Die Erfindung betrifft einen Ventilblock zur einmaligen Verwendung in einem Bioprozess.

Die Trends der letzten Jahre in der biopharmazeutischen Industrie weisen verstärkt in die Richtung der Verwendung von Einweg-Komponenten (engl.: disposable oder single-use components), insbesondere aufgrund der damit erreichbaren hohen Flexibilität sowie Einsparung von Zeit, Investitionen und Betriebsaufwand wie Reinigung und deren Validierung und Überprüfung. Einweg- Komponenten werden nicht mehr nur im Bereich der Produkt- und Prozessentwicklung eingesetzt, sondern inzwischen auch im Bereich der klinischen Prüfmusterherstellung (engl.: Clinical Trial Manufacturing, Abk.: CTM) für das Zulassungsverfahren und sogar in der kommerziellen „Guten Herstellungspraxis“ (engl.: Good Manufacturing Practice, Abk.: GMP) bei der Produktion von Arzneimitteln.

Einweg-Komponenten werden in der Fachwelt eindeutig abgegrenzt von herkömmlichen wiederverwendbaren Komponenten (engl.: re-usable, multi-use), z. B. Edelstahltanks, die nach einmaliger Benutzung nicht einfach entsorgt werden, sondern für jeden weiteren Einsatz erneut gereinigt, sterilisiert und getestet werden müssen. Einweg-Systeme werden nicht nur für kleinvolumige Prozesse, sondern auch für einen größeren Maßstab gewünscht, wobei die Kosten für solche Systeme nicht unrealistisch hoch anwachsen sollen.

Ein Beispiel für einen in der biopharmazeutischen Industrie relevanten Verfahrensschritt ist die chromatographische Aufreinigung. Dabei kommen verschiedene Arten von Chromatograhieverfahren, wie Affinitätschromatographie (z. B. mit Protein) oder lonenaustauschchromatographie (engl.: ion-exchange chromatography, Abk. IEX), insbesondere Kationenaustauschchromatographie (engl. Abk.: CEX) oder Anionenaustauschchromatographie (engl. Abk.: AEX) zum Einsatz, die sowohl mit klassischen Trennsäulen als auch mit Membranadsorbern realisiert werden können. Dabei kann der Prozess je nach Typ sowohl als Bind-and-Elute als auch als Flow-Through-Modus gefahren werden.

Wichtige Parameter zur Steuerung dieser Prozessschritte sind neben Prozessdruck und Medienfluss auch die Zusammensetzung und Eigenschaften der verschiedenen Puffer und Spüllösungen. Zur Kontrolle der Zugabe und Prozes- sierung der verschiedenen Puffer müssen die Zugabe, die Reihenfolge und die Durchflussmengen der einzelnen Puffer und Spüllösungen regelbar sein. Dies wird in den allermeisten Fällen über eine Pumpe in Kombination mit einer Reihe von Regel- oder Quetschventilen realisiert. Beim Einsatz von Einwegkomponenten kann dies wahlweise über sogenannte Schlauchquetschventile oder über Membranregelventile erfolgen. Dabei haben Anordnungen aus mehreren Schlauchquetschventilen oder Membranregelventilen einige Nachteile, von denen nachfolgend einige kurz erläutert werden.

- Ein großer „Footprint“, d. h. die Schlauchassemblies sind sehr groß und unhandlich und nehmen am jeweiligen Gerät oder Prozesssystem sehr viel Platz ein.

- Ein großer Totraum in den Schläuchen und ggf. anderen Komponenten, d. h. es befindet sich nach Beendigung des Prozessschritts noch relativ viel Medium im Schlauchsystem, das ungenutzt herausgespült wird. Dies ist unwirtschaftlich, da das Medium oft einen hohen finanziellen Wert hat (z. B. Antikörpermaterial). Aufgrund des großen Totraums kommt es bei der Prozessführung auch zu ungewollten Verdünnungs- und Mischeffekten und damit ggf. zu einer Verbreiterung der Chromatogramm-Peaks und infolgedessen zu einer ineffizienteren Trennung.

- Eine große Anzahl von Schlauch-Ventil-Verbindungen, die ein erhöhtes Risiko für Undichtigkeiten und Leckagen sowie eine relativ komplexe Art des Zusammenbaus mit einem damit verbundenen erhöhten Produktionsaufwand zur Folge hat. - Gegebenenfalls negative Eigenschaften auf das Zielmolekül des Prozesses, d. h. es könnte durch die strömungstechnisch ungünstige Geometrie der Komponenten und den damit einhergehenden unerwünschten Druckabfällen Schaden nehmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu vermeiden oder zu kompensieren und eine kostengünstige, kompakte und einfach zu handhabende Alternative für Einweg-Anwendungen zu schaffen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Ventilblock mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ventilblocks sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der erfindungsgemäße Ventilblock ist zur einmaligen Verwendung in einem Bioprozess vorgesehen und umfasst mehrere Ventileinheiten. Der Ventilblock umfasst einen einstückigen Blockkörper mit einem darin gebildeten Hauptkanal. Ferner umfasst der Ventilblock je Ventileinheit wenigstens einen im Blockkörper gebildeten Nebenkanal, einen im Blockkörper gebildeten Ventilsitz zwischen dem Nebenkanal und dem Hauptkanal und ein Verschlussteil mit einem Greifabschnitt. Außerdem umfasst der Ventilblock je Ventileinheit einen Aktuator, der an den Greifabschnitt des Verschlussteils gekoppelt ist und das Verschlussteil aus einer ersten Schaltstellung der Ventileinheit, in der das Verschlussteil gegen den Ventilsitz gedrückt wird und eine Strömungsverbindung zwischen dem Nebenkanal und dem Hauptkanal sperrt, in eine zweite Schaltstellung der Ventileinheit überführen kann, in der das Verschlussteil vom Ventilsitz angehoben wird und die Strömungsverbindung zwischen dem Nebenkanal und dem Hauptkanal freigibt. Der Greifabschnitt des Verschlussteils ist so angeordnet, dass er in beiden Schaltstellungen der Ventileinheit sowohl gegen den Hauptkanal als auch gegen den Nebenkanal abgedichtet ist.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Vielzahl der Schlauchverbindungen und das damit verbundene Totvolumen bekannter Zugabe-Anordnungen, die zur einmaligen Verwendung in einem Bioprozess vorgesehen sind, durch eine gemeinsame Ausbildung mehrerer Einweg-Ventileinheiten in einem Ventilblock vermieden werden können. Der erfindungsgemäße Ventilblock erlaubt eine äußerst kompakte platzsparende Anordnung der Ventileinheiten mit minimalem Totraum. Dank der direkt im Blockkörper des Ventilblocks gebildeten Kanäle sind weniger Schläuche und weniger Schlauchverbindungen notwendig, was die Handhabung erheblich erleichtert und zudem die Gefahr eines fehlerhaften Zusammenbaus minimiert.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Ventilblocks besteht darin, dass die Aktuatoren vollständig von dem durch die Kanäle des Ventilblocks strömenden Medium getrennt sind. Dies wird dadurch ermöglicht, dass der Greifabschnitt des Verschlussteils, an den der Aktuator gekoppelt ist, in einem Bereich angeordnet ist, der in beiden Schaltstellungen der Ventileinheit gegen die Kanäle abgedichtet ist. Dank dieser Trennung ist es nicht zwingend erforderlich, die Aktuatoren zu sterilisieren, da sie nicht mit dem Medium in Kontakt kommen und somit das Medium nicht kontaminieren können.

In diesem Zusammenhang ist eine stabile, aber lösbare, d. h. eine einfach und ohne Beschädigung oder gar Zerstörung trennbare Lagerung der Aktuatoren am Blockkörper vorteilhaft, sodass die Aktuatoren nach der einmaligen Verwendung des Ventilblocks nicht zusammen mit den restlichen Komponenten des Ventilblocks entsorgt werden müssen, sondern wiederverwendet werden können. Vorzugsweise sind die Aktuatoren mithilfe von Ventilkappen am Blockkörper gelagert, die noch weitere Funktionen übernehmen können, insbesondere das Verschließen des Blockkörpers nach der Montage der darin angeordneten Komponenten der Ventileinheiten.

Damit die Aktuatoren problemlos vom Blockkörper entfernt werden können, sollte auch die Kopplung der Aktuatoren an die Greifabschnitte des Verschlussteils lösbar sein.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Ventilblocks ermöglicht eine Erweiterung des Anwendungsspektrums und eine Erhöhung der Sicherheit im Betrieb, insbesondere im Hinblick auf Anwendungen mit hohen Drücken. Mit dem erfindungsgemäßen Ventilblock sind Anwendungen mit Drücken von 4 bar und mehr geplant. Dies ist mit herkömmlichen, nicht verstärkten Schlauchleitungen kaum möglich, wohl aber mit einem Blockkörper aus einem widerstandsfähigen, harten Kunststoff, in dem die Kanäle solchen Drücken standhalten können.

Vorzugsweise ist der Ventilsitz jeder Ventileinheit wenigstens teilweise im Wesentlichen trichterförmig, und das Verschlussteil weist einen Mantelabschnitt auf, der an die Trichterform des Ventilsitzes angepasst ist. Hierfür eignet sich insbesondere ein im Wesentlichen konusförmiger Mantelabschnitt. Die Trichterform des Ventilsitzes erweist sich strömungstechnisch und im Hinblick auf die zum Schließen des Ventilsitzes erforderlichen Kräfte als vorteilhaft, insbesondere im Falle eines quer und gleichzeitig höhenversetzt zum Hauptkanal angeordneten Nebenkanals. Aufgrund des im Vergleich zu anderen Lösungsansätzen geringeren Kraftaufwands für das Schließen des Ventils können kleiner dimensionierte Elektromotor-, Pneumatik- oder Magnetantriebe für die Aktuatoren verwendet werden.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist ein Randbereich des Verschlussteils am Blockkörper fixiert, und zumindest der Mantelabschnitt des Verschlussteils ist aus einem elastisch verformbaren Material gebildet. Bei dieser Ausführungsform ist zudem der Greifabschnitt des Verschlussteils an den Mantelabschnitt gekoppelt. Durch das Einspannen ist das Verschlussteil in einer vorgegebenen Position fixiert; dennoch lässt sich durch den Aktuator über den Greifabschnitt der elastisch verformbare Mantelabschnitt vom Ventilsitz anheben und absenken, um die Strömungsverbindung zwischen dem Nebenkanal und dem Hauptkanal freizugeben bzw. zu sperren. Der Vorteil hierbei ist, dass das Verschlussteil präzise eingespannt werden kann und die Bewegung bzw. Verformung des Verschlussteils zum Wechseln der Schaltstellung ausschließlich im Inneren des Blockkörpers stattfindet.

Zur Fixierung des Verschlussteils kann der Randbereich des Verschlussteils zwischen einer Ventilkappe und einem Absatz des Blockkörpers eingespannt werden. Die hierfür notwendige Befestigung der Ventilkappe am Blockkörper kann wiederum durch Schweißen, Kleben, eine Rastverbindung oder eine andere geeignete Technik erreicht werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung geht der Mantelabschnitt des Verschlussteils in einen Boden über, der dem Hauptkanal oder dem Nebenkanal zugewandt ist. Vom Boden erstreckt sich der Greifabschnitt in einen vom Mantelabschnitt umgebenen Hohlraum des Verschlussteils. Eine solche Geometrie ermöglicht ein einfaches und effektives Freigeben und Sperren des Ventilsitzes, jeweils ohne großen Kraftaufwand. Zum Anheben und Absenken des Verschlussteils weist der Aktuator vorzugsweise einen auslenkbaren Greifer auf, der an den Greifabschnitt des Verschlussteils gekoppelt ist.

Eine besondere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Mantelabschnitt des Verschlussteils eine dehn- und stauchbare Struktur hat. Die dehn- und stauchbare Struktur kann der eines Balgs oder einer Ziehharmonika mit Falten gleichen, oder sie kann mäanderförmig sein oder eine vergleichbare Form haben. Eine solche Struktur erlaubt bzw. unterstützt die für das Anheben und Absenken des Mantelabschnitts des eingespannten Verschlussteils erforderliche elastische Verformung des Mantelabschnitts.

Die Funktion der Ventileinheiten ist nicht auf das Sperren und Freigeben einer Strömungsverbindung zwischen einem Nebenkanal und dem Hauptkanal beschränkt. Zumindest bei einer der Ventileinheiten kann vorgesehen sein, dass das Verschlussteil einen Nebenkanal unabhängig vom Hauptkanal sperren oder freigeben kann und/oder eine oder mehrere Abzweigungen eines Nebenkanals freigeben oder sperren kann.

Im Hinblick auf eine effiziente Fertigung und Montage ist es vorteilhaft, dass zumindest einige der Verschlussteile der Ventileinheiten einstückig miteinander ausgebildet sind. Das Gleiche gilt für die Ventilkappen der Ventileinheiten.

Die Herstellung und der Zusammenbau des Ventilblocks können des Weiteren dadurch vereinfacht werden, dass an den aus dem Blockkörper herausgeführten Enden des Hauptkanals sowie der Nebenkanäle Anschlussstücke einstückig mit dem Blockkörper ausgebildet sind.

Der erfindungsgemäße Aufbau des Ventilblocks erlaubt es, dass alle Komponenten des Ventilblocks, mit Ausnahme der Aktuatoren, vorsterilisiert und ggf. auch vormontiert werden können.

Die Aktuatoren des Ventilblocks können flexibel angesteuert werden. Insbesondere sind die Aktuatoren so ausgelegt sind, dass sie von einer Steuereinheit wahlweise einzeln, gruppenweise oder alle gemeinsam angesteuert werden können. Somit ist es möglich, die Ventileinheiten des Ventilblocks einzeln, gruppenweise oder alle gleichzeitig zu betätigen. Das Überführen des Verschlussteils der Ventileinheit von der ersten in die zweite Schaltstellung und umgekehrt kann bei Verwendung eines geeigneten Aktuatorantriebs auch quasi-kontinuierlich erfolgen, um eine gewisse Flussregelung durch die Strömungsverbindung zwischen dem Hauptkanal und dem Nebenkanal zu ermöglichen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

- Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ventilblocks;

- Figur 2 eine Querschnittansicht des Ventilblocks aus Figur 1 ; und

- Figur 3 eine Längsschnittansicht des Ventilblocks aus Figur 1.

In den Figuren 1 bis 3 ist ein Ventilblock 10 zur Verwendung in einem Bioprozess dargestellt. In der dargestellten Ausführungsform sind im Ventilblock 10 drei Ventileinheiten 12 zusammengefasst, es können aber auch weniger oder mehr (z. B. zwölf) sein. Nachfolgend wird unabhängig von der Anzahl der Ventileinheiten 12 der grundlegende Aufbau des Ventilblocks 10 näher erläutert.

In einem länglichen, hier im Wesentlichen quaderförmigen Blockkörper 14 des Ventilblocks 10 sind ein in dessen Längsrichtung x verlaufender Hauptkanal 16 und mehrere, jeweils einer Ventileinheit 12 zugeordnete Nebenkanäle 18 gebildet, die in y-Richtung quer zum Hauptkanal 16 und bezüglich der z-Richtung oberhalb des Hauptkanals 16 verlaufen. Die Nebenkanäle 18 können sich von der jeweiligen Ventileinheit 12 jeweils nur zu einer Längsseite (wie hier dargestellt) oder zu zwei oder sogar drei Längsseiten des Blockkörpers 14 erstrecken. Allgemein können im Blockkörper 14 die Verläufe und die Anzahl der Abzweigungen der Nebenkanäle 18 entsprechend den Anforderungen der jeweiligen Anwendung weitgehend beliebig ausgebildet sein. Grundsätzlich ist es auch möglich, einen verzweigten Hauptkanal 16 oder mehrere Hauptkanäle 16 im Blockkörper 14 vorzusehen.

An den aus dem Blockkörper 14 herausgeführten Enden des Hauptkanals 16 sowie der Nebenkanäle 18 sind Anschlussstücke 20 vorgesehen, an die Schlauchleitungen angeschlossen werden können. Die Anschlussstücke 20 können Schlauchtüllen (hose barbs) sein oder Teilkomponenten zur Herstellung einer Tri- Clamp- oder Luer-Lock-Verbindung oder einer anderen geeigneten Verbindungsart. Typische Größen für den Innendurchmesser der Anschlussstücke 20 sowie des Hauptkanals 16 und der Nebenkanäle 18 sind 1/8” (3,18 mm), 1/4” (6,35 mm), 3/8” (9,53 mm), 1/2” (1 ,27 cm), 3/4” (1 ,91 cm) und 1” (2,54 cm). Nicht benötigte Anschlussstücke 20 können durch Blindstopfen verschlossen werden.

Der Blockkörper 14 ist, vorzugsweise zusammen mit den Anschlussstücken 20, einstückig aus einem widerstandsfähigen, harten Kunststoff gebildet. Das bedeutet, dass der Blockkörper 14 vorzugsweise, aber nicht zwingend aus einem einzigen und einheitlichen Teil gefertigt ist. Wenn der Blockkörper 14 nicht aus einem einzigen und einheitlichen Teil gefertigt ist, sind seine Abschnitte jedoch nicht nur fest, sondern so innig miteinander verbunden, dass sie nicht als mehrere aneinander gefügte Bauteile erscheinen und jedenfalls nicht mehr voneinander gelöst werden können, ohne dabei zerstört zu werden. An den Blockkörper 14 können weitere Komponenten angeschweißt oder angeklebt werden. Als Material für den Blockkörper 14 eignen sich z. B. Polyolefine, wie Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP), oder Polyester, wie Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylentereph- thalat (PBT) oder Polycarbonate (PC).

Die Nebenkanäle 18 stehen mit dem Hauptkanal 16 jeweils in Strömungsverbindung, wobei diese Strömungsverbindungen mithilfe der Ventileinheiten 12 einzeln, gruppenweise oder gemeinsam freigegeben werden können, wie später noch erläutert wird.

Jede Ventileinheit 12 hat im Bereich der Strömungsverbindung zwischen dem zugehörigen Nebenkanal 18 und dem Hauptkanal 16 einen durch eine Materialaussparung im Blockkörper 14 gebildeten Ventilsitz 22. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Ventilsitze 22 im Wesentlichen trichterförmig.

Auf den Ventilsitzen 22 sitzt jeweils ein Verschlussteil 24, das aus einem elastisch verformbaren Material gebildet ist, wie etwa Kautschuk, Silikon, thermoplastisches Elastomer (TPE), thermoplastisches Polyurethan (TPU) oder ein ähnliches Material. Das Verschlussteil 24 kann insbesondere durch ein Spritzgussoder ein additives Fertigungsverfahren (z. B. 3D-Druck) hergestellt werden. Die Außenkontur des Verschlussteils 24 ist so an die Tnchterform des Ventilsitzes 22 angepasst, dass es die Strömungsverbindung zwischen dem Nebenkanal 18 und dem Hauptkanal 16 verschließen kann. Je nach Gestaltung und Anordnung der Nebenkanäle 18 kann mit einem Verschlussteil 24 einer Ventileinheit 12 auch nur ein Nebenkanal 18 gesperrt werden (also ohne Beeinflussung des Hauptkanals 16), z.B. wenn sich der Nebenkanal 18 zwischen entgegensetzten Seiten des Blockkörpers 14 erstreckt. Wenn der Nebenkanal 18 Abzweigungen hat, können mit dem Verschlussteil 24 auch nur eine oder mehrere dieser Abzweigungen gesperrt werden. Grundsätzlich sind auch Kombinationen der zuvor beschriebenen Möglichkeiten realisierbar, z.B. das Sperren der Strömungsverbindung zwischen dem Hauptkanal 16 und einer oder mehrerer Abzweigungen eines Nebenkanals 18. Im Folgenden wird der Einfachheit halber aber hinsichtlich der Funktion der Ventileinheiten 12 nur auf die insbesondere in den Figuren 2 und 3 gezeigte Variante eingegangen, bei der das Verschlussteil 24 die Strömungsverbindung zwischen einem zugeordneten Nebenkanal 18 und dem Hauptkanal 16 freigeben oder verschließen kann.

Das Verschlussteil 24 ist innen hohl und weist einen Boden 26 auf, der dem Hauptkanal 16 zugewandt ist. An den Boden 26 schließt ein im Wesentlichen konusförmiger, bezüglich der z-Richtung umlaufender Mantelabschnitt 30 an, der den Hohlraum 28 des Verschlussteils 24 seitlich umgibt und an das innere Ende des Nebenkanals 18 angrenzt. In z-Richtung ist der Hohlraum 28 offen.

Der Mantelabschnitt 30 des Verschlussteils 24 hat eine - in den Figuren nicht im Detail gezeigte - Balg-, Ziehharmonika-, Mäander- oder vergleichbare dehn- und stauchbare Struktur, deren Bedeutung später noch genauer erläutert wird.

Das Verschlussteil 24 weist zudem einen Greifabschnitt 32 auf, der sich vom Boden 26 des Verschlussteils 24 in den Hohlraum 28 erstreckt. Der Greifabschnitt 32 ist hier konvex geformt, wobei dies nicht zwingend erforderlich ist. Zu beachten ist, dass sich der Greifabschnitt 32 in einem Bereich des Ventilblocks 10 befindet, der permanent sowohl gegen den Hauptkanal 16 als auch den Nebenkanal 18 abgedichtet ist.

Die Verschlussteile 24 der einzelnen Ventileinheiten 12 können auch miteinander verbunden sein, z. B. am oberen Rand der Mantelabschnitte 30. Dadurch vereinfacht sich die Fertigung, da mehrere oder alle Verschlussteile 24 zusammen als Einheit hergestellt und montiert werden können.

Die Verschlussteile 24 werden im Blockkörper 14 durch Ventilkappen 34 in Position gehalten. Die Ventilkappen 34 sind auf der - bezüglich der z-Richtung - Oberseite des Blockkörpers 14 an diesem befestigt und spannen jeweils einen seitlich nach außen überstehenden Randbereich der Mantelabschnitte 30 der Verschlussteile 24 an einem Absatz des Blockkörpers 14 ein. Die Befestigung der Ventilkappen 34 selbst erfolgt durch Schweißen, Kleben, Klemmen, eine Rastverbindung oder eine andere geeignete Verbindungstechnik.

Es ist grundsätzlich möglich, die Ventilkappen 34 einstückig miteinander auszubilden, d. h. die Ventilkappen 34 sind miteinander verbunden und können zusammen als Einheit hergestellt werden.

Die Ventilkappen 34 stellen zudem jeweils eine stabile Lagerung für einen Aktuator 36 (Antriebseinheit) zur Betätigung der jeweiligen Ventileinheit 12 bereit. Die Lagerung ist lösbar, d. h. die Aktuatoren 36 können nach der Verwendung des Ventilblocks 10 von diesem demontiert werden.

Die Antriebsart des Aktuators 36 (elektrisch, pneumatisch, hydraulisch etc.) ist hier nicht von Bedeutung, sondern die nachfolgend erläuterte, mittels des Aktuators 36 ausgeführte mechanische Betätigung der jeweiligen Ventileinheit 12.

Der Aktuator 36 weist einen linear in z-Richtung beweglichen Greifer 38 auf. Der Greifer 38 erstreckt sich durch die Ventilkappe 34 in den Hohlraum 28 und umgreift den Greifabschnitt 32, wobei auch andere Kopplungsarten möglich sind. In jedem Fall ist die Kopplung lösbar, sodass der gesamte Aktuator 36, einschließlich des Greifers 38, von der Ventilkappe 34 und dem Blockkörper 14 entfernt werden kann.

Bei jeder Ventileinheit 12 sind mittels des zugehörigen Aktuators 36 mindestens zwei Schaltstellungen realisierbar. Die erste Schaltstellung ist in den Figuren 2 und 3 gezeigt. Der Greifer 38 drückt das Verschlussteil 24 gegen den Ventilsitz 22, sodass die Strömungsverbindung zwischen dem Hauptkanal 16 und dem Nebenkanal 18 der Ventileinheit 12 gesperrt ist. In der zweiten Schaltstellung zieht der Greifer 38 den Greifabschnitt 32 mit dem Boden 26 des Verschlussteils 24 in z-Richtung nach oben. Da der obere Randbereich des Mantelabschnitts 30 durch die Ventilkappe 34 abgestützt ist, verformt sich der Mantelabschnitt 30 elastisch. Dies wird durch die oben erläuterte dehn- und stauchbare Struktur des Mantelabschnitts 30 ermöglicht oder zumindest begünstigt. Der untere Teil des Verschlussteils 24 ist in der zweiten Schaltstellung so weit in z-Richtung angehoben, dass eine Strömungsverbindung zwischen dem Hauptkanal 16 und dem Nebenkanal 18 der Ventileinheit 12 hergestellt ist. Diese Strömungsverbindung ist ausreichend, um einen gewünschten Durchfluss vom Hauptkanal 16 in den Nebenkanal 18 oder umgekehrt (je nach Anwendungsfall) herbeizuführen.

Grundsätzlich ist es auch möglich, durch entsprechende Ansteuerung des Aktuators 36 weitere Zwischenstellungen vorzusehen, um den Durchfluss auf ein gewünschtes Maß einzustellen. Bevorzugt ist eine quasi-kontinuierliche Einstellung des Durchflusses je nach Bedarf.

Alle Komponenten des Ventilblocks 10, mit Ausnahme der Aktuatoren 36, sind als dedizierte Einweg-Komponenten ausgelegt und können vormontiert und vor der Benutzung - oder sogar schon vor der Auslieferung - sterilisiert werden, insbesondere durch Gammastrahlung. In diesem Fall sind die Materialaien der einzelnen Ventilblockkomponenten so gewählt, dass ihre mechanischen Eigenschaften im Hinblick auf ihre Funktion durch die Bestrahlung nicht wesentlich beeinträchtigt werden. Vor der Inbetriebnahme des Ventilblocks 10 müssen dann nur noch die Aktuatoren 36 montiert und deren Greifer 38 an die Greifabschnitte 32 der Verschlussteile gekoppelt und die Schlauchverbindungen hergestellt werden. Da unabhängig von den Schaltstellungen der Ventileinheiten 12 weder die Greifer 38 noch andere Teile der Aktuatoren 36 mit dem durch den Hauptkanal 16 und die Nebenkanäle 18 strömenden Medium in Kontakt kommen, müssen die Aktuatoren 36 nicht zwingend sterilisiert sein.

Im Betrieb können die Ventileinheiten 12 des Ventilblocks 10 über die Aktuatoren 36 einzeln, gruppenweise oder alle gemeinsam angesteuert werden, um in einem Bioprozess die Zufuhr von Puffer, Spülmedium etc. durch die Nebenkanäle 18 in den Hauptkanal 16 freizugeben oder um ein Medium vom Hauptkanal 16 auf die Nebenkanäle 18 zu verteilen. Selbstverständlich ist der Ventilblock 10 nicht auf diese Anwendungen beschränkt.

Nach der einmaligen Verwendung des Ventilblocks 10 im Bioprozess werden die Aktuatoren 36 entfernt, und die übrigen Komponenten des Ventilblocks 10 können als Einheit entsorgt werden, ggf. auch zusammen mit den angeschlossenen Schlauchleitungen.

Bezuqszeichenhste

10 Ventilblock

12 Ventileinheit

14 Blockkörper 16 Hauptkanal

18 Nebenkanal

20 Anschlussstück

22 Ventilsitz

24 Verschlussteil 26 Boden

28 Hohlraum

30 Mantelabschnitt

32 Greifabschnitt

34 Ventilkappe 36 Aktuator

38 Greifer