專利名稱：攪拌釜式生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一次性攪拌釜式生物反應(yīng)器。更具體地講，本發(fā)明涉及由模制成型塑 料形成的攪拌釜式反應(yīng)器，在所述攪拌釜式反應(yīng)器內(nèi)模制成型有一個(gè)或多個(gè)端口 。
背景技術(shù)：
尺寸從大約1升至大約200升的多種小型生物反應(yīng)器是由玻璃或鋼、優(yōu)選不銹鋼 形成。臺(tái)式類型的通常的容積為2至10升。所有的反應(yīng)器具有一硬質(zhì)本體以及通過O形 環(huán)密封至所述本體的可取下的頂部。所述頂部包含用于探頭、采樣、曝氣、藥物交換的端口、 以及用于循環(huán)的攪拌桿。它們大體上被用于培養(yǎng)或發(fā)酵各種不同的生物體，例如植物、細(xì)菌 (例如，E. coli)、動(dòng)物細(xì)胞(例如，中國(guó)倉鼠卵巢(CHO)細(xì)胞)、酵母、霉菌等。
在每次使用之后(大體上3至15天)，反應(yīng)器及其各部件在重新使用之前必須被 拆開、清潔、重新組裝、重新構(gòu)造并蒸壓處理。這是耗時(shí)的、耗費(fèi)勞動(dòng)力的過程，需要拆開并 移動(dòng)多個(gè)重的和/或小的以及易損壞的部件。附加地，大體上需要完成清潔過程，以確保這 種清潔過程可以反復(fù)準(zhǔn)確地被完成，而具有同樣一致的結(jié)果。最好在所有工作已經(jīng)完成之 后，使得反應(yīng)器及其各部件無菌地清潔，這意味著污染仍可由于殘余的有機(jī)物或通過無菌 組裝組件進(jìn)入的有益有機(jī)物而出現(xiàn)。 多種設(shè)計(jì)試圖通過在玻璃或不銹鋼釜內(nèi)使用一次性襯套來克服這些問題。 美國(guó)專利公開文獻(xiàn)No. 6245555建議利用插入現(xiàn)有的釜內(nèi)的塑料襯套，以減少清
潔的次數(shù)并增加無菌的程度。然而，這也有很多限制。 襯套必須遵循釜的內(nèi)側(cè)表面，從而防止裝置內(nèi)的循環(huán)的任何不連續(xù)或防止死點(diǎn)或 凹坑的形成，其中在所述死點(diǎn)或凹坑中，材料被捕獲并化膿或者在整個(gè)系統(tǒng)中產(chǎn)生不均勻 的流。然而，襯套中的褶皺仍出現(xiàn)并產(chǎn)生上述問題。所有端口是頂部安裝式的，限制了生物 反應(yīng)器內(nèi)使用的不同的部件可用的面積(供料管線、供氣管線、攪拌器軸、電機(jī)和軸頸、采 樣端口、探頭端口等)。附加地，頂板可釋放地密封至襯套，同時(shí)僅僅實(shí)現(xiàn)了無菌的連接。通 常，襯套系統(tǒng)限于用于氣體輸送與循環(huán)的曝氣系統(tǒng)(air sparging system)。葉輪軸的使用 得以避免，這是因?yàn)檩S或葉輪在運(yùn)輸、存儲(chǔ)或組裝的過程中使得襯套破損。附加地，所有探 頭和采樣器進(jìn)入蓋或頂部中并具有一管，所述管向下延伸到液體的期望深度中。這意味著 經(jīng)常有一材料的長(zhǎng)的盲段需要在采樣之前和之后被沖洗或取出，以確保獲得準(zhǔn)確的采樣結(jié) 果。近來，脂肪和膽固醇已知結(jié)合至用于這種襯套的多種塑料。 所期望的是一種一次性釜襯套，其克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明提供了這樣的 裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種一次性生物反應(yīng)器，其由模制成型的塑料形成從而可以是剛性的或
至少半剛性的，并且可以保持在一支架內(nèi)或者本身是直立的。所述生物反應(yīng)器被預(yù)消毒，并 具有彼此相互密封的頂部和本體。 一個(gè)或多個(gè)端口在所述殼體的頂部和側(cè)部中形成。優(yōu)選 地，至少一個(gè)端口低于所述殼體的液體/空氣高度。所述低于液體/空氣界面高度的一個(gè) 或多個(gè)端口可用作為采樣端口或用于探頭的進(jìn)出端口。利用這種端口允許進(jìn)行采樣，而無 需現(xiàn)有技術(shù)的選樣管，消除了死區(qū)段以及不正確的采樣或污染的采樣的危險(xiǎn)。附加地，探頭 無需是長(zhǎng)的，從而向下裝配到容器內(nèi)的所期望的高度。探頭可以簡(jiǎn)單地側(cè)向延伸到液體中 處于期望的高度。液位下方的端口是用于添加一次性、光學(xué)傳感器的理想的部位，并提供了 連接感應(yīng)設(shè)備的措施。 本發(fā)明提供了一種針對(duì)現(xiàn)有的玻璃或鋼組件的直接改型，其利用了現(xiàn)有的支承結(jié) 構(gòu)、諸如溫度探頭和pH探頭的用于測(cè)量不同參數(shù)的探頭以及控制結(jié)構(gòu)。模制成型的結(jié)構(gòu)克 服了由于其固定的尺寸而導(dǎo)致的不連續(xù)、死區(qū)等的問題，這是由模制成型過程所產(chǎn)生的?？?再生的探頭和其它設(shè)備部位還通過使用模制成型的端口結(jié)構(gòu)被確保。而且，硬碗在于其可 接受加熱毯，其中所述加熱毯用在玻璃上，這意味著無需外部支承或加熱套。模制成型的塑 料允許材料選擇的更大靈活性，因而減少或消除了油脂或膽固醇結(jié)合。優(yōu)選地，系統(tǒng)允許空 氣噴射氣體/循環(huán)系統(tǒng)和/或用于氣體交換的空氣噴射以及用于循環(huán)的攪拌器/葉輪，而 無需擔(dān)心對(duì)于容器的損害。模制成型的容器本身是支承性的，并不用像柔軟襯墊結(jié)構(gòu)那樣 需要支承殼體。附加地，對(duì)于模制成型的塑料結(jié)構(gòu)，加熱或冷卻毯可直接附著至模制成型的 本體，而在柔軟的袋中，毯必須被安裝在支承殼體之內(nèi)或之外。近來，通過在液體/空氣高 度下方形成一個(gè)或多個(gè)端口，可以實(shí)現(xiàn)排干，從而允許在期望時(shí)簡(jiǎn)單并幾乎完全的排出所 有液體。 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于培養(yǎng)或處理生物的生物反應(yīng)器，其由預(yù)消毒 的、一次性殼體形成，所述殼體由選自半剛性或剛性塑料的塑料形成，所述殼體包含彼此相 互密封的頂部和本體，所述本體具有內(nèi)部空間，在所述殼體的頂部和本體中分別形成一個(gè) 或多個(gè)端口 ，并且所述端口與所述殼體的內(nèi)部流體連通，所述一個(gè)或多個(gè)端口具有帽，以將 所述本體的內(nèi)部空間與周圍環(huán)境隔離。 本發(fā)明的另一目的是提供一種生物反應(yīng)器，所述生物反應(yīng)器具有兩個(gè)或多個(gè)端 口 ，至少一個(gè)端口被模制成型到所述本體中，處于低于所述殼體的液體/空氣界面的高度。
本發(fā)明的另一目的是提供一種生物反應(yīng)器，所述生物反應(yīng)器具有一個(gè)或多個(gè)被模 制成型到所述頂部和本體中的端口 。 本發(fā)明的另一目的是提供一種生物反應(yīng)器，所述生物反應(yīng)器還包括安裝在所述殼 體的本體內(nèi)并具有一個(gè)或多個(gè)槳片的攪拌器軸。 本發(fā)明的另一目的是提供一種生物反應(yīng)器，在所述生物反應(yīng)器內(nèi)，所述本體包含 一端口 ，所述端口在最遠(yuǎn)離所述頂部的本體的一部分附近，并且所述最遠(yuǎn)離所述頂部的所 述端口包含選擇性保持至所述本體的內(nèi)部的空氣擴(kuò)散器，其中所述空氣擴(kuò)散器由料塊形 成，其中所述料塊選自塑料、陶瓷和金屬料塊，所述端口連接至本體的外部上的氣體管線。
本發(fā)明的另一目的是提供一種生物反應(yīng)器，所述生物反應(yīng)器具有一個(gè)或多個(gè)端 口，其中所述本體的一個(gè)或多個(gè)端口連接至Luer接頭。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種生物反應(yīng)器，其中所述生物反應(yīng)器具有安裝在所述 殼體的本體內(nèi)的、具有一個(gè)或多個(gè)槳片的攪拌器軸；以及保持轂部，其中所述保持轂部位于 所述生物反應(yīng)器的本體的底部上，從而保持并對(duì)中所述軸。


通過以下的說明將清楚本發(fā)明的其它特征。
圖1示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例的透視圖； 圖2示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例的本體的剖視圖； 圖3示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例的剖視圖； 圖4A至4C示出了本發(fā)明的可選的攪拌機(jī)構(gòu)的剖視圖； 圖5示出了本發(fā)明的本體的可選實(shí)施例的透視圖； 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的頂部的一個(gè)實(shí)施例的透視圖； 圖7A至7C示出了本發(fā)明的一種類型的接頭及其附著至一種類型的端口的方式的 透視圖； 圖8示出了本發(fā)明的可選的實(shí)施例； 圖9示出了本發(fā)明的頂部的一個(gè)實(shí)施例的透視圖； 圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的生物反應(yīng)器的底部的一個(gè)實(shí)施例的透視圖； 圖ll示出了根據(jù)本發(fā)明的與如圖IO所示的生物反應(yīng)器的底部交界連接的不同的
支承件的一個(gè)實(shí)施例的透視圖；并且 圖12示出了與圖11的基部相連的圖10的生物反應(yīng)器的透視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。生物反應(yīng)器2在一支架4內(nèi)被保持，其中所述 支架包括多個(gè)腿6 (在該實(shí)施例中，3個(gè)腿，但是一個(gè)連續(xù)的腿或2個(gè)大腿或不止3個(gè)腿也可 以被使用)以及支承邊框8。如圖所示，腿6可具有可選的支承件10，所述支承件在底部或 底部附近設(shè)置，從而在反應(yīng)器2充料時(shí)防止腿6擴(kuò)張并將所述腿保持在支架4內(nèi)。
取決于所使用的循環(huán)系統(tǒng)的類型，支架4還可以支承用于循環(huán)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 12 (如圖所示)，其中所述循環(huán)機(jī)構(gòu)大體上是如下詳細(xì)所述的攪拌器或槳片組件14。在該具 體實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)12是電機(jī)，并且所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過多個(gè)臂18(盡管示出了 3個(gè)，但是 可以使用其它的數(shù)量)安裝至生物反應(yīng)器2的頂部16上方的上中心處。諸如安裝塊(未 示出)等的其它結(jié)構(gòu)可以在頂部16或支承邊框8上形成，以支承驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)12。如圖所示， 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)12具有一軸20，所述軸可連接至如下所述的攪拌器。除了上述結(jié)構(gòu)以外，還可以 使用其它支架，并且所述支架將同樣地工作。 生物反應(yīng)器本體22具有一內(nèi)部空間，流體、隔室、探頭和生物反應(yīng)器的其它器件 至少部分地容納在所述內(nèi)部空間中。本體22可密封地連接至頂部16。這可以是通過一種 機(jī)械密封件實(shí)現(xiàn)，例如橡膠墊圈和夾片24(如圖所示)，或者這可以通過一種夾具實(shí)現(xiàn)，例 如帶夾具或Ladish或TriClover夾具、頂部16和本體22上的匹配的螺紋等。可選地，本 體和頂部可以通過以下的方式被密封，即粘合劑或頂部16與本體22的熱密封或者它們?cè)?例如滾塑設(shè)備(rotomolding a卯a(chǎn)ratus)內(nèi)一起形成為一個(gè)部件。
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本體22具有一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁26，所述側(cè)壁從頂部16向下延伸并終止于封閉的底 部28，所述封閉的底部?jī)?yōu)選具有半球形的形狀。如圖所示，存在圓形結(jié)構(gòu)的一個(gè)側(cè)壁26，其 是針對(duì)現(xiàn)有的玻璃和金屬本體的改進(jìn)。可選地，如果期望的話可以具有3、4個(gè)或更多個(gè)側(cè) 壁(未示出)。 優(yōu)選地，本體是由模制成型的塑料的單個(gè)部件制成?？蛇x地，所述本體可以由兩件 塑料或多件塑料制成，它們例如通過加熱、膠合劑或墊圈(未示出)被密封在一起。
在如圖5所示的另一可選結(jié)構(gòu)中，僅僅頂部16a和底部28a由模制成型的塑料制 成，并且該實(shí)施例中的一個(gè)側(cè)壁26a是由柔性塑料形成，例如塑料膜。這仍允許在裝置內(nèi)在 液體/空氣高度下方使用一個(gè)或多個(gè)端口。同樣注意到的是，諸如32a的端口如果期望的 話可以端接于一軟管倒鉤接頭(hose barb)或其它連接結(jié)構(gòu)。 在該實(shí)施例的生物反應(yīng)器2內(nèi)還形成一個(gè)或多個(gè)端口 30(在該實(shí)施例中，在頂部 16內(nèi)形成有三種類型的端口 30a至c(總共5個(gè)端口 ))并且還在本體22內(nèi)形成有一個(gè)或 多個(gè)端口 32(在該實(shí)施例中，形成有兩種不同類型的端口 32a至b，在該實(shí)施例中總共七個(gè) 這樣的端口 )。頂部16和本體22具有相同類型的和/或不同類型的多個(gè)端口 ，以在整個(gè) 生物反應(yīng)器2內(nèi)向所述頂部或本體的期望的部位提供所期望類型、數(shù)量的端口。這些端口 30、32或它們的至少一部分被形成為頂部16和/或本體22的一部分。它們可以形成有螺 紋，以匹配諸如封帽的可密封的蓋、墊圈內(nèi)具有通孔的墊圈式帽、或各種不同的Luer接頭。 可選地，一個(gè)或多個(gè)端口可以在塑料頂部16和/或本體22內(nèi)被制出，這是通過鉆制或燒制 (burning) —孔并然后將一端口穿過所述孔或在所述孔周圍安裝(例如熱粘合或粘合劑) 就位而實(shí)現(xiàn)的。在本發(fā)明中可以采用多種不同的端口類型和尺寸。 端口 30a可被用于液體或氣體入口或出口 、或被用于諸如pH探頭、溫度計(jì)或溫差 電偶等的探頭。端口 30b可以用于類似的目的。端口 30c用于此后詳細(xì)說明的攪拌器軸。 可選地，如果生物反應(yīng)器是氣舉式結(jié)構(gòu)并且不使用攪拌桿，則端口 30c可以被用于本體的 底部上或附近的噴淋器的空氣管線或用于任何其它期望的目的。端口 32a可以被用于采 樣液體或用于探頭，例如通常在這種生物反應(yīng)器中所使用的pH探頭、測(cè)溫探頭、溶解氧探 頭、乳糖級(jí)別探頭等。端口 32a盡管在圖中示出是在側(cè)壁26上被形成，但是端口 32a如果 期望的話還可以如圖2所示在底部中被形成。端口 32b是帶有閥的端口，其被用于將氣體 供應(yīng)至本體22和/或從本體排空或輸出氣體。所述端口可以通過以下的方式用于這兩種 功能，即連接一3位閥或Y形管(在所述Y形的每個(gè)臂上具有諸如夾管閥的閥)以控制流 (未示出)。針對(duì)端口 32b的閥的一種合適的系統(tǒng)是可購自Billerica， Massachusetts的 MillporeCorporation的LYNX⑧連接器，并如美國(guó)專利公開文獻(xiàn)US2005/0016620所示。
優(yōu)選地，本體的一個(gè)或多個(gè)端口 32在低于生物反應(yīng)器的正常液體/氣體界面高度 的部位被形成。 如果期望的話，圖1和/或2中的一個(gè)或多個(gè)端口 32a或32b可以被用于將氣體 提供至本體的內(nèi)部。諸如P0REX⑧微孔膜的塑料料塊(frit)或陶瓷石料(ceramic stone) 或燒結(jié)的金屬過濾器可以附著至本體內(nèi)的端口的內(nèi)側(cè)，以提供所期望的尺寸的氣泡。可選 地，頂部16內(nèi)的端口 32a可以被用于保持一管，其中所述管向下延伸到本體中以提供氣體 供應(yīng)。另外，還可以使用料塊或陶瓷石料或燒結(jié)的金屬過濾器以提供期望的氣泡尺寸。
圖3示出了一生物反應(yīng)器2，其中頂部16和本體22密封在一起，而攪拌機(jī)構(gòu)14安裝就位。攪拌機(jī)構(gòu)由一軸40以及一個(gè)或多個(gè)槳片42形成。軸40穿過端口 30c延伸，并且 連接至驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)12(未示出)的軸20。優(yōu)選地，一個(gè)或多個(gè)在端口 30c中的0形環(huán)允許軸 40以并不影響本體22內(nèi)的密封的整體性的方式移動(dòng)。 圖4A示出了一攪拌器14以及在本體22的底部?jī)?nèi)所形成的保持轂部50。保持轂 部50將軸的一部分定位并保持成，軸在運(yùn)輸、存儲(chǔ)或使用的過程中并不移出。同樣作為可 選的元件，在圖4A中示出了葉片43。這些葉片可以被模制成型到本體22的內(nèi)側(cè)表面中并 向外延伸到內(nèi)部中，或者所述葉片可以在模制成型之后被單獨(dú)地加上。各葉片43有助于引 導(dǎo)流并且確保在生物反應(yīng)器2內(nèi)出現(xiàn)合適的混合。 圖4B和4C示出了攪拌器14的可選的結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例中，氣體供應(yīng)管線在攪拌 器軸40內(nèi)被形成。軸40具有一中空的中央孔44，其中所述中空的中央孔延伸通過軸的至 少一部分。在軸40的底部上或附近設(shè)有氣體出口 46，其中所述氣體出口可以保持料塊、陶 瓷石料或燒結(jié)的金屬過濾器52，以產(chǎn)生期望的氣泡尺寸。氣體通過端口 30a中的氣體端口 48進(jìn)入孔44中。 一個(gè)或多個(gè)氣體導(dǎo)管54將端口 30a的內(nèi)部與孔44相連。 一個(gè)或多個(gè)而 在該實(shí)施例中為2個(gè)的諸如0形環(huán)的墊圈56在氣體端口 48的上方和/或下方安裝，以確 保氣體流經(jīng)端口 48并經(jīng)過導(dǎo)管54進(jìn)入孔44中，并且并不排至大氣或影響本體的整體性。 在使用中，氣體從供應(yīng)源流入端口 48中、然后流入導(dǎo)管54中，并且向下經(jīng)過中央孔44到達(dá) 軸內(nèi)的氣體出口 46，并然后流入本體22的內(nèi)部容腔中。 圖6示出了頂部16的一個(gè)實(shí)施例，其具有一些本發(fā)明可用的不同的端口結(jié)構(gòu)和類 型。例如，端口 30a可以是一種螺紋型的端口，具有匹配螺紋的氣體或液體管線或探頭螺合 到所述端口中以產(chǎn)生液密性密封。 圖7A至7C示出了另一種端口 /接頭類型。如圖7C所示的接頭31具有凸輪鎖定 部33。該凸輪鎖定部與端口30內(nèi)的配合的凸輪鎖定部保持部35(圖7B)配合。首先通過 將接頭31的凸輪鎖定部33與端口 30的凸輪開口 35對(duì)正，然后接頭31被插入端口 30中。 接頭31然后被向下推壓并旋轉(zhuǎn)，以跨越過凸輪斜坡37，并終止且本身安坐在端口 30的凸緣 鎖定部限位部39中。 圖8示出了本發(fā)明的一個(gè)可選的實(shí)施例，其包括位于本體14內(nèi)的磁性混合器IOI， 其中所述混合器通過位于本體14的外側(cè)表面上的磁性驅(qū)動(dòng)器100被遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)。
圖9示出了如圖6所示的本發(fā)明的可選的頂部16，其中頂部16的至少一個(gè)或多 個(gè)部分包括管夾202，其中所述管夾可以將系統(tǒng)的不同的管以有組織的且整齊的結(jié)構(gòu)的方 式保持。優(yōu)選地，管夾202在頂部16的外緣200上形成，但是如果期望的話，所述管夾中的 一些或全部還可以附著至頂部的上側(cè)表面(未示出)。在該示意性實(shí)施例中，示出了四個(gè) 管夾202，但是如果期望的話還可以使用更多或更少個(gè)。優(yōu)選地，所述管夾被模制成型為頂 部16的一部分?？蛇x地，如果期望的話，所述管夾可以通過熱熔結(jié)合、溶劑結(jié)合或粘合劑被 單獨(dú)地連接。同樣，端口30b'和30b〃中的一些或全部可以是如圖所示的軟管倒鉤接頭的 形式而非如圖6所示的螺紋端口 30或Luer型接頭、圖7的凸輪鎖定部或以下討論的且本 領(lǐng)域技術(shù)人員所知的其它類型的接頭。連接至軟管倒鉤接頭接頭30b'的管可以具有系帶 (tie wr即)、諸如美國(guó)專利公開文獻(xiàn)US 2008/0284163A1所公開的連接器、或其它器件，或 者可以粘附至軟管倒鉤接頭，從而甚至在系統(tǒng)中出現(xiàn)任何壓力的條件下將管保持就位。
圖IO示出了如圖l至3所示的生物反應(yīng)器2的可選的底部28。在該實(shí)施例中，并非是使用支架6，底外壁204包括兩個(gè)或多個(gè)、優(yōu)選三個(gè)或四個(gè)鎖定翼片206，所述鎖定翼片 被模制成型為底外壁204的一結(jié)構(gòu)或單獨(dú)地被形成并通過熱學(xué)結(jié)合、溶劑結(jié)合或膠合劑的 方式連接至底外壁204。 底外壁204的鎖定翼片206與如圖11所示的底部支承件210的對(duì)應(yīng)的鎖定結(jié)構(gòu) 208配合。生物反應(yīng)器安放到支承件210中，并且底外壁204的鎖定翼片206與支承件210 的鎖定結(jié)構(gòu)208接合。這將生物反應(yīng)器2固定至支承件210，從而生物反應(yīng)器2以如圖12 所示的穩(wěn)固的方式被保持直立。附加地，如果期望的話，一個(gè)或多個(gè)開口槽212可以在支承 件210內(nèi)形成，從而可以無需取出或夾緊地容納任何管或其它結(jié)構(gòu)，其中在生物反應(yīng)器與 支承件配合時(shí)，所述管或其它結(jié)構(gòu)從生物反應(yīng)器2延伸出。如圖所示，翼片與結(jié)構(gòu)206、208 是螺紋型裝置。然而，它們可以是其它的形式，例如如上所述的一些端口實(shí)施例中所使用的 凸輪鎖定部和凸輪鎖定部保持部。鎖定結(jié)構(gòu)允許最終的使用者將基部從碗取出并且容易地 再循環(huán)，這是因?yàn)榛坎⒉慌c培養(yǎng)媒介接觸并因而無需被消毒。 諸如壓縮接頭和管焊接部、軟管倒鉤接頭和管螺紋件的接頭在被直接模制成型到 本體中時(shí)減少了滯留容積并簡(jiǎn)化了系統(tǒng)。這種部件是已知的，并且蓋、連接器、用于進(jìn)行采 樣的隔膜(也稱為穿剌式針端口 )、單向閥或其它閥等、無論是否Luer型；Luer Lok⑧接頭 等容易可用于與來自諸如Ford Collins, Colorado的Value Plastics公司的多種公司的 那些端口配合。 可用于形成頂部和本體的合適的聚合物包括但不限于聚碳酸酯、聚酯、尼龍、PTFE 樹脂以及其它含氟聚合物、丙烯酸和甲基丙烯酸樹脂以及共聚物、聚砜、聚醚砜、聚芒砜 (polyarylsulphone)、聚苯乙烯、聚醚酰亞胺、尼龍、聚酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚 氯乙烯、氯化聚氯乙烯、ABS及其合金和混合物、聚烯烴、優(yōu)選聚乙烯例如線性低密度聚乙 烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、和超高分子質(zhì)量聚乙烯及其共聚物、聚丙烯及其共聚物、 茂金屬生成的聚烯烴(metallocene generated polyolefin)。
優(yōu)選的聚合物是聚烯烴、尤其聚乙烯及其共聚物；聚苯乙烯；以及聚碳酸酯。 頂部和本體按照期望可以由相同的聚合物或不同的聚合物制成。 同樣，聚合物可以是透明的或光學(xué)不透明的或不透光的。在使用不透明的或不透
光的聚合物時(shí)，優(yōu)選的是它們的使用限于側(cè)壁，從而在底部可以使用光學(xué)掃描器或讀取器
以檢測(cè)生物反應(yīng)器內(nèi)的液體的不同的參數(shù)。 本發(fā)明的大多數(shù)生物反應(yīng)器是注射成型的，但是它們可以被旋轉(zhuǎn)成型，這是在這 樣的情況中完成的，即需要帶有套的本體或者增加了獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，其中所述獨(dú)特的結(jié)構(gòu)最 好經(jīng)由旋轉(zhuǎn)成型技術(shù)完成。 模制的或硬成型的塑料體的另一優(yōu)點(diǎn)在于，加熱或冷卻毯可以容易地附著至它 們。 實(shí)際上，本體按照需要被構(gòu)造成優(yōu)選具有大致平坦的開口邊框， 一個(gè)圓形側(cè)壁從 所述邊框向下延伸并終止于帶有圓角的底部，如圖l所示。本體優(yōu)選由諸如聚苯乙烯的模 制成型的塑料制成，優(yōu)選具有一些或全部所期望的端口 (包括在側(cè)壁中形成的一個(gè)或多個(gè) 端口)并且優(yōu)選地具有在預(yù)期的液體/空氣高度下方的高度側(cè)壁內(nèi)形成的一個(gè)或多個(gè)端 口 。頂部被單獨(dú)地模制成型具有一些或全部其所期望的端口 ，其中所述端口在合適的部位 被模制形成。在多種模制成型應(yīng)用中，端口將包含毛剌或由一薄塑料層封閉，其中所述薄塑料層需要被取下，從而打開端口 ?？蛇x地，如上所述，端口在模制成型之后通過以下措施被
形成，即在合適的部位鉆制孔并且以液密性的方式將端口接頭安置就位。 在一個(gè)或多個(gè)端口上附上諸如不同的Luer接頭的帽，包括帶有螺紋的帽、Luer基
隔膜蓋(Luer based s印tum cover) 、 Luer Lok帽、關(guān)閉的Luer或其它螺紋帽、插頭；連接
至形成有軟管倒鉤接頭的端口的管等。 如果使用的話，具有槳片42的攪拌器軸40插入頂部16內(nèi)的端口 30中，并且軸40的底部在轂部50內(nèi)被對(duì)中并保持。頂部16然后被密封至本體22，例如這是通過夾具24或通過熱學(xué)密封或粘合劑完成的。 取決于探頭的類型和所選擇的消毒技術(shù)，一個(gè)或多個(gè)探頭可以在這時(shí)被增加并密封就位。 所選擇的生物反應(yīng)器然后被消毒、包裝并發(fā)送至使用者。 生物反應(yīng)器可以通過多種不同的技術(shù)被消毒。最常用的技術(shù)是特別地gamma輻射以及小程度的beta輻射。在該實(shí)施例中，多種探頭并不是gamma輻射穩(wěn)定的，并且需要在無菌的情況下在使用者的設(shè)施中被組裝到生物反應(yīng)器中。 另一種方法是使用諸如環(huán)氧乙烷的氣體。在這種類型的消毒情況中，可以使用不同的端口以供應(yīng)氣體并然后將氣體從生物反應(yīng)器的內(nèi)部排出。這可以是專用的端口或者其然后可以被用于其它的用途，例如排空或液體/氣體運(yùn)動(dòng)。 可選地，所述裝置通過利用蒸氣以及優(yōu)選過熱蒸氣和壓力而高壓滅菌被消毒。在該實(shí)施例中，除了所述端口 (30或32)中的一個(gè)以外還使用將蒸氣排出的通氣口 (未示出)。 消毒裝置安置在支架內(nèi)，并且用于空氣、液體、探頭、采樣器等的不同的連接件連接至裝置的合適的端口 。所述裝置充有媒介至期望的高度，從而在頂部16連接至本體22的地方的稍微下方形成液體/空氣界面，從而像這種裝置通常的那樣留出氣體的液上空間。至少一個(gè)端口 32在界面所在高度的下方。 媒介然后用待生長(zhǎng)的生物體播種，所述生物體可以是植物、動(dòng)物細(xì)胞(例如CHO或NSO細(xì)胞)、病毒、酵母菌、霉菌或細(xì)菌(例如E. coli)，并且液體被循環(huán)，并且空氣/氣體和液體以高效培養(yǎng)內(nèi)部培養(yǎng)物的方式進(jìn)入或從裝置中離開。 在合適的時(shí)間之后，這些細(xì)胞可以通過以下方式被收獲，即通過將液體排干、留下細(xì)胞，或者在細(xì)胞需要被破裂以回收所期望的產(chǎn)物的情況中取出細(xì)胞并然后使得所述細(xì)胞破裂或者在裝置內(nèi)破裂所述細(xì)胞并然后取出破裂的物質(zhì)以便進(jìn)一步處理。附加地，對(duì)于大量可用的端口而言，可以使用所述裝置以運(yùn)用一灌注式反應(yīng)器(perfusionreactor)，在所述灌注式反應(yīng)器內(nèi)，少量的細(xì)胞或明確的產(chǎn)物在連續(xù)的基上被取下以便進(jìn)一步處理，而裝置內(nèi)的細(xì)胞繼續(xù)生長(zhǎng)并得到所期望的產(chǎn)物。 在所述處理完成之后，裝置被排空，并且所有連接件被取下，并且裝置端口被密封。其然后例如通過焚燒被合適地處理掉。
權(quán)利要求
一種用于培養(yǎng)、發(fā)酵或處理生物的生物反應(yīng)器，包括預(yù)消毒的、一次性殼體，其中所述殼體由選自半剛性或剛性塑料的塑料制成，所述殼體包含彼此相互密封的頂部和本體，所述本體具有內(nèi)部空間，在所述殼體的頂部和本體中分別形成一個(gè)或多個(gè)端口，并且所述端口與所述殼體的內(nèi)部流體連通，所述一個(gè)或多個(gè)端口具有帽，以將所述本體的內(nèi)部空間與周圍環(huán)境隔離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)端口被模制成型 到所述頂部和本體中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)端口被模制成型 到所述頂部和本體中，并且所述本體中的至少一個(gè)端口處于低于所述殼體的液體/空氣界 面的高度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，設(shè)有兩個(gè)或多個(gè)端口，并且至少一 個(gè)端口在低于所述殼體的液體/空氣界面的高度被模制成型到所述本體中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述頂部具有第一組端口，而所述 本體具有第二組端口。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，還包括在所述殼體的本體內(nèi)安裝 的具有一個(gè)或多個(gè)槳片的攪拌器軸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，還包括在所述殼體的本體內(nèi)安裝 的具有一個(gè)或多個(gè)槳片的攪拌器軸，并且所述攪拌器軸包含磁性部件，其中所述磁性部件 與一磁性驅(qū)動(dòng)器相互作用，所述磁性驅(qū)動(dòng)器位于所述本體外側(cè)但在所述本體附近、處于與 所述攪拌器軸的磁性部件大致平行的位置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，還包括在所述殼體的本體內(nèi)安裝 的具有一個(gè)或多個(gè)槳片的攪拌器軸，所述軸通過一端口延伸穿過所述殼體的頂部、并在所 述端口內(nèi)通過一個(gè)或多個(gè)墊圈被液密性密封。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述本體包含一端口，所述端口在 最遠(yuǎn)離所述頂部的本體的一部分附近，并且所述最遠(yuǎn)離所述頂部的端口包含空氣擴(kuò)散器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述本體包含一端口，所述端口 在最遠(yuǎn)離所述頂部的本體的一部分附近，并且所述最遠(yuǎn)離所述頂部的端口包含空氣擴(kuò)散 器，其中所述空氣擴(kuò)散器由料塊形成，其中所述料塊選自塑料、陶瓷和金屬料塊。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述本體包含一端口，所述端口 在最遠(yuǎn)離所述頂部的本體的一部分附近，并且所述最遠(yuǎn)離所述頂部的端口包含位于所述本 體的內(nèi)部的空氣擴(kuò)散器，其中所述空氣擴(kuò)散器由料塊形成，其中所述料塊選自塑料、陶瓷和 金屬料塊，所述端口連接至所述本體的外部上的氣體管線。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述本體包含一端口 ，所述端口 在最遠(yuǎn)離所述頂部的本體的一部分附近，并且所述最遠(yuǎn)離所述頂部的端口包含模制成型到 所述本體的內(nèi)部中的空氣擴(kuò)散器，其中所述空氣擴(kuò)散器由料塊形成，其中所述料塊選自塑 料、陶瓷和金屬料塊，所述端口連接至所述本體的外部上的氣體管線。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述本體包含一端口 ，所述端口 在最遠(yuǎn)離所述頂部的本體的一部分附近，并上上所述最遠(yuǎn)離所述頂部的端口包含選擇性保 持至所述本體的內(nèi)部的空氣擴(kuò)散器，其中所述空氣擴(kuò)散器由料塊形成，其中所述料塊選自塑料、陶瓷和金屬料塊，所述端口連接至所述本體的外部上的氣體管線。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述本體的一個(gè)或多個(gè)端口分別 連接至接頭，其中所述接頭選自Luer接頭和軟管倒鉤接頭。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述本體的一個(gè)或多個(gè)端口分別 連接至接頭、并包含選自單向閥和采樣裝置的裝置。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述本體的一個(gè)或多個(gè)端口分別 連接至接頭；并包含用于采樣的隔膜、用于穿剌隔膜的針，所述針具有前穿剌部和后部，所 述針具有從所述前穿剌部延伸至后部的中空的腔，所述后部連接至一管，所述管反過來連 接至一采樣容器。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述本體的一個(gè)或多個(gè)端口分別 連接至接頭；并包含用于采樣的隔膜、用于穿剌隔膜的針，所述針具有前穿剌部和后部，所 述針具有從所述前穿剌部延伸至后部的中空的腔，所述后部連接至一管，所述管反過來連 接至一采樣容器，其中所述容器選自料袋和注射器。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，設(shè)有不止一個(gè)端口，并且至少一 個(gè)端口包含參數(shù)探頭。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，設(shè)有不止一個(gè)端口 ，并且至少一 個(gè)端口包含參數(shù)探頭，所述探頭選自pH探頭、測(cè)溫探頭、溶解氧探頭、乳糖濃度探頭和壓力 探頭。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，還包括在所述殼體的本體內(nèi)安裝 的具有一個(gè)或多個(gè)槳片的攪拌器軸，一保持轂部位于所述本體的內(nèi)部空間的底側(cè)表面上， 以便保持所述攪拌器軸的下側(cè)端部。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，還包括在所述殼體的本體內(nèi)安裝 的具有磁性連接部件的葉輪，磁性驅(qū)動(dòng)部件位于所述本體的外側(cè)表面上靠近所述葉輪，以 便遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)所述本體內(nèi)的葉輪。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述頂部具有一個(gè)或多個(gè)附著至 所述生物反應(yīng)器的頂部的管夾。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述殼體的底部的外壁包含兩個(gè) 或多個(gè)鎖定翼片，所述生物反應(yīng)器還包括支架，所述支架包含兩個(gè)或多個(gè)鎖定結(jié)構(gòu)，其中所 述鎖定結(jié)構(gòu)與所述殼體的鎖定翼片相互作用，從而以直立并穩(wěn)固的方式在所述支架內(nèi)保持 所述殼體。
全文摘要
本發(fā)明是一種由模制成型的塑料所形成的一次性生物反應(yīng)器。該生物反應(yīng)器被預(yù)消毒，并具有彼此相互密封的頂部和本體。一個(gè)或多個(gè)端口在殼體的頂部和側(cè)部中形成。優(yōu)選地，至少一個(gè)端口低于殼體的液體/空氣的高度。位于液體/空氣界面高度下方的一個(gè)或多個(gè)端口可以被用作為采樣端口或用于探頭或排空的進(jìn)出端口或者用于液體或氣體的供應(yīng)端口。生物反應(yīng)器提供了針對(duì)現(xiàn)有的玻璃或金屬組件的直接改型，其利用了現(xiàn)有的支承結(jié)構(gòu)以及控制結(jié)構(gòu)。模制成型的結(jié)構(gòu)克服了尤其其固定的尺寸而導(dǎo)致的不連續(xù)、死區(qū)等的問題，這是由模制成型過程所產(chǎn)生的?？稍偕奶筋^和其它設(shè)備部位還通過使用模制成型的端口結(jié)構(gòu)被確保。模制成型的塑料允許材料選擇的更大靈活性，因而減少或消除了油脂或膽固醇結(jié)合。
文檔編號(hào)C12M1/08GK101724548SQ200910140638
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月11日
發(fā)明者J·E·凱利, J·J·維尼亞, J·W·馬爾登, S·普羅克斯 申請(qǐng)人:米利波爾公司