具有膜噴灑器的容器的制造方法
【專利摘要】容器組件(13)包括柔性袋，所述柔性袋具有界定出腔室(40)的內(nèi)表面和相對的外表面，該柔性袋具有頂端壁(48)、底端壁(50)和在它們之間延伸的環(huán)繞側(cè)壁(42)，該底端壁由與第二聚合物片(66)交疊的第一聚合物片(60)構(gòu)成。第一焊接線將所述第一聚合物片焊接到所述第二聚合物片，第一焊接線界定出形成于所述第一聚合物片和所述第二聚合物片之間的第一噴灑區(qū)域。多個第一穿孔，這些第一穿孔通過第一聚合物片的與第一噴灑區(qū)域交疊的一部分形成，因而，氣體能從第一噴灑區(qū)域通過第一穿孔進入柔性袋的腔室內(nèi)。
【專利說明】具有膜噴灑器的容器

【背景技術(shù)】
[0001] 1.【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及包含到柔性袋內(nèi)的噴灑器。
[0003] 2.相關(guān)技術(shù)
[0004] 噴灑器通常用于生物反應(yīng)器內(nèi)以將受控體積的氣體輸送到包含細胞的生長介質(zhì)。 氣體部分地用于控制生長介質(zhì)內(nèi)的氧氣的局部壓力，并且控制生長介質(zhì)的pH值和其它參 數(shù)，以使這些狀態(tài)對于細胞生長來說是最佳的。噴灑器通常包括中空金屬環(huán)，該中空金屬環(huán) 具有與其聯(lián)接的軟管。該環(huán)由燒結(jié)金屬制成，因而，環(huán)是多孔的。將該環(huán)手動定位在容器底 部處，而軟管向上延伸通過位于容器頂部處的端口。在操作過程中，通過軟管將加壓氣體輸 送到環(huán)。然后，氣體通過金屬環(huán)滲出，從而以小氣泡的形式進入介質(zhì)內(nèi)。當氣泡向上行進通 過介質(zhì)時，至少一部分的氣體變得夾帶在介質(zhì)內(nèi)。其它傳統(tǒng)噴灑器包括彎成環(huán)的一段不銹 鋼管件，該管件具有沿其彎曲長度定位的小直徑孔。
[0005] 盡管傳統(tǒng)噴灑器用于將氣體輸送到介質(zhì)，但它們具有多種缺點。例如，傳統(tǒng)噴灑器 制造起來相對貴，由此設(shè)計成再使用。然而，傳統(tǒng)噴灑器的再使用需要將其從容器移除、然 后清潔并消毒。在一些情況下，噴灑器的清潔會是困難的，因為生長介質(zhì)內(nèi)的細胞副產(chǎn)品、 死細胞和其它顆粒會卡在或捕獲于噴灑器內(nèi)。由此，噴灑器的清潔和消毒會是耗費時間和 昂貴的。還必須花時間和精力來將噴灑器適當?shù)囟ㄎ缓兔芊庠谌萜鲀?nèi)，而不污染噴灑器或 容器。
[0006] 此外，在傳統(tǒng)生物反應(yīng)器內(nèi)，有必要持續(xù)混合或懸浮包含細胞的生物介質(zhì)，以使生 長介質(zhì)的性能保持均質(zhì)。傳統(tǒng)的噴灑器會阻礙流體流動，這會產(chǎn)生細胞消亡的死點。此外， 細胞會捕獲到噴灑器上或者被噴灑器所捕獲，這會破壞或殺死細胞。此外，必須小心地設(shè)計 和定位噴灑器以使它們不阻礙混合系統(tǒng)。
[0007] -些當前的生物反應(yīng)器包括設(shè)置在剛性支承外殼內(nèi)的柔性袋。細胞培養(yǎng)體在柔性 袋的消毒隔室內(nèi)生長。為了試圖消除上述噴灑器問題中的一些，已將一次性噴灑器包含到 柔性袋內(nèi)。這種一次性噴灑器包括這樣的端口，該端口具有焊接到袋內(nèi)部的擴大環(huán)形凸緣 和從凸緣突出到袋外部的管狀桿。桿界定出延伸通過凸緣的通道。多孔膜置于袋內(nèi)部的凸 緣上以覆蓋通道，并焊接到凸緣的周界邊緣周圍。由此，氣體可從袋外部穿過桿。氣體穿過 凸緣，然后穿過多孔膜，在此，它以小氣泡的形式進入袋內(nèi)的細胞培養(yǎng)體。當完成細胞生成 時，簡單地處置掉袋和相關(guān)聯(lián)的噴灑器。
[0008] 盡管上述柔性噴灑器消除了傳統(tǒng)噴灑器的一些問題，但新袋式噴灑器也有其缺 點。最顯著的是，袋式噴灑器僅在袋上相對較小的固定位置噴灑，并且局限于僅僅一種尺寸 的氣體氣泡。于是，袋式噴灑器具有有限的噴灑，或者在不同位置、流速、氣泡尺寸或其組合 的噴灑方面沒有可調(diào)節(jié)性。
[0009] 由此，所需的是能解決上述缺點中的一個或多個的噴灑器和容器系統(tǒng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 現(xiàn)將參照附圖來討論本發(fā)明的各種實施例。應(yīng)當理解，這些附圖僅示出本發(fā)明的 典型實施例且因此不認為是限制其范圍。
[0011] 圖1是支承外殼內(nèi)的容器組件的一個實施例的剖視圖，該容器組件包含噴灑器；
[0012] 圖2是圖1中所示容器組件的底端壁的分解立體圖；
[0013] 圖3是圖1中所示的容器組件的底端壁的俯視平面圖，該圖示出形成于其上的噴 灑器和與其聯(lián)接的歧管；
[0014] 圖4是圖3中所示的容器組件的俯視平面圖，該容器組件具有與其聯(lián)接的替代歧 管；
[0015] 圖5是圖3中所示的底端壁的俯視平面圖，該底端壁具有與其聯(lián)接的多個離散氣 體管線；
[0016] 圖6是容器組件的底端壁的俯視平面圖，該容器組件具有形成于其上的噴灑器的 替代構(gòu)造；
[0017] 圖7是容器的底端壁的俯視平面圖，該容器具有形成于其上的噴灑器的替代實施 例；
[0018] 圖8是包含三塊片的容器的底端壁的分解立體圖；
[0019] 圖9是具有向下延伸通過底端壁的噴灑器的容器組件的替代實施例的剖面?zhèn)纫?圖；
[0020] 圖10是圖9中所示容器的底端壁的俯視平面圖；
[0021] 圖11是圖9中所示的噴灑器之一的剖面?zhèn)纫晥D；
[0022] 圖12是圖9中所示的支承外殼的底板的立體圖；以及
[0023] 圖13是噴灑器的替代實施例的剖面?zhèn)纫晥D，其中，氣體管線從分配器向上突出到 容器內(nèi)。

【具體實施方式】
[0024] 本發(fā)明涉及膜噴灑器以及包括這種噴灑器的容器系統(tǒng)。一般來說，膜噴灑器的一 個實施例包括柔性材料疊置片，其中，一個或多個焊接線將各片焊接在一起，以使噴灑區(qū)域 界于各疊置片之間。氣體管線與噴灑區(qū)域連通，以將氣體輸送到噴灑區(qū)域，而穿孔穿過柔性 材料片中的一片形成，因而，進入噴灑區(qū)域的氣體能通過穿孔流出以噴出流體。膜噴灑器典 型的包含到柔性袋內(nèi)或其它類型的容器內(nèi)，以將流體噴到容器內(nèi)或者其它方式將氣泡輸送 到容器內(nèi)的流體。
[0025] 圖1中示出的是包含本發(fā)明的各特征的容器系統(tǒng)10的一個實施例。容器系統(tǒng)10 包括大致剛性支承外殼12,在該外殼內(nèi)設(shè)置有容器組件13。支承外殼12具有上端14、下端 16和界定隔室20的內(nèi)表面18。底板22形成于下端16處。環(huán)繞的側(cè)壁23從底板22向上 端14朝上延伸。如下面將更詳細討論那樣，一個或多個開口 24可延伸通過底板22或支承 外殼12的側(cè)壁23,以與隔室20連通。上端14止于唇部26,該唇部界定出至隔室20的入 口 28。如果期望，未示出的蓋子可安裝到上端14上以覆蓋入口 28。相似地，進出口可形成 于支承外殼12上的另一位置，諸如穿過第二端16處的側(cè)壁12或穿過底板22。進出口大到 足以使操作者可通過進出口觸及，以有助于操縱和定位容器組件13。進出口可由門或蓋板 選擇性地閉合。
[0026] 應(yīng)理解到支承外殼12可呈各種不同尺寸、形狀和構(gòu)造。例如，底板22可以是平坦 的、截錐形的或者具有其它斜坡。側(cè)壁23可具有圓形、多邊形的橫截面或者具有其它構(gòu)造。 支承外殼24可以是絕緣的和/或加有外套的，因而，加熱或冷卻的流體可流經(jīng)外套以加熱 或冷卻包含在容器組件13內(nèi)的流體。隔室20可以呈任何期望的體積，諸如關(guān)于容器32下 面討論的那些。
[0027] 如圖1中還示出那樣，容器組件13至少部分地設(shè)置在支承外殼12的隔室20內(nèi)。 容器組件13包括具有安裝于其上的一個或多個端口 52的容器32。在所示實施例中，容器 32包括具有內(nèi)表面38的柔性袋，該內(nèi)表面界定出適于保持流體41或其它類型材料的腔室 40。更具體來說，容器32包括側(cè)壁42,該側(cè)壁在容器32膨脹時可具有大致圓形或多邊形橫 截面，該側(cè)壁在第一端44和相對的第二端46之間延伸。第一端44止于頂端壁48處，而第 二端46止于底端壁50處。
[0028] 容器32可由一個或多個柔性的、不透水的材料片、諸如是低密度聚乙烯或其它聚 合物片制成，這些片的厚度范圍典型的在約〇. 1毫米到約5毫米之間，并且更為通常是約 0. 2毫米到約2毫米。也可采用其它厚度。材料可由單層材料構(gòu)成，或可包括密封在一起或 分離以形成雙壁容器的兩層或更多層。在各層密封在一起的情況下，材料可包括層疊或擠 出材料。層疊材料可包括兩個或更多個分開形成的層，這些層之后通過粘合劑固定在一起。
[0029] 擠出材料可包括單個一體片，該一體片包括不同材料的兩層或更多層，這些層可 分別由接觸層分隔開。所有層同時共擠出?？捎糜诒景l(fā)明的擠出材料的一個示例是可由猶 他州洛根市?？寺嶒灩举彽玫腍yQ CX3-9膜。HyQ CX3-9膜是在cGMP設(shè)備中生產(chǎn)的三 層、9密耳鑄造膜。外層是與超低密度聚乙烯產(chǎn)品接觸層共擠出的聚酯彈性體?？捎糜诒景l(fā) 明的擠出材料的又一示例是可由海克隆實驗公司購得的HyQ CX5-14鑄造膜。HyQ CX5-14 鑄造膜包括聚酯彈性體外層、超低密度聚乙烯接觸層和設(shè)置在它們之間的EV0H阻隔層。在 又一示例中，可采用由吹塑膜的三個獨立幅材生產(chǎn)出的多幅材膜。兩個內(nèi)幅材分別是4密 耳單層聚乙烯膜（被?？坡》Q為HyQ BM1膜），而外阻隔幅材是5. 5密耳厚的6層共擠出膜 (被?？坡》Q為HyQ BX6膜）。
[0030] 可允許材料與活細胞直接接觸，并能保持溶液無菌。在這種實施例中，材料還可諸 如通過離子輻射來消毒。在2000年7月4日授權(quán)的美國專利第6, 083, 587號和2003年4 月24日公開的美國專利公開第US2003/0077466A1號中公告了能用于不同情況的材料示 例，它們分別以具體參見的方式納入本文。
[0031] 在一個實施例中，容器32包括二維枕頭型袋，其中，兩個材料片以交疊的關(guān)系放 置，并且將兩個材料片在它們周界處結(jié)合在一起以形成內(nèi)部腔室40?；蛘撸瑔蝹€材料片可折 疊起來并且圍繞周界縫合，以形成內(nèi)部腔室40。在另一實施例中，容器32可由連續(xù)管狀擠 出的聚合物材料制成，將該材料切成一定長度并且將端部縫合閉合。
[0032] 在其它實施例中，容器32可包括三維袋，該三維袋不僅具有環(huán)形側(cè)壁，而且還具 有二維頂端壁48和二維底端壁50。例如，三維容器32可包括由連續(xù)管狀擠出的聚合物材 料制成的側(cè)壁42,將該材料切成諸如圖2中所示的長度。然后，將圓形頂端壁48(圖1)和 底端壁50焊接到側(cè)壁42的相對兩端。在又一實施例中，三維容器32可由多個分立板構(gòu) 成，典型的是三個板或更多個板并且更為通常在四個到六個板之間。每塊板可以是基本上 相同的，并且包括容器32的側(cè)壁42、頂端壁48和底端壁50的一部分。相鄰各板的周界邊 緣縫在一起以形成容器32。接縫通常使用本領(lǐng)域中已知的方法形成，這些方法諸如是熱能 量、射頻能量、聲能或其它密封能量。在替代實施例中，各板能以多種不同的型式來形成。
[0033] 應(yīng)理解到容器32可制造成具有實際上任何期望的尺寸、形狀和構(gòu)造。例如，容器 32可形成為具有腔室40,該腔室尺寸為10升、30升、100升、250升、500升、750升、1000升、 1500升、3000升、5000升、10000升或其它期望的容積。腔室40還可具有范圍在約10升到 約5000升或約30升到約1000升之間的容積。也可采用選自上述容積的任何其它范圍。盡 管容器32可呈任何形狀，但在一個實施例中，容器32專門設(shè)計成與支承外殼12的隔室20 互補或基本上互補。
[0034] 然而，在任何實施例中，通常期望的是當容器32接納于隔室20內(nèi)時，容器32大致 均勻地由支承外殼12來支承。使容器32至少大致均勻地由支承外殼12來支承有助于排 除由于在填充流體時施加于容器32的液壓力而造成容器32的損壞。
[0035] 盡管在上面討論的實施例中容器32呈柔性袋的形式，在替代實施例中，應(yīng)理解到 容器32可包括任何形式的可塌縮容器、柔性容器或半剛性容器。此外，與具有閉合的頂端 壁48相比，容器32可包括頂部開口的襯里。容器32還可以是透明或不透明的，并且可具 有包含于其內(nèi)的紫外線光抑制劑。
[0036] 在頂端壁48上安裝有與腔室40流體連通的多個端口 52。盡管示出兩個端口 52， 但應(yīng)理解到可根據(jù)容器32的計劃用途而具有一個或三個或更多個端口 52。于是，每個端 口 52可根據(jù)將承擔(dān)的處理類型不同而起到不同目的。例如，端口 52可與管子54聯(lián)接，以 將流體或其它成分分配到腔室40內(nèi)或從腔室40撤回流體。此外，諸如當容器32用作使細 胞或微生物生長的生物反應(yīng)器時，端口 52可用于提供各種探頭，諸如溫度探頭、pH探頭、溶 解氧探頭等探頭，通向腔室40。應(yīng)理解到端口 52能呈各種不同構(gòu)造，并且能置于容器32上 的任何數(shù)目的不同位置處，包括側(cè)壁42和底端壁50。
[0037] 盡管不需要，但在一個實施例中設(shè)有用于混合腔室40內(nèi)的流體41的裝置。用于 混合的裝置可呈混合組件的形式。借助示例并且不是限制性地，在如圖1中所示的一個實 施例中，驅(qū)動軸56突出到腔室40內(nèi)，并且具有安裝在其端部上的葉輪58。動態(tài)密封件59 形成軸56與容器32之間的密封。驅(qū)動軸56的外部轉(zhuǎn)動便于葉輪58的轉(zhuǎn)動，該轉(zhuǎn)動使腔 室40內(nèi)的流體41混合和/或懸浮。如何將轉(zhuǎn)動混合組件包含到柔性容器內(nèi)的具體示例在 2008年6月10日公告的美國專利第7, 384, 783號和2010年3月23日公告的美國專利第 7, 682, 067號中公開，它們以具體參見的方式納入本文。
[0038] 在用于混合的裝置或混合組件的又一替代實施例中，通過垂直往復(fù)移動腔室40 內(nèi)的垂直混合器來實現(xiàn)混合。關(guān)于垂直混合器的組裝和操作的其它公開內(nèi)容在2006年9 月7日公開的美國專利公開第2006/0196501號中公開，該申請以具體參見的方式納入本 文。在其它實施例中，應(yīng)理解到混合可通過如下方式來實現(xiàn)：使流體簡單地循環(huán)經(jīng)過腔室 40,諸如通過使用蠕動泵來使流體運動到腔室40內(nèi)并離開腔室40 ;通過轉(zhuǎn)動容器32內(nèi)的 磁性葉輪或攪拌棒和/或通過將足夠的氣泡注射到流體內(nèi)以混合流體。還可使用其它傳統(tǒng) 的混合技術(shù)。
[0039] 繼續(xù)圖1，底端壁50具有包含于其內(nèi)的多個噴灑器。具體來說，底端壁50包括具 有第一側(cè)表面62和相對的第二側(cè)表面64的第一片60。第一片60疊置于同樣具有第一側(cè) 表面69和相對的第二側(cè)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，諸如上述關(guān)于容器32討論的那些。如上關(guān)于底端壁50討論的那樣，第一片60可 包括如圖2中所示圍繞周界邊緣69焊接到側(cè)壁42的連續(xù)片。替代地，第一片60可包括側(cè) 壁42的一體部分或者可包括固定到一起的多個分開的片，這些片附連到側(cè)壁42或者是側(cè) 壁42的一體部分。諸如沿第二片66的周界邊緣71可將第二片66焊接到第一片60的第 二側(cè)表面64和/或焊接到側(cè)壁42。在其它實施例中，第二片66可焊接到側(cè)壁42或者包括 側(cè)壁42的一體部分，如上關(guān)于第一片60討論的那樣，而第一片60焊接或以其它方式固定 到第二片66的第一側(cè)表面68和/或側(cè)壁42。
[0040] 圖3中示出疊置于第二片66上的第一片60的俯視平面圖。在此實施例中，片60 和66通過焊接線72焊接到一起。與文中討論的其它焊接線一樣，焊接線72可采用諸如 激光焊接、聲波焊接、熱焊接等之類的任何傳統(tǒng)技術(shù)來形成。焊接線72示出為將片60和 66的周界或外邊緣焊接在一起，但可從周界邊緣中的一個或兩者或者在其它位置徑向向內(nèi) 形成。還如圖3中所示，通過在片60和66之間形成其它焊接線來形成四個獨立的噴灑器 74A-D。
[0041] 例如，噴灑器74A通過形成焊接線76A來形成，該焊接線76A在位于片60和/或 片66的周界邊緣處或附近的第一位置78A開始，并沿噴灑器74A的預(yù)定路徑延伸到片60 和66內(nèi)部內(nèi)，然后打圈后退到片60和/或片66的周界邊緣處或附近的、與第一位置78A 相鄰的第二位置80A。焊接線76A界定出噴灑器通路82a的周界，該通道是界于片60和66 之間并且由焊接線76A部分環(huán)繞的區(qū)域。在所示實施例中，噴灑器通路82A包括從第一端 86延伸到相對的第二端88的氣體轉(zhuǎn)移路徑84A。開口 87A形成于位置78A和80A之間的 第一端86處以及片60和66之間，氣體通過該開口可饋送到氣體轉(zhuǎn)移路徑84A內(nèi)。噴灑器 通路82A還包括形成于第二端88處的噴灑區(qū)域90A，該噴灑區(qū)域與氣體轉(zhuǎn)移路徑84A流體 連通。在所示實施例中，氣體轉(zhuǎn)移路徑84是狹窄細長路徑，而噴灑區(qū)域90形成擴大的圓形 區(qū)域。也可采用其它構(gòu)造。
[0042] 多個穿孔92延伸通過噴灑區(qū)域90A的第一片60,因而，氣體能沿氣體轉(zhuǎn)移路徑 84A進入噴灑區(qū)域90A，而后穿出穿孔92,以在設(shè)置于腔室40內(nèi)的流體41內(nèi)形成氣泡。噴 灑器74B-D相似地具有相同的附圖標記，這些附圖標記用于標示相同元件。通過使用該技 術(shù)，可使多個分散的噴灑器容易地形成于容器32上。每個噴灑器可設(shè)置在任何期望的位置 處，并且可以呈任何期望的尺寸、形狀或構(gòu)造。同樣，盡管示出四個噴灑器82,應(yīng)理解到任何 數(shù)目的噴灑器，諸如1個、2個、3個、5個或更多個噴灑器可與片60和66 -起形成。噴灑區(qū) 域可均勻地分布在片60和66上或者位于定義的位置處以進行最佳噴灑。例如，噴灑器可 直接設(shè)置在混合裝置下方，因而，由混合器產(chǎn)生的流體41的混合或運動有助于在流體41內(nèi) 夾帶有氣泡。
[0043] 在一些實施例中，每個噴灑器可具有相同數(shù)目的穿孔92,且所有穿孔92可以呈相 同尺寸和形狀。在替代實施例中，穿孔92可在兩個或更多個不同噴灑器之間是不同的。例 如，不同噴灑器可具有不同數(shù)目、尺寸和/或形狀的穿孔92以在不同情況下優(yōu)化性能。較 大的穿孔92產(chǎn)生對于從流體41去除C02來說是最佳的較大氣泡，而較小穿孔產(chǎn)生對流體 41進行充氧會是較佳的較小氣泡。同樣，增大穿孔92的數(shù)目會有助于使氣泡去混合流體 和/或增加C02的去除或充氧。在其它實施例中，應(yīng)理解到噴灑器74A-D中的一個或多個 具有不同穿孔92的組合。例如，單個噴灑器可具有小和大穿孔92。在一個實施例中，較小 氣泡從通常具有小于0. 8毫米、0. 4毫米或0. 2毫米、0. 1毫米直徑的穿孔92形成，而較大 氣泡從通常具有大于1. 5毫米、0. 8毫米、0. 4毫米或0. 15毫米直徑的穿孔形成。還可采用 其它直徑的穿孔。穿孔和所得氣泡的尺寸取決于容器32的計劃用途和尺寸。例如，大氣泡 通常在大容器內(nèi)處理較大體積流體時比在小容器內(nèi)處理相對較小體積的流體時更大。用于 小氣泡的穿孔直徑與用于大氣泡的穿孔直徑之間的差異或差值通常為至少〇. 15毫米、0. 3 毫米、0. 5毫米或1毫米，并且經(jīng)常在這些值的+/-0. 1mm或+/-0. 5mm內(nèi)。也可采用其它變 化。
[0044] 如下面更詳細討論那樣，噴灑器74A-D可同時操作，或者替代地，可使用歧管或其 它調(diào)節(jié)器以使噴灑器中的一個或多個進行操作而其它噴灑器不進行操作。由此，通過具有 不同穿孔92的不同噴灑器，可在不同狀況或時間選擇噴灑器以優(yōu)化性能。
[0045] 在一些實施例中，應(yīng)理解到不需要噴灑器A的氣體轉(zhuǎn)移路徑84A。例如，穿孔92可 通過疊置于氣體轉(zhuǎn)移路徑84A上的第一片60形成，以將氣體轉(zhuǎn)移路徑84A轉(zhuǎn)換成噴灑區(qū)域 90A的一部分。應(yīng)理解到可使用任何傳統(tǒng)技術(shù)來形成穿孔92。例如，穿孔92作為片材的制 造過程的一部分形成，或者可通過沖壓或其它技術(shù)來后續(xù)生產(chǎn)。在一個實施例中，一個或多 個激光器可用于形成穿孔92。使用激光器的優(yōu)點是穿孔92可在精確位置形成并且具有精 確直徑，以使得可形成有具有精確的預(yù)定義尺寸的氣泡。此外，當激光器用于形成穿孔時， 由激光器熔化的材料聚集在穿孔的周界邊緣周圍，由此增強穿孔并有助于防止片材發(fā)生破 裂。
[0046] 在本發(fā)明的一個實施例中，歧管可用于控制氣體流到噴灑器74A-D中的一個或多 個。例如，圖3中示出的是采用本發(fā)明特征的歧管100的一個實施例。歧管100包括本體 102,該本體具有氣體流入端口 104和多個氣體流出端口 106A-D。氣體流出端口 106A-D借 助叉狀的流動路徑108并聯(lián)地與氣體流入端口 104連通。諸如壓縮機或壓縮氣體罐的氣源 與氣體流入端口 104流體聯(lián)接。氣體可以是空氣、氧氣或任何其它氣體或氣體組合。氣體管 線110A-D分別從氣體流出端口 106A-D延伸到每個噴灑器74A-D的第一端86處的對應(yīng)開口 87A-D。氣體管線110A-D被焊接在片60和66之間的開口 87A-D處，以密封開口 87A-D。氣 體管線110A-D可包括柔性或剛性管子并且能與本體102 -體形成或分別附連到本體102。
[0047] 閥112A-D安裝到本體102上，并且分別控制氣體至每一氣體管線110A-110D的流 動。在一個實施例中，閥112A-D可以是電氣閥，諸如電磁閥，它們能用于打開、關(guān)閉或限制 氣體至噴灑器74A-D的流動。在此實施例中，電氣配線114可聯(lián)接于閥112A-D，以控制該操 作。在其它實施例中，閥112A-D可包括手動、液壓、氣動或以其它方式操作的閥。通過使用 歧管100,不同噴灑器或噴灑器的不同組合可在不同時間使用，以如上討論地優(yōu)化性能。
[0048] 在圖4中示出歧管100A的替代實施例，其中，歧管100和100A中相同的元件由相 同的附圖標記來表示。歧管100A包括本體102,本體具有從其突出并且與噴灑器74A-D連 通的氣體管線110A-D。在歧管100A中，氣體管線110A-D包括柔性管件。歧管100A又具有 呈夾緊夾（或軟管夾）或軟管夾形式的閥114A-D，這些閥分別安裝在氣體管線110A-D上。 應(yīng)理解到夾緊夾114可呈多種不同構(gòu)造，并且用于手動夾緊氣體管線110A-D以控制氣體流 經(jīng)這些氣體管線。
[0049] 在其它替代實施例中，應(yīng)理解到不需要歧管。例如，如圖5中所示，氣體管線 110A-D可從噴灑器74A-D延伸，并且分別具有聯(lián)接于氣體管線上的閥114A-D。然而，氣體 管線110A-D無須是歧管的一部分或者與歧管聯(lián)接，而是如果期望則可分別地聯(lián)接于分散 的氣源。
[0050] 如前討論那樣，可形成任何期望數(shù)目、尺寸、形狀和/或構(gòu)造的噴灑器。例如，圖 6中示出具有形成于其上的三個噴灑器118A-C的底端壁50的俯視平面圖。每個噴灑器 118A-C的周界又分別由形成于片60和66之間的焊接線120A-C來形成。如果期望，則單個 焊接線可形成相鄰噴灑器之間的共同邊界。例如，焊接線120B示出為形成噴灑器118B和 118C之間的共同邊界。除了噴灑器118A位于片60和66上更中心位置外，噴灑器120A類 似于噴灑器74A。噴灑器118B具有在噴灑區(qū)域122A周圍彎曲的大致C形的噴灑區(qū)域122B。 同樣，噴灑器118C具有大致環(huán)繞在噴灑區(qū)域122B周圍的噴灑區(qū)域122C。
[0051] 與之前噴灑器不同，噴灑器118C具有第一端124和相對的第二端126,而氣體管線 110A和110D分別與其流體聯(lián)接。在該構(gòu)造中，氣體可在噴灑器118C的相對兩端處通過兩 個氣體管線110A和110D供給，以使氣體更為均勻地提供到噴灑區(qū)域122C。由此，氣體以更 均勻的壓力和流速從所有穿孔92排出。進入每個噴灑器118A-C的氣流又可通過所示歧管 100A或任何其它類型的歧管來控制。
[0052] 在圖6中所示實施例中，葉輪58(圖1)可與噴灑器118A垂直對準，而噴灑器118C 與葉輪58橫向間隔開。噴灑器118A可設(shè)計成產(chǎn)生小氣泡，這些小氣泡在整個流體中與葉 輪58相互作用并由葉輪來分布。通過使用葉輪58來分散小氣泡，小氣泡在流體內(nèi)具有較 長的駐留時間，這會加強氣體的質(zhì)量轉(zhuǎn)移。例如，氣泡可更有效地對流體充氧。噴灑器118C 產(chǎn)生不與葉輪58直接相互作用的較大氣泡。較大氣泡通常用于從流體去除C02。由于較 大氣泡具有比較小氣泡大的浮力，所以葉輪對較大氣泡具有更小的影響，并由此無須使它 們與葉輪對準。此外，葉輪可分裂較大氣泡，從而使它們對于去除C02來說沒那么有效。此 夕卜，較大氣泡與葉輪對準會造成葉輪形成氣穴，這會減小流體的混合效率。但在其它實施例 中，噴灑器118A可設(shè)計成產(chǎn)生計劃被葉輪58分裂并分散的大氣泡，而噴灑器118C產(chǎn)生不 與葉輪58直接相互作用的小氣泡。也可采用其它構(gòu)造。
[0053] 在另一實施例中，會期望具有覆蓋底端壁50的大部分的單個噴灑器，因而，可以 更均勻地噴灑容器內(nèi)的流體。例如，圖7中示出具有第一端134和相對的第二端136的噴 灑器130,該噴灑器具有由在第一端和第二端之間延伸的焊接線132A和132B界定出的周 界。噴灑器130是細長的，并且以彎曲型式沿底端壁50蛇行。噴灑器130具有噴灑區(qū)域 130，S卩，焊接線132A和132B之間的區(qū)域，該噴灑區(qū)域覆蓋底端壁50的一側(cè)的表面積的至 少40%、更通常為至少50%、60%或80%。也可采用其它百分比。氣體管線110A和110B 與噴灑器130的相對兩端聯(lián)接，因而，氣體可輸送到噴灑器130的相對兩端。由此，與僅采 用單個氣體管線相比，氣體更均勻地通過穿孔92流出。
[0054] 轉(zhuǎn)到圖8,在一個替代實施例中，本發(fā)明的噴灑器可通過使三個或更多個片疊置來 形成。例如，一個或多個焊接線可將片60焊接到片66,以在它們之間形成由虛線141A表示 的噴灑器。同樣，一個或多個焊接線可將片66和140焊接到一起，以在它們之間形成由虛 線141B表示的噴灑器。開口 142可通過片60形成，以使形成于片66和140之間的噴灑器 141B的噴灑區(qū)域露出。還應(yīng)理解到焊接線可同時將所有三塊片16、60和140焊接在一起， 以形成噴灑器141A和/或141B。氣體管線110A和110B分別聯(lián)接于噴灑器141A和141B 并將氣體輸送到噴灑器141A和141B。
[0055] 在之前實施例中，將氣體饋送到噴灑器的氣體管線通過諸如圖3中的開口 87A-D 的開口之類的、形成于片60和66之間的開口進入。該構(gòu)造使氣體管線從容器32的該側(cè)徑 向突出，并由此在支承外殼12的側(cè)面通過開口 24突出（圖1)。但在替代實施例中，氣體管 線可與噴灑器流體聯(lián)接，以從底端壁50的底部向下突出并且又向下通過支承外殼12的底 板22突出。例如，如圖9中所示，容器32的底端壁50又由與第二片66交疊的第一片60 構(gòu)成，將這兩塊片焊接在一起以形成噴灑器144A-C。具體來說，在如圖10中所示的俯視平 面圖中，焊接線146A-C將片60和66焊接在一起，并且分別以圓形型式形成，以分別界定出 噴灑區(qū)域148A-C的周界。在替代實施例中，應(yīng)理解到焊接線146A-C能以任何環(huán)繞型式來 形成。噴灑器144A-C還包括通過疊置于每個噴灑區(qū)域148上的第一片60形成的穿孔92。
[0056] 如圖9和11中所示，端口 152A具有凸緣153,該凸緣安裝在第二片66的第一側(cè) 表面68上，因而，桿154向下延伸通過片66內(nèi)的開口 156。由此，端口 152A與噴灑器144A 的噴灑區(qū)域148A連通。端口 152B和C類似地與噴灑器144B和C聯(lián)接。如圖9中所示，氣 體管線110A-C的第一端分別與端口 152A-C聯(lián)接，而氣體管線110A-C的相對的第二端與歧 管100聯(lián)接。由此，歧管100可用于控制每個噴灑器144A-C的選擇性操作。同樣，噴灑器 144A-C可呈任何期望尺寸、形狀或構(gòu)造。
[0057] 根據(jù)容器和噴灑器的期望構(gòu)造，應(yīng)理解到可使用各種不同程序來組裝容器。例如， 在將片60和66切成它們期望尺寸之前或之后，可在第一片60上形成有具有期望數(shù)目、尺 寸、形狀和位置的穿孔92。同樣，如果適用，開口 156可形成于第二片66上以及與其焊接的 端口 152上。接下來，片60和66可交疊，并且可形成各種焊接線，以將片60和66焊接在 一起并產(chǎn)生噴灑器。在不使用端口 156的情況下，氣體管線可焊接到片60和66之間形成 的開口內(nèi)，以與噴灑器連通。最后，片60和66可焊接到側(cè)壁42。替代地，片60可焊接到 側(cè)壁42,然后第二片66可焊接到第一片60,以將各片焊接到一起并形成噴灑器。在其它實 施例中，第一片60可與側(cè)壁42 -體形成，或者側(cè)壁42和第一片60可包括焊接在一起的多 個部段。在這些構(gòu)造中，第二片66隨后將焊接到第一片60和側(cè)壁42的組合。在其它實施 例中，第二片66可附連到側(cè)壁42或者與側(cè)壁42 -體形成，而第一片60可包括僅覆蓋第二 片66的一部分的一較小片或多個較小片。一旦氣體管線與不同噴灑器聯(lián)接以及在適當情 況下與與其聯(lián)接的歧管聯(lián)接，與容器聯(lián)接的所有氣體管線和端口閉合，并且整個組件通過 輻射或其它傳統(tǒng)技術(shù)來消毒。
[0058] 為了便于使用，使容器組件13降低到支承外殼12的隔室20內(nèi)。然后，當采用圖1 中所示的支承外殼12時，相關(guān)的歧管和/或氣體管線通過開口 24離開隔室20。在圖9中 所示的實施例中，歧管和氣體管線可向下通過形成于支承外殼12A的底板22內(nèi)的細長開口 24A。在兩個實施例中，板158可用于在歧管穿過開口之后輔助覆蓋開口 24或24A的一部 分，以將開口尺寸減到最小。開口的這種覆蓋減小了由流體試圖通過開口推動容器所造成 的對容器的應(yīng)力。容器組件13可在其定位于支承外殼12內(nèi)之后部分地填充有氣體，以使 容器組件能手動調(diào)節(jié)和適當?shù)囟ㄎ辉谥С型鈿?2內(nèi)。替代地，容器組件13可填充有流體， 同時調(diào)節(jié)容器組件以進行適當定位。容器組件13可在之后用作生物反應(yīng)器、發(fā)酵器或簡單 地用于處理流體或化學(xué)品。
[0059] 在本發(fā)明的另一替代實施例中，氣體管線可與噴灑器流體聯(lián)接，以從底端壁50的 頂部向上突出，并又與位于容器32的上端處的端口 52(圖1)聯(lián)接或者通過端口伸出。例 如，如圖13中所示，容器32的底端壁50又由與第二片66交疊的第一片60構(gòu)成，將這兩塊 片焊接在一起以形成噴灑器160。具體來說，以與關(guān)于圖10之前討論的相同方式，焊接線 162可以圓形型式將片60和66焊接在一起，以界定出噴灑區(qū)域164的周界。在替代實施 例中，應(yīng)理解到焊接線162能以任何環(huán)繞的型式形成，并且可形成任何數(shù)目的公開的噴灑 器160。又可理解到第一片60僅須大到足以形成一個噴灑器160或多個噴灑器160,并且 無須與第二片66 -樣大。噴灑器160還包括通過疊置于噴灑區(qū)域164上的第一片60形成 的穿孔92。
[0060] 端口 152的凸緣153諸如通過焊接或粘合劑安裝在第一片60的第二側(cè)表面64上， 因而，桿154通過片66內(nèi)的開口伸出。由此，端口 152與噴灑區(qū)域164連通。氣體管線171 的第一端168與端口 152的帶倒鉤端155聯(lián)接，而氣體管線171的相對的第二端172與容 器32的端口 52(圖1)中的一個聯(lián)接或通過該端口伸出。應(yīng)理解到與氣體管線171聯(lián)接或 從其伸出的端口 52可如圖1中所示位于容器32的上端處，或者可位于沿側(cè)壁42或底板50 上的任何位置。氣體管線171的第二端172聯(lián)接于端口 52的一種方法在2007年6月5日 公告的美國專利第7, 225, 824號中公開，該專利的內(nèi)容以具體參見方式納入本文。氣體管 線171的第二端172又能放置成與氣源連通，以將氣體輸送到噴灑器160。氣體管線171還 可與歧管聯(lián)接，歧管可控制氣體至形成于底端壁50上的多個分開的噴灑器160的流動。
[0061] 應(yīng)理解到本發(fā)明的噴灑器和相關(guān)的容器具有相對于傳統(tǒng)噴灑器的多種獨特優(yōu)點。 例如，可通過簡單地將兩塊片焊接起來來容易地形成本發(fā)明噴灑器。這種焊接可采用用于 形成容器的相同設(shè)備和技術(shù)來實現(xiàn)。制造的這種方便性允許形成期望尺寸、定向、構(gòu)造、位 置、數(shù)目等的噴灑器的更大多樣性，以優(yōu)化期望的處理參數(shù)。此外，噴灑器是柔性的，并且是 袋或容器的一部分。這使組合的容器和噴灑器容易卷起來或者折疊，而不會有破壞組件的 潛在風(fēng)險。卷起或折疊的組件可容易消毒、儲存、貨運和包含到剛性支承外殼內(nèi)。在袋底部 能產(chǎn)生多個噴灑器還使噴灑器形成有不同穿孔尺寸，因而，可選擇性地產(chǎn)生不同氣泡尺寸 和數(shù)目，以實現(xiàn)不同目的。此外，通過使用歧管，可控制不同噴灑器或噴灑器組合的操作，以 進一步優(yōu)化處理參數(shù)。由于組合的容器和噴灑器相對低價制造，組件可設(shè)計成一次性、單次 使用物件，由此消除各次使用之間的清潔和消毒。噴灑器還與底板齊平，因而，它們不阻礙 流體的流動或細胞或微生物在流體內(nèi)的流動。
[0062] 本發(fā)明可以其它具體形式來實施，而不脫離其精神或基本特征。所述實施例在各 個方面應(yīng)被認為是說明性而不是限制性的。因此，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書指出，而 不是通過前述說明。進入到權(quán)利要求書的等同物的含義和范圍的所有變化均包含在其范圍 內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種容器組件，包括： 柔性袋，所述柔性袋具有界定腔室的內(nèi)表面和相對的外表面，所述柔性袋具有頂端壁、 底端壁和在它們之間延伸的環(huán)繞側(cè)壁，所述底端壁由疊置于第二聚合物片上的第一聚合物 片構(gòu)成； 第一焊接線，所述第一焊接線將所述第一聚合物片焊接到所述第二聚合物片，所述第 一焊接線界定出形成于所述第一聚合物片和所述第二聚合物片之間的第一噴灑區(qū)域；以及 多個第一穿孔，所述多個第一穿孔通過所述第一聚合物片的疊置于所述第一噴灑區(qū)域 上的一部分形成，因而，氣體能從所述第一噴灑區(qū)域通過所述第一穿孔進入所述柔性袋的 所述腔室內(nèi)。
2. 如權(quán)利要求1所述的容器組件，其特征在于，所述第一焊接線界定出形成于所述第 一聚合物片和所述第二聚合物片之間的第一噴灑器通路的周界，所述第一噴灑器通路包括 從第一端延伸到相對的第二端的第一氣體轉(zhuǎn)移路徑，且所述第一噴灑區(qū)域形成于第二端 處，并與所述第一氣體轉(zhuǎn)移路徑連通。
3. 如權(quán)利要求2所述的容器組件，其特征在于，所述第一氣體轉(zhuǎn)移路徑相對于所述第 一噴灑區(qū)域收窄。
4. 如權(quán)利要求2所述的容器組件，其特征在于，所述第一氣體轉(zhuǎn)移路徑是細長的，而所 述第一噴灑區(qū)域為大致圓形。
5. 如權(quán)利要求2所述的容器組件，其特征在于，沒有延伸通過所述第一聚合物片的疊 置于所述第一氣體轉(zhuǎn)移路徑上的部分的穿孔。
6. 如權(quán)利要求2所述的容器組件，其特征在于，還包括與第一氣體轉(zhuǎn)移路徑的第一端 聯(lián)接的第一氣體管線。
7. 如權(quán)利要求1所述的容器組件，其特征在于，還包括焊接在所述第一聚合物片和所 述第二聚合物片之間的第一氣體管線。
8. 如權(quán)利要求1所述的容器組件，其特征在于，還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過所述孔延伸的端口以及與所述端口聯(lián)接的第一氣體管 線。
9. 如權(quán)利要求1所述的容器組件，其特征在于，還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過孔延伸的端口以及與所述端口聯(lián)接的第一氣體管線。
10. 如權(quán)利要求1中所述的容器組件，其特征在于，還包括： 第二焊接線，所述第二焊接線將所述第一聚合物片焊接到所述第二聚合物片，所述第 二焊接線界定出形成于所述第一聚合物片和所述第二聚合物片之間的第二噴灑區(qū)域；以及 多個第二穿孔，所述多個第二穿孔通過所述第一聚合物片的疊置于第二噴灑區(qū)域上的 部分形成。
11. 如權(quán)利要求10中所述的容器組件，其特征在于，還包括與第一噴灑區(qū)域和第二噴 灑區(qū)域流體連通的歧管。
12. 如權(quán)利要求11中所述的容器組件，其特征在于，所述歧管包括： 第一閥，所述第一閥調(diào)節(jié)氣體通過所述歧管并流到所述第一噴灑區(qū)域的流動；以及 第二閥，所述第二閥調(diào)節(jié)氣體通過所述歧管并流到所述第二噴灑區(qū)域的流動。
13. 如權(quán)利要求12中所述的容器組件，其特征在于，所述第一閥和所述第二閥電氣操 作。
14. 如權(quán)利要求12中所述的容器組件，其特征在于，所述第一閥和所述第二閥分別包 括軟管夾。
15. 如權(quán)利要求11中所述的容器組件，其特征在于，所述歧管包括： 本體，所述本體具有氣體流入端口和多個氣體流出端口，所述氣體流入端口與多個氣 體流出端口中的每個流體連通； 第一氣體管線，所述第一氣體管線與所述第一噴灑區(qū)域以及所述氣體流出端口中的第 一個流體連通；以及 第二氣體管線，所述第二氣體管線與所述第二噴灑區(qū)域以及所述氣體流出端口中的第 二個流體連通。
16. 如權(quán)利要求10中所述的容器組件，其特征在于，所述第一穿孔具有與第二穿孔不 同的尺寸或數(shù)目。
17. 如權(quán)利要求1中所述的容器組件，其特征在于，還包括界定出隔室的剛性支承外 殼，所述柔性袋設(shè)置在所述支承外殼的隔室內(nèi)。
18. -種容器組件，包括： 柔性袋，所述柔性袋具有界定出腔室的內(nèi)表面和相對的外表面，所述柔性袋具有由疊 置于第二聚合物片上的第一聚合物片構(gòu)成的底端壁； 第一焊接線，所述第一焊接線將第一聚合物片焊接到第二聚合物片，所述第一焊接線 界定出形成于第一聚合物片和第二聚合物片之間的第一噴灑區(qū)域，多個第一穿孔通過所述 第一聚合物片的疊置于所述第一噴灑區(qū)域上的部分形成；以及 第二焊接線，所述第二焊接線將第一聚合物片焊接到第二聚合物片，所述第二焊接線 界定出形成于第一聚合物片和第二聚合物片之間的第二噴灑區(qū)域，多個第二穿孔通過所述 第一聚合物片的疊置于所述第二噴灑區(qū)域的部分形成。
19. 如權(quán)利要求18中所述的容器組件，其特征在于，還包括與所述第一噴灑區(qū)域和所 述第二噴灑區(qū)域流體連通的歧管。
20. 如權(quán)利要求19中所述的容器組件，其特征在于，所述歧管包括： 第一閥，所述第一閥調(diào)節(jié)氣體通過所述歧管并流到所述第一噴灑區(qū)域的流動；以及 第二閥，所述第二閥調(diào)節(jié)氣體通過所述歧管并流到所述第二噴灑區(qū)域的流動。
21. 如權(quán)利要求20中所述的容器組件，其特征在于，所述第一閥和所述第二閥電氣操 作。
22. 如權(quán)利要求20中所述的容器組件，其特征在于，所述第一閥和所述第二閥分別包 括軟管夾。
23. 如權(quán)利要求19中所述的容器組件，其特征在于，還包括： 第一端口，所述第一端口與所述第二聚合物片聯(lián)接，并與所述第一噴灑區(qū)域連通；以及 第二端口，所述第二端口與所述第二聚合物片聯(lián)接，并與所述第二噴灑區(qū)域連通。
24. 如權(quán)利要求23中所述的容器組件，其特征在于，所述歧管包括： 本體，所述本體具有氣體流入端口和多個氣體流出端口，所述氣體流入端口與多個氣 體流出端口中的每個流體連通； 第一氣體管線，所述第一氣體管線從所述第一端口延伸到所述氣體流出端口中的第一 個；以及 第二氣體管線，所述第二氣體管線從所述第二端口延伸到所述氣體流出端口中的第二 個。
25. 如權(quán)利要求18中所述的容器組件，其特征在于，所述第一穿孔具有與第二穿孔不 同的尺寸或數(shù)目。
26. -種容器組件，包括： 柔性袋，所述柔性袋具有界定出腔室的內(nèi)表面和相對的外表面，所述柔性袋具有由疊 置于第二聚合物片上的第一聚合物片構(gòu)成的底端壁； 至少一個焊接線，所述至少一個焊接線將第一聚合物片焊接到第二聚合物片，所述至 少一個焊接線界定出形成于所述第一聚合物片和所述第二聚合物片之間的細長噴灑區(qū)域， 并在第一端和相對的第二端之間延伸，多個穿孔通過所述第一聚合物片的疊置于所述第一 噴灑區(qū)域的一部分形成； 第一氣體管線，所述第一氣體管線與噴灑區(qū)域的第一端聯(lián)接；以及 第二氣體管線，所述第二氣體管線與噴灑區(qū)域的第二端聯(lián)接。
27. 如權(quán)利要求26所述的容器組件，其特征在于與所述第一氣體管線和所述第二氣體 管線聯(lián)接的歧管。
28. 如權(quán)利要求26所述的容器組件，其特征在于，噴灑區(qū)域覆蓋底端壁的一側(cè)的表面 積的至少40%。
29. 如權(quán)利要求26中所述的容器組件，其特征在于，還包括界定出隔室的剛性支承外 殼，所述柔性袋設(shè)置在所述支承外殼的隔室內(nèi)。
【文檔編號】B01F15/00GK104114266SQ201280058013
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月30日
【發(fā)明者】M·E·戈德溫, N·D·瓊斯, D·R·韋斯特 申請人:生命科技股份有限公司