用于分离悬浊液中的细胞的离心机系统的制作方法

用于分离悬浊液中的细胞的离心机系统
1.本技术是申请日为2019年6月6日、中国申请号为201980038216.8(国际申请号为pct/us2019/035855)、发明名称为“用于分离悬浊液中的细胞的离心机系统”的发明专利申请的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
2.本公开涉及材料的离心处理。示例性实施方式涉及用于通过离心处理来分离悬浊液中的细胞的装置。


背景技术：

3.用于离心分离悬浊液中的细胞的装置和方法在许多技术环境中是有用的。这种系统可以受益于改进。


技术实现要素：

4.本文所述的示例性实施方式包括用于使用预灭菌的、单次使用的流体路径部件来离心分离具有高细胞浓度的大规模细胞培养物中的细胞的设备和方法。本文讨论的示例性离心机可以是使用预灭菌的、单次使用的部件的固体壁离心机，并且可以能够处理具有高细胞浓度的细胞悬浊液。
5.示例性实施方式使用旋转固定的进料和出料部件。单次使用部件包括安装在刚性框架上的柔性膜，该刚性框架包括具有扩大直径的芯部。单次使用部件还可以包括至少一个向心泵。单次使用结构可以被支撑在具有内部截锥形的多次使用刚性转鼓内。这些结构允许示例性系统保持足够高的角速度，以产生适于有效处理高度浓缩的细胞培养物流的沉降速度。使进料浊度最小化的特征以及允许连续或半连续排出细胞浓缩物的其他特征，使总生产率比可实现的速率提高。示例性结构和方法提供了有效的操作并降低了污染的风险。
附图说明
6.图1是包括单次使用和多次使用部件的离心机系统的示例性实施方式的示意图。
7.图2是图1的离心机的上凸缘区域的特写视图，其示出了将柔性室材料密封到凸缘的表面的方法。
8.图3是图1的离心机系统的实施方式的单次使用部件的芯部和上凸缘的等距剖视图。
9.图4是图1所示实施方式的示意图，其中，离心机系统的泵室包括加速器翼片。
10.图5是图4所示的离心机系统的示例性实施方式的泵室的顶部的等距视图。
11.图6是具有扩大芯部直径(以产生浅池离心机)和进料加速器的单次使用离心机系统的芯部、上凸缘和下凸缘的等距剖视图。
12.图7是图6的进料加速器的等距视图。
13.图8是具有标准芯部直径和进料加速器的单次使用离心机系统的芯部和上凸缘的等距剖视图，该进料加速器具有弯曲叶片和椭圆形转鼓。
14.图9是图8的进料加速器的等距视图。
15.图10是连续浓缩物排出离心机系统的一部分的示意图。
16.图11是包括连续浓缩物排出离心机系统的第二实施方式的一部分的示意图。
17.图12是具有稀释液注射的连续浓缩物排出离心机系统的示意图。
18.图13是具有用于向心泵的节流机构的连续浓缩物排出系统的第三实例实施方式的一部分的示意图。
19.图14是具有芯部和进料加速器的单次使用离心机系统的芯部和上凸缘的等距剖视图，该进料加速器具有直叶片。
20.图15是图14的进料加速器的等距视图。
21.图16是一种替代的连续浓缩物排出离心机系统的等距剖视图。
22.图17是一种替代的向心泵的等距分解图。
23.图18是其中包括蜗壳通道的替代向心泵的板的等距视图。
24.图19是离心机系统的示意图，该系统操作以确保在离心机芯腔中保持正压。
25.图20是示出了由图19所示的系统的至少一个控制电路执行的简化示例性逻辑流程的示意图。
26.图21是一种替代的连续离心物和浓缩物排出离心机系统的示意性剖视图。
27.图22是另一种替代的连续离心物和浓缩物排出离心机系统的示意性剖视图。
28.图23是另一种替代的连续离心物和浓缩物排出离心机系统的示意性剖视图。
29.图24是用于示例性的连续离心物和浓缩物排出离心机系统的控制系统的示意图。
30.图25是与图24的示例性控制系统相关联的逻辑流程的示意性表示。
31.图26是单次使用离心机结构的示例性上部的剖视图，该单次使用离心机结构包括位于分离室中的浓缩物坝和离心物坝。
32.图27是单次使用结构的示例性上部的剖视图，该单次使用结构包括位于离心物泵室和浓缩物泵室中的叶片，以控制空气/液体界面的径向位置。
33.图28是示例性浓缩物泵室或离心物泵室的室表面的透视图，该室表面包括多个室叶片。
34.图29是类似于图27所示的单次使用结构的示例性上部的剖视图，示出了空气/液体界面的位置。
35.图30是单次使用结构的示例性上部的剖视图，该单次使用结构包括用于将加压空气保持在气穴中的空气通道。
36.图31是用于控制离心机系统的示例性系统的示意图，该系统包括离心物回流压力控制。
具体实施方式
37.在应用于生物制药过程的细胞培养领域中，需要从流体介质(例如细胞在其中生长的流体)中分离细胞。来自细胞培养物的预期产物可以是细胞分泌到介质中的分子种类、保留在细胞内的分子种类，或者其可以是细胞本身。在生产规模上，细胞培养过程的初始阶
段通常在生物反应器中进行，该生物反应器可以在分批模式或连续模式中操作。也可以实施变化，例如重复分批工艺。在最终纯化和产物配制之前，预期产物通常必须最终与其他工艺组分分离。细胞收获是应用于这些细胞与其他工艺组分分离的通用术语。澄清是表示细胞分离的术语，其中目标是无细胞上清液(或离心物)。细胞回收是通常应用于以细胞浓缩物为目标的分离的术语。本文的示例性实施方式涉及大规模细胞培养系统中的细胞收获分离。
38.用于细胞收获分离的方法包括分批、间歇、连续和半连续离心、切向流过滤(tff)和深层过滤。历史上，用于以生产规模收获大量细胞培养物的细胞的离心机是复杂的多次使用系统，其需要原位清洁(cip)和原位蒸汽(sip)技术以提供无菌环境来防止被微生物污染。在实验室规模和连续细胞收获过程中，可以使用更小的系统。在公开的申请us2010/0167388中描述了由pneumatic scale corporation制造的unifuge离心机系统，其全部公开内容通过引用结合于此，该系统使用间歇处理成功地处理用于细胞收获的培养物批次，其量在3-30升/分钟的范围内达大约2000升。同样以其整体结合于此的是2018年2月1日提交的美国专利申请第15/886,382号；以及美国专利号9,222,067，这些专利也由本技术的受让人pneumatic scale corporation所拥有。间歇处理通常需要周期性地停止离心机转鼓的旋转和进料流，以便排出浓缩物。这种方法通常在较低浓度、高活力的培养物中工作良好，其中可以处理大批次，并且细胞浓缩物相对快速且完全地排出。
39.有时需要从高浓度和/或低活力的细胞培养物中收获细胞，该细胞培养物在材料进料中包含高浓度的细胞和细胞碎片，其有时被称为“高浊度进料”。在一些离心分离系统中，这种高浊度进料会减慢处理速率，因为：
40.1.需要较慢的进料流速以在离心机中提供增加的停留时间，以便分离小的细胞碎片颗粒，并且
41.2.细胞和细胞碎片的较高浓度可能导致转鼓迅速充满细胞浓缩物，这需要转鼓停止以排出浓缩物。
42.这些组合因素可能导致净生产率降低，以及不可接受的较长的细胞收获处理时间。除了可能与较长处理时间相关的成本增加之外，离心机中时间的增加也可能导致产物污染程度较高和收获低活力细胞培养物时的损失。
43.在材料进料中的高浓度细胞和细胞碎片也可能导致细胞浓缩物具有非常高的粘度。这可能使得从离心机中完全排出细胞浓缩物更加困难，即使是在延长的排出循环下。在一些情况下，可以添加额外的缓冲漂洗循环以获得浓缩物的充分完全排出。对排出循环进行这些调节中的任一个或两者的需要进一步增加了处理时间，这可使得处理大体积的细胞培养物的挑战更加复杂和昂贵。
44.通过增加转鼓尺寸以增加间歇处理循环的进料部分的长度来按比例增加系统的尺寸有时是不实际的，因为这也导致了用于细胞浓缩物的成比例的更长的排出循环。另一个可能妨碍简单的几何按比例增加的限制是相关流体动力学因素的按比例的变化。任何离心机的最大处理速率取决于所分离的颗粒的沉降速度。沉降速度由对由方程式1定义的斯托克斯定律的修改给出：
45.46.其中，v＝沉降速度，δρ是固体-液体密度差，d是颗粒直径，r是颗粒的径向位置，ω是角速度，μ是液体粘度。关于按比例放大的几何形状，改变转鼓的半径改变了颗粒可以占据的最大径向位置r。因此，如果方程1中的其他参数保持恒定，则对于给定的分离效率，转鼓半径的增加导致平均沉降速度的增加和生产量的增加。然而，随着半径增加，由于可能需要的材料强度增加以及其他工程限制，保持转鼓的角速度变得更加困难。如果角速度的减小大于半径成比例增加的平方根，则平均沉降速度和生产量的增益(其与半径成比例)都下降。
47.必须考虑的一个工程限制是，由于需要更大质量和更昂贵的离心机驱动平台，所以使较大转鼓旋转所需的角速度实现起来可能不实际。
48.另外，如果角速度随着半径增加而保持恒定，则将细胞推向离心机的壁的力也增加。当转鼓以足够高的角速度旋转以产生预期处理效率时，容器的壁和积聚在那里的细胞都经受增加的应力。对于细胞，这可以通过将细胞封装到过高的浓度而引起细胞损伤。细胞损伤在其中需要保持细胞活力的应用中是缺点，并且可导致存在于离心物中的溶液中的产物的污染。由过高的细胞浓度导致的较高粘度有时也是细胞浓缩物完全排出的缺点。
49.示例性实施方式包括以适于以商业规模处理大体积细胞悬浊液的速率连续或半连续离心分离包含高浓度细胞和细胞碎片的低活力细胞悬浮培养物的设备和方法。一些示例性离心机具有预灭菌的、单次使用的设计，并且能够以超过20升/分钟的流速处理这种细胞悬浊液。对于2000升的生物反应器，这种流动能力使得总运行时间在2至3小时的范围内。单次使用离心机系统的示例性实施方式可能能够处理大约300至2000升的流体，同时以大约2至40升每分钟的速率操作。
50.图1公开了单次使用离心机结构1000。离心机结构1000包括芯部结构1500(在图3中最佳地示出)，其包括芯部1510、上凸缘1300、下凸缘1200，以及密封到上凸缘1300和下凸缘1200两者的柔性衬垫1100。离心机结构1000还包括向心泵1400，其包括旋转泵室1420中的一对固定刮削盘1410和旋转机械密封件1700。
51.离心机结构1000还包括进料/出料组件2000。组件2000包括围绕离心机1000的旋转轴线1525(在图12中标记)的多个同心管。进料/出料组件2000的最内部包括进料管2100。多个附加管同心地围绕进料管2100，并且可以包括允许离心物排出的管或流体通路2200、允许浓缩物排出的管或流体通路2500(例如，见图12)或允许稀释液供给的管或流体通路5000(例如，见图12)。进料/出料连接的每个部分可以经由适当的流体连接与离心机1000的内部的一部分流体连接，以及与收集或进料室(未示出)流体连接，并且可以包括与同心管流体连接的另外的管，以从系统移除离心物、浓缩物或稀释液或者将其添加到系统。
52.如图1所示，上凸缘1300和下凸缘1200包括锥形转鼓，其与芯部1510轴向对准并朝向芯部凹入。芯部1510包括具有中空圆柱形中心的大致圆柱形主体，该中空圆柱形中心足够大以接收具有轴线1525(在图12中标记)的进料管2100。上凸缘1300、芯部1510和下凸缘1200可以是整体结构，以便为柔性衬垫1100提供更强的支撑结构，该柔性衬垫在此也被称为膜。在其他实施方式中，芯部结构1500可以由多个组成部件形成。在另外的实施方式中，芯部1510和上凸缘1300可以包括单个部件，其中下凸缘1200包括单独的部件，或者芯部1510和下凸缘1200可以包括单个部件，其中上凸缘1300包括单独的部件。
53.图3示出了整体的芯部1510和上凸缘1300的实施方式。此整体部件将接合到下凸
缘1200以产生离心机1000的单次使用部件的内部支撑结构1500。此结构将柔性衬垫1100在顶部和底部处围绕固定的内部刚性或半刚性支撑结构1500锚固。当使用离心机系统时，柔性衬垫1100也由多次使用结构3000的壁和盖在外部支撑。
54.示例性分离室1550是开放室，其形状大致为圆柱形，大致由芯部1510的外表面1515和柔性衬垫1100以及由下凸缘1200的上表面1210和上凸缘1300的下表面1310界定。分离室1550经由从芯部1510的中心腔1520延伸到芯部1510的外表面1515的孔1530与进料管2100流体连接。分离室1550还经由穿过芯部结构1500的类似的孔1540与泵室1420流体连接。在此实例中，孔1540向上倾斜，朝向泵室1420，在芯部1510和上凸缘1300之间的接合处的正下方通向分离室1550。如图12所示，孔1420或4420可以以除了向上之外的角度进入泵室，包括水平地或以向下的角度进入泵室。另外，在一些实施方式中，孔1420、4420可以由缝隙或加速器翼片之间的间隙代替。
55.图1还示出了进料/出料组件2000，其包括进料管载具2300，进料管2100通过该载具延伸到图3所示的位置，接近离心机结构1000的底部。在此位置中，进料管2100可以在不移动的情况下执行进料和出料功能。通过仔细设计进料管2100的喷嘴2110和下凸缘1200的上表面1210之间的间隙、进料管2100的喷嘴2110的直径以及离心机的角速度，可以使进料过程期间的剪切力最小化。其公开内容通过引用整体结合于此的美国专利第6,616,590号描述了如何选择适当的关系以使剪切力最小化。也可以使用本领域技术人员已知的使与将液体细胞培养物供给到旋转离心机中相关联的剪切力最小化的其他合适的进料管设计。
56.图1还包括用于通过离心物排出通路2200排出离心物的向心泵1400。在图1所示实施方式中，离心物泵1400位于泵室1420中的上凸缘1300上方。泵室1420是由芯部1510的上表面1505和离心机盖1600的内表面1605、1620限定的腔室。离心机盖1600可以包括圆柱形壁1640和形状类似于大致圆盘(图5所示)的配合盖部分1610。离心机盖1600可以形成为整体，或者由单独的部件形成。
57.如下面更详细地讨论的，在其他实施方式中，离心物泵室1420的形状和位置可以改变。腔室1420通常将是靠近芯部结构1500的上端的轴对称腔室，其经由孔或缝隙1530与分离室1550流体连接，该孔或缝隙从芯部1515的外部附近延伸到离心物泵室1420中。在一些实施方式中，如图11和图12中最清楚地示出的，离心物泵室1420可以位于腔室1550内的凹部中。
58.示例性离心物泵1400包括一对刮削盘1410。刮削盘1410是两个薄的圆盘(板)，其与芯部结构1500的轴线1525轴向对准。在图1至图5所示实施方式中，保持刮削盘1410相对于离心机结构1000固定，并且使刮削盘通过固定间隙1415(在图10中标记为1415)彼此分离。刮削盘1410之间的间隙1415形成用于从离心机1000移除离心物的流体连接的一部分，这允许离心物在刮削盘1410之间流动到围绕进料管载具2300的中空圆柱形离心物排出通路2200中，该排出通路终止于离心物出口2400。
59.示例性单次使用离心机结构1000包含在多次使用离心机结构3000内。结构3000包括转鼓3100和盖3200。离心机转鼓3100的壁在离心机1000的旋转期间支撑离心机结构1000的柔性衬垫1100。为了这样做，单次使用结构1000的外部结构和多次使用结构的内部结构彼此相适应。类似地，上凸缘1200的上表面、芯部1510的上部的外部以及离心机盖1600的壁1640的下部与多次使用转鼓盖3200的内表面相适应，该内表面也适于在旋转期间提供支
撑。多次使用转鼓3100和转鼓盖3200的特征(将在下面更详细地讨论)设计成确保剪切力不会将衬垫1100从单次使用离心机结构1000上撕下。在一些情况下，通过选择符合的单次使用结构1000，可以将现有的多次使用结构3000改装以用于单次使用处理。在其他情况下，多次使用结构3000可以特别设计成与单次使用结构插入件1000一起使用。
60.图2示出了用于上凸缘1300、塑料衬垫1100和多次使用离心机结构3000的盖3200的示例性结构的一部分，以示出柔性衬垫1100到上凸缘1300的密封。柔性衬垫1100可以是热塑性弹性体，例如聚氨酯(tpu)或其他可拉伸的、坚韧的、不撕裂的、生物相容的聚合物，而上凸缘1300和下凸缘1200可以由刚性聚合物制成，例如聚醚酰亚胺、聚碳酸酯或聚砜。柔性衬垫1100是薄的套筒或封套，其在上凸缘1300和下凸缘1200之间延伸并密封到该上凸缘和下凸缘，并且形成分离室1550的外壁。本文所述的衬垫1100及上凸缘1300和下凸缘1200以及芯部1510的组成仅是示例性的。本领域技术人员可以用具有与已知的或可能变得已知的那些建议的性质类似的性质的合适材料代替。
61.热结合附着工艺可以用于结合图2所示的区域中的不同材料。热结合部1110通过预热凸缘材料、将弹性体聚合物放置在加热的凸缘顶上以及在高于膜的软化点的温度下对弹性膜衬垫1100施加热和压力而形成。塑料衬垫1100以相同的方式结合到下凸缘1200。虽然本文描述了热结合部1110，但是其仅是示例性的。可以用其他在柔性膜和凸缘材料之间产生类似的强的相对永久的结合的方式代替，例如通过温度、化学、粘合剂或其他结合方式。
62.示例性单次使用部件是预灭菌的。在将这些部件从其保护性包装中移除并且安装到离心机中期间，这些热结合部1110在该单次使用腔室内保持无菌状态。当在使用时，可拉伸的柔性衬垫1100与可重复使用的转鼓3100的壁相适应。可重复使用的转鼓3100提供足够的支撑，并且柔性衬垫1100具有足够的弹性，以允许单次使用结构1000承受增加的旋转力，该旋转力在较大半径的离心机1000填充有液体细胞培养物或其他细胞悬浊液并且以足够的角速度旋转以达到允许以大约2至40升每分钟的速率处理的沉降速度时产生。
63.除了热结合部1110之外，密封脊或“小块”3210可以存在于转鼓盖3200上，以将热塑性弹性膜压靠在刚性上凸缘1300上，从而形成额外的密封。同样的压缩密封也可以在转鼓3100的底部使用，以将热塑性弹性膜密封在刚性下凸缘1200上。这些压缩密封通过将热结合区域1110与剪切力隔离来支撑该热结合区域，该剪切力由在离心期间当腔室填充有液体时产生的流体静压产生。热结合部1110和压缩小块3210密封的组合已经在3000倍重力(3000x g)下测试，其对应于转鼓壁处的97psi的流体静压。衬垫应该足够厚并且可压缩，以允许小块3210压缩和夹持柔性衬垫1100，同时最小化在热结合部1110或压缩小块3210附近撕裂的风险。在一个实例实施方式中，0.010英寸厚的柔性tpu衬垫被密封而没有撕裂或泄漏。
64.在直径为5.5英寸的转鼓内测试了与图1至图2的图示对应的实施方式。在2000倍重力下，其具有＞7升/每分钟的水力容量，并以3升/分钟的速率成功地分离哺乳动物细胞至99％的效率。
65.在大多数情况下，上凸缘1300和下凸缘1200可以具有与图1所示的形状类似的形状，但是在一些情况下，单次使用离心机结构的上表面可以具有不同的形状，如图10和图11所示。在图10和图11所示实施方式中，不是具有大致锥形的转鼓盖3200，以与大致锥形的上
凸缘1300相适应，而是上凸缘和转鼓盖都是相对盘形的。本领域技术人员将能够使本文所述的密封技术适用于不同形状的密封表面。
66.图4至图5示出了具有提高向心泵1400的效率的特征的实例实施方式。如图5中详细示出的，用于类似于图1和图2所示的单次使用部件的内部结构的此实施方式包括在泵室1420的帽部1610的内表面1620上的多个径向翼片1630。图5示出了离心机盖1600的帽部1610的内表面1620。径向翼片1630可以是薄的、大致矩形的径向板，其从帽部1610的内表面1620垂直地延伸。在该示例性实施方式中，示出了六(6)个翼片1630，但是其他实施方式可以包括更少或更多的翼片1630。在此实施方式中，翼片1630形成帽1620的内表面的一部分，但是在其他实施方式中，可以包括泵室1420的上表面1620，其可以采用不同于帽1610的形式。当离心机系统1000在使用中时，翼片1630位于腔室1420中的向心泵1400的刮削盘1410上方。这些翼片1630将离心机1000的角旋转传递到泵室1420内的离心物。
67.这增加了向心泵1400的效率，使刮削盘1410上方的泵室1420中的气体与液体的界面稳定，并且增加了气体屏障的尺寸。气体屏障是从进料/出料机构2000的外部向外延伸到泵室1420中到达旋转离心物的内表面的大致圆柱形的气体柱。因为离心物角速度的所产生的增加迫使离心物朝向离心机壁，所以也出现屏障尺寸的这种增加。当旋转的离心物在泵室1420内与固定的刮削盘1410接触时，所产生的摩擦可能降低泵1400的效率。增加了多个径向翼片1630，其以与离心物相同的角速度旋转，克服了否则可能由旋转的离心物和固定的刮削盘1410之间的碰撞导致的速度的任何减小。
68.图6示出了用于高浊度进料的改进的芯部结构1500的示例性实施方式。芯部结构1500包括芯部1510、上凸缘1300和下凸缘1200。芯部1510具有圆柱形中心腔1520，其适于允许进料管2100插入到中心腔1520中。从中心轴线1525到芯部1515的外部的距离(芯部宽度，由图6中的虚线6000表示)大于图3所示实施方式中的对应距离。较大直径的芯部1510减小了分离室1550的深度(由虚线6010表示)，使得离心机1000作为浅池离心机操作。分离室1550的深度6010通常是在图1和图12中标记的芯部1510的外部与柔性衬垫1100之间的距离。浅池离心机是深度6010相对于离心机的直径较小的离心机。如可在图12所示的示例性实施方式中看到的，为了便于移除细胞浓缩物，浅池深度6010可以从分离室1550底部的较浅变化到分离室1550顶部的稍微较深。在本文所示的一些实施方式中，平均分离池深度6010与芯部宽度的比率为1:1或更小。浅池离心机的一个实例是作为由pneumatic scale corporation制造的viafuge离心机系统的可选型号而提供的。浅池离心机的优点是其使得能够在较高的进料流速下分离。这是通过对于给定的内转鼓直径的更高的平均重力来实现的，这在给定的角速度下产生更高的沉降速度。当分离包含高浓度细胞碎片的高度混浊的进料时，所得到的增强的分离性能是有益的。
69.图6所示的芯部结构1500的实例实施方式还包括作为下凸缘1200的一部分的加速器叶片1560。加速器叶片1560(如图12所示)(不是穿过实体芯部1510的孔1530(如图10至图11所示))包括芯部1510的中心腔1520和分离室1550之间的流体连接的替代实施方式。
70.在图6所示的芯部结构1500的示例性实施方式中，加速器叶片1560包括多个从下凸缘1200的上锥形表面向上延伸的径向的、大致矩形的、间隔开的薄板1580。板1580垂直于芯部1510的基部向上延伸。板1580大致从芯部1510的轴线1525附近径向向外延伸。在示例性实施方式中，如图7中最清楚地示出的，有12个板1580。在其他实施方式中，可以有少于或
多于12个板1580。另外，在其他实施方式中，板1580可以在离心机1000的旋转方向上弯曲，如图9中的示例性实施方式所示。下凸缘1200的内表面可修改为形成椭圆形加速器转鼓1590，其中弯曲板从其向上延伸。这些实施方式旨在是示例性的，并且本领域技术人员可以不同的方式将其组合，或者可以修改这些实施方式以进一步受益于这些板的浊度降低和下凸缘1200和/或嵌入式加速器转鼓产生的形状。
71.设计成连续或半连续操作的单次使用离心机1000的示例性实施方式的其他特征在图10至图12中示出。图10所示的示例性实施方式包括用于移除细胞浓缩物的第二向心泵4400。用于除去细胞浓缩物的向心泵4400位于用于除去离心物的向心泵1400上方。向心泵4400包括泵室4420和刮削盘4410。多个孔或连续缝隙4540从分离室1550的上部外圆周延伸到泵室4420中，提供从分离室1550的外部到第二泵室4420的流体连接。和泵室1400一样，泵室4400可以具有与图10至图12所示不同的形状，但是将大致是靠近与分离室1550流体连接的芯部结构1500上端的轴向对称的腔室。和泵室1400一样，泵室可以部分地或完全地凹入芯部结构1500内。如果离心物泵室1400存在于芯部结构1500的上端附近，则细胞浓缩物泵室4400将大致位于其上方。用于移除细胞浓缩物的泵室4400将经由从分离室1550的外上壁附近延伸的孔或缝隙4540与分离室1550流体连接，以便收集由离心力推动到那里的较重的细胞浓缩物。
72.在图10所示实施方式中，用于浓缩物排出泵4400的刮削盘4410的半径与用于离心物排出泵1400的刮削盘的半径大致相同，并且旋转地固定。在其他实施方式中，例如图11所示实施方式，浓缩物排出泵4400中的刮削盘4410可以具有比离心物排出泵1400中的半径更大的半径，具有相应更大的泵室4420。也可以使用各种中间直径的刮削盘。最佳直径将取决于待排出的细胞浓缩物的性质。直径更大的刮削盘具有更高的泵送能力，但是产生更大的剪切。
73.在图1、图4和图10所示实施方式中，浓缩物排出泵4400中的刮削盘4410旋转地固定。在其他实施方式中，例如图11所示实施方式，刮削盘4410可以适于以零和离心机1000的角速度之间的角速度旋转。所需角速度可由本领域技术人员已知的多种机构控制。控制装置的一个实例是外部滑动离合器，其允许刮削盘4410以离心机1000的角速度的一部分的角速度旋转。控制刮削盘的角速度的其他装置对于本领域技术人员将显而易见的。
74.在图1、图4、图10至图12所示实施方式中，刮削盘1410和4410之间的间隙1415、4415是固定的。在其他实施方式中，例如图13中的实施方式，刮削盘1410和4410之间的间隙1415、4415可以是可调节的，以便控制离心物或浓缩物从离心机1000移除的流速。每对刮削盘1410和4410中的一个附接到可竖直移动的节流管6100。节流管6100可以向上或向下移动以便使每对刮削盘1410、4410之间的间隙1415、4415变窄或变宽。另外，外部蠕动泵2510(未示出)可以被添加到浓缩物移除管线2500(未示出)以帮助移除浓缩物。此泵2510可以由泵室4420中的传感器4430控制。传感器4430(未示出)也可以用于控制稀释液泵5150，以便使浓缩物的移除与稀释液的添加同步。
75.图13中还示出了一个实施方式，其中，离心物泵1400位于离心机1000的基部处。在图13所示实施方式中，在泵室1420和柔性衬垫1100之间产生离心物井1555。孔1530在泵室1420下方从芯部1510延伸到离心物井1555中。另外，在所示的示例性实施方式中，孔1540邻近芯部1510的外表面1515从分离室1550延伸到泵室1420中，以允许使用离心物泵1400将离
心物移除。孔4540也可以邻近分离室外部上表面从分离室1550之间延伸到泵室4420，以允许细胞浓缩物流入泵室4420，从而使用向心泵4400移除。
76.如上所述，在所示的示例性实施方式中，刮削盘4410和1410之间的间隙1415、4415可以通过使用连接到每对刮削盘4410、1410中的一个的节流管6100来调节。节流管6100以及每个刮削盘对4410、1410中的附接的一个刮削盘可以向上或向下移动以使间隙1415、4415变窄或变宽。在所示的示例性实施方式中，节流管6100分别附接到刮削盘对4410、1410的下刮削盘和上刮削盘。在其他实施方式中，该附接可以颠倒，可以用于使单个向心泵节流，或者可以用于使两者并行节流(而不是如图13所示的相反)。
77.如可在图10至图12所示实施方式中看到的，实心的多次使用转鼓3100的壁在基部处比其在上部中更厚，以便产生内部截锥形状来支撑单次使用离心机结构1000，该结构在下端处具有比在上端处更小的半径。分离室1550上端处的此更大的半径使密度更大的细胞浓缩物朝向分离室1550的上外部移动并进入向心泵室4420。在所示实施方式中，该截锥形状是由多次使用转鼓3100产生的，该转鼓具有在基部处比其在上部中更厚的壁。本领域技术人员将认识到，具有内部截锥形状的多次使用转鼓3100也可以包括均匀厚度的壁，并且可以存在产生多次使用转鼓3100的期望内部形状的其他变型。
78.在图10至图12所示的示例性实施方式中，进料机构2000还包括用于移除细胞或细胞浓缩物的附加通路。在图1所示的实施方式中，围绕进料管2100的圆柱形通路2200用于移除离心物。图10至图12所示的实施方式还包括用于移除细胞或细胞浓缩物的同心圆柱形通路，称为细胞排出管2500。细胞排出管2500围绕离心物移除通路2200。如果离心机设计成与预期非常粘稠的浓缩物一起使用，则可以围绕进料管2100添加另外的同心圆柱形流体通路5000，以允许将稀释液引入细胞浓缩物泵室4420，以便降低浓缩物的粘度。在图12所示的示例性实施方式中，稀释液通路5000包括围绕细胞排出通路的同心管，并且在下端处通向刮削盘4410上方的薄盘形流体通路5100，在刮削盘4410的外边缘附近排出，以提供与泵室4420的流体连通。通过这种方式在此位置注入稀释液限制稀释液与浓缩物混合并与浓缩物一起排出，而不是引入到离心物中，这在一些应用中可能是不期望的。在替代实施方式中，可将稀释液直接引入到刮削盘的上表面上并允许其径向向外扩展，或者引入到位于刮削盘上方的单独的盘上。
79.稀释液的选择将取决于分离过程的目的和待稀释的细胞浓缩物的性质。在一些情况下，简单的等渗缓冲液或去离子水可用作稀释液。在其他情况下，对细胞浓缩物性质特异的稀释液可能是有利的。例如，在低细胞活力下操作的生产规模分批细胞培养物中，通常在将培养物供给到离心机时将絮凝剂添加到培养物中，以导致细胞和细胞碎片絮凝或聚集成更大颗粒，这通过增加其沉降速率来促进其分离。由于细胞和细胞碎片都携带负表面电荷，所以用作絮凝剂的化合物通常是阳离子聚合物，其携带多个正电荷，例如聚乙烯亚胺。由于其多个正电荷，这种絮凝剂可将带负电荷的细胞和细胞碎片连接成大的聚结物。使用这种絮凝剂的不期望的结果是其进一步增加了细胞浓缩物的粘度。因此，在本技术中特别有用的稀释液是将破坏增加了细胞浓缩物的粘度的结合的抗絮凝剂。抗絮凝剂的实例包括浓度为0.1m至1.0m的高盐缓冲液，例如氯化钠溶液。其他可用于降低细胞浓缩物粘度的抗絮凝剂是阴离子聚合物，例如丙烯酸的聚合物。
80.在其中要保持细胞活力的细胞浓缩物的情况下，可选择稀释液，其是剪切保护剂，
例如葡聚糖或pluronic f-68。使用剪切保护剂，与等渗缓冲液结合，将增强细胞从离心机中排出时的存活和活力。
81.图4所示的示例性离心机如下所述地操作。在进料循环期间，进料悬浊液通过进料管2100流入旋转的转鼓组件中。当进料悬浊液进入靠近下凸缘1200的芯部1510的中心腔1520时，其被离心力沿着下凸缘1200的上表面向外推，穿过芯部1510中的孔1530而进入分离室1550。
82.离心物收集在分离室1550中，即，围绕芯部1510的上凸缘1300下方的中空的大致圆柱形空间。离心物从其入口通过孔1530向上流入分离室，直到其遇到位于分离室1550和分离室1550的上部中与芯部1410相邻的泵室1420之间的孔1540。密度高于液体密度的颗粒通过沉降(颗粒浓缩物)而朝向分离室1550的外壁移动，远离孔1530。当离心机1000的旋转停止时，颗粒浓缩物在重力的影响下向下移动到进料管2100的喷嘴2110，以经由组合进料/出料机构2000移除。
83.在旋转期间，离心物通过孔1540进入离心物泵室1420。在泵室1420内，旋转的离心物遇到固定的刮削盘1410，其将旋转液体的动能转换成压力，该压力推动向上排出的离心物通过进料/出料机构2000内的离心物排出通路2200，并且将其通过离心物排出管2400排出。
84.通过在旋转泵1400的帽部1610的内表面1620上添加径向翼片1630，向心泵1400的效率增加。这些翼片1630将旋转组件的角动量传递到泵室1420中的离心物，当旋转的离心物遇到固定的刮削盘1410时，该离心物可能由于摩擦而另外地变慢。由于在泵室1420内的气体液体界面，向心泵1400提供了在机械密封件上的离心物排出的改进方式。通过旋转的密封件1700将泵室1420内的气体与外部环境的污染隔离。因为在刮削盘1410之间排出的离心物在进料或出料过程期间都不与空气接触，所以其避免了当排出过程将空气引入细胞培养物时经常发生的过度起泡。
85.在图4至图5所示的离心机1000的实施方式中，细胞浓缩物通过周期性地停止转鼓旋转和进料流并随后将已经沿着分离室1550的外壁收集的细胞浓缩物泵出而被排出。此过程被称为间歇处理。当达到分离室1550的体积容量时，停止离心旋转。细胞浓缩物向下朝向进料管2100的喷嘴2110移动，其中通过将浓缩物经由进料管2100泵出而将其抽出。在离心机1000外部的适当的阀门(未示出)用于将浓缩物引导到收集容器(未示出)中。如果整个生物反应器批次还没有完全处理，则恢复转鼓旋转和进料流动，随后进行另外的进料和出料循环，直到处理了全部批次。
86.如上所述，当细胞培养物浓缩或包含大量细胞碎片时，上述过程减慢，因为必须增加停留时间以捕获小碎片颗粒，这使得必须具有更慢的进料流速和分离室1550快速填充，并且对于每个培养批次必须频繁且重复地停止旋转。另外，细胞浓缩物倾向于更粘，因此重力不能有效地将细胞浓缩物排出到离心机1000的底部，从而花费更长时间，并且在一些情况下，可能需要洗涤以移除剩余的细胞。
87.如图6至图13所示的示例性实施方式中所改进的，单次使用离心机产生更高的平均沉降速度而不增加角速度，允许离心机1000连续或半连续地运行，并且允许在细胞移除过程期间将稀释液添加到细胞浓缩物，使得细胞的移除更容易且更完全地完成。
88.图6至图12所示的单次使用离心机结构1000的实施方式如本文所述地操作。进料
悬浊液经由进料管2100进入单次使用离心机结构1000。当进料悬浊液遇到加速器叶片1560时，叶片1560赋予进料悬浊液接近单次使用离心机1000的角速度的角速度。使用叶片1560而不是孔1530，提供了更大体积的进料悬浊液以通过更慢的径向速度进入分离室1550，避免了当迫使进料悬浊液通过具有比叶片1560之间的开口更小的横截面开口的孔1530时发生的喷射。当进料流进入分离区或池时，进料流速度的这种减小使池中的液体内容物的破坏最小化，这允许更有效的沉降。
89.当离心机1000旋转时，将密度比离心物大的颗粒推向分离室1550的外部，从而在芯部1510附近留下无颗粒的离心物。离心机转鼓3100具有倒置的截锥形的形状，上端比下端具有更宽的半径。离心力导致颗粒收集在腔室的上部和外部中。离心机1000可以半连续排出浓缩物的方式操作。离心物排出通常如参考图4所述地工作。细胞浓缩物排出类似地工作，其中细胞浓缩物收集在分离室1550的上外部附近，并且经由分离室1550的上外壁附近的孔4540进入浓缩物排出泵室4400。
90.可以使用振动传感器系统，例如美国专利号9,427,748中描述的振动传感器系统，来监测悬浊液的供给速率以及旋转角速度，该专利整体通过引用结合于此。这种传感器系统允许离心机以更低的速率被填充，直到振动指示离心机几乎满了为止，然后响应于此信息适当地调节供给速率和角速度。通常，一旦离心机接近满了，则降低或停止供给速率，并且角速度将增加以增加沉降速度，并且一旦沉降和排出基本完成，则将重复该循环。如果使用本文所述的附加特征来优化系统以减少中断过程的需要，则可能以沉降所需的角速度连续地或几乎连续地操作系统。
91.在半连续浓缩物排出的情况下，使用间歇操作以移除浓缩物的浓缩物泵4400将悬浊液连续地供给到离心机1000中。浓缩物泵4400的操作可以由浓缩物排出管线中的光学传感器控制，该光学传感器指示所排出的浓缩物的存在或不存在。代替浓缩物泵4400，可以使用控制器和传感器来电子地管理排出循环，该控制器和传感器确定何时打开和关闭阀以便最有效地处理流体悬浊液。
92.通过使用在刮削盘4410、1410之间具有可调节间隙的离心机1000，可以进一步控制平均排出速率。应注意，可能仅希望或需要一组刮削盘4410、1410是可调节的。刮削盘4410、1410之间的间隙(其形成了从离心机1000离开的流体通路的一部分)可以打开以允许流动，或者关闭以切断流动，从而用作内部阀。根据预期产物或产物的特性，使刮削盘4410、1410之间的间隙4415、1415变宽或变窄也可能是有用的。改变间隙会影响与刮削盘相关联的泵送和剪切速率。
93.可以使用图4至图13所示的示例性实施方式的多个特征来进一步控制从离心机1000移除浓缩物和离心物的速率以及所移除的浓缩物的活力。加速器翼片4630，类似于离心物泵室1420中的那些，可以添加到浓缩物泵室4420。加速器翼片4630的添加通过克服由于移动的浓缩物和刮削盘4410之间的摩擦而引起的一些减速，增加了可以移除浓缩物的速率。除了泵室4420的上表面中的加速器翼片4630之外，这种翼片4630也可以添加到泵室4420中的下表面以增加其有效性。另一特征可以是用缝隙代替孔1540、4540，这使进入泵室1420、4420的材料上的剪切最小化。
94.如果浓缩物的活力是重要的，则可旋转刮削盘4410可以包括在泵室4420中，当浓缩物接触刮削盘4410的表面时，其减少施加到浓缩物的剪切力。可以将刮削盘4410的旋转
速率调节到一定程度上介于固定值和分离室1550的旋转速率之间的速率，以平衡浓缩物活力和排出速率。预期的角速度可由本领域技术人员已知的多种机构控制。控制装置的一个实例是外部滑动离合器，其允许刮削盘以离心机的角速度的一部分的角速度旋转。滑动离合器的使用对于本领域技术人员来说是公知的。另外，可以有不同于滑动离合器的装置来调节角速度，这对于本领域技术人员来说将是显而易见的。
95.蠕动泵2510也可以用于使浓缩物的移除更有效和更可靠，特别是对于非常浓缩的进料悬浊液。使用蠕动泵2510允许使用者比可能单独依靠向心泵4400更精确地控制来自离心机1000的浓缩物的流速，因为向心泵的速率不像蠕动泵2510的速率那样容易调节。
96.另外，为了降低浓缩物的粘度，可以使用稀释液泵5150将诸如无菌水或缓冲液的稀释液通过稀释液通路5000泵入到浓缩物泵室4420中。可以在上面找到稀释液的更全面的有用讨论。蠕动泵2510或稀释液泵5150中的任何一个或两者的操作速率可以由响应于位于浓缩物排出连接部2500中的浓度传感器4430的自动控制器(未示出)控制。控制器可以被编程，以便响应于浓缩物中的颗粒浓度(独立地响应于浓度传感器4430、与标准的进料/出料循环结合，或作为组合)来启动、停止或改变用于稀释液添加和浓缩物移除的泵送速率。
97.图16示出了与离心机结合使用的芯部的替代实例实施方式，该离心机提供连续分离处理以产生连续的浓缩物和离心物供给。芯部10与先前讨论的那些芯部类似，其配置为定位在离心机的可旋转转鼓中。在处理期间，离心机转鼓和芯部围绕轴线12旋转。该设备包括固定组件14和可旋转组件16。
98.与前面描述的实施方式一样，固定组件14包括进料管18。进料管18与轴线12同轴，并且终止于邻近芯部的分离室或腔22的底部的开口20中。固定组件还包括离心物向心泵24，下文将更详细描述的离心物泵24的示例性实施方式包括入口26和环形出口28。环形出口与离心物管30流体连接。离心物管与进料管18成同轴围绕关系延伸。
99.在此示例性实施方式中，离心物向心泵24定位在离心物泵室32中。离心物泵室由作为可旋转组件的一部分的壁限定，并且该壁在操作期间提供离心物向心泵的入口26以暴露于液体离心物的池。
100.该示例性实施方式还包括浓缩物向心泵34。该示例性实施方式的浓缩物向心泵34也可以具有类似于稍后详细讨论的构造。在示例性布置中，浓缩物向心泵34包括定位在界定向心泵的环形周边的壁中的入口36。应注意，浓缩物向心泵34具有比离心物泵的周边直径大的周边直径。浓缩物泵还包括环形出口38。环形出口38与浓缩物出口管40流体连接。浓缩物出口管与离心物管30成同轴围绕关系延伸。
101.在该示例性实施方式中，浓缩物向心泵的入口36定位在浓缩物泵室42中。浓缩物泵室由可旋转组件16的壁限定。在操作期间，浓缩物向心泵的入口36暴露以在浓缩物泵室42中浓缩。浓缩物泵室42由顶部44竖直地界定。至少一个流体密封件46在出口管40的外圆周和顶部44之间延伸。示例性密封件46配置为减小流体从分离室的内部逸出的风险并且防止污染物从其中的芯部的外部区域引入。
102.在离心机的操作期间，转鼓和包括腔或分离室的芯部围绕轴线12在旋转方向上旋转。在旋转方向上的旋转可操作以将通过进料管18引入的细胞悬浊液分离成通过离心物管30排出的离心物和通过浓缩物出口管40排出的浓缩物。
103.细胞悬浊液通过分离室底部的管开口20进入分离室22。细胞悬浊液经由离心力和
多个加速器叶片48向外移动。当悬浊液通过加速器叶片向外移动时，离心力作用于细胞悬浊液材料，使得导致细胞材料向外朝向界定分离室外侧的环形渐缩壁50移动。如图所示，将浓缩的细胞材料推动以向外和向上移动抵靠渐缩壁50并通过多个浓缩物槽52。浓缩物材料向上移动超过浓缩物槽并进入浓缩物泵室42，浓缩物通过浓缩物向心泵34从该浓缩物泵室排出。
104.在示例性布置中，在操作期间，无细胞离心物定位成接近界定分离室22的内部的竖直环形壁54。离心物材料向上移动通过界定离心物泵室32的环形基部结构中的离心物孔56。离心物向上移动通过离心物孔56并且在离心物室中形成液体离心物的池。离心物通过离心物向心泵24的操作而从离心物室移动，并且通过离心物管30从芯部输送。
105.在图16的示例性实施方式中，浓缩物泵和离心物泵可以具有大致类似于图17所示的构造。在图17中，以等距分解视图示出了离心物向心泵24。如图17所示，示例性向心泵具有由第一板58和第二板60构成的盘形体。在操作期间，第一板和第二板经由由螺钉62表示的紧固件以可释放接合的关系保持。当然应理解，在其他实施方式中，可以使用其他构造和紧固方法。
106.在该示例性布置中，第二板60包括界定弯曲的蜗壳通道64的三个侧面的壁。应理解，虽然在该示例性布置中，向心泵包括一对大致相对的蜗壳通道64。在其他布置中，可以使用其他数量和构造的蜗壳通道。
107.在该示例性布置中，第一板和第二板构成向心泵的盘形体，其具有限定环形周边66的环形竖直延伸的壁67。通向蜗壳通道64的入口68在环形周边中延伸。环形收集室70在盘形体中从轴线12径向向外延伸，并且流体连接到蜗壳通道。环形收集室70接收进入入口68的材料。环形收集室70与和轴线12同轴的环形出口流体连接。在离心物向心泵的示例性布置中，环形出口是在进料管18的外壁和第二板60的内壁之间延伸的环形空间，该出口流体连接到离心物出口管30。
108.在该示例性布置中，每个蜗壳通道64配置为使得蜗壳通道朝向转鼓和分离室的旋转方向弯曲，该旋转方向在图17中由箭头r表示。在该示例性结构中，界定蜗壳通道并面向旋转方向的竖直延伸壁74均朝向旋转方向弯曲。水平地界定蜗壳通道的壁74的弯曲构造提供了该示例性布置的增强的泵送特性。此外，该示例性布置中的每个蜗壳通道的相对的界定壁76具有类似的弯曲构造。水平地界定蜗壳通道的竖直延伸的壁的弯曲构造提供了从相应的入口到收集室的每个蜗壳通道的恒定的横截面积。这种一致的横截面积进一步通过使用大致扁平的壁78来实现，该壁在壁74和76之间延伸，并且在一侧竖直地界定蜗壳通道。此外，在该示例性实施方式中，第一板58在其侧面上包括大致扁平的圆形面80，当板组装以形成向心泵的盘形体时该圆形面面向内部。在此示例性布置中，面80用于竖直地界定向心泵的两个蜗壳通道64的侧面。
109.当然，应理解，这种包括一对板的示例性布置是示例性的，其中一个板包括具有界定弯曲蜗壳通道的四个侧面中的三个侧面的壁的凹部，而另一个板包括界定蜗壳通道的剩余侧面的表面。应理解，在其他布置中，可以使用其他构造和结构。
110.在图16所示的示例性向心泵结构中，使用向心泵结构并且其具有比同等尺寸的刮削盘式向心泵移动更多液体的能力。此外，该示例性构造比可比较的刮削盘产生更少的液体加热。
111.此外，在如前所述的示例性布置中，离心物向心泵24的环形周边具有比浓缩物向心泵34的周边小的外径。在该示例性布置中，此构造用于避免离心物向心泵从在离心物泵室32中形成的液体离心物的池中移除过多的液体。确保在离心物泵室内有足够的液体离心物帮助确保在离心物向心泵的入口附近的离心物中不形成波浪。由于液体离心物不足而形成的波浪可能导致离心机和芯部的振动和其他不期望的性质。
112.该示例性布置的浓缩物泵的更大环形周边导致材料优先地经由浓缩物向心泵流出芯部。在该示例性布置中，可以控制浓缩物输出管40下游的浓缩物流，以控制离心物流与来自芯部的浓缩物流的比率。
113.此外，在示例性实施方式中，利用具有所述构造的向心泵，离心机的性质和流动特性可针对特定材料和所执行的分离处理的要求而定制。具体地，向心泵的环形周边的直径的尺寸可以确定为实现用于特定处理活动的最佳性质。例如，向心泵的周边的直径越大，在出口处可实现的流量和压力越大。此外，更大的直径倾向于产生比相对更小的直径更大的混合。然而，更大的直径也导致比向心泵的更小的周边直径更大的加热。因此，为了实现更少的加热，可以使用更小直径的周边。此外，应理解，为了特定的分离过程的目的，可以根据需要利用不同尺寸、面积和数量的入口以及不同的蜗壳通道构造来改变流动和压力性质。
114.图19示意性地示出了示例性系统，其用于在细胞悬浊液处理期间帮助确保分离室内的正压，该分离室在本文中替代地称为腔。如结合前面的示例性实施方式所讨论的，通常希望在分离室内始终确保高于大气压的正压。这样做降低了污染物通过渗透经过一个或多个流体密封件而被引入分离室中的风险，该一个或多个流体密封件在芯部的固定组件和可旋转组件之间操作地延伸。进一步如前所述，通常还希望将分离室内的正压下的空气保持与流体密封件的内表面接触。邻近密封件的气穴的存在避免了密封件与正在处理的材料接触，并且进一步帮助降低污染物引入到所处理的材料中以及任何材料从分离室逸出的风险。
115.结合图19描述的示例性系统用来在分离室中保持一致的正压，并且降低污染物的引入和所处理材料的逸出的风险。
116.如图19示意性示出的，离心机包括可旋转转鼓82。离心机转鼓可通过电机86或其他合适的旋转装置围绕轴线84旋转。
117.所示的示例性离心机结构包括可旋转的单次使用芯部88，其界定了腔90，该腔在本文替代地被称为分离室。
118.与其他前述实施方式类似，示例性芯部包括固定组件，该固定组件包括悬浊液入口进料管92，该进料管具有位于腔的底部区域附近的入口94。固定组件还包括至少一个向心泵96。该示例性实施方式的向心泵包括盘形体，该盘形体具有至少一个邻近其周边的泵入口98和邻近向心泵的中心的泵出口100。泵出口与离心物出口管102流体地连接。离心物出口管以与先前讨论的方式类似的方式以与悬浊液入口管同轴围绕的关系延伸。包含流体的分离室的可旋转顶部104与至少一个密封件106操作连接，该密封件操作以相对于入口管和出口管流体密封芯部的腔。该至少一个密封件106以密封关系在固定的离心物出口管102的外环形表面与芯部的可旋转顶部104之间操作地延伸，该可旋转顶部具有如图所示在内部界定腔90的上内壁。
119.在该示例性布置中，入口管92流体地连接到泵108。在一个示例性布置中，泵108是
蠕动泵，其有效地泵送细胞悬浊液而不对其造成损害。当然，应理解，这种类型的泵是示例性的，并且在其他布置中，可以使用其他类型的泵。此外，在该示例性布置中，泵108是可逆的。这使得泵108能够用作进料泵，以便能够以受控的速率将细胞悬浊液从入口管线110泵送到入口管中。此外，在该示例性布置中，泵108可以在细胞浓缩物已通过离心作用分离之后作为浓缩物移除或排出泵而操作。在执行此功能时，泵108操作以通过使入口管92中的材料的流动与将细胞悬浊液供给到分离室中时的流动反向来将细胞浓缩物泵送出分离室。然后，将细胞浓缩物泵送到浓缩物管线112。如图19所示，入口管线110和浓缩物管线112可以分别通过阀114和116选择性地打开和关闭。在该示例性实施方式中，阀114和116包括夹管阀，其打开和关闭通过柔性管线或管道的流动。当然，应理解，此方法是示例性的，并且在其他布置中，可以使用其他方法。
120.在该示例性系统中，离心物出口管102流体地连接到离心物排出管线118。离心物排出管线流体地连接到离心物排出泵120。在该示例性布置中，离心物排出泵120是可变流量泵，其可以选择性地调节其流速。例如，在一些示例性布置中，泵120可以包括蠕动泵，该蠕动泵包括电机，可以控制该电机的速度以选择性地增加或减小通过泵的流速。离心物排出泵的出口将所处理的离心物输送到合适的收集室或其他处理装置。
121.在图19中示意性地表示的示例性布置中，压力阻尼储液器122流体地连接到离心物排出管线118，该离心物排出管线流体地位于离心物出口管102和泵120中间。在该示例性布置中，压力阻尼储液器包括大致竖直延伸的容器，该容器具有配置为以流体密封关系容纳液体离心物的内部区域。压力阻尼储液器包括流体连接到离心物排出管线118的底部端口124。
122.在储液器122的相对侧上是顶部端口126。顶部端口暴露于空气压力。在该示例性布置中，顶部端口暴露于来自示意性地表示为128的高气压源的气压。在该示例性实施方式中，高压源可以包括压缩机、空气储液器或用于提供在系统操作所需范围内的高于大气压的高气压源的其他合适装置。来自高压源128的空气通过无菌过滤器130以从中移除杂质。调节器132可操作以在压力阻尼储液器的顶部端口处保持高于大气压的大致恒定的气压水平。在示例性布置中，气压调节器包括电子快速作用调节器，以帮助确保保持在期望水平的大致恒定的气压。示例性的快速作用调节器132操作以在压力下降到低于期望水平时迅速增加作用在顶部端口126处的压力，并且在作用于顶部端口的压力高于调节器的设定值的情况下通过调节器迅速地减小压力。
123.在一些实施方式中，调节器出口还可以通过虚线示意性示出的空气管线143与分离室的顶部104的内部操作性地流体连接。在这种示例性布置中，作用在储液器的顶部端口126上的调节器的出口压力还通过空气管线143作用在分离室内部的气穴上，该气穴向下延伸到在向心泵入口上方的腔中的水平并在至少一个密封件106的内部上，并且从邻近轴线84的区域径向地延伸到顶部104的内侧上的上内壁。在该示例性布置中，管线143通过至少一个隔离通道将正压施加到分离室内的位于该至少一个密封件下方的区域，该隔离通道延伸穿过包括离心物出口管102和入口进料管92的组件的固定结构。空气管线143的该至少一个示例性隔离通道通过通向分离室的至少一个空气开口145将气压施加到顶部104的内部。示例性的至少一个开口145定位在出口管102的外表面的外侧，在向心泵的入口98的上方并且在至少一个密封件106的下方。当然，应理解，用于示例性空气管线的此所述结构是示例
性的，该示例性空气管线将正气压提供到分离室中和该至少一个密封件的内侧上的气穴，并且在其他实施方式中，可以使用其他结构和方法。
124.在压力阻尼储液器122的示例性布置中，上液位传感器134配置为感测压力阻尼储液器内部的液体离心物。上液位传感器可操作以感测上液位处的液体。下液位传感器136定位成感测储液器中处于下液位的液体。高液位传感器138定位成检测储液器中高于上液位的高液位。高液位传感器定位成感测处于不可接受的高液位的液位，以便指示可能需要关闭系统或采取其他适当的安全措施的异常状况。在该示例性布置中，液位传感器134、136和138包括电容式接近传感器，其适于感测压力阻尼储液器内与其相邻的液体离心物的液位。当然，应理解，这些类型的传感器是示例性的，并且在其他布置中，可以使用其他传感器和方法。
125.该示例性实施方式还包括其他部件，只要其可以适于系统的操作。这可以包括其他阀、管线、压力连接件或其他合适的部件，以便根据具体系统的需要来执行悬浊液、离心物和浓缩物的处理和操作。这可以包括附加的阀，例如示意性示出的阀140，用于控制离心物排出管线118的打开和关闭状态。所包括的附加管线、阀、连接件或其他物品可以根据系统的性质而变化。
126.图19的示例性系统还包括至少一个控制电路142，其可以替代地被称为控制器。示例性的至少一个控制电路142包括一个或多个处理器144。处理器与示意性地表示为146的一个或多个数据存储器操作地连接。如本文使用的，处理器是指配置为经由处理器可执行指令操作以处理存储在该一个或多个数据存储器中或从外部源接收的数据、解析信息，以及提供可用于控制其他装置或执行其他动作的输出的任何电子装置。该一个或多个控制电路可以被实现为硬件电路、软件、固件或应用程序，其可操作以使得控制电路能够接收、存储或处理数据并执行其他动作。例如，控制电路可以包括微处理器、cpu、fpga、asic或其他集成电路或能够以电子计算装置的方式执行功能的其他类型电路中的一个或多个。此外，应理解，数据存储器可以对应于诸如ram、闪存、硬盘驱动器、固态装置、cd、dvd、光学存储器、磁存储器或其他电路可读介质或其上可以存储计算机可执行指令和/或数据的介质的易失性或非易失性存储器装置中的一个或多个。
127.电路可执行指令可以包括多种编程语言和格式中的任何一种的指令，包括但不限于例程、子例程、程序、执行线程、对象、方法和执行诸如本文所述的动作的功能。控制电路的结构可以包括、对应于并利用在ramesh s.gaonker的题为“8085型号的微处理器架构，编程和应用”的教科书(prentice hall，2002)中描述的原理，其整体通过引用结合于此。当然，应理解，这些控制电路结构是示例性的，并且在其他实施方式中，可以使用用于存储、处理、解析和输出信息的其他电路结构。
128.在该示例性布置中，该至少一个控制电路142通过合适的接口与至少一个传感器(例如传感器134、136和138)操作地连接。该至少一个控制电路还与可变流速排出泵120操作地连接。此外，在一些示例性实施方式中，该至少一个控制电路还可与其他装置操作地连接，例如电机86、泵108、调节器132、气压源128、流体控制阀和其他装置。
129.示例性的至少一个控制电路可操作以接收数据并根据存储在数据存储器146中的电路可执行指令来控制这些装置。在该示例性布置中，流体阻尼储液器中的流体液位147是与离心物排出管102中的压力相对应的性质。在不利用空气管线143的一个示例性实现方式
中，离心物排出管中的压力指示芯部的顶部104中的压力和邻近密封件106的分离室中的压力的性质的事实用于控制排出泵和其他部件的操作。如前所述，希望在分离室内保持高于大气压的正压和邻近该至少一个密封件的气穴，以避免可能由负压导致的污染物引入分离室中。然而，如果分离室内的流体液位变得太高，则压力和正在处理的悬浊液材料可能溢出密封件，这可能导致潜在的污染和不期望的暴露以及已处理材料的损失。这可能是由于与向心泵的出口连接的离心物管线上的背压过高的情况。
130.在该示例性布置中，转鼓速度产生对应的泵送力和向心泵的泵输出压力水平。向心泵的此泵输出压力水平随着转鼓和芯部的转速而变化。不使用空气管线143的示例性布置提供了在离心物出口管上受控的背压。通过控制操作泵120的电机的速度和压力阻尼储液器中的液位147来提供背压。将背压保持为小于泵输出压力水平(使得向心泵可以将离心物输送出分离室)，但是保持在高于大气压的正压下，以确保污染物不会经过密封件而渗入到分离室中，并且使得在与密封件相邻的分离室的内部保持处于升高压力下的空气，以将密封件与正在处理的悬浊液的成分隔离。
131.在该示例性布置中，施加到压力阻尼储液器的顶部端口126的升高的压力由调节器132保持。此外，通过该至少一个控制电路142控制泵120的速度以将液位147保持在由传感器134感测的上液位与下液位136之间，控制离开分离室的离心物流动，使得分离室的顶部区域的压力保持在期望的恒定值，并且离心物不接触密封件或溢出密封件。
132.在使用空气管线143的替代实施方式中，调节器的正压水平作用在储液器122中的流体上和向心泵入口上方的分离室的区域上。因为在两个位置施加的空气的正压水平相同，所以离心物排出管线上的背压(其是施加在储液器中的流体上方的压力)实际上总是与分离室顶部的气穴中的压力相同。这使得向心泵能够在没有来自任一压力的任何净效应的情况下操作。
133.在此示例性实施方式中，响应于该至少一个控制电路142来控制泵120和其他系统部件，以确保在离心物生产期间在储液器122的内部始终存在足够体积的空气。这确保了储液器对以其他方式可能由泵120的泵送动作引起的离心物排出管线压力的变化提供期望的阻尼效果。这通过将储液器122中的液体保持在不高于由传感器134检测到的上液位来实现。此外，将储液器中的液位控制为保持在由传感器136感测的下液位上方。这确保了向心泵不泵送空气和使离心物透气。
134.在该示例性布置中，通过该至少一个控制电路的操作来控制离开分离室的离心物流动。该示例性控制电路可以在处理条件期间操作系统，以保持通过泵108以大致恒定的速率进入分离室90的细胞悬浊液的流动，同时分离过程在电机86操作以保持恒定转鼓速度来实现离心物和细胞浓缩物的分离的情况下发生。该示例性布置还操作以在离心物排出管线上保持来自向心泵的理想恒定背压，同时保持分离室中的空气高于气穴下侧的水平，以使该至少一个密封件106与正在处理的离心物和浓缩物材料隔离。
135.在一个示例性布置中，通过调节器的操作而保持在压力阻尼储液器中的压力被设定为高于大气压大约2kpa(0.29psi)。在该示例性系统中，已经发现此压力适于确保在细胞悬浊液处理的所有阶段期间保持密封完整性和隔离。当然，应理解，此值是示例性的，并且在其他布置中，可以利用其他压力值和压力阻尼储液器构造、传感器和其他特征。
136.图20示意性地示出了通过该至少一个控制电路142的操作执行的示例性逻辑，该
逻辑与在离心物排出管中和分离室的顶部内保持期望的压力水平有关。应理解，在一些示例性实施方式中，控制电路可以执行除了所表示的那些功能之外的许多附加或不同的功能。除了所述压力控制功能之外，这些功能可以包括用于离心机操作的不同过程和步骤的总体控制。如图20所示，在初始子例程步骤148中，该至少一个控制电路142可操作以确定离心机操作当前是否处于离心物正从分离室排出的模式。如果是，则该至少一个控制电路可操作以导致离心物排出泵120操作以通过离心物排出管线118排出输送的离心物。这可以通过使泵的电机操作来完成。在该示例性布置中，泵120的流速最初可以是设定值，或者替代地可以根据在该过程期间通过控制电路操作确定的特定操作条件而变化。离心物排出泵的运行由步骤150表示。
137.然后，在步骤152中，该至少一个控制电路可操作以确定是否在高液位传感器138的高液位处感测到液体。如果是，则这代表不期望的状况。如果在传感器138的液位处感测到液体，则控制电路操作以采取措施来解决该状况。这可以包括操作泵120以增加其流速，并且在离心机继续操作的一段时间内如果液位下降则进行后续确定。替代地或附加地，该至少一个控制电路可以降低泵108的速度以减少进入材料的流动。如果这种动作不导致液位在设定的时间段内下降，则采取附加的步骤。这些步骤还可以包括减慢或停止转鼓182的旋转。这些动作还可以包括停止泵108的操作，以避免将更多的悬浊液材料引入到分离室中。这些通常被称为关闭系统的正常操作的步骤由步骤154表示。
138.如果在高液位传感器138的液位处没有感测到液体，则该至少一个控制电路接下来可操作以确定在传感器134的上液位处是否感测到液体。这由步骤156表示。如果在上液位传感器处感测到液体，则该至少一个电路响应于其存储的指令而操作，以增加排出泵120的速度并因此增加其流速。在一个示例性实施方式中，这通过增加作为泵的一部分的电机的速度来实现。这由步骤158表示。增加泵的流速导致压力阻尼储液器内的液位147随着泵120移动更多的液体而开始下降。
139.如果在步骤156中在传感器134的上液位处没有感测到液体，则该至少一个控制电路然后操作以确定在传感器136的下液位处是否没有感测到液体。这由步骤160表示。如果该液位不在传感器136的水平处，则控制电路根据其编程操作以控制泵120降低其流速。在一个示例性实施方式中，这通过减慢电机的速度来实现。这由步骤162表示。在该示例性布置中，减慢泵120的流速导致液位147开始在压力阻尼储液器中上升。在一些示例性布置中，如果在给定时间内储液器内的液位没有上升，则控制电路可以根据其编程操作以导致附加动作，例如与先前讨论的关闭步骤154相关联的动作。示例性实施方式的控制电路可以操作以改变泵120的泵送速率，从而在离心物生产期间将压力阻尼储液器内的液位147保持在传感器134和136的液位之间的大致恒定的液位。
140.在该示例性布置中，在压力阻尼储液器中的液体上方保持无菌空气的大致恒定的升高压力帮助确保在离心物出口管线中和在分离室内的密封件处一致地保持类似的升高压力。此外，在该示例性布置中，使得在其间转鼓以不同速度旋转的离心机的不同操作条件期间，能够将压力控制在期望的水平。这包括例如这样的条件，在该条件期间，通过引入细胞悬浊液以相对高的速率初始地填充分离室，并且在该条件期间，离心机以相对低的速度旋转。在随后的最终填充条件期间，也可以保持压力，其中进入分离室的细胞悬浊液的流速以较慢的速率发生，并且在此期间转鼓的旋转速度增加到较高的旋转速度。此外，在将悬浊
液供给到转鼓中期间和在从分离室排出离心物期间，如先前讨论地保持正压。此外，在示例性实施方式中，该至少一个控制电路可以操作以在通过将浓缩物泵出分离室而移除浓缩物的时间段期间也保持正压。在所有这些条件期间保持分离室内的正压降低了污染和其他不期望的条件的风险，否则这些条件可能由于负压(低于大气压力)条件而出现。
141.当然，应理解，特征、部件、结构和控制方法是示例性的，并且在其他布置中，可以使用其他方法。此外，尽管该示例性布置包括以分批模式而不是离心物和浓缩物都连续处理的模式操作的系统，但是其原理也可以应用于这样的其他类型的系统。
142.尽管压力阻尼储液器在示例性实施方式中可用于帮助确保在出口管和分离室中保持期望的压力水平，但是在其他示例性实施方式中也可利用其他方法。例如，在一些布置中，可以直接在出口管中、分离室中或对应于分离室中的压力的其他位置中感测和/或施加压力。在一些布置中，可以控制排出泵的流速以便保持合适的压力水平。在其他布置中，示例性控制电路可以操作以控制排出泵和将悬浊液供给到芯部中的泵和/或合适的阀门或其他流动控制装置，以便保持合适的压力水平。根据所使用的特定离心机装置和所处理的材料的类型，可能需要这种替代方法。
143.图21示意性地显示了替代的离心机系统170，其特别地配置为将细胞培养物批次中的细胞连续或半连续地分离成细胞离心物和细胞浓缩物。该示例性系统示出了可围绕轴线174旋转的刚性离心机转鼓172。转鼓包括腔176，其配置为在其中可释放地接收单次使用结构178。刚性转鼓包括上开口180。示意性地表示为182的环形固定环或其他固定结构使得能够将单次使用结构178可释放地固定在转鼓腔内。
144.此示例性实施方式的示例性单次使用结构178包括中心轴向延伸的进料管184。如稍后讨论的，进料管用于将细胞培养物批次材料输送到单次使用结构178的内部区域186中。进料管184从单次使用装置的第一轴向端部188处的上部延伸到在第二轴向端部192处的下部处的内部区域中的开口190。单次使用结构178包括邻近第一轴向端部的基本上盘形的部分194。示例性盘形部分194大致是刚性的，这意味着其是刚性的或半刚性的，并且包括环形外周边196。该环形外周边配置为接合离心机转鼓腔176的上环形界定壁198。盘形部分194的环形外周边配置为接合刚性转鼓172，使得单次使用结构与其一起旋转。
145.示例性单次使用结构178还包括中空的刚性或至少半刚性的圆柱形芯部200。芯部200与盘形部分194操作地接合并且可与其一起旋转。芯部200与盘形部分轴向对准，并且在单次使用结构的上部和下部的中间轴向延伸。芯部200包括上部开口202和下部开口204，进料管184延伸穿过该上部开口和下部开口。
146.盘形部分194包括基本上圆形的离心物向心泵室206。离心物向心泵208定位在泵室206中。基本上环形的离心物开口210与离心物泵室206流体连接。基本上环形意味着开口可以由环形布置的离散开口以及连续开口组成。离心物向心泵208与离心物排出管212流体连接。离心物排出管212以与进料管184同轴围绕的关系延伸。排出的离心物通过离心物向心泵周边的基本上环形的开口，并且通过离心物排出管212中位于进料管外侧的环形空间。
147.盘形部分194还包括浓缩物向心泵室214。浓缩物向心泵室214是定位在离心物向心泵室206上方的基本上圆形的腔室。浓缩物向心泵室214具有定位在其中的浓缩物向心泵216。浓缩物向心泵与浓缩物排出管220流体连接。浓缩物排出管220以环形围绕离心物排出管212的关系延伸。浓缩物通过浓缩物向心泵的周边处的基本上环形的开口，并且通过浓缩
物排出管220中位于离心物排出管外侧的环形空间。
148.基本上环形的浓缩物开口218与浓缩物泵室214流体连接。在该示例性布置中，基本上环形的浓缩物开口和基本上环形的离心物开口是同心的同轴开口，其中浓缩物开口径向地设置在离心物开口的外部。当然，此布置是示例性的，并且在其他实施方式中，可以使用其他方法和构造。
149.示例性单次使用结构178还包括柔性外壁222。柔性外壁222是流体密封壁，在示例性单次使用结构178的操作位置中，该壁以与界定刚性转鼓腔176的壁操作支撑接合的方式延伸。在该示例性布置中，柔性外壁222与盘形部分194以流体密封连接的方式操作地接合。柔性外壁具有内部截锥形形状，该内部截锥形形状具有邻近单次使用结构的下部的较小内部半径，该下部与第二轴向端部192相邻。
150.示例性柔性外壁222以围绕芯部200的至少一部分的关系延伸。壁222还界定了环形分离室224。分离室224在芯部200的外壁和柔性外壁222之间径向延伸。基本上环形的浓缩物开口218和基本上环形的离心物开口210各自与分离室224流体连通。
151.在该示例性布置中，柔性外壁222具有纹理化外表面226。该纹理化外表面配置为使得空气能够从在界定刚性转鼓172的腔的表面和柔性外壁222之间的空间中排出。在一个示例性布置中，纹理化外表面可以包括柔性外壁的与刚性转鼓接触的基本上整个区域。在示例性布置中，纹理化外表面可以包括一个或多个向外延伸的凸起或凹坑228的图案，在该凸起或凹坑之间具有间隔或凹部以便于空气通过。当单次使用结构178定位在转鼓腔176中时，空气可通过上开口180或通过下开口230从其中排出。在示例性布置中，该凸起可以由弹性可变形材料构成，该材料可以响应于衬垫抵靠转鼓的刚性壁的力而降低高度。柔性外壁222的纹理化外表面226降低了气穴将被截留在离心机的刚性转鼓和单次使用结构之间的风险。这种气穴可能导致壁轮廓的不规则，这可能导致不平衡和/或以不利地影响分离过程的方式改变分离室的轮廓。当然，应理解，所述空气释放结构是示例性的，并且可以使用其他空气释放结构的其他实施方式。
152.图21所示的示例性单次使用结构还包括刚性或半刚性的下盘形部分232。刚性或半刚性材料在操作期间操作以保持其形状。在该示例性布置中，下盘形部分232具有锥形形状，并且通过竖直延伸的壁部或其他结构与芯部200的下端操作地附接连接。多个成角度地间隔开的流体通道234在盘形部分232的上表面和芯部的径向向外的下部之间延伸。流体通道232相对于第二轴向端部192的底部径向地向外和向上延伸，并且使得通过进料管184中的开口190进入内部区域186的细胞培养物批次材料中的细胞能够径向地向外和向上进入分离室224。
153.在该示例性布置中，柔性外壁222在单次使用结构的第二轴向端部192处延伸到下盘形部分232下方。柔性外壁222在下盘形部分232和刚性转鼓172的壁表面的中间延伸，该壁表面界定了单次使用结构定位在其中的腔。
154.在该示例性布置中，进料管184、离心物排出管212和浓缩物排出管220，以及离心物向心泵208和浓缩物向心泵216保持固定，而离心机转鼓172和上盘形部分194、下盘形部分232和柔性外壁222相对于转鼓旋转。至少一个环形弹性密封件236以密封接合的方式在浓缩物排出管220的外表面和上盘形部分194之间操作地延伸。该至少一个密封件236以类似于前面讨论的方式保持气密密封，使得可以在细胞处理期间将气穴保持在内部区域186
中，以便将密封件与正在处理的细胞培养批次材料隔离。保持在单次使用结构的内部区域内的气穴配置为使得离心物向心泵208和浓缩物向心泵216保持与细胞培养批次材料流体连通。以类似于先前讨论的方式，可以在内部区域内保持正压，以便确保气穴存在，从而使该至少一个密封件236与正在处理的细胞培养批次材料充分隔离。或者，为了保持密封件与正在处理的材料隔离，可以使用其他方法。
155.示例性系统170以类似于先前讨论的方式操作。将细胞培养批次材料中的细胞通过进料管184引入到单次使用结构178的内部区域186。细胞通过单次使用结构的下轴向端部处的进料管开口190进入内部区域186。离心力导致细胞向外移动通过开口234并进入分离室224。向外和向上渐缩的外壁222导致细胞或包含细胞浓缩物的细胞材料在分离室224的径向向外和上部区域附近收集。通常无细胞的离心物收集在分离室中，径向向内地邻近芯部200的外壁。
156.在该示例性布置中，细胞离心物向上通过基本上环形的离心物开口进入离心物泵室中。离心物向内通过离心物向心泵的基本上环形的开口，然后向上通过离心物排出管212。同时，细胞浓缩物通过基本上环形的浓缩物开口218并且进入浓缩物向心泵室214。细胞浓缩物向内通过浓缩物向心泵216的基本上环形的开口，然后向上通过浓缩物排出管220。此示例性构造使得示例性系统170能够在连续或半连续的基础上操作。可以类似于稍后讨论的方式控制系统170的操作，以便促进系统的可靠的延长操作和在单独的输出流体流中输送期望的细胞浓缩物和通常无细胞的离心物。
157.图22示出了总体上以238表示的替代的离心机系统。系统238具有单次使用结构240。单次使用结构240在大多数方面与前述单次使用结构178类似。单次使用结构240的与结合单次使用结构178所述的那些结构和特征大致相同的一些结构和特征标有与用于描述单次使用结构178的那些相同的附图标记。
158.单次使用结构240与单次使用结构178的不同之处在于，其包括刚性或半刚性的下盘形部分242。下盘形部分242是与芯部200的下端操作连接的大致锥形的结构。多个径向向外和向上延伸的流体通道244在芯部200的下端和下盘形部分242之间延伸。示例性的下盘形部分242还包括多个成角度地间隔开的径向延伸的叶片246。流体通道在每个角度紧邻的成对叶片246之间径向地向外延伸。在此示例性布置中，叶片246从盘形部分242的底部向上延伸，并且至少一些叶片在其径向外部处与芯部操作地接合。在该示例性布置中，叶片246使细胞培养物批次加速以促进在单次使用结构的内部区域内的移动和分离。
159.图23中示出了离心机系统248的一个替代的示例性实施方式。此示例性实施方式包括单次使用结构250。单次使用结构250在许多方面类似于先前描述的单次使用结构178。与前述单次使用结构178中的结构和特征类似的一些结构和特征在单次使用结构250上用相同的附图标记来标记。
160.示例性的单次使用结构250与单次使用结构178的不同之处在于，其包括下盘形部分252。下盘形部分252是刚性或半刚性的锥形结构，其经由壁部或其他合适的结构与芯部200操作地附接连接。下盘形部分252包括多个成角度地间隔开的径向向外延伸的加速器叶片254。加速器叶片254从盘形部分252的下锥形侧向下延伸。每个角度上紧邻的成对叶片254具有在其之间延伸的流体通道。在此示例性布置中，柔性外壁222以中间关系在叶片254的下端和界定腔176的刚性转鼓172的壁之间延伸。此示例性构造提供了一种浸没式加速
器，其可操作以使细胞培养批次材料加速，从而促进其在单次使用结构的内部区域内的分离。当然，应理解，本文所述的单次使用结构特征可以不同的布置组合，以便促进具有不同性质的不同类型的材料和物质的分离，并且实现期望的输出流体流。
161.图26示出了替代的单次使用结构304。单次使用结构304与先前描述的单次使用结构178类似，除了本文另外提到的。与单次使用结构178中的元件相同的元件在图26中已经使用相同的附图标记来表示。
162.单次使用结构304包括连续的环形浓缩物坝306。浓缩物坝306在分离室224中向下延伸，并且径向地设置在基本上环形的浓缩物开口218的内侧。以横截面示出的示例性环形浓缩物坝在浓缩物开口下方向下延伸，并且以轴向横截面示出的示例性环形浓缩物坝包括向外且朝向开口218延伸的锥形外表面308。
163.单次使用结构304还包括连续的环形离心物坝310。离心物坝310在分离室224中在基本上环形的离心物开口210下方向下延伸。离心物坝310从离心物开口210径向地向外设置。在该示例性布置中，浓缩物坝306和离心物坝310在分离室224中延伸的向下距离是基本上相同的。然而，在其他示例性布置中，可以使用其他构造。同样，在其他示例性布置中，离心机结构可以包括浓缩物坝或离心物坝，但不是两者都包括。
164.环形凹部312在分离室中在离心物坝与浓缩物坝之间径向地延伸。该示例性环形凹部在离心物坝与浓缩物坝之间向上延伸，以便在其之间形成环形气穴。
165.在示例性实施方式中，浓缩物坝306帮助确保待分离的主要细胞材料或其他固体材料可沿着界定分离室224的上部向外通过以到达浓缩物开口218和浓缩物向心泵室214。离心物坝310还帮助确保使得主要不含细胞的离心物材料能够沿着界定分离室224的上表面通过，并且进入基本上环形的离心物开口210中，以到达离心物泵室206。应理解，根据正在处理的材料的性质和处理这种材料的要求，浓缩物坝和离心物坝的多种不同构造可以在不同的实例布置中使用。
166.图24是用于提供细胞培养材料的大致连续处理以产生通常无细胞的离心物流和细胞浓缩物流的示例性控制系统的示意图。在该示例性布置中，示出了先前讨论的离心机系统170。然而，应理解，该示例性系统特征可以与诸如本文所讨论的那些的许多不同类型的材料和离心机系统以及结构一起使用。
167.在所示的示例性实施方式中，离心机转鼓172通过电机256围绕轴线174以选定的速度旋转。进料管184与细胞培养物进料管线258操作地连接，通过该进料管线接收细胞培养批次材料。进料管线与进料泵260操作地连接。在示例性布置中，进料泵260可以是蠕动泵或用于以选定的流速将细胞培养物输送到单次使用结构中的其他合适的泵。
168.离心物排出管212与离心物排出管线262流体连接。离心物光密度传感器264与离心物排出管线262的内部区域操作连接。在该示例性布置中，离心物光密度传感器是光学传感器，其可操作以确定当前在从单次使用结构通过的离心物中的细胞的密度。在该示例性实施方式中，这是通过测量由发射器输出的光的强度的降低来实现的，该光由从发射器设置的接收器接收并且具有在其之间通过的离心物流的至少一部分。由接收器接收的来自发射器的光的量随着离心物中的细胞的密度的增加而减少。当然，这仅是可以用于确定离心物中存在的细胞的密度或量的传感器的一个实例，并且在其他布置中，可以使用其他类型的传感器。例如，光可以是近红外光或其他可见光或不可见光。在其他感测布置中，可使用
其他形式的电磁、声波或其他类型的信号来感测。离心物排出管线还与离心物泵266操作连接。在该示例性实施方式中，离心物泵可以包括蠕动泵或适于泵送离心物材料的其他可变速率泵。
169.在该示例性布置中，浓缩物排出管220与浓缩物排出管线268操作连接。浓缩物光密度传感器270与浓缩物排出管线268的内部区域的至少一部分操作连接。示例性的浓缩物光密度传感器可以与先前讨论的离心物光密度传感器类似的方式操作。当然，应理解，浓缩物光密度传感器可以包括不同的结构或性质，并且在其他示例性实施方式中可以使用不同类型的细胞密度传感器。浓缩物排出管线268与浓缩物泵272操作连接。在该示例性实施方式中，浓缩物泵272可以包括蠕动泵或适于泵送浓缩物而不会对其造成损坏的其他可变速率泵。当然，应理解，这些结构和部件是示例性的，并且替代系统可以包括不同的或附加的部件。
170.该示例性控制系统包括控制电路274，其在本文中替代地被称为控制器。在示例性实施方式中，控制电路可以包括一个或多个示意性地指示为276的处理器。控制电路还可以包括一个或多个示意性地指示为278的数据存储器。该一个或多个数据存储器可以包括一种或多种类型的有形介质，其保持电路可执行指令和数据，当控制器执行这些指令和数据时，导致控制器执行诸如本文稍后讨论的那些操作。这种介质可以包括例如固态存储器、磁存储器、光学存储器或用于保存电路可执行指令和/或数据的其他合适的非瞬时介质。控制电路可以包括与先前讨论的那些结构类似的结构。
171.现在将结合图25所示的逻辑流程的示意性表示来描述由示例性控制器274执行的操作。在该示例性布置中，控制器274可操作以控制系统中的部件的操作，以便保持通常无细胞的离心物和细胞浓缩物的同时发生的输出流的输送。这是通过在相应的离心物和浓缩物出口管线中使用光密度传感器检测输出进料的细胞密度(或浊度)并调节系统部件的操作以便将输出保持在期望范围内来实现的。
172.在使用该示例性控制系统时，在开始系统的操作之前，分别测量待处理的细胞培养材料中的细胞的细胞浓度。将离心机的期望轴向旋转速度确定为用于操作进料泵260的速度。在该示例性布置中，离心机的旋转速度和通过进料泵的细胞材料的进料速率通常由控制器保持为恒定的设定值。当然，在其他布置和系统中，可以使用替代方法，其中在细胞处理期间可以通过控制器调节速度和进料速率。
173.在该示例性布置中，基于所确定的细胞浓度，将外部浓缩物泵272的排出速率(流速)设定在初始值，该初始值在本文中被称为“主要值”。在该示例性实施方式中还预设“灌注持续时间”，其对应于外部浓缩物泵272将最初以灌注值操作的时间段。此持续时间允许单次使用结构178部分地填充。同样在该示例性系统中，基于细胞密度以及来自进料泵260的进料速率为浓缩物泵设定“基础速度”。浓缩物泵的基础速度是在灌注持续时间之后浓缩物泵将操作的速度(其对应于流速)。在该示例性布置中，设定的基础速度通常预期对应于浓缩物泵速度，该浓缩物泵速度将产生具有低于期望设定极限的细胞密度的离心物和具有通常高于另一期望设定极限的细胞密度的细胞浓缩物。该设定值和限值由控制器响应于通过合适的输入装置的输入而接收，并且存储在该至少一个数据存储器中。
174.在图25所示的示例性逻辑流程中，步骤280表示浓缩物泵272在初始灌注速度下的操作。在步骤282，由控制器确定浓缩物泵是否已经以灌注速度操作了与灌注持续时间相对
应的时间段，该时间段可操作以至少部分地填充单次使用结构178。
175.一旦浓缩物泵已经以灌注速度操作了灌注持续时间，控制器就导致浓缩物泵速度然后增加到基础速度，如由步骤284表示的。控制器274操作以监测如传感器264检测到的离心物中的细胞密度。控制器操作以确定光密度是否高于期望的设定点，如步骤286所示。如果离心物的光密度不高于设定点，则离心物充分地没有细胞或细胞材料，使得此测量不导致控制器改变浓缩物泵的操作速度，并且逻辑返回到步骤284。
176.如果在步骤286中确定离心物的光密度高于设定点，则逻辑进行到步骤288。在步骤288中，控制器操作以将浓缩物泵的速度增加设定的增量步长量。此速度步长的增加通常旨在由于减少其中的细胞的数量而导致清除离心物的光密度。
177.在步骤288中增加浓缩物泵272的速度之后，控制器然后响应于传感器264进行操作，以在步骤290中确定在浓缩物泵的速度(流量)的增量增加之后的设定时间离心物的光密度是否仍高于设定点。如果是，则控制器继续监测离心物的光密度，直到其不高于设定点。在该示例性布置中，指令包括设定的时间段，在该设定的时间段期间，在浓缩物泵速度控制器确定对基础速度的调节足以将离心物的光密度保持在处于或低于期望设定点的水平之前，离心物光密度必须不高于设定点。步骤292表示控制器确定增加的浓缩物泵速度已将离心物的光密度保持在所存储的设定时间段值的设定点或以下，该设定时间段值对应于一致地产生完全无细胞的离心物的流出或达到编程的等待时间。响应于产生完全无细胞的离心物达期望的持续时间或达到编程的等待时间，控制器接下来在步骤294中操作以导致浓缩物泵的基础速度值调节为对应于增加的基础速度。控制器设置新的基础速度，并且逻辑返回到步骤284。应注意，如果离心物光密度仍然高于如在步骤286中确定的设定点，则将再次调节浓缩物泵速度。
178.示例性的控制器还同时监测输出浓缩物流中的细胞的光密度。这是通过监测如由传感器270检测到的光密度来完成的。如步骤296所示，控制器操作以确定浓缩物中的光密度是否低于期望的设定点。如果在存储在数据存储器中的期望设定点值处或高于该期望设定点值检测到浓缩物光密度，则浓缩物输出流中的细胞的浓度处于期望水平或高于期望水平，并且逻辑返回到步骤284。然而，如果浓缩物的光密度低于期望的设定点，意味着浓缩物中的细胞的水平低于期望水平，则控制器移动到步骤298。在步骤298中，使浓缩物泵的速度降低预定的增量步长量。降低浓缩物泵的速度将减小输出流速，通常增加浓缩物输出流中的细胞的量，并且因此增加浓缩物输出流的光密度。
179.然后，控制器以新的降低的速度操作浓缩物泵272，如步骤300所示。如步骤302所示，控制器以这种降低的速度操作浓缩物泵设定的时间段，该设定的时间段对应于数据存储器中存储的设定值，使得在确定速度降低是否足够之前，输出的浓缩物流中的细胞的浓度可以增加。一旦在步骤302中确定已经经过了该时间段，控制器就返回到步骤284，然后从该步骤重复逻辑流程以确定是否需要进一步的速度调节。
180.当然，应理解，此示意性简化逻辑流程是示例性的，并且在其他实施方式中，可以监测和调节系统部件的不同逻辑流程和/或附加操作参数，以实现离心物和浓缩物的期望输出流。例如，在其他示例性布置中，离心物排出泵的速度以及因此离心物排出流量可以至少部分地响应于由离心物光密度传感器检测到的与离心物中的细胞水平相对应的光密度而由控制器改变。例如，如果检测到离心物中的细胞水平高于设定的极限，则控制器可以操
作以减小离心物泵的流速。这可以由控制器来完成，作为控制浓缩物排出流速的替代或与其结合。控制器可以适当地改变离心物流量以确保离心物中的细胞水平保持在设定限度以下或在设定范围内。
181.替代地或附加地，控制器也可以控制进入单次使用结构的细胞悬浊液的流速。这可以结合改变来自单次使用结构的离心物和浓缩物的流速来完成，以将离心物和浓缩物中的细胞水平保持在存储在与控制器相关联的存储器中的编程的设定极限内。另外，控制器也可以根据其编程操作以改变其他过程参数，例如转鼓旋转速度的变化、稀释剂的引入和稀释剂引入速率以及其他过程参数，以将离心物和浓缩物性质保持在编程的极限和期望的过程速率内。此外，在其他示例性实施方式中，为了实现期望的产品，可以由控制系统监测和调节其他性质或参数。
182.图27示出了另一替代的单次使用离心机结构314的剖视图。单次使用结构314除了特别提到的之外大体类似于先前讨论的单次使用结构178。单次使用结构314包括这样的元件，其可操作以帮助确保在单次使用结构中延伸并将密封件236与正在处理的材料隔离的气穴的空气/液体界面更稳定地保持在期望的径向位置。
183.在单次使用结构314中，离心物泵208定位在离心物泵室316中。离心物泵室316在底部由圆形的下离心物向心泵室表面318竖直地界定。离心物泵室316在上侧由圆形的上离心物向心泵室表面320竖直地界定。
184.下离心物泵室表面318从下离心物向心泵室开口322径向地向外延伸。在该示例性布置中，下离心物向心泵室开口322延伸穿过芯部200的圆形顶部并且对应于先前讨论的上开口202。进料管184延伸穿过下离心物向心泵室开口。
185.上离心物向心泵室表面320从圆形的上离心物向心泵室开口324径向地向外延伸。进料管184和离心物排出管212轴向地延伸穿过上离心物向心泵室开口。
186.多个成角度地间隔开的向上延伸的下离心物室叶片326在下离心物向心泵室表面318上延伸。每个下离心物室叶片326从下离心物向心泵室开口322开始径向地向外延伸。图28中更详细地示出的下离心物室叶片326从旋转轴线174径向地向外延伸下离心物叶片距离v。在该示例性布置中，下离心物室叶片326在下离心物向心泵室表面318上的圆形凹部中向上延伸。然而，应理解，这种布置是示例性的，并且可以使用其他布置的其他实施方式；例如，可以改变叶片的径向长度、叶片高度以及凹部的深度和直径，以实现期望的流体压力性质。
187.多个成角度地间隔开的向下延伸的上离心物室叶片328从上离心物向心泵室表面320延伸。上离心物室叶片328中的每个从上离心物向心泵室开口324开始径向地向外延伸。上离心物室叶片从旋转轴线174径向地向外延伸上离心物叶片距离。在该示例性布置中，上离心物叶片距离基本上对应于下离心物叶片距离v。在该示例性布置中，上离心物室叶片在上离心物向心泵室表面上的圆形凹部中向下延伸，该圆形凹部具有与图28中针对下离心物室叶片所示的构造类似的构造，但是处于相反的取向。
188.在所示的示例性布置中，离心物向心泵208包括基本上环形的离心物向心泵开口330。基本上环形的离心物向心泵开口330从旋转轴线174径向地向外设置离心物泵开口距离。出于稍后讨论的原因，离心物向心泵开口330所处的离心物泵开口距离是比下离心物叶片距离和上离心物叶片距离更大的径向距离。
189.在单次使用结构314的示例性布置中，浓缩物向心泵216定位在浓缩物泵室332中。浓缩物泵室332在下侧由圆形的下浓缩物向心泵室表面334竖直地界定。浓缩物泵室332在上侧由圆形的上浓缩物向心泵室表面336竖直地界定。
190.下浓缩物向心泵室表面334从下浓缩物向心泵室开口338径向地向外延伸。在该示例性布置中，下浓缩物向心泵室开口在尺寸上对应于上浓缩物向心泵室开口324并且与其连续。进料管184和离心物排出管212延伸穿过下浓缩物向心泵室开口338。
191.多个成角度地间隔开的向上延伸的下浓缩物室叶片340在下浓缩物向心泵室表面334上延伸。下浓缩物室叶片334从下浓缩物向心泵室开口338开始径向地向外延伸。下浓缩物室叶片334从旋转轴线径向地向外延伸下浓缩物叶片距离。在该示例性布置中，下浓缩物室叶片334在下浓缩物向心泵室表面的圆形凹部上延伸，类似于先前讨论的上浓缩物室叶片和下浓缩物室叶片。当然，应理解，此构造是示例性的。
192.上浓缩物向心泵室表面336从上浓缩物向心泵室开口342径向地向外延伸。进料管184、离心物排出管212和浓缩物排出管220同轴地延伸穿过上浓缩物向心泵室开口342。多个成角度地间隔开的上浓缩物室叶片344从表面336向下延伸。上浓缩物室叶片从上浓缩物向心泵室开口342径向地向外延伸上浓缩物叶片距离。上浓缩物室叶片在上浓缩物向心泵室表面中的向上延伸的圆形凹部中延伸。在该示例性布置中，上浓缩物室叶片以与先前讨论的下浓缩物室叶片以及上离心物室叶片和下离心物室叶片类似的方式构造。当然，应理解，此方法是示例性的，并且可以使用其他方法的其他实施方式。
193.浓缩物向心泵216包括基本上环形的浓缩物泵开口346。浓缩物泵开口从旋转轴线174径向地设置浓缩物泵开口距离。在该示例性布置中，上浓缩物叶片距离和下浓缩物叶片距离小于浓缩物泵开口距离。当然，应理解，此构造是示例性的，并且可以使用其他方法的其他实施方式。
194.在示例性的单次使用结构314中，上浓缩物室叶片344和下浓缩物室叶片340，以及上离心物室叶片326和下离心物室叶片328操作以稳定和径向地定位离心物泵室330中的环形空气/液体界面348和浓缩物泵室332中的空气/液体界面350。如图28所示，空气/液体界面348沿着离心物室叶片的径向长度径向地定位在中间。这是从离心物泵开口330径向向内的。径向延伸的离心物室叶片操作以提供离心泵送力，该离心泵送力将环形空气/液体界面348保持在离心物向心泵上方和下方的径向位置处，该径向位置设置在离心物泵开口330的径向内侧。在该示例性布置中，叶片进一步帮助稳定空气/液体界面，使得其在离心物泵的上方和下方都保持同轴的圆形构造。此外，在示例性布置中，界面相对于旋转轴线的径向位置可以如稍后讨论的那样被控制，使得离心物泵开口330始终保持在液体离心物中并且不暴露于空气。
195.上浓缩物室叶片344和下浓缩物室叶片340以与离心物室叶片类似的方式工作。浓缩物室叶片将浓缩物泵室332中的圆形空气/液体界面350保持在基本上环形的浓缩物泵开口346的内部的径向距离处。此构造确保浓缩物泵开口始终暴露于浓缩物而不是空气。还应理解，尽管在所示实施方式中离心物向心泵和浓缩物向心泵具有基本上相同的尺寸，但是向心泵的其他布置可以具有不同的尺寸。在这种情况中，距离离心物室叶片和浓缩物室叶片延伸的旋转轴线的径向距离可以不同。而且，离心物泵室和浓缩物泵室中的空气/液体界面相对于旋转轴线的径向位置可以不同。根据构成单次使用装置的部件和经由单次使用结
构处理的特定材料之间的特定关系，可以使用多种不同的叶片构造和布置。
196.图30示出了另一替代的单次使用结构352的上部。单次使用结构352类似于单次使用结构304，除了另外讨论的之外。单次使用结构352包括空气管354，其以与浓缩物排出管220同轴围绕的关系延伸。空气管354与单次使用结构内的开口356连通。开口356从空气管的内部延伸到在浓缩物泵室332中的浓缩物向心泵216上方。在此示例性布置中，如示意性地示出的密封件236可操作地接合空气管354，以保持与空气管以及浓缩物排出管、离心物排出管和进料管的气密接合。如可以理解的，空气管可用来选择性地保持单次使用结构内的气穴中的气压水平。这种布置可以与如前所述的系统结合使用，或者在其他系统中使用，其中，外部供应的加压空气用于使离心机结构的密封件与正在处理的材料隔离，并且将空气/液体界面保持在期望的位置。当然，应理解，此结构是示例性的，并且可以使用其他方法的其他实施方式。
197.图31示意性地示出了可以用于将细胞悬浊液连续分离成基本上不含细胞的离心物和浓缩物的系统358。系统358类似于先前讨论的系统170，除了本文另外提到的之外。在该示例性布置中，系统358使用类似于单次使用结构352的单次使用结构来操作。系统358的控制器274操作以控制空气/液体界面在单次使用结构内的位置，以确保界面相对于旋转轴线从离心物泵开口和浓缩物泵开口中的每个径向向内地保持。
198.在该示例性布置中，流动背压调节器360与离心物排出管线262流体连接。在该示例性布置中，流动背压调节器360在离心物排出管212和离心物泵266的流体中间。示例性系统358包括示意性地表示为362的加压空气源。加压空气源362连接到先导压力控制阀364。控制阀与控制器274操作连接。来自控制器274的信号在先导管线366中引起选择性可变的压力。先导管线366与背压调节器360流体连接。由先导压力控制阀264施加在先导管线366中的压力可操作以控制离心物流，并且因此控制由流动背压调节器360施加的离心物流动背压。
199.在该示例性布置中，压力控制阀368与加压空气源362流体连通。控制阀368也与控制器274操作连接。在此示例性布置中，控制该控制阀368以选择性地向空气管354和单次使用结构352的上部内的气穴施加精确压力。
200.在该示例性布置中，控制器274根据所存储的可执行指令操作，以与先前结合系统170讨论的方式类似的方式控制系统358的操作。此外，在该示例性布置中，控制器274操作以控制先导压力阀364，从而改变由背压调节器360施加到离心物排出管212的背压。控制器274还操作以控制阀368。控制器操作以保持和选择性地改变施加在单次使用结构的内部的顶部处的气穴中的压力。控制器根据其编程操作以改变离心物流的背压和/或气穴压力，以将气穴的空气/液体界面保持在距旋转轴线一定径向距离处，该径向距离从离心物泵开口330和浓缩物泵开口346向内。离心物流动背压和气穴压力两者的这种压力变化，结合该示例性实施方式中的离心物室叶片和浓缩物室叶片的作用，保持空气/液体界面的稳定性和径向向外的范围，以便确保在来自单次使用结构的离心物和浓缩物输出中的空气引入最小化。此外，选择性地改变离心物的背压和流量的能力可影响细胞的水平和所排出的浓缩物的对应检测到的光密度。因此，控制器可以根据其编程操作，以选择性地改变浓缩物流速、离心物背压和流速、内部气穴压力、细胞悬浊液进入单次使用结构的供给速率以及离心过程的可能的其他操作变量，以将离心物和浓缩物性质保持在存储在与控制器相关联的至少
一个数据存储器中的设定极限和/或范围内。此外，该示例性布置使得能够分离不同类型的材料并且以不同的流速操作，同时保持分离过程的可靠控制。当然，虽然应理解，结合系统170的特征描述了对空气/液体界面的位置的控制，但是这种控制也可以用于包括其他或不同类型的处理元件的其他类型的系统中。
201.因此，该示例性实施方式的新的离心机系统和方法实现了上述目的中的至少一些，消除了在使用现有装置和系统时遇到的困难，解决了问题并且获得了本文所述的期望结果。
202.在以上描述中，为了简洁、清楚和理解起见，使用了某些术语，然而，由于这些术语是为了描述的目的，并且旨在被广泛地解释，所以不从其暗示不必要的限制。此外，本文的描述和说明是通过实例的方式，并且本发明不限于所示出和描述的确切细节。
203.在以下权利要求中，描述为用于执行功能的装置的任何特征应解释为包括本领域技术人员已知的能够执行所述功能的任何装置，并且不应限制于本文所示的结构或其纯粹的等同物。
204.已经描述了新的且有用的特征的特征、发现和原理，构造、利用和操作其的方式，以及所获得的优点和有用的结果，在所附权利要求中阐述了新的且有用的结构、装置、元件、布置、部件、组合、系统、设备、操作和关系。

技术特征：
1.一种设备，包括：单次使用结构，配置为用于包括多次使用能旋转离心机转鼓的离心机系统中，其中，所述单次使用结构配置为能移除地定位在所述转鼓中并且在所述单次使用结构的内部区域内将细胞培养批次中的细胞分离成浓缩物和离心物，处于操作位置的所述单次使用结构包括：盘形上部，下部，其中，所述下部设置在所述盘形上部下方，圆柱形芯部，介于所述盘形上部和所述下部的中间，分离室，与所述芯部成径向围绕关系，外壁，其中，所述盘形上部和所述外壁能在所述转鼓内围绕竖直轴线旋转，其中，所述外壁以与所述盘形上部的流体密封操作关系延伸并界定所述分离室，以与所述芯部的围绕关系延伸，并且从所述芯部径向向外具有内部截锥形形状，其中邻近所述下部具有更小的内径，竖直延伸的进料管，竖直延伸的离心物排出管，离心物泵室，离心物向心泵，其中，所述离心物向心泵与所述芯部轴向对准，围绕所述进料管同轴地设置，与所述离心物排出管流体连通，并且定位在所述离心物泵室中，其中，所述离心物泵室与所述分离室流体连通，其中，在所述转鼓的旋转期间，所述盘形上部和所述外壁相对于所述进料管、所述离心物排出管和所述离心物向心泵中的每一者旋转。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述离心物泵室在所述盘形上部内。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述外壁包括纹理化外表面，所述纹理化外表面使得空气能够从所述外壁和所述转鼓之间逸出。4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述下部包括盘形的下部，其中，盘形的所述下部与所述芯部固定操作地连接，其中，所述内部区域内的所述下部包括多个成角度地间隔开的径向延伸的加速器叶片，其中，流体通道在所述叶片之间延伸，其中，径向延伸的所述加速器叶片从盘形的所述下部向下延伸，或从盘形的所述下部向上延伸。5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述外壁包括向外延伸的凸起的图案，其中在所述凸起之间具有中间凹部，其中，所述凸起和所述凹部的图案使得空气能够从所述外壁和所述转鼓之间逸出。6.根据权利要求1所述的设备，
其中，所述内部区域内的所述下部包括盘形的下部，其中，盘形的所述下部与所述芯部固定操作地连接，其中，所述外壁在盘形的所述下部和刚性的所述转鼓的中间延伸。7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述单次使用结构还包括：竖直延伸的浓缩物排出管，其中，在所述转鼓的旋转期间，所述盘形上部和所述外壁相对于所述浓缩物排出管旋转，浓缩物泵室，其中，所述盘形上部包括所述浓缩物泵室，浓缩物向心泵，其中，所述浓缩物向心泵与所述芯部轴向对准，围绕所述进料管同轴地设置，竖直地定位在所述离心物向心泵上方，与所述浓缩物排出管流体连通，并且定位在所述浓缩物泵室中，其中，所述浓缩物泵室与所述分离室流体连通，其中，在所述转鼓的旋转期间，所述盘形上部和所述外壁相对于所述浓缩物向心泵旋转。8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述单次使用结构还包括：竖直延伸的浓缩物排出管，其中，在所述转鼓的旋转期间，所述盘形上部和所述外壁相对于所述浓缩物排出管旋转，浓缩物泵室，浓缩物向心泵，其中，所述浓缩物向心泵与所述芯部轴向对准，围绕所述进料管同轴地设置，竖直地定位在所述离心物向心泵上方，与所述浓缩物排出管流体连通，并且定位在所述浓缩物泵室中，其中，所述浓缩物泵室与所述分离室流体连通，其中，在所述转鼓的旋转期间，所述盘形上部和所述外壁相对于所述浓缩物向心泵旋转，并且所述单次使用结构还包括：浓缩物光学密度传感器，其中，所述浓缩物光学密度传感器与浓缩物排出管线的内部操作连接，其中，所述浓缩物排出管线与所述浓缩物排出管操作连接，控制器，其中，所述控制器与所述浓缩物光学密度传感器操作连接。9.根据权利要求1所述的设备，还包括：离心物光学密度传感器，其中，所述离心物光学密度传感器与离心物排出管线的内部
操作连接，控制器，其中，所述控制器与所述离心物光学密度传感器操作连接。10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述单次使用结构还包括：竖直延伸的浓缩物排出管，其中，在所述转鼓的旋转期间，所述盘形上部和所述外壁相对于所述浓缩物排出管旋转，浓缩物泵室，浓缩物向心泵，其中，所述浓缩物向心泵与所述芯部轴向对准，围绕所述进料管同轴地设置，竖直地定位在所述离心物向心泵上方，与所述浓缩物排出管流体连通，并且定位在所述浓缩物泵室中，其中，所述浓缩物泵室与所述分离室流体连通，其中，在所述转鼓的旋转期间，所述盘形上部和所述外壁相对于所述浓缩物向心泵旋转，并且所述单次使用结构还包括：浓缩物光学密度传感器，其中，所述浓缩物光学密度传感器与浓缩物排出管线的内部操作连接，离心物光学密度传感器，其中，所述离心物光学密度传感器与离心物排出管线的内部操作连接，控制器，其中，所述控制器与所述浓缩物光学密度传感器和所述离心物光学密度传感器操作连接，其中，所述控制器操作以至少部分地响应于所述浓缩物光学密度传感器和所述离心物光学密度传感器来控制浓缩物或离心物的流动。11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述离心物泵室由圆形轴向居中的下离心物向心泵室表面和圆形轴向居中的上离心物向心泵室表面竖直地界定，其中，所述下离心物向心泵室表面包括多个成角度地间隔开的径向延伸的下离心物室叶片，其中，所述下离心物室叶片从下离心物向心泵室开口开始径向地向外延伸，其中，所述上离心物向心泵室表面包括多个成角度地间隔开的径向延伸的上离心物室叶片，其中，所述上离心物室叶片从上离心物向心泵室开口开始径向地向外延伸。12.根据权利要求1所述的设备，其中，所述单次使用结构还包括：竖直延伸的浓缩物排出管，其中，在所述转鼓的旋转期间，所述盘形上部和所述外壁相对于所述浓缩物排出管旋转，浓缩物泵室，
浓缩物向心泵，其中，所述浓缩物向心泵与所述芯部轴向对准，围绕所述进料管同轴地设置，竖直地定位在所述离心物向心泵上方，与所述浓缩物排出管流体连通，并且定位在所述浓缩物泵室中，其中，所述浓缩物泵室与所述分离室流体连通，其中，在所述转鼓的旋转期间，所述盘形上部和所述外壁相对于所述浓缩物向心泵旋转，并且其中，所述浓缩物泵室由圆形轴向居中的下浓缩物向心泵室表面和圆形轴向居中的上浓缩物向心泵室表面竖直地界定，其中，所述下浓缩物向心泵室表面包括多个成角度地间隔开的径向延伸的下浓缩物室叶片，其中，所述下浓缩物室叶片从下浓缩物向心泵室开口开始径向地向外延伸，其中，所述上浓缩物向心泵室表面包括多个成角度地间隔开的径向延伸的上浓缩物室叶片，其中，所述上浓缩物室叶片从上浓缩物向心泵室开口开始径向地向外延伸。13.根据权利要求1所述的设备，还包括：基本上环形的离心物开口，其中，所述分离室和所述离心物室通过基本上环形的所述离心物开口流体连通，环形离心物坝，其中，所述环形离心物坝在所述分离室中延伸，向下延伸到基本上环形的所述离心物开口的下方，并且设置在基本上环形的所述离心物开口的径向外侧。14.根据权利要求1所述的设备，其中，所述单次使用结构还包括：竖直延伸的浓缩物排出管，其中，在所述转鼓的旋转期间，所述盘形上部和所述外壁相对于所述浓缩物排出管旋转，浓缩物泵室，浓缩物向心泵，其中，所述浓缩物向心泵与所述芯部轴向对准，围绕所述进料管同轴地设置，竖直地定位在所述离心物向心泵上方，与所述浓缩物排出管流体连通，并且定位在所述浓缩物泵室中，其中，所述浓缩物泵室通过基本上环形的浓缩物开口与所述分离室流体连通，
其中，在所述转鼓的旋转期间，所述盘形上部和所述外壁相对于所述浓缩物向心泵旋转，环形浓缩物坝，其中，所述环形浓缩物坝在所述分离室中延伸，向下延伸到基本上环形的所述浓缩物开口的下方，并且设置在基本上环形的所述浓缩物开口的径向内侧。15.根据权利要求1所述的设备，其中，所述单次使用结构还包括：基本上环形的离心物开口，其中，所述分离室和所述离心物泵室通过基本上环形的所述离心物开口流体连通，竖直延伸的浓缩物排出管，其中，在所述转鼓的旋转期间，所述盘形上部和所述外壁相对于所述浓缩物排出管旋转，浓缩物泵室，浓缩物向心泵，其中，所述浓缩物向心泵与所述芯部轴向对准，围绕所述进料管同轴地设置，竖直地定位在所述离心物向心泵上方，与所述浓缩物排出管流体连通，并且定位在所述浓缩物泵室中，其中，所述浓缩物泵室通过基本上环形的浓缩物开口与所述分离室流体连通，其中，在所述转鼓的旋转期间，所述盘形上部和所述外壁相对于所述浓缩物向心泵旋转，环形离心物坝，其中，所述环形离心物坝在所述分离室中延伸，向下延伸到基本上环形的所述离心物开口的下方，并且设置在基本上环形的所述离心物开口的径向外侧，环形浓缩物坝，其中，所述环形浓缩物坝在所述分离室中延伸，向下延伸到基本上环形的所述浓缩物开口的下方，并且设置在基本上环形的所述浓缩物开口的径向内侧，其中，环形的向上延伸的凹部在所述分离室中在所述环形浓缩物坝和所述环形离心物坝之间径向地延伸。16.根据权利要求1所述的设备，还包括：至少一个环形气密密封件，其中，至少一个所述密封件以操作密封关系在所述盘形上部和至少一个环形外壁之间
延伸，所述环形外壁从所述进料管和所述离心物排出管中的至少一个径向向外延伸，加压空气源，其中，至少一个所述密封件操作以将气穴保持在所述内部区域内，其中，所述加压空气源与所述气穴流体连接，其中，所述气穴中的空气将至少一个所述密封件与正在处理的细胞培养批次隔离，并且其中，所述气穴径向地定位在基本上环形的离心物泵开口的内侧。17.根据权利要求1所述的设备，其中，所述单次使用结构还包括：至少一个环形气密密封件，其中，至少一个所述密封件以操作密封关系在所述盘形上部和至少一个环形外壁之间延伸，所述环形外壁从所述进料管和所述离心物排出管中的至少一个径向向外延伸，其中，至少一个所述密封件操作以将气穴保持在所述内部区域内，其中，所述气穴中的空气将至少一个所述密封件与正在处理的细胞培养批次隔离，并且所述单次使用结构还包括：流动背压调节器，与所述离心物排出管流体连接，其中，所述流动背压调节器选择性地操作以将背压施加到离心物流，控制器，其中，所述控制器与所述流动背压调节器操作连接，其中，所述控制器操作以保持所述气穴径向地定位在基本上环形的离心物泵开口的内侧。18.根据权利要求1所述的设备，其中，所述单次使用结构还包括：竖直延伸的浓缩物排出管，其中，在所述转鼓的旋转期间，所述盘形上部和所述外壁相对于所述浓缩物排出管旋转，浓缩物泵室，浓缩物向心泵，其中，所述浓缩物向心泵与所述芯部轴向对准，围绕所述进料管同轴地设置，竖直地定位在所述离心物向心泵上方，与所述浓缩物排出管流体连通，并且定位在所述浓缩物泵室中，其中，所述浓缩物泵室与所述分离室流体连通，其中，在所述转鼓的旋转期间，所述盘形上部和所述外壁相对于所述浓缩物向心泵旋转。19.一种设备，包括：单次使用结构，配置为用于包括多次使用能旋转离心机转鼓的离心机系统中，其中，所述单次使用结构配置为能移除地定位在所述转鼓中并且在所述单次使用结构的内部区域内将细胞培养批次中的细胞分离成浓缩物和离心物，所述单次使用结构在操作位置中沿竖直轴线延伸，所述单次使用结构包括：
上部，下部，芯部，介于所述上部和所述下部的中间，环形的分离室，与所述芯部成径向围绕关系，外壁，其中，所述上部和所述外壁能在所述转鼓内围绕所述竖直轴线旋转，其中，所述外壁以与所述上部的流体密封操作关系延伸并界定所述分离室，包括纹理化外表面，所述纹理化外表面使得空气能够从所述外壁和所述离心机转鼓之间逸出，并且以与所述芯部的围绕关系延伸，进料管，离心物排出管，离心物泵室，离心物向心泵，其中，所述离心物向心泵与所述芯部轴向对准，围绕所述进料管同轴地设置，与所述离心物排出管流体连通，并且定位在所述离心物泵室中，其中，所述离心物泵室与所述分离室流体连通，其中，在所述转鼓的旋转期间，所述上部和所述外壁相对于所述进料管、所述离心物排出管和所述离心物向心泵中的每一者围绕所述竖直轴线旋转。20.一种设备，包括：单次使用结构，配置为用于包括多次使用能旋转离心机转鼓的离心机系统中，其中，所述单次使用结构配置为能移除地定位在所述转鼓中并且在所述单次使用结构的内部区域内将细胞培养批次中的细胞分离成浓缩物和离心物，所述单次使用结构在操作位置中沿竖直轴线延伸，所述单次使用结构包括：上部，下部，芯部，介于所述上部和所述下部的中间，环形的分离室，与所述芯部成径向围绕关系，外壁，其中，所述上部和所述外壁能在所述转鼓内围绕所述竖直轴线旋转，其中，所述外壁以与所述上部的流体密封操作关系延伸并界定所述分离室，并且以与所述芯部的围绕关系延伸，进料管，离心物排出管，离心物泵室，离心物向心泵，其中，所述离心物向心泵与所述芯部轴向对准，
围绕所述进料管同轴地设置，与所述离心物排出管流体连通，并且定位在所述离心物泵室中，其中，所述离心物泵室与所述分离室流体连通，其中，所述离心物泵室由圆形轴向居中的下离心物向心泵室表面和圆形轴向居中的上离心物向心泵室表面竖直地界定，其中，所述下离心物向心泵室表面包括多个成角度地间隔开的径向延伸的下离心物室叶片，其中，所述上离心物向心泵室表面包括多个成角度地间隔开的径向延伸的上离心物室叶片，其中，在所述能旋转离心机转鼓的旋转期间，盘形的所述上部和所述外壁相对于所述进料管、所述离心物排出管和所述离心物向心泵中的每一者围绕所述竖直轴线旋转。21.一种设备，包括：单次使用结构，配置为用于包括多次使用能旋转离心机转鼓的离心机系统中，其中，所述单次使用结构配置为能移除地定位在所述转鼓中并且在所述单次使用结构的内部区域内将细胞培养批次中的细胞分离成浓缩物和离心物，所述单次使用结构在操作位置中沿竖直轴线延伸，所述单次使用结构包括：上部，下部，芯部，介于所述上部和所述下部的中间，环形的分离室，与所述芯部成径向围绕关系，外壁，其中，所述上部和所述外壁能在所述转鼓内围绕所述竖直轴线旋转，其中，所述外壁以与所述上部的流体密封操作关系延伸并界定所述分离室，并且以与所述芯部的围绕关系延伸，进料管，离心物排出管，浓缩物排出管，其中，在所述转鼓围绕所述竖直轴线旋转期间，所述上部和所述外壁相对于所述进料管、所述离心物排出管和所述浓缩物排出管中的每一者旋转，离心物泵室，离心物向心泵，其中，所述离心物向心泵与所述芯部轴向对准，围绕所述进料管同轴地设置，与所述离心物排出管流体连通，并且定位在所述离心物泵室中，其中，所述离心物泵室与所述分离室流体连通，其中，在所述转鼓围绕所述竖直轴线旋转期间，所述上部和所述外壁相对于所述离心
物向心泵旋转，浓缩物泵室，浓缩物向心泵，其中，所述浓缩物向心泵与圆柱形的所述芯部轴向对准，围绕所述进料管同轴地设置，竖直地定位在所述离心物向心泵上方，与所述浓缩物排出管流体连通，并且定位在所述浓缩物泵室中，其中，所述浓缩物泵室与所述分离室流体连通，其中，在所述能旋转离心机转鼓围绕所述竖直轴线旋转期间，所述上部和所述外壁相对于所述浓缩物向心泵旋转，其中，所述浓缩物泵室由圆形轴向居中的下浓缩物向心泵室表面和圆形轴向居中的上浓缩物向心泵室表面竖直地界定，其中，所述下浓缩物向心泵室表面包括多个成角度地间隔开的径向向上延伸的下浓缩物室叶片，其中，所述上浓缩物向心泵室表面包括多个成角度地间隔开的径向向下延伸的上浓缩物室叶片。

技术总结
一种用于将细胞悬浊液材料分离成离心物和浓缩物的设备，包括单次使用结构(178、240、250)，其可释放地定位在固体壁可旋转离心机转鼓(172)中的腔中。转鼓和单次使用结构的部分围绕轴线(174)旋转。固定入口进料管(184)、离心物排出管(212)和浓缩物排出管(230)沿着旋转的单次使用结构的轴线延伸。离心物向心泵(208)与离心物排出管流体连接。浓缩物向心泵(216)与浓缩物排出管流体连接。控制器(274)响应于相应的离心物排出管线和浓缩物排出管线(262、268)中的传感器(264、270)而操作，以控制浓缩物泵(272)和离心物泵(266)的流速，从而产生细胞浓缩物和大致无细胞的离心物的输出流。生细胞浓缩物和大致无细胞的离心物的输出流。生细胞浓缩物和大致无细胞的离心物的输出流。


技术研发人员：S
受保护的技术使用者：纽麦迪克斯格尔公司
技术研发日：2019.06.06
技术公布日：2022/11/1