用于与生物反应器一起使用的叶轮系统的制作方法

本公开涉及一种用于与生物反应器一起使用的叶轮系统、一种使用这种叶轮系统的方法以及一种制造这种叶轮系统的方法。

背景技术：

1、wo 2013/151733 a1公开了一种流体混合系统，其包括界定隔室的容器、诸如柔性袋。柔性驱动线布置在隔室内，该驱动线具有可旋转地连接到容器的第一端部的第一端部和可旋转地连接到容器的第二端部的相反的第二端部。至少一个混合元件、诸如叶轮与柔性驱动线联接。驱动线的旋转有助于叶轮在容器内的旋转。叶轮可以包括可枢转的或可折叠的叶片。通过折叠叶片(而叶片关于轴线和叶片顶端之间的部位弯折)，容器可以更完全地围绕叶轮折拢，同时最小化例如在运输期间损坏容器和叶片的风险。叶片中的每一者可以捕获流体并且自动地从折拢(折叠)位置移动到用于混合流体的展开(未折叠)位置。

2、然而，wo 2013/151733 a1的流体混合系统的问题在于，在折拢状态下，可折叠的叶片仍然占据驱动线周围的相当大的空间。

3、此外，需要相对复杂的机械系统将可折叠的叶片打开到展开位置以便开始搅拌。

技术实现思路

1、因此，本公开的目的是提供一种用于与生物反应器一起使用的叶轮系统，其中在折拢状态下，叶片朝向彼此折拢以占据驱动线周围的较少空间。

2、本公开的另一个目的是提供一种用于与生物反应器一起使用的叶轮系统，其中需要相对较不复杂的机械系统来将折拢的叶片转变到未折拢的位置以便开始搅拌。

3、根据本公开的实施方式，提供了一种用于与生物反应器一起使用的叶轮系统，包括：

4、-驱动轴，其被构造成通过生物反应器的驱动马达沿旋转方向围绕驱动轴的纵向轴线旋转；

5、-连接到驱动轴的至少两个叶轮叶片，其被构造为当驱动轴旋转时随驱动轴一起旋转，其中至少两个叶轮叶片被构造用于从折拢状态(collapsed state)转变到未折拢状态(un-collapsed state)以执行搅拌，其中在折拢状态下至少两个叶轮叶片不被定位成围绕驱动轴轴对称，而是诸如沿着纵向轴线对齐，其中在未折拢状态下至少两个叶轮叶片被定位成围绕驱动轴轴对称，其中当执行搅拌时，至少两个叶轮叶片中的至少一者通过由于来自生物反应器中的液体的阻力沿着驱动轴的圆周旋转而从折拢状态转变到未折拢状态。

6、由于至少两个叶轮叶片，诸如三个、四个、五个、六个或更多个叶片，优选地所有叶片，在折拢状态下不被定位成围绕驱动轴轴对称，而是诸如沿着纵向轴线对齐，因此在折拢状态下在驱动轴周围占据了少得多的空间，从而能够更容易地运输，并且当例如使用生物反应器袋或类似的用于生物反应的柔性容器时、即当用于生物反应的柔性容器围绕叶轮系统折拢时，叶轮系统的尺寸大大减小。

7、在本专利申请的上下文中，“对齐”表示“基本上径向对齐”，即关于驱动轴的公共旋转轴线、诸如驱动轴的纵向轴线、尤其是驱动轴的在其中叶片连接或以其他方式接合驱动轴的部分，在第一物品(诸如叶片)和第二物品(诸如在径向上相邻布置的叶片)的类似的径向延伸的特征之间形成的角度彼此小于60度、更优选地彼此小于45度、并且甚至更优选地彼此小于30度、并且甚至更优选地彼此小于20度、并且甚至更优选地彼此小于15度。

8、此外，当执行搅拌时，至少两个叶轮叶片中的至少一者通过由于来自生物反应器中的液体的阻力而沿着驱动轴的圆周旋转而沿着驱动轴的圆周(例如，沿着圆周弧)从折拢状态转变到未折拢状态。其中，两个(或更多个)叶轮叶片中的至少一者基本上以非常自然的方式沿着驱动轴的圆周“自动地”并且逐渐地转变到在处于未折拢状态下的叶轮叶片的最终轴对称的构造中的其自身的单独/唯一的位置：由液体施加在至少两个叶轮叶片中的至少一者上的流体动力将叶轮叶片中的至少一者推动到处于未折拢状态下的叶轮叶片的最终轴对称的构造中的其唯一的位置中，例如通过引起/使得至少两个叶轮叶片中的至少一者沿着驱动轴的圆周(或圆周弧)滑动(例如，旋转地滑动)。因此，可以避免使用复杂的机械系统来展开叶轮叶片。

9、上述叶轮系统的另一个优点在于，在折拢状态下，当用于生物反应的柔性容器围绕叶轮系统被折拢时，至少两个叶轮叶片不太可能损坏用于生物反应的柔性容器(例如，柔软袋)，因为至少两个叶轮叶片沿着纵向轴线对齐，从而将施加在用于生物反应的柔性容器的(相应侧的)内侧上的任何压力都分散到多个叶轮叶片上，因此防止了用于生物反应的柔性容器的刺穿或撕裂。

10、一个实施方式涉及一种前述的叶轮系统，其中至少两个叶轮叶片均独立地连接至驱动轴。因此，至少一个单独的叶轮叶片可以独立于其他叶轮叶片移动到相对应的叶轮叶片在未折拢状态下的最终位置，从而提高了叶轮系统的可靠性。此外，前述内容能够实现通过移除或添加叶轮叶片而对叶轮系统进行“调整(tuning)”，这也有助于制造。

11、本公开的一个实施方式涉及一种前述的叶轮系统，其中至少两个叶轮叶片中的至少一者利用被构造用于围绕驱动轴旋转的环独立地附接至驱动轴，其中环被构造用于从在折拢状态下在驱动轴上的第一取向旋转到在未折拢状态下在驱动轴上的单独的第二取向，使得至少两个叶轮叶片被定位成围绕驱动轴轴对称。这种可旋转环的使用能够实现至少两个叶轮叶片中的至少一者自然地移动到其在未折拢状态下的最终位置。叶轮叶片的移除或添加也进一步得到简化。

12、一个实施方式涉及一种前述的叶轮系统，其中环或驱动轴在环的轴向部位处的局部圆周中的一方设置有接合部，并且环或局部圆周中的另一方设置有接合构件，其中接合部和接合构件被构造为当环已经到达第二取向时彼此接合，从而防止环的旋转超过第二取向。

13、一个实施方式涉及一种前述的叶轮系统，其中在折拢状态下至少两个叶轮叶片沿着纵向轴线彼此相邻。因此，通过将至少两个叶轮叶片紧密地间隔在一起，诸如通过将它们沿着纵向轴线堆叠到彼此上，局部压力点发生的机会进一步降低，因此进一步防止了用于生物反应的柔性容器的刺穿或撕裂。

14、一个实施方式涉及一种前述的叶轮系统，其中，在折拢状态下，至少两个叶轮叶片沿着纵向轴线以如下方式彼此相邻，即当沿着纵向轴线观察时，至少两个叶轮叶片的轮廓对齐或以其他方式能够彼此接近。因此，叶轮叶片的紧凑的“包装”得以实现，其中由于叶轮叶片的轮廓在纵向方向上对齐，防止了至少两个叶轮在垂直于纵向轴线的方向上相对于彼此突出，因此进一步防止了用于生物反应的柔性容器的局部刺穿。

15、一个实施方式涉及一种前述的叶轮系统，其中两个或更多个叶轮叶片的径向外边缘在叶轮叶片的主平面中被倒圆，从而使得例如在运输或存储用于生物反应的柔性容器和叶轮系统时，生物反应器平滑地折拢到叶轮叶片上，进一步降低了用于生物反应的柔性容器发生损坏的风险。

16、一个实施方式涉及一种前述的叶轮系统，其中两个或更多个叶轮叶片的被倒圆的径向外边缘具有恒定的曲率半径，以进一步有助于用于生物反应的柔性容器在折拢状态下平滑地配置到叶轮叶片的径向外边缘上。

17、一个实施方式涉及一种前述的叶轮系统，其中两个或更多个叶轮叶片的径向外边缘在横向于径向外边缘和叶轮叶片的主平面的平面中被倒圆。因此，叶轮叶片是较不“尖锐的”，以进一步防止在折拢状态下刺穿或割破用于生物反应的柔性容器。

18、一个实施方式涉及一种前述的叶轮系统，其中至少两个叶轮叶片在折拢状态下沿着纵向轴线对齐，从而提供紧凑的叶轮叶片包装。

19、一个实施方式涉及一种前述的叶轮系统，其中至少两个叶轮叶片在折拢状态下关于纵向轴线相对于彼此形成旋转角，其小于45度、更优选地小于30度、并且甚至更优选地小于15度、最优选地约为0度，使得叶轮叶片在折拢状态下沿旋转方向靠近在一起。

20、一个实施方式涉及一种前述的叶轮系统，其中至少两个叶轮叶片均独立地连接到驱动轴，从而能够实现优化的设计和操作灵活性。

21、本公开的另一个方面涉及一种用于生物反应的柔性容器，其包括前述的叶轮系统，其中叶轮系统被配置在用于生物反应的柔性容器的内部。

22、一个实施方式涉及一种前述的用于生物反应的柔性容器，其中至少两个叶轮叶片处于折拢状态下。

23、一个实施方式涉及一种前述的用于生物反应的柔性容器，其中用于生物反应的柔性容器的内部无菌处理至至少10-3sal的无菌保证水平(sterility assurance level)。

24、一个实施方式涉及一种前述的用于生物反应的柔性容器，其还包括封装柔性容器的无菌屏障，其中无菌屏障可选地被构造为具有密封盖的袋、小袋(pouch)或桶状物(tub)。

25、本公开的另一个方面涉及一种生物反应器，其包括驱动马达和前述的叶轮系统或前述的用于生物反应的柔性容器，其中驱动轴连接至驱动马达。

26、本公开的另一个方面涉及一种使用前述的叶轮系统的方法，包括以下步骤：

27、-将驱动轴连接至生物反应器的驱动马达；以及

28、-通过生物反应器的驱动马达使驱动轴围绕驱动轴的纵向轴线旋转，其中至少两个叶轮叶片中的至少一者通过由于来自生物反应器中的液体的阻力沿着驱动轴的圆周旋转而从折拢状态转变到未折拢状态，以执行液体的搅拌。

29、本公开的另一个方面涉及一种制造前述的叶轮系统的方法，包括以下步骤：

30、-制造驱动轴，该驱动轴被构造成通过生物反应器的驱动马达沿旋转方向围绕驱动轴的纵向轴线旋转；

31、-制造至少两个叶轮叶片，该至少两个叶轮叶片用于连接到驱动轴，并且用于随驱动轴一起旋转，其中至少两个叶轮叶片中的至少一者被构造用于从折拢状态转变到未折拢状态以执行搅拌，其中在折拢状态下至少两个叶轮叶片不被定位成围绕驱动轴轴对称，其中在未折拢状态下至少两个叶轮叶片被定位成围绕驱动轴轴对称，其中当执行搅拌时，至少两个叶轮叶片中的至少一者通过由于来自生物反应器中的液体的阻力沿着驱动轴的圆周旋转而从折拢状态转变到未折拢状态；以及

32、-将至少两个叶轮叶片连接到驱动轴。

33、一个实施方式涉及一种前述的制造方法，其中制造至少两个叶轮叶片包括3d打印至少两个叶轮叶片中的至少一者、诸如两者。3d打印是在其中通过将材料添加在一起(诸如将液体分子或粉末颗粒熔合在一起)、材料被结合或固化以创建三维物体的各种工艺中的任意工艺。3d打印通常被用于快速制作原型和增材制造(am)二者。物体可以是几乎任何形状或几何体，并且通常使用来自3d模型的数字模型数据或诸如增材制造文件(amf)文件的另一个电子数据源来生产(通常按顺序分层)。存在许多不同的技术，如立体光刻(sla)或熔融沉积制造(fdm)。因此，与传统机加工工艺中从坯料中去除材料不同，3d打印或am通常通过逐层连续添加材料来从计算机辅助设计(cad)模型或amf文件构建三维物体。

34、一个实施方式涉及一种前述的制造方法，其中在折拢状态下至少两个叶轮叶片沿着纵向轴线对齐。