具有冷凝器的混合系统的制作方法
【专利说明】具有冷凝器的混合系统
[0001]本申请是申请人海克隆实验室有限公司的发明名称为“具有冷凝器的混合系统”的国际申请日为2011年月19日的国际申请号PCT/US 2011/021714的申请的分案申请，其进入中国国家阶段日期为2012年7月5日，进入中国国家申请号为201180005452.3，申请人在申请递交后变更为生命科技公司。
技术领域
[0002]本发明涉及结合冷凝器使用的用于混合并喷洒溶液和/或悬浮液的系统以及方法。
【背景技术】
[0003]生物反应器应用于细胞和微生物生长领域。传统的生物反应器包括能够密闭的刚性箱。具有螺旋桨的驱动轴可旋转地布置在箱内。螺旋桨起到使培养物悬浮并且混合的作用。喷洒器安装在箱的底部上并且用于将气体输送至培养物，以控制培养物的含氧量和pH值。
[0004]必须非常注意对生物反应器进行消毒和保持生物反应器的无菌性，以使培养物不会受到污染。因此，在生产不同批次的培养物的过程之间，必须仔细清洁混合箱、混合器以及与培养物相接触的所有其它的可重复使用的部件，以避免任何交叉污染。结构部件的清洁是劳动密集、耗时和高成本的。例如，清洁可能需要使用化学清洁剂(例如氢氧化钠)并且可能还需要蒸汽消毒。使用化学清洁剂的额外挑战在于化学清洁剂的使用相对比较危险，并且一旦使用，清洁剂的处理可能会困难并且/或者成本高。
[0005]除了清洁的劳动密集，传统的生物反应器还具有操作缺点。例如，由于需要在容器内喷洒培养物，因此气体收集在容器的上端处。为了将系统保持在期望的操作压力内，必须在不损害系统的无菌性的情况下定期或持续地排出一部分气体。这通常是通过由过滤器将气体排出而实现的。然而，这种过滤器通常可能由于由过滤器内的气体凝结而产生的水分而暂时变得堵塞。
【附图说明】
[0006]现在将参照附图对本发明的各种实施例进行讨论。应当理解，这些附图仅示出了本发明的典型实施例并且因此不应当被认为对本发明的范围构成限制。
[0007]图1是用于混合并喷洒溶液和/或悬浮液的系统的透视图，该系统具有冷凝器；
[0008]图2是图1所述的系统的混合器的透视图，该混合器与容器联接；
[0009]图3是图2所示的混合器的部分分解图；
[0010]图4是图3所示的混合器的驱动轴和螺旋桨组件的分解图；
[0011]图5是冷凝器系统的透视图；
[0012]图6是图5所示的冷凝器系统的冷凝器的透视图；
[0013]图7是图6所示的冷凝器体部的分解图；
[0014]图8是图6所示的冷凝器体部的核心部的透视图；
[0015]图9是图6所示的冷凝器体部的后透视图；
[0016]图10是图5所示的冷凝器系统的传输系统的透视图；
[0017]图11是图10所示的传输系统的冷凝袋的俯视平面图；
[0018]图12是与图6所示的冷凝器联接的图10所示的传输系统的透视图；以及
[0019]图13是图12所示的系统的相对侧的透视图。
【具体实施方式】
[0020]本发明涉及用于混合并喷洒溶液和/或悬浮液的系统以及方法。该系统通常能够用作生物反应器或发酵器以用于培养细胞或微生物。通过举例而非限制的方式，该创造性的系统能够用于培养细菌、真菌、藻类、植物细胞、动物细胞、原生动物、线虫类等。该系统能够容纳需氧或厌氧并且附着性或非附着性的细胞和微生物。该系统能够与非生物的溶液和/或悬浮液的形成以及/或者治疗相关地使用，然而却结合混合以及喷洒。例如，当喷洒被用于通过由二氧化碳的受控气态水平调节碳酸盐/碳酸氢盐水平来控制介质的pH值时，该系统能够用于形成介质。
[0021]该创造性的系统设计成使得与被处理的材料相接触的大部分系统部件能够在每次使用之后丢弃。因此，该创造性的系统基本消除了传统的不锈钢混合系统所需的清洁和消毒的负担。该特征还保证了在重复处理多个批次期间能够始终保持无菌性。鉴于上述，以及该创造性的系统易于伸缩、相对低成本以及易于操作的实际情况，该创造性的系统能够用于对这种处理过程预先进行外包的多种工业和研究设备。
[0022]结合本发明的特征的创造性系统10的一个实施例示于图1中。总体而言，系统10包括容器12，容器12布置在刚性支承壳体14内并且与冷凝器系统16流体联接。混合器18设计成用于使容器12内的成分混合和/或悬浮。现在将对系统10的各种部件进行更详细的讨论。
[0023]继续参照图1，支承壳体14具有基本圆柱形的侧壁20，侧壁20在上端22与相对的下端24之间延伸。下端24具有安装至其上的底板26。支承壳体14具有内部表面28，内部表面28限定腔30的边界。环形唇缘32形成于上端22处并且限定腔30的开口 34的边界。支承壳体14的底板26位于具有轮38的手推车36上。支承壳体14通过连接器40可移除地固定至手推车36。手推车36使得能够选择性地使支承壳体14移动和定位。在备选实施例中，支承壳体14不必位于手推车36上，而是能够位于地面或其它的结构上。
[0024]尽管支承壳体14示为具有基本圆柱形的构造，但是在备选实施例中，支承壳体14能够具有任何期望的形状:所述期望的形状能够至少部分地限定室的边界。例如，侧壁20不必呈圆柱形，而是能够具有多种其它横断、横截面构造，例如多边形、椭圆形或不规则形状。此外，应当理解，支承壳体14能够缩放成任何期望的尺寸。例如，能够预想到，支承壳体14能够形成合适的尺寸以使得腔30能够容纳小于50升或者大于1，000升的体积。支承壳体14通常由金属(例如不锈钢)制成，但是也可以由能够承受本发明所施加的负载的其它材料制成。
[0025]在本发明的一个实施例中，设置有用于调节布置在支承壳体14内的容器12内所容纳的流体的温度的装置。通过举例而非限制的方式，电加热元件能够安装在支承壳体14上或者支承壳体14内。来自加热元件的热直接或间接地传递至容器12。备选地，支承壳体14能够套有(jacketed)形成在支承壳体14上的一个或多个流体通道。流体通道能够具有使得流体(例如水或丙二醇)能够被栗送通过流体通道的入口和出口。通过加热或者以其它方式控制通过流体通道的流体的温度，能够调节支承壳体14的温度，当容器12布置在支承壳体14内时，支承壳体14的温度接着调节容器12内的流体的温度。也能够使用其它传统的装置，例如通过将气体燃烧器应用于支承壳体14，或者将流体栗出容器12、对流体进行加热并且接着栗送流体回到容器12中。当使用容器12作为生物反应器或发酵器的一部分时，用于加热的装置能够用于将容器12内的培养物加热至处于大约30°C到大约40°C之间的范围内的温度。也能够使用其它的温度。
[0026]图2示出了与混合器18联接的容器12。容器12具有从上端56延伸至相对的下端57的侧面55。容器12还具有内部表面58，内部表面58限定室50的边界，混合器18的一部分布置在室50中。在图示实施例中，容器12包括柔性的袋。与室50连通的多个端口51形成在容器12上。尽管仅示出两个端口 51，但是应当理解，容器12能够形成有任何期望数量的端口 51，并且端口 51能够形成在容器12上任何期望的位置(例如上端56、下端57和/或沿侧面55)处。端口 51能够具有相同的构造或者不同的构造，并且能够用于多种不同的目的。例如，端口 51能够与流体管路联接，以用于输送介质、细胞培养物和/或其它成分进入和离开容器12。
[0027]端口 51还能够用于将探针联接至容器12。例如，当容器12用作培养细胞或微生物的生物反应器时，端口 51能够用于联接探针，例如温度探针、pH探针、溶解氧探针等。端口 51以及各种探针和管路如何能够联接至端口 51的示例公开于2006年11月30日公布的美国专利公布N0.2006-0270036、2006年10月26日公布的美国专利公布N0.2006-0240546中，所述专利通过具体引用的方式结合到本文中。端口 51还能够用于将容器12联接至次级容器、联接至如下文所讨论的冷凝器系统16以及联接至其它期望的配件。
[0028]在本发明的一个实施例中，设置有用于将气体输送至容器12的下端处的装置。通过举例而非限制的方式，仍然如图2所示，喷洒器59能够位于容器12的下端57上或者安装至容器12的下端57，以用于将气体输送至容器12内的流体。如本领域技术人员所理解的，细胞或微生物在容器12内的生长过程中通常需要各种气体。所述气体通常包括由氧气、二氧化碳和/或氮气选择性地组成的空气。然而，也能够使用其它气体。添加这些气体能够用于调节培养物的溶解氧含量和pH。气体管路61与喷洒器59联接，以用于将期望的气体输送至喷洒器59。气体管路61不必通过容器12的下端57，而是能够从上端56或者从其它位置向下延伸。
[0029]喷洒器59能够具有多种不同的构造。例如，喷洒器59能够包括可渗透的膜或者由金属、塑料或其它材料构成的烧结结构，所述可渗透的膜或者烧结结构以气泡形式将气体分配到容器12中。较小的气泡能够允许气体被更好地吸收到流体中。在其它实施例中，喷洒器59能够仅仅包括管、端口或者形成在容器12上或与容器12联接的其它类型的开口，气体经由所述其它类型的开口通入容器12。相比布置在容器12上，喷洒器还能够形成在混合器18上或者与混合器18联接。喷洒器以及喷洒器如何用于本发明中的示例公开于先前通过引用的方式结合的美国专利公布N0.2006-0270036和N0.2006-0240546中。还能够使用其它传统的喷洒器。
[0030]在图示实施例中，容器12具有开口 52，开口 52被密封至混合器18的旋转组件82，将在下文进行更详细的讨论。因此，室50密闭，使得其能够用于处理无菌流体。在使用期间，容器12布置在支承壳体12的腔30内，如图1所示。容器12在使用期间由支承壳体14进行支承，并且能够随后在后续使用期间被丢弃。在一个实施例中，容器12由柔性、不透水的材料构成，例如低密度聚乙稀或者厚度处于大约0.1mm至大约5mm(大约0.2mm至大约2_更常见)之间的范围内的聚合物板。也能够使用其它的厚度。所述材料能够由单铺层材料构成或者能够包括密封在一起或分开从而形成双壁容器的两层或多层。当所述层密封在一起时，所述材料能够包括层压或挤压材料。层压材料包括两个或更多个分别形成的层，所述两个或更多个分别形成的层随后通过粘合剂固定在一起。
[0031]挤压材料包括单个整