温度控制表面和支承结构制造技术

公开了一种用于化学、制药或生物反应器系统中的热交换模块，其可包括构造成设置在具有内部可更换式反应剂容器的反应器系统中的本体。本体可进一步包括至少一个导热表面，其适于接触内部可更换式反应剂容器，以有利于热传递。此外，热交换模块可包括设置在模块本体内且可包括流体循环路径的热交换器，热交换流体可通过流体循环路径而循环。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求2011年12月2日提交的美国临时申请No.61/566,187和2012年1月13日提交的No.61/586,398的优先权益处，它们各个的教导通过引用而整体地结合在本文中。本申请还是2009年5月25日提交的美国专利申请No.12/410,724的继续部分申请，该申请要求2008年5月25日提交的美国临时申请No.61/039,382的优先权益处，它们各个的教导也通过引用而整体地结合在本文中。
公开大体涉及生物化学处理系统和方法，并且具体而言，涉及控制反应器器皿的温度的系统。
技术介绍
可获得各种器皿，以操纵流体和/或进行化学或生物反应。例如，可使用传统的或一次性生物反应器来处理生物材料，诸如哺乳动物、植物或昆虫细胞和微生物培养物。虽然已知这样的生物反应器和其它流体操纵系统结合温度控制系统，但是需要改进这种系统。因为微生物培养物的生长和繁殖为哺乳动物细胞的二十到四十(20-40)倍，所以微生物培养物的氧消耗和放热速率为哺乳动物发酵过程的大约20至40倍。为了保持微生物培养物中的生长，用于微生物系统的生物反应器因此必须能够以哺乳动物细胞培养物的氧供应和热移除速率的20至40倍供应氧给培养物流体以及从培养物流体移除热。这通过多个手段在不锈钢微生物发酵器中实现，包括，例如，多个叶轮进行的非常剧烈的搅动，以分散空气泡和增加细胞对氧的吸收；非常高的流率的空气，以供应更多的氧；额外的冷却表面，诸如冷却盘管，以从培养物流体移除微生物细胞的新陈代谢产生的和剧烈搅动产生的摩擦热所产生的大量热。但是，在单次使用式生物处理袋中，热移除是个现存的问题，特别是对于微生物生物反应器而言。如聚合物或塑料材料诸如膜和柔性袋的领域中技术人员所熟知的那样，聚合物或塑料膜是相对而言非常不良的导热体。因此，冷却在容纳可更换式容器例如柔性塑料袋的器皿内部的流体可能需要特别修改柔性袋和/或器皿的冷却表面。现在需要一种系统和方法来改进微生物细胞培养物产生的大量的热的移除。
技术实现思路
公开了一种在化学、制药或生物反应器系统中用于进行温度控制的方法和设备。在一个方面，本专利技术包括可设置在反应器系统中的热交换模块，反应器系统具有内部可更换式反应剂容器，诸如，例如，柔性袋或半刚性容器。本专利技术的一个实施例为一种用于化学、制药或生物反应器系统中的热交换模块，其包括：本体，本体构造成设置在包括支承结构的反应器器皿中，反应器器皿具有内部可更换式或单次使用式反应剂容器，本体包括至少一个表面和至少一个导热表面，所述至少一个表面构造成符合反应器器皿的形状，而至少一个导热表面适于接触内部可更换式容器，以有利于热传递；以及设置在模块本体内的热交换器，其包括流体循环路径，热交换流体可通过流体循环路径而循环。本专利技术的另一个实施例为一种用于化学、制药或生物反应器系统中的热交换模块，包括：本体，其构造成设置在反应器器皿中，反应器器皿包括支承结构且具有内部可更换式或单次使用式反应剂容器，本体进一步包括至少一个导热表面，其适于接触内部可更换式反应剂容器，以有利于热传递；以及设置在模块本体内的热交换器，其包括流体循环路径，热交换流体可通过流体循环路径而循环。本文还公开一种柔性生物反应器或混合器袋，其包括至少一个双壁部分，至少一个双壁部分包括在双壁部分内的蛇形流体流通道。本专利技术的另一个方面为一种容器，其选自柔性生物反应器袋、柔性混合器袋和柔性管道，容器包括至少一个双壁部分，其包括内部和外部壁和导热材料，导热材料附连到内部壁和外部壁中的至少一个的一部分上。本专利技术的又一个方面为一种柔性聚合物壁，其选自生物反应器壁、混合器壁和管道壁，柔性壁包括导热材料，其附连到柔性壁的一部分上。本专利技术的又一个实施例为一种带夹套的分层挡板式生物反应器箱，其包括：外部圆柱形夹套；以及圆柱形箱，其具有内部箱表面和外部箱表面，内部箱表面限定腔室，腔室构造成支承设置在腔室内的柔性袋，外部箱表面具有分层挡板，分层挡板构造成将液体冷却剂发送到整个外部箱表面的周围，圆柱形箱沿轴向设置在外部圆柱形夹套内，其中外部圆柱形夹套以足以防止或最大程度地减小液体冷却剂的损失的方式密封到圆柱形箱上。柔性生物处理袋可置于带夹套的分层挡板式生物反应器箱内，以便通过在夹套中循环的冷却剂进行冷却。附图说明根据在附图中示出的本专利技术的说明性实施例的以下更具体的描述，本专利技术的前述和其它非限制性目标、特征和优点将变得显而易见，在附图中，相同参考标号在不同的图中表示相同部件。附图是示意性的且不意图按比例绘制，重点而是放在示出本专利技术的原理上。附图是示意性的且不意图按比例绘制，重点而是放在示出本专利技术的原理上。结合一个示例性实施例示出或描述的特征可与其它实施例的特征结合。这样的修改和变型意图包括在本专利技术的范围内。图1为根据本专利技术的一个实施例的系统的示意图，其包括容纳在支承结构内的容器。图2为根据本专利技术的另一个实施例的系统的示意图，其用于执行流体操纵，包括生物、化学和生物化学过程。图3为根据本专利技术的反应器系统的示例性实施例的俯视图，其具有至少一个热交换器模块。图4A为根据本专利技术的示例性实施例的横截面侧视图，其具有至少一个热交换器模块。图4B为热交换器或冷却棒(wand)的横截面俯视图，其设置在模块本体内且构造成提供流体循环路径。图5为根据本专利技术的热交换器模块的实施例的局部透视图，其中模块本体具有构造成符合外部支承结构的形状的表面，并且其中热交换器到达反应器器皿的底部。图6A为处于联接位置的图4A的热交换器模块的局部透视图，其中热交换模块插入反应器系统中。图6B为热交换模块的透视图，其显示流体循环路径。图7为根据本专利技术的热交换模块的另一个示例性实施例的透视图，其用于反应器系统中。图8为示例性热交换模块的局部透视图，其结合到外部支承结构中。图9为示例性反应器系统的俯视图，其具有结合到外部支承结构中的热交换模块。图10为示例性热交换模块的透视图，其具有蛇形流路径。图11为示例性热交换模块的透视图，其具有非线性流路径和构造成与窗对齐的开口。图12为反应器系统的示例性实施例的透视图，其具有带夹套的分层挡板式生物反应器箱以将液体冷却剂发送到外部箱表面周围。图13为示例性热交换模块的分解图，其包括衬里。图14A为根据本专利技术的热交换模块的横截面图，其包括具有竖向通道节段的衬里。图14B为图14A的衬里的俯视图，其设置在示例性反应器系统中。图15A为根据本专利技术的热交换模块的横截面图，其包括具有水平通道节段的衬里。图15B为图15A的衬里的横截面图，其设置在示例性反应器系统中。图16A为根据本专利技术的热交换模块的横截面图，其包括具有螺旋通道节段的衬里。图16B为图16A的衬里的横截面图，其设置在示例性反应器系统中。图17为热交换模块的横截面图，其包括构造成与窗对齐的衬里。图18为根据本专利技术的示例性衬里节段的横截面图。图19A为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于化学、制药或生物反应器系统中的热交换模块，包括：本体，其构造成设置在包括支承结构的反应器器皿中，所述反应器器皿具有内部可更换式或单次使用式反应剂容器，所述本体包括构造成符合所述反应器器皿的形状的至少一个表面和适于接触所述内部可更换式容器以有利于热传递的至少一个导热表面，以及设置在所述模块本体内的热交换器，其包括流体循环路径，热交换流体可通过流体循环路径而循环。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.03 US 13/6919981. 一种用于化学、制药或生物反应器系统中的热交换模块，包括：
本体，其构造成设置在包括支承结构的反应器器皿中，所述反应器器皿具有内部可更换式或单次使用式反应剂容器，所述本体包括构造成符合所述反应器器皿的形状的至少一个表面和适于接触所述内部可更换式容器以有利于热传递的至少一个导热表面，以及
设置在所述模块本体内的热交换器，其包括流体循环路径，热交换流体可通过流体循环路径而循环。
2. 根据权利要求1所述的热交换模块，其特征在于，所述本体为具有顶端和底端的伸长本体，并且适于插入所述反应器器皿中，使得所述本体延伸所述反应器器皿的顶部和底部之间的距离的至少大部分。
3. 根据权利要求1所述的热交换模块，其特征在于，所述本体进一步包括联接器，以将所述模块附连到所述反应器器皿上。
4. 根据权利要求3所述的热交换模块，其特征在于，所述联接器为支架或钩，以将所述模块附连到所述反应器器皿的顶部部分上。
5. 根据权利要求2所述的热交换模块，其特征在于，所述流体循环路径包括：
伸长管，其沿轴向定位在所述本体内且基本延伸所述本体的长度，所述伸长管构造成将所述热交换流体通过所述伸长管输送到所述伸长管的底部处的开口；以及
所述热交换流体的流路径，其从所述伸长管的底部处的开口到所述本体的顶端处的出口或出口管。
6. 根据权利要求2所述的热交换模块，其特征在于，所述本体构造成延伸到与叶轮相对的位置，所述叶轮定位在所述内部可更换式容器的底部处或附近，所述本体构造成挡板，以阻挡所述叶轮产生的剪切场。
7. 一种用于化学、制药或生物反应器系统中的热交换模块，包括：
本体，其构造成设置在包括支承结构且具有内部可更换式或单次使用式反应剂容器的反应器器皿中，所述本体进一步包括至少一个导热表面，其适于接触所述内部可更换式反应剂容器，以有利于热传递，以及
设置在所述模块本体内的热交换器，其包括流体循环路径，热交换流体可通过流体循环路径而循环。
8. 根据权利要求7所述的热交换模块，其特征在于，所述热交换模块一体地形成为所述反应器器皿的一部分且进一步包括至少一个挡板，所述至少一个挡板提供适于接触所述内部可更换式反应剂容器且有利于热传递的导热表面。
9. 根据权利要求7所述的热交换模块，其特征在于，所述热交换模块一体地形成为所述反应器器皿的一部分，并且所述流体循环路径进一步包括至少一个非线性通道，其设置在所述反应器器皿的壁内。
10. 根据权利要求7所述的热交换模块，其特征在于，所述非线性通道进一步包括螺旋、蛇形和迷宫状路径中的至少一个，其构造成将所述导热表面保持在期望温度。
11. 根据权利要求10所述的热交换模块，其特征在于，所述模块进一步包括开口，其构造成与所述外部支承结构中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：RL达姆伦，T埃登伯格，CR图奥赫，JD克罗维尔，PM加里赫，K克拉普，P米特彻尔，
申请(专利权)人：通用电气医疗集团生物科学公司，
类型：发明
国别省市：美国;US