[发明专利]温度控制表面和支承结构

说明书

相关申请

本申请要求2011年12月2日提交的美国临时申请No.61/566,187和2012年1月13日提交的No.61/586,398的优先权益处，它们各个的教导通过引用而整体地结合在本文中。本申请还是2009年5月25日提交的美国专利申请No.12/410,724的继续部分申请，该申请要求2008年5月25日提交的美国临时申请No.61/039,382的优先权益处，它们各个的教导也通过引用而整体地结合在本文中。

技术领域

公开大体涉及生物化学处理系统和方法，并且具体而言，涉及控制反应器器皿的温度的系统。

背景技术

可获得各种器皿，以操纵流体和/或进行化学或生物反应。例如，可使用传统的或一次性生物反应器来处理生物材料，诸如哺乳动物、植物或昆虫细胞和微生物培养物。虽然已知这样的生物反应器和其它流体操纵系统结合温度控制系统，但是需要改进这种系统。

因为微生物培养物的生长和繁殖为哺乳动物细胞的二十到四十(20-40)倍，所以微生物培养物的氧消耗和放热速率为哺乳动物发酵过程的大约20至40倍。为了保持微生物培养物中的生长，用于微生物系统的生物反应器因此必须能够以哺乳动物细胞培养物的氧供应和热移除速率的20至40倍供应氧给培养物流体以及从培养物流体移除热。这通过多个手段在不锈钢微生物发酵器中实现，包括，例如，多个叶轮进行的非常剧烈的搅动，以分散空气泡和增加细胞对氧的吸收；非常高的流率的空气，以供应更多的氧；额外的冷却表面，诸如冷却盘管，以从培养物流体移除微生物细胞的新陈代谢产生的和剧烈搅动产生的摩擦热所产生的大量热。但是，在单次使用式生物处理袋中，热移除是个现存的问题，特别是对于微生物生物反应器而言。

如聚合物或塑料材料诸如膜和柔性袋的领域中技术人员所熟知的那样，聚合物或塑料膜是相对而言非常不良的导热体。因此，冷却在容纳可更换式容器例如柔性塑料袋的器皿内部的流体可能需要特别修改柔性袋和/或器皿的冷却表面。现在需要一种系统和方法来改进微生物细胞培养物产生的大量的热的移除。

发明内容

公开了一种在化学、制药或生物反应器系统中用于进行温度控制的方法和设备。在一个方面，本发明包括可设置在反应器系统中的热交换模块，反应器系统具有内部可更换式反应剂容器，诸如，例如，柔性袋或半刚性容器。

本发明的一个实施例为一种用于化学、制药或生物反应器系统中的热交换模块，其包括：本体，本体构造成设置在包括支承结构的反应器器皿中，反应器器皿具有内部可更换式或单次使用式反应剂容器，本体包括至少一个表面和至少一个导热表面，所述至少一个表面构造成符合反应器器皿的形状，而至少一个导热表面适于接触内部可更换式容器，以有利于热传递；以及设置在模块本体内的热交换器，其包括流体循环路径，热交换流体可通过流体循环路径而循环。

本发明的另一个实施例为一种用于化学、制药或生物反应器系统中的热交换模块，包括：本体，其构造成设置在反应器器皿中，反应器器皿包括支承结构且具有内部可更换式或单次使用式反应剂容器，本体进一步包括至少一个导热表面，其适于接触内部可更换式反应剂容器，以有利于热传递；以及设置在模块本体内的热交换器，其包括流体循环路径，热交换流体可通过流体循环路径而循环。

本文还公开一种柔性生物反应器或混合器袋，其包括至少一个双壁部分，至少一个双壁部分包括在双壁部分内的蛇形流体流通道。

本发明的另一个方面为一种容器，其选自柔性生物反应器袋、柔性混合器袋和柔性管道，容器包括至少一个双壁部分，其包括内部和外部壁和导热材料，导热材料附连到内部壁和外部壁中的至少一个的一部分上。

本发明的又一个方面为一种柔性聚合物壁，其选自生物反应器壁、混合器壁和管道壁，柔性壁包括导热材料，其附连到柔性壁的一部分上。

本发明的又一个实施例为一种带夹套的分层挡板式生物反应器箱，其包括：外部圆柱形夹套；以及圆柱形箱，其具有内部箱表面和外部箱表面，内部箱表面限定腔室，腔室构造成支承设置在腔室内的柔性袋，外部箱表面具有分层挡板，分层挡板构造成将液体冷却剂发送到整个外部箱表面的周围，圆柱形箱沿轴向设置在外部圆柱形夹套内，其中外部圆柱形夹套以足以防止或最大程度地减小液体冷却剂的损失的方式密封到圆柱形箱上。柔性生物处理袋可置于带夹套的分层挡板式生物反应器箱内，以便通过在夹套中循环的冷却剂进行冷却。

附图说明