JP2006528545A

JP2006528545A - 反応器の底

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Publication number: JP2006528545A
Application number: JP2006520803A
Authority: JP
Inventors: アレクサンダーエンゲル
Original assignee: Bavarian Nordic AS
Current assignee: Bavarian Nordic AS
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2006-12-21
Also published as: WO2005011857A3; EP1651341A2; WO2005011857A2; US20060207682A1; DE10334371A1; CA2533487A1

Abstract

本発明は、集合ホッパー（７）として形成された上面（５）と、反応器の底（２）を通過する排出通路（１８）に接続され、集合ホッパー（７）内に形成された取り出し口（１５）と、反応器の底（２）に可動に配置された取り出し口（１５）用閉鎖部材（１６）とを備えた反応器の底（２）に関し、この閉鎖部材は、集合ホッパー（７）の取り出し口（１５）を閉鎖する閉鎖位置と、反応器の底（２）内に下降し取り出し口（１５）と排出通路（１８）を接続する取り出し位置との間で位置を変更可能である。本発明は更に、このような底を備えた反応器において特に沈降によって相混合物または硬化溶液から１つの相またはカプセルを分離するための方法に関する。

Description

本発明は、特に細胞をカプセル化する際に使用される反応器の底と、このような底を有する反応器において相混合物から１つの相を分離するための方法に関する。

細胞、例えば微生物細胞、植物細胞または動物細胞あるいは生物学的物質および化学物質をカプセル化するための方法は公知である。非特許文献１には、哺乳動物の細胞をカプセル化するための方法が記載されている。この場合、カプセルはナトリウムセルローススルファート（NaCS）とポリジメチルジアリル塩化アンモニウム（PDMDAAC）とから作られる。その際、細胞はNaCSと混合され、生じた混合物はPDMDAAC溶液内に滴下される。特許文献２には、ランゲルハンス細胞とNaCSの混合と、PDMDAACを含む沈殿浴内への混合物の滴下が記載されている。特許文献１には、ホルモン生成細胞を含むNaCS−PDMDAAC−マイクロカプセルシステムを製造するための方法が記載されている。NaCSとPDMDAACからなるマイクロカプセルは更に、特に特許文献２、特許文献３、特許文献１および特許文献４によって知られている。NaCSカプセルを製造するための改良された装置は非特許文献２に記載されている。細胞懸濁液または粒子を含む媒体がノズルを通って流れ、その際発生する小さな粒子が例えばポリアクリレートからなる相または被膜によって覆われ、硬化浴に入れられ、そして所定の硬化時間の後でこの硬化浴から取り出される他の方法が、特許文献５、特許文献６または特許文献７によって知られている。この方法の場合、異なるカプセル化技術が用いられる。

細胞をカプセル化するための公知の装置（イノテック(Inotech)社のカプセル化装置AP“medical”）の場合、カプセルを取り出すために、反応器または反応器の容器を装置から取り出さなければならない。反応器の容器の振動および傾動によって、カプセルは、反応器の底の上方約３ｃｍのところで反応器の容器の壁に設けられた排出口を通って集合容器または取り出しピストン内に押し流される。この方法はユーザフレンドリーでなく、反応器の容器内にカプセルの利用不可能な残渣を生じることになる。
メルテン(Merten)等（哺乳類細胞をカプセル化するための新規方法；細胞検査術7:121-130,1991年）東ドイツ特許出願公開第２１７８２１号明細書(DD 217821 A1) 東ドイツ特許出願公開第１６０３９３号明細書(DD 160393 A ) 東ドイツ特許出願公開第２１９７９５号明細書(DD 219795 A1) 東ドイツ特許出願公開第２７４０５１号明細書(DD 274051 A1) Cho（触媒溶液とカプセル基礎物質を別々に供給する、マイクロカプセル化された生触媒を製造するための装置の方法技術的な設計、進歩報告VDI、シリーズ17、No.108、VDI出版、1994年;ISSN 0178-9600) ドイツ特許出願公開第１９７５２５８５号明細書米国特許第第５，６５６，４６９号明細書欧州特許出願公開第０７７８０８３号明細書

本発明の課題は、構造が簡単で、反応器と一緒に使用する際の使用特性が改善される、冒頭に述べた反応器の底と、本発明による反応器の底によって所望な相またはカプセルを反応器から簡単に取り出すことができる、冒頭に述べた方法を提供することである。

この課題は本発明に従い、請求項１の特徴を有する反応器の底または請求項１４の特徴を有する方法によって解決される。

反応器の底が集合ホッパーとして形成されているので、ホッパーの底またはホッパーの中央にある、反応器に含まれる相混合物の相または形成されたカプセルは、集合ホッパー内に形成された取り出し口と排出通路を経て排出または取り出される。反応器の底に可動に配置され、集合ホッパーの取り出し口を閉鎖する閉鎖位置と、反応器の底内に下降し取り出し口と排出通路を接続する取り出し位置との間で位置を変更可能である取り出し口用閉鎖部材を設けることにより、簡単な取り扱いおよび操作が達成される。それによって、必要に応じて閉鎖部材の位置を調整することにより、取り出し口を開放することができ、分離すべき相またはカプセルを、集合ホッパーに基づいて排出通路を経てほぼ残渣のないように排出することができる。分離すべき相またはカプセルを手動で注ぎ出したり、振り動かすために反応器または反応器の容器を分解する必要はない。

閉鎖部材の上面または上側は好ましくは、反応器の中身または相混合物またはカプセルを取り出し口から排出通路内に導出するための導出装置として形成されている。従って、導出装置はほとんどまたは全く損失のない排出を補助する。

合目的な実施形では、閉鎖部材の上面または上側が低い位置にある集合範囲を備え、閉鎖部材が下降した取り出し位置にあるときにこの集合範囲が排出通路に付設されている。集合範囲は特に導出装置の一部であり、例えばほぼ点状にまたは線状に形成可能である。円形または環状で、それに伴いほぼ線状の集合範囲は、例えば閉鎖部材の上面が凹形に湾曲している場合、閉鎖部材の外周に形成されている。閉鎖部材の下降の際、例えば反応器内に含まれるカプセルは、排出凹部の壁によって外周側を画成されたこの集合範囲上に集合し、そしてこの集合範囲から排出通路に流出する。

取り出し口は好ましくは、取り出し口の上方にある相またはカプセルを完全に取り出すことができるようにするために、集合ホッパーの中央の範囲に配置されている。その際、取り出し口は中心軸線に対して同心的におよび偏心させてあるいは対称または非対称に形成された集合ホッパーに対して同心的におよび偏心させて配置可能である。取り出し口のエッジが集合ホッパーの中心軸線を通過しているかあるいはこの中心軸線に接し、閉鎖部材の上面が取り出し口の個所のホッパー面の傾斜に相応して傾斜しているかあるいは対応するホッパー形状を備えている。上面のこの形状に基づいて、粒子またはカプセルは、下降して取り出し口を開放する閉鎖部材上にとどまらない。閉鎖部材の上面がその閉鎖位置で、集合ホッパーの上面に対して面一に配置されていると合目的である。閉鎖部材を開放すると、集合ホッパーは残渣のないように空にすることができる。取り出し口または閉鎖部材を同心的にまたは偏心させて配置すると、閉鎖部材の上面を中心軸線に対して傾斜させるかまたは中高状にすることができるので、粒子またはカプセルが反応器から流出するときに、その残留物が上面に残ることがない。

特に集合ホッパーの中心軸線に対して平行に取り出し口から反応器の底まで延びる排出凹部が設けられていると有利である。この排出凹部は閉鎖部材を摺動可能に収容し、少なくとも１つの排出通路がこの排出凹部に接続している。排出凹部は円形横断面を有する穴であってもよいし、例えば楕円形または長方形のような非円形の横断面を有していてもよい。集合ホッパーの中心軸線に対して平行な配置および特に中心軸線に対して同心的な配置の代わりに、排出凹部は中心軸線に対して鋭角をなして延びていてもよい。

有利な実施形に従って、排出通路と連通する環状の溝および／または複数の開口が排出凹部の壁に形成されていると、大きな排出横断面に基づいてカプセルの排出または取り出しを一層迅速に行うことができる。

更に、篩によって覆われた少なくとも１つの付加的なドレン通路が集合ホッパーに接続していると合目的である。特に液状の第２の相が反応器からドレン通路を経て排出または吸引排出可能である。カプセルまたは反応器内で形成された生成物を洗浄するために、前もって反応器に供給されている洗浄液またはすすぎ液をドレン通路から排出することができる。このような洗浄工程は１回または複数回実施可能である。

反応器の底は反応器または反応器の壁と一体に形成可能である。他方では、反応器または反応器の壁が反応器の底に取り外し可能に連結され、集合ホッパーを取り囲む反応器の壁が反応器の底の上面に固定可能である。反応器の底は例えばPTFEのような合成樹脂から作られている。集合ホッパーは別個の金属薄板部品または合成樹脂部品として反応器の底に取付け可能である。

閉鎖部材は手動でも反応器の底に配置された駆動装置によっても位置を変更可能である。

特に反応器の中身が撹拌装置に混合可能であるときには、集合ホッパーのホッパー角度はほぼ１３０〜１７０°、特に１５３°である。更に、ホッパー角度は分離すべきカプセルまたは相とそれらの流動特性に依存して選定され、従って適切なすべての角度を有することができる。

上記の反応器の底を備えた反応器において相混合物から１つの相を分離するための本発明による方法の場合には、相混合物が反応器に入れられ、相が分離され、閉鎖位置に配置された閉鎖部材が取り出し位置に移動させられ、その際取り出し口と排出通路が接続されることにより、所望な相が取り出し口と排出通路を経て反応器から取り出される。この方法の利点は反応器の底に関する上記の説明から明らかである。相混合物は基本的には２つの相または２よりも多い相を含むことができる。

有利な方法では、相混合物が固相と液相からなる混合物であり、相分離が固相の沈降によって行われる。この場合、特にカプセルが固相を形成する。沈降による相分離は特に、相混合物が硬化浴内に含まれる、分離すべき相としてのカプセルを備えた硬化浴でありかつカプセルがそれを取り出す集合ホッパーの底に沈降可能でるときに合目的である。

カプセルは例えばNaCSカプセルであり、カプセルは好ましくは生物細胞、特に動物細胞、人細胞または植物細胞を含んでいる。

他の合目的な方法ステップでは、カプセル、特にNaCSカプセルの製造時に、硬化浴がドレン通路を経て排出され、洗浄液が反応器に供給され、かつドレン通路を経て再び排出され、この方法ステップが１回または複数回実施される。

例えば２つまたはそれ以上の液相を有する相混合物から１つの相を分離する場合、反応器内で例えば下側の相を形成する所望な相が取り出し口と排出通路を経て取り出され、層状に配置された中間の相または上側の相が、相または層の配置に応じてドレン通路を経てあるいは下側の層に続いて取り出し口と排出通路を経て取り出し可能である。

次に、図を参照して反応器の底の実施の形態を詳しく説明する。

細胞、特に微生物細胞、植物細胞または動物細胞あるいは生物学的物質および化学物質をカプセル化するための装置の反応器１は、反応器の底２を備えている。この反応器の底は例えばPTFE製の円形板または正方形板から製作され、その下面３に例えば４本の脚４を有する支持装置を備えている。この脚は反応器の底２の下面３に動かぬように取付けられている。その代わりに、支持装置は例えば反応器の底２が載る支持台であってもよい。反応器の底２はその上面５が集合ホッパー７として形成されている。この集合ホッパーの中心軸線は番号６で示してある。集合ホッパーは上面５のエッジ範囲８によって取り囲まれ、例えば１５３°のホッパー角度を有する。エッジ範囲８は好ましくはシールリング１０を収容するための浅い窪み９を備えている。このシールリング上には反応器の容器、例えばガラスシリンダ１１が液密に配置されている。ガラスシリンダ１１または窪み９の外側において、好ましくは反応器の底２に保持装置が取付けられている。この保持装置は反応器の底２の外周にわたって分配されて反応器の底２に固定された例えば４本の棒１２を備えている。この棒１２は好ましくはガラスシリンダ１１の上側部分まで延び、取り外し可能な保持装置によって反応器ヘッド部分（図示していない）をガラスシリンダ１１に固定し、かつこのガラスシリンダを反応器の底２に固定している。

反応器の底２は更に、排出凹部または取り出し凹部１３を備えている。この凹部は集合ホッパー７から反応器の底２内へ下方に延び、例えば集合ホッパー７と反応器の底２の下面３を接続する貫通口として形成されている。例えば円筒状の穴として形成された排出凹部１３または貫通口は、その壁１４が例えば中心軸線６に接し、それによって集合ホッパー７の最も深い中心点を通って延びるように、偏心してかつ特に中心軸線６に対して平行に配置されている。従って、集合ホッパー７の傾斜面内において、取り出し口１５が排出凹部１３によって形成されている。

例えばピストン状に形成され、かつ排出凹部１３内に垂直方向に摺動可能に収容された閉鎖部材１６は、排出凹部１３に一致する横断面を有するので、排出凹部１３内に封隙的に収容されている。閉鎖部材１６のシール作用は、例えばPTFEのような合成樹脂からなる閉鎖部材１６を排出凹部１３内に遊びのないように嵌め合わせることによっておよび／または閉鎖部材１６の外周に配置されて排出凹部１３の壁１４に封隙的に接触するかあるいは壁１４に形成された環状溝内に配置されたシール（図示していない）、例えばＯリングによって達成される。閉鎖部材１６は好ましくは、回転できないように排出凹部１３内に収容および案内されている。この回転防止は例えば閉鎖部材１６または排出凹部１３の丸くない横断面形状によってあるいは円筒状の排出凹部１３内での横断面円形の閉鎖部材１６の回転を防止する適当なガイドによって行われる。

閉鎖部材１６の上側部または上面１７は傾斜し、特に排出凹部１３の取り出し口１５に接する集合ホッパー７の傾斜した面の傾斜に一致するように形成されている。それによって、閉鎖部材１６はその上側の閉鎖位置にあるときに、集合ホッパー７の面と面一になるように配置される。

反応器の底２は更に、排出通路１８を備えている。この排出通路は例えば一方が中心部の下方でまたは集合ホッパー７の中心軸線６上で排出凹部１３の壁１４に開口し、他方が例えば反応器の底２の下面３で排出管または接続管１９に開口している。

閉鎖部材１６は好ましくは駆動装置によって排出凹部１３内を移動可能または摺動可能である。駆動装置は例えば反応器の底板２の下面に取付けられた駆動モータ２０を備えている。このモータは減速装置とねじ装置２１を介して、閉鎖部材１６に結合されたねじ付き軸２２に連結されている。代替的な実施形では、閉鎖部材１６の手動式往復操作または手動式摺動が行われる。

閉鎖部材１６の上側または上面１７はその形状によって、集合範囲１６を有する導出装置を低い位置に形成している。従って、反応器の中身、例えば液体またはカプセル等のような固体は、上面１７から取り出し方向または排出通路１８の方向にほぼ全部が排出または導出される。傾斜した平らな上面の場合、集合範囲２６は上面１７の最も低い個所の周囲において閉鎖部材１６の外周エッジに沿って延設されている。

反応器の底２は更に、付加的なドレン通路２３を備えている。このドレン通路は集合ホッパー７の面から特に反応器の底２の下面３まで達している。特に排出凹部１３に隣接して集合ホッパー７の面に開口しているドレン通路２３の上側の開口は好ましくは篩２４によって覆われている。

代替的な実施形（図３参照）において、排出凹部または貫通穴は好ましくは集合ホッパー７の中心軸線６に対して同心に配置されている。排出凹部１３の壁１４には、溝２５が好ましくは環状通路として形成されている。この環状通路には少なくとも１つの排出通路１８が接続している。閉鎖部材１６の上面１７は好ましくは中高状にまたは凸形に形成されている。従って、閉鎖部材１６の下降した取り出し位置（図３において破線で示した）では、所望な状相、特に形成されたカプセルを少ない減損でまたは減損なしに取り出すことができる。この場合、導出装置は、例えばカプセルのような反応器の中身を溝２５または環状通路に導出するために、閉鎖部材１６の上面１７に、エッジ側が下降したリング状の集合範囲２６を形成している。

反応器は例えば細胞をカプセル化するために使用される。その際例えばナトリウムセルローススルファートと細胞からなる懸濁液がノズルから滴下される。滴は反応器１または反応器の容器１１内に含まれるPDADMACからなる硬化浴内に落下する。その際、閉鎖部材１６は先ず最初は集合ホッパー７の面に対して面一のその上側の閉鎖位置に配置され、ドレン通路２３が遮断されている。硬化時間の経過後、硬化浴がドレン通路２３を経て排出または圧送排出される。この場合、篩２４はカプセル化された物質またはカプセルの排出を阻止する。続いて、洗浄液を反応器に充填し、カプセルの洗浄後ドレン通路２３から排出することができる。この洗浄工程は１回または複数回行うことができる。カプセルを取り出すために、閉鎖部材１６が下方へ動かされ、排出凹部１３の壁１４内の排出通路１８の開口が開放され、それによってカプセルは取り出し口１５と排出通路１８を経て少ない減損でまたは減損なしに流出可能である。というのは、カプセルが残留し得る流路に、角が存在しないからである。従って、導出装置として形成された閉鎖部材１６の上面１７は、反応器１からのカプセルの減損のない流出を可能および補助する。

上記の反応器の底を備えた反応器１は、細胞等のカプセル化の代わりに、少なくとも２つの相を有する相混合物から１つの相を分離するために使用可能である。この場合、集合ホッパー７の上面の上方にある相は、取り出し口１５から少ない減損でまたは減損なしに取り出すことができる。

排出装置を備えた本発明による反応器の底の垂直断面図である。図１に示した反応器の底の縮小平面図である。変更された排出装置を備えた反応器の底の実施の形態の拡大垂直断面図である。

符号の説明

１…反応器、２…反応器の底、３…下面、４…脚、５…上面、６…中心軸線、７…集合ホッパー、８…エッジ範囲、９…窪み、１０…シールリング、１１…ガラスシリンダ、１２…棒、１３…排出凹部、１４…壁、１５…上側の開口、取り出し口、１６…閉鎖部材、１７…上面、１８…排出通路、１９…接続管、２０…駆動モータ、２１…ねじ装置、２２…ねじ付き軸、２３…ドレン通路、２４…篩、２５…溝、２６…集合範囲

Claims

集合ホッパー（７）として形成された上面（５）と、
反応器の底（２）を通過する排出通路（１８）に接続され、集合ホッパー（７）内に形成された取り出し口（１５）と、
反応器の底（２）に可動に配置された取り出し口（１５）用閉鎖部材（１６）とを備え、この閉鎖部材が、集合ホッパー（７）の取り出し口（１５）を閉鎖する閉鎖位置と、反応器の底（２）内に下降して取り出し口（１５）と排出通路（１８）を接続する取り出し位置との間で位置を変更可能である、
反応器（１）の底（２）。
閉鎖部材（１６）の上面（１７）が、取り出し口（１５）から排出通路（１８）へ反応器中身を導出するための導出装置として形成されていることを特徴とする、請求項１記載の反応器の底。
閉鎖部材（１６）の上面（１７）が低い位置にある集合範囲（２６）を備え、閉鎖部材（１６）が下降した取り出し位置にあるときにこの集合範囲（２６）が排出通路（１８）に付設されていることを特徴とする、請求項１または２記載の反応器の底。
集合範囲（２６）が閉鎖部材（１６）の上面（１７）にほぼ点状にまたは線状に形成されていることを特徴とする、請求項３記載の反応器の底。
取り出し口（１５）が集合ホッパー（７）の中心軸線（６）に対して偏心配置されていることと、特に取り出し口（１５）のエッジが集合ホッパー（７）の中心軸線（６）に接していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の反応器の底。
閉鎖部材（１６）の上面（１７）が中心軸線（６）に対して傾斜しているかまたは中高状であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の反応器の底。
閉鎖部材（１６）の上面（１７）がその閉鎖位置で、集合ホッパー（７）の上面に対して面一に配置されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載の反応器の底。
特に集合ホッパー（７）の中心軸線（６）に対して平行に取り出し口（１５）から反応器の底（２）まで延びる排出凹部（１３）が、閉鎖部材（１６）を摺動可能に収容していることと、少なくとも１つの排出通路（１８）が排出凹部（１３）に接続していることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の反応器の底。
排出通路（１８）と連通する環状の溝（２５）および／または複数の開口が排出凹部（１３）の壁（１４）に形成されていることを特徴とする、請求項８記載の反応器の底。
篩（２４）によって覆われた少なくとも１つの付加的なドレン通路（２３）が集合ホッパー（７）に接続していることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つに記載の反応器の底。
反応器の底（２）が反応器（１）または反応器の壁（１１）と一体に形成されているかあるいは反応器（１）または反応器の壁（１１）が反応器の底（２）に取り外し可能に連結され、集合ホッパー（７）を取り囲む反応器の壁（１１）が反応器の底（２）の上面（５）に固定可能であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の反応器の底。
閉鎖部材（１６）が手動でも反応器の底（２）に配置された駆動装置（２０，２１，２２）によっても位置を変更可能であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の反応器の底。
集合ホッパー（７）のホッパー角度がほぼ１３０〜１７０°、特に１５３°であることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の反応器の底。
請求項１〜１３のいずれか一つに記載の反応器の底を備えた反応器において相混合物から１つの相を分離するための方法であって、相混合物が反応器に入れられ、相が分離され、そして閉鎖位置に配置された閉鎖部材が取り出し位置に移動させられ、その際取り出し口と排出通路が接続されることにより、所望な相が取り出し口と排出通路を経て反応器から取り出される、方法。
相混合物が固相と液相からなる混合物であり、相分離が沈降によって行われることを特徴とする、請求項１４記載の方法。
相混合物が硬化浴と、硬化浴内に含まれる、分離すべき相としてのカプセルとを備えていることを特徴とする、請求項１４または１５記載の方法。
特にカプセルを取り出す前に、他の方法ステップで硬化浴がドレン通路を経て排出され、洗浄液が反応器に供給され、かつドレン通路を経て再び排出され、この方法ステップが１回または複数回実施されることを特徴とする、請求項１６記載の方法。
カプセルがナトリウムセルロースカプセルであることを特徴とする、請求項１６または１７記載の方法。
カプセルが生物細胞、特に動物細胞、人細胞または植物細胞を含んでいることを特徴とする、請求項１６〜１８のいずれか一つに記載の方法。