JP5015139B2 - 気体噴霧器および関連する容器システム - Google Patents

Description

本発明は、気体噴霧器、および気体噴霧器を組み込んでいる容器システムに関する。

噴霧器は、細胞を含む培養培地へ、制御された容積の気体を移送するために、バイオリアクタ内で通常使用されている。一部では、気体は、条件が細胞成長のために最適であるように、培養培地内の酸素の分圧を制御するために、および培養培地のｐＨおよびその他のペリメータを制御するために、使用されている。噴霧器は通常、それと結合されたホースを有する中空の金属リングを備える。リングは、リングが有孔であるように、焼結された金属から形成される。リングは、容器の上部のポートを通って上へ延びているホースとともに、容器の底部に手で配置される。動作中、加圧された気体が、ホースを通ってリングへ移送される。気体が次に、小さい泡の形態で培地へ入るように、金属リングを通り抜ける。泡が培地を通って上へ移動するとき、気体の少なくとも一部分が、培地内に巻き込まれる。他の従来型の噴霧器は、その曲線状の長さに沿って配置された小直径の孔を備えるリングに曲げられた、ステンレス鋼の管の区画を備える。

従来の噴霧器は気体を培地に移送することにおいて有用であるが、いくつかの欠点を有する。たとえば、従来の噴霧器は、製造ためにかなり費用がかかり、したがって、再使用されるように設計されている。しかし、従来の噴霧器の再使用は、噴霧器が容器から取り外され、次に清浄および滅菌されることを必要とする。ある状況では、細胞副産物、死んだ細胞、および培養培地内のその他の微粒子が、噴霧器上に留まるまたは噴霧器内に捕捉される可能性があるという点で、噴霧器の清浄が困難であり得る。したがって噴霧器の清浄および滅菌は、時間を消費し、かつ費用がかかる可能性がある。噴霧器または容器を汚染することなく噴霧器を容器内に正確に位置決めし、かつ密封するためにも時間がかかり、かつ配慮がされなければならない。

さらに、従来のバイオリアクタでは、培養培地の特性が一様に維持されるように、細胞を含む培養培地が、連続的に混合または懸濁されることが必要である。従来の噴霧器は流体の流れを遮断することがあり、このことが細胞が死ぬデッドスポットを作成する可能性がある。さらに、細胞は、噴霧器上で、または噴霧器によって捕獲されることがあり、このことは、細胞に損傷を与える、または細胞を殺す可能性がある。また、噴霧器は、それらが混合システムを妨害しないように、注意深く設計および位置決めされなければならない。

米国特許第６，０８３，５８７号明細書 米国特許出願公開第２００３−００７７４６６号明細書 米国特許出願公開第２００２−０１３１６５４号明細書 米国特許出願公開第２００５／０２３９１９９号明細書 米国特許仮出願「Ｍｉｘｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｉｘｅｒ」 米国特許出願第１１／１２７，６５１号明細書

したがって、清浄または滅菌を必要とせず、容器または噴霧器の汚染の危険性なく使用することができ、容器および混合システム内の流体の流れに対する妨害を最小にする噴霧器および容器システムが、必要とされている。

本発明の様々な実施形態が、添付の図面を参照して議論される。これらの図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、本発明の範囲の限定するものとして考慮すべきでないことを理解されたい。

本発明は、気体噴霧器、および気体噴霧器を組み込んでいる容器システムに関する。一般に、本発明の気体噴霧器は、可撓性、気体透過性の噴霧シートを備える。動作中、気体が、流体を保持している容器に付随する噴霧器へ移送される。気体は、噴霧器の可撓性、気体透過性の噴霧シートを通過して容器内の流体に入る。気体が流体内で移動または混合するとき、気体の少なくとも一部分が、流体内に巻き込まれるようになる。このようにして、流体内の気体の分圧を制御するために、および／またはｐＨなどの関連する流体の特性を制御するために、噴霧器が使用される。このような噴霧器は、細胞および微生物の適切な成長を容易にするために培養培地酸素含有量およびその他の特性を制御することが必要であるバイオリアクタ内で、使用されることができる。しかし、噴霧器はまた、発酵システム内、および気体を流体に曝露することが必要とされまたは望まれる、他の流体処理システム内で使用されることができる。

可撓性、気体透過性の噴霧シートを噴霧機構として使用することの結果、本発明の噴霧器の選択実施形態は、従来の剛性の金属噴霧器に対して様々な独自の利点を有する。限定ではなく一例として、本発明の噴霧器は、作成が比較的低価格であり、したがって１回使用後廃棄されるものとすることができる。このように、使用の間で清浄および滅菌する必要性がない。噴霧器は、小さい研究室実験または大規模な商業用生産システムでの使用のために容易に大きさを調整することができる。可撓性、気体透過性の噴霧シートが、所望の領域にわたって所望のサイズを有する微小泡として気体を分散させるように選択され、かつサイズ調整されることができる。このような分散は、泡の形成を最小にしながら、気体が、より容易に流体内に巻き込まれるようにすることを可能にする。また、本発明の噴霧器の選択実施形態は、容器内の流体の流れまたは細胞運動との干渉が最小となる薄型（ｌｏｗ ｐｒｏｆｉｌｅ）の噴霧器を形成するように、容器上に形成され、または容器と接続されるものとすることができる。

本発明の噴霧器は、使い捨てのバッグまたはライナなどの可撓性容器の一部として形成されることができる、またはこのような可撓性容器と結合されることができる。そのとき、噴霧器および関連する容器が、同時に滅菌され、かつ一体のシステムとして販売されることができる。このアプローチは、滅菌プロセスを簡略化し、容器または噴霧器の滅菌性を危うくすることなく容器内に噴霧器を手で挿入し、適切に位置決めしなければならないというエンドユーザの困難を除去する。別法として、本発明の使い捨て噴霧器は、既存の剛性の容器内に後付けするように設計されることができる。さらに、いくつかの実施形態では、噴霧器全体またはそのかなりの部分が、柔軟、かつ可撓性であるように設計されることができ、組み合わせられた噴霧器および容器が、噴霧器または容器の損傷の危険性なく、保管および／または輸送するために、コンパクトな形状に折り畳まれる、および／または丸められることができる。本発明の様々な実施形態についての他の多くの利点が以下で論じられるが、以下の開示および添付の図面から明らかになるであろう。

本発明の特徴を組み込んでいる封入システム１０の一実施形態が、図１に示されている。封入システム１０は、容器システム３０がその中に配置されている実質的に剛性の支持ハウジング１２を備える。支持ハウジング１２は、区画２０を画定する上端部１４、下端部１６、および内部表面１８を有する。下端部１６には床２２が形成されている。開口２４が、区画２０と連通するように、床２２を通って延びている。上端部１４は、区画２０へのアクセス開口２８を画定する唇部２６を終点とする。必要に応じて、カバー（図示せず）を、アクセス開口２８を覆うように上端部１４上に装着することができる。支持ハウジング１２は多種多様なサイズ、形状および構成で供給可能であることが理解されよう。たとえば、１つの他の実施形態では、アクセス開口２８は恒久的な上端壁によって閉鎖されるものとすることができる。アクセスポートが、側壁または床などの支持ハウジング１２上の別の位置に形成可能である。アクセスポートは扉によって選択的に閉鎖されるものとすることができる。

これも図１に示されているように、容器システム３０は、支持ハウジング１２の区画２０内に少なくとも部分的に配置されている。容器システム３０は、それに装着された噴霧器３４を有する容器３２を備える。図示されている実施形態では、容器３２が、チャンバ４０を画定する内部表面３８を有する可撓性のバッグ様の本体３６を備える。より具体的には、本体３６は、これが折り畳まれていないとき、第１の端部４４とそれに対向する第２の端部４６の間に延在するほぼ円形または多角形の横方向断面を有する側壁４２を備える。第１の端部４４は上部端壁４８を終点とし、一方、第２の端部４６は底部端壁５０を終点とする。

本体３６は、約０．１ｍｍから約５ｍｍの間の範囲の厚さを有する低密度ポリエチレンまたはその他のポリマーシートなどの可撓性、不透水性の材料から成る。約０．２ｍｍから約２ｍｍがより一般的である。他の厚さが用いられてもよい。材料は、１層の材料から成る。あるいは、互いに密封されているか、または二重壁容器を形成するために分離されているかのいずれかである２つ以上の層を備えることもできる。層が互いに密封されている所では、材料は積層または押出し成形された材料を備えることができる。積層された材料は、別々に形成され続いて接着剤によって互いに固定された２つ以上の層を備える。

押出し成形された材料は、接触層によって分離されることができる異なる材料の２つ以上の層を具備する単一の一体シートを備える。層のすべてが、同時に同時押出し成形される。本発明で使用されることができる押出し成形された材料の一例は、ユタ州ローガンの本件特許出願人から市販されている、ＨｙＱ ＣＸ３−９フィルムである。ＨｙＱ ＣＸ３−９フィルムは、３層であり、ｃＧＭＲ施設内で作成された９ミルキャストフィルムである。外層は、超低密度ポリエチレン接触層と同時押出し成形されたポリエステルエラストマーである。本発明で使用されることができる押出し成形された材料の別の例は、これも本件特許出願人から市販されている、ＨｙＱ ＣＸ５−１４キャストフィルムである。ＨｙＱ ＣＸ５−１４キャストフィルムは、ポリエステルエラストマーの外層、超低密度ポリエチレン接触層、およびそれらの間に配置されたＢＶＯＨバリア層を備える。さらに別の例では、ブロー成形されたフィルム３つの独立したウェブから作成されたマルチウェブフィルムが、使用されることができる。２つの内側ウェブはそれぞれ、４ミル単層ポリエチレンフィルム（ＨｙＣｌｏｎｅによってＨｙＱ ＢＭＩフィルムと呼ばれている）であり、一方、外側バリアウェブは、５．５ミルの厚さの６層共押し出し成形フィルム（（ＨｙＣｌｏｎｅによってＨｙＱ ＢＸ６フィルムと呼ばれている）である。

材料は、生きている細胞との直接接触が認められており、溶液を無菌に維持することが可能である。このような実施形態では、材料はまた、電離放射線などによって滅菌可能である。様々な状況で使用されることができる材料の例が、２０００年７月４日に提出された特許文献１、および２００３年４月２４日に発行された特許文献２に開示されており、参照によって本明細書に組み込まれる。

一実施形態では、本体３６が、２枚の材料のシートが重なる関係で配置され、２枚のシートが内部チャンバ４０を形成するためにそれらの周縁で互いに結合されている２次元の枕形のバッグを備える。別法として、１枚の材料のシートを折り畳み、内部チャンバ４０を形成するために周縁を縫合されることができる。別の実施形態では、本体３６が、長さを切断されて端部が縫い閉じられた、ポリマー材料の連続的な管状の押出し成形品から形成されることができる。

さらに他の実施形態では、本体３６が、環状の側壁だけでなく、２次元の上部端壁４８および２次元の底部端壁５０を有する３次元のバッグを備えることできる。３次元の本体３６は、３枚以上の、およびより一般的には４または６枚の、複数の離散したパネルを備える。各パネルはほぼ同一であり、本体３６の側壁、上部端壁および底部端壁の一部分を備える。各パネルの対応する周縁が縫合されている。縫い目は通常、熱エネルギー、ＲＦエネルギー、音波などの当技術分野で公知の方法、または他の密封エネルギーを使用して形成される。

他の実施形態では、パネルが多種多様なパターンで形成されたものとすることができる。３次元のバッグを製造する一方法に関するさらなる開示が、２００２年９月１９日に発行された特許文献３で開示されており、その図面および詳細な説明は参照によって本明細書に組み込まれる。

本体３６は、見かけ上いかなる所望のサイズ、形状および構成を有しても製造可能であることが理解される。たとえば、本体３６は、１０リットル、３０リットル、１００リットル、２５０リットル、５００リットル、７５０リットル、１，０００リットル、１，５００リットル、３，０００リットル、５，０００リットル、１０，０００リットルまたは他の所望の容積のサイズにされたチャンバ４０を有して形成されることができる。本体３６は、いかなる形状であってもよいが、一実施形態では、本体３６は、具体的には、支持ハウジング１２の区画２０に対して相補的またはほぼ相補的に構成される。

しかし、いずれの実施形態でも、本体３６が区画２０内で受けられるとき、本体３６が、支持ハウジング１２によって一様に支持されることが望ましい。支持ハウジング１２により本体３６を少なくともほぼ一様に支持することは、流体が充填されたときに本体３６に加えられる流体力による本体３６の不具合を防ぐ助けとなる。

上記で論じた実施形態では、容器３２は、可撓性のバッグ様の構成を有する。しかし他の実施形態では、容器３２が折り畳み可能な容器または半剛性の容器のいずれかの形態を具備可能であることが理解される。さらに、閉じた上部端壁４８を有することとは逆に、容器３２は開いた上部ライナを備えることができる。容器１４は透明または不透明であってよく、その中に組み込まれた紫外線阻害物質を有してもよい。

上部端壁４８上に、チャンバ４０と流体的に連通している複数のポート５２が装着されている。２つのポート５２が示されているが、容器３２の意図される用途に応じて１つまたは３つ以上のポート５２が存在してもよい。このようにして、各ポート５２が、行われる予定のタイプ処理に応じて、異なる目的の働きをすることができる。たとえば、ポート５２を、流体またはその他の構成要素をチャンバ４０内に分散させたり、または流体をチャンバ４０から引き出したりするためにチューブ５４と結合させることができる。さらに容器３２が細胞または微生物を成長させるためにバイオリアクタとして使用されるときなどに、ポート５２は、温度プローブ、ｐＨプローブ、溶解酸素プローブなどの様々なプローブを、チャンバ４０へのアクセスに提供するために使用されることができる。

容器３２の底部端壁５０を通って、孔６０が延在している。孔６０は、支持ハウジング１２の床２２上の開口２４と位置合わせされている。噴霧器３４の一部分が、孔６０および開口２４を通って延びている。噴霧器３４は、流体が孔６０を通って漏出することができないように、容器３２の本体３６に密封されている。一般に、噴霧器３４は、その上に装着された可撓性、気体透過性の噴霧シート６４を有するベース６２を備える。

図２を参照すると、噴霧器３４のベース６２は、第１の端部７２と対向する第２の端部７４の間にそれぞれ延在する内部表面６８および対向する外部表面７０を有する管状の部材６６を備える。内部表面６８は、管状の部材６６を通って長手方向に延びる通路７６を画定している。フランジ７８は、第１の端部７２で管状の部材６６を包囲し、かつそこから半径方向外向きに突き出している。図示されている実施形態では、フランジ７８は、ほぼ円形の形状を有する。他の実施形態では、フランジ７８は、楕円形、正方形、またはその他の多角形または不規則な形状など、他のいずれかの所望の形状であってよい。フランジ７８は、周縁８４から外へそれぞれ延在する第１の側面８０および対向する第２の側面８２を有する。管状の部材６６およびフランジ７８は、単一の一体ピースとして成形されたものとすることができる。別法として、管状の部材６６は、溶接などの従来の技術によってフランジ７８と接続されるものとすることもできる。

一実施形態では、ベース６２が、９０未満、および好ましくは７０未満であるが通常５を超える値を有するショアＡスケールでのデュロメータ硬さ（ｄｕｒｏｍｅｔｅｒ）を有する、ポリエチレン、シリコーンまたはＫＲＡＴＯＮ（登録商標）などの柔軟な、弾力的に可撓性なポリマー材料またはエラストマー材料から成形される。他の実施形態では、それよりも上の範囲のデュロメータ硬さを有する他の熱硬化性または熱可塑性のポリマーもまた、使用することができる。容器３２に関して前に論じられたものなどの他の材料もまた、使用することができる。いくつかの実施形態では、材料特性の結果として、管状の部材６６は、閉鎖された通路７６をねじるよう手で折り曲げることができる。または、管状の部材６６は、通路７６を閉じるよう手ではさみこむことができる。いずれの場合でも、管状の部材６６は、恒久的に変形することなく、元の形状に弾力的に戻ることができる。

一実施形態では、フランジ７８は、約２ｃｍから約３０ｃｍの間の範囲の最大直径を有し、約５ｃｍから約１５ｃｍがより一般的である。管状の部材６６は、通常、約２ｃｍから約３０ｃｍの間の範囲の長さを有し、約５ｃｍから約１５ｃｍがより一般的である。同様に、管状の部材６６は通常、約０．２ｃｍから約５ｃｍの間の範囲の最大内直径を有し、約０．５ｃｍから約３ｃｍがより一般的である。他の実施形態では、上記の寸法のそれぞれを変更してもよいことが理解される。たとえば必要に応じて、管状の部材６６は、１メートル以上の長さを有する細長いチューブを備えることができる。さらに本実施形態では、管状の部材６６の第２の端部７４が、内部表面６８および外部表面７０上の滑らかな、ほぼ円筒形の形状を備え、そこから延びるフランジ、棘またはその他の突起がない内部表面６８ことに注意されたい。

ベース６２の利点の１つは、異なる直径または形状のチューブとの結合に、より容易に適合することである。たとえば、容器３２および噴霧器３４を備える容器システム３０が、単一のユニットとしてエンドユーザに販売されることができることが想定されている。さらに、エンドユーザの確立されたシステムは、それに気体を移送するために噴霧器３４の管状の部材６６と接続される多種多様なサイズまたはタイプの気体ホースを有する。可撓性の管状の部材６６の結果として、所定のサイズを備える対向する端部を有する単一のカプラのみが、管状の部材６６を気体ホースと結合するために必要とされる。たとえば、管状のカプラ８８が、それから半径方向外向きに突き出している環状の棘を備える対向する端部９０および９２を有して提供されることが、図１に示されている。第１の端部９０は、管状の部材６６の第２の端部７４で通路７６内に固定されている。管状の部材６６は、それとの流体密封を形成するために、カプラ８８の周囲を弾力的に拘束する。プラスチック製のプルタイ（ｐｕｌｌ ｔｉｅ）７７もまた、それらの間の密封された係合をさらに固定するように、カプラ８８を覆って配置された管状の部材６６の第２の端部７４の部分の周囲に固定することができる。カプラ８８の第２の端部９２は、気体ライン９６の第１の端部９４内で受けられる。気体ライン９６が管状の部材６６とは異なる直径を有する場合、標準カプラ８８は、気体ライン９６と結合するように構成されたサイズを有する第２の端部９２を備えることができる。

逆に、従来型の棘付きのステムがフランジ７８上に形成された場合、チューブを棘付きのステムとまず結合させ、次に、気体ライン９６のサイズの変更に対処するためにカプラ８８を使用することが必要となる。結果として、管状の部材６６はより普遍的な接続を可能にする。さらに、フランジ７８および管状の部材６６の両方が柔軟、かつ可撓性の材料から成る結果として、容器３２が、噴霧器３４および／または容器３２の損傷の恐れなく、輸送または保管のために折り畳まれ、および／または丸められるものとすることができる。

図３を参照すると、噴霧シート６４が、フランジ７８の周縁８４でまたはそれと隣接して、フランジ７８の第１の側面８２に固定されている。結果として、区画１００がフランジ７８の第１の側面８０と噴霧シート６４の間に形成される。管状の部材６６の通路７６は区画１００と連通している。図示されている実施形態では、噴霧シート６４がフランジ７８とほぼ同一の形状を有している。他の実施形態では、噴霧シート６４がフランジ７８と異なる形状を有することができる。たとえば、フランジ７８が円形のままとされる場合、噴霧シート６４が楕円形、正方形、三角形、またはその他の多角形または不規則な形状を有してもよい。さらに、噴霧シート６４は、周縁８４から全部外へ延びる必要はなく、周縁８４から半径方向内向きに離隔された位置でフランジ７８に固定されることができる。この設計では、フランジ７８は噴霧シート６４の縁部と周縁８４の間に延びる環状の縁部部分を備える。この縁部部分は、フランジ７８を容器３２に密封するために使用されることができる。噴霧シート６４が、フランジ７８に対して平らに載るように構成可能であること、または区画１００が気体を充填されるとき上向きに傾斜するように構成可能であることも理解される。噴霧シート６４の表面積を増加させることによって、より広い領域にわたっての噴霧が達成される。

一実施形態では、噴霧シート６４は、噴霧シート６４の周縁８６をフランジ７８に直接溶接することによってフランジ７８に固定されることができる。噴霧シート６４およびフランジ７８のために使用される材料のタイプに応じて、熱溶接、ＲＦエネルギー、超音波などの従来の溶接技術が使用可能である。さらに他の実施形態では、噴霧シート６４をフランジ７８に接続するために、様々な形態の接着剤が使用可能である。また、結合をなすのに使用できるものとして様々な形態の機械的なタイプのファスナがある。たとえば、１つまたは複数のクリンプ（ｃｌｉｍｐ）またはクランプ（ｃｌａｍｐ）が、スパリングシート６４をフランジ７８に固定するために使用可能である。他の従来の固定技術もまた、使用することができる。

噴霧シート６４を直接フランジ７８に固定することに対して、それらの間に移行部材を使用することができる。たとえば、リング形状にされた移行部材５５が、内側の第１の端部５８と外側の第２の端部５９との間に延びる、上部表面５６および対向する底部表面５７を有することが図３Ａに示されている。移行部材５５は通常、前に論じた溶接技術のいずれかによってフランジ７８と容易にかつ固定して接合されるポリマー材料のシートから形成されている。このような材料の例は、ベース６２および本体３６関して前に論じたのと同じ材料を含む。組立中、移行部材５５の第２の端部５９の所で、底部表面５７がフランジ７８に溶接される。第１の端部５８は、フランジ７８に固定されず、したがってそれに対して自由に運動する。噴霧シート６４が、第１の端部５８で底部表面５７に溶接されること（図３Ａ）、または第１の端部５８で上部表面５６に溶接されること（図３Ｂ）などによって、移行部材５５に固定される。

噴霧シート６４のために使用される材料のタイプに応じて、移行部材５５を使用することは、いくつかの利点を生む。たとえば、以下でより詳細に論じるように、噴霧シート６４のために使用可能なあるタイプの材料は、商標ＴＹＶＥＫ（登録商標）の下で一般に販売されてものなどの、スパンボンディッドオレフィン（ｓｐｕｎ−ｂｏｎｄｅｄ ｏｌｅｆｉｎ）材料である。しかし、被覆されていないスパンボンディッドオレフィン材料をフランジ７８に熱溶接することは、スパンボンディッドオレフィン材料を薄くする可能性があり、それによってその構造強度を減少させる。気体が噴霧器３４に付加されるとき、高い応力の点荷重が噴霧シート６４とフランジ７８との間の内部交点に生じる。噴霧シート６４を薄くする量に応じて、この荷重が、噴霧シート６４の不具合を結果として生じさせる可能性がある。移行部材５５を使用することによって、気体によって生じる高い応力の点荷重は、材料適合性によりフランジ７８と移行部材５５との間に形成され、不具合なく負荷に容易に耐えることができる。移行部材５５の自由に運動可能な第１の端部５８上に噴霧シート６４を溶接することによって、スパリングシート６４と移行部材５５の間の荷重が、２つの部材の間の溶接部を横切るせん断方向に一様に付加される。この減少した荷重は、薄くした後でさえも噴霧シート６４によって容易に対処できるものとなる。

別の実施形態では、図３Ｃに示されているように、被覆６５を、噴霧シート６４の周縁６８の片側または両側に適用することができる。被覆６５は、低密度ポリエチレン、エチレンビニルアセテートまたはＴＹＶＥＫ（登録商標）を被覆するために一般に使用されるその他の被覆などのポリマー材料を備えることができる。被覆６５は、噴霧シート６４が薄くなることを最小化するまたは防止することができるものであり、これによりスパリングシート６４の被覆された部分が直接フランジ７８に溶接できるようになる。

噴霧シート６４は、多種多様な特性を有する多種多様な材料から成ってもよい。前に論じたように、噴霧シート６４は、通常、気体透過性、可撓性の材料のシートから成る。噴霧シート６４は通常約２０μｍから約２．５ｃｍの間の範囲の厚さを有し、約２０μｍから約５０００μｍが一般的であり、約２０μｍから約１，０００μｍがより一般的であり、かつ５０μｍから約３００μｍがさらに一般的である。噴霧シート６４は、約２ｐｓｉｇ（１４ｋＰａ）から約５０ｐｓｉｇ（３４３ｋＰａ）の間の範囲の破裂強度を有することができ、約２ｐｓｉｇ（１４ｋＰａ）から約２５ｐｓｉｇ（１７２ｋＰａ）がより一般的であり、かつ約２ｐｓｉｇ（１４ｋＰａ）から約１０ｐｓｉｇ（６８ｋＰａ）がさらに一般的である。噴霧シート６４はまた、ガリーヒル（Ｇｕｒｌｅｙ Ｈｉｌｌ）空隙率の量的な特性を使用して測定されたとき、約０．１から約３００（秒／１００ｃｃＩＮ^２）の間の空隙率を有して作成されることができ、約５から約１００（秒／１００ｃｃＩＮ^２）が一般的であり、５から約６０（秒／１００ｃｃＩＮ^２）がより一般的であり、かつ約５から約３０（秒／１００ｃｃＩＮ^２）がさらに一般的である。このような厚さ、破裂強度、および空隙率は様々であり、使用されている材料に大部分依存する。

いくつかの実施形態では、噴霧シート６４は、蒸気透過性および耐水性の両方をもつ材料から成る。すなわち、気体は噴霧シート６４を通過することができるが、水またはいくつかの他の流体は、使用中でないときにはそれを通って流れることが妨げられる。同様に、噴霧シート６４は、それが十分に高い気体圧力を受けたとき、気体が通過することのみを可能にするように製造されてもよい、疎水性、強度、溶接可能性、生体適合性、およびガンマ線安定性を維持しながら、高い透過性を備える材料を有することが、しばしば望ましい。

従来のポートおよびフィルム（容器３２に関して論じたフィルムなど）において使用される一般的な材料に容易に溶接される、可撓性の材料を有することもまた、しばしば望ましい。たとえば、柔軟な可撓性の性質の、または紙様のフィルムは、バイオリアクタの製造、包装、装填、および使用中に、それが折り畳まれることを可能にする。噴霧材料の表面積および形状は、溶接または切削パターンに従って容易に修正または変更可能であることもまた望ましい。

噴霧シート６４の形成において使用されることができる材料の選択タイプの例は、（１）ポリマー不織布、（２）ソルベントキャスト（ｓｏｌｖｅｎｔ−ｃａｓｔ）ポリマーフィルム、（３）オープンセルフォーム（ｏｐｅｎ−ｃｅｌｌ ｆｏａｍ）ポリマーシート、および（４）有孔ポリマーシートを含む。本明細書で使用されるとき、「不織布」という用語は、編まれたまたは織られた布でのように特定可能な方式ではなく、中間に入れられた個々の繊維または糸の構造を有するウェブを意味する。不織布は、たとえば、溶融ブロープロセス、スパンボンドプロセス、ハイドロエンタングリング、エアレイド（ａｉｒ−ｌａｉｄおよびボンディッドカーディッド（ｂｏｎｄｅｄ ｃａｒｄｅｄ）ウェブプロセスなどの、多くのプロセスによって形成することができる。本発明で特に有用であることが見いだされたある特定のタイプの不織布は、商標ＴＹＶＥＫ（登録商標）の下で一般に販売されているスパンボンディッドオレフィン材料である。ＴＹＶＥＫ（登録商標）は通常、約２マイクロメートルから約８マイクロメートルの間の平均直径を通常有する、高密度ポリエチレから成る連続的な極めて細い繊維を使用したプロセスによって形成される。これらの繊維は、フラッシュスパンされ、次に、不規則に分散された無方向性のパターンで、移動ベルト上でウェブとして編まれる。最後に、繊維のウェブが、熱および圧力を使用して互いに接合される。最終的なウェブは通常、約５０ミクロンから約２５０ミクロンの間の範囲の厚さを有する。

ＴＹＶＥＫ（登録商標）は、疎水性、強度、溶接可能性、生体適合性、およびガンマ線安定性を維持しながら、高い透過性を有するというその好ましい品質の点で、有用であることが見いだされた。ＴＹＶＥＫ（登録商標）フィルムは、ガリーヒル空隙率の量的な特性を使用して測定されたとき、約６から約３０（秒／１００ｃｃＩＮ^２）の間の範囲の空隙率を有して作成することができる。ベンドセン空気透過性（Ｂｅｎｄｔｓｅｎ Ａｉｒ Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）の法に従って評価された透過性は、約４００から約２０００（ｍｌ／分）の範囲である。医療用のＴＹＶＥＫ（登録商標）は通常、約２０（マイクロメートル）の相対孔サイズ、および約２５から約３２（ｄｙｎｅ／ｃｍ）の表面エネルギーを有する。湿潤蒸気伝達率（Ｍｏｉｓｔｕｒｅ Ｖａｐｏｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｒａｔｅｓ）（ＭＴＶＲ）はしばしば、約１５００から約１６４０（μ／ｍ^２／２４時）の範囲である。

本明細書で使用されるとき、「ソルベントキャストポリマーフィルム」という用語は、溶媒を備えて最初に作成されるポリマーフィルムを意味する。溶媒は、結果としてのフィルムが、所望の空隙率を有するように、製造プロセス中に除去される。キャストポリマーフィルムの例は、商標ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）の下で販売されているポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリプロピレン、シリコーン、ＫＹＮＡＲ（登録商標）（ＰＶＤＦ）、ＣＯＲＴＥＸ（登録商標）を含む。一実施形態では、取り付けられることができるキャストポリマーフィルムが、織られた布または本明細書で説明された他の材料のうちの１つなどの有孔の支持層である。

オープンセルフォームドポリマーシートは、当技術分野で公知であり、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、またはポリウレタンなどの多種多様なポリマー材料から形成することができる。材料は、気体に対して有孔であるオープンセル構造を形成するために、従来のプロセスを使用して気体によって泡立てられる。オープンセルフォームドポリマーシートは通常、約１ｍｍから約２５ｍｍの間の範囲の厚さを有することが、想定されている。

有孔ポリマーシートは、押出し成形などの従来のプロセスを使用して形成され、次に有孔のシートを作成するように穿孔された、ポリマー材料のシートを備える。シート内に穿孔またはエンボス加工されることなどによって小さい穿孔を作成することができる。一実施形態では、穿孔された孔は、約２０μｍから約５ｍｍの間の範囲の直径を有することができ、約２０μｍから約５００μｍがより一般的である。有孔ポリマーシートは、様々なフッ素化ポリマーおよび本体３６に関して前に論じたようなその他の材料などの、多種多様な材料から作成することができる。

いくつかの実施形態では、噴霧シート６４は、上記のタイプの材料の２つ以上の組合せまたは積層を備えることができる。

図１に戻ると、フランジ７８の底部表面８２が、噴霧器３４を容器３２に固定し、かつ液体が孔６０を通って漏出することを防止するように、容器３２の底部端壁５０にシールされる。フランジ７８は通常、従来の溶接技術によって容器３２に固定される。しかし、別法として、接着剤または機械的接続を使用することができる。組立段階で、噴霧シート６４および容器３２を、溶接プロセスなどを通じて同時に、または所望の順序で段階的に、フランジ７８の両側に固定することができる。いったん容器システム３０が完全に組立てられると、システムは保管バッグ内に密封されることができ、次に全システムが、様々な形態の放射線滅菌を通じてなどで滅菌される。

動作中、容器システム３０は、噴霧器３４の管状の部材６６が支持ハウジング１２の床２２内の開口２４を通って下向きに通過するように、支持ハウジング１２の区画２０内に配置される。気体ライン９６が次に、前に論じたように、カプラ８８を使用して管状の部材６６と結合される。他の実施形態では、管状の部材６６は、気体源へ直接延在可能な細長いチューブとして形成可能である。

次に、流体１０４が、ポート５２によって容器３２のチャンバ４０内に分散される。流体１０４は多種多様な材料を備えてもよい。たとえば、容器システム３０が細胞または微生物を成長させるためのバイオリアクタとして使用されている場合には、流体１０４が、培養されている細胞または微生物のタイプに従った培養培地を備えることができる。流体はまた、バクテリア、菌類、ソウ類、植物細胞、動物細胞、原生生物、線虫などの種接種材料を備えることができる。本発明は、非生物学的システムで使用されることもできる。たとえば、システムは、溶液内のｐＨまたは気体の分圧を制御または調整することが望まれるところの溶液を処理または混合するために、使用可能である。

流体１０４が容器３２のチャンバ４０内に配置された後、および／またはその充填と同時に、気体が気体ライン９６を通って移送され、噴霧器３４の区画１００に入ることができる。気体は噴霧シート６４を通って移動し、次にそこでチャンバ４０内の流体１０４と接触する。噴霧シート６４が比較的大きい表面積およびその小さい孔サイズを有しているため、気体は、流体１０４内に容易に巻き込まれることができるマイクロバブルの形態で噴霧シート６４を通って外へ通過する。また、噴霧器３４を通過する気体のタイプは、チャンバ４０内の流体のために必要とされる処理のタイプに従う。細胞および微生物が培養されている場合には、気体は通常、酸素、二酸化炭素、および／または窒素と選択的に結合される空気である。また、他の実施形態では、上記で識別された特定の気体、または気体の組合せが、噴霧器３４を通過するようにすることができる。

図１にも示されているように、一実施形態では、噴霧器３４が沈められ、使用中でないとき、噴霧シート６４を通る流体蒸気の望ましくない移送を減少させるために、気体ライン９６に沿って、または噴霧器３４の所でチェックバルブ１０６を使用することは有用である。実際の湿気伝達率は、使用される流体１０４のタイプおよび特定の用途によって様々であってよい。

必須のものではないが、一実施形態では、チャンバ４０内の流体１０４を混合するための手段が提供される。一例であって限定するものではないが、一実施形態では、駆動軸１１０がチャンバ４０内に突出しており、その端部に装着されたインペラ１１２を有する。したがって、駆動軸１１０の外部回転が、チャンバ４０内の流体１０４を混合および／または懸濁させるインペラ１１２の回転を容易にする。噴霧器３４は通常、混合手段の直下に配置され、これによりミキサによって生成される流体１０４の混合または移動が流体１０４内への気体泡の巻き込みを助ける。可撓性の容器内に回転ミキサを組み込むための方法のある特定の例が、２００５年１０月２７日に発行された、特許文献４に開示されており、これは参照によって本明細書に組み込まれる。別の例が、Ｗｈｉｔｔ Ｆ．Ｗｏｏｄｓ他の名前で、Ｍｉｘｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｉｘｅｒｓという名称の、２００６年３月２０日に提出された特許文献５に開示されている。

混合手段の他の実施形態では、チャンバ４０内で鉛直ミキサを鉛直方向に往復運動させることによって混合が達成されるものとすることができる。たとえば図４には、それを通って延びる複数の開口１３１を有するミキシングディスク１３０を備える鉛直ミキサ１２９の一実施形態が示されている。図５に示されているように、ディスク１３０が鉛直方向上向きに移動されるように、複数の可撓性のフラップ１３２がミキシングディスク１３０の底部表面上に装着される。フラップ１３２の開放によって流体が開口１３１を通過でき、ディスク１３０が下向きに引かれると、フラップ１３２がディスク１３０に対して水平になり、それによって開口１３１が閉鎖される。開口１３１が閉じられると、ミキシングディスク１３０が流体を下向きに押し、次に、後退させて、ミキシングディスク１３０の周りに押しやることで、流体が容器３２内で混合するようにする。

軸１３３がミキシングディスク１３０の下に延在し、容器３２内の開口を通って外に出ている。容器３２の外側で、軸１３３が駆動機構と接続され、所望の周波数および所望の高さにわたって軸１３３を選択的に上昇および下降させる。可撓性の膜１３４が容器３２と軸１３３の間に延在し、軸１３３と容器３２の間の密封された流体接続を形成するようにしている。軸１３３が上昇および下降すると、可撓性の膜１３４が、軸１３３ひいてはミキシングディスク１３０の自由な運動を許すために曲がる。鉛直ミキサ１２９の組立および動作に関するさらなる開示が、２００５年５月１１日に提出された特許文献６になされており、これは参照によって本明細書に組み込まれる。さらに他の実施形態では、チャンバ４０の内外へ移動させるために蠕動ポンプなどを使用することにより、チャンバ４０を通って単に流体を循環させることによって混合が達成されるようにしてもよいことが理解される。他の従来の混合技術もまた使用可能である。

容器３２上に噴霧器３４を溶接することで、低プロファイルの噴霧を提供しながら、高レベルの表面積を提供することが可能となる。いくつかの実施形態では、このことは、インペラ１１２の近くの乱流を減少させ、および／または、クラック、継ぎ目または裂け目内での細胞蓄積の可能性を減少させる。さらに、１回使用の使い捨て容器システム３０を使用することは、いくつかの従来の噴霧器に付随することがある清浄の問題、すなわち汚染や、このような容器の多数の穴、孔、および裂け目を清浄化することを往々にして含む問題を、回避または減少させることに役立つ。たとえば、いくつかの噴霧器内の小さい空隙領域が、汚染の発生の増加につながる滞留（ｌｏｄｇｅ）および蓄積される塵またはその他の物質のための領域を呈してもよい。ある場合、これは次の運転に持ち越され得るものである。

前に論じたように、細胞培地内で噴霧器３４を使用することの一目的は、酸素の質量移動（ｋＬａ）を助けることである。このことは、しばしば、成長している細胞の呼吸を必要とする。１回使用バイオリアクタ内で噴霧器３４を使用することの利点は、ＴＹＶＥＫ（登録商標）が使用されるときなどに、噴霧シート６４の蛇行した孔構造が、噴霧器３４を通って導入される大量の気体からの酸素の質量移動の、有用な効果を可能にする。いくつかの実施形態では、質量移動を有利にすることができるため、バイオリアクタ内に導入された小さい泡を有することが望ましい。透過性の膜を横切る質量移動は、気体泡の結果生じる質量移動にかかわらず生じ得る。それに関連して、長い気体保持時間は、流体内のカラムおよび体積比のより高い表面でしばしば望ましい影響である。

栄養培地の、塩、蛋白質、砂糖、およびマイクロおよびマクロの構成要素の含有比率に本質的に関連する表面張力降下によって、泡のサイズが支配されることが一般に受け入れられている。実験的に計算されたｋＬａ値、視覚的な観察、およびバイオリアクタ作動によるデータは、しばしば、泡サイズおよびおそらくは改善された質量移動が本噴霧手法の品質であることを示している。液体の組成および理論的特性、混合強度、流体の回転率泡サイズ、細胞塊の存在、および界面吸収特性が、すべて酸素の質量移動などの気体の細胞への質量移動に影響を与える。質量移動の主な駆動力は、表面積および濃度勾配を含む。多くの場合、攪拌されたタンクバイオリアクタ内での酸素質量移動の抵抗の主な源は、気体泡を包囲する液体膜である可能性がある。

上記で論じたようなＴＹＶＥＫ（登録商標）およびその他の同様の気体透過性の膜を使用することによって、噴霧シート６４の表面積を容易に増加させることができる。いくつかの実施形態では、噴霧シート６４と液体接合面の間の酸素勾配を、噴霧取入口を直接介した一定の補充を通じて、高いレベルに維持することができる。さらに、迅速な混合強度はまた、インペラ１１２が噴霧シート６４上に直接培地をくみ出すとき、質量移動を有利にする。気体透過性膜の使用がフィルム表面の大量の酸素の質量移動を可能にし、それはまた、流体カラム内で上昇する泡の形成に加えられる。

多くの場合、小さい泡が、バイオリアクタの上部でより大きな泡に至る。これは、細胞生存可能性、およびヘンリーの法則によるｋＬａおよび分圧に関連する気体の溶解可能性に負の影響を与える可能性がある。この境界層は、しばしば、大量の液体内での溶解酸素レベルを制御する可能性を減少させる結果と生じる。通常、過度の量が、排出フィルタの遮断および運転の不具合を生じさせることがあるため、泡の存在を回避または緩和することが望ましい。本明細書に記載されている新規な噴霧器アプローチは、従来のシステムと比較して、しばしば減少されたレベルの泡の発生をもって、所望の質量移動特性を提供することができる。このことは、より大きな効率、および目標とする酸素溶解度を維持するために噴霧器を通って導入される少ない気体によるものである。

噴霧器３４は、多種多様なサイズ、形状、設計および構成で供給可能であることが理解される。一例としてであって限定するものではないが、図６には、本発明の特徴を組み込んでいる他の実施形態の噴霧器１２０が示されている。噴霧器１２０と噴霧器３４との間の同様の要素は、同様の参照符号によって識別される。前に論じた噴霧器３４は、可撓性の容器３２上に装着されるものとして開示されている。これに対し、噴霧器１２０は、バッグまたはライナの使用なしで流体１０４を保持するように設計されている剛性の容器に取外し可能に装着されるように、特に設計されている。特に、図６に示されているように、支持ハウジング１２の床２２が、それを通って延びる開口２４を有して示されている。しかし、この実施形態では、管状のカラー１２２が開口２３を包囲し、かつ床２２から下向きに延在している。カラー１２２は、環状の唇部１２４を終点とする。

噴霧器１２０は、管状の部材６６が延長され、フランジ１２８が管状の部材６６を包囲し、かつ管状の部材６６の両端部の位置で底から半径方向外向きに突き出していることを除いて、噴霧器３４とほぼ同一である。フランジは、唇部１２４の外直径とほぼ同一である外直径を有する。フランジ１２８を環状の唇部１２４に接して配置することによって、クランプ１２６がフランジ１２８を環状の唇部１２４に固定することができ、それによって開口２４を密封して閉じる。この実施形態では、流体１０４は支持ハウジング１２の区画２０内に直接分散されることができ、かつ噴霧器１２０は、その中の噴霧流体１０４のために使用されることができる。前記の点で、噴霧器１２０は、使用間で容器が清浄および滅菌される場合、既存の剛性の容器内に後付けされるものとすることができる。しかし、噴霧器１２０は、各使用後に破棄されることができる１回使用のアイテムのままである。

図７および図８に、ほぼリングまたはドーナツ形状を有する別の噴霧器１４０の実施形態が示されている。噴霧器１４０は、それを通って中央に延びる孔１４４を有するほぼ円形ベース１４２を備える。一実施形態では、ベース１４２は、ポリウレタンまたはポリエチレンの押出し成形されたシートなどの有孔でないポリマー材料の可撓性のシートを備える。ベース１４２は本体３６に関して前に論じたのと同じ材料から成ってよい。他の実施形態では、ベース１４２が、半剛性のまたはほぼ剛性のプレートを備えていてもよい。たとえば、ベース１４２は、高密度ポリエチレン材料などの剛性のタイプのプラスチックから成っていてもよい。ベース１４２は、内側縁部１５０と対向する外側縁部１５２の間にそれぞれ延在する、上部表面１４６および対向する底部表面１４８を備える。内側縁部１５０は開口１４４を画定している。

図示されている実施形態では、ほぼ円形噴霧シート１５４が、中央開口１５７を画定する内側縁部１５６および外側縁部１５８を有して提供される。内側縁部１５０および１５６、および外側縁部１５２および１５８は、溶接、接着または機械的ファスナなどの前述した技術を使用して、それぞれ互いに密封されている。結果として、区画１６０がベース１４２と噴霧シート１５４の間に形成される。噴霧シート１５４は、噴霧シート６４に関して前に論じたのと同じ特性を有することができる。さらに、この実施形態および本明細書で議論された他のすべての実施形態では、噴霧シートをベース１４２などの別個の構造と接触させるために、１つまたは複数の移行部材５５を使用することができる。

チューブ１６２が、噴霧シート１５４と結合されている。チューブ１６２は、気体を区画１６０へ移送するための気体源と選択的に結合されることができる。噴霧器１４０は、容器３２の底部端壁５０に対し、溶接またはその他の方法で容器に固定できる。たとえば内側縁部１５０および／または外側縁部１５２を、溶接またはその他の方法で容器３２に固定することができる。

別法として、噴霧器１４０が、容器３２の床の上にまたは支持ハウジング１２の床の上に単に配置されたものとすることができる。噴霧器１４０は、噴霧器１４０を定位置に固定するための重りまたはその他の取外し可能な固定技術によって、定位置に保持されることができる。噴霧器１４０が定位置に配置されると、チューブ１６２が、ポート５２の１つを通って外へ延在できる。別法として、チューブ１６２が、ベース１４２と結合され、次に容器３２の底部および／または支持ハウジング１２の底部内の孔を通って、外へ延在するものとすることもできる。噴霧器１４０の他の変形例では、孔１４４は、ベース１４２上で除去されるものとすることができる。および／または、孔１５７は噴霧シート１５４上で除去されるものとすることができる。さらに別の変形例では、ベース１４２は噴霧シート１５４と同じ材料で作成される。

別の噴霧器１７０の実施形態が図９に示されている。噴霧器１７０と噴霧器１４０の間の同様の要素は、同様の参照符号によって識別される。噴霧器１７０は噴霧器１４０とほぼ同じであり、かつベース１４２および噴霧シート１５４を備える。しかし、噴霧器１４０に対して、噴霧器１７０では、チューブ１６２が、取り外され、ベース１４２上に装着されたポート１７２と置換されている。ポート１７２は、第１の端部１７６および対向する第２の端部１７８を有するステム１７４を備える。ステム１７４は、管状の部材の一形態であり、かつそれを通って延在する通路１８４を画定する。フランジ１８０が、ステム１７４の第１の端部１７６を包囲しかつそこから半径方向外向きに突出している。フランジ１８０は、溶接、接着またはその他の従来の技術になどによって、ベース１４２の上部表面１４６に装着されている。ステム１７４は、ベース１４２上に形成された孔を通って下向きに延在している。棘１８２がステム１７４の第２の端部１７８を包囲し、そこから半径方向外向きに突出している。ステム１７４は、気体を区画１６０へ移送するためのチューブと結合されるように構成されている。組立中、ステム１７２が容器３２および／または支持ハウジング１２内に形成された孔を下向きに通過することができる。噴霧器１４０に関して前に論じたのと同じ変形および装着を、噴霧器１７０にも施すことができる。さらなる実施形態では、ポート１７２が噴霧器３４のベース６２と交換可能である。この点で、ベース６２をポートと称することができ、そのように機能する。

図１０に、別の噴霧器１９０の実施形態が示されている。噴霧器１９０は、互いに固定された複数の噴霧シートを具備する本体１９２を備える。特に、本体１９２は、周縁１９５を終点とするほぼ円形の形状を有する第１の噴霧シート１９４を備える。本体１９２はまたほぼ円形形状を有し、かつ周縁１９８を終点とする第２の噴霧シート１９６を備える。周縁１９５および１９８は、溶接接着またはファスナなどによって互いに縫合されている。結果として、区画２００が、噴霧シート１９４と１９６の間で画定される。他の実施形態では、本体１９４が、容器３２に関して前に論じたのと同じ方法を用いて、１枚、３枚またはそれ以上のシートから形成されることができる。本体１９４は球、円筒、箱、ピラミッド、不規則な形状などの様々な形状のいずれかで構成され、かつ透過性および非透過性の材料または表面のいかなる組合せを備えてもよいことが理解される。

噴霧器１９０は、第２の噴霧シート１９６と結合された第１の端部２０４および対向する第２の端部２０６を有する管状の部材２０２をさらに備える。管状の部材２０２は、区画２００と連通している通路２０８を画定することが理解される。噴霧器１９０は、再使用可能な剛性の容器または使い捨て可撓性容器とともに使用可能である。図示されている実施形態では、容器３２が、底部端壁５０に装着された管状のポート２１０を有して示されている。結合チューブ２１２は、ポート２１０と接続された第１の端部２１４およびカプラ２１８と接続された対向する第２の端部２１６を有する。カプラ２１８は、それとともに密封された係合を形成するように、結合チューブ２１２の第２の端部２１６内で受けられる外側ステム２２０、管状の部材２０２の第２の端部２０６と結合されている内側ステム２２２、および内側ステム２２２と流体的に連通し、かつ気体ラインと結合されるように構成されている遠位のステム２２４を備える。この構成では、容器３２の区画４０を密封閉鎖するように維持しながら、気体が結合チューブ２１２を通ることによって噴霧器１９０の区画２００へ移送されることができる。気体が噴霧器１９０へ移送可能するために、カプラ噴霧器１９０を容器３２と結合するために使用できる多種多様な結合技術およびカプラがあることが理解される。

図１１に、容器３２の一部分として形成されている本発明の噴霧器２３０の一実施形態が示されている。特に、図９に示されているように、ステム１７４が孔６０を通って下向きに延在するよう、ポート１７２が容器３２の底部端壁５０の内部表面３８に装着されている。噴霧器２３０は、噴霧シート３２４がポート１７２を包囲し、かつ覆うように、噴霧シート２３４の周縁２３２を直接容器３２の底部端壁５０に溶接することによって形成される。結果として、噴霧器２３０は、容器３２の底部端壁５０と噴霧シート２３４の間で画定されている区画２３６を有する。前に論じたように、ポート１７２のステム１７４は、気体が区画２３６へ移送されることができるようにするために、気体ラインと結合するように構成されている。噴霧シート２３４ならびに本明細書で参照された他の噴霧シートが、噴霧シート６４に関して前に論じたのと同じ代替となる材料で作成可能であることを理解されたい。

図示されている実施形態では、区画２３６が、ドーム形状の空間を画定する。本明細書で説明されたような噴霧器組立体の形状により、たとえば噴霧シート２３４に要求される表面積および対応する気体流速が、異なるサイズ、ここに示されているドームなどのような様々なサイズ、形状を使用することによって調節できるようになる。前に論じたように、本発明のいくつかの実施形態は、流体の逆流を防止することが可能な、ポート１７２に取り付けられた配管とライン結合されたチェックバルブを備えてもよい。

他の実施形態では、ポート１７２が、図１に関して前に論じたようなベース６２と置換されてもよい。ベース６２に関して前に論じたような他の実施形態はまた、図１１に関するこの他の実施形態に適用可能である。この実施形態では、ベース６２のフランジ７８が、管状の部材６６が開口６０を通って延在するように、容器３２の底部端壁５０に直接固定可能である。しかし、噴霧シート２３４が、ベース６２と直接接続することなく、容器３２の底部端壁５０に直接付着する。

さらに他の実施形態では、噴霧シート２３４およびポート１７２が、容器３２上の多種多様な位置に装着可能であることが理解される。また、噴霧シート２３４は、いかなる所望の形状を有して形成可能である。ポート１７２は、気体ラインとの結合および気体を区画２３６へ移送するために使用することができる、他の様々なタイプのポートと置換可能である。

図１２に、本発明の別の実施形態である噴霧器２５０が示されている。噴霧器２５０は、噴霧器２３０と同様であり、同様の要素が同様の参照符号によって識別される。図１２に示されている実施形態では、ポート１７２のフランジ１８０が拡大されている。噴霧シート２３４は、ポート１７２を通って延在する通路１８４を包囲し、かつカバーするように、フランジ１８０に直接固定されている。

図１３に、本発明の特徴を組み込んでいる、他の実施形態の容器システム２６０が示されている。容器システム２６０は、その床上に装着されたポート５２を有する可撓性の本体３６を具備する容器３２を備える。可撓性の噴霧シート２６２が、流体ラインの下へ延在する側壁の少なくとも一部分を覆うように、および容器の床も覆うように、容器３２の側壁に装着されている。噴霧シート２６２は、本明細書で前に論じた有孔材料のうちの１つまたは複数から形成されている。使用中、気体がポート５２を通って移送される。気体が、迅速にかつ効果的に流体内に吸収されるように、大きな表面積にわたって噴霧シート２６２を通り抜ける。図１４に示されている実施形態は、噴霧シート２６２が容器３２の床のみを覆っていることを除いて、図１３のものとほぼ同一である。

本発明の噴霧器は、液体内の望ましくない溶解した成分を除去または揮散させるためにも使用可能である。たとえば、主噴霧器とともにまたは分離して使用可能な別個の噴霧器が、生化学反応または細胞の呼吸（二酸化炭素など）の生体生成物として生じた廃棄物を除去するためにバイオリアクタ内で使用可能である。この噴霧器は、溶解酸素、またはプロセスパラメータなどの変数を制御するために、望ましくない溶解した気体成分が、培地から取り出されることを可能にするために、大きな孔を備えて構成されることができる。

前記の実施形態は、本発明の噴霧器を形成する他の方法の例に過ぎないことが理解されよう。異なる実施形態の様々な特徴が組み合わされ、さらに他の実施形態を生成可能であることが、理解されよう。

本発明は、その精神または本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で具現化されてもよい。説明された実施形態は、単に例示的なものに過ぎず、限定的なものではないことが考慮されるべきである。したがって、本発明の範囲は、前の説明によってではなく添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の意味および範囲内にあるすべての変更が、それらの範囲内に含まれる。

噴霧器を有する封入システムの側部断面図である。 図１に示されている封入システムの噴霧器の底部側の斜視図である。 図２に示されている噴霧器の側部断面図である。 ベースを噴霧シートと接続するための移行部材を使用している、図３に示されている噴霧器の側部断面図である。 移行部材を使用している修正された接続部を示す、図３Ａに示されている噴霧器の側断面図である。 噴霧シートの周縁が、ポリマー被覆を有し、かつベースと接続されている、図３に示されている噴霧器の側断面図である。 その中に配置された鉛直ミキサを有する、図１に示されている容器の側断面図である。 図４に示されている鉛直ミキサのミキシングディスクの底部側の斜視図である。 剛性の支持ハウジング上に装着された、噴霧器の他の実施形態の側断面図である。 ほぼドーナツ形の形状を有する、噴霧器の他の実施形態の上部透視図である。 図５に示されている噴霧器の側断面図である。 チューブが、噴霧器のベースを通って下向きに延びているポートと置き換えられた、図６に示されている噴霧器の他の実施形態である。 互いに縫い合わせられた複数の噴霧シートから形成された、噴霧器の別の実施形態の側断面図である。 噴霧シートが、容器の底部端壁に固定された、噴霧器の他の実施形態の側断面図である。 噴霧シートが容器に装着されたポートのフランジに固定された、噴霧器の別の実施形態の側断面図である。 ライナとしての噴霧シートを有する容器を備える容器システムの側断面図である。 その床を裏打ちしている噴霧シートを有する容器を備える容器システムの側断面図である。

Claims (34)

1. 通路を画定する内部表面を有した管状の部材が延在しているベース、
   気体透過性材料の可撓性のシートから成る噴霧シート、および
   該噴霧シートと前記ベースの間に固定され、それらの間で延在する可撓性の移行部材を備え、該移行部材は、前記噴霧シートに取り付けられた内側の第１の端部および前記ベースに取り付けられた外側の第２の端部を有する環状のリング形状とされ、前記噴霧シートとは異なる材料から成る可撓性のシートの形態であることを特徴とする噴霧器。
2. 前記ベースは、前記管状の部材から半径方向外向きに突き出しているフランジを備えることを特徴とする請求項１に記載の噴霧器。
3. 前記ベースは、開口を画定している内側縁部、および包囲している外側縁部を有するリング形状にされた部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の噴霧器。
4. 前記噴霧シートと前記ベースの間に固定され、それらの間に延在する、リング形状にされた第２の移行部材をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の噴霧器。
5. 前記ベースは、ほぼ孔のない材料から成ることを特徴とする請求項１に記載の噴霧器。
6. 前記ベースは、ポリマー材料の押出し成形されたシートから成ることを特徴とする請求項１に記載の噴霧器。
7. 前記管状の部材は、前記ベースと一体に形成または接続されている、ポート、ステム、または細長いチューブを備えることを特徴とする請求項１に記載の噴霧器。
8. 前記噴霧シートは、ポリマーの不織布、ソルベントキャストポリマーフィルム、オープンセルフォームドポリマーシート、または穿孔されたポリマーシートから成ることを特徴とする請求項１に記載の噴霧器。
9. 前記管状の部材と結合されたチェックバルブをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の噴霧器。
10. チャンバを画定する内部表面を有する可撓性ポリマーバッグ、および
    前記ポリマーバッグの前記チャンバ内に少なくとも部分的に配置された噴霧器
    を備え、該噴霧器は、
    通路を画定する内部表面を有した管状の部材が延在しているベースであって、前記管状の部材とともに可撓性ポリマー材料で構成された当該ベース、
    気体透過性材料の可撓性のシートから成る噴霧シート、および
    該噴霧シートと前記ベースの間に固定され、それらの間で延在する可撓性の移行部材であって、前記噴霧シートとは異なる材料から成る可撓性のシートの形態である当該移行部材を備え、前記噴霧器の前記ベースは前記ポリマーバッグに固定されていることを特徴とする容器システム。
11. 通路を画定する内部表面を有した管状の部材が延在し、前記管状の部材から半径方向外向きに突き出しているフランジを有するベースであって、９０未満の値のショアＡスケールのデュロメータ硬さを有する可撓性ポリマー材料から成る当該ベース、および
    前記フランジに固定された気体透過性材料の可撓性のシートから成る噴霧シート
    を備えることを特徴とする噴霧器。
12. 前記ベースは、前記管状の部材から半径方向外向きに突き出しているフランジを備えることを特徴とする請求項１１に記載の噴霧器。
13. 前記管状の部材は、前記ベースと一体に形成または接続されている、ポート、ステム、または細長いチューブを備えることを特徴とする請求項１１に記載の噴霧器。
14. 前記噴霧シートは、前記ベースに溶接されることを特徴とする請求項１１に記載の噴霧器。
15. 前記噴霧シートと前記ベースの間に固定され、それらの間に延在する可撓性の移行部材をさらに備え、前記移行部材は、前記噴霧シートとは異なる材料から成ることを特徴とする請求項１１に記載の噴霧器。
16. 前記噴霧シートは、前記ベースと前記気体透過性シートの間に区画が形成されるように、前記管状の部材から離隔された位置で前記ベースと接続されていることを特徴とする請求項１１に記載の噴霧器。
17. 前記噴霧シートは、不織布、ソルベントキャストポリマーフィルム、オープンセルフォームドポリマーシートまたは穿孔されたポリマーシートから成ることを特徴とする請求項１１に記載の噴霧器。
18. 流体を保持するように構成されているチャンバを画定する内部表面を有する容器であって、可撓性のポリマー材料の１つまたは複数のシートから成るバッグで構成された当該容器、および
    直接または可撓性の移行部材を介して前記容器の前記内部表面に固定された気体透過性材料の可撓性のシートを備える噴霧シートを備え、前記容器の前記内部表面と前記噴霧シートの間に区画が形成されるようにしたことを特徴とする容器システム。
19. 可撓性ポリマー材料の１つまたは複数のシートから成る上部が開いたライナを備えることを特徴とする請求項１８に記載の容器システム。
20. 前記容器は、可撓性材料から成り、かつ剛性の支持ハウジング内に配置されていることを特徴とする請求項１８に記載の容器システム。
21. 前記容器と結合された管状のポート、ステム、またはチューブをさらに備え、前記管状のポート、ステムまたはチューブによって画定された通路が前記区画と連通するようにされていることを特徴とする請求項１８に記載の容器システム。
22. 前記管状のポート、ステムまたはチューブと結合されたチェックバルブをさらに備えることを特徴とする請求項２１に記載の容器システム。
23. 前記移行部材は、前記噴霧シートと、前記容器の前記内部表面の間に固定され、それらの間に延在するほぼリング形状にされた形状を有し、前記移行部材は、前記噴霧シートとは異なる材料から成ることを特徴とする請求項１８に記載の容器システム。
24. 前記噴霧シートは、ポリマーの不織布、ソルベントキャストポリマーフィルム、オープンセルフォームドポリマーシートまたは穿孔されたポリマーシートから成ることを特徴とする請求項１８に記載の容器システム。
25. 流体を気体で噴霧する方法であって、前記方法は、
    流体を容器のチャンバ内に分散させるステップ、および
    前記容器と結合された、または前記容器の前記チャンバ内に配置された噴霧器へ気体を移送し、前記気体が、気体透過性の不織材の可撓性シートから成る前記噴霧器の噴霧シートを通り抜けるようにするステップを含み、前記噴霧器が、ベースと、前記噴霧シートから前記ベースに延在する可撓性シートから成り、環状のリング形状とされた移行部材と、を備えることを特徴とする方法。
26. 前記流体を分散させる前記ステップは、成長している細胞または微生物を含む液体培地を作成するために、１つまたは複数の構成要素を前記容器の前記チャンバ内へ供給するステップを含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
27. 前記気体は、前記培地を噴霧し、かつ前記培地内の酸素分圧を前記細胞または微生物の連続的な成長のために適切なレベルに維持するように、制御されたレベルの酸素を含んで移送されることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
28. 前記気体は、前記流体を噴霧し、かつそれによって前記流体のｐＨまたは酸素の分圧を調節または調整するように、制御されたレベルの酸素または炭素を含んで移送されることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
29. 前記流体は、溶液を形成するように２つ以上の成分を備え、前記方法は、容器の前記チャンバで前記溶液を混合するステップを含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
30. 前記容器は、可撓性ポリマー材料の１つまたは複数のシートから成り、前記方法は、前記容器を剛性の支持ハウジング内で位置決めするステップをさらに含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
31. 前記移行部材は、可撓性のシートの形態であることを特徴とする請求項１５に記載の噴霧器。
32. 前記噴霧シートは、前記容器を構成する前記ポリマー材料で成る前記バッグの内部表面に直接溶接されていることを特徴とする請求項１８に記載の容器システム。
33. 前記噴霧シートは、前記可撓性の移行部材を介して前記容器の前記内部表面に固定され、前記移行部材は可撓性のシートの形態であることを特徴とする請求項１８に記載の容器システム。
34. 通路を画定する内部表面を有した管状の部材が延在しているベースであって、ポリマー材料の押出し成形されたシートから成る当該ベース、
    気体透過性材料の可撓性のシートから成る噴霧シート、および
    該噴霧シートと前記ベースの間に固定され、それらの間で延在する可撓性の移行部材であって、前記噴霧シートとは異なる材料から成る当該移行部材、を備えることを特徴とする噴霧器。

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