CN105229139A - 用于细胞培养的器皿 - Google Patents

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Abstract

一种具有适合细胞生长的内部隔间的用于细胞培养的器皿，在一个实施例中，外管状壁在纵向方向上延伸并在径向方向上划定所述内部隔间的外边界。第一外端和第二外端分别在外管状壁的第一外端和第二外端处对所述内部隔间限界。所述内部隔间中的固定填充物包括诸如纤维基质的填充物。还公开了另外的实施例和相关的方法。

Description

用于细胞培养的器皿
相关申请的交叉引用
本申请要求美国临时专利申请No.61/735,841的优先权，其公开内容在此通过引用的方式并入。
技术领域
本公开涉及用于细胞培养的器皿、包括用于细胞培养的器皿的生物反应器、制造这种器皿或生物反应器的方法、以及使用该器皿或生物反应器的方法，例如培养细胞。
背景技术
在现今的细胞培养中，包括一个或多个器皿的生物反应器的产量是生物产业的多个主要关注点之一。当前方法的复杂性也可能会提高成本。因而，确定需要进行改进。
发明内容
本文公开的实施例的一个目的是提供优良的用于细胞培养的器皿及方法。其优点在于，当用于细胞生长时，所述器皿的产量可至少等于或甚至大于当前已知器皿的产量，且不会增加复杂性或成本。一个优点是提供具有更高细胞密度的器皿，从而提供增加的“体积产量”，即每器皿体积的产量。有利的是，提供当用于细胞生长时可具有在整个器皿中基本一致的细胞培养的器皿。有利的是提供如下的器皿：当用于细胞生长时，沿着细胞所生长的整个表面具有更均匀的介质通气和更新。有利的是提供如下的器皿：该器皿提供良好的细胞生长和/或改善的生存能力维护。有利的是提供能用于制造一次性器皿和生物反应器的器皿。
一种方法和器皿可实现上述目的中的一个或多个。
根据第一方面，根据本公开的用于细胞培养的器皿的实施例具有内部空间，该内部空间包含适合细胞生长的填充物。该内部空间由下列部件限定：
-外管状壁，该外管状壁具有第一外端和第二外端，
-内伸长壁，该内伸长壁的第一外端朝着外管状壁的第一外端定向，该内伸长壁的第二外端朝着外管状壁的第二外端定向，该内伸长壁位于外管状壁内，以及
-第一封盖和第二封盖，该第一封盖和第二封盖用于封闭所述内部空间。
用于细胞培养的器皿可具有环状内部空间，该环状内部空间包含适合细胞生长的填充物。当存在时，此环状内部空间具有由以下部件限定的环状体积：
-外管状壁，该外管状壁具有第一外端和第二外端以及在纵向方向上延伸的纵向壁，该外管状壁在纵向方向上划定了所述环状体积的外边界；
-第一封盖和第二封盖，该第一封盖和第二封盖分别在外管状壁的第一外端和第二外端处对所述环状体积进行限界和封闭；
-内伸长壁，该内伸长壁的第一外端朝着外管状壁的第一外端定向，该内伸长壁的第二外端朝着外管状壁的第二外端定向，该内伸长壁位于外管状壁内，该内伸长壁在纵向方向上延伸且划定了所述环状体积的内边界，该内边界被所述外边界包围。
可选地，该内边界被所述外边界封闭。
该内伸长壁的第一外端可与第一封盖对齐。该内伸长壁的第二外端可与第二封盖对齐。
该内伸长壁可由内伸长元件提供。该外管状壁可由外管状元件提供。
有利的是，可迫使设置在所述器皿中以允许细胞培养的基本全部体积的培养介质(例如细胞培养介质)流经所述填充物。
根据一个实施例，与所述外边界相切并具有在纵向方向上的轴线的最小圆柱体可具有直径Dmax；所述内边界与外边界之间的沿径向方向的距离可在Dmax的5％至45％的范围内。
具有环状体积的环状内部空间具有下列优点，即：在细胞生长期间，一旦旋转至少部分填充有培养介质(例如细胞培养介质)的器皿，介质就能够以基本均一和/或恒定的速度流过所述填充物。该介质甚至能够以柱塞流的形式流过所述填充物。可获得更均匀且可预测的细胞生长。可选地，获得了更高的产量。在将介质与气体(例如氧气或二氧化碳)混合以允许细胞生长的情况下，介质经由所述填充物的可预测且更均一的流动可引起对所述填充物的更均匀的通气，因此可提高整个填充物上的细胞生长效率。当培养介质(例如细胞培养介质)作为柱塞流流过所述填充物时尤其如此。
在培养介质(例如细胞培养介质)穿入到所述填充物的给定区域中时，迫使所存在的气体或空气移位，例如流出该区域。一旦一定体积的培养介质(例如细胞培养介质)已经穿过该区域，就在所排出的一定体积的培养介质(例如细胞培养介质)后方产生低压。这种低压导致相邻的填充物区域中存在的气体或空气被吸入到存在低压的区域中。这样，不仅培养介质(例如细胞培养介质)穿过所述填充物移位，而且该器皿中存在的气体或空气也穿过所述填充物移位。
培养介质(例如细胞培养介质，特别是该介质的组分)可适于所获得的产量。在特定实施例中，该介质富含例如用于短暂或组成型表达的孢子元素或另外的碳源。在其它特定实施例中，例如为了标记实验(例如NMR标记)而使用了基本培养基。
根据第一方面的器皿可以是用于细胞培养的生物反应器的一部分。该器皿能够以可旋转方式安装在生物反应器中，由此，该器皿绕一个轴线旋转，该轴线基本平行于所述器皿的纵向方向，即外管状壁的纵向方向。封盖在外管状壁的两个外端处封闭其环状体积。这防止了该体积中存在的介质在这些封盖的高度处沿横向方向从该环状体积泄漏。
在任何实施例中，该填充物都可以是适合黏附细胞生长的填充物。该填充物可以是适合悬浮培养的填充物。该填充物可选自由机织或无纺微纤维、多孔碳和壳聚糖基质组成的组。可选地，该微纤维可由PET或任何其它聚合物或生物聚合物制成。可将聚合物处理成适合细胞培养，如果这种处理是必要的话。
适合的填充物或“载体材料”是适合细胞生长的诸如硅酸盐的矿物载体、磷酸钙、诸如多孔碳的有机化合物、诸如壳聚糖的自然产物、聚合物或生物聚合物。该填充物可采用具有规则或不规则结构的珠子的形式，或者可包括适合细胞生长的聚合物或任何其它材料的机织或无纺微纤维。也可将该填充物设置为具有多个孔和/或通道的单个件。该器皿中的填充物可具有各种形式和尺寸。在一些实施例中，该填充物是固体或多孔球、薄片、多边形的颗粒材料。通常，使用足量的填充物来避免该填充物颗粒在使用时在器皿内移动，因为这可能损伤细胞且可影响气体和/或介质的循环。替代地，该填充物由配合到内部器皿或配合到器皿的隔间内的元件构成，并具有适当的孔隙率和表面。根据特定实施例，该填充物的孔隙率的范围为60％至99％，更特别地，为80％至90％。为了黏附细胞生长，该填充物的细胞可达表面约在150至1000cm2/cm3之间。其一个实例是Cinvention公司(德国)制造的碳基质(Carboscale)。
可为该器皿的外管状壁、内伸长元件、封盖和可选的其它元件提供适合该器皿进行细胞培养的材料，例如不锈钢、聚苯乙烯、玻璃、聚乙烯、甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚乙烯对苯乙二醇、全氟烷氧基树脂、聚碳酸酯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、尼龙、特氟纶、晶体聚苯乙烯、茂金属聚丙烯或间同聚苯乙烯。在一个实施例中，其中，细胞悬浮生长，根据需要用防止细胞黏附的化合物处理该器皿的元件。在另一实施例中，其中，细胞作为黏附细胞生长，根据需要用诸如多熔素的化合物处理该器皿的元件，以获得期望的黏附。
该器皿还可包括至少第一和第二流体可渗透分隔件，该第一和第二流体可渗透分隔件将所述内部空间分为至少两个隔间，其中：
-该流体可渗透分隔件在与管状轴线的方向平行的纵向方向上从内伸长壁延伸至外管状壁并从第一封盖延伸至第二封盖，并且
-所述第一隔间和第二隔间中的一个不包含填充物。
该器皿还可包括至少N个流体可渗透分隔件，它们将所述内部空间分为至少N个隔间，N是等于或大于2的整数。这些流体可渗透分隔件可在与管状轴线的方向平行的纵向方向上从内伸长壁延伸至外管状壁并从第一封盖延伸至第二封盖。可选地，最多N-1个隔间设有所述填充物。可选地，N为偶数，并且N/2个隔间设有所述填充物。在N等于或大于2的情况下，包括所述填充物的每个隔间都可与无填充物的两个隔间毗邻。
在外管状壁是圆柱形壁的情况下，所述内部空间被分为在与外管状壁的纵向方向的方向平行的方向上延伸的多个隔间。
无填充物的隔间的体积可在所述内部空间的环状体积的25％至90％之间。
该流体可渗透分隔件是可透液体和气体的，并且可适合保持所述填充物。
该分隔件可由多孔材料制成，其多个孔体具有适合使分隔件对液体和气体可渗透的尺寸，并且这些孔体足够小，以便该分隔件能够固定所述填充物。
作为替代，该分隔件对于所使用的液体和气体来说也可以是不可透的。这样，敞开空间可被分为多个子单元，其中每个子单元都可设有适当的填充物。
第一封盖和第二封盖中的至少一个可设有至少一个连接器，用于向内部空间提供介质和/或气体和/或从内部空间抽取介质和/或气体。
该连接器可包括卡扣接头或紧密配合接头，或者可以是任何其它适当的连接器。该连接器或多个连接器可连接至柔性导管或管或管段，该柔性导管或管或管段将介质引导至内部空间或者从内部空间中引出。在特定实施例中，紧密配合接头被连接至柔性管道。
介质的组分取决于所考虑的细胞的类型。这些介质是本领域技术人员所周知的，并且可在市场上向各个制造商购得。考虑到采用本发明的实施例的器皿获得的高细胞密度，在特定实施例中，该介质富含碳源、孢子元素、维生素、氨基酸等。在特定实施例中，还向该介质供应表面活性剂，以适应该介质的流变学性质。所述气体通常是空气，用于细菌和酵母的生长，而哺乳动物细胞通常在95％的空气和5％CO2的混合物中生长。在本发明的特定方法实施例中，监控该器皿中的气体的氧气和/或CO2损耗，并且更换或补充氧气或CO2。
第一封盖和第二封盖中的至少一个可设有至少一个连接器，以向内部空间提供介质和/或气体和/或从内部空间中抽取介质和/或气体。该至少一个封盖可包括该至少一个连接器，其被定位成使得该至少一个连接器适合向其中不存在填充物的隔间内提供介质和/或气体和/或从该隔间中抽取介质和/或气体。第一封盖和第二封盖中的至少一个可包括不止一个连接器，以向内部空间中提供介质和/或气体和/或从内部空间中抽取介质和/或气体。
在包括该至少一个连接器的第一封盖和第二封盖中的至少一个和外管状壁可分离的情况下，该至少一个连接器适合被定位成使得该至少一个连接器用于向其中不存在填充物的隔间内提供介质和/或气体和/或从该隔间中抽取介质和/或气体。
该至少一个连接器可包括用于连接柔性导管的紧密配合接头。
该至少一个连接器可靠近外管状壁位于所述封盖中。
所述开口可设置成接触外管状壁。
所述内伸长元件可位于外管状壁的中心。
所述外管状壁可由圆柱形管状元件提供。
所述内伸长壁可由圆柱形元件构成。
内伸长元件可被同轴地设置在外管状壁内。
所述内伸长元件可具有基于与其纵向方向垂直的平面的径向截面。该径向截面可具有从以下组中选择的形状：圆形、卵圆形、椭圆形、正方形、矩形和圆弓形。
该径向截面可具有圆弓形形状，该圆弓形具有大于180°的中心角。该实施例具有下列优点，即：当该器皿绕轴线旋转时(该轴线可选地是外管状元件和内伸长元件两者的轴线)，可获得产生气体腔室的旋转位置。当该器皿旋转至其中上述弦基本水平且所述圆弓形位于该弦上方的位置时，可获得该气体腔室。当该器皿被填充使得介质的液面低于该弦时，介质液面和该弦之间的空间可用作气体腔室。自由介质表面适合在该器皿(可选地是生物反应器的一部分)与该器皿的外部(可选地为生物反应器的外部)之间交换气体。可使用该腔室使其进入或流出该器皿的气体将不与介质直接接触。
所述内伸长壁可以是管状壁。
所述内伸长壁可联接在相对于外管状壁而言的固定位置。
所述内伸长元件可由内伸长元件提供，所述外管状元件由外管状元件提供，该内伸长元件和外管状元件被一体地成型。
所述内伸长元件和外管状元件可相对于彼此旋转。
所述外管状壁可以是圆柱形管状壁，它具有基于与其纵向方向垂直的平面的径向截面，该径向截面具有从以下组中选择的形状：圆形、卵圆形、椭圆形、正方形或矩形。
所述外管状壁和内伸长壁可以是圆柱形管状壁。所述外管状壁和内伸长壁之间的所述内部空间的径向宽度可在外管状元件的直径的5％至45％之间的范围内。
所述内伸长壁可被同轴地设置在外管状壁内。
所述内部空间可具有100毫升至25升或甚至100升的体积。
所述外管状壁的直径与器皿的长度之比可在10/25至100/25之间。因此，该器皿的外管状元件的直径可为器皿的长度的0.4至4倍。
第一封盖和第二封盖中的至少一个可包括联接元件，用于将外管状壁联接至用于旋转该外管状壁的驱动单元。
所述内伸长壁可由内中空伸长元件提供，第一封盖密封该内伸长元件的第一外端。
上述内伸长壁可由内中空伸长元件提供，第二封盖密封该内伸长元件的第二外端。
所述内伸长壁可以是流体可渗透壁。根据一些实施例，所述外管状壁可以是流体可渗透壁。根据一些实施例，所述内伸长壁和/或外管状壁可透液体或气体的，并且适合保持所述填充物。
可使用包含多个孔体的多孔材料来提供所述流体可渗透壁，因此提供多孔壁。作为替代，可使用包含多个孔洞的穿孔材料来提供流体可渗透壁，因此提供穿孔壁。然而，所述流体可渗透壁可设有足够小的孔体或孔洞，以防止所述填充物从该壁的一侧穿至另一侧。
根据第二方面，提供了一种用于细胞培养的生物反应器。该生物反应器包括根据本公开第一方面的一个或多个器皿。该一个或多个器皿可设置成使得它们的管状轴线基本水平且能够沿纵向轴线旋转。
该器皿的纵向轴线是与外管状壁的纵向方向平行的轴线。该一个或多个器皿能够以可旋转方式安装在反应器容器内。可选地，外管状壁设有多个孔体，或者由多孔材料(例如液体和气体可渗透材料)制成。当流体可渗透外管状壁在部分填充有介质的容器内旋转使得仅外管状壁的一部分浸没在介质中时，可为所述填充物提供穿过外管状壁流入环状体积内的介质。当该器皿在容器内旋转时，介质的一部分可与所述填充物一起受到拖曳。使用这种液体可渗透材料也简化了该方法的控制。封闭的器皿要求使用连接器并进行介质和气体的化验或补充。这要求适当定位该连接器，并适当地选择采样或补充的时间。在其中具有流体可渗透外壁的一个或多个器皿被可旋转地放置在更大容器内的实施例中，能够在该容器内持续地执行对气体和介质的采样。
该一个或多个器皿可包括柔性导管，用于将该器皿的内部空间联接至介质和/或气体的储存器。
所述生物反应器可包括驱动装置，该驱动装置能够交替地顺时针和逆时针地旋转所述外管状壁。
可选地，所述内伸长壁与外管状壁同步旋转。
该生物反应器还可包括驱动辊，用于通过接触外管状壁的外表面来旋转外管状壁。
所述器皿可包括磁性元件。该生物反应器还可包括磁性元件，该磁性元件与所述器皿的磁性元件协作。这两个磁性元件可定位成使得该生物反应器的磁性元件绕旋转轴线的旋转将引起所述器皿的磁性元件的旋转，因此将使所述器皿的外管状壁旋转，可选地，使整个器皿旋转。
根据另一方面，提供了一种用于培养细胞的方法。该方法包括下列步骤：
a)将下列物质引入到根据本发明第一方面的器皿中：
-贴壁细胞或非贴壁细胞，和
-培养介质，
b)将所述器皿定位成使得外管状壁的纵向方向基本水平，该外管状壁能够沿与其纵向方向平行的轴线旋转，和
c)使所述器皿的外管状壁沿所述轴线旋转。
可选地，所述内伸长壁可与外管状壁同步旋转。
根据一些实施例，可通过黏附细胞生长获得细胞的培养。
根据一些实施例，可由悬浮培养获得细胞的培养。
根据一些实施例，所述培养介质的上部流体液面可在使器皿处于至少一个径向位置时至少达到所述内伸长壁。
上部流体液面(在该情况下为液体液面)可设置在内部空间中，以便在处于至少一个径向位置时，该上部流体液面至少在一点处接触所述内伸长壁。所述内伸长壁可在处于至少一个径向位置时部分地浸没在介质中。
根据一些实施例，所述培养介质的上部流体液面可在器皿处于至少一个径向位置时低于所述内伸长壁。
上部流体液面(在该情况下为液体液面)可设置在内部空间中，以便在处于至少一个径向位置时，该上部流体液面不在一点处接触内伸长壁。这样，提供了自由的液体表面，在该液体表面之上存在气体腔室。这种气体腔室可用于交换来自该器皿外部的气体或者将气体交换到器皿的外部。
根据一些实施例，在敞开空间中设置的介质的体积可在该器皿的内部空间的环状体积的25％至100％之间。
根据一些实施例，所述外管状壁可交替地顺时针和逆时针旋转。
根据一些实施例，能够以每分钟0.1至25转之间的最大角速度执行绕所述轴线的旋转。
根据一些实施例，所述管状壁可具有被定向与内部空间相反的外表面。该外表面可具有最高达10cm/秒的最大线速度。
根据一些实施例，该方法可包括化验和/或更换该器皿的内部空间内的介质和/或气体的步骤。
根据本公开的进一步方面，具有用于细胞生长的内部隔间的、用于细胞培养的器皿包括：
-外管状壁，该外管状壁在纵向方向上延伸，该外管状壁在径向方向上划定所述内部隔间的外边界；
-第一端和第二端，该第一端和第二端分别在外管状壁的第一端和第二端处对所述内部隔间限界；和
-填充物，该填充物在所述内部隔间中并包括纤维基质。
在一个实施例中，所述第一端和第二端包括可移除的盖。该第一端可包括入口，第二端可包括出口。可在所述隔间内设置一个或多个流体可渗透隔板，用于接触该纤维基质。
可提供至少用于旋转所述填充物的旋转器。该旋转器可包括用于与器皿的外管状壁接触的辊。该旋转器可包括磁性联接。
可提供一个闭环回路，用于将流体输送至所述隔间以及从所述隔间中输送出去。储液器可连接至该闭环回路，并且至少一个传感器与该储液器相关联。该传感器可选自由以下项组成的组：温度传感器、位置传感器、光学传感器、pH值传感器、氧传感器、CO2传感器、氨传感器、细胞密度传感器或任何上述传感器的组合。
在任何实施例中，所述纤维基质的纤维可包含无纺PET纤维。
本公开的进一步方面涉及一种用于使细胞生长的设备，包括：
-滚瓶，该滚瓶包括：外管状壁，该外管状壁在纵向方向上延伸；第一端和第二端，该第一端和第二端分别在外管状壁的第一外端和第二外端处对所述隔间限界；以及填充物，该填充物位于所述隔间内且包含纤维基质；和
-旋转器，该旋转器用于旋转所述填充物。
在一个实施例中，第一和第二间隔开的第一流体可渗透隔板位于所述隔间内。可提供一个闭环回路，用于将流体输送至所述隔间以及从所述隔间中输送出去。储液器可连接至该闭环回路，并且至少一个传感器与该储液器相关联。
本公开的进一步方面涉及一种用于细胞培养的器皿，该器皿具有用于细胞生长的内部隔间，该器皿包括：在纵向方向上延伸的外管状壁，该外管状壁在纵向方向上划定所述内部隔间的外边界；和第一端和第二端，该第一端和第二端分别在外管状壁的第一外端和第二外端处对所述隔间限界；处于所述隔间内的填充物；和位于所述隔间内的至少一个流体可渗透隔板。在一个实施例中，该隔板包括穿孔板。
本公开的又一个方面涉及一种用于培养细胞的方法，包括：
提供具有填充物的滚瓶；
将流体输送到滚瓶内；和
旋转该填充物。
在一个实施例中，旋转该填充物(该填充物可包含纤维基质)的步骤包括在所述输送步骤之后旋转该滚瓶。旋转该填充物的步骤可包括在滚瓶保持固定不动的同时旋转该填充物。从滚瓶中抽出流体的步骤可发生在该旋转步骤期间。该方法还可包括在抽出步骤之后检测流体特性的步骤，并且进一步包括在所述输送步骤期间使所抽出的流体返回至滚瓶内的步骤。
本公开的进一步方面涉及一种用于细胞培养的器皿，该器皿具有用于细胞培养的内部隔间，包括：
-在纵向方向上延伸的外管状壁，该外管状壁在纵向方向上划定所述内部隔间的外边界；
-第一端和第二端，该第一端和第二端分别在外管状壁的第一外端和第二外端处对所述隔间限界；
-处于所述隔间内的填充物；和
-导管，该导管将用于培养细胞的流体输送到内部隔间内。
在一个实施例中，该导管包括挠性管。该器皿还可包括用于连接至该挠性管的入口以及连接至该挠性管的出口。该导管可包括连接至入口的第一挠性管以及连接至出口的第二挠性管。该入口和出口可设置在所述器皿的公共壁上。该入口可连接至在所述内部隔间内延伸的管，以在远离出口的位置处输送流体。传感器可连接至该器皿，所述传感器与挠性输送管线相关联。气体喷射器(例如转子流量计)可连接至该导管。可设置有旋转接头，以与该导管连接。
在任何实施例中，用于培养细胞的系统均可包括位于包括该导管的再循环回路上的器皿。该导管可在一端处连接至所述器皿，并在另一端处连接至储液器。该储液器可包括过滤器和/或传感器。
本公开的又一方面涉及一种用于培养细胞的方法，包括：
(a)沿第一方向旋转包括固定填充物的容器；和
(b)在沿第一方向旋转之后，沿第二方向旋转该容器。
该方法可包括在沿第一方向旋转的步骤期间将流体输送至容器。该方法可包括在沿第一方向旋转的步骤期间将流体输送至容器。该方法还可包括在输送步骤之前将容器连接至包括挠性管的导管的步骤。该流体可包括液体，并且该方法还可包括在输送步骤之前将气体喷射到液体中的步骤。
在任何实施例中，都可对容器在第一方向和第二方向中的每个方向上的至少一次完整旋转完成该旋转。可对容器在第一方向和第二方向中的每个方向上的至少两次完整旋转完成该旋转。可对容器在第一方向和第二方向中的每个方向上的至少三次完整旋转完成该旋转。该方法还可包括重复上述步骤(a)和(b)。
所附的独立和从属权利要求中提出了特定和优选方面。视需要，从属权利要求的特征可与独立权利要求的特征以及与其它从属权利要求的特征相组合，并且不仅仅是在权利要求中明确提出。
虽然本领域的装置已经存在持续的改进、改变和变革，但相信本构思代表了实质上创新性的改进，包括与先前实践的偏离，从而提供了这种性质的更高效、稳定和可靠的装置。
本教导允许使用悬浮培养或黏附细胞生长来改进用于细胞培养的生物反应器的设计。所述器皿可用于例如诸如细菌细胞的原核细胞，特别是真核细胞诸如酵母细胞、植物细胞、昆虫细胞、哺乳动物并且特别是人类细胞，或者产生杂交瘤细胞或干细胞的抗体。根据一个实施例，收获了这些细胞本身。在其它实施例中，收集了细胞衍生产品，例如从受感染的细胞获得的病毒、抗体、重组核酸构建(例如，质体)，重组蛋白质或细胞代谢物，例如维生素或激素。
从以下结合附图给出的详细说明中，上述及其它特性、特征和优点将变得更明显，这些附图作为实例示出了本发明的原理。本说明仅作为实例给出，并非限制本发明的范围。下文引用的参考图是指附图。
附图说明
图1是根据本公开第一方面的器皿的示意性侧视图以及该器皿的径向截面图，图1中的径向截面图是基于与器皿的中心轴线垂直的平面完成的。
图2是根据本公开第一方面的器皿的纵向截面图的示意图，该截面图是基于与器皿的中心轴线平行并包括该中心轴线的纵向平面完成的。
图3是根据第一方面的器皿的侧视图和径向截面图，图3a的截面是基于与器皿的中心轴线垂直的平面完成的。
图4a-4c是根据第一方面的可替代器皿的径向截面图以及作为器皿一部分的环状段的侧视图，该截面图是基于与器皿的中心轴线垂直的平面完成的。
图5a和图5b是包括根据第一方面的器皿的生物反应器的径向截面图，该截面图是基于与器皿的中心轴线垂直的平面完成的。
图6是包括多个根据第一方面的器皿的生物反应器的纵向截面图，图6a的截面图是基于与器皿的中心轴线平行且包括该中心轴线的纵向平面完成的。
图7示意性示出了安装在协作驱动轴上的如图3所示的器皿的横截面图和纵向截面。
图8a-8c示意性示出了安装在协作驱动轴上的、根据实施例的可替代器皿。
图9示意性示出了包括器皿的生物反应器的径向截面图，该器皿是根据本公开的一个实施例。
图10和10a-10c示出了可替代实施例。
图11-19示出了本公开的进一步的方面。
在不同的图中，相同的附图标记指代相同或相似的元件。
具体实施方式
本公开包括对特定实施例的说明并参考了特定附图，但本发明不限于此，而是仅由权利要求限定。所描述的附图仅是示意性而非限制性的。在附图中，可能为了例示而夸大了一些元件的尺寸，并且可不按比例绘制。这些尺寸和相对尺寸并不对应于本发明实践的实际缩减。
此外，说明书和权利要求中的术语“第一”、“第二”、“第三”等用于在类似元件之间进行区分，并非必然以时间、空间、等级或以任何其它方式描述一种顺序。应当理解，如此使用的术语可在适当的情形下互换，并且本文所述的本发明的实施例能够以与本文所述或所示的顺序不同的其它顺序操作。
此外，说明书和权利要求中的术语“顶部”、“底部”、“之上”、“之下”等仅用于描述性目的，并非必然描述其相对位置。应当理解，如此使用的术语可在适当情形下互换，并且本文所述的本发明的实施例能够以与本文所述或所示的方向不同的其它方向操作。
应当注意，不应将权利要求中使用的术语“包括…”解释为限于下文所列的意思；它并不排除其它元件或步骤。因而，应将其解释为表明存在所涉及的所述特征、整体、步骤或部件，但并不排除还存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤或部件，或它们的组。因而，表述“装置包括构件A和B”的范围不应限于该装置仅由部件A和B构成。它仅意味着：关于本公开，该装置的唯一相关部件是A和B。
类似地，应明白，不应将也在权利要求中使用的术语“联接”解释为仅限于直接连接。可使用术语“联接”和“连接”以及它们的衍生词。应理解，这些术语无意彼此同步。因而，表述“装置A联接至装置B”的范围不应限于其中装置A的输出端直接连接至装置B的输入端的装置和系统。它的意思是在A的输出端和B的输入端之间存在路径，该路径可能是包括其它装置或构件的路径。“联接”的意思可以是两个或更多元件直接物理或电接触，或者两个或更多元件彼此不直接接触但仍彼此协作或相互作用。
整个说明书中提到的“一个实施例”或“一实施例”是指在至少一个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特性。因而，在整个说明书中各个地方出现的措词“在一个实施例中”或“在一实施例中”都不必然涉及同一实施例，而是有可能涉及同一实施例。此外，本领域技术人员根据本公开应当明白，所述特定特征、结构或特性可以任何适当的方式组合在一个或多个实施例中。
类似地，应明白，在例证性实施例的说明中，为了使本公开流畅以及为了帮助理解各个发明方面中的一个或多个，有时将本发明的各种特点在单个实施例、附图或其说明中组合在一起。然而，不应将本公开的这种方法解释为表明权利要求需要比每个权利要求中明确列出的更多的特征。相反，如所附权利要求所反映的，各个发明方面少于单个上文公开实施例的所有特征。因而，应将详细说明之后的权利要求明确地并入本详细说明中，每条权利要求本身都作为本发明的一个单独实施例。
此外，虽然本文所述的一些实施例包括其它权利要求中包括的一些而非其它特征，但本领域技术人员应理解，不同实施例的特征组合有意在本发明的范围内，并且形成不同实施例。例如，在所附权利要求中，可能以任何组合使用任何所要求保护的实施例。
另外，设备实施例的本文所述的元件是为了实现本发明而由该元件执行的功能的构件的一个实例。
在本文提供的说明中阐述了许多特定细节。然而，应理解，可在没有这些特定细节的情况下实践本发明的实施例。在其它情况下，为了不阻碍对本说明的理解，未示出众所周知的方法、结构和技术。
仅为了帮助理解本发明而提供下列术语。
“径向方向”应理解为与最小外切圆柱体的轴线垂直。
“外切”应理解为被设置成、例如构造或构建成围绕一个几何图形以接触尽可能多的点。
术语“管状”应理解为中空体积，在纵向方向上延长。
术语“圆柱形”应理解为具有圆柱体的形状。“圆柱体”应理解为下列物体：其具有由沿与固定的直线(即纵向方向)平行地延伸并且与固定或闭合曲线交叉的直线的轨迹形成的表面以及切割该表面的两个平行平面限定的体积。
圆弓形或“截圆”是当圆与直线相交而提供两个交叉点时获得的两个部分之一。在每一部分中，都将沿该直线从第一交叉点至第二交叉点的路径称为弦。对于每一部分，都存在沿该圆从第一交叉点至第二交叉点的路径，它是圆弧段。对于每一部分，都将第一交叉点将沿该圆弧段旋转以使第一交叉点与第二交叉点重合的角称为圆弓形的中心角。该圆弓形的高度为一半中心角处的弦和圆弧段之间的距离。该高度可大于其形状为弓形的圆的半径。该圆弓形的表面可大于其形状代表弓形的圆的表面的一半。
现在将通过几个实施例的详细说明描述本文公开的发明构思。显然，在不偏离本发明的真正精神或技术教导的情况下，可根据本领域技术人员的知识来构造本发明的其它实施例，本发明仅受所附权利要求的术语限制。
图1中示出了根据本公开第一方面的器皿1的第一实施例，该器皿1适合用在生物反应器中。用于细胞培养的器皿1具有内部空间2，该内部空间2可以如图所示是环状的，但也可采取本文所述的其它形式。空间2包括填充物3。当该器皿用于细胞培养时，填充物3应适合细胞生长。
在所示的环状构造中，内部空间2具有由以下部件限界的环状体积：
-外管状壁4，该外管状壁4具有第一外端41和第二外端42以及在箭头44所示的纵向方向上延伸的纵向壁43。外管状壁4在纵向方向44上划定该环状体积的外边界；
-第一封盖和第二封盖(61、62)，该第一封盖和第二封盖(61、62)分别在外管状壁4的第一外端41和第二外端42处对所述环状体积限界并封闭该环状体积；
-内伸长壁5，该内伸长壁5的第一外端51朝着外管状壁的第一外端定向，该内伸长壁5的第二外端52朝着外管状壁4的第二外端定向。内伸长壁5位于外管状壁4内。内伸长壁5在纵向方向44上延伸并划定所述环状体积的内边界，该内边界被所述外边界包围。
内伸长壁5的第二外端52与第二封盖62对齐。作为实例，外管状壁由圆柱形外管状元件40提供。内伸长壁5可由实心内圆柱形元件50，例如圆柱形杆。外管状元件40是圆柱形管状元件，并具有平行于纵向方向的中心轴线45。内圆柱形元件50和外管状元件40可同轴地安装。
内圆柱形元件50的第一外端可包括联接元件53以将内圆柱形元件50联接至驱动机构，并且该联接元件53也通过与内圆柱形元件50和外管状元件40固定的封盖61和62将外管状元件40联接至驱动机构，该驱动机构例如是生物反应器的马达。第二封盖62设有连接器，该连接器适合将所述器皿联接至介质源或气体源，以向内部空间2提供介质和/或气体和或从内部空间2中抽取介质和/或气体。可为第一封盖61或第二封盖62提供该连接器或者另外的替代连接器。
内部空间2至少部分地填充有填充物3。作为实例，该填充物可以是适合细胞生长的诸如硅酸盐的矿物载体、磷酸钙、诸如多孔碳的有机化合物、诸如壳聚糖的自然产物、聚合物或生物聚合物。该填充物可具有采用规则或不规则结构的珠子形式，或者可包括适合细胞生长的聚合物或任何其它材料的机织或无纺微纤维。也可将该填充物设置为具有多个孔和/或通道的单个件。
可选地，该填充物可具有在50％至98％范围内的孔隙率P。术语“孔隙率P”是给定体积的材料中存在的空气体积，并且被表示为给定体积的材料的百分比。可通过测量多孔材料的每一体积的重量Wx来测量孔隙率，并使用下列公式：
P＝100-(1-Wx/Wspec)
其中，Wspec为材料的比重。该多孔材料可以是一个固体的多孔材料单元，或者可以是多个单独的单元，例如颗粒、碎片、珠子、纤维或纤维块。
在移动所述器皿时，该填充物(特别是多孔材料)可相对于所述器皿处于固定的相对位置，或者可在所述器皿内相对于所述器皿移动，或者可以视具体情况在所述器皿的隔间内移动。
所述器皿可绕其轴线45旋转，可选地，以每分钟0.1至25转的转速旋转。
如图1a的径向截面图中最佳示出的，该内部空间局部地填充有培养介质，例如细胞培养介质15。作为实例，液面18至少接触内伸长壁5，或者如图1的实施例中所示，内伸长壁5被部分浸没在介质15中。填充物3的位于液面18之下的部分被培养介质(例如细胞培养介质)浸湿。位于液面18之上的填充物3接触内部空间2内存在的气体或空气。当所述器皿在一个方向上绕轴线45旋转、例如如箭头17所示地顺时针旋转时，培养介质(例如细胞培养介质15)就反向旋转，即相对于填充物3以逆时针方向(19所示)旋转。培养介质(例如细胞培养介质15)以柱塞流的形式穿过整个填充物3。一旦所述器皿例如顺时针旋转，培养介质(例如细胞培养介质)就迫使处于该柱塞流的前缘20处的气体或空气16逆时针移位。在介质15的尾缘21处，产生了可选的受限低压，从而导致气体或空气16被朝着该尾缘抽吸。这样，介质15以及气体或空气16穿过整个填充物3。
作为图2所示的一种替代方案，可替代的器皿200的内伸长壁5由圆柱形管状元件250提供。相同的附图标记指示与关于图1的器皿1公开的类似特征。
外管状壁4由外管状元件240提供。内伸长壁5由伸长圆柱形管状元件250提供。外管状元件240和伸长圆柱形管状元件250固定至两个可移除的封盖261和262。第一封盖261设有联接元件253，以将该器皿联接至驱动构件，以使该器皿沿纵向方向44上的轴线旋转。第一封盖261还包括连接器263，用于将内部空间2连接至导管，例如柔性管。
作为实例，该外管状元件可以是玻璃管，其具有例如110mm的长度L以及例如135mm的内径Do。该内伸长元件可以是聚偏二氟乙烯(PVDF)管，其具有例如88.9mm的外径Di。该内伸长元件的外端(因此，内伸长壁的外端)与封盖261和262对齐。这两个封盖可以是不锈钢或PVDF环形盘，它们可利用硅树脂附接至所述内元件和外元件。第一封盖261可设有连接器263，第一封盖261具有联接元件253，该联接元件253具有例如约35mm的外径Dce。
内部空间2至少部分填充有填充物3。作为实例，该填充物可与图1的实施例中的填充物相同或类似。
图3示出了另一个可替代的器皿300。相同的附图标记指示与关于图1的器皿1公开的类似特征。
该器皿还包括2个流体可渗透分隔件71和72，该流体可渗透分隔件71和72将所述内部空间分为2个隔间81和82。流体可渗透分隔件71和72从内伸长壁5延伸至外管状壁4，并且在与管状轴线45的方向平行的纵向方向44上从第一封盖361延伸至第二封盖362。一个隔间81设有填充物3。另一个隔间82未设有所述填充物。该流体可渗透分隔件可设有多个孔体，例如使用多孔材料来提供多孔分隔件，或者设有多个孔洞，从而在任何情况下都允许液体(即培养介质)和气体穿过。然而，分隔件71和72设有足够小的孔体或孔洞，以防止该填充物从所述分隔件的一侧到达另一侧。
外管状壁4由外管状元件240提供，外管状元件240具有沿与纵向方向垂直的平面的径向截面，该截面具有圆的形状。
内伸长壁5由内伸长元件350提供，其具有沿与垂直纵向方向的平面的径向截面，该横截面具有截圆或圆弓形的形状。在一个实施例中，该圆弓形具有圆弧段351和弦352。例如，该圆弓形的高度具有200mm(Dcc)、400mm(Do)、240mm(Di)和125mm(L)的尺寸。在该实施例中，分隔件71和72与该圆弓形的弦352共面。
两个封盖361和362中的第二封盖362设有两个连接器364和365。第一连接器364靠近外管状壁4设置。第二连接器364靠近内伸长壁5设置。如图3中所示，当该器皿仅部分填充有培养介质1000时，该介质具有液面1001，该器皿可旋转至如下位置：即，液体不接触内伸长壁5，而是与内伸长壁5保持给定的距离。当该器皿处于此位置时，第一连接器可用于从隔间82中移除或向隔间82提供介质，该隔间82未填充有填充物3。可通过连接器364从介质液面上方移除气体或将气体提供到介质液面上方。通过使该器皿顺时针或逆时针旋转，例如旋转最多360°或更大的角度，介质将穿过所述两个分隔件之一，更特别地，穿过将逐渐被浸没在介质中的分隔件。随着所述填充物将由于旋转而逐渐穿过介质，介质将缓慢地流过填充物。由于该器皿的旋转，介质将以柱塞流的形式穿过并流经整个填充物。将发生在环状体积内的介质和填充物之间的均匀接触。一旦所述填充物的一部分已穿过介质，介质就将逐渐从所述填充物中渗出，因此，该器皿中的气体可再次接触所述填充物，从而允许细胞在整个填充物上均匀生长。
参考图4a和4b，示出了又一个可替代的器皿400。内部空间2的环状体积由多个环状部分21、22、23和24(在该特定情况下，为四个环状的四分之一部分)构成。每个部分21、22、23和24分别通过外管状壁部441、442、443、444提供外管状壁4的一部分。每个部分分别通过内伸长壁部451、452、453、454提供内伸长壁5的一部分。
每个部分都具有两个径向延伸的部分壁。作为实例，部分21具有两个径向延伸的部分壁4411和4412。这些部分壁是可透液体和气体的。每个部分壁都设有安装构件4413和4414，该安装构件4413和4414允许相邻的部分彼此联接。
第一部分封盖461和第二部分封盖462分别在外管状壁的第一外端和第二外端处对环状部分的体积进行限定和封闭。这些部分封封盖一起分别形成该器皿的环状体积2的第一封盖和第二封盖。
如进一步参考图4a-4b可理解的，每个所述部分还可设有两个流体可渗透分隔件，所述两个流体可渗透分隔件将每个环状部分的内部空间分为三个隔间481、482和483。流体可渗透分隔件471和472(例如，多孔分隔件)在与管状轴线405平行的纵向方向44上从内伸长壁5延伸至外管状壁4并从第一封盖461延伸至第二封盖462。一个隔间482设有填充物3。另两个隔间481和483未设有所述填充物。这些分隔件可与图3中的器皿的分隔件类似或相同。
与图3所示的类似，对于每个环状部分21、22、23和24，第一连接器464都靠近外管状壁4设置。第二连接器465靠近内伸长壁5设置。从图4中清楚可见，当该器皿绕轴线405旋转时，每个所述部分都可用过该器皿400的独立器皿部分。每个所述部分中的填充物都可设有介质，此介质取决于该部分的径向位置而存在于该部分中。
通过安装多个部分(在本实施例中为四个部分21、22、23和24)，获得了具有外管状壁和内伸长壁的器皿，该器皿的环状体积由两个封盖在外管状壁的两个外端处封闭。由于通过安装和联接两个径向延伸的部分壁来提供所述多个部分之间的联接，所以两个连续部分壁的组合形成了可透液体和气体的分隔件，该分隔件在与管状轴线405的方向平行的纵向方向44上从内伸长壁5延伸至外管状壁4并从第一封盖延伸至第二封盖。本实施例具有以下优点，即：每个部分可设有用于不同细胞培养的不同介质。而且，在所述部分之一中的填充物的反应不正常的情况下，可以仅更换一个部分。
如本实施例中所示，可通过一个旋转器来提供该器皿(或者本文公开的任何其它器皿)的旋转。在一个实施例中，该旋转器可包括以至少两个支撑轮490和491接触外管状壁的外表面，该至少两个驱动轮中的至少一个被驱动。
图4c和4d示出了器皿401的可替代实施例。在图4c中，相同的附图标记指示与图4a中相同的部分和元件。在本实施例中，器皿401的每个部分都具有两个径向延伸的部分壁4421和4422。这些部分壁4421和4422是可透液体和气体的。每个部分壁4421都包括许多孔洞4423，这些孔洞中的每一个都在相邻隔间的第二部分壁4422中存在相应的孔洞。如细节部分B所示，第一部分壁4421的孔洞可设有向外延伸的缘4425，缘4425延伸穿过第二部分壁4422的相应孔洞。可选地，绕相邻部分壁中的孔洞设置有密封件4426，以防止介质在彼此接触的壁之间泄漏。在可替代实施例中，在器皿之间设置有柔性管，而不是密封件。
图5a和图5b中示出了生物反应器500的实施例。与图1中公开的器皿1类似的至少一个器皿501以可旋转方式安装在容器502内，容器502可具有任何适当的径向截面，例如图5a所示的圆形，或者多边形，例如图5b所示的矩形(可选为正方形)。该容器被部分地填充有培养介质503，以便液面504可选地不升高至高于该生物反应器的轴线505，但至少接触内伸长壁509。器皿501绕该轴线505旋转，该轴线等同于器皿501的纵向轴线。器皿501的纵向轴线是与外管状壁506的纵向方向平行的轴线。可选地，外管状壁506设有多个孔洞，或者由多孔材料、例如液体和气体可渗透材料制成。当这种流体可渗透的外管状壁506在部分地填充有介质503的容器502内旋转使得仅外管状壁506的一部分浸没在介质中时，可为填充物507提供穿过外管状壁506流入环状体积508内的介质。当该器皿将在所述容器内旋转时，介质的一部分可与所述填充物一起受到拖曳。本领域技术人员应当理解，针对器皿1、200、300或400阐述的其它特征也可添加至器皿501中。
图6和6A中示出了另一生物反应器600。至少一个器皿601(但在该图中，是与图1中公开的器皿类似的两个器皿601和611)以可旋转方式安装在容器602内。该容器被部分地填充有培养介质603，以便液面604可选地不升高至高于该生物反应器的轴线605，但至少接触内伸长壁609。器皿601绕该轴线605旋转，轴线605等同于器皿601的纵向轴线。该器皿的纵向轴线是与外管状壁的纵向方向平行的轴线。可选地，外管状壁606设有多个孔洞，或者由多孔材料、例如液体和气体可渗透材料制成。当这种流体可渗透外管状壁606在部分地填充有培养介质603的容器602内旋转使得仅外管状壁606的一部分浸没在培养介质603中时，可为填充物607提供穿过外管状壁606流入环状体积608内的培养介质603。当该器皿将在所述容器内旋转时，培养介质603的一部分可与所述填充物一起受到拖曳。
所述器皿中的至少一个(在本实施例中为器皿601)包括磁性元件612。该生物反应器还包括磁性元件613，磁性元件613与所述器皿的磁性元件612协作。磁性元件613和612二者被定位成使得生物反应器600的磁性元件613绕旋转轴线605的旋转将引起器皿601的磁性元件612的旋转，因此将使整个器皿601旋转。彼此相邻的器皿可安装在公共轴620上，它们绕该公共轴620旋转。相邻的器皿601和611可在固定位置上彼此联接，以便器皿601的旋转也引起器皿611的旋转。
本领域技术人员应理解，具有液体和气体可渗透外管状壁、但具有连接器以通过可选的柔性管将该器皿连接至气体或介质储存器的器皿能够以关于图5和图6阐述的类似的方式安装和旋转。本领域技术人员应理解，针对器皿1、200、300或400阐述的其它特征可添加至器皿601中。
如图7中所示，器皿(例如图3的器皿300)可由驱动系统旋转以提供生物反应器。该器皿安装在可旋转轴701上，该可旋转轴701能够绕与器皿300的轴线45重合的旋转轴线旋转。轴701被设定外形并配合在内伸长元件350的内部空隙702内的独特旋转位置上。这样，通过控制轴701的旋转位置，明确地限定了该器皿绕轴线45的位置。所述驱动系统还可包括马达703，例如线性马达，或者任何其它适当的装置，以精确控制轴701的旋转。防止该器皿在轴701上沿纵向方向移位的紧固螺钉704或任何适当的装置可固定该器皿300在轴701上沿纵向方向705的位置。
应理解，可选地，可将不止一个器皿700安装在公共轴701上。
图8a-8c示出了安装在协作驱动轴801上的器皿的可替代实例的横截面图。内伸长元件850的内部空隙802的形状和轴801的外周的形状被选择为使得该轴和器皿能以受限的方式或甚至以独特的方式安装。
在与图1的器皿类似的器皿810中，其内伸长元件具有在该内伸长元件的内壁中的纵向凹槽811。轴801上的凸脊812配合在该凹槽811中。该器皿以明确的方式配合在所述轴上。凸脊812能够在凹槽811中以滑动方式移动。
器皿820是与图1中的器皿类似的器皿。其内伸长元件具有在该内伸长元件的内壁中的两个纵向凹槽821。轴801上的两个互相垂直的凸脊822配合在这些凹槽821中。器皿820以两种方式配合在该轴上，第一位置相对于第二位置绕轴线旋转180°。凸脊822能够在凹槽821中以滑动方式移动。
器皿830是与图4a和4c中的器皿类似的器皿。其内伸长元件具有4个纵向凹槽831，在由隔间提供的该内伸长元件的每个内壁中都存在一个。轴具有大致交叉状的横截面，包括轴801上的4个互相垂直的凸脊832。每个凸脊均配合在其中一个隔间的凹槽831中。器皿830以4种方式配合在所述轴上。凸脊832能够在凹槽831中以滑动方式移动。
本领域技术人员应理解，针对图1至6描述的器皿的其它特征可以与图7和8公开的驱动系统相组合。
参考图9，根据本公开的又一可替代器皿901被示出为生物反应器900的一部分。相同的附图标记指示了关于图1的器皿1公开的类似特征。
内部空间2的体积由多个弓形部分921、922、923和924(在此特定情况中，为4个四分之一部分)提供。
每个所述部分分别通过外管状壁部9441、9442、9443、9444提供外管状壁4的一部分。每个弓形部分别通过内伸长壁部9451、9452、9453、9454提供内伸长壁5的一部分。
每个所述弓形部分都具有两个径向延伸的弓形壁。作为实例，弓形部分921具有两个径向延伸的弓形壁9411和9412。这些弓形壁是可透液体和气体的。
第一封盖和第二封盖分别在外管状壁的第一外端和第二外端处对弓形部分的体积2进行限界和封闭，因此封闭该器皿的体积2。
每个弓形部分还可设有两个流体可渗透分隔件9471和9472，这两个流体可渗透分隔件9471和9472将每个弓形部份的内部空间分为3个隔间981、982和983。流体可渗透分隔件971和972在与管状轴线905方向平行的纵向方向944上从内伸长壁5延伸至外管状壁4并从第一封盖延伸至第二封盖。其中一个隔间982设有填充物3。另两个隔间981和983未设有所述填充物。这些分隔件可与图3中的器皿的分隔件类似或相同。
器皿901以可旋转方式安装在容器900内。该容器被部分地填充有培养介质903，使得液面904可选地不升高至高于生物反应器900的轴线905。器皿901绕该轴线905旋转，该轴线905等同于器皿901的纵向轴线。该器皿的纵向轴线是与外管状壁的纵向方向平行的轴线。
每个隔间981和983都设有多个适当的孔洞，例如分别沿内壁9451、9452、9453、9454的纵向狭缝991。每个外管状壁部9441、9442、9443、9444分别设有多个孔洞或由多孔材料、例如液体和气体可渗透材料制成。当这种流体可渗透外管状壁在部分地填充有培养介质903的容器900内旋转使得仅外管状壁的一部分被浸没在培养介质903中时，可为所述隔间中的填充物3提供穿过外管状壁流入该体积内的培养介质903。当该器皿将在容器内旋转时，培养介质903的一部分可与所述填充物一起受到拖曳。培养介质903还可填充内伸长壁的内部空隙9450。培养介质903可穿过孔洞991流动至部分981和982中或从部分981和982中流出，可选地，分别流动至相邻的部分982、981。
图10和10a-10c示出了器皿1000的进一步的实例，该器皿1000包括形成纵向壁的主体1002并在端部为帽1004、1006的形式。如图所示，帽1004、1006可以是可移除的，并在连接位置中形成用于在主体1002中容纳任何流体的液密密封。每个帽1004、1006可包括开口1004a、1006a，该1004a、1006a形成用于接收培养介质的入口或出口(参见图11)，但也可将该入口和出口均设置在同一个帽中，或者设置在主体1002的纵向壁中。
设置有至少一个流体可渗透结构(在所示的情形中，是一对流体可渗透结构)，例如被穿孔的隔板1008、1010，用于形成容纳任何填充物的隔间1012(参见图12)。每个隔板1008或1010中的穿孔可在形状和尺寸上被设定，以控制流体在隔间1012中的流动以及在隔间1012中的停留时间，并且这些隔间可以彼此相同或不同。
所述填充物可包括上述结构中的任一种，但在一个实施例中，可包含纤维(例如机织或无纺聚酯纤维)，尤其是无纺PET纤维。能以下列方式设置该填充物，即：使得它完全占据器皿1000的隔间，并因此沿圆周接触主体1002的壁的内表面以及所述流体可渗透结构(例如隔板1008、1010)。
图11示出了器皿1000可与旋转装置1100相关联。装置1100可包括一对辊1102，用于接收、支撑器皿1000并使器皿1000绕主体的纵向轴线旋转。在此情况下，器皿1000可设有大致圆柱形主体1002，该主体1002适于接合辊1102并由辊1102旋转，以帮助分布穿过所述隔间中存在的任何填充物的任何流体(例如，培养介质，或者任何清洗剂或恢复剂)。
管状连接器1014、1016也可设置成与入口1004a和出口1006a相关联，以将流体输送至所述隔间。这可在器皿1000固定不动的同时或在它旋转的同时完成。在后一种情况下，连接器1014、1016能够以允许相对旋转的方式连接，例如通过使用经由卡扣接合产生的旋转接头或通过使用轴承而相对旋转。可使用诸如O形环的密封件来帮助防止任何泄漏并帮助保持细胞培养所期望的无菌状态。
图10-12中的器皿1000的一个优点在于其结构的简单性。例如，在所示的实施例中，器皿1000不包括传感器、探针、搅拌器等。在希望它包括这些结构的情况下，它可以包括这些结构，并且如图13所示，可通过将器皿1000与储液器1200以闭环回路连接来实现。储液器1200可包括任何数目的传感器等，以测量被循环的流体的一种或多个特性，并且它可包括一次性容器(例如柔性袋)，以避免清洁和消毒的必要。也可设置有泵，例如蠕动泵1202，用于使流体经由该回路循环。
现在将参考图14-16描述该公开的进一步的方面。在该实施例中，可根据任何上述细节构造该器皿1300(因而形成一个滚瓶)，并且该器皿1300包括入口1302和出口1304。入口1302和出口1304均可连接至导管，在不过度地固定(biding)或扭转该导管的情况下，该导管允许器皿1300以不干扰流体传输的方式旋转，因而可在该器皿旋转的同时允许流体连续地流入器皿1300中以及从器皿1300中流出。具体地，该导管可包括具有敞开端的挠性管306，以分别连接至入口1302或出口1304，并且可在两个相反端处与任何流体储液器相关联。也可提供一种适当的泵送设备，用于使流体流过该导管和器皿1300。
图15和16示出了使用图14中的包括适合允许旋转的导管的器皿的实施例的一种可能方式。特别地，如图15所示，可使用适当的旋转器(例如辊1308)使器皿1300在第一方向上(例如顺时针)旋转一整圈或更多圈。可能但又不约束该导管的情况下，所述圈数是可变的，但可以预期到的是，2-3圈应该是可能的最小值。然后，器皿1300可在相反的第二方向上旋转一整圈或更多圈。更特别地，该圈数可以是在第一方向上将挠性管恢复至其原始位置的圈数，加上在第二方向上的相应圈数，只要该挠性管不约束或以其它方式干扰流体传输即可。上述旋转和反向旋转可连续第或间断地发生，并且这同样适用于经由该导管输送和回收流体。
回头参考图14，还应理解，在器皿1300包括传感器1310的情况下，该传感器1310也可连接至用于检测的任何能量源。在该情况下，也可盘绕或缠绕任何输电线，例如电缆1312，以便在无扭转或约束的情况下以上文提到的方式允许相对旋转。再一次，希望将任何传感器等布置在任何再循环回路中，因为这降低了器皿1300的成本。
图16和17示出了滚瓶形式的器皿1400的、所推荐的布置结构的其它细节。例如，入口1402和出口1404可设置在公共壁1400a中。入口1402也可与位于固定床内的流体可渗透内圆柱体1400b的管相关联，这有助于确保所引入的流体(气体、液体或两者)不是简单地经由入口1402立即流出。
图17也示出了可通过在再循环回路中布置喷射器1420(例如转子流量计)而将气体引入液体中。该布置可直接处于入口1402的上游。如图18所示，这种与液体流动相关联的气体引入方式有利地帮助减少泡沫的出现并提高质量转移速度，因为气体保留在被液体分离的气穴内(参见图19)。图18也示出了与出口1404相关联的传输线1422返回至储液器1424，可通过所示的过滤器1426对储液器1424通气，以避免用于与器皿1400直接连接的通风孔。
应理解，可向所述器皿和生物反应器添加其它元件。作为实例，所述内伸长壁可以是伸长管状的，可选地是圆柱形壁。内管状壁的内部空隙可用于容纳一个或多个传感器，例如温度传感器、位置传感器(例如，用于限定所述器皿相对于旋转轴线的方向)、光学传感器(例如，用于基于培养介质(例如细胞培养介质)的颜色产生数据)、pH值传感器、氧传感器(例如溶解氧(DO)传感器)、CO2传感器、氨传感器或细胞生物量传感器(例如，浊度密度计)。这些传感器可另外地或可选地位于所述封盖中或封盖上。
该器皿也可适应灌注、连续添加新鲜的营养介质以及抽出等体积的已使用介质、允许实现尽可能近似地接近活体情形的细胞培养条件。灌注细胞培养物与例如酶葡萄糖生物传感器的组合允许连续监控细胞培养的葡萄糖消耗。
还应理解，可以为所述外壁并可选地为所述内壁提供加热元件，例如加热垫，用于加热或维持所述器皿内的介质和填充物的温度。
实例
实例1：对填充物材料的氧运输
以无纺PET纤维组成的66g载体(约500ml的填充床)填充PVC圆柱形器皿(长度120mm、内径75mm，外径90mm)，该器皿具有外壁、穿孔的内壁、两个封盖，其中一个封盖包括帽。该器皿填充有350ml的水。该器皿的所述帽由具有海绵的硅帽(Siliconsen培养塞，飞世尔科技Bioblock)封闭。由放置到该器皿内的荧光DO探针(德国雷根斯堡市Presens公司)测量氧化吸收动力学数据(在探针处于液体中时完成测量)。该器皿的帽被开启，并且氮气涌入器皿中，直到氧完全解吸(0％DO)。以Silicosen培养塞封闭该器皿，并将瓶子防止在辊站上。培养塞的海绵允许空气流入。通过测量氧气浓度随着时间的增长来获得氧吸收动力学数据。以多个不同的转速执行该实验。在2.60rpm、5rpm和6.65rpm下，液体中的DO已经分别在约6分钟、5分钟和4分钟内从0％增长至75％(对应于13h-1、16h-1、38h-1的KI.a)。
实例2：部分填充的器皿的小规模细胞生长
以无纺PET纤维组成的1.33g载体填充具有1350ml内部空间体积且由4个分隔件限界(限定90度的角度)的圆柱形器皿(长120mm，内径70mm，外径130mm)，包含10ml的填充床部分，该圆柱形器皿具有玻璃外壁、穿孔的不锈钢内壁、一个玻璃封盖和一个含帽的不锈钢封盖。该器皿的帽由Siliconsen培养塞封闭。该器皿可经消毒并填充有250ml的培养介质(具有1.8g/L葡萄糖的MEM，5％的胎牛血清和1％的非必需氨基酸)，并且接种12.2x106MDBK细胞(马达氏牛肾细胞)(即1.2x106细胞/cm3的填充床)。将该器皿放置在辊上(6.5rpm)，在37℃下置于培养皿中。通过所述帽供应的气体足以使细胞生长7天的时长。在培养5天后，细胞密度达到18.2x106细胞/cm3，并且更换介质。7天后，细胞密度达到46.0x106细胞/cm3(即，生物质在7天内增长了38.4倍)。
用于实现具体实施本发明的器皿的目标的其它布置结构对本领域技术人员来说将是明显的。应理解，虽然已经在本文中针对装置的各种实施例公开了优选实施例、特定结构和构造以及材料，但在不偏离由所附权利要求限定的本发明的范围内，可进行形式和细节上的各种修改和变型。例如，上文给出的任何公式都仅代表可用的程序。可向框图中增加功能或从中删除功能，并且，可在功能块之间互换操作。在本发明的范围内，可向所描述的方法增加步骤或从中删除一些步骤。

Claims (96)

1.一种用于细胞培养的器皿，所述器皿具有用于细胞生长的内部隔间，所述器皿包括：
-外管状壁，所述外管状壁在纵向方向上延伸，所述外管状壁在径向方向上划定所述内部隔间的外边界；
-第一端和第二端，所述第一端和第二端分别在所述外管状壁的第一外端和第二外端处对所述内部隔间限界；以及
-填充物，所述填充物处于所述内部隔间中并包括纤维基质。
2.根据权利要求1所述的器皿，进一步，其中所述第一端和第二端包括可移除帽。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的器皿，其中，所述第一端包括入口，并且所述第二端包括出口。
4.根据权利要求1所述的器皿，还包括位于所述隔间内的一个或多个流体可渗透隔板，用于接触所述纤维基质。
5.一种系统，该系统包括根据权利要求1至4中的任一项所述的器皿以及用于旋转至少所述填充物的旋转器。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述旋转器包括用于接触所述器皿的所述外管状壁的辊。
7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述旋转器包括磁性联接件。
8.根据权利要求5至8中的任一项所述的系统，还包括闭环回路，用于将流体输送至所述隔间以及从所述隔间中输送出去。
9.根据权利要求8所述的系统，还包括连接至所述闭环回路的储液器。
10.根据权利要求9所述的系统，还包括与所述储液器相关联的至少一个传感器。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述传感器选自由以下项组成的组：温度传感器、位置传感器、光学传感器、pH值传感器、氧传感器、CO2传感器、氨传感器、细胞密度传感器或任何上述传感器的组合。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的器皿或系统，其中，所述纤维基质的纤维包括无纺PET纤维。
13.一种用于使细胞生长的设备，包括：
-滚瓶，所述滚瓶包括：外管状壁，所述外管状壁在纵向方向上延伸；第一端和第二端，所述第一端和第二端分别在所述外管状壁的第一外端和第二外端处对隔间进行限界；以及填充物，所述填充物处于所述隔间内并包括纤维基质；和
-旋转器，所述旋转器用于旋转所述填充物。
14.根据权利要求13所述的设备，还包括位于所述隔间内的第一和第二间隔开的第一流体可渗透隔板。
15.根据权利要求13或权利要求14所述的设备，还包括闭环回路，用于将流体输送至所述隔间以及从所述隔间中输送出去。
16.根据权利要求15所述的设备，还包括连接至所述闭环回路的储液器。
17.根据权利要求16所述的设备，还包括与所述储液器相关联的至少一个传感器。
18.一种用于细胞培养的器皿，所述器皿具有用于细胞生长的内部隔间，所述器皿包括：
-外管状壁，所述外管状壁在纵向方向上延伸，所述外管状壁在所述纵向方向上划定所述内部隔间的外边界；
-第一端和第二端，所述第一端和第二端分别在所述外管状壁的第一外端和第二外端处对所述隔间进行限界；
-填充物，所述填充物处于所述隔间内；以及
-至少一个流体可渗透隔板，所述至少一个流体可渗透隔板位于所述隔间内。
19.根据权利要求18所述的器皿，其中，所述隔板包括穿孔板。
20.一种用于培养细胞的方法，包括：
向滚瓶提供包括纤维基质的填充物；
将流体输送至所述滚瓶中；和
旋转所述填充物。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，旋转所述填充物的步骤包括在所述输送步骤之后旋转所述滚瓶。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，旋转所述填充物的步骤包括在所述滚瓶保持固定不动的同时旋转所述填充物。
23.根据权利要求20所述的方法，还包括在所述旋转步骤期间从所述滚瓶中抽出流体的步骤。
24.根据权利要求20所述的方法，还包括在所述抽出步骤之后检测所述流体的特性的步骤，并且进一步包括在所述输送步骤期间使所抽出的流体返回至所述滚瓶中的步骤。
25.一种用于细胞培养的器皿，所述器皿具有用于细胞生长的内部隔间，所述器皿包括：
-外管状壁，所述外管状壁在纵向方向上延伸，所述外管状壁在所述纵向方向上划定所述内部隔间的外边界；
-第一端和第二端，所述第一端和第二端分别在所述外管状壁的第一外端和第二外端处对所述隔间进行限界；
-填充物，所述填充物处于所述内部隔间中；以及
-导管，所述导管将用于培养细胞的流体输送到所述内部隔间中。
26.根据权利要求25所述的器皿，其中，所述导管包括挠性管。
27.根据权利要求26所述的器皿，还包括用于连接至所述挠性管的入口。
28.根据权利要求26或权利要求27所述的器皿，还包括用于连接至所述挠性管的出口。
29.根据权利要求25所述的器皿，还包括入口和出口。
30.根据权利要求29所述的器皿，其中，所述导管包括连接至所述入口的第一挠性管和连接至所述出口的第二挠性管。
31.根据权利要求29所述的器皿，其中，所述入口和所述出口设置在所述器皿的公共壁上。
32.根据权利要求29所述的器皿，其中，所述入口连接至在所述内部隔间内延伸的管，以在远离所述出口的位置处输送流体。
33.根据权利要求25至32中的任一项所述的器皿，还包括连接至所述器皿的传感器，所述传感器与挠性输送管线相关联。
34.根据权利要求25至33中的任一项所述的器皿，还包括连接至所述导管的气体喷射器。
35.根据权利要求34所述的器皿，其中，所述喷射器包括转子流量计。
36.根据权利要求25至35中的任一项所述的器皿，还包括用于与所述导管连接的旋转接头。
37.一种用于培养细胞的系统，所述系统包括根据权利要求25至36中的任一项所述的器皿，该器皿位于包括所述导管的再循环回路上。
38.根据权利要求37所述的系统，其中，所述导管在一端处连接至所述器皿并在另一端处连接至储液器。
39.根据权利要求35所述的系统，其中，所述储液器包括过滤器和/或传感器。
40.一种用于培养细胞的方法，包括：
(a)沿第一方向旋转具有固定填充物的容器；和
(b)在沿所述第一方向旋转之后，沿第二方向旋转所述容器。
41.根据权利要求40所述的方法，包括：在沿所述第一方向旋转的步骤期间将流体输送至所述容器。
42.根据权利要求40所述的方法，包括：在沿所述第一方向旋转的步骤期间将流体输送至所述容器。
43.根据权利要求41或权利要求42所述的方法，还包括以下步骤：在所述输送步骤之前，将所述容器连接至包括挠性管的导管。
44.根据权利要求41至43中的任一项所述的方法，其中，所述流体包括液体，并且所述方法还包括以下步骤：在所述输送步骤之前，将气体喷射到所述液体中。
45.根据权利要求41至44中的任一项所述的方法，其中，对所述容器在所述第一方向和第二方向中的每个方向上的至少一次完整旋转完成所述旋转。
46.根据权利要求41至44中的任一项所述的方法，其中，对所述容器在所述第一方向和第二方向中的每个方向上的至少两次完整旋转完成所述旋转。
47.根据权利要求41至44中的任一项所述的方法，其中，对所述容器在所述第一方向和第二方向中的每个方向上的至少三次完整旋转完成所述旋转。
48.根据权利要求41至47中的任一项所述的方法，还包括以下步骤：重复所述步骤(a)和(b)。
49.一种用于细胞培养的器皿，所述器皿具有环状内部空间，所述环状内部空间包含适合细胞生长的填充物，所述环状内部空间具有由以下部件限界的环状体积：
-外管状壁，所述外管状壁具有第一外端和第二外端以及在纵向方向上延伸的纵向壁，所述外管状壁在所述纵向方向上划定所述环状体积的外边界；
-第一封盖和第二封盖，所述第一封盖和第二封盖分别在所述外管状壁的第一外端和第二外端处对所述环状体积限界并封闭所述环状体积；
-内伸长壁，所述内伸长壁的第一外端被朝着所述外管状壁的第一外端定向，所述内伸长壁的第二外端被朝着所述外管状壁的第二外端定向，所述内伸长壁位于所述外管状壁内，所述内伸长壁在所述纵向方向上延伸并划定所述环状体积的内边界，所述内边界被所述外边界包围。
50.根据权利要求49所述的器皿，其中，与所述外边界相切并具有在纵向方向上的轴线的最小圆柱体具有直径Dmax，所述内边界与外边界之间的沿径向方向的最大距离在Dmax的5％至45％之间的范围内。
51.根据权利要求49或50中的任一项所述的器皿，其中，与所述外边界相切并具有在纵向方向上的轴线的最小圆柱体具有直径Dmax，所述内边界与外边界之间的沿径向方向的距离在Dmax的5％至45％之间的范围内。
52.根据权利要求49至51中的任一项所述的器皿，其中，所述填充物是适合黏附细胞生长的填充物。
53.根据权利要求49至51中的任一项所述的器皿，其中，所述填充物是适合悬浮培养的填充物。
54.根据权利要求49至53中的任一项所述的器皿，其中，所述填充物选自由以下项组成的组：机织或无纺微纤维、多孔碳和壳聚糖基质。
55.根据权利要求49至54中的任一项所述的器皿，其中，所述器皿还包括至少第一流体可渗透分隔件和第二流体可渗透分隔件，所述第一流体可渗透分隔件和第二流体可渗透分隔件将所述内部空间分为至少两个隔间，其中：
-所述流体可渗透分隔件在与管状轴线的方向平行的纵向方向上从所述内伸长壁延伸至所述外管状壁并从所述第一封盖延伸至所述第二封盖，并且
-所述第一隔间和第二隔间中的一个不包含填充物。
56.根据权利要求55所述的器皿，其中，无填充物的所述隔间的体积在所述内部空间的所述环状体积的25％至90％之间。
57.根据权利要求55至56中的任一项所述的器皿，其中，所述流体可渗透分隔件是可透液体和气体的，并且适合于保持所述填充物。
58.根据权利要求49至57中的任一项所述的器皿，其中，所述第一封盖和第二封盖中的至少一个设有至少一个连接器，用于向所述内部空间提供介质和/或气体和/或从所述内部空间中抽取介质和/或气体。
59.根据权利要求58所述的器皿，其中，所述第一封盖和第二封盖中的至少一个包括不止一个连接器，用于向所述内部空间提供介质和/或气体和/或从所述内部空间中抽取介质和/或气体。
60.根据权利要求58至59中的任一项所述的器皿，其中，所述第一封盖和第二封盖中的至少一个设有至少一个连接器，用于向所述内部空间提供介质和/或气体和/或从所述内部空间中抽取介质和/或气体，包括所述至少一个连接器的所述至少一个封盖被定位成使得所述至少一个连接器适合向其中不存在填充物的所述隔间中提供介质和/或气体和/或从不存在填充物的所述隔间中抽取介质和/或气体。
61.根据权利要求58至60中的任一项所述的器皿，其中，所述至少一个连接器包括用于连接柔性导管的紧密配合接头。
62.根据权利要求58至61中的任一项所述的器皿，其中，所述至少一个连接器靠近所述外管状壁设置在所述封盖中。
63.根据权利要求49至62中的任一项所述的器皿，其中，所述内伸长壁位于所述外管状壁的中心。
64.根据权利要求49至63中的任一项所述的器皿，其中，所述外管状壁由圆柱形管状元件提供。
65.根据权利要求63所述的器皿，其中，所述内伸长壁由圆柱形元件提供。
66.根据权利要求65所述的器皿，其中，所述内伸长元件被同轴地设置在所述外管状壁内。
67.根据权利要求65至66中的任一项所述的器皿，其中，所述内伸长壁具有基于与所述内伸长壁的纵向方向垂直的平面的径向截面，所述径向截面的形状选自以下的组：圆形、卵圆形、椭圆形、正方形、矩形和圆弓形。
68.根据权利要求67所述的器皿，其中，所述内伸长壁具有基于与所述内伸长壁的纵向方向垂直的平面的径向截面，所述径向截面具有圆弓形形状，所述圆弓形具有大于180°的中心角。
69.根据权利要求49至68中的任一项所述的器皿，其中，所述内伸长壁是管状壁。
70.根据权利要求49至69中的任一项所述的器皿，其中，所述内伸长壁被联接在相对于所述外管状壁而言的固定位置。
71.根据权利要求70所述的器皿，其中，所述内伸长壁由内伸长元件提供，所述外管状元件由外管状元件提供，所述内伸长元件和所述外管状元件被一体地成型。
72.根据权利要求49至71中的任一项所述的器皿，其中，所述外管状壁具有基于与所述外管状壁的纵向方向垂直的平面的径向截面，所述径向截面具有从以下组中选择的形状：圆形、卵圆形、椭圆形、正方形或矩形。
73.根据权利要求49至72中的任一项所述的器皿，其中，所述外管状壁和所述内伸长壁是圆柱形管状壁，并且其中，所述外管状壁和所述内伸长壁之间的所述内部空间的径向宽度在所述外管状元件的直径的5％至35％之间的范围内。
74.根据权利要求49至73中的任一项所述的器皿，其中，所述内伸长壁被同轴地设置在所述外管状壁内。
75.根据权利要求49至74中的任一项所述的器皿，其中，所述内部空间具有100毫升至25升的体积。
76.根据权利要求49至75中的任一项所述的器皿，其中，所述外管状壁的直径与所述器皿的长度之比在10/25至100/25之间。
77.根据权利要求49至76中的任一项所述的器皿，其中，所述第一封盖和第二封盖中的至少一个包括联接元件，用于将所述外管状壁联接至用于旋转所述外管状壁的驱动单元。
78.根据权利要求49至77中的任一项所述的器皿，其中，所述内伸长壁能够由内中空伸长元件提供，所述第一封盖密封所述内伸长元件的第一外端。
79.根据权利要求49至78中的任一项所述的器皿，其中，所述内伸长壁由内中空伸长元件提供，所述第二封盖密封所述内伸长元件的第二外端。
80.根据权利要求49至79中的任一项所述的器皿，其中，所述内伸长壁是流体可渗透壁，和/或所述外管状壁是流体可渗透壁。
81.根据上述权利要求中的任一项所述的器皿，还包括用于振动所述器皿的振动器。
82.一种用于细胞培养的生物反应器，所述生物反应器包括根据权利要求49至80中的任一项所述的一个或多个器皿，其中，所述一个或多个器皿被设置成使得所述一个或多个器皿的管状轴线基本水平且能够沿纵向轴线旋转。
83.根据权利要求82所述的生物反应器，其中，所述一个或多个器皿包括柔性导管，用于将所述器皿的内部空间联接至介质和/或气体的储存器。
84.根据权利要求82至83中的任一项所述的生物反应器，所述生物反应器包括驱动构件，所述驱动构件能够交替地顺时针和逆时针旋转所述外管状壁。
85.根据权利要求84所述的生物反应器，所述生物反应器还包括驱动辊，所述驱动辊用于通过接触所述外管状壁的外表面而旋转所述外管状壁。
86.一种用于培养细胞的方法，所述方法包括：
a)将下列物质引入到根据权利要求49至81中的任一项所述的器皿中：
-细胞，和
-培养介质；
b)将所述器皿定位成使得所述外管状壁的纵向方向基本水平，所述外管状壁能够沿与所述外管状壁的纵向方向平行的轴线旋转；以及
c)使所述器皿的所述外管状壁沿所述轴线旋转。
87.根据权利要求86所述的方法，其中，所述细胞是贴壁细胞，并且通过黏附细胞生长来获得所述细胞的所述培养。
88.根据权利要求86所述的方法，其中，所述细胞是非贴壁细胞，并且通过悬浮培养来获得所述细胞的培养。
89.根据权利要求86至88中的任一项所述的方法，其中，当使所述器皿处于至少一个径向位置时，所述培养介质的上部流体液面至少达到所述内伸长壁。
90.根据权利要求86至89中的任一项所述的方法，其中，当使所述器皿处于至少一个径向位置时，所述培养介质的上部流体液面低于所述内伸长壁。
91.根据权利要求86至90中的任一项所述的方法，其中，在敞开空间中设置的介质的体积在所述器皿的内部空间的所述环状体积的25％至100％之间。
92.根据权利要求86至91中的任一项所述的方法，其中，使所述外管状壁交替地顺时针和逆时针旋转。
93.根据权利要求86至92中的任一项所述的方法，其中，以每分钟0.1至25转之间的最大角速度执行绕所述轴线的旋转。
94.根据权利要求86至93中的任一项所述的方法，其中，管状壁具有与所述内部空间相反定向的外表面，所述外表面具有最高达10cm/秒的最大线速度。
95.根据权利要求86至94中的任一项所述的方法，还包括以下步骤：化验和/或更换所述器皿的所述内部空间中的介质和/或气体。
96.根据权利要求86至95中的任一项所述的方法，还包括振动所述器皿的步骤。
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