离心分离系统和相关方法
【专利说明】离心分离系统和相关方法
[0001]本申请要求美国临时专利申请序列第61/594077号的优先权，其内容通过引用并入本文。
技术领域
[0002]本公开一般涉及流体处理的技术领域，更特别地，涉及用于利用离心力从液体中分离固体，如细胞，的系统。
【背景技术】
[0003]利用离心作用从悬浮液的液体部分中分离固体部分，如细胞，是众所周知的。通常，用于从生物反应器中收集细胞的离心机不是一次性的组件，且在任何情况下都需要停止离心分离进程，以使细胞恢复正常。此外，现有的用于恒定地实现这种半连续离心作用的设备要求动态密封，以将细胞悬浮液引入离心机和从离心机提取上层清液。这增加了成本和复杂性，有破坏无菌性的风险，并且还有可能导致产生热量和微粒(这在自体细胞分离的情况下是有害的，且在许多情况下都将需要昂贵且耗时地增加过滤步骤)。这些现有的设备通常还依靠高流量和过度的重力，这可能会破坏脆弱的细胞。
[0004]因此，确定需要一种提供改善的离心机的方式。当完成固体回收过程时，离心机至少可旋转，且还可能漂浮。另外，这种设置还能使分离室的容量最小化，以在相对较低的流量率(例如，〈I升/分钟，且还可能为0.25-0.5毫升/分钟)实现较高的分离效率，即使是在使用动态密封的情况下。
【发明内容】
[0005]根据本公开的一个方面，公开了一种用于对包含有固体的液体进行离心分离的装置。在一个实施例中，所述装置包括一容器，所述容器包括一内部隔间，用于接收液体和固体。所述容器能够旋转，以促使固体移向内部隔间的周缘。设置有一固定的提取导管，用于从容器的内部隔间的周缘附近提取至少一部分固体。还设置有一发动设备，用于与容器形成一非接触式的连接。
[0006]本装置还可包括一器皿，用于接纳所述容器。所述器皿可具有一入口，用于将液体和固体引至容器，和一排液管，用于从器皿排放至少液体。入口、提取导管或排液管中的任一个都包括一通过静态密封连接至器皿的壁上的管道。
[0007]发动设备可通过非接触式连接来旋转所述容器。发动设备还可适于通过非接触式连接使所述容器悬浮。发动设备可适于通过非接触式连接悬浮和旋转容器。发动设备可包括一磁体、一超导体或一电磁体。
[0008]所述容器可包括一下壁和一竖直的侧壁，形成一至少部分打开的顶部。可邻近侧壁设置一边缘，用于在旋转过程中在内部隔间中协助保持固体，如细胞。所述容器可包括一刚性材料，并可具有至少一个磁体。
[0009]本公开进一步的方面涉及到一种用于对包含有固体的液体进行离心分离的装置。所述装置包括一器皿和一端部开口的容器，安装所述容器用于在器皿内旋转。所述容器包括一内部隔间，用于接纳液体和固体。还设置有一发动设备，用于通过一非接触式的连接旋转所述容器。
[0010]在一个实施例中，发动设备包括一连接至一电动机的超导体，且所述容器适合与所述超导体形成一磁耦合。可选地，发动设备包括一磁体，且所述容器适合与发动设备的磁体形成一磁耦合。在发动设备包括一用于使所述容器悬浮的超导体的情况下，一永磁体适于旋转，以通过与所述超导体形成的磁耦合旋转所述容器。一机械轴承可支持所述容器，用于相对于器皿旋转。
[0011]所述容器包括一沿上部的边缘，用于辅助在旋转过程中保持内部隔间中的细胞。还可设置一固定的提取导管，用于提取至少一部分固体。提取导管可邻近容器的内部隔间的周缘。
[0012]本发明的另一方面为一种用于执行基本连续的离心分离以从液体中分离细胞的装置。所述器皿适于接纳液体，且安装有一容器，用于在器皿内旋转。所述容器包括一内部隔间，用于接纳液体，且所述器皿包括一入口，用于将液体引至容器的内部隔间，一提取导管，用于从容器的内部隔间提取细胞，和一排液管，用于从器皿排放至少液体。
[0013]该机构可进一步包括一发动设备，用于相对于器皿旋转所述容器。还可设置一发动设备，用于相对于器皿悬浮所述容器。提取导管可在容器中包括一部分非线性的管道，所述容器可具有基本打开的顶部。
[0014]本发明进一步的方面为一种用于执行基本连续的离心分离以从液体中分离细胞的装置。所述装置包括一可折叠的器皿和一容器，安装所述容器用于在器皿内旋转。所述容器包括一内部隔间，用于接纳液体。
[0015]在一个实施例中，所述器皿包括一柔性袋。还可设置一发动设备，用于与容器形成一非接触式的连接。以上所述任一种情况下，液体流量为从约250ml/min至约500ml/min。
[0016]本发明进一步的方面为一种用于执行离心分离以从液体中分离细胞的装置。所述装置包括一容器，安装用于旋转，所述容器包括第一导管，用于将液体输送至容器的内部隔间，和第二导管，用于从内部隔间输送液体，第一和第二导管每个都通过动态密封连接至容器。液体的流量为从约250ml/min至约500ml/min，并可通过第一导管、第二导管或器皿的内部隔间中的一个或多个。
[0017]本公开的另一方面涉及一种系统，包括一生物反应器和任一个上述装置。
[0018]一种利用包含有固体的液体的离心分离方法，包括旋转包含有液体的容器，和在旋转步骤的过程中从容器中除去大部分固体。一种离心分离方法，还包括旋转一包含有液体和细胞的容器，和在旋转步骤的过程中从容器中除去大部分细胞。所述方法可进一步包括以下步骤:在器皿内悬浮所述容器，且去除步骤可包括从容器的侧壁附近提取固体。所述方法可进一步包括以下步骤:在旋转步骤期间从容器中输送液体，这可能涉及到从容器溢出基本没有细胞的液体部分。
[0019]另一种离心分离方法，包括旋转一包含有液体和细胞的容器，和在旋转步骤的过程中从容器中传输基本没有细胞的液体。传输步骤可包括从容器中溢出液体。
[0020]在以上所述的任一种方法中，液体流量可为从约250ml/min至约500ml/min。
[0021]在以上任一种情况下，所述容器可具有的容量为约10ml至约300ml，且可能为约135ml ο
[0022]一种用于执行离心分离以从液体中分离细胞的进一步的方法，包括设置一容器，安装所述容器用于旋转，所述容器包括第一导管，用于将液体输送至容器的内部隔间，和第二导管，用于从内部隔间输送液体，第一和第二导管每个都通过动态密封连接至容器。所述方法进一步包括以下步骤:液体以约250ml/min至约500ml/min的流量流过所述容器。
[0023]还公开了一种用于对包含有固体的液体执行离心分离的装置。所述装置包括一容器，所述容器包括一内部隔间，用于接纳液体和固体，所述容器能够旋转，和一发动设备，用于悬浮所述容器。发动设备或容器的其中一个包括一磁体。发动设备或容器的其中一个包括一超导体。所述容器可包括一顶部开放的碗状物，一固定的提取导管可延伸至容器中。
[0024]本公开进一步的方面是关于一种包括用于接纳液体和固体的一次性袋的离心机和用于从固体中分离液体的工具。所述分离工具可包括一用于在一次性袋内接纳液体和固体的容器，所述容器连接至一发动设备(如用于旋转磁体的电动机)。
【附图说明】
[0025]图1为描述本公开的大概方面的示意图；
[0026]图2为描述本公开具体实施例的示意图；
[0027]图2a为描述本公开另一个具体实施例的示意图；
[0028]图3为描述一种包括公开的离心机的系统的实施例的示意图；
[0029]图4为本公开的另一个具体实施例的部分横截面、部分示意图；
[0030]图4a为本公开的再另一个具体实施例的部分横截面、部分示意图；
[0031]图5为本公开的进一步的另一个具体实施例的部分横截面、部分示意图；
[0032]图6为描述本公开进一步的方面的示意图。
【具体实施方式】
[0033]现在参照图1，所示为根据本公开的基本理念的一种离心分离系统10。该系统10包括一器皿12，器皿12包括一用于接纳容器14的内部隔间，由于非接触式的连接，容器14能够在隔间内移动。器皿12外部的一发动设备16提供用于实现移动(此处所述可为悬浮和旋转的组合)的力，且设置有一入口 I，用于将悬浮液引入容器14的内部隔间。一出口 O沿容器14外围与容器14连通，以便由于当容器14在器皿12内旋转时产生的离心力的作用而提取含有细胞的稠密液体。分离的液体可从容器14流出，流入器皿12的内部隔间，然后通过一排液管D排放。一连续可操作且完全关闭的离心分离系统10就这样产生了，不需要动态密封或类似机构。
[0034]参照图2，所示为离心分离系统10的