生物反应器、用于生物反应器的反应器袋和用于对其内含物进行搅动的搅拌器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种生物反应器，其包括
[0002]-具有非常柔性的袋壁的反应器袋，该袋壁为了支承用于对袋内含物进行搅动的搅拌器而具有坚固地构造的支承区域，
[0003]-在袋内部中支承在支承区域上的无轴的、局部永磁的搅拌器，和
[0004]-定位在反应器袋外部的线圈装置，利用该线圈装置可以产生旋转磁场，该旋转磁场以向搅拌器施加转动力矩的方式与该搅拌器的永磁区域相互作用。
[0005]本发明还涉及一种用于生物反应器的反应器袋，其包括非常柔性的袋壁，该袋壁为了支承用于对袋内含物进行搅动的至少局部永磁的无轴的搅拌器而具有坚固地构造的支承区域。
[0006]最后，本发明还涉及一种用于对生物反应器的内含物进行搅动的搅拌器，该搅拌器局部永磁地构造并且包括多个叶片形的、固定在保持件上的搅动器件。
【背景技术】
[0007]由US 8，123，199 B2公知了这种生物反应器、用于生物反应器的反应器袋和搅拌器。
[0008]公知的是，生物反应器用作用于液体的容器，在这些容器中，生物学过程例如发酵或细胞生长应以可控的方式进行。基于涉及的微生物的代谢活动而导致多种多样的化学成分的局部浓度变化。为了在整个容器中确保相同的或至少可控的浓度条件而必需的是:间或地优选不断地搅动反应器中的液体。为了避免污染，搅拌器通常布置在其他部位(除了限定的导入管和导出管以外)封闭的反应器容器的内部。困难在于:通过通常布置在反应器容器外部的驱动设备使位于反应器容器内部的搅拌器处于期望的搅拌运动中。
[0009]在具有刚性的壁的生物反应器例如钢罐中所公知的是，搅拌器的实际的搅动器件例如搅拌叶片固定在轴上，该轴在密封的支承件中穿过容器壁，从而搅拌器轴可以以简单的方式与任意构造的电动机的驱动轴联接。
[0010]最近，生物反应器的使用持续增加，该生物反应器的实际容器构造为柔性的袋并且为了一次性使用而配备。其优点在于薄膜袋的成本低廉的制造、简单且节省空间的储藏、易于消毒和易于防污染，并且不用考虑使用之后的耗费的清洗。然而，对袋内含物的适当的搅动的问题还没有最终解决。具有穿过袋壁的搅拌器轴的变型方案尤其被视为是不利的，因为这会提高污染风险，明显增加用于储藏的空间需求，并且由于必须对轴通道密封而使袋的制造复杂化且更加昂贵。
[0011]由类属的US 8，123，199 B2中公知了一种无轴的搅拌器，其在扁平圆柱形的保持件上具有多个搅拌叶片，其中，扁平圆柱形的保持件支承在对应地成形的、坚固的罐上，该罐形成了反应器袋的底部。圆柱形的保持件至少局部永磁地构造，并且与穿过罐壁的外磁场相互作用。外磁场构造为旋转磁场，从而使搅拌器保持件与叶片形的搅动器件一起在其支承罐中处于旋转运动中。该公知的设备具有许多缺点。一方面，其受限于搅拌器在反应器袋的底部区域中的布置方案，从而在生物反应器很高的情况下会出现对反应器内含物的不充分的混匀。另一方面，搅拌器没有在轴向上固定在其支承罐中，相反地，为了减小支承摩擦，描述了通过外部磁场使搅拌器在轴向上升高。这导致的是，搅拌器在运输时容易从其支承件上掉落下来，并且其尖锐的叶片可能会损坏袋壁。
【发明内容】
[0012]本发明的任务是，以如下方式改进这类生物反应器、反应器袋和搅拌器，从而克服了现有技术的缺点。尤其是应提供如下生物反应器或反应器袋，其能以明显减少的储藏空间需求来储藏或运输。此外，应获得改进的对反应器内含物的混匀和可靠的运输和储藏可能性。
[0013]该任务与权利要求1的前序部分的特征相结合地以如下方式来解决，即，由非磁性的材料，例如塑料制成的坚固的型材环布置在反应器袋的优选非边缘的作为支承区域的高度区段中，构造为绷紧袋横截面的转动件的搅拌器借助导轨以可转动运动的方式支承在该型材环上，其中，电线圈装置的磁场与至少一个布置在转动件的径向靠外的区域中的永磁体相互作用。
[0014]此外，该任务与权利要求11的前序部分的特征相结合地以如下方式来解决，即，由非磁性的材料，例如塑料制成的坚固的型材环布置在反应器袋的优选非边缘的作为支承区域的高度区段中，构造为绷紧袋横截面的转动件的搅拌器借助导轨能以可转动运动的方式在轴向和径向上支承在该型材环上。
[0015]最后，该任务与权利要求14的前序部分的特征相结合地以如下方式解决，即，搅拌器构造为具有中心体和至少三个由中心体在径向上延伸出的辐条的转动件，该转动件在其径向靠外的区域中配设有至少一个永磁体并且具有外导轨的至少一个引导构件。
[0016]本发明优选的实施方式是从属权利要求的主题。
[0017]本发明的重要的主题是支承区域的特别的设计方案和搅拌器的与之相关的相应设计方案。搅拌器绷紧整个袋横截面，并且在搅拌器的径向的外部区域中支承形成在导轨的轨道的型材环上，该型材环环绕反应器袋的周面。位于径向靠外的、在转动件与其引导部之间的机械上的相互作用区域中也发生用于电动驱动搅拌器的磁相互作用。在外线圈装置与布置在搅拌器的外部区域中的一个或多个永磁体之间作用的磁力穿过型材环，从而该型材环必须由非磁性的材料，例塑料来构造。因此，整个搅拌器装置可以以如下方式构造，即，其仅需要非常小的轴向结构空间并且可以布置在反应器袋的每个任意的轴向位置上。也可想到的是，将多个这种搅拌器装置布置在反应器袋的不同的轴向位置上，从而即使在非常高的生物反应器中也可以确保所有反应器内含物的充分混匀。基于每个搅拌器装置很小的轴向的结构高度，反应器袋的自身柔性的壁仅以肋板的形式来加固，其中，在形成这些“肋板”的型材环之间保留柔性的壁区域，从而为了储藏和运输，反应器袋可以风箱式地移动到一起，由此明显减少了必需的储藏空间。在此，在导轨有利的设计方案中，转动件也可以不凸出于其引导部，从而在聚拢的状态下不用担心袋壁的损坏，并且在展开的状态下，可以无需上述的装配步骤而立即开始搅拌运行。
[0018]在优选的实施方式中，型材环穿过柔性的袋壁并且材料锁合(stoffschliissig)地与该袋壁连接。通过材料锁合的连接也确保了反应器袋在搅拌器装置的区域中的密封性，例如可以通过焊接或粘接进行该连接。通过型材环在径向上穿过袋壁，确保了可从反应器袋的外部直接接近该型材环。该特征与电动的搅拌器驱动装置的在下文进一步描述的特别的设计方案相结合是特别重要的。然而，原则上也可想到的是，型材环材料锁合地紧固于在其他部位柔性的袋壁的内侧，其中，袋壁紧紧地抵靠型材环的径向上靠外的轮廓。然而，该变型方案通常可以为具有非常薄的、优选弹性的袋壁材料的设备所用。
[0019]型材环优选具有环绕的、朝袋内部敞开的引导槽，至少一个在径向上靠外布置在转动件上的引导座在轴向上和径向上在该引导槽中受引导。在下文应进一步论及在不同构造的转动件中的引导座的特别的设计变型方案。然而，在所有的这样的实施方式中，引导座至少在三侧被引导槽所包绕，从而不仅确保了径向的支承而且确保了轴向的支承。
[0020]替选地也可想到的是，