阅读说明：本技术 培养基过滤设备 (Culture medium filtering equipment ) 是由 卡尔·普夫兰茨 霍尔格·林纳 安德烈亚斯·格劳斯 斯特凡·施拉克 于 2019-02-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种培养基过滤设备(1)和一种用于培养基过滤的方法,其利用预制的制备容器(2),该制备容器(2)具有用于溶剂(30)的流入部(3)和用于溶液(31)的流出部(4)。容纳待溶解的培养基(29)的制备室(5)位于所述流入部(3)和流出部(4)之间。所述制备室(2)具有过滤器(22)。连接到所述流入部(3)的至少一个混合臂(6、7)与至少一个混合喷嘴(19、20)伸入到所述制备室(5)中的待溶解的所述培养基(29)中,所述至少一个混合喷嘴(19、20)被布置在所述混合臂的自由端(17、18)处并且被设置用于产生定向的溶剂射流。所述制备容器(2)具有底部(10)和顶部(8),所述制备室(5)位于所述底部(10)和顶部(8)之间。本发明的特征在于：所述过滤器(22)呈无菌过滤器的形式；所述过滤器(22)在面向所述流出部(4)的滤液侧上具有周向外边缘(23),通过该周向外边缘(23),所述过滤器搁置在所述制备容器(2)的所述底部(10)的周向搁置边缘(37)上并固定地连接到所述周向搁置边缘(37)；并且在所述过滤器(22)的所述滤液侧(38)和所述流出部(4)之间形成有位于所述底部(10)中的经灭菌的滤液空间(39)。(The invention relates to a medium filtration device (1) and a method for medium filtration, using a prefabricated preparation vessel (2), the preparation vessel (2) having an inflow (3) for a solvent (30) and an outflow (4) for a solution (31). A preparation chamber (5) containing a medium (29) to be dissolved is located between the inflow (3) and outflow (4) portions. The preparation chamber (2) has a filter (22). At least one mixing arm (6, 7) connected to the inflow (3) and at least one mixing nozzle (19, 20) project into the medium (29) to be dissolved in the preparation chamber (5), the at least one mixing nozzle (19, 20) being arranged at a free end (17, 18) of the mixing arm and being provided for generating a directed solvent jet. The preparation container (2) has a bottom (10) and a top (8), the preparation chamber (5) being located between the bottom (10) and the top (8). The invention is characterized in that: the filter (22) is in the form of a sterile filter; the filter (22) has, on the filtrate side facing the outflow (4), a peripheral outer edge (23), by means of which peripheral outer edge (23) the filter rests on a peripheral resting edge (37) of the bottom (10) of the preparation container (2) and is fixedly connected to the peripheral resting edge (37); and a sterilized filtrate space (39) in the bottom (10) is formed between the filtrate side (38) of the filter (22) and the outflow (4).)

培养基过滤设备

技术领域

本发明涉及一种培养基过滤装置，其具有已经装配好的制备容器，该制备容器具有用于溶剂的流入部并且具有用于溶液的流出部，其中具有待溶解的培养基的制备室被布置在流入部和流出部之间，其中制备容器具有过滤器，并且其中连接到流入部的至少一个混合臂与至少一个混合喷嘴伸出到制备室中的待溶解的培养基中，所述至少一个混合喷嘴被布置在所述至少一个混合臂的自由端处并用于产生定向的溶剂射流，其中制备容器具有基部和盖部，制备室被布置在所述基部和盖部之间。

本发明还涉及一种使用这种培养基过滤装置进行培养基过滤的方法。

背景技术

在制药和生物制药领域，特别是在临床前或临床领域，以及在研究和开发领域，常常需要制备少量缓冲液和培养基。缓冲液和培养基常常已经根据预定的配方制备好，这需要由专业人员小心且相对耗时的操作。这里特别重要的是与最终消费者所需的体积、浓度和成分或培养基相匹配的物质混合物的制备。

如果液体(也就是说溶剂)仅在需要时被馈送，则存储容器的体积能够相对较小，并且因此能够被更容易地运输和存储。此外，因为通常由于干燥存储而不需要冷却，所以进一步方便了存储和运输。

EP 2 236 437 B1公开了一种培养基过滤装置，该培养基过滤装置具有已经装配好的制备容器，该制备容器具有用于溶剂的流入部并且具有用于溶液的流出部。在这种情况下，具有待溶解的培养基的制备室被布置在流入部和流出部之间，并且制备容器具有过滤器。连接到流入部的混合臂与布置在所述混合臂的自由端处的混合喷嘴伸出到制备室中。

这种已知的培养基过滤装置的缺点是，由过滤器(其可以是抗菌过滤器)再分的前室被布置在流入部和制备室之间。首先，这是相对复杂的，并且因此成本高，其次，过滤器被布置成与流入部相邻，而不与流出部相邻。这尤其在制药和生物制药领域是不利的，因为没有提供布置在流出部的上游的滤液室的无菌性。

此外，EP 2 244 743 B1已经公开了一种培养基过滤装置，该装置具有已经装配好的制备容器，该制备容器具有流入侧并且具有用于溶液的流出部，用于溶剂的流入部能够经由可***套管实现到流入侧中。这里同样的是，具有待溶解的培养基的制备室被布置在流入部和流出部之间。因此，溶剂经由***到制备室中的套管馈送。制备室具有朝向流出部的过滤器，该过滤器优选地是与出口侧间隔开。

这里的缺点是，这种用于食物的胶囊构造不能用于细胞培养基的使用。对于细胞培养基，特别重要的是培养基以无菌状态提供。然而，细胞培养基的灭菌通常是不可能的，因为在灭菌过程期间，细胞培养基被破坏或至少被损害，也就是说，该单元不能被整体灭菌。

从WO 2017/050 745 A1已知一种用于生产饮料的胶囊。饮料胶囊包括杯状主体，该杯状主体形成腔室，并且被盖子封闭，液体能够通过该盖子被注射到胶囊的腔室中。分隔壁将饮料胶囊的内部再分成相对较小的前室和相对较大的主室，前室被布置在盖子的下方，主室被布置在前室的下方，并且饮料组分的单个部分量位于主室中。位于分隔壁中的是通道，该通道伸出到主室中，并且以这种方式将两个室连接到彼此，并且允许注射的液体从前室到主室中的通流。

US 3 592 245 A已经公开了一种用于在无菌条件下由容器中的至少两种成分产生药物溶液的药物容器。药物溶液的一种成分已经被放置在瓶状容器中。该容器设有封盖，该封盖向内具有腔室，并且与中空的刺穿装置相邻，该刺穿装置选择性地伸出到容器中或者面向另一个方向，也就是说背对该容器。过滤器被布置在封盖的腔室和穿刺装置的腔室之间。

US 4 475 914 A已经公开了一种用于由溶解度相当低的固体成分和液体产生药物溶液的药物容器，该药物容器连接到中空的穿刺装置。穿刺装置包括两个通道，该通道可以任选地通过设置有无菌过滤器的阀来通气。

US 2003/0 029 763 A1已经公开了一种用于无菌一次性注射器过滤器的包装，其允许注射器过滤器与注射器的连接，而不必为了打开过滤器包装的目的而放下注射器。在这种情况下，过滤器包装具有穿透点，用于注射器的过滤器的连接部位于该穿透点处。此外，过滤器包装设置有预形成的撕开线，包装能够沿着该撕开线被撕开，这允许简单地移除连接到注射器的注射器过滤器。

DE 10 2011 112 291 A1已经公开了一种用于液体样品的过滤的装置，该装置具有用于接收液体样品的可加压样品容器，并且具有包括的过滤器的过滤器附接部，该过滤器附接部能够连接到样品容器的连接部。样品容器容纳适合于预涂层过滤的助滤剂。此外，过滤器附接部具有死区，该死区被布置在过滤器附接部的过滤器的上游并且用于接收正在形成的滤饼。

发明内容

发明目的

本发明的目的是改进已知的培养基过滤装置，使得对于培养基过滤装置的廉价设计，即使待溶解的培养基(例如细胞培养基)不能被灭菌，也就是说在灭菌过程期间将会被破坏或至少损害，也能够确保滤液空间中滤液的无菌性。

本发明的另一个目的是指定一种使用如此改进的培养基过滤装置进行培养基过滤的方法，在该培养基过滤装置中，即使待溶解的培养基(例如细胞培养基)不能被灭菌，也就是说在灭菌过程期间将会被破坏或至少损害，也能够确保滤液空间中的滤液的无菌性。

发明介绍

结合权利要求1的前序部分的特征，实现了关于培养基过滤装置的目的，其中过滤器呈无菌过滤器的形式，其中过滤器在其面向流出部的滤液侧上具有环绕的外边界，通过该外边界，所述过滤器支承在基部的环绕的支撑边界上并固定地连接到该环绕的支撑边界上，并且其中在过滤器的滤液侧和流出部之间形成了经灭菌的滤液空间，该滤液空间被布置在基部中。

连接到流入部的混合臂和布置在所述混合臂的自由端处的混合喷嘴在制备室中使得待溶解的培养基与溶剂混合成为可能。混合臂应被理解为表示固定馈送部，其具有连接到该馈送部的馈送通道，其自由端终止于制备室中并具有混合喷嘴，定向溶剂射流能够经由该混合喷嘴被馈送到制备室。

过滤器作为无菌过滤器的设计确保过滤后的溶液是无菌的。过滤器的滤液侧上的环绕的外边界使得具有过滤器和滤液空间的基部的分开灭菌成为可能，其中通过该外边界，过滤器固定地连接在基部的环绕的支撑边界上。对于本领域技术人员来说清楚的是，为了确保滤液空间的无菌性，必须将其相对于外部密封，也就是说不敞开，如附图中所示。这可以例如经由盖、连接上的无菌连接器或密封(剥离膜/薄膜)来实现。

因此，能够省去对培养基进行灭菌，并且仍然确保溶液(也就是说滤液)的无菌性。待溶解的培养基在过滤器的非滤液侧上被布置在制备室中。过滤器作为无菌过滤器的设计允许以相对简单和便宜的方式确保溶解的过滤后的培养基的溶液的无菌性。利用根据本发明的培养基过滤装置，能够满足生物处理技术的高要求，特别是在无菌方面和防止不希望的物质泄漏的安全性方面，这在该领域是特别重要的。

优选实施例是从属权利要求的主题。

根据本发明的优选实施例，不能被溶剂溶解的搅拌颗粒被布置在制备室中。

通过布置在制备室中的不能被溶剂溶解的搅拌颗粒，离开混合喷嘴的溶剂与待溶解的培养基一起被旋动，并且可靠地防止了过滤器的堵塞。当培养基被溶解在所馈送的溶剂中并作为过滤后的溶液经由流出部排出时，搅拌颗粒保留在制备室中。

根据本发明的另一个优选实施例，混合喷嘴被布置在制备室中，使得它产生定向的溶剂射流，该定向的溶剂射流使待溶解的培养基在过滤器上以循环流的形式移动。这里，湍流导致快速且彻底的混合，并缩短溶解时间。

根据本发明的另一个优选实施例，基部具有通道系统，该通道系统引导到流出部，并且朝向过滤器的滤液侧敞开。

通过朝向过滤器的滤液侧敞开并通到流出部中的通道系统，滤液相对均匀地在整个过滤器表面上被排出，因此能够相应地使用。

根据本发明的优选实施例，制备容器具有通气装置，该通气装置的至少一个通气开口被疏水过滤器覆盖。

为了产生要生产的溶液的精确浓度，不仅维持提供精确量的干培养基是特别重要的，而且维持精确的体积配量也是特别重要的。通气装置导致实现技术上简化的解决方案，该解决方案避免了布置在培养基过滤单元的下游的配量设备或阀设备，并且通过该解决方案，能够可靠地排除通过将溶剂添加到培养基过滤装置中而形成压缩空气垫，该空气垫将导致后续流动并且因此导致在溶剂的馈送停止之后不正确的液体配量。此外，疏水过滤器可靠地防止溶剂或重组培养基也能够经由通气装置逸出。

根据本发明的优选实施例，流入部被布置在制备容器的盖部上。而且，盖部可以具有上述通气装置，被溶剂置换的空气可以经由该通气装置逸出。这里，通气装置具有至少一个通气开口，该通气开口在盖部的面向制备室的内表面上被疏水过滤器覆盖。

根据优选实施例，盖部具有敞开的通道系统，待从制备室排出的空气经由该敞开的通道系统被引导至疏水过滤器。

根据本发明的另一个优选实施例，无菌过滤器形式的过滤器具有多层形式。这里优选地是，过滤器的至少一个层是多孔膜。替代地是，也能够使用多层非织物。本领域技术人员已知的具有过滤特性的其它层也是能够想到的。

无菌过滤器优选地是具有在0.1μm至8μm的范围内的平均孔尺寸。平均孔尺寸例如通过以下用于确定平均孔尺寸的方法来确定。

使用了毛细管流动孔隙率测定法。毛细管流动孔隙率测定法是一种气体/液体孔隙率测定法，在该方法中，通过膜样品的气体压差和流量首先在潮湿状态下测量，然后在干燥状态下测量。

在测量之前，使膜样品与润湿液体形成接触，使得所有可用的孔都填充有所述液体。在填充孔和引入样品之后，将关闭测量单元，并且将开始测量。在测量开始之后，气压会自动且逐步地增加，并且气压将具有对应于主导压力的直径的孔排空。这一直进行到相关的孔范围已经被覆盖，也就是说，直到甚至测量范围内存在的最小的孔都已经没有液体。随后，再次降低压力，并在此时干燥的样品上自动重复测量。孔尺寸分布是经由杨氏-拉普拉斯方程从两条压力-流量曲线之间的差值计算出来的(参见Shrestha,Aabhash,机械工程专业毕业论文(Mechanical Engineering Graduate Theses&Dissertations),论文38，“经由孔隙率法表征多孔膜(Characterization of porous membranes via porometry)”(2012))。

根据本发明的优选实施例，两个混合臂被布置在制备室中，这两个混合臂连接到流入部，并且在每种情况下具有布置在它们的自由端处的至少一个混合喷嘴。这里，一个或多个混合喷嘴有利地是相对于制备容器的纵向轴线偏心地布置。混合喷嘴的偏心布置导致更好的涡旋，并因此导致溶剂与待溶解的培养基的更快混合，并且因此导致培养基的更快溶解。然而，基本上也可能的是，在制备室中布置三个或更多个连接到流入部的混合臂，并且在每种情况下具有布置在它们的自由端处的至少一个混合喷嘴。

根据本发明的另一个优选实施例，流入部相对于制备容器的纵向轴线居中地伸出到制备室中，并过渡到例如两个混合臂，这两个混合臂与它们的混合臂轴线各自相对于纵向轴线以15°和90°之间(例如60°)的展开角分散开来。这里优选地是，两个混合臂横跨竖直平面，混合喷嘴相对于该竖直平面正交地定向并且处于互相相反的喷射方向。这确保了溶剂与待溶解的培养基和搅拌颗粒的湍流以及混合过程的短暂缩短。

待溶解的培养基可以是粉末或颗粒。而且，待溶解的培养基可以包含添加剂。

结合权利要求15的前序部分的特征，实现了关于使用这种培养基过滤装置的培养基过滤方法的目的，其中培养基过滤装置的流入部连接到存储容器，溶剂经由通过控制单元控制的调节阀从该存储容器馈送到制备容器，并且其中培养基过滤装置的流出部连接到接收容器，过滤后的溶液被馈送到该接收容器。

在该方法的优选改进中，为了预先装配制备容器，进行以下步骤：

a)提供盖部和具有经灭菌的滤液空间的基部，

b)将待溶解的培养基引入到制备室中，和

c)将盖部和基部结合在一起。

具有流出部、过滤器和滤液空间的基部形成可灭菌单元，该可灭菌单元在没有盖部且没有待溶解的培养基的情况下被灭菌，这一事实意味着能够形成经灭菌的(也就是说无菌的)滤液空间，而没有任何问题。基部可以单独地包装或与盖部插在一起进行运送，用于预先装配。将待溶解的培养基引入到在一侧上敞开的制备室中，并且然后，将盖部和基部结合在一起。结合在一起可以例如通过粘合剂结合或通过激光焊接或通过超声波焊接来实现。

在步骤b)中，可以额外引入不能被溶剂溶解的搅拌颗粒。

已经装配好的培养基过滤装置可以被包装、存储和运输，而没有任何问题。

本发明的另外的特征和优点将从以下具体描述和附图中显现出来。

附图说明

在附图中：

图1示出了培养基过滤装置的截面侧视图；

图2示出了带有过滤器和经灭菌的滤液空间的图1中的基部；

图3示出了图1中具有经灭菌的滤液空间的基部和已安装上的盖部，仍然没有培养基且没有颗粒；

图4示出了另一个培养基过滤装置的截面侧视图；

图5示出了带有过滤器和经灭菌的滤液空间的图4中的基部；

图6示出了培养基过滤装置的示意图，该装置具有上游受控的溶剂容器和用于过滤后的溶液的下游收集器皿，以及

图6a示出了根据图6的培养基过滤装置的另一个示意图。

具体实施方式

培养基过滤装置1基本上包括制备容器2、流入部3、流出部4、制备室5和两个混合臂6、7。

制备容器2包括盖部8，盖部8具有流入部3，在图1至图4中的示例性实施例中，所述流入部呈管连接部的形式。根据图1至图3，环形容器壁9一体地形成在盖部8上。容器壁9在其在竖直方向上的下端处连接到基部10，该基部10具有流出部4。盖部8、容器壁9和基部10界定了制备室5。

根据图4和图5，环形容器壁9’一体地形成在基部10’上。容器壁9’在其在竖直方向上的上端处连接到具有流入部3的盖部8’。盖部8’、容器壁9’和基部10’界定了制备室5。

流入部3通过承载件12相对于制备容器2的纵向轴线11居中地伸出到制备室5中。在承载件12的端部处，承载件12过渡到混合臂6、7。第一混合臂具有第一混合臂轴线13，并且第二混合臂7具有第二混合臂轴线14。混合臂轴线13、14各自相对于纵向轴线11以展开角15、16分散开来，纵向轴线11同时形成中心承载件12的纵向轴线。展开角15、16适宜地是应该在15°和90°之间。在示例性实施例中，对于两个混合臂轴线13、14二者，展开角15、16在每种情况下为60°。混合臂6、7在它们的自由端17、18处各自具有横向混合喷嘴19、20。这里，混合臂6、7横跨竖直平面，混合喷嘴19、20相对于该竖直平面正交地定向并且处于相反的喷射方向。

基部10、10’具有朝向制备室5的通道系统21，该通道系统21引导到流出部4并且被过滤器22覆盖。无菌过滤器形式的过滤器22由带有通道系统21的基部10、10’承载，其中过滤器22在其面向流出部4的滤液侧38上具有环绕的外边界23，通过该外边界，所述过滤器支承在制备容器2的基部10、10’的环绕的支撑边界37上并被固定连接到该支撑边界37。

通过对带有过滤器22的基部10、10’进行灭菌，在过滤器22的滤液侧38和布置在基部10、10’中的流出部4之间形成了经灭菌的滤液空间39。因此，在确保溶液31的无菌性的情况下，离开过滤器22的滤液作为溶液31经由通道系统21被馈送到流出部4。

盖部8、8’具有通气装置24，该通气装置24的通气开口25被疏水过滤器27覆盖，该疏水过滤器27在示例性实施例中是环形的，位于盖部8、8’的面向制备室5的内表面26上。盖部8、8’具有相对于疏水过滤器27同心的敞开的通道系统28，待从制备室5排出的空气经由该敞开的通道系统28被引导至疏水过滤器27。

在制备室5中，布置有培养基29，该培养基29被将经由流入部3馈送的溶剂30溶解，并且作为溶液31经由流出部4排出。不能被溶剂30溶解的搅拌颗粒32被布置在制备室5中。

为了培养基过滤的目的，培养基过滤装置1的流入部3连接到存储容器33，溶剂30经由通过控制单元35控制的调节阀34从存储容器33馈送到制备容器2。培养基过滤装置1的流出部4连接到接收容器36，过滤后的溶液31被馈送到该接收容器中。

存储容器33也应理解为表示流体制备系统，并且如果流体(溶剂30)是水，还表示用于分析纯水的水制备系统，诸如由位于哥廷根的Sartorius AG以

的名称销售的水制备系统。

为了预先装配培养基过滤装置1，盖部8、8’和带有固定地布置的过滤器22的基部10、10’可以松散地插在一起(例如无菌包装)进行运送。也就是说，至少带有过滤器22和滤液空间39的基部10、10’必须是无菌的或经灭菌的。

盖部8、8’(如果处于插在一起的状态)从具有经灭菌的滤液空间39的盖部10、10’上被抬起，并且待溶解的培养基29以及可能的搅拌颗粒32被引入到制备室5中。

随后，盖部8、8’被重新安装在基部10、10’上，并与其结合在一起。盖部8、8’和基部10、10’可以例如通过激光焊接、超声波焊接或通过粘合剂粘合而结合在一起。

不言而喻，在具体描述中讨论并在附图中示出的实施例仅代表本发明的说明性的示例性实施例。根据本文所公开的内容，向本领域技术人员提供了多种可能的变型。优选实施例的特征当然也能够彼此组合。

特别地是，在本发明的另一个优选实施例中，制备容器2和/或接收容器36可以具有至少一个传感器40、41，用于确定所制备的溶液31的参数。这里，能够测量酸碱度、温度、电导率或其它参数，并且可能地是经由控制和监测单元35进行调节。例如用于确定无菌性的生物芯片42、43也能够被布置在制备容器2和/或接收容器36中。

传感器40能够监测待溶解的培养基29经由无菌过滤器22的完全转移。这里，传感器40可以被布置在非无菌的制备室5中，并且与控制单元35通信。结合控制单元35，传感器40可以跟踪制备室2中的电导率，并且经由低于阈值来确认培养基29的完全转移。

附图标记列表

1 培养基过滤装置

2 制备容器

3 流入部

4 流出部

5 制备室

6 (第一)混合臂

7 (第二)混合臂

8,8‘ 2的盖部

9,9‘ 容器壁

10,10‘ 2的基部

11 2的纵向轴线

12 3的承载件

13 6的混合臂轴线

14 7的混合臂轴线

15 13的展开角

16 14的展开角

17 6的自由端

18 7的自由端

19 6的混合喷嘴

20 7的混合喷嘴

21 10的通道系统

22 过滤器

23 22的外边界

24 8的通气装置

25 24的通气开口

26 8的内表面

27 疏水过滤器

28 8的通道系统

29 培养基

30 溶剂

31 溶液

32 搅拌颗粒

33 存储容器

34 调节阀

35 控制单元

36 接收容器

37 10、10’的支撑边界

38 22的滤液侧

39 滤液空间

40 传感器

41 传感器

42 生物芯片

43 生物芯片