Пневматическая безмембранная система разделения клеток с переменным давлением
Формула / Реферат
1. Система фильтрации текучей среды, содержащая:
a) по меньшей мере одну емкость для хранения текучей среды;
b) по меньшей мере одну камеру, содержащую фильтр;
c) по меньшей мере одну линию для транспортировки текучих сред, соединяющую емкость для хранения с входным концом камеры, содержащей фильтр, причем эта линия для транспортировки текучих сред приспособлена направлять текучую среду из емкости для хранения на входной конец камеры, содержащей фильтр;
d) по меньшей мере одну расширительную камеру по меньшей мере с двумя отверстиями, где первое отверстие соединено с выходным концом камеры, содержащей фильтр, и второе отверстие соединено с контроллером потока газа, при этом расширительная камера не содержит средства разделения текучей среды на жидкость и газ между первым и вторым отверстиями и по меньшей мере один сенсор уровня установлен на или в расширительной камере;
e) по меньшей мере один контроллер потока газа для создания в расширительной камере попеременно положительного и отрицательного давления, причем второе отверстие соединено с контроллером потока газа; и
f) по меньшей мере один порт для сбора текучей среды, соединенный с камерой, содержащей фильтр, для удаления отфильтрованной текучей среды из камеры, содержащей фильтр.
2. Система фильтрации текучей среды по п.1, в которой расширительная камера соединена с контроллером потока газа с помощью газовой линии.
3. Система фильтрации текучей среды по любому из пп.1, 2, в которой газовая линия содержит фильтр между расширительной камерой и контроллером потока газа, где фильтр предпочтительно представляет собой стерильный фильтр, и, опционально, в которой газовая линия содержит стерильный фильтр с нагревателем.
4. Система фильтрации текучей среды по любому из пп.1-3, в которой емкость для хранения текучей среды представляет собой биологический реактор.
5. Система фильтрации текучей среды по любому из пп.1-4, в которой в камере, содержащей фильтр, использован фильтр на основе полых волокон.
6. Система фильтрации текучей среды по любому из пп.1-5, в которой по меньшей мере два сенсора уровня установлены на или в расширительной камере и предпочтительно сенсор уровня или сенсоры уровня установлены на поверхности расширительной камеры.
7. Система фильтрации текучей среды по любому из пп.1-6, в которой указанные сенсоры уровня приспособлены измерять минимальный и максимальный уровни текучей среды в расширительной камере и являются функционально соединенными с контроллером потока газа.
8. Система фильтрации текучей среды по любому из пп.1-7, в которой фильтр в камере, содержащей фильтр, содержит множество синтетических полых волокон, оси которых проходят продольно от входного конца к выходному концу камеры, содержащей фильтр.
9. Система фильтрации текучей среды по любому из пп.1-8, в которой камера, содержащая фильтр, и расширительная камера являются однократно используемыми и в которой предпочтительно камера, содержащая фильтр, расширительная камера, емкость для хранения текучей среды и линия для транспортировки текучих сред являются однократно используемыми.
10. Способ фильтрации текучей среды посредством системы по любому из пп.1-9, включающий стадии, на которых:
a) вытягивают текучую среду из емкости для хранения через фильтр в расширительную камеру посредством приложения отрицательного давления в расширительной камере;
b) вытесняют текучую среду из расширительной камеры через фильтр обратно в емкость для хранения посредством приложения положительного давления в расширительной камере;
c) повторяют стадии (а) и (b), создавая переменный тангенциальный поток текучей среды через фильтр; и
d) удаляют отфильтрованную текучую среду из системы фильтрации,
при этом в расширительной камере формируют границы раздела газ-жидкость без средств разделения.
11. Способ фильтрации текучей среды по п.10, в котором емкость для хранения текучей среды представляет собой биореактор.
12. Способ фильтрации текучей среды по любому из пп.10, 11, в котором камера, содержащая фильтр, и/или расширительная камера являются однократно используемыми и в котором предпочтительно камера, содержащая фильтр, расширительная камера, емкость для хранения текучей среды и линия для транспортировки текучих сред являются однократно используемыми.
13. Способ фильтрации текучей среды по любому из пп.10-12, в котором положительное и отрицательное давление регулируют с помощью сенсоров уровня, которые измеряют уровень текучей среды в расширительной камере.
14. Способ фильтрации текучей среды по п.13, в котором сенсоры уровня устанавливают в расширительной камере.
15. Способ фильтрации текучей среды по любому из пп.10-14, в котором камера, содержащая фильтр, содержит фильтр на основе полых волокон.
16. Способ фильтрации текучей среды по любому из пп.10-15, в котором указанное отрицательное давление получают посредством создания вакуума в расширительной камере, а положительное давление получают посредством инжектирования газа, например сжатого воздуха, в расширительную камеру.
17. Способ фильтрации текучей среды по любому из пп.10-16, в котором попеременно отсасывают текучую среду системы из емкости для хранения через камеру, содержащую фильтр, в расширительную камеру и вытесняют текучую среду из указанной расширительной камеры через камеру, содержащую фильтр, обратно в емкость для хранения, при этом отсос текучей среды осуществляют посредством приложения отрицательного давления в расширительной камере, а вытеснение текучей среды осуществляют посредством приложения положительного давления в расширительной камере.
18. Способ фильтрации текучей среды по любому из пп.10-17, в котором указанное отрицательное давление получают посредством создания вакуума в расширительной камере, а положительное давление получают посредством инжектирования газа, например сжатого воздуха, в расширительную камеру.

Текст
ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ БЕЗМЕМБРАННАЯ СИСТЕМА РАЗДЕЛЕНИЯ КЛЕТОК С ПЕРЕМЕННЫМ ДАВЛЕНИЕМ Изобретение предлагает новую систему фильтрации, которая может упоминаться как пневматический переменный сепаратор клеток (PACS), его полезные компоненты и его узлы или наборы деталей, которые могут использоваться для построения системы, и применение системы для фильтрации текучих сред, например, в перфузионных системах для культивирования клеток,включающих камеру (8), содержащую фильтр, расширительную камеру (17), контроллер (28) потока газа. Пралонг Алайн, Делленбах Ханс Ульрих (NL) Медведев В.Н. (RU) Настоящее изобретение относится к системам фильтрации. Более конкретно, настоящее изобретение относится к пневматической системе разделения клеток с переменным давлением (PACS) для текучих сред, в частности биологических текучих сред, содержащих клетки. Уровень техники Фильтрацию, как правило, осуществляют для разделения, осветления, модификации и/или концентрации раствора, смеси или текучей среды. В биотехнологической и фармацевтической промышленности фильтрация является жизненно важной для успешного производства, обработки и исследования новых лекарственных средств, диагностических препаратов и других биологических продуктов. Например, в процессе производства биологических препаратов с использованием культур животных клеток фильтрацию осуществляют для осветления, селективного удаления и концентрирования определенных составляющих из культурных сред или для модификации сред перед дальнейшей обработкой. Фильтрация может также использоваться для повышения производительности посредством поддержания культуры при высокой концентрации клеток в течение перфузии. Настоящее изобретение предлагает усовершенствованные средства для фракционирования смеси или суспензии молекул или частиц на основе физических и/или химических свойств. Разработано несколько специализированных фильтров и способов фильтрации для разделения материалов в соответствии с их химическими и физическими свойствами. Фильтры, которые разработаны в данной области, включают фильтры с плоской поверхностью, складчатые фильтры, кассеты с множеством узлов и трубчатые формы, такие как полые волокна. Однако многие из этих фильтров имеют короткие времена работы, и когда их используют для фильтрования суспензии культуры клеток или других биологических текучих сред, они имеют тенденцию к забиванию мертвыми клетками, остатками клеток,агрегатами или другими составляющими текучей среды. Животные клетки растут существенно медленнее, чем большинство микроорганизмов, и у них нет защитной клеточной стенки, они также являются более хрупкими. Некоторые известные способы повышения производительности производства микробных культур включают увеличение скоростей перемешивания и энергичную доставку газов в культуру, они непригодны для животных клеток. Таким образом, производство ограничивается очень мягкими условиями культивирования и низкими концентрациями клеток. Один из способов увеличения концентрации клеток с поддержанием при этом мягких условий культивирования связан со способом перфузии. В способе перфузии для роста клеток культурную среду, питательные вещества которой потребляются и которая содержит повышенные уровни вредных продуктов отходов, непрерывно удаляют из культуры и заменяют свежей средой. Постоянное добавление свежей среды при устранении продуктов отходов обеспечивает клетки питательными веществами, необходимыми для достижения высоких концентраций клеток. В отличие от постоянно изменяющихся условий в течение процесса производства с загрузочным культивированием, способ перфузии дает средства для достижения и поддержания культуры в стабильном состоянии. В нормальных процессах производства с загрузочным культивированием клетки сначала инокулируют в свежую среду, и клетки быстро вступают в фазу логарифмического роста. Когда они потребляют питательные вещества среды и накапливаются продукты отходов, после перехода клеток в стационарную фазу следует фаза затухания. Хотя разработано несколько способов оптимизации производства с загрузочным культивированием, в каждом случае, при этих способах устанавливаются быстрые циклы роста и затухания. Однако при перфузии, поскольку продукты отходов, генерируемые культурой, непрерывно удаляются и культуру непрерывно пополняют свежей средой, возможно достижение состояния равновесия, при котором поддерживается концентрация клеток и производительность. Как правило, заменяется примерно один объем культуры в день, и концентрация клеток, достигаемая при перфузии, как правило,в 2 - более чем в 10 раз больше, чем достигаемая на пике загрузочной культуры. Системы фильтрации для биологических текучих сред описывались ранее в данной области. Один тип систем перфузии с внешней фильтрацией описан, например, в патенте US6544424, который включен в настоящий документ в качестве ссылки. Эта система фильтрации текучих сред содержит емкость для хранения текучей среды, соединенную с фильтром, содержащим камеру, которая соединена с диафрагменным насосом. Диафрагменный насос попеременно отсасывает текучую среду из емкости через фильтр и вытесняет текучую среду через конец фильтра для ретентата, обратно в емкость. Делая так,система создает переменный тангенциальный поток текучей среды через элемент фильтра. Главным недостатком указанной системы является то, что диафрагменный насос содержит движущиеся детали, которые склонны к износу и могут часто ломаться в течение процесса. Когда диафрагма разрушается, система фильтрации становится открытой и становится восприимчивой к загрязнению. Процесс фильтрации при этом должен быть прерван, что приводит к большим затратам в случае, например, процессов производства биологических фармацевтических препаратов. В самом деле, поскольку процессы производства молекул биологических фармацевтических препаратов занимают несколько дней, а иногда до нескольких недель, поломка насоса в течение хода процесса привела бы к высоким затратам и продолжительному времени простоя производственной установки. Запуск нового процесса занимает до нескольких дней. Эти перфузионные культуры формируются в основном на последней стадии процесса производства, это означает, что при таком отказе теряется большое время и деньги. Обычно проходит 3-5 недель до того, как достигается стадия перфузии. Соответствующие затраты могут легко возрасти более чем до 100000 евро. Второй недостаток заключается в том, что диафрагменный насос, описанный в патентеUS6544424, состоит из кожуха из нержавеющей стали, который содержит диафрагму, обычно изготовленную из каучука или силикона. Перед каждым запуском элементы указанного диафрагменного насоса должны чиститься, собираться вместе и стерилизоваться. В добавление к этому, когда систему используют для производства фармацевтических продуктов, эти указанные процедуры очистки и стерилизации должны соответствующим образом проверяться. Указанная проверка предполагает продолжительные процедуры и испытания, которые являются очень дорогостоящими и отнимают много времени. Третий недостаток систем, используемых в настоящее время, заключается в том, что они используют инвазивную сенсорную технологию, когда сенсоры находятся в контакте с продуктом и когда сенсоры нельзя заменить в ходе процесса. Настоящее изобретение имеет целью создание усовершенствованных систем фильтрации текучих сред, которые должны уменьшить или устранить эти недостатки. Сущность изобретения Настоящее изобретение предлагает новую систему фильтрации, которая может упоминаться как пневматическая система разделения клеток с переменным давлением (PACS), ее полезные компоненты в форме узлов или наборов деталей, которые можно использовать для построения системы, и применение системы для фильтрации текучих сред, например, в перфузионных системах культивирования клеток. Настоящее изобретение предлагает систему фильтрации, содержащую емкость, соединенную с входным концом камеры, содержащей фильтр, которая на выходном конце соединена с расширительной камерой,которая соединена с контроллером потока газа. Указанный контроллер потока газа попеременно обеспечивает положительное и отрицательное давление в расширительной камере, позволяющее текучей среде,содержащейся в емкости для хранения, попеременно отсасываться через элемент фильтра в расширительную камеру и вытесняться из расширительной камеры через фильтр обратно в емкость. При таком выполнении система создает переменный тангенциальный поток текучей среды через элемент фильтра. Указанный поток текучей среды может дополнительно направляться через порт для сбора текучей среды в контейнер для извлечения. Система является пригодной для осуществления быстрой, низкосдвиговой фильтрации с тангенциальным потоком. Такая система применяется при перфузии культивируемых животных клеток, а также в других различных применениях при фильтрации. Система по настоящему изобретению предлагает преимущества фильтрации с тангенциальным потоком без некоторых ее недостатков. Как будет понятно, некоторые из преимуществ, не предлагаемых другими системами в данной области, включают отсутствие движущихся деталей, которые необходимы для подобных систем при создании переменного потока жидкости. В самом деле, определенные системы,известные в данной области, содержат диафрагменный насос, который попеременно отсасывает текучую среду из емкости через камеру, содержащую фильтр, и вытесняет текучую среду через конец фильтра для выхода ретентата обратно в емкость. Указанная диафрагма, которая представляет собой хрупкую каучуковую мембрану, может легко разрушаться, когда используется очень долго. Система по настоящему изобретению не требует диафрагменного насоса, который может легко разрушаться, или любых движущихся деталей, которые склонны к износу из-за долгого использования системы. Система по настоящему изобретению содержит расширительную камеру по меньшей мере с двумя отверстиями, которая соединена на одной стороне (первое отверстие) с выходным концом камеры, содержащей фильтр, позволяя жидкости из указанного камеры поступать в камеру, а на другой стороне(второе отверстие), с контроллером потока газа, который попеременно обеспечивает отрицательное и положительное давление в расширительной камере, тем самым отсасывая текучую среду из выходного конца камеры, содержащей фильтр и вытесняя текучую среду обратно на выходной конец камеры, содержащей фильтр. При этом расширительная камера в настоящей системе содержит непосредственную границу раздела газ-жидкость без средств разделения, указанная граница раздела формируется посредством жидкости,содержащейся в системе, которая находится в непосредственном контакте с газовой фазой, обеспечиваемой контроллером потока газа. Расширительная камера по настоящему изобретению не содержит какихлибо средств разделения между первым и вторым отверстиями камеры. Расширительная камера содержит одну полость или пространство и не разделяется на две или более камеры. Отсутствие средств разделения, таких как диафрагма, или любых других движущихся деталей увеличивает время работы системы и сводит к минимуму риски преждевременного прерывания технологического цикла. В дополнение к этому, система фильтрации в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения не требует дорогостоящей очистки и проверки стерилизации. Вместо этого она содержит в таких вариантах осуществления однократно используемые элементы, которые являются предварительно стерилизованными и готовыми для использования. Это дает большие преимущества, принимая во внимание затраты на проверку и время сборки. В других предпочтительных вариантах осуществления третье заметное преимущество настоящей системы заключается в том, что она не использует инвазивных сенсоров. Система фильтрации в соответствии с настоящим изобретением требует сенсоров, которые не находятся в контакте с продуктом и которые могут заменяться в ходе способа, когда ломаются. Это делает возможным создание лучше контролируемой технологической окружающей среды в течение всего хода способа. Настоящее изобретение предлагает систему фильтрации текучей среды, содержащую:a) по меньшей мере одну емкость для хранения текучей среды;b) по меньшей мере одну камеру, содержащую фильтр;c) по меньшей мере одну линию для транспортировки текучих сред, соединяющую емкость для хранения с входным концом камеры, содержащей фильтр, эта линия для транспортировки текучих сред может направлять текучую среду из емкости для хранения на входной конец камеры, содержащей фильтр;d) по меньшей мере одну расширительную камеру по меньшей мере с двумя отверстиями, где первое отверстие соединено с выходным концом камеры, содержащей фильтр, второе отверстие соединено с контроллером потока газа и расширительная камера не содержит средств разделения между первым и вторым отверстиями;e) по меньшей мере один контроллер потока газа для создания в расширительной камере попеременно положительного и отрицательного давления;f) по меньшей мере один порт для сбора текучей среды, соединенный с камерами, содержащими фильтр, для удаления отфильтрованной текучей среды из камеры, содержащей фильтр. В одном из вариантов осуществления расширительная камера соединена с контроллером потока газа с помощью газовой линии. В одном из вариантов осуществления указанная газовая линия содержит стерильный фильтр между расширительной камерой и контроллером потока газа. В одном из вариантов осуществления указанный стерильный фильтр снабжен нагревателем. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения емкость для хранения текучей среды представляет собой биологический реактор. В одном из вариантов осуществления камера, содержащая фильтр, содержит фильтр на основе полых волокон. В другом варианте осуществления камера, содержащая фильтр, содержит ситовый фильтр. В еще одном варианте осуществления система фильтрации текучей среды в соответствии с настоящим изобретением содержит по меньшей мере один сенсор уровня, установленный на поверхности расширительной камеры. В предпочтительном варианте осуществления система фильтрации текучей среды содержит по меньшей мере один сенсор уровня, установленный на расширительной камере или в ней, предпочтительно при этом по меньшей мере два сенсора уровня устанавливаются на расширительной камере или в ней,и предпочтительно при этом сенсор уровня или сенсоры уровня устанавливаются на поверхности (т.е. снаружи) расширительной камеры. В одном из вариантов осуществления указанные сенсоры уровня могут измерять минимальный и максимальный уровень текучей среды в расширительной камере и являются функционально соединенными с контроллером потока газа. В одном из вариантов осуществления система фильтрации текучей среды в соответствии с настоящим изобретением может попеременно отсасывать текучую среду системы из емкости для хранения через камеру, содержащую фильтр, в расширительную камеру и вытеснять текучую среду из указанной расширительной камеры через камеру, содержащую фильтр, обратно в емкость для хранения. Отсос текучей среды осуществляют посредством приложения отрицательного давления в расширительной камере, а вытеснения текучей среды осуществляют посредством приложения положительного давления в расширительной камере. Предпочтительно указанное отрицательное давление получают посредством создания вакуума в расширительной камере, а положительное давление получают посредством инжектирования газа, например сжатого воздуха, в расширительную камеру. В одном из предпочтительных вариантов осуществления система фильтрации текучей среды в соответствии с настоящим изобретением содержит:a) по меньшей мере одну емкость для хранения текучей среды;b) по меньшей мере одну камеру, содержащую фильтр; где фильтр содержит множество соединенных в пучок полых волокон, у которых оси простираются в продольном направлении от входного конца до выходного конца камеры, содержащей фильтр;c) линию для транспортировки текучих сред, соединенную на одном ее конце с емкостью для хранения и присоединенную на другом ее конце к входному концу камеры, содержащей фильтр, эта линия для транспортировки текучих сред может направлять текучую среду из емкости для хранения на входной конец камеры, содержащей фильтр;d) по меньшей мере одну расширительную камеру, соединенную с концом для выхода ретентата камеры, содержащей фильтр; эта расширительная камера может попеременно отсасывать текучую среду из выходного конца для ретентата камеры, содержащей фильтр и вытеснять текучую среду обратно в выходной конец для ретентата камеры, содержащей фильтр; указанная расширительная камера соединена с контроллером потока газа, который может попеременно прикладывать отрицательное и положительное давление в расширительной камере и тем самым формировать непосредственную границу раздела газ-жидкость без средств разделения в расширительной камере; и е) по меньшей мере один порт для сбора текучей среды, соединенный с камерами, содержащими фильтр, для удаления отфильтрованной текучей среды из выходного конца для пермеата камеры, содержащей фильтр, указанный порт для сбора опционально соединен через линию для пермеата с насосом для текучей среды. В определенных вариантах осуществления камера, содержащая фильтр, и/или расширительная камера являются однократно используемыми, т.е. изготавливаются из однократно используемых материалов, а в более предпочтительных вариантах осуществления также и емкость для хранения текучей среды и/или линия для транспортировки текучей среды являются однократно используемыми. Предпочтительно вся система фильтрации текучей среды является однократно используемой. Другой аспект настоящего изобретения относится к узлу, содержащему расширительную камеру,собранную вместе с камерой, содержащей фильтр, на одной стороне и с воздушным фильтром на другой стороне. Предпочтительно указанный узел может функционально соединяться с газовой линией, которая может обеспечивать положительное и отрицательное давление в расширительной камере. Предпочтительно собранные вместе компоненты содержат исключительно однократно используемые материалы. Другой аспект настоящего изобретения относится к набору деталей, содержащему расширительную камеру, камера, содержащая фильтр, и воздушный фильтр, предназначенный для создания узла, как описано в настоящем документе. Настоящее изобретение также предлагает способ фильтрации текучей среды, включающий следующие стадии: а) создание системы фильтрации текучей среды, содержащей по меньшей мере одну емкость для хранения текучей среды; по меньшей мере одну камеру, содержащую фильтр; линию для транспортировки текучих сред, соединяющую емкость для хранения с входным концом камеры, содержащей фильтр, эта линия для транспортировки может направлять текучую среду из емкости для хранения во входной конец камеры, содержащей фильтр; по меньшей мере одну расширительную камеру, соединенную на одной стороне с выходным концом камеры, содержащей фильтр, дающую возможность для поступления жидкости из указанного камеры в камеру, а на другой стороне - с контроллером потока газа, который попеременно обеспечивает отрицательное и положительное давление в расширительной камере, тем самым отсасывая текучую среду из выходного конца камеры, содержащей фильтр, и вытесняя текучую среду обратно на выходной конец камеры, содержащей фильтр, с формированием непосредственной границы раздела газ-жидкость без средств разделения в расширительной камере; и по меньшей мере один порт для пермеата, соединенный с камерам, содержащим фильтр, для удаления отфильтрованной текучей среды из камеры, содержащей фильтр;b) фильтрация текучей среды, заставляя текучую среду протекать из емкости для хранения через камера, содержащая фильтр, в расширительную камеру посредством приложения отрицательного давления в расширительной камере; с) обратноая фильтрация текучей среды, заставляя по меньшей мере часть текучей среды протекать из расширительной камеры через фильтр обратно в емкость для хранения посредством приложения положительного давления в расширительной камере;d) опционально, повторение стадий (b) и (с) и е) удаление отфильтрованной текучей среды из системы фильтрации. Настоящее изобретение также предлагает способ фильтрации текучей среды в соответствии с настоящим изобретением, где способ осуществляют с использование системы фильтрации текучей среды в соответствии с настоящим изобретением. В предпочтительном варианте осуществления указанного способа камера, содержащая фильтр,и/или расширительная камера являются однократно используемыми. Предпочтительно камера, содержащая фильтр, расширительная камера, емкость для хранения текучей среды и линия для транспортировки текучих сред являются однократно используемыми. В другом варианте осуществления положительное и отрицательное давление в течение способа регулируется с помощью сенсоров уровня, которые измеряют уровень текучей среды в расширительной камере. Указанные сенсоры уровня предпочтительно устанавливаются на расширительной камере. Описание чертежей Фиг. 1 показывает первый вариант выполнения системы фильтрации с переменным тангенциальным потоком в соответствии с настоящим изобретением, при этом показан порт для сбора на нижней стороне емкости, соединенный с нижней частью камеры с фильтром. Фиг. 2 показывает узел, содержащий расширительную камеру, камера, содержащая фильтр, и воздушный фильтр. Фиг. 3 показывает кривую роста клеток в 10-литровом биологическом реакторе, соединенном с системой PACS. Фиг. 4 показывает кривую роста клеток в 10-литровом биологическом реакторе, соединенном с системой PACS. Подробное описание Настоящее изобретение относится к системе фильтрации текучей среды, как правило, содержащей по меньшей мере одну емкость для хранения текучей среды, линию для транспортировки текучей среды,для направления текучей среды из емкости через камеру, содержащую фильтр по меньшей мере в одну расширительную камеру, соединенную с камерой, содержащей фильтр, на одной стороне, посредством соединительного узла для текучей среды, и с контроллером потока газа, на другой стороне - посредством газовой линии и по меньшей мере один порт для сбора текучей среды, выступающий из камеры, содержащей фильтр. Указанный контроллер потока газа попеременно обеспечивает вакуум или сжатый воздух в расширительной камере, чтобы гнать текучую среду туда и обратно через камеру, содержащую фильтр. При этом образуется непосредственная граница раздела газ-жидкость в расширительной камере между текучей средой в системе и сжатым воздухом, обеспечиваемым с помощью контроллера потока газа. В настоящей системе не требуется средств разделения между жидкой и газовой фазой, в противоположность системам, известным в данной области, которые содержат, например, диафрагменный насос, который вытесняет текучую среду в камеру, содержащую фильтр, и всасывает ее и из него. Отсутствие в настоящем изобретении диафрагменного насоса или других движущихся деталей увеличивает время работы системы и сводит к минимуму риски преждевременного прерывания цикла процесса, поскольку диафрагменный насос или другие движущиеся детали могут легко сломаться. Система предлагает мягкую обработку хрупких материалов, таких как животные клетки и биологические молекулы. Однородный поток может генерироваться по всему фильтру, обеспечивая при этом средства для генерирования быстрого, низкосдвигового тангенциального потока. Система имеет применения при перфузии культивируемых животных клеток, а также другие различные применения для фильтрации. Фильтры типа полых волокон (HF) обеспечивают более продолжительные времена работы,и они являются доступными во множестве размеров, конфигураций, материалов, размеров пор и пористости. Кроме того, процесс не должен ограничиваться использованием фильтров на основе полых волокон. В корпус для полых волокон можно вставлять другие разделительные устройства. Одно из таких устройств представляет собой ситовый модуль, состоящий из ситовой сетки в качестве разделительной матрицы. Все такие разделительные модули будут коллективно упоминаться, как элемент фильтра или просто как фильтр. На фиг. 1 показана система фильтрации текучей среды в соответствии с настоящим изобретением. Технологическая емкость или емкость (1) для хранения жидкости соединена через линию (4) для транспортировки текучих сред с камерой (6), содержащей фильтр. Емкость (1) может представлять собой любой контейнер, пригодный для текучей среды, которая должна фильтроваться. Например, она может представлять собой биологический реактор, ферментер или любую другую емкость, без ограничений,включая баки, бочки, танки, бутыли, колбы, контейнеры и т.п., которые могут содержать жидкости. Емкость может состоять из соответствующего материала, такого как полиэтилен сверхнизкой плотности(ULDPE), полиэтилен низкой плотности (LDPE), многослойные материалы подобные пленке СХ 5-14,полиэстер, барьерный слой со связующим, этилвиниловый спирт (EVOH), барьерный слой со связующим и эластомер на основе полиэстера (РЕ или многослойный материал, который содержит PET, PA, EVOH и ULDPE, металл, такой как нержавеющая сталь, стекло, или подобное. Линия (4) для транспортировки текучих сред, также упоминаемая как соединительный узел или соединительный узел для текучей среды, служит для направления текучей среды (которая должна фильтроваться и, таким образом, может содержать материал частиц, например клеток, но для краткости будет упоминаться в настоящем документе как "текучая среда") из емкости (1) для хранения на входной конец(7) камеры (6), содержащей фильтр. Линия (4) для транспортировки текучей среды может содержать порт в емкости, пригодный для протекания текучей среды в емкость (1) и из нее, присоединенный к соединению, которое, в свою очередь, соединено с входным концом (7) камеры (6), содержащей фильтр. Соответствующие порты, без ограничений, включают любые санитарные, защищенные от утечек соединения, известные в данной области как компрессионное соединение, стандартное соединение Ingold или соединение санитарного типа. Соответствующие соединения, без ограничений, включают трубы, трубки,шланги, полые соединительные узлы и подобное. Соединение может изменяться от одной системы до другой, на основе конфигурации и требований емкости и способа. В предпочтительном варианте осуществления линия (4) для транспортировки текучей среды соединена с входным концом (7) камеры (6), содержащей фильтр, через трубчатые соединения, такие как асептические соединения из силиконового каучука, С-flex, биопрена или асептические соединения от сухого к сухому, такие, например, как соединения Readymate от GE Healthcare или стерильные соединительные узлы Kleenpack от Pall. Линия (4) для транспортировки текучей среды может также соединяться с емкостью (1) и камерами, содержащими фильтр (6), посредством клапанов и соответствующих защелок, таких как санитарное соединение TriClamp или что-либо подобное. Это не исключает использования других соответствующих соединений. В одном из вариантов осуществления система фильтрации текучей среды содержит трубки в качестве линии для транспортировки текучей среды, присоединенные между емкостью (1) для хранения текучей среды и камерам (6), содержащим фильтр. В одном из вариантов осуществления указанная линия (4) для транспортировки текучей среды соединена на одном ее конце с емкостью для хранения с помощью клапана и соединена на другом своем конце с входным концом (7) камеры (6), содержащей фильтр, с помощью клапана. Камера (6), содержащая фильтр, предпочтительно имеет входной конец (7) и выходной конец или конец (9) для ретентата. Наименование конец для ретентата означает, что это текучая среда (с возможным материалом частиц), которая фильтруется и остается в просвете фильтра, т.е. не проходит через поры фильтра на другую сторону мембраны, эту текучую среду называют ретентат, она может проходить на этот конец. Материал, который проходит через поры фильтра, называется пермеат или также фильтрат, и по этой причине другой возможный выходной конец камеры с фильтром, упоминаемый как порт(10) для пермеата или порт для сбора текучей среды, может быть предусмотрен для камеры, содержащей фильтр, причем этот порт для пермеата дает возможность для извлечения или сбора тангенциального потока текучей среды. В определенных вариантах осуществления система фильтрации текучей среды дополнительно содержит по меньшей мере один насос (12) для пермеата или насос для фильтрата, соединенный с портом (10) для пермеата. Входной конец (7) камеры, содержащей фильтр, соединен с линией (4) для транспортировки текучих сред. Выходной конец (9) для ретентата камеры (6), содержащей фильтр, соединен с расширительной камерой (17). Камера (6), содержащая фильтр, может соединяться с расширительной камерой (17) непосредственно с помощью соответствующего соединения или, например, через промежуточную линию (14) для транспортировки текучей среды (как показано на фиг. 1). В одном из вариантов осуществления выходной конец (9) соединен непосредственно с расширительной камерой (17) посредством асептического соединения от сухого к сухому, например соединенийReadymate от GE Healthcare и защелки (не показана). В другом варианте осуществления выходной конец(9) соединен с расширительной камерой (17) посредством линии (14) для транспортировки текучей среды. Предпочтительно указанная линия (14) для транспортировки текучей среды находится в форме трубчатого узла, однако другие типы соединительных узлов также являются пригодными для использования. Указанный трубчатый узел должен содержать соответствующие средства соединения для соединения камеры, содержащей фильтр, и расширительной камеры, такие, например, как асептические соединения от сухого к сухому, например соединения Readymate от GE Healthcare. Это не исключает использования других соответствующих соединений. Материалы, пригодные для камеры (6), содержащей фильтр, без ограничений, включают пластики,подобные полисульфону, металл или стекло. В предпочтительных вариантах осуществления материалы пригодные для гамма-стерилизации и предпочтительно обычно используемые как однократно используемые материалы (т.е., как правило, для одноразового использования), являются материалами, пригодными для использования. Специалист в данной области знает, какие материалы обычно используются и являются пригодными для этого применения. Наиболее предпочтительно камеру, содержащую фильтр,изготавливают из однократно используемого материала, а предпочтительные примеры включают полисульфон. Камера (6), содержащая фильтр, содержит фильтр (8). Пригодные для использования элементы фильтра не эксклюзивно включают фильтры на основе полых волокон, ситовые фильтры и т.п. Наиболее предпочтительно элемент фильтра представляет собой фильтр на основе полых волокон или фильтры,состоящие из ситовой сетки. Пригодные для использования фильтрационные мембраны на основе полых волокон или ситовые фильтры являются широко доступными от различных продавцов, например готовые для обработки полые волокна от GE Healthcare или WaterSep; полые волокна Krosflo от Spectrum,полые волокна Microza от Pall. В определенных предпочтительных вариантах осуществления фильтр располагается в продольном направлении от входного конца (7) до выходного конца (9) камеры (6), содержащей фильтр, что делает возможным тангенциальный поток текучей среды вдоль фильтра. Когда фильтр представляет собой фильтр на основе полых волокон, оси полых волокон предпочтительно простираются в продольном направлении от входного конца (7) до выходного конца (9) камеры (6), содержащей фильтр. Расширительная камера (17) соединена с выходным концом (9) камеры (6), содержащей фильтр, на одной стороне и с контроллером (28) потока газа на другой стороне. Расширительная камера (17) способна отсасывать и принимать текучую среду из емкости (1) через фильтр (8) в расширительную камеру(17) и попеременно вытеснять текучую среду из расширительной камеры (17) обратно в емкость (1) через фильтр (8). Таким образом, генерируется переменный тангенциальный поток текучей среды через фильтр (8). Указанный тангенциальный поток может собираться через порт (10) для сбора текучей среды в линии (11) для пермеата. В предпочтительном варианте осуществления указанная линия (11) для пермеата содержит насос (12) для пермеата, который регулирует тангенциальный поток. Фильтр (8) может представлять собой фильтр на основе полых волокон, ситовый фильтр или подобное. В случае, когда фильтр (8) представляет собой фильтр на основе полых волокон, оба конца,входной и выходной концы фильтра (8), герметизируются по отношению к стенке корпуса камеры (6),содержащей фильтр, для предотвращения перемешивания стороны ретентата и стороны пермеата (филь-6 023614 трата) фильтра. Сторона ретентата волокна представляет собой сторону просвета полого волокна, а сторона пермеата (или фильтрата) представляет собой сторону оболочки полого волокна. Такая защищенная от протечек герметизация может быть сформирована с помощью ряда способов, известных в данной области, включая уплотнительные кольца, манжеты или любые другие средства, которые формируют непроницаемый барьер между периферией на каждом конце фильтра и внутренней стенкой корпуса. Переменный поток ретентата между расширительной камерой (17) и емкостью (1) проходит через сторону просвета фильтра (8) в камере (6), содержащей фильтр. Расширительная камера (17) имеет входной конец, также называемый первым отверстием (16), через который текучая среда протекает из выходного конца (9) камеры (6), содержащей фильтр. Выходной конец расширительной камеры, также называемый вторым отверстием (24), соединяется в рабочем состоянии с контроллером (28) потока газа с помощью газовой линии (22). В предпочтительном варианте осуществления указанная газовая линия (22) представляет собой двустороннюю линию входа/выхода. В других вариантах осуществления предусматриваются отдельные газовые линии входа и выхода (не показаны). Текучая среда, содержащаяся в емкости (1) для хранения текучей среды и в камере (6), содержащей фильтр, попеременно закачивается в расширительную камеру (17) и вытесняется из нее. Движение текучей среды взад и вперед осуществляется под действием попеременно прикладываемого в расширительной камере достаточного положительного и отрицательного давления. Указанное положительное давление, которое определяется как давление более высокое, чем давление в камере (6), содержащей фильтр, предпочтительно получают посредством введения газа, такого как сжатый воздух, через газовую линию (22). Отрицательное давление, которое определяется как давление более низкое, чем давление в камере (6), содержащей фильтр, предпочтительно получают посредством приложения более низкого давления или вакуума в расширительной камере. Положительное и отрицательное давление может прикладываться с использованием средств и способов, которые хорошо известны специалисту в данной области, и такие средства и способы не должны дополнительно разрабатываться в настоящем документе. Расширительная камера (17) может представлять собой любой тип контейнера, имеющий любой тип формы, такой, например, как цилиндрическая, квадратная или круговая форма (без ограничения). В определенных вариантах осуществления указанная камера имеет цилиндрическую форму. Расширительная камера в соответствии с настоящим изобретением не содержит средств разделения, таких как диафрагма, или каких-либо других движущихся деталей или физических барьеров между первым и вторым отверстиями. Расширительная камера содержит только одну полость и не разделяется на две или более камеры. При работе расширительная камера содержит непосредственную границу раздела газ-жидкость,без средств разделения, которая формируется с помощью жидкости, содержащейся в системе, которая находится в непосредственном контакте с газовой фазой, обеспечиваемой посредством контроллера потока газа. Камера должна быть пригодной для удерживания как жидкости, поступающей из емкости, так и газа, поступающего из контроллера потока газа через газовую линию (22). Материалы, пригодные для расширительной камеры, без ограничений, включают пластики, подобные полисульфону. Альтернативно, камера может быть изготовлена из металла, такого как нержавеющая сталь. В предпочтительных вариантах осуществления материалы, которые являются пригодными для гамма-стерилизации, используют в качестве пригодных для использования материалов. В других предпочтительных вариантах осуществления материалы, которые обычно используют как одноразовые материалы, используются в качестве материалов, пригодных для использования. В других предпочтительных вариантах осуществления материалы, которые пригодны для гамма-стерилизации и которые обычно используют как одноразовые материалы, используются в качестве материалов, пригодных для использования. Специалисты в данной области знают, какие материалы обычно используются и являются пригодными для этого применения. Одноразовые материалы согласно их наименованию, как правило, являются пригодными для однократного применения. Обычно их стерилизуют один раз, затем используют и заменяют. По сравнению с традиционными материалами, такими, например, как нержавеющая сталь, они не должны многократно промываться, собираться и стерилизоваться. Использование компонентов, изготовленных из одноразовых материалов, также называемых однократно используемыми компонентами, в фармацевтической промышленности, дает преимущество необязательности осуществления очень дорогостоящей проверки процессов чистки, сборки и стерилизации указанных компонентов. Однократно используемые системы, как правило, являются менее дорогостоящими, и использованная система может быть легко заменена неиспользованной системой, даже в течение процесса. Расширительную камеру (17) предпочтительно изготавливают, по меньшей мере, частично (например, она содержит "окно") или, по существу, полностью из прозрачного материала для визуализации уровня жидкости в камере. Жидкость, которую закачивают в камеру, предпочтительно не должна превышать определенного максимального уровня в контейнере. Указанный максимальный уровень жидкости измеряют с помощью сенсора (24) уровня, как показано на фиг. 1, установленного на поверхности контейнера. Указанный сенсор (24) уровня называют "Сенсор аварийно высокого уровня" (LSHH). В предпочтительном варианте осуществления, как показано на фиг. 1, контейнер опционально показывает два уровня на своей поверхности: уровень нижнего сенсора (LSL) и уровень верхнего сенсора (LSH),-7 023614 которые измеряются с помощью сенсора (25) низкого уровня и сенсора (26) высокого уровня. В предпочтительных вариантах осуществления в течение процесса фильтрации уровень жидкости должен обычно колебаться приблизительно между указанными LSL и LSH. Когда она вытесняется из расширительной камеры (17), жидкость предпочтительно не должна опускаться ниже приблизительного уровня LSL. Когда она отсасывается из емкости (1) для хранения текучей среды в расширительную камеру (17), жидкость предпочтительно не должна подниматься выше, чем приблизительный уровень LSH. В предпочтительных вариантах осуществления расширительная камера (17) дополнительно снабжается двумя сенсорами уровня, предпочтительно установленными на поверхности расширительной камеры, которые определяют уровень текучей среды в расширительной камере (17) и обеспечивают обратную связь с контроллером (28) потока газа, который, в свою очередь, осуществляет попеременно цикл положительного и отрицательного давления в расширительной камере. Альтернативно, сенсоры уровня могут находиться внутри расширительной камеры (17), но предпочтительно устанавливать их на поверхности (т.е. на наружной стороне расширительной камеры), поскольку при этом устраняется контакт с отфильтрованной текучей средой (которая находится внутри и может вступать в контакт с ними на внутренней стороне расширительной камеры). Сенсоры уровня как таковые известны в данной области, и они могут использовать разнообразные параметры для измерения уровня текучей среды в расширительной камере, например K1R87xXT2 от Wenglor, который основан на рассеянии света, или сенсор от AquasantMesstechnik на основе измерений емкости. В предпочтительном варианте осуществления для детектирования уровня используют микроволновые излучатели, например Vegamip от Vega. Указанные сенсоры являются особенно точными в присутствии пены на поверхности среды. Выходной конец (18) расширительной камеры (17) соединен с газовой линией (22), которая, в свою очередь, соединена с контроллером (28) потока газа. Предпочтительно газовая линия (22) содержит стерильный фильтр (21) для получения в расширительной камере стерильного газа, например сжатого воздуха. При этом риск загрязнения жидкой фазы в расширительной камере сводится к минимуму. В предпочтительном варианте осуществления указанный стерильный фильтр (21) представляет собой воздушный фильтр, который предпочтительно снабжен нагревателем для предотвращения забивания фильтра благодаря смачиванию под действием паров, генерируемых в расширительной камере. Когда газовая линия (22) содержит стерильный фильтр (21), как изображено на фиг. 1, фильтр дополнительно соединяется с расширительной камерой (17) посредством дополнительной газовой линии (20). Контроллер (28) потока газа обеспечивает положительное и отрицательное давление в газовой линии (22), которая предпочтительно представляет собой двустороннюю входную/выходную линию. Положительное давление может, например, генерироваться непосредственно, например с помощью подачи сжатого воздуха. Отрицательное давление генерируют в контроллере, например, посредством создания вакуума. Вакуум может генерироваться с помощью вакуумного насоса или, например, вакуумного инжектора. Вакуумный инжектор представляет собой устройство, подобное насосу, который использует эффект Вентури сходящегося-расходящегося сопла для преобразования энергии движущейся текучей среды в энергию скорости, которая создает зону низкого давления, которая нагнетает и захватывает отсасываемую текучую среду. После прохождения через горловину инжектора смешанная текучая среда расширяется, и скорость уменьшается, что приводит к повторному сжатию смешанных текучих сред посредством обратного преобразования энергии скорости в энергию давления. Подвижная текучая среда может представлять собой жидкость, водяной пар или любой другой газ. Захваченная отсасываемая текучая среда может представлять собой газ, жидкость, суспензию или поток газа, нагруженный пылью. В предпочтительном варианте осуществления контроллер потока газа не требует отдельной подачи вакуума. В качестве альтернативны вакуумному инжектору можно использовать другие известные средства и способы создания пониженного давления в расширительной камере (17). Вместо сжатого воздуха можно использовать другие газы или газовые смеси, например азот, азот/кислород или смеси азот/кислород/диоксид углерода и т.п. В течение процесса фильтрации жидкость, содержащаяся в емкости (1) для хранения текучей среды, попеременно отсасывается из емкости (1) через фильтр (8) в расширительную камеру (17) и вытесняется из нее обратно в емкость (1). Когда жидкость отсасывается из емкости (1), отрицательное давление прикладывается до тех пор, пока сенсор (26) уровня LSH отвечает, т.е. до тех пор, пока жидкость закачивается в расширительную камеру (17) и уровень в камере (17) не достигает верхнего предела (LSH). Это событие запускает переключение для приложения положительного давления. Затем прикладывается положительное давление до тех пор, пока детектор уровня (25) LSL отвечает, т.е. пока жидкость вытесняется из расширительной камеры (17) и пока уровень жидкости в камере (17) не достигнет нижнего предела (LSL). Это событие опять запускает переключение для приложения отрицательного давления. В результате, текучая среда в системе протекает взад и вперед через фильтр (8) контролируемым образом,обеспечивая тангенциальный поток текучей среды в линии (11) пермеата. Контроллеры потока газа как таковые известны и могут изготавливаться в соответствии со способами, известными как таковыми специалистам в данной области, в соответствии с настоящим описанием. Контроллер (28) потока газа обеспечивает положительное и отрицательное давление в расширительной камере (17). В определенных вариантах осуществления контроллер (28) потока газа может содержать устройство (32) для измерения давления, такое как сенсор давления, который служит для отслеживания и/или регулирования давления в газовой линии (22). В дополнение к этому, контроллер потока газа может содержать устройство (30) для измерения давления, которое служит для измерения давления в линии(11) для пермеата. В определенных вариантах осуществления контроллер (28) потока газа соединен с подачей воздуха или другого газа, которая снабжает контроллер потока газа воздухом или газом, у которого давление может опционально уменьшаться с помощью редуктора (46) давления. Газ, поток которого может быть уменьшен, далее направляется либо через контроллер (44) давления и контрольный клапан(40) в направлении газовой линии (22) для создания положительного давления; либо, альтернативно, через контроллер (42) давления и вакуумный инжектор (36) для создания отрицательного давления в газовой линии (22) и расширительной камере (17). В дополнение к этому, контроллер потока газа может содержать запорный клапан (38), который функционально находится в контакте с сенсорами уровня (25,26) и который закрывается, когда текучая среда в расширительной камере (17) достигает максимального уровня (LSH). Контроллер (28) потока газа дополнительно содержит перепускной клапан (34), который находится в контакте с сенсорами (25, 26) уровня и который определяет, подается ли в газовую линию(22) сжатый воздух (имеющий более высокое давление, чем давление в камере, содержащей фильтр), или вакуум, или пониженное давление (по сравнению с давлением в камере, содержащей фильтр). В одном из вариантов осуществления уровень жидкости в расширительной камере контролируется с помощью сенсоров уровня, таких как световые переключатели или микроволновые излучатели. Несколько указанных сенсоров уровня располагаются вдоль расширительной камеры и позволяют вычислять скорость фронта среды в расширительной камере. Скорость среды может определяться посредством непрерывного измерения времени (t), проведенного средой между уровнем LSL и уровнем LSH. Изменения скорости могут указывать на то, что мембрана на основе полых волокон близка к забиванию или что она забита. Посредством измерения скорости можно автоматически контролировать цикл положительного и отрицательного давления и при этом регулировать среднюю скорость потока или устанавливать средний цикл отсоса/вытеснения, чтобы очищать полое волокно, которое показывает признаки забивания. В другом варианте осуществления цикл положительного и отрицательного давления в расширительной камере может регулироваться на основе распределения размеров частиц и нагрузки суспензии клеток. Распределение размеров частиц и нагрузка могут быть измерены с помощью устройства для измерения размеров частиц, например Casy counter. Выходные значения распределения размеров частиц и нагрузки могут направляться в контроллер потока газа для регулирования цикла положительного и отрицательного давления. Этот вариант осуществления дает возможность построения калибровочной кривой, устанавливающей корреляцию рабочих характеристик полых волокон и плотности клеток, и делает возможным автоматический контроль потока в соответствии с входной плотностью клеток. Это дает значительное преимущество по сравнению с системами фильтрации, используемыми в настоящее время, в которых это действие может быть осуществлено только вручную оператором, когда полые волокна демонстрируют признаки забивания. Следовательно, система в соответствии с настоящим изобретением работает автоматически и с упреждением. Все эти особенности контроля являются недоступными в существующих в настоящее время системах фильтрации (таких как система ATF, доступная в настоящее время коммерчески и описанная в патенте US6544424). Количество циклов является единственным параметром, который контролируется в указанных системах. Время цикла определяется вручную оператором на основе его интуиции. Камера (6), содержащая фильтр, дополнительно снабжена портом (10) для пермеата, который позволяет извлекать тангенциальный поток текучей среды. Пермеат покидает камеру, содержащую фильтр,через порт (10) для пермеата в линию (11) для пермеата. В наиболее предпочтительном варианте осуществления насос (12) для пермеата соединен с линией (11) для пермеата. Насос (12) для пермеата является пригодным в качестве средств контроля удаления отфильтрованной текучей среды (пермеата) из системы и для того, чтобы служить в качестве запорного клапана для регулировки неограниченного потока пермеата из камеры (6). Давление в линии пермеата может отслеживаться с помощью сенсора (30) давления, как показано на фиг. 1. Хотя подробно описывается один вариант осуществления настоящего изобретения, предполагается множество других вариантов. Например, в другом варианте осуществления настоящего изобретения модуль фильтра на основе ситовой сетки можно использовать вместо модуля фильтра на основе полых волокон, описанного выше. Ситовая сетка, которая является пригодной для использования в настоящем изобретении, описана, например, в патенте US6544424. В некоторых применениях может быть желательным проникновение в технологическую емкость (1) через отверстие, иное, чем отверстие в нижней стороне, описанное выше. Не показан верхний порт для проникновения через крышку технологической емкости (1). В этом случае соотношение между компонентами системы, включая линию (4) для транспортировки текучих сред, камеру (6), содержащую фильтр, расширительную камеру (17) и контроллер (28) потока газа, остается прежним. Однако необходимо отметить, что тогда для генерирования переменного тангенциального потока должна использовать-9 023614 ся погружная труба (не показана) для соединения системы фильтрации с жидкостью в технологической емкости (1). Отфильтрованный сбор (пермеат) должен подобным же образом собираться из камеры (6),содержащей фильтр, через порт (10) для пермеата в линии (11) для пермеата. Объем жидкости, который удаляется из системы (через линию для пермеата), может быть восполнен в системе с помощью механизма контроля уровня, который приводит в действие насос добавления для закачки жидкости в емкость. Другие варианты настоящего изобретения также являются возможными. Например, множество камер, содержащих фильтры, может быть присоединено параллельно к одной емкости. Каждая камера, содержащая фильтр, может быть соединена с отдельной расширительной камерой. Когда множество камер,содержащих фильтры, располагаются в виде параллельной формации и первый фильтр забивается, способ может быть продолжен с помощью второй или третьей камер, содержащих фильтр. При этом гарантируется непрерывность способа. Один из дополнительных аспектов настоящего изобретения относится к узлу, как изображено на фиг. 2, содержащему расширительную камеру (17), собранную с камерой (6), содержащей фильтр, на одной стороне и с воздушным фильтром (21) на другой стороне, где собранные вместе компоненты предпочтительно изготовлены из однократно используемых материалов и предпочтительно являются стерильными (по меньшей мере, внутри, где предполагается контакт с текучей средой, которая должна фильтроваться). Одноразовые материалы (или однократно используемые материалы) определены ранее,и специалист в данной области должен знать, какие именно материалы являются пригодными для этой цели. Расширительная камера (17) указанного узла имеет входной конец, также называемый первым отверстием (16), который соединен с выходным концом или концом (9) камеры (6), содержащей фильтр. Оба компонента соединены непосредственно друг с другом или через промежуточный трубчатый узел(14), как показано на фиг. 2. Когда они непосредственно соединены друг с другом, соответствующее соединение представляет собой, например, асептическое соединение от сухого к сухому, такое, например,как соединение Readymate от GE Healthcare или соединение Kleenpack от Pall. Когда используют промежуточный трубчатый узел, указанный трубчатый узел предпочтительно содержит трубку из силикона,биопрена, С-flex или подобного. Каждый конец трубки содержит средства соединения для соответствующего присоединения промежуточного трубчатого узла (14) к камере (6), содержащеей фильтр, и расширительной камере (17). Соответствующие соединения могут, например, представлять собой асептическое соединение от сухого к сухому, такое, например, как соединения Readymate или что-либо подобное. Выходной конец, также называемый вторым отверстием (18) расширительной камеры, соединен с воздушным фильтром (21). Оба компонента соединены непосредственно друг с другом или через промежуточный трубчатый узел (20), как показано на фиг. 2. Соответствующие соединения сходны с теми,которые соединяют расширительную камеру с камерой, содержащей фильтр. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения расширительная камера узла не содержит средства разделения, такие как диафрагма, или любые другие движущиеся детали или физические барьеры, между первым и вторым отверстиями. Расширительная камера содержит только одну полость и не является разделенной на две или более камеры. При этом расширительная камера, когда она встраивается в указанный узел и когда соединяется с измерителем потока газа и емкостью для хранения текучей среды в соответствии с настоящим изобретением, содержит непосредственную границу раздела газ-жидкость без средств разделения, которая образуется жидкостью, содержащейся в системе, которая находится в непосредственном контакте с газовой фазой, обеспечиваемой контроллером потока газа. В одном из вариантов осуществления узел будет стерилизоваться предпочтительно под действием гамма-излучения и упаковываться для хранения. Предварительно стерилизованный узел может соединяться стерильно с емкостью для текучей среды и контроллером потока газа для осуществления тангенциальной фильтрации в соответствии с настоящим изобретением. Преимущество указанного узла заключается в том, что он не содержит движущихся деталей и поэтому не склонен к износу или поломке системы в течение процесса фильтрации. Во вторую очередь, узел, который предварительно стерилизован,делает возможным начало процесса фильтрации непосредственно после присоединения. Не нужны дорогостоящие процедуры чистки и проверки стерилизации. Другой аспект настоящего изобретения относится к способу подготовки узла, как описано ранее,включающему стадии сборки камеры, содержащей фильтр, на первом отверстии расширительной камеры и сборки воздушного фильтра на втором отверстии указанной расширительной камеры. Другой аспект настоящего изобретения относится к набору деталей, содержащему камеру, содержащую фильтр, расширительную камеру и стерильный воздушный фильтр, который может использоваться для получения узла, как описано в настоящем документе (фиг. 2). Компоненты набора деталей являются предпочтительно однократно используемыми. Набор деталей дает очень устойчивый и экономичный узел для использования в системе для фильтрации с тангенциальным потоком в соответствии с настоящим изобретением. Систему по настоящему изобретению можно использовать для фильтрации, концентрирования, осветления или иного кондиционирования текучей среды или технологической среды, когда она используется вместе с соответствующим элементом фильтра. Система может также использоваться в качестве устройства для отбора образцов, пригодного для извлечения отфильтрованного потока из технологической емкости, в то же время делая возможным непрерывное отслеживание и анализ способа. Поток среды взад и вперед между емкостью и фильтром делает возможным непрерывное уравновешивание технологической среды между этими двумя камерами. В определенных вариантах осуществления отфильтрованный поток может по этой причине считаться репрезентативным относительно содержания емкости. Система по настоящему изобретению наиболее предпочтительно используется для фильтрования текучих сред, наиболее предпочтительно биологических текучих сред. Неэксклюзивные примеры биологических текучих сред включают суспензионные культуры, культуры на основе микроносителей, кровь и другие текучие среды, содержащие животные, микробные или растительные клетки. Хотя предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения описывается по отношению к фильтрации биологической текучей среды, понятно, что настоящее изобретение можно использовать для фильтрации других жидкостей. В предпочтительном варианте осуществления систему по настоящему изобретению можно использовать для получения биологических препаратов, таких как рекомбинантные белки, как описано, например, в WO 2008/006494, или таких как вирусы, как описано в WO 2010/060719. Система фильтрации, используемая в указанных ссылках, должна быть заменена системой PACS. Пример 1. Использование системы PACS для культивирования клеток при перфузии. Клетки PER.C6 предварительно культивируют в среде Permexcis в системе со встряхиванием Cultibag. Затем указанные клетки переносят для инокуляции в 10-литровый биологический реактор с мешалкой, который соединяют с системой PACS в соответствии с настоящим изобретением. Извлечение пермеата с использованием системы PACS начинается, когда достигается плотность клеток приблизительно 2106 жизнеспособных клеток/мл (2 дня после инокуляции). После 9 дней перфузии культура клеток достигает плотности клеток более чем 60106 жизнеспособных клеток/мл, как показано на фиг. 3. Этот эксперимент показывает, что система PACS может успешно использоваться для роста клеток при перфузии. Пример 2. Использование системы PACS для культивирования клеток при высоких плотностях клеток и размножение аденовируса. Клетки PER.C6 оттаивают и размножают в культурной среде, не содержащей сыворотки в 20-литровом Wave bioreactor при рабочем объеме 10 л. Клетки размножаются при 37 С с СО 2 и с потоком воздуха 0,18 л/мин и 20 мл/мин соответственно. Отсчеты клеток осуществляют ежедневно. В день 4 после инокуляции Wave bioreactor осуществляют обратное разбавление. В день 7 после инокуляции суспензию клеток используют для инокуляции 10-литрового биологического реактора с мешалкой, соединенного с системой PACS, при плотности клеток в целом 0,57106 клеток/мл. Клетки размножают в 10-литровом биологическом реакторе при 37 С, DO 40% и рН 7,3. Система PACS начинает работать непосредственно после инокуляции биологического реактора, перфузия начинается через 2 дня после инокуляции при плотности клеток приблизительно 2106 жизнеспособных клеток/мл. После 8 дней перфузии достигается плотность клеток 83,2106 жизнеспособных клеток/мл. Рост клеток представлен на фиг. 4. В день 10 после инокуляции, суспензия, содержащаяся в 10-литровом биологическом реакторе, переносится в 50-литровый однократно используемый биологический реактор, содержащий 40 л свежей среды. Это дает плотность клеток в целом 20,94106 клеток/мл (выживаемость 90%, следовательно,18,86106 жизнеспособных клеток/мл) при инокуляции. Затем 50-литровый биологический реактор, который соединен с системой PACS, инфицируют аденовирусом Ad35 при MOI 70 частиц вируса/клетка (VP/клетка) и инкубируют при 36 С, рН 7,3 и DO 40%. Система PACS начинает работать через 5 ч после инфицирования, при скорости восполнения среды 2 объема емкости в день, в течение следующих 40 ч. В 3 день после инфицирования отбирают образцы из 50-литрового биологического реактора для измерения продуцирования вируса посредствомAEX-HPLC (ВЭЖХ с автоматизированной экстракцией). Вирусы, высвобожденные из 1 мл образца клеток, смешивают с 100 мкл 10% Triton Х-100 и инкубируют при 37 С в течение 30 мин. После инкубирования образец смешивают с 2,42 мкл бензоназы/MgCl2, после этого следует стадия инкубирования,30 мин при 37 С. Наконец, к образцам добавляют 100 мкл 50% сахарозы. После стадии центрифугирования 5 мин при 2500g образцы хранят при температуре ниже -65 С до анализа с помощью AEX-HPLC. Результаты AEX-HPLC показывают, что выход 2,081012 VP/мл достигается в 3 день после инфицирования. Эти результаты демонстрируют, что систему PACS можно использовать для культивирования клеток при очень высоких плотностях клеток, более чем до 80106 жизнеспособных клеток/мл. Кроме того,эти результаты показывают, что систему PACS можно использовать для размножения вируса на культурах клеток высокой плотности и для увеличения объемных выходов почти в 10 раз по сравнению с загрузочным процессом. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Система фильтрации текучей среды, содержащая:a) по меньшей мере одну емкость для хранения текучей среды;b) по меньшей мере одну камеру, содержащую фильтр;c) по меньшей мере одну линию для транспортировки текучих сред, соединяющую емкость для хранения с входным концом камеры, содержащей фильтр, причем эта линия для транспортировки текучих сред приспособлена направлять текучую среду из емкости для хранения на входной конец камеры,содержащей фильтр;d) по меньшей мере одну расширительную камеру по меньшей мере с двумя отверстиями, где первое отверстие соединено с выходным концом камеры, содержащей фильтр, и второе отверстие соединено с контроллером потока газа, при этом расширительная камера не содержит средства разделения текучей среды на жидкость и газ между первым и вторым отверстиями и по меньшей мере один сенсор уровня установлен на или в расширительной камере;e) по меньшей мере один контроллер потока газа для создания в расширительной камере попеременно положительного и отрицательного давления, причем второе отверстие соединено с контроллером потока газа; иf) по меньшей мере один порт для сбора текучей среды, соединенный с камерой, содержащей фильтр, для удаления отфильтрованной текучей среды из камеры, содержащей фильтр. 2. Система фильтрации текучей среды по п.1, в которой расширительная камера соединена с контроллером потока газа с помощью газовой линии. 3. Система фильтрации текучей среды по любому из пп.1, 2, в которой газовая линия содержит фильтр между расширительной камерой и контроллером потока газа, где фильтр предпочтительно представляет собой стерильный фильтр, и, опционально, в которой газовая линия содержит стерильный фильтр с нагревателем. 4. Система фильтрации текучей среды по любому из пп.1-3, в которой емкость для хранения текучей среды представляет собой биологический реактор. 5. Система фильтрации текучей среды по любому из пп.1-4, в которой в камере, содержащей фильтр, использован фильтр на основе полых волокон. 6. Система фильтрации текучей среды по любому из пп.1-5, в которой по меньшей мере два сенсора уровня установлены на или в расширительной камере и предпочтительно сенсор уровня или сенсоры уровня установлены на поверхности расширительной камеры. 7. Система фильтрации текучей среды по любому из пп.1-6, в которой указанные сенсоры уровня приспособлены измерять минимальный и максимальный уровни текучей среды в расширительной камере и являются функционально соединенными с контроллером потока газа. 8. Система фильтрации текучей среды по любому из пп.1-7, в которой фильтр в камере, содержащей фильтр, содержит множество синтетических полых волокон, оси которых проходят продольно от входного конца к выходному концу камеры, содержащей фильтр. 9. Система фильтрации текучей среды по любому из пп.1-8, в которой камера, содержащая фильтр,и расширительная камера являются однократно используемыми и в которой предпочтительно камера,содержащая фильтр, расширительная камера, емкость для хранения текучей среды и линия для транспортировки текучих сред являются однократно используемыми. 10. Способ фильтрации текучей среды посредством системы по любому из пп.1-9, включающий стадии, на которых:a) вытягивают текучую среду из емкости для хранения через фильтр в расширительную камеру посредством приложения отрицательного давления в расширительной камере;b) вытесняют текучую среду из расширительной камеры через фильтр обратно в емкость для хранения посредством приложения положительного давления в расширительной камере;c) повторяют стадии (а) и (b), создавая переменный тангенциальный поток текучей среды через фильтр; иd) удаляют отфильтрованную текучую среду из системы фильтрации,при этом в расширительной камере формируют границы раздела газ-жидкость без средств разделения. 11. Способ фильтрации текучей среды по п.10, в котором емкость для хранения текучей среды представляет собой биореактор. 12. Способ фильтрации текучей среды по любому из пп.10, 11, в котором камера, содержащая фильтр, и/или расширительная камера являются однократно используемыми и в котором предпочтительно камера, содержащая фильтр, расширительная камера, емкость для хранения текучей среды и линия для транспортировки текучих сред являются однократно используемыми. 13. Способ фильтрации текучей среды по любому из пп.10-12, в котором положительное и отрицательное давление регулируют с помощью сенсоров уровня, которые измеряют уровень текучей среды в расширительной камере. 14. Способ фильтрации текучей среды по п.13, в котором сенсоры уровня устанавливают в расширительной камере. 15. Способ фильтрации текучей среды по любому из пп.10-14, в котором камера, содержащая фильтр, содержит фильтр на основе полых волокон. 16. Способ фильтрации текучей среды по любому из пп.10-15, в котором указанное отрицательное давление получают посредством создания вакуума в расширительной камере, а положительное давление получают посредством инжектирования газа, например сжатого воздуха, в расширительную камеру. 17. Способ фильтрации текучей среды по любому из пп.10-16, в котором попеременно отсасывают текучую среду системы из емкости для хранения через камеру, содержащую фильтр, в расширительную камеру и вытесняют текучую среду из указанной расширительной камеры через камеру, содержащую фильтр, обратно в емкость для хранения, при этом отсос текучей среды осуществляют посредством приложения отрицательного давления в расширительной камере, а вытеснение текучей среды осуществляют посредством приложения положительного давления в расширительной камере. 18. Способ фильтрации текучей среды по любому из пп.10-17, в котором указанное отрицательное давление получают посредством создания вакуума в расширительной камере, а положительное давление получают посредством инжектирования газа, например сжатого воздуха, в расширительную камеру.
МПК / Метки
МПК: B01D 65/08, B01D 61/20, B01D 61/22, B01D 65/02
Метки: пневматическая, разделения, клеток, система, безмембранная, давлением, переменным
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/15-23614-pnevmaticheskaya-bezmembrannaya-sistema-razdeleniya-kletok-s-peremennym-davleniem.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Пневматическая безмембранная система разделения клеток с переменным давлением</a>
Предыдущий патент: Многоступенчатый способ добычи нефти с помощью микроорганизмов
Следующий патент: Способ выделения остеопонтина с применением концентрированных продуктов питания
Случайный патент: Гербицидные средства, содержащие бензоилпиразолы и защитные вещества