具有膜喷洒器的容器的制造方法

具有膜喷洒器的容器的制造方法
【专利摘要】容器组件(13)包括柔性袋，所述柔性袋具有界定出腔室(40)的内表面和相对的外表面，该柔性袋具有顶端壁(48)、底端壁(50)和在它们之间延伸的环绕侧壁(42)，该底端壁由与第二聚合物片(66)交叠的第一聚合物片(60)构成。第一焊接线将所述第一聚合物片焊接到所述第二聚合物片，第一焊接线界定出形成于所述第一聚合物片和所述第二聚合物片之间的第一喷洒区域。多个第一穿孔，这些第一穿孔通过第一聚合物片的与第一喷洒区域交叠的一部分形成，因而，气体能从第一喷洒区域通过第一穿孔进入柔性袋的腔室内。
【专利说明】具有膜喷洒器的容器

【背景技术】
[0001] 1.【技术领域】
[0002] 本发明涉及包含到柔性袋内的喷洒器。
[0003] 2.相关技术
[0004] 喷洒器通常用于生物反应器内以将受控体积的气体输送到包含细胞的生长介质。 气体部分地用于控制生长介质内的氧气的局部压力，并且控制生长介质的pH值和其它参 数，以使这些状态对于细胞生长来说是最佳的。喷洒器通常包括中空金属环，该中空金属环 具有与其联接的软管。该环由烧结金属制成，因而，环是多孔的。将该环手动定位在容器底 部处，而软管向上延伸通过位于容器顶部处的端口。在操作过程中，通过软管将加压气体输 送到环。然后，气体通过金属环渗出，从而以小气泡的形式进入介质内。当气泡向上行进通 过介质时，至少一部分的气体变得夹带在介质内。其它传统喷洒器包括弯成环的一段不锈 钢管件，该管件具有沿其弯曲长度定位的小直径孔。
[0005] 尽管传统喷洒器用于将气体输送到介质，但它们具有多种缺点。例如，传统喷洒器 制造起来相对贵，由此设计成再使用。然而，传统喷洒器的再使用需要将其从容器移除、然 后清洁并消毒。在一些情况下，喷洒器的清洁会是困难的，因为生长介质内的细胞副产品、 死细胞和其它颗粒会卡在或捕获于喷洒器内。由此，喷洒器的清洁和消毒会是耗费时间和 昂贵的。还必须花时间和精力来将喷洒器适当地定位和密封在容器内，而不污染喷洒器或 容器。
[0006] 此外，在传统生物反应器内，有必要持续混合或悬浮包含细胞的生物介质，以使生 长介质的性能保持均质。传统的喷洒器会阻碍流体流动，这会产生细胞消亡的死点。此外， 细胞会捕获到喷洒器上或者被喷洒器所捕获，这会破坏或杀死细胞。此外，必须小心地设计 和定位喷洒器以使它们不阻碍混合系统。
[0007] -些当前的生物反应器包括设置在刚性支承外壳内的柔性袋。细胞培养体在柔性 袋的消毒隔室内生长。为了试图消除上述喷洒器问题中的一些，已将一次性喷洒器包含到 柔性袋内。这种一次性喷洒器包括这样的端口，该端口具有焊接到袋内部的扩大环形凸缘 和从凸缘突出到袋外部的管状杆。杆界定出延伸通过凸缘的通道。多孔膜置于袋内部的凸 缘上以覆盖通道，并焊接到凸缘的周界边缘周围。由此，气体可从袋外部穿过杆。气体穿过 凸缘，然后穿过多孔膜，在此，它以小气泡的形式进入袋内的细胞培养体。当完成细胞生成 时，简单地处置掉袋和相关联的喷洒器。
[0008] 尽管上述柔性喷洒器消除了传统喷洒器的一些问题，但新袋式喷洒器也有其缺 点。最显著的是，袋式喷洒器仅在袋上相对较小的固定位置喷洒，并且局限于仅仅一种尺寸 的气体气泡。于是，袋式喷洒器具有有限的喷洒，或者在不同位置、流速、气泡尺寸或其组合 的喷洒方面没有可调节性。
[0009] 由此，所需的是能解决上述缺点中的一个或多个的喷洒器和容器系统。

【专利附图】

【附图说明】
[0010] 现将参照附图来讨论本发明的各种实施例。应当理解，这些附图仅示出本发明的 典型实施例且因此不认为是限制其范围。
[0011] 图1是支承外壳内的容器组件的一个实施例的剖视图，该容器组件包含喷洒器；
[0012] 图2是图1中所示容器组件的底端壁的分解立体图；
[0013] 图3是图1中所示的容器组件的底端壁的俯视平面图，该图示出形成于其上的喷 洒器和与其联接的歧管；
[0014] 图4是图3中所示的容器组件的俯视平面图，该容器组件具有与其联接的替代歧 管；
[0015] 图5是图3中所示的底端壁的俯视平面图，该底端壁具有与其联接的多个离散气 体管线；
[0016] 图6是容器组件的底端壁的俯视平面图，该容器组件具有形成于其上的喷洒器的 替代构造；
[0017] 图7是容器的底端壁的俯视平面图，该容器具有形成于其上的喷洒器的替代实施 例；
[0018] 图8是包含三块片的容器的底端壁的分解立体图；
[0019] 图9是具有向下延伸通过底端壁的喷洒器的容器组件的替代实施例的剖面侧视 图；
[0020] 图10是图9中所示容器的底端壁的俯视平面图；
[0021] 图11是图9中所示的喷洒器之一的剖面侧视图；
[0022] 图12是图9中所示的支承外壳的底板的立体图；以及
[0023] 图13是喷洒器的替代实施例的剖面侧视图，其中，气体管线从分配器向上突出到 容器内。

【具体实施方式】
[0024] 本发明涉及膜喷洒器以及包括这种喷洒器的容器系统。一般来说，膜喷洒器的一 个实施例包括柔性材料叠置片，其中，一个或多个焊接线将各片焊接在一起，以使喷洒区域 界于各叠置片之间。气体管线与喷洒区域连通，以将气体输送到喷洒区域，而穿孔穿过柔性 材料片中的一片形成，因而，进入喷洒区域的气体能通过穿孔流出以喷出流体。膜喷洒器典 型的包含到柔性袋内或其它类型的容器内，以将流体喷到容器内或者其它方式将气泡输送 到容器内的流体。
[0025] 图1中示出的是包含本发明的各特征的容器系统10的一个实施例。容器系统10 包括大致刚性支承外壳12,在该外壳内设置有容器组件13。支承外壳12具有上端14、下端 16和界定隔室20的内表面18。底板22形成于下端16处。环绕的侧壁23从底板22向上 端14朝上延伸。如下面将更详细讨论那样，一个或多个开口 24可延伸通过底板22或支承 外壳12的侧壁23,以与隔室20连通。上端14止于唇部26,该唇部界定出至隔室20的入 口 28。如果期望，未示出的盖子可安装到上端14上以覆盖入口 28。相似地，进出口可形成 于支承外壳12上的另一位置，诸如穿过第二端16处的侧壁12或穿过底板22。进出口大到 足以使操作者可通过进出口触及，以有助于操纵和定位容器组件13。进出口可由门或盖板 选择性地闭合。
[0026] 应理解到支承外壳12可呈各种不同尺寸、形状和构造。例如，底板22可以是平坦 的、截锥形的或者具有其它斜坡。侧壁23可具有圆形、多边形的横截面或者具有其它构造。 支承外壳24可以是绝缘的和/或加有外套的，因而，加热或冷却的流体可流经外套以加热 或冷却包含在容器组件13内的流体。隔室20可以呈任何期望的体积，诸如关于容器32下 面讨论的那些。
[0027] 如图1中还示出那样，容器组件13至少部分地设置在支承外壳12的隔室20内。 容器组件13包括具有安装于其上的一个或多个端口 52的容器32。在所示实施例中，容器 32包括具有内表面38的柔性袋，该内表面界定出适于保持流体41或其它类型材料的腔室 40。更具体来说，容器32包括侧壁42,该侧壁在容器32膨胀时可具有大致圆形或多边形横 截面，该侧壁在第一端44和相对的第二端46之间延伸。第一端44止于顶端壁48处，而第 二端46止于底端壁50处。
[0028] 容器32可由一个或多个柔性的、不透水的材料片、诸如是低密度聚乙烯或其它聚 合物片制成，这些片的厚度范围典型的在约〇. 1毫米到约5毫米之间，并且更为通常是约 0. 2毫米到约2毫米。也可采用其它厚度。材料可由单层材料构成，或可包括密封在一起或 分离以形成双壁容器的两层或更多层。在各层密封在一起的情况下，材料可包括层叠或挤 出材料。层叠材料可包括两个或更多个分开形成的层，这些层之后通过粘合剂固定在一起。
[0029] 挤出材料可包括单个一体片，该一体片包括不同材料的两层或更多层，这些层可 分别由接触层分隔开。所有层同时共挤出。可用于本发明的挤出材料的一个示例是可由犹 他州洛根市海克隆实验公司购得的HyQ CX3-9膜。HyQ CX3-9膜是在cGMP设备中生产的三 层、9密耳铸造膜。外层是与超低密度聚乙烯产品接触层共挤出的聚酯弹性体。可用于本发 明的挤出材料的又一示例是可由海克隆实验公司购得的HyQ CX5-14铸造膜。HyQ CX5-14 铸造膜包括聚酯弹性体外层、超低密度聚乙烯接触层和设置在它们之间的EV0H阻隔层。在 又一示例中，可采用由吹塑膜的三个独立幅材生产出的多幅材膜。两个内幅材分别是4密 耳单层聚乙烯膜（被海科隆称为HyQ BM1膜），而外阻隔幅材是5. 5密耳厚的6层共挤出膜 (被海科隆称为HyQ BX6膜）。
[0030] 可允许材料与活细胞直接接触，并能保持溶液无菌。在这种实施例中，材料还可诸 如通过离子辐射来消毒。在2000年7月4日授权的美国专利第6, 083, 587号和2003年4 月24日公开的美国专利公开第US2003/0077466A1号中公告了能用于不同情况的材料示 例，它们分别以具体参见的方式纳入本文。
[0031] 在一个实施例中，容器32包括二维枕头型袋，其中，两个材料片以交叠的关系放 置，并且将两个材料片在它们周界处结合在一起以形成内部腔室40。或者，单个材料片可折 叠起来并且围绕周界缝合，以形成内部腔室40。在另一实施例中，容器32可由连续管状挤 出的聚合物材料制成，将该材料切成一定长度并且将端部缝合闭合。
[0032] 在其它实施例中，容器32可包括三维袋，该三维袋不仅具有环形侧壁，而且还具 有二维顶端壁48和二维底端壁50。例如，三维容器32可包括由连续管状挤出的聚合物材 料制成的侧壁42,将该材料切成诸如图2中所示的长度。然后，将圆形顶端壁48(图1)和 底端壁50焊接到侧壁42的相对两端。在又一实施例中，三维容器32可由多个分立板构 成，典型的是三个板或更多个板并且更为通常在四个到六个板之间。每块板可以是基本上 相同的，并且包括容器32的侧壁42、顶端壁48和底端壁50的一部分。相邻各板的周界边 缘缝在一起以形成容器32。接缝通常使用本领域中已知的方法形成，这些方法诸如是热能 量、射频能量、声能或其它密封能量。在替代实施例中，各板能以多种不同的型式来形成。
[0033] 应理解到容器32可制造成具有实际上任何期望的尺寸、形状和构造。例如，容器 32可形成为具有腔室40,该腔室尺寸为10升、30升、100升、250升、500升、750升、1000升、 1500升、3000升、5000升、10000升或其它期望的容积。腔室40还可具有范围在约10升到 约5000升或约30升到约1000升之间的容积。也可采用选自上述容积的任何其它范围。尽 管容器32可呈任何形状，但在一个实施例中，容器32专门设计成与支承外壳12的隔室20 互补或基本上互补。
[0034] 然而，在任何实施例中，通常期望的是当容器32接纳于隔室20内时，容器32大致 均匀地由支承外壳12来支承。使容器32至少大致均匀地由支承外壳12来支承有助于排 除由于在填充流体时施加于容器32的液压力而造成容器32的损坏。
[0035] 尽管在上面讨论的实施例中容器32呈柔性袋的形式，在替代实施例中，应理解到 容器32可包括任何形式的可塌缩容器、柔性容器或半刚性容器。此外，与具有闭合的顶端 壁48相比，容器32可包括顶部开口的衬里。容器32还可以是透明或不透明的，并且可具 有包含于其内的紫外线光抑制剂。
[0036] 在顶端壁48上安装有与腔室40流体连通的多个端口 52。尽管示出两个端口 52， 但应理解到可根据容器32的计划用途而具有一个或三个或更多个端口 52。于是，每个端 口 52可根据将承担的处理类型不同而起到不同目的。例如，端口 52可与管子54联接，以 将流体或其它成分分配到腔室40内或从腔室40撤回流体。此外，诸如当容器32用作使细 胞或微生物生长的生物反应器时，端口 52可用于提供各种探头，诸如温度探头、pH探头、溶 解氧探头等探头，通向腔室40。应理解到端口 52能呈各种不同构造，并且能置于容器32上 的任何数目的不同位置处，包括侧壁42和底端壁50。
[0037] 尽管不需要，但在一个实施例中设有用于混合腔室40内的流体41的装置。用于 混合的装置可呈混合组件的形式。借助示例并且不是限制性地，在如图1中所示的一个实 施例中，驱动轴56突出到腔室40内，并且具有安装在其端部上的叶轮58。动态密封件59 形成轴56与容器32之间的密封。驱动轴56的外部转动便于叶轮58的转动，该转动使腔 室40内的流体41混合和/或悬浮。如何将转动混合组件包含到柔性容器内的具体示例在 2008年6月10日公告的美国专利第7, 384, 783号和2010年3月23日公告的美国专利第 7, 682, 067号中公开，它们以具体参见的方式纳入本文。
[0038] 在用于混合的装置或混合组件的又一替代实施例中，通过垂直往复移动腔室40 内的垂直混合器来实现混合。关于垂直混合器的组装和操作的其它公开内容在2006年9 月7日公开的美国专利公开第2006/0196501号中公开，该申请以具体参见的方式纳入本 文。在其它实施例中，应理解到混合可通过如下方式来实现：使流体简单地循环经过腔室 40,诸如通过使用蠕动泵来使流体运动到腔室40内并离开腔室40 ;通过转动容器32内的 磁性叶轮或搅拌棒和/或通过将足够的气泡注射到流体内以混合流体。还可使用其它传统 的混合技术。
[0039] 继续图1，底端壁50具有包含于其内的多个喷洒器。具体来说，底端壁50包括具 有第一侧表面62和相对的第二侧表面64的第一片60。第一片60叠置于同样具有第一侧 表面69和相对的第二侧表面70的第二片66上。第一片60和第二片66通常包括柔性聚 合物片，诸如上述关于容器32讨论的那些。如上关于底端壁50讨论的那样，第一片60可 包括如图2中所示围绕周界边缘69焊接到侧壁42的连续片。替代地，第一片60可包括侧 壁42的一体部分或者可包括固定到一起的多个分开的片，这些片附连到侧壁42或者是侧 壁42的一体部分。诸如沿第二片66的周界边缘71可将第二片66焊接到第一片60的第 二侧表面64和/或焊接到侧壁42。在其它实施例中，第二片66可焊接到侧壁42或者包括 侧壁42的一体部分，如上关于第一片60讨论的那样，而第一片60焊接或以其它方式固定 到第二片66的第一侧表面68和/或侧壁42。
[0040] 图3中示出叠置于第二片66上的第一片60的俯视平面图。在此实施例中，片60 和66通过焊接线72焊接到一起。与文中讨论的其它焊接线一样，焊接线72可采用诸如 激光焊接、声波焊接、热焊接等之类的任何传统技术来形成。焊接线72示出为将片60和 66的周界或外边缘焊接在一起，但可从周界边缘中的一个或两者或者在其它位置径向向内 形成。还如图3中所示，通过在片60和66之间形成其它焊接线来形成四个独立的喷洒器 74A-D。
[0041] 例如，喷洒器74A通过形成焊接线76A来形成，该焊接线76A在位于片60和/或 片66的周界边缘处或附近的第一位置78A开始，并沿喷洒器74A的预定路径延伸到片60 和66内部内，然后打圈后退到片60和/或片66的周界边缘处或附近的、与第一位置78A 相邻的第二位置80A。焊接线76A界定出喷洒器通路82a的周界，该通道是界于片60和66 之间并且由焊接线76A部分环绕的区域。在所示实施例中，喷洒器通路82A包括从第一端 86延伸到相对的第二端88的气体转移路径84A。开口 87A形成于位置78A和80A之间的 第一端86处以及片60和66之间，气体通过该开口可馈送到气体转移路径84A内。喷洒器 通路82A还包括形成于第二端88处的喷洒区域90A，该喷洒区域与气体转移路径84A流体 连通。在所示实施例中，气体转移路径84是狭窄细长路径，而喷洒区域90形成扩大的圆形 区域。也可采用其它构造。
[0042] 多个穿孔92延伸通过喷洒区域90A的第一片60,因而，气体能沿气体转移路径 84A进入喷洒区域90A，而后穿出穿孔92,以在设置于腔室40内的流体41内形成气泡。喷 洒器74B-D相似地具有相同的附图标记，这些附图标记用于标示相同元件。通过使用该技 术，可使多个分散的喷洒器容易地形成于容器32上。每个喷洒器可设置在任何期望的位置 处，并且可以呈任何期望的尺寸、形状或构造。同样，尽管示出四个喷洒器82,应理解到任何 数目的喷洒器，诸如1个、2个、3个、5个或更多个喷洒器可与片60和66 -起形成。喷洒区 域可均匀地分布在片60和66上或者位于定义的位置处以进行最佳喷洒。例如，喷洒器可 直接设置在混合装置下方，因而，由混合器产生的流体41的混合或运动有助于在流体41内 夹带有气泡。
[0043] 在一些实施例中，每个喷洒器可具有相同数目的穿孔92,且所有穿孔92可以呈相 同尺寸和形状。在替代实施例中，穿孔92可在两个或更多个不同喷洒器之间是不同的。例 如，不同喷洒器可具有不同数目、尺寸和/或形状的穿孔92以在不同情况下优化性能。较 大的穿孔92产生对于从流体41去除C02来说是最佳的较大气泡，而较小穿孔产生对流体 41进行充氧会是较佳的较小气泡。同样，增大穿孔92的数目会有助于使气泡去混合流体 和/或增加C02的去除或充氧。在其它实施例中，应理解到喷洒器74A-D中的一个或多个 具有不同穿孔92的组合。例如，单个喷洒器可具有小和大穿孔92。在一个实施例中，较小 气泡从通常具有小于0. 8毫米、0. 4毫米或0. 2毫米、0. 1毫米直径的穿孔92形成，而较大 气泡从通常具有大于1. 5毫米、0. 8毫米、0. 4毫米或0. 15毫米直径的穿孔形成。还可采用 其它直径的穿孔。穿孔和所得气泡的尺寸取决于容器32的计划用途和尺寸。例如，大气泡 通常在大容器内处理较大体积流体时比在小容器内处理相对较小体积的流体时更大。用于 小气泡的穿孔直径与用于大气泡的穿孔直径之间的差异或差值通常为至少〇. 15毫米、0. 3 毫米、0. 5毫米或1毫米，并且经常在这些值的+/-0. 1mm或+/-0. 5mm内。也可采用其它变 化。
[0044] 如下面更详细讨论那样，喷洒器74A-D可同时操作，或者替代地，可使用歧管或其 它调节器以使喷洒器中的一个或多个进行操作而其它喷洒器不进行操作。由此，通过具有 不同穿孔92的不同喷洒器，可在不同状况或时间选择喷洒器以优化性能。
[0045] 在一些实施例中，应理解到不需要喷洒器A的气体转移路径84A。例如，穿孔92可 通过叠置于气体转移路径84A上的第一片60形成，以将气体转移路径84A转换成喷洒区域 90A的一部分。应理解到可使用任何传统技术来形成穿孔92。例如，穿孔92作为片材的制 造过程的一部分形成，或者可通过冲压或其它技术来后续生产。在一个实施例中，一个或多 个激光器可用于形成穿孔92。使用激光器的优点是穿孔92可在精确位置形成并且具有精 确直径，以使得可形成有具有精确的预定义尺寸的气泡。此外，当激光器用于形成穿孔时， 由激光器熔化的材料聚集在穿孔的周界边缘周围，由此增强穿孔并有助于防止片材发生破 裂。
[0046] 在本发明的一个实施例中，歧管可用于控制气体流到喷洒器74A-D中的一个或多 个。例如，图3中示出的是采用本发明特征的歧管100的一个实施例。歧管100包括本体 102,该本体具有气体流入端口 104和多个气体流出端口 106A-D。气体流出端口 106A-D借 助叉状的流动路径108并联地与气体流入端口 104连通。诸如压缩机或压缩气体罐的气源 与气体流入端口 104流体联接。气体可以是空气、氧气或任何其它气体或气体组合。气体管 线110A-D分别从气体流出端口 106A-D延伸到每个喷洒器74A-D的第一端86处的对应开口 87A-D。气体管线110A-D被焊接在片60和66之间的开口 87A-D处，以密封开口 87A-D。气 体管线110A-D可包括柔性或刚性管子并且能与本体102 -体形成或分别附连到本体102。
[0047] 阀112A-D安装到本体102上，并且分别控制气体至每一气体管线110A-110D的流 动。在一个实施例中，阀112A-D可以是电气阀，诸如电磁阀，它们能用于打开、关闭或限制 气体至喷洒器74A-D的流动。在此实施例中，电气配线114可联接于阀112A-D，以控制该操 作。在其它实施例中，阀112A-D可包括手动、液压、气动或以其它方式操作的阀。通过使用 歧管100,不同喷洒器或喷洒器的不同组合可在不同时间使用，以如上讨论地优化性能。
[0048] 在图4中示出歧管100A的替代实施例，其中，歧管100和100A中相同的元件由相 同的附图标记来表示。歧管100A包括本体102,本体具有从其突出并且与喷洒器74A-D连 通的气体管线110A-D。在歧管100A中，气体管线110A-D包括柔性管件。歧管100A又具有 呈夹紧夹（或软管夹）或软管夹形式的阀114A-D，这些阀分别安装在气体管线110A-D上。 应理解到夹紧夹114可呈多种不同构造，并且用于手动夹紧气体管线110A-D以控制气体流 经这些气体管线。
[0049] 在其它替代实施例中，应理解到不需要歧管。例如，如图5中所示，气体管线 110A-D可从喷洒器74A-D延伸，并且分别具有联接于气体管线上的阀114A-D。然而，气体 管线110A-D无须是歧管的一部分或者与歧管联接，而是如果期望则可分别地联接于分散 的气源。
[0050] 如前讨论那样，可形成任何期望数目、尺寸、形状和/或构造的喷洒器。例如，图 6中示出具有形成于其上的三个喷洒器118A-C的底端壁50的俯视平面图。每个喷洒器 118A-C的周界又分别由形成于片60和66之间的焊接线120A-C来形成。如果期望，则单个 焊接线可形成相邻喷洒器之间的共同边界。例如，焊接线120B示出为形成喷洒器118B和 118C之间的共同边界。除了喷洒器118A位于片60和66上更中心位置外，喷洒器120A类 似于喷洒器74A。喷洒器118B具有在喷洒区域122A周围弯曲的大致C形的喷洒区域122B。 同样，喷洒器118C具有大致环绕在喷洒区域122B周围的喷洒区域122C。
[0051] 与之前喷洒器不同，喷洒器118C具有第一端124和相对的第二端126,而气体管线 110A和110D分别与其流体联接。在该构造中，气体可在喷洒器118C的相对两端处通过两 个气体管线110A和110D供给，以使气体更为均匀地提供到喷洒区域122C。由此，气体以更 均匀的压力和流速从所有穿孔92排出。进入每个喷洒器118A-C的气流又可通过所示歧管 100A或任何其它类型的歧管来控制。
[0052] 在图6中所示实施例中，叶轮58(图1)可与喷洒器118A垂直对准，而喷洒器118C 与叶轮58横向间隔开。喷洒器118A可设计成产生小气泡，这些小气泡在整个流体中与叶 轮58相互作用并由叶轮来分布。通过使用叶轮58来分散小气泡，小气泡在流体内具有较 长的驻留时间，这会加强气体的质量转移。例如，气泡可更有效地对流体充氧。喷洒器118C 产生不与叶轮58直接相互作用的较大气泡。较大气泡通常用于从流体去除C02。由于较 大气泡具有比较小气泡大的浮力，所以叶轮对较大气泡具有更小的影响，并由此无须使它 们与叶轮对准。此外，叶轮可分裂较大气泡，从而使它们对于去除C02来说没那么有效。此 夕卜，较大气泡与叶轮对准会造成叶轮形成气穴，这会减小流体的混合效率。但在其它实施例 中，喷洒器118A可设计成产生计划被叶轮58分裂并分散的大气泡，而喷洒器118C产生不 与叶轮58直接相互作用的小气泡。也可采用其它构造。
[0053] 在另一实施例中，会期望具有覆盖底端壁50的大部分的单个喷洒器，因而，可以 更均匀地喷洒容器内的流体。例如，图7中示出具有第一端134和相对的第二端136的喷 洒器130,该喷洒器具有由在第一端和第二端之间延伸的焊接线132A和132B界定出的周 界。喷洒器130是细长的，并且以弯曲型式沿底端壁50蛇行。喷洒器130具有喷洒区域 130，S卩，焊接线132A和132B之间的区域，该喷洒区域覆盖底端壁50的一侧的表面积的至 少40%、更通常为至少50%、60%或80%。也可采用其它百分比。气体管线110A和110B 与喷洒器130的相对两端联接，因而，气体可输送到喷洒器130的相对两端。由此，与仅采 用单个气体管线相比，气体更均匀地通过穿孔92流出。
[0054] 转到图8,在一个替代实施例中，本发明的喷洒器可通过使三个或更多个片叠置来 形成。例如，一个或多个焊接线可将片60焊接到片66,以在它们之间形成由虚线141A表示 的喷洒器。同样，一个或多个焊接线可将片66和140焊接到一起，以在它们之间形成由虚 线141B表示的喷洒器。开口 142可通过片60形成，以使形成于片66和140之间的喷洒器 141B的喷洒区域露出。还应理解到焊接线可同时将所有三块片16、60和140焊接在一起， 以形成喷洒器141A和/或141B。气体管线110A和110B分别联接于喷洒器141A和141B 并将气体输送到喷洒器141A和141B。
[0055] 在之前实施例中，将气体馈送到喷洒器的气体管线通过诸如图3中的开口 87A-D 的开口之类的、形成于片60和66之间的开口进入。该构造使气体管线从容器32的该侧径 向突出，并由此在支承外壳12的侧面通过开口 24突出（图1)。但在替代实施例中，气体管 线可与喷洒器流体联接，以从底端壁50的底部向下突出并且又向下通过支承外壳12的底 板22突出。例如，如图9中所示，容器32的底端壁50又由与第二片66交叠的第一片60 构成，将这两块片焊接在一起以形成喷洒器144A-C。具体来说，在如图10中所示的俯视平 面图中，焊接线146A-C将片60和66焊接在一起，并且分别以圆形型式形成，以分别界定出 喷洒区域148A-C的周界。在替代实施例中，应理解到焊接线146A-C能以任何环绕型式来 形成。喷洒器144A-C还包括通过叠置于每个喷洒区域148上的第一片60形成的穿孔92。
[0056] 如图9和11中所示，端口 152A具有凸缘153,该凸缘安装在第二片66的第一侧 表面68上，因而，杆154向下延伸通过片66内的开口 156。由此，端口 152A与喷洒器144A 的喷洒区域148A连通。端口 152B和C类似地与喷洒器144B和C联接。如图9中所示，气 体管线110A-C的第一端分别与端口 152A-C联接，而气体管线110A-C的相对的第二端与歧 管100联接。由此，歧管100可用于控制每个喷洒器144A-C的选择性操作。同样，喷洒器 144A-C可呈任何期望尺寸、形状或构造。
[0057] 根据容器和喷洒器的期望构造，应理解到可使用各种不同程序来组装容器。例如， 在将片60和66切成它们期望尺寸之前或之后，可在第一片60上形成有具有期望数目、尺 寸、形状和位置的穿孔92。同样，如果适用，开口 156可形成于第二片66上以及与其焊接的 端口 152上。接下来，片60和66可交叠，并且可形成各种焊接线，以将片60和66焊接在 一起并产生喷洒器。在不使用端口 156的情况下，气体管线可焊接到片60和66之间形成 的开口内，以与喷洒器连通。最后，片60和66可焊接到侧壁42。替代地，片60可焊接到 侧壁42,然后第二片66可焊接到第一片60,以将各片焊接到一起并形成喷洒器。在其它实 施例中，第一片60可与侧壁42 -体形成，或者侧壁42和第一片60可包括焊接在一起的多 个部段。在这些构造中，第二片66随后将焊接到第一片60和侧壁42的组合。在其它实施 例中，第二片66可附连到侧壁42或者与侧壁42 -体形成，而第一片60可包括仅覆盖第二 片66的一部分的一较小片或多个较小片。一旦气体管线与不同喷洒器联接以及在适当情 况下与与其联接的歧管联接，与容器联接的所有气体管线和端口闭合，并且整个组件通过 辐射或其它传统技术来消毒。
[0058] 为了便于使用，使容器组件13降低到支承外壳12的隔室20内。然后，当采用图1 中所示的支承外壳12时，相关的歧管和/或气体管线通过开口 24离开隔室20。在图9中 所示的实施例中，歧管和气体管线可向下通过形成于支承外壳12A的底板22内的细长开口 24A。在两个实施例中，板158可用于在歧管穿过开口之后辅助覆盖开口 24或24A的一部 分，以将开口尺寸减到最小。开口的这种覆盖减小了由流体试图通过开口推动容器所造成 的对容器的应力。容器组件13可在其定位于支承外壳12内之后部分地填充有气体，以使 容器组件能手动调节和适当地定位在支承外壳12内。替代地，容器组件13可填充有流体， 同时调节容器组件以进行适当定位。容器组件13可在之后用作生物反应器、发酵器或简单 地用于处理流体或化学品。
[0059] 在本发明的另一替代实施例中，气体管线可与喷洒器流体联接，以从底端壁50的 顶部向上突出，并又与位于容器32的上端处的端口 52(图1)联接或者通过端口伸出。例 如，如图13中所示，容器32的底端壁50又由与第二片66交叠的第一片60构成，将这两块 片焊接在一起以形成喷洒器160。具体来说，以与关于图10之前讨论的相同方式，焊接线 162可以圆形型式将片60和66焊接在一起，以界定出喷洒区域164的周界。在替代实施 例中，应理解到焊接线162能以任何环绕的型式形成，并且可形成任何数目的公开的喷洒 器160。又可理解到第一片60仅须大到足以形成一个喷洒器160或多个喷洒器160,并且 无须与第二片66 -样大。喷洒器160还包括通过叠置于喷洒区域164上的第一片60形成 的穿孔92。
[0060] 端口 152的凸缘153诸如通过焊接或粘合剂安装在第一片60的第二侧表面64上， 因而，杆154通过片66内的开口伸出。由此，端口 152与喷洒区域164连通。气体管线171 的第一端168与端口 152的带倒钩端155联接，而气体管线171的相对的第二端172与容 器32的端口 52(图1)中的一个联接或通过该端口伸出。应理解到与气体管线171联接或 从其伸出的端口 52可如图1中所示位于容器32的上端处，或者可位于沿侧壁42或底板50 上的任何位置。气体管线171的第二端172联接于端口 52的一种方法在2007年6月5日 公告的美国专利第7, 225, 824号中公开，该专利的内容以具体参见方式纳入本文。气体管 线171的第二端172又能放置成与气源连通，以将气体输送到喷洒器160。气体管线171还 可与歧管联接，歧管可控制气体至形成于底端壁50上的多个分开的喷洒器160的流动。
[0061] 应理解到本发明的喷洒器和相关的容器具有相对于传统喷洒器的多种独特优点。 例如，可通过简单地将两块片焊接起来来容易地形成本发明喷洒器。这种焊接可采用用于 形成容器的相同设备和技术来实现。制造的这种方便性允许形成期望尺寸、定向、构造、位 置、数目等的喷洒器的更大多样性，以优化期望的处理参数。此外，喷洒器是柔性的，并且是 袋或容器的一部分。这使组合的容器和喷洒器容易卷起来或者折叠，而不会有破坏组件的 潜在风险。卷起或折叠的组件可容易消毒、储存、货运和包含到刚性支承外壳内。在袋底部 能产生多个喷洒器还使喷洒器形成有不同穿孔尺寸，因而，可选择性地产生不同气泡尺寸 和数目，以实现不同目的。此外，通过使用歧管，可控制不同喷洒器或喷洒器组合的操作，以 进一步优化处理参数。由于组合的容器和喷洒器相对低价制造，组件可设计成一次性、单次 使用物件，由此消除各次使用之间的清洁和消毒。喷洒器还与底板齐平，因而，它们不阻碍 流体的流动或细胞或微生物在流体内的流动。
[0062] 本发明可以其它具体形式来实施，而不脱离其精神或基本特征。所述实施例在各 个方面应被认为是说明性而不是限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求书指出，而 不是通过前述说明。进入到权利要求书的等同物的含义和范围的所有变化均包含在其范围 内。
【权利要求】
1. 一种容器组件，包括： 柔性袋，所述柔性袋具有界定腔室的内表面和相对的外表面，所述柔性袋具有顶端壁、 底端壁和在它们之间延伸的环绕侧壁，所述底端壁由叠置于第二聚合物片上的第一聚合物 片构成； 第一焊接线，所述第一焊接线将所述第一聚合物片焊接到所述第二聚合物片，所述第 一焊接线界定出形成于所述第一聚合物片和所述第二聚合物片之间的第一喷洒区域；以及 多个第一穿孔，所述多个第一穿孔通过所述第一聚合物片的叠置于所述第一喷洒区域 上的一部分形成，因而，气体能从所述第一喷洒区域通过所述第一穿孔进入所述柔性袋的 所述腔室内。
2. 如权利要求1所述的容器组件，其特征在于，所述第一焊接线界定出形成于所述第 一聚合物片和所述第二聚合物片之间的第一喷洒器通路的周界，所述第一喷洒器通路包括 从第一端延伸到相对的第二端的第一气体转移路径，且所述第一喷洒区域形成于第二端 处，并与所述第一气体转移路径连通。
3. 如权利要求2所述的容器组件，其特征在于，所述第一气体转移路径相对于所述第 一喷洒区域收窄。
4. 如权利要求2所述的容器组件，其特征在于，所述第一气体转移路径是细长的，而所 述第一喷洒区域为大致圆形。
5. 如权利要求2所述的容器组件，其特征在于，没有延伸通过所述第一聚合物片的叠 置于所述第一气体转移路径上的部分的穿孔。
6. 如权利要求2所述的容器组件，其特征在于，还包括与第一气体转移路径的第一端 联接的第一气体管线。
7. 如权利要求1所述的容器组件，其特征在于，还包括焊接在所述第一聚合物片和所 述第二聚合物片之间的第一气体管线。
8. 如权利要求1所述的容器组件，其特征在于，还包括形成于所述第二聚合物片上的 孔、固定到所述第二聚合物片并穿过所述孔延伸的端口以及与所述端口联接的第一气体管 线。
9. 如权利要求1所述的容器组件，其特征在于，还包括形成于所述第一聚合物片上的 孔、固定到所述第一聚合物片并穿过孔延伸的端口以及与所述端口联接的第一气体管线。
10. 如权利要求1中所述的容器组件，其特征在于，还包括： 第二焊接线，所述第二焊接线将所述第一聚合物片焊接到所述第二聚合物片，所述第 二焊接线界定出形成于所述第一聚合物片和所述第二聚合物片之间的第二喷洒区域；以及 多个第二穿孔，所述多个第二穿孔通过所述第一聚合物片的叠置于第二喷洒区域上的 部分形成。
11. 如权利要求10中所述的容器组件，其特征在于，还包括与第一喷洒区域和第二喷 洒区域流体连通的歧管。
12. 如权利要求11中所述的容器组件，其特征在于，所述歧管包括： 第一阀，所述第一阀调节气体通过所述歧管并流到所述第一喷洒区域的流动；以及 第二阀，所述第二阀调节气体通过所述歧管并流到所述第二喷洒区域的流动。
13. 如权利要求12中所述的容器组件，其特征在于，所述第一阀和所述第二阀电气操 作。
14. 如权利要求12中所述的容器组件，其特征在于，所述第一阀和所述第二阀分别包 括软管夹。
15. 如权利要求11中所述的容器组件，其特征在于，所述歧管包括： 本体，所述本体具有气体流入端口和多个气体流出端口，所述气体流入端口与多个气 体流出端口中的每个流体连通； 第一气体管线，所述第一气体管线与所述第一喷洒区域以及所述气体流出端口中的第 一个流体连通；以及 第二气体管线，所述第二气体管线与所述第二喷洒区域以及所述气体流出端口中的第 二个流体连通。
16. 如权利要求10中所述的容器组件，其特征在于，所述第一穿孔具有与第二穿孔不 同的尺寸或数目。
17. 如权利要求1中所述的容器组件，其特征在于，还包括界定出隔室的刚性支承外 壳，所述柔性袋设置在所述支承外壳的隔室内。
18. -种容器组件，包括： 柔性袋，所述柔性袋具有界定出腔室的内表面和相对的外表面，所述柔性袋具有由叠 置于第二聚合物片上的第一聚合物片构成的底端壁； 第一焊接线，所述第一焊接线将第一聚合物片焊接到第二聚合物片，所述第一焊接线 界定出形成于第一聚合物片和第二聚合物片之间的第一喷洒区域，多个第一穿孔通过所述 第一聚合物片的叠置于所述第一喷洒区域上的部分形成；以及 第二焊接线，所述第二焊接线将第一聚合物片焊接到第二聚合物片，所述第二焊接线 界定出形成于第一聚合物片和第二聚合物片之间的第二喷洒区域，多个第二穿孔通过所述 第一聚合物片的叠置于所述第二喷洒区域的部分形成。
19. 如权利要求18中所述的容器组件，其特征在于，还包括与所述第一喷洒区域和所 述第二喷洒区域流体连通的歧管。
20. 如权利要求19中所述的容器组件，其特征在于，所述歧管包括： 第一阀，所述第一阀调节气体通过所述歧管并流到所述第一喷洒区域的流动；以及 第二阀，所述第二阀调节气体通过所述歧管并流到所述第二喷洒区域的流动。
21. 如权利要求20中所述的容器组件，其特征在于，所述第一阀和所述第二阀电气操 作。
22. 如权利要求20中所述的容器组件，其特征在于，所述第一阀和所述第二阀分别包 括软管夹。
23. 如权利要求19中所述的容器组件，其特征在于，还包括： 第一端口，所述第一端口与所述第二聚合物片联接，并与所述第一喷洒区域连通；以及 第二端口，所述第二端口与所述第二聚合物片联接，并与所述第二喷洒区域连通。
24. 如权利要求23中所述的容器组件，其特征在于，所述歧管包括： 本体，所述本体具有气体流入端口和多个气体流出端口，所述气体流入端口与多个气 体流出端口中的每个流体连通； 第一气体管线，所述第一气体管线从所述第一端口延伸到所述气体流出端口中的第一 个；以及 第二气体管线，所述第二气体管线从所述第二端口延伸到所述气体流出端口中的第二 个。
25. 如权利要求18中所述的容器组件，其特征在于，所述第一穿孔具有与第二穿孔不 同的尺寸或数目。
26. -种容器组件，包括： 柔性袋，所述柔性袋具有界定出腔室的内表面和相对的外表面，所述柔性袋具有由叠 置于第二聚合物片上的第一聚合物片构成的底端壁； 至少一个焊接线，所述至少一个焊接线将第一聚合物片焊接到第二聚合物片，所述至 少一个焊接线界定出形成于所述第一聚合物片和所述第二聚合物片之间的细长喷洒区域， 并在第一端和相对的第二端之间延伸，多个穿孔通过所述第一聚合物片的叠置于所述第一 喷洒区域的一部分形成； 第一气体管线，所述第一气体管线与喷洒区域的第一端联接；以及 第二气体管线，所述第二气体管线与喷洒区域的第二端联接。
27. 如权利要求26所述的容器组件，其特征在于与所述第一气体管线和所述第二气体 管线联接的歧管。
28. 如权利要求26所述的容器组件，其特征在于，喷洒区域覆盖底端壁的一侧的表面 积的至少40%。
29. 如权利要求26中所述的容器组件，其特征在于，还包括界定出隔室的刚性支承外 壳，所述柔性袋设置在所述支承外壳的隔室内。
【文档编号】B01F15/00GK104114266SQ201280058013
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2012年9月28日 优先权日:2011年9月30日
【发明者】M·E·戈德温, N·D·琼斯, D·R·韦斯特 申请人:生命科技股份有限公司