CN116096849A - 生物反应器系统和用于操作生物过程的方法 - Google Patents

Abstract

用于容纳一次性生物反应器袋(100)的生物反应器系统(1)包括具有容器壁(11)的容纳容器(10)，所述容器壁(11)限定容纳空间(12)，在所述生物反应器系统(1)的操作状态下所述一次性生物反应器袋(100)被容纳在所述容纳空间(12)中。搅拌系统(14)至少部分地伸入容纳空间(12)中，并且被设计和配置成在所述生物反应器系统(1)的操作状态下搅拌存在于所述一次性生物反应器袋(100)中的生物介质(101)。至少一个减小容纳空间(12)并且与容器壁(11)不同的隔板(30；40,41,42；50；60；72；73；80；81)用于减少生物介质(101)的层流。所述至少一个隔板(30；40,41,42；50；60；72；73；80；81)至少部分地被温度控制介质流过，所述温度控制介质控制所述隔板(30；40,41,42；50；60；72；73；80；81)的温度。

Description

生物反应器系统和用于操作生物过程的方法

本发明涉及用于容纳一次性生物反应器袋的生物反应器系统以及用于操作生物过程的方法。

生物反应器系统用于容纳、储存和培养生物介质，例如流体。生物介质可以提供在一次性生物反应器袋中，其可以具有几升到几百升的体积。将具有生物介质的一次性生物反应器袋插入生物反应器系统中，生物介质在生物反应器系统中在预定时间段(通常为几个小时)内被加热到预定温度。此外，在这种生物反应器系统中，可以对生物介质进行各种研究。

生物反应器可以在洁净室条件下操作，使得对生物反应器的质量保证提出特别高的要求。特别地，对生物介质的温度控制和充分混合提出了高质量的要求。

从出版物WO 2016/192824A1已知用于培养动物细胞的生物反应器系统。用于一些强化细胞培养过程(例如微生物过程、光营养过程和具有真菌细胞的过程)的生物反应器系统仍然存在技术问题。培养此类细胞可能需要增加的氧合作用，更强烈的混合(即增加的搅拌速度和/或搅拌功率)和/或改善的冷却。每个生物过程可以(例如取决于待培养的细胞)对生物反应器系统提出单独的需求和/或功能。与细胞培养过程相比，微生物过程需要高几倍的氧转移率和高几倍的冷却速率。真菌过程中的培养基通常非常粘稠，因此合适的生物反应器系统应该满足功率输入和搅拌效率方面的特殊要求。

本发明所解决的问题是使微生物生物过程和/或光营养生物过程和/或真菌细胞的生物过程成为可能。

该问题通过独立权利要求的主题来解决。优选实施方案是从属权利要求的主题。

第一方面涉及用于容纳一次性生物反应器袋的生物反应器系统，所述生物反应器系统具有容纳容器，所述容纳容器具有限定容纳空间的容器壁，在生物反应器系统的操作状态下，所述一次性生物反应器袋被容纳在容纳空间中。搅拌系统至少部分地伸入到容纳空间中，并且被设计和配置成在生物反应器系统的操作状态下搅拌存在于一次性生物反应器袋中的生物介质。生物反应器系统包括至少一个减小容纳空间并且与容器壁不同的隔板，用于减小生物介质的层流。在此，至少一个隔板至少部分地被温度控制介质流过，所述温度控制介质对所述隔板进行温度控制。

生物反应器系统可以配置成容纳工作体积为约5升至约10,000升的一次性生物反应器袋。接收容器被设计成足够坚固以重复用于进行生物过程。容纳容器被设计为生物反应器系统的可再用元件，类似于生物反应器系统的搅拌系统的至少一部分，例如像搅拌驱动器。一次性生物反应器袋可以被设计成具有柔性塑料袋壁，以便在每个生物过程之后被处理掉。

容纳容器可以由例如不锈钢制成，以便能够实现高稳定性、无菌性和/或耐久性。容纳容器包括限定容纳空间的容器壁。容纳空间例如可以是基本上圆柱形的，例如具有凸起的圆柱形底部和/或圆柱形顶部。生物反应器系统的各个元件可以以类似于上面引用的出版物WO 2016/192824 A1中公开的方式进行配置。这尤其适用于容纳容器、搅拌系统、容器壁的门和/或冷却系统。

生物反应器系统可特别配置用于不同系统分级的强化细胞培养过程、微生物过程、光营养过程和/或具有真菌细胞的过程。

在生物过程期间，容纳容器的容器壁形成用于一次性生物反应器袋的柔性壁的稳定支撑。一次性生物反应器袋和/或生物介质可以在整个生物过程的大部分期间和/或在整个生物过程期间保持设置在容纳空间的内部。在生物过程期间，可以取出部分生物介质，例如作为样品，和/或可以将成分添加到生物介质中。为此目的，可以构造端口和/或管线，通过这些端口和/或管线可以供应和/或排出流体。例如，可以提供用于排出气体的减压阀、以及用于生物介质的出口管线和/或入口管线和/或循环管线。

搅拌系统用于在生物过程期间混合生物介质。为此，搅拌系统可以具有至少一个搅拌轴，所述搅拌轴至少部分地伸入到容纳空间和/或完全地穿透容纳空间。搅拌元件和/或至少一个搅拌元件和/或混合元件可以设置在搅拌轴上，用于在生物过程期间充分混合生物介质。

为了至少减少搅拌期间生物介质层流的发生，在容纳空间中构造至少一个隔板。隔板在充分混合生物介质时会产生湍流，这破坏了层流并因此改善了生物介质的充分混合。优选地，可以在容纳空间中设置多个隔板，所述多个隔板可以不同地构造。

例如，隔板可以设置在容纳容器的容器壁的大致平滑的内部附近和/或上，特别是在弯曲容器壁的(从内部观察呈)凹形的内侧上。在此，隔板可以以在搅拌期间发生湍流的方式穿破容器壁的光滑内表面。隔板越大和/或越长，可以产生越多和/或越强的湍流。然而，隔板也可以在容纳空间中与容器壁间隔开地设置，只要它与生物介质物理接触并且在其充分混合时在混合空间中形成物理和/或不规则的屏障即可。为了减少层流，这可能已经是足够的。

因为隔板不同于容器壁，所以传统的隔板不像容器壁那样进行温度控制。如果隔板不是温度控制的，则减小用于生物介质的有效温度控制表面。至少在常规隔板的情况下，它们与生物介质的接触表面不用于温度控制，因此不是有助于冷却能力。

温度控制隔板可以如下消除非温度控制隔板的这一缺点，即温度控制隔板可以至少部分地被温度控制介质流过。为此，隔板可以具有温度控制通道，例如，温度控制介质可以流过所述温度控制通道。温度控制介质可优选沿其整个扩散方向流过隔板，由此基本上整个隔板可被温度控制。隔板可以由高导热材料制成，例如金属，特别是不锈钢，以便能够通过良好的热传导有效地控制生物介质的温度。

特别地，冷却流体可以用作温度控制介质，例如也用于冷却容器壁的类似或相同的冷却流体。或者，还可以将另外的温度控制介质用于所述至少一个隔板，例如空气冷却。

换句话说，生物反应器系统可具有冷却系统，其用于冷却容器壁和/或对至少一个隔板进行冷却或温度控制。

通过隔板的温度控制，改善了生物反应器系统的潜在冷却能力。甚至可以进行苛刻和/或强化的细胞培养过程，例如微生物过程和/或真菌细胞过程。

隔板被设计为容纳空间中的机械屏障。机械屏障被设计成和配置成当通过搅拌系统混合生物介质时影响和/或改变生物介质的流动行为。在此，这特别地可以导致层流的减少，即例如导致改善和/或加强生物介质的混合的湍流。

生物介质可以特别设计为液体生物介质。

根据一个实施方案，至少一个隔板包括至少一个第一隔板类型，所述第一隔板类型以其从容器壁突出并伸入到容纳空间中的方式抵接容纳容器的容器壁。这意味着生物反应器系统包括至少一个第一隔板类型的隔板。生物反应器系统优选包括多个第一隔板类型的隔板。第一隔板类型的隔板抵接在容纳容器的容器壁上，因此可以具有面对容器壁的隔板侧表面。在此，隔板例如可以构造成细长的，并且可以沿着容器壁延伸，特别是从下端延伸到上端。隔板可以特别地沿大致平行于搅拌系统的搅拌轴设置的方向延伸。通过从容器壁突出，第一隔板类型的隔板具有膨胀组件，膨胀组件沿大致径向方向设置到搅拌系统的搅拌轴。因此，可以产生湍流以更好地混合生物介质。

根据一个实施方案，至少一个隔板包括至少一个第二隔板类型，第二隔板类型至少沿着与容纳容器的容器壁间隔开的部分延伸穿过容纳空间。生物反应器系统可以包括至少一个第二隔板类型的隔板，优选地它包括多个第二隔板类型的隔板。第二隔板类型的隔板可以例如从上方悬挂到容纳空间和一次性生物反应器袋中，和/或从与容器壁间隔开的第一(例如上)端到第二(例如下)端穿透容纳空间。第二隔板类型的隔板至少部分地伸入到一次性生物反应器袋中。由此实现了在与容器壁间隔开的空间区域中对生物介质进行温度控制，特别是冷却。由此增加了可以转移到生物介质中的总体冷却能力，这可以实现处理更密集的细胞培养物。

根据一个实施方案，隔板具有温差控制通道，温度控制介质沿两个相反方向流过温差控制通道。例如，温差控制通道可以在两个相反的方向上，例如在垂直方向上向上和向下基本上完全地流过隔板。温度控制介质穿过隔板两次并且可以特别良好地释放其冷含量。此外，在这种情况下，仅需要容器壁的一次中断来将温度控制介质引入和排出隔板，例如仅在隔板的上端。从那里，它可以首先向下通过隔板，并且从下方再次向上直到隔板的上端。温度控制介质通过隔板的这种双重传导可以在隔板的上端和下端产生特别均匀的冷却。在隔板的入口端和出口端，温度控制介质既是最冷的(即当温度控制介质被引入时)并且也是最热的(即在温度控制介质被温度控制后温度控制介质被排出时)。在隔板的相对返回端，温度控制介质具有近似中等的温度，因为它已经穿过隔板一次。总的来说，冷却性能以这样的方式平均：隔板的入口端和出口端处的冷却性能大致与隔板的返回端处的冷却性能一样强。这使得能够相对均匀并因此可控地冷却生物介质。

温差控制通道既可以形成在第一隔板类型的隔板中，也可以形成在第二隔板类型的隔板中。

根据一个实施方案，在隔板的内部至少一个冷却桥设置在至少一个隔板壁上，所述隔板壁在生物反应器系统的操作状态下抵接一次性生物反应器袋的壁。冷却桥可以例如被温度控制介质围绕流动

并且可以伸入到隔板的内部区域中。冷却桥可以改善冷却，特别是可以降低冷却期间的剧烈温度波动。

根据一个实施方案，隔板沿着大致垂直的方向大致完全穿透容纳空间。这可应用于第一隔板类型和第二隔板类型的隔板。在这种情况下，隔板具有上端和下端，其中上端不必恰好设置在隔板下端的上方；相反，它可以横向地偏移。隔板可以被设计成基本上是直线的和/或至少在容纳空间的内部具有直线部分，隔板沿着直线部分基本上完全地穿透容纳空间。

根据一个实施方案，隔板被设计成从容纳空间的一端伸入到容纳空间中。例如，它可以从上端伸入到容纳空间内，而不会在下端处固定到容器壁上。因此，隔板在与隔板的固定端相对的一端具有自由端。

生物反应器系统可以具有不同的隔板，例如至少一个第一隔板类型的隔板和至少一个第二隔板类型的隔板。生物反应器系统本身可以具有不同的第一隔板类型的隔板和/或不同的第二隔板类型的隔板。

第二方面涉及用于容纳一次性生物反应器袋的生物反应器系统，所述生物反应器系统可特别设计为根据第一方面的生物反应器系统。生物反应器系统包括具有容器壁的容纳容器，容器壁限定了容纳空间，在生物反应器系统的操作状态下一次性生物反应器袋被容纳在容纳空间中。搅拌系统被配置成至少部分地伸入到容纳空间中，并且被设计和配置成在生物反应器系统的操作状态下搅拌一次性生物反应器袋中存在的生物介质。至少一个减小容纳空间并且与容器壁不同的隔板用于减少生物介质的层流，并且以其从容器壁突出并且伸入到容纳空间中的方式抵接容纳容器的容器壁。隔板被设计成倒圆的，使得隔板的壁和/或至少从容纳容器的容器壁到抵接前者的隔板的壁的过渡部分被配置成基本上无边缘的，所述壁和/或所述过渡部分在操作状态下抵接一次性生物反应器袋。

根据第二方面的生物反应器系统尤其可以是根据第一方面的生物反应器系统的实施方案。因此，根据第一方面的生物反应器系统的描述至少部分地涉及根据第二方面的生物反应器系统，反之亦然。特别地，根据第二方面的生物反应器系统可以是根据第一方面的生物反应器系统，其中所述至少一个隔板被设计为根据第一隔板类型的隔板。该隔板至少部分地抵接容纳容器的容器壁。特别地，隔板可以完全沿着容纳容器的容器壁形成。

隔板设计成倒圆的。优选地，隔板被设计成在操作状态下在一次性生物反应器袋抵接的至少一侧和/或两侧上完全无边缘的。由于倒圆设计，可减少一次性生物反应器袋与隔板和/或容器壁之间的气窝。隔板的无边缘形式优选地使得一次性生物反应器袋能够在操作状态下基本上没有气窝地抵接容器壁和/或隔板。这减少了会具有绝缘作用的气窝，并因此阻止和/或弱化对生物介质的温度控制。这改善了温度控制并能够更有效地冷却生物介质。

特别地，隔板可以设计成本身不具有任何尖锐边缘，而仅具有倒圆边缘。例如，隔板可以仅具有与生物反应器袋物理接触的壁，所述壁在横截面中没有比直径至少约1厘米的圆的圆形路径更弯曲的方向变化。因此，从容器壁大致垂直地突出并伸入倒容纳空间中的隔板至少在其倒圆边缘处具有约1厘米的最小厚度。

因此，隔板可以设计成没有边缘的，使得它不具有对准容纳空间的任何尖锐边缘。附加地或替代地，隔板也可以被设计成没有指向远离容纳空间的任何拐角空间。例如，这可以是隔板的壁与容器壁之间的拐角空间，否则就会形成气窝。这些拐角空间也可以以这样的方式被倒圆，即它们在横截面中没有比直径至少约1厘米的圆的圆形路径更弯曲的方向变化。

隔板的倒圆设计可以减少气窝并改善温度控制。因此，可以培养更复杂和/或更密集的细胞过程。

特别地，整个容纳空间可以设计成基本上没有边缘的，即，如上所述，每个隔板和隔板壁与容器壁之间的每个过渡部分在横截面中没有比直径至少约1厘米的圆的圆形路径更弯曲的方向变化。

第三方面涉及用于容纳一次性生物反应器袋的生物反应器系统，其可以是例如根据第一方面和/或第二方面的生物反应器系统的实施方案。生物反应器系统包括具有容器壁的容纳容器，容器壁限定了容纳空间，在生物反应器系统的操作状态下一次性生物反应器袋被容纳在容纳空间中。搅拌系统包括搅拌轴，所述搅拌轴至少部分地伸入到容纳空间中并且被设计和配置成在生物反应器系统的操作状态下搅拌一次性生物反应器袋中存在的生物介质。用来减少生物介质的层流的至少一个减小容纳空间并且与容器壁不同的隔板以其从容器壁突出并伸入到容纳空间中的方式抵接容纳容器的容器壁。在此，隔板沿着容纳容器的壳体壁在隔板延伸方向上延伸。隔板延伸方向设置为与搅拌轴延伸方向成角度。

在此，搅拌轴延伸方向沿着搅拌轴延伸，即搅拌系统的搅拌运动通过围绕搅拌轴延伸方向的旋转而发生。

这里的术语“成角度”意指隔板延伸方向设置为不平行于搅拌轴延伸方向。因此，隔板延伸方向可以设置为与搅拌轴延伸方向成一定的角度，所述角度为至少约1°，优选至少约2°。角度设置涉及相应的相关方向矢量，因此实际的隔板延伸方向不必与搅拌轴延伸方向相交。二维投影，例如在垂直平面上，可以包含一个这样的交点和一个交角，其中交角可以是至少约1°大。两个延伸方向的方向矢量优选地形成不大于约30°，优选地最大约20°，特别优选地最大约10°的角度。

隔板可以在隔板延伸方向上大致沿直线延伸，例如沿着容器壁从隔板的下端延伸到隔板的上端。作为这种方式的替代，隔板也可以设置在容纳容器的底板中，只要成角度设置是给定的。然而，隔板优选地设置在容器壁的大致垂直的侧壁中。隔板的上端可以水平地偏移隔板的下端，例如水平地偏移至少约5cm。精确的偏移取决于容纳容器的高度，因此可以取决于延伸方向与工作容积之间的角度。

隔板可以在搅拌轴延伸方向上沿容器壁形成至少一段螺纹。

必要的是，对于这种隔板类型，隔板延伸方向不平行于搅拌轴的旋转矢量，而且与其不同。由此隔板起到类似于螺纹的作用，由此生物介质不仅通过搅拌运动围绕搅拌轴移动，而且还可以通过隔板在搅拌轴延伸方向上升高和/或降低。隔板的倾斜可以根据搅拌的方向在容纳空间中向上和/或向下所谓旋拧生物介质。这改善了搅拌性能和/或充分混合。在此强化了混合，并且在生物反应器系统中可以发生更密集的生物过程。

根据第三方面的生物反应器系统可以被设计为根据第一方面和/或第二方面的生物反应器系统的实施方案。因此，对相应特征(例如，容纳容器、容纳空间、一次性生物反应器袋等)的描述可适用于所有生物反应器系统。

在根据第三方面的生物反应器系统的一个实施方案中，隔板被设计为沿着隔板延伸方向的容纳空间的内螺纹。这种效果尤其可以通过沿着容器壁的内侧与搅拌轴延伸方向成角度并且例如彼此平行地构造一个以上的隔板来加强。作为一种内螺纹，垂直混合的效果通过成角度隔板来增强和/或改善。因此，混合被增强和/或更有效。

根据第一方面、第二方面和/或第三方面的生物反应器系统的一个实施方案，至少一个隔板具有大于10W/(mK)的导热性。例如，隔板可以是实心的。因此，隔板例如是金属的并且具有良好的导热性。这也改善了生物介质的温度控制，因为隔板可以容易地对生物介质进行温度控制。

第四方面涉及用于容纳一次性生物反应器袋的生物反应器系统，其可以是根据第一方面、第二方面和/或第三方面的生物反应器系统的实施方案。生物反应器系统包括具有容器壁的容纳容器，容器壁限定了容纳空间，在生物反应器系统的操作状态下一次性生物反应器袋被容纳在容纳空间中。此外，提供至少一个探针窗，其允许在生物反应器系统的操作状态下观察一次性生物反应器袋的内部。探针窗包括至少一个导热探针窗盖，其导热地联接到生物反应器系统的冷却系统。

探针窗通常用于联接探针和/或用于照射生物介质。在此，探针窗还可以具有端口，通过该端口可以将探针引入容纳空间的内部。在此，探针窗包括探针窗盖，它是导热的并且与生物反应器系统的冷却系统联接。特别地，探针窗盖可以是可移动的，例如它可以被打开和关闭。例如，探针窗盖可以具有一扇或多扇门(Flügeltür)。探针窗盖可以例如是金属的和/或在覆盖探针窗的闭合状态下紧密地抵接容器壁。因此，可以通过足够的联接表面在探针窗盖与温控容器壁之间建立热传导。由于容器壁的温度控制，探针窗盖的温度也被控制，即例如被冷却。或者，探针窗盖本身可以被冷却，即，例如，可以被温度控制介质至少部分地流过。

生物反应器系统的冷却尤其可以是容器壁的冷却和/或生物反应器系统的至少一个隔板的冷却。

这种类型的探针窗盖整体改善了生物介质的冷却，因为在探针窗处也可以进行温度控制，从而能够培养更密集的细胞过程。

第五方面涉及用于容纳一次性生物反应器袋的生物反应器系统，所述一次性生物反应器袋尤其可以是根据第一方面、第二方面、第三方面和/或第四方面的生物反应器系统的实施方案。生物反应器系统包括具有容器壁的容纳容器，容器壁限定了容纳空间，在生物反应器系统的操作状态下一次性生物反应器袋被容纳在容纳空间中。至少部分地突出到容纳空间中的搅拌系统被设计和配置成在生物反应器系统的操作状态下搅拌存在于一次性生物反应器袋中的生物介质。搅拌系统包括搅拌轴，所述搅拌轴在生物反应器系统的操作状态下从第一搅拌轴端到第二搅拌轴端完全穿透容纳空间。在第一搅拌轴端和第二搅拌轴端均配置有搅拌系统的至少一个搅拌驱动器，用于驱动搅拌轴。

通常，搅拌轴是单侧驱动的，而另一个搅拌轴端自由地悬挂在生物反应器中。或者，另一个搅拌轴端可以仅旋转地安装。另一方面，根据第五方面的生物反应器系统包括搅拌轴，所述搅拌轴由作用在不同搅拌轴端上的至少两个搅拌驱动器驱动。第一搅拌驱动器设置在第一搅拌轴端，第二搅拌驱动器设置在第二搅拌轴端。由于这两个搅拌驱动，可以施加比常规生物反应器系统整体更多的搅拌功率。这可以是例如上搅拌驱动器和下搅拌驱动器。通过增加可利用的总功率，生物反应器系统能够使甚至非常粘稠的细胞(例如真菌细胞)充分混合，从而能够进行相应的生物过程。

根据一个实施方案，设置在搅拌轴端的两个搅拌驱动器可以以它们在相同的旋转方向上同时和一起驱动搅拌轴的方式操作。以这种方式，例如，可以将两倍的功率作为搅拌功率引入到生物介质中。这改善了混合并允许培养密集的和/或非常粘稠的生物介质。两个搅拌驱动器以它们同时、同步和/或以相同的速度一起驱动搅拌轴的方式相配合。

根据一个实施方案，设置在搅拌轴端的两个搅拌驱动器可以以它们沿相反的旋转方向驱动搅拌轴的方式操作。搅拌驱动器可以设计成同时或在不同的时间驱动搅拌轴。例如，第一搅拌驱动器可以设计成仅用于逆时针驱动，第二搅拌驱动器可以设计成仅用于顺时针驱动。根据操作状态，第一搅拌驱动器或第二搅拌驱动器驱动搅拌轴。然而，特别地，还可以提供一种操作模式，其中两个搅拌驱动器同时沿相反方向驱动搅拌轴。为此目的，搅拌轴可以例如由几个部分构造，其中搅拌轴的第一部分设置成邻近第一搅拌驱动器，沿第一旋转方向旋转，搅拌轴的第二部分设置成邻近第二搅拌驱动器，沿相反的第二旋转方向旋转。这种在不同旋转方向上的混合也可导致生物介质的特别有效和强烈的混合，并因此使粘性生物介质可用于生物反应器中的培养。

根据一个实施方案，生物反应器系统具有用于预冷生物介质的预冷设备，所述预冷设备可以在生物过程期间被进料到一次性生物反应器袋中。在一些生物过程中，在生物过程期间将额外的(例如新鲜的)生物介质和/或至少生物介质的组分和/或营养物引入一次性生物反应器袋中。在生物过程期间引入的所有这些介质可以通过预冷设备预冷和/或可以穿过预冷设备。因此它们已经经预冷地被引入到生物反应器中。这也改善了整体冷却并使其更有效。

以上根据第一方面至第五方面描述的所有生物反应器系统彼此相容，并且涉及使微生物的生物过程和/或光营养生物过程和/或具有真菌细胞的生物过程能够进行的潜在任务。因此，上述所有生物反应器系统可被设计为至少一个其它生物反应器系统的实施方案。上文避免了冗余的描述。对相应特征(例如容纳容器、容纳空间、一次性生物反应器袋等)的解释可适用于具有这些特征的所有生物反应器系统，因此也应理解为对这些生物反应器系统的描述。

第六方面涉及用于操作一次性生物反应器袋中的生物过程的方法，包括以下步骤：

-提供根据第一方面、第二方面、第三方面和/或第四方面的生物反应器系统；

-将一次性生物反应器袋插入容纳容器的容纳空间中；

-通过搅拌系统搅拌一次性生物反应器袋中存在的生物介质；以及

-通过至少一个隔板减少生物介质的层流。

所述方法涉及根据第一方面、第二方面、第三方面和/或第四方面的生物反应器系统中的操作状态和因此的生物过程的操作。根据这些方面，生物反应器系统的描述也可以涉及该方法，反之亦然。使用隔板以减少生物介质的层流。如结合第一方面所描述的，隔板可以被冷却并且能够实现生物介质的更有效的冷却。如结合第二方面所述，隔板可以是倒圆的并且可以减少绝缘气窝的形成。如结合第三方面所述，隔板可以以其支持和/或改善生物反应器中的混合的方式形成。冷却可以以其它方式增强，例如通过结合如第四方面所述的导热探针窗盖。因此，该方法能够处理密集的细胞培养物，特别是微生物过程、光营养过程和/或具有真菌细胞的过程。

第七方面涉及用于操作一次性生物反应器袋中的生物过程的方法，特别是与根据第六方面的方法结合的方法，所述方法具有以下步骤：

-提供根据第五方面的生物反应器系统；

-将一次性生物反应器袋插入容纳容器的容纳空间中；以及

-用两个搅拌驱动器驱动搅拌轴，从而搅拌一次性生物反应器袋中存在的生物介质。

搅拌轴可以以搅拌驱动器在相同的方向或相反的方向上同步地驱动搅拌轴的方式驱动。这两个搅拌驱动器增加了可以引入生物介质的总功率，因此能够更有效地混合生物介质，即使在粘性生物介质的情况下也是如此。

根据一个实施方案，在生物过程期间将预冷生物介质引入到一次性生物反应器袋中。替代地或另外地，仅在生物过程期间引入的生物介质的组分可以被预冷。

根据一个实施方案，微生物细胞和/或真菌细胞在生物过程期间在生物培养基中培养。这可以通过使用特别有效的冷却、提供特别高的搅拌功率和/或这两者来实现。根据该方法，可以使用相应的复杂程序，以便能够培养甚至非常复杂的细胞。

在本发明的上下文中，术语“基本上”和/或“约”可以以这样的方式使用，即它们包括与该术语之后的数值的至多5％的偏差，与该术语之后的方向和/或角度的至多5°的偏差。

除非另有说明，否则诸如顶部、底部、上方、下方、侧面等术语是指处于本发明主题的操作位置中的地球的参考体系。

下面参考附图中所示的示例性实施方案进一步详细描述本发明。在这种情况下，相同或相似的附图标记可以标识实施方案的相同或相似的特征。图中所示的各个特征可以在其它示例性实施方案中实现。如下所示：

图1在透视图中，用于容纳一次性生物反应器袋的生物反应器系统；

图2在透视图中，用于容纳一次性生物反应器袋的生物反应器系统的垂直截面图；

图3A温度控制隔板的实施方案的一部分的透视图；

图3B温度控制隔板的实施方案的透视图；

图3C温度控制隔板的实施方案的横截面；

图4A实心隔板的实施方案的横截面；

图4B空腔隔板的实施方案的横截面；

图5A生物反应器系统的实施方案的示意图，在该生物反应器系统的容纳空间中设置有温度控制隔板；

图5B生物反应器系统的另一实施方案的示意图，在该生物反应器系统的容纳空间中设置有温度控制隔板；

图6A桥式隔板的横截面；

图6B角隔板的横截面；

图7A波形隔板的实施方案的横截面；

图7B双波形隔板的实施方案的横截面；

图8A具有关闭的探针窗盖的生物反应器系统的实施方案的透视图；

图8B具有打开的探针窗盖的生物反应器系统的实施方案的透视图；

图9A具有成角度的波形隔板的容纳容器的实施方案的多个视图；以及

图9B具有成角度的倒圆桥式隔板的容纳容器的实施方案的多个视图。

图1示出了用于容纳一次性生物反应器袋的生物反应器系统1的透视图。从上面引用的文献WO 2016/192824 A1中可知类似的生物反应器系统。这种先前已知的生物反应器系统被设计用于以较低强度的生物过程培养动物细胞。在先前已知的生物反应器系统与生物反应器系统1的实施方案之间存在一些结构相似性。

生物反应器系统1包括容纳容器10，其可基本上具有垂直设置的圆柱体的形状，即其圆柱体轴线可基本上垂直地设置。容纳容器10具有容器壁11，容器壁11限定了容纳空间12，一次性生物反应器袋可插入容纳空间12中，一次性生物反应器袋可容纳生物介质。容纳空间12可被设计成容纳体积为约5L至约10,000L的一次性生物反应器袋。例如，普通的一次性生物反应器袋可容纳5L、10L、50L、100L、200L、500L、1,000L或2,000L的生物介质。容纳空间12优选设计用于同时培养至少约100L的生物介质，优选至少约500L、1,000L、或特别是甚至10,000L。

一次性生物反应器袋中的生物介质被存储在存储容器10的存储空间中持续预定的时间段。当含有生物介质的一次性生物反应器袋在容纳容器10的内部时，可以与生物介质发生不同的反应或在生物介质上发生不同的反应。特别地，在这种情况下可以培养细胞。

为了观察生物介质，可以在容器壁11中形成一个或多个观察窗，通过观察窗可以从外部通过容器壁11观察到容纳容器10的容纳空间12。由此可以观察到生物介质。

生物反应器系统1可以例如在下部三分之一中具有至少一个底部观察窗13和/或至少一扇门观察窗和/或侧观察窗14。底部观察窗13可以基本上设计成细长椭圆形的形式，其长椭圆形轴线基本上水平地沿着容纳容器10的弯曲圆柱体外壁对齐。门观察窗14可以基本上配置成细长矩形的形式，其中其长边基本上垂直地定向，并且可以大致形成在容纳容器10的容器壁中的单扇门的中间。

单扇门可以是围绕门铰链可旋转的，因此是可打开的。如果单扇门打开，则在容纳容器10中在横向位置处形成门开口，通过该门开口可以进入容纳容器10的容器内部空间。例如，一次性生物反应器袋可以通过门开口从横向方向(即基本上在水平的运动方向上)引入到容纳容器10的容纳空间12中。

生物反应器系统1可以以可卷动的方式储存，使得生物反应器系统1可以被推动通过空间。除了辊之外，生物反应器系统1还可以在下端具有固定脚，其用于将生物反应器系统1固定和正确对准在不平坦的地面上。

容纳容器10可以设计成向上打开。代替圆柱形盖，容纳容器10可以在其上端具有搅拌开口。在向上打开的容纳容器10上方可以构造搅拌系统20的一部分，特别是搅拌系统20的搅拌驱动器。搅拌系统20的搅拌轴没有明确示出，并且可以通过搅拌开口伸入到容纳空间12和一次性生物反应器袋中。当操作搅拌轴时，生物介质可以在一次性生物反应器袋中混合。搅拌轴可设计成一次性组件，并可设置在一次性生物反应器袋的内部。它可以通过联接体和/或连接体连接到搅拌系统20。搅拌系统20可在整体容纳容器10上方的中央形成并由支撑桥支撑，所述支撑桥在容纳容器10的上边缘上抵接容纳容器10的相对侧壁。搅拌系统20可以包括其它元件，例如设置于容纳容器10下方的另一个搅拌驱动器，用于驱动搅拌轴的下端。生物反应器系统1还可以包括隔板，其影响生物介质在容纳空间12中主要由搅拌系统20引起的流动行为。

图2显示了通过生物反应器系统1的垂直截面的透视图。例如，图2中示出了一次性生物反应器袋100，更确切地说是穿过一次性生物反应器袋100的截面，一次性生物反应器袋100设置在容纳容器10的容纳空间12中。在容纳容器10的容纳空间12中，同时也在一次性生物反应器袋100的内部中，设置有生物介质，即生物介质101，其可以填充到预定水平。生物介质101从容纳容器10的底部延伸直到该填充水平，并因此填充容纳容器10的整个内部容积直到填充水平，减去一次性生物反应器袋100的壁的容积，一次性生物反应器袋100可以例如由柔性材料(例如塑料)配置成基本上抵接容器壁11的内侧。

一次性生物反应器袋100由容纳容器10的容器壁11支撑和保持形状，容器壁从容纳容器10的倒圆底部向上延伸到填充水平上方。至少沿着容纳容器10的上半部，优选沿着容纳容器10的上部三分之二，容器壁11可以在垂直方向上大致垂直地向上延伸。

容器壁11可以通过冷却系统和/或冷却设备进行温度控制。为此目的，容器壁11可以具有空腔，例如它可以被设计成双壁，并且可以部分地被温度控制介质(例如空气)流过。

图3A示出了穿过第一隔板类型的第一隔板30的横截面的透视图，第一隔板30设置成紧密抵接与容纳容器10的容器壁11(参见图1和图2)。第一隔板类型的隔板30形成在容器壁11面向容纳空间12的内侧上，使得隔板30设置成直接邻近容器壁11和/或与容器壁11物理接触。例如，隔板30可以基本上沿从隔板的下端到上端的垂直方向延伸，例如沿着容器壁11的整个高度延伸至少高达预定的填充水平和/或至少在容器壁11的大致垂直设置的部分中延伸(参见图1和2)。

图3B以透视图示出了第一隔板30的全长。在此，隔板30大致是细长的，并且其纵向延伸轴线大致是垂直定向的。

图3A所示的横截面沿着大致垂直于容器壁11设置的(在此，大致水平的)平面延伸穿过隔板30和容器壁11。在垂直于容器壁11的横截面中，第一隔板类型的隔板30具有近似三角形的形状。在此，三角形的顶点面向容纳空间12，并且可以例如指向容纳空间12的中心和/或中心轴和/或圆柱体轴。背离该三角形顶点的基部可以是凸的。该基部可以直接由例如稍微弯曲的容器壁11形成，或者可以单独形成为隔板30的组件，并且可以设置成与例如稍微弯曲的容器壁11接触。

第一隔板类型的隔板30至少部分是中空的，并且在其内部具有温差控制通道31。通道分隔壁32大致设置在隔板30的中空空间，以使其将温差控制通道31的两个子通道彼此机械地隔开。通道分隔壁32可以从容器壁11延伸到指向容纳空间11的内部的三角形顶点。

图3B示出了通道分隔壁32如何几乎沿着第一隔板类型的隔板30的整个长度延伸。只有在隔板30的(在此，下)返回端处，通道分隔壁32被中断。否则，通道分隔壁32将第一隔板类型的隔板30的中空空间大致均匀地分隔成两个半通道，即第一子通道和第二子通道，它们一起形成温差控制通道31。

在第一隔板类型的隔板30的(在此，上)入口端处，在该入口端处通道分隔壁32将两个子通道严格地分开，温度控制介质，例如冷的温度控制介质，被引入到温差控制通道31的第一子通道中。这由图3A和图3B中所示的箭头表示。液体或气体(例如空气)可以用作温度控制介质。在该入口端可以形成过滤温度控制介质的过滤网34，在该入口端处温度控制介质被引入第一子通道。一个或多个这样的过滤网34可以设置在温差控制通道31中，特别是在入口端。

以这种方式引入的温度控制介质从入口端完全通过隔板30的第一子通道到相对的返回端。在该返回端，通道分隔壁32被设计成被中断，并且温度控制介质可以从温差控制通道31的第一子通道流入第二子通道。沿着第二子通道，它从第一隔板类型的隔板30的返回端流回到出口端。出口端形成在相同隔板的端部如入口端处，即在所示的示例性实施方案中在隔板的上端处。

温度控制介质的流动运动由图3A和图3B中的箭头表示。在此，温度控制介质基本上完全地两次流过第一隔板型的隔板30，即一次从入口端到返回端并再次返回到靠近入口端设置的出口端。至少在温差控制通道31的出口端，可以设置通风机单元35，例如通风机轮，其增加和/或控制和/或调节温度控制介质的流速。

第一隔板类型的隔板30提供了对隔板30的有效和起作用的冷却和/或温度控制。这使得能够至少在面对容纳空间12的第一隔板类型的隔板30的侧表面上控制生物介质的温度。因此，生物介质的温度控制(并且特别是冷却)可以在过程期间得到改善。

所示的第一隔板类型的隔板30不具有独立的后壁，而是使用容器壁11作为后壁，即作为背离容纳空间1的侧壁。隔板30与容器壁11之间的过渡部分是倒圆的，这将在下面参考图6和图7进一步详细讨论。

图3C示出了大致垂直于容器壁11的第一隔板类型的隔板30的另一个实施方案的横截面。在此，这涉及与图3A和图3B所示的隔板30相反的隔板30，其设置为具有自己的紧密抵接容器壁11的后壁。与图3A和图3B所示的隔板30一样，图3C所示的隔板30也具有温差控制通道31，通过温差控制通道31可以对隔板30进行温度控制。

第一隔板类型的隔板30在内部不仅具有通道分隔壁32，而且还具有一个或多个冷却桥33。冷却桥33可以设置在隔板30的内壁上，其背向内壁的外壁在操作位置与一次性生物反应器袋直接物理接触。因此，隔板30的隔板壁代表了生物反应器系统1的容纳空间12的直接界限。冷却桥33可以是实心的，并且从隔板30的内壁大致垂直地伸入到隔板的空腔和/或子通道中。

通常，第一隔板类型的隔板30，如第二隔板类型的隔板，被设计成窄化和/或界定容纳空间12的屏障，其用于减少容纳空间12中的层流。第一隔板类型的隔板与在下文更详细描述的第二隔板类型的隔板的不同之处在于，它们至少部分地或甚至完全地抵接容器壁11，而第二隔板类型的隔板穿过容纳空间12的内部，例如大致平行于容器壁11并与容器壁11间隔开。

图3C中所示的第一隔板类型的隔板30的冷却桥33优选地由导热材料制成，例如其它隔板壁也是这样。特别地，金属材料例如不锈钢是特别合适的。冷却桥33可以改善温度控制介质与隔板30的壁之间的热交换，并因此可以增强第一隔板类型的隔板30的冷却效果。

图3A和3B中所示的第一隔板类型的隔板30也可以具有冷却桥33，即与图3C中所示的第一隔板类型的隔板30相同。

作为温差控制通道41的替代，隔板30还可以具有单通道温度控制通道，通过该通道，隔板30仅穿透一次并且可以进行温度控制。

图4A示出了第一隔板类型的实心隔板50的实施方案的大致垂直于容器壁11的横截面。实心隔板50具有近似三角形的横截面形状，类似于图3A至图3C的隔板30。然而，与此相反，实心隔板50设计成具有实心隔板主体51。实心隔板主体51完全由具有良好导热性的材料形成，例如金属，例如铝。

横截面为三角形的实心隔板50的两个外壁面对容纳空间12，而作为后壁的第三外壁与容器壁11紧密热接触而没有任何间隙。因此，整个导热实心隔板50的后壁紧密且导热地联接到容器壁11，从而它也由容器壁11的温度控制和/或冷却系统进行温度控制。如上所述，容器壁11可以是温度控制的。例如，容器壁11可被设计成双壁，其中温度控制介质和/或冷却剂在其中循环以进行温度控制和/或冷却。由于紧密的热耦合，实心隔板50受益于容器壁的温度控制，并且可以将该温度控制和/或冷却传递到存在于容纳空间12中的生物介质。

图4B示出了第一隔板类型的空腔隔板60的实施方案。空腔隔板60在所示大致垂直于容器壁的横截面中也可以大致为三角形。在这种情况下，两个侧壁面对容纳空间12，并且第三后侧被设计成没有间隙地和/或紧密地抵接容器壁11。因此，空腔隔板60也很好地联接到容器壁11的温度控制和/或冷却系统，并且可以将该温度控制和/或冷却传递到存在于容纳空间12中的生物介质上。

第一隔板类型的隔板30、50、60的横截面不必是三角形，而是可以具有其它形状，例如波浪形和/或正方形。然而，它们都可以具有紧密抵接容器壁11的后侧(类似于图3C、图4A、图4B所示)，或者甚至由其形成(类似于图3A所示)。

图5A示出了生物反应器系统1的实施方案的示意图，在生物反应器系统1的容纳空间12中设置有第二隔板类型的隔板40。第二隔板类型的隔板与第一隔板类型的隔板的不同之处在于，它们至少部分地延伸和/或伸入到与容器壁11间隔开的容纳空间12中和/或穿过与容器壁11间隔开的容纳空间12。与此相反，第一隔板类型的隔板设置成紧密抵接容器壁11的内侧。

另一方面，所示的第二隔板类型的隔板40大部分与容器壁11间隔开地设置，使得生物介质101基本上从所有径向和/或水平方向围绕它流动。图4A中所示的第二隔板类型的隔板40涉及在两侧固定的第二隔板类型的隔板41，其引导穿过大部分与容器壁11间隔开的容纳空间12。细长隔板41可以在其两个隔板端处固定到容器壁11上，并且甚至可以穿过它。在此，隔板41可以从其上隔板端完全穿透容纳空间12到其下隔板端。

在两侧固定的隔板41可以沿其整个长度被温度控制介质流过，如图5A中的箭头所示。为此目的，隔板41具有温度控制通道43，温度控制通道43作为空腔沿在两侧固定的隔板41的隔板端之间的延伸部延伸。温度控制通道43可以至少从隔板41的第一紧固端延伸到隔板41的第二紧固端，并且任选地也可以超出，例如从温度控制介质源延伸到温度控制介质出口。

温度控制通道43可以被液体和/或气体温度控制介质流过，因此，在两侧固定的隔板41被温度控制，并在生物介质101的中间提供温度下降。

在两侧固定的隔板41可以设计成加压的焊接软管。隔板41可以设计成一次性生物反应器袋100的整体部分。在组装期间，温度控制通道43可以在紧固端连接到温度控制介质的一个或多个通道。

在生物介质101的中间的温度控制能够实现生物介质的有效和起作用的温度控制。隔板41的至少一个壁可以是透明的，并且可以由例如透明塑料制成。然后可以将发光和/或荧光液体用作光生物反应器中的温度控制介质。这可以使生物反应器系统1可用于密集的光营养生物过程。

隔板41不一定必须从一开始就被加压，而只能被设计成通过一次性生物反应器袋100内部的初始松弛的软管通道。通过在已经插入到容纳容器10中的状态下对至少一个隔板41加压，一次性生物反应器可以以这样的方式竖立，即，即使在容纳容器10被生物介质填充之前，它也可以容易地连接到容纳容器10的端口。因此，在两侧固定的自由隔板41可以简化和/或方便一次性生物反应器袋100在生物反应器系统1中的组装和/或配置。

作为单通道温度控制通道43的替代，隔板41可以被温差控制通道穿透，类似于图3A至图3C所示的隔板30。

图5B示出了生物反应器系统1的另一个示例性实施方案的透视图，生物反应器系统1具有第二隔板类型的另一个隔板40。该隔板40是单侧紧固的隔板42。该单侧紧固的隔板42可以例如从容纳空间12的上端垂直向下悬挂到容纳空间12中。或者，单侧紧固的隔板也可以从不同的方向伸入到容纳空间12的内部，特别是从侧面或从下面伸入。然而，单侧紧固的隔板42优选地以这样的方式对准，即它基本上平行于生物反应器系统1的搅拌系统的搅拌轴的延伸方向(图中未示出)延伸。这可以防止隔板42和搅拌轴过多地干涉。此外，单侧紧固的隔板42可以设置成尽可能长。

这种大致平行于搅拌轴的延伸方向对于图5A所示的两侧固定的隔板41也是有利的。

单侧紧固的隔板42也可以被温度控制介质流过。因此，其可以在内部具有例如相对的温度控制通道，类似于图3A和图3B所示的隔板30。或者，隔板42也可以是实心的，例如类似于图4A所示的实心隔板50。在一次性生物反应器袋100中，隔板42可仅被设计为可将生物反应器系统1的冷却指状物引入其中的箔插入件。例如，冷却指状物可以是实心的或被设计成中空体，即类似于图4A和图4B所示的隔板50或60。此外，与第一隔板类型的隔板30类似，还可以在冷却指状物中设置相对的温度控制通道(参见图3A至图3C)。

单侧紧固的隔板42具有自由端，该自由端设置成背向紧固端并伸入容纳空间12的内部。生物介质101可以完全围绕该自由端流动。

第二隔板类型的隔板41和隔板42通过例如直接在生物介质101内部提供散热器来改善生物介质101的温度控制。这使得能够处理密集的细胞培养物，其例如需要比常规的动物生物过程更强的冷却能力。图5A和图5B中所示的生物反应器系统1应理解为实例。可以在其中设置多个隔板40、41和/或42，以便改善温度控制。

图6A和图6B各自示出了通过桥式隔板70(图6A)和角隔板71(图6B)大致垂直于容器壁11的横截面。在所示的横截面中，桥式隔板70设计成大致矩形的桥，其从容器壁11大致垂直地伸入容纳空间12的内部。在所示的横截面中，角隔板71被设计成与长度大致相同的支腿成一定角度，其中该角度的顶点指向容纳空间12的内部。

图6A和图6B所示的隔板70、71的缺点在于，它们具有相对尖锐的边缘和/或与容器壁11形成角过渡部分。当插入一次性生物反应器袋100时，袋壁102与隔板70和71不利地抵接，使得在此一方面在袋壁102与桥式隔板70之间或者另一方面形成在角隔板71与可能的容器壁11之间会形成气窝110。

这些气窝110尤其会发生在容器壁与隔板70或71的隔板壁之间的过渡部分处。隔板壁可以从容器壁11以清楚限定的角度突出，例如，约30度至约120度。柔性袋壁102在此不能紧密地抵接该过渡部分，为此产生了气窝110。气窝110可以产生隔热效果，该隔热效果阻止和/或劣化生物介质101的冷却，因为它们起到了在温控容器壁11与生物介质101之间的绝缘的作用。

图7A和图7B示出了通过波形隔板72和双波形隔板73大致垂直于容器壁11的横截面。波形隔板72和双波形隔板73比图6A和图6B所示的桥式隔板70和角隔板71更适于生物介质101的有效冷却。例如，波形隔板72和双波形隔板73各自被配置为第一隔板类型的倒圆隔板。倒圆隔板72、73由此设计成使得它们没有尖锐的边缘，从而袋壁102可以在操作状态下紧紧地抵接隔板72、73以及容器壁11。因此，减少在袋壁102与温控容器壁11以及隔板72、73之间的绝缘气窝110。此外，一方面容器壁11与隔板72、73之间的接触区域以及另一方面袋壁102与生物介质之间的接触区域可以增加。此外，可减少一次性生物反应器袋100的袋壁102上的应力。这些效果可以通过隔板72、73的隔板壁的外表面在横截面中平缓地滑动来实现，这允许一次性生物反应器袋100紧密抵接容纳空间12的边界，特别是在隔板72、73上并邻近隔板72、73。

在所示的横截面中，波形隔板72被设计成具有倒圆波峰和另外的倒圆侧面的大致单峰波，其在没有边缘的情况下与容器壁11的过渡部分相紧靠。波峰和邻近容器壁11的波谷两者在横截面上形成弯曲的形状，其具有优选地至少约1cm大的弯曲直径。

这同样适用于双波形隔板73，在所示的横截面中，双波形隔板73被设计成类似于波形隔板72，但是与此不同的是，双波形隔板73具有双波作为双峰。这种双波也是倒圆的，并且另外具有倒圆的侧面，该侧面紧靠在容器壁11的过渡部分上，而没有边缘。与容器壁11相邻的双波峰和波谷都具有弯曲的横截面，弯曲的横截面具有优选地至少约1cm大的弯曲直径。

在可选实施方案中，波形隔板可以具有附加的波峰，例如作为三波或四波形隔板。波的波峰和/或波谷可以具有不同的高度。

波形隔板72和双波形隔板73都可以被配置为空腔隔板(类似于图4B所示的空腔隔板60)、实心隔板(类似于图4A所示的实心隔板50)和/或具有简单的或相对的温度控制通道的温度控制隔板，即类似于图3或图5所示的隔板。

图8A示出了具有底部观察窗13的生物反应器系统的透视图，底部观察窗13被观察窗盖15覆盖。底部观察窗13可以如图1所示形成在容纳容器10的下部区域中的容器壁11中。手柄形式的探针保持器16可以设置在底部观察窗13的上方和/或下方。可以将探针固定至探针保持器16，并且可以将探针设置在底部观察窗13上。例如，这种探针可以到达容纳空间12的内部，并在那里进行测量。

常规的底部观察窗13不是温度控制的，而是例如由玻璃制成。在图8A所示的实施方案中，底部观察窗13由观察窗盖15覆盖。观察窗盖15可以设计成导热的和/或可以导热地联接到容器壁1的冷却系统。为此目的，观察窗盖15可以例如由诸如铝的金属形成。观察窗盖17可以包括一个或多个探针入口17，探针可以通过探针入口17固定到底部观察窗13或穿过底部观察窗13。

类似的观察窗盖也可以设置在生物反应器系统1的侧观察窗14上(参见图1)。

图8B以透视图示出了观察窗盖15可以被打开。更具体地，观察窗盖15具有第一盖折板15A和第二盖折板15B。这些可折叠成远离底部观察窗13，从而释放底部观察窗13。为此目的，可以设置至少一个铰链19，优选地对于每个折板15A、15B分别设置一个铰链19，其用于打开和/或关闭折板15A和/或折板15B。

导热观察窗盖15/15A/15B能够使观察窗13、14的区域热耦合到容器壁11的温度控制，例如通过双壁中的温度控制介质对容器壁11的温度控制。这使得还可以冷却观察窗13,14所占据的表面上的生物介质101。因此，整体上改善了冷却，并且可以使更密集的细胞培养过程成为可能。

图9A示出了容纳容器10的实施方案的几个视图，该容纳容器10具有设置为成角度的波形隔板80。在图9A中最左边示出了从上方进入容纳容器10的容纳空间12的视图。在此，示出了沿着穿过容纳容器10的竖直平面的部分的标记，其作为截面图示于右边。从左边看去的第三视图示出了容纳容器10的部分打开的透视图，以及在最右边的容纳容器10的关闭的透视图。

在容纳容器10中设置有多个第一隔板类型的波形隔板80，所述波形隔板80设置成与容纳容器10的容器壁11密切接触，或者邻近容纳容器10的容器壁11。在所示的示例性实施方案中，容纳容器10正好具有四个这样的成角度的波形隔板80。穿过波形隔板80的横截面可以形成为与图7A所示的波形隔板72的横截面大致相同。或者，成角度的波形隔板80可以是实心的(如图4A所示的实心隔板50)或空心的，例如图4B所示的空腔隔板60。成角度的波形隔板80也可以是温度控制通道，例如类似于图3A至图3C所示的隔板30。

成角度的波形隔板80在大致垂直的方向上沿着容器壁11从下端延伸到上端。在此，上端设置为水平地向下端偏移。因此，成角度的波形隔板80不是精确地沿垂直方向延伸，而是与容器壁11内侧的垂直方向成角度。在此，波形隔板80在容纳空间12中形成一种类型的内螺纹。

特别地，因此与所有的成角度的波形隔板80一起在容纳空间12中形成多个隔板，这些隔板都大致沿相同的方向设置，并且以与垂直方向成角度地彼此大致平行地偏移。这种类似于内螺纹的屏障使得生物介质101在通过成角度的波形隔板80形成的屏障旋转混合生物介质101的过程中被向上或向下“拧”(取决于搅拌的方向)。由于波形隔板80的成角度的设置，当混合生物介质101时产生垂直的运动分量。

成角度的波形隔板80相对于搅拌轴(图中未示出)及其旋转轴线成角度地延伸。成角度的波形隔板80的延伸方向与搅拌轴延伸方向之间的角度可以是至少约5°，以便产生足够的垂直搅拌运动。

与图9A类似，图9B示出了具有成角度的桥式隔板81的容纳容器10的实施方案。在此，成角度的隔板被设计成是成角度的、倒圆的桥式隔板81。它们具有与图6A所示的桥式隔板70相似的形状，但是至少在其伸入到容纳空间12中的边缘上被倒圆，使得它们不会在那里形成任何尖锐的边缘。与图9A所示的成角度的波形隔板80类似，成角度的桥式隔板81的这种形状也能够在垂直方向上形成生物介质101的附加的方向分量和/或混合分量，从而增强混合。

图9A和图9B所示的具有成角度的隔板80、81的容纳容器10的实施方案改善和/或加强了混合。这能够实现用于培养相对粘稠的细胞的生物反应器。

图3A至图3C、图4A、图4B、图5A、图5B、图7A和图7B中所示的隔板改善了生物介质101的冷却，因为它们使得隔板本身能够进行温度控制和/或允许生物反应器内的温度下降。这能够实现用于培养需要强烈冷却的细胞的生物反应器。

图5A和图5B所示的探针窗盖15还改善了生物介质101的冷却，因为它增加了可用的温度控制表面。这能够实现用于培养需要强烈冷却的细胞的生物反应器。

上述措施可以彼此组合，以便通过组合进一步改善冷却和/或混合。

根据一个实施方案，使用在至多约6.0m/s的搅拌器圆周速度下操作的搅拌系统。因此，可以改善生物介质101的氧合作用和混合。

根据一个实施方案，使用功率输入高达约11kW/m³的搅拌系统。这使得例如高搅拌器圆周速度为约6m/s。

根据一个实施方案，使用高达约3.0vvm(缩写为“容器体积/分钟”)的放气速率。以这种方式还可以改善进入生物介质101的氧合作用。此外，作为这一点的副作用，可以说混合效果也可以得到改善。

根据一个实施方案，生物反应器系统1被优化以使用高达1,000/小时的k_La值。这可以作为高搅拌器圆周速度和/或高放气速率的结果而实现。

根据一个实施方案，使用高达每升生物介质90瓦特的加热和/或冷却速率，即通常为温度控制速率。

根据一个实施方案，在搅拌系统的搅拌驱动器中不使用塑料部件和/或仅使用尽可能少的塑料部件。优选地，可以使用由不锈钢和/或钢制成的搅拌轴，以便能够实现高的力传递。搅拌器本身也可以由金属制成，以便能够实现进入生物介质中的高的力传递。

根据一个实施方案，具有适于功率输入的几何形状的搅拌器设置在搅拌系统的搅拌轴上。在这种情况下，例如，可以使用搅拌器几何形状，其以名称史密斯(Smith)已知，并且，如果适用的话，可以使用变体。搅拌器可以被设计成水翼和/或封闭式史密斯搅拌器。或者，可以使用象耳几何形状，或叶轮公告(Impeller Bulletin)，它是史密斯搅拌器的一个亚型。搅拌器可以由不锈钢制成，以便能够混合高粘性细胞(例如真菌细胞)。

根据一个实施方案，在搅拌器上设置有断流器，例如圆盘，其围绕搅拌器的尖端并因此实现改善的混合效果。

根据一个实施方案，容纳容器10的高度至少是其直径的三倍。也如图1、图2、图5A、图5B、图9A和图9B所示，容纳容器1基本上为圆柱体设计。容纳容器10的这种相对较高和较细的设计增加了冷却表面，因为以体积计在温控容器壁11上存在较大量的生物介质101。此外，结果也可以增加气体停留时间。

根据一个实施方案，在生物介质101上方流动的气体和/或用于生物介质101的液体进料都可以被预冷，以便提高总的冷却能力。

根据一个实施方案，容纳容器10可以设计成没有门和/或没有观察窗。用于观察生物介质101的相机可以放置在袋保持器的内部和/或甚至一次性生物反应器袋100的内部。这也增加了温控容器壁11的总有效区域。

根据一个实施方案，温度控制介质在容器壁11的温控双护套中的流速被优化、特别是被增加至待实现的冷却能力。

此外，为了实现更强的搅拌性能，可以优化搅拌驱动器的磁盘的强度，以及用于将搅拌驱动器联接到一次性生物反应器袋100内部的磁体的强度、数量、长度和/或质量。

搅拌系统的功率可以通过径向磁耦合以精细的比例传递到一次性生物反应器袋100的内部。这允许增加扭矩。

可以使用长的和强的磁体和/或总计更多的磁体，以便改善搅拌驱动器与一次性生物反应器100内部的搅拌轴之间的联接。在这种情况下，可以使用电流感应磁化来改善磁耦合。

可以进行这些和其它优化，以便优化生物反应器系统，用于强化细胞培养物的生物过程。

总的来说，本发明提供了生物反应器系统1及其操作方法，其中改善了充分混合，提高了温度控制和/或冷却能力，因此可以培养生物过程之前不能接近的细胞培养物。

附图标记的列表

1 生物反应器系统

10 容纳容器

11 容器壁

12 容纳空间

13 底部观察窗

14 侧观察窗

15 观察窗盖

15A 第一盖折板

15B 第二盖折板

16 探针保持器

17 探针孔

18 探针

19 铰链

20 搅拌系统

30 第一隔板类型的隔板

31 温差控制通道

32 通道分隔壁

33 冷却桥

34 过滤网

35 通风机单元

40 第二隔板类型的隔板

41 自由两侧紧固隔板

42 自由单侧紧固隔板

43 温度控制通道

50 实心隔板

51 实心隔板主体

60 空腔隔板

61 空腔

70 桥式隔板

71 角隔板

72 波形隔板

73 双波形隔板

80 成角度的波形隔板

81 成角度的倒圆桥式隔板

100 一次性生物反应器袋

101 生物介质

102 袋壁

110 气窝

Claims (20)

1.用于容纳一次性生物反应器袋(100)的生物反应器系统(1)，其具有：

-具有容器壁(11)的容纳容器(10)，所述容器壁(11)限定了容纳空间(12)，在所述生物反应器系统(1)的操作状态下所述一次性生物反应器袋(100)被容纳在所述容纳空间(12)中；

-搅拌系统(14)，其至少部分地伸入到所述容纳空间(12)中并且被设计和配置成在所述生物反应器系统(1)的操作状态下搅拌存在于所述一次性生物反应器袋(100)中的生物介质(101)；以及

-至少一个减小所述容纳空间(12)并且与所述容器壁(11)不同的隔板(30；40,41,42；50；60；72；73；80；81)，用于减少所述生物介质(101)的层流；

其中所述至少一个隔板(30；40,41,42；50；60；72；73；80；81)至少部分地被温度控制介质流过，所述温度控制介质控制所述隔板(30；40,41,42；50；60；72；73；80；81)的温度。

2.根据权利要求1所述的生物反应器系统(1)，其中所述至少一个隔板(30；40,41,42；50；60；72；73；80；81)包括至少一个第一隔板类型的隔板(30；50；60；72；73；80；81)，所述至少一个第一隔板类型的隔板(30；50；60；72；73；80；81)以其从容器壁(11)突出并且伸入到所述容纳空间(12)中的方式抵接在所述容纳容器(10)的所述容器壁(11)上。

3.根据权利要求1或2所述的生物反应器系统(1)，其中所述至少一个隔板(30；40,41,42；50；60；72；73；80；81)包括至少一个第二隔板类型的隔板(40,41,42)，所述至少一个第二隔板类型的隔板(40,41,42)至少沿着与所述容纳容器(10)的所述容器壁(11)间隔开的部分延伸穿过所述容纳空间(12)。

4.生物反应器系统(1)，其中所述隔板(30；40,41,42；50；60；72；73；80；81)包括温差控制通道(31)，所述温度控制介质通过所述温差控制通道(31)在两个相反的方向上流过所述隔板(30；40,41,42；50；60；72；73；80；81)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的生物反应器系统(1)，其中，在所述隔板(30；40,41,42；50；60；72；73；80；81)的内部，至少一个冷却桥(33)设置在至少一个隔板壁上，在所述生物反应器系统(1)的工作状态下，所述一次性生物反应器袋(100)的袋壁(102)抵接所述至少一个隔板壁。

6.根据前述权利要求中任一项所述的生物反应器系统(1)，其中所述隔板(30；40,41,42；50；60；72；73；80；81)大致完全地沿着大致垂直的方向穿透所述容纳空间(12)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的生物反应器系统(1)，其中所述隔板(30；40,41,42；50；60；72；73；80；81)配置成从所述容纳空间(12)的一端伸入到所述容纳空间(12)中。

8.用于容纳一次性生物反应器袋(100)、特别是根据前述权利要求中任一项所述的生物反应器袋(100)的生物反应器系统(1)，其具有：

-具有容器壁(11)的容纳容器(10)，所述容器壁(11)限定了容纳空间(12)，在所述生物反应器系统(1)的操作状态下所述一次性生物反应器袋(100)被容纳在所述容纳空间(12)中；

-搅拌系统，其至少部分地伸入到所述容纳空间(12)中并且被设计和配置成在所述生物反应器系统(1)的操作状态下搅拌存在于所述一次性生物反应器袋(100)中的生物介质(101)；以及

-至少一个减小所述容纳空间(12)并且与所述容器壁(11)不同的隔板(30；50；60；72；73；80；81)，用于减少所述生物介质(101)的层流，所述至少一个隔板(30；50；60；72；73；80；81)以其从所述容器壁(11)突出并且伸入到所述容纳空间(12)中的方式抵接所述容纳容器(10)的所述容器壁(11)；

其中所述隔板(30；50；60；72；73；80；81)被构造成倒圆的，使得所述隔板(30；50；60；72；73；80；81)的壁和/或至少从所述容纳容器(10)的所述容器壁(11)到抵接前者的所述隔板(30；50；60；72；73；80；81)的壁的过渡部分被配置成基本上无边缘的，所述壁和/或所述过渡部分在操作状态下抵接所述一次性生物反应器袋(100)。

9.用于容纳一次性生物反应器袋(100)、特别是根据前述权利要求中任一项所述的生物反应器袋(100)的生物反应器系统(1)，其具有：

-具有容器壁(11)的容纳容器(10)，所述容器壁(11)限定了容纳空间(12)，在所述生物反应器系统(1)的操作状态下所述一次性生物反应器袋(100)被容纳在所述容纳空间(12)中；

-具有搅拌轴的搅拌系统(20)，所述搅拌轴至少部分地伸入所述容纳空间(12)中并且被设计和配置成在所述生物反应器系统(1)的操作状态下搅拌所述一次性生物反应器袋(100)中存在的生物介质(101)；以及

-至少一个减小所述容纳空间(12)并且与所述容器壁(11)不同的隔板(80；81)，用于减少所述生物介质(101)的层流，所述至少一个隔板(80；81)以其从所述容器壁(11)突出并且伸入到所述容纳空间(12)中的方式抵接所述容纳容器(10)的所述容器壁(11)；

其中所述隔板(80；81)沿着所述容纳容器(10)的所述壳体壁(11)在隔板延伸方向上延伸，并且所述隔板延伸方向设置成与所述搅拌轴的搅拌轴延伸方向成角度的。

10.根据权利要求9所述的生物反应器系统(1)，其中所述隔板(80；81)沿着所述隔板延伸方向被构造为所述容纳空间(10)的内螺纹。

11.根据前述权利要求中任一项所述的生物反应器系统(1)，其中所述至少一个隔板(30；40,41,42；50；60；72；73；80；81)由具有大于10W/mK的热导率的材料和/或以实心形式形成。

12.用于容纳一次性生物反应器袋(100)、特别是根据前述权利要求中任一项所述的生物反应器袋(100)的生物反应器系统(1)，其具有：

-具有容器壁(11)的容纳容器(10)，所述容器壁(11)限定了容纳空间(12)，在所述生物反应器系统(1)的操作状态下所述一次性生物反应器袋(100)被容纳在所述容纳空间(12)中；以及

-至少一个探针窗(13；14)，其允许在所述生物反应器系统(1)的操作状态下观察到所述一次性生物反应器袋(100)的内部；

其中所述探针窗(13；14)包括至少一个导热探针窗盖(15)，其导热地联接至所述生物反应器系统(1)的冷却系统。

13.用于容纳一次性生物反应器袋(100)、特别是根据前述权利要求中任一项所述的生物反应器袋(100)的生物反应器系统(1)，其具有：

-具有容器壁(11)的容纳容器(10)，所述容器壁(11)限定了容纳空间(12)，在所述生物反应器系统(1)的操作状态下所述一次性生物反应器袋(100)被容纳在所述容纳空间(12)中；

-搅拌系统(20)，所述搅拌系统(20)至少部分地突出到所述容纳空间中并且被设计和配置成在所述生物反应器系统(1)的操作状态下搅拌存在于所述一次性生物反应器袋(100)中的生物介质；

其中

-所述搅拌系统(20)包括搅拌轴，在所述生物反应器系统(1)的工作状态下，所述搅拌轴完全穿过所述容纳空间(12)从第一搅拌轴端至第二搅拌轴端；

-在所述第一搅拌轴端和所述第二搅拌轴端均配置有所述搅拌系统(20)的至少一个搅拌驱动器，用于驱动所述搅拌轴。

14.根据权利要求13所述的生物反应器系统(1)，其中设置在所述搅拌轴端处的所述两个搅拌驱动器能以它们在相同的旋转方向上同时和一起驱动所述搅拌轴的方式操作。

15.根据权利要求13或14所述的生物反应器系统(1)，其中设置在所述搅拌轴端处的所述两个搅拌驱动器能以它们在相反的旋转方向上驱动所述搅拌轴的方式操作。

16.根据前述权利要求中任一项所述的生物反应器系统(1)，其具有用于预冷生物介质(101)和/或所述生物介质(101)的组分的预冷设备，所述生物介质(101)和/或所述生物介质(101)的组分可以在生物过程期间被引导到所述一次性生物反应器袋(100)中。

17.用于操作一次性生物反应器袋(100)中的生物过程(1)的方法，包括以下步骤：

-提供权利要求1至12中任一项所述的生物反应器系统(1)；

-将所述一次性生物反应器袋(100)插入所述容纳容器(10)的所述容纳空间(12)中；

-通过所述搅拌系统(20)搅拌存在于所述一次性生物反应器袋(100)中的所述生物介质(101)；以及

-通过所述至少一个隔板(30；40,41,42；50；60；72；73；80；81)减少所述生物介质(101)的层流。

18.用于操作一次性生物反应器袋(100)中的生物过程(1)的方法，特别是权利要求17所述的方法，包括以下步骤：

-提供权利要求13至15中任一项所述的生物反应器系统(1)；

-将所述一次性生物反应器袋(100)插入所述容纳容器(10)的所述容纳空间(12)中；以及

-用两个搅拌驱动器以在所述一次性生物反应器袋(100)中存在的所述生物介质(101)被搅拌的方式驱动所述搅拌轴。

19.根据权利要求17或18所述的用于操作一次性生物反应器袋(100)中的生物过程的方法，其中在所述生物过程期间将预冷的生物介质(101)导入所述一次性生物反应器袋(100)中。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的用于在一次性生物反应器袋(100)中操作生物过程的方法，其中在所述生物过程期间在所述生物介质(101)中培养微生物细胞和/或真菌细胞。

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