模块化通气装置的制造方法
【专利说明】
[0001] 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W引用方式并入本文中。
技术领域
[0002] 本文中公开的实施例设及一种可用于容器或器皿(诸如生物反应器，并且尤其，诸 如单次使用的揽拌箱生物反应器）中的模块化通气装置，而且设及一种模块化通气装置和 混合组件，W及一种包含其的容器或器皿。
【背景技术】
[0003] 传统上，在利用不诱钢容器或器皿的系统中处理流体(诸如生物材料）。运些容器 在使用后经灭菌，W便其可重新使用。灭菌程序昂贵且麻烦，而且有时无效。
[0004] 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。运些 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W便致使内含物尽可 能均匀地混合。
[0005] 运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W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W模仿一次性袋替换的箱的形 状。运样的形状有助于混合袋的内含物。
[0006] 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禪合的 叶轮和位于袋外侧的磁性电机，其在遥远地导致叶轮旋转。
[0007] 容器还可包含通气装置或气体鼓泡揽拌器，通过该气体鼓泡揽拌器气泡引入到容 器内含物(诸如生物制药流体，诸如细胞培养液体）中W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W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，运是因为由W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。
[000引为器皿的内含物(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、溫度等的区域和/ 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W使敏感细胞将保持不受伤害的特定气泡尺寸。
[0009]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W帮助生物反应器中的最佳细胞培养生长性能。
【发明内容】
[0010] 本文中公开的实施例设及气体鼓泡揽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，W及用W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揽拌器或混合 器。在某些实施例中，所述揽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。
[0011] 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、0)2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。
[0012] 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；W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W产生不同尺寸的气泡。
[0013] 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W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W揽拌所述容器中的流体；W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W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。
[0014] 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；W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 化C)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。
[0015] 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】
[0016] 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