CN116348584A - 生物处理系统和用于减小生物处理系统中细胞切变的设备 - Google Patents

Abstract

一种用于管理生物处理系统(10)中的气泡(50)的设备(100)包括具有下侧表面(112)的本体部分(110)以及在本体部分(110)中的开口(114)。本体部分(110)构造成用于放置在生物反应器器皿(12)内，使得本体部分(110)的下侧表面(112)设置在生物反应器器皿(12)内的液体中。本体部分(110)的下侧表面(112)构造成使液体中的上升的气泡(50)朝开口(114)转移。

Description

生物处理系统和用于减小生物处理系统中细胞切变的设备

技术领域

本发明的实施例大体上涉及生物处理系统和方法，且更特别地涉及用于抑制或减小由生物处理系统中的泡破裂所引起的细胞切变的设备。

背景技术

已知多种器皿、装置、构件和单元操作来用于执行生物化学和/或生物过程和/或操纵液体和此类过程的其它产物。为了避免与用于生物制药的制造过程中的器皿灭菌相关联的时间、费用和困难，单次使用或一次性的生物反应器袋和单次使用的混合器袋用作此类器皿。例如，包括例如哺乳动物、植物或昆虫细胞和微生物培养物的生物材料(例如，动物和植物细胞)可使用一次性或单次使用的混合器和生物反应器来处理。

在生物制药工业中，越来越多地使用单次使用或一次性的容器。此类容器可为由外部刚性结构(诸如不锈钢壳或器皿)所支承的柔性的或可折叠的塑料袋。灭菌的一次性袋的使用消除清洁器皿的耗时步骤，且减小污染的机会。袋可定位在刚性器皿内且填充有用于混合的期望流体。设置在袋内的搅拌器组件用于混合流体。现有的搅拌器是顶部驱动的(具有向下延伸到袋中的轴，一个或多个叶轮安装在该轴上)或底部驱动的(具有设置在袋的底部中的叶轮，该叶轮由定位在袋和/或器皿外侧的磁性驱动系统或马达所驱动)。大多数磁性搅拌器系统包括在袋外侧的旋转磁性驱动头和在袋内的旋转磁性搅拌器(在该上下文中也称为“叶轮”)。磁性驱动头的移动实现转矩传递以及因此磁性搅拌器的旋转，其允许搅拌器在器皿内混合流体。

取决于处理的流体，生物反应器系统可包括与袋联接以用于监测、分析、取样和液体传递的多个流体线路以及不同的传感器、探头和端口。例如，收获端口典型地定位在一次性袋和器皿的底部处，且允许收获线路连接到袋以用于袋的收获和排出。另外，现有的生物反应器系统典型地使用鼓泡器(sparger)来用于使受控量的特定气体或气体的组合引入到生物反应器中。鼓泡器输出小气泡到液体中以便使气体搅拌和/或溶解到液体中或用于二氧化碳汽提。经由鼓泡器输送气体帮助混合物质，在袋的内部各处保持均质的环境，且有时对于生物反应器中的细胞生长是基本的。理想地，鼓泡器和搅拌器紧密地接近，以保证气体在容器各处最优地分布。

对于生物反应器中的细胞生长，氧是最重要的物质中的一种，其通过将空气泡连续鼓泡到培养介质中来以溶解氧的形式引入。典型地，期望使用更小的泡来鼓泡以实现对于细胞生长来说更好的质量传递系数(KLa)。然而，生物反应器中的空气泡可有不利影响；即，当这些泡上升到生物反应器内的液体的顶部表面时，它们以高能量耗散率爆裂，其可剪切和杀死与爆裂的泡紧密地接近的细胞。

在当前设计中，具有较大的介质/空气界面，泡随机地在任何位置处爆裂，具有较大数量的高能量耗散区。由于培养物由叶轮连续搅拌，新细胞不断地循环到培养物的顶部，在那里它们暴露于在液体/气体界面处爆裂的鼓起泡。因此，这增加暴露于来自爆裂的鼓起泡的高能量耗散的细胞的数量，导致细胞死亡增加且因此减小总体的能活的细胞数。

考虑到上文，需要一种在减小由邻近于液体/气体界面的鼓起泡的爆裂所引起的细胞切变方面有效的设备，其导致生物反应器滴定度(titer)增加且浊度减小。

发明内容

在实施例中，提供一种用于减小生物处理系统中的细胞切变的设备。设备包括具有下侧表面的本体部分以及在本体部分中的开口。本体部分构造成用于放置在生物反应器器皿内，使得本体部分的下侧表面设置在生物反应器器皿内的液体中，且其中，本体部分的下侧表面构造成使液体中的上升的气泡朝开口转移。

在本发明的另一实施例中，提供一种生物处理系统。生物处理系统包括：器皿；可定位在器皿内的柔性生物处理袋，该柔性生物处理袋构造成容纳一体积的液体；以及用于减小液体内细胞的细胞切变的设备，该设备设置在柔性生物处理袋内。设备包括具有下侧表面的本体部分以及在本体部分中的开口。本体部分的下侧表面设置在柔性生物处理袋内的液体中。本体部分的下侧表面构造成使液体中的上升的气泡朝开口转移。

在另一实施例中，提供一种用于减小生物处理系统中的细胞切变的方法，该生物处理系统具有生物反应器器皿，该生物反应器器皿容纳一体积的流体和在该体积的流体上方的气体，流体和气体限定流体/气体界面。方法包括以下步骤：使具有截头锥形下侧表面的设备定位在生物反应器器皿内，使得生物反应器器皿内的流体由设备的下侧表面阻挡(baffle)以便减小流体/气体界面的表面积(相比于在没有由该设备阻挡流体的情况下的流体/气体界面的表面积)；以及使鼓起气体引入到该体积的流体中。本体部分的下侧表面构造成使流体内的鼓起气体的泡朝流体/气体界面引导。

在又另一实施例中，提供一种用于减小生物处理系统中的细胞切变的设备。设备包括具有截头锥形下侧表面的本体以及在本体部分中的中心开口。本体可围绕柔性生物处理袋的上端定位，使得柔性生物处理袋的上端延伸通过中心开口。截头锥形下侧表面阻挡柔性生物处理袋内的液体以便减小液体/气体界面的表面积(相比于在没有该设备的情况下的液体/气体界面的表面积)，且本体的下侧表面构造成使流体内的气泡朝开口引导且引导到液体/气体界面。

附图说明

通过参照附图阅读非限制性实施例的以下描述，本发明将更好理解，其中在下文：

图1是根据本发明的实施例的生物反应器系统的前立视图。

图2是图1的生物反应器系统的简化侧立视截面图。

图3是图1的生物反应器系统的简化侧立视截面图，其示出根据本发明的实施例的用于减小细胞切变的设备。

图4是用于减小细胞切变的设备的侧立视图。

图5是图3的区域A的放大截面图，其示出设备的隔离室。

图6是根据本发明的另一实施例的具有用于减小细胞切变的设备的生物处理系统的简化示意图。

图7是根据本发明的另一实施例的具有用于减小细胞切变的设备的生物处理系统的简化示意图。

具体实施方式

下文将详细地参照本发明的示例性实施例，其示例在附图中示出。只要可能，在图各处使用的相同的参考符号指相同或相似的部分。

如本文中使用的，用语“柔性”或“可折叠”指柔韧的或能够弯曲而不断裂的结构或材料，并且还可指可压缩或可扩展的材料。柔性结构的示例是由聚乙烯膜形成的袋。用语“刚性”和“半刚性”在本文中可互换地使用来描述“不可折叠”的结构，换句话说，在正常的力下不叠合、折叠或以其它方式变形来基本上减小它们伸长尺寸的结构。取决于上下文，“半刚性”还可表示比“刚性”元件(element)更柔性的结构(例如，可弯曲的管子或导管)，但其仍是在正常的条件和力下不纵向折叠的一种结构。

如用语在本文中使用的，“器皿”意指柔性袋、柔性容器、半刚性容器或刚性容器，视情况而定。如本文中使用的用语“器皿”意在包含具有柔性的或半刚性的壁或壁的一部分的生物反应器器皿、单次使用的柔性袋，以及通常用于生物或生物化学处理(例如，包括细胞培养/净化系统、混合系统、介质/缓冲剂制备系统和过滤/净化系统)中的其它容器或导管。如本文中使用的，用语“袋”意指柔性的或半刚性的容器或器皿，其例如用作用于其内的内容物的生物反应器或混合器。

本发明的实施例提供用于减小生物处理系统中的细胞切变的设备和装置。在一个实施例中，设备包括具有下侧表面的本体部分以及在本体部分中的开口。本体部分构造成用于放置在生物反应器器皿内，使得本体部分的下侧表面设置在生物反应器器皿内的液体中，且使得设备的一部分在生物处理系统的液体/气体界面上方延伸。当设备设置在生物反应器器皿中时，相比于在没有该设备的情况下的生物处理系统的液体/气体界面的表面积，液体/气体界面的表面积由该设备减小。本体部分的下侧表面构造成将液体内的气泡朝开口引导且引导到液体/气体界面。

参照图1和图2，示出根据本发明的实施例的生物反应器系统10。生物反应器系统10包括安装在基部14顶上的大体上刚性的生物反应器器皿或支承结构12，其具有多个腿16。器皿12可由例如不锈钢、聚合物、复合物、玻璃或其它金属形成，且在形状上可为圆柱形的，但也可使用其它形状而不脱离本发明的较宽泛的方面。器皿12可配备有提升组件18，该提升组件18对设置在器皿12内的单次使用的柔性袋20提供支承。器皿12可为任何形状或尺寸，只要它能够支承单次使用的柔性生物反应器袋20。例如，根据本发明的一个实施例，器皿12能够接受和支承10-2000L的柔性的或可折叠的生物处理袋组件20。

器皿12可包括允许人查看柔性袋20内的流体水平的一个或多个观察窗口22，以及定位在器皿12的下部区域处的窗口24。窗口24允许达到(access)器皿12的内部，以用于将各种传感器和探头(未示出)插入和定位在柔性袋20内，并用于将一个或多个流体线路连接到柔性袋20以用于流体、气体等添加或取自柔性袋20。用于监测和控制重要过程参数的传感器/探头和控制器包括下者中的任何一个或多个以及组合：温度、压力、pH、溶解氧(DO)、溶解二氧化碳(pCO₂)、混合率和气体流率(例如)。

特别地参照图2，示出生物反应器系统10的示意性侧立视剖面图。如在其中示出的，单次使用的柔性袋20设置在器皿12内且从而受约束。在实施例中，单次使用的柔性袋20由合适的柔性材料(诸如均聚物或共聚物)形成。柔性材料可为USP级别VI认证的一种材料，例如，硅化物、聚碳酸酯、聚乙烯和聚丙烯。柔性材料的非限制性示例包括聚合物，诸如聚乙烯(例如，线性低密度聚乙烯和超低密度聚乙烯)、聚丙烯、聚氯乙烯、聚二氯乙烯(polyvinyldichloride)、聚偏二氯乙烯、乙烯乙酸乙烯酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、尼龙、硅橡胶、其它合成橡胶和/或塑料。在实施例中，柔性材料可为若干不同材料的叠层(laminate)，诸如，例如可从GE HealthcareLifeSciences得到的Fortem^TM、Bioclear^TM10和Bioclear11叠层。柔性容器的部分可包括基本上刚性的材料，诸如刚性聚合物(例如，高密度聚乙烯)、金属或玻璃。柔性袋可供应为预灭菌的，诸如使用伽马辐射。

柔性袋20容纳在袋的内侧的底部中心处附接到磁性毂30的叶轮28，其在叶轮板(未示出)上旋转，该叶轮板也定位在袋20的内侧底部上。叶轮28和毂30(以及在一些实施例中，叶轮板)一起形成叶轮组件。在器皿12外部的磁性驱动器34提供用于旋转磁性毂30和叶轮28的动力以混合柔性袋20的内容物。虽然图2示出磁性驱动叶轮的使用，其它类型的叶轮和驱动系统也是可能的，包括顶部驱动的叶轮。

如图2中还示出的，柔性袋20容纳可在柔性袋20的底部上与端口(未示出)接合的鼓泡器装置32，其接收来自气体供应线路的气体供应。如本领域中已知的，鼓泡器装置32构造成将气泡引入到柔性袋20内的培养物/介质中。虽然图1和图2将生物反应器器皿12示为容纳单次使用的柔性袋20，设想到可省略柔性袋20，在该情况下生物处理/培养操作可直接在器皿12内进行。

参照图3，本发明的生物反应器/生物处理系统10还包括减小和/或消除细胞切变的设备100，细胞切变典型地可由鼓起气泡50在液体/气体界面52(其在图2中示出)处的爆裂所引起。如上文指示的，虽然鼓泡的使用对于细胞生长是重要的，由鼓泡器32产生的气泡50从鼓泡器32上升，通过培养介质/液体56，到液体/气体界面52(在那里它们爆裂)。泡50的该爆裂释放能量，其可杀死在爆裂的泡50的一定接近度内的悬浮在介质56中的细胞58。如图3中示出的，设备100构造为分离器，其构造成漂浮在生物处理袋20内的培养介质/液体56的顶上在液体/气体界面52处(出于在下文中公开的目的)。因此，在实施例中，设备100(包括其本体部分110)可由与培养介质/液体56相比不太致密的材料(诸如，例如塑料)形成。在实施例中，本体部分110是基本上刚性的。

特别地参照图4和图5，在实施例中，设备100包括具有下侧表面112的大体上盘形状的本体部分110以及在本体部分110中的至少一个开口114。本体部分110的周边形状和尺寸紧密地对应于设备100意在定位于其内的生物反应器器皿10的截面形状和尺寸(使得生物反应器器皿12的基本整个截面面积由设备100占用)。在实施例中，开口114相对于本体部分110的周边边缘111居中定位。周边壁116从本体部分110向上延伸且大体上外接(circumscribe)开口114，形成管状或截头锥形的隔离室118。如图3和图4中示出的，隔离室118在顶部处是开放的，然而还设想到室118可在顶部处是闭合的。

在实施例中，本体部分110的下侧表面112具有渐缩的、截头锥形的或类似的形状/构造，使得本体部分110的外部周边边缘111在比开口114更低的竖直间隔的位置处。如在下文中论述的，该构造帮助使上升的鼓起气泡50朝开口110引导。进一步参照图4和图5，设备还包括隔离板120，其延伸横跨开口114且与开口竖直间隔(即，它定位在开口114下方)。隔离板120具有至少一个(且优选地多个)槽、孔口或通路122，其允许在生物处理袋20内的培养介质56与隔离室118之间的流体连通。如图4中示出的，槽122是径向槽(大体上面向外)，其上缘定位成与本体部分110的下侧表面112紧密地接近，使得沿本体部分110的下侧表面112行进的泡可容易通过槽122到隔离室118中。在实施例中，隔离板120是大体上盘形状的(具有使隔离板120连结到本体部分100的短的圆柱形或截头锥形的侧壁124，且其中，槽122形成在侧壁124中)。

往回参照图3，设备100构造成用于放置在生物反应器器皿12内(且特别地，在使用的情况下，在柔性生物处理袋20内)，使得本体部分100的下侧表面112设置在生物反应器器皿12内的液体/介质56中，且使得周边侧壁116的一部分在生物处理系统10的液体/气体界面52上方延伸。如图3中示出的，此类位置中，设备100起作用以减小由细胞58和泡50所见的液体/气体界面的表面积(相比于在没有设备100的情况下的液体/气体界面的表面积)。

如上文暗指的，在操作中，当鼓起气泡50向上上升通过袋20内的介质58时，它们接触设备100的本体部分110的下侧表面112且沿下侧表面112朝开口114行进(由于下侧表面112的渐缩的或成角度的构造)。如由图5中的箭头所指示的，泡50通过槽122和开口114进入隔离室118，在那里允许它们到达在隔离室118内的小得多的液体/气体界面60。用设备100使爆裂的泡隔绝在隔离室118中(在那里它们对细胞的有害影响最大限度地减少)，而不是横跨生物反应器器皿10的整个截面面积爆裂。

因此，本发明的设备100用于以至少两种方式减小由于泡爆裂的细胞切变和细胞死亡。第一，通过减小液体/气体界面的表面积(如上文公开的)，由于泡破裂而发生的总细胞死亡可成比例地减小(因为细胞暴露于高能量耗散率的区/区域减小)。特别地，因为大多数泡50隔离在隔离室118内(在那里允许它们在减小的液体/气体界面60处爆裂)，在爆裂时释放的能量同样隔离于隔离室118的小的受限区域，在那里它不对在隔离室118外侧的细胞中的任何细胞有不利影响。设备100的构造还用于使小隔离室118(在那里允许泡爆裂)与袋20的处理体积的其余部分隔离，使得在主处理体积与隔离室118之间细胞或介质有非常少的(如果有)主动混合或交换。结果，少数细胞放置成与爆裂的气泡紧密地接近。液体混合模拟已证明，通过由机械分离的手段(即，通过使用设备100)隔离小体积，可防止细胞从主流体积混合到隔离室118，其有效地减小暴露于在隔离室中爆裂的泡的高能量耗散率的新细胞的数量，从而增加细胞的成活力。

第二，倒锥体或漏斗形状的本体部分110迫使泡50在到达隔离室118内的气体/液体界面60之前聚结。如将了解的，因为增加的泡尺寸具有更低的能量耗散率，有目的地经由聚结来增加泡尺寸用于使在泡破裂期间发生的能量耗散率减小至亚致死水平。因此，即使对于存在于隔离室118内的细胞，较大的泡的能量耗散率可不足以引起显著的细胞死亡。结合上文，在实施例中，本体部分的下侧表面112可包括多个凹槽(未示出)，其定向和定位成以便促进气泡50在它们沿下侧表面112朝开口114行进时聚结。

通过减小或消除来自泡破裂的细胞死亡，可增加生物反应器细胞密度和滴定度且减小浊度。本发明的设备还可减小或消除在生物处理操作期间使用的泊洛沙姆(例如，普朗尼克)的量，其导致需要较少的过程步骤且减小普朗尼克引发的起泡。更进一步，减小由细胞死亡所生成的浊度还可实现更好的灌注反应器性能。

结合上文，本发明的设备不仅减小或消除由于泡破裂所造成的细胞死亡，而且最大限度地减少或减小生物反应器器皿内的起泡。小泡(诸如在鼓泡期间生成的那些)趋于非常紧密地充填在一起，形成难以破坏的紧密的良好建立(well-established)的泡沫，而较大的泡形成松散的泡沫，其更有效地爆裂且因此更容易控制。如上文论述的，本发明的设备促进聚结，产生可更容易控制和/或消除的大气泡。这在由聚结形成的大泡转移且收集于隔离室118中的情况下特别地适用。在实施例中，进一步设想到消泡剂装置可定位在隔离室118上方或在隔离室118内以用于在其中分配消泡剂。因此，消泡剂的分配可仅有必要在隔离室的小的受限区域(以及减小的液体/气体界面)中，而不是在生物反应器器皿内的整个液体/气体界面。

虽然图3-5将开口114示为居中定位在本体部分110上的单个开口，本发明不意在如此受限于该方面。特别地，设想到开口114可相对于本体部分110的中心偏移，且可存在多于一个开口和/或隔离室。在任何此类情况下，本体部分110的下侧表面112定形和构造成以便收集上升的气泡且将它们朝开口和隔离室导引或引导。

设想到设备100可漂浮在处理体积的顶上，且因此在该方面，可针对生物处理系统20内的液体体积自调节。备选地或另外，设备100可在生物处理操作期间升高或降低以适应不同的生物反应器填充体积。有利地，设备100的形状还使得它可在存储和运输期间包括于生物处理袋中，在该情况下它可接收在叶轮28的顶上，保护其免受损坏。

现在转到图6，根据本发明的另一实施例的用于减小和/或消除细胞切变的设备200示为部署在具有限定处理体积的柔性生物处理袋20(和/或刚性器皿)的生物处理系统210中。如在其中示出的，设备200具有呈倒锥体形状的本体202以及居中定位的开口204。设备200构造为分离器，其构造成漂浮在处理体积212的顶上，使得相比于在没有该设备的情况下的生物处理系统210的液体/气体界面，液体/气体界面206在尺寸上减小。类似于上文公开的设备100，设备200构造成在泡214朝处理体积212的顶部表面上升时接收泡214，且将泡214朝开口204和减小的液体/气体界面206(在那里它们爆裂)引导。像设备100那样，这用于通过减小液体/气体界面的表面积(即，减小由于泡爆裂所造成的高能量耗散率的区的面积)来减小由于泡爆裂的细胞切变和细胞死亡，并增加泡的聚结。类似于上文描述的实施例，本体部分202的下侧表面可开槽以促进聚结。另外，像设备100那样，设备200的倒锥体形状可用于在存储和运输期间帮助保护叶轮。

最后转到图7，根据本发明的另一实施例的用于减小和/或消除细胞切变的设备300示为部署在具有刚性生物反应器器皿12的生物处理系统310中，该刚性生物反应器器皿12支承柔性生物处理袋20，该柔性生物处理袋20容纳处理体积312。如在其中示出的，设备300包括在截面上大体上楔形状的本体302，使得面向上的表面304呈漏斗的形状，且面向下的表面306呈倒漏斗的形状。设备300还包括居中定位的开口308，其形成通过本体302的通路。

如图7中示出的，柔性生物处理袋20的上部部分通过开口308接收，使得本体302阻挡袋20内的流体。如示出的，这起作用以减小气体/液体界面314的面积。在实施例中，可调节设备300相对于生物处理袋20的竖直位置以便选择性地控制界面314的面积。特别地，使设备300在器皿12内降低将增加气体/液体界面314的面积，而使设备300在器皿12内升高将减小气体/液体界面314的面积(只要设备300在其中它阻挡袋20内流体的位置中)。

类似于上文公开的实施例，设备300构造成使处理体积312内的上升的鼓起气泡316朝开口308和减小的液体/气体界面314(在那里它们爆裂)引导。如公开的，这用于通过减小液体/气体界面的表面积(即，减小由于泡爆裂所造成的高能量耗散率的区的面积)并增加泡的聚结来减小由于泡爆裂的细胞切变和细胞死亡。

值得注意地，设备300不设置在袋20内，使得它不与处理体积312接触(虽然它通过阻挡袋20来阻挡处理体积)。在实施例中，设备300可与器皿12的内部侧壁集成。例如，设备300可与器皿的内部侧壁牢固地固定或整体地(unitarily)形成，或者它可连接到器皿12且可选择性地定位在各个竖直位置处。

在实施例中，提供一种用于减小生物处理系统中的细胞切变的设备。设备包括具有下侧表面的本体部分以及在本体部分中的开口。本体部分构造成用于放置在生物反应器器皿内，使得本体部分的下侧表面设置在生物反应器器皿内的液体中，且其中，本体部分的下侧表面构造成使液体中的上升的气泡朝开口转移。在实施例中，本体部分构造成使得设备的一部分在生物处理系统的液体/气体界面上方延伸。当设备设置在生物反应器器皿中时，相比于在没有该设备的情况下的生物处理系统的液体/气体界面的表面积，液体/气体界面的表面积由该设备减小。本体部分的下侧表面构造成将液体内的气泡朝开口引导且引导到液体/气体界面。在实施例中，下侧表面具有渐缩的形状，其构造成将气泡朝开口引导且引导到液体/气体界面。在实施例中，下侧表面具有截头锥形形状。在实施例中，下侧表面具有构造成促进气泡聚结的多个凹槽。在实施例中，设备还包括从本体部分向上延伸且外接开口的周边壁，该周边壁限定其中的隔离室，其中，液体/气体界面定位在开口上方的隔离室内。在实施例中，隔离室具有顶部开口。在实施例中，设备包括延伸横跨开口的隔离板，该隔离板具有至少一个孔口，其允许通过该至少一个开口与隔离室流体连通。在实施例中，本体部分由塑料形成。

根据本发明的另一实施例，提供一种生物处理系统。生物处理系统包括：器皿；可定位在器皿内的柔性生物处理袋，该柔性生物处理袋构造成容纳一体积的液体；以及用于减小液体内细胞的细胞切变的设备，该设备设置在柔性生物处理袋内。设备包括具有下侧表面的本体部分以及在本体部分中的开口。本体部分的下侧表面设置在柔性生物处理袋内的液体中，使得本体部分的一部分在液体/气体界面上方延伸。当设备设置在液体中时，相比于在没有该设备的情况下的液体/气体界面的表面积，液体/气体界面的表面积由该设备减小。本体部分的下侧表面构造成将液体内的气泡朝开口引导且引导到液体/气体界面。在实施例中，设备的本体部分的下侧表面具有渐缩的形状，其构造成将气泡朝开口引导且引导到液体/气体界面。在实施例中，下侧表面具有截头锥形形状。在实施例中，下侧表面具有构造成促进气泡聚结的多个凹槽。在实施例中，设备还包括从本体部分向上延伸且外接开口的周边壁，该周边壁限定其中的隔离室，其中，液体/气体界面定位在开口上方的隔离室内。在实施例中，隔离室具有顶部开口。在实施例中，设备包括延伸横跨开口的隔离板，该隔离板具有至少一个孔口，其允许通过该至少一个孔口与隔离室流体连通。

在另一实施例中，提供一种用于减小生物处理系统中的细胞切变的方法，该生物处理系统具有生物反应器器皿，该生物反应器器皿容纳一体积的流体和在该体积的流体上方的气体，流体和气体限定流体/气体界面。方法包括以下步骤：使具有截头锥形下侧表面的设备定位在生物反应器器皿内，使得生物反应器器皿内的流体由设备的下侧表面阻挡以便减小流体/气体界面的表面积(相比于在没有由该设备阻挡流体的情况下的流体/气体界面的表面积)；以及使鼓起气体引入到该体积的流体中。本体部分的下侧表面构造成使流体内的鼓起气体的泡朝流体/气体界面引导。在实施例中，设备还包括具有下侧表面的本体部分、中心开口以及从本体部分向上延伸且外接中心开口的周边壁，该周边壁限定其中的隔离室，其中，方法包括定位设备使得流体/气体界面定位在开口上方的隔离室内。在实施例中，设备还包括延伸横跨开口的隔离板，该隔离板具有至少一个孔口，其允许通过该至少一个孔口与隔离室流体连通。在实施例中，方法还包括将设备从第一位置移动到第二位置的步骤，在第一位置中，设备覆盖和保护生物处理系统的叶轮，在第二位置中，生物反应器器皿内的流体由设备的下侧表面阻挡。

在又另一实施例中，提供一种用于减小生物处理系统中的细胞切变的设备。设备包括具有截头锥形下侧表面的本体以及在本体部分中的中心开口。本体可围绕柔性生物处理袋的上端定位，使得柔性生物处理袋的上端延伸通过中心开口。截头锥形下侧表面阻挡柔性生物处理袋内的液体以便减小液体/气体界面的表面积(相比于在没有该设备的情况下的液体/气体界面的表面积)，且本体的下侧表面构造成使流体内的气泡朝开口引导且引导到液体/气体界面。在实施例中，设备可定位在生物处理系统内的不同的竖直位置处。在实施例中，设备连接到接收柔性生物处理袋的生物反应器器皿的内部侧壁表面。

如本文中使用的，以单数记述且冠以词语“一个”或“一种”的元件或步骤应理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确地陈述此类排除。此外，对本发明的“一个实施例”的提及不意在解释为排除也结合所记述特征的额外实施例的存在。而且，除非明确相反地陈述，“包含(comprising)”、“包括(including)”或“具有”具有特定性质的一个元件或多个元件的实施例可包括不具有该性质的额外的此类元件。

该书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明的若干实施例，且还使本领域普通技术人员能够实施发明的实施例，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可申请专利的范围由权利要求书限定，且可包括本领域普通技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有不异于权利要求书的字面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求书的字面语言具有非实质性差异的等同结构元件，此类其它示例意在处于权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种用于管理生物处理系统(10)中的气泡(50)的设备(100)，包括：

具有下侧表面(112)的本体部分(110)；以及

在所述本体部分(110)中的开口(114)；

其中，所述本体部分(110)构造成用于放置在生物反应器器皿(12)内，使得所述本体部分(110)的下侧表面(112)设置在所述生物反应器器皿(12)内的液体中；且

其中，所述本体部分(110)的下侧表面(112)构造成使所述液体中的上升的气泡(50)朝所述开口(114)转移。

2.根据权利要求1所述的设备(100)，其中：

所述设备(100)的一部分在所述生物反应器器皿(12)内的液体/气体界面(52)上方延伸；

其中，当所述设备(100)设置在所述生物反应器器皿(12)中时，相比于在没有所述设备(100)的情况下所述气泡(50)可达到的所述生物处理系统(10)的液体/气体界面的表面积，所述气泡(50)经由所述开口(114)可达到的液体/气体界面(52)的表面积由所述设备(100)减小；且

其中，所述本体部分(110)的下侧表面(112)构造成将所述液体内的气泡(50)朝所述开口(114)引导且引导到经由所述开口(114)可达到的液体/气体界面(52)。

3.根据权利要求1或2所述的设备(100)，其中：

所述下侧表面(112)具有渐缩的形状，所述渐缩的形状构造成将所述气泡(50)朝所述开口(114)引导且引导到液体/气体界面(52)。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的设备(100)，其中：

所述下侧表面(112)具有截头锥形形状。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的设备(100)，其中：

所述下侧表面(112)具有构造成促进所述气泡(50)聚结的多个凹槽。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的设备(100)，还包括：

从所述本体部分(110)向上延伸且外接所述开口(114)的周边壁(116)，所述周边壁(116)限定其中的隔离室(118)；

其中，所述气泡(50)可达到的液体/气体界面(52)定位在所述开口(114)上方的所述隔离室(118)内。

7.根据权利要求6所述的设备(100)，其中：

所述隔离室(118)具有顶部开口。

8.根据权利要求6所述的设备(100)，还包括：

延伸横跨所述开口(114)的隔离板(120)，所述隔离板(120)具有至少一个孔口(122)，其允许通过至少一个开口(114)与所述隔离室(118)流体连通。

9.一种生物处理系统(10)，包括：

器皿(12)；

可定位在所述器皿(12)内的柔性生物处理袋(20)，所述柔性生物处理袋(20)构造成容纳一体积的液体；以及

用于减小所述液体内细胞的细胞切变和/或用于减小起泡的设备(100)，所述设备(100)设置在所述柔性生物处理袋(20)内且包括：

具有下侧表面(112)的本体部分(110)；以及

在所述本体部分(110)中的开口(114)；

其中，所述本体部分(110)的下侧表面(112)构造成使所述液体内的上升的气泡(50)朝所述开口(114)转移。

10.根据权利要求9所述的生物处理系统(10)，其中：

所述设备(100)设置在所述柔性生物处理袋(20)内的液体中，使得所述本体部分(110)的一部分在液体/气体界面(52)上方延伸；

其中，当所述设备(100)设置在所述液体中时，所述设备(100)的一部分在所述生物反应器器皿(12)内的液体/气体界面(52)上方延伸；

其中，当所述设备(100)设置在所述生物反应器器皿(12)中时，相比于在没有所述设备(100)的情况下所述气泡(50)可达到的所述生物处理系统(10)的液体/气体界面的表面积，所述气泡(50)经由所述开口(114)可达到的液体/气体界面(52)的表面积由所述设备(100)减小；且

其中，所述本体部分(110)的下侧表面(112)构造成将所述液体内的气泡(50)朝所述开口(114)引导且引导到经由所述开口(114)可达到的液体/气体界面(52)。

11.根据权利要求9或10所述的生物处理系统(10)，其中：

所述设备(100)的本体部分(110)的下侧表面(112)具有渐缩的形状，所述渐缩的形状构造成将所述气泡(50)朝所述开口(114)引导且引导到液体/气体界面(52)。

12.根据权利要求9-11中任一项所述的生物处理系统(10)，其中：

所述下侧表面(112)具有截头锥形形状。

13.根据权利要求9-12中任一项所述的生物处理系统(10)，其中：

所述下侧表面(112)具有构造成促进所述气泡(50)聚结的多个凹槽。

14.根据权利要求9-13中任一项所述的生物处理系统(10)，其中：

所述设备(100)还包括从所述本体部分(110)向上延伸且外接所述开口(114)的周边壁(116)，所述周边壁(116)限定其中的隔离室(118)；

其中，所述气泡(50)可达到的液体/气体界面(52)定位在所述开口(114)上方的所述隔离室(118)内。

15.根据权利要求13所述的生物处理系统(10)，其中：

所述隔离室(118)具有顶部开口。

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