用于生物處理的推進器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了用于生物容器的流體推進器、包括推進器和生物容器的生物處理單元、以及推進器的使用方法。
【專利說明】
用于生物處理的推進器
技術領域
[0001]本發明公開了用于生物容器的流體推進器、包括推進器和生物容器的生物處理單元、以及推進器的使用方法。
【背景技術】
[0002]流體的制備，尤其是藥物和生物醫藥工業中的溶液和懸浮液的制備，通常涉及徹底混合以提供配料在產品中的期望分配。在生物反應器袋中利用混合推進器執行許多混合操作，該混合推進器安裝在容器的基部附近。具有不同尺寸推進器轂、推進器葉片和/或葉片構造的多種推進器可以用來進行混合。
[0003]然而，需要改進的推進器和包括推進器的生物反應器袋。
[0004]本發明改善了現有技術中的至少一些缺陷。從以下的說明中，本發明的這些和其它優點將會變得明顯。
【發明內容】
[0005]根據本發明的實施例，一種用于生物容器的推進器包括:(a)轂，該轂包括頂端部和底端部，以及至少第一推進器臂狹槽和第二推進器臂狹槽，所述第一推進器臂狹槽和第二推進器臂狹槽豎直地布置并且從頂端部向底端部延伸；(b)從轂延伸的至少第一推進器葉片和第二推進器葉片，每個推進器葉片包括葉片表面、臂，該臂具有第一端部和第二端部以及處于第一端部和第二端部之間的凹口，其中第一端部與葉片表面相鄰，第二端部延伸到推進器狹槽中，該臂接合在狹槽中，并且其中第一推進器葉片的臂的第二端部與另一個推進器葉片的臂的凹口接合。
[0006]在另一個實施例中，提供一種生物處理單元，其包括生物反應器袋(生物容器)和攪拌器，該攪拌器包括:推進器，其包括轂和推進器葉片；殼體組件；以及可轉動的軸，其包括圓柱形元件，該圓柱形元件具有第一端部和第二端部，該軸具有豎直旋轉軸線，該軸穿過生物容器的底壁，使得第二端部延伸到底壁的外部;轂安裝到可轉動的軸的第一端部，轂包括頂端部和底端部以及至少第一和第二推進器臂狹槽，所述第一和第二推進器臂狹槽豎直地布置并且從頂端部向底端部延伸;其中殼體組件聯接到生物容器的底壁，殼體組件密封地支撐可轉動的軸，其中軸的第二端部穿過殼體組件。
[0007]根據本發明的另一個實施例的制備用于進行生物處理的混合流體的方法，其包括:(a)使至少一種流體和待與流體混合的至少一種成分穿過至少一個端口而進入生物容器，該生物容器包括封閉的容器，該容器具有內部體積，該容器包括:底壁、頂壁、至少一個壁，側壁連接到頂壁和底壁；以及至少進入端口和排放端口，排放端口布置在底壁中，其中該生物容器還包括攪拌器；以及(b)使推進器旋轉，將所述至少一種流體和待與流體混合的所述至少一種成分混合，形成混合流體。
【附圖說明】
[0008]圖1示出了根據本發明實施例的推進器的俯視圖，該推進器包括轂和3個推進器葉片，其中葉片接合在轂的狹槽中，每個葉片都具有表面、臂和凹口，一個推進器葉片臂的端部與另一個推進器葉片臂的凹口接合。
[0009]圖2A示出了圖1所示的推進器的透視圖(所示的轂包括螺栓或鉚釘，該螺栓或鉚釘穿過葉片以將葉片進一步保持就位)，圖2B示出了2個推進器葉片被移除的局部分解圖。
[0010]圖3示出了圖2所示的推進器葉片的俯視圖，還示出了具有凹口的推進器葉片臂，該凹口的角度為120°。
[0011]圖4A和4B分別示出了轂和用于驅動(轉動)轂的軸的仰視分解圖和俯視透視圖。圖4C示出了轂的俯視圖，其中具有三個狹槽(每個狹槽用于接納推進器葉片)，各個狹槽繞轂的中心以120°的角度定位。圖4D示出了推進器葉片以及轂和軸的局部剖視圖。圖4E示出了包括軸的推進器殼體組件的剖視圖。
[0012]圖5A和5B示意性地示出了4個推進器葉片，其中一個推進器葉片臂的端部與另一個推進器葉片臂的凹口接合。圖5A示出了4個相同的葉片，圖5B示出了2個不同的葉片，其中一對葉片中的葉片是相同的。
[0013]圖6A和6B示出了根據本發明另一個實施例的包括3個推進器葉片的推進器，該推進器還包括轂頂蓋，轂頂蓋與轂接合并且進一步將葉片保持就位。圖6A示出了包括粧的頂蓋，粧可以“卡扣配合”到轂的接納孔中，圖6B示出了具有突出部的頂蓋，該突出部可以焊接到轂和葉片的凹槽中。
[0014]圖7示出了包括圖1所示的生物容器和推進器的生物處理單元的實施例。
【具體實施方式】
[0015]根據本發明的實施例，一種用于生物容器的推進器包括:(a)轂，該轂包括頂端部和底端部，以及至少第一推進器臂狹槽和第二推進器臂狹槽，所述第一推進器臂狹槽和第二推進器臂狹槽豎直地布置并且從頂端部向底端部延伸；(b)從轂延伸的至少第一推進器葉片和第二推進器葉片，每個推進器葉片包括葉片表面、臂，該臂具有第一端部和第二端部以及處于第一端部和第二端部之間的凹口，其中第一端部與葉片表面相鄰，第二端部延伸到推進器狹槽中，該臂接合在狹槽中，并且其中第一推進器葉片的臂的第二端部與另一個推進器葉片的臂的凹口接合。
[0016]在一個實施例中，轂包括豎直地布置的第三推進器臂狹槽，推進器還包括第三推進器葉片，該第三推進器葉片包括葉片表面、臂，第三推進器葉片的臂具有第一端部和第二端部以及處于第一端部和第二端部之間的凹口，第三推進器葉片的第二端部延伸到推進器狹槽中，該臂接合在狹槽中，其中第一推進器葉片的臂的第二端部與第三推進器葉片的臂的凹口接合，第三推進器葉片的臂的第二端部與第二推進器葉片的臂的凹口接合，并且第二推進器葉片的臂的第二端部與第一推進器葉片的臂的凹口接合。
[0017]在另一個實施例中，提供一種生物處理單元，其包括生物反應器袋(生物容器)和攪拌器，該攪拌器包括:推進器，其包括轂和推進器葉片；殼體組件；以及可轉動的軸，其包括圓柱形元件，該圓柱形元件具有第一端部和第二端部，該軸具有豎直旋轉軸線，該軸穿過生物容器的底壁，使得第二端部延伸到底壁的外部;轂安裝到可轉動的軸的第一端部，轂包括頂端部和底端部以及至少第一和第二推進器臂狹槽，所述第一和第二推進器臂狹槽豎直地布置并且從頂端部向底端部延伸;其中殼體組件聯接到生物容器的底壁，殼體組件密封地支撐可轉動的軸，其中軸的第二端部穿過殼體組件。
[0018]根據本發明的另一個實施例，一種用于進行生物處理的生物處理單元包括:(a)生物容器，該生物容器包括封閉的容器，該容器具有適于容納流體的內部體積，該容器包括:底壁、頂壁、至少一個側壁，側壁連接到頂壁和底壁；以及至少進入端口和排放端口，排放端口布置在底壁中，其中該生物容器還包括:(b)可轉動的攪拌器，該攪拌器包括(i)可轉動的軸，該軸包括圓柱形元件，該圓柱形元件具有第一端部和第二端部，該軸具有豎直旋轉軸線，該軸穿過生物容器的底壁，使得第二端部延伸到底壁的外部；(ii)推進器，該推進器包括安裝在可轉動的軸的第一端部上的轂，該轂包括頂端部和底端部以及至少第一推進器臂狹槽和第二推進器臂狹槽，所述第一推進器臂狹槽和第二推進器臂狹槽豎直地布置并且從頂端部向底端部延伸；(iii)從轂延伸的至少第一推進器葉片和第二推進器葉片，每個推進器葉片包括葉片表面、臂，該臂具有第一端部和第二端部以及處于第一端部和第二端部之間的凹口，其中第一端部與葉片表面相鄰，第二端部延伸到推進器狹槽中，該臂接合在狹槽中，其中一個臂的第二端部與另一個臂的凹口接合；以及(iv)殼體組件，該殼體組件聯接到生物容器的底壁，該殼體組件密封地支撐可轉動的軸，其中軸的第二端部穿過殼體組件。
[0019]在生物處理單元的優選實施例中，推進器包括第三推進器葉片，其中轂包括豎直地布置的第三推進器臂狹槽，該推進器還包括第三推進器葉片，該第三推進器葉片包括葉片表面、臂，第三推進器葉片的臂具有第一端部和第二端部以及處于第一端部和第二端部之間的凹口，第三推進器葉片的第二端部延伸到推進器狹槽中，該臂接合在狹槽中，其中第一推進器葉片的臂的第二端部與第三推進器葉片的臂的凹口接合，第三推進器葉片的臂的第二端部與第二推進器葉片的臂的凹口接合，并且第二推進器葉片的臂的第二端部與第一推進器葉片的臂的凹口接合。
[0020]根據本發明的另一個實施例的制備用于進行生物處理的混合流體的方法，其包括:(a)使至少一種流體和待與流體混合的至少一種成分穿過至少一個端口而進入生物容器，該生物容器包括封閉的容器，該容器具有內部體積，該容器包括:底壁、頂壁、至少一個側壁，側壁連接到頂壁和底壁；以及至少進入端口和排放端口，排放端口布置在底壁中，其中該生物容器還包括攪拌器；以及(b)使推進器旋轉，將所述至少一種流體和待與流體混合的所述至少一種成分混合，形成混合流體。
[0021]有利地，相同的轂設計可以用于多種不同的葉片尺寸和構造(例如，不同的葉片表面角度)，從而降低成本。
[0022]以下將更詳細地描述本發明的各個組成部分，其中相似的部件具有相似的附圖標記。
[0023]雖然推進器的實施例具有至少兩個推進器葉片，并且可以具有任意數量的額外的葉片，但是根據圖1所示的實施例，推進器500包括轂50以及從轂延伸的第一、第二和第三推進器葉片100、200、300。示例性地參考圖1、2B和3(圖2B和3示出了葉片300，其中葉片100和200具有與葉片300相同的結構)，每個推進器葉片包括葉片表面100A、200A、300A、臂110、210、310，該臂具有第一端部101、201、301和第二端部102、202、302以及處于第一和第二端部之間的凹口 150、250、350，其中第一端部相鄰于(示出為還連接到)葉片表面，第二端部延伸到轂中的推進器狹槽51、52、53內。在圖2A和2B圖示的實施例中，轂包括頂端部50A和底端部50B，推進器狹槽豎直地布置，從頂端部朝向底端部延伸。
[0024]參考示出了葉片300的圖2B所示的推進器的實施例，每個臂包括延伸部115(葉片100)、215(葉片200)和315(葉片300)，以從頂端部向底端部基本上填充轂狹槽的長度，在圖2A和2B所示的實施例中，轂和延伸部均包括通孔，該通孔例如用于鉚釘或螺栓，以進一步將葉片固定到轂。然而，如圖2B和4D所示，延伸部可以包括腿部320(例如，延伸部的一部分包括凹口)，該腿部沒有從頂端部向底端部、朝向轂的外邊緣基本上填充轂狹槽的長度。
[0025]如上所述，推進器具有兩個或更多個推進器葉片。圖1、2A、6A、6B和7示出了3個葉片，圖5A和5B示出了 4個葉片。處于臂的第一和第二端部之間的推進器臂中的凹口的角度通常為360°除以葉片的數量。因此，例如圖3(示出了用于推進器的3個葉片實施例中的推進器葉片)示出了凹口的角度為120°。相似地，轂中的狹槽繞轂的中心以相同的角度定位。因此，例如示出了具有3個狹槽的轂的圖4C示出了狹槽繞轂的中心以120°的角度定位。參考圖5A和5B所示的4個葉片的實施例，角度優選地為90°。
[0026]優選地，在具有2個推進器葉片或奇數個葉片(3個，5個，7個等)的實施例中，所有的葉片都是相同的。例如，在圖1、2A、5A、6A、6B和7所示的實施例中，葉片是相同的。然而，在具有偶數個、4個或更多個葉片(4個，6個，8個等)的實施例中，可以使用2種不同的葉片，一對葉片中的葉片是相同的。例如，圖5B所示的實施例示出了 2種不同的葉片(“A”和“B”)，其中一對葉片(A，A;B，B)中的葉片是相同的。
[0027]或者，推進器葉片可以具有任何合適的構造。例如，雖然圖2B示出了葉片300具有以大約45°的角度傾斜的表面300A，但是本發明并不限于此。
[0028]在圖2A和2B所示的實施例中，轂和推進器葉片延伸部均包括通孔，該通孔例如用于鉚釘或螺栓，以進一步將葉片固定到轂。然而，在其它實施例中，不需要通孔和/或鉚釘和/或螺栓。例如，根據圖6A和6B所示的實施例，推進器還包括轂頂蓋，該轂頂蓋與轂的頂端部接合并且將葉片進一步保持就位。圖6A示出了包括粧(僅僅示出了一個粧56)的頂蓋55，粧可以“卡扣配合”到轂的接納孔57中，圖6B示出了具有突出部58的頂蓋55A，該突出部可以焊接到轂59A和葉片59B的凹槽中。
[0029]根據本發明的推進器的實施例可以用于具有不同構造和/或體積的各種生物反應器，其中參考圖4A和4B，可轉動的軸60包括圓柱形元件，該圓柱形元件具有第一端部61和第二端部62，該軸具有豎直旋轉軸線，驅動(轉動)推進器，其中該軸的第一端部插入到轂50(位于生物反應器袋的內部體積中)中，該軸的第二端部延伸到生物反應器的底壁的外部，并且該第二端部直接地或間接地附接到使軸轉動的馬達。
[0030]例如，根據本發明的實施例，可以設有攪拌器，該攪拌器包括:推進器，其包括轂和推進器葉片;殼體組件；以及可轉動的軸，其包括圓柱形元件，該圓柱形元件具有第一端部和第二端部，該軸具有豎直旋轉軸線，該軸穿過生物容器的底壁，使得第一端部延伸到容器的內部體積中并且第二端部延伸到底壁的外部;轂安裝到可轉動的軸的第一端部，轂具有與軸的豎直旋轉軸線垂直的水平軸線，轂包括頂端部和底端部以及至少第一和第二推進器臂狹槽，所述第一和第二推進器臂狹槽豎直地布置并且從頂端部向底端部延伸；其中殼體組件能夠聯接到生物容器的底壁，殼體組件密封地支撐可轉動的軸，其中軸的第二端部穿過殼體組件。通常，殼體組件包括軸承和至少一個密封件。多種殼體組件是合適的。圖4E示出了示例性的殼體組件600，其包括:上部殼體部分610，其包括上部部分密封組件611;下部殼體部分620，其包括下部部分密封組件621(每個密封組件包括中心通道、具有環形開口的密封件和軸承)；以及中心通道650，其穿過密封殼體組件以及上部和下部殼體部分。圖4E還示出了處于中心通道650中的可轉動的軸60，該軸具有第一端部61和第二端部62。殼體組件可以經由例如鎖定環(未示出)安裝到生物反應器袋。
[0031]生物反應器袋(或生物容器或生物處理容器)，是柔性的(例如，塑料)，可以具有任何合適的形狀(例如，圓柱形(具有例如單個連續側壁)、正方形或矩形)，并且在圖7中示出為具有多個側壁的大致矩形立方體形狀。
[0032]生物反應器袋的實施例可以具有任何適合數量和位置的額外的端口，例如任何以下端口中的一個或多個:液體入口端口、氣體入口端口、氣體出口端口、粉末入口端口、酸/堿入口端口、探針端口和/或樣品端口。
[0033]圖7示出了生物反應器1000(或生物處理單元)的實施例，其包括:生物反應器袋900(生物容器)，其包括頂壁901、底壁902和側壁903A、903B、903C和903D、排放端口 951、介質進入端口 952、通風過濾器連接端口 953 ；攪拌器800，其包括推進器500和殼體組件600，該推進器包括轂50以及第一、第二和第三推進器葉片；以及可轉動的軸60，其包括圓柱形元件，該圓柱形元件具有第一端部和第二端部，該軸具有豎直旋轉軸線，該軸穿過生物容器的底壁902，使得第二端部延伸到底壁的外部;轂安裝到可轉動的軸的第一端部，轂具有與軸的豎直旋轉軸線垂直的水平軸線，轂包括頂端部和底端部以及至少第一和第二推進器臂狹槽，所述第一和第二推進器臂狹槽豎直地布置并且從頂端部向底端部延伸；其中殼體組件聯接到生物容器的底壁，殼體組件密封地支撐可轉動的軸，其中軸的第二端部穿過殼體組件。
[0034]根據本發明的實施例可以處理和/或制備(包括混合)各種流體。應用包括例如細胞培養(例如，包括懸浮和附著細胞系的批料和分批補料操作)，制備無菌流體以用于藥物和/或生物醫藥工業，包括藥品、疫苗和靜脈內液、含抗體和/或蛋白質的流體、和/或用于食物和飲料工業的流體。根據本發明實施例混合的流體還可以例如用作介質和/或緩沖劑，例如色譜緩沖劑。
[0035]例如，制備用于生物處理的混合流體的方法包括:(a)使至少一種流體和待與流體混合的至少一種成分穿過一個或多個端口而進入膨脹的生物容器；以及(b)使推進器旋轉，將所述至少一種流體和待與流體混合的所述至少一種成分混合，形成可以根據期望使用的混合流體。
[0036]以下的實例進一步示出了本發明，但是這些實例當然不應當被理解為以任何方式限制本發明的范圍。
[0037]本文所引用的所有參考文獻，包括公開、專利申請和專利，通過參考并入本文，就像每篇參考文獻單獨地且具體地通過參考而并入且其全文列在本文中。
[0038]在描述本發明的內容中(尤其是在以下權利要求的內容中)使用術語“一”和“該”和“至少一個”以及類似表達被認為是覆蓋單數和復數形式，除非文中另有說明或者明顯與內容相矛盾。使用后面跟隨一個或多個項目列表的術語“至少一個”(例如A和B中的至少一個)指的是從所列的項目中選擇一個項目(A或B)或者所列的項目中的兩個或更多個的任何組合(A和B)，除非本文中另外指明或者本文中清楚地表示出相反的意義。術語“包括”、“具有”、“包含”和“含有”被認為是開放性的術語(即意思是“包括但不限于”)，除非另有說明。本文中數值范圍的描述僅僅是用作單獨參考落在范圍內的每個單獨值的簡化方法，除非本文另外指明，并且每個單獨的值并入到說明中就像其在本文中被單獨引用。本文所述的所有方法可以以任何合適的順序進行，除非本文另外指明，或者明顯與內容矛盾。本文所提供的任何和所有實例或示例性語言(如“例如”)的使用僅僅只是為了更好地闡明本發明，并且不是對本發明的范圍的限制，除非另外指明。說明書中的語言不應當被認為是表明任何未提及的元件對本發明的實施是必要的。
[0039]這里描述了本發明的優選實施例，包括發明人已知的實施本發明的最佳模式。在閱讀前述說明的情況下這些優選實施例的變化對本領域普通技術人員而言是明顯的。發明人期望技術人員適當地采用這樣的變化，并且發明人期望以除了本文具體描述以外的方式來實施本發明。因此，本發明包括法律所允許的所附權利要求中引用的主題的所有修改和等效。此外，上述元件在其所有可能變化中的任何組合都被本發明所涵蓋，除非本文另外指明，或者明顯與內容矛盾。
【主權項】
1.一種用于生物容器的推進器，其包括: (a)轂，該轂包括頂端部和底端部，以及至少第一推進器臂狹槽和第二推進器臂狹槽，所述第一推進器臂狹槽和第二推進器臂狹槽豎直地布置并且從頂端部向底端部延伸； (b)從轂延伸的至少第一推進器葉片和第二推進器葉片，每個推進器葉片包括葉片表面、臂，該臂具有第一端部和第二端部以及處于第一端部和第二端部之間的凹口，其中第一端部與葉片表面相鄰，第二端部延伸到推進器狹槽中，該臂接合在狹槽中，并且其中第一推進器葉片的臂的第二端部與另一個推進器葉片的臂的凹口接合。2.根據權利要求1所述的推進器，其中轂包括豎直地布置的第三推進器臂狹槽，推進器還包括第三推進器葉片，該第三推進器葉片包括葉片表面、臂，第三推進器葉片的臂具有第一端部和第二端部以及處于第一端部和第二端部之間的凹口，第三推進器葉片的第二端部延伸到推進器狹槽中，該臂接合在狹槽中，其中第一推進器葉片的臂的第二端部與第三推進器葉片的臂的凹口接合，第三推進器葉片的臂的第二端部與第二推進器葉片的臂的凹口接合，并且第二推進器葉片的臂的第二端部與第一推進器葉片的臂的凹口接合。3.根據權利要求1或2所述的推進器，其還包括可轉動的軸，該軸包括圓柱形元件，該圓柱形元件具有第一端部和第二端部，該軸具有豎直旋轉軸線，其中轂安裝在可轉動的軸的第一端部上。4.根據權利要求1-3中任一項所述的推進器，其還包括用于將臂固定到轂的鉚釘或螺栓。5.根據權利要求1-3中任一項所述的推進器，其還包括與轂的頂端部接合的轂頂蓋。6.一種用于進行生物處理的生物處理單元，其包括: (a)生物容器，該生物容器包括封閉的容器，該容器具有適于容納流體的內部體積，該容器包括:底壁、頂壁、至少一個側壁，側壁連接到頂壁和底壁；以及至少進入端口和排放端口，排放端口布置在底壁中，其中該生物容器還包括: (b)可轉動的攪拌器，該攪拌器包括 (i)可轉動的軸，該軸包括圓柱形元件，該圓柱形元件具有第一端部和第二端部，該軸具有豎直旋轉軸線，該軸穿過生物容器的底壁，使得第二端部延伸到底壁的外部； (ii)推進器，該推進器包括安裝在可轉動的軸的第一端部上的轂，該轂包括頂端部和底端部以及至少第一推進器臂狹槽和第二推進器臂狹槽，所述第一推進器臂狹槽和第二推進器臂狹槽豎直地布置并且從頂端部向底端部延伸； (iii)從轂延伸的至少第一推進器葉片和第二推進器葉片，每個推進器葉片包括葉片表面、臂，該臂具有第一端部和第二端部以及處于第一端部和第二端部之間的凹口，其中第一端部與葉片表面相鄰，第二端部延伸到推進器狹槽中，該臂接合在狹槽中，其中一個臂的第二端部與另一個臂的凹口接合;以及 (iv)殼體組件，該殼體組件聯接到生物容器的底壁，該殼體組件密封地支撐可轉動的軸，其中軸的第二端部穿過殼體組件。7.根據權利要求6所述的生物處理單元，其中推進器包括第三推進器葉片，其中轂包括豎直地布置的第三推進器臂狹槽，該推進器還包括第三推進器葉片，該第三推進器葉片包括葉片表面、臂，第三推進器葉片的臂具有第一端部和第二端部以及處于第一端部和第二端部之間的凹口，第三推進器葉片的第二端部延伸到推進器狹槽中，該臂接合在狹槽中，其中第一推進器葉片的臂的第二端部與第三推進器葉片的臂的凹口接合，第三推進器葉片的臂的第二端部與第二推進器葉片的臂的凹口接合，并且第二推進器葉片的臂的第二端部與第一推進器葉片的臂的凹口接合。8.—種制備用于進行生物處理的混合流體的方法，其包括:(a)使至少一種流體和待與流體混合的至少一種成分穿過至少一個端口而進入根據權利要求6或7所述的生物處理單元的生物容器；以及(b)使推進器旋轉，將所述至少一種流體和待與流體混合的所述至少一種成分混合，形成混合流體。
【文檔編號】B01F7/18GK106040055SQ201610111613
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年2月29日 公開號201610111613.1, CN 106040055 A, CN 106040055A, CN 201610111613, CN-A-106040055, CN106040055 A, CN106040055A, CN201610111613, CN201610111613.1
【發明人】G·P·馬歇爾
【申請人】帕爾公司