[发明专利]包括生物反应器的生物技术装置、用于生物反应器的排出气体温度控制装置以及用于处理生物技术装置中的排出气流的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术装置的领域，尤其涉及一种包括生物反应器的生物技术装置、用于生物反应器的排出气体温度控制装置以及用于处理生物技术装置中的排出气流的方法。

本发明还涉及一种可重复使用的连接装置，所述连接装置用于一次性生物反应器的无菌一次性流体导管，尤其用于无菌一次性排出气体管，并且涉及一种可重复使用的温度控制装置，所述温度控制装置用于控制一次性生物反应器的无菌一次性流体导管的温度，生物技术装置包括具有无菌一次性流体导管的一次性生物反应器以及用于处理生物技术装置中的流体流的方法。

背景技术

生物反应器，也称为发酵器，是生物技术装置的一部分。它们具有封闭的反应室，其中真核细胞或原核细胞在被限定和控制为尽可能最佳的条件下进行培养。利用生物体需要的边界条件以及借助于该过程需要首要和次要物质来研究、优化和执行物质的转化，其主要是通过处理工程而自动操作和控制。

生物技术培养在为了生物体和为了实现转化而优化的条件下进行。对于所使用的大比例的细胞类型，该过程发生在37℃，在该温度下，每公斤干燥的空气能够吸收大约40克的水。这意味着当培养物被施放微生物需要的气体组合物时，水连续地离开系统。为了抵消该效果，排出气流通过设有温度控制装置的排出气体导管引导，该温度控制装置使排出气体导管的表面冷却，于是使气流冷却，例如，冷却到约4℃与约10℃之间的温度。借助该装置，排出气流被显著地冷却下来。排出气体导管的表面上的温度下降到露点以下。作为该测量的结果，排出气流中去除的水在排出气体冷却器的壁上冷凝，并且返回到培养介质中。

当在细胞培养技术领域中使用这样的生物反应器时，培养时间从几天到几个星期都是常见的。施放气体的速率还是显著低于微生物应用中的。基于该原因，还需要加热排出气流，以防止从排出气体导管连接到下游的无菌过滤器发生阻塞。

借助温度控制装置控制温度通常利用温度控制流体来完成。该流体被限制在单独的单元中。如果自来水的温度被充分地控制，则自来水也可用作替代流体。

当使用制冷剂和单独的单元时，需要复杂的连接技术。环境与连接器单元的不同温度会导致很多温度差，这就是为什么能够观察到在供应和排放管道上会形成坚固的冷凝物。

在“台式规模(benchtop scale)”(实验室规模，laboratory scale)上实施的典型的生物技术方法中，经常使用玻璃反应容器。这样能设计出耐高压加热的生物反应器，其中玻璃反应容器能够在压热器中以单件的形式被蒸汽灭菌。于是，在这样的情况下，有必要在高压灭菌之前使反应容器与控制单元全部脱离连接。所述连接通常采取软管连接件的形式，诸如夹紧螺钉连接、推入连接器、压接或者相似的连接形式。因此，生物反应器的这种耐高压加热的设计需要连接到生物反应器自身的生物技术装置的功能性部件都尽可能高效地安装在反应容器上，并且当高压灭菌到期时能够被再次拆除。

另一种生物反应器的设计采取一次性生物反应器的形式，其中反应容器例如仅在一个培养过程中使用，然而被分配给反应容器的功能性元件(如搅拌器驱动器，或者用于排除废气的温度控制单元)能够重复使用。在该连接中，也有必要将联接到生物反应器的生物技术装置的功能性部件尽可能高效地安装在反应容器上以及在使用后再次拆除。

生物反应器(其还经常被称为发酵器)包围反应室，在该反应室中，生物过程或生物技术过程能够在实验室规模下进行。这样的过程例如包括在限定的、优选优化的、受控的并且可再生的条件下对细胞、微生物或小型植物进行培养。生物反应器通常具有多个连接器，首要和次要物质以及各种仪器(如传感器)能够经由这些连接器被引入到反应室，或者例如流体导管能够被连接到这些连接器。流体(尤其是气体)能够通过这样的流体导管(尤其是气体导管)被供应到反应室或者从反应室去除。根据流体流动的方向，流体导管可称为供给导管或排放导管。气体导管例如可称为气体供给线路或导管或者放出气体线路或导管，或者根据气流的方向称为气体排出导管或排放导管。

不仅在细胞培养的领域中，而且在微生物应用的领域中，生物反应器优选地用在生物反应器系统中，优选地用在平行生物反应器系统中。平行生物反应器系统例如在DE 10 2011 054 363.5和DE 10 2011 054 365.1中描述。在这样的生物反应器系统中，多个生物反应器能够平行地操作并且以更高的精度控制。能够良好地再生和衡量的高通量试验能够在甚至具有小操作容量的单个生物反应器中执行。