CN113039264A - 具有过滤器的生物反应器 - Google Patents

Abstract

一种细胞袋生物反应器包括提供多个多孔隔膜以限定过滤器腔的堆叠式过滤器。另外，细胞袋生物反应器内的过滤器可被拴系，以便帮助在生物反应器操作期间维持过滤器的各个隔膜被润湿。

Description

具有过滤器的生物反应器

技术领域

本发明涉及生物处理技术的领域。更具体地，本发明涉及具有设置于其中的一个或多个过滤器的生物反应器。

背景技术

进行用于生产再生医药的细胞培养，其目的是采集可随后注射到患者体内的细胞。细胞的健康和活力是至关重要的。细胞需要在受控条件下增殖并且被供给以营养物来生长。一种在商业上成功的一次性生物反应器系统使用放置于可摇摆平台上的柔性细胞袋生物反应器。生物反应器部分地利用液体细胞培养基填充，并且，感兴趣的细胞被引入到生物反应器中。培养基和细胞仅接触定位于摇摆平台上的预消毒、一次性的腔室。平台的摇摆运动引发培养流体中的波浪，并且由此提供持续的混合和氧转移，从而造成用于细胞生长的稳健环境。生物反应器不要求清洁或消毒，并且提供操作简易性和免于交叉污染的保护。

灌注生物反应器通过以下方式而使细胞生长：连续地为生物反应器供给新鲜的细胞培养基，以便将用过的细胞培养基全部更换，同时在生物反应器中维持细胞培养基的体积恒定。细胞达到稳定增殖状态，并且可维持于该状态达数周，直到实现所要求的细胞密度为止。灌注生物反应器典型地采用位于生物反应器内的过滤器，以用于从生物反应器过滤出用过的细胞培养基和抑制细胞生长的有毒的细胞代谢物两者，同时在生物反应器内保留健康且活的细胞。

在US9017997B2中公开了一种类型的灌注生物反应器，其中，过滤器附连到生物反应器的底壁的内表面，并且因而不会漂浮于培养基的表面上。过滤器的这种放置防止过滤器由于扭转或粘贴到生物反应器的壁而被损坏。然而，过滤器可容易被堵塞并且淤塞。类似地，WO2012/158108A1公开了一种用于在微载体上培养细胞的灌注生物反应器，其中，过滤器固定到生物反应器的壁的内表面。此外，WO2015/034416A1公开了一种具有适合于细胞的渗析培养的内部渗析模块的生物反应器。渗析隔间形成为可自由地移动的成捆的中空纤维隔膜、附接到袋的内壁的小袋、自由地移动的小袋或固定到袋的内壁的隔膜片材。

在WO2017/055059A1中公开了另一种灌注生物反应器，其中，过滤器由过滤器保持装置保持。过滤器保持装置附接到生物反应器的内壁，使得在过滤器与生物反应器的内壁之间存在有限的空间，并且，在生物反应器中提供的液体培养基可流动于过滤器的两侧上。虽然过滤器保持装置的这种布置引起交叉流动过滤效果，但由于过滤器与生物反应器的内壁之间的有限的空间，该布置在减少过滤器的堵塞和淤塞的方面相当受限。

在US6544788中所公开的灌注生物反应器中，灌注过滤器构造成在生物反应器的摇摆运动期间在液体细胞培养基的顶部上自由地移动。图1描绘在这样的现有技术中使用的典型的过滤器10。过滤器10采用堆叠材料设计，其中，多孔平面隔膜12形成堆叠件的底表面，相对刚性的平面网14形成中间层，并且，不透流体的平面薄膜16形成顶层。网14在限定于隔膜12和薄膜16的相对的表面之间的过滤器腔15内延伸。薄膜16用于支撑多孔隔膜12，并且包括排空端口18，排空端口18作为用于使通过隔膜12朝上过滤到过滤器腔15中的废物材料经由从端口18延伸到形成于生物反应器的顶表面上的端口的细长中空管道20来从过滤器10向外被指引的途径。过滤器10通过排空管道20而拴系到生物反应器的顶表面。生物反应器的摇摆运动通过由过滤器相对于细胞培养基的切向运动产生的湍流来防止过滤器由于任何碎片的侵蚀而堵塞。然而，由于过滤器构造成自由地移动，因而这可导致过滤器的扭转和转动，由此损坏过滤器。该设计还可引起过滤器粘贴到生物反应器的内壁，因而损害细胞培养基的气体交换和过滤。而且，在过滤器漂浮于细胞培养基的表面上时，如果整个隔膜表面未湿透，则灌注过程可能失败。例如，如果过滤器隔膜屈曲，则使得整个隔膜未完全地暴露于细胞培养基。排空泵然后还将抽吸空气而非仅仅细胞培养基，这可导致利用空气而非用过的细胞培养基对废物收集袋逐渐进行充胀以及导致可变灌注速率。通过过滤器拉动空气的该现象被称为‘冒泡’。冒泡的减轻可能要求在生物反应器袋部分地装满流体时通过生物反应器袋而人工地按压于过滤器上，以便使过滤器完全地浸没，或改变该过程，以便利用流体完全地填充生物反应器袋，以便在启动生物反应器过程之前取回流体之前，使过滤器浸没并且完全地被润湿。

发明内容

本发明提供在过滤器堆叠件的两个主要表面而非仅单侧处将多孔隔膜并入的堆叠式过滤器设计。该设计允许过滤器的总体占用面积的减小，因为废物可从顶部隔膜表面和底部隔膜表面两者被泵送通过，即，废物可从过滤器上方和下方两者被抽吸。另外，通过将两个隔膜维持于润湿状态，过滤器设计减轻空气被泵送通过的可能性，因为任何润湿区域都将会将流体拉动到过滤器堆叠件中并且然后从细胞袋生物反应器向外拉动。

在其中细胞被灌注的细胞扩增操作期间，本发明的过滤器可允许流体更大程度地暴露于隔膜表面并且因此允许从生物反应器泵送的将被准许进入过滤器中的废物的体积增大。另外，过滤器尺寸的优化也可减小过滤器在生物反应器中的总体占用面积。此外，通过将端口放置于过滤器堆叠件的底部而非顶部上，过滤器设计降低空气被泵送通过的可能性，因为任何润湿区域都将会将流体拉动到过滤器堆叠件中并且拉动到底侧端口。

本发明进一步提供一种从细胞袋生物反应器的底表面拴系的灌注过滤器，因而提供位于流体体积内的用于过滤器的锚定点。控制系绳的长度将允许过滤器贯穿培养过程保持被润湿，这减轻过滤器漂浮到表面并且过滤器的部分未暴露于流体或以其它方式湿透的风险。

备选地，本发明可通过选择性地将废物管道拴系到生物反应器袋的底表面而将过滤器拴系到生物反应器袋的底部，从而允许管道接近过滤器的部分从底表面上升，以便将过滤器维持于生物反应器腔室的预限定的受约束体积内，使得过滤器的隔膜保持被润湿。

合乎期望地，将在细胞治疗和生物处理应用中使用本发明的过滤器和系绳，以便使过滤器漂浮于培养体积的顶表面上并且吸入空气的风险最小化。本发明减小风险和对于贯穿该过程人工地操纵生物反应器的需要。此外，由于本发明避免人工地操纵袋以确保润湿或改变要求生物反应器在充胀之前利用液体填充的单元操作的需要，因而可简化使用者过程。

附图说明

图1示出现有技术的生物反应器过滤器的横截面视图。

图2示出本发明的过滤器的仰视斜视图。

图3示出通过线X-X截取的图2的生物反应器过滤器的横截面视图。

图4示出图2的过滤器的仰视分解视图。

图5示出具有本发明的过滤器的细胞袋生物反应器的俯视斜视图。

图6描绘作为生物反应器系统的部分的摇摆平台上的本发明的细胞袋生物反应器。

图7示出采用到本发明的过滤器的系绳的本发明的细胞袋生物反应器的侧视图。

图8示出在生物反应器过滤器下方拴系流体管道的本发明的细胞袋生物反应器。

图9示出采用本发明的备选系绳的细胞袋生物反应器。

图10描绘图9的系绳的近视图。

图11描绘本发明的另一细胞袋生物反应器，该细胞袋生物反应器拴系过滤器，以便在离开生物反应器的上表面之前，在过滤器下方拉动废弃流体。

图12描绘本发明的备选过滤器的仰视斜视图。

图13描绘图12的过滤器的局部斜视分解视图。

图14描绘通过线Y-Y截取的图12的过滤器的横截面视图。

图15描绘将图12的过滤器并入的生物反应器。

具体实施方式

图2-4描绘本发明的示例性的堆叠式过滤器110。过滤器110包括第一平面多孔隔膜112和第二平面多孔隔膜116，第一平面多孔隔膜112和第二平面多孔隔膜116围绕基本上平面的开放网114沿着边缘113沿周界结合，开放网114横跨限定于隔膜112和隔膜116的未结合的部分之间的过滤器腔115延伸。过滤器110进一步包括底部隔膜112上的端口118。合乎期望地，端口118是围绕由隔膜112限定的扩大的孔口119(在图4中以假想线示出)附接到隔膜112的开放配件。端口118连接到细长中空流体管道120，细长中空流体管道120延伸到位于生物反应器的表面上的第二端口。管道120因而能够将已经经过隔膜112和隔膜116进入腔115中的废物通过端口118向外引导并且因而从其相应的生物反应器向外引导。如在本领域中已知的，端口118典型地包括短的中空圆柱形区段，其具有在那里从一端向外伸出的环形边沿。环形边沿可结合到隔膜112的任一个主要表面，使得端口118可以说是结合到隔膜112上或在孔口119处延伸通过隔膜112，以形成到管道120的不透流体的连接。

隔膜112和隔膜116中的各个、网114、端口118以及管道120由适合于如在本领域中已知的生物处理操作的生物相容性亲水材料形成。如在本领域中已知的，隔膜112和隔膜116的沿周界结合以及端口118和管道120的结合通过适合于生物处理操作并且对于制药操作而言相容的手段。通过说明而非限制的方式，隔膜112和隔膜116可由超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、尼龙或聚醚砜(PE)形成，网114可由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETE)形成，而端口118和管道120可由任何合适的塑料或橡胶材料形成。过滤器110可在细胞治疗和生物处理操作中使用，以降低空气而非废物材料在灌注过程期间被泵送到废物的风险。具有顶部隔膜和底部隔膜两者的本发明的灌注过滤器设计提供更多的表面区域以用于使细胞迁移通过而到达废物，并且在与其它特征联合而使用时，可解决被泵送到废物袋中的任何空气。形成于网114中的开口114a分别大于隔膜112的孔隙112a和隔膜116的孔隙116a。设想网114可接近交织晶格结构或如下的任何其它结构：该结构提供隔膜112与隔膜116之间的分离，同时还允许已穿过隔膜112或隔膜116的渗透物横穿过滤器腔115以被引导通过孔口119并且从管道120向外引导。

图2和图4从仰视视角描绘过滤器110，而图3以相对地倒置的取向描绘过滤器110。如将在下文中示出的，本发明设想过滤器110可以以任一个取向采用，即，其中，端口118和管道120在过滤器110上方或下方突出并且延伸(其中，用语‘上方’、‘上部’和‘顶部’以及‘下方’、‘下部’和‘底部’被认为通篇关于大体上从页面的顶部(即，对应于‘上方’、‘上部’和‘顶部’)朝向页面的底部(即，对应于‘下方’、‘下部’和‘底部’)延伸的对应的重力向量)。出于本描述的目的，无论操作中的过滤器110的取向如何，隔膜112都将始终支承端口118，而隔膜116将始终相对于端口118位于过滤器腔115对面。

图5描绘根据本发明的第一实施例的细胞袋生物反应器(也被描述为生物反应器)150。生物反应器150合乎期望地是诸如与GE健康护理生命科学(GE Healthcare LifeSciences)所销售的WAVE BIOREACTOR®一起使用的单次使用式生物反应器系统的一个构件。另外参考图6，生物反应器系统包括细胞袋生物反应器150、充气/充胀泵以及多种营养品和传感器连接件(未示出)以及枢转地连接到底座142的摇摆器平台140。生物反应器150由柔性材料制成并且包括过滤器110、基本上平面的顶层152以及基本上平面的底层154。层152和层154沿着周界边缘155沿周界结合，以便限定可充胀的生物反应器腔室158。为了实现稳定性，层152和层154也可包封分别位于生物反应器150的相对的纵向端部150a和纵向端部150b处的成对的基本上刚性的细长支承杆156。

过滤器110位于腔室158内，使得废物材料可通过管道120从生物反应器150向外被引导。平台140被推动，以沿箭头A和箭头B的方向来回地摇摆，以便赋予生物反应器150内的细胞培养基151沿箭头C和箭头D的相应的方向的反向流动波浪。提供必要的氧和营养物，以用于细胞生长和生产力。生物反应器150的顶层152和底层154由适合于生物处理的材料(诸如，通过说明而非限制的方式，多层式层压透明EVA薄膜)形成。顶层152和底层154进一步典型地由允许操作人员大体上观察生物反应器腔室158的透明或半透明多层式层压薄膜形成。顶层152支承多个接近端口160，这些接近端口160在适当地连接时提供对生物反应器腔室158的接近以用于所需要的营养物、氧或传感器。例如，一个端口160可用于将新鲜液体培养基从生物反应器150的外部空间转移到生物反应器腔室158，而另一端口160可连接到氧水平传感器。生物反应器150进一步支承灌注端口162，管道120通过灌注端口162从腔室158经过顶部。本发明设想，在将废物从培养基164通过过滤器110抽吸到管道120中之前，过滤器110的隔膜112和隔膜116两者适当地被润湿。另外参考图8和图9，尽管生物反应器端口162可定位于底层154上，但考虑到袋在被充胀时的弯曲，该端口合乎期望地放置于靠近生物反应器150的侧向中心线A-A并且靠近侧向边缘节段155a的位置中，使得平台140不干扰在操作期间通过管道120的流动。

参考图7，本发明进一步设想生物反应器250，生物反应器250包括一个或多个细长系绳168，其分别具有相对的第一端部170和第二端部172并且具有在第一端部170与第二端部172之间延伸的细长系绳主体174。生物反应器250被设想为类似于生物反应器150，其中，相似的参考符号指示相似的构件，并且其中，修改如所注意到的那样。系绳168的第一端部170合乎期望地结合到底层154，而第二端部172结合到过滤器110的周界边缘113。系绳168的长度选择成以便将过滤器110维持于距底层154的所设定的距离内。合乎期望地，在将废物从生物反应器110排空期间，系绳168能够维持过滤器110的隔膜112和隔膜116两者被润湿，以防止冒泡。系绳168还应当提供纤细轮廓，在生物反应器150的摇摆期间，培养基围绕该轮廓流动，以便不产生防止被截留的培养基流经系绳的静止涡流区。本发明的各个系绳168合乎期望地由适合于在生物处理中使用的聚合物(通过说明而非限制的方式，包括EVA)的柔性条形成。合乎期望地，系绳168提供过滤器110在生物反应器150至少部分地利用如对于生物处理操作而言为已知的液体培养基填充时在腔室158的预限定的受约束体积159(由虚线描绘)内的有限移动，以便维持隔膜112和隔膜116两者的润湿。

系绳168约束过滤器110的移动，但允许过滤器110竖直地(即，朝向和远离底层154)一定程度地移动、朝向和远离边缘部分155a侧向地一定程度地移动以及朝向和远离纵向端部150a和纵向端部150b纵向地一定程度地移动，使得过滤器的移动在总体腔室158的受约束体积159内，受约束体积159可由各个系绳的松弛量、柔性或弹性预限定。理想地，受约束体积159与使用中的细胞袋的内表面隔开，以避免过滤器在使用中的细胞袋上摩擦。受约束体积159因而将在使用中随着腔室158中的液体的量和体积改变而改变并且根据系绳168和管道120的长度、定位以及柔性而改变。因而，在细胞培养过程的早期阶段(此时细胞袋相对空)，受约束体积可与细胞袋的内表面紧密地重合。但是，随着液体体积增大，细胞袋充胀，并且，该液体的所得的波浪运动在细胞袋的摇摆运动期间得到更多的能量，因此，过滤器的受约束体积于是避开细胞袋的内表面，以防止过滤器在细胞培养的该较高能量阶段与细胞袋摩擦。合乎期望地，系绳具有使得在过滤器与袋的内表面之间始终存在一定空隙(例如，至少10 mm空隙)的长度。在实践中，这可由组合地工作的多个系绳实现，其中，在过滤器的所容许的移动范围的极端情况下，至少一个系绳将绷紧，而另一个系绳松弛。另外，在本发明的生物反应器的其中管道120在过滤器与底层154之间延伸的实施例中，设想管道120还将具有与底层154的最低限度的接触，同时还有助于与层154隔开分离而支承过滤器。

因而，大体上描绘预限定的受约束体积159，以表示腔室158内的如下的区域：其中，过滤器110被约束成保持位于该区域内，并且其中，培养基流体151能够维持隔膜112和隔膜114合乎期望地贯穿生物反应器150的操作被润湿，但至少在废弃内含物正从过滤器腔115从管道120向外排空时被润湿。预限定的受约束体积159合乎期望地被限定成具有与层152和层154的分离，同时保持位于摇摆的培养基151的表面下方。系绳168合乎期望地将过滤器110松弛地维持于培养基151的表面下，这是因为系绳168并非将过滤器110抵靠例如层154而完全地约束(因为这样可出现过滤器堵塞)。本发明因而维持过滤器的隔膜完全地被培养基润湿，以避免气泡形成和利用空气填充废物袋，气泡形成和利用空气填充废物袋要求消费者使该过程中断以添加新的废物袋。

图8描绘本发明的另一生物反应器350。生物反应器350被设想为类似于生物反应器150和生物反应器250，其中，相似的参考符号指示相似的构件，并且其中，修改如所注意到的那样。生物反应器350采用针对本发明的系绳168的备选布置。图8描绘多个系绳168沿着管道120的长度的应用，其中，第一端部170和第二端部172两者结合到底层154，以便限定管道120所穿过的开放通路176。在该实施例中，系绳168大体上与生物反应器350的横向中心轴线对准，使得管道120可向外伸展到位于边缘155a下方的生物反应器端口162，使得管道120可脱离管道120搁置于其上的摇摆平台而伸展。以此方式，管道120的接近过滤器110的部分120a自由地延伸到腔室158中，但仍然根据本发明而将过滤器110维持于腔室158的预限定的受约束体积内。

本发明设想，虽然管道120的部分120a被描绘为自然地挠曲，以便朝向腔室158的预限定的受约束体积转动，但管道120可围绕部分120a形成有所赋予的弯曲部或包括布置成使管道主体转动的一个或多个弯管节段，如所示出并且描述的那样。这样的弯管节段可通过现有技术的合适的手段而结合在一起，以便与生物处理操作相容。另外，虽然端口118和管道120示出为基本上正交于平面过滤器110而延伸，但本发明进一步设想，端口118可提供管道120到过滤器110的锐角连接，以便使形成于管道120与隔膜112之间的角最小化。这样的到管道120的成角度的连接可进一步减小过滤器110与生物反应器150的下层154之间的最小间隔。

图9描绘本发明的又一生物反应器450。生物反应器350被设想为类似于生物反应器150、生物反应器250以及生物反应器350，其中，相似的参考符号指示相似的构件，并且其中，修改如所注意到的那样。生物反应器450针对系绳168的布置，其中，各个系绳168的第二端部172可合适地结合到管道120的外表面。虽然图9中的系绳168未限定用于管道120的包封通路，但各个系绳仍然合乎期望地大体上沿着生物反应器450的横向轴线对准，以便将管道120朝向位于边缘155a下方的生物反应器端口162指引，以便减轻支承生物反应器450的摇摆器平台可对通过管道120的流动造成的任何影响。管道120的部分120a也将合乎期望地弯曲，以便允许过滤器110的基本上平面的主体大体上平行于生物反应器450就位于其上的摇摆器而延伸。本发明进一步设想，在隔膜112与下层154相对地面对时，管道120的部分120a的形状可进一步确保过滤器110与层154分离。部分120a的这样的成形合乎期望地确保在将废物从过滤器120通过管道120排空之前，甚至在培养基151的更浅的深度中，过滤器120也完全地被润湿。进一步参考图10，本发明设想，虽然系绳168的第一端部170结合到底层154，但第二端部172可被环绕以结合到系绳主体174，以便限定管道120所穿过的通路178。合乎期望地部署于生物反应器450中的通路178中的各个也大体上沿着生物反应器450的横向轴线对准，以便将管道120朝向位于边缘155a下方的生物反应器端口162指引，以便减轻支承生物反应器450的摇摆器平台可对通过管道120的流动造成的任何影响。在图9和图10两者的实施例中，各个系绳168被设定尺寸并且定位成以便约束管道120的部分，使得管道120的接近或连接到过滤器110的部分120a自由地延伸，以便根据本发明而使过滤器限制于生物反应器腔室的预限定的受约束体积159。

合乎期望地，系绳和/或管道被定位并且设定尺寸成以便在生物反应器包括其培养基操作填充时将过滤器维持于浸没状态，因而将过滤器隔膜维持于培养基的表面下方并且减轻冒泡风险，同时还向管道的被拴系的部分的上方和下方提供空间，以便容许培养基在生物反应器袋被摇摆时流经管道。本发明还设想，系绳和管道的位置和尺寸允许过滤器将隔膜维持为被润湿，以便避免在废物从过滤器腔115通过管道120排空时冒泡。

此外，本发明进一步设想如图11中所示出的生物反应器550。合乎期望地，在适当地被拴系时，生物反应器550提供的是，管道120可从隔膜112(即，与底表面154相对地面对的隔膜)延伸通过位于生物反应器150的顶表面152上的生物反应器端口180。系绳168的端部172如图10中所描绘的那样环绕到其相应的系绳主体174上。合乎期望地部署于生物反应器150中的通路178中的各个也如从上方观察的那样大体上沿着生物反应器150的横向轴线对准，以便将管道120朝向位于边缘155a上方的生物反应器端口180指引。在此，同样，过滤器110被松弛地约束，以在腔室158的预限定的受约束体积159内移动。

图12-14描绘本发明的另一个基本上平面的堆叠式过滤器210。过滤器210与过滤器110类似地包括围绕内部网214在密封的周界边缘213处沿周界结合的相对的平面隔膜212和平面隔膜216。然而，过滤器210提供端口218，端口218在边缘213处安装于隔膜212的周界边缘与隔膜216的周界边缘之间，以便从过滤器210基本上共面地延伸，而非如针对过滤器110的端口118而描绘的那样基本上正交于过滤器210而延伸。

端口218的配件主体219因而将结合到隔膜212和隔膜216两者。配件主体219被称为‘船形配件’，其包括在相对的侧向边缘221a与侧向边缘221b之间延伸的对称的表面219a和表面219b或相对的反向渐缩的表面219a和表面219b。表面219a和表面219b成形为使在隔膜212与隔膜216之间邻近于边缘221a和边缘221b而形成的任何间隙的风险最小化。配件主体219限定细长开放配件通路290，通路290流体连通地延伸通过配件主体219，以便在相对的配件表面292a和配件表面292b上开放。通路290进一步在从表面292b突出的圆柱294的自由端处开放。在如所示出的那样结合在一起时，隔膜212和隔膜216以及端口218因而限定过滤器腔215，平面开放网214定位于过滤器腔215内。网214成形为允许流体从隔膜212的孔隙212a和隔膜216的孔隙216a通过过滤器腔215流动到端口218并且从端口218向外流动。

圆柱294结合到适配器主体300，适配器主体300限定通过适配器主体300的细长适配器通路302。通路302和通路290因而放置成彼此处于流体连通并且因而与隔膜212的孔隙212a和隔膜216的孔隙216a处于流体连通。适配器主体300的外表面304被设定轮廓成提供渐缩环形边沿306，管道210的一个开放端连接于渐缩环形边沿306上面，以便将流体从过滤器腔215引导并且从过滤器腔215定位于其中的生物反应器向外引导。适配器主体300进一步支承径向地移位的细长伸出部325，伸出部325具有至少部分地定位成与隔膜216隔开地配准的远端325a。合乎期望地，在隔膜212和隔膜216结合到配件主体219之后，适配器主体300结合到配件主体219，从而使网214在过滤器腔215内结合，使得伸出部325不干扰隔膜到配件主体的适当结合。

另外参考图15，可在本发明的生物反应器650中采用过滤器210。生物反应器650被设想为类似于生物反应器150、生物反应器250、生物反应器350、生物反应器450以及生物反应器550，其中，相似的参考符号指示相似的构件，并且其中，修改如所注意到的那样。过滤器210合乎期望地在端口218处结合到管道120并且任选地由一个或多个系绳168支承到生物反应器层154，以便排除如在上文中针对过滤器110(特别地，针对培养基流体151的浅的深度)而描述的由管道120的部分120a引起的间隔问题。由于管道120从隔膜212和隔膜216基本上共面地延伸，因而过滤器210与生物反应器650的下层154之间的空隙可减小。伸出部325被设定尺寸并且成形为确保过滤器210与生物反应器650的下层154之间的最小空隙。

如图15中所示出的，管道120可基本上沿着生物反应器650的纵向轴线B-B延伸，以便在邻近生物反应器650的一个纵向端部(例如，650b)的位置处离开生物反应器650。管道120通过位于边缘155b下方或以其它方式邻近边缘155b的生物反应器端口180延伸通过下层154。通过端口180的管道120的突起应当处于如下的角：无论在操作期间应用于生物反应器的倾斜角如何，该角都容许通过管道120的流动。此外，其它已知的过滤器设计可与本发明的系绳一起使用，诸如，序列号为62/608117的共同转让的美国临时专利申请中所公开的过滤器设计，该专利申请的全部内容由此通过引用而以其整体如本文中所公开的那样并入。排除对于连接于过滤器与管道之间的弯管连接器的需要的这样的过滤器进一步降低对生物反应器的接触损坏的风险。

过滤器210因而也可设定成如已针对本发明而描述的那样保持在生物反应器腔室158的预限定的受约束体积159内。过滤器210的网214被设想为如适合于过滤器110的网114那样在设计和构造上类似，并且合乎期望地也形成为具有一定程度的柔性，使得隔膜212和隔膜216可偏转，以便在生物反应器650的摇摆期间保持浸没。另外，伸出部325朝向下层154突出足够的距离，以防止过滤器210的隔膜完全地搁置于生物反应器150的下层154上。伸出部325合乎期望地确保在过滤器210的隔膜与下层154之间维持最低限度的分离。本发明进一步设想，伸出部325提供倒圆形状、钝形形状或非尖形形状，以便使在运输和存储期间以及在生物反应器150的操作期间、在过滤器210在摇摆期间触碰于下层154上的情况下刮擦或刺穿生物反应器150的风险最小化。

虽然本发明的系绳各自被描绘为用于对本发明的堆叠式过滤器110适当地进行定位，但还设想，可如关于现有技术的单隔膜式过滤器10而示出并且描述的那样采用本发明的系绳。

另外，本发明进一步设想管道120的刚性和位于本发明的生物反应器的外部的用于管道120的支承布置的组合，以便将过滤器维持于本发明的预限定的受约束体积内，使得在废物从过滤器腔115、215排空时，两个隔膜被润湿。

在采用系绳的本发明的各个实施例中，对系绳结合到底层154的引用具体地指代系绳结合到层154的面对生物反应器腔室158的表面。另外，对于所有实施例，各个生物反应器端口180不仅结合到生物反应器，而且结合到延伸通过生物反应器的管道，以防止泄漏并且因而维持生物反应器的流体完整性。

本发明将不被视为受本文中所描述的实施例的限制，而是可如容易对本领域技术人员显而易见的那样在所附权利要求书的范围内变化。例如，在备选实施例中，过滤器可通过两个、三个、四个或更多个系绳而附接到生物反应器的内表面。过滤器可呈任何合适的形状，包括但不限于正方形、三角形或圆形。过滤器还可具有多于一个端口。过滤器可在生物反应器腔室内以多种空间取向松弛地拴系，其目的是，过滤器可在生物反应器内移动，但不会移动到过滤器触碰生物反应器的内表面的程度。另外，虽然本发明已将管道120描绘为从过滤器110朝向生物反应器的上层152或下层154延伸，但本发明在任一种情况下都设想管道120可从生物反应器的上层152或下层154离开。类似地，从过滤器210延伸的管道120被设想为在生物反应器设定成伸展到的适合于该过程的位置(包括但不限于针对生物反应器150、250、350、450、550或650而描述的那些位置)处通过上层152或下层154离开生物反应器。

此外，虽然用于减轻冒泡的发生的现有技术的减轻技术可与本发明一起被采用，但本发明进一步设想，除了这样的现有技术的技术之外，过滤器、管道以及任何系绳的特定的设计和布置可与本发明一致地选择，以便减轻冒泡。

虽然已示出并且描述本发明的特定实施例，但将对本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的教导的情况下，可作出改变和修改。前文的描述和附图中所阐明的内容仅通过说明的方式提供，而非作为限制提供。本发明的实际范围旨在当基于现有技术而以以下权利要求书的适当的视角查看时在以下权利要求书中限定。

Claims (26)

1.一种生物反应器，包括：

柔性生物反应器壁，其限定生物反应器腔室，所述壁进一步限定通过所述壁的生物反应器端口；

开放生物反应器端口配件，其在所述生物反应器端口处固定到所述生物反应器壁；

过滤器，其设置于所述生物反应器腔室内，所述过滤器包括：

叠置的第一平面多孔隔膜和第二平面多孔隔膜，其沿周界结合到彼此，以便在其之间限定过滤器腔，

基本上平面的开放网，其设置于所述过滤器腔中，

其中，所述第一多孔隔膜和所述第二多孔隔膜中的一个限定通过其的开放孔口，以及

开放出口端口配件，其在所述开放孔口处固定到所述过滤器；

细长中空管道，其具有附连到所述过滤器的所述出口端口配件的第一部分和附连到所述生物反应器端口的第二部分，使得所述过滤器腔与所述生物反应器端口流体连通。

2.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征在于，所述第一多孔隔膜限定所述开放孔口。

3.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征在于，所述生物反应器端口配件固定到所述第一隔膜，以便延伸通过所述生物反应器端口。

4.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征在于，所述管道在所述出口壁上密封地延伸通过所述端口配件。

5.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征在于，所述生物反应器端口位于所述生物反应器的下侧上。

6.根据权利要求5所述的生物反应器，其特征在于，所述生物反应器端口围绕所述生物反应器腔室的横向中心线定位。

7.根据权利要求6所述的生物反应器，其特征在于，所述生物反应器端口位于由所述生物反应器壁形成的接缝下方。

8.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征在于，所述管道帮助将所述过滤器的移动限制于所述生物反应器腔室的预限定的受约束体积。

9.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征在于，所述生物反应器端口定位于所述过滤器下方，使得在所述生物反应器腔室进一步包括给定量的流体时，所述管道的长度将保持所述过滤器浸没。

10.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征在于，所述管道的部分附连到所述生物反应器壁的位于所述过滤器下方的部分，由此所述管道的从所述生物反应器壁延伸到所述过滤器的自由部分进一步作为用于所述过滤器的系绳而操作，以在所述生物反应器腔室进一步包括给定量的流体时，保持所述过滤器浸没。

11.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征在于，进一步包括至少一个柔性系绳，所述至少一个柔性系绳具有附连到所述过滤器和位于所述过滤器下方的所述生物反应器壁的相对的端部，由此将所述过滤器柔性地拴系到所述生物反应器腔室，以便允许所述过滤器在所述生物反应器腔室的预限定的受约束体积内移动。

12.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征在于，进一步包括至少一个细长柔性系绳，所述至少一个细长柔性系绳具有附连到所述生物反应器壁的第一端部和附连到所述系绳的主体的相对的第二端部，所述系绳在所述相对的端部之间延伸，由此所述系绳限定所述管道所穿过的开放通路。

13.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征在于，进一步包括至少一个细长柔性系绳，所述至少一个细长柔性系绳具有附连到所述生物反应器壁的相对的第一端部和第二端部，由此所述系绳和生物反应器壁限定所述管道所穿过的开放通路。

14.根据权利要求8所述的生物反应器，其特征在于，所述受约束体积与所述生物反应器腔室的内表面隔开，使得在所述生物反应器的操作期间，所述过滤器不触碰所述生物反应器腔室的内表面。

15.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征在于，所述网提供用于从所述过滤器腔引导废物的位于各个多孔隔膜与所述管道之间的多个流动路径。

16.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征在于，进一步包括泵，所述泵用于与所述管道选择性地接合，以便将废弃产物从所述生物反应器腔室通过所述过滤器腔抽吸到所述管道中。

17.一种操作生物反应器的方法，包括：

提供根据权利要求1所述的生物反应器；

至少部分地利用液体培养基填充所述生物反应器腔室；以及

使所述生物反应器摇摆，由此引发所述过滤器相对于所述生物反应器腔室而移动，使得所述过滤器在所述生物反应器腔室内在预限定的受约束体积内移动。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述受约束体积与所述生物反应器腔室的内表面隔开，使得所述过滤器不可在使用中触碰所述生物反应器腔室的内表面，同时维持所述过滤器漂浮或至少部分地浸没于液体培养基中。

19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括将废弃产物从所述生物反应器腔室通过所述过滤器泵送到所述过滤器腔中并且通过所述管道从所述生物反应器向外泵送的步骤。

20.一种生物反应器，包括：

柔性生物反应器壁，其限定生物反应器腔室，所述壁进一步限定通过所述壁的生物反应器端口；

开放生物反应器端口配件，其在所述生物反应器端口处固定到所述生物反应器壁；

过滤器，其设置于所述生物反应器腔室内，所述过滤器包括：

至少一个多孔隔膜，其至少部分地界定过滤器腔，以及

开放出口端口配件，其固定到所述过滤器；

细长中空管道，其具有附连到所述过滤器的所述出口端口配件的第一部分和附连到所述生物反应器端口的第二部分，使得所述过滤器腔与所述生物反应器端口流体连通；

至少一个细长柔性系绳，其具有附连到所述过滤器和所述生物反应器壁的第一端部，所述系绳沿着所述生物反应器壁柔性地拴系所述管道，以便允许所述过滤器在所述生物反应器腔室的预限定的受约束体积内移动。

21.根据权利要求20所述的生物反应器，其特征在于，所述至少一个细长柔性系绳包括附连到所述过滤器的第一端部和附连到位于所述过滤器下方的所述生物反应器壁的相对的第二端部。

22.根据权利要求20所述的生物反应器，其特征在于，所述至少一个细长柔性系绳包括附连到所述生物反应器壁的第一端部和附连到所述系绳的主体的相对的第二端部，所述系绳在所述相对的端部之间延伸，由此所述系绳限定所述管道所穿过的开放通路。

23.根据权利要求20所述的生物反应器，其特征在于，所述至少一个细长柔性系绳包括附连到所述生物反应器壁的相对的第一端部和第二端部，由此所述系绳和生物反应器壁限定所述管道所穿过的开放通路。

24.一种用于在生物反应器腔室内使用的过滤器，所述过滤器包括：

叠置的第一平面多孔隔膜和第二平面多孔隔膜，其沿周界结合到彼此，以便在其之间限定过滤器腔，

基本上平面的开放网，其设置于所述过滤器腔中，

其中，所述第一多孔隔膜和所述第二多孔隔膜中的一个限定通过其的开放孔口，以及

开放出口端口配件，其在所述开放孔口处固定到所述过滤器。

25.一种用于在生物反应器腔室内使用的过滤器，所述过滤器包括：

叠置的第一平面多孔隔膜和第二平面多孔隔膜，其各自包括沿周界结合到彼此的第一部分，

基本上平面的开放网，其设置于所述过滤器腔中，

其中，所述第一多孔隔膜和所述第二多孔隔膜中的各个包括附连到定位于其之间的配件主体的第二部分，其中，所述第一隔膜和所述第二隔膜以及所述配件主体在其之间限定过滤器腔，所述过滤器腔限定通过其的开放孔口，以及

开放出口端口，其由所述配件主体限定，所述出口端口与所述过滤器腔流体连通而延伸。

26.根据权利要求25所述的过滤器，其特征在于，所述配件主体进一步包括从所述配件主体悬垂的钝形伸出部，以便确保来自限定所述生物反应器腔室的壁的对所述过滤器的固定支撑。

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