部表面。

30、在本发明的另一方面，第二圆柱形套筒可具有大于第一圆柱形套筒的外径的内径，并且在第一圆柱形套筒与第二圆柱形套筒之间提供滑动配合。

31、在本发明的另一方面，所述转子组件还可包含第三弹性部件，所述第二环形凸缘可包含第二内凹槽，并且所述第三弹性部件可位于所述第二内凹槽中并将轴承支撑件耦合到液体输送组件。

32、在本发明的另一方面，第一和第三弹性部件可以是o形环，并且第二弹性部件可以是螺旋弹簧。

33、在本发明的另一实施例中，提供一种对包含第一组分和第二组分的液体介质进行离心的方法。所述方法包含：向转子提供第一量的液体介质；在一个或多个阶段中加速转子，直到转子达到使液体介质的至少一部分分离成第一组分和第二组分的第一角速度；以及在一个或多个阶段中使转子减速，直到转子达到小于第一角速度的第二角速度。当转子以第二角速度旋转时，所述方法从转子移除第一组分的至少一部分，并且在从转子移除第一组分的所述部分之后向转子添加第二量的液体介质。所述方法随后在一个或多个阶段中加速转子，直到转子达到使第二量的液体介质的至少一部分分离成第一组分和第二组分的第一角速度，使得第二组分在转子中累积。

34、在本发明的另一方面，在一个或多个阶段中加速转子直到转子达到第一角速度可包含：在第一角加速度速率下加速转子，直到转子达到第三角速度；使转子在第一时间段内以第三角速度旋转；以及在第一时间段到期之后，在大于第一角加速度速率的第二角加速度速率下加速转子，直到转子达到第一角速度。

35、在本发明的另一方面，第三角速度可在转子以第三角速度旋转时使液体介质的表面具有抛物线形状，并且第一角速度可在转子以第一角速度旋转时使液体的表面具有圆柱形形状。

36、在本发明的另一方面，第三角速度可以是大约每分钟100转，并且第一角速度可以是每分钟在5,000转与5,500转之间。

37、在本发明的另一方面，在一个或多个阶段中减速转子直到转子达到第二角速度可包含：在第三角加速度速率下减速转子，直到转子达到第四角速度；使转子在第二时间段内以第四角速度旋转；以及在第二时间段到期之后，在小于第三角加速度速率的第四角加速度速率下减速转子，直到转子达到第二角速度。

38、在本发明的另一实施例中，提供另一种对包含第一组分和第二组分的液体介质进行离心的方法。所述方法包含：将第一批液体介质添加到包含具有多个内袋的生物处理袋的转子；在一个或多个阶段中加速转子，直到转子达到使液体介质的至少一部分分离成第一组分和第二组分的第一角速度；以及使第二组分累积在所述多个内袋中。

39、在本发明的一个方面，所述方法还可包含：在一个或多个阶段中使转子减速，直到转子达到小于第一角速度的第二角速度，以及当转子以第二角速度旋转时，从转子移除第一组分的部分。在从转子移除第一组分的部分之后，所述方法可将第二批液体介质添加到转子，在一个或多个阶段中加速转子直到转子达到第一角速度，以及使第二批液体介质的第二组分累积在多个内袋中。

40、在本发明的另一方面，所述方法还可包含重复以下步骤：将转子减速到第二角速度；从转子移除第一组分的部分；将另一批液体介质添加到转子；将转子加速到第一角速度；以及使第二组分累积在多个内袋中并且从转子移除第二组分。

41、在本发明的另一方面，从转子移除第二组分可包含停止转子的旋转以及从转子移除生物处理袋。