专利名称：用于生物反应器的排气过滤装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于培养细胞的生物反应器，并且更具体而言，涉及用于生物反应器的排气过滤器。本实用新型还涉及在生物反应器中培养细胞。
背景技术：
在生物反应器中培养细胞的期间，持续地将空气和/或其它气体供应给反应器，并且通过排气端ロ来移除余量以及来自细胞的气态代谢物。为了确保培养的无菌性，排气线路配备有杀菌级过滤器，其中，过滤介质可典型地为0. I微米-0. 2微米的疏水性微滤膜。由于排气流是温暖的且水份饱和，所以存在这样的巨大风险水份在过滤介质上冷凝，从而阻塞通过过滤器的气体流。已经描述了若干种解决方案，其中在过滤器之前将水冷式冷凝器置于排气线路中(US 5，443，985 ；US 6，133，021 ；US 7，425，441)，或者在过滤介质之前将水冷式冷凝器结 合到过滤壳体中(2011/0076759)。然后任何水份均被冷凝，并且冷凝物可通过重力流来流回到生物反应器，并且因而避免液体冷凝物和过滤介质之间有任何接触。但是使用水冷式冷凝器是复杂的，因为必须通过管道来供应水，管道必须充分地固定到冷凝器和排水管上，以便避免任何泄漏。另外，水冷式冷凝器制造起来复杂，因为需要双壁式容器或具有内部管道和通过壁的管道端ロ的容器。这是缺陷，特别是对于在其中使用低成本的一次性塑料构件是非常合乎需要的一次性生物反应器中进行小規模至中等规模的细胞培养来说。因此，存在对可用于生物反应器中而不需要任何液冷式冷凝器的排气过滤装置的需要。
实用新型内容本实用新型的一方面是要提供一种用于生物反应器的排气过滤装置，该排气过滤装置制造和使用简单，并且不需要任何液冷式冷凝器。这一点用这样的排气过滤装置来实现该排气过滤装置包括具有过滤介质的壳体、气体入口和气体出口，并且进一歩包括在所述气体入口和所述过滤介质之间的区域中从所述壳体的至少ー个内壁延伸的多个肋。这个结构的ー个优点在干，它适于作为单次使用装置来进行低成本生产，并且该装置易于操作。本实用新型的第二方面是要提供ー种具有单次使用排气过滤装置的生物反应器。这一点用配备有这样的排气过滤装置的生物反应器来实现该排气过滤装置包括具有过滤介质的壳体、气体入口和气体出ロ，并且进ー步包括在所述气体入口和所述过滤介质之间的区域中从所述壳体的至少ー个内壁延伸的多个肋。这个的ー个优点在于，没有液体冷却剂线路，这有助于生物反应器的安装和组装。在从属权利要求中描述了本实用新型的另外的适当的实施例。
图I显示了根据本实用新型的排气过滤装置。[0009]图2A、2B显示了用于图I的排气过滤装置的壳体的部件。图3A、3B显示了根据本实用新型的排气过滤装置。图4A、4B显示了根据本实用新型的、用于排气过滤装置的壳体的部件。图5A、5B显示了根据本实用新型的、用于排气过滤装置的壳体的部件。图6显示了具有根据本实用新型的排气过滤装置的生物反应器。
具体实施方式
在图1、2A、2B、3A、3B、4A、4B、5A、5B所示出的第一方面，本实用新型公开了一种用于生物反应器的排气过滤装置，其包括具有过滤介质I的壳体2、12、22、气体入口 3、13、23和气体出口 4、14、24。壳体进一步包括在气体入口 3、13、23和过滤介质I之间的区域中从
壳体2、12、22的至少一个内壁延伸的至少两个肋5、15、25。过滤介质可恰当地延伸跨过壳体的内部容积的区段，从而限定两个隔室一一个在气体入口 3、13、23和过滤介质I之间，并且一个在过滤介质I和气体出口 4、14、24之间。过滤介质I的大体方向可在基本垂直于在气体入口 3、13、23的中心和气体出口 4、14、24的中心之间所划的直线或相对于该直线成大约60度至90度的角的平面上。肋5、15、25可与壳体的至少一个壁成一体，或者它们可单独制造和安装在壳体中。它们可沿基本垂直于壳体的至少一个内壁的方向延伸，或者它们可相对于内壁成角度。肋的优点在于，来自生物反应器的空气中的水份可在肋上冷凝，并且冷凝物由于重力而可流回到生物反应器。在由图1、2A、2B、3A、3B、4A、4B、5A、5B示出的一些实施例中，肋在所述壳体的两个相对的内壁之间延伸。然后它们可在底部入口和过滤介质I之间限定多个通道6、16、26，使得从气体入口 3、13、23流向过滤介质I的气体流可分成若干个子流。这会增加气体和肋表面之间的接触面积，并且改进冷凝。为了进一步增加接触面积以及因而改进冷凝，通道6、
16、26可为曲折的，例如具有> I. I的平均变曲度，其中变曲度被定义为通道的长度除以通道的端部-端部的直线距离。平均变曲度可介于I. I和5之间，这一点可通过在壳体中具有弯曲的或成角度的肋来实现。通道6、26可为平行的，如图1、2A、2B和4A、4B中示出的那样，或者它们可形成具有图3A、3B中示出的分支点和/或重连点的通道16的互连网络。在某些实施例中，肋5、15、25布置成连续或间断的Z字形型式。图I和2A、2B中示出了连续的Z字形型式，其中肋5的节段相对于彼此以规则的型式成角度。图3A、3B中示出了间断的Z字形型式，其中单独的肋15相对于彼此以规则的型式成角度。Z字形型式中的角可为例如60度-120度，例如80度-100度。使用Z字形型式的优点在于，气体流反复地被偏转，从而导致与肋表面有改进的接触，并且因此导致有改进的冷凝。在一些实施例中，壳体2、12、22是单壁式的。因此，不存在用于将液体冷却介质供应给排气过滤装置的布置。单壁式壳体不具有或者由于壳体壁的设计或者由于通过壳体的内部容积而引入管状回路而形成的任何双壁。具有单壁式壳体的优点在于其较容易制造和安装。另一个优点还在于，壳体和环境空气之间的热传递得到改进。壳体壁的平均厚度可为小于1_，例如小于0. 5mm,以进一步改进与周围空气的热传递。在某些实施例中，过滤介质I被打裙，以增加过滤面积。褶7可在相对于气体入口
3、13、23和气体出口4、14、24之间的直线成60度-90度(例如80度-90度)的角的平面上延伸。这意味着当在气体出口在顶部处而气体入口在底部处的情况下排气过滤装置或多或少沿竖向运行时，褶支腿8相对于水平平面成角度，并且在过滤器中冷凝的任何水份均可由于重力而流向下部褶，其中冷凝物可从褶上滴下，并且由于重力而流回到生物反应器。在一些实施例中，打褶过滤介质的褶角9为20度-120度，例如30度-100度。低于120度或100度的褶角确保任何冷凝物如上面描述的那样有朝向下部褶的重力流，并且它还允许过滤介质面积有显著的増加。对于低于20度或30度的褶角，存在的风险是，任何冷凝物均可在褶支腿8之间形成水桥，这可导致阻塞过滤介质面积的一部分。在某些实施例中，多个褶，例如所有下部褶(面向气体入ロ的裙)，由从壳体12、22的至少ー个壁延伸的褶支承杆10、20支承。褶支承杆可具有适合褶的有角凹部。褶支承杆的ー个优点在于，有助于安装过滤介质，以及改进机械稳定性。褶支承杆的另ー个优点在于可有助于使冷凝水份从下部褶滴下。在一些实施例中，过滤介质是疏水性的。疏水性过滤介质不会被纯水弄湿，但是允许气体通过。可通过透水测试来评定疏水性特性，其中，通过施加的压カ来迫使纯水通过过滤介质，并且记录透水所需的压力。0.20微米的过滤介质在透水压カ高于大约I巴·(IOOkPa)(例如高于大约3巴)的情况下可表示为疏水性的。使用疏水性过滤器的优点在于，携帯在气体流中的气溶胶滴不会穿过过滤器。疏水性过滤器还较不易于由于水份的冷凝而被阻塞。可选择过滤器的孔径大小，以确保生物反应器包含物的无菌性。这典型地用具有低于大约0. 25微米(例如0. 05-0. 20微米或0. 1-0. 22微米)的孔径大小的杀菌级过滤器来完成。在一些实施例中，肋和壳体的内壁的表面可为亲水性的，例如具有小于50度的均衡水接触角，以帮助任何水份的冷凝和排出。可通过诸如电晕放电或等离子体处理的处理或通过用亲水性材料涂覆表面来实现亲水性。在某些实施例中，排气过滤装置进ー步包括夹持到壳体的外壁上的至少ー个珀耳帖(peltier)元件和/或用于将至少ー个珀耳帖元件夹持到壳体的外壁上的机构。将珀耳帖元件夹持到壳体上的优点在于，可在不应用任何液体冷却剂的情况下实现提高的冷凝速率。在图6所示出的第二方面，本实用新型公开了ー种配备有上面描述的排气过滤装置31的生物反应器30。该生物反应器可为一次性生物反应器，并且可包括作为生物反应器容器的柔性塑料袋32和生物反应器气体入口 35。排气过滤装置和气体入口两者可安装在柔性塑料袋的顶壁中的端口中。这种柔性塑料袋可安装在可动平台33上，可动平台通过绕着枢转轴线34的摇动动作来提供搅动作用。对摇动的柔性袋生物反应器使用描述的排气过滤装置的特别优点在于，没有任何液体冷却剂管道，这有助于生物反应器的设置和运行，因为不需要摇动的管道。柔性袋生物反应器通常还用于仅一次性构件，这强调对具有低生产成本的排气过滤装置的需要。可作为预组装套件来供应袋32、过滤装置31、管道和其它一次性构件，可通过例如将它们暴露于伽马辐射或电子束辐射来对它们进行消毒。然后如果所有构件(包括排气过滤装置)均由抗辐射材料(即在暴露于25千戈瑞辐射剂量之后不会显著地退化以及在辐照之后不会产生不合需要的可浸出物的材料)制成，则这是有利的。在图6所示出的第三方面，本实用新型公开了ー种在配备有上面描述的排气过滤装置的生物反应器中培养细胞的方法。[0026]在某些实施例中，来自生物反应器的水份进入排气过滤装置，并且在培养期间在该多个肋上冷凝。在一些实施例中，细胞悬浮液体积(液体体积)小于100升，例如介于0. 5升和20升之间。在小规模至中等规模的培养中，从生物反应器中带走的水份的量使其可由上面描述的一个排气过滤装置容易地处理。对于较大的培养，可能需要若干个装置。通过排气过滤装置的气体流率可小于2升/分钟，例如介于0. 05升/分钟和I升/分钟之间。如果使用了若干个排气过滤装置，则各个装置中的流率可小于2升/分钟，例如介于0. 05升/分钟和I升/分钟之间。在某些实施例中，没有对所述排气过滤装置应用冷却液体。这简化了运行。在一些实施例中，排气过滤装置定位成气体出口 4、14、24在气体入口 3、13、23的 上方，并且在所述气体入口和所述气体出口之间的直线相对于竖向平面为小于大约30度。排气过滤装置的这个大体竖向的定向有助于冷凝的水份在重力的作用下从肋和/或褶上流下且流回到生物反应器。SM实例I测试装备WAVE生物反应器系统2/10仪器(瑞典的GE Healthcare Bio-Sciences)、五个2升Cellbag 柔性袋(瑞典的GE Healthcare Bio-Sciences)，各个柔性袋均装有I升的9毫克/毫升的NaCl，并且配备有空气入口以及在气体出口中的排气过滤装置。Wave仪器的参数设置为
权利要求1.一种用于生物反应器的排气过滤装置，包括具有过滤介质(I)的壳体(2 ;12 ;22)、气体入口(3 ；13 ；23)和气体出口(4 ；14 ;24)，并且进一步包括在所述气体入口(3 ；13 ；23)和所述过滤介质(I)之间的区域中从所述壳体(2 ;12 ；22)的至少一个内壁延伸的多个肋(5 ；15 ；25)。
2.根据权利要求I所述的排气过滤装置，其特征在于，所述肋在所述壳体的两个相对的内壁之间延伸，从而在底部入口和所述过滤介质(I)之间限定多个通道出；16 ;26)。
3.根据权利要求2所述的排气过滤装置，其特征在于，所述通道出；16；26)是曲折的。
4.根据权利要求3所述的排气过滤装置，其特征在于，所述通道出；16；26)具有> I. I的平均变曲度。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的排气过滤装置，其特征在于，所述肋布置成连续的或间断的Z字形型式。
6.根据权利要求1-4中的任一项所述的排气过滤装置，其特征在于，所述壳体(2;12 ；22)是单壁式的。
7.根据权利要求1-4中的任一项所述的排气过滤装置，其特征在于，所述过滤介质(I)打褶成具有在相对于所述气体入口(3 ；13 ；23)和所述气体出口(4 ;14 ；24)之间的直线成60度-90度的角的平面上延伸的褶(7)。
8.根据权利要求7所述的排气过滤装置，其特征在于，所述过滤介质(I)打褶成具有在相对于所述气体入口(3 ；13 ；23)和所述气体出口(4 ;14 ；24)之间的直线成80度-90度的角的平面上延伸的褶(7)。
9.根据权利要求6所述的排气过滤装置，其特征在于，褶角(9)为20度-120度。
10.根据权利要求9所述的排气过滤装置，其特征在于，褶角(9)为30度-100度。
11.根据权利要求7所述的排气过滤装置，其特征在于，多个褶由从所述壳体(12;22)的至少一个壁延伸的褶支承杆(10 ；20)支承。
12.根据权利要求1-4中的任一项所述的排气过滤装置，其特征在于，所述过滤介质是疏水性的。
13.根据权利要求1-4中的任一项所述的排气过滤装置，其特征在于，所述排气过滤装置进一步包括夹持到所述壳体的外壁上的至少一个珀耳帖元件。
14.一种配备有根据权利要求1-13中的任一项所述的排气过滤装置(31)的生物反应器(30)。
15.根据权利要求14所述的生物反应器，其特征在于，所述生物反应器包括柔性袋(32)。
16.根据权利要求15所述的生物反应器，其特征在于，所述生物反应器包括安装在可动平台(33)上的柔性袋。
专利摘要本实用新型涉及用于生物反应器的排气过滤装置。公开了一种用于生物反应器的、减少被冷凝液体阻塞的排气过滤装置，其包括具有过滤介质的壳体、气体入口和气体出口，并且还进一步包括在气体入口和过滤介质之间的区域中从壳体的至少一个内壁延伸的多个肋。
文档编号C12M3/00GK202786257SQ2011205796
公开日2013年3月13日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年8月31日
发明者H·K·埃里克森, P·弗里金, L·J·卡尔森 申请人:通用电气健康护理生物科学股份公司