JP7144877B2 - 方向性のある流路を有するバルブアッセンブリ - Google Patents

Description

〔関連出願〕
この出願は、２０１５年１０月１日に出願された米国仮特許出願第６２／２３６，００７号に対する優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。優先権は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１９およびその他の適用される法律に従って主張される。

本発明の分野は、一般的に、調剤またはバイオプロセス用途関連において使用するバルブシステムに関する。より具体的には、本発明の分野は、調剤またはバイオプロセス用途において使用され得る、可撓性の滅菌導管または配管を組み込んだバルブシステムに関する。本明細書に記載のバルブアッセンブリは、特に、逆流を利用するクロマトグラフィ、濾過、または捕捉用途での使用に適している。

多くの市販製品は、生物学的および化学的プロセスを用いて製造される。例えば、薬剤は、スケールアップされた化学反応炉および他の装置を使用して、商業的な量製造される。いわゆる生物製剤は、細胞または組織などの生物から生成または分離される薬剤またはその他の化合物である。生物製剤は、タンパク質、核酸、またはこれらの物質の複雑な組み合わせから構成することができる。それらは、細胞のような生体物質を含むことさえある。商業規模で生物製剤を生産するためには、洗練された高価な装置が必要である。例えば、薬剤および生物製剤の両方に、最終的な製品を得る前に様々なプロセスが起こる必要がある。例えば、生物製剤の場合、成長チャンバなどの中にて細胞を増殖させ、成長チャンバ内への栄養物を注意深く調節する必要がある。さらに、細胞から生じた廃棄物は、発酵チャンバから制御された様式で除去されなければならない。別の例では、生体細胞またはその他の有機体によって生成された生物製剤を抽出および濃縮する必要がある。このプロセスは、様々な濾過および分離技術を含み得る。

最終的な製品を生産するのに必要な個々のプロセスは数あり、様々な反応物、溶液および洗浄液が、頻繁に、多様なサブシステムに、導管および関連するバルブを使用することで圧送、または輸送される。これらのシステムは、システムに必要とされる多数の導管、バルブ、センサなどにより、かなり煩雑で組織的に複雑になり得る。これらのシステムは、視覚的に複雑（例えば、スパゲッティのような）であるだけでなく、クロスコンタミネーションの問題を避けるため、使用中に滅菌する必要のある多くの構成部品を含んでいる。実際、薬剤および生物製剤を調合するにあたって、食品医薬品局（ＦＤＡ）は、薬剤および薬剤の調合に必要とされる洗浄、滅菌または汚染微生物数軽減の手順をますます厳しくしている。これらの製品の多くは、様々な構成部品に対し繰り返し洗浄、滅菌または汚染微生物の軽減を行う必要のあるバッチで製造されるため、このことは特に重要な懸念事項となる。

より最近には、製造プロセス中に可撓性チューブ（例えば、シリコーン）を利用する使い捨て可能な解決策が提案されている。可撓性チューブは、使用後に廃棄して新しいチューブに交換することができるため、装置の一部または全部を滅菌する必要がない。バルブを操作するにあたり、可撓性チューブは、ツーピースバルブの内側に配置され、バルブアクチュエータが、可撓性チューブを選択的に挟むために使用される。バルブは、可撓性チューブがバルブアクチュエータによって締められたときに閉じられ、アクチュエータが可撓性チューブをそのままの開放状態としたときに開く。これらのバルブは、頻繁に、他のプロセス操作と相互作用するか、または結びつけられる必要がある。多くの調剤またはバイオプロセス用途において、特定のプロセス操作は、流体の流れを逆にする必要がある。この状況においては、クロマトグラフィカラムを使用する場合と同様に、所望の逆流を達成するために、多数の別個のバルブおよび導管を必要とする。したがって、可撓性かつ使い捨て可能なチューブを使用する利点をも組み込んだ、逆流に対するよりエレガントかつコンパクトな解決策が必要である。

一実施形態において、多方向流路を有するバルブアッセンブリは、バルブ本体を具えており、そのバルブ本体は、それぞれ閉状態においてバルブ本体を通って延在するそれぞれの通路を画定する複数のヒンジ部を具える。ループ部と、ループ部から延在する複数の分岐部とを有する可撓性導管または配管が、バルブ本体内に少なくとも部分的に配置される。いくつかの実施形態において、ループ部は、バルブ本体内に全体が収容される。ループがバルブ本体を越えて延在する実施形態の場合、これらの部分は、それぞれ剛性のジャケットによって覆われる。複数のバルブは、バルブ本体に配置されており、特定の分岐部へと流体を導くか、または特定の分岐部から流体を導くため、異なるピンチ構造でループ部を選択的に挟むように使用される。バルブアッセンブリは、任意選択的な追加のジャケットを可撓性導管の分岐部を覆うために使用して、製造工程または他の生産工程に組み込むことができる。

別の実施形態では、多方向流路を有するバルブアッセンブリは、１またはそれ以上のヒンジで互いに接続された第１の本体部（例えば、半分）および第２の本体部（例えば、半分）を有するバルブ本体を具えており、第１の本体部および第２の本体部は、閉状態でバルブ本体を通って延在するそれぞれの通路を画定する。可撓性導管が、バルブ本体の通路内に配置されている。可撓性導管は、第１の分岐部、第２の分岐部、第３の分岐部および第４の分岐部に接続されたループまたはループ部を有しており、第２および第４の分岐部は、（バイパスとして使用される）コネクタ部分を介してループ部を横切って互いに流体的に接続される。第１バルブは、バルブ本体に配置されており、ピンチ要素を作動させるよう構成されたアクチュエータを具えることで、第１の分岐部と第２の分岐部との間で可撓性導管のループを挟む。第２バルブは、バルブ本体に配置されており、ピンチ要素を作動させるように構成されたアクチュエータを具えることで、第２の分岐部と第３の分岐部との間で可撓性導管のループを挟む。第３バルブは、バルブ本体に配置されており、ピンチ要素を作動させるように構成されたアクチュエータを具えることで、第３の分岐部と第４の分岐部との間で可撓性導管のループを挟む。第４バルブは、バルブ本体に配置されており、ピンチ要素を作動させるように構成されたアクチュエータを具えることで、第４の分岐部と第１の分岐部との間で可撓性導管のループを挟む。第５バブルは、バルブ本体に配置されており、ピンチ要素を作動させるように構成されたアクチュエータを具えることで、コネクタ部分（例えば、バイパス部分）内の可撓性導管を挟む。この実施形態では、ループの第１部分は、バルブ本体の外側に延在しており、剛性の第１のジャケットに収容され、ループの第２部分は、バルブ本体の外側に延在しており、剛性の第２のジャケットに収容される。バルブアッセンブリは、バルブ本体を閉状態で固定する少なくとも１つの留め具をその上に具えることができる。

別の実施形態において、多方向流路を有するバルブアッセンブリは、１またはそれ以上のヒンジで互いに接続された第１の本体部（例えば、半分）および第２の本体部（例えば、半分）を有するバルブ本体を具えており、第１の本体部および第２の本体部は、閉状態でバルブ本体を通って延在するそれぞれの通路を画定する。可撓性導管は、バルブ本体の通路内に配置されている。可撓性導管は、バルブ本体内に収容されて、第１の分岐部、第２の分岐部、第３の分岐部および第４の分岐部に接続されたループまたはループ部を有しており、第２および第４の分岐部は、コネクタ部分を介してループ部を横切って互いに流体的に接続される。第１バルブは、バルブ本体に配置されており、ピンチ要素を作動させるように構成されたアクチュエータを具えることで、第１の分岐部と第２の分岐部との間で可撓性導管のループを挟む。第２バルブは、バルブ本体に配置されており、ピンチ要素を作動させるように構成されたアクチュエータを具えることで、第１の分岐部と第２の分岐部との間で可撓性導管のループを挟む。第３バルブは、バルブ本体に配置されており、ピンチ要素を作動させるように構成されたアクチュエータを具えることで、第２の分岐部と第３の分岐部との間で可撓性導管のループを挟む。第４バルブは、バルブ本体に配置されており、ピンチ要素を作動させるように構成されたアクチュエータを具えることで、第２の分岐部と第３の分岐部との間で可撓性導管のループを挟む。第５バルブは、バルブ本体に配置されており、ピンチ要素を作動させるように構成されたアクチュエータを具えることで、第３の分岐部と第４の分岐部との間で可撓性導管のループを挟む。第６バルブは、バルブ本体に配置されており、ピンチ要素を作動させるように構成されたアクチュエータを具えることで、第３の分岐部と第４の分岐部との間で可撓性導管のループを挟む。第７バルブは、バルブ本体に配置されており、ピンチ要素を作動させるように構成されたアクチュエータを具えることで、第４の分岐部と第１の分岐部との間で可撓性導管のループを挟む。第８バルブは、バルブ本体に配置されており、ピンチ要素を作動させるように構成されたアクチュエータを具えることで、第４の分岐部と第１の分岐部との間で可撓性導管のループを挟む。第９バルブは、バルブ本体に配置されており、ピンチ要素を作動させるように構成されたアクチュエータを具えることで、コネクタ部分（例えば、バイパス部分）内の可撓性導管を挟む。バルブアッセンブリは、閉状態でバルブ本体を固定するように構成された少なくとも1つの留め具を具える。

別の実施形態において、多方向流路で使用する可撓性導管または配管は、第１の分岐部、第２の分岐部、第３の分岐部および第４の分岐部を有するループを具えており、第２および第４の分岐部は、コネクタ部分を介してループ部を横切って互いに流体的に接続されており、このループは、４つの接合箇所に接続された３つのピースで形成される。接合箇所は、その接合箇所にバブルコネクタなどのコネクタをオーバーモールドすることにより形成できる。一実施形態において、３つのピースは、４つの接合箇所において、２つのＴＥＥ部品に結合されたセントラルダブルクロスピースを具える。

別の実施形態において、ループ部を有する可撓性導管の製造方法は、下記のステップまたは操作を具える：配管のダブルクロス形状部分を提供するステップと、配管の第１のＴＥＥ部分および配管の第２のＴＥＥ部分を提供するステップと、第１のＴＥＥ部分の一端を第１のオーバーモールドされたコネクタを介して配管のダブルクロス形状部分に固定するステップと、第２のＴＥＥ部分の一端を第２のオーバーモールドされたコネクタを介して配管のダブルクロス形状部分に固定するステップと、第１のＴＥＥ部分の第２の端部を第３のオーバーモールドされたコネクタを介して配管のダブルクロス形状部分に固定するステップと、第２のＴＥＥ部分の第２の端部を第４のオーバーモールドされたコネクタを介して配管のダブルクロス形状に固定するステップ。

図１は、一実施形態によるバルブアッセンブリの斜視図を示している。 図２は、図１のバルブアッセンブリの底面図を示している。 図３は、図１のバルブアッセンブリの平面図を示している。 図４は、図１のバルブアッセンブリの底面図を示しており、バルブ本体の一方の半分を取外して、その内部の可撓性導管を示している。また、この図では、各剛性ジャケットの半分が取り外されている。 図５は、図１のバルブアッセンブリの斜視図を示しており、バルブ本体の一方の半分が取り外されている（さらに可撓性導管が除去されている）。 図６は、図５から取り外された他の半分の斜視図を示している。 図７Ａは、一実施形態による可撓性導管を示している。図７Ｂから図７Ｆは、内部にループ部を有する可撓性導管を作製する１つの方法を示している。 図８は、一実施形態による剛性ジャケットを示している。 図９は、ピンチ要素の動きに応答し、閉じた状態と開いた状態との間で、アクチュエータとピンチ要素がどのようにトグルするかを示している。 図１０は、クロマトグラフィカラムに関連してバルブアッセンブリを使用するための配管および計装図を示している。 図１１は、可撓性導管を被覆する多数のジャケットを使用する、例示的な高圧用途に使用されるバルブアッセンブリを示している。 図１２Ａは、可撓性導管のループ部をバルブ本体内に完全に組み込んだバルブアッセンブリの別の実施形態を示している。閉状態のバルブ本体を図示している。図１２Ｂは、可撓性導管のループ部をバルブ本体内に完全に組み込んだバルブアッセンブリの別の実施形態を示している。開状態のバルブ本体を図示している。

図１乃至図１０は、一実施形態による多方向流路を形成するために使用されるバルブアッセンブリ１０の一実施形態を示している。バルブアッセンブリ１０は、１またはそれ以上のヒンジ１８（図２、３、４、５、６に見られる）を介して互いに接続された第１の本体部１４と第２の本体部１６とを含むバルブ本体１２を具える。バルブ本体１２および各部分１４、１６は、典型的に金属材料（例えば、ステンレス鋼）から作られるが、適切な硬質プラスチック材料から形成することもできる。第１および第２の本体部１４、１６は、閉状態にあるとき、可撓性導管７０を収容する閉じたバルブ本体１２を通って延在する通路２０（図５および図６に最もよく示されている）を画定する。一実施形態において、バルブ本体１２が閉状態にあるとき、通路２０は実質的に円形の断面である。例えば、第１の本体部１４は、第２の本体部１６の表面に形成された対応する半環状または半円形の通路と合わさって環状または円形の通路２０を作り出すための、表面に形成された半環状または半円形の通路を具えてもよい。円形の通路２０が好ましいが、他の形状も利用することができる。通路２０の特定のレイアウトは、その中に配置された可撓性チューブまたは導管７０を収容するように形成される。通路２０のサイズおよび形状は、可撓性導管７０がその中にすっぽりと納まるようなものである。例えば、通路２０の内径は、可撓性導管２０の外径にほぼ合致する。以下により詳細に説明するように、可撓性チューブまたは導管７０は、本明細書に記載の一連のバルブと組み合わせて使用する際、多方向流路を作るために用いられるループ部７２を具える。可撓性導管７０は、流体が通過するルーメン７１（図１に見られる）を具える。

第１および第２の本体部１４、１６は、1またはそれ以上の留め具２２を用いて閉状態に固定されてもよい。留め具２２は、締め付けおよび／または緩めて、選択的にバルブ本体１２を開閉することが可能な、ノブ２６が回転するねじ山を有する枢動ラッチ２４を具えてもよい。枢動ラッチ２４を回転させて、第１および第２の本体部１４、１６上に位置するノッチ２５など（図１および図５参照）の中に入れ、ノブ２６を締めて、バルブ本体１２を閉状態に維持することができる。逆にノブ２６を緩め、枢動ラッチ２４をノッチ２５から外へと回転させて、バルブ本体１２を１またはそれ以上のヒンジ１８を介して開くことができる。

図１乃至図４、図７Ａおよび図７Ｆを参照すると、この実施形態で使用される可撓性導管７０は、循環流体経路を画定するループ部７２を具える。この実施形態において、ループ部７２に流体接続されるものは、第１の分岐部７４、第２の分岐部７６、第３の分岐部７８および第４の分岐部８０である。可撓性導管７０は、ループ部７２の対向する側を流体的に接続するコネクタ部分８２を具える。コネクタ部分８２は、分岐部７６、７８の間にバイパス経路を形成するために使用される。このコネクタ部分８２は、第２の分岐部７６と第４の分岐部８０との間に配置してもよいが、ループ部を介して分岐部７６、８０と間接的に接続することもできる。重要な要件は、コネクタ部分８２が、以下に説明する閉鎖点の内側にあるループ部７２内に配置されることである。

可撓性導管７０は、流体をバルブアッセンブリ１０に通すのに使用される。図示の実施形態では、可撓性導管７０は、加圧流体、例えば、５０ｐｓｉｇを超える圧力流体を運ぶ。可撓性導管７０は、シリコーン（例えば、白金硬化シリコーン）を含むことができるが、他の材料を使用してもよい。これらには、例えば、熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ）、熱可塑性ゴム（ＴＰＲ）などのポリマが含まれる。可撓性導管７０は、図示のように補強されていなくてもよいし、いくつかの実施形態では補強されてもよい。本明細書に記載の実施形態は、補強されていない可撓性導管７０に対して特に適用可能である。可撓性導管７０は、様々なサイズを有することができる。例えば、本発明を限定することなく、可撓性導管７０は、０．５インチの内径および０．７５インチの外径を有することができる。もちろん、これは単なる例示であり、その他の直径もまた使用され得る。

図７Ａにおいて、第１の分岐部７４、第２の分岐部７６、第３の分岐部７８および第４の分岐部８０の端部は、比較的短いセグメントとして示されているが、これらの分岐部７４、７６、７８および８０をより長く（または短く）できることは理解されたい。さらに、分岐部７４、７６、７８および８０の端部は、他のセグメント（図示せず）がコネクタなどを使用して分岐部７４、７６、７８および８０の端部に接続できるように、フランジなどで終端してもよい。第１の分岐部７４、第２の分岐部７６、第３の分岐部７８および第４の分岐部８０は、バルブアッセンブリ１０を越えていくらかの距離延びることができ、図１１に示すように、１またはそれ以上のジャケット１２０で覆ったり、囲ったりしてもよい。ジャケット１２０は、ヒンジなどを介して互いに取り付けられたツーピースのジャケットを具えることができる。ジャケット１２０は、可撓性導管または配管７０の周りで閉じられ、本明細書に開示される１またはそれ以上の留め具を用いて閉状態で固定して、可撓性導管７０が高い流体圧力下で膨張して破損するのを防止するようにしてもよい。ジャケット１２０はまた、製造プロセスの一部である隣接する構成要素または操作へと可撓性導管または配管７０を導くために使用されてもよい。ジャケット１２０は、可撓性導管または配管７０を三次元空間に導いて、可撓性導管または配管７０を使用する製造または製造プロセスを規則的に配置して管理する能力を提供する。

図７Ａ乃至図７Ｆを参照すると、一実施形態では、可撓性導管７０のループ部７２は、可撓性導管７０の複数の異なるセグメントを接合して形成でき、図７Ａに示すような最終構造を形成する。この実施例では、完成したループ部７２を形成するため、成形プロセスにおいて、可撓性導管７０の３つの異なるピースまたは部分が互いに結合またはその他の方法で固定される。例えば、一実施形態では、可撓性導管７０を形成するプロセス中に形成されるダブルクロスセグメント８４にＴＥＥセグメント８６’、８６’’のそれぞれの端部を接続するオーバモールドされたバブルコネクタ８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄを使用して、ダブルクロスセグメント８４を２つの「Ｙ」セグメントまたはＴＥＥセグメント８６’、８６’’に結合してもよい。この実施形態では、形成される４つのインターフェース箇所（すなわち、バブルコネクタ（８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄ））があり、２つのＹセグメントまたはＴＥＥセグメント８６’、８６’’がクロスセグメント８４の端部に固定される。他の実施形態では、ループまたはループ部７２は、図示されている４つの分岐部７４、７６、７８、８０を超えて形成された追加の分岐部を有することができることに留意されたい。

可撓性導管７０をループ部７２と共に形成するため、第１のＹセグメントまたはＴＥＥセグメント８６’が、図７Ｂに示すようにダブルクロスセグメント８４に固定される。ダブルクロスセグメント８４およびＹまたはＴＥＥセグメント８６’を形成する可撓性チューブの内径とほぼ同じ外径を有する金属シャフトなどであり得るマンドレル９０が、図示するように挿入される。次いで、接合された構造体は、バブルコネクタ８８aを画定するキャビティを含む金型（図示せず）内に配置される。次いで、シリコーンのようなポリマ材料を金型内に注入し、硬化させて（例えば白金硬化）、第１のＹセグメントまたはＴＥＥセグメント８６’とダブルクロスセグメント８４との間のインターフェースにバブルコネクタ８８ａを形成する。その後、マンドレル９０は、マンドレル９０をその際に形成された構造体から図７Ｂの矢印Ａの方向に引っ張ることによって取り外すことができる。次に、図７Ｃに示すように、第２のＹセグメントまたはＴＥＥセグメント８６’’が、ダブルクロスセグメント８４に固定される。マンドレル９０が、第２のＹセグメントまたはＴＥＥセグメント８６’’およびダブルクロスセグメント８４に挿入される。次いで、前述したように、接合された構造体を金型内に配置し、ここで図７Ｃに示されているように、第２のＹまたはＴＥＥセグメント８６’’とダブルクロスセグメント８４との間の接合部の周囲にバブルコネクタ８８ｂが形成される。硬化後、マンドレル９０は、矢印Ｂの方向に引っ張ることにより同様に取り外される。

次に、図７Ｄに示すように、マンドレル９０は、図示のように、第１のＹセグメントまたはＴＥＥセグメント８６’およびダブルクロスセグメント８４のセグメントまたはレッグ内に配置される。次いで、前述のように、接合された構造体を型内に配置し、図７Ｃに示すように、第２のＹセグメントまたはＴＥＥセグメント８６’’とダブルクロスセグメント８４との間の接合部の周囲にバブルコネクタ８８ｃが形成される。硬化後、マンドレル９０は、矢印Ｃの方向に引っ張ることにより取り外される。図７Ｅを参照すると、マンドレル９０は、その後、図示されるように、第２のＹまたはＴＥＥセグメント８６’’の残りのセグメントまたはレッグおよびダブルクロスセグメント８４に配置される。次いで、前述のように接合された構造体が、型内に配置され、ここで第２のＹまたはＴＥＥセグメント８６’’とダブルクロスセグメント８４との間の接合部の周囲にバブルコネクタ８８ｄが形成される。硬化後、マンドレル９０は、矢印Ｄの方向に引っ張ることにより取り外される。代替的に、第２のＹまたはＴＥＥセグメント８６’’のセグメントまたはレッグは、第１のＹまたはＴＥＥセグメント８６’のセグメントまたはレッグを接合する前に、ダブルクロスセグメント８４に接合することができることに留意されたい。

図７Ｆは、ループ部７２を有する完成した可撓性導管７０の図を示す。ループ部７２から延びる４つの分岐部７４、７６、７８、８０または端部があることに留意されたい。これらの分岐部７４、７６、７８、８０は、様々な長さであってもよい。さらに、可撓性導管７０の分岐部７４、７６、７８、８０には、１またはそれ以上の任意の端部またはコネクタ（図示せず）を追加できる。これらは、別の成形方法によって加えられてもよい。これらには、透明チューブ、編み込みホース、ホースバーブまたは成型トリクランプガスケットによる延長が含まれる。

このようにループ部７２に可撓性導管７０を形成することの重要な利点は、ループ部７２における滞留容積をなくすか、または大きく減らす位置に、バルブ閉鎖点９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ、９２ｅ、９２ｆ、９２ｇ、９２ｈ、９２ｉを配置できることである。その他の製造プロセスは、様々な交差経路の間にかさばるか、球根状のオーバーモールドコネクタを適用する。バルブ閉鎖点９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ、９２ｅ、９２ｆ、９２ｇ、９２ｈ、９２ｉは、これらの大きなオーバーモールド構造が位置するところに配置できない。対照的に、図７Ｆに示すように、バルブ閉鎖点９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ、９２ｅ、９２ｆ、９２ｇ、９２ｈ、９２ｉは、交差する流体経路に非常に近接して配置できる。重要なことは、これらのバルブ閉鎖点９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ、９２ｅ、９２ｆ、９２ｇ、９２ｈ、９２ｉが、オーバーモールドまたは他のかさばる接合材料で覆われていない、または閉塞されていない生来の可撓性導管７０がある位置にすべて配置されることである。

好ましくは、閉鎖点９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ、９２ｅ、９２ｆ、９２ｇ、９２ｈ、９２ｉは、交差または隣接流路または流体経路から１ｃｍ未満にある。さらに好ましくは、閉鎖点９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ、９２ｅ、９２ｆ、９２ｇ、９２ｈ、９２ｉは、別の流路または流体経路に侵入またはマイナス影響を与えない限りで、交差または隣接する流路または流体経路に可能な限り近接して配置される。例えば、図７Ｆに示すように、ダブルクロスセグメント８４の交差流路のすぐ隣に形成される４つのバルブ閉鎖点９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄがある。これらのバルブ閉鎖点９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄの閉鎖は、ダブルクロスセグメント８４または第１または第２のＹまたはＴＥＥセグメント８６’、８６’’のレッグまたはセグメントにおける貴重な試薬または製品の滞留を防止する。例えば、図１乃至図６に示す５つのバルブを有するバルブアッセンブリ１０において、バルブは、閉鎖点９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ、９２ｅを形成するように配置され、それらの閉鎖点は、分岐部７６、８０とコネクタセグメント８２との間に形成されたバイパス経路近くに密接して配置される。

図７Ｆに示すように、追加のバルブ閉鎖点９２ｆ、９２ｇ、９２ｈ、９２ｉがあってもよい。例えば、図７Ｆでは、ＹまたはＴＥＥセグメント８６’、８６’’のレッグまたはセグメントの近くに配置された４つの追加のバルブ閉鎖点９２ｆ、９２ｇ、９２ｈ、９２ｉがある。これらのバルブ閉鎖点９２ｆ、９２ｇ、９２ｈ、９２ｉは、分岐部７４、７８からの流体の滞留を防ぐ。これらの付加的な閉鎖点９２ｆ、９２ｇ、９２ｈ、９２ｉは、例えば、図１２Ａおよび図１２Ｂにおける、９つのバルブを使用するバルブアッセンブリにて使用される。ループ部７２における滞留容積を最小限にするかなくせるという特徴は、少量の薬剤または生成物でさえも有意な金額となり得る製薬および生物医薬品用途にとって特に重要である。さらに、滞留容積エリアは、製造作業中に起こる他のプロセスを汚染する、またはそれらのプロセスに悪影響を及ぼすことのある残留流体および／または試薬を含み得る。これらは、例えば、製品の歩留まりに影響を与える可能性がある。

図１乃至図４および図８に示すように、バルブアッセンブリ１０は、一実施形態において、可撓性導管７０の一部を覆う剛性のジャケット３０を具える。特に、剛性のジャケット３０は、バルブ本体１２の外側に延びるループ部７２の部分を覆う。各ジャケット３０は、１またはそれ以上のヒンジ３６を介して互いに接続された第１の半部３２と第２の半部３４とを具える。バルブ本体１２と同様に、ジャケット３０の第１の半部３２および第２の半部３４が閉じられると、通路３８がジャケット３０の中に形成され、可撓性導管７０の一部を収容する。これらの通路３８は、可撓性導管７０を収容するように寸法決めされている（例えば、完全に閉じているときは円形形状）。各ジャケット３０の第１の半部３２および第２の半部３４は、半環状または半円形の凹みを具えており、一緒にして閉状態にすると、可撓性導管７０を収容する円形または環状の通路３８を形成する。通路３８の寸法は、バルブ本体１２と同様に可撓性導管７０がぴったりと保持されるものとなっている。

一態様では、ジャケット３０は、硬質なポリマ系材料から形成される。例えば、これらには、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）などのポリマ材料または環境または用途に適したその他の加工熱可塑性材料が含まれる。例えば、ポリエチレン（ＰＥ）およびポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）（例えば、ＵＬＴＥＭ樹脂）、脂肪族ポリアミド（例えば、ナイロン）、ポリフェニルスルホン（例えば、ＲＡＤＥＬ）などの標準熱可塑性樹脂およびポリオレフィン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）またはペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリカーボネート（より耐熱性であり得る）、ポリスルホン（ＰＳＵ）などのフルオロポリマを含む。もちろん、ジャケット３０は、金属材料（例えば、ステンレス鋼）で作ることもできる。

一実施形態では、ジャケット３０は、バルブ本体１２によって閉状態で保持、または維持される。特に、図５および図６に示すように、第１および第２のバルブ本体部１４、１６は、その中に形成された凹部４０を具えることができ、それは、ジャケット３０の端部を受け入れ、それにより、バルブ本体１２が閉状態にあるときに、ジャケット３０の外側部分周りを閉じる。代替的に、ジャケット３０は、本明細書に記載の留め具２２のような１またはそれ以上の留め具によって閉じた状態で保持されてもよい。ジャケット３０はまた、摩擦嵌合／圧入または同様の技術を用いて一緒に保持されてもよい。他の実施形態では、ジャケット３０の端部は、バルブ本体１２の対応する受け部と適合するように構成（またはその逆）されたフランジ付き端部などを具える。これらは、フランジ付き端部を受容し収容するように寸法決めされた凹部４０に形成された肩部または溝を含むことができる。ジャケット３０の端部は、図５、図６および図８に示すように、バルブ本体１２に対してジャケット３０が固定されるのを助けるために、バルブ本体１２において開口部または孔１３に挿入するポスト３１などの１またはそれ以上の突起を具えることができる。

さらに別の実施形態では、ジャケット３０は、バルブ本体１２の内部に接続することなく、その外面に単に当接してもよい（またはバルブ本体１２の縁に隣接して配置されてもよい）。さらに別の実施形態では、ジャケット３０を完全に省略して、可撓性導管７０のループ部７２全体を保持するようにバルブ本体１２をより大きくしている。この実施形態を図１２Ａおよび図１２Ｂに示す。

図１に戻ると、この特定の実施形態では、バルブ本体１２の第１のバルブ本体部１４に固定された５つの別々のバルブ５０、５２、５４、５６、５８がある。これらのバルブは、第１のバルブ５０、第２のバルブ５２、第３のバルブ５４、第４のバルブ５６および第５のバルブ５８として参照する。バルブ５０、５２、５４、５６、５８は、第１のバルブ本体部１４に固定するように図示されているが、第２の本体部１６に固定しても良いし、または両方の部分１２、１４上に配置することもできる（例えば、バルブ間により多くの空間を設けるため）。本明細書で説明するように、バルブ５０、５２、５４、５６、５８は、バルブ本体１２内に収容される可撓性導管７０を選択的に挟むのに使用する。図示する実施形態では、各バルブ５０、５２、５４、５６、５８は、クランプ６０を使用してバルブ本体１２に固定されているが、このクランプ６０はオプションであり、いくつかの別の実施形態では、バルブ５０、５２、５４、５６、５８は、バルブ本体１２に直接固定されてもよい。

各バルブ５０、５２、５４、５６、５８は、矢印Ａ（図９）の方向に移動して、可撓性導管７０の中央ルーメン７１を選択的に開閉するピンチ要素６４を具えるアクチュエータ６２を具える。アクチュエータ６２は、様々なアプローチを使用して移動させることができる。例えば、アクチュエータ６２は、空気ポート６６（図示はしないが、空気ラインに接続されている）を使用する空気圧作動式バルブであってもよい。また、アクチュエータ６２は、回転するボンネット等を用いて手動で前進／後退させることができる。アクチュエータ６２はまた、ボンネット等の回転を必要としない手動起動のトグルタイプの機構を用いて作動させることもできる。これにより、バルブのオン／オフ状態を迅速に切り替えることが可能になる。アクチュエータ６２はまた、電気的に駆動されるモータやサーボによって作動してもよい。典型的には、バルブ５０、５２、５４、５６、５８は、開閉状態を制御するため、オフバルブエレクトロニクスを用いて自動的に制御される。例えば、別個の制御パネルアッセンブリ（図示せず）に配置されたソレノイドを使用して、空気ポート６６への空気流を制御して、バルブ５０、５２、５４、５６、５８をオン／オフすることができる。

図４、図５および図１０に示すように、第１のバルブ５０は、第１のバルブ本体部１４に配置された開口部６５を通過するピンチ要素６４を作動させて、図４に示すように閉鎖点＃１で可撓性導管７０を挟む。閉鎖点＃１は、第１の分岐部７４と第２の分岐部７６との間に位置する。第２のバルブ５２は、第１のバルブ本体部１４に配置された開口部６５を通過するピンチ要素６４を作動させて、閉鎖点＃２で可撓性導管７０を挟む。閉鎖ポイント＃２は、第２の分岐部７６と第３の分岐部７８との間に位置する。第３のバルブ５４は、第１のバルブ本体部１４に配置された開口部６５を通過するピンチ要素６４を作動させて、閉鎖点＃３で可撓性導管７０を挟む。閉鎖点＃３は、第３の分岐部７８と第４の分岐部８０との間に位置する。第４のバルブ５６は、第１のバルブ本体部１４に配置された開口部６５を通過するピンチ要素６４を作動させて、閉鎖点＃４で可撓性導管７０を挟む。閉鎖点＃４は、第４の分岐部８０と第１の分岐部７４との間に位置する。第５のバルブ５８は、第１の本体部１４に配置された開口部６５を通過するピンチ要素６４を作動させて、閉鎖点＃５に可撓性導管７０を挟む。閉鎖点＃５は、コネクタセグメント８２内に位置する。

図１０は、クロマトグラフィカラム１００に関連したバルブアッセンブリ１０を使用するための配管および計装図を示す。この実施形態では、クロマトグラフィカラム１００は、順流または逆流のいずれかで作動することができる。図１のバルブアッセンブリ１０を参照すると、可撓性導管７０の第１の分岐部７４が、クロマトグラフィカラム１００の入口ポート接続部に連結されている。可撓性導管７０の第３の分岐部７８が、クロマトグラフィカラム１００の出口ポートに連結されている。製薬またはバイオプロセス操作（例えば、供給ポンプおよび上流の器具）からの流体が、可撓性導管７０の第２の分岐部７６を介してバルブアッセンブリ１０に入り、可撓性導管７０の第４の分岐部８０（図２を参照）を介してバルブアッセンブリ１０から出る（下流の（排水用）器具）。図１０において、ＰＹ－００１、ＰＹ－００２、ＰＹ－００３、ＰＹ－００４、ＰＹ－００５は、バルブ５０、５２、５４、５６、５８それぞれに関連するソレノイドバルブを示す。

カラム充填または通常捕獲モード中のような順流が使用されるクロマトグラフィカラム１００の動作中、バルブ５０、５２、５４、５６、５８は、以下の表１に従って開／閉状態にある。

カラム洗浄または膨張床処理のような逆流が使用されるクロマトグラフィカラム１００の動作中、バルブ５０、５２、５４、５６、５８は、以下の表２に従って開／閉状態にある。

クロマトグラフィカラム１００をバイパスする必要のある動作中、バルブ５０、５２、５４、５６、５８は、以下の表３に従って開／閉状態にある。

図１１は、例示的な高圧プロセスで使用されるバルブアッセンブリ１０を示す。この実施形態では、バルブアッセンブリ１０の外側に配置された可撓性チューブ７０は、それ自体が別々のジャケット１２０によって取り囲まれている。ジャケット１２０は、可撓性チューブ７０を取り囲む第１および第２の半部から形成されてもよく、留め具（バルブアッセンブリ１０に関連して本明細書で説明されているもののようなもの）、圧入構造などを使用して固定できる。ジャケット１２０は、金属またはポリマ材料（本明細書に記載されているものなど）のような適当に硬質な材料から作ることができ、可撓性チューブ７０を収容するための外骨格型構造として作用し、高圧流体の運搬に対応して、可撓性チューブ７０の「動脈瘤」のような故障を防止する。ジャケット１２０は、モジュール式であり、可撓性チューブ７０に露出した領域がないよう互いに（またはその他の構成要素と）連結することができる。クランプ１２２（１つが図１１に示されている）が、隣接するジャケット１２０を連結するために使用しても良いし、または様々な構成要素を連結するのに使用する取付金具をジャケット１２０が具えても良い。ジャケット１２０は、それらが使用されるプロセスに従って、可撓性チューブ７０を規則的に配列する多くのサイズおよび形状を有し得る。

図１２Ａおよび図１２Ｂは、バルブアッセンブリ２００の別の実施形態を示す。この実施形態では、バルブアッセンブリ２００は、１またはそれ以上のヒンジ２０８を介して互いに接続された第１の本体部２０４および第２の本体部２０６を具えたバルブ本体部２０２を具える。バルブ本体部２０２および各部分２０４、２０６は、典型的には金属材料（例えば、ステンレス鋼）から作られるが、適当な硬質プラスチック材料から形成することもできる。この実施形態では、可撓性導管７０のループ部７２（図１２Ｂ）全体が、バルブ本体２０２内に収容されている。したがって、この実施形態では、可撓性導管７０のループ部７２の一部を覆うために使用する剛性のジャケットは存在しない。この実施形態において、第１の本体部２０４および第２の本体部２０６の内側に面する各表面は、それぞれの半環状または半円形の通路を画定しており、その通路は、合わさった閉状態のとき、可撓性導管７０のループ部７２を保持する通路２０９（例えば、円形の通路）を画定する。バルブ本体２０２は、本明細書に記載の１またはそれ以上の留め具２１０を使用して閉状態で固定され得る。留め具２１０は、ノブ２１４が回転するネジ山を有する枢動ラッチ２１２を具え、バルブ本体２０２を選択的に開閉するために締め付けられ、および／または緩めることができる。枢動ラッチ２１２を回転させて、第１および第２の本体部２０４、２０６に位置するノッチ２１６（図１２Ｂ）またはその類似物の中に入れることができ、ノブ２１４を締めると、閉状態でバルブ本体２０２が保持される。反対に、ノブ２１４を緩め、枢動ラッチ２１２をノッチ２１６から外すように回転させて、バルブ本体２０２を１またはそれ以上のヒンジ２０８を介して開くことができる。

この実施形態では、バルブ本体２０２に固定された９つの別個のバルブ２２０、２２２、２２４、２２６、２２８、２３０、２３２、２３４、２３６がある。図示の実施形態では、これら５つのバルブ２２０、２２２、２２４、２２６、２２８は、第１の本体部２０４に固定されるが、残りの４つのバルブ２３０、２３２、２３４、２３６は、第２の本体部２０６に固定される。各バルブ２２０、２２２、２２４、２２６、２２８、２３０、２３２、２３４、２３６は、クランプ２３８を介してバルブ本体２０２に固定されている。クランプ２３８はオプションであるが、いくつかの他の実施形態では、バルブ２２０、２２２、２２４、２２６、２２８、２３０、２３２、２３４、２３６は、バルブ本体部２０２に直接固定することができる。バルブ２２０、２２２、２２４、２２６、２２８、２３０、２３２、２３４、２３６は、本明細書に記載された任意のタイプのバルブであってよく、それぞれが、バルブ本体２０２内に収容された可撓性導管７０の選択的に挟むために使用される。各バルブ２２０、２２２、２２４、２２６、２２８、２３０、２３２、２３４、２３６は、可撓性導管７０の中央ルーメン７１を選択的に開閉するため、本明細書における先の実施形態において説明したように、アクチュエータおよびピンチ要素（図示せず）を具える。

この実施形態では、バルブ２２０、２２２、２２４、２２６、２２８、２３０、２３２、２３４、２３６は、図７Ｆに示すように閉鎖点を提供するように配置される。したがって、この実施形態では、可撓性導管７０のループ部７２内の交差流路の近くに閉鎖点９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ、９２ｅ、９２ｆ、９２ｇ、９２ｈ、９２ｉを配置することにより、図７Ｆに示すようなダブルクロスセグメント８４または第１または第２のＹまたはＴＥＥセグメント８６’、８６’’のレッグまたはセグメントにおける潜在的な滞留体積が減少または排除される（閉鎖点９２ｆ－９２ｂ間、９２ｈ－９２ａ間、９２ｉ－９２ｃ間、９２ｄ－９２ｇ間の体積が、流体から隔離される）。さらに、この実施形態では、バルブ２２０、２２２、２２４、２２６、２２８、２３０、２３２、２３４、２３６は、バルブ本体２０２の両側に配置されており、９つのバルブ２２０、２２２、２２４，２２６、２２８、２３０、２３２、２３４、２３６を取付ける適当な空間を提供する。この実施形態では、２つのバルブ２２８、２３２は閉じて、第１の分岐部７４と第２の分岐部７６との間の流路を隔離することができる。別の２つのバルブ２２２、２３０を閉じて、第２の分岐部７６と第３の分岐部７８との間の流路を隔離することができる。別の２つのバルブ２２０、２３４は閉じて、第３の分岐部７８と第４の分岐部８０との間の流路を隔離することができる。別の２つのバルブ２２６、２３６は閉じて、第４の分岐部８０と第１の分岐部７４との間の流路を隔離することができる。単一のバルブ２２４は、コネクタセグメント８２（例えば、バイパス経路）内の流路を閉じるために使用される。

本明細書に記載のバルブアッセンブリ１０、２００の１つの利点は、それらが比較的コンパクトであり、複雑な取り付け構造または工具を必要とせずに、手動で開閉し、配置できることにある。さらに、バルブアッセンブリ１０、２００は、可撓性導管７０を別の置換可撓性導管７０と迅速に交換することが可能である。無菌状態または無菌条件が必要なアプリケーションにおいて、可撓性導管７０は、新しい可撓性導７０と交換して取り替えることができる。このことは、留め具２２、２１０を使用してバルブアッセンブリ１０、２００を開き、古いまたは使い捨て可撓性導管７０を取り外してバルブアッセンブリ１０、２００に新しい可撓性導管７０を挿入し、留め具２２、２１０を使用してバルブアッセンブリ１０、２００を閉じることによって迅速に行うことができる。バルブアッセンブリ１０、２００は、比較的コンパクトであるばかりでなく、可撓性導管７０を他のプロセスユニットまたは構成要素へと多次元に方向付けして管理するために使用することができる追加のジャケット１２０と共に選択的に使用することができる。

本発明の実施形態を図示し説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更を行うことができる。例えば、バルブアッセンブリ１０、２００は、クロマトグラフィカラム関連で使用されると説明されているが、バルブアッセンブリ１０、２００は、流れを逆にしたり、バイパスしたりする必要のある様々な用途に使用できる。別の例として、ループ部７２を含む可撓性導管７０は、４つの分岐部７４、７６、７８、８０を有するものとして示されているが、ループ部７２に連結されるより多くの分岐部が存在してもよい。そのような構造においては、バルブアッセンブリに更なるバルブが追加される。さらに、図１２Ａおよび図１２Ｂの９つのバルブの実施形態では、ループ部７２全体をバルブ本体２０２に含むように示されているが、図１乃至図６の５つのバルブの実施形態もまた、ループ部７２全体がバルブ本体１２内にあり、それにより剛性のジャケット３０が存在しないよう構成することができる。さらに、様々な実施形態が本明細書に記載されているが、一実施形態における様々な特徴は、他の実施形態と組み合わせて使用することができることを理解されたい。すなわち、一実施形態の特徴は、別の実施形態で置換または使用されてもよい。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物を除き、限定されるべきではない。

Claims (13)

1. 可撓性導管において：
   導管のループと；
   前記導管のループから延在する第１の導管の分岐部と；
   前記導管のループから延在する第２の導管の分岐部と；
   前記第１の導管の分岐部と前記第２の導管の分岐部とを接続するコネクタセグメントと；を具え、
   前記第１の導管の分岐部と前記第２の導管の分岐部と前記コネクタセグメントとのそれぞれが、中を通る流体通路を画定しており、
   可撓性の前記導管のループが、互いに結合された３つの別個の可撓性チューブピースから作成され、当該３つの別個の可撓性チューブピースが、前記コネクタセグメントと前記導管のループの交差位置から離れてともに結合されており、前記交差位置に隣接する可撓性チューブの部分が、前記交差位置の周囲に配置された複数のバルブが閉鎖された時に前記交差位置に沿った前記可撓性導管内の滞留容積を最小限にすることを特徴とする可撓性導管。
2. 請求項１に記載の可撓性導管において、３つの前記可撓性チューブピースが：
   第１の一対の隣接する分岐部および第２の一対の隣接する分岐部を有するダブルクロスピースと；
   前記ダブルクロスピースの第１の一対の隣接する分岐部を連結する第１の導管ピースと；
   前記ダブルクロスピースの第１の一対の隣接する分岐部に対向する前記ダブルクロスピースの第２の一対の隣接する分岐部を連結する第２の導管ピースと；を具えることを特徴とする可撓性導管。
3. 請求項２に記載の可撓性導管が、さらに：
   前記第１の導管ピースによって形成されて、前記導管のループから離れて延在する第３の導管の分岐部と；
   前記第２の導管ピースによって形成されて、前記導管のループから離れて延在する第４の導管の分岐部と；を具えることを特徴とする可撓性導管。
4. 請求項２または３に記載の可撓性導管において、
   前記第１の導管ピースがＹまたはＴ形の導管ピースを有し、
   前記第２の導管ピースがＹまたはＴ形の導管ピースを有することを特徴とする可撓性導管。
5. 請求項１乃至４に記載の可撓性導管において、前記可撓性チューブの部分が、前記コネクタセグメントと前記導管のループの交差位置から１ｃｍ未満の範囲にあることを特徴とする可撓性導管。
6. 請求項１または５に記載の可撓性導管において、前記交差位置を通る流れに侵入したり悪影響を与えずに、前記可撓性チューブが前記コネクタセグメントと前記導管のループの交差位置に可能な限り近くに配置されていることを特徴とする可撓性導管。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の可撓性導管において、前記交差位置におけるまたはこれに隣接する可撓性チューブの部分が、バルブのピンチ要素によって挟まれるように十分な可撓性を有することを特徴とする可撓性導管。
8. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の可撓性導管において、３つの個別の前記可撓性チューブピースが、オーバーモールドされた部分によって結合されていることを特徴とする可撓性導管。
9. 請求項８に記載の可撓性導管において、前記オーバーモールドされた部分が、前記コネクタセグメントと前記導管のループの交差位置から離間しており、前記交差位置における可撓性チューブ部分が前記交差位置における可撓性導管の閉鎖を可能にし、前記交差位置に沿ったデッドレッグに形成を最小限にすることを特徴とする可撓性導管。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の可撓性導管において、少なくとも前記導管のループが、バルブ本体を通って延びる通路内に収まるように構成されていることを特徴とする可撓性導管。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の可撓性導管において、前記可撓性導管の少なくとも一部が、剛性のジャケット内を通る通路内に収容されるように構成されていることを特徴とする可撓性導管。
12. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の可撓性導管において、前記コネクタセグメントが、前記導管のループの対向する側部を接続することを特徴とする可撓性導管。
13. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の可撓性導管において、前記分岐部が１以上の端部またはコネクタを有することを特徴とする可撓性導管。

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