模块化通气装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种通气装置和并入其的容器或器皿。通气装置可包括多个可互换的通气元件，该通气元件可产生具有不同尺寸的气泡并将其传输到容器的内含物。还公开容器，诸如一次性或单次使用的容器，其可选地具有一个或多个入口和一个或多个出口，包括多个通气元件的通气装置，以及用以导致被包含或添加到容器的一种或多种成分的混合、分散、均质化和/或循环的混合器。容器可以是生物反应器，并且通气装置控制生物反应器内含物的溶解气体浓度含量，从而促进细胞培养物在生物反应器中的适当生长。

Modular ventilation device

The invention relates to a ventilation device and a container or a vessel. The ventilation device may include a plurality of interchangeable ventilation elements that can generate an air bubble with different sizes and transfer it to the container. Also open containers, containers such as disposable or single use, it optionally has one or more entrance and one or more outlets, including a plurality of components of the ventilation ventilation device, and to cause to be included or added to one or more component containers mixing, dispersing, homogenization and the mixer / or cycle. The container can be a bioreactor, and the aeration device controls the concentration of the dissolved gas concentration in the bioreactor, thereby promoting the proper growth of the cell culture in the bioreactor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请主张2013年10月30日提交的美国临时申请序列第61/897,246号的优先权，其公开内容以引用方式并入本文中。
本文中公开的实施例涉及一种可用于容器或器皿（诸如生物反应器，并且尤其，诸如单次使用的搅拌箱生物反应器）中的模块化通气装置，而且涉及一种模块化通气装置和混合组件，以及一种包含其的容器或器皿。
技术介绍
传统上，在利用不锈钢容器或器皿的系统中处理流体（诸如生物材料）。这些容器在使用后经灭菌，以便其可重新使用。灭菌程序昂贵且麻烦，而且有时无效。为在制造过程中提供较大灵活性并减少实现设备的有效再生所需的时间，制造商已开始使用具有产品批量的一次性灭菌容器（诸如可使用一次的袋）并且然后处理掉。这些一次性或单次使用袋的用途的实例是在用于混合两种或多种成分的系统中，该成分中的至少一种是液体、而其它是液体或固体，并且袋具有混合元件或类似物以便致使内含物尽可能均匀地混合。这样的一次性容器的实例是生物反应器或发酵罐袋，其中细胞在悬浮液中或在微载体上，并且容器具有循环构件以便使液体、气体并且在一些情况下细胞围绕容器的内部循环。许多常规混合袋成形为圆筒，其中袋的底部形成锥形以模仿一次性袋替换的箱的形状。这样的形状有助于混合袋的内含物。通常，袋包含用于使内含物混合或循环的混合器，诸如包含在袋内的磁性耦合的叶轮和位于袋外侧的磁性电机，其在遥远地导致叶轮旋转。容器还可包含通气装置或气体鼓泡搅拌器，通过该气体鼓泡搅拌器气泡引入到容器内含物（诸如生物制药流体，诸如细胞培养液体）中以交换气体，诸如空气、氧气、二氧化碳等。受控容积的气体可传输到样品。通气装置的一个关键方面是其产生的气泡尺寸。例如，在生物反应器应用中，在管理气泡尺寸以使从气-液相或液-气相的质量转移对该过程足够，和导致负面培养效果（诸如显著剪切或起泡）之间存在平衡。通常，气泡越小，气体从气泡到液体的转移越有效，这是因为由以给定气体流速将多个较小气泡产生到系统中引起的增加的表面积。然而，气泡越小，与较大气泡相比对细胞的潜在损伤越大，并且液体表面上泡沫的总体积聚很可能越大。为器皿的内含物（诸如培养物中的细胞）产生并维持大致均质环境，在生物反应器操作中也非常重要。不期望具有关于混合（pH、营养物和溶解气体）、剪切、温度等的区域和/或梯度。一些细胞培养过程可能需要最高可能的质量转移能力，而其它细胞培养过程可能需要足够大以使敏感细胞将保持不受伤害的特定气泡尺寸。因此，例如，将期望向用于流体的容器或器皿（诸如一次性或单次使用容器或器皿）提供多用途的通气装置以帮助生物反应器中的最佳细胞培养生长性能。
技术实现思路
本文中公开的实施例涉及气体鼓泡搅拌器或通气装置和并入其的容器或器皿。根据某些实施例，所述通气装置包括多个通气元件，所述多个通气元件可产生不同尺寸的气泡并将其传输到所述容器的内含物（诸如生物制药流体）。在某些实施例中，所述通气元件是可互换的。在某些实施例中，每个通气元件具有预先选择的气体可渗透材料，其产生具有已知尺寸的气泡。根据某些实施例，本文中公开容器，例如一次性或单次使用的容器，其可选地具有一个或多个入口和一个或多个出口，以及用以导致包含或添加到所述容器的一种或多种成分的混合、分散、均质化和/或循环的与所述容器相关联的可选流体搅拌器或混合器。在某些实施例中，所述搅拌器有助于在流体中分布由所述通气元件产生的气泡。根据某些实施例，所述容器包括单独的或与所述混合器组合的上述通气装置。根据某些实施例，本文中公开的通气装置在生物反应器中用于控制生物反应器内含物的溶解气体浓度（比如，空气、氧气、CO2等），从而促进细胞培养物在生物反应器中的适当生长，或可在发酵罐中用于控制其中流体的氧气含量。还公开一种用于给具有内部容积的容器或器皿中的流体通气的系统，所述系统包括：容器；叶轮组件；驱动器，其用于所述叶轮组件；以及通气装置，其具有多个可互换并且可移除的通气元件，所述通气装置定位在所述容器内部容积内以产生不同尺寸的气泡。还公开一种采用布置在容器中的叶轮组件和通气装置来给容器或器皿中的流体通气的方法。在某些实施例中，所述方法包含：预先选择多个通气元件，其每个具有预先确定的气体可渗透材料，所述气体可渗透材料具有已知孔径尺寸、孔径尺寸分布和/或总气孔率；和将每个所选择的通气元件附接到基座构件以组装通气装置。根据某些实施例，所述方法包含：将流体引入到容器中，其中叶轮组件至少部分包含在所述容器中；驱动所述叶轮组件的叶片或轮叶以搅拌所述容器中的流体；以及将气体引入到所述通气装置中，所述通气装置然后产生具有不同预先确定的尺寸的气泡以给所述容器中的流体通气。在某些实施例中，用于所述叶轮组件的驱动器位于所述袋的外部，并磁性驱动所述叶轮组件。还公开一种在容器中控制或调节气体到液相中的质量转移的方法。所述方法包括：在所述容器（诸如生物反应器）中提供多个通气元件，所述多个通气元件中的每个与气体源呈流体连通，并且所述多个通气元件中的每个一起限定最大质量转移值；以及通过独立调节到所述多个通气元件中的每个的气体流动来减小该最大质量转移值。在某些实施例中，通过停止气体到所述多个通气元件中的至少一个的所有流动来减小所述最大质量转移值。在某些实施例中，气体到所述多个通气元件中的每个的流动手动地或经由控制器（诸如PLC）是独立可控制的。在某些实施例中，使用单个气体源，并且所述单个气体源在所述容器外部或在所述容器内部诸如采用合适的管子或类似物独立地并联到每个各个通气元件。所述通气装置的所述模块化方法提供制造益处，因为与需要一个大气体可渗透区段的包覆模制的过程相比，在每个模块化元件中包覆模制气体可渗透材料的多个较小区段降低复杂性并降低模具成本。附图说明图1是根据某些实施例的通气装置和混合组件的分解图；图2A是根据某些实施例的叶轮杯的顶视图；图2B是沿图2A的线2—2所取的横截面视图；图3A是根据某些实施例的通气元件的顶视图；图3B是沿图3A的线A—A所取的通气元件的横截面视图；图3C是沿图3A的线F—F所取的通气元件的横截面视图；图3D是根据某些实施例的通气元件的突片的顶视图；图3E是沿图3D的线E—E所取的突片的横截面视图；图3F是图3B中的细节B的放大图，其示出根据某些实施例的气体通道；图4A是根据某些实施例的通气装置和混合组件的透视图；图4B是图4A的通气装置和混合组件的横截面视图；图4C是根据某些实施例的混合组件的横截面视图；图5是根据某些实施例的通气元件的底视图；图6是沿图5的线D—D所取的通气元件的横截面视图；图7是在增加空气流速的情况下鼓泡搅拌器区段从1到4和全部的kLa的特性的图表；图8是气体转移效率对面积的图表；图9是平均气体转移效率对面积的图表；图10是实现30hr-1kLa所需的空气流动的图表；以及图11是空气流速对kLa的图表。具体实施方式根据某些实施例，被设计成接纳并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通气装置，其包括：基座构件；多个通气元件，其每个可移除地附接到所述基座构件，每个所述通气元件包括气体可渗透材料和适应于连接到气体源的入口，所述入口与所述气体可渗透材料呈流体连通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.30 US 61/8972461.一种通气装置，其包括：
基座构件；
多个通气元件，其每个可移除地附接到所述基座构件，每个所述通气元件包括气体可渗透材料和适应于连接到气体源的入口，所述入口与所述气体可渗透材料呈流体连通。
2.如权利要求1所述的通气装置，其中，存在第一通气元件和第二通气元件，所述第一通气元件具有第一气体可渗透材料，所述第一气体可渗透材料具有第一孔径尺寸，并且所述第二通气元件具有第二气体可渗透材料，所述第二气体可渗透材料具有不同于所述第一孔径尺寸的第二孔径尺寸。
3.如权利要求1所述的通气装置，其中，所述气体可渗透材料包括纺粘烯烃材料。
4.如权利要求1所述的通气装置，其中，所述气体可渗透材料包括膜。
5.一种通气和混合组件，其包括通气装置和混合装置，所述通气装置包括：
基座构件；和
多个通气元件，其每个可移除地附接到所述基座构件，每个所述通气元件包括气体可渗透材料和适应于连接到气体源的入口，所述入口与所述气体可渗透材料呈流体连通；
并且所述混合装置包括：
叶轮组件，其包括至少一个可移动叶片。
6.如权利要求5所述的通气和混合组件，其中，所述通气装置包括第一通气元件和第二通气元件，所述第一通气元件具有第一气体可渗透材料，所述第一气体可渗透材料具有第一孔径尺寸，并且所述第二通气元件具有第二气体可渗透材料，所述第二气体可渗透材料具有不同于所述第一孔径尺寸的第二孔径尺寸。
7.如权利要求5所述的通气和混合组件，其中，所述气体可渗透材料包括纺粘烯烃材料。
8.如权利要求5所述的通气和混合组件，其中，所述气体可渗透材料包括膜。
9.如权利要求5所述的通气和混合组件，其中，所述叶轮组件是磁性驱动的。
10.一种用于处理流体样品的容器，其包括：
内部容积；
通气装置，其定位在所述内部容积中，所述通气装置包括：
基座构件；
多个通气元件，其每个可移除地附接到所述基座构件，每个所述通气元件包括气体可渗透材料和适应于连接到气体源的入口，所述入口与所述气体可渗透材料呈流体连通；以及
混合装置，其至少部分定位在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A伍德，D克劳斯，A汉森，K德尔，J麦克斯维尼，
申请(专利权)人：EMD密理博公司，
类型：发明
国别省市：美国;US