一次性生物反应器,一次性生物反应器的成套设备和其利记博彩app

专利名称：一次性生物反应器,一次性生物反应器的成套设备和其利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一次性生物反应器，所述一次性生物反应器由具有刚性壁体的一本体 组成。特别地，所述本体由一容器和一盖具组成，所述盖具可与该容器相连。
背景技术：
在现有技术背景下，通常地已知生物反应器为多次使用或一次性使用(单次使 用)的系统。多次使用系统由玻璃和钢铁组成并且适于与一控制单元一起操作。这些多次 使用系统包括一玻璃容器和一盖具，所述盖具封闭该容器。通过这种盖具，例如一搅拌器， 传感器，电源线和类似物均可连接到容器的内部。至于这些多次使用系统的一个缺点—— 需要在一次应用结束后，经历这些多次使用系统的清洗，这种清洗并不经济，耗时，并且因 此是昂贵的。另外，使用的清洗方法首先产生了追加的成本。这是在工业范围内使用的所 有生物反应器——例如生产重组蛋白质的生物反应器——的一基本事实。与上述的用于细胞培养过程的多次使用系统相比，一次性使用系统也是已知的。 这些一次性使用系统或反应器分别地通常具有一袋的形状。专利文献EP 1 602 715 Bl和 US 6，432，698 Bl中描述了这类系统。在使用中，这种袋布置在一回转工作台上(摇臂)并 与回转工作台一同来回地运动。相比上述的搅拌罐设计中的多次使用系统，这些袋式反应 器产生小于上述多次使用反应器的细胞密度。此外，这种由多层袋组成的一次性反应器具 有由于不同塑料材料导致的不能回收的缺点。对于申请人而言，特别地，这些袋式反应器的 缺点在于——从玻璃和钢铁容器已知的细胞培养过程的条件不能直接地转移到袋式反应 器。因此，为了其相应的应用，申请人必须优化这些袋式反应器。已知搅拌罐生物反应器也是一种一次性使用系统。例如，所述搅拌罐生物反应器 包括一容器，该容器由根据专利文献DElO 2006 022 651的一充气结构稳定。在专利文献 US 2005/0239198和专利文献US 2005/0239199中，在一坚固壳体中布置的袋用来接纳培 养基。这一壳体一袋的组合包括一搅拌装置并且由一次性物体组成。这些袋的尺寸大小不 是可任意变化的，这是因为它们需要与适合其尺寸大小的壳体联合起来使用。此外，柔性的 袋具有一刚性的整体适配器，所述适配器用于搅拌装置。制造这一结构是复杂并且昂贵的。赛多利斯的D1000超旋转器(DF001LS SSB—V)是一可选择的构造。这一生物反 应器通过其刚性壁体和可移除的盖具被限定。可移除的盖具的风险在于——生物反应器被 打开并在应用前受到污染或在使用中被打开而容有的材料被污染。因此，对于用户来说，是 否被提供了一种实际上密闭的无菌生物反应器是不清楚的。

发明内容
本发明的目的在于提供一次性生物反应器，所述生物反应器克服了上述缺点，具 有相对于现有技术背景而言简化的设计，并且可有效地使用于细胞培养过程。特别地，本发 明的一目的在于提供一种不能被随意地打开和关闭的生物反应器，以减少污染的风险。
出人意料地，这一创造性的构造克服了已知的生物反应器的缺点。特别地，生物反 应器不被期望的打开的问题以及因此被污染的风险被避免。基于这一创造性的构造，用户 不必使用高压蒸汽灭菌器用于消毒及准备用于效验的相应的文件材料。因此，提供给了用 户一种易于使用的简化的生物反应器。上述目标通过一次性生物反应器和盖具来解决，所述一次性生物反应器根据独立 的专利权利要求12得到，所述盖具根据独立的专利权利要求1形成生物反应器的一必要元 件。此外，上述目标通过一生物反应器系统和一用于制造所述一次性生物反应器的方法及 所述一次性生物反应器的使用解决，所述生物反应器系统是根据专利权利要求16的用于 细胞培养的生物反应器系统，所述用于制造一次性生物反应器的方法根据专利权利要求18 得到，所述一次性生物反应器的使用根据专利权利要求21实施。本发明的其它的有利的实 施方式和修改将在接下来的描述、附有的图示及附属专利权利要求中展示。定义细胞培养过程本术语包括在液体培养基中所有有氧和无氧细胞培养的类型。特 别地，本术语包括更高级的真核细胞培养(哺乳动物、鱼类、鸟类、爬行动物、两栖动物细 胞，植物细胞，藻类等)，较低级的真核细胞，如真菌(例如酵母像埃希氏菌属，毕赤酵母和 克鲁维酵母，或丝状真菌，如曲霉菌，青霉菌)，微生物(例如乳酸杆菌，放射菌，大肠杆菌， 链霉素)，感染的细胞(例如感染病毒(例如杆状病毒)，感染细菌)及变异细胞，特别地是 基因修改的微生物和细胞。本术语还包括与载体材料例如颗粒、带菌物等一起在液体培养 基中的细胞培养，所述载体材料可被细胞定殖。本术语还包括细胞培养的准备步骤，例如溶 液、悬浮液、分散液的搅拌和混合，它们例如是培养基，清洗介质，漂洗介质，和缓冲剂等等。 因此，所述生物反应器也可用作一搅拌装置。本体本发明涵义中的本体包括一封闭的，可填充的内部空间，所述空间只有被破 坏才能被打开。优选地，所述本体包括一上部分和一下部分，在其中这些部分可仅由一部件 或多个部件形成。在多部件的构造中，优选地使用两部件的构造，在所述两部件的构造中上 部分由一盖具形成，而只有发生破坏才能使所述盖具从下部分上分离。优选地，所述本体与 周围环境通过一或多个限定的且可以关闭的开口连接，通过这些开口所述内部空间可被填 充、排空和/或接触。这些一或多个开口位于本体的下部分和/或上部分。优选地，所述 开口布置在上部分中，在所述上部分中这些开口在本体的两部件或多部件构造的盖具中实 施。这些开口构型如用于管的连接锥头，夹紧环和/或如用作其它元件保持和/或定位的 阻塞开口。优选地，所述连接锥头布置在盖具的上位侧和下位侧。夹紧环和/或阻塞开口 优选地仅布置在盖具的上位侧。紧密的本术语描述生物反应器本体在其壁体和边部不渗漏水、蒸汽、和/或空气 的特性，特别地，在两部件或多部件本体的情形中，例如在盖具的外边部和容器的接触壁体 之间不发生渗漏。紧密性可通过邻接的且相互接触的壁体的有效连接实施。此外，密封件 例如一 0型密封圈、一密封唇片和/或一粘合剂可贡献于紧密性。在此情形中，所述密封件 在盖具的接触壁体和容器之间夹紧。在组装多部件的本体时，特别地，由一容器和一盖具形 成的本体，要么是所述密封件首先安装在容器上，并且，之后，盖具再被连接上，或者与之相 反，这样使得所述密封件在本体的两部分之间夹紧。优选地，所述密封件首先被连接到容器 上，这是由于这样便利了组装。为了检验紧密性，使用一种谓之压力测试的测试，通过该压力测试，生物反应器的封闭的本体的内部空间由经过连接开口的压力为1巴的空气施压。 在开始这项压力测试前，所有开口和连接的可能性被关闭。根据该压力测试，如果在封闭的 内部空间中的压力在5到10分钟的期间内，优选地10到20分钟内并且更为优选地20到 30分钟内保证为1巴不变，所述生物反应器就是紧密的。搅拌器本术语描述一次性生物反应器的元件，所述元件直接地或间接地连接到 一外部驱动装置上，所述元件布置在生物反应器本体的内部空间中并且实施填充的生物反 应器的搅拌。特别地，所述搅拌装置由一磁体、一驱动轴和一搅拌器组成。所述搅拌器可被 不同地构型，特别地所述搅拌器是从由一叶轮搅拌器、一推进式搅拌器、一拉什顿搅拌器和 一螺旋桨式搅拌器组成的搅拌器组中选出的。对于一外部驱动装置，例如一磁体马达，特别 地在一次性生物反应器上提供了适合的槽座，以在搅拌器和驱动装置之间实现可分离的连 接。保持结构本术语描述了用于连接的布置构造。本发明的一次性生物反应器包括一本体，所述本体具有刚性壁体，这些壁体相互 连接，形成和封闭一可填充的内部空间，在所述内部空间中所述刚性壁体不能没有破坏地 从另一壁体上分离，并且所述封闭的内部空间可被配备至少一个一次性生物反应器组成 件，特别地一次性生物反应器组成件是搅拌装置和/或传感器。在本发明的一优选的实施 方式中，所述本体由一容器和一盖具组成，所述盖具不能没有损坏地从所述容器上分离，在 所述容器中至少一个一次性生物反应器的组成件可被布置在所述盖具上。根据另一实施 方式，所述一次性生物反应器的所述盖具包括以下特征一盖具表面，所述盖具表面具有一 上位侧和一下位侧，一保持结构，所述保持结构布置在盖具表面的下位侧，具有多个横向运 行的锁臂，所述锁臂适于在纵向方向弹性地被缩短并且通过一保持表面垂直于纵向方向地 在容器中锁固。除了这一盖具，所述一次性生物反应器包括一容器，所述容器具有一固定凸 缘，所述固定凸缘呈圆周形地布置一开口上，所述固定凸缘包括一端部部分，该端部部分在 所述开口的方向上弯曲，作为一紧固凹口，盖具的保持结构适于在所述紧固凹口上被锁固。 因此，所述容器被盖具有效地配合。此外，在构造上实施所述盖具使得一搅拌装置和至少一 传感器可被固定在盖具上并且布置在容器的内部。由于盖具的特别设计，本发明的一次性生物反应器结合了已知的多次使用和一次 性使用的生物反应器的优点。由于由一次性物体制成，也适于用作一次性生物反应器。这种 创造性的一次性生物反应器在业已封闭和无菌化的条件下装运。由于所述一次性生物反应 器的本体的刚性壁体或优选地所述盖具不能没有破坏地从所述生物反应器的容器上分离， 因而生物反应器的污染的风险被最小化。此外，当所述一次性生物反应器用作一次性系统 时，清洁的成本和后续使用过程中的污染危险完全地被避免。根据本发明的盖具的一实施方式，所述盖具的特征在于，一颈圈呈圆周形地布置 在盖具表面上并且垂直于所述盖具表面凸出，其弹性地平行于盖具表面形成，和/或其特 征在于在其内侧上的一圆周形密封件。当一次性生物反应器的容器由这一盖具封闭时，要 么凸出的颈圈弹性地顶住容器，和/或要么密封件在颈圈和容器的外壁体之间夹紧。在这 两种供选方案中，都形成了在一次性生物反应器的容器和盖具间的紧密连接。根据所述盖具的另一实施方式，其锁臂的特征在于在其径向外端部上的一 U形部 分，所述U形部分在盖具表面的方向上敞开，其腿部在锁臂的纵向方向上是弹性地可移动的。当所述盖具安装在一次性生物反应器的容器上时，首先径向地位于外侧的U形部 分的腿部通过容器的固定凸缘弹性地向内部紧压。通过这种方式，可在向着容器内部的方 向上推动保持结构进入固定凸缘。而保持结构一被挤压进容器中足够深的位置，U形部分 的弹性地偏压的腿部又对位到外部，并且在提供在固定凸缘上的一紧固凹口后部接合。因 此，在这一位置，锁臂位于容器内部，并且容器完全地被具有圆周形颈圈的盖具表面封闭。 因此，放开锁臂并且因此只能通过破坏盖具打开一次性生物反应器。由于这一破坏，所述生 物反应器就不能再被使用。通过这种方式避免了一次性生物反应器被污染。此外，在一次 性生物反应器的容器和盖具间的这一连接使得提供的生物反应器是紧密的，以便气体交换 经过布置在所述盖具中或盖具上的过滤元件实现。在所述盖具的另一优选的实施方式中，其保持结构包括一在中心布置的支承凸 缘，在所述支承凸缘中一带叶轮和磁体的驱动轴可被旋转地保持以由一磁体马达驱动。此 外，所述盖具表面的特征在于，至少一个优选地多个凸出的连接锥头——如管接元件—— 分别地在其上位侧上和下位侧上。优选地，在盖具的上位侧，布置至少一夹紧环，优选地多 个夹紧环，用于引入生物反应器中的元件——例如像探头或传感器——的可靠定位。所有 开口(连接锥头，夹紧环等)可要么通过已连接的元件(管，传感器，探头)，要么通过插头、 隔膜、和/或过滤器封闭。借助于这种盖具的设计，搅拌器的驱动及不同传感器的驱动可以一种非侵入性的 方式发生。为此目的，带有搅拌器优选地一叶轮并配备一磁体的驱动轴借助于一磁体马达 以没有接触的方式转动。此外，管优选地硅胶管可固定在连接锥头上。这些管例如用于布 置容器中的传感器。为此目的，这些管由例如一塞子或一隔膜封闭，用什么封闭取决于布置 在管中的传感器的类型。由于传感器在管中的布置，而管固定在连接锥头上，传感器在容器 的溶液中保持其位置。经此，袋式反应器的缺点被排除，在袋式反应器中传感器经常地到达 袋中的培养基的表面，并且测量了那里存在的空气而不是液体培养基。为了更进一步地支持管在容器内部的位置，并且因此传感器的位置，优选地，所述 盖具包括一定位环。借助于该定位环，所述定位环通过例如在驱动轴上的中心桥接件保持， 管相互保持一定的距离并且保持稳定。这协助了便利的操作和容器内部的传感器的使用。 另一方面，定位环便利了无菌的和气密的生物反应器的运输，即通过稳定在反应器中布置 的组成件得到这种便利。此外，优选地，通过多个杆体将上述定位环固定在保持结构上。另外，一次性生物 反应器的容器和盖具及所述定位环由可回收的材料制成，如塑料材料制成。特别地，根据美 国药典(USP)VI级认证的塑料材料是优选的。同样也是优选地使用从USP VI级的塑料材 料中选择的可再使用的塑料材料用于制作所述一次性生物反应器。本发明还说明了具有以下特征的一次性生物反应器的成套设备一容器，所述容 器具有一固定凸缘，固定凸缘呈圆周形地布置在一开口上并且具有一端部部分，端部部分 在开口的方向上弯曲，用作一紧固凹口 ；一盖具，所述盖具的类型如前文中已描述的，其保 持结构适于在紧固凹口上锁固；一搅拌装置和至少一传感器，所述传感器用于捕获在容器 中的培养基的数据；及用于所述一次性生物反应器安装与使用的说明。在一可选的实施方 式中，所述成套设备包括一已封闭的生物反应器，所述生物反应器包括带有连接管的一搅拌装置和至少一传感器和用于所述一次性生物反应器安装与使用的说明。另外，所述成套 设备的另一实施方式也包括外部驱动装置与控制单元，通过所述控制单元可操作该生物反 应器。特别地，所述传感器是一 PH值传感器。另外，本发明公开用于细胞培养的一生物反应器系统。这一生物反应器系统包括 如下特征如上文已描述的一次性生物反应器；多个一次性生物反应器组成件，特别地，为 一搅拌装置和/或一传感器，所述组成件安装在所述一次性生物反应器上/内；及一控制单 元，通过所述控制单元多个一次性生物反应器组成件可被控制和/或读取。优选地，所述控 制单元包括从下列组成件中选择的组成件一主模块，用于控制多个不同的培养过程；一 电源模块，用于对生物反应器系统的电能供给；一驱动模块，用于控制搅拌器；一泵模块， 用于到/从一次性生物反应器的气体和/或流体的控制的供给和/或排出；一加热模块，用 于一次性生物反应器的冷却或加热；一 pH/DO模块和一气体混合模块。此外，本发明公开用于一次性生物反应器制作的一方法，其特征在于以下步骤1 制作单件式本体(one-part body)，所述本体具有相互连接、形成可填充的内部空间的刚性 壁体并且所述壁体不能没有破坏地从另一壁体上分离，在其中至少一个一次性生物反应器 组成件——优选地为一搅拌装置和/或一传感器——布置在所述本体的所述内部空间中。 2 对所述本体进行无菌化处理。在所述方法的一可选的实施方式中，优选地，制作一多部件 的本体，优选地由一容器和用于封闭所述容器的一盖具组成。所述可填充的内部空间也包 括至少一个一次性生物反应器组成件——特别地为一搅拌装置和/或一传感器。在这一可 选的实施方式中，首先盖具和一次性生物反应器组成件——特别地为搅拌装置和/或至少 一传感器——是连接的，并且在第二步骤中，配有所述一次性生物传感器组成件的盖具与 所述容器相连接，使得提供了一种紧密密封的一次性生物反应器。随后所述密封的一次性 生物反应器被做无菌化处理。优选地，制作所述容器带有一固定凸缘，所述固定凸缘呈圆周 形地布置在一开口上，并且包括一端部部分，端部部分在开口的方向上弯曲，用作一紧固凹 口。优选地，所述盖具根据上述的构造制造以使得其保持结构可在所述容器的紧固凹口上 锁固。此外，本发明公开上述的一次性生物反应器和上述用于实施细胞培养过程的一次 性生物反应器的使用。


通过附录图示更详细地说明了本发明。图1示出了本发明的一次性生物反应器的一优选实施方式，图2是一次性生物反应器的盖具的一实施方式的放大示意图，该盖具具有保持结 构，驱动轴和叶轮，图3是带有保持结构的盖具的放大剖截图，盖具安装在一次性生物反应器的容器 中。图4是经过图1后的一次性生物反应器的一部分的剖视图，图5是一次性生物反应器的盖具的一实施方式的透视图，图6是图5的盖具的局部剖视图，图7是图5的盖具的一部分的放大透视图，
图8是图5的盖具的透视图，该盖具具有管适配器，图9是图5的盖具的剖视图，该盖具具有已安装的管和传感器，图10是图5的盖具的附加剖视图，该盖具具有已安装的管和传感器，图11是位于容器中的图10的管端部的放大示意图，图12是图5的盖具的剖视图，该盖具具有另一优选的已安装的带传感器的管，图13是图12的管端部的放大示意图，图14是盖具的一优选的实施方式的透视图，该盖具具有保持结构，已安装的管和 定位环，图15是在盖具和容器之间的一优选的连接的放大剖视图，图16是在盖具和容器之间的另一优选的连接的放大剖视图，图17是一次性生物反应器的一优选的实施方式的透视俯视图，图18是在一次性生物反应器的盖具和容器间的另一优选的连接的放大剖视图。
具体实施例方式本发明公开一次性生物反应器1，所述一次性生物反应器1通过根据图1的实施方 式来说明。一般地，所述一次性生物反应器1由一本体10，40组成，所述本体包括相互连接 的刚性壁体。这些刚性壁体相互连接形成并封闭所述本体10，40的一可填充的内部空间。 根据下文中描述的一优选的实施方式，所述相互连接的刚性壁体由一容器40和与之连接 的一盖具10提供。所述本体10，40的相互连接的刚性壁体在没有破坏的情况下不能彼此 分离。这保证了所述生物反应器实际上只是一单次使用的物品，使得可能的接下来的处理 步骤不被例如污染所妨碍。已知的一次性生物反应器的组成件可被布置在所述本体的所述 内部空间中。这些一次性生物反应器的组成件包括例如一搅拌装置和/或一传感器。一次 性生物反应器的所述优选的本体通过吹塑模制的方法制造成例如一封闭的整体件的本体， 在其中一次性生物反应器的组成件已经被模制进所述本体中。这一本体优选地包括一圆柱 形形状(未显示)，具有一底部平台和一顶部导向部分。在这一顶部导向部分中，提供了与 如下文中描述的参照盖具10及其优选的实施方式的相同的连接特征。基于此，已知的一次 性生物反应器的组成件可布置在所述整体件的一次性生物反应器中。参照图示1，一次性生物反应器1的一优选的实施方式由一容器40组成，容器40 适于与盖具10坚固紧密地连接且不能没有破坏地分离。容器40、盖具10、及其它安装在生 物反应器1上的组成件——如管60、定位辅助部件90、连接构件及类似物——由一塑料材 料制成，特别地，由从USPVI级中认证的塑料材料中选择的塑料材料制成。这些塑料材料是 公知的。由于盖具10和容器40不能没有破坏地从彼此上相分离，其形成了具有一封闭内 部空间的上述本体。由于其构造，一次性生物反应器1提供了有利的搅拌罐的设计，所述生物反应器 可在没有在先系统的清洁的情况下而被使用。通过这种方式，生物反应器1的污染风险减 少，因为一次性生物反应器1可被无菌地和密闭地装运。经过作为无菌屏障安装在所述一 次性生物反应器1处的至少一过滤元件(未显示)，在一次性生物反应器1的内部空间和周 围环境间的气体交换得以实现。优选地，所述至少一过滤元件直接地或间接地与一连接锥 头相连接。
由于一次性生物反应器由塑料材料组成，其组成件容器40、盖具10、保持结构20、 定位环90、管60可由常规的用于塑料加工的成型方法制成。因此，在一次性生物反应器的 制作的框架下，容器40首先例如由一吹塑模制加工形成。在另一步骤中，盖具10及其保持 结构20由注塑模制或一类似方法形成。在一单独的方法中，生物反应器的内部构造——特 别地搅拌装置30，32，35及定位环90——另外地被制成。在组装整个一次性生物反应器时， 首先内部结构通过螺钉、胶合和/或焊接连接在盖具10上。此后，配备了内部结构的盖具 10通过螺钉、胶合和/或焊接安装在容器40上。因此，包括相互连接的刚性壁体的所述本 体10，40首先被制作。这些刚性壁体形成一可填充的内部空间并且将所述内部空间封闭。 此外，所述刚性壁体不能没有破坏地从另一壁体上分离，例如下面描述的在所述盖具10和 所述容器40之间的连接的破坏。之后，如下文中更详细说明的，一次性生物反应器的各个 的组成件组装在一次性生物反应器上。因此，在制作过程完成后——所述制作过程包括作 为一关键步骤的容器60与盖具10的借助于保持结构20或可选的构造的连接，一无菌的和 气密的封闭的一次性生物反应器即制成。下文中将说明一次性生物反应器的各自的组成件 的详细构造和特征。一外部磁体马达M——其用于驱动各种搅拌器30，35，管接元件68——其具有伸 入到容器60中的管60，传感器82，84——其布置在管60中，其它的已知组成件或从这些组 成件中选择的组成件被连接在盖具10上，所述盖具10在下文中将详细描述。盖具10与容 器40的一固定凸缘50相匹配。优选地，固定凸缘50与不同尺寸的容器40 —起被提供。通 过这种方式，容器尺寸可被有意地选择用于一次性生物反应器1的个性应用，而不需对每 种容器尺寸要提供特定的盖具10。如图3所示，固定凸缘50呈圆周形地布置在容器40的开口上。固定凸缘50的一 弯曲端部部分52在容器40的开口或固定凸缘50的中心点的方向上凸出。由于这一成形 方式，所述端部部分52形成盖具10的一固定或锁固凹口。仍是优选地，紧固凹口 52配设有一桥接件(未显示)，所述桥接件向着容器40的 底部的方向凸出。这一桥接件也呈圆周形地形成在容器40的开口上。通过形成与保持结 构20的保持臂24的有效配合——所述保持结构接合在紧固凹口 52上，桥接件协助盖具10 的保持结构20在紧固凹口 52上的锁固(见下文)。图2和图5中的透视图示出盖具10。所述盖具包括一盖具表面14，所述盖具表面 具有面对容器40的一下位侧14b和背向于容器40的一上位侧14a。在示出的实施方式中， 盖具表面被实施成圆形，然而也可设计成有角的，椭圆形的或者曲线形的形状。盖具表面14由一圆周形颈圈12限定，就盖具表面14而言是垂直向地凸出。所述 颈圈12在容器40的方向上凸出，以便当容器40被封闭时围绕固定凸缘50。根据一实施方 式，颈圈在径向方向上被弹性地实施。此外，颈圈的内径略小于固定凸缘50的外径。在将 盖具10在容器40上紧固后，颈圈12和固定凸缘50相互抵靠并且形成紧密的连接。根据另一实施形式，颈圈12在其径向内侧上包括一密封件13。所述密封件13在 固定凸缘50的方向径向地向内部凸出。其例如由一弹性密封唇片或一 0型密封圈13形成。 当所述盖具10紧固在容器40上时，密封件在颈圈12和固定凸缘50之间被夹紧。通过这 种方式，在容器40和盖具10之间产生了紧密的连接。在一可选的实施方式中，容器40包 括一密封件13。密封件13布置在固定凸缘50的径向外侧上。所述密封件13优选地由一0型密封圈或一密封唇片实施。根据一实施方式，所述密封件13布置在一圆周形凹槽或棱 核(nut)中并且沿着盖具10的颈圈12的方向径向地向外部凸出。当在容器40上连接盖 具10时，密封件13在固定凸缘50和颈圈12之间夹紧。通过这种方式，在容器40和盖具 10之间实现了紧密的连接。这一实施方式是优选的，这是因为其简化了一次性生物反应器 的组装。保持结构20被紧固在盖具表面14的下位侧14b上。这一紧固可通过焊接、拧旋 和/或胶合产生。所述保持结构20用于在容器40上锁固盖具10，以使得盖具10不能以 无损坏的方式从容器40上分离。然而在本发明的优选实施方式中所述保持结构20被实施 成用于一圆形盖具10的星形构造，也可设计与盖具形状相匹配的其它保持结构的形状。经 此，保持结构20的功能必需被实现，即可锁固在容器40的固定凸缘50上，使得其从外部不 能被分离。保持结构20包括一居中布置的支承凸缘26。所述支承凸缘26保持带叶轮35的 驱动轴30。优选地，借助于一安装套筒所述叶轮35摩擦配合地安装在驱动轴30上。在驱 动轴30的与叶轮背向的端部，一驱动磁体32被紧固在驱动轴30上。通过磁体马达M，驱动 磁体32及携带磁体的驱动轴30是可没有接触地转动的。支承凸缘20的部件及驱动磁体 32保持在盖具10的一圆顶状的槽座18中，优选地，将所述支承凸缘26拧旋进圆顶状的槽 座18中。这一圆顶状的槽座18也用于磁体马达M的固定。多个锁臂24自支承凸缘26在横向方向上延伸，也就是在颈圈12的方向上。所述 锁臂24由坚固的塑料材料制成，以适于持久地在容器40上锁固盖具10。为了实施这一锁 固，锁臂24适于在其纵向方向上弹性地缩短。为此目的，锁臂24在其面对颈圈12的端部 上具有一 U形部分22，所述U形部分在盖具表面14的方向上是敞开的。这一 U形部分22 的腿部在锁臂24的纵向方向上是弹性地可移动的。带有锁臂24和U形部分22的保持结 构20的侧向或径向延伸尺度大于容器40的固定凸缘50的内径。当通过在容器底部的方 向上紧压盖具10时，盖具10紧固在容器40上，U形部分22的腿部通过固定凸缘50径向 地向内部移动。经此，锁臂24在其纵向方向上被缩短并且U形部分22的径向外腿部相对 于固定凸缘50弹性地偏压。一旦所述U形部分22的锁固表面28布置在一肩形的紧固凹 口 52的下方时，所述U形部分22就回到其初始形状。经此，相应地，锁臂24恢复其初始长 度并且在紧固凹口 52上锁固自身或在其后接合。根据本发明的不同实施方式锁固表面28 被不同地构造。根据第一种可选的实施方式(未显示)，所述锁固表面28是平坦的，这使得 锁固表面几乎完全邻近盖具10的下位侧14b。根据第二种可选的实施方式(未显示)，所 述锁固表面28被构造成U形，以使得其形成与一呈圆周形布置的裂棱(rip)的有效连接， 所述裂棱在固定凸缘50上(见上文)。根据第三种可选的实施方式，所述锁固表面28是U 形的，具有不同长度的U形腿部。参照锁臂24，锁固表面28的径向地内侧定位的U形腿部 长于径向地外侧定位的U形腿部(见图3)。基于这一形状，如果保持结构20在固定凸缘 50处锁合，锁臂24的U形部分22在径向向外的方向上以被限定的方式弹性地移动。为了协助在容器40和盖具10之间的锁固，在紧固凹口 52上的桥接件54和保持 表面28——所述保持表面与U形部分22的径向外腿部的前表面相互补地形成一一组成有 效的配合。图3和图4示出与容器40相连接的盖具10，所述盖具不能没有破坏地从容器40上分离。所述U形部分22在紧固凹口 52下方锁固。此外，U形部分抵靠着经过盖具表面 14和颈圈12的一次性生物反应器1的外侧被完全覆盖。因此，从容器40上分离盖具10而 无损坏变得不再可能。此外，在图4中可辨识出带有叶轮35的已安装的驱动轴30。这里通 过示例示出的叶轮35可具有相当不同的搅拌器的形状，例如一拉什顿搅拌器，一螺旋桨式 搅拌器或一推进式搅拌器的形状。根据图5到图7，盖具表面14包括多个开口，如夹紧环19和连接锥头16，这些开 口要么在其上位侧14a、和/或要么在下位侧14b上凸出。在上位侧的连接锥头16用于管 和适配器70的固定。在下位侧的连接锥头16用于管60的固定，这里的管60用于供给培 养基或排出培养基或用于传感器82，84的布置。根据连接锥头16和管60、及已安装的传感 器82，84，86的使用，它们具有不同尺寸的直径。这在图6的剖视图中示出。此外，盖具表面14的上位侧的特征在于多个弹性的夹紧环19。这些夹紧环由多个 优选地三个弹性地布置的舌片或者桥接件组成。像连接锥头16 —样，所述夹紧环19优选 地以不同尺寸的直径制成。夹紧环19用作传感器82，84，86的槽座和用于传感器82，84，86 的保持——通过联接适配器70的摩擦配合，所述传感器不能被置于容器40中，或用于一次 性生物反应器1的类似的辅助性组成件。布置在容器40中的管60安置在盖具表面14的下位侧上的连接锥头16上并且通 过摩擦配合保持。为了将管60和在其上布置的传感器在容器40中保持就位，管60通过一 定位环90固定和支撑。如图14所示，定位环90起到呈圆周形布置的夹具的特征作用，在 定位环上管60被紧固。在这一定位环90中，具有一校正环，所述校正环围绕驱动轴30并 且通过桥接件与定位环90相连接。优选地，定位环90通过杆体94保持。在一端部，杆体 94固定在盖具表面14的下位侧上或在保持结构20上。在另一端部，杆体94保持在定位 环90的径向内侧上。由此，定位环90可固定地布置在容器40的内部空间中，以使得不仅 保证了管60和传感器的位置，还给一次性生物反应器1提供了运输锁定。通过连接锥头16，不同的组成件布置在容器40的内部。根据一实施方式，在容器 40的内部提供一管件68，该管件邻近容器40的底部具有一成角度的肘形件。因此，管件68 的端部与容器40的底部相平行。所述端部为一多孔过滤器封闭。这一过滤器用于容器40 内的培养基的通风。根据图12中的另一实施方式，在容器40中布置一温度传感器84。所述温度传感 器84位于管60中，管60由在其端部62的一塞子66闭合。所述温度传感器84经过盖具 10置于容器40中。温度传递通过管60进行。在细胞培养过程中的温度变化很小，以至于 经过所述管60壁的测量响应时间可以被忽略。一 DO传感器(溶氧传感器)82插置在具有一硅胶盖64的一管60中(与图10和 图11相比)。DO传感器82的横截面与连接锥头16之一相匹配，使得产生在连接锥头16 和DO传感器82间的摩擦配合。在这一基础上，传感器可在管60中任意地定位，而不需要 使用一附加的适配器。优选地，定位这一传感器使得其移动直到管端部。根据图9的实施方式，一 PH值传感器86安装在容器40中。为此目的，一管60—— 优选地如与其它传感器使用的一硅树脂管——紧固于在盖具表面14的下位侧14b上的连 接锥头16。在这一连接锥头16前方，一夹紧环19布置在盖具表面14的上位侧14a上。用 于PH值传感器86的一联接适配器70通过摩擦配合保持在夹紧环19中。在管60中延伸着一刚性形成的或硬质的PH值传感器86的导光器。在管60的端部62有一 pH值传感器适 配器88，在该pH值传感器适配器的轴向前侧具有一感光点89。所述刚性地形成的pH传感 器86的导光器/纤维终止于所述管60中的所述适配器88的所述感光点89附近。基于所 述导光器的刚性构造，在导光器端部和感光点89之间的距离在一次性生物反应器1的使用 中的保持不变得以得到保证。因此，通过所述PH值传感器86的可靠测量得以被支持。在 使用中，感光点89首先被所述pH值传感器86的所述导光器刺激，继而，感光点的光的传播 被所述PH值传感器86的导光器感应。如上所述一次性生物反应器以一整体描述，本发明也提供生物反应器成套设备， 特别地用于一次性生物反应器的成套设备。这一成套设备包括上述的容器40，盖具10，搅 拌装置30，32，35，管及从上述的传感器中选择的传感器，它们适于分别地安装在容器40或 盖具10上。描述的一次性生物反应器的组成件在此成套设备中以不同的组成件提供。这 提供了组装一次性生物反应器、在现场无菌化处理一次性生物反应器和其用于针对性使用 的可能性。所述必要的步骤包括在安装和使用的说明中，也包括在一次性生物反应器的成 套设备的安装和使用说明中。此外，这一生物反应器成套设备提供了这一可能性不同尺 寸、但具有相同的固定凸缘50的容器60是可装运的(shippable)，以可根据要求将其与盖 具10和其保持结构20相组合。在另一可选的实施方式中，所述成套设备由封闭的一次性 生物反应器组成，所述生物反应器包括搅拌装置和已连接的管以及至少一传感器和一次性 生物传感器的安装和使用的说明。在另一实施方式中，所述成套设备还包括一外部驱动装 置和控制单元，通过所述控制单元来操作所述生物反应器。在所述一次性生物反应器从仓储发货到完全组装好后，该一次性生物反应器已经 可用于细胞培养过程。在一次性生物反应器成套设备的各组成件组装后，所述成套设备适 于应用于一完整的一次性生物反应器。图15到18示出一次性生物反应器1的所述盖具10和所述容器40及其相互连接 的另一优选的实施方式。根据图15中示出的实施方式，容器40的固定凸缘呈圆柱形地形 成。在其径向外侧，形成一螺纹56。在固定凸缘50的上位侧布置一密封件13。所述盖具 10也在其颈圈12的径向内侧包括一螺纹11。这一螺纹11与固定凸缘50的螺纹56相匹 配。通过形状互补的螺纹11，56，所述盖具10拧旋进容器40的固定凸缘50。如果所述盖 具10完全地拧旋在固定凸缘50上，所述密封件13在盖具10的下位侧14b和固定凸缘50 的上部面之间被压缩，以使得一次性生物反应器1的内部空间被紧密地封闭。在所述盖具 10的实施方式中，未提供保持结构20。在所述盖具10的中间，在所述磁体马达槽座18的 下方布置支承凸缘26，用于保持带有磁体32的驱动轴30。参照图示15，同样优选地，在所述颈圈12和所述固定凸缘50之间形成如一锁固或 锁合连接的啮合螺纹11，56。在这一实施方式中，所述颈圈12包括至少一锁合裂棱11，所 述盖具10—安装在所述容器40上时，所述裂棱就与所述固定凸缘50的至少一锁合凹槽56 接合。所述一次性生物反应器1的内部空间通过所述密封件13密封。同样优选地，在所述 锁合裂棱11和锁合凹槽56之间实施如迷宫密封的连接。所述迷宫密封可被单独地或与所 述密封件13联合起来使用。图16上示出在所述容器40上安装所述盖具10的另一优选的实施方式。在这一 实施方式中，颈圈12和固定凸缘50包括径向地凸出和呈圆周形延展的腹板(web)。这些腹板12，50相互抵接。同样在这一实施方式中，在所述盖具10处不提供保持结构20。所述 相互抵接的腹板12，50通过例如振动或超声焊接相互持久地连接。根据另一优选的实施方 式，所述腹板12，50通过连接元件58 (仅示意性地显示)相连接。为此应用，螺钉、铆钉和 类似物是适合的连接元件58。同样优选地，所述盖具10和所述容器40的拧旋或铆固与腹 板12和50的胶合相组合。如另一可选的实施方式，所述腹板12，50的所述胶合可在没有 任何连接元件58下使用。图17示出通过连接元件58连接到容器40的一盖具10的透视 示意图。图18提供在一次性生物反应器1的盖具10和容器40之间的连接的另一优选的实 施方式。在这一实施方式中，固定凸缘50是圆柱形的形状。所述固定凸缘50接合于所述 盖具10的胶合凹座，该凹座提供在所述颈圈12和腹板15之间，平行于所述颈圈12延展。 如果例如在所述腹板15和所述颈圈12之间的所述胶合凹座为一种粘合剂填充，一方面所 述固定凸缘50得到刚性地并且持久地安装，另一方面，在所述盖具10和所述容器40之间 紧密的连接得以实现。上述不同的一次性生物反应器1的实施方式使用在用于细胞培养的一生物反应 器系统中。这一生物反应器系统在其适用于不同细胞类型的高灵活性上是合格的，这是由 于其由不同的模块化的组成件组成。根据应用，所述模块化的组成件可与一控制单元和所 述一次性生物反应器1相组合。所述一次性生物反应器1配有一组从已如上述的一次性生 物反应器的组成件中选择的组成件。它们例如包括搅拌器、不同的传感器、供给和可排出的 管和过滤元件。通过控制单元多个一次性生物反应器的组成件可被控制和/或读取，所述 控制单元包括至少一用于控制不同细胞类型的细胞培养过程的主模块。根据连接到所述一 次性生物反应器的一次性生物反应器组成件和所述生物反应器系统处理的应用，所述主模 块可选地与其它不同的模块相组合。这些另外的模块包括一供电模块，用于给生物反应器 系统供电；一驱动模块，用于控制搅拌器；一泵模块，用于到/从所述一次性生物反应器的 气体和/或液体的受控制的供给和/或排出；一加热模块，用于一次性生物反应器的冷却或 加热；一 PH/D0模块，用于控制在所述一次性生物反应器中的培养基的pH值和/或DO值； 和一气体混合模块，用于控制在所述一次性生物反应器中的气体成分以及到和/或从所述 一次性生物反应器的气体的供给和/或排出。附图标记
1生物反应器
10盖具
11螺纹；锁合连接
12颈圈
130型密封圈，密封件
14盖具表面
14a盖具上位侧
14b盖具下位侧
15腹板
16连接锥头
18磁体马达槽座
19夹紧环
20保持结构
22U形部分
24锁臂
26支承凸缘
28锁固表面
30驱动轴
32磁体
35叶轮
40容器
50固定凸缘
52端部部分
56螺纹，锁合连接
58连接元件
60管
62管端部
64隔膜
66塞子
68管件
70管适配器
82溶氧传感器
84温度传感器
86PH值传感器联接
88PH值传感器适配器
89感光点
90定位环
92固定元件
94杆体
M驱动装置
说明书
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1权利要求
一次性生物反应器的盖具，所述盖具能够与一容器相连接，并且不能没有破坏地从所述容器上分离，所述盖具具有以下特征a.一盖具表面，所述盖具表面具有一上位侧和一下位侧，b.一保持结构，所述保持结构布置在所述盖具表面的下位侧上，具有多个侧向伸延的锁臂，而c.所述锁臂适于在纵向方向上弹性地被缩短，并且通过一保持表面垂直于纵向方向地被锁固在所述容器中。
2.根据权利要求1所述的盖具，其特征在于，一颈圈在所述盖具表面上呈圆周形地布 置，并且垂直地从所述盖具表面凸出，所述颈圈平行于所述盖具表面弹性地形成，和/或在 其内侧上具有一圆周形的密封件。
3.根据权利要求1所述的盖具，其特征在于，所述盖具的锁臂在其径向外端部具有一 U形部分，所述U形部分在所述盖具表面的方向上敞开，其腿部在所述锁臂的纵向方向上是 弹性地可移动的。
4.根据权利要求1所述的盖具，其特征在于，所述盖具的盖具表面呈圆形，并且其具有 锁臂的保持结构呈星形。
5.根据权利要求1所述的盖具，其特征在于，所述盖具的保持结构包括一居中地布置 的支承凸缘，在所述支承凸缘中，具有搅拌器和磁体的驱动轴可被磁体马达旋转地保持驱 动，所述搅拌器优选地是一叶轮。
6.根据权利要求1所述的盖具，其特征在于，所述盖具的盖具表面在其上位侧和/或下 位侧有多个凸出的连接锥头，所述连接锥头用为管连接元件。
7.根据权利要求1所述的盖具，其特征在于，所述盖具的盖具表面具有至少一弹性的 夹紧环，所述夹紧环具有通向盖具的下位侧开口的邻接通道，所述夹紧环作为连接元件。
8.根据权利要求6或7所述的盖具，其特征在于，在所述盖具的盖具表面的下位侧上的 连接锥头上，通过摩擦配合连接多根管，在所述管中能够布置一传感器，并且所述管能够通 过一塞子或一隔膜封闭，和/或经过所述管一培养基能够被供给或排出。
9.根据权利要求8所述的盖具，其特征在于，所述盖具包括一定位环，通过所述定位环 所述管相互保持一定距离并被保持稳定。
10.根据权利要求9所述的盖具，其特征在于，所述盖具的定位环通过多个杆体固定在 所述保持结构上。
11.根据权利要求1所述的盖具，其特征在于，所述盖具的保持结构通过拧旋、焊接、和 /或胶合固定在盖具表面上。
12.—次性生物反应器，包括以下特征a.一本体，所述本体由刚性壁体组成，所述刚性壁体相互连接，形成并封闭一可填充的 内部空间，在其中b.所述刚性壁体不能以没有破坏的方式彼此分离，并且所述封闭的内部空间能够被配 备一次性生物反应器的至少一个组成件，特别地，所述一次性生物反应器的组成件是搅拌 装置和/或传感器。
13.根据权利要求12所述的一次性生物反应器，其特征在于，所述生物反应器的本体 由一容器和一盖具组成，所述盖具不能以没有破坏的方式从所述容器上分离，其中，所述一次性生物反应器的至少一个组成件可被布置在所述盖具处。
14.根据权利要求13所述的一次性生物反应器，其特征在于，所述一次性生物反应器 的容器包括一固定凸缘，所述固定凸缘呈圆周形地布置在一开口上，所述固定凸缘包括一 端部部分，所述端部部分在所述开口的方向上弯曲，作为一紧固凹口，并且所述生物反应器 的盖具根据权利要求1形成，其中，所述保持结构适于在所述紧固凹口上被锁固，而一搅拌 装置和至少一传感器能够布置在所述盖具上。
15.根据权利要求14所述的一次性生物反应器，其特征在于，所述生物反应器的容器 和盖具由从美国药典VI级认证的塑料材料组类中选择的材料制成。
16.用于细胞培养的生物反应器系统，其包括以下特征a.根据权利要求12的一次性生物反应器，b.多个一次性生物反应器组成件，其安装在一次性生物反应器内和/或在一次性生物 反应器上，特别地，所述一次性生物反应器组成件是搅拌装置和/或传感器，和c.控制单元，其适于控制和/或读取多个一次性生物反应器的组成件。
17.根据权利要求16所述的生物反应器系统，其特征在于，所述控制单元包括从下面 的组成件中选择出的组成件一主模块，用于控制不同细胞培养过程；一供电模块，用于给 所述生物反应器系统供电能；一驱动模块，用于控制搅拌器；一泵模块，用于到/从所述一 次性生物反应器的气体和/或液体的受控制的供给和/或排出；一加热模块，用于所述一次 性生物反应器的冷却或加热；一 pH/DO模块；和一气体混合模块。
18.用于制作一次性生物反应器的方法，其特征在于，以下步骤a.制作一本体，所述本体具有相互连接的刚性壁体，所述刚性壁体不能没有破坏地从 彼此分离，并且所述刚性壁体形成和封闭一可填充的内部空间，在所述内部空间中布置至 少一个一次性生物反应器组成件，优选地，所述一次性生物反应器组成件是一搅拌装置和/ 或至少一传感器，和，b.对所述本体进行无菌化处理。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，在所述方法中所述本体根据由以下多 个部分组成的步骤a制成a'连接盖具和一次性生物反应器组成件，特别地，所述一次性生物反应器组成件是搅 拌装置和/或至少一传感器，和a “连接配备所述一次性生物反应器组成件的所述盖具到所述容器上以制作紧密密 封的一次性生物反应器。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤制作具有固定 凸缘的容器，所述固定凸缘呈圆周形地布置在一开口上，并且包括一端部部分，所述端部部 分在所述开口的方向上弯曲，作为一紧固凹口，并且制作根据权利要求1到11任一项所述 的盖具，所述盖具的保持结构适于在所述紧固凹口上被锁固。
21.根据权利要求12所述的一次性生物反应器的使用，其用于实施细胞培养过程。
全文摘要
本发明公开一次性生物反应器，所述生物反应器由一容器和一盖具组成，所述盖具可连接到所述容器上并且不能没有损坏地从所述容器上分离。为此目的，所述盖具包括一保持结构，所述保持结构具有多个横向运行的锁臂，而所述锁臂适于在纵向方向上弹性地缩短并且通过一保持表面垂直于纵向方向地在容器中锁固。
文档编号C12M1/36GK101886039SQ201010163790
公开日2010年11月17日 申请日期2010年4月15日 优先权日2009年5月12日
发明者J·贝泽, S·艾克尔曼 申请人:埃佩多夫股份公司