CN104220155B - 用于加压生物反应器的可弃阀和柔性容器 - Google Patents

Abstract

本文公开了用于防止容器或管中的盲管段空间的阀组件，实施例包括三通阀系统，该三通阀系统用于控制流体生成装置诸如单次使用的高压生物反应器中的背压。还公开了一种用于生物处理的加压反应器系统，包括单次使用的容器，该容器包括柔性壁或半刚性壁。

Description

用于加压生物反应器的可弃阀和柔性容器

相关申请

本申请求享有2012年3月7日提交的美国临时专利申请第61/607,767号和2012年3月8日提交的61/608,438的优先权，这两个申请的教导通过引用而整体并入本文中。

背景技术

在生物制药行业中，越来越多地使用单次使用或可弃的容器或柔性袋。此种容器可为柔性的或可折叠的塑料袋，其由外刚性结构诸如不锈钢外壳支承，该支承结构在本文中也称为“器皿(vessel)”。使用灭菌的可弃袋消除了清洁钢制生物反应器的耗时步骤，且减少了污染的可能性。使单次使用的或可弃袋与磁性地联接的搅拌器系统组合形成了无菌环境，无菌环境对于生物制药制造是尤其重要的。

当前，可用的单次使用的生物反应器使用软管倒钩或类似配件，该配件焊接到袋膜上以作为用于输送流体的进入和离开点。用于生物反应器上的排泄管线的配件通常位于袋的底部处。排泄管线配件大体上具有管状部分，该管状部分通常描述为“盲管段(dead-leg)”，因为其为单向流体流系统。介质流入配件的盲管段部分中，在该处，介质、细胞和其它流体成分可沉淀，且保持与大部分生物反应器环境隔离。当细胞集中在配件的该部分中时，它们大体上缺少营养物，死亡，且释放毒性化合物，毒性化合物可不利于批量培养中的细胞的生长和生产。目前还没有用于防止或完全消除排泄配件的盲管段部分中的流体和细胞的该隔离体积的有效手段。

用于单次使用的生物反应器上的当前可用的阀包括非侵入夹阀，包括置于阀体内的柔性塑料或橡胶管，和用于夹住管以便闭合管中通道的夹具或其它器件。另一个类型的阀包括置于阀体内的柔性管，和布置成被穿过管中的通道向下推动来限制流动的柱塞。存在与这些当前可用的阀相关联的缺点。例如，橡胶或塑料管由于恒定的压缩或由于聚合材料的固化而随时间变得疲劳，从而导致破坏和/或颗粒生成。这些中的任一者可通过污染培养物或通过生成将流入大部分流体中的颗粒而不利于生物处理。另一个类型的阀为管线内(in-line)配件，管连接到该配件上，阀包括具有穿过其间的孔的球，使得在一个位置，流动通路打开，且如果旋转90度，则流动通路闭合。

与单次使用的柔性或半刚性生物反应器袋的使用相关的另一个当前问题为许多化学、生物或药品制造过程优选在显著高于或低于大气压力的压力下进行。此种过程通常需要刚性器皿，诸如不锈钢反应器，该刚性器皿可耐受较高正压力或负压力。另一方面，柔性壁可弃单次使用制造系统通常具有耐受相对较高压力的有限能力。此外，将柔性容器或壁衬安装在可加压的支承结构中可导致可弃构件从系统装载和卸载的难度。可加压的支承结构需要足够大的开口，以容易地插入和移除可弃反应物容器。因此，盖、密封件和紧固件必须设计成覆盖此种开口，以便它们足够强以耐受涉及的力。当器皿的尺寸增大时，袋卸载和装载的人机工程学恶化，且较重的器皿硬件的操作变得更复杂。

因此，对于用于在单次使用的柔性生物反应器容器中使用的无盲管段阀和对于用于在加压生物制造过程中使用的高性能柔性容器，存在目前未得到满足的需求。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于防止容器或管中的盲管段空间的阀组件，阀组件包括：堵头(bulkhead)配件，其用于将阀组件附接到容器或管的柔性或半刚性壁，堵头配件包括环形凸缘以用于安装在容器或管的柔性或半刚性壁的一侧上，使得环形凸缘的中心中的开口与容器或管的柔性或半刚性壁中的孔口连通；中空壳体，其附接到堵头配件的环形凸缘或与其整体结合，该中空壳体包括：液体入口，其与环形凸缘的中心中的开口连通且构造成用于接收来自容器或管的液体；液体出口；气体端口，其附接到气体通路和阀上，其中，阀构造成选择性地允许气流进入气体端口中或离开气体端口；可充胀(inflatable)且可泄放(deflatable)的波纹管或球囊，其流体地连接到气体端口，且以一种方式构造成当气体流入气体端口中且流入可充胀波纹管或球囊中时充胀，从而阻挡环形凸缘的中心中的开口和容器或管的柔性或半刚性壁中的孔口，且当真空施加到气体端口时泄放，从而导致气体流出气体端口且流出波纹管或球囊，从而允许液体流出容器或管，穿过容器或管的柔性或半刚性壁中的孔口，穿过中空壳体，且流出中空壳体的液体出口，阀组件从而能够防止容器或管中的盲管段空间。

本发明的另一个实施例为一种用于防止容器或管中的盲管段空间的阀组件，该阀组件包括：

第一构件，其包括堵头配件，该堵头配件用于将阀组件附接到容器或管的柔性或半刚性壁的内侧，该堵头配件包括环形凸缘以用于安装在容器或管的柔性或半刚性壁的内侧上，使得环形凸缘的中心中的开口与容器或管的柔性或半刚性壁中的孔口连通；中空壳体，其附接到堵头配件的环形凸缘或与其整体结合，该中空壳体包括：液体入口，其与环形凸缘的中心中的开口连通且构造成用于接收来自容器或管的液体；液体出口；和第二构件，其包括中空管，该中空管具有安装在容器或管的柔性或半刚性壁处的第一端，中空管的第一端与容器或管的柔性或半刚性壁中的气体端口连通，中空管的第二端具有可充胀且可泄放的中空部件，该中空部件与中空管流体连通且在尺寸方面设置为密封环形凸缘的中心中的开口；可充胀且可泄放的中空部件包括铰接部分，该铰接部分附接到环形凸缘且支承中空部件，以用于在下位置与上位置之间往复移动，在下位置，中空部件由容器或管中的流体的流体静压压缩且密封环形凸缘的中心中的开口，从而防止流体进入中空壳体，上位置与下位置间隔开，上位置提供开口，该开口用于穿过环形凸缘的中心中的开口的流体流；和特征，其联接到第二构件且在容器或管外侧延伸，以用于选择性地使中空部件在上位置与下位置之间移动。

在公开的阀组件的一个实施例中，用于选择性地使中空部件在上位置与下位置之间移动的特征包含气流，该气流穿过气体端口，进入中空管中，且进入中空部件中，其中，中空部件以足够的气压充胀，以使中空部件从下位置移动至上位置。

本发明的又一个实施例为一种用于控制流体生成装置中的背压的三通阀组件，该三通阀组件包括：主阀体部分，其适于在一端处接合入口，该入口用于来自流体生成装置的排出流体，主阀体部分限定中心轴线；波纹管或阀柄，其具有第一端和第二端，包括实心柱塞，该实心柱塞在第一端处且沿轴向设置在主阀体部分内，波纹管或阀柄受支承以用于在第一位置与第二位置之间往复轴向移动，在第一位置，实心柱塞闭合用于来自流体生成装置的排出流体的入口，在第二位置，实心柱塞打开用于来自流体生成装置的排出流体的入口；和双通阀，其联接到波纹管或阀柄的第二端，该双通阀构造成选择性地控制用于使波纹管充胀的气体入口和用于使波纹管泄放的气体出口。

还公开了一种用于防止容器或管中的盲管段空间的阀组件，阀组件包括：堵头配件，其用于将阀组件附接到容器或管的柔性或半刚性壁，堵头配件包括环形凸缘以用于安装在容器或管的柔性或半刚性壁的一侧上，使得环形凸缘的中心中的开口与容器或管的柔性或半刚性壁中的孔口连通；中空壳体，其附接到堵头配件的环形凸缘或与其整体结合，中空壳体包括：液体入口，其与环形凸缘的中心中的开口连通且构造成用于接收来自容器或管的液体；液体出口；实心柱塞，其沿轴向设置在中空壳体内且受支承以用于在第一位置与第二位置之间往复轴向移动，在第一位置，实心柱塞闭合环形凸缘的中心中的开口，在第二位置，实心柱塞升高到环形凸缘的水平的上方，从而允许液体从容器或管流过环形凸缘的中心中的开口的部分。

本发明还涉及一种用于生物处理的加压反应器系统，该加压反应器系统包括：单次使用的容器，其包括柔性壁或半刚性壁，柔性壁或半刚性壁包括压力配件和增强件中的至少一者；和丝网(webbing)或网(netting)，其围绕柔性或半刚性壁的至少一部分。

附图说明

本发明的实施例在下文中参照附图进一步描述，在附图中：

图1A为根据本发明的实施例的单次使用的齐平安装的球囊密封阀的顶部平面视图。

图1B为根据本发明的实施例的单次使用的齐平安装的球囊密封阀的截面侧立面视图。

图2A为根据本发明的实施例的处于闭合位置的弯头形球囊式单次使用的齐平安装的球囊密封阀的侧立面视图。

图2B为根据本发明的实施例的处于打开位置的弯头形球囊式单次使用的齐平安装的球囊密封阀的侧立面视图。

图3A为根据本发明的实施例的处于闭合位置的浮力阀瓣式单次使用的齐平安装的阀的截面侧立面视图。

图3B为根据本发明的实施例的处于打开位置的浮力阀瓣式单次使用的齐平安装的阀的截面侧立面视图。

图4A和图4B各自为分别根据本发明的实施例的处于闭合位置和打开位置的棘齿式单次使用的齐平安装的阀的截面侧立面视图。

图5A和5B分别为分别根据本发明的实施例的处于闭合位置和打开位置的柱塞式单次使用的齐平安装的阀的截面侧立面视图。

图6为根据本发明的实施例的节流孔柱塞式单次使用的压力控制阀或提升阀的截面侧立面视图。

图7A为具有柔性或可弃反应物容器的根据本发明的加压反应器系统的示意性截面视图。

图7B为图7的系统的端口或配合构件的放大截面视图。

图8为图7A到7B的加压反应器系统的示意性截面视图，其中支承结构处于打开位置，在其中具有柔性或可弃反应物容器。

图9为根据本发明的备选加压反应器系统的示意性透视图，其中柔性或可弃反应物容器由固持元件固持在支承结构内。

图10为根据本发明的压力配件的一个实施例的示意性截面视图。

图11为根据本发明的压力配件的另一个实施例的示意性截面视图。

图12为根据本发明的压力配件的另一个实施例的示意性截面视图。

图13为根据本发明的压力配件的又一个实施例的示意性截面视图。

图14为根据本发明的用于传感器的压力配件的一个实施例的示意性截面视图。

图15为根据本发明的用于气体分布器的压力配件的一个实施例的示意性截面视图。

图16为根据本发明的用于叶轮组件的压力配件的一个实施例的示意性截面视图。

图17A为根据本发明的增强构造的一个实施例的示意性顶视图。

图17B为图17A的构造的示意性侧视图。

图18A为根据本发明的增强构造和并入的配件的一个实施例的示意性顶视图。

图18B为图18A的构造的示意性侧视图。

具体实施方式

本发明的优选实施例的描述如下。将理解的是，本发明的特定实施例作为例示而非作为本发明的限制而示出。首先，本发明以其最宽的总体方面描述，随后带有更详细的描述。在权利要求中将进一步指出本发明的构成和方法的特征和其它细节。

我们现在已发现了一种用于防止容器或管的柔性或半刚性壁中的盲管段空间的阀组件。本发明的一个实施例为图1A和1B中所示的波纹管阀或球囊阀。图1A为用于防止容器或管中的盲管段空间的单次使用的泄放波纹管式的，单次使用的阀组件的顶部平面视图200。

根据本发明的实施例的阀在本文中可称为“无盲管段阀”或“零盲管段阀”。用于防止容器或管中的盲管段空间的此种无盲管段阀为如下阀，其中没有液体移动的非循环长度的管的容积或容器的容积不大于大约一立方厘米(1cm³)。通常，无盲管段阀具有从大约0.1立方厘米(0.1cm³)到大约一立方厘米(1cm³)的非循环液体的容积。

如本文使用的用语“大约”是指数量方面的变化，其例如可通过现实世界中的测量或处理程序；通过这些程序中的意外误差；通过制造、来源或者成分或试剂的纯度方面的差异；等而发生。通常，如本文使用的用语“大约”意思是比指出的值或值的范围大或小了指出值的1/10，例如±10%。用语“大约”还表示只要变化不包含由现有技术实施的已知值，则本领域技术人员将把此种变化识别为等同的。前接用语“大约”的各个值或值范围还旨在包含指出的绝对值或值范围的实施例。不论是否由用语“大约”修饰，权利要求中叙述的数值都包括叙述的值的等同值，例如，可出现的此种值的数量方面的变化，但将由本领域技术人员认作是等同值。

在一个实施例中，无盲管段阀组件齐平安装，即，与其安装于其中的壁平坦地安装，使得其突入容器或管中的距离显著小于非齐平安装的阀将突入的距离。所公开的阀组件包括具有内缘26的环形凸缘或配件22，内缘26限定开口24，穿过该开口24可见组件底部处的多孔筛38。

图1B为图1A中所示的组件的侧立面局部断面视图300。阀组件包括：堵头配件42，其包括环形凸缘22以用于将阀组件附接到容器或管31的柔性或半刚性壁的一个表面，使得环形凸缘22的中心中的开口24与容器或管31的柔性或半刚性壁中的孔口连通；附接到环形凸缘22的中空壳体23，中空壳体23具有与环形凸缘22的中心中的开口24连通的液体入口，和多孔筛38处或下方的液体出口25，中空壳体23包括气体端口32，和流体地连接到气体端口32的可充胀波纹管或球囊28。

凸缘22优选焊接到袋膜或管的内表面31，或焊接到袋膜或管的外表面30，或经由机械或磁性联接来附接。如图1B中所示，如果凸缘例如焊接到袋膜的内表面31，则其称为“堵头配件”。如本文使用的用语“堵头配件”意思是穿过壁而附接以用于允许例如流体、管、传感器等通过的配件。在堵头配件中，容器或管壁通常“夹在”例如板或凸缘与壳体的主体或组件的主要部分之间，其中堵头配件适于用于抵靠孔口密封，以提供不透流体的通路。如果凸缘22改为附接到柔性或半刚性壁的外表面，则其将不是堵头配件。2012年9月13日提交的PCT/US2012/55081中描述了其它类型的堵头配件，其教导通过引用而整体并入本文中。

在图1B中所示的实施例中，环形凸缘22与中空壳体23整体结合，使得开口24为中空壳体23和凸缘22两者中的开口。在未示出的另一个实施例中，环形凸缘23可密封地附接到中空壳体23，使得环形凸缘22中的开口24邻近且通向中空壳体23中的开口且与该开口流体连通。

图1B为充胀波纹管式单次使用的齐平安装的无盲管段阀300的侧立面视图。波纹管或球囊28在中空壳体23中，优选由例如硅酮橡胶或另一适合的薄壁热固性或热塑性弹性材料形成。波纹管28能够分别在压力或真空施加到其时膨胀和收缩。波纹管28将在尺寸方面设置成使得当大于静压头和顶压力的压力施加到其时，其将充胀，从而阻挡配件22的上开口24，该上开口24通向生物反应器袋的内表面和外表面31、30。过滤器可定位在气体端口32上游。中空壳体23的侧部将沿侧向限制波纹管28。如图中所示，在一个实施例中，壳体23的底部开口上的多孔筛38作用为提供支承，以将波纹管28保持就位，且免于在流体压力下转移到生物反应器袋表面31、30后方。取决于应用，多孔筛38的使用是一个潜在的构造。

当操作者希望通过阀300来触发流体流时，那么她/他简单地穿过气体端口32将真空施加到示为处于充胀状态35a的波纹管28上，且波纹管28将泄放，且被吸到在中空壳体23内的侧端口空气供应腔部分34a、34b的内侧。波纹管28的泄放打开了流体流出生物反应器，穿过中空壳体23，穿过多孔筛38且沿箭头58所示的方向流出中空壳体23的液体出口25的通路。

除为了波纹管28的泄放而抽真空之外，气体端口32还可用于使波纹管28充胀。腔34a、b形成防止流体沿侧向方向流动的密封件。在泄放时，波纹管28收缩到腔34a、b中。多孔筛38固持波纹管28，同时允许流动穿过。箍40为与排泄管(未示出)的连接件。

图2A和2B中所示的堵头配件46的第二实施例在功能上类似于图1A和1B中所示的上述阀。堵头配件46包括中空壳体50，中空壳体50具有焊接或密封到袋或管的内侧柔性壁30的环形焊接凸缘51。如图2A中所示，替代多孔筛，阀体的底部，中空壳体50为弯头形，且阀的直角底部支承充胀的波纹管35a。如图2B中所示，环形凸缘51限定开口24，从而允许泄放的波纹管35b略微延伸到由具有内袋表面30和外袋表面31的柔性壁形成的生物反应器袋内的大部分流体中。

图2A和2B分别将空气端口52a和52b示为附接到球囊充胀管54底端的充胀管柄55的入口。充胀管54包括充胀端口56，且沿轴向设置在球囊支承管53内。

图2A绘出了施加有气体压力的处于闭合位置的球囊密封阀400A。该构造中的主密封表面在波纹管28与环形焊接凸缘28的内侧垂直侧壁之间。当球囊充胀35a时，没有液体流过中空壳体50。图2B绘出了没有施加气体压力的处于打开位置的图2A的球囊密封阀400B，和泄放的球囊35b。液体可从柔性生物反应器或混合器袋或管流过开口24，且沿由箭头58所示的方向穿过中空壳体50。

如图3A和3B中所示的第三实施例各自为分别处于闭合位置和打开位置500A、500B的浮力阀瓣式单次使用的齐平安装的阀的截面侧立面视图。

图3A和3B中所示的实施例为用于防止容器或管中的盲管段空间的阀组件，阀组件包括：第一构件，其包括堵头配件60，堵头配件60用于将阀组件附接到容器或管的柔性或半刚性壁30内侧，堵头配件60包括环形凸缘62以用于将配件60安装和密封在容器或管的柔性或半刚性壁30内侧上，使得环形凸缘62的中心中的开口63与容器或管的柔性或半刚性壁中的孔口63a连通；中空壳体或阀体65，其附接于堵头配件60的环形凸缘62或与其整体结合，中空壳体65包括：液体入口63，其与环形凸缘62的中心中的开口63连通，且构造成用于从容器或管接收液体；液体出口63b；和第二构件，其包括中空管66，中空管66具有安装到容器或管的柔性或半刚性壁30、31处的第一端，中空管的第一端与容器或管的柔性或半刚性壁中的气体端口64连通，中空管的第二端具有可充胀且可泄放的中空部件68a、68b，中空部件68a、68b与中空管66流体连通且在尺寸方面设置为密封环形凸缘62的中心中的开口63；可充胀且可泄放的中空部件68a、68b包括铰接部分69，该铰接部分69附接到环形凸缘62且支承中空部件68a、68b，以用于在下位置(图3A)与上位置(图3B)之间往复移动，在下位置处，中空部件68a由容器或管中的流体的流体静压压缩且密封环形凸缘62的中心中的开口63，从而防止流体进入中空壳体65，上位置与下位置间隔开，上位置提供开口，以用于流体沿箭头70所示的方向流过环形凸缘62的中心中的开口63；和特征，其联接到第二构件且在容器或管外侧延伸，以用于选择性地使中空部件68a、68b在上位置与下位置之间移动。

在公开的阀组件500A、500B的一个实施例中，用于选择性地使中空部件在上位置与下位置之间移动的特征包含气流，该气流穿过气体端口64进入中空管66且进入中空部件68a、68b中，其中，中空部件以足够的气体压力充胀68b，以使中空部件从图3A的下位置移动至图3B的上位置。

中空部件68a、b可由弹性体或橡胶中空体形成，该弹性体或橡胶中空体在袋30内侧，但由铰链69连接到凸缘62的外圆周。阀体65的柄部分提供用于管与生物反应器的进入或离开点。中空部件在尺寸方面设置为以便其配合在凸缘62的开口63上且由流体的流体静压压缩，从而提供密封件且防止流体进入壳体65。中空部件68a、b一端处的铰链69提供枢转点以用于部件68a、b回转成打开或闭合。当操作者希望通过阀来触动流体流时，中空部件可通过用空气使中空部件的顶部充胀来被向上推动。空气的浮力将向上升高中空部件，从而提供了开口63来用于流体流入中空壳体65中和流出开口63b。

第四实施例在图4A和图4B中示出，其各自为分别处于闭合位置600A和打开位置600B的棘齿式单次使用的齐平安装的阀的截面侧立面视图。棘齿式阀功能上类似于第三实施例。然而，在棘齿式阀中，对应于中空部件68a、68b的密封阀瓣76附接于曲杆或阀柄77或与其整体结合，且可例如在指垫78处被从中空壳体或阀体72的侧部推开。棘齿机构79相对于阀开口来固定密封阀瓣76的位置，且因此可打开至变化的量。棘齿机构79提供了阀可打开的离散值，因此提供了用于流速的设置值的变化。速率可例如基于系统的尺寸和供应压力来预定。

密封阀瓣76可在图4A中所示的闭合位置600A与图4B中所示的打开位置600B之间移动，从而允许流体从容器例如流过阀体72中的开口63，且穿过开口63b沿由箭头81所示的方向流出阀体72。

在一个实施例中，阀柄77和密封阀瓣76的至少一部分以弹性体材料覆盖，例如波纹管80，其提供改善的密封来使阀柄77与袋或管内容物隔离开。

本发明的第五实施例在图5A和5B中示出，图5A和5B各自为处于闭合位置(图5A)和打开位置(图5B)的柱塞式单次使用的齐平安装的阀的截面侧立面视图。柱塞式阀功能上类似于第四实施例。柱塞式阀包括柱塞94，柱塞沿由箭头81所示的线性流动方向被促动穿过中空壳体或阀体90。阀体90附接于环形凸缘92或与其整体结合，环形凸缘92将阀体90密封到柔性壁30的内表面。在一个实施例中，柱塞94由螺纹或螺钉型机构96升高，从而允许柱塞94与阀体90之间的流动。阀内侧的柱塞94的外缘经由O形环95、垫圈或其它弹性体密封。该密封件确保了流被围绕柱塞引导，且保持内部系统与外部环境之间的无菌屏障。

如图6中所示的第六实施例为节流孔柱塞式单次使用的压力控制阀800的截面侧立面视图。节流孔柱塞阀800可用于控制或调节跨越一定范围的值的流动。

图6中所示的实施例为用于控制流体生成装置(例如，生物反应器或混合器)中的背压的三通阀组件800。该三通阀组件包括：主阀体部分160，其适于在一端处接合入口178，以用于排出流体沿由箭头180所示的方向从流体生成装置流动，主阀体部分160限定中心轴线；阀柄168a或波纹管168b，其具有第一端和第二端，包括实心柱塞162，实心柱塞162在第一端处且沿轴向设置在主阀体部分160内，波纹管168b或阀柄168ba受支承，以用于在第一位置与第二位置之间往复轴向移动，在第一位置，实心柱塞162闭合用于来自流体生成装置的排出流体的入口178的节流孔176，在第二位置，实心柱塞162打开用于来自流体生成装置的排出流体的入口178的节流孔176；和二通阀150，其联接到波纹管168b或阀柄168a的第二端，该二通阀150构造成选择性地控制用于使波纹管168b充胀的气体入口152和用于使波纹管168b泄放的气体出口154。实心柱塞162可为刚性的且例如定形为锥形，以更好地密封节流孔176。

三通阀组件800因此可以以一种方式构造成当波纹管168b充胀时，使波纹管168b移动至第一位置，在该处，实心柱塞162闭合用于排出流体的入口178的节流孔176，并且当波纹管168b泄放时，使波纹管168b移动至第二位置，在该处，柱塞162打开用于排出流体的入口178的节流孔176。

仅利用常规实验，阀柄168a或波纹管168b可由弹簧或其它张力产生装置替换，该其它张力产生装置可向下被压缩来向下推动实心柱塞162，以闭合用于来自流体生成装置的排出流体的入口178的节流孔176；且当减压时，允许实心柱塞162向上移动，以打开节流孔176。

在一个实施例中，诸如空气的气体供应到由橡胶或其它弹性材料形成的波纹管168b中，且波纹管168b由侧壁或开口管164包含。侧壁或管164防止波纹管168b在其侧部上向外扩张，且改为限制向轴向方向的运动。波纹管168b可以用气体来加压和降压。

在节流孔柱塞式阀中，152为用于使波纹管168b充胀的空气入口阀。通风口156允许使波纹管168泄放，其中阀154布置在通风口出口156中。158为三通阀和波纹管组件，其将永久性地附接到主阀体。60为主阀体160。162为用于控制穿过节流孔176的压力的实心柱塞。164为用于固持波纹管168b且沿轴向引导运动的管。170为过程排出气体出口，其当柱塞162向上移动以打开节流孔176时允许排出气体沿由箭头182指出的方向移出系统。

在高压微生物生物反应器中使用三通阀组件800有效地增大背压以便增大溶解氧浓度。保持高氧浓度对于满足微生物培养的氧需求是关键的。大体上，可弃或单次使用的生物反应器袋具有耐受极高压力的有限能力，以致于控制背压在单次使用的柔性袋中执行的微生物培养中尤其重要。

在本发明的又一个方面中，还公开了用于可加压的单次使用的器皿的可加压柔性衬里。现在转到图7A，示出了用于生物制造的公开的加压反应器系统900A。加压反应器系统(“PRS”)组合各种构造的柔性衬里和支承结构。PRS能够加压，但也容易装载和卸载。一方面，公开了具有容易打开/闭合特征的几乎完全闭合的可加压支承结构。

本发明的一个实施例包括PRS支承结构，该PRS支承结构包括几乎完全闭合的外器皿184，外器皿184包含柔性生物处理袋衬里189。支承器皿184具有相对小的器皿端口，该端口与置于器皿184内侧的柔性袋衬里189上的匹配压力配件匹配。通过柔性衬里端口配件与匹配器皿端口的适当组合和对准，可对系统加压。外器皿支承结构184可构造成很快且利用配重协助装置188、187人机工程地打开，这改善了装载和卸载柔性容器189的人机工程学。

图9绘出了PRS1100的另一个实施例，其包括具有开口198的部分地打开的支承结构184，且使用固持网196、筛或丝网来支承并且/或者稳定柔性或可弃的反应物容器189。在该实施例中，支承结构可为包含衬里或可弃容器189的部分地打开的支承结构184，且衬里/容器189在加压期间通过固持网材料196固持在器皿184中，该网材料196紧固到支承结构/器皿184且跨越支承结构184的较大开口198。网196中的开口收纳且固持可加压衬里189的压力配件。柔性衬里189从系统的装载和卸载由柔性丝网/网196来促进，丝网/网196可与支承结构184快速地分离，以清理出用于移除袋189的路线。

柔性衬里189还可如下所述地增强，以耐受升高的压力和温度。在某些实施例中，柔性衬里设计成通过使用压力配件和/或增强构件、纤维或层作为柔性衬里的壁的一部分，或压力配件和增强材料二者的组合而耐受较大压力。

本发明的压力配件可包括加工或模制的塑料元件，该塑料元件附接到柔性衬里(具有或没有衬里增强构件)，使得配件元件成组合地组合，以形成可耐受高压的可加压衬里。当压力施加到压力器皿内的柔性衬里时，容器内的压力迫使压力配件进入压力器皿上的对应形状的配件中，从而形成器皿内的单次使用的容器的完全支承的压力密闭的密封。系统然后可加压到远大于单次使用容器的正常破裂压力极限，以允许较高溶解气体(例如，细胞培养物中的溶解氧)水平或材料从单次使用容器到另一个系统的高压传递。单次使用压力配件可用于将液体或气体加入压力器皿内侧的单次使用容器中，且允许传感器穿透，同时保持柔性容器内的高压。

图7A、7B和8例示了本发明的一个实施例，其中示出了加压反应器系统PRS、900A。图7A示出了具有外支承结构的PRS 900A，外支承结构包括本体184和顶部186，包括端口配件190。柔性容器189顶部上的端口配件192示为符合且配合在端口配件190内。铰链187构造成在配重188的辅助下打开顶部186。如图8中所示，PRS 1000具有顶部186，其可在配重188的辅助下打开。具有一个或更多个端口配件192的高性能柔性容器或衬里189b、189a在支承结构本体184内。如图7B中更详细所示，截面立面视图900B示出了端口配件192可构造成与顶部186上的对应配件端口190匹配。还绘出了管194，其与柔性袋的内部流体连接。

图9示出了PRS 1100的另一个实施例，其中公开了部分打开的支承结构184，支承结构184具有经由管194到柔性袋189内部的流体连接。柔性袋189具有固持元件196，例如，网、筛或丝网，以支承并且/或者稳定柔性或可弃反应物容器189。在该实施例中，支承结构可为包含衬里或可弃容器189的部分地打开的支承结构184，且衬里/容器在加压期间通过固持网材料而被固持在器皿184中，该网材料紧固到支承结构184且跨越支承结构的较大开口198。网中的开口收纳和固持可加压衬里的压力配件26。管194可行进穿过端口配件192、190，以输送或移除气体或流体，例如营养物或反应物，或者允许例如利用传感器来监测过程。柔性衬里从系统的装载和卸载由柔性丝网/网196来促进，柔性丝网/网196与支承结构184快速地分离来清理出用于移除袋的路线。柔性衬里189可增强，以耐受升高的压力和温度。

图10A-18B中示出了组件变型。组件可包括模制或加工的塑料塞201。塞201可为直的(图10或12)或锥形的(图11或13)、正方形、球形、半球形或圆柱形塑料形状。塞201可为可移除的或永久性地安装到塑料柔性或半刚性容器或袋189，且塞201从器皿204内侧配合到压力器皿204的壁上的对应形状的器皿配件、适配器或插入件203中。为了密封压力器皿204和对应的器皿配件内的塞201，塞201可使用单个垫圈205或O形环206或一系列密封构件。塞可合并来自塞本体的较小凸起部分的塑料材料发散来作为密封构件(变型图10B、11)，或者器皿内侧的压力和塞和配件的形状可用于提供压力器皿的压力密闭密封。手柄或其它突起装置207可附接到塞，以便将其操纵就位。

为了将材料从压力器皿/柔性容器系统的内侧传递到外侧，各个塞201可合并单个或一系列穿透物208。如图14中所示，塞201还可用作安装件，以用于将传感器或许多传感器209合并到压力器皿/柔性容器系统(图14)中。气体可在高压下通过压力器皿配件(图15)穿过多孔盘或过滤器材料210引入柔性容器中。

如图16中所示，压力器皿配件的其它用途可为提供对磁性地联接的装置的支承，该装置诸如具有磁性毂222的搅拌器或叶轮211。磁性驱动器220定位在袋189外部。示出了压力器皿的壁204，其具有模制或加工的塞201的插入件和对应形状的器皿配件或适配器203，插入件塞201和适配器203增加对加压柔性袋189的支承。

图17A-17B和图18A-18B例示了本发明的另一个方面，其中分别利用构件、纤维214A、214B、214C、212D或层增强的增强柔性衬里212A、212B、212C和212D可形成柔性衬里189的壁的全部或一部分。在例示的实施例中，构成用于生物处理的单次使用容器的膜212A、212B、212C、212D在膜内侧分别包含能够耐受1bar或更大压力的增强纤维214A、214B、214C和214D。一个实施例具有由与标准工业配件兼容的材料(诸如聚乙烯)形成的热塑性层、交叉网状或其它类型的增强样式的纤维状或织造高抗拉强度材料的第二层，和热塑性材料的第三层，其中第三层的一侧可能为与第一层相同的材料。第三层可为单个聚合物膜或多个聚合物共挤或铸造膜，其具有其它期望的性质，例如，诸如降低的气体和/或水蒸气透过性和提高的抗拉强度。第三层的内侧理想地是但不限于与第一层相同的材料，以有助于促进第一和第三层的连结，第一和第三层将增强的第二层夹在中间。

增强第二层的尺寸可在膜的制造期间受控，使得膜的边缘仅包括第一和第三层。此类型的定向使得膜的切削和焊接更容易，以制造成可形成或密封在一起且保持压力的物体。这在生物处理行业中制造单次使用衬里时是有用的。图17A-17B提供了此类型的膜的实例。

图18A示出了膜212的另一个实施例，其铸造有孔216、218，孔216、218已就位以焊接配件，该配件用于流体传递进入和离开成品物体(诸如用于生物处理的单次使用衬里)。图18B示出了具有增强膜壁189中的管端口220的膜212D的实施例。

在本说明书的描述和权利要求的各处，词语“包括”和“包含”和它们的变体意思是“包括但不限于”，且它们并不旨在(且不)排除其它部分、添加物、构件、整体或步骤。在本说明书的描述和权利要求的各处，单数包含复数，除非上下文另有要求。具体而言，在使用不定冠词的情况下，说明书将理解为构想复数以及单数，除非上下文另有要求。

结合本发明的特定方面、实施例或实例描述的特征、整体、特性、化合物、化学制品部分或组合应理解为能够应用于本文所述的任何其它方面、实施例或实例，除非与其不相容。本说明书中公开的全部特征(包括任何所附权利要求、摘要和附图)和/或由此公开的任何方法或过程的全部步骤可以以任何组合来组合，除了此类特征和/或步骤中的至少一些相互排斥的组合之外。本发明不限于任何前述实施例的细节。本发明延伸至本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖特征或任何新颖组合，或延伸至由此公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖步骤或任何新颖组合。

Claims (11)

1.一种用于防止容器或管中的盲管段空间的阀组件，所述阀组件包括：

堵头配件，其用于将所述阀组件附接到所述容器或管的柔性或半刚性壁，所述堵头配件包括环形凸缘以用于安装在所述容器或管的柔性或半刚性壁的一侧上，使得所述环形凸缘的中心中的开口与所述容器或管的柔性或半刚性壁中的孔口连通；

中空壳体，其附接到所述堵头配件的环形凸缘或与其整体结合，所述中空壳体包括：

液体入口，其与所述环形凸缘的中心中的开口连通且构造成用于接收来自所述容器或管的液体；

液体出口；

气体端口，其构造成附接到气体通路和阀，其中，所述阀构造成选择性地允许气流进入所述气体端口中或离开所述气体端口；和

可充胀且可泄放的波纹管或球囊，其流体地连接到所述气体端口，且以一种方式构造成当气体流入所述气体端口中且流入可充胀的波纹管或球囊中时充胀，从而阻挡所述环形凸缘的中心中的开口和所述容器或管的柔性或半刚性壁中的孔口，且当真空施加到所述气体端口时泄放，从而导致气体流出所述气体端口且流出所述波纹管或球囊，从而允许液体流出所述容器或管，穿过所述容器或管的柔性或半刚性壁中的孔口，穿过所述中空壳体，且流出所述中空壳体的液体出口，所述阀组件从而能够防止所述容器或管中的盲管段空间。

2.根据权利要求1所述的阀组件，其特征在于，所述容器或管包括单次使用的生物反应器系统。

3.根据权利要求1所述的阀组件，其特征在于，非循环或非移动液体的体积为从0.1立方厘米到1立方厘米。

4.一种用于防止容器或管中的盲管段空间的阀组件，所述阀组件包括：

第一构件，其包括堵头配件，该堵头配件用于将所述阀组件附接到所述容器或管的柔性或半刚性壁的内侧，所述堵头配件包括环形凸缘以用于安装在所述容器或管的柔性或半刚性壁的内侧上，使得所述环形凸缘的中心中的开口与所述容器或管的柔性或半刚性壁中的孔口连通；

中空壳体，其附接到所述堵头配件的环形凸缘且与其整体结合，所述中空壳体包括：

液体入口，其与所述环形凸缘的中心中的开口连通且构造成用于接收来自所述容器或管的液体；

液体出口；和

第二构件，其包括中空管，该中空管具有安装在所述容器或管的柔性或半刚性壁处的第一端，所述中空管的第一端与所述容器或管的柔性或半刚性壁中的气体端口连通，

所述中空管的第二端具有可充胀且可泄放的中空部件，该可充胀且可泄放的中空部件与所述中空管流体连通且在尺寸方面设置为密封所述环形凸缘的中心中的开口；

所述可充胀且可泄放的中空部件包括铰接部分，该铰接部分附接到所述环形凸缘且支承所述中空部件以用于在下位置与上位置之间往复移动，在下位置，所述中空部件由所述容器或管中的流体的流体静压压缩且密封所述环形凸缘的中心中的开口，从而防止流体进入所述中空壳体，上位置与下位置间隔开，上位置提供开口，该开口用于穿过所述环形凸缘的中心中的开口的流体流；和

特征，其联接到所述第二构件且在所述容器或管的外侧延伸，以选择性地使所述中空部件在上位置与下位置之间移动。

5.根据权利要求4所述的阀组件，其特征在于，用于选择性地使所述中空部件在上位置与下位置之间移动的所述特征包含气流，该气流穿过所述气体端口，进入所述中空管中，且进入所述中空部件中，其中，所述中空部件以足够的气压充胀，以使所述中空部件从下位置移动至上位置。

6.一种用于控制流体生成装置中的背压的三通阀组件，所述三通阀组件包括：

主阀体部分，其适于在一端处接合入口，该入口用于来自所述流体生成装置的排出流体，所述主阀体部分限定中心轴线；

波纹管或阀柄，其具有第一端和第二端，包括实心柱塞，该实心柱塞在所述第一端处且沿轴向设置在所述主阀体部分内，所述波纹管或阀柄受支承以用于在第一位置与第二位置之间往复轴向移动，在第一位置，所述实心柱塞闭合用于来自所述流体生成装置的排出流体的入口，在第二位置，所述实心柱塞打开用于来自所述流体生成装置的排出流体的入口；

双通阀，其联接到所述波纹管或阀柄的第二端，所述双通阀构造成选择性地控制用于使所述波纹管充胀的气体入口和用于使波纹管泄放的气体出口。

7.根据权利要求6所述的三通阀组件，其特征在于，以一种方式构造成当所述波纹管充胀时，使所述波纹管移动到所述实心柱塞闭合用于排出流体的所述入口的第一位置，并且当所述波纹管泄放时使所述波纹管移动至所述柱塞打开用于排出流体的所述入口的第二位置。

8.根据权利要求6所述的三通阀组件，其特征在于，还包括管状体，所述管状体沿轴向设置在所述主阀体部分内且构造成固持所述波纹管或阀柄且沿轴向引导其运动。

9.根据权利要求6所述的三通阀组件，其特征在于，所述流体生成装置包括生物反应器或混合器。

10.根据权利要求6所述的三通阀组件，其特征在于，来自流体生成机器的排出流体为气体。

11.一种用于生物处理的加压反应器系统，所述加压反应器系统包括：

单次使用的容器，其包括柔性壁或半刚性壁，该柔性壁或半刚性壁包括纤维增强件；

丝网或网，其围绕所述柔性或半刚性壁的至少一部分；以及

包括至少一个根据前述权利要求1-5中任一项所述阀组件或者根据前述权利要求6-10中任一项所述的三通阀组件。